一种ito线路阻抗量测装置、方法及模拟信号发生器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种ITO线路阻抗量测装置、方法及模拟信号发生器，该ITO线路阻抗量测装置包括：一激励电压源，用于输出阻抗量测激励电压VSET；一量测档位切换电路，用于将该阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rd和待测阻抗Rx分压处理输出反馈电压VS+；一模数转换器，用于采集该阻抗量测激励电压VSET和该反馈电压VS+，并将该阻抗量测激励电压VSET和该反馈电压VS+转换成数字信号VSET和VS+；以及一MCU处理单元，该MCU处理单元用于根据该数字信号VSET、VS+和该量测电阻Rd计算出该待测阻抗Rx的阻值，其中，Rx＝(Rd×VS+)/(VSET?VS+)。本发明能够在所有类型的触控面板和显示面板的开短路检测工序中精准、快速的测量出ITO走线的实际阻值，并能快速确定ITO走线开短路异常的位置及种类。
【专利说明】
一种ITO线路阻抗量测装置、方法及模拟信号发生器
技术领域
[0001]本发明涉及ITO(铟锡金属氧化物)半导体电学参数量测技术领域，具体涉及到一种ITO线路阻抗量测装置、方法及模拟信号发生器。
【背景技术】
[0002]以ITO半导体为喷涂原料的透明导电薄膜是液晶显示面板、触控面板和OLED面板的重要功能单元，其制造工艺较为复杂，需在高度净化的厂房环境中，利用平面磁控技术，在超薄玻璃上溅射纳米铟锡金属氧化物导电薄膜镀层并经高温退火处理才能得到，而后还要经过ITO蚀刻、金属溅镀、金属蚀刻、Si02溅镀、正面钝化层涂布、镭射切割、超声波清洗、开短路检测、外观检验、覆膜等一系列制程才能得到成品的面板。其中，开短路检测工序是衡量成品面板内部ITO图案是否良好、ITO走线阻抗是否正常的重要制程。
[0003]目前有部分触控IC厂商会提供一些基于触控IC的简易测试方案来间接的实现触控面板的开短路检测工序:通过触控IC采集和分析面板内部节点电容的参考值，当这些节点电容的参考值均正常则判断面板内部的ITO走线基本正常；当某些节点电容的参考值异常则判断这些节点附近的ITO走线可能存在开路或短路，但是ITO走线具体异常的位置及异常的种类则无法判断。此外，这种基于触控IC的简易测试方案也不能检测出触控面板内部ITO走线的实际阻值，而液晶显示面板和OLED面板目前尚无可靠的测试方案来实现ITO走线开短路检测。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术的不足，本发明公开一种ITO线路阻抗量测装置、方法及模拟信号发生器，能够在所有类型的触控面板和显示面板的开短路检测工序中精准、快速的测量出ITO走线的实际阻值，并能快速确定ITO走线开短路异常的位置及种类。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种ITO线路阻抗量测装置，其包括:一激励电压源，该激励电压源用于输出阻抗量测激励电压VSET;—量测档位切换电路，该量测档位切换电路用于将该阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rd和待测阻抗Rx分压处理输出反馈电压VS+ ;—模数转换器，该模数转换器用于采集该阻抗量测激励电压VSET和该反馈电压VS+，并将该阻抗量测激励电压VSET和该反馈电压VS+转换成数字信号VSET和VS+;以及一MCU处理单元，该MCU处理单元用于根据该数字信号VSET、VS+和该量测电阻Rd计算出该待测阻抗Rx的阻值，其中，Rx = (Rd X VS+) / (VSET-VS+)。
[0006]作为进一步可选的技术方案，该激励电压源为一数模转换器，该ITO线路阻抗量测装置还包括一第一功率运放电路和一第二功率运放电路，该第一功率运放电路用于为该数模转换器和该模数转换器提供参考电压VREF;该第二功率运放电路用于为该数模转换器和该模数转换器提供低噪声模拟电源VAA。
[0007]作为进一步可选的技术方案，该M⑶处理单元还用于为该数模转换器发送配置数据，控制该数模转换器将该参考电压VREF进行转化输出该阻抗量测激励电压VSET。
[0008]作为进一步可选的技术方案，该第一功率运放电路将一低噪声电压经扩压、扩流处理之后生成该参考电压VREF，该第二功率运放电路将该低噪声电压经扩压、扩流处理之后生成该低噪声模拟电源VAA。
[0009]作为进一步可选的技术方案，该量测档位切换电路包括多个量测电阻Rd以及与该多个量测电阻Rd--对应的多个量测档位切换开关。
[0010]作为进一步可选的技术方案，该量测档位切换电路与该MCU处理单元电连接，该多个量测档位切换开关的通断由该MCU处理单元控制。
[0011]作为进一步可选的技术方案，该ITO线路阻抗量测装置还包括一电压缓冲运放电路、一第一电压衰减运放电路和一第二电压衰减运放电路;该第一电压衰减运放电路将该阻抗量测激励电压VSET进行电压衰减处理后再送入到该模数转换器;该电压缓冲运放电路和该第二电压衰减运放电路先后将该反馈电压VS+进行缓冲、电压衰减处理后再送入到该模数转换器。
[0012]本发明另提供一种模拟信号发生器，用于为显示面板提供电压波形测试信号，该模拟信号发生器还包括ITO线路阻抗量测单元，该ITO线路阻抗量测单元为如上述技术方案所述的ITO线路阻抗量测装置。
[0013]本发明另提供一种ITO线路阻抗量测方法，包括以下步骤:
[0014]I)提供一阻抗量测激励电压VSET;
[0015]2)将该阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rd和待测阻抗Rx分压处理输出反馈电压 VS+;
[0016]3)根据公式Rx=(RdXVS+)/(VSET_VS+)计算出该待测阻抗Rx的阻值。
[0017]作为进一步可选的技术方案，该ITO线路阻抗量测方法还包括以下步骤:
[0018]SI)该量测电阻Rd的阻值选定为IM ohm，根据步骤I至步骤3计算出该待测阻抗Rx的初测阻值；
[0019]S2)根据该初测阻值重复步骤2和步骤3;其中当该初测阻值为Oohm?5K ohm，Rd的阻值选定为IK ohm;当该初测阻值为5K ohm?50K ohm，Rd的阻值选定为1K ohm;当该初测阻值为50K ohm?500K ohm，Rd的阻值选定为100K ohm;当该初测阻值为500K ohm?5Mohm，Rd的阻值选定为IM ohm;当该初测阻值为5M ohm?1000M ohm，Rd的阻值选定为4Mohm0
[°02°] 作为进一步可选的技术方案，步骤SI和步骤S2的量测时间合计为7ms?27ms。
[0021]本发明具有以下优点:
[0022]由于本发明采用量测电阻Rd和待测阻抗Rx对阻抗量测激励电压VSET分压的方式计算待测阻抗Rx的阻值，且量测时间为7ms?27ms，使得本发明能够支持所有类型的触控面板和显示面板内部ITO走线的开短路检测，能够快速测量出ITO走线的实际阻值，能够快速确定ITO走线开短路异常的位置。另外，本发明可以通过MCU处理单元配置数模转换器的方式调节阻抗量测激励电压VSET的大小，可以实现ITO走线绝缘度或ITO走线开短路等电学参数的精确量测。
【附图说明】
[0023]图1本发明ITO线路阻抗量测装置的实施例图；
[0024]图2第一功率运放电路的的实施例图；
[0025]图3第二功率运放电路的的实施例图；
[0026]图4第一电压衰减运放电路的实施例图；
[0027]图5本发明ITO线路阻抗量测方法流程图；
[0028]图6本发明装置应用于触控面板或显示面板开短路检测工序的流程图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0030]如图1所示，本发明ITO线路阻抗量测装置包括低噪声参考电压源、第一功率运放电路、第二功率运放电路、数模转换器A、数模转换器B、数模转换器C、多路选通器、MCU处理单元、量测档位切换电路、电压缓冲运放电路、第一电压衰减运放电路、第二电压衰减运放电路和双通道模数转换器，其中，数模转换器A、数模转换器B、数模转换器C作为3路激励电压源。
[0031]上述实施例中，低噪声参考电压源用于生成ITO线路阻抗量测装置的参考电压，该参考电压经第一功率运放电路进行扩压、扩流处理之后生成数模转换器A、数模转换器B、数模转换器C和双通道模数转换器的参考电压VREF，同时该参考电压经第二功率运放电路进行扩压、扩流处理之后生成数模转换器A、数模转换器B、数模转换器C和双通道模数转换器的低噪声模拟电源VAA。
[0032]上述实施例中，第一功率运放电路的的实施例图如图2所示，第二功率运放电路的的实施例图如图3所示。
[0033]上述实施例中，M⑶处理单元通过IIC总线分别给数模转换器A、数模转换器B、数模转换器C发送配置数据，数模转换器A、数模转换器B、数模转换器C根据该配置数据将参考电压VREF进行量化分别输出VSET_A、VSET_B、VSET_C*3路电压，这3路电压进入多路选通器之后在MCU处理单元的控制下选通I路电压输出作为阻抗量测激励电压VSET。
[0034]上述实施例中，VSET_B作为量测ITO走线绝缘度的阻抗量测激励电压VSET;VSET_A作为量测ITO走线开短路的阻抗量测激励电压VSET; VSET_C作为备用阻抗量测激励电压VSET0
[0035]上述实施例中，量测档位切换电路基于磁簧管继电器、5个量测电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4、Rd5实现，其中，Rdl的阻值为IK ohm、Rd2的阻值为1K ohm、Rd3的阻值为100K ohm、Rd4的阻值为IM ohm、Rd5的阻值为4M ohm，量测电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4、Rd5分别与量测档位切换开关Sdl、Sd2、Sd3、Sd4、Sd5——对应，量测档位切换开关Sdl、Sd2、Sd3、Sd4、Sd5的通断由MCU处理单元控制。
[0036]上述实施例中，需要对待测阻抗Rx的阻值进行初步量测，其量测流程如图5所示:
[0037]I )M⑶处理单元选通量测档位切换开关Sd4，阻抗量测激励电压VSET在MCU处理单元的控制下通过量测档位切换开关Sd4接入到量测电阻Rd4上，阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rd4和待测阻抗(Rx)分压之后输出一个反馈电压VS+;
[0038]2)电压缓冲运放电路和第二电压衰减运放电路先后将该反馈电压VS+进行缓冲、电压衰减处理后送入到双通道模数转换器进行采样并转换成数字信号VS+，同时第一电压衰减运放电路将阻抗量测激励电压VSET进行电压衰减处理后也送入到该双通道模数转换器进行采样并转换成数字信号VSET;
[0039]3)M⑶处理单元通过SPI通讯总线从双通道模数转换器中读取数字信号VSET和VS+，并根据公式Rx = (Rd X VS+) / (VSET-VS+)初步计算出该待测阻抗Rx的初测阻值。
[0040]上述实施例中，该待测阻抗Rx的初测阻值的量测时间为2ms
[0041]上述实施例中，第一电压衰减运放电路的实施例图如图4所示。
[0042]上述实施例中，MCU处理单元根据待测阻抗Rx的初测阻值结果再次对待测阻抗Rx的阻值精确量测，其中，当Rx的初测阻值Oohm?5K ohm，选通量测档位切换开关Sdl ；当Rx的初测阻值为5K ohm?50K ohm，选通量测档位切换开关Sd2;当Rx的初测阻值为50K ohm?500K ohm，选通量测档位切换开关Sd3;当Rx的初测阻值为500K ohm?5M ohm，选通量测档位切换开关Sd4;当Rx的初测阻值为5M ohm?1000M ohm，选通量测档位切换开关Sd5。
[0043]上述实施例中，为保证待测阻抗Rx的实际阻值的量测精度需要预留一定的放电时间，其中，采用量测电阻Rdl再次对待测阻抗Rx的阻值精确量测的时间为5ms?9ms;采用量测电阻Rd2再次对待测阻抗Rx的阻值精确量测的时间为9ms?13ms;采用量测电阻Rd3再次对待测阻抗Rx的阻值精确量测的时间为13ms?17ms ；采用量测电阻Rd4再次对待测阻抗Rx的阻值精确量测的时间为17ms?2 Ims ;采用量测电阻Rd5再次对待测阻抗Rx的阻值精确量测的时间为21 ms?2 5m s。例如待测阻抗Rx的初测阻值为4K ohm，MCU处理单元则选通测档位切换开关Sdl对待测阻抗Rx的阻值进行精确量测:
[0044]I )M⑶处理单元选通量测档位切换开关Sdl，阻抗量测激励电压VSET在MCU处理单元的控制下通过量测档位切换开关Sdl接入到量测电阻Rdl上，阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rdl和待测阻抗(Rx)分压之后输出一个反馈电压VS+;
[0045]2)电压缓冲运放电路和第一电压衰减运放电路先后将该反馈电压VS+进行缓冲、电压衰减处理后送入到双通道模数转换器进行采样并转换成数字信号VS+，同时第一电压衰减运放电路将阻抗量测激励电压VSET进行电压衰减处理后也送入到该双通道模数转换器进行采样并转换成数字信号VSET;
[0046]3)M⑶处理单元通过SPI通讯总线从双通道模数转换器中读取数字信号VSET和VS+，并根据公式Rx = (IK ohm X VS+)/(VSET-VS+)计算出该待测阻抗Rx的实际阻值。
[0047]图6是本发明装置应用于触控面板或显示面板开短路检测工序的流程图，其中，ITO走线绝缘度检测选用VSET_B作为阻抗量测激励电压VSET，VSET_B的激励电压输出范围为+4VDC?+10VDC;IT0走线短路检测和ITO走线开路检测都选用VSET_A作为阻抗量测激励电压VSET，VSET_A的激励电压输出范围为+0.4VDC?+4VDC。
[0048]需要说明的是，本发明装置还可以集成于用于为显示面板提供电压波形测试信号的模拟信号发生器中，作为模拟信号发生器的ITO线路阻抗量测功能单元。
[0049]本领域的技术人员容易理解，以上该仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该ITO线路阻抗量测装置包括: 一激励电压源，该激励电压源用于输出阻抗量测激励电压VSET; 一量测档位切换电路，该量测档位切换电路用于将该阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rd和待测阻抗Rx分压处理输出反馈电压VS+; 一模数转换器，该模数转换器用于采集该阻抗量测激励电压VSET和该反馈电压VS+，并将该阻抗量测激励电压VSET和该反馈电压VS+转换成数字信号VSET和VS+;以及 一 MCU处理单元，该MCU处理单元用于根据该数字信号VSET、VS+和该量测电阻Rd计算出该待测阻抗Rx的阻值，其中，Rx = (Rd X VS+) / (VSET-VS+)。2.根据权利要求1所述的一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该激励电压源为一数模转换器，该ITO线路阻抗量测装置还包括一第一功率运放电路和一第二功率运放电路，该第一功率运放电路用于为该数模转换器和该模数转换器提供参考电压VREF;该第二功率运放电路用于为该数模转换器和该模数转换器提供低噪声模拟电源VAA。3.根据权利要求2所述的一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该第一功率运放电路将一低噪声电压经扩压、扩流处理之后生成该参考电压VREF，该第二功率运放电路将该低噪声电压经扩压、扩流处理之后生成该低噪声模拟电源VAA。4.根据权利要求2所述的一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该MCU处理单元还用于为该数模转换器发送配置数据，控制该数模转换器将该参考电压VREF进行转化输出该阻抗量测激励电压VSET。5.根据权利要求1所述的一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该量测档位切换电路包括多个量测电阻Rd以及与该多个量测电阻Rd--对应的多个量测档位切换开关。6.根据权利要求5所述的一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该量测档位切换电路与该MCU处理单元电连接，该多个量测档位切换开关的通断由该MCU处理单元控制。7.根据权利要求1所述的一种ITO线路阻抗量测装置，其特征在于，该ITO线路阻抗量测装置还包括一电压缓冲运放电路、一第一电压衰减运放电路和一第二电压衰减运放电路；该第一电压衰减运放电路将该阻抗量测激励电压VSET进行电压衰减处理后再送入到该模数转换器;该电压缓冲运放电路和该第二电压衰减运放电路先后将该反馈电压VS+进行缓冲、电压衰减处理后再送入到该模数转换器。8.—种模拟信号发生器，用于为显示面板提供电压波形测试信号，其特征在于，该模拟信号发生器还包括ITO线路阻抗量测单元，该ITO线路阻抗量测单元为如权利要求1至7任一项所述的ITO线路阻抗量测装置。9.一种ITO线路阻抗量测方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)提供一阻抗量测激励电压VSET; 2)将该阻抗量测激励电压VSET经量测电阻Rd和待测阻抗Rx分压处理输出反馈电压VS+ ; 3)根据公式Rx= (Rd XVS+) /(VSET-VS+)计算出该待测阻抗Rx的阻值。10.根据权利要求9所述的一种ITO线路阻抗量测方法，其特征在于，该ITO线路阻抗量测方法还包括以下步骤: SI)该量测电阻R d的阻值选定为IM O h m，根据步骤I至步骤3计算出该待测阻抗R X的初测阻值； S2)根据该初测阻值重复步骤2和步骤3; 其中，当该初测阻值为Oohm?5K ohm，步骤S2中Rd的阻值选定为IK ohm;当该初测阻值为5K ohm?50K ohm，步骤S2中Rd的阻值选定为1K ohm;当该初测阻值为50K ohm?500Kohm，步骤S2中Rd的阻值选定为10K ohm;当该初测阻值为500K ohm?5M ohm，步骤S2中Rd的阻值选定为IM ohm;当该初测阻值为5M ohm?1000M ohm，步骤S2中Rd的阻值选定为4Mohm。
【文档编号】G01R1/28GK105866545SQ201610329018
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】夏少俊
【申请人】武汉精测电子技术股份有限公司