Драйвер матрицы что это
Обновлено: 06.07.2024
Разные технологии по-своему влияют на качество изображения в телевизорах. Каждый тип ЖК-дисплея имеет свои преимущества и недостатки, и выбор телевизора должен быть основан на том, как именно вы собираетесь его использовать.
В этой статье рассматриваются основные различия между двумя распространенными типами матриц ЖК-экранов: IPS и VA - а также то, как они влияют на качество изображения.
Различия между VA и IPS
ЖК или LCD (Liquid Crystal Display) дисплеи используются во многих телевизорах. Экран в них освещается LED подсветкой. Существует два распространенных типа дисплеев: c планарным переключением (In-Plane Switching или IPS) и с выравниванием по вертикали (Vertical Alignment или VA), и у них есть два основных различия. VA-экран обычно имеет высокую контрастность и узкий угол обзора. IPS, напротив - низкую контрастность и более широкий угол обзора. Это два основных различия между ними, и, по большей части, тип дисплея не влияет на другие аспекты качества изображения, такие как, например, пиковая яркость, цветовая палитра или точность цветопередачи.
В этой статье мы сравним два ЖК-телевизора: Sony X800H с дисплеем IPS и Hisense H9G с дисплеем VA. Из-за различных типов экранов у них есть три заметных различия в качестве изображения: угол обзора, контрастность и однородность черного цвета, поэтому мы рассмотрим каждый из них подробно.
Угол обзора
Эта характеристика определяет угол, под которым вы сможете смотреть на экран телевизора, не наблюдая при этом значительного снижения качества изображения. IPS-телевизоры здесь явно выигрывают, так как изображение остается точным при просмотре сбоку - на видео выше это прекрасно показано. Это их главное преимущество перед дисплеями VA. Большинство VA-телевизоров имеют заметную потерю качества при смещении от центра экрана при просмотре. Их небольшой угол обзора также будет проблемой, когда телевизор используется в качестве монитора: с близкого расстояния края экрана выглядят размытыми.
Победитель: IPS
Контраст
IPS-телевизор Sony X800H. Контраст 1083:1. Листайте вправо IPS-телевизор Sony X800H. Контраст 1083:1. Листайте вправоКоэффициент контрастности считается одним из наиболее важных факторов, когда оценивается качество изображения. Он определяет, насколько хорошо телевизор отображает черный цвет. Хорошая контрастность экрана позволяет получать глубокий черный цвет даже при просмотре в темном помещении. Однако, если коэффициент контрастности низкий, вы заметите, что черные цвета в темноте выглядят серыми.
Дисплеи VA в этом плане намного превосходят IPS, поэтому, если вы предпочитаете смотреть фильмы в темной комнате, вам, вероятно, стоит приобрести VA-телевизор. Таких телевизоров сейчас большинство из-за их основного преимущества в контрастности, а в моделях высокого класса встречается функция локального затемнения, которая дополнительно улучшает уровень черного. С другой стороны, хоть и на IPS-дисплеях черные цвета выглядят ближе к серым, в освещенном помещении эта разница практически не заметна.
На фото выше Hisense имеет гораздо лучшую контрастность. Оба фото сделаны при одинаковой яркости, но Hisense выглядит ярче за счет большего различия на изображении между самым глубоким черным цветом и самым ярким белым.
Победитель: VA
Однородность черного цвета
IPS-телевизор Sony X800H. Стандартное отклонение 1.532%. Листайте вправо VA-телевизор Hisense H9G. Стандартное отклонение 0.461% IPS-телевизор Sony X800H. Стандартное отклонение 1.532%. Листайте вправоТестирование однородности черного цвета проводится для того, чтобы показать насколько хорошо телевизор показывает темное изображение с ярким объектом на нем. В идеале мы должны видеть полностью черный экран с единственным освещенным крестом в центре - это очень важно при просмотре фильмов. Ни один ЖК-телевизор не обладает идеальной однородностью, и, в отличие от угла обзора и контрастности, однородность черного цвета зависит не только от типа дисплея. Тем не менее большинство VA-экранов имеют достаточно хорошую однородность, в то время как у IPS она довольно посредственная. Это не означает, что у каждого телевизора с дисплеем VA будет хорошая однородность - у разных моделей будут свои показатели. Улучшить однородность еще можно с помощью функции локального затемнения.
Как вы можете видеть на фото выше, у Sony есть заметные проблемы с однородностью, его подсветка тусклая. Весь экран выглядит синим из-за низкого коэффициента контрастности. Экран Hisense гораздо более однородный, и, хотя можно заметить блуминг по краям объекта в центре, эта проблема исчезает, если включено локальное затемнение.
Победитель: VA
Технические различия
Пиксели на IPS-телевизоре LG SK9000. Листайте вправо Пиксели на IPS-телевизоре LG SK9000. Листайте вправоЖК-экраны функционируют за счет небольших блоков жидких кристаллов, образующих пиксели. Эти кристаллы реагируют на электрический сигнал и меняют свое положение, пропуская при этом луч определенного цвета.
Кристаллы в IPS-дисплеях всегда выровнены по горизонтали. При получении сигнала они поворачиваются, чтобы пропустить свет от подсветки. Дисплеи VA имеют кристаллы, выровненные по вертикали. Для того, чтобы пропустить свет они перемещаются в горизонтальное положение. Однако, когда электрический ток не проходит через них, за счет вертикального выравнивания свет от подсветки блокируется гораздо эффективнее, тем самым обеспечивая лучшую контрастность и более глубокий черный цвет на экране.
Существует также еще один тип IPS-дисплея - Plane-to-Line Switching или PLS, который можно увидеть у телевизора Sony X800H. Этот тип дисплея был разработан компанией Samsung и технически работает так же, как IPS. При визуальном сравнении пиксели в IPS-экране будут выглядеть как геометрические шевроны, в VA - как прямоугольники, а в PLS - как цилиндрические капсулы.
Компоновка субпикселей
То, каким образом расположены пиксели влияет на четкость текста на экране. Многие IPS-дисплеи, такие как Sony X800H или LG SK9000, используют компоновку субпикселей RGB, а дисплеи VA имеют компоновку BGR (как на Hisense H9G). Расположение субпикселей напрямую не оказывает влияния на качество изображения, если вы не используете телевизор в качестве монитора. Некоторые приложения могут потребовать компоновку RGB, поэтому текст может выглядеть нечетким, если запускать их на телевизоре с другой компоновкой. В этом случае вам, возможно, потребуется увеличить масштаб текста, чтобы его прочитать.
Другие технологии
В отличие от ЖК-телевизоров, в OLED подсветка не используется - вместо этого пиксели подсвечиваются индивидуально. Это позволяет пикселям включаться и выключаться отдельно друг от друга, что обеспечивает идеальный черный цвет на экране. Однородность экрана в таком случае также будет превосходной, так как вокруг ярких объектов нет блуминга, который присутствует на ЖК-телевизорах. У OLED-телевизоров широкий угол обзора, превосходящий иногда некоторые IPS-дисплеи, поэтому OLED станут хорошим выбором, если вы часто собираетесь перед экраном большой компанией.
LED-телевизор Samsung KU6300 после тестирования на выгораниеSamsung в 2015 году выпустили телевизоры с квантовыми точками, которые позже, через два года, стали называться QLED. Эти телевизоры имеют слой квантовых точек между LED-подсветкой и ЖК-экраном и отличаются более широкой цветовой палитрой. Другие производители, такие как Vizio и TCL, также используют технологию квантовых точек на своих устройствах. Добавление этого дополнительного слоя не изменяет характеристик типа дисплея: VA-экран на TCL 6 Series/S635 2020 QLED по-прежнему имеет высокую контрастность и небольшой угол обзора. Хотя на большинстве телевизоров QLED установлены дисплеи VA, IPS также отлично работает с этой технологией.
VA-экран с широким углом обзора
На протяжении многих лет производители использовали различные методы для улучшения угла обзора на дисплеях VA, стремясь создать идеальный ЖК-телевизор без недостатков, присущих типу его матрицы. Хотя цель еще не достигнута, на рынке появилось несколько телевизоров, которые попытались объединить лучшее из обоих типов дисплеев. Первые телевизоры с технологией, расширяющей угол обзора, появились в 2018 году. В 2020 году некоторые модели высокого класса, например, Samsung Q90/Q90T QLED и Sony X950H, тоже получили эту технологию. Эти устройства уникальны - они обеспечивают заметно лучший угол обзора, чем их обычные VA-аналоги (хотя стоит отметить, что они все равно не дотягивают в этом плане до показателей, имеющихся у IPS). По контрастности они находятся где-то посередине между высококонтрастными VA и менее контрастными IPS. При включении функции локального затемнения, они передают достаточно глубокий черный цвет.
Ниже вы можете посмотреть видео, показывающие угол обзора телевизоров Samsung Q90T и Sony X950H. Изображение остается точным даже при большом угле на обоих телевизорах, но экран Samsung в целом выглядит лучше и передает более точную картинку при просмотре сбоку.
В процессе написания одного из обзоров, про использование китайской безделушки "а ля Ambilight", умерла матрица моего телевизора.
Умерла не совсем- появились полосы по экрану.
Восстановлению данный дефект практически не подлежит (сложно и далеко не на любом ТВ возможно). В мастерской Вам наверняка предложат замену матрицы (что очень недешево), ну а смотреть с полосами очень неприятно и раздражает.
Однако имеется относительно несложный вариант «ремонта» подобной неисправности :)
На самом деле «ремонтом» это называть не совсем правильно (поэтому в кавычках), но продлить срок службы поврежденной матрице вполне реально — тем более, что дефект возможно убрать практически полностью!
Любопытно, но об этом варианте «лечения» не знали даже мои знакомые «любители- ремонтники» телевизоров и пр. электроники, поэтому решил написать небольшой обзор — вдруг еще кому окажется полезным? :)
Мне, например, уже пригодилось! ;)
Для описываемого «ремонта» практически не нужны специальные знания, не будем вникать в «дебри» — нет необходимости, обойдемся лишь несколькими популярными терминами и фразами, для общего понимания того, что мы будем делать.
Нам не понадобятся специфические инструменты (включая даже паяльник и тестер!), но потребуется некоторая аккуратность и относительно «прямые руки».
Весь ремонт (у меня) занял от силы полчаса, и то, основное время было потрачено на кручение винтиков для разборки/сборки телевизора, а вернее его задней крышки.
Вот так выглядел мой экран после появления дефекта!
На самом деле имеются вариации проявления подобной неисправности — разного вида полосы, затемнения части экрана и т.п.
Так стал выглядеть после «ремонта» — как говорится, почувствуйте разницу!
Практически идеально, а те искажения, которые Вы возможно видите на фото, это явление интерференции (если я не ошибаюсь в названии физического явления), и они почти исчезнут, если кликнуть для просмотра полной версии изображения
Положительный эффект от подобного «лечения» я (как минимум) наблюдал на паре телевизоров от LG и одного Самсунга- так что попробовать однозначно стОит.
Начнем!? ;)
Сразу поясню: Мы не будем вносить никаких изменений в конструкцию и схему, которые могут нанести дополнительный вред остальной схеме телевизора!
Надо однако понимать, что никто не застрахован от собственной неосторожности! Если Вы случайно упустите «кирпич» на экран или экран на кирпич, или произойдут другие форс-мажорные обстоятельства — я не виноват! :)
Все работы Вы производите на собственный страх и риск! :)
Кроме того, имейте в виду опасность поражения электрическим током — после снятия задней крышки телевизора, становятся доступными опасные напряжения!
В тоже время описанные далее действия не является «панацеей» — в конкретно Вашем случае может оказаться другой неисправность, или конструкция телевизора…
Главное, что «попытка не пытка» ;) — и никаких необратимых действий Вы не производите!
Сначала нам надо отыскать плату тайминг контроллера (T-con) нашего ТВ.
Для этого НА ВЫКЛЮЧЕННОМ ОТ СЕТИ телевизоре снимаем заднюю крышку (откручиваем много-много винтиков).
При разборке желательно положить экраном на стол, застеленный мягким покрытием, чтобы не продавить/поцарапать экран.
T-con обычно можно определить по нескольким плоским шлейфам выходящим из него на матрицу, и входящему большому шлейфу от основной «материнской» платы. Шлейфы уходящие на матрицу в данном случае прикрыты, но мы и до них доберемся ;)
Вот она, необходимая нам плата. Чаще всего она имеет пару выходов шлейфов на матрицу (реже четыре).
По этим шлейфам (через дополнительные драйвера) происходит управление пикселами матрицы.
В процессе «ремонта» нам понадобится неоднократно отключать эти шлейфы. В общем-то ничего сложного нет, но для тех кто никогда с подобными не сталкивался лучше туда и не лезть необходимо подцепить, например ногтем, черную планку и потянуть вверх — она должна подняться вверх. После этого шлейф можно вытащить из разъема.
Для последующих действий понадобится полоска вырезанная из тонкой бумаги (я использовал кассовый чек).
Вначале используем полоску шириной около 5мм, длина произвольная (несколько см).
Накладываем ее на часть контактов разъема, прикрывая (изолируя) часть контактов, вставляем шлейф и защелкиваем замок. После чего включаем телевизор и смотрим результат.
В зависимости от того, какие именно контакты Вы прикрыли, изображение может иметь самые разнообразные искажения в виде вертикальных, горизонтальных полос или отсутствовать вовсе — не пугайтесь! :)
После каждой проверки выключаем ТВ, отщелкиваем замок разъема, вытаскиваем шлейф и сдвигаем полоску бумаги, и так до конца разъема, проходим по всем контактам… Добиваемся оптимального результата!
В данном случае удалось получить практически идеальный результат!
Белый экран без полос- наиболее видны они были именно на белом цвете. Некоторая неравномерность получается только на фото, в реальности все отлично!
Дополнительно -правый нижний угол, левый верхний угол
Тестовая картинка
«Дешево и вкусно!» ;)
Надо добавить, что данный способ практически идеально работает на «средних» размерах матриц (32-40). На более крупных, к одному из краев экрана возможно заметное падение быстродействия срабатывания пикселей, что может вызывать легкую размытость экрана или слабо выраженный эффект черезстрочности (что впрочем обычно уже не видно с небольшого расстояния).
Управление пикселами матрицы осуществляется специальными микросхемами — драйверами управления (TAB COF IC).
Эти микросхемы часто расположены на гибких шлейфах (так называемых «ушах») впаянных в стекло матрицы, либо на самой матрице, поэтому эта часть схемы мало пригодна для ремонта.
Выглядеть может например так
Проявление полос, это часто неисправность одного из драйверов, в нашем случае скорее всего он «пробит».
Средние и большие матрицы имеют удвоенное количество драйверов, они расположены с противоположных сторон экрана. По сути они включены параллельно, для уменьшения падения быстродействия срабатывания пикселей к концу строки, из-за увеличения сопротивления относительно длинных проводников.
В тоже время, для вполне нормальной работы не очень крупной матрицы, хватает драйверов и одной стороны — именно этим мы и пользуемся, при описанном выше, так называемом «ремонте» ;). Мы просто отключаем (изолируем) часть драйверов одной стороны, и матрица продолжает работать на исправных драйверах другой стороны.
Иногда, для этих же целей, ремонтники целиком отрывают эти так называемые «уши» на матрице- цель преследуется та же самая, но и не любая матрица имеет эти самые «ушки», да и добраться до них уже несколько сложнее.
Адаптеры интерфейса LVDS в наше время не редкость. Они позволяют превратить отдельно лежащую матрицу в работоспособный дисплей или вернуть к жизни монитор с отказавшим скалером. Матрицы бывают очень разные, поэтому адаптеры обычно надо прошивать под конкретную матрицу. Это затрудняет их использование, потому что подбор прошивки неочевиден, а сама процедура не всегда обходится без программатора.
В сегодняшнем обзоре — адаптер, который обходится без таких сложностей. Его настройка сводится к установке нескольких перемычек на плате.
Пример использования и некоторые трудности, с которыми при этом можно столкнуться — под катом.
Итак, Вы обнаружили одинокую LCD матрицу.
С чего бы начать процесс изготовления дисплея на её основе?
Естественно, с поиска документации.
Переворачиваем матрицу экраном вниз, вбиваем найденное на этикетке наименование в Гугл и внимательно читаем даташит.
В первую очередь нас интересует пункт «Features» раздела «General descriptions».
Помимо всего прочего там будет описан используемый LCD матрицей тип интерфейса. Здесь возможны варианты.
1. TTL интерфейс. Матрица когда-то стояла в очень древнем мониторе или ноутбуке. Единого стандарта не существует — плата управления проектировалась под конкретную матрицу. Использовать по назначению не получится, единственное, что можно в этом случае сделать — продать на барахолке. Возможно, кому-то этот артефакт и пригодится.
2. TMDS интерфейс. Матрицы с таким интерфейсом, насколько мне известно, использовались в Apple iMac G4, iMac G5 и ранних iMac Pro. Адаптер интерфейса не нужен — к DVI или HDMI такая матрица может подключаться напрямую.
3. eDP интерфейс. Матрицы от новых ноутбуков, Macbook Pro и iPad. К DisplayPort можно подключить через пассивный переходник, ко всему остальному — через активный конвертер стоимостью порядка $100.
4. LVDS интерфейс. Подавляющее большинство бывших в употреблении матриц от ноутбуков и мониторов. Подключаются без особых сложностей, адаптеры LVDS есть на любой вкус и кошелёк. Самые простые и дешёвые обрабатывают только VGA сигнал, те, что подороже, могут и DVI/HDMI переварить, и фильм с флэшки воспроизвести. Основной проблемой будет кабель между адаптером и матрицей. В общем, наш случай.
Начинаем приводить устройство в приличный вид.
Сначала возьмём и отрежем от платы управления подсветкой лишний текстолит, а то она на место старого инвертора не лезет.
На красном 6-контактном разъёме платы адаптера есть пара штырей, обозначенных BL и ADJ. с точки зрения логики на контакте BL должен поддерживаться высокий логический уровень во время работы адаптера, а на ADJ зависящие от установленного в меню уровня яркости сигнал PWM или постоянное напряжение. В реальности же на ADJ всегда при поданном на адаптер питании присутствует 3,3В, на BL на время работы появляется 5В, а яркость регулируется средствами матрицы, поэтому контакты LED_EN и LED_PWM на плате управления подсветкой можно соединить вместе. Нагрузочной способности вывода BL адаптера при этом не хватает, поэтому для выработки сигнала управления подсветкой пришлось использовать эмиттерный повторитель с делителем напряжения в качестве нагрузки.
После этого плату подсветки можно изолировать, а провода в жгуте к кнопочной панели заменить на МГТФ 0,12.
На данном этапе изделие выглядит следующим образом:
Вывод: адаптер вполне работоспособен и легко настраивается. Если не смущает отсутствие цифровых входов и несколько странная логика управления подсветкой — вполне можно покупать. В качестве тестера ЖК матриц за свою цену адаптер почти идеален.
Матрица имеет структуру похожую на сетку или матрицу..
Вертикально идут шины данных либо еще их называют столбцы. Они представляют из себя прозрачные проводники (прозрачные электроды). Они подключены сверху к столбцовому драйверу (дешифратору). По вертикальным шинам данных передается напряжение для открывания пикселя (тоесть яркость).
Горизонтальные линии - это строки (выборочные шины) в местах пересечения с вертикальными шинами данных они изолированы от них. Управляет этими шинами строчный дешифратор. Второе название счетчик-адресатор, либо просто драйвер горизонтальных шин. Горизонтальный драйвер подает импульс на ту строку в которую надо записать яркость.
Формирование изображения
Каждое перекрестие это один субпиксель. Запись яркости для матрицы FullHD можно представить как работу цикла. Сперва для 1920*3 транзисторов субпикселей вертикальным драйвером формируютсянапряжения, а затем проходит первый импульс от горизонтального драйвера и происходит запись этих напряжений в каждый субпиксель (напряжением заряжаются 1980*3 конденсаторов) "выполняется первая итерация цикла" и так опереация формирования напряжений и "записи" значений этих напряжений идет по циклу 1080 раз. Таким образом формируется полный кадр. Конденсаторы запоминают заряд пока не прорисуется вся матрица и не начнется новый кадр.
Строчные драйвера.
Строчные драйвера чаще располагаются на "ушках", либо располагаются прямо на стекле. И прикладывают напряжение на затворы транзисторов.
Сигналы драйвера:
1. STVI - импульс с частотой следования кадров или с частотой смены полей. Например у матрицы с частотой 100Гц это 100 полей в секунду.
2. STVO - выход сигнала для перехода на следующий драйвер.
3. CPV - сигнал строчной синхронизации. Идет на все боковые драйвера параллельно.
4. OE - Идет на все боковые драйвера параллельно.
5. VGH (Voltage Gate Hight)(Von) - Напряжение высокого уровня для открытия транзисторов. (18В - 28В)
6. VGL (Voltage Gate Low)(Voff) - Напряжение низкого уровня для закрытия транзисторов. (обычно -6, но бывает -8В или -9В) Если напряжение меньше -4, -3, или выше, то надо смотреть T-CON который формирует эти напряжения.
7. Vdd - Напряжение питания драйвера 3,3В
На ушах драйверов имеются пятачки - контрольные точки.
Столбцовые драйвера.
Они находятся в шлейфах от стекла к планке, либо к блоку T-CON.
Их количество зависит от конструкции самой матрицы. Каждый драйвер работает на определенную часть экрана.
Данные поступают на сдвиговой регистр, затем они сдвигаются и заполняют регистры (ячейки строки), далее данные постпают в ЦАП и затем в усиитель.
Отдельно стоит отметить работу ЦАП. Для свое работы ему необходимо опорное напряжение. Для формирования цветовой гаммы к нему подходит 14 напряжений (GAMMA, GMA1. GMA14). ЦАП выставляя на шину свои 8 бит смешивает эти напряжения и формирует необходимое для конкретной яркости напряжение. Встречается неисправность, ЦАПа, когда матрицу заливает одним цветом, например всё становится красным или зеленым. Эта неисправность может указывать на неправильную работу ЦАП.
На столбцовый драйвер приходят сигналы данных ODATA и EDATA они идут 24-битными и поступают на все столбцовые драйвера.
Для синхронизации есть импульсы:
SP - это стартовый импульс загрузки. Когда первый драйвер отработал SP поступает на второй драйвер.
CLK - частота с которой происходит запись в пиксель.
Синхроимпульсы, питание, ODATA, EDATA, GAMMA - все это формируется на модуле T-CON.
Автономный режим матрицы.
Этот режим нужен для проверки работоспособности матрицы и сокращения времени на диагностику. В автономном режиме матрица переходит в режим "самотестирования" показывает нам разноцветные поля, шахматное поле, серое поле, белое поле и.т.п.
Например если на экране после включения отображаются полосы, то подозрение может упасть как на матрицу, так и на Main Board и на T-CON.
Если в автономном режиме матрица нормально работает, то это говорит о том, что у нас нормально работают: матрица, драйвера, синхронизация, T-CON и в этом случае стоит искать неисправность например в Main Board.
Не все матрицы имеют автономный режим. Часто не бывает автономки у матриц samsunga.
Включение автономных режимов:
При включении автономных режимов во всех приведенных ниже случаях не забываем про подсветку она должна быть включена.
-У LG - Отключаем LVDS подаем питание на T-CON и матрица переходит в режим тестирования.
- Для включения автономного режима надо узнать какое напряжение идет на T-CON. Обычно это 12В, но бывает и 5В. Далее необходимо включить тестовый режим, для этого на T-CON обычно имеется контрольная точка, которая обычно обозначается (AGM, AGMODE, TEST). Эту контрольную точку можно попробовать замкнуть на корпус через резистор 1кОм, если режим не включился, то пробуем подать на эту точку 3,3 через 1кОм.
- Многие T-CON не имеют на борту кварцевого резонатора, потому для работы им всё же нужна шина LVDS, тогда мы её подключаем, питание в этом случае у нас идет через неё, а мы через резистор 1кОм проделываем описанную операцию с вышеуказанной контрольной точкой.
Неисправности драйверов.
1. С этими сигналами бывают самые серьезные неисправности. Эти сигналы и напряжения, а точнее проводники подводящие сигналы и напряжения к драйверам - обрываются. Обрываются они под стеклом матрицы. Они проходят под стеклом от столбцового драйвера к строчному. В этом случае необходимо продублировать оборвавшийся сигнал проводком, припаяв его на соответствующие пятаки. Также могут оюорваться проводники идущие от драйвера к драйверу от STI к STV. OE и CPV тоже могут отвалиться на пути к драйверу.
Читайте также: