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
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.
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
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
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
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 }