CN1332478C - 一种适用于lvds接口的软性排线及使用这种软性排线的lvds讯号传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有100Ω±5%特性阻抗(Z0)的软性排线，用于一种LVDS讯号传输系统中，可减少该系统的组件数量和降低成本；且该系统，由一低压差分信号接收器(LVDS)、一具有上述特性的软性排线、一辅助插板、及一掀盖型连接器共同组成；其中，以该LVDS构成液晶显示器接口的讯号传输接口；而该软性排线，其中一端构成第一导电部，与掀盖型连接器构成电性连接，另一端则构成第二导电部，与所述LVDS构成电性连接；该辅助插板则具有容纳软性排线的凹陷空间，并固定在软性排线包括有第二导电部的那一小段区域下面，且软性排线的第二导电部与辅助插板的前端部，一起构成类同LVDS插头的结构，可插入LVDS的内部和构成电性连接；该掀盖型连接器是构成系统主机板接口的讯号传输接口。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于LVDS接口的软性排线(FFC)，尤指一种具100Ω±5％特性阻抗(Z0)的软性排线(FFC)，和一种使用这种软性排线的LVDS讯号传输系统。
背景技术
请参考图1及图2，由于液晶显示器和系统主机之间的讯号通讯量，非常的庞大且频率非常高，所以，目前架设在液晶显示器接口10与系统主机板接口20之间的高频讯号传输系统，是采用具超高速(1.4Gb/s)、低功耗、及低电磁辐射特性的低压差分信号接收器(LVDS，Low Voltage Differential Signal)12作为液晶显示器接口10的讯号传输接口，并经由讯号传输线(Transmission Line)15的连接，与系统主机板接口20上的讯号传输接口，即，与系统主机板接口20上的连接器插座22，一起构成讯号连接，和共同组成一种习用LVDS讯号传输系统11。
但，依据ANSI/TIA/EIA-644-1995定义的LVDS接口标准，这种LVDS讯号传输系统11所使用的讯号传输线15，必须使用特性阻抗(Z0)为100Ω±5％的讯号传输线15，才能与液晶显示器接口10和系统主机板接口20的电路阻抗(Z)相匹配，同时，这种LVDS讯号传输系统11必须在满足这种条件的情形下，才能降低电磁干扰(EMI)和减少噪声(noise)干扰，和正确地执行液晶显示器接口(或简称为LCD接口)10和系统主机板接口20之间的讯号传输，或避免错误动作产生；否则，液晶显示器接口10和系统主机板接口20之间的讯号传输，将会产生信号反射和噪声(noise)干扰，和造成信号损失、变形和失真。
而合适使用在这种习用LVDS讯号传输系统11中的讯号传输线15，目前有特性阻抗(Z0)设计成100Ω±5％的传统连接线(Wire Cable)、软性印刷电路板(FPC，Flexible Printed Circuit)或迷你同轴电缆(MiniCoaxial Cable)等；但，结构较简单且单价成本较低帘的习用软性排线(FFC，Flexible Flat Cable)，因为其特性阻抗(Z0)值大约都在130Ω左右，不符合LVDS讯号传输系统11的标准使用规范，故目前并不适合在习用LVDS讯号传输系统11中使用。
此外，如图1及图2所示，习用LVDS讯号传输系统11所使用的讯号传输线15，必须在讯号传输线15的一端，设成具有LVDS插头14，才能与LCD接口10上的低压差分信号接收器12构成连接，而且，同一条讯号传输线15的另一端，必须设成具有连接器插头(或插座)24，才能与系统主机板接口20上的连接器插座(或插头)22构成连接；藉由讯号传输线15其中一端的LVDS插头14，与LCD接口10上的低压差分信号接收器12构成电性连接后，和另一端的连接器插头24，亦与系统主机板接口20上的连接器插座22构成电性连接后，即完成在LCD接口10与系统主机板接口20之间共同组成一种习用LVDS讯号传输系统11。
换言之，目前使用在LCD接口10与系统主机板接口20之间的习用LVDS讯号传输系统11，是一种五件零组件式的LVDS讯号传输系统11，且由一低压差分信号接收器12、一LVDS插头14、一具100Ω特性阻抗的讯号传输线15、一连接器插头24、和一连接器插座22共同组成。但就成本考量而言，申请人认为这种习用LVDS讯号传输系统11的组件数量较多，而且合适使用的讯号传输线15种类，其单价成本又较高，所以，在降低成本方面，应有改良和改进之处。
而目的为减少零组件数量和降低成本的解决方法中，有采行对前面所提到的讯号传输线进行改良，其中，有对软性印刷电路板(FPC)进行改良者，是将软性印刷电路板(FPC)的两侧端部，直接设成呈连接器插头或插座的构造，故不需要额外制造供软性印刷电路板(FPC)使用的中继连接器插头或插座，接可直接与连接器接合和与连接器构成电性连接，且藉此可达成减少零组件数目和降低成本的目的。
例如，台湾发明专利公告第533629号专利，就揭示一种「整体具有传输线之可挠性连接器」；诚如图3所示，这种可挠性连接器33在靠近两侧端部的位置上，藉由分别耦合上一件绝缘体35后，就使得这种可挠性连接器33的两侧端部，因此构成呈现类同连接器插头的构造，所以，不需要使用供这种可挠性连接器33使用的中继连接器插头或插座，就可搭配第一印刷电路板31的连接器插座36和第二印刷电路板31的连接器插座37一起使用，和共同组成一种讯号传输系统。
不过，这种讯号传输系统虽可达成降低成本的目的，但严格来说，仍旧是一种五件零组件式讯号传输系统，由一可挠性连接器33、第一印刷电路板31的连接器插座36、第二印刷电路板31的连接器插座37、及二件耦合在可挠性连接器33两侧的绝缘体35共同组成。因此，在减少零组件数量方面，这种讯号传输系统仍有改善的空间。
还有，在台湾发明专利公告第533629号专利的专利说明书中，虽然揭示了一种「整体具有传输线之可挠性连接器」，但，并没有明示或暗示过类似这种可挠性连接器33的习用软性排线(FFC)，可以适用于习用LVDS讯号传输系统11中。
因此，申请人认为若能将结构简单且成本低帘的习用软性排线(FFC)的特性阻抗(Z0)，调整和准确限制在100Ω左右，除了可满足LVDS讯号传输系统11的标准使用规范、和大量节省LVDS讯号传输线的制造成本之外，并且可革新和发展习用软性排线(FFC)的新用途，令习用软性排线(FFC)可作为LVDS讯号传输线用途使用，以彻底突破往昔认为软性排线(FFC)不能用为LVDS讯号传输线的偏见，同时，又可发展出一种使用这种软性排线的LVDS讯号传输系统，且可达成令LVDS讯号传输系统的零组件数量减少和成本降低的目的。
发明内容
据此，本发明的主要目的之一，即在提供一种具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线(FFC)，可作为LVDS讯号传输线使用，令软性排线(FFC)具有新的用途外，且可令LVDS讯号传输线具有柔软、耐燃、耐冷热的特性。
本发明的另一主要目的，仍在提供一种适用于LVDS接口的软性排线(FFC)外，并且揭示一种使用这种软性排线的LVDS讯号传输系统，可以减少LVDS讯号传输系统的组件数量和降低成本。
本发明的又一主要目的，是在提供一种四件零组件式的LVDS讯号传输系统，由一低压差分信号接收器、一具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线(FFC)，一辅助插板、及一掀盖型连接器共同组成，并藉此达成减少LVDS讯号传输系统的组件数量和降低成本的目的。
本发明的再一主要目的，是提供一种五件零组件式的LVDS讯号传输系统，由一低压差分信号接收器、一具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线(FFC)，一辅助插板、一组防EMI金属耦合件、及一掀盖型连接器共同组成，可达成令LVDS讯号传输系统添增具防EMI的功效。
附图说明
图1是构筑在液晶显示器LCD接口10与系统主机板接口20之间的习用LVDS讯号传输系统11示意图。
图2是图1所示的习用LVDS讯号传输系统11的组件分解图，显示习用LVDS讯号传输系统11是一种五件零组件式的LVDS讯号传输系统11，并由低压差分信号接收器12、LVDS插头14、100Ω特性阻抗的讯号传输线15、连接器插头24、和连接器插座22共同组成。
图3是台湾发明专利公告号第533629号所示的「整体具有传输线之可挠性连接器」的示意图，显示这种可挠性连接器33的两端，虽不需要使用中继连接器插头或插座，但必须使用所揭示的绝缘体35，才能搭配第一印刷电路板31的连接器插座36和第二印刷电路板31的连接器插座37一起使用，仍属一种五件零组件式的讯号传输系统。
图4是本发明创新采用具100Ω特性阻抗的软性排线40作为LVDS讯号传输线使用的示意图，且搭配LVDS低压差分信号接收器12、辅助插板60、及掀盖型连接器50共同组成一种四件零组件式的LVDS讯号传输系统11。
图5是图4沿着5-5剖面线的剖面结构图，显示本发明所使用的软性排线40的剖面结构。
图6是本发明所示的LVDS讯号传输系统11的组件分解图。
图7是本发明所示的辅助插板60结构图，及具有一凹陷空间61，可用来容纳软性排线40包括有第二导电部45的一小段区域的示意图。
图8是本发明所示的辅助插板60的前端部62，经黏固在软性排线40的第二导电部45下面后，且与软性排线40的第二导电部45一起构成类同LVDS插头的示意图。
图9是本发明所示的防EMI金属耦合件70的分解图，及具有一片上板片71及一片下板片72可相互耦合固置在容纳有软性排线40的辅助插板60上的示意图。
图10是本发明所示的防EMI金属耦合件70固置在容纳有软性排线40的辅助插板60上，令软性排线40与低压差分信号接收器12连接的那一端具有防EMI功能的示意图。
图11是本发明所示的LVDS讯号传输系统11，当软性排线40的第二导电部45与辅助插板60的前端部62一起插进低压差分信号接收器12的内部，使得软性排线40的第二导电部45与低压差分信号接收器12构成电性连接的示意图。
图12是本发明所示的LVDS讯号传输系统11，当掀盖型连接器50的活动盖52向上翻转掀起后，可提供给软性排线40的第一导电部44插入和构成电性连接的示意图。
图13是本发明所示的LVDS讯号传输系统11，当软性排线40的第一导电部44完成图12的插入动作，经盖合掀盖型连接器50的活动盖52后，即可将软性排线40的第一导电部44固定在掀盖型连接器50内部的示意图。
组件代表符号简单说明
(10)液晶显示器接口或LCD接口
(11)LVDS讯号传输系统 (12)低压差分信号接收器
(14)LVDS插头 (15)LVDS讯号传输线
(20)系统主机板接口 (22)连接器插座
(24)连接器插头 (31)第一印刷电路板
(32)第一印刷电路板 (33)可挠性连接器
(35)绝缘体 (36)、(37)连接器插座
(40)软性排线 (41)上层PET绝缘层
(42)导电线材层 (43)下层PET绝缘层
(44)第一导电部 (45)第二导电部
(50)掀盖型连接器 (51)本体
(52)活动盖 (60)辅助插板
(61)凹陷空间 (70)防EMI金属耦合件
(71)上板片 (72)下板片
(w)导体宽度 (t)导体厚度
(h)绝缘层厚度 (p)间距
(Er)绝缘层介电常数
具体实施方式
请参考图4及图6，本发明所示之LVDS讯号传输系统11，是一种使用在液晶显示器接口10与系统主机板接口20之间的高频讯号传输系统，且是一种四件零组件式的LVDS讯号传输系统11，由一低压差分信号接收器12、一具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40，一掀盖型连接器50、及一辅助插板60共同组成。
其中，低压差分信号接收器12，是标准规格的LVDS，设置在液晶显示器接口10上，且构成液晶显示器接口10的讯号传输接口，同时，可与特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40的第二导电部45构成电性连接。
而具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40，是与习用软性排线(FFC)的结构相同，如图5所示，是由上层PET绝缘层41、导电线材层42及下层PET绝缘层43叠合构成三层叠层结构；其中，该导电线材层42包含有复数条以相同间距(p)平行布置的导体，且该上层PET绝缘层41及下层PET绝缘层43的材质，是由PET膜涂布上特殊饱和聚酯树脂而制成，经过机器热压得将导电线材层42包覆在中间并构成一体，并因此制成如图6所示的软性排线40外观，即，其中一端构成第一导电部44，可与系统主机板接口20的讯号传输接口--掀盖型连接器50，构成电性连接，而另一端则构成第二导电部45，可与液晶显示器接口10的讯号传输接口--低压差分信号接收器12，构成电性连接。
由于这种软性排线40的制程简便，故具有制造成本低廉的优势，且具有柔软、耐燃、耐冷热的特性。而且，这种软性排线40的特性阻抗(Z0)，是与软性排线40的导电线材层42的导体宽度(w)及导体厚度(t)相关，且成反比关系。
当软性排线40的导电线材层42的导体宽度(w)增加时、或软性排线40的导电线材层42的导体厚度(t)增加时，软性排线40的特性阻抗(Z0)即随之降低；当软性排线40的导电线材层42的导体宽度(w)减少时、或软性排线40的导电线材层42的导体厚度(t)减少时，软性排线40的特性阻抗(Z0)即随之增加。
除此之外，这种软性排线40的特性阻抗(Z0)，亦与软性排线40的上层PET绝缘层41及下层PET绝缘层43的绝缘层厚度(h)及绝缘层介电常数(Er)相关。尤其，软性排线40的特性阻抗(Z0)，是与软性排线40的上层PET绝缘层41及下层PET绝缘层43的绝缘厚度(h)成反比关系。
当软性排线40的上层PET绝缘层41或下层PET绝缘层43的绝缘厚度(h)增加时，软性排线40的特性阻抗(Z0)即随之降低；当软性排线40的上层PET绝缘层41或下层PET绝缘层43的绝缘厚度(h)减少时，软性排线40的特性阻抗(Z0)即随之增加。
因此，经由调整软性排线40的导电线材层42的导体宽度(w)或导体厚度(t)、或经由调整软性排线40的上层PET绝缘层41或下层PET绝缘层43的绝缘厚度(h)，就可制成一种具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40，且可适用于本发明所示之LVDS讯号传输系统11中。
请参考图11至图13，本发明所示之LVDS讯号传输系统11，由于采用软性排线40作为讯号传输线使用，除了特性阻抗(Z0)特地经过调整成100Ω±5％外，其余仍与一般习用软性排线(FCC)的结构相同，因此，在习知技艺中，为一般习用软性排线(FCC)得以使用且可构成电性连接的连接器，均得使用在本发明中，且可设置在系统主机板接口20上，和构成系统主机板接口20的讯号传输接口。
而设置在系统主机板接口20上的这种连接器，基本上，是属于一种掀盖型连接器50，具有一本体51及一活动盖52，如图11至图13所示，当活动盖52先被向外拉出且向上翻转掀起时，本体51其容纳端子的插槽空间随即裸露出来，可提供给本发明所示的软性排线40的第一导电部44插入，此际，再向下盖合活动盖52且向内推进至定位时，就可将软性排线40的第一导电部44，固定在本体51的插槽内部，且与掀盖型连接器50的端子构成电性连接；而要取出软性排线40时，则反向操作之，即可轻易取出软性排线40，和令软性排线40的第一导电部44与掀盖型连接器50分开。
由于本发明所示的软性排线40的第一导电部44，不需要使用中继连接器插头或插座，就可直接与掀盖型连接器50接合，且与掀盖型连接器50构成电性连接，因此，可达成减少LVDS讯号传输系统11的组件数量的目的，尤其，创新使用单价成本低帘的软性排线40作为LVDS讯号传输系统11的讯号传输线，更可达成降低成本的目的。
请参考图6至图8，本发明所示之LVDS讯号传输系统11，为了达成令特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40的第二导电部45能够与液晶显示器接口10的低压差分信号接收器12构成电性连接，而且在使用过程中，为了令软性排线40的第二导电部45与低压差分信号接收器12之间的电性连接部分不会发生脱离，则藉由使用一片辅助插板60且黏贴在软性排线40的第二导电部45的下面来达成此目的。
这片辅助插板60具有向下凹陷成形的凹陷空间61，可用来容纳软性排线40包括有第二导电部45的一小段区域，经过黏贴手段后，辅助插板60就可黏固在软性排线40包括有第二导电部45的那一小段区域的下面，且构成软性排线40包括有第二导电部45的那一端部的一部分，同时，软性排线40的第二导电部45并与辅助插板60的前端部62，一起构成类同LVDS插头的形体及结构。
因此，如图6及图11所示，藉由软性排线40的第二导电部45与辅助插板60的前端部62一起插进低压差分信号接收器12的插槽内部后，就可达成令软性排线40的第二导电部45与低压差分信号接收器12的端子构成电性连接的目的，且使用过程中不会发生脱离；而要取出软性排线40时，则反向拉出操作，即可轻易取出软性排线40，令软性排线40的第二导电部45与低压差分信号接收器12分开。
据此，请参考图4、图6及图11至图13，本发明所示之LVDS讯号传输系统11，是一种使用在液晶显示器接口10与系统主机板接口20之间的高频讯号传输系统，而且，是一种四件零组件式的LVDS讯号传输系统11。将低压差分信号接收器12设置在液晶显示器接口10上，和将掀盖型连接器50设置在系统主机板接口20上，再将具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40的第一导电部44，与掀盖型连接器50构成电性连接，且同一条软性排线40的第二导电部45与辅助插板60的前端部62一起插进低压差分信号接收器12的内部，使得这条软性排线40的第二导电部45与低压差分信号接收器12构成电性连接后，即构成本发明所示之LVDS讯号传输系统11。
请参考图9及图10，本发明所示之LVDS讯号传输系统11，为了添增另外具有防EMI的功能，可在软性排线40黏固有辅助插板60的那一端，将一组防EMI金属耦合件70耦合固置在容纳有软性排线40的辅助插板60上来达成。
这组防EMI金属耦合件70，具有一片上板片71及一片下板片72，经由设计在上板片71及下板片72的相互耦合机构，使得上板片71及下板片72可相互耦合成一体，同时，藉由将这组防EMI金属耦合件70耦合固置在容纳有软性排线40的辅助插板60上，使得软性排线40在接合低压差分信号接收器12那一端，因此具有防EMI的功能。
因此，本发明的另一具体实施例，是提供一种五件零组件式的LVDS讯号传输系统11，由一低压差分信号接收器12、一具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40，一辅助插板60、一组防EMI金属耦合件70、及一掀盖型连接器50共同组成，可达成令本发明所示之LVDS讯号传输系统11另添增具防EMI的功效。
以下，以实施例1～11来说明本发明取得一种具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线40的条件：
如图5所示，本发明是经由调整软性排线40的导电线材层42的导体宽度(w)或导体厚度(t)、或经由调整软性排线40的上层PET绝缘层41或下层PET绝缘层43的绝缘层厚度(h)，但导电线材层42的导体之间的间距(p)维持固定，来制成十一条不同的软性排线40，且再藉助使用″时域反射仪″(Time Domain Reflectometry；TDR)来测量每条软性排线40的特性阻抗(Z0)，或称差分阻抗(Z0)。其中、每条软性排线40的导体宽度(w)、导体厚度(t)及绝缘层厚度(h)的设定条件，以及经测量得到的特性阻抗(Z0)结果，一起表列成如表1所示。
表1
根据表1所示结果，显示实施例1～7及实施例9所对应的软性排线40，因所测得的特性阻抗(Z0)不在100Ω±5％的范围之内，所以，不适合使用在本发明所示之LVDS讯号传输系统11之中。
而实施例8及实施例10～11所对应的软性排线40，因所测得的特性阻抗(Z0)均在100Ω±5％的范围之内，所以，可适合使用在本发明所示之LVDS讯号传输系统11之中。
而且，根据表1所示结果，当软性排线40的导体宽度(w)、导体厚度(t)、及绝缘层厚度(h)及绝缘层介电常数(Er)，各满足下列两组条件时，均可制成具100Ω±5％特性阻抗(Z0)的软性排线40，并得与低压差分信号接收器12、辅助插板60、及掀盖型连接器50共同组成一种四件零组件式的LVDS讯号传输系统11，可达成减少LVDS讯号传输系统的组件数量和降低成本的目的。同时，突破了软性排线40不能用为LVDS讯号传输线的偏见。
(1)Er＝3.2；h＝65μm；
t＝0.05mm；和w＝0.8～0.83mm，或
(2)Er＝3.2；h＝50～65μm；
t＝0.05mm；和w＝0.8mm
Claims (5)
1.一种适用于LVDS接口的软性排线(FFC)，由上层PET绝缘层、导电线材层及下层PET绝缘层叠合构成三层叠层结构，且该导电线材层包含有复数条以相同间距(p)平行布置的导体，其特征在于：该软性排线的特性阻抗(Z0)为100Ω±5％，且该软性排线的绝缘层介电常数Er、PET绝缘层厚度h、导体厚度t、和导体宽度w，满足Er＝3.2；h＝65μm；t＝0.05mm；和w＝0.8～0.83mm的条件。
2.如权利要求1所述的软性排线(FFC)，其特征在于用满足Er＝3.2；h＝50～65μm；t＝0.05mm；和w＝0.8mm的条件代替Er＝3.2；h＝65μm；t＝0.05mm；和w＝0.8～0.83mm的条件。
3.一种LVDS讯号传输系统，是一种使用在液晶显示器接口与系统主机板接口之间的高频讯号传输系统，由一低压差分信号接收器(LVDS)、一具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％软性排线(FFC)、一辅助插板、及一掀盖型连接器共同组成；其中，
该低压差分信号接收器(LVDS)，构成液晶显示器接口的讯号传输接口；
该具有特性阻抗(Z0)100Ω±5％的软性排线，由上层PET绝缘层、导电线材层及下层PET绝缘层叠合构成三层叠层结构，其中一端构成第一导电部，与掀盖型连接器构成电性连接，另一端则构成第二导电部，与低压差分信号接收器(LVDS)构成电性连接；且该软性排线的绝缘层介电常数Er、PET绝缘层厚度h、导体厚度t、和导体宽度w，满足Er＝3.2；h＝65μm；t＝0.05mm；和w＝0.8～0.83mm的条件或者满足Er＝3.2；h＝50～65μm；t＝0.05mm；和w＝0.8mm的条件；
该辅助插板，具有容纳软性排线的凹陷空间，并固定在软性排线包括有第二导电部的那一小段区域下面，且软性排线的第二导电部与辅助插板的前端部，一起构成类同LVDS插头的结构，可插入低压差分信号接收器(LVDS)的内部和构成电性连接；和
该掀盖型连接器，构成系统主机板接口的讯号传输接口；具有一本体及一活动盖，当活动盖向上翻转掀起时，可提供软性排线的第一导电部插入该本体容纳有端子的插槽内，当活动盖再向下盖合至定位时，可将软性排线的第一导电部固定在本体的插槽内部和构成电性连接。
4.如权利要求3所述的LVDS讯号传输系统，其中，在容纳有软性排线的辅助插板上，设置有防EMI金属耦合件，令软性排线与低压差分信号接收器(LVDS)连接的那一端具有防EMI功能。
5.如权利要求4所述的LVDS讯号传输系统，其中，防EMI金属耦合件是具有一片上板片及下板片，经由上板片及下板片的相互耦合机构，而相互耦合成一体。
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