LCD液晶显示屏

文章概述
基础概念
- 光学三原色
- 像素
- 液晶
- 图片数据
老式电视机显像原理
- 显像原理
- 像素点
液晶屏显示原理
- 单色显示
- 色彩显示
- 画面显示
- LCD屏简单组成
- LCD屏描述参数
LCD屏通用时钟（LCD屏扫描时序）

文章概述

本篇文章描述的立身点是在LCD液晶屏这一边，也就是从屏的角度去描述一些专业性的问题，旨在让读者明白显示屏相关的基础知识，为后续显示屏的驱动打好物理基础。
这里要着重说一下，文章的立身点在LCD液晶屏这一边，因为后续从驱动角度讲驱动的时候，会和屏这边侧重点有所差别，讲到的时候也会提出来，这里是提前备注一下，希望大家能够区分一下。
文章基本内容思维导图如下：

基础概念

光学三原色

光学三原色（RGB：红、绿、蓝）混合后，组成显示屏显示的颜色，三原色同时相加为白色。
将RGB三原色的色光以不同的比例相加，以产生多种多样的色光。

像素

像素是指在一个由数字序列表示的图像中的一个最小单位。也就是一个图像数据中的一个最小单位。
比如一个468*640像素的图片，一个像素就是这个二维图片数据中的一个坐标点。

液晶

液晶是一种介于固体和液体之间的物质，当通电时，液晶体分子排列的井然有序，光线就可以和容易的通过，
当断电时，液晶体分子排列的比较混乱，会阻止光线通过。总结：1、液晶特性就是通电透光、断电阻光。2、液晶本身不发光：因此显示需要提供光源。

图片数据

LCD显示效果

总结：1、图片是一个二维坐标（行和列），每个坐标点构成了图片的一个像素2、RGB格式：每个像素有三个原色值组成（RGB三色分别用8bit描述）

老式电视机显像原理

显像原理

现在图像的显示都是用的动态扫描的方式，老式电视机显像管（CRT阴极射线管），通过帧同步信号和行同步信号的控
制，电子枪的电子束逐行逐点扫描，把电子打到了荧光点上，荧光点发光，通过视觉暂留的作用，我们就看到了一幅画
面。总结：1、图片动态扫描：逐点逐行的显示每一个荧光点。2、电子枪以模拟的方式显示图片：通过电路的控制，电子束可以任意的移动。3、整个荧光屏由一个一个的荧光点组成。

像素点

上面老式大头电视机的显像原理中，显示屏由N多个荧光点组成，这些个荧光点就是显示屏的最小显示单元，这些个点
就是像素点。总结：1、像素点是显示屏的最小显示单元2、单色显示：像素点只有亮灭两种，没有丰富颜色显示

液晶屏显示原理

单色显示

LCD屏和荧光屏类似，都是用的动态扫描的方式，只不过电视机显像管是模拟方式的，通过电路控制，电子束可以任意
的移动，但是LCD是数字式的，只有位置固定的电流通路，所以只能通过电路矩阵逐行扫描，不能逐点，即一行上所有
点同时工作。总结（LCD屏和电子荧光屏区别）：1、LCD用的数字方式扫描，荧光屏是模拟方式扫描2、LCD屏位置固定：位置固定的电路矩阵3、LCD屏逐行扫描4、通过控制电路电压的方式控制像素点的亮灭

色彩显示

利用光学三原色原理，每个显示单元都有3个液晶显示单元格：红黄蓝，控制他们按照三原色原理显示的量不同，显示单
元格就呈现出了不同的颜色。

画面显示

上面描述了单个像素点的显示原理，对于一副完整的画面，实际上就是一副图片，它有N多个像素组成，每个像素对应
到图片上就是1个或多个物理像素点（图片分辨率和屏分辨率不同的情况下，就不是1对1了），这就需要一个控制电路
去控制电路矩阵完成一副画面的显示。这个显示控制电路就叫做LCD驱动器。上面环节阐述了图片在物理层面的显示，但是图片数据是一个逻辑数字数据，将它转换成LCD驱动器识别的控制信号，
LCD驱动器才能完成对电路矩阵的控制，完成一副图片的显示，将图片数据转换成控制信号的部件就叫做LCD控制器。总结：1、图片数据是逻辑数字数据：一个像素点由RGB三原色值描述（一字节描述一个原色值）2、LCD驱动器：根据控制信号，控制电路矩阵扫描出一副图片。3、LCD控制器：将图片数据转换成控制电路的控制信号。

LCD屏简单组成

LCD屏描述参数

1、分辨率：行和列上的像素点
2、尺寸：有效显示区对角线长度
3、色位：一个像素点用多少bit描述（常见就是RGB 24bit）
4、帧刷新率：一秒钟可以刷多少帧画面（一帧画面刷新时间就是刷新率倒数，单位ms）

LCD屏通用时钟（LCD屏扫描时序）

通过上述显示原理的介绍，我们可以知道，LCD屏的显示，是由一定的时钟逻辑来控制的：逐行逐帧的刷新显示，在完成一帧画面扫描的过程中，会涉及到以下时钟概念（单位是1个像素周期），并且这些时钟概念对屏的显示都是通用的：

HSYNC： 行同步信号，标识开始一行数据的扫描显示；
HBP： 行后肩，表示HSYNC行同步型号开始后，DE数据使能前（必须DE使能后才开始数据显示），这中间的时间（并不是说行同步型号开始了，你就立马能开始一行数据的显示了，可以理解成必须要在行同步信号开始的情况下，才能开始行数据显示，那么这就是一个先后的顺序，为了保证这个先后的顺序，就需要HSYNC和数据开始显示中间要有一段时间）；
HFP： 行前肩，表示一行有效数据显示结束（DE禁用），到下一个HSYNC开始这中间的时间（根据分辨率，一行的像素点个数是已知的，有数的，可以理解成为了确保每个点都显示结束了，就需要先结束数据显示，后停止HSYNC行同步信号，那么后肩的概念就是如此）；
VBP： vertical back porch，帧同步信号前肩（VSYNC开始，到DE使能）；
VFP： vertical front porch，帧同步信号后肩（DE禁用，到VSYNC开始）
VSYNC：：帧同步信号，标识开始一帧数据扫描显示；
VSPW： vertical sync pulse width，帧同步信号宽度（占多少个像素周期）；
HSPW： horizontal sync pulse width，行同步信号宽度（占多少个像素周期）；

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