專利名稱：用于低功率顯示器的功率管理方法和裝置的制作方法
用于低功率顯示器的功率管理方法和裝置 相關(guān)申請案的參者本申請案主張2006年8月11日申請的第60/822,128號共同待決的 臨時(shí)申請案以及2006年8月15日申請的第10/464,698號共同待決的美 國實(shí)用新型申請案的優(yōu)先權(quán)，所述兩個(gè)申請案均以引用的方式并入本文 中。技術(shù)領(lǐng)域本申請案大體上涉及一種用于節(jié)省功率的方法和裝置。更具體地說， 本申請案涉及一種用于以減少功率消耗的方式使用直流到直流轉(zhuǎn)換電路 驅(qū)動液晶顯示器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示器且特別是膽甾型液晶顯示器(ChLCD)有較大的 用于電池操作裝置的潛力。ChLCD的雙穩(wěn)態(tài)特性允許將圖像放置在顯示 器上并在不刷新的情況下無限維持。因此，功率消耗僅是為了改變圖像 內(nèi)容而不是予以維持。這與超扭曲向列型(STN)或扭曲向列型(TN)顯 示器相比可導(dǎo)致顯著的功率節(jié)省，尤其對于相對靜態(tài)的圖像內(nèi)容。然而，ChLCD的最近應(yīng)用機(jī)遇所要求的功率管理甚至比單獨(dú)由雙穩(wěn) 態(tài)所提供的更加積極。舉例來說，通過扣式電池供電的小型裝置(例如 手表)必須通過單個(gè)電池實(shí)現(xiàn)盡可能最大數(shù)目的顯示更新。通常， 一個(gè) 設(shè)計(jì)目標(biāo)是也將電池大小最小化(且因此通常會減少電池容量)。此類小 型顯示器的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)難題是產(chǎn)生具有獲得所要電池壽命所需的效率 的ChLCD驅(qū)動電壓( 35V)。相對于直流/直流轉(zhuǎn)換電路的較大靜態(tài)電 流，顯示器非常小的電流使得難以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。因此，在直流到直流轉(zhuǎn)換電路操作中節(jié)省功率將是有用的。此外， 如果此種方法利用現(xiàn)成的直流到直流轉(zhuǎn)換器或并入所述轉(zhuǎn)換器的電路將更加有用。 發(fā)明內(nèi)容提供一種用于驅(qū)動顯示器的設(shè)備，其包括電源，其用于以電源電 壓輸出能量；轉(zhuǎn)換器，其用于將電源的電源電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓； 控制器，其用于控制所述轉(zhuǎn)換器的操作；和能量存儲裝置，其用于存儲 所述轉(zhuǎn)換器以經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓輸出的能量。所述存儲裝置還用于向顯示器提供存儲的能量，且控制器控制所述 轉(zhuǎn)換器，使得轉(zhuǎn)換器在第一時(shí)間間隔而不在第二時(shí)間間隔將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的 電壓供應(yīng)到存儲裝置，其中所述第一時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間小于第二時(shí)間 間隔的持續(xù)時(shí)間。存儲裝置在第二時(shí)間間隔期間向顯示器供應(yīng)驅(qū)動電壓， 所述驅(qū)動電壓足以驅(qū)動所述顯示器。還提供一種用于驅(qū)動顯示器的設(shè)備，其包括電源，其用于以電源 電壓輸出能量；轉(zhuǎn)換器，其用于將所述電源的電源電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)過轉(zhuǎn)換 的電壓；和能量存儲裝置，其用于存儲所述轉(zhuǎn)換器以經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓輸 出的能量。所述存儲裝置還用于向顯示器提供存儲的能量。所述設(shè)備經(jīng)調(diào)適以 使得轉(zhuǎn)換器電路在轉(zhuǎn)換器活動階段期間以經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓向存儲裝置提 供能量，以便為存儲裝置充電。所述設(shè)備還經(jīng)調(diào)適以在轉(zhuǎn)換器不活動階 段期間(其中轉(zhuǎn)換器不向能量存儲裝置提供任何實(shí)質(zhì)能量)停用所述轉(zhuǎn) 換器，使得在不活動階段期間實(shí)質(zhì)上減少轉(zhuǎn)換器的功率消耗。在驅(qū)動階 段期間，所述存儲裝置向顯示器提供存儲的能量以用于更新顯示圖像， 其中所述驅(qū)動階段與不活動階段的至少實(shí)質(zhì)部分重疊。還進(jìn)一步提供一種用于驅(qū)動LCD顯示器的設(shè)備，其包括直流電源， 其用于以電源電壓輸出能量；直流到直流轉(zhuǎn)換器，其用于將電源的電源 電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓；驅(qū)動器，其用于驅(qū)動所述顯示器；能量存 儲裝置，其用于存儲所述轉(zhuǎn)換器以經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓輸出的能量，所述存 儲裝置還用于向顯示器驅(qū)動器提供存儲的能量；和控制器，其用于控制活動階段、不活動階段和驅(qū)動階段的時(shí)序。所述控制器控制所述轉(zhuǎn)換器在活動階段期間以經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓向存 儲裝置提供能量以便為存儲裝置充電，且所述控制器在不活動階段期間 停用轉(zhuǎn)換器，使得轉(zhuǎn)換器不向能量存儲裝置提供任何實(shí)質(zhì)能量，其中在 不活動階段期間實(shí)質(zhì)上減少轉(zhuǎn)換器的功率消耗。在驅(qū)動階段中不與活動階段重疊的至少實(shí)質(zhì)部分期間，所述存儲裝 置向顯示器驅(qū)動器提供存儲的能量以便更新顯示器上的顯示圖像，其中 所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間長于所述活動階段的持續(xù)時(shí)間。進(jìn)一步提供一種使用商用龜壓轉(zhuǎn)換器為顯示器供電的方法，其中方 法包括以下步驟在活動階段期間，存儲由轉(zhuǎn)換器提供的能量；在不活動階段期間，不從轉(zhuǎn)換器提供能量，其中在不活動階段期間 實(shí)質(zhì)上減少轉(zhuǎn)換器的功率消耗；和在不活動階段的至少一部分期間使用存儲的能量更新顯示器上的圖像，其中不活動階段的至少一部分的持續(xù)時(shí)間長于活動階段的持續(xù)時(shí)間。還提供本發(fā)明的額外實(shí)施例，其中在下文中更詳細(xì)地描述有些實(shí)施 例但并非全部實(shí)施例。


本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在參看附圖閱讀了以下描述之后將容易 了解本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是展示本發(fā)明簡化的一般實(shí)施例的方框圖；圖2展示利用低功率顯示器的實(shí)施例，其中所述低功率顯示器具有 在單獨(dú)的集成電路中的商業(yè)上可購得的直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器和顯示器驅(qū)動器；圖3展示利用低功率顯示器的實(shí)施例，其中所述低功率顯示器具有 在驅(qū)動器集成電路內(nèi)部的商業(yè)上可購得的直流/直流轉(zhuǎn)換器；以及 圖4展示用于實(shí)踐本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的各種時(shí)序方案。提供一種用于向顯示器(例如液晶顯示器，比如雙穩(wěn)態(tài)ChLCD)供 應(yīng)驅(qū)動電壓以用于極低功率操作的裝置和方法。舉例來說，所述方法使 得能夠以所要的較長電池壽命使用憑借扣式(紐扣)電池操作的小型顯 示器(包含如手表、計(jì)算器等裝置)。本發(fā)明的方法和電路的實(shí)施方案用 以抵消電壓轉(zhuǎn)換電路的靜態(tài)電流。圖1展示本發(fā)明簡化的一般實(shí)施例的方框圖。電源IO用以向轉(zhuǎn)換器 12和控制器14以及可能的其它電路組件(圖示和/或未圖示的)提供功 率?；蛘撸瑔为?dú)的電源可能為控制器14和/或其它電路組件供應(yīng)功率。 舉例來說，轉(zhuǎn)換器12可為直流到直流轉(zhuǎn)換器，其用于將電源10(例如， 其可為直流電池)的輸出轉(zhuǎn)換成充分的電壓以驅(qū)動顯示器電路。存儲裝 置16存儲轉(zhuǎn)換器12輸出的能量，且可以所要電壓或電壓范圍輸出所述 能量。因此，轉(zhuǎn)換器12向存儲裝置16 (且可能也向顯示器18)提供具 有充分電壓的能量，且存儲裝置16最終可在轉(zhuǎn)換器12無法提供功率時(shí) (例如，當(dāng)其斷電時(shí))向顯示器18提供功率。舉例來說，顯示器18可 包括LCD和LCD驅(qū)動器電路，且確切地說可利用雙穩(wěn)態(tài)LCD。可通過以下方式實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省控制器14控制轉(zhuǎn)換器12，使得轉(zhuǎn) 換器12僅在較短的時(shí)間周期中接通，所述時(shí)間周期足以向存儲裝置16 供應(yīng)足夠能量以維持適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷簛碇С謱︼@示器18提供的圖像進(jìn) 行更新(和/或維持)，即使在轉(zhuǎn)換器12斷電時(shí)也是如此。這種技術(shù)可通 過商業(yè)上可購得的現(xiàn)成的(OTS)轉(zhuǎn)換器來利用，所述轉(zhuǎn)換器不是針對 以此方式操作而設(shè)計(jì)的，但可在通電期間提供充分的功率以既為顯示器 18供電，又為存儲裝置16充分充電以足以在轉(zhuǎn)換器12斷電的周期的至 少一部分期間驅(qū)動顯示器18。額外實(shí)施例可能以除了使用控制器14之外的方式控制轉(zhuǎn)換器12， 例如通過使用內(nèi)部控制器或其它切換電路(例如)或某些其它方法或電 路來按照需要給轉(zhuǎn)換器12通電或斷電。相對于圖1檢視的圖4展示用于展示可如何針對各種實(shí)施方案實(shí)施 所述方法的實(shí)例的各種時(shí)序圖。在圖4的圖表中，時(shí)間沿著虛擬的"X軸" (未圖示)從左向右移動。圖4的方案40展示活動階段42，其中轉(zhuǎn)換器12 (其是通電的)在 特定時(shí)間間隔中為存儲裝置16活動地充電。展示不活動階段44，其中 轉(zhuǎn)換器12在另一時(shí)間間隔中不活動(例如，斷電)，且因此處于功率節(jié) 省模式下，其中轉(zhuǎn)換器12使用的功率與活動階段42相比急劇減少。最 終，提供驅(qū)動階段46，其中按照選定應(yīng)用的需要，在特定的時(shí)間間隔中 驅(qū)動顯示器18以維持顯示圖像或更新顯示圖像(請注意，可利用僅需要 在圖像更新/改變期間提供驅(qū)動功率的雙穩(wěn)態(tài)顯示器)。在方案40中，請注意驅(qū)動階段僅部分地與活動和不活動階段重疊。 當(dāng)然，可按照需要適應(yīng)不同量的重疊，如方案50所示，直到驅(qū)動階段 56與整個(gè)活動階段52和整個(gè)不活動階段54均重疊為止?？稍谝韵虑闆r 下利用此種方案需要用功率來維持顯示器所提供的圖像，或經(jīng)常需要 進(jìn)行圖像更新(例如在視頻顯示器中)，且因此顯示器幾乎不斷地需要功 率。方案60提供允許在轉(zhuǎn)換器為存儲裝置充電的同時(shí)使轉(zhuǎn)換器為顯示 器供電的階段時(shí)序和持續(xù)時(shí)間。因此，驅(qū)動階段66與全部活動階段62 和至少一部分不活動階段64重疊。最后，方案70提供與下述針對商用轉(zhuǎn)換器的示范性實(shí)施例更加一致 的階段時(shí)序和持續(xù)時(shí)間。因此，活動階段72在與驅(qū)動階段76或不活動 階段74相比時(shí)較短以便節(jié)省功率，且驅(qū)動階段76在與不活動階段74 相比時(shí)也較短。此外，不活動階段中存在不發(fā)生驅(qū)動的實(shí)質(zhì)部分(即， 其中驅(qū)動階段76不與不活動階段74重疊的部分)。此外，通常一旦活動階段72結(jié)束或即將結(jié)束，驅(qū)動階段76開始。 這是為了使得存儲裝置16 (其在活動階段開始時(shí)實(shí)質(zhì)上被放電，這是因 為放電到顯示器中并因?yàn)樾孤?在轉(zhuǎn)換器正為存儲裝置充電時(shí)不會保留提供給顯示器的電壓，尤其在利用電容器作為部分存儲裝置的情形下。 在轉(zhuǎn)換器為存儲裝置充電時(shí)，可用的電壓升高，直到其可再次用于驅(qū)動 顯示器為止。針對顯示器18需要在規(guī)律、統(tǒng)一的基礎(chǔ)上進(jìn)行周期性更新的情形下，方案70可循環(huán)地重復(fù)，如圖4的方案70A中所示。因此，在所示 的每個(gè)周期a、 b、 c......期間，可提供各個(gè)活動階段72a、 72b、 72c......、不活動階段74a、 74b、 74c......，和驅(qū)動階段76a、 76b、 76c......以周期性地刷新所述顯示器。所述方法特別有用于需要僅在較短時(shí)間間隔中規(guī) 律地更新的計(jì)時(shí)裝置(例如，手表)的顯示器。當(dāng)然，還可(例如)通過在更不規(guī)律但周期性的基礎(chǔ)上或甚至在按 照需要的基礎(chǔ)上控制各階段的時(shí)序和持續(xù)時(shí)間來支持非統(tǒng)一或非規(guī)律性 的更新，這可能會導(dǎo)致比圖4所示的階段更加隨機(jī)間隔和/或定位的階段， 其可能甚至不是周期性的，或者可能具有可變的更新頻率?？赏ㄟ^控制 器12基于驅(qū)動程序(例如)或其它某種觸發(fā)事件或?qū)嶓w(例如)來控制 此種非規(guī)律性和/或非統(tǒng)一的方案。因此，各個(gè)階段的大量的各種時(shí)序和持續(xù)時(shí)間是可能的，且因此可 針對正在利用的特定應(yīng)用進(jìn)行選擇。圖4所示的示范性方案只是示意性 的，且因此不是限制性的。對于更加實(shí)際的實(shí)例，現(xiàn)有的電壓轉(zhuǎn)換電路(例如OTS裝置中使用 的)可以上述方式使用，以將顯示器(例如，利用單個(gè)電池的液晶顯示 器(如，ChLCD或其它顯示器))可實(shí)現(xiàn)的更新的數(shù)目最大化。當(dāng)使用 ChLCD或某些其它類型的雙穩(wěn)定顯示器時(shí)，存在以下優(yōu)勢不需要用功 率來維持靜態(tài)圖像，且因此存儲的能量只有在顯示器更新期間才是必要 的，顯示更新可能只是顯示相對靜態(tài)的圖像的時(shí)間中的一部分。因此， 顯示器可能只有在顯示圖像的時(shí)間中的一小部分中且接著在改變或更新 圖像時(shí)才需要功率。可利用的OTS轉(zhuǎn)換器的一個(gè)具體實(shí)例是德州儀器(TexasInstruments)出品的TPS61041,其被描述為"Low Power DC/DC Boost Converter in SOT-23 Package" (SOT-23封裝的低功率直流/直流升壓轉(zhuǎn)換 器)。存在許多來自各種制造商的此種類似裝置，以及基于電容性電荷泵 或電感切換電路的類似裝置。此外，電荷泵通常直接包含在用于驅(qū)動顯 示器的LCD驅(qū)動器的IC中(例如，參看Samsung出品的S6B0724)和 E-Paper驅(qū)動器的IC中(例如，參看Solomon Systech SSD1622)。一個(gè)使用離散轉(zhuǎn)換器的示范性實(shí)施方案著重使用德州儀器出品的 TPS61041轉(zhuǎn)換器芯片；然而，應(yīng)了解，可使用其它類似的商業(yè)上提供的 轉(zhuǎn)換電路來實(shí)施這些概念。這包含集成到顯示器驅(qū)動器/控制器IC中的 直流到直流轉(zhuǎn)換電路，例如在下文更詳細(xì)論述的實(shí)例中。實(shí)現(xiàn)小型顯示裝置(例如，ChLCD裝置)的較長電池壽命的一個(gè)主 要難題是，電壓轉(zhuǎn)換電路的靜態(tài)電流可能相對較大。舉例來說，TPS61041 的裝置數(shù)據(jù)表中將典型的無負(fù)荷靜態(tài)電流列為28^A，而典型的關(guān)閉電流 僅為O.lpA。舉例來說，在電子手表應(yīng)用中，即使裝置僅在發(fā)生顯示器 更新(即，顯示器正被更新)時(shí)的時(shí)間期間保持關(guān)閉，這個(gè)無負(fù)荷靜態(tài) 電流也會過大而無法通常提供所要的電池壽命。幸運(yùn)的是，舉例來說，ChLCD的單色操作不需要精確的驅(qū)動電壓。 對于可能用于小型、低功率裝置中的直接驅(qū)動分段型顯示器來說尤其如 此。這些小型裝置通常也對驅(qū)動電壓具有非常低的電流要求。因此，可 行的是從存儲裝置向顯示器提供驅(qū)動電壓，所述存儲裝置包含例如為存 儲在存儲電容器中的電荷，其中當(dāng)不為電容器充電時(shí)禁用轉(zhuǎn)換電路。在驅(qū)動用于此示范性實(shí)施例的ChLCD裝置的第一示范性實(shí)施方案 中，向顯示器施加平面驅(qū)動電壓30 ms，并隨后在接下來的30 ms中施 加焦點(diǎn)圓錐的驅(qū)動電壓。因此，顯示器在每次更新時(shí)驅(qū)動60 ms，所述 更新對于以日時(shí)模式(其中，"秒數(shù)字"每秒鐘更新一次)操作的手表而 言為每秒鐘出現(xiàn)一次。在此示范性實(shí)施例中，直流到直流轉(zhuǎn)換電路啟用 (活動階段)的時(shí)間顯著少于向顯示器施加驅(qū)動電壓(驅(qū)動階段)的時(shí)間。在此示范性實(shí)施方案中，可使得活動階段持續(xù)時(shí)間(對于手表裝置 的示范性情況)為每次更新大約lms或更少。這個(gè)持續(xù)時(shí)間通常足以為 存儲裝置(例如，驅(qū)動電壓存儲電容器)充電，所述存儲裝置的大小足 以使得電壓電平在更新過程(驅(qū)動階段)中不會下降超過可允許的電平。因此，舉例來說，對于低功率裝置(例如手表)而言，28 uA靜態(tài) 電流汲取每秒鐘可施加的時(shí)間通常不超過lms。相比而言，普通雙穩(wěn)態(tài) 顯示器應(yīng)用啟用直流到直流轉(zhuǎn)換電路的持續(xù)時(shí)間通常長得多。對于雙穩(wěn) 態(tài)顯示器，可能僅在顯示器更新期間需要功率。因此，直流到直流轉(zhuǎn)換 電路通常在雙穩(wěn)態(tài)顯示器更新之前在初始化周期期間啟用，且接著在顯 示器驅(qū)動周期(驅(qū)動階段)期間保持啟用。在此示范性實(shí)施方案中，這 將導(dǎo)致直流到直流轉(zhuǎn)換電路每秒鐘啟用(活動階段)至少60 ms。舉例 來說，將28 uA靜態(tài)電流汲取從每秒鐘大于60 ms減少到每秒鐘小于1 ms 可導(dǎo)致電池壽命顯著增加。請注意，可在禁用直流到直流轉(zhuǎn)換器(不活動階段)的一秒周期的 剩余時(shí)間期間應(yīng)用O.lpA的非常低的關(guān)閉電流。如果需要的話，甚至連這個(gè)電流也可通過以下方式節(jié)省關(guān)閉到達(dá)外部直流到直流轉(zhuǎn)換器IC的功率而不是僅僅禁用IC，從而將功率汲取減少到大約零。圖l中以舉例 方式將其展示為可選開關(guān)19，其可(例如)通過控制器14來控制。圖2A所示的示范性實(shí)施方案包括顯示面板20，例如雙穩(wěn)態(tài)ChLCD 顯示面板；驅(qū)動器芯片22，例如Epson S1D17A03驅(qū)動器；微控制器24; 和轉(zhuǎn)換器電路25。圖2B中更詳細(xì)地展示轉(zhuǎn)換器電路25，其中轉(zhuǎn)換器26 具有直流到直流轉(zhuǎn)換電路，其中在此情況下轉(zhuǎn)換器26利用TITPS61041 升壓轉(zhuǎn)換器IC。 S1D17A03在外部配置為"共同"驅(qū)動器。通常，這種 配置可用來驅(qū)動分段顯示器，其中將一個(gè)或一個(gè)以上輸出用作底板，而 將其余輸出用來控制個(gè)別段。顯示面板因此是分段顯示器。微控制器24經(jīng)由EIOl和LP信號將更新數(shù)據(jù)傳遞到驅(qū)動器22，同 時(shí)通過FR和DSPOF信號來控制波形時(shí)序。這些信號以及用來控制直流到直流轉(zhuǎn)換電路26的EN_HV和H/L信號是可在任何普通微控制器上實(shí) 施為通用I/O的邏輯信號?？山邮艿目刂破鞯囊粋€(gè)實(shí)例是來自德州儀器 的MSP 430系列。當(dāng)較高時(shí)，EN一HV信號啟用TPS61041升壓轉(zhuǎn)換器，并且接通晶體 管Ql，這會啟用TPS61041用來調(diào)整電壓的反饋信號。當(dāng)較低時(shí)，EN—HV 信號將TPS61041置于關(guān)閉狀態(tài)且關(guān)斷晶體管Ql，使得電壓反饋電路不 會不必要地消耗來自存儲電容器C4的電荷。當(dāng)啟用時(shí)，轉(zhuǎn)換器電路在 電容器C4上產(chǎn)生17.5V (可使用Wl調(diào)諧)，且倍壓器在C5上產(chǎn)生這個(gè) 電壓的兩倍，標(biāo)稱為35V。將H/L信號設(shè)定為高以便接通晶體管Q3和Q2，此從電容器C5向 驅(qū)動器芯片22提供35V。這用于第一30ms的驅(qū)動期間，其中將顯示器 面板20的各段寫入平面(亮)ChLCD狀態(tài)。在第二30 ms的驅(qū)動周期 期間將H/L信號設(shè)定為低，其中將各段寫入焦點(diǎn)圓錐(暗)ChLCD狀態(tài)。 當(dāng)H/L較低時(shí)，將晶體管Q2和Q3關(guān)斷，且從電容器C4通過二極管向 驅(qū)動器芯片供應(yīng)17.5伏特(LCD—PWR信號)。圖3所示的替代實(shí)施方案包括顯示面板30，例如雙穩(wěn)態(tài)ChLCD 顯示面板；具有集成轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動器32，例如具有內(nèi)部直流/直流轉(zhuǎn)換器 的Solomon SSD1622顯示器驅(qū)動器(如160通道3電平普通雙穩(wěn)態(tài)顯示 器驅(qū)動器中所描述的)；和微控制器34。 SSD1622驅(qū)動器可驅(qū)動具有多 達(dá)兩個(gè)底板和160個(gè)個(gè)別段的顯示面板。顯示面板30因此為分段顯示器。微控制器34使用RES信號重設(shè)驅(qū)動器32并使用CS、 SCLK和SDIN 信號配置驅(qū)動器的內(nèi)部操作。使用D1、 D0、 DCLK和LP信號將顯示數(shù) 據(jù)傳遞到驅(qū)動器32。可使用任何普通微控制器上可用的通用I/O來產(chǎn)生 這些信號?；蛘撸赏ㄟ^微控制器SPI端口來產(chǎn)生SCLK和SDIN。SSD1622使用電容器C21到C28來實(shí)施電荷泵。所述電荷泵在VI 上產(chǎn)生17.5V (可使用Wl調(diào)諧)且在V0上產(chǎn)生這個(gè)電壓的兩倍(標(biāo)稱 為35V)。電容器C27和C28有效地充當(dāng)存儲裝置。SSD1622是3電平驅(qū)動器，能夠同時(shí)向不同引腳驅(qū)動接地電壓、高 電平電壓(VO)和中間電平電壓(Vl)。因此，可能同時(shí)將一些段驅(qū)動 成平面狀態(tài)，而將其它段驅(qū)動成焦點(diǎn)圓錐狀態(tài)。因此，不是在手表應(yīng)用 中每秒鐘有60 ms的驅(qū)動時(shí)間(30 ms的平面加上30 ms的焦點(diǎn)圓錐)， 而是SSD1622每秒鐘使用總共30 ms的驅(qū)動時(shí)間(30 ms的組合的平面 與焦點(diǎn)圓錐)?？赏ㄟ^配置接口在任何時(shí)間啟用或禁用SSD1622中的直流到直流 轉(zhuǎn)換器。通常，在手表應(yīng)用中，在每次更新前使用總共4ms的啟用時(shí)間 以完成電荷存儲電容器。容易了解上述方法的變化形式，其中在波形的其它部分處選擇性地 啟用和禁用直流到直流轉(zhuǎn)換電路(和/或其它驅(qū)動電路)。在上述實(shí)例中， 在每次更新前，將轉(zhuǎn)換器啟用短暫的時(shí)期。然而，類似地可能在選擇組 的轉(zhuǎn)換甚至驅(qū)動波形中的每次轉(zhuǎn)換之前，將直流/直流轉(zhuǎn)換器啟用短暫的 時(shí)期。或者，可僅在波形轉(zhuǎn)換之間當(dāng)驅(qū)動器輸出恒定電壓時(shí)禁用轉(zhuǎn)換器， 且否則啟用轉(zhuǎn)換器。所述方法不限于特定驅(qū)動器IC或驅(qū)動波形。 一個(gè)關(guān) 鍵點(diǎn)在于，在驅(qū)動波形的各部分中，通過存儲電容器供應(yīng)驅(qū)動電壓，在 此期間，可禁用電壓轉(zhuǎn)換電路(因此，大量減少任何靜態(tài)功率損耗)。也可選擇性地啟用和禁用其它驅(qū)動器電路。舉例來說，僅在啟用直 流到直流轉(zhuǎn)換器時(shí)需要SSD1622中的帶隙基準(zhǔn)，但其具有單獨(dú)的控制。 可使用配置接口與直流到直流轉(zhuǎn)換器同時(shí)地關(guān)閉此基準(zhǔn)。此外，SSD1622 具有內(nèi)部振蕩器，其通常在只要顯示器不處于其低功率關(guān)閉模式時(shí)即運(yùn) 行。然而，僅在直流到直流轉(zhuǎn)換器運(yùn)行或在產(chǎn)生驅(qū)動器輸出上的轉(zhuǎn)換時(shí) 需要振蕩器。因此，除了顯示器更新之間的較長周期之外，這個(gè)內(nèi)部振 蕩器可在驅(qū)動波形中的恒定周期期間禁用。因?yàn)檎袷幤鞅仨氃诓ㄐ无D(zhuǎn)換 期間運(yùn)行，所以另一方法是在此相同時(shí)間期間啟用直流/直流轉(zhuǎn)換器，以 便將振蕩器必須運(yùn)行的時(shí)間最小化。對于ChLCD，存儲電容器應(yīng)當(dāng)具有足夠的容量，使得其上面的電壓在更新期間下降不超過數(shù)百毫伏。影響電壓下降量的因素包含LC的電 容、驅(qū)動波形中的轉(zhuǎn)換數(shù)目和泄漏電流。作為替代的策略，與通過每次 更新僅啟用直流/直流轉(zhuǎn)換器一次(如上所述)而可能使用的電容器相比， 在更新期間的多個(gè)點(diǎn)處啟用直流到直流轉(zhuǎn)換器可允許使用較小的電容 器。因此，如果需要較小的能量存儲容量，則可在每個(gè)驅(qū)動階段期間提 供多個(gè)活動階段。所述方法的一個(gè)優(yōu)勢在于，其可延長極低功率顯示器(例如ChLCD) 的電池壽命。通過通常用于特定低功率和/或雙穩(wěn)態(tài)顯示器的不精確電壓 要求和低驅(qū)動電流可實(shí)現(xiàn)所述方法。此外，可在如以引用方式并入本文中的第60/822,128號申請案中揭示的用于驅(qū)動顯示器的裝置和方法中利 用本發(fā)明。上文中已使用具體實(shí)例和實(shí)施例描述了本發(fā)明；然而，所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員將了解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，各種替代形式可用于 本文描述的元件和/或步驟且可用等效物將其替換。在不偏離本發(fā)明的范 圍的情況下，可能有必要作出修改以便針對特定情形或特定需要來調(diào)適 本發(fā)明。期望本發(fā)明不限于本文描述的特定實(shí)施方案和實(shí)施例，而是期 望給予權(quán)利要求書其最廣泛的解釋，以涵蓋所有因此涵蓋的實(shí)施例，不 論其為字面上的還是等效的、揭示的還是未揭示的。
權(quán)利要求
1. 一種用于驅(qū)動顯示器的設(shè)備，其包括電源，其用于以電源電壓輸出能量；轉(zhuǎn)換器，其用于將所述電源的電源電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓；控制器，其用于控制所述轉(zhuǎn)換器的操作；以及能量存儲裝置，其用于存儲由所述轉(zhuǎn)換器以所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓輸出的能量，所述存儲裝置還用于向所述顯示器提供存儲的能量；其中所述控制器控制所述轉(zhuǎn)換器，使得所述轉(zhuǎn)換器在第一時(shí)間間隔中而不在第二時(shí)間間隔中向所述存儲裝置供應(yīng)所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓，其中所述第一時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間小于所述第二時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間；且其中所述存儲裝置在所述第二時(shí)間間隔期間向所述顯示器供應(yīng)驅(qū)動電壓，所述驅(qū)動電壓足以驅(qū)動所述顯示器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述顯示器包含連接到所述能 量存儲裝置的顯示器驅(qū)動器和連接到所述顯示器驅(qū)動器的雙穩(wěn)態(tài)LCD。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述LCD是 ChLCD。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述控制器 也控制所述顯示器驅(qū)動器。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第二時(shí) 間間隔在所述第一時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)開始。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述轉(zhuǎn)換器 是直流到直流轉(zhuǎn)換器，且其中所述能量存儲裝置包含電容器。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第二時(shí) 間間隔的持續(xù)時(shí)間是所述第一時(shí)間間隔的約7.5倍或更多。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第一時(shí) 間間隔的持續(xù)時(shí)間為約4 ms或更少，且其中所述第二時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間為約30ms或更多。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中在第三時(shí)間 間隔期間，所述轉(zhuǎn)換器不向所述顯示器提供所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓，所述 存儲裝置也不向所述顯示器提供存儲的能量。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括開 關(guān)，其用于在所述轉(zhuǎn)換器未向所述存儲裝置供應(yīng)所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓時(shí) 將所述轉(zhuǎn)換器與所述電源斷開。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括振 蕩器，其中所述振蕩器與驅(qū)動所述顯示器協(xié)調(diào)地被周期性地啟用和禁用。
12. —種用于驅(qū)動顯示器的設(shè)備，其包括 電源，其用于以電源電壓輸出能量；轉(zhuǎn)換器，其用于將所述電源的電源電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓；以及能量存儲裝置，其用于存儲由所述轉(zhuǎn)換器以所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓 輸出的能量，所述存儲裝置還用于向所述顯示器提供存儲的能量；其 中所述設(shè)備經(jīng)調(diào)適以使得所述轉(zhuǎn)換器電路在轉(zhuǎn)換器活動階段期間以 所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓向所述存儲裝置提供能量，以便為所述存儲裝置 充電，且其中所述設(shè)備經(jīng)調(diào)適以在轉(zhuǎn)換器不活動階段期間停用所述轉(zhuǎn)換器，使 得在所述不活動階段期間實(shí)質(zhì)上減少所述轉(zhuǎn)換器的功率消耗，其中在 所述轉(zhuǎn)換器不活動階段中，所述轉(zhuǎn)換器不向所述能量存儲裝置提供任 何實(shí)質(zhì)能量，且進(jìn)一步其中所述存儲裝置在驅(qū)動階段期間向所述顯示器提供存儲的能量以便 更新顯示圖像，所述驅(qū)動階段與所述不活動階段的至少實(shí)質(zhì)部分重疊。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間是 至少與所述活動階段一樣長的持續(xù)時(shí)間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12到13中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述驅(qū) 動階段也與所述活動階段的至少一部分重疊。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述驅(qū) 動階段是所述活動階段的持續(xù)時(shí)間的約7.5或更多倍。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12到15中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述驅(qū) 動階段的持續(xù)時(shí)間是所述活動階段的持續(xù)時(shí)間的約7.5或更多倍，且其 中所述不活動階段的持續(xù)時(shí)間是所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間的約10倍或 更多。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12到16中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述活 動階段的持續(xù)時(shí)間為約4ms或更少，其中所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間為約 30ms或更多，但小于所述不活動階段的持續(xù)時(shí)間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12到17中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述顯 示器包含連接到所述能量存儲裝置的顯示器驅(qū)動器和連接到所述顯示器 驅(qū)動器的雙穩(wěn)態(tài)LCD。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12到18中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述 LCD是CMXD。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12到19中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包 括控制器，所述控制器用于控制所述活動、不活動和驅(qū)動階段的時(shí)序和 持續(xù)時(shí)間。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12到20中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，在所 述活動階段期間，所述轉(zhuǎn)換器提供能量以供存儲在所述存儲裝置中，且 所述轉(zhuǎn)換器供應(yīng)能量以驅(qū)動所述顯示器。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12到21中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包 括開關(guān)，所述開關(guān)用于在所述不活動階段期間將所述轉(zhuǎn)換器與所述電源 斷開。
23. 根據(jù)權(quán)利要求12到22中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包 括振蕩器，其中所述振蕩器與驅(qū)動所述顯示器協(xié)調(diào)地被周期性地啟用和禁用。
24. —種用于驅(qū)動LCD顯示器的設(shè)備，其包括 直流電源，其用于以電源電壓輸出能量；直流到直流轉(zhuǎn)換器，其用于將所述電源的電源電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)過轉(zhuǎn) 換的電壓；驅(qū)動器，其用于驅(qū)動所述顯示器；能量存儲裝置，其用于存儲由所述轉(zhuǎn)換器以所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓 輸出的能量，所述存儲裝置還用于向所述顯示器驅(qū)動器提供存儲的能量；以及控制器，其用于控制活動階段、不活動階段和驅(qū)動階段的時(shí)序，g巾所述控制器控制所述轉(zhuǎn)換器，以用于在所述活動階段期間以所述 經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電壓向所述存儲裝置提供能量，以便為所述存儲裝置充電， 且其中在所述非活動階段期間，所述控制器停用所述轉(zhuǎn)換器，使得所述 轉(zhuǎn)換器不向所述能量存儲裝置提供任何實(shí)質(zhì)能量，其中在所述不活動 階段期間實(shí)質(zhì)上減少所述轉(zhuǎn)換器的功率消耗，且進(jìn)一步其中在所述驅(qū)動階段的不與所述活動階段重疊的至少實(shí)質(zhì)部分期間， 所述存儲裝置向所述顯示器驅(qū)動器提供存儲的能量以便更新所述顯示 器上的顯示圖像，且其中所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間長于所述活動階段的持續(xù)時(shí)間。
25. —種利用根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備和LCD顯示器的手表，其 中所述活動階段的持續(xù)時(shí)間為約4ms或更少，其中所述驅(qū)動階段的持續(xù) 時(shí)間在30 ms與60 ms之間，且其中所述不活動階段的持續(xù)時(shí)間大于所 述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24到25中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述不 活動階段的持續(xù)時(shí)間長于所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間，所述驅(qū)動階段的持續(xù)時(shí)間長于所述活動階段的持續(xù)時(shí)間。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24到26中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包 括開關(guān)，所述開關(guān)用于在所述不活動階段期間將所述轉(zhuǎn)換器與所述電源 斷開。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24到27中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述驅(qū) 動器包含振蕩器，且其中在所述驅(qū)動階段期間啟用所述振蕩器，并在所 述不活動階段不與所述驅(qū)動階段重疊的至少某一部分期間禁用所述振蕩 器°
29. 根據(jù)權(quán)利要求24到28中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述轉(zhuǎn) 換器與所述驅(qū)動器集成在單個(gè)芯片上。
30. —種使用商用電壓轉(zhuǎn)換器為顯示器供電的方法，所述方法包括以 下步驟在活動階段期間存儲由所述轉(zhuǎn)換器提供的能量；在不活動階段期間不從所述轉(zhuǎn)換器提供能量，其中在所述不活動 階段期間實(shí)質(zhì)上減少所述轉(zhuǎn)換器的功率消耗；以及在所述不活動階段的至少一部分期間使用存儲的能量更新顯示器 上的圖像，其中所述不活動階段的所述至少一部分的持續(xù)時(shí)間長于所 述活動階段的持續(xù)時(shí)間。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述活動階段和所述不活動 階段由所述轉(zhuǎn)換器外部的并連接到所述轉(zhuǎn)換器的控制器控制，且其中所 述能量存儲在包含電容器的能量存儲裝置中，且進(jìn)一步其中所述顯示器 包含LCD和驅(qū)動器。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30到31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述不 活動階段的所述至少一部分的持續(xù)時(shí)間大于所述活動階段的持續(xù)時(shí)間的 兩倍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于向顯示器供應(yīng)驅(qū)動電壓以用于極低功率操作的裝置和方法，所述顯示器例如為液晶顯示器，比如雙穩(wěn)態(tài)ChLCD。所述方法和實(shí)施所述方法的裝置提供能量存儲裝置和用以將能量存儲在所述存儲裝置中的電壓轉(zhuǎn)換器，使得可通過使用所述存儲的能量驅(qū)動顯示器而在所述轉(zhuǎn)換器的不活動、斷電階段期間驅(qū)動所述顯示器。
文檔編號G09G3/36GK101251987SQ20071014270
公開日2008年8月27日 申請日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者托德·厄恩斯特, 杜南·馬赫夫卡, 黃曉陽 申請人:肯特顯示器公司