[发明专利]一种基于FPGA的液晶过驱动实现方法有效

专利信息
申请号: 201710658301.7 申请日: 2017-08-04
公开(公告)号: CN107369418B 公开(公告)日: 2019-08-02
发明(设计)人: 郭弘扬;杜升平 申请(专利权)人: 中国科学院光电技术研究所
主分类号: G09G3/36 分类号: G09G3/36
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 610209 *** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 fpga 液晶 驱动 实现 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于FPGA的液晶过驱动实现方法,针对当前过驱动技术都是将过驱动表放在CPU或者GPU中,通过CPU或者GPU加载不同的灰度值来提高响应时间,查表过程会占用较多的CPU处理时间,降低了系统的反应速度。本发明在分析液晶弛豫特性产生机理的基础上,提出一种基于FPGA的过驱动方案,所有液晶过驱动过程均在FPGA中实现,有效的解决了占用CPU资源问题,更有利于液晶光束偏转等需要大量运算的场合。该方案使用PWM驱动液晶电极,通过改变PWM调制占空的方式来实现过驱动,提高了系统的响应速度及效率。

技术领域

本发明涉及液晶空间光调制器,具体的涉及一种基于FPGA的液晶过驱动实现方法,主要用于液晶空间光调制器的光束快速偏转。

背景技术

在显示领域,液晶已经取代了笨重的CRT显示器,成为显示领域的主流。因为液晶的电控双折射效应可以对光强度和相位进行调制,近年来在自适应光学、自由空间光通信、光束偏转、光学相控阵等新领域成为了新研究热点。但液晶的粘滞特性,弛豫特性等因素导致其响应时间过长,影响系统总的响应时间,大大的限制了其在激光光束控制、自适应光学等需要快速响应领域的应用。

提高液晶器件响应速度的常用方法有快速响应液晶材料的合成及新型材料的使用,改进材料的方法可以使液晶响应速度得到明显提升,但是提高的潜力越来越有限,而过驱动方法可以在现有材料的基础上通过改进驱动方式来进一步提高液晶的响应速度。

过驱动方法最早由吴诗聪在1988年提出,其基本思想是使用更高的电压差来达到更快的响应速度。这就是过驱动的基本思想。之后,国内外对过驱动技术在显示领域的应用都开展了大量的研究,显著地提高了液晶显示器的响应速度,大大减少了拖尾模糊现象,改善了液晶电视对运动图像的显示效果。但在国内外的文献中,不管是多帧过驱动还是单帧过驱动,都是将过驱动表放在CPU或者GPU中,通过CPU或者GPU加载不同的灰度值来提高响应时间,查表过程会占用较多的CPU处理时间,降低了系统的反应时间。本文在分析液晶弛豫特性产生机理的基础上,提出一种基于FPGA的过驱动方案,所有液晶过驱动过程均在FPGA中实现,不占用CPU资源,更有利于液晶光束偏转等需要大量运算的场合。该方案使用PWM驱动液晶电极,通过改变PWM调制占空的方式来实现过驱动。

发明内容

本发明设计并实现本发明涉及一种基于FPGA的液晶过驱动实现方法,所有液晶过驱动过程均在FPGA中实现,有效的解决了占用CPU资源问题,更有利于液晶光束偏转等需要大量运算的场合。该方案使用PWM驱动液晶电极,通过改变PWM调制占空的方式来实现过驱动,提高了液晶空间光调制器的响应速度及效率,提高系统的可维护性和扩展性。

本发明采用的技术方案为:一种基于FPGA的液晶过驱动实现方法,该方法步骤如下:

步骤一、利用FPGA实现帧缓冲器、相位量化器、过驱动表、计时器、查找表的模块功能;上位机将目的相位数据写入FPGA后进入帧缓冲器,帧缓冲器中缓存上一帧相位数据,这样得到了初始相位值和目的相位值;

步骤二、相位量化器将初始相位值和目的相位值转化为当前相位值最近的π/8的整数倍值;

步骤三、过驱动表中存储16×16过驱动相位矩阵,根据系统需要的初始相位、目标相位信息输出施加过驱动电压的时间;

步骤四、计时器根据过驱动表输出过驱动时间计时;

步骤五、查找表通过改变PWM调制占空的方式来实现过驱动,PWM根据初始相位和目标相位决定过驱动方向,当过驱动电压下液晶相位偏转达到目标相位时,将驱动电压变为正常驱动下相位对应的电压值,最终实现液晶空间光调制器的过驱动。

进一步地,帧缓冲器在FPGA中用RAM来实现,每一个电极的上一帧数据写入对应的地址中。

进一步地,相位量化器转化初始相位值和目的相位值时,采用就近取整方法,所得相位为当前相位值最近的π/8的整数倍值。

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