本發(fā)明關于一種具有光線調(diào)整模塊的顯示設備及其控制方法。

背景技術(shù)：

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)顯示設備在設計時，大多是垂直量測顯示面板50上的九個位置P1～P9的光強度，并據(jù)以調(diào)整背光而使顯示設備的出光均勻分布。其中，九個位置P1～P9的選擇是基于將面板50九等分后取其中心的概念。然而，使用者在觀看時，因為眼睛相對顯示設備的位置不固定，所以容易感受到顯示面板各處的亮度落差較大。

具體而言，當用戶眼睛位在顯示面板50正前方中央位置，因為眼睛相對于顯示面板上的九個位置P1～P9的距離不同，所以其感受到在各個位置的光強度也會因而不同。例如，由于用戶眼睛位在顯示面板50正前方中央位置而與P5位置的距離最短，在P5位置的光強度會高于在P2、P4、P6、P8位置的光強度，再高于在P1、P3、P7、P9位置的光強度。如此在各個位置的光強度感受的差異會影響使用者觀賞的舒適性，因此有待改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種顯示設備及其控制方法，可提升使用者觀賞的舒適性。

顯示設備包含光源模塊、光線調(diào)整模塊、顯示面板以及人眼檢測裝置。光源模塊具有出光面。光線調(diào)整模塊具有多個選定位置，設置在光源模塊的出光面的一側(cè)。顯示面板設置在光線調(diào)整模塊相對于光源模塊的另一側(cè)，具有顯示面。人眼檢測裝置鄰近顯示面，用以檢測位于顯示面前方的人眼的位置。其中，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置以及光源模塊的出光光場，調(diào)整光線調(diào)整模塊上各選定位置的光學性質(zhì)。

光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置相對于顯示面板的垂直距離，調(diào)整光線調(diào)整模塊的選定位置的光學性質(zhì)。

光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置所在平行于顯示面的平面上相對于顯示面中心法線的距離，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的光學性質(zhì)。

光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的霧度。

當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的正前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的霧度由中心往外漸小。

當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的斜前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的霧度由最靠近人眼位置的第一側(cè)邊往最遠離人眼的位置的第二側(cè)邊漸小。

光線調(diào)整模塊包含電壓調(diào)整模塊以及液晶層。電壓調(diào)整模塊具有多條沿橫軸排列的第一電極以及多條沿縱軸排列的第二電極。液晶層根據(jù)所在位置交會的第一電極及第二電極的電壓差決定狀態(tài)，借以調(diào)變所在位置的光線調(diào)整模塊的霧度。液晶層為膽固醇液晶或高分子散布型液晶。

光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的光通過率。

當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的正前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的光通過率由中心往外漸大。

當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的斜前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的光通過率由最靠近人眼的位置的第一側(cè)邊往最遠離人眼的位置的第二側(cè)邊漸大。

顯示設備控制方法包含：(A)利用光源模塊提供出光光線，以使該來自光源模塊的出光光線通過該光線調(diào)整模塊；(B)利用人眼檢測裝置檢測用戶的人眼的位置，并據(jù)以得到人眼的位置信號，；(C)由光線調(diào)整模塊接收來自光源模塊的出光光線，根據(jù)人眼的位置信號以及光源模塊的出光光場，調(diào)整光線調(diào)整模塊上具有的多個選定位置的光學性質(zhì)，借以調(diào)整該出光光線通過該光線調(diào)整模塊后的光學特性；(D)由顯示面板接收來自光線調(diào)整模塊的經(jīng)調(diào)整光線，并使所述經(jīng)調(diào)整光線通過顯示面板由顯示面出光。

其中在步驟(B)，人眼檢測裝置檢測用戶的人眼的位置相對于顯示面板的垂直距離，并據(jù)以發(fā)出人眼位置信號。

其中在步驟(B)，人眼檢測裝置檢測用戶的人眼所在平行于顯示面的平面上的位置相對于顯示面中心法線的距離，并據(jù)以得到人眼位置信號。

其中在步驟(C)，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼的位置信號，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的霧度。

其中在步驟(C)，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的正前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的霧度由中心往外漸小。

其中在步驟(C)，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的斜前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的霧度由最靠近人眼的位置的第一側(cè)邊往最遠離人眼的位置的第二側(cè)邊漸小。

其中在步驟(C)，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼位置信號，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的光通過率。

其中在步驟(C)，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的正前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的光通過率由中心往外漸大。

其中在步驟(C)，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的斜前方，該光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的光通過率由最靠近人眼的位置的第一側(cè)邊往最遠離人眼的位置的第二側(cè)邊漸大。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)示意圖；

圖2A為本發(fā)明顯示設備的實施例示意圖；

圖2B為光線調(diào)整模塊具有多個選定位置的實施例示意圖；

圖3A為人眼的位置位于顯示面板正前方的實施例示意圖；

圖3B為人眼的位置位于顯示面板正前方與所量測光強度變化的實施例示意圖；

圖3C為人眼的位置位于顯示面板正前方與所量測光線調(diào)整模塊霧度變化的實施例示意圖；

圖3D為人眼的位置位于顯示面板正前方與所量測光源模塊出光強度變化的實施例示意圖；

圖4A為人眼的位置位于顯示面板斜前方的實施例示意圖；

圖4B為人眼的位置位于顯示面板斜前方與所量測光強度變化的實施例示意圖；

圖4C為人眼的位置位于顯示面板斜前方與所量測光線調(diào)整模塊霧度變化的實施例示意圖；

圖4D為人眼的位置位于顯示面板斜前方與所量測光源模塊出光強度變化的實施例示意圖；

圖5為光線調(diào)整模塊未作動的實施例示意圖；

圖6為光線調(diào)整模塊的霧度由中心往外漸小的實施例示意圖；

圖7為光線調(diào)整模塊的霧度由中心往外漸小的另一實施例示意圖；

圖8A為人眼所在平行于顯示面的平面上的位置相對于顯示面中心法線的距離的實施例示意圖；

圖8B為光線調(diào)整模塊的霧度由第一側(cè)邊往第二側(cè)邊漸小的實施例示意圖；

圖9A為光線調(diào)整模塊未加電壓的實施例剖視示意圖；

圖9B為電壓調(diào)整模塊的實施例示意圖；

圖9C為光線調(diào)整模塊已加電壓的實施例剖視示意圖；

圖10A為本發(fā)明實施例中光源模塊的原始出光光強度分布的示意圖；

圖10A’為本發(fā)明實施例中光源模塊的原始出光光場的量測結(jié)果示意圖；

圖10B為現(xiàn)有技術(shù)散射膜的霧度狀態(tài)示意圖；

圖10C為本發(fā)明實施例中，使用現(xiàn)有技術(shù)散射膜后在默認人眼的位置量測到的出光光強度分布的示意圖；

圖10C’為本發(fā)明實施例中，使用現(xiàn)有技術(shù)散射膜后在默認人眼的位置量測到的光場的量測結(jié)果示意圖；

圖10D為本發(fā)明實施例中光線調(diào)整模塊調(diào)整其上各選定位置的光學性質(zhì)后，其霧度狀態(tài)示意圖；

圖10E為本發(fā)明實施例中，使用本發(fā)明顯示設備在默認人眼的位置量測到的出光光強度分布的示意圖；

圖10E’為本發(fā)明實施例中，使用本發(fā)明顯示設備在默認人眼的位置量測到的光場的量測結(jié)果示意圖；

圖11為本發(fā)明顯示設備控制方法的實施例流程示意圖；

其中，附圖標記：

50 顯示面板

100 光源模塊

110 出光面

200 人眼

222 平面

300 光線調(diào)整模塊

301 第一側(cè)邊

302 第二側(cè)邊

310、310a 選定位置

401 方向

500 顯示面板

510 顯示面

600 外框

700 人眼檢測裝置

800 電壓調(diào)整模塊

808 膽固醇液晶

810～810o 第一電極

820～820i 第二電極

880 透光基板

888 液晶層

900 顯示設備

1000～3000 步驟

P1～P9 位置

γ 顯示面中心法線

具體實施方式

如圖2A所示的較佳實施例，本發(fā)明的顯示設備900包含光源模塊100、光線調(diào)整模塊300、顯示面板500、外框600以及人眼檢測裝置700。光源模塊100具有出光面110。光線調(diào)整模塊300設置在光源模塊100的出光面110。其中，如圖2B所示的實施例，光線調(diào)整模塊300具有多個選定位置310，選定位置310例如為「點」，然而在不同實施例中亦可為「區(qū)塊」。選定位置310的設置位置及密度，可依制造或設計需求而有所不同。

如圖2A所示的實施例，顯示面板500設置在光線調(diào)整模塊300相對于光源模塊100的另一側(cè)，具有顯示面510位在遠離光線調(diào)整模塊300的一面。外框600用來容納光源模塊100、光線調(diào)整模塊300以及顯示面板500，人眼檢測裝置700設置在外框600外表面，并且包含面朝方向401的紅外線傳感器。然而在不同實施例中，可依據(jù)人眼檢測裝置700的作動原理決定其形式及設置位置。人眼檢測裝置700鄰近顯示面510，與顯示面510朝向同一方向(在此實施例中為方向401)，用來檢測位于顯示面板500的顯示面501前方的人眼200的位置與距離。

根據(jù)本實施例的顯示設備900，光線調(diào)整模塊300根據(jù)人眼檢測裝置700檢測到的人眼200的位置與距離以及光源模塊100的出光光場，調(diào)整光線調(diào)整模塊300上各選定位置310的光學性質(zhì)，例如霧度、光通過率等。更具體而言，光線調(diào)整模塊300會根據(jù)人眼檢測裝置700檢測到的人眼200相對于顯示面板500的位置與距離的差異以及光源模塊100的出光光場狀況，個別調(diào)整光線調(diào)整模塊300上各選定位置310的光學性質(zhì)，亦即對光線調(diào)整模塊300上各選定位置310的光學性質(zhì)做出差異化調(diào)整。以光線路徑的角度觀之，光源模塊100由出光面110發(fā)射出光線，光線通過光線調(diào)整模塊300朝向顯示面板500前進，來自光線調(diào)整模塊300的光線通過顯示面板500由顯示面510射出，光線調(diào)整模塊300根據(jù)人眼檢測裝置700檢測到的人眼200的位置與距離以及光源模塊100的出光光場，差異化調(diào)整通過光線調(diào)整模塊300上各選定位置310的光線的行為。

接著，請參考圖3A、3B、3C、3D，如圖3A所示，當人眼200位于顯示面板500正前方中央處，光源模塊100的出光光場是在相對顯示面板500的中央處有較高的出光強度，如圖3D所示。此時，調(diào)整光線調(diào)整模塊300使接近其中心的選定位置310的霧度增加，如圖3C所示，從而使光源模塊100所出的光線經(jīng)過光線調(diào)整模塊300與顯示面板500之后讓使用者在人眼200的位置觀看到的光強度較均勻，如圖3B所示。具體調(diào)整方法請參考后方實施例說明。另一方面，在如圖4A、4B、4C、4D所示的實施例中，如圖4A所示，當人眼200位于顯示面板500斜前方，例如中間偏右，光源模塊100的出光光場仍是在中央有較高的出光強度，如圖4D所示。此時，依據(jù)所檢測到人眼200的位置而調(diào)整光線調(diào)整模塊300使接近人眼200的選定位置310的霧度增加而遠離人眼200的選定位置310的霧度降低，如圖4C所示，從而讓使用者在人眼200的位置觀看到的光強度較均勻，如圖4B所示。借由上述，可使得在人眼200所在位置觀看到顯示面板500整體的亮度較均勻，提升觀賞的舒適性。

進一步而言，光線調(diào)整模塊可根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼200相對于顯示面板的垂直距離，亦即人眼200距離顯示面板的遠近，調(diào)整光線調(diào)整模塊300的各選定位置310的光學性質(zhì)。如圖5所示的實施例，當人眼檢測裝置未檢測到人眼或者檢測到的人眼的位置不在默認范圍內(nèi)(例如距離顯示面板過遠)，光線調(diào)整模塊不作動，其上各點的光學性質(zhì)無特別差異。如圖6所示的實施例，當人眼200位于顯示面板500正前方中央處(參見圖3)，則調(diào)整光線調(diào)整模塊300使接近其中心的選定位置310的霧度增加，亦即使光線調(diào)整模塊300的霧度由中心往外漸小，從而使光線散射程度隨著接近光線調(diào)整模塊300的中心而增加，亦即光線調(diào)整模塊300的光通過率由中心往外逐漸變大。而當人眼200移至顯示面板500正前方較遠的位置時，因為用戶感覺到光強度不均勻的狀況已經(jīng)略減，所以如圖7所示的實施例，調(diào)整光線調(diào)整模塊300使接近其中心的選定位置的霧度比圖6所示的實施例稍減。

如圖8A所示的實施例，在不同實施例中，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼所在平行于顯示面510的平面222上的位置相對于顯示面中心法線γ的距離D，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的光學性質(zhì)。更具體而言，如圖8B所示的實施例，當人眼檢測裝置檢測到的人眼200位在顯示面板500的斜前方(參見圖4)，例如中間偏右，則調(diào)整光線調(diào)整模塊300使光線調(diào)整模塊300的霧度由最靠近人眼位置的中間偏右分別往遠離人眼位置200的第一側(cè)邊301與第二側(cè)邊302漸小，從而使光線散射程度由最靠近人眼位置的中間偏右分別往遠離人眼位置200的第一側(cè)邊301與第二側(cè)邊302漸小。

如圖9A所示的實施例，光線調(diào)整模塊300包含電壓調(diào)整模塊800以及液晶層888。在此實施例中，電壓調(diào)整模塊800以及液晶層888位在兩透光基板880之間，液晶層888為膽固醇液晶808，當液晶分子處于未加電壓的穿透態(tài)時，光可直接通過，此時霧度最低而光通過量最大。如圖9B所示的實施例，電壓調(diào)整模塊800包含位于上板的多條沿橫軸排列的第一電極810以及位于下板的多條沿縱軸排列的第二電極820，膽固醇液晶808夾置于多條第一電極810以及多條第二電極820之間。膽固醇液晶808根據(jù)所在位置310a交會的第一電極810及第二電極820間的電壓差決定狀態(tài)，借以調(diào)變所在位置的光線調(diào)整模塊300的霧度或光通過量。例如圖9C所示的實施例，當接近中央的第一電極810及第二電極820具有電壓差，兩者之間的膽固醇液晶808即改變排列方式，使得通過的光線散射。更具體而言，例如欲使光線調(diào)整模塊300的霧度由中心往外漸小，可讓在接近中央的第一電極810h及第二電極820e交會處的選定位置310a的電壓差為最大，并且使兩電極之間的電壓差以此處為中心向外遞減，從而使得光線調(diào)整模塊300的霧度在此處最大并向外遞減，而其光通過量此處最小并向外遞增。其中，因為各第一電極810a～810o以及各第二電極820a～820i的電壓可個別調(diào)整設定，所以可借由調(diào)整設定各第一電極810a～810o及第二電極820a～820i的電壓來控制各交會處的選定位置310a的電壓差，決定該位置的膽固醇液晶的狀態(tài)，從而控制光線調(diào)整模塊300位于該位置的霧度光學性質(zhì)。

在不同實施例中，可以用其他基于電壓差而改變其性質(zhì)的物質(zhì)來替換膽固醇液晶，例如可使用高分子散布型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)。其中，膽固醇液晶與高分子散布型液晶皆有可使光穿透與散射不同型態(tài)，高分子散布型液晶須持續(xù)外加電壓維持，而膽固醇液晶可借由添加聚合物單體達到雙穩(wěn)態(tài)(穿透與散射)，只需在切換時外加電壓，而不切換的情況下不需耗電維持穩(wěn)態(tài)。因此，可視設計或使用需求相互替換。

光源模塊的原始出光光強度與出光光場的量測結(jié)果如圖10A、圖10A’所示，現(xiàn)有技術(shù)散射膜的霧度狀態(tài)圖如圖10B所示，使用現(xiàn)有技術(shù)散射膜后在默認人眼的位置量測到的光強度分布與光場的量測結(jié)果如圖10C、圖10C’所示。比對圖10A、10A’及圖10C、10C’可以發(fā)現(xiàn)，使用現(xiàn)有技術(shù)散射膜不會使在默認人眼的位置量測到的光場與光源模塊的原始出光光場有明顯差異。另一方面，對于使用本發(fā)明顯示設備的情況，當調(diào)整光線調(diào)整模塊其上各選定位置的光學性質(zhì)后，其霧度狀態(tài)圖如圖10D所示，而使用本發(fā)明顯示設備在默認人眼位置量測到的光強度與光場的量測結(jié)果如圖10E所示。比對圖10A、10A’及圖10E、10E’可以清楚發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明顯示設備，在默認人眼位置量測到的光強度與光場明顯較光源模塊的原始出光光強度與光場均勻。據(jù)此，本發(fā)明顯示設備整體顯示出的亮度較均勻，能提升使用者觀賞的舒適性。

在本發(fā)明中，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置與距離，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的光學性質(zhì)。在前述實施例中，是對霧度此光學性質(zhì)作調(diào)整，亦即調(diào)整光散射程度。然而在不同實施例中，光學性質(zhì)不限于霧度，亦可包含光通過率等。更具體而言，可利用光柵等組件，控制通過的光線量，從而調(diào)整光線調(diào)整模塊的光通過率。

如圖11所示的流程圖，如前述實施例的顯示設備，其控制方法包含以下步驟1000、2000、3000、及4000。

步驟1000，利用光源模塊提供出光光線，以使所述來自光源模塊的出光光線通過光線調(diào)整模塊。更具體而言，是如圖2A所示的實施例由光源模塊100提供出光光線通過出光面110。

步驟2000，利用人眼檢測裝置檢測用戶的眼睛相對于顯示面板的顯示面的位置，并據(jù)以得到人眼的位置信號。更具體而言，是如圖2A所示的實施例，由人眼檢測裝置700檢測用戶的眼睛200相對于顯示面板500的顯示面510的位置，并據(jù)以得到人眼的位置信號。其中，人眼檢測裝置檢測用戶的眼睛相對于顯示面板的顯示面的垂直距離，同時人眼檢測裝置亦可檢測用戶的眼睛所在平行于顯示面510的平面222上的位置相對于顯示面板中心法線的距離(請參考圖8A)，并據(jù)以得到人眼的位置信號。進一步而言，此時人眼的位置信號反映了人眼200相對于顯示面板的垂直距離以及相對于顯示面板中心法線的距離。

步驟3000，由光線調(diào)整模塊接收來自光源模塊的所述光線，并根據(jù)人眼的位置信號以及光源模塊的出光光場，調(diào)整光線調(diào)整模塊上多個選定位置的光學性質(zhì)，借以調(diào)整所述光線通過光線調(diào)整模塊后的光學特性。更具體而言，顯示設備的處理模塊根據(jù)收到的人眼位置信號以及光源模塊的出光光場信息進行計算，然后發(fā)出調(diào)整信號以調(diào)整圖2A所示的實施例中的光線調(diào)整模塊300上具有的多個選定位置(參見圖2B)的光學性質(zhì)。其中，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼的位置信號，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的霧度。更具體而言，系如前述實施例，使用電壓差控制膽固醇液晶、高分子散布型液晶或其他物質(zhì)或組件的狀態(tài)，借以調(diào)整霧度。

其中，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的正前方，調(diào)整光線調(diào)整模塊使光線調(diào)整模塊的霧度由中心往外漸小。更具體而言，如圖6所示的實施例，調(diào)整光線調(diào)整模塊300使光線調(diào)整模塊300的霧度由中心往外漸小。

其中，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的斜前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的霧度由最靠近人眼的位置往最遠離人眼的位置的兩側(cè)邊漸小。更具體而言，如圖8所示的實施例，光線調(diào)整模塊300調(diào)整使光線調(diào)整模塊300的霧度由最靠近人眼200的位置霧度最大而往兩側(cè)邊漸小。

在不同實施例中，在步驟3000，光線調(diào)整模塊根據(jù)人眼的位置信號，調(diào)整光線調(diào)整模塊的各選定位置的光通過率。更具體而言，可利用光柵等組件，控制通過的光線量，從而調(diào)整光線調(diào)整模塊的光通過率。

其中，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的正前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的光通過率由中心往外漸大。

其中，當人眼檢測裝置檢測到的人眼的位置位在顯示面板的斜前方，光線調(diào)整模塊調(diào)整使光線調(diào)整模塊的光通過率由最靠近人眼的位置往最遠離人眼位置漸大。

步驟4000，由顯示面板接收來自光線調(diào)整模塊的經(jīng)調(diào)整光線，并使所述經(jīng)調(diào)整光線通過顯示面板由顯示面出光。

雖然前述的描述及圖式已揭示本發(fā)明的較佳實施例，必須了解到各種增添、許多修改和取代可能使用于本發(fā)明較佳實施例，而不會脫離如所附權(quán)利要求所界定的本發(fā)明原理的精神及范圍。本領域技術(shù)人員將可體會，本發(fā)明可使用于許多形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例、材料、組件和組件的修改。因此，本文于此所揭示的實施例應被視為用以說明本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍應由后附權(quán)利要求所界定，并涵蓋其合法均等物，并不限于現(xiàn)有技術(shù)的描述。

當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。