maltepöggel.de

TFT2PC

LVDS und TTL TFT Displays als PC Monitor nutzen

Eine immer wieder häufig gestellte Frage in Modding und Bastlerforen ist, ob und wie sich TFT Displays mit wenig Aufwand an einem normalen PC betreiben lassen. Diese Seite soll genauer auf die Thematik eingehen und Vorgehensweisen beschreiben wie und warum sich welche Panels anschließen lassen.

TFT Displays, früher nur in Notebooks verbaut und heute schon Standard in PC und Unterhaltungselektronik sind mittlerweile zur Massenware geworden. Es lassen sich preiswert Panels ausschlachten - viel zu schade zur Entsorgung! Genau so vielfältig wie der Einsatzzweck ist natürlich auch die Pinbelegung. Nahezu jedes Display hat einen anderen Stecker und eine andere Belegung. Diese gilt es zuerst herauszufinden. Jeder Hersteller liefert Datenblätter, diese lassen sich unter ihrer Typenbezeichnung mittels bekannten Suchmaschinen leicht finden.

Signaltyp ermitteln

Je nach Anwendungszweck und Alter unterscheidet sich die nötige Ansteuerung. Bei alten schwarz-weiß-LCDs wurde der Displayinhalt in zwei Hälften übertragen, bei farbigen TFTs kommt meistens der TTL oder LVDS Standard zum Einsatz. Kleine Displays, wie sie in tragbaren Fernsehern, DVD-Playern oder Unterhaltungsgeräten verbaut werden nutzen meistens ein Composite- oder RGB Videosignal. Ich möchte nun auf alle mir bekannten Signale kurz eingehen:

TTL Displays kommen vor allem in älteren Notebooks (ca 1995 bis 2004) zum Einsatz. Sie benötigen ein digitales, paralleles RGB + Sync Bildsignal mit einer Spannung von 3.3 oder 5 Volt. Man erkennt sie an Anschlüssen wie HSync, VSync, Red MSB ... Red LSB und so weiter. Wenn man auf größere Farbtiefe verzichten kann so lassen sich diese mit geringem Aufwand am Vesa Feature Connector, der bei nahezu jeder älteren Grafikkarte vorhanden ist, mit 4 Bit Farbtiefe (16 Farben) betreiben. Auch einige ältere Industrie PCs (PC104) bieten einen TFT Controller für solche Displays. Hier muss das Timing genau stimmen; jedes Panel kann andere Werte haben. Meistens lassen sich verschiedene Modelle im BIOS auswählen.

LVDS Displays sind heutzutage fast ausschließlich anzutreffen. Sie verarbeiten ein digitales differenzielles Signal und lassen sich leicht anhand der DATA0+ DATA0-,... Leitungen identifizieren. Auch hier arbeiten ältere Modelle eventuell noch mit 5 Volt Betriebsspannung, neue nur noch mit 3.3. Die digitalen Pixeldaten sowie die Synchronisation werden hier seriell übertragen. Meistens sind 3 solcher doppelten Leitungen vorhanden. In wenigen Fällen auch 6 (DUAL-LVDS). Eine Ansteuerungselektronik kann man hier kaum noch selberbauen, passende Wandlerplatinen finden sich aber in TFT Bildschirmen oder als Universalwandler bei eBay. Mehr dazu aber später.

Dual Scan Displays sind der Vorläufer der TTL Displays. Hier ist das Display physikalisch in zwei Hälften aufgeteilt, die zur gleichen Zeit übertragen werden. Möchte man diese an den VESA Connector anschließen, so muss der Bildschirminhalt zwischengespeichert werden. Es gibt zwar kompliziertere Lösungsansätze mit Mikrocontrollern oder CPLDs, der Aufwand lohnt aber zwecks schlechter Auflösung sowieso kaum.

Composite Video oder RGB Displays werden oft in kleinen Fernsehern (5 bis 7 Zoll) oder Videospielzubehör (Beispielsweise PSone TFT, PS2 TFT) verbaut. Composite Video Displays können problemlos einfach mit dem TV Out der Grafikkarte verbunden werden, RGB Displays nur mit einem Scart RGB Signal (Sat Receiver etc.) wobei hier noch ein Sync Signal erzeugt werden muss.

Hintergrundbeleuchtung

Hier kommen meistens Kaltlichtkathodenröhren (CCFL) zum Einsatz. Diese benötigen eine Zündspannung von ca 2kV (2000V) und einen konstanten Strom (die Spannung reduziert sich im Betrieb auf 600-700 Volt). CCFL's sollten in jedem Fall nur an einem geeigneten Inverter betrieben werden. Entweder bringt man den zugehörigen Inverter zum Laufen, oder man benutzt einen aus dem Casemodding Bereich. Die Längen der Röhren sollten aber unbedingt gleich sein damit der Lichtstrom passt und die Röhre nicht überhitzt.

Inverter können die verschiedensten Ansteuerungen haben. Es reicht von einem einfachen ein-aus Signal über eine Helligkeitsspannung bis zur Steuerung über I2C oder andere Bussysteme. Man sollte sich also in jedem Fall auch hier ein Datenblatt des Controller ICs anschauen, ist keins vorhanden so kann man eventuell die Anschlüsse bei laufendem Gerät mit Hilfe eines Oszilloskops analysieren.

Anwendungszweck und Ansteuerung

Nachdem nun Belegung und Inverter bekannt sind, sollte man sich über den Anwendungszweck im Klaren sein. Ein TTL Panel lässt sich am Vesa Connector mit maximal 16 Farben nutzen, ist also bestens als Konsolenmonitor für einen Linux-Server zu gebrauchen, für den Desktopeinsatz allerdings total ungeeignet. Ist ein Industrie PC vorhanden, so kann dort eventuell der LCD Controller verwendet werden um das Display mit höherer Farbtiefe anzusteuern.

Die größte Farbtiefe lässt sich mit LVDS Panels erzielen. Problem ist das passende Wandler kaum oder nur schwierig aufzutreiben sind. Diese Platinen beinhalten eine komplette Ansteuerung und Signalverarbeitung, und natürlich ein On Screen Display. Es könnte funktionieren solche Wandler aus einem defekten TFT Bildschirm zu verwenden. Ob die Datensignale passen kann sich von Fall zu Fall unterscheiden. Ganz sicher ist man mit einem Universal Konverter, wie sie einige Zeit bei eBay angeboten wurden. Mittlerweile sind diese Platinen leider nicht mehr zu bekommen.

Auch neuere Industrie PCs haben unter Umständen einen LVDS TFT Anschluss. LVDS ist übrigens nicht zu verwechseln mit DVI - das sind zwei komplett verschiedene Standards, auch hier wird ähnlich wie bei VGA eine Wandlerplatine benötigt!

Eine günstige Alternative bietet das PSone TFT, ein Zubehörteil für die Sony Playstation. Dort ist ein Panel verbaut welches direkt ein Composite Video Signal verarbeiten kann! Dieser lässt sich direkt mit dem TV Out der Grafikkarte, oder auch anderen Signalquellen verbinden. Ein Nachteil ist das die Auflösung auf 520x324 beschränkt ist (Standard TV Auflösung). Da die Displays aber sowieso recht klein sind, ist größere Schrift problemlos lesbar.

TFT Display per LVDS mit Wandlerplatine anschließen

Die heute gängige Schnittstelle von TFT Panelsn heißt LVDS. Früher konnten äußerliche elektromagnetische Einflüsse wie Funken oder wechselnde Magnetfelder die Datenübertragung massiv stören. Mit steigenden Auflösungen und Wiederholraten musste also ein neuer Standard her: LVDS, das steht für Low Voltage Differential Signal und ist wie der Name schon sagt eine differenzielle Datenübertragung. Grob gesehen besteht dieser Bus aus drei Leitern, nämlich Masse sowie Data+ und Data-. Auf D- wird immer das Invers von D+ übertragen. Streut nun ein Feld von außen ein werden die Spannungen auf beiden Datenleitungen gleichzeitig angehoben, die Differenz bleibt aber stets gleich und wird vom Empfänger ignoriert. Schnelle Datenraten sind nun problemloser zu übertragen.

Schauen wir uns doch zunächst mal die Belegung des bei Laptopdisplays verbreiteten 30-Pin LVDS Verbinders an:

Pin Signal Beschreibung
1 GND Masse
2 VCC Spannung Panel 3,3V
3 VCC Spannung Panel 3,3V
4 V EEDID Spannung ID Chip 3,3V
5 TEST unbeschaltet
6 CLK EEDID Takt ID Chip
7 DATA EEDID Daten ID Chip
8 D0- LVDS Daten 0 (neg)
9 D0+ LVDS Daten 0 (pos)
10 GND Masse
11 D1- LVDS Daten 1 (neg)
12 D1+ LVDS Daten 1 (pos)
13 GND Masse
14 D2- LVDS Daten 2 (neg)
15 D2+ LVDS Daten 2 (pos)
Pin Signal Beschreibung
16 GND Masse
17 CLK- LVDS Takt (neg)
18 CLK+ LVDS Takt (pos)
19 GND Masse
20 NC unbeschaltet
21 NC unbeschaltet
22 NC unbeschaltet
23 NC unbeschaltet
24 NC unbeschaltet
25 NC unbeschaltet
26 NC unbeschaltet
27 NC unbeschaltet
28 NC unbeschaltet
29 NC unbeschaltet
30 NC unbeschaltet

Es fällt auf das außer den Datenleitungen und der Versorgungsspannung noch einige Pins mit EEDID bezeichnet sind. Dieses ist ein Standard der VESA, um Identifikationsdaten und herstellerspezifische Timingwerte im Display ablegen zu können. Auf der Platine ist ein entsprechendes EEPROM untergebracht. Das Notebookbios kann diese Werte auslesen und den Grafikchip entsprechend initialisieren. Außerdem kann der Notebookhersteller Displays verschiedener Hersteller in der gleichen Notebookreihe verbauen ohne in der Produktion das BIOS zu verändern.

Die Bilddaten werden seriell gesendet, außerdem gibt es vier (Single Link) oder acht (Dual Link) Adernpaare für Bilddaten und Taktsignal (Clock- Clock+). Die Farbbits sowie Sync Signale sind darauf verteilt. Der Datenstrom sieht folgendermaßen aus:

Bild: LVDS Datenstrom

Um aus einem VGA oder DVI Signal einen solchen Datenstrom zu erzeugen, gibt es passende Wandlerplatinen. Darauf finden sich dieselben Chipsätze, wie sie auch in TFT Monitoren verbaut sind. Universelle Wandler bringen gelegentlich sogar eine Software zur Konfiguration mit, andere haben Steckbrücken. Wenn kein passendes Anschlusskabel für das zu verwendende TFT beiliegt, müssen die Adern entsprechend Anschlussbelegung und Datenblatt des Displays recherchiert und durchverbunden werden.

Mögliche Bezugsquellen:

TTL TFT Display am Vesa Feature Connector

Eine einfache Lösung ist der Anschluss des Panels an den Vesa Feature Connector. Dieser ist jedoch nur an älteren ISA und PCI Grafikkarten (etwa aus Pentium 1 Zeiten) vorhanden. Erkennungsmerkmal passender Displays ist die parallele ├ťbertragung der Farbsignale, daher sind pro Farbe Signale wie R0, R1, R2 und so weiter im Datenblatt ersichtlich. Displays mit 5V TTL Interface können direkt durchverbunden werden, jedoch sind hier in der Regel nur 16 Farben möglich. Damit ist das Display höchstens als Terminal für einen Linux-Server einsetzbar.

Foto: TTL Display am Vesa Feature Connector
Foto: TTL Display am Vesa Feature Connector

Anleitungen und Informationen:

Wenn das Bild so wie oben zu sehen leicht verschoben ist, kann es Abhilfe schaffen, das Clock Signal aus einem separaten Oszillator statt aus der Grafikkarte zu beziehen. Nähere Infos finden sich in der Anleitung von Arthur.

TTL TFT am Industrie PC (PC104)

Einige Industrie PCs haben spezielle Grafikkarten die TFTs ansteuern können. Hierzu sind die nötigen Anschl├╝sse auf einem Steckverbinder herausgeführt. Meistens ist die Auswahl der passenden Displays auf wenige Typen begrenzt. Diese werden im BIOS ausgewählt. Die Belegung findet sich mit etwas Glück im Handbuch des PC104. Wie man im Bild sieht, habe ich mir den passenden Adapter einfach selbst gebastelt.

Bild: Industrie PC mit TFT

Composite Video TFT am PC

Displays die über einen Videoeingang verfügen, lassen sich an alten Grafikkarten mit TV Out betreiben. Wie oben erwähnt ist die Auflösung dabei jedoch sehr limitiert. Michael (Deepnight) hat ein kleines Tutorial dazu geschrieben: