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(qū)動(dòng)板輸出的數(shù)字信號(hào)中，除了包括RGB數(shù)據(jù)信號(hào)外，還包括行同步、場(chǎng)同步、像素時(shí)鐘等信號(hào)，其中像素時(shí)鐘信號(hào)的最高頻率可超過28MHz。采用TTL接口，數(shù)據(jù)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(huì)對(duì)RGB數(shù)據(jù)造成一定的影響;另外，TTL多路數(shù)據(jù)信號(hào)采用排線的方式來傳送，整個(gè)排線數(shù)量達(dá)幾十路，不但連接不便，而且不適合超薄化的趨勢(shì)。采用LVDS輸出接口傳輸數(shù)據(jù)，可以使這些問題迎刃而解，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速率、低噪聲、遠(yuǎn)距離、高準(zhǔn)確度的傳輸。

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(hào)技術(shù)接口。它是美國NS公司(美國國家半導(dǎo)體公司)為克服以TTL電平方式傳輸寬帶高碼率數(shù)據(jù)時(shí)功耗大、EMI電磁干擾大等缺點(diǎn)而研制的一種數(shù)字視頻信號(hào)傳輸方式。

LVDS輸出接口利用非常低的電壓擺幅(約350mV)在兩條PCB走線或一對(duì)平衡電纜上通過差分進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，即低壓差分信號(hào)傳輸。采用LVDS輸出接口，可以使得信號(hào)在差分PCB線或平衡電纜上以幾百M(fèi)bit/s的速率傳輸，由于采用低壓和低電流驅(qū)動(dòng)方式，因此，實(shí)現(xiàn)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的應(yīng)用。

2.LVDS接口電路的組成

在液晶顯示器中，LVDS接口電路包括兩部分，即驅(qū)動(dòng)板側(cè)的LVDS輸出接口電路(LVDS發(fā)送器)和液晶面板側(cè)的LVDS輸入接口電路(LVDS接收器)。LVDS發(fā)送器將驅(qū)動(dòng)板主控芯片輸出的17L電平并行RGB數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成低電壓串行LVDS信號(hào)，然后通過驅(qū)動(dòng)板與液晶面板之間的柔性電纜(排線)將信號(hào)傳送到液晶面板側(cè)的LVDS接收器，LVDS接收器再將串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL電平的并行信號(hào)，送往液晶屏?xí)r序控制與行列驅(qū)動(dòng)電路。圖1所示為LVDS接口電路的組成示意圖。

圖1 LVDS接口電路的組成示意圖

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，還必須有時(shí)鐘信號(hào)的參與，LVDS接口無論傳輸數(shù)據(jù)還是傳輸時(shí)鐘，都采用差分信號(hào)對(duì)的形式進(jìn)行傳輸。所謂信號(hào)對(duì)，是指LVDS接口電路中，每一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道或時(shí)鐘傳輸通道的輸出都為兩個(gè)信號(hào)(正輸出端和負(fù)輸出端)。

需要說明的是，不同的液晶顯示器，其驅(qū)動(dòng)板上的LVDS發(fā)送器不盡相同，有些LVDS發(fā)送器為一片或兩片獨(dú)立的芯片(如DS90C383)，有些則集成在主控芯片中(如主控芯片gm5221內(nèi)部就集成了LVDS發(fā)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(gè)基色信號(hào)采用6位數(shù)據(jù)，共18位RGB數(shù)據(jù)，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(gè)基色信號(hào)采用6位數(shù)據(jù)，其中奇路數(shù)據(jù)為18位，偶路數(shù)據(jù)為18位，共36位RGB數(shù)據(jù)，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(gè)基色信號(hào)采用8位數(shù)據(jù)，共24位RGB數(shù)據(jù)，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(gè)基色信號(hào)采用8位數(shù)據(jù)，其中奇路數(shù)據(jù)為24位，偶路數(shù)據(jù)為24位，共48位RGB數(shù)據(jù)，因此，也稱48位或48bit LVDS接口

4.典型LVDS發(fā)送芯片介紹

典型的LVDS發(fā)送芯片分為四通道、五通道和十通道幾種，下面簡(jiǎn)要進(jìn)行介紹。

(1)四通道LVDS發(fā)送芯片

圖2 所示為四通道LVDS發(fā)送芯片(DS90C365)內(nèi)部框圖。包含了三個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(其中包括RGB、數(shù)據(jù)使能DE、行同步信號(hào)HS、場(chǎng)同步信號(hào)VS)通道和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送通道。

圖2 4通道LVDS發(fā)送芯片內(nèi)部框圖

4通道LVDS發(fā)送芯片主要用于驅(qū)動(dòng)6bit液晶面板。使用四通道LVDS發(fā)送芯片可以構(gòu)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(fā)送芯片

圖3 所示為五通道LVDS發(fā)送芯片(DS90C385)內(nèi)部框圖。包含了四個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(其中包括RGB、數(shù)據(jù)使能DE、行同步信號(hào)IIS、場(chǎng)同步信號(hào)vs)通道和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送通道。

圖3 5通道LVDS發(fā)送芯片內(nèi)部框圖

五通道LVDS發(fā)送芯片主要用于驅(qū)動(dòng)8bit液晶面板。使用五通道LVDS發(fā)送芯片主要用來構(gòu)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(fā)送芯片

圖4所示為十通道LVDS發(fā)送芯片(DS90C387)內(nèi)部框圖。包含了八個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)(其中包括RGB、數(shù)據(jù)使能DE、行同步信號(hào)HS、場(chǎng)同步信號(hào)VS)通道和兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送通道。

圖4 十通道LV DS發(fā)送芯片內(nèi)部框圖

十通道LVDS發(fā)送芯片主要用于驅(qū)動(dòng)8bit液晶面板。使用十通道LYDS發(fā)送芯片主要用來構(gòu)成奇/偶雙路8bit LVDS位接口電路。

在十通道LVDS發(fā)送芯片中，設(shè)置了兩個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出通道，這樣做的目的是可以更加靈活的適應(yīng)不同類型的LVDS接收芯片。當(dāng)LVDS接收電路同樣使用一片十通道LVDS接收芯片時(shí)，只需使用一個(gè)通道的時(shí)鐘信號(hào)即可;當(dāng)LVDS接收電路使用兩片五通道LVDS接收芯片時(shí)，十通道LYDS發(fā)送芯片需要為每個(gè)LVDS接收芯片提供單獨(dú)的時(shí)鐘信號(hào)。

5.LVDS發(fā)送芯片的輸入與輸出信號(hào)

(1)LVDS發(fā)送芯片的輸入信號(hào)

LVDS發(fā)送芯片的輸入信號(hào)來自主控芯片，輸入信號(hào)包含RGB數(shù)據(jù)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)三大類。

①數(shù)據(jù)信號(hào)：為了說明的方便，將RGB信號(hào)以及數(shù)據(jù)選通DE和行場(chǎng)同步信號(hào)都算作數(shù)據(jù)信號(hào)。

在供6bit液晶面板使用的四通道LVDS發(fā)送芯片中，共有十八個(gè)RGB信號(hào)輸入引腳，分別是R0～R5紅基色數(shù)據(jù)(6bit紅基色數(shù)據(jù)，R0為最低有效位，R5為最高有效位)六個(gè)，G0～G5綠基色數(shù)據(jù)六個(gè)，B0～B5藍(lán)基色數(shù)據(jù)六個(gè);一個(gè)顯示數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE(數(shù)據(jù)有效信號(hào))輸入引腳;一個(gè)行同步信號(hào)HS輸入引腳;一個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)VS輸入引腳。也就是說，在四通道LYDS發(fā)送芯片中，共有二十一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入引腳。

在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS發(fā)送芯片中，共有二十四個(gè)RGB信號(hào)輸入引腳，分別是紅基色數(shù)據(jù)R0～W(8bit紅基色數(shù)據(jù)，R0為最低有效位，R7為最高有效位)八個(gè)，綠基色數(shù)據(jù)G0～G7八個(gè)，藍(lán)基色數(shù)據(jù)B0～B7八個(gè);一個(gè)有效顯示數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE(數(shù)據(jù)有效信號(hào))輸入引腳;一個(gè)行同步信號(hào)HS輸入引腳;一個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)VS輸入引腳;一個(gè)各用輸入引腳。也就是說，在五通道LVDS發(fā)送芯片中，共有二十八個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入引腳。

應(yīng)該注意的是，液晶面板的輸入信號(hào)中都必須要有DE信號(hào)，但有的液晶面板只使用單一的DE信號(hào)而不使用行場(chǎng)同步信號(hào)。因此，應(yīng)用于不同的液晶面板時(shí)，有的LVDS發(fā)送芯片可能只需輸入DE信號(hào)，而有的需要同時(shí)輸入DE和行場(chǎng)同步信號(hào)。

②輸入時(shí)鐘信號(hào)：即像素時(shí)鐘信號(hào)，也稱為數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘(在LVDS發(fā)送芯片中，將輸入的并行RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)時(shí)要使用移位寄存器)。像素時(shí)鐘信號(hào)是傳輸數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行讀取的基準(zhǔn)。

③待機(jī)控制信號(hào)(POWER DOWN)：當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)(一般為低電平時(shí))，將關(guān)閉LVDS發(fā)送芯片中時(shí)鐘PLL鎖相環(huán)電路的供電，停止IC的輸出。

④數(shù)據(jù)取樣點(diǎn)選擇信號(hào)：用來選擇使用時(shí)鐘脈沖的上升沿還是下降沿讀取所輸入的RGB數(shù)據(jù)。有的LVDS發(fā)送芯片可能并不設(shè)置待機(jī)控制信號(hào)和數(shù)據(jù)取樣點(diǎn)選擇信號(hào)，但也有的除了上述兩個(gè)控制信號(hào)還設(shè)置有其他一些控制信號(hào)。

(2)LVDS發(fā)送芯片的輸出信號(hào)

LVDS發(fā)送芯片將以并行方式輸入的TTL電平RGB數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行的LVDS信號(hào)后，直接送往液晶面板側(cè)的LVDS接收芯片。

LVDS發(fā)送芯片的輸出是低擺幅差分對(duì)信號(hào)，一般包含一個(gè)通道的時(shí)鐘信號(hào)和幾個(gè)通道的串行數(shù)據(jù)信號(hào)。由于LVDS發(fā)送芯片是以差分信號(hào)的形式進(jìn)行輸出，因此，輸出信號(hào)為兩條線，一條線輸出正信號(hào)，另一條線輸出負(fù)信號(hào)。

①時(shí)鐘信號(hào)輸出：LVDS發(fā)送芯片輸出的時(shí)鐘信號(hào)頻率與輸入時(shí)鐘信號(hào)(像素時(shí)鐘信號(hào))頻率相同。時(shí)鐘信號(hào)的輸出常表示為：TXCLK+和TXCLK-，時(shí)鐘信號(hào)占用LVDS發(fā)送芯片的一個(gè)通道。

②LVDS串行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出：對(duì)于四通道LVDS發(fā)送芯片，串行數(shù)據(jù)占用三個(gè)通道，其數(shù)據(jù)輸出信號(hào)常表示為TXOUT0+、TXOUT0-，TXOUT1+、TXOUT1-，TXOUT2+、TXOUT2-。

對(duì)于五通道LYDS發(fā)送芯片，串行數(shù)據(jù)占用四個(gè)通道，其數(shù)據(jù)輸出信號(hào)常表示為TXOUT0+、TXOUT0-，TXOUT1+、TXOUTI-，TXOUT2+、TXOUT2-，TXOUT3+、TXOUT3-。

對(duì)于十通道LVDS發(fā)送芯片，串行數(shù)據(jù)占用八個(gè)通道，其數(shù)據(jù)輸出信號(hào)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(fā)送芯片的輸出信號(hào)TXOUT-、TXOUT0+中看出其內(nèi)部到底包含哪些信號(hào)數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)是怎樣排列的(或者說這些數(shù)據(jù)的格式是怎樣的)。事實(shí)上，不同廠家生產(chǎn)的LVDS發(fā)送芯片，其輸出數(shù)據(jù)排列方式可能是不同的。因此，液晶顯示器驅(qū)動(dòng)板上的LVDS發(fā)送芯片的輸出數(shù)據(jù)格式必須與液晶面板LVDS接收芯片要求的數(shù)據(jù)格式相同，否則，驅(qū)動(dòng)板與液晶面板不匹配。這也是更換液晶面板時(shí)必須考慮的一個(gè)問題。