刷新速率幫助顯示圖像清晰度與耗電量的研究

楊方珍

摘要：顯示器的性能指標包括顯示屏的尺寸、刷新速率、像素點等方面，其中刷新速率又對清晰度與耗電量起到影響。本文主要針對刷新速率幫助顯示圖像的清晰度與耗電量展開了研究，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：刷新速率；清晰度；耗電量

所謂的刷新速率，是指掃描一幀的速率，也稱為幀率或垂直掃描速率。刷新速率決定顯示信號的同步以及屏幕的閃爍情況，因此，刷新速率也就會對屏幕圖像的清晰度與耗電量起到影響。基于此，本文就刷新速率幫助顯示圖像的清晰度與耗電量進行了研究，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

1鮮為人知的TFT特性是關鍵

由于TFT背板由大區域薄膜沉積制成，V_COM電壓的最高值將由于制造偏差而因面板而異，即使在單個生產線中也是如此。如果面板的尺寸足夠大，它也可能會在單個面板內變化。因此，面板模塊組件的最后一個檢查點旨在執行顯示品質測試，它涉及每個面板的最佳V_COM電壓設置的工廠校準和調節。

對于這些面板，像素信息更改時，設法使V_COM在面板間以及整個過渡周期中一致非常重要。在大多數面板中，通過使用運算放大器的1至12個信道完成，它連接到用于存儲工廠設置電壓電平的數字電位計的數字/模擬轉換器（DAC）輸出。現在使用典型V_COM發生器由非易失性存儲器、DAC和緩沖放大器組成。

V_COM電壓在有圖像不斷變化的信號干擾時，其設定電壓會發生變化。然后，V_COM緩沖放大器將輸出或吸入輸出節點電流，以便該電壓返回到由數字電位計所存儲的設定電平。恢復V_COM輸出節點所需的能量總量取決于由瞬態以及電源電壓產生的偏移程度，其通常介于VDD和接地之間，該操作假定固定幀率。

2刷新速率實施對標準設計提出了挑戰

新的“自適應同步”格式理念需要從獨立顯示器或筆記本電腦顯示屏讀取各種刷新速率。刷新速率需要實時調節V_COM，以避免幀率內的理想V_COM電平變化時因不理想的初始V_COM設置引起閃爍。

在傳統面板中，可以接受使用單個固定的V_COM值管理并最小化閃爍水平，因為來自GPU（圖形處理單元）的垂直頻率的范圍相對較窄。因此，面板具有單個優化的V_COM電平設置足以，并且在發貨時預設該值。由于僅具有針對面板工作的中心幀率進行校正的一個固定的V^COM電平，因此，奇偶幀之間的平均電壓不會出現很大的不同。

對于具有自由同步或自適應同步的刷新速率面板而言，很難通過單個固定的V_COM值優化閃爍水平，因為垂直頻率的范圍比傳統固定幀率更廣。如果預設并固定V_COM電壓，放電時間跨度中的變化將非常高，而這將加劇閃爍問題。

3可變V_COM電平發生器（wLG）方法

傳統V_COM發生器由數字參考電壓（DvR）塊、I²C接口、EEPROM和運算放大器組成。V_COM電平使用I²C接口設置，并存儲在EEPROM中。用戶寫入新的V_COM值前該電平不會改變。憑借該配置，幀率變化（例如從30Hz到90Hz）時“即時”執行V_COM電平更改不切合實際。

解決方案是可變V_COM參考，它可以在不同的幀率施加到面板上時調節其值，具體由顯示的圖像要求確定。實施這種新方法的C是Exar公司的IML7918可變V。0M電平發生器（VVLG），如圖1所示。

VVLG的理念是提供可變V^COM電平，其通過針對不同垂直頻率自適應或通過外部控制信號實現。這最大限度地減少了感知到的閃爍水平，因為自適應地更改V_COM電平會盡量減小區域間的差異。GPU會生成不同的垂直頻率，還將調整并更改V_COM電平以保持區域的平衡，有對應于不同面板幀率值的多個寄存器和非易失性存儲（NVM）體的V_COM發生器。工廠可以為面板的各種幀率設置最佳V_COM值，該器件會生成計時控制器芯片需要的V_COM輸出。例如，它們可以是針對20Hz、40Hz和更高的預設值，高達240Hz的刷新速率。

調節輸出V_COM電平的另一種方式是通過使用內置在IC中的頻率檢測器調節。計數器通過監視垂直啟動（STv）信號并將V_COM輸出調節到正確的電平測量幀率。八個不同VCOM值可以存儲在器件中，在它確定頻率后，IC將自動產生最適合使兩區域之間相等的V_COM值，從而最大限度地減少閃爍。為準確檢測和測量STV，該器件包括一個準確修整的振蕩器。

圖2顯示幀率變化時V_COM輸出電平中的變化如何由來自計時控制器的STV信號的IC監測進行感測。示波器圖像底部的區域1差異表示幀率變化，而跡線則顯示V_COM輸出電平。在圖2（a）中，該功能禁用，而圖2（b）則顯示由啟用該感應功能所形成的V_COM的受控變化。不同幀率的各種V_COM電平在工廠進行校準，以實現高性能顯示面板。

調節最佳V_COM電平的另一種方法是通過12C端口直接向器件提供控制信號。由范圍通道1和通道4提供12C控制信號，通道3V_COM電平針對給定幀率調節為所需值。

4結語

綜上所述，在如今對顯示屏幕清晰度要求越來越高的要求下，如何有效的提高清晰度而避免閃爍和耗電高的問題，成為了急需探討的問題。而刷新速率決定顯示信號的同步以及屏幕的閃爍情況，因此，對刷新速率進行研究，相信會對提高顯示屏的清晰度能有一定的幫助。