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OLED示屏后技术:全新环境光传感器技术大幅提升

发布时间:19-10-10 阅读:181

艾迈斯半导体Mathew Hubbard

情况光传感器(ALS)或颜色传感器已成为手机设计的必备功能选项。ALS可以丈量显示屏的入射情况光强度,让处置惩罚器根据丈量的情况照明前提调剂显示屏背光。这有助于改良不雅看体验并低落功耗。

用于显示屏治理的ALS或颜色传感器平日安装于手机用户真个顶部边框,该位置可以不受遮挡地接管情况光。然而,高端智妙手机新的设计趋势是只管即便减小以致打消边框,以实现显示屏尺寸的最大年夜化,且普遍应用OLED显示屏。是以,手机制造商盼望得到一种能够安装在显示屏下的情况光传感系统。

毫无疑问,从OLED发光层后感知入射光异常艰苦。为此,光传感技巧供应商提出了各类办理规划。今朝,艾迈斯半导体已研发出一种办理规划,该规划不仅大年夜大年夜超脱手机制造商对丈量精度的要求,而且兼顾了设计机动性的斟酌---可在显示屏后的任何位置安装ALS,并支持传统边框位置ALS器件采纳的常见传感器中枢架构。

本文先容了推动ALS移到OLED显示屏下的动因,并概述了使ALS器件能在发光屏下运行的立异技巧。

显示屏尺寸和机能:关键差异化上风

面对利润丰盛的高端智妙手机市场,各厂商展开了猛烈的市场竞争,而显示屏尺寸和机能恰是手机OEM拥有的两大年夜最强武器。经久以来,用户不停异常注重手机的媒体播放器功能。用户越来越珍视手机衬着虚拟现实(VR)和增强现实(AR)内容以及播放传统视频和显示图像的能力。

这一需求正在推动传统液晶显示(LCD)技巧向有机发光二极管OLED)显示技巧的转变:OLED技巧具有更高的比较度,更活跃准确的色彩再现,以及更低的功耗。OLED技巧也可以实现加倍机动的布局,如曲面显示屏或折叠屏幕。

但这会影响显示屏机能的另一方面:对情况光的相应。如今,在暗中情况中应用手机时,显示屏会自动变暗,以避免眩光,并节省用电。而在豁亮太阳光下应用手机时,显示屏的亮度会上升,这样就能维持感知比较度,让用户舒适地查看内容。

假如破费者珍视显示质量,他们也会斟酌显示尺寸:越大年夜越好。当然,显示屏的大年夜小是有限定的:手机必须具备便携性,便于手持。是以,为在给定尺寸范围内最大年夜限度地扩大年夜显示屏的尺寸,手机制造商盼望打消边框,并将可视显示区延伸得手机壳的最顶部和最底部。

假如手机配备了颜色传感器,而非ALS,它不仅能够治理显示屏亮度,还能治理颜色再现,使显示屏适应不合的不雅看情况,例如,荧光灯照明、LED照明和太阳自然光。

然而,边框的消掉和OLED显示屏技巧的成长,使得OEM厂商面临伟大年夜寻衅:无法继承在边框上安装ALS器件或颜色传感器,由于边框位置可以不受阻碍地接管情况光。但又必须在某处安装ALS或颜色传感器,由于它们是实现显示屏高效治理的关键身分。

这个“某处”是指OLED显示屏下的某处。但若何从本身发出较高强度毫光的屏幕下面感知入射的情况光呢?

超高灵敏度ALS

事实上,OLED显示屏必然程度上是半透明的:繁杂的布局可以散射入射光,而不会完全阻挡入射光。手机的OLED显示屏下绝大年夜部分面积是不透明的反光薄背板,由于要为显示屏发出的光供给平均的光学背景。然则假如在OLED后头反射膜层开一个小孔(直径1mm),就可以使一部分情况光透过OLED达到放置在其后的ALS传感器上。

在OLED屏下实现情况光传感的难点在于,显示屏发出的光也会到达ALS,从而滋扰对情况光的丈量。是以,寻衅在于若何从ALS器件光敏传感器感知的情况光中减去OLED显示屏发出的光,从而获得真实的情况光强度。

一种措施是使用OLED显示屏的占空比。在低显示亮度下,OLED显示屏的亮度是经由过程PWM调制节制的,PWM的占空比小于100%,当屏幕变暗时,OLED显示屏供给很短的“距离光阴”,屏幕熄灭。可以只在距离光阴触发ALS操作,从而得到纯净、无显示屏发光滋扰的情况光丈量。

这种措施是可行的,但只办理了部分问题。由于显示屏亮度较高时,占空比平日为100%。这意味着ALS必须具备处置惩罚显示屏发光滋扰的能力。

为满意这一要求,钻研职员提出了另一种措施:显示同步。假如ALS知道上面像素显示内容为玄色,则来自显示屏的光学滋扰程度为零或靠近零。

同样,这只是理论上可行的办理规划,但在实践中,它要求两个完全离散的函数——ALS和显示驱动器IC (DDIC)之间慎密和谐。今朝的手机显示架构很难实现这种和谐。ALS有连接至传感器中枢IC的单一接口,为支持的每个传感器运行驱动法度榜样。ALS的输出经由过程中枢传输至手机利用场置惩罚器,显示屏治理软件也在此中运行。别的,将ALS连接到DDIC会给电路板结构和系统软件增添相昔时夜的额外繁杂性。

是以,艾迈斯半导体开拓了一种无需显示同步的OLED屏下情况光传感办理规划(只管基于颜色传感器而非ALS的繁杂显示屏治理系统可能仍旧必要显示同步)。全新艾迈斯半导体ALS办理规划,交融了机能大年夜幅改良的光敏传感器和艾迈斯半导体开拓的先辈软件。

维持OLED屏后的丈量精度

高效显示屏治理要求ALS机能中的勒克斯丈量精度至少为±10%(勒克司是亮度单位,也便是外面入射光的强度)。颠末校准后,平日装于手机边框中的艾迈斯半导体ALS器件的勒克司丈量精度前进至±5%

使OLED屏下的器件达到所需精度,比器件位于边框上时要可贵多。是以艾迈斯半导体开拓了全新ALS芯片,具有很高的光敏性,比传统边框设计的ALS芯片高约10倍。

前进了勒克斯的检测范围和分辨率:该措施的上风在于,纵然情况光相对付显示屏漏光较弱时,仍旧能从检测到的光强旌旗灯号中减掉落显示屏的影响而获得实际情况光的强调。

这种OLED屏下ALS办理规划的运行还依附于抵消显示屏光的能力:这是经由过程艾迈斯半导体开拓的繁杂算法实现的。

恰是这种高灵敏度硬件和繁杂软件的结合,使艾迈斯半导体ALS办理规划能够高效运行。将最新一代艾迈斯半导体器件和算法融为一体的OLED屏下ALS系统,标定的勒克司丈量精度优于±10%,远超手机厂商所需的机能指标。

OLED显示屏的光学漫射布局支持ALS器件的高效运行,这意味着传感器在大年夜多半入射角下事情,无需布局专门做宽视场设计。

逆集成趋势

然而,这种漫射布局也意味着用于靠近传感的红外发射器在OLED显示屏下运行时会碰到重大年夜寻衅。是以,最初的艾迈斯半导体OLED屏下ALS办理规划的情况光和靠近传感模块并未完全集成。但跟着高端智妙手机引入红外用户脸部识别技巧,OEM将有其他靠近传感规划可选。

为了应对这种逆集成趋势,艾迈斯半导体OLED屏下ALS办理规划还集成了LED硬件驱动和红外接管器,可以共同外置IR LED实现靠近检测功能。假如红外LED安装在显示屏边缘最外侧或分型线上,能够清晰查看用户的脸部,反射红外光将由OLED屏下集成接管器进行检测。

OLED屏下ALS:靠得住的机能

是以,艾迈斯半导体供给了一种ALS办理规划,支持手机制造商打消新OLED技巧显示屏的边框,以实现显示屏尺寸最大年夜化。

凭借艾迈斯半导体开拓的高灵敏度半导体技巧以及繁杂的滋扰补偿算法,ALS功能可以在OLED屏下高效运行。该算法可以运行在外部或ams芯片内部。

这使手机制造商能够保留实用的显示亮度调剂功能,使他们能够在向OLED显示技巧过渡的历程中,采纳当今用户青睐的时尚无边框显示设计。

[停止]

Summary

概述

The ambient light sensor (ALS) or color sensor has become a common feature of mobile phone designs. An ALS measures the intensity of ambient light incident on the display screen, providing information that lets a processor adjust the brightness of the display backlight in response to the ambient lighTIng condiTIons. This provides for a better viewing experience and lower power consumpTIon.

情况光传感器(ALS)或颜色传感器已成为手机设计的常见功能选项。ALS可以丈量显示屏的入射情况光强度,让处置惩罚器根据丈量的情况照明前提调剂显示屏背光。这有助于改良不雅看体验并低落功耗。

An ALS or color sensor for display management is typically located in the bezel at the top of the user side of the phone, where it has an unimpeded view of the ambient light. New designs for high-end smartphones, however, have eliminated the bezel to maximize the size of the display. Mobile phone makers are therefore looking to implement an ambient light-sensing system which can be mounted behind the display. In the new bezel-less phone designs, this display will generally use OLED-display technology.

用于显示屏治理的ALS或颜色传感器平日安装于手机用户侧的顶部边框,该位置可以不受阻碍地接管情况光。然而,高端智妙手机的全新设计打消了边框,以实现显示屏尺寸的最大年夜化。是以,手机制造商盼望得到一种能够安装在显示屏下的情况光传感系统。在新的无边框手机设计中,这款显示屏将普遍采纳OLED显示技巧。

Various approaches to the problem have been suggested by providers of light-sensing technology. Now ams has developed a soluTIon which exceeds the mobile phone manufacturers’ requirement for measurement accuracy, while providing the design flexibility to locate the ALS anywhere on the PCB behind the display, and supporting the familiar sensor hub architecture used by conventional bezel-mount ALS devices.

为此,光传感技巧供应商提出了各类办理规划。今朝,艾迈斯半导体已开拓出一种办理规划,不仅大年夜大年夜超脱手机制造商对丈量精度的要求,还具备设计机动性,可在显示屏下PCB的任何位置安装ALS,并支持传统边框安装ALS器件所采纳的常见传感器中枢架构。

This article describes the factors driving the trend to move the ALS behind the OLED display, and outlines the innovations which make it possible for an ALS device to operate behind an emissive screen.

本文先容了推动ALS移到OLED显示屏下的动因,并概述了使ALS器件能在发光屏后运行的立异技巧。

Biography

简介

Mathew Hubbard is the Director of Marketing for ams AG responsible for advanced optical sensor solutions. His two-decade-plus career spans various sales, marketing, and engineering roles in the semiconductor industry. His background includes analog, digital, mixed signal. RF and optical technologies. For the last eight years his focus has been on semiconductor components primarily targeting the smartphone market with an emphasis on RF and optical solutions.

Mathew Hubbard是艾迈斯半导体的市场总监,主管先辈光学传感器办理规划。他拥有20多年的半导体行业贩卖、市场营销和工程从业履历。他的学术背景包括模拟、数字和混杂旌旗灯号、射频和光学技巧。以前8年,他不停专注于针对智妙手机市场的半导体元器件,主要针对射频和光学办理规划。



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