贵州电子信息职业技术学院：《电子元器件基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）项目10 显示器件

项目10显示器件 (建议学时:6学时) 本项目将主要介绍LED、LCD的工作特点及应用,七段 数码管的原理,彩色显像管的结构及原理,平板显示器件 的种类及原理。通过各种显示器件的学习,了解各种显示 器件的显示原理及应用 能力目标 掌握发光二极管的结构和发光原理 了解荧光显示器结构和发光原理 了解氖灯显示器结构和发光原理 ·掌握七段数码管结构和发光原理 掌握彩色显像管的结构和工作原理 掌握示波管的结构和波形显示原理 了解等离子体显示器的结构及工作原理 ·掌握矩阵式液晶显示板的结构和工作原理 掌握矩阵式LED显示板结构和工作原理

2 项目10 显示器件 （建议学时：6学时） 本项目将主要介绍LED、LCD的工作特点及应用，七段 数码管的原理，彩色显像管的结构及原理，平板显示器件 的种类及原理。通过各种显示器件的学习，了解各种显示 器件的显示原理及应用。 能力目标 •掌握发光二极管的结构和发光原理 •了解荧光显示器结构和发光原理 •了解氖灯显示器结构和发光原理 •掌握七段数码管结构和发光原理 •掌握彩色显像管的结构和工作原理 •掌握示波管的结构和波形显示原理 •了解等离子体显示器的结构及工作原理 •掌握矩阵式液晶显示板的结构和工作原理 •掌握矩阵式LED显示板结构和工作原理

任务11-1小型显示器件 任务描述 本任务主要学习发光二极管、荧光显示器、氖灯 显示器、七段数码管的结构及工作原理,各类小型 显示器件的参数及应用等内容 111.1发光二极管 发光二极管LED( Light Emitting Diode)是 种将电信号转换成光信号的电致发光半导体器件, 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于 个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封, 起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好

3 任务11-1 小型显示器件 任务描述 本任务主要学习发光二极管、荧光显示器、氖灯 显示器、七段数码管的结构及工作原理，各类小型 显示器件的参数及应用等内容。 11.1.1 发光二极管 发光二极管LED（Light Emitting Diode）是一 种将电信号转换成光信号的电致发光半导体器件， 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于 一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封， 起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好

发光二极管的内部结构为一个PN结,具有单向导电性 当在发光二极管PN结上加正向电压时,FN结势垒降低,载 流子的扩散运动大于漂移运动,致使P区的空穴注入到N区, N区的电子注入到P区,这样相互注入的空穴与电子相遇后 产生复合,复合时产生的能量大部分以光的形式出现,因 此而发光。 发光二极管在制作时,使用的材料不同,就可以发出不 同颜色的光。发光二极管的发光颜色有:红色、橙色、黄 色、绿色、蓝色、紫色、红外等。此外,发光二极管还可实 现红橙黄绿蓝紫多色发光。如小电流时为红色的LED,随 着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色

4 发光二极管的内部结构为一个PN结，具有单向导电性。 当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载 流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区， N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后 产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因 此而发光。 发光二极管在制作时，使用的材料不同，就可以发出不 同颜色的光。 发光二极管的发光颜色有：红色、橙色、黄 色、绿色、蓝色、紫色、红外等。此外,发光二极管还可实 现红橙黄绿蓝紫多色发光。如小电流时为红色的 LED，随 着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色

发光二极管的外形有:圆形、长方形、三角形、正方形、 组合形、特殊形等,如图1.11所示。 符号 外形 图111.1发光二极管的符号及外形

5 发光二极管的外形有：圆形、长方形、三角形、正方形、 组合形、特殊形等,如图11.1.1所示。 图11.1.1 发光二极管的符号及外形

普通的发光二极管的亮度取决于通过它的电流的大小, 电流太小,亮度不足,电流太大,二极管会被烧毁。一般 LED工作ⅠF为5~15mA,正向管压降UF为2Ⅴ左右,反向 耐压小于60V,在电路中使用时应串接限流电阻器R,其电 阻的阻值大小为: R CC F 对于变色发光二极管,即当通过二极管的电流改变时, 发光颜色也随之改变。 发光二极管(LED)由于具有功耗低、体积小、可靠性 高、色彩鲜艳、寿命长和响应速度快等优点,发光二极管 在正向导通时有稳压作用,可作直流稳压器中的稳压二极 管,提供基准电压,兼作电源指示灯。在电子工业中已被 广泛应用于仪器仪表、计算机、汽车、电子玩具、通讯、 自动控制、军事等领域

6 普通的发光二极管的亮度取决于通过它的电流的大小， 电流太小，亮度不足，电流太大，二极管会被烧毁。一般 LED工作 I F为5～15mA，正向管压降 U F 为2V左右，反向 耐压小于60V，在电路中使用时应串接限流电阻器R，其电 阻的阻值大小为： 对于变色发光二极管，即当通过二极管的电流改变时， 发光颜色也随之改变。 发光二极管（LED)由于具有功耗低、体积小、可靠性 高、色彩鲜艳、寿命长和响应速度快等优点，发光二极管 在正向导通时有稳压作用，可作直流稳压器中的稳压二极 管，提供基准电压，兼作电源指示灯。在电子工业中已被 广泛应用于仪器仪表、计算机、汽车、电子玩具、通讯、 自动控制、军事等领域。 CC F F R U U I = − ( ) /

发光二极管与传统的白炽灯相比有以下优点 第一:发光二极管没有灯丝会烧坏,所以寿命就更长 第二:发光二极管的小小塑性灯泡使得发光二极管更持久 耐用。 第三:还可以更加容易适合现代的电子电路。 传统白炽灯的发光过程包含了产生大量热量,这完全是浪 费能源。除非你把灯当做发热器用,因为绝大部分有效电流 并不是直接产生可见光的。发光二极管所发出的热非常少, 相对来说,越多电能直接发光就是越大程度上减少对电能的 需求。 发光二极管应用在更广的范围下是一个更划算照明选择, 在不远的将来,发光二极管将会在世界上扮演更加重要的角

7 发光二极管与传统的白炽灯相比有以下优点： 第一：发光二极管没有灯丝会烧坏，所以寿命就更长。 第二：发光二极管的小小塑性灯泡使得发光二极管更持久 耐用。 第三：还可以更加容易适合现代的电子电路。 传统白炽灯的发光过程包含了产生大量热量，这完全是浪 费能源。除非你把灯当做发热器用，因为绝大部分有效电流 并不是直接产生可见光的。发光二极管所发出的热非常少， 相对来说，越多电能直接发光就是越大程度上减少对电能的 需求。 发光二极管应用在更广的范围下是一个更划算照明选择， 在不远的将来，发光二极管将会在世界上扮演更加重要的角 色

112荧光显示器 1、什么是荧光显示器? 荧光显示器(VFD: Facuum Fluorescent Display)是自发光 型的显示装置,由阳极、栅极、阴极三电极组成的真空三极 管 2、荧光显示器的特性有哪些? 荧光显示器具有低电压驱动、耗电少、可靠性高、自发光、 视角广、辉度亮且可显示多种色彩的显示特性 3、荧光显示器的应用? 荧光显示器可用来显示文字、图形、曲线图及图像。被广 泛应用于家用电器(微波炉、洗衣机等)λ和音响/视频设备(影碟 机、音响、录像机等)民用产品中,也广泛应用于汽车、收银 机(包括计税收款机)、电子衡器、仪器仪表及公共显示装置上 VFD是适用于中型显示平面的整机,能充分发挥其优点,是 目前其他显示器件难以替代的

8 11.1.2.荧光显示器 1、什么是荧光显示器？ 荧光显示器（VFD：Facuum Fluorescent Displqy）是自发光 型的显示装置，由阳极、栅极、阴极三电极组成的真空三极 管。 2、荧光显示器的特性有哪些？ 荧光显示器具有低电压驱动、耗电少、可靠性高、自发光、 视角广、辉度亮且可显示多种色彩的显示特性。 3、荧光显示器的应用？ 荧光显示器可用来显示文字、图形、曲线图及图像。被广 泛应用于家用电器(微波炉、洗衣机等)和音响/视频设备(影碟 机、音响、录像机等)民用产品中，也广泛应用于汽车、收银 机(包括计税收款机)、电子衡器、仪器仪表及公共显示装置上， VFD是适用于中型显示平面的整机，能充分发挥其优点，是 目前其他显示器件难以替代的

4、荧光显示器的基本构造,如图112所示。 12 17 7 18 15 1-玻璃板,2-导电层,3-阳极,4-绝缘层,5-荧光粉,6-导电垫片,7-栅极,8-导电 膏,9-阴极,10-吸气剂,11-面板玻璃,12-支持玻璃,13-排气管,14-透明导电膜,15 引脚,16-模制,17-焊接,18-密封玻璃 图1112荧光显示器的结构

9 4、荧光显示器的基本构造，如图11.1.2所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1-玻璃板，2-导电层，3-阳 极，4-绝缘层，5-荧光粉，6-导电垫片，7-栅 极，8-导 电 膏，9-阴 极，1 0-吸气剂，1 1-面板玻璃，1 2-支持玻璃，1 3-排气管，1 4-透明导电膜，1 5- 引脚，16-模制，17-焊接，18-密封玻璃。 图11.1.2 荧光显示器的结构

真空三极管包括发射热电子的灯丝(阴极),控制电子 流并加速的栅极,涂敷种种发光颜色荧光粉的阳极。 在真空三极管中,灯丝电源将直热式阴极加热到(600~ 650℃C),使涂敷在灯丝表面的氧化物发射电子,电子受栅 极电压的控制,被阳极电位加速,射向阳极(加到栅极和阳 极上的电压一般为100V以下,大多使用在20V~30V)。从 阴极发射出的电子流经栅极扩散加速到达阳极,使电子获得 足够的能量,当它轰击荧光粉涂层时,可使荧光粉发光。在 阳极上做成8字形字段或其他字形符号,当通电的阳极字形 段发光,通过适当的控制电路,可控制显示的各种字形符号。 5、荧光显示器的分类: 荧光显示器按基本驱动电路的不同分为静态驱动、多路 驱动、重叠驱动。 ①静态驱动方式的荧光显示器

10 真空三极管包括发射热电子的灯丝（阴极），控制电子 流并加速的栅极，涂敷种种发光颜色荧光粉的阳极。 在真空三极管中，灯丝电源将直热式阴极加热到(600～ 650 0C )，使涂敷在灯丝表面的氧化物发射电子，电子受栅 极电压的控制，被阳极电位加速，射向阳极（加到栅极和阳 极上的电压一般为100V以下，大多使用在20V～30V）。从 阴极发射出的电子流经栅极扩散加速到达阳极，使电子获得 足够的能量，当它轰击荧光粉涂层时，可使荧光粉发光。在 阳极上做成8字形字段或其他字形符号，当通电的阳极字形 段发光，通过适当的控制电路，可控制显示的各种字形符号。 5、荧光显示器的分类： 荧光显示器按基本驱动电路的不同分为静态驱动、多路 驱动、重叠驱动。 ① 静态驱动方式的荧光显示器

阳极从每一个显示字段分别引出,全部数位的栅极是 个电极在栅极上总是加正电压,通过选择阳极的通断来 进行显示。静态驱动方式的荧光显示器的特点:用较低的 电压即可驱动,不需时序电路,但每一个显示字段需要 个高之对应的歌动坦对于数位多或显示内容复杂的显 ②多路驱动方式的荧光显示器。 把各数位相同的字段电极接在一起,作为一个阳极引 出到外部。每个数位是独立的,将数位显示选择脉冲加到 仓割的栅极上,即可进行分时显示。这种驱动方式的荧光 显示器可大幅度减少驱动器的数量 ③重叠驱动方式的荧光显示器。 当多路驱动时字段之间非常接近时,在位于栅极边界 部分,相邻栅极的电位会相互影响,电子不能完全到达需 采用重叠驱动方式。这种驱动方式对两个或 个连续的栅 极同时供电,使位于栅极下面的字段能均匀发」

11 阳极从每一个显示字段分别引出，全部数位的栅极是 一个电极在栅极上总是加正电压，通过选择阳极的通断来 进行显示。静态驱动方式的荧光显示器的特点：用较低的 电压即可驱动，不需时序电路，但每一个显示字段需要一 个与之对应的驱动输出。对于数位多或显示内容复杂的显 示器，驱动器的数量较多。 ② 多路驱动方式的荧光显示器。 把各数位相同的字段电极接在一起，作为一个阳极引 出到外部。每个数位是独立的，将数位显示选择脉冲加到 分割的栅极上，即可进行分时显示。这种驱动方式的荧光 显示器可大幅度减少驱动器的数量。 ③ 重叠驱动方式的荧光显示器。 当多路驱动时字段之间非常接近时，在位于栅极边界 部分，相邻栅极的电位会相互影响，电子不能完全到达需 采用重叠驱动方式。这种驱动方式对两个或三个连续的栅 极同时供电，使位于栅极下面的字段能均匀发光