现在的显示技术是以LCD和LED为主。其中LCD（Liquid Crystal Display）就是我们常说的液晶显示。LED（Light Emitting Diode）又演变为OLED和AMOLED等等技术。这一次我们主要聊LCD显示技术。因为发光原理不一样，LED是自发光，LCD是穿透式发光（至于什么是穿透式，我相信你看后面的内容时，会理解什么是穿透式），像素本身并不发光。
而且LCD需要高电压器件驱动，如果理解这里，在后面聊BCD，功率器件的时候会很简单。这才是我聊液晶的原因。
首先说一下“液晶”到底是个啥。简单的一句话，液晶是一种物质的状态，而不是物质本身。大家都知道，常见的物质状态有固态，气态和液态，不常见的状态有等离子态和液晶态。液晶态是处在固态和液态之间的一种状态，这种晶态物质具有分子的各向异性有序排列，具有液体的流动性，也具有固态的刚性。而我们液晶面板上用的就是这种液晶态物质。
液晶怎么控制光线亮暗？我们先把液晶放一放，再看一下光阀的概念。我们先看一个模型。左边有一个光源，中间有一个挡板，挡板上有一个小孔，这个小孔是可以控制大小的，右边是我们的眼睛观察光线。当这个小孔开大时，我们会看到更明亮的光线，当这个小孔关小时，我们会看到暗的光线，当小孔完全关闭时，我们会看到一片漆黑。这个小孔就叫做“光阀”。
这就是液晶显示的最基本原理，当然液晶显示器里面肯定不会这么简单，我们要从微观来看光的特性。光可以看作一种电磁波，以电场和磁场相互垂直而交互震荡的方式向前传播。也就是说，在理论上只要我们能挡住两个方向上的电磁波，就可以挡住光了。如下图所示。红色箭头是光传输的方向，蓝色是垂直方向的光，绿色是水平方向的光。
其中偏光片是能够过滤掉某个方向的光，分为横向和纵向。我们假设第一个偏光片是能够过滤掉垂直方向的光，所以经过第一个偏光片之后，只剩下水平方向的光线。第二个偏光片是能够过滤掉水平方向的光。所以如果有这两个偏光片就能够当掉所有的光，也就是上面例子中小孔是完全关闭的状态。
液晶起到什么作用？你可能会问，为什么到现在怎么还没说液晶，到底是怎么实现的？
别急，现在我们就把液晶和光线传播结合起来。结合方式就是在第一个偏光片和第二个偏光片之间放上液晶，变成这个样子。
当液晶正常状态下，光线是可以穿过液晶，并且方向不变，经过液晶后，还是水平方向，在经过第二个偏光片的时候，会被完全过滤掉，所以我们眼睛看到的是一片漆黑。
当液晶发生扭曲偏转时，变成下图的样子（原谅我绘画基础太差，真没办法画出扭曲和偏转的意思，大家可以想象一下）。
水平方向的电磁波经过液晶时，由于液晶的扭曲和反转，所以经过之后，有一部分水平方向的电磁波会偏移角度，既然出现偏移角度，就有垂直方向的分量，既然有垂直方向的分量，那么这个分量就可以通过第二个偏光片。我们的眼睛就可以看到这部分光线。而且电磁波（光线）偏移角度会随着液晶的扭曲程度有关。这次知道什么叫穿透式了吧。
那这个液晶扭曲偏转的程度用什么控制呢？对，没错，就是电场。我们可以在液晶的上下两侧装上两个电容极板，如下图。
当施加不同电压时，会出现不同大小的电场，不同大小的电场会引起液晶偏转程度不同，所以产生不同程度的垂直方向的光，所以会在过第二个偏光片时，会有不同程度的过滤，于是就会有不同的亮暗程度。当然，这里面有很多数学和物理基础来计算电压和通过光线多少的关系，如果想详细了解的话，还请看一些专业书籍。
显示屏的宏观解释上面我们是从微观层面上了解了液晶是怎么控制光线来实现不同的亮暗程度。那在液晶显示上是怎么实现的呢，请看下面这幅图，这就是显示屏放大后每个像素的结构。假设光线是从你的电脑屏幕里面射向屏幕外面。
横线是control line，用他来控制MOS的开关，他只有打开和关闭的状态。垂直方向的是驱动线，又叫source line或者data line。
当control输入为低电平时，MOS的gate端是低电压，所以MOS是关闭状态。此时不论source line是什么状态，都不会给电容极板充电。但是当control line是高电平时，MOS是打开状态，source line会把电压通过MOS传到电容的上极板，当source line是高电压时，液晶偏转扭曲严重，所以垂直方向的光会多，于是屏幕里面射过来的光线就越足，这个像素点更亮。反而言之，当source line是低电压时，像素点就会暗一些。
所以就是通过这样的原理，通过控制source line的电压，来控制像素点的亮暗（一般情况下，source line上有256种电压值，所以这个像素就有256种亮暗程度）。
当然，在实际显示屏中，并没有MOS的存在，MOS是由TFT实现的，所以我们也会听到TFT-LCD这个名词。不过这些都不重要，因为TFT的作用就是在面板上实现MOS的功能，大家在这里把它看成MOS就可以了。
显示屏原理现在我们从显示屏原理上来描述一下整个过程。
在T1时间点，水平方向，打开一整条line上的MOS开关，假设是第n条line。其他行都是关闭状态。这时候，垂直方向上的驱动就会将不同的电压传入到这一排像素的上极板，所以这一排像素就会产生不同的亮暗程度（因为有不同的驱动电压）。
在下一个时刻T2，第n+1条line打开，其他line都是关闭状态。这时候垂直方向的驱动就会将不同的电压传入到这一排像素的上极板，所以这一排像素就会产生不同的亮暗程度。
这就是所谓的屏幕扫描概念。根据扫描的快慢，显示屏幕会有扫描频率的概念，其实就是T1到T2之间的时间间隔。市场上大部分的显示屏幕都是60Hz，85Hz，100Hz等等。这也是我们用相机给屏幕拍照时，出现条纹的原理。大家可以想一下为什么一定需要扫描，如果每一条control gate都是打开状态会出现什么情况？（给你个提示，会出现屏幕上纵向细条纹不受控制）。
说到这里，我们就不得不引出一个非常经典的图，TFT-LCD的宏观结构图。
其中面积最大的部分就是TFTLCD面板，就是我们上面讲的一大堆，后面黄色的就是背光源，光从LCD面板后面照过来，根据液晶的不同反转程度，所以出现了不同的亮暗程度。上面的资料驱动电路中的驱动IC的pin脚，就是连接到我们上面聊的source line上，左边的扫描驱动电路来控制gate line的开启与关闭，时序控制电路来控制扫描频率。
那你可能会问，你只说了亮暗程度，但是没有色彩啊。其实是这样的，一个像素有三个子像素，红，绿，蓝。显示原理和我们上面一模一样，只不过在上面盖上一层有颜色的“玻璃”，所以才会出现彩色。因为原理一样，所以我在这里就不多讲了。
HVMOS的作用是什么？那我们的HV产品中的LCD驱动用在什么地方呢？它就是用来提供source line电压或者gate line驱动电压的，因为需要256种不同的电压大小（因为有256中不同明暗程度嘛），所以必须需要一个高电压，然后分成256份才可以。
如果是一个小电压分成256份，那每份的电压太小了，加在液晶上可能根本分不出来亮暗变化。所以必须要高电压驱动。
来源：半导体产业园
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