LCD面板的用户对于面板的Gamma规格要求非常严格,因此,LCD制造商必须针对每个面板模块建立Gamma曲线,而生产过程中不同面板Gamma电压的差异超出了用户对Gamma参数的要求。LCD模块厂商可以借助AGCS在生产线上对每块面板进行微调。
本文介绍了一个闭环反馈系统,能够在工程试验中对TFT-LCD面板进行Gamma和闪烁校准,最终目标是将高级Gamma校准系统(AGCS)嵌入到TFT-LCD生产线。AGCS软件运行在个人计算机,执行以下操作:
液晶显示模块(LCM)的显示测试模板;利用Konica Minolta CA-210测量亮度和闪烁;利用快速算法软件建立Gamma曲线,抑制闪烁;将Gamma和VCOM代码烧录到Maxim的MAX9669 16通道可编程Gamma芯片,同时提供可编程VCOM。
AGCS最终可以在一定的灰度等级范围内(而不仅仅是在一个灰度等级)降低闪烁。
图1:AGCS系统框图。
图1所示为AGCS系统原理框图,软件指令控制计算机通过数字视频接口(DVI)发送视频测试模板。TFT-LCD面板随后显示测试模板。接下来,软件通过USB接口向Konica Minolta CA-210 (LCD彩色分析仪)发送指令,测量面板的亮度和闪烁(CA-210的远端光学探头应该置于面板前方)。AGCS软件计算Gamma和VCOM代码,并通过USB和I2C接口将其装载到MAX9669的数/模转换器(DAC)寄存器。MAX9669具有16个可编程Gamma缓冲通道和1路可编程VCOM放大器。此外,器件内部提供多时间编程(MTP)存储器(图2所示)。利用MTP存储器能够将Gamma和VCOM代码写入非易失存储器,并在上电时装载到DAC寄存器。
图2:MAX9669可编程Gamma缓冲器,带有MTP。
下列式(1)、(2)和(3)给出了Gamma曲线、亮度和亮度误差的表达式。
式中,T(j)为LCD在灰度等级j的能见度,对于8位面板,j = 1至255;L(j)为灰度等级j的亮度,?(j)为亮度误差,LT(j)是由式(2)计算得到的目标亮度。当亮度误差在用户定义的容限范围以内时,即可进行成功的Gamma校准。从图3 Gamma校准曲线可以看出,利用AGCS能够将最大亮度误差从42%降至23%。本文介绍的测试平台能够在13秒内完成Gamma校准。
图3:Gamma曲线和误差函数。
为了降低残余直流电压(该电压可能导致图像残留),像素两端的电压需要逐帧在正极性和负极性之间交替转换。但是,由于寄生电容的存在仍然会驻留直流成分,从而导致亮度在从正极性变换到负极性时发生变化。这种亮度变化称为闪烁,为减小闪烁,可以在生产线上调整每个面板的共模电压(VCOM),以消除像素上残留的直流电压。操作人员可以在生产线上观察显示屏,调整机械电位器的抽头来改变VCOM电压。