Local dimming原理及在车载中的应用

周琨

摘 要：Local dimming（局部调光）是一种低成本提升车载显示器对比度和清晰度的技术。在目前OLED技术尚无法突破严苛的汽车环境要求的状况下，局部调光是一种首选的成本和性能兼顾的技术。在满足汽车环境要求的同时，大幅提升了显示器的清晰度，提高了显示内容的辨识度，同时成本的上升也在合理范围内。它能给客户带来更好的体验，使驾驶更为安全。本文对它的工作原理以及如何应用进行了阐述，给读者提供了一种思路和方法来提升车载显示器的对比度。

关键词：Local dimming原理 Local dimming应用 车载显示器

1 引言

在当今以娱乐和信息为中心的世界里，在选择车辆时，显示屏在客户心目中扮演着非常重要的角色。因此，汽车显示器已集成在仪表盘、中央信息显示器、平视显示器、后视镜、后座娱乐显示器等应用中，每辆车最多达到12个显示器。人们还希望在车内享受到和家庭娱乐系统、手机、平板电脑同等的优质视觉体验。因此，需要更大、更高分辨率和更清晰的显示器。目前有许多类型的显示技术，包括薄膜晶体管（TFT）液晶显示器（LCD）、OLED和MicroLED技术。TFT LCD技术以合理的成本提供了明亮可靠的显示器，这也是到目前为止汽车中最常用的显示器。

与消费类显示器相比，汽车显示器需满足更多要求。必须足够坚固不仅能承受恶劣的汽车环境（冷/热冲击、负载跳变、启动/停止），但也包含额外的满足ASIL（汽车安全完整性等级）要求的诊断安全标准，具有低电磁干扰（EMI），并且足够小，可以安装在有限的狭小空间内。此外，由于车辆是在户外使用，强烈的环境光，使得对显示器的亮度和对比度有着较高的要求。Local dimming（局部调光） 技术为用户提供更清晰和高对比度的画面。

2 Local Dimming原理简介

传统的TFT LCD的背光照明，采取边缘照明的方式，即照明LED装在屏幕的一侧，通过导光板将光线均匀分布到整个屏幕。这样做的缺点是整个屏幕的光线只能统一调整（不同区域的背光亮度一样）。当屏幕中某个区域需要显示纯黑时，由于受背光的影响，实际显示为深灰色，而不是真正的黑色，從而造成对比度不高，显示不够清晰。如图一所示。

Local Dimming技术可以较好地解决这个缺陷。它采用全阵列LED照明方式（如图二所示），LED沿面板表面均匀分布，每个LED或由几个LED组成的小区域可以单独控制，从全亮度到全暗。通过局部调光，可以获得更深的黑色和更令人印象深刻的对比度。如图2所示。

2.1 Local Dimming原理及实现方法

如图4所示，System Board将视频信号送给TCON（Timing Controller），TCON根据视频信号，提取出各区域画面的亮度信息，并转换为各区域的背光控制信号，以SPI的方式，送给LED Driver。从而实现，根据显示的内容，实时的调整各区域的背光亮度，从实现真黑和高对比度。

2.2 Local Dimming TCON 算法说明

通过分析目标图像的特征（例如每个背光片段的局部直方图和平均像素强度），得到每帧图片相对应的，各区域的明暗图。图片传送到LCD显示的同时，背光控制信号同步控制各区域的背光亮度。即画面较暗区域的背光亮度会下降（全黑画面的区域，背光照明会被关闭），画面较亮区域的背光亮度会得到提升。图5为显示的画面，图6为分析后，各区域的背光亮度信息。

3 Local Dimming在车载中的应用举例说明

如图7所示：Local Dimmig的功能由HX8880（TCON）+TLC6C5748（LED Driver）来实现。

HX8880 的功能BLOCK如图8所示，视频信号接口为DP（Display Port），LED驱动信号通过SPI口输出。

电源的控制时序如图9所示：

输入的视频信号需满足以下表1、图10要求：

视频信号进入TCON后，TCON会对每一帧信号进行分析，得出各区域的亮度控制数据，数据的序号按以下图11方式命名。

HX8880 Local Dimming支持最大2500个区域的划分，水平4～120列，垂直4～120行。TLC6C5748（LED Driver）接收到来自TCON的驱动数据后，按照数据控制各区域的背光亮度。

TLC6C5748及其周边的构成如图12所示。

TLC6C5748 具有48个控制通道，可以分别控制48个区域的LED，如果需要将背光划分更多的区域，则可以通过增加TLC6C5748的颗数来实现。

通过上述的说明，相信大家对Local Dimming的原理及使用方法有了一定的认识。Local Dimming的应用可以在合理的成本前提下，让用户获得更清晰的画面，更好的视觉体验。

参考文献：

[1]Implementing Automotive Displays with SerDesDaisy Chaining & Local Dimming Backlight Architecture–REVISED 2022.

[2]Automotive 144-Zone Local Dimming Backlight Reference Design–REVISED OCTOBER 2018.