隨著(zhù)市場(chǎng)競爭日益激烈，LCD產(chǎn)品的上市時(shí)間成為制約產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)量的關(guān)鍵因素。過(guò)去，工程設計人員需要一個(gè)星期才能獲得特定TFT-LCD面板的最佳Gamma電壓和VCOM電壓，而利用AGCS可以將Gamma電壓和VCOM電壓的優(yōu)化過(guò)程縮短到幾秒鐘以?xún)取?

LCD面板的用戶(hù)對于面板的Gamma規格要求非常嚴格，因此，LCD制造商必須針對每個(gè)面板模塊建立Gamma曲線(xiàn)，而生產(chǎn)過(guò)程中不同面板Gamma電壓的差異超出了用戶(hù)對Gamma參數的要求。LCD模塊廠(chǎng)商可以借助AGCS在生產(chǎn)線(xiàn)上對每塊面板進(jìn)行微調。

本文介紹了一個(gè)閉環(huán)反饋系統，能夠在工程試驗中對TFT-LCD面板進(jìn)行Gamma和閃爍校準，最終目標是將高級Gamma校準系統(AGCS)嵌入到TFT-LCD生產(chǎn)線(xiàn)。AGCS軟件運行在個(gè)人計算機，執行以下操作：

液晶顯示模塊(LCM)的顯示測試模板；利用Konica Minolta CA-210測量亮度和閃爍；利用快速算法軟件建立Gamma曲線(xiàn)，抑制閃爍；將Gamma和VCOM代碼燒錄到Maxim的MAX9669 16通道可編程Gamma芯片，同時(shí)提供可編程VCOM。

AGCS最終可以在一定的灰度等級范圍內(而不僅僅是在一個(gè)灰度等級)降低閃爍。

圖1：AGCS系統框圖。

圖1所示為AGCS系統原理框圖，軟件指令控制計算機通過(guò)數字視頻接口(DVI)發(fā)送視頻測試模板。TFT-LCD面板隨后顯示測試模板。接下來(lái)，軟件通過(guò)USB接口向Konica Minolta CA-210 (LCD彩色分析儀)發(fā)送指令，測量面板的亮度和閃爍(CA-210的遠端光學(xué)探頭應該置于面板前方)。AGCS軟件計算Gamma和VCOM代碼，并通過(guò)USB和I2C接口將其裝載到MAX9669的數/模轉換器(DAC)寄存器。MAX9669具有16個(gè)可編程Gamma緩沖通道和1路可編程VCOM放大器。此外，器件內部提供多時(shí)間編程(MTP)存儲器(圖2所示)。利用MTP存儲器能夠將Gamma和VCOM代碼寫(xiě)入非易失存儲器，并在上電時(shí)裝載到DAC寄存器。

圖2：MAX9669可編程Gamma緩沖器，帶有MTP。

下列式(1)、(2)和(3)給出了Gamma曲線(xiàn)、亮度和亮度誤差的表達式。

式中，T(j)為L(cháng)CD在灰度等級j的能見(jiàn)度，對于8位面板，j = 1至255；L(j)為灰度等級j的亮度，?(j)為亮度誤差，LT(j)是由式(2)計算得到的目標亮度。當亮度誤差在用戶(hù)定義的容限范圍以?xún)葧r(shí)，即可進(jìn)行成功的Gamma校準。從圖3 Gamma校準曲線(xiàn)可以看出，利用AGCS能夠將最大亮度誤差從42%降至23%。本文介紹的測試平臺能夠在13秒內完成Gamma校準。

圖3：Gamma曲線(xiàn)和誤差函數。

為了降低殘余直流電壓(該電壓可能導致圖像殘留)，像素兩端的電壓需要逐幀在正極性和負極性之間交替轉換。但是，由于寄生電容的存在仍然會(huì )駐留直流成分，從而導致亮度在從正極性變換到負極性時(shí)發(fā)生變化。這種亮度變化稱(chēng)為閃爍，為減小閃爍，可以在生產(chǎn)線(xiàn)上調整每個(gè)面板的共模電壓(VCOM)，以消除像素上殘留的直流電壓。操作人員可以在生產(chǎn)線(xiàn)上觀(guān)察顯示屏，調整機械電位器的抽頭來(lái)改變VCOM電壓。

圖4：針對MAX9669的10位DAC和8位灰度等級優(yōu)化VCOM DAC碼與灰度等級特性。

可編程VCOM緩沖器可以實(shí)現自動(dòng)校準，無(wú)需機械電位器。AGCS利用快速跟蹤算法進(jìn)行閃爍修正，針對某個(gè)灰度等級的校準操作可以在2秒鐘內完成，圖4給出了VCOM針對不同灰度等級的優(yōu)化。AGCS可以均衡VCOM，通過(guò)調整Gamma電壓獲得整個(gè)灰度等級范圍內的最佳VCOM電壓。圖5(a)所示是對40”LCD面板進(jìn)行VCOM均衡的校準結果，校準后的VCOM DAC碼如圖中綠點(diǎn)所示，目標VCOM值為粉色圓圈，初始VCOM值為藍色圓圈。校準后的VCOM與目標VCOM的差異不會(huì )超出?2LSB，而10位DAC的初始誤差為?6LSB (1LSB約等于16mV)。

圖5所示AGCS GUI包含四個(gè)標簽：Hardware、Equalized VCOM、Flicker和Gamma。Hardware標簽提供手動(dòng)編程Gamma和VCOM電壓的函數；Flicker標簽包含閃爍測量功能，具有不同的測試模板和白色、綠色彩色選擇。Gamma標簽允許用戶(hù)測量并校準Gamma曲線(xiàn)； Equalized VCOM標簽提供一系列的Gamma校準和VCOM均衡。

在Gamma標簽中點(diǎn)擊Calibrate按鍵開(kāi)啟Gamma校準，AGCS畫(huà)出一條紅色曲線(xiàn)，代表用戶(hù)定義的必須滿(mǎn)足的Gamma曲線(xiàn)。AGCS測量顯示板的Gamma曲線(xiàn)，用藍色顯示。如果Gamma值不能滿(mǎn)足容限要求，AGCS將利用跟蹤算法校準Gamma電壓，已獲得所要求的Gamma曲線(xiàn)。綠色曲線(xiàn)顯示是否完成校準。

閃爍測量包括以下過(guò)程：設置閃爍模板、編程VCOM電壓、讀取閃爍電平、啟動(dòng)快速算法計算降低閃爍電平的最佳VCOM電壓。

VCOM均衡將執行一系列AGCS和均衡VCOM (或EVCOM)校準過(guò)程。EVCOM中，通過(guò)調節Gamma電壓、測量閃爍電平使閃爍降至最小。目標VCOM電壓如粉色圓圈所示，校準后的VCOM電壓如藍色圓圈所示，最終得到的VCOM電壓用綠色圓圈表示。AGCS和EVCOM可能需要幾次重負過(guò)程得到最終結果。由此，AGCS軟件允許用戶(hù)定制AGCS和EVCOM過(guò)程。由于絕大多數LCD面板只能設置一個(gè)VCOM電平，Equalized VCOM標簽的功能可確保獲得最佳的Gamma和閃爍指標。