分析低功耗液晶顯示屏的設(shè)計技術(shù)

趙益平，莊波

（南京中電熊貓平板顯示科技有限公司，江蘇 南京 210033）

0 引言

低功耗液晶顯示屏是現(xiàn)代顯示屏技術(shù)設(shè)計的發(fā)展方向，對于顯示屏設(shè)計研究有非常重要的作用，一定程度上也決定了液晶顯示屏的發(fā)展。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，對于節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用非常關(guān)鍵，是現(xiàn)代化生產(chǎn)建設(shè)理念，而在此背景下低功耗液晶顯示屏設(shè)計理念被提出，要求液晶顯示屏設(shè)計者，設(shè)計出具有良好節(jié)能性的液晶顯示屏，提升液晶顯示屏自身的節(jié)能性，保證節(jié)能應(yīng)用更加高效。

1 液晶顯示屏簡要介紹

液晶顯示屏是一種現(xiàn)代化顯示裝置，也是未來圖像顯示裝置發(fā)展的重要產(chǎn)物。液晶顯示屏在當(dāng)前電子行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，手機、電腦以及液晶電視等電子產(chǎn)品都要應(yīng)用液晶顯示屏。從嚴(yán)格意義而言，液晶顯示屏也是一種現(xiàn)代化的平板顯示裝置，其英文全稱為Liquid Crystal Display。液晶顯示屏裝置是使用兩極化材料的新型顯示裝置，其具有顯示清晰、耗電量相對較低、自身輻射低的特點，對于現(xiàn)代電子產(chǎn)品的應(yīng)用發(fā)展有非常重要的作用。當(dāng)前，在液晶顯示屏技術(shù)發(fā)展的過程中，國內(nèi)國外都有良好的發(fā)展，其中包括有中國CEC Panda、韓國LGD公司等，在未來顯示裝置發(fā)展過程中，液晶顯示屏裝置也是得到有效發(fā)展的裝置。而在現(xiàn)代化技術(shù)和材料不斷應(yīng)用發(fā)展的過程中，顯示器需求單位對于顯示屏的功耗性能有了更高的要求，尤其是在節(jié)能環(huán)保技術(shù)不斷發(fā)展理念下，液晶顯示屏技術(shù)發(fā)展非常關(guān)鍵，所以當(dāng)前對超低功耗的液晶顯示屏技術(shù)設(shè)計發(fā)展非常重要。

2 低功耗液晶顯示屏設(shè)計方向分析

低功耗液晶顯示屏設(shè)計是現(xiàn)代液晶顯示屏裝置發(fā)展的重要方向，其在具體設(shè)計過程中，主要針對液晶顯示屏的各組成要點進行低功耗顯示屏設(shè)計，通過合理的設(shè)計保證液晶顯示屏功耗更低，也能夠促進液晶顯示屏技術(shù)發(fā)展。

首先，液晶顯示屏低功耗設(shè)計過程中包括對液晶顯示屏低功耗驅(qū)動電路進行設(shè)計，從而保證低功耗設(shè)計更加合理，實現(xiàn)液晶顯示屏設(shè)計轉(zhuǎn)型。

其次，液晶顯示屏低功耗設(shè)計過程中，包括對LED進行運行效率提升，保證低電壓線路設(shè)計更加高效，從而促進液晶顯示屏低功耗設(shè)計更加合理[1]。

第三，液晶顯示屏低功耗設(shè)計過程中還包括對液晶面板進行設(shè)計，通過液晶面板的合理設(shè)計，促使液晶顯示屏工作效率更高。

3 低功耗液晶顯示屏設(shè)計要點總結(jié)

3.1 印刷電路板的低功耗設(shè)計

印刷電路板是低功耗液晶顯示屏的重要組成部件，對于電路板低功耗設(shè)計也有非常重要的作用。而在實際印刷電路板工作運行過程中，影響印刷電路板的功耗問題主要包括T-con模塊以及DC/D Cconverter兩大模塊，所以在實際的設(shè)計過程中，也應(yīng)該從以上兩部分進行節(jié)能設(shè)計，從而保證低功耗液晶顯示屏設(shè)計能夠更加合理。如，在設(shè)計過程中，選擇將T-con模塊與低輸入型號電壓進行連接，將電壓值降低為1V和2.5V，比傳統(tǒng)電壓小0.8V左右通過輸入電壓值的有效降低，能夠促進電壓值輸出減少，從而達到低功耗的作用。另外，在實際設(shè)計過程中，還針對T-con模塊的調(diào)光性能進行控制，通過調(diào)光性能控制，保證系統(tǒng)低功耗設(shè)計更加合理。傳統(tǒng)的T-con模塊調(diào)光，利用脈沖寬度調(diào)整，此時調(diào)光效率相對比較差，并且在一定程度上提高了功能消耗，在低功耗設(shè)計中，選擇混合式調(diào)光方法，能夠在最大程度上提升調(diào)光效果。以下圖1為混合式調(diào)光的效率與脈沖寬度調(diào)光的實際對比。另外，低功耗T-con模塊設(shè)計過程中，針對DC/D Cconverter進行了優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計過程中針對模塊進行轉(zhuǎn)換效率提升，設(shè)計專用的IC轉(zhuǎn)換模塊，提升整體轉(zhuǎn)換效率，能夠促進功能模塊設(shè)計更加合理。并且在DC/D Cconverter進行低功耗設(shè)計過程中，還選擇設(shè)計增加挖微電路，提升電感復(fù)壓效果，從而提升背光LED驅(qū)動電路的工作運行效果，做到低功耗設(shè)計。

3.2 電源低功耗設(shè)計內(nèi)容

在液晶顯示屏功能消耗分析過程中，對數(shù)據(jù)驅(qū)動電路電源是其主要的耗電組件，占到總能耗的60%左右，所以在低功耗液晶顯示屏進行設(shè)計的過程中，選擇對數(shù)據(jù)驅(qū)動電路進行電源優(yōu)化設(shè)計，從電源低功消耗進行有效的設(shè)計。在實際的設(shè)計過程中，對液晶顯示屏數(shù)據(jù)驅(qū)動電路電源進行分析，其電源電壓主要來源于AVDD電壓，其具體的電壓消耗為是液晶電壓的2倍以上，所以造成了液晶顯示屏大量的能源消耗，在實際的低電壓設(shè)計過程中，選擇應(yīng)用半壓進行和接入，并且利用正負壓進行驅(qū)動，保證實際的電壓控制量減少，也在最大程度上提升了電源電壓的工作運行效果，保證電壓控制更加有效。通過低功耗電源電壓的合理設(shè)計，也在最大程度上實現(xiàn)了液晶顯示屏的低功耗設(shè)計[2]。

圖1 混合式調(diào)光與脈沖式調(diào)光對比

3.3 節(jié)省功耗設(shè)計

在液晶顯示屏進行低功耗設(shè)計過程中還針對Pixel像素進行低功耗設(shè)計，保證低功耗設(shè)計更加合理，能夠最大程度上提升低功耗設(shè)計效果。液晶顯示屏具有電壓不固定的特點，電壓取消會對液晶顯示屏的工作運行效果造成影響，從而影響到電壓顯示屏的工作運行效果，所以在實際的電壓顯示屏工作過程中，應(yīng)該對電壓進行定期恢復(fù)，從而防止電壓取消對顯示屏工作造成影響，也是為了防止液晶顯示屏工作能耗過大。并且在當(dāng)前液晶顯示屏顯示工作過程中，主要包括Frame inversion，Row inversion，Column inversion以及Dot inversion四種面板形式，而四種面板形式的畫質(zhì)和功效都不相同，所以影響到液晶顯示屏的具體功耗。在液晶顯示屏低功耗設(shè)計過程中，針對液晶顯示屏像素顯示進行低功耗水，在設(shè)計過程后中，利用Pixel走線設(shè)計做到同列翻轉(zhuǎn)，從而提升顯示效果，建立一種Z-inversion的顯示面板模塊，通過具體試驗表明，利用Z-inversion面板設(shè)計，可以實現(xiàn)液晶顯示屏新像素設(shè)計，實現(xiàn)像素功耗降低30%左右，對于整個液晶顯示器的低功耗設(shè)計有非常重要的作用。

3.4 低電壓液晶設(shè)計

在液晶顯示器進行低功耗設(shè)計過程中，還包括有低電壓液晶設(shè)計，保證整體液晶顯示器的低功耗設(shè)計。液晶顯示裝置進行工作的過程中，要耗費大量的電壓，從而造成整體液晶顯示屏裝置的電能消耗，所以在實際的設(shè)計過程中，應(yīng)該對液晶顯示器液晶進行低壓改造，從而實現(xiàn)整體設(shè)計優(yōu)化，最大程度上保證設(shè)計更有效率?，F(xiàn)代液晶顯示器設(shè)計過程中，應(yīng)用IN型液晶，該型號液晶為常白型液晶，容易造成一定的功能消耗，所以在設(shè)計過程中針對IN型液晶也進行合理的優(yōu)化，能夠保證液晶設(shè)計更加合理。在實際的設(shè)計過程中，通過介電常數(shù)變化設(shè)計，控制IN型液晶的亮點，促進其常白形態(tài)改善，從而做到液晶功耗降低，實現(xiàn)對液晶顯示屏整體功耗的降低[3]。

3.5 BLU低功耗設(shè)計內(nèi)容

在液晶顯示屏結(jié)構(gòu)組成中，背光的功耗占絕大部分，針對背光功耗的優(yōu)化設(shè)計是降低液晶顯示屏功耗的主要途徑。在背光設(shè)計中降低功耗主要有兩個方向：1、減少光能量損耗。在背光源設(shè)計過程中通過減小LGP-LED GAP，增加LED Reflector，使用具有高反射率的反射片等方式降低光源的損耗；2、提升光源利用率[4]。主要通過選用高增益的棱鏡片，使光源聚合的更集中，但此方法會同步犧牲顯示屏的視野角，故在背光設(shè)計時要綜合考量[5]。另外3M公司開發(fā)的DBEF膜片可以通過光軸轉(zhuǎn)換增加光源利用率，且不會影響到顯示屏的視野角，此技術(shù)實際可降低背光功耗約35%左右，對顯示屏的低功耗要求有較大幫助[6]。上述設(shè)計方案在同等亮度條件下均可以大幅降低背光功耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的新要求。

4 結(jié)論

本文筆者從BLU低功耗設(shè)計、低電壓液晶設(shè)計、節(jié)省功耗設(shè)計以及印刷電路板的低功耗設(shè)計四個方面闡述了液晶顯示屏低功耗設(shè)計的重要內(nèi)容，對于液晶顯示屏整體設(shè)計提升有重要的作用。