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医用仪器液晶显示器常见故障诊断及维修

信息来源:本站 日期:2015-12-01 

随着液晶显示器在医用仪器设备上的广泛应用,医疗设备工程人员了解和掌握液晶显示单元的常见故障及维修是有价值和意义的。

1.液晶显示器特点及结构

1.1 液晶显示器的特点

(1)低压、微功耗:2-3V即可工作。

(2)平板型结构:液晶显示器件的基本结构是由2片玻璃基板制成的薄形盒,这种结构可以在有限的面积上容纳最大量的显示内容,显示内容的利用率最高。

(3)被动型显示:液晶显示器件本身不能发光,它靠调制外界光达到显示目的。因此无眩光,不刺激人眼,不会引起眼睛疲劳。对于黑暗中不能观看的缺点,只要配上背光源,就可以克服。

(4)显示信息量大:与CRT相比,液晶显示器件没有荫罩限制,因此像素点可以做得更小、更精细;与等离子显示相比,液晶显示器件像素点处不需要像等离子显示那样,像素点间要留有一定的隔离区。因此,液晶显示在同样大小的显示窗面积内,可以容纳更多的像素,显示更多的信息。

(5)易于彩色化:液晶本身虽然一般是没有颜色的,但它实现彩色化很容易。一般使用较多的是滤色法和干涉法。由于滤色法技术的成熟,使液晶的彩色化具有更精确、更鲜艳、更没有彩色失真的彩色化效果。

(6)长寿命:液晶材料是有机高分子合成材料。具有极高的纯度,而且其他材料也都是高纯物质,在极净化的条件下制造而成。液晶的驱动电压很低,驱动电流更是微乎其微,因此,这种器件的劣化几乎没有,寿命很长。从实际应用考查,一般使用中,除撞击、破碎或配套件损坏外,液晶显示器件自身的寿命终结几乎没有(液晶背光源寿命有限,我们一般所说的液晶显示器寿命主要即指背光源的寿命,但背光源模块是可更换的)。

(7)无辐射,无污染:液晶显示器件在使用时不会像CRT使用中产生软X射线及电磁波辐射。这种辐射不仅污染环境还会产生信息泄露,而液晶显示不会产生这类问题,它对于人身安全和信息保密都是十分理想的。

1.2 液晶显示器的基本构造

常见液晶显示器的构造, 以TFT-LCD来讲,关键零组件包括玻璃基板、液晶材料、彩膜(彩色滤光片)、偏光片、背光模块、驱动IC、ICO导电薄膜等。首先由背光源的光线照在偏光片上,光线在穿过偏光片后,会被偏极化,偏极化的光线会穿过液晶,因为液晶分子的排列方式被电极产生的电压影响,因此液晶可以改变偏极化光线的偏光角度,不同的偏光角度造成出来的光线强度会不同,不同强度的光线再经由彩膜的红、蓝、绿3个画素,就会显示出各种不同的亮度和不同颜色的画素,最后再经由各个画素就可以组成肉眼看得到的各种影像和图形。

2.液晶显示器的常见故障

液晶显示器件的劣化几乎没有,寿命很长,真正决定液晶显示器寿命的是背光模块。目前液晶显示器使用的背光源按技术划分,主要有卤钨灯、发光二极管(LED)、有机电致发光(EL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、阴极发射灯(CLL)和金属卤化物灯等。其中应用最广的是冷阴极荧光灯,主要是因为此种背光源的性能、稳定性及成本都较佳,目前几乎所用的LCD显示器都是采用这种背光源。

笔者查阅了一些厂商的资料,统计出目前常见液晶显示器所采用的冷阴极荧光灯寿命基本为30000-50000小时。外径2.6-3.0 mm,灯管电压500-1000V,灯管电流5mA。灯管功率0.5-7.0W,启动电压300-1500V。

3.故障诊断及维修实例

(1)故障现象:我院WELLDELL-sigma2000便携式心电监护仪开机后,电源指示灯亮,系统自检通过(仪器发出短促“嘟”一声),液晶显示屏没有任何显示,仪器工作声音正常。

(2)故障分析与检修:电源指示灯亮,说明电源部分正常。系统自检通过,表明CPU与内存无损坏。液晶显示屏自检时也没有任何显示,可初步排除系统软件损坏的可能。没有硬件报警声,仪器工作声音正常,说明硬件部分应无损坏。侧光下观察液晶显示屏,隐约可见系统软件操作界面。由此初步分析为背光模块故障。

打开机壳,开机后导光板未亮,可以断定背光模块有故障。观察背光模块的主要组件有背光灯管、高压电路板、导光板等。因液晶显示单元精密,所以首先诊断独立的高压电路板,该电路板低压直流输入端接仪器主板,高压交流输出端接背光灯管。开机状态下测低压直流输入为11.5V,用万用表2500V档位检测高压交流输出650V(由于该电路板多为狭长型,测量时务必小心防止表笔短路)。由此可以说明高压电路板工作正常。接下来检查背光灯管,首先打开液晶显示单元的后背金属壳(有些仪器的液晶显示单元后背使用的是绝缘胶纸,无论是金属壳还是绝缘胶纸,都是为了将玻璃基板与液晶显示单元的外部框架固定起来成为一个整体),这时便可将用来固定背光灯管的金属槽取出来,再将灯管从金属槽中小心移出(因背光灯管外径大多2.6-3.0mm,极易折断,故需小心)。这时开机后灯管仍然不亮(这一步骤是为了迅速确定灯管是否损坏。如果灯管发光便说明灯管没有损坏,唯一可能的故障原因就是灯管两端的接线短路或断路),关掉电源后观察灯管两端包裹的套管(用于防止接线端裸露在外)无磨损或老化现象,然后剖开套管,观察接线端没有断开、虚焊等现象。进一步检测连接高压输出端与灯管接线端的导线,结果正常导通。这时可以最终确定故障原因是背光灯管损坏或老化。背光灯管制作工艺高,一般需要从厂家才能购买到。但因为运输不便和拖延时间长的原因,笔者选择了比较容易买到的笔记本电脑显示屏背光灯管,sigma2000心电监护仪采用的是NEC公司生产的10.4”LCD,其灯管置于显示屏的长边,而绝大多数笔记本电脑的灯管置于显示屏的短边。测量长度后,可用13.3”LCD的笔记本电脑灯管替换。替换后灯管正常发光,故障解决。

4.其他常见故障及液晶显示器的故障诊断流程

除了背光灯管损坏或老化的故障之外,笔者在维修工作中还遇到过一些其他故障情况:

(1)高压电路板故障;

(2)背光灯管两端套管磨损造成接线端裸露,与金属槽接触造成短路;

(3)背光灯管接线端断开,造成断路。

在此基础上笔者总结了一套液晶显示器的故障诊断流程。

5.结语

液晶显示器件的优异特性决定了它在各类显示器件中的地位,背光模块几乎是唯一限制其寿命的因素,但目前已有一些知名厂家研究并初步改善了背光模块。相信随着液晶显示技术的逐步完善和制作成本的不断降低,最终必将取代传统的CRT,成为一项与人们生活密切相关的技术。

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