矽上液晶子場數據動態暫存場序彩色數據處理器的製作方法

2023-04-22 22:07:11

專利名稱：矽上液晶子場數據動態暫存場序彩色數據處理器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液晶顯示處理，尤其是一種矽上液晶子場數據動態暫存場序彩色數據處理器，屬於液晶顯示技術領域。
技術背景矽上液晶(LCoS)實現彩色顯示的方法有3種一種是彩色像素法。每一個像素都由紅綠藍三個子像素構成，圖像的紅綠藍信號分別驅動相應的子像素，利用彩色濾光膜實現彩色圖像的顯示，這種方法的缺點是彩色濾光膜使圖像亮度降低，顯示屏的製造成本高，同時使單位面積的實際像素減少；第二種方法是三屏結構，用三個顯示屏分別來顯示紅綠藍單色圖像，再利用光學系統來合成彩色圖像，這種方法的缺點是系統結構複雜、體積大、成本高，多用於投影系統中，在微型顯示器方面不能採用這種方法；第三種方法是場序彩色(Field SequentialColor)顯示方法，場序彩色不需要彩色濾光膜，可使製造成本降低，在高像素密度顯示和微型顯示器方面具有明顯的優勢，在軍用和民用頭盔顯示器(HMD)、近眼顯示器(NTE)、虛擬實境技術等方面，場序彩色LCoS顯示器是發展中的主流技術。不但要求顯示器本身輕便靈巧，而且要求顯示系統微型化。由於LCoS晶片已經把顯示矩陣和驅動電路集成在一個晶片上面，實現了顯示器本身的輕巧和微型化，但是，對於外圍的顯示控制器，目前仍舊採用通用電路和可編程邏輯器件來設計，不能滿足系統微型化的要求，因此設計專用的高性能場序彩色顯示控制器是當前微顯技術發展的關鍵。
由於場序彩色顯示的方法是要把一場的圖像分成三個子場來顯示，所以設計顯示控制器的關鍵技術就是要把輸入的通常制式(如PAL制)的視頻數據變換成符合子場顯示的數據格式。通常的變換方法是建立一個數據緩衝區，把輸入的紅綠藍數據分別進行存儲，經過預先設定的時鐘周期後再把數據分紅綠藍存到RAM的不同區域，暫存的時鐘周期數由LCoS晶片的結構來確定。這是一種靜態數據暫存的過程，非常浪費硬體資源，在設計專用集成電路時會使晶片面積和功耗增加。為了節省硬體資源，我們提出對數據進行動態暫存的方式來設計LCoS場序彩色數據轉換器電路。目前國內外尚沒有用這種方法實現的電路。

發明內容
本實用新型的目的是把一種標準的24位(紅綠藍各8位)視頻數據直接轉換成32位4個像素單色數據的子場數據動態暫存場序彩色數據處理器。
本實用新型的技術方案對數據進行動態暫存的方式來設計LCoS場序彩色數據轉換器電路，採用15組8位的移位寄存器組成動態的數據暫存電路，在數據輸入時鐘的控制下，把依次輸入的相鄰4個像素的紅綠藍數據分別讀出，存入緩衝存儲器。
本實用新型的有益效果依據本實用新型設計的子場數據動態暫存場序彩色數據處理器，可以驅動4通道寫入的LCoS晶片，實現場序彩色顯示，由於採用了寄存器動態暫存的設計方案，可以大量節省硬體資源，降低系統功耗。我們用可編程邏輯器件進行設計驗證，採用通常的靜態暫存的方法，需要360個邏輯單元電路，採用動態暫存的設計方案，只需要193個邏輯單元電路。


圖1動態數據暫存電路基本結構示意圖圖2處理器處理步驟框圖圖中1、(DR3)第四組8位紅數據暫存寄存器 2、(DR2)第三組8位紅數據暫存寄存器 3、(DR1)第二組8位紅數據暫存寄存器 4、(DR0)第一組8位紅數據暫存寄存器 5、(DG4)第五組8位綠數據暫存寄存器 6、(DG3)第四組8位綠數據暫存寄存器 7、(DG2)第三組8位綠數據暫存寄存器 8、(DG1)第二組8位綠數據暫存寄存器 9、(DG0)第一組8位綠數據暫存寄存器 10、(DB5)第六組8位藍數據暫存寄存器 11、(DB4)第五組8位藍數據暫存寄存器 12、(DB3)第四組8位藍數據暫存寄存器13、(DB2)第三組8位藍數據暫存寄存器 14、(DB1)第二組8位藍數據暫存寄存器 15、(DB0)第一組8位藍數據暫存寄存器 16、數據的輸入17、數據讀入過程 18、將數據寫入存儲器19、數據的輸出具體實施方式
對數據進行動態暫存的方式來設計LCoS場序彩色數據轉換器電路，採用15組8位的移位寄存器組成動態的數據暫存電路，15組8位的移位寄存器構成電路的主體，紅數據暫存區為4組單元；綠數據暫存區為5組單元；藍數據暫存區為6組單元，它包括(1)(DR3)第四組8位紅數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR0)、(DR1)、(DR2)一起組成四單元紅數據暫存寄存器；(2)(DR2)第三組8位紅數據暫存寄存器由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR0)、(DR1)、(DR3)一起組成四單元紅數據暫存寄存器；(3)(DR1)第二組8位紅數據暫存寄存器由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR0)、(DR2)、(DR3)一起組成四單元紅數據暫存寄存器；(4)(DR0)第一組8位紅數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR1)、(DR2)、(DR3)一起組成四單元紅數據暫存寄存器；(5)(DG4)第五組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG1)、(DG2)、(DG3)一起組成五單元綠數據暫存寄存器；(6)(DG3) 第四組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG1)、(DG2)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器；(7)(DG2)第三組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG1)、(DG3)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器；(8)(DG1)第二組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG2)、(DG3)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器；(9)(DG0)第一組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG1)、(DG2)、(DG3)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器；(10)(DB5)第六組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB4)一起組成六單元藍數據暫存寄存器；(11)(DB4)第五組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器；(12)(DB3)第四組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器；(13)(DB2)第三組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器；(14)(DB1)第二組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB2)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器；
(15)(DB0)第一組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器；處理器的處理方法包括下屬步驟(1)數據的輸入把並行的24位視頻數據分紅綠藍三個通道串行輸入到三個緩衝單元電路，緩衝單元電路由串入並出移位寄存器組成；(2)數據讀入過程數據移位時鐘的控制下，經過4個時鐘周期有4個像素的數據進入緩衝單元電路，在第5個時鐘周期可以一次讀出4個像素的紅數據(32位)，第6個時鐘周期讀出4個像素的綠數據，第7個時鐘周期讀出4個像素的藍數據；(3)將數據寫入存儲器把存儲器的存儲空間分成三個區分別來存放紅綠藍數據，設置一個寫存儲器地址發生器指針，在讀出紅數據的時鐘周期內，地址指針指向紅數據存儲區；在讀出綠數據的時鐘周期內，地址指針指向綠數據存儲區；在讀出藍數據的時鐘周期內，地址指針指向藍數據存儲區；(4)數據的輸出被寫滿的存儲器，可以按子場的要求，在指定的存儲空間，連續的讀出一個子場的顯示數據；工作時序在行同步脈衝使能後，將接收的紅綠藍標準數據(一組為一個像素)在移位時鐘的控制下按組(像素)串行移入暫存單元電路，在第五個時鐘到來之前，連續4個像素的紅數據佔據DR0---DR3單元；綠數據佔據DG1---DG4單元；藍數據佔據DB2---DB5單元。在第五個時鐘的上升沿把DR0---DR3單元的紅數據讀出，同時綠數據佔據了DG0---DG3單元。在第六個時鐘可以把綠數據讀出，第七個時鐘把藍數據讀出。第八個時鐘不操作，第九個時鐘開始下面的循環；上述設計思想通過軟體仿真，可以設計成IP核，也可以利用可編程邏輯器件(FPGA)來實現。
權利要求1.一種矽上液晶子場數據動態暫存場序彩色數據處理器，其特徵在於數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器，對數據進行動態暫存的方式來設計LCoS場序彩色數據轉換器電路，採用15組8位的移位寄存器組成動態的數據暫存電路，它包括(1)(DR3)第四組8位紅數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR0)、(DR1)、(DR2)一起組成四單元紅數據暫存寄存器(2)(DR2)第三組8位紅數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR0)、(DR1)、(DR3)一起組成四單元紅數據暫存寄存器(3)(DR1)第二組8位紅數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR0)、(DR2)、(DR3)一起組成四單元紅數據暫存寄存器(4)(DR0)第一組8位紅數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的紅視頻數據，同(DR1)、(DR2)、(DR3)一起組成四單元紅數據暫存寄存器(5)(DG4)第五組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG1)、(DG2)、(DG3)一起組成五單元綠數據暫存寄存器(6)(DG3)第四組8位綠數據暫存寄存器由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG1)、(DG2)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器(7)(DG2)第三組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG1)、(DG3)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器(8)(DG1)第二組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG0)、(DG2)、(DG3)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器(9)(DG0)第一組8位綠數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的綠視頻數據，同(DG1)、(DG2)、(DG3)、(DG4)一起組成五單元綠數據暫存寄存器(10)(DB5)第六組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB4)一起組成六單元藍數據暫存寄存器(11)(DB4)第五組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器(12)(DB3)第四組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器(13)(DB2)第三組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB1)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器(14)(DB1)第二組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB0)、(DB2)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器(15)(DB0)第一組8位藍數據暫存寄存器 由8個D觸發器組成，用於暫存輸入的藍視頻數據，同(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起組成六單元藍數據暫存寄存器
專利摘要本實用新型涉及液晶顯示處理，尤其是一種矽上液晶子場數據動態暫存場序彩色數據處理器，屬於液晶顯示技術領域。目前外圍的顯示控制器仍舊採用通用電路和可編程邏輯器件來設計，不能滿足系統微型化的要求，因此設計專用的高性能場序彩色顯示控制器是當前微顯技術發展的關鍵。本實用新型對數據進行動態暫存的方式來設計LCoS場序彩色數據轉換器電路，採用15組8位的移位寄存器組成動態的數據暫存電路，解決了LCoS場時序彩色微型顯示系統的微型化，採用移位寄存器的數據動態暫存變換方法，節省硬體設計資源，優化晶片版圖面積，降低系統功耗，具有很好的實用意義。
文檔編號G09G5/04GK2622805SQ0323987
公開日2004年6月30日 申請日期2003年3月4日 優先權日2003年3月4日
發明者耿衛東, 代永平, 孫鍾林, 陸靖谷, 孟志國, 武玉華, 任立儒 申請人:南開大學