JP7431925B2 - 表示装置およびその画面調光方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０２１年１２月２９日に出願された台湾特許出願番号第１１０１４９３２８号についての優先権を主張するものであり、これらの全ては引用によって本願に援用される。

本発明は、表示装置に関するものであり、特に、表示装置およびその画面調光（ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ｓｃｒｅｅｎ ｄｉｍｍｉｎｇ）方法に関するものである。

技術の進歩により、コンピュータユーザがモニタを使用する時間は日々増えている。一部のアプリケーションでは、ディスプレイの画面輝度が常に高く設定されていることがある。一部のアプリケーションでは、ディスプレイの画面輝度が常に高輝度になっているため、同じディスプレイの画面輝度で長時間、異なる環境光においてコンピュータを使用するユーザにとっては、視覚疲労を生じやすくなる。

これに鑑みて、上記の問題を解決するための表示装置およびその画面調光方法を提供する。

例示的な実施形態では、表示モジュール、生体センサ、環境光センサ、および表示コントローラを含む表示装置が提供される。環境光センサは、表示装置の環境光の輝度および環境光の色温度を検出するように構成される。表示コントローラは、ホストから画像信号を受信し、画像信号を表示モジュールに表示するように構成される。生体センサがユーザが表示装置の前方にいることを検出したとき、生体センサは、表示装置が画像調整モードに入るよう制御するために、画像調整制御信号を表示コントローラに送信することができる。表示装置が画像調整モードにあるとき、表示コントローラは、環境光の輝度および環境光の色温度に従って、表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度および画面色温度を調整する。

いくつかの実施形態では、表示装置は、ユーザと表示モジュールとの間の距離および方向を検出し、距離および方向を表示コントローラに報告するように構成された距離センサをさらに含む。

いくつかの実施形態では、画像調整モードは、第１の動的輝度調整モードを含み、第１の動的輝度調整モードでは、表示コントローラは、距離が第１の距離より長いとき、表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を増加させるステップ、距離が第１の距離と第１の距離の半分との間にあるとき、表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を維持するステップ、距離が第１の距離の半分より短いとき、表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を第１の輝度比で低減させるステップ、距離が第２の距離より短いとき、表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を第２の輝度比で低減させるステップをさらに実行し、第１の距離は第２の距離の２倍以上であり、第２の輝度比は第１の輝度比より大きい。

いくつかの実施形態では、第１の距離はユーザの最適な水平視野（ＦｏＶ）に対応し、第２の距離はユーザの最大の水平視野（ＦｏＶ）に対応する。

いくつかの実施形態では、画像調整モードは、第２の動的輝度調整モードを含む。第２の動的輝度調整モードでは、表示コントローラは、環境光の輝度が第１の輝度と第２の輝度との間にあるとき、環境光の輝度に従って第１の傾斜で表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップ、環境光の輝度が第２の輝度以上のとき、環境光の輝度に従って第２の傾斜で表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップ、および環境光の輝度が第１の輝度より低いとき、環境光の輝度に従って第３の傾斜で表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップをさらに実行し、第２の輝度は第１の輝度より高く、第１の傾斜、第２の傾斜、および第３の傾斜は０より大きく、第２の傾斜は第１の傾斜より大きく、第１の傾斜は第３の傾斜より大きい。

いくつかの実施形態では、画像調整モードは、動的色温度調整モードを含み、動的色温度調整モードでは、表示コントローラは、環境光の色温度が所定の色温度より高いとき、表示モジュールに表示された画像信号の画面色温度を増加させるステップ、および環境光の色温度が所定の色温度以下のとき、表示モジュールに表示された画像信号の画面色温度を低減させるステップをさらに実行する。

もう１つの例示的な実施形態では、表示装置の画面調光方法が提供される。表示装置は、表示モジュール、生体センサ、環境光センサ、および表示コントローラを含む。環境光センサは、表示装置の環境光の輝度および環境光の色温度を検出する。方法は、以下のステップ、表示コントローラを用いて、ホストから画像信号を受信し、画像信号を表示パネルに表示するステップ、生体センサがユーザが表示装置の前方にいることを検出したとき、生体センサを用いて、表示装置が画像調整モードに入るよう制御するために、画像調整制御信号を表示コントローラに送信するステップ、および表示装置が画像調整モードにあるとき、表示コントローラを用いて、環境光の輝度および環境光の色温度に従って、表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度および画面色温度を調整するステップを含む。

本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明から、より完全に理解することができる。
図１は、本発明の一実施形態による、コンピュータシステムのブロック図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態による、ユーザが最適な水平視野（ＦｏＶ）に位置する図である。 図２Ｂは、本発明の一実施形態による、ユーザが最大の水平視野（ＦｏＶ）に位置する図である。 図２Ｃは、本発明の一実施形態による、ユーザが一般の水平視野（ＦｏＶ）に位置する図である。 図３Ａは、本発明の一実施形態による、環境光の輝度に従って表示装置の画面輝度を調整する図である。 図３Ｂは、本発明の一実施形態による、環境光の輝度に従って表示装置の色温度を調整する図である。 図４は、本発明の一実施形態による、表示装置の画面調光方法のフローチャートである。

以下の説明は、本発明の一般原理を例示する目的のものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にして決定される。

図１は、本発明の一実施形態による、コンピュータシステムのブロック図である。コンピュータシステム１０は、例えば、表示装置を備えたパーソナルコンピュータやサーバであり得る。図１に示されるように、コンピュータシステム１０は、ホスト１００および表示装置２００を含み、ホスト１００は、表示装置２００への信号接続を有する。例えば、ホスト１００は、処理ユニット１１０、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）１２０、メモリユニット１３０、記憶装置１４０、１つ以上の伝送インターフェース１５０、および１つ以上の周辺装置１６０を含み得る。処理ユニット１１０、グラフィックス処理ユニット１２０、メモリユニット１３０、記憶装置１４０、伝送インターフェース１５０、および周辺装置１６０は、システムバス１１１を介して互いに結合され得る。処理ユニット１１０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、汎用プロセッサなどであり得るが、本発明はそれら限定されない。グラフィックス処理ユニット１２０は、例えば、ビデオアダプタ上のグラフィックス処理ユニットであってもよく、または処理ユニット１１０に統合されてもよい。

メモリユニット１３０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）またはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリであり得るが、本発明はそれらに限定されない。記憶装置１４０は、ハードディスクドライブ、ソリッドステートディスク（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ、または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などの不揮発性メモリであり得るが、本発明はそれらに限定されない。

伝送インターフェース１５０は、有線伝送インターフェースおよび／または無線伝送インターフェースを含み得る。有線伝送インターフェースは、高解像度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ（ＤＰ）インターフェース、組み込みＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ（ｅＤＰ）インターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃインターフェース、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔインターフェース、デジタルビデオインターフェース（ＤＶＩ）、ビデオグラフィックアレイ（ＶＧＡ）インターフェース、汎用入出力（ＧＰＩＯ）インターフェース、ユニバーサル非同期レシーバ／トランスミッタ（ＵＡＲＴ）インターフェース、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、集積回路間（Ｉ２Ｃ）インターフェース、またはこれらの組み合わせを含むことができる。無線伝送インターフェースは、ブルートゥース（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、近距離無線通信（ＮＦＣ）インターフェースなどを含むことができるが、本発明はそれらに限定されない。周辺装置１６０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパッドなどの入力装置を含むことができるが、本発明はそれらに限定されない。

例えば、記憶装置１４０は、１つ以上のアプリケーション１４１、オペレーティングシステム１４２（例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＭａｃＯＳ（登録商標）など）、およびオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）メニュー制御プログラム１４３を保存することができる。処理ユニット１１０は、アプリケーション１４１、オペレーティングシステム１４２、およびＯＳＤメニュー制御プログラム１４３をメモリユニット１３０にロードして実行することができる。ＯＳＤメニュー制御プログラム１４３は、ユーザがホスト１００の周辺装置１６０を介して表示装置２００のＯＳＤメニューを制御することができるように構成されている。グラフィックス処理ユニット１２０は、例えば、処理ユニット１１０によって実行されているアプリケーションに対してグラフィックス処理を行い、１つ以上の画像を含む画像信号を生成し、伝送インターフェース１５０および２５０（例えば、ＨＤＭＩまたはＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔインターフェース）を介して画像信号を表示装置２００の表示コントローラ２１０に送信することができる。

表示装置２００は、例えば、フラットパネルディスプレイ、テレビ、プロジェクタ、またはコンピューターモニタであり得るが、本発明はそれらに限定されない。表示装置２００は、表示コントローラ２１０、表示モジュール２２０、ストレージユニット２３０、画像バッファ２４０、１つ以上の伝送インターフェース２５０、入力インターフェース２６０、生体センサ２７０、環境光センサ（ＡＬＳ）２７１、および距離センサ２８０を含む。例えば、距離センサは、飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ； ＴｏＦ）測距、超音波測距、赤外線測距、またはレーザー測距などの異なる測距技術によって実装され得るが、本発明はそれらに限定されない。

伝送インターフェース２５０は、有線伝送インターフェースおよび／または無線伝送インターフェースを含み得る。有線伝送インターフェースは、高解像度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ）、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ（ＤＰ）インターフェース、組み込みＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ（ｅＤＰ）インターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃインターフェース、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔインターフェース、デジタルビデオインターフェース（ＤＶＩ）、ビデオグラフィックアレイ（ＶＧＡ）インターフェース、汎用入出力（ＧＰＩＯ）インターフェース、ユニバーサル非同期レシーバ／トランスミッタ（ＵＡＲＴ）インターフェース、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、集積回路間（Ｉ２Ｃ）インターフェース、またはこれらの組み合わせを含むことができる。無線伝送インターフェースは、ブルートゥース、Ｗｉ－Ｆｉ、近距離無線通信（ＮＦＣ）インターフェースなどを含むことができるが、本発明はそれらに限定されない。

表示コントローラ２１０は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、プロセッサ、またはマイクロコントローラによって実装され得るが、本発明はそれらに限定されない。

表示モジュール２２０は、例えば、液晶ディスプレイパネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）表示パネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示パネル、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ、Ｅ－Ｉｎｋディスプレイモジュール、エレクトロルミネセントディスプレイモジュール、プラズマディスプレイモジュール、プロジェクションディスプレイモジュール、または量子ドットディスプレイモジュールであるが、本発明はそれらに限定されない。

ストレージユニット２３０は、例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などの不揮発性メモリであることができるが、本発明はこれらに限定されない。ストレージユニット２３０は、表示装置２００に関連するファームウェア２３１を保存するように構成される。ストレージユニット２３０は、表示コントローラ２１０の外部に配置されてもよく、あるいは代替的に表示コントローラ２１０に統合されてもよい。

ファームウェア２３１は、例えば、拡張ディスプレイ認識データ（ＥＤＩＤ）および表示装置２００の表示設定、１つ以上のオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）インターフェース２３２、ならびにメニュー画面２３３を含み得る。ＥＤＩＤは、例えば、表示装置２００の製造業者、製品名、解像度、フレーム毎秒（Ｆｒａｍｅｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ； ＦＰＳ）などの情報を含み得る。表示装置２００の表示設定は、表示装置２００の輝度、コントラスト、鮮明度、色温度を含み得る。

一実施形態では、表示コントローラ２１０は、バス（例えば、Ｉ２Ｃバス）を介してストレージユニット２３０に保存されたファームウェア２３１およびＯＳＤインターフェース２３２のプログラムコードを読み取り、対応する表示パラメータを構成することができる。さらに、表示コントローラ２１０は、伝送インターフェース２５０のうちの１つ（例えば、画像伝送チャネルまたはデータ伝送チャネルであり得る）を介して、表示装置２００のＥＤＩＤをホスト１００に伝送することができ、ホスト１００内の処理ユニット１１０およびグラフィックス処理ユニット１２０は、ＥＤＩＤに基づいて、出力画像信号の解像度および対応する同期信号を構成することができるようになる。ＯＳＤインターフェース２３２は、例えば、ＯＳＤメニューおよび対応するオプション、情報ダッシュボード、タイマー、カウンタ、十字線、特定の記号、特定の色、特定のテキスト、またはそれらの組み合わせを含み得るが、本発明は、それらに限定されない。

画像バッファ２４０は、例えば、表示モジュール２２０に表示される出力画像を保存するように構成された揮発性メモリ（例えば、ＤＲＡＭ）または不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）であることができ、ホスト１００または表示コントローラ２１０は、ホスト１００によって生成されたＯＳＤイネーブル信号に従って、画像バッファ２４０に保存された画像信号の特定の領域を１つ以上のＯＳＤインターフェース２３２で上書きすることができる。

入力インターフェース２６０は、表示装置２００のＯＳＤメニューを制御するように構成される。入力インターフェース２６０は、１つ以上の物理ボタン２６１または５方向ジョイスティック２６２によって実装されて、上、下、左、右、および確認などの指示を実行することができる。

一実施形態では、ユーザが５方向ジョイスティック２６２の一方向に操作を行うとき（または物理ボタン２６１の１つを押すとき）、表示コントローラ２１０は、ストレージユニット２３０から、ファームウェア２３１、ＯＳＤメニューのプログラムコードまたはファームウェア、およびＯＳＤインターフェース２３２の対応するオプションを読み取り、ＯＳＤメニューおよび対応するオプションを表示モジュール２２０に表示することができる。一実施形態では、ユーザは、入力インターフェース２６０上で操作を行い、表示装置のＯＳＤメニューを制御して、輝度、コントラスト、鮮明度、色温度を調整するか、またはＯＳＤインターフェース２３２のうちの他のインターフェースをアクティブまたは非アクティブにすることができる。もう１つの実施形態では、例えば、ＯＳＤインターフェース２３２のアクティブ化と非アクティブ化、およびＯＳＤインターフェース２３２に表示されるコンテンツは、ホスト１００の周辺装置１６０によって制御されることができ、その詳細は後述する。

例えば、ファームウェア２３１は、表示装置２００のデフォルトのファームウェアと見なすことができ、ユーザは、５方向ジョイスティック２６２（または、物理ボタン２６１）を介して表示装置２００に表示されるＯＳＤインターフェース２３２の設定を制御することができる。

一実施形態では、表示コントローラ２１０は、画像スカラー２１１およびタイミングコントローラ２１２を含み得る。表示コントローラ２１０は、伝送インターフェース２５０のうちの１つを介して、ホスト１００からの画像信号および／または他のホストからの別の信号を受信することができ、画像スカラー２１１は、受信した画像信号に画像スケーリングプロセスおよび／または画像オーバーレイプロセスを行い、表示モジュール２２０の解像度に適合させ、画像スケーリングプロセスによって生成された画像（例えば、出力画像）を画像バッファ２４０に保存することができる。タイミングコントローラ２１２は、表示モジュール２２０を制御して、画像バッファ２４０から出力画像を読み取り、表示することができる。

もう１つの実施形態では、表示コントローラ２１０は、タイミングコントローラ２１２を含むことができ、ホスト１００からの画像信号の解像度は、表示モジュール２２０の解像度に適合することができる。従って、表示コントローラ２１０は、画像スケーリングプロセスを行うことなく、ホスト１００から受信した画像信号を画像バッファ２４０に直接保存することができる。タイミングコントローラ２１２は、画像バッファ２４０に保存された出力画像を読み取り、表示モジュール２２０を制御し、出力画像を表示することができる。

生体センサ２７０、環境光センサ２７１、および距離センサ２８０は、表示コントローラ２１０に電気的に接続されている。生体センサ２７０は、ユーザが表示装置２００の前方の所定の範囲（例えば、これに限定されないが３３～１５０ｃｍ）内に位置しているかどうかを検出するように構成されている。生体センサ２７０が、ユーザが表示装置２００の前方にいることを検出したとき、生体センサ２７０は、ユーザと表示装置との間の距離をさらに検出することができ、ユーザの心拍や脈拍、さらには呼吸数を同時に検出することができる。いくつかの実施形態では、生体センサ２７０は、例えば、表示装置２００の前方に配置され、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数を有するミリ波を出射することができるミリ波（ｍｍＷａｖｅ）センサによって実現されることができる。

ユーザが表示装置２００の前方にいるとき、生体センサ２７０によって出射されたミリ波はユーザによって反射され、生体センサ２７０は反射されたミリ波を受信して、ユーザの心拍、脈拍、または呼吸数などの微小な脈動（ｔｉｎｙ ｐｕｌｓｅｓ）を検出することができる。従って、生体センサ２７０が、ユーザが所定の距離範囲（例えば、３０～１５０ｃｍ）内に位置することを検出したとき、生体センサ２７０は、画像調整制御信号および心拍数、脈拍数、または呼吸数に関する情報を表示コントローラ２１０に送信することができ、表示コントローラ２１０は、画像調整制御信号に従って表示装置２００が画像調整モードに入るように制御することができる。例えば、画像調整モードは、第１の動的輝度調整モード、第２の動的輝度調整モード、および動的色温度調整モードを含むことができ、これらの詳細は後述する。

表示コントローラ２１０は、生体センサ２７０から心拍数、脈拍数、または呼吸数に関する情報を受信し、受信された心拍数、脈拍数、または呼吸数に関する情報をＯＳＤインターフェース２３２の機能を用いて表示モジュール２２０に表示することができる。表示コントローラ２１０は、心拍数または脈拍数が第１の所定の心拍数（例えば、毎分４０回の心拍／脈拍）より低いか、または第２の所定の心拍数（例えば、毎分１００回の心拍／脈拍）より高いかどうかを判定することができる。表示コントローラ２１０が、ユーザの心拍数または脈拍数が第１の所定の心拍数より低い、または第２の所定の心拍数より高いと判定したとき、表示コントローラ２１０は、ＯＳＤインターフェース２３２を用いて表示モジュール２２０に表示された画面の特定の位置に警告メッセージを表示し、別の制御信号をブザー２８５に送信して、ブザー２８５を制御して警告音を発し、ユーザに注意を促すことができる。

環境光センサ２７１は、表示装置２００が置かれている環境光の照度（または輝度）および色温度を検出するように構成され、色温度は、赤色、緑色、および青色光の彩度によって表されることができる。環境光センサ２７１は、毎秒数回から数十回の頻度で環境光の強度および色温度を検出することができる。

距離センサ２８０は、表示装置２００の前方にある物体の方向および距離を検出するように構成される。例えば、距離センサ２８０は、光源２８１およびイメージセンサ２８２を含むことができ、光源２８１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオードによって実現されることができる。光源２８１は、表示装置の前方に向かって赤外線光を出射することができ、赤外線光は、表示装置２００の前方にある物体によって反射される。イメージセンサ２８２は、例えば、表示装置２００の前方の物体によって反射された赤外線光を受光することができる赤外線画像センサとすることができる。光の速度（ｖ）は既知であるため、イメージセンサ２８２は、物体の異なる深さで反射された赤外線光の時間（ｔ）に従って、物体の異なる位置の距離ｄ（即ち、深さ）、例えば、ｄ＝ｖ×ｔを計算することができる。

いくつかの他の実施形態では、光源２８１は、例えば、レーザーダイオードまたはデジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）によって実現されることができ、表示装置２００の前方に向かって異なる光パターンの赤外線光を出射することができ、イメージセンサ２８２は、赤外線イメージセンサであることができ、表示装置の前方の物体によって反射された赤外線光を受光することができる。従って、光源２８１が表示装置２００の前方に向かって赤外線光を出射したとき、赤外線光は表示装置２００の前方の物体によって反射され、表示装置２００の前方の物体の異なる深さでの反射光が光パターンを歪ませる。従って、イメージセンサ２８２は、表示装置２００の前方にある物体の立体構造を検出することができる。

図２Ａは、本発明の一実施形態による、ユーザが最適な水平視野（ＦｏＶ）に位置する図である。図２Ｂは、本発明の一実施形態による、ユーザが最大の水平視野（ＦｏＶ）に位置する図である。図２Ｃは、本発明の一実施形態による、ユーザが一般の水平視野（ＦｏＶ）に位置する図である。図１および図２Ａ～図２Ｃを参照されたい。

表示装置２００の表示モジュール２２０の水平寸法、垂直寸法、対角寸法をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚｃｍとすると、ユーザ３０が最適な水平ＦｏＶ（例えば、９０～１０５度の間の水平ＦｏＶ）で表示装置２００を見ているとき、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離はＤである。ユーザ３０の視線が表示モジュール２２０の中心点と合っている場合、図２Ａに示されるように、ユーザ３０の視線と表示モジュール２２０との間の角度はφである。このとき、距離Ｄ、角度φ、および表示モジュール２２０のサイズの関係は、式（１）で表すことができる。

また、図２Ｂに示すように、ユーザ３０が最大の水平ＦｏＶ（例えば、約１４０度の水平ＦｏＶ）で表示装置２００を見ているとき、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離はｄであり、ユーザ３０の視線が表示モジュール２２０の中心と合っている場合、ユーザ３０の視線と表示モジュール２２０との間の角度はθである。このとき、距離ｄ、角度θ、および表示モジュール２２０のサイズの関係は、式（２）で表すことができる。

一般的な使用例では、距離Ｄ（例えば、第１の距離）は、距離ｄ（例えば、第２の距離）の２倍より大きい。表示装置２００の距離センサ２８０は、図２Ｃに示すように、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離Ｐを検出し、ユーザ３０の視線と表示モジュール２２０との間の夾角γを検出することができる。表示コントローラ２１０は、距離センサ２８０から距離Ｐおよび夾角γに関する情報を取得し、距離Ｐに従って表示装置２００の画面輝度を調整するかどうかを判定することができる。

例えば、表示コントローラ２１０は、第１の動的輝度調整モードをさらに含むことができ、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離Ｄに従って、表示モジュール２２０の画面輝度をさらに線形に調整することができる。第１の動的輝度調整モードでは、表示コントローラ２１０が距離Ｐが距離Ｄより大きいと判定したとき、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離が比較的に遠いことを意味するため、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０に表示された画像信号の輝度をわずかに増加させることができる。表示コントローラ２１０が、Ｄ≧距離Ｐ≧Ｄ／２であると判定したとき、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離が、見るのに適した範囲内にあることを意味するため、表示コントローラ２１０は、この時点では表示モジュール２２０に表示された画像信号の輝度を調整しない。

表示コントローラ２１０が距離Ｐ＜Ｄ／２または距離Ｐが距離ｄとＤ／２との間にあると判定したとき、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離が比較的近いことを意味するため、表示コントローラ２１０は、第１の画像輝度低減プロセスを行い、表示モジュール２２０上に表示された画像信号の輝度を低減させ、例えば、第１の輝度比（例えば、これに限定されないが３％）または第１の所定の輝度値（例えば、これに限定されないが３０）で輝度を低減させる。

表示コントローラ２１０が距離Ｐ＜距離ｄと判定したとき、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離が非常に近いことを意味するため、この時点では、表示コントローラは、第２の画像輝度低減プロセスを行い、表示モジュール２２０上に表示された画像信号の輝度を低減させ、例えば、第２の輝度比（例えば、これに限定されないが１０％）または第２の所定の輝度値（例えば、これに限定されないが５０）で輝度を低減させる。換言すれば、第１の画像輝度低減プロセスと比較して、第２の画像輝度低減プロセスは、表示モジュール２２０上に表示された画像信号の輝度をさらに低減する。従って、ユーザ３０が非常に近い距離で表示装置２００を見ているとき、表示装置２００は、画面輝度を自動的に低減させ、ユーザの視聴品質を確保することができる。また、ユーザ３０が比較的に遠い距離から表示装置２００を見ているとき、表示装置２００は、画面輝度を自動的に増加させ、ユーザの視聴品質を確保することもできる。

簡単に言えば、表示モジュール２２０のサイズは既知であるため、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０のサイズに従って、ユーザが位置する距離の水平ＦｏＶを計算し、次いで前述の実施形態の判定メカニズムに従って、表示モジュール２２０の画面輝度を調整することができる。

図３Ａは、本発明の一実施形態による、環境光の輝度に従って表示装置の画面輝度を調整する図である。図１および図３Ａを参照されたい。

一実施形態では、表示コントローラ２１０は、例えば、図３Ａの曲線３０２のように環境光の輝度と表示モジュール２２０の画面輝度との間の関係曲線を予め設定することができる。これは、表示コントローラ２１０が、図３Ａに示されるように、環境光センサ２７１によって検出された表示装置２００の位置の環境光の輝度（または照度、単位がルクス）に従って、表示モジュール２２０の画面輝度を線形に調整できることを意味する。しかしながら、表示コントローラ２１０が曲線３０２に従って表示モジュール２２０の画面輝度を線形的に調整するだけである場合、画面輝度が表示装置２００の環境光の輝度を適切に反映せず、表示装置２００を見るときにユーザに不快感を与える可能性がある。

一実施形態では、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０の画面輝度を、環境光の輝度が高輝度および低輝度である場合にそれぞれさらに調整するなど、第２の動的輝度調整モードをさらに含むことができる。表示コントローラ２１０が第２の動的輝度調整モードにあるとすると、環境光の輝度が第１の輝度（例えば、Ｉ１）と第２の輝度（例えば、Ｉ２）との間（即ち、中高照度環境）にあるとき、表示装置２００の環境光の輝度が中程度であることを意味するため、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０の画面輝度を、点３１２と点３１０との間の輝度区間において環境光の輝度に従って第１の傾斜（ｓｌｏｐｅ）（例えば、曲線３０２）で線形に調整することができる。

環境光の輝度が第２の輝度（例えば、Ｉ２）以上、且つ第３の輝度（例えば、Ｉ３）より低いとき、表示装置２００の環境光の輝度が比較的高い（即ち、高輝度の環境光）ことを意味するため、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０の画面輝度を、点３１０と点３１４との間の輝度区間において環境光の輝度に従って第２の傾斜（例えば、曲線３０４）で線形に調整することができ、第２の傾斜は第１の傾斜より大きい。従って、比較的に明るい環境では、表示装置２００は、環境光の輝度が増加することにつれて、表示モジュール２２０の画面輝度を比較的に大きい倍率で線形に増加させることができ、このプロセスは、第１の傾斜補正とも呼ばれる。表示モジュール２２０の画面輝度が徐々に増加し、輝度上限ＴＨに達したとき、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０の画面輝度が輝度上限ＴＨに維持されるように制御することができることに留意されたい。

環境光の輝度が第１の輝度（例:Ｉ１）より低いとき、表示装置２００の環境光の輝度が低い（即ち、低輝度の環境光）ことを意味するため、このとき、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０の画面輝度を、点３１０と原点との間の輝度区間において環境光の輝度に従って第３の傾斜（例えば、曲線３０６）で線形に調整することができ、第１の傾斜は第３の傾斜より大きい。従って、低い照明環境では、表示装置２００は、環境光の輝度が減少することにつれて、表示モジュール２２０の画面輝度を比較的に低い倍率で線形に減少させることができ、このプロセスは、第２の傾斜補正とも呼ばれる。図３Ａの実施形態では、第１の傾斜、第２の傾斜、および第３の傾斜は全て０より大きく、第２の傾斜は第１の傾斜より大きく、第１の傾斜は第３の傾斜より大きい。

図３Ｂは、本発明の一実施形態による環境光の輝度に従って表示装置の色温度を調整する図である。図１および図３Ｂを参照されたい。

図３Ｂは、ＣＩＥ１９３１色空間を示している。一実施形態では、表示コントローラ２１０は、例えば、図３Ｂの点３２０（例えば、５５００Ｋの色温度に対応する）のように、ユーザが見るための所定の色温度を予め設定することができ、点３２０の右側は低色温度領域（例えば、約３０００Ｋ～４５００Ｋ）を表し、点３２０の左側は高色温度領域 （例えば、約６０００Ｋ以上）を表している。一般的に、環境光源で用いられる色温度は約３０００Ｋ～６０００Ｋである。

実施形態では、表示コントローラ２１０は、環境光センサ２７１から表示装置２００が位置する位置の環境光の色温度情報を得て、環境光の色温度情報に従って、表示モジュール２２０に表示された画像信号の色温度を調整することができる。例えば、表示装置２００の位置の光源が蛍光灯またはハロゲン電球である場合、環境光の色温度情報は、比較的に低い色温度に偏ることになり、即ち、光源は、暖色系に偏ることになる。このとき、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０に表示された画像信号の色温度を、図３Ｂの曲線３２２上の右矢印のように、環境光の色温度情報に従って比較的に低い色温度に調整することができる。 従って、表示モジュール２２０に表示された画像信号を見るとき、ユーザが知覚する画像の色温度は、環境光とほぼ同じであり、ユーザの目への負担を軽減することができる。

表示装置２００の位置の光源が陰極ランプ、白熱電球、または他の高色温度光源である場合、環境光の色温度情報は比較的に高い色温度に偏ることになり、即ち、光源は寒色系に偏ることになる。このとき、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０に表示された画像信号の色温度を、図３Ｂの曲線３２２上の左矢印のように、環境光の色温度情報に従って比較的に高い色温度に調整することができる。従って、表示モジュール２２０に表示された画像信号を見るとき、ユーザが知覚する画像の色温度は、環境光とほぼ同様であり、ユーザの目への負担を軽減することができる。

簡単に言えば、表示コントローラ２１０は、異なる色温度の環境光に従って表示モジュール２２０の画面の色温度を調整するなど、動的色温度調整モードをさらに含むことができ、ユーザが見た画面の色温度を環境光の色温度と同様にさせることができ、目への負担を軽減することができる。例えば、環境光の色温度が所定の色温度より高いとき、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０に表示された画像信号の色温度を増加させることができる。環境光の色温度が所定の色温度以下である場合、表示コントローラ２１０は、表示モジュール２２０に表示された画像信号の色温度を低下させることができる。

図４は、本発明の一実施形態による、表示装置の画面調光方法のフローチャートである。図１および図４を参照されたい。

ステップＳ４１０では、表示コントローラ２１０は、ホスト１００から画像信号を受信し、画像信号を表示モジュール２２０に表示するように用いられる。例えば、ホスト１００は、ホスト１００と表示装置２００との間の画像伝送チャネル（例えば、ＨＤＭＩ、ＶＧＡ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、またはＵＳＢ－Ｃインターフェースなど）を介して画像信号を表示装置２００に伝送することができる。

ステップＳ４２０では、表示装置２００の生体センサ２７０が、ユーザが表示装置２００の前方にいることを検出したとき、生体センサ２７０は、表示装置２００が画像調整モードに入るよう制御するために、画像調整制御信号を表示コントローラ２１０に送信することができる。例えば、生体センサ２７０が、ユーザが表示装置２００の前方にいることを検出したとき、生体センサ２７０は、ユーザと表示装置２００との間の距離をさらに検出することができ、ユーザの心拍や脈拍、さらには呼吸数を同時に検出することができる。いくつかの実施形態では、生体センサ２７０は、例えば、表示装置２００の前方に配置され、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数を有するミリ波を出射することができるミリ波（ｍｍＷａｖｅ）センサによって実現されることができる。ユーザが表示装置２００の前方にいるとき、生体センサ２７０によって出射されたミリ波はユーザによって反射され、生体センサ２７０は反射されたミリ波を受信して、ユーザの心拍、脈拍、または呼吸数などの微小な脈動（ｔｉｎｙ ｐｕｌｓｅｓ）を検出することができる。従って、生体センサ２７０が、ユーザが所定の距離範囲（例えば、３０～１５０ｃｍ）内に位置することを検出したとき、生体センサ２７０は、画像調整制御信号および心拍数、脈拍数、または呼吸数に関する情報を表示コントローラ２１０に送信することができ、表示コントローラ２１０は、画像調整制御信号に従って表示装置２００が画像調整モードに入るように制御することができる。

ステップＳ４３０では、表示装置２００が画像調整モードにあるとき、表示コントローラ２１０は、表示装置２００の環境光の輝度および色温度に従って、表示モジュール２２０に表示された画像信号の画面輝度および画面色温度を調整する。例えば、画像調整モードは、第１の動的輝度調整モード、第２の動的輝度調整モード、および動的色温度調整モードを含むことができる。第１の動的輝度調整モードは、ユーザ３０と表示モジュール２２０との間の距離Ｄに従って、表示モジュール２２０の画面輝度をさらに調整することができる。第２の動的輝度調整モードは、表示モジュール２２０の画面輝度を、環境光の輝度が高輝度である場合および環境光の輝度が低輝度である場合にさらに調整することができる。動的色温度調整モードは、異なる色温度の環境光に対して表示モジュール２２０の画面の色温度を調整することができ、ユーザが見る画面の色温度を環境光の色温度と同様にさせ、ユーザへの目の負担を軽減することができる。第１の動的輝度調整モード、第２の動的輝度調整モード、および動的色温度調整モードの詳細については、図２Ａ～図２Ｃおよび図３Ａ～図３Ｂの実施形態を参照されたい。

上述に鑑み、表示装置およびその画面調光方法が提供され、画像調整モードは、ユーザが見る表示装置に表示される画像信号の輝度および色温度を調整するように用いられる、第１の動的輝度調整モード、第２の動的輝度調整モード、および動的色温度調整モードを含むため、ユーザは異なる使用シナリオ（例えば、異なる色温度と輝度の環境光、および異なる視聴距離) において、より優れた視覚効果を得ることができ、それによってユーザーエクスペリエンスを向上させることができる。

請求項における「第１」、「第２」、および「第３」などの用語の使用は、請求項における要素を変更するために使用され、優先順位があること、先行関係があること、または別の要素より先行する要素があること、または方法のステップを実行するときの時系列順があることを示すために用いられるものではなく、同じ名前の要素を区別するためにのみ用いられるものである。

本発明は、例として及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の特許請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

１０ コンピュータシステム
３０ ユーザ
１００ ホスト
１１０ 処理ユニット
１１１ システムバス
１２０ グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）
１３０ メモリユニット
１４０ 記憶装置
１４１ アプリケーション
１４２ オペレーティングシステム
１４３ ＯＳＤメニュー制御プログラム
１５０ 伝送インターフェース
１６０ 周辺装置
２００ 表示装置
２１０ 表示コントローラ
２１１ 画像スカラー
２１２ タイミングコントローラ
２２０ 表示モジュール
２３０ ストレージユニット
２３１ ファームウェア
２３２ オンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）インターフェース
２３３ ＯＳＤインターフェース
２４０ 画像バッファ
２５０ 伝送インターフェース
２６０ 入力インターフェース
２６１ 物理ボタン
２６２ ５方向ジョイスティック
２７０ 生体センサ
２７１ 環境光センサ（ＡＬＳ）
２８０ 距離センサ
２８１ 光源
２８２ イメージセンサ
２８５ ブザー
３０２、３０４、３０６、３２２ 曲線
３１０、３１２、３１４、３２０ 点
Ｘ、Ｙ、Ｚ 対角寸法
Ｄ 距離
φ 角度
ｄ 距離
θ 角度
Ｐ 距離
γ 夾角
ＴＨ 輝度上限
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３ 輝度
Ｓ４１０～Ｓ４３０ ステップ

Claims (8)

1. 表示装置であって、
   表示モジュールと、
   生体センサと、
   前記表示装置の環境光の輝度および環境光の色温度を検出するように構成された環境光センサと、
   ホストから画像信号を受信し、前記画像信号を前記表示モジュールに表示するように構成された表示コントローラとを含み、
   前記生体センサがユーザが前記表示装置の前方にいることを検出したとき、前記生体センサは、前記表示装置が画像調整モードに入るよう制御するために、画像調整制御信号を前記表示コントローラに送信し、
   前記表示装置が前記画像調整モードにあるとき、前記表示コントローラは、前記環境光の輝度および前記環境光の色温度に従って、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度および画面色温度を調整し、
   前記ユーザと前記表示モジュールとの間の距離および方向を検出し、前記距離および前記方向を前記表示コントローラに報告するように構成された距離センサをさらに含み、
   前記画像調整モードは、第１の動的輝度調整モードを含み、前記第１の動的輝度調整モードでは、前記表示コントローラは、
   前記距離が第１の距離より長いとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を増加させるステップ、
   前記距離が前記第１の距離と前記第１の距離の半分との間にあるとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を維持するステップ、
   前記距離が第２の距離と前記第１の距離の半分との間にあるとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を第１の輝度比で低減させるステップ、および
   前記距離が前記第２の距離より短いとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を第２の輝度比で低減させるステップをさらに実行し、
   前記第１の距離は前記第２の距離の２倍以上であり、前記第２の輝度比は前記第１の輝度比より大きい表示装置。
2. 前記第１の距離は前記ユーザの最適な水平視野（ＦｏＶ）に対応し、前記第２の距離は前記ユーザの最大の水平視野（ＦｏＶ）に対応する請求項１に記載の表示装置。
3. 前記画像調整モードは、第２の動的輝度調整モードを含み、前記第２の動的輝度調整モードでは、前記表示コントローラは、
   前記環境光の輝度が第１の輝度と第２の輝度との間にあるとき、前記環境光の輝度に従って第１の傾斜で前記表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップ、
   前記環境光の輝度が前記第２の輝度以上のとき、前記環境光の輝度に従って第２の傾斜で前記表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップ、および
   前記環境光の輝度が前記第１の輝度より低いとき、前記環境光の輝度に従って第３の傾斜で前記表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップをさらに実行し、
   前記第２の輝度は前記第１の輝度より高く、前記第１の傾斜、前記第２の傾斜、および前記第３の傾斜は０より大きく、前記第２の傾斜は前記第１の傾斜より大きく、前記第１の傾斜は前記第３の傾斜より大きい請求項１に記載の表示装置。
4. 前記画像調整モードは、動的色温度調整モードを含み、前記動的色温度調整モードでは、前記表示コントローラは、
   前記環境光の色温度が所定の色温度より高いとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面色温度を増加させるステップ、および
   前記環境光の色温度が前記所定の色温度以下のとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面色温度を低減させるステップをさらに実行する請求項１に記載の表示装置。
5. 表示装置の画面調光方法であって、
   前記表示装置は、表示モジュール、生体センサ、環境光センサ、および表示コントローラを含み、前記環境光センサは、前記表示装置の環境光の輝度および環境光の色温度を検出し、前記方法は、
   前記表示コントローラを用いて、ホストから画像信号を受信し、前記画像信号を前記表示モジュールに表示するステップと、
   前記生体センサがユーザが前記表示装置の前方にいることを検出したとき、前記生体センサを用いて、前記表示装置が画像調整モードに入るよう制御するために、画像調整制御信号を前記表示コントローラに送信するステップと、
   前記表示装置が前記画像調整モードにあるとき、前記表示コントローラを用いて、前記環境光の輝度および前記環境光の色温度に従って、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度および画面色温度を調整するステップとを含み、
   前記表示装置は、前記ユーザと前記表示モジュールとの間の距離および方向を検出し、前記距離および前記方向を前記表示コントローラに報告するように構成された距離センサをさらに含み、
   前記画像調整モードは、第１の動的輝度調整モードを含み、前記第１の動的輝度調整モードでは、前記方法は、
   前記距離が第１の距離より長いとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を増加させるステップ、
   前記距離が前記第１の距離と前記第１の距離の半分との間にあるとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面輝度を維持するステップ、
   前記距離が第２の距離と前記第１の距離の半分との間にあるとき、前記表示モジュールに表示された前記画像信号の画面輝度を第１の輝度比で低減させるステップ、および
   前記距離が前記第２の距離より短いとき、前記表示モジュールに表示された前記画像信号の画面輝度を第２の輝度比で低減させるステップをさらに含み、
   前記第１の距離は前記第２の距離の２倍以上であり、前記第２の輝度比は前記第１の輝度比より大きい方法。
6. 前記第１の距離は前記ユーザの最適な水平視野（ＦｏＶ）に対応し、前記第２の距離は前記ユーザの最大の水平視野（ＦｏＶ）に対応する請求項５に記載の方法。
7. 前記画像調整モードは、第２の動的輝度調整モードを含み、前記第２の動的輝度調整モードでは、前記方法は、
   前記環境光の輝度が第１の輝度と第２の輝度との間にあるとき、前記環境光の輝度に従って第１の傾斜で前記表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップ、
   前記環境光の輝度が前記第２の輝度以上のとき、前記環境光の輝度に従って第２の傾斜で前記表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップ、および
   前記環境光の輝度が前記第１の輝度より低いとき、前記環境光の輝度に従って第３の傾斜で前記表示モジュールの画面輝度を線形に調整するステップをさらに含み、
   前記第２の輝度は前記第１の輝度より高く、前記第１の傾斜、前記第２の傾斜、および前記第３の傾斜は０より大きく、前記第２の傾斜は前記第１の傾斜より大きく、前記第１の傾斜は前記第３の傾斜より大きい請求項５に記載の方法。
8. 前記画像調整モードは、動的色温度調整モードを含み、前記動的色温度調整モードでは、前記方法は、
   前記環境光の色温度が所定の色温度より高いとき、前記表示モジュールに表示された前記画像信号の画面色温度を増加させるステップ、および
   前記環境光の色温度が前記所定の色温度以下のとき、前記表示モジュールに表示された画像信号の画面の色温度を低減させるステップをさらに含む請求項５に記載の方法。

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