LCD显示器的背光与水平分析与发展趋势分析

液晶显示器概述

————》液晶显示器，LCD是液晶显示器的英文缩写。这是一种数字显示技术，可以过滤液晶和颜色的光源，并在平板上产生图像。

-”与传统的阴极射线管（CRT）相比，LCD占地面积小，功耗低，辐射小，无闪烁，视觉疲劳减轻，具有很大的发展潜力。

LCD

-”物质分为固态，液态和气态三种状态。实际上，所谓的三种状态只是粗略地划分，某些物质的固态可以细分为不同性质的状态。 ，液体也可以具有不同的“状态”。其中，人们称分子具有定向分子排列的液体为“液晶”，简称为“液晶”。

-“一般的固体晶体具有方向性，因此它们的许多物理性质也具有方向性。液晶具有固体晶体的方向性和液体的流动性。通常，如果要更改a的方向，固态晶体，必须旋转整个晶体。液晶具有流动性，其方向可以通过电场或磁场控制。

LCD显示屏的背光灯

-” LCD显示器是一种被动显示模式。液晶本身不能发光。只能通过光的穿透和反射来实现显示功能。因此，所有液晶显示器都将具有背光来照亮液晶显示屏。液晶。

LCD显示原理

-” TN型显示器使用液晶显示器中最基本的显示技术，而其他大多数类型的液晶显示器也基于TN型显示器技术的改进。相比之下，TN显示器的工作原理相对简单和其他显示技术。

-“从上图可以看出，液晶显示器由两个偏振器（一个在垂直方向上，一个在水平方向上），带有细槽的取向膜，液晶材料和导电玻璃基板。

-“在没有电场的情况下，入射光穿过偏振器形成偏振光，并且偏振方向是垂直的。当偏振光穿过液晶层时，偏振光的偏振方向分子排列的液晶层使光旋转90度，成为水平方向，该方向与下偏振片的偏振方向相同，因此可以完全穿透下偏振片到达反射镜，并且在被反射器反射后，它可以沿着原始路径返回，显示透明状态。

-“当在液晶的上下电极上施加电场时，每个液晶分子的光轴与电场的方向一致（垂直排列），从而失去了然后，从上偏振器入射的偏振光在穿过液晶时将不再旋转，当该偏振光到达下偏振器时，由于其偏振方向与下偏振器的偏振方向正交，它完全被下部偏振片吸引，无法通过而形成反射光，因此电极表面呈黑色。

-“可以看出，液晶的分子排列可以通过电场的存在或不存在来控制，从而获得明暗对比的现象，称为扭曲向列场效应，简称TNFE（扭曲向列场效应），几乎所有用于电子领域的液晶显示器都是根据扭曲向列场效应原理制成的。

-》注：TN型LCD显示屏越大，屏幕对比度越差，但是改进的STN技术可以弥补某些过程中对比度不足的问题。

STN彩色显示器的工作原理

-”纯TN液晶显示器本身只有明暗两种状态（或黑白），无法实现颜色变化。但是，由于液晶材料和液晶显示器的干涉现象的关系，亮，STN液晶显示器的颜色主要是浅绿色和橙色，不能满足彩色显示的要求。

-”但是，如果在传统的单色STN液晶显示器上添加滤色器，则单色显示矩阵中的每个像素（像素）被分为3个子像素（sub-pixel），然后通过滤色镜显示红色，和蓝色的三种原色，然后根据三种原色的比例进行调和以显示彩片。

-”通过对液晶显示原理的分析，STN利用电场改变扭曲了180度以上的液晶分子的排列，从而达到改变光学旋转状态的目的。场通过逐行扫描来改变电场，因此，当电场反复改变电压时，每个点的恢复过程很慢，会引起余辉，用户可以感觉到拖尾（余辉）现象， “伪彩色”。

————》因为DSTN显示器上的像素信息是由屏幕左右两侧的整行晶体管控制的像素显示的，并且每个像素都不发光，所以它是无源像素。因此响应速度不是很快，刷新后屏幕更容易留下鬼影，其对比度和亮度也相对较低，所见图像比CRT显示器暗得多。

TFT显示屏

-“ TFT（ThinFilmTransistor）-LCD是一种有源矩阵液晶显示设备。彩色液晶显示设备分为单色和多色（全色）两种类型。在全色实现中的成熟技术是“，该场呈黑色。

-》虽然静态驱动方法与LED显示驱动器有些相似，但与数码管驱动器也有很大不同。对于数码管，将恒定电压施加到LED的两端以将其打开或控制其亮度或暗度。 LCD的两端无法加载恒定的直流电压，这会增加驱动的复杂性。

-“通常，将交替的方波信号添加到LCD的公共极点，如下图所示

-”通过控制前极电压的变化，在液晶显示器的两极之间产生幅度为两倍的方波信号，从而实现了液晶显示器的亮度/暗度控制。

动态驱动方法

-“动态驱动实质上是矩阵扫描，可用于多维点矩阵显示。点矩阵显示是将液晶放置在垂直条形电极之间，并通过条带的交叉点的组合来显示电极，可以形成图形和各种字符如果此显示方法仅对具有实际点的行和列施加电压，则非显示点也会由于电压而产生“交叉效应”，从而降低对比度。通常在未选择的位置，施加低于阈值的电压以消除“交叉效应”的影响。

STN灰度计时

————》 STN显示屏试图通过控制信号的占空比来显示灰度和彩色。扫描时，每条数据线都对应于屏幕上的一个点。该点的颜色按相位进行尝试。它会根据数据线中传输信号的占空比动态扫描出。

-”因此，灰度液晶屏和黑白液晶屏在结构和控制时序上没有区别，只是扫描方式不同。用户可以设置液晶扫描控制器来实现灰度或黑白液晶屏不同的模式。

-”“典型的8位STN显示器的扫描顺序如下图所示。可以看出，对于灰度STN显示器，主要有5种扫描信号。通过设置相关寄存器LCD控制器可以根据同步信号逐行传输显示数据。

彩色STN计时

-“首先是320 * 240分辨率的显示屏，点阵排列图

-“从图中可以看出，一块320 * 240色的STN显示屏在水平方向上有960像素，在垂直方向上有240像素。然后，对于具有8位数据线的LCD屏幕，数据线和显示屏中点之间的对应关系如下所示

-”从上图可以看出，彩色STN屏幕的输出信号是8条数据线依次输出红，绿，蓝三种原色的数据，可以实现彩色显示通过控制这三种颜色的深度，其控制原理类似于灰度液晶的真实原理（也由占空比控制）。

TFT的计时

-》》 TFT显示器的扫描顺序与STN显示器的扫描顺序不同，扫描信号如下

-”在色彩控制方面，TFT显示器不同于STN显示器。TFT显示器不通过控制信号占空比来控制色彩深度。色彩深度完全由二进制数据表示，即每个时钟的输入数据（VCLK）仅对应一个点的颜色。

-”例如，一个16位TFT显示屏，扫描数据线和屏幕点之间的对应关系如图所示。

-”“扫描数据线与16位TFT屏幕中屏幕对应点之间的关系

————》 16位TFT屏幕5：6：5数据分配比例

LCD字符显示缓存

-” LCD字符显示是在LCD上以点矩阵图形显示字体库中的字体（中文或英文）。其显示原理和图形显示方法相同，只需要显示字体即可。将其作为图像并显示在LCD屏幕上。

-“常用汉字点阵字体文件包括16 * 16点阵HZK16文件，根据汉字区号从小到大将所有汉字存储在国家标准区号表中，每个汉字是32个字节，每个区域94个汉字。

-”在计算机中，汉字以内部代码的形式存储，每个汉字为两个字节，其中，第一个字节表示区域代码，第二个字节表示位代码。为了与ASCII码区分开来，区号和位码都从A1H（ASCII码小于80H）开始。

-”这样，从机器内部代码中减去A0A0即可得到汉字的位置代码。具体的计算公式为：

Position =（94 *（qh-1）+ wh-1）*一个汉字字节数

-”因为字体的显示方法与以点矩阵显示图像的想法相同，所以中文字体占用的字节数会随着汉字的大小而变化。

基于帧缓冲的LCD驱动程序

-“上面介绍了液晶显示器的基本原理和驱动基础。它们都是基于裸机的，但是当在嵌入式linux系统下运行时，我们只需要将显示的数据写入显示缓冲区中，特定格式。相应的屏幕上会出现预期的显示图像。

-”在软件设计级别，人们的主要工作是准确获取显示缓存的地址并对其执行相应的操作。实际上，Linux为显示设备提供了一种特殊的驱动程序，称为Framebuffer设备驱动程序。

————》 Framebuffer是Linux2.2.xx内核版本之后出现的驱动程序接口。该接口显示设备被抽象为帧缓冲区（用于显示缓冲区的统一接口）。该应用程序不需要了解有关底层硬件的任何信息，它只处理由Framebuffer抽象的接口，这大大减少了GUI接口程序的移植工作。

-“对于用户来说，帧缓冲区可以看作是显示存储器的图像。映射过程地址空间后，可以直接进行读写操作，并且操作结果也可以立即反映出来。在屏幕上。

-”在嵌入式Linux中，几乎所有的GUI都基于Framebuffer（帧缓冲区）。Framebuffer驱动程序不向用户提供任何与图形相关的API，它仅在LCD上显示缓冲的数据。

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