TFT-LCD实为一组件,即常说的液晶屏组件,主要由液晶面板、背光源、均光膜、行列驱动电路与时序控制电路(常称逻辑板)组成。常说的TFT-LCD接口是指液晶屏组件与主板(又称信号处理板,或信号板)相连的接口,即逻辑板的信号输人接口,如图1所示。
在液晶彩电或液晶彩显中,TFT-LCD的接口有TTL(RGB)、LVDS .EDP RSDS、TMDS等多种类型,其中,前三种用得较多,下面具体谈谈这几种接口的特点及信号组成。
一、TTL接口
TTL是英文“TransistorTransistor Logic"的简写,表示“晶体管-晶体管逻辑”的意思。TTL电平信号由TTL器件产生。TTL器件是数字集成电路的一大门类,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。
1. TTL接口特点简介
TTL接口属于并行方式传输数据的接口,驱动板主控芯片输出的TTL数据信号,经电缆线直接传送到液晶面板的输人接口。也就是说,当采用这种接口时,不必在液晶显示器的驱动板端和液晶面板端使用专用的接口电路,而是将RGB信号直接送给TFT-LCD。
由于早期的数字处理芯片都是采用TTL方式,因此TTL接口多用在早期的液晶屏产品中,主要是小屏幕(-般不大于15英寸)或低分辨率液晶屏,如早期的液晶彩显或笔记本电脑所用显示屏。
值得注意的是,在近几年的液晶彩电中,奇美公司生产的V216B1-LN1、V260B1-L02、V260B1-LN1型液晶屏,康佳公司生产的KPL+216A1C401型液晶屏,这几款液晶屏也用TTL接口,如图2所示。
由于TTL接口信号电压高、连线多、传输电缆长,因此该电路的抗干扰能力比较差,而且容易产生电磁干扰(EMI),加之其像素时钟最高只有28MHz,已不能满足高画质图像信号的要求,所以这种接口已逐渐被淘汰。
2. TTL接口信号组成
驱动板TTL输出接口中一般包含RGB数据信号、时钟信号和控制信号这三大类信号,如图3所示。
(1)RGB数据信号
1)单通道TTL
单通道6bit TTL输出接口又称作6bit单路.TIL接口。该类接口共有18条R、G、B数据线,分别是RO~R5红基色数据6条,G0~G5绿基色数据6条,B0~B5蓝基色数据6条,共6X3=18条。由于基色RGB数据为18bit,因此这类接口也称为18位或18bitTTL接口。
6bit单路TTL接口对应的.上屏线多为31扣针或41扣针线,如图4所示。其中,31扣针线主要用在8~12英寸的笔记本液晶屏中;41扣针线主要用在15英寸液晶显示器中。
单通道8bit TTL输出接口又称作8bit单路TTL口。该类接口共有24条RGB数据线,分别是RO~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,共8X3=24条。由于基色RGB数据为24bit,因此这类接口也称为24位或24bitTTL接口。
2)双通道TTL
双通道就是指有两组RGB数据,分为奇、偶通道,时钟有的也分为奇、偶(OCLK、ECLK),如图5所示有的公用一个。
双通道6bit TTL输出接口又称作6bit双路TTL接口。该类接口共有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,6X3X2=36条。由于基色ROB数据为36bit,因此这类接口也称为36位或36bitTTL接口。
6bit双路TTL接口实物如图6所示,常采用30+45针软排线,或60~80扣针上屏线,主要用在14、15英寸的液晶屏中。
双通道8bit TTL输出接口又称作8bit双路TTL接口。该类接口共有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,8X3X2=48条。由于基色RGB数据为48bit, 因此这类接口也称为48位或48bitTTL接口。
(2)时钟信号
时钟信号是指像素时钟信号。该信号是传输数据和对数据信号进行读取的基准。在使用奇/偶像素双路方式传输RGB数据时,不同的输出接口使用像素时钟的方法有所不同。有的输出接口奇/偶像素双路数据共用一个像素时钟信号,有的输出接口奇/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的需要。
(3)控制信号
控制信号包括数据使能信号(或有效显示数据选通信号)DE、行同步信号HS、场同步信号VS。
3.TTL接口LCD示例
由LG-PHILIPS公司生产的LB121S1-A2型液晶屏(12.1 英寸) 在早期的笔记本中用得较多,其分辨率为800X600,RGB像素按垂直条状排列,显示方式为常亮型(像素两端不加电压时光线通过),上屏电压为3.3V,内置有两只背光灯管,其组成框图如图7所示。
该液晶屏配置有CN1~CN3三个输入插口,CN1为41针单路6bitTTL信号接口,CN2.CN3为cCFL背光灯插口。CN1的各针引脚功能见表1。
从表1可以看出,该液晶屏使用的同步信号为有效显示数据选通信号DE (37脚)、行同步信号HSYNC (④脚)、场同步信号VSYNC(⑤脚)组合方式。另外,该液晶屏还具有水平方向和垂直方向的图像颠倒显示模式,当38脚(L_R)接低电平,41脚(U_D)接高电平时,为正常图像显示模式,如图8(a)所示;当38脚为高电平,41脚接低电平时,以水平方向颠倒的方式显示图像,如图8(b)所示;当38脚和41脚均接低电平时,以垂直方向颠倒的方式显示图像,如图8(c)所示;当38脚和41脚均接高电平时,水平与垂直方向均按颠倒的方式显示图像,如图8(d)所示。
二、LVDS接口
1. LVDS接口特点简介
LVDS是英文“Low Voltage Differential Signaling" 的简写,表示低压差分信号的意思,LVDS克服了以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,是一种数字视频信号传输方式。LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅(约350mV)在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输,如图9所示。
采用LVDS接口方式,可使信号在差分PCB线或平衡电缆上以数百兆比特每秒的速率传输。由于采用低压和低电流驱动方式,因此具有低噪声和低功耗的优点。在液晶彩电中,LVDS线多采用平衡电缆线,实为双绞线,如图10所示。
2.LVDS接口电路组成
液晶彩电或彩显对输入的信号(如TV、AV等)先进行解码,得到RGB信号,其处理过程与普通彩电基本相同,然后再经过RGB-LVDS转换,输出LVDS信号,送往液晶屏。由于液晶屏中的TFT只识别TTL(RGB)信号,因此送给液晶屏的LVDS又需通过解码得到TTL信号。
由此可知,LVDS接口电路包括两部分:一是主板侧的LVDS输出接口电路(LVDS发送端),二是液晶面板侧的LVDS输人接口电路(LVDS接收器)。LVDS发送端将TTL信号转换成LVDS信号,然后通过驱动板与液晶面板之间的排线或柔性电缆(常统称为上屏线)将信号传送到液晶面板侧的LVDS解码IC中,将串行信号转换为TTL电平的并行信号,再送往液晶屏时序控制与行列驱动电路中,如图11所示。
3.LVDS接口的信号类型
LVDS信号主要由数据差分和时钟差分信号组成,如图12所示,后缀字母为“M"与“P”分别表示正、反相,即YxM与YxP为一对差分线,CLKOUT_M与CLKOUT_P也为一对差分线。
部分LVDS接口信号中还设有特殊功能控制信号,如LVDS数据格式选择、显示模式控制、帧频选择等信号。
(1)单通道LVDS
单通道6位数据线常称“单6线”。该线有3组信号线,如上图中的YOM、YOP、Y1M、Y1P、Y2M、Y2P;1组时钟线,如图12中的CLKOUT_ M、CLKOUT P,即从外形上看,共有4组双绞线,如图13所示。
单通道8位数据线常称“双8线”。该线4组信号线,如图12中的YOM、YOP Y1M、Y1P、Y2M、Y2P、Y3M、Y3P,1组时钟线,如图12中的CLKOUT. M、CLKOUT. P,即从外形上看,共有5组双绞线,如图14所示。
(2)双通道
为了适应高分辨率( 1920X1080及其以上)图像的数据传输要求, 出现了LVDS双通道传输方式。该方式的数据与时钟路数均是单通道的两倍,如图15所示。
双通道6位数据线常称“又6线”。该线有3x2=6组信号线,2组时钟线,即从外形上看,共有8组双绞线,如图16所示。
双通道8位数据线常称“双8线”。该线有4X2=8组信号线,2组时钟线,即从外形上看,共有10组双绞线,如图17所示。
4.LVDS接口定义
LVDS接口定义是指液晶面板侧的LVDS输入端接口引脚功能,一般可通过查阅该液晶屏的原厂资料(常称屏规格书)得知。虽然不同的液晶屏对接口功能的英文标法不相同,但根据其关键字母及数字编号顺序不难看出其功能,例如一一款型号为CLAA170EA02的液晶屏,其厂家给出的接口定义见表2,从英文简称一-列可看出,有“Rxo"与“RXE"两通道数据,每一通道有编号“0”~“3”组数据信号,并且有1组时钟信号(RXOC或RXEC),由此可看出该液晶屏是一款30针双8位屏,同时也不难看出其引脚功能,即“RXO0-”表示第一组数据1-,“RXO0+”表示第一组数据1+;“RXE0-”表示第二组数据1-,“RXE0+”表示第二组数据1+,其余依次类推。
另外,该液晶屏LVDS接口的28~30脚为5V供电端。常见的中小尺寸液晶屏的LVDS接口多采用20针或30针,其引脚定义见表3。
提示:1.在液晶彩电或彩显中,15英寸及其以下液晶屏的上屏电压多为3.3V,17~24英寸液晶屏的上屏电压多为5V,26英寸及其以上液晶屏的上屏电压多为12V。2.在LVDS接口中,若用指针万用表测量每组+、-信号线间的直流电阻,约为30Ω~100Ω;若用数字万用表测量,约为120Ω。
三、eDP接口
随着液晶屏分辨率的越来越高,传统的VGADVI等外部接口逐渐不能满足人们的视觉需求,从而出现了以HDMI DisplayPort为代表的新型数字接口。与此同时,在液晶屏内部接口方面,传统的LVDS在传输高分辨率信号时已越来越吃力,于是DisplayPort的内部接口eDP( embedded DisplayPot)出现了。
1.eDP接口特点简介
eDP接口是一种基于DisplayPort架构和协议的一种全数字化接口,可以用较简单的连接器以及较少的引脚来传递高分辨率信号,且数据传输速率远高于LVDS,这正是eDP接口取代LVDS接口的重要原因。eDP与LVDS接口特点对比见表4。
提示:1.HDMI是一种高清数字接口标准,它可以提供很高的带宽,无损地传输数字视频和音频信号。2.bps是英文“bitspersecond”的缩写,即比特/秒,用来表示数据传输速度。3. HDCP (High -bandwidth DigitalContent Protection):高带宽数字内容保护技术。为了保证HDMI或者DVI传输的高清晰信号不被非法录制,于是出现了HDCP技术。HDCP技术规范由Intel公司领头完成。当用户进行非法复制时,该技术会进行干扰,以降低复制出来的影像质量,从而对内容进行保护。
简单地说,eDP接口具有以下优点:(1)微封包结构,能够实现多数据的同时传输;(2)较大的传输速率,可高达21.6Gbps (用4对线传输);(3)较小的尺寸,宽26.3mm,高1.1mm,如图18所示,这非常有利于产品的轻薄化;(4)无需IVDS转换电路,电路简洁;(5 )较小的EMI(电磁千扰),并具有强大的版权保护功能。
若以LM240WU6液晶屏(分辨率为1920X1200,24bit彩色)为例,若采用LVDS接口,则数据传输线需20对;若采用eDP接口,则只需要4对线就足够了。由此可见,eDP接口的优势是相当明显的,尤其是在高清屏中。
近年来,为了提高面板及处理器间的数据传输速度,在电脑及移动终端处理器平台已大量采用eDP接口,eDP接口正迅速成为主流接口。去年,英特尔公司在新一代Haswell处理器平台中已放弃了传统的LVDS接口,全面转向支持嵌人式数码音视讯传输的eDP接口。
今年,超微公司推出的新一-代 28纳米Richland、Kabini、Temash等处理器平台,也全面采用eDP接口。
2. eDP接口信号组成
eDP接口信号主要由MainLink、AUX CH与HPD三部分组成,如图19所示。
MainLink表示主通道,用来传输各类型视频数据和音频数据;AUXCH表示辅助通道,用于传输低带宽需求的数据,以及链路管理和设备控制信号;HPD表示热插拔检测通道。
MainLink由1~4对数据线组成,每对数据线都是一对差分线。 对于一款液晶屏而言,MainLink具体需几对数据线,这取决于屏幕的分辨率和彩色位数。
在该通道中传送的信号有视频像素信号、视频定时信号、视频格式信号、比特/像素及颜色空间信号和视频信号的误差补正信号,并采用ANXI8B/10B编码方式,以提高数据传输正确性。数据传输采用交流耦合技术,发送端和接收端有不同的共模电压,因此可以把接口做得更小。
提示:ANSI8B/10B编码是先将一组连续的8位数据分成两组数据,一组3位,一组5位,然后经过编码,得到一组4位、一组6位的二进制数据。
AUX CH是一条双向半双工传输通道,其信号采用交流耦合差分传输方式,信号采用Manchesterll编码,具有1Mbps的传输速率和15m的传输距离。每个传输任务的延时时间小于500us。
另外,该通道与EDID及DPCD存储器相连,并通过总线方式进行读写。EDID为扩展显示标识数据,用来存储显示器参数;DPCD为eDP配置数据,与链路管理层相连,用于链路的配置。
HPD是一条单向通道 ,用于检测上层设备和下层设备是否连接,进而实现线路的连接和中断。
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