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头戴显示器(Head Mounted Display,HMD)是一种典型的微型显示器,应用前景广阔。硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)是一种反射式微型液晶显示器,非常适合在微显示系统尤其是HMD 中的应用。人们对HMD 的研究始于上个世纪60 年代初,目前,国内外众多的大学如MIT 等都已经和正在对HMD 进行了开发研究。而从事HMD 研发和生产的厂商约有40 家,主要集中在欧美和日本。首台LCoS 微显示器样机则与1997 年见诸报道,目前LCoS 的发展业者集中在美英两地的公司,且LCoS 在开发中涉及整个元件的设计、制造到光学系统的整合,有较高的技术门槛。对LCoS 显示芯片的驱动电路的研究以及对基于LCoS 的HMD 的控制电路的研究与设计将对HMD 等微显示系统的设计提供必要的基础,尤其是对开发具有自己知识产权的微显芯片将具有很大的促进作用。本文在对HMD、LCoS 显示技术以及FPGA 等进行详细研究的基础上,主要做了以下工作: 1) 对基于LCoS 的HMD 驱动和控制电路进行了总体的介绍。2) 针对常规液晶驱动方式的不足,选用了一种低压驱动电路,总体介绍了驱动电路的构成和工作原理,并详细分析了各组成部分的组成和工作模式。3) 提出了控制电路设计中的关键问题,对控制系统做了需求分析,并对控制电路进行了总体设计、器件选型、原理接线图设计等硬件设计工作,同时,针对硬件编程,进行了功能分析、总体设计,按模块化编程的设计思想进行了模块划分和详细设计,并完成了综合。针对控制电路的核心——场时序彩色化的实现,本文给出了详细的并且可行的设计方案。总之,本文提出了一种低压驱动方案,并初步设计出了一种基于LCoS 的HMD 控制电路。目前,国内对HMD 的研究还处于刚起步阶段,本文针对LCoS 驱动提出并分析了公共电极场反转低压驱动方式,有效避免了像素电压自举现象,并使LCoS在低电压(符合标准5V COMS 工作条件)下驱动液晶材料工作;同时给出了控制电路详细并可行的方案。这为HMD 的开发设计做好了铺垫,为HMD 样机的实现奠定了坚实的基础;同时也为LCoS 微显芯片的国产化奠定了基础。