專(zhuān)利名稱(chēng)：具有顯示的電池操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有顯示的電池操作裝置，例如移動(dòng)電話(huà)和PDA(個(gè)人數(shù)字助理)。
在便攜設(shè)備中，能夠使用多種顯示類(lèi)型，包括有源矩陣和無(wú)源矩陣顯示，以及使用液晶顯示技術(shù)或電致發(fā)光裝置技術(shù)。
最常用的是有源矩陣液晶顯示，并且一般包括設(shè)置在行和列中的象素陣列。每個(gè)象素包括一個(gè)薄膜晶體管開(kāi)關(guān)，并且每行象素共享一個(gè)行導(dǎo)線(xiàn)，該行導(dǎo)線(xiàn)連接到該行中的象素的薄膜晶體管的柵極。每列象素共享一個(gè)列導(dǎo)線(xiàn)，象素驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供到列導(dǎo)線(xiàn)。在行導(dǎo)線(xiàn)上的信號(hào)確定晶體管是導(dǎo)通還是關(guān)斷，當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，高壓脈沖加到行導(dǎo)線(xiàn)上，此時(shí)允許來(lái)自于列導(dǎo)線(xiàn)的信號(hào)通過(guò)液晶材料的一個(gè)區(qū)域，從而改變?cè)摬牧系墓鈧鲗?dǎo)特性。
可以提供一個(gè)附加的存儲(chǔ)電容器作為象素配置的一部分，配置成即使去除了行電極脈沖后，在液晶顯示材料上也維持一個(gè)電壓。US-A-5130829中詳細(xì)描述了有源矩陣顯示裝置的這種設(shè)計(jì)。
有源矩陣顯示裝置的幀(場(chǎng))周期要求在短時(shí)間周期內(nèi)對(duì)象素行進(jìn)行尋址，這又對(duì)晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力提出了要求，以對(duì)液晶材料進(jìn)行充電或放電而達(dá)到期望的電壓水平。為了滿(mǎn)足當(dāng)前的要求，提供給薄膜晶體管的柵電壓需要大的電壓擺動(dòng)。例如，在使用低溫多晶硅晶體管的顯示中。最小的行驅(qū)動(dòng)電壓可以是大約2V，最大的大約是15V。這確保晶體管足夠的偏壓，以提供期望的源極-漏極電流對(duì)液晶材料足夠快速的充電或放電。在非晶硅裝置中，行導(dǎo)線(xiàn)電壓擺動(dòng)一般更高，例如大約40V。
在行導(dǎo)線(xiàn)中對(duì)高電壓的需求，要求使用高壓元件實(shí)現(xiàn)行驅(qū)動(dòng)器電路。
在列導(dǎo)線(xiàn)上的象素驅(qū)動(dòng)信號(hào)一般也具有大的電壓擺動(dòng)。例如，可以要求在列導(dǎo)線(xiàn)上有10V的電壓擺動(dòng)，專(zhuān)用于顛倒LC的驅(qū)動(dòng)電壓的極性。最大的峰-峰電壓對(duì)應(yīng)于在兩種不同極性中用于黑狀態(tài)的電壓差。最小的峰-峰電壓對(duì)應(yīng)于在兩種不同極性中用于白狀態(tài)的電壓差。對(duì)于常規(guī)的TNLC單元，10V的峰-峰驅(qū)動(dòng)信號(hào)可能是最大的驅(qū)動(dòng)電壓，并且不同的液晶材料和不同的LC單元技術(shù)(例如不同的扭轉(zhuǎn)角和不同的光學(xué)構(gòu)造)將要求更低的電壓擺動(dòng)。例如可以要求5.6V的峰-峰電壓擺動(dòng)。這個(gè)電壓將一直高于用于具有顯示的便攜電池操作裝置的期望的電池電源電壓。
提出不同的驅(qū)動(dòng)方案，減小在列導(dǎo)線(xiàn)上的電壓擺動(dòng)，使得在列驅(qū)動(dòng)電路中可以使用低電壓元件。然而，還沒(méi)有方案能將要求的電壓擺動(dòng)減小到電池電壓范圍的程度(一般大約是2V)。因此，顯示驅(qū)動(dòng)器電路包括電壓變換器電路，用于從電池產(chǎn)生提供給顯示的行和列驅(qū)動(dòng)器電路所需要的電壓。
在無(wú)源矩陣顯示中，也需要高電壓，在顯示中使用電致發(fā)光顯示裝置優(yōu)于液晶顯示。因此，這些顯示也要求從電池電壓中進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。
裝置的其它部分一般也要求進(jìn)行一些電壓轉(zhuǎn)換，其中需要模擬電壓大于電池電壓。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種便攜式電子裝置，包括顯示模塊和用于驅(qū)動(dòng)該裝置的電池單元，該裝置具有至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口，其中顯示模塊包括一個(gè)電壓變換器，用于提供至少一個(gè)超過(guò)電池單元電壓的電壓，并且其中顯示模塊的電壓變換器輸出提供給與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路。
本發(fā)明通過(guò)提供一種高度集成的解決方案，減少了裝置的體積和成本，其中，在顯示模塊中使用電壓變換器也用于另一個(gè)接口或眾多接口的電路。
顯示模塊包括一個(gè)有源矩陣LCD模塊，包括行和列驅(qū)動(dòng)器電路。這些電路要求電壓變換器的較高電壓輸出。
與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路可以包括，一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器電路、麥克風(fēng)放大器和觸敏屏接口。
與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路優(yōu)選地設(shè)置在顯示模塊中，使得顯示模塊引入先前設(shè)置在該裝置的其它電路中的電路元件。
通過(guò)引入該裝置所有的模擬電路到顯示模塊中，能夠在該裝置的顯示模塊和其余電路之間設(shè)置一個(gè)數(shù)字接口。
電壓變換器可以提供用于行驅(qū)動(dòng)器電路的第一輸出和用于列驅(qū)動(dòng)器電路的第二輸出，以及用于該附加接口電路或每個(gè)附加接口電路的一個(gè)附加輸出或多個(gè)附加輸出。
除接口電路之外，顯示模塊可以包括另外的電路元件，例如運(yùn)算放大器、功率放大器等。這些可以作為冗余元件提供，它能夠由用戶(hù)進(jìn)行配置用于多種用途。
本發(fā)明可以應(yīng)用于任何具有顯示的電池操作裝置，例如移動(dòng)電話(huà)或PDA。
本發(fā)明還提供一種用于電池操作便攜式電子裝置的顯示模塊，該模塊包括一個(gè)電壓變換器，用于提供至少一個(gè)超過(guò)電池電壓的電壓，以驅(qū)動(dòng)該顯示，其中該顯示模塊還包括一個(gè)與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口裝置相關(guān)的電路，以及其中該顯示模塊的電壓變換器的輸出提供給該電路。
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1示出了對(duì)于有源矩陣液晶顯示的已知象素構(gòu)造的一個(gè)例子；圖2示出了一個(gè)顯示裝置，包括行和列驅(qū)動(dòng)器電路；圖3示出了本發(fā)明的裝置的內(nèi)部線(xiàn)路圖；圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)顯示模塊；圖5示出了本發(fā)明的移動(dòng)電話(huà)。
圖1示出了對(duì)于有源矩陣液晶顯示的通用的象素構(gòu)造。該顯示設(shè)置成在行和列中的象素陣列。每行象素共享一個(gè)行導(dǎo)線(xiàn)10，每列象素共享一個(gè)列導(dǎo)線(xiàn)12。每個(gè)象素包括一個(gè)薄膜晶體管14和一個(gè)液晶單元16，它們串聯(lián)設(shè)置在行導(dǎo)線(xiàn)12和公用電位18之間。通過(guò)提供到行導(dǎo)線(xiàn)10上的信號(hào)，導(dǎo)通或關(guān)斷晶體管14。行導(dǎo)線(xiàn)10從而連接到相關(guān)的象素行的每個(gè)晶體管14的柵極14a。每個(gè)象素可以附加地包括存儲(chǔ)電容器20，它在一個(gè)末端22連接到下一個(gè)行電極、前面的行電極或單獨(dú)的電容器電極。電容器20與LC單元的電容一起存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)電壓，使得即使在關(guān)斷晶體管14之后，也能維持一個(gè)信號(hào)在液晶單元16上。
為了驅(qū)動(dòng)液晶單元16到期望的電壓，以獲得期望的灰度水平，在列導(dǎo)線(xiàn)12上提供一個(gè)合適的信號(hào)，與在行導(dǎo)線(xiàn)10上的行地址脈沖同步。這個(gè)行地址脈沖導(dǎo)通薄膜晶體管14，從而允許列導(dǎo)線(xiàn)12將液晶單元16充電到期望的電壓，并且還將存儲(chǔ)電容器20充電到同樣的電壓。在行地址脈沖的末端，關(guān)斷晶體管14，并且如果使用存儲(chǔ)電容器20，那么當(dāng)對(duì)其它的行進(jìn)行尋址時(shí)，在單元16上維持一個(gè)電壓。存儲(chǔ)電容器20減小了液晶泄漏的影響，還減小了由液晶單元電容的電壓相關(guān)性所導(dǎo)致的在象素電容中的百分比變化。對(duì)這些行進(jìn)行順序?qū)ぶ?，使得在一個(gè)幀周期中對(duì)所有的行進(jìn)行尋址，并在隨后的場(chǎng)周期中進(jìn)行刷新。
如圖2所示，由行驅(qū)動(dòng)器電路30提供行地址信號(hào)，并且由列地址電路32提供象素驅(qū)動(dòng)信號(hào)，到顯示象素的陣列34。
為了驅(qū)動(dòng)充足的電流通過(guò)薄膜晶體管14，必須使用高電壓，該薄膜晶體管14是作為非晶硅或多晶硅薄膜裝置實(shí)現(xiàn)的。特別的，在晶體管導(dǎo)通期間的時(shí)段近似等于由行的數(shù)量分割的整個(gè)幀周期，在整個(gè)幀周期中必須刷新顯示。眾所周知，對(duì)于非晶硅裝置，導(dǎo)通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)的柵極電壓相差大約40V。為了在關(guān)斷狀態(tài)提供期望的小的泄漏電流，并在導(dǎo)通狀態(tài)提供足夠的電流，以在有效時(shí)間內(nèi)對(duì)液晶單元16進(jìn)行充電和放電。因此，行驅(qū)動(dòng)器電路30使用高電壓元件。
列驅(qū)動(dòng)器電路32通常使用CMOS工藝制成，該工藝提供模擬的5V或3.3V電源。
為了提供這些電壓給行和列驅(qū)動(dòng)器電路，顯示模塊包括模擬電壓轉(zhuǎn)換電路，該電路由電池驅(qū)動(dòng)，并且為行和列驅(qū)動(dòng)器電路30、32輸出期望的電壓電平。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
裝置40包括具有顯示模塊42的便攜電子裝置、電池單元44和數(shù)字電路46。顯示模塊包括DC到DC電壓變換器48，用于從電池單元的電壓為顯示(圖3中沒(méi)有示出實(shí)際的顯示面板)的行和列驅(qū)動(dòng)器電路30、32產(chǎn)生期望的電壓。
裝置40具有至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口裝置，在圖3所示的例子中，有揚(yáng)聲器輸出50、麥克風(fēng)輸入52和觸敏屏輸入54。每個(gè)接口裝置具有相關(guān)的模擬電路50a、52a、54a和數(shù)?；蚰?shù)轉(zhuǎn)換器電路50b、52b、54b。這些模擬電路包括揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器電路、麥克風(fēng)放大器和觸敏屏接口電路。
根據(jù)本發(fā)明，顯示模塊的電壓變換器48提供期望的電壓到模擬電路50a、52a、54a。在所有情況下，該期望的電壓將能夠超過(guò)電池單元電壓。
通過(guò)共享電壓變換器48，能減少該裝置的成本和體積。
如圖3所示，在顯示模塊42中設(shè)置用于附加接口裝置的模擬電路。該顯示模塊從而引入先前設(shè)置在裝置的其它電路中的電路元件。這些電路元件組合在部分60中。
通過(guò)引入裝置的所有模擬電路到顯示模塊中，能夠在裝置的顯示模塊和其余電路46之間設(shè)置數(shù)字接口62。如圖所示，該其余的電路一般包括(至少)存儲(chǔ)器MEM、微處理器μP和數(shù)字信號(hào)處理電路DSP。
RF電路64(例如用于移動(dòng)電話(huà))也在圖3的顯示模塊中示出了。它可以使用或不使用電壓變換器48，并且即使將使用電壓變換器48時(shí)，當(dāng)然也可以脫離(remain off)顯示模塊板。
除接口電路之外，顯示模塊可以包括另外的電路元件，例如運(yùn)算放大器、功率放大器等。這些可以作為冗余元件提供，它能夠由用戶(hù)進(jìn)行配置用于多種用途。例如，可以提供用于紅外接口的電路(例如，用于遙控器)。也可以集成其它的電路(非必要的接口電路)到顯示模塊中，例如用于控制顯示光源。
可以使用不同的技術(shù)制造行和列驅(qū)動(dòng)器電路30、32，在部分60中的一些元件可以適于與行驅(qū)動(dòng)器電路集成，并且其它的元件可以適于與列驅(qū)動(dòng)器電路集成。
圖4示出了與本發(fā)明相關(guān)的顯示模塊，其中附加的模擬電路表示為60。到該模塊的接口包括連接金屬薄片，其上攜帶有數(shù)字信號(hào)和電池電壓。
本發(fā)明可以應(yīng)用于任何具有顯示的電池操作裝置，例如移動(dòng)電話(huà)或PDA。圖5示出了作為移動(dòng)電話(huà)80而實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的裝置。
雖然上述裝置使用有源矩陣LC顯示，但是本發(fā)明也能夠用于其它類(lèi)型的顯示，其中提供的顯示驅(qū)動(dòng)器電路要求操作電壓超過(guò)電池電壓。例如，這種顯示可以包括電致發(fā)光顯示，并也可以被動(dòng)尋址。
其它的特征對(duì)于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種便攜式電子裝置，包括顯示模塊和用于驅(qū)動(dòng)該裝置的電池單元，該裝置具有至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口，其中顯示模塊包括一個(gè)電壓變換器，用于提供至少一個(gè)超過(guò)電池單元電壓的電壓，并且其中顯示模塊的電壓變換器輸出提供給與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中顯示模塊包括一個(gè)有源矩陣LCD模塊，包括行和列驅(qū)動(dòng)器電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路包括，一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器電路、麥克風(fēng)放大器和觸敏屏接口。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路設(shè)置在顯示模塊中。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中在該裝置的顯示模塊和其余電路之間設(shè)置一個(gè)數(shù)字接口。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中電壓變換器提供用于行驅(qū)動(dòng)器電路的第一輸出和用于列驅(qū)動(dòng)器電路的第二輸出，以及用于這個(gè)或每個(gè)電路的一個(gè)或多個(gè)附加輸出。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中顯示模塊包括附加電路元件。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，包括移動(dòng)電話(huà)或PDA。
9.用于電池操作便攜式電子裝置的顯示模塊，該模塊包括一個(gè)電壓變換器，用于提供至少一個(gè)超過(guò)電池單元電壓的電壓以驅(qū)動(dòng)該顯示，其中該顯示模塊還包括一個(gè)與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口裝置相關(guān)的電路，以及其中該顯示模塊的電壓變換器的輸出提供給該電路。
全文摘要
一種便攜式電子裝置(40)包括顯示模塊(42)和電池單元(44)。該裝置具有至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口(50、52、54)(除該顯示以外)。顯示模塊包括一個(gè)電壓變換器(48)，用于提供至少一個(gè)超過(guò)電池單元電壓的電壓，并且從顯示模塊的電壓變換器(48)輸出提供給與至少一個(gè)另外的模擬輸入或輸出接口相關(guān)的電路(50a、52a、54a)。通過(guò)提供一種高度集成的解決方案，減少了裝置的體積和成本，其中，在顯示模塊中的電壓變換器也用于另一個(gè)接口或眾多接口的電路。
文檔編號(hào)G06F1/26GK1672115SQ03805903
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者S·C·迪恩, J·R·赫克托 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司