TWI390483B - 對比控制裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

對比控制裝置及其控制方法

本發明係有關於顯示裝置，尤指一種顯示裝置之對比(contrast)控制。

在一般顯示裝置中，如液晶顯示(LCD)裝置，皆希望能達到較高的對比度，以提昇其規格，並產生更好的視覺效果。先前技術中，美國專利US 6,762,742係先計算畫面的平均灰階值(average gray level)，再利用此數據來調整背光(backlight)的亮暗，以改變畫面的亮度，進而改善對比度。

另一篇美國專利US 6,795,053則先統計出畫面亮度的平均值(average brightness level)、畫面亮度的最大值(MAX brightness level)及畫面亮度的最小值(MIN brightness level)，再利用這三種數據來調整背光的亮暗，以改善對比度。

上述先前技術皆是根據畫面信號運算後的結果(如計算平均灰階值或平均亮度值)，來控制背光亮度或者調整畫面的亮度，藉此來增加對比度。然而，由於其調整背光的亮暗，所以必然對單張畫面的對比度有不良的影響，尤其在偏黑的畫面下，背光亮度調暗的單張畫面之對比度，必定會比背光調亮的單張畫面之對比度來得差。即，這些做法皆會產生一個問題，即是背光亮度的降低一定會對單張畫面的對比度造成不良影響。

有鑑於此，本發明之一目的，在於提供一種對比控制裝置及其控制方法，該對比控制裝置會依據一輸入畫面的資訊來決定出至少二種不同的顯示設定，以解決先前技術的缺點。

在本發明之一實施例中，揭露了一種對比控制裝置，其係用於一顯示裝置中。該對比控制裝置包含：一畫面偵測單元，偵測一輸入畫面是否符合一特定狀態(specific condition)，並輸出一偵測信號，其中該偵測信號係代表該輸入畫面是否符合該特定狀態；以及一背光控制單元，耦接至該畫面偵測單元，用以依據該偵測信號以產生一背光控制信號，其中，該背光控制信號係用以控制該顯示裝置之一背光源之亮度。當該輸入畫面符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第一顯示設定，當該輸入畫面未符合該特定狀態時，則該背光控制信號係相應一第二顯示設定，該第一顯示設定與該第二顯示設定不相同。

在本發明之另一實施例中，揭露了一種對比控制方法，其係用於一顯示裝置中。該對比控制方法包含：接收一輸入畫面；偵測該輸入畫面是否符合一特定狀態，並輸出一偵測信號，其中該偵測信號係代表該輸入畫面是否符合該特定狀態；以及依據該偵測信號，產生一背光控制信號，其中該背光控制信號係用以控制該顯示裝置之一背光源之亮度，其中，當該輸入畫面符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第一顯示設定，當該輸入畫面未符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第二顯示設定，該第一顯示設定與該第二顯示設定不相同。

本發明係揭露一顯示控制電路，該顯示控制電路會依據一輸入畫面的資訊來決定出至少二種不同的顯示設定。舉例而言，以背光源亮度之設定而言，在輸入畫面的資訊被判斷為白畫面或黑畫面時，背光源之亮度係設定在最大亮度或是最小亮度；在輸入畫面的資訊被判斷為一般畫面時，則背光源之亮度係為預先設定(例如：由使用者設定)。請參閱第1圖，第1圖係本發明之對比控制裝置之一實施例的方塊圖。圖中，顯示裝置1包括一顯示控制電路10以及一顯示模組14。該顯示裝置1可為LCD裝置。該顯示控制電路10包括有一對比控制裝置10。該對比控制裝置10包含一畫面偵測單元11、一顯示控制單元12及一背光控制單元13。該顯示模組14包括一顯示面板141以及一背光源142。

由於先前技術是根據畫面信號運算後的結果(如計算平均灰階值或平均亮度值)，來控制背光的亮暗，所以必然對單張畫面的對比度有不良的影響，尤其在偏黑的畫面下，背光亮度調暗的單張畫面之對比度，必定會比背光調亮的單張畫面之對比度來得差。本發明利用該畫面偵測單元11來偵測一輸入畫面以區分出二種背光源亮度之設定方式(例如是：提高視覺效果之設定以及增強對比度之設定)，以解決此問題及維持視覺效果。

畫面偵測單元11用來偵測一輸入畫面是否為一特定狀態(specific condition)，並輸出一偵測信號，該偵測信號代表該輸入畫面是否符合該特定狀態。該特定狀態之一實施例係為白畫面、黑畫面、或者白畫面及黑畫面兩者其中之一。背光控制單元13耦接至畫面偵測單元11，並依據該偵測信號以產生一背光控制信號，送至背光源142以控制其亮度。顯示控制單元12則依據一預設對比曲線(contrast curve)及該輸入畫面之一亮度統計資訊，來調整該輸入畫面之像素值(例如是RGB、YCbCr、YUV)，再送至該顯示模組14；該顯示模組14之背光源142即依據前述背光控制單元13提供之背光控制信號以提供一亮度，該顯示面板141配合該背光源之亮度以顯示該經調整後之輸入畫面。

在一實施例中，該畫面偵測單元11包括有一比較器以及至少一臨界值，以執行一畫面偵測方法，來判斷輸入畫面是否為該特定狀態。該畫面偵測單元11會對於輸入畫面所包含之複數個像素，比較每一像素值與一第一臨界值，若每一像素值皆大於或等於第一臨界值，則判斷輸入畫面為白畫面，否則即非白畫面。另一方面，畫面偵測單元11還比較每一像素值與一第二臨界值，若每一像素值皆小於或等於第二臨界值，則判斷輸入畫面為黑畫面，否則即非黑畫面。例如，若像素值之範圍為0~255，0為全黑，255為全白，則可取第一臨界值為255或略低於255(例如：第一臨界值約為245)，第二臨界值為0或略高於0(例如：第一臨界值約為10)。故畫面偵測單元11之偵測結果可能為符合特定狀態(即白畫面、黑畫面、或白畫面及黑畫面兩者其中之一)、或是不符合特定狀態(即非白畫面、非黑畫面或是非白非黑畫面)；當該輸入畫面符合特定狀態時，則使用增強對比度之顯示設定，該背光控制單元13會輸出相對應之背光控制信號，以增強該輸入畫面之對比度；當該輸入畫面未符合特定狀態時，則使用維持或提高視覺效果之顯示設定，該背光控制單元13會輸出相對應之背光控制信號，以維持或提高該輸入畫面之視覺效果。

第2A圖係顯示第1圖之背光源142在該背光控制單元13的控制下所產生之背光源亮度之一實例，其中，橫軸代表輸入畫面之亮度(以百分比表示)，0%與100%分別代表全黑畫面及全白畫面；縱軸代表背光源142之亮度(以百分比表示)，0%與100%分別代表背光源之最小亮度及最大亮度。當畫面偵測單元11判斷輸入畫面為黑畫面時(以像素值範圍0~255為例，當第二臨界值設為0，且輸入畫面之每一像素值皆為0)，會輸出對應之偵測信號，而該背光控制單元13則由此偵測信號得知輸入畫面為黑畫面，因而將背光源142調整至最小亮度。如此，黑畫面在顯示面板141上顯示時，亮度也會降至最低。反之，當畫面偵測單元11判斷輸入畫面為白畫面時(當第一臨界值設為255，且輸入畫面之每一像素值皆為255)，會輸出對應之偵測信號，而該背光控制單元13則根據偵測信號將背光源142調整至最大亮度。如此，白畫面在顯示面板141上顯示時，亮度也會升至最高。藉由這種調整背光源亮度的方式，可提昇顯示裝置1之對比率(即白畫面之亮度/黑畫面之亮度)。另外，當畫面偵測單元11判斷輸入畫面非為白畫面且非為黑畫面時，亦會輸出對應之偵測信號，而該背光控制單元13則將背光源142維持在提高視覺效果之設定(例如是維持一固定亮度62%，如第2A圖所示)，以避免一般畫面之對比度降低。此提高視覺效果設定之背光源亮度可為預先設定，或是由使用者進行設定(當然，無須將背光源142之亮度維持在一固定值)。

第2B圖係顯示第1圖之背光源142在該背光控制單元13的控制下所產生之背光源亮度之另一實例，其中，該第一與第二臨界值分別設為250以及5。當畫面偵測單元11判斷輸入畫面為黑畫面時(即輸入畫面之每一像素值皆小於或等於5，畫面亮度低於約2%)，背光源142會被設定至最小亮度；當畫面偵測單元11判斷輸入畫面為白畫面時(即輸入畫面之每一像素值皆大於或等於250，畫面亮度高於約98%)，背光源142會被設定至最大亮度。

因此，顯示裝置1藉由前述對比控制裝置10之運作(亦即在黑畫面與白畫面時，將背光亮度分別調小與調大，在其他時候(即非黑畫面且非白畫面)則維持固定之背光亮度)，可使得顯示裝置1之對比度增加，而又能維持或增強非黑畫面及非白畫面之一般單張畫面的對比度以提高視覺效果。

第3圖係第1圖之顯示控制單元12之一實施例的方塊圖，其中，顯示控制單元12包含一亮度分析單元121、一對比曲線產生單元122及一混合單元123。亮度分析單元121用來分析輸入畫面，以產生輸入畫面之亮度統計資訊，其中此亮度統計資訊中包含有一用以統計畫面亮度之亮度分佈曲線。對比曲線產生單元122用以提供一預設對比曲線。此預設對比曲線係輸入亮度與輸出亮度間之轉換曲線，其界定不同的輸入亮度所對應之輸出亮度，供混合單元123執行權重混合時使用(下文詳述)。混合單元123耦接至亮度分析單元121與對比曲線產生單元122，可對亮度分析單元121所產生之亮度統計資訊中之亮度分佈曲線與對比曲線產生單元122所提供之預設對比曲線，執行一權重混合(weighted blending)而產生一新的輸入-輸出亮度曲線(即，一權重混合結果)，並藉此以調整輸入畫面，再送至顯示面板141進行顯示。藉由顯示控制單元12之調整，可在一般畫面(非黑畫面且非白畫面)下加強單張畫面之對比度。在一實施例中，顯示控制單元12還包含一增益調整單元(圖未顯示)，用以對混合單元123之輸出再進行調整。此增益調整單元可進行伽瑪校正(Gamma correction)或是依據使用者的操作，來提高視覺效果，例如是加強影像的輪廓鮮明度(sharpness)。

第4圖係顯示第3圖之顯示控制單元12如何針對每一輸入畫面進行調整之一實施例；於此，係舉一輸入畫面為一例子來作說明。第4圖中，橫軸與縱軸分別為輸入亮度與輸出亮度，三條曲線分別對應亮度分析單元121之亮度統計資訊(此處為一亮度直方圖(histogram))、對比曲線產生單元122之預設對比曲線及混合單元123執行權重混合之結果。至於如何統計輸入畫面之亮度直方圖，以及如何與預設對比曲線進行權重混合，皆係本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，此處就不再詳述。

第5圖係本發明之對比控制方法之一實施例的流程圖。在此一實施例中，對比控制方法係用於一顯示裝置中，此顯示裝置可為LCD裝置。由於其相關步驟已於上述內容所提及，本領域人士可輕易明瞭，所以省略其描述。

以上所述係利用較佳實施例詳細說明本發明，而非限制本發明之範圍。大凡熟知此類技藝人士皆能明瞭，適當而作些微的改變及調整，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍。

1．．．顯示裝置

10．．．對比控制裝置

11．．．畫面偵測單元

12．．．顯示控制單元

121．．．亮度分析單元

122．．．對比曲線產生單元

123．．．混合單元

13．．．背光控制單元

14．．．顯示模組

141．．．顯示面板

142．．．背光源

51~54．．．本發明之對比控制方法之一實施例流程

第1圖係本發明之對比控制裝置之一實施例的方塊圖。

第2A圖係顯示第1圖之背光源在該背光控制單元的控制下所產生之背光源亮度之一實例。

第2B圖係顯示第1圖之背光源在該背光控制單元的控制下所產生之背光源亮度之另一實例。

第3圖係第1圖之顯示控制單元之一實施例的方塊圖。

第4圖係顯示第3圖之顯示控制單元如何調整輸入畫面之一實施例。

第5圖係本發明之對比控制方法之一實施例的流程圖。

1．．．顯示裝置

10．．．對比控制裝置

11．．．畫面偵測單元

12．．．顯示控制單元

13．．．背光控制單元

14．．．顯示模組

141．．．顯示面板

142．．．背光源

Claims (27)

1. 一種對比控制裝置，係用於一顯示裝置中，該對比控制裝置包含：一畫面偵測單元，根據一輸入畫面是否符合一特定狀態以輸出一偵測信號，其中該特定狀態為白畫面或黑畫面；以及一背光控制單元，耦接至該畫面偵測單元，用以依據該偵測信號以產生一背光控制信號，其中該背光控制信號係用以控制該顯示裝置之一背光源之亮度，其中，當該輸入畫面符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第一顯示設定，當該輸入畫面未符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第二顯示設定，該第一顯示設定與該第二顯示設定不相同。
2. 如請求項1所述之裝置，其中該第一顯示設定為增強對比度之設定。
3. 如請求項1所述之裝置，其中該第二顯示設定為維持或提高視覺效果之設定。
4. 如請求項1所述之裝置，其中該第二顯示設定為維持或提高視覺效果之設定。
5. 如請求項1所述之裝置，還包括：一顯示控制單元，依據一預設對比曲線及該輸入畫面之一亮度統計資訊來調整該輸入畫面之像素值。
6. 如請求項5所述之裝置，其中該顯示控制單元包含：一亮度分析單元，用以分析該輸入畫面，產生該亮度統 計資訊；一對比曲線產生單元，用以提供該預設對比曲線；及一混合單元，耦接至該亮度分析單元與該對比曲線產生單元，用以對該亮度統計資訊與該預設對比曲線執行一權重混合。
7. 如請求項6所述之裝置，其中該顯示控制單元依據該權重混合而對非黑畫面且非白畫面之單張畫面的對比度予以加強。
8. 如請求項6所述之裝置，其中該顯示控制單元更包含：一增益調整單元，用以對該混合單元之輸出予以進行伽瑪校正(Gamma correction)。
9. 如請求項5所述之裝置，其中該亮度統計資訊係包含一亮度直方圖。
10. 如請求項1所述之裝置，其中該畫面偵測單元將該輸入畫面之複數個像素與一臨界值予以進行比較，以判斷該輸入畫面是否符合該特定狀態。
11. 如請求項1所述之裝置，其中當該輸入畫面符合白畫面時，該背光控制單元將該背光源調整至一最大亮度。
12. 如請求項1所述之裝置，其中當該輸入畫面符合黑畫面時，該背光控制單元將該背光源調整至一最小亮度。
13. 如請求項1所述之裝置，其中當該輸入畫面非為白畫面且非為黑畫面時，該背光控制單元將該背光源維持在一預定亮度。
14. 如請求項13所述之裝置，其中該預定亮度係由使 用者所設定。
15. 如請求項1所述之裝置，其中該顯示裝置係為一液晶顯示(LCD)裝置。
16. 一種對比控制方法，係用於一顯示裝置中，該對比控制方法包含：接收一輸入畫面；偵測該輸入畫面是否符合一特定狀態，並輸出一偵測信號，其中該特定狀態為白畫面或黑畫面；以及依據該偵測信號，產生一背光控制信號，其中該背光控制信號係用以控制該顯示裝置之一背光源之亮度，其中，當該輸入畫面符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第一顯示設定，當該輸入畫面未符合該特定狀態時，該背光控制信號係相應一第二顯示設定，該第一顯示設定與該第二顯示設定不相同。
17. 如請求項16所述之方法，更包含：依據一預設對比曲線及該輸入畫面之一亮度統計資訊來調整該輸入畫面之像素值。
18. 如請求項17所述之方法，其中該亮度統計資訊係包含一亮度直方圖。
19. 如請求項17所述之方法，其中調整該輸入畫面之像素值之步驟包含：分析該輸入畫面，以產生該亮度統計資訊；設定該預設對比曲線；及 對該亮度統計資訊與該預設對比曲線執行一權重混合。
20. 如請求項16所述之方法，其中偵測該輸入畫面之步驟包含：將該輸入畫面之複數個像素與一臨界值予以進行比較，以判斷該輸入畫面是否符合該特定狀態。
21. 如請求項16所述之方法，其中當該輸入畫面符合該白畫面時，該背光控制信號係控制該背光源調整至一最大亮度。
22. 如請求項16所述之方法，其中當該輸入畫面符合該黑畫面時，該背光控制信號係控制該背光源調整至一最小亮度。
23. 如請求項16所述之方法，其中當該輸入畫面未符合該特定狀態時，背光控制信號係控制該背光源維持在一預定亮度。
24. 如請求項23所述之方法，其中該預定亮度係由使用者所設定。
25. 如請求項16所述之方法，其中該顯示裝置係一液晶顯示裝置。
26. 如請求項16所述之方法，其中該第一顯示設定為增強對比度之設定。
27. 如請求項16所述之方法，其中該第二顯示設定為維持或提高視覺效果之設定。