大学物理课件显示器件课件

大学物理课件显示器件①掌握数码显示器件〔LED〕的结构和显示原理。②掌握液晶显示器件〔LCD〕的结构和显示原理。③了解数码显示器件〔LED〕和液晶显示器件〔LCD〕的具体应用。上图给出了两支不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线〔法线〕AO的坐标为相对发光强度〔即发光强度与最大发光强度的之比〕。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值图12-3是发光二极管的电压与电流的伏安特性。在正向电压正小于某一值〔叫阈值〕时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由伏安曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR<10μA以下。图12-2光谱分布和峰值波长

图12-3发光二极管的电压与电流的伏安特性数码管是目前最常用的一种数显器件。它是由发光二极管研究开展而来。把发光二极管制成条状，再按一定方式连接，组成数字“8〞，就构成LED数码管。使用时按规定使某些笔段上的发光二极管发光，即可组成0～9的一系列数字。二、数码显示器件〔LED〕1．数码管构造和显示原理〔1〕数码管构造LED数码管分为共阳极与共阴极两种，如图12-4〔b〕、〔c〕所示，内部结构如图12-4〔a〕所示。a～g代表7个笔段的驱动端，亦称笔段电极。DP是小数点。③脚与⑧脚内部连通，“+〞表示公共阳极，“−〞表示公共阴极。对于共阳极的LED数码管〔如图12-4〔b〕所示〕，将8支发光二极管的阳极〔正极〕短接后作为公共阳极。实物图如图12-4〔d〕所示。〔2〕数码管显示原理公共阳极的数码管其工作原理是：当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。共阴极LED数码管那么与之相反，它是将发光二极管的阴极〔负极〕短接后作为公共阴极。当驱动信号一端为高电平、另一端接低电平时，才能发光。图12-4共阳极与共阴极数码管及内部结构图和实物图

2．数码显示管〔LED〕的种类LED数码显示管的种类比较多，仅列出了几种，如表12-2所示。表12-2

LED数码显示管的种类三、液晶显示器件〔LCD〕1．液晶显示器的分类、结构和工作原理液晶显示器按照物理方式不同可分为扭曲向列型〔TN，TwistedNematic〕、超扭曲向列型〔STN，SuperTN〕、双层超扭曲向列型〔DSTN，DualScanTortuosityNomograph〕和薄膜晶体管型〔TFT，ThinFilmTransistor〕。它们的结构和工作原理见表12-3。表12-3 液晶显示器的分类、结构和工作原理这是TN型液晶显示器的简易构造图，包括了垂直方向与水平方向的偏光板，具有细纹沟槽的配向膜，液晶材料以及导电的玻璃基板注意：STN与TN的根本显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。STN的液晶分子扭曲角度为180°甚至270°。TN的液晶分子扭曲角度为90°注意：DSTN与TN的根本显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。DSTN的液晶分子扭曲角度为180°甚至270°。TN的液晶分子扭曲角度为90°2．液晶显示器的技术参数液晶显示器的技术参数，如表12-4所示。四、液晶显示模块〔LCM〕液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源和结构件装配在一起的组件，英文名称叫“LCDModule〞，简称“LCM〞，中文一般称为“液晶显示模块〞。根据其构造和用途可分为以下几类。1．数显液晶模块这是一种由段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。段型液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。常见的数显液晶显示模块有以下几种：〔1〕计数模块它是一种由不同位数的7段型液晶显示器件与译码驱动器，或再加上计数器装配成的计数显示部件。它具有记录、处理、显示数字的功能。一般来说，这种计数模块大都由斑马导电橡胶条、塑料〔或金属〕压框和PCB板将液晶显示器件与集成电路装配在一起而成。其外引线端有焊点式、插针式、线路板插脚式几种。〔2〕计量模块它是一种有多位段型液晶显示器件和具有译码、驱动、计数、A/D转换功能的集成电路片组装而成的模块。由于所用的集成电路中具有A/D转换功能，所以可以将输入的模拟量电信号转换成数字量显示出来。〔3〕计时模块计时模块将液晶显示器件用于计时，将一个液晶显示器件与一块计时集成电路装配在一起就是一个功能完整的计时器。计时模块虽然用途很广，但通用、标准型的计时模块却很难在市场上买到，只能到电子钟表生产厂家去选购或定购适宜的表芯，计时模块和计数模块虽然外观相似，但它们的显示方式不同，计时模块显示的数字是由两位一组的数字组成的，而计数模块每位数字均是连续排列的。由于不少计时模块还具有定时、控制功能，因此这类模块广泛装配到一些家电设备上，如收录机、CD机、微波炉、电饭煲等电器。2．液晶点阵字符模块液晶点阵字符模块是由点阵字符液晶显示器件和专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件、结构件装配而成的，可以显示数字和英文字符。这种点阵字符模块本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。一般该种模块最少也可以显示8位1行或16位l行以上的字符。这种模块的点阵排列是由5×7、5×8或5×11的一组组像素点阵排列组成的。每组为1位，每位间有一点的间隔，每行间也有一行的间隔，所以不能显示图形。3．点阵图形液晶模块这种模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。由于它也是由X-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。1．LED发光器件的应用LED被广泛用于各种电子仪器和电子设备中，如微光源、电平指示或电源指示灯等。红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。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中选择。由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压URm的限制，使用时，应保证不超过此值。为平安起见，实际电流IF应在0.6IFm以下；应让可能出现的反向电压UR<0.6UR

m。 〔1〕微光源利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路，如图12-5所示。图中电阻R是限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使LED的电流小于最大允许电流IFm。五、显示器件的应用 〔2〕电平表目前，在音响设备中大量使用LED电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数目不同，那么表示输出电平的变化。图12-6所示是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平增大时，首先LED1亮，再增大LED2亮。图12-5微型手电的电路〔3〕发光二极管的几种特殊用法发光二极管的特殊用法如图12-7、图12-8、图12-9和图12-10所示。图12-7所示是发光二极管LED用以监视电池电压的应用电路。电路中稳压管DW稳压值应选电池额定电压70%左右。图12-8所示是将两只发光二极管LED反向并联，用移相式晶闸管调压电路中代替双向触发二极管。图12-6LED电平表

图12-7监视电池电压的电路图12-8触发电路图12-9所示是发光二极管LED工作指示电路，用于220V、50Hz市电中，作为电器具工作指示或熔丝熔断指示。图12-10所示是发光二极管LED电源指示电路，用在固定输出三端稳压器电路中，用以提升输出电压，并兼作电源指示。

图12-9工作指示电路图12-10电源指示电路2．LED数码管的应用由LED数码管和LED点阵组成的交通信号灯，应用在全国各个城市和乡镇交通路口上，发挥着重要的作用，图12-11所示的交通信号灯就是其中一种。它采用四元素超高亮LED发光二极管、恒流供电，电压适应范围宽。它外观美观轻盈，使用超薄双重密封结构和全PC灯箱体，巩固耐用、横竖安装简便，信号灯芯也可任意变换。它具有光强高、衰减少、寿命长、可靠性高、稳定性强、耐温性好、防护性能好等优点。表12-5

LCD液晶显示器的应用图12-11数码显示器组成交通信号灯实物图3．LCD液晶显示器的应用LCD液晶显示器件是一种新型显示器件，已广泛应用于液晶电子表、计算器、液晶电视机、数字万用表