液晶顯示器動態功率控制

福建捷聯電子有限公司研發部　關　蕓

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液晶顯示器動態功率控制

福建捷聯電子有限公司研發部關蕓

良好的生活和工作環境是我們人類賴以生存的條件，保護環境就是保護我們自己。面對地球生態環境日益惡化、資源日益短缺的現實，我們應該清醒地認識到：拯救地球、保護環境、節約能源，是我們共同的責任。近幾年來，各種環保節能的政策及措施都已成為我們耳熟能詳的文明生活發展趨勢。作為專業顯示器生產廠商，更應該切實了解節能環保的現實意義和重大作用。從產品的各個方面著手去認識、去改進，將節能環保的主題落到實處。研制出高品質低功耗的新產品，促進社會的進步和發展。

液晶顯示器；亮度；功率；MCU處理器；PWM背光調整

一、新產品開發的總體思路

目前多數的液晶顯示器產品都是按照能源之星的標準或是根據客戶的特殊要求，在顯示器的使用狀態或是進入節能狀態設計相對固定的消耗功率，使得顯示器在使用狀態的電量消耗是固定的，不會根據顯示器當前的亮度適當地調節電量消耗，達到高效節能的效果。

不同領域的監視器使用者，對顯示器的性能要求不同，例如有些用戶經常上網在線播放影片，希望畫面亮度相對較亮。而文字編輯者，則希望畫面的亮度適中，避免長時間接觸監視器而造成眼部不適。但不論是怎樣的消費群體，在使用顯示器的過程中，不會是固定的一個畫面。而如果新產品能夠根據當前畫面的亮度，來動態控制燈管電流，燈管電流下降則整機所消耗的功率也會同步下降。這樣就可以研發出低功耗節能環保的顯示器。

二、新產品開發的具體內容及創新點

Exx41，Exx51系列新產品，MCU控制中心先通過獲取面板的每一階脈寬調制所對應的亮度值及每一階的色彩增益所對應的亮度值，計算得出脈寬調制與色彩增益每個調整步長的比率，制作出動態亮度控制列表并寫入MCU程序控制中心；當液晶顯示器上電后，影像縮放控制IC（NOVATEK NT68667）實時收集當前輸入視頻信號的亮度數據，并統計出該畫面分布在每一級灰階的數據量，并根據動態亮度控制寄存器中的當前輸入視頻信號的頻率、MCU程序控制中心提供的燈管電流脈寬調制的控制頻率和動態亮度控制列表來控制燈管電流的脈寬調制占空比和色彩增益值的設定，來同步完成降低脈寬調制與提升色彩增益，從而保持當前畫面的平均亮度不變。

這一系列新產品的創新點在于：符合TCO 6.0設計要求的基礎上，更進一步的降低顯示器正常使用狀態下的功率，平均每小時能省功率23.06%左右，而顯示器各方面的性能畫質沒有受到任何影響。

三、新產品試制情況及解決的技術問題

1）通過與業務單位的共同調研，了解到寬屏幕20〃以上的產品將是未來中高端客戶的重要選擇。具有D-sub和DVI接口，audio in.部分游戲玩家及對運動圖像清晰流暢的用戶特別要求具有較短的響應時間，這樣over drive （過驅動）芯片就此誕生，它能夠加速Grey to Grey的轉換。此外還希望有audio功能，這樣能夠直接聽聲音。該款顯示器，特別適用于網吧，家庭，游戲及運動圖像用戶。

2）設計：我們比較了多家scalar IC 方案，最終采用NOVATEK的NT68667系列，外圍回路簡單，支持的數字和模擬輸入，最高帶寬為165MHz，可變的銳度控制，可把隔行掃描轉變為逐行掃描，消除隔行掃描畫面閃爍，多媒體窗口加強，噪點消除，亮度和對比度控制，可編程10-bit gamma 校正，sRGB，自動監測和自動調整，自動輸入格式SOG， Composite， Separated HSYNC and VSYNC；自動識別輸入信號之H/ V polarity， H/V frequency， interlace/field detect），支持所有的VESA&IBM modes，自動調諧包括相位選擇，圖像位置，偏置，快速屏幕填充；具有內建OSD；支持6/8-bit LVDS輸出，支持節能模式，待機時低功耗（＜16mA），這樣整機符合EPA要求。內嵌MCU，支持ISP，UART，內建有DDC 回路，支持DDC2B/2Bi/2B+/CI 。支持外部串行Flash。

四、國內外同類產品研制生產情況

E2041系列采用16：10寬屏比例，可以提供良好的畫質和更加改進的專業應用范圍；5ms的高速響應時間，能夠讓你欣賞到暢快淋漓的運動瞬間，不用擔心畫面的拖影存在，5，000，000:1的動態對比度和250cd/m2的最大亮度，使顯示圖像更加生動、逼真；低功率的設計，根據當前畫面亮度進行實時調整燈管電流，將整機功耗降至49W以下；性能穩定可靠。采用DPMS（顯示器能耗管理檢測）系統，在待機模式下耗電量僅為1W。在自動檢測顯示器狀態后控制電源供給，因此可以大幅度降低電源供耗。自動電源開關功能，可以在DPMS模式下自動開啟或者關閉電源。

E2041系列彩色液晶顯示器的采用動態功率控制技術，是基于能源之星TCO 6.0的設計標準基礎上，再根據顯示的畫面動態的降低顯示器消耗的功率，更加的節能環保。

五、采用動態功率技術前后的技術指標及對照表

由上數據可以看出，所顯示的畫面越暗（灰階值越小），所能節省的功率越多。例如畫面灰度為16時，未導入該技術時測試的亮度為0.57cd/m2， 所用功率為18.65，加入該技術后，同樣的畫面，測試的亮度為0.51cd/m2（用儀器測試會有輕微差異，但這些差異肉眼無法區分出亮暗的變化），測試的功率為14.45，能節省功率約22.52%。

六、新產品經濟、社會效益分析及市場前景預測

E2041系列彩色液晶顯示器設計參數指標穩定，功能齊全，完全滿足開發初期所設定的各項技術指標，達到了規模量產的設計要求，技術指標處于國際先進水平。E2041系列彩色液晶顯示器符合人體工學的造型、設計，認證方面，不僅通過了CUL，FCC，CE，CCC， TCO 6.0等環保綠色認證，還通過了Vista Premi-um認證；E2041系列彩色液晶顯示器集成度高，著重于技術創新與專業用戶品位相結合，還可滿足用戶在功能上的個性化需求。E2041系列顯示器采用動態控制功率技術，是基于能源之星TCO 6.0的設計標準基礎上，再根據顯示的畫面動態的降低顯示器消耗的功率，符合綠色產品的要求，在國內同行中居領先水平。機體結構設計通過各項壽命測試，兼顧維修的便利性，可靠性指標優于國家標準。

該項技術將推廣應用于公司生產的多個高端顯示器產品，并逐步應用到所有新研發的顯示器。為社會和經濟創造了良好效益，提升企業的競爭力。

［1］梁合慶，呂京建，博洋.從C到嵌入式C編程語言——入門.實用.深入［M］.北京航空航天大學出版社，2000.

［2］丁文龍，李志軍.ARM嵌入式系統基礎與開發教程［M］.北京大學出版社，2010.

［3］李維緹，郭強.液晶顯示器件應用技術［M］.北京:北京郵電學院出版社，1993.