能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端

1.能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端，其特征是：准确感知环境光照度、准确测量显示亮度、依据给定的对应关系由环境光自动连续调节显示亮度、接收人工调节亮度、自动修正显示亮度和环境光照度关系、记忆用户满意的显示亮度和环境光照度的关系，主要包括人工调节模块、感光模块、显示驱动模块及显示面板、中央控制模块；
中央控制模块接收感光模块传送来的环境光照度信号，经过滤波减小环境光中杂波信号的影响，得到环境光照度的平均信号，依据显示亮度和环境光照度的对应关系，经过运算得到显示终端的亮度信号，与感光模块传送来的亮度信号相比较，如果有必要，则发出控制信号给显示驱动模块及显示面板，调节其亮度；还根据人工调节模块传送来的信号，发出控制信号至显示驱动模块及显示面板，调节其亮度，并改变显示亮度和环境光照度的对应关系，将新的对应关系放在存储器中，以便下次调用；
当用户对自动调光结果不满意时，自己调节显示亮度，人工调节模块将用户的动作转化为电信号送给中央控制模块；
感光模块将感知的照度和亮度信号转化为电信号，将该电信号传送给中央控制模块；
显示驱动模块接收视频信号并将其显示在面板上，接收中央控制模块传送来的控制信号；
环境光的照度用x表示，显示终端的亮度用y表示，两者的关系为：
y＝kx+b
式中：b是环境光为0时显示终端的亮度，反映的是人在黑暗的环境中清楚地观察物体，物体应具有的亮度，k是参照自然界中普通物体在自然光照射下的亮度特性而设定的，k和b都大于0，并可以根据用户的需要而改变；
在环境光照度为xt时，自动调节的亮度为yt＝kxt+b，当用户对自动调节的亮度不满意时，人工调节亮度到y′t，调用下式计算：
n为大于1的常量，由设计者根据主要使用环境确定，较好的范围为1.5～4.5；
bmin和kmin都是由系统设计者根据主要使用环境确定，二者都大于0；
取b′和bmin二者中较大的值，作为调整后的b值存入电路中；
取k′和kmin二者中较大的值，作为调整后的k值存入电路中，从而完成对显示器亮度和环境光照度之间关系的修改；
系统初始时电路中的b和k值分别用bs和ks表示，这是系统设计者确定的，用户不能修改该值，但可以通过人工调节使b和k值分别回到bs和ks值，用bs和ks的值分别存入b和k中。
2.根据权利要求1所述的能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端，其工作过程是：
(a)、终端上电；
(b)、进行初始化；
(c)、读取环境光照度；
(d)、根据环境光照度计算理论显示亮度；
(e)、打开显示面板开始显示内容；
(f)、读取实际显示亮度；
(g)、根据理论亮度与实际显示亮度判断是否需要修改实际显示亮度，如果需要修改，则调整实际显示亮度；
(h)、再次读取环境光照度；
(i)、根据环境光照度计算理论显示亮度；
(j)、读取实际显示亮度；
(k)、根据理论亮度与实际显示亮度判断是否需要修改实际显示亮度，如果需要修改，则调整实际显示亮度；
(l)、检测用户有无人工调节；
(m)、判断是否需要根据用户要求调节实际显示亮度，如果需要修改，则调节实际亮度到用户满意值，并且定时器复位开始计时；
(n)、判断定时器记载的时间是否达到指定值，如果达到指定值，则计算新的b和k值，并将其存入电路中，调整显示亮度和环境光照度对应关系，并使定时器复位停止计时；
(o)、检测用户是否需要回到初始值，如果需要，用bs和ks值放入b和k中；
(p)、重复h到o的循环。
3.根据权利要求1所述的能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端，其特征是：感光模块包含滤光装置、探测器、配套电路。
4.根据权利要求1所述的能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端，其特征是：显示驱动模块接收的控制信号包括亮度控制、对比度控制、颜色控制，并驱动显示面板作出相应的反应。

能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种显示终端，尤其涉及根据环境光照度改变亮度，并能够人工调节亮度和记忆亮度的显示终端。\n背景技术\n[0002] 目前，显示终端已经成为不可缺少的重要设备。为了让用户舒适的使用显示终端，显示终端在不同的环境光照度下应该具有不同的亮度，所以显示终端应该能根据环境光照度自动调节亮度，每一个用户都有自己的亮度偏好，所以用户也能人工调节亮度。现有多项涉及到自动调节亮度的专利，如：公开号“CN101114440A”名称为“户外全彩LED大屏幕显示屏的自动亮度控制装置及方法”的中国发明专利、公开号“CN1617220A”名称为“显示器自动亮度控制方法”的中国发明专利、公开号“CN101567171A”名称为“一种液晶电视背光调整的方法及系统”的中国发明专利、公开号“CN201332462Y”名称为“一种电视机液晶显示屏的亮度调节结构”的中国发明专利、公开号“CN101341527A”、国际申请“PCT/IB2006/054803”名称为“显示器中的自动照度补偿”的发明专利。\n[0003] 然而这些公开的专利中都有不足之处，如：1.对环境光的感知方面没有充分考虑到人眼的视敏度曲线(国际通用)的影响，人观察同样能量的不同波长的光源，得到的亮度和照度的感觉是不一样的，而这些专利中所说明的技术和装置不能准确的反映这种关系，因而得到的亮度和照度结果是不准确的，只有在公开号“CN101114440A”名称为“户外全彩LED大屏幕显示屏的自动亮度控制装置及方法”的中国发明专利中考虑到了环境光传感器的光谱范围和人眼的光谱范围一致，而没有考虑到装置对光谱的响应曲线应该和人眼的视敏度曲线一致。2.在根据环境照度完成显示终端亮度自动调节的功能中，不能给出一个简单的显示终端亮度和环境光照度之间的对应关系，当用户人工修改亮度后，系统不能修正该关系。3.在根据环境光照度完成显示终端亮度自动调节的功能中，通过改变电压或电流信号使显示终端的亮度发生改变，而没有测量实际的显示终端平均亮度，认为加载同样的电压或电流信号，同一终端亮度始终保持不变，然而实际的显示终端的亮度不仅受电压或电流信号影响，还受温度和总使用时间的影响，从终端开始工作到终端稳定，终端内部元件的温度在发生变化，因而亮度也发生变化，特别在寒冷环境下工作的大功率显示终端，这种变化会比较明显。\n[0004] 因此，如何克服上述技术缺陷是迫切需要解决的问题。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是让用户得到能准确感知环境光照度、准确测量显示亮度、能依据给定的对应关系由环境光自动连续调节显示亮度、能人工调节亮度、能自动修正显示亮度和环境光照度关系、记忆用户满意的显示亮度和环境光照度的关系的显示终端，本发明提供了一种显示终端和这种终端的亮度控制方法。\n[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种显示终端，该显示终端主要包括：人工调节模块、感光模块、显示驱动模块及显示面板、中央控制模块。\n[0007] 人工调节模块：当用户对自动调光结果不满意时，自己调节显示亮度，该模块将用户的动作转化为电信号送给中央控制模块。\n[0008] 感光模块：准确地感知环境光照度和实际的显示亮度，并将照度和亮度信号转化为电信号，将该电信号传送给中央控制模块，包含滤光装置、探测器、配套电路等。\n[0009] 显示驱动模块及显示面板：接收视频信号并将其显示在面板上，接受中央控制模块传送来的各种控制信号，例如亮度控制、对比度控制、颜色控制等等，并驱动显示面板作出相应的反应。\n[0010] 中央控制模块：接收感光模块传送来的环境光照度信号，经过滤波减小环境光中杂波信号的影响，如LED灯具会产生PWM波，得到环境光照度的平均信号，依据显示亮度和环境光照度的对应关系，经过运算得到显示终端的亮度信号，与感光模块传送来的亮度信号相比较，如果有必要，则发出控制信号给显示驱动模块及显示面板，调节其亮度。还根据人工调节模块传送来的信号，发出控制信号至显示驱动模块及显示面板，调节其亮度，并改变显示亮度和环境光照度的对应关系，将新的对应关系放在存储器中，以便下次调用。\n[0011] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种显示终端亮度和环境光照度的对应关系，以及根据用户的需求对这种关系进行修改的方法。在本发明提供的对应关系中：环境光的照度用x表示，显示终端的亮度用y表示，两者的关系为：\n[0012] y＝kx+b (1)\n[0013] 其中k和b存储在电路中，且掉电以后不丢失，b是环境光为0时显示终端的亮度，反映的是人在黑暗的环境中清楚地观察物体，物体应具有的亮度，k是参照自然界中普通物体在自然光照射下的亮度特性而设定的，k和b都大于0，并可以根据用户的需要而改变。\n[0014] 在自动调节过程中使用上述对应关系计算显示终端亮度，为了满足不同用户的需求，需要对上述对应关系进行调整，本发明提供了一种修改方法：在环境光照度为xt时，自动调节的亮度为yt＝kxt+b，当用户对自动调节的亮度不满意时，人工调节亮度到yt′，调用下式计算：\n[0015] \n[0016] \n[0017] n为大于1的常量，由设计者根据主要使用环境确定，较好的范围为1.5～4.5。\n[0018] bmin和kmin都是由系统设计者根据主要使用环境确定，二者都大于0。\n[0019] 取b′和bmin二者中较大的值，作为调整后的b值存入电路中。\n[0020] 取k′和kmin二者中较大的值，作为调整后的k值存入电路中，从而完成对显示器亮度和环境光照度之间关系的修改。\n[0021] 系统初始时电路中的b和k值分别用bs和ks表示，这是系统设计者确定的，用户不能修改该值，但可以通过人工调节使b和k值分别回到bs和ks值，用bc和kc的值分别存入b和k中。\n[0022] 为了实现上述目的，本发明提供了显示终端的工作流程。该流程包含(a)到(p)：\n[0023] (a)、终端上电；\n[0024] (b)、进行初始化；\n[0025] (c)、读取环境光照度；\n[0026] (d)、根据环境光照度计算理论显示亮度；\n[0027] (e)、打开显示面板开始显示内容；\n[0028] (f)、读取实际显示亮度；\n[0029] (g)、根据理论亮度与实际显示亮度判断是否需要修改实际显示亮度，如果需要修改，则调整实际显示亮度；\n[0030] (h)、再次读取环境光照度；\n[0031] (i)、根据环境光照度计算理论显示亮度；\n[0032] (j)、读取实际显示亮度；\n[0033] (k)、根据理论亮度与实际显示亮度判断是否需要修改实际显示亮度，如果需要修改，则调整实际显示亮度；\n[0034] (l)、检测用户有无人工调节；\n[0035] (m)、判断是否需要根据用户要求调节实际显示亮度，如果需要修改，则调节实际亮度到用户满意值并且定时器复位开始计时；\n[0036] (n)、判断定时器记载的时间是否达到指定值，如果达到指定值，则计算新的b和k值，并将其存入电路中，调整显示亮度和环境光照度对应关系，并使定时器复位停止计时；\n[0037] (o)、检测用户是否需要回到bs和ks，如果需要，用bs和ks值分别存入b和k中；\n[0038] (p)、重复h到o的循环。\n[0039] 本发明提供的显示终端和这种终端的亮度控制方法，其有益效果是，能依据给定的对应关系根据环境光自动连续调节显示亮度，也可人工调节亮度，系统能自动修正显示亮度和环境光照度关系，记忆用户满意的显示亮度和环境光照度的关系，提高了显示终端的显示质量，使用户获得最舒适的显示亮度，充分体现了人性化的设计。\n[0040] 为了对本发明的进一步了解，将通过结合下述附图对本发明的实施例进行说明。\n附图说明\n[0041] 图1为本发明的显示终端的原理结构框图，其中：1、感光模块，2、中央控制模块，\n3、人工调节模块，4、显示驱动模块及显示面板。\n[0042] 图2为本发明的感光模块的原理框图，其中：5、滤光装置，6、滤光装置，7、光电转换器件，8、配套电路。\n[0043] 图3为人工调节模块的一种实现方式。\n[0044] 图4为人工调节模块的另一种实现方式。\n[0045] 图5为本发明在液晶显示器上的电路原理图。\n具体实施方式\n[0046] 本发明的实施方式将结合附图进行详细说明。\n[0047] 参照图1，能自动调节亮度并具有亮度记忆功能的显示终端，包括感光模块1、中央控制模块2、人工调节模块3、显示驱动模块及显示面板4。\n[0048] 感光模块1感知环境光的照度和显示终端的亮度，将信号传送给中央控制模块2，中央控制模块2计算显示终端理论亮度，与显示终端的实际亮度进行比较，判断是否需要调整显示终端的亮度，如果需要，则给显示驱动模块及显示面板4发送信号，调节显示终端的实际亮度。当用户对自动调节的结果不满意时，通过人工调节模块3将用户的动作转化为电信号，传送给中央控制模块2，中央控制模块2判断是否需要调整显示终端的亮度，如果需要，则给显示驱动模块及显示面板4发送信号，调节显示亮度，延迟一段时间后，修改b和k值。\n[0049] 参照图2，感光模块的原理框图，5、滤光装置，6、滤光装置，7、光电转换器件，8、配套电路。\n[0050] 感光模块1分为两路，一路感知环境光信号，一路感知显示终端的亮度信号，两路光线分别通过滤光装置5和6入射到两支光电转换器件7上，两支光电转换器件7分别产生电信号，经过配套电路8放大后，输出的电压和各种波长光的响应曲线与人眼对各种波长光的感受基本一致，并将该电压传送给中央控制模块2。\n[0051] 滤光装置5和6对入射的各种波长的光进行选择性的衰减，有多种实现方式，例如：方式一采用滤光片，方式二采用光纤和中心波长在可见光范围内的光栅，方式三采用多层光学膜。\n[0052] 光电转换器件7也有多种实现方式，例如：光电池、光敏电阻、CCD。如果采用OSD50-E、OSD60-E、OSD100-E、PN13CV、PN23CV等光电转换器件，由于在这些器件中集成了滤光片，在要求不高的场合，不需要再单独设置滤光装置5和6。一种更为简便的实现方式是使用照度计探头，在该探头中集成了滤光装置5和6、光电转换器件7。\n[0053] 探测环境光的光电转换器件7放置在显示面板附近的显示面板发出的光线照射不到的位置。对液晶显示器，探测显示亮度的光电转换器件7放在背光源附近；对投影显示器，探测显示亮度的光电转换器件7放置在机器内部光源附近，其他显示装置可以放置在显示的图像附近，该探测器测量到的光线既含有环境光又含有显示面板发出的光线，要扣除环境光的影响，还要扣除实际显示内容的影响，才能得到实际的显示亮度。\n[0054] 配套电路8也有多种实现方式，最简单的方式是采用运算放大器构建电路，如：\nLM308、LM108、OP07CP。\n[0055] 人工调节模块3主要将用户的动作转化为电信号，传送给中央控制模块2，有多种实现方式，最简单的方式是使用按键和电阻，如图3所示，按下按键输出电压为VCC，释放按键，输出电压为0，按下SW1表示用户要求增加显示亮度，按下SW2表示用户要求降低显示亮度，SW1、SW2都被按下表示回到初始值bs和ks。图4为另一种实现方式，按下按键SW3电路输出低电平，释放按键SW3电路输出高电平，该电路具有按键消抖动功能，至少需要两组电路，一组用来增加显示亮度，另外一组用来降低显示亮度。\n[0056] 中央控制模块2主要接收感光模块1和人工调节模块3传送来的信号，进行运算与判断，发出控制信号，存储运算结果等。多种具有运算、存储和A/D转换功能的元件均可用来构建中央控制模块2，如单片机、PLC、FPGA、CPLD、DSP、嵌入式系统等。STC12C5620AD系列单片机可以作为中央控制模块2使用，其含有8路10位A/D转换，可以选取两路分别接收环境光信号和显示亮度信号；含有6个定时器，可以选择一定时器，在用户每次调整亮度以后定时器复位，开始计时，延迟一段时间后，检测没有人工调节亮度，则计算新的b和k值；该单片机内部含有Flash程序存储器和SRAM，还带有EEPROM，可以满足存储需求。可以直接将人工调节模块的信号传送到单片机引脚上，单片机可以通过一些端口发出控制信号，对于采用LED背光源的液晶屏而言可以直接发出控制PWM信号。\n[0057] 显示驱动模块及显示面板4接收中央控制模块2传送来的控制信号，可以使用各种公开的显示技术采用的驱动模块和面板。\n[0058] 图5为本发明在液晶显示器上的电路原理图。单片机选用STC12C5608AD，封装形式为SOP-28，工作在12MHZ频率下；两路感光模块中光电转换器件7采用PN23CV型硅光电池，在显示面板旁的边框上有一直径为5毫米的圆孔，接收环境光的光电转换器件7放在圆孔后方，环境光通过圆孔照射在光电转换器件7上，在液晶面板的背光源附近有一直径为2毫米的圆孔，接收液晶显示亮度的光电转换器件7放在圆孔另一侧，接收液晶屏的背光；运放采用OP07CP，采用两级运放，放大电路中采用电容减小环境光中的杂波(如LED灯具会产生PWM波)成分的影响，使输出信号平稳，采用可调电阻改变放大倍数，使输出电压在单片机的AD口的范围内，两路信号分别送入ADC3、ADC2口(21、20引脚)；SW1、SW2分别接收人工控制信号；单片机计算结果通过11、12、17引脚输出至显示驱动模块，这些端口既可以输出PWM信号，也可输出模拟信号，由于液晶显示器采用的是PWM波调节方式调节亮度，所以通过程序设定输出信号为PWM波；显示驱动模块采用DD313驱动LED灯作为背光源，三路信号分别控制DD313的ENR(3引脚)、ENG(4引脚)、ENB(5引脚)，对应红、绿、蓝三种颜色，DD313通过OUTR(13引脚)、OUTG(11引脚)、OUTB(6引脚)输出三路电流驱动LED。\n[0059] 在单片机程序中，对两路的输入光信号进行多次采样和滤波，得到准确的光信号，在(2)、(3)两式中，计算b′和k′时，取n＝2，设定bs＝100，ks＝3.3，bmin＝10，kmin＝\n0.3。\n[0060] 本发明可由本领域的技术人员在不脱离本发明精神的前提下作出若干的修改、改进和替换，仍在本发明权利要求的保护范围之内。

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