测控技术与仪器实践能力训练显示器件课件.ppt

1、显示器件显示技术是传递视觉信息的技术。随着信息社会的发展，显示技术显得越来越重要。作为显示技术基础的显示器件，当然也就越发身价倍增。几十年的发展，显示器件已成为一个大家族。不同的电光原理；不同的结构、特点；不同的要求和需要，构成不同的显示器件。2022-8-4精仪学院实验中心0显示器件一、显示器件的分类按照显示器件的功能方面来分类，可以分成发光型和受光型两大类。表1列出显示器件的分类。其中除阴极射线管（CRT）之外，又都属于平板显示器件。2022-8-4精仪学院实验中心1显示器件2022-8-4精仪学院实验中心2显示器件在电子显示器件中，阴极射线管（CRT）是历史最悠久的一种。它的基本原理是用

2、电场或磁场把阴极发射的电子聚焦成束，同时控制其运动方向，依次轰击不同部位的荧光粉使之发光，以便显示图象。电子束显示器件有许多不同的种类。例如在示波器中使用的示波管、在电视机中使用的显象管、在雷达装置中使用的雷达指示管等。自从60年代以来，由于集成电路（IC）、大规模集成电路（LSI）技术的发展和各种半导体器件的固体化、低压、低功耗化，促进了各种新型电子显示器件（平板型显示器件）的产生和发展。例如七段数码管在工业控制中有着很广泛的应用，可以用来显示温度、数量、重量、日期、时间，还可以用来显示比赛的比分等等，具有显示醒目、直观的优点。2022-8-4精仪学院实验中心3显示器件二、各种显示器件的性能

3、比较不同类别的显示器件均有不同的适用条件，这是在应用中必须要注意的。为了大家使用方便，表2列出了各种显示器件特性的比较。2022-8-4精仪学院实验中心4显示器件2022-8-4精仪学院实验中心5显示器件三、常用显示器件简介三、常用显示器件简介1 1 发光二极管发光二极管 发光二极管（简称LED）属于半导体二极管中的一种。发光二极管与普通二极管一样，只有一个单向导电的PN结，不同的是这种二极管有正向电流通过时就发光，即能把电能转换成光能。它的外形及电路符号如图1所示。2022-8-4精仪学院实验中心6显示器件图1 发光二极管发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快

4、以及寿命长等特点。发光二极管被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。2022-8-4精仪学院实验中心7显示器件 发光二极管的特性参数发光二极管的特性参数允许功耗Pm：允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值，超过此值，LED发热、损坏。最大正向直流电流：允许加的最大的正向直流电流，一般为2mA20mA。最大反向电压：所允许加的最大反向电压，超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。工作环境：发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低正向工作电流：它是指

5、发光二极管正常发光时的正向电流值，一般为5mA10mA。正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。2022-8-4精仪学院实验中心8显示器件 发光二极管的分类发光二极管的分类按发光颜色分：可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色分：上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。按出光面特征分：可分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向

6、管等。按结构分：可分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。按发光强度和工作电流分：有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几毫安至几十毫安，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。2022-8-4精仪学院实验中心9显示器件发光二极管的应用发光二极管的应用 由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。使用时，应保证发光二极管不超过最大正向电流、最大反向电压的限制。为安全起见，串接一个限流电阻，实际最大正向

7、电流取10mA以下。2022-8-4精仪学院实验中心10显示器件 发光二极管的检测发光二极管的检测普通发光二极管的检测可用万用表。利用具有10k挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200k。如果正向电阻值为0或为，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为10k挡不能向LED提供较大正向电流。外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。如果测得VF在1.43V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF3V，且不发光，说明发光管

8、已坏。2022-8-4精仪学院实验中心11显示器件2.2.半导体数码管半导体数码管 半导体数码管亦称LED显示器。通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构，可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。2022-8-4精仪学院实验中心12显示器件 LED显示器结构显示器结构 基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按一定方式排列而成的，可实现09的显示。其具体结构如图2（a）所示，图2（b）为显示的具体字形。图2 LED

9、LED显示器显示器2022-8-4精仪学院实验中心13显示器件 LED显示器分类显示器分类按字高分：笔画显示器字高最小有1mm（单片集成式多位数码管字高一般在23mm）。其他类型笔画显示器最高可达12.7mm（0.5英寸）甚至达数百毫米。按颜色分：有红、橙、黄、绿等数种。按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。2022-8-4精仪学院实验中心14显示器件所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极互相隔离。所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是互相隔离的。如图3所示。图3 LED显示器接线

10、示意2022-8-4精仪学院实验中心15显示器件 LED显示器的参数显示器的参数 由于LED显示器是以发光二极管为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。但由于LED显示器内含多个发光二极管，所以需有发光强度比和脉冲正向电流两个特殊参数。发光强度比：由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在1.52.3间，最大不能超过2.5。2022-8-4精仪学院实验中心16显示器件 LED显示器的应用显示器的应用 LED点阵管可以代替数码管、符号管和米字管。不仅可以显示数字，也可显示所

11、有西文字母和符号。如果将多块组合，可以构成大屏幕显示屏，用于汉字、图形、图表等等的显示。被广泛用于机场、车站、码头、银行及许多公共场所的指示、说明、广告等场合。2022-8-4精仪学院实验中心17显示器件3 3荧光数码管荧光数码管荧光数码管是一种真空管，其外形和结构如图4所示。图4 荧光数码管 2022-8-4精仪学院实验中心18显示器件荧光数码管的字形与半导体数码管相似。它由阴极、栅极和7个独立的阳极构成。工作时，阴极需加上交流或直流电压1.5V。阴极发射电子，经栅极电压+20V作用后，使电子加速撞击加正电位的阳极，使涂有荧光物质的阳极发出绿色荧光。2022-8-4精仪学院实验中心19显示器

12、件4 4液晶数码管液晶数码管在各类显示器件中液晶显示器件具有很多独到的优异特性，如低压、微功耗（极低的工作电压，只要23V即可工作，而工作电流仅几个微安；其平板型结构便于大批量、自动化生产。液晶数码管简称LCD，结构如图5所示。图5 液晶数码管2022-8-4精仪学院实验中心20显示器件液晶数码管是将液晶夹在2片具有导电性电极的玻璃板之间组成，它是利用液晶在电场作用下产生光的散射或偏光作用而实现显示目的。也就是说，只要我们有选择地在字段图案电极（ag）与共同图案电极之间施加电压，就能显示数字。2022-8-4精仪学院实验中心21显示器件液晶显示器件的使用注意事项：液晶显示器件的使用注意事项：避

13、免施加直流电压液晶显示器只能用交流电压驱动。长时间施加过大的直流成分，会发生电化学分解和电极老化，从而缩短液晶显示器的使用寿命。避免施加过大的压力液晶显示器的关键部位，是玻璃表面的定向层和其间定向排列的液晶层。如果在液晶显示器上施加压力，会使玻璃变形，定向排列变乱，甚至会造成玻璃板破碎。万一用手按压了LCD中部，需放置起码1小时后再通电。2022-8-4精仪学院实验中心22显示器件避免紫外线照射液晶及偏振片都是有机物，在紫外线照射下会产生光化学反映，在使用中应避免阳光直射。防止划伤、污染由于液晶显示器表面为塑料型偏振片，所以安装、使用中绝对避免硬物划伤、污染。在安装操作时最好带手套，避免手汗、

14、油污、化妆品等的污染。如已被污染，应及时用细布、棉球轻拭处理。2022-8-4精仪学院实验中心23显示器件在规定的范围内使用由于超过一定温度范围液晶态会消失，所以必须在规定的范围内使用。温度过高，液晶态消失，变成液态，显示面呈黑色，不能工作。此时千万不要通电。待温度恢复正常，显示面也将恢复正常。如果温度过低，液晶态也会消失，变成晶体。此时有可能会在形成晶体的过程中破坏定向层而造成永久性损坏。注意防潮液晶显示器工作电压低，而液晶材料电阻率很高。潮湿的环境会造成玻璃表面导电，可能会造成字段之间发生“串”扰显示。妥善保存暂不用的液晶显示器，应放在专用包装盒或深色塑料袋里，并置于低温环境内。2022-8-4精仪学院实验中心24