液晶显示器动态功率控制

福建捷联电子有限公司研发部　关　芸



液晶显示器动态功率控制

福建捷联电子有限公司研发部关芸

良好的生活和工作环境是我们人类赖以生存的条件，保护环境就是保护我们自己。面对地球生态环境日益恶化、资源日益短缺的现实，我们应该清醒地认识到：拯救地球、保护环境、节约能源，是我们共同的责任。近几年来，各种环保节能的政策及措施都已成为我们耳熟能详的文明生活发展趋势。作为专业显示器生产厂商，更应该切实了解节能环保的现实意义和重大作用。从产品的各个方面着手去认识、去改进，将节能环保的主题落到实处。研制出高品质低功耗的新产品，促进社会的进步和发展。

液晶显示器；亮度；功率；MCU处理器；PWM背光调整

一、新产品开发的总体思路

目前多数的液晶显示器产品都是按照能源之星的标准或是根据客户的特殊要求，在显示器的使用状态或是进入节能状态设计相对固定的消耗功率，使得显示器在使用状态的电量消耗是固定的，不会根据显示器当前的亮度适当地调节电量消耗，达到高效节能的效果。

不同领域的监视器使用者，对显示器的性能要求不同，例如有些用户经常上网在线播放影片，希望画面亮度相对较亮。而文字编辑者，则希望画面的亮度适中，避免长时间接触监视器而造成眼部不适。但不论是怎样的消费群体，在使用显示器的过程中，不会是固定的一个画面。而如果新产品能够根据当前画面的亮度，来动态控制灯管电流，灯管电流下降则整机所消耗的功率也会同步下降。这样就可以研发出低功耗节能环保的显示器。

二、新产品开发的具体内容及创新点

Exx41，Exx51系列新产品，MCU控制中心先通过获取面板的每一阶脉宽调制所对应的亮度值及每一阶的色彩增益所对应的亮度值，计算得出脉宽调制与色彩增益每个调整步长的比率，制作出动态亮度控制列表并写入MCU程序控制中心；当液晶显示器上电后，影像缩放控制IC（NOVATEK NT68667）实时收集当前输入视频信号的亮度数据，并统计出该画面分布在每一级灰阶的数据量，并根据动态亮度控制寄存器中的当前输入视频信号的频率、MCU程序控制中心提供的灯管电流脉宽调制的控制频率和动态亮度控制列表来控制灯管电流的脉宽调制占空比和色彩增益值的设定，来同步完成降低脉宽调制与提升色彩增益，从而保持当前画面的平均亮度不变。

这一系列新产品的创新点在于：符合TCO 6.0设计要求的基础上，更进一步的降低显示器正常使用状态下的功率，平均每小时能省功率23.06%左右，而显示器各方面的性能画质没有受到任何影响。

三、新产品试制情况及解决的技术问题

1）通过与业务单位的共同调研，了解到宽屏幕20〃以上的产品将是未来中高端客户的重要选择。具有D-sub和DVI接口，audio in.部分游戏玩家及对运动图像清晰流畅的用户特别要求具有较短的响应时间，这样over drive （过驱动）芯片就此诞生，它能够加速Grey to Grey的转换。此外还希望有audio功能，这样能够直接听声音。该款显示器，特别适用于网吧，家庭，游戏及运动图像用户。

2）设计：我们比较了多家scalar IC 方案，最终采用NOVATEK的NT68667系列，外围回路简单，支持的数字和模拟输入，最高带宽为165MHz，可变的锐度控制，可把隔行扫描转变为逐行扫描，消除隔行扫描画面闪烁，多媒体窗口加强，噪点消除，亮度和对比度控制，可编程10-bit gamma 校正，sRGB，自动监测和自动调整，自动输入格式SOG， Composite， Separated HSYNC and VSYNC；自动识别输入信号之H/ V polarity， H/V frequency， interlace/field detect），支持所有的VESA&IBM modes，自动调谐包括相位选择，图像位置，偏置，快速屏幕填充；具有内建OSD；支持6/8-bit LVDS输出，支持节能模式，待机时低功耗（＜16mA），这样整机符合EPA要求。内嵌MCU，支持ISP，UART，内建有DDC 回路，支持DDC2B/2Bi/2B+/CI 。支持外部串行Flash。

四、国内外同类产品研制生产情况

E2041系列采用16：10宽屏比例，可以提供良好的画质和更加改进的专业应用范围；5ms的高速响应时间，能够让你欣赏到畅快淋漓的运动瞬间，不用担心画面的拖影存在，5，000，000:1的动态对比度和250cd/m2的最大亮度，使显示图像更加生动、逼真；低功率的设计，根据当前画面亮度进行实时调整灯管电流，将整机功耗降至49W以下；性能稳定可靠。采用DPMS（显示器能耗管理检测）系统，在待机模式下耗电量仅为1W。在自动检测显示器状态后控制电源供给，因此可以大幅度降低电源供耗。自动电源开关功能，可以在DPMS模式下自动开启或者关闭电源。

E2041系列彩色液晶显示器的采用动态功率控制技术，是基于能源之星TCO 6.0的设计标准基础上，再根据显示的画面动态的降低显示器消耗的功率，更加的节能环保。

五、采用动态功率技术前后的技术指标及对照表

由上数据可以看出，所显示的画面越暗（灰阶值越小），所能节省的功率越多。例如画面灰度为16时，未导入该技术时测试的亮度为0.57cd/m2， 所用功率为18.65，加入该技术后，同样的画面，测试的亮度为0.51cd/m2（用仪器测试会有轻微差异，但这些差异肉眼无法区分出亮暗的变化），测试的功率为14.45，能节省功率约22.52%。

六、新产品经济、社会效益分析及市场前景预测

E2041系列彩色液晶显示器设计参数指标稳定，功能齐全，完全满足开发初期所设定的各项技术指标，达到了规模量产的设计要求，技术指标处于国际先进水平。E2041系列彩色液晶显示器符合人体工学的造型、设计，认证方面，不仅通过了CUL，FCC，CE，CCC， TCO 6.0等环保绿色认证，还通过了Vista Premi-um认证；E2041系列彩色液晶显示器集成度高，着重于技术创新与专业用户品位相结合，还可满足用户在功能上的个性化需求。E2041系列显示器采用动态控制功率技术，是基于能源之星TCO 6.0的设计标准基础上，再根据显示的画面动态的降低显示器消耗的功率，符合绿色产品的要求，在国内同行中居领先水平。机体结构设计通过各项寿命测试，兼顾维修的便利性，可靠性指标优于国家标准。

该项技术将推广应用于公司生产的多个高端显示器产品，并逐步应用到所有新研发的显示器。为社会和经济创造了良好效益，提升企业的竞争力。

［1］梁合庆，吕京建，博洋.从C到嵌入式C编程语言——入门.实用.深入［M］.北京航空航天大学出版社，2000.

［2］丁文龙，李志军.ARM嵌入式系统基础与开发教程［M］.北京大学出版社，2010.

［3］李维缇，郭强.液晶显示器件应用技术［M］.北京:北京邮电学院出版社，1993.