场发射平板显示器视频显示电子技术的研究

摘要

场发射平板显示器(FieldEmissionDisplay，简称FED)是目前在研的几种平板显示器中的一种，其器件结构和显示驱动技术都是需要解决的核心技术。本论文涉及新型平板显示器件的电路技术，它是显示领域的重要课题。 由于多个研究小组采用不同的器件结构，其显示驱动技术通常进行配套研究。本论文围绕场发射平板显示器的视频显示电子技术，结合申请人所在实验室的FED器件，开展以下三个方面的研究工作：(1)场发射平板显示器图像显示技术的研究；(2)视频显示信号处理电路系统的研究；(3)视频显示控制电路的研制。本论文取得的主要研究成果概述如下： 1、根据FED显示器件显示功能要求和器件特性，提出了一种实现FED图像灰度显示的方法。其实现思想是采用时间调制和幅度调制相结合的方式，将单位时间的显示期分为若干个子显示期，对各子显示期的灰度显示引入不同权重处理，通过各子显示期的不同点亮组合，实现灰度显示。这种方法属于数字调制方式，可以克服亮度非线性和显示器件不能响应过窄脉冲的问题。 2、根据FED显示屏的光电特性，研究FED显示特性非线性的校正方法。对FED显示系统的γ特性进行理论分析和实验验证，提出了一种适用于FED视频灰度显示非线性的校正方法。该校正方法采用较大位宽量化图像灰度数据信号，引入视频灰度非线性校正，输出固定位宽的图像灰度数据信号驱动场发射显示器件，使FED显示器获得还原性好的图像。这种方法能够在不增加驱动电路复杂性的情况下，提高图像的灰度层次，改善图像的显示质量。 3、针对FED显示屏亮度显示不均匀的问题，研究利用电路技术改善FED显示屏亮度显示均匀性的方法，并提出了一种FED显示屏亮度显示均匀性的校正方法。该方法的思想是：获取显示屏各像素点的发光亮度特性，形成亮度矩阵；利用图像平滑技术对显示屏各像素的亮度进行均衡处理，得到亮度修正参数矩阵；利用亮度修正参数矩阵，对输入图像显示信号进行修正，然后驱动平板显示器，使各个像素点在相同的输入图像数据信号下的显示亮度趋于一致。该方法利用人眼视觉对相邻像素的亮度显示不均衡很敏感而对缓变的亮度显示不均衡不敏感的生理特征，使显示屏上每个像素的亮度与整屏的亮度之间平滑过渡，并且在平滑运算过程中采用自适应的方式，根据亮度显示失衡的状况自动调整平滑窗口的尺寸大小，在获得较好的均匀性校正效果的同时尽可能降低校正幅度，因而减少像素点的灰度损失，有利于图像保持清晰。 4、设计和实现了适合于VGA(640×480)FED的视频信号处理系统。该电路系统包括以下功能：对视频信号进行数字化处理；对视频数据进行综合处理，包括对电视信号的去隔行处理，对FED显示屏的视频灰度非线性校正、亮度显示均匀性校正；形成适用于FED的视频显示信号。视频信号处理系统输出的视频显示信号通过显示接口，在VGA像素格式的LCD显示屏上进行显示验证。图像显示效果表明，能够进行动态视频显示，图像还原基本准确，图像显示效果验证了视频信号处理系统的电路设计是正确的。 5、研制160×120像素FED显示屏的视频显示控制电路。以本实验室研制的4.5英寸160×120像素FED样屏为对象，以上述所设计的视频信号处理系统的电路方案为基础，研制视频显示控制电路。把来自视频信号处理系统的图像显示信息转换为可以直接提供给驱动电路的控制信号，在160×120像素FED显示屏上实现视频显示。视频显示控制电路在FED样屏上显示验证，图像显示效果表明，能够还原动态视频图像，轮廓较为清晰，无拖尾现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1场发射平板显示器原理概述

1.2场发射平板显示器的研究概况

1.3场发射平板显示器电子技术的研究概况

1.4本论文的研究重点和意义

参考文献

第2章场发射平板显示器若干图像显示技术的研究

2.1场发射平板显示器灰度显示技术的研究

2.2场发射平板显示器的视频灰度非线性校正

2.3场发射平板显示器的亮度显示均匀性校正

2.4本章小结

参考文献

第3章场发射平板显示器视频信号处理系统的研究

3.1视频信号概述

3.2场发射平板显示器视频信号处理系统概述

3.3视频解码电路的设计与实现

3.4视频数据采集电路的设计与实现

3.5 DSP图像处理电路的设计与实现

3.6时序转换与输出电路的设计与实现

3.7本章小结

参考文献

第4章160×120像素场发射平板显示器视频显示控制电路

4.1视频显示控制电路概述

4.2行I／O端口扩展电路

4.3列I／O端口扩展电路

4.4视频显示核心控制电路

4.5显示效果与分析

4.6本章小结

参考文献

第5章总结与建议

附录A时间与幅度混合调制方式实现灰度显示实验电路系统

附录B计算亮度均匀性校正参数程序源代码

附录C视频信号处理系统电路图

附录D视频信号处理系统VHDL程序源代码

附录E 160×120像素场发射平板显示器视频显示控制电路

附录F 160×120像素场发射平板显示器视频显示控制电路核心控制器程序源代码

附录G攻读博士学位期间发表论文情况

附录H攻读博士学位期间申请专利情况

附录I攻读博士学位期间的其他研究成果

后记