CN102693709A - 一种显示装置的亮度调节方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置的亮度调节方法，给出了环境光照度与显示器亮度之间的三次关系式，并给出了关系式中各个参数的修正方法，根据该三次函数关系式可以对显示装置的亮度进行调节，能够很好的解决人眼视觉的非线性特性所带来的问题，特别是在环境光照度很强或者黎明黄昏时照度较弱的条件下人眼视觉的非线性特性所带来的问题，使得显示装置所显示的亮度非常适合用户使用。

Description

一种显示装置的亮度调节方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置的亮度调节方法，尤其涉及根据环境光照度自动调节亮度，并能够人工调节亮度的方法。

技术背景

目前，显示装置已经成为一种重要设备，它广泛地应用于多种领域。然而，现有的显示装置依旧存在一些不足的地方。为了让用户在不同照度的环境光下，仍然能够舒适地使用显示装置，显示装置应该能够根据环境光照度自动调节亮度；为了满足每一个用户对显示装置亮度的个性需求，显示装置的亮度应该能够让用户手动调节。在公开号为“CN101777334B”名称为“能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端”的中国发明专利中，发明人是通过一个线性方程来表示环境光照度和显示装置亮度之间的关系。

然而，当环境光照度很强时，如果单纯的依照线性关系增加显示装置的亮度，人眼会感到非常不舒服；而在黎明或者黄昏的时候，人眼分辨物体是通过日间视觉和暗视觉共同起作用的。所以，通过一个线性方程来调节显示装置的亮度不是最佳的。

因此，如何克服上述技术缺陷是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决人眼视觉的非线性特性的存在所带来的显示装置亮度调节的问题，本发明提供了一种显示装置的亮度调节方法。

本发明实现上述目的采用的技术方案如下：

环境光的照度用x表示，显示装置的亮度用y表示，两者的关系为：

y＝ax³+bx²+cx+d

式中：d是环境光照度为0时显示装置的亮度，反映的是人在黑暗环境中能清楚地观察物体，物体应具有的亮度，c是参照自然界中普通物体在自然光照射下的亮度特性而设定的，由于不仅要考虑强光下人眼视觉的非线性特性，又要考虑黎明或者黄昏时人眼视觉的非线性特性，所以引入了两个非线性参数a和b，a和b是由于人眼视觉的非线性特性而对显示装置亮度的修正系数，a、b、c、d的大小可以根据用户的需要来改变；

在环境光照度为x_t时，显示装置亮度为y_t，当用户对自动调节的显示装置亮度不满意时，人工调节显示装置的亮度到y′_t，调用下式计算：

$a^{\′}=\frac{a^n{\left(x^3\right)}^{n-1}(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+a$

$b^{\′}=\frac{b^n{\left(x^2\right)}^{n-1}(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+b$

$c^{\′}=\frac{c^n{x}^{n-1}(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+c$

$d^{\′}=\frac{d^n(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+d$

n为大于1的常量，由设计者根据主要的使用环境确定，比较合适的取值范围是1.5到4.5；

a_min、b_min、c_min、d_min都是在出厂时确定的；

取a′和a_min两者中较大的值，作为调整后的a值存入电路中；

取b′和b_min两者中较大的值，作为调整后的b值存入电路中；

取c′和c_min两者中较大的值，作为调整后的c值存入电路中；

取d′和d_min两者中较大的值，作为调整后的d值存入电路中；从而完成对环境光照度和显示装置亮度之间关系的修正；

出厂时电路中的a、b、c和d值分别用a_s、b_s、c_s和d_s表示，这是系统设计者确定的，用户不能修改，但可以通过人工调节使a、b、c和d值分别回到a_s、b_s、c_s和d_s值。

本发明的有益效果是：能够依照环境光照度与显示装置亮度所满足的三次函数关系，自动调节出合适的显示亮度，又由于本发明充分考虑到了在环境光照度很强或者黎明黄昏时照度较弱的条件下人眼视觉的非线性特性，使得显示装置所显示的亮度非常适合用户使用。

附图说明

图1为本发明显示装置的原理结构框图，其中：1、感光模块，2、中央控制模块，3、人工调节模块，4、显示驱动模块及显示面板。

图2为本发明的感光模块的原理框图，其中：5、滤光装置，6、滤光装置，7、光电转换器件，8、配套电路。

具体实施

本发明的具体实施方式将结合附图进行详细说明。

参照图1，一种显示装置的亮度调节方法，包括感光模块、中央控制模块、人工调节模块、显示驱动模块及显示面板。

感光模块将采集到的环境光照度信号和显示装置亮度信号传送给中央控制模块。中央控制模块按照环境光照度与显示装置亮度的三次函数关系

，计算出显示装置的理论亮度，然后将计算出来的显示装置的理论亮度与显示装置的实际亮度进行比较，判断是否需要调整显示装置的亮度。如果需要，则给显示驱动模块及显示面板发送控制信号，将显示装置的亮度调节至中央控制模块计算出来的理论亮度。如果用户对中央控制模块自动调节出来的亮度不满意，可以进行手动调节，人工调节模块会将用户的动作转化为电信号，并将该电信号传送给中央控制模块，中央控制模块判断是否需要调整显示装置的亮度。如果需要，则向显示驱动模块及显示面板发送控制信号，调节显示装置的亮度，延迟一段时间后，修改a、b、c和d值。

中央控制模块主要功能包括接收感光模块和人工调节模块传送来的信号，发出控制信号，进行运算与判断，存储运算结果等。具有A/D转换、运算、存储功能的电子元件均可作为中央控制模块使用，如单片机、PLC、FPGA、CPLD、DSP、嵌入式系统等。此处以STC12C5620AD系列单片机为例，STC12C5620AD系列单片机含有8路10位A/D转换，可以选取两路分别接收环境光照度信号和显示装置亮度信号，并将接收到的模拟信号转为数字信号；STC12C5620AD系列单片机含有6个定时器，在用户每次调整显示装置的亮度以后，用软件控制定时器复位，然后开始计时，延迟一段时间，这段时间中如果没有检测到人工调节显示装置亮度的动作，中央控制模块则计算并修改a、b、c和d值；STC12C5620AD系列单片机内部所带的Flash程序存储器和SRAM以及EEPROM，完全可以满足程序及数据的存储需求。人工调节模块的信号可以直接传送到单片机引脚上，单片机通过一些端口发出控制信号对显示装置进行控制，对于采用LED背光源的液晶屏而言可以直接发出控制PWM信号。

人工调节模块主要将用户的动作转化为电信号，传送给中央控制模块。一种比较简便的实现方式是通过由按键和电阻构成的简单电路来实现控制，两个按键控制的作用分别是增加显示装置的亮度和降低显示装置的亮度；按下其中任意一个按键输出电压为VCC，释放按键，输出电压为0；按下第一个按键表示用户要求增加显示亮度，按下第二个按键表示用户要求降低显示亮度；当两个按键都被按下表示回到初始值a_s、b_s、c_s和d_s。

用户调节显示装置亮度的动作信号，除了可以通过上述的按键来产生，也可以通过无线的方式来实现，方便用户进行远程遥控。

显示驱动模块及显示面板接收中央控制模块传送来的控制信号，可以使用各种公开的显示技术采用的驱动模块和面板，此处不再赘述。

感光模块的具体实施将结合图2进行说明，感光模块主要包括了滤光装置、光电转换器件以及配套电路。

感光模块分为两路，，一路感知环境光照度信号，一路感知显示装置的亮度信号，环境光和显示装置的光分别通过滤光装置入射到光电转换器件上，两支光电转换器件分别产生电信号，两路电信号分别经过配套电路放大后，传送给中央控制模块。

探测环境光照度的光电转换器件放置于显示装置发出的光线照射不到的位置，且在显示装置附近。

探测显示装置亮度的光电转换器件的安放位置因显示装置的不同而不同。对于液晶显示器，探测显示装置亮度的光电转换器件放置背光源附近；对于投影显示器，探测显示装置亮度的光电转换器件放置在机器内部光源附近；对于其他显示装置，探测显示装置亮度的光电转换器件可以放置在显示的图像附近。该探测器探测到的光线不仅包含了环境光可能还包含了显示装置发出的光，去掉环境光照度和显示装置实际显示内容亮度的影响，得到的才是显示装置的实际亮度。

滤光装置有多种实现方法，方法一采用滤光片，方法二采用多层光学膜，方法三采用光纤和中心波长在可见光范围内的光栅。以上方法都能够起到对入射的各种波长的光进行选择性的衰减的作用。

光电转换器件也有多种实现方式，比较简便的方式是使用照度计探头，在该探头中集成了滤光装置和光电转换器件。也可以使用例如光电池、光敏电阻、CCD等光电转换器件。如果采用PN13CV、PN23CV、OSD50-E、OSD60-E、OSD100-E等光电转换器件，在要求不高的场合下，可以不用另外加装滤光装置，因为在这些器件中已经集成了滤光片。

配套电路可以采用运算放大器来构建电路，例如：LM108、LM308、OP07CP。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，以及部分的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进和替换，这些都在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种显示装置的亮度调节方法，其特征是：环境光的照度用x表示，显示装置的亮度用y表示，两者的关系为：

y＝ax³+bx²+cx+d

式中：d是环境光照度为0时显示装置的亮度，反映的是人在黑暗环境中能清楚地观察物体，物体应具有的亮度，c是参照自然界中普通物体在自然光照射下的亮度特性而设定的，a、b是由于人眼视觉的非线性特性而对显示装置亮度的修正系数，a、b、c、d的大小可以根据用户的需要来改变；

在环境光照度为x_t时，显示装置亮度为y_t，当用户对自动调节的显示装置亮度不满意时，人工调节显示装置的亮度到y′_t，调用下式计算：

$a^{\′}=\frac{a^n{\left(x^3\right)}^{n-1}(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+a$

$b^{\′}=\frac{b^n{\left(x^2\right)}^{n-1}(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+b$

$c^{\′}=\frac{c^n{x}^{n-1}(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+c$

$d^{\′}=\frac{d^n(y_t^{\′}-y_t)}{{\left({\mathrm{ax}}^3\right)}^n+{\left({\mathrm{bx}}^2\right)}^n+{\left(\mathrm{cx}\right)}^n+d^n}+d$

n为大于1的常量，由设计者根据主要的使用环境确定，比较合适的取值范围是1.5到4.5；

a_min、b_min、c_min、d_min都是在出厂时确定的；

取a′和a_min两者中较大的值，作为调整后的a值存入电路中；

取b′和b_min两者中较大的值，作为调整后的b值存入电路中；

取c′和c_min两者中较大的值，作为调整后的c值存入电路中；

取d′和d_min两者中较大的值，作为调整后的d值存入电路中；从而完成对环境光照度和显示装置亮度之间关系的修正；

出厂时电路中的a、b、c和d值分别用a_s、b_s、c_s和d_s表示，这是系统设计者确定的，用户不能修改，但可以通过人工调节使a、b、c和d值分别回到a_s、b_s、c_s和d_s值。

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