LCD产业分析：TCON与Controller的割裂，在割裂中求生存
本文将向各位读者分析lcd产业中，因产业结构的界定，造成的系统方案格局，以及在此格局下，热点核心算法相应的定位策略。
首先，粗略来看，lcd产业可分为液晶模组（俗称面板）和系统集成（oem）两个上下游关系的产业集团。液晶模组厂集成panel和tcon等电路组件，生产特定接口规格（通常是lvds，小尺寸的用ttl）和功能的液晶模组，提供给oem；oem采用各芯片厂商的lcd controller主板方案，通过lvds等接口与液晶模组相连，构成完整的tv、monitor、notebook等液晶产品。
正是因这种产业结构的界定，造就了tcon与lcd controller两套视频asic细分产业。
目前，tcon主要执行lvds转mini-lvds/rsds（以驱动source driver）、去ssc、gamma校正、dither/frc等功能。具有高附加值的产品还会增加rtc(overdrive),甚至dbc(dynamic backlight control)等算法功能。rtc对液晶的运动模糊(motion blur)有一定的缓解能力，dbc既可大幅提高液晶的动态对比度，又可节能20~30%。有代表性的是，lg display为了寻求panel的差异化，其tcon增加了所谓的opc(optimal power control)功能，本质上就是一种dbc算法。除此之外，samsung也为其tcon增加了memc-120hz功能（后面还会讲到），能显著的改善液晶的运动模糊效应。
lcd controller自然是液晶显示系统的前端核心，目前已经广泛实现了大规模集成。代表性的公司有st(收购了之前的genesis)、trident、nxp、micronas、mediatek、mstar、realtek、noveltek等。产品可集成afe/hdmi/dp/dvi等接口，video decoder、mpeg2/mpeg4/h.264 decoder等模拟或数字视频解码器，de-interlacer，scaler、3d noise reduction、color management、osd engine、csc(color space coversion, 3*3 matrix)、contrast & sharpness enhancer、frc(frame rate conversion)等功能单元。其中，nxp/trident(2009年4月收购了macronas的frc等业务)等公司还推出了支持memc-120hz的高端芯片，在大尺寸高端液晶电视上得到了普及。
从技术的角度上来讲，近年来为改善lcd保持型显示方式固有的运动模糊和对比度差等问题，热点技术有：
1）以memc为代表的插帧技术。
memc即运动估计运动补偿，是一种依靠检测视频像素的运动向量，实现插帧显示的技术，可显著改善运动模糊。
其本质是减小了液晶保持时间。这一技术首先由philips(nxp)的技术专家提出成熟的解决方案，近年才得到普及。由于需要大量的帧缓存和复杂的算法运算，实现成本相当高昂。当然，memc技术并非完美，主要的反驳者是小波理论的重要贡献者mallat博士，目前受聘于zoran的附属公司let it wave，他倡导的bandlet算法，以小波结合数值分析技术，号称性能较之memc更佳，且更简单易行。总之，利用时空相关性的创新技术，已经开始逐步取代相对简单而陈旧的motion adatptive de-interlace、h/v separate scaler、adaptive 3d noise reduction、lti/cti等技术。从研究人员的知识水平角度来看，视频asic算法的开发人员，已经更多了融入了像mallat博士这样具有高深信号与图像处理涵养和应用数学背景的高级人才,这非常有利于促进技术升级。但问题是，复杂算法与asic实现势必存在学科领域的跨域，且asic设计对速度、功耗与面积的要求，必然追求算法的简单易行性。因此，视频asic的设计，是在性能、成本与功耗三者间追求权衡的艺术，这是算法与架构工程师必须始终考量的问题。
memc-120hz等插帧技术由于加倍了带宽，因此从节约系统成本，降低emi等角度考量，适合集成于tcon。同时，这样做可保持原有lcd controller系统方案，避免再次开发。samsung的mcfi(motion-compensated frame interpolation)技术就是这种方案的典型案例。当然，memc集成于tcon也有其弊端。譬如，对于由24hz的movie转换成的隔行视频，在送入集成memc的tcon之前，必然经过了原普通的lcd controller的3:2下拉去隔行处理,从而无法复现顺畅的movie。而将memc置于lcd controller，则可以利用memc实现去隔行，而不需要3:2下拉，从而获得流畅的movie。但综合来看，memc集成于tcon更具成本优势。
2）扫描背光技术。
除了以插帧方式减少液晶保持时间来缓解运动模糊之外，还有其它方式改善液晶动态性能。扫描背光的基本思想是将液晶的保持型显示方式，通过背光的开关，变更为类似于crt的脉冲显示方式。这种技术可以和下面的动态背光技术相结合，同时达到改善运动模糊、提高对比度和节能的目的。
事实上，扫描背光技术面临的主要问题是背光亮度。由于背光在部分时间内关闭，必然造成感知亮度的降低，因此需要具有更高发光强度的背光源支持，这需要材料领域的技术创新。从某种意义上讲，如果解决了背光源强度的问题，扫描背光技术较memc等插帧技术更有成本优势。因为memc插帧使得带宽加倍，由此引发接口复杂、芯片面积与功耗增大等一系列问题；且扫描类型的显示技术（如等离子）根本不需要memc等倍频技术，故memc等技术增加了lcd的成本，降低了lcd的优势。
扫描背光技术的具体实现与panel关系密切，因此，最佳的方案是将其控制算法集成于tcon内，组装在液晶模组中。
3）动态对比度与动态背光技术。
传统的液晶显示，背光恒定，即使显示的是全黑的画面，背光依然开启，不仅浪费了能源，也降低了对比度（黑的不黑），暗图像有一种蒙纱的感觉。为提高对比度并节能，业界开发出了各种dbc算法。其基本原理是，通过直方图histogram统计，一方面调控背光亮度，另一方面同时调整图像的对比度。对背光调整（dimming）而言，大体分为0d,1d,2d三种类型。0d即背光系统仅由一个控制信号统一调控，成本低廉，是中低端显示产品的主要方案。1d即背光灯分成若干个水平分组，每组由各自的控制信号调控，相对0d复杂些，可获得更高的对比度增强效果和节能比例。2d调光多用于led背光系统，led背光将panel分成mxn个区域，相对独立的根据局部图像数据调整每个局部区域的背光亮度，因此能获得比1d调光更佳的对比度和节能效果，但付出的成本也越高，主要用于大尺寸高端产品。
背光的亮度调整通常有两种方法：一种是以直流电平控制背光电压，这种方式背光始终开启，缺点是对于1d和2d调光由于灯管或led的性能一致性难以保证，容易造成亮度不均；另一种是以pwm方式，使背光交替开关，pwm的频率通常是帧频的数倍，超过了人眼的辨识范围，故感受不到背光的闪烁，同时人眼对不同的占空比感知到不同的亮度。这种亮度调整方式，可克服电平调压方式的弊端。目前各厂商的panel多同时支持两种调光方式。
由于动态背光的具体实现与panel关系密切，因此，最佳的方案是将dbc做在tcon内，组装在液晶模组中。lgd正式采用了这种结构，推出了独具特色的opc方案。
综上可见，上述热点技术，大都适合于tcon集成。
lcd显示系统结构和产业结构的未来展望：
a)一方面，由于产业结构的发展惯性，lcd controller和tcon作为两个独立的子系统将继续存在并发展。
从产业结构和竞争态势角度来讲，st(genesis)、trident、nxp、micronas等公司在lcd controller高端领域的领先地位，以及mtk、mstar等公司在中低端领域的强势，都是初创公司短期内无法撼动的。值得欣慰的是，由于上述特定的产业结构，tcon作为相对独立的系统尚存一定的发展空间，tcon的算法集成度有待进一步提升。另一个值得庆幸的是dissplayport作为vesa标准，已经明确成为lvds和dvi等内外接口的替代者。dp作为新鲜血液也将给tcon注入新的活力。
未来tcon的发展必然具有如下方向：
1）以dp_rx取代管脚繁多的lvds；
2）融合odc/dbc/memc/scan backlight等复杂算法功能，提升液晶动态性能。
3）在大尺寸应用中，以point to point接口取代目前的rsds/mini-lvds等source driver接口，增加带宽，降低成本。
b)另一方面，超薄（slim）机型的时尚追求促使“机顶盒”式系统结构和产业结构的发展。
近年来，超薄lcd显示系统层出不穷，已经成为lcd时尚的最新代表。
超薄对芯片集成度和功耗提出了更高要求。为解决此问题，除了追求更大规模的集成（如将controller和tcon集成的imodule方案）外，还有另一种思路。这就是机顶盒+monitor方案。
这里所谓的“机顶盒”并非dtv领域的含义，而是将前端的afe/hdmi/vga/cvbs/s-video等接口、osd、以及video decoder、dtv decoder等解码部件集成在一起的盒子，它以dp输出解码或采样到的视频，送给monitor。
这里所谓的monitor，也并非传统意义上的pc显示器。而是一个集成了scaler、de-interlacer、odc/dbc/memc/scan backlight,以及tcon、source/gate dirver，和panel的完整显示系统。由于dp可以承载隔行/逐行各种格式和分辨率的视频（及音频），monitor中又具有de-interlacer和scaler，因此，这样的monitor可以接收任何格式和分辨率的视频，并正确显示。成为通用的显示终端。
也就是说，将视频的采集（adc）和解码（模拟的或数字的）子系统与视频显示系统完全分离，并通过高速且可远距离传输的单一dp线缆连接。从而构成灵活的液晶系统。monitor可超薄壁挂，“机顶盒”则可“隐藏”于室内的任意角落。该显示系统的控制，可通过射频遥控“机顶盒”或monitor实现，“机顶盒”与monitor之间可以通过dp的aux通道互传控制信息。用户可选配不同型号的“机顶盒”（价格相对monitor便宜的多）与monitor搭配，即使发生dtv制式的升级或更改（如mpeg2改成h.264），也不用更换价值相对巨大的monitor（显示终端）。进而，这样的机顶盒可具有多路分配功能，可以一拖多个monior，实现家庭内的多显示终端同时观看。
如果，这样一种显示系统可以推广普及，相应的视频asic的产业结构也必然发生调整。tcon与controller将集成，afe和hdmi等接口以及video decoder、dtv decoder等解码部件将呈现独立产品状态。
stm32/stm8
意法半导体/st/stm
电缆故障测试
直流电路的过流保护设计方法
工业生产中产业储罐远程监测如何实现
关于奔驰汽车的信息娱乐系统的迭代
现代光学及光子技术的应用（1）
LCD产业分析：TCON与Controller的割裂，在割裂中求生存
投射电容式触控技术为最符合Windows 7 硬体规格之解决
图灵机器人：“试爱机器人”的未来不可限量
自动驾驶人机交互与接管
NAS网络存储器的网络管理
人工智能与工业的深度融合_塑造着制造业的格局与面貌
不正确使用润滑剂对减速机的危害有哪些
空气开关、漏保 、断路器的区别
简述负电压存在的作用
三星或将拿下Mini LED市场的半壁江山?
超声波频率控制线路板电路板设计
什么是嵌入式？从事嵌入式开发容易吗？
HIOKI高低压均可测量的MR8880-21存储记录仪
3D Touch未来应用方面还有很大潜力
Xilinx SelectIO IP的GUI参数详解及应用设计
首先，粗略来看，lcd产业可分为液晶模组（俗称面板）和系统集成（oem）两个上下游关系的产业集团。液晶模组厂集成panel和tcon等电路组件，生产特定接口规格（通常是lvds，小尺寸的用ttl）和功能的液晶模组，提供给oem；oem采用各芯片厂商的lcd controller主板方案，通过lvds等接口与液晶模组相连，构成完整的tv、monitor、notebook等液晶产品。
正是因这种产业结构的界定，造就了tcon与lcd controller两套视频asic细分产业。
目前，tcon主要执行lvds转mini-lvds/rsds（以驱动source driver）、去ssc、gamma校正、dither/frc等功能。具有高附加值的产品还会增加rtc(overdrive),甚至dbc(dynamic backlight control)等算法功能。rtc对液晶的运动模糊(motion blur)有一定的缓解能力，dbc既可大幅提高液晶的动态对比度，又可节能20~30%。有代表性的是，lg display为了寻求panel的差异化，其tcon增加了所谓的opc(optimal power control)功能，本质上就是一种dbc算法。除此之外，samsung也为其tcon增加了memc-120hz功能（后面还会讲到），能显著的改善液晶的运动模糊效应。
lcd controller自然是液晶显示系统的前端核心，目前已经广泛实现了大规模集成。代表性的公司有st(收购了之前的genesis)、trident、nxp、micronas、mediatek、mstar、realtek、noveltek等。产品可集成afe/hdmi/dp/dvi等接口，video decoder、mpeg2/mpeg4/h.264 decoder等模拟或数字视频解码器，de-interlacer，scaler、3d noise reduction、color management、osd engine、csc(color space coversion, 3*3 matrix)、contrast & sharpness enhancer、frc(frame rate conversion)等功能单元。其中，nxp/trident(2009年4月收购了macronas的frc等业务)等公司还推出了支持memc-120hz的高端芯片，在大尺寸高端液晶电视上得到了普及。
从技术的角度上来讲，近年来为改善lcd保持型显示方式固有的运动模糊和对比度差等问题，热点技术有：
1）以memc为代表的插帧技术。
memc即运动估计运动补偿，是一种依靠检测视频像素的运动向量，实现插帧显示的技术，可显著改善运动模糊。
其本质是减小了液晶保持时间。这一技术首先由philips(nxp)的技术专家提出成熟的解决方案，近年才得到普及。由于需要大量的帧缓存和复杂的算法运算，实现成本相当高昂。当然，memc技术并非完美，主要的反驳者是小波理论的重要贡献者mallat博士，目前受聘于zoran的附属公司let it wave，他倡导的bandlet算法，以小波结合数值分析技术，号称性能较之memc更佳，且更简单易行。总之，利用时空相关性的创新技术，已经开始逐步取代相对简单而陈旧的motion adatptive de-interlace、h/v separate scaler、adaptive 3d noise reduction、lti/cti等技术。从研究人员的知识水平角度来看，视频asic算法的开发人员，已经更多了融入了像mallat博士这样具有高深信号与图像处理涵养和应用数学背景的高级人才,这非常有利于促进技术升级。但问题是，复杂算法与asic实现势必存在学科领域的跨域，且asic设计对速度、功耗与面积的要求，必然追求算法的简单易行性。因此，视频asic的设计，是在性能、成本与功耗三者间追求权衡的艺术，这是算法与架构工程师必须始终考量的问题。
memc-120hz等插帧技术由于加倍了带宽，因此从节约系统成本，降低emi等角度考量，适合集成于tcon。同时，这样做可保持原有lcd controller系统方案，避免再次开发。samsung的mcfi(motion-compensated frame interpolation)技术就是这种方案的典型案例。当然，memc集成于tcon也有其弊端。譬如，对于由24hz的movie转换成的隔行视频，在送入集成memc的tcon之前，必然经过了原普通的lcd controller的3:2下拉去隔行处理,从而无法复现顺畅的movie。而将memc置于lcd controller，则可以利用memc实现去隔行，而不需要3:2下拉，从而获得流畅的movie。但综合来看，memc集成于tcon更具成本优势。
2）扫描背光技术。
除了以插帧方式减少液晶保持时间来缓解运动模糊之外，还有其它方式改善液晶动态性能。扫描背光的基本思想是将液晶的保持型显示方式，通过背光的开关，变更为类似于crt的脉冲显示方式。这种技术可以和下面的动态背光技术相结合，同时达到改善运动模糊、提高对比度和节能的目的。
事实上，扫描背光技术面临的主要问题是背光亮度。由于背光在部分时间内关闭，必然造成感知亮度的降低，因此需要具有更高发光强度的背光源支持，这需要材料领域的技术创新。从某种意义上讲，如果解决了背光源强度的问题，扫描背光技术较memc等插帧技术更有成本优势。因为memc插帧使得带宽加倍，由此引发接口复杂、芯片面积与功耗增大等一系列问题；且扫描类型的显示技术（如等离子）根本不需要memc等倍频技术，故memc等技术增加了lcd的成本，降低了lcd的优势。
扫描背光技术的具体实现与panel关系密切，因此，最佳的方案是将其控制算法集成于tcon内，组装在液晶模组中。
3）动态对比度与动态背光技术。
传统的液晶显示，背光恒定，即使显示的是全黑的画面，背光依然开启，不仅浪费了能源，也降低了对比度（黑的不黑），暗图像有一种蒙纱的感觉。为提高对比度并节能，业界开发出了各种dbc算法。其基本原理是，通过直方图histogram统计，一方面调控背光亮度，另一方面同时调整图像的对比度。对背光调整（dimming）而言，大体分为0d,1d,2d三种类型。0d即背光系统仅由一个控制信号统一调控，成本低廉，是中低端显示产品的主要方案。1d即背光灯分成若干个水平分组，每组由各自的控制信号调控，相对0d复杂些，可获得更高的对比度增强效果和节能比例。2d调光多用于led背光系统，led背光将panel分成mxn个区域，相对独立的根据局部图像数据调整每个局部区域的背光亮度，因此能获得比1d调光更佳的对比度和节能效果，但付出的成本也越高，主要用于大尺寸高端产品。
背光的亮度调整通常有两种方法：一种是以直流电平控制背光电压，这种方式背光始终开启，缺点是对于1d和2d调光由于灯管或led的性能一致性难以保证，容易造成亮度不均；另一种是以pwm方式，使背光交替开关，pwm的频率通常是帧频的数倍，超过了人眼的辨识范围，故感受不到背光的闪烁，同时人眼对不同的占空比感知到不同的亮度。这种亮度调整方式，可克服电平调压方式的弊端。目前各厂商的panel多同时支持两种调光方式。
由于动态背光的具体实现与panel关系密切，因此，最佳的方案是将dbc做在tcon内，组装在液晶模组中。lgd正式采用了这种结构，推出了独具特色的opc方案。
综上可见，上述热点技术，大都适合于tcon集成。
lcd显示系统结构和产业结构的未来展望：
a)一方面，由于产业结构的发展惯性，lcd controller和tcon作为两个独立的子系统将继续存在并发展。
从产业结构和竞争态势角度来讲，st(genesis)、trident、nxp、micronas等公司在lcd controller高端领域的领先地位，以及mtk、mstar等公司在中低端领域的强势，都是初创公司短期内无法撼动的。值得欣慰的是，由于上述特定的产业结构，tcon作为相对独立的系统尚存一定的发展空间，tcon的算法集成度有待进一步提升。另一个值得庆幸的是dissplayport作为vesa标准，已经明确成为lvds和dvi等内外接口的替代者。dp作为新鲜血液也将给tcon注入新的活力。
未来tcon的发展必然具有如下方向：
1）以dp_rx取代管脚繁多的lvds；
2）融合odc/dbc/memc/scan backlight等复杂算法功能，提升液晶动态性能。
3）在大尺寸应用中，以point to point接口取代目前的rsds/mini-lvds等source driver接口，增加带宽，降低成本。
b)另一方面，超薄（slim）机型的时尚追求促使“机顶盒”式系统结构和产业结构的发展。
近年来，超薄lcd显示系统层出不穷，已经成为lcd时尚的最新代表。
超薄对芯片集成度和功耗提出了更高要求。为解决此问题，除了追求更大规模的集成（如将controller和tcon集成的imodule方案）外，还有另一种思路。这就是机顶盒+monitor方案。
这里所谓的“机顶盒”并非dtv领域的含义，而是将前端的afe/hdmi/vga/cvbs/s-video等接口、osd、以及video decoder、dtv decoder等解码部件集成在一起的盒子，它以dp输出解码或采样到的视频，送给monitor。
这里所谓的monitor，也并非传统意义上的pc显示器。而是一个集成了scaler、de-interlacer、odc/dbc/memc/scan backlight,以及tcon、source/gate dirver，和panel的完整显示系统。由于dp可以承载隔行/逐行各种格式和分辨率的视频（及音频），monitor中又具有de-interlacer和scaler，因此，这样的monitor可以接收任何格式和分辨率的视频，并正确显示。成为通用的显示终端。
也就是说，将视频的采集（adc）和解码（模拟的或数字的）子系统与视频显示系统完全分离，并通过高速且可远距离传输的单一dp线缆连接。从而构成灵活的液晶系统。monitor可超薄壁挂，“机顶盒”则可“隐藏”于室内的任意角落。该显示系统的控制，可通过射频遥控“机顶盒”或monitor实现，“机顶盒”与monitor之间可以通过dp的aux通道互传控制信息。用户可选配不同型号的“机顶盒”（价格相对monitor便宜的多）与monitor搭配，即使发生dtv制式的升级或更改（如mpeg2改成h.264），也不用更换价值相对巨大的monitor（显示终端）。进而，这样的机顶盒可具有多路分配功能，可以一拖多个monior，实现家庭内的多显示终端同时观看。
如果，这样一种显示系统可以推广普及，相应的视频asic的产业结构也必然发生调整。tcon与controller将集成，afe和hdmi等接口以及video decoder、dtv decoder等解码部件将呈现独立产品状态。
stm32/stm8
意法半导体/st/stm
电缆故障测试
直流电路的过流保护设计方法
工业生产中产业储罐远程监测如何实现
关于奔驰汽车的信息娱乐系统的迭代
现代光学及光子技术的应用（1）
LCD产业分析：TCON与Controller的割裂，在割裂中求生存
投射电容式触控技术为最符合Windows 7 硬体规格之解决
图灵机器人：“试爱机器人”的未来不可限量
自动驾驶人机交互与接管
NAS网络存储器的网络管理
人工智能与工业的深度融合_塑造着制造业的格局与面貌
不正确使用润滑剂对减速机的危害有哪些
空气开关、漏保 、断路器的区别
简述负电压存在的作用
三星或将拿下Mini LED市场的半壁江山?
超声波频率控制线路板电路板设计
什么是嵌入式？从事嵌入式开发容易吗？
HIOKI高低压均可测量的MR8880-21存储记录仪
3D Touch未来应用方面还有很大潜力
Xilinx SelectIO IP的GUI参数详解及应用设计