1. 液晶显示原理

TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)即薄膜晶体管液晶显示器，是微电子技术与液晶显示器技术巧妙结合的的一种技术。

目前主流的LCD显示器都是TFT-LCD，是由原有液晶技术发展而来。TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关，以此做到完全的单独控制一个像素点，液晶材料被夹在TFT阵列和彩色滤光片之间，通过改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度和色彩，如下图

1.1 像素的颜色表示

它是用 RGB 三原色(红、绿、蓝)来表示的，在不同的BPP 格式中，用不同的位来分别表示 R、G、B，如下图所示：

对于 32BPP，一般只设置其中的低 24 位，高 8 位表示透明度，一般的 LCD 都不支持。
对于 24BPP，硬件上为了方便处理，在 Framebuffer 中也是用 32 位来表示，效果跟 32BPP 是一样的。
对于 16BPP，常用的是 RGB565；很少的场合会用到 RGB555，这可以通过 ioctl 读取驱动程序中的 RGB位偏移来确定使用哪一种格式。

1.2 颜色怎么发给lcd

假设每个像素的颜色用32位来表示，那么一个lcd的所有像素点有xres * yres个，
需要内存为：xres * yres * 32 / 8 bytes,也就是要显示所有像素的颜色，就需要这么大的内存，这块内存就被称为framebuffer。
如下图

2. 真实LCM结构

是LCM,没敲错。跟LCD什么关系呢？LCM（LCD Module）即LCD显示模组、液晶模块，是指将液晶显示器件,连接件，控制与驱动等外围电路，PCB电路板，背光源,结构件等装配在一起的组件。
先看看ILI9881C和ILI9481两款IC的内部结构图

上图其中几个概念简单说明
GRAM
为什么要贴两张结构图？心细如发的你肯定发现了ILI9481内部结构图多了个红框。没错，这就是两款IC的主要区别，ILI9881C没有GRAM，而ILI9481有。
GRAM：graphics RAM，即图像寄存器，在驱动TFT—LCD显示的芯片ILI9481中，存储要显示的图像。
对于功能强大的主控，有lcd控制器，可以外接DDR，可以在ddr中建一个framebuffer，图像放里面，然后传给lcd显示。对于MCU，没有外接DDR，内存也很小，图像放哪里呢？就传给LCM的GRAM。

source driver

主控给过来的图像最终是要显示到TFT(薄膜晶体管)上的，这部分工作就由source driver来做。
source driver的主要功能是当gate driver将液晶显示屏行一行一行的薄膜晶体管打开时，将位于液晶显示屏上的液晶电容与存储电容充电到所需要的灰阶电压。而source driver这个名字的由来，则是因为此驱动是连接到TFT的source端，所以才叫做source driver。

TCON
TCON(timing controller)就是时序控制器，每个LCM都需要有一个TCON，主控发送过来的RGB数据，TCON经过单独帧、校正颜色和亮度处理后将其发往DDIC（Source driver/Gate driver）；
TCON在以下方面发挥作用：亮度（HDR），颜色，刷新率，电源等。

3. TFT-LCD的时序

先看看时序图

每个VSYNC信号表示一帧数据的开始；每个HSYNC信号表示一行数据的开始，无论这些数据是否有效；每个VCLK信号表示正在传输一个像素的数据，无论它是否有效。数据是否有效只是对CPU的LCD控制器来说的，LCD根据VSYNC、HSYNC、VCLK不停的读取总线数据并显示。

如果你看上面的图比较模糊的话看下面的,一个480x800的屏的porch参数：

重要参数说明：

• VCLK：数据同步时钟
• HSYNC：水平同步信号
• VSYNC：垂直同步信号
• VDEN：数据使能信号
• HSPW(horizontal sync pulse width)：表示水平同步信号的宽度，用DCLK个数计算。
• HBPD(horizontal back porch)：表示从水平同步信号结束到一行的有效数据开始之间的DCLK的个数。
• HFPD(horizontal front porth)：表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始之间的DCLK的个数。
• VSPW(vertical sync pulse width)：表示垂直同步脉冲的宽度，用TH个数计算。
• VBPD(vertical back porch)：表示在一帧图像开始时，垂直同步信号开始以后的无效的TH个数。
• VFPD(vertical front porch)：表示在一帧图像结束后，垂直同步信号开始以前的无效的TH个数。

4. LCD接口

常用的接口：TTL（RGB）、LVDS、EDP、MIPI等
TTL（Transistor Transistor Logic）即晶体管-晶体管逻辑，TTL电平信号由TTL器件产生。TTL器件是数字集成电路的一大门类，它采用双极型工艺制造，具有高速度、低功耗和品种多等特点。
TTL接口属于并行方式传输数据的接口，采用这种接口时，不必在液晶显示器的驱动板端和液晶面板端使用专用的接口电路，而是由驱动板主控芯片输出的TTL数据信号经电缆线直接传送到液晶面板的输人接口。由于TTL接口信号电压高、连线多、传输电缆长，因此，电路的抗干扰能力比较差，而且容易产生电磁干扰（EMI）。在实际应用中，TTL接口电路多用来驱动小尺寸（15in以下）或低分辨率的液晶面板。TTL最高像素时钟只有28MHz。

TTL是信号时TFT-LCD唯一能识别的信号，早期的数字处理芯片都是TTL的，也就是RGB直接输出到TFT-LCD。

驱动板TTL输出接口中一般包含RGB数据信号、时钟信号和控制信号这三大类信号。如下图所示：

LVDS，即Low Voltage Differential Signaling，是一种低压差分信号技术接口。克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅（约350mV）在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit／s的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。
LVDS信号有数据差分和时钟差分信号组成。如下图所示：

MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。

MIPI - DSI （Display Serial Interface）定义了一个位于处理器和显示模组之间的高速串行接口，具备单一接口驱动4块显示屏的能力，以及对缓冲和非缓冲面板的支持。

MIPI接口物理连接方式如下图：

5. LCD常用到的知识点

1. 残影
   残影是指画面切换之后前一个画面不会立刻消失而是慢慢不见的现象，残影与反应时间不算同一件事，残影可能要两三秒后才会完全消失，而液晶的反应时间是十几到几十毫秒。一个设计得好的液晶显示器，就算反应时间是 15+35ms，也不可能让使用者看到残影。
   残影发生机制有些复杂，通常是同一画面显示太久的情况下液晶内的带电离子吸附在上下玻璃两端形成内建电场，画面切换之后这些离子没有立刻释放出来，使得液晶分子没有立刻转到应转的角度所造成。另外一种可能情况则是因为画素电极设计不良，使得液晶分子在状态切换时排列错乱，这种情况之下也有可能看到残影。
   

2. 坏点(dot defect)
   所谓坏点, 是指液晶显示器上无法控制的恒亮或恒暗的点，坏点的造成是液晶面板生产时因各种因素造成的瑕疵可能是颗粒物落在面板里面，可能是静电伤害破坏面板，可能是制程控制不良等等等。坏点分为两种:亮点与暗点。一般来说，亮点会比暗点更令人无法接受，所以很多厂商会保证无亮点，但好象比较少保证无暗点的，有些面板厂商会在出货前把亮点修成暗点。
   面板厂商会把有坏点的面板降价卖出，通常是无坏点算A grade，三点以内算B grade，六点以内算C grade。
   市场上现在好多公司做平板，用IPAD2、IPAD3、MINIPAD的屏，然后在宣传产品时拿苹果说事，跟苹果比较，国内这些公司真实搞笑。其实他们用的屏就是生产过程中苹果检验通不过的屏，比如苹果只用A+的屏，A-包括A-以下等级的屏，都流入市场，国内的平板都是垃圾，虽然我也一直做这些东西，环境不好。
   

3. mura

   mura本来是一个日本字，意思不均匀，有斑点，随着日本的液晶显示器在世界各地发扬光大。mura是指显示器亮度不均匀造成各种痕迹的现象，最简单的判断方法就是在暗室中切换到黑色画面以及其它低灰阶画面，然后从各种不同的角度用力去看，有问题的显示器比较容易看出。
   

4. 色饱和度 (color gamut)
   色饱和度是指显示器色彩鲜艳的程度，显示器是由红色绿色蓝色三种颜色光来组合成任意颜色光，如果RGB三原色越鲜艳, 则该显示器可以表示的颜色范围就更广。
   

5. 亮度
   亮度是指显示器在白色画面之下明亮的程度，单位是cd/m^2, 或是nit。亮度是直接影响画面品质的重要因素。一个明亮的显示器即使色饱和度比较差或颜色偏黄等其它不利因素，还是有可能看起来画面会比较漂亮。
   亮度跟灯光有关了，灯管有寿命的，尤其是比较早的CCFL背光的，时间久了会发黄，这个如果家里有比较老的显示器就能明显的感受到。
   

6. 视角
   液晶显示器由于天生的物理特性, 使得使用者从不同角度去看时画面品质会 有所变化. 与正看时相比, 斜看的时候, 转到当画面品质已经变化到无法接受的临界角度时, 称之为该显示器之视角.
   

7. 色温(color temperature)
   色温是用来形容显示器的白色的颜色，不限于LCD, 所有的显示器都通用，当显示器的颜色与黑体的温度高到某一绝对温度时所发出来的光一样时，称为该显示器的色温等于该温度。比如说，当显示器的白色设计成接近，黑体在温度6500K的时候所发出来的光颜色(接近晴天时上午的太阳光)，称为该显示器的色温为6500K。
   色温越低颜色会越偏黄色，色温越高颜色会越偏蓝色，一个色温偏高的显示器在秀图片的时候整个画面看起来色调就会偏蓝。
   

8. Gamma Curve
   Gamma curve是指不同灰阶与亮度的关系曲线。把零到二五五灰阶当x轴, 亮度当y轴, 画出来的曲线就叫做gamma curve. Gamma curve通常不会是一条直线,因为人眼对不同亮度有不同辨识的效果, 比如说低亮度的辨识能力较高(一点点亮度变化就有感觉)。

9. 极化
   所谓液晶极化，实际上就是液晶电介质极化。
   现象一：液晶长期静止某一个画面的时候，切换到灰阶画面的时候，出现屏闪现象，屏闪一定时间后消失。
   现象二：同样长期静止某一个画面的时候，出现四周发黑中间发白现象，业内也称为黑白电视框异常或四周mura。
   现象三：也会出现残影现象。
   现象四：非法关机的时候，重新上电出现闪屏，屏闪一定时间后消失。

参考链接：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/291539742
https://blog.csdn.net/xubin341719/article/details/9125799
https://blog.csdn.net/xubin341719/article/details/9125583

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