CN102216975A - Led背光系统 - Google Patents

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CN102216975A CN2010800012761A CN201080001276A CN102216975A CN 102216975 A CN102216975 A CN 102216975A CN 2010800012761 A CN2010800012761 A CN 2010800012761A CN 201080001276 A CN201080001276 A CN 201080001276A CN 102216975 A CN102216975 A CN 102216975A
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Abstract

一种用于修改脉冲宽度调制频率以便控制液晶显示器(14)的背光照明强度的方法和系统。修改的脉冲宽度调制频率可被选择为减小显示器(14)中的失真，同时允许显示器(14)的宽范围的调光设置。脉冲宽度调制信号(95)还可以被相移，从而光源串(110-115)可被顺序地激活以产生高于脉冲宽度调制信号(95)的频率的有效频率。

Description

LED背光系统
技术领域
本公开一般地涉及控制液晶显示器的背光照明源。
背景技术
这个部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或主张的本公开的各个方面有关的技术的各个方面。本讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以有助于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，应当出于这种考虑阅读这些叙述，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设备的用户接口的一部分。可以理解，可以在各种设备中采用显示屏，包括台式计算机系统、笔记本计算机、和手持计算设备，以及各种消费类产品，诸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)面板变得越来越流行。这种流行性可以归功于它们轻的重量和薄的外形，以及其为操作LCD像素所耗的相对低的功率。
由于LCD自己不发光，所以LCD通常使用背光照明。背光照明通常涉及从阴极荧光灯或从发光二极管(LED)给LCD提供光。为了减少能耗，可以利用LED的组，从而可以单独地激活各个组。然而，这种配置可能导致降低的分辨率、失真或伪像(artifacts)、和/或受限的亮度调节范围。因此，存在这样的需要，即，通过最小化分辨率损失、减少失真或伪像、和允许LCD的宽的调光范围(dimming range)的技术，来控制LCD的LED。
发明内容
下面提出对此处公开的某些实施例的概述。应当理解，给出这些方面仅仅是为了向读者提供对这些实施例的简要概述，并且这些方面不旨在限制本公开的范围。事实上，本公开可以包括可能未在下面提出的多个方面。
本公开一般地涉及用于显示设备(诸如LCD显示器)的背光单元。在一个实施例中，一种边缘照明背光单元可以包括多个LED串的体系结构，每个LED串具有一定数目的光源。例如，可以采用6串LED为一组，每串具有3个LED。可以通过脉冲宽度调制器(脉冲宽度调制设备)产生对这些串的激活和去激活的控制。可以用以下方式激活这些串：第一串被激活，其后是第二串，并且依此类推。这些串的激活可以使得其上的LED发光。另外，可以用相对高的频率，诸如8kHz，来激活这些串。这些串的8kHz频率与所用的串的总数--诸如6串--相组合，可以在显示器上产生48kHz的有效(或等效)频率。
附图说明
在参考附图阅读下面的详细描述之后，可以更好地理解本公开的各个方面，在附图中：
图1是示出了根据本发明的一个实施例的电子设备的立体图；
图2是根据本发明的一个实施例的LCD的分解立体图；
图3是示出了根据本发明的一个实施例，可用在图1的电子设备中的LCD的立体图；
图4是示出了根据本发明的一个实施例，图1的电子设备的组件的简化框图；
图5是示出了根据本发明的一个实施例，用于控制图3的LCD的背光照明强度的组件的框图；
图6是根据本发明的一个实施例，可应用于图3的LCD的光源的第一时序；
图7是根据本发明的一个实施例，可应用于图3的LCD的光源的第二时序；
图8是示出了根据本发明的一个实施例，图5的组件的操作的流程图；
图9是根据本发明的一个实施例，可应用于图3的LCD的光源的另外的时序；
图10是根据本发明的一个实施例，可应用于图3的LCD的光源的另一个时序；
图11是根据本发明的一个实施例，图3的LCD显示器的正视图；
图12是根据本发明的一个实施例，图3的光源的俯视图；和
图13是根据本发明的一个实施例，图3的光源的俯视图。
具体实施方式
下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，不是实际实现中的所有特征都在本说明书中被描述。应当理解，在开发任何这样的实际实现时，例如在任何工程或设计项目中，必须做出大量特定于实现的决策以实现开发者的特定目标，诸如符合与系统有关的约束或与业务有关的约束，这些约束可能随着实现的不同而不同。另外，应当理解，这样的开发努力可能是复杂的并且费时的，但仍然是受益于本公开的本领域的普通技术人员进行设计、加工和制造的例行工作。
本申请一般地涉及用于控制显示器的背光的方法和系统。脉冲宽度调制器(PWM)信号可被传输给显示器。通过对PWM信号的占空比的控制，可以调整显示器的亮度。而且，PWM信号可被提供给一组LED串中的每一串，每串LED上具有一系列LED。PWM信号可以例如以顺序方式被提供给这些LED串。PWM信号可被传输到每个LED串的频率可以是相对高的频率，例如，8kHz。以这种方式迅速地将PWM信号传输到LED串可以减少显示器上的视觉伪像，同时由于在任意给定时刻可以激活少于全部的串，保持了显示器的减小的总能耗。此外，可以对PWM信号进行相移，以便允许以高于PWM信号频率的速率在显示器上产生有效频率。
图1示出了根据本发明的一个实施例的电子设备10。在某些实施例中，包括当前示出的实施例，设备10可以是便携电子设备，诸如膝上型计算机。其它电子设备还可以包括可视媒体播放器、蜂窝电话、个人数据管理器等。事实上，在这些实施例中，便携电子设备可以包括这些设备的功能的组合。另外，电子设备10可以允许用户连接到Internet或诸如局域网或广域网之类的其它网络，并且通过这些网络进行通信。例如，便携电子设备10可以允许用户访问Internet，以及使用电子邮件、文本消息收发或其它形式的电子通信来进行通信。作为例子，电子设备10可以是可从Cupertino，California的Apple Inc.获得的
Figure BPA00001229426100041
Pro、MacBookmini、或Mac
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中的一种型号。在其它实施例中，该电子设备可以包括可从任何制造商获得的采用LED背光的其它型号和/或类型的电子设备。
在某些实施例中，可以用一个或多个可充电和/或可更换的电池给电子设备10供电。这些实施例可以是高度便携的，允许用户在行进、工作等时携带电子设备10。虽然是基于便携电子设备描述了本发明的某些实施例，但是应当注意，这里公开的技术可应用于被配置为呈现图形数据的各种其它电子设备和系统，诸如台式计算机。
在当前示出的实施例中，电子设备10包括外壳或壳体12、显示器14、输入结构16、以及输入/输出(I/O)端口或连接器18。外壳12可由塑料、金属、复合材料或其它适合的材料或其任意组合形成。外壳12可以保护电子设备10的内部组件(诸如，尤其是，处理器、电路和控制器)不受物理损坏，并且还可以为内部组件屏蔽电磁干扰(EMI)。
显示器14可以是液晶显示器(LCD)。LCD可以是基于发光二极管(LED)的显示器或某些其它适合的显示器。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，一个或多个输入结构16可被配置为诸如通过控制操作模式、输出水平、输出类型等来控制设备10。例如，输入结构16可以包括用于开启或关闭设备10的按钮。而且，输入结构16可以允许用户增大或减小显示器14的亮度。便携电子设备10的实施例可以包括任意数目的输入结构16，包括按钮、开关、控制垫、小键盘、或可用于与电子设备10交互的任何其它适合的输入结构。这些输入结构16可以操作以便控制电子设备10的功能和/或被连接到电子设备10或由电子设备10使用的任何接口或设备。例如，输入结构16可以允许用户导航所显示的用户界面，诸如图形用户界面(GUI)，和/或在电子设备10上运行的其它应用。
设备10还可以包括各种I/O端口18，以便允许附加设备的连接。例如，设备10可以包括任意数目的输入和/或输出端口18，诸如耳机和耳塞插孔、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。而且，电子设备10可以使用I/O端口18连接到任何其它设备并且与之发送或接收数据，所述其它设备诸如调制解调器、联网的计算机、打印机等。例如，在一个实施例中，电子设备10可以通过USB连接而连接到iPod，以便发送和接收数据文件，诸如媒体文件。
通过参考图2，可以更好地理解显示器14的附加细节，图2是LCD类型的显示器14的一个例子的分解立体图。显示器14包括顶盖20。顶盖20可由塑料、金属、复合材料或其它适合的材料或其任意组合形成。在一个实施例中，顶盖20是边框(bezel)。顶盖20还可被形成为与底盖38组合以便为图2所示的其余元件提供支撑结构。还示出了液晶显示器(LCD)面板22。LCD面板22可被布置在顶盖20之下。LCD面板22可用于通过使用通常布置在两个衬底之间的液晶物质来显示图像。例如，可以对位于衬底上或衬底中的电极施加电压，从而在液晶上创建电场。液晶响应于该电场改变取向，从而修改在指定像素处可以透过液晶物质并被观看到的光量。以这种方式，并且通过使用各种滤色器来创建彩色子像素，可以用像素化方式在显示器14的各个像素上呈现彩色图像。
LCD面板22可以包括一组可单独寻址的像素。在一个实施例中，LCD面板22可以包括一百万个像素，这些像素被划分为像素行，每行包括一千个像素。LCD面板22还可以包括用于控制与每个单独像素相关联的电场的无源或有源显示矩阵或网格。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点布置的薄膜晶体管的有源矩阵。通过薄膜晶体管的选通动作，可以控制LCD面板22的像素的亮度。LCD面板22还可以包括各种附加的组件，诸如偏振膜和防眩光膜。
显示器14还可以包括光学片24。光学片24可被布置在LCD面板22之下，并且可以对传到LCD面板22的光进行聚光(condense)。在一个实施例中，光学片24可以是棱镜片，其可用于有角度地调整传到LCD面板22的光。光学片24可以包括一个或多个片。显示器14还可以包括漫射板或片26。漫射板26可被布置在LCD面板22之下，也可以被布置在光学片24之上或之下。漫射板26可以漫射传到LCD面板22的光。漫射板26还可以减小LCD面板22上的炫目且不均匀的照明。引导板28也可以帮助减小LCD面板22上的不均匀照明。在一个实施例中，引导板28是边缘型背光组件的一部分。在边缘型背光组件中，光源30可沿着引导板28的一侧(诸如引导板28的底边32)布置。引导板28可用于将从光源30发出的光向上引向LCD面板22。
光源30可以包括发光二极管(LED)34。LED 34可以是红、蓝和绿色LED的组合，或者LED 34可以是白色LED。在一个实施例中，LED 34可作为边缘型背光组件的一部分，布置在与引导板28的一个边(诸如底边32)相邻的印刷电路板(PCB)36上。在另一个实施例中，LED 34可被布置在沿着底盖38的内表面的一个或多个PCB 36上。例如，一个或多个PCB 36可沿着底盖38的内侧40对齐。LED 34可被布置在一个或多个串内，从而若干LED 34在每个串内彼此串联耦接。例如，LED 34可被分组为6串，从而每串包括串联连接的3个LED 34。然而，应当注意，每串上可以连接少至1个或2个LED 34，或每串上可以连接多于3个LED 34，诸如6个LED。此外，可以以端到端布置、并排布置和/或任意其它适合布置来放置这些串。
显示器14还可以包括反射板或片42。反射板42一般布置在引导板28之下。反射板42用于将向下穿过了引导板28的光反射回LCD面板22。另外，显示器还包括前面所述的底盖38。底盖38可被形成为与顶盖20组合以便为图2所示的其余元件提供支撑结构。底盖38还可用于直射(direct-light)型背光组件，从而一个或多个光源30位于底盖38的底边43上。在这种配置中，取代使用与漫射板26和/或引导板28相邻放置的光源30，可以忽略反射板42，并且底盖38的底边43上的一个或多个光源(未示出)可以直接向LCD面板22发光。
图3示出了采用边缘发光背光的显示器14的实施例。显示器14包括如图所示由顶盖20保持在适当位置的LCD面板22。如上所述，显示器14可以利用背光组件，从而光源30可以包括安装在例如位于显示器14中的阵列托架44上的金属核心印刷电路板(MCPCB)或其它适合类型的支撑结构上的LED 34。这个阵列托架44可被固定到顶盖20，从而光源30被放置在显示器14中以产生光，所产生的光可用于在LCD面板22上产生图像。
光源30还可以包括将输入电压转变为可用于给光源30的LED 34供电的LED电压所需的电路。由于光源30可被用于便携设备，因此希望使用尽可能少的电能，以便增加电子设备10的电池寿命。为了节省电能，可以切换光源30(即，其上的LED 34)的开和关。以这种方式，由于不必给光源30连续供电，可以节省系统内的电能。另外，如果切换频率被保持为至少高于大约30Hz的人眼闪烁融合(flicker-fusion)频率，这种切换对观看者将表现为产生恒定的图像。
除了节省电能之外，通过调节被切换的光源30的占空比(光源30处于通电的时间相对于光源30处于通电和断电的时间总量之比)，可以控制LCD面板22的整体亮度。例如，50％的占空比将导致以恒定背光照明的亮度的大致一半来显示图像。在另一个例子中，20％的占空比导致以恒定背光照明所提供的亮度的大致20％来显示图像。因此，通过调整切换信号的占空比，可以调整显示图像的亮度，同时具有减少电子设备10中所消耗的电能的附加益处。
可以使用电子设备10的内部组件来完成LCD面板22中的光源30的切换。图4是示出了可用于执行上述切换过程的组件的框图。本领域技术人员将理解，图4所示的各种功能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)、或硬件和软件元件的组合。还应当注意，图4仅是特定实现的一个例子，其它例子可以包括在诸如
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Pro、MacBook
Figure BPA00001229426100081
mini、或Mac
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之类的Apple产品或利用LCD的另一种电子设备中使用的组件。
在电子设备10的当前示出的实施例中，所述组件可以包括显示器14、输入结构16、I/O端口18、一个或多个处理器46、存储器设备48、非易失存储设备50、扩展卡(一个或多个)52、联网设备54、电源56和显示控制逻辑58。对于这些组件中的每一个，首先注意，显示器14可用于显示由设备10产生的各种图像，并且可结合触敏元件(诸如触摸屏)而被提供，其中触敏元件可用作设备10的控制接口的一部分。
输入结构16可以包括各种设备、电路和通路，借助于所述设备、电路和通路，用户输入或反馈可被提供给处理器(一个或多个)46。这种输入结构16可被配置为控制电子设备10、运行在设备10上的应用、和/或连接到设备10或被设备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或应用界面。输入结构16的非限制性例子包括按钮、滑块、开关、控制垫、按键、旋钮、滚轮、键盘、鼠标、触摸垫等。与输入结构16的用户交互，诸如与显示在显示器12上的用户或应用界面的交互，可以产生表示用户输入的电信号。这些输入信号可被通过适合的通路(诸如输入集线器或总线)被传送到处理器46，以便进行进一步处理。
另外，在某些实施例中，诸如在触摸屏的情况下，一个或多个输入结构16可与显示器14一起被提供，其中触敏机构结合显示器14被提供。在这些实施例中，用户可以通过触敏机构选择显示的界面元素或与显示的界面元素交互。以这种方式，显示的界面可以提供交互功能，允许用户通过触摸显示器14导航所显示的界面。
如上所述，I/O端口18可以包括被配置为连接多种外部设备的端口，所述外部设备诸如，电源、耳塞或耳机、或其它电子设备(诸如，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、扩展坞等)。I/O端口18可以支持任何接口类型，诸如，通用串行总线(USB)端口、视频端口、串行连接端口、IEEE-1394端口、以太网或调制解调器端口、和/或AC/DC电源连接端口。
处理器46可以提供处理能力，以便执行电子设备10的操作系统、程序、用户和应用界面、和任何其它功能。处理器46可以包括一个或多个微处理器，诸如一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器和/或ASIC、或这些处理组件的某种组合。例如，处理器46可以包括一个或多个精简指令集(RISC)处理器，以及图形处理器、视频处理器、音频处理器等。应当理解，处理器46可通信地耦接到用于在电子设备10的各种组件之间传输数据和指令的一个或多个数据总线或芯片组。
由处理器46执行的程序或指令可被存储在任意适合的制品内，所述制品包括至少共同地存储被执行的指令或例程的一个或多个有形的计算机可读介质，诸如但不限于下面所述的存储器设备和存储设备。另外，在这种计算机程序产品上编码的这些程序(例如，操作系统)还可以包括可由处理器46执行以使设备10能够提供包括此处描述的功能在内的各种功能的指令。
将被处理器46处理的指令或数据可被存储在诸如存储器48的计算机可读介质中。存储器48可以包括易失存储器，诸如随机访问存储器(RAM)，和/或非易失存储器，诸如只读存储器(ROM)。存储器48可以存储多种信息，并且可被用于各种目的。例如，存储器48可以存储用于电子设备10的固件(诸如，基本输入/输出系统(BIOS))、操作系统、和可在电子设备10上执行的各种其它程序、应用或例程。另外，存储器48可在电子设备10的操作过程中用于缓冲或高速缓存。
设备10的组件还可以包括其它形式的计算机可读介质，诸如，用于永久存储数据和/或指令的非易失存储设备50。非易失存储设备50可以包括例如闪存、硬盘驱动器或任何其它光学、磁和/或固态存储介质。非易失存储设备50还可以被用于存储固件、数据文件、软件程序、无线连接信息和任何其它适合的数据。
图4所示的实施例还可以包括一个或多个卡或扩展槽。所述卡槽可以被配置为接纳可用于给电子设备10增加功能(诸如，附加存储器、I/O功能或联网能力)的一个或多个扩展卡52。这些扩展卡52可以通过任何类型的适当连接器连接到设备10，并且可在电子设备10的壳体内部或外部被访问。例如，在一个实施例中，扩展卡52可以包括闪存卡，诸如SecureDigital(SD)卡、mini或microSD、CompactFlash卡、Multimedia卡(MMC)等。另外，扩展卡52可以包括设备10的一个或多个处理器46，诸如具有有助于设备10的图形呈现的GPU的视频图像卡。
图4所示的组件还包括在设备10内部的网络设备54，诸如网络控制器或网络接口卡(NIC)。在一个实施例中，网络设备54可以是基于任何802.11标准或任何其它适合的无线联网标准提供无线连接的无线NIC。网络设备54可以允许电子设备10在网络(诸如，个人区域网络(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、或Internet)上通信。另外，电子设备10可以通过网络设备54连接到网络上的任何设备并且与之发送或接收数据，所述设备诸如便携电子设备、个人计算机、打印机等。可替换地，在某些实施例中，电子设备10可以不包括内部网络设备54。在这种实施例中，NIC可以作为扩展卡52而被添加，以便提供与上述类似的联网能力。
另外，设备10还可以包括电源56。在一个实施例中，电源56可以是一个或多个电池，诸如锂离子聚合物电池或其它类型的适当电池。该电池可以是用户可拆卸的或可被固定在电子设备10的壳体内，并且可以是可充电的。另外，电源56可以包括诸如由电插座提供的AC电源，并且电子设备10可通过电源适配器连接到电源56。这种电源适配器还可用于给设备10的一个或多个电池充电。另外，如图4所示，电源56可以通过路径57给显示器14传输电能。如下面讨论的，可以通过显示控制逻辑58调节显示器14对电能的使用。
显示控制逻辑58可耦接到显示器14，并且可以用于控制显示器14的光源30。可替换地，该显示控制逻辑可内置于显示器14。在一个实施例中，显示控制逻辑58可用于切换光源30的开和关。这种切换例如可被用于在使用诸如电池之类的电源56时，减小显示器14的整体亮度。作为附加和/或替换地，当电源56是AC电源时，可以通过提高和/或降低提供给光源30的恒定电压水平，来简单地修改显示器14的整体亮度。
在一个实施例中，可以通过改变传输给光源30的激活信号的占空比，来调整对显示器14的亮度水平的控制。例如，如果激活信号的占空比是0％，则光源30保持关闭，并且显示器14是黑暗的。相反，如果激活信号的占空比是100％，则由于光源30始终被激活(然而，将消耗与上面AC电源例子中所使用的一样多的电能)，显示器14处于满亮度。在另一个例子中，如果激活信号的占空比为50％，则显示器14处于显示器14常开时的亮度的一半，然而，与光源30被连续、完全供电相比，显示器14的电能消耗可减少50％之多。
另外，在一个实施例中，可以通过改变传输给光源30的激活信号的占空比，结合对传输给光源30的电流量的调整，来调整对显示器14的亮度水平的控制。当激活信号(诸如PWM信号)的占空比被设置为低于某个阈值时，可以进行这种对传输给例如光源的LED串的电流的调整。例如，如果所希望的显示器14的亮度要求激活信号的占空比低于例如20％，则可将占空比设置为20％，并且可以减小传输给光源30的被激活的LED串的电流。以这种方式，可以通过控制激活信号的占空比，并且通过控制传输给光源30的电流，来调整显示器的亮度。
在一个实施例中，脉冲宽度调制器(PWM)60可以给光源30提供激活信号，例如PWM信号。而且，可以响应于用户通过例如输入端16启动的对显示器14亮度的改变，来调整PWM信号的占空比。在另一个实施例中，如上所述，当电源56是电池时，可以使用显示控制逻辑58通过改变PWM信号的占空比，来自动调整显示器14的亮度。例如，可以基于电池中剩余的内部电量，来调整PWM信号的占空比。
在一个实施例中，显示控制逻辑58可耦接到脉冲宽度调制器(PWM)60，PWM 60可以产生PWM信号。可替换地，在一个实施例中，PWM 60可内置于显示控制逻辑58。由PWM 60产生的PWM信号可以是用于切换光源30的开和关的振荡信号。另外，PWM信号的占空比可以是可选择的，并且可以从0-100％任意改变。如前所述，PWM信号的占空比可以确定显示器14的整体亮度。以这种方式，PWM信号还可以通过控制光源30的LED 34在任意时间段期间处于“开”的时间量，来减少显示器14的总电能消耗。PWM信号还可以提供设备10中的高的亮度分辨率(即，至少10位分辨率)。即，PWM信号可以允许光源30实现1024种不同的亮度水平。
图5是示出了控制显示器14的背光照明强度的组件的框图。如上所述，显示控制逻辑58可以操作以控制光源30的LED 34处于开和关的时间比。在一个实施例中，LED 34可以以顺序方式被激活，以控制光源30的整体输出。为了实现对光源30的这种控制，显示控制逻辑58可以包括定序器62。定序器62可以例如是微处理器、一个或多个专用微处理器和/或ASIC、控制器、或这些组件的某种组合。定序器可以操作以接收由PWM 60产生并且沿着路径64接收的PWM信号。在一个实施例中，从路径64接收的PWM信号可被包括电阻68和电容70的低通滤波器66滤波。可以选择电阻68和电容70以使得可以控制低通滤波器66对PWM信号的平滑量。
一旦由定序器62接收到PWM信号，则可以做出该PWM信号将被传输到哪条门控制线72-77的确定。应当注意，虽然示出了6条门控制线72-77，但是可以使用多于或少于6条门控制线。如下面更详细描述的，每条门控制线72-77可以控制耦接到光源30中使用的各个单独LED串的专用门电路。即，对于光源30中的每个LED串，可以有一条门控制线和一个专用门电路。
门控制线72-77中的每一条可耦接到单个门电路78-83。每个门电路78-83可以是例如场效应晶体管(FET)，诸如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。可替换地，门电路可以包括其它类型的开关、晶体管、或可以连接和断开电路的其它组件。在当前实施例中，每个门电路78-83可由沿着其相应的门控制线72-77传输的信号来激活。例如，如果在门控制线72上传输电压，门电路78可被激活。即，施加到门电路78的电压可以使得门电路78作为闭合开关而工作，从而允许电流沿着电流路径84经过门电路78流到地86。相反地，如果没有电压在门控制线72上传输，则门电路78可被去激活，使得门电路78作为开路开关而工作，从而阻止电流沿着电流路径84通过门电路78流到地86。
另外，定序器62可以包括延迟电路88。在一个实施例中，延迟电路88可以操作以保持沿路径64接收的PWM信号，直到定序器63选择了用于传输PWM信号的一条门控制线72-77。以这种方式，定序器可以允许沿路径64接收的PWM信号的相移。在一个实施例中，由定序器62执行的相移的量可以等于该PWM信号的周期除以门控制线72-77的总数(即，光源30中LED串的总数)。例如，在存在6个门控制线72-77的情况下，定序器62可以向门控制线72传输未改变的PWM信号。随后，定序器可以从延迟电路88接收相当于该PWM信号周期被延迟了PWM信号总周期的1/6的相移(延迟的)PWM信号，并且可以将该相移后的PWM信号传输到门控制线73。可以为后续门控制线74-77中的每一条继续这个处理，从而门控制线74-77中的每一条接收相对于传输到前一条门控制线73-76的信号被延迟了PWM信号总周期的又一个1/6的相移PWM信号。图6示出了这个处理。
图6示出了如上所述，当结合延迟电路88使用定序器62以便对接收到的PWM信号进行相移时，定序器62可以输出的时序90。脉冲波形92可以表示由定序器62从路径64接收的PWM信号。在一个实施例中，脉冲波形92可以具有8kHz的频率以及50％的占空比。为了对脉冲波形92进行相移，定序器62可以首先沿着门控制线72传输PWM波形92作为脉冲波形93。接着，定序器62可以沿着门控制线73传输脉冲波形94。如可以看到的，脉冲波形94可以相对于脉冲波形92(即，PWM信号)被相移1/6(即，60度)。如上所述，可以由延迟电路88实现这种相移。随后，定序器62可以沿着门控制线74传输脉冲波形95。如可以看到的，脉冲波形95可以相对于脉冲波形94被相移1/6(即，60度)，并且相对于脉冲波形92被相移1/3(即，120度)。可以为被分别沿着门控制线75-77传输的脉冲波形96-98继续这个处理。即，脉冲波形96-98中的每一个可相对于前一个波形95-97被相移60度，并且可以通过延迟电路88实现相移。关于脉冲波形93-98的相移的总效果可以是，8kHz的PWM波形92可以导致显示器14上的48kHz的有效速率频率(即，脉冲波形93-98的频率与门控制线72-77的总数的乘积)。
图7示出了当结合延迟电路88使用定序器62以便对接收到的PWM信号进行相移时，定序器62可以输出的时序100。脉冲波形102可以表示由定序器62从路径64接收的PWM信号。在一个实施例中，脉冲波形102可以具有8kHz的频率以及25％的占空比。为了对脉冲波形102进行相移，定序器62可以首先沿着门控制线72传输PWM波形102作为脉冲波形103。接着，定序器62可以沿着门控制线73传输脉冲波形104。如可以看到的，脉冲波形104可以相对于脉冲波形102(即，PWM信号)被相移1/6(即，60度)。如上所述，可以通过延迟电路88实现这种相移。随后，定序器62可以沿着门控制线74传输脉冲波形105。如可以看到的，脉冲波形105可以相对于脉冲波形104被相移1/6(即，60度)，并且相对于脉冲波形102被相移1/3(即，120度)。可以为被分别沿着门控制线75-77传输的脉冲波形106-108继续这个处理。即，脉冲波形106-108中的每一个可相对于前一个波形105-107被相移60度，并且可以通过延迟电路88实现相移。关于脉冲波形103-108的相移的总效果可以是，8kHz的PWM波形102可以导致显示器14上的48kHz的有效速率频率(即，脉冲波形103-108的频率与门控制线72-77的总数的乘积)。
回到图5，如果定序器62选择门控制线72，从路径64接收的PWM信号(其可通过延迟电路88被相移)可沿着门控制线72传输到门电路78。由于PWM信号是在无电压和高电压(Vcc)之间波动的振荡信号，门电路78将根据PWM信号的脉冲被激活和去激活。如下面更详细描述的，门电路78的交替激活和去激活将使得LED串(例如，LED串110)以与门电路78同步的方式被激活和去激活。即，当门电路78被激活时，电流可以沿着电流路径84流动。
可由电源56提供该电流，并且该电流可以通过例如LED串110。另外，为了确保电流仅在从电源56通过任一给定的LED串110-115、再通过所选择的门电路78-83、再到地86的方向上流动，二极管116可被置于电源56和LED串110-115之间。这个二极管通常可以阻止电流从LED串110-115流回电源56。另外，至少一个电感118可以与二极管116串联放置以抵抗来自电源56的电流的突然改变，从而用于平滑传输到LED串110-115的电流，并且为显示器14的背光控制器提供升压功能。即，输入电压可基于位于每个LED串110-115上的LED数目而被提升，以便正确地偏置LED。另外，图5中可以存在电阻。这些电阻可被示出为电阻器120A-120F。例如，电阻器120A-120F可以表示电阻器120A-120F被绘制在其上的各条线的内部电阻。在另一个实施例中，可以根据需要为电阻器120A-120F选择特定电阻值，以便改变例如显示器14的性能特性(例如，以便进行调试)。
当电流从电源56通过二极管116，并且例如到达LED串110时(当门电路78被激活)，该电流将使得位于LED串110上的LED 122A-122C产生光。应当注意，LED122A-122C可以全部与上面讨论的LED34相同。在当前实施例中，3个LED(例如，LED 122A-122C)可被串联放置作为相应LED串(例如，LED串110)的一部分；然而，应当理解，可以对于给定的LED串(例如，LED串110)使用多于或少于3个LED，诸如6个LED。
因此，在操作中，通过沿着控制线72-77传输的PWM信号，各个门电路78-83的激活和去激活可以控制LED串110-115的激活和去激活。LED串110-115的激活和去激活又可以控制其上的LED 122A-127C的激活。从而，定序器62可以通过向各条门控制线72-77提供PWM信号来控制光源30中的各个LED串110-115的操作。
而且，定序器62可以主动选择在给定时刻，LED串110-115中的哪一个或哪一些产生光。如图8的流程图128所示，在步骤130，定序器62可以接收由PWM 60产生的PWM信号。在步骤132，定序器62可以确定将要启动的顺序。步骤132可以包括确定向门控制线72-77传输PWM信号的顺序，在向门控制线72-77传输之前对用于启动接收到的PWM信号的相移的延迟电路88的使用，和/或控制光源30所需的其它步骤。
在步骤134，定序器可以确定是否应当减小传输给LED串110-115的电流水平。如前所述，可以通过改变PWM信号的占空比，结合对传输到光源30的电流量的调整，来调整对显示器14的亮度水平的控制。当显示器14的亮度水平被设置为低于阈值水平时，可以进行对传输到在132的定序步骤中选择的LED串110-115的电流的调整。例如，如果希望，显示器14的亮度可能要求PWM信号的占空比低于例如20％，则可将PWM信号的占空比设置为20％，并且可以减小传输给光源30的激活的LED串110-115的电流。例如，可以由显示控制器58设置这种减小。然而，如果PWM信号的占空比被设置为高于某个阈值，例如，20％，则可以通过PWM信号的占空比来控制显示器14的亮度水平，而不用修改通过激活的LED串110-115的电流。
在步骤134之后，在步骤136中，定序器62可以将PWM信号(其可能被相移了)传送到LED串110-115。可以用顺序的方式完成这种传送。即，在给定的PWM信号循环期(cycle)内，PWM信号可被顺序地传输到门控制线72。定序器62然后可以在后一个循环期内将PWM信号传输到门控制线73。可以顺序地为每条门控制线继续这个过程，直到定序器62将PWM信号传输到门控制线77。一旦PWM信号已被传输到门控制线77，定序器可以重新开始向门控制线72传输PWM信号的处理。以这种方式，可以顺序地启动LED串110-115中的每个串。可以按照前面参考图6和7所讨论的来执行这种顺序激活，即，具有相移。附加地或可替换地，可以不使用延迟电路88并且没有相移地完成顺序激活，如图9和10中所示。
图9示出了在一个实施例中，定序器62可以采用的时序138。脉冲波形140可以表示定序器62从路径64接收的PWM信号。脉冲波形140可以具有至少大约1kHz的频率，以及100％的占空比。为了激活各个LED串110-115，定序器62可以首先沿着门控制线72传输PWM波形140作为脉冲波形141。随后，脉冲波形140可被传输到门控制线73，依此类推，直到脉冲波形140被传输到门控制线77作为脉冲波形146。因此，脉冲波形141-146可以对应于传输到每条门控制线72-77的脉冲。由于每个脉冲在与门控制线72-77相关联的每个门电路78-83处被接收，该脉冲可以允许电流流过相应的LED串(例如，LED串110)，从而产生在显示器14中使用的光。应当注意，在示出的实施例中，传输到每条门控制线72-77的PWM脉冲波形140可以具有100％的占空比。即，总是激活LED串110-115中的至少一串。
图10示出了在一个实施例中，定序器62可以采用的时序148，其中PWM信号的占空比为50％。脉冲波形149可以表示定序器62从路径64接收的PWM信号。脉冲波形149可以具有至少大约1kHz的频率，以及50％的占空比。为了激活各个LED串110-115，定序器62可以首先沿着门控制线72传输PWM波形149作为脉冲波形150。随后，脉冲波形149可被传输到门控制线73，依此类推，直到脉冲波形149被传输到门控制线77作为脉冲波形155。因此，脉冲波形150-155可以对应于传输到每条门控制线72-77的脉冲。由于每个脉冲在与门控制线72-77相关联的每个门电路78-83处被接收，该脉冲可以允许电流流过相应的LED串(例如，LED串110)，从而产生在显示器14中使用的光。应当注意，在示出的实施例中，传输到每条门控制线72-77的PWM脉冲波形149可以具有50％的占空比。因此，每个脉冲波形150-155具有时间间隙156，在该时间间隙内，所有LED串110-115都不被激活。而且，每个时间间隙156可以相当于电压被驱动到门电路78-83，从而激活每个LED串110-115的时间。因此，作为总计，光源30可以以50％的占空比发光。这可以例如使得显示器14具有由时序138产生的亮度的50％(这从而比上面的时序90和100提供的亮度更暗)。
因此，根据所希望的显示器14的频率和占空比，脉冲波形93-98、103-108、141-146、和150-155可以对应于传输到每个门控制线72-77的脉冲。另外，在一个实施例中，PWM信号的占空比被改变的量可以直接对应于显示器14变暗的量。因此可以想象，沿着路径64传输的PWM信号的占空比可以在0到100％之间改变。另外，如上面讨论的，定序器62可以以高频率(例如，以48kHz的有效速率)在门控制线72-77之间顺序地循环从PWM信号接收的脉冲，以便最小化显示器14上的失真和伪像。
在一个实施例中，定序器62可以以高频率激活每个LED串110-115。以高频率激活LED串110-115可能是有益的，这是因为如果以高速率激活和去激活LED串110-115，可以减少通常可由于仅使用一个LED串(例如，LED串110)而看到的伪像。在一个实施例中，定序器62可以以大约8kHz的速率选择每个LED串110-115。因此，在具有图6和7的每一个所示的相移、使用6个LED串110-115的实施例中，显示器14的有效频率将是48kHz(即，每个LED串110-115被定序器62选择的频率与LED串110-115的总数的乘积)。在另一个实施例中，每个LED串110-115可被定序器62以更高或更低速率，诸如，以大约至少1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、6kHz、7kHz、8kHz、9kHz或10kHz的速率，来选择。这可以得到大约至少6kHz、12kHz、18kHz、24kHz、30kHz、36kHz、42kHz、48kHz、54kHz或60kHz的有效速率。不论被定序器62选择的频率如何，通过使用高频率的激活和去激活，以及通过使用PWM信号和/或通过对PWM信号进行相移来激活LED串110-115，可以同时实现显示器14的大调光范围和视觉伪像的去除。
图11示出了显示器14的正视图，其中相移PWM信号的工作循环被应用于门控制线74和75，引起LED串112和113的激活。如图所示，显示器14包括LCD面板22和光源30。光源30包括LED 122A-127C，它们可被组织到LED串110-115中。显示器14被示出为，例如，相移PWM信号被传输到门控制线74和75，从而激活门电路80和81。当门电路80和81被激活时，电流自由通过LED串112和113，这又激活LED124A-124C和125A-125C。因此，可由LED 124A-125C产生光，使得光被发射到LCD面板22。以光锥(light cone)158表示发射的光。如图所示，这些光锥158可以以减少光学差拍(beating)或其它伪像的方式交叠。即，由LED 112A-127C产生的光锥158的交叠使得能够更完整地覆盖显示器14。这种覆盖与高的有效PWM调光频率(即，等于基本PWM频率乘以相移的LED串的数目的乘积)相结合，可以减小例如可能由调光频率和显示刷新频率之间的干扰引起的光学差拍(或其它伪像)。
在相移实施例中，当脉冲波形95传输到门控制线74时，门电路80被激活。当门电路80被激活时，电流自由通过LED串112，这又激活LED 124A-124C。因此，可由LED 124A-124C产生光，使得光被发射到LCD面板22。这可在图12中示出，图12示出了光源30的俯视图。如图12所示，当脉冲波形95变高时，LED 124A-124C被激活。然而，如从图6可见，当脉冲波形95变高时，脉冲波形93和94也处于高。因此，当脉冲波形95变高时，LED 122A-122C和123A-123C中的每一个都可以是激活的。
此外，图13示出了当脉冲波形95将要从高转变到低时光源30的俯视图。如图13所示，当脉冲波形95将要从高转变到低时，124A-124C是激活的。然而，如从图6可见，当脉冲波形95接近于转变到低时，脉冲波形96和97保持为高。因此，当脉冲波形95接近于从高转变到低时，LED 125A-125C和126A-126C中的每一个都可以是激活的。因此，图12和图13相结合，示出了当LED串112被顺序地激活和去激活时，LED串110、111、113和114的相移激活。
已经通过举例示出了上述的特定实施例，并且应当理解，这些实施例可容易有各种修改和替换形式。还应当理解，权利要求不旨在被局限于公开的特定形式，而是覆盖落在本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。

Claims (25)

1.一种电子设备，包括：
显示面板，所述显示面板包括多个像素；
光源，所述光源包括适用于产生光以照明所述多个像素的多个发光二极管(LED)串；和
显示控制逻辑，适用于以大约至少1kHz的频率顺序地激活和去激活所述多个LED串中的每个LED串。
2.如权利要求1所述的电子设备，包括脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器被配置为产生脉冲信号并将脉冲信号传输到显示控制逻辑。
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用于接收所述脉冲信号并利用所述脉冲信号来顺序地激活和去激活所述多个LED串。
4.如权利要求2所述的电子设备，其中所述多个LED串中的每个LED串包括多个LED。
5.如权利要求4所述的电子设备，其中每个LED串包括6个串联的LED。
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用于以至少8kHz的频率顺序地激活和去激活每个LED串。
7.一种电子设备，包括：
脉冲宽度调制器(PWM)，适用于以至少大约1kHz的频率和至少以10位的亮度分辨率产生振荡PWM信号；
定序器，适用于接收所述振荡PWM信号，并且对所述振荡PWM信号进行相移，以控制至少一个发光二极管(LED)串的激活和去激活。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中所述振荡PWM信号顺序地切换多个LED串的激活和去激活。
9.如权利要求8所述的电子设备，包括显示器，其中通过调节所述振荡PWM信号的占空比来控制所述显示器的亮度。
10.如权利要求8所述的电子设备，其中所述定序器对所述振荡PWM周期进行相移，以产生至少大约6kHz的有效频率。
11.如权利要求8所述的电子设备，其中所述定序器对所述振荡PWM周期进行相移，以产生至少大约48kHz的有效频率。
12.一种电子设备，包括：
显示器，所述显示器具有适用于产生光以照明所述显示器内的多个像素的多个发光二极管(LED)串；
脉冲宽度调制器(PWM)，适用于产生振荡PWM信号；和
显示控制逻辑，适用于以大约至少1kHz的频率激活和去激活所述多个LED串，其中所述显示控制逻辑包括延迟电路，所述延迟电路适用于对所述振荡PWM信号进行相移，以便以至少大约10kHz的有效频率激活和去激活光源。
13.如权利要求12所述的电子设备，其中每个LED串包括多个LED。
14.如权利要求12所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑适用于以大约至少8kHz激活和去激活所述多个LED串。
15.如权利要求12所述的电子设备，其中所述PWM修改振荡PWM信号的占空比以控制显示器的亮度。
16.如权利要求12所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑被配置为：如果PWM信号的占空比被设置为低于阈值占空比水平，则通过降低通过激活的LED串的电流水平来减小显示器的亮度。
17.如权利要求12所述的电子设备，其中所述显示控制逻辑包括延迟电路，所述延迟电路适用于对振荡PWM信号进行相移，以便以至少大约48kHz的有效频率激活和去激活光源。
18.一种给显示器提供照明以减少视觉伪像的方法，包括：
在脉冲宽度调制器(PWM)中产生振荡PWM信号；
在定序器处接收PWM信号；和
以至少大约6kHz的有效频率将来自定序器的PWM信号顺序地传送到显示器中的多个发光二极管(LED)串，以减小由于PWM信号的频率和显示器的刷新频率引起的光学差拍。
19.如权利要求18所述的方法，包括通过调整PWM信号的占空比来调整显示器的亮度。
20.如权利要求19所述的方法，包括基于用户输入或基于对内部电源中剩余内部电量的确定，调整PWM信号的占空比。
21.如权利要求20所述的方法，包括以至少大约8kHz的频率将PWM信号顺序地传输到显示器中的所述多个LED串。
22.一种用于照明显示器的方法，包括：
从光源产生光；
将光引向显示器中的多个像素；和
通过相移的脉冲宽度调制器(PWM)信号以大约至少48kHz的有效频率切换光源的开和关。
23.如权利要求22所述的方法，包括响应于用户启动的显示器亮度改变，调整PWM信号的占空比。
24.如权利要求22所述的方法，其中切换光源的开和关包括顺序地激活和去激活光源中的至少一个发光二极管(LED)串。
25.如权利要求22所述的方法，其中切换光源的开和关包括以大约至少8kHz/串来顺序地依次激活和去激活6个LED串中的每一个串。
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