（信号与信息处理专业论文）荫罩式等离子显示器视频显示与驱动系统的开发与研究.pdf

摘要 摘要 荫罩式等离子显示器视频显示与驱动系统的开发与研究 硕士研究生丁晶导师邹采荣教授 东南大学无线电工程系 多制式数字视频信号转换是荫罩式等离子平板显示( s m p d p ) 系统中的一项重要技术，本 文提出了不同制式数字视频信号扫描格式到用于s m p d p 显示的固定分辨率、帧频扫描格式转 换的解决方案。并对s m p d p 显示电路的数据存储控制及驱动时序控制部分进行了设计。 动态假轮廓是a c p d p 采用子场组合发光法表示灰度的特有现象，大大降低了p d p 显示快 速运动图像时的显示质量。本文从动态假轮廓的形成机理入手，详细地分析和比较了目前一些 主流的消除方法，并分析研究了一种动态假轮廓的评测方法一动态积分法，由此可以对不同 的子场编码方案进行评测，以寻求消除动态假轮廓的最佳方案。 本文参考现有数字视频信号处理算法，提出了适合于用f p g a 实现的算法。对去隔行处理 采用基于运动检测的自适应控制内插算法。帧频转换对于静止图象采用最近帧复制的方式进行 插值，对于运动图象则分别采用运动矢量内插及自适应运动补偿方法进行图象内插。对s m - p d p 数掘存储控制提出基于数据分离的方案。使用f p g a 实现驱动时序控制。并用m a x _ p l u si i 软件对各数字视频信号处理模块进行波形仿真。 所有算法通过v h d l 编程实现并通过m a xp l u si i 软件对进行波形仿真。仿真结果和算 法设计预期结果基本符合，从而通过软件正确实现了数字视频制式转换及p d p 显示控制系统。 用硬件实现了隔行扫描视频扫描格式到s m p d p 固定分辨率8 5 2 x 4 8 0 逐行扫描格式的变换。 硬件测试板主要由视频解码芯片s a a 7 1 1 8 、f p g a e p l k l 0 0 和4 片2 5 6 k x l 6 b i t 容量的s r a m 组 成。 关键词：荫罩式等离子平板显示；视频信号转换；去隔行；运动矢量；内插；运动补偿； 数据存储控制；驱动时序控制 a b s t r a c t r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fv i d e od i s p l a ys y s t e m a n dd r i v i n gc i r c u i t so fs h a d o wm a s kp d p c a n d i d a t e ：n i n gj i n g ，s u p e r v i s o r ：z o uc a i r o n g d e p a r t m e n to f r a d i oe n g i n e e r i n g ，s o u t h e a s tu n i v e r s i t y , c h i n a m u l t i s t a n d a r dd i g i t a lv i d e os i g n a lc o n v e r s i o ni sa ni m p o r t a n tt e c h n o l o g yi nd i s p l a ys y s t e mo f p l a s m ad i s p l a yp a n e ls t r u c t u r ew i t hs h a d o wm a s k ( s m - p d p ) t h i sp a p e rp r e s e n t sas o l u t i o no ft h e c o n v e r t i n gd i f f e r e n td i g i t a lv i d e os i g n a ls t a n d a r dt oo n ep i x e l a t e dd i g i u dv i d e os i g n a ls t r e a m s 、i t l l n x e df l a m er a t et h a ti ss u i t a b l ef o rf l a td i s p l a yp a n e l 1 i k es m p d p , a n dp u tf o r w a r dad e s i g no fd a t a s t o r a g ec o n t r o la n dd r i v es e q u e n c ec o n t r o lt ot h es m - p d pd i s p l a yc i r c u i t r e f e rt oan u m b e ro fm e t h o d st h a ta r ew i d e l yu s e dt o d a yi nd i g i t a lv i d e os i g n a lp r o c e s s i n g as e t o fm e t h o d st h a tc a nb ei m p l e m e n t e dw i t hf p g aa r eo p t i m i z e d aa d a p t i v ec o n t r o li n t e r p o l a t i o n a l g o r i t h mb a s e do nm o t i o nd e t e c t i o ni sp r e s e n t e dt op r o c e s sd e i n t e r l a c i n g f o rf l a n l er a t ee o n v e r t i o n , t h en e a r e s tf r a m ei s c o p i e dt oi n t e r p o l a t i o nf o rs t i l li m a g e ，f o rm o t i v ei m a g em o t i o nv e c t o r i n t e r p o l a t i o na n da d a p t i v em o t i o nc o m p e n s a t i o na r er e s p e c t i v e l yu s e d am e t h o db a s e do nd a t a s e p a r a t i n gi sp u tf o r w a r dt oc o n t r o lt h es m p d pd a t as t o r a g e t h ed r i v es e q u e n c ec o n t r o li sr e a l i z e d b y f p g a a l lt h e s ep r o c e s s i n gm e t h o d sh a v eb e e nd e s i g n e dw i t hv h d l ，a n dv e r i f i e dw i t hm a x _ p l u si i t h es i m u l a t i o nr e s u l t sc o r r e s p o n dw i t l lt h ee x p e c t e dr e s u l t s s ot h ed i g i t a lv i d e os t a n d a r dc o n v e r s i o n a n dt h es m - p d p d i s p l a yc o n t r o ls y s t e mw a si m p l e m e n t e dc o r r e c t l yi ns o f t w a r es i m u l a t i o n b e s i d e s ，t h ec o n v e r s i o no fi n t e r l a c e dv i d e os i g n a lt op r o g r e s s i v ev i d e os i g n a lw i t haf i x e d r e s o l u t i o no f 8 5 2 x 4 8 0h a sa l s op a s s e dt h eh a r d w a r et e s t ，t h et e s tb o a r dh a sav i d e od e c o d e rs a a 7 1 1 8 ， a f p g a e p 】k 1 0 0 a n d f o u r 2 5 6 k x l 6 b i t s r a m i d t 7 1 v 4 】6 k e yw o r d s ：s m p d p ；v i d e os i pc o n v e r s i o n ；d e i n t e r l a c i n g ；m o t i o nv e c t o r ；i n t e r p o l a t i o n ； m o t i o nc o m p e n s a t i o n ；d a t as t o r a g ec o n t r o l ；d r i v es e q u e n c ec o n t r o l 目录 附图目录 图1 - 1p d p 显示系统的整机构成2 图1 2p d p 视频显示系统的功能框图4 图i - 32 5 6 级灰度的驱动方法5 图1 _ 4a d s 的工作波形6 图2 - 1 数字视频信号制式电路系统总框图9 图2 - 2 隔行视频的帧投影1 0 图2 - 3 沿自适应插入滤波与线性滤波比较示意图1 l 图2 - 4 两场滤波去隔行11 图2 - 5 组合帧法示意图1 3 图2 - 6 用于方向相关性计算的像素点示意图。1 4 图2 7 用方向偏著未每一个最大相关检测显性沿区域示意图1 5 图2 - 8 隔行信号的逐行插补1 6 图2 - 9 视频图像的二维频谱图1 7 图2 1 0 理想的隔行到逐行的变换1 7 图2 11 线性插值滤波器冲击响应1 8 图2 1 2 三次样条函数脉冲响应函数1 9 图2 1 3 帧频转换示意图2 0 图2 1 46 0 h z 5 0 h z 帧频转换复制策略( a t = s i n s ) 2 1 图2 1 56 0 h z 1 0 0 h z 帧频转换复制策略( a t = 5 m s ) 2 1 图2 - 1 6c r t 输入电压一输出亮度关系图2 2 图2 - 1 7t 校正对比图。2 2 图3 - 1 寻址与显示分离的子场驱动技术。2 6 图3 - 2 动态假轮廓仿真2 6 图3 - 3c r t 与p d p 发光的时域比较2 7 图3 4p d p 运动图像在视网膜成像示意图2 8 图3 5p d p 动态假轮廓仿真。2 9 图3 - 6c l e a r 驱动方法的灰度显示3 0 图3 - 7f l o y d s t e r i n b e r g 误差扩散算法3 0 图3 8 非二进制编码中灰度级与子场的关系。3 l 图3 - 9 优化的a d s 驱动方式3 2 图3 1 0 运动矢量的二次细化3 3 图3 - 1 l 在1 4 寸原犁样机上抓拍的照片。3 4 图3 1 2 眼球跟踪模型3 4 图3 1 3 延伸编码加辅助子场产生的动态假轮廓3 6 图3 1 4 子场统计直方图3 7 图3 1 5 二进制编码产生的动态假轮廓3 7 图3 1 6c l e a r 驱动方法子场结构3 8 图3 1 7 改进后的c l e a r 方式3 8 图3 1 8 一场分为9 个子场( 左侧) 与分为1 2 个子场( 右侧) 的仿真结果3 9 图3 1 9 人眼对子场的积分过程4 0 图3 2 0 动态假轮廓的产生4 l 图3 2 1 人眼对灰度从1 2 7 到1 2 8 变化的积分结果变化图( 出现暗条纹) 4 1 图3 2 2 人眼对灰度从1 2 7 到1 2 8 变化的积分结果变化图( 出现亮条纹) 4 1 目录 图3 2 37 惴( 7 ，嗍与7 对称) 4 2 图3 - 2 4 m p d 距离方法计算的动态假轮廓( s p = 1 2 8 6 4 3 21 68 42 i 】) 4 2 图3 - 2 5 m p d 距离方法计算的动态假轮廓( s p = 2 83 21 2 86 41 641 】) 4 2 图3 - 2 6 动态积分方法计算的i 。4 2 图3 - 2 7 重复子场法的动态假轮廓7 t 眦图4 3 图4 - 1p d p 视频接口卡功能结构4 5 图4 - 2s 从7 11 8 原理框图4 7 图4 - 3a l 2 5 1 内部结构。4 8 图4 4m c u 系统框图4 9 图4 - 5m c u 控制流程5 0 图4 6 帧频转换示意图5 0 图4 7 帧频转换算法原理5 l 图4 - 86 0 h z 5 0 h z 帧频转换复制a t 取值示意图5 l 图4 - 96 0 1 - 1 z 5 0 1 - 1 z 帧频转换复制策略( a t = 5 m s ) 5 2 图4 1 06 0 h h l 0 0 h z 帧频转换复制a t 取值示意图5 2 图乒li6 0 h z 1 0 0 h z 帧频转换复制策略( a t = 5 m s ) 5 2 图4 - 1 2 用于运动补偿的辅助块5 3 图5 1p d p 选址驱动所需的上下两边的数据分布5 5 图5 - 2 基于数据重排的数据存储控制电路框图5 6 图5 - 3 像素重排算法示意图5 6 图5 - 4 基于数据分流的存储控制方案5 7 图5 5 基于数据分流的存储控制整体电路框图。5 8 图5 - 6 数据分流示意图5 8 图5 7 帧存储器阵列结构。5 9 图5 - 8 数据分流模块6 0 图5 - 9 数据分流模块中各寄存器状态。6 l 图6 - 1 子场、寻址初始期、顺序寻址期和维持波形简图。6 3 图6 - 2 驱动控制电路原理图逻辑结构。6 4 图6 - 3 使用l m 3 1 7 的d c d c 变换电路6 5 图6 - 4 输入电路6 6 图6 - 5 下载电路6 6 图6 - 6f p g a 设计流程6 7 图6 7 f p g a 片内逻辑图6 7 图6 - 8 主控制器模块图6 8 图6 - 9 主控制器状态转移图6 8 图6 - 1 0 系统计数器6 8 图6 - 1 1v g a 测试基准6 9 图6 - 1 21 2 m h z 分频器6 9 图6 - 1 33 分频器。6 9 图6 - 1 4 波形输入文件生成程序流程图6 9 图6 1 5 地址产生器6 9 玎 目录 图6 - 1 6 内电层分割证明7 1 图7 - 1 组合帧法波形仿真图7 3 图7 - 2 写r a m 时序仿真7 4 图7 - 3 读r a m 时序仿真7 4 图7 4 分辨率变换电路数据仿真7 4 图7 5 分辨率变换电路波形仿真7 5 图7 - 6 分辨率变换电路波形仿真( 加入帧内去隔行算法后) 7 5 图7 - 7 帧频转换电路波形仿真图。7 5 图7 8t 校正波形仿真7 6 图7 - 9 帧有效信号( n t s c 输入) 7 6 图7 1 0 帧同步信号( n t s c 输入) 7 7 图7 - 1i 行有效输出( n t s c 输入) 7 7 图7 1 2 帧有效输出( p a l 输入) 7 8 图7 - 1 3 帧同步输出( p a l 输入) 7 8 图7 - 1 4 行有效输出( p a l 输入) 7 8 图7 1 5 数据输入信号波形7 9 图7 - 1 6 数据输出波形( n t s c ) 7 9 图7 - 1 7 数据输出波形( p a l ) 8 0 图7 - 1 8 数据存储控制中数据分流部分的仿真波形8 0 图7 - 1 9 驱动控制设计仿真波形8 l 图2 0l o g i ca n a l y z e r 测得的控制信号波形8 1 图7 - 2 1l o g i ca n a l y z e r 测得的数据信号波形( 1 6 b i t s ) 8 2 图s - l 制成的视频接口卡用于p d p 整机联调时的实测照片8 3 目录 附表目录 表1 - ip d p 的应用领域4 表2 - 1 线性插值滤波器内插系数。 表3 1 三种补偿方法的比较3 2 表3 - 2 改进后的c l e a r 方式对2 5 6 级灰度的影响3 9 表4 - 1p h i l i p s 解码芯片的功能比较表。4 6 表4 2 e p i k l 0 0 和x i l i n x 公司相应产品的性能比较5 3 表5 1 上帧存储器要求的数据结构 表5 - 2 下帧存储器要求的数据结构 表6 - 1a c e xe p i k l 0 0 多电压支持方式 表6 - 2 简化过的真值表 表6 - 3 地址产生器功能表 5 5 5 5 6 4 独创性声明 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：j盏日期：2 丝垒：苎。! 。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：工：占导师签名： 研究生签名：j 凼导师签名： 日期： 第1 章绪论 第1 章绪论 任何一个视频显示系统，不论是模拟还是数字的，其最终目的都是为了给观众提供一个可 观看的图像显示。图像显示质量的好坏除了与观看环境有关之外，主要取决于显示设备，包括 显示器件及其相关电路。近年来随着笔记本电脑的流行和大屏幕显示的需求。出现了平板显示 器件及数字微镜投影显示等新型显示技术。这些新型显示技术虽然没有传统的阴极射线管 ( c r t ) 技术成熟，但却有着非常诱人的发展前景。 1 1 课题研究背景 随着高清晰度电视( h d l v ) 、可视电话、因特网和计算机视频的出现，视频传送中出现了许 多不同的扫描格式，我们大致可以将各种视频制式分为5 种【l 】： 分量模拟视频( c o m p o n e n t a n a l o gv i d e o ，c a 功 每个基本部分都被看成作为一个单独的单色视频信号，基本部分要么是简单的胄g 口信 号，要么是这类信号的亮度( l u m i n a n c e ) 一色度( c h r o m i n a c e ) 转换值。 对亮度信号峰值处的色度信号进行编码。目前世界各国使用各种不同的复合视频信号格式， 主要有： n t s c ( n a t i o n a lt e l e v i s i o ns y s t e m sc o m m i t t e e ) ， p a l ( p h a s e a l t e r n a t i o nl i n e ) s e c a m ( s y s t e me l e c t r o n i q u ec o l o r a v e cm e m o i r e ) 等制式。 s - v i d e ot r cv i d e o ) v g a s 仇飘，x v g a s x g a 信号 d t v 电视信号 这些信号经过数字化就成为各种制式的数字视频信号。多种数字视频制式的存在，制约了 利用液晶、等离子实现的大尺寸显示器的广泛应用。因为这类显示器只允许逐行扫描，并且只 能接收一定格式的图像数据，因此必须将不同扫描格式的图像数据经过格式转换电路去隔行， 对画面像素数目进行变换，使之与显示屏显示规格相适应。 等离子体显示平板( p l a s m a d i s p l a y p a n e l 以下简称p d p ) 日益为人们所关注，p d p 数字 视频制式转换电路的研究引起了人们浓厚的兴趣。由于p d p 显示屏支持的数字视频格式是固定 的，因此其数字视频制式转换电路的功能就是数字视频制式的规一化，即将各种种类繁多的数 字视频制式信号转换成统一的数字视频剑式信号。此外，用于c r t 显示的电视视频信号是经过 t 预校正的，但p d p 或液晶平板显示器其工作机理和c r t 不同，它不需要 r 校正，所以需要进 行反y 校正。为此需要设计一个适用于p d p 的多制式数字视频信号转换电路，对不同数字视频 制式信号进行归一种化处理，并且对输出信号进行反y 校正印j 。 东南大学硕士论文 1 2 视频制式转换的意义 p d p 作为大屏幕、高清晰度壁挂电视的主流产品，正以前所未有的速度发展着。越来越多 的人把眼光投向了p d p 这一超大规模集成电路与尖端工艺技术相结合的新型显示器件。接1 ：3 电 路是p d p 整机电路的重要组成部分，其主要功能是对模拟视频信号进行解码和数字化，并做必 要的预处理，同时为p d p 整机提供行、场同步信号，以及消隐信号和时钟等附】。 为了让p d p 能显示各种不同制式的视频图像，就必须对各种数字视频信号进行制式转换。 东南大学显示技术研究中心对各种模拟视频信号的解码工作已有一定的基础，但是没有专门用 于制式转换的电路，所以只能显示单一制式的视频图像。这对于p d p 的应用和推广是很不利的。 本课题的目标之一旨在设计一个多制式数字视频信号转换电路。有了多制式数字视频转换电路， 就使得p d p 的应用面更加广泛。同时，数字视频制式的标准化也为下一步对视频信号进行各种 优化处理作了必不可少的铺挚。在一个p d p 显示系统中，数字视频转换电路作为接口电路的核 心部分，其重要作用是不言而喻的。图1 1 给出了一个p d p 显示系统的整机构成，图中央的p c b 板即为数字视频制式转换电路。 可见，视频制式转换电路是一个核心电路，它对输入视频数据处理的好坏直接关系到这个 p d p 显示系统对视频制式的支持以及显示图像质量的优劣。研究多制式数字视频信号转换电路 对于p d p 的应用和发展是非常重要的。 国1 - 1p d p 显示系统的整机构成 1 3 荫罩式p d p 视频显示的特点与优势 p d p 是利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以简单地看成是由大量小型日光灯并 排构成的。p d p 中的数百万个真空放电胞中封入了放电气体( 一般采用 r p 和娩，或乒拓和盟 组成的混合惰性气体) ，对放电胞施加电压，放电胞中发生气体放电，产生等离子体( 即指正 负电荷共存，处于电中性的放电气体的状态) 。等离子产生的紫外线照射放电胞内壁上涂覆的 荧光体，产生红俾) ，绿( g ) ，蓝( b ) - - 原色光。这三种颜色布黄成条状或马赛克状。三原色巧 2 第1 章绪论 妙的混合，对视者来说，就产生了丰富多彩的颜色1 3 1 。 很明显，数字电视将是今后电视产品的主流，而h d t v 是数字电视的高端产品，其画面可 提供相当于标准画面5 倍的信息量，因此具有更高的图像分辨率和清晰度。由于p d p 技术具有全 数字化、反应速度快、视角宽、易于增大屏幕尺寸、厚度薄和重量轻等优点，是最有希望的h d t v 显示技术。作为h d t v 拟采用的主流技术，p d p 显示具有很多突出的优点，如下所示【4 】。 ( 1 ) 适合大屏幕、高分辨率显示传统的c r t 屏幕一般最大只能做到3 8 英寸，而p d p 可以很 方便地制成3 0 一8 0 英寸的大屏幕。近年来p d p 屏的分辨率在实验室中已可做n 4 9 2 线毫米，商 品化的p d p 屏幕分辨率也可达到3 9 4 线毫米，只要进一步改善即可满足h d t v 的显示性能要求。 ( 2 ) 亮度和清晰度高。等离子体为自发光型显示，且各个发光单元的结构完全相同，屏幕 亮度非常均匀，不存在亮区和暗区之分，也无散焦现象。p d p 的亮度约3 0 1 7 0 0 c d m 2 ，其显示 媒质是透明的，对环境光的反射较低，可以获得较高的对比度，因此可得到很高的脉冲亮度。 ( 3 ) 完全平面且超薄、超轻。p d p 显示器是一种平板显示器，表面平直，屏幕边角处的失真 和色纯度比c r t 有明显改善。p d p 的厚度一般只有1 0 c m 左右，不仅重量轻，而且可以象镜子一 样挂在墙上，特别适合于居住空间小的家庭使用。 ( 4 ) 全数字化、适用于数字电视p d p 不需要d a 转换即可实现数字图像信号的显示。 ( 5 ) 彩色效果好p d p 比l c d 等平板显示器的亮度高，色彩还原性好，灰度丰富，对迅速变 化的画面响应速度快，其响应时间为数毫秒，显示电视图像时更新像素信号不成问题。 因此，p d p 的优势明显，有很好的发展前景，只是目前价格较高。目前市场的开发重点是 各种公用设施。例如：交通设施、娱乐及市政服务、医疗、金融、产业设备、室内装饰等。近 期目标是实现4 0 英寸级彩电的大批量生产。目前有些厂家瞄准计算机工作站用监视器，已正式 投入生产。3 0 7 0 英寸产品的最大市场是作为h d t v ( 高清晰度电视) 、家庭影院进入家庭， 人们盼望多年的壁挂电视梦将成为现实。日后，大部分信息将以数字化方式出现。数字图像化 时代的到来，对家庭的影响最为显著，家庭内的情报将靠家庭网络联系在一起，而大型平板显 示将成为这种家庭网络的核心。表1 1 ( 见下页) 以公共设施为例列出了p d p 的主要应用领域。 总的说来，障壁和驱动电路这两个原因一直成为困扰p d p 价格、抑制它发展的瓶颈。具 体说，现有常规交流型等离子体显示屏主要存在以下几个问题【5 】： ( 1 ) 在后基板上烧制( 烧结) 大面积等高，等宽而窄的，由绝缘介电材料做成的障壁阵列 很困难，使得这种显示板制造成品率下降，因此成本较高。 ( 2 ) 显示像素沿水平方向受到扫描电极和公共电极的宽度所限制，不能做得太小。因此， 影响了该显示板在水平方向上的分辨率。 ( 3 ) 其寻址放电空间是由高精度障壁将上下电极分开而构成的，工艺难度大，整板放电均 匀性难以保证，因此相应的驱动电路较复杂，驱动电路成本很高，所消耗的功率也较大。 以东南大学电子工程系主任王保平教授为首的课题组在这方面做了一些工作，开发出的具 有自主知识产权和专利的一种新型荫罩式表面放电型a c p d p d ps t r u c t u r ew i t hs h a d o w m a s k ，以下简称s m p d p ) 为我们提供了另外一种低成本p d p 的生产方法。制造工艺中利用彩 色c r t 生产中常用的荫罩板( 金属栅网板) 来代替p d p 中复杂的障壁制造，独立加工金属栅 网板，并在其上制作荧光粉，最后将前基板、金属栅网板和后基板以三明治的方式装配来制作 整屏，分担了制作风险。该荫罩式p d p 显示屏具有工艺简单、生产效率和成品率高、与目前 p d p 制造兼容、分辨率高、对比度高、发光效率高、成本低廉( 仅为目前生产成本的三分之一) 东南大学硕士论文 等优点，可以使p d p 的制造费用大幅度下降，具有非常好的产业化前景5 1 。 表1 1p d 啪主要应用领域 采用p d p 的主要理由 大轻薄大不受 动画 应用领域 具体应用实例 j 勘视磁场的 面量型角影响 显示 旅游汽车用彩电 oooo 交通设施站台监视器o 车站时刻表及广告显示器 oo 娱乐及市政各类游戏机o o 服务 情报信息、新闻显示器 医疗情报显示器 oo ( o ) 医疗 患者序号显示器 快速显示板o o 金融 ( 例如股票价格显示器等) 产业设备机器设备用显示器 o ooo 室内装饰绘画、水槽o 今后( a v )彩电 oo 将来( o a )桌上微机用显示器 。 说明：o 一优势得以充分发挥；瑚势可以较好发挥 荫罩式p d p 视频显示系统的功能框图如图1 2 所示，整个系统可以分成三大部分：逻辑控 制部分、驱动电路和显示板部分以及电源转换部分。以上三部分的功能简单描述如下： 田1 - 2p d p 视凝显示系统的功麓框圈 逻辑控制部分：该部分由外部输入v g a 三色信号( r o b ) 和数据时钟d c l k 经由数据 控制器处理后存入r a m ，然后将显示数据输出给驱动电路和显示板，驱动控制器的作用是产生 第1 章绪论 驱动电路和显示板所必需的驱动时序和扫描时序，从而控制v m o s 管的动作。这部分的技术与 彩色p d p 显示屏的性能密切相关，所以是整个p d p 系统电路技术的核心，本课题的主要任务 就在于此。 驱动电路和显示板：这部分的主要任务是产生驱动p d p 显示板的高压驱动电路。其高 压由电源部分直接产生。 电源转换：提供数字部分所必需的+ 5 v ，+ 3 3 v ，+ 2 5 v 等电压，高压部分所必需的 高压电源。 本课题所设计的电路是基于被称为a d s ( 选址与显示周期分离型子帧驱动) 的p d p 工作 方式的。a d s 工作方式是目前最常用的一种电路工作方式，许多其它的工作方式是在其基础上 发展起来的。所谓a d s 工作方式，就是采用了选址与显示分离的技术，将一个电视场分成若干 子场，每一子场内有各自的选址、维持过程。为了实现灰度，各子场的维持时间不同，每场的 某一单元的亮度是由各子场的维持时问的组合确定的。各子场内维持时l 日j 有一定的关系，以实 现2 5 6 级灰度为例，各子场维持时间必须能产生o 一2 5 6 的完备集合，可见有许多种方式，早期 的维持时间采用二进制方式，如1 ：2 ：4 ：8 ：1 6 ：3 2 ：6 4 ：1 2 8 ，它们的不同组合就可以实现 2 5 6 级灰度显示。 以6 4 0 x 4 8 0 色像素的彩色荫罩式p d p 实现2 5 6 级灰度为例，可将一电视场分为8 个子场， 其子场分割方式如图1 4 所示。 线y i 线y l - 线3 3 线y 4 8 0 维持时问比 - l 咄ic 口_ fc f i空环i譬f 7i s f b 一 一r i 一7 一一i 一 7 7 l 一 n 卜。 f 1 2 8 叫2 选址期一斗i - f h ! = l l l + 仁 图1 - 32 5 6 级灰度的驱动方法 如图所示，一个电视场在1 6 7 m s 时间内分为8 个子场，每一子场先进行逐行扫描选址，每 行的扫描时间约为3 p s ，在此时间内，根据图像数据由a 、y 电极对该行单元进行选址。所有的 行都选址完毕后，同时进行维持放电。一子场维持结束后，进入下一子场，重复上述过程，直 至该场结束。为了现2 5 6 级灰度，如图1 3 所示的分场方式采用维持时日j 比为1 ：2 ：4 ：8 ：1 6 ： 3 2 ：6 4 ：1 2 8 ，根据电视图像信号，如果某一单元在某一场内需显示第1 8 级亮度，通过在第二 子场和第五子场选址后维持，就可以实现。 上述每子场先进行选址，然后全子场同时进入维持方式，选址占用了大量的时间，使用于 维持的时间减少，不利于实现高亮度显示，这是要对a d s 工作方式进行改进的原因之一。如图 l - 4 所示，为a d s 工作方式在每一予场内加在显示屏的电极上的具体工作波形，所不同的是各 子场的维持时间。 东南大学硕士论文 初始化阶段的主要目的是消除上一子场在单元内产生的壁电荷，使各单元具有相同的初始 状态。选址阶段采取每次一行的选址方式，扫描由】，电极进行，扫描到某一y 行时，在该行y 电极上施加一负电压脉冲，所有需选址的单元对应的一电极上同时施加一正的选址脉冲，使需 选址单元放电，由于选址阶段x 电极加一正电压，所以选址单元放电产生的壁电荷可以积累在 单元内的zy 电极表面的介质上，产生壁电压。所有行都扫描结束后，全屏同时进入维持过 程，使本子场已选址的单元在维持电压的作用下放电，实现显示目的。一子场结束后进入下一 子场，直至一场结束，迸入下一场，重复上述过程，实现灰度显示。 一视始化 遗址卜维持 蛐a n 厂 卜 1 4 本文的研究工作 图1 - , ia d s 的工作波形 x a 本文的研究主要方向为开发出兼容各种视频制式的制式转换系统以及对荫罩式p d p 数据存 储控制和驱动时序控制迸行研究、设计。如前所述，这是荫罩式p d p 显示电路的核心部分。 首先，针对数字视频信号转换电路系统的设计思路，研究了视频制式转换的基本理论与算 法，对帧频转换、去隔行的基本原理和现有算法进行重点分析，介绍了分辨率转换算法和y 校 正算法。 其次，对荫罩式p d p 中容易出现的动态假轮廓现象进行了详细的分析，从其形成原理着手， 分析和比较了现有的各种动态假轮廓消除方法，研究了其主流算法，指出了今后的研究方向。 然后比较详细的研究了p d p 的驱动系统，通过对其系统结构和驱动波形的分析比较，分别分析 和研究了视频制式转换以及两种驱动电路的硬件实现方案的优缺点。 最后，在简要介绍f p g a 技术的基础上，给出了所设计的视频显示系统的硬件实现与软件 实现方案，结合实际测试的仿真结果，对视频显示和驱动系统的性能进行了详细的分析。最后 对今后的工作进行了展望。 1 5 本章小结 本章详细分析了荫罩式p d p 视频显示的技术特点，首先介绍了p d p 的显示机理，重点分析 和介绍了由东南大学开发出的具有自主知识产权和专利的一种新型荫罩式表面放电型a c 一 6 第1 章绪论 s m p d p 显示系统的框架结构和优势。分析了其广阔的应用前景，同时结合课题的研究背景，阐 述了视频制式转换的意义，最后指出了本文的研究工作安排。 1 6 参考文献 【l 】郑志航，数字电视原理与应用，中国广播电视出版社，2 0 0 1 【2 1 王绪丰，采用a d s 方式工作的彩色p d p 显示屏性能评价技术研究，东南大学硕士论文，2 0 0 1 【3 】应根裕等，平板显示技术，人民邮电出版社，2 0 0 2 【4 】马晓燕，杨杨，张晓兵等，等离子体显示的发展现状和前景展望，真空科学与技术，第4 2 卷第2 期 【5 】y o n g m i n gt a n g , e ta 1 ，“a2 5 一i n c hs m p d p w i t hf i n ep i t c ha n dh i g hr e s o l u t i o n ”，s i d 0 4d i g e s t 6 】x