AN007 TW

Application Note
韋政宏
AN007 – April 2014
LFPD-DVR & P-Gamma 介紹
摘要
二、 DVR & Gamma IC
在液晶面板的元件中有兩個部份的零件會影響液晶面板的顏色
我們可以看到 Function Block 中包含 I2C 控制介面,Gamma
跟畫面的平整度。DVR (Digital Variable Resistor) 提供 VCOM
電壓與 VCOM 電壓的輸出,Bank Select 可以支援兩組不同的
電壓,使得液晶面板的源極與閘極有共同的共用線。Gamma
Gamma 電壓曲線以及內建 MTP。
電壓提供一組電壓曲線,這一組電壓曲線提供液晶面板 Source
Driver 的參考電壓,Gamma 電壓曲線可以是一直線也可以是
BKSEL
I C REG
DAC REG
DAC
REF
DAC
REF
DAC
REF
Gamma
Bank1
Gamma
Bank1
Gamma
Bank1
VCOM1
VCOM2
VCOM1
VCOM2
VCOM1
VCOM2
一個曲線,Gamma 電壓曲線的設定取決於人眼對顏色的喜
好。
2
MTP REG
AVDD1,
AVDD2
DAC
Reference
一、 DVR & Gamma 工作原理
2:1
MUX
1. DVR 工作原理:液晶面板裡面的液晶分子有一種特性,無
Gamma
Bank2
Gamma
Bank2
Gamma
Bank2
VCOM1
VCOM2
VCOM1
VCOM2
VCOM1
VCOM2
法固定在某一個電壓,固定某一個電壓太久即使電壓變化
了,液晶份子也會因為特性破壞而無法轉動液晶。所以在液
DVDD
16DACs
16 Gamma
Buffers
2DACs
VCOM
Amplifier
16
GMA1 to
GMA16
AVDD_AMP
VCOM1
VCOM2
AGND
SDA
SCL
A0
Controller
晶面板中,液晶就會分成正極性與負極性,不管是正極性還
是負極性都會有一組相同亮度的灰階,相對於極性電壓的中
心電壓就是 VCOM 電壓,當 VCOM 電壓在正負極性的中心
三、 控制介面
時,就會有相同亮度的灰階,而 DVR 工作原理就是把 VCOM
在 DVR & Gamma IC 中我們使用標準 I2C 介面控制:
電壓透過數位的方式調整到正負極性的中心。
DVR I C 指令:DVR 的控制介面使用 I C 控制。
2
2
2. Gamma 工作原理:Gamma 電壓曲線是液晶面板一項重要
2
的參考電壓,Gamma 電壓曲線影響液晶面板的灰階顯示以
及顏色白平衡,液晶面板的灰階並不是一個線性曲線,因為
I C Serial Interface
SDA
A6
START
人眼對光的感覺並不是一個線性的曲線,所以在 Gamma IC
2
中提供可透過 I C 介面 10-bits 解析度的電壓曲線,使得這
Write command
from the master.
A5
D6
D5
D4
D3
…D0
R/P
A
STOP
STOP command
from the master.
Read command
from the master.
SDA
IC 提供可調整的電壓就符合客戶的需求。
A
Acknowledge
from the slave.
WPn
示畫面更符合人眼所需求。下圖為 Gamma 電壓與液晶穿透
面,Normally Black 為未給電壓為黑色畫面,所以 Gamma
W
SCL
個提供灰階的電壓曲線可以任意的調整,使得液晶面板的顯
的關係曲線,Normally White Type 為未給電壓為白色畫
A0
START command
from the master.
Acknowledge
from the slave.
A6
START
A5
START command
from the master.
A0
R
A
D6
D5
D4
D3
…D0
x
A
Acknowledge
from the slave.
STOP
SCL
STOP command
from the master.
WPn
2
2
Gamma I C 指令:Gamma IC 的控制介面使用 I C 控制,可分
為 Single Write/Read DAC、Single Write/Read MTP,Multi
Write/Read DAC、Multi Write/Read MTP。
AN007
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1
LFPD-DVR & P-Gamma 介紹
(a) Single DAC Programming
Acknowledge from RT6504
S
Slave Address
W1 W0
Acknowledge from RT6504
0
A
R/W
0
0
Register Address
A
1
0
Acknowledge
from RT6504
×
×
×
Acknowledge from RT6504
D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
×
P
1Word
M1 M0
(b) Multiple DACs Programming
Acknowledge from RT6504
S
Slave Address
W1 W0
Acknowledge from RT6504
0
A
R/W
0
0
Register Address
A
0
0
Acknowledge
from RT6504
×
×
×
Acknowledge from RT6504
× D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
…
1st Word
M1 M0
Acknowledge from RT6504
1
0
×
×
×
Acknowledge from RT6504
D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
×
P
nth Word
Acknowledge from RT6504
(c) Single Data Programming to MTP
Acknowledge from RT6504
S
Slave Address
W1 W0
Acknowledge from RT6504
0
A
R/W
0
0
Register Address
A
0
1
Acknowledge
from RT6504
×
×
×
Acknowledge from RT6504
× D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
P
1Word
M1 M0
(d) Multiple Data Programming to MTP
Acknowledge from RT6504
S
Slave Address
W1 W0
Acknowledge from RT6504
0
A
R/W
0
0
Register Address
A
0
0
Acknowledge
from RT6504
×
×
Acknowledge from RT6504
× D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
×
…
1st Word
M1 M0
Acknowledge from RT6504
0
1
×
×
×
Acknowledge from RT6504
D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
×
P
nth Word
(a) Reading One Word of Data from RT6504
Acknowledge from RT6504
S
Slave Address
R/W
Acknowledge from RT6504
0
A
0
0
M1 M0
Register Address
Acknowledge from RT6504
A Sr
Slave Address
Repeated Start
1
A
R/W
Acknowledge from
Master
×
×
×
×
×
×
Not Acknowledge from Master
D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
P
1Word
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(b) Reading n Words of Data from RT6504
Acknowledge from RT6504
S
Slave Address
0
R/W
×
×
×
×
×
A
0
0
Acknowledge from RT6504
Register Address
A Sr
Slave Address
Repeated Start
M1 M0
Acknowledge from Master
×
Acknowledge from RT6504
1
A
R/W
Acknowledge from Master
Acknowledge from Master
D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
…
×
×
×
×
×
1st Word
×
Not Acknowledge from Master
D9 D8 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A
P
nth Word
四、 指令集
1. DVR 指令集:在 DVR 部分目前大都已經整合到 PMIC 其
2. Gamma IC 指令集:Gamma IC 中會根據 Channel 數量的
中的一項功能,指令的部分就是直接控制暫存器,使得
不同會有不同的暫存器表,例如在 RT6504 中,有 16
VCOM 輸出電壓變化。
Channel 的 Gamma 再加上 2 Channel 的 VCOM。
Gamma 1 of Bank 1
MTP Factory
Initialization
Value
0x200
Read and Write
GMA2BK1
Gamma 2 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x02
GMA3BK1
Gamma 3 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x03
GMA4BK1
Gamma 4 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x04
GMA5BK1
Gamma 5 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x05
GMA6BK1
Gamma 6 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x06
GMA7BK1
Gamma 7 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x07
GMA8BK1
Gamma 8 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x08
GMA9BK1
Gamma 9 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x09
GMA10BK1
Gamma 10 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x0A
GMA11BK1
Gamma 11 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x0B
GMA12BK1
Gamma 12 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x0C
GMA13BK1
Gamma 13 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x0D
GMA14BK1
Gamma 14 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x0E
GMA15BK1
Gamma 15 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x0F
GMA16BK1
Gamma 16 of Bank 1
0x200
Read and Write
0x10
RT01
Internal Use
0x000
Read and Write
Register
Address
Register Name
Register Description
0x00
GMA1BK1
0x01
AN007
Read / Write
0x11
RT02
Internal Use
0x000
Read and Write
0x12
VCOM1BK1
VCOM1 Voltage of Bank 1
0x200
Read and Write
0x13
Reserved
--
--
--
0x14
Reserved
--
--
--
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Register
Address
Register Name
Register Description
0x15
0x16
Reserved
Reserved
---
MTP Factory
Initialization
Value
---
0x17
Reserved
--
--
--
0x18
VCOM1MINBK1
Min. VCOM1 Value of Bank 1
0x000
Read and Write
0x19
VCOM1MAXBK1
Max. VCOM1 Value of Bank 1
0x3FF
Read and Write
0x1A
RT03
Internal Use
0x000
Read and Write
0x1B
VCOM2BK1
VCOM2 Voltage of Bank 1
0x200
Read and Write
0x1C
VCOM2MINBK1
Min. VCOM2 Value of Bank 1
0x000
Read and Write
0x1D
0x1E
VCOM2MAXBK1
Reserved
Max. VCOM2 Value of Bank
1
--
0x3FF
--
Read and Write
--
0x1F
VREF
VREF Value
0x3FF
Read and Write
0x20
GMA1BK2
Gamma 1 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x21
GMA2BK2
Gamma 2 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x22
GMA3BK2
Gamma 3 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x23
GMA4BK2
Gamma 4 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x24
GMA5BK2
Gamma 5 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x25
GMA6BK2
Gamma 6 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x26
GMA7BK2
Gamma 7 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x27
GMA8BK2
Gamma 8 of Bank 2
0x200
Read and Write
Read / Write
---
0x28
GMA9BK2
Gamma 9 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x29
GMA10BK2
Gamma 10 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x2A
GMA11BK2
Gamma 11 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x2B
GMA12BK2
Gamma 12 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x2C
GMA13BK2
Gamma 13 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x2D
GMA14BK2
Gamma 14 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x2E
GMA15BK2
Gamma 15 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x2F
GMA16BK2
Gamma 16 of Bank 2
0x200
Read and Write
0x30
VCOM1BK2
VCOM1 Voltage of Bank 2
Read and Write
0x31
VCOM1MINBK2
Min. VCOM1 Value of Bank 2
0x200
0x000
0x32
VCOM1MAXBK2
Max. VCOM1 Value of Bank 2
0x3FF
Read and Write
Read and Write
0x33
VCOM2BK2
VCOM2 Voltage of Bank 2
0x200
Read and Write
0x34
VCOM2MINBK2
0x000
Read and Write
0x35
VCOM2MAXBK2
0x3FF
Read and Write
0x36
RT04
Min. VCOM2 Value of Bank 2
Max. VCOM2 Value of Bank
2 Use
Internal
0x000
Read and Write
0x37
MOTP Remain Time
MTP Remain Time
0x3FF
Read
3. Gamma 電壓調整公式:
VREF  20 
VREFCode
1023
Gamma Voltage  VREF 
AN007
GammaCode
1023
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五、 自動量測與校正
Richtek VCOM 自動校正工具:
在液晶面板量產中 VCOM 電壓會因為製程的關係產生不同的
VCOM 電壓需求,所以在量產的過程中就會必須在每一片的液
晶面板中去調整,所以使用自動校正的工具來使得每一片液晶
面板都可以自動調整 VCOM 電壓,不需要生產線的員工用眼睛
去判斷液晶面板的畫面是否有閃爍的現象。
1. 自動校正 VCOM 電壓的工具,使用 MCU + Sensor 並開發
自動校正 VCOM 電壓的演算法,使得在調整 VCOM 電壓方
面,只要使用一個按鈕就可以達到生產線上調整 VCOM 電
壓。
VCOM 電壓校正 Pattern:
VCOM 電壓自動校正波形:
Channel-1:液晶面板畫面閃爍的程度
Channel-2/3:I2C 控制訊號
Channel-4:VCOM 電壓
VCOM 電壓校正所使用的 Pattern 需要配合液晶面板的畫素排
列,不同的解析度不同的液晶排列方式,就需要配合相對應的
Pattern,我們把上圖的 Pattern 放大,就可以看出液晶排列的
方式。
我們可以從上面的輸出波型看到,調整前的液晶面板畫面閃爍
嚴重,經過我們自動校正的工具後,液晶面板畫面閃爍現象消
失了。
2. 自動 Gamma 電壓設定,使用 Konica Minolta CA-310 色彩
分析儀與 MCU 在 PC 上開發軟體演算法,計算出 Gamma
電壓與液晶面板的液晶穿透度的關係,自動取得所需要的
Gamma 電壓曲線,取得 Gamma 電壓曲線後再去分析
AN007
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5
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VCOM 電壓,找出這個 Gamma 電壓曲線下最適合的 VCOM
在自動找尋 Gamma 電壓的同時,可以記錄下 Gamma 電壓與
電壓,這樣即完成自動 Gamma 電壓設定,Gamma 電壓曲
液晶穿透度的資訊,透過下圖的曲線,我們可以知道受測的液
線 與 VCOM 電 壓 設 定 可 以 使 用 此 軟 體 完 成 所 需 要 的
晶面板的特性為何。
Gamma 曲線。
Richtek 自動 Gamma 電壓測試環境:Gamma 電壓曲線測試
環境為使用 Konica Minolta CA-310 色彩分析儀 Lvxy Mode,
配合 Richtek 的 MCU 與軟體演算法,測試的畫面為白畫面。軟
2
體介面裡面可以設定的有,I C Slave Address,Gamma 曲線
的目標值,測試中每一個步驟的延遲時間,液晶顯示器灰階的
位元數(6/8/10 bits),灰階取樣點的目標值,透過這些設定使得
Gamma 電壓曲線自動校正軟體可以支援夠多的 IC 與條件,使
得自動校正的軟體更有彈性。
自動 Gamma 電壓 VCOM 調整:在 Gamma IC 中調整 VCOM
電壓將使用 Konica Minolta CA-310 色彩分析儀 FMA Flicker
自動校正測試環境:
Mode,這個模式下可取得液晶面板畫面對比的程度,利用這個
資訊可以自動找出最適合的 VCOM 電壓。
VCOM 電壓調整測試 Pattern:
自動 Gamma 軟體介面:
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VCOM 電壓調整軟體畫面:
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六、 結論
在 DVR 與 Gamma IC 中,立錡不僅提供 IC Solution,並針對
使用 DVR 與 Gamma IC 所需的輔助工具,不管是生產線或是
實驗室中,都有完整的 Solution。
Richtek Technology Corporation
st
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Hsinchu, Taiwan, R.O.C.
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