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      文章詳情

      OLED顯示屏背光源的管理方案介紹

      日期:2021-11-27 08:57
      瀏覽次數:1267
      摘要:

      背光是顯示系統中耗電量*大的部分,除了特別大的屏幕,LED已經幾乎在大部分顯示屏中取代了CCFL,大幅降低耗電量,但如果不加以有效管理,背光仍然會過度消耗電源。本文主要介紹LED背光的興起,并分析能夠擺脫背光需求的OLED顯示技術。

      OLED顯示屏背光源的管理方案介紹  OLED電源管理

      OLED顯示屏的能源消耗值并不是固定的,而是取決于當時顯示的圖像。典型視頻和圖片顯示應用時,實現全部像素充分發光所消耗的功率只有理論“*大”值的25%.對功耗要求嚴格的應用來說,還可通過圖像設計來降低功耗。例如,以負性模式(黑底白字)顯示圖像比正性模式(白底黑字)要更加節能,因為只需要啟動約十分之一的像素。

      像素明亮度也影響著功耗。節省能源的方法既包括在環境光允許條件下降低所有像素明亮度,也包括對環境光敏感的明亮度管理,如把菜單中無法選擇的選項調暗等操作。降低明亮度還可延長顯示屏壽命。當電源要求非常苛刻時,也可以考慮改變常用菜單顏色,因為紅色和綠色像素要比藍色更加節能。

      由于OLED像素的電容特性,刷新頻率對功耗也有影響。很高的幀頻會增加充電周期次數,進而增大功耗,同時也會讓顯示變暗,因為像素在每次刷新周期中沒有時間充分充電。在不導致可視圖像“抖動”的前提下,刷新速率設置應盡量壓低。通常來講,比較合適的刷新頻率為75赫茲,不過有時候低達60赫茲也可以蒙混過關。

      因為OLED是放射式技術,持續使用中像素退化過程會非常緩慢。一方面可以使用待機模式和超時模式來放緩老化過程,另一方面也可以考慮設置屏保。屏保中使用的像素數目和像素明亮度可以根據上述介紹進行管理。

      OLED顯示屏背光源的管理方案介紹   OLED——無背光技術

      LCD的驅動自身消耗能源極低,而且顯示系統的能耗幾乎全部為背光所需,只要電源不關掉,背光通常會照亮所有顯示區域。

      相比之下,OLED是放射式技術。每一個像素都放射出自己的光,未啟動時不會發光,幾乎不耗能。與背光LCD顯示屏不同,OLED能夠產生真正意義上的黑色,對比度大幅提高,通常為10000:1,而傳統的TFT顯示屏則為400:1.OLED也更加明亮,其中一個原因是LCD顯示屏的成對偏光片會過濾掉背光放射出的一半燈光,而OLED不需要成對偏光片。

      從審美角度看,OLED技術憑借強化后的明亮度和對比度也優良優于LCD.OLED顯示屏的反應時間通常是50μs,而LCD是25ms,這意味著OLED全動態視頻速度得到提升,灰階再現品質大幅優化。

      根據上述原因,雖然OLED成本更高,壽命更短,但越來越多造型/性能很酷的消費產品對此加以采用,比如索尼的X系列Walkman隨身聽,諾基亞 N85和微軟ZuneHD等產品。OLED技術也出現在工業市場上,配以開發和評估工具包,適用于各種型號(0.79至7.0英寸)和分辨率(64×48 至480×272)。LED背光的優勢與缺陷

      LED背光目前已是10.4英寸以下工業顯示板標準,甚至在15英寸以下也可選擇。由于LED使用直流供電,驅動更簡單,無需換流器,效率得到提升,電源消耗隨明亮度增加約成線性增長,簡化了電源管理。因此,大多數中小型顯示屏目前都安裝了LED。

      雖然LED背光擁有明顯優勢,但也存在一些缺陷。白色LED并不是真正意義上的白色,實際上是藍色LED加黃磷產生的白光,光譜曲線上綠色和紅色部分中存在間隙。為實現*佳色彩平衡,質量上乘的LCD顯示屏安裝的是RGB背光。

      不管型號大小如何,大多數顯示屏都需要一個以上的LED才能實現可接受的明亮度,不同LED之間的亮度均勻性則更難實現,特別是當LED老化時問題更加嚴重。電源效率也是要考慮的問題。制造商使用MEMS和其他光導技術將光照擴散到更大的區域,實現*大明亮度和均勻度。

      實現LED背光利用*大化LCD顯示屏的性能各不相同,重點參數包括明亮度、對比度和可視角度。明亮度的標準較為規范,由黑暗房間內背光驅動*大化、所有像素呈白**況下每平方米坎德拉數確定。對比度數值比較起來相對難一些,因為關于對比度存在不同的解釋,不過基本上都是將系統能夠呈現的*亮色彩(白色)與*暗色彩(黑色)的亮度相比較。可視角度則比較主觀。

      顯示明亮度受到TFT顯示屏傳輸率的影響。每個像素都由薄膜晶體管所控制,但晶體管會將該像素的一小部分遮蔽住。通過使用低溫多晶硅(LTPS)等技術,能夠縮小該晶體管的規模。

      根據性能數據,可以列出一些顯示屏以供選擇,但如果要求在苛刻條件下也要實現良好可見度,對電能消耗也有要求的話,*佳建議是在若干不同顯示屏上模擬實際應用,在每個案例中衡量背光電源,其中要考慮顯示屏使用環境的環境光、可能的可視角度等因素。有時候對承載關鍵信息的色彩進行改變也會對顯示性能產生影響。

      小結

      當今世界便攜式產品一方面要求降低能耗、重量和成本,而另一方面要求添加多媒體功能,連*單調的測量測試系統也要進行美觀設計,導致兩方面存在著矛盾沖突。移動電話市場就像一個大試驗場,各種旨在調和雙方矛盾的新技術都可以拿到市場上進行實驗。當年LED背光首先就應用在移動電話顯示屏上,現在已經成為工業市場上中小型顯示屏的普遍標準。OLED技術似乎也會遵循同樣的發展道路。


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