DE112017005913T5

DE112017005913T5 - Intensitätsskalierte dithering-pulsweitenmodulation

Info

Publication number: DE112017005913T5
Application number: DE112017005913.5T
Authority: DE
Inventors: Shahnad Nadershahi
Original assignee: Planar Systems Inc
Current assignee: Planar Systems Inc
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-09-05
Also published as: CN110178172A; WO2018098036A1; KR20190086522A; US20180144676A1; JP7109436B2; JP2020502561A; US10395584B2

Abstract

Verfahren zum Ansteuern mindestens einer lichtemittierenden Diode (LED) (130) einer Anzeige basierend auf einem Graustufenvektor wird in einer Schaltung (100, 110) implementiert, die eine Helligkeitsskalenerfassungsschaltung (304) beinhaltet, um einen Helligkeitswert basierend auf dem Graustufenvektor und einer Aktualisierungszyklus-Auswahlschaltung (302, 306, 312) zu bestimmen, um eine Anzeige einer Teilmenge von Aktualisierungszyklen auszugeben, die als gezitterte Aktualisierungszyklen bezeichnet werden. Die Schaltung beinhaltet auch eine Pulsbreitenbestimmungsschaltung (316), um eine Pulsbreite basierend auf dem Graustufenvektor zu definieren. Für jeden zitternden Aktualisierungszyklus bestimmt die Pulseinstellungssteuerschaltung (308) eine zitternde Pulsbreite durch Einstellen der Pulsbreite um einen Breiteneinstellungsbetrag und gibt ein zitterndes Pulsbreitenmodulationssignal aus, das eine Pulsreihe beinhaltet, einschließlich eines Impulses mit der Pulsbreite, die durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung bestimmt wird, nicht zitternde Aktualisierungszyklen und eines Impulses mit der zitternden Pulsbreite für die zitternden Aktualisierungszyklen.

Description

VERWANDTE ANWENDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Zeitrang der am 21. April 2017 eingereichten U.S. Non Provisional Patent Application Nr. 15/494,150 und der am 22. November 2016 eingereichten U.S. Provisional Application Nr. 62/425,545 .
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Anzeigesysteme und insbesondere auf lichtemittierende Dioden-(LED)-Anzeigesysteme, die Pulsweitenmodulation (PWM)-Dithering in einer LED-Treiberschaltung zum Betreiben einer LED-Anordnung verwenden.
HINTERGRUNDINFORMATIONEN
Einige konventionelle LED-Treiber verwenden PWM und verwandte Steuerungstechniken, um LEDs mit Strom zu versorgen. Die PWM-Technik ist eine gängige Methode, um Gradientenniveaus des Bildinhalts zu steuern und gleichzeitig den Bildinhalt so darzustellen, dass er in modernen elektronischen Anzeigeschaltungen eine Graustufe steuert. PWM wird zunehmend in modernen kommerziellen integrierten LED-Treiber-Schaltungen eingesetzt, um gepulste und kontrollierte mittlere Ströme an die LEDs in den meisten hochfrequenten großformatigen Direct View LED (DV-LED)-Anzeigen zu liefern.
Ein LED-Anzeigefeld bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung, die eine Anordnung von LEDs umfasst, die in einer oder mehreren Zeilen und Spalten angeordnet sind. Ein LED-Anzeigefeld kann eine Vielzahl von Submodulen beinhalten, wobei jedes Submodul eine oder mehrere solcher LED-Anordnungen aufweist. LED-Anzeigetafeln können Reihen von LEDs einer einzelnen Farbe oder verschiedener Farben verwenden. Wenn in bestimmten Anzeigeanwendungen gleichfarbige LEDs verwendet werden, entspricht jede LED normalerweise einer Anzeigeeinheit oder einem Pixel. Wenn LED-Panels LEDs verschiedener Farben für eine Vollfarbanzeige verwenden, beinhaltet eine Anzeigeeinheit oder ein Pixel normalerweise einen Cluster von drei LEDs: normalerweise eine rote LED, eine grüne LED und eine blaue LED. Ein solcher Cluster von drei LEDs kann als RGB-Einheit bezeichnet werden.
Eine LED-Treiberschaltung liefert die Energie für die Anordnung der LEDs und steuert den Strom, der an die Anordnung der LEDs geliefert wird. Die LED-Treiberschaltung kann ein Einkanal-Treiber oder ein Mehrkanal-Treiber sein. Jeder Kanal der Treiberschaltung kann eine Vielzahl von LEDs mit Strom versorgen und den an die LEDs gelieferten Strom steuern. Mehrere Kanäle, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, z.B. auf einem Knoten einer sogenannten gemeinsamen Kathodenkonfiguration, werden oft als Scanlinie bezeichnet, die in der Patentanmeldung Nr. US 2015/0123555 A1 von Li et al. vom 7. Mai 2015 beschrieben ist.
LED-Treiberschaltungen steuern die Helligkeit der LEDs, indem sie den Strom variieren, der an die LEDs abgegeben und durch sie geleitet wird. Als Reaktion auf den gelieferten Strom emittiert die LED Licht mit einer Intensität gemäß den charakteristischen Spezifikationen der LED. Mehr Strom, der an die LED abgegeben wird, erzeugt in der Regel mehr Helligkeit des von der LED emittierten Lichts. Um die Stromabgabe effektiv zu steuern, können LED-Treiberschaltungen eine Konstantstromquelle in Kombination mit der Modulation (d.h. Ein- und Ausschalten) der Konstantstromquelle verwenden, indem sie beispielsweise PWM verwenden, um über jeden Abtastzyklus einen gewünschten durchschnittlichen (mittleren) Strom zu erreichen.
Begrenzte Farbauflösungen der Displays führen dazu, dass abrupte stufenförmige Übergänge über Farbverläufe auftreten, die weich sein sollten. Dieses visuelle Artefakt wird als Banding bezeichnet. Um das Auftreten von Banding zu mildern, werden Dithering-Techniken eingesetzt, um das Auftreten abrupter Farbübergänge im Inhalt zu reduzieren. Mit anderen Worten, Farbkünstler verwenden die Dithering-Technik, um Inhalte zu modifizieren, bei denen sonst sichtbare Stufenübergänge (Banding) aufgrund begrenzter Farbauflösung auftreten würden. Dithering wurde in frühen Maschinen- und Rendering-Geräten verwendet, die normalerweise nur ein paar verschiedene Farben produzieren konnten. Der Grund, warum Dithering effektiv ist, liegt darin, dass das menschliche visuelle System unvollkommen ist und die Pixel mit begrenzter Genauigkeit und Auflösung unterscheiden kann, so dass das menschliche visuelle System dazu neigt, die Farbe eines bestimmten Pixels mit der seiner benachbarten Pixel zu mischen. PWM-Dithering für Bildschirme nutzt Unvollkommenheiten des menschlichen Sehsystems, um ein Erscheinungsbild mit einem glatteren Farbverlauf zu erzeugen, indem selektiv oder zufällig Rauschen hinzugefügt wird, um abrupte Farbübergänge zu verringern.
Es gibt eine Vielzahl bekannter PWM-basierter Lösungen und Architekturen, die beim Design moderner LED-Treiber eingesetzt werden, und einige dieser Lösungen und Architekturen verwenden Dithering in Verbindung mit PWM. Der vorliegende Erfinder hat erkannt, dass bekannte PWM-Dithering-Lösungen weniger effektiv sind, wenn die Helligkeit des Inhalts zu hoch oder zu niedrig ist, da PWM-Dithering-Einstellungen einheitlich auf alle Frame-Inhalte angewendet werden, ohne Berücksichtigung von Helligkeitsstufen des Frame-Inhalts.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein intensitätsskaliertes Dithering (ISD)-PWM-System sorgt für einen weicheren Gradienten bei Helligkeitsübergängen. In einer Ausführungsform beinhaltet eine Schaltung zum Antreiben mindestens einer lichtemittierenden Diode (LED) einer pixelgesteuerten Anzeige basierend auf einem Graustufenvektor für eine Vielzahl von Aktualisierungszyklen eine Helligkeitsskalenerfassungsschaltung, die konfiguriert ist, um den Graustufenvektor zu empfangen und einen Helligkeitswert basierend auf dem Graustufenvektor zu bestimmen. Die Schaltung beinhaltet auch eine Auswahlschaltung für den Aktualisierungszyklus, die konfiguriert ist, um eine Anzeige einer Teilmenge von Aktualisierungszyklen aus der Vielzahl von Aktualisierungszyklen auszugeben, so dass die Teilmenge von Aktualisierungszyklen zitternde Aktualisierungszyklen sind und ein Rest der Vielzahl von Aktualisierungszyklen nicht-zitternde Aktualisierungszyklen sind. Die Pulsbreitenbestimmungsschaltung der Schaltung ist konfiguriert, um den Graustufenvektor zu empfangen und eine Pulsbreite basierend auf dem Graustufenvektor zu definieren.
Die Pulseinstellungssteuerschaltung ist konfiguriert, um die Pulsbreite, den Helligkeitswert und die Anzeige der Teilmenge der Aktualisierungszyklen zu empfangen. Für jeden zitternden Aktualisierungszyklus bestimmt die Pulseinstellungssteuerschaltung einen Breiteneinstellungsbetrag basierend auf dem Helligkeitswert und eine zitternde Pulsbreite durch Einstellen der Pulsbreite um den Breiteneinstellungsbetrag. Ein zitterndes Pulsweitenmodulationssignal, das eine Reihe von Impulsen beinhaltet, wird von der Pulseinstellungssteuerschaltung ausgegeben. Die Impulsfolge beinhaltet einen Impuls mit der Pulsbreite, die durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung für jeden Aktualisierungszyklus der nicht zitternden Aktualisierungszyklen bestimmt wird, und einen Impuls mit der zitternden Pulsbreite für jeden Aktualisierungszyklus der zitternden Aktualisierungszyklen. Eine Stromquelle ist konfiguriert, um das zitternde Pulsweitenmodulationssignal zu empfangen und die mindestens eine LED basierend auf dem zitternden Pulsweitenmodulationssignal mit Strom zu versorgen.
Weitere Aspekte und Vorteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine LED-Treiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der offenbarten Technologie.
2 veranschaulicht ein Zeitdiagramm für ein einzelnes Bild mit einer Bildrate von 60 Hz.
3 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer PWM-Modulationsmaschine gemäß einer Ausführungsform der offenbarten Technologie.
4 veranschaulicht ein Beispiel für ein alternatives Kaskadenverfahren gemäß einer Ausführungsform der offenbarten Technologie.
5 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für das alternative Kaskadenverfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der offenbarten Technologie.
6 veranschaulicht eine Pulseinstellungstabelle gemäß einigen Ausführungsformen der offenbarten Technologie.
7 veranschaulicht verschiedene PWM-Signale mit unterschiedlichen Techniken.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der offenbarten Technologie verwenden eine PWM-Technik, um ein Bild durch Anwendung von Dithering-Rauschen zu modifizieren, das durch die Intensität oder Helligkeit der Beleuchtung des Bildinhalts skaliert wird. Das heißt, die Menge des angewandten Dithering-Rauschens hängt von der Intensität der Beleuchtung des Frame-Inhalts ab.
In einer typischen Implementierung einer LED-Anzeige mit PWM-Architektur wird ein Anzeigebildschirm mehrfach mit dem gleichen Frame-Inhalt aktualisiert. Diese Aktualisierungszyklen sind entscheidend für die Verbesserung der Darstellung von Inhalten. Bei einigen Produkten wird der Frame-Inhalt in jedem Frame-Zeitraum bis zu 32 oder 64 Mal auf dem Bildschirm aktualisiert, was typischerweise 1/60stel einer Sekunde beträgt. Jeder Aktualisierungszyklus entspricht einer Vielzahl von Scan-Linien, wobei sich jede Scan-Linie auf ein Pixel bezieht, das mindestens eine LED enthält. Während jedes Aktualisierungssegments wird die mindestens eine LED auf jeder Scan-Linie durch einen LED-Treiber basierend auf dem Rahmeninhalt angesteuert.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer LED-Treiberschaltung 100 mit einer PWM-Maschine 110 und einer Stromquelle 120. Die PWM-Maschine 110 erzeugt ein PWM-Signal, das verwendet wird, um ein LED-Array (oder einfach LEDs) 130 durch die Stromquelle 120 zu steuern. Die PWM-Maschine 110 erzeugt, wie nachfolgend erläutert, ein PWM-Signal, das an die Stromquelle 120 gesendet wird, und die Stromquelle 120 gibt basierend auf dem empfangenen PWM-Signal einen Strom an die LEDs 130 aus. Andere Komponenten können in die LED-Treiberschaltung 100 integriert werden, wie beispielsweise ein Graustufentaktgeber (GCLK) 140, der von der PWM-Maschine 110 zur Erzeugung des PWM-Signals verwendet wird. Die LED-Treiberschaltung 100 kann weitere Merkmale (nicht dargestellt) beinhalten, die für die Anzeigevorrichtung erforderlich sind. Die LED-Treiberschaltung 100 kann eine integrierte Schaltung oder eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Schaltungen sein.
Die PWM-Maschine 110 kann jede heute bekannte oder in Zukunft zu entwickelnde Vorrichtung oder Schaltung umfassen, um eine Folge von Impulsen beliebiger Form zu erzeugen. So kann beispielsweise die PWM-Maschine 110 Vorrichtungen wie Komparatoren, Verstärker, Oszillatoren, Zähler, Frequenzgeneratoren, Rampenschaltungen und Generatoren, digitale Logik, analoge Schaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren (DSPs), State Machines, digitale Logik, feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), komplexe Logikvorrichtungen (CLDs), Timer-integrierte Schaltungen, Digital-Analog-Wandler (DACs), Analog-Digital-Wandler (ADCs) usw. umfassen.
In modernen konventionellen PWM-Anzeigesystemen werden Graustufenwörter für Frame-Inhalte über einen Eingang, wie beispielsweise eine hochauflösende Multimedia-Schnittstelle (HDMI), als 12 Bit bereitegstellt. Graustufenwörter definieren die Intensität eines Pixels für diesen Bildinhalt und können sowohl für monochromatische als auch für farbige Pixel gelten. Die Eingabe wird auf eine Gamma-Konvertierungstabelle angewendet, wie sie in der Technik bekannt ist, um displayspezifische und gamma-konvertierte Graustufenvektoren zu erzeugen, die hierin als Graustufenwert bezeichnet werden. Die Konvertierung fügt dem ursprünglichen Graustufenwort vier zusätzliche Bits hinzu, die dem Gamma-Konvertierungsschema-Standard entsprechen, was in einigen Ausführungsformen zu einem Graustufenwert von 16 Bit führt. Wie im Folgenden näher erläutert, werden die vier niederwertigsten Bits (LSBs) des Grauwerts von der offenbarten Technologie verwendet, um die Gradientenglättung zu implementieren. In einigen Ausführungsformen können jedoch mehr oder weniger als vier LSBs des Grauwertes verwendet werden. Darüber hinaus würde ein Fachmann es zu schätzen wissen, dass die Helligkeit durch einen beliebigen Grauwert, einen Graustufenvektor oder ein Graustufenwort dargestellt werden kann, und daher ist der Ausdruck Graustufeninformation ein Oberbegriff, der in diesem Dokument verwendet wird, um sich im Allgemeinen auf eines dieser drei Elemente zu beziehen.
2 veranschaulicht ein Blockzeitdiagramm, das von der LED-Treiberschaltung 100 für eine Architektur verwendet wird, die 32 Aktualisierungszyklen zur Anzeige des Frame-Inhalts implementiert. Da jeder Aktualisierungszyklus in diesem Beispiel 16 Scan-Linien aufweist, die 16 Pixeln entsprechen (d.h. unter Annahme eines einzelnen Kanals), treibt die LED-Treiberschaltung 100 jedes Pixel einer Scan-Linie basierend auf einem empfangenen Graustufenwert für dieses Pixel an. Das heißt, die LED-Treiberschaltung 100 lädt 16 Graustufenwerte, einen für jedes Pixel der 16 Scanlinien. Um die nachfolgende Diskussion zu vereinfachen, kann manchmal ein einzelner Graustufenwert und eine Scanlinie diskutiert werden, aber ein Fachmann wird erkennen, dass dies für jeden der Graustufenwerte und Scanlinien gilt. Zum Beispiel die bereits erwähnte '555er Veröffentlichung von Li et al., die im Detail das Timing und die Ansteuerung von Pixeln, die mehrkanalige Scanlinien bilden, beschreibt.
Ein vertikales Synchronisationssignal (Vsync) 200 zeigt eine neue Graustufenwerteingabe an. Nachdem ein Impuls eines Vsync-Signals 200 empfangen wurde, stellt ein hoher Impuls eines Latch Enable (LE)-Signals 202 einen Lesebefehl bereit, um mit der Anzeige des Rahmeninhalts in Bezug auf den empfangenen Grauwerteingang zu beginnen. Bei einer Bildrate von 120 Hz wird jedes Inhaltsbild angezeigt und für 8,33 ms aktualisiert. Bei einer Bildrate von 60 Hz wird jedes Inhaltsbild angezeigt und für 16,67 ms aktualisiert. Zwischen jedem Vsync-Signal hat ein GCLK-Signal 210 2²⁰ Taktzyklen für eine 16-Bit-Architektur. Die Bildrate bestimmt die Frequenz des GCLK-Signals 210.
Die PWM-Maschine 110 treibt die LEDs 130 in 32 Aktualisierungszyklen an, die als Segmente 206 bezeichnet werden, wie in 2 dargestellt, und wird im Folgenden näher erläutert. Wie bereits erwähnt, wird während jedes Segments 206 jede der 16 Scanlinien 208 einmalig basierend auf dem empfangenen Grauwert angesteuert und die LEDs 130 auf jeder Scanlinie werden einmal aktualisiert.
Jedes Segment 206 enthält mehrere Scanlinien 208, die die Anzahl der Pixel darstellen, die mit jedem LED-Treiberausgang gescannt wurden. In 2 werden beispielsweise 16 Pixel pro Segment 206 gescannt. Das heißt, wie bereits erwähnt, werden 16 Graustufenwerte in die LED-Treiberschaltung 100 geladen, und jedes der 16 Pixel wird basierend auf seinem jeweiligen Graustufenwert angesteuert. Jede Scan-Linie 208 in 2 stellt ein Pixel dar, das, wie oben erwähnt, eine einzelne LED oder mehrere LEDs beinhalten kann. Während jeder Scan-Linie 208 wird ein Strom an die LED(s) für dieses Pixel angelegt, basierend auf einem PWM-Signal 212, das durch den Grauwert bestimmt wird, wie im Folgenden näher erläutert. Das heißt, jeder der LEDs wird in jedem Segment 206 ein Strom zugeführt, basierend auf der PWM-Pulsbreite für diese Scan-Linie 208. Je höher der mittlere Strom über dem Segment 206, desto heller erscheint die LED.
Jede Scan-Linie 208 ist in eine Anzahl von Taktzyklen unterteilt, die die Auflösung des Anzeigesystems darstellen. Für ein System mit einem Standard HDMI-Eingang von 12 Bit wird die entsprechende Scan-Periode in 4.096 Taktzyklen unterteilt und die Breite des von der PWM-Maschine 110 erzeugten PWM-Impulses kann irgendwo zwischen 0 und 4.096 Zyklen des GCLK-Signals 210 liegen. Je länger die Breite des Impulses, desto höher ist die zeitgemittelte Strommenge, die über das Segment 206 auf die LED wirkt.
Im Beispiel von 2 beträgt die Bildrate 60 Hz, die Bildschirmauflösung ist als 16 Bit breit definiert, die Scanrate beträgt 16 Stufenscans und die Anzahl der Segmente beträgt 32 Aktualisierungszyklen. Wie vorstehend erwähnt, wird die Taktfrequenz durch die Bildrate bestimmt. Das heißt, die Gesamtzahl der Taktzyklen wird durch Multiplikation der Anzahl der Aktualisierungszyklen mit der Bildschirmauflösung und der Anzahl der Abtastungen bestimmt. Für das Zeitdiagramm von 2 beträgt die Gesamtzahl der Taktzyklen 2.097.152 Zyklen. Bei einer Bildrate von 60 Hz übersetzt die Gesamtzahl der Taktzyklen in Taktfrequenzen, die höher als 126 MHz und eine Periode von weniger als 8 ns sind. Ebenso sollten bei einer Bildrate von 120 Hz die Taktfrequenzen mindestens 125 MHz betragen, und in einem solchen System mit konventioneller PWM-Architektur variiert diese PWM-Pulsbreite von 0 bis 2¹¹ Taktzyklen.
Obwohl 2 32 Segmente 206 und 16 Scanlinien 208 zeigt, können je nach gewünschter Spezifikation für das PWM-Anzeigesystem unterschiedliche Anzahlen von Segmenten und Scanlinien verwendet werden. So kann beispielsweise ein Zeitdiagramm für 16 Segmente und 16 Scanlinien oder ein Zeitdiagramm für 64 Segmente und 16 Scanlinien angegeben werden. Die LEDs 130 der Anzeige können von einem einzelnen LED-Treiber oder einer Vielzahl von LED-Treibern angesteuert werden, wobei jeder LED-Treiber einen anderen Abschnitt der LEDs 130 ansteuert.
Wie bereits erwähnt, erleichtern Techniken der Offenbarung das Dithering der Helligkeit von Pixeln zufällig oder pseudozufällig über Übergänge von hoher Helligkeit zu niedriger Helligkeit im Bildinhalt, um einen weicheren Verlauf zu erzeugen. Der Betrag des Dithering basiert auf der Intensität oder Helligkeit des Frame-Inhalts, während die Segmente 206, in denen das PWM-Dithering durchgeführt wird, zufällig oder pseudozufällig gewählt werden. Ausführungsformen der Offenbarung verwenden die Segmente 206 in Verbindung mit der Randomisierung des PWM-Dithering, um den glatteren Verlauf zu erzeugen.
Ein Graustufenwert definiert die Intensität (Helligkeit) eines entsprechenden Pixels für den Bildinhalt, und der Wert kann in zwei Felder unterteilt werden. Angenommen, ein Graustufenwert hat 16 Bit, bilden einige der Bits ein erstes Feld, das verwendet werden kann, um den Betrag des Rauschens oder des Dithering zu definieren, und mindestens einige andere Bits bilden ein zweites Feld, das verwendet werden kann, um die Strategie für das zufällige Einfügen von Rauschen zu definieren, wenn der Rahmeninhalt während der Segmente 206 aktualisiert wird.
So entsprechen beispielsweise einige der Bits des Graustufenwertes der Intensität oder Helligkeit für ein Pixel einer Scan-Linie 206 innerhalb eines oder mehrerer der Segmente 206, die durch eine entsprechende Nennpulsbreite des PWM-Signals 212 aufgebaut wird. Und andere Pulsbreiten des PWM-Signals 212, die in verschiedenen Segmenten des Segments 206 erzeugt werden, können modifiziert (d.h. von der nominalen Pulsbreite abgewichen) werden, um ein Dithering, d.h. eine Variation der Helligkeit oder Intensität des Bildinhalts, zu erreichen, wie im Folgenden näher erläutert wird.
3 veranschaulicht detaillierter die PWM-Maschine 110 von 1 gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. In 3 werden Aspekte der PWM-Maschine 110 mit Bezug auf das Zeitdiagramm von 2 beschrieben und in Form von Schaltungsblöcken dargestellt. Die Schaltung ist in einigen Ausführungsformen eine digitale oder logische Schaltung, wie sie in ASIC- oder FPGA-basierten Zustandsmaschinen zu finden ist. Die Blöcke sind jedoch repräsentativ für Personen auf dem Fachgebiet, die wissen, dass die Funktionalität eines oder mehrerer Blöcke in anderen programmierbaren Logikblöcken kombinierbar (oder weiter trennbar) ist. Somit kann ein Block in den verschiedenen Blockdiagrammen jede Art von Computeranweisung oder ausführbarem Computercode beinhalten, der sich in einer Speichervorrichtung und/oder einem computerlesbaren Speichermedium befindet. Ein Block kann beispielsweise einen oder mehrere physische oder logische Blöcke von Computerbefehlen umfassen, die als Routine, Programm, Objekt, Komponente, Datenstruktur usw. organisiert sein können, die eine oder mehrere Aufgaben ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren.
Die PWM-Maschine 110 kann eine oder mehrere Speichervorrichtungen 302, wie beispielsweise einen Ping-Pong-Speicher, beinhalten, so dass Graustufenwerte für den nächsten Bildinhalt in den Pong-Speicher 302 geschrieben werden können, während die aktuellen Graustufenwerte aus dem Ping-Speicher 302 zur Anzeige gelesen werden, oder umgekehrt.
Die PWM-Maschine 110 beinhaltet auch eine Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304, die für jedes Pixel einen Helligkeitswert basierend auf einem entsprechenden Graustufenwert bestimmt. So bestimmt beispielsweise in einer Ausführungsform die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 den Helligkeitswert, indem sie in m (z.B. 5) verschiedene Helligkeitswerte kategorisiert die Anzahl der Taktzyklen, für die der entsprechende Grauwert anzeigt, dass die LED(s) im Pixel leuchten. Unter der Annahme, dass beispielsweise m fünf ist und die maximale Intensität 2.048 Taktzyklen beträgt, kann die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 basierend auf den folgenden Schwellenwerten kategorisiert werden: 0-32 Taktzyklen (Kategorie 1), 32-512 Taktzyklen (Kategorie 2), 512-1.024 Taktzyklen (Kategorie 3), 1.024-1.536 Taktzyklen (Kategorie 4) und 1.536-2.048 Taktzyklen (Kategorie 5). Je höher die Anzahl der im Grauwert angegebenen Taktzyklen, desto heller ist der Bildinhalt. Das heißt, der Graustufenwert kann anzeigen, dass die LED(s) im Pixel für 618 Taktzyklen eingeschaltet sein sollten, so dass der Helligkeitswert in die dritte Kategorie fällt. Obwohl in diesem Beispiel fünf Kategorien für die Helligkeitsskala-Erkennungsschaltung 304 eingestellt sind, kann, wie oben erwähnt, eine beliebige Anzahl von Kategorien entsprechend den Anforderungen verschiedener Anzeigegeräte und der gewünschten Komplexität eingestellt werden. Die Anzahl der Kategorien m wird durch die Komplexität der Implementierung der LED-Treiberschaltung definiert. Für einfachere Schaltungen kann m eine niedrigere Zahl und für komplexere Schaltungen eine größere Zahl sein. Die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 gibt einen Helligkeitswert (z.B. 1-5) an eine Pulseinstellungssteuerschaltung 308 (siehe unten) aus.
Die PWM-Maschine 110 beinhaltet auch eine Pulseinstelltabellenschaltung 306, die den Grauwert empfängt und eine Teilmenge der Segmente 206 auswählt (d.h. anzeigt), für die die Pulsbreiten gezittert werden sollen. Die Teilmenge wird als Dithered-Segmente bezeichnet, und die nicht ausgewählten Segmente 206 werden als Non-Dithered-Segmente bezeichnet. In einigen Ausführungsformen kann die Pulseinstelltabellenschaltung 306 den Grauwert empfangen und unter Verwendung der LSBs des Grauwertes, wie später in Bezug auf 6 beschrieben, die Teilmenge der Segmente 206 basierend auf einer Nachschlagetabelle bestimmen, die den Wert der LSBs auf eine entsprechende Teilmenge von zitternden Segmenten abbildet. So können beispielsweise die LSBs des Graustufenwertes einen bestimmten Eintrag in der Tabelle ansprechen, der die gezackten Segmente identifiziert. Eine solche Nachschlagetabelle kann durch Empfangen der Konfigurationsdaten 312 konfiguriert werden, um die Daten der Nachschlagetabelle zu konfigurieren. Dadurch kann die Nachschlagetabelle beispielsweise auf der Grundlage eines bestimmten Displays konfiguriert werden. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Pulseinstelltabellenschaltung 306 oder eine andere Auswahlschaltung für den Aktualisierungszyklus (nicht dargestellt) aus dem Satz der Segmente 206 zufällig eine Teilmenge von Dither-Segmenten erzeugen, wenn ein Graustufenwert unter Verwendung einer Zufallszahlengeneration und nicht unter Verwendung einer Nachschlagetabelle empfangen wird. Wenn es beispielsweise 32 Segmente gibt, stellt jedes Bit eines 32-Bit-Zufallsworts eines der 32 Segmente dar. Mit anderen Worten, das erste Bit repräsentiert Segment 1, das nächste Bit repräsentiert Segment 2, und so weiter. Wenn ein Wert des 32-Bit-Worts zufällig erzeugt wird, zeigt jedes Bit des Wortes mit dem Binärwert „1“ ein entsprechendes Segment an, das gezittert werden soll oder nicht.
Die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 ist ebenfalls in der PWM-Maschine 110 enthalten und empfängt das GCLK-Signal 210 vom GCLK 140 sowie den Grauwert aus dem Speicher 302. Die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 erzeugt dann eine nominelle Pulsbreite basierend auf dem Grauwert und dem GCLK-Signal 210. Eine Pulsbreite entspricht der Anzahl der GCLK-Zyklen, bei denen die LED innerhalb eines einzigen Segments 206 für den entsprechenden Scan eingeschaltet ist. Das heißt, die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 empfängt den Grauwert und zählt basierend auf diesem Wert eine Anzahl von Impulsen im GCLK-Signal 210 aus, die der nominalen Pulsbreite entsprechen. In einigen Ausführungsformen ist die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 in der Pulseinstellungssteuerschaltung 308 enthalten, die im Folgenden erläutert wird.
Die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 der PWM-Maschine 110 empfängt die NennPulsbreite von der Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 und gibt eine Reihe von Impulsen aus, wobei jeder Impuls einem Segment 206 entspricht. Die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 empfängt auch den Helligkeitswert aus der Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 sowie die Liste oder eine andere Angabe der von der Pulseinstelltabellenschaltung 306 bereitgestellten Zittersegmente. Innerhalb der Impulsfolge gibt die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 für beliebige Zittersegmente einen Impuls mit der empfangenen Impulsnennweite aus der Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 aus, der jedoch basierend auf dem Helligkeitswert eingestellt wird. Und für nicht zitternde Segmente gibt die Pulseinstelltabellenschaltung 306 einen Impuls mit der empfangenen Impulsnennweite aus der Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 aus.
Eine ISD-PWM-Steuerungszustandsmaschine 310 in der PWM-Maschine 110 führt die Ablaufsteuerung und die Reihenfolge der Vorgänge für den Speicher 302, die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304, die Pulseinstelltabellenschaltung 306 und die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 durch. Im Betrieb empfängt die ISD-PWM-Steuerungszustandsmaschine 310 Konfigurationsdaten 314 - die von einem Benutzer geladen oder in einem Speicher gespeichert werden können -, um die erforderlichen Betriebsbefehle und -zeiten für eine bestimmte Anzeige zu bestimmen. Die ISD-PWM-Steuerungszustandsmaschine 310 sendet Steuersignale an jede der verschiedenen Komponenten, einschließlich des Speichers 302, der Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304, der Pulseinstelltabellenschaltung 306 und der Pulseinstellungssteuerschaltung 308, um verschiedene Berechnungen und Bestimmungen durchzuführen, wie vorstehend erläutert.
Mehrere Prozesse können verwendet werden, um den Einstellbetrag basierend auf dem Helligkeitswert durch die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 zu bestimmen. Der Einstellwert entspricht einem Impuls des Taktsignals GCLK 210.
Bei einem Verfahren, das als direktes Verfahren bezeichnet werden kann, ist der Anpassungsbetrag direkt mit den Kategorien und Schwellenwerten verknüpft, die in der Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 für jedes gezitterte Segment erfasst werden. Somit hat jeder Impuls, der jedem zitternden Segment entspricht, die gleiche eingestellte Breite. Wenn beispielsweise in einigen Ausführungsformen der Helligkeitswert der Kategorie 1 ist, dann passt die Pulseinstellschaltung 308 die Pulsbreite nicht an, und somit ist der Einstellungsbetrag 0, wenn der Helligkeitswert der Kategorie 2 ist, wird der Einstellungsbetrag auf 1 Taktzyklus eingestellt. Wenn der Helligkeitswert der Kategorie 3 entspricht, wird der Einstellwert auf 2 Taktzyklen usw. eingestellt. In diesem Beispiel ist der Einstellbetrag die Anzahl der Taktzyklen, um die die Nennweite, wie sie durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 bestimmt wird, eingestellt wird. Die Kategorie- und Helligkeitswerte sowie die Einstellwerte können jedoch an die verschiedenen Anforderungen der Anzeige angepasst werden, und das oben genannte wird nur als ein Beispiel angeführt.
Die direkte Methode erzeugt und ahmt Rauschcharakteristika eng nach, um den sichtbaren Gradienten des Inhalts zu erleichtern, insbesondere wenn der Inhalt abrupt in Helligkeitsstufen übergeht, während die Komplexität der Implementierung der ISD-PWM minimiert wird.
In einem anderen Verfahren, das als alternatives Kaskadenverfahren bezeichnet werden kann, kann eine komplexere Implementierung der ISD-PWM auf noch genauere Rauschcharakteristika angewendet werden, als dies durch die direkte Methode erreicht wird. In dieser Implementierung wird der Anpassungsbetrag in den aufeinanderfolgenden Segmenten 206 reduziert.
Auch bei diesem Verfahren wird der Anpassungsbetrag basierend auf dem Helligkeitswert ausgewählt, ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen direkten Methode, und auch basierend auf dem Segment 206, auf dem das PWM-Dithering durchgeführt wird. Das heißt, die Segmente 206 können auch in Kategorien eingeteilt werden, ähnlich dem Grauwert, basierend auf folgenden Schwellenwerten: Segmente 1-8 (Kategorie 1), Segmente 9-16 (Kategorie 2), Segmente 17-24 (Kategorie 3) und Segmente 25-32 (Kategorie 4). Diese Kategorien werden jedoch nur als Beispiel angegeben, und die Segmente 206 können in beliebig viele Kategorien eingeordnet werden, die für die Anzeigemerkmale geeignet sind. So kann beispielsweise nur ein einziger Schwellenwert gewählt werden, was zu zwei Kategorien von Segmenten 206 führt.
Zunächst wird der Anpassungsbetrag analog zur obigen Direktmethode ausgewählt. Wenn der Helligkeitswert beispielsweise der Kategorie 5 entspricht, beträgt der Einstellwert 4 Taktzyklen. Fällt ein Segment 206 der Teilmenge der Segmente 206 in die Kategorie 1, so wird der ursprünglich ermittelte Anpassungswert verwendet. Wenn ein Segment 206 der Teilmenge der Segmente 206 in die zweite Kategorie fällt, wird der Einstellwert um 1 Taktzyklus reduziert. Wenn ein Segment 206 der Teilmenge der Segmente 206 in die dritte Kategorie fällt, dann wird der Einstellwert um 2 Taktzyklen reduziert, und so weiter, wie in 4 dargestellt.
Wenn ein anfänglicher Einstellwert weniger als 4 Taktzyklen beträgt, dann können einige der Segmente 206 der Teilmenge der Segmente möglicherweise kein PWM-Dithering durchführen. Dies wird beispielsweise in 5 veranschaulicht. In 5 fällt der Helligkeitswert in die dritte Kategorie, so dass der Einstellwert 2 Taktzyklen beträgt. Wenn ein Segment 206 der Teilmenge der Segmente 206 in die Kategorie 1 der Segmente 206 fällt, dann ist der Einstellwert 2 Taktzyklen. Wenn ein Segment 206 der Teilmenge der Segmente 206 in die Kategorie 2 der Segmente 206 fällt, dann ist der Einstellwert 1 Taktzyklus. Wenn ein Segment 206 der Teilmenge der Segmente 206 in die Kategorien 3 oder 4 der Segmente 206 fällt, dann ist der Anpassungswert 0 und die Pulsbreiten für diese Segmente 206 werden nicht angepasst.
Dementsprechend empfängt die LED-Treiberschaltung 100 im Betrieb Graustufenwerte für Rahmeninhalte, die über eine Vielzahl von Segmenten 206 angezeigt und aktualisiert werden sollen. Wie vorstehend erwähnt, definiert jeder der Graustufenwerte die Intensität eines Pixels jeder der Scanlinien 208. Am Beispiel einer einzelnen Scan-Linie 208 bewirkt die ISD-PWM-Steuerungszustandsmaschine 310, dass die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 den Grauwert lädt. Die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 bestimmt den Helligkeitswert dieses Pixels basierend auf dem Grauwert. Die ISD-PWM-Steuerungszustandsmaschine 310 bewirkt, dass die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 auch den Grauwert aus dem Speicher 302 empfängt. Wenn die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 den Grauwert empfängt, definiert die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 eine Pulsbreite, die der Helligkeit des Pixels entspricht. Die ISD-PWM-Steuerungszustandsmaschine 310 bewirkt auch, dass die Pulseinstelltabellenschaltung 306 den Grauwert empfängt und eine Teilmenge der Segmente 206 ausgibt. Die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 empfängt den Helligkeitswert, die Pulsbreite und die Teilmenge der Segmente 206 und gibt eine Reihe von Impulsen aus, wie vorstehend erläutert.
Wie für einen Fachmann verständlich ist, ist die LED-Treiberschaltung 100 in der Lage, parallele Operationen für jede der Scanlinien durchzuführen, so dass der oben beschriebene Prozess für jeden empfangenen Graustufenwert durchgeführt wird, der jeder Scanlinie 208 (d.h. jedem Pixel) entspricht. Somit erhalten verschiedene Scanlinien 208 in verschiedenen Segmenten 206 eine angepasste Pulsbreite, was zu einem zufälligen PWM-Dithering des Frame-Inhalts über Übergänge von hoher und niedriger Helligkeit führt. So können beispielsweise in einem fünften Segment 206 die dritte, siebte und achte Scanlinie 208 die Pulsbreite angepasst haben, während die Scans eins, zwei, vier, fünf und sechs die Pulsbreite aus dem jeweiligen Graustufenwert empfangen.
Obwohl oben ein Graustufenwert für jedes Pixel erläutert wird, kann in einigen Ausführungsformen ein durchschnittlicher Graustufenwert für alle Pixel verwendet werden, um das PWM-Dithering durchzuführen. Das heißt, die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 und die Pulseinstelltabellenschaltung 306 können den durchschnittlichen Grauwert empfangen, um den Einstellwert zu bestimmen und welche Segmente 206 das PWM-Dithering durchführen. In anderen Ausführungsformen empfängt nur die Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304 den durchschnittlichen Grauwert, während der Pulseinstelltabellenblock den jeweiligen Grauwert für die jeweilige Scan-Linie 208 empfängt. Daher ist der in dieser Offenbarung diskutierte Grauwert nicht auf einen Grauwert eines einzelnen Pixels beschränkt, sondern kann einen durchschnittlichen Grauwert beinhalten.
Weiterhin kann für jede Scan-Linie 208 eine Helligkeitsskalenerfassungsschaltung 304, eine Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316, eine Pulsanpassungsschaltung 306 und eine Pulseinstellungssteuerschaltung 308 vorgesehen werden. Jede der Helligkeitsskalenerfassungsschaltungen 304, die Pulsbreitenbestimmungsschaltungen 316, die Pulseinstelltabellenschaltung 306 und die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 können für jede Scan-Linie 208 parallele Operationen durchführen. Das heißt, jede der Helligkeitsskalenerfassungsschaltungen 304, die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316, die Pulseinstelltabellenschaltung 306 und die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 können einen Grauwert empfangen, wobei jeder Grauwert einer Scan-Linie 208 entspricht.
6 veranschaulicht eine Nachschlagetabelle, die von der Pulseinstelltabellenschaltung 306 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet werden kann. Wie vorstehend erwähnt, werden die niederwertigsten Bits des Grauwertes als Adressvektor verwendet, um zu bestimmen, welchem Eintrag in der Pulseinstelltabellenschaltung 306 zu folgen ist, um zu bestimmen, welche Segmente 206 PWM-Dithering aufweisen werden. Die Nachschlagetabelle enthält 16 Zeilen, die den vier LSBs des Graustufenwertes entsprechen. So entsprechen beispielsweise in 6 die Zeilen 0000 bis 1111. Jede Zeile hat 32 Spalten, die die 32 Segmente 206 für das oben beschriebene Zeitdiagramm definieren. Wie bereits erwähnt, kann jedoch eine unterschiedliche Anzahl von Segmenten 32 verwendet werden, um den Inhalt zu aktualisieren, und die Spalten und Zeilen entsprechen den Anforderungen einer bestimmten Anzeige. In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise jede Zeile 64 Spalten aufweisen, die 64 Segmente 206 definieren. In anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger Zeilen vorgesehen werden, basierend auf der Anzahl der LSBs, die für den Graustufenwert verwendet werden.
Ein weißes Kästchen in jeder Zeile bezeichnet ein Segment 206, in dem die durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 definierte Pulsbreite verwendet wird. Ein schwarzer Kasten in jeder Reihe bezeichnet ein Segment 206, in dem die durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 definierte Pulsbreite durch die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 eingestellt wird.
Wenn beispielsweise, wie in der Nachschlagetabelle von 6 zu sehen ist, die LSBs des Grauwertes 0010 sind, wird das PWM-Dithering für die Segmente 4, 6, 9, 9, 18, 25 und 28 durchgeführt. Das heißt, die Pulseinstellungssteuerschaltung 308 passt die Pulsbreite dieser Segmente 206 für die jeweilige Scan-Linie 208 basierend auf dem Helligkeitswert an. Als weiteres Beispiel, wenn die LSBs des Graustufenwertes 1011 sind, wird das PWM-Dithering auf ein entsprechendes Pixel oder Subpixel in den Segmenten 2, 21 und 22 angewendet.
Die Nachschlagetabelle kann mit Hilfe von Randomisierung erstellt werden. Die Nachschlagetabelle kann programmierbar sein, so dass die Nachschlagetabelle an die unterschiedlichen Bedürfnisse verschiedener Anzeigegeräte angepasst werden kann.
7 veranschaulicht die Segmente 206 mit PWM-Dithering gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung und die Segmente 206 ohne PWM-Dithering. Wie in 7 zu sehen ist, veranschaulicht der Impuls 702 eine Pulsbreite, die durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 basierend auf einem Graustufenwert bestimmt wird. Die Pulsbreite kann bis zu 4.096 Taktzyklen betragen. Das GCLK-Signal 704 veranschaulicht ein Taktsignal mit einer Vielzahl von Taktzyklen. Für die Segmente 206 mit PWM-Dithering, das gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird, wird eine Pulsbreite um einen Variablenwert angepasst, der durch den Grauwert bestimmt wird. In Impuls 706 wird die Pulsbreite durch Hinzufügen eines Taktzyklus zum Ende der Pulsbreite eingestellt, wodurch die Breite für diese Scan-Linie 208 im Segment 206 verlängert wird. Der Impuls 708 wird um drei Taktzyklen verlängert, verglichen mit einem Impuls 702 mit einer Pulsbreite, die durch die Pulsbreitenbestimmungsschaltung 316 bestimmt wird. Das heißt, der Impuls 702 wird nicht gezittert.
Die Pulsbreite kann jedoch durch Subtraktion des Einstellwerts vom Beginn der Pulsbreite oder durch Entfernen des Einstellwerts vom Ende der Pulsbreite eingestellt werden. Der Einstellwert wird jedoch in jeder Ausführungsform basierend auf dem Helligkeitswert bestimmt, wie vorstehend erläutert.
Viele Änderungen und andere Ausführungsformen der Offenbarung werden einem Fachmann in den Sinn kommen, der den Nutzen der Lehre aus den vorangegangenen Beschreibungen und den dazugehörigen Zeichnungen zieht. Elemente im LED-Array können einfarbige LEDs oder RGB-Einheiten oder jede andere Form von LEDs sein. Die LED-Treiberschaltung 100 kann hoch- oder herunterskaliert werden, um LED-Arrays unterschiedlicher Größe anzusteuern. Mehrere LED-Treiberschaltungen 100 können verwendet werden, um eine Vielzahl von LED-Arrays in einem LED-Anzeigesystem anzusteuern. Die Komponenten im Treiber können entweder auf einem einzelnen Chip oder auf mehr als einem Chip oder auf einer Leiterplatte integriert werden. Solche Abweichungen sind im Rahmen dieser Offenbarung möglich.
Die beschriebenen Merkmale, Operationen oder Charakteristika können in einer Vielzahl von verschiedenen Konfigurationen angeordnet und ausgelegt und/oder in geeigneter Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. Die detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren soll somit nicht den Umfang der Offenbarung, wie beansprucht, einschränken, sondern ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen der Offenbarung. Darüber hinaus wird auch leicht verständlich sein, dass die Reihenfolge der Schritte oder Handlungen der beschriebenen Methoden im Zusammenhang mit den offenbarten Ausführungsformen geändert werden kann, wie es für die Fachleute offensichtlich ist. Daher dient jede Reihenfolge in den Zeichnungen oder der Detailbeschreibung nur der Veranschaulichung und soll keine erforderliche Reihenfolge darstellen, es sei denn, es ist spezifiziert, dass eine Reihenfolge erforderlich ist.
Ausführungsformen können verschiedene Operationen, Blöcke und Schaltungen beinhalten, die in maschinenausführbaren Anweisungen enthalten sein können, die von einem Universal- oder Spezialcomputer (oder einer anderen elektronischen Vorrichtung) ausgeführt werden. Alternativ können die Operationen, Blöcke und Schaltungen von Hardwarekomponenten, die eine spezifische Logik für die Durchführung der Schritte beinhalten, oder von einer Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware ausgeführt werden.
Die Hardware kann beispielsweise Vorrichtungen wie Komparatoren, Verstärker, Oszillatoren, Zähler, Frequenzgeneratoren, Rampenschaltungen und Generatoren, digitale Logik, analoge Schaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren (DSPs), Zustandsmaschinen, digitale Logik, feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), komplexe Logikbauelemente (CLDs), Timer-integrierte Schaltungen, Digital-Analog-Wandler (DACs), Analog-Digital-Wandler (ADCs), etc. umfassen.
Ausführungsformen einschließlich verschiedener Operationen, Blöcke und Schaltungen können auch als Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, einschließlich eines computerlesbaren Speichermediums mit darauf gespeicherten Anweisungen, die zur Programmierung eines Computers (oder einer anderen elektronischen Vorrichtung) zur Durchführung der hierin beschriebenen Prozesse verwendet werden können. Das computerlesbare Speichermedium kann unter anderem Folgendes umfassen: Festplatten, Disketten, optische Laufwerke, CD-ROMs, DVD-ROMs, ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, magnetische oder optische Karten, Solid-State-Speichergeräte oder andere Arten von Medien/maschinenlesbaren Medien, die zur Speicherung elektronischer Anweisungen geeignet sind.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein bestimmtes Softwaremodul unterschiedliche Anweisungen umfassen, die an verschiedenen Stellen einer Speichervorrichtung gespeichert sind und die zusammen die beschriebene Funktionalität des Moduls implementieren. Tatsächlich kann ein Modul eine einzelne Anweisung oder viele Anweisungen umfassen und kann auf mehrere verschiedene Codesegmente, auf verschiedene Programme und auf mehrere Speichervorrichtungen verteilt sein. Einige Ausführungsformen können in einer verteilten Computerumgebung praktiziert werden, in der Aufgaben von einer entfernten Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden ist. In einer verteilten Computerumgebung können sich Softwaremodule in lokalen und/oder entfernten Speichermedien befinden. Darüber hinaus können Daten, die in einem Datenbankeintrag verknüpft oder gerendert werden, auf derselben Speichervorrichtung oder auf mehreren Speichervorrichtungen gespeichert sein und in Feldern eines Datensatzes in einer Datenbank über ein Netzwerk miteinander verknüpft sein.
Fachleute werden es zu schätzen wissen, dass viele Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung sollte daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 494150 [0001]
US 62425545 [0001]
US 2015/0123555 A1 [0005]

Claims

Schaltung zum Ansteuern mindestens einer lichtemittierenden Diode (LED) einer pixeligen Anzeige basierend auf einem Graustufenvektor für eine Vielzahl von Aktualisierungszyklen, umfassend: eine Helligkeitsskalenerfassungsschaltung, die konfiguriert ist, um den Graustufenvektor zu empfangen und einen Helligkeitswert basierend auf dem Graustufenvektor zu bestimmen; eine Aktualisierungszyklus-Auswahlschaltung, die konfiguriert ist, um eine Angabe einer Teilmenge von Aktualisierungszyklen aus der Vielzahl von Aktualisierungszyklen auszugeben, so dass die Teilmenge von Aktualisierungszyklen zitternde Aktualisierungszyklen sind und ein Rest der Vielzahl von Aktualisierungszyklen nicht-zitternde Aktualisierungszyklen sind; eine Pulsbreitenbestimmungsschaltung, die konfiguriert ist, um den Graustufenvektor zu empfangen und eine Pulsbreite basierend auf dem Graustufenvektor zu definieren; eine Pulseinstellung-Steuerschaltung konfiguriert ist, um die Pulsbreite, den Helligkeitswert und die Anzeige der Teilmenge der Aktualisierungszyklen zu empfangen, für jeden zitternden Aktualisierungszyklus eine zitternde Pulsbreite basierend auf dem Graustufenvektor und dem Helligkeitswert zu bestimmen, wobei sich die zitternde Pulsbreite um einen Breiteneinstellungsbetrag von der Pulsbreite unterscheidet; und ein zitterndes Pulsweitenmodulationssignals auszugeben, das eine Pulsreihe beinhaltet, wobei die Pulsreihe einen Impuls mit der Pulsbreite beinhaltet, die durch die Pulsweitenbestimmungsschaltung für jeden Aktualisierungszyklus der nicht zitternden Aktualisierungszyklen bestimmt wird, und einen Impuls, der die zitternde Pulsbreite für jeden Aktualisierungszyklus der zitternden Aktualisierungszyklen aufweist; und eine Stromquelle, die konfiguriert ist, um das zitternde Pulsweitenmodulationssignal zu empfangen und die mindestens eine LED basierend auf dem zitternden Pulsweitenmodulationssignal mit Strom zu versorgen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Betrag der Breiteneinstellung gleich einer Anzahl von Taktzyklen eines Taktsignals ist.
Schaltung nach Anspruch 2, worin der Breitenverstellbetrag zwischen 1 und 4 Taktzyklen liegt.
Schaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei, wenn der Helligkeitswert unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, der Breiteneinstellbetrag ein erster Wert ist, und wenn der Helligkeitswert über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, die Breiteneinstellung ein zweiter Wert ist, der sich vom ersten Wert unterscheidet.
Schaltung nach Anspruch 4, wobei, wenn der Helligkeitswert unter einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert und über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, der Breiteneinstellbetrag ein dritter Wert ist, der sich von dem ersten und zweiten Wert unterscheidet, und wenn der Helligkeitswert über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, der Breiteneinstellbetrag ein vierter Wert ist, der sich von dem ersten und zweiten Wert unterscheidet.
Schaltung nach Anspruch 1, worin, wenn der Helligkeitswert unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, die gezitterte Pulsbreite gleich der Pulsbreite ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn der Helligkeitswert unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und ein Aktualisierungszyklus der Teilmenge der Aktualisierungszyklen unter einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, der Breiteneinstellbetrag ein erster Wert ist, und wenn der Helligkeitswert unter dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt und ein Aktualisierungszyklus der Teilmenge der Aktualisierungszyklen über dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, die Breiteneinstellung ein zweiter Wert ist, der sich vom ersten Wert unterscheidet.
Schaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, worin der Helligkeitswert basierend auf einem Satz der höchstwertigen Bits des Graustufenvektors bestimmt wird.
Schaltung nach Anspruch 8, worin der Graustufenvektor sechzehn Bit ist und der Satz der wichtigsten Bit die ersten zwölf der sechzehn Bit sind.
Schaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, worin die Aktualisierungszyklus-Auswahlschaltung die Anzeige basierend auf dem Graustufenvektor ausgibt.
Schaltung nach Anspruch 10, wobei die Angabe der Teilmenge der Aktualisierungszyklen auf einem Satz von niederwertigsten Bits des Graustufenvektors basiert.
Schaltung nach Anspruch 11, worin der Graustufenvektor sechzehn Bit und der Satz der niederwertigsten Bit die letzten vier der sechzehn Bit sind.
Schaltung nach Anspruch 10, wobei die Auswahlschaltung für den Aktualisierungszyklus ferner konfiguriert ist, um die Teilmenge der Aktualisierungszyklen basierend auf einem Eintrag einer Nachschlagetabelle anzuzeigen, die durch mindestens einen Teil des Graustufenvektors angesprochen wird.
Verfahren zur intensitätsskalierten Dithering-Pulsbreitenmodulation (PWM) für eine Leuchtdiode (LED) eines Anzeigesystems, wobei das Anzeigesystem eine Stromquelle zum Empfangen eines PWM-Signals aufweist, das die Helligkeit der LED entsprechend den Pulsbreiten des während eines Satzes von Aktualisierungszyklen angelegten PWM-Signals steuert, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Graustufeninformationen, die eine nominale Pulsbreite des PWM-Signals darstellen; Umwandeln der Graustufeninformationen in einen Helligkeitswert, wobei der Helligkeitswert eine Pulsweiteneinstellung anzeigt; für erste und zweite Elemente des Satzes von Aktualisierungszyklen, Erzeugen von ersten bzw. zweiten Impulsen des PWM-Signals, wobei der erste Impuls die nominale Pulsbreite und der zweite Impuls eine zitternde Pulsbreite aufweist, wobei sich die nominalen und zitternden Pulsbreiten basierend auf der Pulsweiteneinstellung voneinander unterscheiden; und Anlegen des ersten und zweiten Impulses des PWM-Signals an die Stromquelle, das zwischen der Nenn- und der Zitterpulsbreite wechselt und dadurch die Helligkeit der LED basierend auf dem Helligkeitswert zittern lässt.
Verfahren nach Anspruch 14, worin die Pulsweiteneinstellung eine Zeitdauer ist, die einer Anzahl von Taktzyklen eines Taktsignals entspricht, wobei die Anzahl eine Funktion des Helligkeitswertes ist.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die Anzahl der Taktzyklen zwischen 1 und 4 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei, wenn der Helligkeitswert unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, der Pulsweiteneinstellbetrag ein erster Wert ist, und wenn der Helligkeitswert über dem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt, die Pulsweiteneinstellung ein zweiter Wert ist, der sich vom ersten Wert unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, worin, wenn der Helligkeitswert unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, die gezitterte Pulsbreite gleich der nominalen Pulsbreite ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, worin, wenn sich das erste Element des Satzes von Aktualisierungszyklen in einer ersten Teilmenge befindet, der Pulsweiteneinstellbetrag ein erster Wert ist, und wenn sich das zweite Element des Satzes von Aktualisierungszyklen in einer zweiten Teilmenge befindet, die sich von der ersten Teilmenge unterscheidet, die Pulsweiteneinstellung ein zweiter Wert ist, der sich vom ersten Wert unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem sich die ersten und zweiten Elemente des Satzes von Aktualisierungszyklen in jeweils ersten und zweiten Teilmengen befinden, die sich voneinander unterscheiden, wobei das Verfahren ferner das Identifizieren von Elementen der zweiten Teilmenge aus einer Nachschlagetabelle umfasst.
Maschinenlesbarer Speicher enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die bei einer Ausführung ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20 durchführen.
Maschinenlesbares Medium, das einen Code beinhaltet, der, wenn er ausgeführt wird, eine Maschine veranlasst, das Verfahren auszuführen oder eine Schaltung zu realisieren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 20 beansprucht.