CN103310720A

CN103310720A - 背光控制装置和方法以及显示装置

Info

Publication number: CN103310720A
Application number: CN201210061512XA
Authority: CN
Inventors: 刘成珺; 沈凯; 张梅; 刘奂; 孙丽; 王令军
Original assignee: Emerson Process Management Flow Technologies Co Ltd
Current assignee: Emerson Process Management Flow Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-09-18

Abstract

提供一种背光控制装置和方法以及显示装置。该背光控制装置包括：光感测单元，用于感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；滤波和积分单元，用于对所产生的电信号进行滤波和积分；比较单元，用于将经过滤波和积分的电信号与预定阈值相比较；控制单元，用于依据比较结果产生背光控制信号。通过根据环境光的强度变化来控制背光，使得显示装置的功耗明显降低。

Description

背光控制装置和方法以及显示装置

技术领域

本发明涉及背光控制，尤其涉及一种基于环境光的强度对背光进行控制的装置和方法以及使用其的显示装置。

背景技术

在电子工业中，背光是一种照明的形式。背光显示是指当使用电子设备时，电子设备上的显示屏或操作面板发出背光，以便更清晰地显示内容或操作对象。

背光显示被用来增加照明度和电脑显示器、液晶荧幕上的亮度。其光源可能是白炽灯泡、电光面板(ELP)、发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。

以LED背光为例，其可以被用在液晶显示器(LCD)面板上，从而增进LCD显示装置的色彩表现。

发明内容

然而，当诸如LCD面板的显示装置处于高光源环境中，即，环境光的亮度足够高，从而在没有背光或背光较弱的情况下也可以清晰地显示内容时，或者，当用户离开而不再观看显示装置时，保持背光打开，或者将背光保持在高亮度，将带来不必要的电力消耗。这尤其对靠电池供电的诸如手机的便携式设备的待机时间有很大影响。

考虑到上面的问题，本发明的目的是提供一种背光控制装置、背光控制方法，以及使用其的显示装置，使得在环境光的强度达到预定水平时，改变背光的亮度，从而节省电力的消耗。

本发明的一个方面提供一种背光控制装置，包括：光感测单元，用于感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；滤波和积分单元，用于对所产生的电信号进行滤波和积分；比较单元，用于将经过滤波和积分的电信号与预定阈值相比较；控制单元，用于依据比较结果产生背光控制信号。

本发明的另一个方面提供一种背光控制装置，包括：光感测单元，用于感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；滤波和积分单元，用于对所产生的电信号进行滤波和积分；存储单元，用于存储多个预设值以及由与多个预设值限定的区间相对应的背光亮度信息；比较单元，用于将经过滤波和积分的电信号与多个预设值相比较；控制单元，用于依据比较结果产生背光控制信号，其中，控制单元依据指示经过滤波和积分的电信号位于多个预设值的区间中的特定区间内的比较结果，产生用于将背光调节到与特定区间相对应的背光亮度信息所指示的亮度的背光控制信息。

本发明的再一个方面提供一种显示装置，其包括根据上述各方面的背光控制装置。其中，该显示装置根据来自该背光控制装置的背光控制信息调节背光。

本发明的再一个方面提供一种背光控制方法，包括：感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；对所产生的电信号进行滤波和积分；将经过滤波和积分的电信号与预定阈值相比较；依据比较结果对背光进行控制。

本发明的再一个方面提供一种背光控制方法，包括：感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；对所产生的电信号进行滤波和积分；将经过滤波和积分的电信号与预先存储的多个预设值相比较，其中，由多个预设值限定的区间与不同的背光亮度信息相对应；依据指示经过滤波和积分的电信号位于由多个预设值限定的区间中的特定区间内的比较结果，将背光调节到与特定区间相对应的背光亮度信息所指示的亮度。

应用本发明，使得能够基于显示装置的环境光控制背光的亮度，从而在保持良好显示效果的同时，减小电力消耗。

附图说明

参照下面结合附图对本发明的实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。

图1是示出根据本发明第一实施例的背光控制装置的结构框图。

图2是示出根据本发明第一实施例的背光控制方法的流程图。

图3是示出根据本发明第二实施例的背光控制装置的结构框图。

图4是示出根据本发明第二实施例的背光控制方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

图1是示出根据本发明第一实施例的背光控制装置100的结构框图。如图1所示，背光控制装置100包括：光感测单元101、滤波和积分单元102、比较单元103以及控制单元104。

光感测单元101感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号。例如，光感测单元101可以包括光电二极管(LED)。响应于环境光的照射强度变化，LED中的光电流的大小发生相应的变化，从而产生相应的电信号。LED的一个具体例子是硅光二极管。硅光二极管是半导体光传感器。当半导体里的P-N结被光照射时，可以产生电流或电压信号。该电流或电压信号的大小随着环境光的照射强度变化。当然，光感测单元还可以是任何其它可以将光信号转换成电信号的器件。

滤波和积分单元102对由光感测单元101产生的电信号进行滤波和积分处理。由于LED等产生的电信号中带有由各种原因引起的噪声，因而需要使用滤波和积分单元102对噪声进行滤除，并对电信号进行平滑。然后，将经滤波和积分后的电信号提供给比较单元103。

滤波和积分单元102可以使用本领域已知的各种器件或者电路结构来搭建。

比较单元103将经过滤波和积分的电信号与预定阈值进行比较，并将比较结果输出到控制单元104。比较单元103可以使用本领域已知的各种器件或者电路来实现。例如，最简单的例子是使用运算放大器作为比较器。例如，运算放大器的一个输入是滤波和积分单元102的输出电信号，另一个输入是预先确定的阈值电压，而运算放大器所输出的高低电平指示电信号的电压与阈值电压的比较结果。

控制单元104依据比较结果产生背光控制信号。例如，在使用LCD显示面板时，当处于光线充足的环境中时，不需要打开背光，也可以清楚地观看LCD显示面板上显示的内容。因而，进行配置，使得在控制单元104所得到的比较结果指示经过滤波和积分处理的电信号大于预定阈值(即，环境光强度大于与该预定阈值相对应的预定强度)时，控制单元产生用于关闭背光的背光控制信号。相反，当LCD显示面板处于光线较暗的环境时，比较单元103的比较结果指示经过滤波和积分处理的电信号小于(等于)该预定阈值。此时，控制单元104产生用于打开背光或将背光设置为高亮度的背光控制信号。

另外一个应用场景的例子是：LED提供电子装置的操作面板的背光。当操作人员走近操作面板从而挡住部分环境光时，比较单元103得到指示经滤波和积分处理的电信号小于预定阈值的比较结果，并将其输入到控制单元104。控制单元104依据该结果，判断操作人员临近操作面板以进行操作，因而打开操作面板的背光。相反，当操作人员离开时，照射到操作面板上的环境光恢复正常值(大于预定亮度)。因而，控制单元依据指示电信号大于预定阈值的比较结果，判断操作人员已经离开操作面板，从而产生控制信号以控制操作面板的背光关闭。

图2是示出根据本发明第一实施例的背光控制方法的流程图。

在步骤S201中，感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号e。该步骤可以采用响应于光照强度变化产生变化的电流或电压的光电器件来完成。诸如，LED，具体地，可以是硅光二极管。

在步骤S202中，对所产生的电信号e进行滤波和积分，以得到经滤波和积分的电信号e’。此步骤的目的是消除噪声引起的信号畸变，并对信号e进行平滑，以供进一步使用。

在步骤S203中，将经过滤波和积分的电信号e’与预先确定的阈值E进行比较。

在一个例子中，在无光照的情况下，由光电器件产生的电信号的电压值约为2.84V，而经滤波和积分处理后，电信号的电压值约为2.19V；而在光照情况下，由光电器件产生的电信号的电压值约为3.21V，经滤波和积分处理后，该电压值约为2.81V。因此，在这个例子中，可以将阈值确定为2.5V(对2.19V和2.81V取平均值)。当然，上述阈值确定方式只是示例性的，还可以根据需要采用任何确定阈值的方式。

如图2中所示，依据步骤S203中的比较结果对背光进行控制。具体地，例如，当电信号e’大于阈值E时，执行第一背光控制方案。例如，在步骤S204中，发出控制信号，指示保持背光关闭、关闭背光或将背光调节到低亮度。相反，当电信号e’小于等于阈值E时，即在S203中为否时，执行第二背光控制方案。例如，在步骤S205中，发出控制信号，指示保持背光打开、打开背光或将背光调解到高亮度。当然，根据不同的应用场合，也可以在电信号e’大于阈值E时，在步骤S204中，发出控制信号，指示打开或调亮背光；而在电信号e’小于等于阈值E时，在步骤S205中，发出控制信号，指示关闭或调暗背光。可根据具体需要来确定。

上面参考图1和图2描述了根据本发明第一实施例的背光控制装置和方法。在第一实施例中，经过滤波和积分处理的电信号与单一阈值进行比较，根据比较结果确定对背光的控制(关闭或打开，调暗或调亮，或保持背光状态不变等)。利用第一实施例，可以实现本发明根据环境光变化对背光进行控制，以减小电力消耗的优点。

然而，当背光可以在更多亮度级上阶梯式调节时，可以预先设定更多的阈值，或者说设定若干区间，并按照不同的区间对背光进行调节。下文中，参考图3和图4进行描述。

图3是示出根据本发明第二实施例的背光控制装置300的结构框图。背光控制装置300包括：光感测单元301、滤波和积分单元302、比较单元303、控制单元304以及存储单元305。

其中，光感测单元301感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号。并且，滤波和积分单元302对由光感测单元301产生的电信号进行滤波和积分处理。它们的功能与结构与第一实施例中的光感测单元101和滤波和积分单元102的功能与结构相同，因此，省略详细描述。

存储单元305用于存储多个预设值以及与由该多个预设值限定的区间相对应的背光亮度信息。在一个例子中，存储单元305存储有预设值E1＝2V、E2＝2.3V、E3＝2.6V、E4＝2.9V，以及以预设值为端点的各区间与相应背光亮度等级之间的映射。该映射例如是：[0，2V]→亮度等级1、(2V，2.3V]→亮度等级2、(2.3V，2.6V]→亮度等级3、(2.6V，2.9V]→亮度等级4、(2.9V，+∞]→亮度等级5。在本例中，亮度等级i(i＝1～5)分别对应于不同的背光亮度(例如，可以以坎德拉每平方米为单位计算)。背光的亮度可以随着亮度等级i(i＝1～5)中i的增加而递减，或者递增。

比较单元303将经过滤波和积分的电信号与存储单元中存储的预设值进行比较，以确定该电信号所落入的区间，并将比较结果输出到控制单元304。比较单元303可以使用本领域已知的各种器件或者电路来实现。以最简单的配置为例，可以将若干放大器的每一个的一个输入端并联连接到滤波和积分单元302的输出，将它们的另一端分别连接到各预设值的基准电压，则这若干放大器的输出的有序序列即可作为比较单元303的比较结果。

控制单元304依据比较结果产生背光控制信号。具体来说，控制单元304依据指示经过滤波和积分的电信号位于多个预设值的区间中的特定区间内的比较结果，产生用于将背光调节到与该特定区间相对应的背光亮度信息所指示的亮度的背光控制信息。

在上面的例子中，假设由光感测单元301产生的电信号e的电压是2.96V，而经过滤波和积分单元302处理过的电信号e’的电压是2.56V，则比较单元303将2.56V与存储单元中存储的预设值进行比较，并将比较结果提供给控制单元304。该比较结果将显示电信号e’的电压(2.56V)落入区间(2.3V，2.6V]中。控制单元304可以依据该比较结果，读取存储单元305中存储的映射，找到与区间(2.3V，2.6V]相对应的亮度等级3，并产生将背光调节到与亮度等级3相对应的亮度的背光控制信息。

存储单元305可以用RAM(随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)、FLASH(快擦写存储器)以及EEPROM(电可擦只读存储器)等实现。

图4是示出根据本发明第二实施例的背光控制方法的流程图。

在步骤S401中，感测环境光，以产生与环境光强度相应的电信号e。在步骤S402中，对电信号e进行滤波和积分，以生成电信号e’。在步骤S401与S402中进行的处理与结合图2说明的步骤S201与S202中进行的处理相同，因此，省略其详细描述。

在步骤S403中，将经过滤波和积分的电信号e’与预先存储的多个预设值Em(m为自然数)进行比较。其中，由该多个预设值Em限定的区间与不同的背光亮度信息相对应。

仍以上面的例子进行说明。已知存在多个预设值E1＝2V、E2＝2.3V、E3＝2.6V、E4＝2.9V。这多个预设值限定的区间有：[0，2V]、(2V，2.3V]、(2.3V，2.6V]、(2.6V，2.9V]以及(2.9V，+∞]。这5个区间分别与不同的背光亮度信息相对应。诸如它们依次对应于：亮度等级1、亮度等级2、亮度等级3、亮度等级4以及亮度等级5。不同的亮度等级可以分别对应于不同的背光亮度。

在本例中，在步骤S403中，将经过滤波和积分的电信号e’与4个预设值E1＝2V、E2＝2.3V、E3＝2.6V、E4＝2.9V进行比较，以得出指示电信号e’的电压落入以Em(m＝1～4)为端点的哪一区间中的比较结果。

在步骤S404中，依据指示经过滤波和积分的电信号e’位于由多个预设值Em限定的区间中的特定区间内的比较结果，将背光调节到与该特定区间相对应的背光亮度信息所指示的亮度。例如，当电信号e’的电压是2.56V时，在步骤S403中得到指示电信号e’落入区间(2.6V，2.9V]中的比较结果。然后，在步骤S404中依据该比较结果，将背光调解到与亮度等级3相对应的亮度。

上面结合图3和图4说明了本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例相比较，除节省了不必要的电力消耗之外，还增强了背光调节的灵活性。

根据第一和第二实施例的背光控制装置和方法可以应用于日常照明、各种显示装置，以及诸如袖珍键盘的操作面板。例如，显示装置可以包括根据本发明第一和第二实施例的背光控制装置。其可以根据来自这种背光控制装置的背光控制信息来调节背光，从而降低显示器的整体电力消耗。

在前面的说明书中参照特定实施例描述了本发明。然而本领域的普通技术人员理解，在不偏离如权利要求书限定的本发明的范围的前提下可以进行各种修改和改变。

Claims

1.一种背光控制装置，包括：

光感测单元，用于感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；

滤波和积分单元，用于对所产生的电信号进行滤波和积分；

比较单元，用于将经过滤波和积分的所述电信号与预定阈值相比较；

控制单元，用于依据比较结果产生背光控制信号。

2.根据权利要求1所述的背光控制装置，其中，所述光感测单元包括光电二极管。

3.根据权利要求2所述的背光控制装置，其中，所述光电二极管是硅光二极管。

4.根据权利要求1至3中任一个所述的背光控制装置，其中，当所述比较结果指示经过滤波和积分的所述电信号大于所述预定阈值时，所述控制单元产生用于关闭背光的背光控制信号。

5.一种背光控制装置，包括：

滤波和积分单元，用于对所产生的电信号进行滤波和积分；

存储单元，用于存储多个预设值以及与由所述多个预设值限定的区间相对应的背光亮度信息；

比较单元，用于将经过滤波和积分的所述电信号与所述多个预设值相比较；

控制单元，用于依据比较结果产生背光控制信号，

其中，所述控制单元依据指示经过滤波和积分的所述电信号位于所述多个预设值的区间中的特定区间内的比较结果，产生用于将背光调节到与所述特定区间相对应的背光亮度信息所指示的亮度的背光控制信息。

6.一种显示装置，包括根据权利要求1至5中任一个所述的背光控制装置，其中，所述显示装置根据来自所述背光控制装置的背光控制信息调节背光。

7.一种背光控制方法，包括：

感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；

对所产生的电信号进行滤波和积分；

将经过滤波和积分的所述电信号与预定阈值相比较；

依据比较结果对背光进行控制。

8.根据权利要求7所述的背光控制方法，其中，当所述比较结果指示经过滤波和积分的所述电信号大于所述预定阈值时，关闭背光。

9.一种背光控制方法，包括：

感测环境光以产生与环境光强度相应的电信号；

对所产生的电信号进行滤波和积分；

将经过滤波和积分的所述电信号与预先存储的多个预设值相比较，其中，由所述多个预设值限定的区间与不同的背光亮度信息相对应；

依据指示经过滤波和积分的所述电信号位于由所述多个预设值限定的区间中的特定区间内的比较结果，将背光调节到与所述特定区间相对应的背光亮度信息所指示的亮度。