Non l'ho provato, ma la tua app può essere notificata dell'evento registrando un BroadcastReceiver:

codice:
// ad esempio nel metodo onCreate()

// Creo un IntentFilter per filtrare gli eventi di ON e OFF del display
IntentFilter intentFilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_SCREEN_ON);
intentFilter.addAction(Intent.ACTION_SCREEN_OFF);

// Registro un BroadcastReceiver per essere notificato degli eventi
registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
   @Override
   public void onReceive(Context context, Intent intent) {
      if (intent.getAction().equals(Intent.ACTION_SCREEN_ON)) {
         ... // Il display è stato attivato
      } else {
         if (intent.getAction().equals(Intent.ACTION_SCREEN_OFF)) {
            ... // Il display è stato disattivato
         }
      }
    }
}, intentFilter);

Ciao.