DE102014109145A1 - Computerbildschirm umfassend eine Matrixanzeigefläche und eine Statusanzeige - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Computerbildschirm (1), umfassend eine abdunkelbare Matrixanzeigefläche (2), eine Statusanzeige (4) zum Anzeigen eines Betriebszustands des Computerbildschirms (1), wenigstens einen Sensor (5, 6) zum Erfassen einer Umgebungsbedingung und eine Steuerschaltung. Dabei ist die Steuerschaltung ist dazu eingerichtet, nach Erkennen einer vorbestimmten Auslösebedingung auf Grundlage wenigstens einer von dem Sensor (5, 6) erfassten Umgebungsbedingung die Matrixanzeigefläche (2) gegenüber einer aktuell gewählten Helligkeit abzudunkeln und das Abdunkeln der Matrixanzeigefläche (2) über die Statusanzeige (4) anzuzeigen.

Description

• Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Computerbildschirm, umfassend eine abdunkelbare Matrixanzeigefläche und eine Statusanzeige zum Anzeigen einer Betriebsart des Computerbildschirms. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung einen LCD-Monitor mit einer abdunkelbaren Hintergrundbeleuchtung.
• Derartige Computerbildschirme sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Da Computerbildschirme, insbesondere in Büroumgebungen, oftmals den ganzen Tag über eingeschaltet sind, sollte ihre Energieaufnahme insbesondere in Zeiten der Nichtnutzung soweit wie möglich reduziert werden.
• Diesbezüglich sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ansätze bekannt. Gemäß dem so genannten VESA Display Power Management Signaling (DPMS) Standard von März 2003 kann, beispielsweise nach Erkennung von längeren Eingabepausen, ein mit dem Computerbildschirm verbundenes Computersystem ein Synchronisationssignal abschalten, um die Einnahme eines Energiesparzustands des Computerbildschirms zu aktivieren.
• Ein anderer Ansatz besteht darin, über ein Bildschirmmenü oder über ein vorbestimmtes Bedienelement die Bildhelligkeit herabzusetzen, um die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Die Auslösung einer derartigen Massnahme erfordert eine manuelle Aktion eines Benutzer des Computersystems.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, alternative und insbesondere verbesserte Möglichkeiten zur Energieeinsparung bei Computerbildschirmen aufzuzeigen. Dabei sollen bevorzugt autarke Lösungen beschrieben werden, die keine Bereitstellung externer Steuersignale durch ein an den Bildschirm angeschlossenes Computersystem und keine Vornahme manueller Benutzereingaben erfordern.
• Die oben genannte Aufgabe wird durch einen Computerbildschirm, umfassend eine abdunkelbare Matrixanzeigefläche, eine Statusanzeige zum Anzeigen eines Betriebszustands des Computerbildschirms, wenigstens einen Sensor zum Erfassen einer Umgebungsbedingung und eine Steuerschaltung gelöst. Dabei ist die Steuerschaltung dazu eingerichtet, nach Erkennen einer vorbestimmten Auslösebedingung auf Grundlage wenigstens einer von dem Sensor erfassten Umgebungsbedingung die Matrixanzeigefläche gegenüber einen aktuell gewählten Helligkeitswert abzudunkeln und das Abdunkeln der Matrixanzeigefläche über die Statusanzeige anzuzeigen.
• Durch die Vorsehung eines Sensors in dem Computerbildschirm in Zusammenhang mit einer entsprechenden Steuerschaltung kann der Computerbildschirm selbständig vorbestimmte Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise die An- und Abwesenheit eines Benutzers oder die Helligkeit einer Umgebung, erfassen und nach Auswertung der erfassten Sensorsignale selbsttätig eine Massnahme zur Energieeinsparung durch Abdunkeln der Anzeigefläche auslösen. Um diese Abdunklung einem eventuellen Benutzer gegenüber anzuzeigen, verwendet die Steuerschaltung die Statusanzeige zum Anzeigen eines Betriebszustands. Somit wird insbesondere eine irrtümliche Betätigung eines Ein-/Ausschalters durch den Benutzer vermieden, da dieser über die Einnahme des Energiesparzustands informiert wird.
• Gemäß einer Ausgestaltung umfasst der Computerbildschirm einen Anwesenheitssensor zum Erkennen einer Anwesenheit oder Abwesenheit eines Benutzers in einem vorbestimmten Bereich vor dem Computerbildschirm. So lange ein Benutzer vor dem Computerbildschirm erfasst wird, werden keine Maßnahmen zur Energieeinsparung ergriffen. Nach Erkennen einer Abwesenheit wird die Helligkeit der Matrixanzeigefläche reduziert. Beispielsweise kann die Hintergrundbeleuchtung auf einen vorbestimmten Wert, wie beispielsweise 30 Prozent einer maximalen Anzeigehelligkeit reduziert oder vollständig abgeschaltet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist auch ein mehrstufiges Abdunkeln der Anzeigefläche möglich.
• Während der erkannten Abwesenheit zeigt die Statusanzeige den vom Computerbildschirm eingenommenen Energiesparzustand an. Auf diese Weise kann beispielsweise ein außerhalb des überwachten Bereichs befindlicher Benutzer erkennen, dass das Computersystem nach wie vor eingeschaltet ist und sich lediglich der Computerbildschirm auf Grundlage einer Erkennung der Abwesenheit abgeschaltet hat.
• In wenigstens einer Ausgestaltung wird bei einer erneuten Erkennung der Anwesenheit eines Benutzers die zuvor gewählte Helligkeit der Matrixanzeigefläche wiederhergestellt. In dieser Ausgestaltung kann vollständig auf zusätzliche Benutzereingaben, beispielsweise das Drücken einer Taste zum Reaktivieren des Computersystems, verzichtet werden.
• In einer alternativen Ausgestaltung umfasst der Computerbildschirm wenigstens einen Umgebungslichtsensor, wobei die vorbestimmte Auslösebedingung die Erkennung der Unterschreitung einer vorbestimmten Umgebungslichtintensität umfasst. Durch Überwachen einer Umgebungshelligkeit kann die Helligkeit der Matrixanzeigefläche, insbesondere einer zu ihrer Ausleuchtung verwendeten Hintergrundbeleuchtung, entsprechend den vorherrschenden ergonomischen Anforderungen geregelt werden. Erlaubt eine solche Regelung die Abdunklung der Matrixanzeigefläche unter einen vorbestimmten Grenzwert, wie er beispielsweise zur Einhaltung von Energiesparstandards erforderlich ist, kann dieser Zustand über die Statusanzeige dem Benutzer angezeigt werden.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den angehängten Patentansprüchen sowie der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen offenbart.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren im Detail beschrieben. In den Figuren zeigen:
• 1 einen Computerbildschirm gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
• 2 eine schematische Darstellung der unterschiedlichen Komponenten des Computerbildschirms gemäß 1,
• 3 die Helligkeit einer Hintergrundbeleuchtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 4 die Helligkeit einer Hintergrundbeleuchtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
• 1 zeigt schematisch einen Computerbildschirm 1, insbesondere einen externen LCD-Monitor zum Anschluss an einen Personalcomputer. Der Computerbildschirm 1 umfasst eine Matrixanzeigefläche 2 in Form einer hochauflösenden Flüssigkristallanzeige zum Anzeigen eines Bildsignals eines mit ihm verbundenen Computersystems (nicht dargestellt). Der Computerbildschirm 1 umfasst zudem in einem Randbereich angeordnete Bedienelemente 3 in der Form von mehreren Tasten und eine Statusanzeige 4 zum Anzeigen einer aktuellen Betriebsart des Computerbildschirms 1. Beispielsweise leuchtet eine LED der Statusanzeige blau auf, wenn der Computerbildschirm 1 sich in einem normalen Betriebszustand mit voller Leistungsaufnahme befindet, und erlischt, wenn der Computerbildschirm 1 abgeschaltet wird.
• Der Computerbildschirm 1 gemäß 1 umfasst des Weiteren einen Anwesenheitssensor 5 und einen Umgebungslichtsensor 6, die im Ausführungsbeispiel in einem oberen Bereich des Rahmens des Computerbildschirms 1 angeordnet sind. Der Anwesenheitssensor 5 ist beispielsweise als Ultraschall- oder Infrarot-Reflexsenor ausgestaltet und überwacht die Anwesenheit eines Benutzers in einem vorbestimmten Bereich vor der Matrixanzeigefläche 2. Über den Umgebungslichtsensor 6 kann eine Helligkeit des Umgebungsbereichs erfasst werden. Beispielsweise kann damit erfasst werden, ob eine Zimmerbeleuchtung eingeschaltet ist oder Sonnenlicht von einem Fenster direkt auf den Computerbildschirm 1 fällt.
• 2 zeigt schematisch die Verbindung der unterschiedlichen Komponenten des Computerbildschirms 1 mit einer Steuerschaltung in Form eines Microcontrollers 7. In der Darstellung gemäß 2 ist zu erkennen, dass der Microcontroller 7 mit einem Bildsignaleingang 8, beispielsweise einem DVI-Anschluss, verbunden ist. Des Weiteren sind ein erstes Bedienelement 3a zum manuellen Ein- beziehungsweise Ausschalten des Computerbildschirms 1 und ein zweites Bedienelement 3b zum manuellen Aktivieren eines Energiesparmodus über entsprechende Steuereingänge mit dem Microcontroller 7 verbunden. Über zwei weitere Steuereingänge sind der Anwesenheitssensor 5 sowie der Umgebungslichtsensor 6 ebenfalls mit dem Microcontroller 7 verbunden. Über einen Steuerausgang ist der Microcontroller 7 mit der Statusanzeige 4 verbunden. Über einen weiteren Steuerausgang ist der Microcontroller 7 mit einer Treiberschaltung 9 zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtung 10 der Matrixanzeigefläche 2 verbunden. Des Weiteren ist der Microcontroller 7 über eine Skaliervorrichtung 11 mit den einzelnen Elementen der Matrixanzeigefläche 2 verbunden. Alternativ kann die Skaliervorrichtung 11 auch direkt mit dem Bildsignaleingang 8 verbunden sein. Im Ausführungsbeispiel besitzt der Microcontroller 7 zudem einen eingebauten Zeitgeber 12.
• Über das erste Bedienelement 3a kann der Computerbildschirm 1 in eine normale Betriebsart geschaltet werden, in der die Hintergrundbeleuchtung mit einer vom Benutzer gewählten Helligkeit betrieben wird. Die Einnahme dieser Betriebsart wird über die Statusanzeige 4 angezeigt. In dieser Betriebsart kann ein von dem Bildsignaleingang 8 empfangenes Bildsignal in bekannter Weise über die Skaliervorrichtung 11 entsprechend der Auflösung der Matrixanzeigefläche 2 aufbereitet und auf ihr dargestellt werden. Liegt kein Bild- oder Synchronisationssignal am Bildsignaleingang 8 an, wird über Aufleuchten einer orangen LED ein Bereitschaftszustand angezeigt.
• Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 werden nachfolgend zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Energieeinsparung in dem Computerbildschirms 1 gemäß den 1 und 2 beschrieben.
• 3 zeigt die Helligkeit I_LCD der Hintergrundbeleuchtung 10 in Abhängigkeit von über den Anwesenheitssensor 5 erkannten Ereignissen. Zu einem Zeitpunkt T0 befindet sich der Computerbildschirm 1 in einer normalen Betriebsart. Zu diesem Zeitpunkt ist die Hintergrundbeleuchtung auf einen vorbestimmten Helligkeitswert I_o, beispielsweise 85 Prozent einer maximalen Helligkeit eingestellt. Eine derartige Einstellung kann beispielsweise manuell von einem Benutzer über ein Bildschirmmenü mittels der Bedienelemente 3 vorgenommen werden. Alternativ ist es auch möglich, wie nachfolgend beschrieben eine aktuelle Helligkeitseinstellung automatisch auf Grundlage einer Auswertung der Umgebungslichtstärke durch den Umgebungslichtsensor 6 vorzunehmen.
• Zu einem Zeitpunkt T1 erkennt der Anwesenheitssensor 5, dass ein Benutzer den vorbestimmten Bereich vor dem Computerbildschirm 1 verlassen hat. Infolge dessen wird der Zeitgeber 12 gestartet. Nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums Δt1, beispielsweise 10 Sekunden nach Erkennung der Abwesenheit, wird die Hintergrundbeleuchtung zu einem Zeitpunkt T2 auf einen vorbestimmten Helligkeitswert I₁, beispielsweise 30 Prozent einer maximalen Helligkeit abgedunkelt, sofern der Benutzer bis zu diesem Zeitpunkt nicht zurückgekehrt ist. Nach einem erfolglosem Warten für einen weiteren Zeitraum Δt2, beispielsweise weitere 30 Sekunden, wird die Hintergrundbeleuchtung 10 zu einem Zeitpunkt T3 vollständig abgeschaltet.
• Zu einem Zeitpunkt T4 kehrt der Benutzer schließlich in den überwachten Bereich zurück. Nach Erkennen eines entsprechenden Sensorwertes von dem Anwesenheitssensor 5, schaltet der Microcontroller 7 die Hintergrundbeleuchtung 10 zurück auf den ursprünglichen Helligkeitswert I_o, beispielsweise 85 Prozent.
• Insbesondere bei LCD-Monitoren mit einer Hintergrundbeleuchtung wird ein wesentlicher Anteil der Gesamtenergieaufnahme durch die Hintergrundbeleuchtung 10 verursacht. Dementsprechend variiert die Energieaufnahme des Computerbildschirms 1 in Abhängigkeit einer aktuell gewählten Helligkeit. Beispielsweise beträgt die Energieaufnahme des Bildschirms 1 zwischen den Zeitpunkten T0 und T2 etwa 20 Watt, zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 etwa 10 Watt und zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 weniger als 2 Watt. Diese Energieeinsparung, die der Einnahme eines Energiesparzustandes entspricht, wird einem Benutzer des Systems im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten T2 und T4 angezeigt. Beispielsweise leuchtet die Statusanzeige 4 in den Zeiträumen T0 bis T2 und nach T4 blau auf, um einen Normalbetrieb mit einer hohen Leistungsaufnahme von etwa 20 Watt anzuzeigen und zwischen den Zeitpunkten T2 bis T4 grün, um eine Leistungsaufnahme von 10 Watt oder weniger anzuzeigen. Selbstverständlich sind auch weitere Anzeigefarben oder Abstufungen möglich. Beisipielsweise kann die Statusanzeige zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 grün blinken, um die besonders niedrige Energieaufnahme anzuzeigen.
• Auf Grundlage dieser Anzeige wird insbesondere eine Fehleinschätzung des Benutzers zum Betriebszustand des Computersystems vermieden. Kehrt er beispielsweise nach längerer Abwesenheit zu dem Computerbildschirm 1 zurück, weist die Statusanzeige 4 darauf hin, dass das Computersystem nach wie vor einsatzbereit ist. Somit wird ein fälschliches Betätigen des ersten Bedienelements 3a zum vermeintlichen Einschalten des Computerbildschirms 1 oder eines Einschalters des Computersystems durch den Benutzer vermieden.
• 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Energieeinsparung. Insbesondere ist dort die Anzeigehelligkeit I_LCD über eine Umgebungshelligkeit I_ENV aufgetragen. In diesem Ausführungsbeispiel regelt der Microcontroller 7 die Hintergrundbeleuchtung 10 eigenständig zwischen zwei, beispielsweise von einem Benutzer vorgegebenen, Werten I_min und I_max. Insbesondere wird die Hintergrundbeleuchtung auf einen Minimalwert I_min eingestellt, wenn sich der Computermonitor 1 in einem vollständig abgedunkelten Raum befindet. Trifft dagegen sehr viel Licht, beispielsweise von einer Tageslichtlampe oder direkter Sonneneinstrahlung, auf den Umgebungslichtsensor 6, wird auch die Anzeigehelligkeit der Matrixanzeigefläche 2 auf einen Maximalwert I_max hochgeregelt. Zwischen diesen beiden Extrempunkten verläuft die Kurve gemäß einer vorbestimmten Relation. Im Ausführungsbeispiel nimmt die Anzeigehelligkeit I_LCD linear mit der Umgebungshelligkeit I_ENV zu.
• So lange die Anzeigehelligkeit I_LCD unter einem vorbestimmten Grenzwert I_ECO entsprechend einer vorbestimmten Umgebungshelligkeit I_EE liegt, beispielsweise 70 Prozent einer maximal zur Verfügung stehenden Anzeigehelligkeit, verbraucht der Computerbildschirm 1 nur verhältnismäßig wenig elektrische Energie, beispielsweise weniger als 10 Watt. Um dies einem Benutzer gegenüber anzuzeigen, zeigt die Statusanzeige 4 im beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Energiesparmodus durch Aufleuchten in einer grünen LED an. Lediglich in dem Bereich oberhalb des Grenzwertes I_ECO bis zu einer maximalen Anzeigehelligkeit I_max leuchtet die Statusanzeige blau auf, um einen hohen Energieverbrauch anzuzeigen. In Abhängigkeit dieser Anzeige kann der Benutzer gegebenenfalls Maßnahmen treffen, um die Energieeffizienz zu erhöhen. Beispielsweise ist es möglich, ein Fenster abzudunkeln, um eine direkte Sonneneinstrahlung zu vermeiden.
• Obwohl die beiden Regelalgorithmen gemäß den 3 und 4 anhand desselben Computerbildschirms 1 gemäß den 1 und 2 beschrieben wurde, können diese auch einzeln verwirklicht werden. In diesem Fall kann auf Komponenten des Computerbildschirms 1 verzichtet werden, die zur Implementierung der jeweiligen Regelung nicht erforderlich sind. Insbesondere kann bei der Ausgestaltung gemäß 3 auf die Vorsehung eines Umgebungslichtsensors 6 verzichtet werden. Umgekehrt kann bei der Ausgestaltung gemäß 4 auf die Vorsehung eines Anwesenheitssensors 5 verzichtet werden.
• Bezugszeichenliste

1

Computerbildschirm

2

Matrixanzeigefläche

3

Bedienelement

3a

erstes Bedienelement

3b

zweites Bedienelement

4

Statusanzeige

5

Anwesenheitssensor

6

Umgebungslichtsensor

7

Microcontroller

8

Bildsignaleingang

9

Treiberschaltung

10

Hintergrundbeleuchtung

11

Skaliervorrichtung

12

Zeitgeber

T0 bis T4

Zeitpunkt

Δt1

erster Zeitraum

Δt2

zweiter Zeitraum

I_LCD

Bildschirmhelligkeit

I_o, I₁

Helligkeitswert

I_ENV, I_EE

Umgebungshelligkeit

I_min

Minimalwert

I_max

Maximalwert

I_ECO

Grenzwert

Claims (10)

1. Computerbildschirm (1), umfassend: – eine abdunkelbare Matrixanzeigefläche (2); – eine Statusanzeige (4) zum Anzeigen eines Betriebszustands des Computerbildschirms (1); – wenigstens einen Sensor zum Erfassung einer Umgebungsbedingung; und – eine Steuerschaltung, wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, nach Erkennen einer vorbestimmten Auslösebedingung auf Grundlage wenigstens einer von dem Sensor erfassten Umgebungsbedingung die Matrixanzeigefläche (2) gegenüber eine aktuell gewählten Helligkeitswert I_o abzudunkeln und das Abdunkeln der Matrixanzeigefläche (2) über die Statusanzeige (4) anzuzeigen.
2. Computerbildschirm (1) nach Anspruch 1, umfassend wenigstens einen Anwesenheitssensor (5) zum Erkennen einer Anwesenheit oder Abwesenheit eines Benutzers in einem vorbestimmten Bereich vor dem Computerbildschirm (1), wobei die vorbestimmte Auslösebedingung die Erkennung der Abwesenheit des Benutzers für einen vorbestimmten Zeitraum umfasst.
3. Computerbildschirm (1) nach Anspruch 2, bei dem die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, nach Erkennung einer Abwesenheit für einen ersten vorbestimmten Zeitraum (Δt1) die Matrixanzeigefläche (2) auf einen vorbestimmten Helligkeitswert (I₁) abzudunkeln.
4. Computerbildschirm (1) nach Anspruch 3, bei dem die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, nach Erkennung einer Abwesenheit für einen zweiten vorbestimmten Zeitraum (Δt2), die Matrixanzeigefläche (2) vollständig abzudunkeln, insbesondere eine Hintergrundbeleuchtung (10) der Matrixanzeigefläche (2) zu deaktivieren.
5. Computerbildschirm (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, bei Erkennung einer Anwesenheit des Benutzers in dem vorbestimmten Bereich die Matrixanzeigefläche (2) auf den vor einer Abdunklung gewählten Helligkeitswert I_o zurückzuschalten.
6. Computerbildschirm (1) nach Anspruch 5, bei dem die Steuerschaltung des Weiteren dazu eingerichtet ist, bei Erkennen der Anwesenheit des Benutzers in dem vorbestimmten Bereich über die Statusanzeige die Einnahme eines Normalbetriebszustandes anzuzeigen.
7. Computerbildschirm (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Steuerschaltung des Weiteren dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal zum Einnehmen eines Energiesparzustandes an eine mit dem Computerbildschirm (1) verbundene Datenverarbeitungseinrichtung zu schicken, wenn die Abwesenheit eines Benutzers für einen vorbestimmten Zeitraum erkannt wird.
8. Computerbildschirm (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend wenigstens einen Umgebungslichtsensor (6), wobei die vorbestimmte Auslösebedingung die Erkennung der Unterschreitung einer vorbestimmten Umgebungshelligkeit I_EE umfasst.
9. Computerbildschirm (1) nach Anspruch 8, bei dem die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, die Helligkeit der Matrixanzeigefläche (2) in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit (I_ENV) zu regeln und über die Statusanzeige (4) beim Unterschreiten einer vorbestimmten Helligkeit (I_ECO) der Matrixanzeigefläche (2), die der vorbestimmten Umgebungshelligkeit I_EE entspricht, die Einnahme eines Energiesparzustandes anzuzeigen.
10. Computerbildschirm (1) nach Anspruch 9, bei dem die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, bei Erkennen eines Überschreitens der vorbestimmten Helligkeit (I_ECO) der Matrixanzeigefläche (2), die der vorbestimmten Umgebungshelligkeit I_EE entspricht, über die Statusanzeige (4) die Einnahme eines Normalbetriebszustandes anzuzeigen.

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