新型LCD控制芯片顯示接口設(shè)計

黃殿英 薛樹成

摘要：LCD控制芯片是整個液晶現(xiàn)實系統(tǒng)的核心，作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，以其自身低功耗、顯示效果好等優(yōu)勢得到了迅速發(fā)展，并占領(lǐng)了手機、平板電腦等電子市場。其中顯示接口是LCD控制芯片的核心，其設(shè)計質(zhì)量好壞直接影響產(chǎn)品性能的發(fā)揮。文章初步了解顯示接口結(jié)構(gòu)與特點，從多個角度對新型LCD控制芯片顯示接口進行優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：新型LCD 控制芯片 顯示接口設(shè)計

中圖分類號：TN432 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0015-01

LCD控制芯片是整個液晶現(xiàn)實系統(tǒng)的核心，在很大程度上決定了液晶顯示效果與產(chǎn)品生命力。尤其是制造工藝水平不斷提升的今天，如何更好地設(shè)計顯示接口成為各大制造商關(guān)注的重點問題。

1 新型LCD控制芯片顯示接口結(jié)構(gòu)與特點

顯示接口模塊是LCD控制芯片不可缺少的一部分，主要是由顏色量化單元、接口邏輯單元等構(gòu)成。在運行過程中，先由顯示存儲器中獲取顯示數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至顏色查找表當(dāng)中，進行量化處理后，找到對應(yīng)的顏色數(shù)據(jù)，隨后進行抖動、幀頻等處理，經(jīng)過灰度增強后呈現(xiàn)在人們面前。在此過程中，圖像呈現(xiàn)的顏色遠遠多于支持的灰度[1]。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的特殊顯示屏得到了應(yīng)用，為了能夠適應(yīng)HR-TFT、D-TFD、Type2等顯示屏，需要對顯示接口進行了拓展處理，將處理后的數(shù)據(jù)與拓展時序控制信號同時傳輸?shù)浇涌谶壿媶卧?，最后實現(xiàn)圖像顯示目標(biāo)。

顯示接口模塊在應(yīng)用中能夠發(fā)揮較強的性能，主要是具備如下特點：一是兼容STN、TFT等多種顯示屏，能夠滿足相關(guān)領(lǐng)域需求；二是能夠支持多種灰度/顏色顯示；三是引入時序控制芯片，并進行了集成處理，顯著提高了系統(tǒng)集成度，在實踐應(yīng)用中的效果更好。

2 具體設(shè)計

2.1 顏色量化、增強單元設(shè)計

目前，多數(shù)彩色圖像都采用24位真彩色存儲圖像，確保信息呈現(xiàn)完成度。但還存在一些特殊情況，如對于顯示256色的系統(tǒng)，原有的存儲方式過大，需要進行轉(zhuǎn)化處理，將其降至到8位，并進行減色處理，直接增加了運行復(fù)雜度。因此需要對顯示接口進行相應(yīng)的處理。具體來說，可以從量化、增強兩個方面入手：

一方面，顏色量化主要通過顏色查找表映射才能夠?qū)崿F(xiàn)。基于此，可以從查找表入手，通過寄存器單元實現(xiàn)，并通過地址線合理選擇地址后，結(jié)合顏色深度找到對應(yīng)的單元，從而直接輸出，得到更加逼真的顯示效果。

另一方面，增強單元主要集中在灰度、顏色方面。通常來說，人的眼睛能夠分辨出28種灰度。因此要想提高畫面質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)增加灰度。如STN屏幕來說，調(diào)制的電壓為0.10V、0.25V、0.50V，對應(yīng)的灰度級為10%、25%、50%。但是系統(tǒng)內(nèi)部使用的是多路驅(qū)動矩陣顯示器，與灰度級無法同時運行。所以，本文引進抖動算法、幀頻控制解決該問題。其中采用抖動算法，能夠?qū)ο到y(tǒng)中支持的少數(shù)顏色進行重新組合，創(chuàng)造出更多顏色[2]。如果顯示器具有較高的分辨率，在近距離情況下，能夠觀察到更多顏色。如誤差擴散抖動，通過對顏色進行量化處理后，能夠補償相鄰的像素點，進而顯示出更多顏色。而引進幀頻控制技術(shù)，主要是為了避免閃爍現(xiàn)象的發(fā)生，是對傳統(tǒng)技術(shù)的一種突破，以此來提高圖像顯示效果。

2.2 邏輯、擴展屏?xí)r序控制單元設(shè)計

對于邏輯接口而言，主要是為了將經(jīng)過顏色查找表處理后的數(shù)據(jù)顯示出來。新型LCD控制器能夠支持多種形式的顯示。顯示器不同對應(yīng)的寄存器也會發(fā)生變化，如Panel Type選擇位，對應(yīng)的屏幕類型為STN、TFT、HR-TFT、D-TFD。通常來說，邏輯接口由移位寄存器組等構(gòu)成。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對顯示數(shù)據(jù)的優(yōu)化排列，可以對其進行打包處理，拓展數(shù)據(jù)寬度，從而促使顯示芯片具備更強的兼容能力，滿足不同顯示屏幕的顯示需求，為人們呈現(xiàn)高質(zhì)量畫面。

除了一般顯示屏，HR-TFT、D-TFD等特殊顯示屏具有時序信號，會產(chǎn)生一些特別的控制信號。因此本文在原有系統(tǒng)中，加入一塊時序控制芯片，滿足城鄉(xiāng)需求?；诨鶎佣鹊目紤]，將其與系統(tǒng)融合到一起，形成擴展屏?xí)r序控制模塊。系統(tǒng)在運行過程中，模塊會由脈寬轉(zhuǎn)變?yōu)槟K，進行流水式的控制，以便減少計數(shù)器的輸出負載，最終將冗余度控制在可控范圍之內(nèi)。不僅如此，值得我們注意的是，該模塊運行時，還會產(chǎn)生GCP信號[3]。這種信號在很大程度上會影響圖像呈現(xiàn)質(zhì)量?；诖?，為了避免外部因素對圖像質(zhì)量產(chǎn)生的消極影響，引入了緩沖單元電路。

對系統(tǒng)軟硬件進行驗證后發(fā)現(xiàn)，軟件測試應(yīng)用的HDL描述方式對數(shù)據(jù)進行處理后，能夠有效鑒別數(shù)據(jù)是否準確，在減少驗證時間的同時，還能夠提高驗證有效性。而對于硬件測試而言，通過模擬方式，能夠直觀地觀測到整個系統(tǒng)的運行過程，且發(fā)現(xiàn)經(jīng)過調(diào)整后的接口，圖像呈現(xiàn)質(zhì)量遠高于原來LCD接口。可見，經(jīng)過調(diào)整和優(yōu)化后的新型LCD控制芯片性能更好。

3 結(jié)語

根據(jù)上文所述，接口模塊作為LCD的核心，在提高顯示質(zhì)量等方面占據(jù)至關(guān)重要的位置。因此本文從現(xiàn)有系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)入手，引進了抖動算法等方法，對相應(yīng)模塊進行優(yōu)化處理后，顯著提高了模塊性能，從而促進該領(lǐng)域持續(xù)、健康發(fā)展。

參考文獻

[1]湯莉莉，黃偉.基于STM32的FSMC接口驅(qū)動TFT彩屏設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，（20）：139-141+144.

[2]程松華，劉杰，吳韋建，張永棟，李曙新.一種非規(guī)則TFT-LCD的設(shè)計及其時序控制的FPGA實現(xiàn)[J].液晶與顯示，2013（05）：759-763.

[3]陳立克，許存祿，辛遙，暴宇.基于FPGA技術(shù)的液晶顯示控制器設(shè)計[J].微電子學(xué)，2011，（06）：852-855.