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V-by-One HS

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V-by-One HS是由日本賽恩電子公司(THine Electornics)開發的適用於平板顯示器的信號傳輸接口標準。目前,廣泛應用在多功能打印機辦公設備、車載娛樂設備、機械人、安防系統等領域。

以往的電視內部配線,傳輸圖像信號都是採用LVDS標準。然而,隨着電視畫面向着高解像度和高色彩深度的發展,傳輸速度的高速化以及傳輸線之間信號的時滯問題愈發顯著。V-by-One HS除了包含SerDes英語SerDes技術以外,還採用了時鐘信號恢復等技術,使得每對線的最大傳輸速度達到了3.75Gbp,並解決了時滯問題,同時還降低了EMI干擾及功耗。此外,由於傳輸信號對數的減少,使得配線及連接器的用量相應減少進而可以實現整體成本的降低。

概述

  • V-by-One HS的開發目的,是為了替代大尺寸液晶顯示器圖像輸入信號VESA標準規格的LVDS技術。
  • 由於導入了均衡器功能,使得信號傳輸品質優於以往的LVDS技術。
  • 由於採用了時鐘信號恢復技術,解決了在LVDS方案下日趨顯著化的配線時滯問題。
  • 取消了在以往的LVDS標準中必不可少的時鐘信號傳輸配線(固定頻率的傳送),降低了EMI干擾。
  • 信號傳輸速度最大可達到3.75Gbps,減少了配線和連接器使用量,可實現總成本的降低和節約空間。
  • 由於傳輸速度可調節,因此與固定頻率的信號傳輸方式相比,降低了設備耗電量。
  • 串行信號傳輸速度:600Mbps ~ 3.75Gbps。
  • 在原先的LVDS方案上不必進行很大的設計改動,便可無縫過渡到V-by-One HS。
  • 日本賽恩電子公司(THine)已經公開了V-by-One HS規格,其已成為一個開放標準。

開發背景

液晶顯示與顯像管顯示不同,其每個用於表示像素的信號都必須是數碼訊號。液晶顯示開始應用於筆記本電腦時,當初的圖像信號是以並行方式傳輸的。即使只是為了傳輸18位色階的圖像信號也需要RGB三色各6路,外加控制信號3路及時鐘信號,共計22根信號線。這樣就產生了配線空間以及時滯調整困難等諸多問題。

為了解決這些問題,作為專門面向液晶顯示接口技術,LVDS應運而生。LVDS是以TIA/EIA-644標準所規定的差分傳輸方式,由於可以高速傳輸,液晶顯示的圖像信號即可以串行信號進行傳輸。由於在導入這一技術時是以18位色階顯示為主流,RGB三色各6位以及控制信號3位共21位信號,因此提出了將此21位信號分配至3個通道,每條通道分7位信號,再加上1條通道傳輸時鐘信號,總共使用4對配線進行串行數據傳輸的方案。也就是說,在並行通信中所必須的22根配線,如果使用串行通信的話只需要8根就夠了。這種方式被視頻相關設備行業的標準制定組織VESA當做標準規格所採用,從而LVDS技術作為面向液晶顯示的接口解決方案得到了廣泛的普及。

之後,隨着液晶顯示向着高解像度高色階方向發展,以及倍速驅動技術(為了解決液晶顯示器響應緩慢問題)的導入,使得需要輸入液晶顯示器的圖像信號量越來越龐大。

其結果是,以全高清解像度(1920*1080)下10位色階的倍速顯示屏為例,即使採用LVDS技術也需要24對共48根配線。此外由於傳輸時鐘的高速化,還必須要調整數百皮秒級別的時滯。此外,由於以往的LVDS的方案中必須用固定的時鐘頻率進行傳輸,頻譜集中,因此為了抑制其對無線網絡等產生的EMI干擾也很困難。

再加上以LVDS標準,從GND只能傳送1.2V電壓的電氣信號。而隨着LSI向着細微化方向發展,這樣的電壓標準會給LSI設計帶來很大的限制。在這樣的情況下,包括DVIHDMIDisplayPort等多種多樣的接口方案被提出並且實用化。

DVI和HDMI都帶有時滯調整功能,而且HDMI中還採用了HDCP技術用於內容保護功能,因此作為設備間的圖像信號傳輸方案得以廣泛普及。然而DVI和HDMI在安裝時需要支付專利費用,而且將其用作設備內部圖像信號傳輸,則會提高功耗大,因而沒有得到應用。

Display Port是VESA為了替代LVDS而推出的規格,其今後的普及備受期待。它在傳輸方式上採用類似於PCI Express的偏壓原理,降低了在LSI設計上的障礙。然而,與HDMI同樣,由於考慮到設備間的信號傳輸的問題而採用了HDCP技術,使其在作為設備內部信號傳輸方案時有可能存在功耗問題。此外,Display Port的傳輸速度是固定的,對於存在着各種各樣時鐘頻率的圖像信號來說,低頻率會產生很大的浪費,而且在接收端必須對時鐘信號進行再生。由於以上這些理由,從LVDS向Display Port的過渡還有很多課題需要解決。

基於上述背景,日本賽恩電子公司(THine)進行了V-by-One HS的開發。也就是說,通過導入了均衡器功能,從而實現比以往的LVDS技術數據傳輸質量更高,傳輸速度更快(最大達到一對線3.75Gbps)。而且由於採用了時鐘信號恢復技術,解決了以往在LVDS方案下日趨明顯化的配線時滯問題。此外,取消了在LVDS標準中必不可少的時鐘信號傳輸配線(固定頻率的傳送),從而降低了EMI干擾。

傳輸速度的高速化,可以帶來配線和連接器用量的減少,總體成本下降,節省空間等一系列好處。比如對於UD面板(3840*2160),使用LVDS方案至少需要96對配線,而使用V-by-One HS只需要16對配線便可完成數據傳輸。而且由於傳輸速度可變,原先採用LVDS技術的設計不需要經過很大的改動便可無縫地過渡到V-by-One HS上來。此外,日本賽恩電子公司(THine)已經將技術規格公開,V-by-One HS已成為了一個開放標準。

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參考連結

V-by-One®HS Standard