CN111033604B - 分体式驱动器背光系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本主题技术的方面涉及用于发光二极管的控制电路。该控制电路可使用多峰脉冲宽度调制信号来操作发光二极管。该控制电路可包括多级驱动器，该多级驱动器具有用于提供通过发光二极管的直流电流的相对较大驱动器级和被配置为与脉冲宽度调制控制器协作以对通过该发光二极管的电流进行脉冲宽度调制的相对较小驱动器级。

Description

分体式驱动器背光系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年8月16日提交的名称为“SPLIT DRIVER BACKLIGHT SYSTEMSAND METHOD(分体式驱动器背光系统和方法)”的美国临时专利申请序列号62/546,456的权益，该专利申请据此全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本说明书整体涉及带有显示器的电子设备，并且更具体地但非排他性地涉及带有具有背光源的显示器的电子设备。
背景技术
电子设备诸如计算机、媒体播放器、蜂窝电话、机顶盒和其他电子设备通常具有用于显示视觉信息的显示器。显示器诸如有机发光二极管(OLED)显示器和液晶显示器(LCD)通常包括以像素行和像素列的方式布置的显示器像素阵列。液晶显示器通常包括背光单元和具有单独可控液晶显示器像素的液晶显示单元。
背光单元通常包括一个或多个发光二极管(LED)，该一个或多个发光二极管朝液晶显示单元产生离开背光源的光。液晶显示器像素可单独操作以控制来自背光单元的光穿过该像素以在显示器上显示诸如文本、图像、视频或其他内容之类的内容。
附图说明
本主题技术的一些特征在所附权利要求书中被示出。然而，出于解释的目的，在以下附图中阐述了本主题技术的若干实施方案。
图1示出了根据本主题技术的各个方面的具有显示器的示例性电子设备的透视图。
图2示出了根据本主题技术的各个方面的具有背光单元的电子设备显示器的侧视图的框图。
图3示出了根据本主题技术的各个方面的用于直流和脉冲宽度调制(PWM)电流控制的发光二极管(LED)驱动器电路的示意图。
图4示出了根据本主题技术的各个方面的用于直流和PWM发光二极管(LED)电流的亮度控制方案。
图5示出了根据本主题技术的各个方面的用于多峰PWM发光二极管(LED)电流的亮度控制方案。
图6示出了根据本主题技术的各个方面的使用直流和PWM发光二极管(LED)电流产生的LED净空电压。
图7示出了根据本主题技术的各个方面的使用直流和多峰PWM发光二极管(LED)电流产生的LED净空电压。
图8示出了根据本主题技术的各个方面的具有多个驱动器的发光二极管(LED)驱动器电路的示意图，每个驱动器用于提供直流和脉冲宽度调制(PWM)电流控制。
图9示出了根据本主题技术的各个方面的具有用于提供直流LED电流控制的第一驱动器和用于提供脉冲宽度调制(PWM)LED电流控制的第二驱动器的发光二极管(LED)驱动器电路的示意图。
图10示出了根据本主题技术的各个方面的具有用于提供直流LED电流控制的第一驱动器和用于提供脉冲宽度调制(PWM)LED电流控制的第二驱动器中的每一者的电流缩放电路的发光二极管(LED)驱动器电路的示意图。
图11示出了根据本主题技术的各个方面的用于具有可修整且可缩放的拐点的直流和PWM发光二极管(LED)电流的亮度控制方案。
图12是根据本主题技术的各个方面的可针对多峰PWM LED电流控制执行的例示性操作的流程图。
图13是根据本主题技术的各个方面的可针对双驱动器LED电流控制执行的例示性操作的流程图。
具体实施方式
下面示出的具体实施方式旨在作为本主题技术的各种配置的描述并且不旨在表示本主题技术可被实践的唯一配置。附图被并入本文并且构成具体实施方式的一部分。具体实施方式包括具体的细节旨在提供对本主题技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将清楚和显而易见的是，本主题技术不限于本文示出的具体细节并且可在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些情况下，以框图形式示出了熟知的结构和部件，以便避免使本主题技术的概念模糊。
本主题公开提供了电子设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、膝上型计算机、机顶盒、智能手表、无线接入点，以及包括发光二极管阵列(例如在显示器的背光单元中)的其他电子设备。使用显示器以呈现视觉信息和状态数据，和/或可使用显示来器收集用户输入数据。显示器包括显示器像素阵列。每个显示器像素可包括用于显示彩色图像的一个或多个彩色子像素。
每个显示器像素可包括设置在能够操作以控制液晶取向的一对电极之间的液晶层。控制液晶的取向控制来自显示器的背光单元的背光源的偏振。该偏振控制与液晶层的相对侧上的偏振片结合，允许对传入像素的光进行操控以选择性地阻挡光或允许光穿过像素。
背光单元包括产生用于显示器的背光源的一个或多个发光二极管(LED)诸如一个或多个LED串和/或发光二极管阵列。在各种配置中，发光二极管串可沿导光板的一个或多个边缘布置，该导光板将由串产生的背光源分配到LCD单元，或者可被布置用于形成二维LED阵列。
尽管本文论述的示例描述了包括在显示器背光源中的LED，但应当理解，本文所述的LED控制电路和方法也可应用于在其他设备或该设备的部分中(例如，在背光键盘或闪光装置中)实现的LED。
有时，通过使用多种电流控制模式单独地控制通过一个或多个LED的电流，对接收公共供电电压的LED执行LED的混合模式调光。混合模式调光包括：对于高于拐点的LED电流，直接地控制通过一个或多个LED的电流；以及使用对具有固定峰电流的该电流的脉冲宽度调制(PWM)来控制低于拐点的电流。固定峰电流等于拐点电流，其也是直接控制的电流的最小值。
例如，混合模式调光可以用于显示器背光源的局部调光，以增强显示器上的显示内容(例如，通过增加背光亮度来增强显示内容的明亮区域的亮度，以及通过降低暗区域中的背光亮度来提供显示内容的较暗的暗区域)。
可以通过包括直流电流源(例如，操作电流控制晶体管的数模转换器)和PWM开关的LED驱动器来提供混合模式调光。然而，使用单一DAC和单一PWM开关提供混合模式调光可能在功率损耗、电流精度、对噪声的易感性以及驱动器面积方面存在缺点。
根据本主题公开的各个方面，LED的混合模式调光包括使用多个峰电流的PWM调光(例如，通过用使用脉冲上的PWM修改的两个或更多个峰电流中的每个峰电流来改变PWM占空比)。使用多个峰电流的PWM调光可帮助减小在一个或多个LED串的端部处的净空电压(例如，在串联地耦接的LED串中的最后一个LED与该串的电流控制电路之间的位置处的电压)，这可以降低设备的功耗。
根据本主题公开的各个方面，使用多个驱动器(例如，具有用于PWM调光的相对较小驱动器级和用于提供直流电流控制的相对较大驱动器级的双驱动器电路)来提供LED的混合模式调光。如本文所描述的用于LED的双驱动器电路可以提供可选择的和/或可修整的直流到PWM转变电流和/或其他优点，如在下文中更详细地讨论的。
图1示出了具有发光二极管的例示性电子设备。在图1的示例中，设备100已使用外壳来实现，该外壳足够小以便携并且由用户携带(例如，图1的设备100可为手持式电子设备诸如平板计算机或蜂窝电话)。如图1所示，设备100可包括显示器诸如被安装在外壳106的正面上的显示器110。显示器110可以基本上被有源显示器像素填充或者可以具有有源部分和无源部分。显示器110可具有开口(例如，显示器110的无源部分或有源部分中的开口)，诸如用于容纳按钮104的开口和诸如用于容纳扬声器、光源或相机的开口的其他开口。
显示器110可以是包含电容式触摸电极或其他触摸传感器部件的触摸屏，或者可以是非触敏式的显示器。显示器110可包括由以下各项形成的显示器像素：发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、等离子体单元、电泳显示器元件、电润湿显示器元件、液晶显示器(LCD)部件或其他合适的显示器像素结构。作为示例，文中有时描述使用LCD像素和LED背光源来形成显示器110的布置。然而，这仅为例示性的。在各种具体实施中，如果需要，可使用任何合适类型的显示器技术来形成显示器110。
外壳106，有时可称为壳体，可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或任意两种或更多种这些材料的组合形成。
图1的电子设备100的配置仅为例示性的。在其他具体实施中，电子设备100可以是计算机，诸如集成到显示器(诸如计算机监视器)内的计算机、膝上型计算机、稍小的便携式设备(诸如腕表设备、挂式设备或其他可穿戴设备或微型设备)、媒体播放器、游戏设备、导航设备、计算机监视器、电视或其他电子设备。
例如，在一些具体实施中，外壳106可使用一体式配置形成，在该一体式配置中，外壳106中的一些或全部外壳被机械加工或模制成单一结构，或者可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成所述外壳。虽然图1的外壳106被示出为单个结构，但外壳106可具有多个部分。例如，外壳106可具有上部和下部，所述下部使用铰链耦接到上部，所述铰链允许上部围绕旋转轴线相对于下部旋转。在一些具体实施中，诸如QWERTY键盘和触摸板的键盘可安装在下部外壳部分中。也可为设备100的键盘和/或其他照明部分提供LED背光源阵列。
在一些具体实施中，电子设备100可以集成到计算机监视器中的计算机的形式提供。显示器110可被安装在外壳106的前表面上，并且可提供支架以支撑外壳(例如，在桌面上)。
图2是显示器110的示意图，其中显示器设置有液晶显示单元204和背光单元202。如图2所示，背光单元202产生背光源208并以液晶显示单元204的方向发射背光源208。液晶显示单元204选择性地允许背光源208中的一部分或全部穿过其中的液晶显示器像素，以产生用户可见的显示光210。背光单元202包括一个或多个分段206。
在一些具体实施中，分段206可为在显示器110的一部分或全部上水平地或竖直地延伸的细长分段(例如，在背光单元202的侧光式构型中)。在其他具体实施中，分段206可为正方形或其他直线分段(例如，二维LED阵列背光源的子阵列)。因此，分段206可由设置在该分段中的一个或多个LED串和/或阵列限定。可以单独控制分段206以使背光源208局部变暗。
虽然背光单元202被示出为用液晶显示单元来实现，但应当理解，背光单元诸如背光单元202可在背光键盘中实现，或用于照亮闪光装置或以其他方式为电子设备提供照明。
图3示出了示例性LED电路诸如用于显示器110的背光电路的示意图。例如，图3的LED电路300可以在背光单元202或其他LED照明设备中实现。在图3的示例中，电路300包括至少一个LED 302(例如，串联地耦接的LED的串中的LED)和用于控制LED的亮度的相关联的驱动器301。
在图3的示例中，LED电路300包括串联地耦接在LED 302与接地电压之间的开关304、晶体管306和电阻器308。开关304由PWM驱动器301操作。晶体管306通过用耦接到栅极端子的可选择的电压参考312诸如数模转换器(DAC)控制晶体管的栅极电压来操作。如图3所示，运算放大器314可以耦接在DAC 312与晶体管306的栅极端子之间，以提供对通过晶体管306的电流的反馈控制。放大器314的第一输入端子接收DAC 312的输出，并且放大器314的第二输入端子接收残余电压，以通过放大器314与来自DAC 312的输入电压进行比较。放大器314的输出包括耦接到晶体管306的栅极端子的输出端子。在图3的示例中，反馈电压是在晶体管306与电阻器308之间的位置处的残余电压。
驱动器301将输入亮度信息转换为电流水平以驱动LED 302(例如，在LED串中实现)。通过使用DAC 312对电流进行线性缩放来操作电流控制晶体管306或通过使用PWM驱动器310以固定峰电流进行PWM控制来操作开关304，以控制LED电流，使得通过调整固定频率PWM波形的占空比来控制通过LED 302的平均电流。图4示出了其中以低电流(例如，低于拐点或开关(SW)点的电流)使用PWM电流402和以相对高的电流(例如，以高于拐点的电流)使用线性缩放电流404来控制LED的LED电流ILED对LED亮度的示例性曲线图400。PWM亮度控制可以帮助避免在低LED电流水平下出现色移。
然而，若不注意，利用如图3所示的单一LED驱动器301使用图4中所示的电流来操作LED 302就可能会有缺点。例如，在一个或多个LED串的端部(例如，在该串中的最后一个LED 302与电流控制电路诸如该串的开关304和/或晶体管306之间的位置处)的净空电压可能很高，从而导致不期望的功率耗散。作为另一个示例，在一些场景中，需要12位的PWM分辨率，这可能会导致PWM占空比等于约0.025％(例如，对于25kHz的PWM频率，脉冲宽度为约10ns)。这可能会导致相对窄的脉冲以实现高分辨率，该高分辨率会随时间变得失真。
根据本主题公开的一些方面，可以执行LED 302的多峰PWM控制，这可以帮助降低净空电压以及减少功率耗散。图5示出了PWM控制的LED电流502和LED电流504的示例性曲线图500，每个PWM控制的LED电流具有不同峰电流(例如，约6.25毫安(mA)和33mA的相应的峰电流)。如图5所指示，两个峰电流可以是可调谐的，以控制LED设备的净空电压。
图6示出了以如图3所示的混合模式调光来操作的LED设备600的LED 604的三个串602的示例性净空电压。在每个串602中，一个或多个LED 604串联地耦接在供电电压Vout与电流控制器606(例如，图3的驱动器301)之间。示出了例示性LED电流以及所得的串电压610和净空电压608。在图6的示例中，40mA和20mA的直接控制LED电流产生6.1伏(V)和5.7V的串电压610以及0.7V和1.1V的净空电压。7.5mA的PWM电流612产生5.4V的串电压和1.4V的残余电压。
如图7所示，如果中间串602替代地用由具有50％PWM占空比的40mA峰电流产生的20mA PWM电流700操作，那么该串上的净空电压就降低到0.7V。如图6和图7所示，如在图4的示例中那样使用多峰PWM电流来操作LED可以便于使用减小的净空电压，这可以降低LED设备的总体功耗。
可以通过改变图3的DAC 312的输出来施加多峰PWM控制以提高和/或降低固定峰电流，或可以由具有多个驱动器的LED驱动器电路来提供多峰PWM控制。图8示出了示例性LED电路诸如包括多个驱动器的用于显示器110的背光电路的示例。例如，图8的LED电路800可以在背光单元202或其他LED照明设备中实现。在图8的示例中，电路800包括至少一个LED802(例如，串联地耦接的LED的串中的LED)以及相关联的驱动器801和驱动器821(有时称为LED 802的整体驱动器的驱动器级)，相关联的驱动器并联地耦接在LED 802与接地电压之间，以用于控制LED的亮度。
在图8的示例中，驱动器801包括串联地耦接在LED 802与接地电压之间的开关804、晶体管806和电阻器808。开关804由PWM驱动器810操作。晶体管806通过用耦接到栅极端子的数模转换器(DAC)812控制晶体管的栅极电压来操作。如图8所示，运算放大器814可以耦接在DAC 812与晶体管806的栅极端子之间，以提供对通过晶体管806的电流的反馈控制。放大器814的第一输入端子接收DAC 812的输出，并且放大器814的第二输入端子接收残余电压，以通过放大器814与来自DAC 812的输入电压进行比较。放大器814的输出包括耦接到晶体管806的栅极端子的输出端子。
在图8的示例中，驱动器831包括串联地耦接在LED 802与接地电压之间的开关834、晶体管836和电阻器838。开关834由PWM驱动器830操作。晶体管836通过用耦接到栅极端子的数模转换器(DAC)832控制晶体管的栅极电压来操作。如图8所示，运算放大器844可以耦接在DAC 832与晶体管836的栅极端子之间，以提供对通过晶体管836的电流的反馈控制。放大器844的第一输入端子接收DAC 832的输出，并且放大器844的第二输入端子接收残余电压，以通过放大器844与来自DAC 832的输入电压进行比较。放大器844的输出包括耦接到晶体管836的栅极端子的输出端子。
驱动器801和/或821将输入亮度信息转换成电流水平以驱动LED 802(例如，以LED串实现)。当仅使用驱动器801时，通过线性地修改来自DAC 812的电流或通过使用DAC 812设定固定峰电流以操作电流控制晶体管806以及通过使用PWM驱动器810经由PWM控制减小通过LED 802的平均电流来操作开关804，来控制LED电流。当仅使用驱动器821时，通过线性地修改来自DAC 832的电流或通过使用DAC 832设定固定峰电流以操作电流控制晶体管836以及通过使用PWM驱动器830经由PWM控制减小通过LED 802的平均电流来操作开关834，来控制LED电流。
当驱动器821与LED 802解耦(例如，用开关834)时，可以使用驱动器801。当驱动器801与LED 802解耦(例如，用开关804)时，可以使用驱动器821。例如，驱动器801和驱动器821中的一者可以比驱动器801和驱动器821中的另一者相对大。对于非常低的亮度，只有小型驱动器可操作以提供高分辨率而失真较低。在一些场景中，驱动器801和驱动器802都可以被操作以输送LED电流(例如，用于高亮度操作)。在一些场景中，驱动器801和驱动器821可以协作以提供如以上结合图5所描述的多峰PWM控制。
例如，对于第一LED亮度，DAC 812可以提供第一峰电流(例如，约5mA至10mA的可调整的峰电流)，该第一峰电流可以平均地由PWM控制器810减小为对应于第一LED亮度的第一平均电流。对于第二LED亮度，DAC 832可以提供第二峰电流(例如，约30mA至40mA的可调整的峰电流)，该第二峰电流可以平均地由PWM控制器830减小为对应于第二LED亮度的第二平均电流。
在其他场景中，可以通过互调制驱动器801和驱动器821的PWM控制来执行LED 802的高分辨率PWM调光。在其他场景中，可以通过将驱动器801和驱动器821中较小的一者用于PWM调光并将驱动器801和驱动器821中较大的一者用于线性电流控制来执行LED 802的混合模式调光。根据一些方面，可以由双驱动器LED控制电路来提供LED的混合模式调光，该双驱动器LED控制电路中只有一个驱动器是PWM可控制的。
图9示出了LED电路的示例，诸如用于显示器110的背光电路，其包括多个驱动器，其中只有一个驱动器是PWM可控制的。在图9的示例中，LED电路900包括并联地耦接在LED902与接地电压之间的第一驱动器921和第二驱动器901。
驱动器921可以被操作以通过由PWM控制器930进行的开关944的操作来提供通过LED 902的PWM控制的电流，以选择性地将DAC 932(例如，8位DAC)与运算放大器934的第一输入端子耦接和解耦。如图所示，运算放大器934的第二输入端子接收反馈电压，以与来自DAC 932的PWM控制的电压进行比较。放大器934的输出端子耦接到晶体管936的栅极端子，以用于控制通过LED 902的电流。PWM控制器930可以提供抖动(例如，PWM控制器可以是提供10位PWM分辨率和4位抖动的14位控制器)。可以使用DAC 932修整由驱动器921产生的PWM周期中的电流的峰值。DAC 932可以提供例如5mA至10mA的峰电流(例如，6.25mA加上20％)。
驱动器901可以被操作以为通过LED 902的较高LED电流(例如，高达在30mA与40mA之间的直流电流，诸如33.75mA电流)提供线性电流控制。DAC 912(例如，10位DAC)选择线性驱动器901的输出电流。如图所示，DAC 912的输出可以被提供到运算放大器914的第一输入端子，该运算放大器具有耦接到晶体管904的栅极端子(串联地耦接在LED 902与电阻器906之间)的输出端子。放大器914的第二输入端子从晶体管904与电阻器906之间的位置接收反馈电压。
为了提供对驱动器901和驱动器921的附加的控制，可以将电流DAC(IDAC)诸如IDAC 1000和IDAC 1010分别耦接到DAC 932和DAC912，如图10所示。在图10的配置中，由驱动器921进行的PWM控制与由驱动器901进行的线性控制之间的转变点可以是可使用IDAC1000(例如，使用开关1004将电流源1002选择性地耦接到DAC 932)选择的。在图10的配置中，可以使用DAC 932的修整值1008来执行由驱动器921进行的PWM控制与由驱动器901进行的线性控制之间的转变点的修整。在图10的配置中，可以仅使用DAC 912来对通过LED 902的电流进行模拟控制。在图10的配置中，可以使用IDAC 1010(例如，通过使用开关1014将电流源1012选择性地耦接到DAC 912)来执行背光单元202的显示范围调光。在各种具体实施中，IDAC 1000和IDAC 1010可以耦接，一个或多个LED的一个或多个驱动器为显示器提供局部或全局转变点选择和/或全局调光。
如图10所示的LED电路提供了混合模式电流控制，如图11的电流图400所示，其中由驱动器921以低电流执行PWM控制，由驱动器901以较高电流提供线性电流控制，并且PWM控制与线性控制之间的开关(SW)或转变点都是可修整(例如，+20％/-44％)且可缩放的。例如，如图9和图10所示的LED电路可以提供降低的功率损耗、更好的精度、更好的抗噪性、以及更小的驱动器面积(例如，对于相对于14位单一DAC/PWM驱动器的10位复合DAC/PWM驱动器来说)。
图12示出了根据本主题技术的各个方面的用于LED电流的多峰PWM控制的示例性过程的流程图。出于解释的目的，本文参考图3、以及图8至图10的部件对图12的示例性过程进行描述。进一步出于解释的目的，图12的示例性过程的框在本文中被描述为顺序地或线性地发生。然而，图12的示例性过程的多个框可以并行地发生。此外，图12的示例性过程的框不必按所示的顺序执行并且/或者图12的示例性过程的框中的一个或多个不必执行。
在所描绘的示例性流程图中，在框1200处，使用第一脉冲宽度调制占空比和第一峰电流来操作至少一个发光二极管。例如，第一PWM占空比和第一峰电流可以对应于图5的PWM电流502的占空比和/或峰电流。
在框1202处，使用第二脉冲宽度调制占空比和第二峰电流来操作至少一个发光二极管，其中第一脉冲宽度调制占空比和第二脉冲宽度调制占空比和/或第一峰电流和第二峰电流是不同的。例如，第二PWM占空比和第二峰电流可以对应于图5的PWM电流504的占空比和/或峰电流。
图13示出了根据本主题技术的各个方面的用于LED电流的多峰PWM控制的示例性过程的流程图。出于解释的目的，本文参考图8至图10的部件对图13的示例性过程进行描述。进一步出于解释的目的，图13的示例性过程的框在本文中被描述为顺序地或线性地发生。然而，图13的示例性过程的多个框可以并行地发生。此外，图13的示例性过程的框不必按所示的顺序执行并且/或者图13的示例性过程的框中的一个或多个不必执行。
在所描绘的示例性流程图中，在框1300处，使用第一驱动器电路(例如，图9或图10的驱动器901)来操作至少一个发光二极管，该第一驱动器电路向至少一个发光二极管提供恒定电流。
在框1302处，使用第二驱动器电路(例如，图9或图10的驱动器921)来操作至少一个发光二极管，该第二驱动器电路向至少一个发光二极管提供调制(例如，PWM)电流。
根据本主题公开的各个方面，提供了具有带有背光源的显示器的电子设备，该背光源包括发光二极管和背光驱动器。该背光驱动器包括第一驱动器级，该第一驱动器级耦接到发光二极管并具有脉冲宽度调制控制器和第一线性电流控制器。该背光驱动器还包括第二驱动器级，该第二驱动器级耦接到发光二极管并具有第二线性电流控制器。
根据本主题公开的其他方面，提供了具有显示器的电子设备，该显示器包括背光单元，该背光单元包括发光二极管、直流电流控制电路、以及用于调制由直流电流控制电路提供的通过发光二极管的第一电流和调制由直流电流控制电路提供的通过发光二极管的第二电流的脉冲宽度调制电流控制电路。该第一电流大于该第二电流。
根据本主题公开的其他方面，提供了方法，该方法包括：使用第一脉冲宽度调制占空比和第一峰电流来操作至少一个发光二极管；以及使用第二脉冲宽度调制占空比和第二峰电流来操作至少一个发光二极管。该第一峰电流和该第二峰电流是不同的。
根据本主题公开的其他方面，提供了方法，该方法包括：使用第一驱动器电路来操作至少一个发光二极管，该第一驱动器电路向至少一个发光二极管提供恒定电流；以及使用第二驱动器电路来操作至少一个发光二极管，该第二驱动器电路向至少一个发光二极管提供调制电流。
上述的各种功能可在数字电子电路、计算机软件、固件或硬件中实现。该技术可使用一个或多个计算机程序产品实现。可编程处理器和计算机可包括在移动设备中或封装为移动设备。该过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器和一个或多个可编程逻辑电路执行。通用和专用计算设备以及存储设备可通过通信网络互连。
一些具体实施包括将计算机程序指令存储在机器可读或计算机可读介质(或者称为计算机可读存储介质、机器可读介质或机器可读存储介质)中的电子部件，诸如微处理器、存储装置以及存储器。此类计算机可读介质的一些示例包括RAM、ROM、只读光盘(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、只读数字通用光盘(例如，DVD-ROM、双层DVD-ROM)、各种可刻录/可重写DVD(例如，DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等)、闪存存储器(例如，SD卡、mini-SD卡、micro-SD卡等)、磁性和/或固态硬盘驱动器、超密度光盘、任何其他光学或磁性介质以及软盘。计算机可读介质可存储计算机程序，该计算机程序可由至少一个处理单元执行并且包括用于执行各种操作的指令集。计算机程序或者计算机代码的示例包括机器代码，诸如由编译器所产生的机器代码，以及包括可由计算机、电子部件或微处理器使用解译器来执行的更高级别代码的文件。
虽然上述论述主要涉及执行软件的微处理器或多核处理器，但一些具体实施由一个或多个集成电路诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)执行。在一些具体实施中，此类集成电路执行存储在电路自身上的指令。
如本说明书以及本专利申请的任何权利要求所使用的，术语“计算机”、“处理器”及“存储器”均是指电子或其他技术设备。这些术语排除人或者人的群组。出于本说明书的目的，术语“显示”或“正在显示”意指在电子设备上显示。如本说明书以及本专利申请的任何权利要求所使用的，术语“计算机可读介质”以及“计算机可读媒介”完全限于以可由计算机读取的形式存储信息的可触摸的有形物体。这些术语不包括任何无线信号、有线下载信号以及任何其他短暂信号。
为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的具体实施可以在本文所述的具有用于向用户显示信息的显示设备以及诸如用户可用来向计算机提供输入的键盘和指向设备的计算机上实现。其他种类的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，诸如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以任何形式接收来自用户的输入，包括声学、语音或触觉输入。
上文所述的特征和应用中的许多可被实施为被指定为在计算机可读存储介质(还称为计算机可读介质)上记录的指令集的软件过程。当这些指令由一个或多个处理单元(例如，一个或多个处理器、处理器的内核或者其他处理单元)执行时，这些指令使该一个或多个处理单元执行指令中指示的动作。计算机可读介质的示例包括但不限于CD-ROM、闪存驱动器、RAM芯片、硬盘驱动器、EPROM等。计算机可读介质不包括无线地或通过有线连接传送的载波和电信号。
在本说明书中，术语“软件”意在包括驻留在只读存储器中的固件或者存储在磁性存储装置中的应用，这些固件或应用可被读取到存储器中以用于由处理器进行处理。同样，在一些具体实施中，在保留本主题公开的不同的软件方面时，本主题公开的多个软件方面可被实现为更大程序的子部分。在一些具体实施中，还可将多个软件方面实现为独立程序。最后，共同实现本文所述的软件方面的单独程序的任何组合均在本主题公开的范围内。在一些具体实施中，当被安装以在一个或多个电子系统上运行时，软件程序定义执行和施行软件程序的操作的一个或多个特定机器具体实施。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言、声明或过程语言，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立的程序或者作为适于在计算环境中使用的模块、部件、子例程、对象或其他单元。计算机程序可以但不必与文件系统中的文件对应。程序可存储在保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、在专用于论述中的该程序的单个文件中或在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可被部署为在一个计算机上或位于同一站点或分布于多个站点并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
应当理解，本发明所公开的过程中的框的特定顺序或分级结构为示例性方法的例示。基于设计优选要求，应当理解，过程中的框的特定顺序或者分级结构可被重新布置或者所有示出的框都被执行。这些框中的一些框可被同时执行。例如，在某些情况中，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方案中各个系统部件的划分不应被理解为在所有实施方式中都要求此类划分，并且应当理解，所述程序部件和系统可一般性地一起整合在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。
先前的描述被提供以使得本领域的技术人员能够实践本文所述的各个方面。这些方面的各种修改对本领域的技术人员而言是显而易见的，并且本文所限定的通用原则可应用于其他方面。因此，本权利要求书并非旨在受限于本文所示的方面，而是旨在使得全部范围与语言权利要求书一致，其中对奇异值中的元素的引用并非旨在意味着“一个和仅一个”，而是指“一个或多个”，除非被具体指出。除非另外特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。男性的代名词(例如，他的)包括女性和中性(例如，她的和它的)，并且反之亦然。标题和子标题(如果有的话)仅为了方便起见而使用并且不限制本主题公开。
谓词字词“被配置为”、“可操作以”以及“被编程以”并不意味着对某一主题进行任何特定的有形或无形的修改而是旨在可互换使用。例如，部件或被配置为监视和控制操作的处理器也可能意味着处理器被编程以监视和控制操作或者处理器可操作为监视和控制操作。同样，被配置为执行代码的处理器可解释为被编程以执行代码或可操作以执行代码的处理器。
短语诸如“方面”不意味此方面对本主题技术是必需的或者此方面应用于本主题技术的所有配置。与一个方面相关的公开可应用于所有配置，或者一个或多个配置。短语诸如方面可指一个或多个方面，反之亦然。短语诸如“配置”不意味此配置是本主题技术必需的或者此配置应用于本主题技术的所有配置。与配置相关的公开可应用于所有配置或者一个或多个配置。短语诸如配置可指一个或多个配置并且反之亦然。
字词“示例”在本文用于意指“用作示例或者例示”。本文作为“示例”所述的任何方面或者设计不一定被理解为比其他方面或者设计优先或者有利。
本领域的普通技术人员已知或稍后悉知的贯穿本公开描述的各个方面的元素的所有结构和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且旨在被权利要求书所涵盖。此外，本文所公开的任何内容并非旨在提供给公众，而与该公开是否明确地被陈述在权利要求中无关。根据35U.S.C.§112第六段的规定，不需要解释任何权利要求元素，除非使用短语“方法用以”明确陈述了该元素，或者就方法权利要求而言，使用短语“步骤用以”陈述了该元素。此外，术语“包括”、“具有”等在一定程度上用于说明书或权利要求中，这样的术语旨在以类似于术语“包括”当用作过渡字词用于权利要求中时“包括”被解释的方式包含在内。

Claims (23)

1.一种具有带有背光源的显示器的电子设备，所述背光源包括：
发光二极管；和
背光驱动器，所述背光驱动器具有：
第一驱动器级，所述第一驱动器级耦接到所述发光二极管并具有：
脉冲宽度调制控制器；和
第一线性电流控制器，其中所述第一线性电流控制器包括：
第一电流控制晶体管，所述第一电流控制晶体管具有耦接到所述发光二极管的第一源极/漏极端子、经由电阻器耦接到接地电压的第二源极/漏极端子、以及栅极端子；和
第一数模转换器，所述第一数模转换器具有耦接到所述第一电流控制晶体管的所述栅极端子的输出端子；
其中所述第一数模转换器的所述输出端子经由开关耦接到所述第一电流控制晶体管的所述栅极端子；和
第二驱动器级，所述第二驱动器级耦接到所述发光二极管并具有第二线性电流控制器。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述脉冲宽度调制控制器被配置为操作所述开关以提供对通过所述发光二极管和所述第一电流控制晶体管的电流的脉冲宽度调制控制。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述第二线性电流控制器包括：第二电流控制晶体管，所述第二电流控制晶体管具有耦接到所述发光二极管的第一源极/漏极端子、经由附加的电阻器耦接到所述接地电压的第二源极/漏极端子、以及栅极端子；和
第二数模转换器，所述第二数模转换器具有耦接到所述第二电流控制晶体管的所述栅极端子的输出端子。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述第一线性电流控制器还包括耦接在所述开关与所述第一电流控制晶体管的所述栅极端子之间的放大器。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述第二线性电流控制器还包括耦接在所述第二数模转换器与所述第二电流控制晶体管的所述栅极端子之间的附加的放大器。
6.根据权利要求3所述的电子设备，还包括第一电流数模转换器，所述第一电流数模转换器耦接到所述第一数模转换器。
7.根据权利要求6所述的电子设备，还包括第二电流数模转换器，所述第二电流数模转换器耦接到所述第二数模转换器。
8.一种具有显示器的电子设备，所述显示器包括：
背光单元，所述背光单元包括：
发光二极管；
直流电流控制电路，其中所述直流电流控制电路包括：
电流控制晶体管，所述电流控制晶体管串联地耦接在所述发光二极管与接地电压之间；和
数模转换器，所述数模转换器耦接到所述电流控制晶体管的栅极端子；和
脉冲宽度调制电流控制电路，所述脉冲宽度调制电流控制电路用于调制由所述直流电流控制电路提供的通过所述发光二极管的第一峰电流以及调制由所述直流电流控制电路提供的通过所述发光二极管的第二峰电流，其中所述第一峰电流大于所述第二峰电流，并且其中与所述第一峰电流相关联的第一脉冲宽度调制占空比不同于与所述第二峰电流相关联的第二脉冲宽度调制占空比。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述脉冲宽度调制电流控制电路包括耦接在所述发光二极管与所述电流控制晶体管之间的开关，所述开关能够基于来自脉冲宽度调制控制器的脉冲宽度调制信号来操作。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述数模转换器能够操作以使用所述电流控制晶体管来提供所述第一峰电流和所述第二峰电流，并且其中在一些操作模式下，所述第二峰电流未被所述脉冲宽度调制电流控制电路调制。
11.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述数模转换器能够操作以使用所述电流控制晶体管来提供所述第一峰电流，并且其中所述直流电流控制电路还包括能够操作以使用附加的电流控制晶体管提供所述第二峰电流峰的附加的数模转换器。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述脉冲宽度调制电流控制电路还包括耦接在所述发光二极管与所述附加的电流控制晶体管之间的附加的开关。
13.一种操作电子设备的方法，包括：
使用第一脉冲宽度调制占空比和第一峰电流来操作至少一个发光二极管；以及
使用第二脉冲宽度调制占空比和第二峰电流来操作所述至少一个发光二极管，其中所述第一峰电流和所述第二峰电流是不同的，并且其中所述第一脉冲宽度调制占空比与所述第二脉冲宽度调制占空比是不同的，
其中使用所述第一脉冲宽度调制占空比和所述第一峰电流来操作至少一个发光二极管包括使用数模转换器提供所述第一峰电流并用脉冲宽度调制控制器提供所述第一脉冲宽度调制占空比。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一峰电流大于所述第二峰电流。
15.根据权利要求13所述的方法，其中使用所述第二脉冲宽度调制占空比和所述第二峰电流来操作至少一个发光二极管包括使用所述数模转换器提供所述第二峰电流并用所述脉冲宽度调制控制器提供所述第二脉冲宽度调制占空比。
16.根据权利要求13所述的方法，其中使用所述第二脉冲宽度调制占空比和所述第二峰电流来操作至少一个发光二极管包括使用附加的数模转换器提供所述第二峰电流并用附加的脉冲宽度调制控制器提供所述第二脉冲宽度调制占空比。
17.一种操作电子设备的方法，包括：
使用第一驱动器电路来操作至少一个发光二极管，所述第一驱动器电路向所述至少一个发光二极管提供恒定电流；以及
使用第二驱动器电路来操作所述至少一个发光二极管，所述第二驱动器电路向所述至少一个发光二极管提供调制电流，
其中所述第一驱动器电路包括耦接到所述至少一个发光二极管的第一电流控制晶体管的第一数模转换器，
其中所述第二驱动器电路包括耦接到所述至少一个发光二极管的第二电流控制晶体管的第二数模转换器，并且
其中所述第一数模转换器是N位数模转换器，其中所述第二数模转换器是M位数模转换器，并且其中N大于M。
18.根据权利要求17所述的方法，其中使用向所述至少一个发光二极管提供所述调制电流的所述第二驱动器电路来操作所述至少一个发光二极管包括使用耦接在所述第二数模转换器与所述第二电流控制晶体管之间的开关来调制来自所述第二数模转换器的电流。
19.一种具有带有背光源的显示器的电子设备，所述背光源包括：
发光二极管；和
背光驱动器，所述背光驱动器具有：
第一驱动器级，所述第一驱动器级耦接到所述发光二极管并具有：
脉冲宽度调制控制器，所述脉冲宽度调制控制器用于提供对通过所述发光二极管的第一电流的脉冲宽度调制控制；和
第一线性电流控制器；和
第二驱动器级，所述第二驱动器级耦接到所述发光二极管并具有第二线性电流控制器，所述第二线性电流控制器用于提供通过所述发光二极管的第二电流；
其中，所述第一电流与第一峰电流以及第一脉冲宽度调制占空比相关联，并且所述第二电流与不同的第二峰电流以及不同的第二脉冲宽度调制占空比相关联。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中所述第一线性电流控制器包括：
第一电流控制晶体管，所述第一电流控制晶体管耦接到所述发光二极管；和
第一数模转换器，所述第一数模转换器具有经由开关耦接到所述第一电流控制晶体管的栅极端子的输出端子。
21.根据权利要求20所述的电子设备，其中所述脉冲宽度调制控制器被配置为操作所述开关以提供对通过所述发光二极管和所述第一电流控制晶体管的第一电流的脉冲宽度调制控制。
22.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述第二线性电流控制器包括：
第二电流控制晶体管，所述第二电流控制晶体管具有耦接到所述发光二极管的第一源极/漏极端子、经由附加的电阻器耦接到接地电压的第二源极/漏极端子、以及栅极端子；和
第二数模转换器，所述第二数模转换器具有耦接到所述第二电流控制晶体管的所述栅极端子的输出端子，其中所述第一线性电流控制器还包括耦接在所述开关和所述第一电流控制晶体管的所述栅极端子之间以提供对通过所述第一电流控制晶体管的第一电流的反馈控制的运算放大器，其中所述第二线性电流控制器还包括耦接在所述第二数模转换器和所述第二电流控制晶体管的栅极端子之间的附加运算放大器，其中所述运算放大器的第一输入端子接收所述第一数模转换器的输出，并且所述运算放大器的第二输入端子接收残差电压用于与来自所述第一数模转换器的输入电压进行比较，其中所述脉冲宽度调制控制器在低于转变点的较低电流处执行脉冲宽度调制控制，并且在高于所述转变点的较高电流处提供所述第二驱动器级的线性电流控制，其中脉冲宽度调制控制和线性控制之间的所述转变点是可修整且可缩放的。
23.根据权利要求22所述的电子设备，还包括：
第一电流数模转换器，所述第一电流数模转换器耦接到所述第一数模转换器；和
第二电流数模转换器，所述第二电流数模转换器耦接到所述第二数模转换器。
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