计算机系统维护第8章显示器.ppt
1,计算机系统维护,白乐强,2,第8章 显示器,显示器计算机系统最基本的输出设备每台电脑有个“脸面”：显示器显示器是人们与电脑打交道的主要界面 本章内容显示器发展（8.1 CRT显示器概述）8.2 CRT显示器相关术语（自学）8.3 CRT显示器工作原理8.4 CRT显示器电路分析（自学）8.5 CRT显示器使用与维护（自学）8.6 液晶显示器 8.7 显示器故障分析与排除作业P215 2 思考题：LCD与CRT的主要区别？思考题：如何分析和排出LCD故障？,3,电脑显示器图例,1英寸=2.54cm,4,显示器分类,5,电脑显示器发展,显示器的发展随着电脑的发展而发展主流显示器的发展阶段球面显像管CRT 平面直角CRT纯平CRT液晶显示器（LCD）术语说明球面显像管断面就是一个球面，这种显像管在水平和垂直方向都是弯曲的。纯平显像管无论在水平还是垂直方向都是完全的平面，失真会比球面管小一点。CRTCathode Ray Tube 阴极射线管 LCDLiquid Crystal Display 液晶显示器,6,球面显像管CRT,1897年CRT由德国布朗（K.F.Braun）发明，“Braun tube：布朗管”初期示器都是阴极射线管（CRT）显示器显象管断面基本上都是球面的，因此被称做球面显象管显示器的屏幕在水平和垂直方向上都是弯曲的弯曲的屏幕造成了图象失真及反光现象，使实际的显示面积较小 在此阶段对屏幕图象的调整也由于受操作系统（主要是DOS系统）的限制，而只能采用电位器模拟调节，也就是显示器下方的一排旋钮，通过这些旋钮可以对显示效果进行简单的调整（包括亮度、对比度以及屏幕大小及方向）这种方法缺乏直观的控制度量，在进行模式转换时容易造成图象显示不正常出现故障的几率也比较大。随着显示器技术和软件技术的发展这种采用电位器对显示器进行模拟调节的技术慢慢被淘汰,7,平面直角CRT,1994年为了减小球屏四角的失真和反光，“平面直角”显象管诞生了它并不是真正意义上的平面，只是其球面曲率半径大于2000毫米，四角为直角。它使反光和四角失真程度都减轻不少，再加上屏幕涂层技术的应用，使画面质量有了很大的提高。各个显示器厂商都迅速推出了使用“平面直角”显象管的显示器，并逐渐取代了采用球面显象管的显示器。在此之后日本索尼公司开发出了柱面显象管，采用了条栅荫罩技术三菱公司也紧随其后，开发出钻石珑（Diamondtron）技术，使得屏幕在垂直方向实现完全的笔直，只在水平方向仍略有弧度，另外加上栅状荫罩的设计，使显示质量大幅度上升。各大厂商纷纷采用这些新技术推出新一代产品,8,纯平CRT,1998底开始一种崭新的完全平面显示器出现了它使CRT显示器达到了一个新的高度纯平CRT的屏幕在水平和垂直方向上都是笔直的图象的失真和屏幕的反光都被降低到最小的限度例如LG公司推出的采用Flatron显象管的“未来窗”显示器，它的荫罩是点栅状的，使显示效果更出众。与LG的Flatron性能类似的还有SamSung的丹娜（DynaFlat）显象管。ViewSonic、Philips等也推出了自己的完全平面显示器,9,数控调节纯平CRT,数控调节由于WINDOWS操作系统的发展，特别是WINDOWS95、98的成熟VESA的DDC协议允许显示器和主机间通过数据通道进行信息交换，从而出现了数控调节。数控调节显示器内部带有专用的微处理器，可记忆显示模式，切换时无须调整，量化调节更精确，按钮为轻触型。这些优点，使得显示器的寿命更长，故障率降低，因而数控调节技术得以迅速推广，其操控方式也从普通的按键式变成新颖的单键飞梭。菜单控制（OSD）一种新出现的屏幕调控技术它通过和按键的结合以量化的方式将屏幕的调节情况直观的显示出来具有较强的易用性，使用舒适，符合人体工程学，更贴近用户。,10,液晶显示器,1888年发现了液晶这一呈液体状的物质它是一种几乎完全透明的物质，同时呈现固体与液体的某些特征。液晶从形状和外观看上去都是一种液体但它的水晶式分子结构又表现出固体的形态像磁场中的金属一样当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列如对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿透光线穿透液晶的路径可由构成它的分子排列来决定，这又是固体的一种特征。,11,液晶显示器,60年代起人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射。1968年，在美国发明了液晶显示器件，随后LCD液晶显示屏就正式面世了。70年代初日本开始生产TN-LCD，并推广应用80年代80年代初TN-LCD产品在计算器上得到广泛应用1984年，欧美国家提出TFT-LCD和STN-LCD显示技术80年代末起，日本掌握了STN-LCD的大规模生产技术，使LCD产业获得飞速发展。,12,液晶显示器,1993年在日本掌握TFT-LCD的生产技术后，液晶显示器开始向两个方向发展：一方向是朝着价格低、成本低的STN-LCD显示器方向发展，随后又推出了DSTN-LCD(双层超扭曲阵列)而另一方向却朝高质量的薄膜式电晶体TFT-LCD发展。1997年日本开发了一批以550670mm为代表的大基板尺寸第三代TFT-LCD生产线1998年大尺寸的LCD显示屏的价格比1997年下降了一半,13,2008年液晶显示器价格现状,14,8.3 CRT显示器工作原理,阴极射线管主要有五部分组成电子枪（Electron Gun）偏转线圈（Defiection coils）荫罩(Shadow mask)荧光粉层(Phosphor)玻璃外壳,15,8.3 CRT显示器工作原理,CRT(阴极射线管)显示器核心部件：CRT显像管工作原理：与电视机的显像管基本一样工作原理电子枪发射高速电子经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光通过电压来调节电子束的功率就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字,16,8.3 CRT显示器工作原理,调色彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成由三束电子束分别激活这三种颜色的磷光涂料以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度就可得到所需的颜色这非常类似于绘画时的调色过程控制倘若电子束瞄准得不够精确，就可能会打到邻近的磷光涂层，这样就会产生不正确的颜色或轻微的重像因此必须对电子束进行更加精确的控制,17,8.6 液晶显示器,液晶物理液晶的基本性质液晶显示的基本原理液晶的特性液晶的驱动方式液晶关键指标液晶显示器分类液晶显示器应用TFT液晶显示器的原理液晶显示器的优势液晶新兴技术液晶显示器故障分析与排除,18,液晶物理,液晶是白色混浊的粘性液体，显示棒状的分子形状常见液晶相向列相（Nematic）、胆甾相（Cholesteric）和近晶相（Smectic）液晶既具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性在分子的长轴和短轴方向，折射率不同（双折射）,19,液晶的基本性质,20,液晶显示器分类,常见的液晶显示器分为四种TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)异同点TN-LCD、STN-LCD和DSYN-LCD三种的显示基本原理相同只是液晶分子的扭曲角度不同而已STN-LCD的液晶分子扭曲角度为180度甚至270度。而TFT-LCD采用与TN系列LCD截然不同的显示方式,21,TN液晶显示的基本原理,自然光经过一偏振片后“过滤”为线性偏振光不加电压当沿取向膜表面的液晶分子排列方向一致或正交的线性偏振光入射后其偏光方向在经过整个液晶层后会扭曲90由另一侧射出正交偏振片起到透光的作用加电压液晶长轴开始沿电场方向倾斜当电压达到约2倍阈值电压后，除电极表面的液晶分子外，所有液晶盒内两电极之间的液晶分子都变成沿电场方向的再排列这时90旋光的功能消失，在正交片振片间失去了旋光作用，使器件不能透光。,22,TN液晶显示的基本原理,23,TFT液晶显示器的原理,在光源设计上TFT的显示采用“背透式”照射方式即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下而是从下向上这样的作法是在液晶的背部设置类似日光灯的光管光源照射时先通过下偏光板向上透出它也借助液晶分子来传导光线由于上下夹层的电极改成TET电极和共通电极。在TET电极导通时液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。,24,TFT液晶显示器的原理,TFT液晶显示器与TN系列液晶显示器的原理大不相同在构造上和TN液晶仍有相似之处如玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等，它也同样采用两夹层间填充液晶分子的设计只不过把TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下层改为共同电极。,25,TFT液晶显示器的原理,FET与TN的区别FET晶体管由于具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式。TN没有这个特性，液晶分子一旦没有施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示的最大不同之处。,26,TFT液晶显示构成与彩色的实现,27,液晶的驱动方式,静态驱动段式液晶TN型无源矩阵驱动STN型液晶有源矩阵驱动TFT型等液晶,28,段式液晶TN型,29,STN型液晶,30,TFT型等液晶,31,液晶的视角特性,显示器的视角与从垂直角度观看时相比，斜看的时候，转到当画面品质已经变化到无法接受的临界角度时，称之为该显示器的视角。晶体中的折射光分成两条寻常光线折射行为遵循折射定律，这条折射线为寻常光线非常光线另一条光线则不同，一般情况下，折射线往往不在入射面内，即不遵循折射定律，称为非常光线。这两条线都是线偏振光从不同的观察方向所看到的液晶分子有效长度（投影长度）不同，非常光线也会进入视线，在视觉效果上表现的视角的变化。具体表现为对比度下降、灰阶反转、色差、亮度下降等。,32,响应特性,上升时间r为透光强度由90降到10所需的时间；下降时间d为透光强度由10%到90%所需的时间。影响响应时间的因素材料不同的液晶其r和d是不同的除了与材料有关外，还与电光效应、粘滞系数、弹性系数及液晶盒厚度有关。温度当温度较高时，液晶响应速度加快当温度较低时，液晶响应速度降低通常液晶屏所提供的响应时间都是室温下的,33,液晶关键指标,亮度对比度 分辩力 视角 响应速度 可靠性 色彩数 工作环境温度 显示屏的接口 进货检验标准 产品的延续性,34,亮度与对比度,画面最高亮度100%信号电平的画面明亮程度单位：cd/m2，nit尼特显示器平均亮度标准CRT显示器60 cd/m2LCD显示器350 cd/m2PDP显示器60 cd/m2 画面最低亮度0%信号电平的画面明亮程度对比度画面最高亮度与画面最低亮度之比,35,分辩力,屏幕大小显示域的对角线尺寸1英寸25.4mm分辨率显示列像素显示行像素。对彩色显示，1个像素pixel由RGB 3个点dot组成常见分辩率,36,视角,37,响应速度和可靠性,响应速度毫秒级STN、CSTN（彩色STN）：几百毫秒TFT：几十毫秒、十几毫秒、几毫秒可靠性通常液晶本身通常是不会坏的主要是驱动部分和背光部分工业级产品不包括背光部分的MTBF平均无故障时间可以达到10万小时以上现在的背光寿命有了极大的提高，而且可更换。,38,色彩数,液晶显示屏可以分单色彩色彩色STN由于其本身的特点，只能显示比较有限的颜色，常被称为“伪彩”根据其中颜色位数组合，工业领域比较常用的为红、绿、蓝各1位，组合颜色为8色。TFT类数字接口的液晶显示屏常见的有红、绿、蓝各6位和各8位的可以实现显示红、绿、蓝各64级和各256级组合颜色为236=262,144色和238=16,777,216色,39,工作环境温度,在工业领域通常还要考虑工作环境温度以适应不同地域、不同季节、不同环境的要求在不同的温度环境下液晶显示性能有所差异液晶屏温度分类常温型宽温型SHARP公司TFT液晶屏标称工作环境温度-1065,40,LCD接口,数字接口的液晶屏目前常见CMOS/TTLCMOS/TTL单端信号容易受干扰建议连接线缆控制400mm以内LVDSLVDS为低摆幅的差分信号抗共模干扰能力强传输距离可以达到10m甚至更长的距离,41,LVDS,LVDSLow Voltage Differential Signaling小振幅差分信号使用非常低的幅度信号（约350mV）通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据它允许单个信道传输速率达到每秒数百兆比特，其特有的低振幅及恒流源模式驱动只产生极低的噪声，消耗非常小的功率。LVDS优点具有高速度低噪声/低EMI低功耗节省成本,42,信号源接口,MCU接口Micro Controller Unit多点控制单元 PC接口 DVI接口Digital Visual Interface数字显示接口1999年由Silicon Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成的数字显示工作组DDWG(Digital Display Working Group)推出的接口标准 视频接口,43,视频接口分类,视频信号具有图像信号、同步脉冲、消隐脉冲、色同步信号的电信号，常见三类Composite复合视频（复合在一起的单一信号，或CVBSComposite Video Broadcast Signal）S-video（S端子）分离视频（亮度与色差分离）Component分量视频（每个基色分量作为独立的电视信号YPbPr）模拟电视制式NTSCNational Television Systems Committee正交平衡调幅制PALPhase-Alternative Line逐行倒相正交平衡调幅制SECAMSequential Coleur Avec Memoire顺序传送彩色与存储制,44,NTSC,1952年12月由美国国家电视标准委员会制定的彩色电视广播标准。特性帧频:每秒29.97帧扫描线:525逐行扫描 采用 美国、加拿大、墨西哥等大部分美洲国家以及台湾、日本、韩国、菲律宾,45,PAL,PAL制式电视广播中色彩编码的一种方法采用除了北美，东亚部分地区使用NTSC，中东、法国及东欧采用SECAM以外，世界上大部份地区都是采用PAL。特性625线每秒25帧隔行扫瞄,46,多媒体接口分类,47,液晶显示器应用,TN由于无法显示细腻的字符，通常应用在电子表、计算器上。作为显示器TN系列的液晶显示器已基本被淘汰STN由于扭转角度较大，字符显示比TN细腻，同时也支持基本的彩色显示，多用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机等。DSTN被广泛用于液晶显示设备DSTN液晶显示屏多用于早期的笔记本电脑，由于支持的彩色数有限，所以也称为伪彩显。TFT应用在笔记本电脑主流台式显示器,48,液晶显示器的优缺点,优点体积更小，重量更轻 相对显示面积更大 平面显示，显示品质高零辐射，无闪烁 功耗小，抗干扰能力强寿命长 画面质量更高 使用功能更为智能化 可直接用数字接口缺点价格高被动显示,49,液晶新兴技术,ASV（Advanced Super View）技术 SHARP独有的“超黑晶”技术（Black TFT Technology）SHA（Super High Aperture ratio超高开口率）AGLR（Anti-Glare Low Reflection TFT）技术 SHARP的CGS技术 3D（3维）显示技术SHARP可控制视角的新型液晶面板,50,3D（3维）显示技术,可在任何地方观看不需特殊眼镜 可进行2D/3D切换采用开关液晶，可进行电气切换高清晰度显示2D时，也能获得与LCD同样的高清晰度,51,8.7 显示器故障分析与排除,故障一换用液晶显示器后无法正常进入操作系统故障二液晶显示器无故不工作,52,故障一：换用液晶显示器后无法正常进入操作系统,故障现象最近，笔者购买了一台液晶显示器以替代原有的43cm纯平CRT显示器。连接好信号线后，开机自检一切正常，当Windows 2000登录画面出现时，液晶显示器黑屏。此时系统还在继续启动，其它一切正常，惟独液晶显示器不显示。,53,故障一：换用液晶显示器后无法正常进入操作系统,故障分析Windows 2000启动画面是显示在分辨率为640480、60Hz刷新率模式下的此时液晶显示器工作正常，但进入高分辨率的登录画面后，液晶显示器就不显示了。使用CRT显示器时，其屏幕模式为1152864、85Hz。引起这种现象的原因很可能是因为桌面环境的分辨率超过了液晶显示器的最大分辨率。但是此时通过正常启动系统的方法已经无法进入显示属性更改屏幕分辨率。,54,故障一：换用液晶显示器后无法正常进入操作系统,故障排除在开机显示启动菜单时，按下F8键，选择“启用VGA模式”，使用基本VGA驱动程序启动Windows 2000系统。当出于某些原因导致系统启动后显示器黑屏（例如更换显示器而新显示器不支持原来的高分辨率或者安装了使Windows不能正常启动的新显卡驱动程序）时，使用这种模式解决问题十分有用。用户可以在这种模式下进入Windows系统，重新设定分辨率。当然也可以选择进入安全模式，或者最近一次的正确配置，都可以解决该问题。,55,故障二：液晶显示器无故不工作,故障现象一台奇丽CMVI512液晶显示器，使用一段时间后，突然不工作依次打开显示器和主机电源后，屏幕没有正常点亮，而是整个屏幕呈现有规则性的微弱闪烁。从显示器背面的散热孔可以观察到，液晶显示器的灯管点亮后立刻熄灭，如此反复，并发出轻微的咔嚓声。,56,故障二：液晶显示器无故不工作,故障分析：首先怀疑是显示信号线存在问题。于是找来一根新信号线更换上，但故障依旧。拔掉显示信号线，液晶显示器也不显示“No Video lnput”（正常情况下，如果信号线存在问题，屏幕应显示该提示信息）。将该机搬到朋友处，更换一台工作正常的主机测试，结果液晶显示器工作良好。把显示器搬回家，再次测试，故障又出现了。查阅奇丽CMVI512的说明书，忽然看见一行文字：环境要求：工作温度535，湿度2080%。难道是温度引起液晶显示器罢工？朋友那里安装了空调，温度可以调节，而笔者家里却没有空调。,57,故障二：液晶显示器无故不工作,故障排除：为了验证自己的想法，笔者在显示器后部散热孔处临时安放了一盏台灯，在开机前利用白炽灯的热量为显示器后部加温。过3分钟后，打开显示器，故障依旧过10分钟左右，再次开机，显示器终于被点亮了这里提醒用户注意，用台灯为显示器加温只是应急方法，不要让液晶显示器在紧挨着台灯灯罩的情况下照太久，否则过高的温度会损坏液晶显示器。为了验证自己的想法，笔者在显示器后部散热孔处临时安放了一盏台灯，在开机前利用白炽灯的热量为显示器后部加温。过3分钟后，打开显示器，故障依旧过10分钟左右，再次开机，显示器终于被点亮了这里提醒用户注意，用台灯为显示器加温只是应急方法，不要让液晶显示器在紧挨着台灯灯罩的情况下照太久，否则过高的温度会损坏液晶显示器。,58,故障二：液晶显示器无故不工作,小结用户在购买和使用液晶显示器时，往往很在意它的价格、响应时间、坏点的多少，而很少有人注意到工作环境温度。实际上，这款CMVI512液晶显示器，535的工作温度范围的确不大，冬天它很可能“怕冷”而无法点亮，夏天的高温也会使元器件性能下降，长此以往必将影响其正常工作。因此笔者在这里提醒广大使用液晶显示器的用户，不要忘记给液晶显示器创造一个冬暖夏凉的环境。,59,協業,
