CN1650338A

CN1650338A - 显示器

Info

Publication number: CN1650338A
Application number: CNA028049160A
Authority: CN
Inventors: M·赫尔姆森
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2005-08-03
Also published as: US20040075045A1; EP1374211A2; JP2004518181A; WO2002065439A3; WO2002065439A2; DE10106587A1; KR20030075189A

Abstract

一种具有一个显示器照明装置和用于控制该显示器照明装置的机构的显示器，该机构根据一个借助于一个光敏元件(2)来测定的、在显示器(1)上出现的光辐射的光强来控制该显示器照明装置。光敏的测量元件在这里直接集成在显示器中，例如集成在一个COG显示器控制器或者一个COG显示器激励级中。

Description

显示器

本发明涉及一种具有一个显示器照明装置和用于控制该显示器照明装置的机构的显示器，该机构根据一个借助于一个光敏元件来测定的、在显示器上出现的光辐射的光强来控制该显示器照明装置。此外本发明涉及一种具有这样一种显示器的设备以及一种用于操作一个相应的显示器的方法。

目前最常用的显示器、例如在移动电话设备中的、在寻呼机中的、在管理器(Organizer)中的、或者其它终端中的显示器都具有一个显示器照明装置。在自发光的显示器类型中，例如在LED(发光二极管LED)、OLED(有机光发光二极管)或者CRT(阴极射线管)显示器中，这种显示器照明装置由发射自行激活的光线的显示元件或者显示平面(自身发光的显示器)所组成。液晶显示器在许多情况下、例如反射的液晶显示器装备有附加的照明源，以便即使在较暗的环境中也可以使用；或者应用一个照明装置，以便尤其可读本身的显示元件(透射LCD)。对于自发光类型的显示器，需要一个有效的亮度控制。否则即便在一个非常明亮的环境中、例如在直接的阳光照射下，为了保持可读，这个显示器就会一直处于完全的亮度级下进行操作。但是在一个比较暗的环境中，该显示器太亮了，以致不能舒适地阅读。对于反射的、透射的或者透反射的(transreflektive)类型的显示器，具有优点的是根据环境光线对于附加的光源进行主动的控制。如果没有这样一种控制，那么即使在特别明亮的环境中也激活附加的照明。与此相反，如果根据在显示器上出现的光辐射的光强来执行该控制，那么在当环境照明足够可以舒适地阅读显示器时的许多情况下，可以节省用于照明的能量。在一个借助于蓄电池而工作的设备中使用显示器的情况下，能量的这种节省直接与延长每个设备的待机时间相联系。因此尤其是在移动设备中使用该显示器时，这是具有优点的。

由实践已知，借助于一个环境亮度控制器来控制自发光的显示器，其中为此使用一个分立的光传感器，该光传感器本身布置在设备的壳体中，并且不直接与显示器相连接。环境光线通过一个在壳体中的小开口到达光传感器。这样可引起缺点：一方面是，不是直接测量处于显示器上的光强的数值；另一方面为了不影响壳体的设计，在壳体中的开口较小。另外还有整个全部装置对于污垢的高度敏感性，因为很小的杂质就会覆盖住此开口，因此会影响显示器照明控制的功能。

本发明的任务是，完成一种相对于现有技术来说价格便宜的、简单的替代方案，该替代方案避免上述缺点。

这个任务通过一个根据权利要求1的显示器和一个根据权利要求11的方法来解决。

根据本发明，在这种情况下将光敏的测量元件直接集成在显示器中。因此壳体中的一个可能污染的附加开口不是必要的。除此之外，直接在显示器自身的位置上测量光强。可以简单并价格便宜地将光敏元件集成在显示器中。也可以将多个光敏的元件集成在显示器中以测量光强。

在一个特别优选的实施例中，将光敏的测量元件集成到一个构件中，该构件布置在一个显示器玻璃(Displayglas)上。在本申请文件中显示器玻璃通常是指可塑玻璃或者塑料玻璃(Plastik-bzw.Kunststoff-glaeser)。该构件最好是一个涂覆在显示器玻璃上的、集成的开关电路。这种构件通常用COG(玻璃上的芯片)技术安装在显示器玻璃上。通常，时髦的显示器已经具有相应的COG构件，其中经常是一个显示控制器(Displaycontroller)或者是一个显示器激励级(Displaytreiberstufe)，例如一个纵向激励器(Spaltentreiber)或者横向激励器(Zeilentreiber)。

这样一种COG构件中的光敏元件可以是一个任意的半导体元件，该半导体元件对于入射的光线起反应并且其特性发生改变。它可以例如是在阻挡方向(Sperrrichtung)上的一个二极管，其反向电流与光的入射成正比，并且相应地考虑光强的大小。另一个实施例是一个晶体管，其中应用光电晶体管效应。将这样一种光敏元件或者多个元件的所谓光敏部位集成到一个位于显示器玻璃上的COG构件中，价格比较便宜。另外，在COG构件中的光敏元件甚至可以是这样一个半导体元件，该半导体元件在生产时批量地共同安装到COG构件中，但是在每一个用于特殊的控制器的设备的内部不使用，该半导体元件显示一种对于入射光线的足够的反应。在这种情况下必须在COG构件上形成对于这个光敏元件的相应接点，通过该接点可以获取该信号。

除了有利的整体价格结算之外，光敏元件集成在一个布置在显示器玻璃上的构件中的另一个优点是：为了安装这种传感器，在设备的壳体中不需要额外的空间。这尤其是在通常空间很受限制的现代的移动终端设备中是具有优点的。对于自发光的显示器，将光敏的元件安装在显示控制器中的另一个优点是：为了控制显示器的光照强度，可以在显示控制器的内部直接使用该信号。

通常，大多在一个构件中装有一个集成的开关电路的半导体组件受构造形式限制地、敏感地对光线起反应，这通常在集成的开关线路的内部引起干扰。因此，该构件必须通过一层可透光的保护层遮盖位于构件之中的半导体组件。在一个COG构件的情况下，通常如此来获得该保护，即直接安装在显示器玻璃上的COG构件在玻璃的另一侧被一层相应的保护漆或者粘贴物进行遮盖。另外或者作为替换方案，在COG构件的表面上借助于金属化可以涂覆一层光保护层。以这种方式阻止落在显示器玻璃上的光线通过显示器玻璃传导到COG的组件上，并阻止在此处引起干扰。

在本发明的一种价格特别便宜的实施形式中很简单，COG构件的这种不透光的保护层具有一个开口，该开口和光敏的测量元件在构件中如此互相布置，即在显示器或者显示器玻璃上出现的光辐射通过显示器玻璃和开口到达光敏测量元件。在借助于一个挤压过程来涂覆保护漆时和/或在COG构件的相应部位进行金属化时，取消对于光敏部位或者光敏元件用保护漆的覆盖和/或对其进行金属化，从而不产生附加的费用。此时只需在挤压过程和/或半导体过程中一层改良的掩模，这样尤其在使用一个在一个标准元件中需布置的、否则不需要的半导体元件时，可以忽略用于测量光强的费用。

通过只对于显示器插头添加两根附加的导线，在显示器中集成的光敏元件可以例如与包含显示器的设备的一个主控制相连接。

在一个优选的实施例中，将一个装置集成到显示器中、最好集成到COG本身中，该装置将借助于测量数据所测定的光强转化成一个数字值。也就是说，在显示器中安装一个完整的传感器装置，在该传感器装置中，输出信号转化成具有一个或者多个比特(Bit)分辨率的数字信息。对于这些数字信息可以通过显示控制器和其数字接口来进行存取。在另外一个可替换的实施例中，测量元件自身产生一个数字值。在这种情况下例如基本上是一种转换器(Schalter)，该转换器在一个界限光强之上进行转换，这样只算出数字数值1或者0。

根据本发明的显示器最好具有一个测量装置，该测量装置借助于光敏的元件只测定在显示器上出现的、与显示器照明装置自身产生的光线无关的环境光强。这个测量装置可以构造成单独的装置。该测量装置也可以集成在设备控制装置的内部或者集成在显示控制器或者类似的构件之中。根据测量装置的类型也可以将这种装置单纯地按照软件的方式集成在已经存在的控制装置的内部。

对于与显示器照明装置的光强无关的环境光强的测量具有如下优点：相应于此可以只根据环境光强进行控制显示器照明装置。与根据全部光强来控制例如总是在显示器上测量相同的全部光强来控制有所不同的是，在这里可以精确地确定在哪一种环境光强的情况下、以多大强度通过显示器照明装置来获得人工照明。也就是说，例如按照与环境光线相反的关系进行控制该照明不是强制性的，这样当存在少量和大量的环境光线时都可以一直产生较强的照明。

最好正好在边界范围中，当环境光线不再完全足以阅读显示器时进行强烈的照明，因为在此时刻使用者的眼睛仍适应一个较大的亮度。与此相反，在完全黑暗的环境中相对弱的显示器照明是足够的。这种单纯的与环境有关的控制首先出现在显示器中，该显示器在明亮的环境光中以反射的方式进行工作，在较暗的环境中借助于一个所谓的“背景光”进行照明，也就是说，在这些情况下显示器照明装置从后面对图像进行照明。在这种显示器中当通过液晶显示器单元的投射效果进行照明时出现图像的倒置，也就是说暗点变成亮点，亮点变成暗点。当在这种情况下环境光和背景光强度相同时，导致直接消除效果，并且在显示器上根本看不到任何东西。因此在这些显示器的情况下，在使用背景光时背景光的光强必须一直大于环境光强。

在自发光的显示器中为了造成一个足够的对比度，环境越明亮，同样也必须使显示元件或者显示面越亮。

当显示器照明装置只是断续地工作时，也就是说，当在某些时刻没有光线发射时，对于与人工的显示器照明的强度无关的环境光强的测量可以特别简单地实现。测量装置可以例如如此构造，即在显示器照明装置不发射光线时，借助于光敏的测量元件只测定光强。否则例如不考虑测量值、或者不读取测量值、或者光敏元件没有激活。

在大多数的显示器的情况下显示器照明装置脉动地工作，因为以这种方式可以简单地使光线变暗。在这种情况下，可以如此进行调节，使测量装置简单地同步于显示器照明装置的节奏，即在显示器照明装置正好发射时一直精确地测量光强。

在一个脉动工作的显示器照明装置中，用于实现测量装置的另一个简单的实施例是：测量装置具有一个过滤装置，该过滤装置将由显示器照明装置所产生的所测光强数值的成分过滤掉。对于过滤装置例如一个低通滤波器就足够用了，因为环境光线基本上在测量元件上产生一个直流信号，脉动显示器照明装置的人工光线作为高频信号叠加到这个信号上。

下面根据附图借助于一个实施例对于本发明作详细说明。附图示出：

图1具有一个COG横向激励器和一个COG纵向激励器的一个液晶显示器的简化俯视图。

图2通过图1所示显示器沿着剖面线A-A’的简化截面图。

在附图中简易示出的显示器1是一种常用的液晶显示器1。这种液晶显示器1具有一个从一个使用者的正视侧看去的上方的第一显示器玻璃(Displayglas)4和位于其下方的第二显示器玻璃5。

在玻璃4、5上分别在互相面对的侧面上涂敷有由导电材料、这里是透明的ITO(铟-钛氧化物)而制成的条带6、7。在这种情况下是在玻璃4、5上涂覆的并排平行的条带6、7。条带在两个显示器玻璃4、5上的方向如此选择，即两个显示器玻璃4、5的条带6、7互相垂直，并且因此形成一个矩阵的行(Zeile)和列(Spalte)。在交叉点8处液晶显示器横向条带6和液晶显示器纵向条带7重叠，在该交叉点上形成液晶显示器1的所谓单元(Zelle)8。显示器玻璃4、5上布置有条带6、7，在这两个显示器玻璃4、5之间具有液晶显示器液体。通过在液压显示器横向条带6和液压显示器纵向条带7上施加合适的电压，在某一单元8上或者在一个单元部位上、在上方显示器玻璃4和下方显示器玻璃5之间形成一个限定的电势差，这样这个单元8内部的液体晶体(Fluessigkeitskristalle)进入某一方向中，因此在这个部位中的液体改变其光学特性。以这种方式单个单元8进入一种发射状态，其中该单元对于相应的极化光线是可透过的；或者进入一种阻塞的状态，其中该单元不可透过光线，并且吸收从上方射入的光线。在一种透反射显示器的这里所描述的实施例中，在可以透过光线的单元的位置上，入射光线的一部分在一个背后的(未示出的)反射器上进行反射。这样单元8中的一些显得亮，其它的显得暗，因此在显示器1上显示出信息。

为了控制液晶显示器横向条带6和液晶显示器纵向条带7，它们分别与一个横向激励器3a或者一个纵向激励器3b连接。这些激励级3a、3b以COG构件的形式直接布置在显示器玻璃4、5上。为了达到较好的清晰性，在附图中与整个显示器相比夸大地示出了这些激励级3a、3b。通常情况下，它们位于对于使用者来说可以看见的范围9的外部，该范围在图1中用边界虚线示出。也就是说，这些激励器被包含显示器1的装置的壳体覆盖住。

在图2中大体简要示出了图1中COG横向激励器3a的层构造。这个COG横向激励器3a作为最下层，具有一层基底层13，在该基底层上构造半导体层12，该半导体层形成真正的芯片。

在上部显示器玻璃4的下侧面上的横向条带6通到这个半导体层12的内部的接点。因为在这个半导体层12的内部的单个半导体是光敏的，并且通过入射的光线可以引起干扰，所以在显示器玻璃4和这些形成芯片的半导体层12之间存在一个作为芯片的最上层的光防护金属化层10。这个光防护金属化层10阻止通过显示器玻璃4射入的环境光线到达半导体层12。

对于横向激励器3a可以是商业上常用的COG横向激励器。详细的结构对于本发明的原理来说不是重要的，因此为了清晰起见，在这里不再进行描述与说明。重要的只是对此在芯片的内部使用一个光敏的元件2，以便测量显示器1上的光强。这个光敏元件2在示出的实施例中直接布置在半导体层12的指向显示器玻璃4的表面上。光防护金属化层10在这个位置上具有一个孔11，这样落到显示器玻璃4上的光线通过显示器玻璃4如同通过一个光导管传导到COG横向激励器3a中的光敏元件2上。显示器玻璃4的可见部分9因此对于光敏元件2形成一个较大的接收面。因此与在由现有技术中已知的情况下有所不同，不可能发生由于污染而引起的光敏元件2的功能的损坏，而在现有技术的情况中，光敏元件2布置在壳体中的一个单独的较小的开口的后面。

光敏元件2通过在显示器插头内部的两根附加的导线或者一个数字接口(例如I²C总线)与控制显示器背景照明装置的主板相连接。

显示器背景照明涉及普通的照明，该照明以脉冲方式以例如几千赫兹的频率来工作。为了只测量环境光强，将由光敏元件2传导到主板上的信号首先通过一个极值的低通滤波器进行传导，该信号是所测量的全部光强的数值，而该低通滤波器过滤掉由背景光线所产生的高频信号部分，这样只有相应于所测量的环境光强的直流成分被继续传导。这个滤波器可以位于COG横向激励器3a的内部。可替换地，该滤波器也可以布置在装置中的任意的其它位置上，例如在主板上，或者可以由软件来实现。

具有一个这种显示器的一个设备的典型实施例是一个移动电话设备，如果移动电话设备在足够亮的环境下、例如在阳光下或者在普通的室内照明中工作时，该设备不会自动激活背景照明。以这种方式在普通的电话机的情况下，在明亮的环境中完全节省了用于背面照明所需的能量，以此可以明显延长装置的待机时间。

在另一种没有示出的实施例中涉及一种OLED显示器。这种新型的显示器已经以较少件数作为商业上通用的产品在市场上出现。在这里涉及自发光的显示器，该显示器在通常工作时具有很高的亮度。借助于本发明，这个亮度可以匹配于环境光，这样同样也可节省能量，因为亮度和能量消耗是成正比的。

Claims

1、显示器(1)，具有一个显示器照明装置和用于控制该显示器照明装置的机构，该机构根据一个借助于一个光敏元件(2)测定的在显示器(1)上出现的光辐射的光强来控制该显示器照明装置，其特征在于，光敏的测量元件(2)集成在显示器(1)中。

2、根据权利要求1的显示器，其特征在于，光敏的测量元件(2)集成在一个构件(3a)中，该构件布置在一个显示器玻璃(4)上。

3、根据权利要求2的显示器，其特征在于，构件(3a)包括一个在显示器玻璃(4)上涂覆的、集成的开关电路。

4、根据权利要求2或3的显示器，其特征在于，在显示器(4)上布置的构件(3a)借助于一个不透光的保护层(10)阻挡入射的光线，该保护层具有一个开口(11)，该开口(11)和光敏的测量元件(2)如此互相布置在构件(3a)中，使射入的光辐射通过开口(11)到达光敏的测量元件(2)。

5、根据权利要求2至4中任一项的显示器，其特征在于，构件(3a)包括一个显示器控制器和/或一个显示器激励级(3a)。

6、根据权利要求1至5中任一项的显示器，其特征为一个测量装置，该测量装置借助于光敏的测量元件来测定在显示器上出现的环境光强。

7、根据权利要求6的显示器，其特征在于，显示器照明装置脉动地工作，测量装置具有一个滤波装置，该滤波装置过滤掉由显示器照明装置所产生的、借助于光敏测量单元所测定的光强成分。

8、根据权利要求6的显示器，其特征在于，显示器照明装置断续地工作，测量装置具有只有在显示器照明装置不产生光时借助于光敏的测量元件获得光强的机构。

9、根据权利要求1至8的显示器，其特征在于，测量元件获得一个数字值，或者在显示器中集成一个装置，该装置借助于测量元件将所测定的光强转换为一个数字值。

10、具有一个根据权利要求1至9中任一项的显示器的设备。

11、用于操作一个具有一个显示器照明装置的显示器(1)的方法，其中测定一个在显示器(1)上出现的光辐射的光强，根据所测定的光强来控制显示器照明装置，其特征在于，借助于一个集成在显示器(1)中的光敏测量元件(2)来测定光强。

12、根据权利要求11的方法，其特征在于，测量一个在显示器上出现的环境光强。

13、根据权利要求12的方法，其特征在于，显示器照明装置脉动地工作，由显示器照明装置所产生的、所测定的光强成分被过滤掉。

14、根据权利要求12的方法，其特征在于，显示器照明装置断续地工作，只在显示器照明装置不产生光时才测定光强。