Неисправная телевизионная матрица: причины, признаки поломки

Тайминг контроллер включает в себя

• Процессор для обработки входных конвейеров данных LVDS в независимые конвейеры R, G, B и сигналы синхронизации для горизонтальных и вертикальных драйверов матрицы. Процессор обменивается информацией с оперативной памятью ОЗУ и Eeprom ПЗУ. Фиксированное напряжение питания 5 или 12 вольт, подаваемое с системной платы, преобразуется в несколько вторичных напряжений, необходимых для работы контроллера, с помощью DC/DC преобразователей.
• Формирователь опорных напряжений для ЦАП драйверов, которые обеспечивают необходимую кривизну гистограммы изображения. Иначе этот процесс называют гамма коррекция.
• Узел формирования напряжений для питания драйверов, выполненный обычно на ШИМ-контроллере и ключевом полевом транзисторе.

Диагностика и ремонт T-con

Диагностировать неисправность в тайминг котроллере бывает порой чрезвычайно трудно. Дело в том, что связь этого блока с основной платой и жк матрицей настолько велика, что визуально определить, что является источником дефекта иногда не представляется возможным. Только измерения в контрольных точках T-con могут косвенно говорить о его неработоспособности. При самостоятельном ремонте контроллера матрицы необходимо обладать большим объемом информации, которую при внимательном и кропотливом поиске может предоставить Интернет. Сам контроллер считается неотъемлемой частью жк панели, а электрические схемы на этот блок производители не предоставляют. Эта ситуация заставляет телемастера при починке этого узла руководствоваться прежде всего своим профессиональным чутьем и опытом подобных ремонтов.

Если ваш телевизор стал показывать слабоконтрастное, негативное, белесое изображение с муарами различных оттенков на светлых или темных участках картинки, велика вероятность в том, что блок контроллера матрицы работает некорректно. Чтобы исключить влияние материнской платы и провести диагностику, многие производители жк матриц предусматривают включение T-con в автономный режим. При этом снимается шлейф, соединяющий эти платы, на контроллер подается только напряжение питания и путем замыкания сервисных контактов панель вводится в тестовый режим. При исправности жк панели и тайминг контроллера на экране наблюдается самодиагностика панели в виде чередующихся цветных полей и полос, как с генератора испытательного телевизионного сигнала. У каждого наименования жк панели метод вхождения в режим теста свой.

Чтобы исключить влияние жк панели на контроллер матрицы при проведении измерений напряжения питания драйверов или опорных напряжений для ЦАП драйверов, применяют кратковременное отсоединение шлейфов, одного или двух, на жк панель. По характеру изменения показаний приборов и визуальному восприятию изображения на экране можно делать определенные выводы о причинах неисправности. Для достоверного контроля работоспособности узла при проведении замеров необходим контроль наличия, формы, амплитуды, частоты и скважности импульсов, который можно осуществить с помощью осциллографа. Наличие осциллографа облегчает поиск дефекта и всегда применяется для диагностики в стационарном сервисном центре.

В некоторых случаях сомневаться в исправности контроллера матрицы приходиться в отсутствии изображения при темном или очень светлом (белом) экране монитора. Необходим контроль прохождения питающего напряжения с основной платы и формирования вторичных напряжений преобразователями DC/DC в самом блоке. Иногда проблемы с тайминг контроллером, да и с самой матрицей могут возникнуть по вине владельца слишком аккуратного, протирающего экран телевизора слишком влажной салфеткой, или, наоборот, неаккуратного, пролившего жидкость на жк панель или внутрь устройства. При попадании влаги на матрицу могут наступить непоправимые последствия в виде разрушения токопроводящих шлейфов, их коррозии, замыкания драйверов и выходу из строя контроллера матрицы из-за критического нарушения режима его работы.

Ремонт тайминг контроллера не предусмотрен производителем жк матриц, только его замена. Поэтому и не предоставляется техническая информация по восстановлению блока и отсутствуют схемы на него. Однако, у нас в мастерской используется  на компонентном уровне без замены блоков и плат. При восстановлении используется техническая информация в виде «даташитов» — описаний, характеристик, схем подключения компонентов, входящих в состав контроллера, что позволяет телемастеру с успехом провести ремонтные работы на таком непростом блоке современного телевизора, как T-con.

LCD-матрица. Принцип работы жидкокристаллической панели.

«Сердцем» любого жидкокристаллического монитора является LCD-матрица (Liquid Cristall Display). ЖК-панель представляет из себя сложную многослойную структуру. Упрощенная схема цветной TFT LCD-панели представлена на Рис.2.

Принцип работы любого жидкокристаллического экрана основан на свойстве жидких кристаллов изменять (поворачивать) плоскость поляризации проходящего через них света пропорционально приложенному к ним напряжению. Если на пути поляризованного света, прошедшего через жидкие кристаллы, поставить поляризационный светофильтр (поляризатор), то, изменяя величину приложенного к жидким кристаллам напряжения, можно управлять количеством света, пропускаемого поляризационным светофильтром. Если угол между плоскостями поляризации прошедшего сквозь жидкие кристаллы света и светофильтра составляет 0 градусов, то свет будет проходить сквозь поляризатор без потерь (максимальная прозрачность), если 90 градусов, то светофильтр будет пропускать минимальное количество света (минимальная прозрачность).

Принцип работы LCD-панели

Рис.1. ЖК-монитор. Принцип работы LCD-технологии.

Таким образом, используя жидкие кристаллы, можно изготавливать оптические элементы с изменяемой степенью прозрачности. При этом уровень светопропускания такого элемента зависит от приложенного к нему напряжения. Любой ЖК-экран у монитора компьютера, ноутбука, планшета или телевизора содержит от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов таких ячеек, размером долей миллиметра. Они объединены в LCD-матрицу и с их помощью мы можем формировать изображение на поверхности жидкокристаллического экрана.

Жидкие кристаллы были открыты еще в конце XIX века. Однако первые устройства отображения на их основе появились только в конце 60-х годов XX века. Первые попытки применить LCD-экраны в компьютерах были предприняты в восьмидесятых годах прошлого века. Первые жидкокристаллические мониторы были монохромными и сильно уступали по качеству изображения дисплеям на электронно-лучевых (ЭЛТ) трубках. Главными недостатками LCD-мониторов первых поколений были:

• — низкое быстродействие и инерционность изображения;
• — «хвосты» и «тени» на изображении от элементов картинки;
• — плохое разрешение изображения;
• — черно-белое или цветное изображение с низкой цветовой глубиной;
• — и т.п.

Однако, прогресс не стоял на месте и, со временем, были разработаны новые материалы и технологии в изготовлении жидкокристаллических мониторов. Достижения в технологиях микроэлектроники и разработка новых веществ со свойствами жидких кристаллов позволило существенно улучшить характеристики ЖК-мониторов.

Устройство и работа TFT LCD матрицы.

Одними из главных достижений стало изобретение технологии LCD TFT-матрицы – жидкокристаллической матрицы с тонкопленочными транзисторами (Thin Film Transistors). У TFT-мониторов кардинально возросло быстродействие пикселей, выросла цветовая глубина изображения и удалось избавиться от «хвостов» и «теней».
Структура панели, изготовленной по TFT технологии, приведена на Рис.2

Структура ЖК-панели

Рис.2. Схема структуры TFT LCD матрицы.
Полноцветное изображение на ЖК-матрице формируется из отдельных точек (пикселей), каждая из которых состоит обычно из трех элементов (субпикселей), отвечающих за яркость каждой из основных составляющих цвета — обычно красной ^®, зеленой (G) и синей (B) — RGB. Видеосистема монитора непрерывно сканирует все субпиксели матрицы, записывая в запоминающие конденсаторы уровень заряда, пропорциональный яркости каждого субпикселя. Тонкопленочные транзисторы (Thin FilmTrasistor (TFT) — собственно, поэтому так и называется TFT-матрица) подключают запоминающие конденсаторы к шине с данными на момент записи информации в данный субпиксель и переключают запоминающий конденсатор в режим сохранения заряда на все остальное время.

Напряжение, сохраненное в запоминающем конденсаторе TFT- матрицы, действует на жидкие кристаллы данного субпикселя, поворачивая плоскость поляризации проходящего через них света от тыловой подсветки, на угол, пропорциональный этому напряжению. Пройдя через ячейку с жидкими кристаллами, свет попадает на матричный светофильтр, на котором для каждого субпикселя сформирован свой светофильтр одного из основных цветов (RGB). Рисунок взаиморасположения точек разных цветов для каждого типа ЖК-панели разный, но это отдельная тема. Далее, сформированный световой поток основных цветов поступает на внешний поляризационный фильтр, коэффициент пропускания света которого зависит от угла поляризации падающей на него световой волны.

Поляризационный светофильтр прозрачен для тех световых волн, плоскость поляризации которых параллельна его собственной плоскости поляризации. С возрастанием этого угла, поляризационный фильтр начинает пропускать все меньше света, вплоть до максимального ослабления при угле 90 градусов. В идеале, поляризационный фильтр не должен пропускать свет, поляризованный ортогонально его собственной плоскости поляризации, но в реальной жизни, все-таки небольшая часть света проходит. Поэтому всем ЖК-дисплеям свойственна недостаточная глубина черного цвета, которая особенно ярко проявляется при высоких уровнях яркости тыловой подсветки.

В результате, в LCD-дисплее световой поток от одних субпикселей проходит через поляризационный светофильтр без потерь, от других субпикселей — ослабляется на определенную величину, а от какой-то части субпикселей практически полностью поглощается. Таким образом, регулируя уровень каждого основного цвета в отдельных субпикселях, можно получить из них пиксель любого цветового оттенка. А из множества цветных пикселей составить полноэкранное цветное изображение.

ЖК-монитор позволил совершить серьезный прорыв в компьютерной технике, сделав ее доступной большому количеству людей. Более того, без LCD-экрана невозможно было бы создать портативные компьютеры типа ноутбуков и нетбуков, планшеты и сотовые телефоны. Но так ли все безоблачно с применением жидкокристаллических дисплеев?

Что такое пиксель в телевизоре?

Создание LCD панели очень сложный процесс и технологий воспроизведения информации на основе жидких кристаллов существует немало. Жидкокристаллические дисплеи используются практически во всех цифровых устройствах (компьютеры, телевизоры, фотоаппараты, телефоны, навигаторы…) и в наши дни уже немыслима жизнь без них. Все эти цифровые устройства с технологией LCD прочно вошли в нашу жизнь, а вместе с ними и вошла проблема первостепенной важности — битые пиксели.

Основой для LCD технологии послужили жидкие кристаллы, через которые пропускается свет для получения изображения. Чаще всего наружные слои LCD панели сделаны из стекла, а уже между ними и поляризационными фильтрами размещают тонкопленочный транзистор, панель цветового фильтра, слой жидких кристаллов с типовым модулем подсветки внутри (задняя, боковая…). Во время работы телевизора свет проходит через слой жидких кристаллов и телезритель видит изображение из пикселей выкрашенные в разные цвета.

Каждый пиксель состоит из трех субпикселей (красного, зеленого и синего цвета) с помощью которых жидкокристаллический дисплей способен различить миллионы цветов и оттенков. Молекулы жидких кристаллов ведут себя как молекулы жидкого вещества, находясь постоянно в движении, но как и положено кристаллам их ориентация остается не изменой. Ориентация меняется только под воздействием электрического поля.

Пиксель — это самый маленький элемент цифрового изображения или матрицы дисплеев, который представляет из себя неделимый объект прямоугольной или круглой формы и формирует изображение на экране.

Как только это условие начинает выполняться, субстанция в виде жидких кристаллов начинает менять ориентацию, вплоть до выборочного изменения субпикселя. Кристаллы здесь играют роль оптических линз, которые изменяют поляризацию световых волн. По такому принципу работает каждый пиксель в жидкокристаллической панели.

Причины появления битых пикселей.

В современных телевизорах как правило используется активная матрица, а количество пикселей в жидкокристаллических дисплеях просто огромно и гарантировать исправность каждого из них просто невозможно. Для того чтобы появился битый пиксель на телевизоре достаточно чтобы управляющий транзистор вышел из строя или субпиксель застрял в одном положении.

В первом случае восстановить черные битые пиксели (неработающий транзистор) собственными силами, без соответствующих навыков и оборудования не получится. Читал как-то, что в заводских условиях можно просто выжечь испорченный транзистор при помощи лазера. Конечно же, вернуть рабочее состояние такому пикселю не получится, но зато он будет менее заметным для глаз человека. Не знаю насколько это правда… Возможно есть и другое более доступное решение для восстановления такого типа битого пикселя, но я думаю что такой дефектный пиксель не «лечится». Этот тип битого пикселя имеет вид черной точки и будет особенно виден на экране с белым и светлым фоном.

Во втором случае, дефект битого пикселя можно устранить программным способом или путем физических манипуляций в домашних условиях. Этот дефект битого пикселя называют «застрявший пиксель» и проявляется он в виде светлой или цветной точки на экране. А вызвано это тем, что субпиксель застрял в одном из положений и светится одним цветом на дисплее. Как убрать такие битые пиксели я расскажу вам дальше. Кстати, иногда появившиеся битые пиксели могут сами через время исчезнуть.

Причинами возникновения битых пикселей может быть как производственный брак, так и несовершенство технологии. Да, уважаемый читатель, ничего не совершенно в этом мире. Нужно сказать, что существуют стандарты регламентирующие количество допустимых дефектов матрицы (битых пикселей) при наличии которых цифровое устройство не будет признано браком. А значит вы его по гарантии или как брак вернуть в магазин не сможете. Поэтому обязательно тестируйте телевизор на битые пиксели при покупке.

Допустимое количество битых пикселей.

Определяется допустимое количество битых пикселей на жидкокристаллической матрице с помощью специальной спецификации ISO 13406-2 (в России — ГОСТ Р 52324-2005). Следует сказать, что этот документ содержит около 150 страниц и регламентирует не только дефектные пиксели, но и определяет ряд других требований таких как степень отражения, уровень яркости и контрастности, читаемость текста, коэффициент заполнения, равномерность подсветки и цветовых заливок, мерцание и блики…

В наши дни все именитые бренды и производители придерживаются стандарта ISO 13406-2, потому что создания жидкокристаллической матрицы очень дорогой и трудоемкий процесс, а протестировать собранную панель на наличие дефектных пикселей можно только после полного изготовления. В связи с этим, производители стараются как можно реже отбраковывать такую продукцию относя ее после теста к одному из четырех классов качества. Сама спецификация  ISO 13406-2 определяет четыре класса (class I, class II, class III или class IV).

Что такое телевизионная матрица?

Матрица в телевизоре — это система тонких проводников, наложенных друг на друга в виде сетки. Изнутри она заполнена жидкими кристаллами, на которые подается напряжение с помощью электродов (проводников). Под воздействием электрического заряда кристаллы приобретают определенный цвет, благодаря чему на экране телевизора появляется яркое, четкое и красочное изображение.

Современные производители бытовой техники используют различные виды элементов, отличающихся технологией изготовления и особенностями работы. Чаще всего в жидкокристаллических (LCD) телевизорах применяются следующие три типа матриц:

Тип	Преимущества	Недостатки
TN	Низкая себестоимость, незначительное потребление электроэнергии	Маленькие углы обзора, относительно небольшой срок службы
IPS	Большие углы обзора, высокое качество изображения, комфортный и безопасный для глаз уровень излучения	Высокая себестоимость, не насыщенный черный цвет, недостаточная контрастность
VA	Насыщенный черный цвет, хорошая цветопередача, оптимальное соотношение цены и качества	Недостаточная яркость (по сравнению с IPS)

Наиболее подвержены поломкам TN матрицы — на них появляются «битые» пиксели, картинка раздваивается. Но столкнуться с некачественным изображением может владелец любого телевизора, вне зависимости от установленных комплектующих.

Причины неисправности

Матрица отвечает за вывод картинки на экран и является одним из основных элементов LCD‑телевизоров. Производители уделяют большое внимание качеству данного узла: при соблюдении правил эксплуатации, он может прослужить 10‑15 лет без потери яркости, четкости и контрастности изображения.

Чаще всего к неисправности данного элемента приводят следующие факторы:

• Сильный удар по экрану — нарушает целостность проводников.
• Попадание воды — вызывает замыкание, в результате которого отдельные электроды теряют функциональность.
• Заводской брак — некачественная сборка обычно проявляется через месяц‑два после покупки техники.

Если видимых повреждений нет, точно установить причину неисправности можно только после сервисной диагностики.

Как устроено соединение шлейфа с матрицей

Ниже приведены разные схемы, передающие одну мысль — для соединения контактов гибкого шлейфа с напыленными контактами матрицы, применяется. Внутри этого скотча (по моему мнению) содержатся проводящие шарики, расположенные на достаточном расстоянии между друг другом, чтобы не было электрического контакта. Контакт появляется при нагревании и сжимании скотча — шарики сближаются и появляется проводимость.

Нужно помнить, что на гибкий шлейф ставится дешифратор и проблема может быть в месте соединения шлейфа и дешифратора.

Разбор устройства и устранение проблемы

Очень важно процедуру разбора проводить очень аккуратно, чтобы не повредить другие компоненты устройства и не сделать ремонт телевизора непомерно дорогим. Особенно важно проявлять осторожность при извлечении самого экрана, ведь разрыв ведущего к нему шлейфа потребует, как и в случае с физическим разрушением, полного замена матрицы.

Увы, но такой ремонт не всегда можно назвать выгодным решением, ведь с учётом его стоимости куда разумнее будет приобрести новую модель. Точная цена зависит от особенностей матрицы, наличия других дефектов, а также доступности нового экрана в продаже.

Перед разбором телевизора нужно подготовить достаточно места на большом столе. Пространства должно быть минимум в 2.5-3 раза больше, чем габариты устройства. Это необходимо для удобного перекладывания разных элементов, как винты, платы, а также сама матрица. Также рекомендуется подстелить на место, где будут проводиться все процедуры, кусок картона или плотную мягкую ткань, которая защитит дисплей от царапин, сколов и других повреждений.

Затем телевизор кладётся на стол экраном вниз и по периметру корпуса откручиваются винты, удерживающие крышку. После этого она должна легко сниматься, но иногда также потребуется найти дополнительный фиксатор и выставить его в другую позицию. Выполнив данную процедуру, переверните телевизор и снимите переднюю раму с защёлок, что поможет вам получить доступ к матрице. В некоторых случаях получить доступ к внутренностям ТВ можно не с задней, а с передней части, что зависит от конструкции устройства.

Если вы случайно пролили на телевизор напиток (кофе, газировку и так далее), после чего на экране появились артефакты изображения, то иногда для восстановления работоспособности ТВ достаточно прочистить ведущие к дисплею шлейфы. В этом случае из инструментов, кроме отвёрток для разбора, вам понадобится только обычный ластик. Однако этот способ не поможет при физических повреждениях.

Замена матрицы

Когда корпус полностью снят, вы увидите перед собой металлический каркас матрицы, на котором закреплена вся электроника и соединённые с ней шлейфы.

Последние нужно очень аккуратно отсоединить, чтобы не допустить обрыва. Замена ЖК матрицы в телевизоре – хрупкий процесс. Затем откручиваются все винты, на которых закреплены материнская плата, блок питания и другие компоненты.

Совет! Чтобы не запутаться в последующей сборке можете предварительно сфотографировать размещение всех элементов телевизора.

После того, как все комплектующие модели отключены от матрицы, нужно распаковать новый экран и в обратном порядке закрепить на нём все платы, шлейфы и динамики. Как только все модули окажутся на своих местах, можно приступать к установке рамки и крышки на место, а также последующей проверке работоспособности устройства.

Диагностика неисправности LED подсветки

Ремонт LED подсветки матрицы телевизора LG начнем с подготовки рабочего места, так как при разборке телевизора нам понадобиться отдельный стол, на который будем слаживать такие хрупкие детали как матрица и светофильтры. Всегда с трепетом ремонтирую такие телевизоры, так как одно неверное движение может отправить матрицу в утиль.

Уложив телевизор, отвинтил все болты по периметру крышки.

Телевизор после разборки

Сняв крышку, решил измерить напряжение на LED драйвере в момент включения.

Разъем на LED светодиоды

В момент включения напряжение поднималось до 130 вольт, после чего потихоньку упало до нуля. Такое поведение драйвера является нормальным, так как при отсутствии нагрузки, тот переходит в защиту и выключает питание.

Полная разборка телевизора. Пошаговая инструкция

Подтвердив неисправность именно подсветки, приступил к полной разборке телевизора.

Сначала, отключил шлейфы идущие на плату T-CON и MAIN плату, после чего отвинтил и снял эти платы.

Отключение шлейфа на плату T-CON

Сняты платы блока питания и MAIN

Снимаем защиту платы T-CON

С платой  T-CON тоже проблем не появилось. Аккуратно от щелкнул шлейфы, которые шли на дешифраторы матрицы и снял плату  T-CON.

Отключение шлейфов платы T-CON

Шлейфы отключены, а плата снята

Далее, отвинтил болтики которые держали защиту дешифраторов матрицы, после чего снял ее и отложил в сторону.

Снятие планки защиты дешифраторов

ДАЛЕЕ ДЕЛАЕМ ВСЕ ОЧЕНЬ И ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО!!!

1. Переворачиваем корпус матрицей к верху, после чего аккуратно отщелкиваем переднюю металлическую рамку.
   Отщелкиваем эти защелки по периметру Если что-то сразу не снимается, ни в коем случае не применяем силу. Рассматриваем хорошо все крепления, ищем мешающую защелку, только потом снимаем рамку.
2.  После снятия рамки, необходимо освободить дешифраторы с резиновых держателей.
   Дешифраторы еще не сняты с защелок

   Делаем это тоже очень аккуратно, сначала освобождаем нижнюю часть дешифратора, после чего без усилий тот должен повиснуть на шлейфе.

   

   Дешифраторы сняты с защелок
3. Снимал матрицу я вместе с пластмассовой рамкой. Так как рамка плотно сидит на защелках, я нарезал с остатков тонкого пластика квадраты, и вставил под защелку, между пластмассовой частью и металлической, тем самым освободив все защелки по периметру.

1. После этого рамка вместе с матрицей полностью снялась. Класть снятую матрицу необходимо на заранее подготовленное место, при этом уделить особое внимание шлейфам, чтобы те ни коем образом не повредить.
2. После снятия рамки, убираем пленки. Делаем это просто, перем за самый нижний слой (там находиться слой по типу орг. стела), и убираем с телевизора.
   Добрались к светодиодам
3. Теперь необходимо снять отражающую пленку. Она держится на при помощи поддерживающих клипс.
   Поддеваем клипсу

   

   Клипса снята

На этом разборка завершена.

Определение неисправных светодиодов

После разборки, увидел что предыдущие мастера вырезали из планки неисправные светодиоды, после чего на их место установили светодиоды из других планок. Сделали это хорошо, никаких нареканий на качество проделанной работы нет.

Светодиоды, которые были заменены в предыдущем ремонте

Вид ближе

Для поиска неисправных светодиодов использовал лабораторный блок питания. На кончики крокодилов установил две тонкие швейные иглы.

Подготовка к проверке

Для определения номинала светодиодов, сначала выставил напряжение около 3-х вольт и проверил светиться ли светодиод. Далее, поднял напряжение да 5 вольт с копейками, и повторил проверку. Светодиод загорелся, и это означало что используются светодиоды номиналом в 6 вольт.

Проверка светодиодов

Таким образом проверил все светодиоды, и нашел всего один неисправный. На этом этапе необходимо согласовать с владельцем тип ремонта.

При ремонте подсветок, лучше менять все светодиоды, так как в любом случае старые светодиоды могут выйти из строя в любой момент, что приведет к повторному ремонту. Если нет желания менять светодиоды, можно заказать полностью планки.

Владелец выразил желание установить новые планки. Так как в наличии их нет, заказал их в Китае на его имя. На время ожидания, телевизор было решено восстановить, заменив всего один светодиод. После повторной поломки, владелец уже приедет с планками для замены, и это сократит время ремонта до минимума. Правда когда произойдет данная поломка неизвестно, возможно телевизор будет работать очень долго