TWI436338B - 用於顯示設備的背後打光補償系統及方法 - Google Patents

用於顯示設備的背後打光補償系統及方法 Download PDF

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Description

用於顯示設備的背後打光補償系統及方法
本發明係與一種背後打光補償方法及系統有關，特別係與一種用於顯示設備的背後打光補償方法及系統有關。
隨著使用者對觀賞品質的要求提升，顯示設備的畫質表現不斷地改良。在目前的顯示產品中，有些顯示設備具有針對環境光進行畫面亮度調節的功能，有些改良目的在於節省電力，有些則在於尋求較佳的畫質表現。
然而，習知的顯示設備並未著重於開發具備視力保健等方面的功能。在室內環境使用顯示設備的情況下，當環境光線稍亮時，螢幕容易產生少量眩光，而使得顯示畫質下降。當環境光線較暗時，雖然可以獲得較佳的影像色彩表現，但相對於顯示設備背後牆面而言，螢幕所呈現的畫面亮度則較亮，如此強烈的對比容易造成觀看者眼睛的疲勞，並讓使用者之觀賞舒適度因此降低。
因此，如何改善習知顯示設備之上述缺失，以設計一種可以補償習知顯示設備之不足的系統，或是開發一種具備視力保健功能的顯示設備，實為目前產業中亟待解決的問題。
本發明之一目的在於提供一種用於顯示設備的背後打光補償方法及系統，以提升使用者之觀賞舒適度。
本發明之另一目的在於提供一種用於顯示設備的背後打光補償方法及系統，以降低使用者在燈光昏暗環境或環境光線強弱變換劇烈下，注視螢 幕導致眼睛容易疲勞的情況。
根據上述目的，本發明提供一種用於顯示設備的背後打光補償方法，該顯示設備具有一用以顯示影像的螢幕，該方法包含以下步驟：(a)偵測該螢幕前側的環境光照度；(b)取得該螢幕上顯示之畫面的平均亮度；(c)根據該環境光照度及該畫面平均亮度，來決定一背後打光反射亮度基準值；以及(d)利用一光源模組於該螢幕後方進行打光，並使打光的強度可以達到該背後打光反射亮度基準值。
本發明另一方面提供一種用於顯示設備的背後打光補償系統，該顯示設備具有一用以顯示影像的螢幕，該系統包含：一前側光感應器，其係設置於該顯示設備前方，以偵測該螢幕前側上方的環境光照度；一後側光感應器，其係設置於該顯示設備後方，以偵測該螢幕後側的背景光反射亮度；一光源模組，其係設置於該螢幕後方進行打光，以補償該螢幕後側的該背景光反射亮度；以及一控制器，其係根據該螢幕上顯示之畫面的平均亮度，以及該前側光感應器所偵測到的該環境光照度，來決定一背後打光反射亮度基準值，該控制器並輸出光強度控制訊號以調整該光源模組的發光亮度，進而使得該後側亮度感應器所偵測到的該背景光反射亮度，得以達到該背後打光反射亮度基準值。
本發明係根據使用者所在之環境光照度以及螢幕畫面亮度，來調整光源模組的發光強度，並於螢幕後側進行打光，藉此於背景牆面上形成適當光強度之圍繞光暈，以達到背後打光之補償效果。本發明能適時調整光源模組的亮度來改變螢幕後側之背景光反射亮度，因此當使用者在燈光昏暗的環境時，或是當環境光線強弱變動劇烈時，將可以降低觀看者眼睛的疲勞，並減少觀看者眼睛不適之情況。
請同時參閱第1圖至第3圖，第1圖顯示本發明之用於顯示設備的背後打光補償方法的流程示意圖，第2A圖顯示本發明之用於顯示設備的背後打光補償系統的立體圖，第2B圖顯示本發明之用於顯示設備的背後打光補償系統的後視圖，第3圖顯示第2A圖及第2B圖中背後打光補償系統之補償機制的方塊示意圖。以下將參照第1圖所示之背後打光補償方法流程圖，並配合第2A圖、第2B圖及第3圖，對本發明進行說明。
首先，如第2A圖、第2B圖及第3圖所示，顯示設備1可分為前部12以及與該前部12相對的背部14，該前部12上配置有用於顯示影像的螢幕120，該螢幕120係由邊框125所圍繞。在顯示設備1的背部14上配置有電源插孔142及顯示訊號連接埠(未圖示)。背後打光補償系統主要包括光源模組2、前側光感應器51、後側光感應器52及控制器80。前側光感應器51可設置於顯示設備1前方之適當位置，以偵測螢幕120前側的環境光照度，而後側光感應器52則可設置於顯示設備1後方之適當位置，以偵測螢幕120後側的背景光反射亮度。於一實施例中，前側光感應器51係設置於顯示設備1前部12的邊框125上，而後側光感應器52則設置於顯示設備1背部14之適當位置處。光源模組2包括反光板22以及至少一如發光二極體(light emitting diode,LED)之光源21。光源模組2係設置成可於螢幕120後方進行打光，以補償螢幕120後側的背景之光反射亮度。光源模組2係沿著遠離螢幕120的方向進行打光，其能夠於牆面形成適當光強度之圍繞光暈，以達到背後打光補償效果。控制器80能夠用來調整光源模組2的發光亮度，以適當地調節螢幕120後側的背景光反射亮度。
此外，背後打光補償系統亦可包括一可調式支撐架25及至少一個打光板3。可調式支撐架25係與光源模組2一起裝配，以用來支撐光源模組2並調整光源模組2角度位置，從而改變其之打光角度。打光板3係設置於顯示設備1周圍之側邊上，打光板3與該側邊之間可利用一活動式鉸鏈35來裝配，藉此打光板3可透過該活動式鉸鏈35而調整其角度位置，從而改變光暈的分佈。
在本發明中，控制器80會根據螢幕120上所顯示之影像畫面的平均亮度，以及前側光感應器51所偵測到之螢幕120前側的環境光照度，來調整光源模組2的亮度，以補償螢幕120後側的背景光反射亮度。如此，使用者在長時間注視螢幕120時，將不易感到疲勞。本發明之用於顯示設備的背後打光補償之方法將說明如下。
於步驟S10中，供電予顯示設備1及其背後打光補償系統，以啟動背後打光補償功能。
於步驟S12中，前側光感應器51會偵測螢幕120前側的環境光照度，並將此環境光照度偵測值傳送至控制器80。
於步驟S14中，取得螢幕120上顯示之畫面的平均亮度。如第3圖所示，控制器80可從顯示晶片72接收自顯示設備1輸入的畫素資料及亮度資訊，並藉由計算每一訊框的畫素資料及亮度資訊，而得出影像畫面的平均亮度。
於步驟S16及步驟S18中，控制器80係根據螢幕120上所顯示之影像畫面的平均亮度，以及前側光感應器51所偵測到之螢幕120前側的環境光照度，來決定一背後打光反射亮度基準值。該背後打光反射亮度基準值可根據一對照表而決定，此對照表可預先儲存於記憶體81(見第3圖)中，該對照表記錄著不同組合的環境光照度與影像畫面平均亮度，以及所對應之不同的背後打光反射亮度基準值。此對照表可依照一特定函數或實驗的結果而制定，其係考量顯示畫面平均亮度和環境光照度與人眼疲勞度之關係，而為人眼所感知的舒適亮度之依據。此外，本發明之系統亦可制定幾種不同的背光補償模式以供使用者自行選定，或由使用者自定義背光補償的反射亮度，並透過控制器80來儲存於記憶體81中。
於步驟S20中，後側光感應器52會偵測螢幕120後側的背景光反射亮度，並將此背景光反射亮度偵測值傳送至控制器80。
於步驟S22中，控制器80會對前述背後打光反射亮度基準值，與後側光感應器52所偵測到的螢幕120後側的背景光反射亮度進行比較，以判斷該背景光反射亮度是否達到該背後打光反射亮度基準值。
於步驟S24中，當該背景光反射亮度與該背後打光反射亮度基準值不一致時，控制器80將輸出控制訊號(control signal,CS)(見第3圖)以調整光源模組2的發光亮度。在此步驟中，控制器80可以分段方式逐漸對光源模組2的發光亮度進行調整，以防止背景光反射亮度突然增強而致使用者眼睛感到不適。
當後側光感應器52所偵測到的螢幕120後側之背景光反射亮度，達到該背後打光反射亮度基準值時，表示當前的背景光反射亮度已調整至適合的反射亮度。當螢幕120上顯示之畫面的亮度改變，或是使用者所在環境的光照度改變時，控制器80會再次自動調整光源模組2的發光亮度，以改 變螢幕120後側的背景光反射亮度。
本發明係根據使用者所在之環境的光照度以及螢幕120畫面的亮度，來調整光源模組2的發光亮度，以於螢幕120後側進行打光，藉此可於背景牆面上形成適當光強度之圍繞光暈，而達到背後打光補償之效果。因此，當環境光線太暗，而螢幕120呈現之畫面相對較亮時，將可藉由於螢幕120後方補償背景光反射亮度，來降低觀看者眼睛的疲勞。再者，本發明亦能適時調整光源模組2的發光亮度以改變背景光反射亮度，當環境光線強弱變動劇烈時，同樣可以減少觀看者眼睛不適之情況。
第4圖顯示本發明之用於顯示設備的另一實施例的背後打光補償系統的立體圖。第4圖所示的背後打光補償系統與第2A圖的差別在於，此實施例的背後打光補償系統還包括一擴散板6，其係設置於光源模組2a(其包括反光板22a及至少一個光源21a)的發光路徑上，以擴散光源模組2a發出的光線，並使背景牆面上形成之圍繞光暈更為均勻，讓背後打光補償之效果更佳。此外，該擴散板6亦可與彩色濾光片結合，而散發出特定顏色的光線，進而提升觀賞氛圍。
第5A圖顯示根據本發明而實施的一種顯示設備的立體圖，第5B圖顯示第5A圖中之顯示設備的後視圖。在第5A圖及第5B圖所示的顯示設備1b中，前側光感應器51可被設置於顯示設備1b前部12的邊框125上，而後側光感應器52則可設置於顯示設備1b之背部14。而且，光源模組2b可被裝配於顯示設備1b背部14之適當位置處，控制器(未標示)可結合於顯示設備1b內之電路板。此外，顯示設備1b可包含至少一個可拆卸的打光板3。
本發明並不限於特定顯示設備的類型，舉凡傳統的2D顯示器、正在發展中的3D立體顯示器(stereoscopic display)，以及整合型的2D/3D顯示器，都在本發明保護的範圍內。舉例來說，本發明之顯示設備可為液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、有機發光二極體顯示器(organic light emitted diode display,OLED display)、電漿顯示器(plasma display panel,PDP)及場發射顯示器(field emission display,FED)等等。本發明之顯示設備可進一步為一種3D立體顯示器，其中該3D立體顯示器可為戴眼鏡式(with glasses)或裸眼式(without glasses)的立體顯示器。
綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、1b．．．顯示設備
2、2a、2b．．．光源模組
3．．．打光板
6．．．擴散片
12．．．前部
14．．．背部
21、21a．．．光源
22、22a．．．反光板
25．．．可調式支撐架
35．．．活動式鉸鏈
51．．．前側光感應器
52．．．後側光感應器
72．．．顯示晶片
80．．．控制器
81．．．記憶體
120．．．螢幕
125．．．邊框
142．．．電源插孔
CS．．．控制訊號
S10~S24．．．步驟
第1圖顯示本發明之用於顯示設備的背後打光補償方法的流程示意圖。
第2A圖顯示本發明之用於顯示設備的背後打光補償系統的立體圖。
第2B圖顯示本發明之用於顯示設備的背後打光補償系統的後視圖。
第3圖顯示第2A圖及第2B圖中背後打光補償系統之補償機制的方塊示意圖。
第4圖顯示本發明之用於顯示設備的另一實施例的背後打光補償系統的立體圖。
第5A圖顯示根據本發明實施的一種顯示設備的立體圖。
第5B圖顯示第5A圖中之顯示設備的後視圖。
1‧‧‧顯示設備
2‧‧‧光源模組
3‧‧‧打光板
12‧‧‧前部
14‧‧‧背部
21‧‧‧光源
22‧‧‧反光板
25‧‧‧可調式支撐架
35‧‧‧活動式鉸鏈
51‧‧‧前側光感應器
52‧‧‧後側光感應器
120‧‧‧螢幕
125‧‧‧邊框
142‧‧‧電源插孔

Claims (10)

  1. 一種用於顯示設備的背後打光補償方法，該顯示設備具有一用以顯示影像的螢幕，該方法以下包含步驟：(a)偵測該螢幕前側的環境光照度；(b)取得該螢幕上顯示之畫面的平均亮度；(c)根據該環境光照度及該顯示畫面平均亮度，來決定一背後打光反射亮度基準值；以及(d)利用一光源模組於該螢幕後方進行打光，並使打光的強度可以達到該背後打光反射亮度基準值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背後打光補償方法，其中在步驟(b)中，該螢幕上顯示之畫面的平均亮度係藉由計算輸自該顯示設備的畫素資料及亮度資訊而得。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背後打光補償方法，其中在步驟(c)中，該背後打光反射亮度基準值係根據一對照表而決定，該對照表記錄不同組合的環境光照度與影像畫面平均亮度，以及所對應之不同的背後打光反射亮度基準值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背後打光補償方法，其中在步驟(d)中，並包含一偵測該螢幕後側的背景光反射亮度的步驟，其中對該光源模組的發光亮度進行調整，使該螢幕後側偵測到的背景光反射亮度達到該背後打光反射亮度基準值。
  5. 一種用於顯示設備的背後打光補償系統，該顯示設備具有一用以顯示影像的螢幕，該系統包含： 一前側光感應器，其係設置於該顯示設備前方，以偵測該螢幕前側的環境光照度；一後側光感應器，其係設置於該顯示設備後方，以偵測該螢幕後側的背景光照度；一光源模組，其係設置成於該螢幕後方進行打光，以補償該螢幕後側的該背景光反射亮度；以及一控制器，其係耦接至該前側光感應器、該後側光感應器及該光源模組，根據該螢幕上顯示之畫面的平均亮度以及該前側光感應器所偵測到的該環境光照度，來決定一背後打光反射亮度基準值，該控制器並輸出控制訊號以調整該光源模組的發光亮度，進而使得該後側光感應器所偵測到的該背景光反射亮度，得以達到該背後打光反射亮度基準值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之背後打光補償系統，其中該光源模組包含一反光板及至少一個發光二極體(light emitting diode,LED)。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之背後打光補償系統，更包含一可調式支撐架，與該光源模組一起裝配，用於支撐該光源模組及調整打光的角度。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之背後打光補償系統，更包含一擴散板，設置於該光源模組發光路徑上，用於擴散該光源模組發出的光線。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之背後打光補償系統，更包含至少一個打光板，其係設置於該顯示設備周圍之側邊上。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之背後打光補償系統，其中該顯示設備係選自於由液晶顯示器、有機發光二極體顯示器、電漿顯示器及場發射顯示器所組成的群組之其中之一者。
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