TFT-LCD面板进行Gamma和闪烁校准的实验测试设计
随着市场竞争日益激烈，lcd产品的上市时间成为制约产品市场销量的关键因素。过去，工程设计人员需要一个星期才能获得特定tft-lcd面板的最佳gamma电压和vcom电压，而利用agcs可以将gamma电压和vcom电压的优化过程缩短到几秒钟以内。
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，ε（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。
图4：针对max9669的10位dac和8位灰度等级优化vcom dac码与灰度等级特性。
可编程vcom缓冲器可以实现自动校准，无需机械电位器。agcs利用快速跟踪算法进行闪烁修正，针对某个灰度等级的校准操作可以在2秒钟内完成，图4给出了vcom针对不同灰度等级的优化。agcs可以均衡vcom，通过调整gamma电压获得整个灰度等级范围内的最佳vcom电压。图5（a）所示是对40”lcd面板进行vcom均衡的校准结果，校准后的vcom dac码如图中绿点所示，目标vcom值为粉色圆圈，初始vcom值为蓝色圆圈。校准后的vcom与目标vcom的差异不会超出？2lsb，而10位dac的初始误差为？6lsb （1lsb约等于16mv）。
图5所示agcs gui包含四个标签：hardware、equalized vcom、flicker和gamma。hardware标签提供手动编程gamma和vcom电压的函数；flicker标签包含闪烁测量功能，具有不同的测试模板和白色、绿色彩色选择。gamma标签允许用户测量并校准gamma曲线； equalized vcom标签提供一系列的gamma校准和vcom均衡。
在gamma标签中点击calibrate按键开启gamma校准，agcs画出一条红色曲线，代表用户定义的必须满足的gamma曲线。agcs测量显示板的gamma曲线，用蓝色显示。如果gamma值不能满足容限要求，agcs将利用跟踪算法校准gamma电压，已获得所要求的gamma曲线。绿色曲线显示是否完成校准。
闪烁测量包括以下过程：设置闪烁模板、编程vcom电压、读取闪烁电平、启动快速算法计算降低闪烁电平的最佳vcom电压。
vcom均衡将执行一系列agcs和均衡vcom （或evcom）校准过程。evcom中，通过调节gamma电压、测量闪烁电平使闪烁降至最小。目标vcom电压如粉色圆圈所示，校准后的vcom电压如蓝色圆圈所示，最终得到的vcom电压用绿色圆圈表示。agcs和evcom可能需要几次重负过程得到最终结果。由此，agcs软件允许用户定制agcs和evcom过程。由于绝大多数lcd面板只能设置一个vcom电平，equalized vcom标签的功能可确保获得最佳的gamma和闪烁指标。
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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，ε（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。
图4：针对max9669的10位dac和8位灰度等级优化vcom dac码与灰度等级特性。
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图5所示agcs gui包含四个标签：hardware、equalized vcom、flicker和gamma。hardware标签提供手动编程gamma和vcom电压的函数；flicker标签包含闪烁测量功能，具有不同的测试模板和白色、绿色彩色选择。gamma标签允许用户测量并校准gamma曲线； equalized vcom标签提供一系列的gamma校准和vcom均衡。
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