图形解决工艺在低逸出功印刷中的运用

　　自动功率控制的原理就是实时监测显示器的动态电流， 当整机功耗超过某一设定阈值， 就对输出的电压或者脉冲宽度进行调整， 使 FED的图像质量和功耗满足要求。场致发射显示器是行列矩阵驱动的， 符合视频的矩阵理论， 即在每个像素相应的行和列上施加一定的电压， 该像素就会发光。

　　因此， FED显示器中每一帧图像的功耗主要包括两个部分： 首先是驱动电路在状态翻转时的导通功耗， 这部分功耗与驱动电压和输出管的开关速度有关， 并正比于每一帧中屏上的亮点数， 而与每个亮点的发光时间无关； 其次与每个像素的亮度有关。由于是脉宽调制发光， 每个像素的功耗和其亮度成正比， 也就是说和其发光时间成正比。

　　一帧图像中每个像素点发光的时间越长， 此时电源功率的消耗就越大。不同于 PDP显示器， FED显示器的功耗峰值出现在所有像素点以最高亮度值发光的时候。因此， 为了满足最大限度的要求，显示器的电源就需能够对所有像素提供最大发光强度时的输出功率。这一方面增大了电源的设计难度， 提高了系统成本， 另一方面， 在大多数情况下， 屏上的各个像素不可能同时以最大亮度发光。

　　因此， 为了最大亮度设计的电源系统就显得有点浪费。为此， 采用自动功率控制技术来强制降低发光像元的亮度使功耗被限制在一个可以允许的范围内。

　　传统的自动功率控制电路是通过监测显示驱动电流来实现自动功率控制。它通过采样电路对电源向 FED供电的电流进行采样， 转换成电平信号， 通过模拟或者数字的方式与设定的数值进行比较， 如果大于设定值， 则逐渐降低 FED 的亮度等级， 如果小于设定值， 则不做处理。降低灰度等级， 则可以通过减小调制脉冲宽度或者降低驱动电压等方法来实现。

　　为了设计适合 FED的自动功率控制方案， 我们首先必须对 FED的功率构成进行分析， 前面说过， FED 的功耗主要由三个部分构成： 首先是控制电路的功耗， 这部分包括各种信号接口和控制、图像处理电路等。由于这部分都是低压电路， 功耗不超过 5W， 且不随图像亮度的变化而变化， 故在我们的计算中忽略不计。第二部分是驱动电路的导通和截止功耗， 以及由导通电阻产生的压降消耗的功耗。我们的显示驱动电路列驱动采用的是 HV632专用显示驱动芯片， 该芯片单块可支持 32路输出， 单片最大功耗约是 0. 4 W， 因此列集成芯片最大功耗为 0. 4 ？ 20 ？ 3 24 W.而行驱动电路的总功耗约为 10 W， 且不随图像而变化。第三部分就是屏发光消耗的功耗， 这一部分的功耗是动态值， 随显示内容变化而变化， 是动态功率控制处理的重点。

　　FED一般使用脉宽调制来实现亮度控制， 每个像素点的亮度取决于驱动的显示数据。假设电源提供的最大额定功率是 P1， 灰度等级为 256级， 即显示数据是八位的二进制数。当全屏最亮的时候， 各像素点的显示数据均为 256.这时我们可以测得整屏实际消耗的功率为 P2， 若 P2 > P1， 这时候就需要对显示数据进行调整。最简单的办法就是线性地按比例减小。但是根据人眼的视觉特性， 人眼对亮度高的物体的亮度变化不如对亮度低的物体的亮度变化敏感， 所以如果只是简单的对显示数据进行线性减小的话， 尤其是低灰阶的数据被削减后可能在屏上显示不出来， 造成图像低灰阶丢失， 图像质量下降。同时， 考虑到FED显示的非线性， 当显示占空比增大到一定的时候， 亮度增加已经不明显， 但这却是造成功耗超标的最主要原因。因此， 必须设计一种符合人的视觉和显示屏特性的功耗调整关系。

　　我们的自动功率控制电路按上述思路设计，数据处理采用 FPGA 完成， 自动功率控制处理原理框图 .由于 FPGA 内部有丰富的嵌入式 RAM 和逻辑资源， 故大部分涉及计算的操作都用查表的方式实现， 不仅设计简单， 而且速度快， 延迟小。具体的工作流程如图， 通过对一帧数据的扫描得到每一帧的总亮度数据， 判断该亮度是否超过给定阈值， 如果超过了给定阈值， 那么数据首先需在该功率范围的映射表中索引， 再根据表索引对一帧数据进行变换输出。

　　采用本文叙述的 FED 专用处理技术， 将专用的图像处理技术应用于驱动电路系统， 研制成能显示视频图像的 63. 5 cm （ 25英寸 ） 低逸出功印刷型彩色 FED 显示器样机， 显示效果如图 6 所示。

　　5 结论根据我们研制的大屏幕低逸出功印刷型FED的电光特性， 利用电路处理补偿等技术对显示器中存在显示亮度不均匀、灰度畸变以及驱动电路中的功耗大等问题进行了探讨， 通过理论分析和实际验证提出了相应的解决方案并应用到了VGA 分辨率的 63. 5 cm （ 25英寸 ）彩色大屏幕低逸出功印刷型场致发射显示器驱动控制电路中，改善了图像的亮度均匀性和灰度再现质量， 降低了整机的功耗。