面板顯示接口歷覽

標(biāo)簽：TTL  LVDS  TDMS  DisplayPort

面板行業(yè)正快速的朝更高分辨率和每種顏色的更多位數(shù)加速前進(jìn)。只有提高主機(jī)到面板整體的數(shù)據(jù)速率，分辨率和顏色才能有所突破。所以，超越此局限的重任直接被面板顯示接口肩負(fù)起來(lái)了。

面板顯示接口標(biāo)準(zhǔn)

為了最佳的展望未來(lái)，重溫面板顯示接口標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展是恰到好處的。從晶體管-晶體管邏輯門(mén)電路(TTL)一路發(fā)展到今天的DisplayPort數(shù)字顯示接口，下面講述了自十九世紀(jì)六十年代早期到2007年的面板顯示接口概況，并對(duì)未來(lái)的面板接口技術(shù)進(jìn)行了展望。

晶體管-晶體管邏輯門(mén)電路

當(dāng)顯示面板第一次面市時(shí)，就選擇了經(jīng)典的TTL數(shù)字接口作為標(biāo)準(zhǔn)。在那時(shí)，面板尺寸不足10英寸，其VGA分辨率為每個(gè)顏色6比特，帶寬要求是300 Mbps。TTL集成電路代表了小規(guī)模向大規(guī)模集成，和今天成萬(wàn)上億個(gè)晶體管相比，那時(shí)候每片芯片的容量只有數(shù)百個(gè)晶體管。

TTL的流行是基于德州儀器公司(TI)的7400系列芯片的面市。當(dāng)TI系列迅速成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)之后，摩托羅拉、Signetics、SGS- Thomson、國(guó)家半導(dǎo)體和其他公司加入了TI標(biāo)準(zhǔn)。和模擬解決方案相比，TTL代表著低成本芯片，它使得數(shù)字技術(shù)變得更經(jīng)濟(jì)可行。

面板尺寸在上世紀(jì)九十年代后半期一增加到15英寸范圍，就要求采用XGA分辨率格式，而且?guī)捫枨笠曹S升到了850Mbps。所面臨的挑戰(zhàn)包括功耗和電磁干擾(EMI)，這使得緩慢的TTL接口成為了顯示面板的瓶頸。

LVDS顯示接口

低壓差分信號(hào)(LVDS)顯示接口(LDI)是一個(gè)在雙絞線(xiàn)銅電纜上傳送兩個(gè)不同電壓的差分信號(hào)系統(tǒng)。與TTL比較而言，小幅度信號(hào)以及雙絞線(xiàn)之間的緊密耦合降低了TTL所固有的功耗和EMI。

LVDS描述了一種高速信號(hào)運(yùn)行在不太昂貴的銅導(dǎo)線(xiàn)上的電氣信號(hào)方法。在接收端運(yùn)行著兩個(gè)不同的電壓，LVDS利用電壓差(典型值為350 mV)進(jìn)行編碼信息。接受端檢測(cè)決定著邏輯電平的電壓極性。由于信號(hào)幅度非常小以及導(dǎo)線(xiàn)之間的緊密電磁場(chǎng)耦合，因此降低了EMI。導(dǎo)線(xiàn)上的平均電壓為1.25伏。在上世紀(jì)九十年代末期就采用了這種形式的接口。

LVDS顯然選擇的是一種串行數(shù)據(jù)傳輸而不是并行傳輸。LVDS融合了高速和頻道內(nèi)同步，從而可以采用更少的導(dǎo)線(xiàn)傳輸更多的數(shù)據(jù)。

基于LVDS技術(shù)，國(guó)家半導(dǎo)體公司在1999年發(fā)布了其開(kāi)放式LDI規(guī)范，從而使得導(dǎo)線(xiàn)的總數(shù)量從TTL接口的22根減少到了8根。因此，也減少了連接器和電纜的數(shù)量。更重要的是，LDI突破了TTL瓶頸，將帶寬增加到了約2.8 Gbps。作為一種開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，LDI并不要求具有絕對(duì)的權(quán)威性，這一作法使得其快速的成長(zhǎng)為了面板顯示接口標(biāo)準(zhǔn)。

其次，瓶頸問(wèn)題開(kāi)始逐步顯示出來(lái)。隨著面板廠(chǎng)商不斷的增加面板尺寸并提高顏色豐富度，40英寸到50英寸的1080p面板已成為主流。該面板的8位顏色要求大約3Gbps的帶寬，這大大超過(guò)了4對(duì)LVDS接口能力。當(dāng)前，甚至具有4096x2160的數(shù)字電影分辨率和顯示更深色彩的10位和12位顏色的更大面板都已提上日程。為滿(mǎn)足數(shù)字電影分辨率的帶寬需求，采用了多達(dá)8個(gè)連接和40對(duì)(808根導(dǎo)線(xiàn))的總線(xiàn)寬度。

然而，在該技術(shù)層面上又出現(xiàn)了新問(wèn)題，如復(fù)雜的連接器、導(dǎo)線(xiàn)連接以及串?dāng)_噪聲、數(shù)據(jù)未對(duì)準(zhǔn)和其它問(wèn)題。當(dāng)前，LDI是面板顯示接口的瓶頸，另一種接口革命正蓄勢(shì)待發(fā)。

最小化傳輸差分信號(hào)

在上世紀(jì)九十年代晚期，Silicon Image公司開(kāi)始采用面板連接、數(shù)字可視接口(DVI)和高清多媒體接口(HDMI)的形式向顯示行業(yè)推廣其所有權(quán)標(biāo)準(zhǔn)??最小化傳輸差分信號(hào)(TMDS)。在該情況下，發(fā)射端混合了具有在銅導(dǎo)線(xiàn)上降低EMI特性的更高級(jí)編碼算法，從而使得接收端具有健壯的時(shí)鐘恢復(fù)性能。

8位/10位編碼是一個(gè)二階處理，它是將一個(gè)8位的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成10位的編碼。和LVDS相似的是，它采用了差分信號(hào)來(lái)降低EMI及提高精確的信號(hào)傳輸速率。還和LVDS相似的是，它是一個(gè)串行的傳輸設(shè)計(jì)。

DVI技術(shù)已成功的應(yīng)用于PC領(lǐng)域，HDMI技術(shù)也成功的推向了消費(fèi)電子市場(chǎng)。但是，TMDS并沒(méi)有因此成為廣泛使用的面板接口標(biāo)準(zhǔn)。相反，沒(méi)有專(zhuān)利費(fèi)的LVDS已被普遍使用。此外，當(dāng)前的DVI版本并不能更新，而且具有物理上、功能上及成本上的局限。

DisplayPort

當(dāng)前，DisplayPort作為視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(VESA)發(fā)布的一種數(shù)字顯示接口標(biāo)準(zhǔn)登上了新的歷史舞臺(tái)。2006年5月首次發(fā)布了該標(biāo)準(zhǔn)，2007年4月2日發(fā)布了V1.1版本。該標(biāo)準(zhǔn)在電腦與顯示器之間或電腦與家庭影院系統(tǒng)之間推廣應(yīng)用。

DisplayPort由一個(gè)傳送音視頻流的單向主連接器和一個(gè)可用于熱插拔的半雙工雙向輔助通道(AUX CH)組成。主連接器和AUX CH由交流耦合差分線(xiàn)對(duì)組成。主連接器有1對(duì)、2對(duì)、4對(duì)導(dǎo)線(xiàn)或通道，AUX CH只有1對(duì)導(dǎo)線(xiàn)且不要求連接時(shí)鐘。該結(jié)果最大化的使用了差分線(xiàn)對(duì)。

例如，一個(gè)分辨率為1680x1050的面板可能通過(guò)單個(gè)主連接通道得到支持。目前，DisplayPort規(guī)范可支持的帶寬可達(dá)到10.8 Gbps，且可提供超過(guò)15米電纜的WQXGA (2560x1600)分辨率。

許可證免費(fèi)、所有權(quán)免費(fèi)

DisplayPort是一個(gè)許可證免費(fèi)、所有權(quán)免費(fèi)的數(shù)字音視頻互連技術(shù)，它詳細(xì)的介紹了電腦和顯示器之間的連接標(biāo)準(zhǔn)。它得到了AMD/ATI、Dell, IDT, Genesis, HP, Intel, Lenovo, Quantum Data, Molex, NVIDIA公司的支持，而且這些公司也支持該標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)推廣。DisplayPort還被面板廠(chǎng)商作為面板顯示接口標(biāo)準(zhǔn)所認(rèn)可，并且采用該技術(shù)的產(chǎn)品也正方興未艾。

DisplayPort的優(yōu)點(diǎn)包括：具有更多可獲得的液晶顯示器功能、滿(mǎn)足寬范圍要求和應(yīng)用的性能提升、從入口級(jí)到高性能的顯示。DisplayPort還可通過(guò)其微型包裝結(jié)構(gòu)支持未來(lái)的技術(shù)革新。目前，它正應(yīng)用于電腦顯示器市場(chǎng)領(lǐng)域。

表1表明了DisplayPort和其它以往標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。逐個(gè)瀏覽這些標(biāo)準(zhǔn)，可清晰的認(rèn)識(shí)到DisplayPort具有許多優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)論

盡管面板顯示技術(shù)保持了先進(jìn)性，但是目前的顯示接口標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了其帶寬極限且成為了其瓶頸。在過(guò)去的十年里，所使用的LVDS接口已半途而廢。該技術(shù)局限在PC和筆記本顯示、LCD電視領(lǐng)域帶來(lái)了突飛猛進(jìn)的結(jié)構(gòu)性變革。隨著更卓越性能和工業(yè)的支撐，基于DisplayPort技術(shù)的產(chǎn)品正作為下一代技術(shù)登上舞臺(tái)，從而更好的帶動(dòng)顯示接口市場(chǎng)。