定制触摸显示屏老化测试的改进设计

2021-11-19张馨华

电子测试 2021年20期

张馨华

（陶朗分选技术(厦门)有限公司，福建厦门，361006）

0 引言

随着现代工业化的不断发展，产品以及相应的制造设备和测试设备也不断更新换代，向更智能、更高效的方向发展。本文以定制触摸显示屏的老化测试为例，在原设计方案的基础上提出四种改进方式，以较少的驱动设备驱动较多的定制屏，节约了投入成本却大幅度提高了老化测试的效率。

1 原设计方案分析

原设计方案使用的定制触摸显示屏是TFT-LCD屏贴合触摸屏的定制产品（以下简称为“定制屏”），组装后整台定制屏只有两根引出线，一根为定制的20-pin两端公头DP(Display Port)线和一根普通的两端公头USB线，示意图如图1所示。由于下文会出现内部接线顺序不同的DP线，所以这里的DP线记为DP1，以示区分。这两根引出线包含的信号类型如表1所示。

图1 定制触摸显示屏示意图

表1 定制触摸显示屏引出线包含的信号类型

原设计方案通过定制的测试机台对定制屏进行老化测试，每台测试机台仅能驱动一台定制屏[2]，其整体硬件框图如图2所示。由于是定制产品，所以其内部信号与标准DP线内部信号不同，无法直接通过市面上售卖的DP分配器进行分配。在这种设计方案下，测试机台数量要等于待测的定制屏数量，如果待测的定制屏数量多的话，则会大大提高投入的成本。若预算有限，不想投入过多的测试机台，只能考虑缩短老化测试时间或者减少定制屏数量，这种情况无法严格把关定制屏品质，若出现退货返工等情况，将造成巨大的损失，所以本文的设计方案应运而生。

图2 原设计方案整体硬件框图

2 改进设计方案

针对原设计方案中出现的诸多问题，这里提供四种改进设计方案，读者可根据实际需求进行选择，下面对各方案进行详述。

2.1 改进设计方案一

在原设计方案中增加多路DP模块和USB HUB，搭配相应线材，便能同时驱动多台定制屏，本方案的硬件框图如图3所示。本方案的工作原理可以理解为在无增强信号情况下进行的并联驱动[3]，整个系统最大的驱动能力取决于测试机台的驱动能力。

图3 改进设计方案一硬件框图

其中DP模块和USB HUB为市面上常见产品。DP模块为20-pin DP母口转接20-pin加长母排针，单个DP模块正视图如图4所示。根据测试机台的驱动能力，并联连接多个DP模块组成多路DP模块，连接方式如图5所示。连接测试机台和DP模块的线材DP2为两端公头DP口且两端接线顺序一一对应的定制线材，如图6所示。

图4 单个 DP模块正视图

图5 DP模块连接方式

图6 DP2线材示意图

这里举例说明如何搭建整个测试系统。比如一台测试机台能够同时驱动3台定制屏，那么需要接入4个DP模块，其中有一个DP模块需要接入测试机台的输入信号，其余模块则连接定制屏。另外，选择带有3口输出的USB HUB即可，因为其本身带有一根输入USB线。再搭配相应的电源及线材便可进行测试使用。

2.2 改进设计方案二

由于改进设计方案一中测试机台的造价、故障率及维护成本均高于一台普通电脑，故本改进方案使用普通电脑替换测试机台。工作原理可以理解为将电脑画面投屏给多台显示器，只是由于定制屏的引出线不是VGA或HDMI等电脑常见屏幕驱动接口，所以需要进行转换。为了方便理解，下文将统一以VGA接口为例，HDMI等接口的驱动方式可通过举一反三获得。在此方案中，一台电脑驱动单台定制屏的硬件框图如图7所示，一台电脑驱动多台定制屏的硬件框图如图8所示。图中VGA显示器驱动板定义为VGA显示器驱动板1，是为了与后续改进方案中的驱动板进行区分。VGA显示器驱动板1的作用在于将电脑提供的VGA信号转换为定制屏所需的LVDS显示信号和背光源驱动信号[4]。本改进设计方案的最大驱动能力取决于VGA显示器驱动板1的驱动能力。

图8 电脑驱动多台定制屏的硬件框图

图7 电脑驱动单台定制屏的硬件框图

那么该如何选择相应的配件呢？以图8为例，首先，电脑、电源、VGA显示器驱动板、VGA线、多路DP模块和USB HUB为市面上常见产品。在电脑的选择上，普通配置的电脑即可满足要求，只需要注意显卡的分辨率要高于定制屏分辨率即可。根据定制屏所使用的液晶屏型号选择相应的VGA显示器驱动板，若在市面上找不到能够驱动对应屏幕的VGA显示器驱动板，则需要读者自行开发。再根据驱动板引出线与定制屏的引出线的差异开发出转接电路板，并搭配相应的LVDS屏线和背光线。最后根据各部分电路的驱动能力计算最多能够驱动的定制屏数量，选择合适的多路DP模块、USB HUB和电源，再搭配相应的线材进行使用。图9是作者设计开发的转接电路板。

图9 转接电路板

2.3 改进设计方案三

改进设计方案三和改进设计方案四为改进设计方案二的升级版设计方案，目的在于提升整个电路系统的驱动能力，驱动更多数量的定制屏。改进设计方案三中新增的多路VGA分配器，一般是对VGA信号进行了加强，使其有更强的驱动能力，所以本改进设计方案的最大驱动能力取决于多路VGA分配器的驱动能力。多路VGA分配器为市面上常见的产品，常见的驱动路数一般为二路（1进 2出），四路（1进 4出），八路（一进8出），十六路（一进16出），三十二路（一进32出），根据其驱动能力选择使用单级驱动方式或多级驱动方式，下面分别对两种驱动方式进行详述。

2.3.1 单级驱动方式

单级驱动方式如图10所示，图中仅使用一个多路VGA分配器，根据其驱动能力搭配相应数量的VGA显示器驱动板、转接电路板、USB HUB、电源以及相应的线材，便可同时驱动多台定制屏。

图10 单级驱动方式硬件框图

2.3.2 多级驱动方式

如图11中展示的是两级多路VGA分配器级联的设计方案，第一级的多路VGA分配器驱动第二级的多路VGA分配器，第二级的多路VGA分配器再各自驱动定制屏。例如这里采用的是八路VGA分配器，那么第一级的八路VGA分配器可以驱动第二级的八台八路VGA分配器，第二级的八台八路VGA分配器一共可驱动64台定制屏。使用其他路数的VGA分配器同理可得。根据VGA分配器的驱动能力，甚至可以达到三级、四级驱动。

图11 多级驱动方式硬件框图

2.4 改进设计方案四

改进设计方案四是将所有配件重新设计在一块VGA显示器驱动板内，命名为VGA显示器驱动板2，使得整个电路设计更加简洁，其硬件框图如图12所示。由于VGA显示器驱动板2是自行设计的，所以可以根据需求提升其驱动能力，无需受限于市售的多路VGA分配器的驱动能力。本改进设计方案的最大驱动能力取决于多路VGA显示器驱动板2的驱动能力。