液晶电视逻辑板TCON板工作原理与维修(图) (液晶电视逻辑板好坏判断)
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液晶屏上的每个成像点都独立被电场控制,不同的像素按照驱动信号“指挥'在显示屏幕上显示字符、数字或图形,发出这指挥控制指令的TCON板,控制液晶分子排列方向动作的电路在前后玻璃基板上。此电路的制作与屏的分辨率一致。屏的物理分辨率是1024x768的屏,那意味着整个屏从上至下被分成了768行,每行有1024组像素,每组像素由RGB子像素组成,故一行共有3072个子像素,因此一行要做3072个薄膜TFT管,每行子像素按RGBRGB...顺序定义和控制排列。一个1024X768的屏,在后玻璃基板上要做1024x768x3个TFT管。制造的理念是:在后玻璃基板上先做衬底,再按子像素分布规律做水平、垂直方向相互绝缘的透明电极,在水平、垂直线相交处再做TFT晶体管,并使每个TFT管的G极与TCON板输出的扫描信号电极相连,S极与TCON输出的代表1图像工作的RGB寻址子像素控制信号电极连接,D极接在衬底上。在前玻璃基板上也按后玻璃基板子像素分布做许多透明电极构成的小方格,但这些电极所加电压相同为vCOM,作共极使用。并在前玻璃基板正面贴上按RGB子像素排列的滤色膜。当某个TFT的G、S两路信号相遇时,对应TFT管工作,S极电压加在D极上,并与对应前玻璃基板共极电压形成电压差,所对应液晶分子上建立电场而旋转,白色的光透过光学部件和此处液晶层,再经彩色膜形成一个个红或绿或蓝的发光小点,由于768个水平脉冲移动速度很快以及3072个电极工作频率太高,加之RGB发光点体积小,人眼分辨力有限产生混色效应,便在人脑中形成了一幅彩色画面。提供栅极G和源极s驱动信号的电路分别叫做栅、源驱动电路。栅、源驱动电路是将驱动IC压焊到一个软薄膜传输带上,再采用网版印刷将其印制到屏基板ITO引线处(也将这个软膜传输带叫作COF连接器)。通常源驱动电路由多个COF组成,像1024X768的屏,如果一个源驱动cOF可以输出384个电极驱动信号,则需要8块COF驱动电路。图2示意了一幅液晶成像原理。分辨率为1024X768的屏,屏幕显示的这幅画面,TCON板究竟做了什么?我们一眼看到的这幅画面,所用时间约1s,在这么短时间内TCON板驱动屏幕形成的这幅图像至少重复了60次(指帧频为60Hz),而六十分之一时间内却形成了这一帧画面,所用时间为16.67ms,在此时间内栅驱动电路顺序送出了768个扫描脉冲去TFT管的G电极,每一行所用时间为16.67ms/768=21.7pus(即行频为46kHz)。与此同时,在送出一行脉冲所有21.7us时间内,TCON也输出一行3072列RGB显示信号经源驱动电路给TFT管s电极。RGB驱动信号由电视画面经逻辑板分解还原成驱动屏上TFT管工作的S极驱动信号。源驱动器给一整行的子像素充电到各自所需的电压,以显示不同的灰阶。当这一行充电完毕,扫描驱动器启动输出下一行扫描驱动信号,同样S电极不断输出RGB信号,点亮第二行子像素,这样持续下去直到最后-行点亮。由此可见,液晶成像是由于TFT管通断,使背光透过液晶层再经滤波膜在屏上形成众多RGB小光点来形成画面。液晶在这里起光通过开关的作用。通过上面液晶成像的简述,显然液晶手机、显示屏、电视屏幕、计算器等,它们成像原理是相似的。液晶屏成像需要两大电路的支持,一是提供背光源,二是TCON板和屏栅、源驱动电路工作。TCON板提供栅、源驱动电路工作所需的扫描信号和数据信号及各种控制栅源驱动电路工作所需的控制信号。二、TCON板电路组成TCON板由定时控制器(T-CON).DC-DC转换电路、GAMMA电压发生器等电路组成。分辨率为1024X768的屏,可用图3来表示TCON控制电路与液晶屏间的关系。1.TCON接收电路LVDS接收器在电路中的作用是将串行信号转换为TIL电平的并行信号,送往液晶屏进行时序控制与行列驱动信号形成。LVDS是一种低摆幅、成对出现的差分数字信号,电压为1.2V、摆幅±350mV。主板的主芯片内设计有专门的LVDS驱动IC,基准偏压为1.2V,此电路将TTL数字YPbPr信号、时钟DE和行场同步信号经编码转换成IVDS信号,再经差分线对电流源驱动送入TCON板的LVDS差分接收器。LVDS信号发送与接收端通过双绞线或软连接线传送,由于接收端内阻较大,故需要设计终端电阻来形成驱动电压送入接收端。由于LVDS传输电流仅3.5mA,故终端电阻常选择为100Ω或120Ω。奇美V315B3-C01逻辑板LVDS接收端口终端电阻在电路图中与实物中位置见图4。不管是哪个品牌TCON板,其实终端电阻均设计在TCON板IVDS输入接口电路附近,如图4中的标志部分。这些电阻变质或虚接会出现花屏或无图故障,尤其是LVDS信号中的一对时钟差分信号如果中断,便会出现屏幕灰屏无图现象。2.LVDS信号组成结构LVDS信号的组成由数据差分信号D0-D0+、D1-D1+、D2-D2+、D3-D3+和时钟CLKOUT-\CLKOUT+组成。液晶屏分辨率不同,LVDS通道数量不同,关键与三基色RGB的每一个像素用8位或6位来表示画面灰度。LVDS信号传输分单双通道LVDS。单通道是指数据信号以单路方式传输,双通道是指数据信号经奇偶像素传输。单通道LVDS又分为6、8、10通道。单6通道由3对信号D0-DO+、D1-D1+、D2-D2+和1对时钟CLKOUT-\CLKOUT+组成:单8通道就是4对数据,1对时钟。双通道6和8、10,它们的数据和时钟通道是单通道6和8的两倍。双10、双8LVDS信号通常在高清屏上使用。一对差分信号传输通常绞合在一起,这些线对与线序不能随便改变,替换LVDS连接线或主板时特别要注意线序,不然将出现花屏或黑屏。主板送往TCON板除了LVDS信号外,还有屏供电和LVDS传输格式选择端和地端。屏供电通常采用5V或12V,这决定屏规格要求,不能随便改变屏供电值。而LVDS传输格式协议,决定前后端LVDS接收与发送端对RGB、行场同步信号及时钟信号编码和解码方式,也就是LVDS传输RGB等数据信号的排列方式。目前世界上通用两种标准,一是美国的VESA,也称JEIDA标准;一是日本为数码相机等数码产品制定的JEIDS标准。通常在LVDS插座设置有此功能选择脚,此脚高电平(H)时,工作在JEIDA信号格式;低电平(L)或悬空,工作在VESA信号格式。除上面介绍的外,有3D功能的液晶屏,主板去TCON板还有3D相关控制信号以及功率优化OPC等控制信号。图5是长虹LT42510FHD电视主板LVDS输出端插座脚功能图。此为高清电视,LVDS信号有8对数据通道和两对时钟信号。图5中28~30脚为屏供电,27脚为LVDS信号传输格式选择脚,此机27脚工作在低电平状态。26脚为数据传送使能信号,由主芯片送出。表1是此插座各脚的工作参数,可看出②~⑤脚为LVDS信号通道,工作时电压变化范围在0.5V~1.5V左右。判定故障时,在没有拔下LVDS连接线时,无信号与有信号测试LVDS通道电压变化幅度不明显,但是如果拔掉LVDS插座后,有无信号送入LVDS通道,LVDS通道工作电压幅度跳变就比较明显,未加信号时,各路通道电压变化不明显,但加信号时LVDS信号电压变化幅度却非常显示,有的跳变幅度非常低,低于0.5V。如果维修时没有检测设备,可用此方法来确认主芯片LVDS驱动电路是否工作正常。3.TCON板时序控制电路TCON板时序控制电路现采用大规模IC。不同的TCON板使用的芯片不同,有的采用FPD87352,像三星屏TCON板320WTC4LV1.0采用LRX4222T3、奇美V315B3-C01使用CM1682A-K1、海信自制电视LED42K16X3D系列液晶(主板4736板)屏TCON板采用MST7398R-LF。TCON使用的主芯片资料介绍较少,但这些IC的工作原理相近,主要完成LVDS信号的接收及处理,它的工作方式与主板上的主芯片进行的格式转换有些相似。这些主芯片内集成有LVDS接收器、扩频电路ssC.RTC响应时间数据处理行场和时钟同步跟踪及驱动控制信号产生电路等。图6中主芯片与SDRAM间的通讯同变频电路的SDRAM间的通讯信号相似。主板送来LVDS信号经TCON板接收器反转为TTL数字RGB信号行场同步信号、时钟信号和使能OE信号,经ssC扩频处理去RTC响应时间数据处理。RTC处理需外挂一个SDRAM存储器。主芯片与SDRAM间通过运算,依据当前帧与前帧RGB灰度值差异与灰度值查找表LUT调出灰度基准值比对,通过运算产生新帧RGB灰度信号。在RTC处理单元中还要解决液晶过驱动OD(OVERDRIVE),原因是液晶响应时间慢的问题,通过OD技术能提高其响应时间。响应时间是指液晶分子改变排列角度,变换画面显示所需要的时间。由于TFT晶体导通与关断时,其极间存在电容,故液晶响应速度有延时,在播放快速运动画面时会出现拖尾图像变模糊现象。主芯片中采用OD技术用于解决此问题。由于液晶分子在电场中产生的力矩与电场的平方成正比,故增加电场可以大幅度增加施加在液晶分子的力矩,从而加速液晶分子的转动。具体措施是:在两个帧之间增加一帧,并施加较高补偿电压,强迫液晶分子在较短时间内改变排列,从低亮灰阶达到预定的高亮度灰阶从而提升液晶的响应时间,此种方法被称为"高插驱动”,也叫“过驱动”或“过冲OD"。经RTC等电路处理后的RGB信号送往RSDS输出驱动器,通过RSDS接口去屏S极源驱动器。时钟及同步信号在同步跟踪电路中进行时钟与数据相位对齐校正,被同步的行场同步信号、时钟信号通过时钟管理器产生控制S极和G极驱动电路工作的各种控制信号。这些信号因TCON不同,控制信号的缩写符号不同,这些驱动控制信号大致有:源驱动数据极性反转控制信号POL(有的标为MPOL)、栅驱动数据使能信号OE、STH数据驱动起始信号(可分屏左右两部分驱动STH1、STH2)、CPH源驱动器时钟信号(数据同步信号,有的标为CKH).REV数据接收控制信号、TP缓冲器输出准备信号SHL数据位移方向控制信号等。栅驱动信号有CKV控制扫描行依次开启的时钟信号、CPV行驱动时钟、RVC行驱动电压STV行驱动起始信号(有的标注的是STV1STV2,其功能同STV,被分为驱动的奇偶启动脉冲)、OE扫描行开启关闭的使能控制信号(高电平,扫描开始,低电平停止),有的又标为OE1、OE2、OE1为栅输出控制,OE2为多灰度等级用的控制信号这些标注的多样性,是由于屏厂家不同,再加上使用的定时控制器及栅源驱动IC型号也不同造成的,图6完整示意了定时控制电路与屏驱动电路间的关系。图6中Clc.Cst为液晶显示电容。Clc是在显示电极(D极)与公共电极(前玻璃基板)间形成的电容(也称“液晶电容”),Cst是利用显示电极D与其同一片玻璃其他行电极间形成的电容。二者统称液晶显示储存电容,利用它实现在TFT打开与关闭时,电容储存保持电荷的特点,来显示图像连续播放。列驱动极器加的POL信号是极性反转控制信号,目的是要形成规律变化的正极性和负极性驱动信号,并提供给源驱动电路。由于液晶长期工作在一种直流电压下时取向膜的直流阻断效应会使液晶特性失效,玻璃基板表面上做有沟槽薄膜(也称为“取向膜”),当目标S电极上加的电压透过取向膜施加到某一表面液晶分子上时,由于取向膜的等效电容大,等效电阻大,所加直流电压驱动液晶时,大部分电压将降在取向膜上,导致加在液晶上电压无法改变液晶分子排列方向。其次是电子在通过液晶层时要产生可移动离子而形成直流残留,故一直采用直流驱动,这些离子会移动到取向膜形成内部电场,即使不加外部电压,液晶分子也会因内部电场存在而改变排列状态,这种现象称为直流残留,它会导致画面产生残影。故必须采用液晶驱动极性反转驱动,实现驱动电压为0V时,正负极性驱动时移动离子向两个电极的移动相互抵消,避免直流残留现象出现。正极性驱动的定义是,显示电极(漏极)电压高于公用common电极电压时,就称之为“正极性”,而当显示电极的电压低于common电极的电压时,就称负极性。4.源驱动电路的构成源驱动电路的作用是在行同步脉冲作用下,从左到右依次将RGB子像素控制信号加到所有列TFT的S电极上,产生类似行扫描效果的成像效应。图6中NO.1~NO.10为源驱动电路。源驱动IC是压焊在一个软薄膜传输带上的,采用网版印刷方式印制到屏基板ITO引线处,这个部件有时也叫作"COF连接器”。通常源驱动电路由多个cOF组成,像1024x768的屏,如果一个源驱动cOF可以输出384个电极驱动信号,则需要8块cOF驱动电路完成1024X3,即3072个电极驱动。源驱动电路内通常包括有“双向移位寄存器数据寄存器、锁存器、电平转换器、DAC转换和驱动输出”等单元电路,见图7。其中,寄存器锁存器、电平转换电路和DAC转换等构成了逻辑驱动电路部分,其工作方式采用TTL模式。而输出部分采用模拟电压方式进行。图中双向移位寄存器在STHL、STHR左、右移位控制信号L.R控制IC输出左右顺序CLK时钟信号、STB等指令信号控制下,依次选通输入的RGB像素数据信号进行移位传输,并将各个像素点所对应的数据位顺次存入寄存器中。当一整行显示数据存储完毕时,系统送出数据锁存使能信号STB使锁存器打开,一行显示数据将全部存储到数据锁存器中,以控制输出缓冲放大器“开、关"状态。经锁存器后的信号送往电平转换器。由于电平转换电路供电是VDD2(3.3V),而DAC转换电路供电达10V以上,故需要对信号进行电平转换,提高信号驱动能力。经电平转换后的数据信号送入DAC转换电路进行数模转换,将数字RGB驱动信号转换成相应模拟信号经buffer缓存电路加入不同GAMMA值V0~V15驱动电压,生成不同灰度值电压,后经输出缓冲放大加载到屏列电极上,控制液晶电场大小,再现不同灰度值显示效果。图7中POL为加入到正负极性驱动电路的极性控制信号。5.栅(G)驱动电路栅驱动电路在帧同步脉冲控制下,由TCON板输出从上到下顺次输出栅极驱动脉冲逐行加到TFT晶体管的G极上,以形成从上到下的扫描,栅驱动液晶屏TFT栅驱动电路分布在屏左或右侧或左右双侧。TFT管的SD极是否导通受G控制,G极就是SD极通断的开关信号。当G(柵)极加上高电压(TCON板提供正vGH),目标S极加入信号时,SD间导通,像素电极被充分充电,液晶排列方向改变呈现图像。当对栅极施加低压(负压vGL),使开关G断开时,存储电容中电荷得到保存,电极间的液晶分子继续有电场作用。栅驱动电路的工作方式与源驱动电路有些相似,不同在于没有显示目标数据输入,TCON板只需提供工作电压vGH、VGL及移位指令和时钟信号等控制指令,触发移位寄存器、电平转换电路和输出缓冲器就能为屏栅极提供延时一行行移位脉冲。以上讲述的栅、源驱动电路均设计在屏基板上,如果是栅驱动电路出了故障将表现为横向黑色线或彩色线水平黑带等图8所示的一些故障表现为。如果是源驱动电路或S电极接触不良,将出现竖黑线、竖彩色线或黑竖带。