专利名称：显示器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及显示器及其控制方法，更具体地说，涉及根据输入视频信号的平均亮度来提高对比度从而显示优化图像的显示器及其控制方法。
背景技术：
对比度控制是确定显示器的图像质量的关键因素。
用来控制视频信号的对比度的通常方法是直方图均衡化。
直方图均衡化是对输入图像的直方图分布进行控制以形成输出图像的直方图的预定形状的方法。
但是，如果通过直方图均衡化来控制对比度，则保持直方图的预定形状恒定而不考虑输入图像的平均亮度的变化，从而不足以显示优化图像。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供显示器及其控制方法，该显示器根据输入视频信号的平均亮度来提高对比度从而显示优化的图像。
本发明的其他方面和/或优点将部分在随后的描述中进行阐述，部分通过该描述变得显而易见，或者通过实践本发明而得以理解。
通过提供显示器来实现本发明的上述和/或其他方面，该显示器包括LCD板，用于显示来自外部的输入视频信号；中间电平控制器，用于增加输入视频信号的中亮度信号电平；对比度控制器，用于对从中间电平控制器输出的视频信号的对比度进行控制；平均亮度计算部分，用于计算来自中间电平控制器和对比度控制器之一的视频信号的平均亮度；以及控制器，用于根据由平均亮度计算部分所计算的结果来控制对比度控制器以控制对比度。
根据本发明的一个方面，显示器还包括用于照亮LCD板的背光，以及用于提供驱动功率给背光并控制背光的照亮强度的换流器，其中控制器根据由平均亮度计算部分计算的结果来控制将背光变暗。
根据本发明的一个方面，对比度控制器控制在截止值和上限值之间的对比度控制范围中的对比度，以及控制器根据平均亮度计算部分的计算结果，随着平均亮度变高而降低对比度控制器的对比度的控制范围。
根据本发明的一个方面，显示器还包括平均范围计算部分，用于分别计算平均亮度和上限值之间的平均上范围以及截止值和平均亮度之间的平均下范围，其中控制器根据平均亮度计算部分和平均范围计算部分的计算结果控制对比度控制器，从而如果平均上范围接近平均亮度则形成具有向上凸起上范围的对比度传送曲线，如果平均上范围接近上限值则形成具有向下凹入上范围的对比度传送曲线，如果平均下范围接近截止值则形成具有向上凸起下范围的对比度传送曲线，而如果平均下范围接近平均亮度则形成具有向下凹入下范围的对比度传送曲线。
根据本发明的一个方面，控制器控制对比度控制器以形成对比度传送曲线，其中在平均亮度和上限值之间的上范围向上凸起，而截止值和平均亮度之间的下范围向下凹入。
根据本发明的一个方面，控制器控制对比度控制器以形成对比度传送曲线，其中随着平均亮度变小上范围的增量大于下范围的减量，而随着平均亮度变大上范围的增量小于下范围的减量。
根据本发明的一个方面，显示器还包括用于提供变暗控制信号给换流器的变暗处理器，其中控制器控制变暗处理器从而当改变平均亮度时，变暗控制信号的可控范围越大，则将平均亮度改变越多。
通过提供一种包括用于显示来自外部的输入视频信号的LCD板的显示器的控制方法来实现本发明的上述和/或其他方面，该控制方法包括增加输入视频信号的中亮度信号电平；控制具有经增加的中亮度信号电平的输入视频信号的对比度；计算具有经增加的中亮度信号电平的视频信号和具有受控的对比度的视频信号之一的平均亮度；以及根据所计算的平均亮度来控制对比度。
根据本发明的一个方面，显示器的控制方法还包括根据平均亮度来控制用于照亮LCD板的背光的变暗。
根据本发明的一个方面，显示器的控制方法还包括随着平均亮度变高，更加降低截止值和上限值之间的对比度控制范围。
根据本发明的一个方面，显示器的控制方法包括分别计算平均亮度和上限值之间的平均上范围，以及截止值和平均亮度之间的平均下范围；控制对比度，从而如果平均上范围接近平均亮度则形成具有向上凸起上范围的对比度传送曲线，如果平均上范围接近上限值则形成具有向下凹入上范围的对比度传送曲线，如果平均下范围接近截止值则形成具有向上凸起下范围的对比度传送曲线，而如果平均下范围接近平均亮度则形成具有向下凹入下范围的对比度传送曲线。
根据本发明的一个方面，显示器的控制方法还包括通过形成对比度传送曲线来控制对比度控制器，在该曲线中平均亮度值和上限值之间的上范围向上凸起而截止值和平均亮度之间的下范围向下凹入。
根据本发明的一个方面，显示器的控制方法还包括形成对比度传送曲线，其中随着平均亮度变得越来越小上范围的增量大于下范围的减量，而随着平均亮度变得越来越大上范围的增量小于下范围的减量。
根据本发明的一个方面，显示器的控制方法还包括如果改变平均亮度，则随着平均亮度变大来增加变暗控制信号的可控范围。
结合附图，通过下面对实施方式的描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得显而易见和更容易理解，其中图1示出了根据本发明的实施方式的显示器的控制框图；图2示出了输入视频信号和通过中间电平控制器的视频信号的示意图；图3示出了在对视频信号的对比度进行控制之后的结果示意图；图4和5A-5B示出了对比度传送曲线；图6A-6C示出了根据平均亮度对比度传送曲线的变化的示意图；图7A-7C和8A-8C示出了根据平均亮度对比度控制范围的变化的示意图；图9A-9C是综合示出基于图5A到8C的对比度传送曲线的示意图；图10A-C示出了脉宽调制(PWM)变暗控制信号；图11A-1-4和11B示出了的模拟变暗电压信号；图12A到14B示出了根据平均亮度的模拟变暗电压信号的变化；图15示出了根据本发明的实施方式在显示器上显示图像的流程图；和图16示出了根据本发明的实施方式的显示器的控制流程图。
具体实施例方式
现在将详细参照本发明的实施方式，在附图中示出了其例子，其中在整个附图中类似的附图标记指示类似的部件。下面通过参照附图来描述这些实施方式以解释本发明。
如图1所示，根据本发明的实施方式的显示器包括液晶显示(LCD)板10；背光12，用于照亮LCD板10；换流器14，用于操作背光12；中间电平控制器18，用于增加输入视频信号的中间亮度信号电平；对比度控制器20，用于控制具有经中间电平控制器18增加的中亮度信号电平的视频信号的对比度，并将受控的对比度输出给LCD板10；变暗控制器16，用于输入变暗控制信号进行以控制背光12的变暗；平均亮度计算部分22，用于计算从中间电平控制器18和对比度控制器20输出的视频信号之一的平均亮度；和控制器26，用于根据平均亮度计算部分22的计算结果来控制对比度控制器20和变暗处理器16。根据本发明的实施方式的显示器还包括电源(未示出)，用于将来自外部的交流电流(AC)转换为直流(DC)并且将转换后的DC提供给换流器14。
从电源将DC提供给换流器14，其将所提供的DC转换为AC并且将该AC提供给背光12以控制背光12。
换流器14根据来自变暗处理器16的变暗控制信号来控制从电源提供来的DC，以将它提供给背光12。换流器14使用诸如模拟变暗、脉宽调制(PWM)变暗以及模拟变暗和PWM变暗的复合方法之类的亮度控制方法，从而将模拟变暗电压级或者PWM变暗信号从变暗处理器16提供到换流器14。
在图2中，如图200B中所示，中间电平控制器18来增加来自外部的如图2A的原始信号或者输入视频信号的中亮度信号电平，由对比度控制器20来控制具有经增加的中亮度信号电平的视频信号的对比度。
图3A示出在对输入视频信号A的对比度进行控制之后的结果B，而图3B示出了在对具有增加的中亮度信号电平的视频信号C的对比度进行控制后的结果D。如图3B所示，如果对具有经增加的中亮度信号电平的视频信号C的对比度进行控制，则增加用于控制对比度的动态范围R′，从而更加有效地提高对比度。
图3C、D示出了分别在图3A、B的视频信号的LCD板上的亮度。如图3中所示，在图3D的LCD板10上的图像比图3C的要亮，而且图3D的亮度的动态范围比图3C的要宽。
而且，随着暗图像变得更亮，它看起来像与显示板10分离或者分开，从而需要下面的变暗处理。也就是，如图3E所示，保持亮图像的亮度恒定，而减小黑电平或者减小暗图像的亮度以提高总体对比度。
平均亮度计算部分22对来自中间电平控制器18和对比度控制器20之一的视频信号的平均亮度Y Mean进行计算。
根据本发明的实施方式的显示器还可以包括平均范围计算部分24，用于根据平均亮度计算部分22所计算的平均亮度来计算平均上范围和平均下范围的每一个。
然后，控制器26控制对比度控制参数，从而对比度控制器20根据平均亮度计算部分22和平均范围计算部分24的计算结果，形成如图4中所示的对比度传送曲线。
这里，对比度控制参数包括对比度传送曲线中的对比度控制范围的截止值Cutoff和上限值Upper，以及输入视频信号的亮度级的增量Alpha_U和减量Alpha_L。
参照图4，下面简要描述形成对比度传送曲线。
控制器26控制对比度控制参数，从而如果由平均范围计算部分24所计算的平均上范围Mean_U接近由平均亮度计算部分所计算的平均亮度Mean，则对比度控制器20形成向上凸起传送曲线E，而如果平均范围计算部分24所计算的平均上范围Mean_U′接近对比度控制范围的上限值Upper，则对比度控制器20形成对比度向下凹入传送曲线F。进而，如果平均下范围Mean_L′接近对比度控制范围的截止值Cutoff，则对比度控制器20形成向上凸起传送曲线G，而如果平均下范围Mean_L接近平均亮度Mean，则对比度控制器20形成向下凹入传送曲线H。
作为本发明的一个方面，如图5A-B中所示，控制器26可以控制对比度控制器20以形成这样的传送曲线，其中与平均范围无关，对于平均亮度Mean的上范围Mean-Upper是向上凸起的，而对于平均亮度Mean的下范围Cutoff-Mean是向下凹入的。然后，防止在下范围中暗图像看起来与显示板10分离或者分开，也防止在上范围中亮度变得比输入视频信号的亮度低。
下面，为了描述方便，将具有向上凸起上范围和向下凹入下范围的对比度传送曲线作为例子。
图6A-6C示出了根据平均亮度计算部分22所计算的相应平均亮度而形成的三种类型的对比度传送曲线。如果平均亮度低，如图6A所示，则控制器20进行控制，从而在平均亮度之上的亮度级的增量Alpha_U大于在平均亮度之下的减量Alpha_L，而且控制器26总体上增加图像的亮度以提高对比度。
如图6B中所示，如果平均亮度处于中间电平，则控制器26进行控制，从而相对于平均亮度，在上范围和下范围中的亮度级的增量Alpha_U和减量Alpha_L大致相同，以提高对比度。
如图6C中所示，如果平均亮度高，则控制器26控制对比度控制参数，从而相对于平均亮度，在上范围中的亮度级的增量Alpha_U小于下范围中的亮度级的减量Alpha_L，而且控制器26适当保持亮度以提高对比度。
如果平均亮度低，如图7A中所示，则控制器26控制对比度控制器20以增加对比度控制范围Cutoff～Upper，如图7B中所示，从而在整个范围中控制输入视频信号的对比度。如果如图7C中所示来控制对比度，则降低高亮度级的增量，这使得整个图像变暗而且不能有效地提高对比度。
如果如图8A所示平均亮度为高，则控制器26控制对比度控制器20，从而不在整个范围内控制输入视频信号的对比度，如图8B所示，但是减小对比度控制范围，如图8C所示。
如果如图8B所示形成对比度传送曲线，则亮度级255增加并且被饱和以使得图像变形，而且暗亮度级的增量也大，这导致输出过暗的视频信号。因此，根据本发明的实施方式，如图8C中所示来控制对比度。
如图9A-9C中所示，控制器26控制对比度控制器20以根据平均亮度，形成如图8A-8C中所示形状的对比度传送曲线。
如图10A中所示，控制器26具有在存储器中被预先分为0～63级(step)的平均亮度，并且如果输出由平均亮度计算部分22所计算的平均亮度而且控制器控制变暗处理器16，则控制器26计算与级相应的变暗控制量。具体地说，图10A示出了关于第63级的PWM信号。
根据从控制器26提供来的变暗控制信号，变暗处理器16输出如图10B-C所示的对应PWM信号给换流器14。然后，控制从换流器14提供给背光12的功率量并且完成变暗。
如图11A-1到11B中所示，与图10A-10C类似，控制器26在存储器中具有预先被分类为0～63级的平均亮度，而且如果输出由平均亮度计算部分22所计算的平均亮度并且控制器26控制变暗处理器16，则控制器26计算与级对应的变暗控制量。在图11A-1中示出了关于第63级的PWM信号，在图11A-2中示出了关于具有1伏模拟信号的第12级的PWM信号。图11A-3示出了关于被保持t1的第63的PWM信号。在图11A-4中，将具有在工作周期中逐级下降以实现关于第50级的4伏模拟电压的PWM信号保持t2。图11B示出了当施加图11A-2到11A-4的PWM信号时模拟信号中的变化。
变暗处理器16根据变暗控制信号输出对应时间的对应模拟电压信号到换流器14，来控制背光12的变暗。
已经描述了将平均亮度分为0～63级，但并不限于此。
图12A、图13A、和图14A示出了变暗处理器16输出的、与平均亮度对应的对应变暗电压信号。这里，TH 1、TH 2和TH 3是临界值。
如果控制器26确定从平均亮度计算部件22输入的平均亮度变化了，则控制器26控制变暗处理器16以输出对应的变暗电压信号。
如图12B中所示，如果平均亮度从C变化到N1，则控制器26控制变暗处理器16以增加变暗电压到对应的变暗电压，并且输出对应的变暗电压。
如果平均亮度从C变化到N2或者N3，则控制器26控制变暗处理器16来以相同的电平上输出变暗电压。但是，如图12B中所示，由于当平均亮度从C变到N3时平均亮度的变化较大，所以变暗电压的总体变化当平均亮度从C变化到N3时比从C变化到N2时要大。换句话说，平均亮度信号的改变或者总体变化较大，这是因为平均亮度在平均亮度从C变到N3时比平均亮度从C变到N2时呆在5v电平更长的时间段。
类似地，如图13B中所示，控制器26控制变暗处理器16来输出与平均亮度的变化对应的变暗电压的相同电平，并且如果平均亮度变化为大于临界值TH1和TH 2，则控制器26使得变暗电压的总体变化越来越大。
图14B示出了其中平均亮度下降的例子。由于以与图12B和图13B相同的方式操作控制器26，所以不再进行详细描述。
在根据本发明的实施方式的显示器中，增加变暗的动态范围，从而使得提高对比度成为可能。
这里，可以通过根据平均亮度来改变PWM信号来控制被光12的变暗。
如图15中所示，在根据本发明的实施方式的显示器中，如果在操作S10输出视频信号，则在操作S12由中间电平控制器18来增加输入视频信号的中亮度信号电平。然后，在操作S14由对比度控制器20来控制具有增加的中亮度信号电平的输入视频信号的对比度。在步骤S16，在LCD板10上显示具有受控对比度的视频信号。
如图16中所示，首先，输入具有图15的操作S14中的受控对比度的视频信号、或者具有图15的操作S12中的经增加的中亮度信号电平的视频信号的平均亮度计算部分22在操作20计算平均亮度。在操作22，控制器26控制对比度控制器20和变暗处理器16，以根据平均亮度计算部分22所计算的平均亮度来控制视频信号的对比度和变暗。
根据本发明，根据具有受控对比度的视频信号和具有增加的中亮度信号电平的视频信号之一的平均亮度来控制对比度，从而使得显示优化的图像成为可能。
如上所述，本发明提供显示器及其控制方法，在该显示器中根据输入视频信号的平均亮度提高对比度以显示优化的图像。
虽然已经示出和描述了本发明的几个实施方式，但是本领域的普通技术人员应该理解在不偏离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施方式中进行改动，在所附权利要求及其等效物中定义的本发明的范围。
权利要求
1.一种显示器，包括LCD板，可以操作来显示第一视频信号；中间电平控制器，可操作来增加第一视频信号的中间亮度信号电平；第一对比度控制器，可操作来对从中间电平控制器输出的第二视频信号的对比度进行控制以输出第三视频信号；平均亮度计算部分，可操作来计算来自中间电平控制器的第二视频信号和来自第一对比度控制器的第三视频信号之一的平均亮度；以及第二控制器，用于根据由平均亮度计算部分所计算的结果来控制第一对比度控制器的操作以控制对比度。
2.根据权利要求1所述的显示器，还包括可操作来照亮LCD板的背光，以及可操作来提供驱动功率给背光并控制背光的照亮强度的换流器，其中控制器根据由平均亮度计算部分计算的结果来控制将背光变暗。
3.根据权利要求1所述的显示器，其中第一对比度控制器控制在截止值和上限值之间的对比度控制范围中的对比度，以及第二控制器根据平均亮度计算部分的计算结果，随着平均亮度变高而降低对比度控制器的对比度的控制范围。
4.根据权利要求3所述的显示器，还包括平均范围计算部分，可操作来计算平均亮度和上限值之间的平均上范围以及截止值和平均亮度之间的平均下范围，其中控制器根据平均亮度计算部分的计算结果和平均范围计算部分的计算结果控制第一对比度控制器，从而如果平均上范围接近平均亮度则形成具有向上凸起上范围的第一对比度传送曲线，如果平均上范围接近上限值则形成具有向下凹入上范围的第二对比度传送曲线，如果平均下范围接近截止值则形成具有向上凸起下范围的对比度传送曲线，而如果平均下范围接近平均亮度则形成具有向下凹入下范围的对比度传送曲线。
5.根据权利要求3所述的显示器，其中第二控制器控制第一对比度控制器以形成对比度传送曲线，其中在平均亮度和上限值之间的上范围向上凸起，而截止值和平均亮度之间的下范围向下凹入。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中第二控制器控制第一对比度控制器以形成对比度传送曲线，其中随着平均亮度变得更小上范围的增量变得更大而下范围的减量变得更小，而随着平均亮度变得更大上范围的增量变得更小而下范围的减量变得更大。
7.根据权利要求2的显示器，还包括可操作来提供变暗控制信号给换流器的变暗处理器，其中第二控制器控制变暗处理器，其中平均亮度变化越大，则变暗控制信号也变化越大。
8.一种包括用于显示视频信号的LCD板的显示器的控制方法，该控制方法包括增加视频信号的中亮度信号电平；控制具有经增加的中亮度信号电平的视频信号的对比度；计算具有经增加的中亮度信号电平的视频信号和具有受控对比度的视频信号之一的平均亮度；以及根据所计算的平均亮度来控制对比度。
9.根据权利要求8所述的显示器控制方法，还包括根据平均亮度来控制用于照亮LCD板的背光的变暗。
10.根据权利要求8所述的显示器控制方法，其中当截止值和上限值之间的对比度控制范围降低时，平均亮度增加。
11.根据权利要求10的显示器控制方法，还包括计算平均亮度和上限值之间的平均上范围，以及截止值和平均亮度之间的平均下范围；通过如果平均上范围接近平均亮度则形成具有向上凸起上范围的对比度传送曲线，如果平均上范围接近上限值则形成具有向下凹入上范围的对比度传送曲线，如果平均下范围接近截止值则形成具有向上凸起下范围的对比度传送曲线，而如果平均下范围接近平均亮度则形成具有向下凹入下范围的对比度传送曲线，来控制对比度。
12.根据权利要求10所述的显示器控制方法，还包括通过形成一对比度传送曲线来控制对比度控制器，在该曲线中平均亮度值和上限值之间的上范围向上凸起而截止值和平均亮度之间的下范围向下凹入。
13.根据权利要求12所述的显示器控制方法，还包括形成所述对比度传送曲线，在其中随着平均亮度变小，上范围的增量变大而下范围的减量变小，以及随着平均亮度变大，上范围的增量变小而下范围的减量变大。
14.根据权利要求9的显示器控制方法，还包括随着平均亮度变大，增加变暗控制信号的可变范围。
全文摘要
显示器包括LCD板，用于显示来自外部的输入视频信号；中间电平控制器，用于增加输入视频信号的中亮度信号电平；对比度控制器，用于对从中间电平控制器输出的视频信号的对比度进行控制；平均亮度计算部分，用于计算来自中间电平控制器和对比度控制器之一的视频信号的平均亮度；以及控制器，用于根据由平均亮度计算部分所计算的结果来控制对比度控制器以控制对比度。因此，根据具有受控对比度的视频信号和具有增加的中亮度信号电平的视频信号之一的平均亮度来控制对比度，这使得显示优化图像成为可能。
文档编号H04N5/57GK1906927SQ200480041031
公开日2007年1月31日 申请日期2004年7月12日 优先权日2003年12月24日
发明者朴吉寿, 闵庚善 申请人:三星电子株式会社