Rozwiązywanie problemów – TCON

Rozwiązywanie problemów – TCON
Rozwiązywanie problemów – TCON
Zbigniew Jagielski
Wprowadzenie
Na początku jesieni 2008 roku SONY wydał oświadczenie o udostępnieniu pewnej limitowanej ilości płyt
TCON do paneli LCD w celach serwisowych, które powinny być wymienione w określonych modelach produkowanych od 2006 roku. Pracownicy techniczni upominali
się o udostępnienie tych komponentów od kilku lat. Mimo
stosunkowo niewielkiej ilości uszkodzonych płyt TCON
niezbędna stała się wymiana całego panelu LCD. Jest to
nie tylko kosztowne przedsięwzięcie biorąc pod uwagę
koszty serwisu gwarancyjnego, koszt panelu LCD stanowi
2/3 ceny całego telewizora, ale podnosi również w sposób znaczny koszty napraw pogwarancyjnych, których
wartość jest bardzo trudna do oszacowania.
Powodem, dla którego zestawy TCON nie były dostępne jest duża ilość wprowadzanych zmian danych
umieszczonych w różnych punktach na płycie NVM,
wymagania odnośnie tolerancji podczas produkcji paneli LCD, wymagany balans bieli i korekcji gamma oraz
jednolitości, które miały zapewniać właściwe parametry
w procesie produkcji. Istnieją również inne parametry wymagające korekty, które nie są elementami krytycznymi. Z upływem lat wymagania ze strony paneli zmieniły
się znacznie, a niewielkie rozbieżności i jednolitość
pozwoliły na to, by wymiana TCON ze standardowymi
danymi pozwalała na osiągnięcie satysfakcjonującego
obrazu. Większość modeli telewizorów SONY posiada
system balansu bieli umieszczony na płycie przetwarzania
wideo. Chociaż TCON jest przystosowany do sterowania
balansem bieli panelu, to wprowadzona jest możliwość
jego ustawienia z płyty B, by skompensować zmiany w
balansie bieli wynikające z procesu starzenia się panelu.
Z upływem lat następują zmiany w balansie kolorów na
skutek zmian w podświetlaniu fluorescencyjnych lamp.
Podstawowym problemem z panelami starszego typu
była jednolitość zadawanych danych. Nieosiągalnym
przez to było uzyskanie odpowiedniego balansu bieli na
ekranie panelu LCD. Z tego powodu obszary w poprzek i
u dołu panelu LCD wymagały indywidualnej kompensacji
balansu bieli. Bez tej korekty obraz byłby wypełniony „plamami” o różnych kolorach w pewnych obszarach obrazu.
Większy zakres wprowadzonej tolerancji w czasie procesu produkcji pozwoliło na zmniejszenie uzależnienia od
jednolitości danych i pozwoliło na umożliwienie wymiany
płyt TCON z satysfakcjonującym rezultatem.
Jak wspomniano na początku, nie wszystkie płyty
TCON będą dostępne do paneli LCD. Decyzja ta będzie
uzależniona od dostępności komponentów u sprzedawcy
paneli LCD oraz od decyzji Sony, która weźmie pod uwagę ilość sprzedawanych produktów oraz historię napraw
zestawów TCON. Większość pracowników technicznych
miała okazję zapoznać się już z instrukcją wymiany panelu
LCD. Instrukcja ta powstała, aby prawidłowo zidentyfikować typ zainstalowanego panelu LCD w urządzeniu
Rys1. Kontrola synchronizacji typowego LCD
SERWIS ELEKTRONIKI Rozwiązywanie problemów – TCON
głównym, w oparciu o jego numer seryjny i zmiany, które
były dokonywane w procesie produkcji. Planowane jest użycie dokumentacji, aby dostarczyć
informacje o płycie TCON i czy jest ona dostępna, a jeżeli
jest ona dostępna to, która płyta TCON jest odpowiednia
do zastosowania w danym panelu.
Panel LCD
Panele LCD były stale rozwijane przez ostatnich kilka
lat. Nowe zmiany w strukturze fizycznej kształtów LCD
spowodowały znaczną poprawę współczynnika kontrastu
i kąta widzenia. Szybsze czasy odpowiedzi i odświeżania
pozwoliły na redukcję ruchu „zamazań”, które charakteryzowały wyświetlacze LCD. Dzięki wprowadzeniu
funkcji podświetlenia (backlighting) uzyskano lepszą
temperaturę kolorów, a co za tym idzie obraz bardziej
zbliżony do rzeczywistego. Biorąc pod uwagę wszystkie
te zmiany, musimy stwierdzić, że tylko jeden aspekt nie
uległ zmianie, a jest nim przetwarzanie sygnału wideo.
Rysunek 1 przedstawia typowy panel LCD i powiązany
z nim układ procesu wizyjnego, jaki znajduje się na płycie
WAX3. Różne formaty i rozdzielczości sygnałów wideo
są przetwarzane na płycie BU. Wszystkie sygnały wideo
wychodzące z procesora wideo są we właściwej rozdzielczości przystosowanej do panelu LCD. W projekcie
tym rozdzielczość wynosi 1366 × 768 przy częstotliwości
odświeżania panelu 60Hz. Usuniętych zostało 48 poziomych linii, aby dopasować się do rozdzielczości 720p
specyfikacji ATSC. Uzyskujemy dzięki temu na wyjściu
wideo rozdzielczość 720p.
Używany w tym modelu panel LCD przetwarza 8-bitowe dane wideo RGB (Red, Green, Blue). Przed wysłaniem
informacji wideo do płyty TCON, dane te muszą być przetworzone do formatu możliwego do zastosowania i pozbawionego szumów transmisji. Duża ilość linii równoległych
do transmisji 8-bitowych danych RGB musi być wysłana
na różnych liniach, aby zredukować szumy. Wymaga to
użycia 48 linii tylko do sygnału wideo. W obwodzie TCON
wymagane jest również podłączenie B+, uziemień, szyny
komunikacyjnej, synchronizacji i oddzielnie transmisji linii
taktowania, aby uzyskać 60 linii wymaganych dla sygnału
wideo 8-bitowego lub zamiennie więcej linii dla 10-bitowego procesora. Najbardziej praktyczną drogą transmisji
tych informacji jest zamiana równoległych danych wideo
w strumień szeregowy, co jest realizowane przez nadajnik
LVDS (Low-Voltage Differencial Signaling).
Nadajnik LVDS wyposażony jest w układ, który konwertuje dane równoległe na szeregowe. Równoległe
informacje wideo wraz z danymi synchronicznymi i taktowaniem są transmitowane przez parę przewodów
typu skrętka. W zależności od stanu logicznego prąd
jest przesyłany jedną z żył skrętki. Koniec przewodu
odbiorczego jest obciążony rezystorem (zazwyczaj o
wartościach od 100 do 120 omów). Odbiornik wykrywa
polaryzację napięcia na rezystorze, by określić poziom
logiczny. Zmiany wartości prądu wahają się w granicach
3mA przy zmianach napięcia około 350mV. To pozwala
na transmisję sygnału wideo przy minimalnej wartości
EMI (zakłóceń elektromagnetycznych).
Odbiornik LVDS na płycie TCON zamienia dane szeregowe ponownie w równoległe. Dane są przetwarzane
przez układ scalony kontrolera synchronizacji, aby
przesłać dane RGB w postaci strumienia szeregowego
do panelu LCD. TCON transmituje dane kontroli piksela
do panelu LCD przez płaski, giętki przewód dwużyłowy lub czterożyłowy, w zależności od ilości bitów i od
czasu odświeżania. Panel 1366×768 wymaga 180 linii
do transmisji informacji i podłączenia B+ z płyty TCON.
Ten numer linii kontrolnych nie jest nawet zbliżony do
ilości poziomych i pionowych rzędów pikseli, a więc
panel LCD musi używać tych informacji w przyszłości,
aby rozszerzyć możliwości włączenia poszczególnych
kryształów. Proces ten będzie wyjaśniony w następnych
rozdziałach.
Określenie „TCON” jest skrótem od Timing Control
(kontrola synchronizacji). Nazwa TCON jest używana
przez firmę SONY, inni producenci mogą używać innej
nazwy na określenie tego układu.
Sterowniki bramki
Na rysunku 1 możemy zaobserwować układy scalone
umieszczone wzdłuż boków panelu. Układy scalone są
montowane na elastycznym kablu (na elastycznej taśmie
przewodów) i mocowane do panelu LCD. Ich zadaniem
jest aktywacja każdego rzędu pikseli w czasie rozpoczynającym się od pierwszej linii od góry. Kiedy każda
linia zostanie aktywowana, sterowniki źródła włączają
odpowiednie ciekłe kryształy w ramce wideo, w celu ich
wyświetlenia. Ta czynność powtarzana jest od góry do
dołu, aż cała ramka wideo zostanie wyświetlona. Proces ten jest powtarzany dla następnej ramki. Prędkość
wyświetlania może wynosić 60 ramek na sekundę i być
zwiększona do 120 lub 240 w panelach o dużej szybkości
zmian ramki.
Sterowniki źródła
Układy scalone dostarczają napięcie kontrolne w
każdym segmencie RGB pionowych rzędów pikseli. W
tym przypadku panel ma rozdzielczość 1366 pikseli.
Każdy piksel zbudowany jest z czerwonego, zielonego i
niebieskiego ciekłego kryształu, co oznacza, że jest 4098
kolumn do kontroli.
Układy scalone sterowników źródła zawierają rejestratory przesunięcia wraz z przełącznikami buforowymi.
Rejestratory przesunięć są używane do konwersji danych
szeregowych w równoległe. Przy użyciu tej metody TCON
posiada zdolność transmitowania informacji kontrolnych
do każdego sterownika źródła. Jeżeli TCON transmituje 8
bitów danych do panelu, to każda linia danych jest zdolna
do kontroli 256 linii wychodzących ze sterowników źródła.
Rozumiejąc działanie sterowników bramek i sterowników
źródła, możemy łatwiej rozwiązywać problemy związane
z wyświetlanym ekranem, a co za tym idzie szybciej
zdiagnozować, czy przyczyną uszkodzenia jest panel,
czy TCON.
SERWIS ELEKTRONIKI Rozwiązywanie problemów – TCON
Diagnozowanie uszkodzonej płyty
TCON
Bardzo istotna jest odpowiednia diagnoza przez serwis
uszkodzeń związanych z płytą TCON, co ogranicza czas
związany ze zbędnymi rozmowami w celu wyjaśnienia
przyczyn uszkodzenia, jak i obniża w sposób znaczny
koszty serwisu. Prawidłowe podejście do ewentualnych
uszkodzeń płyty TCON pozwoli na szybką i efektywną
diagnozę. Poniżej przedstawione zostały przykłady.
Uszkodzenia w procesie przetwarzania sygnału wideo
Wszystkie wejścia wideo odbierane przez układ przetwarzania wideo są wyświetlane w układzie ramka po
ramce. Ramki wideo są konwertowane i skalowane do
8- lub 10-bitowych informacji RGB. Mało prawdopodobna
jest sytuacja, by uszkodzenie w układzie przetwarzania
wideo powodowały jakikolwiek problem w określonym
miejscu ekranu. Uszkodzenia tej płyty ujawniają się
zazwyczaj w postaci zniekształceń, zmian w kolorze,
przesunięć w obrazie i szumów na całym ekranie lub
całkowity brak obrazu.
Uszkodzenie okablowania LVDS
Uszkodzenia kabla lub konektora może przypominać
generalne symptomy nieprawidłowej pracy TCON, co jest
do zdiagnozowania, biorąc pod uwagę przerywany proces
zakłóceń i jego stosunkowo łatwe określenie, przez poruszanie kablem lub konektorem. W ciągu ostatnich kilku lat
jakość produkowanego okablowania i konektorów uległa
znacznej poprawie, a najczęstszą przyczyną uszkodzeń
tych elementów, jest nieodpowiednie obchodzenie się z
nimi w czasie napraw i serwisowania.
Uszkodzenia panelu LCD
Niektóre uszkodzenia panelu LCD mogą być mylone
z uszkodzeniami TCON. Większość uszkodzeń paneli
odnosi się do określonego miejsca na ekranie, z wyjątkiem
uszkodzeń szkła ekranu LCD. W momencie, gdy TCON
rozproszy dane pikseli w grupy linii i kolumn do sterowników układów scalonych, umiejscowionych na brzegu
panelu, to możemy założyć, że jest mało prawdopodobne,
by więcej niż jeden układ scalony został uszkodzony w
tym samym czasie. Przyczyną zablokowania lub odblokowania wielu rzędów pikseli musi być w tym przypadku
TCON. To samo odnosi się do pojedynczego rzędu całego zespołu pikseli. TCON nie może po prostu odciąć pojedynczej linii informacji. Rysunek 2 przedstawia typowe
symptomy uszkodzeń powodowanych przez panele LCD.
Najczęstsze uszkodzenia paneli LCD:
● Fizyczne uszkodzenia paneli w postaci pęknięć, pojedynczy piksel lub ich grupa, które są zawsze włączone
lub wyłączone, lub dowolna sekcja panelu, która jest
zaciemniona.
Rys. 2 Typowe uszkodzenia panelu LCD
SERWIS ELEKTRONIKI Rozwiązywanie problemów – TCON
● Uszkodzenie sterownika źródła. Ten symptom pojawia
się w postaci pionowego pasa o szerokości około 2,5
do 5 cm (w zależności od rozmiarów panelu) i może
przybierać kolor czarny, biały lub jakikolwiek inny.
Może również zawierać informacje wideo ze zniekształceniami. Pojedyncza pionowa linia, która może
być czarna lub kolorowa. Może to być spowodowane
uszkodzeniem podłączenia układu scalonego z panelem i niestety wymaga wymiany układu.
● Uszkodzenie sterownika bramki. Te układy scalone
działają w trybie „wspólna brygada”. Sterowniki bramki
skanują każdą linię poziomą rozpoczynając od góry. Jeżeli jakikolwiek z nich ulegnie uszkodzeniu, wszystkie
pozostałe sterowniki ulokowane poniżej nie będą działać prawidłowo. To uszkodzenie objawia się zazwyczaj
w prawidłowym wyświetlaniu obrazu w górnej części
ekranu i zniekształceniach wideo na ekranie poniżej
uszkodzonego układu scalonego.
● Jakiekolwiek poziome linie. Sterowniki bramki są aktywowane przez pojedyncze źródło informacji taktowania, więc jakakolwiek pozioma linia oraz ich grupa są
spowodowane przez uszkodzenie wyjścia sterownika
bramki lub uszkodzenie jego podłączenia do panelu.
Uszkodzenia TCON
Uszkodzenia w układzie kontroli synchronizacji mogą
wywołać całkowitą utratę sygnału wideo lub generować
linie i wzory, które pokrywają zazwyczaj cały ekran lub
większą jego część. Określenie, czy przyczyną „braku
wideo” jest TCON może być bardzo trudne, gdyż brakuje
jakiegokolwiek obrazu do przeprowadzenia analizy.
Rozwiązywanie problemów – „niedziałający” TCON Wiele modeli telewizorów Sony jest w stanie wykryć
całkowicie niesprawny TCON. W przypadku trwałego
uszkodzenia zespołu TCON, telewizor zostanie wyłączony i wyświetli się obraz diagnostyczny z podaniem
informacji o uszkodzeniu zespołu TCON. Nie wszystkie
płyty montażowe posiadają tę właściwość, nie dotyczy to
płyt starszego typu.
Polecamy pewien sposób sprawdzenia prawidłowej
pracy zespołu TCON. Polega on na odłączeniu konektora
LVDS na płycie TCON w czasie, gdy urządzenie jest włączone. Należy delikatnie poruszać przewodem, odłączyć
i włączyć konektor, i obserwować, czy na ekranie nie
ma żadnych zmian. W zależności od płyty montażowej
na ekranie mogą pojawiać się łagodne białe przebłyski,
przerywane kolorowe linie lub ekran wypełniony różnymi
wzorami. Zasadniczym celem tych działań jest sprowokowanie jakiejkolwiek reakcji na ekranie. Uszkodzona płyta
TCON nie powinna generować żadnych zmian na ekranie.
Inną pomocną czynnością może być szybkie ogrzanie
lub schłodzenie płyty TCON suszarką elektryczną lub
urządzeniem chłodzącym i obserwacją zmian na ekranie.
Rysunek 3 ilustruje dwa przykłady utraty danych
kontrolnych sterownika układu scalonego. W pierwszym
przypadku cała grupa sterowników kolumn utraciła stru-
Rys. 3 Uszkodzenia kontroli synchronizacji LCD
SERWIS ELEKTRONIKI Rozwiązywanie problemów – TCON
mień danych. Drugi przykład przedstawia całkowitą utratę
danych sterujących dla wszystkich informacji RGB, który
prezentowany jest po prawej stronie ekranu. Może być to
spowodowane przez nieprawidłowe połączenie przewodu
pomiędzy TCON a panelem LCD (np. luźny przewód).
Obszar utraconego sygnału może być wyświetlany na
czarno lub całkowicie biało, w zależności od rodzaju
zastosowanego panelu.
Wskazówki serwisowe: Wybierz nieaktywne wejście
(lub takie, które jest rozpoznawalne jako źródło 4:3 SD)
i przełączaj pomiędzy trybami „normalny” i „zoom”. Jeżeli linie podążają za zmianami „zoom”, to problem jest
na płycie przetwarzania wideo. Jeżeli linie pozostają
w tym samym miejscu, problem występuje na płycie
TCON lub w panelu LCD.
Rys.6. Wiele kolorowych linii. Problem nie jest związany z procsorem wideo
Przykładowe uszkodzenia TCON
Aby uniknąć niepotrzebnej wymiany podzespołów, na
rysunkach 4 - 9 przedstawiono inne wybrane uszkodzenia
TCON.
Rys.7. Wiele równo rozmieszczonych linii nie naruszonych przez opcję zoom
Rys.4. Powtarzające się nieruchome linie
Rys.8. Symetryczne, czerwone kwadraty
Rys.5. Uszkodzenie wielu układów scalonych sterowników źródła
Rys.9. Obciążona linia danych sterownika źródła
SERWIS ELEKTRONIKI Rozwiązywanie problemów – TCON
Uszkodzenia panelu LCD
Na rysunkach 10 - 16 przedstawiono zdjęcia niektórych uszkodzeń paneli LCD. Proszę zauważyć, że
większość uszkodzeń jest ograniczona do pewnych
obszarów ekranu, co eliminuje uszkodzenie sterowników
źródła. Uszkodzone sterowniki źródła mogą spowodować
wyświetlanie cienkich linii i oddziaływać na duże obszary
ekranu.
Rys.13. Problem z podłączeniem źródła
Rys.10. Uszkodzony układ scalony sterownika źródła
Rys.14. Problem z podłączeniem bramki
Rys.11. Uszkodzony sterownik bramki
Rys.15. Uszkodzenie wielu pikseli
Rys.12. Uszkodzone podłączenie bramki
Rys.16. Problem z podłączeniem bramki
SERWIS ELEKTRONIKI }