1. LCD简介

（1）LCD（Liquid Crystal Display）俗称液晶。

（2）液晶是一种材料，液晶这种材料具有一种特点：可以在电信号的驱动下液晶分子进行旋转，旋转时会影响透光性，因此我们可以在整个液晶面板后面用白光照（称为背光），可以通过不同电信号让液晶分子进行选择性的透光，此时在液晶面板前面看到的就是各种各样不同的颜色，这就是LCD显示。

（3）被动发光和主动发光，有些显示器（譬如LED显示器，CRT显示器）自己本身会发光称为自动发光，有些（LCD）本身不会发光只会透光，需要背光的协助才能看起来是发光的，称为被动发光。

（4）液晶应用领域：电视机、电脑显示屏、手机显示屏、工业显示屏等...

2. 其他主流显示设备（LED、CRT、等离子、OLED）

（1）CRT 阴极摄像管显示器。

（2）等离子显示；未成为主流

（3）OLED；可以做成柔性的，目前未成为主流，但是很有市场潜力

（4）LED：主要用在户外大屏幕。对比度比较高，每一个都可以自己发光

（5）LCD：目前是主流显示器

3. LCD的显示原理和特点（液晶分子透光+背光）

（1）白光其实是由各种不同颜色的光组成的，所以白光被选择性透光之后可以产生 各种不同颜色的光。

4. LCD的发展史和种类（TN/STN/TFT）

（1）TN最早。坏处是响应性不够好，有拖尾现象。

（2）STN是TN的升级版。有效解决拖尾现象，显示更清晰。

（3）TFT的最大特点就是超薄。超薄手机。

（4）TFT技术之上发展出来很多更新的技术。

5. LCD的接口技术

5.1 本质上都是TTL信号

（1）什么是TTL接口：+5V表示逻辑1,0V表示逻辑0，这种就叫TTL电平，和COMS电平想对比。

（2）SoC的LCD控制器硬件接口是TTL电平的，LCD这边硬件接口也是TTL电平的。所以他们俩本来是可以直接对接的，手机、平板、开发板都是这样直接对接的（一般用软排线连接）。

（3）TTL电平的缺陷就是不能传递太远

5.2 RGB接口详解

（1）VD[23:0]：24根数据线，用来传输图像信息。可见LCD是并行接口，速率才够快。

（2）HSYNC（水平同步信号）

（3）VSYNC（垂直同步信号）：时序信号线，为了让LCD能够正常显示给的控制信号

（4）VCLK（像素时钟）：LCD工作时需要主板控制器给LCD模组一个工作时钟信号，就是VCLK。

（5）VDEN（数据有效标志）；时序信号，和HSYNC、VSYNC结合使用。

（6）LEND（行结束标志，不是必须的）;时序信号，非必须，譬如x210接口就没有。

 

6. LCD如何显示图像

6.1 像素（pixel）

（1）像素就是组成图像的最基本元素，或者说显示中可以被控制的最小单位，整个图像就是由很多个像素组成的。

（2）像素可以被单独控制，或控制其亮或不亮（单色屏）、或控制其亮度强弱（譬如亮50%，35%，这样叫灰度屏，以前的黑白电视机）、或控制其显示一定的颜色（这就是我们现在最常用的彩色显示屏）。图像是一个个的像素组成的，我们要在显示器上显示一个图像，就是把这个图像离散化成一个一个的点，然后把各个点的颜色对应在显示器的像素上。

总结：像素很重要，整个显示图像是由一个个的像素组成的。我们要在显示器上显示一个图像，就是把这个图像离散化成一个一个的点，然后把各个的颜色对应在显示器的像素上。

6.2  扫描

（1）扫描是一个动作而不是一个名字，扫描就是依次将颜色数值放入屏幕中所有的像素的这个过程。

（2）扫描这个词是由最早的CRT显示器遗留下来的，到了LCD显示器的年代本来已经失去意义了，但是我们还是延续着这么叫。

（3）显示器的扫描显示原理依赖于人眼的视觉暂留。只要显示器扫描频率大于人眼的发现频率，人眼看到的图像就是恒定的。如果扫描频率偏小人眼就会看到闪动。（扫描频率的概念叫做刷新率）。

6.3 驱动器&控制器

（1）LCD驱动器一般和LCD显示面板集成在一起（本来是分开的，做面板的是只做面板的，譬如说三星、LG、台湾的友达、奇美是做面板的；驱动器也由专门的IC厂商生产；集成厂商买来了面板和驱动器后集成在一起做成LCD屏幕），面板只负责里面的液晶分子旋转透光，面板需要一定的模拟电信号来控制液晶分子，LCD驱动器芯片负责给面板提供液晶分子的模拟电信号，驱动器的控制信号（数字信号）来自于自己的数字接口，这个接口就是LCD屏幕的外部接口。

（2）LCD控制器一般集成在SoC内部，它负责通过数字接口向远端的LCD驱动器提供控制像素显示的数字信号。LCD控制器的关键在于时序，它必须按照一定的时序和LCD驱动器通信，LCD控制器受SoC控制，SoC会从内存中拿像素数据给LCD控制器并最终传给LCD驱动器。

6.4  显示内存（简称：显存）

（1）SoC在内存中挑选一段内存（一般来说是程序 员随便挑选的，但是挑选的时候必须符合一定规矩），然后通过配置将LCD控制器和这一段内存（以后称为显存）连接起来构成一个映射关系。一旦这个关系建立之后，LCD控制器就会自动从显存中读取像素数据传输给LCD驱动器。这个显示的过程不需要CPU的参与。

（2）显示体系建立起来后，CPU就不用再管LCD控制器、驱动器、面板这些东西了；以后CPU就只关心显存了，因为我只要把显示的图像像素丢到显存中，硬件就会自动响应（屏幕上就能自动看到显示的图像了）

总结：LCD显示是分为2个阶段的；第一个阶段就是建立显示体系的过程，目的就是CPU初始化LCD控制器使其和显存联系起来构成映射；第二个阶段就是映射建立之后，此阶段主要任务是将要显示的图像丢到显存中去。

6.5  LCD的六个主要时序参数

6.5.1 LCD显示单位：帧（frame）

（1）显示器上一整个画面的内容称为一个帧（frame），整个显示器工作时是一帧一帧的在显示的。

（2）电影实际就是以每秒钟24帧的速度在播放图片。

（3）帧内数据：一帧分为多行，一行分为多个像素，因此一帧图像其实就是多个像素组成的矩阵。

（4）帧外数据：整个视频由很多个帧构成，最终播放视频时逐个播放各个图像帧即可。

6.5.2 LCD显示一帧图像的过程

（1）首先把帧分为行，然后再把行分为像素，然后逐个像素去显示。（显示像素：其实就是LCD驱动器按照接收到的LCD

控制器给的显示数据，驱动一个像素的液晶分子旋转，让这个像素显示出相应的颜色值的过程）

（2）关键点：LCD控制器和驱动器之间一次只能传一个像素点的显示数据。所以一帧图像在屏幕上其实是串行的依次被显示上去的，不是同一时间显示出来的。

6.5.3  为了向前兼容出现的六个时序参数

HSPW  水平同步信号脉宽

HBPD   水平同步信号前肩

HFPD    水平同步信号后肩

VSPW    垂直同步信号脉宽

VBPD    垂直同步信号前肩

VFPD     垂直同步信号后肩

（1）一行的通信过程是这样的：LCD控制器先发送一个HSYNC高电平脉冲（脉冲宽度是HSPW），脉冲告诉驱动器下面的信息是一行信息。然后开始这一行信息，这一行信息包括3部分；HBPD+有效行信息+HFPD。其中前肩和后肩都属于时序信息（

和LCD屏幕具体有关），有效行信息就是横向分辨率。所以你可以认为一行总共包含4部分：HSPW+HPBP+有效行信息+HFPD。

（2）一帧图像由多个行组成，每个行都是上面讲的这个时序。

（3）一帧图像的通信过程是这样的  ：整个帧图像信号分为4部分；VSPW+VBPD+帧有效信号+VFPD

VSPW是帧同步信号宽度，用来告诉驱动器一帧图像要开始了；VBPD和VFPD分别是垂直同步信号前后肩。

（4）

 

6.7  LCD显示的主要相关概念

6.7.1 像素（pixel）

（1）整个图像是由一个个的像素组成的，像素就是一个显示点。

6.7.2 像素间距（pitch）

（1）Picth是连续2个像素的像素中心的距离。一般的像素是方形的，所以横向pitch和纵向的pitch一样的。但是也有不一样的。

（2）像素间距会影响屏幕的最佳观看距离。像素间距大的适合远距离看，像素间距小的适合近距离看。

6.7.3 分辨率（resolution）

（1）整个屏幕的横向和纵向的像素个数就叫分辨率，譬如X210开发板用的屏幕是800*480。

（2）屏幕尺寸和分辨率无关的，像开发板的屏幕尺寸是7寸的（纯屏幕对角线尺寸是7英寸）。

6.7.4 清晰度

（1）清晰度是一个主观概念，是人眼对显示效果的一个主观判断。说白了就是看起来感觉清晰不清晰。

（2）客观来讲，清晰度由分辨率和像素间距共同决定。一般的，屏蔽尺寸固定时分辨率越高越清晰，分辨率越低就越不清晰；

分辨率固定下，屏幕尺寸越小越清晰，越大越不清晰。

（3）清晰度还由其他很多因素共同决定。

6.7.5 像素深度（bits per pixel简称bpp）

（1）一个像素在计算机中由多少个字节数据来描述。

（2）计算机中用二进制位来表示一个像素的数据，用来表示一个像素的数据位越多，则这个像素的颜色值更加丰富、分的更细，颜色深度就更深。

（3）一般来说像素深度有这么几种：1位、8位、16位、24位、32位。

 

6.8  颜色在计算机中的表示

6.8.1 颜色的本质

（1）颜色是主观存在，颜色其实是自然光在人的眼睛中和大脑中产生的一种印象。

（2）颜色的本质决定于光的波长，

6.8.2 自然光的颜色是连续的

（1）光的波长是连续的，导致颜色也是连续的。理论上，只要你的眼睛分辨能力足够好，可以在自然界中发现无数种颜色。

6.8.3 计算机中的颜色是离散的

（1）计算机中不可能存储无数种颜色，所以必须将颜色有限化，所以就用有限种颜色来代表自然界中的无限种颜色。这个理论非常类似于之前学过的AD转换。

（2）这种离散化表达颜色的缺点是不够真实，漏掉了很多种颜色。因此计算机中所能表达的颜色没有自然界中丰富（计算机屏幕上显示的图像和真实图像有差别）

（3）计算机所能表达的颜色种类个数，这个参数叫：像素深度bpp。

6.8.4 常见像素深度：1位、8位、16位、24位、32位

1位：用1个二进制位来表示颜色，有颜色和没有颜色，这种就叫单色显示。示例就是小饭店、理发店门口的LED屏。

8位：用8个二进制位来表示颜色，此时能表示256种颜色。还不能表示颜色，这种叫灰度显示。这时候是黑白的，没有彩色

，我们把纯白到纯黑分别对应255到0，中间的数值对应不同的灰。示例就以前的黑白电视机。

16位：用16个二进制位表示颜色，此时能表示65536种颜色。这时候就可以彩色显示了。一般是RGB565的颜色分布（用5位二进制表示红色、用6位二进制表示绿色、用5位二进制表示蓝色）

补充：颜色的组成，三元色（三基色）是RGB，