CN110178172A

CN110178172A - 强度缩放抖动脉冲宽度调制

Info

Publication number: CN110178172A
Application number: CN201780082262.9A
Authority: CN
Inventors: S·纳德沙希
Original assignee: Planar Systems Oy
Current assignee: Planar Systems Oy
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-08-27
Also published as: US20180144676A1; KR20190086522A; WO2018098036A1; DE112017005913T5; JP7109436B2; JP2020502561A; US10395584B2

Abstract

一种用于基于灰度向量驱动显示器的至少一个发光二极管(LED)(130)的方法在包括亮度等级检测电路(304)的电路(100、110)中实现，以基于灰度向量和刷新循环选择电路(302、306、312)来确定亮度值，以输出刷新循环的子集的指示，称为抖动刷新循环。该电路还包括脉冲宽度确定电路(316)，以基于灰度向量定义脉冲宽度。针对每个抖动刷新循环，脉冲调整控制电路(308)通过将脉冲宽度按宽度调整量进行调整来确定抖动脉冲宽度，并且输出抖动脉冲宽度调制信号，该抖动脉冲宽度调制信号包括一系列脉冲，该一系列脉冲包括具有由脉冲宽度确定电路确定的用于非抖动刷新循环的脉冲宽度的脉冲和具有用于抖动刷新循环的抖动脉冲宽度的脉冲。

Description

强度缩放抖动脉冲宽度调制

相关申请

本申请要求于2017年4月21日提交的第15/494,150号美国非临时专利申请和于2016年11月22日提交的第62/425,545号美国临时申请的利益。

技术领域

本公开总体涉及电子显示系统，并且特别涉及在发光二极管(LED)驱动器电路中使用脉冲宽度调制(PWM)抖动(dithering)来驱动LED阵列的LED显示系统。

背景技术

一些传统的LED驱动器使用PWM和相关的控制技术来向LED递送电流。PWM技术是现代显示电子电路中的控制帧内容的梯度水平同时使帧内容呈现以控制灰度的通用方法。PWM越来越多地用于现代商业LED驱动器集成电路中，以在最高间距大格式直视型LED(DV-LED)显示器中向LED递送脉冲调制和受控的均值(mean)电流。

LED显示面板通常指的是包括以一个或更多个行和列布置的LED的阵列的设备。LED显示面板可以包括多个子模块，每个子模块具有一个或更多个这样的LED阵列。LED显示面板可以采用单色或不同颜色的LED的阵列。当在某些显示应用中使用相同颜色的LED时，每个LED通常对应于显示单元或像素。当LED面板针对全色显示器采用不同颜色的LED时，显示单元或像素通常包括三个LED的集群，三个LED通常是红色LED、绿色LED和蓝色LED。这种三个LED的集群可以称为RGB单元。

LED驱动器电路向LED阵列递送功率并控制向LED阵列递送的电流。LED驱动器电路可以是单通道驱动器或多通道驱动器。驱动器电路的每个通道可以向多个LED递送功率并控制递送到LED的电流。电耦合在一起(例如在所谓公共阴极配置的节点上)的多个通道通常被称为扫描线，这在Li等人的公开于2015年5月7日的专利申请公开号US2015/0123555A1中被描述。

LED驱动器电路通过改变递送到LED并流过LED的电流来控制LED的亮度。响应于所递送的电流，LED以根据LED的特性规格的强度发光。递送到LED的更多电流通常产生由LED发射的光的更多亮度。为了有效地控制电流的递送，LED驱动器电路可以使用恒定电流源结合恒定电流源的调制(即，接通和关断)，使用例如PWM来在每个扫描循环上实现期望的平均(均值)电流。

显示器的有限颜色分辨率导致在意欲平滑的颜色梯度上出现突然的阶跃(step)转变。该视觉伪影被称为条带(banding)。为了减少条带的出现，采用抖动技术来减少内容中突然颜色转变的出现。换言之，色彩艺术家使用抖动技术来修改其中由于有限的颜色分辨率而否则会出现可见阶跃转变(条带)的内容。抖动已经在早期机器和渲染设备中使用，这些设备正常能够产生不超过几种不同的颜色。抖动是有效的原因是由于人类视觉系统不完善，并且能够以有限的精度和分辨率区分像素，因此人类视觉系统倾向于将特定像素的颜色与其相邻像素的颜色混合。用于显示屏幕的PWM抖动利用了人类视觉系统的缺陷，通过有选择地或随机地添加噪声来产生更平滑颜色梯度的外观，以减少突然的颜色转变。

在现代LED驱动器的设计中部署了多种已知的基于PWM的解决方案和架构，并且这些解决方案和架构中的一些连同PWM一起使用抖动。本发明人已经认识到，当内容的亮度太高或太低时，已知的PWM抖动解决方案不太有效，因为PWM抖动调整均匀地施加到所有帧内容，而不考虑帧内容的亮度水平。

发明内容

强度缩放抖动(ISD)PWM系统在亮度转变期间提供更平滑的梯度。在一个实施例中，一种用于针对多个刷新循环基于灰度(grayscale)向量来驱动像素化显示器的至少一个发光二极管(LED)的电路包括亮度等级检测电路，该亮度等级检测电路被配置为接收灰度向量并基于灰度向量确定亮度值。该电路还包括刷新循环选择电路，该刷新循环选择电路被配置为输出多个刷新循环中的刷新循环的子集的指示，使得刷新循环的子集是抖动刷新循环，并且多个刷新循环的剩余部分是非抖动刷新循环。该电路的脉冲宽度确定电路被配置为接收灰度向量并基于灰度向量定义脉冲宽度。

脉冲调整控制电路被配置为接收脉冲宽度、亮度值和刷新循环的子集的指示。针对每个抖动刷新循环，脉冲调整控制电路基于亮度值确定宽度调整量，并且通过将脉冲宽度按宽度调整量进行调整来确定抖动脉冲宽度。包括一系列脉冲的抖动脉冲宽度调制信号由脉冲调整控制电路输出。该一系列脉冲包括具有由脉冲宽度确定电路针对非抖动刷新循环的每个刷新循环确定的脉冲宽度的脉冲和具有针对抖动刷新循环的每个刷新循环的抖动脉冲宽度的脉冲。电流源被配置为接收抖动脉冲宽度调制信号，并基于抖动脉冲宽度调制信号向至少一个LED提供电流。

通过下面参照附图进行的对实施例的详细描述，其他方面和优点将是明显的。

附图说明

图1示出根据所公开技术的一个实施例的LED驱动器电路。

图2示出具有60Hz的帧速率时序的单个帧的时序图。

图3示出根据所公开技术的一个实施例的PWM调制引擎的框图。

图4示出根据所公开技术的一个实施例的交替级联方法的示例。

图5示出根据所公开技术的另一实施例的交替级联方法的另一示例。

图6示出根据所公开技术的一些实施例的脉冲调整表。

图7示出使用不同技术的各种PWM信号。

具体实施方式

所公开技术的实施例采用PWM技术以通过施加由帧内容的照明的强度或亮度缩放的抖动噪声来修改图像。即，所施加的抖动噪声的量与帧内容的照明强度相关。

在采用PWM架构的LED显示器的典型实施方式中，用相同的帧内容刷新显示屏幕多次。这些刷新循环对于增强内容的观看至关重要。在一些产品中，在每个帧周期中，帧内容在屏幕上刷新多达32或64次，这通常是1/60秒。每个刷新循环对应于多条扫描线，每条扫描线与包括至少一个LED的像素相关。在每个刷新段期间，每条扫描线上的至少一个LED由LED驱动器基于帧内容来驱动。

图1示出包括PWM引擎110和电流源120的LED驱动器电路100的框图。PWM引擎110产生PWM信号，其用于通过电流源120驱动LED阵列(或简单地，LED)130。如下所述，PWM引擎110产生被发送到电流源120的PWM信号，并且电流源120基于接收到的PWM信号向LED 130输出电流。其它部件可以被包括在LED驱动器电路100上，例如由PWM引擎110用于产生PWM信号的灰度时钟(GCLK)140。LED驱动器电路100可以包括显示设备所需的其它特征件(未示出)。LED驱动器电路100可以是集成电路，或者可以是多个电连接电路。

PWM引擎110可以包括任何现在已知的设备或电路，或者可以在将来开发用于产生任何期望形状的脉冲串的任何设备或电路。例如，PWM引擎110可以包括诸如比较器、放大器、振荡器、计数器、频率发生器、斜坡电路和发生器、数字逻辑、模拟电路、专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机、数字逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂逻辑器件(CLD)、定时器集成电路、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等的设备。

在现代传统的PWM显示系统中，用于帧内容的显示灰度字通过诸如高清多媒体接口(HDMI)的输入被提供为12位。灰度字定义用于该帧内容的像素的强度，并且可以应用于单色像素以及彩色像素。如本领域已知的，输入被施加到伽马转换表，以产生显示特定的和伽马转换的灰度向量，本文称为灰度值。在一些实施例中，该转换向原始灰度字添加了四个额外位，这些位被设计成符合伽马转换方案标准，这导致灰度值为16位。如下面更详细地讨论的，灰度值的四个最低有效位(LSB)被所公开的技术用于实现梯度平滑。然而，在一些实施例中，可以使用灰度值的大于或小于四个LSB。此外，本领域技术人员将认识到，亮度可以由灰度值、灰度向量或灰度字中的任何一个表示，因此，短语灰度信息是在本文档中总体参考这三个项中的任何一个使用的通用术语。

图2示出了针对实现用于显示帧内容的32个刷新循环的架构由LED驱动器电路100使用的框图时序图。由于在这个例子中每个刷新循环具有16条扫描线，对应于16个像素(即，假设单个通道)，所以LED驱动电路100将基于针对该像素的接收灰度值来驱动扫描线的每个像素。也就是说，LED驱动器电路100将加载16个灰度值，对于16条扫描线中的每一个像素一个灰度值。为了简化下面的讨论，有时可以讨论单个灰度值和扫描线，但是技术人员将认识到这将应用到灰度值和扫描线中的每一个。例如，前述的Li等人的’555号公开进一步详细描述了形成多通道扫描线的像素的时序和致动。

垂直同步(Vsync)信号200指示新的灰度值输入。在接收到Vsync信号200的脉冲之后，锁存使能(LE)信号202的高脉冲提供读取命令以开始显示与接收的灰度值输入相关的帧内容。对于120Hz帧速率，每帧内容被显示和刷新达8.33ms。对于60Hz帧速率，每帧内容被显示和刷新达16.67ms。在每个Vsync信号之间，GCLK信号210将具有用于16位架构的2²⁰个时钟循环。帧速率确定GCLK信号210的频率。

PWM引擎110在32个刷新循环中驱动LED130，该刷新循环被称为段206，如图2中所示，并在下面更详细地讨论。如上所述，在每段206期间，16条扫描线208中的每一条扫描线基于其接收的灰度值被驱动一次，并且每条扫描线上的LED 130被刷新一次。

每个段206包括多条扫描线208，其表示用每个LED驱动器输出扫描的像素的数目。例如，在图2中，在每一段206期间扫描16个像素。即，如上所述，将16个灰度值加载到LED驱动器电路100中，并且基于其对应的灰度值来驱动16个像素中的每一个像素。图2中的每条扫描线208表示一个像素，如上所述，该像素可以包括单个LED或多个LED。在每条扫描线208期间，基于由灰度值确定的PWM信号212，向该像素的(一个或更多个)LED施加电流，如下面进一步详细讨论的。也就是说，基于该扫描线208的PWM脉冲宽度，在每一段206期间向每个LED提供电流。在段206上的均值电流越高，LED就越亮。

每条扫描线208被分成表示显示系统的分辨率的若干时钟循环。对于具有12位的标准HDMI输入的系统，对应的扫描周期被分成4,096个时钟循环，并且由PWM引擎110产生的PWM脉冲的宽度可以在GCLK信号210的0和4,096个循环之间的任何地方。脉冲的宽度越长，在段206上施加到LED的时间平均电流量越高。

在图2的例子中，帧速率为60Hz，显示分辨率定义为16位宽，扫描速率为16级扫描，并且段的数目为32个刷新循环。如上所述，时钟频率由帧速率确定。即，通过将刷新循环的数目乘以显示分辨率并且乘以扫描的数目来确定时钟循环的总数。对于图2的时序图，时钟循环的总数为2,097,152个循环。对于60Hz帧速率，时钟循环的总数转变为高于126MHz的时钟频率和小于8ns的周期。类似地，对于120Hz帧速率，时钟频率应该是至少125MHz，并且在这种具有传统PWM架构的系统中，该PWM脉冲宽度从0到2¹¹个时钟循环变化。

尽管图2示出32个段206和16条扫描线208，但是根据PWM显示系统的期望规格，可以使用各种数量的段和扫描线。例如，可以针对16个段和16条扫描线指定时序图，或者可以针对64个段和16条扫描线指定时序图。显示器的LED 130可以由单个LED驱动器或多个LED驱动器驱动，其中每个LED驱动器驱动LED 130的不同部分。

如上所述，本公开的技术有助于在帧内容中从高亮度到低亮度的转变期间随机地或伪随机地抖动像素的亮度，以创建更平滑的梯度。抖动的量基于帧内容的强度或亮度，而用于在其中执行PWM抖动的段206被随机地或伪随机地选择。本公开的实施例结合PWM抖动的随机化使用段206来创建更平滑的梯度。

灰度值定义了用于帧内容的相应像素的强度(亮度)，并且该值可以被分成两个字段。例如，假设灰度值具有16位/比特，一些位提供可以用于定义噪声量或抖动的第一字段，并且至少一些其他位提供可以用于定义当帧内容在段206期间被刷新时用于随机插入噪声的策略的第二字段。

例如，灰度值的一些位对应于一个或更多个段206内的扫描线206的像素的强度或亮度，其由PWM信号212的相应标称脉冲宽度建立。并且在段206中的不同段期间产生的PWM信号212的其它脉冲宽度可以被修改(即，偏离标称脉冲宽度)以实现抖动，即，改变帧内容的亮度或强度，如下面更详细讨论的。

图3根据本公开的一些实施例更详细地示出了图1的PWM引擎110。在图3中，参照图2的时序图描述并以电路块示出PWM引擎110的各个方面。在一些实施例中，电路是在基于ASIC或FPGA的状态机引擎中发现的类型的数字或逻辑电路。然而，这些块按本质表示-技术人员将认识到，一个或更多个块的功能可组合到其他可编程逻辑块中(或进一步可分离到其他可编程逻辑块)。因此，各种框图中的块可以包括位于存储器设备和/或计算机可读存储介质内的任何类型的计算机指令或计算机可执行代码。例如，块可以包括计算机指令的一个或更多个物理或逻辑块，这些块可以被组织为例程、程序、对象、部件、数据结构等，其执行一个或更多个任务或实现特定的抽象数据类型。

PWM引擎110可以包括一个或更多个存储器存储设备302，例如乒乓(ping-pong)存储器，使得用于下一帧内容的灰度值可以被写入乓存储器302，同时当前灰度值正被从乒存储器302读取以供显示，或反之亦然。

PWM引擎110还包括亮度等级(scale)检测电路304，其基于相应的灰度值确定针对每个像素的亮度值。例如，在一个实施例中，亮度等级检测电路304通过将对应的灰度值指示像素中的(一个或更多个)LED开启的时钟循环的数目分类为m(例如，5)个不同的亮度值来确定亮度值。假设例如m为5，且最大强度为2,048个时钟循环，则亮度等级检测电路304可以基于以下阈值进行分类：0-32个时钟循环(类别1)、32-512个时钟循环(类别2)、512-1,024个时钟循环(类别3)、1,024-1,536个时钟循环(类别4)和1,536-2,048个时钟循环(类别5)。在灰度值中指示的时钟循环的量越高，帧内容越亮。也就是说，灰度值可以指示像素中的(一个或更多个)LED应该开启618个时钟循环，并且因此亮度值将落入第三类别。尽管在该示例中针对亮度等级检测电路304设置了五个类别，但如上所述，可以根据不同显示设备的需要和期望的复杂性设置任意数量的类别。类别m的数目由LED驱动器电路的实现复杂性定义。对于更简单的电路，m可以是较小的数目，而对于更复杂的电路，m可以是较大的数目。亮度等级检测电路304将亮度值(例如，1-5)输出到脉冲调整控制电路308(下文讨论)。

PWM引擎110还包括脉冲调整表电路306，其接收灰度值并选择(即，指示)要抖动脉冲宽度的段206的子集。子集被称为抖动段，而非选择段206被称为非抖动段。在一些实施例中，脉冲调整表电路306可以接收灰度值，并且使用灰度值的LSB，如后面参考图6描述的，基于将LSB的值映射到抖动段的相应子集的查找表来确定段206的子集。例如，灰度值的LSB可以寻址表中标识抖动段的特定条目。这样的查找表可以通过接收配置数据312来配置，以配置查找表的数据。例如，这允许基于特定显示器来配置查找表。然而，在一些实施例中，脉冲调整表电路306或一些其它刷新循环选择电路(未示出)可以在每次接收灰度值时，使用随机数发生器而不是使用查找表从段206的集合随机产生抖动段的子集。例如，当有32个段时，32位随机字的每个位表示32个段中的一个。换句话说，第一位表示段1，下一位表示段2，等等。当随机产生32位字的值时，具有二进制值“1”的字的每一位指示要抖动或不抖动的相应段。

脉冲宽度确定电路316也被包括在PWM引擎110中，并接收来自GCLK140的GCLK信号210以及来自存储器302的灰度值。然后，脉冲宽度确定电路316基于灰度值和GCLK信号210生成标称脉冲宽度。脉冲的宽度对应于LED在用于其相应扫描的单个段206内开启的GCLK循环的数目。也就是说，脉冲宽度确定电路316接收灰度值并基于该值，计算出GCLK信号210中等于标称脉冲宽度的脉冲的数目。在一些实施例中，脉冲宽度确定电路316被包括在脉冲调整控制电路308中，下文讨论。

PWM引擎110的脉冲调整控制电路308从脉冲宽度确定电路316接收标称脉冲宽度，并输出一系列脉冲，每个脉冲对应于一段206。脉冲调整控制电路308还接收来自亮度等级检测电路304的亮度值，以及由脉冲调整表电路306提供的抖动段的列表或其他指示。在一系列脉冲内，对于任何抖动段，脉冲调整控制电路308输出具有从脉冲宽度确定电路316接收到的但基于亮度值进行调整的标称脉冲宽度的脉冲。并且对于非抖动段，脉冲调整表电路306输出具有从脉冲宽度确定电路316接收到的标称脉冲宽度的脉冲。

PWM引擎110中的ISD-PWM控制状态机310针对存储器302、亮度等级检测电路304、脉冲调整表电路306和脉冲调整控制电路308执行序列控制和操作顺序。在操作中，ISD-PWM控制状态机310接收可以由用户加载或存储在存储器中的配置数据314，以确定特定显示器所需的操作顺序和时序。ISD-PWM控制状态机310向各个部件中的每一个发送控制信号以执行各种计算和确定，如上所述，各个部件包括存储器302、亮度等级检测电路304、脉冲调整表电路306和脉冲调整控制电路308。

通过脉冲调整控制电路308，可以使用多个过程来基于亮度值确定调整量。调整量对应于时钟信号GCLK 210的脉冲。

在一种可以称为直接方法的方法中，调整量与亮度等级检测电路304中针对每个抖动段检测到的类别和阈值直接挂钩。因此，对应于每个抖动段的每个脉冲具有相同的调整宽度。例如，在一些实施例中，如果亮度值是类别1，则脉冲调整电路308不调整脉冲宽度，因此，调整量是0。如果亮度值是类别2，则调整量被设置为1个时钟循环。如果亮度值是类别3，则以2个时钟循环设置调整量，等等。在该示例中，调整量是由脉冲宽度确定电路316确定的标称宽度被调整的时钟循环的数目。然而，可以调整类别和亮度值以及调整值以适应各种显示要求，并且以上仅作为一个示例提供。

该直接方法产生并密切模拟噪声特性以促进内容的可见梯度，尤其是当内容在亮度水平突然转变时，同时最小化ISD PWM的实现复杂性。

在另一种可以称为交替级联方法的方法中，ISD PWM的更复杂的实施方式可以被应用以比通过直接方法所实现的甚至更密切地模拟噪声特性。在该实施方式中，在连续段206中减小调整量。

再次，与上述直接方法类似，该方法中的调整量是基于亮度值来选择的，并且也基于执行PWM抖动的哪个段206。也就是说，类似于灰度值，段206也可以基于以下阈值被放入类别：段1-8(类别1)、段9-16(类别2)、段17-24(类别3)和段25-32(类别4)。然而，这些类别仅作为示例提供，并且段206可以放入适合显示特性的任何数目的类别中。例如，可以只选择单个阈值，从而导致段206的两个类别。

最初，与上述直接方法类似地选择调整量。例如，如果亮度值是类别5，则调整量是4个时钟循环。如果段206的子集的段206落在类别1内，则使用原始确定的调整值。如果段206的子集的段206落入第二类别，则调整值减小1个时钟循环。如果段206的子集的段206落入第三类别，则调整值减小2个时钟循环，等等，如图4所示。

因此，如果最初调整值小于4个时钟循环，则段的子集的段206中的一些段可能不执行PWM抖动。这例如在图5中示出。在图中5，亮度值落入第三类别，因此调整值为2个时钟循环。如果段206的子集的任何段206落入段206的类别1内，则调整值为2个时钟循环。如果段206的子集的任何段206落入段206的类别2内，则调整值为1个时钟循环。如果段206的子集的任何段206落入段206的类别3或类别4内，则调整值为0，并且这些段206的脉冲宽度不被调整。

因此，在操作中，LED驱动器电路100接收要在多个段206内显示和刷新的帧内容的灰度值。如上所述，每个灰度值分别定义每条扫描线208的像素的强度。以使用单个扫描线208为例，ISD-PWM控制状态机310使亮度等级检测电路304加载灰度值。亮度等级检测电路304基于灰度值来确定该像素的亮度值。ISD-PWM控制状态机310使脉冲宽度确定电路316也从存储器302接收灰度值。当脉冲宽度确定电路316接收灰度值时，脉冲宽度确定电路316定义对应于像素的亮度的脉冲宽度。ISD-PWM控制状态机310还使脉冲调整表电路306接收灰度值并输出段206的子集。如上所述，脉冲调整控制电路308接收亮度值、脉冲宽度和段206的子集，并输出一系列脉冲。

如本领域普通技术人员所理解的，LED驱动器电路100能够针对每条扫描线执行并行操作，使得针对对应于每条扫描线208(即，每个像素)的每个接收灰度值执行上述过程。因此，在不同段206中的不同扫描线208接收经调整的脉冲宽度，从而导致帧内容在从高亮度和低亮度的转变期间的随机PWM抖动。例如，在第五段206中，第三、第七和第八扫描线208可以具有经调整的脉冲宽度，而扫描1、2、4、5和6从相应的灰度值接收脉冲宽度。

尽管上面讨论了每个像素的灰度值，但是在一些实施例中，可以使用所有像素的平均灰度值来执行PWM抖动。也就是说，亮度等级检测电路304和脉冲调整表电路306可以接收平均灰度值以确定调整值以及要执行PWM抖动的哪个段206。在其它实施例中，只有亮度等级检测电路304接收平均灰度值，而脉冲调整表块接收相应扫描线208的相应灰度值。因此，在本公开内讨论的灰度值不限于单个像素的灰度值，而可以包括平均灰度值。

此外，可以针对每条扫描线208提供亮度等级检测电路304、脉冲宽度确定电路316、脉冲调整电路306和脉冲调整控制电路308。亮度等级检测电路304、脉冲宽度确定电路316、脉冲调整表306和脉冲调整控制308中的每一个可以针对每条扫描线208执行并行操作。也就是说，亮度等级检测电路304、脉冲宽度确定电路316、脉冲调整电路306和脉冲调整控制电路308中的每一个可以接收灰度值，每个灰度值对应于扫描线208。

图6示出了根据一些实施例的可以由脉冲调整表电路306使用的查找表。如上所述，灰度值的最低有效位被用作地址向量，以确定脉冲调整电路306中的哪一个条目要跟随以确定哪些段206将具有PWM抖动。查找表包括16行，对应于灰度值的四个LSB。例如，在图6中，这些行对应于0000到1111。每一行具有32列，该32列限定了用于上述时序图的32个段206。然而，如上所述，可以使用各种数目的段32来刷新内容，并且列和行对应于特定显示器的要求。例如，在一些实施例中，每行可以具有64列，从而限定64个段206。在其他实施例中，可以基于用于灰度值的LSB的数目来提供更多或更少的行。

每行中的白框指定使用由脉冲宽度确定电路316定义的脉冲宽度的段206。每行中的黑框指定由脉冲调整控制电路308调整由脉冲宽度确定电路316定义的脉冲宽度的段206。

例如，如在图6的查找表中看到的，如果灰度值的LSB为0010，则对段4、6、9、18、25和28执行PWM抖动。也就是说，脉冲调整控制电路308基于亮度值调整用于相应扫描线208的那些段206的脉冲宽度。作为另一示例，如果灰度值的LSB是1011，则在段2、21和22期间，PWM抖动被施加到对应的像素或子像素。

可以使用随机化来创建查找表。查找表可以是可编程的，使得查找表可以被修改以适应不同显示设备的各种需要。

图7示出根据本公开的实施例的具有PWM抖动的段206和不具有PWM抖动的段206。如图7所示，脉冲702示出由脉冲宽度确定电路316基于灰度值确定的脉冲宽度。脉冲宽度可以高达4,096个时钟循环。GCLK信号704示出具有多种时钟循环的时钟信号。对于具有根据本公开执行的PWM抖动的段206，脉冲宽度通过由灰度值确定的变量值来调整。在脉冲706中，通过将时钟循环添加到脉冲宽度的末端来调整脉冲宽度，从而在段206中延长用于该扫描线208的宽度。与具有由脉冲宽度确定电路316确定的脉冲宽度的脉冲702相比，脉冲708被延长三个时钟循环。即，脉冲702不被抖动。

然而，可以通过从脉冲宽度的开头减去调整值或者从脉冲宽度的末端移去调整值来调整脉冲宽度。然而，在每个实施例中，调整值基于亮度值来确定，如上所述。

受益于前述描述和相关联附图中呈现的教导的本领域技术人员将想到本公开的许多修改和其它实施例。LED阵列中的元件可以是单色LED或RGB单元或任何其他形式的可用LED。LED驱动器电路100可以被放大或缩小以驱动各种尺寸的LED阵列。可以使用多个LED驱动器电路100来驱动LED显示系统中的多个LED阵列。驱动器中的部件可以集成在单个芯片上或多于一个芯片上或印刷电路板上。这种变化在本公开的范围内。

在一个或更多个实施例中，所述特征、操作或特性可以以各种不同的配置布置和设计和/或以任何合适的方式组合。因此，对系统和方法的实施例的详细描述不是为了限制所要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的可能实施例。此外，也将容易理解的是，与所公开的实施例相关地描述的方法的步骤或动作的顺序可以改变，这对于本领域技术人员来说是明显的。因此，在附图或详细说明中的任何顺序仅用于说明目的，而不意味着暗示所需的顺序，除非被指定为要求顺序。

实施例可以包括各种操作、块和电路，其可以体现在机器可执行指令中，所述机器可执行指令将由通用或专用计算机(或其它电子设备)执行。可替代地，操作、块和电路可以由包括用于执行步骤的特定逻辑的硬件部件来执行，或者通过硬件、软件和/或固件的组合来执行。

例如，硬件可以包括诸如比较器、放大器、振荡器、计数器、频率发生器、斜坡电路和发生器、数字逻辑、模拟电路、专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机、数字逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂逻辑器件(CLD)、定时器集成电路、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等的设备。

包括各种操作、块和电路的实施例还可以作为计算机程序产品提供，所述计算机程序产品包括其上存储有指令的计算机可读存储介质，所述指令可以用于对计算机(或其它电子设备)编程以执行本文描述的过程。计算机可读存储介质可以包括但不限于：硬盘驱动器、软盘、光盘、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、固态存储器设备或其它类型的适合于存储电子指令的介质/机器可读介质。

在某些实施例中，特定软件模块可以包括存储在存储器设备的不同位置的不同指令，它们一起实现所描述的模块的功能。实际上，模块可以包括单个指令或很多指令，并且可以分布在若干不同的代码段、不同的程序和若干存储器设备上。一些实施例可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，软件模块可以位于本地和/或远程存储器存储设备中。此外，在数据库记录中被捆绑或一起呈现的数据可以驻留在同一存储器设备中，或者跨若干存储器设备，并且可以在网络上的数据库中的记录的字段中链接在一起。

本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应仅由随附权利要求书确定。

Claims

1.一种用于针对多个刷新循环基于灰度向量来驱动像素化显示器的至少一个发光二极管即至少一个LED的电路，包括：

亮度等级检测电路，其被配置为接收所述灰度向量并基于所述灰度向量确定亮度值；

刷新循环选择电路，其被配置为输出所述多个刷新循环中的刷新循环的子集的指示，使得所述刷新循环的子集是抖动刷新循环，并且所述多个刷新循环的剩余部分是非抖动刷新循环；

脉冲宽度确定电路，其被配置为接收所述灰度向量并基于所述灰度向量定义脉冲宽度；

脉冲调整控制电路，其被配置为：

接收所述脉冲宽度、所述亮度值和所述刷新循环的子集的所述指示，

针对每个抖动刷新循环，基于所述灰度向量和所述亮度值确定抖动脉冲宽度，所述抖动脉冲宽度与所述脉冲宽度相差宽度调整量；以及

输出包括一系列脉冲的抖动脉冲宽度调制信号，所述一系列脉冲包括具有由所述脉冲宽度确定电路针对所述非抖动刷新循环的每个刷新循环确定的所述脉冲宽度的脉冲和具有针对所述抖动刷新循环的每个刷新循环的所述抖动脉冲宽度的脉冲；以及

电流源，其被配置为接收所述抖动脉冲宽度调制信号并基于所述抖动脉冲宽度调制信号向所述至少一个LED提供电流。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述宽度调整量等于时钟信号的一定数目的时钟循环。

3.根据权利要求2所述的电路，其中所述宽度调整量在1个时钟循环和4个时钟循环之间。

4.根据任一项前述权利要求所述的电路，其中当所述亮度值低于第一预定阈值时，所述宽度调整量是第一值，并且当所述亮度值高于所述第一预定阈值时，所述宽度调整是不同于所述第一值的第二值。

5.根据权利要求4所述的电路，其中当所述亮度值低于第二预定阈值且高于所述第一预定阈值时，所述宽度调整量是不同于所述第一值和所述第二值的第三值，并且当所述亮度值高于所述第二预定阈值时，所述宽度调整量是不同于所述第一值和所述第二值的第四值。

6.根据权利要求1所述的电路，其中当所述亮度值低于预定阈值时，所述抖动脉冲宽度等于所述脉冲宽度。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电路，其中当所述亮度值低于第一预定阈值并且所述刷新循环的子集的刷新循环低于第二预定阈值时，所述宽度调整量是第一值，并且当所述亮度值低于所述第一预定阈值并且所述刷新循环的子集的刷新循环高于所述第二预定阈值时，所述宽度调整是不同于所述第一值的第二值。

8.根据任一项前述权利要求所述的电路，其中所述亮度值基于所述灰度向量的最高有效位的集合来确定。

9.根据权利要求8所述的电路，其中所述灰度向量是16位，并且所述最高有效位的集合是所述16位中的前12位。

10.根据任一项前述权利要求所述的电路，其中所述刷新循环选择电路基于所述灰度向量输出所述指示。

11.根据权利要求10所述的电路，其中所述刷新循环的子集的指示基于所述灰度向量的最低有效位的集合。

12.根据权利要求11所述的电路，其中所述灰度向量是16位，并且所述最低有效位的集合是所述16位中的最后四位。

13.根据权利要求10所述的电路，其中所述刷新循环选择电路还被配置为基于由所述灰度向量的至少一部分寻址的查找表的条目来指示所述刷新循环的子集。

14.一种用于显示系统的发光二极管即LED的强度缩放抖动脉冲宽度调制即PWM的方法，所述显示系统具有电流源以接收PWM信号，所述PWM信号根据在一组刷新循环期间施加的所述PWM信号的脉冲宽度来控制所述LED的亮度，所述方法包括：

接收表示所述PWM信号的标称脉冲宽度的灰度信息；

将所述灰度信息转换为亮度值，所述亮度值指示脉冲宽度调整；

针对所述一组刷新循环的第一成员和第二成员，分别产生所述PWM信号的第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲具有所述标称脉冲宽度，并且所述第二脉冲具有抖动脉冲宽度，所述标称脉冲宽度和所述抖动脉冲宽度基于所述脉冲宽度调整而彼此不同；以及

向所述电流源施加所述PWM信号的所述第一脉冲和所述第二脉冲，所述PWM信号分别在所述标称脉冲宽度和所述抖动脉冲宽度之间变化，并且从而基于所述亮度值抖动所述LED的亮度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述脉冲宽度调整是等于时钟信号的一定数目的时钟循环的时间量的时间量，所述数目是所述亮度值的函数。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述时钟循环的数目在1和4之间。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中当所述亮度值低于第一预定阈值时，所述脉冲宽度调整量是第一值，并且当所述亮度值高于所述第一预定阈值时，所述脉冲宽度调整是不同于所述第一值的第二值。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中当所述亮度值低于预定阈值时，所述抖动脉冲宽度等于所述标称脉冲宽度。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中当所述一组刷新循环的所述第一成员在第一子集中时，所述脉冲宽度调整量是第一值，并且当所述一组刷新循环的第二成员在与所述第一子集不同的第二子集中时，所述脉冲宽度调整是与所述第一值不同的第二值。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其中所述一组刷新循环的所述第一成员和所述第二成员分别在彼此不同的第一子集和第二子集中，所述方法还包括从查找表识别所述第二子集的成员。

21.一种机器可读存储设备，其包括机器可读指令，当所述机器可读指令被执行时实现根据权利要求14至20中任一项所述的方法。

22.一种机器可读介质，其包括代码，当所述代码被执行时使机器执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法或实现根据权利要求1至20中任一项所述的电路。