TWI450000B - 用於對一顯示器進行照明的電子器件及方法 - Google Patents

用於對一顯示器進行照明的電子器件及方法 Download PDF

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Description

用於對一顯示器進行照明的電子器件及方法
本發明大體上係關於控制一液晶顯示器之背光照明源。
此部分意欲向讀者介紹可能與本發明之各種態樣相關之技術的各種態樣，在下文描述及/或主張本發明之各種態樣。咸信此論述有助於向讀者提供背景資訊以促進更好地理解本發明之各種態樣。因此應理解，應照此閱讀此等陳述，且此等陳述不作為對先前技術之認可而閱讀。
電子器件愈來愈多地包括顯示幕作為器件之使用者介面的部分。如可瞭解，顯示幕可用於廣泛之器件中，該等器件包括桌上型電腦系統、筆記型電腦及手持式計算器件，以及諸如蜂巢式電話及攜帶型媒體播放器的各種消費型產品。液晶顯示(LCD)面板已變得日益風行地用於顯示幕中。此風行性可歸因於其輕的質量及薄的外形，以及操作LCD像素花費之相對低的電力。
因為LCD自身並不發光，所以LCD通常利用背光照明。背光照明通常涉及向LCD供應來自陰極螢光燈或來自發光二極體(LED)之光。為了減小電力消耗，可利用LED之分組，使得該等分組經個別啟動。然而，此組態可導致減小之解析度、失真或偽影，及/或有限之亮度調整範圍。因此，需要經由使解析度損失最小化、減小失真或偽影，以及允許LCD的廣泛之調光範圍的技術來控制LCD之LED。
下文闡述本文中所揭示之某些實施例的概述。應理解，呈現此等態樣僅為了將此等特定實施例之簡要概述提供給讀者，且此等態樣並不意欲限制本發明之範疇。實際上，本發明可涵蓋可能並未闡述於下文中之多種態樣。
本發明大體上係關於一種用於諸如一LCD顯示器之顯示器件的背光單元。在一實施例中，一側照式背光單元可包括一LED串架構，該等LED串每串各自具有某一數目個光源。舉例而言，可利用具有六個LED串之一分組，該等LED串上面各自具有3個LED。可經由一脈寬調變器(一脈寬調變器件)產生對該等串之啟動及撤銷啟動之控制。可以啟動第一串、繼之以第二串等之方式來啟動該等串。此等串之啟動可使得該等串上之LED發光。此外，可以諸如8 kHz之相對高之頻率啟動該等串。該等串之8 kHz頻率與諸如6個串之所利用之串之總數組合可在顯示器上產生為48 kHz的有效(或等效)頻率。
在研讀以下詳細描述之後且在參看圖式之後可更好地理解本發明之各種態樣。
下文將描述一或多項特定實施例。為了提供此等實施例之簡明描述，不在說明書中描述一實際實施之所有特徵。應瞭解，在任何此實際實施之開發中，如在任何工程或設計項目中，必須做出許多專門針對實施之決策以達成開發者之特定目的，諸如符合與系統有關及與商務有關之約束，該等特定目標可隨實施不同而不同。此外，應瞭解，此開發嘗試可能為複雜且耗時的，但對於受益於此揭示內容之一般技術者而言將為設計、生產，及製造中之常規任務。
本申請案大體上係針對用於控制顯示器之背光的方法及系統。可將脈寬調變器(PWM)信號傳輸至顯示器。經由控制PWM信號之作用時間循環，可調整顯示器之亮度。此外，可將PWM信號提供至一群LED串中的每一者，每一LED串上具有一系列LED。PWM信號可(例如)以順序方式提供至LED串。可將PWM信號傳輸至LED串中之每一者之頻率可為相對高之頻率，例如8 kHz。由於在任何給定時間可啟動少於所有之串，因此以此方式將PWM信號快速地傳輸至LED串可減小顯示器上之視覺偽影同時維持顯示器之減小之總電力消耗。此外，PWM信號可經相移以允許以大於PWM信號之頻率的速率產生顯示器上之有效頻率。
在圖1中說明根據本發明之一實施例之電子器件10。在包括當前所說明實施例之一些實施例中，器件10可為諸如膝上型電腦之攜帶型電子器件。其他電子器件亦可包括可觀看媒體播放器、蜂巢式電話、個人資料行事曆或其類似者。實際上，在此等實施例中，攜帶型電子器件可包括此等器件之功能性的組合。此外，電子器件10可允許使用者連接至網際網路或諸如區域網路或廣域網路的其他網路，或經由網際網路或諸如區域網路或廣域網路的其他網路進行通信。舉例而言，攜帶型電子器件10可允許使用者存取網際網路並使用電子郵件、文字傳訊或其他形式電子通信進行通信。作為實例，電子器件10可為可購自加利福尼亞庫帕提諾蘋果公司之某型號的MacBook、MacBookPro、MacBook Air、iMac、Macmini或Mac Pro。在其他實施例中，電子器件可包括可購自任何製造商之使用LED背光的其他型號及/或類型之電子器件。
在某些實施例中，電子器件10可藉由一或多個可再充電及/或可更換之電池來供電。此等實施例可為高度可攜的，從而允許使用者在旅行、工作等時攜帶電子器件10。雖然關於攜帶型電子器件描述本發明之某些實施例，但應注意，當前所揭示之技術可適用於經組態以顯現圖形資料之廣泛之其他電子器件及系統(諸如，桌上型電腦)。
在當前所說明之實施例中，電子器件10包括外罩或外殼12、顯示器14、輸入結構16及輸入/輸出(I/O)埠或連接器18。外罩12可由塑膠、金屬、複合材料或其他合適材料或其任何組合形成。外罩12可保護電子器件10之內部組件(諸如，處理器、電路及控制器等)不受實體損害，且亦可防護內部組件不受電磁干擾(EMI)。
顯示器14可為液晶顯示器(LCD)。LCD可為基於發光二極體(LED)之顯示器或某一其他合適顯示器。如上文所指出，電子器件10亦可包括輸入結構16。在一實施例中，輸入結構16中之一或多者經組態以諸如藉由控制操作模式、輸出位準、輸出類型等來控制器件10。例如，輸入結構16可包括接通或斷開器件10之按鈕。另外，輸入結構16可允許使用者增大或降低顯示器14之亮度。攜帶型電子器件10之實施例可包括任一數目個輸入結構16，該等輸入結構16包括按鈕、開關、控制板(control pad)、小鍵盤，或可用以與電子器件10互動之任何其他合適輸入結構。此等輸入結構16可操作以控制電子器件10及/或連接至電子器件10或由電子器件10使用之任何介面或器件的功能。舉例而言，輸入結構16可允許使用者巡覽諸如圖形使用者介面(GUI)之所顯示之使用者介面及/或在電子器件10上執行之其他應用程式。
器件10亦可包括各種I/O埠18以允許連接額外器件。舉例而言，器件10可包括任一數目個輸入及/或輸出埠18，諸如頭戴式耳機及耳機插孔、通用串行匯流排(USB)埠、IEEE-1394埠、乙太網路及數據機埠，及AC及/或DC電源連接器。另外，電子器件10可使用I/O埠18以連接至諸如數據機、經網路連接之電腦、印表機或其類似者的任何其他器件，及向該任何其他器件發送或自該任何其他器件接收資料。舉例而言，在一實施例中，電子器件10可經由USB連接而連接至iPod，以發送並接收諸如媒體檔案之資料檔案。
藉由參看圖2可更好地理解顯示器14之額外細節，圖2為LCD型顯示器14之一實例的分解透視圖。顯示器14包括頂蓋20。頂蓋20可由塑膠、金屬、複合材料或其他合適材料或其任何組合形成。在一實施例中，頂蓋20為帶槽框。頂蓋20亦可以諸如與底蓋38組合以提供用於說明於圖2中之其餘元件之支撐結構的方式來形成。亦說明液晶顯示器(LCD)面板22。LCD面板22可安置於頂蓋20下方。LCD面板22可用以藉由使用通常安置於兩個基板之間的液晶物質來顯示影像。舉例而言，可將電壓施加至駐留於基板上或基板中之電極，從而跨越液晶建立電場。液晶在對齊方式上回應於電場而改變，因此修改可透射穿過液晶物質並於指定像素處觀看到之光的量。以此方式且藉由使用各種濾色器來建立經著色之子像素，可以像素化方式跨越顯示器14之個別像素來表示彩色影像。
LCD面板22可包括可個別定址之像素的群組。在一實施例中，LCD面板22可包括分為像素行之一百萬個像素，每一像素行包括一千個像素。LCD面板22亦可包括用以控制與每一個別像素相關聯之電場的被動或主動顯示矩陣或柵格。在一實施例中，LCD面板22可包括一主動矩陣，該主動矩陣利用沿柵格之像素交叉點安置的薄膜電晶體。經由薄膜電晶體之閘控動作，可控制LCD面板22之像素的照度。LCD面板22可進一步包括各種額外組件，諸如偏光膜及防眩膜。
顯示器14亦可包括光學薄片24。光學薄片24可安置於LCD面板22下方，且可使傳遞至LCD面板22之光聚集。在一實施例中，光學薄片24可為可用以使傳過LCD面板22之光有角度地成形的稜鏡薄片。光學薄片24可包括一或多個薄片。顯示器14可進一步包括漫射板或薄片26。漫射板26可安置於LCD面板22下方，且亦可安置於光學薄片24上方或下方。漫射板26可使正傳遞至LCD面板22之光漫射。漫射板26亦可減小LCD面板22上之眩光及不均勻照明。導向板28亦可輔助減小LCD面板22上之不均勻照明。在一實施例中，導向板28為邊緣型背光總成之部分。在邊緣型背光總成中，光源30可沿導向板28之一側(諸如，導向板28之底部邊緣32)安置。導向板28可用以將自光源30發出之光向上朝向LCD面板22引導。
光源30可包括發光二極體(LED)34。LED 34可為紅色LED、藍色LED及綠色LED之組合，或LED 34可為白色LED。在一實施例中，LED 34可配置於相鄰於作為邊緣型背光總成之部分的導向板28之邊緣(諸如，底部邊緣32)之印刷電路板(PCB)36上。在另一實施例中，LED 34可沿底蓋38之內部表面配置於一或多個PCB 36上。舉例而言，一或多個PCB 36可沿底蓋38之內側40對齊。LED 34可配置成一或多個串，藉此每一串中之多個LED 34彼此串行耦接。舉例而言，LED 34可分組成六個串，藉此每一串包括串行連接之三個LED 34。然而，應注意，在每一串上可連接少達一或兩個LED 34，或在每一串上可連接三個以上LED 34(諸如，六個LED)。此外，串可以端對端組態、並排組態及/或以任何其他合適組態來定位。
顯示器14亦可包括反射板或薄片42。反射板42通常安置於導向板28下方。反射板42用以使經由導向板28向下傳遞之光朝向LCD面板22反射回。另外，如先前所論述，顯示器包括底蓋38。底蓋38可以諸如與頂蓋20組合以提供用於說明於圖2中之其餘元件之支撐結構的方式來形成。底蓋38亦可用於直光型背光總成中，藉此一或多個光源30位於底蓋38之底部邊緣43上。在此組態中，替代使用相鄰於漫射板26及/或導向板28定位之光源30，可省略反射板42，且底蓋38之底部邊緣43上之一或多個光源(未圖示)可直接朝向LCD面板22發光。
圖3描繪使用側照式背光的顯示器14之實施例。顯示器14包括如所說明藉由頂蓋20固持於適當位置的LCD面板22。如上文所描述，顯示器14可利用背光總成，使得光源30可包括安裝於(例如)金屬核心印刷電路板(MCPCB)或位於顯示器14中之陣列匣(array tray)44上之其他合適類型支撐件上的LED 34。此陣列匣44可緊固至頂蓋20，使得光源30定位於顯示器14中從而用於光產生，該光產生可用以在LCD面板22上產生影像。
光源30亦可包括將輸入電壓轉化為可用以向光源30之LED 34供電之LED電壓所需要的電路。由於光源30可能用於攜帶型器件中，所以需要使用儘可能小之電力以增長電子器件10之電池壽命。為了節省電力，可雙態觸發光源30(亦即，光源30上之LED 34)接通與斷開。以此方式，可節省系統中之電力，此係因為光源30不需要連續供電。此外，若雙態觸發之頻率保持為高於至少人眼之閃光融合頻率(約30 Hz)，則此雙態觸發將看似建立對於觀看者恆定之影像。
除節省電力外，亦可藉由調整經雙態觸發光源30之作用時間循環(光源30接通之時間相對於光源30接通及斷開之時間量的比)控制LCD面板22之總亮度。舉例而言，50%之作用時間循環將導致以恆定背光照明之亮度的大約一半顯示影像。在另一實例中，20%之作用時間循環導致以恆定背光照明將提供之亮度的大約20%顯示影像。因此，藉由調整經雙態觸發之信號的作用時間循環，可在減小於電子器件10中消耗之電力之所添加益處的情況下調整所顯示影像之亮度。
電子器件10之內部組件可用以實現LCD面板22中之像素30的雙態觸發。圖4為說明可用以執行上文所描述之雙態觸發程序之組件的方塊圖。一般熟習此項技術者將瞭解，圖4中所展示之各種功能區塊可包括硬體元件(包括電路)、軟體元件(包括儲存於機器可讀媒體上之電腦程式碼)，或硬體元件與軟體元件兩者之組合。應進一步注意，圖4僅為特定實施之一實例，其他實例可包括用於蘋果產品(諸如，iPod、MacBook、MacBookPro、MacBook Air、iMac、Macmini或Mac Pro、iPhone)或利用LCD之另一電子器件中的組件。
在電子器件10之當前所說明實施例中，組件可包括顯示器14、輸入結構16、I/O埠18、一或多個處理器46、記憶體器件48、非揮發性儲存器50、擴充卡52、網路連接器件54、電源56及顯示控制邏輯58。關於此等組件中之每一者，首先應注意，顯示器14可用以顯示由器件10產生之各種影像，且可結合諸如觸控式螢幕之觸敏元件來提供顯示器14，該觸敏元件可用作器件10之控制介面的部分。
輸入結構16可包括藉以將使用者輸入或回饋提供至該(等)處理器46之各種器件、電路及通路。此等輸入結構16可經組態以控制電子器件10、在器件10上執行之應用程式及/或連接至器件10或由器件10使用之任何介面或器件之功能。舉例而言，輸入結構16可允許使用者巡覽所顯示之使用者介面或應用程式介面。輸入結構16之非限制性實例包括按鈕、滑桿、開關、控制板、鍵、旋鈕、滾輪、鍵盤、滑鼠、觸控板等。使用者與輸入結構16之互動(諸如，與顯示於顯示器12上之使用者介面或應用程式介面互動)可產生指示使用者輸入的電信號。此等輸入信號可經由合適通路(諸如，輸入集線器或匯流排)投送至該(等)處理器46以供進一步處理。
另外，在某些實施例中，諸如在結合顯示器14提供觸敏機構之觸控式螢幕的狀況下，可與顯示器14一起提供一或多個輸入結構16。在此等實施例中，使用者可經由觸敏機構選擇所顯示之介面元件或與所顯示之介面元件互動。以此方式，所顯示之介面可提供互動功能性，從而允許使用者藉由觸碰顯示器14而巡覽所顯示之介面。
如上文所指出，I/O埠18可包括經組態以連接至多種外部器件之埠，該等外部器件諸如電源、耳機或頭戴式耳機或其他電子器件(諸如，手持式器件及/或電腦、印表機、投影儀、外部顯示器、數據機、銜接站等)。I/O埠18可支援任何介面類型，諸如，通用串列匯流排(USB)埠、視訊埠、串行連接埠、IEEE-1394埠、乙太網路或數據機埠，及/或AC/DC電源連接埠。
處理器46可提供處理能力以執行作業系統、程式、使用者介面及應用程式介面以及電子器件10的任何其他功能。處理器46可包括一或多個微處理器，諸如一或多個「通用」微處理器、一或多個專用微處理器及/或ASIC，或此等處理組件之某一組合。舉例而言，處理器46可包括一或多個精簡指令集(RISC)處理器，以及圖形處理器、視訊處理器、音訊處理器及其類似者。如將瞭解，處理器46可通信地耦接至一或多個資料匯流排或晶片組，從而在電子器件10之各種組件之間傳送資料及指令。
藉由處理器46執行之程式或指令可儲存於任何合適製品中，該製品包括諸如(但不限於)下文所描述之記憶體器件及儲存器件的至少共同儲存所執行指令或常式的一或多個有形電腦可讀媒體。又，在此種電腦程式產品上編碼之此等程式(例如，作業系統)亦可包括可藉由處理器46執行以使器件10能夠提供包括本文中所描述之彼等功能性的各種功能性之指令。
待由處理器46處理之指令或資料可儲存於諸如記憶體48之電腦可讀媒體中。記憶體48可包括諸如隨機存取記憶體(RAM)之揮發性記憶體，及/或諸如唯讀記憶體(ROM)之非揮發性記憶體。記憶體48可儲存多種資訊且可用於各種用途。舉例而言，記憶體48可儲存電子器件10之韌體(諸如，基本輸入/輸出系統(BIOS))、作業系統，及可在電子器件10上執行之各種其他程式、應用程式或常式。此外，記憶體48在電子器件10之操作期間可用於緩衝或快取。
器件10之組件可進一步包括用於永久儲存資料及/或指令的其他形式之電腦可讀媒體(諸如，非揮發性儲存器50)。非揮發性儲存器50可包括(例如)快閃記憶體、硬碟機，或任何其他光學、磁性及/或固態儲存媒體。非揮發性儲存器50亦可用以儲存韌體、資料檔案、軟體程式、無線連接資訊及任何其他合適資料。
圖4中所說明之實施例亦可包括一或多個卡或擴充槽。該等卡槽可經組態以收納可用以向電子器件10添加功能性(諸如，額外記憶體、I/O功能性或網路連接能力)的一或多個擴充卡52。此等擴充卡52可經由任何類型合適連接器連接至器件10，且可在電子器件10之外殼內部或外部加以存取。舉例而言，在一實施例中，擴充卡52可包括快閃記憶卡，諸如安全數位(SD)卡、mini-SD或microSD、CompactFlash卡、多媒體卡(MMC)或其類似者。另外，擴充卡52可包括器件10之一或多個處理器46，諸如，具有用於促進藉由器件10顯現圖形之GPU的視訊圖形卡。
描繪於圖4中之組件亦包括網路器件54，諸如器件10內部之網路控制器或網路介面卡(NIC)。在一實施例中，網路器件54可為經由任何802.11標準或任何其他合適無線網路連接標準提供無線連接性的無線NIC。網路器件54可允許電子器件10經由諸如以下各者之網路進行通信：個人區域網路(PAN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)，或網際網路。另外，電子器件10可經由網路器件54連接至網路上之任何器件(諸如，攜帶型電子器件、個人電腦、印表機等)，並向該器件發送或自該器件接收資料。或者，在一些實施例中，電子器件10可能不包括內部網路器件54。在此種實施例中，NIC可作為擴充卡52予以添加，以提供如上文所描述之類似網路連接能力。
另外，器件10亦可包括電源56。在一實施例中，電源56可為一或多個電池，諸如鋰離子聚合物電池或其他類型合適電池。電池可為使用者可移除式，或可緊固於電子器件10之外殼內，且可為可再充電的。另外，電源56可包括諸如由電插座提供之AC電源，且電子器件10可經由電力配接器連接至電源56。此電力配接器亦可用以向器件10之一或多個電池再充電。另外，如圖4中所說明，電源56可跨越路徑57將電力傳輸至顯示器14。如下文所論述，顯示器14對此電力之使用可藉由顯示控制邏輯58來調節。
顯示控制邏輯58可耦接至顯示器14，且可用以控制顯示器14之光源30。或者，顯示控制邏輯可在顯示器14內部。在一實施例中，顯示控制邏輯58可用以雙態觸發光源30接通與斷開。當正使用電源56(諸如，電池)時，此雙態觸發(例如)可用以降低顯示器14之總亮度。另外及/或其他，當電源56為AC電源時，顯示器14之總亮度可簡單地藉由提高及/或降低施加至光源30之恆定電壓位準來修改。
在一實施例中，可藉由改變傳輸至光源30之啟動信號的作用時間循環來調整顯示器14之亮度位準的控制。例如，若啟動信號之作用時間循環為0%，則光源30將保持斷開，且顯示器14將為黑暗的。相反，若啟動信號之作用時間循環為100%，則顯示器14將處於全亮度，此係因為光源30將始終在作用中(然而，將消耗與以上AC電源實例中消耗之電力一樣多的電力)。在另一實例中，若啟動信號之作用時間循環處於50%，則顯示器14將處於為始終接通之顯示器14之亮度的一半，然而，顯示器14之電力消耗相對於連續且充分供電之光源30可減小多達50%。
另外，在一實施例中，顯示器14之亮度位準之控制可藉由改變傳輸至光源30之啟動信號之作用時間循環結合調整傳輸至光源30之電流量來加以調整。當啟動信號(諸如，PWM信號)之作用時間循環設定為低於臨限位準時，可發生傳輸至(例如)光源之LED串之電流的此調整。例如，若顯示器14之所要亮度將要求啟動信號之作用時間循環小於(例如)20%，則作用時間循環可設定為20%，且可減小傳輸至光源30之作用中LED串的電流。以此方式，可藉由控制啟動信號之作用時間循環且藉由控制傳輸至光源30之電流來調整顯示器之亮度。
在一實施例中，脈寬調變器(PWM)60可將啟動信號作為PWM信號提供至光源30。此外，可回應於使用者起始之經由(例如)輸入16對顯示器14之亮度的改變來調整PWM信號的作用時間循環。在另一實施例中，如上文所描述，當電源56為電池時，顯示控制邏輯58可用以藉由改變PWM信號之作用時間循環來自動調整顯示器14的亮度。舉例而言，可基於電池中剩餘之內部電力的量來調整PWM信號之作用時間循環。
在一實施例中，顯示控制邏輯58可耦接至脈寬調變器(PWM)60，該脈寬調變器(PWM)60可產生PWM信號。或者，在一實施例中，PWM 60可在顯示控制邏輯58內部。由PWM 60產生之PWM信號可為用以雙態觸發光源30接通與斷開的振盪信號。此外，PWM信號之作用時間循環可為可選擇的，且可自0至100%隨意變動。如先前所描述，PWM信號之作用時間循環可判定顯示器14之總亮度。以此方式，PWM信號亦可藉由控制光源30之LED 34在任何時間週期期間「接通」之時間量來減小顯示器14之總電力消耗。PWM信號亦可在器件10中提供高亮度解析度(亦即，至少10位元解析度)。亦即，PWM信號可允許由光源30達成1024個不同亮度位準。
圖5為說明控制顯示器14之背光照明強度之組件的方塊圖。如上文所指出，顯示控制邏輯58可操作以控制光源30之LED 34接通與斷開之時間的比。在一實施例中，LED 34可以順序方式啟動以控制光源30的總輸出。為了實現對光源30之此控制，顯示控制邏輯58可包括一定序器62。定序器62可(例如)為微處理器、一或多個專用微處理器及/或ASIC、控制器，或此等組件之某一組合。定序器可操作以接收藉由PWM 60產生且沿路徑64接收到的PWM信號。在一實施例中，自路徑64接收到之PWM信號可由(例如)包括電阻器68及電容器70之低通濾波器66濾波。電阻器68及電容器70可以諸如藉由低通濾波器66控制PWM信號之濾波量之方式進行選擇。
一旦定序器62接收到PWM信號，即可進行關於PWM信號將傳輸至哪一閘控制線72至77的判定。應注意，雖然說明了六個閘控制線72至77，但可利用多於或少於六個之閘控制線。如下文將更詳細描述，每一閘控制線72至77可控制耦接至用於光源30中之個別LED串的專用閘。亦即，可存在用於光源30中之每一LED串的一閘控制線及一專用閘。
閘控制線72至77中之每一者可耦接至個別閘78至83。閘78至83可各自為(例如)諸如金氧半導體場效電晶體(MOSFET)之場效電晶體(FET)。或者，閘可包括其他類型開關、電晶體，或可連接並切斷電路的其他組件。在本實施例中，每一閘78至83可藉由沿其相應閘控制線72至77傳輸之信號加以啟動。舉例而言，若跨越閘控制線72傳輸電壓，則可啟動閘78。亦即，施加至閘78之電壓可使得閘78作為閉合之開關操作，從而允許電流沿電流路徑84流過閘78而到達接地86。相反，若跨越閘控制線72不傳輸電壓，則可撤銷啟動閘78，從而使得閘78作為關斷之開關操作，因此防止電流沿電流路徑84流過閘78而到達接地86。
另外，定序器62可包括延遲電路88。在一實施例中，延遲電路88可操作以保留沿路徑64接收到之PWM信號，直至定序器63選擇用於傳輸PWM信號的閘控制線72至77。以此方式，定序器可允許沿路徑64接收到之PWM信號的相移。在一實施例中，藉由定序器62執行之相移量可等效於PWM信號之週期除以閘控制線77至83的總數(亦即，光源30中之LED串的總量)。舉例而言，在六個閘控制線77至83存在的情況下，定序器62可將未經變更之PWM信號傳輸至閘控制線72。隨後，定序器可自延遲電路88接收經相移(延遲)之PWM信號(等效於PWM信號之週期經延遲PWM信號之總週期的1/6)，且可將此經相移PWM信號傳輸至閘控制線73。可對於後續閘控制線74至77中之每一者繼續此過程，藉此閘控制線74至77中之每一者接收相對於傳輸至前一閘控制線73至76之信號經延遲PWM信號之總週期的額外1/6之經相移PWM信號。此過程可說明於圖6中。
圖6說明定序器62在與延遲電路88一起利用以如上文所描述使接收到之PWM信號相移時可輸出的時序序列90。脈衝波形92可表示由定序器62自路徑64接收到的PWM信號。在一實施例中，脈衝波形92可具有8 kHz之頻率及50%的作用時間循環。為了使脈衝波形92相移，定序器62可首先沿閘控制線72傳輸PWM波形92作為脈衝波形93。接著，定序器62可沿閘控制線73傳輸脈衝波形94。如可瞭解，脈衝波形94相對於脈衝波形92(亦即，PWM信號)可經相移1/6(亦即，60度)。如上文所指出，此相移可藉由延遲電路88來實現。隨後，定序器62可沿閘控制線74傳輸脈衝波形95。如可瞭解，脈衝波形95相對於脈衝波形94可經相移1/6(亦即，60度)，且相對於脈衝波形92(亦即，PWM信號)可經相移1/3(亦即，120度)。對於分別沿閘控制線75至77傳輸之脈衝波形96至98可繼續此過程。亦即，脈衝波形96至98中之每一者分別相對於前一波形95至97可經相移60度，且相移可經由延遲電路88來實現。相對於脈衝波形93至98之相移的總效應可使得8 kHz之PWM波形92在顯示器14上可導致48 kHz的有效速率頻率(亦即，脈衝波形93至98之頻率與閘控制線72至77之總數的乘積)。
圖7說明定序器62在與延遲電路88一起利用以使接收到之PWM信號相移時可輸出之時序序列100。脈衝波形102可表示由定序器62自路徑64接收到的PWM信號。在一實施例中，脈衝波形102可具有8 kHz之頻率及25%的作用時間循環。為了使脈衝波形102相移，定序器62可首先沿閘控制線72傳輸PWM波形102作為脈衝波形103。接著，定序器62可沿閘控制線73傳輸脈衝波形104。如可瞭解，脈衝波形104相對於脈衝波形102(亦即，PWM信號)可經相移1/6(亦即，60度)。如上文所指出，此相移可藉由延遲電路88來實現。隨後，定序器62可沿閘控制線74傳輸脈衝波形105。如可瞭解，脈衝波形105相對於脈衝波形104可經相移1/6(亦即，60度)，且相對於脈衝波形102(亦即，PWM信號)可經相移1/3(亦即，120度)。對於分別沿閘控制線75至77傳輸之脈衝波形106至108可繼續此過程。亦即，脈衝波形106至108中之每一者相對於前一波形105至107可經相移60度，且相移可經由延遲電路88來實現。相對於脈衝波形103至108之相移的總效應可使得8 kHz之PWM波形102在顯示器14上可導致48 kHz的有效速率頻率(亦即，脈衝波形103至108之頻率與閘控制線72至77之總數(亦為光源30中之LED串的總數)之乘積)。
返回至圖5，若定序器62選擇閘控制線72，則可沿閘控制線72將自路徑64接收到之PWM信號(其可經由延遲電路88經相移)傳輸至閘78。由於PWM信號為在無電壓與高電壓(Vcc)之間波動的振盪信號，因此閘78將結合PWM信號之脈衝而經啟動及撤銷啟動。如下文將更詳細描述，閘78之交替啟動及撤銷啟動將使得LED串(例如，LED串110)以與閘78同步之方式啟動及撤銷啟動。亦即，隨著閘78啟動，電流可沿電流路徑84流動。
此電流可由電源56供應，且可傳過(例如)LED串110。此外，為了確保電流僅在自電源56穿過任何給定LED串110至115且穿過所選擇閘78至83並到達接地86之方向上流動，可將二極體116置放於電源56與LED串110至115之間。此二極體通常可防止電流自LED串110至115朝向電源56回流。此外，至少一電感器118可與二極體116串行地置放以便抵抗來自電源56之電流的急劇改變，因此操作以使傳輸至LED串110至115之電流平滑以及為顯示器14之背光控制器提供升壓功能性。亦即，輸入電壓可關於存在於每一LED串110至115上之LED的數目而經升壓，以使LED恰當地偏壓。另外，電阻可存在於圖5中。此等電阻可說明為電阻器120A至120F。電阻器120A至120F可(例如)表示在上面說明電阻器120A至120F之各種線的內部電阻。在另一實施例中，電阻器120A至120F之特定電阻值可按需進行選擇以變更(例如)顯示器14之效能特性(例如，用於偵錯)。
隨著電流自電源56傳過二極體116且(例如)到達LED串110(當閘78已經啟動時)，電流將使得位於LED串110上之LED 122A至122C產生光。應注意，LED 122A至122C可皆等同於上文所論述之LED 34。在本實施例中，三個LED(例如，LED 122A至122C)可作為各別LED串(例如，LED串110)之部分經串行置放；然而，應注意，可結合給定LED串(例如，LED串110)利用大於或小於三個之LED(諸如，六個LED)。
在操作中，各種閘78至83經由沿控制線72至77傳輸之PWM信號的啟動及撤銷啟動可因此控制LED串110至115的啟動及撤銷啟動。LED串110至115之啟動及撤銷啟動又可控制其上之LED 122A至127C的啟動。因而，定序器62可藉由將PWM信號提供至各個閘控制線72至77來控制光源30中之各個LED串110至115的操作。
此外，定序器62可主動選擇LED串110至115中之哪一者將在給定時間產生光。如在圖8之流程圖128中所說明，定序器62可在步驟130中接收由PWM 60產生的PWM信號。在步驟132中，定序器62可判定待起始之序列。步驟132可包括判定將PWM信號傳輸至閘控制線72至77之次序、使用延遲電路88來在將接收到之PWM信號傳輸至閘控制線72至77之前起始接收到之PWM信號之相移，及/或如控制光源30所需要之其他步驟。
在步驟134中，定序器可判定是否應減小待傳輸至LED串110至115之電流位準。如先前所指出，可藉由改變PWM信號之作用時間循環結合調整傳輸至光源30之電流的量來調整顯示器14之亮度位準之控制。當顯示器14之亮度位準設定為低於臨限位準時，可發生傳輸至在定序步驟132中所選擇之LED串110至115之電流的此調整。例如，若顯示器14之亮度位準將以其他方式要求PWM信號之作用時間循環小於(例如)20%，則PWM信號之作用時間循環可設定為20%，且可減小待傳輸至光源30之作用中LED串110至115的電流。此減小可(例如)藉由顯示控制器58來設定。然而，若PWM信號之作用時間循環設定為高於臨限位準(例如，20%)，則顯示器14之亮度位準可在不修改傳過經啟動之LED串110至115之電流的情況下藉由PWM信號之作用時間循環來控制。
在步驟134之後，定序器62在步驟136中可將PWM信號(該PWM信號可能經相移)投送至LED串110至115。此投送可以順序方式實現。亦即，對於PWM信號之給定循環，可將PWM信號依序傳輸至閘控制線72。對於一後續循環，定序器62可接著將PWM信號傳輸至閘控制線73。可針對每一閘控制線順次繼續此程序，直至定序器62將PWM信號傳輸至閘控制線77。一旦PWM信號已經傳輸至閘控制線77，則定序器可重新開始將PWM信號傳輸至閘控制線72之過程。以此方式，LED串110至115中之每一者可經依序啟用。可如先前關於圖6及圖7所論述(亦即，在相移情況下)執行此順序啟動。另外或其他，如圖9及圖10中所說明，可在不使用延遲電路88之情況下且在無相移之情況下實現順序啟動。
圖9說明定序器62在一實施例中可使用之時序序列138。脈衝波形140可表示由定序器62自路徑64接收到的PWM信號。脈衝波形140可具有至少約1 kHz之頻率及100%的作用時間循環。為了啟動各個LED串110至115，定序器62可首先沿閘控制線72傳輸PWM波形140作為脈衝波形141。隨後，脈衝波形140可傳輸至閘控制線73等，直至脈衝波形140傳輸至閘控制線77作為脈衝波形146。因此，脈衝波形141至146可對應於傳輸至閘控制線72至77中之每一者的脈衝。由於每一脈衝在與閘控制線72至77相關聯之閘78至83中之每一者處接收到，因此脈衝可允許電流流過各別LED串(例如，LED串110)，因此產生供在顯示器14中使用的光。應注意，在所說明實施例中，傳輸至閘控制線72至77中之每一者之PWM脈衝波形140可具有100%之作用時間循環。亦即，始終啟動LED串110至115中之至少一者。
圖10說明定序器62在一實施例中可使用之時序序列148，藉此PWM信號係處於50%之作用時間循環。脈衝波形149可表示由定序器62自路徑64接收到的PWM信號。脈衝波形149可具有至少約1 kHz之頻率及50%的作用時間循環。為了啟動各個LED串110至115，定序器62可首先沿閘控制線72傳輸PWM波形149作為脈衝波形150。隨後，脈衝波形149可傳輸至閘控制線73等，直至脈衝波形149傳輸至閘控制線77作為脈衝波形155。因此，脈衝波形150至155可對應於傳輸至閘控制線72至77中之每一者的脈衝。由於每一脈衝在與閘控制線72至77相關聯之閘78至83中之每一者處接收到，因此脈衝可允許電流流過各別LED串(例如，LED串110)，因此產生供在顯示器14中使用的光。應注意，在所說明實施例中，傳輸至閘控制線72至77中之每一者之PWM脈衝波形149可具有50%之作用時間循環。因此，脈衝波形150至155中之每一者具有無LED串110至115係在作用中的時間間隙156。此外，每一時間間隙156可等效於將電壓驅動至閘78至83，從而啟動LED串110至115中之每一者的時間。因此，總而言之，光源30可能正以50%之作用時間循環透射光。此情形可(例如)使得顯示器14處於如經由時序序列138產生之亮度的50%(50%亮度相較於上文由時序序列90及100提供之亮度又為較暗的)。
因此，視顯示器14之所要頻率及作用時間循環而定，脈衝波形93至98、103至108、141至146及150至155可對應於傳輸至閘控制線72至77中之每一者的脈衝。此外，在一實施例中，PWM信號之作用時間循環經改變之量可直接對應於顯示器14經調光的量。因此，可預想，沿路徑64傳輸之PWM信號的作用時間循環可自0至100%改變。另外，如上文所論述，定序器62可以高頻率(例如，以48 kHz之有效速率)使自閘控制線72至77中之PWM信號接收到的脈衝依序旋轉，以便使顯示器14上之失真及偽影最小化。
在一實施例中，定序器62可以高頻率啟動LED串110至115中之每一者。以高頻率啟動LED串110至115可為有益的，此係由於自使用僅一LED串(例如，LED串110)可能通常可見之偽影在以高速率啟動及撤銷啟動LED串110至115之情況下可經減小。在一實施例中，LED串110至115中之每一者可藉由定序器62以約8 kHz之速率進行選擇。因此，在利用六個LED串110至115之實施例中，在如說明於圖6及圖7中之每一者中之相移的情況下，顯示器14之有效頻率將為48 kHz(亦即，由定序器62選擇之LED串110至115中之每一者的頻率與LED串110至115之總數的乘積)。在另一實施例中，LED串110至115中之每一者可由定序器62以較大或較小速率(諸如，以大約至少1 kHz、2 kHz、3 kHz、4 kHz、5 kHz、6 kHz、7 kHz、8 kHz、9 kHz或10 kHz之速率)進行選擇。此情形可導致大約至少6 kHz、12 kHz、18 kHz、24 kHz、30 kHz、36 kHz、42 kHz、48 kHz、54 kHz或60 kHz的有效速率。無關於由定序器62選擇之頻率，藉由使用高頻率啟動及撤銷啟動以及藉由使用PWM信號及/或藉由使PWM信號相移以啟動LED串110至115，可同時實現顯示器14之大的調光範圍以及顯示器14上之視覺偽影的移除。
圖11說明顯示器14之正視圖，其中經相移PWM信號之作用時間循環應用至閘控制線74及75，從而引起LED串112及113的啟動。如所說明，顯示器14包括LCD面板22及光源30。光源30包括LED 122A至127C，該等LED 122A至127C可被組織成LED串110至115。顯示器14展示(例如)為經相移之PWM信號正傳輸至閘控制線74及75，因此啟動閘80及81。由於閘80及81經啟動，因此電流自由地傳過LED串112及113，其又啟動LED 124A至124C及125A至125C。因此，LED 124A至125C可產生光，從而導致光透射至LCD面板22。此經透射之光由光錐158來表示。如所說明，此等光錐158可以諸如減小光學拍頻(optical beating)或其他偽影之方式重疊。亦即，由LED 122A至127C產生之光錐158之重疊允許對顯示器14之更完全覆蓋。舉例而言，此重疊結合高度有效之PWM調光頻率(亦即，等於基本PWM頻率乘以經相移之LED串之數目的乘積)可減小光學拍頻(或其他偽影)，該光學拍頻(或其他偽影)原本可能由於調光頻率與顯示器再新頻率之間的干擾而發生。
在相移實施例中，隨著脈衝波形95正在傳輸至閘控制線74，啟動閘80。由於閘80經啟動，因此電流自由地傳過LED串112，其又啟動LED 124A至124C。因此，LED 124A至124C可產生光，從而導致透射至LCD面板22之光。此情形可說明於展示光源30之俯視圖的圖12中。如圖12中所說明，LED 124A至124C隨著脈衝波形95變高而經啟動。然而，如在圖6中可瞭解，隨著脈衝波形95變高，脈衝波形93及94亦變高。因此，LED 122A至122C及123A至123C中之每一者隨著脈衝波形95變高而可係在作用中。
另外，圖13展示光源30之隨著脈衝波形95將自高位準轉變至低位準的俯視圖。如圖13中所說明，LED 124A至124C隨著脈衝波形95將自高位準轉變至低位準而為作用中的。然而，如在圖6中可瞭解，隨著脈衝波形95接近其至低位準之轉變，脈衝波形96及97保持為高位準。因此， LED 125A至125C及126A至126C中之每一者隨著脈衝波形95接近自高位準至低位準之轉變而可為作用中的。因此，圖12及圖13結合地說明LED串110、111、113及114之隨著LED串112經依序啟動及撤銷啟動的相移啟動。
上文描述之特定實施例已作為實例進行了展示，且應理解，此等實施例可易具有各種修改及替代形式。應進一步理解，申請專利範圍並不意欲限於所揭示之特定形式，而是涵蓋屬於本發明之精神及範疇內的所有修改、等效物及替代物。
10．．．電子器件
12．．．外罩
14．．．顯示器
16．．．輸入結構
18．．．輸入/輸出(I/O)埠
20．．．頂蓋
22．．．液晶顯示器(LCD)面板
24．．．光學薄片
26．．．漫射板
28．．．導向板
30．．．光源
32．．．底部邊緣
34．．．發光二極體(LED)
36．．．印刷電路板(PCB)
38．．．底蓋
40．．．內側
42．．．反射板
43．．．底部邊緣
44．．．陣列匣
46．．．處理器
48．．．記憶體器件
50．．．非揮發性儲存器
52．．．擴充卡
54．．．網路連接器件
56．．．電源
57．．．路徑
58．．．顯示控制邏輯
60．．．脈寬調變器(PWM)
62．．．定序器
64．．．路徑
66．．．低通濾波器
68．．．電阻器
70．．．電容器
72．．．閘控制線
73．．．閘控制線
74．．．閘控制線
75．．．閘控制線
76．．．閘控制線
77．．．閘控制線
78．．．閘
79．．．閘
80．．．閘
81．．．閘
82．．．閘
83．．．閘
84．．．電流路徑
86．．．接地
88．．．延遲電路
90．．．時序序列
92．．．脈衝波形
93．．．脈衝波形
94．．．脈衝波形
95．．．脈衝波形
96．．．脈衝波形
97．．．脈衝波形
98．．．脈衝波形
100．．．時序序列
102．．．脈衝波形
103．．．脈衝波形
104．．．脈衝波形
105．．．脈衝波形
106．．．脈衝波形
107．．．脈衝波形
108．．．脈衝波形
110．．．發光二極體(LED)串
111．．．發光二極體(LED)串
112．．．發光二極體(LED)串
113．．．發光二極體(LED)串
114．．．發光二極體(LED)串
115．．．發光二極體(LED)串
116．．．二極體
118．．．電感器
120A．．．電阻器
120B．．．電阻器
120C．．．電阻器
120D．．．電阻器
120E．．．電阻器
120F．．．電阻器
122A．．．發光二極體(LED)
122B．．．發光二極體(LED)
122C．．．發光二極體(LED)
123A．．．發光二極體(LED)
123B．．．發光二極體(LED)
123C．．．發光二極體(LED)
124A．．．發光二極體(LED)
124B．．．發光二極體(LED)
124C．．．發光二極體(LED)
125A．．．發光二極體(LED)
125B．．．發光二極體(LED)
125C．．．發光二極體(LED)
126A．．．發光二極體(LED)
126B．．．發光二極體(LED)
126C．．．發光二極體(LED)
127A．．．發光二極體(LED)
127B．．．發光二極體(LED)
127C．．．發光二極體(LED)
138．．．時序序列
140．．．脈衝波形
141．．．脈衝波形
142．．．脈衝波形
143．．．脈衝波形
144．．．脈衝波形
145．．．脈衝波形
146．．．脈衝波形
148．．．時序序列
149．．．脈衝波形
150．．．脈衝波形
151．．．脈衝波形
152．．．脈衝波形
153．．．脈衝波形
154．．．脈衝波形
155．．．脈衝波形
156．．．時間間隙
158．．．光錐
圖1為說明根據本發明之一實施例之電子器件的透視圖；圖2為根據本發明之一實施例之LCD的分解透視圖；圖3為說明根據本發明之一實施例之可用於圖1之電子器件中的LCD之透視圖；圖4為說明根據本發明之一實施例之圖1之電子器件的組件之簡化方塊圖；圖5為說明根據本發明之一實施例之用於控制圖3之LCD的背光照明強度之組件的方塊圖；圖6為根據本發明之一實施例之可應用至圖3之LCD之光源的第一時序序列；圖7為根據本發明之一實施例之可應用至圖3之LCD之光源的第二時序序列；圖8為說明根據本發明之一實施例之圖5之組件之操作的流程圖；
圖9為根據本發明之一實施例之可應用至圖3之LCD之光源的額外時序序列；
圖10為根據本發明之一實施例之可應用至圖3之LCD之光源的另一時序序列；及
圖11為根據本發明之一實施例之圖3的LCD顯示器之正視圖；
圖12為根據本發明之一實施例之圖3的光源之俯視圖；及
圖13為根據本發明之一實施例之圖3的光源之俯視圖。
30‧‧‧光源
56‧‧‧電源
57‧‧‧路徑
58‧‧‧顯示控制邏輯
60‧‧‧脈寬調變器(PWM)
62‧‧‧定序器
64‧‧‧路徑
66‧‧‧低通濾波器
68‧‧‧電阻器
70‧‧‧電容器
72‧‧‧閘控制線
73‧‧‧閘控制線
74‧‧‧閘控制線
75‧‧‧閘控制線
76‧‧‧閘控制線
77‧‧‧閘控制線
78‧‧‧閘
79‧‧‧閘
80‧‧‧閘
81‧‧‧閘
82‧‧‧閘
83．．．閘
84．．．電流路徑
86．．．接地
88．．．延遲電路
110．．．發光二極體(LED)串
111．．．發光二極體(LED)串
112．．．發光二極體(LED)串
113．．．發光二極體(LED)串
114．．．發光二極體(LED)串
115．．．發光二極體(LED)串
116．．．二極體
118．．．電感器
120A．．．電阻器
120B．．．電阻器
120C．．．電阻器
120D．．．電阻器
120E．．．電阻器
120F．．．電阻器
122A．．．發光二極體(LED)
122B．．．發光二極體(LED)
122C．．．發光二極體(LED)
123A．．．發光二極體(LED)
123B．．．發光二極體(LED)
123C．．．發光二極體(LED)
124A．．．發光二極體(LED)
124B．．．發光二極體(LED)
124C．．．發光二極體(LED)
125A．．．發光二極體(LED)
125B．．．發光二極體(LED)
125C．．．發光二極體(LED)
126A．．．發光二極體(LED)
126B．．．發光二極體(LED)
126C．．．發光二極體(LED)
127A．．．發光二極體(LED)
127B．．．發光二極體(LED)
127C．．．發光二極體(LED)

Claims (11)

  1. 一種用於對一顯示器進行照明的電子器件，其包含：一顯示面板，該顯示面板包含複數個像素；包含複數個發光二極體(LED)串之一光源，該複數個發光二極體(LED)串經調適以產生光從而對該複數個像素進行照明；一定序器，該定序器經組態以至少1kHz之一頻率接收一脈寬調變器(PWM)信號並使該PWM信號相移以產生複數個相移PWM信號；及顯示控制邏輯單元，該顯示控制邏輯單元經調適而以較高於使用該複數個相移PWM信號的該PWM信號之一有效頻率依序啟動及撤銷啟動該複數個LED串中的每一LED串，其中至少部分地基於該較高有效頻率來減小或消除從該PWM信號的頻率及該顯示面板的一再新頻率間之干擾造成的光學拍頻或其他偽影。
  2. 如請求項1之電子器件，其包含一脈寬調變器，該脈寬調變器經組態以產生該PWM信號。
  3. 如請求項2之電子器件，其中該顯示控制邏輯單元經調適以接收該複數個相移PWM信號來依序啟動及撤銷啟動該複數個LED串。
  4. 如請求項2之電子器件，其中該脈寬調變器經調適而至少以一10位元之亮度解析度產生該PWM信號。
  5. 如請求項4之電子器件，其中該該複數個相移PWM信號依序雙態觸發複數個LED串之該啟動及撤銷啟動。
  6. 如請求項4之電子器件，其中該顯示器之亮度係藉由調整該PWM信號之一作用時間循環來加以控制。
  7. 如請求項1之電子器件，其中該定序器使該振盪PWM信號相移以產生至少約6kHz之該有效頻率。
  8. 如請求項1之電子器件，其中該定序器使該振盪PWM信號相移以產生至少約48kHz之該有效頻率。
  9. 一種用於對一顯示器進行照明之方法，該方法包含：自一光源產生光；導引該光朝向一顯示器中之複數個像素；在一脈寬調變器(PWM)中以至少1kHz之一頻率產生一振盪PWM信號；於一定序器接收該PWM信號；及在一顯示器中以至少6kHz之一有效頻率依序從該定序器傳輸該PWM信號至複數個發光二極體(LED)串，其中至少部分地基於該至少6kHz有效頻率來減小或消除從該PWM信號的頻率及該顯示面板的一再新頻率間之干擾造成的光學拍頻或其他偽影。
  10. 如請求項9之方法，其包含回應於該顯示器的使用者起始之亮度改變而調整該PWM信號之一作用時間循環。
  11. 如請求項9之方法，其中依序從該定序器傳輸該PWM信號至複數個發光二極體(LED)串包含順次以大約每串至少8kHz依序啟動及撤銷啟動六個LED串中的每一串以達到48kHz之一有效頻率。
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