KR20120035232A - 통합된 주변 광 검출과 광원 특성에 기반한 디스플레이 장치 제어 - Google Patents

통합된 주변 광 검출과 광원 특성에 기반한 디스플레이 장치 제어 Download PDF

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애플 인크.
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Abstract

주변 조명 조건에 자동으로 적응함으로써 디스플레이의 휘도를 조절하기 위한 하나 이상의 방법을 포함하는 디스플레이 장치용 시스템 및 방법이 제공된다.

Description

통합된 주변 광 검출과 광원 특성에 기반한 디스플레이 장치 제어{DISPLAY DEVICE CONTROL BASED ON INTEGRATED AMBIENT LIGHT DETECTION AND LIGHTING SOURCE CHARACTERISTICS}
본 발명은 개인용 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, 측정된 주변 광과 광원 특성에 기반하여 디스플레이 휘도를 제어하는 것에 관한 것이다.
소형의 휴대용 디스플레이 장치(예를 들어, 휴대용 MP3 플레이어, 휴대용 비디오 플레이어, 및 미디어 가능 셀룰러 전화기)의 확산으로 인해 사용자들은 주변의 조명 상태가 심하게 변하는 환경에서 그러한 소형 휴대용 디스플레이 장치와 상호작용하는 것이 가능해졌다. 대부분의 장치들은 휘도 레벨이 변할 수 있는 디스플레이 조명 시스템을 포함한다. 이들 장치들은 대개 배터리에 의해 구동되며 다른 활동을 수행하면서, 이를테면 걷는 중에 또는 뛰는 중에 사용될 수 있기 때문에, 장치가 주위의 주변 조명 조건에 응답하여 그의 디스플레이 휘도를 자동으로 조절하여 전력을 보존하고 사용자로 하여금 디스플레이 휘도를 수작업으로 계속하여 조작하지 않도록 해주는 것이 바람직하다.
기존의 디스플레이 장치들이 안고 있는 한가지 문제점은 장치들의 주변 광센서들이 대개 그들 자체의 디스플레이 광원 또는 백라이트(backlights)에 의해 발생된 광을 검출하기 때문에, 장치가 주위의 주변 광 조건을 정확히 측정하지 못하는 것이다. 보다 상세히 말하면, 기존의 디스플레이 백라이트 제어기는 조명 소자들에 공급되는 전력이 제거된 후 이들 조명 소자들의 어떤 물리적 특성에 기인하여 이들 소자들로부터 방사된 광과 관련한 문제를 다루지 않는다.
따라서, 장치의 자체 디스플레이 광원으로부터의 간섭없이 변하는 주변 광 상태를 정확하게 측정하여 백라이트 휘도 제어를 개선할 수 있게 할 필요가 있다.
셀룰러 전화기와 같은 기존의 휴대용 디스플레이 장치들이 안고 있는 또 다른 문제점은 전형적인 주변 광센서들이 장치의 하우징 내에서 공간을 차지하고 또한 주변 광을 검출할 수 있도록 하우징 내에 외부로 통하는 개구를 필요로 한다는 것이다. 하우징에서 광을 감지하는 개구는 장치의 내부를 주위 환경에 노출하고, 제조 비용을 증가시키거나, 또는 그렇지 않으면 미적으로 만족스러운 디자인을 손상시킬 수 있다. 따라서, 주변 광을 검출하기 위해 장치 하우징에서 부가적인 개구를 필요로 하지 않고 주변 광을 검출할 필요가 있다.
본 발명은 다양한 실시예에서 디스플레이의 광원에 의해 방사된 광의 양이 최저로 되거나 규정된 임계치 이하일 때 어떤 간격 동안 디스플레이 장치가 디스플레이 주위에서 주변 광의 양을 감지할 수 있게 하는 시스템, 방법, 및 장치를 제공함으로써 종래 기술의 결점을 처리한다.
다양한 양태에서, 본 발명은 투과형 디스플레이의 일부와 통합된 또는 그 투과형 디스플레이의 일부 내에 배치된 광센서들을 이용한다. 광센서는 제한하는 의미가 없이 하나 이상의 포토다이오드 및/또는 포토트랜지스터를 포함할 수 있다. 디스플레이 조명 레벨은 광센서에 의해 측정된 주변 광의 양에 근거하여 자동으로 조절될 수 있다. 디스플레이 조명의 간섭 없이 주변 광을 정확히 측정하기 위하여, 장치 프로세서는 디스플레이의 조도(illumination intensity)가 결정된 광 간섭 레벨(light interference level) 이하일 때까지 센서의 값을 판독하지 않는다. 광 간섭 레벨, 및 조도가 그러한 레벨까지 감쇠하는데 소요된 시간은 디스플레이의 제조자에 의해 결정될 수 있다. 대안으로, 조명 감쇠 지속기간(duration)은 여러 요인들을 이용하여 프로세서에 의해 계산될 수 있다.
일 양태에서, 투과형 디스플레이는 제1 조명 주기 동안 광을 방사함으로써 상기 투과형 디스플레이를 조명하는 통합된 광원을 포함한다. 상기 디스플레이는 또한 상기 제1 조명 주기 이후 제1 감지 간격 동안 존재하는 광의 양에 근거하여 센서 신호를 발생하는 통합된 광센서를 포함한다. 또한, 상기 디스플레이는 상기 센서 신호를 수신하고 적어도 부분적으로 상기 센서 신호에 근거하여 상기 감지 간격 이후 제2 조명 주기 동안 상기 광원을 제어하는 프로세서를 포함한다.
일 구성에서, 상기 광센서에 도달하는 주변 광의 경로는 상기 투과형 디스플레이를 통과하는 경로를 포함한다. 일 특징에서, 조명 주기는 상기 제어기가 상기 통합된 광원에 전력을 공급하는 전력 주기, 및 지연 주기를 포함한다. 상기 지연 주기는 상기 통합된 광원의 적어도 하나의 조명 소자의 조명 감쇠 특성에 근거하여 결정될 수 있다. 적어도 하나의 조명 소자는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 상기 LED의 조명 감쇠 특성은 상기 LED의 물리적 특성, 상기 LED의 연령(age), 상기 전력 간격 동안 상기 LED에 가해진 전력의 양, 및 상기 전력 주기의 지속기간 중 적어도 하나를 근거로 할 수 있다.
또 다른 구성에서, 상기 제2 조명 주기의 지연 주기는 적어도 한가지의 조명 감쇠 특성에 따라 결정된다. 상기 조명 주기와 연관된 지연 주기는 미리 선택될 수 있다. 상기 조명 주기와 연관된 지연 주기는 상기 전력 주기 이후 상기 조명 레벨이 임계 레벨에 도달하는데 필요한 시간 양에 근거하여 결정될 수 있다.
또 다른 구성에서, 제어 동작은 상기 제2 조명 주기 중 전력 주기의 지속기간을 조절하여 상기 디스플레이의 조도를 조절하는 것을 포함한다. 상기 제어 동작은 또한 상기 통합된 광원의 적어도 하나의 조명 소자에 가해진 전력의 양을 조절하여 상기 디스플레이의 조도를 조절하는 것을 포함할 수 있다. 일 특징에서, 상기 통합된 광원은 조명 소자들의 어레이를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 투과형 디스플레이는 그의 수용체(receptor)에서 존재하는 광의 양에 근거하여 센서 신호를 발생하는 센서, 상기 투과형 디스플레이를 조명하는 광원, 및 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 i) 제1 시구간 동안 상기 광원에 전력을 공급하고, ii) 상기 광원으로부터 방사된 조도가 광센서 간섭 레벨 이하로 감쇠하는 제2 시구간을 대기하고, 및 iii) 제3 시구간 동안 상기 투과형 디스플레이를 통과하는 상기 주변 광을 감지하는 동작을 반복적으로 수행한다.
또 다른 양태에서, 디스플레이 장치는 적어도 세 부분, 즉, 투과형 디스플레이, 상기 디스플레이의 전체 또는 일부를 조명하는 광원, 및 상기 디스플레이 장치 내에서 상기 투과형 디스플레이를 통과하는 주변 광의 양을 측정할 수 있거나 또는 상기 디스플레이 장치 내에서 상기 광원에 의해 생성된 광의 양을 측정할 수 있는 광센서로 구성된 디스플레이 어셈블리를 포함한다.
일 구성에서, 상기 투과형 디스플레이는 액정 디스플레이이다. 다른 구성에서, 상기 광원은 백색 발광 다이오드들의 어레이이다. 또 다른 구성에서, 상기 광센서는 백색광을 측정하는 하나 이상의 포토다이오드들 또는 포토트랜지스터들의 어레이이다. 또 다른 구성에서, 상기 광원은 적색, 청색, 및 녹색 발광 다이오드들의 어레이이다. 또 다른 구성에서, 상기 광 센서는 상기 광원의 적색, 청색 및 녹색 발광다이오드들에 의해 방사된 적어도 적색, 청색, 및 녹색 광의 스펙트럼을 측정하는 세 개의 포토다이오드들 또는 포토트랜지스터들의 하나 이상의 그룹들의 어레이이다.
본 발명의 원리에 따라서 디스플레이 장치의 디스플레이 조명 제어를 위해 주변 광 감지를 이용하는 여러 장점들과 응용예가 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
본 발명은 다양한 실시예에서 디스플레이의 광원에 의해 방사된 광의 양이 최저로 되거나 규정된 임계치 이하일 때 어떤 간격 동안 디스플레이 장치가 디스플레이 주위에서 주변 광의 양을 감지할 수 있게 하는 시스템, 방법, 및 장치를 제공함으로써 종래 기술의 결점을 처리한다.
본 발명의 전술한 특징과 다른 특징, 본 발명의 본질 및 다양한 장점은 첨부 도면과 함께 기술된 다음의 상세한 설명을 고려해볼 때 더욱 명백해질 것이며, 전체 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 노출된 프레임 어셈블리를 갖는 개인용 디스플레이 장치의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 개인용 디스플레이 장치의 다른 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 개인용 디스플레이 장치의 간략한 기능 블록도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 개인용 디스플레이 장치에 포함될 수 있는 소정 제품에 특화된(product-specific) 기능들의 기능 블록도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 통합된 주변 광센서들을 포함하는 디스플레이 장치의 횡단면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 백라이트와, 내장 광센서들 및 백라이트로부터 방사된 광의 휘도를 제어하는 백라이트 제어기를 포함하는 LCD 기반 디스플레이 시스템에 대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 장치의 디스플레이 조명 컴포넌트의 감지된 주변 광 및 특징들에 기반하여 조명 파라미터를 계산하는 프로세스의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 부분적으로 소정 광 특징에 기반하여 결정된 타이밍 값을 예시하는 신호 타이밍도이다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 사시도이다. 디스플레이 장치(100)는 하우징(102), 제1 하우징부(104), 제2 하우징부(106), 디스플레이(108), 키패드(110), 스피커 하우징 개구(112), 마이크로폰 하우징 개구(114), 헤드폰 잭(116), 및 프레임 측벽(122)을 포함한다. 소정 실시예에서, 프레임 측벽(122)은 하우징(102) 내에 존재하는 또는 하우징(102)에 인접한 프레임의 노출된 부분으로, 미디어 장치(100)와 각종 내부 컴포넌트들을 구조적으로 지지해 준다. 또한 하우징(102)은 하우징(102)을 통해 공기 또는 소리를 통행할 수 있게 해주는, 하우징(102)의 요소들 사이의 구멍, 간격, 틈새, 또는 다른 좁은 통로(pathways)를 포함할 수 있는 각종 갭(gaps)(118)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(102)은 미디어 장치(100)의 각종 컴포넌트들을 내장하기 위해 함께 결속된 및/또는 프레임 측벽(122)에 결속된 제1 하우징부(104) 및 제2 하우징부(106)를 포함한다. 하우징(102) 및 그의 하우징 부들(104 및 106)은미디어 장치(100)의 폼팩터를 규정하기 위해, 예를 들어, 사출성형에 의해 형성된 폴리머계 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(102)은, 예를 들어, 외부에서 제어되는 변동가능한 휘도를 갖는 디스플레이 조명 소자(108), 집적 회로 컴포넌트를 갖는 하나 이상의 회로 기판, 내부 무선 주파수(RF) 회로, 내부 안테나, 스피커, 마이크로폰, 하드 드라이브, 프로세서, 및 다른 컴포넌트들과 같은 내부 컴포넌트들을 둘러싸며 및/또는 지지해 준다. 소정의 내부 컴포넌트들에 관한 더 상세한 내용은 본 명세서에서 도 2를 참조하여 설명된다. 하우징(102)에는 디스플레이(108), 키패드(110), 외부 잭(116), 데이터 커넥터, 또는 다른 외부 인터페이스 소자들이 장착된다. 하우징(102)은 하우징(102) 내 스피커로부터 음성 및 음악을 포함하는 사운드를 사용자에게 용이하게 전달하기 위해 하나 이상의 하우징 개구(112)를 포함할 수 있다. 하우징(102)은 디스플레이 장치 사용자로부터 음성과 같은 소리를 용이하게 수신하기 위해 내부 마이크로폰용의 하나 이상의 하우징 개구(114)를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 개인용 미디어 장치 및/또는 무선 통신 장치, 이를 테면 셀룰러 전화기, 위성 전화기, 코드리스 전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 페이저, 휴대용 컴퓨터, 또는 무선 통신이 가능한 어떤 다른 장치를 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 디스플레이 장치는 모든 컴퓨팅 장치, 전용 프로세싱 장치, 텔레비젼, 디스플레이 유닛, 또는 정보를 디스플레이하기 위해 디스플레이 소자를 포함하는 유사 장치를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 또한 다른 장치들 또는 구조체들, 이를 테면, 차량, 비디오 게임 시스템, 기구, 옷, 헬멧, 안경, 착용 의상(wearable apparel), 스테레오 시스템, 오락 시스템, 또는 다른 휴대용 기기의 패키징 내에 통합될 수 있다. 소정 실시예에서, 장치(100)는 디스플레이 장치(100)에게 근거리 통신 기능을 부여하는 무선기능 부여(wireless enabling) 액세서리 시스템(예컨대, 와이파이 도킹 시스템)에 연결 또는 접속될 수 있다. 대안의 디스플레이 장치(100)의 형태는, 예를 들어, 캘리포니아, 쿠퍼티노 소재의 애플 인코퍼레이티드(Apple Inc.)에서 입수가능한 iPod 또는 iPhone과 같은 미디어 플레이어와, 캘리포니아 팔로 앨토 소재의 휴렛패커드 인코퍼레이티드에서 입수가능한 iPAQ Pocket PC와 같은 포켓형 개인용 컴퓨터 및 (무선기능 부여 액세서리 시스템을 갖춘 또는 갖추지 않은) 무선으로 통신할 수 있는 어떠한 다른 장치라도 포함할 수 있다.
소정 실시예에서, 디스플레이 장치(100)는 (무선 또는 유선 통신 경로를 이용하여) 미디어를 수신하기 위해, 예를 들어, 원격 컴퓨팅 시스템 또는 서버와 동기화될 수 있다. 무선으로 동기화하면 디스플레이 장치(100)는 유선 접속을 필요로 하지 않고도 미디어 및 데이터를 전송하고 수신할 수 있다. 미디어는 스트리밍 및/또는 불연속(discrete)(예를 들어, 파일 및 패킷) 포맷으로 사운드 또는 오디오 파일, 음악, 비디오, 멀티미디어, 및 디지털 데이터를 제한하는 의미 없이 포함할 수 있다.
동기화 동안, 호스트 컴퓨터는 디스플레이 장치(100)에 내장된 클라이언트 시스템 또는 소프트웨어 애플리케이션에 미디어를 제공할 수 있다. 소정 실시예에서, 미디어 및/또는 데이터는 디스플레이 장치(100)에 "다운로드"된다. 다른 실시예에서, 디스플레이 장치(100)는 미디어를 원격 호스트 또는 다른 클라이언트 시스템에 업로딩할 수 있다. 디스플레이 장치(100)의 소정 실시예의 역량에 관한 더 상세한 사항은 2003년 4월 25일 출원한 미국 특허출원 제 10/423,490 호에서 제공되며, 이 특허출원의 전체 내용은 본 명세서에서 참조문헌으로 인용된다.
도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 또 다른 사시도이다. 이 실시예에서, 도 1a의 실시예와 대조적으로, 미디어 장치의 프레임 및/또는 프레임의 측벽은 장치의 외부 표면에 노출되어 있지 않다. 그러나, 소정 실시예에서, 프레임은 내부적으로 제1 하우징부(104) 또는 제2 하우징부(106) 중 하나의 적어도 일부와 연결된다. 이러한 형태의 디스플레이 장치는 네델란드의 로얄 필립스 일렉트로닉스에서 입수가능한 Pronto 또는 캔자스, 올레이서 소재의 가르민(Garmin) 인터네셔널 인코퍼레이티드에서 입수가능한 핸드헬드(handheld) GPS 수신기와 같은 터치스크린 원격 제어장치를 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 디스플레이(108)는 사용자가 디스플레이 장치(100)와 상호작용할 수 있게 해주는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 포함한다.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 간략한 기능 블록도를 도시한다. 디스플레이 장치(200)는 프로세서(202), 디스플레이(210), 버스(218), 메모리(220), 디스플레이 조명(234), 광센서(236), 및 제품에 특화된(product-specific) 기능 블록(240)을 포함할 수 있다.
도 2b는 제품에 특화된 기능 블록(240)의 실시예를 도시하며, 제품에 특화된 기능 블록은 다음과 같은 구성요소들, 즉 스토리지 장치(204), 사용자 인터페이스(208), 코덱(CODEC)(212), 통신 회로(322), 스피커 또는 변환기(224), 마이크로폰(226), GPS 수신기(242) 및 소비자 전자장치의 제어를 위한 적외선 송신 장치(244)를 포함한다. 프로세서(202)는 많은 기능들의 동작과 디스플레이 장치(200)에 포함된 다른 회로를 제어할 수 있다. 프로세서(202)는 디스플레이(210)를 구동하고 디스플레이 조명 소자들(234)의 휘도 레벨을 제어할 수 있다.
스토리지 장치(204)는 미디어(예컨대, 음악 및 비디오 파일들), (예컨대, 장치(200)에서 기능들을 구현하기 위한) 소프트웨어, 선호도 정보(예컨대, 미디어 재생 선호도), 생활양식(lifestyle) 정보(예컨대, 음식 선호도), 운동 정보(예컨대, 운동 모니터링 장비로 취득한 정보), 거래 정보(예컨대, 신용카드 정보와 같은 정보), 무선 접속 정보(예컨대, 미디어 장치를 다른 장치와 무선 통신을 설정할 수 있게 해주는 정보), 가입 정보(예컨대, 사용자가 가입한 팟캐스트(podcasts) 또는 텔레비젼 쇼 또는 다른 미디어의 트랙을 보관해주는 정보), 및 어떤 다른 적합한 데이터를 저장할 수 있다. 스토리지 장치(204)는, 예를 들어, 하드 드라이브, ROM과 같은 영구 메모리, RAM과 같은 반영구 메모리, 또는 캐시를 포함하는 하나 이상의 스토리지 매체를 포함할 수 있다.
메모리(220)는 장치의 기능들을 수행하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 상이한 형태들의 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 캐시, ROM, 및/또는 RAM을 포함할 수 있다. 버스(218)는 적어도 스토리지 장치(204), 메모리(220), 및 프로세서(202)에게, 이들로부터 또는 이들 사이에서 데이터를 전송하는 데이터 전송 경로를 제공할 수 있다. 코더/디코더(CODEC)(212)는 디지털 오디오 신호를 스피커(224)를 구동하기 위한 아날로그 신호로 변환하여 음성, 음악, 및 다른 유사 오디오를 포함하는 사운드를 발생하기 위해 포함될 수 있다. CODEC(212)은 또한 마이크로폰(226)으로부터의 오디오 입력을 디지털 오디오 신호로 변환할 수 있다.
사용자 인터페이스(208)는 사용자가 디스플레이 장치(200)와 상호작용하게 해줄 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력 장치(208)는 버튼, 키패드, 다이얼, 클릭 휠, 또는 터치 스크린과 같은 다양한 형태를 가질 수 있다. 통신 회로(222)는 무선 통신용(예컨대, 근거리 통신 및/또는 장거리 통신용) 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 802.11 표준들 중 하나에 따라 무선 통신을 허용하는 와이파이 기능부여 회로일 수 있다. 상기 프로토콜의 대안 또는 상기 프로토콜 이외의 다른 무선 네트워크 프로토콜 표준도 또한 사용될 수 있다. 다른 네트워크 표준은 블루투스, 이동통신 세계화 시스템(Global System for Mobile Communications: GSM), 및 코드 분할 다중 접속(CDMA) 기반 무선 프로토콜을 포함할 수 있다. 통신 회로(222)는 또한 장치(200)를 다른 장치(예컨대, 컴퓨터 또는 액세서리 장치)에 전기적으로 연결할 수 있게 해주고 그러한 다른 장치와 통신할 수 있게 해주는 회로를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 장치(200)는 오디오 및 비디오와 같은 미디어를 전용으로 처리하는 휴대용 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(200)는 미디어 플레이어(예컨대, MP3 플레이어), 게임 플레이어, 원격 제어기, 휴대용 통신 장치, 원격 주문 인터페이스(remote ordering interface), 오디오 투어 플레이어(audio tour player), 또는 다른 적합한 개인용 장치일 수 있다. 디스플레이 장치(200)는 사용자가 음악을 듣고, 게임을 하거나 비디오를 재생하고, 비디오를 녹화하거나 사진을 찍고, 다른 사람들과 통신하고, 및/또는 다른 기기를 제어하게 하기 위해 배터리에 의해 구동되고 휴대성이 매우 좋을 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(200)는 비교적 쉽게 포켓에 집어넣거나 또는 사용자의 손에 꼭 쥐어지는 크기를 가질 수 있다. 손으로 잡을 수 있도록 하기 위해, 디스플레이 장치(200)(또는 도 1a 또는 도 1b에 도시된 디스플레이 장치(100))는 비교적 작고 사용자가 쉽게 휴대하고 활용할 수 있고 그래서 사용자가 이동하는 어디에서나 실제로 가지고 다닐 수 있다.
전술한 바와 같이, 소정 실시예에서, 디스플레이 장치(200)의 비교적 작은 폼팩터는 주변 조명 조건의 변화가 큰 환경에서, 예를 들어, 암흑에서 완전 직사 일광으로 변하는 환경에서 사용자가 장치를 들고 다닐 수 있게 해준다. 따라서, 본 발명의 실시예는 주변 조명 상태에서 그러한 변화를 감지하는 개선된 기술을 마련하여 사용자가 장치의 디스플레이 조명(234)을 제어함으로써 디스플레이 장치(200)의 디스플레이(210) 상에 나타난 정보를 볼 수 있게 한다.
도 3a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 디스플레이(308), 변화하는 휘도의 디스플레이 조명 소자(334) 및 내부에 하우징된 및/또는 통합된 광센서들(336)을 포함하는 디스플레이 장치(300)의 횡단면도를 도시한다. 디스플레이 장치(300)는 상부 하우징(306)을 포함할 수 있다. 메인 구조 프레임(304)은 하부 하우징(310)에 고정될 수 있으며, 다이캐스팅 공정을 이용하여 다이캐스팅이 가능한 재료로 제조될 수 있다. 구조 프레임(304)은 인쇄 회로 기판(320), 디스플레이 조명 소자(334), 광센서(336), 및/또는 디스플레이(308)를 지지할 수 있다. 인쇄 회로 기판은 프로세서, 메모리, 및 다른 제품에 특화된 기능 소자들, 이를 테면, 도 3a에서 기술된 기능 블록들을 포함할 수 있다.
소정 실시예에서, 디스플레이(308)는 액정 디스플레이(LCD)를 포함한다. 오늘날 사용중인 LCD들 중에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 형태는 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 LCD(TFT LCD)를 포함한다. LCD는 행과 열로 조직된 화소들(picture elements) 또는 "픽셀들"의 이차원의 규칙적인 사각형 어레이를 포함한다. 컬러 LCD에서, 각 픽셀은 세 개의 서브픽셀들을 포함할 수 있고, 서브픽셀 각각은 기본색, 예컨대, 적색, 청색, 및 녹색에 대한 것이다. LCD는 투과형 디스플레이(transmissive display)이며, 이것은 각 픽셀(또는 컬러 디스플레이인 경우에는 서브 픽셀)이 배후에서부터 자신을 통과하는 광의 일부 또는 전부를 필터한다는 의미이다. 단색 디스플레이에서, 완전히 온(ON)된 픽셀은 디스플레이 조명 소자(334)의 컬러를 띈다.
소정의 예에서, 디스플레이 조명 소자(334)의 원하는 컬러는 트루 백색(true white color) 또는 생성할 수만 있다면 트루 백색에 가까운 색이다. 만일 픽셀이 부분적으로 온되면, 그 픽셀은 회색이 될 것이다. 만일 픽셀이 완전히 오프(OFF)되면, 그 픽셀은 이 픽셀을 통해 어떠한 광도 통과하지 못하게 하기 때문에 검정색이 될 것이다. 컬러 디스플레이에서, 각각의 서브 픽셀은 조합된 광이 원하는 색조(tone)를 발생하도록 어떤 레벨로 설정된다. 예를 들어, 노란색을 원하면, 적색과 녹색의 서브 픽셀들이 완전히 온되게 설정되고 청색의 서브 픽셀은 완전히 오프되게 설정된다. 소정 실시예에서, 광은 양 방향으로 LCD를 통과한다.
소정의 예에서, LCD는 디스플레이 뒤에 반사기 소자를 포함함으로써 디스플레이 조명 소자(334) 없이 사용가능할 수 있다. 따라서, 디스플레이에 의해 제시된 정보는 어떤 주변 광이든 이 주변 광이 디스플레이를 통해 시청자에게 반사된 것에 의해서만 시청가능하다. 소정 실시예에서, 도 3에 예시된 바와 같이, 디스플레이 조명 소자(334)는 변화하는 주변 조명 조건에서 시청하게 해주기 위해 디스플레이(304)와 함께 포함된다. 디스플레이 조명 소자(334)는 하나 이상의 발광 다이오드들(LEDs)의 어레이, 냉음극 형광 램프들(CCFLs), 또는 유사 조명 소자들을 포함할 수 있다. LED는 비교적 전력을 적게 소모하거나 또는 비교적 발열이 적으면서 각종 상이한 색의 광을 발생하도록 제조될 수 있는 반도체 소자이다. 소정 실시예에서, LCD 디스플레이는 LCD의 에지를 따라서 탑재된 또는 디스플레이의 배면 위에 균일하게 이격된 하나 이상의 CCFL일 수 있고, 또는 LCD의 에지를 따라서 배열된 또는 LCD 어셈블리의 배면 위의 매트릭스로서 배열된 일련의 발광 다이오드들(LEDs)일 수 있는 백라이트를 포함할 수 있다.
LCD는 LED들의 하나 이상의 어레이를 포함할 수 있다. LED 어레이들은 백색의 LED들을 포함하거나 또는 함께 사용되어 백색 광을 발생하는 적색, 청색, 및 녹색 LED들의 조합일 수 있다. 소정 실시예에서, 디스플레이 조명 소자(334)는, 예를 들어, 프로세서(202)에 의한 외부의 제어하에 휘도의 등급을 변화시킬 수 있다. 이것은 1) (진폭 변조라고 알려진 것으로) 디스플레이 조명 소자들(334)에 입력된 전력의 양을 변화시킴으로써, 2) (펄스폭 변조라고 알려진 것으로) 전력이 조명 소자에 가해지는 시간 양을 변화시킴으로써, 및/또는 3) 디스플레이 조명 소자(334)가 개별적으로 제어가능한 하나 이상의 조명 소자로 구성되어 있는 경우, 조명 휘도 레벨을 조정 또는 조절하기 위해 가변 개수의 조명 소자에 전력을 인가함으로써 성취될 수 있다. 외부의 제어, 즉 조명 소자(334)에 가해지는 전압 및/또는 전력이 턴 오프 및/또는 제거된 후 어떤 시구간 동안 소정의 상태하에서, LED의 반도체 물질의 물리적 특성으로 인해, 디스플레이 조명 소자(334)로부터 방사된 측정가능한 광의 양이 종종 존재한다.
디스플레이(308)는 제한 없이 반투과형 LCD(transreflective LCD), 능동 매트릭스 LCD(active-matrix LCD: AMLCD), 비등방성 전도성 필름(anisotroropic conductive film), 음극선관(cathode ray tube), 디지털 광 프로세싱(digital light processing: DLP) 디스플레이, 전계 방출 디스플레이(field emission display: FED), 실리콘 상층 액정(liquid crystal on silicon: LCOS), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode: OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 표면-전도형 전자-방출소자 디스플레이(surface-conduction electron-emitter display: SED), 및 형광 디스플레이(vacuum fluorescent display: VFD) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 디스플레이(308)는 소정 카테고리의 디스플레이 장치들, 이를 테면, 제한하는 의미 없이 세크먼트 LCD(segment LCD), 도트 매트릭스 LCD(dot matrix LCD), 그래픽 LCD(graphic LCD), 수동 매트릭스 LCD(passive matrix LCD), 및 능동 매트릭스 LCD(active matrix LCD)를 포함할 수 있다. 디스플레이(308)는 제어기, 이를 테면, 제한하는 의미 없이 PAN (하드웨어 스크롤링) 제어, 주파수율 제어(frequency rate control: FRC), 및 파렛 컬러 룩업 테이블 제어(palette color lookup table control)를 포함할 수 있다.
소정 실시예에서, 광센서(336)는 하나 이상의 포토다이오드, 포토트랜지스터, 및/또는 유사 광 감지 소자를 포함할 수 있다. 이들 센서들(336) 중 하나 이상은 넓은 광 스펙트럼을 측정하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 한 센서(336)는 좁은 광 스펙트럼에 반응하도록 맞추어진다. 또 다른 실시예에서, 다수의 센서들(336)의 각각은 상이한 광 스펙트럼에 맞추어진다. 예를 들어, 포토다이오드는 디스플레이 조명 소자(334)의 일부인 청색 LED에 의해 발생된 광 주파수에 가장 많이 반응하도록 맞추어질 수 있다. 그러므로, 한 세트의 세 개의 포토다이오드들, 즉 적색에 맞춘 포토다이오드, 청색에 맞춘 포토다이오드, 및 녹색에 맞춘 포토다이오드는 LED 기반의 디스플레이 조명 소자(334)에 의해 생성되는 각 광 성분의 양을 측정하는데 사용될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 백라이트(352), 내장 광센서(358), 및 백라이트(352)에서 방사된 광(386)의 휘도를 제어하는 백라이트 제어기(356)를 포함하는 컬러 LCD 기반의 디스플레이 시스템(350)에 대한 도면이다. 백라이트(352)는 하나 이상의 조명 소자들(354)을 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 백라이트(352)는 하나 이상의 조명 소자들이 내장 및/또는 부착된 반도체 기판을 포함할 수 있다. 시스템(350)은 또한 제1 편광 필터(372), 제1 유리 기판(374), 하나 이상의 제1 투명 전극들(376), 제1 정렬 층(378), 액정(380), 스페이서(364), 제2 정렬 층(366), 하나 이상의 제2 투명 전극들(368), 컬러 필터 층(370), 제2 유리 기판(362), 및 제2 편광 필터(360)를 구비한 샌드위치 구조(386)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 광센서들(358)은 컬러 필터 층(370)의 R, G, 및 B 필터들과 통합된다. 하나 이상의 광센서들(358)은 컬러 필터 층(370)의 전체에 걸쳐서 분포될 수 있다. 이러한 분포는 광검출을 극대화하기 위해 및/또는 시스템(352)의 해상도에 미치는 어떠한 영향을 최소화하기 위해 무작위로 또는 미리 설정 방식으로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 광센서들(358)은 시스템(352)의 여러 층들 중 어떤 하나에 포함될 수 있다.
그 동작에 있어서, LCD 기반 디스플레이 시스템(350)은 제어기(356)를 이용하여 하나 이상의 광센서들(358)에 의해 검출된 측정된 주변 광에 근거하여 백라이트(352)로부터 방사된 광(388)의 양을 제어한다. 제어기(356)는 도 2의 프로세서(202)일 수 있고 또는 시스템(350) 전용의 또 다른 프로세서일 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(352)는 백라이트(352)와 전기적으로 통신하여 조명 소자들(354)에 가해지는 전력을 제어한다. 또 다른 실시예에서, 제어기(352)는 접속부(382)를 경유하여 하나 이상의 광센서들(358)과 전기적으로 통신하여 하나 이상의 광센서들(358)로부터의 조도 정보를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, LED 또한 광센서로서 기능할 수 있다.
제1 및 제2 편광 필터들(372 및 360)은 샌드위치된 LCD 구조체(386)에 들어오고 나가는 광을 제각기 제어할 수 있다. 제1 및 제2 유리 기판들(374 및 362)은 전기적 및 물리적인 절연을 제공할 수 있다. 제1 및 제2 투명 전극 층들(376 및 368)은 LCD를 구동하는 전극들을 포함하며 영상 품질과의 있음직한 간섭을 최소화하기 위해 고도로 투명한 물질을 포함한다. 제1 및 제2 정렬 층들(378 및 366)은 일정 방향으로 액정(380)의 분자들을 정렬하는데 사용된 필름을 포함할 수 있다. 스페이서(364)는 정렬층들(378 및 366), 그리고 유리 기판들(374 및 362) 사이를 균일한 거리로 유지한다. 컬러 필터 층(370)은 컬러 영상들을 디스플레이할 수 있게 하는 다수의 적(R), 녹(G), 및 청(B) 필터를 포함한다. 일 실시예에서, 백라이트(352)는 가변 간격에 걸쳐서 및/또는 가변 조도에서 광(386)을 샌드위치된 구조체(386) 내로 방사하여 사용자의 눈(384)에 관측되는 조도를 제어한다.
소정 실시예에서, 하나 이상의 광센서들(358)은 조명 소자들(354)과 동일한 층 및/또는 동일한 평면에 배치될 수 있다. 하나 이상의 광센서들(358)은 백라이트(352)의 하나 이상의 조명 소자들(354) 중 퍼져 있거나 및/또는 이들과 함께 산재될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 광센서들(358) 및/또는 광 소자들(354)은 백라이트(352)의 기판과 통신하는 미세기계 가공된(micromachined) 반도체 컴포넌트들이다. 기판은 평탄할 수 있으며 편광 필터(372)의 평탄한 표면의 일부와 부합할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(356)는 시스템(350)의 조도가 하나 이상의 광 센서들(358)에 의해 측정된 대로의 주변 조도보다 미리 설정된 레벨만큼 위에 있도록 하나 이상의 조명 소자들(354)의 광 출력을 자동으로 조절할 수 있다. 다시 말해서, 주위의 주변 조도가 변함에 따라, 제어기(356)는 주위의 광과 시스템(350)으로부터 방사된 광 사이에서 미리 설정된 조도 레벨 차를 유지하기 위해 시스템(350)의 디스플레이 조도 레벨을 가변시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 감지된 주변 광과 장치의 디스플레이 조명 소자들 및/또는 컴포넌트들의 특성에 기반하여 적절한 조명 파라미터를 계산하는 프로세스(400)의 흐름도이다. 소정 실시예에서, 디스플레이 장치(100)가, 디스플레이(108)가 조명받아야 하는(예컨대, 사용자가 버튼(110)을 누르거나 터치스크린(322)을 터치하는) 동작 모드에 있을 때, 프로세서(202)는 디스플레이 조명(234)을 활성화 및/또는 인에이블할 수 있다[단계 401]. 그 다음, 프로세서(202)는 메모리(220) 또는 스토리지 장치(204)로부터 디스플레이 조명이 인에이블 상태를 유지하는 시간 양 또는 지속기간의 값, 즉, 도 4에서 duty_cycle_on 카운터 값을 검색할 수 있다. duty_cycle_on 값은 장치의 디폴트값 또는 사용자 선호 설정값에 의해 또는 프로세스(400)를 통한 이전의 반복, 사이클 또는 루프에 의해 계산될 수 있다. 프로세서(202)는 타이머가 제로를 향해 카운트를 시작할 수 있도록 duty_cycle_on 값을 타이머 및/또는 카운터 애플리케이션의 입력으로 사용할 수 있다[단계 402]. 프로세스(400)는 duty_cycle_on 타이머가 제로에 도달할 때까지 디스플레이 조명(234)에 전력을 계속 가하도록 한다[단계 403]. duty_cycle_on 시간이 제로에 도달한 후[단계 403], 전력 주기가 끝나며 프로세서(202)는 디스플레이 조명(234) 또는 백라이트로부터 전력을 제거한다[단계 404].
그 다음, 프로세서(202)는 버스(218)를 통해 메모리(220) 또는 스토리지 장치(204)로부터 디스플레이 조명(234)에 전력이 가해지지 않는 시간 양의 값, 즉, duty_cycle_off 카운터 값을 검색할 수 있다. duty_cycle_off 값은 장치의 디폴트 값 또는 사용자 선호 설정값에 의해 또는 프로세스(400)을 통한 이전의 반복, 사이클, 또는 루프에 의해 계산될 수 있다. duty_cycle_off 값은, 예를 들어, 프로세서(202)의 타이머 애플리케이션에 로드되어 타이머 애플리케이션이 제로를 향해 카운팅을 시작하게 할 수 있다[단계 409]. 프로세서(202)는 디스플레이 조명(234)으로부터 전력이 제거된 후(예를 들어, 전력 주기 이후), 주변 광의 감지를 지연시키는 시간 양의 값, 즉, backlight_decay 카운터 값을 메모리(220) 또는 스토리지 장치(204)로부터 검색한다.
backlight_decay 값은 조명 소자(334), 예컨대, LED의 미리 설정된 광 방사 감쇠(light emission decay) 특성에 근거할 수 있다. 일 실시예에서, 광 방사 감쇠 특성은 비선형 감쇠 상수를 포함할 수 있다. 감쇠 상수는 하나 이상의 조명 소자들(334)의 물리적 특성에 근거할 수 있다. 예를 들어, 반도체 장치 또는 유사 장치는 그의 전력원이 제거된 후 선형 또는 비선형 레이트로 감쇠하는 간격 또는 시구간 동안 광 에너지를 계속하여 방사할 수 있다. 대안으로, 광 방사 감쇠 특성은 디스플레이 조명 소자(334) 특성 및 프로세스(400)를 통한 이전의 루프에서의 duty_cycle_on 및 duty_cycle_off 값들을 근거로 하여 동적으로 측정 또는 계산될 수 있다. 일 실시예에서, duty_cycle_on 주기와 backlight_decay 주기를 조합한 지속기간은 조명 주기의 지속기간에 해당한다.
backlight_decay 값은 프로세서(202)의 타이머 애플리케이션에 입력하여 타이머 애플리케이션을, 예를 들어, 제로를 향해 카운팅을 시작할 수 있게 할 수 있다[단계 405]. 프로세스(400)는 backlight_decay 타이머가 제로에 도달할 때까지 주변 광의 측정을 지연한다[단계 406]. backlight_decay 간격이 완료된 후, 프로세서(202)는 하나 이상의 광센서 소자들(336)로부터 주변 광 레벨을 샘플링 및/또는 측정한다[단계 407]. 일 실시예에서, 감지는 감지 기간 동안 이루어진다. 센서 소자들(336)에 의해 측정된 이용가능한 주변 광, 디스플레이 조명 소자들(334)의 특성, 장치 디폴트값, 및/또는 사용자 선호 디스플레이 조명 레벨을 근거로 하여, 프로세서(202)는 후속 조명 기간 동안 duty_cycle_on, duty_cycle_off, 및 backlight_decay 카운터 값들의 새로운 값들을 계산할 수 있다[단계 408]. 프로세스(400)는 duty_cycle_off 타이머가 제로에 도달할 때까지 대기한다[단계 410]. 대안으로, 카운팅 다운 대신, 프로세서는 카운터 값을 카운트 업 할 수 있다. duty_cycle_off 타이머가 제로에 도달한 후[단계 410], 프로세서(202)는 프로세스(400)의 다음 루프, 사이클, 또는 반복에서 사용하기 위한 duty_cycle_on, duty_cycle_off, 및 backlight_decay 타이머 값들의 새롭게 계산된 값들을 버스(218)를 통해 메모리(220) 또는 스토리지 장치(204)에 저장할 수 있다[단계 411]. 만일 프로세서(202)가 디스플레이 조명이 아직 필요하다고 결정하면, 프로세스(400)는 단계(401)로 되돌아감으로써 프로세스(400)를 계속 반복한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 고려할, 결정된 타이밍 값들과 장치 소자의 특성들 사이의 관계를 예시하는 신호 타이밍도(500)이다. 소정 실시예에서, 프로세서(202)는, 예를 들어, 하나 이상의 조명 소자들(234 또는 334)에 가해지는 조명 제어 신호를 통해 디스플레이 조명을 제어한다.
디스플레이 조명 소자들(234)의 휘도는 가변가능한 듀티 사이클을 포함하는 펄스폭 변조(PWM) 기술을 이용하여 제어 및 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스(400)에서도 사용된 duty_cycle_on(501) 및 duty_cycle_off(502) 값들로서 알려진 한 쌍의 온/오프 값들이 있다. 디스플레이 조명 소자(234)를 더 밝게 하기 위해, duty_cycle_on(501)의 지속기간 값은 증가할 수 있는 반면 duty_cycle_off(502) 지속기간 값은 감소할 수 있다. 디스플레이 조명 소자들(234)을 더 어둡게 하기 위해, duty_cycle_off(501)의 지속기간 값은 증가할 수 있는 반면, duty_cycle_on(502)의 지속기간 값은 감소할 수 있다.
디스플레이 조명 소자들(234 또는 334)의 물리적 특성에 따라서, 디스플레이 조명 소자들(234)이 특정 임계치 이상의 광을 방사하는 것을 정지하는 데 소요되는 시간량, 즉, backlight_decay 시간(503)은 많은 요인들 중에서도 duty_cycle_on(501) 시간, duty_cycle_off(502) 시간, 주변 온도, 디스플레이 조명 소자들(234)의 연령, 디스플레이 조명 소자들(234)의 단기간 및 장기간 누적 전력 사용에 따라 변할 수 있다. 프로세스(400)는 이들 요인들 중 하나 이상을 고려하여 광센서들(236)의 샘플링, 감지, 검출, 및/또는 측정 윈도우(504)가 실제 주변 광 조건을 포함하지만, 디스플레이 조명 소자들(234 또는 334)에 의해 발생된 어떠한 잔류 광도 포함하지 않는 때를 결정할 수 있다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게는 본 발명에 수반된 방법들이 컴퓨터 이용가능한 및/또는 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있음이 자명할 것이다. 예를 들어, 그러한 컴퓨터 이용가능한 매체는 CD ROM 디스크 또는 통상의 ROM 소자와 같은 판독 전용 메모리 장치, 하드 드라이브 장치 또는 컴퓨터 디스켓과 같은 랜덤 액세스 메모리, 또는 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드를 저장한 플래시 메모리 장치로 이루어질 수 있다.
전술한 도면과 설명의 각종 특징들, 구성요소들, 또는 프로세스들은 본 명세서에 기술된 본 발명을 실현 또는 실시하기 위해 상호교환가능하거나 또는 조합가능함이 물론이다. 당업자들이라면 본 발명이 제한하기 위해서라기 보다는 예시적인 목적으로 제시된 본 발명의 기술된 실시예들과 다른 실시예에 의해 실시될 수 있으며, 본 발명은 다음의 청구범위에 의해서만 제한된다는 것을 인식할 것이다.
202: 프로세서
210: 디스플레이
220: 메모리
204: 스토리지 장치
208: 사용자 인터페이스
222: 통신 회로
226: 마이크로폰

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  1. 통합된 주변 광 검출과 광원 특성에 기반한 디스플레이 장치 제어.
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