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(biāo)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(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)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?；诖?，本文就刷新速率幫助顯示圖像的清晰度與耗電量進(jìn)行了研究，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1鮮為人知的TFT特性是關(guān)鍵

由于TFT背板由大區(qū)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(chǎn)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(nèi)變化。因此，面板模塊組件的最后一個檢查點旨在執(zhí)行顯示品質(zhì)測試，它涉及每個面板的最佳V_COM電壓設(shè)置的工廠校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)。

對于這些面板，像素信息更改時，設(shè)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(shù)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(shè)置電壓電平的數(shù)字電位計的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出?，F(xiàn)在使用典型V_COM發(fā)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(shè)定電壓會發(fā)生變化。然后，V_COM緩沖放大器將輸出或吸入輸出節(jié)點電流，以便該電壓返回到由數(shù)字電位計所存儲的設(shè)定電平?；謴?fù)V_COM輸出節(jié)點所需的能量總量取決于由瞬態(tài)以及電源電壓產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計提出了挑戰(zhàn)

新的“自適應(yīng)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(diào)節(jié)V_COM，以避免幀率內(nèi)的理想V_COM電平變化時因不理想的初始V_COM設(shè)置引起閃爍。

在傳統(tǒng)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(yōu)化的V_COM電平設(shè)置足以，并且在發(fā)貨時預(yù)設(shè)該值。由于僅具有針對面板工作的中心幀率進(jìn)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(xiàn)很大的不同。

對于具有自由同步或自適應(yīng)同步的刷新速率面板而言，很難通過單個固定的V_COM值優(yōu)化閃爍水平，因為垂直頻率的范圍比傳統(tǒng)固定幀率更廣。如果預(yù)設(shè)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(fā)生器（wLG）方法

傳統(tǒng)V_COM發(fā)生器由數(shù)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(shè)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(zhí)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(diào)節(jié)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(fā)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(yīng)或通過外部控制信號實現(xiàn)。這最大限度地減少了感知到的閃爍水平，因為自適應(yīng)地更改V_COM電平會盡量減小區(qū)域間的差異。GPU會生成不同的垂直頻率，還將調(diào)整并更改V_COM電平以保持區(qū)域的平衡，有對應(yīng)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(fā)生器。工廠可以為面板的各種幀率設(shè)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(yù)設(shè)值，高達(dá)240Hz的刷新速率。

調(diào)節(jié)輸出V_COM電平的另一種方式是通過使用內(nèi)置在IC中的頻率檢測器調(diào)節(jié)。計數(shù)器通過監(jiān)視垂直啟動（STv）信號并將V_COM輸出調(diào)節(jié)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(chǎn)生最適合使兩區(qū)域之間相等的V_COM值，從而最大限度地減少閃爍。為準(zhǔn)確檢測和測量STV，該器件包括一個準(zhǔn)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(jiān)測進(jìn)行感測。示波器圖像底部的區(qū)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(yīng)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(jìn)行校準(zhǔn)，以實現(xiàn)高性能顯示面板。

調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)為所需值。

4結(jié)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(jìn)行研究，相信會對提高顯示屏的清晰度能有一定的幫助。