最新TFT源驱动器的测试要求以及解决方法

2007-09-28 11:27:13来源: 中国集成电路

图1是摘自日本“Nikkei Electronics”杂志的关于液晶TV的色解像度的发展历史的资料。据该资料,到2005年为止,所谓10位驱动器,12位驱动器的位数还不是驱动器的位数,而是指数据处理所达到的位数。到了2006年,真正的10位驱动器才正式登场。在2007年的高清电视(HDTV)的高端产品中,10位驱动器已经占领主导地位。10位以上的产品也陆续出现,比如,由横河电机公司的ST6730测试的就有日本厂商的13位和12位驱动器等等。

10位驱动器为什么能那么快地普及呢?

当然这跟人们的对高画质的追求也是分不开的。主要是10位驱动器的不断改进的结果。2006年以前的10位驱动器达到的画质和8位驱动器的相比,实质上没有多大的差别。最近,随着偏光板,LCD彩色滤光片技术的发展,10位驱动器有了飞跃性的提高。其画质与8位驱动器的相比已大大不同,甚至可以说比实际的场面还要好看。

就NTSC规格来说,目前的10位驱动器的水平已经达到了63.9%。(如图2所示,白色三角形区域为NTSC规格的100%评价,目前的水平是灰色三角形区域)。一些制造商正努力通过提高驱动器的解像度来不断地提高NTSC评价,使显示面积向白色三角形区域靠近。

本文将介绍最新的10位TFT源驱动器的以下4条主要测试要求和与之相对应的充实,高效的分析工具。

●高速I/F对应

●高精度灰阶测试

●LCD上升波测试

●高速演算灰阶数据

1、高速I/F对应

表1是日前主要的一些大屏源驱动器(Largepanel source driver)的接口标准。由于在一定时间内要求输入数据的增多,像mini-LVDS,RSDS之类的接口已经无法满足其速度,随之出现了像FP-LVDS,PPmL这样的接口,它的时钟频率可达250MHz(Data Rate达500BPS)。

横河电机公司生产的测试系统ST6730,最高时钟频率可达375MHz(最高数据速率可达750MBPS)。图3是实际驱动器的一shmoo图,电源电压3V的时候,被测驱动器的最高时钟频率竟然可达300MHz(数据速率可达600MHz)。

2、高精度灰阶测试

随着解像度的提高,驱动器的位数也不断提高。为此,灰阶的测试精度也必须跟着提高。如果8位驱动器的振幅是18V的话,平均35mV/1灰阶,而同样的10位驱动器将是9mV/1灰阶。一般来说,测试系统的测试精度是跟输入电压成反比的,输入电压越高,测试精度越低。用ST6730进行测试的话,输入电压不管是0 V,10 V还是20 V,最大的PIN间偏差都只有0.5mV(如图4所示)。

3、LCD上升波测试

最近屏制造商(Panel maker)提出下面2项测试项目。

●LCD输出的Slew rate差

●LCD输出波形差

(1) LCD输出的Slewrate差

LCD输出的Slew rate不一致的话,画面就会出现图5(左边)似的一道一道的竖线。LCD输出的Slew Rate的差值是因为驱动器各LCDPIN的LCD输出能力不同而引起的,因此,我们可以通过DC测试来判断LCD输出的Slew rate是否有差异。

一般情况下,DC测试的话,用DC模块,电流输出电压测试或者电压输入电流测试。但是,如果各PIN的输入电流很大的话,同时可以测试的PIN数就非常有限(如图6(左)所示)。因为电源的驱动能力有限,而且由于各同定电阻的存在测试精度也会受到很大的影响。这样一来,测试次数要增多,测试所需时间也大大增加。

ST6730的各LCD PIN上的有效负载(activeload)模块的开关可以在线控制,并且还可以与图形(pattern)同期在线控制。于是LCD输出能力的DC测试可以用下面的方法来替代:

①只对要测试的LCDPIN设定有效负载(activeload)值和阈值。

②在图形(pattern)走行的同时,顺序地切换各LCDPIN的有效负载(active load)开关

③当开关开通时,用各PIN数字转换器(perpin digitizer)来测试各LCDPIN的电压。

于是测试速度比DC模块测试要大大加快。该测试方案对于电流测试有求的器件,比如RON测试也同样适用。

(2) LCD输出波形差

LCD输出波形不一样的话,画面就会出现图5(右边)似的斑驳。LCD输出波形是否相同的测试,也就是LCDPIN的AC测试。我们可以用ST6730的各PIN数字转换器(per pin digitizer)同时对所有LCDPIN在特定的两个时间(t1,t2)进行测试,然后看是不是所有LCDPIN的测试值的差(△V1,△V2,△V3…)都一样。

4、高速演算灰阶数据

从8位驱动器到10位驱动器,灰阶数据增加了4倍。另外,随着测试精度的提高,演算种类也会不断增多。为此,横河电机公司开发了名为“Arrav U-nit”的高速数据处理器。图8是“Array Unit”的框图。它有以下的特点:

◇演算函数可以自由定义。

◇可以在120毫秒内完成10位驱动器的灰阶数据的演算。

◇10位驱动器全PIN全灰阶数据的变数可以同时定义408个。

用“Array Unit”进行灰阶数据的演算不但演算速度加快,还可以将演算处理与其他测试同时进行(灰阶数据演算的背景(background)化),使得灰阶数据的演算时间几乎可以缩小到零,测试所需时间大大缩短(如图9所示,使用“Array Unit”后,测试时间只有原来的50%)。

5、与上述测试要求相对应的充实,高效的分析工具

随着上述各种测试项目的增加,将给调试和分析工作带来很多困难。这里介绍一些ST6730上装备的一些便利有效的分析工具。

(1) LCD示波器(osci lloscope)

ST6730的各LCDPIN上装有LCD示波器(oscilloscope),它可以高速测得如图10所示的全LCDPIN的波形。在10位驱动器的上升波测试或者调试中,利用该机能可以迅速知道是否有Slew rate或者波形不同的LCDPIN的存在。

(2) Array Plot

Array Plot是“Array Unit”的调试工具。象10位驱动器全PIN全灰阶的变数,在Array Plot上可以同时描画49个。另外在调试过程中,如图11所示,在描画的波形上,用鼠标点击的话就可以显示该点的坐标(GS NUMBER,PIN NUMBER)(图11_b)。还可以如图11_c所示,直接输入指定的坐标(GSNUMBER,PIN NUMBER)进行检索或者寻找失效(FAIL)点。

6、总结

最后,最新的TFT源驱动器(10位以上)的测试要求和横河电机公司的ST6730的解决方法总结如表2。

以上通过日本横河电机公司的FPD测试系统ST6730为例,介绍了最新的TFT源驱动器(10位以上)的测试要求,以及对应的测试解决方案。随着驱动器的解像度的不断提高,还会不断有新的测试要求出现,相信日本横河电机公司的FPD测试系统也会不断地跟着提高,不断地创出新的实绩。

关键字:灰阶  驱动  接口  时钟

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/measure/200709/15967.html
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