基于PC模拟的CSTN-LCD驱动验证

针对彩色超扭曲向列液晶显示器(CSTN-LCD)的硬件驱动算法模型及灰度技术，建立了基于PC的程序模型，通过PC机及其显示屏模拟硬件驱动CSTN-LCD显示。并根据多线寻址算法与灰度技术的不同组合，均衡各种影响因素，保证在ASIC设计时获得最佳性能价格比的前提下，验证了帧比率控制−多线寻址−脉宽调制方案实现CSTN-LCD驱动的可行性，为下一步进行寄存器传输级的电路设计提供了有效的理论根据和参考。
关 键 词 彩色超扭曲向列液晶显示器驱动; 灰度控制; 多线寻址; PC验证

超扭曲向列液晶显示器(Super Twisted Nematic- Liquid Crystal Display，STN-LCD)以其成本及功耗方面的优势被广泛应用于中低档手机、PDA等产品[1]。而驱动STN-LCD的方法主要有三种：传统的驱动方式、高频寻址(Hi-Fas)驱动方式及多线寻址(Multiple Line Addressing，MLA)驱动方式[2]。对于彩色超扭曲向列(Color Super Twisted Nematic，CSTN)的显示，是在传统单色STN-LCD上加一彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三种原色，进而显示出彩色画面。LCD的亮度控制用均方根来表示[3-4]。经过MLA运算后的数字驱动信号需要通过灰度技术转换成驱动LCD的电压信号，目前主要有帧速率控制(Frame Rate Control，FRC)[5]、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)[6]和脉冲高度调制(Pulse Height Modulation，PHM)等方法。
FRC是按时序将一帧分为几个子帧，通过不同状态(黑和白)子帧的叠加实现不同灰度。这种方法存在图像闪烁，随着响应时间缩短，闪烁现象更为明显；而PWM技术是通过调节驱动电压输出的时间来控制和实现灰度，随着频率的提高会带来交叉效应和增加功耗[7]；PHM技术是通过电压调幅实现灰度，经MLA计算得到的驱动信号可以直接作为PHM数值送给数−模转换器输出，图像质量最好，适于快速响应的STN-LCD。但是，随着灰度级的增加，它需要更多的电压级别，ASIC设计的成本增加。本文综合它们各自的优缺点之后，采用多线寻址、FRC-PWM灰度技术。