环境光传感器系统技术方案

一种装置包括显示屏、设置在显示屏后面的环境光传感器以及电子控制单元，电子控制单元能够操作以基于PWM信号的占空比来控制显示屏的亮度。电子控制单元能够操作以对环境光传感器的输出进行采样，识别代表其值的大小的最大差异的环境光传感器输出的连续样本对，以及基于该差异来估计显示屏的亮度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环境光传感器系统
本公开涉及环境光感测系统。
技术介绍
在智能手机工业设计中的新近趋势是通过减小边框宽度并通过去除光学传感器的孔以及麦克风、扬声器和/或指纹读取设备的其他孔来清理剩余的边框区域来最大化屏幕面积。另一方面，也有增加光学传感器的数量以用于增加的功能的趋势。例如，可以提供环境光传感器(ambientlightsensor，ALS)以便于调整显示屏亮度以适应周围的照明环境，从而使显示器看起来清晰和可读，同时还减小了显示器的整体能耗。智能手机市场的进一步趋势是采用有机发光显示器(organiclightemittingdisplay，OLED)。这种趋势创造了将ALS从智能手机的边框移到OLED下面的位置的机会。OLED通常是不透明的，主要是因为其背面有保护膜。可以在很小的区域内去除该膜，以允许环境光穿过OLED的剩余层到达ALS。然而，即使去除该膜，OLED也不是很透光的，因此需要非常敏感的传感器才能进行环境光检测。还有进一步复杂化，其使得通过OLED进行环境光检测在技术上具有挑战性。ALS传感器不仅可以检测穿过显示器的环境光(例如背景光、日光等)，还会检测显示器本身生成的光。因此，在ALS的驱动下，显示亮度将随着传感器正上方像素亮度的变化而波动。这种波动是不希望的。
技术实现思路
本公开描述了包括环境光传感器系统的便携式计算设备和其他装置。在本公开中描述的技术对环境光传感器被设置在主机设备的显示屏后面以使得由传感器检测到的环境光在被传感器检测之前穿过发光显示器的情况是特别有利的。例如，在一个方面，本公开描述了一种装置，其包括显示屏、设置在显示屏后面的环境光传感器以及能够操作以基于PWM信号的占空比来控制显示屏的亮度的电子控制单元。电子控制单元能够操作以对环境光传感器的输出进行采样，识别代表其值的大小的最大差异的环境光传感器输出的连续样本对，并基于该差异来估计显示屏的亮度。一些实施方式包括以下一个或多个特征。例如，在一些情况下，电子控制单元能够操作以从环境光传感器输出的信号中减去显示屏的估计亮度，从而获得环境光值，其中环境光传感器输出的信号代表包括环境光和由显示屏生成的光的光的组合量。电子控制单元能够操作以至少部分地基于环境光值来控制显示屏的亮度。在一些情况下，电子控制单元能够操作为以1-5kHz范围内的采样率对环境光传感器的输出进行采样。在一些情况下，PWM信号的占空比小于20％。在一些实施方式中，电子控制单元能够操作以将识别的连续样本对的大小的差异转换为对应的显示屏亮度。例如，在一些情况下，电子控制单元能够操作以访问查找表以获得对应于识别的连续样本对的大小的差异的显示屏亮度。本公开还描述了一种方法，该方法包括：对设置在具有能够由PWM信号的占空比来控制的亮度的显示屏后面的环境光传感器的输出进行采样，；识别代表其值的大小的最大差异的环境光传感器输出的连续样本对；以及基于该差异来估计显示屏的亮度。从下面的详细说明、附图和权利要求书中可以很容易地看出其他方面、特征和优点。附图说明图1示出了包括显示屏后面的环境光传感器的主机设备的各种特征。图2示出了用于有机发光显示器的驱动电路的示例。图3A、图3B和图3C示出了传感器输出信号的示例。图4是示出了用于确定显示屏亮度的技术的示例的流程图。具体实施方式如图1所示，诸如便携式计算设备(例如，智能手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机或可穿戴的)的主机设备10包括OLED型或其他显示屏12，其可以直接设置在前玻璃20的下面。环境光传感器(ALS)14直接设置在显示屏12的一部分下面，并且能够操作以感测环境光(例如，日光或其他背景光)。ALS14还可以感测由显示屏12本身生成的光。ALS14可以包括一个或多个光电二极管或其他光感测元件，每个光电二极管或其他光感测元件对可能彼此不同的相应波长或波长范围敏感。电子控制单元(electroniccontrolunit，ECU)16能够操作以接收、处理和分析来自ALS14的信号，并控制显示屏12的亮度。例如，ECU16可以是用于传感器集线器的处理器或便携式计算设备10中的一些其他处理器。可以例如通过利用与每个像素串联的晶体管对该像素应用PWM调制，或者通过调整可以驱动每个像素的电流的总体范围来控制OLED的整体亮度。图2示出了用于单个OLED像素的OLED驱动电路的示例。取决于存储在电容器C1上的电荷，由第一晶体管TFT1控制驱动每个像素的电流，从而控制每个像素的亮度。在每个像素导通前，通过将电压SCAN1设置为低，将电容器C1充电到适当的电平VDATA。一旦电压SCAN2变为高，第二晶体管TFT2导通，并允许电流流过由第一晶体管TFT1调制的OLED像素。电压SCAN2还用于通过以周期性显示器帧速率的倍数(例如，60Hz的倍数)应用方波来应用PWM调制以减小总体显示亮度。方波的占空比设置显示亮度。本申请的专利技术人确定ALS14的输出的一阶导数(firstderivative)可以提供显示屏亮度的估计。具体地，ALS14输出的信号中连续的高和低大小值之间的差异与显示屏12的亮度近似成比例，而与环境光的存在无关。因此，该差异可用于估计显示屏亮度。这可以参照下面讨论的图3A-图3C来理解。如图3A所示，当不存在环境光时，ALS14仅测量由PWM脉冲控制的来自显示屏12的光。在这种情况下，ALS输出幅度信号由30指示。另一方面，当存在环境光时，ALS14测量环境光和来自显示屏12的光的线性总和。在这种情况下，ALS输出幅度信号由32指示。如图3B所示，ALS输出信号中脉冲的高度取决于显示屏12的亮度，例如，如果基于施加的PWM脉冲，显示屏12的亮度相对较低，则ALS输出信号的脉冲高度(即，高值和低值之间的幅度差异)将相对较小。在这种情况下，ALS输出幅度信号由34指示。另一方面，如果基于施加的PWM脉冲，显示屏12的亮度相对较高，则ALS输出信号的脉冲高度将相对较大。在这种情况下，ALS输出幅度信号由36指示。因此，如图3C所示，假设环境光的幅度在相关测量周期期间保持大致相同，则ALS14输出的信号中的脉冲高度(即，连续的高和低大小值之间的差异)38A或38B与显示屏12的亮度近似成比例，而与环境光的存在无关。测量由ALS14输出的信号中的脉冲高度允许系统隔离显示屏光的幅度。图4示出了使用前述技术的过程的示例。如50所示，当PWM信号被施加到显示屏12时，ECU16对ALS14的输出进行采样。采样率应当足够高，并且应当累积统计上显著数量的样本，以使得可能在PWM信号低时(即，在显示屏关闭时的消隐关闭周期期间)由ECU16获取至少一个样本，并且在PWM信号高时(即，在显示屏开启时的消隐开启周期期间)获取至少一个样本。例如，在一些情况下，采样率在1-5kHz(例如，2kHz)的范围内，并且获取至少64个样本(例如，128个样本)。接下来，如52所示，ECU16分析样本并识别代表其值的大小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n显示屏；/n设置在所述显示屏后面的环境光传感器；/n电子控制单元，能够操作以基于PWM信号的占空比来控制所述显示屏的亮度，/n其中，所述电子控制单元能够操作以对所述环境光传感器的输出进行采样，识别代表其值的大小的最大差异的环境光传感器输出的连续样本对，并基于所述差异来估计所述显示屏的亮度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180810 US 62/717,205;20190131 US 62/799,2611.一种装置，包括：
显示屏；
设置在所述显示屏后面的环境光传感器；
电子控制单元，能够操作以基于PWM信号的占空比来控制所述显示屏的亮度，
其中，所述电子控制单元能够操作以对所述环境光传感器的输出进行采样，识别代表其值的大小的最大差异的环境光传感器输出的连续样本对，并基于所述差异来估计所述显示屏的亮度。


2.如权利要求1所述的装置，其中，所述电子控制单元能够操作以从所述环境光传感器输出的信号中减去所述显示屏的估计亮度以获得环境光值，其中，所述环境光传感器输出的所述信号表示包括环境光和由所述显示屏生成的光的光的组合量，并且其中所述电子控制单元能够操作以至少部分地基于所述环境光值来控制所述显示屏的所述亮度。


3.如权利要求1-2中任一项所述的装置，其中，所述电子控制单元能够操作为以1-5kHz范围内的采样率对所述环境光传感器的所述输出进行采样。


4.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，所述电子控制单元能够操作以访问查找表以获得对应于识别的连续样本对的大小的所述差异的显示屏亮度。


5.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，所述电子控制单元能够操作以将识别的连续样本对的大小的所述差异转换为对应的显示屏亮度。


6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：P赫格德，GR凯利，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT