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Typische
Farbflüssigkristallanzeigen
(LCDs) verwenden weißes
Licht von einer Fluoreszenzquelle oder weißes Licht emittierende Dioden
(LEDs), um ein Gegenlicht zu liefern. Das Gegenlicht wird durch Flüssigkristallzellen,
Farbfilter und polarisierte Filter manipuliert, um Farbbilder zu
erzeugen.
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Ein
neuer Typ von Farbanzeige umfasst ein Verwenden von mehreren Farb-LEDs
als Lichtquelle. Die Farb-LEDs (z. B. rote, grüne und blaue LEDs) werden auf
eine farbsequentielle Weise getrieben, um Licht der gewünschten
Farbe zu erzeugen. Zum Beispiel wird rotes, grünes und blaues Licht in einer Sequenz
erzeugt, die schneller ist, als es das menschliche Auge wahrnehmen
kann, derart, dass die sequentiell erzeugten Farben sich miteinander vermischen,
um die gewünschten
Farben zu erzeugen. Farbanzeigen, die auf eine farbsequentielle Weise
getrieben werden, werden als Feldsequentiellfarbanzeigen bezeichnet.
Ein Vorteil von LED-basierten
Feldsequentiellfarbanzeigen gegenüber herkömmlichen Farb-LCDs besteht
darin, dass die Feldsequentiellfarbanzeigen keine Farb- und polarisierten
Filter benötigen,
die dazu neigen, eine erhebliche Menge des Gegenlichts zu absorbieren.
Da weniger Licht absorbiert wird, können Feldsequentiellanzeigen
Licht hoher Intensität
mit weniger Leistungsaufnahme erzeugen. Andererseits besteht ein
Nachteil von LED-basierten Feldsequentiellfarbanzeigen darin, dass
die Luminanz- und Chrominanzcharakteristika von Farb-LEDs dazu tendieren,
mit Faktoren wie z. B. Temperatur, Alterung, Treiberstrom und Herstellungsungleichmäßigkeiten
zu schwanken.
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Deshalb
wird eine LED-basierte Feldsequentiellfarbanzeige benötigt, die
zuverlässig
Licht mit den gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika erzeugen kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feldsequentiellfarblichtsystem
und ein Verfahren zum Betreiben eines Feldsequentiellfarblichtsystems
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Feldsequentiellfarblichtsystem gemäß Anspruch
1 oder 16 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
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Ein
Feldsequentiellfarblichtsystem weist eine Lichtquelle, die mehrere
Farb-LEDs umfasst, und ein Spektralrückkopplungssteuersystem auf,
das konfiguriert ist, um die Farb-LEDs zu treiben, um Licht zu erzeugen,
das zum Gegenlichtbeleuchten verwendet wird, um das Licht von den
Farb-LEDs zu erfassen und um farbsequentielle Treibersignale ansprechend auf
die Lichterfassung einzustellen. Das Erfassen des emittierten Lichts
und das Einstellen der farbsequentiellen Treibersignale ansprechend
auf die Lichterfassung ermöglicht,
dass Luminanz- und Chrominanzcharakteristika des emittierten Lichts
von dem Feldsequentiellfarblichtsystem bei gewünschten Pegeln aufrechterhalten
werden, wenn sich die Leistung der LEDs im Laufe der Zeit verändert.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
des Lichtsystems umfasst das Spektralrückkopplungssteuersystem einen
Farbsensor, der konfiguriert ist, um farbspezifische Rückkopplungssignale
zu liefern, eine Steuerung, die konfiguriert ist, um farbspezifische Steuersignale
ansprechend auf die farbspezifischen Rückkopplungssignale zu erzeugen,
und einen Treiber, der konfiguriert ist, um farbspezifische Treibersignale
ansprechend auf die farbspezifischen Steuersignale zu erzeugen.
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Ein
Verfahren zum Betreiben eines Feldsequentiellfarblichtsystems gemäß der Erfindung
umfasst ein Liefern von Trei bersignalen an eine Lichtquelle, die
mehrere Farb-LEDs umfasst, ein Erfassen von Licht, das ansprechend
auf die Treibersignale erzeugt wird, ein Erzeugen von Rückkopplungssignalen
ansprechend auf das erfasste Licht und ein Einstellen von farbsequentiellen
Treibersignalen, die der Lichtquelle geliefert werden, ansprechend
auf die Rückkopplungssignale.
Bei einem Ausführungsbeispiel
werden farbspezifische Rückkopplungssignale ansprechend
auf das erfasste Licht erzeugt. Die farbspezifischen Rückkopplungssignale
werden verwendet, um die farbsequentiellen Treibersignale für die Farb-LEDs
auf einer Pro-Farbe-Basis einzustellen, um gewünschte Luminanz- und Chrominanzcharakteristika
des emittierten Lichts aufrechtzuerhalten.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen,
die als Beispiel der Prinzipien der Erfindung abgebildet sind, ersichtlich.
Es zeigen:
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1 ein
Feldsequentiellfarblichtsystem, das ein Spektralrückkopplungssteuersystem
gemäß der Erfindung
umfasst;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
des Treibers von 1, die eine Farbsequentielllogik
und Treiber zeigt, die für
die roten, grünen
und blauen LEDs spezifisch sind;
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3A eine
vergrößerte Ansicht
der Steuerung von 1;
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3B eine
vergrößerte Ansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Steuerung von 1, das CIE-1931-Dreibereichswerte verwendet;
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4 ein
Lichtsystem, das ein Spektralrückkopplungssteuersystem
umfasst, das verwendet wird, um ei nen LCD-Schirm von hinten zu beleuchten,
gemäß der Erfindung;
und
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5 ein
Prozessflussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Lichtsystems
gemäß der Erfindung.
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In
der gesamten Beschreibung können ähnliche
Bezugszeichen verwendet sein, um ähnliche Elemente zu identifizieren.
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1 zeigt
ein Feldsequentiellfarb- (FSC-) Lichtsystem 100, das z.
B. als ein Gegenlicht für
einen Flüssigkristallanzeige-
(LCD-) Schirm 114 verwendet werden kann. Das FSC-Lichtsystem
umfasst eine Lichtquelle 102, ein Lichtmischmedium 104 und ein
Spektralrückkopplungssteuersystem 106.
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Die
Lichtquelle 102 ist konfiguriert, um ansprechend auf angelegte
Treibersignale Licht zu erzeugen. Die Lichtquelle ist bezüglich des
Lichtmischmediums 104 derart ausgerichtet, dass Licht,
das von der Lichtquelle emittiert wird, durch das Lichtmischmedium
hindurchgeht. Die Lichtquelle, die in 1 gezeigt
ist, ist aus mehreren Licht emittierenden Dioden (LEDs) 110 gebildet,
die einfarbiges Licht einer bestimmten Farbe emittieren (hier als „Farb-LEDs" bezeichnet). Bei
dem Ausführungsbeispiel
von 1 umfassen die Farb-LEDs eine Mischung von roten (R),
grünen
(G) und blauen (B) LEDs, die einfarbiges farbiges Licht in dem jeweiligen
roten, grünen
und blauen Spektrum emittieren. Farb-LEDs sind auf dem Gebiet von
LEDs bekannt. Obwohl die Farb-LEDs bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel
von 1 rot, grün
und blau sind, können
andere Farb-LED-Kombinationen
verwendet werden. Zum Beispiel können
Farbmischungen, die cyanfarbene und gelbe LEDs umfassen, anstelle
von oder zusätzlich
zu roten, grünen
und blauen LEDs verwendet werden. Die LEDs können in eine Matrix von Pixeln gruppiert
sein, wobei jedes Pixel eine rote, eine grüne und eine blaue LED aufweist.
Alternativ dazu können die
LEDs in einem Lichtstreifen konfiguriert sein zur Verwendung bei einer
Randbeleuchtung eines LCD-Schirms. In 1 sind die
Farb-LEDs in einem sich wiederholenden Muster von Rot, Grün und Blau (RGB)
verteilt. Obwohl in 1 ein spezifisches Muster einer
LED-Verteilung gezeigt ist, können
andere Muster und/oder Verteilungen der LEDs verwendet werden. Die
Details der Muster und/oder Verteilungen der LEDs sind anwendungsspezifisch.
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Das
Lichtmischmedium 104 mischt das farbige Licht, das von
den Farb-LEDs 110 emittiert wird. Mit Hilfe des Lichtmischmediums
werden die unterschiedlichen Farben, die von den LEDs emittiert
werden, gleichmäßig verteilt.
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Das
Spektralrückkopplungssteuersystem 106 umfasst
einen Farbsensor 120, eine Steuerung 122 und einen
Treiber 124. Der Farbsensor ist bezüglich des LCD-Schirms 114,
des Lichtmischmediums 104 und der Lichtquelle 102 ausgerichtet,
um Licht zu erfassen, das durch das Lichtmischmedium und den LCD-Schirm
hindurchgeht, nachdem dasselbe von der Lichtquelle emittiert wurde.
Bei dem Ausführungsbeispiel
von 1 ist der Farbsensor ein Dreifarbsensor, der farbspezifische
Rückkopplungssignale
erzeugt, die farbspezifische Luminanz- und Chrominanzcharakteristika
des erfassten Lichts darstellen. Zum Beispiel liefert der Farbsensor
einen Satz von elektrischen Signalen, die verwendet werden können, um
Dreibereichsinformationen darzustellen, die sich auf das erfasste
Licht beziehen.
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Die
Steuerung 122 steuert die Luminanz- und Chrominanzcharakteristika
des Lichts, das von der Lichtquelle 102 erzeugt wird. Die
Steuerung verwendet farbspezifische Steuersignale, um Licht zu erzeugen,
das die gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika aufweist. Wenn das Lichtsystem
in einem Rückkopplungssteuermodus betrieben
wird, empfängt
die Steuerung farbspezifische Rückkopplungssignale
von dem Farbsensor 120 und erzeugt ansprechend auf die
farbspezifischen Rückkopplungssignale
farbspezifische Steuersignale.
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Der
Treiber 124 übersetzt
die farbspezifischen Steuersignale, die von der Steuerung empfangen
werden, in farbspezifische Treibersignale, die die Lichtquelle 102 auf
eine farbsequentielle Weise treiben. Zum Beispiel erzeugt der Treiber
farbspezifische Treibersignale (z. B. Rot-LED-Treibersignale, Grün-LED-Treibersignale und Blau-LED-Treibersignale),
die die Farb-LEDs 110 auf einer Pro-Farbe-Basis steuern. Der
Treiber umfasst eine Farbsequentielllogik 126, die konfiguriert
ist, um die LEDs auf eine farbsequentielle Weise zu treiben. Das
Treiben der LEDs auf eine farbsequentielle Weise umfasst ein Treiben
von LEDs der gleichen Farbe gleichzeitig, immer eine Farbe nach
der anderen. Zum Beispiel werden die roten LEDs zuerst getrieben,
die grünen LEDs
werden als zweites getrieben, und die blauen LEDs werden als drittes
getrieben. Unter Verwendung bekannter FSC-Techniken werden die LEDs unterschiedlicher
Farbe mit einer Rate getrieben, die schneller ist, als es das menschliche
Auge wahrnehmen kann, so dass die Farben dem menschlichen Auge miteinander
vermischt erscheinen. Zum Beispiel wird jede Gruppe von LEDs unterschiedlicher Farbe
getrennt während
eines 60-Hz-Rahmens getrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel wird jede der drei
unterschiedlichen Gruppen von Farb-LEDs (rot, grün und blau) sequentiell während eines
1/180 eines Sekundenteilrahmens während jedes 1/60 (d. h. 60 Hz)
eines Sekundenrahmens aktiviert. Durch ein getrenntes Treiben jeder
Gruppe von LEDs unterschiedlicher Farbe auf eine farbsequentielle
Weise kann Licht mit den gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika erzeugt werden.
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Treibers 124 von 1. Der Treiber,
der in 2 gezeigt ist, umfasst die Farbsequentielllogik 126 und farbspezifische
Treiber 124-1, 124-2 und 124-3 für die roten,
grünen
bzw. blauen LEDs. Die farbspezifischen Treiber erzeugen farbspezifische
Treibersignale (z. B. Rot-LED-Treibersignale, Grün-LED-Treibersignale und Blau-LED-Treibersignale),
die es dem Treiber ermöglichen,
die Farb-LEDs 110 auf einer Pro-Farbe-Basis auf eine farbsequentielle
Weise zu steuern. Eine Zeitmodulation (die auch als eine Pulsbreitenmodulation
bezeichnet wird) kann verwendet werden, um die Intensität des Lichts,
das von den LEDs emittiert wird, zu steuern. Alternativ dazu kann die
Intensität
des farbigen Lichts durch ein Variieren der Spannung und/oder des
Stroms der Treibersignale gesteuert werden.
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Während eines
Kalibrierungsprozesses misst das Spektralrückkopplungssteuersystem 106 von 1 Luminanz-
und Chrominanzcharakteristika des Lichts, das von der Lichtquelle 102 emittiert
wird, und stellt dann das emittierte Licht ansprechend auf die Messungen
ein, um vorab festgelegte Luminanz- und Chrominanzcharakteristika
zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Die Operation des Kalibrierungsprozesses
ist mit Bezugnahme auf 1 im Detail beschrieben. Um
zu Beschreibungszwecken bei der Steuerung 122 zu beginnen,
erzeugt die Steuerung farbspezifische Steuersignale, um Licht zu
erzeugen, das gewünschte
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika aufweist. Die farbspezifischen
Steuersignale werden an den Treiber 124 geliefert. Ansprechend auf
die Steuersignale von der Steuerung erzeugt der Treiber farbspezifische
Treibersignale, um die LEDs 110 der Lichtquelle zu treiben.
Zum Beispiel wird weißes
Licht, das zum LCD-Schirmgegenlichtbeleuchten geeignet ist, durch
ein Kombinieren von rotem, grünem
und blauem Licht erzeugt. Bei dem Kalibrierungsprozess werden die
Farb-LEDs gleichzeitig getrieben, um Licht zum Gegenlichtbeleuchten
zu erzeugen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Kalibrierungsprozesses
werden die Farb-LEDs auf eine farbsequentielle Weise getrieben,
um Licht zum Gegenlichtbeleuchten zu erzeugen. Unabhängig davon,
ob die LEDs während
des Kalibrierungsprozesses gleichzeitig oder auf eine farbsequentielle
Weise getrieben werden, erzeugt der Treiber farbspezifische Treibersignale,
die für
die roten, grünen
und blauen LEDs spezifisch sind. Die LEDs der Lichtquelle erzeugen
ansprechend auf die Treibersignale Licht, und das Licht geht durch
das Lichtmischmedium 104 und den LCD-Schirm 114 hindurch.
Der Farbsensor 120 erfasst das Licht, das durch das Lichtmischmedium
und den LCD-Schirm hindurchgeht, und erzeugt Rückkopplungssignale ansprechend
auf die Erfassung. Bei dem Ausführungsbeispiel
von 1 gibt der Farbsensor farbspezifische Rückkopplungssignale
aus, die sich auf das rote, grüne
und blaue Spektrum beziehen. Die farbspezifischen Rückkopplungssignale
von dem Farbsensor werden durch die Steuerung empfangen und verwendet,
um die Steuersignale und schließlich
die farbsequentiellen Treibersignale einzustellen, um Licht mit
den gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika zu erzeugen. Um während der
normalen farbsequentiellen Operation Licht mit den gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika zu erzielen und aufrechtzuerhalten,
erzeugt die Steuerung farbspezifische Steuersignale ansprechend
auf die farbspezifischen Rückkopplungssignale.
Bei einem Ausführungsbeispiel
werden farbspezifische Steuersignale durch ein Vergleichen der farbspezifischen Rückkopplungssignale
von dem Farbsensor mit Referenzfarbinformationen erzeugt. Zum Beispiel
werden die farbspezifischen Steuersignale in Abhängigkeit der Differenz zwischen
den farbspezifischen Rückkopplungssignalen
von dem Farbsensor und den Referenzfarbinformationen erzeugt. Exemplarische
Techniken zum Erzeugen von farbspezifischen Steuersignalen sind
im Folgenden genauer beschrieben.
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Die
farbspezifischen Steuersignale, die durch die Steuerung 122 erzeugt
werden, werden an den Treiber 124 geliefert. Der Treiber übersetzt
die farbspezifischen Steuersignale in farbspezifische Treibersignale.
Die farbspezifischen Treibersignale werden dann auf eine farbsequentielle
Weise an die Farb-LEDs 110 der Lichtquelle 102 angelegt,
um Licht zu erzeugen, das zum Gegenlichtbeleuchten des LCD-Schirms
verwendet wird. Der Kalibrierungsprozess kann wiederholt werden,
bis das emittierte Licht die gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika
aufweist. Ein Messen der tatsächlichen
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika des emittierten Lichts und
ein Einstellen der LED-Treibersignale
ansprechend auf die tatsächlichen
Messungen ermöglicht
es, dass die gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika aufrechterhalten werden,
wenn sich das Licht, das durch die einzelnen Farb-LEDs emittiert
wird, verändert.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird der Kalibrierungsprozess selektiv verwendet, um die Luminanz-
und Chrominanzcharakteristika des Ausgangslichts einzustellen. Zum
Beispiel kann der Kalibrierungsprozess für diskrete Zeitperioden in
vorab festgelegten Zeitintervallen (z. B. einmal in der Stunde, am
Tag, in der Woche, im Monat usw.) oder bei festen Ereignissen (z.
B. beim Systemstart) implementiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird der Kalibrierungsprozess während
des Hochfahrens des Lichtsystems durchgeführt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
wird der Rückkopplungssteuerprozess
implementiert, während
die Leistungsquelle (z. B. die Batterie einer Mobilvorrichtung)
aufgeladen wird. Die Frequenz, mit der der Rückkopplungssteuerprozess durchgeführt wird,
und die Zeitlänge,
die benötigt
wird, um die gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika zu erreichen, hängen von verschiedenen
Faktoren ab, wie z. B. dem Betrag der Lichtdrift, dem gewünschten
Grad an Steuerung, Ressourcenverbrauchsaspekten usw.
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Bei
Ausführungsbeispielen,
bei denen der Kalibrierungsprozess selektiv verwendet wird, um die Luminanz-
und Chrominanzcharakteristika des emittierten Lichts einzustellen,
wird der Rückkopplungssteuerprozess
nicht während
normaler Operationen implementiert. Dadurch dass der Rückkopplungssteuerprozess
während
normaler Operationen nicht implementiert wird, können Ressourcen (z. B. Batterieleistung
und Verarbeitungszyklen) gespart werden, die durch den Rückkopplungssteuerprozess verbraucht
werden. Alternativ dazu kann der Kalibrierungsprozess auf einer
kontinuierlichen Basis während
der normalen Operation (z. B. während
die Farb-LEDs auf eine farbsequentielle Weise getrieben werden)
implementiert werden, um einen hohen Grad an Steuerung gegenüber den
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika des emittierten Lichts zu liefern.
Bei einem Ausführungsbeispiel
des Kalibrierungsprozesses, bei dem die RGB-LEDs gleichzeitig aktiviert
werden, wird der Kalibrierungsprozess bevorzugt ausgeführt, während der
LCD-Schirm leer ist, um die Anzeige von ungewünschten Bildern zu vermeiden,
die den Kalibrierungsprozess negativ beeinflussen können.
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Zu
Beispielszwecken ist das System
100, das in
1 gezeigt
ist, ein dreifarbiges („trichromatisches") RGB-basiertes System.
Das farbige Licht eines trichromatischen Systems kann hinsichtlich Dreibereichswerten
beschrieben werden, basierend auf einem Anpassen der drei Farben
derart, dass die Farben normalerweise nicht einzeln wahrgenommen werden
können.
Dreibereichswerte stellen die Intensität von drei zusammenpassenden
Lichtern in einem gegebenen trichromatischen System dar, die mit
einem gewünschten
Farbton übereinstimmen
sollen. Dreibereichswerte können
unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet werden:
wobei:
- Wx -λ
- = Pλxλ
- Wy -λ
- = Pλyλ
- Wz -λ
- = Pλzλ
- k
- = 100/ΣW yλ
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Die
relative spektrale Leistungsverteilung P8 ist
die spektrale Leistung pro Konstantintervallwellenlänge über das
gesamte Spektrum relativ zu einem festen Referenzwert. Die CIE-Farbanpassungsfunktionen
x8, y8 und z8 sind die Funktionen x(8), y(8) und z(8)
bei dem farbmetrischen Standardsystem nach CIE 1931 oder die Funktionen
x10(8), y10(8) und
z10(8) bei dem ergänzenden farbmetrischen Standardsystem
nach CIE 1964. Der farbmetrische Standardbeobachter nach CIE 1931
ist ein idealer Beobachter, dessen Farbanpassungseigenschaften den CIE-Farbanpassungsfunktionen
zwischen 1°-
und 4°-Feldern
entsprechen, und der farbmetrische Standardbeobachter nach CIE 1964
ist ein idealer Beobachter, dessen Farbanpassungseigenschaften den CIE-Farbanpassungsfunktionen
für Feldgrößen, die größer als
4° sind,
entsprechen. Der Reflexionsgrad R8 ist das
Verhältnis
des Strahlungsflusses, der in einem gegebenen Kegel reflektiert
wird, dessen Spitze auf der betrachteten Oberfläche liegt, zu demjenigen, der
in der gleichen Richtung durch den perfekten Reflektierdiffusor
reflektiert wird, der bestrahlt wird. Der Strahlungsfluss ist eine
Leistung, die in Form von Strahlung emittiert, übertragen oder empfangen wird. Die
Einheit des Strahlungsflusses ist das Watt (W). Ein perfekter Reflektierdiffusor
ist ein idealer isotroper Diffusor mit einem Reflexionsgrad (oder
einem Transmissionsgrad) gleich 1. Die Gewichtungsfunktionen Wx8, Wy8 und Wz8 sind die Produkte der relativen spektralen
Leistungsverteilung P8 und einem bestimmten
Satz von CIE-Farbanpassungsfunktionen x8, y8 und z8.
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Die
Steuerung 122, die in 1 gezeigt
ist, kann auf viele unterschiedliche Weisen implementiert sein,
um eine farbspezifische Steuerung zu erreichen. Die 3A und 3B zeigen
Beispiele für Steuerungen 122,
die verwendet werden können,
um die roten, grünen
und blauen LEDs auf einer Pro-Farbe-Basis
bei der Lichtquelle, die in 1 gezeigt
ist, einzustellen. Mit Bezugnahme auf 3A umfasst die
Steuerung einen Referenzwertgenerator 130 und ein Steuermodul 132.
Die Steuerung empfängt
farbspezifische Rückkopplungssignale
in der Form von gemessenen Dreibereichswerten in dem RGB-Raum (R,
G und B) von dem Farbsensor 120 (1). Die Steuerung
empfängt
auch Eingangsreferenzdreibereichswerte. Die Eingangsreferenzdreibereichswerte können in
Form eines Sollfarbpunktes (X ref und Y ref) und eines Lumenwerts
(L ref) vorliegen. Die Referenzdreibereichswerte können durch
eine Benutzerschnittstelle (nicht gezeigt) vorab festgelegt sein, in
das System vorprogrammiert sein, oder die Eingangsreferenzdreibereichswerte
könnten
auf irgendeine andere Weise empfangen werden. Der Referenzwertgenerator übersetzt
die Eingangsreferenzdreibereichswerte in Referenzdreibereichswerte
in dem RGB-Raum (R ref, G ref und B ref). Das Steuermodul bestimmt
dann die Differenz zwischen den gemessenen Dreibereichswerten und
den Referenzdreibereichswerten und erzeugt farbspezifische Steuersignale,
die Einstellungen widerspiegeln, die an den Treibersignalen auf
einer Pro-Farbe-Basis vorgenommen werden müssen, um die gewünschten Luminanz-
und Chrominanzcharakteristika zu erreichen. Die farbspezifischen
Steuersignale bewirken, dass die Farb-LEDs nach Bedarf eingestellt
werden, um Licht der gewünschten
Luminanz und Chrominanz zu emittieren. Auf diese Weise nähern sich
die Luminanz- und Chrominanzcharakteristika der Lichtquelle den
gewünschten
(d. h. Referenz-) Luminanz- und Chrominanzcharakteristika.
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Die
alternative Steuerung von 3B ähnelt der
Steuerung von 3A mit der Ausnahme, dass dieselbe
CIE-1931-Dreibereichswerte
verwendet. Die Steuerung von 3B umfasst
einen Rückkopplungssignalübersetzer 134,
der gemessene Dreibereichswerte in dem RGB-Raum in gemessene CIE-1931-Dreibereichswerte übersetzt.
Zusätzlich wandelt
der Referenzwertgenerator 130 Eingangsreferenzdreibereichswerte
in Referenz-CIE-1931-Dreibereichswerte um. Das Steuermodul 132 bestimmt dann
die Differenz zwischen den gemessenen CIE-1931-Dreibereichswerten
und den Referenz-CIE-1931-Dreibereichswerten
und stellt die farbspezifischen Steuersignale dementsprechend ein.
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Das
FSC-Lichtsystem 100, das im Vorhergehenden mit Bezugnahme
auf die 1–3B beschrieben
ist, kann auch derart ausgerichtet sein, dass der Farbsensor konfiguriert
ist, um Licht zu erfassen, nachdem dasselbe gemischt worden ist,
aber bevor dasselbe durch den LCD-Schirm 114 hindurchgeht. 4 zeigt
ein LED-basiertes FSC-Lichtsystem 200, das die Lichtquelle 102 umfasst,
die bezüglich
des LCD-Schirms 114 derart ausgerichtet ist, dass Licht
auf eine Seitenoberfläche
oder einen Rand des LCD-Schirms auftrifft, wie es auf dem Gebiet
von LCDs bekannt ist. Zum Beispiel sind die Farb-LEDs 110 auf
eine lineare Weise konfiguriert und entlang eines Randes des LCD-Schirms
angeordnet. Wenn dieselbe als ein Gegenlicht für einen LCD-Schirm verwendet
wird, wird die Lichtquelle normalerweise getrieben, um weißes Licht
zu erzeugen. Wie es auf dem Gebiet bekannt ist, kann weißes Licht durch
ein Kombinieren von rotem, grünem
und blauem Licht erzeugt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 werden
die roten, grünen
und blauen LEDs während
einer normalen Operation auf eine farbsequentielle Weise getrieben,
um weißes
Licht zu erzeugen. Die gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika des weißen Lichts sind vorab festgelegt,
und das Spektralrückkopplungssteuersystem
wird während
des Kalibrierungsprozesses, wie im Vorhergehenden beschrieben, verwendet,
um die Treibersignale nach Bedarf einzustellen, um die gewünschten
Luminanz- und Chrominanzcharakteristika des emittierten Lichts zu
erzielen und aufrechtzuerhalten.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
des Kalibrierungsprozesses, bei dem die Farb-LEDs auf eine farbsequentielle
Weise getrieben werden, kann der Farbsensor konfiguriert sein, um
die einzelnen farbspezifischen Messungen zu summieren, um eine vollständige Farbmessung
zu erzeugen. Zum Beispiel misst der Farbsensor während der Zeit, in der die
roten LEDs getrieben werden, rotes Licht, während der Zeit, in der die
grünen
LEDs getrieben werden, grünes
Licht und während
der Zeit, in der die blauen LEDs getrieben werden, blaues Licht.
Die farbspezifischen Messungen werden dann summiert (z. B. gemäß den Grassmannschen
Gesetzen), um die Gesamt-Luminanz-
und -Chrominanzcharakteristika des Lichtes zu charakterisieren.
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Obwohl
die Farbsequentielllogik so offenbart ist, dass dieselbe in dem
Treiber angeordnet ist, kann die Farbsequentielllogik in der Steuerung,
dem Treiber oder einer beliebigen Kombination derselben angeordnet
sein.
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5 zeigt
ein Prozessflussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines FSC-Lichtsystems gemäß der Erfindung.
Bei Block 560 werden Treibersignale an eine Lichtquelle
geliefert, die mehrere Farb-LEDs umfasst. Bei Block 562 wird
Licht, das ansprechend auf die Treibersignale emittiert wird, erfasst.
Bei Block 564 werden Rückkopplungssignale ansprechend
auf das erfasste Licht erzeugt. Bei Block 566 werden farbsequentielle
Treibersignale, die an die Lichtquelle geliefert werden, ansprechend auf
die Rückkopplungssignale
eingestellt.
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Obwohl
die Lichtsysteme 100 und 200 als ein Gegenlicht
für einen
LCD-Schirm beschrieben sind, können
die LED-basierten FSC-Lichtsysteme bei jeder beliebigen anderen
Lichtanwendung verwendet werden und sind in keiner Weise auf die
im Vorhergehenden beschriebenen Anwendungen beschränkt.
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Andere
Ausführungsbeispiele
des Spektralrückkopplungssteuersystems 106,
die Rückkopplungssignale
liefern und die Farb-LEDs auf einer Pro-Farbe-Basis ansprechend
auf die Rückkopplungssignale
einstellen, sind möglich.
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Obwohl
spezifische Ausführungsbeispiele der
Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, soll die Erfindung
nicht auf die so beschriebenen und veranschaulichten spezifischen
Formen oder Anordnungen von Teilen beschränkt sein. Der Schutzbereich
der Erfindung soll durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente
definiert sein.
