專利名稱：一種優(yōu)化lcd顯示對比度的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及圖像處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
LCD(液晶)顯示板屬非主動發(fā)光器件，本身不發(fā)光，它只是按照輸入信號的內(nèi)容或者說根據(jù)輸入信號的控制，改變其對應(yīng)位置的透光率，通過背光源的照射而形成可視圖像。在完全沒有信號輸入時，LCD顯示板具有一個固有的最低透光率，因此顯示板也并不是全黑，而是有一定的亮度，不過這一亮度很小，用戶視覺上無法感覺到。
如上所述，LCD根據(jù)輸入信號改變對應(yīng)位置的透光率，因此，LCD顯示器存在這樣的問題圖像對比度會隨著圖像內(nèi)容的不同而表現(xiàn)出明顯的差別，有時候這對觀感會產(chǎn)生不利影響。例如，在觀看明亮圖像時，視頻信號峰值接近100％，其圖像對比度可達數(shù)百倍(一般在500∶1以上)，對比度足夠。但是，當圖像內(nèi)容變得較暗時，即信號峰值在其最大允許值的30％以下，圖像對比度就降低很多，例如當圖像中最亮部位的亮度只有幾十尼特時，對比度就只有幾十倍，這時候用戶肉眼觀察到的是圖像的黑色部分不夠黑。
這個問題主要是由人眼的視覺特性引起的，由于人眼在觀看較暗圖像時，為了盡可能的看得清楚一些，瞳孔會自然放大以讓盡量多的光線投射進來，這是人的生理效應(yīng)，然而，這樣一來，圖像的黑色部位看起來就會顯得不夠黑，圖像對比度惡化，感覺很不自然。
顯然，人眼的視覺特性是無法改變的，有必要從LCD顯示器著手解決這個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化LCD顯示對比度的方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中當圖像內(nèi)容較暗時對比度不夠高的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案一種優(yōu)化LCD顯示對比度的裝置，包括圖像亮度信號放大器，還包括峰值檢測器，其中，峰值檢測器，其輸入端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的輸出端，用于對圖像亮度信號的峰值進行檢測，輸出端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的峰值自動增益控制AGC控制端，用于根據(jù)檢測到的圖像亮度信號峰值對所述的圖像亮度信號的幅度進行控制，使所述的圖像亮度信號依照特定響應(yīng)曲線放大。
還包括，谷值檢測器，其輸入端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的輸出端，用于對圖像亮度信號的谷值進行檢測，輸出端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的黑電平控制端，用于改變所述的圖像亮度信號放大器的偏壓使所述的圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
其中所述的峰值A(chǔ)GC控制為針對亮度信號進行的自動增益控制。
其中所述峰值檢測器為由二極管及阻容元件構(gòu)成的無源峰值檢測電路，其充放電時間常數(shù)由所述的阻容元件的參數(shù)決定。
其中所述谷值檢測器為由二極管及阻容元件構(gòu)成的無源谷值檢測電路，其充放電時間常數(shù)由所述的阻容元件的參數(shù)確定。
本發(fā)明還公開了一種優(yōu)化LCD顯示對比度的方法，所述的方法包括如下步驟
a、檢測圖像亮度信號的峰值；b、根據(jù)檢測到的圖像亮度信號的峰值對所述圖像亮度信號的幅度進行控制。
其中步驟a具體包括a1、峰值檢測器對圖像亮度信號的峰值進行檢測；其中步驟b具體包括b1、根據(jù)檢測到的圖像亮度信號峰值通過自動增益控制AGC對所述的圖像亮度信號的幅度進行控制，。
其中步驟a還包括谷值檢測器對圖像亮度信號的谷值進行檢測；其中步驟b還包括根據(jù)檢測到的圖像亮度信號谷值改變所述的圖像亮度信號放大器的偏壓使所述的圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
其中步驟b還包括根據(jù)另一個峰值檢測器檢測到的原始輸入圖像亮度信號的峰值對背光源亮度進行控制。
其中步驟b還包括將檢測到的原始圖像亮度信號峰值和其與谷值的平均值按一定比例混合之后對背光源亮度進行控制。
其中所述的根據(jù)檢測到的原始輸入的圖像亮度信號的峰值對背光源亮度進行控制，具體為使背光源亮度依照原始圖像輸入信號的γ修正曲線變化。
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用對圖像亮度信號的峰值和谷值進行檢測并根據(jù)檢測到的峰值和谷值控制圖像亮度信號幅度的技術(shù)方案，不論原始圖像亮度信號峰值大小，經(jīng)過本發(fā)明提供的方法處理之后，在顯示屏上都可得到良好對比度的圖像，避免出現(xiàn)在較暗圖像顯示時其黑色部位感到不夠黑的情況；另外，由于本發(fā)明的方法在獲得最大對比度的同時，背光源亮度除了以原始輸入圖像亮度信號的峰值進行自動控制之外，還可使用一定比例的平均值來控制，因此可以減少顯示屏在出現(xiàn)大面積高亮度畫面時的刺眼現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明原理方框圖；圖2A為峰值檢測電路圖；圖2B為谷值檢測電路圖；圖3為受AGC控制的圖像放大器的響應(yīng)曲線圖；圖4為亮度、對比度變化曲線圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本原理是對LCD顯示器的輸入視頻亮度信號電壓進行峰值檢測，根據(jù)檢測到的峰值對視頻亮度信號的幅度進行控制，使圖像亮度信號依照特定響應(yīng)曲線被放大，同時對輸入視頻亮度信號的谷值進行檢測，通過改變放大器的偏壓使圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
現(xiàn)舉一例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明所述的優(yōu)化LCD顯示對比度的系統(tǒng)如圖1所示，包括圖像亮度信號放大器、背光源、峰值檢測器和谷值檢測器，其中峰值檢測器輸入端聯(lián)結(jié)到圖像亮度信號放大器的輸出端，對圖像亮度信號的峰值進行檢測，輸出信號聯(lián)結(jié)到圖像亮度信號放大器的峰值A(chǔ)GC控制端，對視頻亮度信號的幅度進行控制，使圖像亮度信號依照特定響應(yīng)曲線被放大；同時，由另一個峰值檢測器檢出的原始輸入圖像亮度信號峰值還可用于背光源亮度控制。
本實施例所述的峰值A(chǔ)GC控制為只針對亮度信號進行的自動增益控制，不針對色度信號進行的自動增益控制。
谷值檢測器輸入端聯(lián)結(jié)到圖像亮度信號放大器的輸出端，對圖像亮度信號的谷值(最小值)進行檢測，輸出信號聯(lián)結(jié)到圖像亮度信號放大器的黑電平控制端，通過改變放大器的偏壓使圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
其中，如圖2A所示，峰值檢測器可以是由二極管及阻容元件構(gòu)成的無源峰值檢測電路，其充放電時間常數(shù)由電路中阻容元件的參數(shù)決定。
同理，如圖2B所示，谷值檢測器可以是由二極管及阻容元件構(gòu)成的無源谷值檢測電路，其充放電時間常數(shù)由電路中阻容元件的參數(shù)確定。
圖像亮度輸入信號被圖像亮度信號放大器放大之后，分三路輸出一路送去顯示；一路送去峰值檢測器，檢測出亮度信號峰值；一路送去谷值檢測器，檢測出亮度信號谷值；同時，圖像信號放大器又受信號峰值和信號谷值的控制，檢測出的亮度信號峰值作為AGC(自動增益控制)電壓加到圖像亮度信號放大器的AGC端，從而得到峰值合適的視頻亮度輸出信號；檢測出的亮度信號谷值加到圖像亮度信號放大器的黑電平控制端，控制其偏壓，使視頻亮度信號谷值電壓在任何時候都保持在黑電平上。
也就是說，在視頻亮度信號的最大值控制下，使圖像亮度信號放大器具有圖3所示的響應(yīng)曲線，當信號峰值小于最大值的30％的時候，進行線性放大；當峰值大于最大值的30％的時候一律放大到最大或接近最大峰值，也就是對視頻亮度信號進行最大化處理。
與此同時，另外還可利用原始輸入亮度信號峰值對背光源的亮度進行自動控制，使背光源亮度始終跟隨原始輸入亮度信號的幅度變化而變化。
下面結(jié)合圖4來說明經(jīng)過上述處理的效果假設(shè)LCD的透光特性如下輸入亮度信號峰值幅度為100％時，其透光率為100％；輸入亮度信號電平為黑電平時，其透光率為0.2％。
圖4A表示未經(jīng)處理的明亮信號的顯示效果。此時，因為是明亮信號，圖像輸入信號(視頻亮度信號)電平為100％，假設(shè)背光源亮度為500尼特，由于透光率是100％，因此圖像最亮部位對應(yīng)著背光源的亮度，也是500尼特；因為屏對應(yīng)于黑電平的透光率為0.2％，那么，圖像最黑部位的亮度就是1尼特，圖像最大對比度就等于500尼特/1尼特＝500。
圖4B表示未經(jīng)處理的較暗圖像信號的顯示效果。此時，因為是較暗的圖像，視頻信號電平僅為最大值的30％，背光源亮度仍為500尼特，由于圖像亮度與背光源的亮度呈線性關(guān)系，所以圖像最亮部位對應(yīng)的亮度是150尼特(為最大值的30％)，圖像最黑部位的亮度仍為1尼特，那么，此時的圖像最大對比度就是150尼特/1尼特＝150(為易于理解，未考慮γ修正)圖4C表示經(jīng)處理后較暗圖像信號的顯示效果(信號電平小于30％)。
此時，因為是較暗的圖像，假設(shè)視頻亮度信號電平僅為最大值的30％，由于有峰值A(chǔ)GC的控制，圖像亮度信號放大器輸出的視頻亮度信號電壓就按照圖3所示的AGC響應(yīng)曲線而變。
在此，對圖像亮度有兩種處理方式1、保持對比度不變。
保持對比度不變，也就是顯示較暗圖像信號時的對比度跟顯示明亮圖像信號時一樣。
由于此時輸入的視頻亮度信號電壓只有最大值的30％，放大后的亮度信號電壓接近最大值，為了說明方便姑且認為它就等于最大值。根據(jù)這一原始輸入峰值信號，背光源的亮度將要被降到相應(yīng)的水平，即此時背光源的亮度不再是500尼特，而是150尼特，因為圖像亮度與背光源的亮度呈線性關(guān)系，所以圖像最亮部位對應(yīng)的亮度是150尼特，圖像最黑部位的亮度僅為0.3尼特(由顯示屏的透光率0.2％決定的)，那么，此時的圖像最大對比度就是150/0.3＝500，這正說明本發(fā)明可以在任何信號(不同對比度及黑電平)輸入時，都會得到良好的圖像對比度，給出良好的顯示效果。
2、保持背光源的亮度不變。
在處理較暗圖像時，也可以不改變背光源的亮度，此時圖像除了對比度良好之外，圖像會顯得更加明亮。
另外，如果在本發(fā)明的基礎(chǔ)上，用亮度信號峰值再加上平均值兩者按一定比例混合之后去控制背光源的亮度，那將可以在顯示大面積高亮度圖像時及時將背光源的亮度調(diào)下來，避免刺眼。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)化LCD顯示對比度的裝置，包括圖像信號放大器，其特征在于，還包括峰值檢測器，其中，峰值檢測器，其輸入端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的輸出端，用于對圖像亮度信號的峰值進行檢測，輸出端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的峰值自動增益控制AGC控制端，用于根據(jù)檢測到的圖像亮度信號峰值對所述的圖像亮度信號的幅度進行控制，使所述的圖像亮度信號依照特定響應(yīng)曲線放大；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的峰值A(chǔ)GC控制為針對圖像亮度信號進行的自動增益控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述峰值檢測器為由二極管及阻容元件構(gòu)成的無源峰值檢測電路，其充放電時間常數(shù)由所述的阻容元件的參數(shù)決定。
4.權(quán)利要求1所述的裝置，還包括谷值檢測器，其輸入端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的輸出端，用于對圖像亮度信號的谷值進行檢測，輸出端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的黑電平控制端，用于改變所述的圖像亮度信號放大器的偏壓使所述的圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述谷值檢測器為由二極管及阻容元件構(gòu)成的無源谷值檢測電路，其充放電時間常數(shù)由所述的阻容元件的參數(shù)確定。
6.一種優(yōu)化LCD顯示對比度的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟a、檢測圖像亮度信號的峰值；b、根據(jù)檢測到的圖像亮度信號的峰值對所述圖像亮度信號的幅度進行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中步驟a具體包括a1、峰值檢測器對圖像亮度信號的峰值進行檢測；其中步驟b具體包括b1、根據(jù)檢測到的圖像亮度信號峰值通過自動增益控制AGC對所述的圖像亮度信號的幅度進行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中步驟a還包括谷值檢測器對圖像亮度信號的谷值進行檢測；其中步驟b還包括根據(jù)檢測到的圖像亮度信號谷值改變所述的圖像亮度信號放大器的偏壓使所述的圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中步驟b還包括根據(jù)另一個峰值檢測器檢測到的原始輸入圖像亮度信號的峰值對背光源亮度進行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中步驟b還包括將檢測到的原始圖像亮度信號峰值和其與谷值的平均值按一定比例混合之后對背光源亮度進行控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)檢測到的原始輸入的圖像亮度信號的峰值對背光源亮度進行控制，具體為使背光源亮度依照原始圖像輸入信號的γ修正曲線變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種優(yōu)化LCD顯示對比度的裝置，包括圖像信號放大器和背光源，還包括峰值檢測器和谷值檢測器，其中，峰值檢測器，其輸入端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的輸出端，用于對圖像亮度信號的峰值進行檢測，輸出端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的峰值自動增益控制AGC控制端，用于根據(jù)檢測到的圖像亮度信號峰值對所述的圖像亮度信號的幅度進行控制，使所述的圖像亮度信號依照特定響應(yīng)曲線放大；谷值檢測器，其輸入端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的輸出端，用于對圖像亮度信號的谷值進行檢測，輸出端聯(lián)結(jié)到所述的圖像亮度信號放大器的黑電平控制端，用于改變所述的圖像亮度信號放大器的偏壓使所述的圖像亮度信號中最暗部分的電平達到黑電平。
文檔編號G09G3/36GK101093290SQ200610061249
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者黃凱華, 蔡浩勇 申請人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司