分析低功耗液晶顯示屏的設計技術

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代顯示屏技術設計的發展方向，對于顯示屏設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展。在現代化生產中，對于節能環保技術應用非常關鍵，是現代化生產建設理念，而在此背景下低功耗液晶顯示屏設計理念被提出，要求液晶顯示屏設計者，設計出具有良好節能性的液晶顯示屏，提升液晶顯示屏自身的節能性，保證節能應用更加高效。

1 液晶顯示屏簡要介紹

液晶顯示屏是一種現代化顯示裝置，也是未來圖像顯示裝置發展的重要產物。液晶顯示屏在當前電子行業中應用非常廣泛，手機、電腦以及液晶電視等電子產品都要應用液晶顯示屏。從嚴格意義而言，液晶顯示屏也是一種現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，對于現代電子產品的應用發展有非常重要的作用。當前，在液晶顯示屏技術發展的過程中，國內國外都有良好的發展，其中包括有中國CEC Panda、韓國LGD公司等，在未來顯示裝置發展過程中，液晶顯示屏裝置也是得到有效發展的裝置。而在現代化技術和材料不斷應用發展的過程中，顯示器需求單位對于顯示屏的功耗性能有了更高的要求，尤其是在節能環保技術不斷發展理念下，液晶顯示屏技術發展非常關鍵，所以當前對超低功耗的液晶顯示屏技術設計發展非常重要。

2 低功耗液晶顯示屏設計方向分析

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

首先，液晶顯示屏低功耗設計過程中包括對液晶顯示屏低功耗驅動電路進行設計，從而保證低功耗設計更加合理，實現液晶顯示屏設計轉型。

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

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

3 低功耗液晶顯示屏設計要點總結

3.1 印刷電路板的低功耗設計

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，所以在實際的設計過程中，也應該從以上兩部分進行節能設計，從而保證低功耗液晶顯示屏設計能夠更加合理。如，在設計過程中，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，在實際設計過程中，還針對T-con模塊的調光性能進行控制，通過調光性能控制，保證系統低功耗設計更加合理。傳統的T-con模塊調光，利用脈沖寬度調整，此時調光效率相對比較差，并且在一定程度上提高了功能消耗，在低功耗設計中，選擇混合式調光方法，能夠在最大程度上提升調光效果。以下圖1為混合式調光的效率與脈沖寬度調光的實際對比。另外，低功耗T-con模塊設計過程中，針對DC/D Cconverter進行了優化設計，設計過程中針對模塊進行轉換效率提升，設計專用的IC轉換模塊，提升整體轉換效率，能夠促進功能模塊設計更加合理。并且在DC/D Cconverter進行低功耗設計過程中，還選擇設計增加挖微電路，提升電感復壓效果，從而提升背光LED驅動電路的工作運行效果，做到低功耗設計。

3.2 電源低功耗設計內容

在液晶顯示屏功能消耗分析過程中，對數據驅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計的過程中，選擇對數據驅動電路進行電源優化設計，從電源低功消耗進行有效的設計。在實際的設計過程中，對液晶顯示屏數據驅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，在實際的低電壓設計過程中，選擇應用半壓進行和接入，并且利用正負壓進行驅動，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計，也在最大程度上實現了液晶顯示屏的低功耗設計[2]。

圖1 混合式調光與脈沖式調光對比

3.3 節省功耗設計

在液晶顯示屏進行低功耗設計過程中還針對Pixel像素進行低功耗設計，保證低功耗設計更加合理，能夠最大程度上提升低功耗設計效果。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，應該對電壓進行定期恢復，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計過程中，針對液晶顯示屏像素顯示進行低功耗水，在設計過程后中，利用Pixel走線設計做到同列翻轉，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面板設計，可以實現液晶顯示屏新像素設計，實現像素功耗降低30%左右，對于整個液晶顯示器的低功耗設計有非常重要的作用。

3.4 低電壓液晶設計

在液晶顯示器進行低功耗設計過程中，還包括有低電壓液晶設計，保證整體液晶顯示器的低功耗設計。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，所以在實際的設計過程中，應該對液晶顯示器液晶進行低壓改造，從而實現整體設計優化，最大程度上保證設計更有效率?，F代液晶顯示器設計過程中，應用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，所以在設計過程中針對IN型液晶也進行合理的優化，能夠保證液晶設計更加合理。在實際的設計過程中，通過介電常數變化設計，控制IN型液晶的亮點，促進其常白形態改善，從而做到液晶功耗降低，實現對液晶顯示屏整體功耗的降低[3]。

3.5 BLU低功耗設計內容

在液晶顯示屏結構組成中，背光的功耗占絕大部分，針對背光功耗的優化設計是降低液晶顯示屏功耗的主要途徑。在背光設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，故在背光設計時要綜合考量[5]。另外3M公司開發的DBEF膜片可以通過光軸轉換增加光源利用率，且不會影響到顯示屏的視野角，此技術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]。上述設計方案在同等亮度條件下均可以大幅降低背光功耗，實現節能環保的新要求。

4 結論

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