CN104376823A - 伽马电压调节装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伽马电压调节装置和方法。探测器，设置在待调节的液晶面板内，用于将所述液晶面板内公共电极电压和像素电压进行采集；伽马电压调节单元，具有多个端口，用于输入所述探测器采集的所述公共电极电压和所述像素电压，通过所述调节单元处理，输出正、负电压对称的伽马电压至所述液晶面板。通过本发明可实现显示面板的亮度符合大脑感觉的需求的同时，还保证了像素电压相对于公共电极电压的正负对称性，以满足极性反转要求，避免直流残留。

Description

伽马电压调节装置和方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及伽马电压调节装置和方法。

背景技术

在显像管CRT时代，画面闪烁是很常见的故障，通常是由显示卡刷新频率不足引起的。到了液晶显示器时代，环保无辐射，以及无闪烁等特点成为液晶显示器的最大卖点。但是，部分用户在使用液晶显示器的时候会发现，看起来很不错的液晶显示器居然也有闪烁的问题，有时候画面抖动厉害，甚至还不如CRT显示器。

总的来说，液晶显示器显示器出现闪烁，有两类原因，其一是软故障，用户自己就可以排除；其二就属于真正的硬件故障了，属于液晶面板本身的闪烁现象没有对策好。

液晶面板在生产出来之后，为使亮度能符合大脑感觉的需求，即符合关系：

Y＝AX^Γ

其中，Y为亮度；X为大脑感觉，即面板所显示的灰阶；Γ为伽马值，一般取为2.2。

液晶面板的闪烁调整，主要内容有两个：

1、使光学亮度值符合Y＝AX^Γ；

2、加到液晶像素的电压需要相对于共电极电压(VCOM)正负对称，以满足极性反转下避免直流残留的影响以及对亮度值的影响。

在传统的调节做法中，二者都是采用光学仪器来确定。

确定正负对称时，是在特殊画面，特殊灰阶下，用光学仪器(如CA-310)测量液晶面板最中间位置的闪烁情况。这种特殊画面可以让一帧画面亮像素全部处在同一极性，下一帧画面亮像素全部处在相反极性，如果正负极性如果不对称，则前后两帧画面亮度值会有变化，即可产生闪烁。这种画面称之为Flicker画面。如果闪烁的严重，则调节与这个灰阶对应的伽马基准电压，从而使闪烁减轻。当闪烁最轻微时，这组基准电压被认为最对称，这样的基准电压是成对出现的，分别对应正负极性。

图1所示为14组灰阶校正基准电压和调节256阶灰阶面板的调节界面。这个界面可以通过I2C界面(SCL,SDA)，由外部软件控制，改变各基准电压(VGAM 1-14)的输出，在调节完成后，去掉外界控制，这些信息将储存在储存器中，可以每次开机时调用。图中的VGAM 1-14代表了14组灰阶校正的基准电压，Gray Level指的是特殊的灰阶，可见，同一个特殊灰阶对应两个基准电压，以适合不同极性。如128灰阶时，对应VGAM4与VGAM11，改变VGAM4与VGAM11的值即可调节128灰阶的正负对称情况，每个基准电压的值有其最小变动单元，是通过数字Code来控制的。通过调节VGAM4与VGAM11，则输入到面板中的128灰阶正负电压会有变化，当光学仪器(如CA-310)上面显示的闪烁值最小时，认为正负对称情况最好。

上述方式虽然在中间灰阶(128灰阶)会有比较好的效果，但是在全白区域21(255灰阶)及全黑灰阶区域23(0灰阶)，会有很大的限制。如图2所示，在中间灰阶区域22，当电压稍微变化，光学就有很明显变动，在全黑全白灰阶，光学随电压的变化不敏感，故虽然电压有了很大范围的变化，在光学上都不能显示出来，光学仪器上面的闪烁值也不会变化，这时，这种确定正负对称的方式是失效的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种伽马电压调节装置和方法。

本发明一方面提供了一种伽马电压调节装置，包括：探测器，设置在待调节的液晶面板内，用于将所述液晶面板内公共电极电压和像素电压进行采集；伽马电压调节单元，具有多个端口，用于输入所述探测器采集的所述公共电极电压和所述像素电压，通过所述调节单元处理，输出正、负电压对称的伽马电压至所述液晶面板。

进一步地，所述探测器设置在所述液晶面板显示区域中的像素区域。

进一步地，所述探测器设置在液晶面板非显示区域，且还包括连接一补偿电路，用于补偿采集面内电压传输到所述非显示区域的电压损失。

进一步地，所述伽马电压调节单元包括：减法器单元，包括减法运算器，用于将采集的所述像素电压和所述公共电极电压进行差值运算，输出两者的电压差值；积分器单元，包括积分运算器，用于输入所述电压差值，且以所述液晶面板刷新频率为周期，运算整数个所述周期后，输出积分电压值；可编程伽马校正单元，包括存储器，用于存储所述积分电压值。

进一步地，可编程伽马校正单元包括校正模块，用于通过取所述积分电压值绝对值的最小值，输出正、负电压对称的伽马电压。

进一步地，所述伽马电压调节单元设置在电路板上。

进一步地，所述电路板与所述待测液晶面板连接通过若干栅极覆晶薄膜连接，所述栅极覆晶薄膜具有多个用于传输电压的端口。

本发明另一方面提供了一种伽马电压调节方法，包括：通过设置在待调节的液晶面板内探测器，采集所述液晶面板内公共电极电压和像素电压；将所述探测器采集的所述公共电极电压和所述像素电压输入伽马电压调节单元，通过所述调节单元处理，输出正、负电压对称的伽马电压至所述液晶面板。

进一步地，将采集的所述像素电压和所述公共电极电压输入到减法器单元中进行差值运算，输出两者的电压差值；将所述电压差值输入积分器单元，且以所述液晶面板刷新频率为周期，运算整数个所述周期后，输出积分电压值；将所述积分电压值输入到可编程伽马校正单元中，所述可编程伽马校正单元中的校正模块取所述积分电压值绝对值的最小值，输出正、负电压对称的伽马电压。

本发明与现有技术相比，其优点在于：现有技术中，液晶面板的伽马调节一般是采用测量面板光亮度为判断标准，本发明通过采集液晶面板内动态电压变化，输入到电路板上的伽马调节装置进行自动调节，可实现调节伽马电压正负对称，以满足极性反转要求，消除直流残余。

附图说明

图1为现有技术中伽马调节时基准电压与灰阶之间的关系；

图2为现有技术中电压V和透过率T的关系图；

图3为本发明液晶面板驱动原理图

图4为本发明提供的进行像素电极电压与共电极电压取样的第一实施例

图5为本发明像素电极电压与共电极之差的时间积分与正负极性电压对称关系；

图6为本发明液晶面板100的探测器的位置示意图；

图7(a)为本发明减法电路原理图；

图7(b)为本发明积分单元原理图；

图8为本发明伽马电压生成器内部构造框架图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明提供了一种伽马调节装置和方法，不依赖于光学仪器，通过实际探测液晶面板内部的电压，来确定正负电压的对称。把原来通过测量光学指标来评估电学指标的做法，改进为直接测量电学指标。避免了传统调整过程中以光学为判断标准的局限，通过对液晶面板面内电压的侦测与处理，达到预期的目的。同时，满足极性反转要求，消除直流残余。

本发明在进行伽马电压调节前，需要对液晶面板100中的像素电极电压Vp和共电极电压VCOM进行取样。如图3所示，所述像素电极电压Vp为从源极覆晶薄膜10(S-COF，图3为栅极覆晶薄膜20为G-COF)经过数据线101后，再通过薄膜晶体管103输入到像素电极的电压Vp，其中，若干源极覆晶薄膜10连接至电路板200中。所述共电极电压VCOM为施加在与像素电极之间隔着液晶层的对向侧的公共参考电压。所述像素电极电压Vp和共电极电压VCOM即可以在液晶面板中心进行取样，也可以在液晶面板边缘进行取样。液晶面板上的共电极电压VCOM的值不完全等于驱动电路板PCB200上的VCOM值，所以需要从液晶面板上直接提取共电极电压VCOM的值。如果从液晶面板边缘提取像素电极电压Vp与共电极电压VCOM，通过计算边缘点到中心点的信号时延RC的值进行补偿，可以代表中心点像素电极的电压Vp与共电极电压VCOM的值。

图4为本发明提供的进行像素电极电压与共电极电压取样的第一实施例。将所述像素电极电压Vp与共电极电压VCOM的取样结果(电压值)通过源极覆晶薄膜10连接到电路板200上。具体实施过程中，可以通过源极覆晶薄膜10中的闲置管脚(DUMMYPIN)11传输所述像素电极电压Vp与共电极电压VCOM，在其他实施例中，也可以在源极覆晶薄膜中设置走线传输所述像素电极电压Vp与共电极电压VCOM。

所述像素电极电压Vp与共电极电压VCOM被提取后，作为反馈电压输入电路板200上的积分单元(INT)30。所以，被提取后所述像素电极电压Vp与共电极电压VCOM分别称为VFB与VCOMFB。

输入到电路板200上积分单元(INT)30的电压VFB与VCOMFB，先进行VFB与VCOMFB二者差值的积分计算。在液晶面板100中，液晶是在交流电压驱动下工作的。如果正负电压对称，液晶面板100的闪烁就不会出现。正负电压对称就意味着：相对于共电极电压VCOM，正极性的像素电压V+和负极性的像素电压V-施加的平均值要为0。因为正负极性的电压作用在液晶上的时间是一样的，即在一定的周期内，相对于VCOM，正负极性电压对时间的积分值相等。对于交流电压驱动的液晶面板，正负极性电压各自驱动一次，相当于液晶面板显示了2帧的时间。

在正负2帧时间内，对整数个周期的时间积分，当这个积分值绝对值为0时，则说明施加在液晶上的电压的平均值为零，即正极性电压V+与负极性电压V-的对称最佳值，积分的绝对值越小，则说明正负对称越好。如图5(a)所示，积分值V0小于0，说明负极性电压过大；如图5(b)所示，积分值V0大于0，说明正极性电压过大；如图5(c)所示，积分值V0等与0，说明正极性电压与负极性电压保持平衡，绝对值相等，即V-VCOM在整周期时间内的积分值相等。用积分值来评估正负极性电压的大小，是因为V+、V-、VCOM都不是一个绝对恒定的值，只有求积分值，才能正确的反应施加电压的平均值。

将积分单元(INT)30积分后的值存入如图4所示的伽马电压生成器(P-Gamma)40中的寄存器(MEM)41中，如果液晶面板没有用到伽马电压生成器(P-Gamma)40，则将伽马电压生成器(P-Gamma)40连接到调节治具中。在伽马电压生成器(P-Gamma)40中进行处理。进行调整时，先调节正极性电压，并保持不变，这时负极性电压会自动在一个范围内变动，因为在伽马电压生成器(P-Gamma)40中，每一个通道的输出值都是由数字控制，所以变动会以数字CODE的最小单元进行变动，每变动一次，它的值就会与正极性的值一起，加到液晶两侧的像素电压中。其中，所述数字CODE如图1所示，128灰阶对应的667与256即是数字CODE，对应的真正的电压分别为7.934V,3.000V。所述最小单元变动值为前后相连数字CODE之间的范围，如128阶正极性对应的数字CODE为667，以最小单元往大处变化一次为668。

当经过伽马电压生成器(P-Gamma)40处理后的电压值加到液晶两侧的像素电压中后，如图6所示，通过设置于液晶面板100的探测器104将这时的像素电极电压Vp以及共电极电压VCOM反馈出来，连接到电路板200上的积分单元(INT)30中。积分单元(INT)30会运算出整数个周期内的积分值，这个积分值会存到伽马电压生成器(P-Gamma)40中的寄存器(MEM)41中。然后，负极性电压再次变动，输出另外一个电压值，它与正极性电压一起，加入像素电容中，探测器104也会将这一次的值提取出来，通过整数个周期积分运算，得到另外一个积分值。这个积分值会与之前的相比较，将绝对值大的那个删除，存储积分绝对值小的那个。

依次类推，当在这个范围内变动完成之后，寄存器41中会选出最小的那个值，这个积分绝对值最小值，就对应正负极性对称最好的情况。将这个负极性电压的输出值固定，这样伽马电压生成器(P-Gamma)40中的一组正负参考电压就已经确定好了。

根据所述的处理方式，可以确定其他组的灰阶电压。即，当选择一个正极性的输出值时，相对应得负极性输出值就会自动的确定好，而不必通过光学中闪烁程度确定。

根据本发明提供的伽马电压调节方法，将液晶面板100上的像素电极电压Vp与共电极电压VCOM取样后，将它们输入到电路板200上进行运算，得到二者差值的积分，这个积分越接近0，代表正负对称越好。每调节一次伽马电压生成器(P-Gamma)40中某一灰阶对应的正负电压值，从探测器104中反馈到电路板200上的像素电极电压Vp(用VFB代替)和共电极电压VCOM(用VCOMFB代替)就会变化，则积分值也会随着变化。伽马电压生成器(P-Gamma)40中某一灰阶对应的正负电压值变动完时，积分值的最小值也获得，根据这个最小积分值对应的正负电压值，即是伽马电压生成器(P-Gamma)40中某一灰阶对应正负电压的对称最佳值。

本发明伽马电压调节单元包括上述图7(a)所示的减法器电路单元和图7(b)所示的积分器电路单元。

图7(a)为本发明提供的处理VFB电压与VCOMFB电压所用的减法器电路。采集出来的像素电压值VFB与取样出来的共电极电压值VCOMFB通过减法器后进行行差值运算，输出两者的电压差值VI为：

VI＝VFB-VCOMFB

图7(b)为本发明提供的处理VFB电压与VCOMFB电压所用的积分器电路。积分器电路包括积分运算器，积分电路处理的是像素电极电压与共电极电压之间的电压差值在一定周期内的积分值。因为像素电极电压不是一个固定的值，在时间轴上发生变化，所以积分电路的输出结果VO为：

$V0=-\frac{1}{\mathrm{RC}}\∫(\mathrm{VCOMFB}-V)\mathrm{dt}$

其中，VCOMFB-V为从减法器实时输出的VI值，RC等具体数值根据面板性质调整，以液晶面板刷新频率为周期。

本发明伽马电压调节单元包括上述图7(a)所示的减法器电路单元和图7(b)所示的积分器电路单元。图8为本发明提供的伽马电压生成器(P-Gamma)内部构造。如图8所示，可编程伽马校正单元，包括存储器，用于存储所述积分电压值，伽马电压生成器(P-Gamma)中对应于某一灰阶(以0灰阶为例)的两个正负两电压，OUT1为正极性保持不变，OUT14为对应负极性电压，初始值设为，OUT14＝2*VCOM-VOUT1此处的VCOM是从电路板200上输出值，是一个不变量。在这种设置下，探测器104中探测到液晶面板中心位置的像素电极电压VFB和共电极电压VCOMFB。这两个电压通过面内的走线，先连接到液晶面板的边缘，之后通过源极覆晶薄膜10连接到电路板200上，经过源极覆晶薄膜10时可以在预先在源极覆晶薄膜10中设置走线，也可以利用源极覆晶薄膜10中的闲置管脚(Dummy Pin)11。

将VFB与VCOMFB输入电路板200上积分单元，先经过由如图7所示的减法器与积分电路构成的模块算出VFB与VCOMFB差值的积分。将整数个周期(这里可以设定为1个周期时间，即液晶显示器显示两帧的时间)的积分值VO输入PGamma中的存储器MEM。

保持正极性电压VOUT1不变，在一定范围内(这个范围根据液晶面板的性质来定)，以可以变动的最小单元变动VOUT14，每变动一次，经1个周期的时间后，都会有产生一个积分值。得到这些积分值最接近于0的值，此时，产生这个积分最小值的VOUT14，即是和VOUT1保持最好极性对称的值。

同理，固定正极性电压，通过积分绝对值最小自动找到对应的负极性电压，即可保证此时正负极性对称最好。之后通过光学亮度关系，得到即符合电压亮度关系又能保持正负对称的一组伽马基准电压。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种伽马电压调节装置，包括：

探测器，设置在待调节的液晶面板内，用于将所述液晶面板内公共电极电压和像素电压进行采集；

伽马电压调节单元，具有多个端口，用于输入所述探测器采集的所述公共电极电压和所述像素电压，通过所述调节单元处理，输出正、负电压对称的伽马电压至所述液晶面板。

2.根据权利要求1所述的伽马电压调节装置，其特征在于：所述探测器设置在所述液晶面板显示区域中的像素区域。

3.根据权利要求1所述的伽马电压调节装置，其特征在于：所述探测器设置在液晶面板非显示区域，且还包括连接一补偿电路，用于补偿采集面内电压传输到所述非显示区域的电压损失。

4.根据权利要求1所述的伽马电压调节装置，其特征在于：所述伽马电压调节单元包括：

减法器单元，包括减法运算器，用于将采集的所述像素电压和所述公共电极电压进行差值运算，输出两者的电压差值；

积分器单元，包括积分运算器，用于输入所述电压差值，且以所述液晶面板刷新频率为周期，运算整数个所述周期后，输出积分电压值；

可编程伽马校正单元，包括存储器，用于存储所述积分电压值。

5.根据权利要求4所述的伽马电压调节装置，其特征在于：可编程伽马校正单元包括校正模块，用于通过取所述积分电压值绝对值的最小值，输出正、负电压对称的伽马电压。

6.根据权利要求1-5任一项所述的伽马电压调节装置，其特征在于：所述伽马电压调节单元设置在电路板上。

7.根据权利要求7任一项所述的伽马电压调节装置，其特征在于：所述电路板与所述待测液晶面板连接通过若干栅极覆晶薄膜连接，所述栅极覆晶薄膜具有多个用于传输电压的端口。

8.一种伽马电压调节方法，包括：

通过设置在待调节的液晶面板内探测器，采集所述液晶面板内公共电极电压和像素电压；

将所述探测器采集的所述公共电极电压和所述像素电压输入伽马电压调节单元，通过所述调节单元处理，输出正、负电压对称的伽马电压至所述液晶面板。

9.根据权利要求8所述的伽马电压调节方法，其特征在于：

将采集的所述像素电压和所述公共电极电压输入到减法器单元中进行差值运算，输出两者的电压差值；

将所述电压差值输入积分器单元，且以所述液晶面板刷新频率为周期，运算整数个所述周期后，输出积分电压值；

将所述积分电压值输入到可编程伽马校正单元中，所述可编程伽马校正单元中的校正模块取所述积分电压值绝对值的最小值，输出正、负电压对称的伽马电压。