海信液晶电视机T-CON电路原理分析

海信液晶电视机T-CON电路原理分析郝铭李方健编前语：近几年来，液晶电视机已大量进入平常百姓家中，已逐步取代CRT电视机，成为百姓购买电视机的首选。

仅从电视机的图像处理电路上看，液晶电视机与CRT电视机最大的不同，就是增加了时序控制（T-CON）电路，也称为逻辑板电路，这是液晶电视机维修中的难点。

本文将对T-CON电路的基本工作原理进行讲解，并以海信一款典型T-CON电路为例，对具体电路进行分析。

一、T-CON电路基本工作原理那么什么是时序控制电路？它在液晶屏中的作用是什么？它的电路组成有哪些呢？下面逐一进行介绍。

1、什么是时序控制电路CRT伴随着电视的发明已经近一个世纪，其活动视频图像信号的传输技术在不断的进步，但是终端图像的显示器件一直采用的是CRT。

同时，几乎所有视频图像信号的结构、标准都是以CRT的显示特点而设计、制定的，并一直沿用至今。

CRT的显示特点是利用荧光粉的余晖，把顺序着屏的像素信号采用行、场扫描的方式组合成图像，图1所示。

为了适应CRT的这个显示特点，在发送端也利用扫描的方式，在行、场同步信号控制下把图像分解成一个个像素，按照时间的先后顺序进行传送，并且在一行像素和一场像素的间隔处，插入行同步和场同步信号，这是一个模拟信号，是一个随时间变化的单值函数，是一个像素随时间而串行排列的图像信号。

图1 CRT图像显示方式液晶电视机采用TFT液晶屏作为图像显示器件，这是一种从结构上、显示原理上完全不同于CRT的显示器件，它是一种需要行、列驱动的矩阵显示方式，如图2所示。

所以液晶屏无法直接显示原来专门为CRT设计、制定的视频图像信号，但是只要在液晶屏的前端增加一个特殊的转换电路，也就是“时序控制器”，就可以使液晶屏显示出原来只有CRT才能显示的图像信号了。

这个“时序控制器”就是我们常说的时序控制电路，也称为逻辑电路、T-CON电路，是液晶屏可以正常显示目前视频图像信号的关键部件。

图2 液晶屏图像显示方式2、T-CON电路的作用CRT是扫描组合图像，液晶屏是矩阵显示组合图像。

CRT显示的是按时间顺序排列的串行像素信号，像素是按照时间先后一个一个的着屏，如图3所示。

而液晶屏显示的是一行一行并行排列的像素信号，像素是一排一排的着屏，如图4所示。

时序控制电路的主要作用就是要把图3所示的像素逐个“着屏”的视频图像信号，转换为图4所示的像素以行为单位，按一定的时间顺序逐行“着屏”的并行图像信号。

图3 CRT像素着屏方式图4 液晶屏像素着屏方式图像信号的转换，这是一个极其复杂、精确的过程，它需要先对信号进行存储，然后根据信号的标准及液晶屏的各项参数进行分析计算，根据计算的结果再按规定从存储器中读取预存的像素信号，并按照计算的要求重新组合排列读取的像素信号，成为液晶屏显示适应的信号。

在这个过程中，图像信号的时间过程、排列顺序都进行了重新的编排，完全改变了原来像素信号的时间顺序关系，所以此电路称为“时序控制电路”，其英语为Timer-Control，缩写为T-CON。

T-CON电路还要产生控制各个电路工作的辅助信号，重新编排的像素信号在辅助信号的协调下，施加于液晶屏驱动电路中，从而正确的重现出图像。

T-CON电路的位置就在液晶屏驱动电路和前端视频信号数字处理电路之间，在液晶电视机中，T-CON电路多设计为一块独立的电路板。

随着技术的发展，很多厂家把T-CON电路与前端信号处理电路集成一起，做到一块主板上，被称为T-CON整合方案；也有厂家把T-CON电路直接设计到了液晶屏周边的驱动PCB板上，从而进一步降低成本，提高了电路工作的可靠性。

T-CON电路如果出现故障，在液晶屏幕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、图像忽亮忽暗、左右颠倒、图像灰暗、白屏等故障现象，很多故障现象在CRT电视机中是见不到的。

对于这些故障的维修，必须对T-CON电路的工作原理有所了解，对T-CON电路中关键点的电压值、波形进行正确的测量，才能把故障排除。

3、T-CON电路的组成液晶屏的整体驱动电路包括时序控制电路、灰阶电压（伽马校正）发生电路、DC-DC 转换电路、屏源极驱动（列驱动）电路、屏栅极驱动（行驱动）电路等，其构成框图如图5所示。

图5 液晶屏驱动电路构成框图图5中虚线框内所示的部分，主要包括时序控制电路、灰阶电压发生电路、DC-DC转换电路几部分，通常做在一块独立的电路板上，这就是我们平时所说的“T-CON电路板”。

这块电路板把前端视频信号处理电路送来LVDS格式的图像信号，转换为液晶屏周边源极驱动和栅极驱动集成电路所需的RSDS格式的图像数据信号，同时还输出源极驱动、栅极驱动电路工作必须的驱动控制信号（STV、CKV、STH、CKH、POL），这些信号都加到了屏周边的驱动电路上，最终完成图像在液晶屏上的显示。

而广义范围的T-CON电路，除了上述的“T-CON电路板”外，还应该包括屏周边的列驱动电路和行驱动电路。

液晶屏的电极引线多达数千条，而向屏施加信号的行列驱动电路所在电路板（PCB）是在液晶屏生产厂家，使用专业热压设备，采用TAB方式将其直接连接在液晶面板的侧边上，作为液晶面板的一部分而整体出厂的，如图6所示。

所以当驱动电路板出现故障时，由于维修设备、电路元件所限，除了一些简单故障外，很多情况下是无法直接进行维修的，只能更换整块液晶屏，或是将屏送到专业液晶面板维修公司。

图6 液晶面板组成下面对整个T-CON电路中各部分单元电路的功能进行介绍。

（1）时序控制电路（T-CON）时序控制电路是整个T-CON处理电路的核心，其电路主要由一片专业T-CON处理芯片构成。

该电路把前端送来的LVDS信号经过逻辑转换，产生RSDS图像数据信号，以及后级驱动电路所需的STV、CKV、STH、CKH、POL等各种控制信号。

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，这些信号进入时序控制电路后，RGB基色信号转换成为RSDS图像数据信号，行、场同步信号转换转变成STV、CKV、STH、CKH、POL等控制信号。

在转换的过程中，根据不同的屏分辨率、屏尺寸、屏特性，其转换计算方法是不同的，这主要是由软件来进行控制的。

（2）灰阶电压发生电路（伽马校正）对于液晶显示屏，其源极驱动电路会向屏列电极施加一个幅度变化的像素信号电压，而该电压的变化与屏产生光点亮度的大小是一个严重畸变的非线性变化关系，呈现一个类似S 形的曲线，如图7所示。

图7 灰度失真曲线从图7可以看出，当电压等分变化时，液晶屏透光率变化中间拉长，两边压缩。

在图像信号电压低亮度和高亮度时，出现了液晶屏透光率变化迅速的现象，而在图像信号电压在中等亮度时，屏透光率变化非常缓慢，这样重现的图像会出现非常难看的灰度（层次）失真，是必须要解决的。

因此，在液晶屏的T-CON电路中，针对这种失真现象专门设计了一个电压校正电路，它采用一系列幅度变化不成比例的预失真电压，对失真曲线进行校正。

这一系列的电压我们称为灰阶电压，而产生灰阶电压的电路称为灰阶电压发生电路。

灰阶电压组成的校正曲线如图8所示。

图8 灰阶校正曲线从图8可以看出，当屏透光率等分变化时，校正电压在图像中间亮度区域进行压缩，变化加速，而在图像信号低亮度和高亮度区域时，校正电压变化缓慢。

用这一系列变化的灰阶电压对图像像素信号所携带的不同亮度信息进行赋值，以纠正液晶屏的图像灰度失真。

这个矫正过程就叫伽马校正，相关电路也称为伽马校正电路。

灰阶电压发生电路产生的一系列幅度变化不成比例的预失真电压，经过缓冲电路后，首先进入液晶屏源极驱动集成电路，每一个变化等级电压再经过16等分，使总级数达到256级（8位屏）。

在源极驱动集成电路内部，根据像素信号所携带的亮度分量，灰阶电压对其进行相应的赋值，使得加到液晶屏内部TFT源极的像素模拟驱动信号进行预校正，从而完成图像显示的伽马校正。

（3）DC-DC转换电路液晶屏逻辑驱动电路是一个独立系统，这部分电路工作需要各种电源供电，如VDD供电、栅极驱动供电（VGH、VGL）、伽马基准电压（VDA）等。

为了保证该系统的稳定工作，在T-CON电路中，专门设置了一个独立的开关电源电路，该开关电源把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。

这个DC-DC转换电路输出要求无干扰、电压精度高，是一个专门为逻辑驱动系统供电的开关电源电路，也有资料将其称为TFT屏偏压供电电路。

由于供电电路的工作特性，DC-DC电路同样也是T-CON板上故障率最高的电路，该电路出现故障，会导致各种奇特的故障现象，所以在维修T-CON板时，DC-DC电路是首先需要检查的。

（4）源极驱动电路（列驱动）源极驱动的像素信号是由串行排列的图像数据信号（RSDS）经转换获得，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（Gamma）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。

源极驱动电路对信号进行转换的过程非常复杂，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。

图9是驱动电路的信号流程图。

图9 液晶屏驱动电路信号流程图（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。

栅极驱动电路产生一个逐行向下位移的触发脉冲，以便触发液晶屏该行电极线连接的所有TFT开关管同时导通。

当这个正脉冲到来时，为了使TFT开关能充分导通，需要正脉冲电压有较高的电压幅度，约+25V～+35V，从而把源极信号顺利加到控制TFT分子扭曲的电极板上，该正电压在电路中标识为VGH。

当触发脉冲离开电极线时，为了保证TFT开关的彻底关闭，需要行电极线上的电压为负电压，一般选取-5V左右，从而使用控制TFT分子立即转入关闭状态，该负电压在电路中标识为VGL。

除了VGH、VGL电压外，栅极驱动电路内部的移位寄存器电路，还需要时序控制电路送来的辅助信号（STV、CKV），在这些电压及信号的配合下，行驱动电路产生一个逐行移位的触发信号，控制屏逐行显示出图像。

二、海信T-CON电路介绍T-CON电路作为液晶电视机的关键电路，其核心技术一直被日韩企业及台湾地区液晶面板生产企业所掌握，一般都将其作为液晶面板的一个组成部分，直接提供给国内的电视机生产厂家。