基于USB总线的LCOS数码彩扩仪驱动设计

    1　引　言

    硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)是一种新型的反射式液晶显示器件,其结构是在硅片上,利用半导体工艺制作驱动面板,并采用CMOS技术将有源像素列阵制作在硅衬底上,镀上铝后当作反射镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极的玻璃基板贴合,再注入液晶而形成的显示芯片。运用LCOS技术开发的显示器,其象素尺寸只有十几微米,需要专门配备用于放大图像的光学引擎制作成投影显示器或头盔式显示器[1]。

    LCOS投影仪显示文字或图像信息的原理与普通液晶显示(liquid crystal display,LCD)的原理大致相同,利用液晶分子具有很强的诱导偶极矩的特性,通过外加电场作用使液晶分子的排列与外加电场相关。所不同的是LCD投影仪利用光源穿过LCD进行调试,属于穿透式,而LCOS投影仪则利用对光源的反射进行调试,属于反射式,从而获得更高的光亮度。LCOS显示器件结合了液晶显示技术与集成电路技术,也是液晶显示的第五代产品,不但具有高对比度(2000∶1)、高响应性、高光均匀性及高开口率显示等特性,而且可以与驱动电路集成一体,甚至可以集成信息处理系统。非常适用于数字高清晰TV、数码投影仪等高端显示系统。

    LCOS光学引擎是由光源模块、LCOS面板、分光合光系统等组成,在这多项技术中,以LCOS面板及光学引擎架构技术最为关键。由于LCOS技术仍在发展阶段,当前并无标准制程,因此有多家厂商开发出不同的LCOS光学引擎架构,这些架构大致可以分为两类,即三片式光学引擎和单片式光学引擎。

    数码彩扩技术是一种将数字影像相纸化的数字影像输出技术,彩扩机将数字影像电信号转换为光信号,曝光于卤化银相纸上,然后用通常彩色感光材料的冲洗工艺经过彩色显影、漂定等过程,冲冼得到彩色照片。LCOS数码彩扩系统即采用LCOS投影技术实现的数码彩色扩印系统,其成像原理如图1所示。与其他LCOS投影技术相比,彩扩系统不需要对动态图像的实时显示,只需要在曝光时刻实现对静态图像的显示,同时也不需要对RGB三种色光实现同时显示,而是采用将三种色光分解成三副不同图像分别加以曝光的方法,降低了系统的工作频率。因此对不同色光的循环显示切换速率要求不高,一般只需采用三片式光学引擎中的一片,对光源和相应图像进行定时切换即可[2]。

    主要介绍一种不需显卡支持,采用通用串行总线(universal serial bus, USB)进行视频数据传输,并由复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device, CPLD)芯片作为系统控制器,实现的LCOS数码彩扩显示驱动系统。