LVDS (Low Voltage Differential Signaling) ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Datenübertragung zwischen Display-Controller und LCD-Panel, insbesondere in der TFT-Technik. LVDS ermöglicht eine schnelle, stabile und energieeffiziente Übertragung mit geringen elektromagnetischen Störungen. Die Daten werden über differenzielle Leitungspaare übertragen, was die Signalintegrität auch über größere Entfernungen und bei hohen Auflösungen sicherstellt. Obwohl LVDS zunehmend durch moderne serielle Schnittstellen wie eDP oder MIPI DSI abgelöst wird, bleibt es ein zuverlässiger Standard in Embedded-Systemen und Industrieanwendungen, die Robustheit und Langzeitverfügbarkeit erfordern.
Wie funktioniert LVDS?
LVDS überträgt Daten als kleine Spannungsdifferenz auf einem Leitungspaar statt als Spannung gegenüber Masse. Der Sender treibt einen konstanten Strom von etwa 3,5 mA durch einen Abschlusswiderstand von 100 Ω am Empfänger, wodurch ein Signalhub von rund 350 mV entsteht. Der Empfänger wertet nur die Differenz zwischen den beiden Leitungen aus; Störungen, die gleichermaßen auf beide einkoppeln, heben sich daher auf, und die entgegengesetzten Ströme im Paar halten die abgestrahlten Emissionen gering.
In Displays wird LVDS als FPD-Link eingesetzt: Parallele RGB-Daten, Synchronisationssignale und das Data-Enable-Signal werden auf 3 Datenpaare (18-Bit-Farbtiefe) oder 4 Datenpaare (24-Bit-Farbtiefe) plus ein Taktpaar serialisiert. Größere oder schnellere Panels nutzen Dual-Channel-LVDS, bei dem ungerade und gerade Pixel über zwei Links übertragen werden. Die beiden gängigen Bit-Zuordnungen für 24-Bit-Daten, VESA und JEIDA, sind nicht austauschbar – die Quelle muss auf die im Datenblatt des Panels angegebene Zuordnung eingestellt werden.
LVDS vs. eDP vs. MIPI DSI
| LVDS | eDP | MIPI DSI | |
|---|---|---|---|
| Signalübertragung | Differenzielle Datenpaare + Taktpaar | DisplayPort-Lanes, eingebetteter Takt | D-PHY-Datenlanes + Takt-Lane |
| Typische Anbindung | 4–5 Paare pro Kanal, 1–2 Kanäle | 1, 2 oder 4 Lanes | 1–4 Datenlanes |
| Typische Displays | Industrie-TFTs ab etwa 7″, bis Full HD | Laptops, Panel-PCs, hohe Auflösungen | Kleine und mittelgroße Displays, mobile SoCs |
| Kabellänge | Die längste der drei Schnittstellen | Kurz, intern | Kurz, auf der Platine oder nahe am Prozessor |
| Reifegrad | Ausgereift, langfristig verfügbar | Zunehmend in Industriepanels verbreitet | Standard bei Mobil- und Embedded-Prozessoren |
Wo wird LVDS heute eingesetzt?
LVDS ist nach wie vor die häufigste Schnittstelle industrieller LCD-TFT-Panels ab etwa 7 Zoll, der Industriecomputer, die sie ansteuern, sowie von AD-Boards. Ihre Stärken sind Robustheit, Toleranz gegenüber längeren Kabeln und Langzeitverfügbarkeit – Eigenschaften, die bei Produkten zählen, die über viele Jahre gefertigt werden. Neue Designs wechseln zunehmend zu eDP und MIPI DSI, die höhere Auflösungen über weniger Leitungen übertragen; hat ein Prozessor keinen LVDS-Ausgang, wandelt ein Bridge-Chip oder eine Adapterplatine das Signal um.
Worauf bei der Integration eines LVDS-Displays zu achten ist
- Ein- oder zweikanalige Ausführung (Single/Dual Channel) und Anzahl der Datenpaare (18-Bit- oder 24-Bit-Farbtiefe).
- Bit-Zuordnung – VESA oder JEIDA; eine falsche Einstellung zeigt sich in falschen Farben.
- Pixeltaktbereich und Panel-Timings laut Datenblatt.
- Steckverbindertyp und Pinbelegung an beiden Kabelenden, einschließlich der Leitungen für Stromversorgung und Steuerung der Hintergrundbeleuchtung.
- Kabellänge und Abschirmung – die Paare verdrillt und impedanzkontrolliert führen, um EMI zu begrenzen.
