BIOS开发笔记 6 – 液晶显示器

在第一篇笔记中，就写了显示相关的，但那篇是在Host端角度来介绍的，这一篇就来写写屏端。

液晶显示器介绍

LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

按照背光源的不同，LCD可以分为CCFL显示器和LED显示器两种：前者指用CCFL（冷阴极荧光灯管）作为背光光源的液晶显示器（LCD），CCFL 显示器的优势是色彩表现好，不足在于功耗较高；后者指用LED（发光二极管）作为背光光源的液晶显示器（LCD），通常意义上指 WLED（白光 LED）。LED 显示器的优势是体积小、功耗低，因此用 LED 作为背光源，可以在兼顾轻薄的同时达到较高的亮度。其不足主要是色彩表现比 CCFL 显示器差，所以专业绘图 LCD 大都仍采用传统的 CCFL 作为背光光源。

市面上所谓的LED显示器，其实是“LED背光液晶显示器”；流行的液晶显示器（LCD），属于“CCFL背光液晶显示器”。所以此二者仍是液晶显示器，只是背光源不一样而已。不要看到LED显示器就误以为是下一代技术显示器，其实技术最新的是叫OLED。

PC中主要搭配的LCD，下面内容基于此来讨论。

液晶显示器的组成

LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。

一个LCD显示器主要由三大部分组成：液晶面板，背光和驱动IC。

液晶面板

面板就是大家俗称的玻璃，它是LCD液晶显示模组主要的核心部件，一个显示屏的好坏主要就是看LCD面板的好坏，它会直接影响画面的感官体验。LCD面板一般生产出来是一块大板，根据不同的尺寸裁成小板。

背光

背光是指LCD液晶显示模组背后的光源，没有光源显示屏是不会有任何显示的，而背光的组成部分是由光源、导光板、光学用膜片、以及其他结构件组成的。背光可以根据灯珠和功耗来控制亮度，如果需要亮度高的就可以根据背光的结构进行更改，当然它也不是可以调无限亮，它的亮度是要根据内部结构和整机功耗进行综合设计的。

驱动IC

LCD驱动IC是为了调整在液晶显示器电极上施加的电位信号的相位、峰值、频率等，建立驱动电场，实现液晶显示器的显示效果的芯片装置。常用的驱动方法包括静态驱动和动态驱动。

LCD屏幕参数

市面上的LCD规格参差不齐，Host端要将视频信号输出到LCD，就必须要知道它的参数，比如支持的像素大小，屏幕大小，接口类型等。Host如何获取这些信息呢？一个最通用的方法就是使用EDID（Extended display identification data）。EDID由128字节组成，存储在显示器中的EEPROM中，当主机与显示器连接后，主机会通过某些信号，如AUX或DDC等，读取屏幕中的EDID，这样便能将正确的视频信号输出到LCD。大多数的显示接口都支持这种读取EDID的方式来获取屏幕参数，但并不是所有，比如MIPI屏。

LCD显示接口的类型丰富多样，但不管是哪一种接口，只要知道接口协议和屏幕参数，再通过软件配置，都可以实现LCD的驱动显示。

LCD Timing

Timing 是EDID中的一项参数，也是点屏所需的关键信息。

在LCD屏中，显示区域由两部分组成，即有效像素和空像素。空像素位于屏幕的垂直和水平方向的边沿，它们都有3个参数，分别是Front Porch（FP），Sync Pulse Width（sync），Back Porch（BP），如下图示：

这3个参数的值加起来便是空像素的大小，即 Horizontal Blanking 或 Vertical Blanking，加上它们对应的有效像素，就是屏幕的总像素。在屏幕的规格书中，一般都会注明这些参数。

屏幕刷新率

刷新率计算公式：刷新率 = (Pixel Rate) / (Pixel Count)

一般情况下，刷新率是可以微调的。如在上图中，Pixel Rate参考值是156.8Mhz，最大159.9Mhz。如果按照参考值来算刷新率，可得到：

刷新率 = 156800000 / (1343 * 1946) = 59.997，系统下显示出来的刷新率可能还带着小数点，显得不大好看。所以计算的时候，可以用像素数乘以刷新率来得到像素速率，即：

Pixel Rate = (Pixel Count) * (Refresh Rate) = (1343 * 1946) * 60 = 156808680，此时系统下便可显示完整的刷新率60。

引用

https://baike.baidu.com/item/LCD/361823?fr=aladdin

https://www.txping.com/changjianwenti/15-66.html