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디스플레이시스템 실험3. Interfaces : man-machine & machine-machine interface

Interfaces : man-machine & machine-machine interface이름, 학번, 요일반, 조 (조원이름)Abstract— LCD Monitor에서 man-machine & machine-machine interface에 관해 이해한다. 오실로스코프 사용법을 숙지하고 파형을 측정한다. Key pad의 스위치에 따른 파형을 알아보고 15pin에서 RGB와 Vs, Hs를 확인한다. 그리고 패턴에 따른 RGB의 파형이 어떻게 되는지 측정해 본다. 영상신호를 전송하는 방식을 이해하고 파형을 관찰한 후 어떤 영상이 디스플레이 되는지 알아본다.Index Terms—interface, 오실로스코프, 해상도, 15pin D-sub, 파형, 아날로그, 디지털실험 배경 및 이론LCD모니터와 같은 기계를 작동시키기 위해서는 interface가 필요하다. 모니터와 PC를 연결해주는 machine-machine interface의 역할을 해주는 D-sub부터 여러가지의 것들이 필요하다. 그리고 사람이 LCD모니터를 조절하기 위해서는 man-machine interface의 역할을 해주는 OSD나 Key pad와 같은 것들이 필요하다.따라서 우리는 man-machine interface에 해당하는 key pad와 D-sub의 파형을 측정할 것이다. Key pad에서 어떤 버튼이 무슨 역할에 해당되고 어떤 파형을 나타내는지 알아 보고, D-sub에서 어떤 핀이 무슨 역할을 하고 어떤 파형을 나타내는지 알아 본다. 이를 바탕으로 여러 패턴에서 RGB가 어떤 파형을 나타내는지 알아본다.어떤 이미지 정보의 해상도가 LCD 모니터의 해상도와 다를 경우 scaling을 하게 되는데 어떤 식으로 하는지 직접 실험을 통해 알아본다. 가로, 세로의 해상도가 각각 2배씩 차이나는 SVGA와 UXGA의 경우 각 픽셀이 가로로 2개 세로로 2개 복제되어 표시될 것이다.Fig. 2를 보면 쉽게 알겠지만 해상도가 커지면 원래의 이미지에서 커진만큼 복제되어 표시된다. 그리고 Hsync가하나씩 누르면서 Fig. 10의 빨간색으로 표시되어 있는 각 부분에서 파형이 발생하는 것을 찾으면 된다.4. key pad에 대한 파형을 다 측정했으면 15-pin D-sub에 대해 측정한다. RGB와 Vsync, Hsync의 위치가 15-pin connector에서 어디인지 알아낸다. 이를 알아내기 위해서는 우선 LCD모니터화면에 RGB를 디스플레이하면 된다. R의 위치를 알아내기 위해서는 LCD모니터에 빨간색 바탕을 표시한뒤 AD보드 뒷면에서 파형을 확인한다. GB역시 동일한 방법으로 하여 찾으면 된다.위의 설명대로 RGB를 순서대로 LCD화면에 표시한 뒤 Fig. 12에 보이는 빨간색 선의 부분의 파형을 측정한다. 1번부터 15번 까지 측정하고 파형이 발생하는 부분을 기록한다. Vsync와 Hsync는 이 들의 특징을 알아야 파형을 보고 알아낼 수 있다. Vsync는 16.7ms(60Hz)로 발생하기 때문에 파형에서 이를 보고 확인할 수 있고 Hsync는 10μs~30μs(30kHz~100kHz)로 발생하기 때문에 이 역시 파형을 보고 확인할 수 있다. Vsync보다는 Hsync의 파형이 휠씬 더 조밀할 것으로 예상할 수 있다.2주차 실험 순서1. 1주차 실험에서 알아본 OSD switch 조작에 따른 파형과 15pin D-sub mapping을 이용해 본격적으로 2주차 실험에 들어간다. 그러기 위해서 1주차 실험의 방법처럼 LCD monitor를 분해한 뒤 15pin D-sub가 보이도록 AD보드를 따로 꺼내놓는다.2. USB로 받은 프로그램을 실행시켜 여러가지 gray와 RGB 그리고 H,V-shade, vertical line, 체스판을 LCD모니터에 표시한다.3. 각각에 대한 파형을 측정하고 주기와 전압 등을 기록한다.4. 마지막으로 scaling을 알아보기 위해 수평, 수직선을 모니터에 표시한다. 그리고 해상도를 다르게 하면서 Hsync와 Vsync가 어떻게 변하는지 알아본다.실험결과 및 토론(1) OSD switch 조작에 따른 파형측정Key . 한계 전송길이는 30m이며 이보다 더 긴 전송길이를 원하면 증폭기를 사용해 연결해야 한다.(2) OSD이외의 Man-Machine interface는 어떠한 것이 있는지 조사하라.OSD 이외에 우리가 실험하면서 살펴본 interface는 거의 Machine-Machine interface였다. 즉, 기계와 기계를 연결하는 것들을 다루었다. 15pin D-sub만 해도 그렇다. PC본체의 정보를 LCD모니터에 전송시켜주는 역할을 한다. 하지만 이런 전자기기에서 Man-Machine interface는 생각보다 많다. 지금 사용하고 있는 PC의 키보드나 마우스 등도 사람과 기계(PC)를 연결해주는 interface이다. 그리고 요즘 많이 사용하는 스마트폰에서는 터치를 이용해 기계를 다루게 되는데 이때는 터치패널이 Man-Machine interface가 되는 것이다. 그밖에 터치패널에 글이나 그림을 입력할 수 있게 만든 터치패널용 펜 또한 그렇다. 마지막으로 우리가 가장 간과하기 쉬운 디스플레이가 있다. 이들은 출력장치로써 사람이 모니터를 보고 기계를 쉽게 다룰 수 있게 해준다. 따라서 CRT, LCD, PDP, AMOLED등도 Man-Machine interface라 할 수 있다.(3) Machine interface는 DVI, HDMI, LVDS, RS DS 등이 있다. 조사하여 각각을 비교하시오.ⅰ. DVI: CRT시대가 가고 LCD시대가 왔을 때 LCD는 CRT와 달리 디지털 방식으로 영상 데이터를 처리하기 때문에 디지털 신호를 품질 저하 없이 그대로 표시할 수 있다. 하지만 CRT 시절부터 써온 D-sub가 디지털 영상 신호를 출력할 수 없다는 점이 문제였다. 그래서 등장한 것이 바로 DVI(Digital Visual Interface)이다. 이름 그대로 디지털 방식의 영상 신호를 전달할 수 있는 인터페이스를 뜻한다.기본적으로 많이 사용하는 ‘싱글 링크(Single link)’ 규격의 DVI는 기본적으로 4쌍의 연선으로 영상 데이터를 전달하도록 구성되LVDS는 DVI로부터 AD보다가 받은 정보를 모니터에 전달해 준다.이것을 그림으로 간단히 모형화 한다면 다음과 같다.ⅳ. RS DS: 기존의 TCON(Timing Controller) IC에서 LDI(LCD Driver IC)사이의 데이터 전송 방식인 TTL(Transistor-to-Transistor)의 경우, 신호의 스윙크기가 전원, 전압을 사용하므로, 전송 속도가 느리며 전류 소모량이 많고 EMI 특성이 좋지 않았다. 이런 단점을 보완한 방식이 바로 LVDS 또는 RSDS(Reduced Signal Differential Signaling)인데, 기존의 TTL 방식에서 신호의 스윙 크기를 소폭 줄여 EMI 특성 개선과 약간의 전송 속도 향상을 얻을 수 있었다.(4) Key pad의 switch를 조작하여 파형을 측정할 때는 digital oscilloscope의 triggering mode 중 어느 것을 사용하는가? 만약 analog oscilloscope를 사용한다면 버튼을 눌렀을 때의 파형을 어떻게 얻을 수 있는가?실험자가 직접 스위치를 조작한다면 normal mode가 가장 적절할 것이다. 직접 스위치를 누를 때만 작동해야 하므로 트리거 조건이 맞지 않으면 트리거 시스템은 Arm이나 Ready 상태가 되도록 해야 하기 때문이다.digital oscilloscope는 샘플링하여 보여주는 반면에 analog oscilloscope는 실시간으로 그때그때의 파형을 보여주기 때문에 버튼을 누르면 그때마다 바로 표시된다.(5) S/W상에서의 interface와 기기간(machine to machine) interface의 차이에 대해 설명하시오.S/W상에서의 interface는 사람과 기계(PC)를 연결해주는 것이기 때문에 man-machine interface이다. 예를 들어 MS워드는 문서작성을 돕는 S/W중 하나로 사용자가 키보드로 문서를 작성하며 S/W상에 있는 interface(메뉴 등)를 조정해 그림을 삽입하기도 하고 글씨체를 바꾸기도 하는 등 여줄(600;SVGA)을 곱하면 V-shade에서의 주기와 같다. 계산을 하면 다음과 같다. 27.4μs600=16.44ms이다. 실험으로 나온 값은 16.8ms이지만 실험상의 오차임을 감안한다면 거의 비슷한 수치이다.이와 비슷한 실험으로 Vertical Line과 chess board도 했다.Fig. 25의 파형은 500ns/div이다. 이 역시 한 줄이 주기이면 그것을 확대해서 본 것이다. 세로로 줄이 있기 때문에 한 픽셀 한 픽셀마다 검은색, 흰색이 번갈아 있다. 위 사진은 그것을 잘 보여주고 있으며 검은색일 때 끝까지 내려오지 않는 이유는 너무 짧은 시간이라서 오실로스코프가 잘 잡아내지 못한 것 같다.마지막으로 실험한 것은 scaling으로 디스플레의 주기에 관해 배웠다. 일단 처음 알아야 할 것은 해상도가 달라져도 Vsync의 주기는 변하지 않는 다는 것이다. 왜냐하면 모니터는 보통 60Hz이기 때문에 대략 16.7ms의 주기를 가지고 있다. 맨 윗줄부터 아랫줄까지 한번 표시하는데 걸리는 시간은 이렇게 정해져 있기 때문이다. 실험결과는 16.6ms가 나왔다. 이렇게 되면 바뀌는 것은 Hsync의 주기 값이다. 한 줄을 빠르게 혹은 조금 더 느리게 진행해야 전체 화면 16.7ms를 맞출 수 있다. SVGA(800X600)의 경우 Hsync의 주기는 27.4μs이다. 반면 XGA(1024X768)의 경우 Hsync의 주기는 대략 20.4μs이다. 해상도가 낮은 경우에 주기는 더 느려진다. 상대적으로 적은 줄이기 때문에 주기는 느려진다. 수치적으로 보면 다음과 같다.27.4μs600=16.44ms, 20.4μs768=15.67ms비록 16.6ms의 값은 아니고 약간의 오차가 있지만, 오실로스코프의 성능 그리고 실험자인 우리가 오실로스코프의 커서를 맞추는 과정에서의 오차라고 생각한다.References Hyperlink "http://book.naver.com/search/search.nhn?query=Harte&frameFilterType=1&frameFile”

공학/기술| 2012.12.02| 10페이지| 3,000원| 조회(305)

LCD, 디스플레이, 디스플레이시스템실험, Interfaces : man-ma..

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디스플레이시스템 실험2. Optical Characteristics of LCD Monitor as a System

Optical Characteristics of LCD Monitor as a System이름, 학번, 요일반, 조 (조원이름)Abstract—LCD Monitor의 광학적 특성에 대해 이해하고, 어떻게 조절할 수 있는지 이해한다. 실제로 LCD Monitor가 작동되는 상황에서 가장 중요한 특징 중에 하나인 광학적 특성을 측정하는 방법을 익히고 실제로 측정하여 LCD Monitor에 대한 이해를 높인다. LCD Monitor는 BLU에서 나오는 빛과 그 것을 조절해주는 액정에 의해 사용자들에게 정보를 보여주는 제품으로, LCD Monitor를 이해하기 위해서는 빛에 대해, 다시 말하면 광학적 특성에 대해 심도 있게 배워야 한다.Index Terms—직렬(전류 측정), 병렬(전압 측정), Luminance, OSD, γ(gamma), 색좌표실험 배경 및 이론LCD Monitor의 광학적 특성을 이해하기 위해서는 첫 번째로, 시간에 따른 휘도의 변화와 전류, 전압, 파워소모를 알아야 한다. 두 번째로는 OSD변화에 따른 휘도의 변화를 알아야 한다. OSD에서 우리는 밝기, 명암, 감마, RGB를 변화시켜 휘도를 측정한다. 마지막으로 패턴에 따른 색정보를 측정한다.첫 번째의 실험에서 전류, 전압을 측정하기 위해서는 power cable을 적당히 직렬연결과, 병렬연결 해서 측정해야 한다.Fig. 1 과 같이 power cable을 절단하고 전선들을 적당히 직렬, 병렬 연결하여 전류와 전압을 측정할 수 있도록 한다. 이렇게 해서 LCD Monitor의 휘도를 측정하는 이유는 당연히 휘도가 시간에 따라 바뀌기 때문이다. 밝기가 항상 일정하지 않는다는 뜻이다. 비록 사용자가 민감하게 느낄 수 있는 부분은 아니지만 광학적 특성을 배우는 입장에서는 중요한 부분이다. 이렇기 때문에 보통 1시간을 표준으로 잡고 휘도를 측정하게 된다. 이번 우리가 하는 실험도 1시간 동안 휘도를 측정한다. LCD Monitor는 BLU라는 광원을 가지고 있기 때문인데 CCFL을 사용하고 있다. .3. 오실로스코프: 파형을 관찰할 수 있다.4. LCD Monitor: 실험에서 측정할 디스플레이5. Monitor power cable: 전류와 전압을 측정하기 위해 필요한 케이블6. 절연테이프: 케이블을 연결할 때 필요한 테이프1주차 실험 순서1. Power consumption을 측정하기 위해 power cable을 절단한다. Power consumption 측정인 전류와 접압을 측정하기 위해 직렬연결 병렬연결을 해야 한다. 그러기 위해 우선 power cable을 절단하고 3개의 선이 뭔지 알아내야 한다.절단을 한 후에 피복을 벗겨야 한다. 그러면 3개의 선이 보이는 데 이 선들도 피복을 벗긴다.3개의 선들이 무엇인지 알아야 한다. 어떤 선이 접지 선이고 어떤 선이 전원이 공급되는 선인지 알아야 본격적으로 직렬과 병렬연결을 할 수 있다. 각 선과 전원코드의 접지부분 또는 전원공급부분을 연결해서 short가 나오는 선을 찾으면 된다.Fig. 5와 Fig. 6에서 보듯이 각각의 전원공급 부분과 파란색 선, 갈색 선은 short이다. 따라서 파란색 선과 갈색 선이 전원이 공급되는 선이다. 그리고 Fig. 7에서 보듯이 접지부분과 연두색 선이 short이다. 따라서 연두색 선이 접지 선임을 알 수 있다. 결론적으로 직렬과 병렬연결을 할 때 파란색 선과 갈색 선을 이용하면 되고 접지선인 연두색 선은 그냥 연결만 시켜주면 된다.2. 우선 전압을 측정하기 위한 병렬연결을 한다. 전원이 공급되는 선이 파란색 선과 갈색 선이기 때문에 이 둘을 이용한다.Fig. 8과 같이 연결해서 전압을 측정해 본다. 그런데 주의할 점은 위와 같이 선들을 연결할 때 절연테이프로 감싸는 것을 잊지 말아야 한다는 것이다. 금속선이 노출이 되어 있으면 감전의 위험과 전선이 타면서 폭발하는 등의 사고가 있을 수 있기 때문에 안전하게 꽁꽁 감아줘야 한다.그 다음으로 전류를 측정하기 위해 직렬연결을 하는 것이다. 파란색 선이나 갈색 선 중 아무거나 하나를 골라서 연결하면 된다. 직렬이기 때문에 기 때문에 기본으로 맞춘다.LCD Monitor의 화면은 바탕화면을 그대로 두는 것이 아니라 LCD Monitor 전체를 흰 바탕으로 해야 하기 때문에 이 또한 조정이 필요하다. RGB를 쓰는 LCD Monitor에서 흰색이 모두를 투과하는 가장 기본적인 색이기 때문이다.LCD Monitor 전체를 흰색으로 맞추기 위해서는 다음과 같은 조작이 필요하다.Fig. 12 와 같이 그림판에서 해상도를 맞추고 저장한다.저장된 그림을 Fig. 13 과 같이 실행시키면 된다. 흰 바탕의 그림을 전체 화면으로 하여 LCD Monitor 전체를 꽉 채우기 위해 단축키 F11을 누른다.이와 같은 과장을 거치면 최종적으로 LCD Monitor의 모습이 Fig. 14와 같이 된다.4. 과정1과 2에서 전류와 전압을 측정하기 위한 power cable을 만들었고 과정 3에서 측정을 위한 LCD Monitor를 셋팅 했으므로 이제 power consumption측정과 색채 정보 측정을 하면 된다.LCD Monitor를 식히기 위해 잠시 10분 동안 끈 뒤에 측정한다.Power consumption 측정과 달리 사전의 별도의 준비는 없고 기계만 연결하여 Fig. 15와 같이 모니터 앞에 장치를 대면 측정할 수 있다. 이와 동시에 미리 만들어 놓았던 power cable을 디지털 멀티미터에 연결하여 전류와 전압도 측정한다.측정 시작과 동시에 수치 정보를 기록하고 일정시간 간격으로 기록한다. 1시간 동안 기록하는데 처음 10분은 30초 간격으로, 그 후로는 1분 간격으로 기록한다.기록할 수치가 많기 때문에 조원끼리 일을 분담해서 시간을 재는 사람 각 각의 정보를 기록하는 사람을 나눈다.Fig. 17은 휘도를 기록하는 일을 맡아서 직접 기록한 모습의 사진이다.2주차 실험 순서 (※γ는 별도의 과제)1. 파워포인트로 digital data를 만든다. 총 11개로 각각 0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 208, 224, 240, 255로 정한다.2. 패턴 면적에 따른 색 정보도 측정 데이터C-4/5/6 R G B 에 따른 휘도, 색 좌표 측정D. 패턴 면적에 따른 R G B 값E. 실험 고찰(1) 화면 밝기에 따른 휘도 그래프를 보고 saturation이 생기는 이유에 대해 논하시오.Fig. 26과 Fig. 27을 보면 예상했던 그래프와 많이 다른 모습이다. Normalize를 하면 거의 겹쳐질 것이라고 생각했는데 전혀 겹쳐지지 않았다. 물론 측정 과정에서의 오차가 있을 것이라고 생각되지만 또 다른 요인이 있다. LCD모니터의 휘도를 조절하는 것은 크게 두 가지가 있으며, 하나는 BLU의 휘도를 조절하는 것과 AD보드의 데이터를 조절하는 것이다. BLU의 휘도만을 조절한다면 데이터가 변한 것이 아니기 때문에 normalize를 하면 겹쳐지게 된다. 하지만 AD보드에서 데이터가 바뀌면 겹쳐지지 않는다. 이로써 알 수 있는 점은 우리가 실험에 쓴 LCD모니터의 휘도는 AD보드에 의해 바뀐다는 점이다. 물론 BLU도 바뀌겠지만 분명한 것은 AD보드도 관여한다.또, Fig. 34를 보면 밝기가 밝은 b(100), c(80), d(60)는 다른 밝기보다 먼저 최고 휘도를 갖는다. 붉은 점선을 보면 확인할 수 있다. 밝기가 밝을수록 먼저 최고 휘도를 찍기 때문에 normalize를 해도 잘 겹쳐지기 않게 된다.(2) 전원을 인가한 후 왜 측정한 것과 같이 휘도가 변화하는지 조사하여 논하시오.LCD모니터는 BLU로 CCFL을 사용하고 있는데 이 램프에 흐르는 전류가 시간에 따라 다르기 때문이다. 대부분의 전자기기도 마찬가지 일 것이다. 언제나 똑 같은 전류가 흐르기는 힘들고 따라서 미묘하게 다르게 되는 것이다. LCD모니터도 전류가 다르게 흐르기 때문에 전력소비가 일정하지 않고(Fig. 22에서 확인) 따라서 휘도도 변하는 것이다.(3) AD board가 있기에 LCD module만의 특성을 찾아내기가 어려울 수 있다. 측정한 데이터를 바탕으로 어떤 밝기, 명암, 감마 조건이 LCD module의 특성에 가장 가까운 것인지 찾고 그 이유를 밝거의 같다. 따라서 패턴의 크기와 패턴의 색 정보 사이에는 연관성이 없다. 패턴의 크기와 패턴의 색 정보 사이에 연관성이 없으면 패턴을 제외한 혹은 그 패턴에 대해서 데이터를 따로 혹은 새롭게 전달할 필요가 없다. 아주 미미하겠지만 그렇게 되면 AD보드에서 사용되는 전력이 줄어들 것이다. 단점으로는 모니터의 색 변화가 적어 사용체감상의 아주 미묘한 불편함이 있을 것이다. 패턴의 크기와 색 정보가 연관성이 없다면 위와 반대이다.결론이번 실험으로 LCD모니터의 광학적 특성을 배웠다. OSD에서 밝기와 명암 그리고 RGB를 바꿀 때의 휘도의 변화와 패턴 면적에 따른 색 정보의 변화 등을 알 수 있었다. 이들 실험에서 많이 쓰이는 휘도에 대해 알기 위해 먼저 전류와 전압을 재는 실험을 했고 우리는 그 것으로부터 전력소모에 대한 변화를 알 수 있었다.우리가 손쉽게 바꿀 수 있는 모니터의 밝기와 명암 그리고 RGB가 변화하면 어떻게 되는지 알 수 있었다. 밝기나 명암의 경우 BLU에서 바꿀 수도 있지만 AD보드에서도 데이터를 바꿀 수도 있다. 그로 인해 휘도가 다른 것과 다르게 많이 바뀌게 되면 normalize를 해도 겹쳐지지 않게 된다. 그것은 곧 정보가 AD보드에서 데이터가 바뀐 것이지 BLU에서 밝기가 변한 것이 아니다. 그리고 RGB변화에서 알 수 있는 것은 G와 휘도의 관계이다.Fig. 37을 보면 c의 그래프만 겹치지 않고 휘도가 크다. c의 조건은 R,G,B=(50,100,50)으로 G가 높다. 이것으로 알 수 있는 것은 G가 휘도와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다. 반대로 G값이 가장 작은 d를 보면 휘도가 가장 낮다는 것을 확인할 수 있다. 이론적으로도 위의 실험 결과가 맞는 얘기이다. Y는 물리적으로 눈이 반응한 빛의 세기(휘도)를 의미한다.( 으로 여기서 가 G의 파장과 큰 연관이 있다. 이로써 우리는 G값이 휘도와 큰 연관이 있음을 알 수 있고 이는 곧 G값이 크면 휘도가 크다는 것을 알 수 있다.마지막으로는 패턴의 크기가 바뀐다고 해서 색 정보em”

공학/기술| 2012.12.02| 10페이지| 3,000원| 조회(410)

디스플레이, 멀티메타, 디스플레이시스템, Optical Characterist

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디스플레이시스템 실험7. LED에 대한 이해

(1) LED 전광판의 구동원리에 대해 관찰한 바를 바탕으로 논하시오.실험에 사용한 LED 전광판은 가로에 32개 세로에 16개의 LED가 있다. 하나의 LED에는 ...(2) LED 전광판과 CRT 구동방법의 유사점과 차이점을 논하시오.실험 고찰 (1)에서 답한 순서대로 논할 것이다. 우선 색에 관한 것인데, 우리가 사용한 LED전광판은 R, G 두개의 색을 이용해서 색을 표현한다. R, G를 하나씩 키거나 동시에 ....(3) LED전광판과 LCD 구동방법의 유사점과 차이점을 논하시오.(추가: AMLCD vs PMLED)이것 역시 실험고찰 (1)에서 답한 순서대로 논할 것이다. LCD의 구동방식은....(4) LED전광판에 “정보디스플레이 학과”를 표시하였다. 전원만 연결되어있는 LED전광판에서 이것이 가능 하려면 LED의 개략적인 구성이 어떻게 되어 있어야 하는지 논하시오.리모컨 조정 없이 특정한 단어를 표시하기 위해서는 저장장치가 ... <중 략>※실험 고찰(1) LED 전광판의 구동원리에 대해 관찰한 바를 바탕으로 논하시오.실험에 사용한 LED 전광판은 가로에 32개 세로에 16개의 LED가 있다. 하나의 LED에는 Fig. 31에서 보듯이 Red와 Green이 있다. 간단하게 이 둘을 이용해서 빛을 낸다. R과 G가 같이 켜지게 되면 노란색으로 보인다. 2개를 켜기 때문에 그만큼 전력소모가 커진다. Fig. 25에서 보듯이 R과 G의 전력소모는 거의 같고, Y의 전력소모는 이들을 합친 것과 같기 때문에 R또는 G의 거의 2배이다. TABLE II와 Fig. 28을 보면 휘도에 대한 것도 알 수 있다. Y는 R과 G를 합한 것과 거의 같다. Y가 R과 G를 같이 켜서 보인다는 것은 2주차 실험에서의 파형을 봐도 간단히 확인할 수 있다. 파형이 2겹으로 되어있다. 또 밝기에 관해서는 TABLE XI 를 보면 알 수 있다. 파형을 봐도 알 수 있듯이 전압의 크기가 달라질 것이라는 예상과는 달리 발광하는 시간이 다르다. LED전광판은 빛을 내는 시간을 조절해 빛의 세기를 조절한다. 한 주기 동안 발광하는 시간을 길게 해서 빛의 세기를 크게 하는 것이다.

공학/기술| 2012.12.02| 2페이지| 3,500원| 조회(157)

디스플레이, 디스플레이시스템실험, LED에 대한 이해

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디스플레이시스템 실험7. LED에 대한 이해

LED에 대한 이해이름, 학번, 요일반, 조 (조원이름)Abstract—LED에 관한 광학적 특성과 구동원리에 대해 이해하는 실험이다. 우선 LED에 관한 광학적 특성을 알기 위해 LED전광판의 조작법을 익힌다. 그 후에 LCD에 관한 광학적 특성을 측정했던 것처럼 LED의 power consumption, luminance 그리고 색좌표를 측정한다. 그리고 구동원리를 알기 위해 오실로스코프로 여러 가지 파형을 측정한다.Index Terms—LED, 색좌표, 휘 도, gate, source, 오실로스코프, 파형실험 배경 및 이론LED는 Light Emitting Diode의 약자로 p-type과 n-type의 반도체물질을 junction하여 forward bias를 가해주었을 때 발광하는 소자이다. (electric energy가 light energy로 전환)다음은 평형상태일 때와 bias를 인가 할 때의 모습이다.Diode의 주된 역할 중 하나는 전류를 한 방향으로만 흘려보내는 기능이다. LED는 forward bias를 인가했을 때 발광하고 reverse bias를 인가할 때는 작동하지 않는다. P-type 쪽에 anode를 연결하고 n-type 쪽에 cathode를 연결하는 forward bias (V)를 가하면 p-n+ 사이의 potential이 V0에서 V0-V로 감소하게 된다. 이로 인해 diffusion barrier도 e(V0-V)로 감소하게 되어 electron이 p-type 쪽으로 확산하게 된다. P side로 이동한 electron은 junction 근처에서 valence band 위의 hole과 재결합하며 이 때 energy가 빛의 형태로 발생하여 LED가 발광하게 되는 것이다. 한편 발광파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류에 따라 다르다. 인화갈륨인 경우, 아연 및 산소 원자가 관여하는 발광은 적색(700nm)이고, 질소 원자가 관여하는 발광은 녹색(550nm)이다. 따라서 이번에 쓰는 LED 전광판이 RGY의 빛을 내는 것은 LCDe을 적당히 직렬연결과 병렬연결을 해서 측정해야 한다. 전류를 측정하기 위해서는 전선과 멀티미터를 직렬 연결하여 측정해야 하고, 전압을 측정하기 위해서는 전선과 멀티미터를 병렬로 연결해야 한다.다음 사진은 실제로 연결한 모습이다.위와 같이 실험준비를 모두 마치고 밝기를 1부터 10까지 조절하면서 전류와 전압을 측정한다.다음은LED전광판의 밝기를 조절하는 사진이다.다음은 전류와 전압을 측정하는 모습이다.위와 같은 과정을 Red일 때, Green일 때, Yellow일 때 반복한다. 이렇게 측정한 전류와 전압을 곱한 것이 Power consumption이 된다.3. Power consumption을 측정했다면 광학적 특성을 알기 위한 마지막 과정으로 x, y 좌표와 휘도를 측정한다. 다음은 휘도 측정기 CA-210으로 x, y 좌표와 휘도를 측정하는 모습이다.위와 같은 과정을 Red일 때, Green일 때, Yellow일 때 반복한다.4. 다음으로는 LED에 대해 더 자세히 알기 위해 LED 전광판을 분해해 본다.간단해 보이는 LED 전광판이라고 생각했는데 처음 열어보니 꽤나 복잡하게 이루어져 있었다.세부적으로 LED판에 위치한 보드들이 대충 어떤 역할을 하는지 생각해 봤다.우선 오른쪽에 있는 흰색 보드를 보면 전원을 공급받는 판이기 때문에 LCD에서의 Power board와 같은 역할을 할 것이라고 추측할 수 있다. 그 전원을 옆의 판에 공급해 주는 것도 확인할 수 있다. 바로 옆에 있는 빨간색의 판은 LCD에서의 AD board와 비슷한 역할을 하는 판이라고 추측할 수 있다. 복잡한 회로들이 보이므로 이 곳에서 LED 전광판에 표시할 정보들과 기타 인터페이스를 처리하는 판이라고 생각된다.빨간색 판 바로 옆에 있는 파란색의 판은 정확히 무슨 역할을 하는지 감이 오지 않는 판이다. 회로가 없고 빨간색 판과 연결되어 있는 것으로 봐서는 빨간색이 처리하는 정보를 보조적으로 처리하는 판이라고 생각된다.다음 사진은 각 각 gate파형과 source파형이다. 사진에서 보이는일한 패턴에서의 파형을 측정한다.실험결과 및 토론1. Power consumption2. 색좌표, Luminance3. scan 파형, data파형다음은 RR과 GG의 위치를 나타낸 모습이다.4. scan 파형을 trigger source로 한 data 파형다음은 우리 조가 실험에 쓴 line pattern이다.5. 밝기 변화에 따른 data 파형6. 3주차 실험 data, scan 파형 찾기위의 결과에 의해서 화살표 방향으로 scan 파형이 진행된 다는 것을 알 수 있다. 왼쪽 사진을 보면 시간차가 생긴 반면 오른쪽 사진에서는 시간차가 없다. 따라서 다음과 같이 LED를 나타낼 수 있다.7. 3주차 실험 scan + data 파형※실험 고찰(1) LED 전광판의 구동원리에 대해 관찰한 바를 바탕으로 논하시오.실험에 사용한 LED 전광판은 가로에 32개 세로에 16개의 LED가 있다. 하나의 LED에는 Fig. 31에서 보듯이 Red와 Green이 있다. 간단하게 이 둘을 이용해서 빛을 낸다. R과 G가 같이 켜지게 되면 노란색으로 보인다. 2개를 켜기 때문에 그만큼 전력소모가 커진다. Fig. 25에서 보듯이 R과 G의 전력소모는 거의 같고, Y의 전력소모는 이들을 합친 것과 같기 때문에 R또는 G의 거의 2배이다. TABLE II와 Fig. 28을 보면 휘도에 대한 것도 알 수 있다. Y는 R과 G를 합한 것과 거의 같다. Y가 R과 G를 같이 켜서 보인다는 것은 2주차 실험에서의 파형을 봐도 간단히 확인할 수 있다. 파형이 2겹으로 되어있다. 또 밝기에 관해서는 TABLE XI 를 보면 알 수 있다. 파형을 봐도 알 수 있듯이 전압의 크기가 달라질 것이라는 예상과는 달리 발광하는 시간이 다르다. LED전광판은 빛을 내는 시간을 조절해 빛의 세기를 조절한다. 한 주기 동안 발광하는 시간을 길게 해서 빛의 세기를 크게 하는 것이다.LED 전광판이 어떤 식으로 구동되는지는, 3주차 실험에서 집중적으로 알 수 있다. Data와 scan파형을 찾은 결과 Fig. horizontal data파형을 보면 납득이 간다. 처음에 빛이 들어오는 부분에 프로브를 놓았기 때문에 처음에 파형이 발생하고 다시 돌아오기 전까지는 파형이 발생하지 않는다. 그림으로 정리하자면 다음과 같다.(2) LED 전광판과 CRT 구동방법의 유사점과 차이점을 논하시오.실험 고찰 (1)에서 답한 순서대로 논할 것이다. 우선 색에 관한 것인데, 우리가 사용한 LED전광판은 R, G 두개의 색을 이용해서 색을 표현한다. R, G를 하나씩 키거나 동시에 켜서 표현하는 것이다. 만약에 R, G, B가 모두 있는 LED라면 빛의 세기나 RGB의 발광을 조절해서 여러가지 색을 만들 것이다. 반면 CRT는 3개의 전자빔을 한픽셀에 발사해서 색을 표현한다. 한픽셀에 있는 형광체 RGB에 각각에 맞는 형광체를 때려서 표현한다. 다음으로는 빛의 세기에 관한 것이다. LED전광판의 경우 발광하는 시간을 조절해서 빛의 세기를 조절하지만, CRT의 경우 전자빔의 에너지를 조절해서 빛의 세기를 조절한다. 마지막으로 구동방법이다. CRT는 세로방향으로 위부터 발광한다. 실험자료를 보면 한줄의 시간은 7.9ms로 이 시간 동안 세로 16줄을 표시한다. 실험결과 LED하나의 주기는 대략 500μs인데 500μs 나온다. 7.9ms와 거의 같은 값이다. CRT는 전자빔을 발사해서 표현하는 디스플레이 인데 처음 픽셀부터 마지막 픽셀까지 하나씩 쏜다. 이 시간은 16.7ms로 아주 짧은 시간에 모든 점을 하나씩 쏘는 것이다. 어느 시간을 순간 포착하면 한픽셀에만 빛이 나겠지만 인간들이 볼 때는 잔상효과 때문에 짧은 시간 동안 이러한 일이 일어나면 전체화면을 정상적으로 볼 수 있는 것이다.(3) LED전광판과 LCD 구동방법의 유사점과 차이점을 논하시오.(추가: AMLCD vs PMLED)이것 역시 실험고찰 (1)에서 답한 순서대로 논할 것이다. LCD의 구동방식은 CRT와 비슷한 것이 많기 때문에 (2)과 비슷할 것이다. 색에 관한 것에서는 LCD역시 한픽셀에 RGB가 있고 액정으로 빛을RT는 pixel by pixel 구동인 반면에 LCD와 LED는 line by line 구동이다.우리가 실험에서 쓴 LED전광판을 보면 눈이 아픈데, 이것은 PMLED이기 때문이다. 보통 우리가 보는 AMLCD와는 달리 눈이 아픈 이유는 PM이기 때문이다. AM이라는 것은 단어에서도 뜻을 알 수 있듯이 픽셀 하나하나가 능동적으로 작동한다. 반면에 PM은 줄과 줄이 겹치는 부분에서 작동을 하기 때문에 수동적으로 작동한다고 본다. PMLED는 저장 커패시터를 포함하지 않아 오랜 시간동안 켜져 있어야 한다. 따라서 라인이 여러 개 있을 경우에는 그 수만큼 강하게 켜놓아야 우리가 정상적으로 볼 수 있다. 그렇기 때문에 PMLED는 유독 강하게 발광하고 우리들이 볼 때 마다 눈이 아프게 되는 것이었다.(4) LED전광판에 “정보디스플레이 학과”를 표시하였다. 전원만 연결되어있는 LED전광판에서 이것이 가능 하려면 LED의 개략적인 구성이 어떻게 되어 있어야 하는지 논하시오.리모컨 조정 없이 특정한 단어를 표시하기 위해서는 저장장치가 필요하다. LCD의 AD보드에 있는 플래시메모리가 간단한 저장 기능을 하듯이 이것이 LED전광판에 있으면 가능할 것이다. 비휘발성메모리인 플래시메모리에 “정보디스플레이 학과”를 저장해 놓으면 전원을 끄고 켜도 계속 표시될 것이다.결론LED 전광판이 우리가 지금 많이 배우고 있는 LCD와는 다른 점이 있었지만 개략적인 큰 틀은 비슷해서 쉽게 배울 수 있었다. LED전광판의 경우 RG가 있어서 하나씩 켜질 경우 RG의 색을 나타내지만, 같이 켜지면 Y의 색을 나타냈다. 전력소모를 측정하는 실험에서도 알 수 있었듯이 전력은 R과G를 합한 것 만큼의 소모가 일어났고, 휘도 역시 마찬가지였다. 만약 블루색의 LED가 있어서 하나에 RGB가 다 있으면 키는 색을 조절해서 여러 가지 색을 표현할 수 있을 것이다. 빛의 세기를 발광시간으로 조절하는 것을 알았기 때문에 구동방법도 정확히 알게 되었다. Full pattern에서는 data가 똑같기 때문에 해”

공학/기술| 2012.12.02| 10페이지| 3,000원| 조회(204)

디스플레이, 디스플레이시스템실험, LED에 대한 이해

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디스플레이시스템 실험1. LCD Monitor as a Mechanical System

LCD Monitor as a Mechanical System이름, 학번, 요일반, 몇조 (조원이름)Abstract— LCD Monitor를 분해하기에 앞서 버니어 켈리퍼스의 사용법을 익히고 부품에 대한 개념을 이해한다. 분해하는 과정을 알기 쉽도록 카메라로 찍어 기록하고 각 부품의 길이와 반경들을 측정해 기록한다. LCD Monitor를 분해하고 조립하는 방법을 익히고 monitor 구성에 대해 이해한다. 각 부품이 어떤 역할을 하는지, 왜 있는지 그리고 왜 필요한지 생각해 본다. LCD Monitor 와 같은 디스플레이 시스템을 설계할 때, 무엇을 고려해야 하는지 알아본다.Index Terms—LCD, AD Board, Power Board, Parts(부품), System실험 배경 및 이론LCD Monitor를 분해하고 조립하는 과정에서 무엇으로 이루어져 있고 각 각이 어떤 역할을 하는지 알아본다. 또 이 모든 부품들이 모여 전체적인 시스템이 어떻게 연관되어 LCD Monitor가 작동되는지 이해한다.대부분의 LCD Monitor를 분해하면 Fig. 1 과 같은 부품들을 볼 수 있다. 오른쪽 아래에 보이는 LCD panel이 가장 먼저 보이며 제일 큰 부분이다. LCD panel에 연결되어 있는 부품들이 AD Board 와 Power Board이다. 크게 이 3개의 부품들이 연결되어 있으며 상호작용하여 전체적인 LCD System이 작동한다. LCD panel 에는 액정, CCFL과 같은 필수적인 부품들이 있다.AD Board는 analog를 digital로 바꿔준다는 의미의 판으로 그래픽카드에서 보낸 신호를 여러 칩들을 통해서 바꾼 뒤 LCD panel로 신호를 보낸다. Fig. 1 에서도 알 수 있듯이 이 신호를 보내는 역할을 하는 것이 바로 LVDS(저전압 차분 신호)이다. 이것은 연 구리 케이블에 고속으로 동작이 가능한 전기적 시스템으로, 송신기에서 서로 다른 2개의 전압을 전송하는 것을 의미하고, 수신기에서 이것들을 비교한다. 그리고 Scaler보를 잘 표시해 줄 수 있도록 LCD panel에 ‘잘 요리된 정보’를 공급해 주는 역할을 한다고 볼 수 있다.Power Board는 말 그대로 전력을 공급하는 판으로 AD Board와 LCD panel에 공급을 한다. Fig. 1 에서처럼 교류 전력을 받으면 Power Board 에서 직류로 바꿔주고 이것을 AD Board와 LCD panel에 공급을 한다. 이 역할을 하는 것이 adapter로 두 장치 사이를 스위치나 둘 이상의 선으로 재연결시킴으로써 신호를 바꿔준다.이로써 LCD Monitor가 작동하는 원리를 간략하게 알 수 있었다. LCD Monitor는 액정에 의해 빛이 편광되어 정보를 표시해 주는 디스플레이인데 이러한 정보를 LCD panel에 전달해주는 것이 AD Board이며 이들을 작동시키도록 전력을 공급해 주는 것이 Power Board이다.실험 과정실험 준비물LCD Monitor, 드라이버, 디지털카메라(스마트폰), 버니어 켈리퍼스우리 조가 실험에 사용한 LCD Monitor는 Fig. 3 에 보이는 PC BANK LCD Monitor이다.실험 순서 – 분해1. 실험에 쓰일 LCD Monitor의 작동 여부를 확인한다. 컴퓨터를 켜고 정상적으로 LCD Monitor가 작동되는지 확인하고 실험을 해야 나중에 분해하고 조립했을 때 혹시 모를 불상사를 예방할 수 있다. 예를 들어, 원래 작동이 되지 않는 LCD Monitor 였다면 당연히 조립 후에도 작동이 안될 것이다.2. 다음으로 LCD Monitor의 받침을 분리한다.Fig. 4의 점선으로 되어 있는 부분이 LCD Monitor의 받침 부분이다. 다른 전자제품과 마찬가지로 LCD Monitor에도 적지 않은 나사가 있다. 불가피하게 필요한 경우는 - LCD Monitor의 경우 뒷 커버는 나사로 고정시켜야 한다 – 사용해야겠지만, 되도록이면 줄이는 것이 여러모로 좋다. LCD Monitor의 받침에는 나사가 사용되지 않았다. 받침과 연결되어 있어서 나사를 사용해서 고정시켜줘야 할 것 같지 AD Board를 분리하면 Fig. 12와 같다. 원래 LCD panel, Power Board, AD Board 모두가 연결되어 있기 때문에 아직도 분리해야 할 것이 남아있다. LCD panel과의 분리작업이 끝났으므로, Power Board와 AD Board를 분리하면 된다. 우선 Power Board와 은색 받침판이 연결되어 있는 ①번 나사 3개를 푼다. 그리고 Power Board와 AD Board와 은색 받침판이 연결되어 있는 ②번 나사를 푼다. 이어서 AD Board와 은색 받침판이 연결되어 있는 ③번 나사를 푼다. 마지막으로 Power Board와 AD Board가 연결되어있는 ④번 선을 제거한다. 이 선은 Power Board에 붙어있는 선이므로 AD Board 쪽에서 분리한다.다음 그림들은 Power Board와 AD Board에서 제거한 나사들을 나타낸 것이다.Fig. 13은 Power Board에 있는 나사 3개를 나타낸 것이고, Fig. 14는 AD Board에 있는 나사 4개를 나타낸 것이다. 왼쪽에 있는 나사는 Fig. 12의 ②번 나사이고, 나머지 3개는 AD Board와 은색 받침판에 연결된 ③번 나사이다. 같은 판에 연결되어 있는 나사이더라도 모양과 크기가 다르다. 따라서 길이와 반경 등을 측정해서 기록해 놓아야 다시 조립할 때 헷갈리지 않고 잘 마무리 지을 수 있다.다음 그림들은 과정 6에서 분리한 Power Board, AD Board 그리고 은색 받침판의 모습이다.7. Fig. 15, Fig. 16, Fig. 17 의 그림과 같이 Power Board, AD Board 그리고 은색 받침판을 모두 분리 했다. 이제 마지막으로 LCD panel과 모니터 껍데기만 분리하면 된다.Fig. 18 은 CCFL의 연결선과 LVDS가 분리된 모습을 보여주고 있다. LCD Monitor의 가운데 부품들이 다 분리되었기 때문에 마지막은 손쉽게 상단과 하단의 나사만 풀어주면 된다. 그러면 LCD panel을 감싸고 있는 껍데기를 분리할 수 있Board를 덮은 은색판을 덮는 LCD Monitor 뒷면의 가운데 커버를 나사를 이용해 연결한다.6. 마지막 조립으로 LCD Monitor의 받침을 끼워 맞춘다. 이렇게 조립이 완성된 LCD Monitor를 컴퓨터의 본체와 연결시키고 정상적으로 LCD Monitor가 작동하는지 확인한다.실험결과 및 토론실험을 하면서 중요하게 다루어야 할 부품 중 하나인 나사의 측정 값과 AD Board와 Power Board의 크기를 측정했다.ⅰ. AD Board우리 조가 사용한 LCD Monitor의 AD Board는 M25L-VDA3이었다. 이 부품의 특징은 다음과 같다.-최대해상도: 1600x1050-전원방식: 직접-입력단자: RGB, DVI, 오디오IN∙ AD Board에 사용된 부품 정보a. REALTEK RTD2120L: LCD Monitor의 마이크로 프로세서b. ME9435: P-Channel 논리강화 전력 트랜지스터이다. P-Channel이라는 것은 N-type 기판에 P-type source/drain을 가지고 있는 것을 말한다. 이 고밀도 프로세서는 낮은 전압에 적합하다. 휴대폰이나 노트북 배터리와 같은 곳에 쓰인다.c. SA7496LS: 2개의 채널, DIP20와 SOP20패키지에 스테레오 2W+2W 파워앰프를 하나로 통합해 만든 것으로, 고품질의 사운드와 TV어플리케이션을 위해 설계되었다.ⅱ. Power Board우리 조가 사용한 Power Board는 PI75164이었다. 이 보드의 간략한 특징은 다음과 같다.-17, 19인치LCD Monitor용 Power Board-제조사: SANSE-출력전압: 5V, 12V-4 LAMPⅲ. LCD Monitor 앞, 뒤 케이스중요부품들을 분해하고 남아있는 모니터의 앞, 뒤 케이스도 관찰해 보았다. 모니터를 보면 전원버튼과 더불어 여러가지 조절이 가능한 버튼들이 있는데 이것들 역시 회로로 구성되어있었다. 버튼이 모니터에 앞면에 있기 때문에 회로가 앞에 연결이 되어있는 줄 알았는데 회로는 뒤 케이스에 있었다. 이 보는 누가 어떻게 LCD panel에 주는 것인지도 몰랐었다. 하지만 이번 실험을 통해 LCD가 어떻게 돌아가는지 깨닫게 되었다. LCD Monitor안에는 LCD panel뿐만이 아니라 전력을 공급해주는 Power Board, LCD panel에 정보를 주는 등 여러 가지 역할을 하는 AD Board가 있다는 것을 알게 되었다.처음 분해할 때는 이걸로 무엇을 알 수 있을까라고 많이 고민 했지만 역시 직접 분해해보니 이론에서 배우는 것 보다 더 많은 것을 알게 되었다. LCD Monitor를 비롯한 많은 제품들이 그냥 만들어 지는 것이 아니고 필수적인 부품들이 모여 하나의 제품으로 탄생한다는 것도 알게 되었다.Fig. 29 는 시스템의 사전적의미로 왜 이 실험이 디스플레이시스템인지 궁금해서 찾아보게 되었다. 사실 컴퓨터나 전자제품에 익숙한 우리세대들이 많이 듣고 있는 말이기는 하지만 정확한 뜻은 잘 몰았던 단어이다. 하지만 사전에서 의미를 찾아보니 뜻도 알게 되고 왜 이 실험이 디스플레이시스템인지 알게 되었다.위의 정의에서, ‘필요한 기능’은 모니터에 정보를 표시하는 것을 의미하고, ‘관련 요소’는 LCD Monitor의 여러 부품을 의미한다. Power Board와 AD Board, LCD panel과 같은 부품들이 그 예이다. ‘어떤 법칙’이라는 말은 이 부품들이 서로 연결이 되어 각각의 역할을 다 한다는 것을 의미한다. 예를 들면 Power Board는 전력을 공급해주고, AD Board는 LCD panel에 정보를 제공해 주며, LCD panel은 실직적으로 모니터에 정보를 표시하도록 해주는 부품인 것이다. 마지막으로 ‘조합한 집합체’는 이 모든 부품들이 모여서 이룬 LCD Monitor이다. 그러니까 이번 실험은 LCD Monitor를 분해함으로써, LCD 시스템에 대해 공부를 했다고 할 수 있다. 따라서 이번 학기에 실험을 하는 디스플레이시스템은 디스플레이에 관한 시스템을 배우는 학문으로써, “정보를 디스플레이하기 위해 관련 부품들을 어떤 법칙에 따

공학/기술| 2012.12.02| 9페이지| 2,000원| 조회(486)

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