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
AN007
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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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