DE60102211T2

DE60102211T2 - System und Verfahren zur Verringerung des Offsetsfehlers der Helligkeit für eine Systemanzeige

Info

Publication number: DE60102211T2
Application number: DE60102211T
Authority: DE
Inventors: Paul Frederick Luther Novi Weindorf
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: EP1220193B1; DE60102211D1; JP4094848B2; JP2002287720A; US6396217B1; EP1220193A2; EP1220193A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Anzeigegeräte. Insbesondere betrifft diese Erfindung Anzeigegeräte mit Abweichungsfehlerreduktion zur Steuerung der Helligkeitsauflösung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Anzeigegeräte werden in einer Vielfalt von Konsum- und Industrieprodukten verwendet, um Daten, Diagramme, Schaubilder, Meldungen, andere Bilder, Informationen und dergleichen anzuzeigen. Anzeigegeräte mit Hintergrundbeleuchtung, welche hinterleuchtet oder frontal beleuchtet sein können, weisen eine Hintergrundbeleuchtung auf, welche positioniert wird, um Licht für ein Anzeigefeld bereitzustellen. Emittierende Anzeigegeräte weisen Bildpunkte auf, welche die emittierende Lichtquelle sind. Bei emittierenden Anzeigen kann die Bildpunktlichtquelle CRT-Phosphor, FED-Phosphor, eine Licht emittierende Diode (LED), eine organische Diode, eine Elektrolumineszenz oder jede emittierende Anzeigetechnologie sein. Bei Anzeigegeräten mit Hintergrundbeleuchtung kann die Hintergrundbeleuchtung eine Leuchtstoffröhre, ein Elektrolumineszenzgerät, eine LED, eine Gasentladungslampe, ein Plasmabildschirm und dergleichen sein. Das Anzeigefeld kann eine Flüssigkristallanzeige (LCD) mit passiver oder aktiver Matrix sein. Die Hintergrundbeleuchtung und das Anzeigefeld sind mit einer Steuerschaltung verbunden, welche mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Das Anzeigegerät kann getrennt oder in andere Komponenten, wie beispielsweise ein Armaturenbrett in einem Kraftfahrzeug oder anderen Fahrzeug, ein tragbares elektronisches Gerät und dergleichen, eingebaut sein.
Im Allgemeinen steuert ein Anzeigegerät Helligkeit in Bezug auf die Umgebung des Anzeigegeräts und Benutzereinstellungen. Bei manchen Anwendungen kann die Helligkeit für einen längeren Zeitraum auf einem im Wesentlichen festgelegten Niveau bleiben. Bei anderen Anwendungen wird die Helligkeit auf Grund von Änderungen in der Umgebung, Benutzereinstellungen und ähnlichen Faktoren häufig reguliert. Die Steuerschaltung kann die Helligkeit automatisch einstellen. Ein Benutzer kann die Helligkeit durch eine Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise einen Knopf, einen Schalter, ein Tastenfeld, einen Berührungsbildschirm, ein entferntes Gerät oder dergleichen, weiter einstellen.
Um die Helligkeit zu verändern oder zu verstellen, empfängt die Steuerschaltung ein Eingangssignal, welches eine Benutzereinstellung, eine Umgebungsbedingung oder dergleichen angibt. Die Steuerschaltung wählt einen Leuchtdichtewert, welcher dem Eingangssignal entspricht. Der Leuchtdichtewert wird in ein analoges Steuersignal oder eine Ausgangsspannung umgewandelt. Die Steuerschaltung liefert das analoge Steuersignal an die Hintergrundbeleuchtung, das Anzeigefeld oder beide. Die Steuerschaltung kann das analoge Steuersignal modifizieren oder weiter regulieren und das analoge Steuersignal mit anderen Eingaben kombinieren, um das Anzeigegerät mit der gewünschten Helligkeit zu betreiben.
Die Steuerschaltung weist normalerweise einen einzigen Digital-Analog-Wandler (D-A-Wandler) oder eine einzige PWM (Pulsdauermodulation nach engl. pulse width modulation) zusammen mit einem Filter auf, um die Leuchtdichte in das analoge Steuersignal umzuwandeln. Ein D-A-Wandler mit höherer Auflösung kann verwendet werden, um genügend Einstellauflösung für niedrigere Niveaus, den dynamischen Bereich und ein exponentielles Ausgangssignal bereitzustellen. Ein typischer D-A-Wandler zur Steuerung der Helligkeitsauflösung kann 12 Bits zur Verwendung in einem dynamischen Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 400 Nits aufweisen.
Während der Digital-Analog-Umwandlung kann der D-A-Wandler Abweichungsfehler in das analoge Steuersignal oder die Ausgangsspannung einbringen. Abweichungsfehler sind D-A-Wandlern eigen und können sich aus dem Digitalisierungsprozess und anderen Faktoren ergeben. Abweichungsfehler sind im Allgemeinen über einen im Wesentlichen ganzen dynamischen Bereich konstante Fehler. Andere D-A-Wandler-Fehler, wie beispielsweise Quantisierungsfehler und Linearitätsfehler, können sich ergeben. Zur digitalen Verarbeitung können Signalwerte gerundet oder gekürzt werden, um eine ganze Zahl zu bilden. Ein Quantisierungsfehler kann sich ergeben, wenn das ansprechende analoge Steuersignal ein Helligkeitsniveau bereitstellt, welches sich von dem Helligkeitsniveau unterscheidet, welches dem ausgewählten Leuchtdichtewert entspricht. Bei zunehmender Helligkeitsauflösung können sich infolge der Zunahme von Helligkeitseinstellstufen und anderen Faktoren mehr Quantisierungsfehler ergeben. Bei abnehmendem Helligkeitsniveau verstärken der Abweichungsfehler und der Quantisierungsfehler zudem den Fehler der gewünschten Ausgangshelligkeit.
Bei niedrigeren Anzeigeleuchtdichtewerten können mehr Abweichungsfehler und auffälligere Abweichungsfehler auftreten. Während die digitale Dateneingabe in den D-A-Wandler normalerweise eine lineare Progression aufweist, weist das analoge Steuersignal vom D-A-Wandler konstante Verhältnisstufen oder eine exponentielle Progression auf, damit ein Benutzer die Helligkeitseinstellungen wahrnimmt. Helligkeitseinstellungen brauchen konstante Verhältnisstufen, welche auf Grund dessen, wie ein menschliches Auge Änderungen in der Helligkeit wahrnimmt, zur Notwendigkeit einer regelbaren Auflösungssteuerung führen. Das menschliche Sehsystem nimmt Änderungen in der Helligkeit nichtlinear und logarithmisch wahr. Ein Benutzer nimmt eine Helligkeitsänderung von etwa 10 Nits bis etwa 12 Nits im Wesentlichen gleich wie eine Helligkeitsänderung von etwa 100 Nits bis etwa 120 Nits wahr. Bei abnehmendem Helligkeitsniveau wird mehr Helligkeitssteuerungsauflösung benötigt, um die Helligkeitsstufenänderungen genau bereitzustellen, welche durch einen Benutzer als gleichförmig wahrgenommen werden. Diese exponentielle Progression kann Abweichungs- und Quantisierungsfehler bei niedrigeren Leuchtdichteniveaus für einen Benutzer auffälliger machen. Ein Helligkeitsabweichungs- und -quantisierungsfehler von 1 Nit entspricht etwa einem Prozent eines Helligkeitsniveaus, das gleich 100 Nits ist. Derselbe Helligkeitsfehler beträgt etwa 10 Prozent eines Helligkeitsniveaus, das gleich 10 Nits ist. Folglich nimmt die akzeptable Größe des Helligkeitsabweichungsfehlers bei abnehmender Leuchtdichte oder abnehmendem Helligkeitsniveau ab.
Abweichungsfehler sind im Allgemeinen nicht akzeptabel, insbesondere bei niedrigen Leuchtdichtewerten. Ein D-A-Wandler mit höherer Auflösung kann die Abweichungsfehler reduzieren, erhöht aber die Kosten des Anzeigegeräts. Ein D-A-Wandler mit höherer Auflösung kann die Quantisierungsfehler reduzieren, erhöht aber die Kosten des Anzeigegeräts und reduziert den Abweichungsfehler im Allgemeinen nicht wesentlich, da praktisch alle D-A-Wandler Abweichungsfehler aufweisen. Andere Lösungswege umfassen Korrigieren des Abweichungsfehlers auf einer auf die Einheit bezogene Basis oder durch Verwenden eines komplexen Rückkopplungssystems, welches einen präzisen Digital-Analog-Wandler mit entsprechender Software benötigt, um die Abweichungsfehlerkorrektur bereitzustellen. Diese Lösungswege sind schwer durchzuführen und können die Kosten des Anzeigegeräts erhöhen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung stellt ein System zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern für Anzeigegeräte bereit. Das System zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern kann die Ausgangsspannung von der Digital-Analog-Wandler-Schaltung, welche verwendet wird, um die Helligkeit des Anzeigegeräts zu steuern, teilen. Diese Teilung der Ausgangsspannung kann verwendet werden, um Helligkeitsabweichungsfehler zu reduzieren, und sie kann verwendet werden, um die Helligkeitsauflösung bei niedrigen Leuchtdichteniveaus, wie beispielsweise Nachtanwendungen, zu erhöhen. Das System zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern kann bei Kraftfahrzeug- und ähnlichen Anwendungen, bei welchen die maximale Nachthelligkeit ein Teilverhältnis der maximalen Tageshelligkeit ist, verwendet werden.
Ein System zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern für ein Anzeigegerät weist eine Digital-Analog-Wandler-Schaltung und eine Spannungsteilerschaltung auf. Die Spannungsteilerschaltung weist ein Schaltmechanismus auf und ist betriebsbereit angeschlossen, um eine Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung zu empfangen. Die Spannungsteilerschaltung stellt eine geteilte Ausgangsspannung bereit, wenn der Schaltmechanismus in Abhängigkeit von einem Eingangssignal, welches die Leuchtdichtebedingung des Umgebungslichts angibt, eingeschaltet ist.
In einem Verfahren zur Reduktion des Helligkeitsabweichungsfehlers wird ein Leuchtdichtewert in eine Ausgangsspannung umgewandelt. Es erfolgt eine Feststellung, ob die Ausgangsspannung zu teilen ist. Ein Bruchteil der Ausgangsspannung wird bereitgestellt, wenn die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Eingangssignal zu teilen ist.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind oder werden für den Fachmann bei der Überprüfung der folgenden Figuren und der ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile in diese Beschreibung und in den Rahmen der Erfindung aufgenommen und durch die beiliegenden Ansprüche geschützt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren und die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Komponenten der Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, und der Schwerpunkt liegt auf der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung. Außerdem bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten hindurch.
1 stellt eine Seitenansicht eines Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung dar, welches ein automatisches Helligkeitssteuersystem gemäß einer Ausführungsform aufweist.
2 stellt eine Vorderansicht des Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung dar, welches in 1 gezeigt wird.
3 stellt ein Block- und Fließdiagramm eines Systems zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern für ein Anzeigegerät gemäß einer Ausführungsform dar.
4 zeigt die Beziehung zwischen der prozentualen Reduktion des prozentualen Verhältnisfehlers und der Anzahl von Helligkeitsstufen.
5 zeigt einen Vergleich von Nachthelligkeitsverhältnissen für eine maximale Helligkeitsbereichsgrenze von 60 Nits.
6 zeigt einen Vergleich von Nachthelligkeitsverhältnissen für eine maximale Helligkeitsbereichsgrenze von 16 Nits.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 und 2 stellen Blockdiagramme eines Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung 100 dar, welches ein System zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern gemäß einer Ausführungsform aufweist. 1 zeigt eine Seitenansicht des Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung 100. 2 zeigt eine Vorderansicht des Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung 100. In dieser Ausführungsform weist das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 eine Hintergrundbeleuchtung 102, ein Anzeigefeld 104, einen Frontrahmen 106, eine Steuerschaltung 108, eine Spannungsquelle 110, eine Benutzerschnittstelle 112 und einen Umgebungslichtsensor 114 auf. Das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 kann zusätzliche oder weniger Komponenten haben und verschiedene Konfigurationen aufweisen.
Das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 kann ein Negativbild zur Rückprojektion bereitstellen, kann ein Bild auf eine Anzeigefläche (nicht dargestellt) projizieren, kann eine oder mehr Vergrößerungslinsen (nicht dargestellt) und Reflexionsflächen (nicht dargestellt) aufweisen und kann mit anderen Komponenten arbeiten oder solche aufweisen. Das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 kann in ein Navigationsfunksystem für ein Kraftfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug eingebunden werden. Das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 kann in ein Armaturenbrett, eine Schalttafel oder einen anderen Teil eines Kraftfahrzeugs oder anderen Fahrzeugs eingebaut oder integriert werden. Das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 kann auch in ein elektronisches Gerät, wie beispielsweise ein Mobiltelefon oder anderes Kommunikationsgerät, ein Laptop oder anderen persönlichen Computer, einen persönlichen Organisator und dergleichen, eingebaut oder integriert werden. Außerdem kann das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 getrennt oder eine trennbare Komponente sein. Obwohl Konfigurationen und Betriebsarten beschrieben werden, können andere Konfigurationen und Betriebsarten verwendet werden.
In einem Aspekt bilden die Hintergrundbeleuchtung 102 und das Anzeigefeld 104 eine Flüssigkristallanzeige (LCD). Die Hintergrundbeleuchtung 102 und das Anzeigefeld 104 können eine LCD mit passiver oder aktiver Matrix sein und können eine andere Art von beleuchteter Anzeige umfassen, welche eine hinterleuchtete oder frontal beleuchtete Anzeige sein kann und eine emittierende Anzeige, wie beispielsweise eine LED, oder eine andere Bildpunktlichtquelle, sein kann. In dieser Ausführungsform ist die Hintergrundbeleuchtung 102 betriebsbereit angeordnet, um Licht für den Betrieb des Anzeigefeldes 104 bereitzustellen. Die Hintergrundbeleuchtung 102 und das Anzeigefeld 104 können monochrome, Farb- oder eine Kombination von monochromen und Farbanzeigen bereitstellen. In dieser Ausführungsform ist die Hintergrundbeleuchtung 102 eine Kaltkathodenleuchtstofflampe. Die Hintergrundbeleuchtung 102 kann eine oder mehr Leuchtstoffröhren, Elektrolumineszenzgeräte, Gasentladungslampen, Plasmabildschirme, LED, eine Kombination und dergleichen sein, welche abgeglichen sind. Die Hintergrundbeleuchtung 102 kann Mehrfach- oder Teilhintergrundbeleuchtungen umfassen. Das Anzeigefeld 104 kann auf der Basis der Art von Hintergrundbeleuchtung ausgewählt werden und Mehrfach- oder Teilanzeigefelder aufweisen. Der Frontrahmen 106 kann sich um den Außenumfang des Anzeigefeldes 104 erstrecken und diesen aufnehmen. Der Frontrahmen 106 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen und sich um einen Teil oder nur einen Abschnitt des Außenumfangs erstrecken. Der Frontrahmen 106 kann andere Komponenten, wie beispielsweise die Hintergrundbeleuchtung 102, aufnehmen und sich darum herum erstrecken. Der Frontrahmen 106 kann auch zusätzliche Frontrahmen umfassen und kann mit anderen Komponenten, wie beispielsweise einem Armaturenbrett in einem Kraftfahrzeug, verbunden oder ein Teil davon sein.
Die Steuerschaltung 108 liefert ein Bildsignal an die Hintergrundbeleuchtung 102 und/oder das Anzeigefeld 104. Die Steuerschaltung 108 kann einen oder mehr Mikroprozessoren (nicht dargestellt) umfassen und kann Teil einer anderen Schaltung, wie beispielsweise einer zentralen Verarbeitungseinheit oder einer Fahrzeugsteuereinheit, oder darin eingebunden sein. Die Steuerschaltung 108 kann ganz oder teilweise auf einem oder mehr Chips mit integrierter Schaltung (IC nach engl. integrated circuit) bereitgestellt werden. Die Steuerschaltung 108 kann eine andere Schaltung für die Steuerung und den Betrieb des Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung 100, wie beispielsweise eine Sende/Empfängerschaltung, ein oder mehr Speichergeräte und dergleichen, aufweisen. Die Steuerschaltung 108 kann auch mit einer Spannungsquelle 110 verbunden sein, welche durch die Batterie oder das elektrische System eines Kraftfahrzeugs, eine andere Art von Batterie, eine Haushaltsstromversorgung oder eine andere geeignete Energieversorgung bereitgestellt werden kann.
Die Steuerschaltung 108 kann das Bildsignal erzeugen und das Bildsignal von einer anderen Quelle (nicht dargestellt) weiterleiten. Das Bildsignal kann auf einem oder mehr Funksignalen, einem oder mehr Signalen von einem globalen Positioniersystem (GPS), Daten, welche in einem Speichergerät gespeichert sind, vom Benutzer eingegebenen Daten, einer Kombination oder Kombinationen dieser Signale und Daten und dergleichen basieren.
Zusammen mit dem Bildsignal stellt die Steuerschaltung 108 ein Helligkeitsbefehlssignal oder eine Ausgangsspannung bereit, um die Helligkeit des Anzeigegeräts 104 zu steuern. Das Helligkeitsbefehlssignal oder die Ausgangsspannung entsprechen einem Leuchtdichtewert für die gewünschte oder ausgewählte Helligkeit. Das Helligkeitsbefehlssignal ändert sich, wenn verschiedene Leuchtdichtewerte verwendet werden. Um die Helligkeit einzustellen oder zu steuern, kann die Steuerschaltung 108 ein oder mehr Eingangs- oder analoge Signale empfangen, welche eine Benutzereinstellung, eine Umgebungsbedingung und andere Faktoren angeben. Die Benutzerschnittstelle 112, der Umgebungslichtsensor 114 und andere Eingabegeräte können das Eingangssignal bereitstellen. Die Steuerschaltung 108 verwendet ein oder mehr der Eingangssignale, um eine Leuchtdichte auszuwählen. Der Leuchtdichtewert kann im Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 400 Nits liegen. In einem Aspekt liegt der Leuchtdichtewert im Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 60 Nits für Nachtanwendungen und dergleichen. In einem anderen Aspekt liegt der Leuchtdichtewert im Bereich von etwa 80 Nits bis etwa 400 Nits für Tagesanwendungen und dergleichen.
Die Steuerschaltung 108 weist eine Digital-Analog-Wandler-Schaltung und eine Spannungsteilerschaltung auf (siehe 3). Die D-A-Wandler-Schaltung wandelt den Leuchtdichtewert in das analoge Helligkeitsbefehlssignal oder eine Ausgangsspannung um. Die D-A-Wandler-Schaltung kann ein Teil der Steuerschaltung 108 oder davon getrennt sein.
Die Spannungsteilerschaltung kann die Ausgangsspannung teilen, um eine geteilte Ausgangsspannung zu erzeugen. Die Steuerschaltung 108 kann einen Mikroprozessor (nicht dargestellt) oder eine andere Schaltung aufweisen, um zu bestimmen, ob die Ausgangsspannung zu teilen ist. Die Steuerschaltung 108 öffnet und schließt einen Schaltmechanismus (siehe 3) in Abhängigkeit davon, ob die Ausgangsspannung zu teilen ist. Die Steuerschaltung 108 liefert die geteilte Ausgangsspannung oder die ungeteilte Ausgangsspannung als das Helligkeitsbefehlssignal an die Hintergrundsbeleuchtung 102, das Anzeigefeld 104 oder beide. Die Hintergrundbeleuchtung 102 oder die Steuerschaltung 108 können einen Hintergrundbeleuchtungsinverter (nicht dargestellt) aufweisen, um die Ausgangsspannung zu empfangen und das Helligkeitsbefehlssignal an die Hintergrundbeleuchtung 102 zu liefern. Die Steuerschaltung 108 kann das Helligkeitsbefehlssignal modifizieren oder weiter regulieren und kann das Helligkeitsbefehlssignal mit anderen Eingaben kombinieren, um das Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 bei der gewünschten oder ausgewählten Helligkeit zu betreiben.
Die Spannungsteilerschaltung kann die Ausgangsspannung unter gewissen Betriebsbedingungen teilen und kann die Ausgangsspannung unter anderen Betriebsbedingungen nicht teilen. Die Spannungsteilerschaltung kann die Ausgangsspannung teilen, wenn niedrigere Leuchtdichtewerte verwendet werden, wie beispielsweise während Nachtbedingungen. Die geteilte Ausgangsspannung ist ein Bruchteil der Ausgangsspannung. Ein Bruchteil umfasst jeden Wert, der geringer als die Ausgangsspannung ist. In einem Aspekt liegt der Bruchteil im Bereich von etwa 3 Prozent bis etwa 50 Prozent.
Die Benutzerschnittstelle 112 befähigt den Benutzer, mit dem Anzeigegerät mit Hintergrundbeleuchtung 100 in Wechselwirkung zu treten. Die Benutzerschnittstelle 112 kann ein oder mehr digitale oder analoge Eingangssignale an die Steuerschaltung 108 liefern. Das Eingangssignal kann eine oder mehr Benutzereinstellungen für die Helligkeit des Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung 100 angeben. In einem Aspekt ist die Benutzerschnittstelle 112 in oder auf der Außenfläche des Frontrahmens 106 angeordnet. Die Benutzerschnittstelle 112 kann ein oder mehr Knöpfe oder Drucktasten sein. Die Benutzerschnittstelle 112 kann auch andere Arten von manuellen Steuerungen, ein Berührungsbildschirm, ein elektronischer Eingang von einem anderen Gerät und dergleichen sein. Die Benutzerschnittstelle 112 kann anderswo angeordnet werden, sie kann in eine andere Steuerungsvorrichtung oder Benutzerschnittstelle eingebunden sein und kann in einem entfernten Steuergerät enthalten sein.
Der Umgebungslichtsensor 114 ist angeschlossen, um ein Eingangs- oder analoges Signal an die Steuerschaltung 108 zu liefern. Das Eingangssignal kann ein Hinweis für das Umgebungslicht auf dem Anzeigefeld 104 sein. Der Umgebungslichtsensor 114 kann eine Photodiode (nicht dargestellt) umfassen und kann ein logarithmischer Sensor oder eine andere An von Sensor sein. Der Umgebungslichtsensor 114 kann einen logarithmischen Verstärker (nicht dargestellt), andere Komponenten und andere Konfigurationen aufweisen. Der logarithmische Verstärker kann ein Teil der Steuerschaltung 108 sein. In einem Aspekt sind der Umgebungslichtsensor 114 oder die Photodiode auf einer Außenfläche des Frontrahmens 106 positioniert. Der Umgebungslichtsensor 114 oder die Photodiode können anderswo angeordnet werden.
Der Umgebungslichtsensor 114 kann temperaturkompensiert sein und kann zur Bestimmung der Anzeigeleuchtdichte und Steuerfunktionen zwischen Tages- und Nachtbedingungen unterscheiden. Der Umgebungslichtsensor 114 kann in einem dynamischen Bereich von Beleuchtungsbedingungen arbeiten, wie beispielsweise jenen, welche in einer Kraftfahrzeugumgebung anzutreffen sind. Der Umgebungslichtsensor 114 kann einen dynamischen Bereich von etwa vier Dekaden von Beleuchtungsbedingungen aufweisen. In einem Aspekt arbeitet der Umgebungslichtsensor 114 mit weniger als fünf Volt von einer einzigen positiven Energieversorgung. Der Umgebungslichtsensor 114 kann in anderen Spannungsbereichen und mit positiven und negativen Quellen arbeiten.
In einem Aspekt fühlt der Umgebungslichtsensor 114 Umgebungslicht ab. Eine Photodiode (nicht dargestellt) im Umgebungslichtsensor 114 stellt ein analoges Signal bereit. Ein logarithmischer Verstärker (nicht dargestellt) verstärkt das analoge Signal. Die Steuerschaltung 108 weist einen Analog-Digital-Wandler (nicht dargestellt) auf, um das analoge Signal in erstes Eingangssignal umzuwandeln, welches gefiltert oder gemittelt werden kann. Die Benutzerschnittstelle 112 kann ein zweites Eingangssignal bereitstellen. Die Steuerschaltung 108 verwendet wenigstens das erste oder das zweite Eingangssignal, um einen Helligkeits- oder Leuchtdichtewert auszuwählen. Die Digital-Analog-Wandler-Schaltung wandelt den Leuchtdichtewert in ein Helligkeitsbefehlssignal oder eine Ausgangsspannung zum Steuern der Leuchtdichte oder Helligkeit des Anzeigegeräts mit Hintergrundbeleuchtung um. Wenn niedrigere Leuchtdichtewerte verwendet werden, wie beispielsweise während Nacht- und anderen Anwendungen, kann die Spannungsteilerschaltung verwendet werden, um die Ausgangsspannung zu teilen.
3 ist ein Block- und Fließdiagramm des Verfahrens eines Systems zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern für ein Anzeigegerät. In einer Ausführungsform ist die Digital-Analog-Wandler-Schaltung 302 betriebsbereit mit einer ersten Verstärkerschaltung 304, einer Spannungsteilerschaltung 306 und einer zweiten Verstärkerschaltung 308 verbunden. Betriebsbereit verbunden umfasst direkte und indirekte Verbindungen, solange die Signale oder Spannungen elektrisch oder anderweitig weitergeleitet werden. Indirekte Verbindungen können andere Schaltungen und Einstellen oder Bereitstellen anderer Signale oder Spannungen umfassen. Die D-A-Wandler-Schaltung 302, die erste Verstärkerschaltung 304, die Spannungsteilerschaltung 306 und die zweite Verstärkerschaltung 308 können auf einem oder mehr Chips mit integrierter Schaltung (IC) bereitgestellt werden. Das System zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern kann zusätzliche oder weniger Komponenten und andere Konfigurationen aufweisen.
Die D-A-Wandler-Schaltung 302 kann einen oder mehr D-A-Wandler umfassen. Die D-A-Wandler-Schaltung 302 kann auch mehrere D-A-Wandler, welche betriebsbereit in einer Kaskadenanordnung geschaltet sind, aufweisen. Bei einer Kaskadenanordnung ist die Ausgangsspannung eines D-A-Wandlers die Eingangsspannung des anderen D-A-Wandlers, und die Ausgangsspannung des letzten D-A-Wandlers stellt das Helligkeitsbefehlssignal bereit. Wie bereits erwähnt, stellt die D-A-Wandler-Schaltung 302 eine Ausgangsspannung bereit.
Die erste Verstärkerschaltung 304 ist angeschlossen, um die Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung 302 zu empfangen. Die erste Verstärkerschaltung 304 kann einen ersten Operationsverstärker 316 umfassen, welcher vom nicht invertierenden Eingang durch einen Widerstand 312 betriebsbereit mit der D-A-Wandler-Schaltung 302 verbunden ist. In diesem Aspekt ist der Widerstand 312 mit einem ersten geerdeten Widerstand 310 parallel geschaltet. Der Widerstand 312 ist auch mit einem Widerstand 314, welcher mit einer Offsetreferenzspannung V_OFF verbunden ist, parallel geschaltet.
Der Widerstand 314 kann geerdet sein. Der Operationsverstärker 316 weist eine negative Rückkopplungsschleife auf, welche einen Widerstand 320 in Parallelschaltung mit einem zweiten geerdeten Widerstand 318 umfasst. Die erste Verstärkerschaltung 304 kann andere Konfigurationen und eine andere Schaltung, welche mehrstufige Verstärker und zusätzliche oder weniger Komponenten umfasst, aufweisen. Die erste Verstärkerschaltung 304 ist betriebsbereit angeschlossen, um eine verstärkte Ausgangsspannung an die Spannungsteilerschaltung 306 zu liefern. In einem Aspekt wird die Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung 302 durch Multiplizieren mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt und durch die Offsetreferenzspannung V_OFF ausgeglichen.
Die zweite Verstärkerschaltung 308 ist betriebsbereit angeschlossen, um ein Teilerausgangssignal von der Spannungsteilerschaltung 306 zu empfangen. Die zweite Verstärkerschaltung 308 kann einen zweiten Operationsverstärker 328 mit einer negativen Rückkopplungsschleife mit einem Widerstand 332 in Reihenschaltung mit einem Kondensator 334 umfassen. Die Rückkopplungsschleife ist mit einem Widerstand 330 parallel geschaltet, welcher mit einem fotooptischem Rückkopplungssignal, das durch die V_OFF ausgeglichen wird, verbunden werden kann. Die zweite Verstärkerschaltung 308 kann andere Konfigurationen und eine andere Schaltung, welche mehrstufige Verstärker und zusätzliche oder weniger Komponenten umfasst, aufweisen. Die zweite Verstärkerschaltung 308 ist betriebsbereit angeschlossen, um das Helligkeitsbefehlssignal V_BRITE an die Hintergrundbeleuchtung, das Anzeigefeld oder beide zu liefern.
In dieser Ausführungsform empfängt die Spannungsteilerschaltung 306 die verstärkte Ausgangsspannung von der ersten Verstärkerschaltung 304 und liefert ein Teilerausgangssignal an die zweite Verstärkerschaltung 308. Das Teilerausgangssignal kann die verstärkte Ausgangsspannung oder eine geteilte Ausgangsspannung sein. In einem Aspekt weist die Teilerschaltung 306 einen ersten Teilerwiderstand 322 zwischen der ersten Verstärkerschaltung 304 und der zweiten Verstärkerschaltung 308 auf. Ein zweiter Teilerwiderstand 324 ist mit dem ersten Teilerwiderstand 322 parallel geschaltet. Der zweite Teilerwiderstand 324 ist mit einem Schalter 326 verbunden. Die Spannungsteilerschaltung 306 kann zusätzliche oder weniger Komponenten haben und verschiedene Konfigurationen aufweisen. Zum Beispiel ist die Spannungsteilerschaltung ohne den Schalter 326. In einem anderen Beispiel sind der Schalter 326 oder der Widerstand 324 geerdet, und/oder es werden drei oder mehr wählbare Teilungsmengen bereitgestellt.
Der Schalter 326 kann jeder Schaltmechanismus sein, welcher für den Schaltungsaufbau der Teilerschaltung 306 geeignet ist, wie beispielsweise ein Transistor oder ein Relais. In einem Aspekt weist der Schaltmechanismus einen JFET- oder MOS-Transistor auf. Ein bipolarer Transistor kann einen Sättigungsspannungsabweichungsfehler einbringen. Der Schalter kann an anderen Stellen in der Spannungsteilerschaltung 306 angeordnet werden. Wie bereits erwähnt, öffnet und schließt die Steuerschaltung den Schalter 326 in Abhängigkeit davon, ob die verstärkte Ausgangsspannung zu teilen ist. Der Schalter 326 kann ein Teil der Freigabeschaltung (nicht dargestellt), welche den Schalter 326 öffnet und schließt, sein oder betriebsbereit damit verbunden sein. Die Freigabeschaltung kann einen anderen D-A-Wandler und einen Transistor umfassen. Wenn der Schalter 326 offen oder nicht im Eingriff ist, leitet die Teilerschaltung 306 die verstärkte Ausgangsspannung als das Teilerausgangssignal an die zweite Verstärkerschaltung 308 weiter. Wenn der Schalter 326 geschlossen oder in Eingriff ist, teilt die Teilerschaltung 306 die verstärkte Ausgangsspannung und liefert eine geteilte Ausgangsspannung als das Teilerausgangssignal an die zweite Verstärkerschaltung 308.
Wenn der Schalter 326 geschlossen oder in Eingriff ist, wird der zweite Teilerwiderstand 324 mit der Offsetreferenzspannung V_OFF verbunden. Die Spannungsteilerschaltung 306 teilt die verstärkte Ausgangsspannung durch ein Teilerverhältnis D. Das Teilerverhältnis D kann jeder Wert sein, welcher zum Teilen der verstärkten Ausgangsspannung geeignet ist, und kann durch die folgende Gleichung berechnet werden:
wobei R₃₂₂ der Widerstand ist, welcher durch den Widerstand 322 bereitgestellt wird, und R₃₂₄ der Widerstand ist, welcher durch den Widerstand 324 bereitgestellt wird. In einem Aspekt ist R₃₂₂ etwa 3.240 Ohm, und R₃₂₄ ist etwa 475 Ohm, woraus sich ein Teilerverhältnis D von etwa 0,13 ergibt. In einem anderen Aspekt ist R₃₂₂ etwa 3.240 Ohm, und R₃₂₄ ist etwa 133 Ohm, woraus sich ein Teilerverhältnis D von etwa 0,04 ergibt. In noch einem anderen Aspekt wird die Teilerschaltung so ausgewählt, dass ein Teilerverhältnis D im Bereich von etwa 0,04 bis etwa 0,15 bereitstellt wird. Widerstände verschiedener Größen und andere Schaltungsanordnungen können verwendet werden, um dieselben oder andere Teilerverhältnisse zu erhalten.
In einem Aspekt reduziert die Spannungsteilerschaltung 306 die Helligkeitsabweichungsfehler von der D-A-Wandler-Schaltung 302 während niedriger Leuchtdichteniveaus, wie beispielsweise Leuchtdichteniveaus, welche bei einer nächtlichen Kraftfahrzeugumgebung anzutreffen sind. Die Spannungsteilerschaltung kann einen konstanten Fehler über den im Wesentlichen ganzen dynamischen Bereich reduzieren und kann andere D-A-Wandler-Fehler, wie beispielsweise Quantisierungsfehler und Linearitätsfehler, reduzieren. Das menschliche System nimmt Änderungen in der Helligkeit nichtlinear und logarithmisch wahr. Ein Benutzer nimmt eine Helligkeitsänderung von etwa 10 Nits bis etwa 12 Nits (ein Verhältnis von 1,2 oder seine Umkehrung) im Wesentlichen gleich wie eine Helligkeitsänderung von etwa 100 Nits bis etwa 120 (ein Verhältnis von etwa 1,2 oder seine Umkehrung) wahr. Wenn das Helligkeitsniveau sinkt, stellt mehr Helligkeitssteuerungsauflösung die Helligkeitsstufenänderungen bereit, welche durch einen Benutzer als gleichförmig wahrgenommen werden. Außerdem nimmt die akzeptable Größe des Helligkeitsabweichungsfehlers bei abnehmendem Leuchtdichte- oder Helligkeitsniveau ab.
Ein Helligkeitsabweichungsfehler kann eine Abweichungshelligkeit einbringen, die der Helligkeitsunterschied zwischen dem ausgewählten Helligkeits- oder Leuchtdichtewert, welcher durch die D-A-Wandler-Schaltung 302 bereitgestellt wird, und der Helligkeit, welche durch die Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung 302 erzeugt wird, ist. Die Wirkung von Helligkeitsabweichungsfehlern auf die wahrgenommenen Helligkeitsverhältnisse kann verstanden werden, indem ein prozentualer Verhältnisfehler %RE folgendermaßen berechnet wird:
wobei B die Helligkeit ist, B_N das Mindestnachthelligkeitsniveau ist, B_{N + 1} das nächste Helligkeitsniveau oder die nächste Helligkeitseinstellstufe über dem Mindestnachthelligkeitsniveau ist, N die Helligkeitsstufenanzahl ist, B_OS die Abweichungshelligkeit ist und R das Helligkeitsverhältnis (die Leuchtdichteverhältniswerte zwischen Helligkeitsstufen) ist. In diesem Aspekt ist die B_os für die beiden Helligkeitsstufen B_N und B_{N + 1} im Wesentlichen dieselbe. Die Gleichung 2 kann für den prozentualen Verhältnisfehler %RE folgendermaßen gelöst werden:
Unter Bezugnahme auf Gleichung 3 nimmt der prozentuale Verhältnisfehler %RE bei abnehmendem Mindesnachthelligkeitsniveau B_N zu. Der prozentuale Verhältnisfehler %RE nimmt auch bei zunehmendem Helligkeitsverhältnis R zu. Um den prozentualen Verhältnisfehler %RE zu reduzieren, kann die Spannungsteilerschaltung 306 verwendet werden, um die Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung 302 zu teilen. Der Schalter 326 kann während niedriger Leuchtdichteniveaus, wie beispielsweise Nachtniveaus und dergleichen, geschlossen werden. Der Schalter 326 kann auch während aller oder eines Teils der Leuchtdichteniveaus, welche mit Nachtanwendungen verbunden sind, geschlossen werden. Der Schalter 326 kann auch während anderer Leuchtdichteniveaus geschlossen werden. In einem Aspekt betragen die niedrigen Leuchtdichteniveaus weniger als etwa 100 Nits. In einem anderen Aspekt weisen die niedrigen Leuchtdichteniveaus einen Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 60 Nits auf. In noch einem anderen Aspekt können die niedrigem Leuchtdichteniveaus einen Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 30 Nits aufweisen.
Wenn der Schalter 326 geschlossen oder in Eingriff ist, wird der Helligkeitsabweichungsfehler der D-A-Wandler-Schaltung 302 durch das Teilerverhältnis D abgeschwächt. Um im Wesentlichen dieselbe Ausgangshelligkeit aufrechtzuerhalten, wird der Leuchtdichtewert oder Datenwert, welcher durch die D-A-Wandler-Schaltung 302 bereitgestellt wird, durch das Teilerverhältnis D reguliert. In einem Aspekt wird der Leuchtdichtewert durch die Umkehrung des Teilerverhältnisses (1/D) erhöht.
Wenn die Spannungsteilerschaltung 306 freigegeben wird, kann der prozentuale Verhältnisfehler %RE folgendermaßen berechnet werden:
Die prozentuale Reduktion des prozentualen Verhältnisfehlers, %-Reduktion des %RE (%RED%RE), kann folgendermaßen berechnet werden: %RED%RE = 100·(%RE – %DRE)I%RE (Gleichung 5) %RED%RE = 100·(D)(BN ± Bos)/(BN ± Bos·D) (Gleichung 6)
4 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der prozentualen Reduktion des prozentualen Verhältnisfehlers (%-Reduktion von %RE) und der Helligkeitsstufenanzahl N gemäß Gleichung 6 darstellt. Die %-Reduktion von %RE ist für Nachthelligkeitsmaxima von 16 Nits bis 60 Nits, welche die Bereichsgrenzen für Nachthelligkeit darstellen können, eingezeichnet. Die Spannungsteilerschaltung 306 kann in Abhängigkeit vom Helligkeitsniveau, der Helligkeitsstufenanzahl und der maximalen Nachthelligkeit eine Verbesserung im Verhältnisfehler von etwa 40% bis etwa 95% bereitstellen.
Der vorgeschriebene Höchstwert für die Abweichungshelligkeit B_os kann variieren und hängt vom D-A-Wandler ab. Bei Kraftfahrzeug- und ähnlichen Anwendungen kann eine Abweichungshelligkeit B_os von etwa 3,63 Nits der vorgeschriebene Höchstwert für einen kostengünstigen D-A-Wandler sein. In einem Aspekt teilt die Spannungsteilerschaltung 306 im Wesentlichen die 3,63 Nits durch das Verhältnis von Nacht-Tag-Helligkeitshöchstwerten, um die Helligkeitsverhältnisfehlerreduktion bereitzustellen.
5 zeigt einen Vergleich von Nachthelligkeitsverhältnissen für eine maximale Helligkeitsbereichsgrenze von 60 Nits. 6 zeigt einen Vergleich von Nachthelligkeitsverhältnissen für eine maximale Helligkeitsbereichsgrenze von 16 Nits. Diese Figuren vergleichen die Helligkeitsverhältnisse von der geteilten Ausgangsspannung mit den Helligkeitsverhältnissen vom „ungeteilten" Ausgangssignal oder dem verstärkten Ausgangssignal. Die gewünschten Helligkeitsverhältnisse sind zum Vergleich dargestellt. In diesem Aspekt verbessert der Spannungsteiler die Leistung bei niedrigeren Leuchtdichtewerten (geringere Helligkeitsstufenanzahl) mehr. Das Teilerverhältnis D setzt den D-A-Wandler-Abweichungsfehler herab. Der Verhältnisfehler kann wesentlich verringert werden, um eine angemessene Leistung bereitzustellen.
In einem anderen Aspekt kann das Teilerverhältnis D nur für einen Teil der Nachtstufen oder die niedrigeren Nachtstufen verwendet werden. Sobald eine maximale geteilte Helligkeit erreicht wird, kann der Schalter 326 geöffnet oder aus dem Eingriff gebracht werden, um eine bessere Nachthelligkeit bereitzustellen. Die maximale geteilte Helligkeit kann etwa 30 Nits in einem Nachthelligkeitsbereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 60 Nits betragen. In einem Aspekt wird die maximale geteilte Helligkeit so ausgewählt, dass ein auffälliger Helligkeitsverhältnissprung vermieden wird, wenn der Schalter aus dem Eingriff gebracht wird.
In dieser Ausführungsform erlaubt eine Offsetreferenzspannung V_OFF, dass die Operationsverstärker 316, 328 und 336 mit einseitigen Spannungsquellen, wie beispielsweise jenen, welche bei Kraftfahrzeuganwendungen anzutreffen sind, betrieben werden. Einseitige Quellen eliminieren im Wesentlichen die Notwendigkeit einer zusätzlichen Energieversorgungsschaltung (nicht dargestellt) für negative Versorgungsspannungen (nicht dargestellt). Indem der Widerstand 314 und der Schalter 326 mit der Offsetreferenzspannung V_OFF verbunden werden, anstatt an Erde geschlossen zu werden, arbeitet die Spannungsteilerschaltung 306 in Bezug auf die V_OFF ungeachtet dessen, ob der Schalter 326 offen oder geschlossen ist. In einem Aspekt ist der Ausgang eines dritten Operationsverstärkers 336 mit dem zweiten Operationsverstärker 328 verbunden. Der dritte Operationsverstärker 336 kann so konfiguriert sein, dass er bewirkt, dass V_OFF zu einem Rückkopplungssignal addiert wird. In einem Aspekt wird V_OFF zu einem Leuchtdichtesignal der Hintergrundbeleuchtung addiert. Der zweite Operationsverstärker 328 vergleicht das Leuchtdichterückkopplungssignal der Hintergrundbeleuchtung mit dem Ausgangssignal von der Spannungsteilerschaltung 306 und hebt dadurch die V_OFF auf. In einem Aspekt wird die V_OFF so ausgewählt, dass sie höher als die niedrigeren Operationsgrenzen der Operationsverstärker 316 und 328 ist, wenn die negative Quelle für die Verstärker an Erde geschlossen wird (einseitig).
Getrennte Spannungsquellen oder eine gemeinsame (nicht dargestellt) können die Offsetreferenzspannung V_OFF an jede Stufe liefern. Die Offsetreferenzspannung V_OFF kann jede Spannung sein, welche zum Betreiben der Spannungsteilerschaltung und des Anzeigegeräts geeignet ist. In einem Aspekt beträgt die Offsetreferenzspannung V_OFF weniger als 1,5 Volt. In einem anderen Aspekt liegt die Offsetreferenzspannung V_OFF im Bereich von etwa 0,5 Volt bis etwa 1,5 Volt.
Wenn der Schalter 326 für Tages- oder anderen Betrieb offen oder nicht im Eingriff ist, kann die Übertragungsgleichung für die verstärkte Ausgangsspannung folgendermaßen berechnet werden:

wobei V_OFF die Offsetreferenzspannung ist, Vo₃₀₂ die Ausgangsspannung ist, welche durch die D-A-Wandler-Schaltung 302 bereitgestellt wird, Vo₃₁₆ die verstärkte Ausgangsspannung ist, welche durch den ersten Operationsverstärker 316 bereitgestellt wird, V₃₂₈+ das nicht invertierende Eingangssignal oder das Teilerausgangssignal ist, welches durch den zweiten Operationsverstärker 328 bereitgestellt wird, R₃₁₂ der Widerstand ist, welcher durch den Widerstand 312 bereitgestellt wird, R₃₁₄ der Widerstand ist, welcher durch den Widerstand 314 bereitgestellt wird, R₃₁₈ der Widerstand ist, welcher durch den Widerstand 318 bereitgestellt wird, und R₃₂₀ der Widerstand ist, welcher durch den Widerstand 320 bereitgestellt wird.
Wenn R₃₁₄ im Wesentlichen gleich R₃₂₀ ist und R₃₁₂ im Wesentlichen gleich R₃₁₈ ist, kann die Gleichung 8 folgendermaßen reduziert werden:
Wenn der Schalter 326 offen oder nicht in Eingriff ist, ist das Teilerausgangssignal von der Spannungsteilerschaltung 306 im Wesentlichen das verstärkte Ausgangssignal und kann als ein Verstärkungsfaktor multipliziert mit der Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung 302 berechnet und durch die Offsetreferenzspannung V_OFF ausgeglichen werden.
Wenn der Schalter 326 geschlossen oder in Eingriff ist, kann das Teilerausgangssignal oder die Übertragungsfunktion von der Spannungsteilerschaltung 306 folgendermaßen berechnet werden:
Bei Einsetzen von Vo₃₁₆ in Gleichung 8 ergibt sich die folgende Gleichung:
In diesem Aspekt teilt die Spannungsteilerschaltung 306 die amplifizierte oder verstärkte Ausgangsspannung von der D-A-Wandler-Schaltung 302 und gleicht durch V_OFF aus.
Das System zur Reduktion von Abweichungsfehlern kann in der Umgebung von Kraftfahrzeugen, Handelektronik, Laptops, Anzeigebildschirmen oder anderen Einfachquellen bereitgestellt werden. Das System zur Reduktion von Abweichungsfehlern kann auf praktisch jedes Helligkeitssteuersystem angewendet werden, um Abweichungsfehler zu reduzieren. Das System zur Reduktion von Abweichungsfehlern kann verwendet werden, wenn niedrigere Leuchtdichteniveaus (wie beispielsweise die maximale Nachthelligkeit) ein Teilverhältnis von höheren Leuchtdichteniveaus (wie beispielsweise die maximale Tageshelligkeit) sind, oder für irgendwelche anderen Leuchtdichteniveaus.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wurden beschrieben und veranschaulicht. Die Beschreibung und die Veranschaulichungen dienen jedoch nur als Beispiel. Viel mehr Ausführungsformen und Durchführungen sind innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich und für die Durchschnittfachleute ersichtlich. Die Erfindung ist daher nicht auf die konkreten Einzelheiten, repräsentativen Ausführungsformen und veranschaulichten Beispiele in dieser Beschreibung beschränkt. Demgemäß wird die Erfindung durch die beiliegenden Patentansprüche und ihre Entsprechungen definiert.

Claims

Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern für ein Anzeigegerät, welche umfasst: eine beleuchtete Anzeige; eine Digital-Analog-Wandlerschaltung (302), welche einen Leuchtdichtewert eines Bildsignals empfängt; und eine Spannungsteilerschaltung (306); wobei die Spannungsteilerschaltung (306) betriebsbereit angeschlossen ist, um die Ausgangsspannung von der Digital-Analog-Wandler-Schaltung (302) zu empfangen; und wobei die Spannungsteilerschaltung (306) einen Schaltmechanismus aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteilerschaltung (306) so ausgelegt ist, dass sie einen Bruchteil der Ausgangsspannung als eine geteilte Ausgangsspannung an die beleuchtete Anzeige liefert, wenn der Schaltmechanismus (326) in Abhängigkeit von einem Eingangssignal, welches die Leuchtdichtebedingung des Umgebungslichts angibt, in Eingriff ist.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 1, wobei die Spannungsteilerschaltung (306) so ausgelegt ist, dass sie eine geteilte Ausgangsspannung im Bereich von etwa 3 Prozent bis etwa 50 Prozent der Ausgangsspannung bereitstellt.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 1, wobei der Schaltmechanismus (326) wenigstens mit einer Referenzspannung oder der Erde verbunden ist.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 3, wobei die Referenzspannung weniger als etwa 1,5 Volt beträgt.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 4, wobei die Referenzspannung im Bereich von etwa 0,5 Volt bis etwa 1,5 Volt liegt.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 1 bis 5, wobei der Schaltmechanismus (326) so ausgelegt ist, dass er eingreift, wenn der Leuchtdichtewert im Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 60 Nits ist.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 1 bis 5, wobei der Schaltmechanismus (326) so ausgelegt ist, dass er eingreift, wenn der Leuchtdichtewert im Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 15 Nits ist.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungsteilerschaltung (306) ferner umfasst: einen ersten Widerstand (322); und einen zweiten Widerstand (324); wobei der erste Widerstand (322) mit der Digital-Analog-Wandler-Schaltung (302) betriebsbereit verbunden ist; der zweite Widerstand (324) mit dem ersten Widerstand (322) parallel geschaltet ist; und der zweite Widerstand (324) mit dem Schaltmechanismus in Reihe geschaltet ist.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 8, wobei der erste Widerstand (322) einen Widerstand von etwa 3.240 Ohm bereitstellt; und der zweite Widerstand (324) einen Widerstand im Bereich von etwa 133 Ohm bis etwa 475 Ohm bereitstellt.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste und der zweite Widerstand (322, 324) ein Teilerverhältnis D aufweisen, welches durch die Gleichung D = R₂/(R₁ + R₂) dargestellt wird, wobei R₁ der Widerstand ist, welcher durch den ersten Widerstand (322) bereitgestellt wird, und R₂ der Widerstand ist, welcher durch den zweiten Widerstand (324) bereitgestellt wird.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach Anspruch 10, wobei das Teilerverhältnis im Bereich von etwa 0,04 bis 0,15 liegt.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Spannungsteilerschaltung ferner umfasst: einen ersten Verstärker (304), welcher betriebsbereit angeschlossen ist, um die Ausgangsspannung von der Digital-Analog-Wandler-Schaltung (302) zu empfangen, wobei ein Ausgang des ersten Verstärkers mit dem ersten Widerstand (322) verbunden ist; und einen zweiten Verstärker (308), welcher betriebsbereit angeschlossen ist, um die Ausgangsspannung oder die geteilte Ausgangsspannung vom ersten und vom zweiten Widerstand (322, 324) zu empfangen.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welche ferner umfasst: einen ersten Verstärker (304), welcher betriebsbereit angeschlossen ist, um die Ausgangsspannung von der Digital-Analog-Wandler-Schaltung (302) zu empfangen, wobei ein Ausgang des ersten Verstärkers (304) mit der Spannungsteilerschaltung (306) verbunden ist; und einen zweiten Verstärker (308), welcher betriebsbereit angeschlossen ist, um die geteilte Ausgangsspannung von der Spannungsteilerschaltung (306) zu empfangen.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Digital-Analog-Wandler-Schaltung (302) ferner eine Mehrzahl von Digital-Analog-Wandlern umfasst, welche betriebsbereit so angeschlossen sind, dass sie eine Kaskadenanordnung aufweisen.
Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens die Digital-Analog-Wandler- Schaltung (302) oder die Spannungsteilerschaltung (306) auf wenigstens einem Chip mit integrierter Schaltung vorgesehen ist.
Anzeigegerät (100) mit einer beleuchteten Anzeige und einer Vorrichtung zur Reduktion von Helligkeitsabweichungsfehlern nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Anzeigegerät nach Anspruch 16, wobei die beleuchtete Anzeige ferner umfasst: ein Anzeigefeld (104); und eine Hintergrundbeleuchtung (102), welche benachbart zum Anzeigefeld betriebsbereit angeordnet ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 17, wobei das Anzeigefeld eine Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Hintergrundbeleuchtung wenigstens eine Kaltkathodenleuchtstofflampe, eine Elektrolumineszenzlampe oder eine Licht emittierende Diode umfasst.
Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Spannungsteilerschaltung (306) so ausgelegt ist, dass sie die geteilte Ausgangsspannung wenigstens an das Anzeigefeld oder die Hintergrundbeleuchtung liefert.
Anzeigegerät nach Anspruch 17, wobei die beleuchtete Anzeige eine hinterleuchtete Anzeige ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 17, wobei die beleuchtete Anzeige eine frontal beleuchtete Anzeige ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 17, wobei die beleuchtete Anzeige eine emittierende Anzeige ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 17, wobei die beleuchtete Anzeige eine Bildpunktlichtquelle umfasst.
Anzeigegerät nach Anspruch 24, wobei die Bildpunktlichtquelle eine Licht emittierende Diode umfasst.
Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei die Spannungsteilerschaltung (306) so ausgelegt ist, dass sie die geteilte Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung des Anzeigegeräts bereitstellt.
Anzeigegerät nach Anspruch 26, wobei die Betriebsbedingung Nacht ist.
Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 16 bis 27, welches ferner umfasst: einen Lichtsensor (114), welcher angeordnet ist, um Umgebungslicht auf dem Anzeigefeld abzufühlen; und eine Steuerschaltung (108), welche angeschlossen ist, um ein Eingangssignal vom Lichtsensor zu empfangen, wobei die Steuerschaltung in Betrieb so ausgelegt ist, dass sie in Abhängigkeit vom Eingangssignal einen Leuchtdichtewert auswählt; und in Betrieb die Ausgangsspannung dem Leuchtdichtewert entspricht.
Anzeigegerät nach Anspruch 28, wobei der Lichtsensor (114) ein logarithmischer Sensor ist.
Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 16 bis 27, welches ferner umfasst: eine Benutzerschnittstelle (112); und eine Steuerschaltung (108), welche angeschlossen ist, um ein Eingangssignal von der Benutzerschnittstelle zu empfangen; wobei die Steuerschaltung so ausgelegt ist, dass sie als Reaktion auf das Eingangssignal einen Leuchtdichtewert auswählt, und in Betrieb die Ausgangsspannung dem Leuchtdichtewert entspricht.
Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 16 bis 30, wobei das Anzeigegerät Teil eines Navigationsfunkgeräts ist.
Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 16 bis 30, wobei das Anzeigegerät eine Anzeige eines elektronischen Geräts umfasst.
Anzeigegerät nach Anspruch 32, wobei das elektronische Gerät ein Kommunikationsgerät, ein persönlicher Computer oder ein persönlicher Organisator ist.
Verfahren zur Reduktion des Helligkeitsabweichungsfehlers in einem Anzeigegerät, welches die folgenden Schritte umfasst: a) Umwandeln eines Leuchtdichtewerts in eine Ausgangsspannung; b) Bestimmen, ob die Ausgangsspannung in Abhängigkeit eines Eingangssignals, welches die Leuchtdichtebedingung des Umgebungslichts angibt, zu teilen ist; und c) Bereitstellen eines Bruchteils der Ausgangsspannung, wenn die Ausgangsspannung zu teilen ist.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei Schritt b) ferner Bestimmen, dass die Ausgangsspannung zu teilen ist, wenn der Leuchtdichtewert eine Nachtbedingung angibt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei Schritt b) ferner Bestimmen, dass die Ausgangsspannung zu teilen ist, wenn der Leuchtdichtewert im Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 60 Nits liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei Schritt b) ferner Bestimmen, dass die Ausgangsspannung zu teilen ist, wenn der Leuchtdichtewert im Bereich von etwa 0,5 Nits bis etwa 15 Nits liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Bruchteil im Bereich von etwa 3 Prozent bis etwa 50 Prozent der Ausgangsspannung liegt.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei Schritt c) ferner Teilen der Ausgangsspannung durch ein Teilerverhältnis D umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, welches ferner den Schritt umfasst: d) Einstellen des Leuchtdichtewerts durch das Teilerverhältnis D.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei Schritt d) ferner Erhöhen des Leuchtdichtewerts durch die Umkehrung des Teilerverhältnisses (1/D) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, welches ferner die folgenden Schritte umfasst: d) Bereitstellen einer Referenzspannung mit der Ausgangsspannung; und e) Beseitigen der Referenzspannung.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei die Referenzspannung weniger als etwa 1,5 Volt beträgt.
Verfahren nach Anspruch 34, welches ferner den Schritt umfasst: d) Bereitstellen der Ausgangsspannung, wenn die Ausgangsspannung nicht geteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 44, welches ferner die folgenden Schritte umfasst: e) Bereitstellen einer Referenzspannung mit der Ausgangsspannung; und f) Beseitigen der Referenzspannung.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei die Referenzspannung weniger als etwa 1,5 Volt beträgt.
Verfahren nach Anspruch 34, welches ferner den Schritt umfasst: d) Auswählen des Leuchtdichtewerts als Reaktion auf ein Eingangssignal wenigstens von einem Lichtsensor oder einer Benutzerschnittstelle.