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TFT-LCD时空混合调制扫描驱动模型的研究与实现

唐智杰

   本论文从人体眼睛成像原理和视觉特性出发,深入分析了传统TFT-LCD扫描驱动进程,研究了传统TFT-LCD扫描驱动构架中存在的不足和图像灰度显示提升所遇到的瓶颈问题,提出了一种新型时空混合调制扫描驱动构架,并建立了相应的数学模型。为了达到最高效率扫描驱动目的,采用遗传算法优化求得最高效率的扫描序列,以降低对硬件资源的需求。采用FPGA实现了时空混合调制扫描驱动构架的验证,最终完成了具有自主知识产权的时空混合调制扫描驱动IP核的设计。主要工作和成果包括以下几个方面: 1、探讨了传统TFT-LCD灰度图像显示的整个过程,分析了人体眼睛成像原理和人眼视觉特性对图像显示的影响。深入分析了传统TFT-LCD扫描驱动进程,建立了传统扫描驱动构架的数学模型,指出了传统扫描驱动构架中存在的冗余问题。提出了时空混合扫描策略,构建了时空混合调制(Time-Space Mix-Modulation ,TSMM)扫描驱动构架,从理论上推导并建立了时空混合调制扫描驱动的数学模型。该构架融合了时域帧调制技术和空间域数模转换(DAC)电压灰度调制技术。时域帧调制技术包含分屏子空间位权扫描和帧自耦合抖动算法,完成了数字图像显示高位灰度级的扫描驱动。空间域调制技术采用显示面板上的列驱动芯片数模转换灰度调制方法,完成了数字图像显示低位灰度等级的扫描驱动。时空混合调制扫描驱动构架可有效提升TFT-LCD灰度显示的等级。 2、采用遗传算法对分屏子空间位权扫描的模型实现进行优化,首次将遗传算法应用于扫描进程,求得了不同灰度等级情况下的最高效率扫描序列,实现了高灰度等级时空混合调制扫描驱动构架的高效扫描驱动,降低了构架对系统硬件资源的需求,提高了系统的可实现性和可靠性。 3、结合帧调制技术,对传统的抖动算法进行了优化,提出了帧自耦合抖动算法。该算法在不降低灰度图像分辨率的基础上,提升了TFT-LCD显示灰度等级,同时增强了图像色彩柔和度。 4、针对时空混合调制扫描驱动的特点,提出了混合伽玛校正技术,包括时域调制上的非线性数字校正和空间域上的非线性数模转换校正。通过液晶显示物理特性的仿真,获得了不同伽玛参数的校正数据,采用查找表方式完成了图像的伽玛校正。 5、设计了扫描驱动IP硬核,实现了时空混合调制扫描驱动模型的工程应用。构造了FPGA验证平台,在17寸1280*1024点阵彩色TFT-LCD显示屏上对时空混合调制扫描驱动模型进行了实现和验证。在IP核中设计了实时配置接口,实现了多灰度等级参数设置功能和对比度参数的调节,可以在不同TFT-LCD平台上实现灰度显示特性的提升,同时弥补了由于SCALER图像缩放而导致的图像对比度变化的缺陷,为时空混合调制扫描驱动模型的工程应用奠定了基础。……   
[关键词]:TFT-LCD;时空混合调制;TSMM;扫描驱动;遗传算法优化;抖动算法;混合伽玛校正
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:上海大学2009年
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