1、逻辑板原理讲解-视显光电目前电视已经从 CRT 过渡到液晶，我们在卖场也很难买到 CRT 电视了。所以液晶电视维修也是我们家电维修从业者必须要掌握的技能。而逻辑版（也称 TCON 板）也是液晶电视电路的核心，而提起逻辑版板，很多人不了解，到底什么是 TCON 板？今天特整理一下 TCON 板的原理知识讲解，以 TCL 液晶电视和目前国内主要的通用逻辑板商视显光电的逻辑板为例，希望给大家带来帮助。一、什么是逻辑板（TCON）？TCON 板的英文是: timing controller 的缩写TCON 板中文是：时序控制电路逻辑板实物图逻辑板又称：控制板，在液晶电视里的作用和 CRT 中的视放板相
2、当，但有本质的区别，逻辑板不是一个纯粹的信号放大器，它输入是 LVDS 格式信号，而不是 RGB。逻辑板的作用是把数字板送来的 LVDS 或 TTL 图像数据信号，时钟信号进行处理移位寄存器存储将图像数据信号，时钟信号转换成屏能够识别的控制信号行列信号 RSDS控制屏内的 MOSFET 管工作而控制液晶分子的扭曲度。二、传统逻辑板电路主要由哪几部分组成？1.TCON IC(必须的）2.GAMMA IC（必须的）3.PM IC （必须的）4.GPM IC（OPTION)5.LEVEL SHIFT IC(GOA 屏专用）三、传统液晶屏 TCON 布局1.逻辑板与 SOURCE 板分离2.TCON
3、板与 SOURCE 板合并四 自制逻辑板的几种实现架构1.主板+TCON 板+SOURCE 板TCON 板= TCON IC+PM IC+GAMMA IC自制 TCON 板直接替换屏厂提供的 TCON 板2.主板+SOURCE 板-比 NO.1 成本低，但一屏一主板，主板组件多主板=SOC+ TCON IC+PM IC+GAMMA IC 或者主板=SOC（内置 TCON）+PM IC+GAMMA IC3.主板+ 转接板+SOURCE 板 -主板组件减少，成本比 NO.1 低，比 NO2 高主板=SOC （内置 TCON）转接板=PM IC+GAMMA IC4.主板+SOURCE 板-成本最低，
4、主板组件多，需要和屏厂合作设计主板=SOC （内置 TCON）或主板=SOC+TCON ICSOURCE 板=PM IC+GAMMA IC+bridge五、逻辑板板各功能模块介绍1.TCON IC 内部框图TCON IC 作用：实现两个基本功能1.1 TCON 基本功能 1：接收 LVDS 信号并把它转换为 Mini-LVDS 信号mini-LVDS 信号特点及规范1.1.1 TCON IC 和 SOURCE DRIVER IC 之间的接口1.1.2 在 Clock 的上升沿和下降沿各传送 1 个 Bit 数据其规格需满足 Panel 要求1.1.3 阻抗匹配传输线阻抗 Zo:推荐范围 25
5、欧-75 欧通常 Layout 设计线对的差分阻抗 Zdif=2Zo=100 欧Mini-Lvds 接收端的端接电阻 RT=Zdif=2Zo，实际上 Source Driver 大多数情况下不止一个，所以端接电阻安放位置很重要，一般近端和远端各放一个，远端测量时幅度会变差，实际调整 SWING 时需留意A:阻抗不匹配示例FFC 线阻抗 50 欧时 Clock 波形B: 阻抗匹配示例FFC 线阻抗 100 欧时 Clock 波形1.1.4 Mini-Lvds 输出电压备注：屏 SPEC 会给出 VID 规格， VOD =2* VID1.1.5 数据结构（Data Mapping)6bit 3pa
6、irs;6bit 4pairs;6bit 5pairs;6bit 6pairs8bit 3pairs;8bit 4pairs;8bit 5pairs;8bit 6pairs例如：8bit 6pairs Mode Data Mapping 见下图1.2 TCON 基本功能 2：产生 PANEL 扫描驱动电路和数据驱动电路所需的时序控制信号1.2.1 POL 信号： polarity inversion signal for sorce driver数据驱动 IC 控制数据输出信号的极性反转如下图为单个 TFT 及像素的等效电路，反转电压是指施加在 Clc 两端电压什么是极性反转？施加在液晶分子上
7、的电场是有方向性的，在不同时间以相反方向电场施加在液晶上，称为极性反转液晶显示电极的像素电压高于 Vcom 电压称为正极性反之，液晶显示电极的像素电压低于 Vcom 电压称为负极性为什么可以极性反转？液晶分子在电场中所受的力矩与电场的平方成正比而与电场的方向无关，所以可以用极性反转的方式驱动液晶而不改变其排列和穿透率。错误认识：在极性反转时液晶分子转来转去为什么必须极性反转？A：取向膜的直流阻断效应控制基板表面的液晶分子排列方向的具有沟槽的薄膜称为取向膜，电极上的电压透过取向膜施加到液晶分子上，取向膜的等效电容大，等效电阻大，当直流驱动液晶时，电阻分压使电压差大部分落在取向膜上，而无法改变液晶
8、分子排列。B：可移动离子和直流残留液晶制程中不可避免残留可移动离子，如果采用直流驱动，离子会移动到取向膜形成内部电场，即使不加外部电场，液晶分子也会因内部电场而改变排列状态，称为直流残留，造成残影。当采用极性反转方式驱动，外部电压平均值为 0，可移动离子向两个电极的移动相互抵消，避免直流残留现象。要点：正极性电压和负极性电压相等各种极性反转方式极性反转实现方法一 Common 电极电压固定不变驱动方式极性反转实现方法二Common 电极电压不停变动驱动方式1.2.2 TP1 信号： latch signal for source driver数据驱动 IC 输出数据信号的使能控制信号高电平：一
9、行数据锁存到行存储器内低电平：一行数据释放，对液晶电容充电1.2.3 STV 信号： scan driver start pulse扫描驱动 IC 输出起始控制信号1.2.4 CKV 信号： scan driver clock控制扫描行依次开启的时钟信号1.2.5 OE 信号： scan driver output enable扫描行开启关闭的使能控制信号高电平：扫描行开启低电平：扫描行关闭结合下图进一步说明信号 1=STV 信号 2=CKV 信号 3=TP1 信号 4=OEGATE DRIVER 输入第一个 STV 信号准备开始第一场扫描，输入第一个 CKV 信号准备开启第一个扫描行，此时
10、SOURCE DRIVER 输入 TP1 信号释放第一行数据信号，OE 信号到来后高电平开启低电平关闭扫描行，如此循环往复。TCON IC 附加的重要功能： OD 功能1.3 OD 功能介绍OD:OVER DRIVE 过驱动 作用：提升液晶响应时间1.3.1 液晶的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。屏 SPEC 给出的响应时间等于黑到白，白到黑的上升时间和下降时间之总和，先声明这个时间 OD 功能是无法 提升的。1.3.2 为什么要提升液晶的响应时间？看下面两幅图，左图响应时间慢，右图响应时间快通过对比，可以发现：响应时间慢-图像模糊，拖尾1.3.3 OVER
11、DRIVE 技术电场加速效应：液晶分子在电场中所产生的力矩与电场的平方成正比，因此，增加电场可以大幅度增加对液晶分子施加的力矩，从而加速液晶分子的转动，这就是电场加速效应。OVERDRIVE:利用电场加速效应，在两个帧之间插入另一个帧，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。从概念可以看出，OVERDRIVE 只对 GRAY TO GRAY有效，对 BLACK TO WHITE无效右图是没有做 OVERDRIVE时的驱动电压波形和液晶的响应时间曲线下图是有做 OVERDRIVE时的驱动电压波形
12、和液晶的响应时间曲线对比结果：OVERDRIVE可以大幅提升液晶的响应时间1.3.4 UNDERSHOOT 技术与高插驱动相对应的技术就是低插驱动（UNDERSHOOT)通过在两帧之间插入另外一个帧，施加较低补偿电压来实现与 OVERDRIVE 最大不同，UNDERSHOOT 被动减小电场，靠液晶分子本身的弹性来改变排列，效果比 OVERDRIVE 差。1.3.5 OVERDRIVE 实现方式A 流程图如下B 最佳响应时间对照表通过实验方式填表获得，对于 8BIT 灰阶，可以设计 256X256 TABLE ，但需要MEMORY SEZE 大，简化的方式可以设计 32X32 TABLE 或 1
13、6X16TABLE，再用线性内插方式计算其他灰阶变化所需的补偿灰阶。2.1 传统 GAMMA IC：本身很简单，只起到 BUFFER 的作用如下图是传统的 GAMMA IC应用图输入电压值 Ai,Bi,Mi,Ni 来自输入端电阻分压后产生的精确电压，经运放组成的缓冲器输出后提供给屏端，缓冲器的作用是增加带负载的能力2.2 P-GAMMA IC：与传统 GAMMA IC 比本质相同，增加 Programmable 功能，实现I2C 总线控制，电压存储，BANK 选择等 2.3 PANEL 对于 GAMMA 电压需求的实例3 PM ICPower Manage IC：产生 Source Drive
14、r 和 Gate Driver 所需要的多路电压（工作原理参看一般的 DC-DC 设计和 LDO 设计）3.1 DVDD： 数字逻辑电压，一般是 3.3V，用于逻辑电路的供电3.2 AVDD： 主电压，主要用在 Source Driver 输出的像素电压和 Gamma 校正的电压3.3 VGH： Gate 开启电压，用于 TFT 栅极打开的电压3.4 VGL： Gate 关断电压，用于 TFT 栅极关断的电压3.5 Vcom：Vcom 电压，Panel 公共电极电压，有的集成在 Gamma IC下图为某 PanelSPEC 给的规格4 GPM IC : Gate Pulse Modulator
15、俗称削角电路作用：减少扫描线和像素之间的电容耦合效应，改善馈通电压造成的画面闪烁TFT 等效电路如下图因为电容耦合效应，在 Gate 电压由打开到关断，此时 TFT 处于截止状态，寄生电容Cgd 会将 Gate 电压变动馈送到像素电压，产生电压变化量V, 称为馈通电压，馈通电压的存在使 Clc 和 Cs 上保存的像素电压 偏离原来 的设定值，造成画面闪烁。解决方法：一方面降低馈通电压，另一方面调整 Vcom 电压进行补偿削角电路的作用就是通过降低 Vp-p 电压来减小馈通电压削角 IC 应用原理图5 Level Shifter IC :电位转移电路5.1 为什么需要电位转移？一般的 TFT 开
16、启电压需要 20V 以上，关断电压需要-5V 以下，而来自 TCON 时序控制电路的电压一般是 0V 或 3.3V 这样的逻辑电压，因此需要 Level Shifer 实现电平的转换。5.2 WOA 设计通常的 PANEL，Gate Driver 放在玻璃基板外部，通过阵列外布线进行设计（Wire On Array 简称 WOA),Level Shifer 电路集成在 Gate Driver 上。5.3 GOA 设计另外的 PANEL（以三星为代表），Gate Driver 放在玻璃基板内部，称为 Gate On Array（GOA)设计，也有叫 GIP（Gate In Panel），或者 COG(Chip On Glass），为了简化 Panel 设计，Level Shifter 电路放在 TCON 板上，制作成独立 IC 或集成在 PM IC上面。
