LCD TV面板数字图像灰度校正

红色杀手

采用高精度等级电压发生器芯片实现LCD TV面板数字图像灰度校正
电视专用的LCD面板对图像质量要求非常高，同时比传统的面板要求更高精度的灰度校正。本文介绍了ROHM公司带DAC的高精度等级电压发生器芯片BD8132FV以及如何使用它实现与色彩重现性相关的图像灰度校正回路，以满足电视应用的要求。
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图1：CRT电视的灰度特性。


LCD面板原本是作为PC显示器而开发，随着市场需要，产量不断扩大，近几年，开始被应用于电视，而广受瞩目。因此，过去作为时钟或文字处理器等显示媒介的LCD面板在显示性能，尤其是对比度、色彩重现性和灵敏性等性能上都急需进一步的改进。
使用LCD替代传统的CRT电视时，必须重现与CRT一样的图像色彩。但是，不同的视频信号，CRT和LCD对产生印加电压的光输出量也不同，因此，LCD必须将对印加电压的光输出量补偿到与CRT一样。通常，这种关系以“灰度”值来表示。灰度值是以输入视频信号和输出视频信号的比值计算的。显像管电视的灰度值约为2.2～2.5(图1)，所以电视用LCD面板的灰度值当然也应该补偿到这个数值水平，这就称为灰度校正。因为电视用面板必须更加忠实地再现输入视频信号，所以与传统的LCD面板相比，必须拥有更精准的灰度校正。
! P! g6 B, L% T$ u. t传统监视器LCD面板的灰度校正
通常，LCD面板对印加电压具有如图2所示的透过率特性。将这一特性补偿到CRT的灰度值就要使用等级电压。所谓等级电压是指大小相差数个百分点的阶段性DC电压，根据这些电压值，以近似直线特征补偿面板的透过率特性，达到灰度校正的目的。
传统监视器用LCD面板中的等级电压发生回路由分立电阻形成的DC电压分压和放大器组成的电流缓冲回路构成(图3)。但是，这一结构由于电阻值的偏离幅度(±1%)和放大器的复位电压导致设定等级电压的偏离增大，而最终无法实现用于电视的高精度灰度校正。另一方面，由于电阻值仅有数十个等级，因此设定到目的等级电压就必须组合几十个电阻，结果需要更长的设计周期和更多成本。
* e9 A8 Y8 }: E' I5 L7 q满足电视应用要求的灰度校正
带DAC的高精度数字控制等级电压发生器芯片如图4所示。3线串行的接口输入数字数据，利用DAC转换为模拟DC电压后，通过电流缓冲输出等级电压。DAC的清晰度为10位，可以输出1,024阶段的等级电压。等级电压输出数最多达18个信道，可以进行最大限度的等级百分设定，因此能够以近似直线最小限度地控制误差的产生。
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图2：LCD面板的灰度特性和校正。

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本驱动芯片的高精度化利用了驱动IC内部相邻电阻具备非常良好的相对精度这一特性。通过采用这种方式，能够把实际输出精度降低至±0.2%以下，设定精度提高为传统设定精度的５倍多。因此可以实现电视用LCD面板所需要的高精度灰度校正。
该芯片注重使用的方面性，还内设了自动读取EEPROM数据的功能(以下称“自动读取功能”)。这样，如果在EEPROM内写入目的等级数据，就可以自动产生等级电压，同时也可以节省数字信号设计等多余时间。另外，由于是数字控制，还可以获得如下附加价值： 1． 由于只需要变更数据，而完全不需更换有关灰度校正变更的基板，有效降低了开发成本； 2． 可以使用PC上软件完成灰度校正设计，因而缩短了设计、评估时间，降低了设计成本； 3． 每一块LCD面板，可以完成最适当的灰度校正； 4． 数字控制能够实现实时等级电压设定变更。
* x0 l& L# \) `; A5 @& A特别值得一提的是第四点，能够帮助实现更先进的灰度校正。例如，根据LCD面板的温度变更灰度校正，适应周围的明暗度变更灰度校正等。在实现校正高精度化的同时，添加了这些附加价值，所以LCD电视的图像显示能力进一步得到改进，在不久的将来，甚至可以得到比CRT电视更高画质的电视显示。
8 i- n+ q1 h$ h业界今后的技术研讨课题将关注更加高精度化和系统化。例如，在高精度化方面，ROHM将注重开发输出精度在±0.1%以下的DAC和实现12位的DAC清晰度；在系统化方面，该公司将研究开发内置EEPROM等