[发明专利]基于PN结群组的广域光电智能传感器及显示屏调光系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电传感器及显示屏调光技术领域，特别是涉及一种基于PN结群组的广域光电智能传感器及显示屏调光系统与技术。

技术背景

在当今现代社会中，人们不论是生活娱乐，还是学习工作，电子显示屏越来越多地走进了人们的生活和工作之中。从电脑、电视，到手机、电子书，在现代化工具为人们带来无限乐趣和便利的同时，也给人们的视力健康带来越来越多的伤害和威胁。减少现代电子显示工具对人们视力损伤，是一个有关人类健康与幸福的重大课题。

现代电子显示工具多为电子显示屏，也就是靠发出的不同强度和颜色的光图案，供人们阅读与观看。显示同一光图案以及同一光的强度，通常在不同的光照环境下，人们观看效果不同，对人眼的刺激和损伤程度也不同，人们长时间看光亮不足或光亮太强的光图案，即在太费眼神或太刺眼了的情况下，对眼的健康危害极大。要改善此状况就要解决在不同光照环境下，让显示器具有在不同的光照环境下，都能显示不同的适合人们观看的适当光亮度的光图案。这就需要一个自动察觉使用环境光照度及连续变化值的光感器件，以及自动生成调节显示亮度参数的控制部件。

目前，大量的光电显示器具，如人们常用的电脑、手机、电视、游戏机、电子书等等，大部分是固定的显示亮度，也有极少一部分显示屏是可以自动调节亮度，但是均属价格昂贵的高档产品；更多的常用产品则是需要人工预先调节。为了改变这种状况，人们进行了大量研究和开发，近来，可以随着观看环境的光照亮度自动调节显示亮度产品和方法也陆续出现，如中国国家专利申请号为200810066833.2的《光电薄膜晶体管的驱动方法、光电传感器及平面显示器》，该技术方案是使用薄膜晶体管作为感光元件，特别是改进了该薄膜晶体管感光元件的驱动方法，通过将栅极的直流驱动电压改为交流驱动电压，实现周期性抑制了负电荷的积累，相对栅极的直流驱动电压的方式而言，提高了信号的可靠性，因而，可以改善原有的应用效果。但是，由于依然使用薄膜晶体管作为感光元件，其生产工艺和材料在制作过程中的微小差别，都会使得不同薄膜晶体管的光电载流子生成数量发生变化，而任何微小的变化通过高倍数放大作用后，都会产生严重的失真，影响了非晶硅层的光电转换的线性关系，使得薄膜晶体管作为感光元件的光电转换一致性受到严重影响，其输出信号的连续性严重失真以及一致性差的缺陷给批量产品的应用造成调试困难，影响了其实用性。因此，通常使用薄膜晶体管作为感光元件应用于以定性为主的光电开关或是阈值及多阈值光电控制场合。由于薄膜晶体管作为感光元件，其原始光电信号极弱，又通过了高倍数放大作用的电压分配比反推光照信号，因此信号采样方式即便有了周期性(交流电压)改善和提高，但是原始光电信号极弱及光电信号转换机制的本质缺陷和弱点依然存在，所以此类光电传感器大多用于光照阈值方面的控制，而在广域连续照度控制方面效果不理想，再加上需要增加交流电源提供交流电压，使得光电信号采集电路即有弱电又有强电，即有直流又有交流，这就增加了显示屏产品的电路制作难度和成本。

正如大家公知的光生伏特效应，它实质上是一个PN结，在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的，它们之间的关系就是光照特性。而且，短路电流在很大范围内与光照强度呈线性关系，开路电压即负载电阻RL无限大时与光照度的关系是非线性的。因此，利用串连结构的PN结群组生成的电流可以在很大范围内与光照强度呈线性关系。

正是这种特性使得串连结构的PN结群组更好的反映了光照度的原始信号。通过对串连结构的PN结群组在光照时产生电流进行采样，并利用短路电流在很大范围内与光照强度呈线性关系，可以比较稳定和可靠的得到光照度的连续变化参数，而且与标准光照度数据在很大范围内形成对应的线性关系，即采集的信息数据与标准数据之比为常量，也就是每个由串连结构的PN结群组构成感光元件都可以容易的得到一个自己的标准光电转换系数，从而使每个由串连结构的PN结群组构成感光元件具有较好的转换性能的一致性。

为了有效改善现有技术的上述缺陷和不足，本发明提出了基于PN结群组的广域光电智能传感器及显示屏调光系统与方法。

发明内容

为克服上述不足，本发明提出的基于PN结群组的广域光电传感器及智能调光显示屏系统与方法，其目的就是通过对串连结构的PN结群组在光照时产生电流进行采样，并利用短路电流在很大范围内与光照强度呈线性关系，可以比较稳定和可靠的得到光照度的连续变化参数，而且与标准光照度数据在很大范围内形成对应的线性关系这种特性，实现一个自动察觉使用环境光照度及连续变化值的光感器件，以及自动生成调节显示亮度参数的控制部件。