Принцип работы жк монитора

Устранение неисправностей

Типовые неисправности, с которыми пользователи ЖК-телевизоров обращаются в мастерские, касаются четырех основных элементов:

• матриц;
• блоков питания;
• инверторов блока подсветки;
• материнских плат.

Появление пятен на дисплеях (белого, тёмного, чёрного или светлого оттенков) может быть вызвано несколькими причинами.

1. При покупке следует проверять изделие тщательным образом. Механические повреждения – удар или резкое нажатие – могут привести к образованию пятен на экране. При этом так называемые битые пиксели могут распространяться и дальше места дефекта. Имеющийся в мастерских особый инструментарий позволяет определять и исправлять неисправные пиксели.
2. Проникновение воздуха и влаги внутрь экрана при неправильной перевозке устройства или его эксплуатации. К этому может привести неправильная транспортировка или уход за техникой.
3. Высокие температуры способны негативно воздействовать на матрицу, приводя её к расслоению и появлению пятен.
4. К затемнению части экрана, появлению затемнённой полосы обычно приводит выход из строя планок светодиодной подсветки. Поскольку светодиоды со временем теряют своё изначальное качество.
5. Появление вертикальной полосы свидетельствует о неисправностях шлейфа матрицы. О её поломке говорят также появившиеся рябь, мерцания экрана, искажения. Ширина полосы может достигать нескольких сантиметров, а её цвет различен (чёрный, красный и т. п.).
6. Индикатор горит красным (постоянно или моргает) – ошибка выбора режима или неверно подключены штекеры. Возможны неисправности в пульте управления – стоит заменить батарейки.
7. Звук есть, а изображения нет – причин может быть множество, рекомендуем обратиться к мастеру.

Неисправности в силовом блоке нередко возникают из-за резких изменений сетевого напряжения. Рекомендуем применять стабилизатор напряжения. Иная симптоматика неисправных блоков питания:

• не включается (не горит) экран;
• индикатор работы или не горит, или мерцает;
• устройство стартует нормально, но через некоторое время экран гаснет.

Проверять инверторы блоков подсветки следует, если при включении появился потускневший или пустой экран, изменилась цветность. Инверторы – общие источники проблем, которые могут возникать в процессе подсветки ЖК-дисплеев, поскольку они помогают её включать. Интегральными признаками отказа в работе инвертора являются:

• темный экран;
• «шумы» внизу экрана.

Материнская плата обеспечивает общую реакцию на управленческие команды, прием и передачу ТВ, установку специальных настроек и выполнение иных опций. Поэтому, если вы обнаружили:

• помехи на дисплее;
• замедленный отклик устройства на управленческие команды;
• поломки входа/выхода;
• трудности в настройках или иные сложности, то вполне возможно, что неисправен конвектор DC или имеет место сбой ПО устройства.

Неисправности, связанные с поломками в материнской плате, возникают нередко. Зачастую они исправимы, с небольшими расходами.

Подсветка

Основная статья: Подсветка ЖК-дисплеев

Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее было видимым, нужен источник света. Источник может быть внешним (например, Солнце) либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).

Внешнее освещение

Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени используют внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и так далее). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи, в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.

Подсветка лампами накаливания

В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания. Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.

Электролюминесцентная панель

Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция — свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.

Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами

В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом — CCFL, хотя недавно стали использоваться и EEFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями, в которых каждый пиксель светится сам и является миниатюрной газоразрядной лампой.

Светодиодная (LED) подсветка

В начале 2010-х получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из одного или небольшого числа светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле нередко называемые LED TV или LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями, в которых каждый пиксель светится сам и является миниатюрным светодиодом.

Как устроен LCD дисплей

Устройство LCD дисплея напоминает собой сэндвич. То есть, различные слои наложены друг на друга. В основе лежат пластины из стекла или, редко, из пластика. А между этими пластинами находится «начинка»:

• тонкоплёночный транзистор,
• цветной фильтр, который содержит основные цвета (красный, зелёный и синий),
• слой жидких кристаллов.

Источником света в LCD мониторах являются флуоресцентные лампы или светодиоды.

ЖК матрица

Основой LCD дисплея является матрица. ЖК матрица же состоит из различных слоёв:

• рассеиватель света,
• электроды,
• стекло,
• поляризаторы,
• слой с жидкими кристаллами.

Изображение строится с помощью целого массива пикселей. Которые, в свою очередь, снабжены светодиодами красного, зелёного и синего цвета.

Пассивная матрица

Принцип работы пассивной матрицы состоит в том, что каждая строка и столбец дисплея имеет собственный драйвер. И этот драйвер быстро выполняет анализ сигнала для активации необходимых пикселей. Но в современных реалиях, при увеличении размеров монитора и параметров яркости, изготовление таких матриц становится затруднительным. Потому как приходится увеличивать мощность потока энергии через линию управления. И из-за этого светодиоды в таких дисплеях больше подвержены выгоранию.

Активная матрица

Этот вид матриц решает проблемы с потребляемой энергией за счёт внедрения TFT технологии. Тонкоплёночные транзисторы управляют током через светодиод. А значит, управляют и яркостью отдельного пикселя. В этом случае через матрицу может проходить и более слабый ток для понижения яркости экрана.

Таким образом, яркость, контрастность и отображение цвета на таких матрицах лучше. А потребляемая энергия меньше.

Модуль подсветки

Каждый LCD дисплей снабжён модулем подсветки, который и создаёт свет. Потому что, без дополнительного внутреннего свечения человеческий глаз попросту не распознает изображение.

На базе флуоресцентных ламп

Такой тип подсветки позволяет получить различные цвета, в том числе и белый цвет экрана, который чаще всего используется в LCD дисплеях. Потребление электроэнергии при подсветке флуоресцентными лампами невелико. Однако для стабильной работы нужен источник переменного напряжения 80-100 В.

Дисплеи с такой подсветкой потребляют меньше энергии, но срок службы не так уж и велик.

На базе светодиодов

В отличие от предыдущей схемы подсветки, светодиоды дают более продолжительный срок эксплуатации. А также большую яркость экрана. Такая подсветка может работать и без преобразователей. Но необходима установка токоограничительных транзисторов.

Модуль управления

Плата управления является важным узлом в устройстве дисплея.
Именно на этой плате располагается основная распиновка и два микропроцессора, отвечающие за функционирование монитора.

Первый микропроцессор это восьми битный микроконтроллер. Он отвечает за ряд простых, но очень нужных функций:

• работа кнопочной панели,
• включение и выключение монитора,
• функционирование подсветки.

Для того чтобы настройки монитора не сбивались, к этому микроконтроллеру прилагается схема памяти.

Назначение второго микропроцессора куда обширней. Ведь он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его вывода на ЖК-панель.

Таким образом, плату управления можно назвать мозгом дисплея. Потому что всё управление ЖК дисплеем проходит именно в цифровом виде. Сигнал, проходящий с видеокарты, попадает сюда, после чего мы и получаем изображение.

Блок питания

Блок питания ЖК монитора служит для преобразования переменного сетевого напряжения — 220V в постоянное, но небольшой величины, от 4 до 12V.

Стоит отметить, что некоторые неисправности ЖК мониторов возникают именно из-за проблем с блоком питания. Потому как из-за сильных скачков напряжения транзисторы перегорают.

Корпус

Всё, что было перечислено выше, упаковано в корпус монитора. В плане характеристик корпуса всё зависит от фантазий разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он изготовлен.

Интересной частью корпуса является панель управления монитором. В этой роли выступают как обычные механические кнопки, так и интерактивные иконки на самом экране. А также каждый монитор снабжён всей необходимой распиновкой. А некоторые даже разъёмами для аудиосистемы.

ЖК монитор: принцип работы

Жидкокристаллические мониторы или LCD, сокращение от liquid crystal display изготавливаются из цианофенила. Это вещество имеет анизотропические свойства. Оно может пребывать одновременно и в состоянии жидкости и в кристаллической форме. Принцип работы жидкокристаллических дисплеев основывается на таком физическом явлении, как поляризация потока света. То есть кристаллы могут пропускать только тот световой поток, где вектор электромагнитной индукции расположен параллельно оптической плоскости поляроида. Остальные частицы светового спектра они не пропускают сквозь себя. Кристаллы из цианофенила являются своеобразным фильтром, который пропускает сквозь себя только определенный вид спектра светового потока, соответствующего определенным параметрам, для другого спектра потока поляроид останется непрозрачным и не пропустит этот поток частиц.

Благодаря способности жидкокристаллических молекул изменять свое месторасположение в пространстве в зависимости от силы воздействия электромагнитных полей, появилась возможность управлять углом преломления света и изменять его поляризацию. Именно таким способом и появляется изображение на экране.

Мультиплексорный экран

Мультиплексорный экран имеет устройство, которое называют мультиплексором. Это устройство обеспечивает передачу поступающей цифровой передачи в нужном направлении. Оно имеет несколько входов, через которые подается сигнал и один выход, к которому этот сигнал и направляется. Мультиплексор может разделять поток разнообразными способами:

• по частотным характеристикам – данные по потокам поступают одновременно и не смешиваются между собой, но они имеют разные частоты;
• потоки направляются в различное время – между отправками данных делаются небольшие паузы и устройство считывают данные за то время, пока другой поток к нему не поступил;
• кодирование – каждый поступающий поток кодируется и вместе с другими направляется в устройство.

Мультиплексор может делать запись изображения с любого источника видеосигнала, позволяет просматривать записи, которые были сделаны заранее, а также может вести видеопередачу в реальном времени. На таких экранах можно просматривать одновременно несколько каналов, позволяет сделать стоп-кадр и увеличить изображение нужного фрагмента, дает возможность последовательно переключать видеозапись между разными объектами, а также на таких экран есть встроенный календарь и часы.

Цветные мониторы

Для получения цветной картинки на LCD – экране хорошего качества нужно сделать так, чтобы свет исходил из задней панели экрана. Чтобы получить цветное изображение используется три цвета: красный, синий и зеленый. В ЖК мониторе установлен фильтр, который не пропускает все остальные спектры светового потока. Комбинация этих цветов в каждом пикселе монитора позволяет выводить на экран нужное нам цветное изображение. Для повышения его качества применяют современные технологии, такие как: IPS и TFT. IPS является разработкой, способной дать отличное качество изображению.

Пассивная матрица

Пассивные матрицы имеют большую емкость электрического напряжения. Поэтому мгновенно обрабатывать и отображать нужную картинку, а также ее обновлять она может чуть медленнее. Этот вид матрицы, если кратко, получается, когда происходит совмещение слоев вертикальных и горизонтальных полос. Электричество ток сначала поступает на вертикальную полосу, а затем на горизонтальную, далее происходит указание нужных координат. Когда полоски пересекаются между собой, кристаллы меняют свои структурные свойства. И на мониторе, в месте, которое соответствует этим координатам, образуется точка. В зависимости от действующей силы тока полоски проводят поток света в той или иной степени, а в цветных дисплеях происходит поляризация светового спектра. Принцип такой матрицы используется в технологии STN. Это сокращение от Super Twisted Nematic.

Основной ее принцип заключен в том, что данные для картинки формируется последовательно, а именно строка за строкой, за счет подвода напряжения  к отдельным ячейкам экрана, при этом оно их делает непрозрачными.

Скалер

Микросхемой скалера осуществляется обработка сигналов, приходящих от ПК. Скалер в большинстве случаев представляет собой многофункциональную микросхему, в состав которой обычно входят:

— микропроцессор;

— ресивер (приемник) TMDS, которым обеспечивается прием и преобразование в параллельный вид данных, передаваемых по интерфейсу DVI;

— аналого-цифровой преобразователь – АЦП (ADC), которым осуществляется преобразование входных аналоговых сигналов R/G/B;

— блок ФАПЧ (PLL), который необходим для корректного аналого-цифрового преобразования и синхронного формирования сигналов на выходе АЦП;

— схема масштабирования (Scaler), которая обеспечивает преобразования изображения с входным разрешением (например, 1024х768) в изображение с разрешением LCD-панели (например, 1280х1024);

— формирователь OSD;

— трансмиттер (LVDS), который осуществляет преобразование параллельных данных о цвете в последовательный код, передаваемый на LCD-панель по шине LVDS.

Кроме этих основных элементов, в составе некоторых скалеров можно выделить еще схему гамма-коррекции, интерфейс для работы с динамической памятью, схему фрейм-граббера, схемы конвертации форматов (например, YUV в RGB) и т.п.

Фактически, скалер является микропроцессором, оптимизированным под выполнение вполне определенных задач – обработку изображения. Скалер настраивается на формат входных сигналов, получая соответствующие команды от центрального процессора монитора.

Если в составе монитора имеется фрейм-буфер (оперативная память), то работа с ним является функцией именно скалера. Для этого многие скалеры оснащаются интерфейсом для работы с динамической памятью.

Пример функциональной схемы скалера GM5020, используемого в мониторе LG FLATRON L1811B, представлен на рис.5. Особенностью этого скалера является то, не содержит внутреннего LVDS-трансмиттера, и формирует сигналы цвета в виде параллельного 48-разрядного потока цифровых данных. При использовании скалера GM5020 требуется еще и внешний LVDS-трансмиттер, представляющий собой специализированную микросхему.

Рис.2

Многие современные мониторы могут использоваться как USB-хаб, к которому могут подключаться различные USB устройства. Поэтому в составе монитора может появиться еще одна печатная плата, соответствующая USB-хабу, но наличие этой платы, естественно, является опциональным.

На основной плате управления располагаются микропроцессор монитора и скалер. Этой платой осуществляется обработка входных сигналов монитора и преобразование их в сигналы управления LCD-панелью. Именной этой платой во многом определяется качество изображения, воспроизводимого на экране монитора. Основное отличие моделей мониторов друг от друга заключается в конфигурации этой печатной платы, в типе установленных на ней микросхем и в их «прошивке».

Плата лицевой панели управления представляет собой узкую печатную плату, на которой расположены только лишь кнопки и светодиод.

Плата источников питания (в документации LG ее обозначают, как LIPS), представляет собой комбинированный источник питания, который состоит из двух импульсных преобразователей: основного блока питания и инвертора задней подсветки. Этой платой формируются все основные напряжения, необходимые для работы и основной платы, и LCD-панели, а также формируется высоковольтное напряжение для ламп задней подсветки. Именно эта печатная плата дает наибольшее количество различных проблем и отказов LCD-мониторов.

Но существует и второй вариант компоновки, при котором кроме LCD-матрицы в мониторе имеется четыре печатные платы:

— основная плата управления и обработки сигналов (Main PCB);

— плата блока питания (Power PCB);

— плата инвертора задней подсветки (Back Light Inverter PCB);

— плата лицевой панели управления.

В данном варианте компоновки блок питания и инвертор задней подсветки представляют собой отдельные печатные платы (рис.3).

Стоит ли покупать технику с TFT-дисплеями?

Отображение движущихся изображений на большом ЖК-дисплее является непростой задачей, так как для этого нужно за доли секунды изменить состояние большого количества жидких кристаллов. В LCD с пассивными матрицами транзисторы расположены только вверху и слева экрана. Они контролируют целые строки и столбцы пикселей. В таких устройствах могут возникать перекрестные помехи, связанные с тем, что сигнал, посылаемый к одному пикселю, влияет на его «соседей». Из-за этого мы видим торможение или размытие картинки.

В TFT-дисплеях эта проблема отсутствует. Установка управляющего устройства в виде тонкопленочного транзистора прямо на пиксель предотвращает эффект размытия во время воспроизведения видео. Однонаправленная характеристика прохождения тока препятствует слиянию зарядов нескольких светодиодов. Поэтому сегодня технология Thin Film Transistor стала стандартом производства ЖК-экранов. Какие у нее еще есть плюсы?

TFT позволяет получить стабильное, достаточно качественное изображение с хорошим углом обзора

При этом можно изготовить экран разного размера с разным разрешением (от калькулятора или смарт часов, до телевизора на всю стену).
У таких экранов яркая подсветка, что важно для мобильных телефонов и компьютеров. Яркие светодиодные подсветки обеспечивают большую адаптивность, их можно отрегулировать, исходя из визуальных предпочтений пользователя

В некоторых устройствах есть функция автоматического регулирования уровня яркости в зависимости от освещения.
Преимущества TFT над старыми ЭЛТ-мониторами очевидны. ЭЛТ громоздкие, тусклые и маленькие. От кинескопов выделяется большое количество тепла, а также электромагнитных излучений, что негативно сказывается на зрении. TFT-матрицы в этом плане безопасны.
TFT-экраны имеют довольно выгодную цену, хотя данным способом изготавливают не только бюджетные девайсы, но и профессиональное, дорогостоящее оборудование.

С первого взгляда выглядит заманчиво. Однако перед покупкой нужно знать: есть несколько видов TFT-дисплеев и у них разные характеристики.

Преимущества и недостатки[править]

Искажение цветности и контрастности изображения на ЖК-мониторе при большом угле обзора

Дефекты дисплея (чёрные пиксели — не работающие)

В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих современных (2007) мониторах для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более Герц.
Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

• В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320×200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
• Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
• Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
• Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).
• Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
• Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
• Массово производимые ЖК-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей.
• Вопреки расхожему мнению пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

Схемы телевизоров

• Принципиальная электрическая схема ЖК телевизоров JVC на базовом шасси FT226.01.2020
• Принципиальная электрическая схема телевизора Samsung CW29Z408PQXXEC на шасси S63A(Р)/В08.02.2018
• Схемы блока питания 17IPS15-4 ЖК телевизоров HITACHI и VESTEL04.10.2017
• Электрические схемы источника питания BN44-00340B ЖК телевизоров Samsung LE40C530F1W/WXRU15.06.2017
• Электрические схемы источника питания ЖК телевизоров Philips 42PFL3605xx на шасси TPM4.1E LA01.05.2017
• Принципиальная электрическая схема телевизора LG CT-20T25M на шасси MC-049B06.02.2017
• Принципиальные схемы источника питания W2A BN 44-00161/00162A плазменных телевизоров Samsung PS-42/50C91HR06.01.2017
• Принципиальные электрические схемы ЖК телевизоров Philips 32PFL3605xx/42PFL3605xx на шасси TPM4.1E LA28.12.2016
• Принципиальные схемы источника питания W2A BN 44-00161/00162A плазменных телевизоров Samsung PS-42/50C91HR04.12.2016
• Принципиальная электрическая схема телевизоров AKAI 21CTU91BC/93BC/94BC30.10.2016
• Принципиальная электрическая схема ТВ шасси LCD1.15E08.07.2016
• Схемы ТВ шасси 17МВ1801.07.2016
• Принципиальная электрическая схема главной платы телевизоров Prology LT-10AE/AL/AT30.04.2016
• Принципиальная электрическая схема шасси М28 на основе монокристального процессора TMPA8821 фирмы TOSHIBA20.03.2016
• Принципиальные электрические схемы блока питания 17IPS02-1 ЖК телевизоров RAINFORD и VESTEL05.02.2016
• Принципиальная электрическая схема ЖК телевизоров Sitronics LCD 2301/2601EU/02EU/03EU09.01.2016
• Принципиальная электрическая схема ЖК телевизоров LG серии LH200028.12.2015
• Принципиальная электрическая схема блока питания IP 231135A ЖК телевизоров SAMSUNG15.12.2015
• Принципиальная электрическая схема автомобильного lcd-телевизора ELENBERG-TV80717.10.2015
• Принципиальная электрическая схема ТВ шасси S16A/B/C/D фирмы SAMSUNG21.08.2015

Страницы: