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进入21世纪以来,各种显示技术飞速发展,传统的CRT技术一统天下的局面已不复存在。近几年发展起来的硅基液晶(LCoS)技术是液晶显示和半导体工艺有效结合的产物,具有体积小、重量轻、解析度高、功耗低等优点。凭借这些优势,LCoS技术在激烈的竞争中找到自己独特的应用领域:近眼显示和大屏幕背投,市场潜力巨大。目前,在国家政府、风投的支持下,整个LCoS产业链也在慢慢建立,正朝着良性循环的方向发展,可以说LCoS技术前景看好。
目前,彩色LCoS系统主要采用三片式系统,即采用三片LCoS屏体,分别显示红绿蓝三个分量,通过复杂的光学系统进行空间混色实现彩色显示,成本相对较高,技术相对复杂,并且系统易受温度影响导致显示质量下降;而单片式系统采用色轮法或者场序混色法实现彩色显示,具有体积小,光学系统简单、成本低等优点,且可以应用在三片式系统无法应用的近眼显示领域。
本文提出了一种单片彩色LCoS系统的实现方法,该方法基于现场可编程逻辑器件(FPGA),可在1024×768分辨率、180Hz子场频率的条件下获得良好的显示效果,论文详细讨论了该系统的设计和实现方法,还分析了系统设计的关键问题。
论文从所选LCoS的驱动时序入手,提出了基于场序混色方式的整体方案,并论证了其可行性。为了在1024×768的分辨率下实现180Hz子场频率的显示,系统引入了两片采样率高达100MHz的高性能DA驱动器AD8381并行工作,并且使用两组静态异步RAM存储器做乒乓切换操作作为图像缓存,为系统提供了强劲的带宽。为使系统能在可编程逻辑器件准确的控制下可靠运作,FPGA程序设计和时序验证也是本论文的一个重点。为了进行比实验,还利用了可编程逻辑器件的设计灵活性,对程序进行参数化设计,使程序仅通过修改少量参数就可以实现不同子场频率显示功能。本课题为今后更高分辨率和更高刷新率的单片彩色LCoS系统设计积累了宝贵的经验。