橫河電機FPD測試系統中TFT源驅動器的測試要求和方法

　　圖1是摘自日本“Nikkei Electronics”雜志的關于液晶TV的色解像度的發展歷史的資料。據該資料，到2005年為止，所謂10位驅動器，12位驅動器的位數還不是驅動器的位數，而是指數據處理所達到的位數。到了2006年，真正的10位驅動器才正式登場。在2007年的高清電視（HDTV）的高端產品中，10位驅動器已經占領主導地位。10位以上的產品也陸續出現，比如，由橫河電機公司的ST6730測試的就有日本廠商的13位和12位驅動器等等。

10位驅動器為什么能那么快地普及呢？

當然這跟人們的對高畫質的追求也是分不開的。主要是10位驅動器的不斷改進的結果。2006年以前的10位驅動器達到的畫質和8位驅動器的相比，實質上沒有多大的差別。最近，隨著偏光板，LCD彩色濾光片技術的發展，10位驅動器有了飛躍性的提高。其畫質與8位驅動器的相比已大大不同，甚至可以說比實際的場面還要好看。

就NTSC規格來說，目前的10位驅動器的水平已經達到了63.9％。（如圖2所示，白色三角形區域為NTSC規格的100％評價，目前的水平是灰色三角形區域）。一些制造商正努力通過提高驅動器的解像度來不斷地提高NTSC評價，使顯示面積向白色三角形區域靠近。

本文將介紹最新的10位TFT源驅動器的以下4條主要測試要求和與之相對應的充實，高效的分析工具。

●高速I／F對應

●高精度灰階測試

●LCD上升波測試

●高速演算灰階數據

1、高速I／F對應

表1是日前主要的一些大屏源驅動器（Largepanel source driver）的接口標準。由于在一定時間內要求輸入數據的增多，像mini-LVDS，RSDS之類的接口已經無法滿足其速度，隨之出現了像FP-LVDS，PPmL這樣的接口，它的時鐘頻率可達250MHz（Data Rate達500BPS）。

橫河電機公司生產的測試系統ST6730，最高時鐘頻率可達375MHz（最高數據速率可達750MBPS）。圖3是實際驅動器的一shmoo圖，電源電壓3V的時候，被測驅動器的最高時鐘頻率竟然可達300MHz（數據速率可達600MHz）。

2、高精度灰階測試

隨著解像度的提高，驅動器的位數也不斷提高。為此，灰階的測試精度也必須跟著提高。如果8位驅動器的振幅是18V的話，平均35mV／1灰階，而同樣的10位驅動器將是9mV／1灰階。一般來說，測試系統的測試精度是跟輸入電壓成反比的，輸入電壓越高，測試精度越低。用ST6730進行測試的話，輸入電壓不管是0 V，10 V還是20 V，最大的PIN間偏差都只有0.5mV（如圖4所示）。

3、LCD上升波測試

最近屏制造商（Panel maker）提出下面2項測試項目。

●LCD輸出的Slew rate差

●LCD輸出波形差

（1） LCD輸出的Slewrate差

LCD輸出的Slew rate不一致的話，畫面就會出現圖5（左邊）似的一道一道的豎線。LCD輸出的Slew Rate的差值是因為驅動器各LCDPIN的LCD輸出能力不同而引起的，因此，我們可以通過DC測試來判斷LCD輸出的Slew rate是否有差異。

一般情況下，DC測試的話，用DC模塊，電流輸出電壓測試或者電壓輸入電流測試。但是，如果各PIN的輸入電流很大的話，同時可以測試的PIN數就非常有限（如圖6（左）所示）。因為電源的驅動能力有限，而且由于各同定電阻的存在測試精度也會受到很大的影響。這樣一來，測試次數要增多，測試所需時間也大大增加。

ST6730的各LCD PIN上的有效負載（ac tiveload）模塊的開關可以在線控制，并且還可以與圖形（pattern）同期在線控制。于是LCD輸出能力的DC測試可以用下面的方法來替代：

①只對要測試的LCDPIN設定有效負載（activeload）值和閾值。

②在圖形（pattern）走行的同時，順序地切換各LCDPIN的有效負載（active load）開關

③當開關開通時，用各PIN數字轉換器（perpin digitizer）來測試各LCDPIN的電壓。

于是測試速度比DC模塊測試要大大加快。該測試方案對于電流測試有求的器件，比如RON測試也同樣適用。

（2） LCD輸出波形差

LCD輸出波形不一樣的話，畫面就會出現圖5（右邊）似的斑駁。LCD輸出波形是否相同的測試，也就是LCDPIN的AC測試。我們可以用ST6730的各PIN數字轉換器（per pin digitizer）同時對所有LCDPIN在特定的兩個時間（t1，t2）進行測試，然后看是不是所有LCDPIN的測試值的差（△V1，△V2，△V3…）都一樣。

4、高速演算灰階數據

從8位驅動器到10位驅動器，灰階數據增加了4倍。另外，隨著測試精度的提高，演算種類也會不斷增多。為此，橫河電機公司開發了名為“Arrav U-nit”的高速數據處理器。圖8是“Array Unit”的框圖。它有以下的特點：

◇演算函數可以自由定義。

◇可以在120毫秒內完成10位驅動器的灰階數據的演算。

◇10位驅動器全PIN全灰階數據的變數可以同時定義408個。

用“Array Unit”進行灰階數據的演算不但演算速度加快，還可以將演算處理與其他測試同時進行（灰階數據演算的背景（background）化），使得灰階數據的演算時間幾乎可以縮小到零，測試所需時間大大縮短（如圖9所示，使用“Array Unit”后，測試時間只有原來的50％）。

5、與上述測試要求相對應的充實，高效的分析工具

隨著上述各種測試項目的增加，將給調試和分析工作帶來很多困難。這里介紹一些ST6730上裝備的一些便利有效的分析工具。

（1） LCD示波器（osci lloscope）

ST6730的各LCDPIN上裝有LCD示波器（oscilloscope），它可以高速測得如圖10所示的全LCDPIN的波形。在10位驅動器的上升波測試或者調試中，利用該機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”的調試工具。象10位驅動器全PIN全灰階的變數，在Array Plot上可以同時描畫49個。另外在調試過程中，如圖11所示，在描畫的波形上，用鼠標點擊的話就可以顯示該點的坐標（GS NUMBER，PIN NUMBER）（圖11_b）。還可以如圖11_c所示，直接輸入指定的坐標（GSNUMBER，PIN NUMBER）進行檢索或者尋找失效（FAIL）點。

6、總結

最后，最新的TFT源驅動器（10位以上）的測試要求和橫河電機公司的ST6730的解決方法總結如表2。