TFT液晶电视逻辑板的数字信号工作原理

梁齐爱

摘要：液晶电视的逻辑板的作用是将主板送来的LVDS信号转换成液晶面板所需要的行列驱动信号，驱动液晶屏正常显像，是液晶电视中的数字处理电路与液晶面板显示电路的桥梁。

关键词：液晶电视；逻辑板；LVDS信号

中图分类号：TN949.192 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）09-0076-02

TFT液晶屏的逻辑板包括五部分电路：时序控制电路（T-CON）、DC-DC转换电路、屏源极驱动（列驱动）电路、灰阶电压（伽马校正）发生电路、屏栅极驱动（行驱动）电路，其组成框图如图1所示。

以前，CRT电视机显示的图像是通过电子束按顺序逐个像素扫描着屏最后合成一幅完整的画面。而液晶屏显示图像时，要求像素一行一行地着屏，最后合成一幅完整的画画。逻辑板中的时序控制电路的作用就是把从主板送来的LVDS信号（包括数据信号、同步信号、时钟信号、使能信号）进行重新编排，转换成RSDS格式的图像数据信号和时序信号（STV、CKV、STH、CKH、POL），使像素由逐个着屏变成逐行着屏的图像信号。而DC-DC转换电路主要产生行驱动器（扫描驱动器或栅极驱动器）的开关电压VGH、VGL，和列驱动器（数据驱动器或源极驱动器）的工作电压VDA，以及时序电路的工作电压VDD。灰阶电压发生器的作用是校正图像灰度失真现像，确保画面逼真。

1 逻辑板电路各部分电路的详细介绍

1.1 时序控制电路（T-CON）

时序控制电路是整个逻辑板处理电路的核心，它由一块时序控制芯片和CPU构成。该电路把主板送来的LVDS信号（包括图像的RGB基色信号、行同步、场同步信号及时钟信号）经过时序转换，产生RSDS图像数据信号，以及后级行、列驱动电路所需的各种时序控制信号，图2详细地展示了时序控制电路中的信号转换过程。

LVDS信号包括4组差分数据对信号 （对应图像RGB三基色信号）和1组差分时钟对信号（对应行场同步信号及时钟信号），这些信号进入时序控制电路后，4组差分数据对信号被转换成RSDS图像数据信号，差分时钟对信号被转换成STV、CKV、STH、CKH、POL等控制信号。不同的屏，转换计算方法会有的不同，主要由软件来控制。

由时序控制电路还对行、列驱动器进行复位，以便从屏幕的最上面一行开始写入数据，每次扫描一行，直到屏幕的最下面一行，从而完成一帧画面的显示。

1.2 灰阶电压发生电路（伽马校正）

RSDS信号送入列驱动电路（源极驱动电路）后，列驱动电路会将它转换成幅度变化的像素信号电压，并加到列电极上，如图3所示。由图4可知，当电压等分变化时，屏幕亮度并不等分，而是中间变化快，两头变慢。在图像信号电压低亮度和高亮度时，即使信号电压幅度发生了较大的变化，显示的图像亮度变化却较小，这们會使高亮度区和低亮度区的图像层次（即灰度等级）变差，引起图像灰度严重畸变，必须予以校正，因此，逻辑板上配置了灰阶电压发生电路，该电路采用一系列幅度变成不成比例的预失真电压，对失真曲线进行校正。这系列的预失真电压又称为灰阶电压，它们相对公共电极电压可以是正值也可以是负值。事实上，大多数液晶屏上的像素电压在两极之间交替切换，使得液晶屏上的平均电压值为0V，避免与偏压相关的老化问题。灰阶电压经过缓冲电路后，进入液晶屏列驱动电路，在其内部根据像素信号的亮度情况，灰阶电压对其进行相应的补偿，使得加到液晶屏内部TFT源极的像素驱动信号进行预校正，从而完成图像的灰度校正。

1.3 DC-DC转换电路

液晶屏逻辑板是一个独立系统，为了保证系统能稳定工作，在边辑板上专门设置了一个DC-DC转换电路，它实际上就是一个独立的开关电源。液晶电视机主板送来的5V或者12V电源，经过DC-DC转换电路，产生逻辑驱动电路所需的VDD、VDA、VGL、VGH等电压。其中，VGH是液晶屏行电极驱动开门控制电压，其大小一般为18～24V；VGL是液晶屏行电极驱动关门控制电压，一般为-5～-6V；VDA是列驱动电路的工作电压，大小一般为9～16V，该电压不正常，会出现图像灰度异常的故障；VDD是时序控制电路所需要的工作电压，一般为1.8～3.3V，该电压不正常，会无图像显示。

1.4 源极驱动电路（列驱动）

源极驱动电路把时序控制电路送出来的RSDS信号转换成驱动TFT开关管源极的像素信号。该信号必须具有驱动液晶屏成像的几个特点。一是信号必须是以“行”为单位的并行信号；二是信号极性必须是逐行翻转的模拟信号（同一像素点相邻场信号是反相的）；三是信号的幅度变化必须是经过伽马校正后，符合液晶分子透光特性的像素信号。而源极驱动电路的作用就是将RSDS信号转为符合上述特点要求的源极驱动像素信号。

源极驱动电路对RSDS信号的转换过程非常复杂，其内部由移位寄存器电路、锁存器电路、D/A变换电路，以及伽马校正电路等组成，这些电路的正常工作，需要由时序控制电路产生的辅助控制信号（STH、CKH、POL）来配合完成。

1.5 栅极驱动电路（行驱动）

栅极驱动电路的作用是由上向下，逐行的触发液晶屏的行电极线，使液晶屏源极驱动电路送来的一排一排像素信号逐行向下的“着屏”，从而排列组合成图像。栅极驱动电路产生的正脉冲叫做VGH，它是一个逐行向下位移的触发脉冲。当这个脉冲到来某一行时，触发液晶屏中对应的行电极线连接的所有TFT开关管同时导通，由于VGH为电压幅度很高，约18～24V，能保证TFT开关管充分导通，把源极信号顺利加到控制液晶分子扭曲的电极板上，从而点该行中的所有像素。

当VGH脉冲离开某行电极线时，为了保证该行的TFT开关管的彻底关闭，需要在该行电极线上加标识为VGH一个负电压，一般选取-5V左右，保证TFT开关管立即转入关闭状态。行、列驱动电路的信号流程图如5所示。

2 逻辑板的故障检修

屏逻辑板出现故障时，液晶屏上会出现一些特殊的故障画面，例如花屏、图像缺损、图像灰度失真、图像撕裂、图像忽亮忽时间、图像左右颠倒、图像暗淡、白屏、满屏竖条、负像、图像上在噪波点等故障现象。

判断逻辑板是否正常可用数字万用表测量LVDS信号的直流电压或用示波器测量波形，如果发现直流电压拉低或无波形，则应拔掉LVDS信号连接插座，再检测主板端的LVDS信号直流电压是否恢复正常，如恢复正常的话，可初步判定为逻辑板损坏。

逻辑板出现故障时，首先检查逻辑板供电否正常；然后检查逻辑板上的芯片供电中否正常；再次检查逻辑板上VDD、VDA、VGH、VGL、Vcom；最后检查逻辑板上的LVDS接口和液晶屏屏接口是否正常。endprint