光传感器、环境光检测电路和显示装置的制作方法

1.本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种光传感器、环境光检测电路和显示装置。


背景技术：

2.传统的光传感器一般由光敏元件构成，只能将光照强度转换为模拟信号。在利用光传感器检测环境光的光照强度时，往往需要设计复杂的检测电路，例如，在光传感器外部需要增加信号处理电路将模拟信号转换为数字信号，进而才能发送给控制器处理。比如显示装置中的控制器可以接收数字信号以判断光传感器检测到的光照强度等。因此，基于传统的光传感器设计的光检测电路的电路结构复杂。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本技术提供一种光传感器和环境光检测电路，能够解决基于传统光传感器的光检测电路的电路结构复杂的问题。
4.第一方面，本技术提供一种光传感器，光传感器包括光敏元件和模数转换器，光敏元件和模数转换器连接，光敏元件用于将采集到的光信号转换为模拟信号发送给模数转换器，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号并输出。
5.在一种可能的设计方式中，光传感器还包括滤波器，滤波器串联在光敏二极管和所述模数转换器之间，滤波器用于对光敏元件输出的模拟信号进行滤波，模数转换器具体用于将滤波器滤波后的模拟信号转换为数字信号并输出。
6.在一种可能的设计方式中，光传感器还包括时间控制电路，时间控制电路与滤波器和模数转换器连接，时间控制电路用于控制滤波器和模数转换器的接入状态。
7.在一种可能的设计方式中，时间控制电路包括时间控制器和振荡器，振荡器用于向时间控制器提供基准时钟，时间控制器与滤波器和模数转换器连接，时间控制器用于控制滤波器和模数转换器的接入状态。
8.在一种可能的设计方式中，模数转换器的接口为串行接口。
9.在一种可能的设计方式中，串行接口为集成电路总线(inter-integratedcircuit，iic)接口。
10.第二方面，本技术提供一种环境光检测电路，包括主机控制器和第一方面或第一方面的任一可选方式所述的光传感器，光传感器的模数转换器和主机控制器之间通过总线连接，主机控制器用于向光传感器发送检测指令，以及接收光传感器输出的数字信号，检测指令用于指示光传感器检测环境光。
11.在一种可能的设计方式中，总线为iic总线。
12.在一种可能的设计方式中，环境光检测电路还包括电源和电容，电容串联在电源、光传感器的vdd引脚和数字地之间。
13.第三方面，本技术提供一种显示装置，包括第二方面或第二方面的任一可选方式
所述的环境光检测电路和显示屏，环境光检测电路用于控制显示屏的亮度。
14.模数转换器是将模拟信号转变为数字信号的电子元件，本技术提供的光传感器设置有模数转换器，该模数转换器能够将光敏元件输出的模拟信号转换为数字信号，由于模数转换器的抗干扰能力强，稳定性好且转换精度高，因此本技术在光传感器中设置模数转换器，可以提高模数转换的转换精度，且解决了采用传统光传感器的光检测电路的电路结构复杂的问题。
15.本技术的构造以及它的其他目的及有益效果将会通过结合附图进行详细说明，以保证对优选实施例的描述更加明显易懂。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术的实施例一提供的芯片的结构示意图；
18.图2是本技术的实施例一提供的光传感器的结构示意图一；
19.图3是本技术的实施例一提供的光传感器的结构示意图二；
20.图4是本技术的实施例一提供的光传感器的结构示意图三；
21.图5是本技术的实施例一提供的光传感器的结构示意图四；
22.图6是本技术的实施例二提供的环境光检测电路的结构示意图一；
23.图7是本技术的实施例二提供的环境光检测电路的结构示意图二；
24.其中，图中各附图标记：
25.1-光传感器；101-光敏元件；102-模数转换器；103-滤波器；104-时间控制电路；1041-时间控制器；1042-振荡器；2-主机控制器；3-拉高电阻；4-电容。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
30.在对环境光进行检测时，通常需要使用光传感器，传统的光传感器一般由光敏元件构成，而这样的光传感器一般只能将光照强度转换为模拟信号，在利用光传感器检测环境光的光照强度时，往往需要设计复杂的检测电路，例如，在光传感器外部需要增加信号处理电路将模拟信号转换为数字信号，进而才能发送给控制器处理，如此，基于传统的光传感器设计的光检测电路的电路结构复杂，而且需要进行复杂的计算和编程，为此，本技术提供一种光传感器和环境光检测电路，能够解决检测光时光传感器仅能输出模拟信号，需外加控制器对模拟信号进行转换时操作繁琐且电路结构复杂的问题。
31.结合下面附图对本技术提供的光传感器和环境光检测电路进行示例性的介绍。
32.实施例一
33.如图1所示为本技术提供光传感器1的整体结构示意图，包括漏极电源电压(voltage drain drain，vdd)引脚、接地(ground，gnd)引脚、数字传输引脚和控制引脚。
34.其中，数据传输引脚和控制引脚可以直接通过总线与主机控制器2连接，光传感器1可以根据检测到的光照强度直接通过数字传输引脚向主机控制器2输出对应的数字信号，以使得主机控制器2可以根据数字信号完成相应的控制。例如，该主机控制器2为显示器内的控制器，主机控制器2可以根据光传感器1输出数字信号所指示的光照强度调节显示器的亮度、刷新率等。
35.主机控制器2可以直接通过控制引脚向光传感器1发送检测指令，以控制光传感器1进行光照强度检测。
36.可以理解的是，由于光传感器1可以直接输出数字信号，因此，在利用光传感器1设计环境光检测电路时，可以直接利用将该光传感器1连接在主机控制器2上即可，无需在主机控制器2和光传感器1设计复杂的信号处理电路，简化电路设计。
37.在一个示例中，如图2所示，光传感器1的内部电路可以包括光敏元件101和模数转换器102(analogto digital converter，adc)，光敏元件101和模数转换器102连接，光敏元件101用于将采集到的光信号转换为模拟信号发送给模数转换器102，模数转换器102用于将模拟信号转换为数字信号并输出。如此，光传感器1可以直接将采集到的光信号转换为可被主机控制器2识别的数字信号。
38.可选的，光敏元件101可以是光敏二极管，光敏二极管是一种将光信号转换为模拟信号(电压信号或者电流信号)的光敏元件，光敏二极管能够采集光信号并且随着光照强度的改变，光敏二极管产生的模拟信号随着光照强度发生变化。例如，光敏二极管将光信号转换为模拟信号输出给模数转换器102，模数转换器102将模拟信号转换为数字信号并输出。
39.可选的，光敏元件101也可以是光敏三极管。
40.模数转换器102是一种将模拟信号转变为数字信号的电子元件，模数转换器102将输入的模拟信号按规定的时间间隔采样，并与一系列标准的数字信号相比较，数字信号逐次收敛，直至两种信号相等为止，然后显示出代表此信号的二进制数(即数字信号)，由于模
数转换器102的抗干扰能力强，稳定性好且转换精度高，因此本技术在光传感器1中设置模数转换器102，可以提高模数转换的转换精度。
41.可选的，模数转换器102可以是直接adc或间接adc，直接adc的转换速度较快，间接adc的稳定性好且转换精度高。
42.在一个示例中，模数转换器102的接口为串行接口，串行接口具有线路简单的特点，且只需一对传输线就可以实现双向通信，从而降低了光传感器1的制作成本。例如，串行接口可以是iic接口、串行外围设备接口(serial peripheral interface，spi)或异步串行通信口(universal asynchronous receiver and transmitter，uart)等。
43.例如，当模数转换器102的接口为iic接口时，光传感器1的数字传输引脚即可以设计为串行数据线(serial data line，sda)引脚，控制引脚可以设置为串行时钟线(serial clock line，scl)引脚。由于iic接口直接设置在组件之上，因此iic接口占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了成本。
44.例如，当模数转换器102的接口为spi接口时，光传感器1的数字传输引脚即可以设计为spi发送引脚，控制引脚可以设置为spi接收引脚。
45.例如，当模数转换器102的接口为uart接口时，光传感器1的数字传输引脚即可以设计为uart发送引脚，控制引脚可以设置为uart接收引脚。
46.在一个示例中，如图3所示，光传感器1还包括滤波器103，滤波器103串联在光敏元件101和模数转换器102之间，滤波器103用于对光敏元件101输出的模拟信号进行滤波，模数转换器102具体用于将滤波器103滤波后的模拟信号转换为数字信号并输出。滤波器103是一种选频装置，在使用过程中可以对在电源线中的指定频率的频点或者该频点以外的频率进行有效的过滤，其最直接的功能就是获得一个指定频率的信号或者消除一个指定频率的信号。在本技术中，滤波器103将对光敏元件101输出的模拟信号进行滤波处理，将模拟信号中的其他频率(例如干扰噪声等)排除，得到了高质量的模拟信号，从而使得模数转换器102可以转换得到准确的数字信号。
47.在一个示例中，如图4所示，光传感器1还可以包括时间控制电路104，时间控制电路104与滤波器103和模数转换器102连接，时间控制电路104用于控制滤波器103和模数转换器102的接入状态。时间控制电路104具有可编程和循环功能，用户可以根据实际情况对向时间控制器104进行编程设定，使得时间控制器104能够基于预先设定的指令控制滤波器103和模数转换器102的接入状态，如此，使得光传感器1不需一直处于工作状态，降低了光传感器1的消耗量。
48.可以理解的是，相对于滤波器103而言，所谓接入状态是指滤波器103所在电路接通或者断开，表示控制滤波器103什么时候工作，什么时候不工作；相对于模数转换器102而言，接入状态是指模数转换器102所在电路接通或者断开，表示模数转换器102什么工作，什么时候不工作。即通过时间控制电路104可以控制光传感器1的数据采集。其中，光敏元件101检测到光信号并将光信号转换为模拟信号输出给滤波器103，滤波器103对模拟信号进行滤波处理并输出给模数转换器102，模数转换器102将模拟信号转换为数字信号并输出的过程表示一次数据采集。因此，当时间控制电路104控制滤波器103和模数转换器102工作，则表示控制光传感器1进行数据采集。当时间控制电路104控制滤波器103和模数转换器102不工作，则表示控制光传感器1不进行数据采集。
49.可选的，如图5所示，时间控制电路104包括时间控制器1041和振荡器1042，振荡器1042用于向时间控制器104提供基准时钟，时间控制器1041与滤波器103和模数转换器102连接，时间控制器1041用于控制滤波器103和模数转换器102的接入状态。
50.其中，时间控制器1041是一种能够根据设定的时间来控制电路的接通或者断开的开关装置，时间控制器1041可以根据振荡器1042提供的基准时钟和预先设定的指令，通过控制模数转换器102所在电路和滤波器103所在电路的通断，从而控制滤波器103和模数转换器102的接入状态。
51.如下表1至表3，为如图5所示光传感器1的性能参数说明：
52.表1
[0053][0054]
表2
[0055][0056]
表3
[0057][0058]
基于上述表1至表3所示的性能参数可以看出，本技术提供的光传感器1具有将光信号转化其他高精度信号的优点，而且结构简单，因此，光传感器1在检测和控制过程中能够广泛应用。
[0059]
综上可知，本技术实施例一提供的光传感器1，设置有数模转换器102，可以将模拟信号转换为数字信号输出，无需设计复杂的信号处理电路，简化了后续的光检测电路的结
构。
[0060]
实施例二
[0061]
基于实施例一提供的一种光传感器1，如图6所示，本技术还提供一种环境光检测电路，包括主机光传感器1和控制器2，光传感器1的模数转换器102和主机控制器2之间通过总线连接，主机控制器2用于向光传感器1发送检测指令，以及接收光传感器1输出的数字信号，检测指令用于指示光传感器1检测环境光。
[0062]
其中，主机控制器2用于向光传感器1发送检测指令，使得光传感器1在接收到指令后，对光信号进行采集，并将采集的光信号转换为数字信号输出给主机控制器2，主机控制器2接收到数字信号后用数字信号控制显示装置的亮度或刷新率。
[0063]
可选的，如图7所示，总线可以基于光传感器1中的模数转换器102的接口设置，例如，模数转换器102的接口为iic接口，那么总线则可以采用iic总线。iic总线中的双向的数据线sda与光传感器1的sda引脚连接，时钟线scl与光传感器1的scl引脚连接。光传感器1与主机控制器2连接的iic总线中，双向的数据线sda用于主机控制器2接收光传感器1中的数据(即数字信号)，时钟线scl用于向光传感器1发送时钟信号。当主机控制器2从数据线sda中收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成一些其他工作，如处理内部中断服务等，可能无法立刻接收下一个字节，这时主机控制器2可以将scl线拉成低电平，从而使主机控制器2处于等待状态，直到主机控制器2准备好接收下一个字节时，再释放scl线使之为高电平，从而使数据传送可以继续进行，如此可以减小主机的损耗。
[0064]
在一个示例中，如图7所示，iic总线上连接有拉高电阻3，拉高电阻3保证该环境光检测电路有正常的高电平输出，如果没有拉高电阻3，芯片就不能产生有效的高电平电压值，会使得电路输出电平异常，从而使得环境光检测电路不能正常运作。
[0065]
可选的，总线也可以是spi总线、uart总线等。
[0066]
在一个示例中，如图7所示，环境光检测电路还包括电源和电容4，电容串联在电源、光传感器的vdd引脚和数字地之间。
[0067]
其中，电容4用于抑制接通电源后电源产生的噪声。
[0068]
本技术实施例二提供的环境光检测电路用于检测环境光，例如，主机控制器2向光传感器1发送检测指令，光传感器1在接收到指令后，光敏元件101将采集到的光信号转换为模拟信号输出给滤波器103，时间控制电路104控制滤波器103对模拟信号进行滤波处理，去除模拟信号中的其他频率(例如干扰噪声等)，将处理后模拟信号输出给模数转换器102，时间控制电路104控制模数转换器102将模拟信号转换为数字信号输出给主机控制器2，主机控制器2接收到数字信号后用数字信号控制显示装置的亮度或刷新率，本技术中的环境光检测电路解决了检测光时传统光传感器仅能输出模拟信号，需外加控制器对模拟信号进行转换时操作繁琐且电路结构复杂的问题。
[0069]
实施例三
[0070]
基于实施例二提供的一种环境光检测电路，本技术还提供一种显示装置，包括环境光检测电路和显示屏，环境光检测电路用于控制显示屏的亮度或刷新率。
[0071]
本技术实施例三提供的显示装置用于将检测到的环境光通过显示屏呈现出来，例如，环境光检测电路中的光传感器1将光信号转换为数字信号并输出给主机控制器2，主机控制器2根据数字信号控制显示装置的亮度或刷新率。
[0072]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。