CN101527118B - 可感测周围光线的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关一种可感测周围光线的显示装置，该显示装置，包括发光源，用以调节该发光源所提供光线的显示调节器，以及用以侦测光度的光感测器配置。来自多个光感测器的信号经过处理，使发生在一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽可以被确认，而获得周围光度的精确估计结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置，特别是涉及一种如使用发光光源的显示装置，该显示装置可调节发光光源的光线的可感测周围光线的显示装置。
背景技术
液晶显示器是具有调节功能的显示装置的最常见例子，其通常包括一主动板、一被动板以及置于两板间的液晶材料。主动板包括电晶体切换装置的阵列，且通常每一电晶体与显示器的像素彼此关联。此外，每一像素与主动板上的像素电极彼此关联，当信号传送至像素电极，即可控制各别像素的亮度。
周围光线会强烈影响可调节光源的显示装置的效能，此外，周围光线的强度也会影响使用发光像素的显示器的效能，如发光二极管显示器。
目前已知可利用来自光感测器(光侦测器)的资讯来改变显示器的操作，进而改善显示器的效能。举例来说，光感测器可用来感测周围光线的强弱，而显示器背光的强度即可根据来自光感测器的资讯而进行调整。因此，就可以在周围光线较弱时节省能源的消耗，并在周围光线较强时提供高品质的输出。因此，可确保显示器无时无刻均处于最佳亮度。
利用薄膜技术，可将光感测器制成显示器的主动板的一部份，此方法不仅可增加光感测器的功能，还可避免增加额外工艺或使用其他组件，可说是一种相当方便的技术。举例来说，光敏性装置可以是薄膜电晶体、薄膜二极管、侧向二极管或光敏性电阻。
图1是一显示系统的示意图，其包括显示器10、背光12、光感测器14，与用以操控显示器10与背光12的控制电路16。信号由光感测器14传送至控制电路16，进而使控制电路16得以根据所侦测到的亮度改变而变更显示器10与背光12的操作状态。
来自显示器10前方的周围光线18与背光12所产生的光线20均会对光感测器14的输出信号有所影响。
图2是一将光感测器整合至显示器的简化示意图，在本范例中，显示器主要由两片玻璃基板24、26与夹设其中的液晶层28所形成，而光感测器30是一光感测器元件的阵列，且其是制作于离显示器背光最近的下基板26上。来自显示器前方的周围光线可穿透过上基板24与液晶层28而到达光感测器30。
光感测器30感测来自玻璃两侧的光线，此外，也可利用金属(或其他遮罩)将来自一或两侧的光线隔离于光感测器外。在图2中，来自背光34的光线是可通过下基板26而到达光感测器30。当然也可将背光至光感测器30的光线直接路径阻挡起来，举例来说，可将一不透明层置于薄膜层中定义光感测器区域的底部。
因此，光感测器可用来量测周围光线信号(或在一上发光显示器中量测周围光线与上光线)、背光信号或同时量测两者。而不同感测器的组合可用来进行减法测量与微差测量。此外，光感测器可搭配滤光片使用以区分出R、G、B信号，而在周围光线改变时改变影像的色相。
为了完整表示，图2中还包括光遮罩层36。目前已知黑色遮罩层可用来遮蔽主动板中未经调节的光线可通过的区域，若电晶体具有光依赖性的操控特性，则黑色遮罩层也可遮蔽该些电晶体。此外，图2中尚包括上偏光板38与下偏光板40。黑色遮罩层具有一孔洞，而周围光线可透过该孔洞而到达光感测器30。
光感测器(与其控制电路)可被整合于用在显示器背板的基板(低温多晶硅LTPS或非晶硅aSi：H)上，并因此降低成本与复杂度，而提供较为轻薄的方案。由于用在显示器的薄膜电晶体与二极管装置本身即属光敏性，故前述方案将可在其中达成。
周围光线的控制里存在有一个问题，即光侦测器有时可能被阻挡住，如不小心被手指盖住或被手遮住，如此将产生错误的周围光线指示。
由此可见，上述现有的可感测周围光线的显示装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的可感测周围光线的显示装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的可感测周围光线的显示装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的可感测周围光线的显示装置，能够改进一般现有的可感测周围光线的显示装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的可感测周围光线的显示装置存在的缺陷，而提供一种新型的可感测周围光线的显示装置，所要解决的技术问题是使其来自多个光感测器的信号经过处理，使发生在一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽可以被确认，而获得周围光度的精确估计结果。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种显示装置，其包括：一发光源；一显示调节器，用以调节该发光源所提供的光线；一光感测器配置，用以侦测一光度；以及一处理器，用以处理由该光感测器配置所接收的信号；其中该光感测器配置包括多个相间隔设置的光感测器，且每一光感测器是暴露于周围光线；该处理器是适于处理该些光感测器的信号，使得一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽得以确认，该处理器也适于导出一周围光度的估计结果。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的显示装置，其中所述的处理器适于比较该些光感测器的信号，且在一个或部分光感测器的信号远小于其他所有光感测器信号的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除。
前述的显示装置，其中所述的处理器会在该光感测器的一个或部分信号小于其他所有光感测器的信号的一预定标准的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除。
前述的显示装置，其中所述的处理器适于比较该些光感测器的信号，并在该些光感测器的信号彼此相近的情形下，将该些光感测器的信号结合。
前述的显示装置，其中所述的处理器是一逻辑电路，该逻辑电路是整合至该显示装置的一基板上。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种控制一显示装置的一发光源的方法，该显示装置包括一用以调节该发光源所提供的光线的显示调节器，该方法包括以下步骤：以一光感测器配置侦测一光度，该光感测器配置包括多个相间隔设置的光感测器，且每一光感测器是暴露于周围光线；处理所侦测的该光度，使得一或部分光感测器位置上光线的局部遮蔽得以确认，并导出一周围光度的估计结果；以及以该周围光度控制该显示装置。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的控制一显示装置的一发光源的方法，其中控制该显示装置的步骤包括控制该发光源。
前述的控制一显示装置的一发光源的方法，其中该处理步骤包括比较该些光感测器的信号，并在一个或部分光感测器的信号远小于其他所有光感测器的信号的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除。
前述的控制一显示装置的一发光源的方法，其中该处理步骤包括，在该一个或部分光感测器的信号小于其他所有光感测器的信号一预定标准的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除。
前述的控制一显示装置的一发光源的方法，其中该处理步骤包括比较该些光感测器的信号，并在该些光感测器的信号彼此相近的情形下，结合该些光感测器的信号。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：本发明提供一种显示装置，包括一发光源；一显示调节器，用以调节发光源所提供的光线；一光感测器配置，用以侦测光度；以及一处理器，用以处理由光感测器配置所接收的信号，其中光感测器配置包括多个光感测器，且每一光感测器是暴露于周围光线，且其中处理器是适于处理光感测器的信号，使得一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽得以确认，该处理器亦适于导出周围光度的估计结果。
此配置在不只一个位置上使用多个光感测器，此外所使用的处理器(其可包括简单逻辑电路)可导出一与所有感测器的输入相关的输出信号。
处理器是适于比较光感测器的信号，并适于在一或部分光感测器的信号远小于其他所有光感测器的信号的情形下将该信号排除。此功能使得光感测器在被覆盖或被阴影遮蔽的情形下，其信号将被排除。举例来说，可利用一预定标准来分析信号，如在一感测器的输出小于其他感测器输出的10％的情形下将其排除。
处理器也适于比较光感测器的信号，并在光感测器的信号彼此相近的情形下，将光感测器的信号结合。藉此，在没有任何遮蔽的情形下，所有感测器信号均对平均值有贡献。而预定的差距范围则可用来比较信号。
借由上述技术方案，本发明可感测周围光线的显示装置至少具有下列优点及有益效果：
本发明的可感测周围光线的显示装置可将来自多个光感测器的信号经过处理，使发生在一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽可以被确认，而获得周围光度的精确估计结果。
综上所述，本发明是有关一种可感测周围光线的显示装置，该显示装置，包括发光源，用以调节该发光源所提供光线的显示调节器，以及用以侦测光度的光感测器配置。本发明可使来自多个光感测器的信号经过处理，使发生在一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽可以被确认，而获得周围光度的精确估计结果。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的可感测周围光线的显示装置具有增进的突出功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是一利用光感测方式控制背光输出的习知的显示器示意图，其可在经改变与控制后使用本发明的方法。
图2是一使用整合型光感测器的现有习知的主动矩阵型液晶显示器剖面图，其可使用于本发明的一显示装置中。
图3是本发明一实施例的控制方法流程图。
图4是本发明一实施例的显示装置示意图。
10：显示器 12：背光
14：光感测器 16：控制器
18：周围光线 20：背光光线
24：玻璃基板 26：玻璃基板
28：液晶层 30：光感测器
34：背光 36：光遮罩层
38：上偏光板 40：下偏光板
60：光感测器 62：显示器基板
64：前表面
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的可感测周围光线的显示装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明提供一种显示装置，其可处理来自多个光感测器的信号，各感测器是暴露于周围光线。一或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽得以被确认，以获得周围光度的精确估计结果。
本发明的显示装置与方法可应用于图1与图2所示的习知的结构。
图3是本发明一实施例的控制方法流程图。
在步骤50中，先取得来自多个整合式光感测器的信号。
在步骤52中，比较光感测器信号的大小。藉由此步骤，发生在一或部分光感测器位置上光线的局部遮蔽得以被侦测出来。
举例来说，若来自一或部分光感测器的信号远小于其他所有光感测器的信号，则可以假设该处有局部阻挡或遮蔽的现象，并应将该信号予以排除。可采用一预定标准来判断某一光感测器信号是否应予排除，如在以下情形即可将信号排除：
光感测器的信号小于最亮的光感测器的信号的50％(或小于40％、30％、20％或10％，举例来说)，或是
光感测器的信号小于光感测器的平均信号的50％(或小于40％、30％、20％或10％，举例来说)。
若无信号被排除，则表示所有光感测器的信号彼此相近，此时即可结合所有光感测器的信号，如计算其平均值。在此种情形下，所有感测器信号均落在预定的差距范围内。
有许多不同演算法可用来将受阻挡的感测器排除于周围光度的判断之外。
若感测器的数量不多(如4个)，则可使用较简单的方法，如找出最小的信号并直接将其排除。若没有感测器被阻挡或只有一个感测器被阻挡，可采用此方法。而这也是最有可能的情形。
又或者可以取感测器信号的中位数。若感测器的数量为奇数，则其可提供一适当值。若感测器的数量为偶数，则可采用中位数两边的两个感测器的最高读取值。另一种方式则是找出中位数，并计算出输出值大于中位数的所有感测器的平均值。
在步骤56中，将周围光度作为一控制参数来控制显示装置，若以背光液晶显示器为例，则此种控制将与背光发光源的控制有关。
除了周围光度外，光感测器的信号还可以导出其他资讯。举例来说，其可用来导出背光输出大小的资讯，以作为额外的反馈参数。
为能进行周围光线的感测与周围光度的判断，可进行以下步骤：
(i)将感测器光电流转换成电压。
(ii)将电压数字化，此可以多工的方式进行来减少转换器的数目。
(iii)数字化之后，则可在玻璃基板上或外使用任一种演算法。
在一较佳实施例中，感测器与显示像素电路是由低温多晶硅形成，且显示驱动控制电路及/或电流一电压转换电路、模拟/数字转换电路与用以计算周围光度的处理元件均可整合至同一基板。
图4是本发明一实施例的显示装置示意图。其中共有四个光感测器60，且其分别设置于显示器基板62的四个角落，其中前表面是以元件64代表。
本发明更可被应用来校正横越显示器的阴影，此乃藉由局部调整显示器输出以补偿横越显示器该区域的阴影来达成。举例来说，较大矩阵(如10×10)的感测器可提供局部亮度量测值，而透过改变数据值(利用影像处理)将补偿加入影像中，或透过调整分段式背光(或用于发光二极管显示器的发光二极管像素电源)各区块的电源来达成。同前所述，藉由本发明，提供差异相当大的光度的感测器信号可被排除，因为可假设其是因受到阻挡而造成，而非阴影。因此，可利用不同标准来区分阴影区与受阻挡的光感测器。
而所获得与周围光度有关的资讯可透过习知方式来调整背光(或其他光源)的输出，进而在周围光线较暗的情形下达到省电的效果，并在周围光线较亮的情形下确保良好的图像能见度。
整合型的光感测器可包括使用和形成显示器像素阵列的薄膜层相同的薄膜装置，且光感测器可排列成如前所述的光感测器元件阵列。在极端的情形下，每一显示像素可整合有一光感测器元件。
本发明可用以在液晶显示器或其他前或后发光的光调节显示器的周围光线感测器中，此外，其亦可应用于具有自发光像素的显示器中，如发光二极管显示器。而在该种情形下，所使用的控制是指像素输出大小的控制。在具有发光像素的显示器中，像素本身具有发光源的功能和调节发光源所发出光线的显示调节器的功能。说明书中的描述与申请专利范围的解读应依此方式来理解，因此很明显地，光调节器与发光源不一定要是如前述液晶显示器的例子中的两个不同元件。
在前述的例子中，所判断的周围光度是用来控制显示器的亮度，但其可用以控制或搭配控制显示器操作的其他部分，如改变显示器的对比或伽玛设定或更新频率。
进行前述计算的一种方法是透过模拟或数字电路，且其较佳是整合至显示器基板中。也可以使用在处理器中执行的电脑程序来达成该计算。
根据资讯的用途，光感测器的信号可每隔一取样期间进行一次撷取。若是要进行阴影校正，则需要较为频繁的信号更新。若是一般的省电目的，则信号更新的频率不需太高。
若用于背光控制，已知背光的亮度可透过脉冲发光源输出的一给定脉宽调整脉宽或脉频来达成。
若用于像素输出控制(如发光二极管显示器)，则可控制发光二极管像素(而非背光)的电源大小，且可独立控制使用不同电源供应的红、绿、蓝色像素。
前述的光感测器乃装设于相间隔的位置上，这表示不同的光感测器彼此间相距一足够的长度，使其在阴影或被手或手指覆盖的情形下，不同光感测器可接收到不同的光线强度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种显示装置，其特征在于其包括：
一发光源；
一显示调节器，用以调节该发光源所提供的光线；
一光感测器配置，用以侦测一光度；以及
一处理器，用以处理由该光感测器配置所接收的信号，
其中该光感测器配置包括多个相间隔设置的光感测器，且每一光感测器是暴露于周围光线；该处理器适于处理该些光感测器的信号，并通过比较该些光感测器的信号，且在一个或部分光感测器的信号远小于其他所有光感测器信号的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除，以使得一个或部分光感测器位置上周围光线的局部遮蔽得以确认，该处理器也适于导出一周围光度的估计结果。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于其中所述的处理器是在该些光感测器的一个或部分信号小于其他所有光感测器的信号的一预定标准的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于其中所述的处理器是通过比较该些光感测器的信号，并在该些光感测器的信号彼此相近的情形下，将该些光感测器的信号结合。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于其中所述的处理器是一逻辑电路，该逻辑电路是整合至该显示装置的一基板上。
5.一种控制一显示装置的一发光源的方法，该显示装置包括一用以调节该发光源所提供的光线的显示调节器，其特征在于该方法包括以下步骤：
以一光感测器配置侦测一光度，该光感测器配置包括多个相间隔设置的光感测器，且每一光感测器是暴露于周围光线；
处理所侦测的该光度，并通过比较该些光感测器的信号，且在一个或部分光感测器的信号远小于其他所有光感测器的信号的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除，以使得一个或部分光感测器位置上光线的局部遮蔽得以确认，并导出一周围光度的估计结果；以及
以该周围光度控制该显示装置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中控制该显示装置的步骤包括控制该发光源。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中该处理步骤包括，在该一个或部分光感测器的信号小于其他所有光感测器的信号一预定标准的情形下，将该一个或部分光感测器的信号排除。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中该处理步骤包括比较该些光感测器的信号，并在该些光感测器的信号彼此相近的情形下，结合该些光感测器的信号。
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