新型LCD控制芯片显示接口设计

黄殿英 薛树成

摘要：LCD控制芯片是整个液晶现实系统的核心，作为科学技术发展的产物，以其自身低功耗、显示效果好等优势得到了迅速发展，并占领了手机、平板电脑等电子市场。其中显示接口是LCD控制芯片的核心，其设计质量好坏直接影响产品性能的发挥。文章初步了解显示接口结构与特点，从多个角度对新型LCD控制芯片显示接口进行优化设计。

关键词：新型LCD 控制芯片 显示接口设计

中图分类号：TN432 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0015-01

LCD控制芯片是整个液晶现实系统的核心，在很大程度上决定了液晶显示效果与产品生命力。尤其是制造工艺水平不断提升的今天，如何更好地设计显示接口成为各大制造商关注的重点问题。

1 新型LCD控制芯片显示接口结构与特点

显示接口模块是LCD控制芯片不可缺少的一部分，主要是由颜色量化单元、接口逻辑单元等构成。在运行过程中，先由显示存储器中获取显示数据，并将数据传输至颜色查找表当中，进行量化处理后，找到对应的颜色数据，随后进行抖动、帧频等处理，经过灰度增强后呈现在人们面前。在此过程中，图像呈现的颜色远远多于支持的灰度[1]。随着技术不断发展，越来越多的特殊显示屏得到了应用，为了能够适应HR-TFT、D-TFD、Type2等显示屏，需要对显示接口进行了拓展处理，将处理后的数据与拓展时序控制信号同时传输到接口逻辑单元，最后实现图像显示目标。

显示接口模块在应用中能够发挥较强的性能，主要是具备如下特点：一是兼容STN、TFT等多种显示屏，能够满足相关领域需求；二是能够支持多种灰度/颜色显示；三是引入时序控制芯片，并进行了集成处理，显著提高了系统集成度，在实践应用中的效果更好。

2 具体设计

2.1 颜色量化、增强单元设计

目前，多数彩色图像都采用24位真彩色存储图像，确保信息呈现完成度。但还存在一些特殊情况，如对于显示256色的系统，原有的存储方式过大，需要进行转化处理，将其降至到8位，并进行减色处理，直接增加了运行复杂度。因此需要对显示接口进行相应的处理。具体来说，可以从量化、增强两个方面入手：

一方面，颜色量化主要通过颜色查找表映射才能够实现。基于此，可以从查找表入手，通过寄存器单元实现，并通过地址线合理选择地址后，结合颜色深度找到对应的单元，从而直接输出，得到更加逼真的显示效果。

另一方面，增强单元主要集中在灰度、颜色方面。通常来说，人的眼睛能够分辨出28种灰度。因此要想提高画面质量，应适当增加灰度。如STN屏幕来说，调制的电压为0.10V、0.25V、0.50V，对应的灰度级为10%、25%、50%。但是系统内部使用的是多路驱动矩阵显示器，与灰度级无法同时运行。所以，本文引进抖动算法、帧频控制解决该问题。其中采用抖动算法，能够对系统中支持的少数颜色进行重新组合，创造出更多颜色[2]。如果显示器具有较高的分辨率，在近距离情况下，能够观察到更多颜色。如误差扩散抖动，通过对颜色进行量化处理后，能够补偿相邻的像素点，进而显示出更多颜色。而引进帧频控制技术，主要是为了避免闪烁现象的发生，是对传统技术的一种突破，以此来提高图像显示效果。

2.2 逻辑、扩展屏时序控制单元设计

对于逻辑接口而言，主要是为了将经过颜色查找表处理后的数据显示出来。新型LCD控制器能够支持多种形式的显示。显示器不同对应的寄存器也会发生变化，如Panel Type选择位，对应的屏幕类型为STN、TFT、HR-TFT、D-TFD。通常来说，逻辑接口由移位寄存器组等构成。为了能够实现对显示数据的优化排列，可以对其进行打包处理，拓展数据宽度，从而促使显示芯片具备更强的兼容能力，满足不同显示屏幕的显示需求，为人们呈现高质量画面。

除了一般显示屏，HR-TFT、D-TFD等特殊显示屏具有时序信号，会产生一些特别的控制信号。因此本文在原有系统中，加入一块时序控制芯片，满足城乡需求。基于基层度的考虑，将其与系统融合到一起，形成扩展屏时序控制模块。系统在运行过程中，模块会由脉宽转变为模块，进行流水式的控制，以便减少计数器的输出负载，最终将冗余度控制在可控范围之内。不仅如此，值得我们注意的是，该模块运行时，还会产生GCP信号[3]。这种信号在很大程度上会影响图像呈现质量。基于此，为了避免外部因素对图像质量产生的消极影响，引入了缓冲单元电路。

对系统软硬件进行验证后发现，软件测试应用的HDL描述方式对数据进行处理后，能够有效鉴别数据是否准确，在减少验证时间的同时，还能够提高验证有效性。而对于硬件测试而言，通过模拟方式，能够直观地观测到整个系统的运行过程，且发现经过调整后的接口，图像呈现质量远高于原来LCD接口。可见，经过调整和优化后的新型LCD控制芯片性能更好。

3 结语

根据上文所述，接口模块作为LCD的核心，在提高显示质量等方面占据至关重要的位置。因此本文从现有系统薄弱环节入手，引进了抖动算法等方法，对相应模块进行优化处理后，显著提高了模块性能，从而促进该领域持续、健康发展。

参考文献

[1]汤莉莉，黄伟.基于STM32的FSMC接口驱动TFT彩屏设计[J].现代电子技术，2013，（20）：139-141+144.

[2]程松华，刘杰，吴韦建，张永栋，李曙新.一种非规则TFT-LCD的设计及其时序控制的FPGA实现[J].液晶与显示，2013（05）：759-763.

[3]陈立克，许存禄，辛遥，暴宇.基于FPGA技术的液晶显示控制器设计[J].微电子学，2011，（06）：852-855.