单片彩色LCoS显示系统的硬件设计

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1、摘要进入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-T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

2、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1024X768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

3、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IOOMHz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

4、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。关键字：LCoS、FPGA、AD8381，场序混色AbstractAfterentering21thcentury,allkindsofdisplaytechnologyhavedevelopedveryrapidly．ThetimesthatCRTwastheregnanttechnologyofdisplaysystemshasgone．AnewdisplaytechnologycalledLCoSwhichisthecombinationof

5、LiquidcrystalandCMOSsemi-conductorWaspresentedinrecentyears．Ithastheadvantagesofsmallsize，lowweight，highresolution，lowpowerconsumptionetc．Therefore，LCoShasfoundtwospecialapplicationsintheintensecompetition：near-eyedisplayandlargescreensizeprojector．Thesetwo

6、areashavealargepotentialmarket,thewholeindustrychainisestablishingwiththesupportofgovemmentandriskcapital．TheLCoSindustryisdevelopingbetterandbeaer．ItcallbesaidthatLCoStechnologyhasagoodprospect．ThemainColorLCoSdisplaysystemusesthree-,LCoSarchitecture，which

7、showsred，greenandblueimagebyeachLCoS，andmixesthemtogetherspatiallybycomplexopticalsystem．Thedisadvantageincludeshi；ghcosLverycomplexstructure，andthedisplayqualityeasilydeterioratedwithtemperature．Thesingle-chipLCoSarchitectureforcolordisplaysystem，whichusec

8、olorwheelorfieldsequentialscanningtechnology,hastheadvantagesofsmallvolume，simpleopticalsystem，lowcostetc．Soitcouldbeusedinthenear-eyedisplaysystemapplication．methodtodesignasingle-chipcolorLCoSdisplay