CN102376245B - 显示装置的光回授控制系统与光回授控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置的光回授控制系统与光回授控制方法，利用设置在背光模块内或显示装置外的一个光传感器，以倍频于背光元件的发光频率的方式感应背光元件的光强度信号以及环境光源，在扣除背光元件不发光时所感应到的环境光源的影响后，输出正确的背光光源回授信号。光回授控制系统也可进一步控制环境光源与背光元件，并驱动环境光源与背光元件交错发光，而光传感器则与背光元件同步来感应背光元件的光信号，以获得背光元件的光强度或色彩的正确信息，并提供显示装置进行回授控制。

Description

显示装置的光回授控制系统与光回授控制方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置的光回授控制系统与光回授控制方法，特别是有关一种用以监控光源的亮度或色彩信号以进行回授控制的光回授控制系统与光回授控制方法。

背景技术

在液晶显示装置中，由于发光元件会因为多项因素而导致光学特性衰减。例如发光二极管(light emitting diode，LED)的发光特性常会因热或使用时间久远而造成衰减，因此以发光二极管作为光源的背光模块(backlight unit，BLU)中通常会加入光学传感器(optical sensor)来做背光模块的回授控制，而光学传感器又可依据侦测的内容细分为亮度传感器(light sensor)以及色彩传感器(color sensor)，以分别进行光亮度以及色彩的回授控制。

由于液晶面板的穿透率日渐改善提高，以目前的电视用面板而言，其穿透率可达5％以上，而在无彩色滤光片(color filter)的液晶面板上，其穿透率更可高达20％。在这样的环境下，当前述光学传感器在侦测背光模块的光信号时，会受到外在环境光源的影响而同时侦测到环境光的信号，造成回授控制上的误差。

发明内容

有鉴于公知技术的缺点，本发明提出一种能准确回授背光元件的光学特性并且能用以校正背光元件的光学表现的光回授控制系统。

本发明另外提出一种用以获得正确的回授信号的回授控制方法。

本发明提供一种光回授控制系统，其包含有光源驱动器、传感器以及控制器。所述光源驱动器连接一个背光元件并驱动所述背光元件。所述控制器连接所述传感器以及所述光源驱动器，且控制所述传感器在所述背光元件开启及关闭期间感应光源以对应产生多个信号，所述控制器依据所述多个信号计算出一个回授信号，而所述回授信号用于校正所述背光元件的光学表现。

本发明另提供一种光回授控制系统，其包含有光源驱动器、传感器以及控制器。所述光源驱动器连接一个背光元件，且在一个环境照明装置关闭期间驱动所述背光元件。所述控制器连接所述传感器以及所述光源驱动器，用来控制所述传感器与所述光源驱动器同步以感应所述背光光源，并输出一个回授信号，而所述回授信号用于校正所述背光元件的光学表现。

本发明另提供一种光回授控制方法，包括下列步骤：以间歇性且彼此交错的方式驱动一个背光元件以及一个环境照明装置；在所述背光元件开启期间感应光源，并对应输出一个回授信号；以及根据所述回授信号校正所述背光元件的光学表现。

本发明另提供一种光回授控制方法，包括下列步骤：以间歇性且彼此交错的方式驱动一个背光元件以及一个环境照明装置；在所述背光元件开启期间感应光源，并对应输出一个回授信号；以及根据所述回授信号校正所述背光元件的光学表现。

本发明所公开的光回授控制系统以及光回授控制方法，可以在有效除去环境光源的影响下，准确地侦测显示装置的背光元件的光学特性，以进行光回授控制。此外，本发明亦可同步控制发光二极管环境光源，使环境光源与显示装置的背光光源交错地开启，使显示装置获得更好的光学表现。

附图说明

图1为本发明所公开第一实施例的光回授控制系统的功能示意图。

图2为本发明第一实施例的光传感器取样以及输出回授信号的示意图。

图3为本发明所公开第二实施例的光回授控制系统的功能示意图。

图4为本发明第二实施例的光传感器取样以及输出回授信号的示意图。

图5为本发明所公开第三实施例的光回授控制系统的功能示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20、30     显示装置        11、21、31    背光模块

12、22、32     背光元件        13、23、73    光传感器

14、24、34     光源驱动器      15、25、75    控制器

16             减法器          40            环境光源

50             环境照明装置    60            通信接口

70             遥控装置        81、91        背光信号

82、92         环境光信号      83、93        取样信号

84             第一信号        85            第二信号

86、94         回授信号        100、200、300 光回授控制系统

201、202、203、图表

401、402

具体实施方式

本发明所公开的光回授控制系统，是在显示装置(如以发光二极管或冷阴极荧光灯管作为背光光源的平面显示器、平面电视)中加入光传感器的同步控制技术，以对背光光源获得更准确的感应回授，提供显示装置正确的回授信号，以供显示装置据以输出的背光光源得到最佳化。

请参考图1，图1是本发明所公开第一实施例的光回授控制系统100的功能示意图。光回授控制系统100应用在一个显示装置10中，其中显示装置10具有一个背光模块11，其包含多个背光元件12。在本发明中，背光模块11可使用冷阴极荧光灯管、白光发光二极管(white LED)或由红色、绿色、蓝色的三种发光二极管所组成的复色光的背光元件12，背光元件12用来产生显示装置10的背光光源，且由一个光源驱动器14，可以是脉冲宽度调变(pulse width modulation，PWM)电路或变频器(inverter)以一个特定的频率控制发光。在背光模块11内设有一个光传感器13，依据背光元件12的不同，光传感器13可以使用色彩传感器(color sensor)以感应红色、绿色、蓝色的发光二极管的光强度以及颜色信号，或是使用亮度传感器(light sensor)以感应白光发光二极管的光强度信号。

由于在背光模块11内的光传感器13不仅会感应到背光元件12的信号，也会感应到环境光源40穿透过液晶面板(图上未显示)而进入背光模块11的光信号，因此环境光源40会对光传感器13的感应造成影响，使光传感器13输出的感应信号并非单纯是背光元件12贡献的。因此在光回授控制系统100加入一个控制器15，其连接光传感器13以及光源驱动器14，且在光源驱动器14驱动背光元件12开启以及关闭期间，控制器15控制光传感器13感应光源以产生多个信号。当背光模块11的背光元件12在光源驱动器14驱动下开启发光时，光传感器13感应到背光元件12的背光光源加上环境光源40的光强度，当背光元件12在光源驱动器14未驱动其发光的关闭期间，光传感器13感应到环境光源40的光强度。控制器15则利用这两种状态下分别取得的光传感器13的信号值，并以减法器16扣除环境光源40的影响，而输出单纯因感应背光元件12而产生的回授信号，并据以校正显示装置10的背光元件12的光学表现。

请参考图2，图2是第一实施例的光传感器13取样以及输出回授信号的示意图。其中为了能在背光元件12开启以及关闭期间分别控制光传感器13感应取样，光源驱动器14以一个特定频率驱动背光元件12，而控制器15以两倍于该特定频率控制光传感器13感应。举例而言，如图2中的图表201所示，背光元件12发出的背光信号81以一个第一频率产生，环境光源40产生的环境光信号82则持续存在，而光传感器13则以两倍于该第一频率输出取样信号83。在这样的取样频率下，如图表202所示，光传感器13会分别对应输出包含背光信号81以及环境光信号82的第一信号84，以及仅包含环境光信号82的第二信号85，最后经由减法器16将第一信号84减去第二信号85，如图表203所示，即可输出单纯由背光元件12所贡献的回授信号86。最后显示装置10再依据回授信号86来校正背光元件12所产生的背光光源。

此外，若以发光二极管元件来实现在空间中的环境照明，本发明可进一步将环境光源与显示装置的输出结合控制，使显示装置的表现有更好的质量。请参考图3，图3是本发明所公开第二实施例的光回授控制系统200的功能示意图。其中显示装置20、背光模块21、背光元件22、光传感器23以及光源驱动器24的相关功能以及结构与第一实施例类似，而在第二实施例中，环境光源由一个环境照明装置50提供，且为了有效使用本发明第二实施例所公开的系统，用来进行光回授控制的显示装置20设置在以环境照明装置50作为唯一环境光源的空间内。环境照明装置50与背光元件22皆是受各自的光源驱动器控制驱动发光的发光二极管元件或冷阴极荧光灯管，在环境照明装置50与显示装置20之间，另设置一个通信接口60，以有线(实体线路传输接口)或无线(红外线、无线射频)的方式在环境照明装置50以及显示装置20之间传输信号。环境照明装置50受自身的光源驱动器驱动发光，也可通过通信接口60由显示装置20内的光源驱动器24驱动发光。在显示装置20内，光源驱动器24以一个第一频率驱动背光元件22发光，而环境照明装置50通过通信接口60与光源驱动器24传递信号，并且也以该第一频率驱动发光产生一个环境光源。而在这个实施例中，背光元件22与环境照明装置50是彼此交错地被驱动发光，也就是说，光源驱动器24在环境照明装置50未被驱动的关闭期间才驱动背光元件22发光。控制器25则仅需与光源驱动器24同步，以便驱动光传感器23。这样，控制器25即可控制光传感器23只感应到背光元件22所产生的背光光源。

请一并参考图4，图4即为本发明第二实施例的光传感器23取样以及输出回授信号的示意图。由图4中的图表401可看出，通过光源驱动器24的控制，背光元件22被间歇性地驱动并且发出背光信号91。此背光信号91与环境照明装置50所发出的环境光信号92是彼此交错产生，而光传感器23的取样信号93则是在与背光元件22同步作动时产生的。这样即可感应到单纯的背光模块21中的背光元件22的背光信号91，并且如图表402所示，输出为一个回授信号94，此时环境照明装置50为不发光状态，因此不会对光传感器23造成干扰。而在背光元件22不发光以及光传感器23不取样时，环境照明装置50再受驱动发光。这样，在环境光源是可受光源驱动器控制的发光二极管光源时，就可以很容易地交错驱动环境中的发光二极管光源以及背光模块21中的背光元件光源，使显示装置20的光传感器23可以感应到更正确的信号而不会被环境光源影响。此外，若环境照明装置50具有多组各自独立的发光二极管光源，则可各自通过通信接口60与显示装置20传递信号，以获得一致的发光频率，再依照上述方式交错发光。

上述的光回授控制系统100、200中，用来产生回授信息的光传感器13、23是设置在显示装置10、20的背光模块11、21内。而在本发明以下公开的第三实施例中，光传感器更可直接设置在显示装置的外部(例如使用者手上的遥控器上)，使显示装置能更精准地控制液晶面板上所呈现的亮度以及颜色。如图5的光回授控制系统300所示，显示装置30中的背光模块31、背光元件32以及光源驱动器34与前述实施例类似，而光传感器73以及控制器75则设置在显示装置30外的一个遥控装置70或墙壁上，控制器75与环境照明装置50皆以有线或无线的方式通过通信接口60与光源驱动器34传递信号，环境照明装置50则与光传感器73、背光元件32交错地被驱动，因此光传感器73受控制器75控制而同步感应背光元件32的背光光源，并避免受到环境照明装置50的环境光源干扰。最后控制器75将光传感器73所产生的回授信号通过通信接口60传给显示装置30进行校正。

而在图5的实施例中，也可直接采用图1的第一实施例的方式，即在环境光源持续存在的环境下，光传感器73受控制器75以倍频取样的方式感应背光元件32以及环境光源，再利用减法器将环境光源的影响扣除而获得正确的回授信号。

本发明所公开的光回授控制系统利用设置在背光模块内或显示装置外的一个光传感器，以倍频于背光元件的发光频率的方式感应背光元件的光强度信号以及环境光源，在扣除背光元件不发光时所感应到的环境光源的影响后，输出正确的背光光源回授信号。光回授控制系统也可进一步控制环境光源与背光元件，并交错驱动环境光源与背光元件发光，而光传感器则与背光元件同步来感应背光元件的光信号，使光传感器能获得背光元件的光强度或色彩的正确信息，并提供显示装置进行回授控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种显示装置的光回授控制系统，其包含有：

光源驱动器，连接一个背光元件并驱动所述背光元件以第一频率发出光线；

传感器；以及

其特征在于，所述光回授控制系统包含有：

控制器，连接所述传感器与所述光源驱动器，且控制所述传感器在所述背光元件开启及关闭期间以倍频于所述第一频率之第二频率感应光源以对应产生多个信号，所述控制器根据所述多个信号计算出一个回授信号，而所述回授信号用于校正所述背光元件的光学表现。

2.如权利要求1所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述传感器在所述背光元件开启期间感应光源以对应产生一个第一信号，且所述传感器在所述背光元件关闭期间感应光源以对应产生一个第二信号，所述控制器是用来将所述第一信号减去所述第二信号以输出所述回授信号。

3.如权利要求1所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述传感器是一个亮度传感器或一个色彩传感器，所述光源驱动器是一个脉冲宽度调变驱动电路或一个变频器，所述背光元件是一个发光二极管或一个冷阴极荧光灯管。

4.一种显示装置的光回授控制系统，其包含有：

光源驱动器，连接一个背光元件，在一个环境照明装置关闭期间驱动所述背光元件发光，且所述光源驱动器在所述环境照明装置开启期间不驱动所述背光元件发光；

传感器；以及

其特征在于，所述光回授控制系统包含有：

控制器，连接所述传感器与所述光源驱动器，用来控制所述传感器与所述光源驱动器同步，以在所述环境照明装置关闭期间感应光源，并输出一个回授信号，而所述回授信号用于校正所述背光元件的光学表现。

5.如权利要求4所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述光源驱动器与所述环境照明装置是通过一个通信接口来协调所述背光元件的开启与关闭。

6.如权利要求4所述的光回授控制系统，其特征在于，所述光回授控制系统进一步包括一个通信接口，设置在所述光源驱动器以及所述控制器之间，所述控制器通过所述通信接口与所述驱动器同步，且所述控制器通过所述通信接口将所述回授信号输出至所述光源驱动器。

7.如权利要求6所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述通信接口为红外线或无线射频传输接口或连接在所述光源驱动器以及所述控制器之间的一个有线传输接口。

8.如权利要求6所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述传感器以及所述控制器是设置在一个遥控装置上。

9.如权利要求4所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述光源驱动器是一个脉冲宽度调变驱动电路或一个变频器，所述传感器是一个亮度传感器或一个色彩传感器。

10.如权利要求4所述的光回授控制系统，其特征在于，其中所述光回授控制系统设置在以所述环境照明装置为唯一的环境光源的空间内。

11.一种光回授控制方法，其特征在于，所述光回授控制方法包括步骤：

驱动一个背光元件以第一频率发出光线；

以倍频于所述第一频率之第二频率感应光源；

在所述背光元件开启时及于所述背光元件关闭时分别输出一第一讯号及一第二讯号；

根据所述第一信号与所述第二信号计算出一个回授信号；以及

根据所述回授信号校正所述背光元件的光学表现。

12.如权利要求11所述的光回授控制方法，其特征在于，其中所述回授信号是通过所述第一信号减去所述第二信号而计算出的。

13.一种光回授控制方法，其特征在于，所述光回授控制方法包括步骤：

在一个环境照明装置关闭期间驱动一个背光元件发光，在所述环境照明装置开启期间不驱动所述背光元件发光；

在所述背光元件开启期间及所述环境照明装置关闭期间感应光源，并对应输出一个回授信号；以及

根据所述回授信号校正所述背光元件的光学表现。

14.如权利要求13所述的光回授控制方法，其特征在于，所述光回授控制方法进一步包括步骤：利用一个通信界面以协调所述背光元件与所述环境照明装置以彼此交错的方式驱动发光。

Images