高解析度液晶顯示監視器的水平位置控制電路的製作方法
2023-10-22 05:51:47 1
專利名稱：高解析度液晶顯示監視器的水平位置控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及個人電腦和液晶顯示(LCD)監視器之間的接口，特別涉及高解析度LCD監視器的水平位置控制電路。
平板顯示器諸如液晶顯示器和等離子顯示器由於其緊湊性和低功耗而被看作是陰極射線管(CRT)顯示器的替代品。今天，膝上型電腦和筆記本電腦主要採用液晶顯示。有時桌面計算機系統也配置LCD監視器，儘管其價格不菲。現在的LCD板採用有源矩陣設計，一般被稱為薄膜電晶體(TFT)工藝。這種類型的LCD是在每個象素上放置一個電晶體。這種有源矩陣設計的優點是通過水平和垂直柵格所需的電流較小，這樣象素可以更快的在開關間轉換。
LCD監視器包括一個接口電路，將主機系統輸入的模擬視頻信號轉換為數字視頻信號，從而驅動LCD屏上的每個象素。這使得LCD監視器只能在VGA(視頻圖像陣列)，SVGA(超VGA),XGA(擴展圖像陣列)，SXGA(超XGA)模式中以某一種顯示模式操作。由此可見，LCD監視器的解析度取決於構成有源顯示區的有源矩陣形成的象素的數目。比如說，標準SXGA模式下LCD監視器在有源顯示區有1280×1024個象素。CRT監視器需要一個足夠寬的帶寬以尋址各個屏幕點，並且還需加上一個允許回掃時間的額外餘量。與之不同的是，LCD監視器需要更加精確地控制輸入視頻信號，以將第一個象素數據置於LCD屏幕上每條掃描線的第一個象素上從而實現水平定位。
進一步來講，需要提高個人電腦和工作站中LCD監視器的解析度以獲取更加清晰的圖像顯示。解析度越高，帶寬越寬(點時鐘)。但是，由於TFT-LCD的轉換特性、驅動器IC參數特性以及LCD接口板中不同電子器件的響應特性，解析度的提高受到了限制。我們已經知道在印刷電路板工藝中，由於固有寄生電容，帶寬被限制在135-140MHz。對於XGA模式LCD監視器，帶寬約為60-80MHz，對於LCD監視器這樣的帶寬就足以處理XGA級輸入視頻信號了。對於SXGA模式LCD監視器，帶寬將高於160MHz以配合90Hz的刷新速率。此時一個點時鐘的周期將在6.2nS左右。
常規情況下，水平定位是這樣進行的通過把編碼時鐘與LCD接口電路的數據同步信號結合起來，將採樣位置調到π/2值處，從而使每個點時鐘一個象素的調節成為可能。用這種方法，最多有4個象素是可以調節的。但是，對於更高的同步頻率範圍，可調範圍應是幾十甚至更多個象素。這樣，用傳統方法很難調整在更高頻率範圍內的視頻信號的水平位置。
因此，需要提供一個接口電路，對於使用刷新速率90Hz的更高頻率範圍的輸入視頻信號的LCD監視器，可以很容易地控制其水平位置。
因此，本發明的目的是提供LCD接口電路的水平位置控制電路，該電路可以有效控制高解析度LCD監視器的水平位置。
根據本發明，水平位置控制電路包括鍵盤，調節顯示圖象的水平位置；鍵輸入控制器，響應輸入信號產生水平位置控制信號；模擬-數字轉換器，以2N(N為整數)分隔模擬信號並將分隔過的模擬信號轉換為相應數字視頻數據；幀存儲器，存儲模擬-數字轉換器輸出的數字視頻數據；控制器，響應水平位置控制信號調節模擬-數字轉換器的採樣點，使得水平位置以單個象素調節，該控制器還可調節指向幀存儲器的寫使能信號的輸出定時，使得水平位置以多個象素調節。
水平位置控制器可進行細調操作和粗調操作。在細調方式下，水平位置以單個象素調節，在粗調方式下，則以多個象素調節。細調通過控制ADC的採樣點完成，而粗調通過控制幀存儲器的寫周期完成。
根據本發明，該接口電路在高於標準SXGA模式的高解析度LCD監視器中，有效控制所顯示圖像的水平位置。而且，水平位置控制器的粗調功能可用於UXGA(Ultra XGA)顯示模式LCD監視器，該模式在約200MHz帶寬的輸入視頻信號下操作。
參照附圖可以更好地理解本發明。並且對於所屬領域的技術人員，本發明的目的和優勢將更加明顯。
圖1是LCD監視器框圖，表示PC機與LCD接口的結構；圖2是本發明的LCD接口電路的框圖；圖3是圖2所示LCD接口電路的ADC和存儲器的詳細框圖；圖4是描述圖2中接口控制器輸入/輸出端子的圖；圖5A和圖5B是模擬-數字轉換器輸入/輸出信號的時序圖，說明水平位置控制的細調操作，其中根據輸入控制信號進行每個點時鐘一個象素的調節；圖6是接口控制電路中部分輸入/輸出信號的時序圖，說明本發明的水平位置粗調的操作。
參照圖1，其中顯示了一個LCD監視器，它和諸如個人電腦之類的主機系統100一起使用。該LCD監視器一般有接口電路200和LCD驅動電路320。接口電路200將主機系統100提供的輸入視頻信號連接至LCD驅動電路320。LCD驅動電路320根據輸入視頻信號驅動TFT-LCD板300的有源矩陣。
接口電路200接收視頻信號S100，其中包括R,G,B模擬視頻信號以及水平和垂直同步信號。接口電路200將主機系統100輸入的模擬視頻信號轉換為數字視頻信號。這些數字視頻信號以及經過控制的水平及垂直同步信號S200被提供給LCD驅動電路320。接口電路200和LCD驅動電路320被集成在印刷電路板(PCB)中，PCB被安裝在LCD監視器中。
本發明的LCD接口電路200的結構在圖2到圖4中顯示。在R,G,B模擬視頻信號輸入和數字視頻數據輸出之間，依次連接著預放大器210，模擬-數字轉換器(ADC)220，存儲器230和多路復用器240。接口電路200還包括接口控制單元270，其有水平和垂直同步信號Hsync,Vsync輸入和微控制器260提供的一些控制信號輸入。微控制器260和LCD監視器的控制鍵盤250連接。接口控制單元270包括水平位置控制器272，並通過水平控制信號線S272,S272a,S272b,S270和S271與ADC220，存儲器230和多路復用器240相連接。接口控制單元270還包括時鐘發生器和OSD(屏幕顯示)控制電路，但是這些電路被省略以簡化附圖。
預放大器210放大主機系統100提供的R,G,B模擬視頻信號S100a，並將放大過的R,G,B模擬視頻信號S210輸出到ADC220。ADC220將輸入的R,G,B模擬視頻信號S210轉換為數字視頻信號，而後存入存儲器230。存儲器230包括幀存儲器和行存儲器，響應讀/寫控制信號S272a和地址信號S270，以存儲ADC220輸出的數字視頻信號。將參考圖3描繪ADC220和存儲器230的詳細結構和操作過程。存儲在存儲器230中的數字視頻信號S230被提供給多路復用器240。多路復用器240響應接口控制單元270提供的選擇控制信號S271，從輸入視頻信號S230中選擇理想的數字視頻信號S200a。所選擇的數字視頻信號S200a被提供給LCD驅動電路320。
包括水平位置控制器272的接口控制單元270控制LCD接口電路200的所有操作，並且優選形成FPGA(現場可編程門陣列)或ASIC(專用集成電路)。同時，鍵盤250被安裝在監視器外部，其包括一個由用戶操作的水平位置控制鍵。微控制器260產生響應於相應控制鍵輸入信號S250的水平位置控制信號S260，該信號S260被提供給水平位置控制器272。
水平位置控制器272可在細調方式和粗調方式下進行水平位置控制操作。在細調方式下，水平位置以單個象素調節，在粗調方式下以多個象素調節。細調是通過控制ADC220的採樣點進行的，而粗調是通過控制幀存儲器的寫周期進行的。為此，水平位置控制器272輸出控制信號S272a，在細調方式下控制ADC220的採樣點，還調節指向存儲器230的寫使能信號S272的輸出定時。這樣水平位置調節操作通過模擬視頻信號的採樣點控制和存儲在幀存儲器中的數字視頻信號的寫周期控制實現。
圖3顯示與水平位置調節操作有關的ADC220，存儲器230和多路復用器240的詳細框圖。220,230和240均被分成同樣結構的三個塊。這樣，ADC220有三個ADC塊222,224和226，分別對應於R,G,B模擬視頻信號輸入。同樣，存儲器230有三個存儲塊232,234和236，多路復用器240有三個多路復用器塊242,244和246。在下面的敘述中，對R模擬視頻信號對應的塊222,232和242加以說明，但是，應當理解的是，餘下對應於G和B模擬視頻信號的塊的結構和操作與對應於R模擬視頻信號的塊是一樣的。
圖3中ADC塊222包括兩個模擬-數字轉換器ADC1和ADC2。每個轉換器的輸入有R模擬視頻信號，時鐘信號CLK和採樣點控制信號ENC-CLK和DS。ADC塊222的輸出是兩個8位數字視頻數據Dd1,Dd3和Dd2,Dd4。存儲器塊232一般包括幀存儲器塊232a和行存儲器塊232b。幀存儲器塊232a包括兩對幀存儲器FM1,FM3和FM2,FM4；每對分別與數字視頻數據輸出Dd1,Dd3和Dd2,Dd4相連。同樣，行存儲器塊232b包括兩個行存儲器LM1和LM2。在每個幀存儲器中輸入來自ADC塊222的數字視頻數據以及寫周期控制信號WE1-WE4。在每個行存儲器中輸入讀/寫控制信號WE,RE和幀存儲器的輸出數據。多路復用器塊242包括四個多路復用器MUX1-MUX4,選擇性輸出存儲器塊232提供的R數字視頻信號。圖4顯示接口控制器270的輸入/輸出引線圖。
下面敘述水平位置控制器的操作當用戶操作控制鍵250時，微控制器260中就會產生水平位置控制信號S260，並將S260輸入水平位置控制器272。該水平位置控制信號S260由細調控制信號D9-D2和粗調控制信號D1,D0組成，如下表1所示。表1
在細調操作中，控制模擬-數字轉換器ADC1和ADC2的採樣點。水平位置以單位象素調節，最大範圍是4個象素。而在粗調操作中，控制幀存儲器FM1-FM4的寫周期。水平位置以多個象素調節，最少4個象素，最多1024個象素。與模擬-數字轉換器AD1和AD2相關的採樣點的控制由輸入控制信號D1,D0的值決定。如下表2所示。表2
指向ADC塊222的採樣點控制信號ENC_CLK,DS有電位變化，其變化取決於輸入控制信號D1,D0的邏輯值。採樣點在每個π/2處調節，由此可以每個點時鐘一個象素地調節水平位置。在這個例子中，2π內最多4個象素可調。在D1=0,D0=0時，細調控制信號DS和ENC_CLK都變成高電平H，其結果是輸出的數字視頻數據(a1)在ADC1的輸出Dd1處高於其它視頻數據，如圖5A的時序圖所示。另外一種情況下，D1=0,D0=1時，細調控制信號DS變成高電平，ENC_CLK變成低電平，其結果是輸出的數字視頻數據(a1)在ADC2的輸出Dd2處高於其它視頻數據，如圖5B的時序圖所示。從ADC1和ADC2輸出的數字視頻數據Dd1-Dd4被存入相應的幀存儲器FM1-FM4。
粗調操作是通過控制幀存儲器FM1-FM4的寫周期來進行的。為此，水平位置控制器272調節寫使能信號WE1-WE4的輸出定時，這些信號指向幀存儲器FM1-FM4。寫使能信號WE1-WE4的輸出定時由水平位置控制數據D9-D2決定。水平位置控制器272讀出水平位置控制數據D9-D2，並分時輸出寫使能信號WE1-WE4。
舉例說明，如果模擬視頻信號帶寬為162MHz，考慮到LCD接口電路200和驅動電路320的響應特性以及LCD板300的門限脈衝延遲時間，本實施例使用大約40MHz(分成4份)。如圖6所示，寫使能信號WE1-WE4由波形組(A)表示，它們相互之間有6.2nS的時間差。進一步討論，對於多路同步功能監視器，寫使能信號WE1-WE4的時間差可能隨輸入模擬視頻信號的頻率變化。這種時間差可能影響寫使能信號WE1-WE4，並由於PCB的寄生電容產生失真。在這種情況下，寫使能信號WE1-WE4的優選時差可以加倍到12.4nS，如波形組(B)表示。還能，通過在數字視頻數據Dd1-Dd4的有效間隙的中心處對寫使能信號WE1-WE4的輸出定時採樣其1/8的長度，從而將寫使能信號WE1-WE4簡化為僅有兩種波形。於是就可以在水平位置控制器272中實現穩定的水平控制。應當提到的是為完成這種控制操作，幀存儲器FM1-FM4可以包括一個存儲器件，在此存儲器件中數據輸入/輸出操作以異步方式完成。
綜上所述，本發明的接口電路能有效控制使用高於標準SXGA模式的高解析度LCD監視器中所顯示圖像的水平位置。而且，水平位置控制器的粗調功能可用於UXGA(超大XGA)顯示模式LCD監視器，其輸入視頻信號帶寬約為200MHz。
權利要求
1．用於高解析度LCD監視器的水平位置控制電路，包括模擬-數字轉換器，將模擬視頻信號轉換為相應的數字視頻數據；幀存儲器，存儲數字視頻數據；鍵輸入控制器，產生一組水平位置控制信號；和控制器，響應水平位置控制信號調節模擬-數字轉換器的採樣點，使得水平位置以單個象素調節，該控制器還可調節幀存儲器的寫操作，使得水平位置以多個象素調節。
2．如權利要求1所述的控制電路，其中所述模擬-數字轉換器以2N(N為整數)分隔輸入模擬視頻信號，其中採樣點由控制器提供的水平位置控制信號的狀態決定。
3．如權利要求1或2所述的控制電路，其中所述幀存儲器包括多個存儲器，存儲模擬-數字轉換器輸出的被2N分隔的數字視頻數據。
4．用於高解析度LCD監視器的水平位置控制電路，包括鍵盤，調節所顯示圖像的水平位置；鍵輸入控制器，響應輸入鍵信號產生水平位置控制信號；模擬-數字轉換器，以2N(N為整數)分隔模擬視頻信號並將其轉換為相應的數字視頻數據；幀存儲器，存儲模擬-數字轉換器輸出的數字視頻數據；和控制器，響應水平位置控制信號調節模擬-數字轉換器的採樣點，使得水平位置以單個象素調節，該控制器還可調節指向幀存儲器的寫使能信號的輸出定時，使得水平位置以多個象素調節。
全文摘要
用於高解析度LCD監視器的水平位置控制電路,包括:鍵盤,調節所顯示圖像的水平位置;鍵輸入控制器,響應輸入鍵信號產生水平位置控制信號;模擬－數字轉換器,以2N(N為整數)分隔模擬視頻信號並將其轉換為相應的數字視頻數據;幀存儲器,存儲模擬－數字轉換器輸出的數字視頻數據;和控制器,響應水平位置控制信號調節模擬－數字轉換器的採樣點,使得水平位置以單個象素調節,該控制器還可調節指向幀存儲器的寫使能信號的輸出定時,使得水平位置以多個象素調節。
文檔編號G09G3/20GK1235330SQ9910545
公開日1999年11月17日 申請日期1999年4月8日 優先權日1998年4月11日
發明者成埈豪, 鄭聖殷 申請人:三星電子株式會社