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醫用液晶顯示器常見故障診斷及維修

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醫用液晶顯示器常見故障診斷及維修
隨著醫用液晶顯示器在醫用儀器設備上的廣泛應用,醫療設備工程人員了解和掌握液晶顯示單元的常見故障及維修是有價值和意義的。
1.醫用液晶顯示器特點及結構:
  1.1 醫用液晶顯示器的特點
 ?。?)低壓、微功耗:2-3V即可工作。
 ?。?)平板型結構:液晶顯示器件的基本結構是由2片玻璃基板制成的薄形盒,這種結構可以在有限的面積上容納最大量的顯示內容,顯示內容的利用率最高。
 ?。?)被動型顯示:液晶顯示器件本身不能發光,它靠調制外界光達到顯示目的。因此無眩光,不刺激人眼,不會引起眼睛疲勞。對于黑暗中不能觀看的缺點,只要配上背光源,就可以克服。
 ?。?)顯示信息量大:與CRT相比,液晶顯示器件沒有蔭罩限制,因此像素點可以做得更小、更精細;與等離子顯示相比,液晶顯示器件像素點處不需要像等離子顯示那樣,像素點間要留有一定的隔離區。因此,液晶顯示在同樣大小的顯示窗面積內,可以容納更多的像素,顯示更多的信息。
 ?。?)易于彩色化:液晶本身雖然一般是沒有顏色的,但它實現彩色化很容易。一般使用較多的是濾色法和干涉法。由于濾色法技術的成熟,使液晶的彩色化具有更精確、更鮮艷、更沒有彩色失真的彩色化效果。
 ?。?)長壽命:液晶材料是有機高分子合成材料。具有極高的純度,而且其他材料也都是高純物質,在極凈化的條件下制造而成。液晶的驅動電壓很低,驅動電流更是微乎其微,因此,這種器件的劣化幾乎沒有,壽命很長。從實際應用考查,一般使用中,除撞擊、破碎或配套件損壞外,液晶顯示器件自身的壽命終結幾乎沒有(液晶背光源壽命有限,我們一般所說的液晶顯示器壽命主要即指背光源的壽命,但背光源模塊是可更換的)。
 ?。?)無輻射,無污染:液晶顯示器件在使用時不會像CRT使用中產生軟X射線及電磁波輻射。這種輻射不僅污染環境還會產生信息泄露,而液晶顯示不會產生這類問題,它對于人身安全和信息保密都是十分理想的。
  1.2 醫用液晶顯示器的基本構造
  常見液晶顯示器的構造, 以TFT-LCD來講,關鍵零組件包括玻璃基板、液晶材料、彩膜(彩色濾光片)、偏光片、背光模塊、驅動IC、ICO導電薄膜等。首先由背光源的光線照在偏光片上,光線在穿過偏光片后,會被偏極化,偏極化的光線會穿過液晶,因為液晶分子的排列方式被電極產生的電壓影響,因此液晶可以改變偏極化光線的偏光角度,不同的偏光角度造成出來的光線強度會不同,不同強度的光線再經由彩膜的紅、藍、綠3個畫素,就會顯示出各種不同的亮度和不同顏色的畫素,最后再經由各個畫素就可以組成肉眼看得到的各種影像和圖形。
2.醫用液晶顯示器的常見故障:
  醫用液晶顯示器件的劣化幾乎沒有,壽命很長,真正決定液晶顯示器壽命的是背光模塊。目前液晶顯示器使用的背光源按技術劃分,主要有鹵鎢燈、發光二極管(LED)、有機電致發光(EL)、冷陰極熒光燈(CCFL)、陰極發射燈(CLL)和金屬鹵化物燈等。其中應用最廣的是冷陰極熒光燈,主要是因為此種背光源的性能、穩定性及成本都較佳,目前幾乎所用的LCD顯示器都是采用這種背光源。
  筆者查閱了一些廠商的資料,統計出目前常見液晶顯示器所采用的冷陰極熒光燈壽命基本為30000-50000小時。外徑2.6-3.0 mm,燈管電壓500-1000V,燈管電流5mA。燈管功率0.5-7.0W,啟動電壓300-1500V。

3.故障診斷及維修實例
 ?。?)故障現象:我院WELLDELL-sigma2000便攜式心電監護儀開機后,電源指示燈亮,系統自檢通過(儀器發出短促“嘟”一聲),液晶顯示屏沒有任何顯示,儀器工作聲音正常。
 ?。?)故障分析與檢修:電源指示燈亮,說明電源部分正常。系統自檢通過,表明CPU與內存無損壞。液晶顯示屏自檢時也沒有任何顯示,可初步排除系統軟件損壞的可能。沒有硬件報警聲,儀器工作聲音正常,說明硬件部分應無損壞。側光下觀察液晶顯示屏,隱約可見系統軟件操作界面。由此初步分析為背光模塊故障。
  打開機殼,開機后導光板未亮,可以斷定背光模塊有故障。觀察背光模塊的主要組件有背光燈管、高壓電路板、導光板等。因液晶顯示單元精密,所以首先診斷獨立的高壓電路板,該電路板低壓直流輸入端接儀器主板,高壓交流輸出端接背光燈管。開機狀態下測低壓直流輸入為11.5V,用萬用表2500V檔位檢測高壓交流輸出650V(由于該電路板多為狹長型,測量時務必小心防止表筆短路)。由此可以說明高壓電路板工作正常。接下來檢查背光燈管,首先打開液晶顯示單元的后背金屬殼(有些儀器的液晶顯示單元后背使用的是絕緣膠紙,無論是金屬殼還是絕緣膠紙,都是為了將玻璃基板與液晶顯示單元的外部框架固定起來成為一個整體),這時便可將用來固定背光燈管的金屬槽取出來,再將燈管從金屬槽中小心移出(因背光燈管外徑大多2.6-3.0mm,極易折斷,故需小心)。這時開機后燈管仍然不亮(這一步驟是為了迅速確定燈管是否損壞。如果燈管發光便說明燈管沒有損壞,唯一可能的故障原因就是燈管兩端的接線短路或斷路),關掉電源后觀察燈管兩端包裹的套管(用于防止接線端裸露在外)無磨損或老化現象,然后剖開套管,觀察接線端沒有斷開、虛焊等現象。進一步檢測連接高壓輸出端與燈管接線端的導線,結果正常導通。這時可以最終確定故障原因是背光燈管損壞或老化。背光燈管制作工藝高,一般需要從廠家才能購買到。但因為運輸不便和拖延時間長的原因,
  筆者選擇了比較容易買到的筆記本電腦顯示屏背光燈管,sigma2000心電監護儀采用的是NEC公司生產的10.4”LCD,其燈管置于顯示屏的長邊,而絕大多數筆記本電腦的燈管置于顯示屏的短邊。測量長度后,可用13.3”LCD的筆記本電腦燈管替換。替換后燈管正常發光,故障解決。
4.其他常見故障及液晶顯示器的故障診斷流程
  除了背光燈管損壞或老化的故障之外,筆者在維修工作中還遇到過一些其他故障情況:
 ?。?)高壓電路板故障;
 ?。?)背光燈管兩端套管磨損造成接線端裸露,與金屬槽接觸造成短路;
 ?。?)背光燈管接線端斷開,造成斷路。
  在此基礎上筆者總結了一套液晶顯示器的故障診斷流程。
5.結語
  醫用液晶顯示器的優異特性決定了它在各類顯示器件中的地位,背光模塊幾乎是唯一限制其壽命的因素,但目前已有一些知名廠家研究并初步改善了背光模塊。相信隨著液晶顯示技術的逐步完善和制作成本的不斷降低,最終必將取代傳統的CRT,成為一項與人們生活密切相關的技術。
 

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