專利名稱：降低了功耗的顯示模塊的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及到顯示器，更確切地說是涉及到便攜式電子器件的高分辨率液晶顯示器(LCD)。
對于許多電子器件來說，顯示器是消耗功率的一個主要部分。對于液晶顯示器(LCD)，LCD中的行線數(shù)目決定了偏置電壓的數(shù)值，因而決定了顯示器工作所需的驅(qū)動電壓。隨著顯示器變得越來越大，行線的數(shù)目增大，偏壓要求變大，且用其偏壓來為LCD提供驅(qū)動電壓的偏壓分壓器的功率消耗增大。
用來開通和關(guān)斷LCD顯示器模塊中的象素的功率，正比于LCD中行線數(shù)目的平方根。換言之，LCD模塊的功率消耗正比于顯示器的行分辨率。于是，即使在只有顯示器的一部分被用來傳遞信息的時候，大的顯示器也象整個顯示器都傳遞信息那樣使用著幾乎相同數(shù)量的功率。對于諸如蜂窩電話、個人數(shù)字助理、掌上電腦和電子游戲機之類的便攜式電子產(chǎn)品來說，尺寸更大和分辨率更高的顯示器引起的功率消耗的增大，會導致電池壽命縮短。
于是，有必要降低顯示器模塊的功率消耗，同時又保持所需的分辨率和尺寸但不明顯降低顯示器的性能也不明顯提高顯示器模塊的生產(chǎn)成本。


圖1示出了根據(jù)最佳實施例的降低了功耗的顯示器模塊的方框圖。
圖2示出了根據(jù)第一實施例的圖1所示的控制電路的電路圖。
圖3示出了根據(jù)第二實施例的圖1所示的控制電路的電路圖。
圖4示出了根據(jù)最佳實施例的圖1所示的偏壓分壓器的電路圖。
液晶顯示器(LCD)模塊所用的功率依賴于液晶材料的功耗、顯示驅(qū)動器的功耗以及偏壓分壓器的功耗。功耗降低了的顯示器模塊采用控制電路來控制各個驅(qū)動器，并在不顯示有用信息時關(guān)斷部分顯示，這在顯示器處于局部顯示模式時又能夠降低偏壓分壓器所用的功率。利用多路復用方法或掃描方法，功耗降低了的顯示器模塊可以應用于LCD和諸如電致發(fā)光或陰極射線管之類的非LCD技術(shù)。
圖1示出了根據(jù)最佳實施例的在無線電話中實現(xiàn)的功耗降低了的顯示器模塊100的方框圖。在此最佳實施例中，顯示器模塊100包括通過復位線113控制列驅(qū)動器130和行驅(qū)動器140的控制電路110?？刂齐娐?10接收諸如八分之一控制線111和四分之一控制線118上的八分之一顯示控制信號和四分之一顯示控制信號之類的局部顯示控制信號。這些局部顯示控制信號由微處理器190根據(jù)控制線181和188上的信號產(chǎn)生?？刂凭€181和188可以被物理條件(例如，關(guān)閉無線電話的蓋子，使之覆蓋顯示器的底部八分之七)或電學狀態(tài)(例如，無線電話處于待機模式，只需要顯示四分之一，或用戶在預定時間內(nèi)不按鍵鈕)激活。此外，可以基于微處理器190確定的待要顯示的數(shù)據(jù)量來激活局部顯示控制信號。當然，可以用顯示模塊100根據(jù)特定的器件和應用，來選擇關(guān)斷顯示的不同的份額，并可以多于或少于二種局部顯示模式。下面參照圖2和圖3更詳細地解釋控制電路110。
根據(jù)標準LCD驅(qū)動技術(shù)，微處理器190將幀控制線103上的幀控制信號脈沖和線控制線105上的線控制信號脈沖送到列驅(qū)動器130和行驅(qū)動器140。幀控制信號被用來改變總線125上的來自偏壓分壓器的驅(qū)動電壓，以便保護液晶免受驅(qū)動電壓的直流分量的影響。線控制信號被用來使數(shù)據(jù)逐線移動。微處理器190還通過數(shù)據(jù)線107將顯示數(shù)據(jù)送到列驅(qū)動器130。列驅(qū)動器130和行驅(qū)動器140對液晶顯示器150中的列線131、133、135、137、139和行線141、143、145、147、149進行控制，以便開通和關(guān)斷顯示器的象素。這一驅(qū)動方法以多路復用或掃描的方式順序地激活顯示器的各個線。
幀控制信號和線控制信號還被送到控制電路110。當列和行驅(qū)動器由于線113上來自控制電路110的低的(邏輯0)復位信號而被復位時，驅(qū)動器130和140的移位寄存器將被復位。系統(tǒng)時鐘頻率和顯示器的幀刷新速率不受復位信號影響。
當LCD模塊100處于局部顯示模式時，微處理器190能夠降低線控制信號的線脈沖頻率，同時保持相同的幀刷新速率。由于液晶顯示器150中的象素上的電荷等于電壓乘以施加電壓的時間，故較低的線脈沖頻率能夠得到較長的時間，因而較低的電壓可以用來產(chǎn)生相同數(shù)量的電荷。于是，當LCD模塊100處于局部顯示模式時，驅(qū)動器130和140能夠采用較低的偏壓和較低的驅(qū)動電壓。由于偏壓分壓器120的功耗正比于線121上的偏壓的平方，故顯示器在局部顯示模式中的功耗被大大降低。
僅僅為了解釋的目的而示出了只具有5個列線和5個行線的液晶顯示器150。為了明顯地節(jié)省功率，應該與大的LCD結(jié)合使用控制電路110和偏壓分壓器120，而大的LCD通常具有250個以上的列線和150個以上的行線。而且，由于在顯示器中，單個驅(qū)動器要處理的線太多，故實際上，大的LCD通常用幾級驅(qū)動器來實現(xiàn)諸如驅(qū)動器130和140之類的行或列驅(qū)動器。然而，能夠用控制電路110關(guān)斷的顯示器的部分，不必與幾級驅(qū)動器中單個驅(qū)動器所控制的線的數(shù)目有任何關(guān)系。換言之，若單級驅(qū)動器控制50個線，則控制電路110不局限于在50或100個線之后對驅(qū)動器進行復位；例如，可以在僅僅17個線之后復位。
圖2示出了根據(jù)第一實施例的圖1所示的控制電路110的電路圖。控制電路將顯示器的不使用的部分關(guān)斷，以便向用戶顯示較少的線信息。此處描述的樣品局部顯示模式將是僅僅激活顯示器頂部八分之一的局部顯示模式和僅僅激活顯示器頂部四分之一的局部顯示模式。注意這些局部顯示模式不需要與幾級顯示驅(qū)動器中的單個驅(qū)動器所控制的線的數(shù)目有關(guān)。
圖1所示的微處理器190，用幀控制線103和線控制線105，將幀和線控制信號送到控制電路210。當已經(jīng)顯示可得到的局部顯示部分時，基本上是模計數(shù)器的集成電路250，在線213和線216上產(chǎn)生高(邏輯1)控制信號。在此實施例中，當顯示器中的八分之一的線已經(jīng)被激活時，線213變成高；當顯示器中的四分之一的線已經(jīng)被激活時，線216變成高。
若僅僅顯示器的頂部八分之一要開通，則八分之一控制線111被拉高(邏輯1)，而其它控制線118保持低(邏輯0)。若顯示器的頂部四分之一要開通，則控制線118被拉高(邏輯1)，而控制線111保持低(邏輯0)。當完全顯示被激活時，控制線111和118二者都被拉低(邏輯0)。利用被線225和235連接到XOR邏輯門240的輸入的AND邏輯門220和230，根據(jù)已經(jīng)被激活的線的數(shù)目和局部顯示控制信號，在復位線113上產(chǎn)生復位信號。當復位線113變低時，圖1所示的行和列驅(qū)動器130和140的移位寄存器被清除數(shù)據(jù)。借助于在完全顯示被激活之前對行和列驅(qū)動器進行復位，部分顯示器被關(guān)斷，從而降低了功耗。
于是，例如，若僅僅要使用顯示器的八分之一，則在顯示器中僅僅八分之一的線被激活之后，顯示器將復位。圖1所示的微處理器190將對數(shù)據(jù)進行格式化，以便擬合到八分之一顯示器上，且顯示驅(qū)動器將僅僅驅(qū)動八分之一顯示器。八分之一顯示模式中的顯示器模塊的功耗將非常接近較小的顯示器，其尺寸等效于驅(qū)動八分之一的大顯示器。對小于整個顯示器的驅(qū)動，使用更少的電池功率，使得能夠使用較低的偏壓和驅(qū)動電壓，并延長便攜式電子器件的電池壽命。
僅僅為了解釋的目的而描述了將大顯示器概念性分割成八分之一模式和四分之一模式。借助于修正計數(shù)器和邏輯門，可以容易地顯示LCD的不同的部分。注意，由于LCD的功耗只正比于顯示器中的行線的數(shù)目(而不正比于列線的數(shù)目)，故主要是通過行線的減少而達到功率的節(jié)省。如有需要，可以對微處理器進行編程，以便減小顯示器的驅(qū)動寬度，但僅僅靠減小寬度，只能夠獲得很小的功率節(jié)省。
圖3示出了根據(jù)第二實施例的圖1所示的控制電路110的電路圖。此實施例是根據(jù)代表驅(qū)動顯示器的頂部八分之一或四分之一所需時間量的經(jīng)歷時間而控制復位線113的模擬控制電路310，而不采用集成電路和數(shù)字邏輯。
若僅僅顯示器的頂部四分之一含有有用的信息，則四分之一顯示線118被拉高(邏輯1)，而八分之一控制線111為低(邏輯0)。當線103上的幀控制信號變高時，倒相器325和XOR邏輯門320被用來對電容器330充電。電容器330和電阻器350被設定成使電容器330的放電時間等于為了保持顯示頂部四分之一的圖1所示行和列驅(qū)動器130和140激活所用的時間。當電容器330的電荷減少到低于最小閾值時，電壓探測器360強迫復位線113為低(邏輯0)。
若僅僅顯示器的頂部八分之一含有有用的信息，則八分之一控制線111被拉高(邏輯1)，且四分之一控制線118也處于高(邏輯1)。如上所述發(fā)生電容器330的充電。當電容器放電時，控制線111上的邏輯1將晶體管370開通，并使電容器330能夠通過電阻器340和350二者放電。若二個電阻器具有相同的數(shù)值，則電容器放電快一倍，并在復位線113被電壓探測器360強迫成低之前，僅僅顯示器的八分之一被激活。若四分之一和八分之一控制線111和118為低，則顯示器處于完全顯示模式。
這樣，此控制電路310主要是一種單態(tài)定時器，它基于從幀控制線103根據(jù)八分之一控制線111和四分之一控制線118上的控制電壓首次變高開始所經(jīng)過的時間來控制復位線113。借助于驅(qū)動少于整個顯示器，顯示器能夠使用較低的偏壓和驅(qū)動電壓，從而降低了便攜式電子器件的功耗。
圖4示出了根據(jù)最佳實施例的圖1所示的偏壓分壓器120的電路圖。對偏壓分壓器120的偏置電壓Vbias，根據(jù)顯示器是處于完全顯示模式、四分之一顯示模式、還是八分之一顯示模式而變化。來自線121的電壓Vbias被電阻器411、413、415、417和419分壓成總線125上的5個電壓V0、V1、V2、V3、和V4，用作LCD中各個象素上的驅(qū)動電壓，以便防止液晶材料的物理退化。偏壓分壓器120采用微功率放大器422、424、426、428而不是通用的放大器作為電壓跟隨器，以便降低偏壓分壓器120的功耗。由于液晶材料的容性負載，在關(guān)斷一個象素的過程中，微功率放大器422、424、426、428可能經(jīng)受短時間的電流沖擊。電流沖擊可能使低頻微功率放大器由于其增益帶寬較小而不希望有地發(fā)生振蕩。
為了消除振蕩的任何可能性和進一步降低功耗，微功率放大器422、424、426、428應該與圖1所示的顯示驅(qū)動器130、140隔離。在最佳實施例中，3個雙極晶體管跟隨器433、436、439被用來降低象素從開通態(tài)轉(zhuǎn)換成關(guān)斷態(tài)的瞬間二個微功率放大器的輸出電流。雙極晶體管跟隨器具有功耗最小的優(yōu)點；但其它類型的緩沖器可以用來隔離微功率放大器與顯示驅(qū)動器。采用二個二極管和一個電容器的補償電路442，被插入梯形電阻器中，以補償雙極晶體管跟隨器433、436、439中固有的電壓降。其它電壓V3和V4也可以被緩沖；但由于其電壓數(shù)值較低，有關(guān)的微功率放大器426和428幾乎不可能振蕩。
于是，降低了功耗的顯示器模塊，在僅僅需要部分顯示器向用戶提供信息時，就提供了低功耗來代替對整個顯示器的驅(qū)動。雖然上面描述了功耗降低了的顯示器模塊的具體組成和功能，但本技術(shù)領域的熟練人員能夠在本發(fā)明的構(gòu)思與范圍內(nèi)采用一些額外的元件和功能。本發(fā)明只受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種具有顯示模塊(100)的無線電話，其特征是用來產(chǎn)生線控制信號、幀控制信號和局部顯示控制信號的微處理器(190)；耦合到微處理器(190)的用來產(chǎn)生顯示驅(qū)動器復位信號的控制電路(110)；耦合到控制電路(110)和微處理器(190)的用來接收來自控制電路(110)的顯示驅(qū)動器復位信號和用來接收來自微處理器(190)的線控制信號和幀控制信號的行顯示驅(qū)動器(140)；耦合到控制電路(110)和微處理器(190)的用來接收來自控制電路(110)的顯示驅(qū)動器復位信號和用來接收來自微處理器(190)的線控制信號和幀控制信號的列顯示驅(qū)動器(130)；耦合到行顯示驅(qū)動器(140)和列顯示驅(qū)動器(130)的液晶顯示器(150)；以及耦合到行顯示驅(qū)動器(140)和列顯示驅(qū)動器(130)的偏壓分壓器(120)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無線電話，其中的控制電路(110)的特征是耦合到微處理器(190)的用來在對線控制信號脈沖的預定數(shù)目進行計數(shù)之后提供顯示驅(qū)動器復位信號的模計數(shù)器(250)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的無線電話，其特征是線控制信號脈沖的預定數(shù)目根據(jù)局部顯示控制信號而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的無線電話，其中的控制電路(110)的特征是耦合到微處理器(190)的用來在接收幀控制信號脈沖之后經(jīng)歷預定時間之后，提供顯示驅(qū)動器復位信號的定時器(310)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的無線電話，其特征是預定時間根據(jù)局部顯示控制信號而變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的無線電話，其特征是微處理器(190)根據(jù)局部顯示控制信號而改變線控制信號脈沖的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的無線電話，其中的偏壓分壓器(120)的特征是耦合到偏壓輸入(121)的梯形電阻器(411、413、415、417、419)；耦合到梯形電阻器(411、413、415、417、419)的微功率放大器(422、424、426、428)；以及耦合到微功率放大器(422、424、426、428)的輸出的緩沖器(433、436、439)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的無線電話，其中的緩沖器(433、436、439)的特征是雙極晶體管跟隨器(433、436、439)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的無線電話，其特征是偏壓輸入(121)處的電壓根據(jù)局部顯示控制信號而變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的無線電話，其特征是微處理器(190)根據(jù)鍵盤蓋是否覆蓋無線電話的鍵盤而控制局部顯示控制信號。
全文摘要
一種降低了功耗的顯示模塊(100),它利用控制電路(110)來對行和列顯示驅(qū)動器(130、140)進行復位,并在顯示模塊(100)處于局部顯示模式時,關(guān)斷部分顯示器(150)。局部顯示模式使得能夠降低顯示器的驅(qū)動電壓,從而降低產(chǎn)生驅(qū)動電壓的偏壓分壓器(120)所需的功率。用多路復用或掃描方法,降低了功耗的顯示模塊(100)可以應用于LCD和諸如電致發(fā)光或陰極射線管之類的非LCD技術(shù)。
文檔編號G09G3/36GK1262454SQ00101629
公開日2000年8月9日 申請日期2000年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月22日
發(fā)明者何帆, 克里斯·格里瓦斯, 菲利浦·L·羅卡浦利奧爾 申請人:摩托羅拉公司