液晶显示器输出接口介绍

液晶显示器LVDS输出接口概述

　　1．LVDS输出接口概述
　　液晶显示器驱动板输出之数字信号中，除了括RGB数据信号外，还括行同步、场同步、像素时钟等信号，其中像素时钟信号之 高频率可超过28MHz。采用TTL接口，数据传输速率不高，传输距离较短，且抗电磁干扰（EMI）能力也比较差，会对RGB数据造成一定之影响；另外，TTL多路数据信号采用排线之方式来传送，整个排线数量达几十路，不但连接不便，而且不适合超薄化之趋势。采用LVDS输出接口传输数据，可以使这些问题迎刃而解，实现数据之高速率、低噪声、远距离、高准确度之传输。

　　那么，什么是LVDS输出接口呢？LVDS，即Low Voltage Differential Signaling，是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司（美国国家半导体公司）为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制之一种数字视频信号传输方式。

　　LVDS输出接口利用非常低之电压摆幅（约350mV）在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据之传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit／s之速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。目前，LVDS输出接口在17in及以上液晶显示器中得到了广泛之应用。

　　2．LVDS接口电路之组成
在液晶显示器中，LVDS接口电路括两部分，即驱动板侧之LVDS输出接口电路（LVDS发送器）和液晶面板侧之LVDS输入接口电路（LVDS接收器）。LVDS发送器将驱动板主控芯片输出之17L电平并行RGB数据信号和控制信号转换成低电压串行LVDS信号，然后通过驱动板与液晶面板之间之柔性电缆（排线）将信号传送到液晶面板侧之LVDS接收器，LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平之并行信号，送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。图1所示为LVDS接口电路之组成示意图。

　　 图1 LVDS接口电路之组成示意图

　　在数据传输过程中，还必须有时钟信号之参与，LVDS接口没有论传输数据还是传输时钟，都采用差分信号对之形式进行传输。所谓信号对，是指LVDS接口电路中，每一个数据传输通道或时钟传输通道之输出都为两个信号（正输出端和负输出端）。

　　需要说明之是，不同之液晶显示器，其驱动板上之LVDS发送器不尽相同，有些LVDS发送器为一片或两片独立之芯片（如DS90C383），有些则集成在主控芯片中（如主控芯片gm5221内部就集成了LVDS发送器）。

　　3．LVDS输出接口电路类型
　　与TTL输出接口相同，LVDS输出接口也分为以下四种类型：

　　（l）单路6位LVDS输出接口
　　这种接口电路中，采用单路方式传输，每个基色信号采用6位数据，共18位RGB数据，因此，也称18位或18bit LVDS接口。此，也称18位或18bit LVDS接口。

　　（2）双路6位LVDS输出接口
这种接口电路中，采用双路方式传输，每个基色信号采用6位数据，其中奇路数据为18位，偶路数据为18位，共36位RGB数据，因此，也称36位或36bit LVDS接口。

　　（3）单路8位1TL输出接口
这种接口电路中，采用单路方式传输，每个基色信号采用8位数据，共24位RGB数据，因此，也称24位或24bit LVDS接口。

　　（4）双路8位1TL输出位接口
这种接口电路中，采用双路方式传输，每个基色信号采用8位数据，其中奇路数据为24位，偶路数据为24位，共48位RGB数据，因此，也称48位或48bit LVDS接口

　　4．典型LVDS发送芯片介绍
　　典型之LVDS发送芯片分为四通道、五通道和十通道几种，下面简要进行介绍。

　　（1）四通道LVDS发送芯片
　　图2 所示为四通道LVDS发送芯片（DS90C365）内部框图。含了三个数据信号（其中括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS）通道和一个时钟信号发送通道。

　　图2 4通道LVDS发送芯片内部框图

　　4通道LVDS发送芯片主要用于驱动6bit液晶面板。使用四通道LVDS发送芯片可以构成单路6bit LVDS接自电路和奇／偶双路6bit LVDS接口电路。

　　（2）五通道LVDS发送芯片
　　 图3 所示为五通道LVDS发送芯片（DS90C385）内部框图。含了四个数据信号（其中括RGB、数据使能DE、行同步信号IIS、场同步信号vs）通道和一个时钟信号发送通道。

　　图3 5通道LVDS发送芯片内部框图

　　五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用五通道LVDS发送芯片主要用来构成单路8bit LVDS接口电路和奇／偶双路8bit LVDS接口电路。

　　（3）十通道LVDS发送芯片
　　 图4所示为十通道LVDS发送芯片（DS90C387）内部框图。含了八个数据信号（其中括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS）通道和两个时钟信号发送通道。

　　图4 十通道LV DS发送芯片内部框图

　　十通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用十通道LYDS发送芯片主要用来构成奇／偶双路8bit LVDS位接口电路。

　　在十通道LVDS发送芯片中，设置了两个时钟脉冲输出通道，这样做之目之是可以更加灵活之适应不同类型之LVDS接收芯片。当LVDS接收电路同样使用一片十通道LVDS接收芯片时，只需使用一个通道之时钟信号即可；当LVDS接收电路使用两片五通道LVDS接收芯片时，十通道LYDS发送芯片需要为每个LVDS接收芯片提供单独之时钟信号。

　　5．LVDS发送芯片之输入与输出信号
　　（1）LVDS发送芯片之输入信号
　　 LVDS发送芯片之输入信号来自主控芯片，输入信号含RGB数据信号、时钟信号和控制信号三大类。

　　 ①数据信号：为了说明之方便，将RGB信号以及数据选通DE和行场同步信号都算作数据信号。

　　 在供6bit液晶面板使用之四通道LVDS发送芯片中，共有十八个RGB信号输入引脚，分别是R0～R5红基色数据（6bit红基色数据，R0为 低有效位，R5为 高有效位）六个，G0～G5绿基色数据六个，B0～B5蓝基色数据六个；一个显示数据使能信号DE（数据有效信号）输入引脚；一个行同步信号HS输入引脚；一个场同步信号VS输入引脚。也就是说，在四通道LYDS发送芯片中，共有二十一个数据信号输入引脚。

　　在供8bit液晶面板使用之五通道LVDS发送芯片中，共有二十四个RGB信号输入引脚，分别是红基色数据R0～W（8bit红基色数据，R0为 低有效位，R7为 高有效位）八个，绿基色数据G0～G7八个，蓝基色数据B0～B7八个；一个有效显示数据使能信号DE（数据有效信号）输入引脚；一个行同步信号HS输入引脚；一个场同步信号VS输入引脚；一个各用输入引脚。也就是说，在五通道LVDS发送芯片中，共有二十八个数据信号输入引脚。

　　应该注意之是，液晶面板之输入信号中都必须要有DE信号，但有之液晶面板只使用单一之DE信号而不使用行场同步信号。因此，应用于不同之液晶面板时，有之LVDS发送芯片可能只需输入DE信号，而有之需要同时输入DE和行场同步信号。

　　②输入时钟信号：即像素时钟信号，也称为数据移位时钟（在LVDS发送芯片中，将输入之并行RGB数据转换成串行数据时要使用移位寄存器）。像素时钟信号是传输数据和对数据信号进行读取之基准。

　　③待机控制信号（POWER DOWN）：当此信号有效时（一般为低电平时），将关闭LVDS发送芯片中时钟PLL锁相环电路之供电，停止IC之输出。
　
　　④数据取样点选择信号：用来选择使用时钟脉冲之上升沿还是下降沿读取所输入之RGB数据。有之LVDS发送芯片可能并不设置待机控制信号和数据取样点选择信号，但也有之除了上述两个控制信号还设置有其他一些控制信号。

（2）LVDS发送芯片之输出信号
　　LVDS发送芯片将以并行方式输入之TTL电平RGB数据信号转换成串行之LVDS信号后，直接送往液晶面板侧之LVDS接收芯片。

　　LVDS发送芯片之输出是低摆幅差分对信号，一般含一个通道之时钟信号和几个通道之串行数据信号。由于LVDS发送芯片是以差分信号之形式进行输出，因此，输出信号为两条线，一条线输出正信号，另一条线输出负信号。

　　 ①时钟信号输出：LVDS发送芯片输出之时钟信号频率与输入时钟信号（像素时钟信号）频率相同。时钟信号之输出常表示为：TXCLK＋和TXCLK－，时钟信号占用LVDS发送芯片之一个通道。

　　②LVDS串行数据信号输出：对于四通道LVDS发送芯片，串行数据占用三个通道，其数据输出信号常表示为TXOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUT1－，TXOUT2＋、TXOUT2－。

　　对于五通道LYDS发送芯片，串行数据占用四个通道，其数据输出信号常表示为TXOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUTI－，TXOUT2＋、TXOUT2－，TXOUT3＋、TXOUT3－。

　　对于十通道LVDS发送芯片，串行数据占用八个通道，其数据输出信号常表示为TXOUT0＋、TXOUT0－，TXOUT1＋、TXOUT1－，TXOUT2＋、TXOUT2－，TXOUT3＋、TXOUT3－，TXOUT4＋、TXOUT4－，TXOUT5＋、TXOUT5－，TXOUT6＋、TXOUT6－，TXOUT7＋、TXOLT7－。

　　如果只看电路图，是不能从LVDS发送芯片之输出信号TXOUT－、TXOUT0＋中看出其内部到底含哪些信号数据，以及这些数据是怎样排列之（或者说这些数据之格式是怎样之）。事实上，不同厂家生产之LVDS发送芯片，其输出数据排列方式可能是不同之。因此，液晶显示器驱动板上之LVDS发送芯片之输出数据格式必须与液晶面板LVDS接收芯片要求之数据格式相同，否则，驱动板与液晶面板不匹配。这也是更换液晶面板时必须考虑之一个问题。

液晶显示器TTL输出接口概述

　　1．TTL输出接口概述

　　TTL（Transistor Transistor Logic）即晶体管-晶体管逻辑，TTL电平信号由TTL器件产生。TTL器件是数字集成电路之一大门类，它采用双极型工艺制造，具有高速度、低功耗和品种多等特点。

　　TTL接口属于并行方式传输数据之接口，采用这种接口时，不必在液晶显示器之驱动板端和液晶面板端使用专用之接口电路，而是由驱动板主控芯片输出之TTL数据信号经电缆线直接传送到液晶面板之输人接口。由于TTL接口信号电压高、连线多、传输电缆长，因此，电路之抗干扰能力比较差，而且容易产生电磁干扰（EMI）。

　　在实际应用中，TTL接口电路多用来驱动小尺寸（15in以下）或低分辨率之液晶面板。另外，在笔记本电脑中也常使用1TL接口形式。

　　2．TTL输出接口之分类

　　TTL输出接口可分为以下几类：
　　（1）单路（或单通道）6bit TTL输出接口
　　这种接口电路中，采用单路方式传输，每个基色信号采用6bit数据（R0～R5，CO～G5，B0～B5）。由于基色RGB数据为18bit，因此，也称18位或18bit TTL接口。

（2）双路6bit TTL输出接口
　　这种接口电路中，采用双路方式传输，每个基色信号采用6bit数据（奇路为0RO～OR5，OG0～OG5，OB0～OB5；偶路为BRO～ER5，EC0～EG5，EB0～EB5）。由于基色ROB数据为36bit，因此，也称36位或36bit rrL接口。

　　（3）单路8bit TTL输出接口
　　这种接口电路中，采用单路方式传输，每个基色信号采用8bit数据（R0～R7，G0～G7，B0～B7）。由于基色RGB数据为24bit，因此，也称24位或24bit 1TL接口。

　　（4）双路8bit TTL输出位接口
　　这种接口电路中，采用双路方式传输，每个基色信号采用8bit数据（奇路为OR0～OR7，OG0～0G7，OB0～OB7；偶路为ER0～ER7，EC0～EG7，EB0～EB7），由于基色RGB数据为48bit，因此，也称48位或48bit TTL接口。

　　3．TLL输出接口中之信号
驱动板TTL输出接口中一般含RGB数据信号、时钟信号和控制信号这三大类信号。

　　（１）RGB数据信号
　　对于6bit单路TTL输出接口，共有18条RGB数据线，分别是R0～R5红基色数据6条，C0～C5绿基色数据6条，B0～B5蓝基色数据6条。

　　对于8bit单路TTI，输出接口，共有24条RGB数据线，分别是R0～R7红基色数据8条，B0～B7绿基色数据8
条，BO～B7蓝基色数据8条。

　　对于6bit双路TTL，输出接口，共有36条RGB数据线，分别是奇路RGB数据线18条，偶路RGB数据线18条。

　　对于8bit双路TTL输出接口，共有48条RGB数据线，分别是奇路RGB数据线24条，偶路RGB数据线24条。

　　（2）时钟信号
　　时钟信号是指像素时钟信号，是传输数据和对数据信号进行读取之基准。像素时钟常用DCLK表示。在使用奇／偶像素双路方式传输RGB数据时，不同之输出接口使用像素时钟之方法有所不同。有之输出接口奇／偶像素双路数据共用一个像素时钟信号，有之输出接口奇／偶两路分别设置奇数像素数据时钟和偶数像素两个时钟信号，以适应不同液晶面板之需要。

　　（3）控制信号
　　控制信号括数据使能信号（或有效显示数据选通信号）DE、行同步信号HS、场同步信号VS。

液晶显示器TMDS输出接口介绍

　　前面介绍液晶显示器DVI输入接口时，曾提到，DVI是一种基于TMDS（ 小化传输差分信号）电子协议之数字接口。作为一个重要之接口，TMDS不仅可用于液晶显示器之输入接口（用于接收DVI信号），而且还可用于液晶显示器之输出接口（发送TMDS信号，去驱动TMDS接口液晶面板）。

　　那么，什么是TMDS呢？TMDS（Transition Minimized Differential Signaling），即 小化传输差分信号，它是一种微分信号机制，采用了小电压振幅和差分信号传送，进行数据传输时，也需要一个发送器和一个接收器，这一点和LVDS是一致之。不同之是，TMDS比LVDS需要更少之信号线，有较好之电磁兼容性能，可以用低成本之专用电缆实现长距离、高质量之数字信号传输。

　　当TMDS用做驱动板之输入接口时，在液晶显示器驱动板上需要一片TMDS接收器（可以集成在主控芯片中），这样，驱动板通过DVI输入接口，就可以接收主机显卡TMDS发送芯片发送之TMDS数据信号。

　　当TMDS用做驱动板之输出接口时，在液晶显示器驱动板上需要一片TMDS发送器（可以集成在主控芯片中），这样，驱动板通过TMDS输出接口，发送TMDS数据信号，经液晶面板之TMDS接收器接收后，就可以驱动液晶屏显示出图像。图1所示是TMDS接口组成示意图。

　　图1 TMDS接口组成示意图

　　TMDS输出接口也有单路和双路之分，图2所示为双路TMDS输出接口示意图，图中之0通道、1通道、2通道为第一链路，3通道、4通道、5通道为第二链路。当只使用0通道、1通道、2通道时为单路TMDS接口；当使用0～6全部通道时，为双路TMDS接口。

　　图2 双路TMDS输出接口示意图

TMDS发送器可以把8bit并行RGB数据信号，通过 小转换编码为串行10bit数据（含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等），经过DC平衡后，再由液晶面板TMDS接收器对串行数据解码，将串行数据变成并行数据。

　　TMDS接口应用较少，有关TMDS接口之应用将在介绍TMDS接口液晶面板内容时再做介绍。

液晶显示器RSDS输出接口介绍

　　RSDS（Reduced Swing Differential Signaling），即低摆幅差分信号，在某些方面，RSDS和低压差分信号LVDS相似，但它们之使用方式却截然不同。采用LVDS接口之系统则应用在主控芯片和时序控制器（TCON）之间，而采用RSDS接口之系统应用在时序控制器（TCON）与液晶屏源驱动器之间。现在，一些性能优良之主控芯片已集成了TC0N和RSDS发送器，也就是说，此类主控芯片可以输出RSDS信号，经RSDS接收器接收后，直接驱动液晶屏之源驱动器。RSDS输出接口组成示意图如图所示。

　　图 RSDS输出接口组成示意图

　　液晶屏采用RSDS接口进行连接有诸多优点，括加速性能、低功耗以及低EMI。RSDS使用约±200mV低压差分摆幅，比采用TTL接口低得多。采用RSDS接口之源驱动器能工作在高压85MHz之时钟速率。除了低电压摆幅，RSDS还支持差分信号对之体系结构，能抑制EMI沿快速信号路径之产生。

　　RSDS按串行模式传送数据，信号触发是双沿之。整个总线宽度含九对数据信号和一对时钟信号。相对于TTL接口，可大大减少连接线数量。

　　RSDS接口应用较少，有关RSDS接口之应用将在介绍RSDS接口液晶面板内容时再做介绍。

液晶显示器TCON输出接口介绍

　　TCON（Timer Control），即定时控制器，也称时序控制器，主要由时序发生器、显示存储器及管理电路、控制电路组成。它接收］TL电平信号，经处理后控制栅极和源极驱动IC，驱动液晶屏显示图像。

　　对于一般之液晶显示器，TC0N大都安装在液晶面板中，而不是直接装在驱动板中。但现在也有部分驱动板，其上之主控芯片集成有TC0N电路，这样之驱动板可以输出TC0N信号，直接驱动具有TC0N接口之液晶面板。TC0N输出接口组成示意图如图所示。

　　图 TCON输出接口组成示意图

　　TC0N接口应用较少，有关TC0N接口之应用将在介绍TCON接口液晶面板内容时再做介绍。