基于数字测试系统的LCD控制驱动电路测试方法

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随着液晶显示器在日常生活中得到越来越广泛的应用，其核心部件——LCD控制驱动电路的品种及需求量也日益增多。通常情况下，对LCD控制驱动电路的测试是在LCD电路专用测试系统上完成的，但因其价格昂贵，使得测试成本也相应地大幅抬高，成为制约LCD控制驱动电路批量生产的瓶颈。文章针对上述原因，提出了一种基于数字测试系统的LCD控制驱动电路的测试方法，以便低成本、高品质地实现LCD控制驱动电路的测试。同时针对LCD控制驱动电路的特点，结合实践经验介绍了一些LCD控制驱动电路的测试技巧。
       
        1前言
       
        LCD显示器件以其低电压驱动、低功耗等诸多突出优点，在众多场合得到了广泛的应用，尤其是在便携式电子产品上，STN、TFT等液晶显示器的应用使其得到了飞速发展。LCD控制驱动电路（LCDDriver IC）的模拟输出直接驱动各种LCD显示面板，对各种LCD显示器的像素点阵进行控制操作，是LCD显示器上的核心器件，因而LCD控制驱动电路的品质直接决定了液晶显示的效果，因此该类型电路测试方案的设计也尤为重要。本文主要介绍了基于数字测试系统的LCD控制驱动电路的简单测试方法及笔者在实践中总结的一些小技巧。
       
        2 LCD控制驱动电路的测试难点
       
        2.1管脚数量多
       
        LCD控制驱动电路的驱动管脚数量少则几十，多则上千，相应的测试设备必须配置数量庞大的测试通道，一般达到256~512通道，甚至1024通道。
       
        2.2管脚驱动电压精细
       
        就4096色普通彩色显示屏而言，RGB三色每种色彩就具有16级灰度，对应16级驱动电压，也就是16（R）×16（G）×16（B）=4096，如果是真彩色的显示屏，每种色彩就是256级灰度，对应256级驱动电压。因此测试设备必须能够快速准确地测量LCD驱动器件输出的阶梯模拟信号，分辨率需要达到毫伏水准。由于驱动电压是否稳定、均匀对LCD显示效果具有决定意义，此项尤为重要。
       
        2.3输出驱动电压范围广
       
        LCD控制驱动电路的输出驱动电压远高于普通CMOS器件的5V电压，甚至达到30V以上，而且由于LCD显示屏的特殊性，驱动电压极性需要不断翻转。因此对测试设备来说，其测量范围要达到30V以上，并且能够应付驱动电压的极性改变。
       
        2.4其他
       
        对于某些显示驱动电路，测试设备需要有强大的信号分析软件，用来对测试通道采样的模拟电压数据进行运算处理，以便得到每一像素点具体的色彩信息，判断器件的状态。
       
        3 LCD控制驱动电路的测试方法
       
        由上面简单列举的LCD控制驱动电路测试时的一些典型问题可以看出，此类电路的测试对测试设备的测试能力提出了很高要求，因此对于LCD控制驱动电路来说，最佳的测试设备非LCD电路专用测试系统莫属，比如全球最大的测试设备商日本爱德万（Advantest）公司的T6371、T6373、ND1、ND2等，2008年泰瑞达（Teradyne）推出的D750Ex，以及目前LCD驱动IC封测厂量产中主要使用的横河电机（Yokoga wa）的TS670及TS6700等。TS670及TS6700两种平台最多只能支持单颗LCD驱动IC，输出引脚数至736脚，但现在因多信道技术产品（液晶电视等）的推动，输出引脚数由目前的300脚至400脚，大幅拉高到800脚到1 000脚以上，横河电机的ST6730、爱德万的ND1及ND2、泰瑞达的D750Ex等均可对此进行支持（ND2可支持引脚数至1 500脚以上，D750Ex最高可支持2 400脚）。
       
        但考虑到相应带来的测试成本增加问题，对于某些LCD控制驱动电路也可以采用数字测试系统来进行简单测试。下面将对基于数字测试系统平台下的LCD控制驱动电路测试方法进行介绍。
       
        LCD控制驱动电路同其他普通电路一样，需要进行一些常规测试项的测试，同时因为其自身的特点而具有一些特殊测试方法。
       
        3.1功能测试
       
        与一般的逻辑电路相同，LCD控制驱动电路的功能测试需要对电路的各功能模块均加以验证。但LCD控制驱动电路的LCD驱动信号输出端输出的电平不是普通逻辑器件的“0”、“1”逻辑电平，而是阶梯模拟信号，采用数字测试系统进行测试时，可以对同一段测试码选择两种门槛电平进行两次测试，以达到对LCD驱动输出端的基本测试。
       
        3.1.1编程技巧一
       
        某些LCD驱动电路内部带有RAM存储区，需要至少以棋盘格模式分别写入0101、1010数据测试其读写功能，使其相邻地址单元处于不同逻辑电平状态下，有时甚至也需要写入全0及全1数据，以全面覆盖此类功能测试。
       
        3.1.2编程技巧二
       
        功能测试码有时需要自行编写，而不是由设计人员通过逻辑仿真提供，此时，结合缩短测试时间、降低测试成本的因素，需要巧妙地考虑功能测试方法，以达到既能全面覆盖电路各项功能，又能有效减少测试时间的目的。这依赖于自身对电路功能的理解程度及实践经验。
       
        比如某LCD控制驱动电路，功能测试时需要通过电路的可读写双向数据口完成指令与数据的传输后，与其他逻辑单元配合再将写入的数据显示在LCD输出端口上。对其内部的RAM单元测试就完全可以通过双向口进行读写验证，无需再送至LCD驱动输出端上检验，而双向口读写速度可远快于显示输出部分，因此RAM这样测试时，可适当加快读写时钟频率，以降低测试时间。
        3.2参数测试
       
        LCD驱动电路的其他参数测试与一般数字电路基本无异，这里提到的是个别需要关注的特殊参数。
       
        3.2.1 LCD输出驱动测试
       
        如前所述，在LCD驱动电路的所有参数中，LCD输出驱动（或叫LCD输出电压偏差、LCD输出端的导通电阻）是其关键参数。它对LCD显示器件的显示效果具有决定性影响，尤其对于规格较大（像素点较多）的显示器件来说，LCD控制驱动电路的驱动输出引脚数量较多，如果各引脚在相同负载下的输出电压偏差太大，那么在显示时就会出现LCD显示器上各像素显示颜色不一致的现象，因此，必须对LCD控制驱动电路的所有驱动输出引脚在相同负载下的输出电压偏差逐一进行测试，以确保其均在允许范围内。
       
        通常测试系统的直流参数测试单元的测试时间为几到几十毫秒，因此电路的驱动输出引脚数量越多，仅此一项的测试时间就会越长，电路的测试生产成本也随之上升。较好的测试方法为：
       
        （1）对于LCD专用测试系统，具有多个数字采样器（Digitizer），可以用来连续地进行电压采样，使电路在较短时间内就能完成此项测试。比如横河电机的ST6730测试系统是使用每个LCD输出引脚配备一个数字采样器的配置方法，而爱德万的测试系统则是每8个LCD输出引脚配备1个数字采样器。
       
        采用数字采样器测试方法的示意图如图1.

       
       
        图1采用数字采样器测试方法示意图

       
        （2）某些测试系统带有pe r pin可编程负载（Active load），如果所测LCD驱动器件的各段工作电压在系统硬件允许的条件范围内，且测试通道足够多，也可以采用各LCD驱动输出脚带载进行功能测试的方法，简便、省时地在功能测试的同时完成此项参数的测试。此方法的示意图如图2.
       
        3.2.2动态分压端漏电测试
       
        此参数非LCD控制驱动电路说明书中的主流参数，但使用数字系统测试该类电路时，增加此项参数的测试，可有效提高电路的故障覆盖率。具体测试方法为：
       
        写入数据，使电路LCD驱动输出端能够以棋盘格模式正常显示，然后对此时电路的各分压电平输入端进行动态漏电流测试。

       
       
        图2驱动输出脚带载进行功能测试方法示意图
         

       
        4结束语
       
        随着科技的发展，LCD驱动电路的品种也日新月异，对于这一系列的电路，针对不同的电路性能，其测试方法也各有不同。本文仅对基于数字测试系统的LCD控制驱动电路的测试方法做了简单介绍，并共享了一些笔者在实践中总结的测试小技巧，适用于进行LCD控制驱动电路低成本、高品质的测试。