1. 背景

   在做嵌入式开发时，经常用到 LCD 显示屏，因为用户只能看得懂显示屏中的画面。因此，熟练掌握显示屏原理是非常有必要的，所以让我们来揭开LCD 显示屏的神秘面纱，进而达到完全掌控的目的。本章之讲解 LCD 显示原理以及显示时序。

2. 基本概念

2.1 LCD 是什么

LCD（Liquid crystal display）,翻译过来就是液体晶体显示，也就是液晶显示器，LCD 显示器具有功耗低、体积小、承载的信息量大以及不伤眼的优点，因此他成为现在的主流电子显示设备尤其是在嵌入式设备中的应用。液晶是一种固体与液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是他的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此称为液晶。如果给液晶施加电场，就会改变它的分子排列，从而改变光线的传播，配合偏振光片，它就具有控制光线透过率的作用，再配个彩色滤光片，改变施加给液晶电压大小，就能改变某一颜色透光量的多少。利用这种原理，做出可控红、绿、蓝光输出强度的显示结构，把三种显示结构组成一个显示单位，通过控制红绿蓝的强度，可以使该单位混合输出不同的色彩，这样一个显示单位被称为像素，也就是说一个像素中包含了 R、G、B 这三种显示单位，通过改变三种颜色的比例，混合出各种颜色。液晶是不发光的，所以需要有一个背光灯提供光源，光线经过一些列处理过程才到输出，所以输出光线的强度是比光源的强度低很多。而且这些处理过程会导致显示方向比较窄，也就是它的视角较小，从侧面看屏幕会看不清它的显示内容。

   2.2 LED 与 OLED 显示器

LED 点阵显示器不存在以上LCD 显示器的问题，LED屏不需要背光灯，LED 点阵彩色显示器的单个像素点内包含红绿蓝三个LED 灯，通过控制这三个灯的亮度，实现全彩的输出，多个像素点进而构成了一整个屏幕。由于每个像素点都是LED 灯发出的光，因此在户外白天也特别清晰，但由于LED灯体积庞大，导致屏幕像素密度很低，因此他一般只适合广场上的巨型显示器，当我们走进看时，就会发现屏幕上很多小的LED灯。
OLED (Organic Light Emitting Diode)，它采用的像素单元是有机发光二极管，所以像素密度比普通LED 点阵像是器高的多，因此，也画质也较为细腻。

OLED 显示器同样不需要背光源、对比度高、轻薄、视角光以及响应速度框等优点，但是成本更高，我们玩个0.96 寸的 OLED 屏幕都得十几块。

2.4 显示器基本参数

一、像素

像素是组成图像的基本单元要素，显示器的像素指它成像小的点。

二、分辨率

 一些嵌入式设备的显示器通常以"行像素值 X 列像素值" 表示屏幕的分辨率。如分辨率 800x480 表示该显示器的每一行有 800 个像素点，每一列有 480 个像素点， 也可理解为有 800 列，480 行。

三、色彩深度

色彩深度是指显示器的每个像素点能表示多少种颜色，一般用"位"（bit）表示。常见的显示屏色彩深度为16bit、24bit。

四、显示器尺寸

显示器的大小一般以英寸表示，如 5英寸、21英寸、24英寸等，这个长度指的是屏幕对角线的长度。

五、点距

点距指相邻两个像素点之间的距离，它会影响画质的细腻程度以及观看距离，相同尺寸的屏幕，若分辨率越高，则点距越小，画质就越细腻。

3. 液晶面板的控制信号

一、RGB 信号线

RGB 信号线各有8根，所以支持 RGB888 格式，一共有24 位数据线，分别表示液晶屏一个像素点的红绿蓝颜色分量。

 二、同步时钟信号 CLK

液晶屏与外部使用同步通讯方式，以 CLK 信号作为同步时钟，在同步时钟的驱动下，每个时钟传输一个像素点数据。

三、水平同步信号 HSYNC

水平同步信号用于表示液晶屏一行像素数据的传输结束，每传输完成液晶屏的一行像素数据时，HSYNC 会发生电平跳变，如分辨率为 800x480 的显示屏，传输一帧图像 HSYNC 的电平会跳变 480 次。

四、垂直同步信号 VSYNC

垂直同步信号 VSYNC 用于表示液晶屏一帧像素数据的传输结束，每次传输完成一帧像素数据时，VSYNC 会发生电平跳变。其中 “帧” 是图像的单位，一副图像成为一帧，在液晶中，一帧指一个完整屏幕液晶像素点。常常用 “帧/秒” 来表示液晶屏的刷新特性，即液晶屏每秒钟可以显示多少帧图像，也通常成为 “fps”，如液晶屏以 60 帧每秒的速率运行时，VSYNC 每秒电平跳变 60 次,也成为 60 fps。

五、数据使能信号 DE

数据使能信号 DE 用于表示数据的有效性，当 DE 信号线为高电平时，RGB 信号线表示数据有效。