新型LCD控制芯片顯示接口設(shè)計(jì)

黃殿英 薛樹成

摘要：LCD控制芯片是整個(gè)液晶現(xiàn)實(shí)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(shì)得到了迅速發(fā)展，并占領(lǐng)了手機(jī)、平板電腦等電子市場(chǎng)。其中顯示接口是LCD控制芯片的核心，其設(shè)計(jì)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(diǎn)，從多個(gè)角度對(duì)新型LCD控制芯片顯示接口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：新型LCD 控制芯片 顯示接口設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN432 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0015-01

LCD控制芯片是整個(gè)液晶現(xiàn)實(shí)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(jì)顯示接口成為各大制造商關(guān)注的重點(diǎn)問題。

1 新型LCD控制芯片顯示接口結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

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(yùn)行過程中，先由顯示存儲(chǔ)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(jìn)行量化處理后，找到對(duì)應(yīng)的顏色數(shù)據(jù)，隨后進(jìn)行抖動(dòng)、幀頻等處理，經(jīng)過灰度增強(qiáng)后呈現(xiàn)在人們面前。在此過程中，圖像呈現(xiàn)的顏色遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(duì)顯示接口進(jìn)行了拓展處理，將處理后的數(shù)據(jù)與拓展時(shí)序控制信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)浇涌谶壿媶卧詈髮?shí)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(qiáng)的性能，主要是具備如下特點(diǎn)：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(shí)序控制芯片，并進(jìn)行了集成處理，顯著提高了系統(tǒng)集成度，在實(shí)踐應(yīng)用中的效果更好。

2 具體設(shè)計(jì)

2.1 顏色量化、增強(qiáng)單元設(shè)計(jì)

目前，多數(shù)彩色圖像都采用24位真彩色存儲(chǔ)圖像，確保信息呈現(xiàn)完成度。但還存在一些特殊情況，如對(duì)于顯示256色的系統(tǒng)，原有的存儲(chǔ)方式過大，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，將其降至到8位，并進(jìn)行減色處理，直接增加了運(yùn)行復(fù)雜度。因此需要對(duì)顯示接口進(jìn)行相應(yīng)的處理。具體來說，可以從量化、增強(qiáng)兩個(gè)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(shí)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(duì)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(qiáng)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(duì)應(yīng)的灰度級(jí)為10%、25%、50%。但是系統(tǒng)內(nèi)部使用的是多路驅(qū)動(dòng)矩陣顯示器，與灰度級(jí)無法同時(shí)運(yùn)行。所以，本文引進(jìn)抖動(dòng)算法、幀頻控制解決該問題。其中采用抖動(dòng)算法，能夠?qū)ο到y(tǒng)中支持的少數(shù)顏色進(jìn)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(kuò)散抖動(dòng)，通過對(duì)顏色進(jìn)行量化處理后，能夠補(bǔ)償相鄰的像素點(diǎn)，進(jìn)而顯示出更多顏色。而引進(jìn)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(duì)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(kuò)展屏?xí)r序控制單元設(shè)計(jì)

對(duì)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(duì)應(yīng)的寄存器也會(huì)發(fā)生變化，如Panel Type選擇位，對(duì)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(duì)顯示數(shù)據(jù)的優(yōu)化排列，可以對(duì)其進(jìn)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(qiáng)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(shí)序信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生一些特別的控制信號(hào)。因此本文在原有系統(tǒng)中，加入一塊時(shí)序控制芯片，滿足城鄉(xiāng)需求。基于基層度的考慮，將其與系統(tǒng)融合到一起，形成擴(kuò)展屏?xí)r序控制模塊。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，模塊會(huì)由脈寬轉(zhuǎn)變?yōu)槟K，進(jìn)行流水式的控制，以便減少計(jì)數(shù)器的輸出負(fù)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(yùn)行時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生GCP信號(hào)[3]。這種信號(hào)在很大程度上會(huì)影響圖像呈現(xiàn)質(zhì)量。基于此，為了避免外部因素對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生的消極影響，引入了緩沖單元電路。

對(duì)系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，軟件測(cè)試應(yīng)用的HDL描述方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，能夠有效鑒別數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，在減少驗(yàn)證時(shí)間的同時(shí)，還能夠提高驗(yàn)證有效性。而對(duì)于硬件測(cè)試而言，通過模擬方式，能夠直觀地觀測(cè)到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)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(yuǎn)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L(zhǎng)CD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(jìn)了抖動(dòng)算法等方法，對(duì)相應(yīng)模塊進(jìn)行優(yōu)化處理后，顯著提高了模塊性能，從而促進(jìn)該領(lǐng)域持續(xù)、健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]湯莉莉，黃偉.基于STM32的FSMC接口驅(qū)動(dòng)TFT彩屏設(shè)計(jì)[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(jì)及其時(shí)序控制的FPGA實(shí)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(jì)[J].微電子學(xué)，2011，（06）：852-855.