TWI792817B - 顯示裝置及其畫面調光方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置，包括：一顯示模組；一生命感測器；一環境光感測器，用以偵測該顯示裝置之環境光亮度及環境光色溫；以及一顯示控制器，用以從一主機接收一影像信號，並將該影像信號於該顯示模組上播放。當該生命感測器偵測到一使用者位於該顯示裝置前方，該生命感測器傳送一畫面調整控制信號至該顯示控制器以使該顯示裝置進入一畫面調整模式。當該顯示裝置處於該畫面調整模式，該顯示控制器依據該環境光亮度及該環境光色溫以分別調整在該顯示模組上所播放之該影像信號的畫面亮度及畫面色溫。

Description

顯示裝置及其畫面調光方法
本發明係有關於顯示裝置，特別是有關於一種顯示裝置及其畫面調光方法。
因為科技進步，電腦使用者每天使用顯示器的時間也愈來愈長。因為在某些應用程式上，顯示器的畫面亮度一直處於高亮度，對於長時間使用且會處於不同環境光下使用電腦的使用者來說，若均採用相同的顯示器畫面亮度容易造成使用者的視覺疲累。
有鑑於此，本發明係提供一種顯示裝置及其畫面調光方法以解決上述問題。
本發明係提供一種顯示裝置，包括：一顯示模組；一生命感測器；一環境光感測器，用以偵測該顯示裝置之環境光亮度及環境光色溫；以及一顯示控制器，用以從一主機接收一影像信號，並將該影像信號於該顯示模組上播放；其中當該生命感測器偵測到一使用者位於該顯示裝置前方，該生命感測器傳送一畫面調整控制信號至該顯示控制器以使該顯示裝置進入一畫面調整模式，其中當該顯示裝置處於該畫面調整模式，該顯示控制器依據該環境光亮度及該環境光色溫以分別調整在該顯示模組上所播放之該影像信號的畫面亮度及畫面色溫。
在一些實施例中，該顯示裝置更包括一距離感測器，用以偵測該使用者與該顯示模組之間的距離及方位，並回報該距離及該方位至該顯示控制器。
在一些實施例中，該畫面調整模式包括一第一動態亮度調整模式。在該第一動態亮度調整模式時，該顯示控制器更執行下列步驟：當該距離大於第一距離時，增加在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度；當該距離介於該第一距離及該第一距離的一半時，維持在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度；當該距離小於該第一距離的一半時，將在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度降低第一亮度比例；當該距離小於一第二距離時，將在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度降低第二亮度比例，其中該第一距離大於2倍的該第二距離，且該第二亮度比例大於該第一亮度比例。
在一些實施例中，該第一距離對應於該使用者之最佳水平視野範圍，且該第二距離對應於該使用者之最大水平視野範圍。
在一些實施例中，該畫面調整模式包括一第二動態亮度調整模式，在該第二動態亮度調整模式時，該顯示控制器更執行下列步驟：當該環境光亮度介於第一亮度及第二亮度之間，依據該環境光亮度以第一斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度；當該環境光亮度大於或等於該第二亮度，依據該環境光亮度以第二斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度；以及當該環境光亮度小於該第一亮度，依據該環境光亮度以第三斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度，其中該第二亮度大於該第一亮度，該第一斜率、該第二斜率及該第三斜率均大於0，且該第二斜率大於該第一斜率，且該第一斜率大於該第三斜率。
在一些實施例中，該畫面調整模式包括一動態色溫調整模式，當該顯示裝置在動態色溫調整模式時，該顯示控制器執行下列步驟：當該環境光色溫大於一預定色溫，增加在該顯示模組上所播放之該影像信號之色溫；以及當該環境光色溫小於或等於該預定色溫，降低在該顯示模組上所播放之該影像信號之色溫。
本發明更提供一種顯示裝置的畫面調光方法，其中該顯示裝置包括一顯示模組、一生命感測器、一環境光感測器及一顯示控制器，且該環境光感測器係偵測該顯示裝置之環境光亮度及環境光色溫，該方法包括：利用該顯示控制器從一主機接收一影像信號，並將該影像信號於該顯示模組上播放；當該生命感測器偵測到一使用者位於該顯示裝置前方，利用該生命感測器傳送一畫面調整控制信號至該顯示控制器以使該顯示裝置進入一畫面調整模式；當該顯示裝置處於該畫面調整模式，利用該顯示控制器依據該環境光亮度及該環境光色溫以分別調整在該顯示模組上所播放之該影像信號的畫面亮度及畫面色溫。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第1圖為依據本發明一實施例中之電腦系統的方塊圖。電腦系統10例如可為配備有顯示裝置的個人電腦或伺服器。如第1圖所示，電腦系統10包括一主機100及一顯示裝置200，其中主機100係訊號連接至顯示裝置200。主機100例如包括一處理單元110、一圖形處理單元120、一記憶體單元130、一儲存裝置140、一或多個傳輸介面150、及一或多個週邊裝置160。處理單元110、圖形處理單元120、記憶體單元130、儲存裝置140、傳輸介面150、及週邊裝置160係透過系統匯流排111而互相耦接。處理單元110例如可為中央處理器(CPU)、一般用途處理器(general-purpose processor)等等，但本發明並不限於此。圖形處理單元120例如可為一顯示卡上的圖形處理單元或是整合至處理器110中之圖形處理單元。
記憶體單元130為一隨機存取記憶體，例如是動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體(SRAM)，但本發明並不限於此。儲存裝置140為一非揮發性記憶體(non-volatile memory)，例如可為一硬碟機(hard disk drive)、一固態硬碟(solid-state disk)、一快閃記憶體(flash memory)、或一唯讀記憶體(read-only memory)，但本發明並不限於此。
傳輸介面150可包括有線傳輸介面及/或無線傳輸介面，其中有線傳輸介面可包括：高解析度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)、顯示埠(DisplayPort，DP)介面、嵌入式顯示埠(embedded DisplayPort，eDP)、介面通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)介面、USB Type-C介面、雷靂(Thunderbolt)介面、數位視訊介面(DVI)、視訊圖形陣列(VGA)介面、一般用途輸入輸出(GPIO)介面、通用非同步收發傳輸器(UART)介面、序列周邊介面(SPI)介面、積體電路匯流排(I2C)介面、或其組合，且無線傳輸介面可包括：藍芽(Bluetooth)、WiFi、近場通訊(NFC)介面等等，但本發明並不限於此。週邊裝置160例如包括：鍵盤、滑鼠、觸控板等輸入裝置，但本發明並不限於此。
舉例來說，儲存裝置140可儲存一或多個應用程式141、一作業系統142(例如可為Windows、Linux、MacOS等等)、及一螢幕上顯示(OSD)選單控制程式143，且處理單元110係將一或多個應用程式141、作業系統142及螢幕上顯示選單控制程式143讀取至記憶體單元130並執行。螢幕上顯示選單控制程式143係用以讓使用者可透過主機100之週邊裝置160以控制顯示裝置200之螢幕上顯示選單。圖形處理單元120例如可進行處理單元110所執行之應用程式的繪圖處理以產生包括一或多張影像的一影像信號，並透過傳輸介面150及250(例如HDMI介面或DisplayPort介面)將影像信號傳送至顯示裝置200之顯示控制器210。
顯示裝置200例如可為平面顯示器、電視、投影機、電腦螢幕等裝置，但本發明並不限於此。顯示裝置200包括顯示控制器210、顯示模組220、儲存單元230、影像緩衝器240、或多個傳輸介面250、輸入介面260、生命感測器(bio-sensor)270、環境光感測器(ambient light sensor，ALS)271及距離感測器280。其中距離感測器280可為飛時(Time of Flight，ToF)測距、超音波測距、紅外線測距、或雷射測距，但本發明並不限於此。
傳輸介面250可包括有線傳輸介面及/或無線傳輸介面，其中有線傳輸介面可包括：高解析度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)、顯示埠(DisplayPort，DP)介面、嵌入式顯示埠(embedded DisplayPort，eDP)、介面通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)介面、USB Type-C介面、雷靂(Thunderbolt)介面、數位視訊介面(DVI)、視訊圖形陣列(VGA)介面、一般用途輸入輸出(GPIO)介面、通用非同步收發傳輸器(UART)介面、序列周邊介面(SPI)介面、積體電路匯流排(I2C)介面、或其組合，且無線傳輸介面可包括：藍芽(Bluetooth)、WiFi、近場通訊(NFC)介面等等，但本發明並不限於此。
顯示控制器210例如可為一應用導向積體電路(application-specific integrated circuit)、一晶片系統(System-on-chip)、一處理器、或一微控制器(microcontroller)，但本發明並不限於此。
顯示模組220例如可為一液晶(liquid crystal)面板(含背光模組)、一發光二極體(light-emitting diode)面板、一有機發光二極體(organic light-emitting diode)面板、一陰極射線管(cathode ray tube)、電子墨水(E-Ink)顯示模組、電致發光(electroluminescent)顯示模組、電漿(Plasma)顯示模組、投影(projection)顯示模組、量子點(Quantum Dot)顯示模組、但本發明並不限於此。
儲存單元230例如可為一非揮發性記憶體，例如唯讀記憶體(ROM)、可抹除可編程唯讀記憶體(EPROM)、電子抹除式可編程唯讀記憶體(EEPROM)。儲存單元230係用以儲存顯示裝置200相關的韌體231。儲存單元230例如可在顯示控制器210之外部、或是可整合至顯示控制器210中。
韌體231例如包括顯示裝置200的螢幕上顯示介面之顯示設定及延伸顯示能力識別資料(Extended Display Identification Data，EDID)、顯示設定、一或多個螢幕上顯示介面(on-screen-display(OSD)interface)232及一選單畫面233。延伸顯示能力識別資料例如包括顯示裝置200的製造廠商、產品名稱、解析度、每秒顯示幀數等等。顯示設定例如包括顯示裝置200之亮度、對比、銳利度、色溫等設定。
在一實施例中，顯示控制器210可透過一匯流排(例如I2C匯流排)以讀取儲存於儲存單元230中之韌體231及螢幕上顯示介面232之程式碼，並據以設定相關的顯示參數。此外，顯示控制器210亦可透過傳輸介面250之其中一者(例如可為影像傳輸通道或資料傳輸通道)以將顯示裝置200的延伸顯示能力識別資料傳送 至主機100，以供主機100中之處理單元110及圖形處理單元120設定所要輸出的影像信號之解析度及相關的同步信號。螢幕上顯示介面232例如包括螢幕上顯示選單(OSD Menu)及選項、資訊顯示介面(information dashboard)、計時器、計數器、準星(crosshair)、特定符號、特定顏色、特定文字、或其組合，但本發明並不限於此。
影像緩衝器240例如可為一揮發性記憶體(例如動態隨機存取記憶體)或一非揮發性記憶體(例如快閃記憶體)，其係用以儲存欲在顯示模組220上播放的輸出影像，其中主機100或顯示控制器210可依據主機100所產生之一螢幕上顯示致能信號以將一或多個螢幕上顯示介面232覆蓋儲存於影像緩衝器240中的影像信號之一特定區域以產生輸出影像。
輸入介面260係用以控制顯示裝置200之螢幕上顯示選單。輸入介面260例如可由一五向控制桿262或是由五個實體按鈕261所實現，藉以實現上、下、左、右、及確認等指令。
在一實施例中，當使用者進行五向控制桿262之其中一個方向之操作(或是按下其中一個實體按鈕261時，顯示控制器210可從儲存單元230讀取韌體231以及螢幕上顯示介面232中之螢幕上顯示選單及相關選項的程式碼，並在顯示模組220上顯示螢幕上顯示選單及相關選項。在一實施例中，使用者可在輸入介面260上進行操作以控制顯示裝置200之螢幕上顯示選單，進而調整顯示模組220之亮度、對比、銳利度、色溫、或開啟或關閉螢幕上 顯示介面232中之其他介面。在另一實施例中，使用者可透過主機100之週邊裝置160進行操作以控制顯示裝置200之螢幕上顯示選單，進而調整顯示模組220之亮度、對比、銳利度、色溫、或開啟或關閉螢幕上顯示介面232中之其他介面，其細節將詳述於後。
舉例來說，韌體231例如可視為顯示裝置200之預設韌體，且使用者可經由五向控制桿262(或實體按鈕261)以控制顯示裝置200所顯示之螢幕上顯示介面232之選項設定。
在一實施例中，顯示控制器210係包括一影像縮放器(image scaler)211及一時序控制器(timing controller)212。顯示控制器210係透過傳輸介面250之其中一者以接收來自主機100的影像信號及/或來自其他主機的影像信號，且影像縮放器211可將所接收之影像信號中的影像進行影像縮放處理及/或影像疊合處理以符合顯示模組220之解析度，並將經過影像縮放處理後的影像(例如稱為輸出影像)儲存至影像緩衝器240。時序控制器212則控制顯示模組220從影像緩衝器240讀取輸出影像並播放。
在另一實施例中，顯示控制器210可包括時序控制器212，且來自主機100的影像信號的解析度係符合顯示模組220的解析度，故顯示控制器210接收到來自主機100的影像信號後可不必經過影像縮放處理就將影像信號儲存於影像緩衝器240中。時序控制器212可由從影像緩衝器240讀取輸出影像，並控制顯示模組220以播放輸出影像。
生命感測器270、環境光感測器271及距離感測器 280係電性連接至顯示控制器210。生命感測器270係用以偵測是否有使用者位於顯示裝置200前方的預定距離範圍(例如33至150公分，非限定)內。當生命感測器270偵測到有使用者位於顯示裝置200前方時，生命感測器270更可偵測使用者與顯示裝置200之間的距離，並可同時偵測使用者的心跳或脈搏，甚至是呼吸頻率。在一些實施例中，生命感測器270例如可用一毫米波(mmWave)感測器所實現，其可設置於顯示裝置200的前方，並發出頻率在30GHz~300GHz的毫米波。
當有使用者位於顯示裝置200前方，生命感測器270所發出的毫米波會被使用者反射，且生命感測器270可接收到反射後的毫米波以偵測使用者身上的微小脈動，例如心跳或脈搏，或是呼吸頻率。因此，當生命感測器270偵測到有使用者位於顯示裝置200前方之預定距離範圍內(例如30至150公分)時，生命感測器270可傳送一畫面調整控制信號及心跳/脈搏/呼吸頻率資訊至顯示控制器210，其中顯示控制器210可依據畫面調整控制信號以使顯示裝置200進入畫面調整模式，且畫面調整模式例如包括第一動態亮度調整模式、第二動態亮度調整模式及動態色溫調整模式，其細節將詳述於後。
顯示控制器210係接收來自生命感測器270的心跳/脈搏/呼吸頻率資訊，並利用螢幕上顯示介面232之功能將上述心跳/脈搏/呼吸頻率資訊顯示於顯示模組220上。顯示控制器210並判斷使用者的心跳或脈搏是否低於第一預定心率(例如每分鐘40次 心跳/脈搏)或是高於第二預定心率(例如每分鐘100次心跳/脈搏)。當顯示控制器210判斷使用者的心跳或脈搏超過低於第一預定心率或是高於第二預定心率，則顯示控制器210係在顯示模組220之畫面上的特定位置利用OSD選單232顯示警示訊息，並可傳送一控制信號至蜂鳴器285以使蜂鳴器285發出警告聲以提醒使用者。類似地，顯示控制器210也可判斷使用者的呼吸頻率是否在合適的範圍內，當超過或低於此範圍則在顯示模組220之畫面上的另一特定位置利用OSD選單232顯示警示訊息，並可傳送另一控制信號至蜂鳴器285以使蜂鳴器285發出警告聲以提醒使用者。
環境光感測器271係用以偵測顯示裝置200所在位置之環境光(ambient light)的照度(或亮度)及色溫(color temperature)，其中色溫例如可用紅色、綠色、藍色光的色度表示。環境光感測器271可用每秒鐘數次至數十次的頻率以偵測環境光的強度及色溫。
距離感測器280係用以偵測在顯示裝置200前方之物件的方向及距離。舉例來說，距離感測器280包括一光源281及一影像感測器282，其中光源281例如可用發光二極體(light-emitting diode，LED)或雷射二極體(laser diode)所實現。光源281例如可往顯示裝置200前方發出紅外光(infrared light)，且紅外光會被在顯示裝置200前方之物件所反射。影像感測器282例如可為一紅外光影像感測器(infrared image sensor)，其可接收顯示裝置200前方之物件所反射的紅外光。因為光速(v)已知，故影像感測器282可依據物件之不同深度反射紅外光回來的時間(t)以計算出物件不同位置的距離d(即：深度)，例如d=v*t。
在另一些實施例中，光源281例如可用雷射二極體(laser diode)或數位光源處理器(digital light processor，DLP)所實現，其可往顯示裝置200前方發射出具有不同光線圖形(light pattern)的紅外光，且影像感測器282例如可為一紅外光影像感測器，其可接收顯示裝置200前方之物件所反射的紅外光。因此，當光源281往顯示裝置200前方發出紅外光時，且紅外光會被在顯示裝置200前方之物件所反射在顯示裝置200前方之物件之不同深度的位置反射光線會造成光線圖形扭曲。因此，影像感測器282可偵測到在顯示裝置200前方之物件之立體結構。
第2A圖為依據本發明一實施例中之使用者位於最佳水平視野範圍的示意圖。第2B圖為依據本發明一實施例中之使用者位於最大水平視野範圍的示意圖。第2C圖為依據本發明一實施例中之使用者之一般水平視野範圍的示意圖。請同時參考第1圖及第2A-2C圖。
假設顯示裝置200之顯示模組220的水平尺寸、垂直尺寸及對角線尺寸分別為X、Y及Z公分，當使用者30在觀看顯示裝置200具有最佳水平視野範圍(field of view，FoV)時(例如具有95～105度的水平視野範圍)，使用者30與顯示模組220之距離為D。若使用者30之視線對準顯示模組220之中心點，則此時使用者30之視線與顯示模組220之間的夾角為
Figure 02_image001
，如第2A圖所示。此時，距離D、夾角
Figure 02_image001
與顯示模組220之尺寸的關係式可用式(1)表示：
Figure 02_image003
此外，當使用者30在觀看顯示裝置200具有最大水平視野範圍時(例如具有140度左右的水平視野範圍)，使用者30與顯示模組220之距離為d。若使用者30之視線對準顯示模組220之中心點，則此時使用者30之視線與顯示模組220之間的夾角為
Figure 02_image005
，如第2B圖所示。此時，距離d、夾角
Figure 02_image005
與顯示模組220之尺寸的關係式可用式(2)表示：
Figure 02_image007
在一般使用情況下，距離D(例如為第一距離)大於2倍的距離d(例如為第二距離)。顯示裝置200之距離感測器280可偵測使用者30與顯示模組220之間的距離P、以及使用者30之視線與顯示模組220之間的夾角
Figure 02_image009
，如第2C圖所示。顯示控制器210可由距離感測器280取得距離P及夾角
Figure 02_image009
之相關資訊，並依據距離P以判斷是否需調整顯示裝置200之畫面亮度。
舉例來説，顯示控制器210更包含第一動態亮度調整模式，其可依據使用者30與顯示模組220之間的距離D以進一步線性調整顯示模組220之螢幕亮度。在第一動態亮度調整模式中，當顯示控制器210判斷距離P大於距離D，表示使用者30與顯示模組220之間的距離較遠，故顯示控制器210可略為增加顯示模組220所播放之影像信號的亮度。當顯示控制器210判斷D
Figure 02_image011
距離P
Figure 02_image011
D/2時，表示使用者30與顯示模組220之間的距離處於適合觀賞的距離範圍內，故此時顯示控制器210不對顯示模組220所播放之影像信號之亮度進行調整。
當顯示控制器210判斷距離P＜D/2或是距離P介於距離d及D/2之間時，表示使用者30與顯示模組220之間的距離較近，故此時顯示控制器210會執行第一畫面亮度降低處理以降低顯示模組220所播放之影像信號的亮度，例如可降低第一亮度比例(例如3%，非限定)或降低第一預定亮度值(例如30，非限定)。
當顯示控制器210判斷距離P＜距離d時，表示使用者30與顯示模組220之間的距離非常近，故此時顯示控制器210會執行第二畫面亮度降低處理以降低顯示模組220所播放之影像信號的亮度，例如可降低第二亮度比例(例如10%，非限定)或降低第二預定亮度值(例如50，非限定)。換言之，相較於第一畫面亮度降低處理，第二畫面亮度降低處理會更進一步降低顯示模組220所播放之影像信號的亮度。因此，當使用者30以很近的距離觀看顯示裝置200時，顯示裝置200可自動降低畫面亮度以確保使用者的觀賞品質。此外，當使用者30以較遠的距離觀看顯示裝置200時，顯示裝置200亦可自動提高畫面亮度以確保使用者的觀賞品質。
簡單來説，因為顯示模組220之尺寸為已知，故顯示控制器210可依據顯示模組220之尺寸以計算使用者所在的距離的水平視野範圍，進而依據上述實施例之判斷機制以調整顯示模組220之畫面亮度。
第3A圖為依據本發明一實施例中依據環境光亮度調整顯示裝置之螢幕亮度的示意圖。請同時參考第1圖及第3A圖。
在一實施例中，顯示控制器210例如可預先設定環境光亮度與顯示模組220之螢幕亮度之間的關係曲線，例如曲線302，意即顯示控制器210在預設模式下可依據環境光感測器271所感測到的顯示裝置200之位置的環境光亮度(或稱為照度，單位為lux)以線性調整顯示模組220之螢幕亮度，如第3A圖所示。然而，若顯示控制器210僅依據曲線302以線性調整顯示模組220之螢幕亮度，則可能螢幕亮度無法適當地反應顯示裝置200之環境光亮度而使得使用者在觀賞顯示裝置200時會造成不適。
在一實施例中，顯示控制器210更包含一第二動態亮度調整模式，例如可分別針對高亮度及低亮度的環境光亮度而進一步調整顯示模組220之螢幕亮度。假定顯示控制器210處於第二動態亮度調整模式時，當環境光亮度介於第一亮度(例如I1)及第二亮度(例如I2)之間(即中高照度環境)，表示顯示裝置200之環境光亮度適中，故顯示控制器210在點312及310之間的亮度區間係依據環境光亮度以第一斜率(例如：曲線302)線性調整顯示模組220之螢幕亮度。
當環境光亮度大於或等於第二亮度(例如I2)且小於第三亮度(例如I3)，表示顯示裝置200之環境光亮度較高(即高照度環境光)，故此時顯示控制器210在點310及314之間的亮度區間係依據環境光亮度以採用第二斜率(例如：曲線304)線性調整顯示模組220之螢幕亮度，其中第二斜率大於第一斜率。因此，在較明亮的環境下，顯示裝置200可以較大的倍率隨著環境光亮度的增加而對應地線性增加顯示模組220之螢幕亮度，此過程亦可稱為一次斜率修正。需注意的是，當顯示模組220之螢幕亮度逐漸增加而達到其亮度上限值TH時，顯示控制器210則會控制顯示模組220之螢幕亮度保持在亮度上限值TH。
當環境光亮度小於第一亮度(例如I1)，表示顯示裝置200之環境光亮度較低(即低照度環境光)，故此時顯示控制器210在點312至原點的亮度區間係依據環境光亮度以採用第三斜率(例如：曲線306)線性調整顯示模組220之螢幕亮度，其中第一斜率大於第三斜率。因此，在低照度環境下，顯示裝置200可以較低的倍率隨著環境光亮度的降低而對應地線性降低顯示模組220之螢幕亮度，此過程亦可稱為二次斜率修正。在第3A圖之實施例中，第一斜率、第二斜率及第三斜率均大於0，且第二斜率大於第一斜率，第一斜率大於第三斜率。
第3B圖為依據本發明一實施例中依據環境光亮度調整顯示裝置之色溫的示意圖。請同時參考第1圖及第3B圖。
第3B圖係繪示CIE 1931之色彩空間。在一實施例中，顯示控制器210例如可預先設定供使用者觀賞的預定色溫，例如第3B圖之點320(例如對應於5500K之色溫)，其中在點320之右側表示低色溫區域(例如約為3000K～4500K)，在點320之左側表示高色溫區域(例如約為6000K或以上)。一般而言，環境光源所使用的色溫約介於3000K至6000K之間。
在此實施例中，顯示控制器210可從環境光感測器271取得顯示裝置200所在之位置的環境光色溫資訊，並依據該環境光色溫資訊以調整在顯示模組220上播放之影像信號的色溫。舉例來說，若顯示裝置200所在之位置的光源是採用日光燈泡或鹵素燈泡，則其環境光色溫資訊則會偏向較低色溫，意即該光源會偏向暖色系。此時，顯示控制器210可依據環境光色溫資訊以將在顯示模組220上播放之影像信號的色溫調整為較低色溫，例如第3B圖中在曲線322上的往右箭頭。因此，使用者觀賞在顯示模組220上所播放的影像信號所感受到的畫面色溫可約略與環境光相近，以降低眼睛負擔。
若顯示裝置200所在之位置的光源是採用陰極燈管、白熾燈泡或是其他高色溫光源，則其環境光色溫資訊則會偏向較高色溫，意即該光源會偏向冷色系。此時，顯示控制器210可依據環境光色溫資訊以將在顯示模組220上播放之影像信號的色溫調整為較高色溫，例如第3B圖中在曲線322上的往左箭頭。因此，使用者觀賞在顯示模組220上所播放的影像信號所感受到的畫面色溫可約略與環境光相近，以降低眼睛負擔。
簡單來說，顯示控制器210更包含一動態色溫調整模式，例如可分別不同色溫的環境光以進一步調整顯示模組220之畫面色溫，以讓使用者所觀賞到之畫面色溫與環境光相近，以降低眼睛負擔。舉例來説，當環境光色溫大於一預定色溫，顯示控制器210增加在顯示模組220上所播放之影像信號的色溫。當環境光色溫小於或等於預定色溫，顯示控制器210則降低在顯示模組220上所播放之影像信號的色溫。
第4圖為依據本發明一實施例中之顯示裝置的畫面調光方法的流程圖。請同時參考第1圖及第4圖。
在步驟S410，利用顯示控制器210從一主機接收一影像信號，並將該影像信號於該顯示模組上播放。舉例來說，主機10可透過主機100及顯示裝置200之間的影像傳輸通道(例如HDMI、VGA、DP或USB-C介面等等)以將影像信號傳送至顯示裝置200。
在步驟S420，當顯示裝置200之生命感測器270偵測到一使用者位於顯示裝置200前方時，該生命感測器270係傳送一畫面調整控制信號至顯示控制器210以使顯示裝置200進入畫面調整模式。舉例來說，當生命感測器270偵測到有使用者位於顯示裝置200前方時，生命感測器270更可偵測使用者與顯示裝置200之間的距離，並可同時偵測在預定距離範圍內之該使用者的心跳或脈搏，甚至是呼吸頻率。在一些實施例中，生命感測器270例如可用一毫米波(mmWave)感測器所實現，其可設置於顯示裝置200的前方，並發出頻率在30GHz～300GHz的毫米波。當有使用者位於顯示裝置200前方，生命感測器270所發出的毫米波會被使用者反射，且生命感測器270可接收到反射後的毫米波以偵測使用者身上的微小脈動，例如心跳或脈搏，或呼吸頻率。因此，當生命感測器270偵測到有使用者位於顯示裝置200前方之預定距離範圍內(例如30至150公分)時，生命感測器270可傳送一畫面調整控制信號及心跳/脈搏/呼吸頻率資訊至顯示控制器210，其中顯示控制器210可依據畫面調整控制信號以使顯示裝置200進入畫面調整模式。
在步驟S430，當顯示裝置200處於畫面調整模式，顯示控制器210依據顯示裝置200之環境光的亮度及色溫以調整在顯示模組220上所播放之影像信號的畫面亮度及畫面色溫。舉例來說，顯示控制器210之畫面調整模式包含第一動態亮度調整模式、第二動態亮度調整模式及動態色溫調整模式。第一動態亮度調整模式例如可依據使用者30與顯示模組220之間的距離D以進一步調整顯示模組220之螢幕亮度。第二動態亮度調整模式例如可分別針對高亮度及低亮度的環境光亮度而進一步調整顯示模組220之螢幕亮度。動態色溫調整模式可分別針對不同色溫的環境光以進一步調整顯示模組220之畫面色溫，以讓使用者所觀賞到之畫面色溫與環境光相近，以降低眼睛負擔。第一動態亮度調整模式、第二動態亮度調整模式及動態色溫調整模式之細節可參考第2A-2C及第3A-3B圖之實施例。
綜上所述，本發明係提供一種顯示裝置及其畫面調光方法，其畫面調整模式包含第一動態亮度調整模式、第二動態亮度調整模式及動態色溫調整模式以調整使用者在顯示裝置上所觀看之影像信號的亮度及色溫，以讓使用者在不同使用情境(例如不同環境光之色溫及亮度、以及不同的觀賞距離)下可有較佳的畫面視覺效果，進而增加使用者體驗。
於申請專利範圍中使用如”第一”、"第二"、"第三"等詞係用來修飾申請專利範圍中的元件，並非用來表示之間具有優先權順序，先行關係，或者是一個元件先於另一個元件，或者是執行方法步驟時的時間先後順序，僅用來區別具有相同名字的元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何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，當可做些許的更動與潤飾，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。
10:電腦系統 100:主機 110:處理單元 111:系統匯流排 120:圖形處理單元 130:記憶體單元 140:儲存裝置 141:應用程式 142:作業系統 143:螢幕上顯示選單控制程式 150:傳輸介面 160:週邊裝置 200:顯示裝置 210:顯示控制器 211:影像縮放器 212:時序控制器 220:顯示模組 230:儲存單元 231:韌體 232:螢幕上顯示介面 233:選單畫面 240:影像緩衝器 250:傳輸介面 260:輸入介面 261:實體按鈕 262:五向控制桿 270:生命感測器 271:環境光感測器 280:距離感測器 281:光源 282:影像感測器 302、304、306、322:曲線 310、312、314、320:點 TH:亮度上限值 I1、I2、I3:亮度 S410~S430:步驟
第1圖為依據本發明一實施例中之電腦系統的方塊圖。 第2A圖為依據本發明一實施例中之使用者位於最佳水平視野範圍的示意圖。 第2B圖為依據本發明一實施例中之使用者位於最大水平視野範圍的示意圖。 第2C圖為依據本發明一實施例中之使用者之一般水平視野範圍的示意圖。 第3A圖為依據本發明一實施例中依據環境光亮度調整顯示裝置之螢幕亮度的示意圖。 第3B圖為依據本發明一實施例中依據環境光亮度調整顯示裝置之色溫的示意圖。 第4圖為依據本發明一實施例中之顯示裝置的畫面調光方法的流程圖。
S410~S430:步驟

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置，包括：一顯示模組；一生命感測器；一環境光感測器，用以偵測該顯示裝置之環境光亮度及環境光色溫；以及一顯示控制器，用以從一主機接收一影像信號，並將該影像信號於該顯示模組上播放；其中當該生命感測器偵測到一使用者位於該顯示裝置前方，該生命感測器傳送一畫面調整控制信號至該顯示控制器以使該顯示裝置進入一畫面調整模式，其中當該顯示裝置處於該畫面調整模式，該顯示控制器依據該環境光亮度及該環境光色溫以分別調整在該顯示模組上所播放之該影像信號的畫面亮度及畫面色溫；其中該畫面調整模式包括一動態色溫調整模式，當該顯示裝置在該動態色溫調整模式時，該顯示控制器執行下列步驟：當該環境光色溫大於一預定色溫，增加在該顯示模組上所播放之該影像信號之色溫；以及當該環境光色溫小於或等於該預定色溫，降低在該顯示模組上所播放之該影像信號之色溫。
  2. 如請求項1之顯示裝置，更包括：一距離感測器，用以偵測該使用者與該顯示模組之間的距離及方位，並回報該距離及該方位至該顯示控制器。
  3. 如請求項2之顯示裝置，其中該畫面調整模式包括一第一動態亮度調整模式，其中，在該第一動態亮度調整模式中，該顯示控制器更執行下列步驟：當該距離大於第一距離時，增加在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度；當該距離介於該第一距離及該第一距離的一半時，維持在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度；當該距離小於該第一距離的一半時，將在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度降低第一亮度比例；當該距離小於一第二距離時，將在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度降低第二亮度比例，其中該第一距離大於2倍的該第二距離，且該第二亮度比例大於該第一亮度比例。
  4. 如請求項3之顯示裝置，其中該第一距離對應於該使用者之最佳水平視野範圍，且該第二距離對應於該使用者之最大水平視野範圍。
  5. 如請求項1之顯示裝置，其中該畫面調整模式包括一第二動態亮度調整模式，在該第二動態亮度調整模式時，該顯示控制器更執行下列步驟： 當該環境光亮度介於第一亮度及第二亮度之間，依據該環境光亮度以第一斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度；當該環境光亮度大於或等於該第二亮度，依據該環境光亮度以第二斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度；以及當該環境光亮度小於該第一亮度，依據該環境光亮度以第三斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度，其中該第二亮度大於該第一亮度，該第一斜率、該第二斜率及該第三斜率均大於0，且該第二斜率大於該第一斜率，且該第一斜率大於該第三斜率。
  6. 一種顯示裝置的畫面調光方法，其中該顯示裝置包括一顯示模組、一生命感測器、一環境光感測器及一顯示控制器，且該環境光感測器係偵測該顯示裝置之環境光亮度及環境光色溫，該方法包括：利用該顯示控制器從一主機接收一影像信號，並將該影像信號於該顯示模組上播放；當該生命感測器偵測到一使用者位於該顯示裝置前方，利用該生命感測器傳送一畫面調整控制信號至該顯示控制器以使該顯示裝置進入一畫面調整模式；當該顯示裝置處於該畫面調整模式，利用該顯示控制器依據該環境光亮度及該環境光色溫以分別調整在該顯示模組上所播放之該影像信號的畫面亮度及畫面色溫； 其中該畫面調整模式包括一動態色溫調整模式，當該顯示裝置在該動態色溫調整模式時，該方法更包括：當該環境光色溫大於一預定色溫，增加在該顯示模組上所播放之該影像信號之色溫；以及當該環境光色溫小於或等於該預定色溫，降低在該顯示模組上所播放之該影像信號之色溫。
  7. 如請求項6之顯示裝置的畫面調光方法，其中該顯示裝置更包括一距離感測器，用以偵測該使用者與該顯示模組之間的距離及方位，並回報該距離及該方位至該顯示控制器。
  8. 如請求項7之顯示裝置的畫面調光方法，其中該畫面調整模式包括一第一動態亮度調整模式，其中，在該第一動態亮度調整模式時，該方法更包括：當該距離大於第一距離時，增加在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度；當該距離介於該第一距離及該第一距離的一半時，維持在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度；當該距離小於該第一距離的一半時，將在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度降低第一亮度比例；當該距離小於一第二距離時，將在該顯示模組上所播放之該影像信號之亮度降低第二亮度比例，其中該第一距離大於2倍的該第二距離，且該第二亮度比例大於該第一亮度比例。
  9. 如請求項8之顯示裝置的畫面調光方法，其中該第一距離對應於該使用者之最佳水平視野範圍，且該第二距離對應於該使用者之最大水平視野範圍。
  10. 如請求項6之顯示裝置的畫面調光方法，其中該畫面調整模式包括一第二動態亮度調整模式，在該第二動態亮度調整模式時，該方法更包括：當該環境光亮度介於第一亮度及第二亮度之間，依據該環境光亮度以第一斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度；當該環境光亮度大於或等於該第二亮度，依據該環境光亮度以第二斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度；以及當該環境光亮度小於該第一亮度，依據該環境光亮度以第三斜率線性調整該顯示模組之螢幕亮度，其中該第二亮度大於該第一亮度，該第一斜率、該第二斜率及該第三斜率均大於0，且該第二斜率大於該第一斜率，且該第一斜率大於該第三斜率。
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