CN105493170A - 显示装置及其亮度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示装置和用于控制其亮度的方法，显示装置包括：平均图像电平(APL)计算器，该APL计算器用于计算输入图像的APL并输出输入图像的APL和APL曲线数据；亮度调节器，该亮度调节器用于调节APL曲线数据并且包括两个或更多个亮度调节部，所述至少两个亮度调节部响应于通过用户接口的用户输入而被启用；数据调制器，该数据调制器用于以在通过亮度调节器调节的APL曲线数据中限定的亮度来调制输入图像的数据；以及显示面板驱动电路，该显示面板驱动电路通过将来自数据调制器的数据写在显示面板上来在显示面板上再现输入图像。

Description

显示装置及其亮度控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及显示装置以及用于控制显示装置的亮度的方法。
背景技术
平板显示器的示例包括液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、有机发光显示器和电泳显示器(EPD)。液晶显示器通过基于数据电压控制施加到液晶分子的电场来显示图像。随着加工技术和驱动技术的发展，有源矩阵液晶显示器具有降低生产成本和提高性能的优点。因而，有源矩阵液晶显示器是最广泛使用的显示装置，被应用到包括小的移动设备和大型电视机的几乎所有显示装置。
因为有机发光显示器是自发射装置，其具有低功耗和比需要背光单元的液晶显示器外形更薄的优点。并且，有机发光显示器具有视角宽和响应时间快的优点。因而，有机发光显示器已经扩展其市场同时与液晶显示器竞争。
有机发光显示器的每个像素包括具有自发射结构的有机发光二极管(OLED)。如图1所示，OLED包括有机复合层，诸如堆叠在阳极和阴极之间的空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发射层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL。有机发光显示器利用以下现象再现输入图像，其中当电子和空穴通过电流在荧光或磷光有机薄膜中流动而被结合在OLED的有机层中时OLED发光。
有机发光显示器取决于发光材料、发光方式、发光结构、驱动方法等而被不同地分类。有机发光显示器取决于发光方式可以被分成荧光发射型和磷光发射型，并且取决于发光结构可以被分成顶部发射型和底部发射型。并且，有机发光显示器取决于驱动方法可以被分成无源矩阵OLED(PMOLED)型和有源矩阵OLED(AMOLED)型。
有必要降低非常影响功耗的屏幕的亮度，以便有效地降低显示装置的功耗。通过用于降低屏幕的亮度的简单方法可以降低功耗，但是图像质量可能降级。
发明内容
技术问题
本发明的实施例提供能够使图像的质量降低最小化并且降低功耗的、显示装置和用于控制显示装置的亮度的方法。
技术解决方案
在一方面，存在一种显示装置，所述显示装置包括：平均图像电平(APL)计算器，该APL计算器被配置成计算输入图像的APL并输出输入图像的APL和APL曲线数据；亮度调节器，该亮度调节器包括两个亮度调节单元，该两个亮度调节单元响应于通过用户接口的用户输入而被启用，亮度调节器调节APL曲线数据；数据调制器，该数据调制器被配置成使用限定在通过亮度调节器调节的APL曲线数据中的亮度来调制输入图像的数据；以及显示面板驱动电路，该显示面板驱动电路被配置成将来自数据调制器的数据写在显示面板上并在显示面板上再现输入图像。
在另一方面，存在一种用于控制显示装置的亮度的方法，该方法包括：计算输入图像的平均图像电平(APL)；调节APL曲线数据；使用限定在所调节的APL曲线数据中的亮度来调制输入图像的数据；以及将所调制的数据写在显示面板上以在显示面板上再现输入图像。
有利效果
本发明的实施例使用用户接口选择性地设置至少一个亮度调节单元，该至少一个亮度调节单元考虑显示装置的图像质量适当地降低显示在显示面板上的显示图像的亮度。作为结果，本发明的实施例能使显示装置的图像质量的降低最小化并能降低功耗。
附图说明
图1示出有机发光二极管(OLED)的结构和发射原理；
图2是根据本发明的示例性实施例的有机发光显示器的框图；
图3是图2中所示的像素的等效电路图；
图4是主机系统的图形控制器的框图；
图5是详细示出图4中所示的亮度调节器的框图；
图6至图8示出用于调节亮度的方法的各种示例；
图9示出以规则的间隔位于APL曲线上的平均图像电平(APL)点；
图10示出通过在图4和图5中所示的亮度调节器调节的APL曲线；
图11是示出基于APL曲线调节的显示图像的亮度的曲线图；
图12是示出图5中所示的第一亮度调节单元的操作的流程图；
图13示出取决于用户接口的输入亮度调节的显示图像的亮度；
图14示出以图片声音模式限定的显示图像的最大亮度；
图15是示出图5中所示的第二亮度调节单元的操作的流程图；
图16示出用于取决于输入图像的运动和APL调节显示图像的最大亮度的方法；
图17示出通过包括在第二亮度调节单元中的图片声音模式中的每个图像模式限定的亮度；
图18示出用于判断情景改变的直方图的示例；
图19是示出图5中所示的第三亮度调节单元的操作的流程图；
图20示出取决于周围环境的亮度的显示图像的亮度；
图21是示出图5中所示的第四亮度调节单元的操作的流程图；
图22示出比图2中的显示面板的屏幕的中间部分较少地降低周边部分的亮度的示例；以及
图23和图24示出其中在图5中所示的亮度调节器的部分被嵌入在定时控制器中的示例。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施例的显示装置包括：平均图像电平(APL)计算器，该APL计算器被配置成计算输入图像的APL并输出输入图像的APL和APL曲线数据；亮度调节器，该亮度调节器包括两个亮度调节单元，该两个亮度调节单元响应于通过用户接口的用户输入而被启用，亮度调节器调节APL曲线数据；数据调制器，该数据调制器被配置成使用在通过亮度调节器调节的APL曲线数据中限定的亮度调制输入图像的数据；以及显示面板驱动电路，该显示面板驱动电路被配置成将来自数据调制器的数据写在显示面板上并在显示面板上再现输入图像。
发明的模式
现在将详细参照其示例被图示在附图中的本发明的实施例。只要有可能，相同的参考标记贯穿附图用于指相同的或相似的部件。应注意，如果确定现有技术可能误导本发明的实施例则将省略已知的现有技术的详细描述。
在以下描述中，将使用作为平板显示器的示例的有机发光显示器描述本发明的示例性实施例。可以使用其它类型的平板显示器。
如图2和3中所示，根据本发明的示例性实施例的有机发光显示器包括显示器面板10、显示器面板驱动电路、定时控制器11、主机系统100等。
显示器面板10包括多个数据线14和与数据线14交叉的多个栅极线15。显示面板10的像素阵列包括被以矩阵形式布置并显示输入图像的像素P。如图3中所示，每个像素P包括有机发光二极管(OLED)、开关元件SWTFT、驱动元件DRTFT、存储电容器Cst等。开关元件SWTFT和驱动元件DRFTF可以被实施为薄膜晶体管(TFT)。如图1所示，OLED可以包括有机复合层，诸如堆叠在阳极和阴极之间的空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发射层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL。开关元件SWTFT响应于栅极脉冲将通过数据线14输入的数据电压施加到驱动元件DRTFT的栅极。驱动元件DRTFT的栅极连接到栅极线15。开关元件SWTFT的漏极连接到数据线14，并且开关元件SWTFT的源极连接到驱动元件DRTFT的栅极。驱动元件DRTFT取决于栅极电压调节OLED中流动的电流。用于驱动像素的高电位电源电压VDD被施加到驱动元件DRTFT的漏极。驱动元件DRTFT的源极连接到OLED的阳极。存储电容器Cst连接在驱动元件DRTFT的栅极与漏极之间。OLED的阳极连接到驱动元件DRTFT的源极，并且OLED的阴极连接到接地电平电压源GND。每个像素P可以附加地包括内部补偿电路(未示出)。内部补偿电路补偿阈值电压中的改变和驱动元件DRTFT的流动性。
显示面板驱动电路包括数据驱动电路12和栅极驱动电路13。显示面板驱动电路将通过定时控制器11调制的输入图像的数据写在显示面板10上并且在显示面板10上再现输入图像。
数据驱动电路12包括至少一个源极驱动器集成电路(IC)。数据驱动电路12将从定时控制器11接收的输入图像的像素数据DATA转变成模拟伽玛补偿电压并生成数据电压。数据驱动电路12输出数据电压到数据线14。输出到数据驱动电路12的像素数据DATA是输入图像的数字视频数据。每个像素数据DATA包括红色数据、绿色数据和蓝色数据。
栅极驱动电路13在定时控制器11的控制下将与数据驱动电路12的输出电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)供应到栅极线15。栅极驱动电路13以每行为基础使栅极脉冲顺序地移位并顺序地选择其上写有数据的像素P。
主机系统100可以被实施为电视机系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统和手机系统中的一个。主机系统100计算在输入图像的每个帧中的平均图像电平(下文中称为“APL”)。主机系统100执行取决于通过用户接口(UI)100的用户输入选择的至少一个亮度调节单元并且调节APL曲线。主机系统100产生APL曲线的数据APL’并将APL曲线数据APL’传输到定时控制器11。APL曲线数据APL’可以是8位数据。
在每一帧时段的垂直空白时段，从主机系统100输出的APL曲线数据APL'可以被传输到定时控制器11。垂直空白时段是在第N帧时段与第(N+1)帧时段之间的时段，其中N是正整数。在垂直空白时段中没有数据。
定时控制器11接收输入图像的像素数据DATA、APL曲线的数据APL'和来自主机系统100的定时信号。定时控制器11调制像素数据DATA的灰度等级，以便输入图像的亮度被限制到等于或低于在APL曲线数据APL'中限定的最大亮度的亮度。并且，定时控制器11产生用于基于连同输入图像的像素数据DATA一起接收的定时信号控制数据驱动电路12和门驱动电路13的操作定时的定时控制信号DDC和GDC。输出到定时控制器11的定时信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据启用信号DE和主时钟CLK等。
定时控制器11使用数据调制器20基于从主机系统100接收的APL曲线数据APL'中限定的亮度调制输入图像的像素数据DATA并将所调制的像素数据DATA传输到数据驱动电路12。数据调制器20可以被实施为查找表LUT。数据调制器20调制输入图像的像素数据DATA并可以调节在显示面板10上显示的显示图像的亮度或色温。查找表LUT接收输入图像的APL曲线数据APL'和像素数据DATA并输出之前储存在输入数据指示的地址中的调制值，由此调制像素数据DATA的灰度等级。查找表LUT的调制值被基于每个APL曲线数据APL'单独地设置并且也被根据像素数据DATA的每个灰度等级单独地设置。因此，像素数据DATA的亮度被设置成等于或低于在APL曲线数据APL'中限定的最大亮度。
用户接口110可以被实施为按键、键盘、鼠标、在屏显示(OSD)、具有红外通信功能或无线电频率(RF)通信功能的远程控制器、触摸UI、声音识别UI、3DUI等。
主机系统100可以连接到感测单元120。感测单元120包括图像传感器(或摄像机)、照度传感器、色温传感器、麦克风、加速传感器、重力传感器、接近传感器、地磁传感器、陀螺仪角速度传感器等。感测单元120将这些传感器的输出转变成数字信号并将数字信号供应到主机系统100。色温传感器使用红光传感器、绿光传感器和蓝光传感器感测色温。主机系统100可以响应于传感器的输出控制像素的亮度。例如，主机系统100分析照度传感器的输出并判断显示装置的周围环境的照度。主机系统100可以取决于周围环境的照度调节APL曲线。并且，主机系统100取决于周围环境的色温调节像素的白平衡值并可以调节显示图像的色温。
图4是主机系统100的图形控制器的框图。图5是详细示出图4中所示的亮度调节器的框图。图6至图8示出用于调节亮度的方法的各种示例。
如图4至图8所示，主机系统100的图形控制器包括APL计算器102、亮度调节器104、内插器106、APL曲线数据传输器108等。
APL计算器102计算输入图像的每一帧中的APL。APL是与一帧对应的像素数据的平均亮度值。一般地，高的APL指示明亮的图像，而低的APL指示暗的图像。APL计算器102从定时控制器11接收APL曲线数据APL'并将输入图像的APL曲线数据和APL供应到亮度调节器104。在显示面板10的亮度、电流和驱动特征中可能存在偏差。显示面板10的特征信息被嵌入在定时控制器11中。考虑显示面板10的特征偏差的APL曲线数据可以被储存在定时控制器11中。
替代地，APL计算器102可以不从定时控制器11接收APL曲线数据并可以将预先储存在内置存储器中的APL曲线数据APL'传输到亮度调节器104。
传输到亮度调节器104的APL曲线数据可以仅包括在图9中示出的APL曲线上的N个APL点p0至p7，以便减少数据的运算量，其中N是在2和20之间的正整数。N个APL点p0至p7是当APL曲线被等分成N个区段时位于相邻区段之间的边界处的点。例如，在图9和图10中所示的APL曲线中，N是8。
亮度调节器104执行基于通过用户接口110输入的用户输入数据选择的至少一个亮度调节单元并且调节APL曲线。根据图9和图10中所示的APL曲线，当APL降低时显示图像的最大亮度增加，并且当APL增大时显示图像的最大亮度降低。定时控制器11基于APL曲线降低显示图像的亮度并且可以降低像素的OLED中流动的电流。
亮度调节器104调节从APL计算器102接收的APL曲线数据并输出如图10所示的APL曲线数据APL'。APL曲线取决于输入图像的APL限定最大亮度。根据APL曲线，当输入图像的APL降低时，显示图像的最大亮度增加。并且，当输入图像的APL增大时，显示图像的最大亮度降低。主机系统100使用亮度调节器104调节APL曲线，由此使图像质量的降低最小化。并且，即使输入图像的平均亮度改变，主机系统100也可以将功耗控制在等于或小于预定水平的水平。
内插器106通过线性插值方法计算与相邻APL点p0至p7对应的亮度之间的亮度。结果，内插器106产生连接与相邻APL点p0至p7对应的亮度的亮度数据并将限定显示图像最大亮度的APL曲线数据APL'输出在整个APL曲线上。APL曲线数据传输器108将从内插器106接收的APL曲线数据APL'传输到定时控制器11。定时控制器11的数据调制器20基于在APL曲线数据APL'中限定的最大亮度调制输入图像的像素数据并且因而可以调节显示图像的亮度或色温。数据调制器20可以被实施为查找表LUT。
亮度调节器104可以输出限定关于所有APL的最大亮度的APL曲线数据。在这种情形下，内插器106可以被省略，并且从亮度调节器104输出的APL曲线数据可以被传输到定时控制器11。
如图5所示，亮度调节器104包括第一至第五亮度调节单元50、52、54、56和58以及第一至第五乘法器51、53、55、57和59。
第一至第五亮度调节单元50、52、54、56和58可以取决于用户接口110的输入被启用以操作或被禁用。用户接口110的输入可以是由制造显示装置的设备制造商输入的制造商输入数据并可以是使用显示装置的用户输入数据。
第一亮度调节单元50接收用户接口110的输入并调节显示图像的亮度。如图12和图13所示，第一亮度调节单元50响应于通过用户接口110输入的UI输入亮度设置第一权重值α1并调节显示图像的亮度。在这种情形下，当UI输入亮度是零时，显示图像的最大亮度被限制到大于零的值。这是因为当第一亮度调节单元50极大地降低显示图像的最大亮度时，通过第三亮度调节单元54控制的显示图像的最小亮度被极大地降低。第一权重值α1被设置成大于0并等于或小于1。第一乘法器51通过使APL点p0至p7中的每一个的亮度乘以第一权重值α1来调节APL点p0至p7的亮度。
图片声音模式PSM可以被设置在主机系统100中。如图14所示，第一亮度调节单元50可以基于图片声音模式PSM调节显示图像的最大亮度。
图片声音模式PSM考虑用户使用显示装置的观看环境和观看条件限定用户能选择的各种图像模式。例如，图片声音模式PSM可以包括用户能通过用户接口110选择的生动模式、标准模式、生态模式、影院模式、游戏模式、专家模式等。用户可以通过用户接口110选择被限定在图片声音模式PSM中的图像模式。下面描述各种图像模式。
生动模式是其中图像质量被提高到最大以便在商场显示明亮生动的图像的图像模式。
标准模式是其中用户能在家能舒适地使用的标准图像模式。
生态模式是用于使装运模式和功耗最优化的图像模式。
影院模式是被最优化以在暗室条件下看电影的图像模式。
游戏模式是被优化来玩游戏的图像模式(延时优化)。
专家模式是针对图像质量专家的图像模式。
在所有的图像模式中，黑色灰度的亮度是相同的，但是最大灰度等级(或峰值白色灰度等级)的亮度取决于用户的观看环境和观看条件而被不同地设置。因而，限定在图片声音模式PSM中的图像模式可以不同地设置显示图像的最大亮度和对比度。生动模式是能够将显示图像控制到最大光亮度的图像模式。因为影院模式和专家模式是在暗室环境中的优化图像模式，所以显示图像的最大亮度可以被设置成是暗的。
用户可以直接选择用于在图片声音模式PSM中选择图像模式的方法。在接收传感器信号并判断观看环境的图像模式中，可以基于周围环境自动地设置图像质量设定值。例如，当显示装置的周边照度明亮时，可以将显示图像的亮度和对比度自动地设置到最大。在另一方面，当显示装置的周边照度是暗的时，显示图像的亮度可以被降低并且可以被自动地设置，以便降低锐度值。
第二亮度调节单元52接收用户接口110的输入并且可以被执行。如图15所示，第二亮度调节单元52判断输入图像和从第一亮度调节单元50接收的APL的运动并且调节显示图像的亮度，由此降低功耗并防止用户眩光。第二亮度调节单元52使用第二权重值α2调节显示图像的亮度。第二权重值α2被设置成大于0并等于或小于1。第二乘法器53通过使从第一乘法器51接收的APL点p0至p7中的每一个的亮度乘以第二权重值α2来调节APL点p0至p7的亮度。
第三亮度调节单元54接收用户接口110的输入并且可以被执行。如图19所示，第三亮度调节单元54基于显示装置的周边照度调节显示图像的亮度，由此降低功耗并防止用户的眩光。第三亮度调节单元54使用第三权重值α3调节显示图像的亮度。第三权重值α3被设置成大于0并等于或小于1。第三乘法器55通过使从第一乘法器51或第二乘法器53接收的APL点p0至p7中的每一个的亮度乘以第三权重值α3来调节APL点p0至p7的亮度。
第四亮度调节单元56接收用户接口110的输入并且可以被执行。随着从显示面板10的屏幕或像素阵列的中间部分进行到其周边部分，第四亮度调节单元56通过逐渐降低亮度降低功耗。如图21中所示，第四亮度调节单元56输出第四权重值α4用于调节显示面板10的屏幕的周边部分的亮度。第四权重值α4被设置成大于0并等于或小于1。第四乘法器57通过使输入APL点p0至p7中的每一个的亮度乘以第四权重值α4来调节APL点p0至p7的亮度。第四乘法器57的输入APL点p0至p7接收自第一乘法器51、第二乘法器53或第三乘法器55。
第五亮度调节单元58接收用户接口110的输入并且可以被执行。第五亮度调节单元58分别以商场模式和家庭模式调节显示图像的亮度。第五亮度调节单元58使得在商场模式下的显示图像的亮度大于家庭模式下的亮度，因为显示装置在其中显示的商场的光比家庭中的室内光更明亮。第五亮度调节单元58输出第五权重值α5，α5在商场模式和家庭模式中被设置成不同的值。如果在商场模式中的显示图像的亮度被设置成大于家庭模式约20％，则第五权重值α5在商场模式中可以被设置成1.2并且在家庭模式中可以被设置成1.0。第五乘法器59通过使APL点p0至p7中的每一个的亮度乘以第五权重值α5来调节APL点p0至p7的亮度。第五乘法器59的APL点p0至p7接收自第一至第四乘法器51、53、55、57中的一个。
设备制造商或者用户可以通过用户接口110选择第二至第五亮度调节单元52、54、56和58。亮度调节器104使用从用户选择的亮度调节单元输出的至少一个权重值顺序地调节APL点的亮度。例如，如图6至图8所示，APL点被乘以第一权重值并且然后可以被乘以第二至第五权重值中的至少一个。
图9示出APL点，这些点以规则的间隔位于APL曲线上。图10示出通过在图4和图5中所示的亮度调节器104调节的APL曲线。图11是示出基于APL曲线调节的显示图像的亮度的曲线图。
如图9所示，当APL曲线被等分成N个区段时，输出到亮度调解器104的APL曲线数据可以仅包括位于相邻区段之间的边界处的N个APL点p0至p7。亮度调节器104使用权重值α1至α5调节在N个APL点p0至p7中的每一个处的APL的亮度，由此降低显示图像的亮度和功耗同时使用户感觉到的显示图像的图像质量的降低最小化。在APL曲线上，具有等于或小于在第一APL点p0处的APL的值的显示图像的最大亮度被固定到最大值。随着APL逐渐增大到大于在第一APL点p0处的APL的值，显示图像的最大亮度逐渐被降低。并且，具有大于在第八APL点p7处的APL的值的显示图像的最大亮度被固定到最大值。
如图10所示，亮度调节器104使APL曲线数据的亮度乘以权重值以调节APL曲线数据APL'。亮度调节器104通过串行通信接口例如I2C通信将APL曲线数据APL'传输到定时控制器11。定时控制器11可以通过串行通信接口将APL点p0至p7的亮度数据传输到APL计算器102，APL点p0至p7通过测试过程预先确定以便APL点p0至p7对于显示面板是最优化的。定时控制器11使用在APL曲线数据APL'中限定的显示图像的最大亮度调制像素数据的灰度等级。显示图像的亮度取决于沿着2.2伽马曲线的像素数据灰度等级改变，如图11所示。显示图像的最大亮度等于在APL曲线数据APL'中限定的最大亮度。
图12至图14示出第一亮度调节单元50的操作。
如图12至图14所示，在步骤S101至103中第一亮度调节单元50与用户接口的输入亮度(下文中指“UI输入亮度”)成比例地调节显示图像的亮度。第一亮度调节单元50设置第一权重值α1用于调节显示图像的最大亮度。第一亮度调节单元50将显示图像的最大亮度的最小值限制到大于零的值。例如，当显示图像的最大亮度是100％时，第一亮度调节单元50可以将显示图像的最大亮度固定到不是等于或小于10％的值而是等于或大于10％的特定值，即使UI输入亮度等于或小于10％。第一权重值α1按比例增大到UI输入亮度。例如，当UI输入亮度等于或小于10％时第一权重值α1被设置成0.1。在另一方面，随着UI输入亮度逐渐增大到等于或大于10％的值，第一权重值α1可以在0.2至1之间的范围内逐渐增大。
第一亮度调节单元50可以使用在包括在预先设置的图片声音模式PSM中的每个图像模式中优化的显示图像的最大亮度来调节APL曲线数据。例如，图片声音模式PSM可以包括生动模式、标准模式、影院模式、游戏模式等。在图像模式中，可以不同地设置显示图像的最大亮度和对比度。如图14中所示，显示图像的最大亮度在生动模式中可以被设置成100％、在标准模式中可以设置成70％、在影院模式中可以设置成30％以及在游戏模式中可以设置成60％。第一亮度调节单元50可以使用第一权重值α1调节包括在图片声音模式PSM中的每个图像模式的亮度。
图15至图17示出第二亮度调节单元52的操作。
如图15至图17所示，在步骤S111、S112和S115中第二亮度调节单元52判断输入图像和输入APL曲线数据的运动并且使用第二权重值α2调节显示图像的亮度。第二亮度调节单元52使用已知的运动估算/运动补偿(MEMC)算法分析输入图像并且使用所计算的运动向量判断输入图像的运动。并且，第二亮度调节单元52可以使用与输入图像一起被接收的运动向量判断输入图像的运动。如图16所示，随着输入图像的运动增大，第二亮度调节单元52使用第二权重值α2降低显示图像的最大亮度。在这种情形下，由于APL曲线数据被减小，所以显示图像的最大亮度被降低。因此，在低的APL曲线数据的显示图像的最大亮度低于在高的APL曲线数据的最大亮度。例如，如图16所示，当输入图像的运动是100时，第二亮度调节单元52在低的APL曲线将显示图像的最大亮度控制到50％并且在高的APL曲线将显示图像的最大亮度控制到65％。第二亮度调节单元52在其中输入APL等于或小于第一APL点p0的低的APL区段中可以不调节显示图像的最大亮度。
第二亮度调节单元52在包括在图片声音模式PSM中的每个图像模式中可以不同地控制输入图像和APL的运动。例如，第二亮度调节单元52在标准模式中基于图16所示的低的APL曲线控制显示图像的亮度并且在生动模式、影院模式和游戏模式中不调节显示图像的亮度。
在步骤S113和S114中，当场景改变时，第二亮度调节单元52不调节显示图像的亮度并维持显示图像的亮度。这是因为如果在场景改变中取决于输入图像的运动调节显示图像的亮度，可以极大地看见显示图像的亮度中的改变。第二亮度调节单元52计算输入图像的直方图。因此，当如图18的(A)和(B)中所示直方图急剧改变时，第二亮度调节单元52可以判断直方图的急剧改变作为场景改变的定时。当场景改变时第二亮度调节单元52将第二权重值α2设置成1并且在步骤S115中不调节显示图像的亮度。在图18中，横轴是像素数据的灰度等级，并且竖轴是在每个灰度等级的累计的像素数据的数目。
图19是示出第三亮度调节单元54的操作的流程图。图20示出取决于周围环境的照度的显示图像的亮度。
如在图19和图20中所示，在步骤S121中第三亮度调节单元54接收照度传感器的输出信号并判断周围环境的照度。在步骤S122至125中，第三亮度调节单元54在APL区段中的一些中使用第三权重值α3与周围环境的照度成比例地调节显示图像的最大亮度。例如，如图20所示，当周围环境的照度为约10至150勒克斯时，随着周围环境的照度增大，第三亮度调节单元54使用第三权重值α3增大显示图像的最大亮度，并且随着周围环境的照度降低而使用第三权重值α3减小显示图像的最大亮度。当周围环境的照度小于约10勒克斯时，第三亮度调节单元54将显示图像的最大亮度维持到约10％。当周围环境的照度大于约150勒克斯时，第三亮度调节单元54将显示图像的最大亮度维持到约100％。
第三亮度调节单元54可以取决于周围环境的照度和色温调节显示图像的色温。可以使用第三权重值α3调节色温，第三权重值α3相对于红(R)、绿(G)和蓝(B)颜色被独立地设置。例如，当周围环境的照度为约0至50勒克斯时，第三亮度调节单元54可以将显示图像的色温维持到特定的色温，例如约10000K。当周围环境的照度为约50至300勒克斯时，第三亮度调节单元54可以将显示图像的色温调节到约7000至11000K。当周围环境的照度等于或大于约300勒克斯时，第三亮度调节单元54可以将显示图像的色温维持到特定的色温，例如约11000K或13000K。
第三亮度调节单元54可以与周围环境的色温成比例地调节显示图像的色温。换言之，当周围环境的色温下降时第三亮度调节单元54降低显示图像的色温，并且当周围环境的色温增大时增大显示图像的色温。
图21和图22示出第四亮度调节单元56的操作。
如图21和图22所示，第四亮度调节单元56计算第四权重值α4，随着从显示图像的屏幕或显示面板10的屏幕的中间部分进行到周边部分，第四权重值α4逐渐降低显示图像的亮度。即，在中间部分的第四权重值α4大于在周边部分的第四权重值α4。在步骤S131至S133中，可以基于输入图像的分析的结果计算第四权重值α4。例如，第四亮度调节单元56分析输入图像的复杂度。当输入图像具有相对大的复杂度时第四亮度调节单元56极大地减小待被应用到屏幕的周边部分的第四权重值α4，并且当输入图像具有相对小的复杂度时稍微地减小待被应用到屏幕的周边部分的第四权重值α4。这是因为当输入图像的复杂度增大时，用户对显示图像的亮度中的改变不那么敏感。输入图像的复杂度可以通过诸如边界的边缘的数目或者可识别颜色的数目等计算，但不限于此。
如图23和图24所示，亮度调节器104的一部分可以被嵌入在主机系统100的图形控制器中，并且剩余部分可以被嵌入在定时控制器11中。
嵌入在主机系统100中的亮度调节器124包括第一和第三亮度调节单元50和54以及第一和第三乘法器51和55。
如图12和图13所示，第一亮度调节单元50响应于通过用户接口110输入的UI输入亮度设置第一权重值α1并调节显示图像的亮度。在这种情形下，当UI输入亮度是零时，显示图像的最大亮度被限制到大于零的值。第一乘法器51通过使输入APL的亮度乘以第一权重值α1来调节APL点的亮度。如图14所示，第一亮度调节单元50可以基于图片声音模式PSM调节显示图像的最大亮度。
如图19和图20所示，第三亮度调节单元54基于显示装置的周边照度调节显示图像的亮度，由此降低功耗并防止用户眩光。第三亮度调节单元54使用第三权重值α3调节显示图像的亮度。第三乘法器55通过使从第一乘法器51接收的输入APL的亮度乘以第三权重值α3来调节APL点的亮度。
亮度调节器124将输入图像的像素数据和包括APL点p0至p7的APL的APL曲线数据APL'传输到定时控制器11。
定时控制器11包括亮度调节器30、内插器32和数据调制器34。
亮度调节器30在从主机系统100接收的APL曲线数据APL'的APL点中的每一个处调节APL点。亮度调节器30包括第二、第四和第五亮度调节单元52、54和58以及第二、第四和第五乘法器53、57和58。
第二亮度调节单元52通过如图15至图18的相同方法使用第二权重值α2基于输入图像和APL的运动调节显示图像的亮度。当场景改变时，第二亮度调节单元52可以不调节显示图像的亮度。第二亮度调节单元52使用第二权重值α2调节显示图像的亮度。第二乘法器53通过使输入APL点的亮度乘以第二权重值α2来调节APL点的亮度。
随着从显示面板10的屏幕的中间部分进行到周边部分，第四亮度调节单元56使用第四权重值α4逐渐降低亮度，由此降低功耗。第四乘法器57通过使输入APL点的亮度乘以第四权重值α4来调节APL点的亮度。
第五亮度调节单元58使用第五权重值α5使得显示图像亮度在商场模式大于家庭模式。第五乘法器59通过使输入APL点的亮度乘以第五权重值α5来调节APL点的亮度。
内插器106从第五乘法器59接收APL点p0至p7并且通过线性插值法生成APL曲线数据APL”。内插器32将APL曲线数据APL”供应到数据调制器34。数据调制器34基于APL曲线数据APL”调制输入图像的像素数据的灰度等级并且因而可以调节显示图像的亮度或色温。
尽管已经参考其多个说明性实施例描述实施例，应理解的是，本领域的技术人员能设计将落入本公开的原理的范围内的许多其它修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，在零部件和/或主体组合布置的布置中各种变化和修改是可能的。除了在零部件和/或布置中的变化和修改之外，对本领域的技术人员而言替代使用也将是显而易见的。
工业应用性
本发明的实施例能使显示装置的图像质量的降低最小化并能降低功耗。

Claims (16)

1.一种显示装置，所述显示装置包括：
平均图像电平(APL)计算器，所述APL计算器被配置成计算输入图像的APL并且输出所述输入图像的APL和APL曲线数据；
亮度调节器，所述亮度调节器包括至少两个亮度调节单元，所述至少两个亮度调节单元响应于通过用户接口的用户输入而被启用，所述亮度调节器调节所述APL曲线数据；
数据调制器，所述数据调制器被配置成使用在通过所述亮度调节器调节的所述APL曲线数据中限定的亮度来调制所述输入图像的数据；以及
显示面板驱动电路，所述显示面板驱动电路被配置成将来自所述数据调制器的数据写在显示面板上并且在所述显示面板上再现所述输入图像。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述APL曲线数据包括在APL曲线上的仅N个APL点，其中N是在2和20之间的正整数，
其中，所述N个APL点是当所述APL曲线被等分成N个区段时位于相邻区段之间的边界处的点。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述亮度调节器使所述APL点乘以从所选择的亮度调节单元生成的权重值并且调节所述APL点。
4.根据权利要求3所述的显示装置，进一步包括内插器，所述内插器被配置成对通过所述亮度调节器调节的所述APL点线性地进行插值，产生连接相邻的APL点的数据，并且将所调节的APL曲线数据输出到所述数据调制器，所调节的APL曲线数据在整个APL曲线上限定在所述显示面板上再现的显示图像的最大亮度。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述亮度调节器包括：
第一亮度调节单元，所述第一亮度调节单元被配置成生成第一权重值，所述第一权重值被基于通过所述用户接口输入的输入亮度设置；
第一乘法器，所述第一乘法器被配置成使所述APL点的亮度乘以所述第一权重值；
第二亮度调节单元，所述第二亮度调节单元被配置成判断所述输入图像的运动并且生成第二权重值，所述第二权重值随着所述输入图像的运动增大而降低所述显示图像的最大亮度；以及
第二乘法器，所述第二乘法器被配置成使从所述第一乘法器接收的所述APL点的亮度乘以所述第二权重值。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，当所述输入亮度是零时，所述第一亮度调节单元将所述显示图像的最大亮度限制到大于零的值。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，随着所述APL曲线数据减小，所述第二亮度调节单元减小所述第二权重值并且降低所述显示图像的最大亮度。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，当在所述输入图像中发生场景改变时，所述第二亮度调节单元维持所述显示图像的亮度。
9.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述亮度调节器包括：
第三亮度调节单元，所述第三亮度调节单元被配置成感测周边照度并且生成与所述周边照度成比例的第三权重值；以及
第三乘法器，所述第三乘法器被配置成使从所述第一乘法器和所述第二乘法器中的一个接收的所述APL点的亮度乘以所述第三权重值。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第三亮度调节单元感测周围环境的色温并且使用所述第三权重值与所述色温成比例地调节所述显示图像的色温。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述亮度调节器包括：
第四亮度调节单元，所述第四亮度调节单元被配置成生成第四权重值，随着从所述显示面板的屏幕的中间部分进行到所述显示面板的屏幕的周边部分，所述第四权重值逐渐降低所述显示图像的亮度；以及
第四乘法器，所述第四乘法器被配置成使从所述第一乘法器、所述第二乘法器和所述第三乘法器中的一个接收的所述APL点的亮度乘以所述第四权重值。
12.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述亮度调节器包括：
第五亮度调节单元，所述第五亮度调节单元被配置成生成第五权重值，所述第五权重值在商场模式和家庭模式中不同地调节所述显示图像的亮度；以及
第五乘法器，所述第五乘法器被配置成使从所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器和所述第四乘法器中的一个接收的所述APL点的亮度乘以所述第五权重值。
其中，所述商场模式中的所述显示图像的亮度被设置成大于所述家庭模式中的所述显示图像的亮度。
13.一种用于控制显示装置的亮度的方法，所述方法包括：
计算输入图像的平均图像电平(APL)；
调节APL曲线数据；
使用在所调节的APL曲线数据中限定的亮度来调制所述输入图像的数据；以及
将所调制的数据写在显示面板上以将所述输入图像再现在所述显示面板上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述APL曲线数据包括在APL曲线上的仅N个APL点，其中N是在2和20之间的正整数，
其中，所述N个APL点是当所述APL曲线被等分成N个区段时位于相邻区段之间的边界处的点。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
生成用于调节显示图像的亮度的权重值；以及
使所述APL点乘以所述权重值以调节所述APL点。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：对所调节的APL点线性地进行插值，产生连接相邻的APL点的数据，以及生成所调节的APL曲线数据。
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