CN117672102A - 显示设备和用于为显示设备提供校正图的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示设备(1)。本发明进一步涉及为这种显示设备(1)提供校正图的方法、计算机程序代码和装置。本发明进一步涉及一种用于操作显示设备(1)的方法和计算机程序代码。该显示设备(1)包括：显示面板(2)，该显示面板包括像素；盖元件(4)；以及装饰元件(3)，该装饰元件布置在该盖元件(4)上。该显示面板(2)的像素的单独亮度根据该装饰元件(3)在相应像素位置处的透光率进行适配。

Description

显示设备和用于为显示设备提供校正图的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种具有显示面板和装饰元件的显示设备。本发明进一步涉及一种用于为这种显示设备提供校正图的方法、计算机程序代码和装置。本发明进一步涉及一种用于操作显示设备的方法和计算机程序代码。

背景技术

不仅在汽车行业，而且在家用电器和其他应用领域，如销售点或广告面板，趋势是在关闭时尽可能隐藏操作或显示功能，以实现具有光滑、大方表面的简约设计。技术元素应该只在需要时才可见。例如，这种隐藏技术被称为“隐形技术(Shytech)”或“伪装(Camouflage)”。

为了实施隐藏技术，例如，可以将显示设备布置在设计表面后面。适用于这种应用的透光装饰表面可以用真材料制成，例如木材、石材、皮革、仿皮革等，也可以用塑料或玻璃技术制成。在这种情况下，通过印刷技术将装饰印在盖元件的表面上，或者可替代地，印在单独箔片的表面上。例如，装饰可以作为透光印刷品或以穿孔掩模的形式来应用。

例如，US2015/0036061 A1披露了一种显示设备，包含装饰层，该装饰层至少形成在可视区的至少一部分中。当显示模块运行以穿透装饰层发射光时，该装饰层呈现透明状态；当显示模块不运行时，装饰层受到环境光的照射而呈现出装饰层的装饰图样。

WO 2021/085524 A1披露了一种用于安装在物体上的显示设备。该显示设备包括：显示单元，该显示单元具有显示表面并在显示表面上显示视频；半透明装饰层，该装饰层设置在显示单元的显示表面一侧，并提供与物体的外部设计相协调的装饰；以及半透明单向镜面层，该半透明单向镜面层设置在显示单元与装饰层之间。

在实施隐藏技术时，目的是通过装饰的结构来实施显示器的高质量分辨率。然而，在实际应用中，各种参数的影响会导致图像质量下降。这些参数包括塑料制成的表面挡板(该表面挡板支撑装饰并需要与成像显示器表面保持一定的机械距离)的使用、盖元件的机械稳定性、以及显示器相对于盖元件的安装过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决方案，用于改善具有显示面板和装饰元件的显示设备的图像质量。

该目的通过根据权利要求1所述的显示设备、根据权利要求11或权利要求13所述的方法、根据权利要求14所述的实施这种方法的计算机程序代码、以及根据权利要求15所述的装置来实施。从属权利要求包括如下所述的本发明原理的有利的进一步发展和改进。

根据第一方面，一种显示设备包括：

-显示面板，该显示面板包括像素；

-盖元件；以及

-装饰元件，该装饰元件布置在盖元件上；

其中，显示面板的像素的单独亮度根据该装饰元件在相应像素位置处的透光率进行适配/调节。

已经发现，所感知的图像质量还受到装饰元件的透光性质的影响。由于光透射在装饰元件的整个区域可能不一定是均匀的，显示面板的不同像素透射的光可能会受到不同程度的衰减。为了补偿这种空间上不同的衰减，像素的单独亮度根据相应像素位置处装饰元件的透光率进行适配。这样就避免所显示图像的亮度出现不期望的变化。

在有利实施例中，像素的单独亮度的适配根据观看者的位置进行调整。如果例如由于彩色滤光片、偏振滤光片、粘接层等的厚度，装饰元件与显示面板的像素平面有一定距离，则需要考虑观看者的位置。如果观看者在一个角度下观看显示面板，则可能发生视差效应，即，像素与装饰元件之间的映射与垂直视图情况下的映射不同。在这种情况下，像素的单独亮度的适配可能不适合这个观看者，甚至可能导致图像质量下降。这个问题可以通过调整单独亮度与特定观看者的位置的适应性来解决。例如，这可以基于简单的几何考虑，即，通过评估从给定像素通过装饰元件到观看者的光路来实现。如果装饰元件的结构比显示面板的像素的结构粗糙，则这种方法特别适合。当然，像素平面与装饰元件之间的距离越小，这个问题就越不明显。

在有利实施例中，像素的单独亮度的适配基于校正图。使用校正图是一种获得有关透光率的必要信息的简单解决方案。例如，校正图被存储在连接到显示设备的存储设备中，或可由显示设备的控制器以其他方式访问。可替代地，校正图由图像处理器在生成供显示设备显示的图像时使用。

在有利实施例中，校正图是根据装饰元件的已知图样导出的。如果显示设备的生产过程准确到足以实现装饰元件相对于显示面板的像素精度的安装，则该图可以很容易地根据装饰元件的已知明暗区域分布中导出。

在有利实施例中，校正图是在显示设备生产后的生产线末端校准过程中获得的。在校准过程中，测量并存储单个显示设备的透光率。这个解决方案的优点是对生产过程的准确度要求较低，从而降低了生产成本。

因此，一种用于为根据本发明的显示设备提供校正图的方法包括：

-用显示设备显示测试图像；

-确定显示设备的装饰元件在显示设备的显示面板的像素位置处的透光率；以及

-将所确定的透光率或由此导出的值存储在校正图中。

类似地，一种计算机程序代码包括指令，这些指令在由至少一个处理器执行时，使该至少一个处理器执行以下用于为根据本发明所述的显示设备提供校正图的步骤：

-用显示设备显示测试图像；

-确定显示设备的装饰元件在显示设备的显示面板的像素位置处的透光率；以及

-将所确定的透光率或由此导出的值存储在校正图中。

必须从广义上理解计算机这个术语。特别地，其还包括移动设备、嵌入式设备、电子控制单元和其他基于处理器的数据处理设备。所述步骤的执行可以由处理器直接执行，或者可以由处理器适当地驱动用于执行步骤的部件(例如，检测器)来执行。

例如，计算机程序代码可以用于电子检索或存储在计算机可读存储介质上。

此外，一种用于为根据本发明的显示设备提供校正图的装置包括：

-图像源，该图像源被配置为向显示设备提供测试图像以供显示；

-处理模块，该处理模块被配置为确定显示设备的装饰元件在显示设备的显示面板的像素位置处的透光率；以及

-图生成模块，该图生成模块被配置为将所确定的透光率或由此导出的值存储在校正图中。

通过显示一个或多个测试图像，例如均匀图像或具有测试图样的图像，并捕获通过装饰元件透射的光，可以很容易地确定装饰元件的透光率的空间分布。例如，透射的光可以通过相机或通过用光电探测器扫描装饰元件的区域来捕获。通过将每个像素位置的检测亮度与测试图像中设置的亮度进行比较，可以确定透光率。然后可以将所确定的透光率存储在校正图中。可替代地，可以根据透光率确定校正因子或类似度量，并将其存储在校正图中。

在有利实施例中，校正图可在显示设备运行期间进行更新。在运行期间，例如由于褪色、弄脏或模糊，装饰元件的性质可能会发生变化。为了补偿这种变化，在显示设备运行期间(例如，定期或根据用户的对应指令)执行校准过程是有利的。例如，在机动车辆中的显示设备的情况下，安装在机动车辆中的相机(例如，用于车内监控的相机)可以捕获由显示一个或多个测试图像所产生的图像。然后可以使用这些图像的比较来更新校正图。

在有利实施例中，像素的单独亮度根据装饰元件对于像素的不同发射波长的透光率进行适配。由于装饰元件的透光率可能与波长有关，因此通过为不同的像素颜色(例如，红色、绿色和蓝色)单独适配亮度来考虑这种相关性是有用的。这样就避免了感知的图像中出现彩色伪影。

在有利实施例中，当用驱动信号寻址像素时，通过控制像素照明度(luminance)来适配像素的单独亮度(brightness)。校正控制信号中的像素亮度可以在软件中完成，即，不需要修改显示设备的硬件。

因此，一种用于操作显示设备的方法包括：

-检索校正图；以及

-在用驱动信号寻址显示设备的显示面板的像素时，通过基于校正图控制像素照明度来适配这些像素的单独亮度。

类似地，一种计算机程序代码包括指令，这些指令在由至少一个处理器执行时，使该至少一个处理器执行以下用于操作显示设备的步骤：

-检索校正图；以及

-在用驱动信号寻址显示设备的显示面板的像素时，通过基于校正图控制像素照明度来适配这些像素的单独亮度。

必须从广义上理解计算机这个术语。特别地，其还包括嵌入式设备、电子控制单元和其他基于处理器的数据处理设备。

例如，计算机程序代码可以用于电子检索或存储在计算机可读存储介质上。

在有利实施例中，该显示设备是3D显示设备。现有或正在开发的3D显示技术种类繁多。通常，它们可以分为基于投影仪的架构和直接视图架构。这些技术的主要特征是为一个或多个观察者的左眼和右眼创建单独的视图，携带不同透视图的图像信息，从而给观察者留下深度印象。

商用3D显示器通常使用具有两个或多个视图的自动立体概念。示例为带有屏障式快门的液晶显示器、或带有柱镜光栅片的液晶显示器、或采用衍射光导技术的液晶显示器。

对于所有3D显示器架构，图像源(如显示面板)的可见性可能会引起注意力分散，并损害观看者的三维感知质量。特别是，对于立体显示器，众所周知的辐辏调节冲突会引起恶心感，因为视差提供的深度信息与显示器表面上眼睛的焦点不匹配。另外，被显示器或盖透镜反射的任何物体都会干扰3D印象。这种反射不仅会降低图像的对比度，而且还会在预期的图像上叠加混乱的深度信息。通过在部分透明的装饰表面下布置自动立体的多视图3D显示器，使显示器部件对用户隐藏。另外，避免了不必要的反射。这样，减少了观看者的注意力分散。

该装饰元件的颜色和结构可以采用这样的方式选择：显示信息(特别是3D印象)不会受到表面蒙皮的明显影响。这意味着装饰元件的材料对透射光的散射最小。另外，装饰元件的透射性质被设计得既能隐藏显示结构，又能提供足够的透射率，以确保得到能够应对环境照明的明亮图像。另外，通过考虑局部透光率，确保了观察者对3D图像的均匀感知。

在有利实施例中，显示设备进一步包括集成姿态感测模块。这对于3D显示设备尤其有利，因为姿态感测技术支持用户与空间中的3D特征进行交互。

在有利实施例中，显示设备进一步包括集成相机。这种相机允许通过装饰元件跟踪用户。这对于针对某些观看者适配3D图像特性特别有用。

有利地，根据本发明的显示设备用于机动车辆、家用电器、销售点或广告面板中。特别地，显示设备可以用于实施隐藏技术。典型的汽车应用包括仪表盘显示器、中心信息显示器或任何乘客显示器。

从以下描述和所附权利要求并结合附图，本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1示出了根据本发明的显示设备的第一实施例；

图2示出了根据本发明的显示设备的第二实施例；

图3示出了根据本发明的显示设备的第三实施例；

图4示出了根据本发明的显示设备的第四实施例；

图5示意性地展示了用于为显示设备提供校正图的方法；

图6示意性地展示了用于为显示设备提供校正图的装置的第一实施例；

图7示意性地展示了用于为显示设备提供校正图的装置的第二实施例；

图8示意性地展示了用于操作显示设备的方法；以及

图9示意性地展示了实施根据本发明的解决方案的机动车辆。

具体实施方式

本说明书展示了本披露的原理。因此，将理解的是，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置尽管在本文未明确描述或示出，但体现了本披露的原理。

本文中列举的所有示例和条件语言旨在用于教育目的，以帮助读者理解本披露的原理和发明人为推进本领域所贡献的概念，并且应被解释为不限于这些具体列举的示例和条件。

此外，本文中叙述本披露的原理、方面和实施例及其具体示例的所有陈述旨在包括其结构和功能等同物。另外，这种等同物旨在包括当前已知的等同物以及未来开发的等同物，即，所开发的执行相同功能的任何元件，无论其结构如何。

因此，例如，本领域技术人员将理解，本文呈现的图代表体现本披露原理的说明性电路系统的概念图。

图1示出了根据本发明的显示设备1的第一实施例。显示设备1包括带像素的显示面板2(例如，液晶面板)，该显示面板布置在壳体5中，并经由驱动线9连接到驱动单元(未示出)，该驱动单元为显示面板供电并提供要显示的图像信息。壳体5通过固定元件6由盖元件4密封。显示面板2通过光学粘接层8固定在盖元件4上。包括光导10和一个或多个发光二极管11的背光灯被提供用于照亮显示面板2。该一个或多个发光二极管11与光导10相邻布置，使发光二极管向光导10发光。光导10呈楔形，以避免在耦合来自一个或多个发光二极管11的光时产生光损失，同时保持整体设计的纤薄。可替代地，光导10也可以是与平面平行的，例如，如果光线从两侧或更多侧耦合进来的话。光导6上布置有光学箔片堆叠13。箔片堆叠13可以包括各种光学箔片，如一个或多个棱镜膜、反射偏振片、漫射器等，具体取决于具体要求。反射器12位于光导10下方，确保耦合到光导10内的光线只能朝显示面板2的方向离开光导10。挡板7确保照明仅限于显示面板2的区域。装饰元件3布置在盖元件4上，具有真材料(如木材、石材、皮革、仿皮革等)的外观。装饰元件3在显示面板2的可见显示区域14上延伸。由于所感知的图像质量受装饰元件3的透光性质影响，显示面板2的像素的单独亮度根据装饰元件3在相应像素位置处的透光率进行适配。这样，就避免了因装饰元件3的透光率不同而造成的视觉伪影。

图2示出了根据本发明的显示设备1的第二实施例。在本示例中，显示设备1是使用衍射背光灯的3D显示设备。显示设备1与图1的显示设备1基本相同。不过，显示设备1包括位于显示面板2下方的另一个光导10'，一个或多个另外的发光二极管11'的光被耦合到该光导10'中。

图3示出了根据本发明的显示设备1的第三实施例。在本示例中，显示设备1是使用柱镜光栅片(lenticular sheet)15的3D显示设备。显示设备1与图2的显示设备1基本相同。不过，在显示面板2的下方没有另一个光导，而是在显示面板2的上方布置了柱镜光栅片15。

图4示出了根据本发明的显示设备1的第四实施例。同样，显示设备1是使用柱镜光栅片15的3D显示设备。显示设备1与图3的显示设备1基本相同。不过，在这种情况下，使用包括多个发光二极管11的矩阵背光灯来照亮显示面板2。

图5示意性地展示了用于为显示设备提供校正图的方法。在第一步骤S1中，显示设备显示一个或多个测试图像。然后确定显示设备的装饰元件在显示设备的显示面板的像素位置处的透光率S2。为此，透过装饰元件的光可以通过相机或通过用光电探测器扫描装饰元件的区域来捕获。通过将每个像素位置的检测亮度与测试图像中设置的亮度进行比较，可以确定透光率。然后将所确定的透光率或由此导出的值存储在校正图中S3。图5所述的方法可以在显示设备生产后的生产线末端校准过程中执行，或在显示设备运行期间的校准过程中执行。如果显示面板和装饰元件可以精确地相互对准，以至于每个设备都有完全相同的透射矩阵，并且如果在每种情况下发射和透射都相同，那么就可以在开发过程中一次性确定校正图，即，可以省略随后的校准过程。

图6示意性地展示了用于为显示设备1提供校正图的装置20的第一实施例。装置20具有接口21，图像源22经由该接口将一个或多个测试图像I_T提供给显示设备1以供显示。处理模块23被配置为确定显示设备1的装饰元件在显示设备的显示面板的像素位置处的透光率。为此，处理模块23可以经由接口21接收有关透过装饰元件的光的亮度的信息I_B，该信息可以通过相机41或通过用光电探测器扫描装饰元件的区域来捕获。通过将每个像素位置的检测亮度与测试图像I_T中设置的亮度进行比较，处理模块23能够确定透光率。图生成模块24被配置为将所确定的透光率或由此导出的值存储在校正图M_C中。然后，校正图M_C可以经由输出端28提供给进一步的处理阶段。输出端28可以与接口21组合成单个接口。提供本地存储单元27以用于在处理期间存储数据。

图像源22、处理模块23和图生成模块24可以由控制模块25控制。可以提供用户接口26，使用户能够修改图像源22、处理模块23、图生成模块24或控制模块25的设置。装置20的各种部件可以实施为专用硬件单元。当然，这些部件同样可以完全或部分组合成单个单元或实施为在处理器(例如，CPU或GPU)上运行的软件。

图7展示了为显示设备提供校正图的装置30的第二实施例的框图。装置30包括处理设备32和存储器设备31。例如，装置30可以是计算机、电子控制单元或嵌入式系统。存储器设备31已存储指令，这些指令当由处理设备32执行时，使装置30执行根据所述方法之一的步骤。因此，存储在存储器设备31中的指令有形地体现了能够由处理设备32执行以根据本发明原理执行如本文所述的程序步骤的指令程序。装置30具有用于接收数据的输入端33。处理设备32生成的数据可经由输出端34获得。另外，这种数据可以存储在存储器设备31中。输入端33和输出端34可以组合成单个双向接口。

本文使用的处理设备32可以包括一个或多个处理单元，比如微处理器、数字信号处理器或其组合。

本地存储单元27和存储器设备31可以包括易失性和/或非易失性存储器区域和存储设备，比如，硬盘驱动器、光驱和/或固态存储器。

图8示意性地展示了用于操作显示设备的方法。在第一步骤S4中，检索校正图。然后适配显示设备的显示面板的像素的单独亮度S5。为此，在用驱动信号寻址像素时，基于校正图来控制像素照明度。

图9示意性地示出了在其中实施根据本发明的解决方案的机动车辆40。在该示例中，该机动车辆40是汽车。汽车上具有用于监控车厢的相机41和多个其他环境传感器42，如超声波传感器、激光扫描仪、激光雷达传感器或雷达传感器。相机41或其他环境传感器42提供的数据可以被驾驶员辅助系统43用作执行自动驾驶功能或驾驶员辅助功能的基础。根据本发明，相机41还可以被装置20用来为机动车辆40的显示设备1提供校正图。为此，相机41可以捕获由显示设备1显示的一个或多个测试图像。数据传输单元44允许与远程后台或其他机动车辆连接。存储器45可用于存储数据。机动车辆40的不同部件之间的数据交换经由网络46进行。校正图可以存储在存储器45或显示设备1的存储器中。校正图可以用于适配显示设备1的显示面板的像素的单独亮度，使其与显示设备1的装饰元件的图样相适应。

附图标记

1 显示设备

2 显示面板

3 装饰元件

4 盖元件

5 壳体

6 固定元件

7 挡板

8 光学粘接层

9 驱动线

10、10' 光导

11、11' 发光二极管

12 反射器

13 光学箔片堆叠

14 可见显示区域

15 柱镜光栅片

20 装置

21 接口

22 图像源

23 处理模块

24 图生成模块

25 控制模块

26 用户接口

27 本地存储单元

28 输出端

30 装置

31 存储器设备

32 处理设备

33 输入端

34 输出端

40 机动车辆

41 相机

42 环境传感器

43 驾驶员辅助系统

44 数据传输单元

45 存储器

46 网络

I_T 测试图像

I_B 亮度信息

M_C 校正图

S1 显示测试图像

S2 确定透光率

S3 将透光率存储在校正图中

S4 检索校正图

S5 适配像素的单独亮度

Claims (15)

1.一种显示设备(1)，包括：

显示面板(2)，该显示面板包括像素；

盖元件(4)；以及

装饰元件(3)，该装饰元件布置在该盖元件(4)上；

其特征在于，该显示面板(2)的像素的单独亮度根据该装饰元件(3)在相应像素位置处的透光率进行适配。

2.根据权利要求1所述的显示设备(1)，其中，这些像素的单独亮度的适配根据观看者的位置进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中，这些像素的单独亮度的适配基于校正图(M_C)。

4.根据权利要求3所述的显示设备(1)，其中，该校正图(M_C)是根据该装饰元件(3)的已知图样导出的。

5.根据权利要求3所述的显示设备(1)，其中，该校正图(M_C)是在该显示设备(1)生产后的生产线末端校准过程中获得的。

6.根据权利要求3至5之一所述的显示设备(1)，其中，该校正图(M_C)能够在该显示设备(1)运行期间进行更新。

7.根据前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，，这些像素的单独亮度根据该装饰元件(3)分别对于这些像素的不同发射波长的透光率进行适配。

8.根据前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，当用驱动信号寻址这些像素时，通过控制像素照明度来适配这些像素的单独亮度。

9.根据前述权利要求之一所述的显示设备(1)，其中，该显示设备(1)为3D显示设备。

10.根据前述权利要求之一所述的显示设备(1)，进一步包括集成姿态感测模块或集成相机。

11.一种用于为根据权利要求1至10之一所述的显示设备(1)提供校正图(M_C)的方法，该方法包括：

(S1)用该显示设备(1)显示测试图像(I_T)；

(S2)确定该显示设备(1)的装饰元件(3)在该显示设备(1)的显示面板(2)的像素位置处的透光率；以及

(S3)将所确定的透光率或由此导出的值存储在校正图(M_C)中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法在该显示设备(1)生产后的生产线末端校准过程中执行，或在该显示设备(1)运行期间的校准过程中执行。

13.一种用于操作显示设备(1)的方法，该方法包括：

(S4)检索校正图(M_C)；以及

(S5)在用驱动信号寻址该显示设备(1)的显示面板(2)的像素时，通过基于该校正图(M_C)控制像素照明度来适配这些像素的单独亮度。

14.一种包括指令的计算机程序代码，这些指令在由至少一个处理器执行时，使该至少一个处理器执行根据权利要求11至13之一所述的方法。

15.一种用于为根据权利要求1至10之一所述的显示设备(1)提供校正图(M_C)的装置(20)，该装置包括：

图像源(22)，该图像源被配置为向该显示设备(1)提供测试图像(I_T)以供显示(S1)；

处理模块(23)，该处理模块被配置为确定(S2)该显示设备(1)的装饰元件(3)在该显示设备(1)的显示面板(2)的像素位置处的透光率；以及

图生成模块(24)，该图生成模块被配置为将所确定的透光率或由此导出的值存储(S3)在校正图(M_C)中。