具有光线调整模块的显示设备及其控制方法与流程

本发明关于一种具有光线调整模块的显示设备及其控制方法。

背景技术：

如图1所示，现有技术显示设备在设计时，大多是垂直量测显示面板50上的九个位置P1～P9的光强度，并据以调整背光而使显示设备的出光均匀分布。其中，九个位置P1～P9的选择是基于将面板50九等分后取其中心的概念。然而，使用者在观看时，因为眼睛相对显示设备的位置不固定，所以容易感受到显示面板各处的亮度落差较大。

具体而言，当用户眼睛位在显示面板50正前方中央位置，因为眼睛相对于显示面板上的九个位置P1～P9的距离不同，所以其感受到在各个位置的光强度也会因而不同。例如，由于用户眼睛位在显示面板50正前方中央位置而与P5位置的距离最短，在P5位置的光强度会高于在P2、P4、P6、P8位置的光强度，再高于在P1、P3、P7、P9位置的光强度。如此在各个位置的光强度感受的差异会影响使用者观赏的舒适性，因此有待改善。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种显示设备及其控制方法，可提升使用者观赏的舒适性。

显示设备包含光源模块、光线调整模块、显示面板以及人眼检测装置。光源模块具有出光面。光线调整模块具有多个选定位置，设置在光源模块的出光面的一侧。显示面板设置在光线调整模块相对于光源模块的另一侧，具有显示面。人眼检测装置邻近显示面，用以检测位于显示面前方的人眼的位置。其中，光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼的位置以及光源模块的出光光场，调整光线调整模块上各选定位置的光学性质。

光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼的位置相对于显示面板的垂直距离，调整光线调整模块的选定位置的光学性质。

光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼的位置所在平行于显示面的平面上相对于显示面中心法线的距离，调整光线调整模块的各选定位置的光学性质。

光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼的位置，调整光线调整模块的各选定位置的雾度。

当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的正前方，光线调整模块调整使光线调整模块的雾度由中心往外渐小。

当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的斜前方，光线调整模块调整使光线调整模块的雾度由最靠近人眼位置的第一侧边往最远离人眼的位置的第二侧边渐小。

光线调整模块包含电压调整模块以及液晶层。电压调整模块具有多条沿横轴排列的第一电极以及多条沿纵轴排列的第二电极。液晶层根据所在位置交会的第一电极及第二电极的电压差决定状态，借以调变所在位置的光线调整模块的雾度。液晶层为胆固醇液晶或高分子散布型液晶。

光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼的位置，调整光线调整模块的各选定位置的光通过率。

当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的正前方，光线调整模块调整使光线调整模块的光通过率由中心往外渐大。

当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的斜前方，光线调整模块调整使光线调整模块的光通过率由最靠近人眼的位置的第一侧边往最远离人眼的位置的第二侧边渐大。

显示设备控制方法包含：(A)利用光源模块提供出光光线，以使该来自光源模块的出光光线通过该光线调整模块；(B)利用人眼检测装置检测用户的人眼的位置，并据以得到人眼的位置信号，；(C)由光线调整模块接收来自光源模块的出光光线，根据人眼的位置信号以及光源模块的出光光场，调整光线调整模块上具有的多个选定位置的光学性质，借以调整该出光光线通过该光线调整模块后的光学特性；(D)由显示面板接收来自光线调整模块的经调整光线，并使所述经调整光线通过显示面板由显示面出光。

其中在步骤(B)，人眼检测装置检测用户的人眼的位置相对于显示面板的垂直距离，并据以发出人眼位置信号。

其中在步骤(B)，人眼检测装置检测用户的人眼所在平行于显示面的平面上的位置相对于显示面中心法线的距离，并据以得到人眼位置信号。

其中在步骤(C)，光线调整模块根据人眼的位置信号，调整光线调整模块的各选定位置的雾度。

其中在步骤(C)，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的正前方，光线调整模块调整使光线调整模块的雾度由中心往外渐小。

其中在步骤(C)，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的斜前方，光线调整模块调整使光线调整模块的雾度由最靠近人眼的位置的第一侧边往最远离人眼的位置的第二侧边渐小。

其中在步骤(C)，光线调整模块根据人眼位置信号，调整光线调整模块的各选定位置的光通过率。

其中在步骤(C)，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的正前方，光线调整模块调整使光线调整模块的光通过率由中心往外渐大。

其中在步骤(C)，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的斜前方，该光线调整模块调整使光线调整模块的光通过率由最靠近人眼的位置的第一侧边往最远离人眼的位置的第二侧边渐大。

附图说明

图1为现有技术示意图；

图2A为本发明显示设备的实施例示意图；

图2B为光线调整模块具有多个选定位置的实施例示意图；

图3A为人眼的位置位于显示面板正前方的实施例示意图；

图3B为人眼的位置位于显示面板正前方与所量测光强度变化的实施例示意图；

图3C为人眼的位置位于显示面板正前方与所量测光线调整模块雾度变化的实施例示意图；

图3D为人眼的位置位于显示面板正前方与所量测光源模块出光强度变化的实施例示意图；

图4A为人眼的位置位于显示面板斜前方的实施例示意图；

图4B为人眼的位置位于显示面板斜前方与所量测光强度变化的实施例示意图；

图4C为人眼的位置位于显示面板斜前方与所量测光线调整模块雾度变化的实施例示意图；

图4D为人眼的位置位于显示面板斜前方与所量测光源模块出光强度变化的实施例示意图；

图5为光线调整模块未作动的实施例示意图；

图6为光线调整模块的雾度由中心往外渐小的实施例示意图；

图7为光线调整模块的雾度由中心往外渐小的另一实施例示意图；

图8A为人眼所在平行于显示面的平面上的位置相对于显示面中心法线的距离的实施例示意图；

图8B为光线调整模块的雾度由第一侧边往第二侧边渐小的实施例示意图；

图9A为光线调整模块未加电压的实施例剖视示意图；

图9B为电压调整模块的实施例示意图；

图9C为光线调整模块已加电压的实施例剖视示意图；

图10A为本发明实施例中光源模块的原始出光光强度分布的示意图；

图10A’为本发明实施例中光源模块的原始出光光场的量测结果示意图；

图10B为现有技术散射膜的雾度状态示意图；

图10C为本发明实施例中，使用现有技术散射膜后在默认人眼的位置量测到的出光光强度分布的示意图；

图10C’为本发明实施例中，使用现有技术散射膜后在默认人眼的位置量测到的光场的量测结果示意图；

图10D为本发明实施例中光线调整模块调整其上各选定位置的光学性质后，其雾度状态示意图；

图10E为本发明实施例中，使用本发明显示设备在默认人眼的位置量测到的出光光强度分布的示意图；

图10E’为本发明实施例中，使用本发明显示设备在默认人眼的位置量测到的光场的量测结果示意图；

图11为本发明显示设备控制方法的实施例流程示意图；

其中，附图标记：

50 显示面板

100 光源模块

110 出光面

200 人眼

222 平面

300 光线调整模块

301 第一侧边

302 第二侧边

310、310a 选定位置

401 方向

500 显示面板

510 显示面

600 外框

700 人眼检测装置

800 电压调整模块

808 胆固醇液晶

810～810o 第一电极

820～820i 第二电极

880 透光基板

888 液晶层

900 显示设备

1000～3000 步骤

P1～P9 位置

γ 显示面中心法线

具体实施方式

如图2A所示的较佳实施例，本发明的显示设备900包含光源模块100、光线调整模块300、显示面板500、外框600以及人眼检测装置700。光源模块100具有出光面110。光线调整模块300设置在光源模块100的出光面110。其中，如图2B所示的实施例，光线调整模块300具有多个选定位置310，选定位置310例如为「点」，然而在不同实施例中亦可为「区块」。选定位置310的设置位置及密度，可依制造或设计需求而有所不同。

如图2A所示的实施例，显示面板500设置在光线调整模块300相对于光源模块100的另一侧，具有显示面510位在远离光线调整模块300的一面。外框600用来容纳光源模块100、光线调整模块300以及显示面板500，人眼检测装置700设置在外框600外表面，并且包含面朝方向401的红外线传感器。然而在不同实施例中，可依据人眼检测装置700的作动原理决定其形式及设置位置。人眼检测装置700邻近显示面510，与显示面510朝向同一方向(在此实施例中为方向401)，用来检测位于显示面板500的显示面501前方的人眼200的位置与距离。

根据本实施例的显示设备900，光线调整模块300根据人眼检测装置700检测到的人眼200的位置与距离以及光源模块100的出光光场，调整光线调整模块300上各选定位置310的光学性质，例如雾度、光通过率等。更具体而言，光线调整模块300会根据人眼检测装置700检测到的人眼200相对于显示面板500的位置与距离的差异以及光源模块100的出光光场状况，个别调整光线调整模块300上各选定位置310的光学性质，亦即对光线调整模块300上各选定位置310的光学性质做出差异化调整。以光线路径的角度观之，光源模块100由出光面110发射出光线，光线通过光线调整模块300朝向显示面板500前进，来自光线调整模块300的光线通过显示面板500由显示面510射出，光线调整模块300根据人眼检测装置700检测到的人眼200的位置与距离以及光源模块100的出光光场，差异化调整通过光线调整模块300上各选定位置310的光线的行为。

接着，请参考图3A、3B、3C、3D，如图3A所示，当人眼200位于显示面板500正前方中央处，光源模块100的出光光场是在相对显示面板500的中央处有较高的出光强度，如图3D所示。此时，调整光线调整模块300使接近其中心的选定位置310的雾度增加，如图3C所示，从而使光源模块100所出的光线经过光线调整模块300与显示面板500之后让使用者在人眼200的位置观看到的光强度较均匀，如图3B所示。具体调整方法请参考后方实施例说明。另一方面，在如图4A、4B、4C、4D所示的实施例中，如图4A所示，当人眼200位于显示面板500斜前方，例如中间偏右，光源模块100的出光光场仍是在中央有较高的出光强度，如图4D所示。此时，依据所检测到人眼200的位置而调整光线调整模块300使接近人眼200的选定位置310的雾度增加而远离人眼200的选定位置310的雾度降低，如图4C所示，从而让使用者在人眼200的位置观看到的光强度较均匀，如图4B所示。借由上述，可使得在人眼200所在位置观看到显示面板500整体的亮度较均匀，提升观赏的舒适性。

进一步而言，光线调整模块可根据人眼检测装置检测到的人眼200相对于显示面板的垂直距离，亦即人眼200距离显示面板的远近，调整光线调整模块300的各选定位置310的光学性质。如图5所示的实施例，当人眼检测装置未检测到人眼或者检测到的人眼的位置不在默认范围内(例如距离显示面板过远)，光线调整模块不作动，其上各点的光学性质无特别差异。如图6所示的实施例，当人眼200位于显示面板500正前方中央处(参见图3)，则调整光线调整模块300使接近其中心的选定位置310的雾度增加，亦即使光线调整模块300的雾度由中心往外渐小，从而使光线散射程度随着接近光线调整模块300的中心而增加，亦即光线调整模块300的光通过率由中心往外逐渐变大。而当人眼200移至显示面板500正前方较远的位置时，因为用户感觉到光强度不均匀的状况已经略减，所以如图7所示的实施例，调整光线调整模块300使接近其中心的选定位置的雾度比图6所示的实施例稍减。

如图8A所示的实施例，在不同实施例中，光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼所在平行于显示面510的平面222上的位置相对于显示面中心法线γ的距离D，调整光线调整模块的各选定位置的光学性质。更具体而言，如图8B所示的实施例，当人眼检测装置检测到的人眼200位在显示面板500的斜前方(参见图4)，例如中间偏右，则调整光线调整模块300使光线调整模块300的雾度由最靠近人眼位置的中间偏右分别往远离人眼位置200的第一侧边301与第二侧边302渐小，从而使光线散射程度由最靠近人眼位置的中间偏右分别往远离人眼位置200的第一侧边301与第二侧边302渐小。

如图9A所示的实施例，光线调整模块300包含电压调整模块800以及液晶层888。在此实施例中，电压调整模块800以及液晶层888位在两透光基板880之间，液晶层888为胆固醇液晶808，当液晶分子处于未加电压的穿透态时，光可直接通过，此时雾度最低而光通过量最大。如图9B所示的实施例，电压调整模块800包含位于上板的多条沿横轴排列的第一电极810以及位于下板的多条沿纵轴排列的第二电极820，胆固醇液晶808夹置于多条第一电极810以及多条第二电极820之间。胆固醇液晶808根据所在位置310a交会的第一电极810及第二电极820间的电压差决定状态，借以调变所在位置的光线调整模块300的雾度或光通过量。例如图9C所示的实施例，当接近中央的第一电极810及第二电极820具有电压差，两者之间的胆固醇液晶808即改变排列方式，使得通过的光线散射。更具体而言，例如欲使光线调整模块300的雾度由中心往外渐小，可让在接近中央的第一电极810h及第二电极820e交会处的选定位置310a的电压差为最大，并且使两电极之间的电压差以此处为中心向外递减，从而使得光线调整模块300的雾度在此处最大并向外递减，而其光通过量此处最小并向外递增。其中，因为各第一电极810a～810o以及各第二电极820a～820i的电压可个别调整设定，所以可借由调整设定各第一电极810a～810o及第二电极820a～820i的电压来控制各交会处的选定位置310a的电压差，决定该位置的胆固醇液晶的状态，从而控制光线调整模块300位于该位置的雾度光学性质。

在不同实施例中，可以用其他基于电压差而改变其性质的物质来替换胆固醇液晶，例如可使用高分子散布型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)。其中，胆固醇液晶与高分子散布型液晶皆有可使光穿透与散射不同型态，高分子散布型液晶须持续外加电压维持，而胆固醇液晶可借由添加聚合物单体达到双稳态(穿透与散射)，只需在切换时外加电压，而不切换的情况下不需耗电维持稳态。因此，可视设计或使用需求相互替换。

光源模块的原始出光光强度与出光光场的量测结果如图10A、图10A’所示，现有技术散射膜的雾度状态图如图10B所示，使用现有技术散射膜后在默认人眼的位置量测到的光强度分布与光场的量测结果如图10C、图10C’所示。比对图10A、10A’及图10C、10C’可以发现，使用现有技术散射膜不会使在默认人眼的位置量测到的光场与光源模块的原始出光光场有明显差异。另一方面，对于使用本发明显示设备的情况，当调整光线调整模块其上各选定位置的光学性质后，其雾度状态图如图10D所示，而使用本发明显示设备在默认人眼位置量测到的光强度与光场的量测结果如图10E所示。比对图10A、10A’及图10E、10E’可以清楚发现，使用本发明显示设备，在默认人眼位置量测到的光强度与光场明显较光源模块的原始出光光强度与光场均匀。据此，本发明显示设备整体显示出的亮度较均匀，能提升使用者观赏的舒适性。

在本发明中，光线调整模块根据人眼检测装置检测到的人眼的位置与距离，调整光线调整模块的各选定位置的光学性质。在前述实施例中，是对雾度此光学性质作调整，亦即调整光散射程度。然而在不同实施例中，光学性质不限于雾度，亦可包含光通过率等。更具体而言，可利用光栅等组件，控制通过的光线量，从而调整光线调整模块的光通过率。

如图11所示的流程图，如前述实施例的显示设备，其控制方法包含以下步骤1000、2000、3000、及4000。

步骤1000，利用光源模块提供出光光线，以使所述来自光源模块的出光光线通过光线调整模块。更具体而言，是如图2A所示的实施例由光源模块100提供出光光线通过出光面110。

步骤2000，利用人眼检测装置检测用户的眼睛相对于显示面板的显示面的位置，并据以得到人眼的位置信号。更具体而言，是如图2A所示的实施例，由人眼检测装置700检测用户的眼睛200相对于显示面板500的显示面510的位置，并据以得到人眼的位置信号。其中，人眼检测装置检测用户的眼睛相对于显示面板的显示面的垂直距离，同时人眼检测装置亦可检测用户的眼睛所在平行于显示面510的平面222上的位置相对于显示面板中心法线的距离(请参考图8A)，并据以得到人眼的位置信号。进一步而言，此时人眼的位置信号反映了人眼200相对于显示面板的垂直距离以及相对于显示面板中心法线的距离。

步骤3000，由光线调整模块接收来自光源模块的所述光线，并根据人眼的位置信号以及光源模块的出光光场，调整光线调整模块上多个选定位置的光学性质，借以调整所述光线通过光线调整模块后的光学特性。更具体而言，显示设备的处理模块根据收到的人眼位置信号以及光源模块的出光光场信息进行计算，然后发出调整信号以调整图2A所示的实施例中的光线调整模块300上具有的多个选定位置(参见图2B)的光学性质。其中，光线调整模块根据人眼的位置信号，调整光线调整模块的各选定位置的雾度。更具体而言，系如前述实施例，使用电压差控制胆固醇液晶、高分子散布型液晶或其他物质或组件的状态，借以调整雾度。

其中，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的正前方，调整光线调整模块使光线调整模块的雾度由中心往外渐小。更具体而言，如图6所示的实施例，调整光线调整模块300使光线调整模块300的雾度由中心往外渐小。

其中，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的斜前方，光线调整模块调整使光线调整模块的雾度由最靠近人眼的位置往最远离人眼的位置的两侧边渐小。更具体而言，如图8所示的实施例，光线调整模块300调整使光线调整模块300的雾度由最靠近人眼200的位置雾度最大而往两侧边渐小。

在不同实施例中，在步骤3000，光线调整模块根据人眼的位置信号，调整光线调整模块的各选定位置的光通过率。更具体而言，可利用光栅等组件，控制通过的光线量，从而调整光线调整模块的光通过率。

其中，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的正前方，光线调整模块调整使光线调整模块的光通过率由中心往外渐大。

其中，当人眼检测装置检测到的人眼的位置位在显示面板的斜前方，光线调整模块调整使光线调整模块的光通过率由最靠近人眼的位置往最远离人眼位置渐大。

步骤4000，由显示面板接收来自光线调整模块的经调整光线，并使所述经调整光线通过显示面板由显示面出光。

虽然前述的描述及图式已揭示本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如所附权利要求所界定的本发明原理的精神及范围。本领域技术人员将可体会，本发明可使用于许多形式、结构、布置、比例、材料、组件和组件的修改。因此，本文于此所揭示的实施例应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由后附权利要求所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于现有技术的描述。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。