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자동차 TFT-LCD 패널의 색상 밝기와 일치시키는 방법
Apr 21, 2017

감마 보정에 대한 요구는 CRT TV 모니터의 발명에 기인합니다. CRT는 전자빔 격자를 사용하여 디스플레이의 전면 패널 뒤에있는 형광 코팅을 비 춥니 다. 인가 된 계통 제어 전압은 광도에 비례하여 제어되며 지하 세계의 규칙을 준수합니다. 광도 = 제어 전압의 감마 시간 측. 이 컨트롤에는 고유 한 비선형 성이 있습니다. CRT의 공칭 감마 값은 약 2.5입니다. 반면에, 사람의 눈은 회색 레벨의 어두운 부분의 변화에 상대적으로 민감한 역방향 응답을가집니다. 따라서 최종 이미지가 인간의 눈에 실제 그레이 레벨을 보여주기 위해서는 이미지를 전송하기 전에 적색, 녹색 및 청색 신호를 보정해야합니다. 학교는 텔레비전 방송 카메라와 같은 비디오 소스 시스템에서 진행되고 있습니다.

이 기사에서는 감마 보정 (감마 보정이라고도 함)을 통해 자동차 TFT-LCD 패널의 밝기 일관성 및 색상 일치를 보장하는 방법에 대해 설명합니다. 우리는 14 채널 프로그래밍 가능 감마 버퍼를 사용하여 LCD 패널의 감마 응답을 보정하는 방법과 높은 명목상 및 저 감마 세팅의 세 가지 예를 소개합니다.

카메라 설계의 출력 전압은 광도의 1/2에 해당하는 광도에 비례합니다. 5 시간 광장 (0.) 4 시간 광장. 1보다 약간 큰 감마 값이 선호되기 때문에 방송 표준은 보통 0을 사용합니다. 감마 값 5는 시스템 감마 값을 1로 만듭니다. 그림 1은 카메라의 내장 감마 응답을 CRT 응답이므로 추가 시스템 감마 보정이 필요하지 않습니다. 그러나 TFT-LCD 신호는 CRT 모니터에 초기에 설정된 카메라의 감마 조정을 보정하기 위해 조정해야합니다

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그림 1. 기존 CRT 시스템의 감마 값

자동차 LCD 패널 감마 보정

TFT-LCD 패널은 자동차 조합 계량기, 정보 엔터테인먼트 및 내비게이션 온톨로지 유닛 및 ADAS (Advanced Driving Auxiliary System) 지능형 백미러에 점점 더 많이 적용됩니다. 빛을 발생시키기 위해 전자총과 형광 층을 사용하는 대신 LCD 픽셀에 전압을가함으로써 픽셀을 통한 "백라이트"의 투과율을 제어합니다. 백라이트를 제공하기 위해 냉 음극 형광 램프 (CCFL) 또는 발광 다이오드 (LED) 어레이를 사용합니다. LCD 픽셀에인가 된 전압은 TFT-LCD의 투과율 곡선을 정의하는 전송 된 이미지를 재생하기 위해 전면으로 전송되는 백라이트 양을 제어 할 수 있습니다.

TFT-LCD의 감마 값은 CRT와 다르지만 감마 응답이 약간 있습니다. 전통적인 방송 시스템의 감마 보정은 인간의 눈의 역 (反) 응답을 결합한 CRT 감마 응답을 보상하기 위해 신호 전송 과정에서 수행됩니다. 따라서 신호가 TFT-LCD 패널에 적용되기 전에 감마 보정에 적용되어야합니다. TFT-LCD 감마 보정은 CRT 모니터의 감마 보정을 수행하는 데 필요합니다. 입력 비디오 신호는 숫자이며 감마 보정 코드는 디지털 모드 변환기 (DAC)에 적용되어 전압을 생성하고 픽셀에 적용합니다. 이러한 감마 보정 코드는 패널 디스플레이 제조업체가 시각적 효과를 충족시킬 수있는 적절한 보정 코드를 결정하는 데 도움이됩니다. 시스템은 종종 주변 광 조건에 따라 여러 감마 보정 설정을 저장할 수 있습니다. 그림 2는 시스템 감마 값 1을 구현하기위한 TFT-LCD 패널의 표준화 된 감마 보정을 보여줍니다.

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그림 2. LCD 시스템의 감마 값

일반적으로 저전압 차동 신호 (LVDS)와 같은 디지털 비디오 데이터는 픽셀에 적용되는 아날로그 전압을 생성하기 위해 DAC를 사용하여 변환해야합니다. 패널의 소스 / 컬럼 드라이브에있는 조각 별 비선형 DAC는 감마 보정 (의도적 인 비선형 성)에 사용됩니다. 소스 드라이브 DAC는 8 비트 DAC가 28 또는 256 그레이 스케일을 생성 할 수있는 것과 같이 픽셀에 얼마나 많은 전압 단계를 적용 할 수 있는지 결정합니다. 그림 3은 각 전압 단계에서 발생하는 계조의 강도 변화 지각을 나타내며 패널의 감마 응답 (전압 - 투과율 또는 VT 곡선)과 눈의 반응에 상대적입니다.

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그림 3. 서로 다른 감마 응답의 상대 강도 변화 비교

감마 보정의 비선형 성질은 낮은 휘도 레벨을 갖는 압축 된 화상 데이터를 초래하고, 높은 휘도 레벨을 갖는 화상 데이터는 거의 압축하지 않고 압축된다. 낮은 수준의 압축은 "어두운"영역에서 "어두운"영역의 이미지 데이터를 더욱 눈길을 사로 잡고, 사람의 눈은 감지하기 쉽습니다. 이렇게하면 이미지 깊이가 향상됩니다. 추가적인 이점으로,이 압축 및 비선형 성은 휘도 인코딩의 하위 비트 (예 : 8 비트의 비선형 조건 및 12 비트 또는 14 비트의 선형 케이스)를 초래합니다. 또한 압축은 비디오 신호 잡음의 가능성을 줄이는 데 도움이됩니다.

프로그래밍 가능한 감마 버퍼

LCD 패널의 감마 응답을 원하는 VT 전달 함수로 전환하기 위해 패널의 소스 (열) 드라이브 DAC는 여러 접점에 적용되는 다양한 기준 전압을 사용할 수 있습니다. 이 전압은 각 DAC에 특정 이상적인 비선형 작동 조건을 강요합니다. 기준 전압은 일반적으로 DAC 지점에 아날로그 전압을 제공하는 버퍼 증폭기 인 감마 버퍼 IC에 의해 제공됩니다. 감마 버퍼 IC는 정적 또는 프로그램 가능할 수있다. 인터 실 ISL76534는 I2C 기반의 14 채널 프로그래밍 가능 감마 버퍼와 10 비트 해상도의 VCOM 채널로 구성된 자동차 LCD 패널에 사용할 수있는 소자이다. 이 디바이스는 자동차 TFT-LCD 소스 드라이브에 정확하고 안정적인 DC 기준 전압을 제공 할 수있다. 그림 4는 TFT-LCD 패널 시스템의 단순화 된 다이어그램을 보여줍니다.

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그림 4. 단순화 된 LCD 패널 다이어그램

DAC 포인트를 제어함으로써 자동차 LCD 패널 제조업체는 전압을 미세 조정하여 패널의 비선형 감마 응답 (감마 보정이라고도 함)을 조정하거나 보정 할 수있다. 이는 자동차 LCD 패널 제조업체가 모델 중 하나에있는 모든 LCD 패널에 일관된 감마 응답을 보장하는 데 도움이됩니다. 이는 LCD 생산으로 인한 잠재적 인 시각 효과와 다른 요소 간의 차이가 최소화 됨으로써 자동차 LCD 패널 제조업체가보다 일관되고 시각적으로 매력적인 제품을 제공 할 수 있음을 의미합니다. 소비자는 그들이 구입 한 차량의 디스플레이가 시운전에 표시되는 디스플레이와 동일한 시각 효과를 갖게된다는 것을 확신 할 수 있습니다.

궁극적으로 패널 제조업체는 감마 응답을 보정하는 방법을 결정합니다. 예를 들어 감마 = 2.2, γ = 2.0, γ = 1.8 또는 예상 밝기에 따라 다른 감마 값을 조합하여 디스플레이에 특정 시각 효과. 감마 특성은 시야각 및 주변 조도 조건에 따라 변화하기 쉽기 때문에 자동차를 구매할 때 디스플레이의 밝기에 따라 조명 조건이 낮은 조명 조건과 낮은 조명 조건을 비교하여 표시해야하는지 여부를 결정해야합니다 이미지가 만족 스럽습니다.

서로 다른 감마 값의 이미지 비교

무화과. 그림 5는 동일한 이미지의 시각적 효과를 다양한 총 감마 값과 비교하여 그 차이를 쉽게 볼 수 있습니다. 중간 이미지 (그림 5B)는 공칭 (기본) 감마 값 (예 : Γ = 2) 2입니다. 상단 이미지 (그림 5A)는 공칭 값보다 큽니다. 하단 이미지 (그림 5C) . 하단 이미지는 어두운 색상과 대비를 잃어 버리고 약간 뒤집 힙니다. 상단 이미지 대비가 더 크지 만 전체적으로 어두운 영역이 더 큽니다.

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도 5a. 고 감마 값 이미지의 예

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그림 5B. 명목 감마 값 이미지의 예

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도 5c. 저 감마 값 이미지의 예

감마 값 및 자동차 인포테인먼트 디스플레이 설정

자동차 LCD 패널은 소스 드라이브의 성능에 의해 결정되는 블랙 바이 듀안 포인트 등급을가집니다. 그러나 비디오 데이터 처리 중에 신호를 디지털 방식으로 조정할 수 있습니다. 또는 LCD 패널의 백라이트 강도를 조정하여 밝기를 변경할 수있어 다른 시스템 성능 차원이 추가됩니다. 디스플레이 컨트롤은 종종 밝기와 대비, 주간 및 야간 설정을 위해 조정됩니다.

프로그래머블 감마 버퍼 디스플레이 전달 함수를 평가하고 설정하는 작업을 단순화합니다. 즉, 자동차 디스플레이 제조업체의 제조주기로 작업을 전송합니다. 이러한 감마 설정은 EEPROM에 프로그래밍되어 시스템이 충전 될 때 DAC로 전송됩니다. 일부 버퍼에는 다양한 주변 조명 상태에 해당하는 여러 디스플레이 설정 파일 (프로필)과 사용자가 적절한 도구로 저장하고 저장할 수있는 사용자 지정 설정을 저장하는 여러 메모리 그룹이 있습니다. 제조업체가 제공하는 감마 설정 파일은 일반적으로 대부분의 자동차 애플리케이션을 만족시키기에 충분합니다. 프로그래밍은 초기 설정 중에 수행 된 다음 디스플레이의 시각 효과를 향상시키기 위해 미세 조정이 필요하지 않으면 설정 파일이 더 이상 변경되지 않습니다.

결론

자동차 LCD 패널 제조업체는 자동차 제조업체와 소비자가 인식하는 디스플레이 패널의 이미지 시각 효과를 만들기 위해 노력합니다. 이를 위해서는 LCD 패널에 표시되는 비디오 컬러 이미지가 디스플레이에 따라 다르지 않고 명암, 밝기 및 색상이 동일하게 유지되도록 안정적인 감마 버퍼 기준 값이 필요합니다. 이 목표는 인터 실 ISL76534와 같은 고정밀 프로그래머블 감마 버퍼를 사용하여 수행 할 수 있습니다. ISL76534에 대해 자세히 알아보십시오.