LED和LCD显示

。 使用温度高限值有+65℃、 +80℃和+100℃等 ，低限 温度-65℃。 • 在相同的正向电流条件下， LED的发光亮度随着t的增 加而下降，两者的关系如图 示。当t从25℃升高到80℃ 时，亮度大约下降一半， 高温下使用时， 采用脉冲 驱动方式。
LED的封装
• 单个LED管芯用合适的管壳封装，可构 成单体灯，常用作信号灯或微型光源。 把多个LED组合起来，可构成一位或多 位数码管、字符管等， 。
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根据液晶驱动方式分类
可将目前LCD产品分为四大类： 扭曲向列（TN Twisted Nematic）型、 超扭曲向列(STN Super Twisted Nematic)型、 双层超扭曲向列（DSTN Double layer STN）型 薄膜晶体管（TFT Thin Film Transistor）
LED点阵块
5X7 8X8 16X16….
LED(Light Emitting Diode)数码管
• 共阳极数码管 • 共阴极数码管 • 每个显示字形对应一个二进制数码，称为 段码、字形码或显示码 • 公共端称为位码
LED八段数码管显示
• LED显示原理
LED的显示方法。 每个数码管分8个段，显示的数据由一个字节表示，每个 BIT代表其中的一段，1为亮，0为灭。 假设由高到低八位由A-H表示。位置图如下：(H代表小数点) A F E D G B C 例如: 2 代码是DA, 8的代码是FE。
伏-安特性: 它与普通二极管的特性 很相似，但正向开启点 的电压比硅或锗二极管 要高。当LED导通后正 向压降变化很小就对应 有很大的正向电流变化， 因此在电路设计上应设 置限流电阻或其它限流 措施。 LED承受反向电压的能 力较低，一般最高反压 为34V，少数规格能达 到610V。
LED的主要特性
液晶
液晶显示原理
• 在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着 沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度， 所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入 电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转， 通过下方偏光板，液晶面板显示白色（如下图 左）；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配 列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被 下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面 板显示黑色（如图右）。液晶显示器便是根据此 电压有无，使面板达到显示效果。
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LED八段数码管电路图
显示码转换方法及工作方式
• 数码与显示码之间要有转换方法： 硬件法：使用译码集成电路 软件法：使用查表法得到显示码 • 静态方式：恒定点亮 • 动态方式：每个一段时间点亮一次即轮流 点亮, 不断扫描 • 注意：导通电流和点亮时间比例。
LED的驱动电路
• 一般晶体管开关和TTL电路均可直接驱动LED 信号灯，但在电路设计上应串联适当大小的电 阻，避免通过LED的电流过大
液晶
液晶是于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现， 是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的 有机化合物。 按照分子结构排列的不同分为三种： 类似粘土状的近晶型（Smectic）液晶、 类似细火柴棒的向列型（Nematic）液晶、 类似胆固醇状的胆甾型（Cholestic）液晶。 这三种液晶的物理特性都不尽相同， 一般最常用的液晶型式 为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约 1nm10nm， 在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度 排列，产生透光度的差别， 如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别， 依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。
•
有译码驱动器等TTL集成电路 。采用它 数码管组成数字显示电路十分方便。
液晶显示器（LCD）
• 液晶显示器(LCD， Liquid Crystal Display)具有轻 薄短小、低耗电量、无辐射，平面直角显示以及 影像稳定不闪烁等多方面的优势，在便携式、小 型化和低功耗中得到广泛应用。 • 液晶显示器（LCD）的显像原理,是将液晶置于两 片导电玻璃之间,靠两个电极间电场的驱动引起液 晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或 遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显 示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。
液晶显示原理
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LCD面板结构和产品种类
• LCD的面板厚度不到1cm，十分轻薄短小， 它由二十多项材料及元件所构成，不同类 型LCD所需材料不尽相同，基本上LCD结 构如同三明治般。一个液晶盒包括玻璃基 板、彩色滤光片、偏光板、配向膜等材料， 当灌入液晶材料（液晶空间不到5×10-6m） 后，一个液晶盒就形成了。
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四位液晶显示迭加驱动接线图
6500型 四位静态液晶显示电路
6500型 静态液晶显示器
• • • • 背极 4047 震荡电路 提供方波 4056 七段译码/驱动 BCD码 4514 4-16译码器 4054 四位液晶显示驱动 小数点驱动
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亮度与电流的关系
• 典型的磷砷化镓LED的亮 度控制特性如图16-6所示。 在一定范围内，LED的正 向电流对亮度的控制近似 线性关系，在同样的平均 电流条件下，脉冲供电方 式可获得更高的亮度。因 此，在相同的功耗条件下， 对LED采取大幅值、小占 空比的电流脉冲驱动方式 更为合适。
温度特性
• LED的最大正向电流与环境温度t的关系类似于半导体二 极管。手册上给出的正向电流一般都是指t=25℃时的数 值，超过25℃后，允许的最大电流随t的增加而下降
LED
LCD
半导体发光二极管（LED）
• • 固态发光器件，包括注入式半导体场致发光二 极管和半导体激光二极管，通常指前者。 用砷化镓（GaAs）单晶、磷砷化镓（GaAs1xPx）混晶、砷铝化镓（Ga1-xALxAs）混晶等 半导体材料 的特殊半导体二极管。它与普通二 极管具有相似的P-N结特性，即正向导通、反 向截止。但是，LED在正向导通时能发光。如： 磷砷化镓LED正向电压约≥1.6V时，发红色光 （=6500Å）；砷化镓LED正向电压约≥1.3时， 发红外光（=9400Å），用红外光激发某些稀 土族荧光粉，可发出多种颜色的可见光。
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LED的主要特点
1. 工作电压低（12V），能与TTL电路相容； 2. 单色性较好，可发红、黄、绿等单色光。但发射短波 长的光（如蓝光）较困难，且发光效率更低； 3. 工作环境温度范围较宽（-55+100℃）； 4. 响应速度快（-10-710-9s）； 5. 性能稳定、寿命长（超过几十万小时）； 6. 体积小、重量轻、抗振抗冲击。 LED适于制成各种小型信号灯、微型光源、光耦合器件、 数码管、字符管等小型显示器件或转换器。用LED制成 的全电子式仪表中的电子显示器，以及点阵平面显示屏 得到了广泛的应用。
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液晶显示模块与客户主板的连接方式
除上述连接方式外，还可以COG、TAB方式连接。 • A、COG（chip on glass）即将芯片压在液晶屏 上。整个模块体积小，多用于手机、PDA电子词 典等较高档次的产品上。 • B、TAB（tape auto bonding）即将芯片邦定在 柔性线路板上，然后将柔性线路板以某种方式压 接在液晶屏上，实现连接。与COG相比，COG可 实现更高的精度，但TAB更加轻巧些。
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点阵式液晶显示面板
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列驱动器3
列驱动器4
EA-D20040AR的内部结构
• 电平变换
显示方式
• • • • 段形显示、 点阵显示、 字符显示、 图像显示等，
显示与连接方式
液晶显示屏是与驱动电路的连接方式如下： • A、斑马条连接 用一种导电胶条，胶条的一侧与液晶显示 屏的电极边（液晶屏的显示内容由外界驱动的接口边）的 连接，另一侧与驱动电路的主板连接。多组装成模块（因 斑马条要通过组装后，方可稳定压挤在液晶屏的电极边） 后使用。 常用于仪器仪表上，显示内容较多，体积较大。 • B、插脚连接 给液晶屏的每个电极压接一根金属插脚，然 后在需要时可直接将金属插脚插在设定的连接主板上。连 接方便稳固，被较广泛使用。显示内容受到插脚数量的限 制，插脚成本较高。 • C、热压斑马纸连接 用一块与液晶显示器的电极宽度、个 数相同的导电纸，通过热压将斑马纸的一边压接在液晶屏 的电极边上，另一边压接在驱动主板上。连接较方便，多 用于小型仪器、仪表，如游戏机、电话机、BP机、计算 器、电子辞典等。
LCD液晶显示器主要技术指标
• 液晶显示器有其显著优点：平面型显示，体积小，重量轻，驱动电压 低，可用大规模集成电路直接驱动，可以在明亮环境下显示，不含有 害射线等。但LCD的响应时间慢、视角范围小、色彩亮度低。其主要 参数如下：
• • • •
A、电光响应特性 B、对比度 。 C、视角 D、响应时间 人眼的反应时间大约为几十毫秒,故显示图 象的变化对外加信号 电压变化的响应不应低于这个速度。 • E、功耗 。 • F、温度特性 当温度过高，液晶态会消失，不能显示。而 温度过低时，响应速度会明显变慢，直至结晶，致使液晶 显示器件损坏。 使用温度上可分为普通型（常温即 0℃50℃左右）或宽温型（-10℃60℃左右）。
液晶显示面板
SED1278
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R/W
DB0~DB7
EA-D16015AR点阵式显示模块的内部结构图
指令寄存器
状态寄存器
显示寄存器
字符产生寄存器
振 荡 器
控制逻辑
数据寄存器
行驱动器
列驱动器
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SED1278专用集成块的内部结构
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列驱动器1
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列驱动器2
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COM1
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COM2 COM3 S1
V 2/3 V 1/3 V
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显 示 不示 显 显 示
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