液晶電視 LCD TV-內部拆解話當年

前幾天接到一位朋友來電,說他有一台55吋 液晶電視 故障,公司同事都看了一遍怎麼就是開不起來,問我有沒有興趣修理。由於我沒拆過液晶電視,加上這是很要好的朋友就答應了,否則一般我只修自己的東西。

液晶電視 有夠大

我到現場也簡單插電測試一下,電源燈完全沒反應,看來真的要好好檢查一下,就直接扛上車了。這台電視的尺寸真是大,花了我好些功夫才搬回家裡,我放了一張A4紙放在右上角來比一下,如下圖。

55吋的 液晶電視, 尺寸真大
55吋的 液晶電視, 尺寸真大

拆開背蓋之後發現裡面其實很空曠,只有3片主要的電路板如下圖,其它還有一些小型電路板,整體來說玻璃面板占了最大的體積與重量,用來固定它的金屬材料重量也不輕。

液晶電視 內部還滿空曠的
液晶電視 內部還滿空曠的

既然沒電就先從電源下手吧,下圖就是電源電路板,左邊是插進來的電源線,下方連接著彩色的電線到右下方,那裡竟然有個黑色圓柱狀的抗干擾磁環Ferrite Choke,通常這種Choke是放在產品外面的,難不成下方還有個隱藏版電路?

電源電路板的右下方有抗干擾磁環
電源電路板的右下方有抗干擾磁環

我繼續往下看才發現了一個驚人的事實,在Ferrite Choke下方安裝了一個開關如下圖,而且開關的位置在OFF! 不會吧,弄半天該不會只是這個沒打開?

電視下方有個隱密的開關
電視下方有個隱密的開關

於是我把開關打開、按下電源鈕,面板的小小LED亮了,過了幾秒鐘背光板也亮了,靠! 這根本是個烏龍事件嘛。所謂樹大有枯枝,人多有白癡,大概就是這個情況,一群人經手竟然沒人發現電視下面有開關,包括我在內實在該檢討。

是說我也很少看到電視還另外做一個開關,很習慣的就當它沒有開關了。既然都拆開了,那我就來介紹一下 液晶電視 內部的電路功能吧,順便講一些歷史故事。

電源電路

下圖是電源電路板,中間的黃色方塊就是變壓器,現今的變壓器已經不若以往這麼大顆,原因是現在的電源大都採用交換式電源SMPS,這裡講的”交換”並不是交易exchange的意思,而是開關Switch的意思,而開關為何會翻譯成”交換”,那是因為早期用最多開關Switch的地方是在電信機房,它們要負責接通兩個不同地方的對話,達成資訊的”交換”,所以電信機房也稱作交換機機房。

液晶電視 的交換式電源
液晶電視 的交換式電源

回到交換式電源,它的優點在於體積小,主要在於變壓器的體積,變壓器能變成那麼小是因為它的工作頻率很高,產生的電動勢也高,就不用繞那麼多線圈,體積自然小。

但你也知道市電都是固定的60Hz,這頻率其實很低,要怎麼變成幾百KHz級的頻率呢? 這就需要電晶體幫忙了,電晶體負責在火線不斷的ON/OFF,製造高頻的交流電,讓後面的高頻變壓器可以拿來使用。

所以我們講交換式電源,所謂交換指的就是電晶體ON/OFF的switch動作,由於通過的電流較大,所以這種電晶體的體積也比較大顆,通常會加上散熱片。至於傳統的50/60Hz低頻變壓器電源,並沒有消失,在非常講究音質的音響領域內,類比的電源供應器還是很受歡迎的,因為交換式電源會產生非常寬頻的諧波,這些諧波會讓音響系統產生雜訊。

電視主機板

不要懷疑! 電視的主機板就是這麼小,要不是需要各種Video input,它還可以更小,它的主要功能就是把各種Video input的訊號,轉為螢幕可以使用的訊號。這塊板子的重點就在於中間那顆晨星半導體的晶片MSD6306,負責轉換訊號格式。

電視主機板
電視主機板

晨星半導體曾經是電視晶片的龍頭,於2018年正式併入聯發科,科技業界就是這麼精彩,沒有永遠的第一名,也不會永遠是最後一名。但如果不努力,連跑最後一名的資格都沒有。

主機板左緣上方的接線是電源,左緣下方的接線是喇叭線,下緣的接線是操作面板按鈕控制線,上緣的接線則是數位影像訊號線,你可以看到影像訊號線用了絞線來傳輸訊號,因為1080P的資料量很大,傳送速度就要快,為了避免雜訊干擾,採用可抗干擾的絞線很合理,通常使用絞線的訊號格式是低壓差動訊號LVDS(Low Voltage Differential Signal)。

Tuner模組

既然叫做電視,就應該要能接上傳統類比電視,只是各個國家的規格都不太一樣,所以廠商現在都會把類比訊號接收器做成模組,方便抽換如下圖。

類比電視的接收模組Tuner board
類比電視的接收模組Tuner board

當然做成模組還有另外一個很重要的目的,就是省稅金,因為電視的稅金比單純的顯示器要貴,而電視的認定方式,就看電路中是否包含Tuner,也就是這塊板子的主要功能,所以這個模組稱為Tuner board。廠商為了降低進出口的稅金,就把Tuner拆出來成為模組,這樣就只有這一小塊板子被認定為電視,所要付出的稅金就降低了,而大面板的顯示器本體,就可以適用較低的稅率,真的是很聰明的做法。

現在tuner的體積大概比20年前縮小10倍以上,它的功能就是把50MHz~860MHz的射頻訊號轉為中頻的44MHz,再由解調器Demodulator把影像聲音的訊號抽出來。我推測這塊板子不含解調器,因為體積實在太小,解調器可能已經內含在電視晶片內了。

邏輯板TCON

下方的照片我是反過來拍的,這片俗稱為邏輯板,正式名稱為TCON(Timing controller),它負責把主機板送來的影像訊號轉換為面板所需要的時序格式,這個部分與面板的行為特性息息相關,因此使用的晶片也從個別的Design house慢慢轉為由面板廠主導開發。

照片中的TCON晶片是友達光電AUO開發的,從照片下方接收影像訊號之後,會轉換為面板需要的格式再從上方的兩個接頭送出去。

介於主機板與面板之間的邏輯板
介於主機板與面板之間的邏輯板

在這個Display的環節裡面,面板廠是老大,這也讓美國倍感威脅,於是在2010年美國控告各大面板廠壟斷,俗稱反托拉斯案,台灣大廠友達的高階主管還因此在美國坐牢。

驅動電路

由TCON板過來的訊號還需要透過驅動電路才能讓面板顯示,這裡需要驅動IC負責實際推動液晶面板的任務,而驅動IC需要根據面板的電器特性來設計,面板廠怎麼設計,驅動IC就得怎麼配合,所以我才說面板廠在電視產業裡的角色根本就是個老大。

下圖的長條電路板就是負責把TCON過來的訊號導流到驅動IC,長條電路板中央有個金色薄膜,那個稱為軟性印刷電路板Flexible Printed Circuit(FPC),它負責連接電路板與面板,驅動IC就位於FPC上,只是照片中看不到,真是不浪費一丁點空間。

面板的驅動電路板
面板的驅動電路板

只是長條電路板與FPC是用一種特殊膠黏接起來的,稱為異方性導電模 Anisotropic Conductive Film(AFC),那需要對準配上加熱才黏得好,所需要的工具並非平常人家會有的,所以別撕開啊,否則真的就要送修了。

電視真的很難賣

說到電視就不得不提2008年幾乎所有的LCD相關產業幾乎呈現愁雲慘霧的狀態,因為當時很多電子公司一窩蜂跑來做電視,後來才發現原來賣家電與賣個人電腦是兩碼子事情。

外加當時電視買氣確實很低,而且面板這種東西,尺寸都是訂製的,你進貨之後如果沒有用完,完全無法轉賣,進多了怕虧、進少了怕缺料,進退維谷。而且面板的成本占比還頗高的,所以製造商在成本控管上真的是難上加難啊。

如果你到大賣場去選購電視,基本上價格只有更低沒有最低,而且也已經幾乎沒有品牌差異了,以前人人推崇的日系品牌也已經沒有這麼炙手可熱,反觀韓國品牌夾帶國家力量大舉揮軍進入市場,打得各家廠牌落花流水。我有次在國外看歌劇,一位坐我旁邊的韓國留學生跟我說,她看到劇院周遭滿是三星的電視感到很驕傲,雖然我聽得很不是滋味但卻是事實。

賣產品真的很不容易啊,我認為台灣廠商在開源節流上,”節流”這方面做得非常淋漓盡致,但是”開源”這部分則有很大的進步空間。我想老牌子的公司要改變的機會較小,一間幾十億幾百億的公司,要面對這麼多股東負責,大部分公司都會選擇免挨罵的安全牌打法,除非執行長強勢主導,不然中階主管誰要冒著打破飯碗的風險冒死進諫;而新創公司較有機會嘗試新的商業模式,資本小風險承受度也高,我想這會是台灣未來的競爭力。

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2 Comments

  1. 把類比訊號接收器做成模組,我所認知的不知有沒有錯:
    各個國家的規格都不太一樣,方便抽換,這只是目的之一;
    另一更重要的目的是,賣顯示器送訊號接收器,跟賣電視相較,前者稅金比較便宜。

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