5级灰度的可重构LCD显示控制驱动芯片的设计与研究

摘要

随着LCD制造技术的日趋成熟和人们生活品质的不断提高，用户对LCD的显示质量也要求越来越高。同时，与彩色显示LCD相比，灰度显示LCD成本更低、功耗更低、分辨效率更高，仍然占据着很大市场。特别是在微光、无损探伤等某些特殊显示应用领域，灰度显示LCD因具有极高的分辨率而被广泛使用。 本文在介绍了人眼的灰度感知原理、可重构理论的基础上，提出了较为新颖的使用黑白单色LCD实现灰度显示的思想。在这种思想的指导下，讨论了一种功能较完备、较复杂的，使用黑白单色液晶64×64点阵超扭曲向列(STN)LCD实现的5级灰度显示的控制驱动芯片设计。 本文按照ASIC的设计流程，首先详细介绍了灰度STNLCD驱动控制芯片的系统设计和规范定义；随后就灰度STNLCD专用控制芯片的关键模块电路：输入输出接口缓存电路、解码电路以及驱动电路，进行VerilogHDL描述或者原理图输入，从而完成芯片的前端设计；最终确定采用SMIC的0.18μmCMOS工艺顺利完成了芯片版图设计以及后仿真，进而完成芯片的全部设计。 完成设计时，根据“自顶向下”的设计思想，同时参考现有的黑白单色STNLCD驱动芯片的设计经验。首先将芯片进行层次划分，然后根据系统设计框架对各模块进行协调设计，并进行芯片各个模块以及整体功能验证，达到设计要求，结果令人满意。以此为基础，通过少量改动可开发出驱动黑白单色LCD实现灰度显示的系列芯片产品，具有广阔的市场前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2研究内容及主要问题

1.3后续章节论文的组织结构

第二章理论基础

2.1可重构理论相关

2.1.1可重构理论基础

2.1.2 LCD显示系统可重构性分析

2.2数字图像处理基础

2.3灰度感知原理

2.4灰度显示实现

2.4.1实现LCD灰度显示方法

2.4.2实现灰度显示及对比度算法

第三章TN LCD显示原理

3.1 LCD构造以及显示机理

3.2 LCD驱动方式

3.2.1静态驱动

3.2.2动态驱动方式相关

第四章系统设计

4.1基于标准单元的系统设计流程

4.2系统设计要求

4.3系统划分

4.3.1 FIFO先入先出缓冲器

4.3.2解码逻辑(Decode Logic)

4.3.3驱动逻辑(Drive Logic)

4.3.4驱动模块(LCD Driver)

第五章LCD显示驱动电路设计与验证

5.1 LCD显示驱动电路功能模块划分

5.2时序产生电路模块设计

5.2.1时序产生电路模块设计方案

5.2.2串并转换模块设计仿真结果

5.2.3系统工作时序

5.3偏压电路设计

5.3.1电阻分压偏压电路

5.3.2电容分压偏压电路

5.3.3系统中偏压电路设计

第六章数字逻辑控制电路设计及验证

6.1数字逻辑控制电路设计概述

6.2数字系统设计工具，设计方法介绍

6.3数字逻辑控制电路设计

6.3.1先入先出缓存(FIFO)设计

6.3.2解码模块(Decode Logic)设计

6.3.3解码模块综合

6.4布局布线

6.5仿真结果

第七章总结和展望

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢