第一篇 LED大体知识
在运算机或电视机中主要采用屏幕显示，但在各类数字仪表及各类家用电器中，一般采用显示器件进行显示。这里讲的显示器件是指数字显示器件，能够显示一般的数字、符号和简单的图形。
LED数码管是目前最常常利用的一种数显器件。咱们明白，发光二极管（英文缩写为LED）是由半导体材料制成的、能将电信号转换成光信号的结型电致发光器件。若是把发光二极管制成条状，再依照必然方式连接，组成数字“8”，就组成LED数码管，简称LED。使历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。
一、构造与显示原理
LED数码管分共阳极与共阴极两种，a ~g代表7个笔段的驱动端，亦称笔段电极。对于共阴极LED数码管，如下图所示，将七只发光二极管的阴极（负极）短接后作为公共阴极。其工作特点是，当笔段电极接高电平，公共阴极接低电平时，相应笔段能够发光。共阳极LED数码管则与之相反，它是将发光二极管的阳极（正极）短接后作为公共阳极。当驱动信号为低电平，公共阳极接高电平时，才能发光。
LED的输出光谱决定其发光颜色和光辐射强度，也反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓（GaP）、砷化镓（GaAs）、磷砷化镓（GaAsP）、氮化镓（GaN）等。其中氮化镓可发蓝光。发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所搀杂质有关，因此用同一种管芯材料能够制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。各类颜色LED数码管的光谱曲线都比较相似，仅发光峰值λp值不同（磷砷化镓黄色数码管的λp=585nm, 1nm=10m）。LED数码管的产品中, 以发红光、绿光的占多数，这两种颜色也比较夺目。
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LED数码管等效于多只具有发光性能的PN结。当PN结导通时，依托少数载流子的注入及随后的复合而辐射法光。其伏安特性与普通二极管相似。在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。因此，LED数码管属于电流控制型器件，其发光亮度L（单位是cd/m）与正向电流IF有关， 用公式表示：
L=KIF
即亮度与正向电流成正比。LED的正向电压UF则与正向电流和管芯材料有关。利用LED数码管时，工作电流一般选10mA左右/段，既保证亮度适中，又不会损坏器件。
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二、分类
目前国内外生产的LED数码管不仅种类繁多，型号各异，大致有以下几种分类方式： 一、按外形尺寸分类
目前我国尚未制定LED数码管的统一标准，型号一般由生产厂家自定，小型LED数码管一般采用双列直插式，大型LED数码管采用印刷板插入式。
二、按照显示位数划分
按照器件所显示位数的多少，可划分成一名、双位、多位LED显示器，一名LED显示器就是通常说的LED数码管，两位以上的一般称作显示器。
双位LED数码管是将两只数码管封装成一体，其特点是结构紧凑、本钱较低（与两只一名数码管相较）。国外典型产品有LC5012-11S（红双、共阴）。
为简化外部引线数量和降低显示器功耗，多位LED显示器一般采用动态扫描显示方式。其特点是将列位同一笔段的电极短接后作为一个引出端，而且列位数码管按必然顺序轮流发光显示，只要位扫描频率足够高，就观察不到闪烁现象。
3、按照显示亮度划分
有普通亮度和高亮度之分。普通LED数码管的发光强度IV≧, 而高亮度LED数码管的IV≧5mcd，提高快要一个数量级，而且后者在大约1mA的工作电流下即可发光。高亮度LED数码管典型产品有2ED102等。
4、按字形结构划分
有数码管、符号管两种。常见“+”符号管可显示正（+）、负（-）极性，“±1”符号管能显示+1或-1。其中以“米”字管的功能最全，除显示运算符号+、-、×、÷之外，还可显示A～Z共26个英文字母，常常利用作单位符号显示。
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另外，还可按共阳或共阴、发光颜色来分类。
三、性能特点
LED数码管的主要特点如下：
1) 、能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、TTL电路兼容。 2) 、发光响应时刻极短（<μs），高频特性好，单色性好，亮度高。 3) 、体积小，zhon重量轻，抗冲击性好。
4) 、寿命长，利用寿命在10万小时以上，乃至可达100万小时，本钱低。 因此它被普遍用作数字仪器仪表、数控装置、运算机的数显器件。
四、性能简易检测
LED数码管外观要求颜色均匀，无局部变色及无气泡等，在业余条件下可用干电池为例进一步检查。现以共阴数码管为例介绍检查方式。
将3伏干电池负极引出线固定接触在LED数码管的公共负极端上，电池正极引出线依次移动接触笔画的正极端。这一根引出线接触到某一笔画的正极端时，那一笔画就相应显示出来。用这种简单的方式就可检查出数码管是不是有断笔（某笔画不能显示），连笔（某些笔画连在一路），而且可相对比较出不同笔画发光的强弱性能。若检查共阳极数码管，只需将电池正负极引出线对调一下，方式同上。
LED数码管每笔画工作电流ILED约在5～10 mA之间，若电流过大会损坏数码管，因此必需加限流电阻，其阻值可按下式计算：
R限 =（Uo-ULED）/ILED
其中Uo为加在LED两头电压，ULED为LED数码管每笔画压降（约2V）。
利用数字万用表的hFE插口能够方便的检查LED数码管的发光情形。选择NPN档时，C孔带正电，E孔带负电。例如检查LTS547R型共阴极LED数码管时，从E孔插入一根单股细导线，导线引出端接阴极，再从C孔引出一根导线依次接触各笔段电极，可别离显示所对应的笔段。
五、利用注意事项
1) 、检查时若发光暗淡，说明器件已老化，发光效率太低。若是显示的笔段残缺不全，说明数码管已局部损坏。
2) 、对于型号不明、又无管脚排列图的LED数码管，用数字万用表的hFE档可完成下3
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述测试工作：①判定数码管的结构形式（共阴或共阳）；②识别管脚，③检查全亮笔段。预先可假定某个电极为公共极，然后按照笔段发光或不发光加以验证。当笔段电极接反或公共极判断错误时，该笔段就不能发光。
第二篇 LCD大体知识
一、LCD的概念与特点
一、LCD的概念
液晶是一种几乎完全透明的物质。它的分子排列决定了光线穿透液晶的路径。到20世纪60年代，人们发觉给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射，由此引发了人们发明液晶显示设备的念头。
液晶显示器，简称LCD（Liquid Crystal Display）。世界上第一台液晶显示设备出此刻20世纪70年代初，被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。虽然是单色显示，它仍被推行到了电子表、计算器等领域。80年代，STN-LCD（超扭曲向列）液晶显示器出现，同时TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶显示器技术被研发出来，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速进展。
LCD是在必然电压下（仅为数伏 ），使液晶的特定分子改变另一种分子的排列方式，由于分子的再排列使液晶盒的双折射性、旋光性、二色性、光散射性等光学性质发生转变，进而又由这些光学性质的转变转换成视觉的转变，也就是说LCD是一种液晶利用光调制的受光型显示器件。
二、LCD的特点
LCD的特点是体积小、形状薄、重量轻、耗能少（1～10微瓦/平方厘米）、低发烧、工作电压低（～6伏）、无污染，无辐射、无静电感应，尤其是视域宽、显示信息量大、无闪烁，并能直接与CMOS集成电路相匹配，同时仍是真正的“平板”式显示设备。这些特点正在使显示领域从传统CRT走向LCD
二、LCD的大体结构及工作原理
液晶是一种介于液体和固体之间的热力学的中间稳固物质形态。其特点是在必然的温度范围内既有液体的流动性和持续性，又有晶体的各向异性，其分子呈长棒形，长宽之比较大，分子不能弯曲，是一个刚性体，中心一般有一个桥链，分子两头有极性。
LCD器件的结构如图12. 14所示。由于液晶的四壁效应，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃电极上呈水平排列，但排列方向为正交，而玻璃间的分子呈持续扭转过度，如此的构造能使液晶对光产生旋光作用，使光偏转方向旋转900。
图显示了液晶4
显示器的工作原
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理。当外部光线通过上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直排列，当此偏振光通过液晶材料以后，被旋转900，偏振方向成水平方向，此方向与下偏振片的偏振方向一致，因此此光线能完全穿过下偏振片而达到反射极，经反射后沿原路返回，从而呈现出透明状态。当液晶盒的上、下电极加上必然的电压后，电极部份的液晶分子转成垂直排列，从而失去旋光性。因此从上偏振片入射的偏振光不能被旋转，当此偏转光抵达下偏振片时，因其偏振方向与下偏转片的偏振方向垂直，因此被下偏振片吸收，无法抵达反射板形成反射，所以呈现出黑色。按照需要，将电极做成各类文字、数字或点阵，就可以够取得所需的各类显示。
三、LCD的驱动方式
液晶显示器的驱动方式由电极引线的选择方向肯定，因此，在选择好液晶显示器以后，用户无法改变驱动方式。液晶显示器的驱动方式一般有静态驱动和动态驱动两种。由于直流电压驱动LCD会使液晶体产生电解和电极老化，从而大大降低LCD的利用寿命，所以此刻的驱动方式多用交流电压驱动。
一、静态驱动方式
静态驱动回路及波形图如图所示。真值表如表12. 3所示。图中LCD表示某个液晶显示字段，当此字段上两个电极的电压极性相同时，两电极之间的电位差为零，该字段不显示，当此字段上两个电极的电压极性相反时，两电极之间的电位差不为零，为二倍幅值的方波电压，该字段呈现出黑色显示。所谓静态驱动是指让需要显示的段同时驱动的方式。
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液晶显示的驱动与LED的驱动有专门大不同，对于LED而言，当在LED两头加上恒定的导通或截止电压即可控制其亮或暗。而LCD，由于其两极不能加恒定的直流电压，因此给驱动带来复杂性。一般应在LCD的公共极（一般为背极）加上恒定的交变方波信号（一般为30～150HZ），通过控制前极的电压转变而在LCD两极间产生所需的零电压或二倍幅值的交变电压，以达到LCD亮、灭的控制。目前已有许多LCD驱动集成芯片，在这些芯片中将多个LCD驱动电路集成到一路。图12. 17是七段LCD静态驱动示用意。
二、动态驱动方式
动态驱动实质上是矩阵扫描驱动，可用于多位的8段数码显示和点阵显示。点阵式LCD的控制一般采用行扫描方式，而且要采历时分割驱动方式，原理比较复杂。
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3. LCD显示控制接口芯片介绍
随着液晶显示技术的迅速进展，各类专用的控制和驱动LCD的大规模集成电路LSI，使得LCD的控制和驱动极为方便，而且可由CPU直接控制，知足了用户对液晶显示的多种要求。目前这种LSI已进展到既可显示数字和字符，又可显示图形。常常利用的接口芯片是T6963C点阵式图形液晶显示LSI。该芯片自带字符ROM，可产生标准的128个ASCII字符供用户挪用，还可外接扩展RAM存储若干屏的显示数据。还可在图形模式下显示汉字和图形。T6963C常常利用于控制与驱动点阵图形式LCD，通过对其片脚的不同预置可进行文本、图形混合显示。
四、LCD的分类及其应用
LCD分为扭曲向列型（TN-LCD）、超扭曲向列型（STN-LCD）和薄膜晶体管（ TFT-LCD）等几种。LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)主要有三类应用，即笔记本电脑显示屏、显示屏主机一体化台式电脑显示器和单独应用的专用显示器。
一、TN-LCD
该材料液晶具有可视角较低，温度范围较窄，适应用于字符、数字型、段码式要求的行业应用。也就是所谓字符型液晶的主要材料。它们的命名方式主如果以字符及行数来形容。
二、STN-LCD
TFT（Thin Film Transistor）是指薄膜晶体管，意即每一个液晶像素点都是由集成在象 素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而能够做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。TFT－LCD是目前最好的LCD彩色显示设备之一，其效果接近CRT显示器，是此刻笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。
该材料具有的可视角相对TN要大，而且温度范围也好一些，目前是市面上比较通用的一种，按照功能及更深一步的开发还有DSTN、FSTN等多种规格，可实现单色或伪彩色的不同需要，目前主要命名方式是图形、点阵式液晶，如点阵128*64~640*200单色或彩色液晶。以上两种可普遍应用于医疗、仪器设备、航空、科研、工业等。
3、TFT-LCD
该材料液晶是目前最好优秀的液晶之一，该液晶继承了STN LCD的命名方式，具有有分辨率点阵高、超簿、超轻、真彩色、响应时刻快等特点，而被普遍应用于各大领域，乃至是民用市场的液晶电脑显示器，液晶电视机，监视器等。总之随着TFT LCD的技术进一步成熟，它的应用将无孔不入。
五、选购液晶显示器应注意的要素。
一、尺寸
过去对电子表、计算器、电话的利用使咱们对液晶显示并非陌生，但大尺寸 的显示屏则是现代液晶技术的具体表现。在TFT技术的支持下，液晶板从以往的8英寸进展到今天普遍应用的14英寸到18英寸，LG乃至推出了22英寸的显示器。没有了传统的电子射线对显示镜面的轰击，液晶板的尺寸能够做的“实实在在”，在可视面积上要比一样尺寸的CRT可视面积大。固然这也与不同层次的应用技术有关，如LG的未来窗LCD 680LE的规
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格尺寸是16，显示面积为15.7英寸，已相当于CRT中17英寸显示器的显示面积。 二、视角
以往的液晶显示器(如笔记本电脑)，用户必需正襟端坐在显示器前面，因为那时的视面观赏角度不大，略微偏离屏幕正面，画面就会失色。而此刻的大尺寸LCD显示器，140至160度的水平可视角度以成为大体指标。较小尺寸的15英寸或15英寸以下的LCD显示器，120度的可视角度也足以显示完整的画面。液晶显示器的左、右观赏角度一般会大于上、下观赏角度，也就是说，垂直的观赏角度小于水平观赏角度，固然，愈来愈多的LCD显示器强调其水平与垂直观赏角度相同。LG的未来窗LCD 885LE更是在水平和垂直视角上均达到了前所未有的180度，也就是说没有视觉死角。
3、响应速度
响应时刻是指液晶由明转暗或由暗转明所需的时刻。一般来讲响应时刻越短越好。响应时刻越短，用户在看移动的画面时就不会感到类似残影或拖沓的痕迹。依照人眼的反映时刻，响应时刻若是超过40毫秒，就会出现运动图像的迟滞现象。目前液晶显示器的标准响应时刻大部份介于50-100毫秒之间，不过也有少数机种可达到30毫秒左右，如LG的未来窗LCD 570LS、885LE；EMC的BM-568，完全能够和CRT显示器媲美。
4、色彩
显示器的色彩是目前CRT显示器能够对抗LCD显示器的一大优势。LCD显示器在轻松达到1024*768分辨率的同时，也使自己需要240万个像素来知足红、蓝、绿三色的显示，这在技术上提出了很高的要求。一般的LCD显示器只能支持几十万种色彩，市场上多见的是支持24位色彩，即显示色彩的像素数量达到262144的显示器。但也有一些冲破了技术上的瓶颈，LG公司的液晶显示器如未来窗LCD 885LE，在分辨率达到1280*1024的情形下，显示色彩达到1670万种，色阶过渡相当完美，会利用户体会到名不虚传的真色彩。
五、分辨率
分辨率是所有显示器最重要的选购技术指标之一，分辨率越高，显示的效果越好。液晶显示器的分辨率不同于CRT显示器，因为它一般是不能随意调整的，经由制造商设置和规定后，只有工作在标称的分辨率模式下，液晶显示器才能达到最好的显示效果。所以，购买时，要注意该显示器的分辨率。一般的液晶显示器，它的标准分辨率为1024*768，这一分辨率能够支持目前一般用户大部份用途的显示要求，一些一般性的专业画图要求也可知足。固然，更高的分辨率也已出现。LG的未来窗LCD 680LE的分辨率能够达到1280*1024，完全能够达到17英寸CRT显示器的应用标准。
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