DE102005008621A1

DE102005008621A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Mischlichts, das durch eine erste und eine zweite Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe erzeugt wird

Info

Publication number: DE102005008621A1
Application number: DE102005008621A
Authority: DE
Inventors: Joon-Chok Kuching Lee; Len-Li Kevin Lim; Rizal Jaffar
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2006-02-16
Also published as: JP2005340191A; US20050263674A1; CN1702508A

Abstract

Bei einem exemplarischen Verfahren wird ein Mischlicht unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe erzeugt. Bei einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten und zweiten Lichtquelle um eine Weißlichtquelle und eine Farb- (z. B. Rot-) Lichtquelle. Eine Bestimmung wird dann vorgenommen, ob Rückkopplungsdreibereichswerte, die das Mischlicht darstellen, sich innerhalb eines Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden. Falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte sich außerhalb des Bereichs befindet, wird ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle eingestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Mischlicht als ein Gegenlicht für eine Flüssigkristallanzeige verwendet.

Description

Zwei gängige Gegenlichtbeleuchtungslösungen sind weißes Licht emittierende Dioden (LEDs) und die Kaltkathodenleuchtstofflampe (CCFL). Theoretisch würde die breitere Farbpalette von Rot-Grün-Blau- (RGB-) LEDs eine bessere Gegenlichtbeleuchtungslösung liefern. Faktoren wie Kosten, Lichteffizienz und Leistungsdissipation verhindern jedoch gegenwärtig die wirksame Vermarktung von RGB-LEDs als einer Gegenlichtbeleuchtungslösung.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Mischlicht unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe erzeugt. Eine Bestimmung wird dann vorgenommen, ob Rückkopplungsdreibereichswerte, die das Mischlicht darstellen, sich innerhalb eines Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden. Falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte sich außerhalb des Bereichs befindet, wird ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle eingestellt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist eine Vorrichtung eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein Gegenlicht für die LCD, ein Erfassungssystem und ein Steuersystem auf. Das Gegenlicht weist eine erste und eine zweite Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe auf. Das Erfassungssystem erfasst Rückkopplungsdreibereichswerte, die ein Mischlicht darstellen, das durch das Gegenlicht erzeugt wird. Das Steuersystem ist bereitgestellt, um 1) zu bestimmen, ob sich die Rückkopplungsdreibereichswerte innerhalb eines Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden, und 2) falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte außerhalb des Bereichs ist, ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle einzustellen.

Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind ebenfalls offenbart.

Veranschaulichende und derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen:
1 ein exemplarisches Verfahren zum Einstellen eines Mischlichtes, das durch eine erste und eine zweite Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe erzeugt wird;
2 eine Verschiebung von Dreibereichswertes einer Lichtquelle;
3 potentielle Verschiebungen von Dreibereichswerten einer ersten und zweiten Lichtquelle sowie einen Bereich von Referenzdreibereichswerten, auf den ein Farbsetzpunkt einer zweifarbigen Lichtquelle eingeschränkt werden kann; und
4 eine exemplarische Vorrichtung zum Einstellen eines Mischlichtes, das durch eine erste und eine zweite Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe erzeugt wird.
Eine Gegenlichtbeleuchtungslösung, die eine breitere Farbpalette als eine Weißlichtquelle liefert, die jedoch praktischer zu implementieren ist als RGB-LEDs, ist eine zwei farbige Lichtquelle, die aus einer ersten und einer zweiten Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe gebildet ist. Beispielsweise kann es sich bei der ersten und zweiten Lichtquelle um eine Weißlichtquelle und einer Farblichtquelle handeln. Die Weißlichtquelle kann die Form einer CCFL oder weißer LEDs annehmen, und die Farblichtquelle kann die Form roter LEDs (d. h. einer Rotlichtquelle) annehmen.
Ein Problem beim Gegenlichtbeleuchten über eine zweifarbige Lichtquelle besteht darin, dass die optischen Charakteristika ihrer zwei Lichtquellen mit Temperatur, Treiberstrom, Alterung und anderen Faktoren variieren können. Wenn dies auftritt, kann die Farbe des Mischlichtes, das durch die zweifarbige Lichtquelle erzeugt wird, driften. Falls eine oder beide der Lichtquellen unter Verwendung von LEDs implementiert sind, können Unterschiede bei den LED-Charakteristika das Problem der Farbdrift weiter verschlimmern (da LED-Charakteristika von Los zu Los innerhalb des gleichen Herstellungsprozesses variieren können).
Bei Anwendungen wie z. B. einer Flüssigkristallanzeige- (LCD-) Gegenlichtbeleuchtung sind Farbstetigkeit und -gleichmäßigkeit sehr wichtig. Es wird deshalb eine Einrichtung zum Einstellen der Farbe einer zweifarbigen Lichtquelle benötigt.
Zu diesem Zweck veranschaulicht 1 ein Verfahren 100, bei dem ein Mischlicht 102 unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Lichtquelle einer ersten und zweiten Farbe erzeugt wird. Eine Bestimmung 104 wird dann vorgenommen, ob Rückkopplungsdreibereichswerte, die das Mischlicht darstellen, sich innerhalb eines Bereiches von Referenzdreibereichswerten befinden. Falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte sich außerhalb des Bereichs befindet, wird ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle eingestellt 106.
Die Farbartdiagramme, die in den 2 und 3 gezeigt sind, veranschaulichen die Operation des Verfahrens 100. Als Beispiel sind die Farbartdiagramme als Comission Internationale de l'Éclairage- (CIE-) 1931-Farbartdiagramme gezeigt. Diese könnten jedoch mit anderen Formen von Farbartdiagrammen ausgetauscht werden.
In 2 zeigt ein Punkt A1 die Dreibereichswerte eines Lichtes an, das durch eine Weißlichtquelle bei einer Temperatur 1 erzeugt wird; ein Punkt B1 zeigt die Dreibereichswerte eines Lichtes an, das durch eine Rotlichtquelle bei Temperatur 1 erzeugt wird; und Punkt D1 zeigt einen Soll- bzw. Ziel-„Farbsetzpunkt" an, der durch Referenzdreibereichswerte definiert ist.
Es sei nun eine Temperaturveränderung der Rotlichtquelle betrachtet, die eine Verschiebung ihrer Dreibereichswerte verursacht. Punkt B2 zeigt die Dreibereichswerte eines Lichtes an, das durch die Rotlichtquelle bei Temperatur 2 erzeugt wird. Aufgrund dieser Veränderung der Dreibereichswerte der Rotlichtquelle ist der Farbsetzpunkt D1 nicht mehr erreichbar. Die nächste erreichbare Farbe ist nun durch einen Punkt D2 definiert.
Gegenlichter, die nur aus einer CCFL oder weißen LEDs bestehen, gehen davon aus, dass der Farbsetzpunkt des Gegenlichtes nicht einstellbar ist und nur die Intensität des Gegenlichtes einstellbar ist. Andererseits gehen Gegenlichter, die aus RGB-LEDs gebildet sind, davon aus, dass der Farbsetzpunkt des Gegenlichtes genau definiert werden kann (und zwar weil die Intensitäten von drei einstellbaren Lichtquellen (d. h. Rot-, Grün- und Blaulichtquellen) eingestellt werden können, um einen beliebigen Farbsetzpunkt zu erreichen, der in einem triangulierten Bereich zwischen den Farben der drei Lichtquellen liegt). Keine dieser Annahmen ist jedoch für eine zweifarbige Lichtquelle zutreffend. Der Grund dafür liegt darin, dass unter jedem gegebenen Satz von Bedingungen, unter denen die erste und die zweite Lichtquelle wirksam sind, jede der Lichtquellen nur einen einzigen Satz von Dreibereichswerten erzeugt. Somit kann das Mischlicht, das durch die zwei Lichtquellen erzeugt wird, nur entlang einer Linie von Farben eingestellt werden, die die zwei Sätze von Dreibereichswerten verbindet.
Falls frühere Farbsetzverfahren bei einer zweifarbigen Lichtquelle angewendet werden, kann dies dazu führen, dass ein Steuersystem einem Farbsetzpunkt „nachjagt", der nicht erhalten werden kann. Jemandem, der eine Anzeige betrachtet, die über eine zweifarbige Lichtquelle von hinten beleuchtet wird, kann dieses „Nachjagen" als sichtbare Schwankungen der Farbe der Anzeige erscheinen. Das Verfahren 100 verhindert (oder vermindert zumindest) dieses Nachjagen dadurch, dass ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle nur eingestellt wird, wenn sich Rückkopplungsdreibereichswerte eines Mischlichtes bezüglich der Referenzdreibereichswerte „außerhalb des Bereichs" befinden.
3 veranschaulicht, wie ein Bereich von Referenzdreibereichswerten definiert sein kann. In dieser Figur zeigt eine Ellipse A die Dreibereichswerte an, durch die eine Weißlichtquelle driften kann (z. B. aufgrund von Temperaturschwankungen oder Alterung). Gleichermaßen zeigt eine Ellipse B die Dreibereichswerte an, durch die eine Rotlichtquelle driften kann. Ein Bereich C, der die Ellipsen A und B umfasst, zeigt die Farbpalette der zweifarbigen Lichtquelle an. Ohne eine Rückkopplungssteuerung könnte die Farbe eines Mischlichtes, das durch die zweifarbige Lichtquelle erzeugt wird, überall in dem Bereich C liegen. Mit einer Rückkopplungssteuerung kann der Farbsetzpunkt der zweifarbigen Lichtquelle jedoch auf den Bereich von Dreibereichswerten innerhalb eines Bereichs D eingeschränkt werden. Ferner müssen, solange sich die Rückkopplungsdreibereichswerte innerhalb des Bereichs D von Referenzdreibereichswerten befinden, die erste und die zweite Lichtquelle nicht eingestellt werden, und unnötige Schwankungen der zweifarbigen Lichtquelle können vermieden werden. Das heißt, das Ziel des Verfahrens 100 besteht nicht darin, die Rückkopplungsdreibereichswerte mit den Referenzdreibereichswerten in Übereinstimmung zu bringen, sondern darin, sicherzustellen, dass sich die Rückkopplungsdreibereichswerte innerhalb annehmbarer Grenzen der Referenzdreibereichswerte befinden.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 ist der Bereich D festgelegt als diejenigen Werte, die in einer Ellipse um einen definierten Satz von Referenzdreibereichswerten liegen. Der Satz von Referenzdreibereichswerten kann vordefiniert sein oder kann von einer Benutzereingabe erhalten werden.
Das Luminanzverhältnis (d. h. das Verhältnis der Intensität der ersten Lichtquelle verglichen mit der Intensität der zweiten Lichtquelle) kann auf eine Vielzahl von Weisen eingestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 wird das Luminanzverhältnis durch ein Einstellen von Treibersignalen, die der ersten und der zweiten Lichtquelle geliefert werden, eingestellt. Das heißt, die Intensität einer oder beider Lichtquellen kann eingestellt werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 wird das Luminanzverhältnis durch ein Einstellen eines Treibersignals von nur einer der Lichtquellen eingestellt.
Die Maßnahmen des Bestimmens und, falls nötig, des Einstellens des Verfahrens 100 können kontinuierlich oder bevorzugt in vorbestimmten Zeitintervallen vorgenommen werden.
4 veranschaulicht die Anwendung des Verfahrens 100 bei einer Vorrichtung 400, die eine Flüssigkristallanzeige (LCD) 402, ein Gegenlicht 404, 406 für die LCD 402, ein Erfassungssystem 408 und ein Steuersystem 410 aufweist. Das Gegenlicht weist eine erste und eine zweite Lichtquelle 404, 406 einer ersten und zweiten Farbe auf. Das Erfassungssystem 408 erfasst Rückkopplungsdreibereichswerte, die ein Mischlicht darstellen, das durch das Gegenlicht 404, 406 erzeugt wird. Das Steuersystem 410 ist bereitgestellt, um 1) zu bestimmen, ob die Rückkopplungsdreibereichswerte sich innerhalb eines Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden, und 2) falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte sich außerhalb des Bereichs befindet, ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle 404, 406 einzustellen.
Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet das Steuersystem 410 eine Fuzzy-Rückkopplung, um zu bestimmen, ob sich die Rückkopplungsdreibereichswerte innerhalb des Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden.
Die Vorrichtung 400 kann ferner ein Rechensystem 412 aufweisen, um eine graphische Benutzerschnittstelle (GUI) an der LCD 402 anzuzeigen. Die GUI kann einen Benutzer auffordern, Parameter von Bildern zu definieren, die durch die LCD erzeugt werden (z. B. Farbtemperatur, Farbintensität usw.). Das Rechensystem 412 1) leitet dann einen Satz von Referenzdreibereichswerten von den benutzerdefinierten Parametern ab und 2) liefert den Satz von Referenzdreibereichswerten an das Steuersystem 410.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 400 ferner eine manuell einstellbare Benutzersteuerung 414 aufweisen, die gekoppelt ist, um dem Steuersystem 410 einen Zustand der Steuerung zu liefern. Ansprechend auf den Zustand der Steuerung kann das Steuersystem 410 dann seinen Bereich von Referenzdreibereichswerten aktualisieren.
Obwohl hier veranschaulichende und derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben wurden, sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Konzepte auf verschiedene Weisen anderweitig ausgeführt und verwendet werden können, und dass die angefügten Ansprüche so aufgefasst werden sollen, dass dieselben derartige Variationen umfassen, es sei denn, dies ist durch den Stand der Technik beschränkt.

Claims

Verfahren (100), das folgende Schritte aufweist: Erzeugen (102) eines Mischlichtes unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Lichtquelle (404, 406) einer ersten und zweiten Farbe; und Bestimmen (104), ob Rückkopplungsdreibereichswerte, die das Mischlicht darstellen, sich innerhalb eines Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden; und falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte sich außerhalb des Bereichs befindet, Einstellen (106) eines Luminanzverhältnisses zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Lichtquelle (404, 406) eine Weißlichtquelle und eine Farblichtquelle sind.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 2, bei dem die Farblichtquelle eine Rotlichtquelle ist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 3, bei dem die Weißlichtquelle eine Kaltkathodenleuchtstofflampe (CCFL) ist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 3, bei dem die Weißlichtquelle eine weißes Licht emittierende Diode (LED) ist.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Lichtquellen (404, 406) Licht-Emittierende-Diode- (LED) Lichtquellen sind.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Luminanzverhältnis durch ein Einstellen von Treibersignalen, die den Lichtquellen (404, 406) geliefert werden, eingestellt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Luminanzverhältnis durch eine Einstellen eines Treibersignals von nur einer der Lichtquellen (404) eingestellt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner ein Festlegen des Bereichs von Referenzdreibereichswerten als diejenigen Dreibereichswerte aufweist, die innerhalb einer Ellipse um einen definierten Satz von Referenzdreibereichswerten liegen.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 9, das ferner ein Erhalten des definierten Satzes von Referenzdreibereichswerten von einer Benutzereingabe aufweist.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Dreibereichswerte Commission Internationale de l'Éclairage- (CIE-) 1931-Dreibereichswerte sind.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Maßnahmen des Bestimmens (104) und, falls nötig, des Einstellens (106) in vorbestimmten Zeitintervallen vorgenommen werden.
Vorrichtung (400), die folgende Merkmale aufweist: eine Flüssigkristallanzeige (LCD) (402); ein Gegenlicht für die LCD, wobei das Gegenlicht eine erste und eine zweite Lichtquelle (404, 406) einer ersten und zweiten Farbe aufweist; ein Erfassungssystem (408), um Rückkopplungsdreibereichswerte zu erfassen, die ein Mischlicht darstellen, das durch das Gegenlicht erzeugt wird; ein Steuersystem (410) um i) zu bestimmen, ob die Rückkopplungsdreibereichswerte sich innerhalb eines Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden, und ii) falls einer oder mehr der Rückkopplungsdreibereichswerte sich außerhalb des Bereichs befindet, ein Luminanzverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle einzustellen.
Vorrichtung (400) gemäß Anspruch 13, bei der das Steuersystem (410) eine Fuzzy-Rückkopplung verwendet, um zu bestimmen, ob sich die Rückkopplungsdreibereichswerte innerhalb des Bereichs von Referenzdreibereichswerten befinden.
Vorrichtung (400) gemäß Anspruch 13 oder 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: ein Rechensystem (412), um i) eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) an der LCD (402) anzuzeigen, wobei die GUI einen Benutzer auffordert, Parameter von Bildern zu definieren, die durch die LCD erzeugt werden, ii) einen Satz von Referenzdreibereichswerten von den Parametern abzuleiten und iii) den Satz von Referenzdreibereichswerten an das Steuersystem (410) zu liefern.
Vorrichtung (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine manuell einstellbare Benutzersteuerung (414), wobei das Steuersystem (410) einen Zustand der manuell einstellbaren Benutzersteuerung empfängt und ansprechend darauf den Bereich von Referenzdreibereichswerten aktualisiert.
Vorrichtung (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der das Steuersystem (410) den Bereich von Refe renzdreibereichswerten als diejenigen Dreibereichswerte festlegt, die innerhalb einer Ellipse um einen definierten Satz von Referenzdreibereichswerten liegen.
Vorrichtung (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der die Dreibereichswerte Commission Internationale de l'Éclairage- (CIE-) 1931-Dreibereichswerte sind.
Vorrichtung (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, bei der die erste und die zweite Lichtquelle (404, 406) eine Weißlichtquelle und eine Farblichtquelle sind.
Vorrichtung (400) gemäß Anspruch 19, bei der die Farblichtquelle (404) eine Rotlichtquelle ist.