編者注：目前電視已經(jīng)從CRT過渡到液晶，我們在賣場也很難買到CRT電視了。所以液晶電視維修也是我們家電維修從業(yè)者必須要掌握的技能。而邏輯版（也稱TCON板）也是液晶電視電路的核心，而提起TCON板，很多人不了解，到底什么是TCON板？今天特整理一下TCON板的原理知識講解，以TCL液晶電視為例，希望給大家?guī)韼椭?。如需轉(zhuǎn)載的朋友請注明出處來自家電維修資料網(wǎng)。
一、什么是TCON板？
TCON板的英文是: timing controller的縮寫
TCON板中文是：時序控制電路
控制PANEL時序動作的核心電路，控制掃描驅(qū)動電路何時啟動，并將輸入的視頻信號（例如LVDS信號）轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)驅(qū)動電路所用的數(shù)據(jù)信號形式（例如mini-LVDS信號或RSDS信號），傳遞到數(shù)據(jù)驅(qū)動電路（COF IC),并控制數(shù)據(jù)驅(qū)動電路適時開啟。
二、傳統(tǒng)TCON板電路主要由哪幾部分組成？
1.TCON IC(必須的）
2.GAMMA IC（必須的）
3.PM IC （必須的）
4.GPM IC（OPTION)
5.LEVEL SHIFT IC(GOA屏專用）
三、傳統(tǒng)液晶屏TCON布局
1.TCON板與SOURCE板分離
2.TCON板與SOURCE板合并

四 自制TCON的幾種實現(xiàn)架構(gòu)
1.主板+TCON板+SOURCE板
TCON板= TCON IC+PM IC+GAMMA IC
自制TCON板直接替換屏廠提供的TCON板
2.主板+SOURCE板---比NO.1成本低，但一屏一主板，主板組件多
主板=SOC+ TCON IC+PM IC+GAMMA IC或者
主板=SOC（內(nèi)置TCON）+PM IC+GAMMA IC
3.主板+轉(zhuǎn)接板+SOURCE板 ---主板組件減少，成本比NO.1低，比 NO2高
主板=SOC （內(nèi)置TCON）
轉(zhuǎn)接板=PM IC+GAMMA IC
4.主板+SOURCE板---成本最低，主板組件多，需要和屏廠合作設(shè)計
主板=SOC （內(nèi)置TCON）或主板=SOC+TCON IC
SOURCE板=PM IC+GAMMA IC+bridge

五、TCON板各功能模塊介紹
1.TCON IC

內(nèi)部框圖

TCON IC作用：實現(xiàn)兩個基本功能
1.1 TCON基本功能1：接收LVDS信號并把它轉(zhuǎn)換為Mini-LVDS信號
mini-LVDS信號特點及規(guī)范
1.1.1 TCON IC和SOURCE DRIVER IC之間的接口

1.1.2 在Clock的上升沿和下降沿各傳送1個Bit數(shù)據(jù)

其規(guī)格需滿足Panel要求

1.1.3 阻抗匹配
傳輸線阻抗Zo:推薦范圍25歐---75歐
通常Layout設(shè)計線對的差分阻抗Zdif=2Zo=100歐
Mini-Lvds接收端的端接電阻RT=Zdif=2Zo，

實際上Source Driver大多數(shù)情況下不止一個，所以端接電阻安放位置很重要，一般近端和遠(yuǎn)端各放一個，遠(yuǎn)端測量時幅度會變差，實際調(diào)整SWING時需留意


A:阻抗不匹配示例
FFC線阻抗50歐時Clock波形

B: 阻抗匹配示例
FFC線阻抗100歐時Clock波形

1.1.4 Mini-Lvds輸出電壓

備注：屏SPEC會給出 VID 規(guī)格， VOD =2* VID

1.1.5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Data Mapping)
6bit 3pairs;6bit 4pairs;6bit 5pairs;6bit 6pairs
8bit 3pairs;8bit 4pairs;8bit 5pairs;8bit 6pairs
例如：8bit 6pairs Mode Data Mapping見下圖

1.2 TCON基本功能2：產(chǎn)生PANEL掃描驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動電路所需的時序
控制信號
1.2.1 POL信號： polarity inversion signal for sorce driver
數(shù)據(jù)驅(qū)動IC控制數(shù)據(jù)輸出信號的極性反轉(zhuǎn)
如下圖為單個TFT及像素的等效電路，反轉(zhuǎn)電壓是指施加在Clc兩端電壓


什么是極性反轉(zhuǎn)？
施加在液晶分子上的電場是有方向性的，在不同時間以相反方向電場施加在液晶上，稱為極性反轉(zhuǎn)
液晶顯示電極的像素電壓高于Vcom電壓稱為正極性
反之，液晶顯示電極的像素電壓低于Vcom電壓稱為負(fù)極性
為什么可以極性反轉(zhuǎn)？
液晶分子在電場中所受的力矩與電場的平方成正比而與電場的方向無關(guān)，所以可以用極性反轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動液晶而不改變其排列和穿透率。
錯誤認(rèn)識：在極性反轉(zhuǎn)時液晶分子轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去
為什么必須極性反轉(zhuǎn)？
A：取向膜的直流阻斷效應(yīng)
控制基板表面的液晶分子排列方向的具有溝槽的薄膜稱為取向膜，電極上的電壓透過取向膜施加到液晶分子上，取向膜的等效電容大，等效電阻大，當(dāng)直流驅(qū)動液晶時，電阻分壓使電壓差大部分落在取向膜上，而無法改變液晶分子排列。
B：可移動離子和直流殘留
液晶制程中不可避免殘留可移動離子，如果采用直流驅(qū)動，離子會移動到取向膜形成內(nèi)部電場，即使不加外部電場，液晶分子也會因內(nèi)部電場而改變排列狀態(tài)，稱為直流殘留，造成殘影。
當(dāng)采用極性反轉(zhuǎn)方式驅(qū)動，外部電壓平均值為0，可移動離子向兩個電極的移動相互抵消，避免直流殘留現(xiàn)象。
要點：正極性電壓和負(fù)極性電壓相等

各種極性反轉(zhuǎn)方式


極性反轉(zhuǎn)實現(xiàn)方法一
Common電極電壓固定不變驅(qū)動方式


極性反轉(zhuǎn)實現(xiàn)方法二
Common電極電壓不停變動驅(qū)動方式

1.2.2 TP1信號： latch signal for source driver
數(shù)據(jù)驅(qū)動IC輸出數(shù)據(jù)信號的使能控制信號
高電平：一行數(shù)據(jù)鎖存到行存儲器內(nèi)
低電平：一行數(shù)據(jù)釋放，對液晶電容充電
1.2.3 STV信號：scan driver start pulse
掃描驅(qū)動IC輸出起始控制信號
1.2.4 CKV信號： scan driver clock
控制掃描行依次開啟的時鐘信號
1.2.5 OE信號： scan driver output enable
掃描行開啟關(guān)閉的使能控制信號
高電平：掃描行開啟
低電平：掃描行關(guān)閉

結(jié)合下圖進(jìn)一步說明
信號1=STV 信號2=CKV 信號3=TP1 信號4=OE
GATE DRIVER輸入靠前個STV信號準(zhǔn)備開始靠前場掃描，輸入靠前個CKV信號準(zhǔn)備開啟靠前個掃描行，此時SOURCE DRIVER輸入TP1信號釋放靠前行數(shù)據(jù)信號，OE信號到來后高電平開啟低電平關(guān)閉掃描行，如此循環(huán)往復(fù)。

TCON IC附加的重要功能：OD功能
1.3 OD功能介紹
OD:OVER DRIVE 過驅(qū)動 作用：提升液晶響應(yīng)時間
1.3.1液晶的響應(yīng)時間
響應(yīng)時間是指液晶分子改變排列角度，變換畫面顯示所需要的時間。
屏SPEC給出的響應(yīng)時間等于黑到白，白到黑的上升時間和下降時間之總和，先聲明這個時間OD功能是無法 提升的。


1.3.2 為什么要提升液晶的響應(yīng)時間？
看下面兩幅圖，左圖響應(yīng)時間慢，右圖響應(yīng)時間快
通過對比，可以發(fā)現(xiàn)：響應(yīng)時間慢----圖像模糊，拖尾

1.3.3 OVERDRIVE技術(shù)
電場加速效應(yīng)：液晶分子在電場中所產(chǎn)生的力矩與電場的平方成正比，因此，增加電場可以大幅度增加對液晶分子施加的力矩，從而加速液晶分子的轉(zhuǎn)動，這就是電場加速效應(yīng)。
OVERDRIVE:利用電場加速效應(yīng)，在兩個幀之間插入另一個幀，施加較高補(bǔ)償電壓，強(qiáng)迫液晶分子在較短時間內(nèi)改變排列，從低亮灰階達(dá)到預(yù)定的高亮灰階，從而提升液晶的響應(yīng)時間，此種方法被稱為高插驅(qū)動，也叫過驅(qū)動。
從概念可以看出，OVER
DRIVE只對GRAY TO GRAY
有效，對BLACK TO WHITE
無效
右圖是沒有做OVERDRIVE
時的驅(qū)動電壓波形和液
晶的響應(yīng)時間曲線

下圖是有做OVERDRIVE
時的驅(qū)動電壓波形和液
晶的響應(yīng)時間曲線
對比結(jié)果：OVERDRIVE
可以大幅提升液晶的
響應(yīng)時間

1.3.4 UNDERSHOOT技術(shù)
與高插驅(qū)動相對應(yīng)的技術(shù)就是低插驅(qū)動（UNDERSHOOT)
通過在兩幀之間插入另外一個幀，施加較低補(bǔ)償電壓來實現(xiàn)
與OVERDRIVE最大不同，UNDERSHOOT被動減小電場，靠液晶分子本身的彈性來改變排列，效果比OVERDRIVE差。
1.3.5 OVERDRIVE實現(xiàn)方式
A 流程圖如下

B 出色的/卓越的/優(yōu)異的/杰出的響應(yīng)時間對照表
通過實驗方式填表獲得，對于8BIT灰階，可以設(shè)計 256X256 TABLE ，但需要MEMORY SEZE大，簡化的方式可以設(shè)計32X32 TABLE 或16X16TABLE，再用線性內(nèi)插方式計算其他灰階變化所需的補(bǔ)償灰階。

2.GAMMA IC
輸出一組GAMMA電壓提供給PANELSOURCE DRIVER IC[Page]
2.1 傳統(tǒng)GAMMA IC：本身很簡單，只起到BUFFER的作用如下圖是傳統(tǒng)的GAMMA IC應(yīng)用圖輸入電壓值A(chǔ)i,Bi,Mi,Ni來自輸入端電阻分壓后產(chǎn)生的精確電壓，經(jīng)運放組成的緩沖器輸出后提供給屏端，緩沖器的作用是增加帶負(fù)載的能力


2.2 P-GAMMA IC：與傳統(tǒng)GAMMA IC比本質(zhì)相同，增加Programmable功能，實現(xiàn)I2C總線控制，電壓存儲，BANK選擇等

2.3 PANEL對于GAMMA電壓需求的實例

3 PM IC
Power Manage IC：產(chǎn)生Source Driver和Gate Driver所需要的多路電壓（工作原理參看一般的DC-DC設(shè)計和LDO設(shè)計）
3.1 DVDD： 數(shù)字邏輯電壓，一般是3.3V，用于邏輯電路的供電
3.2 AVDD： 主電壓，主要用在Source Driver輸出的像素電壓和 Gamma校正的電壓
3.3 VGH： Gate開啟電壓，用于TFT柵極打開的電壓
3.4 VGL： Gate關(guān)斷電壓，用于TFT柵極關(guān)斷的電壓
3.5 Vcom：Vcom電壓，Panel公共電極電壓，有的集成在Gamma IC

下圖為某Panel
SPEC給的規(guī)格


4 GPM IC : Gate Pulse Modulator
俗稱削角電路
作用：減少掃描線和像素之間的電容耦合效應(yīng)，改善饋通電壓造成的畫面閃爍
TFT等效電路如下圖


因為電容耦合效應(yīng)，在Gate電壓由打開到關(guān)斷，此時TFT處于截止?fàn)顟B(tài)，寄生電容Cgd會將Gate電壓變動饋送到像素電壓，產(chǎn)生電壓變化量△V,稱為饋通電壓，饋通電壓的存在使Clc和Cs上保存的像素電壓 偏離原來 的設(shè)定值，造成畫面閃爍。解決方法：一方面降低饋通電壓，另一方面調(diào)整Vcom電壓進(jìn)行補(bǔ)償


削角電路的作用就是通過降低Vp-p電壓來減小饋通電壓
削角IC應(yīng)用原理圖

5 Level Shifter IC :電位轉(zhuǎn)移電路
5.1 為什么需要電位轉(zhuǎn)移？
一般的TFT開啟電壓需要20V以上，關(guān)斷電壓需要-5V以下，而來自TCON時序控制電路的電壓一般是 0V或3.3V這樣的邏輯電壓，因此需要Level Shifer實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。
5.2 WOA設(shè)計
通常的PANEL，Gate Driver放在玻璃基板外部，通過陣列外布線進(jìn)行設(shè)計（Wire On Array簡稱WOA),Level Shifer電路集成在Gate Driver上。
5.3 GOA設(shè)計
另外的PANEL（以三星為代表），Gate Driver放在玻璃基板內(nèi)部，稱為Gate On Array（GOA)設(shè)計，也有叫GIP（Gate In Panel），或者COG(Chip On Glass），為了簡化Panel設(shè)計，Level Shifter電路放在TCON板上，制作成獨立IC或集成在PM IC上面。

完結(jié)...