第十章 显示器.doc

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作第十章 显示器 显示器件可分为VFD（荧光显示器）、LCD（液晶显示器）、LED（数码显示器）、ECD（电致变色显示器）、PDP（等离子体显示器）、EPD（电泳显示器）和PLZT（铁电陶瓷显示器）等。 10.1 数码显示器 数码LED显示器也称LED数码管，时数字式显示装置的重要部件，可显示红、橙、黄、绿等颜色。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应速度快、显示清晰、易于与集成电路匹配等优点。它适应于数字化仪表及各种终端设备中作数字显示器件。 LED数码管是由多只条状半导体发光二极管一定的连接方式组合构成的，亦称半导体数码管。将7只发光二极管按照共阳极（正极）或共阴极（负极）的方式连接制成条状，组成“8”字，再把发光二极管另一极作笔段电极，就构成了LED 数码管。利用发光二极管将电信号转换成光信号的电特性，来显示数字或符号。只要按规定使某些笔段上的发光二极管发光，即可显示从09的一系列数字。 常见LED数码管分为共阳极和共阴极两种，外形与内部结构如图： ag代表7个表笔段的驱动端，亦称笔段电极，DP是小数点。第3脚和第8脚是内部连通的。 共阳极显示器，是将8只发光二极管的阳极短接后作为公共阳极。当笔段电极接驱动低电平时，公共阳极接高电平时，相应笔段（二极管）会发光。共阴极LED显示器与之相反，是将发光二极管的阴极短接后连接在一起作为公共阴极与电源负极相连。当笔段电极加驱动高电平时，负极端接低电平时，相应笔段（二极管）会发光。发光二极管在正向导通之前，正向电流近似为零，笔段不发光。当电压超过发光二极管的开启电压时，电流急剧增大，笔段才会发光。因此LED数码管属于电流控制器件，LED工作时，工作电流一般选为10mA/段左右，保证亮度适中，同时安全。 LED数码管的发光颜色有红，橙，黄，绿等。其外形尺寸规格均代表字形高度【以英寸（in）为单位】,分0.3in，0.5 in，0.8 in，1.0 in，1.2 in，1.5 in、2.5 in、3.0 in、5.0 in、8.0 in共10种规格。LED数码管一般由数字集成电路驱动，有时还配上晶体管，才能正常显示。 LED显示器分类 1， 按封装尺寸分类，一般分为大、中、小型三种。通常中、小型的采用双列直插式，大型的采用印刷版插入式。 2， 按显示位数的分类，根据管位的不同数量一般可分为单管位、双管位、四管位以及多管位。 3， 按发光强度分类：按发光强度通常分为普通发光二极管和高发光强度显示器两种。普通发光强度显示器的发光强度>=0.3mcd,而高发光强度显示器的发光强度>=5mcd，而且后者工作电流小于前者，约为1mA电流即可发光。 VIVI4， 按字形结构分类：按字形结构通常分数码管和符号管两种。 5， 按发光颜色分类。LED发光颜色可分为红、橙、黄、绿等多种。 LED数码显示器的检测 （1）判别LED数码显示器的极性 对于标识不清的LED，可以通过万用表R*10挡来确定其极性。因LED的正向工作电压一般位1.52V，故需采用R*10挡并且外接一节1.5V电池进行升压。 测量时，将黑表笔串接一节1.5V干电池（电池的负极接万用表“-”端，正极接黑表笔）后，接数码显示器任一引脚不动，用红表笔依次触碰其余个引脚。若同一位数码管上的几个笔段均发光，则说明被测数码显示器位共阳极结构，且黑表笔接的是该数码管的公共阳极。 若测量时各位数码管均不亮，则应对调表笔，即将红表笔串接1.5V干电池（电池的负极接红表笔，正极接万用表的“+”端）后，接数码管显示器任一引脚不动，用黑表笔去依次接触其余各引脚。若测量时同一位数码管上各笔段均发光，则说明被测数码显示器为共阴极结构，且红表笔接的是该数码管的公共阴极。 （2）检测已知极性的LED数码显示器 对于已知极性的LED数码显示器，用万用表R*10K挡直接测量其内部各发光二极管的正向电阻值，即可判断其好坏。 共阴极LED,可将万用表的红表笔与公共阴极相接不动，用黑表笔依次去触碰其他各个引脚，触碰到哪个引脚，相应的笔段发光，同时万用表的指针也会大幅度向右摆动。 共阳极LED，可将万用表的黑表笔与公共阳极相接不动，用红表笔依次去触碰其他各个引脚，正常时相应的笔段应发光，万用表的指针也会大幅度向右摆动。 若测量数显示器公共端与某引脚之间的正向电阻值为0或为无穷大（相应的笔段不亮），则说明该显示器内部有发光二极管击穿或损坏。 检测LED数码管应注意的事项 （1）在判定结构形式时，若黑表笔固定接某脚，红表笔碰触其他任一脚都不亮，说明被测管属共阳极式，应交换表笔位置后重测。 （2）上述LED的小数点是完全独立的，这给设计电路也带来方便，使用更灵活。若将DP-与短接，则用高电平驱动DP+时小数点发光。反之，将DP+接，再用低电平驱动DP-时小数点才发光。 1. 用二极管档检测8 z/ Z* Y& E2 N" 9 1 z' R 将数字万用表置于二极管档时，其开路电压为2.8V。用此档测量LED数码管各引脚之间是否导通，可以识别该数码管是共阴极型还是共阳极型，并可判别各引脚所对应的笔段有无损坏。 （1） 检测已知引脚排列的LED数码管 检测接线如图5-42所示。将数字万用表置于二极管档，黑表笔与数码管的h点（LED的共阴极）相接，然后用红表笔依次去触碰数码管的其他引脚，触到哪个引脚，哪个笔段就应发光。若触到某个引脚时，所对应的笔段不发光，则说明该笔段已经损坏。 （2） 检测引脚排列不明的LED数码管 有些市售LED数码管不注明型号，也不提供引脚排列图。遇到这种情况，可使用数字万用表方便地检测出数码管的结构类型、引脚排列以及全笔段发光性能。3 I$ V' / c/ L v) K% W; s 下面举一实例，说明测试方法。被测器件市一只彩色电视机用来显示频道的LED数码管，体积为20mm310mm35mm，字形尺寸为8mm34.5mm，发光颜色为红色，采用双列直插式，共10个引脚。 将数字万用表置于二极管档，红表笔接在脚，然后用黑表笔去接触其他各引脚，只有当接触到脚时，数码管的a笔段发光，而接触其余引) o+ q7 A8 T( d& D) Y" M! |9 b; i+ _ a. 3（所万用表）示脚时则不发光。由此可知，被测管时共阴极结构类型，脚是公共阴极，脚则是a笔二判别数码管的结构类型! 仍使用数字极管档，将黑表笔固定接在脚，用红表笔依次接触、脚时，数码管的f、g、e、d、c、b、p笔段先后分别发光，据此绘出该数码管的内部结构和引脚排列（面对笔段的一面），如图5-43(b)、(c)所示。 c. 检测全笔段发光性能. h5 q j9 2 K/ e/ q 前两步已将被测LED数码管的结构类型和引脚排列测出。接下来还应该检测一下数码管的各笔段发光性能是否正常。检测接线如图5-44所示，将数字万用表置于二极管档，把黑表笔固定接在数码管的公共阴极上（脚），并把数码管的ap笔段端全部短接在一起。然后将红表笔接触ap的短接端，此时，所有笔段均应发光，显示出“8”字。$ j/ I& M7 Q/ g i7 m/ 9 i: ?4 R% O) g7 D$ z( H( 8 y 在作上述测试时，应注意以下几点：: （1） 检测中，若被测数码管为共阳极类型，则只有将红、黑表笔对调才能测出上述结果。特别是在判别结构类型时，操作时要灵活掌握，反复试验，直到找出公共电极（h）为止。 （2） 大多数LED数码管的小数点是在内部与公共电极连通的。但是，有少数产品的小数点是在数码管内部独立存在的，测试时要注意正确区分。 2用hFE档检测 利用数字万用表的hFE档，能检查LED数码管的发光情况。若使用NPN插孔，这是C孔带正电，E孔带负电。例如，在检查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（）级（第脚与第脚在内部连通，可任选一个作为（）；再从C孔引出一根导线依次接触各笔段电极，可分别显示所对应的笔段。若按5-45所示电路，将第、脚短路后再与C孔引出线接通，则能显示数字“2”。把ag段全部接C孔引线，就显示全亮笔段，显示数字“8” 检测时，若某笔段发光黯淡，说明器件已经老化，发光效率变低。如果显示的笔段残缺不全，说明数码管已经局部损坏。注意，检查共阳极LED数码管时应改变电源电压的极性。 如果被测LED数码管的型号不明，又无引脚排列图，则可用数字万用表的hFE档进行如下测试： （1） 判定数码管的结构类型（共阴或共阳）。 （2） 识别引脚列。 （3） 检查全笔段发光情况。9 U) G6 W% m1 H% M 具体操作时，可预先把NPN插孔的C孔引出一根导线，并将导线接在假定的公共电极（可任设一引脚）上，再从E孔引出一根导线，用此导线依次去触碰被测管的其他引脚。根据笔段发光或不发光的情况进行判别验证。测试时，若笔段引脚或公共引脚判断正确，则相应的笔段就能发光。当笔段电极接反或公共电极判断错误时，该笔段就不能发光。& G# z1 D7 b4 Z f0 G- _+ | 数字万用表hFE档所提供的正向工作电流约20mA，做上述检查绝对不会损坏被测器件。 需注意的是，用hFE档或二极管档不适用于检查大型LED数码管。由于大型LED数码管是将多只发光二极管的单个字形笔段按串、并联方式构成的，因此需要的驱动电压高（17V左右），驱动电流大（50mA左右）。检测这种管子时，可采用20V直流稳压电源，配上滑线电阻器作为限流电阻兼调节亮度，来检查其发光情况。 10.2 液晶显示器 液晶是介于固体和液体之间的一种有机化合物。一般情况，它和液体一样可以流动，但它在不同方向上的光学特性不同，类似于晶体性质。故称为液晶。 液晶显示器属于被动型显示器件，是利用液晶的电光效应、通过交流电场控制环境光在显示部位的反射或透射来显示的，它本身不发光，不能在光线黑暗的环境下显示。 液晶显示器具有如下特点： 工作电压低（26V），微功耗（1W/cm2以下），能与CMOS电路匹配。 显示柔和，字迹清晰，不怕强光冲刷，光照越强对比度越大，显示效果越好。 体积小，重量轻，多为平行板。 设计、生产工艺简单 具有高可靠性，长寿命，廉价。 液晶显示器的分类： 按转换机理分类：可分为扭曲向列（TN）型、动态散射（DS）型、宾主（GH）型、超扭曲（STN）型、电控双折射（ECB）型、双频型、变相（PC）型和储存型等。 按驱动方式分类 可分为静态驱动式和动态驱动式 按用途分类 可分为时钟用、手表用、计算机用、仪器仪表用、微型彩电用、电脑显示器用、影碟机用、点阵显示器用等。 按结构分类 可分为反射型、透射型和投影型等多种 按连接方式分类 按液晶显示器与驱动电路之间的连接方式可分为导电橡胶式连接和插针式连接。 用万用表检测液晶显示器 应用广泛的三位半静态显示液晶屏的引脚如图（1），一般引脚均按此排列。一般显示器背极（也称公共极）在最边缘最后一个引脚，而且较宽，通常液晶显示器上有14个背极引脚。 平时我们主要检测液晶显示器有无断笔或连笔现象，并检测它的清晰程度。 （1） 用万用表R*10k挡检测 将任一表笔固定在液晶显示屏的背极上，用另一表笔依次接触其他各引脚，当表笔接触到某一笔段引脚时，该笔段就应显示出来。如果能看到清晰、无毛边的显示各笔段，说明该显示器质量良好。如果发现某笔段不显示，有缺笔现象，或发现某些笔段连在一起了，有连笔现象，说明此显示器质量不佳。检测中会遇到某引脚和背极间电阻为零的情况，则此引脚也时背极。 检测中应注意以下问题： 上面检测中，有时在测某笔段时，会出现邻近笔段也显示出来，这是感应显示，不时故障。此时用手摸一摸邻近笔段与公共极，就可以消除感应显示。 液晶显示器不宜长时间在直流电压下工作，所以用万用表的R*10k挡检测时，时间不要过长。 由于万用表的R*10k挡内部有915V的电池，而液晶显示器的阀值为1.5V，为了避免损坏显示屏，最好将表笔上串联一个4060 k电阻器。 在检测时，用表笔接触显示器引脚，用力不要太大，用力太大容易划伤引脚膜造成液晶显示器接触不良。 当液晶显示器出现断故障时，多为断笔引脚侧面引线开路所致，可以用削尖的6B铅笔，在引脚根部划几下，用石墨将其连接，仍可继续使用。 （2）加电检测法 此法用3V直流电源（两节1.5V电池串联），将任一极（如正极）接在显示器公共极上，用电池负极依次接触显示器其他各引脚，与某引脚相关的笔段就会显示出来。这种方法实质和万用表的R*10k挡检测一样，只是用外接电源。 加电检测法也可以用交流电。取一段长度约为1m的绝缘软导线，用左手手指接触液晶显示屏的公共电极，右手拿软导线，让软导线靠近220交流电源线，这样软导线上就可以感应出50Hz、零点几伏（依线长短，靠近程度而定）的交流电压，用软导线一端的金属部分依次去接触显示器其他各引脚，正常的液晶显示器，各个引脚能依次显示出相应笔段的笔画来。 用数字式万用表检测液晶显示器 液晶显示器采用低电压（36V），功耗甚微（0.3100W），适宜与CMOS电路直接相配，可用于各种自动化检测设备数字显示，尤其适用于电池供电的携带式数字仪表（如数字式万用表） 方法如图（2）卸开数字万用表的后盖，在其内部的7106A/D转换器集成电路的第21脚（BP）的插座上插入一根单股导线，在另一端接入一个线夹，再把线夹与LCD背极BP夹牢。再用另一根单股导线插入7106A/D转换器集成电路的第19脚abK，其另一端接一支表笔，与LCD的某一个笔画电极相接触。然后打开数字式万用表的电源开关，将量程转换开关拨至任意一个电阻挡（例如2k），数字式万用表的两表笔不接触，此时从其abK端与（BP）端分别输出50HzD方波电压。当表笔依次碰触液晶显示器各笔画a,b,c,d,e,f,g的电极时，正常时应都能发光；如某笔画不显示，说明该笔画已损坏；若是发光暗淡，则表明被测液晶显示器已经接近于失效。 10.3 真空荧光显示器与辉光数码管 （1）真空荧光显示器的特点 真空荧光显示器（VFD）。它是利用真空荧光管进行显示的，其工作方式类同于电子管。VFD的特点时工作电压低、亮度高、体积小，而且它的价位较低；与LED相比能显示出较小的字体，且没有方向性。 （2）真空荧光显示器的结构 真空荧光显示器也称荧光真空管，由玻璃外壳、灯丝（F）、阳极、栅极等构成： 真空荧光显示器，阴极由钨丝做成，它是一种直热式灯丝，给其加上交流电压，温度升高至700左右时开始发射电子。阳极用来收集电子，做成字符、数字状，上面涂有荧光物质。在阳极与阴极之间时栅极，它是极薄的金属网，它的作用是控制电子轰击阳极表明荧光粉的速度。阳极加的信号为段信号，栅极加的控制信号叫栅位信号。C.VFD正常工作时，阳极电压、栅极电压相对灯丝电压信号而言均为正电位，否则显示器不发光。 （3）真空荧光显示器的驱动方式 VFD的基本驱动方式分为静态驱动和动态驱动。 VFD静态驱动显示器有公共阴极（灯丝）、公共栅极和每一区域相对应的阳极段位，各阳极间彼此独立。静态驱动显示器是利用阳极截止特性来工作的，灯丝需加上额定的交流电压，静态驱动中，栅极是连在一起给加恒定的正电压；阳极是分别引出，由译码驱动电路有选择地施加正电压；阴极由变压器直接提供交流电压。此种驱动方式适宜位数较少的真空荧光显示器。图（无） VFD动态驱动显示器是利用其阳极截止特性和栅极截止特性进行工作的，动态驱动中，各个位的栅极连在一起、并分别按位引出；各个段位的阳极也连在一起，且栅极、阳极上均由驱动电路（集成电路）提供脉冲电压。为了保证荧光显示器显示准确无误，在不需要显示的区域上加一个低于灯丝电压的负截止电压（通常是加在栅极上），使这些段位完全不亮。 VFD是一个真空显示器，为了维持其真空度，四周用玻璃粉进行了密封，内装环状消气器，并留有排气管。 真空荧光显示器的选用 真空荧光显示器属于低压荧光发生器件，广泛用于录像机、影碟机、功率放大器等影音器材中。选用时，首先应根据应用要求选择其显示内容（是数字显示、字符显示还是模拟显示等），然后再根据驱动电路的类型来选择真空荧光显示器是动态驱动还是静态驱动型。 用万用表检测真空荧光显示器 真空荧光显示器正常工作时，其灯丝加上2.53.8V交流电压（根据型号而异）后，用手挡住外界光照射，应能隐约看到横向灯丝呈微红色。可用万用表测量灯丝电压是否正常。若灯丝电压正常，但看不到灯丝发红光，则可判断该显示器已坏。 用万用表检查辉光数码管 辉光数码管属于冷阴极辉光管，具有十个阴极和一个阳极，管内充有氖气，当某个阴极与阳极之间的电压大于起辉电压时，该阴极起辉，由于十个阴极制成09共十个数码形状，故可显示相应数字。若阴极与阳极之间的电压低于熄灭电压，该阴极即熄灭。 辉光数码管查其好坏的电路如图: 用万用表检查辉光数码管电路图 当万用表如图示接法时可测出数码管的阴极电流。图中开关S为单刀十位转换开关，可依次接通各个阴极。若将万用表并联在辉光管的两端，可测出辉光管的起辉电压。 当以额定转速摇绝缘电阻表时，其发出的直流电压迅速升高，当超过辉光管的起辉电压时，开关所接通的阴极起辉，显示出相应数码。若发出的辉光很暗，则说明辉光管已衰老；若显示数字少笔画，则表明所对应的阴极局部开路。