JP4094848B2

JP4094848B2 - 表示装置用輝度オフセット誤差低減システム

Info

Publication number: JP4094848B2
Application number: JP2001391664A
Authority: JP
Inventors: フレデリックルーサーワインドルフポール
Original assignee: ビステオングローバルテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: US6396217B1; DE60102211T2; EP1220193B1; EP1220193A2; DE60102211D1; EP1220193A3; JP2002287720A

Description

【０００１】
【関連する出願の説明】
本出願と同日に出願された以下の係属中の米国特許出願は、本出願人に譲渡されている。これらの出願の全ては、本出願で開示する種々の実施形態の他の態様に関連し、かかる態様を更に説明するものであり、その開示内容は、引用により本出願に組み込まれている。
【０００２】
係属中の米国特許出願としては、？？に出願された米国特許出願番号第？？号「対数出力式センサを用いた表示装置のための自動輝度制御システム及び方法」代理人参照番号１０５４１／３９号（１９９−１９１０）であり、米国特許第？？号である。
【０００３】
更に、係属中の米国特許出願としては、？？に出願された米国特許出願番号？？号「表示装置のための可変解像度制御システム及びその方法」代理人参照番号１０５４１／４２号（１９９−１９１０）であり、米国特許第？？号である。
【０００４】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、表示装置に関する。更に詳細には、本発明は、輝度解像度制御のためのオフセット誤差低減手段を有する表示装置に関する。
【０００５】
【従来技術】
表示装置は、データ、図表、グラフ、メッセージ、他の画像、及び情報等を表示するために様々な消費者製品及び工業製品に使用されている。バックライト表示装置は、表示パネルに光を供給するよう配置されたバックライトを有し、これは内照式（ｂａｃｋｌｉｔ）又は外照式（ｆｒｏｎｔｌｉｔ）であってもよい。発光式表示装置は、発光光源である画素を有する。発光式表示装置において、画素光源は、ＣＲＴ燐光体、ＦＥＤ燐光体、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ダイオード、電界発光体、又は如何なる発光式表示技術のものであってもよい。バックライト表示装置において、バックライトは、蛍光ランプ、電子発光素子、ＬＥＤ、ガス放電ランプ、プラズマパネル等であってもよい。表示パネルは、パッシブ又はアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であってもよい。バックライト及び表示パネルは、電圧回路に接続される制御回路に接続する。表示装置は、別個のもの、自動車又は他の乗物のダッシュボード、携帯用電子装置等の他の構成部品に組み込んだものでもよい。
【０００６】
一般的に、表示装置は、表示装置の環境及びユーザーの好みに応じて輝度が調整される。特定の用途において、輝度は長時間にわたって実質的に一定レベルのままであってもよい。他の用途において、輝度は、環境変化、ユーザーの好み、及び同様の要因で頻繁に調整してもよい。制御回路は、輝度を自動的に調節することができる。ユーザーは、つまみ、スイッチ、キーパッド、タッチスクリーン、遠隔装置等のユーザーインタフェースを介して輝度を更に調整するか、又は手動で設定できる。
【０００７】
輝度を変更又は調整するために、制御回路は、ユーザーの好みや環境条件等を示す入力信号を受け取る。制御回路は、入力信号に対応する輝度値を選択する。輝度値は、アナログ制御信号又は出力電圧に変換される。制御回路は、アナログ制御信号をバックライト、表示パネル、又はその両方に供給する。制御回路は、アナログ制御信号を変更又は更に調整することができ、アナログ信号を他の入力信号と組み合わせて、所望の輝度で表示装置を作動させることができる。
【０００８】
制御回路は、通常、輝度をアナログ制御信号に変換するデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）又はＰＷＭとフィルタを有する。高解像度ＤＡＣを使用して低レベルに対する十分な調整解像度、ダイナミックレンジ、及び指数出力信号をもたらすことができる。典型的な輝度解像度調整用のＤＡＣは、約０．５ニトから約４００ニトまでのダイナミックレンジで使用できるよう１２ビットを有することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル−アナログ変換の際には、ＤＡＣは、オフセット誤差をアナログ制御信号又は出力電圧へ導入できる。オフセット誤差はＤＡＣ固有のものであり、デジタル処理及び他の要因により生じることもある。オフセット誤差は、一般的に、本質的にダイナミックレンジ全体にわたる一定の誤差である。量子化誤差及び直線性誤差等の他のＤＡＣ誤差が生じる場合もある。デジタル処理に対して、信号値を四捨五入又は切り捨てして整数値を形成できる。量子化誤差は、応答アナログ制御信号が選択輝度値に対応する輝度レベルと異なる輝度レベルを供給する場合に生じることもある。輝度解像度が高くなる程、輝度調整段階の変化及び他の要因によってより大きな量子化誤差が生じる可能性がある。更に、輝度レベルが低くなる程、オフセット誤差及び量子化誤差は所望の出力輝度の誤差をより大きくする。
【００１０】
低い表示輝度レベルでは、オフセット誤差が大きくなり顕著になる。ＤＡＣへのデジタルデータ入力値は線形的な数列を有するが、ＤＡＣからのアナログ制御信号は、ユーザーが輝度調整を知覚することができる一定比率の段階又は指数的な数列を有する。輝度調整は一定比率の段階を必要とし、結果的に人間の目が輝度調整を知覚する方法が原因で可変解像度制御が必要となる。人間の視神経は、非線形的かつ対数的に輝度変化を知覚する。ユーザーは、約１０ニトから１２ニトまでの輝度変化を、約１００ニトから約１２０ニトまでの輝度変化と実質的に等しいと知覚する。輝度レベルが低下するにつれて、ユーザーが一定であると知覚する段階的な輝度変化を正確に与えるためには、更なる輝度調整解像度が必要となる。この指数的な数列により、低い輝度レベルではオフセット誤差及び量子化誤差がユーザーには顕著となる。１ニトの輝度オフセット及び量子化誤差は、１００ニトに等しい輝度レベルの約１％である。同一の輝度誤差は、１０ニトに等しい輝度レベルの約１０％である。その結果、輝度レベルが低下するにつれて、許容輝度オフセット誤差量は小さくなる。
【００１１】
オフセット誤差は、一般的に、特に低い輝度値では許容できないものである。高解像度ＤＡＣは、オフセット誤差を低減できるが表示装置のコストが高くなる。高解像度ＤＡＣは、量子化誤差を低減できるが表示装置のコストが高くなり、一般的に、ほとんど全てのＤＡＣにはオフセット誤差があるのでオフセット誤差は著しく低下しない。他のアプローチとしては、単位当たりのオフセット誤差を補正すること、又はオフセット誤差補正を行うための対応ソフトウェアを備え、正確なデジタル−アナログ変換器を必要する複雑なフィードバックシステムを使用することが挙げられる。これらのアプローチは、実施が困難であり、表示装置のコストが高くなる可能性もある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表示装置のための輝度オフセット誤差低減システムを提供する。輝度オフセット誤差低減システムは、表示装置の輝度を調節するのに使用されるデジタル−アナログ回路（ＤＡＣ）からの出力電圧を分割できる。この出力電圧の分割は、輝度オフセット誤差を低減するのに使用でき、夜間用途等の低輝度レベルでの輝度解像度を高めるのに使用できる。輝度オフセット誤差低減システムは、最大夜間輝度が最大昼間輝度の分割比になっている自動車等の用途に利用できる。
【００１３】
1つの態様において、輝度オフセット誤差低減システムを備える表示装置は、点灯式表示器、デジタル−アナログ回路（ＤＡＣ）及び電圧分割回路を有する。電圧分割回路は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）回路から出力電圧を受け取るように作動的に接続される。電圧分割回路は、出力電圧の分割部分を分割出力電圧として点灯式表示器に供給する。
【００１４】
別の態様において、表示装置のための輝度オフセット誤差低減システムは、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）回路及び電圧分割回路を有する。電圧分割回路は、スイッチ機構を有し、ＤＡＣ回路から出力電圧を受け取るよう作動的に接続される。電圧分割回路は、スイッチ機構が閉状態になった場合に分割出力電圧を供給する。
【００１５】
輝度オフセット誤差を低減する方法において、輝度値は出力電圧に変換される。出力電圧を分割する必要があるか否かを決定する。出力電圧を分割する必要がある場合には出力電圧の分割部分が供給される。
【００１６】
本発明の、他のシステム、方法、特徴、及び利点は、当業者には以下の図面及び詳細な説明を検討することにより明らかになる。全ての追加のシステム、方法、特徴、及び利点は、本詳細な説明に含まれ、本発明の技術的範囲内にあり、特許請求の範囲により保護されることが意図されている。
【００１７】
以下の図面及び詳細な説明を参照すれば本発明を一層よく理解できる。図面の構成部品は、縮尺通りである必要はなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。更に、各々の図面中の同一参照符号は対応する構成部品を示している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、１つの実施形態による輝度オフセット誤差低減システムを有するバックライト表示装置１００のブロック図を示す。図１は、バックライト表示装置１００の側面図を示す。図２は、バックライト表示装置１００の正面図を示す。本実施形態において、バックライト表示装置１００は、バックライト１０２、表示パネル１０４、ベゼル１０６、制御回路１０８、電源１１０、ユーザーインタフェース１１２、及び周辺光センサ１１４を有する。バックライト表示装置１００は、追加の又は少ない構成部品を有してもよく、異なる構成であってもよい。
【００１９】
バックライト表示装置１００は、透過投影のための反転画像を供給することができ、表示器表面（図示せず）上に画像を投影することができ、１つ又はそれ以上の拡大レンズ（図示せず）及び反射面（図示せず）を有することができ、他の構成部品と協働するか、又は他の構成部品を有することができる。バックライト表示装置１００は、自動車又は他の乗物用のナビゲーション無線システムに組み込んでもよい。バックライト表示装置１００は、自動車又は他の乗物のダッシュボード、制御パネル、又は他の部分に内蔵又は一体化してもよい。バックライト表示装置１００は、携帯電話又は他の通信装置、ラップトップ又は他のパーソナルコンピュータ、個人用電子手帳等の電子装置に内蔵又は一体化してもよい。更に、バックライト表示装置１００は、別個の構成部品又は分離可能な構成部品であってもよい。種々の構成及び作動モードが説明されているが、他の構成及び作動モードを使用してもよい。
【００２０】
１つの態様において、バックライト１０２及び表示パネル１０４は、液晶表示装置（ＬＣＤ）を形成する。バックライト１０２及び表示パネル１０４は、パッシブマトリックスＬＣＤ又はアクティブマトリックスＬＣＤとすることができ、他の形式の点灯式表示器を含んでもよく、点灯式表示器は、内照式又は外照式であってもよく、ＬＥＤ又は他の画素光源等の発光式表示器であってもよい。本実施形態において、バックライト１０２は、表示パネル１０４の作動のために光を供給するように作動的に配置される。バックライト１０２及び表示パネル１０４は、白黒表示器、カラー表示器、又は白黒表示器とカラー表示器を組み合わせたものを提供できる。本実施形態において、バックライト１０２は、冷陰極蛍光ランプである。バックライト１０２は、位置合わせすることができる１つ又はそれ以上の蛍光ランプ、ＥＬ素子、ガス放電ランプ、プラズマパネル、ＬＥＤ、及びこれらの組み合わせであってもよい。バックライト１０２は、複数のバックライト又はサブバックライトを備えてもよい。表示パネル１０４は、バックライトの種類に基づいて選択することができ、複数の表示パネル又はサブ表示パネルを備えてもよい。ベゼル１０６は、表示パネル１０４の外周部の回りに延び、これを保持できる。ベゼル１０６は、どのような構成であってもよく、外周部又はその一部の回りに延びていてもよい。ベゼル１０６は、バックライト１０２等の構成部品を保持するか、又は他の構成品の回りに延びていてもよい。ベゼル１０６は、追加のべゼルを備えることができ、自動車のダッシュボード等の別の構成品と結合するか、又は別の構成部品の一部であってもよい。
【００２１】
制御回路１０８は、画像信号をバックライト１０２及び／又は表示パネル１０４に供給する。制御回路１０８は、１つ又はそれ以上のマイクロプロセッサ（図示せず）を備えることができ、中央演算処理装置又は車両運行制御装置等の他の回路の一部であってもよく、又は他の回路と一緒に組み込むこともできる。制御回路１０８は、１つ又はそれ以上の集積回路（ＩＣ）チップ上に完全に又は部分的に設けることができる。制御回路１０８は、トランシーバ等のバックライト表示装置１００を制御して作動させる他の回路、及び１つ又はそれ以上の記憶素子等を有することができる。また、制御回路１０８は電源装置１１０に接続され、電源装置１１０は、自動車のバッテリ系統又は電気系統、他の形式のバッテリ、家庭用電源装置、又は他の適切な電源装置であってもよい。
【００２２】
制御回路１０８は、画像信号を発生でき、別のソース（図示せず）からの信号を伝送できる。画像信号は、１つ又はそれ以上の無線信号、全地球測位システム（ＧＰＳ）からの１つ又はそれ以上の信号、記憶素子に格納されたデータ、ユーザー入力データ、及びこれらの信号やデータの組み合わせ等に基づくことができる。
【００２３】
画像信号と共に、制御回路１０８は、指示輝度信号又は出力電圧を供給して表示パネル１０４の輝度を調節する。指令輝度信号又は出力電圧は、所望の又は選択された輝度を得るための輝度値に対応する。指令輝度信号は、異なる輝度値が使用される場合に変化する。輝度を調整又は調節するために、制御回路１０８は、ユーザーの好み、環境条件、及び他の要素を示す１つ又はそれ以上の入力信号又はアナログ信号を受け取ることができる。ユーザーインタフェース１１２、周辺光センサ１１４、及び他の入力装置は、入力信号を供給できる。制御回路１０８は、入力信号の１つ又はそれ以上を使用して輝度を選択する。輝度値は、約０．５ニトから約４００ニトの範囲であってもよい。１つの態様において、輝度値は、夜間用途等では約０．５ニトから約６０ニトの範囲にある。別の態様において、輝度値は、昼間用途等では約８０ニトから約４００ニトの範囲にある。
【００２４】
制御回路１０８は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）回路及び電圧分割回路（図３を参照）を有する。ＤＡＣ回路は、輝度値をアナログ指令輝度信号又は出力電圧に変換する。ＤＡＣ回路は、制御回路１０８の一部であってもよく、又は制御回路とは別個であってもよい。
【００２５】
電圧分割回路は、出力電圧を分割して分割出力電圧を生成することができる。制御回路１０８は、マイクロプロセッサ（図示せず）又は他の回路を有し、出力電圧を分割する必要があるか否かを決定できる。制御回路１０８は、出力電圧を分割する必要があるか否かに基づいてスイッチ開閉機構（図３を参照）を開状態及び閉状態にする。制御回路１０８は、指令輝度信号として、分割出力電圧又は非分割出力電圧をバックライト１０２、表示パネル１０４、又は両方に供給する。バックライト１０２又は制御回路１０８は、出力電圧を受け取って指令輝度信号をバックライト１０２に供給するバックライトインバータ（図示せず）を有することができる。制御回路１０８は、指令輝度信号を変更するか又は更に調整することができ、指令輝度信号を他の入力信号と組み合わせて、所望の又は選択された輝度でバックライト表示装置１００を作動させることができる。
【００２６】
電圧分割回路は、特定の作動状態では出力電圧を分割でき、他の作動状態では出力電圧を分割できない。電圧分割回路は、夜間状態等の低い輝度値が使用される場合に出力電圧を分割できる。分割出力電圧は、出力電圧の分割部分である。分割部分は、出力電圧よりも小さな値が全て含まれる。１つの態様において、この分割部分は、約３パーセントから約５０パーセントの範囲にある。
【００２７】
ユーザーインタフェース１１２により、ユーザーは、バックライト表示装置１００と対話できる。ユーザーインタフェース１１２は、１つ又はそれ以上の入力デジタル信号又はアナログ信号を制御回路１０８に供給できる。入力信号は、バックライト表示装置１００の輝度に対する１つ又はそれ以上のユーザーの好みを示すことができる。１つの態様において、ユーザーインタフェース１１２は、ベゼル１０６の外面内又は外面上に配置される。ユーザーインタフェース１１２は、１つ又はそれ以上のつまみ又は押しボタンであってもよい。また、ユーザーインタフェース１１２は、他の形式の手動制御装置、タッチスクリーン、別の装置からの電子入力信号等であってもよい。ユーザーインタフェース１１２は、他のどこに配置してもよく、別の制御装置又はユーザーインタフェースに組み込んでもよく、遠隔制御装置内に組み込んでもよい。
【００２８】
周辺光センサ１１４は、入力信号又はアナログ信号を制御回路１０８に供給するよう接続されている。入力信号は、表示パネル１０４の周辺光を表すことができる。周辺光センサ１１４は、フォトダイオード（図示せず）を備えることができ、対数出力式センサ又は別の形式のセンサであってもよい。周辺光センサ１１４は、対数増幅器（図示せず）、他の構成部品、及び他の構成を有することができる。対数増幅器は、制御回路１０８の一部であってもよい。１つの態様において、周辺光センサ１１４又はフォトダイオードは、ベゼル１０６の外面上に配置される。周辺光センサ１１４又はフォトダイオードは、他のどこに配置してもよい。
【００２９】
周辺光センサ１１４は、温度補償型であってもよく、表示輝度及び制御関数を決定するために昼間状態と夜間状態を区別することができる。周辺光センサ１１４は、自動車環境において直面するような照明状態のダイナミックレンジで作動できる。周辺光センサ１１４は、照明状態に関して約４ディケードのダイナミックレンジをもつことができる。１つの態様において、周辺光センサ１１４は、単一の正電源装置からの約５ボルト以下で作動する。周辺光センサ１１４は、他の電圧範囲で作動でき、正電源装置及び負電源装置で作動できる。
【００３０】
１つの態様において、周辺光センサ１１４は、周辺光を感知する。周辺光センサ１１４のフォトダイオード（図示せず）は、アナログ信号を供給する。対数増幅器（図示せず）は、アナログ信号を増幅する。制御回路１０８は、アナログ信号を濾過又は平均化することができる第１の入力信号へ変換するアナログ−デジタル変換器（図示せず）を有する。ユーザーインタフェース１１２は、第２の入力信号を供給することができる。制御回路１０８は、第１の入力信号及び第２の入力信号の少なくとも一方を用いて輝度値を選択する。デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）回路は、輝度値をバックライト表示装置の輝度を調節するための指令輝度信号又は出力電圧へ変換する。夜間及び同様の用途等の低輝度値を使用する場合、電圧分割回路を使用して出力電圧を分割できる。
【００３１】
図３は、表示装置用の輝度オフセット誤差低減システム方法のブロック図及びフローチャートである。１つの実施形態において、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）回路３０２は、第１の増幅回路３０４、電圧分割回路３０６、及び第２の増幅回路３０８に作動的に接続される。作動的に接続されるとは、種々の信号又は電圧が電気的に又は他の方法で伝送される限り、直接的及び間接的な接続を含む。間接的な接続は、他の回路、及び他の信号及び電圧の調整又は供給を含むことができる。ＤＡＣ変換器回路３０２、第１の増幅回路３０４、電圧分割回路３０６、及び第２の増幅回路３０８は、１つ又はそれ以上の集積回路（ＩＣ）チップ上に設けてもよい。輝度オフセット誤差低減システムは、追加的な又は少ない構成部品数及び他の構成を有していてもよい。
【００３２】
ＤＡＣ変換器回路３０２は、１つ又はそれ以上のＤＡＣを備えることができる。また、ＤＡＣ回路３０２は、カスケード接続で作動的に接続される複数のＤＡＣを有することもできる。カスケード接続において、１つのＤＡＣの出力電圧は、別のＤＡＣの入力電圧であり、最後のＤＡＣの出力電圧は、指令輝度信号を供給する。前述のように、ＤＡＣ回路３０２は出力電圧を供給する。
【００３３】
第１の増幅回路３０４は、ＤＡＣ回路３０２からの出力電圧を受け取るよう接続される。第１の増幅回路３０４は、非反転入力部から抵抗器３１２を介してＤＡＣ回路３０２に作動的に接続される、第１の演算増幅器３１６を備えることができる。本態様において、抵抗器３１２は、第１の接地抵抗器３１０に並列に接続される。また、抵抗器３１２は、抵抗器３１４に並列に接続され、オフセット基準電圧Ｖ_OFFに接続される。抵抗器３１４は接地してもよい。演算増幅器３１６は、第２の接地抵抗器３１８と並列の抵抗器３２０を含む、負のフィードバックループを有する。第１の増幅回路３０４は、多段増幅器と、追加的な又は少ない構成部品とを含む、他の構成及び回路を有することができる。第１の増幅回路３０４は、増幅出力電圧を電圧分割回路３０６へ供給するよう作動的に接続される。１つの態様において、ＤＡＣ回路３０２からの出力電圧は、利得係数を掛けることにより増幅され、オフセット基準電圧Ｖ_OFFによりオフセットされる。
【００３４】
第２の増幅回路３０８は、分割出力信号を電圧分割回路３０６から受け取るよう作動的に接続される。第２の増幅回路３０８は、コンデンサ３３４と直列の抵抗器３３２を有する、負のフィードバックループを備える第２の演算増幅器３２８を含んでもよい。フィードバックループは、抵抗器３３０と並列に接続され、抵抗器３３０は、Ｖ_OFFによりオフセットされた明順応フィードバック信号に接続できる。第２の増幅回路３０８は、多段増幅器と、追加的な又は少ない構成部品とを含む、他の構成及び回路を有することができる。第２の増幅回路３０８は、指令輝度信号Ｖ_BRITEをバックライト、表示パネル、又は両方に供給するよう作動的に接続される。
【００３５】
本実施形態において、電圧分割回路３０６は、増幅出力電圧を第１の増幅回路３０４から受け取り、分割出力信号を第２の増幅回路３０８に供給する。分割出力信号は、増幅出力電圧又は分割出力電圧であってもよい。１つの態様において、電圧分割回路３０６は、第１の増幅回路３０４と第２の演算増幅器３２８との間に第１の分割抵抗器３２２を有する。第１の分割抵抗器３２２と並列に第２の分割抵抗器３２４が接続される。第２の分割抵抗器３２４は、スイッチ３２６に接続される。電圧分割回路３０６は、追加的な又は少ない構成部品を有することができ、異なる構成を有することもできる。例えば、電圧分割回路には、スイッチ３２６がない。別の例では、スイッチ３２６又は抵抗器３２４は接地され、及び／又は３つ以上の選択可能な分割量がもたらされる。
【００３６】
スイッチ３２６は、トランジスタ又はリレーといった電圧分割回路３０６の回路設計に適切なスイッチ開閉機構であってもよい。１つの態様において、スイッチ開閉機構は、ＪＦＥＴ又はＭＯＳタイプのトランジスタを有する。二極トランジスタは、飽和電圧オフセット誤差を導入することができる。スイッチは、電圧分割回路３０６内の他のどこに配置してもよい。前述のように、制御回路は、増幅出力電圧を分割すべきか否かに基づいてスイッチ３２６を開状態及び閉状態にする。スイッチ３２６は、スイッチ３２６を開状態及び閉状態にするイネーブル回路（図示せず）の一部であってもよく、又はイネーブル回路に作動的に接続してもよい。イネーブル回路は、別のＤＡＣ及びトランジスタを備えることができる。スイッチ３２６が開状態つまり切断された場合、電圧分割回路３０６は、増幅出力電圧を分割出力信号として第２の増幅回路３０８に伝える。スイッチ３２６が閉状態、つまり接続された場合、電圧分割回路３０６は、増幅出力電圧を分割し、分割出力電圧を分割出力信号として第２の増幅回路３０８に供給する。
【００３７】
スイッチ３２６が閉状態、つまり接続された場合、第２の分割抵抗器３２４は、オフセット基準電圧Ｖ_OFFに接続される。電圧分割回路３０６は、増幅出力電圧を分割比Ｄで割る。分割比Ｄは、分割出力電圧を分割するのに適切な如何なる値であってもよく、次の式で計算できる。

ここで、Ｒ３２２は抵抗器３２２によりもたらされる抵抗であり、Ｒ３２４は抵抗器３２４によりもたらされる抵抗である。１つの態様において、Ｒ３２２は約３，２４０オームであり、Ｒ３２４は約４７５オームであり、結果として約０．１３の分割比となる。別の態様において、Ｒ３２２は約３，２４０オームであり、Ｒ３２４は約１３３オームであり、結果として約０．０４の分割比となる。更に別の態様において、分割回路は、約０．０４から約０．１５の範囲の分割比をもたらすよう選択される。同一又は異なる分割比を得るために、異なるサイズの抵抗器及び他の回路配置を使用できる。
【００３８】
１つの態様において、電圧分割回路３０６は、夜間の自動車環境において直面する輝度値のような低輝度レベル時に、ＤＡＣ回路３０２からの輝度オフセット誤差を低減する。電圧分割回路は、実質的にダイナミックレンジ全体にわたって一定の誤差を低減することができ、量子化誤差及び直線性誤差等の他のＤＡＣ誤差を低減することができる。人間は、輝度の変化を非線形且つ対数的に知覚する。ユーザーは、約１０ニトから約１２ニト（約１．２の比又はその逆値）までの輝度の変化を、約１００ニトから約１２０ニト（約１．２の比又はその逆値）までの輝度変化と実質的に等しいと知覚する。輝度レベルが低下するにつれて、ユーザーが一定と知覚する段階的な輝度変化をもたらす輝度調節解像度が多くなる。更に、輝度レベルが低下するにつれて、輝度オフセット誤差の許容量も小さくなる。
【００３９】
輝度オフセット誤差は、オフセット輝度を導入する場合もあり、これはＤＡＣ回路３０２に供給される選択輝度値と、ＤＡＣ回路３０２からの出力電圧により生成される輝度との間の輝度差である。知覚輝度比に及ぼす輝度オフセット誤差の影響は、以下のようにパーセント比誤差％ＲＥを計算することにより分かる。

ここで、Ｂは輝度、ＢＮは最小夜間輝度レベル、Ｂ_N+1は最小夜間輝度レベルの次の輝度レベル又は輝度調整段階、Ｎは輝度段階番号、Ｂ_OSはオフセット輝度、及びＲは輝度比（輝度段階間の比輝度値）である。本態様において、Ｂ_OSは輝度段階ＢＮとＢ_N+1の両方については実質的に同一である。式２は、以下のようにパーセント比誤差％ＲＥに関して解くことができる。

【００４０】
式３を参照すると、最小夜間輝度レベルＢＮが低下するにつれて、パーセント比誤差％ＲＥは大きくなる。輝度比Ｒが大きくなるにつれて、パーセント比誤差％ＲＥも大きくなる。パーセント比誤差％ＲＥを下げるために、電圧分割回路３０６を使用してＤＡＣ回路３０２からの出力電圧を分割してもよい。スイッチ３２６は、夜間レベル等の低輝度レベル時に閉状態にすることができる。また、スイッチ３２６は、夜間用途に関連した全て又は一部の輝度レベル時にも閉状態にすることができる。また、スイッチ３２６は、他の輝度レベル時にも閉状態にすることができる。１つの態様において、低輝度レベルは、約１００ニト以下である。別の態様において、低輝度レベルは、約０．５ニトから約６０ニトの範囲である。更に別の態様において、低輝度レベルは、約０．５ニトから約３０ニトの範囲であってもよい。
【００４１】
スイッチ３２６が閉状態、つまり接続されたとき、ＤＡＣ回路３０２の輝度オフセット誤差は、分割比Ｄにより減衰される。実質的に同一の出力輝度を維持するために、ＤＡＣ回路３０２に供給される輝度値又はデータ値は、分割比Ｄにより調整される。１つの態様において、輝度値は、分割比の逆値（１／Ｄ）だけ高くなる。
【００４２】
電圧分割回路３０６が有効になった場合、パーセント比誤差％ＲＥは以下のように計算できる。

【００４３】
パーセント比誤差のパーセント低減、つまり％ＲＥの％低減（％ＲＥＤ％ＲＥ）は以下のように計算できる。

【００４４】
図４は、パーセント比誤差のパーセント低減（％ＲＥの％低減）と式６による輝度段階番号Ｎとの間の関係を示すグラフである。夜間輝度最大値１６ニト及び６０ニトに関する％ＲＥの％低減がプロットされており、夜間輝度の範囲限界値を示すことができる。電圧分割回路３０６は、輝度レベル、輝度段階番号、及び夜間最大輝度によって決まる約４０％から９５％までの比誤差の改善を行うことができる。
【００４５】
オフセット輝度Ｂ_OSの最大指定値は変わる場合もありＤＡＣに左右される。自動車及び同様の用途では、約３．６３ニトのオフセット輝度Ｂ_OSは、コスト効果の高いＤＡＣの最大指定値であってもよい。１つの態様において、電圧分割回路３０６は、実質的に３．６３ニトを夜間最大輝度値対昼間最大輝度値の比で割って輝度比誤差低減を行う。
【００４６】
図５は、最大輝度範囲限界値６０ニトについての夜間輝度比の比較を示す。図６は、最大輝度範囲限界値１６ニトについての夜間輝度比の比較を示す。これらの図は、分割出力電圧の輝度比と、「非分割」出力信号又は増幅出力信号の輝度比とを比較している。比較のために所望の輝度比が示されている。本態様において、電圧分割器は、輝度が低くなるほど（輝度段階番号が小さくなるほど）性能が良くなる。分割比Ｄは、ＤＡＣオフセット誤差を低減する。比誤差は大幅に低減され適切な性能をもたらすことができる。
【００４７】
別の態様において、夜間段階の一部又は低い夜間段階に限り分割比Ｄを使用してもよい。一旦最大分割輝度に達すると、スイッチ３２６を開状態、つまり切断して高い夜間輝度をもたらすことができる。最大分割輝度は、約０．５ニトから約６０ニトまでの夜間輝度範囲において約３０ニトであってもよい。１つの態様において、スイッチを切断した際に顕著な輝度比ジャンプを避けるために最大分割輝度が選択される。
【００４８】
本実施形態において、オフセット基準電圧Ｖ_OFFは、自動車用途で直面するシングルエンデッド電源装置を用いて演算増幅器３１６、３２８、及び３３６を作動させることができる。シングルエンデッド電源装置は、本質的に負の電源電圧（図示せず）用の付加的な電源装置回路（図示せず）が不要である。抵抗器３１４及びスイッチ３２６を接地する代わりにオフセット基準電圧Ｖ_OFFに接続することにより、電圧分割回路３０６は、スイッチ３２６が開状態又は閉状態のいずれであるかに関係なくＶ_OFFに関して作動する。１つの態様において、第３の演算増幅器３３６の出力部は、第２の演算増幅器３２８に接続される。第３の演算増幅器３３６は、フィードバック信号に付加されたＶ_OFFを有するよう構成してもよい。１つの態様において、Ｖ_OFFはバックライト輝度信号に付加される。第２の演算増幅器３２８は、バックライト輝度フィードバック信号を電圧分割回路３０６からの出力信号と比較し、結果としてＶ_OFFを無効にする。１つの態様において、Ｖ_OFFは、増幅器に対する負の電源が接地に接続（シングルエンデッド）された場合、演算増幅器３１６及び３２８の低い作動限界値よりも大きくなるよう選択される。
【００４９】
別個又は共通の電源（図示せず）は、オフセット基準電圧Ｖ_OFFを各段に供給することができる。オフセット基準電圧Ｖ_OFFは、電圧分割回路及び表示装置を作動させるのに適切な如何なる電圧であってもよい。１つの態様において、オフセット基準電圧Ｖ_OFFは、約１．５ボルト以下である。別の態様において、オフセット基準電圧Ｖ_OFFは、約０．５ボルトから約１．５ボルトの範囲にある。
【００５０】
スイッチ３２６が昼間又は他の作動時に開状態つまり切断状態の場合、増幅出力電圧の伝達式は以下のように解くことができる。

ここで、Ｖ_OFFはオフセット基準電圧、Ｖｏ₃₀₂はＤＡＣ回路３０２により供給される出力電圧、Ｖｏ₃₁₆は第１の演算増幅器３１６により供給される増幅出力電圧、Ｖ₃₂₈₊は第２の演算増幅器３２８へ供給される非反転入力信号又は分割出力信号、Ｒ₃₁₂は抵抗器３１２によりもたらされる抵抗、Ｒ₃₁₄は抵抗器３１４によりもたらされる抵抗、Ｒ₃₁₈は抵抗器３１８によりもたらされる抵抗、及びＲ₃₂₀は抵抗器３２０によりもたらされる抵抗である。
【００５１】
Ｒ₃₁₄がＲ₃₂₀と実質的に等しい場合、及びＲ₃₁₂がＲ₃₁₈と実質的に等しい場合、式８は以下のように変形できる。

【００５２】
スイッチ３２６が開状態つまり切断状態の場合、電圧分割回路３０６からの分割出力信号は、実質的に増幅出力信号であり、利得係数×ＤＡＣ回路３０２からの出力電圧、として計算できオフセット基準電圧Ｖ_OFFによりオフセッされる。
【００５３】
スイッチ３２６が閉状態つまり接続状態の場合、電圧分割回路３０６からの分割出力信号又は伝達関数は以下の式で計算できる。

【００５４】
式９のＶｏ₃₁₆を代入すると以下の式を得ることができる。

本態様において、電圧分割回路３０６は、ＤＡＣ回路３０２からの増幅出力電圧又は利得出力電圧を分割してＶ_OFFだけオフセットする。
【００５５】
オフセット誤差低減システムは、自動車、ハンドヘルド電子装置、ラップトップ装置、表示画面、又は他の単一電源環境に設けることができる。オフセット誤差低減システムは、実質的に全ての輝度調節システムに適用できオフセット誤差を低減できる。オフセット誤差低減システムは、低い輝度レベル（最大夜間輝度等）が、高い輝度レベル（最大昼間輝度等）又は他の輝度レベルの分割比である場合に使用できる。
【００５６】
本発明の様々な実施形態を説明したが、詳細な説明及び図面は、例示的なものであり、本発明の技術的な範囲内で他の多くの実施形態及び実施が可能であり、当業者に明らかでる。従って、本発明は、詳細な説明における特定の内容、代表的な実施形態、及び図示の実施例に限定されるものではない。よって、本発明は、特許請求の範囲及びその均等物により定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 1つの実施形態による自動輝度調整システムを有するバックライト表示装置の側面図である。
【図２】図1に示すバックライト表示装置の正面図である。
【図３】 1つの実施形態による表示装置用輝度オフセット誤差低減システムのブロック図及びフローチャートである。
【図４】パーセント比誤差と輝度段階番号との間の関係を示すグラフである。
【図５】最大輝度範囲限界値６０ニトを得るための夜間輝度比率の比較を示すグラフである。
【図６】最大輝度範囲限界値１６ニトを得るための夜間輝度比率の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
１００バックライト表示装置
１０２バックライト
１０４表示パネル
１０８制御回路
１１０電源
１１２ユーザーインタフェース
１１４周辺光センサ
３０２デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）回路
３０４第１の増幅回路
３０６電圧分割回路
３０８第２の増幅回路
３２２第１の分割抵抗器
３２４第２の分割抵抗器
３２６スイッチ

Claims

デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）回路と、前記ＤＡＣ回路から出力電圧を受け取るよう作動的に接続されるスイッチ開閉機構を有する電圧分割回路と、を備える表示装置用輝度オフセット誤差低減システムであって、前記電圧分割回路は、前記スイッチ開閉機構が閉状態となった場合に分割出力電圧を供給することを特徴とする表示装置用輝度オフセット誤差低減システム。
前記分割出力電圧が、前記出力電圧の約３パーセントから約５０パーセントの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の輝度オフセット誤差低減システム。
前記電圧分割回路は、前記ＤＡＣ回路に作動的に接続される第１の抵抗器と、前記第１の抵抗器に並列に接続された第２の抵抗器と、を更に備え、第２の抵抗器が前記スイッチ開閉機構に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の輝度オフセット誤差低減システム。
前記スイッチ開閉機構が、基準電圧及び接地のいずれか一方に接続されることを特徴とする請求項３に記載の輝度オフセット誤差低減システム。