7-数字显示与大屏幕智能显示技术1~4

第四章数字显示与大屏幕显示技术信息科学与工程学院数字化测量技术省级精品课数字化测量课件授课内容►显示器简介►LED数字及点阵显示器►LCD及显示模块►数字仪器的动态扫描显示技术►大屏幕智能显示技术►大屏幕LED智能显示屏的设计第一节显示器简介按性质分主动发光型被动发光型数字显示技术简称数显技术在数字化测量中占有重要地位本身发光►白炽灯显示器►投影显示器►阴极射线管(CRT)►辉光数码管(NRT)►荧光数码管(VFD)►发光二极管数码管(LED)►LED点阵显示器►等离子体显示器（PDP）►电致发光显示器（ELD）►激光显示器►光导纤维显示器投影VFDNRT激光ELD光导纤维第一节显示器简介按性质分主动发光型被动发光型数字显示技术简称数显技术在数字化测量中占有重要地位不发光，只能反射或投射、透射光线►液晶显示器（LCD）►磁翻板显示器►电致变色显示器(ECD)►电泳显示器（EPID）►铁电陶瓷显示器►光阀显示器EPIDECD磁翻板铁电陶瓷光阀显示器LCD第一节显示器简介►显示方式：二维（平面）三维（立体）显示。►显示内容：数字显示字符显示图形显示（含动画显示、视频显示）►显示颜色：单色（包括灰度）变色彩色►显示器尺寸:超小型、大型和巨型。第一节显示器简介►适合数字电路直接应用LED、LCD►最省电为LCD背光决定总功耗►颜色最丰富、频率最高、寿命最长LED主动发光器件中LED性能较优异，但具有较强方向性常见显示器件性能比较:P50表4-1-2显示亮度：亮度是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits，也就是每平方公尺分之烛光。发光强度：单位candela（坎德拉）简写cd。是指在给定方向上的单位立体角(球面度)内发出的发光亮度。第二节LED数字及点阵显示器►一、综述►二、LED数码管及字符管►三、LED点阵显示器►四、字符编码及汉字点阵提取工具第二节LED数字及点阵显示器LED的类型按形状分：字段式、点式、光柱式、点阵式按发光颜色分：红、橙、黄、绿、双色、三色按发光强度分：普通亮度、高亮度字段式LED点阵式LED点式LED光柱式LED第二节LED数字及点阵显示器u/Vi/mAO2工作条件：正向偏置工作电流:几mA~几十mA导通电压:(12)VLED的特性和参数极限参数电参数光参数型号最大功率PM(mW)最大正向电流(mA)反向击穿电压(V)正向电流IF(mA)正向电压UF(V)反向电流IR(A)结电容(PF)发光主波波长(A)带宽(A)光强分布角(度)FG1120011005010FG112102100505202100100650020015FG11210430205FG1121051007010埃1A＝10－10米第二节LED数字及点阵显示器亮度高色彩艳丽响应速度快方向性好功耗低体积小LED器件的优点耐振动寿命长可低压驱动无汞和铅污染发光效率高应用广泛第二节LED数字及点阵显示器由发光二极管组成“8.”字按照颜色：红、绿、黄、蓝、橙极性:共阴、共阳亮度：普亮、高亮、超高亮位数：1位、2位、多位（共段型）字高：定义规格。字高（in）：0.30.50.81.01.21.52.53.05.08.0封装方式:小型为双列直插大型为印制板插件典型参数（0.5in红为例）：UF2VIF=5~10mA(每段）PM=300mWIM=35~60mA（总）λP=655nMIV600ucd一、LED数码管及字符管-------LED数码管第二节LED数字及点阵显示器LED字符管属于特种数码管,在数字仪表中专用于符号显示。常见的有3种：“＋”符号管（显示正负极性）；“＋1”符号管（显示＋1或－1）；“米”字管(显示数字、运算符号或26英文字母，可作单位显示）一、LED数码管及字符管-------LED字符管常见应用电梯指示器机床控制器仪器仪表……第二节LED数字及点阵显示器LED点阵模块显示器是指由发光二极管排成一个m×n的点阵，每个发光二极管构成点阵中的一个点。这种显示器显示的字形逼真，能显示的字符比较多，但控制比较复杂。适用于显示汉字、图形和表格，广泛应用于公共场合的信息发布。二、LED点阵显示器常见应用规格阵列：5*78*8(列*行）颜色：单色红、蓝、绿、黄、橙双色红绿、红蓝、蓝绿彩色红绿蓝像素：Ф1.9、Ф3.0、Ф3.75、Ф4.8、Ф5.0、Ф8.0、Ф16…亮度：普亮、高亮、超高亮环境：室内、室外极性：行共阳行共阴第二节LED数字及点阵显示器点阵结构二、LED点阵显示器单色5*7行共阴点阵模块外形及内部原理图第二节LED数字及点阵显示器点阵结构二、LED点阵显示器单色8*8行共阴行共阳点阵模块外形及内部原理图第二节LED数字及点阵显示器点阵结构二、LED点阵显示器双色8*8行共阳点阵模块外形及内部原理图三色形成伪彩色形成第二节LED数字及点阵显示器点阵结构二、LED点阵显示器三色8*8行共阳点阵模块外形及内部原理图七彩形成真彩色形成GRBGRBGRBGRBGRBGRBGRBGRBABCDEFGH第二节LED数字及点阵显示器1、字符编码方式三、字符编码及汉字点阵提取工具至少5×7点阵能显示ASCII码字符16×16（或15×16）点阵可以显示更多或更大第二节LED数字及点阵显示器1、字符编码方式三、字符编码及汉字点阵提取工具利用16×16（或15×16）点阵可以显示8912个国标一、二级汉字、西文、数字和字符黑色方格记作“1”空记作“0”，每行1～8列作为第一字节9列～16列作为第二字节各行依次得到“电”的16组编码：0200H0200H0210H7FF8H4210H4210H7FF0H4210H4210H7FF0H4210H0200H0204H0204H01FCH0000H对于5×7点阵的字符可移至左上角(或其他位置)。假定右边空11列，则b图所示英文字母“B”的编码为F000H4800H4800H7000H4800H4800HF000H第二节LED数字及点阵显示器汉字点阵提取工具三、字符编码及汉字点阵提取工具第三节LCD及显示模块什么是液晶？一、液晶显示器的性能特点与工作原理►液晶实际上是物质的一种形态，也有人称其为物质的第四态。►液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。前者要溶解在水或有机溶剂中才显示出液晶态，后者则要在一定的温度范围内才呈现出液晶状态。►作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。向列型液晶：分子呈棒状，排列方式如同一把筷子上下方向排列整齐，但沿前后左右方向排列可以变动并不规则。数字仪表中多采用第三节LCD及显示模块液晶器件所基于的三种光学特性一、液晶显示器的性能特点与工作原理由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性，所以具有以下光学特性：1）能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转；2）使入射的偏光状态，及偏光轴方向发生变化；3）使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透过或反射。液晶器件基本就是根据这三种光学特设计制造的。第三节LCD及显示模块液晶的电光效应一、液晶显示器的性能特点与工作原理►液晶材料在施加电场（电流）时，其光学性质会发生变化，这种效应称为液晶的电光效应。►液晶的电光效应在液晶显示器的设计中被广泛采用。目前发现的电光效应种类很多，产生电光效应的机理也较为复杂，但就其本质来讲都是液晶分子在电场作用下改变其分子排列或造成分子变形的结果。第三节LCD及显示模块液晶显示器的构成一、液晶显示器的性能特点与工作原理上nesa玻璃板B下玻璃基板C公共电极BP漫反射板ETN液晶材料封接胶黑白液晶显示器的结构：将上下两块具有透明电极的玻璃叠放(中间留有一定间隔)，四周用封接胶封接。从注入口抽真空并注入液晶材料后密封。在玻璃上下表面各贴上一片偏振方向相互垂直的偏振片，底部加反射板。透明电极引线透明电极引线透明玻璃封接胶框液晶的发现是由奥地利植物学家F·Reinetzer在一百年前完成的（1888），是19世纪人类最伟大的科学发明。第三节LCD及显示模块向列型液晶显示器的工作原理一、液晶显示器的性能特点与工作原理第三节LCD及显示模块向列型液晶显示器的工作原理一、液晶显示器的性能特点与工作原理第三节LCD及显示模块LCD显示器驱动方式一、液晶显示器的性能特点与工作原理LCD的驱动方式一般有两种方式：直接驱动（静态驱动）：显示器件只有一个背极（即下玻璃电极基板），但每个字符段都有独立的引脚；多极驱动（时分割驱动）：显示器具有多个背极，各字符段按点阵结构排列，这是显示字段较多时常采用的驱动方式。XYLCDZCOMVXV0V0V0V00000VYVZVXZ不显示显示-V0以简单的直接驱动方式为例单个字段的驱动电路及工作波形。第三节LCD及显示模块液晶显示器的性能特点一、液晶显示器的性能特点与工作原理►属于被动发光型显示器件，只能反射或透射外界光线，环境亮度越高越清晰，对比度可达100：1。►低电压驱动（一般3~6V）；驱动电流小（几微安）；功耗低（几~几十微瓦）；能够用CMOS、TTL电路直接驱动。►必须采用交流驱动（30~300Hz），驱动电压不能由直流分量（电解）。►体积小，重量轻，像素尺寸小，分辨率高。►颜色多样，可分为单色（黑白）和彩色两种。►响应速度慢，工作频率低。►工作温度范围窄（通常0-50℃）第三节LCD及显示模块液晶点阵显示器：以微型液晶为像素按照行与列的形式排列组合而成;(如像素尺寸0.28*0.28mm)，具有分辨率高、显示清晰、功耗低、体积小、重量轻等优点;分字符点阵和图形点阵两种。二、液晶点阵显示器及液晶显示模块液晶显示模块：LCM（LCDModule）将液晶点阵显示器、集成电路（控制/驱动芯片）、接口电路、印制板(PCB)、背光源、接插件等装配成一体的商品化组件.以数据/命令/控制接口的形式面向用户；一般分四种类型：字段型、字符型、图形型、综合型第三节LCD及显示模块二、液晶点阵显示器及液晶显示模块1、液晶显示模块分类字段型:主要用于显示数字（基于“8”的字形结构变化）、特定形状符号图形（作为一段）。广泛用于便携式、袖珍式电子设备。如数字仪表、计时器、计数器等，可取代7段LED。字符型：专用于显示数字、字母、符号及少量自定义符号。以若干5×8或5×11点阵块组成的显示字符块集。内有字符发生存储器(CGROM)可存储200多个不同点阵字符。包含阿拉伯数字、大小写字母、常用符号、日文片假名及其他外文字母，分别有固定代码。用于高档家用电器、仪器仪表及便携式电子设备，可显示简单信息，实现人机交互。第三节LCD及显示模块二、液晶点阵显示器及液晶显示模块1、液晶显示模块分类图形型:能显示图形、汉字等信息，点阵像素与模块内部显示存储器的字节位是一一对应的。广泛用于手机、MP3、MP4、PDA等，实现复杂的图形及汉字显示功能。（无内嵌汉字字模）综合型：除具有字符显示与图形显示功能之外，还具有独特的硬件初始值设置功能。显示驱动所需要的参数（如占空比系数、驱动传输的字节数、字符的字体选择等）均由引脚电平来设置。第三节LCD及显示模块二、液晶点阵显示器及液晶显示模块2、液晶显示模块的接口并行LCM接口串行M6800接口（Motorola）Intel8080接口（Intel）……I2C接口SPI接口Microwire接口……第三节LCD及显示模块二、液晶点阵显示器及液晶显示模块2、液晶显示模块的接口--Intel8080接口时序第三节LCD及显示模块二、液晶点阵显示器及液晶显示模块2、液晶显示模块的接口--M6800接口时序第三节LCD及显示模块二、液晶点阵显示器及液晶显示模块3、ST7920型LCM控制/驱动器由台湾矽创（Sitronix）电子公司生产的中文图形LCM,提供33路com输出和64路seg输出。与驱动器ST7921组合，最多可驱动256×32点阵液晶。◆提供8位，4位并行接口及串行接口可选◆并行接口适配M6800时序◆自动电源启动复位功能◆内部自建振荡源◆64×2字节字符显示RAM（DDRAM最多16字符×4行，LCD显示范围16×2行）◆2M位中文字型ROM（CGR