CN102290022A - 自适应亮度平衡的方法和互补多屏电子设备 - Google Patents

Abstract

一种用于多屏电子设备的自适应亮度平衡的方法，包括以下步骤：获得当前环境光亮度；根据获得的当前环境光亮度值按预定关系调节主动发光型显示屏和反射型显示屏亮度。一种互补多屏电子设备，具有一自适应亮度平衡的装置。本发明所述的方法和电子设备，减低了环境光变化时，互补多屏亮度不协调时给人眼所造成的视觉压力和疲劳，提高了互补多屏电子设备的阅读舒适性。

Description

自适应亮度平衡的方法和互补多屏电子设备

技术领域

电子设备及其控制方法，特别是一种互补多屏设备及其亮度平衡方法。

背景技术

电子纸的发展为人们带来了舒适的电子阅读途径，如美国亚马逊公司的Kindle电子阅读器等采用了美国E INK公司的电泳型电子纸；诸如此类的靠反射环境光而显示的反射型类纸显示屏，即俗称的电子纸，还有如高通公司的基于反射光相干调制原理的mirasol显示屏、反射型液晶显示屏等多种，其共同的特征之一在于其都通过反射环境光来显示，从而降低了显示器的功耗，以及增强了人眼阅读的舒适性。

但当前的电子纸还存在较多缺点，例如电泳显示屏存在色彩单一、刷新速度慢等特点，而且在将来其在色彩和刷新速度方面要和液晶显示屏或有机发光显示屏等主动发光显示屏(液晶显示屏靠背光模组)相比仍然不可及，作为一种有效补充，人们将电泳显示屏和液晶显示屏结合，产生了一些可称之为互补多屏的电子设备，例如美国邦诺公司的Nook电子阅读器，以及诸如中国专利200920130737.X、200920132695.3和200920132232.7中描述的互补双(多)屏电子设备。但上述的双屏设备在给电泳显示屏提供了一种补充的同时，也带来了额外的问题。例如在Nook阅读器上，由于液晶显示屏自主发光，而电泳显示屏反射环境光，当环境光强度较低时，液晶显示屏的光线则显得太耀眼从而干扰了人们从电泳显示屏上获取信息，当轮流观看上述两个屏幕时，由于亮度不同，亦容易造成了视觉压力和疲劳。

尽管高通公司的mirasol显示屏展示了出色的视频支持能力，丰富的色彩表现以及类纸显示能力，但人们在很多地方和时候需要主动发光显示屏来获取信息，例如在夜晚的街道、车厢、电影院等很多地方，完全反射环境光的显示屏将给使用者带来很多不便；在另一些时候，例如欣赏图片、观看视频、进行游戏时，人们期待色彩更鲜艳耀眼的自主发光显示屏来表现；尽管反射型显示屏可以增加外部照明(前置照明)解决环境光暗淡时的显示问题，但目前还不能使其能实现主动发光型显示屏那样的鲜艳耀眼的色彩。因此互补多屏结构的电子设备将在未来占据一席之地。

发明内容

本发明的目的在于减低和消除上述的当环境光变化时，互补多屏电子设备上反射型显示屏和主动发光型显示屏的亮度不协调，从而给用户造成视觉压力和疲劳的现象，提高互补多屏电子设备的阅读舒适性。

为了实现上述的目的，本发明的一个方面在于提供应用在互补多屏电子设备上的一种自适应亮度平衡的方法；所述的互补多屏电子设备是指同时具有主动发光型显示屏和反射型显示屏的电子设备，所述的电子设备还包括一个用于信息处理存储的主电路，还包括一个环境光感应器，，主动发光显示屏、反射型显示屏、环境光感应器连接于主电路并受主电路控制；所述的自适应亮度平衡方法为：当环境光亮度变化时，按预定关系调节主动发光型显示屏的亮度，同时按预定关系调节反射型显示屏的亮度。

进一步，上述的反射型显示屏还包括照明灯，用于为反射型显示屏提供照明；上述的调节反射型显示屏的亮度包括调节反射型显示屏的反射率和/或照明灯亮度。反射型显示屏的反射率的比较中，需用同一标准测量反射率，如可测量比较前后同一灰阶对应的反射率，又如测量比较前后同一画面下最高反射率。举例来说，室内光下普通电泳显示屏下一幅画面中最高反射率为40％；在强光下调节反射率，上述画面中最高反射率为30％，则我们认为两种环境光下，电泳显示屏的反射率由40％变为30％。尽管可以用多种标准来衡量反射率，但比较前后的两次反射率的测量则需基于同一个标准，这也是基本常识。

自适应亮度平衡的方法具体包括以下步骤：

(1)通过环境光感应器获得当前环境光亮度值；

(2)主电路根据获得的当前环境光亮度值按预定关系获得主动发光型显示屏目标亮度值，以及照明灯目标亮度值和/或反射型显示屏的目标反射率值；

(3)主电路调节主动发光型显示屏亮度至步骤(2)获得的目标亮度值；同时调节照明灯至步骤(2)获得的目标亮度值，和/或调节反射型显示屏反射率至步骤(2)获得的目标反射率值。

上述方法步骤(2)之前还可以包括如下步骤：将当前环境光亮度和上一次读取环境光亮度进行对比，如果有两次环境光亮度值变化超过一预定阈值则执行上述方法的步骤(2)，否则不执行。

上述的反射型显示屏的亮度中，反射率本身并不直接对应于物理意义上的亮度，但环境光及照明灯亮度通过反射率转变为反射型显示屏的亮度，因而调节反射率本身可调节反射型显示屏的亮度。

上述的预定关系是指主动发光显示屏目标亮度值a和环境光亮度值x的函数关系a＝E(x)；照明灯亮度值b与环境光亮度值x的函数关系b＝F(x)；反射型显示屏的反射率值r与环境光亮度值x的函数关系r＝G(x)。

为了使行文避免不必要的复杂化，下面叙述的亮度值和亮度将可能会混用，例如亮度值可能是指存储在主电路中的二进制信息，又或者是代表显示屏的物理亮度的数值，但两者代表的意义是一致的；另一方面，多个环境光亮度值将以x_n代表，其中下标n为阿拉伯数字，不同的环境光亮度值用不同的n值代表，以此类推，a_n、b_n、r_n将分别代表主动发光显示屏目标亮度值，照明灯目标亮度值，以及反射型显示屏的目标反射率值。

上述的函数E使得，当环境光亮度值x_n-1小于x_n时，主动发光型显示屏目标亮度a_n-1＝E(x_n-1)小于或等于a_n＝E(x_n)；当环境光亮度值x_n-1大于x_n时，主动发光显示屏目标亮度值a_n-1＝E(x_n-1)大于或等于a_n＝E(x_n)。函数E的效果就是，当环境光亮度变大时，主动发光型显示屏的亮度变大或不变；当环境光亮度变小时，主动发光型显示屏的亮度变小或不变。

上述的函数F使得，当环境光亮度值x_n-1小于x_n时，照明灯目标亮度值b_n-1＝F(x_n-1)大于或等于b_n＝F(x_n)；当环境光亮度值x_n-1大于x_n时，照明灯目标亮度b_n-1＝F(x_n-1)小于或等于b_n＝F(x_n)。函数F的效果就是，当环境光亮度变大时，照明灯的亮度变小或不变；当环境光亮度变小时，照明灯的亮度变大或不变。

上述的函数G使得，当环境光亮度值x_n-1小于x_n时，反射型显示屏的目标反射率r₁＝F(x_n-1)大于或等于r_n＝F(x_n)；当环境光亮度值x_n-1大于x_n时，反射型显示屏的目标反射率r_n-1＝F(x_n-1)小于或等于r_n＝F(x_n)。函数G的效果就是，当环境光亮度变大时，反射型显示屏的反射率变小或不变；当环境光亮度变小时，反射率变大或不变。

进一步，上述的函数E、函数F或函数G的任意一者、两者或三者可为分段函数。通常，在电子设备中，亮度、反射率的调节都是分级调节的，因此对应函数E、函数F或函数G为分段函数。

本发明的第二方面在于提供一种互补多屏电子设备，所述的互补多屏电子设备是指同时具有一主动发光显示屏和一反射型显示屏的电子设备，所述的电子设备还包括一个用于信息处理存储的主电路，还包括一个环境光感应器，主动发光显示屏、反射型显示屏、环境光感应器电连接于主电路并受主电路控制；所述的主电路还包括一个自适应亮度平衡装置，其可以执行上述的自适应亮度平衡的方法，从而根据环境光亮度来调整上述双屏各自的亮度；所述互补双屏电子设备中反射显示屏还包括照明灯，用于给反射型显示屏提供照明。

上述的主电路包括有处理器、存储器、以及输入输出设备等，它们按照公知的方法电连接，其中，上述的自适应亮度平衡装置可位于存储器中，或上述自适应亮度平衡装置为主电路中的一独立装置并电连接于处理器，并可控制环境光感应器、照明灯、反射型显示屏以及主动发光显示屏。

本发明所述的自适应亮度平衡的方法和自适应亮度平衡的互补多屏电子设备，减低了环境光变化时，互补多屏亮度不协调时给人眼所造成的视觉压力和疲劳，提高了互补多屏电子设备的阅读舒适性。

附图说明

图1A：互补多屏电子设备100的电连接关系图；

图1B：互补多屏电子设备100的结构示意图；

图2：互补多屏电子设备的自适应平衡调节方法一种实施方式的流程图。

图3：互补多屏电子设备200的电连接关系图；

图4：互补多屏电子设备的自适应平衡调节方法另一种实施方式流程图。

具体实施例

下面将结合附图和实施例来进一步阐述本发明的主体和各种优化方式。在下面的实施例中将公开本发明的一些细节，但对本领域的专业人士来说，没有这些细节亦可以轻易找到其他可供替代的方案；另一方面，为了不至于引起公众对本发明的技术特征混淆不清，对于一些众所周知的细节给予了省略。

参照图1A和图1B所示的本发明的一个实施例中，所述的互补多屏电子设备100，具体为一采用滑盖结构的互补双屏电子设备，其中主动发光显示屏131安装在滑盖130的上表面，反射型显示屏121安装于基体120的上表面；照明灯为LED灯122，安装于滑盖靠近反射型显示屏121的一侧；环境光感应器123通过过感光孔124来获得环境光亮度值。且环境光感应器例如可用光电二极管来实现。主电路110进一步可包括处理器111、存储器112、输入输出设备113、主动发光型显示屏的显示控制器、反射型显示屏显示控制器、LED驱动器、环境光感应器接口电路，以及自适应亮度平衡装置114等。更具体地，上述的反射型显示屏可以为有源矩阵电泳显示屏(AMEPD)、反射型液晶显示屏以及反射光相干调制显示屏(IMOD)等；主动发光型显示屏可采用薄膜晶体管液晶显示屏(TFT-LCD)、有机发光显示屏(OLED)等。对于反射型显示屏而言，虽然显示材料不可自发光，但依然可以提供外部照明，主要为前置照明，且环境光亦可视为一种外部前置照明；而对于主动发光显示屏而言，一方面显示材料自身可发光，例如有机发光显示屏，一方面亦可为外部提供照明，如薄膜晶体管液晶显示屏，其包括背光模块，因此显示效果和有机发光显示屏等自身发光的显示屏的效果基本一致，由于背光从显示屏背后透射到显示屏前面而被称之为透射式液晶显示屏，这和前置照明的反射型显示屏有较明显的区别；还有一种半透射半反射式的液晶显示屏，可双模工作，包括背光透射式及前置光照明的反射式，这种显示屏可被归为上述两种显示屏的任一种。以上所述显示屏需相应地采用适合的显示控制器，例如对于有源矩阵电泳显示屏可采用爱普生公司提供的D13521B电泳显示控制器芯片。在互补多屏设备100中，自适应亮度平衡装置114一方面受处理器111所控制，例如处理器111可控制自适应亮度平衡装置的开启、休眠或关闭；另一方面，自适应亮度平衡装置可通过感光接口115、LED驱动116、反射型显示屏显示控制器117以及主动发光型显示屏显示控制器118等来实现互补多屏电子设备100自适应亮度平衡方法的功能。

本发明所述的自适应亮度平衡的方法在互补多屏设备100上的实施的具体步骤如图2所示。步骤S101中，自适应亮度平衡装置114开启环境光感应器123获取环境光亮度值x₁；步骤S102中自适应亮度平衡装置114读取亮度值x₁；在实际工作中，采用中断方式，开启环境光感应器123之后，处理器111可先处理其他工作，等待环境光感应器123准备好当前环境光亮度值数据然后通知处理器111读取；步骤S103中，将当前读取的环境光亮度值x₁和上一次读取的环境光亮度值x₀进行比较，当前后两次亮度值之差超过一预先设定的亮度差阈值时，进入下一步S104，否则整个流程结束；设置亮度差阈值判断的好处在于，当环境光亮度变化较小时，不必触发自适应亮度平衡装置工作，因而减轻了电子设备的工作量；步骤S104中，根据将当前环境光亮度值x₁作为自变量，调用预先设定的函数E、函数F、函数G来分别获得主动发光型显示屏的目标亮度值a₁，LED照明灯目标亮度值b₁以及反射型显示屏的目标反射率r₁；接下来步骤S105中，主电路控制主动发光型显示屏和LED照明灯亮度调节到各自的目标亮度值，将反射型显示屏的反射率调到目标反射率值。自适应亮度平衡装置114具体可由FPGA、ASIC等实现。

如图3所示，在本发明的另一个实施例中，互补多屏电子设备200，包括有主电路210、反射型显示屏211、主动发光型显示屏231、LED照明灯222以及环境光感应器223，其中主电路210进一步包括相互电连接的处理器211、存储器212、输入输出设备213、反射型显示屏显示控制器217、主动发光型显示屏显示控制器218、LED驱动216以及感光器接口215等，其中存储器中包括自适应亮度平衡装置214，其可以执行上述的自适应亮度平衡方法。

在互补多屏电子设备200中，处理器211读取存储器212中自适应亮度平衡装置214中的指令从而执行自适应亮度平衡方法，具体的执行步骤如图4所示。图4中步骤S201中，处理器211通过感光器接口210开启环境光感应器感应环境光亮度；步骤S202中处理器211读取环境光亮度值x₄；步骤S203中，处理器211将当前环境光亮度值x₄和上次读取的环境光亮度值x₃进行比较，若两者之差超出预先设定的一个阈值，则进入步骤S204，否则结束整个流程；步骤S204中，根据当前环境光亮度值x₄查询查询表(LUT，Look Up Table)，获得主动发光型显示屏目标亮度值a₄、LED照明灯目标亮度值b₄以及反射型显示屏的目标反射率；r₄步骤S205中，将主动发光型显示屏和LED照明灯亮度值调节到各自的目标亮度值，将反射型显示屏的反射率调到目标反射率值。

上述的查询表是预先根据函数a＝E(x)、函数b＝F(x)、函数r＝G(x)，以环境光亮度值x作为自变量来分别获得主动发光型显示屏目标亮度值a、LED照明灯目标亮度值b以及反射型显示屏的目标反射率r，并预先存储在自适应亮度平衡装置214中的。

Claims (12)

1.一种互补多屏电子设备上自适应亮度平衡的方法，所述的互补多屏电子设备包括有主动发光型显示屏和反射型显示屏，用于信息的显示；还包括一个主电路，用于信息处理存储；环境光感应器，用于感知环境光亮度；主动发光型显示屏、反射型显示屏、环境光感应器连接于主电路并受主电路控制；所述自适应亮度平衡方法为：当环境光亮度变化时，按预定关系调节主动发光型显示屏的亮度，同时按预定关系调节反射型显示屏的亮度。

2.如权利要求1所述的互补多屏电子设备上自适应亮度平衡的方法，其中反射型显示屏还包括照明灯，所述的调节反射型显示屏的亮度包括调节反射型显示屏的反射率和/或反射型显示屏的照明灯的亮度。

3.如权利要求2所述的自适应亮度平衡方法，具体包括以下步骤：

(1)通过环境光感应器获得当前环境光亮度值；

(2)主电路根据获得的当前环境光亮度值按预定关系获得主动发光型显示屏目标亮度值，以及照明灯目标亮度值和/或反射型显示屏的目标反射率值；

(3)主电路调节主动发光型显示屏亮度至步骤(2)获得的目标亮度值；同时调节照明灯至步骤(2)获得的目标亮度值，和/或调节反射型显示屏反射率至步骤(2)获得的目标反射率值。

4.如权利要求3所述的自适应亮度平衡方法，其中步骤(2)之前还可以包括以下步骤：将当前环境光亮度和上一次读取环境光亮度进行对比，如果两次环境光亮度值变化超过一预定阈值则执行上述方法的步骤(2)，否则不执行。

5.如权利要求1～4任一所述的自适应亮度平衡方法，其中所述的预定关系包括主动发光型显示屏目标亮度值a和环境光亮度值x的函数关系a＝E(x)；所述的函数E使得，当环境光亮度值x_n-1小于x_n时，主动发光显示屏目标亮度值a_n-1＝E(x_n-1)小于或等于a_n＝E(x_n)；当环境光亮度值x_n-1大于x_n时，主动发光显示屏目标亮度值a_n-1＝E(x_n-1)大于或等于a_n＝E(x_n)。

6.如权利要求1～4任一所述的自适应亮度平衡方法，其中所述预定关系包括照明灯目标亮度值b与环境光亮度值x的函数关系b＝F(x)；所述的函数F使得，当环境光亮度值x_n-1小于x_n时，照明灯目标亮度值b_n-1＝F(x_n-1)大于或等于b_n＝F(x_n)；当环境光亮度值x_n-1大于x_n时，照明灯目标亮度b_n-1＝F(x_n-1)小于或等于b_n＝F(x_n)。

7.如权利要求1～4任一所述的自适应亮度平衡方法，其中所述预定关系包括反射型显示屏的目标反射率值r与环境光亮度x的函数关系r＝G(x)；所述的函数G使得，当环境光亮度值x_n-1小于x_n时，反射型显示屏的目标反射率值r_n-1＝F(x_n-1)大于或等于r_n＝F(x_n)；当环境光亮度值x_n-1大于x_n时，反射型显示屏的目标反射率r_n-1＝F(x_n-1)小于或等于r_n＝F(x_n)。

8.如权利要求5～7任一项所述的自适应亮度平衡方法，其中上述的函数E、函数F和函数G中至少一个为分段函数。

9.一种互补多屏电子设备，包括有主动发光型显示屏和反射型显示屏，用于信息的显示；还包括一个主电路，用于信息处理存储；环境光感应器，用于感知环境光亮度；主动发光显示屏、反射型显示屏、环境光感应器连接于主电路并受主电路控制；其特征在于，还包括一种自适应亮度平衡装置，所述的自适应亮度平衡装置可以执行如权利要求1～8任一所述的自适应亮度平衡方法。

10.如权利要求9所述的互补多屏电子设备，其中反射型显示屏还包括照明灯，电连接于主电路并受主电路控制，用于给反射型显示屏提供照明；所述自适应亮度平衡装置可以执行如权利要求1～8任一所述的自适应亮度平衡方法。

11.如权利要求9或10所述的互补多屏电子设备，其中所述的自适应亮度平衡装置位于主电路中的存储器中；或为主电路中一独立装置。

12.如权利要求11所述的互补多屏电子设备，采用滑盖结构，其中主动发光型显示屏安装在滑盖的上表面，反射型显示屏安装于基体的上表面；照明灯为LED灯，安装于滑盖靠近反射型显示屏的一侧。

Images