对比度提升方法

专利名称：对比度提升方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于显示装置的对比度提升方法，特别是一种应用 于液晶显示装置的对比度提升方法。
背景技术：
近年来，液晶显示器的技术突飞猛进，且制造成本亦不断下降，使得
液晶显示器(LCD)已几乎完全取代传统阴极射线管(CRT)在监视器上的市 场。并且随着液晶显示技术的进步，液晶电视的市场更是快速地成长，而 对液晶电视的性能要求也越来越高。液晶电视相较于传统的CRT电视，具 有诸多优点，例如体积超薄、画面更大、解析度大幅提高等。然而液晶 电视也有其弱点，例如对比度不如传统CRT电视，此乃因为液晶电视的 背光模块一直点亮，在暗画面时，液晶本身性质使然，不易将光线完全阻 绝，造成些许漏光所致。因此如何提高对比度成为液晶显示技术有待突破 的重点。
目前现有技术为了提升对比度，通常依照画面的整体亮度值的高低， 即时调整背光模块的亮度。例如当所要显示的画面的整体亮度值较低时， 即时调低背光模块的亮度；当所要显示的画面的整体亮度值较高时，则即 时调高背光模块的亮度。然而这种方法容易造成画面闪烁及忽明忽暗的现 象，使得人眼观看时不舒服，进而容易造成视觉疲劳的问题。同时，当快 速且频繁地调整背光模块的亮度时，会显著地减少背光模块的使用寿命。 另一方面，在暗画面时，由于背光模块亮度的调低，虽然可提高对比度， 但会使得整体画面变得较为暗沉。
为了克服上述问题，本发明提出崭新的概念与解决方法，能有效解决 画面闪烁、观看时不舒服的问题，并同时能提升液晶显示器的对比度。

发明内容
6本发明提供一种可应用于液晶显示装置的对比度提升的方法，可提升 液晶显示器的对比度。
本发明提供一种对比度提升方法，适用于显示装置，其中，所述显示 装置包括背光模块并具有最大亮度值，所述方法包含持续在每一单位时 间内接收画面信号；持续计算每一画面信号所对应的画面的画面亮度值与 所述最大亮度值的比例，并将所述比例设定为即时相对亮度；设定第一比 例及第一调整时间；当所述即时相对亮度小于所述第一比例时，将所述背 光模块的亮度在所述第一调整时间内逐渐调低至最小亮度；设定第二比例 及第二调整时间；并且当所述即时相对亮度大于所述第二比例时，将所述 背光模块的亮度在所述第二调整时间内逐渐调高至最大亮度。
本发明还提供一种对比度提升方法，适用于显示装置，其中，所述显 示装置包括背光模块并具有最大亮度值，所述方法包含持续在每一单位 时间内接收画面信号；持续计算每一画面信号所对应的画面的画面亮度值 与所述最大亮度值的比例，并将所述比例设定为即时相对亮度；设定第一 比例、第一缓冲时间及第一调整时间；当连续多个即时相对亮度小于所述 第一比例的连续时间达到所述第一缓沖时间时，将所述背光模块的亮度在 所述第一调整时间内逐渐调低至最小亮度；设定第二比例、第二缓冲时间 及第二调整时间；并且当连续多个即时相对亮度大于所述第二比例的连续 时间达到所述第二缓冲时间时，将所述背光模块的亮度在所述第二调整时 间内逐渐调高至最大亮度。
根据上述构想，其中，所述显示装置包括多个像素，且所述最大亮度 值为所有每一个像素的最高灰度值的总和，而所述即时相对亮度为所述画 面中所有每一个像素所发出的光的灰度值的总和除以所述最大亮度值。
根据上述构想，其中，所述显示装置包括多个像素，且在将所述背光 模块的亮度在所述第一调整时间内逐渐调低至最小亮度的步骤的同时，还 将所有每一个像素的原灰度值逐渐调整到补偿灰度值。
根据上述构想，其中，在将所述背光模块的亮度在所述第二调整时间 内逐渐调高至最大亮度的步骤的同时，还将所有每一个像素的补偿灰度值 逐渐调回到所述原灰度值。
根据上述构想，其中，所述第一比例的范围介于8-12%。根据上述构想，其中，所述第一缓冲时间为2-5秒。 根据上述构想，其中，所述第一调整时间大于5秒。 根据上述构想，其中，所述第二比例的范围介于17-25%。 根据上述构想，其中，所述第二缓冲时间小于3秒。 根据上述构想，其中，所述第二调整时间大于2秒。 本发明还提供一种显示装置，包括接收元件，用以接收画面信号； 计算元件，用以计算所述画面信号的亮度值相对于所述显示装置的最大亮 度值的比例，设定所述比例为亮度比例；背光模块；以及控制元件，用以 依据所述亮度比例与预设比例的大小关系，来调整所述背光模块的亮度。
根据上述构想，其中，所述预设比例还包括第一预设比例及第二预设 比例；当所述亮度比例小于所述第一预设比例时，所述控制元件调低所述 背光模块的亮度；当所述亮度比例大于所述第二预设比例时，所述控制元 件调高所述背光模块的亮度。
根据上述构想，其中，所述控制元件设定第一控制时间及第二控制时 间；当所述亮度比例小于所述第一预设比例时，所述控制元件在所述第一 控制时间内，调低所述背光模块的亮度；当所述亮度比例大于所述第二预 设比例时，所述控制元件在所述第二控制时间内，调高所述背光模块的亮 度。
根据上述构想，其中，所述控制元件设定第一缓冲时间及第二缓冲时 间；当所述亮度比例在第一缓冲时间内都小于所述第一预设比例时，所述 控制元件调低所述背光模块的亮度；当所述亮度比例在第二缓冲时间内都 大于所述第二预设比例时，所述控制元件调高所述背光模块的亮度。
通过下列详细说明，能够更为详细地了解本发明。


图1为本发明第一实施例的背光模块的亮度调整过程示意图。 图2为本发明的灰度值补偿曲线。
图3为本发明第二实施例的背光模块的亮度调整过程示意图。 图4为本发明第三实施例的显示装置的示意图。主要部分代表符号说明
81:显示装置 10:接收元件 20:计算元件 30:控制元件 40:背光模块
T10、 T、T2、 T13、 T，4、 T20、 T21、 T22、 丁23、 T24、 T25、 T26: 时间点 Imax、 I max: 員I^J^:^ W Imin:最低亮度
具体实施例方式
本发明将通过下述优选实施例并配合附图，进行进一步的详细说明。 [第一实施例]
图1为本发明第一实施例的背光模块的亮度调整过程示意图。 一般而
言，液晶电视(或液晶显示器)一秒中约播放60张画面，因此每隔l/60秒， 就会有一张新的画面显示。参照图l，横轴为时间轴，其上方为随着时间进 行，每个时间点的画面的总亮度值相对于液晶电视最大亮度值的比例，本 发明称其为即时亮度比例。各个画面的总亮度值可由输入的画面信号来计 算出来，此画面信号可能来自DVD播放机、蓝光光盘播放机、有线电视的 同轴电缆、存有影像电子档的硬盘或存储卡、甚至连接互联网的光纤等。
最大亮度值的计算方法，可以用最大灰度值乘以液晶电视(或液晶显示 器)的总像素(含子像素)。例如当灰度值分为256阶(8bit)时，其中第O阶 最暗，而第255阶最亮，而液晶电视有200万像素，其中每一个像素包括 三个各自会发出红、绿、蓝三原色光的子像素，则最大亮度值为255乘以 200万再乘以3，即1,530,000,000。若灰度值分为1024阶(lObit)时，其中第 O阶最暗，而第1023阶最亮，而液晶电视有200万像素，则最大亮度值为 1023乘以200万再乘以3，即6,138，000，000。另外，各画面的总亮度值的 计算方法，则可以为该画面中所有各子像素的灰度值的总和。最后，即时 亮度比例即为各画面的总亮度值除以最大亮度值，所得到的比例。
当然，此即时亮度比例的计算方法也可以采用加权(weighting)计算的方 法。例如对某一段灰度值乘以一个较大或较低的权重值，也可以针对某个颜色进行加权计算，或针对某些灰度值及某些颜色同时进行加权计算。
参照图1，在横轴的上方为每个时间点的画面的即时亮度比例，在横轴 的下方为对应每个时间点的背光模块的亮度调整过程。当时间点从零开始
时，画面的即时亮度比例为100%，随着时间推移，即时亮度比例开始往下 降，到达T,。时间点时，即时亮度比例降到10%的预设比例时，本实施例即
启动对背光模块亮度的调低，从最高亮度Imax逐渐往下调低亮度，到Tu时 间点时，亮度降至最低亮度Imin。在本实施例中，从Tu)到Tu设定为9秒。 此种亮度逐渐缓降的设计，可避免使用者感觉到画面突然地变暗，而有不 舒适的感觉。
图2为本发明的灰度值补偿曲线。参照图2，本发明的灰度值补偿曲线 约在灰度值为32时补偿最多，最亮及最暗则不补偿，而灰度值接近32的 较低灰度值则补偿较多。此灰度值的补偿，可使暗画面不至于变得暗沉， 而可使画面看起来更有鲜明层次感。
在本实施例中，当背光模块亮度从丁1()开始逐渐调低亮度到Tn结束的 过程中，灰度值补偿功能亦同步启动，也即将各像素的原本灰度值，从Th) 到Tu设定的9秒内，逐渐调高到所对应的补偿灰度值。因为调高的过程为 缓升，所以使用者不会感觉到画面突然地变亮，而有不舒适的感觉。
再参照图1，当时间点从Tu到Tu过程中，由于即时亮度比例都低于
10%的预设比例，所以背光模块的亮度仍维持在最低亮度Imin不变。从丁12
幵始，即时亮度比例开始往上升，到Tu时间点时，即时亮度比例超过20% 的另一预设比例，此时便启动对背光模块亮度的调高。将亮度由最低亮度
Imin往上调高，到T"时间点时，亮度调到最高亮度Ux。在本实施例中，从
丁13到Tw设定为2秒。同样地，因为调高的过程为缓升，所以使用者不会
感觉到画面突然地变亮，而有刺眼不舒适的感觉。
在本实施例中，当背光模块亮度从Tu开始逐渐调高亮度到Tw结束的
过程中，灰度值补偿的调回亦同步启动，也即将各像素的补偿灰度值，从
T13到T,4设定的2秒内，逐渐调低回到所对应的原本灰度值。
综合上述，在本实施例中，设定即时亮度比例在10%以下为作用区， 可将背光模块亮度调至最小亮度；设定即时亮度比例在10%至20%为缓冲 区，当设定即时亮度比例从10%往上升时，须超过20%，才开始将背光模
10块亮度由最小亮度往上调高，以免过于频繁地启动背光模块亮度的调整功 能，影响背光模块灯管的寿命。 [第二实施例]
图3为本发明第二实施例的背光模块的亮度调整过程示意图。本实施 例的每个时间点的即时亮度比例与第一实施例完全相同，也即输入完全相 同的画面信号，以便有利于比较本实施例与第一实施对背光模块亮度的调 整方法的不同。在本实施中，特别引入了缓冲时间的概念，进一步避免了 过于频繁地启动背光模块亮度的调整功能，详细说明如下。
参照图3，当时间点从零开始时，画面的即时亮度比例为100%，随着 时间推移，即时亮度比例开始往下降，到达丁2()时间点时，即时亮度比例降 到10%的预设比例时，本实施启动计时功能。当从丁2()到达丁21这段时间内， 由于即时亮度比例一直保持在10%以下所持续累积的时间已经达到预设的 缓冲时间(例如设定为3秒)，此时便启动背光模块亮度的调整功能，将亮度
由最高亮度I'max逐渐往下调低亮度，到T22时间点时，亮度降至最低亮度 I min0
在本实施例中，从丁21到丁22设定为9秒。这种亮度逐渐缓降的设计， 可以避免使用者感觉到画面突然地变暗，而有不舒适的感觉或看不清楚的 情况。
本实施例与第一实施例同样亦引入了灰度值补偿功能。参照图2，当背 光模块亮度从T21开始逐渐调低亮度直到T22结束的过程中，灰度值补偿功 能亦同步启动，也即将各像素的原本灰度值，在从T^到T22设定的9秒内， 逐渐调高到所对应的补偿灰度值。因为调高的过程为缓升，所以使用者不 会感觉到画面突然地变亮，而有不舒适的感觉。此灰度值的补偿，可使暗 画面不至于变得暗沉，而可使画面看起来更有鲜明层次感。
继续参照图3，当时间点从T22到丁23过程中，由于即时亮度比例都低 于10%的预设比例，所以背光模块的亮度仍维持在最低亮度I'^不变。从
丁23开始，即时亮度比例开始往上升，到丁24时间点时，即时亮度比例超过 20%的另一预设比例，此时便启动计时功能。从T24到达T25这段时间内，
由于即时亮度比例一直保持在20%以上所持续累积的时间已经达到预设的 缓冲时间(例如设定为0.5秒)，此时便启动背光模块亮度的调整功能，将亮度由最低亮度I'min逐渐往上调高亮度，到T26时间点时，亮度调高至最高亮 度I max。
在本实施例中，从丁25到丁26设定为2秒。同样地，因为调高的过程为 缓升，所以使用者不会感觉到画面突然地变亮，而有刺眼不舒适的感觉。
本实施例在丁25到T26的背光模块亮度的调高过程中，与第一实施例同 样地引入灰度值补偿的调回动作，亦使用缓降的方式，详细内容不再重述。 [第三实施例]
参阅图4，其是本发明第三实施例的显示装置的示意图。本实施例提出
一种显示装置1，其具有提升对比度的功效。显示装置1可以是液晶显示器 (例如是液晶电视)或其它需要背光模块的显示装置。显示装置1 (例如是液
晶电视)包括接收元件IO、计算元件20、控制元件30及背光模块40。
接收元件10可以用来接收画面信号，此画面信号可能来自DVD播放 机、蓝光光盘播放机、有线电视的同轴电缆、存有影像电子档的硬盘或存 储卡或磁带、甚至连接互联网(Internet)的光纤等。
计算元件20可以是一个集成电路芯片，可以用来计算由接收元件10 所接收到的画面信号的每个画面的亮度值、还有显示装置1的最大亮度值， 以及前述两个亮度值的比例。计算的方法己详述于第一实施例中，参考第 一实施例中的相关部分。
控制元件30可以是一个IC芯片，可以根据计算元件20所计算出来的 亮度值比例，与一个或多个预设比例进行大小关系的比较，再依照比较结 果，来控制是否调整背光模块40的亮度。其比较与控制的方法，可以如第 一及第二实施例所述，采用亮度缓降、缓升，以及引入缓冲时间的概念等。 详细内容参考第一及第二实施例。另外，控制元件30的比较与控制的方法， 也可采用第一及第二实施例所述方法之外的方法。
本实施例的计算元件20与控制元件30可以是分开的两个IC芯片，也 可以整合成一个IC芯片，甚至可以与背光模块的IC芯片或显示装置中的 其它IC芯片作整合。
本实施例的显示装置1可以依据画面的亮度值，来动态调整背光模块 的亮度，能提高对比度。
综上所述，本案提供了具有高对比度的显示装置，以及几种对比度提升方法，其可应用于液晶显示装置或其它具有背光模块的显示装置，通过 计算画面的亮度值，来动态调整背光模块的亮度，并使用亮度缓降或缓升 的方法，并且引入了缓冲时间的方法，可以避免刺眼的情况，或过于频繁 地调整背光模块亮度，所造成的画面闪烁，同时还能提高液晶显示装置的 对比度，提升画面质量。
本领域技术人员可以对本发明进行各种修改，而不会脱离所附权利要 求所定义的保护范围。
权利要求
1、一种对比度提升方法，适用于显示装置，其中，所述显示装置包括背光模块并具有最大亮度值，所述方法包含持续地在每一个单位时间内接收画面信号；持续地计算每一个所述画面信号所对应的画面的画面亮度值与所述最大亮度值的比例，并将所述比例设定为即时相对亮度；设定第一比例及第一调整时间；当所述即时相对亮度小于所述第一比例时，将所述背光模块的亮度在所述第一调整时间内逐渐调低至最小亮度；设定第二比例及第二调整时间；以及当所述即时相对亮度大于所述第二比例时，将所述背光模块的亮度在所述第二调整时间内逐渐调高至最大亮度。
2、 如权利要求l所述的方法，其中，所述显示装置包括多个像素，且 所述最大亮度值为所有每一个所述像素的最高灰度值的总和，而所述即时 相对亮度为所述画面中所有每一个所述像素所发出的光的灰度值的总和除 以所述最大亮度值。
3、 如权利要求l所述的方法，其中，所述显示装置包括多个像素，且 在将所述背光模块的亮度在所述第一调整时间内逐渐调低至最小亮度的步 骤的同时，还将所有每一个所述像素的原灰度值逐渐调整到补偿灰度值。
4、 如权利要求3所述的方法，其中，在将所述背光模块的亮度在所述 第二调整时间内逐渐调高至最大亮度的步骤的同时，还将所有每一个所述 像素的所述补偿灰度值逐渐调回到所述原灰度值。
5、 如权利要求l所述的方法，其中，所述第一比例的范围介于8-12%。
6、 如权利要求l所述的方法，其中，所述第一调整时间大于5秒。
7、 如权利要求1所述的方法，其中，所述第二比例的范围介于17-25%。
8、 如权利要求l所述的方法，其中，所述第二调整时间大于2秒。
9、 一种对比度提升方法，适用于显示装置，其中，所述显示装置包括 背光模块并具有最大亮度值，所述方法包含持续地在每一个单位时间内接收画面信号；持续地计算每一个所述画面信号所对应的画面的画面亮度值与所述最 大亮度值的比例，并将所述比例设定为即时相对亮度； 设定第一比例、第一缓冲时间及第一调整时间；当连续多个所述即时相对亮度小于所述第一比例的连续时间达到所述 第一缓冲时间时，将所述背光模块的亮度在所述第一调整时间内逐渐调低 至最小亮度;设定第二比例、第二缓冲时间及第二调整时间；以及 当连续多个所述即时相对亮度大于所述第二比例的连续时间达到所述第二缓冲时间时，将所述背光模块的亮度在所述第二调整时间内逐渐调高至最大亮度。
10、 如权利要求9所述的方法，其中，所述显示装置包括多个像素， 且所述最大亮度值为所有每一个所述像素的最高灰度值的总和，而所述即 时相对亮度为所述画面中所有每一个所述像素所发出的光的灰度值的总和 除以所述最大亮度值。
11、 如权利要求9所述的方法，其中，所述显示装置包括多个像素， 且在将所述背光模块的亮度在所述第一调整时间内逐渐调低至最小亮度的 步骤的同时，还将所有每一个所述像素的原灰度值逐渐调整到补偿灰度值。
12、 如权利要求ll所述的方法，其中，在将所述背光模块的亮度在所 述第二调整时间内逐渐调高至最大亮度的步骤的同时，还将所有每一个所述像素的所述补偿灰度值逐渐调回到所述原灰度值。
13、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第一比例的范围介于8-12%。
14、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第一缓冲时间为2-5秒。
15、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第一调整时间大于5秒。
16、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第二比例的范围介于17-25%。
17、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第二缓冲时间小于3秒。
18、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第二调整时间大于2秒。
19、 一种显示装置，包括 接收元件，用以接收画面信号；计算元件，用以计算所述画面信号的亮度值相对于所述显示装置的最 大亮度值的比例，设所述比例为亮度比例； 背光模块；以及控制元件，用以依据所述亮度比例与预设比例的大小关系，来调整所 述背光模块的亮度。
20、 如权利要求19所述的显示装置，其中，所述预设比例进一步包括 第一预设比例及第二预设比例；当所述亮度比例小于所述第一预设比例时， 所述控制元件调低所述背光模块的亮度；当所述亮虔比例大于所述第二预 设比例时，所述控制元件调高所述背光模块的亮度。
21、 如权利要求20所述的显示装置，其中，所述控制元件设定第一调 整时间及第二调整时间；当所述亮度比例小于所述第一预设比例时，所述 控制元件在所述第一调整时间内，调低所述背光模块的亮度；当所述亮度比例大于所述第二预设比例时，所述控制元件在所述第二调整时间内，调 高所述背光模块的亮度。
22、如权利要求20所述的显示装置，其中，所述控制元件设定第一缓 冲时间及第二缓冲时间；当所述亮度比例在所述第一缓冲时间内都小于所 述第一预设比例时，所述控制元件调低所述背光模块的亮度；当所述亮度 比例在所述第二缓冲时间内都大于所述第二预设比例时，所述控制元件调 高所述背光模块的亮度。
全文摘要
本发明提供一种对比度提升方法，适用于显示装置，其中，显示装置包括背光模块并具有最大亮度值。此对比度提升方法包含持续地在每一个单位时间内接收画面信号；持续地计算每个画面信号所对应的画面亮度值与最大亮度值的比例，并将此比例设为即时相对亮度；设定第一比例、第一调整时间、第二比例及第二调整时间；当即时相对亮度小于第一比例时，将背光模块的亮度在第一调整时间内逐渐调低至最小亮度；当即时相对亮度大于第二比例时，将背光模块的亮度在第二调整时间内逐渐调高至最大亮度。
文档编号G09G3/34GK101625835SQ20081013604
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者简张城, 蔡松有, 陈录豪, 黄文成 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司