モバイルディスプレイの自動バックライト制御技術

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スマートフォン、タブレット、ノートブックなどの最新のコンピューティング デバイスでは、電力消費を最小限に抑え、ユーザーがどのような周囲光条件下でもディスプレイ コンテンツを快適に見やすくするために、ディスプレイのバックライトを適切に管理する必要があります。バックライト制御機能システムは 3 つの部分で構成されます。

  • 光センサ
  • バックライトドライバー&
  • 照度計算アルゴリズム

現在のモバイルまたはコンピューティングのシナリオでは、周囲光に対するバックライトの応答はアプリケーション プロセッサによって制御され、アプリケーション プロセッサにはライト ドライバへの連続デジタル信号が必要です。このシステムにより、あるバックライト電力レベルから別のバックライト電力レベルに移行する際のちらつきなど、視覚効果にノイズが発生します。したがって、動作中のプロセッサに多大な負荷がかかり、より多くの電力が消費されます。

この記事では、プロセッサの負荷を克服し、それによって消費電力を削減するための重要な手段を提供することにより、周囲光の変化に応じてバックライトの強度をスムーズまたはノイズのない遷移を提供することを目的とした、コンピューティング デバイスのバックライト電力管理の技術を開示します。

ディスプレイのバックライト制御技術

図 1: モバイル ディスプレイ管理システムのアーキテクチャ

図 1 に示すように、環境光センサーまたは照明からの信号はアプリケーション プロセッサーに与えられ、それに応答してプロセッサーは照明管理ユニット (LED ドライバー) を制御します。この照明管理ユニットは、一連のバックライト LED に適切な電流を駆動します。このユニットは、他の LED (つまり、RGB イベント インジケータ LED とキーパッド バックライト) も制御します。環境光センサーの配置はディスプレイの近く、デバイスの前面に維持されるため、そのアルゴリズムを使用して照度値を計算し、ディスプレイのガラスの光吸収特性を自動的に補正することが便利になります。この配置は電力の削減に有利です。光センサーがシステムの暗いガラスに取り付けられたままになっている場合、正しい照度値を計算するには高いゲインと少ないノイズが必要になるためです。

現在のシナリオでは、ディスプレイのバックライトの問題がさらに悪化し、周囲の光にわずかな変化があるたびに、ディスプレイの輝度が大幅に変化し、これによりユーザーは気が散るような視覚効果を経験する可能性があります。あるバックライト電力レベルから別のバックライト電力レベルへの変化が非常に瞬間的かつ急激である場合、問題はさらに悪化します。

そこで、ディスプレイの電源がオンになると周囲の光に応じてバックライトの値が設定されるため、上記の問題を克服するためにバックライトの電力レベルを管理する新しい技術が導入されました。その後、デバイスは周囲光の変化に応じてバックライト電流を 1 回だけ変更し、第 2 レベルでは周囲光の変化に関係なくディスプレイのバックライトが固定されます。この現象は、周囲光入力の変化に応じてバックライト レベルが変動するリスクを排除するためのものです。

この技術は、ちらつきやその他の気を散らす視覚効果を引き起こすことなく、周囲光に対するディスプレイのバックライトの応答性を高めるのに役立ちます。照明値の範囲は同じバックライト電力入力を共有するという点で。次に、実装に物理現象を追加し、ある電力レベルから別の電力レベルへの移行をフィルタリング/平滑化することで、アプリケーション プロセッサの負担を軽減します。

モバイルディスプレイの自動バックライト制御技術

図 2: バックライト電力レベル間でスムーズかつちらつきのない移行を実現する回路の機能図

上の図 2 に示すように、アプリケーション プロセッサはさまざまなステージで構成されており、デバイスのちらつきのないスムーズなバックライトの移行を実現します。環境光センサーによって与えられる照度値の変化に対するシステムの応答を遅くするローパス フィルターが組み込まれています。LPF がなければ、デバイスは環境光のあらゆる変化に応じてバックライトの電力を瞬時に変更する可能性があります。 ALS 照明値は、LPF への入力値、およびそこからのノイズのないまたは滑らかな照明値です。

次に、出力を次のステージに渡します。そこでは、平滑化フィルターと照度値に追加されるヒステリシスの組み合わせにより、バックライトの発振が防止され、周囲光の変化が減少するため電力が節約されます。

著者

パーディープシャルマ

 

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