液晶顯示器輸出接口介紹

液晶顯示器LVDS輸出接口概述

　　1．LVDS輸出接口概述
　　液晶顯示器驅動板輸出之數字信號中，除了括RGB數據信號外，還括行同步、場同步、像素時鐘等信號，其中像素時鐘信號之 高頻率可超過28MHz。采用TTL接口，數據傳輸速率不高，傳輸距離較短，且抗電磁干擾（EMI）能力也比較差，會對RGB數據造成一定之影響；另外，TTL多路數據信號采用排線之方式來傳送，整個排線數量達幾十路，不但連接不便，而且不適合超薄化之趨勢。采用LVDS輸出接口傳輸數據，可以使這些問題迎刃而解，實現數據之高速率、低噪聲、遠距離、高準確度之傳輸。

　　那么，什么是LVDS輸出接口呢？LVDS，即Low Voltage Differential Signaling，是一種低壓差分信號技術接口。它是美國NS公司（美國國家半導體公司）為克服以TTL電平方式傳輸寬帶高碼率數據時功耗大、EMI電磁干擾大等缺點而研制之一種數字視頻信號傳輸方式。

　　LVDS輸出接口利用非常低之電壓擺幅（約350mV）在兩條PCB走線或一對平衡電纜上通過差分進行數據之傳輸，即低壓差分信號傳輸。采用LVDS輸出接口，可以使得信號在差分PCB線或平衡電纜上以幾百Mbit／s之速率傳輸，由于采用低壓和低電流驅動方式，因此，實現了低噪聲和低功耗。目前，LVDS輸出接口在17in及以上液晶顯示器中得到了廣泛之應用。

　　2．LVDS接口電路之組成
在液晶顯示器中，LVDS接口電路括兩部分，即驅動板側之LVDS輸出接口電路（LVDS發送器）和液晶面板側之LVDS輸入接口電路（LVDS接收器）。LVDS發送器將驅動板主控芯片輸出之17L電平并行RGB數據信號和控制信號轉換成低電壓串行LVDS信號，然后通過驅動板與液晶面板之間之柔性電纜（排線）將信號傳送到液晶面板側之LVDS接收器，LVDS接收器再將串行信號轉換為TTL電平之并行信號，送往液晶屏時序控制與行列驅動電路。圖1所示為LVDS接口電路之組成示意圖。

　　 圖1 LVDS接口電路之組成示意圖

　　在數據傳輸過程中，還必須有時鐘信號之參與，LVDS接口沒有論傳輸數據還是傳輸時鐘，都采用差分信號對之形式進行傳輸。所謂信號對，是指LVDS接口電路中，每一個數據傳輸通道或時鐘傳輸通道之輸出都為兩個信號（正輸出端和負輸出端）。

　　需要說明之是，不同之液晶顯示器，其驅動板上之LVDS發送器不盡相同，有些LVDS發送器為一片或兩片獨立之芯片（如DS90C383），有些則集成在主控芯片中（如主控芯片gm5221內部就集成了LVDS發送器）。

　　3．LVDS輸出接口電路類型
　　與TTL輸出接口相同，LVDS輸出接口也分為以下四種類型：

　　（l）單路6位LVDS輸出接口
　　這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個基色信號采用6位數據，共18位RGB數據，因此，也稱18位或18bit LVDS接口。此，也稱18位或18bit LVDS接口。

　　（2）雙路6位LVDS輸出接口
這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，每個基色信號采用6位數據，其中奇路數據為18位，偶路數據為18位，共36位RGB數據，因此，也稱36位或36bit LVDS接口。

　　（3）單路8位1TL輸出接口
這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個基色信號采用8位數據，共24位RGB數據，因此，也稱24位或24bit LVDS接口。

　　（4）雙路8位1TL輸出位接口
這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，每個基色信號采用8位數據，其中奇路數據為24位，偶路數據為24位，共48位RGB數據，因此，也稱48位或48bit LVDS接口

　　4．典型LVDS發送芯片介紹
　　典型之LVDS發送芯片分為四通道、五通道和十通道幾種，下面簡要進行介紹。

　　（1）四通道LVDS發送芯片
　　圖2 所示為四通道LVDS發送芯片（DS90C365）內部框圖。含了三個數據信號（其中括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號VS）通道和一個時鐘信號發送通道。

　　圖2 4通道LVDS發送芯片內部框圖

　　4通道LVDS發送芯片主要用于驅動6bit液晶面板。使用四通道LVDS發送芯片可以構成單路6bit LVDS接自電路和奇／偶雙路6bit LVDS接口電路。

　　（2）五通道LVDS發送芯片
　　 圖3 所示為五通道LVDS發送芯片（DS90C385）內部框圖。含了四個數據信號（其中括RGB、數據使能DE、行同步信號IIS、場同步信號vs）通道和一個時鐘信號發送通道。

　　圖3 5通道LVDS發送芯片內部框圖

　　五通道LVDS發送芯片主要用于驅動8bit液晶面板。使用五通道LVDS發送芯片主要用來構成單路8bit LVDS接口電路和奇／偶雙路8bit LVDS接口電路。

　　（3）十通道LVDS發送芯片
　　 圖4所示為十通道LVDS發送芯片（DS90C387）內部框圖。含了八個數據信號（其中括RGB、數據使能DE、行同步信號HS、場同步信號VS）通道和兩個時鐘信號發送通道。

　　圖4 十通道LV DS發送芯片內部框圖

　　十通道LVDS發送芯片主要用于驅動8bit液晶面板。使用十通道LYDS發送芯片主要用來構成奇／偶雙路8bit LVDS位接口電路。

　　在十通道LVDS發送芯片中，設置了兩個時鐘脈沖輸出通道，這樣做之目之是可以更加靈活之適應不同類型之LVDS接收芯片。當LVDS接收電路同樣使用一片十通道LVDS接收芯片時，只需使用一個通道之時鐘信號即可；當LVDS接收電路使用兩片五通道LVDS接收芯片時，十通道LYDS發送芯片需要為每個LVDS接收芯片提供單獨之時鐘信號。

　　5．LVDS發送芯片之輸入與輸出信號
　　（1）LVDS發送芯片之輸入信號
　　 LVDS發送芯片之輸入信號來自主控芯片，輸入信號含RGB數據信號、時鐘信號和控制信號三大類。

　　 ①數據信號：為了說明之方便，將RGB信號以及數據選通DE和行場同步信號都算作數據信號。

　　 在供6bit液晶面板使用之四通道LVDS發送芯片中，共有十八個RGB信號輸入引腳，分別是R0～R5紅基色數據（6bit紅基色數據，R0為 低有效位，R5為 高有效位）六個，G0～G5綠基色數據六個，B0～B5藍基色數據六個；一個顯示數據使能信號DE（數據有效信號）輸入引腳；一個行同步信號HS輸入引腳；一個場同步信號VS輸入引腳。也就是說，在四通道LYDS發送芯片中，共有二十一個數據信號輸入引腳。

　　在供8bit液晶面板使用之五通道LVDS發送芯片中，共有二十四個RGB信號輸入引腳，分別是紅基色數據R0～W（8bit紅基色數據，R0為 低有效位，R7為 高有效位）八個，綠基色數據G0～G7八個，藍基色數據B0～B7八個；一個有效顯示數據使能信號DE（數據有效信號）輸入引腳；一個行同步信號HS輸入引腳；一個場同步信號VS輸入引腳；一個各用輸入引腳。也就是說，在五通道LVDS發送芯片中，共有二十八個數據信號輸入引腳。

　　應該注意之是，液晶面板之輸入信號中都必須要有DE信號，但有之液晶面板只使用單一之DE信號而不使用行場同步信號。因此，應用于不同之液晶面板時，有之LVDS發送芯片可能只需輸入DE信號，而有之需要同時輸入DE和行場同步信號。

　　②輸入時鐘信號：即像素時鐘信號，也稱為數據移位時鐘（在LVDS發送芯片中，將輸入之并行RGB數據轉換成串行數據時要使用移位寄存器）。像素時鐘信號是傳輸數據和對數據信號進行讀取之基準。

　　③待機控制信號（POWER DOWN）：當此信號有效時（一般為低電平時），將關閉LVDS發送芯片中時鐘PLL鎖相環電路之供電，停止IC之輸出。
　
　　④數據取樣點選擇信號：用來選擇使用時鐘脈沖之上升沿還是下降沿讀取所輸入之RGB數據。有之LVDS發送芯片可能并不設置待機控制信號和數據取樣點選擇信號，但也有之除了上述兩個控制信號還設置有其他一些控制信號。

（2）LVDS發送芯片之輸出信號
　　LVDS發送芯片將以并行方式輸入之TTL電平RGB數據信號轉換成串行之LVDS信號后，直接送往液晶面板側之LVDS接收芯片。

　　LVDS發送芯片之輸出是低擺幅差分對信號，一般含一個通道之時鐘信號和幾個通道之串行數據信號。由于LVDS發送芯片是以差分信號之形式進行輸出，因此，輸出信號為兩條線，一條線輸出正信號，另一條線輸出負信號。

　　 ①時鐘信號輸出：LVDS發送芯片輸出之時鐘信號頻率與輸入時鐘信號（像素時鐘信號）頻率相同。時鐘信號之輸出常表示為：TXCLK＋和TXCLK－，時鐘信號占用LVDS發送芯片之一個通道。

　　②LVDS串行數據信號輸出：對于四通道LVDS發送芯片，串行數據占用三個通道，其數據輸出信號常表示為TXOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUT1－，TXOUT2＋、TXOUT2－。

　　對于五通道LYDS發送芯片，串行數據占用四個通道，其數據輸出信號常表示為TXOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUTI－，TXOUT2＋、TXOUT2－，TXOUT3＋、TXOUT3－。

　　對于十通道LVDS發送芯片，串行數據占用八個通道，其數據輸出信號常表示為TXOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUT1－，TXOUT2＋、TXOUT2－，TXOUT3＋、TXOUT3－，TXOUT4＋、TXOUT4－，TXOUT5＋、TXOUT5－，TXOUT6＋、TXOUT6－，TXOUT7＋、TXOLT7－。

　　如果只看電路圖，是不能從LVDS發送芯片之輸出信號TXOUT－、TXOUT0＋中看出其內部到底含哪些信號數據，以及這些數據是怎樣排列之（或者說這些數據之格式是怎樣之）。事實上，不同廠家生產之LVDS發送芯片，其輸出數據排列方式可能是不同之。因此，液晶顯示器驅動板上之LVDS發送芯片之輸出數據格式必須與液晶面板LVDS接收芯片要求之數據格式相同，否則，驅動板與液晶面板不匹配。這也是更換液晶面板時必須考慮之一個問題。

液晶顯示器TTL輸出接口概述

　　1．TTL輸出接口概述

　　TTL（Transistor Transistor Logic）即晶體管-晶體管邏輯，TTL電平信號由TTL器件產生。TTL器件是數字集成電路之一大門類，它采用雙極型工藝制造，具有高速度、低功耗和品種多等特點。

　　TTL接口屬于并行方式傳輸數據之接口，采用這種接口時，不必在液晶顯示器之驅動板端和液晶面板端使用專用之接口電路，而是由驅動板主控芯片輸出之TTL數據信號經電纜線直接傳送到液晶面板之輸人接口。由于TTL接口信號電壓高、連線多、傳輸電纜長，因此，電路之抗干擾能力比較差，而且容易產生電磁干擾（EMI）。

　　在實際應用中，TTL接口電路多用來驅動小尺寸（15in以下）或低分辨率之液晶面板。另外，在筆記本電腦中也常使用1TL接口形式。

　　2．TTL輸出接口之分類

　　TTL輸出接口可分為以下幾類：
　　（1）單路（或單通道）6bit TTL輸出接口
　　這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個基色信號采用6bit數據（R0～R5，CO～G5，B0～B5）。由于基色RGB數據為18bit，因此，也稱18位或18bit TTL接口。

（2）雙路6bit TTL輸出接口
　　這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，每個基色信號采用6bit數據（奇路為0RO～OR5，OG0～OG5，OB0～OB5；偶路為BRO～ER5，EC0～EG5，EB0～EB5）。由于基色ROB數據為36bit，因此，也稱36位或36bit rrL接口。

　　（3）單路8bit TTL輸出接口
　　這種接口電路中，采用單路方式傳輸，每個基色信號采用8bit數據（R0～R7，G0～G7，B0～B7）。由于基色RGB數據為24bit，因此，也稱24位或24bit 1TL接口。

　　（4）雙路8bit TTL輸出位接口
　　這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，每個基色信號采用8bit數據（奇路為OR0～OR7，OG0～0G7，OB0～OB7；偶路為ER0～ER7，EC0～EG7，EB0～EB7），由于基色RGB數據為48bit，因此，也稱48位或48bit TTL接口。

　　3．TLL輸出接口中之信號
驅動板TTL輸出接口中一般含RGB數據信號、時鐘信號和控制信號這三大類信號。

　　（１）RGB數據信號
　　對于6bit單路TTL輸出接口，共有18條RGB數據線，分別是R0～R5紅基色數據6條，C0～C5綠基色數據6條，B0～B5藍基色數據6條。

　　對于8bit單路TTI，輸出接口，共有24條RGB數據線，分別是R0～R7紅基色數據8條，B0～B7綠基色數據8
條，BO～B7藍基色數據8條。

　　對于6bit雙路TTL，輸出接口，共有36條RGB數據線，分別是奇路RGB數據線18條，偶路RGB數據線18條。

　　對于8bit雙路TTL輸出接口，共有48條RGB數據線，分別是奇路RGB數據線24條，偶路RGB數據線24條。

　　（2）時鐘信號
　　時鐘信號是指像素時鐘信號，是傳輸數據和對數據信號進行讀取之基準。像素時鐘常用DCLK表示。在使用奇／偶像素雙路方式傳輸RGB數據時，不同之輸出接口使用像素時鐘之方法有所不同。有之輸出接口奇／偶像素雙路數據共用一個像素時鐘信號，有之輸出接口奇／偶兩路分別設置奇數像素數據時鐘和偶數像素兩個時鐘信號，以適應不同液晶面板之需要。

　　（3）控制信號
　　控制信號括數據使能信號（或有效顯示數據選通信號）DE、行同步信號HS、場同步信號VS。

液晶顯示器TMDS輸出接口介紹

　　前面介紹液晶顯示器DVI輸入接口時，曾提到，DVI是一種基于TMDS（ 小化傳輸差分信號）電子協議之數字接口。作為一個重要之接口，TMDS不僅可用于液晶顯示器之輸入接口（用于接收DVI信號），而且還可用于液晶顯示器之輸出接口（發送TMDS信號，去驅動TMDS接口液晶面板）。

　　那么，什么是TMDS呢？TMDS（Transition Minimized Differential Signaling），即 小化傳輸差分信號，它是一種微分信號機制，采用了小電壓振幅和差分信號傳送，進行數據傳輸時，也需要一個發送器和一個接收器，這一點和LVDS是一致之。不同之是，TMDS比LVDS需要更少之信號線，有較好之電磁兼容性能，可以用低成本之專用電纜實現長距離、高質量之數字信號傳輸。

　　當TMDS用做驅動板之輸入接口時，在液晶顯示器驅動板上需要一片TMDS接收器（可以集成在主控芯片中），這樣，驅動板通過DVI輸入接口，就可以接收主機顯卡TMDS發送芯片發送之TMDS數據信號。

　　當TMDS用做驅動板之輸出接口時，在液晶顯示器驅動板上需要一片TMDS發送器（可以集成在主控芯片中），這樣，驅動板通過TMDS輸出接口，發送TMDS數據信號，經液晶面板之TMDS接收器接收后，就可以驅動液晶屏顯示出圖像。圖1所示是TMDS接口組成示意圖。

　　圖1 TMDS接口組成示意圖

　　TMDS輸出接口也有單路和雙路之分，圖2所示為雙路TMDS輸出接口示意圖，圖中之0通道、1通道、2通道為第一鏈路，3通道、4通道、5通道為第二鏈路。當只使用0通道、1通道、2通道時為單路TMDS接口；當使用0～6全部通道時，為雙路TMDS接口。

　　圖2 雙路TMDS輸出接口示意圖

TMDS發送器可以把8bit并行RGB數據信號，通過 小轉換編碼為串行10bit數據（含行場同步信息、時鐘信息、數據DE、糾錯等），經過DC平衡后，再由液晶面板TMDS接收器對串行數據解碼，將串行數據變成并行數據。

　　TMDS接口應用較少，有關TMDS接口之應用將在介紹TMDS接口液晶面板內容時再做介紹。

液晶顯示器RSDS輸出接口介紹

　　RSDS（Reduced Swing Differential Signaling），即低擺幅差分信號，在某些方面，RSDS和低壓差分信號LVDS相似，但它們之使用方式卻截然不同。采用LVDS接口之系統則應用在主控芯片和時序控制器（TCON）之間，而采用RSDS接口之系統應用在時序控制器（TCON）與液晶屏源驅動器之間。現在，一些性能優良之主控芯片已集成了TC0N和RSDS發送器，也就是說，此類主控芯片可以輸出RSDS信號，經RSDS接收器接收后，直接驅動液晶屏之源驅動器。RSDS輸出接口組成示意圖如圖所示。

　　圖 RSDS輸出接口組成示意圖

　　液晶屏采用RSDS接口進行連接有諸多優點，括加速性能、低功耗以及低EMI。RSDS使用約±200mV低壓差分擺幅，比采用TTL接口低得多。采用RSDS接口之源驅動器能工作在高壓85MHz之時鐘速率。除了低電壓擺幅，RSDS還支持差分信號對之體系結構，能抑制EMI沿快速信號路徑之產生。

　　RSDS按串行模式傳送數據，信號觸發是雙沿之。整個總線寬度含九對數據信號和一對時鐘信號。相對于TTL接口，可大大減少連接線數量。

　　RSDS接口應用較少，有關RSDS接口之應用將在介紹RSDS接口液晶面板內容時再做介紹。

液晶顯示器TCON輸出接口介紹

　　TCON（Timer Control），即定時控制器，也稱時序控制器，主要由時序發生器、顯示存儲器及管理電路、控制電路組成。它接收］TL電平信號，經處理后控制柵極和源極驅動IC，驅動液晶屏顯示圖像。

　　對于一般之液晶顯示器，TC0N大都安裝在液晶面板中，而不是直接裝在驅動板中。但現在也有部分驅動板，其上之主控芯片集成有TC0N電路，這樣之驅動板可以輸出TC0N信號，直接驅動具有TC0N接口之液晶面板。TC0N輸出接口組成示意圖如圖所示。

　　圖 TCON輸出接口組成示意圖

　　TC0N接口應用較少，有關TC0N接口之應用將在介紹TCON接口液晶面板內容時再做介紹。