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硅基液晶显示器(LCOS),是一种新型微显示器件,它融合了当今信息产业的两大支柱技术-以单晶硅为衬底的CMOS器件集成技术,和以透明平板硬质基底为封装盒的LCD显示技术,具备小尺寸、高分辨率、高光利用效率和低功耗等诸多优点,在投影显示以及近目显示系统中都有广泛的应用。本课题正是基于LCoS在近目头盔显示系统中的应用,对LCoS器件特性、驱动技术、彩色化方案、图像参数特性等所进行的前期预研工作,并针对WXV0703 LCoS显示屏,搭建起一套单片式LCoS视频驱动系统,以时序彩色法实现了XGA分辨率、60Hz刷新频率、256级灰度全彩色视频显示。
LCoS作为一种液晶显示器件,液晶板固有的电光非线性特性必然导致显示图像还原性差,且现今采用的视频源仍是面向CRT的图像源,是经过gamma预校正的视频源,而LCoS调制电压和亮度的关系即gamma特性与传统的CRT迥然不同,所以图像必定会产生一定程度的失真。为了得到更好的图像显示,应该尽量实现原图再现,对这种电光非线性性进行补偿,本论文就是围绕补偿LCoS近目显示中这种非线性特性的gamma校正系统而展开。
论文在分析考察LCoS的器件特性、显示原理以及驱动方式的基础之上,搭建起单片式LCoS视频显示系统硬件驱动电路的基本框架,在此平台上初步实现了单色字符显示、256级灰度单色视频显示,进而以时序彩色法(Fs)实现了XGA分辨率、30Hz刷新率、16级灰度彩色视频显示;而后进一步改进电路设计,在方案上实现了XGA分辨率、60Hz刷新率、256级灰度全彩色视频显示。
在以上工作的基础之上,本文重点论述了液晶器件非线性电光特性,并对其非线性一般校正方案进行了比较分析,提出了一套可行的基于传统的数字查找表的校正方案-目标函数校正。通过实验测量与模拟计算,得到LCoS显示中输出光强与输入信号之间的目标响应函数形式。在此基础之上,采用查找表技术,在驱动电路中加入伽马校正环节,对LCoS非线性电光特性进行补偿,并针对输入到输出校正转换过程中会引入的舍入误差,采用8位数据信号转10位的方式,有效地提高了转换的精度,减小了舍入误差,获得了良好的图像灰度再现效果。