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)起來了。

面板顯示接口標(biāo)準(zhǔn)

為了最佳的展望未來，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，并對未來的面板接口技術(shù)進(jìn)行了展望。

晶體管-晶體管邏輯門電路

當(dāng)顯示面板第一次面市時，就選擇了經(jīng)典的TTL數(shù)字接口作為標(biāo)準(zhǔn)。在那時，面板尺寸不足10英寸，其VGA分辨率為每個顏色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，和今天成萬上億個晶體管相比，那時候每片芯片的容量只有數(shù)百個晶體管。

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(LVDS)顯示接口(LDI)是一個在雙絞線銅電纜上傳送兩個不同電壓的差分信號系統(tǒng)。與TTL比較而言，小幅度信號以及雙絞線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運行在不太昂貴的銅導(dǎo)線上的電氣信號方法。在接收端運行著兩個不同的電壓，LVDS利用電壓差(典型值為350 mV)進(jìn)行編碼信息。接受端檢測決定著邏輯電平的電壓極性。由于信號幅度非常小以及導(dǎo)線之間的緊密電磁場耦合，因此降低了EMI。導(dǎo)線上的平均電壓為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)線傳輸更多的數(shù)據(jù)。

基于LVDS技術(shù)，國家半導(dǎo)體公司在1999年發(fā)布了其開放式LDI規(guī)范，從而使得導(dǎo)線的總數(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。作為一種開放式標(biāo)準(zhǔn)，LDI并不要求具有絕對的權(quán)威性，這一作法使得其快速的成長為了面板顯示接口標(biāo)準(zhǔn)。

其次，瓶頸問題開始逐步顯示出來。隨著面板廠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，這大大超過了4對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。為滿足數(shù)字電影分辨率的帶寬需求，采用了多達(dá)8個連接和40對(808根導(dǎo)線)的總線寬度。

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

最小化傳輸差分信號

在上世紀(jì)九十年代晚期，Silicon Image公司開始采用面板連接、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(TMDS)。在該情況下，發(fā)射端混合了具有在銅導(dǎo)線上降低EMI特性的更高級編碼算法，從而使得接收端具有健壯的時鐘恢復(fù)性能。

8位/10位編碼是一個二階處理，它是將一個8位的輸入信號轉(zhuǎn)換成10位的編碼。和LVDS相似的是，它采用了差分信號來降低EMI及提高精確的信號傳輸速率。還和LVDS相似的是，它是一個串行的傳輸設(shè)計。

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電子市場。但是，TMDS并沒有因此成為廣泛使用的面板接口標(biāo)準(zhǔn)。相反，沒有專利費的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(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。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由一個傳送音視頻流的單向主連接器和一個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由交流耦合差分線對組成。主連接器有1對、2對、4對導(dǎo)線或通道，AUX CH只有1對導(dǎo)線且不要求連接時鐘。該結(jié)果最大化的使用了差分線對。

例如，一個分辨率為1680x1050的面板可能通過單個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15米電纜的WQXGA (2560x1600)分辨率。

許可證免費、所有權(quán)免費

DisplayPort是一個許可證免費、所有權(quán)免費的數(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)點包括：具有更多可獲得的液晶顯示器功能、滿足寬范圍要求和應(yīng)用的性能提升、從入口級到高性能的顯示。DisplayPort還可通過其微型包裝結(jié)構(gòu)支持未來的技術(shù)革新。目前，它正應(yīng)用于電腦顯示器市場領(lǐng)域。

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

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，從而更好的帶動顯示接口市場。