Мониторы LCD: устройство, неисправности и методы ремонта
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Омский
государственный университет им. Ф.М. Достоевского»
Факультет
компьютерных наук
РЕФЕРАТ
По
дисциплине «Сервисное обслуживание вычислительной техники»
Тема:
«Мониторы
LCD: устройство, неисправности и методы ремонта»
Выполнил: студент гр.СИБ-201-У
Волков А.А.
Проверил: преподаватель
Бардычев В.Ю.
Омск,
2015
Мониторы LCD(Liquid
Crystal Display)- представляют собой плоский дисплей, в основе которого
находятся жидкие кристаллы. Изображение и цвет на таких мониторах формируется
за счет RGB-триад и
преломления в них кристаллов управляемых тонкопленочными транзисторами.
Компания Radio corporation of America
<https://ru.wikipedia.org/wiki/Radio_Corporation_of_America> в первые
создала жидкокристаллический монохромный дисплей.
Такие экраны были не большого
размера и использовались в калькуляторах, измерительных приборах, часах и т.д.
Первый же цветной дисплей изготовила компания Sharp
<https://ru.wikipedia.org/wiki/Sharp>, диагональю размером 3 дюйма.
Толчком к развитию данной технологии стало появление ноутбуков которым
требовался компактный дисплей с низким энергопотреблением. В первых ноутбуках
дисплеи были с огромным временем отклика и не могли отображать динамические
объекты. Такая проблема породила второе поколение дисплеев в которых стало
возможным отображение динамических объектов тем самым дав возможность
использовать их в качестве дисплеев телевизоров и стационарных персональных
компьютерах. Тем самым LCD дисплеи стали основными
конкурентами LPT дисплеев,
ведь те в свою очередь были слишком громоздкими, но LCD дисплеи при
этом в начале своего пути отставали по ряду основных показателей:
· Размер пиксела(размер точки)
· Угол обзора
· Время отклика
· Яркость и контрастность
Но уже с наступлением ХХI
века LCD дисплеи
смог наверстать отставание и перегнать LPT
дисплеи во многих характеристиках.
. Корпус
Может быть различного исполнения и видов
материалов в зависимости от сферы использования.
2. LCD
матрица
В свою очередь состоит из прозрачных
электрод
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4>ов,
слой молекул расположенный между электродами и поляризационных фильтров.
3. Источник света (подсветка)
Лампа различных типов.
. Плата, участвующая в формировании
изображения
Плата отправляющая сигнал для отображения
изображения ЖК кристаллами через шлейф на LCD
матрицу.
. Плата управления
Плата выполняет большое количество функций,
таких как включение/выключение питания, запуск подцветки, обработка сигнала с
компьютера, хранение настроек и т.д.
. Блок питания
Возможно использование различных источников питание,
но чаще всего встречаются импульсные блоки питания.
Основная технология,
используемая в LCD
дисплеях это DSTN-матрица (dual-scan twisted nematic) - пассивная матрица с
двойным сканированием и TFT-матрица (thin film transistor) - активная матрица,
в основе которой лежат тонкоплёночные транзисторы.
В современных устройствах,
применимы различные типы TFT-матриц. LCD
дисплеи комплектуются различными типами TFT-матрицами такими как: TN, VA, MVA,
PVA, IPS, PLS. Все они, управляется тонкоплёночными транзисторами и между собой
различаются уникальными тонкостями технологических решений.
Пиксель на мониторе управляется
разными транзисторами, идущим к трем цветам RGB (красному, зеленому и синему).
Если выключены два из трёх транзисторов, образуется субпиксель. При поломке
этих транзисторов получаются, так называемые «битые» пиксели. На различных
типах TFT-матрицах битые пиксели видны по-разному. При технологии TN они
образуют белые светящиеся точки, а при технологии IPS- не светящиеся чёрные.
TN и TN + film
TFT - особенности изготовления
LCD (ЖК) матрицы, если кристаллы, без нагрузки, поворачиваются друг к другу под
углом 90° по горизонтали между двумя пластинами. Кристаллы находятся в
спиралевидном порядке, и во время подачи напряжения они поворачиваются так, что
при преломлении света сквозь них образуются черные пиксели. Без напряжения -
белые.
Цветопередача матриц TN-TFT -
довольно усредненная. В этих матрицах пиксели светятся неоднородно, из-за чего
преломляются цвета. Если изменить угол взора по вертикали, это становится очень
заметно. Но при этом матрицы TN + film (Twisted Nematic + film), или упрощенно
TN - очень быстрые по отклику и не дорогие в производстве.мониторы,
оборудованные TN-матрицами хорошо подходят для просмотра текстовых документов,
просмотра видео и виртуальных игр. Так же, TN-матрицы постоянно применяются в
смартфонах, миниатюрных компьютерных устройствах, так как потребляют мало
энергии.
VA\MVA\PVA
Впоследствии создали технологию
MVA (Multi-domain Vertical Alignment), также с участием Fujitsu как что-то
среднее между технологиями TN и IPS. Углы обзора для MVA матриц равны 176-178°,
при использовании ускорения (RTC) MVA показывает такие же результаты по времени
отклика почти как TN+Film. Заметно увеличиваются характеристики глубоких цветов
и их реалистичности.
Преимуществами технологии MVA
являются глубокий чёрный цвет под прямым углом и отсутствие как кристаллов
расположенных в винтовой структуре, так и двойного магнитного поля. Среди
недостатков MVA зависимость цвета изображения от угла взгляда. Аналогом
технологии MVA является PVA.
IPS\ SFT
(In-Plane
Switching) и SFT (Super Fine
TFT) изобретены
фирмами
Hitachi и
NEC. На
данный момент они имеют различные модификации. И они, по сравнению с другими
технологиями, показывают самые яркие и насыщенные цвета с углом обзора 178 без
искажений цветопередачи. IPS - технология матрицы ЖК дисплея (на тонкопленочных
транзисторах TFT), когда кристаллы расположены параллельно друг другу вдоль
экрана. При отсутствии напряжения молекулы ЖК не поворачиваются.
Данная матрица также устойчива
к нажатию. Прикосновение к TN- или VA-матрице приводит к "волнению"
или определенной реакции на экране. У IPS-матрицы такой эффект отсутствует.
На базе IPS было разработано
множество вариантов матриц с улучшенными характеристиками:
· AS-IPS
(Advanced Super-IPS)
· H-IPS (Horizontal
IPS)
· e-IPS (Enhanced
IPS) (разновидность H-IPS)
· P-IPS
(Professional IPS) (разновидность
H-IPS)
· AH-IPS
(Advanced High Performance IPS)
· S-IPS II -
сравнимая по характеристикам с E-IPS
· S-IPS (Super-IPS)
PLS
дисплей
жидкокристаллический матрица неисправность
PLS-матрица (Plane-to-Line
Switching) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые
продемонстрирована в декабре 2010 года. Компания Samsung не давала описания
технологии PLS. Сделанные независимыми наблюдателями сравнительные исследования
матриц IPS и PLS под микроскопом не выявили отличий.
Существует ряд типовых поломок LCD
дисплеев, которые довольно легко можно диагностировать причину неисправности.
Можно составить список неисправностей и выстроить по чистоте их появления:
· Неисправность блока
питания.
· Неисправность
высоковольтного инвертора.
· Плохой контакт на
шлейфах.
· Физическое
повреждение матрицы.
И так начнем с самого
популярного. Неисправность блока питания происходит чаще всего из за не
стабильного питания, скачков напряжения электросети а так же под влиянием времени
происходит деградация пайки, перегорание предохранителей, диодов и вздувание
или высыхание конденсаторов. Характеризуется следующим симптомами такими как:
дисплей не включается и не подает никаких признаков жизни, индикатор питания
мигает, но не чего не происходит, дисплей включается, но гаснет через короткий
промежуток времени. Чаще всего такой ремонт мало затратный в сравнении с
другими неисправностями и может быть устранен заменой вышедших из троя
элементов на плате. В начале ремонта необходимо просмотреть плату блока питания
для определения возможных неисправностей.
Примеры неисправностей:
Конденсаторы
Деградация пайки
Предохранители
Диоды
Если подобных повреждений плата питания не
имеет, то необходимо проводить более глубокую диагностику с помощью
специального оборудования.
Неисправность высоковольтного
инвертора могут проявляться как отсутствие изображения при мигающем индикаторе
питания и требует такого же осмотра, как и блок питания коей частью он и
является. Но при этом нужно быть предельно осторожным ведь если в дисплее
используются лампы, то напряжение на конденсаторах платы инвертора может
доходить до 1000В.
Проблемы, связанные с лампами
подцветки выглядят как отсутствие изображения при адекватной реакции индикатора
питания на включение и выключение, затемнения некоторых участков экрана. В этом
случаи что бы убедится в том что проблема именно в подсветке необходимо
включить монитор и посветить на него ярким светом и если там будет виднеться
изображение то тогда это именно наш случай.
Необходимо извлечь и
просмотреть состояние всех ламп и заменить их по необходимости.
В LED
дисплеях чаще всего выгорает небольшой блок светодиодов из за которого затемняется
часть экрана. Они тоже требуют перепайки или в крайних случаях замены всей
ленты.
А так же отсутствием корректной
работы других элементов подключенных таким способом, например блок кнопок
управления. Их некорректная работа чаще всего связана с окислением контактов
шлейфа, которое в свою очередь доставляет массу неудобств.
Проблема со шлейфом дешифратора
очень сложна и может иметь высокую цену, ведь для его пайки требуется
специальный инструмент и соответствующий опыт.
Основная проблема заключается в
его малой толщине и очень близком расположении контактов между собой.
Данная операция на заводе
производится роботами и полностью автоматизирована. Так что сложно отвечать за
успешный ремонт данного шлейфа а так же гарантию того что такая проблема не
повторится вновь.
Чаще всего при таких поломках
меняют полностью матрицу в сборе.
Физическое повреждение матрицы
сразу же поднимает вопрос о целесообразности ремонта, так как требует замены
матрицы, самого дорогостоящего элемента дисплея.
Данный ремонт имеет смысл при
наличии дисплея донора за приемлемую стоимость ведь иначе ремонт обойдется по
стоимости такого же нового.