TWI410915B - 背光調整系統及方法 - Google Patents

Description

背光調整系統及方法

本發明是有關於一種調整系統及方法，特別是指一種背光調整系統及方法。

人在觀看顯示裝置所顯示的畫面時，會受到環境光干擾。由於入眼的生理特性及人的心理感受(人長期辨識物體的亮度和色度所形成的習慣)，當環境亮度比較高時，人會感覺到畫面的灰階層次不太滑順、畫面泛白，及畫面出現色偏，而當環境亮度比較低時，入會感覺到畫面的灰階層次不太滑順、畫面的低灰階部分難以辨別、畫面的高灰階部分的變化量太大，及畫面出現色偏。

液晶顯示裝置是藉由背光調整系統根據環境亮度來調整發光元件所提供的背光亮度，以改變液晶面板的顯示亮度。一般而言，是在環境亮度比較高時，將背光亮度調高，而在環境亮度比較低時，將背光亮度調低，以使人能夠看到比較優質的畫面。

參閱圖1，一種先前技術的背光調整系統1包括一亮度感測器11、一類比至數位轉換器12、一儲存器13、一處理器14及一驅動器15。亮度感測器11用於感測環境亮度，以產生一實際環境亮度信號。類比至數位轉換器12電連接到亮度感測器11，用於對實際環境亮度信號進行類比至數位轉換，以產生一實際環境亮度值。儲存器13用於儲存一查找表，查找表包括多數環境亮度值及多數分別對應環境亮度值的脈衝(duty)工作值。處理器14電連接到類比至數位轉換器12及儲存器13，用於根據實際環境亮度值，從查找表中找出一目標脈衝工作值。驅動器15電連接到處理器14，用於根據目標脈衝工作值，以脈衝寬度調變方式來產生一驅動信號，並輸出該驅動信號到發光元件，以調整背光亮度。

雖然上述背光調整系統1能夠調整背光亮度，以在某個程度上改善畫面品質，但是其調整好的背光亮度並不是最佳的，因此畫面品質仍然有改善的空間。而且，由於發光元件老化會導致背光亮度偏移，如果按照共通的查找表來調整發光元件所提供的背光亮度，隨著發光元件老化，將會使背光亮度不能被調整到較佳值，且不同發光元件所提供的背光亮度本來就有差異，如果按照共通的查找表來調整不同發光元件所提供的背光亮度，也會使背光亮度不能被調整到較佳值。

因此，本發明之目的即在提供一種背光調整系統，可以計算與最佳背光亮度相關的目標顯示亮度。

於是，本發明背光調整系統適用於根據一環境亮度來調整一發光元件所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板的一顯示亮度。該背光調整系統包括一第一計算器、一處理器及一驅動器。該第一計算器用於根據一實際環境亮度值、一最佳環境亮度值及一對應該最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應該實際環境亮度值的目標顯示亮度值。該處理器電連接到該第一計算器，用於根據該目標顯示亮度值，獲得一目標脈衝工作值的一初始值。該驅動器電連接到該處理器，用於根據該目標脈衝工作值，以脈衝寬度調變方式來產生一驅動信號，且適用於輸出該驅動信號到該發光元件。

本發明背光調整系統藉由考慮該實際環境亮度值、該最佳環境亮度值及該設定顯示亮度值這些參數，可以計算與最佳背光亮度相關的該目標顯示亮度值。

而本發明之另一目的即在提供一種背光調整方法，可以計算與最佳背光亮度相關的目標顯示亮度。

於是，本發明背光調整方法適用於根據一環境亮度來調整一發光元件所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板的一顯示亮度。該背光調整方法包括以下步驟：

(A)根據一實際環境亮度值、一最佳環境亮度值及一對應該最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應該實際環境亮度值的目標顯示亮度值；及

(B)根據該目標顯示亮度值，獲得一與該發光元件所提供的該背光亮度相關的目標脈衝工作值的一初始值。

本發明背光調整方法藉由考慮該實際環境亮度值、該最佳環境亮度值及該設定顯示亮度值這些參數，可以計算與最佳背光亮度相關的該目標顯示亮度值。

而本發明之又一目的即在提供一種背光調整系統，可以計算與最佳背光亮度相關的目標顯示亮度，並使發光元件所提供的背光亮度被調整到最佳背光亮度，不會受到發光元件老化及發光元件間的特性差異影響。

於是，本發明背光調整系統適用於根據一環境亮度來調整一發光元件所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板的一顯示亮度。該背光調整系統包括一第一亮度感測器、一第一類比至數位轉換器、一第一計算器、一比較器及一處理器。該第一亮度感測器用於感測該環境亮度，以產生一實際環境亮度信號。該第一類比至數位轉換器電連接到該第一亮度感測器，用於對該實際環境亮度信號進行類比至數位轉換，以產生一實際環境亮度值。該第一計算器電連接到該第一類比至數位轉換器，用於根據該實際環境亮度值、一最佳環境亮度值及一對應該最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應該實際環境亮度值的目標顯示亮度值。該比較器電連接到該第一計算器，用於比較該目標顯示亮度值及一實際顯示亮度值，以產生一比較結果。該處理器電連接到該比較器，用於根據該比較結果，調整一與該發光元件所提供的該背光亮度相關的目標脈衝工作值。

本發明背光調整方法藉由考慮該實際環境亮度值、該最佳環境亮度值及該設定顯示亮度值這些參數，可以計算與最佳背光亮度相關的該目標顯示亮度值，並藉由比較該目標顯示亮度值及該實際顯示亮度來調整該目標脈衝工作值，可以使該背光亮度被調整到最佳背光亮度，不會受到該發光元件老化及發光元件間的特性差異影響。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖2，本發明背光調整系統2之較佳實施例適用於根據一環境亮度來調整一發光元件(圖未示)所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板(圖未示)的一顯示亮度。本實施例背光調整系統2包括一第一亮度感測器20、一第二亮度感測器21、一第一類比至數位轉換器22、一第二類比至數位轉換器23、一第一計算器24、一第二計算器25、一比較器26、一儲存器27、一處理器28及一驅動器29。

第一亮度感測器20用於感測環境亮度，以產生一實際環境亮度信號。第一類比至數位轉換器22電連接到第一亮度感測器20，用於對實際環境亮度信號進行類比至數位轉換，以產生一實際環境亮度值。第一計算器24電連接到第一類比至數位轉換器22，用於根據實際環境亮度值，以及從外界接收到的一最佳環境亮度值與一對應最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應實際環境亮度值的目標顯示亮度值，其中，目標顯示亮度值=實際環境亮度值×設定顯示亮度值/最佳環境亮度值(如此計算的原因將於稍後再做說明)。

在本實施例中，最佳環境亮度值是最佳環境亮度經感測及類比至數位轉換而產生的，人習慣於在最佳環境亮度下進行比較舒適的視覺觀看，且最佳環境亮度會隨著地區及人種等因素而改變；設定顯示亮度值是在最佳環境亮度下，當液晶面板所顯示的畫面具有最佳品質時，對應最高灰階的顯示亮度經感測及類比至數位轉換而產生的。

第二亮度感測器21用於感測發光元件所提供的背光亮度，以產生一實際背光亮度信號。第二類比至數位轉換器23電連接到第二亮度感測器21，用於對實際背光亮度信號進行類比至數位轉換，以產生一實際背光亮度值。第二計算器25電連接到第二類比至數位轉換器23，用於將實際背光亮度值乘上液晶面板的一穿透率，以產生一實際顯示亮度值。

在本實施例中，第二亮度感測器21可以是一設置在液晶面板與發光元件之間的光敏元件，但也可以是一形成在液晶面板上的薄膜電晶體；穿透率是對應最高灰階的穿透率，因此實際顯示亮度值反應對應最高灰階的顯示亮度。

比較器26電連接到第一計算器24及第二計算器25，用於比較目標顯示亮度值及實際顯示亮度值，以產生一比較結果。儲存器27用於儲存一查找表，查找表包括多數顯示亮度值及多數分別對應顯示亮度值的脈衝工作值。處理器28電連接到第一計算器24、比較器26及儲存器27，用於根據目標顯示亮度值，獲得一目標脈衝工作值的一初始值，並根據比較結果調整目標脈衝工作值，在目標顯示亮度值大於實際顯示亮度值時，將目標脈衝工作值調大，而在目標顯示亮度值小於實際顯示亮度值時，將目標脈衝工作值調小。驅動器29電連接到處理器28，用於根據目標脈衝工作值，以脈衝寬度調變方式來產生一驅動信號，且適用於輸出驅動信號到發光元件，以調整發光元件所提供的背光亮度。

本實施例一方面藉由第一亮度感測器20、第一類比至數位轉換器22及第一計算器24這些元件來感測環境亮度，並計算目標顯示亮度，另一方面藉由第二亮度感測器21、第二類比至數位轉換器23及第二計算器25這些元件來感測發光元件所提供的背光亮度，並計算液晶面板的顯示亮度，然後藉由比較器26、儲存器27、處理器28及驅動器29這些元件來比較目標顯示亮度及液晶面板的顯示亮度，並調整發光元件所提供的背光亮度，以將液晶面板的顯示亮度調整到目標顯示亮度。

值得注意的是，在本實施例中，第二亮度感測器21是用於感測發光元件所提供的背光亮度，以產生一實際背光亮度信號；但在另一實施例中，第二亮度感測器21可以是例如設置在液晶面板的一遠離發光元件的表面上，用於感測液晶面板的顯示亮度，以產生一實際顯示亮度信號，此時，第二計算器25可以被省略，第二類比至數位轉換器23電連接到比較器26，用於對實際顯示亮度信號進行類比至數位轉換，以產生實際顯示亮度值。

以下說明第一計算器24以上述方式計算的原因。

參閱圖3，環境亮度改變會導致人感受到的伽馬(gamma)曲線偏移。假設對應第n 灰階的顯示亮度及相對穿透率分別為B _n 及Y _n ，對應最高灰階(例如第256灰階)的顯示亮度及相對穿透率分別為B ₂₅₆ 及1，且伽馬曲線的伽馬值為γ，則相對穿透率Y _n 如下所示：

在環境亮度為B _y 時，假設對應第n 灰階的顯示亮度為B _ny ，對應最高灰階的顯示亮度為B _{256 y} ，則人感受到的相對穿透率如下所示：

此時，人感受到的灰階滑順度如下所示：

同理，在最佳環境亮度為B _z 時，假設對應第n 灰階的顯示亮度為B _nz ，對應最高灰階的顯示亮度為B _{256 z} ，則人感受到的灰階滑順度如下所示：

為了使人不能感受到灰階偏移，必須滿足下式：

由上式可得：目標顯示亮度值=實際環境亮度值×設定顯示亮度值/最佳環境亮度值。

參閱圖4，本發明背光調整方法之較佳實施例適用於根據一環境亮度來調整一發光元件所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板的一顯示亮度。本實施例背光調整方法包括以下步驟：

步驟41是根據一實際環境亮度值、一最佳環境亮度值及一對應最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應實際環境亮度值的目標顯示亮度值，其中，目標顯示亮度值=實際環境亮度值×設定顯示亮度值/最佳環境亮度值。

步驟42是根據目標顯示亮度值，獲得一與發光元件所提供的背光亮度相關的目標脈衝工作值的一初始值。

步驟43是將一實際背光亮度值乘上液晶面板的一穿透率，以獲得一實際顯示亮度值。

步驟44是比較目標顯示亮度值及實際顯示亮度值，以產生一比較結果。

步驟45是根據比較結果，調整目標脈衝工作值。

步驟41~45的詳細作法可以參考上述背光調整系統之較佳實施例，此處不再多加說明。

綜上所述，上述實施例藉由考慮實際環境亮度值、最佳環境亮度值及設定顯示亮度值這些參數，可以計算出與最佳背光亮度相關的目標顯示亮度，並藉由比較目標顯示亮度值及實際顯示亮度來調整發光元件所提供的背光亮度，可以調整背光亮度到最佳背光亮度，不會受到發光元件老化及發光元件間的特性差異影響，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．背光調整系統

20．．．第一亮度感測器

21．．．第二亮度感測器

22．．．第一類比至數位轉換器

23．．．第二類比至數位轉換器

24．．．第一計算器

25．．．第二計算器

26．．．比較器

27．．．處理器

28．．．儲存器

29．．．驅動器

41~45．．．步驟

圖1是一方塊圖，說明一種先前技術的背光調整系統；

圖2是一方塊圖，說明本發明背光調整系統之較佳實施例；

圖3是一示意圖，說明不同環境亮度下人所感受到的伽馬曲線；及

圖4是一流程圖，說明本發明背光調整方法之較佳實施例。

2．．．背光調整系統

20．．．第一亮度感測器

21．．．第二亮度感測器

22．．．第一類比至數位轉換器

23．．．第二類比至數位轉換器

24．．．第一計算器

25．．．第二計算器

26．．．比較器

27．．．處理器

28．．．儲存器

29．．．驅動器

Claims (8)

1. 一種背光調整系統，適用於根據一環境亮度來調整一發光元件所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板的一顯示亮度，該背光調整系統包括：一第一計算器，用於根據一實際環境亮度值、一最佳環境亮度值及一對應該最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應該實際環境亮度值的目標顯示亮度值；一處理器，電連接到該第一計算器，用於根據該目標顯示亮度值，獲得一目標脈衝工作值的一初始值；一驅動器，電連接到該處理器，用於根據該目標脈衝工作值，以脈衝寬度調變方式來產生一驅動信號，且適用於輸出該驅動信號到該發光元件；一比較器，電連接到該第一計算器，用於比較該目標顯示亮度值及一實際顯示亮度值，以產生一比較結果，其中，該處理器更電連接到該比較器，用於根據該比較結果調整該目標脈衝工作值；一第二計算器，電連接到該比較器，用於將一實際背光亮度值乘以該液晶面板的一穿透率，以產生該實際顯示亮度值；一第二類比至數位轉換器，電連接到該第二計算器，用於對一實際背光亮度信號進行類比至數位轉換，以產生該實際背光亮度值；一第二亮度感測器，電連接到該第二類比至數位轉換器，用於感測該發光元件所提供的該背光亮度，以產生該實際背光亮度信號；一第一類比至數位轉換器，電連接到該第一計算器，用於對一實際環境亮度信號進行類比至數位轉換，以產生該實際環境亮度值；及一第一亮度感測器，電連接到該第一類比至數位轉換器，用於感測該環境亮度，以產生該實際環境亮度信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光調整系統，其中，該目標顯 示亮度值=該實際環境亮度值×該設定顯示亮度值/該最佳環境亮度值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光調整系統，其中，該處理器在該目標顯示亮度值大於該實際顯示亮度值時，將該目標脈衝工作值調大，而在該目標顯示亮度值小於該實際顯示亮度值時，將該目標脈衝工作值調小。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光調整系統，更包括：一儲存器，用於儲存多數顯示亮度值及多數分別對應該等顯示亮度值的脈衝工作值；其中，該處理器更電連接到該儲存器，且是根據該目標顯示亮度值從該儲存器中找出該目標脈衝工作值的該初始值。
5. 一種背光調整系統，適用於根據一環境亮度來調整一發光元件所提供的一背光亮度，以改變一液晶面板的一顯示亮度，該背光調整系統包括：一第一亮度感測器，用於感測該環境亮度，以產生一實際環境亮度信號；一第一類比至數位轉換器，電連接到該第一亮度感測器，用於對該實際環境亮度信號進行類比至數位轉換，以產生一實際環境亮度值；一第一計算器，電連接到該第一類比至數位轉換器，用於根據該實際環境亮度值、一最佳環境亮度值及一對應該最佳環境亮度值的設定顯示亮度值，計算一對應該實際環境亮度值的目標顯示亮度值；一比較器，電連接到該第一計算器，用於比較該目標顯示亮度值及一實際顯示亮度值，以產生一比較結果；一處理器，電連接到該比較器，用於根據該比較結果，調整一與該發光元件所提供的該背光亮度相關的目標脈衝工作值；一第二計算器，電連接到該比較器，用於將一實際背光亮度值乘以該液晶面板的一穿透率，以產生該實際顯示亮度值；一第二類比至數位轉換器，電連接到該第二計算器，用於對一 實際背光亮度信號進行類比至數位轉換，以產生該實際背光亮度值；及一第二亮度感測器，電連接到該第二類比至數位轉換器，用於感測該發光元件所提供的該背光亮度，以產生該實際背光亮度信號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之背光調整系統，其中，該目標顯示亮度值=該實際環境亮度值×該設定顯示亮度值/該最佳環境亮度值。
7. 如申請專利範圍第5項所述之背光調整系統，更包括：一驅動器，電連接到該處理器，用於根據該目標脈衝工作值，以脈衝寬度調變方式來產生一驅動信號，且適用於輸出該驅動信號到該發光元件。
8. 如申請專利範圍第5項所述之背光調整系統，更包括：一儲存器，用於儲存多數顯示亮度值及多數分別對應該等顯示亮度值的脈衝工作值；其中，該處理器更電連接到該第一計算器及該儲存器，且是根據該目標顯示亮度值從該儲存器中找出該目標脈衝工作值的一初始值。