LED和LCD顯示

1、LED LCD,半導體發(fā)光二極管（LED）,固態(tài)發(fā)光器件，包括注入式半導體場致發(fā)光二極管和半導體激光二極管，通常指前者。 用砷化鎵（GaAs）單晶、磷砷化鎵（GaAs1-xPx）混晶、砷鋁化鎵（Ga1-xALxAs）混晶等半導體材料 的特殊半導體二極管。它與普通二極管具有相似的P-N結特性，即正向導通、反向截止。但是，LED在正向導通時能發(fā)光。如：磷砷化鎵LED正向電壓約1.6V時，發(fā)紅色光（=6500）；砷化鎵LED正向電壓約1.3時，發(fā)紅外光（=9400），用紅外光激發(fā)某些稀土族熒光粉，可發(fā)出多種顏色的可見光。,LED的主要特點,1. 工作電壓低（12V），能與TTL電路相容； 2. 單色

2、性較好，可發(fā)紅、黃、綠等單色光。但發(fā)射短波長的光（如藍光）較困難，且發(fā)光效率更低； 3. 工作環(huán)境溫度范圍較寬（-55+100）； 4. 響應速度快（-10-710-9s）； 5. 性能穩(wěn)定、壽命長（超過幾十萬小時）； 6. 體積小、重量輕、抗振抗沖擊。 LED適于制成各種小型信號燈、微型光源、光耦合器件、數碼管、字符管等小型顯示器件或轉換器。用LED制成的全電子式儀表中的電子顯示器，以及點陣平面顯示屏得到了廣泛的應用。,LED的主要特性,伏-安特性: 它與普通二極管的特性很相似，但正向開啟點的電壓比硅或鍺二極管要高。當LED導通后正向壓降變化很小就對應有很大的正向電流變化，因此在電路設計上應

3、設置限流電阻或其它限流措施。 LED承受反向電壓的能力較低，一般最高反壓為34V，少數規(guī)格能達到610V。,亮度與電流的關系,典型的磷砷化鎵LED的亮度控制特性如圖16-6所示。在一定范圍內，LED的正向電流對亮度的控制近似線性關系，在同樣的平均電流條件下，脈沖供電方式可獲得更高的亮度。因此，在相同的功耗條件下，對LED采取大幅值、小占空比的電流脈沖驅動方式更為合適。,溫度特性,LED的最大正向電流與環(huán)境溫度t的關系類似于半導體二極管。手冊上給出的正向電流一般都是指t=25時的數值，超過25后，允許的最大電流隨t的增加而下降。 使用溫度高限值有+65、+80和+100等 ，低限溫度-65。 在

4、相同的正向電流條件下，LED的發(fā)光亮度隨著t的增加而下降，兩者的關系如圖 示。當t從25升高到80時，亮度大約下降一半， 高溫下使用時， 采用脈沖驅動方式。,LED的封裝,單個LED管芯用合適的管殼封裝，可構成單體燈，常用作信號燈或微型光源。把多個LED組合起來，可構成一位或多位數碼管、字符管等， 。,LED點陣塊 5X7 8X8 16X16.,LED(Light Emitting Diode)數碼管 共陽極數碼管 共陰極數碼管 每個顯示字形對應一個二進制數碼，稱為段碼、字形碼或顯示碼 公共端稱為位碼,LED八段數碼管顯示,LED顯示原理,LED的顯示方法。 每個數碼管分8個段，顯示的數據由一

5、個字節(jié)表示，每個 BIT代表其中的一段，1為亮，0為滅。 假設由高到低八位由A-H表示。位置圖如下：(H代表小數點),例如: 2 代碼是DA, 8的代碼是FE。,LED八段數碼管電路圖,顯示碼轉換方法及工作方式,數碼與顯示碼之間要有轉換方法： 硬件法：使用譯碼集成電路 軟件法：使用查表法得到顯示碼 靜態(tài)方式：恒定點亮 動態(tài)方式：每個一段時間點亮一次即輪流點亮, 不斷掃描 注意：導通電流和點亮時間比例。,LED的驅動電路,一般晶體管開關和TTL電路均可直接驅動LED信號燈，但在電路設計上應串聯(lián)適當大小的電阻，避免通過LED的電流過大 有譯碼驅動器等TTL集成電路 。采用它 數碼管組成數字顯示電路

6、十分方便。,液晶顯示器（LCD）,液晶顯示器(LCD， Liquid Crystal Display)具有輕薄短小、低耗電量、無輻射，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等多方面的優(yōu)勢，在便攜式、小型化和低功耗中得到廣泛應用。 液晶顯示器（LCD）的顯像原理,是將液晶置于兩片導電玻璃之間,靠兩個電極間電場的驅動引起液晶分子扭曲向列的電場效應，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源關開之間產生明暗而將影像顯示出來，若加上彩色濾光片，則可顯示彩色影像。,液晶,液晶是于1888年由奧地利植物學者Reinitzer發(fā)現， 是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的 有機化合物。 按照分子結構排列的不同分為三種

7、： 類似粘土狀的近晶型（Smectic）液晶、 類似細火柴棒的向列型（Nematic）液晶、 類似膽固醇狀的膽甾型（Cholestic）液晶。 這三種液晶的物理特性都不盡相同， 一般最常用的液晶型式 為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約1nm10nm， 在不同電流電場作用下，液晶分子會做規(guī)則旋轉90度排列，產生透光度的差別， 如此在電源ON/OFF下產生明暗的區(qū)別， 依此原理控制每個像素，便可構成所需圖像。,液晶,液晶顯示原理,在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，所以液晶分子成為扭轉型，當玻璃基板沒有加入電場時，光線透過偏光板跟著液晶做90

8、度扭轉，通過下方偏光板，液晶面板顯示白色（如下圖左）；當玻璃基板加入電場時，液晶分子產生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色（如圖右）。液晶顯示器便是根據此電壓有無，使面板達到顯示效果。,液晶顯示原理,LCD面板結構和產品種類,LCD的面板厚度不到1cm，十分輕薄短小，它由二十多項材料及元件所構成，不同類型LCD所需材料不盡相同，基本上LCD結構如同三明治般。一個液晶盒包括玻璃基板、彩色濾光片、偏光板、配向膜等材料，當灌入液晶材料（液晶空間不到510-6m）后，一個液晶盒就形成了。,根據液晶驅動方式分類,可將目前LCD產品分為四大類：

9、 扭曲向列（TN Twisted Nematic）型、 超扭曲向列(STN Super Twisted Nematic)型、 雙層超扭曲向列（DSTN Double layer STN）型 薄膜晶體管（TFT Thin Film Transistor）,LCD液晶顯示器主要技術指標,液晶顯示器有其顯著優(yōu)點：平面型顯示，體積小，重量輕，驅動電壓低，可用大規(guī)模集成電路直接驅動，可以在明亮環(huán)境下顯示，不含有害射線等。但LCD的響應時間慢、視角范圍小、色彩亮度低。其主要參數如下： A、電光響應特性 B、對比度 。 C、視角 D、響應時間 人眼的反應時間大約為幾十毫秒,故顯示圖象的變化對外加信號 電壓變

10、化的響應不應低于這個速度。 E、功耗 。 F、溫度特性 當溫度過高，液晶態(tài)會消失，不能顯示。而溫度過低時，響應速度會明顯變慢，直至結晶，致使液晶顯示器件損壞。 使用溫度上可分為普通型（常溫即050左右）或寬溫型（-1060左右）。,顯示方式,段形顯示、 點陣顯示、 字符顯示、 圖像顯示等，,顯示與連接方式,液晶顯示屏是與驅動電路的連接方式如下： A、斑馬條連接 用一種導電膠條，膠條的一側與液晶顯示屏的電極邊（液晶屏的顯示內容由外界驅動的接口邊）的連接，另一側與驅動電路的主板連接。多組裝成模塊（因斑馬條要通過組裝后，方可穩(wěn)定壓擠在液晶屏的電極邊）后使用。 常用于儀器儀表上，顯示內容較多，體積較大

11、。 B、插腳連接 給液晶屏的每個電極壓接一根金屬插腳，然后在需要時可直接將金屬插腳插在設定的連接主板上。連接方便穩(wěn)固，被較廣泛使用。顯示內容受到插腳數量的限制，插腳成本較高。 C、熱壓斑馬紙連接 用一塊與液晶顯示器的電極寬度、個數相同的導電紙，通過熱壓將斑馬紙的一邊壓接在液晶屏的電極邊上，另一邊壓接在驅動主板上。連接較方便，多用于小型儀器、儀表，如游戲機、電話機、BP機、計算器、電子辭典等。,液晶顯示模塊與客戶主板的連接方式,除上述連接方式外，還可以COG、TAB方式連接。 A、COG（chip on glass）即將芯片壓在液晶屏上。整個模塊體積小，多用于手機、PDA電子詞典等較高檔次的產品上。 B、TAB（tape auto bonding）即將芯片邦定在柔性線路板上，然后將柔性線路板以某種方式壓接在液晶屏上，實現連接。與COG相比，COG可實現更高的精度，但TAB更加輕巧些。,四位液晶顯示迭加驅動接線圖,6500型 四位靜態(tài)液晶顯示電路,6500型 靜態(tài)液晶顯示器,背極 4047 震蕩電路 提供方波 4056 七段譯碼/驅動 BCD碼 4514 4-16譯碼器 4054 四位液晶顯示驅動 小數點驅動,液晶顯示面板,SED1278,8,8,8,8,8,40,40,40,EA-D16015AR點陣式顯示模塊的內部結構圖,E R/W DB0DB7