CN113793574A - 一种基于光传感器的显示装置及其校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光传感器的显示装置，包括显示屏、光传感器组件、驱动器、和玻璃盖板；显示屏的显示面上设置玻璃盖板；玻璃盖板上可拆卸连接光传感组件；玻璃盖板的底部设置驱动器；光传感器组件用于测量显示屏有效显示区域的光信息和环境光信息。所述驱动器驱动显示屏的显示图像信息。本发明的显示装置能够便捷的进行显示屏校准，在用户的工作环境中进行校准，有效排除环境光的干扰，使得校准更加准确。利用光传感器组件分别测定显示器的有效显示区域光信息和所处环境的光信息，并根据环境光信息的测定值来修正显示区域的光信息，从而使修正后的数据为真实的显示器自身产生的光信息，以排除外界环境光对校准精度的干扰。

Description

一种基于光传感器的显示装置及其校准方法
技术领域
本发明属于图像显示技术领域，具体涉及一种基于光传感器的显示装置及其校准方法。
背景技术
图像显示用的显示器不仅用于办公室、家庭，也可以用于平面设计、医疗等各种专门业务领域。尤其是平面设计图像或医用诊断图像的显示要求高重现性高精度的图像品质，即同一个数字化图像在不同显示器或同一显示器的不同时间进行显示时，需要有一致的显示效果，因此需要使用高端的显示器；由于显示器与显示器之间总会存在一定的初始显示特性差异，而同一显示器随使用时间的增长，其显示特性也会发生不可逆的老化现象。所以，对于专业显示器，需要使用光传感器在出厂前、以及使用过程中每隔一定时间对显示屏的亮度、色度、光量等光学特性进行测定，并根据所得测定数据对显示屏的驱动器进行校准(校正)，从而尽量保证显示器的显示效果满足特定的图像标准如DICOM、GAMMA等，以提高显示器的图像重现性能。
需要注意的是，用于此类显示器校准的光传感器，其设计使用目的与普通显示器上常见的环境光传感器（如专利CN 101574016 B、专利CN 101584124 B、专利CN101589477A、专利CN102954836B）有着本质上的差别：（a）校准用光传感器是在特定的时间段内，对显示屏规格范围内所能显示的所有亮度、色温、对比度等参数进行测定，并与特定的图像标准进行拟合校准，然后将校准信息存储于显示器的驱动器中，以保证下一次校准前的时间间隔内，显示屏的显示效果满足特定的图像标准。（b）普通显示器的环境光传感器的作用是为了使用户使用过程中，通过测量反馈环境光的信息，从而动态的调整显示屏的实时亮度、对比度等显示效果，从而达到保证显示屏显示效果与环境光之间的相对值适宜人眼观看的效果。
显示器由显示面板、结构支撑框架、及各种电子电路等构成。具备光传感器进行上述校准(校正)的显示器已被商品化。作为进行所述校准（校正）的结构，例如下述这样的光测量器的光传感器装置（专利CN103562981B、专利CN106463074B）成为公开的文献：所述光传感器装置具有光测量器主体和传感器单元，所述传感器单元具有用于测量显示器屏幕的亮度或色度等的光传感器，在测量时使传感器单元从光测量器主体移动至被测量屏幕（显示器屏幕）的测量位置，在测量后，将传感器单元从测量屏幕区域移开并收回光测量器主体。
而另一种光传感器装置（专利CN102549635B）则是将环境光传感器和校准用光传感器的功能整合在同一个光传感器上，但这种方法却会影响校准数据的绝对精度。因为显示器的光学特性的测定会收到环境光的影响。现有的显示器所采用的图像显示面板有液晶显示面板（简称LCD）和有机电致发光显示面板（简称OLED）两种，如附图1所示，第一种面板依次设置有偏光板01、液晶02、TFT玻璃03、光源04；如附图3所示，第一种面板依次设置有玻璃板09、阳极层010、有机发光层011、阴极层012；如附图4所示，另外一些显示器为了更好的防护效果，会在图像显示面板上额外添加玻璃盖板08进行防护。如附图2所示，以上三种透光部件均会对环境光产生折射、反射和衍射现象，最终会将环境光传播至光传感器05上，光传感器05上设有遮光泡棉，但是测定的光信息结果中掺杂了环境光的信息，无法体现显示面板的真实显示特性。
一般来说，专业显示器在出厂前进行的校准过程会在特制的房间内进行，可以保证校准过程中没有外界环境光的干扰。而使用过程中的校准，则是在用户的工作环境中进行，无法排除环境光的干扰。
发明内容
本发明提供了一种基于光传感器的显示装置及其校准方法，解决了上述显示装置校准受外界环境光干扰、校准精度不高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一方面，提供了一种基于光传感器的显示装置，包括显示屏、光传感器组件、驱动器、和玻璃盖板；所述显示屏的显示面上设置玻璃盖板；所述玻璃盖板上可拆卸连接所述光传感组件；所述玻璃盖板的底部设置驱动器；所述光传感器组件用于测量所述显示屏有效显示区域的光信息和环境光信息，并将测量的光信息传输给所述驱动器，所述驱动器驱动显示屏的显示图像信息。
进一步地，所述光传感器组件包括第一光传感器和第二光传感器，所述第一光传感器用于测量所述显示屏有效显示区域的光信息并传输给所述驱动器，所述第二光传感器于测量环境光信息并传输给所述驱动器。
进一步地，所述光传感器组件还包括光信息处理模块，所述光信息处理模块将第一光传感器和第二光传感器采集的数据处理转换为标准格式的光信息数据，并与外界进行数据传输和通信。
进一步地，所述显示屏上转动连接光传感器组件，所述玻璃盖板在所述光传感器组件的运动路径上。
进一步地，所述显示屏的顶端设置电机，所述电机由所述驱动器控制；所述光传感器组件通过连接支架与所述电机连接。
进一步地，所述玻璃盖板的尺寸大于所述显示屏有效显示区域的尺寸；所述第一光传感器正对所述显示屏的有效显示区域，所述第二光传感器正对所述玻璃盖板侧边超出有效显示区域的部分。
进一步地，所述环境光信息为环境光经过显示装置中各部件折射、反射和衍射后最终通过显示区域的显示方向的光线信息。
进一步地，所述光传感器组件与所述显示屏之间通信连接。起到了达到光信息传输、校准程序的更新和启停等通信目的的作用。
另一方面，提供一种基于光传感器的显示装置的校准方法包括以下步骤：
将光传感器组件与玻璃盖板接触，打开显示屏的电源；
通过驱动器控制信号的变化来驱动显示屏的显示亮度、显示色度进行变化，同时光传感器组件中的第一光传感器测量显示屏有效显示区域的光信息并实时传输给驱动器；
光传感器组件中的第二光传感器测量环境光信息并传输给驱动器；
驱动器将接收到的测量光信息进行处理，并得到消除环境光信息的显示光信息；按照图像显示标准对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；最终得到显示光信息与控制信号值的对照表；
对照表在驱动器中存储，校准过程结束。
进一步地，所述图像显示标准为DICOM。
进一步地，所述使光传感器组件与玻璃盖板接触具体为：光传感器组件的第一光传感器正对显示屏的有效显示区域，光传感器组件的第二光传感器正对玻璃盖板侧边超出有效显示区域的部分。
本发明所达到的有益效果：本发明的显示装置能够便捷的进行显示屏校准，在用户的工作环境中进行校准，有效排除环境光的干扰，使得校准更加准确。利用光传感器组件分别测定显示器的有效显示区域光信息和所处环境的光信息，并根据环境光信息的测定值来修正显示区域的光信息，从而使修正后的数据为真实的显示器自身产生的光信息，以排除外界环境光对校准精度的干扰。
附图说明
图1为现有技术中液晶显示面板的结构组成示意图以及光传感器的校准示意图；
图2为现有技术中对液晶显示面板进行光传感器校准时的光线组成示意图；
图3为现有技术中有机电致发光显示面板的结构组成示意图；
图4为现有技术中带有玻璃盖板防护的液晶显示面板示意图；
图5为本发明实施例一的结构主视图；
图6为本发明实施例二的结构侧视图；
图7为本发明实施例二的结构侧视图的局部放大图；
图8为本发明实施例二的结构主视图；
图9为本发明实施例三初始状态时的结构侧视图；
图10为本发明实施例三初始状态局部E放大图；
图11为本发明实施例三校准状态局部E的示意图；
图中：01-偏光板；02-液晶；03-TFT玻璃；04-光源；05-光传感器；06-遮光泡棉；07-环境光；08-玻璃盖板；09-玻璃板；010-阳极层；011-有机发光层；012-阴极层；1-光传感组件；101-第一光传感器；102-第二光传感器；2-显示屏；3-驱动器；4-玻璃盖板；5-连接支架；6-电机。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图9所示，一种基于光传感器的显示装置，包括显示屏2、光传感器组件1、驱动器3、和玻璃盖板4。显示屏2的显示面上粘贴玻璃盖板4，玻璃盖板4上可拆卸连接光传感组件1，玻璃盖板4的底部设置驱动器3，驱动器3能够驱动控制显示屏2的显示图像信息。光传感器组件1用于测量显示屏2有效显示区域的光信息和环境光信息，并将光信息传输给驱动器3。驱动器3将接收到的光信息进行处理，得到消除环境光信息的显示光信息，然后按照图像显示标准对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；得到显示光信息与控制信号值的对照表，即LUT表（Lookuptable）。LUT表在驱动器3中存储，在下一次校准前，按照上述LUT表的数值进行驱动器3的控制信号到显示屏2的光信息的准确转化，保证显示装置的显示效果的一致性。
光传感器组件1包括第一光传感器101和第二光传感器102，第一光传感器101用于测量显示屏2有效显示区域的光信息并传输给驱动器3，第二光传感器102于测量环境光信息并传输给驱动器3玻璃盖板4的尺寸大于显示屏2有效显示区域的尺寸。在校准状态时，第一光传感器101正对显示屏2的有效显示区域，第二光传感器102正对玻璃盖板4侧边超出有效显示区域的部分。
光传感器组件1与显示屏2有多种连接方式，光传感器组件1与显示屏2可拆卸连接，能够通过改变光传感器组件1的位置、采用多个光传感器或者切换显示屏2背光电源开关的方式，来采集显示屏2的显示区域光信息和环境光信息。
本实施例中，显示屏2上转动连接光传感器组件1，玻璃盖板4在光传感器组件1的运动路径上。具体地，显示屏2的顶端设置电机6，电机6由驱动器3控制；光传感器组件1通过连接支架5与电机6连接。
光传感器具有光信息处理模块，光信息处理模块能够将所采集的原始数据处理转换为一定标准格式的光信息数据，并能够与外界进行数据传输和通信。光信息处理模块能够根据环境光信息的测定值来修正有效显示区域的光信息，并将修正的信息数据传输给驱动器3。驱动器3能够驱动控制显示屏2的显示图像信息，即光传感器组件1与显示屏2之间通信连接，以达到光信息传输、校准程序的更新和启停等通信目的。
本发明中所述的光信息包含了亮度（振幅）、色度（频谱）等光学信息。环境光信息为环境光经过显示装置中各部件折射、反射和衍射后最终通过显示区域的显示方向的光线信息。显示屏的有效显示区域光信息包含了上述的环境光信息和显示屏自身发光产生的光信息。
一种基于光传感器的显示装置的校准方法包括以下步骤：
将光传感器组件1与玻璃盖板4接触，打开显示屏的电源，通过驱动器3控制信号的变化来驱动显示屏2的显示亮度、显示色度进行变化，同时光传感器组件1中的第一光传感器101测量显示屏2有效显示区域的光信息并实时传输给驱动器3；光传感器组件1中的第二光传感器102测量环境光信息并传输给驱动器3；
驱动器3将接收到的测量光信息进行处理，并得到消除环境光信息的显示光信息，然后按照图像显示标准对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；最终得到显示光信息与控制信号值的对照表，简称为LUT表；
LUT表在驱动器3中存储，校准过程结束。
实施例一
如图5所示，显示装置包括光传感器装置1、显示屏2和驱动器3；光传感器装置1粘贴在显示屏2的显示区域边缘。
一种基于光传感器的显示装置的校准方法包括以下步骤：
关闭显示屏2的电源，光传感器组件1进行测量，测量得到环境光信息并传输给驱动器3；
打开显示屏2的电源，通过驱动器3控制信号的变化来驱动显示屏2的显示亮度、显示色度进行变化，同时光传感器组件1进行测量，测量得到显示屏2有效显示区域的光信息并实时传输给驱动器3；
驱动器3将接收到的测量光信息进行处理，并得到消除环境光信息的显示光信息，然后按照图像显示标准DICOM对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；最终将得到显示光信息与控制信号值的对照表，简称为LUT表（Lookuptable）；
LUT表在驱动器3中存储，校准过程结束。到下一次校准之前，按照LUT表的数值进行驱动器3的控制信号到显示屏2的光信息的准确转化，从而保证显示装置的显示效果的一致性。
实施例二
如图6-8所示，显示装置包括光传感器组件1、显示屏2、驱动器3和玻璃盖板4。光传感器组件1包括第一光传感器101和第二光传感器102；光传感器组件1和显示屏2是分体的两个装置，在校准工作时，光传感器组件1贴紧在玻璃盖板4上；玻璃盖板4粘贴在显示屏2的显示面上，并且玻璃盖板4的长宽略大于显示屏2的有效显示区域的长宽；在光传感器组件1和显示屏2组合工作时，第一光传感器101正对显示屏2的有效显示区域，第二光传感器102正对玻璃盖板4侧边超出显示区域的部分。
一种基于光传感器的显示装置的校准方法包括以下步骤：
打开显示屏2的电源，通过驱动器3控制信号的变化来驱动显示屏2的显示亮度、显示色度进行变化，同时光传感器组件1中的第一光传感器101测量显示屏有效显示区域的光信息并实时传输给驱动器3；光传感器组件1中的第二光传感器102测量环境光信息并传输给驱动器3；
驱动器3将接收到的测量光信息进行处理，并得到消除环境光信息的显示光信息，然后按照图像显示标准DICOM对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；最终将得到显示光信息与控制信号值的对照表，简称为LUT表（Lookuptable）；
LUT表在驱动器3中存储，校准过程结束。到下一次校准之前，按照LUT表的数值进行驱动器3的控制信号到显示屏2的光信息的准确转化，从而保证显示装置的显示效果的一致性。
实施例三
如图9至11所示，显示装置结构与实施例二相同，区别仅在于显示屏2的顶端设置电机6，电机6由驱动器3控制；光传感器组件1通过连接支架5与电机6连接。
一种基于光传感器的显示装置的校准方法包括以下步骤：
通过驱动器3控制电机6转动，并带动连杆支架5和光传感器组件1转动至显示屏2的前面，使光传感器组件1与玻璃盖板4接触；此时第一光传感器101正对显示屏2的有效显示区域，第二光传感器102正对玻璃盖板4侧边超出有效显示区域的部分；
打开显示屏2的电源，通过驱动器3控制信号的变化来驱动显示屏2的显示亮度、显示色度进行变化，同时光传感器组件1中的第一光传感器101测量显示屏2有效显示区域的光信息并实时传输给驱动器3；光传感器组件1中的第二光传感器102测量环境光信息并传输给驱动器3；
驱动器3将接收到的测量光信息进行处理，并得到消除环境光信息的显示光信息，然后按照图像显示标准DICOM对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；最终将得到显示光信息与控制信号值的对照表，简称为LUT表（Lookuptable）；
LUT表在驱动器3中存储，校准过程结束。到下一次校准之前，按照LUT表的数值进行驱动器3的控制信号到显示屏2的光信息的准确转化，从而保证显示装置的显示效果的一致性。
本发明的显示装置能够便捷的进行显示屏校准，在用户的工作环境中进行校准，有效排除环境光的干扰，使得校准更加准确。利用光传感器组件分别测定显示器的有效显示区域光信息和所处环境的光信息，并根据环境光信息的测定值来修正显示区域的光信息，从而使修正后的数据为真实的显示器自身产生的光信息，以排除外界环境光对校准精度的干扰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于光传感器的显示装置，其特征在于，包括显示屏、光传感器组件、驱动器、和玻璃盖板；
所述显示屏的显示面上设置玻璃盖板；所述玻璃盖板上可拆卸连接所述光传感组件；所述玻璃盖板的底部设置驱动器；
所述光传感器组件用于测量所述显示屏有效显示区域的光信息和环境光信息，并将测量的光信息传输给所述驱动器；所述驱动器驱动显示屏的显示图像信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于光传感器的显示装置，其特征在于，所述光传感器组件包括第一光传感器和第二光传感器，所述第一光传感器用于测量所述显示屏有效显示区域的光信息并传输给所述驱动器，所述第二光传感器于测量环境光信息并传输给所述驱动器。
3.根据权利要求2所述的种基于光传感器的显示装置，其特征在于，所述光传感器组件还包括光信息处理模块，所述光信息处理模块将第一光传感器和第二光传感器采集的数据处理转换为标准格式的光信息数据，并与外界进行数据传输和通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于光传感器的显示装置，其特征在于，所述显示屏上转动连接光传感器组件，所述玻璃盖板在所述光传感器组件的运动路径上。
5.根据权利要求4所述的一种基于光传感器的显示装置，其特征在于，所述显示屏的顶端设置电机，所述电机由所述驱动器控制；所述光传感器组件通过连接支架与所述电机连接。
6.根据权利要求2所述的一种基于光传感器的显示装置，其特征在于，所述玻璃盖板的尺寸大于所述显示屏有效显示区域的尺寸；所述第一光传感器正对所述显示屏的有效显示区域，所述第二光传感器正对所述玻璃盖板侧边超出有效显示区域的部分。
7.根据权利要求1所述的一种基于光传感器的显示装置，其特征在于，所述环境光信息为环境光经过显示装置中各部件折射、反射和衍射后最终通过显示区域的显示方向的光线信息。
8.一种基于光传感器的显示装置的校准方法，其特征在于，所述校准方法包括以下步骤：
将光传感器组件与玻璃盖板接触，打开显示屏的电源；
通过驱动器控制信号的变化来驱动显示屏的显示亮度、显示色度进行变化，同时光传感器组件中的第一光传感器测量显示屏有效显示区域的光信息并实时传输给驱动器；
光传感器组件中的第二光传感器测量环境光信息并传输给驱动器；
驱动器将接收到的测量光信息进行处理，并得到消除环境光信息的显示光信息；按照图像显示标准对光信息进行查找对比，并记录对应的控制信号值；最终得到显示光信息与控制信号值的对照表；
对照表在驱动器中存储，校准过程结束。
9.根据权利要求8所述的一种基于光传感器的显示装置的校准方法，其特征在于，所述图像显示标准为DICOM。
10.根据权利要求8所述的一种基于光传感器的显示装置的校准方法，其特征在于，所述将光传感器组件与玻璃盖板接触具体为：光传感器组件的第一光传感器正对显示屏的有效显示区域，光传感器组件的第二光传感器正对玻璃盖板侧边超出有效显示区域的部分。
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