CN1996458A - 液晶显示设备智能调光系统 - Google Patents

Abstract

一种用于液晶显示设备中的智能调光系统，它是在液晶显示设备中，加入感光元件(光传感器)，通过感应到的环境光亮度去自动调节该设备的液晶背光亮度，液晶显示亮度，对比度，色度。能降低使用者眼睛疲劳感，保护视力，同时能在一定程度上降低该设备的功耗和辐射，延长液晶背光源的使用寿命。

Description

液晶显示设备智能调光系统

技术领域

本发明涉及一种针对液晶显示设备的智能调光系统。

背景技术

目前，公知的液晶体显示设备(如液晶电视，液晶显示器，笔记本电脑显示器，便携式DVD等)其背光为恒定或手动调节，其亮度，对比度，色饱和度等参数也是通过按键进行手动调节。但是于人类视觉对环境的适应性，每当环境亮度改变时，之前设定的显示设备亮度等光参数就无法与其最佳匹配，该设备需要重新手动设定相关参数才能达到最佳显示效果；否则，当长时间观看该液晶显示器时，会加剧眼睛的疲劳感，从而影响视力。通常人们不会随时手动调节液晶显示设备的光参数，所以为了在不同环境光下都能看清显示内容，相关光参数值往往调得比较大，在环境光较弱的时候，对功耗有一定的浪费，而且对背光源的使用寿命也有一定影响。

发明内容

为了克服现有液晶显示设备手动光学参数调节的不方便，保护使用者的视力，本发明提供一种智能调光系统，可嵌入目前所有液晶显示设备中，该调光系统能根据感应到的环境光亮度，自动将液晶显示设备的相关光学参数调节至最佳状态。当环境光强烈时，液晶显示设备的相关光参数也随之增强，当环境光减弱时，则相关光参数也随之减弱，其调节幅度尽量接近人的视觉感光适应曲线。不仅能保护使用者视力，而且能一定程度上降低该设备的功耗和辐射，并延长液晶背光源的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：在液晶显示设备中，加入感光元件(光传感器)，将环境光亮度转换为模拟电平或不同频率脉冲等，通过单片机模拟-数字转换等方式对该电平进行检测，即可知道当前的环境光亮度。根据当前的环境光亮度，计算出相关光学参数的调节值，再通过单片机的数字-模拟转换，产生对应的控制电压，对液晶显设备的背光，以及亮度，对比度等光参数进行自动调节(针对模拟量调节光参数的液晶显示设备)；或者经由IIC，SPI等通讯协议将当前光学参数的调节值传输至该液晶显示设备的主控单片机，通过修改对应参数寄存器的值来达到改变背光，亮度，对比度等参数的目的(针对数字寄存器调节光参数的液晶显示设备)。如果该液晶显示设备的主控单片机还有多余的模拟-数字转换端口，亦可通过该单片机直接连接传感器，内部增加相应的软件，判断感应到的当前环境亮度并对相关参数进行自动调节。

本发明的有益效果是，通过自动调节液晶显示设备的光学参数(背光，亮度，对比度等)保护其使用者的视力，并能一定程度上降低该设备的功耗和辐射，延长液晶显示设备背光源的使用寿命。经济实用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是当前公知的液晶显示设备关于显示部分的结构。

图2是第一个实施方案的改进结构。

图3是第二个实施方案的改进结构。

图4是第三个实施方案的改进结构。

图中1.液晶面板，2.背光驱动模块，3.视频处理及液晶显示驱动模块，4.主控单片机，5.存储器件，6.液晶显示接口，7.背光开关控制端口，8.背光亮度控制端口，9.IIC总线，10.光参数控制端口，11.光传感器，12.单片机。

具体实施方式

在图1中，液晶面板(1)及其背光驱动模块(2)和视频处理及液晶显示驱动模块(3)构成目前公知的液晶显示产品的核心部分。视频处理及液晶显示驱动模块(3)接受原始视频图像信号进行处理，通过液晶显示接口(6)(如TTL，LVDS，模拟RGB等)使液晶面板显示图像。主控单片机(4)通过一些控制端口，包括光参数控制端口(10)和IIC总线(9)对视频及液晶显示驱动模块(3)的工作进行控制，相关的存储信息保存在存储器件(5)中，由于液晶显示非主动发光技术，其光源由其背光部分产生。而当前几乎所以液晶面板的背光部分都提供开关控制端口(7)和背光亮度控制端口(8)，也是由主控单片机进行控制。也有部分产品中，背光亮度控制端直接输入一个恒定电平，工作过程中无法改变背光亮度。

在图2中所示实施例中，在图1公知的液晶显示方案基础上增加了一个单片机(12)和光传感器(11)(比如光敏电阻)。光传感器(11)需放置于能感应环境光处。单片机(12)通过模数转换从光传感器感知其模拟量，即当前的环境光亮度数据。根据该数据，单片机运算出合适的背光亮度值，通过PWM(脉宽调制)或其它数模转换方式产生相应的电平去控制液晶面板的背光亮度。如果该液晶显示设备原始的光参数调解是模拟量控制(多出现于模拟液晶屏的驱动)，可用同样方式控制其亮度，对比度，色度等光参数；如果该液晶显示设备原始的光参数调解是数字式寄存器控制(多出现与数字液晶屏的驱动)，可以通过IIC总线改变相关器件中光参数对应的寄存器的值，从而控制其亮度，对比度，色度等光参数。需要保存的相关参数可以通过IIC总线写入存储器(5)。

在图3中所示实施例中，当原有的主控单片机(4)有多余的输出端口，单片机(12)可以将感知的当前环境亮度通过IIC总线传给主控单片机(4)，所有控制工作由主控单片机(4)完成。其它部分与图2所示相同。

在图4中所示实施例中，当原有的主控单片机(4)有多余的可用于模数转换的输入端口及输出端口，可省去图(3)中的单片机(12)，感应环境光亮度的工作也有主控单片机(4)完成。其它部分与图3所示相同。

本发明中的关键技术细节为：

1)感应环境光及模拟-数字转换。以光敏电阻为例，如果其连接的单片机有模拟-数字转换接口(比如Microchip微芯公司的PIC16F7X系列)，可以直接将光敏电阻与固定电阻串联分压，在不同的环境光亮度，也就是不同的光敏电阻阻值的时候，连接到单片机端口的电压也随之不同。调用单片机内部的模拟-数字转换功能直接将不同的电压转换成对应的数据。如果光敏电阻连接的单片机无模拟-数字转换接口(比如Sinowealth中颖公司的SH66P22)，可以在外面加上模拟-数字转换电路，例如用光敏电阻加固定电容组成RC振荡电路，光敏电阻的阻值不同时，振荡电路的振荡频率也不同，用单片机的端口检测该频率，就能得到对应的数据。本发明不要求很高的感应速度，为了减少外界对光传感器的干扰，提高感应数据的准确性，最好采用多次测量取平均值的方式。为了测量更准确的环境光亮度，也可以使用几个光敏传感器对几个点采光测量，进行软件分析。还有其它模拟-数字转换方式，量化误差补偿及其他光传感器的应用，在此不一一赘述。

2)由感应到的环境光数据计算得出需要调节的光参数数据。对于低端液晶显示设备，可以做个近似于人视觉感光适应曲线的线性算法，让液晶显示设备的背光亮度跟随环境光亮度性变化即可。对于高端设备，可以在软件中用查表算法，按照人视觉感光适应曲线由感应到的环境光亮度计算出合适的背光亮度及液晶亮度，对比度等其它光参数。也可以在液晶显示设备的OSD(屏幕显示调节菜单)中加入相关设定功能，由使用者在几个特定的环境光亮度下设定背光亮度及其它光参数，跟据这几个特征值，算出该使用者的最佳视觉感光适应曲线，以后这些光参数的值就根据该曲线算出。使用者设定的参数保留在存储器中。

3)对于模拟电平调节光参数的液晶显示设备，光参数数据由数字-模拟转换变成电平控制相关光参数。比如用PWM(脉宽调制)，由不同的光参数数据产生不同的占空比波形，经过电容滤去其交流分量，保留其直流分量，就可以得到不同的电平对相关模拟控制端进行调节。

4)对于数字寄存器调节光参数的液晶显示设备，光参数数据通过IIC等总线写入对应寄存器。直接在软件中根据IIC等总线协议写入数据即可。只得注意的是，为了避免外界对光传感器短暂的干扰，使调节的光参数量突变，此处应在软件中刻意减缓光参数的改变响应。比如每三秒只变化一次，每次最多只变化一个级数。此注意事项也同样适用于第三点技术细节。

5)关于用户具体使用方式。可设置一个启用本发明功能的开关，在用户有需要的时候使用此功能，不需要的时候也可以关闭此功能。最好能在OSD(屏幕显示调节菜单)中加上一些相关设置选项，让使用者操作更方便。

6)本说明书提及的视觉感光适应曲线表示人的视觉对应不同环境光亮度下的最佳光参数的二维曲线。

Claims (1)

1. 一种智能调光系统，用于液晶显示设备中，其特征是：在液晶显示设备中，加入感光元件(光传感器)，通过感应到的环境光亮度去自动调节该设备的液晶背光亮度，液晶显示亮度，对比度，色度。

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