Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Жидкокристаллические дисплеи
Автор: Бабич Ирина Борисовна
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Жидкокристаллические дисплеи
Автор: Бабич Ирина Борисовна
Министерство образования и науки Российской Федерации
Министерство общего и профессионального образования Ростовской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области
Батайский техникум информационных технологий и радиоэлектроники
Донинтех (ГБПОУ РО БТИТиР)
Конкурсная работа
Для участия в региональной научно-практической конференции обучающихся в профессиональных образовательных организациях: Инновационные процессы6 теоретические и практические аспекты разработки и внедрения инноваций
Направление: Инновационные процессы в сфере услуг: теоретические и практические аспекты разработки и внедрения инноваций
Тема: Жидкокристаллические экраны
Студента БТИТиР Донинтех, Петренко Дмитрия
Преподаватель Бабич И.Б.
г. Батайск
2020г.
Содержание:
Введение
3
Основное понятие
4
Технические характеристики
4
Устройство
5
Технологии
8
TN + film
8
IPS (In-Plane Switching)
9
Технология MVA (PVA) (Vertical Alignment)
10
Применение
11
Производство в Российской Федерации
11
Ремонт изделий
12
7.1 Основные типы неисправностей:
12
7.2 Типовые неисправности, их причины и методы устранения
13
Список, используемых источников
16
Введение
Экраны LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 году. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны.
Жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба.
Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильямс (Williams) из корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. В конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD— цифровые часы.
Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией.
Основное понятие
Жидкокристаллический дисплей(ЖК-дисплей,ЖКД,англ.Liquid crystal display, LCD), такжежидкокристаллический монитор(ЖК-монитор)— плоскийдисплейна основежидких кристаллов, а такжемониторна основе такого дисплея. Жидкокристаллические мониторы имеют панели, ячейки (пикселы) которых содержат жидкие вещества, обладающие некоторыми свойствами, присущими кристаллам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического поля могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять поляризацию светового луча, проходящего сквозь них.
Технические характеристики
Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:
разрешение— горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные впикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаютсяинтерполяцией.
размер точки (размер пиксела)— расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.
соотношение сторон экрана(формат) — отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 8:5, 5:3, 16:9 и др.)
видимая диагональ— размер самой панели, измеренный по диагонали.
контрастность— отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
яркость— количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется вканделахна квадратный метр.
время отклика— минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
угол обзора— угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
Устройство
Конструктивно дисплей состоит ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и распологаются жидкие кристаллы), источников света дляподсветки, контактногожгутаи обрамления (корпуса), чащепластикового, с металлической рамкой жёсткости
.
Рисунок 1- Субпиксель цветного ЖК-дисплея
Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачнымиэлектродами, и двухполяризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.
Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направленииэлектрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силыупругостипротиводействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируянапряжение, можно управлять степенью прозрачности.
Рисунок 2- Конструкция ЖК-дисплея
Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяетсяпеременный токили изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.
Проходящий через ячейки свет может быть естественным— отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяютискусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.
Жидкие кристаллы не могут сами излучать свет, а служат затворами, пропуская или не пропуская свет от ламп подсветки. ЖК-панель имеет несколько слоев, среди которых ключевую роль играют две стеклянные подложки и находящийся между ними слой жидких кристаллов. Позади них расположены одна-две лампы подсветки и система зеркал, равномерно рассеивающих свет по поверхности. Свет от ламп проходит сквозь первую подложку, служащую поляризационным фильтром. На обеих подложках проделаны параллельные бороздки, определяющие исходную ориентацию жидких кристаллов. Бороздки двух подложек перпендикулярны между собой. Размещенные между бороздками капельки ЖК организованы в ячейки. Каждый пиксел изображения состоит из трех ячеек. Вторая подложка также является поляризационным фильтром, поэтому теоретически в исходном состоянии свет наружу не выпускается, так как его плоскость поляризации не совпадает с плоскостью фильтром.
Если молекулы жидких кристаллов попадают в электрическое поле, они выстраиваются между электродами. Электроды расположены на обоих подложках, поэтому поле разворачивает молекулы вдоль силовых линий. Чем сильнее разность потенциалов между электродами, тем меньше поворот вектора поляризации молекулами, тем меньше света выходит наружу. При максимальной разности потенциалов отклонения вовсе не происходит и свет наружу не пропускается.
Таким образом, полноценныймониторс ЖК-дисплеем состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуляподсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Технологии
TN + film
Молекулы в структурированном жидком кристалле имеют вытянутую цилиндрическую форму. Благодаря направляющим бороздкам молекулы у противоположных подложек-поляроидов оказываются перпендикулярными друг другу. Чем ближе к центру кристалла, тем меньше угол взаимного поворота молекул. В итоге молекулы образуют пространственную спираль, по которой сворачивается плоскость поляризации света и свет выходит наружу. Такая технология называется скрученным нематическим кристаллом — Twisted Nematic (TN).
TN + film— самая простая технология. Часть film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно— от 90 до 150). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности— нет.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90 в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90 с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет не проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
Достоинства:
самое маленькое время отклика среди современных матриц,
невысокая себестоимость.
Недостатки:
сложность обеспечения строго перпендикулярной ориентации молекул приводит к высокому уровню черного цвета и низкому контрасту изображения;
недостаточные углы обзора по вертикали;
неточная цветопередача.
IPS (In-Plane Switching)
Компании NEC и Hitachi разработали технологию производства жидкокристаллических матриц под названием In-Plane Switching (IPS). Согласно этой технологии оба электрода расположены на одной подложке, а молекулы жидких кристаллов поворачиваются единой плоскостью, не скручиваясь в спираль. В отсутствие напряжения свет полностью блокируется перпендикулярными подложками-фильтрами и на экране отображается почти идеальный черный цвет. Приложенное напряжение разворачивает плоскость поляризации молекул, и свет начинает проникать наружу.
Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 178, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS, — единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB по 10 бит на канал (1.07 млд оттенков). Старые TN-матрицы имеют 6-бит на канал, как и часть MVA.
Достоинства:
обеспечение отличной цветопередачи.
углы обзора около 178.
Недостатки:
сравнительно невысокие яркость и контрастность;
сравнительно высокое время отклика.
Технология MVA (PVA) (Vertical Alignment)
Компания Fujitsu разработала технологию производства жидкокристаллических матриц Multi-Domain Vertical Alignment (MVA), совместившую особенности TN и IPS. Электроды подведены к обоим подложкам. Но сами подложки не плоские, а имеют выступы, благодаря которым жидкий кристалл разбивается на домены. Все домены переключаются одновременно, но продольные молекулы в них наклоняются в противоположных направлениях. Если необходимо воспроизвести 50% серого, половина молекул будет повернута ≪боком≫, а половина — ≪торцом≫. По центру все молекулы будут иметь одинаковый половинный наклон (в разные стороны), то есть пропускать половину света. Такую же технологию использует компания Samsung под названием PVA, компания Sharp под названием ASV.
Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160 (на современных моделях мониторов до 176—178), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
Достоинства:
глубокий чёрный цвет
отсутствие как винтовой структуры кристаллов,
отсутствие двойного магнитного поля.
Недостатки:
пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде,
зависимость цветового баланса изображения от угла зрения
Применение
Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической информации в компьютерных мониторах (также и ноутбуков), телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, электронных книгах, навигаторах, также — электронных переводчиках, калькуляторах, часах и т.п. (реже, в них в основном используются ЖКИ), а также во многих других электронных устройствах.
Производство в Российской Федерации
LG Electronics
ЗаводLG Electronics производит электронику и бытовую технику.
Руза (Москва и область)
Россия, Московская область, Рузский городской округ, посёлок Дорохово, Минское шоссе, 86-й км, 9
ООО Тревес
Предприятие производит,/реализует ортопедические изделия, мониторы артериального давления.
Санкт-Петербург (Санкт-Петербург и Ленинградская область)
191194, Ленинградская область, Санкт-Петербург, Чайковского, 65-7
ИжМедикал
Предприятие производит/реализует компьютерные электрокардиографы, дефибриляторы, прикроватные мониторы.
Ижевск (Удмуртия)
Удмуртская респ., Ижевск, ул. М.Горького, 90
ООО "Компания Нео"
Предприятие производит/реализует компьютерные электрокардиографы, медицинское оборудование, мониторы артериального давления, компьютерные спирографы.
Санкт-Петербург (Санкт-Петербург и Ленинградская область)
Ленинградская область, Санкт-Петербург, ул. Комсомола, д.41
Ремонт изделий
Основные проблемы, возникающие при эксплуатации ЖКмонитора
Современные ЖК-мониторы - сложные устройства, конструируемые из активной ЖК-матрицы, платы питания, платы инвертора и системы подсветки матрицы. Поскольку сборка выполняется из деталей разных производителей (их не более 8) и на разных заводах при разных условиях, то и качество, соответственно, очень сильно отличается у моделей даже одной фирмы-производителя.
Встречаются как случаи заводского брака, так и дефекты пайки, сборки и ошибки проектирования электронной схемы устройства. Ремонт ЖК- мониторов сводится к анализу симптомов неисправности, локализации отказа и отладке путем замены деталей при необходимости.
7.1 Основные типы неисправностей:
1. Неисправность платы блока питания. При этом выгорают первичные электрические цепи, внутренние цепи часто остаются целыми.
2. Выход из строя инвертора напряжения. Инвертор отвечает за подачу высокого напряжения на лампы подсветки. При этом экран будет темным, при засвечивании под настольной лампой - блеклым.
3. Выход из строя ламп подсветки. Дисплей или тусклый или полностью темный. Лампы могут умереть из-за механического повреждения, сесть, а также просто выгореть из-за их работы при повышенной яркости.
4. Выход из строя платы управления с процессором. При этом изображение может геометрически искажаться, выводиться сообщение о неправильном разрешении, частоте, или параметрах, изображение может двигаться.
5. Механические повреждения матрицы, попадание внутрь устройства воды или прочих жидкостей и посторонних предметов. Может выводиться часть изображения, полосы, разводы. Попадание предметов внутрь может привести к летальному исходу для монитора.
Практика показывает, что большинство случаев выхода из строя приходятся на долю электроники. В частности, выходят из строя транзисторы инвертора, электролитические конденсаторы, неправильно подобранные разработчиком, брак и дефекты пайки. Матрица сама по себе не выходит из строя никогда, только вследствие механических повреждений.
7.2 Типовые неисправности, их причины и методы устранения
1. Монитор не включается, индикатор питания не светится
- Возможная причина неисправности -- выход из строя блока питания (если не используется сетевой адаптер). В этом случае, необходимо проверить выходные цепи источника питания на наличие коротких замыканий, провести проверку входных цепей, ключевого транзистора, микросхемы ШИМ-контроллера и при необходимости заменить неисправные элементы. Либо полностью заменить плату блока питания. Если он выполнен в виде отдельного модуля, или плату управления, если блок питания установлен на этой плате.
- В случае если в мониторе используется сетевой адаптер, то возможная причина состоит в нем. Необходимо проверить шнур питания от вилки до адаптера и от адаптера до монитора на наличие коротких замыканий и обрывов. Проверить наличие напряжения на выходе адаптера 12-24В и, в случае его отсутствия, проверить адаптер на наличие неисправных элементов или полностью заменить его.
- Возможно, неисправна кнопка питания монитора. Необходимо проверить ее тестером и, при необходимости, заменить.
- Также, может быть неисправен преобразователь напряжения на плате управления или вся плата. Необходимо проверить наличие выходных напряжений на всех стабилизаторах и соответствие их норме. В противном случае - заменить стабилизаторы, либо плату управления.
2. Несоответствующая яркость изображения (слишком высокая или слишком низкая)
- Скорее всего, неисправен инвертор. Нужно проверить на выходе инвертора наличие импульсного высокочастотного напряжения (300-1900В, точный номинал зависит от конкретного монитора). В случае его отсутствия необходимо проверить соединительный шлейф между инвертором и платой управления, если инвертор выполнен отдельным модулем. Если нет, то проверить на работоспособность элементы инвертора или полностью заменить его.
- Возможно, неисправна плата управления, в этом случае ее следует просто заменить.
- Может быть неисправны лампы подсветки. Необходимо заменить неработающую лампу или весь модуль подсветки.
3. Мигающий экран (полностью весь экран или один из краев)
- Возможная причина, опять же, инвертор. Как и в предыдущем случае, необходимо проверить наличие импульсного высокочастотного напряжения на его выходе, проверить соединительный шлейф между ним и платой управления (при его наличии). Либо заменить его или плату управления в целом.
- Также, могут быть неисправны лампы задней подсветки. Их необходимо заменить на исправные.
4. Экран темный, индикатор питания светится.
- Одна из причин - неисправен интерфейсный кабель. Нужно включить монитор в автономном режиме. Не подключая к персональному компьютеру. Если на экране появится какое-либо сообщение, то неисправен интерфейсный кабель и его следует заменить.
- Возможно, неисправен преобразователь напряжения на плате управления. Как было описано выше, необходимо проверить напряжения на выходе всех стабилизаторов и в случае их отсутствия - заменить неработающий стабилизатор или весь преобразователь напряжения.
- Может выйти из строя вся плата управления и ее нужно заменить.
- И тут может подвести инвертор. Необходимо проверить наличие напряжения на его выходе, при его отсутствии отремонтировать или заменить инвертор. Проверить соединительный шлейф, если инвертор выполнен в виде отдельно модуля.
- Также, может выйти из строя сама ЖК-матрица. Она не подлежит ремонту и ее можно только заменить на аналогичную рабочую.
5. Экран выключается через некоторое время
- Неисправны лампы задней подсветки. Возможно, лампы изжили свой срок или попались бракованные и отслаивается катод в лампе. Следует заменить неисправную лампу или модуль задней подсветки.
- Неисправен инвертор, в нем срабатывает токовая защита. Нужно проверить на исправность его компоненты или заменить.
6. Отсутствует один из цветов
- Возможно, неисправен интерфейсный кабель между монитором и компьютером. Следует проверить его тестером на наличие коротких замыканий и обрывов и, в случае надобности, заменить.
- Может быть неисправен кабель между платой управления и LCD-панелью. Его нужно проверить тестером и, в случае обрыва, заменить.
- Может выйти из строя сама матрица. Заменяется вся панель на аналогичную новую.
- Возможная причина - панель управления. Если проблема в ней, ее следует заменить на рабочую.
7. Не выводится меню настройки
- Неисправна плата управления (в частности - микроконтроллер). Следует ее заменить на аналогичную исправную.
8. Кнопки панели управления не функционируют
- Неисправны кнопки модуля управления. Следует их проверить тестером на работоспособность и, при необходимости, заменить на рабочие.
- Возможен обрыв соединительного шлейфа между панелью и платой управления. Следует его проверить тестером на наличие обрыва и заменить, если требуется.
- Может выйти из строя плата управления и ее следует заменить.
Список, используемых источников
www.3dnews.ru,o-monitorax.com
www.gigamark.com
terabyte-club.com
www.ferra.ru
1
Министерство общего и профессионального образования Ростовской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области
Батайский техникум информационных технологий и радиоэлектроники
Донинтех (ГБПОУ РО БТИТиР)
Конкурсная работа
Для участия в региональной научно-практической конференции обучающихся в профессиональных образовательных организациях: Инновационные процессы6 теоретические и практические аспекты разработки и внедрения инноваций
Направление: Инновационные процессы в сфере услуг: теоретические и практические аспекты разработки и внедрения инноваций
Тема: Жидкокристаллические экраны
Студента БТИТиР Донинтех, Петренко Дмитрия
Преподаватель Бабич И.Б.
г. Батайск
2020г.
Содержание:
Введение
3
Основное понятие
4
Технические характеристики
4
Устройство
5
Технологии
8
TN + film
8
IPS (In-Plane Switching)
9
Технология MVA (PVA) (Vertical Alignment)
10
Применение
11
Производство в Российской Федерации
11
Ремонт изделий
12
7.1 Основные типы неисправностей:
12
7.2 Типовые неисправности, их причины и методы устранения
13
Список, используемых источников
16
Введение
Экраны LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 году. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны.
Жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба.
Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильямс (Williams) из корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. В конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD— цифровые часы.
Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией.
Основное понятие
Жидкокристаллический дисплей(ЖК-дисплей,ЖКД,англ.Liquid crystal display, LCD), такжежидкокристаллический монитор(ЖК-монитор)— плоскийдисплейна основежидких кристаллов, а такжемониторна основе такого дисплея. Жидкокристаллические мониторы имеют панели, ячейки (пикселы) которых содержат жидкие вещества, обладающие некоторыми свойствами, присущими кристаллам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического поля могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять поляризацию светового луча, проходящего сквозь них.
Технические характеристики
Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:
разрешение— горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные впикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаютсяинтерполяцией.
размер точки (размер пиксела)— расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.
соотношение сторон экрана(формат) — отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 8:5, 5:3, 16:9 и др.)
видимая диагональ— размер самой панели, измеренный по диагонали.
контрастность— отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
яркость— количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется вканделахна квадратный метр.
время отклика— минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
угол обзора— угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
Устройство
Конструктивно дисплей состоит ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и распологаются жидкие кристаллы), источников света дляподсветки, контактногожгутаи обрамления (корпуса), чащепластикового, с металлической рамкой жёсткости
.
Рисунок 1- Субпиксель цветного ЖК-дисплея
Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачнымиэлектродами, и двухполяризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.
Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направленииэлектрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силыупругостипротиводействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируянапряжение, можно управлять степенью прозрачности.
Рисунок 2- Конструкция ЖК-дисплея
Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяетсяпеременный токили изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.
Проходящий через ячейки свет может быть естественным— отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяютискусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.
Жидкие кристаллы не могут сами излучать свет, а служат затворами, пропуская или не пропуская свет от ламп подсветки. ЖК-панель имеет несколько слоев, среди которых ключевую роль играют две стеклянные подложки и находящийся между ними слой жидких кристаллов. Позади них расположены одна-две лампы подсветки и система зеркал, равномерно рассеивающих свет по поверхности. Свет от ламп проходит сквозь первую подложку, служащую поляризационным фильтром. На обеих подложках проделаны параллельные бороздки, определяющие исходную ориентацию жидких кристаллов. Бороздки двух подложек перпендикулярны между собой. Размещенные между бороздками капельки ЖК организованы в ячейки. Каждый пиксел изображения состоит из трех ячеек. Вторая подложка также является поляризационным фильтром, поэтому теоретически в исходном состоянии свет наружу не выпускается, так как его плоскость поляризации не совпадает с плоскостью фильтром.
Если молекулы жидких кристаллов попадают в электрическое поле, они выстраиваются между электродами. Электроды расположены на обоих подложках, поэтому поле разворачивает молекулы вдоль силовых линий. Чем сильнее разность потенциалов между электродами, тем меньше поворот вектора поляризации молекулами, тем меньше света выходит наружу. При максимальной разности потенциалов отклонения вовсе не происходит и свет наружу не пропускается.
Таким образом, полноценныймониторс ЖК-дисплеем состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуляподсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
Технологии
TN + film
Молекулы в структурированном жидком кристалле имеют вытянутую цилиндрическую форму. Благодаря направляющим бороздкам молекулы у противоположных подложек-поляроидов оказываются перпендикулярными друг другу. Чем ближе к центру кристалла, тем меньше угол взаимного поворота молекул. В итоге молекулы образуют пространственную спираль, по которой сворачивается плоскость поляризации света и свет выходит наружу. Такая технология называется скрученным нематическим кристаллом — Twisted Nematic (TN).
TN + film— самая простая технология. Часть film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно— от 90 до 150). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности— нет.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90 в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90 с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет не проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
Достоинства:
самое маленькое время отклика среди современных матриц,
невысокая себестоимость.
Недостатки:
сложность обеспечения строго перпендикулярной ориентации молекул приводит к высокому уровню черного цвета и низкому контрасту изображения;
недостаточные углы обзора по вертикали;
неточная цветопередача.
IPS (In-Plane Switching)
Компании NEC и Hitachi разработали технологию производства жидкокристаллических матриц под названием In-Plane Switching (IPS). Согласно этой технологии оба электрода расположены на одной подложке, а молекулы жидких кристаллов поворачиваются единой плоскостью, не скручиваясь в спираль. В отсутствие напряжения свет полностью блокируется перпендикулярными подложками-фильтрами и на экране отображается почти идеальный черный цвет. Приложенное напряжение разворачивает плоскость поляризации молекул, и свет начинает проникать наружу.
Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 178, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS, — единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB по 10 бит на канал (1.07 млд оттенков). Старые TN-матрицы имеют 6-бит на канал, как и часть MVA.
Достоинства:
обеспечение отличной цветопередачи.
углы обзора около 178.
Недостатки:
сравнительно невысокие яркость и контрастность;
сравнительно высокое время отклика.
Технология MVA (PVA) (Vertical Alignment)
Компания Fujitsu разработала технологию производства жидкокристаллических матриц Multi-Domain Vertical Alignment (MVA), совместившую особенности TN и IPS. Электроды подведены к обоим подложкам. Но сами подложки не плоские, а имеют выступы, благодаря которым жидкий кристалл разбивается на домены. Все домены переключаются одновременно, но продольные молекулы в них наклоняются в противоположных направлениях. Если необходимо воспроизвести 50% серого, половина молекул будет повернута ≪боком≫, а половина — ≪торцом≫. По центру все молекулы будут иметь одинаковый половинный наклон (в разные стороны), то есть пропускать половину света. Такую же технологию использует компания Samsung под названием PVA, компания Sharp под названием ASV.
Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160 (на современных моделях мониторов до 176—178), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
Достоинства:
глубокий чёрный цвет
отсутствие как винтовой структуры кристаллов,
отсутствие двойного магнитного поля.
Недостатки:
пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде,
зависимость цветового баланса изображения от угла зрения
Применение
Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической информации в компьютерных мониторах (также и ноутбуков), телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, электронных книгах, навигаторах, также — электронных переводчиках, калькуляторах, часах и т.п. (реже, в них в основном используются ЖКИ), а также во многих других электронных устройствах.
Производство в Российской Федерации
LG Electronics
ЗаводLG Electronics производит электронику и бытовую технику.
Руза (Москва и область)
Россия, Московская область, Рузский городской округ, посёлок Дорохово, Минское шоссе, 86-й км, 9
ООО Тревес
Предприятие производит,/реализует ортопедические изделия, мониторы артериального давления.
Санкт-Петербург (Санкт-Петербург и Ленинградская область)
191194, Ленинградская область, Санкт-Петербург, Чайковского, 65-7
ИжМедикал
Предприятие производит/реализует компьютерные электрокардиографы, дефибриляторы, прикроватные мониторы.
Ижевск (Удмуртия)
Удмуртская респ., Ижевск, ул. М.Горького, 90
ООО "Компания Нео"
Предприятие производит/реализует компьютерные электрокардиографы, медицинское оборудование, мониторы артериального давления, компьютерные спирографы.
Санкт-Петербург (Санкт-Петербург и Ленинградская область)
Ленинградская область, Санкт-Петербург, ул. Комсомола, д.41
Ремонт изделий
Основные проблемы, возникающие при эксплуатации ЖКмонитора
Современные ЖК-мониторы - сложные устройства, конструируемые из активной ЖК-матрицы, платы питания, платы инвертора и системы подсветки матрицы. Поскольку сборка выполняется из деталей разных производителей (их не более 8) и на разных заводах при разных условиях, то и качество, соответственно, очень сильно отличается у моделей даже одной фирмы-производителя.
Встречаются как случаи заводского брака, так и дефекты пайки, сборки и ошибки проектирования электронной схемы устройства. Ремонт ЖК- мониторов сводится к анализу симптомов неисправности, локализации отказа и отладке путем замены деталей при необходимости.
7.1 Основные типы неисправностей:
1. Неисправность платы блока питания. При этом выгорают первичные электрические цепи, внутренние цепи часто остаются целыми.
2. Выход из строя инвертора напряжения. Инвертор отвечает за подачу высокого напряжения на лампы подсветки. При этом экран будет темным, при засвечивании под настольной лампой - блеклым.
3. Выход из строя ламп подсветки. Дисплей или тусклый или полностью темный. Лампы могут умереть из-за механического повреждения, сесть, а также просто выгореть из-за их работы при повышенной яркости.
4. Выход из строя платы управления с процессором. При этом изображение может геометрически искажаться, выводиться сообщение о неправильном разрешении, частоте, или параметрах, изображение может двигаться.
5. Механические повреждения матрицы, попадание внутрь устройства воды или прочих жидкостей и посторонних предметов. Может выводиться часть изображения, полосы, разводы. Попадание предметов внутрь может привести к летальному исходу для монитора.
Практика показывает, что большинство случаев выхода из строя приходятся на долю электроники. В частности, выходят из строя транзисторы инвертора, электролитические конденсаторы, неправильно подобранные разработчиком, брак и дефекты пайки. Матрица сама по себе не выходит из строя никогда, только вследствие механических повреждений.
7.2 Типовые неисправности, их причины и методы устранения
1. Монитор не включается, индикатор питания не светится
- Возможная причина неисправности -- выход из строя блока питания (если не используется сетевой адаптер). В этом случае, необходимо проверить выходные цепи источника питания на наличие коротких замыканий, провести проверку входных цепей, ключевого транзистора, микросхемы ШИМ-контроллера и при необходимости заменить неисправные элементы. Либо полностью заменить плату блока питания. Если он выполнен в виде отдельного модуля, или плату управления, если блок питания установлен на этой плате.
- В случае если в мониторе используется сетевой адаптер, то возможная причина состоит в нем. Необходимо проверить шнур питания от вилки до адаптера и от адаптера до монитора на наличие коротких замыканий и обрывов. Проверить наличие напряжения на выходе адаптера 12-24В и, в случае его отсутствия, проверить адаптер на наличие неисправных элементов или полностью заменить его.
- Возможно, неисправна кнопка питания монитора. Необходимо проверить ее тестером и, при необходимости, заменить.
- Также, может быть неисправен преобразователь напряжения на плате управления или вся плата. Необходимо проверить наличие выходных напряжений на всех стабилизаторах и соответствие их норме. В противном случае - заменить стабилизаторы, либо плату управления.
2. Несоответствующая яркость изображения (слишком высокая или слишком низкая)
- Скорее всего, неисправен инвертор. Нужно проверить на выходе инвертора наличие импульсного высокочастотного напряжения (300-1900В, точный номинал зависит от конкретного монитора). В случае его отсутствия необходимо проверить соединительный шлейф между инвертором и платой управления, если инвертор выполнен отдельным модулем. Если нет, то проверить на работоспособность элементы инвертора или полностью заменить его.
- Возможно, неисправна плата управления, в этом случае ее следует просто заменить.
- Может быть неисправны лампы подсветки. Необходимо заменить неработающую лампу или весь модуль подсветки.
3. Мигающий экран (полностью весь экран или один из краев)
- Возможная причина, опять же, инвертор. Как и в предыдущем случае, необходимо проверить наличие импульсного высокочастотного напряжения на его выходе, проверить соединительный шлейф между ним и платой управления (при его наличии). Либо заменить его или плату управления в целом.
- Также, могут быть неисправны лампы задней подсветки. Их необходимо заменить на исправные.
4. Экран темный, индикатор питания светится.
- Одна из причин - неисправен интерфейсный кабель. Нужно включить монитор в автономном режиме. Не подключая к персональному компьютеру. Если на экране появится какое-либо сообщение, то неисправен интерфейсный кабель и его следует заменить.
- Возможно, неисправен преобразователь напряжения на плате управления. Как было описано выше, необходимо проверить напряжения на выходе всех стабилизаторов и в случае их отсутствия - заменить неработающий стабилизатор или весь преобразователь напряжения.
- Может выйти из строя вся плата управления и ее нужно заменить.
- И тут может подвести инвертор. Необходимо проверить наличие напряжения на его выходе, при его отсутствии отремонтировать или заменить инвертор. Проверить соединительный шлейф, если инвертор выполнен в виде отдельно модуля.
- Также, может выйти из строя сама ЖК-матрица. Она не подлежит ремонту и ее можно только заменить на аналогичную рабочую.
5. Экран выключается через некоторое время
- Неисправны лампы задней подсветки. Возможно, лампы изжили свой срок или попались бракованные и отслаивается катод в лампе. Следует заменить неисправную лампу или модуль задней подсветки.
- Неисправен инвертор, в нем срабатывает токовая защита. Нужно проверить на исправность его компоненты или заменить.
6. Отсутствует один из цветов
- Возможно, неисправен интерфейсный кабель между монитором и компьютером. Следует проверить его тестером на наличие коротких замыканий и обрывов и, в случае надобности, заменить.
- Может быть неисправен кабель между платой управления и LCD-панелью. Его нужно проверить тестером и, в случае обрыва, заменить.
- Может выйти из строя сама матрица. Заменяется вся панель на аналогичную новую.
- Возможная причина - панель управления. Если проблема в ней, ее следует заменить на рабочую.
7. Не выводится меню настройки
- Неисправна плата управления (в частности - микроконтроллер). Следует ее заменить на аналогичную исправную.
8. Кнопки панели управления не функционируют
- Неисправны кнопки модуля управления. Следует их проверить тестером на работоспособность и, при необходимости, заменить на рабочие.
- Возможен обрыв соединительного шлейфа между панелью и платой управления. Следует его проверить тестером на наличие обрыва и заменить, если требуется.
- Может выйти из строя плата управления и ее следует заменить.
Список, используемых источников
www.3dnews.ru,o-monitorax.com
www.gigamark.com
terabyte-club.com
www.ferra.ru
1
