随着液晶显示器在医用仪器设备上的广泛应用,医疗设备工程人员了解和掌握液晶显示单元的常见故障及维修是有价值和意义的。
1.液晶显示器特点及结构
1.1 液晶显示器的特点
(1)低压、微功耗:2-3V即可工作。
(2)平板型结构:液晶显示器件的基本结构是由2片玻璃基板制成的薄形盒,这种结构可以在有限的面积上容纳最大量的显示内容,显示内容的利用率最高。
(3)被动型显示:液晶显示器件本身不能发光,它靠调制外界光达到显示目的。因此无眩光,不刺激人眼,不会引起眼睛疲劳。对于黑暗中不能观看的缺点,只要配上背光源,就可以克服。
(4)显示信息量大:与CRT相比,液晶显示器件没有荫罩限制,因此像素点可以做得更小、更精细;与等离子显示相比,液晶显示器件像素点处不需要像等离子显示那样,像素点间要留有一定的隔离区。因此,液晶显示在同样大小的显示窗面积内,可以容纳更多的像素,显示更多的信息。
(5)易于彩色化:液晶本身虽然一般是没有颜色的,但它实现彩色化很容易。一般使用较多的是滤色法和干涉法。由于滤色法技术的成熟,使液晶的彩色化具有更精确、更鲜艳、更没有彩色失真的彩色化效果。
(6)长寿命:液晶材料是有机高分子合成材料。具有极高的纯度,而且其他材料也都是高纯物质,在极净化的条件下制造而成。液晶的驱动电压很低,驱动电流更是微乎其微,因此,这种器件的劣化几乎没有,寿命很长。从实际应用考查,一般使用中,除撞击、破碎或配套件损坏外,液晶显示器件自身的寿命终结几乎没有(液晶背光源寿命有限,我们一般所说的液晶显示器寿命主要即指背光源的寿命,但背光源模块是可更换的)。
(7)无辐射,无污染:液晶显示器件在使用时不会像CRT使用中产生软X射线及电磁波辐射。这种辐射不仅污染环境还会产生信息泄露,而液晶显示不会产生这类问题,它对于人身安全和信息保密都是十分理想的。
1.2 液晶显示器的基本构造
常见液晶显示器的构造, 以TFT-LCD来讲,关键零组件包括玻璃基板、液晶材料、彩膜(彩色滤光片)、偏光片、背光模块、驱动IC、ICO导电薄膜等。首先由背光源的光线照在偏光片上,光线在穿过偏光片后,会被偏极化,偏极化的光线会穿过液晶,因为液晶分子的排列方式被电极产生的电压影响,因此液晶可以改变偏极化光线的偏光角度,不同的偏光角度造成出来的光线强度会不同,不同强度的光线再经由彩膜的红、蓝、绿3个画素,就会显示出各种不同的亮度和不同颜色的画素,最后再经由各个画素就可以组成肉眼看得到的各种影像和图形。
2.液晶显示器的常见故障
液晶显示器件的劣化几乎没有,寿命很长,真正决定液晶显示器寿命的是背光模块。目前液晶显示器使用的背光源按技术划分,主要有卤钨灯、发光二极管(LED)、有机电致发光(EL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、阴极发射灯(CLL)和金属卤化物灯等。其中应用最广的是冷阴极荧光灯,主要是因为此种背光源的性能、稳定性及成本都较佳,目前几乎所用的LCD显示器都是采用这种背光源。
笔者查阅了一些厂商的资料,统计出目前常见液晶显示器所采用的冷阴极荧光灯寿命基本为30000-50000小时。外径2.6-3.0 mm,灯管电压500-1000V,灯管电流5mA。灯管功率0.5-7.0W,启动电压300-1500V。
3.故障诊断及维修实例
(1)故障现象:我院WELLDELL-sigma2000便携式心电监护仪开机后,电源指示灯亮,系统自检通过(仪器发出短促“嘟”一声),液晶显示屏没有任何显示,仪器工作声音正常。
(2)故障分析与检修:电源指示灯亮,说明电源部分正常。系统自检通过,表明CPU与内存无损坏。液晶显示屏自检时也没有任何显示,可初步排除系统软件损坏的可能。没有硬件报警声,仪器工作声音正常,说明硬件部分应无损坏。侧光下观察液晶显示屏,隐约可见系统软件操作界面。由此初步分析为背光模块故障。
打开机壳,开机后导光板未亮,可以断定背光模块有故障。观察背光模块的主要组件有背光灯管、高压电路板、导光板等。因液晶显示单元精密,所以首先诊断独立的高压电路板,该电路板低压直流输入端接仪器主板,高压交流输出端接背光灯管。开机状态下测低压直流输入为11.5V,用万用表2500V档位检测高压交流输出650V(由于该电路板多为狭长型,测量时务必小心防止表笔短路)。由此可以说明高压电路板工作正常。接下来检查背光灯管,首先打开液晶显示单元的后背金属壳(有些仪器的液晶显示单元后背使用的是绝缘胶纸,无论是金属壳还是绝缘胶纸,都是为了将玻璃基板与液晶显示单元的外部框架固定起来成为一个整体),这时便可将用来固定背光灯管的金属槽取出来,再将灯管从金属槽中小心移出(因背光灯管外径大多2.6-3.0mm,极易折断,故需小心)。这时开机后灯管仍然不亮(这一步骤是为了迅速确定灯管是否损坏。如果灯管发光便说明灯管没有损坏,唯一可能的故障原因就是灯管两端的接线短路或断路),关掉电源后观察灯管两端包裹的套管(用于防止接线端裸露在外)无磨损或老化现象,然后剖开套管,观察接线端没有断开、虚焊等现象。进一步检测连接高压输出端与灯管接线端的导线,结果正常导通。这时可以最终确定故障原因是背光灯管损坏或老化。背光灯管制作工艺高,一般需要从厂家才能购买到。但因为运输不便和拖延时间长的原因,笔者选择了比较容易买到的笔记本电脑显示屏背光灯管,sigma2000心电监护仪采用的是NEC公司生产的10.4”LCD,其灯管置于显示屏的长边,而绝大多数笔记本电脑的灯管置于显示屏的短边。测量长度后,可用13.3”LCD的笔记本电脑灯管替换。替换后灯管正常发光,故障解决。
4.其他常见故障及液晶显示器的故障诊断流程
除了背光灯管损坏或老化的故障之外,笔者在维修工作中还遇到过一些其他故障情况:
(1)高压电路板故障;
(2)背光灯管两端套管磨损造成接线端裸露,与金属槽接触造成短路;
(3)背光灯管接线端断开,造成断路。
在此基础上笔者总结了一套液晶显示器的故障诊断流程。
5.结语
液晶显示器件的优异特性决定了它在各类显示器件中的地位,背光模块几乎是唯一限制其寿命的因素,但目前已有一些知名厂家研究并初步改善了背光模块。相信随着液晶显示技术的逐步完善和制作成本的不断降低,最终必将取代传统的CRT,成为一项与人们生活密切相关的技术。
禁止长时间将显示器放置在油漆,木质,布匹或者皮革表面,因为这可能会导致显示器的橡胶底座后移。
专业显示器与普通显示器的区别
数字影像系统(PACS、DR、CR、DSA等)随着科技的发展日渐成熟,很快进入了医疗放射领域。由于其软读片的功能和前瞻性,越来越受到国内医院的青睐,各种医学数字影像系统被列为医院的购置计划之中。但是,由于对成本的考虑,数字影像系统的配置在显示器方面,常常忽略或舍弃医用显示器的配置,以普通的PC显示器或黑白显示器代用,使数字影像系统的影像显示效果大打折扣,成为我国目前数字影像发展的一个“瓶颈”。
目前,国内众多的厂家、集成商在数字化X机,CR、DR系统和PACS系统的投资配置比例上,显示器的选配参数和投资比例较低,显示功能自然相对较低,导致我国目前数字影像系统整体功能出现“木桶效应”,即整体系统功能=部件最低功能,这种现象的产生是国内业界对医用显示器的认识不足所造成的。为了使放射学界对数字影像系统的诊断准确性问题有充分的认识,了解医用显示器在数字影像中的作用,下面将从以下几个方面为您解读医用显示器与普通显示器的区别,供您参考。
医用显示器的参数选择
01、亮度
人眼对灰阶的分辨能力随着亮度的不同,有着一个非线性关系。如图,亮度越高,人眼能辨的灰阶就越多。反之,低亮度时,人眼对灰阶分辨力较差。亮度愈高,人眼能分辨的灰阶就愈多。为了提高灰阶的分辨力,显示器的亮度必需要高。亮度越高,人眼能分辩的灰阶也越多。医生阅片室的环境光对显示器的亮度是有影响的,显示器图像亮的部分取决于显示器的亮度,但暗的部分除了显示器亮度,还与环境亮度与显示屏的折射率有关。
假如室内照度为100lux,显示屏折射为2%,则亮度为2cd/M2。当要求对比度为1:100时,显示器亮度至少应为200cd/M2(一般办公室的照度经常可以达到500lux,显示器的亮度就要求能达到1000cd/M2)这样,由于人眼的非线性灰阶辨别能力和环境照度的因素。
医用显示器设计制造的最大亮度为600-800cd/M2。普通显示器亮度为200-350cd/M2。美国放射学会(ACR)规定了数字化X线图像的最大亮度至少应该为170cd/M2。2001年3月在德国的X线影像讨论会上,业内意见是凡用数字化图象的显示器要求亮度至少为200cd/M2。一般透视或CT图象至少为100cd/M2。那么由此看来,普通显示器的亮度似乎已达到了阅片要求的亮度(许多医院对刚安装时的显示器影像也颇为满意)。考虑到CRT或LCD显示器,亮度都会随着时间而衰减。
我们希望至少在三年时间内,显示器的亮度都能维持在最低要求的亮度以上,所以建议新显示器的亮度至少应在500cd/M2以上。但是由于普通显示器没有亮度稳定和校正功能,亮度随时间的衰减和环境光的折射,显示亮度大大折扣,不能真正达到阅片的要求(关于亮度问题,在后面的稳定性内还要详述)而医用显示器的最高亮度在安装就位后,利用光学校正手段按照DICOM标准进行校正,使亮度保持在一个阅片要求的亮度值。(一般在400-500cd/M2之间),并保证在3-5万小时恒定不变。这样就保证了亮度的稳定性和影像的一致性。由此看来,普通显示器和医用显示器在医疗放射科阅片室工作环境下的实际功能是差别很大的。
02、灰阶
灰阶是指显示器显示从最亮值到最黑值之间所能够显示的层次。灰阶是真实显示医学图像中患者病灶的一个重要参数,只有灰阶的层次多,才能够保证较高的读片质量。普通显示器有0bit--255bit灰阶,用于显示彩色图像;医用显示器有0bit-1023bit灰阶,用于显示X光灰阶图像,与诊断相关。
人眼对灰阶的反应并不是线性的关系。我们眼睛对黑暗部分的反应不如明亮部分灵敏。DICOM3.0第十四章为显示灰阶图像提供了一个标准显示函数。使用这个标准显示函数在不同亮度的显示系统上显示图像,能提供某种程度的相似性。经过此函数转化的灰阶,人眼的反应近似呈线性关系。因此一个好的医用显示器,必需具备有调整灰阶显示曲线以符合DICOM3.14中规定的灰阶显示函数的功能。而有较高亮度的显示系统则能显示更多可分辨的灰阶数(JND)。
在放射学的诊断中,这种灰度差异(组织密度小差异性),有可能对早期病灶的诊断有很大的帮助。显示器在显示黑白影像的灰阶数是和显卡相关的,普通显卡更多的关心彩色显示参数,如:显存、速度、彩色位数等。但是,windows系统是8bit输出显示,反映黑白影像时的灰阶,还是256个灰阶。由于windows在调色盘上要独占20个颜色,影像实际只有236个灰阶,这就是普通显卡常常遇到的灰阶不连续的问题。要达到完美地再现灰阶连续的黑白影像,就应选配专业的输出灰阶在10bit以上显卡。
03、分辨率
分辨率是指单位面积显示像素的数量,同时显示器的成本与分辨率也成成正比。选择普通显示器分辨率为1024×768,用于办公文字是可以满足的。但是在低分辨下通过对软件处理来显示高分辨率影像时,需要对显示画面的内容做出改动,比如改变部分医学像素的内容,再通过对该像素周围的像素进行对比后,“生成”新的像素,插入到显示画面中。
显然,这种改变显示内容的方式必然导致画面的“失真”。这样,也改变了医学影像显示的基本要求,所以,单从分辨率上来讲,不仅要选择医用显示器,还要根据不同的系统要选择不同的分辨率。显示器的分辨率与图像本身的分辨率有很密切的关系,适当的选择显示器的分辨率能有效的减低显示器的购置成本。一般图像的分辨率如下;心血管造影,数字胃肠机:1024X1024(单幅图像),加上菜单为1280X1024MRI:256X256或512X512(单幅图像)CT:512X512或1024X1024(单幅图像)DR/CR:5百万以上(单幅图像)以DSA,CT,MRI而言,显示单幅图像只需要1280X1024分辨率的显示器即可满足需要。但若要观看多幅图像,如CT3X4或4X5的多幅图像,分辨率达1536X2048及2048X2560。此时就需要较高分辨率的显示器,如三百万或五百万像素的显示器。
DR及CR图像的分辨率通常都超过五百万像素,最好使用如三百万或五百万像素的显示器。以上配置选择是针对放射科医生做图像诊断使用的,而一般临床观察可适当的减低分辨率如一百万像素或二百万像素以节省成本。
显示器的分辨率要和影像设备的分辨率相匹配。显示器的分辨率应该接近于影像设备的分辨率。显示器的分辨率过高,造成假信息过多影响诊断(马赛克效应);显示器的分辨率过低,造成信息丢失影响诊断。
04、响应时间
响应时间指的是液晶显示器对输入信号的反应速度,也就是液晶由转亮或由亮转暗的反应时间。通常都是以毫秒(ms)来计算。响应时一般说来分为两个部分—Rising(上升时间)和Falling(下降时间),而我们所说的响应时间指的就是两者之和。人眼存在“视觉残留”的现象,也就是运动画面在人脑中会形成短暂的印象,人能够接受的画面显示速度一般为24张/秒,这也是电影每秒24格的播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一标准计算,每张画面显示的时间需要小于40ms,根据液晶的实际使用情况,响应时间:30ms(1/0.03=33.3帧/秒),还是会出现拖尾现象,不适合动态医疗影像的实时播放。响应时间在25ms以下(1/0.025=40帧/秒)可以满足临床心血管DSA的实时播放。
在医用显示器的选配上,CR、DR静态影像对响应时间无过高要求。但是在播放动态影像的系统配置时,如心血管机和数字胃肠机,就要首选响应时间在25ms以下的医用显示器。
05、显示器的尺寸
医用显示器的尺寸与分辨率有相连关系。分辨率愈高,尺寸愈大,但并不成正比关系。生产厂在制造时已考虑到和胶片接近一致性的尺寸了,普通显示器则没有这方面的考虑。专业医用显示器尺寸可个性化定制。
06、横屏及竖屏
关于显示器是选择横屏或竖屏的问题,并无一定的标准或规定,放射图像有横有竖,须视图像而定。因此,最好选择横、竖可调整的医用显示器。
医用显示器的性能保障
01、稳定性
一般显示器寿命的定义是当亮度衰减到最大亮度的50%的时间,以液晶显示器而言,此时间大约是30,000小时到50,000小时,液晶显示器的亮度并不是很稳定,它的亮度会随温度不同而改变。所以隔一段时间(大约三个月到六个月),显示器必须要做亮度及灰阶的校正,以保证显示器的一致性。而医用显示器内部有传感器(Sensor),能侦测显示器的亮度变化而自动调整,使显示器在使用寿命内能随时保持亮度稳定。
另外一般显示器在刚开机时,亮度不会立刻达到设定的亮度,在此亮度未达设定标致的时间内,显示器是不适合作诊断用。
02、整体性和一致性
一致性和整体性一致性是指:隔了一段时间,同一图像其显示质量还是一样,犹如看同一张胶片一样。
整体性是指在医院内不同地点的工作站上显示的同一图像其亮度、灰度、对比度等是完全一样的。
03、技术与品牌保障
市面上的显示器琳琅满目,优质的医疗显示产品更能有效地协助医务工作者。因此,选择一款兼具技术与品牌保障的专业医用显示器尤为重要。尊龙凯时官网专业医用显示器,十年来已获得多项专利证书和软件著作权,具有自主的研发技术积累。同时,安心无忧的质保售后也会为显示器的品质保障提供了坚实基础。
医用显示器呈现的图像质量是医生诊断的重要依据,其日常养护对于确保医疗设备的正常运行、提高影像画面显示质量等方面具有重要意义。
一、常见问题及解决办法
医用显示器的耐用性和寿命通常比普通显示器要长,但医用显示器在使用过程中仍可能遇到一些常见问题:
显示器电源开关无反应:
首先确保电源按钮已开启且电源线正确连接,检查适配器与终端是否正常连接。如果电源指示灯亮但无显示,可能是电源板输出电压异常,需要检查电源板或联系专业维修人员。
图像模糊或大小不适宜:
可能是分辨率设置不当或信号线连接错误。调整显示器的分辨率至最佳状态,并确保使用正确的视频信号线进行连接。
屏幕亮暗不均和残留图像:
液晶显示器长时间播放静态图像可能会导致残影现象,可以定期刷新应用程序,启用屏幕保护程序,并避免长时间显示同一图像。
图像颤动、垂直或水平闪烁:
可能是信号线接触不良或刷新率设置不当。检查并重新连接信号线,调整刷新率至适宜值。
医疗显示器的常见故障包括电源问题、显示问题、硬件故障等。可以通过检查线路连接情况等方法进行初步排查和修复。如果问题无法解决,涉及到更复杂的操作、维修,需要联系专业人员进行,避免随意操作导致显示器二次损坏。
二、显示器日常清洁
定期清洁显示器表面,避免灰尘积累影响显示效果,能一定程度上延长显示器的使用寿命。
清洁显示器前务必先断电并拔掉电源线,以确保安全。清洁时使用无尘布蘸取专用清洁剂轻轻擦拭显示器的屏幕和外壳。
避免使用酒精、消毒液等化学试剂,这些物质可能导致显示器的机壳或面板光泽度变化、褪色及图像质量降低。为避免留下划痕,尽量不使用粗糙的布、纸巾擦拭显示屏。
三、其他注意事项
①切勿刮擦或按压显示屏,否则可能会导致显示屏性能下降或损坏。
②避免将显示器暴露在高温、直射阳光或极端寒冷的环境下。
③如果液体或异物进入显示器,请断电并拔掉电源线,联系专业维修人员。
尊龙凯时官网医用显示器稳定、优质显示效果得到十余年市场应用验证。团队贴心的售后服务也得到广泛好评,技术团队在安装前对医院环境、安装位置进行充分考察,及时响应客户需求,并定期组织回访,对显示器进行维护和保养。
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