显示装置自适应亮度智能调节器的制作方法
专利名称：显示装置自适应亮度智能调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型所属显示装置控制技术领域，具体涉及显示装置自适应亮度智能调节
O
技术背景目前，计算机、电视机等大部分显示装置都没有自适应环境光强度的亮度调节控制系统，调节显示亮度的按键供使用人按本人感觉调节显示的亮度，由于实际使用中人们不会每次开机都先根据感觉到的使用环境的亮度去调节显示亮度，更不会跟着显示内容总体亮度的不同而采取调节亮度的操作，这不仅是因为操作麻烦，而更多的是因为没有手段判断合理的亮度是多少，而且人们眼睛具有一定的适应性，对光的变化也会逐渐适应，对实际亮度会产生误判。所以目前很多专家开始呼吁“要警惕身边的视力杀手，使用健康亮度”。 这对于日益普及的显示装置，特别是青少年一代以及学习、工作和娱乐常在电脑、电视的环境中的人们，尤其重要。在CRT显示器、电视机还在横行，液晶显示装置初露头角的时候，使用健康亮度问题就已经被广泛讨论。早在2005年的时候，德国权威计算机杂志《Macwelt》的一篇文章就指出，由于液晶显示器普遍存在亮度过高的问题，使得液晶显示器比传统的CRT显示器更加容易伤害使用者的视力。为此，也有许多专家学者从事了大量研究，提出了不少解决方案，但是成效都不理想，存在很大的缺陷。例如参考文件即申请号为200710063867. 1《显示终端终端调亮装置与方法》的发明专利，其技术方案主要为直接将光敏元件对环境亮度采样值转换为预置对应的显示控制电压，直接自动调节显示亮度，而且每隔几秒进行一次采样，然后传给CPU， CPU根据程序设定，判断采样数据对应的显示亮度相应控制电压并实施控制。该技术方案采用的光敏信号采集电路与方法，没有区分显示亮度对环境亮度的影响，不能反映实际环境的光强度，而且几秒钟采样一次(或设定其他时间间隔)，使采样亮度与要采集的环境亮度毫无关联，采样信号反映的亮度大多是显示亮度与环境亮度叠加后的亮度信号，信号的变化幅度和频度相对较大，会产生随着时间节拍频繁调节显示亮度的结果，使显示效果不稳定而且更加耗电。这是由于显示的光亮，随显示内容的变化而变化， 光敏采集信号采到的光强度信号是受显示屏显示变化瞬间亮度影响的光强度信号值，这个光感信号强度随机性很大，而且不代表真实的环境光强度值，所以此技术方案采用的调亮装置与方法存在重大缺陷。从图1可以看出，一般显示屏的亮度是由使用的人们根据环境的亮度，人工用按键(CO)发出调节指令，处理器(Cl)转换为控制指令，再由接口电路变为电信号指令，亮度处理器根据调节亮度的电信号指令控制背光源(C4)或RGB放大电路(C6)，使得显示屏显示亮度得以调节。由此可知人工调节器按键(CO)是调节亮度的发布者，处理器(Cl)是亮度调节实施的组织者，接口电路(C2)及亮度处理电路(C3)至显示屏(C5)是执行者。也就是使显示屏(⑶)能调节合适的亮度，重要的是根据按键(CO)的要求，能够通过处理器(Cl)转换成合适的控制指令及相应电参数。如果要实现自动控制，智能调节，将必须通过一种方式由处理器(Cl)能够完成人工操作人工调节器按键(CO)的工作，代替人工按键操作，这就要能够知道环境的亮度，并且可以按人们认为合理的亮度控制值发布调节指令。那么关键问题首先就是环境亮度的感知，一般技术人员可以想到的就是用光亮传感器即光敏元件， 将环境亮度采集并以电信号形式传给处理器(Cl)，处理器(Cl)根据此采集亮度信号值，找出对应的调节控制电参数传给接口电路(C2)至显示屏(C5)执行即可。实际上到目前为止，大家很难在市场上看到一款理想的自适应调节亮度的显示屏，包括电视机及其他显示装置。原因是显示器在显示时其亮度已经融合在环境亮度中，而且，显示器发出的光亮是分分秒秒都有可能在变化的，如果按光传感器采样信号，不论是隔几秒还是几分钟，都得不到环境的实际亮度值，而且差距会很大，还不断变化，据此控制就如同人工在频繁操作调光按键，依此控制调节显示器亮度就会出现屏幕亮度抖动，人们看起来就有屏闪的现象，对视力伤害更大。要解决上述问题，就要减少显示器显示亮度对环境光亮强度采样及判断的影响， 实现人性化、智能化处理采样信号和显示亮度的关系，给出科学可行的技术方案；为此，本实用新型提出了显示装置自适应亮度智能调节器。
发明内容众所周知，现有的显示装置都具有显示亮度调节电路，只不过是通过人工调节器的按键进行调节。要实现根据环境亮度进行自适应智能化自动调节显示亮度，首先要解决环境亮度的辨识问题，还要解决对应显示亮度的控制参数进行智能化实时生成的问题。实用新型在不影响原有显示装置总体电路结构的情况下，通过增设自适应亮度智能调节器和相应控制程序的方式很好地解决了现有技术方案的缺陷和上述发现的问题，即基于显示器控制电路中的处理器结构，增加本实用新型实现的自适应亮度智能调节器，并改写和增加处理器的程序与数据，形成嵌入式处理器形式的新控制电路即可实现显示装置自适应亮度智能调节。本实用新型提出的显示装置自适应亮度智能调节器是由嵌入式处理器、光亮传感器、亮度信号筛选电路、信号采集电路、时钟频率生成器、时钟电路、存储器、人工调节器组成，通过嵌入式处理器与显示装置的接口电路相连，接入原有显示装置总体电路系统，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统。本实用新型所述的亮度信号筛选电路由微处理器、存储器、信号辨识电路、调节参数生成器、I/O端口、时段队列、频率调节器、计时器、计数器及总线组成，并与外部时钟频率生成器、时钟电路相连以及连接共用原电源供应器。其主要功能就是按设定时段和频率对亮度传感器和信号采集电路发送的环境亮度采样信号进行辨识，捕获采样时段中亮度信号最低值和最高值以及亮度信号对比差值并生成相应的最低亮度信号值和最高亮度信号值以及亮度信号对比差值的时段队列，在一个显示亮度调节周期中，时段队列设置的时段数量依据每个时段内设定的采样频度与时间设定，一个显示亮度调节周期控制在3分钟至7 分钟之间。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器是通过信号采集电路和频率生成器调节光亮传感器的采样频度与时间，使采样时间小于显示画面的每帧之间的隔间时间，使采样信号既能采集到显示画面显示时受显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，更能采集到每帧之间的受显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，由亮度信号筛选电路完成辨识和获取相应亮度信号的工作，在生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组时将其发送给嵌入式处理器，由嵌入式处理器采用智能化优先级策略并根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数及转换为亮度调节电参数发送给接口电路实施相应显示亮度的调节；使显示装置实现自适应亮度智能调节。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述亮度信号筛选电路的特征在于在每次开机时即采样得到开机时的环境亮度的初始亮度参数，将其发送给微处理器并存于储存器中，存储器中至少保存初始亮度参数及采样后选取的最低亮度信号值和最高亮度信号值以及最低亮度信号值和最高亮度信号值之差值即相对于显示画面的显示对比度的亮度信号对比差值这三组亮度信号参数数据，微处理器将初始亮度参数作为本次开机的基准亮度参数发送给嵌入式处理器，由嵌入式处理器根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数并转换为亮度调节电参数发送给接口电路并由继续进行相应调光控制，在一次开机至关机的显示过程中基准亮度参数是评判显示亮度调节的依据，只有人工通过人工调节器重新实时设定显示亮度参数时，基准亮度参数由其替代，其余显示装置的工作期间只有由亮度信号筛选电路实时采样分析后，再决定需要调节显示亮度时再用新的实时基准参数替代原有基准亮度参数，嵌入式处理器收到亮度信号筛选电路发送的新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组，首先保存并调用预先存留的亮度调节控制参量表的相应参数与算法进行分析比较，判断和生成需要进行显示亮度调节的控制参数。为了能够采集真实的环境亮度信号，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述亮度信号筛选电路的特征是由微处理器通过频率调节器、计时器、计数器按设定的时间段，设置每个时段内的采样频度与时间，信号辨识电路获取每个时段内的最低亮度信号值和最高亮度信号值存于时段队列，由微处理器按程序在本周期设定数量的时段队列中，分析比对时段队列中的参数，判定符合显示亮度调节设定的参数要求时将本周期的最低亮度信号值和最高亮度信号值及时段队列中所有时段的最高亮度信号值的平均值交给调节参数生成器生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组并通过I/O端口发送给嵌入式处理器。为了实现人性化、智能化处理采样信号和显示亮度的关系，有效合理的对显示装置自动进行自适应实时智能化控制，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述智能化优先级策略的特征是以开机测定为基准，实时人工设定为先，过程光亮传感信号实时跟踪智能比较，预先存留的亮度调节控制参量表、优先级关系表、设定采样的时段数量、周期和预先设定最低与最高显示亮度值以及基准值的允许变化界限值，实施超时超限控制， 根据显示亮度调节设定的相应时段的时间，逐步平滑调节，避免频繁调节出现闪屏现象。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，简单易行，方便有效。解决了现有技术受显示亮度影响环境亮度正确判断，从而影响显示亮度调节控制的缺陷，实现真正意义的自适应显示亮度智能调节，为人们提供更安全、更健康、更环保的显示装置。
图1为显示装置电路结构原理框图；[0017]图2为具有自适应亮度智能调节器的显示装置电路结构原理框图；图3为亮度信号筛选电路功能原理框图。图4为显示装置功能流程示意图
具体实施方式
作为实施例子，以显示装置中常见的液晶电视机为背景，结合附图对显示装置自适应亮度智能调节器的具体实施方式
给予说明，但是，本实用新型的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。 图1为显示装置电路结构原理框图及图4是显示装置功能流程示意图，可以得知， 常见显示装置的亮度调节控制主要由键控CO、处理器Cl、接口电路C2、亮度处理C3、背光驱动C4及液晶显示屏C5进行和完成。图2为具有自适应亮度智能调节器的显示装置电路结构原理框图，可知具有自适应亮度智能调节器的显示装置，其亮度调节控制的实现主要是由嵌入式处理器(Cl)、光亮传感器O)、亮度信号筛选电路(1)、信号采集电路(3)、时钟频率生成器0)、时钟电路 (5)、存储器(6)、人工调节器(CO)组成，其特征是通过嵌入式处理器(Cl)与显示装置中驱动电路的接口电路(C2)相连，接入原有显示装置总体电路系统，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统，完成与原有显示装置总体电路系统的连接与融合。图3是亮度信号筛选电路功能原理框图，所述的显示装置自适应亮度智能调节器，其特征是亮度信号筛选电路(1)由微处理器(11)、存储器(12)、信号辨识电路(13)、调节参数生成器(14)、I/O端口(15)、时段队列(16)、频率调节器(17)、计时器(18)、计数器 (19)及总线(10)组成，并与外部时钟电路(5)相连以及连接共用原电源供应器。其主要功能就是按设定时段和频率对亮度传感器( 和信号采集电路( 发送的环境亮度采样信号进行辨识，捕获采样时段中亮度信号的最低值和最高值以及亮度信号对比差值并生成相应的最低亮度信号值和最高亮度信号值以及亮度信号对比差值的时段队列(16)，在一个显示亮度调节周期中，时段队列(16)设置的时段数量太少，则调光的突变性就会明显；而设置的时段数量太多就会影响实时性，本例在显示亮度调节周期中设置的时段数量为3，这与每个时段内设定采样频度与时间有关，设置采样频度在每秒采样60次至270次，时间在30秒至180秒，一个显示亮度调节周期控制在3分钟至7分钟时性价比高；因为，人眼的视觉残留约为0. 05 0. 2秒，由强的光线刺激所引发的视觉残留则可保持数分钟，所以本例设置为如每1分钟采样2秒，每秒采样160次，也就是3分钟为一个显示亮度调节周期。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器是通过信号采集电路C3)和频率生成器(4)调节光亮传感器O)的采样频度与时间，使采样时间小于显示画面的每帧之间的隔间时间，使采样信号既能采集到显示画面显示时显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，更能采集到每帧之间的显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，并由亮度信号筛选电路(1)完成辨识和获取相应亮度信号的工作，在生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组时将获取的亮度信号发送给嵌入式处理器(Cl)，由嵌入式处理器(Cl)采用智能化优先级策略并根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数及转换为亮度调节电参数发送给接口电路(C2)实施相应显示亮度的调节；使显示装置实现自适应亮度智能调节。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器及实现方法，所述亮度信号筛选电路(1)的特征是在每次开机时即采样得到开机时的环境亮度的初始亮度参数，此时采集到的是没有受显示器显示亮度影响的真实环境亮度信号，发送给处理器(11)并存于储存器(1 中，存储器(1 中至少保存初始亮度参数及采样后选取的最低亮度信号值和最高亮度信号值及最低亮度信号值和最高亮度信号值之差值即相对于显示画面的显示对比度的亮度信号对比差值这三组亮度信号参数数据，微处理器(11)将初始亮度参数作为本次开机的基准亮度参数发送给嵌入式处理器(Cl)，由嵌入式处理器(Cl)根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数并转换为亮度调节电参数发送该接口电路((^)，由接口电路 (C2)继续执行显示亮度调节工作。在一次开机至关机的显示过程中基准亮度参数是评判显示亮度调节的依据，只有人工通过人工调节器(CO)重新设定显示亮度参数时，基准亮度参数由其替代，其余显示器工作期间只有由筛选电路1实时采样分析后，再决定调节显示亮度时再用实时基准参数替代原有基准亮度参数，嵌入式处理器(Cl)收到亮度信号筛选电路(1)发送的新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组，首先保存并调用预先存留的亮度调节控制参量表的相应参数与算法进行分析比较，判断和生成需要进行显示亮度调节的控制参数。据报道，Macwelt的研究人员指出，当显示器亮度达到100cd/m2的时候，使用液晶显示器就会引起视觉疲劳，北京大学电子学系进行电子材料研究的博士表示，除非用户与屏幕的距离达到1米以上，否则300cd/m2以上的亮度将会对用户的视觉造成一定的伤害。 一个合理的亮度达到人眼，一般在100cd/m2到160cd/m2之间，这样才能看到清晰且舒适的文字或画面，而且更健康，更节能，更环保。由于显示装置的显示亮度通常是通过显示屏亮度驱动处理电路进行控制，一般可以通过电压和占空比等现有技术可以实现，在此不在详细描述；但要指出，显示亮度与采样的亮度信号值有不小区别，不能等同，在本例中显示装置的显示亮度用数值和cd/m2单位来描述，而亮度信号值是显示环境亮度采样电信号的一个代表数字，不用单位直接用数值表示。因此，本例选定为显示亮度最高限值定为小于210cd/m2大于100cd/m2 ；根据智能化优先级策略，本例调节判断方法为实时基准参数大于基准参数数值士 10%及最低亮度信号值与最高亮度信号值的同比数值之差值，即亮度信号数值对比差值在变化士 15%以上时， 按实时基准参数进行调节，其中亮度信号对比差值变化不足士 15 %时，按实时基准参数与基准参数之差的二分之一调节，在预先设定的亮度控制参数表中的参数与设定的调节判断及计算方法得出的数值不同时，以设定的调节判断及计算方法得出的数值为优先；在人工设定参数时，由嵌入式处理器Cl控制并做到小于最高亮度限值的70%及监测的最低亮度信号值和最高亮度信号值的中间值之一；依此判断是否需要进行显示亮度调节。为了能够采集真实的环境亮度信号，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述亮度信号筛选电路(1)的特征是由微处理器(11)通过频率调节器(17)、计时器 (18)、计数器(19)按设定时间段，设置每个时段内的采样频度与时间，本例设定为如每1 分钟采样2秒，每秒采样160次，信号辨识电路(1 获取每个时段内的最低亮度信号值和最高亮度信号值存于时段队列(16)，由微处理器(11)按程序在本周期设定数量的时段队列(16)中，分析比对时段队列(16)中的参数，判定符合显示亮度调节设定的参数要求时将本周期的最低亮度信号值和最高亮度信号值及时段队列(16)中所有时段的最高亮度信号值的平均值交给调节参数生成器(14)生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组并通过I/O端口(1 发送给嵌入式处理器(Cl)。为了实现人性化、智能化处理采样信号和显示亮度的关系，有效合理的对显示装置自动进行自适应实时智能化控制，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述智能化优先级策略的特征是以开机测定为基准，实时人工设定为先，过程光亮传感信号实时跟踪智能比较，预先存留的亮度调节控制参量表、优先级关系表、设定采样的时段数量、周期和预先设定最低与最高显示亮度值以及基准值的允许变化界限值，实施超时超限控制， 根据显示亮度调节设定的相应时段的时间，逐步平滑调节，避免频繁调节出现闪屏现象。按本实施方式，本技术方案的应用举例进一步说明如下作为例子，采用本技术方案的显示装置如电视机，在接上电源开机时，显示画面还未出来，光亮传感器直接采样，以此作为初始基准参数，本例假设得到初始采样亮度值为 67，将其发送给微处理器(11)并存于储存器(1 中，微处理器(11)将初始亮度参数作为本次开机的基准亮度参数发送给嵌入式处理器(Cl)，由嵌入式处理器(Cl)根据预先设定的亮度控制参数表，本例相应参数设置为107，选取相应参数并转换为显示亮度调节电参数，本例为137cd/m2发送给接口电路(C2)并由(C2)继续进行相应调光控制；显示后2分钟至6分钟时本显示亮度调节周期采样的最低三时段和最高三时段亮度信号值分别为73、 69,71,以及135、126、143 ；亮度信号对比差值最大值为:72 ；由于最低亮度信号值69 > 67， 但小于110% X67，此时用户没有重新设定参数，表示认可目前的显示亮度，而且嵌入式处理器(Cl)读取和分析相关参数时得到最高亮度信号值都在限值范围内，所以不需要调节； 若此时用户不满意显示亮度，使用人工调节器(CO)将其调亮，调后监测的三时段监测亮度信号值分别为83、81、86及149、136、151，则基准参数改为81。假设以用户不使用人工调节器(CO)调节为前提，开机显示30分钟时，用户拉上了窗帘，室内亮度降低，这时测到亮度信号值分别为49、51、47以及122、119、129，基准参数67大于110% X47在嵌入式处理器(Cl)读取和分析相关参数时，判断需要调节，由于最高亮度信号值为129，室内亮度变化为69-47相差值为22，亮度信号对比差值最大值为82，没有大于72X115%，说明显示内容和总体显示亮度为较低水平，嵌入式处理器(Cl)预先设定的亮度控制参数表的相应参数， 本例相应参数设置为87，转换为显示亮度调节电参数，本例为117cd/m2 ；如果按本例设置的亮度信号对比差值变化不足士 15%时，按实时基准参数与基准参数之差的二分之一调节的方法，则按实时基准参数与基准参数之差的二分之一调节，转换为显示亮度调节电参数， 本例为127cd/m2 ；依据智能化优先级策略，在预先设定的亮度控制参数表中的参数与设定的调节判断及计算方法得出的数值不同时，以设定的调节判断及计算方法得出的数值为优先，故按显示亮度调节电参数为U9cd/m2进行亮度调节并即可按每分钟下调kd/m2经过 2分钟显示亮度由137cd/m2调为U9cd/m2。如此可知，本实用新型技术方案能够很好的实现显示装置的自适应亮度智能调节。
权利要求1.显示装置自适应亮度智能调节器是由嵌入式处理器(Cl)、光亮传感器O)、亮度信号筛选电路⑴、信号采集电路(3)、时钟频率生成器、时钟电路(5)、存储器(6)、人工调节器(CO)组成，其特征是通过嵌入式处理器(Cl)与显示装置中驱动电路的接口电路(C2) 相连，接入原有显示装置总体电路系统，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统。
2.权利要求1所述显示装置自适应亮度智能调节器，其特征是亮度信号筛选电路(1) 由微处理器(11)、存储器(12)、信号辨识电路(13)、调节参数生成器(14)、I/O端口(15)、 时段队列(16)、频率调节器(17)、计时器(18)、计数器(19)及总线(10)组成，并与外部时钟电路( 相连以及连接共用原电源供应器。
专利摘要本实用新型所属显示装置控制技术领域，具体涉及显示装置自适应亮度智能调节器。由嵌入式处理器C1、光亮传感器2、亮度信号筛选电路1、信号采集电路3、时钟频率生成器4、时钟电路5、存储器6、人工调节器C0等组成，通过嵌入式处理器C1与显示装置的接口电路相连，通过嵌入式处理器C1与显示装置中驱动电路的接口电路相连，与原有显示装置总体电路系统的连接，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统。很好地解决了现有技术方案的缺陷，即基于显示器控制电路中的处理器结构，增加本实用新型实现的自适应亮度智能调节器，并改写和增加处理器的程序与数据，形成嵌入式处理器形式的新控制电路即可低成本实用有效的实现显示装置自适应亮度智能调节。
文档编号G09G5/10GK201946280SQ201020676578
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者周锡卫 申请人:周锡卫
技术领域：
本实用新型所属显示装置控制技术领域，具体涉及显示装置自适应亮度智能调节
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技术背景目前，计算机、电视机等大部分显示装置都没有自适应环境光强度的亮度调节控制系统，调节显示亮度的按键供使用人按本人感觉调节显示的亮度，由于实际使用中人们不会每次开机都先根据感觉到的使用环境的亮度去调节显示亮度，更不会跟着显示内容总体亮度的不同而采取调节亮度的操作，这不仅是因为操作麻烦，而更多的是因为没有手段判断合理的亮度是多少，而且人们眼睛具有一定的适应性，对光的变化也会逐渐适应，对实际亮度会产生误判。所以目前很多专家开始呼吁“要警惕身边的视力杀手，使用健康亮度”。 这对于日益普及的显示装置，特别是青少年一代以及学习、工作和娱乐常在电脑、电视的环境中的人们，尤其重要。在CRT显示器、电视机还在横行，液晶显示装置初露头角的时候，使用健康亮度问题就已经被广泛讨论。早在2005年的时候，德国权威计算机杂志《Macwelt》的一篇文章就指出，由于液晶显示器普遍存在亮度过高的问题，使得液晶显示器比传统的CRT显示器更加容易伤害使用者的视力。为此，也有许多专家学者从事了大量研究，提出了不少解决方案，但是成效都不理想，存在很大的缺陷。例如参考文件即申请号为200710063867. 1《显示终端终端调亮装置与方法》的发明专利，其技术方案主要为直接将光敏元件对环境亮度采样值转换为预置对应的显示控制电压，直接自动调节显示亮度，而且每隔几秒进行一次采样，然后传给CPU， CPU根据程序设定，判断采样数据对应的显示亮度相应控制电压并实施控制。该技术方案采用的光敏信号采集电路与方法，没有区分显示亮度对环境亮度的影响，不能反映实际环境的光强度，而且几秒钟采样一次(或设定其他时间间隔)，使采样亮度与要采集的环境亮度毫无关联，采样信号反映的亮度大多是显示亮度与环境亮度叠加后的亮度信号，信号的变化幅度和频度相对较大，会产生随着时间节拍频繁调节显示亮度的结果，使显示效果不稳定而且更加耗电。这是由于显示的光亮，随显示内容的变化而变化， 光敏采集信号采到的光强度信号是受显示屏显示变化瞬间亮度影响的光强度信号值，这个光感信号强度随机性很大，而且不代表真实的环境光强度值，所以此技术方案采用的调亮装置与方法存在重大缺陷。从图1可以看出，一般显示屏的亮度是由使用的人们根据环境的亮度，人工用按键(CO)发出调节指令，处理器(Cl)转换为控制指令，再由接口电路变为电信号指令，亮度处理器根据调节亮度的电信号指令控制背光源(C4)或RGB放大电路(C6)，使得显示屏显示亮度得以调节。由此可知人工调节器按键(CO)是调节亮度的发布者，处理器(Cl)是亮度调节实施的组织者，接口电路(C2)及亮度处理电路(C3)至显示屏(C5)是执行者。也就是使显示屏(⑶)能调节合适的亮度，重要的是根据按键(CO)的要求，能够通过处理器(Cl)转换成合适的控制指令及相应电参数。如果要实现自动控制，智能调节，将必须通过一种方式由处理器(Cl)能够完成人工操作人工调节器按键(CO)的工作，代替人工按键操作，这就要能够知道环境的亮度，并且可以按人们认为合理的亮度控制值发布调节指令。那么关键问题首先就是环境亮度的感知，一般技术人员可以想到的就是用光亮传感器即光敏元件， 将环境亮度采集并以电信号形式传给处理器(Cl)，处理器(Cl)根据此采集亮度信号值，找出对应的调节控制电参数传给接口电路(C2)至显示屏(C5)执行即可。实际上到目前为止，大家很难在市场上看到一款理想的自适应调节亮度的显示屏，包括电视机及其他显示装置。原因是显示器在显示时其亮度已经融合在环境亮度中，而且，显示器发出的光亮是分分秒秒都有可能在变化的，如果按光传感器采样信号，不论是隔几秒还是几分钟，都得不到环境的实际亮度值，而且差距会很大，还不断变化，据此控制就如同人工在频繁操作调光按键，依此控制调节显示器亮度就会出现屏幕亮度抖动，人们看起来就有屏闪的现象，对视力伤害更大。要解决上述问题，就要减少显示器显示亮度对环境光亮强度采样及判断的影响， 实现人性化、智能化处理采样信号和显示亮度的关系，给出科学可行的技术方案；为此，本实用新型提出了显示装置自适应亮度智能调节器。
发明内容众所周知，现有的显示装置都具有显示亮度调节电路，只不过是通过人工调节器的按键进行调节。要实现根据环境亮度进行自适应智能化自动调节显示亮度，首先要解决环境亮度的辨识问题，还要解决对应显示亮度的控制参数进行智能化实时生成的问题。实用新型在不影响原有显示装置总体电路结构的情况下，通过增设自适应亮度智能调节器和相应控制程序的方式很好地解决了现有技术方案的缺陷和上述发现的问题，即基于显示器控制电路中的处理器结构，增加本实用新型实现的自适应亮度智能调节器，并改写和增加处理器的程序与数据，形成嵌入式处理器形式的新控制电路即可实现显示装置自适应亮度智能调节。本实用新型提出的显示装置自适应亮度智能调节器是由嵌入式处理器、光亮传感器、亮度信号筛选电路、信号采集电路、时钟频率生成器、时钟电路、存储器、人工调节器组成，通过嵌入式处理器与显示装置的接口电路相连，接入原有显示装置总体电路系统，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统。本实用新型所述的亮度信号筛选电路由微处理器、存储器、信号辨识电路、调节参数生成器、I/O端口、时段队列、频率调节器、计时器、计数器及总线组成，并与外部时钟频率生成器、时钟电路相连以及连接共用原电源供应器。其主要功能就是按设定时段和频率对亮度传感器和信号采集电路发送的环境亮度采样信号进行辨识，捕获采样时段中亮度信号最低值和最高值以及亮度信号对比差值并生成相应的最低亮度信号值和最高亮度信号值以及亮度信号对比差值的时段队列，在一个显示亮度调节周期中，时段队列设置的时段数量依据每个时段内设定的采样频度与时间设定，一个显示亮度调节周期控制在3分钟至7 分钟之间。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器是通过信号采集电路和频率生成器调节光亮传感器的采样频度与时间，使采样时间小于显示画面的每帧之间的隔间时间，使采样信号既能采集到显示画面显示时受显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，更能采集到每帧之间的受显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，由亮度信号筛选电路完成辨识和获取相应亮度信号的工作，在生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组时将其发送给嵌入式处理器，由嵌入式处理器采用智能化优先级策略并根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数及转换为亮度调节电参数发送给接口电路实施相应显示亮度的调节；使显示装置实现自适应亮度智能调节。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述亮度信号筛选电路的特征在于在每次开机时即采样得到开机时的环境亮度的初始亮度参数，将其发送给微处理器并存于储存器中，存储器中至少保存初始亮度参数及采样后选取的最低亮度信号值和最高亮度信号值以及最低亮度信号值和最高亮度信号值之差值即相对于显示画面的显示对比度的亮度信号对比差值这三组亮度信号参数数据，微处理器将初始亮度参数作为本次开机的基准亮度参数发送给嵌入式处理器，由嵌入式处理器根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数并转换为亮度调节电参数发送给接口电路并由继续进行相应调光控制，在一次开机至关机的显示过程中基准亮度参数是评判显示亮度调节的依据，只有人工通过人工调节器重新实时设定显示亮度参数时，基准亮度参数由其替代，其余显示装置的工作期间只有由亮度信号筛选电路实时采样分析后，再决定需要调节显示亮度时再用新的实时基准参数替代原有基准亮度参数，嵌入式处理器收到亮度信号筛选电路发送的新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组，首先保存并调用预先存留的亮度调节控制参量表的相应参数与算法进行分析比较，判断和生成需要进行显示亮度调节的控制参数。为了能够采集真实的环境亮度信号，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述亮度信号筛选电路的特征是由微处理器通过频率调节器、计时器、计数器按设定的时间段，设置每个时段内的采样频度与时间，信号辨识电路获取每个时段内的最低亮度信号值和最高亮度信号值存于时段队列，由微处理器按程序在本周期设定数量的时段队列中，分析比对时段队列中的参数，判定符合显示亮度调节设定的参数要求时将本周期的最低亮度信号值和最高亮度信号值及时段队列中所有时段的最高亮度信号值的平均值交给调节参数生成器生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组并通过I/O端口发送给嵌入式处理器。为了实现人性化、智能化处理采样信号和显示亮度的关系，有效合理的对显示装置自动进行自适应实时智能化控制，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述智能化优先级策略的特征是以开机测定为基准，实时人工设定为先，过程光亮传感信号实时跟踪智能比较，预先存留的亮度调节控制参量表、优先级关系表、设定采样的时段数量、周期和预先设定最低与最高显示亮度值以及基准值的允许变化界限值，实施超时超限控制， 根据显示亮度调节设定的相应时段的时间，逐步平滑调节，避免频繁调节出现闪屏现象。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，简单易行，方便有效。解决了现有技术受显示亮度影响环境亮度正确判断，从而影响显示亮度调节控制的缺陷，实现真正意义的自适应显示亮度智能调节，为人们提供更安全、更健康、更环保的显示装置。
图1为显示装置电路结构原理框图；[0017]图2为具有自适应亮度智能调节器的显示装置电路结构原理框图；图3为亮度信号筛选电路功能原理框图。图4为显示装置功能流程示意图
具体实施方式
作为实施例子，以显示装置中常见的液晶电视机为背景，结合附图对显示装置自适应亮度智能调节器的具体实施方式
给予说明，但是，本实用新型的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。 图1为显示装置电路结构原理框图及图4是显示装置功能流程示意图，可以得知， 常见显示装置的亮度调节控制主要由键控CO、处理器Cl、接口电路C2、亮度处理C3、背光驱动C4及液晶显示屏C5进行和完成。图2为具有自适应亮度智能调节器的显示装置电路结构原理框图，可知具有自适应亮度智能调节器的显示装置，其亮度调节控制的实现主要是由嵌入式处理器(Cl)、光亮传感器O)、亮度信号筛选电路(1)、信号采集电路(3)、时钟频率生成器0)、时钟电路 (5)、存储器(6)、人工调节器(CO)组成，其特征是通过嵌入式处理器(Cl)与显示装置中驱动电路的接口电路(C2)相连，接入原有显示装置总体电路系统，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统，完成与原有显示装置总体电路系统的连接与融合。图3是亮度信号筛选电路功能原理框图，所述的显示装置自适应亮度智能调节器，其特征是亮度信号筛选电路(1)由微处理器(11)、存储器(12)、信号辨识电路(13)、调节参数生成器(14)、I/O端口(15)、时段队列(16)、频率调节器(17)、计时器(18)、计数器 (19)及总线(10)组成，并与外部时钟电路(5)相连以及连接共用原电源供应器。其主要功能就是按设定时段和频率对亮度传感器( 和信号采集电路( 发送的环境亮度采样信号进行辨识，捕获采样时段中亮度信号的最低值和最高值以及亮度信号对比差值并生成相应的最低亮度信号值和最高亮度信号值以及亮度信号对比差值的时段队列(16)，在一个显示亮度调节周期中，时段队列(16)设置的时段数量太少，则调光的突变性就会明显；而设置的时段数量太多就会影响实时性，本例在显示亮度调节周期中设置的时段数量为3，这与每个时段内设定采样频度与时间有关，设置采样频度在每秒采样60次至270次，时间在30秒至180秒，一个显示亮度调节周期控制在3分钟至7分钟时性价比高；因为，人眼的视觉残留约为0. 05 0. 2秒，由强的光线刺激所引发的视觉残留则可保持数分钟，所以本例设置为如每1分钟采样2秒，每秒采样160次，也就是3分钟为一个显示亮度调节周期。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器是通过信号采集电路C3)和频率生成器(4)调节光亮传感器O)的采样频度与时间，使采样时间小于显示画面的每帧之间的隔间时间，使采样信号既能采集到显示画面显示时显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，更能采集到每帧之间的显示屏显示亮度影响后的环境亮度信号，并由亮度信号筛选电路(1)完成辨识和获取相应亮度信号的工作，在生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组时将获取的亮度信号发送给嵌入式处理器(Cl)，由嵌入式处理器(Cl)采用智能化优先级策略并根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数及转换为亮度调节电参数发送给接口电路(C2)实施相应显示亮度的调节；使显示装置实现自适应亮度智能调节。本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器及实现方法，所述亮度信号筛选电路(1)的特征是在每次开机时即采样得到开机时的环境亮度的初始亮度参数，此时采集到的是没有受显示器显示亮度影响的真实环境亮度信号，发送给处理器(11)并存于储存器(1 中，存储器(1 中至少保存初始亮度参数及采样后选取的最低亮度信号值和最高亮度信号值及最低亮度信号值和最高亮度信号值之差值即相对于显示画面的显示对比度的亮度信号对比差值这三组亮度信号参数数据，微处理器(11)将初始亮度参数作为本次开机的基准亮度参数发送给嵌入式处理器(Cl)，由嵌入式处理器(Cl)根据预先设定的亮度控制参数表，选取相应参数并转换为亮度调节电参数发送该接口电路((^)，由接口电路 (C2)继续执行显示亮度调节工作。在一次开机至关机的显示过程中基准亮度参数是评判显示亮度调节的依据，只有人工通过人工调节器(CO)重新设定显示亮度参数时，基准亮度参数由其替代，其余显示器工作期间只有由筛选电路1实时采样分析后，再决定调节显示亮度时再用实时基准参数替代原有基准亮度参数，嵌入式处理器(Cl)收到亮度信号筛选电路(1)发送的新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组，首先保存并调用预先存留的亮度调节控制参量表的相应参数与算法进行分析比较，判断和生成需要进行显示亮度调节的控制参数。据报道，Macwelt的研究人员指出，当显示器亮度达到100cd/m2的时候，使用液晶显示器就会引起视觉疲劳，北京大学电子学系进行电子材料研究的博士表示，除非用户与屏幕的距离达到1米以上，否则300cd/m2以上的亮度将会对用户的视觉造成一定的伤害。 一个合理的亮度达到人眼，一般在100cd/m2到160cd/m2之间，这样才能看到清晰且舒适的文字或画面，而且更健康，更节能，更环保。由于显示装置的显示亮度通常是通过显示屏亮度驱动处理电路进行控制，一般可以通过电压和占空比等现有技术可以实现，在此不在详细描述；但要指出，显示亮度与采样的亮度信号值有不小区别，不能等同，在本例中显示装置的显示亮度用数值和cd/m2单位来描述，而亮度信号值是显示环境亮度采样电信号的一个代表数字，不用单位直接用数值表示。因此，本例选定为显示亮度最高限值定为小于210cd/m2大于100cd/m2 ；根据智能化优先级策略，本例调节判断方法为实时基准参数大于基准参数数值士 10%及最低亮度信号值与最高亮度信号值的同比数值之差值，即亮度信号数值对比差值在变化士 15%以上时， 按实时基准参数进行调节，其中亮度信号对比差值变化不足士 15 %时，按实时基准参数与基准参数之差的二分之一调节，在预先设定的亮度控制参数表中的参数与设定的调节判断及计算方法得出的数值不同时，以设定的调节判断及计算方法得出的数值为优先；在人工设定参数时，由嵌入式处理器Cl控制并做到小于最高亮度限值的70%及监测的最低亮度信号值和最高亮度信号值的中间值之一；依此判断是否需要进行显示亮度调节。为了能够采集真实的环境亮度信号，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述亮度信号筛选电路(1)的特征是由微处理器(11)通过频率调节器(17)、计时器 (18)、计数器(19)按设定时间段，设置每个时段内的采样频度与时间，本例设定为如每1 分钟采样2秒，每秒采样160次，信号辨识电路(1 获取每个时段内的最低亮度信号值和最高亮度信号值存于时段队列(16)，由微处理器(11)按程序在本周期设定数量的时段队列(16)中，分析比对时段队列(16)中的参数，判定符合显示亮度调节设定的参数要求时将本周期的最低亮度信号值和最高亮度信号值及时段队列(16)中所有时段的最高亮度信号值的平均值交给调节参数生成器(14)生成新的实时基准参数及相应亮度信号值数据组并通过I/O端口(1 发送给嵌入式处理器(Cl)。为了实现人性化、智能化处理采样信号和显示亮度的关系，有效合理的对显示装置自动进行自适应实时智能化控制，本实用新型显示装置自适应亮度智能调节器，所述智能化优先级策略的特征是以开机测定为基准，实时人工设定为先，过程光亮传感信号实时跟踪智能比较，预先存留的亮度调节控制参量表、优先级关系表、设定采样的时段数量、周期和预先设定最低与最高显示亮度值以及基准值的允许变化界限值，实施超时超限控制， 根据显示亮度调节设定的相应时段的时间，逐步平滑调节，避免频繁调节出现闪屏现象。按本实施方式，本技术方案的应用举例进一步说明如下作为例子，采用本技术方案的显示装置如电视机，在接上电源开机时，显示画面还未出来，光亮传感器直接采样，以此作为初始基准参数，本例假设得到初始采样亮度值为 67，将其发送给微处理器(11)并存于储存器(1 中，微处理器(11)将初始亮度参数作为本次开机的基准亮度参数发送给嵌入式处理器(Cl)，由嵌入式处理器(Cl)根据预先设定的亮度控制参数表，本例相应参数设置为107，选取相应参数并转换为显示亮度调节电参数，本例为137cd/m2发送给接口电路(C2)并由(C2)继续进行相应调光控制；显示后2分钟至6分钟时本显示亮度调节周期采样的最低三时段和最高三时段亮度信号值分别为73、 69,71,以及135、126、143 ；亮度信号对比差值最大值为:72 ；由于最低亮度信号值69 > 67， 但小于110% X67，此时用户没有重新设定参数，表示认可目前的显示亮度，而且嵌入式处理器(Cl)读取和分析相关参数时得到最高亮度信号值都在限值范围内，所以不需要调节； 若此时用户不满意显示亮度，使用人工调节器(CO)将其调亮，调后监测的三时段监测亮度信号值分别为83、81、86及149、136、151，则基准参数改为81。假设以用户不使用人工调节器(CO)调节为前提，开机显示30分钟时，用户拉上了窗帘，室内亮度降低，这时测到亮度信号值分别为49、51、47以及122、119、129，基准参数67大于110% X47在嵌入式处理器(Cl)读取和分析相关参数时，判断需要调节，由于最高亮度信号值为129，室内亮度变化为69-47相差值为22，亮度信号对比差值最大值为82，没有大于72X115%，说明显示内容和总体显示亮度为较低水平，嵌入式处理器(Cl)预先设定的亮度控制参数表的相应参数， 本例相应参数设置为87，转换为显示亮度调节电参数，本例为117cd/m2 ；如果按本例设置的亮度信号对比差值变化不足士 15%时，按实时基准参数与基准参数之差的二分之一调节的方法，则按实时基准参数与基准参数之差的二分之一调节，转换为显示亮度调节电参数， 本例为127cd/m2 ；依据智能化优先级策略，在预先设定的亮度控制参数表中的参数与设定的调节判断及计算方法得出的数值不同时，以设定的调节判断及计算方法得出的数值为优先，故按显示亮度调节电参数为U9cd/m2进行亮度调节并即可按每分钟下调kd/m2经过 2分钟显示亮度由137cd/m2调为U9cd/m2。如此可知，本实用新型技术方案能够很好的实现显示装置的自适应亮度智能调节。
权利要求1.显示装置自适应亮度智能调节器是由嵌入式处理器(Cl)、光亮传感器O)、亮度信号筛选电路⑴、信号采集电路(3)、时钟频率生成器、时钟电路(5)、存储器(6)、人工调节器(CO)组成，其特征是通过嵌入式处理器(Cl)与显示装置中驱动电路的接口电路(C2) 相连，接入原有显示装置总体电路系统，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统。
2.权利要求1所述显示装置自适应亮度智能调节器，其特征是亮度信号筛选电路(1) 由微处理器(11)、存储器(12)、信号辨识电路(13)、调节参数生成器(14)、I/O端口(15)、 时段队列(16)、频率调节器(17)、计时器(18)、计数器(19)及总线(10)组成，并与外部时钟电路( 相连以及连接共用原电源供应器。
专利摘要本实用新型所属显示装置控制技术领域，具体涉及显示装置自适应亮度智能调节器。由嵌入式处理器C1、光亮传感器2、亮度信号筛选电路1、信号采集电路3、时钟频率生成器4、时钟电路5、存储器6、人工调节器C0等组成，通过嵌入式处理器C1与显示装置的接口电路相连，通过嵌入式处理器C1与显示装置中驱动电路的接口电路相连，与原有显示装置总体电路系统的连接，构成具有自适应亮度智能调节的显示装置总体电路系统。很好地解决了现有技术方案的缺陷，即基于显示器控制电路中的处理器结构，增加本实用新型实现的自适应亮度智能调节器，并改写和增加处理器的程序与数据，形成嵌入式处理器形式的新控制电路即可低成本实用有效的实现显示装置自适应亮度智能调节。
文档编号G09G5/10GK201946280SQ201020676578
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者周锡卫 申请人:周锡卫
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