LCDインターフェースの選択：RGB、LVDS、eDP、MIPI DSI

液晶ディスプレイは、サイズ、輝度、解像度が適切であっても、マザーボードと互換性がない場合があります。コネクタが一致していても、ディスプレイが正常に動作するとは限りません。.

まず、ボードの対応するディスプレイ出力と、LCDの正確な入力要件を確認します。次に、タイミング、電気的互換性、ケーブル配線、およびソフトウェアの対応状況を確認します。RGB、LVDS、eDP、MIPI DSIは、ボード、パネル、および接続が適切に整合されていれば、いずれも産業用機器で動作可能です。.

この記事では、マザーボードやディスプレイコントローラとLCDモジュール間の内部接続について解説します。コンピュータとモニター間の外部接続については、当社の HDMI、DisplayPort、USB-Cのガイド.

LCDインターフェースの比較一覧

インターフェース	表示データの伝送方法	主な選定基準
パラレルRGB（通称TTL）	ピクセルデータを並列信号ラインを介して転送する	ホストのタイミング対応および複数の信号のルーティング
LVDS	差動ペアを介してシリアル化されたピクセルデータを送信する	チャンネルの設定、色深度、およびデータマッピング
電子データ処理	パケットベースの組み込みディスプレイリンクを使用する	対応レーン数、リンク速度、およびプラットフォームのサポート状況
MIPI DSI	シリアルインターフェースを介して表示データを送信します	ホストとの互換性、動作モード、およびパネルの初期化
SPI	ディスプレイコントローラにコマンドとピクセルデータを書き込みます	想定される画面更新の転送速度
8080などのMCU並列処理	パラレルバスを介してコマンドとピクセルデータを書き込みます	バスのタイミング、コントローラのコマンド、および利用可能なホストピン

これらのインターフェースには、コネクタの形状、ケーブルの長さ、画面サイズの制限など、一律の規定はありません。必ず実際の基板および液晶ディスプレイの仕様を確認してください。.

まずはマザーボードと液晶ディスプレイから始めましょう

マザーボードがすでに選択されている場合は、, そのコネクタで利用可能なディスプレイ出力を確認してください。プロセッサが、ボードでは提供されていないインターフェースをサポートしている場合があります。ボードのサプライヤーに、そのハードウェアおよびファームウェアがどのパネル構成をサポートしているかを確認してください。.

すでにLCDが選択されている場合は、, 完全な部品番号とデータシートを提示してください。「10.1インチのLVDSスクリーン」といった説明だけでは、互換性のあるコントローラやケーブルを選定するには不十分です。.

もし両方がまだ開いている場合は、, これらを総合的に評価してください。コストを比較する際には、ハーネス、ソフトウェア開発、および代替案も考慮に入れてください。安価なLCDの場合、追加のブリッジボードが必要になったり、開発期間が長くなったりする可能性があります。.

インターフェースが異なる場合、アクティブな変換ソリューションが可能となる場合があります。例えば、 DSI-eDPブリッジ 定義された動作範囲内でビデオプロトコルを変換します。ケーブルを交換するだけでは、この変換を行うことはできません。設計を確定する前に、方向、対応する表示モード、電源要件、および設定作業を確認してください。.

各LCDインターフェースをいつ選択すべきか

RGB / TTL：タイミングと配線を確認する

ホストに互換性のあるLCDコントローラが搭載されている場合は、パラレルRGBの採用を検討する価値があります。ピクセルデータは、ピクセルクロックやパネルに必要な同期信号、データイネーブル信号とともに伝送されます。.

主なトレードオフは、信号線の本数です。ピクセルクロックが上昇するにつれて配線設計の難易度が高まり、ホスト側はディスプレイデータを安定して供給しなければなりません。.

指定されたI/O電圧を確認してください。カタログに記載されている「TTL」という用語は、電圧の互換性を保証するものではありません。また、パネルのタイミング要件もホストの構成と一致している必要があります。. STマイクロエレクトロニクスのLCDコントローラに関するドキュメント 並列RGB信号とタイミングの例を示しています。.

RGBは、対応している組み込み設計においては、単純明快な選択肢となり得ます。ただし、どのRGBパネルでも、どのRGB出力でも動作するという前提で選択すべきではありません。.

LVDS：データマッピングに注意を払う

基板サプライヤーがすでに適切なLCDとハーネスに対応している場合、LVDSは実用的な選択肢となります。承認済みの組み合わせを維持することで、既存の機械を更新する際の組み込み作業を軽減できます。.

重要な点は、ピクセルデータがどのように配置されているかです。シングルチャネルまたはデュアルチャネルの動作、色深度、および両デバイスで指定されているマッピングを確認してください。JEIDAやVESAといった用語はマッピングを区別するためによく使われますが、実際のデータシートが最終的な基準となります。.

マッピングの不一致があると、ディスプレイに画像が表示されていても、色が正しく表示されないことがあります。. TIのLCDデータマッピングに関する注意事項 これらの相互運用性の問題について解説しています。.

信号の差異があるからといって、すべてのハーネスが適しているわけではありません。ケーブルの構造、配線経路、および動作信号レートについては、依然として検証が必要です。.

eDP：プラットフォームの完全なサポートを確認する

マザーボードが対応するeDP出力を備えており、適切なパネルが利用可能な場合は、eDPの採用を検討してください。eDPは、より高い帯域幅を必要とする設計にも対応できますが、高解像度ディスプレイに限定されるわけではありません。.

ホストとパネルは、互換性のあるレーン数とリンク速度を備えている必要があります。また、パネルの電源、AUX通信パス、リンクトレーニング、およびファームウェアの設定も重要です。.

ボードのサプライヤーに、提案されているLCDがテスト済みかどうか、あるいはそれをサポートするためにどのような構成が必要かを確認してください。「eDP」と表示されたコネクタは、あくまで出発点に過ぎません。.

eDPパネルは、承認済みの互換モデルと交換することができます。交換の可否は、インターフェース名のみではなく、選択したハードウェアや構成によって異なります。.

MIPI DSI：サンプル出荷前にドライバーの対応状況を確認する

プロセッサプラットフォームが適切なDSIホストを提供している場合は、MIPI DSIの採用を検討する価値があります。物理インターフェース、レーン構成、ピクセルフォーマット、および動作モードを確認してください。.

インターフェースの名称は正確に指定してください。MIPI CSIカメラ用コネクタは、MIPI DSIディスプレイ接続の代わりにはなりません。.

ソフトウェアの対応状況については、早めに確認しておく必要があります。サンプルを注文する前に、パネルの初期化手順、リセット要件、および利用可能なドライバ情報について問い合わせてください。電気的な接続が類似している2つのディスプレイであっても、必要な初期化コマンドが異なる場合があります。.

MIPI DSI ビデオモードおよびコマンド操作モードが含まれます。ホストとパネルは、目的のモードに対応している必要があります。他の画面で正常に動作する例があっても、それが選択したLCDとの互換性を保証するものではありません。.

SPIとMCUの並列動作：想定通りのグラフィックスを確認する

SPIおよびMCUの並列インターフェースは、通常はディスプレイメモリを備えたディスプレイコントローラにコマンドやピクセルデータを送信します。これらは異なるインターフェースですが、どちらも組み込み制御画面において有用です。.

SPIは使用する信号線が比較的少ない。画面の広い範囲を頻繁に更新する必要がある場合、その転送速度がボトルネックとなることがある。静的なステータス画面と、滑らかにスクロールするインターフェースでは、同じ接続に対して求められる要件が大きく異なる。.

MCUの並列インターフェースは、バスやコントローラによっては、より多くの信号を使用し、より大きなスループットを実現できます。バス幅だけでなく、コマンドセットやタイミング要件も確認してください。.

実際のメニュー、アニメーション、および更新頻度を評価してください。静止画像を表示するだけのサンプルでは、完成したユーザーインターフェースの性能を判断することはできません。STの SPI 表示に関するガイダンス ディスプレイとメモリの更新および同期の役割を説明しています。.

ご注文の前に互換性を確認してください

LCDのデータシートとマザーボードのドキュメントを併せて確認してください。インターフェースの比較を行うことで選択肢を絞り込むことができます。以下の確認事項により、選択した部品が互いに連携して動作するかどうかを判断します。.

確認	確認すべき事項
LCDの識別	モデル番号および仕様の全面改訂
コネクタとピンの配線	コネクタの型番、接点の向き、電源ピンおよび信号ピンの位置
電気に関する要件	パネルの供給、論理レベル、および必要な電力容量
表示タイミング	解像度、リフレッシュレート、ピクセルクロック、および適用されるブランキングおよび極性の要件
インターフェース設定	上記で説明したインターフェース固有の設定
ファームウェアとソフトウェア	必要なBIOS設定、パネルドライバ、初期化コマンド、またはコントローラの設定
電源投入手順	電源、リセット、表示信号、およびバックライト制御の順序と遅延要件

ピン数が一致しても、電源と信号の位置が一致しているとは限りません。同様に、同じ解像度を持つ2つのパネルであっても、異なるタイミング設定や構成が必要になる場合があります。.

交換用の液晶パネルについては、互換性があると判断する前に、この確認手順を再度行ってください。外観、対角サイズ、または類似の部品番号のみに頼らないでください。.

バックライト駆動およびタッチ通信についても、別途確認が必要です。ビデオ接続が正しく行われていても、LEDバックライトやタッチコントローラとの互換性が保証されるわけではありません。当社の LCDバックライトの選定ガイド バックライトの要件について。.

ケーブルとディスプレイを一緒に動作確認する

サンプル試験の際は、本来使用される予定のハーネス、コネクタの固定方法、およびケーブル配線経路を使用してください。短いベンチ用ケーブルでは、スイッチング電源電子機器の隣に設置されたより長いハーネスの適合性を検証することはできません。.

必要に応じて、コールドスタート、再起動、電源復旧、およびスリープ／ウェイクアップの動作をテストしてください。ターゲットの表示モードで、カラーパターン、テキスト、動画コンテンツを表示させてください。色の異常、ちらつき、断続的な画像消失、および繰り返し起動した後にのみ発生する不具合がないか確認してください。.

プロジェクトで要求される温度範囲全体および関連するEMC評価の実施中に、動作を確認してください。同じインターフェースを使用するすべてのLCDに共通する「安全なケーブル長」というものは存在しません。送信機、受信機、信号レート、および相互接続の設計のすべてが結果に影響を与えます。.

承認済みのLCDの改訂内容、基板のファームウェア、およびケーブルの配線図を記録してください。いずれかが変更された場合は、生産開始前に影響を受ける項目を確認し、該当するチェックを再度実施してください。.

Eagle Touchプロジェクトのレビューをご希望の場合は、LCDのデータシート、マザーボードの型番、目標解像度とリフレッシュレート、ケーブルの長さ、オペレーティングシステム、および予想数量をお送りください。. 弊社チームまでお問い合わせください サンプリングの前に、ディスプレイの接続について話し合う。.