基于时序彩色原理提高lcos显示分辨率方法

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1、基于时序彩色原理提高LCoS显示分辨率方法　　摘要：文章设计了一种采用显示分辨率为QVGA的LCoS显示屏实现480×480分辨率显示的方法，采用的LCoS屏的像素排列为品字型阵列，每个有效像素由RGB三个像素单元组成，采用空间混色的方式，最大可实现320×240分辨率显示，设计依据时序彩色原理，采用分辨率提升的设计方法，由320×240分辨率提升到480×480分辨率，显示图像的分辨率提高了3倍，相对于空间混色方式，显示图像较之前更为细腻、显示亮度更高、颜色质量更好。关键词：LCoS；分辨率；时序彩色中图分类号：TN141.9文献标识码：B引言

2、7随着时代的不断进步，LCoS微显示不断向着高分辨率、高画质的方向发展。LCoS显示器实现彩色显示的方法有三种：一种是彩色像素法，把每一个像素分成红绿蓝三个子像素，并在每个子像素上覆上红、绿、蓝基色滤色片，这种方式的缺点在于降低了全色显示屏的空间分辨率，不利于实现高像素密度的显示，彩色滤光膜使图像亮度降低，而且显示屏的制造成本高；第二种方法是三块微型显示屏结构[1]，用三个显示屏分别来显示红绿蓝单色图像，再利用光学系统来合成彩色图像，这种方法的缺点是系统结构复杂、体积大、成本高，一般用于不考虑空间体积的显示设备，多用于大尺寸投影系统中，在微型显示

3、器方面一般不采用这种方法；第三种方法是时序彩色法[2]，时序彩色不需要彩色滤光膜，不存在彩色膜吸收部分光造成的损失，提高了光利用率，同时使制造成本降低，时序彩色显示技术更容易实现高容量、大画面显示，在高像素密度显示和微型显示器方面具有明显的优势，本文主要介绍采用时序彩色原理提升LCoS显示分辨率的设计方案。1提高分辨率的设计原理7在不使用彩色滤色片[3]的情形下，单片LCoS实现彩色显示，主要是用时序彩色法，它的原理是把每场图像中的红绿蓝信息分离出来，然后在每一场的时间内分3个子场，分别把红绿蓝图像写入显示屏，在每个子场的扫描过程结束以及液晶响应

4、之后，依次点亮红绿蓝三色光源，从而在一场的时间内依次显示红绿蓝3幅图像，利用人眼睛的特性合成彩色图像[4]。这种方法工艺简单并且成本较低，由于时序彩色是将每场的信息分3个子场在一场时间内写入显示屏，这就使场频提高为原来的3倍，相应地，点时钟频率也提高为原来的3倍，场频和点时钟频率的提高也给LCoS显示系统设计提出了更高的要求[5]。本文所选取的LCoS芯片的RGB品字形阵列的QVGA像素排列情况如图1所示，一个像素由RGB三个子像素组成，显示一帧图像的有效像素为320列240行。LCoS芯片由于没有使用彩色滤色片，每个由RGB品字型排列的像素可以

5、分解为3个像素，如图2所示，因此可以由QVGA的320×240扩展到480×480分辨率，从而实现分辨率的提升。2实现方法如图3所示，由视频解码芯片AD9883[6]输出的VGA信号，分辨率为640×480，经过裁剪缩放模块处理为由RGB组成480×480的像素。在FPGA内部例化6个RAM，其中RAM1储存奇行的R像素，RAM4储存偶行的R像素，每次储存480个R像素，RAM1和RAM4进行乒乓操作[7]，往SDRAM的R像素区储存，一帧完成，则SDRAM的R像素区一共储存了480×480个R像素。SDRAM中储存R像素的情况是按照1R1、2R

6、1、1R2、2R2……1R480、2R480，B像素和G像素的储存情况和R像素一样。LCoS芯片驱动模块产生驱动显示芯片的彩色时序，为了解决画面闪烁问题，把帧频提高到360Hz，每帧包括6个RGB子场，其中包括2个R子场、2个G子场和2个B子场。这样，R子场的场频为120Hz，G和B子场的场频也为120Hz。由于帧频由原先的60Hz提高到了360Hz，因此像素时钟也由7.2MHz提高到了43.2MHz，驱动时序如图4所示。7当输出为R子场时，读出储存在SDRAM的R区的480×480个R像素，并点亮LED_R，一场完成，送出480×480个R像素

7、。当输出为G子场时，读出储存在SDRAM的G区的480×480个像素，并点亮LED_G，一场完成，送出480×480个G像素。当输出为B子场时，读出储存在SDRAM的B区的480×480个像素，并点亮LED_B，一场完成，送出480×480个B像素。如图5所示，左边的RGB阵列，是VGA输出的640×480RGB品字型排列示意图，并裁剪成为了480×480。第1个像素包括1R1、1G1和1B1，第2个像素包括1R2、1G2和1B2，以此类推。右边的3个独立的R/G/B储存阵列是按R/G/B子场驱动时序送出到LCoS芯片的，由于LCoS显示芯片的R

8、GB三个点阵是同时打开的，因此R子场送出的数据赋值如图6所示。每个Clock送出3个6bit的R像素，第一个Clock送出6bit的1R