創(chuàng)造新穎設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于需要在顯示屏上以用戶為重點(diǎn)下一番功夫：用戶界面本身。由于色彩豐富的液晶或有機(jī)LED顯示器與電容式觸摸屏結(jié)合非常強(qiáng)大，這使其理所當(dāng)然地成為了主流設(shè)計(jì)。但這并不意味著所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)都需要采用透明和銀色玻璃。有色玻璃為產(chǎn)生與眾不同的用戶體驗(yàn)提供了諸多可能。


盡管玻璃色彩會(huì)改變用戶界面的外觀，但顯示面板本身可以對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償——改變像素的色彩平衡，從而通過(guò)顯示屏玻璃產(chǎn)生清晰的顯示效果。不僅如此，顯示屏設(shè)計(jì)不但能夠?qū)Σ噬ＡнM(jìn)行補(bǔ)償，而且可在不同環(huán)境光照條件下變化，如從陽(yáng)光下的藍(lán)色光，變?yōu)槟承┦覂?nèi)照明條件下的黃色或紅色色調(diào)。

這種能力的關(guān)鍵要求是以準(zhǔn)確的紅、綠、藍(lán)（RGB）環(huán)境光傳感器，取代目前智能手機(jī)使用的簡(jiǎn)單的白色環(huán)境光傳感器，幫助確定顯示屏所需的亮度。通過(guò)全面考慮色彩以及環(huán)境亮度，顯示器將更便于閱讀，更能使人在使用上感覺(jué)舒適(圖1)。

手機(jī)和平板電腦環(huán)境光RGB檢測(cè)的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)在與內(nèi)置相機(jī)傳感器結(jié)合使用時(shí)。環(huán)境光傳感器為自動(dòng)白平衡計(jì)算提供重要信息反饋，確保用戶拍攝圖片逼真的膚色和顏色一致性。利用精確的色彩反饋，運(yùn)算甚至可以確定可能的光源，如熒光燈或多云的天空，幫助計(jì)算取得更好畫(huà)面效果的曝光度。此外，通過(guò)確定光源和光強(qiáng)，還可以優(yōu)化閃光燈輸出和驅(qū)動(dòng)電流，從而延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

這項(xiàng)技術(shù)還可有利于汽車(chē)應(yīng)用中的儀表盤(pán)設(shè)計(jì)，在迅速經(jīng)過(guò)黃色鈉燈與其他光源照明條件快速變化的夜間道路上，提高儀表盤(pán)的可讀性和醒目性。

高質(zhì)量RGB傳感器也可以用于其他應(yīng)用場(chǎng)合。集成到電視中，傳感器可用來(lái)提示顯示電子設(shè)備因器件老化導(dǎo)致的任何變化。例如，在有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示器中，隨著器件老化，藍(lán)色像素的色彩往往比紅色和綠色像素變化快。通過(guò)這種顏色的感應(yīng)，RGB傳感器有助于在電視的整個(gè)使用壽命期間保持更加一致的顯示效果。


為感應(yīng)環(huán)境光和有色玻璃色彩過(guò)濾的效果，傳感器通常裝在玻璃面板下面。這樣可以提供各種光源照射條件下顯示的準(zhǔn)確色彩參考，供顯示驅(qū)動(dòng)器用來(lái)調(diào)整RGB有效像素的平衡，補(bǔ)償濾光效果以及環(huán)境光照條件，如過(guò)紅或其他有色光。

為克服閃爍的影響，傳感器設(shè)計(jì)采用集成式ADC可濾掉50Hz或60Hz對(duì)人造光源的影響或相機(jī)閃光燈的影響。樣本數(shù)據(jù)可采用串行接口（如I2C）傳送到顯示驅(qū)動(dòng)控制器。

安裝的傳感器應(yīng)能夠通過(guò)顯示屏接收光線，對(duì)整體像素輸出變化做出反應(yīng)。例如，固件可以利用給定輸出圖像接收光線與工廠校準(zhǔn)讀數(shù)的比較，增加或減少紅、綠或藍(lán)色，保持產(chǎn)品整個(gè)生命周期色彩輸出的一致性——例如，假定OLED面板在畫(huà)面上可以體現(xiàn)出一致的老化效果。

彩色打印機(jī)也需要精確的傳感器，用以確保校準(zhǔn)和打印期間，紙面上有準(zhǔn)確的油墨量——這是打印彩色圖片的基本要求。

由于物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)其中大量應(yīng)用非常重要，因此，RGB環(huán)境光傳感器需要體積小、精度高。如果器件邊長(zhǎng)小于 2毫米，很容易封裝在圖像傳感器附近，或?qū)⑵溲b在顯示屏玻璃面板框架內(nèi)不顯眼的位置，而不會(huì)減小顯示屏的有效使用面積。
[page]
傳感器還需要能夠在許多不同情況下靈活安裝，如裝在電視機(jī)紅外（IR）遙控端口或移動(dòng)設(shè)備感應(yīng)用戶觸控功能紅外信號(hào)的接近傳感器使用的專(zhuān)用暗色玻璃后面。與標(biāo)準(zhǔn)玻璃不同，這種材料紅外信號(hào)傳輸?shù)挠行Ь嚯x比大多數(shù)其他形式的玻璃更遠(yuǎn)。紅外濾光或補(bǔ)償可以防止強(qiáng)紅外信號(hào)影響可見(jiàn)光測(cè)量。

一種方法是將紅外濾光片放在RGB傳感器自身上面，但這會(huì)增加成本和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。另一種方法不僅將可見(jiàn)光光電二極管，而且將紅外傳感器集成在設(shè)備上，使處理電子器件可以進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償。這種方法優(yōu)于紅外濾光的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，提高了光照檢測(cè)的智能水平。不同類(lèi)型的可見(jiàn)光源產(chǎn)生的紅外光成分存在很大差別。例如，白熾燈光源生成大量紅外光，而熒光燈產(chǎn)生的紅外光非常弱，并且一般低于自然光中的紅外光。通過(guò)解讀這種數(shù)據(jù)，軟件可以根據(jù)不同照明條件進(jìn)行圖像補(bǔ)償。

因?yàn)榧t外玻璃濾除了大部分可見(jiàn)光，所以需要高靈敏度的RGB光電二極管陣列，確保這些條件下使用的傳感器準(zhǔn)確的顏色響應(yīng)。傳感器需要能夠在光照度低至0.005lux的黑暗環(huán)境中測(cè)量顏色（例如在紅外玻璃下面工作），但同時(shí)需要支持玻璃透光率非常高、光照度高達(dá)10,000lux的應(yīng)用。為便于使用，傳感器應(yīng)直接與該設(shè)備的核心處理器連接，根據(jù)當(dāng)前的照明條件不斷調(diào)整光亮度，保持顯示器顏色的一致性和理想亮度。 精度和可重復(fù)性對(duì)于確保產(chǎn)品有一致的用戶體驗(yàn)，而生產(chǎn)過(guò)程中又不必耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)至關(guān)重要。偏差小于 10%足以保證環(huán)境色度有效匹配。因?yàn)橛性S多RGB傳感器應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備中，所以必須保證低功耗。不僅需要降低模擬前端的工作電流，而且在不使用時(shí)，傳感器電子器件能夠進(jìn)入低功耗待機(jī)模式也十分重要。由于光照條件不太可能迅速變化，在接近傳感器的LED光電二極管出現(xiàn)閃爍等情況中，在短時(shí)間內(nèi)做幾次讀數(shù)是使用這類(lèi)器件的有效策略。一旦取得了所需要的讀數(shù)，即可讓傳感器掉電等候，直至幾秒種后的下一個(gè)周期。該策略可使傳感器子系統(tǒng)的能耗降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

能夠利用軟件工具驗(yàn)證傳感器性能也十分重要。開(kāi)發(fā)人員通過(guò)顯示，了解環(huán)境光讀數(shù)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CIE 1931色度圖的相符程度，可以更加方便地評(píng)估一塊特定玻璃對(duì)讀數(shù)的影響，并調(diào)整最終產(chǎn)品所需的色度補(bǔ)償。軟件還可以顯示，IC傳感器的精度能夠與專(zhuān)用手持色度儀的精度有多接近。


Intersil ISL29125便是一款滿足這種快速增長(zhǎng)市場(chǎng)需求的RGB傳感器。這款傳感器可在掉電模式下低功耗運(yùn)行。它采用標(biāo)準(zhǔn)I2C接口向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。ISL29125還提供0.005lux至10,000lux的寬動(dòng)態(tài)范圍，從而使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到廣泛的工作環(huán)境和應(yīng)用中。在掉電模式下，Intersil RGB傳感器消耗的電流小于0.5μA；在工作模式下，其流耗約為85μA。

除高精度和出色的性能之外，ISL29125傳感器還是業(yè)內(nèi)體積最小的6引腳RGB傳感器。設(shè)備設(shè)計(jì)中只需極小的孔徑，即可獲得足以準(zhǔn)確測(cè)量色溫所需的環(huán)境光，從而極大地改善了工業(yè)設(shè)計(jì)。評(píng)估板支持軟件按CIE色度圖解碼顯示器讀數(shù)，為開(kāi)發(fā)提供幫助。

通過(guò)集成和高效的IC設(shè)計(jì)，新一代RGB傳感器可顯著改善消費(fèi)、汽車(chē)和工業(yè)類(lèi)應(yīng)用的用戶界面閱讀體驗(yàn)。

相關(guān)閱讀：

技術(shù)詳解：劃時(shí)代意義的傳感器輸入標(biāo)定技術(shù)
拆解狂魔：一拆便知太陽(yáng)能溫度傳感器
火焰探測(cè)器設(shè)計(jì)方案：集單片機(jī)、紫外傳感器所長(zhǎng)