WO2003034719A1 - Bildanzeigevorrichtung und verfahren zur steuerung derselben - Google Patents

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WO2003034719A1
WO2003034719A1 PCT/EP2001/011995 EP0111995W WO03034719A1 WO 2003034719 A1 WO2003034719 A1 WO 2003034719A1 EP 0111995 W EP0111995 W EP 0111995W WO 03034719 A1 WO03034719 A1 WO 03034719A1
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signal
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luminance
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PCT/EP2001/011995
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Frank Hartung
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Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ)
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Definitions

  • Image display device and method for controlling the same
  • the invention relates to an image display device and a method for controlling the same.
  • the invention relates to a
  • Image display device for displaying individual images contained in a video signal, the image display device consisting of a matrix of individual elements with controllable transmission and a backlight.
  • Image display devices for displaying individual images contained in a video signal are generally known. In this way, sequences of individual images with an image sequence frequency are generated.
  • Image display devices with a matrix of liquid crystal elements (LCD ⁇ s) and a backlight are known for example from 099/26224.
  • Each of the liquid crystal elements corresponds to a pixel of the single image that can be represented by the image display device.
  • the liquid crystal elements have a transmission for light. This can be changed as a function of an applied voltage, for example using a video signal.
  • a visual impression of brightness is generated for a user for each pixel. From the The sum of all pixels is then the single image.
  • the contrast of the individual image is determined by the ratio of the darkest and brightest pixels, which generally corresponds to the smallest and largest amplitude of the video signal.
  • the brightness of the individual image is essentially determined by the luminance of the background lighting and the transmission of the pixels.
  • Image display devices with liquid crystal elements can be found in portable terminal devices, such as, for example, in portable computers, but also in mobile telephones or electronic ones
  • Portable devices have the requirement to be as small and light as possible. Due to the limited component size, the available component is usually also available
  • Capacity of the supply unit such as that of the battery, limited.
  • the available battery capacity of all components of the end device, such as the backlight should be used as efficiently as possible.
  • the power consumption of the components should be as low as possible in order to achieve the longest possible service life for the battery of the portable terminal. It is therefore necessary to reduce the luminance of the backlight and thus its consumption as much as possible. This is achieved, for example, in portable computers, but also in mobile telephones, in that the image display device changes into a so-called standby mode if it is not used for a long time. That means that
  • the backlight is automatically switched off if the user has not made any input for a longer period of time. If, for example, the keyboard is pressed again at a later time, the backlight is switched on again. In contrast, the backlight is not automatically reduced during active use, as this would lead to a reduction in the overall brightness of the image. However, the user has the option of manually adjusting the brightness, for example by means of a controller adjust. This also saves battery capacity, which usually means a change in the visual impression of brightness for the user.
  • the invention has for its object to provide a method for controlling an image display device, which allows the power consumption to be reduced. Furthermore, it is an object of the invention to provide an image display device and a portable terminal with such an image display device which has a lower power consumption than conventional portable devices.
  • the object is achieved in that a signal limit value is determined from the video signal, which corresponds to a maximum controllable transmission with this video signal, each value of the video signal is increased as a function of this signal limit value by a signal correction factor and the luminance as a function of this signal correction factor a luminance correction factor is reduced.
  • a matrix control device for controlling the transmission of the individual elements is provided in the image display device in order to determine from the video signal a signal limit value which corresponds to a maximum controllable transmission with this video signal, and for each value of the video signal as a function of to increase this signal limit with a signal correction factor, and a lighting control device for controlling the luminance is provided in order to reduce the luminance of the backlight as a function of this signal correction factor by a luminance correction factor.
  • the invention is therefore based on the idea of determining from all values of the video signal a value which is referred to below as the signal limit value.
  • This signal limit corresponds to the maximum transmission of an individual element that can be controlled with this video signal and thus the brightest pixel within the video signal.
  • Each value of the video signal is then multiplied by a factor, hereinafter referred to as the signal correction factor. This increases the transmission of all the individual elements of the matrix and thus the brightness of all pixels.
  • the luminance of the backlight is dependent on this signal correction factor by one
  • Luminance correction factor reduced, the brightness of the pixels is reduced again.
  • the advantage of the invention is that by adapting the luminance, here a reduction by the luminance correction factor, the power consumption of the backlight is reduced and energy savings are achieved. That means the lower the luminance of the backlight, the lower its power consumption and the longer the service life of a portable device Battery capacity.
  • the advantage of the invention is also that the increase in transmission and thus the brightness of the pixels and the reduction in luminance compensate each other. This means that the method according to the invention is largely unnoticed by a user.
  • the luminance correction factor is advantageously chosen so that it corresponds to the signal correction factor. Because the luminance of the backlight is reduced by the same factor as each value of the video signal and thus the transmission of the individual elements is increased, the visual impression of brightness remains constant for the user. This means that according to the method according to the invention, the user has the same impression of brightness from each pixel as without using the method or the device according to the invention. This means that the power consumption is reduced without this having any influence on the visual impression of brightness by the user.
  • a modulation value is preferably determined for the individual elements which corresponds to a maximum achievable transmission and the signal correction factor is selected such that it corresponds to the ratio of modulation value to signal limit value.
  • the transmission of the liquid crystal elements can be controlled depending on the value of the signal.
  • the modulation value that is a maximum achievable transmission corresponds to no further change in transmission. Since this maximum achievable transmission is a physical property of each individual liquid crystal element, the associated modulation value is advantageously to be determined once in advance, for example after the matrix has been produced or manufactured. Due to aging processes, it may be necessary to determine this control value again later. It is advantageous that the
  • Signal correction factor corresponds to the ratio of the modulation value and the determined signal limit value of the video signal
  • each value of the video signal is only increased to such an extent that the maximum achievable transmission of the individual elements is not exceeded. This causes the contrast to remain constant when the values of the video signal are increased. In contrast, if the values of the video signal were increased further, the contrast, which is determined by the ratio between the brightest and darkest pixels, would decrease. Since the transmission no longer increases from the modulation value, this would make the darkest pixel brighter, while the brightness of the brightest pixel remains constant.
  • a modulation value is determined for the individual elements, which corresponds to a maximum achievable transmission and the signal correction factor is selected such that it is greater than the ratio of the modulation value to the signal limit value.
  • Signal correction factor are increased to such an extent that the values for the pixels for fading in the writing lie in the saturation range of the transmission of the individual elements.
  • the described method according to the invention is carried out in a series of successive individual images for each of the individual images. This allows a dynamic adaptation of the luminance for each individual image to be achieved, which means that on the one hand maximum energy savings are possible and the adaptation is largely carried out unnoticed by a user.
  • the luminance of the backlight is adjusted separately for each frame within the video signal depending on the signal limit value of the video signal for each of these frames and thus depending on the signal correction factor for this frame.
  • the signal correction factor can also be determined by the physical properties of the backlight used and / or by previous values of the luminance of the backlight. Such properties can be, for example, the frequency with which the luminance of the backlight can be changed. If the adjustment from frame to frame takes place and a frame rate is reached for which the backlight is too slow, then it can Luminance cannot be changed quickly enough and a user will therefore notice fluctuations in the brightness of the images. In this case, the backlight can only be changed from frame to frame by an implementation-specific value. However, this means that the luminance correction factor must be limited so that it only changes by a maximum permissible difference value compared to the luminance correction factor of the previous single image. This maximum allowable
  • the difference value can also depend on the previous values of the luminance of the backlight.
  • portable terminal devices in particular include the described image display device according to the invention.
  • These can be cell phones, for example, because they are becoming smaller and smaller, and the focus is on minimizing the consumption of the limited battery capacity.
  • Fig.l block diagram of an image display device with reference table
  • Fig. 2 Flow chart for dynamic control of an image display device
  • Figure 1 shows an embodiment of an image display device encompassed by the present invention.
  • This consists of a matrix M of individual elements P j P _.
  • the individual elements can, for example, be arranged in k-rows and 1-columns.
  • the individual elements are, for example, liquid crystal elements (LCDs) which, depending on an applied voltage, have a transmission.
  • a backlight L is also provided, which has a luminance.
  • the backlight is used for uniform illumination of the side of the matrix M facing away from the user U. Backlights for this purpose are generally known.
  • a luminescent film can be arranged flat behind the matrix M.
  • any other arrangement of the backlight L is also conceivable as long as the background of the matrix is illuminated sufficiently uniformly.
  • the matrix M is controlled by a matrix control device S ⁇ .
  • Matrix control devices S ⁇ can form an assembly or are connected by means of a connection Vjy [.
  • Luminance of the backlight L is regulated by means of a lighting control device SL.
  • Lighting control device SL can form an assembly or are connected by means of a connection VL.
  • the lighting control device SL and the matrix control device S jj can form an assembly or are connected by means of a connection V ⁇ .L.
  • the video signal can be fed directly to the lighting control device SL (not shown) if it allows the video signal V to be processed into luminance values in accordance with the inventive concept.
  • a reference table T can be provided, which is connected via a further connection V ⁇ at least to the
  • Matrix control device S ⁇ is connected.
  • Matrix control device S ⁇ , lighting control device SL and look-up table T can be separate assemblies, such as individual known versions of processors or memories, but they can also be combined in any form in one or more assemblies.
  • the Connections Vjyj, V, V ⁇ , Vy or Vj ⁇ _L can be electrical or optical signal connections, for example.
  • the modulation value V ⁇ _ max is determined in a step s0. This is determined by the physical properties of the LCD elements p k 1 and the signal value above which the transmission of the LCD element has reached a constant maximum value. Ideally, this step is carried out in advance, for example directly after the production of the matrix M or when this matrix M is used for the first time. Since aging processes can change the physical properties, it can be provided that this step may be repeated at regular intervals becomes.
  • the actual method according to the invention is started sl and in the next step s2 the first single frame Bj_ is selected from the video signal. For this purpose, in a step s3, all values of the video signal V assigned to this single image B-j_ are converted
  • the signal correction value Ky is then determined in a next step s4. Im shown here
  • the exemplary embodiment is determined by the ratio of modulation value V> ⁇ > _ ma ⁇ to signal limit value v max.
  • each value of the video signal V is increased by this signal correction value Ky. This can be done by the fact that
  • each value is multiplied by the signal correction factor Ky or by this value corrected by this signal correction factor Ky being transmitted directly from the reference table T to the matrix control device M via the connection V ⁇ .
  • Signal architecture value Ky is determined in the matrix control device S ⁇ and then the corrected values are transmitted to the matrix control device Sjj by accessing the reference table T.
  • Reference table T calculated in advance, e.g. during the production of the image display device. Access to the reference table T has the advantage that it is essentially in the matrix control device Sjyj
  • the reference table T preferably contains one or more tables. Each table then contains the calculated corrected values of the video signal for a signal correction value Ky.
  • changed video signal values are to be calculated in the matrix control device Sjyj 101376 when calculated directly.
  • the reference table T only 256 values have to be calculated and 101376 table accesses to the reference table T have to be carried out. These accesses can take place in a shorter period of time than a corresponding calculation in the matrix control device Sjy j .
  • the luminance HL is reduced by the luminance correction factor KL.
  • the luminance correction factor K is selected in a preferred embodiment to be equal to the signal correction factor Ky and the value of the luminance HL by
  • the signal correction factor Ky determined in the matrix control device S j j can be transmitted to the lighting control device S, for example via the connection VJJ_L, in which case the described step s ⁇ is then carried out.
  • the matrix M is controlled with the corrected values of the video signal V via the matrix control device S ⁇ with the step s7, so that the single image B ⁇ is shown on the matrix M. It is essential that the steps s ⁇ and s7 are carried out in time so that the described method takes place unnoticed by the user U.
  • the brightness impression generated by the method is identical for a user U to the brightness impression without using the method, that is to say unnoticed by the user, the power consumption is reduced.
  • steps s3 to s8 are repeated for the next individual image Bj_ (s9). If no further single picture B ⁇ is to be displayed, the process is ended with slO.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments listed. Rather, variants are also possible, for example the order in which the steps described above are carried out.
  • the current consumption can also be reduced by first determining or estimating a luminance correction factor KL and then, depending on this, applying a signal correction factor Ky to each value of the video signal V. It is essential, however, that either a change in the luminance is counteracted by a corresponding change in the transmission or the video signal values, or a change in the transmission by a corresponding change in the luminance, so that the method can be carried out largely unnoticed by the user. It is also conceivable that the video signal V of Illumination control device S jj is fed directly and this then directly determines the necessary luminance correction factor KL from the values of the video signal V.
  • the transmission and the luminance are adjusted synchronously in time.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von in einem Videosignal enthaltenen Einzelbildern (Bi) sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben. Die Bildanzeigevorrichtung besteht aus einer Matrix (M) von Einzelelementen (Pk,l), mit steuerbarer Transmission (Tk,l), und einer Hintergrundbeleuchtung (L), die eine Leuchtdichte (HL) aufweist. Die Transmission (Tk,l) wird mittels eines Videosignals (V) gesteuert und die Leuchtdichte (HL) der Hintergrundbeleuchtung (L) wird in Abhängigkeit von diesem Videosignal (V) verändert. Dazu wird aus dem Videosignal (V) ein Signalgrenzwert (Vmax) ermittelt, der einer mit diesem Videosignal (V) maximal ansteuerbaren Transmission entspricht. Das Videosignal (V) wird in Abhängigkeit von diesem Signalgrenzwert (Vmax) um einen Signalkorrekturfaktor (KV)vergrössert und die Leuchtdichte (HL) wird in Abhängigkeit von diesem Signalkorrekturfaktor (KV) um einen Leuchtdichtekorrekturfaktor (KL) verringert.

Description

Bildanzeigevorrichtung und Verfahren zur Steuerung derselben
Die Erfindung betrifft eine Bildanzeigevorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine
Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von in einem Videosignal enthaltenen Einzelbildern, wobei die Bildanzeigevorrichtung aus einer Matrix von Einzelelementen, mit steuerbarer Transmission, und einer Hintergrundbeleuchtung besteht .
Bildanzeigevorrichtungen zur Darstellung von, in einem Videosignal enthaltenen, Einzelbildern sind allgemein bekannt. Dabei werden Folgen von Einzelbildern mit einer Bildfolgefrequenz erzeugt.
Bildanzeigevorrichtungen mit einer Matrix aus Flüssigkristallelementen (LCDΛs) und einer Hintergrundbeleuchtung sind zum Beispiel aus 099/26224 bekannt. Jedes der Flüssigkristallelemente entspricht einem Bildpunkt des durch die Bildanzeigevorrichtung darstellbaren Einzelbildes. Die Flüssigkristallelemente weisen für Licht eine Transmission auf. Diese kann in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung, wie zum Beispiel mittels eines Videosignals, verändert werden.
Zusammen mit der Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung und der eingestellten Transmission jedes Einzelelements wird für jeden Bildpunkt ein visueller Helligkeitseindruck für einen Benutzer erzeugt. Aus der Summe aller Bildpunkte ergibt sich dann das Einzelbild. Der Kontrast des Einzelbildes wird dabei bestimmt durch das Verhältnis aus dunkelstem und hellstem Bildpunkt, was im allgemeinen der kleinsten und größten Amplitude des Videosignals entspricht. Dagegen wird die Helligkeit des Einzelbildes im wesentlichen durch die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung sowie der Transmission der Bildpunkte bestimmt.
Aus „Matsushita Technical Journal, Vol.46 No.3, June 2000" ist bekannt, daß sich die Leistungsfähigkeit von Flüssigkristallanzeigen verbessern läßt, das heißt deren Kontrast und damit der Dynamikbereich erhöht werden kann, wenn gleichzeitig mit der Steuerung des Kontrasts und der Helligkeit des Videosignals die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von der Helligkeit des Videosignals gesteuert wird.
Bildanzeigevorrichtungen mit Flüssigkristallelementen findet man in tragbaren Endgeräten, wie zum Beispiel in tragbaren Computern, aber auch in Mobiltelefonen oder elektronischen
Organizern, sogenannten PDA' s . Während es bei tragbaren Computern schon üblich ist mittels Flüssigkristallanzeigen Videobilder darzustellen, genügte es in den ersten Generationen von Mobiltelefonen noch einfache Zeichen wie zum Beispiel Nummern oder Buchstaben mittels binärer schwarz-weiß Bilder darzustellen. Neuere Entwicklungen im Bereich der Kleinstgeräte, wie z.B. der Mobiltelefone erlauben aber auch hier zunehmend die Darstellung von Bildern, wie z.B. Internet Seiten, Videoclips oder Grafiken mit Bildern.
Tragbare Endgeräte haben die Anforderung möglichst klein und leicht zu sein. Durch die damit begrenzte Bauteilgröße ist in der Regel auch die verfügbare
Kapazität der Versorgungseinheit, wie zum Beispiel die der Batterie, begrenzt. Das bedeutet, daß die verfügbare Batteriekapazität von allen Komponenten des Endgerätes, wie zum Beispiel von der Hintergrundbeleuchtung, möglichst effizient genutzt werden sollte. Das bedeutet, dass der Stromverbrauch der Komponenten möglichst gering sein sollte um möglichst hohe Standzeiten der Batterie des tragbaren Endgerätes zu erzielen. Daher ist es notwendig die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung und damit deren Verbrauch so weit wie möglich zu reduzieren. Das wird zum Beispiel in tragbaren Computern, aber auch in Mobiltelefonen, dadurch realisiert, daß im Falle einer längeren Nichtbenutzung die Bildanzeigevorrichtung in einen sogenannten Stand- by-Modus übergeht. Das bedeutet, daß die
Hintergrundbeleuchtung automatisch abgeschaltet wird, wenn über einen längeren Zeitraum keine Eingabe durch den Benutzer erfolgt. Wird dann zu einem späteren Zeitpunkt zum Beispiel die Tastatur wieder betätigt, wird die Hintergrundbeleuchtung wieder eingeschaltet . Dagegen wird die Hintergrundbeleuchtung während der aktiven Benutzung nicht automatisch verringert, da dies zu einer Verringerung der gesamten Helligkeit des Bildes führen würde. Der Benutzer hat aber die Möglichkeit, zum Beispiel mittels eines Reglers, die Helligkeit manuell einzustellen. Damit wird auch eine Einsparung von Batteriekapazität erreicht, was dann aber in der Regel für den Benutzer eine Veränderung des visuellen Helligkeitseindrucks bedeutet .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Bildanzeigevorrichtung anzugeben, das es erlaubt den Stromverbrauch zu verringern. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Bildanzeigevorrichtung sowie ein tragbares Endgerät mit solch einer Bildanzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen geringeren Stromverbrauch als herkömmliche tragbare Geräte aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus dem Videosignal ein Signalgrenzwert ermittelt wird, der einer mit diesem Videosignal maximal steuerbaren Transmission entspricht, jeder Wert des Videosignals in Abhängigkeit von diesem Signalgrenzwert um einen Signalkorrekturfaktor vergrößert wird und die Leuchtdichte in Abhängigkeit von diesem Signalkorrekturf ktor um einen Leuchtdichtekorrekturfaktor verringert wird.
Weiterhin ist in der Bildanzeigevorrichtung eine Matrixsteuereinrichtung zur Steuerung der Transmission der Einzelelemente vorgesehen, um aus dem Videosignal einen Signalgrenzwert zu ermitteln, der einer mit diesem Videosignal maximal steuerbaren Transmission entspricht, und um jedem Wert des Videosignals in Abhängigkeit von diesem Signalgrenzwert mit einem Signalkorrekturfaktor zu vergrößern, und eine Beleuchtungssteuereinrichtung zur Steuerung der Leuchtdichte vorgesehen, um die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von diesem Signalkorrekturfaktor um einen Leuchtdichtekorrekturfaktor zu verringern.
Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken aus allen Werten des Videosignals einen Wert, der im folgenden als Signalgrenzwert bezeichnet ist, zu ermitteln. Dieser Signalgrenzwert entspricht der mit diesem Videosignal steuerbaren maximalen Transmission eines Einzelelements und damit dem hellsten Bildpunkt innerhalb des Videosignals. Jeder Wert des Videosignals wird dann mit einem Faktor, im weiteren als Signalkorrekturfaktor bezeichnet, multipliziert. Dadurch wird von allen Einzelelementen der Matrix die Transmission und damit die Helligkeit aller Bildpunkte erhöht. Wird zudem die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von diesem Signalkorrekturfaktor um einen
Leuchtdichtekorrekturfaktor verringert, wird dadurch die Helligkeit der Bildpunkte wieder reduziert.
Der Vorteil der Erfindung besteht nun darin, daß durch die Anpassung der Leuchtdichte, hier eine Verringerung durch den Leuchtdichtekorrekturfaktor, der Stromverbrauch der Hintergrundbeleuchtung gesenkt und damit eine Energieeinsparung erzielt wird. Das bedeutet je geringer die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung desto geringer deren Stromverbrauch und desto länger die Standzeit eines tragbaren Endgerätes bei gleicher Batteriekapazität. Der Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Erhöhung der Transmission und damit der Helligkeit der Bildpunkte und die Verringerung der Leuchtdichte sich gegenseitig kompensieren. Das heißt das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt weitgehend unbemerkt für einen Benutzer.
Vorteilhafterweise wird der Leuchtdichtekorrekturfaktor so gewählt, daß er dem Signalkorrekturfaktor entspricht. Dadurch dass die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung um den gleichen Faktor verringert wird, wie jeder Wert des Videosignals und damit die Transmission der Einzelelemente vergrößert wird, bleibt der visuelle Helligkeitseindruck für den Benutzer konstant. Das bedeutet, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Benutzer von jedem Bildpunkt denselben Helligkeitseindruck hat wie ohne Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der Vorrichtung. Das heißt, der Stromverbrauch wird reduziert ohne dass dies einen Einfluß auf den visuellen Helligkeitseindruck des Benutzers hat.
Vorzugsweise wird für die Einzelelemente ein Aussteuerwert ermittelt, der einer maximal erreichbaren Transmission entspricht und der Signalkorrekturfaktor so gewählt, daß er dem Verhältnis von Aussteuerwert zu Signalgrenzwert entspricht .
Durch Anlegen eines Signals, wie zum Beispiel eines Videosignals, an die Matrix läßt sich die Transmission der Flüssigkristallelemente abhängig vom Wert des Signals steuern. Ab einem bestimmten Wert, im folgenden als Aussteuerwert bezeichnet, der einer maximal erreichbaren Transmission entspricht kommt es zu keiner weiteren Veränderung der Transmission. Da diese maximal erreichbare Transmission eine physikalische Eigenschaft jedes einzelnen Flüssigkristallelementes ist, ist der dazu gehörige Aussteuerwert vorteilhafterweise im Voraus, zum Beispiel nach der Produktion bzw. Herstellung der Matrix einmalig zu ermitteln. Aufgrund von Alterungsprozessen kann es erforderlich sein, diesen Ansteuerwert im weiteren Verlauf neu zu ermitteln. Vorteilhaft ist, das dadurch das der
Signalkorrekturfaktor dem Verhältnis aus dem Aussteuerwert und dem ermittelten Signalgrenzwert des Videosignals entspricht, jeder Wert des Videosignals nur soweit vergrößert wird, daß die maximale erreichbare Transmission der Einzelelemente nicht überschritten wird. Dadurch wird bewirkt, daß der Kontrast bei einer Vergrößerung der Werte des Videosignals konstant bleibt. Dagegen würde sich bei einer weiteren Erhöhung der Werte des Videosignals der Kontrast, der durch das Verhältnis zwischen hellstem und dunkelstem Bildpunkt bestimmt ist verringern. Da sich ab dem Aussteuerwert die Transmission nicht mehr erhöht, würde dadurch der dunkelste Bildpunkt heller werden, während die Helligkeit des hellsten Bildpunkts konstant bleibt. In einer alternativen Ausführungsform wird für die Einzelelemente ein Aussteuerwert ermittelt, der einer maximal erreichbaren Transmission entspricht und der Signalkorrekturfaktor so gewählt, daß er größer als das Verhältnis von Aussteuerwert zu Signalgrenzwert ist. Dadurch läßt sich der Stromverbrauch der Hintergrundbeleuchtung weiter senken und eine noch höhere Energieeinsparung erreichen. Insbesondere ist häufig nur ein geringer Teil der Bildpunkte eines Bildes sehr hell. Die kann zum Beispiel der Fall sein, wenn eine Schrift in ein Videobild eingeblendet ist, während die Mehrzahl der restlichen Bildpunkte dunkler ist. Somit läßt sich eine weitere Einsparung dadurch erreichen, daß die Bildpunkte für die Schrift nicht in ihrer ursprünglichen Helligkeit dargestellt werden. Das bedeutet, dass die Werte des Videosignals mit dem
Signalkorrekturfaktor soweit vergrößert werden, daß die Werte für die Bildpunkte zur Einblendung der Schrift im Sättigungsbereich der Transmission der Einzelelemente liegen. In einer Weiterbildung wird in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Einzelbildern für jedes der Einzelbilder getrennt, das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt. Damit läßt sich eine dynamische Adaption der Leuchtdichte für jedes Einzelbild erreichen, was bedeutet dass zum einen eine maximale Energieeinsparung möglich ist und die Adaption auch weitgehend unbemerkt von einem Benutzer erfolgt. Somit wird für jedes Einzelbild innerhalb des Videosignals die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung abhängig von dem Signalgrenzwert des Videosignals für jedes dieser Einzelbilder und damit abhängig vom Signalkorrekturfaktor 'für dieses Einzelbild separat angepaßt.
Zweckmäßig ist, daß bei der Verwendung eines digitalen Videosignals in einer Verweistabelle zu jedem Wert des Videosignals und in Abhängigkeit von dem Signalkorrekturfaktor ein korrigierter Wert gespeichert wird und wobei dieser korrigierte Wert dem um den Signalkorrekturfaktor vergrößerten Wert des Videosignals entspricht . Dies erlaubt eine schnelle und einfache Anpassung der Werte des Videosignals aufgrund des ermittelten Signalgrenzwerts . Jeder Wert des digitalen Videosignals wird für jedes Einzelelement aus dem ursprünglichen Videosignal neu berechnet. Auch für Elemente mit dem gleichen diskreten Videosignalwerten wird diese Berechnung unter Umständen mehrfach durchgeführt. In einer Verweistabelle wird abhängig von den möglichen Signalkorrekturfaktoren für alle Werte des Videosignals der entsprechende korrigierte Videosignalwert berechnet und abgespeichert. Für jedes der Einzelelemente das einem Bildpunkt entspricht wird anschließend nicht eine neue Berechnung durchgeführt, sondern abhängig von dem ermittelten Signalgrenzwert werden die zuvor berechneten korrigierten Wert des Videosignals aus der Verweistabelle entnommen.
Weiterhin kann der Signalkorrekturfaktor zusätzlich bestimmt sein durch die physikalischen Eigenschaften der benutzten Hintergrundbeleuchtung und/oder durch vorangegangene Werte der Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung. Solche Eigenschaften können zum Beispiel die Frequenz sein, mit der die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung verändert werden kann. Erfolgt nun die Anpassung von Einzelbild zu Einzelbild und wird eine Bildfolgefrequenz erreicht, für die die Hintergrundbeleuchtung zu träge ist, dann kann deren Leuchtdichte nicht schnell genug verändert werden und ein Benutzer wird deshalb Schwankungen in der Helligkeit der Bilder feststellen. In diesem Fall lässt sich die Hintergrundbeleuchtung von Einzelbild zu Einzelbild nur um einen implementierungsspezifischen Wert ändern. Das bedeutet aber das der Leuchtdichtekorrekturfaktor so begrenzt werden muß, daß er sich nur um einen maximal zulässigen Differenzwert gegenüber dem Leuchtdichtekorrekturfaktor des vorangegangenen Einzelbildes ändert. Dieser maximal zulässige
Differenzwert kann auch von den vorangegangenen Werte der Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung abhängen.
Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 10 - 13 sowie aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal beinhalten gerade tragbare Endgeräte die beschriebene erfindungsgemäße Bildanzeigevorrichtung. Dies können zum Beispiel Mobiltelefone sein, da gerade diese immer kleiner werden und damit ein Augenmerk auf möglichst geringem Verbrauch der begrenzten Batteriekapazität liegt .
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Figuren näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
Fig.l: Blockdiagramm einer Bildanzeigevorrichtung mit Verweistabelle Fig.2: Flußdiagramm zur dynamischen Steuerung einer Bildanzeigevorrichtung
Figur 1 zeigt eine, durch die vorliegende Erfindung umfaßte Ausführungsform einer Bildanzeigevorrichtung. Diese besteht aus einer Matrix M aus Einzelelementen Pjζ _. Die Einzelelemente können zum Beispiel in k-Reihen und 1-Spalten angeordnet sein. Die Einzelelemente sind zum Beispiel Flüssigkristallelemente (LCD's) die, abhängig von einer angelegten Spannung, eine Transmission aufweisen. Weiterhin ist eine Hintergrundbeleuchtung L vorgesehen, die eine Leuchtdichte aufweist . Die Hintergrundbeleuchtung dient der gleichmäßigen Ausleuchtung der, dem Benutzer U abgewandten Seite der Matrix M. Hintergrundbeleuchtungen zu diesem Zwecke sind allgemein bekannt. So kann zum Beispiel als Hintergrundbeleuchtung L eine Lumineszenzfolie flächig hinter der Matrix M angeordnet sein. Es ist aber auch jede andere Anordnung der Hintergrundbeleuchtung L denkbar, solange der Hintergrund der Matrix ausreichend gleichmäßig ausgeleucht wird. Zusammen mit der Transmission der einzelnen LCD-Elemente P^ ]_ bewirkt die Leuchtdichte HL der Hintergrundbeleuchtung L, dass der Benutzer U auf seiner Seite der Matrix M einen Helligkeitseindruck erhält. Zur Darstellung der Bilder, wie zum Beispiel der Einzelbilder Bj_ eines Videos wird die Matrix M von einer Matrixsteuereinrichtung S^ gesteuert. Ein Videosignal V das über eine Verbindung Vy der Matrixsteuereinrichtung Sjy[ zugeführt wird, wird in dieser soweit bearbeitet dass mittels dieses bearbeiteten Videosignals die Einzelelemente Pjς i der Matrix M so angesteuert werden, daß sich mittels der Matrix das oder die im Videosignal enthaltenen Bilder darstellen lassen. Matrix M und
Matrixsteuereinrichtung S^ können eine Baugruppe bilden oder sind mittels einer Verbindung Vjy[ verbunden. Die
Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung L wird mittels einer Beleuchtungssteuereinrichtung SL geregelt. Hintergrundbeleuchtung L und
Beleuchtungssteuereinrichtung SL können eine Baugruppe bilden oder sind mittels einer Verbindung VL verbunden. Die Beleuchtungssteuereinrichtung SL und die Matrixsteuereinrichtung Sjj können eine Baugruppe bilden oder sind mittels einer Verbindung V^.L verbunden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Videosignal der Beleuchtungssteuereinrichtung SL direkt zugeführt werden (nicht gezeigt) , wenn diese eine Verarbeitung des Videosignals V in Leuchtdichtewerte entsprechend dem erfinderischen Konzept erlaubt. Weiterhin kann eine Verweistabelle T vorgesehen werden, die über eine weitere Verbindung Vτ zumindest mit der
Matrixsteuervorrichtung S^ verbunden ist. Matrixsteuereinrichtung S^, Beleuchtungssteuereinrichtung SL und Verweistabelle T können separate Baugruppen, wie zum Beispiel einzelne bekannte Ausführungen von Prozessoren oder Speicher sein, sie können aber auch in jeglicher Form in einer oder mehreren Baugruppen zusammengefaßt sein. Die dargestellten Verbindungen Vjyj, V , V^, Vy oder Vjτ_L können zum Beispiel elektrische oder optische Signalverbindungen sein.
Im Folgenden soll nun das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsform näher erläutert werden. Dieses Verfahren wird vorteilhafterweise in einer in Fig.l gezeigten Bildanzeigevorrichtung ausgeführt .
Zu allererst wird in einem Schritt sO der Aussteuerwert Vτ_max ermittelt . Dieser ist bestimmt durch die physikalischen Eigenschaften der LCD Elemente pk 1 un<- £fikt den Signalwert an, ab dem die Transmission des LCD Elements einen konstanten maximalen Wert erreicht hat. Idealerweise wird dieser Schritt schon im Voraus durchgeführt, z.B. direkt nach der Herstellung der Matrix M oder bei erstmaliger Benutzung dieser Matrix M. Da es durch Alterungsprozesse zu einer Veränderung der physikalischen Eigenschaften kommen kann, kann vorgesehen werden, dass dieser Schritt gegebenenfalls in regelmäßigen Abständen wiederholt wird. Das eigentliche erfindungsgemäße Verfahren wird gestartet sl und im nächsten Schritt s2 aus dem Videosignal das erste Einzelbild Bj_ selektiert. Dazu wird in einem Schritt s3 aus allen diesem Einzelbild B-j_ zugeordneten Werte des Videosignals V der
Signalgrenzwert Vmax ermittelt. Dieser entspricht dem
Videosignalwert, der innerhalb des Einzelbildes Bj_ die höchste Transmission an einem Flüssigkristallelement pk 1 der Matrix M bewirkt . Im allgemeinen wird das der höchste Wert des Videosignals V für dieses Einzelbild Bj_ sein. Dann wird in einem nächsten Schritt s4 der Signalkorrekturwert Ky ermittelt . Im hier dargestellten
Ausführungsbeispiel ist dieser bestimmt durch das Verhältnis von Aussteuerwert V>ι>_maχ zu Signalgrenzwert vmax-
Ky = (Vτ=max) / (Vmax) , wobei hier Ky > 1
In einem weiteren Schritt s5 wird jeder Wert des Videosignals V um diesen Signalkorrekturwert Ky vergrößert. Dies kann dadurch geschehen, daß zum
Beispiel in der Matrixsteuereinrichtung Sjyj jeder Wert mit dem Signalkorrekturfaktor Ky multipliziert wird oder indem dieser um diesen Signalkorrekturfaktor Ky korrigierte Wert über die Verbindung Vγ direkt aus einer Verweistabelle T an die Matrixsteuervorrichtung M übertragen wird. In letzterem Falle werden alle Videosignalwerte für das Einzelbild Bj_ sowie der
Signalkorekturwert Ky in der Matrixsteuereinrichtung S^ ermittelt und dann die korrigierten Werte durch Zugriff auf die Verweistabelle T in die Matrixsteuereinrichtung Sjj übertragen. Zweckmäßig sind die Werte der
Verweistabelle T im Voraus berechnet, z.B. während der Produktion der Bildanzeigevorrichtung. Der Zugriff auf die Verweistabelle T hat den Vorteil das damit im wesentlichen in der Matrixsteuereinrichtung Sjyj
Rechenleistung und Rechenzeit gespart werden kann. Dies ist gerade dann vorteilhaft, wenn bei hoher Bildfolgefrequenz das erfindungsgemäße Verfahren für j edes der Einzelbilder Bj_ erfolgen soll . Vorzugsweise enthält die Verweistabelle T eine oder mehrere Tabellen . Jede Tabelle enthält dann für einen Signalkorrkturwert Ky die berechneten korrigierte Werten des Videosignals .
Beispielsweise sind bei einem digitalen Videobild mit einer Bildgröße von k=352 und 1=288 Bildpunkten und einer Auflösung von 8 Bit/Bildpunkt bei direkter Berechnung in der Matrixsteuereinrichtung Sjyj 101376 geänderte Videosignalwerte zu berechnen . Dagegen sind bei Verwendung der Verweistabelle T nur 256 Werte zu berechnen und 101376 Tabellenzugriffe auf die Verweistabelle T durchzuführen . Diese Zugriffe können in einem kürzeren Zeitraum als eine entsprechende Berechnung in der Matrixsteuereinrichtung Sjyj erfolgen .
Im folgenden ist eine mögliche Tabellenform für ein digitales Videosignal mit 8 Bit Auflösung, was einem Wertebereich von 256 diskreten Werten entspricht und für einen Signalkorrekturfaktor von Kv = 1 . 25 dargestellt .
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Nachfolgend wird in einem weiteren Schritt s6 die Leuchtdichte HL um den Leuchtdichtekorrekturfaktor KL verringert. Um den Helligkeitseindruck für einen Benutzer U konstant zu halten wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Leuchtdichtekorrekturfaktor K gleich dem Signalkorrekturfaktor Ky gewählt und der Wert der Leuchtdichte HL durch den
Leuchtdichtekorrekturfaktor KL dividiert . Dazu kann der in der Matrixsteuereinrichtung Sjj ermittelte Signalkorrekturfaktor Ky zum Beispiel über die Verbindung VJJ_L an die Beleuchtungssteuereinrichtung S übermittelt werden, wobei in dieser dann der beschriebene Schritt sβ ausgeführt wird. Idealerweise gleichzeitig mit sβ oder geringfügig zeitlich versetzt wird mit dem Schritt s7 die Matrix M über die Matrixansteuereinrichtung S^ mit den korrigierten Werten des Videosignals V angesteuert, so daß das Einzelbild B^ auf der Matrix M dargestellt wird. Wesentlich dabei ist, daß die Schritte sβ und s7 zeitlich so ausgeführt werden, daß das beschriebene Verfahren unbemerkt vom Benutzer U erfolgt. Der mit dem Verfahren erzeugte Helligkeitseindruck ist für einen Benutzer U identisch dem Helligkeitseindruck ohne Anwendung des Verfahrens, das heißt unbemerkt vom Benutzer wird der Stromverbrauch reduziert .
Wird in einem weiteren Schritt s8 entschieden, daß weitere Einzelbilder Bj_ angezeigt werden sollen, dann werden für das nächste Einzelbild Bj_ (s9) die Schritte s3 bis s8 wiederholt. Soll kein weiteres Einzelbild B^ angezeigt werden wird das Verfahren mit slO beendet.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die aufgeführten Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind auch Varianten, zum Beispiel in welcher Reihenfolge die oben beschriebenen Schritte ausgeführt werden, möglich. So kann der Stromverbrauch auch dadurch reduziert werden, indem zuerst ein Leuchtdichtekorrekturfakor KL ermittelt oder geschätzt wird und dann in Abhängigkeit von diesem, jeder Wert des Videosignals V mit einem Signalkorrekturfaktor Ky beaufschlagt wird. Wesentlich ist jedoch, daß entweder einer Änderung der Leuchtdichte durch eine entsprechende Änderung der Transmission, respektive der Videosignalwerte, oder einer Änderung der Transmission durch eine entsprechende Änderung der Leuchtdichte entgegengewirkt wird, damit das Verfahren weitgehend unbemerkt vom Benutzer erfolgen kann. Es ist auch denkbar, daß das Videosignal V der Beleuchtungssteuereinrichtung Sjj direkt zugeführt wird und diese dann aus den Werten des Videosignals V direkt den notwendigen Leuchtdichtekorrekturfaktor KL bestimmt .
In diesem Falle ist zum Beispiel ein zusätzliches Synchronisationssignal (nicht gezeigt) zwischen Matrixsteuereinrichtung Sjyj und
Beleuchtungssteuereinrichtung SL notwendig, damit die
Anpassung der Transmission und der Leuchtdichte zeitlich synchron erfolgt .

Claims

ANSPRÜCHE
I.Verfahren zur Steuerung einer Bildanzeigevorrichtung, wobei die Bildanzeigevorrichtung aus einer Matrix (M) von Einzelelementen (Pj^ ]_) , mit steuerbarer Transmission (T^ ]_) , und einer Hintergrundbeleuchtung
(L) , die eine Leuchtdichte (HL) aufweist, besteht und wobei die Transmission (T^ ]_) mittels eines
Videosignals (V) gesteuert wird und die Leuchtdichte (HL) der Hintergrundbeleuchtung (L) in Abhängigkeit von diesem Videosignal (V) verändert wird dadurch gekennzeichnet, daß
- aus dem Videosignal (V) ein Signalgrenzwert (Vmax) ermittelt wird, der einer mit diesem Videosignal (V) maximal steuerbaren Transmission entspricht, - jeder Wert des Videosignals (V) in Abhängigkeit von diesem Signalgrenzwert (Vmax) um einen
Signalkorrekturfaktor (Ky) vergrößert wird und
- die Leuchtdichte (HL) in Abhängigkeit von diesem Signalkorrekturfaktor (Ky) um einen Leuchtdichtekorrekturf ktor (KL) verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtdichtekorrekturfaktor (K ) SO gewählt wird, daß er dem Signalkorrekturfaktor (Ky) entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß für die Einzelelemente (Pj^ ]_) ein Aussteuerwert
Figure imgf000021_0001
ermittelt wird, der einer maximal erreichbaren Transmission entspricht und der Signalkorrekturfaktor (Ky) so gewählt wird, daß er dem Verhältnis von Aussteuerwert (V-p^max) zu Signalgrenzwert (Vmax) entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß für die Einzelelemente (P^ ]_) ein Aussteuerwert
Figure imgf000022_0001
ermittelt wird, der einer maximal erreichbaren Transmission entspricht und der Signalkorrekturfaktor (Ky) so gewählt wird, daß er größer als das Verhältnis von Aussteuerwert
Figure imgf000022_0002
zu Signalgrenzwert (Vmax) ist .
5. Verfahren zur Steuerung einer Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Einzelbildern (Bj_) für jedes der Einzelbilder (Bj_) getrennt, das
Verfahren ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal (V) ein digitales Videosignal ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verweistabelle (T) zu jedem Wert des Videosignals (V) und in Abhängigkeit von dem
Signalkorrekturfaktor (Ky) ein korrigierter Wert gespeichert wird und wobei dieser korrigierte Wert dem um den Signalkorrekturfaktor (Ky) vergrößerten Wert des Videosignals (V) entspricht .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß der Signalkorrekturfaktor (Ky) bestimmt ist durch die physikalischen Eigenschaften der benutzten Hintergrundbeleuchtung (L) und/oder durch vorangegangene Werte der Leuchtdichte (HL) der Hintergrundbeleuchtung (L) .
9. Bildanzeigevorrichtung, zur Darstellung von in einem Videosignal (V) enthaltenen Einzelbildern (Bj_) , mit einer Matrix (M) von Einzelelementen (Pj^ ]_) , mit steuerbarer Transmission (T]ς _) und einer
Hintergrundbeleuchtung (L) , die eine Leuchtdichte (H ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrixsteuereinrichtung (S^) zur Steuerung der Transmission (T^ ]_) der Einzelelemente vorgesehen ist, um aus dem Videosignal (V) einen Signalgrenzwert (Vmax) zu ermitteln, der einer mit diesem Videosignal (V) maximal steuerbaren Transmission entspricht und um jeden Wert des Videosignals (V) in Abhängigkeit von diesem Signalgrenzwert (Vmax) mit einem
Signalkorrekturfaktor (Ky) zu vergrößern, und eine Beleuchtungssteuereinrichtung (SL) zur Steuerung der Leuchtdichte (HL) vorgesehen ist, um die Leuchtdichte (H ) der Hintergrundbeleuchtung (L) in Abhängigkeit von diesem Signalkorrekturfaktor (Ky) um einen Leuchtdichtekorrekturf ktor (KL) ZU verringern.
10. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal (V) ein digitales Videosignal ist.
11. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß eine Verweistabelle (T) vorgesehen ist, in der zu jedem Wert des Videosignals (V) zumindest ein korrigierter Wert gespeichert ist und wobei diese Verweistabelle (T) mit der Matrixsteuereinrichtung (Sjyj) verbunden ist.
12. Tragbares Endgerät mit einer Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11.
13. Tragbares Endgerät nach Anspruch 12, wobei das tragbare Endgerät ein Mobiltelefon ist.
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