横河电机FPD测试系统中TFT源驱动器的测试要求和方法

　　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。

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