TFT-LCD液晶屏的曲线调整方法分析

TFT-LCD液晶屏的曲线调整方法分析

朱涵月

南京中电熊猫液晶材料科技有限公司

摘 要：近年来，液晶屏技术得到了较为快速的发展，提高液晶屏的显示效果和用户体验，对于满足人们的视频需求发挥了重要作用。本文首先分析了对TFT-LCD液晶屏进行曲线调整的必要性，之后阐述了具体的TFT-LCD液晶屏曲线调整方法，并介绍了TFT-LCD液晶屏的相关应用情况。

关键词：TFT-LCD；液晶屏；曲线调整；方法

0 引言

在TFT-LCD液晶屏中，对其进行曲线调整之前，首先需要掌握TFT电路的基本驱动原理，并清楚需要对TFT-LCD液晶屏进行曲线调整的原因。TFT电路基本的驱动原理是由CPU通过LCD接口送来的视频信号及时钟经过TCON的时序转换，RGB数据经过D/A转换送到SOURCE端。同时TCON产生移位时钟信号驱动GATE端，选通一行，打开这一行的所有晶体管，SOURCE向液晶电容充电，液晶产生灰度并保持，通过GATE的移位，继续向下面行写入液晶图像。当整个行写完，又重新从第一行开始。一般的LCD都采用行翻转的形式，通过改变公共端的电压极性VCOM而达到翻转的目的，本文详细分析了TFT-LCD液晶屏的曲线调整方法。

1 TFT-LCD液晶屏进行曲线调整的必要性

相对于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，它的输入端电压信号将会在屏幕上产生一定的亮度输出，但是如果液晶的亮度与它即将输入的电压信号不成正比，那就会存在一种现象叫失真，如果输入的是黑白的图像信号，这种失真将会使被显示的图像的四周亮而中间调偏暗，从而使得显示的图像整体场景比原来最开始的时候显示的图像场景偏暗，Gamma就是这种失真的度量参数。但是，由于他们的物理原理都是一样的，所以无论是哪一种液晶，他们的gamma值几乎是一个常量。

而这种失真是需要校正的，因为Gamma失真的存在，使得指定输入的电压信号会让有些图像在液晶屏上显示时存在对比度低于原始图像，结果整体显示效果偏暗的这就属于非正常显示效果，不可直接应用。 由于对于特定的IXD，其Gamma值是固定的。因此，只能通过调整输入电压信号的几组不同灰电压来调整Gamma曲线^[1]。针对客户要求的规格，设定要达到的目标Gamma曲线。但是，由于IXD制程的不稳定，可能会导致调整的Gamma曲线并不那么理想，例如可能获得的并不是一条平稳的曲线。校正后得到的这种不平稳的Gamma曲线会导致显示产生色偏或亮度异常，而这并不是所希望的。因此，需要采用能够进一步使调整后的Gamma曲线平稳的方法，从而消除由其导致的色偏或亮度异常的问题。

2 TFT-LCD液晶屏的曲线调整方法

对于TFT-LCD液晶屏的Gamma曲线调整方法，包括以下步骤:一是捕获待测TFT-1XD液晶屏在特定的一系列灰阶电压下显示的灰阶图像。二是根据捕获的灰阶图像计算对应于该图像的灰阶信息，从而得到Gamma曲线。三是基于相邻两灰阶电压的灰阶信息来确定Gamma曲线中的不平坦区域，并计算不平坦区域的深度。四是基于深度来进一步调整相邻两灰阶电压中的任意一个或者二者的幅度以使得相邻两灰阶电压之间的Gamma曲线平坦。

根据这种Gamma曲线调整方法，特定的一系列灰阶电压下显示的灰阶图像中的灰阶信息包括针对0-255个灰阶电压的亮度输出值。同时对于基于相邻两灰阶电压的灰阶信息来确定Gamma曲线中的不平坦区域的步骤，包括基于相邻两灰阶电压之间的Gamma曲线的斜率是否发生极性变化来确定不平坦区域。此外，调整相邻两灰阶电压中较小的灰阶电压的幅度，使得相邻两灰阶电压之间的Gamma曲线斜率无极性变化^[2]。并且，通过调整相邻两灰阶电压中较小的灰阶电压的幅度，使得对应产生的亮度输出值为原先的亮度输出值叠加上深度值的倍数，从而使得相邻两灰阶电压之间的Gamma曲线斜率无极性变化。

3 TFT-LCD液晶屏曲线调整装置的应用

利用TFT-LCD液晶屏的Gamma曲线调整方法，可以制作出TFT-LCD液晶屏的Gamma曲线调整装置。在这种曲线调整装置中，包括光感测器，其用于捕获待测TFT-LCD液晶屏在特定的一系列灰阶电压下显示的灰阶图像。与光感测器通信连接的微控制单元，其用于完成以下操作：根据捕获的灰阶图像计算对应于该图像的灰阶信息，从而得到Gamma曲线。基于相邻两灰阶电压的灰阶信息来确定Gamma曲线中的不平坦区域，并计算不平坦区域的深度。同时，基于深度来进一步调整相邻两灰阶电压中的任意一个或者二者的幅度，以使得相邻两灰阶电压之间的Gamma曲线平坦^[3]。此外，与微控制单元连接的可编程电压缓存器，用以接收调整后的灰阶电压值并进行保存以便向用于输出灰阶电压的源极驱动电路提供调整后的灰阶电压值。

此外，随着液晶屏技术的发展，还可以在实际中采用解决液晶显示屏阳光下显示不清晰的系统。这种方法是利用光敏传感器准确识别外部环境的光强度，通过处理器识别当前原始图像的对比度，并根据外部环境的光强度的对原始图像的显示数据进行处理，更改原始图像的灰度值以提高原始图像的对比度和清晰度。通过数据处理算法解决了阳光下液晶显示屏显示不清晰的问题且不会造成图像严重失真，结合环境光和图像数据来调整背光亮度，比单一结合环境光来调整背光亮度要省电，能够实现在满足可视条件下最大限度省电目的。

4 结论

采用本文所述的TFT-LCD液晶屏的曲线调整方法，可以改善调整的Gamma曲线的平稳程度。通过采用光学测量系统来获取的Gamma曲线中的不平坦深度从而确定需要调整的曲线对应的源极驱动电压，进而消除Gamma曲线中出现的斜率极性变化的情况，从而改善显示的色偏现象或者亮度异常现象。

参考文献

[1] 肖洋, 周鹏, 闫润宝,等. TFT-LCD Stage Mura的研究与改善[J]. 液晶与显示, 2017,038(4):54-57.

[2] 贾宜訸, 丁向前, 张小祥,等. TFT-LCD工业中竖纹不良的研究与改善[J]. 电子世界, 2019,561(03):18-20.

[3] 宋云霞. FPGA的TFT-LCD真彩液晶屏显示控制[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2017,017(004):41-42,50.