CN112017601B

CN112017601B - 电子设备和控制电路

Info

Publication number: CN112017601B
Application number: CN202010463972.XA
Authority: CN
Inventors: V·卡莱尔; J·E·布朗; V·V·伊耶尔; B·罗滕伯格
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2023-09-15
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: CN112017601A

Abstract

本公开涉及显示器背光自适应脉冲宽度调制和模脉冲宽度调制。本主题技术的各方面涉及一种具有显示器的电子设备。显示器包括发光二极管阵列。阵列包括发光二极管的多个子阵列。至少一个驱动器电路耦接到发光二极管阵列。至少一个驱动器电路被配置为生成自适应脉冲宽度调制(PWM)信号以控制发光二极管的多个子阵列中的至少一个子阵列。自适应PWM信号被设计成一组中的每个脉冲具有脉冲宽度W，每个脉冲宽度减小直到达到阈值脉冲宽度，并且一个脉冲被从该组脉冲中移除。

Description

电子设备和控制电路

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具有带局部调光的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、机顶盒和其他电子装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生成离开背光源的光。液晶显示器像素能够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。

发明内容

根据主题公开的各个方面，提供了一种具有显示器的电子设备。显示器包括发光二极管阵列。阵列包括发光二极管的多个子阵列。至少一个驱动器电路耦接到发光二极管阵列。至少一个驱动器电路被配置为生成自适应脉冲宽度调制(PWM)信号以控制发光二极管的多个子阵列中的至少一个子阵列。自适应PWM信号被设计成一组中的每个脉冲具有脉冲宽度W，每个脉冲宽度减小直到达到阈值脉冲宽度，并且一个脉冲被从该组脉冲中移除。

根据本主题公开的其他方面，一种控制电路包括具有可控亮度水平的发光二极管(LED)阵列和用于驱动发光二极管(LED)阵列的显示驱动器电路。显示驱动器电路被配置为针对低于阈值亮度水平的较低亮度水平生成PWM信号，该PWM信号包括第一模PWM信号或第二模PWM信号中的至少一者，该第一模PWM信号修改脉冲串的每行一个脉冲的脉冲宽度，该第二模PWM信号基于背光更新的连续自刷新周期将背光更新的脉冲划分成组以用于控制LED阵列的亮度。

根据本主题公开的其他方面，一种电子设备包括发光二极管(LED)阵列和处理电路，该处理电路执行指令以接收脉冲宽度调制(PWM)代码，并且修改代码以生成具有PWM偏移功能的经修改的PWM代码。驱动器电路耦接到LED阵列。驱动器电路被配置为基于经修改的PWM代码生成PWM信号，以利用PWM偏移功能控制发光二极管阵列。

根据本主题公开的其他方面，一种电子设备包括发光二极管(LED)阵列和处理电路，该处理电路执行指令以接收脉冲宽度调制(PWM)代码，并且修改代码以生成具有PWM偏置功能的经修改的PWM代码。驱动器电路耦接到LED阵列。驱动器电路被配置为基于经修改的PWM代码生成PWM信号，以利用PWM偏置功能控制发光二极管阵列。

根据本主题公开的其他方面，一种电子设备包括发光二极管(LED)阵列和处理电路，该处理电路执行算法来确定LED阵列的期望亮度水平，确定期望亮度水平是否大于阈值亮度水平，并且基于期望亮度水平是否大于阈值亮度水平使得生成脉冲宽度调制(PWM)信号或脉冲振幅调制(PAM)信号。

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2A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2B是示出了可用于在显示器110的像素阵列200上为设备100的用户显示图像的例示性电路的设备100的示意图。

图3示出了包括可以在背光单元或其他LED照明设备中实现的控制电路300的示例性显示电路的示意图。

图4示出了矩阵驱动器306的示例性电路的示意性表示。

图5示出了根据一个实施方案的自适应PWM信号。

图6示出了根据一个实施方案的模PWM的示例性方法。

根据一个实施方案，在图7A和图7B中示出了模PWM的脉冲的示例。

图8A示出了在一个示例中的自适应PWM脉冲和模PWM脉冲的阈值对比度％。

图8B示出了在一个示例中的自适应PWM脉冲和模PWM脉冲的线性度。

图8C示出了多个校准点(例如，0.4尼特、1.5尼特、40尼特)，以基于0.4尼特和1.5尼特下的附加零来改善50us脉冲和5us脉冲的线性度。

图8D示出了随机化脉冲位置如何通过散布噪声来减轻声学噪声问题并使得在向LED提供电力的电源转换器输出上减少纹波。

图9示出了根据一个实施方案的针对模PWM 900的脉冲条件。

图10示出了根据另一个实施方案的针对模PWM的脉冲条件。

图11A和图11B的示意图1100和1150示出了散布脉冲的两种方法。

图12示出了根据另一个实施方案的针对增强模PWM的脉冲条件和划分的时序图。

图13A示出了具有未校正延迟的输出亮度与编程亮度的示意图1300，其中由于较长上升时间/下降时间而具有死区。

图13B示出了具有延迟效应的阈值对比度示意图1310。

图13C示出了具有延迟效应的线性度示意图1320。

图13D示出了具有校正延迟的输出亮度与编程亮度的示意图1350，其中没有由于PWM偏移而导致的死区。

图13E示出了阈值对比度示意图1360，其中阈值对比度具有针对12.5ns、250ns和450ns上升信号/下降信号的校正延迟。

图13F示出了线性度示意图1370，该线性度示意图具有针对12.5ns、250ns和450ns的上升信号/下降信号的校正延迟，并且这些信号由于PWM偏移而在电气规范内。

图14A示出了输入PWM代码1410如何被改变为包括PWM偏移的阴影位的有效输出PWM代码1420。

在一个示例中，将固定的5位宽度添加到所有脉冲，如图14B所示。

图15A示出了针对较短上升时间/下降时间的未校正偏置亮度误差与编程亮度的示意图1500。

图15B示出了根据一个实施方案的针对较短上升时间/下降时间的校正偏置亮度误差与编程亮度的示意图1510。

图15C示出了阈值对比度示意图1520，其中阈值对比度由于利用偏置位的校正延迟和校正偏置而在电气规范内。

图15D示出了根据一个实施方案的对于较短的上升时间/下降时间具有校正延迟和校正偏置的线性度与亮度。

图15E示出根据一个实施方案的用于将偏置位添加到数据缓冲器的PWM偏置电路的框图。

图16A示出了具有短上升时间/下降时间的脉冲宽度的示意图1600的线性度与原始pwm代码。

图16B示出了根据一个实施方案的示意图1610的平均电流与编程的M-PWM代码，该示意图1610具有跳过代码(例如，代码22)以跳过死区的偏移设置1612。

图16C示出了CDNL与M-PWM代码。

图16D示出了线性度与具有偏移设置的M-PWM代码。

在另一个实施方案中，图17A示出了根据一个实施方案的不具有偏置调节的示意图1700的线性度与编程的M-PWM代码。

图17B示出了根据一个实施方案的具有偏置调节的示意图1750的线性度与编程的M-PWM代码。

图18示出了根据一个实施方案的电子设备的亮度与I_LED电流示意图1800。

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。

在一个实施方案中，公开了用于自适应脉冲宽度调制(PWM)和模脉冲宽度调制(PWM)的系统和方法。这些自适应PWM和模PWM实现更快的PWM频率，并且容易适应由LED物理学确定的小脉冲宽度要求。自适应PWM和模PWM增大了具有相同PWM位深度的可用PWM动态范围，显著改善了PWM模式下背光驱动器的相对和绝对准确度/线性度性能，为稳定误差提供了自然x点校准，而不需要模PWM的实际校准(x是每个背光更新的脉冲数)，通过使用散布噪声并使得在电源转换器输出上减少纹波的随机化脉冲位置来减轻声学噪声问题，并且在非常低的亮度水平(例如，0.1尼特)下满足Barten对比度阈值，对于标准PWM和脉冲密度调制这是不可能的。

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)的其他电子装备。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。控制液晶的取向则控制背光源的偏振。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。

在显示器中，耦接至显示器像素阵列和背光单元的控制电路从电子设备的系统控制电路接收供显示的数据，并且基于供显示的数据，生成并提供用于显示器像素阵列和背光单元的LED的控制信号。

在一些情形中，背光单元为显示器像素生成恒定量的光，并且穿过每个像素的光的量仅由液晶显示器像素的操作来控制。在其他情形中，基于要在显示器上显示的内容，动态地控制由背光源生成的光的量。在具有动态背光控制的一些设备中，单独控制单个背光LED或背光LED组以允许显示器局部变暗或变亮，以增强由LCD像素生成的对比度。用于LED(例如，用于背光LED)的控制电路可包括多个矩阵驱动器，每个矩阵驱动器用于控制LED阵列的子阵列，并且每个矩阵驱动器与来自公共控制器的同步信号同步。用于LED的控制电路可包括用于每个LED的单独旁路开关，以允许在各个LED的水平上进行局部调光。

在本发明所公开的这些配置中提供背光LED的局部调光(例如，使用各自专用于LED子阵列的多个驱动器电路和/或使用利用旁路开关的单独LED调光)允许背光电路在要显示的图像内逐个区地调节亮度。例如，背光区可仅在明亮的图像区域中被照亮，并且背光区可在图像的黑暗或黑色区域中被调暗或关闭。以这种方式局部调光有助于促进图像的高动态范围(HDR)显示以及颜色、对比度、运动锐度和灰度级的改善。

在一些具体实施中，由于显示背光单元可包括大量的LED(例如，数十、数百、数千或数百万LED的阵列)，对LED背光源和/或其他LED阵列的热管理可能具有挑战性。本文所公开的LED驱动架构(其中LED组和/或各个LED被独立地控制)可有助于通过散热来降低热应力和/或能量损失。本发明还公开了降低或最小化背光源的净空电压的控制系统和方法，这也可提高系统效率。

图1示出了具有显示器的例示性电子设备。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包括显示器诸如安装在外壳106的正面上的显示器110。显示器110可包括在显示器的活动区域中具有活动显示器像素的显示面板，以及用于在非活动部分中操作活动显示器像素的控制电路。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包括由以下各项形成的显示像素：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。本文中有时描述使用液晶显示器(LCD)部件和背光源(诸如为LCD像素提供背光的二维LED阵列)来形成显示器110的布置作为示例。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像素技术来形成显示器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、电视或其他电子装备。

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。

在一些具体实施中，电子设备100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2A是显示器110的示意图，其中显示器设置有液晶显示单元294和背光单元292。如图2A所示，背光单元292生成背光298并在液晶显示单元294的方向上发射背光298。液晶显示单元294选择性地允许背光298中的一部分或全部穿过其中的液晶显示器像素，以生成用户可见的显示光210。背光单元292包括一个或多个分段296。

在一些具体实施中，分段296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292的侧光式构型中)。在其他具体实施中，分段296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296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296以使背光298局部变暗。

虽然背光单元292被示出为利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292可在背光键盘中实现，或用于照亮闪光设备或以其他方式为电子设备提供照明。

图2B是示出了可用于在显示器110的像素阵列200上为设备100的用户显示图像的例示性电路的设备100的示意图。如图2B所示，显示器110可包括列驱动器电路，诸如将数据信号(模拟电压)驱动到阵列200的数据线D上的一个或多个列驱动器集成电路(CDIC)202。显示器110还可包括栅极驱动器电路，诸如将栅极线信号驱动到阵列200的栅极线G上的一个或多个栅极驱动器204(例如，栅极驱动器集成电路或GDIC)。

使用数据线D和栅极线G，显示器像素206可被操作以在显示器110上为用户显示图像。在一些具体实施中，一个或多个CDIC 202可被安装在具有显示器像素206的显示器基板上，或者通过柔性印刷电路或其他连接层附接到该显示器基板。在一些具体实施中，栅极驱动器电路204可使用薄膜晶体管电路在显示器基板(诸如玻璃显示器基板或塑料显示器基板)上实现，或者可使用安装在显示器基板上或通过柔性印刷电路或其他连接层附接至显示器基板的集成电路来实现。例如，栅极驱动器电路204可包括直接形成在显示面板基板上的多个栅极驱动器集成电路(例如，每个栅极驱动器集成电路被配置为沿一个或多个对应行的显示器像素206的信号栅极线G中的一个或多个对应的信号栅极线提供一个或多个栅极信号)。

设备100可包括系统电路208。系统电路208可以包括一个或多个不同类型的存储装置诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)、磁性或光学存储装置、永久或可移动存储装置和/或被配置为存储用于处理系统电路208中的处理电路的静态数据、动态数据和/或计算机可读指令的其他非暂态存储介质。系统电路208中的处理电路可用于控制设备100的操作。系统电路208中的处理电路209在本文中有时可称为设备100的系统电路或片上系统(SOC)。

处理电路209可基于例如执行指令序列或代码的处理器诸如微处理器和其他适合的集成电路、多核处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。在一种适当的布置中，系统电路208可用于运行针对设备100的软件，诸如互联网浏览应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能、用于捕获和处理图像的软件、增强现实(AR)应用程序、虚拟现实(VR)应用程序、三维(3D)视频应用程序等。

在设备100的操作期间，系统电路208可生成和接收将在显示器110上显示的数据。该显示数据可利用处理电路209被处理、缩放、修改和/或提供到显示器控制电路，诸如图形处理单元(GPU)212。例如，可将显示帧，包括显示器像素值(例如，每个显示器像素值对应于灰度)用于使用像素206显示(例如，彩色子像素诸如红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素)，从系统电路208提供至GPU 212。GPU 212可处理显示帧并向定时控制器集成电路211提供经处理的显示帧。

定时控制器211向CDIC 202提供数字显示数据(例如，各自对应于灰度以用于显示的数字像素值)。使用列驱动器电路202内的数模转换器电路、偏置电路、内部伽马电压电路、电平移位器电路、移位寄存器电路等，该列驱动器电路202在沿阵列200的显示器像素206的列延伸的数据线D上提供对应的模拟输出信号。显示面板上的诸如一个或多个栅极驱动器集成电路(GDIC)的栅极驱动器204可从定时控制器211接收定时信号和/或其他控制信号。

图形处理单元212和定时控制器211在本文中有时可统称为显示器控制电路214。显示器控制电路214可用于控制显示器110的操作。在本文中显示器控制电路214有时可被称为显示驱动器、显示器控制器、显示驱动器集成电路(IC)或驱动器IC。图形处理单元212和定时控制器211可形成在公共封装(例如，SOC封装)中，或者可单独实现(例如，作为独立的集成电路)。在一些具体实施中，定时控制器211可单独地实现为显示驱动器、显示控制器、显示驱动器集成电路(IC)，或从图形处理单元212接收经处理的显示数据的驱动器IC。因此，在一些具体实施中，图形处理单元212可以被认为是系统电路的一部分(例如，与系统电路208一起)，该图形处理单元将显示数据提供给显示器控制电路(例如，实现为定时控制器211、栅极驱动器204和/或CDIC 202)。虽然在图2B中示出了每个像素206的单个栅极线G和单个数据线D，但这仅是例示性的并且在各种具体实施中一个或多个附加的行向和/或列向控制线可耦接至每个像素206。

图3示出了包括可以在背光单元或其他LED照明设备中实现的控制电路300的示例性显示电路的示意图。在图3的示例中，控制电路300包括LED 304的多个子阵列302，该多个子阵列组合形成LED二维阵列。每个子阵列302可包括一个或多个LED串，每个LED串包括串联的多个LED304。子阵列302可各自包括并联耦接在公共供电电压源与该串的电流控制器之间的多个LED串。

每个子阵列302包括操作该阵列中的LED 304的专用矩阵驱动器电路306(为方便起见有时简称为驱动器电路)。每个矩阵驱动器电路306操作其相关联的阵列302的LED 304以提供整个阵列的局部调光或该阵列中各个LED串的局部调光。每个矩阵驱动器电路306提供LED 304的局部调光，这可增强由LCD单元294控制的显示内容的相对亮度和暗度。因此，矩阵驱动器电路306可至少部分地基于使用LCD单元294显示的内容来操作其相关联的阵列304的LED。

为了至少部分地基于使用LCD单元294显示的内容来操作相关联的阵列304的LED，每个矩阵驱动器电路306从公共控制器301接收一个或多个控制信号。如图3的示例所示，每个矩阵驱动器306从控制器301接收相同的垂直同步(VSYNC)、行同步(LSYNC)、串行时钟(SCLK)和从选择(-SS)信号。VSYNC、LSYNC、SCLK和/或-SS信号可为用于操作LCD单元294的LCD像素的信号，如本领域的技术人员将理解的。例如，VSYNC信号可由控制器301提供以指示要使用LCD单元的LCD像素显示的每个显示刷新或每个显示帧。LSYNC信号可由控制器301提供以发信号通知每个像素行的操作的开始。

控制器301可用于向背光单元292和LCD单元294两者提供控制信号诸如VSYNC和LSYNC信号和/或其他控制信号，或者控制器301可为从与LCD单元294相关联的另一显示控制器接收VSYNC、LSYNC和/或其他控制信号的专用背光控制单元。

每个矩阵驱动器306可基于共同接收的VSYNC信号来更新其相关联的阵列302(例如，整个阵列或阵列的子集)的亮度(例如，可在接收到VSYNC信号的上升沿时更新亮度)。在一些具体实施中，每个矩阵驱动器306可以包括可编程延迟，以基于公共VSYNC信号的上升沿来设定各种LED阵列更新的相对定时。

矩阵驱动器306中的第一个(图3中标记的LED矩阵驱动器#L1R1)还从公共控制器301接收使能信号(EN)和主出从入信号(MOSI)。LED矩阵驱动器#L1R1向下一个矩阵驱动器306(图3中标记的LED矩阵驱动器#L1R2)提供主入从出信号(MISO)，依此类推，直到最后一个矩阵驱动器306(图3中标记的LED矩阵驱动器#LMRN)。LED矩阵驱动器#LMRN将MISO信号提供回控制器301。

在一些具体实施中，每个矩阵驱动器306可以是具有内部时钟的集成电路。然而，由于制造集成电路时的工艺变化，各自具有其自身时钟的矩阵驱动器306的阵列可能存在问题，因为各种LED阵列302的操作可能不同步多达例如10％。为了确保各种阵列302的LED304的局部调光与待显示的相关联的内容同步，使用公共(例如，主)时钟信号SCLK来操作矩阵驱动器306，其中使用公共LSYNC信号使各种矩阵驱动器同步。

图4示出了矩阵驱动器306的示例性电路的示意性表示。在图4的示例中，每个矩阵驱动器306包括可编程锁相环(PLL)400。每个PLL 400沿路径404从图3的公共控制器301接收公共LSYNC信号，并生成提供给复用器402的同步输出信号。每个复用器402还从公共控制器301沿路径406接收时钟信号(图4中标记的像素时钟和图3中标记的SCLK)。

基于选择信号“Select”，每个复用器402为其相关联的矩阵驱动器306生成驱动器时钟信号，该驱动器时钟信号从LSYNC同步PLL信号和/或时钟信号适应。所选择的驱动器时钟信号被提供给脉冲宽度调制(PWM)发生器408，该PWM发生器基于所提供的驱动器时钟信号生成PWM信号，以用于控制与该矩阵驱动器306相关联的阵列302中的LED(例如，在一个或多个串中)的亮度。

来自每个矩阵驱动器306的PWM发生器408的PWM信号被提供给该矩阵驱动器306的LED控制电路410，以用于控制与该矩阵驱动器306相关联的阵列302的LED 304的亮度。每个矩阵驱动器306的LED控制电路410可包括例如DC/DC转换器或开关转换器(例如，实现为降压转换器、升压转换器或逆变器)，用于向相关联的阵列302中的每个LED串的第一端部提供供电电压。由LED控制电路410生成的供电电压基于由相关联的LED PWM发生器408提供的PWM信号。

每个矩阵驱动器306的LED控制电路410还可包括附加电路诸如电流驱动器电路，用于控制每个LED串的第二端部处的电流，可包括净空电压控制电路和/或可包括个体LED切换电路(例如，在串中的每个LED设置有旁路开关的具体实施中，如下文进一步详细描述的)。

每个矩阵驱动器306还可包括净空电压控制电路，该净空电压控制电路提供对LED阵列302的反馈控制，以通过减小或最小化每个LED串的端部处的残余电压来帮助减少能量损失。

对于高PWM频率(例如，fpwm>200kHz、fpwm>100kHz)，由于脉冲太短(例如，<100ns)，导致更多失真或可能导致LED不发光，因此不能使用全PWM动态范围。在不超过Barten对比度阈值的情况下，不能使用脉冲密度调制(针对每个步长移除一个脉冲)。自适应PWM可用于高PWM频率的较小步长大小(针对每个步长移除一个脉冲并略微增加其他脉冲的脉冲宽度)以改善PWM动态范围。

对于低亮度水平，自适应PWM智能地将标准PWM与脉冲密度调制(PDM)组合而不降低性能。自适应PWM在每个步长处改变所有脉冲的脉冲宽度。一旦达到可点亮LED的最小脉冲宽度，自适应PWM就丢弃一个脉冲，同时增大所有其他脉冲的脉冲宽度，以补偿因移除一个脉冲导致的能量减少。

图5示出了根据一个实施方案的自适应PWM信号。自适应PWM信号被设计成信号501的每个脉冲502-508具有脉冲宽度W并且脉冲宽度减小，直到达到信号510的阈值脉冲宽度Wt(例如，最小容许脉冲宽度)，然后从脉冲511-517中移除一个脉冲。任选地，如果非线性度保持不变或不基于每个剩余脉冲增加差量宽度而恶化，其他剩余脉冲中的每个脉冲的脉冲宽度增加差量宽度，以补偿因移除一个脉冲导致的能量减少。自适应PWM信号520是可选的，并且可针对非线性度保持不变或不会由于增加差量宽度而变差的情况而生成。

PWM信号510包括脉冲511-517，每个脉冲具有宽度Wt和相同的振幅。可选的自适应PWM信号520包括脉冲522-527，每个脉冲具有宽度Wt+ΔW和周期550。PWM信号510的脉冲具有与自适应PWM信号520的脉冲相同或略少的能量，该自适应PWM信号520具有的脉冲少1个但每个脉冲具有更宽的宽度Wt+ΔW。自适应PWM信号520可由于具有比PWM信号510更少的脉冲而针对高PWM频率操作，而不会由于更窄的脉冲而降低性能。

在另一个实施方案中，移除1个脉冲并略微增加所有剩余脉冲的脉冲振幅的自适应脉冲振幅调制对于改善动态范围将是有益的。

在另一个实施方案中，模PWM算法将为1个脉冲(例如，用于显示帧更新的84个脉冲中的1个脉冲)生成更宽的脉冲宽度，并且使其他脉冲保持相同以减小失真。

积分辐射电流生成亮度。LED亮度的稳定误差与时间成反比(例如，像素稳定与log(时间)成正比)。因此，希望保持尽可能长的脉冲宽度。模PWM信号可类似于图5的信号510，不同的是将修改1个脉冲宽度以便保持尽可能长的脉冲宽度。在一个示例中，对于显示帧的更新，利用84个脉冲，其中1个脉冲具有基于图6的模PWM的经修改的宽度。

出于解释的目的，图6的模PWM的示例性方法的框在本文中被描述为顺序地或线性地发生。然而，图6的示例性方法的多个框可以并行地发生。此外，图6的示例性方法的框不必按所示的顺序执行并且/或者图6的示例性方法的框中的一个或多个不必执行。背光单元、显示电路、控制电路、矩阵驱动器、PWM发生器、处理电路(例如，执行算法的指令的处理器)可执行图6的一个或多个操作。该电路可包括硬件(电路、专用逻辑部件等)、软件(诸如在通用计算机系统或专用机器或设备上运行的软件)或两者的组合。

模PWM针对每一步长、行或脉冲串的每一条线改变一个脉冲的脉冲宽度。一旦经修改的脉冲的宽度达到最小允许的脉冲宽度，模PWM就丢弃该脉冲并将能量添加到另一个脉冲。在所描绘的示例流程图中，在操作602处，该方法基于背光单元的LED阵列的期望LED亮度来设定最小脉冲宽度(例如，100-200纳秒(ns)的最小脉冲宽度)。

在操作604处，该方法为每行计算整数个最大脉冲以用于点亮LED阵列。在操作606处，该方法计算每行的脉冲的分数脉冲宽度。分数脉冲宽度可具有比用于点亮LED的最小能量水平更少的能量。在操作608处，该方法确定分数脉冲宽度是否小于用于点亮LED的最小脉冲宽度。如果是，则在操作610处，该方法减少一行的脉冲总数。在操作612处，该方法可任选地重新计算一行的分数脉冲宽度。

如果在操作608处分数脉冲宽度等于或大于最小脉冲宽度，则在操作620处不需要脉冲的递减。

根据一个实施方案，在图7A和图7B中示出了模PWM的脉冲的示例。图7A示出了用于具有4位PWM的4个脉冲710、711、712和713的PWM代码与时间。浅阴影区域表示全脉冲宽度，而深阴影区域表示部分或分数脉冲宽度。在该示例中，四个脉冲中的一个脉冲对于每一行或每一条线具有分数脉冲宽度。标记为转移的电荷720的条指示转移到LED以点亮LED的电荷量。

图7B示出了用于具有随机化脉冲位置的4个脉冲730、731、732和733的PWM代码与时间的关系。浅阴影区域表示全脉冲宽度，而深阴影区域表示部分或分数脉冲宽度。在该示例中，四个脉冲中的一个脉冲对于每一行或每一条线具有分数脉冲宽度。标记为转移的电荷780的条指示转移到LED以点亮LED的电荷量。转移的电荷780与转移的电荷720相同。分数脉冲宽度已在图7B中随机化，而不是在图7A的全脉冲宽度之后发生。随机化脉冲位置通过散布噪声来减轻声学噪声问题，并且使得在PWM发生器的电源转换器输出上减少纹波，如图8D所示。在一个示例中，有序脉冲超过电源转换器输出的50mV规格，而随机化脉冲安全地在50mV规格内。

自适应PWM和模PWM有利于减小亮度稳定误差。在一个示例中，电气规范是针对阈值对比度％设计的。自适应PWM的50微秒(us)脉冲宽度、11b PWM、3b抖动(A-PWM)和自适应PWM的5us脉冲宽度、8bPWM、6b抖动(A-PWM)均超过较低亮度值(例如，小于1尼特)的电气规范的阈值对比度％。然而，在一个示例中，用于模PWM的3us脉冲宽度、8b PWM、84PDM(M-PWM)以及用于模PWM的5us脉冲宽度、8bPWM、84PDM(M-PWM)具有在阈值对比度％的电气规范内的对比度％，如图8A所示。图8A还示出了在2000尼特下0.3％的Barten参考曲线。

在另一个示例中，电气规范被设计为具有线性度(INL％)参数。图8B示出了在一个示例中的自适应PWM脉冲和模PWM脉冲的线性度。自适应PWM的50微秒(us)脉冲宽度、11bPWM、3b抖动(A-PWM)和自适应PWM的5us脉冲宽度、8b PWM、6b抖动(A-PWM)均超过电气规范的线性度％。然而，用于模PWM的3us脉冲宽度、8b PWM和84PDM(M-PWM)以及5us脉冲宽度、8bPWM和84PDM(M-PWM)具有在电气规范内的线性度％。

在另一个示例中，可以添加校准点以将零添加到图8B的线性度曲线，该线性度曲线在40尼特下具有单点校准。图8C示出了多个校准点(例如，0.4尼特、1.5尼特、40尼特)，以基于0.4尼特和1.5尼特下的附加零改善自适应PWM的CAL 50us脉冲宽度、11b PWM、3b抖动(A-PWM)的线性度以及自适应PWM的CAL 5us脉冲宽度、8b PWM、6b抖动(A-PWM)的线性度。然而，用于模PWM的3us脉冲宽度、8b PWM和84PDM(M-PWM)以及用于模PWM的5us脉冲宽度、8bPWM和84PDM(M-PWM)表现为针对稳定误差的84点校准而无需实际执行任何校准。图8C示出了M-PWM如何具有导致自然84点校准的零。

模PWM可具有不同的变化以增大动态范围。第一示例可包括脉冲的第一振幅、第一脉冲宽度和第一频率(例如，20kHz)。第二示例可包括脉冲的第二减小振幅、第一脉冲宽度和第一频率(例如，20kHz)。第三示例可包括脉冲的第二减小振幅、第二减小脉冲宽度和第二频率(例如，大于20kHz)。第四示例可包括脉冲的第二减小振幅、第二减小脉冲宽度、第二频率(例如，大于20kHz)以及减少脉冲总数(例如，递减)。第五示例可包括脉冲的第二减小振幅、第二减小脉冲宽度、第二频率(例如，大于20kHz)和一个脉冲的第三减小脉冲宽度。

图9示出了根据一个实施方案的针对模PWM 900的脉冲条件。图9示出了对应于垂直轴上的不同亮度水平和水平轴上的时间的不同代码的PWM窗口内的脉冲。在一个示例中，最大脉冲宽度＝7，最小脉冲宽度＝2。模PWM方法900保留PWM窗口的一部分用于脉冲生长。

图10示出了根据另一个实施方案的针对模PWM的脉冲条件。图10示出了对应于垂直轴上的不同亮度水平和水平轴上的时间的不同代码的PWM窗口内的脉冲。模PWM方法1000使用几乎全部或全部可用PWM窗口。随着PWM减小，方法1000减小最后的脉冲(L)，然后在最后的脉冲(L)到达最小宽度时减小(L-1)脉冲。当脉冲L-1具有可用的最小宽度时，该方法前进到L-1的最大宽度，并且脉冲L在代码21处被丢弃。因此，与具有较小范围亮度水平(例如，1-24)的方法900相比，方法1000覆盖较宽范围的亮度(例如，在该示例中为1-28)。

在模PWM中，如果如方法1000中所述将脉冲全部放置在一起，则该方法可能导致闪烁和周期性负载变化，这会导致可听到的效应或电压下降。为了减轻这些问题，将脉冲四处散布。图11A和图11B的示意图1100和1150示出了散布脉冲的两种方法。这些图中的每一行表示连续重复的脉冲串。

如果脉冲数缓慢变化，则均匀分布1100具有问题，例如，如果脉冲数为2持续一段时间，然后变为3，由于能量分布中的相移，存在可见差异。

在固定放置1150中，随着脉冲数量增加，预先存在的脉冲保持不变，并且在某个位置处生长新脉冲以使与现有脉冲的距离最大化(在考虑到模式重复的事实之后)。在固定放置中，如果在2至3个脉冲之间发生移位，则与“均匀分布”相比，平均相位移动非常小，并且出现可见伪影的可能性较小。

在另一个实施方案中，增强模PWM(EM-PWM)将每连续N个自刷新周期划分成一个组。图12示出了根据另一个实施方案的针对增强模PWM的脉冲条件和划分的时序图。时序图1200包括用于LCD扫描1212(例如，90Hz扫描速率)和LCD扫描1214(例如，120Hz扫描速率)的显示信号1210、时钟信号1220(例如，FSYNC信号1220)、包括背光更新1231-1234(例如，240Hz更新速率)和部分背光更新1235的LED背光信号1230。EM-PWM 1240信号将背光更新1231-1235划分成组1241-1254，如图12所示。脉冲串信号1260包括组1241-1243的脉冲。

在一个示例中，背光更新1231包括15个自刷新周期，N＝5个连续自刷新周期，因此背光更新1231被划分成组1241-1243。N＝1是图6的模PWM示例。一个背光更新内的多个刷新周期需要除以N，以便在组之间具有均匀的脉冲散布。

与未划分的模PWM相比，EM-PWM具有改善的电气规范内的对比度阈值、与LCD扫描的完美同步、电源上的减少纹波、更好的声学噪声性能以及增强的闪烁性能。

EM-PWM还将具有增大的自适应同步粒度(例如，如果脉冲串中总共84个脉冲，14组，N＝6，则具有300us的自适应同步粒度)。

具有斜率的低振幅脉冲宽度不点亮LED并产生PWM非线性。脉冲的较长上升时间/下降时间引入非线性，这违反了电气规范。平均亮度误差具有小的负偏置，从而导致裕量减小。这些问题导致在PWM对比度DNL(cDNL)和PWM线性度(INL)要求方面超出电气规范。

在其他实施方案中，PWM偏移被添加到每个脉冲以用于改善线性度，并且PWM偏置也可被添加以减小误差偏置。

图13A示出了具有未校正延迟的输出亮度与编程亮度的示意图1300，其中由于较长上升时间/下降时间(例如，12.5ns、250ns、450ns上升时间/下降时间)而具有死区。输出亮度不对死区中的编程亮度代码作出响应。示意图1300示出了0至1尼特标度上的编程亮度。示意图1305示出了0至40尼特的全PWM范围的编程亮度。图13B示出了对于12.5ns、250ns和450ns上升信号/下降信号具有延迟效应的阈值对比度示意图1310。对比度高于较低亮度值的Barten基准。图13C示出了对于12.5ns、250ns和450ns上升信号/下降信号具有延迟效应的线性度示意图1320。由于延迟效应，线性度在电气规范之外。

图13D示出了具有针对12.5ns、250ns和450ns上升信号/下降信号的校正延迟的输出亮度与编程亮度的示意图1350，其中没有由于PWM偏移而导致的死区。图13E示出了阈值对比度示意图1360，其中阈值对比度具有针对12.5ns、250ns和450ns上升信号/下降信号的校正延迟。由于PWM偏移，这些信号在电气规范内。图13F示出了线性度示意图1370，该线性度示意图具有针对12.5ns、250ns和450ns的上升信号/下降信号的校正延迟，并且这些信号由于PWM偏移而在电气规范内。

图14A示出了输入PWM代码1410如何利用处理电路被改变为包括PWM偏移的阴影位的有效输出PWM代码1420。在一个示例中，将固定的5位宽度添加到所有脉冲，如图14B所示。原始脉冲串1510被修改为具有PWM偏移1520以生成PWM脉冲串1530。PWM偏移可以是正偏移或负偏移。

图15A示出了针对较短上升时间/下降时间的未校正偏置亮度误差与编程亮度的示意图1500。图15B示出了根据一个实施方案的针对较短上升时间/下降时间的校正偏置亮度误差与编程亮度的示意图1510。已经使用附加位(例如，2个最低有效位)来校正偏置亮度误差，以将误差曲线移位成以0.000为中心，而不是具有偏置1510。图15B的数据点1540已被移位以具有减小的误差并且还具有良好的线性度，如图15D的示意图1530所示。图15C示出了阈值对比度示意图1520，其中阈值对比度由于来自PWM偏移的延迟校正和基于利用偏置位的偏置的偏置校正而在电气规范内。图15C可与图13E进行比较，以基于偏置呈现经改善的阈值对比度。图15D示出了根据一个实施方案的对于较短的上升时间/下降时间具有校正延迟和校正偏置的线性度与亮度。图15D可与图13F进行比较，以基于偏置呈现经改善的线性度。

图15E示出根据一个实施方案的用于将偏置位添加到数据缓冲器的PWM偏置电路的框图。PWM偏置电路1570包括用于缓冲输入PWM数据(例如，静态图片交换文件格式的数据)的输入缓冲器1580、用于将来自偏置电路1590的偏置位添加到输入PWM数据以生成在LED数据缓冲器1595中缓冲的经修改的PWM数据的加法器。在一个示例中，偏置电路提供用于偏置的3个位。在另一个示例中，偏置电路提供用于偏置的2个位。可与处理电路209、系统电路208、背光单元、显示电路、控制电路或矩阵驱动器一起包括偏置电路。

在一个实施方案中，利用处理电路(例如，执行算法的指令的处理电路)调谐模PWM偏移和偏置控制，以实现目标系统性能。图16A示出了具有短上升时间/下降时间的脉冲的示意图1600的线性度与原始pwm代码。图16B示出了根据一个实施方案的示意图1610的平均电流与编程的M-PWM代码，该示意图1610具有跳过代码(例如，代码22)以跳过死区的偏移设置1612。偏移设置被设置为使得不使用零和接近零的样本。偏移被设定为考虑到如图16C的示意图1650所示的所有变化来源，不存在大的正对比度步长的可能性。图16D示出了线性度与具有偏移设置的M-PWM代码。

在另一个实施方案中，图17A示出了根据一个实施方案的不具有偏置调节的示意图1700的线性度与编程的M-PWM代码。线性度％为+4％/-2％，无偏置。图17B示出了根据一个实施方案的具有偏置调节的线性度与编程的M-PWM代码示意图1750。偏置调节(例如，3位)用于调节线性度％，使得该误差是对称的，+/-3％。

图18示出了根据一个实施方案的电子设备的亮度与平均I_LED电流示意图1800。示意图1800包括具有不同平均电流水平(例如，对于1802为0mA-0.25mA，对于1804为0.25mA-0.5mA，对于1806大于0.5mA)的不同操作区域1802、1804、1806，并且每个操作区域可根据特定显示器具体实施与不同的PWM信号相关联。在一个示例中，区域1802与针对低电流水平的M-PWM 1810相关联，区域1804与针对中间电流水平的自适应PWM 1820相关联，并且区域1806与针对较高电流水平的PAM 1830相关联。在该一个示例中，使用A-PWM来避免声学噪声并在中间亮度水平下显示闪烁。M-PWM用于改善低亮度水平下的线性度，在低亮度水平下人类对声学噪声和闪烁的敏感性低得多。

在一个实施方案中，一种电子设备包括处理电路，以执行算法来确定LED阵列的期望亮度水平，确定期望亮度水平是否大于阈值亮度水平，以及基于期望亮度水平是否大于阈值亮度水平来选择PWM或PAM信号。期望亮度水平可与图18的不同操作区域1802、1804、1806和不同平均I_LED电流水平(例如，0mA-0.25mA、0.25mA-0.5mA、大于0.5mA)相关联。在一个示例中，第一亮度水平与区域1802相关联，第二亮度水平与区域1804相关联，并且第三亮度水平与区域1806相关联。

如果处理电路确定期望亮度水平低于阈值亮度水平，则显示驱动器电路(例如，LED矩阵驱动器)针对低于阈值亮度水平1850(例如，低于0.5mA，区域1802和1804)的较低亮度水平生成信号。该信号包括自适应PWM信号、第一模PWM信号或用于控制LED阵列的亮度的第二模PWM信号中的至少一者。在一个示例中，显示驱动器电路被配置为针对低于阈值亮度水平的较低亮度水平生成PWM信号，该PWM信号包括第一模PWM信号、第二模PWM信号或自适应PWM信号中的至少一者，该第一模PWM信号修改脉冲串的每行一个脉冲的脉冲宽度，该第二模PWM信号基于背光更新的连续自刷新周期将背光更新的脉冲划分成组以用于控制LED阵列的亮度，该自适应PWM信号被设计成有一个脉冲被从第一组脉冲移除，并且该第一组的其他脉冲中的每个脉冲的脉冲宽度增大差量宽度以补偿因移除一个脉冲导致的能量减少。

第二模PWM信号的每个组具有整数N个自刷新周期。背光更新的扫描速率为显示器的液晶显示器(LCD)部件的扫描速率的整数倍，以使背光更新与LCD部件的扫描速率同步。

如果处理电路确定期望亮度水平高于或等于阈值亮度水平，则显示驱动器电路(例如，LED矩阵驱动器)针对高于阈值亮度水平1850的较高亮度水平(例如，区域1806)生成信号，包括PAM信号。

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独立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”、“能够操作以”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能够操作以监视和控制操作。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能够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。

交叉引用

本专利申请要求2019年5月28日提交的美国临时专利申请62/853,584的权益，该美国临时专利申请据此以引用方式并入本文。

Claims

1.一种具有显示器的电子设备，所述显示器包括：

发光二极管阵列，所述阵列包括所述发光二极管的多个子阵列；以及

耦接到所述发光二极管阵列的至少一个驱动器电路，其中所述至少一个驱动器电路被配置为生成自适应脉冲宽度调制(PWM)信号以控制所述发光二极管的所述多个子阵列中的至少一个子阵列，其中所述自适应PWM信号被设计成一组中的每个脉冲具有脉冲宽度W，该组中的每个脉冲宽度减小直至达到用于点亮发光二极管的最小容许脉冲宽度，并且一个脉冲被从所述一组脉冲中移除。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述组的其他脉冲中的每个脉冲的脉冲宽度增加差量宽度以补偿因移除所述一个脉冲导致的能量减少。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述一组脉冲中的每个脉冲被设计成具有相同的宽度和相同的振幅。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述自适应PWM信号具有等于或大于100kHz的频率。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个驱动器电路包括脉冲宽度调制(PWM)发生器，以接收时钟信号并生成被设计用于低于阈值亮度水平的较低亮度水平的所述自适应PWM信号。

6.一种控制电路，包括：

发光二极管(LED)阵列，所述阵列具有可控亮度水平；以及

用于驱动所述发光二极管(LED)阵列的显示驱动器电路，其中所述显示驱动器电路被配置为针对低于阈值亮度水平的较低亮度水平生成PWM信号，所述PWM信号包括第一模PWM信号或第二模PWM信号中的至少一者，所述第一模PWM信号针对脉冲串的每行修改一个脉冲的脉冲宽度以针对每行生成分数脉冲宽度直到所述分数脉冲宽度小于用于点亮所述发光二极管(LED)阵列的最小脉冲宽度，所述第二模PWM信号基于背光更新的连续自刷新周期，将背光更新的脉冲划分成组，以用于控制所述LED阵列的亮度。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其中所述显示驱动器电路被配置为通过基于所述LED阵列的亮度设定所述最小脉冲宽度来生成所述第一模PWM信号，计算脉冲串每行的整数个脉冲，并且为经修改的所述脉冲计算分数脉冲宽度。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其中所述显示驱动器电路被配置为确定所述分数脉冲宽度是否小于所述最小脉冲宽度，并且如果所述分数脉冲宽度小于所述最小脉冲宽度，则移除所述脉冲串的经修改的所述脉冲。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其中一旦经修改的所述脉冲的所述脉冲宽度达到所述最小脉冲宽度，所述显示驱动器电路被配置为移除经修改的所述脉冲并将能量添加到不同的脉冲，其中所述第一模PWM信号包括第一振幅的脉冲、第一脉冲宽度和第一频率，其中第三模PWM信号包括第二减小的振幅的脉冲、第一脉冲宽度和第一频率，其中第四模PWM信号包括第二减小的振幅的脉冲、第二减小的脉冲宽度和第二频率，其中第五模PWM信号包括第二减小的振幅的脉冲，第二减小的脉冲宽度和第二频率，并且减小脉冲串的总脉冲数，其中第六模PWM信号包括第二减小的振幅的脉冲，第二减小的脉冲宽度，第二频率和用于脉冲串的一个脉冲的第三减小的脉冲宽度，其中所述控制电路包括用于向所述LED阵列中的每个LED串的第一端提供电源电压的DC/DC转换器或开关转换器，其中由所述控制电路生成的所述电源电压基于所述PWM信号。

10.根据权利要求9所述的控制电路，其中所述最小脉冲宽度为100纳秒至500纳秒。

11.根据权利要求6所述的控制电路，其中所述第二模PWM信号的每个组具有整数N个自刷新周期。

12.根据权利要求11所述的控制电路，其中所述背光更新的扫描速率为显示器的液晶显示器(LCD)部件的扫描速率的整数倍，以使所述背光更新与所述LCD部件的所述扫描速率同步。

13.根据权利要求12所述的控制电路，其中每个组的所述扫描速率为720赫兹，并且所述LCD部件的所述扫描速率为90赫兹。

14.根据权利要求11所述的控制电路，其中所述背光更新包括被划分成三组各具有N个自刷新周期的第一背光更新和被划分成两组的第二部分背光更新。

15.一种电子设备，包括：

发光二极管(LED)阵列；以及

耦接到所述LED阵列的驱动器电路，其中所述驱动器电路被配置为基于具有脉冲宽度调制(PWM)偏移功能的经修改的PWM代码来生成PWM信号，以利用所述PWM偏移功能控制所述发光二极管阵列，

其中所述PWM偏移功能使得向所述PWM信号的每个脉冲添加正脉冲宽度或负脉冲宽度,所述添加用于改善所述LED的线性度。

16.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述PWM偏移功能跳过与所述LED的输出亮度的非线性区域相关联的PWM代码。

17.根据权利要求15所述的电子设备，还包括：

处理电路，所述处理电路执行指令以接收脉冲宽度调制(PWM)代码并且修改所述代码以生成具有所述PWM偏移功能的所述经修改的PWM代码。

18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述处理电路被配置为执行指令以接收脉冲振幅调制(PAM)代码并且修改所述代码以生成具有PAM偏移功能的经修改的PAM代码。

19.一种电子设备，包括：

发光二极管(LED)阵列；

处理电路，所述处理电路执行指令以接收脉冲宽度调制(PWM)代码并且修改所述代码以生成具有PWM偏置功能的经修改的PWM代码；以及

耦接到所述LED阵列的驱动器电路，其中所述驱动器电路被配置为基于所述经修改的PWM代码来生成PWM信号，以利用所述PWM偏置功能控制所述发光二极管阵列，其中所述PWM偏置功能使得校正偏置亮度误差。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其中所述PWM偏置功能使得校正偏置亮度误差来降低误差和提高线性度。

21.根据权利要求19所述的电子设备，其中附加位提供所述PWM偏置功能。

22.一种电子设备，包括：

发光二极管(LED)阵列；以及

处理电路，所述处理电路执行算法来确定所述LED阵列的期望亮度水平，确定所述期望亮度水平是否大于阈值亮度水平，并且当所述期望亮度水平低于所述阈值亮度水平时生成脉冲宽度调制(PWM)信号以及当所述期望亮度水平大于所述阈值亮度水平时生成脉冲振幅调制(PAM)信号。

23.根据权利要求22所述的电子设备，还包括：耦接到所述LED阵列的显示驱动器电路，所述显示驱动器电路被配置为当所述期望亮度水平低于所述阈值亮度水平时，针对低于所述阈值亮度水平的较低亮度水平生成所述脉冲宽度调制(PWM)信号。

24.根据权利要求23所述的电子设备，其中所述PWM信号包括自适应PWM信号、第一模PWM信号或第二模PWM信号中的至少一者，所述第一模PWM信号修改脉冲串的每行一个脉冲的脉冲宽度，所述第二模PWM信号基于背光更新的连续自刷新周期将背光更新的脉冲划分成组，以用于控制所述LED阵列的亮度，其中所述第一模PWM信号和所述第二模PWM信号具有针对稳定误差的自然x点校准，而不需要实际校准，其中x是每个背光更新的脉冲数。

25.根据权利要求23所述的电子设备，其中所述显示驱动器电路被配置为在所述期望亮度水平高于或等于所述阈值亮度水平时生成所述PAM信号。