专利名称：具有显示的电池操作装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有显示的电池操作装置，例如移动电话和PDA(个人数字助理)。
在便携设备中，能够使用多种显示类型，包括有源矩阵和无源矩阵显示，以及使用液晶显示技术或电致发光装置技术。
最常用的是有源矩阵液晶显示，并且一般包括设置在行和列中的象素阵列。每个象素包括一个薄膜晶体管开关，并且每行象素共享一个行导线，该行导线连接到该行中的象素的薄膜晶体管的栅极。每列象素共享一个列导线，象素驱动信号提供到列导线。在行导线上的信号确定晶体管是导通还是关断，当晶体管导通时，高压脉冲加到行导线上，此时允许来自于列导线的信号通过液晶材料的一个区域，从而改变该材料的光传导特性。
可以提供一个附加的存储电容器作为象素配置的一部分，配置成即使去除了行电极脉冲后，在液晶显示材料上也维持一个电压。US-A-5130829中详细描述了有源矩阵显示装置的这种设计。
有源矩阵显示装置的帧(场)周期要求在短时间周期内对象素行进行寻址，这又对晶体管的电流驱动能力提出了要求，以对液晶材料进行充电或放电而达到期望的电压水平。为了满足当前的要求，提供给薄膜晶体管的栅电压需要大的电压摆动。例如，在使用低温多晶硅晶体管的显示中。最小的行驱动电压可以是大约2V，最大的大约是15V。这确保晶体管足够的偏压，以提供期望的源极-漏极电流对液晶材料足够快速的充电或放电。在非晶硅装置中，行导线电压摆动一般更高，例如大约40V。
在行导线中对高电压的需求，要求使用高压元件实现行驱动器电路。
在列导线上的象素驱动信号一般也具有大的电压摆动。例如，可以要求在列导线上有10V的电压摆动，专用于颠倒LC的驱动电压的极性。最大的峰-峰电压对应于在两种不同极性中用于黑状态的电压差。最小的峰-峰电压对应于在两种不同极性中用于白状态的电压差。对于常规的TNLC单元，10V的峰-峰驱动信号可能是最大的驱动电压，并且不同的液晶材料和不同的LC单元技术(例如不同的扭转角和不同的光学构造)将要求更低的电压摆动。例如可以要求5.6V的峰-峰电压摆动。这个电压将一直高于用于具有显示的便携电池操作装置的期望的电池电源电压。
提出不同的驱动方案，减小在列导线上的电压摆动，使得在列驱动电路中可以使用低电压元件。然而，还没有方案能将要求的电压摆动减小到电池电压范围的程度(一般大约是2V)。因此，显示驱动器电路包括电压变换器电路，用于从电池产生提供给显示的行和列驱动器电路所需要的电压。
在无源矩阵显示中，也需要高电压，在显示中使用电致发光显示装置优于液晶显示。因此，这些显示也要求从电池电压中进行电压转换。
装置的其它部分一般也要求进行一些电压转换，其中需要模拟电压大于电池电压。
根据本发明，提供一种便携式电子装置，包括显示模块和用于驱动该装置的电池单元，该装置具有至少一个另外的模拟输入或输出接口，其中显示模块包括一个电压变换器，用于提供至少一个超过电池单元电压的电压，并且其中显示模块的电压变换器输出提供给与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路。
本发明通过提供一种高度集成的解决方案，减少了装置的体积和成本，其中，在显示模块中使用电压变换器也用于另一个接口或众多接口的电路。
显示模块包括一个有源矩阵LCD模块，包括行和列驱动器电路。这些电路要求电压变换器的较高电压输出。
与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路可以包括，一个或多个扬声器驱动器电路、麦克风放大器和触敏屏接口。
与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路优选地设置在显示模块中，使得显示模块引入先前设置在该装置的其它电路中的电路元件。
通过引入该装置所有的模拟电路到显示模块中，能够在该装置的显示模块和其余电路之间设置一个数字接口。
电压变换器可以提供用于行驱动器电路的第一输出和用于列驱动器电路的第二输出，以及用于该附加接口电路或每个附加接口电路的一个附加输出或多个附加输出。
除接口电路之外，显示模块可以包括另外的电路元件，例如运算放大器、功率放大器等。这些可以作为冗余元件提供，它能够由用户进行配置用于多种用途。
本发明可以应用于任何具有显示的电池操作装置，例如移动电话或PDA。
本发明还提供一种用于电池操作便携式电子装置的显示模块，该模块包括一个电压变换器，用于提供至少一个超过电池电压的电压，以驱动该显示，其中该显示模块还包括一个与至少一个另外的模拟输入或输出接口装置相关的电路，以及其中该显示模块的电压变换器的输出提供给该电路。
现在将参照附图详细描述本发明的实施例，其中
图1示出了对于有源矩阵液晶显示的已知象素构造的一个例子；图2示出了一个显示装置，包括行和列驱动器电路；图3示出了本发明的装置的内部线路图；图4示出了本发明的一个显示模块；图5示出了本发明的移动电话。
图1示出了对于有源矩阵液晶显示的通用的象素构造。该显示设置成在行和列中的象素阵列。每行象素共享一个行导线10，每列象素共享一个列导线12。每个象素包括一个薄膜晶体管14和一个液晶单元16，它们串联设置在行导线12和公用电位18之间。通过提供到行导线10上的信号，导通或关断晶体管14。行导线10从而连接到相关的象素行的每个晶体管14的栅极14a。每个象素可以附加地包括存储电容器20，它在一个末端22连接到下一个行电极、前面的行电极或单独的电容器电极。电容器20与LC单元的电容一起存储驱动电压，使得即使在关断晶体管14之后，也能维持一个信号在液晶单元16上。
为了驱动液晶单元16到期望的电压，以获得期望的灰度水平，在列导线12上提供一个合适的信号，与在行导线10上的行地址脉冲同步。这个行地址脉冲导通薄膜晶体管14，从而允许列导线12将液晶单元16充电到期望的电压，并且还将存储电容器20充电到同样的电压。在行地址脉冲的末端，关断晶体管14，并且如果使用存储电容器20，那么当对其它的行进行寻址时，在单元16上维持一个电压。存储电容器20减小了液晶泄漏的影响，还减小了由液晶单元电容的电压相关性所导致的在象素电容中的百分比变化。对这些行进行顺序寻址，使得在一个帧周期中对所有的行进行寻址，并在随后的场周期中进行刷新。
如图2所示，由行驱动器电路30提供行地址信号，并且由列地址电路32提供象素驱动信号，到显示象素的阵列34。
为了驱动充足的电流通过薄膜晶体管14，必须使用高电压，该薄膜晶体管14是作为非晶硅或多晶硅薄膜装置实现的。特别的，在晶体管导通期间的时段近似等于由行的数量分割的整个帧周期，在整个帧周期中必须刷新显示。众所周知，对于非晶硅装置，导通状态或关断状态的栅极电压相差大约40V。为了在关断状态提供期望的小的泄漏电流，并在导通状态提供足够的电流，以在有效时间内对液晶单元16进行充电和放电。因此，行驱动器电路30使用高电压元件。
列驱动器电路32通常使用CMOS工艺制成，该工艺提供模拟的5V或3.3V电源。
为了提供这些电压给行和列驱动器电路，显示模块包括模拟电压转换电路，该电路由电池驱动，并且为行和列驱动器电路30、32输出期望的电压电平。
图3示出了根据本发明的装置的内部结构。
装置40包括具有显示模块42的便携电子装置、电池单元44和数字电路46。显示模块包括DC到DC电压变换器48，用于从电池单元的电压为显示(图3中没有示出实际的显示面板)的行和列驱动器电路30、32产生期望的电压。
装置40具有至少一个另外的模拟输入或输出接口装置，在图3所示的例子中，有扬声器输出50、麦克风输入52和触敏屏输入54。每个接口装置具有相关的模拟电路50a、52a、54a和数模或模数转换器电路50b、52b、54b。这些模拟电路包括扬声器驱动器电路、麦克风放大器和触敏屏接口电路。
根据本发明，显示模块的电压变换器48提供期望的电压到模拟电路50a、52a、54a。在所有情况下，该期望的电压将能够超过电池单元电压。
通过共享电压变换器48，能减少该装置的成本和体积。
如图3所示，在显示模块42中设置用于附加接口装置的模拟电路。该显示模块从而引入先前设置在装置的其它电路中的电路元件。这些电路元件组合在部分60中。
通过引入装置的所有模拟电路到显示模块中，能够在装置的显示模块和其余电路46之间设置数字接口62。如图所示，该其余的电路一般包括(至少)存储器MEM、微处理器μP和数字信号处理电路DSP。
RF电路64(例如用于移动电话)也在图3的显示模块中示出了。它可以使用或不使用电压变换器48，并且即使将使用电压变换器48时，当然也可以脱离(remain off)显示模块板。
除接口电路之外，显示模块可以包括另外的电路元件，例如运算放大器、功率放大器等。这些可以作为冗余元件提供，它能够由用户进行配置用于多种用途。例如，可以提供用于红外接口的电路(例如，用于遥控器)。也可以集成其它的电路(非必要的接口电路)到显示模块中，例如用于控制显示光源。
可以使用不同的技术制造行和列驱动器电路30、32，在部分60中的一些元件可以适于与行驱动器电路集成，并且其它的元件可以适于与列驱动器电路集成。
图4示出了与本发明相关的显示模块，其中附加的模拟电路表示为60。到该模块的接口包括连接金属薄片，其上携带有数字信号和电池电压。
本发明可以应用于任何具有显示的电池操作装置，例如移动电话或PDA。图5示出了作为移动电话80而实现的本发明的装置。
虽然上述装置使用有源矩阵LC显示，但是本发明也能够用于其它类型的显示，其中提供的显示驱动器电路要求操作电压超过电池电压。例如，这种显示可以包括电致发光显示，并也可以被动寻址。
其它的特征对于所属领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种便携式电子装置，包括显示模块和用于驱动该装置的电池单元，该装置具有至少一个另外的模拟输入或输出接口，其中显示模块包括一个电压变换器，用于提供至少一个超过电池单元电压的电压，并且其中显示模块的电压变换器输出提供给与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路。
2.如权利要求1所述的装置，其中显示模块包括一个有源矩阵LCD模块，包括行和列驱动器电路。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路包括，一个或多个扬声器驱动器电路、麦克风放大器和触敏屏接口。
4.如前述任一权利要求所述的装置，其中与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路设置在显示模块中。
5.如前述任一权利要求所述的装置，其中在该装置的显示模块和其余电路之间设置一个数字接口。
6.如前述任一权利要求所述的装置，其中电压变换器提供用于行驱动器电路的第一输出和用于列驱动器电路的第二输出，以及用于这个或每个电路的一个或多个附加输出。
7.如前述任一权利要求所述的装置，其中显示模块包括附加电路元件。
8.如前述任一权利要求所述的装置，包括移动电话或PDA。
9.用于电池操作便携式电子装置的显示模块，该模块包括一个电压变换器，用于提供至少一个超过电池单元电压的电压以驱动该显示，其中该显示模块还包括一个与至少一个另外的模拟输入或输出接口装置相关的电路，以及其中该显示模块的电压变换器的输出提供给该电路。
全文摘要
一种便携式电子装置(40)包括显示模块(42)和电池单元(44)。该装置具有至少一个另外的模拟输入或输出接口(50、52、54)(除该显示以外)。显示模块包括一个电压变换器(48)，用于提供至少一个超过电池单元电压的电压，并且从显示模块的电压变换器(48)输出提供给与至少一个另外的模拟输入或输出接口相关的电路(50a、52a、54a)。通过提供一种高度集成的解决方案，减少了装置的体积和成本，其中，在显示模块中的电压变换器也用于另一个接口或众多接口的电路。
文档编号G06F1/26GK1672115SQ03805903
公开日2005年9月21日 申请日期2003年2月7日 优先权日2002年3月13日
发明者S·C·迪恩, J·R·赫克托 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司