TWI566216B - 環境光線自適應顯示器 - Google Patents

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Description

環境光線自適應顯示器
本申請案主張2015年3月30日申請之美國專利申請案第14/673,685號及2014年11月17日申請之美國臨時專利申請案第62/080,934號之優先權，該等申請案在此以全文引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於具有顯示器之電子器件，且更特定而言係關於具有適應於不同環境照明條件之顯示器的電子器件。
人類視覺系統之色度自適應功能允許人類在不同環境照明條件下大體維持恆定之所感知色彩。舉例而言，在由日光照明時呈現為紅色的物件在由室內電光照明時將亦感知為紅色。
習知顯示器通常並不慮及不同環境照明條件或人類視覺系統之色度自適應。因此，使用者在不同環境照明條件下可感知到顯示器中的非所要色移。舉例而言，顯示器之白點在室外環境照明條件下可向使用者呈現為白色，但在使用者之眼睛已適應於由室內光源產生之較暖光時可向室內環境中的使用者呈現為淺藍色的。
因此，將需要能夠提供藉由顯示器顯示影像的改良之方式。
一種電子器件可包括一顯示器，該顯示器具有顯示像素陣列且具有控制顯示器之操作的顯示控制電路。該顯示控制電路可基於環境 照明條件自適性地調整來自顯示器的輸出。
電子器件可包括一顯示器，該顯示器具有顯示像素陣列且具有控制顯示器之操作的顯示控制電路。該顯示控制電路可基於環境照明條件自適性地調整顯示器輸出。舉例而言，在較冷環境照明條件(諸如由日光控制的彼等條件)下，顯示器可使用相對較冷白色顯示中性色彩。當顯示器在較暖環境照明條件(諸如由室內光源控制之彼等條件)下操作時，顯示器可使用相對較暖白色顯示中性色彩。
顯示控制電路可藉由調整顯示器之中性點來調整來自顯示器之輸出。顯示器之中性點可經定義為由顯示器在顯示諸如白色的中性色彩時所發出的色彩。顯示控制電路可基於由光感測器收集的環境光資訊來調整顯示器之中性點。
適應於環境照明條件可確保使用者並不感知顯示器上的色移，因為使用者之視覺在色度上適應於不同環境照明條件。藉由在晚上顯示較暖色彩，以此方式自適應地調整影像亦可對人類晝夜節律具有有益作用。
使用者之視覺系統可在色度上適應於使用者附近的環境光(例如，由顯示器發出的光、由諸如太陽或燈泡之其他光源發出的光等)。顯示控制電路可基於自適應因數判定適應之中性點，該自適應因數指示在判定使用者適於何種光時顯示光相對於來自其他光源之環境光應加權多重。
若需要，使用者可能夠手動地選擇及/或調整自適應因數。舉例而言，電子器件10可操作於諸如紙張模式、混合模式及普通模式之不同使用者可選模式中。在正常模式中，自適應因數可設定為1，以使得顯示器之中性點經維持在目標白點處。在紙張模式中，自適應因數可設定為0，以使得顯示器之中性點自適應地調整至環境照明條件以維持顯示器上的影像之類紙外觀。在混合模式中，自適應因數可設定 為介於0與1之間的某一值，以使得顯示器之中性點取決於顯示器之白點及環境照明條件兩者。
若需要，近接感測器資料可用於判定使用者與顯示器之間的距離，其又可用於判定顯示光對於使用者之色度自適應的貢獻。
本發明之其他特徵、其本質及各種優勢將自隨附圖式及較佳實施例之以下詳細描述而更顯而易見。
10‧‧‧電子器件
12‧‧‧殼體
12A‧‧‧上部
12B‧‧‧下部
14‧‧‧顯示器
16‧‧‧旋轉軸線
18‧‧‧鍵盤
20‧‧‧觸控板
22‧‧‧按鈕
24‧‧‧揚聲器埠
26‧‧‧支架
30‧‧‧顯示控制電路
32‧‧‧輸入輸出電路
34‧‧‧通信電路
36‧‧‧輸入輸出器件
38‧‧‧感測器
40‧‧‧儲存及處理電路
42‧‧‧照明體
44‧‧‧使用者
46A‧‧‧場景
46B‧‧‧場景
48‧‧‧物件
52‧‧‧像素
54‧‧‧點
56‧‧‧點
58‧‧‧點
60‧‧‧點
62‧‧‧點
64‧‧‧點
68‧‧‧點
92‧‧‧像素陣列
100‧‧‧器件
118‧‧‧閘極驅動器
120‧‧‧行驅動器
124‧‧‧圖形處理單元
126‧‧‧時序控制器
128‧‧‧路徑
140‧‧‧顯示器
200‧‧‧步驟
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
212‧‧‧步驟
300‧‧‧步驟
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
圖1為根據本發明之實施例的諸如具有環境光自適應顯示器之攜帶型電腦的說明性電子器件之透視圖。
圖2為根據本發明之實施例的諸如具有環境光自適應顯示器之蜂巢式電話或其他手持型器件的說明性電子器件之透視圖。
圖3為根據本發明之實施例的諸如具有環境光自適應顯示器之平板電腦的說明性電子器件之透視圖。
圖4為根據本發明之實施例的諸如具有帶環境光自適應顯示器之內置式電腦的電腦監視器之說明性電子器件之透視圖。
圖5為根據本發明之實施例的包括可具備環境光自適應顯示器的類型之電子器件的說明性系統之示意圖。
圖6為根據本發明之實施例的具有顯示器及顯示控制電路之說明性電子器件之示意圖。
圖7為說明使用者在使用習知顯示器時可如何感知非所要色移的圖，該習知顯示器並不慮及人類視覺系統對不同環境照明條件之色度自適應。
圖8為根據本發明之實施例的展示顯示器如何可基於當前環境照明條件而具有適應之中性點的色度圖。
圖9為根據本發明之實施例涉及顯示補償環境照明條件的影像的說明性步驟之流程圖。
圖10為根據本發明之實施例涉及判定自適應中性點的說明性步驟之流程圖。
諸如蜂巢式電話、媒體播放器、電腦、機上盒、無線存取點及其他電子裝備的電子器件可包括顯示器。顯示器可用於呈現視覺資訊及狀態資料，及/或可用於收集使用者輸入資料。
圖1中展示可具備環境光自適應顯示器的該類型之說明性電子器件。電子器件10可為電腦，諸如整合至諸如電腦監視器之顯示器中的電腦、膝上型電腦、平板電腦；稍微較小之攜帶型器件，諸如腕錶器件、垂飾器件，或其他可穿戴型或微型器件；蜂巢式電話；媒體播放器；平板電腦；遊戲器件；導航器件；電腦監視器；電視，或其他電子裝備。
如圖1中所示，器件10可包括諸如顯示器14之顯示器。顯示器14可為併入有電容性觸控電極或其他觸控感測器組件的觸控式螢幕，或可為非觸敏式的顯示器。顯示器14可包括由以下各者形成的影像像素：發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、電漿電池、電泳顯示元件、電濕潤顯示元件、液晶顯示器(LCD)組件，或其他合適的影像像素結構。在本文中有時將顯示器14使用有機發光二極體像素形成的配置描述為實例。然而，此僅為說明性的。任何合適類型之顯示技術在需要時可用於形成顯示器14。
器件10可具有諸如殼體12之殼體。有時可被稱作殼之殼體12可由塑膠、玻璃、陶瓷、纖維複合材料、金屬(例如，不鏽鋼、鋁等)、其他合適材料或此等材料中之任何兩者或更多者的組合形成。
殼體12可使用單體式組態形成，在該組態中，殼體12之一些或全部經機器加工或模製為單一結構，或可使用多個結構(例如，內部框架結構、形成外部殼體表面的一或多個結構等)形成。
如圖1中所示，殼體12可具有多個零件。舉例而言，殼體12可具有上部12A及下部12B。上部12A可使用鉸鏈耦接至下部12B，該鉸鏈允許部分12A圍繞旋轉軸線16相對於部分12B旋轉。諸如鍵盤18之鍵盤及諸如觸控板20之觸控板可安裝於殼體部分12B中。
在圖2之實例中，器件10已使用殼體來實施，該殼體足夠小以適配於使用者之手內(例如，圖2之器件10可為諸如蜂巢式電話的手持型電子器件)。如圖2中所示，器件10可包括顯示器，諸如安裝於殼體12之正面上的顯示器14。顯示器14可實質上填充有作用中顯示像素，或可具有作用中部分及非作用中部分。顯示器14可具有開口(例如，顯示器14之非作用中或作用中部分中的開口)，諸如容納按鈕22之開口及容納揚聲器埠24的開口。
圖3為處於電子器件10已以平板電腦之形式實施之組態的電子器件10之透視圖。如圖3中所示，顯示器14可安裝於殼體12之上(前)表面上。開口可形成於顯示器14中以容納按鈕22。
圖4為處於電子器件10已以併入於電腦監視器中之電腦的形式實施之組態的電子器件10之透視圖。如圖4中所示，顯示器14可安裝於殼體12之前表面上。支架26可用於支撐殼體12。
圖5中展示器件10之示意圖。如圖5中所示，電子器件10可包括控制電路，諸如儲存及處理電路40。儲存及處理電路40可包括一或多個不同類型之儲存器，諸如硬碟驅動機儲存器、非揮發性記憶體(例如，快閃記憶體或其他電可程式化唯讀記憶體)、揮發性記憶體(例如，靜態或動態隨機存取記憶體)等。儲存及處理電路40中的處理電路可用於控制器件10之操作。處理電路可基於一或多個微處理器、微控制器、數位信號處理器、基頻處理器積體電路、特殊應用積體電路等。
藉由一個合適配置，儲存及處理電路40可用於在器件10上執行 軟體，諸如網際網路瀏覽應用程式、電子郵件應用程式、媒體播放應用程式、作業系統功能、用於捕獲及處理影像之軟體、實施與收集及處理感測器資料相關聯之功能的軟體、對顯示亮度及觸摸感測器功能性進行調整的軟體等。
為了支援與外部設備之互動，儲存及處理電路40可用於實施通信協定。可使用儲存及處理電路40實施之通信協定包括網際網路協定、無線區域網路協定(例如，IEEE 802.11協定-有時被稱作WiFi®)、用於其他短程無線通信鏈路之協定(諸如，Bluetooth®協定)等等。
輸入輸出電路32可用於允許輸入自使用者或外部器件供應至器件10，且允許輸出自器件10提供至使用者或外部器件。
輸入輸出電路32可包括有線及無線通信電路34。通信電路34可包括由一或多個積體電路、功率放大器電路、低雜訊輸入放大器、被動射頻(RF)組件、一或多個天線及用於處置RF無線信號之其他電路形成的射頻(RF)收發器電路。無線信號亦可使用光(例如，使用紅外通信)發送。
輸入輸出電路32可包括：輸入輸出器件36，諸如圖2之按鈕22、操縱桿、點選輪、滾輪、觸控式螢幕(例如，圖1、圖2、圖3或圖4之顯示器14可為觸控式螢幕顯示器)；其他觸控感測器，諸如軌跡墊或基於觸控感測器之按鈕、振動器；音訊組件，諸如麥克風及揚聲器；影像捕獲器件，諸如具有影像感測器及對應透鏡系統的攝影機模組；鍵盤；狀態指示器燈；音調產生器；小鍵盤，及用於自使用者或其他外部源收集輸入及/或產生針對使用者或外部裝備的其他裝備。
諸如圖5之感測器38的感測器電路可包括用於收集關於環境光之資訊的環境光感測器、近接感測器組件(例如，基於光之近接感測器及/或基於其他結構的近接感測器)、加速度計、陀螺儀、磁性感測 器，及其他感測器結構。圖5之感測器38可(例如)包括一或多個微機電系統(MEMS)感測器(例如，加速度計、陀螺儀、麥克風、力感測器、壓力感測器、電容性感測器，或使用微機電系統器件形成的任何其他合適類型之感測器)。
圖6為器件10之圖，其展示可用於在顯示器14之像素陣列92上向器件10之使用者顯示影像的說明性電路。如圖6中所示，顯示器14可具有將資料信號(類比電壓)驅動至陣列92之資料線D上的行驅動器電路120。閘極驅動器電路118將閘極線信號驅動至陣列92之閘極線G上。使用資料線及閘極線，顯示像素52可經組態以向使用者將影像顯示於顯示器14上。閘極驅動器電路118可使用諸如玻璃或塑膠顯示器基板之顯示器基板上的薄膜電晶體電路來實施，或可使用積體電路來實施，該等積體電路安裝於顯示器基板上，或藉由可撓性印刷電路或其他連接層附接至顯示器基板。行驅動器電路120可使用安裝於顯示器基板上之一或多個行驅動器積體電路或使用安裝於其他基板上之行驅動器電路來實施。
在器件10之操作期間，儲存及處理電路40可產生待顯示於顯示器14上的資料。可使用圖形處理單元124將此顯示資料提供至諸如時序控制器積體電路126的顯示控制電路。
時序控制器126可使用路徑128提供數位顯示資料至行驅動器電路120。行驅動器電路120可自時序控制器126接收數位顯示資料。使用行驅動器電路120內之數位類比轉換器電路，行驅動器電路120可在沿著陣列92之顯示像素52的行延行的資料線D上提供對應類比輸出信號。
儲存及處理電路40、圖形處理單元124及時序控制器126在本文中有時可被共同稱作顯示控制電路30。顯示控制電路30可用於控制顯示器14之操作。
每一像素52在需要時可為彩色像素，諸如紅色(R)像素、綠色(G)像素、藍色(B)像素、白色(W)像素，或另一色彩之像素。彩色像素可包括使特定色彩之光透射的彩色濾光片元件，或彩色像素可由發出給定色彩光的發光元件形成。像素52可包括任何合適色彩之像素。舉例而言，像素52可包括青色、洋紅色及黃色像素之圖案，或可包括任何其他合適色彩圖案。像素52包括紅色、綠色及藍色像素之圖案的配置在本文中有時被描述為實例。
顯示控制電路30及與顯示器14相關聯的關聯薄膜電晶體電路可用於產生用於操作像素52(例如，打開或關閉像素52，調整像素52之強度等)的信號，諸如資料信號及閘極線信號。在操作期間，顯示控制電路30可控制資料信號及閘極信號之值以控制與顯示像素中之每一者相關聯的光強度且藉此將影像顯示於顯示器14上。
顯示控制電路30可獲得對應於待由給定像素顯示之色彩的紅色、綠色及藍色像素值(有時被稱作RGB值或數位顯示控制值)。RGB值可轉換成類比顯示信號以用於控制每一像素之亮度。RGB值(例如，值範圍為0至255的整數)可對應於每一像素之所要像素強度。舉例而言，為0之數位顯示控制值可引起「關閉的」像素，而為255之數位顯示控制值可引起以最大可用功率操作的像素。
應瞭解，此等為每一色彩通道具有專用於其之八個位元的實例。替代實施例可每色彩通道使用較多或較少位元。舉例而言，若需要，每一色彩可具有專用於其之六個位元。藉由此類型之組態，RGB值可為範圍為0至64之整數的集合。每一色彩通道具有專用於其之八個位元的配置在本文中有時被描述為實例。
如圖6中所示，顯示控制電路30可收集來自輸入輸出電路32的資訊以基於環境照明條件而自適應地判定如何調整顯示光。舉例而言，顯示控制電路30可收集來自一或多個光感測器(例如，環境光感測 器、測光計、色差計、色溫計及/或其他光感測器)的資訊、來自時鐘、行事曆及/或其他時間源的時間資訊、來自位置偵測電路(例如，全球定位系統接收器電路、IEEE 802.11收發器電路或其他位置偵測電路)的位置資訊、來自諸如觸控式螢幕(例如，觸控式螢幕顯示器14)或鍵盤的使用者輸入器件的使用者輸入資訊等。顯示控制電路30可基於來自輸入輸出電路32之資訊來調整自顯示器14發出的顯示光。
諸如彩色光源感測器的光感測器及攝影機在需要時可分佈於電子器件10上之不同位置以偵測來自不同方向的光。諸如加速度計及/或陀螺儀之其他感測器可用於判定如何對來自不同光感測器的感測器資料進行加權。舉例而言，若陀螺儀感測器資料指示電子器件10在顯示器14面向上之情況下平坦置放於工作台上，則電子器件10可判定不應使用藉由後部光感測器(例如，電子器件10之背面上)收集的光感測器資料。
顯示控制電路30可經組態以基於環境照明條件自適應地調整來自顯示器14的輸出。在調整來自顯示器14之輸出中，顯示控制電路30可考慮人類視覺系統之色度自適應功能。此可包括(例如)判定使用者之眼睛所暴露至的光之特性。
圖7為說明使用並不考慮人類視覺之色度自適應的習知顯示器之效應的圖。在場景46A中，使用者44在照明體42(例如，產生暖光的室內光源)下觀測外部物件48。使用者44之視覺適合於環境照明條件之色彩及亮度。場景46B表示在適應照明體42之環境照明之後使用者如何感知來自器件100之顯示器140的光。由於器件100不慮及人類視覺之色度自適應，因此顯示器140向使用者呈現為淺藍色及不美觀的。
為了避免顯示器14之所感知變色，圖6之顯示控制電路30可基於環境照明條件來調整來自顯示器14的輸出，使得顯示器14甚至在使用 者視覺適合於不同環境照明條件時維持所要所感知外觀。
可藉由使用者附近的光源來判定使用者之視覺系統之色度自適應。然而，諸如燈泡及太陽之光源並非色度自適應之唯一促成因素。由於顯示器14本身為照明體，因此自顯示器14發射的光亦可促成使用者之視覺之色度自適應。使用者之視覺適應於顯示光的量相比使用者之視覺適應於周圍環境光(例如，由除顯示器14以外的光源產生)的量可視各種因素而定。舉例而言，由於使用者之眼睛與顯示器之間的距離減小，因此顯示光對於使用者之色度自適應的效應相對於環境光線之效應增加。由於使用者之周圍環境中的環境光線之亮度增加，因此環境光線對於使用者之色度自適應的效應相對於顯示光之效應增加。
顯示控制電路30可使用「自適應因數」Radp來判定當表徵使用者所適應之光時顯示光相對於其他環境光源應加權多重。當假定使用者之視覺完全適應於顯示光而不適應於來自周圍光源的環境光(例如，當使用者在暗室中檢視顯示器14時)，自適應因數可等於一。相反，當假定使用者之視覺完全適應於周圍環境光而不適應於顯示光，自適應因數可等於零。
控制電路30可使用自適應因數來判定需要如何調整顯示光以適應使用者之色度自適應。可基於使用者偏好、使用者輸入、近接感測器資料(例如，指示使用者之眼睛與顯示器14之距離的近接資料)、環境光感測器資料(例如，指示器件10附近的環境光之亮度的環境光感測器資料)及/或其他因數來判定自適應因數。
可即時(例如，在顯示器10之操作期間)判定或可在製造期間(例如，使用主觀使用者研究)判定自適應因數，且可將自適應因數儲存於電子器件10中。若需要，各自與環境光條件及顯示條件之特定集合相關聯之自適應因數之預定集合可儲存於電子器件10中且顯示控制電路30可基於當前環境照明條件及顯示條件即時判定使用哪一自適應因 數。此可包括(例如)基於儲存於電子器件10中的預定自適應因數內插自適應因數。
控制電路30可使用自適應因數來判定顯示器14之眼部適應之中性點且基於眼部適應之中性點調整顯示光。顯示器之中性點可係指當像素之輸入RGB值相等時(亦即，當R=B=G時，其中R、G及B表示提供至給定像素之數位顯示控制值)將由該像素產生之目標色彩。
在習知顯示器中，顯示器之中性點為固定的且通常被稱作顯示器之白點。具有固定中性點之顯示器在一些場景下可產生令信滿意的色彩但在其他場景下可產生不令人滿意的色彩，因為使用者之視覺適應於不同環境照明條件。
圖8中展示說明顯示器14可如何具有至少部分基於環境照明條件判定的自適應中性點的色度圖。圖8之色圖度說明三維色彩空間之二維投影。由顯示器(諸如顯示器14)產生之色彩可由色度值x及y表示。可藉由將諸如紅光、綠光及藍光之三種色彩強度(例如，由顯示器發射的彩色光之強度)變換(例如)為三個三色激勵值X、Y及Z及對前兩個三色激勵值X及Y進行歸一化(例如，藉由計算x=X/(X+Y+Z)及y=Y/(X+Y+Z)以獲得歸一化的x值及y值)來計算色度值。將色彩強度變換為三色激勵值可使用藉由國際照明委員會(CIE)界定之變換或使用用於計算三色激勵值的任何其他合適色彩變換來執行。
由顯示器產生的任何色彩可因此由諸如圖8中所示之圖的色度圖上的點(例如，由色度值x及y)來表示。
顯示器14可以諸如白點的色彩效能統計為特徵。給定顯示器之白點通常藉由一組色度值來界定，該組色度值表示在顯示器正以全功率產生所有可用顯示色彩時由顯示器產生的色彩。在校準期間的任何校正之前，顯示器之白點可被稱作該顯示器之「天然白點」。舉例而言，圖8之點54可表示顯示器14之天然白點。
歸因於顯示器之間的製造差異，顯示器之天然白點在顯示器之校準之前可與顯示器之所要(目標)白點不同。目標白點可藉由與參考白色(例如，由標準顯示器產生之白色、與諸如國際照明委員會(CIE)之D65照明體的標準照明體相關聯的白色、在顯示器之中心處產生的白色)相關聯的一組色度值來界定。大體而言，任何合適白點可被用作顯示器之目標白點。圖8之點68可表示顯示器14之目標或參考白點。
在一些場景下，顯示控制電路30可使用參考白點68作為顯示器14之中性點。在其他場景下，顯示控制電路30可判定慮及環境照明條件及人類視覺系統之色度自適應的眼部適應之中性點。判定眼部適應之中性點可包括顯示控制電路30判定部分適應之中性點(例如，圖8之點56)的第一程序及顯示控制電路30判定最終適應之中性點(例如，圖8之點58或點60)的第二程序。
可基於使用者之視覺系統對於來自顯示器14的顯示光的色度自適應來判定部分適應之中性點56(例如，忽略使用者附近的其他光源之效應)。由於中性點56補償對於顯示光之色度自適應而不慮及其他光源之效應，因此中性點56有時被稱為「部分適應之」中性點。
在判定部分適應之中性點56後，顯示控制電路30可藉由慮及混合環境光(例如，由顯示器14產生的光及由諸如太陽、燈泡等的其他光源產生的光)之效應來判定最終眼部適應之中性點。舉例而言，在第一環境照明體(由圖8之點64表示)下，控制電路30可判定第一眼部適應之中性點(由圖8之點58表示)。在第二環境照明體(由圖8之點62表示)下，控制電路30可判定第二眼部適應之中性點(由圖8之點60表示)。可基於部分適應之中性點56、自適應因數Radp及環境光來判定最終眼部適應之中性點。
藉由基於環境照明條件來調整顯示器14之中性點，使用者感知 的色彩將適應於不同環境照明條件，正如使用者之視覺在色度上適應於不同環境照明條件。舉例而言，照明體2可對應於室內光源，而照明體1可對應於日光。照明體2相較照明體1可具有更低色溫且可因此發射較暖光。在較暖環境光中(例如，在照明體2下)，顯示控制電路30可將顯示器之中性點調整至適應之中性點60以相較於若參考白點68經維持為目標中性點可能產生的光產生較暖光(亦即，具有更低色溫的光)。
除幫助避免在不同環境照明條件下的所感知色移之外，此類型之自適應影像調整亦可對人類晝夜節律具有有益作用。人類晝夜系統可以不同方式對不同波長的光做出回應。舉例而言，當使用者暴露至具有在特定範圍內之峰值波長的藍光時，使用者之晝夜節律系統可經啟動，且褪黑激素產生可受到抑制。另一方面，當使用者暴露至此波長範圍外的光時，或當藍光受到抑制(例如，與紅光相比較)時，使用者之褪黑激素產生可增加，從而在夜間發信至主體。
習知顯示器並不慮及人類晝夜節律之光譜敏感度。舉例而言，一些顯示器發射具有觸發晝夜系統之光譜特性的光而不考慮當日時間，其又可對睡眠品質具有不利影響。
對比而言，藉由使用結合圖8描述之影像調整方法，顯示器14之中性點在較暖環境照明條件下可變得更溫暖(例如，可傾向於頻譜之黃色部分)。因此，當使用者晚上在家(例如，在暖環境光下閱讀)時，自顯示器14發射之藍光可由於顯示器適應於環境照明條件而受到抑制。藍光之減少又可減少使用者之褪黑激素產生的抑制(或在一些場景下可增加使用者之褪黑激素產生)以促進更好睡眠。
圖9為涉及基於環境照明條件且基於人類視覺系統之色度自適應調整來自顯示器14之輸出的說明性步驟之流程圖。
在步驟200處，顯示控制電路30可使用已知變換矩陣(例如，標準 三乘三轉換矩陣）將傳入RGB數位顯示控制值轉換為XYZ三色激勵值。
在步驟202處，顯示控制電路30可使用已知變換矩陣(例如，標準三乘三變換矩陣，諸如布拉福變換矩陣、來自CIECAM02色彩外觀模型之色度自適應矩陣或其他合適變換矩陣)將XYZ三色激勵值轉換為LMS錐值。請注意，術語「LMS」代表人類眼睛視網膜中的長視錐細胞、中視錐細胞以及短視錐細胞。LMS色彩空間由人眼中的三種類型之視錐之回應來表示。第一種類型之視錐對較長波長的光敏感，第二種類型之視錐對中等波長的光敏感，且第三種類型之視錐對較短波長的光敏感。當人類視覺系統處理彩色影像時，影像由眼中的長、中及短視錐感光體來記錄。影像之神經表示可因此由三個獨特影像平面來表示。藉由將傳入顯示資料轉換為LMS色彩空間，顯示控制電路30可表徵及補償環境光分別對每一影像平面之作用。
在步驟204處，顯示控制電路30可使用以下方程式判定眼部適應之中性點且可將眼部適應之中性點應用於LMS錐形信號：
其中CL、CM及CS表示LMS色彩空間中的眼部適應之中性點；L、M及S表示LMS色彩空間中的輸入像素值；且L'、M'及S'表示LMS色彩空間中的自適應像素值。結合圖10更詳細論述眼部適應之中性點。
在步驟206處，顯示控制電路30可使用步驟202中描述的標準矩陣(例如，用於將XYZ三色激勵值轉換為LMS錐值的變換矩陣之倒數)將適應之LMS值L'、M'及S'轉換為適應之XYZ三色激勵值X'、Y'及Z'。
若需要，步驟206可視情況包括對比度補償步驟，其中使用以下方程式自適應之XYZ三色激勵值減去環境光之反射率： X a =X'-R x X (ambient) Y a =Y'-R y Y (ambient) Z a =Z'-R z Z (ambient) (2)
其中X'、Y'及Z'為對比度補償之前的適應之XYZ三色激勵值；X a 、Y a 及Z a 為補償對比度變化的適應之XYZ三色激勵值；R x 、R y 及R z 表示反射因數(例如，指示顯示器上的環境光之反射之量)；且X (ambient) 、Y (ambient) 及Z (ambient) 表示與環境光(例如，如藉由電子器件10中的光感測器所量測)相關聯之三色激勵值。
在步驟208處，顯示控制電路30可使用步驟200中描述之標準矩陣(例如，用於將RGB像素值轉換為XYZ三色激勵值的變換矩陣之倒數)將適應之XYZ三色激勵值轉換為適應之RGB值。
在可選步驟210處，顯示控制電路30可將時域濾波器應用於適應之RGB值以確保影像之調整相對於使用者適應於不同照明條件之速率不會太快或太慢發生。根據色度自適應之時序以受控間隔調整顯示影像可確保使用者在環境照明條件變化時不會感知到顯示光之急劇變化。
在步驟212處，顯示控制電路30可將適應之RGB值輸出至顯示器14之像素陣列(例如，圖6之像素陣列92)以藉此將影像顯示於顯示器14上。
在一些場景下，眼部適應之中性點可與顯示器之原始白點偏離。若不加以注意且眼部適應之中性點與顯示器白點明顯偏離，則歸因於不充分的位元，偽影可產生諸如色帶以表示給定色彩。為了避免此等偽影，顯示控制電路30可對RGB像素值之截斷層級施加限制。舉例而言，紅色、綠色或藍色像素值可截斷至的最低數位顯示控制值可設定為240、230、220或其他合適值。
結合圖9描述之在數位域中調整來自顯示器14的輸出的實例僅為 說明性的。若需要，可藉由調諧每一色彩之驅動電壓而在類比域中調整來自顯示器14之輸出。此又允許維持色彩之位元深度。
若需要，可調整電子器件10中的其他輸出源以達成顯示器14上的影像之所需外觀。舉例而言，可打開電子器件10中的其他光源(例如，與攝像機閃光燈相關聯之光源或其他合適光源)以達成對使用者之視覺系統之色度自適應的所需作用及/或調整顯示器14之色彩呈現給使用者之方式。在暗環境照明條件下，與攝像機閃光燈相關聯之光源可用於照明電子器件10周圍的空間及使用者且藉此改良顯示器14上的影像之所感知品質。可基於感測器輸入及/或基於來自使用者之輸入來調整補充光源之色彩及亮度。
圖10為涉及圖9之步驟204的說明性步驟之流程圖，其中基於環境照明條件及人類視覺系統之色度自適應來判定顯示器14之眼部適應之中性點。
在步驟300處，顯示控制電路30可收集來自器件10中的各種源的使用者情境資訊。舉例而言，顯示控制電路30可收集來自一或多個光感測器(例如，環境光感測器、測光計、色度計、色溫計及/或其他光感測器)的光線資訊、來自近接感測器的近接資訊、來自器件10上的時鐘或行事曆應用程式的時間、日期及/或季節資訊、來自器件10中的全球定位系統接收器電路、IEEE 802.11收發器電路或其他位置偵測電路的位置資訊、來自諸如觸控式螢幕(例如，觸控式螢幕顯示器14)或鍵盤的使用者輸入器件的使用者輸入資訊、儲存於電子器件10中的使用者偏好資訊及/或來自電子器件10中的其他源的資訊。
在步驟302處，顯示控制電路30可基於使用者情境資訊判定自適應因數Radp。Radp可為範圍為0至1的因數，其中為一的自適應因數假定使用者完全適應於顯示光而不適應於任何其他光源(例如，當顯示器14處於暗室中時)。為零之自適應因數假定使用者完全適應於環境 光而不適應於由顯示器14發射的光。
可即時(例如，在顯示器10之操作期間)判定或可在製造期間(例如，使用主觀使用者研究)判定自適應因數，且自適應因數儲存於電子器件10中。舉例而言，研究可指示當使用者之眼睛與顯示器之間的距離為約5吋時，平均使用者偏好的自適應因數Radp為0.6。若需要，各自與環境光條件及顯示條件之特定集合相關聯之自適應因數的預定集合可儲存於電子器件10中且顯示控制電路30可基於當前環境照明條件及顯示條件即時判定使用哪一自適應因數。此可包括(例如)基於儲存於電子器件10中的預定自適應因數內插自適應因數。
若需要，使用者可能夠手動地選擇及/或調整自適應因數。舉例而言，電子器件10可操作於諸如紙張模式、混合模式及正常模式之不同使用者可選模式中。在正常模式中，自適應因數可設定為1，以使得顯示器之中性點維持在目標白點處。在紙張模式中，自適應因數可設定為0，以使得顯示器之中性點自適應地調整至環境照明條件。在混合模式中，自適應因數可設定為0與1之間的某一值(例如，0.6、0.5、0.4等)，以使得顯示器之中性點取決於顯示器之白點及環境照明條件兩者。使用者可選模式可(例如)呈現為顯示器上的滑動桿以使得使用者可選擇三種模式中之任何一者或三種指定模式之間的任何模式。
自適應因數可(例如)基於步驟300中收集的近接感測器資料及光感測器資料。舉例而言，近接感測器資料可用於判定使用者之眼睛與顯示器14之間的距離，其又可用於判定顯示光對使用者之色度自適應的相對作用。光感測器可用於判定使用者周圍的環境光之亮度，其又可用於判定環境光對使用者之色度自適應的相對作用。
在步驟304處，顯示控制電路30可基於顯示器之天然白點及參考白點判定部分適應之中性點。如結合圖8所描述，此可包括基於顯示 器白點54及參考白點68判定部分適應之中性點56。以下方程式說明可如何判定部分適應之中性點L' n 、M' n 、S' n 的實例。
其中L' n 、M' n 及S' n 對應於與部分適應之中性點(例如，圖8之點56)相關聯之LMS錐值；L n 、M n 及S n 對應於與顯示器之白點(例如，圖8之點54)相關聯之LMS錐值；且P L 、P M 及P S 對應於LMS色彩空間中的部分自適應因數。可基於顯示器14之參考白點(例如，圖8之點68)判定P L 、P M 及P S 。步驟304中判定的部分適應之中性點可用於補償使用者之視覺系統對於顯示光之色度自適應。由於此補償尚未慮及對使用者附近的其他光源的色度自適應，此步驟有時可被稱作「不完全」自適應補償。
在步驟306處，顯示控制電路30可基於步驟304中判定的部分適應之中性點、步驟302中判定的自適應因數及步驟300中收集的環境光資訊判定最終適應之中性點。以下方程式說明可如何判定最終適應之中性點L" n 、M" n 、S" n 的實例：
其中L" n 、M" n 、S" n 對應於與最終適應之中性點(例如，圖8之點58或60)相關聯之LMS錐值；L' n 、M' n 及S' n 對應於與部分適應之中性點 (圖8之點56)相關聯之LMS錐值；R adp 為步驟302中判定之自適應因數；L n(Ambient) 、M n(Ambient) 、S n(Ambient) 及Y n(Ambient) 對應於與所量測之環境光(例如，步驟300中所判定)相關聯之LMS錐值及亮度值；且Y' n 對應於針對顯示器上的環境光之反射調整的顯示器14之最大亮度。
若需要，最終適應之中性點亦可至少部分基於當日時間以達成對使用者之晝夜節律的所需作用。舉例而言，基於當日時間(或步驟300期間收集的其他資訊)，顯示控制電路30可判定最終適應之中性點應傾向於頻譜之藍色部分(例如，在應抑制使用者之褪黑激素產生的日間期間)或最終適應之中性點應傾向於頻譜之黃色部分(例如，在不應抑制使用者之褪黑激素水平的夜晚期間)。在夜晚期間藍光之減少又可減少對使用者之褪黑激素產生的抑制(或，在一些場景下可增加使用者之褪黑激素產生)以促進更好睡眠。
根據一實施例，提供一種用於在發射顯示光的顯示器中之顯示像素陣列上顯示影像的方法，該方法包括：使用顯示控制電路自光感測器收集環境光資訊；基於該環境光資訊判定自適應因數，該自適應因數相對於使用者對環境光的色度自適應加權使用者對顯示光的色度自適應；基於自適應因數判定中性色彩；及基於中性色彩調整輸入像素值以獲得適應之輸入像素值。
根據另一實施例，判定自適應因數包括基於顯示光之亮度判定自適應因數。
根據另一實施例，自適應因數為範圍為0至1的值。
根據另一實施例，該方法包括自近接感測器收集近接感測器資料，其指示使用者與顯示螢幕之間的距離，該自適應因數係基於該距離。
根據另一實施例，環境光資訊指示環境光線之經量測亮度等級，且自適應因數係基於該經量測亮度位準。
根據另一實施例，該顯示器可操作於第一及第二使用者可選模式中，且自適應因數係基於顯示器操作於第一模式抑或第二模式中。
根據另一實施例，該方法包括判定當日時間，判定中性色彩包括基於當日時間判定中性色彩。
根據另一實施例，該方法包括將時域濾波器應用於適應之輸入像素值。
根據另一實施例，環境光資訊指示環境光之色彩且判定中性色彩包括基於環境光之色彩判定中性色彩。
根據另一實施例，調整輸入像素值包括調整LMS色彩空間中的輸入像素值。
根據一實施例，提供一種電子器件，該電子器件包括：至少一個光感測器，其偵測環境光；顯示器，其可操作於至少第一及第二使用者可選模式中，由顯示器在第一模式中顯示之色彩係基於環境光而判定且由顯示器在第二模式中顯示之色彩係獨立於環境光而判定；及顯示控制電路，其在顯示器操作於第一模式中時基於環境光調整輸入像素值。
根據另一實施例，顯示器操作於第一模式中時顯示具有第一特性集的中性色彩且操作於第二模式中時顯示具有第二特性集的中性色彩，且第一特性集不同於第二特性集。
根據另一實施例，光感測器包括偵測環境光為冷光抑或暖光的色光感測器。
根據另一實施例，操作於第一模式中的顯示器在環境光為暖光時顯示具有更暖光之中性色彩且在環境光為冷光時顯示具有更冷光之中性色彩。
根據另一實施例，電子器件包括陀螺儀，至少一個光感測器包括收集環境光感測器資料的複數個光感測器，且顯示控制電路使用陀 螺儀來判定如何加權來自該複數個光感測器之環境光感測器資料。
根據一實施例，提供一種用於在顯示器中之顯示像素陣列上顯示影像的方法，該方法包括：使用顯示控制電路自光感測器收集環境光資訊，該環境光資訊指示環境光受控於發射具有第一色溫的光的第一光源抑或發射具有第二色溫的光的第二光源，第一色溫低於第二色溫；及使用顯示控制電路操作顯示器以在環境光資訊指示環境光受控於第一光源時使用第一光色且在環境光資訊指示環境光受控於第二光源時使用第二光色來顯示中性色彩，第一光色較第二光色具有更低色溫。
根據另一實施例，第一光源為室內光源且第二光源為日光。
根據另一實施例，用於顯示中性色彩之第二光色係基於預定目標白點。
根據另一實施例，用於顯示中性色彩之第一光色係基於自適應性中性點，該自適應性中性點係使用環境光資訊而即時判定。
根據另一實施例，該方法包括使用近接感測器偵測使用者至顯示器之近接，用於顯示中性色彩之第一光色係基於使用者至顯示器之近接而判定。
前述內容僅說明本發明之原理，且在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，可由熟習此項技術者作出各種修改。可個別地或以任何組合實施前述實施例。
54‧‧‧點
56‧‧‧點
58‧‧‧點
60‧‧‧點
62‧‧‧點
64‧‧‧點
68‧‧‧點

Claims (20)

  1. 一種用於在發射顯示光的一顯示器中之一顯示像素陣列上顯示影像的方法，其包含：使用顯示控制電路自一光感測器收集環境光資訊；基於該環境光資訊判定一自適應因數，該自適應因數相對於該使用者對環境光的色度自適應加權一使用者對該顯示光的色度自適應；基於該自適應因數判定一中性色彩；及基於該中性色彩調整輸入像素值以獲得適應之輸入像素值。
  2. 如請求項1之方法，其中判定該自適應因數包含基於該顯示光之亮度判定該自適應因數。
  3. 如請求項1之方法，其中該自適應因數為範圍為0至1之一值。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：自一近接感測器收集近接感測器資料，其指示該使用者與顯示螢幕之間的一距離，其中該自適應因數係基於該距離。
  5. 如請求項1之方法，其中該環境光資訊指示該環境光線之一經量測之亮度位準，且其中該自適應因數係基於該經量測之亮度位準。
  6. 如請求項1之方法，其中該顯示器可操作於第一及第二使用者可選模式中，且其中該自適應因數係基於該顯示器操作於該第一模式抑或該第二模式中。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含：判定一當日時間，其中判定該中性色彩包含基於該當日時間判定該中性色彩。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含： 將一時域濾波器應用於該等適應之輸入像素值。
  9. 如請求項1之方法，其中該環境光資訊指示該環境光之一色彩，且其中判定該中性色彩包含基於該環境光之該色彩判定該中性色彩。
  10. 如請求項1之方法，其中調整該等輸入像素值包含：調整長視錐細胞、中視錐細胞以及短視錐細胞(LMS)色彩空間中的該等輸入像素值。
  11. 一種電子器件，其包含：至少一個光感測器，其偵測環境光；一顯示器，其可操作於至少第一及第二使用者可選模式中，其中由該顯示器在該第一模式中顯示之色彩係基於該環境光而判定且其中由該顯示器在該第二模式中顯示之色彩係獨立於該環境光而判定；及顯示控制電路，其在該顯示器操作於該第一模式中時基於該環境光調整輸入像素值。
  12. 如請求11之電子器件，其中該顯示器操作於該第一模式中時顯示具有一第一特性集的中性色彩，且操作於該第二模式中時顯示具有一第二特性集的中性色彩，且其中該第一特性集不同於該第二特性集。
  13. 如請求項11之電子器件，其中該光感測器包含一色光感測器，其偵測該環境光為冷光抑或暖光。
  14. 如請求項13之電子器件，其中操作於該第一模式中的顯示器在該環境光為暖光時顯示具有較暖光之中性色彩且在該環境光為冷光時顯示具有較冷光之該等中性色彩。
  15. 如請求項11之電子器件，其進一步包含一陀螺儀，其中該至少一個光感測器包含收集環境光感測器資料的複數個光感測器，且 其中該顯示控制電路使用該陀螺儀來判定如何加權來自該複數個光感測器之該環境光感測器資料。
  16. 一種用於在一顯示器中之一顯示像素陣列上顯示影像的方法，其包含：使用顯示控制電路自一光感測器收集環境光資訊，其中該環境光資訊指示環境光受控於發射具有一第一色溫的光的一第一光源抑或發射具有一第二色溫的光的一第二光源，其中該第一色溫低於該第二色溫；及使用該顯示控制電路操作該顯示器以在該環境線資訊指示該環境光受控於該第一光源時使用一第一光色且在該環境光資訊指示該環境光受控於該第二光源時使用一第二光色來顯示中性色彩，其中該第一光色相較於該第二光色具有一更低色溫。
  17. 如請求項16之方法，其中該第一光源為一室內光源且其中該第二光源為日光。
  18. 如請求項16之方法，其中用於顯示中性色彩之該第二光色係基於一預定目標白點。
  19. 如請求項18之方法，其中用於顯示中性色彩之該第一光色係基於一自適應性中性點，其係使用該環境光資訊而即時判定。
  20. 如請求項16之方法，其進一步包含：使用一近接感測器偵測該使用者至該顯示器之一近接，其中基於該使用者至該顯示器之該近接來判定用於顯示中性色彩之該第一光色。
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