显示器的背光系统的制作方法

专利名称：显示器的背光系统的制作方法
技术领域：
本公开主要涉及控制液晶显示器的背光照明源。
背景技术：
此部分旨在向读者介绍本公开的各个方面所可能涉及的技术领域的各个方面，而本公开的各个方面将在下面进行描述和/或主张。相信此讨论有助于为读者提供背景信息以便于他们更好地理解本公开的各个方面。因此，应当被理解的是，将从这个角度来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。电子设备越来越多地包括显示屏作为所述设备的用户界面的一部分。可以认识到，显示屏在各种各样的设备中都被加以利用，包括桌上型计算机系统，笔记本计算机和手持计算设备，以及各种消费产品，例如，蜂窝电话和便携媒体播放器。在显示屏中使用液晶显示器(LCD)面板已经变得越来越普及。这种普及可以归因于它们较轻的重量和较薄的外形，以及其操作LCD像素所使用的相对较低的功率。IXD典型地使用背光照明，因为IXD本身不发光。背光照明典型地涉及为IXD提供来自阴极荧光灯或者发光二极管(LED)的光。为了减少功耗，可以利用一组或者多组LED， 由此可以周期性地启用或者停用所述的一组或者多组。然而，迄今为止，这种配置只能实现受限的亮度调整范围。因此，存在一种通过允许用于LCD的宽亮度控制范围的技术来控制 IXD的LED的需求。

发明内容
下面将阐明此处公开的某些实施例的概要。应当理解的是这些方面被呈现给读者只是提供这些特定实施例的简明概要，并且这些方面并不旨在限制本公开的范围。确实，本公开可以包含不会在以下阐明的各个方面。本公开主要涉及显示设备(例如IXD显示器)的背光单元。在一个实施例中，边缘发光(edge-lit)背光单元可以包括LED，以及可通过应用脉宽调制器(脉宽调制设备或者时钟)来实现LED的启用和停用的控制，脉宽调制器提供启用和停用LED的脉冲以调整显示器的亮度。此外，可基于所期望的亮度来调整由脉宽调制器生成的脉宽调制(PWM)信号。 例如，经修改的脉宽调制信号可以被选择以包括在一给定时间段(例如，一帧)内针对多个脉冲的第一占空比，以及在该给定时间段内针对任何其余的多个脉冲的第二占空比。通过时经脉宽调制信号的脉冲利用多于一个的占空比以在给定帧期间驱动显示器内的光源，可以增加液晶显示器的背光照明强度的总数值。


在阅读随后的详细描述以及参考附图后，可以更好地理解本公开的各个方面，在附图中图1是根据本发明的一个实施例例示了电子设备的透视图2是根据本发明的一个实施例的IXD的分解透视图；图3是根据本发明的一个实施例的例示了可以被用在图1的电子设备中的LCD的透视图；图4是根据本发明的一个实施例的例示了图1的电子设备的各部件的简化框图；图5是根据本发明的一个实施例的例示了 10位分辨率脉冲波形的第一时序图；图6是根据本发明的一个实施例的例示了 13位分辨率脉冲波形的第二时序图；图7是根据本发明的一个实施例的例示了另一个13位分辨率脉冲波形的第三时序图；图8是根据本发明的一个实施例的例示了图4的各部件的操作的流程图；图9是根据本发明的一个实施例的例示了图1的电子设备的 Δ- Σ (delta-sigma)位流生成器的各部件的简化框图；图10是根据本发明的一个实施例的对应于图9的Δ- Σ位流生成器的输入值的图表；图11是根据本发明的一个实施例的例示了另一个13位分辨率脉冲波形的第四时序图。
具体实施例方式以下将描述一个或多个特定实施例。努力提供这些实施例的简练描述，因此并非实际实现的所有特征都在说明书中描述。应该认识到，随着任何这些实际实现的开发，如同在任何工程或者设计项目中一样，必须做出许多的特定于实现的决定以完成开发者的特定目标，例如符合系统相关或者商业相关的约束，而这些约束可能逐实现地改变。而且，应该认识到，这些开发努力可能是复杂且费时的，但是对那些从本公开中受益的普通技术人员来说仍然是设计、制作、和制造的例行任务。本申请一般地涉及用于控制显示器背光的方法和系统。脉宽调制(PWM)信号可被传送到显示器。通过控制PWM信号的占空比，可以调整显示器的亮度。此外，基于显示器的期望亮度，可以调整PWM信号以生成不同于最初生成的PWM信号的脉冲波形。PWM信号的调整可以包括选择PWM信号的一个或者多个脉冲以保持在开启(on)状态，该开启状态超过 PWM信号的其他脉冲的开启状态。通过利用PWM信号的脉冲时间的不同，可以增加液晶显示器的背光照明强度的总数量。而且，通过选择性地在PWM信号中放置延长的导通脉冲，可以减少显示器上的可见伪影同时保持降低的显示器总功耗。如此，(在预先确定的时间间隔期间)平均到比所述PWM更高的分辨率的时间PWM序列可以由其自身来提供，而无需创建这样一个时间序列。在图1中例示了根据本发明的一个实施例的电子设备10。在包括当前所例示实施例在内的一些实施例中，设备10可以是便携式电子设备，例如膝上型计算机。其他电子设备也可以包括可视化媒体播放器，蜂窝电话、个人数据组织器等。确实，在这样的实施例中，便携式电子设备可以包括这类设备的各种功能的组合。另外，电子设备10可以允许用户连接到或者与因特网或者其他网络通信，所述其他网络例如局域网或者广域网。例如，便携式电子设备10可以允许用户访问因特网并且使用电子邮件，文本消息收发或者其他电子通信的形式来进行通信。例如，电子设备10可以是可从加利福尼亚州库比提诺的苹果公司(Apple he.)购得的MacBook ，MacBook Pro，MacBookAir ， iMac , Mac mini,或者Mac Pro 机型。在其他实施例中，电子设备可以包括可从任
何生产商购得的使用LED背光的其他机型和/或类型的电子设备。在某些实施例中，电子设备10可以由一个或者多个可再充电和/或可替换电池供电。这样的实施例可以是高度便携的，允许用户在旅行，工作等的时候携带该电子设备10。 虽然本发明的某些实施例是关于便携式电子设备来描述的，但应当注意的是当前公开的技术可被应用于各种各样的被配置用于呈现图形数据的其他电子设备和系统，例如桌上型计算机。在当前例示的实施例中，电子设备10包括外壳或壳体12、显示器14、输入结构16、 和输入/输出(I/O)端口或连接器18。外壳12可以由塑料、金属、复合材料、或者其他合适的材料、或者它们的任意组合形成。外壳12可以保护电子设备10的内部部件(尤其是处理器、电路、和控制器等)免于物理损坏，并且也可以为内部部件屏蔽电磁干扰(EMI)。显示器14可以是液晶显示器(IXD)。IXD可以是基于发光二极管(LED)的显示器或者其他合适的显示器。如上所述，电子设备10还可以包括输入结构16。在一个实施例中，一个或者多个输入结构16被配置用于控制设备10，例如通过控制操作模式、输出电平、 输出类型等等。例如，输入结构16可以包括开启或者关闭设备10的按钮。进而，输入结构 16可以允许用户增加或者降低显示器14的亮度。便携式电子设备10的实施例可以包括任何数量的输入结构16，包括按钮、开关、控制板、小键盘或者可用来与电子设备10交互的其他任何合适的输入结构。这些输入结构16可操作以控制电子设备10和/或与电子设备10 连接或由电子设备10使用的任何接口或设备的功能。例如，输入结构16可以允许用户导航所显示的用户界面，例如图形用户界面(GUI)，和/或在电子设备10上运行的其他应用。设备10还可以包括各种I/O端口 18以允许附加设备的连接。例如，设备10可以包括任意数量的输入和/或输出端口 18，例如，头戴受话器和耳机插孔、通用串行总线(USB) 端口、IEEE-1394端口、以太网和调制解调器端口、以及AC和/或DC电源连接器。进一步， 电子设备10可以使用I/O端口 18连接到任何其他任何设备，例如调制器、联网的计算机、 打印机等等，以及向其发送或从其接收数据。例如，在一个实施例中，电子设备10可以经由 USB连接而连接至iPod，以发送和接收数据文件，例如媒体文件。通过参考图2可以更好地理解显示器14的其他细节，图2是IXD型显示器14的一个示例的分解透视图。显示器14包括顶盖20。顶盖20可以由塑料、金属、复合材料、或者其他合适的材料、或者它们的任意组合形成。在一个实施例中，顶盖20是边框。顶盖20 也可以以与底盖38相结合的方式形成，以提供对图2所例示的其余元件的支撑结构。同样例示了液晶显示器(IXD)面板22。可以将IXD面板22布置在顶盖20的下面。通过使用通常被布置在两个基板之间的液晶物质，LCD面板22可以用于显示图像。例如，可以将电压施加至驻留在基板之上或者之中的电极，以创建穿过液晶的电场。液晶响应于电场改变排列，从而修改可透射通过液晶基板并在特定像素处被看到的光的量。以这样的方式，并且通过使用各种滤色器来创建有色子像素，可以通过显示器14的各独立像素以像素化的方式来表现彩色图像。IXD面板22可以包括一组独立的可寻址像素。在一个实施例中，IXD面板22可以包括百万像素，被划分成各自包括一千个像素的像素线。IXD面板22还可以包括无源或者有源显示矩阵或网格，用以控制与每个独立像素相关联的电场。在一个实施例中，LCD面板 22可以包括利用沿着网格的像素交叉布置的薄膜晶体管的有源矩阵。通过薄膜晶体管的门控动作，可以控制IXD面板22的像素的照明。IXD面板22可进一步包括各种附加部件，例如偏振薄膜和抗眩光薄膜。显示器14还可以包括光学片对。可以将光学片M布置在IXD面板22之下，并且可以聚集通过LCD面板22的光。在一个实施例中，光学片M可以是棱镜片，所述棱镜片可用作角成形穿过IXD面板22的光。光学片M可以包括一个或多个片。显示器14可以进一步包括漫射板或片26。漫射板沈可被布置在IXD面板22之下，并且也可被布置在光学片M之上或之下。漫射板沈可以漫射通过IXD面板22的光。漫射板沈还可以减少IXD 面板22上的显眼且非均勻的照明。引导板28也可以帮助减少IXD面板22上的非均勻的照明。在一个实施例中，引导板观是边缘型背光装配的一部分。在边缘型背光装配中，光源30可以沿着引导板观的一侧布置，例如，引导板观的底部边缘32。引导板观可用于将光源30发出的光向上引导至IXD面板22。光源30可以包括发光二极管(LED) ；34。LEDM可以是红色、蓝色、和绿色LED的组合，或者LED 34可以是白色LED。在一个实施例中，LED 34可以被排列在与引导板观的边缘(例如底边缘3 相邻的印刷电路板(PCB)36上，以作为边缘型背光装配的一部分。在另一个实施例中，可以沿着底盖38的内表面将LED 34排列在一个或多个PCB 36上。例如，一个或多个PCB36可以沿着底盖38的内侧40对齐。LED 34可以被排列成一个或多个串，籍此在每个串中多个LED 34互相串联连接。例如，LED 34可以被分组为六个串，籍此每个串包括3个串联连接的LED 34。然而，应当注意，在每个串上可以仅连接一个或两个LED 34 或者多于三个LED 34，例如，可以在每个串上连接六个LED。进而，可以以端对端配置，并行配置，和/或其他任何合适配置来放置所述串。显示器14还可以包括反射板或者片42。反射板42通常被布置在引导板28之下。 反射板42用于将已经向下通过引导板观的光朝着IXD面板22反射回去。另外，如前所述， 显示器包括底盖38。底盖38可以以与顶盖20组合的方式形成，以提供对图2例示的其余元件的支撑结构。该底盖38也可以在直射光型背光装配中使用，籍此在底盖38的底部边缘43上定位一个或多个光源30。在这个配置中，替代使用与漫射板沈和/或引导板观相连放置的光源30，反射板42可被省略并且底盖38的底部边缘43上的一个或多个光源(未示出)可以直接朝着LCD面板22发射光。图3描绘了使用边缘发光背光的显示器14的实施例。如图所示，显示器14包括被顶盖20固定就位的IXD面板22。如上所述，显示器14可以利用背光装配，使得光源30 可以包括例如安装在金属芯印刷电路板(MCPCB)上、或者位于显示器14中的阵列托盘44 上的其他合适类型的支撑上的LED 34。该阵列托盘44可由顶盖20固定，由此光源30被放置在显示器14中用于光的生成，由此可用于在IXD面板22上生成图像。光源30还可以包括需要将输入电压转化为可用于为光源30的LED 34供电的LED 电压的电路。由于光源30会在便携式设备中使用，因此期望使用尽可能少的电能以延长电子设备10的电池寿命。为了保存电能，光源30，或即其上的LED 34，可被来回切换开启和关闭。以此方式，可以保存系统的电能，因为不需要连续地为光源30供电。进而，如果将切换的频率至少保持在人眼的闪光融合频率(典型地为60Hz或之上)之上，这种切换将看上
7去为观看者创建了恒定图像。除了保存电能，通过调整切换光源30的占空比(光源30开启的时间相对于光源 30开启和关闭的时间量之比)，可以控制IXD面板22的总亮度。例如，50%的占空比可能导致以恒定背光照明的大致一半的亮度来显示图像。在另一个示例中，20%的占空比导致以恒定背光照明可提供的大致20%的亮度来显示图像。如此，通过调整切换信号的占空比， 可以调整所显示图像的亮度，并伴有减少电子设备10功耗的额外益处。可以使用电子设备10的内部部件来实现LCD面板22内的光源30的切换。图4是例示了可用于执行上述切换过程的部件的框图。那些本领域的普通技术人员将理解图4所示的各种功能模块可以包括硬件元件(包括电路)、软件元件(包括存储在机器可读介质上的计算机代码)、或者硬件和软件元件二者的组合。进一步应当注意的是，图4仅仅是特定实现的一个示例，其他示例可以包括在苹果公司的 iPod , MacBook , MacBook Pro, MacBookAir ,iMac , Mac mini，或者 Mac Pro , iPhone ，或者利用LCD的其他电子设备中使用的部件。在电子设备10的当前例示的实施例中，所述部件可以包括显示器14、输入结构 16、1/0端口 18、一个或者多个处理器46、存储器设备48、非易失性存储50、一个或多个扩展卡52、联网设备54、电源56，以及显示控制逻辑58、和脉宽调制器时钟60。关于这些部件的每一个，首先注意的是显示器14可被用于显示由设备10生成的各种图像，并且可与触敏元件(例如触摸屏)一并被提供，以用作设备10的控制接口的一部分。输入结构16可以包括各种器件、电路、和路径，可以经由这些器件、电路、和路径以将用户的输入或反馈提供给一个或多个处理器46。这种输入结构16可以被配置为控制电子设备10的功能、在设备10上运行的应用、和/或连接到设备10或由其使用的任何接口或者设备。例如，输入结构16可以允许用户导航所显示的用户界面或者应用接口。输入结构16的非限制示例包括按钮、滑块、开关、控制板、键、旋钮、滚轮、键盘、鼠标、触摸板等等。 用户与输入结构16的交互，例如，与显示器12上显示的用户界面或应用接口交互，可以生成指示用户输入的电信号。这些输入信号可以经由合适的路径(例如，输入集线器或者总线)被路由到一个或多个处理器46以供进一步处理。另外地，在某些实施例中，一个或多个输入结构16可以连同显示器14被提供，例如，在触摸屏的情形中，触敏机制与显示器14被一并提供。在这种实施例中，用户可以经由触敏机制选择或者与所显示的接口元件交互。以此方式，所显示的接口可以提供交互功能， 允许用户通过触摸显示器14来导航所显示的界面。如上所示，1/0端口 18可以包括被配置为与多种外部设备相连接的端口，所述外部设备例如电源、耳机或头戴受话器、或者其他电子设备(例如手持设备和/或计算机、打印机、投影仪、外部显示器、调制解调器、入坞站等等)。1/0端口 18可以支持任何接口类型， 例如，通用串行总线(USB)端口、视频端口、串行连接端口、IEEE-1394端口、以太网或者调制解调器端口、和/或AC/DC电源连接端口。一个或多个处理器46可以提供执行操作系统、程序、用户和应用接口、以及电子设备10的其他功能的处理能力。一个或多个处理器46可以包括一个或多个微处理器，例如，一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器、和/或ASICS、或者这些处理部件的某种组合。例如，一个或多个处理器46可以包括一个或者多个精简指令集(RISC)处理器，以及图形处理器、视频处理器、音频处理器等。将会理解的是，一个或多个处理器46 可以与一个或多个数据总线或芯片组通信耦合，以在电子设备10的各种部件之间传送数据和指令。由一个或多个处理器46执行的程序或指令可被存储在任何合适的产品内，所述产品包括至少集中地存储可执行指令和例程的一个或多个实体计算机可读介质，诸如但不限于如下描述的存储器设备和存储设备。同样，在这种计算机程序产品上编码的这些程序 (例如，操作系统)也可以包括可由一个或多个处理器46执行的指令，以使设备10能够提供各种功能，包括那些在此处所描述的功能。要被一个或多个处理器46处理的指令或者数据可被存储在计算机可读介质，例如存储器48内。存储器48可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)、和/或非易失性存储器，例如只读存储器(ROM)。存储器48可以存储多种信息并且可被用于多种目的。例如，存储器48可以存储电子设备10的固件(例如基本输入/输出系统(BIOS))、操作系统、以及可在电子设备10上执行的各种其他程序、应用或例程。此外，存储器48可以在电子设备10的操作期间被用于缓冲或者高速缓存。设备10的部件可以进一步包括计算机可读介质的其他形式，例如非易失性存储 50，用于数据和/或指令的永久存储。例如，非易失性存储50可以包括闪存、硬盘、或者其他任何光学、磁性、和/或固态存储介质。非易失性存储50也可以被用于存储固件、数据文件、软件程序、无线连接信息、以及任何其他合适的数据。图4中所例示了的实施例也可以包括一个或者多个卡或者扩展槽。卡槽可以被配置为接收一个或者多个用于增加功能的扩展卡52到电子设备10，例如，附加存储器、I/O功能、或者联网能力，。这种扩展卡52可以通过任何类型的合适连接器连接到设备10，并且可以内部或者外部地接通到电子设备10的外壳。例如，在一个实施例中，扩展卡52可以包括闪存卡、例如安全数字(SD)卡、mini-或者microSD、CompactFlash卡、多媒体卡(MMC)，等等。此外，扩展卡52可以包括设备10的一个或多个处理器46，例如，具有用于帮助设备10 进行图形渲染的GPU的视频图形卡。图4所描绘的部件也包括在设备10内部的网络设备M，例如，网络控制器或者网络接口卡(NIC)。在一个实施例中，网络设备M可以是经任何802. 11标准或者其他任何合适的无线标准提供无线连接的无线NIC。网络设备M可以允许电子设备10通过网络通信， 例如私域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、或者因特网。进一步，电子设备10可以经由网络设备M连接到网络上的任何设备，例如便携式电子设备、个人计算机、打印机等，并且向其发送数据或从其接收数据。可选地，在一些实施例中，电子设备10可以不包括内部网络设备M。在这样的实施例中，NIC可以作为扩展卡52而被添加以提供与上述相似的联网能力。进一步，设备10也可以包括电源56。在一个实施例中，电源56可以是一个或者多个电池，例如，锂离子聚合物电池或者其他类型的合适电池。电池可以是用户可移除的，或者可以被固定在电子设备10的外壳内，并且可以是可充电的。另外，电源56可以包括AC 电源，例如由电源插座所提供的，并且电子设备10可以经由电源适配器被连接到电源56。 该电源适配器也可以被用于充电设备10的一个或多个电池。此外，如图4所例示了的，电源56可以从路径57通过显示控制逻辑58的背光控制器59并经过路径61将电能发送到显示器14。该背光控制器59可以调整提供给显示器14的电量。显示控制逻辑58可以被耦合到显示器14，并且可以被用于控制显示器14的光源 30。作为替换，显示控制逻辑可以在显示器14的内部。在一个实施例中，显示控制逻辑58 可以用于切换光源30的开启和关闭。例如，在使用电源56(例如，电池)时，这一切换可以被用于减少显示器14的整体亮度。作为附加和/或替换，当电源56是AC电源时，可以通过升高和/或降低供应给光源30的稳定电压电平来简单地修改显示器14的整体亮度。在一个实施例中，可以通过改变发送到光源30的启用信号的占空比来调整显示器14的亮度等级的控制。例如，如果启用信号的占空比为0%，那么光源30将保持关闭并且显示器14将是黑的。相反地，如果启用信号的占空比是100%，那么显示器14将处于全亮度，因为光源30将总是活动的(然而，消耗的电能与上面的AC电源示例中使用的一样多)。在另一个示例中，如果启用信号的占空比处于50%，显示器14将处于常亮显示器14 的一半亮度，然而，显示器14的功耗则相比于电源30连续和全供电可以减少多达50%。此外，在一个实施例中，可以通过改变发送到光源30的启用信号的占空比连同对发送到光源30的电流量的调整来调整时显示器14亮度等级的控制。发送到例如光源30的 LED 34的电流的调整可能在将启用信号(例如，脉冲宽度调制信号)的占空比设置到阈值以下时发生。例如，如果显示器14的期望亮度要求启用信号的占空比小于，例如20%，那么占空比将被设置为20%并且可以减少被发送以开启电源30的LED 34的电流。以此方式， 可以通过对启用信号的占空比或对发送到光源30的电流的控制或者对上述两者的组合控制来调整显示器的亮度。在一个实施例中，脉宽调制器时钟60可以提供将启用信号作为脉宽调制(PWM)信号提供给光源30。此外，应当注意的是，可以由脉宽调制器时钟60生成多个PWM信号。例如，可以为存在于光源30中的每一串LED 34生成PWM信号。进而，例如可以由显示控制逻辑58调整由脉宽调制器时钟60所生成的PWM信号的占空比，以响应于用户例如经由输入 16对显示器14的亮度发起的改变。在另一个实施例中，如上所述，当电源56是电池时，通过改变PWM信号的占空比，显示控制逻辑58可以被用于自动地调整显示器14的亮度。例如，可以基于电池的内部剩余电量来调整PWM信号的占空比。在另一个实施例中，可以检测电子设备10周围的环境光并且可以基于检测到的环境光水平来调整PWM信号的占空比。在一个实施例中，显示控制逻辑58可从外部耦合到脉宽调制器时钟60。作为替换，在一个实施例中，脉宽调制器时钟60可以在显示控制逻辑58的内部。不管脉宽调制器时钟60的位置，由脉宽调制器时针60生成的PWM信号可以是用于切换光源30开启和关闭的振荡信号。而且，PWM信号的占空比是可选的并且可以变化，例如，0-100%之间的任意位置。如前所述，PWM信号的占空比可以决定显示器14的总亮度。以此方式，通过控制光源 30的LED34在任何时段内开启的时间量，PWM信号也可以减少显示器14的总功耗。PWM信号也可以在设备10中提供高亮度分辨率(例如，至少10位分辨率)。也就是说，PWM信号可以允许由光源30实现的IOM个不同的亮度等级。然而，可能期望允许设备10中的甚至更高的亮度分辨率(例如，至少13位分辨率)(其将允许由光源30实现的 8192个不同的亮度等级)。这种13位亮度分辨率的生产例如可以通过PWM信号的瞬时抖动实现，下面将对其进行更加详细的讨论。图5例示了可以表示由显示器14经由显示控制逻辑58从脉宽调制器时钟60所接收的PWM信号的脉冲波形62。在一个实施例中，脉冲波形62可以具有MkHz的频率和 50%的占空比。进而，脉冲波形62可以被划分为例如包括由8个脉冲组成的组的片段。图 5中以帧64例示了一个这样的片段。该帧64包括8个脉冲(66-88)，每个都被独立地改变以允许比脉冲波形62本来能够达到的多的额外3位的分辨率。然而，作为替换，帧64可以包括2个脉冲，以允许额外1位的分辨率，包括4个脉冲，以允许额外2位的分辨率，或者帧 64中的其他脉冲值，以便对应于任何额外的分辨率。下面将关于如上所述的3位增加来描述额外位的分辨率的获得，然而，可以通过调整帧64中的脉冲数获得其他的分辨率增益等级。在一个实施例中，可以从10位分辨率脉宽调制器时钟60生成脉冲波形62。也就是说，每个脉冲(例如66)可以具有对应于脉冲(例如脉冲66)为高的时间量的IOM个等级。例如，在占空比50%，每个脉冲66-80可以处于等级512(例如，1024个总等级的一半)。对于每个脉冲66-80可用的下一分辨率将是等级513，其对应于50. 097%的占空比。 这样，利用10位分辨率的脉宽调制器时钟60，用户能通过2,1024)个亮度等级来调整显示器14的亮度。然而，通过对脉冲波形62的修改，用户可选的显示器14的亮度等级可以扩展到213(8192)个亮度等级。图6例示了可以表示由显示器14从显示控制逻辑58所接收到的经修改的PWM信号的第二脉冲波形82。脉冲波形62可以被划分为包括由8个脉冲组成的组的片段。由此， 帧64例示了一个这样的片段。而且帧64可以包括8个脉冲，84-98。正如脉冲波形62，脉冲波形82可由10位分辨率的脉宽调制器时钟60而生成，这样每个脉冲84-98都处于相应于脉冲(例如66)为高的时间量的IOM个等级之一处。然而，为了允许更高的分辨率(例如，在其中脉冲(例如脉冲84)为高的213或者8192个等级)，脉冲84-98可以具有不同的占空比。例如，脉冲84和86可以处于IOM个等级中的等级513(相应于50. 097%的占空比)，而其余的脉冲88-98可以处于IOM个总等级中的等级512(相应于50%的占空比)。据此，在帧64期间，脉冲波形82包括处于IOM个等级中的等级512(相应于50% 的占空比)的6个脉冲(脉冲88-98)以及处于IOM个等级中的等级513(相应于50. 097% 的占空比)的2个脉冲(脉冲84和86)。由此，接收整个帧64后，脉冲波形82具有IOM 个等级中的平均等级512. 25(相应于50. 0 %的占空比)。明显地，这个分辨率对应于好像用户选择了用于由13位分辨率脉宽调制器驱动的帧的每个脉冲的8192个等级中的等级 4098的相同占空比。也就是说，由10位分辨率脉冲宽度调制器时钟60驱动的帧64的各脉冲(例如脉冲84)比帧64的其余脉冲(例如脉冲86-98)要大上一个等级，由此允许对应于由13位分辨率脉冲调制器驱动的帧中的每个脉冲的特定单等级。例如，脉冲波形82和在IOM个等级中的等级512上驱动的帧64中的所有脉冲 84-98将具有用于帧64的平均等级512(相应于50%的占空比)；等同于被驱动到13位分辨率的脉宽调制器的8192个等级中的等级4096的帧。然而，如果脉冲波形82包括在帧 64中驱动的处于IOM个等级中的等级512的脉冲84，以及在IOM个等级中的等级512上驱动的其余脉冲86-98，帧64将具有平均等级512. 125(相应于50. 012%的占空比并且等同于13位分辨率的脉宽调制器的8192个等级中的等级4097所驱动的帧)。相似地，如果脉冲波形82包括帧64中被驱动到IOM个等级中的等级513的脉冲84和86，以及被驱动到IOM个等级中的等级512的其余脉冲88-98，则帧64将具有平均等级512. 25 (相应于50. 0 %的占空比，等同于由13位分辨率的脉宽调制器的8192个等级中的等级4098所驱动的帧)。这样，通过瞬时抖动脉冲波形82 (例如，调整脉冲波形(例如脉冲波形82)中所选脉冲的脉冲宽度)，可以通过10位脉宽调制器时钟60生成横跨帧64的13位分辨率。如此，如图6中所例示，脉冲波形(例如脉冲波形82)的瞬时抖动可以改变脉冲84 和86相对于脉冲88-98的占空比。然而，在每个帧64期间，两个相邻脉冲(例如84和86) 的调整可能导致会在显示器14上生成可能被用户注意到的可见伪像。据此，可以修改所调整的脉冲在脉冲波形的帧中的位置以最小化视觉伪像。图7例示了可以表示由显示器14从显示控制逻辑58所接收到的经修改的PWM信号的第三脉冲波形100。脉冲波形100可以包括帧64，帧64可以包括由8个脉冲，102-116。 正如脉冲波形62和82，脉冲波形100可由10位分辨率的脉宽调制器时钟60生成，这样每个脉冲102-116可以由处于相应于脉冲(例如脉冲102)为高的时间量的IOM个等级之一驱动。然而，为了允许更高的分辨率(例如，在其中脉冲(例如脉冲102)为高的213或者8192 个等级)，脉冲102-116可以具有抖动的占空比。在脉冲波形100中，脉冲102和110可以在IOM个等级中的等级513 (相应于50. 097%的占空比)处被驱动，而其余的脉冲104-108 和112-116可以在IOM个总等级中的等级512(相应于50%的占空比)处被驱动。据此，在帧64期间，脉冲波形100包括由IOM个等级中的等级512(相应于50% 的占空比)处驱动的6个脉冲(脉冲104-108和112-116)以及由IOM个等级中的等级 513(相应于50. 097%的占空比)处驱动的2个脉冲(脉冲102和110)。同样地，接收整个帧64后，脉冲波形100具有IOM个等级中的平均等级512. 25 (相应于50. 024%),也就是说，好像用户选择了用于由13位分辨率脉宽调制器驱动的帧的每个脉冲的8192个等级中的等级4098的相同占空比。也就是说，由高于帧64的其余脉冲(例如脉冲104-116) —个等级激励的帧64的各脉冲(例如脉冲10 将允许对应于由13位分辨率脉宽调制器所驱动的单个等级的平均等级。而且，由于脉冲102和110在帧64中是时间非邻近的，时间更大的能量脉冲(例如脉冲102和110)被均勻地分布于帧64。如此，通过让脉冲102和110 分隔开地通过帧64，可以降低由包含有抖动等级脉冲(例如脉冲102和110)的脉冲波形在显示器14上生成的任何可见影响，由此减少显示器14上的潜在视觉伪像。如上所述，显示控制逻辑58可以操作以来自脉宽调制器时钟60的PWM信号发送给显示器14。图8例示了显示控制逻辑58可以负责将PWM信号调整到特定等级的各步骤的流程图118。如流程图118中所例示，显示控制逻辑58可以在步骤120接收亮度要求。 例如，这个亮度要求可以包括相应于由用户为显示器14所选择的期望亮度等级的信号。作为替换，亮度要求例如可以包括相应于由所述设备的处理器46所决定的显示器14的期望亮度等级的信号。例如，处理器46可以接收相应于环境光等级的信号。作为附加或者替换， 处理器46可以监视电源56以确定电源的剩余电能。如果电源56中的有效剩余电能降到阈值以下，处理器46可以将亮度要求发送到显示控制逻辑以减少显示器14的亮度(例如， 通过对传送到显示器14的PWM信号的占空比的调整)。另外在步骤120中，显示控制逻辑58也可以接收来自步骤120中的脉宽调制器时钟60的PWM信号。如前所述，脉宽调制器时钟60可以具有10位分辨率，由此PWM信号可以包括可被用来改变显示器14的亮度的IOM个等级(即，梯级)。在步骤122中，显示控制逻辑58可以从多个PWM脉冲确定和生成将被发送到显示器14的脉冲波形，例如，脉冲波形100。这个脉冲波形(例如脉冲波形100)可被生成为所接收的PWM信号的修改版本。也就是说，显示控制逻辑58可以确定是否将基于所接收的亮度要求，对所接收的PWM信号做出任何调整。例如，显示控制逻辑58可以确定亮度要求可以与具有50.0 %的占空比的脉冲波形相对应。如上所述，接收整个帧64后，脉冲波形 (例如脉冲波形100)可以具有IOM个等级中的平均等级512. 25 (其相应于50. 0 %的占空比)。也就是说，显示控制逻辑58可以调整帧64中的各个脉冲(例如脉冲102和110) 相对于其他脉冲(例如，脉冲104-108和112-116)的开启时间以生成脉冲波形(例如脉冲波形100)，这样对于整个帧64，生成50.0 %的平均占空比(就好像用户已经选择了来自 13位分辨率的脉宽调制器的8192个等级中的等级4098)。这个脉冲波形的生成可以通过利用例如查找表来完成。所述查找表可以包括显示控制逻辑58可以访问的，存储用于每个亮度设置的预先计算的序列的存储器或者其他存储。作为替换，可以利用算法生成器，例如二进制可编程计数器，其可以基于期望的亮度设置，实时或者接近实时地计算脉冲波形。还可以利用被用以基于期望的亮度设置实时或者接近实时地计算脉冲波形的附加算法生成器，下面将关于图9更加详细地描述。在步骤122中生成脉冲波形(例如脉冲波形100)之后，显示控制逻辑58在步骤 124中可将生成的脉冲波形传送至显示器14。在一个实施例中，这一传送可以被连续地传送至显示器。也就是说，在多个脉冲波形到显示器的传送之间不存在中断。以此方式，显示控制逻辑58能够瞬时抖动PWM信号以允许将在显示器14上显示更多数量的亮度等级。进而，应当注意的是，在其他实施例中，亮度要求和PWM信号可以被直接传递到显示器14，用于所生成的脉冲波形(例如，脉冲波形100)的确定、生成和应用。也就是说，在一些实施例中，可以在显示器中利用例如处理电路的电路来执行图8的步骤122和124。在其他实施例中，可以将显示控制逻辑58物理地设置在显示器14中。不管用于执行图8例示的各步骤的电路的位置，通过使用PWM信号的瞬时抖动，可以同时实现显示器14的大亮度控制范围以及显示器14上视觉伪像的移除。图9例示了被利用以基于期望亮度设置实时或者接近实时地计算脉冲波形的算法生成器的示例。例如，算法生成器可以是可被用于计算所确定的脉冲波形的Δ-Σ位流生成器126。Δ- Σ位流生成器1 可以接收对应于期望输出脉冲波形值的输入值128。 Δ-Σ位流生成器126，例如可以利用三个最低最高有效位作为到加法器电路(例如，5位加法器130)输入。5位加法器130的输出可以被传递给可以包括重置(RESET)和时钟输入的 5位锁存器，例如5位锁存器132。所述时钟输入例如可以确定在其上生成Δ-Σ位流生成器126的输出的速率。5位锁存器132的输出可以作为输入而被传递给5位加法器130，并且5位锁存器的最高有效位还可以被传递给反相器134，该反相器134具有连接到AND门 (与门)138和到5位加法器130的输入二者的输出。此外，到AND门138的输入可以是接收来自输入值128的最低有效位的OR门(或门)136的输出。操作中，Δ-Σ位流生成器 126可以接收图10的表140中所表示的输入值，作为要被生产的期望脉冲波形。对应于所选输入值的二元值随后被传递通过Δ - Σ位流生成器126，并且基于传递给5位锁存器132 的时钟信号的周期而被输出。这个输出于是可以生成期望的脉冲波形。图11例示了表示经修改的PWM信号的脉冲波形142的示例，其中所述经修改的 PWM信号由显示器14所接收并且由显示控制逻辑58中的Δ-Σ位流生成器1 生成。脉冲波形142可以对应于图10的表140中的第四个值并且可以包括具有8个脉冲(144-158) 的帧64。正如脉冲波形62、82、和100，脉冲波形142可以从10位分辨率的脉宽调制器时钟 60生成，使得每个脉冲144-158都在对应于脉冲(例如脉冲144)为高的时间量的IOM个等级之一处被驱动。然而，为了允许更高的分辨率(例如在其中脉冲(例如脉冲144)为高的213或者8192个等级)，脉冲102-116可以具有抖动的占空比。在脉冲波形100中，脉冲 144、150和156可以在IOM个等级中的等级513 (相应于50. 097%的占空比)处被驱动， 而其余的脉冲146、148、152、154和158可以在1024个总等级中的等级512 (相应于50%的占空比)处被驱动。据此，在帧64期间，脉冲波形100包括在IOM个等级中的等级512(相应于50% 的占空比)处驱动的5个脉冲(脉冲146、148、152、巧4和158)以及在IOM个等级中的等级513(相应于50. 097%的占空比)处驱动的3个脉冲(脉冲144、150和156)。由此，接收整个帧64后，脉冲波形100具有IOM个等级中的平均等级512. 375 (相应于50. 036% 的占空比)，即，好像用户经由13位分辨率的脉宽调制器选择了 8192个等级中的等级4099 以驱动帧的相同占空比。也就是说，由高于帧64的其余脉冲(例如脉冲146、148、152、巧4 和158) —个等级激励的帧64的各脉冲(例如脉冲144)将允许对应于由13位分辨率脉宽调制器所驱动的单个等级的平均等级。而且，由于脉冲144、150、和156在帧64中是时间非邻近的，时间更大的能量脉冲(例如脉冲144、150和156)被均勻地分布于帧64。如此，通过让脉冲144、150和156分隔开地通过帧64，可以降低由包含有抖动等级脉冲(例如脉冲 144、150和156)的脉冲波形在显示器14上生成的任何可见影响，由此减少显示器14上的潜在视觉伪像。已通过示例的方式示出了以上描述的特定实施例，并且应当理解的是，这些实施例可以允许各种修改和替换形式。进一步应当理解的是权利要求不旨在被所公开的特定形式所限制，而是覆盖所有落在本公开的精神和范围内的修改、等效和替换方案。
权利要求
1.一种电子设备，包括显示器，具有多个发光二极管(LED)，所述多个发光二极管(LED)适于生成光以照明所述显示器中的多个像素；脉宽调制器，适于以第一频率生成第一脉宽调制(PWM)信号；以及显示控制逻辑，适于修改所述第一 PWM信号的一系列脉冲中的至少一个脉冲以生成脉冲波形；以及将所述脉冲波形传送到所述显示器。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中所述脉宽调制器包括10位分辨率脉宽调制器。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于基于显示器亮度信号生成所述脉冲波形。
4.如权利要求3所述的电子设备，其中所述显示器亮度信号是基于用户输入生成的。
5.如权利要求3所述的电子设备，其中所述显示器亮度信号是基于所述电子设备的电源阈值生成的。
6.如权利要求1所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于相对于一系列脉冲处于开启状态的时间量，增加所述至少一个脉冲处于开启状态的时间量。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于相对于一系列脉冲处于开启状态的时间量，增加所述一系列脉冲中的第二脉冲处于开启状态的时间量。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于选择至少一个第一脉冲和至少一个第二脉冲以使得所述第一和第二脉冲是所述一系列脉冲中的非相邻脉冲。
9.一种电子设备，包括显示器，具有多个发光二极管(LED)，所述多个发光二极管(LED)适于生成光以照明所述显示器中的多个像素；脉宽调制器，适于生成脉宽调制(PWM)信号；以及显示控制逻辑，适于基于所述显示器的期望亮度，相对于所述PWM信号的一组脉冲的占空比，调整所述PWM信号的脉冲的占空比。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中所述脉冲和所述一组脉冲包括在给定时间内的具有8个脉冲的帧。
11.如权利要求10所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于调整所述PWM信号的所述脉冲的占空比以生成大于从所述一组脉冲可获得的亮度分辨率的亮度分辨率。
12.如权利要求9所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于调整所述PWM信号的第二脉冲的占空比，以相对于所述一组脉冲的分辨率水平匹配所述PWM信号的脉冲的占空比。
13.如权利要求12所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适于选择所述PWM信号的所述第二脉冲以使得所述第二脉冲与所述一组脉冲中的所述脉冲是非相邻的。
14.一种为显示器提供照明的方法，包括在脉宽调制器中生成脉宽调制(PWM)信号；在显示控制逻辑处接收所述PWM信号；相对于所述PWM信号中的一组脉冲中的每个其余脉冲，修改所述一组脉冲中的一个脉冲以生成脉冲波形；以及传送来自所述显示控制逻辑的所述脉冲波形。
15.如权利要求14所述的方法，包括在显示器中接收所述脉冲波形。
16.如权利要求15所述的方法，包括通过相对于所述一组脉冲中的每个其余脉冲的占空比调整所述一个脉冲的占空比，调整所述显示器的亮度。
17.如权利要求16所述的方法，包括基于用户输入，相对于所述一组脉冲中的每个其余脉冲的占空比，调整所述一个脉冲的占空比。
18.如权利要求16所述的方法，包括基于与电源中剩余电量有关的阈值，相对于所述一组脉冲中的每个其余脉冲的占空比，调整所述一个脉冲的占空比。
19.如权利要求16所述的方法，包括选择所述一个脉冲在所述一组脉冲中的位置。
20.如权利要求16所述的方法，包括基于所确定的所述显示器周围的环境光的量，相对于所述一组脉冲中的每个其余脉冲的占空比，调整所述一个脉冲的占空比。
全文摘要
一种修改脉宽调制信号以用于控制液晶显示器(14)的背光照明强度的方法和系统。经修改的脉宽调制信号可被选择以针对组成给定时间(例如，帧)的所选的若干脉冲而操作包括具有第一占空比的至少一个脉冲，而该脉宽调制信号中的其余脉冲则具有第二占空比。通过利用所述脉宽调制信号的脉冲的一个以上的占空比，在给定帧期间驱动显示器14中的光源30，可以增加液晶显示器14的背光照明强度的总数量。通过在一帧内的一组脉冲中分配抖动脉冲占空比，可以减少可见伪像。
文档编号G09G3/36GK102411908SQ20111043379
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者A·P·艾特肯, U·T·巴恩霍弗 申请人:苹果公司