TW511069B - User detection circuit with environmental light detector and user detection method - Google Patents

Description

511069 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明係有關顯示裝置之使用者偵測電路，此由偵測 顯示螢幕前方之使用者，切換顯示裝置於正常操作及電力 節省待用操作（此後稱爲待用操作）之間。 最近，平板顯示裝置，諸如液晶顯示裝置引人注意， 作爲取代C R T之顯示裝置。而且，包含此式顯示裝置之 〇 A裝備一般需要能量節省。故此，平板顯示裝置需要節 省能量，當顯示器不需用時，暫停顯示器及切換其至待用 操作。 作爲自動切換此式顯示裝置於正常操作及待用操作間 之一方法，有一可構想之方法，其中，由一感測器偵測顯 示螢幕前方之使用者，及如使用者在一段時間中不存在， 該裝置切換至待用操作。 圖7爲一電路圖，顯示先行技藝之此一使用者偵測電 路之具體實例。 用以偵測使用者之一感測器1 0 (此後稱爲使用者感 測器）爲一反射式紅外線感測器，具有一光發單位1 2及 一光接收單位1 4。 光發射單位1 2具有一電阻器1 2 A，一紅外線二極 體1 2 B，及一開關1 2 C，並由紅外線二極體1 2 b發 射紅外線至顯示裝置之前方。 另一方面，光接收單位1 4具有一光電晶體1 4A及 一電阻器1 4 B。光電晶體1 4A接收由光發射單位1 2 之紅外線二極體1 2 B所發射及由使用者所反射之紅外線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) --· I-------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511069 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__五、發明說明（2 ) ，及然後輸出反應此光量之一偵測信號。 然而，雖在此一使用者感測器1 0中，光電晶體1 4 A具有頻率特性來偵測紅外線，但光電晶體1 4 A難以區 分來自使用者之反射光及亦進入於光電晶體14A中之環 境之光中所含之紅外線。此會引起作用錯誤。 作爲對付此問題之一措施，普通由啓閉光發射單位 1 2之開關1 2 C，使紅外線二極體1 2 B提供脈波光， 俾發光時間及其他時間各由開關1 5及保持電路1 6及 1 8所構成之一樣品保持電路偵測。故由減去環境光部份 取得僅反射之部份。 明確言之，在圖7中，光發射單位1 2中之開關1 2 C及光接收單位方之開關1 5由脈波週期相互同步啓閉。 即是，當光發射單位1 2中之紅外線二極體1 2 B接通時 ，光接收單位14中之光電晶體14A之輸出輸入至第一 保持電路。當光發射單位1 2中之紅外線二極體關斷時， 光接收單位1 4中之光電晶體1 4A之輸出輸入至第二保 持電路1 8。 第一保持電路1 6具有一電容器1 6 A及一緩衝電路 1 6 B。電容器1 6 A累積在紅外線二極體1 2 B接通時 之期間中來自光電晶體1 4 A之偵測電壓，及然後結果之 電壓位準經緩衝電路1 6 B輸出。 第二保持電路1 8具有一電容器1 8 A及一緩衝電路 1 8 B。電容器1 8 A累積在紅外線二極體1 2 B關斷時 之期間中來自光電晶體1 4 A之偵測電壓，及然後結果之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - -n I n^l« ϋ ^δ,、I -ϋ I n ·ϋ n 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511069 A7 B7_ 五、發明說明（3 ) 電壓位準經緩衝電路1 8 B輸出。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 故此，來自第一保持電路1 6之樣品保持輸出相當於 代表由使用者所反射之紅外線及來自環境光之紅外線之總 和之紅外線之量。來自第二保持電路1 8之樣品保持輸出 相當於不含使用者所反射之紅外線，但僅含來自環境光之 紅外線之紅外線之量。 如此，來自第二保持電路1 8之樣品保持輸出之極性 由一反相電路2 0反相，及然後，由一相加電路2 2使來 自第二保持電路1 8之結果樣品保持輸出與來自第一保持 電路1 6之樣品保持輸出相加。由放大器2 4輸出一結果 信號，作爲感測器輸出信號。 如此可提供僅相當於由光發射單位1 2所發射並由使 用者所反射之紅外線之量之感測器輸出，不受環境光量之 增加或減少之影響。然後，由使用一決定電路決定感測器 輸出之位準，偵測顯示裝置前方之使用者之存在或不存在 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，在上述普通使用者偵測電路中，使用者感測器 1 0中之開關1 2 C之操作需與光接收單位1 4方之開關 1 5之操作由用以控制開關之一定時電路（未顯示於圖中 )精確同步。 而且，開關雜訊應不混進於電容器1 6 A及1 8 B中 〇 如此，上述普通使用者偵測電路具有複雜之電路構造 。而且，需注意組成件之安排，以及電容器及電容器1 6 ...................._............. ty______________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511069 A7 B7___ 五、發明說明（4 ) A及1 8 B之溫度特性。 發明槪要 故此，本發明之一目的在提供一種顯示裝置之使用者 偵測電路，此可由簡單之構造執行高度精確之使用者偵測 ，而不使用高度精確，複雜之定時電路或樣品保持電路。 依據本發明，爲達成以上目的，提供一種使用者側測 電路，此偵測顯示螢幕前方之使用者之不存在，且從而切 換顯示裝置自正常操作至電力節省之待用操作，使顯示裝 置暫停顯示並待用。使用者偵測電路包含一使用者感測器 ，用以偵測顯示螢幕前方之使用者；一照明感測器，用以 偵測顯示螢幕之環境之亮度；一改正裝置，用以根據照明 感測器之偵測信號，改正使用者感測器之偵測信號；及一 決定裝置，用以根據由改正裝置改正之使用者感測器之偵 測信號，決定是否使用者存在。 在本發明之使用者偵測電路中，使用者感測器偵測顯 示螢幕前方之使用者，同時照明感測器偵測顯示螢幕之環 境之亮度。 改正裝置根據照明感測器之偵測信號，改正使用者感 測器之偵測信號。決定裝置根據由改正裝置改正之使用者 感測器之偵測信號，決定是否使用者存在。 如此，在本發明之使用者偵測電路中，無需時間分割 之普通樣品保持操作’因爲偵測信號由使用相互獨立之使 用者感測器及照明感測器改正。故此’無需以上樣品保持 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -> L.---·---訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511069 A7 ^ ：>i£i E_(-——.—隨 ....................一 五、發明説明（5) 操作用之高度精確，複雜之定時電路或樣品保持電路。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 故此，可由簡單之構造執行高度精確之使用者改正，且 故此，正確切換顯示裝置於正常操作及待用操作之間。 自以下說明及申請專利部份並參考附圖’可明瞭本發明 之以上及其他目的，特色，及優點，在附圖中，相同之部份 或元件由相同之參考符號標示。 附圖簡述 圖1爲本發明之第一實施例之顯示裝置之使用者偵測電 路之構造方塊圖； 圖2 A及2 B顯示欲設置圖1所示之使用者偵測電路之 一顯示裝置，圖2 A爲整個裝置之前視圖，及圖2 B爲裝置 之部份放大前視圖； 圖3爲由圖2 A及2 B所示之顯示裝置之使用者感測器 所偵測之使用者之透視圖； 圖4 A及4 B爲來自本發明之第一實施例之顯示裝置之 使用者偵測電路中之組成件之信號之波形圖； 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 圖5爲本發明之第二實施例之顯示裝置之使用者偵測電 路之構造方塊圖； 圖6 A至6 E爲來自本發明之第二實施例之顯示裝置之 使用者偵測電路中之組成件之信號之波形圖；及 圖7爲顯示裝置之先行技藝之普通使用者偵測電路之構 造方塊圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 511069 A7 B7 五、發明說明f ) 主要元件對照表 10 使用者感測器 12 光發射單位 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 1 2 A 電阻器 1 2 B 紅外線二極體 1 2 C 開關 14 光接收單位 1 4 A 光電晶體 16 保持電路 1 6 A 電容器 1 6 B 緩衝電路 20 反相電路 22 保持電路 2 4 放大器 110 方形平板 120 顯示螢幕 130 電源按鈕 200 照明感測器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 12 脈波 400 改正電路 410 差放大器 460 濾波電路 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511069 A7 B7 五、發明說明（7 ) 5 0 0 積分電路 發明之較佳實施例 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 現說明本發明之顯示裝置之使用者偵測電路之較佳實 施例。 圖1爲本發明之第一實施例之顯示裝置之使用者偵測 電路之構造方塊圖。 而且，圖2 A及2 B顯示欲設置圖1所示之使用者偵 測電路之顯示裝置之外觀。圖2 A爲整個裝置之前視圖， 及圖2 B爲該裝置之部份放大前視圖。 首先，參考圖2 A及2 B ’簡要說明用於第一實施例 中之顯示裝置。 顯示裝置構形如一平板顯不裝置，使用例如背光式液 晶顯不器，且設有一*透明液晶板構成顯不營幕，背光置方令 透明液晶板後面，及一自動亮度調整功能依據環境之亮度 ，維持背光於最佳値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如顯示於圖2 A，顯示裝置由一顯示螢幕1 2 0構成 ，設置於一方形平板1 1 0中。如顯示於圖2 B，顯示裝 置並具有一電源按鈕1 3 0及一感測器1 4 0在平板 1 1 0之上右方，此在圖中由虛線A包圍。電源按鈕 1 3 0設置用以啓閉顯示裝置，同時感測器1 4 0包含照 明感測器2 0 0之一光接收單位2 1 0，以及使用者感測 器3 0 0之一光發射單位3 1 0及一光接收單位3 2 0。 此等設置於圖1所示之使用者偵測電路中。照明感測器 -------4>θ___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511069 A7 B7_ 五、發明說明（8 ) 2 0 0之光接收單位2 1 0偵測環境之亮度。 由照明感測器2 0 0所偵得之環境亮度由亮度調整功 能利用，以自動調整背光之亮度，且故此，依據環境之亮 度之顯示螢幕12 0之亮度。 如顯示於圖3，在感測器1 4 0中，由使用者感測器 3 0 0之光發射單位3 1 0發射紅外線，及由使用者P所 反射之紅外線由使用者感測器3 0 0之光接收單位3 2 0 偵測。如此，由使用結果偵測位準等偵測使用者P是否存 在。在此，由使用照明感測器2 0 0之偵測信號改正使用 者感測器3 0 0之偵測信號，可精確偵測使用者。然後， 視使用者偵測器3 0 0所偵測之使用者之存在或不存在而 定，切換本實施例之顯示裝置於正常操作及待用操作之間 〇 參考圖1，詳細說明第一實施例之使用者偵測電路之 構造。 在照明感測器2 0 0中，光接收單位2 1 0接收顯示 裝置之環境中之光，及反應該光量而輸出偵測信號B。偵 測信號B之波形之例顯示於圖4 A。 應注意可使用普通光感測器作爲照明感測器2 0 0， 因B環境中之光大體包含可見光部份及紅外線部份。 然後，來自照明感測器2 0 0之偵測信號B輸出經一 緩衝電路2 2 0而至一改正電路4 0 0及一積分電路 5 0 0° 使用者感測器3 0 0爲一反射式紅外線感測器，具有 +4 ---I--------- L I------訂---------^ IAWI (請先閱讀背面之注咅3事項再填寫本頁) 511069 A7 B7 五、發明說明f ) 光發射單位3 1 0及光接收單位3 2 0。 光發射單位3 1 0具有一電阻器3 1 Ο Α及一紅外線 二極體3 1 0 B，並由紅外線二極體3 1 0 B發射紅外線 至顯示裝置之前方。另一方面，光接收單位3 2 0具有一 光電晶體3 2 0A及一電阻器3 2 0 B，及光電晶體 3 2 0 A具有偵測紅外線之頻率特性。 在光接收單位3 2 0中，光電晶體3 2 0 A接收由光 發射單位3 1 0之紅外線二極體3 1 0 B所發射及由使用 者所反射之紅外線，及反應此光量之一偵測信號C輸出至 改正電路4 0 0。使用者感測器3 0 0之偵測信號C之波 形之例顯示於圖4 B。 改正電路4 0 0具有一差放放器4 1 0及電阻器 420，430，及440。光電晶體320之偵測電壓 輸入至差放大器4 1 0之正輸入端，同時由緩衝電路 2 2 0所輸出之照明感測器2 0 0之偵測電壓由電阻器 4 2 0及4 3 0分割，及然後輸入至差放大器4 1 0之負 輸入端。差放大器4 1 0之輸出端亦經由電阻器4 4 0連 接至差放大器410之負輸入端。 在改正電路4 0 0具有此構造之情形，來自光電晶體 3 2 0 A之偵測電壓之一部份在差放大器4 2 0中由來自 照明感測器2 0 0之偵測電壓抵消，及結果電壓輸出至次 級（未顯示於圖中）中之使用者偵測電路，作爲改正之電 壓信號。 如此，進入使用者感測器3 0 0之環境光中所含之紅 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ±〇ί 511069 A7 B7___ 五、發明說明（1(3 ) 外線之量由照明感測器2 0 0所偵測之環境光中所含之紅 線之量抵消，從而提供一感測器輸出，代表正確之使用者 偵測。順便言之，設置電阻器4 2 0，俾由照明感測器 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 2 0 0之偵測信號抵消最佳之電壓量，並根據環境光等中 所含之紅外線之比率，選擇最佳之電阻値作爲該電阻。而 且，電阻器4 3 0及4 4 0決定差放大器4 1 0之放大因 數。 另一方面，積分電路具有一電阻器5 1 0及一電容器 5 2 0，並積分來自照明感測器2 0 0之偵測電壓’以供 應結果而次級（未顯示於圖中）中之亮度調整電路。此意 爲在本實施例中，來自照明感測器2 0 0之供亮度調整用 之偵測信號亦用作欲供應至使用者偵測之改正電路之一抵 消信號，從而可減少零件數。 由有效使用供亮度調整用之照明感測器2 0 0之輸出 ，上述使用者偵測電路精確改正來自使用者感測器3 0 〇 之偵測信號，而不執行以上有關普通電路所述之樣品保持 或時間同步。如此，可由反射之紅外光以簡單之構造執行 精確之使用者偵測。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，說明本發明之一第二實施例。 在上述第一實施例中，使用者感測器3 0 0之光發射 單位3 1 0設定提供連續光。另一方面’在第二實施例之 使用者偵測電路中，使用者感測器3 0 0之光發射單位 3 1 0提供脈波光，故偵測交流部份。 圖5爲本發明之第二實施例之顯示裝置之使用者偵測 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511069 A7 B7_ _ 五、發明說明（11 ) 電路之構造方塊圖。順便言之，與圖1相同之組成件由相 同參考編號標示。 在使用者偵測電路中，使用者感測器3 0 0之光發射 單位3 1 0設有一開關3 1 0 C，俾紅外線二極體3 1 0 B可提供脈波光。由供應來自脈波產生電路（未顯示於圖 中）之脈波3 1 2至開關3 1 0 C，啓閉紅外線二極體 3 1 0 B。如此，獲得紅外線脈波光。 由於上述外線二極體3 1 0 B之脈波光之結果，具有 圖6 B所示波形之測信號D自使用者感測器3 0 0之光接 收單位3 2 0中之光電晶體3 2 0 A輸出。順便言之，脈 波光之頻率設定於例如約3 0 Η z。 如顯示於圖6 A，由照明感測器2 0 0所輸出之偵測 信號B之波形與第一實施例相同。 然後，來自光電晶體3 2 0 A之偵測信號D經緩衝電 路450輸入至濾波電路460，此由一電容器460A 及一電阻器460B構成。 濾波電路4 6 0移去來自光電晶體3 2 0 A之偵測信 號D中所含之直流部份，並僅輸入交流部份至一放大器 ’ 4 1 0之正輸入端。圖6 C顯示由濾波電路4 6 0所輸出 之信號E之波形之例，其中，其直流部份切去。順便言之 ，濾波電路4 6 0之切去頻率設定於例如約1 Η z。 另一方面，一電容器4 7 0設置於一電阻器4 2 0之 前方，供以照明感測器2 0 0之偵測信號。電容器4 7 0 移去來自照明測器2 0 0之偵測信號中所含之直流部份’ --4^1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·--L---訂-I I n n n ϋ I . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511069 A7 B7 五、發明說明（12 ) 並僅輸入交流部份經電阻器4 2 0至放大器4 1 0之負輸 入端。順便言之，圖6 D顯示由電容器4 7 0所輸出之偵 測信號F之波形之例，其中切去直流部份。 提供放大器4 1 0 (如上述，僅含交流部份之信號輸 入於此）之輸出，成爲脈波信號G，包含高比例之高頻部 份。該脈波信號然後供應至使用者決定電路，以根據脈波 之存在或不存在，偵測使用者之存在或不存在。圖6 E顯 示由放大器4 1 0所輸出之脈波信號G之波形之例。 第二實施例之上述構造具有以下優點。 明確言之，當連續紅外光用於上述第一實施例中時， 由於使用者感測器3 0 0及照明感測器2 0 0間之靈敏度 不同，可能難以相互完全對消直流部份。故此，如第二實 施例中所述，由使使用者感測器3 0 0提供脈波紅外光及 使電容器4 6 0A及4 7 0切去來自使用者感測器3 0 0 及照明感測器2 0 0之偵測信號之直流部份，可完全消除 直流部份間之差。 而且，可由僅考慮抵消交流部份來設定電阻4 2 0。 故此，可調整電阻4 2 0，俾相互對消在5 0 Η z或6 0 Hz之商用電源之頻率部份（此通常具有最大影響）。此 意爲環境光之交流部份亦可最佳相互對消。 故此，依據第二實施例，可進一步提高使用者偵測之 精確度。在第二實施例中，電路組成件較之第一實施例增 加；然而，無需以上普通電路中所用之定時電路或樣品保 持電路。故此，可由較之上述普通電路構造爲簡單之構造 本紙張尺度適用^國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -—*1 1 ΙΓ I 丨訂· I I I I — j · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511069 A7 B7____ 五、發明說明（13 ) 達成第二實施例。 應注意在上述第一及第二實施例中，採取背光式液晶 顯示裝置作爲一例；然而，本發明同樣可應用於設有電源 關斷模式之各種顯示裝置。 且應注意欲用於本發明之照明感測器無需爲亮度調整 用之照明感測器，且故此，可由使用不同之感測器執行該 同樣控制。 雖已使用特定之辭語說明本發明之較佳實施例’但此 說明僅供例解，且應明瞭可作各種更改及改變’而不脫離 後附申請專利之精神及範圍。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 511069 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 第89122839號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年8月2〇曰修正 1 · 一種顯示裝置之偵測使用者電路，此偵測使用者 之存在，且從而切換顯示裝置自正常操作至電力節省待用 操作，使顯示裝置暫停顯示並待用，包含： 一使用者感測器，用以偵測顯示螢幕前方之使用者； 一照明感測器，用以偵測顯示螢幕之環境之亮度； 一改正裝置，用以根據照明感測器之偵測信號，改正 使用者感測器之偵測信號；及 一決定裝置，用以根據由改正裝置改正之信號，決定 是否有使用者存在。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置之偵測使 用者電路， 其中，該改正裝置爲一減法裝置，用以由使用者感測 器之偵測信號減照明感測器之偵測信號。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之偵測使用者電路，. 其中，該改正裝置爲一減法裝置，用以自當使用者感 測器之偵測信號中所含之直流部份載止時所結果之一信號 減去當照明感測器之偵測信號中所含之直流部份切去時所 結果之信號。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之偵測使用者電路， 另包含一開關裝置，用以依交替之方式驅動使用·者感測器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2i〇X297公釐） --------Φ—, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511069

   六、申請專利範圍 5 _如申請專利範圍第1項所述之偵測使用者電路， 其中，使用者感測器爲一反射式紅外線偵測感測器。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 ·如申請專利範圍第1項所述之偵測使用者電路， 其中，根據由決定裝置之決定結果，選擇執行切換顯 #裝置於正常操作及電力節省待用操作之間。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之偵測使用者電路， 其中，照明感測器亦用作用以調整顯示裝置之亮度之 一感測器。 8 .如申請專利範圍第7項所述之偵測使用者電路， 其中，照明感測器之偵測電壓信號由一積分電路積分 ’從而根據積分電路之輸出電壓位準，調整顯示螢幕之亮 度。 · 9 . 一種偵測使用者方法，用以偵測使用者之不存在 ，並從而切換顯示裝置自正常操作至電力節省待用操作， 使顯示裝置暫停顯示並待用，包括步驟： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據由偵測顯示螢幕之環境之亮度所獲得之亮度偵測 之結果，改正由偵測顯示螢幕前方之使用所獲得之偵測使 用者之結果；及 根據偵測使用者之改正之結果，決定是否有使用者存 在。 ‘ . 1 〇 ·如申請專利範圍第9項所述之偵測使用者方法 ， 其中，由偵測使用者之結果減亮度偵測之結！執行該 改正。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) ΙΥΙ '