AM—OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的測試電路設(shè)計(jì)

高艷麗+郭銳

摘要：文章從分析AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的測試需求和芯片結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出了一種針對該驅(qū)動(dòng)芯片的測試電路設(shè)計(jì)方案。該方案采用對芯片內(nèi)的多個(gè)功能模塊進(jìn)行隔離，保證了各個(gè)模塊有較高的測試獨(dú)立性?？紤]到內(nèi)置SKAM的特殊性，采用FPGA可編程測試，提高了測試的靈活性，大大提高了Source Driver測試的可控性，減少了測試管腳數(shù)目，節(jié)約了測試成本。

關(guān)鍵詞：AM-OLED：驅(qū)動(dòng)芯片：FPGA

1概述

AM-OLED顯示驅(qū)動(dòng)芯片是AM-OLED平板顯示屏的關(guān)重件，具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。顯示驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部集成了行列驅(qū)動(dòng)電路、圖像SRAM、電荷泵、LDO、伽馬校正和多種輸入輸出接口。內(nèi)置圖像SRAM最高可支持到WVGA分辨率，可顯示16.77兆色的顯示屏；片內(nèi)的低功耗電源管理技術(shù)增強(qiáng)了手持設(shè)備的電池續(xù)航能力。該芯片具有高集成度、低成本、低功耗的特點(diǎn)，可運(yùn)用于中小尺寸AM-OLED顯示屏模塊，包括智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品。

本文通過分析AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的測試需求，并結(jié)合該芯片的多功能模塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種AM-OLED驅(qū)動(dòng)芯片的測試電路設(shè)計(jì)方案。該方案對AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的各項(xiàng)指標(biāo)測試非常有效。該文的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于我們研發(fā)的AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片彩屏手機(jī)中。

2需求分析

圖1所示為AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的組成框圖。GateDriver行驅(qū)動(dòng)、Source Driver列驅(qū)動(dòng)分別用來驅(qū)動(dòng)AM-OLED的行和列。電源模塊由三個(gè)電荷泵、兩個(gè)LDO以及一個(gè)上電檢測電源組成，用來向伽馬校正、行驅(qū)動(dòng)、列驅(qū)動(dòng)以及SRAM模塊提供所需要的驅(qū)動(dòng)電壓。內(nèi)置SRAM用來存儲(chǔ)需要顯示的圖像數(shù)據(jù)。OSC振蕩器主要是作為片內(nèi)時(shí)鐘源，可以通過倍頻、分頻、調(diào)整占空比等方式，結(jié)合各需求模塊的具體需求，產(chǎn)生高精度的時(shí)鐘頻率。數(shù)字控制模塊由Command decoder和TCON模塊組成，主要實(shí)現(xiàn)1）不同分辨率顯示，2）不同顯示模式顯示，3）低功耗模式控制，4）不同控制和數(shù)據(jù)接口兼容5）行列驅(qū)動(dòng)電路控制以及伽馬校正，6）接口譯碼功能。使各模塊能協(xié)調(diào)按序工作。

針對以上驅(qū)動(dòng)芯片，需要對他的各項(xiàng)功能模塊和整體性能進(jìn)行有指標(biāo)的測試，常用測試項(xiàng)目如下：

1）電源模塊測試，測定芯片內(nèi)基準(zhǔn)、電荷泵、LDO等電源的電壓、電流指標(biāo)要求。

2）聯(lián)動(dòng)測試，包括上電，啟動(dòng)復(fù)位、省電、睡眠等各模式之間的切換。

3）動(dòng)態(tài)電流和平均電流測試，用于統(tǒng)計(jì)芯片的平均功耗和瞬時(shí)功耗。

4）列驅(qū)動(dòng)Source Driver輸出固定電平測試、建立時(shí)間、DNL、INL、DVO測試。

5）通過SPI口對集成在芯片內(nèi)的SRAM進(jìn)行測試，測試基本的存儲(chǔ)功能是否正確。

6）伽馬電路測試，需要分步進(jìn)行，先對其內(nèi)部各個(gè)模擬電路進(jìn)行測試，確定參考電壓產(chǎn)生是否正確，然后再和列驅(qū)動(dòng)連接進(jìn)行聯(lián)合測試。比對顯示效果，可調(diào)整電壓誤差范圍。

7）

數(shù)字控制模塊的測試，主要在接口之間的兼容，可在線調(diào)試，寄存器可配等特點(diǎn)來提高芯片的可測試性。

3測試方案

針對以32AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，下面給出了一種測試電路的設(shè)計(jì)方案。為了提高各個(gè)功能模塊的可觀測性和可控制性，以便全方位驗(yàn)證芯片的總體性能指標(biāo)提供電路結(jié)構(gòu)支持。圖2是AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片測試系統(tǒng)框圖。主要有屏、驅(qū)動(dòng)芯片、FPC軟板、電源板、FPGA板組成。其中屏和驅(qū)動(dòng)芯片以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，在測試階段已經(jīng)焊接在一起，有了屏就可以直觀顯示有關(guān)行列的驅(qū)動(dòng)和使能（排除屏上壞點(diǎn)），同時(shí)對于芯片的Gamma校正，色階等可以直觀顯示，并且可以在線調(diào)試變化過程；然后屏和顯示控制系統(tǒng)通過FPC軟板連接，在軟板上預(yù)留屏電壓和控制信號(hào)測試點(diǎn)；電源模塊實(shí)現(xiàn)屏上的行和列提供顯示驅(qū)動(dòng)電壓，以及驅(qū)動(dòng)芯片電源總輸入；FPGA板是整個(gè)測試電路的控制核心，設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)一些特定的顯示效果圖像。

4具體電路

測試的電路結(jié)構(gòu)是在上面所介紹的芯片結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，參考其測試需求而設(shè)計(jì)的，其重點(diǎn)是電源板和FPGA板，一個(gè)提供整個(gè)測試系統(tǒng)的電源流，為各功能模塊提供充足的各種閾值的需求，同時(shí)預(yù)留測試點(diǎn)以監(jiān)測驅(qū)動(dòng)芯片的各項(xiàng)交直流參數(shù)指標(biāo)。另一個(gè)是提供測試系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)流，控制各個(gè)功能模塊的動(dòng)作，并且可以獨(dú)立制作特定的顯示數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)芯片的顯示效果。

首先是電源板，如圖3所示，系統(tǒng)的電源分四部分：第一部分是FPGA系統(tǒng)所需的多路電源管理VIN+5V，由TPS5450產(chǎn)生，第二部分，驅(qū)動(dòng)芯片輸入電壓，由LDO降壓后產(chǎn)生核電壓和10電壓VDDAB、VDDI；第三部分是AM-OLED需要的正負(fù)的高電壓，ELVDD、ELVSS，都由TPS5450產(chǎn)生，TPS5450的特點(diǎn)是根據(jù)外圍電感的接法不同，既可以產(chǎn)生正電壓，也可以產(chǎn)生負(fù)電壓，第四部分，電平轉(zhuǎn)換電源所需電壓通過TPS65131實(shí)現(xiàn)，其中AM-OLED的RGB行列供電的電源要在4.6V到6.5V之間可調(diào)，使用寬范圍的電位器來靈活調(diào)節(jié)。

然后是FPGA控制板如圖4所示，驗(yàn)證過程中使用的FPGA驗(yàn)證平臺(tái)的核心控制器FPGA采用xinlinc公司spartan6系列的TQG144芯片，SPI FLASH選用W25Q32V，預(yù)留視頻源擴(kuò)展口，兼容sD卡視頻播放模式，F(xiàn)PGA的調(diào)試接口和擴(kuò)展接口使用40芯的柔性線路板實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA和AM-OLED屏之間通過60芯的FHl6系列連接器實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制。在本設(shè)計(jì)中，使用Spartan6系列的TQG144芯片主要原因是它擁有邏輯單元多、片內(nèi)存儲(chǔ)容量大、低功耗、低價(jià)位等特點(diǎn)。接口種類齊全，便于實(shí)現(xiàn)多種視頻數(shù)據(jù)格式間的轉(zhuǎn)換。數(shù)字鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)可配置，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的倍頻、分頻及相位鎖定，為整個(gè)測試系統(tǒng)提供充足的時(shí)鐘資源。另外FPGA得JTAG在線調(diào)試接口，為AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片寄存器得配置提供了方便，并且支持多種顯示格式和轉(zhuǎn)換功能，為AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的各項(xiàng)功能驗(yàn)證提供了足夠的資源。

5結(jié)束語

本文所提出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可以對AM-OLED驅(qū)動(dòng)控制芯片的常規(guī)和特殊測試項(xiàng)目提供有效的電路結(jié)構(gòu)支持。并且支持多種接口協(xié)議，將滿足各種協(xié)議的數(shù)據(jù)在本測試系統(tǒng)方案中實(shí)現(xiàn)歸一化顯示。此外AM-OLED顯示驅(qū)動(dòng)控制芯片屬于高壓器件，所以系統(tǒng)電源方案能夠滿足多個(gè)不同的電源電壓需求。作為一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，亦可通過FPGA實(shí)現(xiàn)不同模塊的協(xié)同工作。測試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的AM-OLED驅(qū)動(dòng)芯片的圖像穩(wěn)定、色彩艷麗、對比度高。不僅說明我們的芯片的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到要求。而且表示本測試方案能夠充分滿足測試芯片的各項(xiàng)功能需求。