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關(guān)鍵詞：Android?LCD TFT 液晶 偏光片 彩色濾光片 ?背光

平臺(tái)信息:
內(nèi)核：linux2.6/linux3.0
系統(tǒng)：android/android4.0?
平臺(tái)：samsung?exynos?4210、exynos?4412?、exynos?5250

LCD的種類分類標(biāo)準(zhǔn)比多，按驅(qū)動(dòng)方式可以分為：被動(dòng)矩陣式、主動(dòng)矩陣式兩種

被動(dòng)矩陣式：被動(dòng)矩陣式LCD又可分為TN-LCD(TwistedNematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN—LCD(SuperTN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Doublelayer STN-LCD，雙層超扭曲向列LCD)。這部分內(nèi)容就不詳細(xì)解釋， 我們重點(diǎn)講TFT-LCD。

主動(dòng)矩陣式

目前應(yīng)用比較廣泛的主動(dòng)矩陣式LCD，也稱TFT-LCD。TFT-LCD?即是Thin-FilmTransistor Liquid-Crystal Display的縮寫(xiě)(薄膜電晶體液晶顯示器)TFT-LCD如何點(diǎn)亮?TFT-LCD現(xiàn)在比較廣泛的應(yīng)用，我們從TFT-LCD說(shuō)起。

TFT-Thin Film Transistor? 薄膜電晶體

LCD-Liquid Crystal Display液晶顯示器

TFT-LCD Transistor Liquid-CrystalDisplay的縮寫(xiě)(薄膜電晶體液晶顯示器)

由于TFT-LCD具有體積小，重量輕，低輻射，低耗電量，全彩化等優(yōu)點(diǎn)，因此在各類顯示器材上得到了廣泛的應(yīng)用。

一、TFT-lCD 的結(jié)構(gòu)

1、TFT-LCD 的結(jié)構(gòu)如下圖所示

Reflector:反光板 CCF lamps：冷光燈管 Ligh pipe：導(dǎo)光片 Extraction pattern： Diffuser：散光板，起散光作用，使光線散布較為均勻	這部分主要是光源部分，CCFL或者LED背光光源，其他反光板、散光板，作用是這些光分布的更均勻
Rear polarizer：后部偏光片 Front Polarizer：前端偏光片	偏光片的作用把自然光變成偏極光
Selected Subpixels：子像素 TFT： Liquid crystal：液晶 Color filters：彩色濾色片	這部分是LCD的核心部分，選擇光源的導(dǎo)通、阻斷，彩色在這部分控制。
Back glass：背部玻璃基板 Front glass：前部玻璃基板	起保護(hù)作用

TFT-LCD各結(jié)構(gòu)的功能

(1)、背光板模組:提供光的來(lái)源;

(2)、上下偏光板，TFT Glass Substrate，液晶：形成偏振光，控制光線的通過(guò)與否;

(3)、彩色濾光片：提供TFT LCD紅、綠、藍(lán)(光的三原色)的來(lái)源;

(4)、ITO透明導(dǎo)電層：提供透明的導(dǎo)電通路;

(5)、Photo Spacer：提供一固定高度給彩色濾光片和TFT Glass Substrate。作為灌入液晶時(shí)的空間.及作為上下兩層Glass的支撐。

2、TFT-LCD 結(jié)構(gòu)側(cè)視圖? ?

一、TFT-LCD顯示原理

1、 液晶的背光

背光也就是顯示器的光源，LCD的背光常用有兩種：CCFL背光、LED背光

(1)、CCFL

Cold Cathode Fluorescent Lamp簡(jiǎn)稱CCFL，中文譯名為冷陰極光燈管，具有高功率、高亮度、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于顯示器、照明等領(lǐng)域。

(2)、LED背光

相對(duì)于CCFL,LED有功耗低、光源均勻、壽命長(zhǎng)、體積小的優(yōu)勢(shì)，價(jià)格方面會(huì)貴點(diǎn)，不過(guò)現(xiàn)在平板上用的TFT-lCD好像都是LED背光的，上次搞破了一片順便拆開(kāi)看了下。

(3)、LED與LED背光

市面上所謂LED顯示器，其實(shí)是“LED背光液晶顯示器”；現(xiàn)在流行的液晶顯示器，屬于“CCFL背光液晶顯示器”。所以此二者仍是液晶顯示器，只是背光源不一樣而已。不要看到LED顯示器就誤以為是下一代技術(shù)顯示器，其實(shí)技術(shù)最新的是叫OLED。所以在買電視的時(shí)候不要被忽悠了。

2、液晶簡(jiǎn)介

(1)、液晶晶體的形狀

TFT-LCD使用的液晶為TN(Twist Nematic)型液晶，液晶分子呈橢圓狀。

(2)、液晶的特性

TN型液晶一般是順著長(zhǎng)軸方向串接，長(zhǎng)軸間彼此平行方式排列。當(dāng)接觸到槽裝表面時(shí)，液晶分子就會(huì)順著槽的方向排列于槽中。

(3)、液晶垂直分布

當(dāng)液晶被包含在兩個(gè)槽狀表面中間，且槽的方向互相垂直，則液晶分子的排列為：

上表面分子：沿著a方向

下表面分子：沿著b方向

介于上下表面中間的分子：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)。因此液晶分子在兩槽狀表面間產(chǎn)生90度的旋轉(zhuǎn)。

(4)光與液晶分子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)效果

(5)、液晶在電壓做用下均勻分布

當(dāng)在上下表面之間加電壓時(shí)，液晶分子會(huì)順著電場(chǎng)方向排列，形成直立排列的現(xiàn)象。此時(shí)入射光線不受液晶分子影響，直線射出下表面。

3、偏光板的特性

作用：將非偏極光(一般光線)過(guò)濾成偏極光。當(dāng)非偏極光通過(guò)a方向的偏光片時(shí)，光線被過(guò)濾成與a方向平行的線性偏極光。

上圖：線性偏極光繼續(xù)前進(jìn)，通過(guò)第二片偏光片時(shí)，光線通過(guò)。

下圖：通過(guò)第二片時(shí)，光線被完全阻擋。

偏光板、槽狀表面、液晶組合后產(chǎn)生的光學(xué)效果，如下圖所示

(1)、當(dāng)上下偏光片相互垂直時(shí)，若未施加電壓，光線可通過(guò)

(2)、當(dāng)施加電壓時(shí)，光線被完全阻擋

當(dāng)電流通過(guò)電晶體產(chǎn)生電場(chǎng)變化，造成液晶分子偏轉(zhuǎn)，借以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫(huà)素(Pixel)的明暗狀態(tài)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光線亮暗的控制，如果要顯示彩色，我們后面在講彩色濾光片。

4、彩色濾光片原理 color fliters

(1)、C/F 的結(jié)構(gòu)

像之前像素低的顯示器仔細(xì)都能看得到這些方格。比較簡(jiǎn)單的方法，在顯示器上放一個(gè)水滴，你就可以看到紅、綠、藍(lán)、三色的點(diǎn)。

(2)、C/F Pixel Array的常見(jiàn)排列方式

如下圖所示分別是馬賽克、直條式、三角形式、四畫(huà)素。

(3)、不同顏色的顯示

我們?cè)倏聪挛覀円@示相應(yīng)顏色時(shí)，控制相應(yīng)的pixel electrode就可以。如下圖所示：

C/F彩色單元，對(duì)應(yīng)到TFT的控制單元，就可以完成我們像素點(diǎn)顏色的控制。TFT Array 等效電路如下圖所示：

三、TFT-LCD顯像原理

我們前面解釋了液晶透光原理、偏光片透光原理、彩色濾光片工作原理，這些把他理解成一個(gè)像素控制單元，然后我們來(lái)整理下TFT-LCD整體的顯示原理。

(1)、SCAN IC傳輸信號(hào)；

完成圖像信號(hào)輸入；

(2)、DRIVER IC傳輸顯像控制信號(hào)；

完成TFT單元控制；

(3)、當(dāng)某一Sub-Pixel導(dǎo)通時(shí)，該Sub-Pixel因無(wú)法透光呈現(xiàn)黑色；

這部分完成像素點(diǎn)是亮還是暗。

(4)、若該Sub-Pixel未導(dǎo)通，則因光通過(guò)CF而顯示顏色。經(jīng)過(guò)光的合成效果，顯示器即可產(chǎn)生彩色效果。如下圖所示：

現(xiàn)在回頭看我們開(kāi)始那張結(jié)構(gòu)圖是不是清晰一點(diǎn)了：光源部分先把自然光通過(guò)偏光片轉(zhuǎn)成偏極光-->TFT subpixels單元控制液晶單元是否導(dǎo)光、色彩-->通過(guò)前置偏光片把色彩圖像顯示。其實(shí)圖像也就是不同色彩的光，我們看到的光其實(shí)也是偏極光。

這張圖好像跟清晰的描述：

四、LCD常用到的知識(shí)點(diǎn)

1、殘影

殘影是指畫(huà)面切換之后前一個(gè)畫(huà)面不會(huì)立刻消失而是慢慢不見(jiàn)的現(xiàn)象，殘影與反應(yīng)時(shí)間不算同一件事，殘影可能要兩三秒后才會(huì)完全消失，而液晶的反應(yīng)時(shí)間是十幾到幾十毫秒。一個(gè)設(shè)計(jì)得好的液晶顯示器，就算反應(yīng)時(shí)間是 15+35ms，也不可能讓使用者看到殘影。

殘影發(fā)生機(jī)制有些復(fù)雜，通常是同一畫(huà)面顯示太久的情況下液晶內(nèi)的帶電離子吸附在上下玻璃兩端形成內(nèi)建電場(chǎng)，畫(huà)面切換之后這些離子沒(méi)有立刻釋放出來(lái)，使得液晶分子沒(méi)有立刻轉(zhuǎn)到應(yīng)轉(zhuǎn)的角度所造成。另外一種可能情況則是因?yàn)楫?huà)素電極設(shè)計(jì)不良，使得液晶分子在狀態(tài)切換時(shí)排列錯(cuò)亂，這種情況之下也有可能看到殘影。

2、壞點(diǎn)(dot defect)

所謂壞點(diǎn), 是指液晶顯示器上無(wú)法控制的恒亮或恒暗的點(diǎn)，壞點(diǎn)的造成是液晶面板生產(chǎn)時(shí)因各種因素造成的瑕疵可能是顆粒物落在面板里面，可能是靜電傷害破壞面板，可能是制程控制不良等等等。壞點(diǎn)分為兩種:亮點(diǎn)與暗點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，亮點(diǎn)會(huì)比暗點(diǎn)更令人無(wú)法接受，所以很多廠商會(huì)保證無(wú)亮點(diǎn)，但好象比較少保證無(wú)暗點(diǎn)的，有些面板廠商會(huì)在出貨前把亮點(diǎn)修成暗點(diǎn)。

面板廠商會(huì)把有壞點(diǎn)的面板降價(jià)賣出，通常是無(wú)壞點(diǎn)算A grade，三點(diǎn)以內(nèi)算B grade，六點(diǎn)以內(nèi)算C grade。

市場(chǎng)上現(xiàn)在好多公司做平板，用IPAD2、IPAD3、MINIPAD的屏，然后在宣傳產(chǎn)品時(shí)拿蘋(píng)果說(shuō)事，跟蘋(píng)果比較，國(guó)內(nèi)這些公司真實(shí)搞笑。其實(shí)他們用的屏就是生產(chǎn)過(guò)程中蘋(píng)果檢驗(yàn)通不過(guò)的屏，比如蘋(píng)果只用A+的屏，A-包括A-以下等級(jí)的屏，都流入市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的平板都是垃圾，雖然我也一直做這些東西，環(huán)境不好。

3、mura

mura本來(lái)是一個(gè)日本字，意思不均勻，有斑點(diǎn)，隨著日本的液晶顯示器在世界各地發(fā)揚(yáng)光大。mura是指顯示器亮度不均勻造成各種痕跡的現(xiàn)象，最簡(jiǎn)單的判斷方法就是在暗室中切換到黑色畫(huà)面以及其它低灰階畫(huà)面，然后從各種不同的角度用力去看，有問(wèn)題的顯示器比較容易看出。

4、色飽和度 (color gamut)

色飽和度是指顯示器色彩鮮艷的程度，顯示器是由紅色綠色藍(lán)色三種顏色光來(lái)組合成任意顏色光，如果RGB三原色越鮮艷, 則該顯示器可以表示的顏色范圍就更廣。

5、亮度

亮度是指顯示器在白色畫(huà)面之下明亮的程度，單位是cd/m^2, 或是nit。亮度是直接影響畫(huà)面品質(zhì)的重要因素。在實(shí)驗(yàn)室里面我們常講一句話:“一亮遮三丑”。一個(gè)明亮的顯示器即使色飽和度比較差或顏色偏黃等其它不利因素，還是有可能看起來(lái)畫(huà)面會(huì)比較漂亮。

亮度跟燈光有關(guān)了，燈管有壽命的，尤其是比較早的CCFL背光的，時(shí)間久了會(huì)發(fā)黃，這個(gè)如果家里有比較老的顯示器就能明顯的感受到。

6、視角

液晶顯示器由于天生的物理特性, 使得使用者從不同角度去看時(shí)畫(huà)面品質(zhì)會(huì)?
有所變化. 與正看時(shí)相比, 斜看的時(shí)候, 轉(zhuǎn)到當(dāng)畫(huà)面品質(zhì)已經(jīng)變化到無(wú)法接?
受的臨界角度時(shí), 稱之為該顯示器之視角.

7、色溫(color temperature):

色溫是用來(lái)形容顯示器的白色的顏色，不限于LCD, 所有的顯示器都通用，當(dāng)顯示器的顏色與黑體的溫度高到某一絕對(duì)溫度時(shí)所發(fā)出來(lái)的光一樣時(shí)，稱為該顯示器的色溫等于該溫度。比如說(shuō)，當(dāng)顯示器的白色設(shè)計(jì)成接近，黑體在溫度6500K的時(shí)候所發(fā)出來(lái)的光顏色(接近晴天時(shí)上午的太陽(yáng)光)，稱為該顯示器的色溫為6500K。
??? 色溫越低顏色會(huì)越偏黃色，色溫越高顏色會(huì)越偏藍(lán)色，一個(gè)色溫偏高的顯示器在秀圖片的時(shí)候整個(gè)畫(huà)面看起來(lái)色調(diào)就會(huì)偏藍(lán)。

8、Gamma Curve:

Gamma curve是指不同灰階與亮度的關(guān)系曲線。把零到二五五灰階當(dāng)x軸, 亮度當(dāng)y軸, 畫(huà)出來(lái)的曲線就叫做gamma curve. Gamma curve通常不會(huì)是一條直線,
因?yàn)槿搜蹖?duì)不同亮度有不同辨識(shí)的效果, 比如說(shuō)低亮度的辨識(shí)能力較高(一點(diǎn)點(diǎn)亮度變化就有感覺(jué))。

五、LCD調(diào)試過(guò)程常用到的圖片下載

下載鏈接：LCD常用測(cè)試圖片，這里面有色階、彩條之類的圖片。調(diào)試效果時(shí)用到的。

六、知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充

在看LCD的datasheet的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì)看到16.7Mcolor這個(gè)詞，這是什么意思呢？其實(shí)16.7Mcolor指的就是色彩范圍。在表示R、G、B三原色的時(shí)候，每種色彩用了8個(gè)BIT，也就是每種色彩有256個(gè)灰階。這樣，三原色組成的色彩就會(huì)有2的24次方那么大的色彩范圍，即1667W約等于16.7M。這也就是我們平常說(shuō)的真彩色。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Android LCD(一)：LCD基本原理【转】的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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