基于基于FPGA设计的单片彩色设计的单片彩色LCoS显示系统显示系统
引 言 硅上液晶显示(Liquid Crystal 0n Silicon,LCoS)技术是CMOS半导体集成电路和液晶显示相结合的技
术。LCoS技术具有如下优势: (1)可以利用标准CMOS工艺和成熟的LCD工艺线; (2)物理尺寸可以做
的非常小; (3)即使像素尺寸非常小,仍可以得到非常高的开口率。 由于其技术和制造优势,LCoS技
术有着广泛的应用前景。由于其尺寸小、功耗低、分辨率高,可以用作移动通讯等设备的显示屏,如头盔显
示。目前彩色 LCoS显示系统主要分为单片和三片式系统2种,单片式系统对于三片式系统主要有以下优点:体
积小,成本低,易于实现小型化;三片式需
引 言
硅上液晶显示(Liquid Crystal 0n Silicon,LCoS)技术是CMOS半导体集成电路和液晶显示相结合的技术。LCoS技术具有
如下优势:
(1)可以利用标准CMOS工艺和成熟的LCD工艺线;
(2)物理尺寸可以做的非常小;
(3)即使像素尺寸非常小,仍可以得到非常高的开口率。
由于其技术和制造优势,LCoS技术有着广泛的应用前景。由于其尺寸小、功耗低、分辨率高,可以用作移动通讯等设备
的显示屏,如头盔显示。目前彩色 LCoS显示系统主要分为单片和三片式系统2种,单片式系统对于三片式系统主要有以下优
点:体积小,成本低,易于实现小型化;三片式需要像素校准,而单片式则不需要。本文主要讨论单片彩色LCoS显示系统的
设计与实现。
2 显示原理
三片式彩色LCoS显示系统利用空间混色实现彩色显示,而单片式彩色LCoS系统只用1片 LCoS芯片,分时扫描红、绿、
蓝3个子场的图像,并且在每个子场结束的时,分别将对应颜色的背光灯打开,利用人眼的视觉残留效应实现彩色显示。当子
场的频率越高,图像的闪烁程度就越低。
3 系统总体概述
单片彩色LCoS整个系统的框图如图1所示
在整个系统的前端是l块以A139887A为主芯片的图像源板,该板负责对DVI信号进行解码,解码后的信号交由后面的
FPGA板进行处理;FPGA板除了对图像数据进行重组外,还需要产生LCoS驱动板和LCoS芯片所需的时序,FPGA芯片使用
Altera的EPlC6,另外板上还有 2组6片SRAM作为图像数据的缓存;LCoS驱动板的任务是进行D/A转换,驱动LCoS芯片模
块进行显示,该驱动板包括D/A芯片AD8381和 LCoS芯片的电源模块;LCoS芯片模块则包括LCoS显示芯片、LED背光模块
以及光学组件。
4 主要芯片介绍
主控板的器件FPGA采用Altera公司的EPlC6Q240C8,该器件包括5 980个LE,80 kb的内部SRAM,2个内部PLL,可支
持185个用户I/0管脚。经过*估,其丰富的资源可以很好地完成LCoS的主控单元的所有功能,包括:接收前级转换好的视频
数据,处理后保存到一组RAM中,同时从另一组RAM中读出处理好的数据送至D/A,并控制D/A转换,产生LCoS的上屏时
序和 LED光照系统的控制时序。
板载SRAM采用ISSI公司的IS61LVl0248,用作图像数据的缓存,单片容量为1 M×8 b字节。本系统共使用6片这样的
SRAM。分为2组,每组3片,进行乒乓操作。每组SRAM地址线共享,数据线位宽扩展为24 b。