CN1216356C - 硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶显示处理，尤其是一种硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器，属于液晶显示技术领域。目前***的示控制器仍旧采用通用电路和可编程逻辑器件来设计，不能满足***微型化的要求，因此设计专用的高性能场序彩色显示控制器是当前微显技术发展的关键。本发明对数据进行动态暂存的方式来设计LCoS场序彩色数据转换器电路，采用15组8位的移位寄存器组成动态的数据暂存电路，解决了LCoS场时序彩色微型显示***的微型化，采用移位寄存器的数据动态暂存变换方法，节省硬件设计资源，优化芯片版图面积，降低***功耗，具有很好的实用意义。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示处理，尤其是一种硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器，属于液晶显示技术领域。
背景技术
硅上液晶(LCoS)实现彩色显示的方法有3种：一种是彩色像素法。每一个像素都由红绿蓝三个子像素构成，图像的红绿蓝信号分别驱动相应的子像素，利用彩色滤光膜实现彩色图像的显示，这种方法的缺点是彩色滤光膜使图像亮度降低，显示屏的制造成本高，同时使单位面积的实际像素减少；第二种方法是三屏结构，用三个显示屏分别来显示红绿蓝单色图像，再利用光学***来合成彩色图像，这种方法的缺点是***结构复杂、体积大、成本高，多用于投影***中，在微型显示器方面不能采用这种方法；第三种方法是场序彩色(FieldSequential Color)显示方法，场序彩色不需要彩色滤光膜，可使制造成本降低，在高像素密度显示和微型显示器方面具有明显的优势，在军用和民用头盔显示器(HMD)、近眼显示器(NTE)、虚拟现实技术等方面，场序彩色LCoS显示器是发展中的主流技术。不但要求显示器本身轻便灵巧，而且要求显示***微型化。由于LCoS芯片已经把显示矩阵和驱动电路集成在一个芯片上面，实现了显示器本身的轻巧和微型化，但是，对于***的显示控制器，目前仍旧采用通用电路和可编程逻辑器件来设计，不能满足***微型化的要求，因此设计专用的高性能场序彩色显示控制器是当前微显技术发展的关键。
由于场序彩色显示的方法是要把一场的图像分成三个子场来显示，所以设计显示控制器的关键技术就是要把输入的通常制式(如PAL制)的视频数据变换成符合子场显示的数据格式。通常的变换方法是建立一个数据缓冲区，把输入的红绿蓝数据分别进行存储，经过预先设定的时钟周期后再把数据分红绿蓝存到RAM的不同区域，暂存的时钟周期数由LCoS芯片的结构来确定。这是一种静态数据暂存的过程，非常浪费硬件资源，在设计专用集成电路时会使芯片面积和功耗增加。为了节省硬件资源，我们提出对数据进行动态暂存的方式来设计LCoS场序彩色数据转换器电路。目前国内外尚没有用这种方法实现的电路。
发明内容
本发明的目的是把一种标准的24位(红绿蓝各8位)视频数据直接转换成32位4个像素单色数据的子场数据动态暂存场序彩色数据处理器。
本发明的技术方案：对数据进行动态暂存的方式来设计LCoS场序彩色数据转换器电路，采用15组8位的移位寄存器组成动态的数据暂存电路，在数据输入时钟的控制下，把依次输入的相邻4个像素的红绿蓝数据分别读出，存入缓冲存储器。
这种硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器，它包括15组8位的移位寄存器，其中有4组构成红的数据寄存器，5组构成绿的数据寄存器，6组构成蓝的数据寄存器，红、绿、蓝数据寄存器的数据总线相互独立，分别传输红、绿、蓝数据，所有移位寄存器的时钟都连接在一起，组成动态的数据暂存电路，采用对数据进行动态暂存的方式来设计硅上液晶场序彩色数据转换器电路。
这种硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器的处理方法，包括：数据的输入、数据读入过程、将数据写入存储器、数据的输出4个步骤。
本发明的有益效果：依据本发明设计的子场数据动态暂存场序彩色数据处理器，可以驱动4通道写入的LCoS芯片，实现场序彩色显示，由于采用了寄存器动态暂存的设计方案，可以大量节省硬件资源，降低***功耗。我们用可编程逻辑器件进行设计验证，采用通常的静态暂存的方法，需要360个逻辑单元电路，采用动态暂存的设计方案，只需要193个逻辑单元电路。
附图说明
图1：动态数据暂存电路基本结构示意图
图2：处理器处理步骤框图
图中：1、(DR3)第四组8位红数据暂存寄存器 2、(DR2)第三组8位红数据暂存寄存器 3、(DR1)第二组8位红数据暂存寄存器 4、(DR0)第一组8位红数据暂存寄存器 5、(DG4)第五组8位绿数据暂存寄存器 6、(DG3)第四组8位绿数据暂存寄存器 7、(DG2)第三组8位绿数据暂存寄存器 8、(DG1)第二组8位绿数据暂存寄存器 9、(DG0)第一组8位绿数据暂存寄存器 10、(DB5)第六组8位蓝数据暂存寄存器 11、(DB4)第五组8位蓝数据暂存寄存器 12、(DB3)第四组8位蓝数据暂存寄存器 13、(DB2)第三组8位蓝数据暂存寄存器 14、(DB1)第二组8位蓝数据暂存寄存器 15、(DB0)第一组8位蓝数据暂存寄存器 16、数据的输入 17、数据读入过程 18、将数据写入存储器 19、数据的输出
具体实施方式
对数据进行动态暂存的方式来设计LCoS场序彩色数据转换器电路，采用15组8位的移位寄存器组成动态的数据暂存电路，15组8位的移位寄存器构成电路的主体，红数据暂存区为4组单元；绿数据暂存区为5组单元；蓝数据暂存区为6组单元，它包括：
(1)(DR3)第四组8位红数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同(DR0)、(DR1)、(DR2)一起组成四单元红数据暂存寄存器；
(2)(DR2)第三组8位红数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同(DR0)、(DR1)、(DR3)一起组成四单元红数据暂存寄存器；
(3)(DR1)第二组8位红数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同(DR0)、(DR2)、(DR3)一起组成四单元红数据暂存寄存器；
(4)(DR0)第一组8位红数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同(DR1)、(DR2)、(DR3)一起组成四单元红数据暂存寄存器；
(5)(DG4)第五组8位绿数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同(DG0)、(DG1)、(DG2)、(DG3)一起组成五单元绿数据暂存寄存器；
(6)(DG3)第四组8位绿数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同(DG0)、(DG1)、(DG2)、(DG4)一起组成五单元绿数据暂存寄存器；
(7)(DG2)第三组8位绿数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同(DG0)、(DG1)、(DG3)、(DG4)一起组成五单元绿数据暂存寄存器；
(8)(DG1)第二组8位绿数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同(DG0)、(DG2)、(DG3)、(DG4)一起组成五单元绿数据暂存寄存器；
(9)(DG0)第一组8位绿数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同(DG1)、(DG2)、(DG3)、(DG4)一起组成五单元绿数据暂存寄存器；
(10)(DB5)第六组8位蓝数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB4)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器；
(11)(DB4)第五组8位蓝数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB5)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器；
(12)(DB3)第四组8位蓝数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同(DB0)、(DB1)、(DB2)、(DB4)、(DB5)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器；
(13)(DB2)第三组8位蓝数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同(DB0)、(DB1)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器；
(14)(DB1)第二组8位蓝数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同(DB0)、(DB2)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器；
(15)(DB0)第一组8位蓝数据暂存寄存器 由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同(DB1)、(DB2)、(DB3)、(DB4)、(DB5)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器；
处理器的处理方法包括下属步骤：
(1)数据的输入：把并行的24位视频数据分红绿蓝三个通道串行输入到三个缓冲单元电路，缓冲单元电路由串入并出移位寄存器组成；
(2)数据读入过程：数据移位时钟的控制下，经过4个时钟周期有4个像素的数据进入缓冲单元电路，在第5个时钟周期可以一次读出4个像素的红数据(32位)，第6个时钟周期读出4个像素的绿数据，第7个时钟周期读出4个像素的蓝数据；
(3)将数据写入存储器：把存储器的存储空间分成三个区分别来存放红绿蓝数据，设置一个写存储器地址发生器指针，在读出红数据的时钟周期内，地址指针指向红数据存储区；在读出绿数据的时钟周期内，地址指针指向绿数据存储区；在读出蓝数据的时钟周期内，地址指针指向蓝数据存储区；
(4)数据的输出：被写满的存储器，可以按子场的要求，在指定的存储空间，连续的读出一个子场的显示数据；
工作时序：在行同步脉冲使能后，将接收的红绿蓝标准数据(一组为一个像素)在移位时钟的控制下按组(像素)串行移入暂存单元电路，在第五个时钟到来之前，连续4个像素的红数据占据DR0---DR3单元；绿数据占据DG1---DG4单元；蓝数据占据DB2---DB5单元。在第五个时钟的上升沿把DR0---DR3单元的红数据读出，同时绿数据占据了DG0---DG3单元。在第六个时钟可以把绿数据读出，第七个时钟把蓝数据读出。第八个时钟不操作，第九个时钟开始下面的循环；
上述设计思想通过软件仿真，可以设计成IP核，也可以利用可编程逻辑器件(FPGA)来实现。
Claims (2)
1、一种硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器，其特征在于：它包括15组8位的移位寄存器，其中有4组构成红的数据寄存器，5组构成绿的数据寄存器，6组构成蓝的数据寄存器，红、绿、蓝数据寄存器的数据总线相互独立，分别传输红、绿、蓝数据，所有移位寄存器的时钟都连接在一起，组成动态的数据暂存电路，采用对数据进行动态暂存的方式来设计硅上液晶场序彩色数据转换器电路，它包括：
第四组8位红数据暂存寄存器DR3(1)由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同第一组8位红数据暂存寄存器DR0(4)、第二组8位红数据暂存寄存器DR1(3)、第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)一起组成四单元红数据暂存寄存器，第四组8位红数据暂存寄存器DR3(1)的数据输入端接外部8位红信号，输出端接第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)的数据输入端，并作为红数据的对外输出端的第一个8位输出端；
第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同第一组8位红数据暂存寄存器DR0(4)、第二组8位红数据暂存寄存器DR1(3)、第四组8位红数据暂存寄存器DR3(1)一起组成四单元红数据暂存寄存器，第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)的数据输入端接第四组8位红数据暂存寄存器DR3(1)的输出端，输出端接第二组8位红数据暂存寄存器DR1(3)的数据输入端，并作为红数据的对外输出端的第二个8位输出端；
第二组8位红数据暂存寄存器DR1(3)由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同第一组8位红数据暂存寄存器DR0(4)、第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)、第四组8位红数据暂存寄存器DR3(1)一起组成四单元红数据暂存寄存器，第四组8位红数据暂存寄存器DR1(3)的数据输入端接第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)的输出端，输出端接第一组8位红数据暂存寄存器DR0(4)的数据输入端，并作为红数据的对外输出端的第三个8位输出端；
第一组8位红数据暂存寄存器DR0(4)由8个D触发器组成，用于暂存输入的红视频数据，同第四组8位红数据暂存寄存器DR1(3)、第三组8位红数据暂存寄存器DR2(2)、第四组8位红数据暂存寄存器DR3(1)一起组成四单元红数据暂存寄存器，第一组8位红数据暂存寄存器DR0(4)的数据输入端接第四组8位红数据暂存寄存器DR1(3)的输出端，输出端作为红数据的对外输出端的第四个8位输出端；
第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)、第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)、第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)、第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)一起组成五单元绿数据暂存寄存器，第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)的数据输入端接外部8位绿信号，第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)的输出端接第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)的数据输入端；
第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)、第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)、第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)、第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)一起组成五单元绿数据暂存寄存器，第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)的数据输入端接第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)的输出端，输出端接第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)的数据输入端，并作为绿数据的对外输出端的第一个8位输出端；
第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)、第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)、第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)、第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)一起组成五单元绿数据暂存寄存器，第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)的数据输入端接第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)的输出端，输出端接第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)的数据输入端，并作为绿数据的对外输出端的第二个8位输出端；
第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)、第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)、第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)、第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)一起组成五单元绿数据暂存寄存器，第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)的数据输入端接第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)的输出端，输出端接第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)的数据输入端，并作为绿数据的对外输出端的第三个8位输出端；
第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)由8个D触发器组成，用于暂存输入的绿视频数据，同第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)、第三组8位绿数据暂存寄存器DG2(7)、第四组8位绿数据暂存寄存器DG3(6)、第五组8位绿数据暂存寄存器DG4(5)一起组成五单元绿数据暂存寄存器，第一组8位绿数据暂存寄存器DG0(9)的数据输入端接第二组8位绿数据暂存寄存器DG1(8)的输出端，输出端作为绿数据的对外输出端的第四个8位输出端；
第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)、第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)、第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)、第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)、第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器，第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)的数据输入端接外部8位蓝信号，第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)的输出端接蓝数据暂存寄存器DB4(11)的数据输入端；
第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)、第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)、第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)、第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)、第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器，第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)的数据输入端接第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)的输出端，第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)的输出端接第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)的数据输入端；
第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)、第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)、第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)、第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)、第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器，第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)的数据输入端接第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)的输出端，输出端接第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)的数据输入端，并作为蓝数据的对外输出端的第一个8位输出端；
第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)、第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)、第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)、第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)、第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器，第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)的数据输入端接第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)的输出端，输出端接第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)的数据输入端，并作为绿数据的对外输出端的第二个8位输出端；
第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)、第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)、第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)、第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)、第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器，第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)的数据输入端接第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)的输出端，输出端接第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)的数据输入端，并作为绿数据的对外输出端的第三个8位输出端；
第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)由8个D触发器组成，用于暂存输入的蓝视频数据，同第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)、第三组8位蓝数据暂存寄存器DB2(13)、第四组8位蓝数据暂存寄存器DB3(12)、第五组8位蓝数据暂存寄存器DB4(11)、第六组8位蓝数据暂存寄存器DB5(10)一起组成六单元蓝数据暂存寄存器，第一组8位蓝数据暂存寄存器DB0(15)的数据输入端接第二组8位蓝数据暂存寄存器DB1(14)的输出端，输出端作为绿数据的对外输出端的第四个8位输出端。
2、一种处理根据权利要求1所述的硅上液晶子场数据动态暂存场序彩色数据处理器的处理方法，其特征在于包括下属步骤：
(1)数据的输入：把并行的24位视频数据分红绿蓝三个通道串行输入到三个缓冲单元电路，缓冲单元电路由串入并出移位寄存器组成；
(2)数据读入过程：数据移位时钟的控制下，经过4个时钟周期有4个像素的数据进入缓冲单元电路，在第5个时钟周期可一次读出4个像素的32位红数据，第6个时钟周期读出4个像素的绿数据，第7个时钟周期读出4个像素的蓝数据；
(3)将数据写入存储器：把存储器的存储空间分成三个区分别来存放红绿蓝数据，设置一个写存储器地址发生器指针，在读出红数据的时钟周期内，地址指针指向红数据存储区；在读出绿数据的时钟周期内，地址指针指向绿数据存储区；在读出蓝数据的时钟周期内，地址指针指向蓝数据存储区；
(4)数据的输出：被写满的存储器，可以按子场的要求，在指定的存储空间，连续的读出一个子场的显示数据。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |