專利名稱：基于集成的環(huán)境光檢測和光源特性的顯示設(shè)備控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及個人顯示設(shè)備，更具體地，涉及基于測量的環(huán)境光和光源特性來控制
顯示亮度。
背景技術(shù)：
小型便攜式顯示設(shè)備(例如便攜式MP3播放器、便攜式視頻播放器和具有媒體功 能的蜂窩電話)的涌現(xiàn)已使得用戶能夠在具有非常不同的環(huán)境照明狀況的環(huán)境中與這些 小型便攜式顯示設(shè)備交互。大多數(shù)設(shè)備包括其中亮度水平可以改變的顯示照明系統(tǒng)。由于 這些設(shè)備經(jīng)常由電池供電，并且可能在進(jìn)行諸如散步或跑步之類的其它活動時使用，因此 希望設(shè)備響應(yīng)于周圍環(huán)境光狀況而自動調(diào)整其顯示亮度，以便節(jié)省電能并避免用戶需要不 斷地手動控制顯示亮度。現(xiàn)有的顯示設(shè)備的一個問題是，其環(huán)境光傳感器通常檢測到由其自身的顯示光源 或背光源產(chǎn)生的光，這妨礙了設(shè)備準(zhǔn)確地測量周圍的環(huán)境光狀況。更具體地說，現(xiàn)有的顯示 背光控制器沒有考慮在發(fā)光元件的供電被去除之后由這些元件發(fā)出的光，這些光的發(fā)出是 由發(fā)光元件的某些物理特性引起的。因而，需要準(zhǔn)確地測量不同的環(huán)境光狀況而不受到設(shè) 備自身的顯示光源的干擾，以便能夠?qū)崿F(xiàn)改善的背光亮度控制。現(xiàn)有便攜式顯示設(shè)備(例如蜂窩電話)的另一個問題是，典型的環(huán)境光傳感器可 能占據(jù)設(shè)備殼體內(nèi)的空間，并需要殼體中的外部開口以能夠進(jìn)行環(huán)境光檢測。殼體中的光 感測開口可能使設(shè)備內(nèi)部暴露于周圍環(huán)境中，增加制造成本，或有損于美觀的設(shè)計。因而， 需要提供一種環(huán)境光檢測，其不需要設(shè)備殼體中的附加開口來支持這種檢測。

發(fā)明內(nèi)容
在各種實施例中，本發(fā)明通過提供使得顯示設(shè)備能夠在顯示器的光源所發(fā)出的光 量最小或低于限定閾值的時間間隔期間感測顯示器附近的環(huán)境光量的系統(tǒng)、方法和設(shè)備， 解決了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。在各個方面，本發(fā)明使用與透射顯示器的一部分集成在一起或位于透射顯示器的 一部分內(nèi)的光傳感器。光傳感器可以包括而不限于一個或多個光電二極管和/或光電晶體 管?？梢愿鶕?jù)光傳感器所測量的環(huán)境光的量自動地調(diào)整顯示照明水平。為了準(zhǔn)確地測量環(huán) 境光而不受來自顯示照明的干擾，設(shè)備處理器直到顯示照明強度低于某個確定的光干擾水 平時才讀取傳感器的值。可以由顯示器的制造者確定所述光干擾水平以及照明強度衰減到 這樣的水平所花的時間。可替換地，可以使用不同因子由處理器計算照明衰減持續(xù)時間。在一個方面，一種透射顯示器包括集成光源，用于通過在第一照明時間段期間發(fā) 光來照明所述透射顯示器。所述顯示器還包括集成光傳感器，用于基于在第一照明時間段 之后的第一感測時間間隔期間存在的光量產(chǎn)生傳感器信號。此外，所述顯示器還包括處理 器，用于接收所述傳感器信號，并且至少部分地基于所述傳感器信號在所述感測時間間隔 之后的第二照明時間段期間控制所述光源。
在一種配置中，環(huán)境光到達(dá)光傳感器的路徑包括通過所述透射顯示器的路徑。在 一個特征中，照明時間段包括供電時間段和延遲時間段，在供電時間段期間，所述控制器給 所述集成光源供電。所述延遲時間段可以根據(jù)所述集成光源的至少一個發(fā)光元件的照明衰 減特性被確定。至少一個發(fā)光元件可以包括發(fā)光二極管(LED)。所述LED的照明衰減特性 可以基于LED的物理性質(zhì)、LED的年齡、在供電時間間隔期間供給LED的電量、和供電時間 段的持續(xù)時間中的至少一個。在另一種配置中，基于至少一個照明衰減特性確定第二照明時間段的延遲時間 段?？梢灶A(yù)先選擇與照明時間段相關(guān)聯(lián)的延遲時間段?？梢曰谠诠╇姇r間段之后照明水 平達(dá)到某個閾值水平所需的時間量，確定與照明時間段相關(guān)聯(lián)的延遲時間段。在另一種配置中，控制包括調(diào)整第二照明時間段的供電時間段的持續(xù)時間，以便 調(diào)整顯示器的照明強度。所述控制操作還可以包括調(diào)整供給所述集成光源的至少一個發(fā)光 元件的電量，以便調(diào)整顯示器的照明強度。在一個特征中，所述集成光源可以包括發(fā)光元件 陣列。在另一個方面，一種透射顯示器包括傳感器，用于基于在其感受器(receptor) 處存在的光量產(chǎn)生傳感器信號；光源，用于照明所述透射顯示器；以及處理器。所述處理器 用于反復(fù)地執(zhí)行下面的i)在第一時間段期間給所述光源供電，ii)等待第二時間段以便從 所述光源發(fā)出的光的強度衰減到低于光傳感器干擾水平，和iii)在第三時間段期間感測 通過所述透射顯示器的環(huán)境光。在另一個方面，一種顯示設(shè)備包括顯示器組件，其由至少三個部分構(gòu)成透射顯示 器；光源，用于照明所述顯示器的全部或部分；以及光傳感器，其可以測量通過所述透射顯 示器進(jìn)入所述顯示設(shè)備的環(huán)境光量，或者可以測量由顯示設(shè)備內(nèi)的光源產(chǎn)生的光量。在一種配置中，所述透射顯示器是液晶顯示器。在另一種配置中，所述光源是白色 發(fā)光二極管陣列。在另一種配置中，所述光傳感器是用于測量白光的一個或多個光電二極 管或光電晶體管的陣列。在另一種配置中，所述光源是紅、藍(lán)、綠發(fā)光二極管的陣列。在另 一種配置中，所述光傳感器是由一個或多個組構(gòu)成的陣列，每一組具有三個光電二極管或 光電晶體管，用于至少測量由光源的紅、藍(lán)、綠發(fā)光二極管發(fā)出的紅、藍(lán)、綠光的光譜。下面更詳細(xì)地討論根據(jù)本發(fā)明的原理為顯示設(shè)備的顯示照明控制使用環(huán)境光感 測的各種優(yōu)點和應(yīng)用。


通過結(jié)合附圖考慮下面的詳細(xì)說明，可以更明顯地看出本發(fā)明的上述和其它特 征、其特性和各種優(yōu)點，在所有附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的部件，其中圖1A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的具有暴露的框架組件的個人顯示設(shè)備的立 體圖；圖1B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的個人顯示設(shè)備的另一個立體圖；圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的個人顯示設(shè)備的簡化功能框圖；圖2B示出可以包括在根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的個人顯示設(shè)備中的某些產(chǎn)品 特定的功能的功能框圖；圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的包括集成的環(huán)境光傳感器的顯示設(shè)備的橫截面圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于IXD的顯示系統(tǒng)的圖，該基于IXD的顯 示系統(tǒng)包括背光源、嵌入式光傳感器、和控制背光源發(fā)出的光的亮度的背光控制器；圖4是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的用于基于感測的環(huán)境光和設(shè)備的顯示發(fā)光 元件的特性計算發(fā)光參數(shù)的過程的流程圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的部分基于某些設(shè)備特性所確定的定時 值的信號時序圖。
具體實施例方式圖1A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的顯示設(shè)備100的立體圖。顯示設(shè)備100包 括殼體102、第一殼體部分104、第二殼體部分106、顯示器108、小鍵盤110、揚聲器殼體開孔 112、麥克風(fēng)殼體開孔114、耳機插孔116和框架側(cè)壁122。在某些實施例中，框架側(cè)壁122 是位于殼體102內(nèi)或與殼體102相鄰的框架的暴露部分，其為媒體設(shè)備100和各種內(nèi)部元 件提供結(jié)構(gòu)支撐。殼體102還可以包括各種間隙118，其可以包括使得空氣或聲音能夠通過 殼體102的開口、缺口、出口、或在殼體102的元件之間的其它通路。在一個實施例中，殼體102包括第一殼體部分104和第二殼體部分106，它們被緊 固在一起和/或被緊固到框架側(cè)壁122上，以便裝入媒體設(shè)備100的各種元件。殼體102 及其殼體部分104和106可以包括基于聚合物的材料，所述材料例如通過注射成型而形成， 以限定媒體設(shè)備100的外形。在一個實施例中，殼體102包圍著和/或支撐著內(nèi)部元件，所 述內(nèi)部元件諸如是具有外部控制的可變亮度的顯示發(fā)光元件108、具有集成電路部件的一 個或多個電路板、內(nèi)部射頻(RF)電路、內(nèi)部天線、揚聲器、麥克風(fēng)、硬盤驅(qū)動器、處理器以及 其它部件。將參照圖2討論關(guān)于某些內(nèi)部部件的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。殼體102用于安裝顯示器 108、小鍵盤110、外部插孔116、數(shù)據(jù)連接器、或其它外部接口元件。殼體102可以包括一個 或多個殼體開孔112，以便于從殼體102內(nèi)的揚聲器向用戶傳遞聲音，包括話音和音樂。殼 體102可以包括一個或多個殼體開孔114，以便于內(nèi)部麥克風(fēng)從顯示設(shè)備的用戶接收聲音， 例如話音。顯示設(shè)備100可以包括個人媒體設(shè)備和/或無線通信設(shè)備，諸如蜂窩電話、衛(wèi)星電 話、無繩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、尋呼機、便攜計算機、或能夠進(jìn)行無線通信的任何其它 設(shè)備。在某些實施例中，顯示設(shè)備可以包括任何計算設(shè)備、專用處理設(shè)備、電視、顯示單元、 或包括用于顯示信息的顯示元件的類似設(shè)備。顯示設(shè)備100還可以集成在其它設(shè)備或結(jié)構(gòu)的封裝中，所述其它設(shè)備或結(jié)構(gòu)諸如 車輛、視頻游戲系統(tǒng)、電器、衣物、頭盔、眼鏡、可穿戴的服飾、立體聲系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、或其它 便攜式設(shè)備。在某些實施例中，設(shè)備100可入塢或連接到具有無線能力的附件系統(tǒng)(例如 wi-fi塢站系統(tǒng))，該附件系統(tǒng)給顯示設(shè)備100提供短距離通信功能。另一些類型的顯示設(shè) 備100可以包括例如媒體播放器(諸如Cupetino，California的Apple Inc.制造的ipod 或 iphone)、口袋大小的個人計算機(諸如 Palo Alto, California 的 Hewlett Packard Inc.制造的iPAQ 口袋PC)、以及能夠進(jìn)行無線通信(在或不在具有無線能力的附件系統(tǒng)的 幫助下)的任何其它設(shè)備。在某些實施例中，顯示設(shè)備100可以和例如遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)或服務(wù)器同步以便接收
6媒體(使用無線或者有線通信路徑)。無線同步使顯示設(shè)備100能夠發(fā)送和接收媒體和數(shù) 據(jù)而無需有線連接。媒體可以包括但不限于流格式和/或離散(例如，文件和包)格式的 聲音或音頻文件、音樂、視頻、多媒體以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在同步期間，主機系統(tǒng)可以向客戶系統(tǒng)或嵌入顯示設(shè)備100中的軟件應(yīng)用提供媒 體。在某些實施例中，媒體和/或數(shù)據(jù)被“下載”到顯示設(shè)備100。在另一些實施例中，顯示 設(shè)備100能夠上傳媒體至遠(yuǎn)程主機或其它客戶系統(tǒng)。在2003年4月25日提交的美國專利 申請No. 10/423, 490中提供了關(guān)于顯示設(shè)備100的某些實施例的能力的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，該專 利申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。圖1B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的顯示設(shè)備100的另一個立體圖。在這個 實施例中，和圖1A的實施例相反，媒體設(shè)備的框架和/或框架的側(cè)壁未暴露于設(shè)備的外 表面。然而，在某些實施例中，框架與第一殼體部分104或第二殼體部分106之一的至 少一部分在內(nèi)部相連。這種類型的顯示設(shè)備可以包括觸摸屏遙控器，諸如荷蘭的Royal PhilipsElectronics 制造的 Pronto,或 Olathe，Kansas 的 Garmin International，Inc.制 造的手持GPS接收器。在某些實施例中，顯示器108包括使用戶能夠與顯示設(shè)備100交互 的圖形用戶界面(GUI)。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的個人顯示設(shè)備100的簡化功能框圖。顯 示設(shè)備200可以包括處理器202、顯示器210、總線218、存儲器220、顯示光源234、光傳感器 236、以及產(chǎn)品特定的功能塊240。圖2B示出產(chǎn)品特定的功能塊240的一個實施例，其包括以下元件存儲裝置204、 用戶接口 208、編解碼器212、通信電路322、揚聲器或換能器224、麥克風(fēng)226、GPS接收器 242、以及用于控制消費電子設(shè)備244的紅外發(fā)射設(shè)備。處理器202可以控制顯示設(shè)備200 中包括的許多功能和其它電路的操作。處理器202可以驅(qū)動顯示器210，并控制顯示光源 234的亮度水平。存儲裝置204可以存儲媒體(例如，音樂和視頻文件)、軟件(例如，用于在設(shè)備 200上植入功能)、偏好信息(例如，媒體回放偏好)、生活方式信息(例如，食物偏好)、鍛 煉信息(例如，由鍛煉監(jiān)視設(shè)備獲得的信息)、交易信息(例如，諸如信用卡信息之類的信 息)、無線連接信息(例如，可以使媒體設(shè)備能夠與另一設(shè)備建立無線通信的信息)、訂閱 信息(例如，記錄用戶訂閱的播客或電視節(jié)目或其它媒體的信息)、以及任何其它合適的數(shù) 據(jù)。存儲裝置204可以包括一種或多種存儲介質(zhì)，包括例如硬盤驅(qū)動器、永久存儲器(例如， ROM)、半永久存儲器(諸如RAM)、或高速緩存。存儲器220可以包括可用于執(zhí)行設(shè)備功能的一個或多個不同類型的存儲器。例 如，存儲器220可以包括高速緩存、ROM、和/或RAM。總線218可以提供用于向、從或在至少 存儲裝置204、存儲器220和處理器202之間傳遞數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳遞路徑?？梢园ň幋a器/ 解碼器(編解碼器，CODEC) 212，以便將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動揚聲器224產(chǎn)生聲音 的模擬信號，所述聲音包括話音、音樂以及其它類似的音頻。編解碼器212還可以把麥克風(fēng) 226的音頻輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號。用戶接口 208可以允許用戶與顯示設(shè)備200交互。例如，用戶輸入設(shè)備208可以 采取多種形式，諸如，按鈕、小鍵盤、撥號盤、點擊滾輪(click wheel)、或觸摸屏。通信電路 222可以包括用于無線通信(例如，短距離和/或長距離通信)的電路。例如，無線通信電路可以是具有wi-fi能力的電路，其允許按照802. 11標(biāo)準(zhǔn)之一進(jìn)行無線通信。作為所指出 的協(xié)議的替代或附加，還可以使用其它的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。其它的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)可以包括藍(lán) 牙、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、以及基于碼分多址(CDMA)的無線協(xié)議。通信電路222還可以 包括使設(shè)備200能夠電耦接到另一設(shè)備(例如，計算機或附件設(shè)備)并與該另一設(shè)備通信 的電路。在一個實施例中，顯示設(shè)備200可以是專用于處理諸如音頻和視頻之類的媒體的 便攜計算裝置。例如，顯示設(shè)備200可以是媒體播放器(例如，MP3播放器)、游戲機、遙控 器、便攜通信設(shè)備、遠(yuǎn)程定購接口、音頻導(dǎo)覽器、或其它合適的個人設(shè)備。顯示設(shè)備200可 以是以電池操作的和高度便攜的，從而允許用戶聽音樂、玩游戲或播放視頻、記錄視頻或照 相、與其他人通信、和/或控制其它設(shè)備。此外，可以設(shè)計顯示設(shè)備200的尺寸使其相對容 易地裝入口袋中或握在用戶手中。由于是手持的，顯示設(shè)備200 (或圖1A或1B所示的顯示 設(shè)備100)相當(dāng)小，并容易被其用戶握住和使用，因而可被帶到用戶到達(dá)的幾乎任何地點。如前所述，在某些實施例中，顯示設(shè)備200的相對小的形狀因數(shù)使用戶能夠在具 有非常不同的環(huán)境照明狀況——例如從全黑到陽光直射——的環(huán)境中操作設(shè)備。因而，本 發(fā)明的實施例提供了改進(jìn)的技術(shù)，其感測環(huán)境照明狀況的這種變化，以便通過控制設(shè)備的 顯示光源234使用戶能夠觀看呈現(xiàn)在顯示設(shè)備200的顯示器210上的信息。圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的顯示設(shè)備300的橫截面圖，該顯示設(shè)備 300包括顯示器308、亮度可變的顯示發(fā)光元件334、容納在內(nèi)部的和/或集成的光傳感器 336。顯示設(shè)備300可以包括上部殼體306。主結(jié)構(gòu)框架304可被固定到下部殼體310，其 可通過使用壓鑄工藝由可壓鑄材料制成。結(jié)構(gòu)框架304可以支撐印刷電路板320、顯示發(fā)光 元件334、光傳感器336、和/或顯示器308。印刷電路板可以包括處理器、存儲器、以及其它 產(chǎn)品特定的功能元件，諸如圖3A中描述的功能塊。在某些實施例中，顯示器308包括液晶顯示器(LCD)。目前最通常使用的LCD的類 型包括有源矩陣薄膜晶體管LCD (TFT LCD)。LCD可以包括被組織成行和列的二維規(guī)則矩形 陣列圖像元素或“像素”。在彩色LCD中，每個像素可以包括三個子像素，每個子像素用于一 種原色，例如紅、藍(lán)和綠。IXD是一種透射顯示器，這意味著每個像素(或者，在彩色顯示器 的情況下是每個子像素)過濾從后面通過該像素的部分或全部的光。在單色顯示器中，完 全導(dǎo)通(ON)的像素就是顯示發(fā)光元件334的顏色。在某些情況下，所希望的顯示發(fā)光元件334的顏色是純白色或所能夠產(chǎn)生的盡量 接近純白的顏色。如果像素是部分導(dǎo)通的，則該像素是灰色的。如果像素是完全截止(OFF) 的，該像素將是黑色的，因為其不允許任何光通過。在彩色顯示中，每個子像素被設(shè)置在某 個水平，以使得組合的光產(chǎn)生所需的色調(diào)。例如，如果希望黃色，則紅色和綠色子像素被設(shè) 置為完全導(dǎo)通，而藍(lán)色子像素被設(shè)置為完全截止。在某些實施例中，光沿雙方向通過LCD。在某些實施例中，通過在顯示器的后面包括反射器元件，可以使用沒有顯示發(fā)光 元件334的LCD。因此，只有借助于被反射通過顯示器到達(dá)觀看者的環(huán)境光，由該顯示器呈 現(xiàn)的信息才可被觀看到。在某些實施例中，如圖3所示，顯示發(fā)光元件334與顯示器304 — 起被包括，以便允許在不同的環(huán)境照明狀況下觀看。顯示發(fā)光元件334可以包括由一個或 多個發(fā)光二極管(LED)、冷陰極熒光燈(CCFL)、或類似的發(fā)光元件組成的陣列。LED是半導(dǎo) 體器件，其可被制造為產(chǎn)生多種不同顏色的光，同時消耗相對少的功率或產(chǎn)生相對少的熱量。在某些實施例中，LCD顯示器可以包括背光源，所述背光源可以是沿著LCD的邊緣安裝 的或者在顯示器的背面上均勻間隔的一個或多個CCFL，或者可以是沿著LCD的邊緣排列或 在IXD組件背面上排列為矩陣的一串發(fā)光二極管(LED)。IXD可以包括一個或多個LED陣列。所述LED陣列包括白色LED，或者可以是被一 起使用以產(chǎn)生白光的紅、藍(lán)、綠LED的組合。在某些實施例中，顯示發(fā)光元件334可以在例如 處理器202的外部控制下產(chǎn)生不同程度的亮度。這可以通過下述來實現(xiàn)1)改變輸入到顯 示發(fā)光元件334中的功率量(稱為振幅調(diào)制)，2)改變向發(fā)光元件供電的時間量(稱為脈 沖寬度調(diào)制)，和/或3)在顯示發(fā)光元件334由多于一個的可單獨控制的發(fā)光元件組成的 情況下，給不同數(shù)量的發(fā)光元件供電以調(diào)節(jié)或調(diào)整發(fā)光亮度水平。在某些情況下，由于LED 的半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)，在施加于元件334的外部控制、電壓和/或功率已被關(guān)斷和/或 去除之后的一段時間內(nèi)，往往有從顯示發(fā)光元件334發(fā)出的可測量的光量。顯示器308可以包括但不限于下述的一個或多個透射反射式IXD、有源矩 陣IXD(AMIXD)、各向異性導(dǎo)電膜、陰極射線管、數(shù)字光處理(DLP)顯示器、場發(fā)射顯示器 (FED)、硅基液晶(LC0S)、有機發(fā)光二極管(0LED)、等離子顯示屏(PDP)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射 顯示器(SED)、以及真空熒光顯示器(VFD)。顯示器308可以包括某些顯示設(shè)備類別，諸如 但不限于段式IXD、點陣IXD、圖形IXD、無源矩陣IXD、以及有源矩陣IXD。顯示器308可 以包括控制器，諸如但不限于作為PAN(硬件滾動)控制，頻率速率控制(FRC)、以及調(diào)色 板彩色查找表控制。在某些實施例中，光傳感器336可以包括一個或多個光電二極管、光電晶體管和/ 或類似的光感測元件?？梢允褂眠@些傳感器336中的一個或多個來測量寬的光譜。在一個 實施例中，至少一個傳感器336被調(diào)整為響應(yīng)窄的光譜。在另一個實施例中，多個傳感器 336中的每一個被調(diào)整為針對不同的光譜。例如，光電二極管可被調(diào)整為對作為顯示發(fā)光元 件334 —部分的藍(lán)光LED產(chǎn)生的光的頻率最敏感。因此，可以使用一組三個光電二極管來 測量由基于LED的顯示發(fā)光元件334產(chǎn)生的每種光分量的量，其中一個光電二極管被調(diào)整 為針對紅光，一個光電二極管被調(diào)整為針對藍(lán)光，一個光電二極管被調(diào)整為針對綠光。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的彩色的基于IXD的顯示系統(tǒng)350的圖，顯示 系統(tǒng)350包括背光源352、嵌入式光傳感器358、和用于控制從背光源352發(fā)出的光388的 亮度的背光控制器。背光源352可以包括一個或多個發(fā)光元件354。在某些實施例中，背 光源352可以包括其上嵌入有和/或附接有一個或多個發(fā)光元件的半導(dǎo)體襯底。系統(tǒng)350 還可以包括夾層(sandwiched)結(jié)構(gòu)386，夾層結(jié)構(gòu)386具有第一偏振濾光器372、第一玻璃 襯底374、一個或多個第一透明電極376、第一對準(zhǔn)層378、液晶380、隔離物364、第二對準(zhǔn)層 366、一個或多個第二透明電極368、彩色濾光器層370、第二玻璃襯底362、以及第二偏振濾 光器360。在一個實施例中，一個或多個光傳感器358與彩色濾光器層370的R、G、B濾光器 集成在一起。一個或多個光傳感器358可分布遍及彩色濾光器層370。所述分布可以是隨 機的或者是預(yù)定的以便最大化光檢測和/或最小化對系統(tǒng)352的分辨率的任何影響。在其 它實施例中，光傳感器358可被包括在系統(tǒng)352的各層中的任何一層中。在操作時，基于IXD的顯示系統(tǒng)350使用控制器356基于測得的由一個或多個光 傳感器358檢測的環(huán)境光來控制背光源352發(fā)出的光388的量?？刂破?56可以是圖2的處理器202，或者可以是專用于系統(tǒng)350的另一個處理器。在一個實施例中，控制器352與 背光源352進(jìn)行電通信，以便控制供給發(fā)光元件354的電力。在另一個實施例中，控制器 352通過連接382與一個或多個光傳感器358電通信，以便能夠從一個或多個光傳感器358 接收光強度信息。在一個實施例中，LED也可以起光傳感器的作用。第一和第二偏振濾光器372和360可以分別控制進(jìn)入和離開夾層IXD結(jié)構(gòu)386的 光。第一和第二玻璃襯底374和362可以提供電的和物理的隔離。第一和第二透明電極 層376和368包括驅(qū)動IXD的電極，并且包括高度透明的材料以最小化對圖像質(zhì)量的可能 干擾。第一和第二對準(zhǔn)層378和366可以包括用于使液晶380的分子以固定方向排列的薄 膜。隔離物364使得在對準(zhǔn)層378和366之間以及玻璃襯底374和362之間保持均勻的距 離。彩色濾光器層370包括使得能夠顯示彩色圖像的多個紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾光器。 在一個實施例中，背光源352在可變的時間間隔上和/或以可變的強度發(fā)射光388進(jìn)入夾 層結(jié)構(gòu)386中，以便控制用戶的眼睛384觀察到的光強度。在某個實施例中，一個或多個光傳感器358可與發(fā)光元件354位于相同的層和/ 或平面。一個或多個光傳感器358可散布在背光源352的一個或多個發(fā)光元件354之間和 /或以背光源352的一個或多個發(fā)光元件354作為點綴。在一個實施例中，一個或多個光傳 感器358和/或發(fā)光元件354是與背光源352的襯底通信的微機械半導(dǎo)體部件。該襯底可 以是平坦的，并且對應(yīng)于偏振濾光器372的平坦表面部分。在一個實施例中，控制器356可以自動地調(diào)整一個或多個發(fā)光元件354的光輸出， 使得系統(tǒng)350的照明強度處于在一個或多個光傳感器358所測得的環(huán)境光強度之上的預(yù)定 水平。換言之，當(dāng)周圍環(huán)境光強度改變時，控制器356可以改變系統(tǒng)350的顯示照明強度水 平，以便在環(huán)境光和從系統(tǒng)350發(fā)出的光之間保持預(yù)定的強度水平差。圖4是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例，基于感測的環(huán)境光和設(shè)備的顯示器的顯示發(fā) 光元件和/或部件的特性來計算適合的發(fā)光參數(shù)的過程400的流程圖。在某些實施例中， 當(dāng)顯示設(shè)備100在顯示器108應(yīng)當(dāng)被照明的操作模式中時(例如，用戶已經(jīng)按壓了按鈕110 或觸摸了觸摸屏322)，處理器202可以激活和/或啟用顯示光源234[步驟401]。處理器 202然后可以從存儲器220或存儲裝置204中檢索保持顯示光源被啟用的時間量或持續(xù)時 間的值，即圖4中的duty_CyCle_0n計數(shù)器值?？梢曰谠O(shè)備默認(rèn)或用戶偏好設(shè)置，或者基 于過程400的前一迭代、周期或循環(huán)來計算duty_CyCle_0n值。處理器202可以使用duty_ cycle_on值作為計時器和/或計數(shù)器應(yīng)用的輸入，以使該計時器能夠開始向0計數(shù)[步驟 402]。過程400繼續(xù)以向顯示光源234供電，直到duty_CyCle_on計時器達(dá)到0為止[步 驟403]。在duty_CyCle_on時間達(dá)到0 [步驟403]之后，供電時間段結(jié)束，并且處理器202 從顯示光源234或背光源去除供電[步驟404]。處理器202然后可以通過總線218從存儲器220或存儲裝置204檢索不向顯示光 源234供電的時間量的值，該值被稱為duty_CyCle_0ff計數(shù)器值。可以基于設(shè)備默認(rèn)或用 戶偏好設(shè)置，或者基于過程400的前一迭代、周期或循環(huán)來計算duty_CyCle_0ff值。duty_ CyCle_0ff值可被裝入例如處理器202的計時器應(yīng)用中，以使得該計時器應(yīng)用能夠開始向0 計數(shù)[步驟409]。處理器202可以從存儲器220或存儲裝置204中檢索在從顯示光源234 去除供電之后(例如，在供電時間段之后)用于延遲環(huán)境光感測的時間量的值，該值被稱為 backlight_decay 計數(shù)器值。
backlight_decay值可以基于發(fā)光元件334(例如，LED)的預(yù)定的發(fā)光衰減特性。 在一個實施例中，發(fā)光衰減特性可以包括非線性衰減常數(shù)。該衰減常數(shù)可以基于一個或多 個發(fā)光元件334的物理性質(zhì)。例如，半導(dǎo)體設(shè)備或類似設(shè)備可以在其電源被去除之后的某 個時間間隔或時間段內(nèi)繼續(xù)發(fā)射以線性或非線性速率衰減的光能?？商鎿Q地，可以基于 顯示發(fā)光元件334的特性和來自過程400的前一循環(huán)的duty_CyCle_0n和duty_CyCle_ off值，動態(tài)地測量和/或計算發(fā)光衰減特性。在一個實施例中，duty_CyCle_0n時間段和 backl i ght_deCay時間段的組合持續(xù)時間是照明時間段的持續(xù)時間。backlight_decay值可被輸入到處理器202的計時器應(yīng)用，以使得該計時器應(yīng)用 能夠開始例如向0計數(shù)[步驟405]。過程400延遲測量環(huán)境光，直到backlight_decay計時 器達(dá)到0為止[步驟406]。在backlight_deCay時間間隔結(jié)束之后，處理器202然后從一 個或多個光傳感器元件336采樣和/或測量環(huán)境光水平[步驟407]。在一個實施例中，在 感測時間段期間發(fā)生感測?；诳色@得的由傳感器元件336測量的環(huán)境光、顯示發(fā)光元件 334的特性、設(shè)備默認(rèn)和/或用戶優(yōu)選的顯示發(fā)光水平，處理器202可以計算用于下一發(fā)光 時段的 duty_cycle_on、duty_cycle_off 和 backlight_decay 的新的值[步驟 408]。過程 400等待，直到duty_CyCle_0fT計時器達(dá)到0為止[步驟410]。可替換地，取代倒計時，處 理器可以正計時到某個計數(shù)器值。在dUty_CyCle_0fT計時器達(dá)到0[步驟410]之后，處理 器202可以通過總線218在存儲器220或存儲裝置204中存儲新計算的用于duty_CyCle_ on、duty_cycle_off和backlight_decay的值以便用于過程400的下一個循環(huán)、周期或迭 代。如果處理器202確定仍然需要顯示器照明，過程400通過返回到步驟401而繼續(xù)重復(fù) 過程400。圖5是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的信號時序圖，表明所要考慮的在確定的定時 值和設(shè)備元件特性之間的關(guān)系。在某些實施例中，處理器202通過應(yīng)用于例如一個或多個 發(fā)光元件234或334的發(fā)光控制信號來控制顯示器照明?？梢允褂冒勺冋伎毡鹊拿}沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)來控制和調(diào)節(jié)顯示發(fā)光元 件234的亮度。在一個實施例中，存在被稱為duty_cycle_on 501和duty_cycle_off 502 值的一對開/關(guān)值，其也用在過程400中。為了使顯示發(fā)光元件234更亮，可以增加duty_ cycle_on 501持續(xù)時間值，同時可以減小duty_cycle_off 502持續(xù)時間值。為了使顯示發(fā) 光元件234更暗，可以增加duty_cycle_off 502持續(xù)時間值，同時可以減小duty_cycle_on 501持續(xù)時間值。根據(jù)顯示發(fā)光元件234或334的物理特性，顯示發(fā)光元件234停止發(fā)出高于特定 閾值的光所需的時間量(被稱為backlight_decay時間503)可以基于duty_cycle_on 501 時間、duty_CyCle_0ff 502時間、環(huán)境溫度、顯示發(fā)光元件234的年齡、顯示發(fā)光元件234的 短期和長期累積電力使用、以及其它因素而變化。過程400可以考慮這些因素中的一個或 多個，以便確定光傳感器236的采樣、感測、檢測、和/或測量窗口 504何時包括實際的環(huán)境 光狀況而不包括由顯示發(fā)光元件234或334產(chǎn)生的任何剩余光。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會明了，本發(fā)明涉及的方法可被實施為包括計算機可用和/ 或可讀介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品。例如，這種計算機可用介質(zhì)可包括諸如CD ROM盤或常規(guī) ROM設(shè)備之類的只讀存儲器設(shè)備、或諸如硬盤驅(qū)動器設(shè)備或計算機盤之類的隨機訪問存儲 器、或其上存儲有計算機可讀程序代碼的閃存設(shè)備。
應(yīng)當(dāng)理解，前面的附圖和描述中的各種特征、元件或過程可以互換或可以組合，以 便實現(xiàn)或?qū)嵺`此處描述的本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會明了，本發(fā)明可被實踐為不同于 出于說明而不是限制目的給出的所描述實施例，并且本發(fā)明僅由所附的權(quán)利要求書限制。
權(quán)利要求
一種透射顯示器，包括集成光源，用于通過在第一照明時間段期間發(fā)光來照明所述透射顯示器，集成光傳感器，用于基于在第一照明時間段之后的第一感測時間間隔期間存在的光量產(chǎn)生傳感器信號，和處理器，用于接收所述傳感器信號，并且至少部分地基于所述傳感器信號在所述感測時間間隔之后的第二照明時間段期間控制所述光源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中環(huán)境光到達(dá)光傳感器的路徑包括通過所述透射 顯示器的路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中照明時間段包括供電時間段和延遲時間段，在 供電時間段期間，所述控制器給所述集成光源供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中基于所述集成光源的至少一個發(fā)光元件的照明 衰減特性，確定所述延遲時間段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示器，其中所述至少一個發(fā)光元件包括發(fā)光二極管(LED)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示器，其中LED的照明衰減特性基于LED的物理性質(zhì)、LED 的年齡、在供電時間間隔期間供給LED的電量、和供電時間段的持續(xù)時間中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其中基于至少一個照明衰減特性確定與第二照明時 間段相關(guān)聯(lián)的延遲時間段。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中與照明時間段相關(guān)聯(lián)的延遲時間段是預(yù)先選擇的。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中基于在供電時間段之后照明水平達(dá)到某個閾值 水平所需的時間量，確定與照明時間段相關(guān)聯(lián)的延遲時間段。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中控制包括調(diào)整第二照明時間段的供電時間段 的持續(xù)時間，以便調(diào)整所述顯示器的照明強度。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中控制包括調(diào)整供給所述集成光源的至少一個 發(fā)光元件的電量，以便調(diào)整所述顯示器的照明強度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述集成光源包括發(fā)光元件陣列。
13.一種用于自動控制透射顯示器的照明水平的方法，包括通過在第一照明時間段期間從光源發(fā)光來照明所述透射顯示器，基于在第一照明時間段之后的第一感測時間間隔期間存在的光量產(chǎn)生傳感器信號，和至少部分地基于所述傳感器信號在所述感測時間間隔之后的第二照明時間段期間控 制光的發(fā)射，所述控制包括調(diào)整供電時間段的持續(xù)時間和供給所述光源的電量中的至少一 個。
14.一種顯示設(shè)備，包括透射顯示器組件，包括光源，用于在第一時間段期間發(fā)光以照明顯示器的一部分，傳感器，用于在第二時間段期間感測環(huán)境光，和處理器，用于控制在第一時間段期間所述光源的光發(fā)射和在第二時間段期間的環(huán)境光 感測。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第一時間段包括發(fā)出的光高于預(yù)定閾值的時間段。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述第二時間段包括發(fā)出的光處于或低于所述 預(yù)定閾值的時間段。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中至少部分地根據(jù)在第二時間段期間感測的環(huán)境 光量來確定隨后的第三時間段的持續(xù)時間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中至少部分地根據(jù)在第一時間段期間感測的光量 來確定所述第三時間段的持續(xù)時間。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述透射顯示器組件包括液晶顯示器。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述光源包括白光發(fā)光二極管陣列。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述光傳感器包括對白光敏感的一個或多個光 電二極管或光電晶體管。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述光源包括紅色、藍(lán)色和綠色發(fā)光二極管的 陣列。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述傳感器包括對所述發(fā)光二極管發(fā)出的紅 光、藍(lán)光和綠光的頻率敏感的一組或多組光電二極管或光電晶體管。
24.一種透射顯示器，包括傳感器，用于基于在其感受器處存在的光量產(chǎn)生傳感器信號，光源，用于照明所述透射顯示器；處理器，用于反復(fù)地執(zhí)行下面的i)在第一時間段期間給所述光源供電，ii)等待第二 時間段以便從所述光源發(fā)出的光的強度衰減到低于光傳感器干擾水平，和iii)在第三時 間段期間感測通過所述透射顯示器的環(huán)境光。
25.一種基于測量的環(huán)境光水平自動控制透射顯示器的照明水平的方法，包括步驟A.在第一時間段期間，使光源發(fā)光，并測量由所述光源發(fā)出的光的強度，B.在第二時間段期間，禁止所述光源發(fā)光，并測量環(huán)境光的強度，C.處理第一時間段和第二時間段的光測量結(jié)果，以便確定步驟A-C的下一迭代中第一 時間段和第二時間段的持續(xù)時間，和D.將步驟A-C至少重復(fù)一次。
全文摘要
提供了用于顯示設(shè)備的系統(tǒng)和方法，包括用于通過自動適應(yīng)環(huán)境照明狀況來修改顯示亮度的一種或多種方法。
文檔編號G09G3/34GK101889304SQ200880119814
公開日2010年11月17日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
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