显示器设备简介

显示器是电子产品最重要的终端输出设备，是人机对话的窗口。显示器由电路部分和显示器件组成，采用何种显示器件，决定了显示器的电路结构，也决定了显示的性能指标。

常见的显示器主要有数码管、LED显示器、液晶显示器等。

一、数码管（Digital Tube）

数码管也称LED数码管，是一种可以显示数字和其他信息的电子设备。数码管最常见的形式为7段数码管和8段数码管。如图3.9-1所示，由7个条状发光二极管按照一定规律组合成8字形，即为7段数码管；如果7段数码管后再加一个发光二极管作为小数点（DP），就构成了8段数码管。

图3.9-1　数码管的结构

图3.9-2　数码管

数码管有共阴极和共阳极两种接法。共阴极数码管就是所有显示字码共用一个电源负极，高电平点亮；共阳极数码管就是所有显示字码共用一个电源正极，低电平点亮。只要控制其中各段LED的亮灭即可显示相应的数字、字母或符号。

如图3.9-2所示，数码管按能显示多少个字可分为一位数码管、二位数码管、……、n位数码管等；如果数码管只能显示0和1，就称为半位。

发光二极管有多种颜色，所以数码管也有多种颜色。数码管具有响应快、亮度高、体积小、重量轻、寿命长、高频特性好、工作电流小的优点，可以用来显示日期、时间、温度等所有能用数字表示的参数，广泛用于仪表、时钟、家用电器中。

选用数码管时，要根据使用场合、安装电路选择合适极性、尺寸、位数、颜色、亮度的数码管，在装配时，不要靠近电路中发热量大的元器件，焊接温度不能太高、时间要尽量短，以免损坏数码管。

检测数码管前，先要判定其极性。

将数字万用表置于二极管挡，用红表笔接数码管的公共端，黑表笔接任意发光二极管另一端的引脚，如果数码管相应段发光，说明该数码管是共阳极数码管；如果各相应段不发光，交换表笔后发光，则说明该数码管是共阴极数码管。

确定了数码管的极性后，再将红黑表笔接到各个发光二极管的引线上，如果相应的笔段都发光说明数码管正常；如果某段不亮或较暗，说明该笔段存在故障。

二、LED点阵显示器（LED Dot Matrix Display）

如图3.9-3所示，LED点阵显示器也称LED显示器或LED显示屏，是由若干个LED像素点均匀排列组成，用来显示文字、图像、视频等各种信息的显示设备。

图3.9-3　LED点阵显示器

如图3.9-4所示，8×8 LED点阵显示器是由64个发光二极管组成，每个发光二极管放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置高电平、某一列置低电平时，相应的二极管就会点亮。

图3.9-4　8×8 LED点阵显示器的内部结构(www.xing528.com)

利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点，目前应用最广的是红色、绿色、蓝色和黄色。把单色的LED作为一个像素制作的显示屏称为单基色屏或单色屏；把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的显示屏称为双基色屏或三色屏；把红色、绿色和蓝色3种LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫做三基色屏或全彩屏。

无论用LED制作单色、三色还是全彩屏，如果要显示图像，都需要构成像素的每个LED的发光亮度可以调节，其调节的精细程度就是显示器的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般来说，16级灰度的图像，颜色过渡界限十分明显；256级灰度的图像，颜色过渡已比较柔和。

LED点阵显示器具有混色好、亮度高、寿命长、可视角度大、通透性高、延展性强、可靠性强的特点，主要用于机场、商场、酒店、高铁、地铁、影院、展会等场所的信息发布和广告展示等。

选用LED点阵显示器时，要根据使用场合、安装电路等选择合适尺寸、点数、颜色、亮度的LED点阵显示器。

安装在室内，可以选择光线柔和、点密度高、清晰度好的LED显示器；安装在室外，应选择超高亮度、点密度低、防雨、防雷的LED显示器。

对于主要以显示文字和简单图表为主的小屏和单色屏，可以采用脱机显示方式，开机就可自动显示，无须连接计算机，使用方便；对于较大的三色或全彩屏，通常采用与计算机显示器同步的显示方式，除显示文字外还可显示图像、动画和视频节目。

可以用数字万用表来检测LED显示器是否正常。将数字万用表置于二极管挡，红表笔连接图3.9-4所示LED点阵屏的行线R1，黑表笔连接点阵屏的列线C1，点阵屏上第一行第一列的LED应该点亮；如果不亮，则表明该像素点的LED已损坏。采用同样的方法，可以检测并判断其他像素点的LED是否损坏。

三、液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）

液晶显示器是在两块平行板之间填充液晶材料，通过电压来改变液晶材料内部分子的排列状况来显示图像的显示器件。只要在两块平板间再加上三原色滤光层，就可实现全彩显示。

液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶。

液晶可分为无源液晶（也称为被动式液晶）和有源液晶（也称为主动式液晶）两大类。无源液晶本身不发光，需要外部提供光源，成本较低，但亮度和对比度不高、有效视角较小；有源液晶本身可以发光，最常见的是薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）。

液晶显示器的结构如图3.9-5所示，在两片平行的玻璃基板中放置液晶盒，下基板玻璃上设置薄膜晶体管，上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，如果配合偏振光片，它就具有阻止光线通过的作用，如果再配合彩色滤光片，只要改变加在液晶上的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，这样就能在液晶面板上变化出有不同色调的颜色组合。

图3.9-5　液晶显示器的结构

在单色液晶显示器中，一个液晶就是一个像素。在彩色液晶显示器中，每个像素由红、绿、蓝3个液晶共同构成，可以认为每个像素后都有一个8位寄存器，寄存器的值决定着3个液晶单元的亮度。

液晶显示器具有体积小、重量轻、功耗低、显示清晰、寿命长、可靠性高的特点，在视频监控、视频会议、家用电器、广告传媒等领域都有着广泛的应用。

选用液晶显示器时，要根据使用场合、安装电路等选择合适尺寸、颜色、亮度的液晶显示器。

在不同的应用环境，要选择不同亮度和背光方式的液晶显示器。液晶显示器按背光形式可分为透射式、反射式和半反半透式。透射式液晶必须加上背景光，反射式液晶需要较强的环境光线，半反半透式液晶要求环境光线较强或加背光。无背光的反射式液晶显示器适合光线强的室外使用；有背光的半反半透式液晶显示器可以根据光线的明暗开闭背光，室内外皆可；有背光的透射式液晶显示器背光必须常开，不适合室外环境。

现在很多芯片内部都有液晶控制器，可以根据集成电路的不同选择合适的液晶模组。一般来说，128行以下的液晶模组，不需要专门的液晶控制器，这类液晶驱动芯片将驱动和控制集成在了一起；128行以上的液晶模组一般都需要驱动芯片和控制芯片。

可以用数字万用表来检测液晶显示器是否正常。

将数字万用表置于二极管挡，先用两个表笔任选两个引脚进行检测，直到液晶显示器上出现笔段显示，此时表明两个表笔中有一个连接的是公共端。然后固定一个表笔，另一个表笔改变连接的引脚，如果又有笔段显示，说明固定连接点的是公共端；如果变换后，没有笔段显示出现，则说明另一个表笔未变换连接前的引脚是公共端。确定公共端后，将黑表笔连接公共端，红表笔触碰其他引脚，正常情况下各笔段都将依次出现；如果某一笔段一直不显示，这表明该笔段存在故障。