柔性扁平線在液晶電視亮線干擾問題分析

戴錕

摘 要

本文主要是分析液晶電視生產(chǎn)中使用FFC柔性扁平線出現(xiàn)的亮線干擾以及解決方法。說明信號串?dāng)_對信號傳輸完整性的影響，為后續(xù)設(shè)計時提供借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】FFC柔性扁平線纜 特性阻抗 串?dāng)_ 信號完整性

1 問題背景

現(xiàn)在液晶電視的分辨率越來越高，顯示信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速度也隨之加快，F(xiàn)FC線已經(jīng)成為連接線的首選方案。FFC排線又稱Flexible Flat Cable（FFC）柔性扁平線纜，用上下兩層絕緣箔膜中間夾上扁平銅箔，成品較簡單，成本也較低，所以液晶電視上都在大量使用。而在使用過程中保證信號傳輸?shù)耐暾詣t是需要著重考慮的問題。

2 問題分析

2.1 問題描述

在液晶電視整機生產(chǎn)過程中有個別機器出現(xiàn)屏幕左側(cè)出固定的豎線干擾。

2.2 問題分析

（1）此亮線均是出現(xiàn)在屏幕的左側(cè)第4列像素上。首先判斷是否是信號處理方面問題，調(diào)整圖像重現(xiàn)率，圖像行場有變化，但亮線位置不變。所以判斷此問題與信號、SOC無關(guān)，與LVDS輸出和屏的匹配有關(guān)。

（2）由于個別機器有此問題，懷疑個別FFC排線有關(guān)。由于排線的長度偏長造成連接液晶屏后排線翹起，懷疑是接觸不良造成的亮線。更改線材長度并且修改折線方式后，排線沒有再扭曲和接觸不良，能夠解決一部分機器的干擾。

（3）仍然有干擾的機器通過使用導(dǎo)電鋁箔將排線彎折處緊貼屏也都能改善，但這種方法不好控制，且不能徹底解決問題。

（4）分別測量機器使用的FFC線以及增加鋁箔的FFC線的頻率特性阻抗。

機器上使用的FFC線的特性阻抗，實測為93-98Ω，符合LVDS信號100±10Ω的規(guī)格要求。

增加鋁箔的FFC線的特性阻抗如圖。不論是在折角處貼鋁箔或者其他部位貼鋁箔，特性阻抗會急劇下降，最低只有60歐姆左右，造成整體的阻抗會降低。如圖1所示。

LVDS驅(qū)動器是由一個驅(qū)動差分線對的電流源組成（通常電流為3.5mA），LVDS接收器具有很高的輸入阻抗，因此驅(qū)動器輸出的電流大部分都流過100Ω的匹配電阻，并在接收器的輸入端產(chǎn)生大約350mV 的電壓。根據(jù)LVDS的此特性，當(dāng)FFC線的阻抗降低后，F(xiàn)FC線上傳輸?shù)男盘柕姆葎t會降低的。

（5）通過調(diào)整SOC輸出的所有LVDS信號幅度，亮線干擾能消失。再單獨調(diào)整每一對差分信號的幅度，當(dāng)降低LVDSA4差分對或是增強LVDSA3差分對時，都能解決亮線干擾。

一般電視SOC的LVDS輸出都能提供10bit，也就是給液晶屏是10對DATA信號和2對CLK信號，但是大部分的液晶屏均是6bit或是8bit，只需要6對或是8對DATA信號。電路板為兼容各種屏，在LAYOUT時SOC的所有輸出引腳都連接到LVDS排線連接器上。SOC輸出的屏不需要的LVDS DATA信號通過FFC線傳輸?shù)狡炼撕螅捎陂_路則會產(chǎn)生一個與輸出信號大小相同、方向相反的反射信號，兩個方向相反的信號疊加后，就會產(chǎn)生比其他差分對大許多的信號。

FFC上的扁平銅箔是平行排布，根據(jù)電磁學(xué)理論，相鄰的兩根銅箔之間，其中一條線上有交變電壓發(fā)生，在另外一條上就容易產(chǎn)生串?dāng)_，這些大幅度的DATA信號就勢必會影響到正常信號的傳輸。測量LVDS眼圖，眼圖離散的雜波較多，影響到VTH/VTL的幅度，有效部分的眼圖較小。

如將無負(fù)載DATA信號的輸出幅度降低，測試相鄰信號的眼圖。則離散的雜訊減少，有效部分的眼圖增大。

2.3 解決方案

早期液晶電視傳輸頻率較低使用的都是帶屏蔽雙絞線，差分對都是兩兩交纏在一起，與其他的DATA信號互不干涉，且便于拔插兼容性強。但是現(xiàn)在的電路已經(jīng)有1080P步入到4K時代，反射和串?dāng)_等因素會嚴(yán)重影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，所以現(xiàn)在電視上基本都使用FFC排線，用于傳輸LVDS、Mini-LVDS、VB1、EPI等驅(qū)動液晶屏的高速數(shù)據(jù)信號。

使用FFC線原則上需要每對差分信號與其他信號都需要用地線做隔離，減少相互之間的電荷耦合。但受制到連接器的寬度以及液晶屏的接口標(biāo)準(zhǔn)定義，無法滿足地線隔離的要求，只能是CLK用地線隔離。

在PCB LAYOUT時對于有可能無負(fù)載的DATA差分對之間增加100Ω電阻位置用于模擬負(fù)載；如果SOC可以單獨控制每一組輸出，可以在軟件中設(shè)置關(guān)閉無負(fù)載差分對的信號。

3 總結(jié)

隨著電視技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，顯示分辨率越來越高，信號的時鐘以及傳輸速度越來越快，SOC與屏體之間連接線對信號傳輸?shù)挠绊懺絹碓街匾?。FFC柔性扁平線的阻抗匹配控制，傳輸材料的選材、以及生產(chǎn)工藝的要求，都是對信號完整性有影響的關(guān)鍵因素。

在液晶電視整機設(shè)計上需要配合所有影響圖形信號傳輸?shù)年P(guān)鍵因素，結(jié)合成本、工藝并充分考慮其阻抗、容抗、感抗等因素，保證信號傳輸質(zhì)量達到最優(yōu)。

參考文獻

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