液晶顯示器動態(tài)功率控制

福建捷聯(lián)電子有限公司研發(fā)部　關(guān)　蕓

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液晶顯示器動態(tài)功率控制

福建捷聯(lián)電子有限公司研發(fā)部關(guān)蕓

良好的生活和工作環(huán)境是我們?nèi)祟愘囈陨娴臈l件，保護(hù)環(huán)境就是保護(hù)我們自己。面對地球生態(tài)環(huán)境日益惡化、資源日益短缺的現(xiàn)實(shí)，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到：拯救地球、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源，是我們共同的責(zé)任。近幾年來，各種環(huán)保節(jié)能的政策及措施都已成為我們耳熟能詳?shù)奈拿魃畎l(fā)展趨勢。作為專業(yè)顯示器生產(chǎn)廠商，更應(yīng)該切實(shí)了解節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)實(shí)意義和重大作用。從產(chǎn)品的各個(gè)方面著手去認(rèn)識、去改進(jìn)，將節(jié)能環(huán)保的主題落到實(shí)處。研制出高品質(zhì)低功耗的新產(chǎn)品，促進(jìn)社會的進(jìn)步和發(fā)展。

液晶顯示器；亮度；功率；MCU處理器；PWM背光調(diào)整

一、新產(chǎn)品開發(fā)的總體思路

目前多數(shù)的液晶顯示器產(chǎn)品都是按照能源之星的標(biāo)準(zhǔn)或是根據(jù)客戶的特殊要求，在顯示器的使用狀態(tài)或是進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)設(shè)計(jì)相對固定的消耗功率，使得顯示器在使用狀態(tài)的電量消耗是固定的，不會根據(jù)顯示器當(dāng)前的亮度適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電量消耗，達(dá)到高效節(jié)能的效果。

不同領(lǐng)域的監(jiān)視器使用者，對顯示器的性能要求不同，例如有些用戶經(jīng)常上網(wǎng)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(shí)間接觸監(jiān)視器而造成眼部不適。但不論是怎樣的消費(fèi)群體，在使用顯示器的過程中，不會是固定的一個(gè)畫面。而如果新產(chǎn)品能夠根據(jù)當(dāng)前畫面的亮度，來動態(tài)控制燈管電流，燈管電流下降則整機(jī)所消耗的功率也會同步下降。這樣就可以研發(fā)出低功耗節(jié)能環(huán)保的顯示器。

二、新產(chǎn)品開發(fā)的具體內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

Exx41，Exx51系列新產(chǎn)品，MCU控制中心先通過獲取面板的每一階脈寬調(diào)制所對應(yīng)的亮度值及每一階的色彩增益所對應(yīng)的亮度值，計(jì)算得出脈寬調(diào)制與色彩增益每個(gè)調(diào)整步長的比率，制作出動態(tài)亮度控制列表并寫入MCU程序控制中心；當(dāng)液晶顯示器上電后，影像縮放控制IC（NOVATEK NT68667）實(shí)時(shí)收集當(dāng)前輸入視頻信號的亮度數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)出該畫面分布在每一級灰階的數(shù)據(jù)量，并根據(jù)動態(tài)亮度控制寄存器中的當(dāng)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(diào)制的控制頻率和動態(tài)亮度控制列表來控制燈管電流的脈寬調(diào)制占空比和色彩增益值的設(shè)定，來同步完成降低脈寬調(diào)制與提升色彩增益，從而保持當(dāng)前畫面的平均亮度不變。

這一系列新產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)在于：符合TCO 6.0設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步的降低顯示器正常使用狀態(tài)下的功率，平均每小時(shí)能省功率23.06%左右，而顯示器各方面的性能畫質(zhì)沒有受到任何影響。

三、新產(chǎn)品試制情況及解決的技術(shù)問題

1）通過與業(yè)務(wù)單位的共同調(diào)研，了解到寬屏幕20〃以上的產(chǎn)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(yùn)動圖像清晰流暢的用戶特別要求具有較短的響應(yīng)時(shí)間，這樣over drive （過驅(qū)動）芯片就此誕生，它能夠加速Grey to Grey的轉(zhuǎn)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(wǎng)吧，家庭，游戲及運(yùn)動圖像用戶。

2）設(shè)計(jì)：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(shù)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(zhuǎn)變?yōu)橹鹦袙呙瑁粜袙呙璁嬅骈W爍，多媒體窗口加強(qiáng)，噪點(diǎn)消除，亮度和對比度控制，可編程10-bit gamma 校正，sRGB，自動監(jiān)測和自動調(diào)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(diào)諧包括相位選擇，圖像位置，偏置，快速屏幕填充；具有內(nèi)建OSD；支持6/8-bit LVDS輸出，支持節(jié)能模式，待機(jī)時(shí)低功耗（＜16mA），這樣整機(jī)符合EPA要求。內(nèi)嵌MCU，支持ISP，UART，內(nèi)建有DDC 回路，支持DDC2B/2Bi/2B+/CI 。支持外部串行Flash。

四、國內(nèi)外同類產(chǎn)品研制生產(chǎn)情況

E2041系列采用16：10寬屏比例，可以提供良好的畫質(zhì)和更加改進(jìn)的專業(yè)應(yīng)用范圍；5ms的高速響應(yīng)時(shí)間，能夠讓你欣賞到暢快淋漓的運(yùn)動瞬間，不用擔(dān)心畫面的拖影存在，5，000，000:1的動態(tài)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(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)前畫面亮度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整燈管電流，將整機(jī)功耗降至49W以下；性能穩(wěn)定可靠。采用DPMS（顯示器能耗管理檢測）系統(tǒng)，在待機(jī)模式下耗電量僅為1W。在自動檢測顯示器狀態(tài)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(guān)功能，可以在DPMS模式下自動開啟或者關(guān)閉電源。

E2041系列彩色液晶顯示器的采用動態(tài)功率控制技術(shù)，是基于能源之星TCO 6.0的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，再根據(jù)顯示的畫面動態(tài)的降低顯示器消耗的功率，更加的節(jié)能環(huán)保。

五、采用動態(tài)功率技術(shù)前后的技術(shù)指標(biāo)及對照表

由上數(shù)據(jù)可以看出，所顯示的畫面越暗（灰階值越小），所能節(jié)省的功率越多。例如畫面灰度為16時(shí)，未導(dǎo)入該技術(shù)時(shí)測試的亮度為0.57cd/m2， 所用功率為18.65，加入該技術(shù)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(qū)分出亮暗的變化），測試的功率為14.45，能節(jié)省功率約22.52%。

六、新產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)、社會效益分析及市場前景預(yù)測

E2041系列彩色液晶顯示器設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)穩(wěn)定，功能齊全，完全滿足開發(fā)初期所設(shè)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到了規(guī)模量產(chǎn)的設(shè)計(jì)要求，技術(shù)指標(biāo)處于國際先進(jìn)水平。E2041系列彩色液晶顯示器符合人體工學(xué)的造型、設(shè)計(jì)，認(rèn)證方面，不僅通過了CUL，F(xiàn)CC，CE，CCC， TCO 6.0等環(huán)保綠色認(rèn)證，還通過了Vista Premi-um認(rèn)證；E2041系列彩色液晶顯示器集成度高，著重于技術(shù)創(chuàng)新與專業(yè)用戶品位相結(jié)合，還可滿足用戶在功能上的個(gè)性化需求。E2041系列顯示器采用動態(tài)控制功率技術(shù)，是基于能源之星TCO 6.0的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，再根據(jù)顯示的畫面動態(tài)的降低顯示器消耗的功率，符合綠色產(chǎn)品的要求，在國內(nèi)同行中居領(lǐng)先水平。機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過各項(xiàng)壽命測試，兼顧維修的便利性，可靠性指標(biāo)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

該項(xiàng)技術(shù)將推廣應(yīng)用于公司生產(chǎn)的多個(gè)高端顯示器產(chǎn)品，并逐步應(yīng)用到所有新研發(fā)的顯示器。為社會和經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造了良好效益，提升企業(yè)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(shí)用.深入［M］.北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

［2］丁文龍，李志軍.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)與開發(fā)教程［M］.北京大學(xué)出版社，2010.

［3］李維緹，郭強(qiáng).液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:北京郵電學(xué)院出版社，1993.