ILI9341液晶LCD彩色显示原理

Posted 2022-12-01 Z小旋

首先我们要知道什么是LCD屏：
LCD （ Liquid Crystal Display 的简称）液晶显示器。

经常会听到液晶电视，液晶显示屏，那么到底什么是液晶呢？

LCD发光原理

首先要知道：

• 液晶:液晶是液态晶体，是一种几乎透明的物质，是不能发光的

• 光源：LCD屏幕的光来自于屏幕最下面的背光板发出的光源

• 偏光片：一种镜片，只有特定方向的光线(垂直偏振光)才能通过，而其它方向的光线不能通过

• 两块偏光片的栅栏角度相互垂直时光线就完全无法通过

液晶的物理特性是：液晶控制光线通过的程度是由加在液晶上的电压强弱来控制的。当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过，光的路径不改变；不通电时排列混乱，阻止光线通过，改变光的路径。

LCD屏幕的组成：

上偏光片，和下偏光片，使背光源的光只能通过下偏光片，不能通过下偏光片

彩色滤光片： 不同强度的光经过红绿蓝三色滤光片之后，会形成各种各样的颜色

液晶层： 通过通电方式来控制液晶的分子排列，从而改变背光源发出的光的路径，如果通电则不改变路径，光不能通过上偏光片，如果不通电则改变光的路径，光可以通过上偏光片，从而进行显示。

TFT基板：排列有序的薄膜晶体管，每一个薄膜晶体管都可以调整其电压，从而使单个晶体管范围内液晶进行不同的亮度和颜色显示，也就是我们说的像素点

背光源： 提供均匀的背景光源

也就是说：如果想要LCD屏幕不显示，那么只需要背光源的光不穿过上偏光片即可，如果需要LCD屏幕显示字符，需要背光源的光穿过上偏光片，而是否能穿过上偏光片，需要看液晶层的分子排列，而液晶层的分子排列，是由加在液晶上的电压强弱来控制的，

也就是最后我们只需要控制每个像素点的电压，就可以达到LCD屏幕显示的效果。这样就可以通过不同区域的电压控制使液体水晶重新排列来显示出各种图形图像以及字符。

LCD和OLED区别：

LCD （ Liquid Crystal Display 的简称）液晶显示器。
OLED（Organic Light-Emitting Diode， OLED）本质是LED发光二极管，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光，又称为有机电激光显示。

简单地说，LCD与LED是两种不同的显示技术，LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。本质区别二是LCD需要背光源才能亮，OLED是发光二极管自发光，不需要额外的光源.

彩色液晶

正式讨论之前，还是得先了解一下TFT液晶显示器的彩色产生原理，它是基于大家都熟悉的红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色光混合原理，例如，绿色+红色=黄色，绿色+蓝色=青色，红色+蓝色+绿色=白色，如下图所示：

红、绿、蓝三种颜色（原色），调节它们的亮度比例，就可以得到你想要的五颜六色，而得到的颜色数量则称为色深（Color Depth）

RGB模式

根据各原色的调节级数也可以分为很多颜色模式，比较常用的是三原色各占8位，即每种原色有2的8次方（1111 11111~0000 0000）256 种亮度变化，相应的色深为256*256*256=16777216（俗称16兆彩色），我们称其为RGB888模式。

RGB配色通常使用RGB（rr,gg,bb）来表示，例如RGB（0xFF, 0x00, 0x00）表示红色，RGB(0xFF, 0xFF, 0xFF)表示白色。

当然并不是所有的显示器都需要16777216个色彩级别，因此就诞生了：

• RGB565 就是R-5bit，G-6bit，B-5bit
• RGB555 就是R-5bit，G-5bit，B-5bit
• RGB888 就是R-8bit，G-8bit，B-8bit ；其实这就是RGB24

等RGB格式

LCD显示彩色原理

放大镜下面的液晶面板如下图中所显示的样子.在液晶面板上面再加上一个彩色的滤光膜。滤光膜上每一份像素点由"红色",“蓝色”,"绿色"三个子基色构成（这就是所谓的三原色. 也就是说利用这三种颜色）。我们把RGB三种颜色,分成独立的三个点的子像素（SubPixel），然后把邻近的三个子像素，分别是RGB,当作一个显示的基本单位,也就是显示像素pixel.那这一个pixel,就可以拥有不同的色彩变化了.便可以正确的显示这一个画面.

通过上面我们知道，对于一个彩色的LCD，他的列是按照RGB模式排列，(一个显示像素对于三列RGB子像素)

对于分辨率为240列320行的TFT-LCD屏，它需要2403=720个列驱动（320个行驱动）引脚。每个显示像素都会对应驱动芯片中显存（Graphics RAM, GRAM）里的一个地址，分辨率为240320的TFT屏对应的GRAM地址应该有240*320=76800个，具体容量为多少则取决于芯片支持的RGB模式