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LCD Driver IC测试方法及其挑战

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LCD显示器在中国已经发展了20多年,从最初的数字显示到点阵字符和图形显示。LCD显示设备由低压驱动,功耗小,可与CMOS电路和LSI直接匹配、扁平结构极薄、可在极亮环境光下使用、工艺简单等特点已成为极具发展前景的显示器。

LCD显示设备种类繁多,发展迅速。从类型到原理,从结构到效果,从使用模式到应用范围,会有一些不同的测试原理。目前常用STN和TFT的LCD显示器件。由于色彩表现能力、反应/刷新时间、视角等因素的限制,STN大屏幕已经退出LCD设备市场。但是因为彩屏手机,PDA市场拓展,STN该装置结构简单,技术要求低,投资成本低,仍占有相当大的市场份额。TFT型的LCD该装置可以通过晶体管快速控制每个单元。由于每个单元之间的电干扰很小,使用大电流驱动时不会有虚影和拖尾。更大的电流可以提供更高的对比度、更锐利和更明亮的图像。

为了使LCD必须使用设备工作LCD Driver图1中常见的芯片LCD 设备的工作原理,当然也有很多厂家把这些部件聚集在一起,叫做LCD但在生产设计中显示模块LCD Driver芯片仍然是一个独立的部件。它的模拟输出直接驱动显示面板,因此LCD Driver IC液晶显示效果的决定性因素是质量,因此出厂前必须进行严格的测试。由于这类IC它具有大量高密度模拟输出引脚、低压高频输入信号等特点,对测试环境也是一个很大的测试,而且IC随着测试环境的快速发展,必须有一定的优势。只有选择合适高效的测试系统,才能节约成本,提高生产效率。

由于STN这不是发展趋势和主流。我们将主要关注以下内容TFT的LCD Driver IC来谈谈此类IC测试方法。

为了驱动TFT需要使用液晶显示器Gate Driver 和Source Driver两种Driver IC,其中Source Driver负责提供列出各种色素点的驱动电压,Gate Driver控制每行像素的选择状态。TFT Driver IC难点主要在于Source Driver IC设计开发与测试。

LCD Driver的测试方法

和普通的IC一样,LCD Driver IC在生产过程中也需要两次以上的测试,但由于其自身的特点,有一些特殊的测试项目。

一般来说,LCD Driver IC实施以下测试项目:

(1) 参考电压源动态电流测试(芯片运行)

在芯片运行过程中,主要测试参考电压源引脚的电流消耗,因为它作为D/A转换时的基准电源,因此这个电流通常应当不大。

(2) 功能测试

用于检验IC能否完成应当具备的功能,例如:接受RGB输入并输出适当的驱动电压,选择进入特定的工作模式等。以及一般逻辑IC测试方法相同,需要使用Pattern程序为IC提供输入信号,检查引脚输出是否符合预期值。

(3) DC参数测试(VSIM / ISVM)

测定IC一些具体的电流和电压参数。例如,通常需要使用每个引脚的泄漏电流、输入/输出的电压电流等DC(直流参数测试部件)或HVDC(高压直流参数测试部件)进行测试。

(4) Contact测试(连接完整性测试)

和一般IC同样的测试步骤,这是芯片测试、电源引脚、参考电压源引脚、RGB输入和控制信号引脚,以及LCD输出引脚需要单独进行Contact测试。Contact测试包括短路(Short)和断路(Open)测试两种。测试方法有很多种,通常是借助的IC测试内部反偏保护二极管。

(5) 动态电源电流和平均电源电流测试

用于衡量IC一般情况下,平均功耗和瞬时功耗TFT Driver IC的功耗比STN的Driver IC 更大。另外,很多。LCD 器件都有Standby此时需要使用(待机)模式和节能模式Pattern程序为IC输入特定信号,选择进入指定模式,然后测试电流。

(6) 色阶测试

这是颜色(灰度)LCD Driver IC液晶器件的显示原理可以看出最重要的测试项目,LCD显示器的颜色性能是通过方向进行的LCD通过在面板上添加不同的电压来实现,因此测试方法是方向的IC输入不同RGB同时检查信号组合IC 如图2所示,驱动引脚的输出电压是否在预期范围内完成测试。

如果LCD Driver为了减少测试时间,通常只需要使用输出驱动电压精度LCD-CP(电压比较部件)同时测试所有输出引脚。本测试仅比较电压,无需测量具体电压值。

如果显示颜色度较高,则驱动电压的测试精度要求较高,则LCD-CP不能满足测试要求,此时需要使用数字采样器(Digitizer)完成测试。数字采样器的数量将与测试时间直接相关。

(7) AC参数测试

众所周知,响应/刷新时间是LCD除颜色深度外,显示器件是最重要的指标之一,AC参数测试是正确的IC检查开关特性。如输出响应时间、最小输入设置/维护时间等AC参数测试的范围。

(8) LCD输出偏差测试

对于大屏幕显示器件,Driver IC输出引脚数量巨大,要求每个引脚在同一个位置RGB数据输入时的输出电压偏差不能太大,否则在显示时就会有各像素显示颜色不一致的现象,而且这些显示器件通常需要使用多枚IC如果同时驱动,将需要这些IC在同一RGB输入数据下的输出电压应尽可能一致,如图3所示。在这种情况下,每个引脚不同RGB输入时的输出电压分别测定实际的电压数据,然后进行输出偏差、极限值、平均值等等相关计算。

假设是256色,384色 LCD输出且具有Dot 翻转功能的IC,公式可测试的电压值为:

256x384(颜色深度)(pin数)x2(Dot 翻转) =196,608

一般的DC测试部件的测试时间是几到几十个uS,可见测试时间会比较长。如果IC如果颜色深度较高(65535色),测试时间根本无法接受,所以在进行此类测试时需要使用数字采样器(Digitizer)连续进行电压采样,以便在很短的时间内进行复杂的测试。在这种情况下,因为LCD输出引脚的数量非常大,可以同时进行电压采样的数字采样器的数量与所需的测试时间成反比数量将节省测试时间,大大降低IC另一方面,数字采样器数量的增加会导致测试系统成本的增加,因此,每一个都要适当LCD配备数字采样器的输出通道是折中解决方案,例如Advantest的T6371测试系统使用每8个LCD输出引脚配备数字采样器配置方法。

此外,由于采样数据量巨大,数据操作也需要一定的时间。如果数据采样可以同时进行数据操作,测试时间将大大缩短。目前,这种工作方式正在进行中T6371测试系统已通过Double-bank AQM实现框架。

(9) 其他

当然,因为各种原因LCD 设备差异造商和IC不同的内部结构,不同的LCD Driver IC将有一些独特的测试项目,应根据实际情况选择。

LCD Driver IC测试系统提出的挑战的特点

图4为常见LCD Driver IC引脚分布:

LCD Driver IC大量的输出引脚

虽然LCD显示器件规格不断扩大(>17 inch),但是行列驱动芯片的数量却基本上不变,这使得单个IC的LCD 驱动引脚的数量越来越多,很多LCD Driver IC驱动引脚数已达700以上,见下表,QXGA所需的LCD Driver输出引脚数的计算公式为:

QXGA 2048(Pixel)×3(RGB)÷8(IC)=768(Pin)。

SVGA ( 800 x 600 )

XGA ( 1024 x 768 ) 10.4”~15”

SXGA ( 1280 x 1024 )

SXGA ( 1400 x 1050 ) 15”~17”

UXGA ( 1600 x 1200 ) 17”

QXGA ( 2048 x 1536 ) 19”

这样,在测试过程中需要大量的高压模拟输出测试通道来对应QXGA的source driver单个测试头上的高压模拟输出测试通道需要达到768或以上。不仅如此,现在还有很多单个IC由于驱动的小屏幕液晶显示器的行列信号IC假设是240×180彩色显示,需要LCD输出引脚需要240×3+180=900,所以对于测试来说是一个很大的挑战。

一方面,对应于测试系统LCD Driver IC具有高精度、高频、低振幅电压供应能力和大量模拟输出引脚同时测试的功能。LCD Driver IC驱动输出可能超过700个,因此测试系统的单个测试头需要超过700个甚至1000个模拟输出测试通道。

此外,LCD Driver IC到目前为止,由于其引脚密度高,当点阵液晶显示器为640时×480甚至高于640×3×480时,或者LCD驱动IC当引脚超过200个时,封装形式只能采用特殊方式,常用TCP、COG、COF等,此时,使用后道测试Handler必须选择特殊的TCP Handler。

RGB高频低振幅电压输入

随着显示屏尺寸要求的提高,为了保证显示屏的刷新频率,对LCD Driver的RGB数字数据输入信号的频率也不断提出更高的要求。

由于LCD面板Pixel数量越来越多,RGB输入信号通常使用200 mVp-p(甚至是100mVp-p)驱动高频低振幅电压以提高传输速度试系统必须能够提供高精度的波形输入部件为RGB输入引脚输入波形。

缩短测试时间

前面也已经提到,LCD Driver IC的LCD驱动引脚数目巨大,而且各色阶的驱动电压(模拟电压)都必须分别进行测定,因此测试时间会比较长,怎样提高测试效率,缩短测试时间是直接关系到厂商利益的焦点。

由于需要对中高端的LCD Driver IC(例如:TFT Source Driver IC)输出引脚的电压进行偏差分析、极限值分析等运算,所以需要具有大量的数字采样仪(Digitizer)来同时进行模拟电压量的采样,并要求测试系统的OS可以提供便捷和高效的运算程序或库函数来辅助计算,实现高效低成本的测试。

缩短测试程序的开发周期

LCD驱动芯片种类繁多,更新极快,因此要求必须缩短测试程序的开发周期,并提供良好的测试系统管理/操作界面。

标签: 1050二极管

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