CN110556079B - 光学无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种光学无线通信系统，包含一显示面板、一图框率控制器以及一时序控制器。显示面板包含玻璃屏，而图框率控制器用来调变多组频率。时序控制器用来以多组频率中至少一第一频率和一第二频率来驱动玻璃屏以传送一光学数据，并在显示面板的一显示周期内以多组频率中一第三频率来驱动玻璃屏，其中第一频率、第二频率和第三频率彼此相异。

Description

光学无线通信系统
技术领域
本发明有关于一种光学无线通信系统，尤指一种低功耗和高传输量的光学无线通信系统。
背景技术
相较于传统的白炽灯泡，发光二极管(light emitting diode，LED)具有耗电量低、元件寿命长、体积小、无须暖灯时间和反应速度快等优点，并可配合应用需求而制成极小或阵列式的元件。除了户外显示器、交通信号灯之外，各种消费性电子产品，例如移动电话、笔记本电脑或电视的液晶显示屏幕背光源之外，发光二极管亦广泛地被应用于各种室内室外照明装置，以取代日光灯管或白炽灯泡等。
随全球通信大量需求与发展，光学无线通信成为部署通信系统的重要一环，LED可见光传输技术是利用LED发出肉眼感觉不到的高速闪烁信号，进而以无线方式来传输光学数据。光学无线通信除了具有传输容量大的优点外，由于可见光无线通信的波束很窄又非常定向，因此其保密性比通常的微波无线系统安全得多。此外，可见光无线通信可避免一般无线区域网络或高频无线传输的电磁波对人体与周边电子设备造成干扰的影响，并且可代替无线基地台，同时具备安全性高的特点。
现有光学无线通信系统是采用LED背光信号调变技术，发送端的显示器通过控制LED背光模块的更新频率以发送快速闪烁的数字信号(逻辑1和逻辑0)，接收端装置搭配配备了专用应用程序的图像传感器来接收并辨识人眼无法识别的数字信号。然而，上述背光信号调变技术为高频运作，除了会提升背光模块的功耗并影响影像亮度外，在低亮度背光使用模式下可能无法再进行调变或造成显示器无法正确地显示预设的影像画面。因此，需要一种低功耗和高传输量的光学无线通信系统，并且不会影响显示器原本的显示功能。
发明内容
本发明提供一种光学无线通信系统，其包含一显示面板，其包含一玻璃屏；一图框率控制器，用来调变多组频率；以及一时序控制器，用来以该多组频率中至少一第一频率和一第二频率来驱动该玻璃屏以传送一光学数据，并在该显示面板的一显示周期内以该多组频率中一第三频率来驱动该玻璃屏以设置该显示面板所显示的一影像，其中该第一频率、该第二频率和该第三频率彼此相异。
附图说明
图1为本发明实施例中一种光学无线通信系统的功能方块图。
图2为本发明另一实施例中一种光学无线通信系统的功能方块图。
图3为本发明实施例中光学无线通信方法的示意图。
图4为本发明另一实施例中光学无线通信方法的示意图。
图5为本发明另一实施例中光学无线通信方法的示意图。
图6为本发明另一实施例中光学无线通信方法的示意图。
图7为本发明另一实施例中光学无线通信方法的示意图。
附图标记说明：
10：图形处理器端；
11：缩放电路；
12、22：图框率控制器；
20：面板控制端；
24：时序控制器；
26：背光模块；
30：显示面板；
100、200：光学无线通信系统；
SDATA：光学数据；
SSTART：起始信号；
SEND：结束信号；
FGLASS、F1～F6：玻璃屏信号频率；
T1～T7、t1～t4：时段。
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
图1为本发明实施例中一种光学无线通信系统100的功能方块图。图2为本发明实施例中一种光学无线通信系统200的功能方块图。光学无线通信系统100和200各包含一图形处理器(graphics processing unit，GPU)端10和一面板控制端20。在光学无线通信系统100中，图形处理器端10包含一缩放电路(scaler)11，而面板控制端20包含一图框率控制器(frame rate controller，FRC)22、一时序控制器(timing controller，TCON)24、一背光模块26，以及一显示面板30。在光学无线通信系统200中，图形处理器端10包含一缩放电路12和一图框率控制器12，而面板控制端20包含一时序控制器24、一背光模块26和一显示面板30。
在本发明中，显示面板30可为液晶显示(liquid crystal display，LCD)面板，其包含液晶层、玻璃屏、偏光片、滤光片和扩散片等元件。液晶层设置于两玻璃屏之间，红、蓝、绿三原色与黑色以微细的结构建置于上玻璃屏表面以形成彩色滤色片，则多个电晶体则建置于下玻璃屏表面以形成时序控制器24等驱动电路。通过施加不同偏压会使电流通过电晶体以产生电场变化，造成液晶分子偏转而借以改变光线的偏极性，进而控制影像的显示。然而，显示面板30的结构并不限定本发明的范畴。
本发明的光学无线通信方法采用玻璃屏信号频率调变架构，调变至少两组不同频率以分别对应至少两组不同的信号数据，由至少两组不同频率来驱动显示面板30的玻璃屏以搭配将光学数据传递出去。
图3和图4为本发明实施例中光学无线通信方法的示意图。图4上方所示的SDATA为光学数据的波形，其在高电位时代表逻辑1的数字数据，在低电位时代表逻辑0的数字数据。图4下方所示的FGLASS为玻璃屏信号的频率，其中频率F1、F2、F3及F4的任二者皆不相同。图3上方所示的SDATA为光学数据的波形，其在高电位时代表逻辑0的数字数据，在低电位时代表逻辑1的数字数据。图3下方所示的SGLASS为玻璃屏信号，其在时段T1、T3、T5、T7内的频率F1低于在时段T2、T4、T6、T8内的频率F2。
如图4的实施例所示，本发明在传递光学数字信号时，图框率控制器12或22会调变两组相异频率F1～F2，使得时序控制器24会以两组相异频率F1～F2来驱动显示面板30的玻璃屏，以分别代表逻辑0和逻辑1的数字数据。在另一实施例中，图框率控制器12或22也可以调变更多组彼此相异的频率，每一频率分别代表不同的数据，而能进行数据的传输。如图4的实施例所示，本发明在传递光学数字信号时，图框率控制器12或22会调变四组相异频率F1～F4，使得时序控制器24以四组相异频率F1～F4来驱动显示面板30的玻璃屏，以分别代表逻辑[00]、[01]、[10]、[11]的数字数据。然而，图3和图4所示仅为本发明的实施例，玻璃屏信号的形式、调变频率的数量和调变频率的值并不限定本发明的范畴。
在本发明的光学无线通信方法中，除了调变至少两组不同频率来驱动玻璃屏以传递光学数字信号之外，亦可调变另外至少两组不同频率来驱动玻璃屏以传送一起始信号和一结束信号，进而标示光学数据的范围。在传送起始信号和结束信号时，玻璃屏信号可包含相异于传递光学数据时的一组或多组频率、一组或多组周期、不同区域频率，或上述任意组合。
图5至图7为本发明实施例中光学无线通信方法的示意图。图5至图7显示了在传递光学数字信号期间玻璃屏信号的频率FGLASS。
如图5所示，本发明在传递光学数字信号的期间，图框率控制器12或22会调变四组频率F1～F4，使得时序控制器24能以两组频率F1和F2来驱动显示面板30的玻璃屏以传送光学数据SDATA，在时段t1中时序控制器24以频率F4来驱动显示面板30的玻璃屏以传送起始信号SSTART，且在时段t2中时序控制器24以频率F3来驱动显示面板30的玻璃屏以传送结束信号SEND，其中F1～F4的值彼此相异，且时段t1～t2的长度可以设置为相同或相异。此外，显示面板30的显示周期内时序控制器24以一频率FDISAPLY来驱动显示面板30的玻璃屏，而能设置显示面板30显示所需的影像，且频率F1～F4的值相异于频率FDISAPLY的值。
如图6所示，本发明在传递光学数字信号的期间，图框率控制器12或22会调变三组频率F1～F3，使得时序控制器24能以两组频率F1和F2来驱动显示面板30的玻璃屏以传送光学数据SDATA，在时段t1中时序控制器24以频率F3来驱动显示面板30的玻璃屏以传送起始信号SSTART，且在时段t2中时序控制器24以频率F3来驱动显示面板30的玻璃屏以传送结束信号SEND，其中F1～F3的值彼此相异，且t1～t2的值彼此相异。在另一实施例中，时段t1～t2的长度也可以设置为相同。此外，显示面板30的显示周期内时序控制器24以一频率FDISAPLY来驱动显示面板30的玻璃屏，而能设置显示面板30显示所需的影像，且频率F1～F3的值相异于频率FDISAPLY的值。
如图7所示，本发明在传递光学数字信号的期间，图框率控制器12或22会调变六组频率F1～F6，使得时序控制器24能以两组频率F1和F2来驱动显示面板30的玻璃屏以传送光学数据SDATA，时序控制器24依序在时段t1中以频率F3和在时段t2中以频率F4来驱动显示面板30的玻璃屏以传送起始信号SSTART，且依序在时段t3中以频率F5和在时段t4中以频率F6来驱动显示面板30的玻璃屏以传送结束信号SEND，其中F3和F4的值彼此相异且各相异于F1和F2，F5和F6的值彼此相异且各相异于F1和F2，t1～t4为允许光学无线通信系统100或200正常运作的适当时间长度，并且t1～t4的时间长度可以分别设置为相同或相异。此外，显示面板30的显示周期内时序控制器24以一频率FDISAPLY来驱动显示面板30的玻璃屏，而能设置显示面板30显示所需的影像，而频率F1～F6的值相异于频率FDISAPLY的值。
在本发明中，图3至图7所示的实施例亦可搭配调变背光模块26的更新频率，通过结合玻璃屏信号频率调变架构和背光模块频率调变架构来提升光学数据的传输量。例如，在传递光学数字信号时，图框率控制器12或22会调变至少四组频率F1～F2和F7～F8，使得时序控制器24会以至少两组频率F1和F2来驱动显示面板30的玻璃屏，以至少两组频率F7和F8来更新背光模块26，以分别代表由逻辑1和逻辑0来编码的更多组数字数据，其中F1～F2和F7～F8彼此相异。
综上所述，本发明提供一种低功耗和高传输量的光学无线通信方法，采用玻璃屏信号频率调变架构来调变至少两组不同频率以分别对应至少两组不同的信号数据，由至少两组不同频率来驱动显示面板的玻璃屏以搭配将光学数据传递出去，进而增加信息传输的数据量。此外，由于本发明采用的玻璃屏信号频率调变并不会让背光模块进入高频运作，因此不会提升背光模块的功耗，并且当运作于低亮度背光使用模式时，也不会造成显示面板产生不正常的亮度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种光学无线通信系统，其包括：
一显示面板，其包括一玻璃屏；
一图框率控制器，用来调变多组频率；以及
一时序控制器，用来以所述多组频率中至少一第一频率和一第二频率来驱动所述玻璃屏以传送一光学数据，并在所述显示面板的一显示周期内以所述多组频率中一第三频率来驱动所述玻璃屏以设置所述显示面板所显示的一影像，其中所述第一频率、所述第二频率和所述第三频率彼此相异；
其还包括：
所述时序控制器另用来以所述多组频率中一第四频率来驱动所述玻璃屏以传送一起始信号；所述时序控制器另用来以所述多组频率中一第五频率来驱动所述玻璃屏以传送一结束信号；所述起始信号标示所述光学数据的一起始点；所述结束信号标示所述光学数据的一结束点；且所述第四频率和所述第五频率彼此相异，且各相异于所述第一频率和所述第二频率；
或者，所述时序控制器另于一第一时段内以所述多组频率中一第四频率来驱动所述玻璃屏以传送一起始信号；所述时序控制器另于一第二时段内以所述多组频率中一第五频率来驱动所述玻璃屏以传送一结束信号；所述起始信号标示所述光学数据的一起始点；所述结束信号标示所述光学数据的一结束点；且所述第四频率和所述第五频率彼此相异，且各相异于所述第一频率、所述第二频率和所述第三频率；
或者，所述时序控制器另用来以所述多组频率中一第四频率和一第五频率来驱动所述玻璃屏以传送一起始信号；所述时序控制器另用来以所述多组频率中一第六频率和一第七频率来驱动所述玻璃屏以传送一结束信号；所述起始信号标示所述光学数据的一起始点；所述结束信号标示所述光学数据的一结束点；所述第四频率和所述第五频率彼此相异，且各相异于所述第一频率和所述第二频率；且所述第六频率和所述第七频率彼此相异，且各相异于所述第一频率和所述第二频率。
2.如权利要求1所述的光学无线通信系统，其特征在于，所述图框率控制器设置于一图形处理器端，而所述时序控制器和所述显示面板设置于一面板控制端。
3.如权利要求1所述的光学无线通信系统，其特征在于，所述图框率控制器、所述时序控制器和所述显示面板设置于一面板控制端。
4.如权利要求1所述的光学无线通信系统，其特征在于，另包括一背光模块，其中在传送所述光学数据的期间，所述时序控制器另以所述多组频率中至少一所述第四频率和一所述第五频率来更新所述背光模块。
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