专利名称：降低了功耗的显示模块的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及到显示器，更确切地说是涉及到便携式电子器件的高分辨率液晶显示器(LCD)。
对于许多电子器件来说，显示器是消耗功率的一个主要部分。对于液晶显示器(LCD)，LCD中的行线数目决定了偏置电压的数值，因而决定了显示器工作所需的驱动电压。随着显示器变得越来越大，行线的数目增大，偏压要求变大，且用其偏压来为LCD提供驱动电压的偏压分压器的功率消耗增大。
用来开通和关断LCD显示器模块中的象素的功率，正比于LCD中行线数目的平方根。换言之，LCD模块的功率消耗正比于显示器的行分辨率。于是，即使在只有显示器的一部分被用来传递信息的时候，大的显示器也象整个显示器都传递信息那样使用着几乎相同数量的功率。对于诸如蜂窝电话、个人数字助理、掌上电脑和电子游戏机之类的便携式电子产品来说，尺寸更大和分辨率更高的显示器引起的功率消耗的增大，会导致电池寿命缩短。
于是，有必要降低显示器模块的功率消耗，同时又保持所需的分辨率和尺寸但不明显降低显示器的性能也不明显提高显示器模块的生产成本。
图1示出了根据最佳实施例的降低了功耗的显示器模块的方框图。
图2示出了根据第一实施例的图1所示的控制电路的电路图。
图3示出了根据第二实施例的图1所示的控制电路的电路图。
图4示出了根据最佳实施例的图1所示的偏压分压器的电路图。
液晶显示器(LCD)模块所用的功率依赖于液晶材料的功耗、显示驱动器的功耗以及偏压分压器的功耗。功耗降低了的显示器模块采用控制电路来控制各个驱动器，并在不显示有用信息时关断部分显示，这在显示器处于局部显示模式时又能够降低偏压分压器所用的功率。利用多路复用方法或扫描方法，功耗降低了的显示器模块可以应用于LCD和诸如电致发光或阴极射线管之类的非LCD技术。
图1示出了根据最佳实施例的在无线电话中实现的功耗降低了的显示器模块100的方框图。在此最佳实施例中，显示器模块100包括通过复位线113控制列驱动器130和行驱动器140的控制电路110。控制电路110接收诸如八分之一控制线111和四分之一控制线118上的八分之一显示控制信号和四分之一显示控制信号之类的局部显示控制信号。这些局部显示控制信号由微处理器190根据控制线181和188上的信号产生。控制线181和188可以被物理条件(例如，关闭无线电话的盖子，使之覆盖显示器的底部八分之七)或电学状态(例如，无线电话处于待机模式，只需要显示四分之一，或用户在预定时间内不按键钮)激活。此外，可以基于微处理器190确定的待要显示的数据量来激活局部显示控制信号。当然，可以用显示模块100根据特定的器件和应用，来选择关断显示的不同的份额，并可以多于或少于二种局部显示模式。下面参照图2和图3更详细地解释控制电路110。
根据标准LCD驱动技术，微处理器190将帧控制线103上的帧控制信号脉冲和线控制线105上的线控制信号脉冲送到列驱动器130和行驱动器140。帧控制信号被用来改变总线125上的来自偏压分压器的驱动电压，以便保护液晶免受驱动电压的直流分量的影响。线控制信号被用来使数据逐线移动。微处理器190还通过数据线107将显示数据送到列驱动器130。列驱动器130和行驱动器140对液晶显示器150中的列线131、133、135、137、139和行线141、143、145、147、149进行控制，以便开通和关断显示器的象素。这一驱动方法以多路复用或扫描的方式顺序地激活显示器的各个线。
帧控制信号和线控制信号还被送到控制电路110。当列和行驱动器由于线113上来自控制电路110的低的(逻辑0)复位信号而被复位时，驱动器130和140的移位寄存器将被复位。系统时钟频率和显示器的帧刷新速率不受复位信号影响。
当LCD模块100处于局部显示模式时，微处理器190能够降低线控制信号的线脉冲频率，同时保持相同的帧刷新速率。由于液晶显示器150中的象素上的电荷等于电压乘以施加电压的时间，故较低的线脉冲频率能够得到较长的时间，因而较低的电压可以用来产生相同数量的电荷。于是，当LCD模块100处于局部显示模式时，驱动器130和140能够采用较低的偏压和较低的驱动电压。由于偏压分压器120的功耗正比于线121上的偏压的平方，故显示器在局部显示模式中的功耗被大大降低。
仅仅为了解释的目的而示出了只具有5个列线和5个行线的液晶显示器150。为了明显地节省功率，应该与大的LCD结合使用控制电路110和偏压分压器120，而大的LCD通常具有250个以上的列线和150个以上的行线。而且，由于在显示器中，单个驱动器要处理的线太多，故实际上，大的LCD通常用几级驱动器来实现诸如驱动器130和140之类的行或列驱动器。然而，能够用控制电路110关断的显示器的部分，不必与几级驱动器中单个驱动器所控制的线的数目有任何关系。换言之，若单级驱动器控制50个线，则控制电路110不局限于在50或100个线之后对驱动器进行复位；例如，可以在仅仅17个线之后复位。
图2示出了根据第一实施例的图1所示的控制电路110的电路图。控制电路将显示器的不使用的部分关断，以便向用户显示较少的线信息。此处描述的样品局部显示模式将是仅仅激活显示器顶部八分之一的局部显示模式和仅仅激活显示器顶部四分之一的局部显示模式。注意这些局部显示模式不需要与几级显示驱动器中的单个驱动器所控制的线的数目有关。
图1所示的微处理器190，用帧控制线103和线控制线105，将帧和线控制信号送到控制电路210。当已经显示可得到的局部显示部分时，基本上是模计数器的集成电路250，在线213和线216上产生高(逻辑1)控制信号。在此实施例中，当显示器中的八分之一的线已经被激活时，线213变成高；当显示器中的四分之一的线已经被激活时，线216变成高。
若仅仅显示器的顶部八分之一要开通，则八分之一控制线111被拉高(逻辑1)，而其它控制线118保持低(逻辑0)。若显示器的顶部四分之一要开通，则控制线118被拉高(逻辑1)，而控制线111保持低(逻辑0)。当完全显示被激活时，控制线111和118二者都被拉低(逻辑0)。利用被线225和235连接到XOR逻辑门240的输入的AND逻辑门220和230，根据已经被激活的线的数目和局部显示控制信号，在复位线113上产生复位信号。当复位线113变低时，图1所示的行和列驱动器130和140的移位寄存器被清除数据。借助于在完全显示被激活之前对行和列驱动器进行复位，部分显示器被关断，从而降低了功耗。
于是，例如，若仅仅要使用显示器的八分之一，则在显示器中仅仅八分之一的线被激活之后，显示器将复位。图1所示的微处理器190将对数据进行格式化，以便拟合到八分之一显示器上，且显示驱动器将仅仅驱动八分之一显示器。八分之一显示模式中的显示器模块的功耗将非常接近较小的显示器，其尺寸等效于驱动八分之一的大显示器。对小于整个显示器的驱动，使用更少的电池功率，使得能够使用较低的偏压和驱动电压，并延长便携式电子器件的电池寿命。
仅仅为了解释的目的而描述了将大显示器概念性分割成八分之一模式和四分之一模式。借助于修正计数器和逻辑门，可以容易地显示LCD的不同的部分。注意，由于LCD的功耗只正比于显示器中的行线的数目(而不正比于列线的数目)，故主要是通过行线的减少而达到功率的节省。如有需要，可以对微处理器进行编程，以便减小显示器的驱动宽度，但仅仅靠减小宽度，只能够获得很小的功率节省。
图3示出了根据第二实施例的图1所示的控制电路110的电路图。此实施例是根据代表驱动显示器的顶部八分之一或四分之一所需时间量的经历时间而控制复位线113的模拟控制电路310，而不采用集成电路和数字逻辑。
若仅仅显示器的顶部四分之一含有有用的信息，则四分之一显示线118被拉高(逻辑1)，而八分之一控制线111为低(逻辑0)。当线103上的帧控制信号变高时，倒相器325和XOR逻辑门320被用来对电容器330充电。电容器330和电阻器350被设定成使电容器330的放电时间等于为了保持显示顶部四分之一的图1所示行和列驱动器130和140激活所用的时间。当电容器330的电荷减少到低于最小阈值时，电压探测器360强迫复位线113为低(逻辑0)。
若仅仅显示器的顶部八分之一含有有用的信息，则八分之一控制线111被拉高(逻辑1)，且四分之一控制线118也处于高(逻辑1)。如上所述发生电容器330的充电。当电容器放电时，控制线111上的逻辑1将晶体管370开通，并使电容器330能够通过电阻器340和350二者放电。若二个电阻器具有相同的数值，则电容器放电快一倍，并在复位线113被电压探测器360强迫成低之前，仅仅显示器的八分之一被激活。若四分之一和八分之一控制线111和118为低，则显示器处于完全显示模式。
这样，此控制电路310主要是一种单态定时器，它基于从帧控制线103根据八分之一控制线111和四分之一控制线118上的控制电压首次变高开始所经过的时间来控制复位线113。借助于驱动少于整个显示器，显示器能够使用较低的偏压和驱动电压，从而降低了便携式电子器件的功耗。
图4示出了根据最佳实施例的图1所示的偏压分压器120的电路图。对偏压分压器120的偏置电压Vbias，根据显示器是处于完全显示模式、四分之一显示模式、还是八分之一显示模式而变化。来自线121的电压Vbias被电阻器411、413、415、417和419分压成总线125上的5个电压V0、V1、V2、V3、和V4，用作LCD中各个象素上的驱动电压，以便防止液晶材料的物理退化。偏压分压器120采用微功率放大器422、424、426、428而不是通用的放大器作为电压跟随器，以便降低偏压分压器120的功耗。由于液晶材料的容性负载，在关断一个象素的过程中，微功率放大器422、424、426、428可能经受短时间的电流冲击。电流冲击可能使低频微功率放大器由于其增益带宽较小而不希望有地发生振荡。
为了消除振荡的任何可能性和进一步降低功耗，微功率放大器422、424、426、428应该与图1所示的显示驱动器130、140隔离。在最佳实施例中，3个双极晶体管跟随器433、436、439被用来降低象素从开通态转换成关断态的瞬间二个微功率放大器的输出电流。双极晶体管跟随器具有功耗最小的优点；但其它类型的缓冲器可以用来隔离微功率放大器与显示驱动器。采用二个二极管和一个电容器的补偿电路442，被插入梯形电阻器中，以补偿双极晶体管跟随器433、436、439中固有的电压降。其它电压V3和V4也可以被缓冲；但由于其电压数值较低，有关的微功率放大器426和428几乎不可能振荡。
于是，降低了功耗的显示器模块，在仅仅需要部分显示器向用户提供信息时，就提供了低功耗来代替对整个显示器的驱动。虽然上面描述了功耗降低了的显示器模块的具体组成和功能，但本技术领域的熟练人员能够在本发明的构思与范围内采用一些额外的元件和功能。本发明只受所附权利要求的限制。
权利要求
1.一种具有显示模块(100)的无线电话，其特征是用来产生线控制信号、帧控制信号和局部显示控制信号的微处理器(190)；耦合到微处理器(190)的用来产生显示驱动器复位信号的控制电路(110)；耦合到控制电路(110)和微处理器(190)的用来接收来自控制电路(110)的显示驱动器复位信号和用来接收来自微处理器(190)的线控制信号和帧控制信号的行显示驱动器(140)；耦合到控制电路(110)和微处理器(190)的用来接收来自控制电路(110)的显示驱动器复位信号和用来接收来自微处理器(190)的线控制信号和帧控制信号的列显示驱动器(130)；耦合到行显示驱动器(140)和列显示驱动器(130)的液晶显示器(150)；以及耦合到行显示驱动器(140)和列显示驱动器(130)的偏压分压器(120)。
2.根据权利要求1的无线电话，其中的控制电路(110)的特征是耦合到微处理器(190)的用来在对线控制信号脉冲的预定数目进行计数之后提供显示驱动器复位信号的模计数器(250)。
3.根据权利要求2的无线电话，其特征是线控制信号脉冲的预定数目根据局部显示控制信号而变化。
4.根据权利要求1的无线电话，其中的控制电路(110)的特征是耦合到微处理器(190)的用来在接收帧控制信号脉冲之后经历预定时间之后，提供显示驱动器复位信号的定时器(310)。
5.根据权利要求4的无线电话，其特征是预定时间根据局部显示控制信号而变化。
6.根据权利要求1的无线电话，其特征是微处理器(190)根据局部显示控制信号而改变线控制信号脉冲的频率。
7.根据权利要求1的无线电话，其中的偏压分压器(120)的特征是耦合到偏压输入(121)的梯形电阻器(411、413、415、417、419)；耦合到梯形电阻器(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)的输出的缓冲器(433、436、439)。
8.根据权利要求7的无线电话，其中的缓冲器(433、436、439)的特征是双极晶体管跟随器(433、436、439)。
9.根据权利要求7的无线电话，其特征是偏压输入(121)处的电压根据局部显示控制信号而变化。
10.根据权利要求1的无线电话，其特征是微处理器(190)根据键盘盖是否覆盖无线电话的键盘而控制局部显示控制信号。
全文摘要
一种降低了功耗的显示模块(100),它利用控制电路(110)来对行和列显示驱动器(130、140)进行复位,并在显示模块(100)处于局部显示模式时,关断部分显示器(150)。局部显示模式使得能够降低显示器的驱动电压,从而降低产生驱动电压的偏压分压器(120)所需的功率。用多路复用或扫描方法,降低了功耗的显示模块(100)可以应用于LCD和诸如电致发光或阴极射线管之类的非LCD技术。
文档编号G09G3/36GK1262454SQ00101629
公开日2000年8月9日 申请日期2000年1月21日 优先权日1999年1月22日
发明者何帆, 克里斯·格里瓦斯, 菲利浦·L·罗卡浦利奥尔 申请人:摩托罗拉公司