DE102006027403B4

DE102006027403B4 - Verfahren und Anordnung zum Ermitteln eines Leuchtdichte-Istwertes

Info

Publication number: DE102006027403B4
Application number: DE102006027403.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bronner; Wolfgang Eckhardt
Original assignee: Eizo GmbH
Current assignee: Eizo GmbH
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: DE102006027403A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines Leuchtdichte-Istwertes (Iw, Iwa, Iwb, ..., Iwb), welchen eine Backlight-Regelung (2) auf einen vorgebbaren, die Intensität des Lichts eines Backlights (7; 11) repräsentierenden Leuchtdichte-Sollwert (Sw) einregelt, wobei – das Backlight (7; 11) mit Leuchtmitteln (12a, 12b, ..., 12n) versehen ist, welche einzeln, gruppen- und/oder zeilenweise ansteuerbar sind, und – das Licht des Backlights (7; 11) eine LCD-Anzeige (3) hinterleuchtet, mit folgenden Verfahrensschritten: – die Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) werden nacheinander einzeln und/oder gruppen- und/oder zeilenweise eingeschaltet, während dessen die restlichen Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) ausgeschaltet sind, – zwei Sensoren (5, 15) sind seitlich an einem Diffusor (6) derart zum Erfassen der Leuchtdichten der eingeschalteten Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) angeordnet, dass einer der Sensoren (5, 15) zeilenweise und der andere der Sensoren (5, 15) dagegen spaltenweise die Leuchtdichten erfasst, – der Leuchtdichte-Istwert (Iw, Iwa, Iwb, ..., Iwn) wird zur Kompensation des Leuchtdichteverlusts aufgrund des Abstandes (ha, hb, ..., hn) des entsprechenden Sensors (5, 15) von dem oder den eingeschalteten Leuchtmittel(n) (12a, 12b, ..., 12n) in Abhängigkeit der erfassten Leuchtdichte (La, Lb, ..., Ln) und einer in einem Speicher (9) hinterlegten Korrekturgröße ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Leuchtdichte-Istwertes, welchen eine Backlight-Regelung auf einen vorgebbaren, die Intensität des Lichts eines Backlights repräsentierenden Leuchtdichte-Sollwert einregelt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3, welche zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
Insbesondere im Rahmen von medizinischen Anwendungen ist eine im Wesentlichen gleichmäßige Helligkeits- bzw. Leuchtdichteverteilung auf einem LCD-Panel (LCD-Anzeigemodul eines Flachbildschirms) für eine Diagnose von Bildern erforderlich. Um die in der Norm vorgeschriebenen, noch zulässigen Abweichungen der Helligkeit von der Mitte der LCD-Anzeige zum Rand hin einzuhalten, werden heutige Backlights (Hintergrundbeleuchtungen) mit so genannten CCFL-Lampen teilweise selektiert. Beispielsweise aufgrund einer Temperaturdrift oder einer Alterung bewirkte Helligkeitsänderungen werden gewöhnlich über einen Sensor, der räumlich in der Mitte des Backlights angeordnet ist, erfasst und über eine geeignete Elektronik ausgeregelt. Dabei erfasst der Sensor den Mittelwert des in einem Diffusor gemischten Lichtes aller Lampen. Veränderungen der einzelnen Lampen werden nicht erfasst und auch nicht ausgeregelt. Dadurch kann es zu örtlichen Helligkeitsänderungen kommen, die dazu führen, dass das Display die Anforderungen der Norm bezüglich Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung auf Dauer nicht mehr erfüllt. Neuere Backlights sind mit zeilenweise angeordneten LEDs oder organischen LEDs (OLEDs) versehen, welche einzeln, gruppen- oder zeilenweise ansteuerbar sind, wodurch deren Licht in seiner Helligkeit gesteuert sowie ein- und ausgeschaltet werden kann.
Dies bedeutet, dass eine individuelle örtliche Helligkeitseinstellung möglich ist und Helligkeitsunterschiede aufgrund von Alterungen, Helligkeitsdriften oder Helligkeitstoleranzen ausgeregelt werden können.
Aus der DE 103 39 503 B3 ist eine Anordnung mit einer LCD-Anzeige eines Flachbildschirms und einer Backlight-Regelung bekannt, durch welche störende Einflüsse auf die Leuchtdichte des Panels aufgrund von Alterungs- und/oder Temperatureffekten des Panels erfassbar und weitgehend ausregelbar sind. Ein Sensor ist in einem für einen Betrachter nicht sichtbaren Bereich des Flachbildschirms angeordnet, wobei Mittel vorgesehen sind, durch welche der Sensor während einer Kalibrierphase im Wesentlichen parallel zum Panel von einer Ruheposition in eine Position zur Erfassung der Leuchtdichte eines auf dem Panel darstellbaren Testbildes ausschwenkbar ist. Nachteilig ist, dass diese Mittel verschleißanfällig sind.
Aus der WO 2005/111976 A1 ist eine Backlight-Einrichtung bekannt, die einen Sensor aufweist. Aus der US 2004/0095402 A1 ist ein Flüssigkristalldisplay bekannt, das zwei einander gegenüberliegende Sensoren aufweist, die zur Erfassung von externem Licht vorgesehen sind. Es können auch drei Sensoren vorgesehen sein, um unterschiedliche Farben des Umgebungslichts zu sensieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem der Leuchtdichte-Istwert einfach zu ermitteln ist. Darüber hinaus ist eine Anordnung zu schaffen, welche zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
Im Hinblick auf das Verfahren wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1, im Hinblick auf die Anordnung durch die im Anspruch 3 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Vorteilhaft ist, dass auf Schwenkmittel zum Positionieren des Sensors verzichtet werden kann. Der Sensor ist seitlich oder unterhalb eines Diffusors (Diffusorfolie) zusammen mit dem Backlight innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Der Leuchtdichte-Istwert der hinterleuchteten Stellen der LCD-Anzeige wird in Abhängigkeit der erfassten Leuchtdichte und einer Korrekturgröße ermittelt, welche den Leuchtdichteverlust aufgrund des Abstandes des Sensors und somit des Orts der Messwerterfassung von dem oder den eingeschalteten Leuchtmittel(n) „repräsentiert”. Diese Korrekturgrößen werden z. B. in einer Werkseinstellung im Rahmen einer Kalibrierung ermittelt und in einen Speicher einer Backlight-Regeleinrichtung hinterlegt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Leuchtdichte bzw. den Leuchtdichte-Istwert automatisch zu vorgebbaren Zeiten oder zyklisch zu ermitteln. Eine Ausregelung von Störgrößen, z. B. durch Alterungen, Helligkeitsdriften oder Helligkeitstoleranzen bewirkte Störgrößen, kann dadurch automatisch vor Ort ohne Fachpersonal bewirkt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im Folgenden die Erfindung, deren Ausgestaltungen sowie Vorteile näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Anordnung zur Einstellung der Leuchtdichte eines Backlights für ein LCD-Panel und
2 eine Anordnung mit einem Backlight und einer LCD-Anzeige.
In 1 ist mit 1 ein Grafikprozessor bezeichnet, welchem hier nicht dargestellte digitalisierte Bildinformationen zur Darstellung auf einem LCD-Panel 3 eines Flachbildschirms zuführbar sind. Der Grafikprozessor 1 übermittelt einer Backlight-Regelung 2 einen vorgebbaren Sollwert Sw, welche die Leuchtdichte des Panels 3 im Wesentlichen konstant auf eine dem Sollwert Sw entsprechende Sollwert-Leuchtdichte einstellt, wobei in einer Werkseinstellung der Sollwert Sw derart vorgegeben ist, dass die Leuchtdichte eines auf dem Panel 3 darstellbaren Bildes einen optimalen Bildeindruck bewirkt. Zur Einstellung der Leuchtdichte ist ein Backlight-Sensor 5 vorgesehen, welcher seitlich eines Diffusors (Diffusorfolie) 6 des Panels 3 angeordnet ist und der das Licht eines Backlights 7 erfasst, welches das Panel 3 hinterleuchtet und dessen Lichtintensität eine entsprechende Leuchtdichte auf einer LCD-Anzeige 8 des Panels 3 bewirkt. Einen dieser Leuchtdichte des Backlights 7 entsprechenden erfassten Istwert Ie führt der Backlight-Sensor 5 der Backlight-Regelung 2 zu, welche zur Kompensation des Leuchtdichteverlustes aufgrund des Abstandes des Sensors 5 von Leuchtmitteln des Backlights 7 zunächst in Abhängigkeit von diesem erfassten Istwert Ie und von einer in einem Speicher 9 der Backlight-Regelung 2 hinterlegten Korrekturgröße Kg einen Istwert Iw ermittelt und welche schließlich diesen Istwert Iw auf den Sollwert Sw einregelt. Um zu verhindern, dass Umgebungslicht die Erfassung der Leuchtdichte störend beeinflusst, sind der Backlight-Sensor 5, das Backlight 7 und der Diffusor 6 in einem Gehäuse 10 angeordnet.
Zur näheren Erläuterung der Istwert-Ermittlung wird im Folgenden auf 2 verwiesen, in welcher eine Anordnung mit einem Backlight und einer LCD-Anzeige dargestellt ist.
Ein Backlight 11 weist Leuchtmittel in Form von einzeln oder zeilenweise ansteuerbaren LEDs 12a, 12b, ... 12n auf, deren Licht einen Diffusor 13 durch- und eine LCD-Anzeige 14 hinterleuchtet. Die Leuchtdichten La, Lb, ..., Ln des im Diffusor 13 reflektierten Lichts erfasst ein seitlich des Diffusors 13 angeordneter Backlight-Sensor 15, welcher diesen Leuchtdichten entsprechende Werte der Backlight-Regelung 2 (1) übermittelt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein weiterer Backlight-Sensor vorgesehen. Die Sensoren sind seitlich an einem Diffusor derart angeordnet, dass einer dieser Sensoren zeilenweise, der andere Sensor dagegen spaltenweise die Leuchtdichten erfasst, wodurch die Messgenauigkeit verbessert wird. Die Messgenauigkeit kann weiter dadurch verbessert werden, indem zur zeilen- bzw. spaltenweisen Erfassung der Leuchtdichten jeweils mehrere Sensoren eingesetzt werden.
Im Folgenden wird angenommen, dass die Leuchtdichten von LEDs einzelner Zeilen erfasst und zu diesen Leuchtdichten entsprechende Istwerte ermittelt werden. Diese Istwerte werden in der Art und Weise ermittelt, dass die Backlight-Regelung 2 zunächst die LEDs einer Zeile, z. B. die Zeile mit den LEDs 12a, einschaltet und alle LEDs 12b, ... 12n der restlichen Zeilen ausschaltet. Der Backlight-Sensor 15 erfasst die Leuchtdichte La des reflektierten Lichts der LEDs 12a dieser Zeile und übermittelt der Backlight-Regelung 2 einen dieser erfassten Leuchtdichte La entsprechenden (erfassten) Istwert Ie_a (1). In Abhängigkeit dieses Istwertes Ie_a und einer im Speicher 9 hinterlegten Korrekturgröße, welche den Leuchtdichteverlust aufgrund eines Abstandes ha der LEDs 12a von dem Backlight-Sensor 15 und somit vom Ort der Messwerterfassung „repräsentiert”, ermittelt die Backlight-Regelung 2 einen Istwert Iw_a, welchen sie auf den Sollwert Sw einregelt. Mit anderen Worten: Zur Kompensation des Leuchtdichteverlusts aufgrund des Abstands ha des Sensors 15 von den eingeschalteten LEDs 12a ermittelt die Backlight-Regelung 2 in Abhängigkeit des erfassten Istwertes Ie_a und der im Speicher 9 hinterlegten Korrekturgröße den Istwert Iw_a, welchen die Backlight-Regelung 2 auf den Sollwert S_w einregelt.
In der beschriebenen Art und Weise werden Istwerte Ie_b, ..., Ie_n der Leuchtdichten Lb, ..., Ln des Lichts der LEDs 12b, ..., 12n der weiteren Zeilen erfasst, Istwerte Iw_b, ..., Iw_n ermittelt und diese eingeregelt, wodurch auf der LCD-Anzeige 14 eine im Wesentlichen homogene Leuchtdichte- bzw. Helligkeitsverteilung erzielt wird. Dabei wird für die Zeile mit den LEDs 12b eine Korrekturgröße, welche den Leuchtdichteverlust aufgrund eines Abstandes hb, und für die Zeile mit den LEDs 12n eine Korrekturgröße, welche den Leuchtdichteverlust aufgrund eines Abstandes hn der LEDs 12n vom Backlight-Sensor 15 „repräsentiert”, berücksichtigt. Diese Korrekturgrößen werden z. B. in einer Werkseinstellung im Rahmen einer Kalibrierung bei vorgegebenen Sollwerten ermittelt und im Speicher 9 der Backlight-Regelung 2 hinterlegt, wobei diese Korrekturgrößen den Abständen ha, hb, ..., hn und diesen Sollwerten zugeordnet sind.
Eine Korrekturgröße kann beispielsweise in der Art und Weise ermittelt werden, dass während der Werkseinstellung zunächst neben der Erfassung der Leuchtdichte einer Zeile durch den Backlight-Sensor 15 die Leuchtdichte dieser Zeile durch einen auf der LCD-Anzeige 14 entsprechend aufgesetzten weiteren Sensor erfasst wird. Durch Vergleich der beiden erfassten Leuchtdichten ergibt sich schließlich die Korrekturgröße.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Leuchtdichte-Istwertes (Iw, Iw_a, Iw_b, ..., Iw_b), welchen eine Backlight-Regelung (2) auf einen vorgebbaren, die Intensität des Lichts eines Backlights (7; 11) repräsentierenden Leuchtdichte-Sollwert (Sw) einregelt, wobei – das Backlight (7; 11) mit Leuchtmitteln (12a, 12b, ..., 12n) versehen ist, welche einzeln, gruppen- und/oder zeilenweise ansteuerbar sind, und – das Licht des Backlights (7; 11) eine LCD-Anzeige (3) hinterleuchtet, mit folgenden Verfahrensschritten: – die Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) werden nacheinander einzeln und/oder gruppen- und/oder zeilenweise eingeschaltet, während dessen die restlichen Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) ausgeschaltet sind, – zwei Sensoren (5, 15) sind seitlich an einem Diffusor (6) derart zum Erfassen der Leuchtdichten der eingeschalteten Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) angeordnet, dass einer der Sensoren (5, 15) zeilenweise und der andere der Sensoren (5, 15) dagegen spaltenweise die Leuchtdichten erfasst, – der Leuchtdichte-Istwert (Iw, Iw_a, Iw_b, ..., Iw_n) wird zur Kompensation des Leuchtdichteverlusts aufgrund des Abstandes (ha, hb, ..., hn) des entsprechenden Sensors (5, 15) von dem oder den eingeschalteten Leuchtmittel(n) (12a, 12b, ..., 12n) in Abhängigkeit der erfassten Leuchtdichte (La, Lb, ..., Ln) und einer in einem Speicher (9) hinterlegten Korrekturgröße ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdichte automatisch zu vorgebbaren Zeiten oder zyklisch erfasst wird.
Anordnung zum Ermitteln eines Leuchtdichte-Istwertes (Iw; Iw_a, Iw_b, ..., Iw_n), welchen eine Backlight-Regelung (2) auf einen vorgebbaren, die Intensität des Lichts eines Backlights (7; 11) repräsentierenden Leuchtdichte-Sollwert (Sw) einregelt, wobei – das Backlight (7; 11) mit Leuchtmitteln (12a, 12b, ..., 12n) versehen ist, welche einzeln, gruppen- und/oder zeilenweise ansteuerbar sind, – das Licht des Backlights (7; 11) eine LCD-Anzeige (3) hinterleuchtet, dadurch gekennzeichnet, dass – Mittel (2) vorgesehen sind, welche die Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) nacheinander einzeln und/oder gruppen- und/oder zeilenweise einschalten, während dessen die Mittel (2) die restlichen Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) ausschalten, – zwei Sensoren (5, 15) seitlich an einem Diffusor (6) derart zum Erfassen der Leuchtdichten der eingeschalteten Leuchtmittel (12a, 12b, ..., 12n) angeordnet sind, dass einer der Sensoren (5, 15) zeilenweise und der andere der Sensoren (5, 15) dagegen spaltenweise die Leuchtdichten erfasst, – Mittel (2) dazu ausgebildet sind, zur Kompensation des Leuchtdichteverlusts aufgrund des Abstandes (ha, hb, ..., hn) des entsprechenden Sensors (5, 15) von dem oder den eingeschalteten Leuchtmittel(n) (12a, 12b, ..., 12n) den Leuchtdichte-Istwert (Iw, Iw_a, Iw_b, ..., Iw_n) in Abhängigkeit der erfassten Leuchtdichte (La, Lb, ..., Ln) und einer in einem Speicher (9) hinterlegten Korrekturgröße zu ermitteln.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (5, 15) die Leuchtdichte automatisch zu vorgebbaren Zeiten oder zyklisch erfasst.