有亮度及色温控制系统的显示装置与亮度及色温控制方法

摘要

显示装置包含一显示模块、一光源、一光源驱动电路、一显示驱动电路及一光传感器。光传感器设置于光源的周边，用来检测光源的亮度及色温。光传感器耦接于显示驱动电路，并根据光源的亮度及色温产生一反馈信号给显示驱动电路。显示驱动电路接收一图像信号驱动显示模块显示图像，且根据反馈信号更新图像信号的数据，达到调整图像的亮度及色温的目的。

说明书

背景技术

本发明相关于一种显示装置，尤其指一种具有亮度及色温控制系统的显 示装置。

背景技术

请参考图1，图1为现有技术具有亮度控制的显示装置10的示意图。显 示装置10包含一显示模块11、一光源12、一光源驱动电路14、一显示驱动 电路16及一光传感器18。显示装置10中可设定多组色温参数，如6500K或 9300K，当光源12老化时，就会影响显示装置10的色彩表现。光传感器18 设置于光源12的周边，用来检测光源12的亮度。光传感器18耦接于光源驱 动电路14，并根据光源12的亮度产生一反馈信号FB给光源驱动电路14。光 源12为发光二极管模块，发光二极管可通过调整驱动电压或电流来改变发光 的亮度，利用红光、绿光及蓝光二极管的光源混合成白光。光传感器包含一 红光传感单元、一绿光传感单元及一蓝光传感单元，可分别检测光源的红光、 绿光及蓝光的亮度，所以反馈信号FB包含检测红光、绿光及蓝光的亮度的参 数。因此，光源驱动电路14可根据反馈信号FB调整驱动电压或电流，去各 自控制红光、绿光及蓝光二极管的发光强度，以稳定显示装置10的色温亮度。

综上所述，为了使显示装置具有稳定的色温亮度，现有技术的显示装置 在光源周边设置有光传感器，光传感器可即时检测光源的亮度并产生反馈信 号，光源驱动电路可根据反馈信号调整光源的亮度。常用的光源包含冷阴极 管及发光二极管模块，其中发光二极管模块的光源利用红光、绿光及蓝光二 极管的光源混合成白光，所以光源驱动电路可各自控制红光、绿光及蓝光二 极管的发光强度，若显示装置使用冷阴极管作为光源，则只能通过调整驱动 电压或电流来改变发光的亮度，因此上述具有亮度控制的显示装置较适用于 以发光二极管模块作为光源的显示装置。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种具有亮度及色温控制系统的显示装置以及 一种控制显示装置的亮度及色温的方法，以解决上述的问题。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步 的了解。

为达到上述的一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提 供一种具有亮度及色温控制系统的显示装置，包含一显示模块；一光源，邻 近于该显示模块；一光传感器，邻近于该光源，用来检测该光源，以产生至 少一反馈信号；及一显示驱动电路，耦接于该光传感器，用来接收一图像信 号且驱动该显示模块显示一图像，及根据该反馈信号调整该图像信号的数据。

本发明还提供一种控制显示装置的亮度及色温的方法，包含检测一显示 装置的亮度及色温，以产生至少一反馈信号；及根据该反馈信号更新驱动该 显示装置的一图像信号的数据，以调整该显示装置显示的一图像的亮度及色 温。

附图说明

图1为现有技术具有亮度控制的显示装置的示意图。

图2为本发明具有亮度及色温控制的显示装置的第一实施例的示意图。

图3为本发明具有亮度及色温控制的显示装置的第二实施例的示意图。

图4为图2显示驱动电路处理反馈信号的结构图。

图5为本发明具有亮度及色温控制的显示装置的第三实施例的示意图。

图6为本发明具有亮度及色温控制的显示装置的第四实施例的示意图。

主要元件符号说明

10      显示装置                  11      显示模块

12      光源                      14      光源驱动器

16      面板驱动器                18      光传感器

20      本发明显示装置            21      显示模块

22      光源                      24      光源驱动器

26      面板驱动器                28      光传感器

30      模数转换器                261     红色数据通道

262     绿色数据通道              263     蓝色数据通道

264     纯数器                    281     红色感光单元

282         绿色感光单元               283      蓝色感光单元

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图 的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方 向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此， 使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参考图2，图2为本发明具有亮度及色温控制的显示装置20的第一实 施例的示意图。显示装置20包含一显示模块21、一光源22、一光源驱动电 路24、一显示驱动电路26及一光传感器28。光传感器28设置于光源22的 周边，用来检测光源22的亮度及色温。光传感器28耦接于显示驱动电路26， 并根据光源22的亮度及色温产生一反馈信号FB给显示驱动电路26。显示驱 动电路26接收一图像信号29来驱动显示模块21显示图像，因此显示驱动电 路26可根据反馈信号FB更新所接收到的图像信号29的数据，达到调整图像 的亮度及色温的目的。在第一实施例中，显示驱动电路26耦接于光传感器 28，可接收光传感器28产生的反馈信号FB，显示驱动电路26根据反馈信号 FB，计算出增益值，以更新图像信号29的数据。如此，在光源22太亮或太 暗时，通过补偿图像信号29，显示模块21所显示的图像还是可以达到所需 的亮度及色温。本实施例可应用于具有光源的显示装置上，以液晶显示装置 为例，在液晶显示装置的背光模块老化时，通过设置于背光模块周边的光传 感器产生反馈信号到显示驱动电路，更新图像信号29的数据，将图像的亮度 提高以补偿背光的不足。同样地，本发明亦可应用于投影机，在投影机的光 源老化时，通过设置于光源周边的光传感器产生反馈信号到数据处理电路， 更新图像信号29的数据，将图像的亮度提高以补偿光源的不足。

请参考图3，图3为本发明具有亮度及色温控制的显示装置20的第二实 施例的示意图。第二实施例中，光传感器28设置于显示模块21的显示表面 上，用来检测显示模块21所产生的图像的亮度及色温，光传感器28耦接于 显示驱动电路26，因此显示驱动电路26可接收光传感器28产生的反馈信号 FB，并根据反馈信号FB计算出增益值，以更新图像信号29的数据。本实施 例可应用于一液晶显示装置或一等离子显示装置，通过检测显示装置的亮度 及色温调整图像信号29的数据。

请参考图4，图4为图2显示驱动电路26处理反馈信号的结构图。光传 感器28包含一红光传感单元281、一绿光传感单元282及一蓝光传感单元 283，可分别检测光源的红光、绿光及蓝光的亮度。光传感器28产生的反馈 信号为模拟信号，通过一模数转换器(ADC)30将反馈信号转换为数字信号。 数字信号中包含检测红光、绿光及蓝光的亮度的参数A、B、C。显示驱动电 路26包含红色、绿色及蓝色三个数据通道261-263，分别用来接收图像信号 29的红色、绿色及蓝色数据，以驱动显示模块21的红色、绿色及蓝色区域。 显示驱动电路26具有一纯数器264，用来将数字信号的参数A、B、C转换成 亮度及色温的增益值α、β、γ，以更新图像信号29的数据。纯数器264中 记录一转换矩阵式(9)，转换矩阵由下列步骤200至步骤240获得。

步骤200：假设预设的三刺激值(tristimulus value)为X、Y、Z。

$\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}D11& D12& D13\\ D21& D22& D23\\ D31& D32& D33\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}\alpha *A\\ \beta *B\\ \gamma *C\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{Offsetx}\\ \mathrm{Offsety}\\ \mathrm{Offsetz}\end{array}\right)$    式(1)

$\left(\begin{array}{c}\alpha *A\\ \beta *B\\ \gamma *C\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}C11& C12& C13\\ C21& C22& C23\\ C31& C32& C33\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{OffsetA}\\ \mathrm{OffsetB}\\ \mathrm{OffsetC}\end{array}\right)$    式(2)

其中D11-D33及C11-C33为转换系数，Offsetx-Offsetz及 OffsetA-OffsetC为转换常数。

步骤210：在全黑、全红、全绿、全蓝的画面中，假设增益值α、β、 γ皆为1，则利用光传感器28所测量光源22的色度的参数值如下：

全黑：A0、B0、C0

全红：A1、B1、C1

全绿：A2、B2、C2

全蓝：A3、B3、C3

此外，利用一色彩测量仪器测量显示模块21的三刺激值如下：

全黑：X0、Y0、Z0

全红：X1、Y1、Z1

全绿：X2、Y2、Z2

全蓝：X3、Y3、Z3

步骤220：在全黑画面中，X0、Y0、Z0皆为0。

$\left(\begin{array}{c}\alpha *A0\\ \beta *B0\\ \gamma *C0\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}C11& C12& C13\\ C21& C22& C23\\ C31& C32& C33\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{OffsetA}\\ \mathrm{OffsetB}\\ \mathrm{OffsetC}\end{array}\right)$    式(3)

$\text{⇒}\left(\begin{array}{c}\mathrm{OffsetA}\\ \mathrm{OffsetB}\\ \mathrm{OffsetC}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\alpha *A0\\ \beta *B0\\ \gamma *C0\end{array}\right)$    式(4)

将式(4)代回式(2)

$\left(\begin{array}{c}\alpha *(A-A0)\\ \beta *(B-B0)\\ \gamma *(C-C0)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}C11& C12& C13\\ C21& C22& C23\\ C31& C32& C33\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)$    式(5)

步骤230：由全红、全绿、全蓝画面的参数值代入式(5)可计算出转换系 数C11-C33。

$\left(\begin{array}{ccc}X1& Y1& Z1\\ X2& Y2& Z2\\ X3& Y3& Z3\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}C11\\ C12\\ C13\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}A1-A0\\ A2-A0\\ A3-A0\end{array}\right)$     式(6)

$\left(\begin{array}{ccc}X1& Y1& Z1\\ X2& Y2& Z2\\ X3& Y3& Z3\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}C21\\ C22\\ C23\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}B1-B0\\ B2-B0\\ B3-B0\end{array}\right)$     式(7)

$\left(\begin{array}{ccc}X1& Y1& Z1\\ X2& Y2& Z2\\ X3& Y3& Z3\end{array}\right)·\left(\begin{array}{c}C31\\ C32\\ C33\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}C1-C0\\ C2-C0\\ C3-C0\end{array}\right)$     式(8)

步骤240：得到用来调整图像的亮度及色温的增益值α、β、γ的转换 矩阵。

$\left(\begin{array}{c}\alpha \\ \beta \\ \gamma \end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\frac{C11}{(A-A0)}& \frac{C12}{(A-A0)}& \frac{C13}{(A-A0)}\\ \frac{C21}{(B-B0)}& \frac{C22}{(B-B0)}& \frac{C23}{(B-B0)}\\ \frac{C31}{(C-C0)}& \frac{C32}{(C-C0)}& \frac{C33}{(C-C0)}\end{array}\right)\text{·}\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)$       式(9)

请参考图5，图5为本发明具有亮度及色温控制的显示装置20的第三实 施例的示意图。第三实施例中，光传感器28耦接于显示驱动电路26及光源 驱动电路24，所以显示驱动电路26可根据光传感器28产生的反馈信号FB 更新图像信号29的数据，以调整显示模块11的图像的亮度及色温。同样地， 光源驱动电路24也可根据光传感器28产生的反馈信号FB来调整光源22的 发光亮度。光传感器28耦接于显示驱动电路26所形成的反馈结构的优点在 于不论显示装置20的光源为何种类型，都可以利用显示驱动电路26来补偿 显示装置20的图像的亮度及色温，但是光源22本身的亮度不稳定的问题事 实上仍然存在，所以光传感器28耦接于光源驱动电路26所形成的反馈结构 则可以稳定光源22的亮度。再者，若光源22为发光二极管模块可利用光源 驱动电路26对光源22的红光、绿光及蓝光的亮度各自进行补偿。在本实施 例中，若光源22为冷阴极管，则可利用调整显示驱动电路26对图像的红色、 绿色及蓝色像素的亮度进行各自补偿。

请参考图6，图6为本发明具有亮度及色温控制的显示装置20的第四实 施例的示意图。第四实施例中，光传感器28设置于显示模块21的显示表面 上，用来检测显示模块21所产生的图像的亮度及色温，光传感器28耦接于 显示驱动电路26及光源驱动电路26，用来检测显示模块21所产生的图像的 亮度及色温，显示驱动电路26可根据反馈信号FB计算出增益值，以更新图 像信号29的数据，此外，光源驱动电路26也可根据反馈信号FB调整光源 22的发光亮度。

综上所述，本发明具有亮度及色温控制系统的显示装置显示装置包含一 显示模块、一光源、一光源驱动电路、一显示驱动电路及一光传感器。光传 感器设置于光源的周边，用来检测光源的亮度及色温。光传感器耦接于显示 驱动电路，并根据光源的亮度及色温产生一反馈信号给显示驱动电路。显示 驱动电路接收一图像信号来驱动显示模块显示图像，因此显示驱动电路可根 据反馈信号来更新图像信号的数据，达到调整图像的亮度及色温的目的。再 者，光传感器也可耦接于光源驱动电路，则光源驱动电路可根据光传感器产 生的反馈信号调整光源的发光亮度，以稳定光源的亮度。利用显示驱动电路 补偿图像的亮度及色温可适用于任何类型的光源，并且可对图像的红色、绿 色及蓝色像素的亮度进行各自补偿。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明 实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变 化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权 利要求不必实现本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和 标题仅是用来辅助专利文件搜寻用，并非用来限制本发明的权利范围。