CN1206567C - 显示装置和照明系统的组件 - Google Patents

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Abstract

本系统包括具有带滤色器(5B、5G、5R)的像素模板的显示装置以及用于照明显示装置的背光系统，背光系统包括发光面板(11)和与发光面板(11)关联的光源(16)。光源(16)包括多个至少有三种不同颜色的发光二极管(LED)，LED与滤色器(5B、5G、5R)关联。优选地，每个LED的光谱发射基本与滤色器(5B、5G、5R)的透射谱相匹配。优选地，LED的带宽(FWHM等于半高全宽)范围是10≤FWHM≤50nm。优选地，LED的发光强度随显示装置所显示图象的照明等级而变化。优选地，背光的发光强度根据帧对帧的原则，并且，优选地，针对每种颜色，是可控的。优选地，LED包括多个红、绿、蓝(和琥珀色)LED，每个的光通量至少是5流明。由于LED的带宽比较小，用现有的滤色器技术就能得到大得多的色空间。

Description

显示装置和照明系统的组件
本发明涉及一种组件，包括
-配有与滤色器的像素结构(pattern)关联的显示装置，以及
-用于照明显示装置的照明系统，
-所述照明系统包括一个发光面板和至少一个光源，所述光源带发光面板。
本发明进一步涉及用于所述组件中的显示装置。
本发明还涉及用于所述组件中的照明系统。
这类组件本身是大家知道的。除了其它应用以外，这类组件还用于电视接收器和监视器。这类组件特别在非发光式显示器，例如液晶显示装置，也称做LCD面板中，与所谓的背光，例如边缘发光照明系统结合起来使用。这类照明系统特别用于(便携式)计算机的显示屏或数据图形显示，例如(无线)电话，以及用于航海系统，车辆或(过程)控制室。
通常，开始一段提到的显示装置包括配有规则像素结构的基片，每个基片至少用一个电极驱动。为了在(画面)显示装置的(显示)屏的相应区域形成图象或数据图形表示，显示装置就要采用控制电子设备，例如控制电路。LCD装置中，从背光而来的光通过开关或调制器利用各种类型的液晶效应加以调制。除此之外，显示也可以电泳或机电效应为基础。
在开始一段中提到的照明系统中，通常使用的光源是管状低压汞蒸汽放电灯，例如一个或多个紧凑的荧光灯，其中在工作状态下从光源发出的光被耦合到发光面板上，该发光面板完成光波导的功能。该光波导通常由例如合成树脂或玻璃制成，形成一个相对薄而平坦的面板，光在(全)内反射的作用下穿过所述光波导。
这种照明系统还可以选择装配多个光电元件形式的光源，有时也称做电-光元件，例如象发光二极管(LED)这样的电致发光元件。这些光源通常装配在发光面板光透射(边缘)区域的附近或与之相连，这样，在工作状态下，从光源发出的光在光透射(边缘)区域入射并扩散到面板中。
EP-A 915 363公开了一种LCD显示装置和照明系统的组件，其中照明系统包括两个或多个光源，用于产生不同色温的光。这种模式下，LCD显示装置根据所需的色温被照明。将不同种类的荧光灯用于，在工作状态下，发出不同的相对高色温的光。
上述类型的组件有一个缺点，即已知组件中照明系统的光源具有固定的电磁波谱，该波谱是可见范围的不同波长的混合。这就导致组件效率的下降。此外，还造成显示装置色彩的表现受到限制。
本发明的一个目的是完全或部分的克服上述缺点。本发明更特别的目的是给出一种如开始一段提到的组件，其中组件的效率得到提高，显示装置的着色能力得到改善。
根据本发明，该目在光源包括至少三个具有不同发光波长的发光二极管方面得以实现，所述发光二极管带滤色器。
在本发明的权利要求和说明中，“与滤色器相关联LED”应当理解为所述LED与相关的滤色器按以下方式匹配：相关的LED的光谱发射实质上对应于相关滤色器的光谱极大值。通常，该滤色器包括三种滤色器，即蓝、绿和红色滤色器，每一种允许一种不同的颜色通过。在光源包括具有三种不同发光波长的LED的实例中，光源通常包括蓝、绿和红色LED。这种情形下，“关联”的意思是蓝色LED的光谱发射实质上与蓝色滤色器的“透射”谱相匹配，绿色LED的光谱发射实质上与绿色滤色器的(透射)谱谱相匹配，红色LED的光谱发射与适应于红色滤色器的(透射)谱相匹配。如果光源包括有四种发光波长的LED，则光源通常包括蓝、(蓝)绿、琥珀和红色LED。这中情况下，“关联”的意思是蓝色LED的光谱发射实质上与蓝色滤色器的(透射)谱相匹配，而(蓝)绿、琥珀色和红色LED的发射光谱选择要使它们三个与绿光和红光滤色器的(透射)谱相匹配。
滤色器习惯上用于具有较宽光谱带的显示装置。带宽表示为FWHM(即“半高全宽”)，典型值不小于100nm的数量级。这些滤色器带宽很宽的原因是人们习惯上用简单且廉价的(颜色)吸收滤色器。因为荧光灯发出的部分能量位于滤色器相对不敏感的光谱范围，大家所知道的组件中光源的能量相对低效率地转换成显示装置所显示画面的亮度。结果是，已知的组件的能效相对较低。
在大家所知道组件中，光源至少覆盖了基本整个可见光谱，其与滤色器结合使用具有相对宽的带宽；结果是所能得到的色点全部位于C.I.E.1931色三角图中相对较小(色)空间，C.I.E.色三角图是本领域技术人员熟知的。如果所述(色)空间相对较小，仅有少数颜色能反映在显示装置上。并且，这些颜色的所谓色饱和度相对较低。这些条件下，显示装置显示的画面让人感觉颜色相对较浅。
发明家们已经认识到采用不同颜色的LED作为光源(所述LED与显示装置中的滤色器相关联)，就能提高组件的效率并改善显示装置所显示画面的着色能力。由于LED的带宽比较窄，LED的光谱发射能和滤色器的光谱相匹配，这样在组件中就能实现最优化的能量转换。利用照明系统中LED和显示装置中滤色器的联合作用的优点，根据本发明的组件的能量效率得到了提高。
在已知的组件中采用LED替代低压汞蒸汽放电灯作为光源的一个更重要的优点在于每个不同颜色的LED独立地同与之相关的滤色器相结合，即不同颜色的LED之间是独立的。其结果是使LED和不同类型滤色器之间实现最优“关联”时，在选择方案上有极大自由度。如(画面)显示装置所显示画面的国际标准中所规定的那样，根据色点可选择最适合的LED的组合。这种国际标准的实例，如NTSC、EBU、HDTV等标准中使用的色三角图，是本领域的技术人员所熟知的。
此外，由于LED带宽比较小，能包含C.I.E.色三角图中更大的色空间，从而提高了显示装置所能呈现颜色的数目。此外，所呈现的颜色具有比较高的色饱和度。根据本发明的装置能使显示装置所显示的画面具有很多种明亮和鲜艳的颜色。
所述三个或更多不同颜色的LED相结合能够在1931C.I.E.色三角图中形成色空间，该色空间足够大以至上面提到的国际标准化的色三角图在此都能包括。组件中的由例如显示装置驱动的控制电子设备，可以确保通过改变发射标准使LED发出的光总是能与所选择的国际标准化的色三角图最优地“协调”。如果控制电子设备能受组件用户通过传感器(例如测量周围光的色温)、通过例如(个人)计算机的视频卡以及/或通过计算机程序的驱动软件干预就会特别合适。
使用不同发光波长的LED还有另外更进一步的优点，即通过对照不同颜色LED的相对强度就能调节显示装置所显示画面的色点，而不必对照显示装置像素的透射因子。换言之，显示装置所显示画面色点的改变由照明系统而非显示装置所控制。通过适当地分开组件中照明系统和显示装置的功能，就能使显示装置所显示画面的对比度提高。因为对显示装置所显示画面的色点的控制主要由照明系统执行，所以显示装置像素的透射因子可以最优化地用于显示高对比度的画面。使用LED产生动态照明的可能性。
根据本发明的组件的优选实施方案的特征在于：
-光源包括三种具有不同发光波长的发光二极管，并且
-滤色器包括三种滤色器，
-每次三种发光二极管之一的光谱发射与其中一个滤色器的谱相匹配。
在本优选实施方案中，第一种颜色的LED的光谱特征与第一种滤色器的谱相关联，第二种颜色LED的光谱特征与第二种滤色器的谱相关联，第三种颜色LED的光谱特征与第三种滤色器的谱相关联。通过使用具有不同光发射波长的LED，每个不同颜色LED的光谱发射能够最优化地调整到与相应LED关联的滤色器的谱范围。结果在组件中得到最佳的能量转换。通过结合照明系统中的LED和显示装置中的滤色器优点，根据本发明的组件的能量效率得到提高。
一个优选的实施方案的特征在于
-光源包括至少一个兰色发光二极管，至少一个绿色发光二极管和至少一个红色发光二极管，
-滤色器包括一个蓝色、一个绿色和一个红色滤色器，并且
-在工作状态中，蓝色滤色器主要让发自蓝色发光二极管的光通过，绿滤色器主要让发自绿色发光二极管的光通过，红滤色器主要让发自红色发光二极管的光通过。
由于在选择具有预定光谱极大值的蓝、绿和红色发光二极管时具有极大的自由度，所以总能为每个所述蓝、绿和红色滤色器找到合适的LED。
根据本发明的组件的优选实施方案的特征在于，至少可以选择这样一种发光二极管，使在可见光谱内与发光二极管光谱极大值相关联的波长符合与相应滤色器谱极大值相关联的波长。
习惯上用于显示装置的滤色器具有比较大的光谱带宽。通常，这些滤色器具有带极大值所谓吸收带。通常，蓝色和绿色滤色器在可见谱区具有相对较宽的光谱透射带。给定了这些光谱带，就比较容易找到合适的LED，使LED和滤色器的光谱能最恰当地匹配。红色滤色器具有较大的带宽，其一部分延伸至可见区域之外，且极大值区域较宽。于是选择合适的红色LED去匹配红色滤色器还依赖其它因素，如视觉敏感曲线。因此，通常使用四种颜色的LED，即蓝、(蓝)绿、琥珀和红色LED的混合，来替代传统的三基色。
由于市场上供应各种各样的LED，因此就光谱发射来说，比较容易选择与相关的滤色器光谱极大值相匹配的LED。优选地，和至少一个发光二极管的光谱极大值相关联的波长λled max和与相应滤色器的光谱极大值相关联的波长λcf max之间满足关系式：|λled max-λcf max|≤5nm。
发光二极管光谱带宽比较小是有利的。在组件的优选实施方案中，发光二极管的光谱带宽(FWHM)在10≤FWHM≤50nm的范围内。
优选地，光谱带宽的范围应当为15≤FWHM≤30nm。许多商业LED的光谱带宽大约为20nm。
LED发光的总量通过改变发光二极管的光通量来调节。通常，在节能的方式中用这种调节。例如，LED可以在没有明显光输出损耗时变暗。根据本发明的组件的一种优选实施方案的特征在于，发光二极管发光强度随显示装置所显示画面的照明等级而变化。
假设，举例来说，显示装置所显示的画面的照明等级比较低，例如在播放包含在夜间拍摄的画面的视频影片的过程中，控制电子设备会指示照明系统相应地减少LED的光输出。照明系统就发出比较少量的光，照明显示装置。显示装置的像素不必要“收缩(pinched)”以减少来自照明系统的光。显示装置像素的透射于是能用于最佳地显示高对比度的画面。如此，尽管要显示的画面的照明等级比较低也能得到最大对比度的图象。
在已知的组件中，要显示照明等级比较低的画面时，需要减少像素的透射以得到所需的低照明等级。这就导致画面的对比度低，是不利的和我们不希望的。
照明系统中用做光源的低压汞蒸汽放电灯可以变暗，但这是比较缓慢且耗能的过程。
将显示装置的照明功能与显示功能分离，照明功能留给照明系统，就得到根据本发明的具有动态对比可能性的组件。根据本发明的该组件，好象产生了用于照明(画面)显示装置的智能背光。
根据本发明的组件的一种特别有利的实施方案的特征在于，发光二极管发出的光强度能根据帧对帧的原则调节。LED的光通量能按帧对帧的原则足够迅速地调节以产生所需光强度。LED能在没有明显光输出损耗的情况下变暗。
根据本发明的组件的另一个有利的实施方案的特征在于，发光二极管发出的光强度对每种颜色都可以根据帧对帧的原则来调节。每个不同颜色的LED的光通量能按帧对帧的原则足够迅速的调节以产生所需光强度。LED按颜色对颜色的原则可调的优点在于，对一帧(或一组)视频画面可以提供一“束(punch)”或一“捧(boost)”特定的颜色。在这种情况下，一种颜色的LED的光强度被暂时设置为“过载”模式。其它颜色LED的光通量可以同时根据所需被减弱或者甚至被关闭。
优选地，光源包括至少三种不同发光波长的发光二极管。本身已知的红、绿、蓝LED的组合非常合适。在另一个的实施方案中，光源包括四中不同发光波长的LED，即红、绿、蓝、琥珀色LED的组合。所述三个或更多个不同颜色LED的组合使得很大的空间能包含在本领域技术人员所熟知的1931C.I.E.色三角图中。
优选地，每个发光二极管的光通量至少是5lm。具有如此高输出的LED替代被称做功率封装(power packages)。采用这类高效、高输出LED的特定优点是在在所需比较高的光输出时可以用较少的LED。这有助于所生产的照明系统紧凑化和高效性。使用LED更进一步的优点是包括LED的照明系统有相对很长的使用寿命、比较低的能量成本和维护成本。LED的使用产生了动态照明的可能性。
本发明的这些和其它方面将在下面关于实施方案的描述中加以阐述并显现出来。
附图中：
图1A概略地给出包括显示装置和照明系统的组件的框图；
图1B是根据本发明的组件的实施方案的截面视图。
图2A给出已知组件中用的荧光灯的特征发射谱，及作为波长的函数的蓝、绿、红滤色器的特征透射光谱；
图2B给出蓝、绿、红LED的特征发射谱以及作为波长的函数的蓝、绿、红滤色器的特征透射光谱，以及
图3给出1931C.I.E.色三角图，包括多个用于LED的色品坐标，与根据(画面)显示装置所显示画面的国际标准的各种色彩三角图进行对比。
这些图纯粹是概略性的，没有按比例绘制。特别需要澄清，某些尺寸被明显夸大了。图中，尽量以相同的参考编号指相同的部件。
图1非常概略的给出了一个包括显示装置和照明系统的组件的框图。  (画面)显示装置包括基片1，其表面2配有一个像素结构3，这些像素在竖直和水平方向互相分开，(之间的距离是预定的)。在通过开关元件来进行选择时，每个像素3依靠第一组电极中的电极5被激活，由数据电极(第二组电极的电极4)来决定画面的内容。第一组电极中的电极5还可以指列电极，第二组电极中的电极4还可以指行电极。
在所谓主动驱动的显示装置中，电极4通过并联导体6接收来自控制电路9的(模拟)控制信号，电极5通过并联导体7接收来自控制电路9’的(模拟)控制信号。在显示装置的另一个实施方案中，电极通过所谓被动驱动方式驱动。
要在显示装置的基片1的表面2的相应区域形成画面或数据图形表示，显示装置就要采用控制电子设备，在本实例中为控制电路8，来驱动控制电路9、9’。在该显示装置中可使用各种类型的电-光材料。电-光材料的实例有(扭曲)向列或铁电液晶材料。通常，电-光材料依加在材料上的电压而削弱通过或反射的光。
非常概略地示于图1A的照明系统，包括多个具有不同发光波长的发光二极管(LED)16B、16G、16R，在图1所示的实例中，通过放大器25B、25G、25R来驱动。优选地，这些LED由同样用来驱动显示装置的电子设备来驱动。这在图1A中用显示装置的控制电路8与照明系统的控制电路19之间的虚线概略地表示出来。这样使发光二极管的发光强度可以随显示装置所显示画面的照明等级而变化。优选地，发光二极管的发光强度可以根据帧对帧的原则针对每种颜色来调节。LED的光通量能按帧对帧的原则足够迅速地调节以产生所需光强度。此外，每个不同颜色的LED的光通量能按帧对帧的原则足够迅速的调节以产生所需照明等级和/或混合颜色。在另一个实施方案中，LED由(外部)控制电子设备驱动。
图1A所示的实例中，参考编号16B表示多个蓝色LED，参考编号16G表示多个绿色LED，参考编号16R表示多个红色LED。优选地，这些LED布置成由红、绿、蓝色LED依次交替的一(线性)行。图1A所示的实例中，控制电路19按色对色的原则驱动LED16B、16G、16R。在另一个实施方案中，控制电子设备分别驱动每一个LED。独立的驱动每一个LED的优点在于，假如其中一个LED失效时，可以在照明系统中采取适当措施例如提高相应颜色的邻近LED的光通量以补偿该失效造成的后果。
LED的光源亮度通常是荧光灯管的数倍。此外，使用LED时，光耦合到面板上的效率比用荧光灯管时高。用LED做光源的优点是LED可以与合成树脂制成的面板接触。LED在发光面板11的方向上几乎不辐射热，也不辐射有害的(UV)射线。用LED还有另外的优点，就是不需要将发自LED的光耦合到面板的装置。用LED可以获得更紧凑的照明系统。
LED16B、16G、16R优选使用的是光通量超过5lm的LED。有如此高输出的LED另外还称做LED功率封装。功率LED的实例有“梭鱼”-型LED(Lumileds)。每个红色LED的光通量是15lm、绿色LED是13lm、蓝色LED是5lm、琥珀色LED是20lm。在另一种实施方案中使用“普罗米修斯”-型LED(Lumileds)，每个红色LED的光通量是35lm、绿色LED是20lm、蓝色LED是8lm、琥珀色LED是40lm。
优选地，LED16、16’、16”安装在(金属芯)印刷电路板上。如果在这种(金属芯)印刷电路板(PCB)上配备功率LED，这些LED产生的热量就能以热传导的方式通过PCB很好的扩散出去。在照明系统的一种有趣的实施方案中，(金属芯)印刷电路板通过导热连接与显示装置的机架接触。
图1B是根据本发明的组件的一种实施方案的概略的、截面视图。其照明系统包括用透光材料制的发光面板11，该发光面板由，例如合成树脂、丙烯类、聚碳酸酯、PMMA制成，如有机玻璃或玻璃。在全内反射的作用下，光在工作状态下穿过面板11。面板11有一前壁12和与所述前壁相对的后壁13。前壁12和后壁13之间有边缘区域14、15。图1B所示实例中，边缘区域14透光，所述边缘区域带有光源16。光源16包括多个不同颜色的LED16B、16G、16R(见图1A；图1B中只给出一个LED)。
在工作状态下，发自LED16B、16G、16R的光入射在透光边缘区域14，并扩散到面板11中。根据全内反射原理，除非光通过例如故意设置的畸变耦合出面板11，光将一直在面板11中来回运动。与透光边缘区域14相对的边缘区域的编号是15，并且优选地，除了在安装传感器10以测量工作状态下发自LED的光的光学性质的位置外，区域15具有反射涂层(图1B中没有给出)，用来将发自光源16B、16G、16R的光保留在面板中。所述传感器10耦合到，例如，控制电路19(图1B中没有给出)以便恰当的采用和/或改变LED16的光通量。依靠传感器10和控制电路19形成反馈机制以影响耦合出面板11的光的质和量。
耦合出光的耦合装置装配在发光面板11的后壁13的表面18上。这些耦合装置用做第二光源。某特殊光学系统可能带有该第二光学系统，该光学系统装配在，例如，前壁12上(图1B中没有给出)。该光学系统可以用于，例如，形成一粗的光束。
所述耦合装置含(多个式样的)畸变，并包括诸如丝网印刷点、楔型和/或屋脊型。耦合装置在面板11的后壁13上，通过诸如腐蚀、刻划或喷沙的方法形成。在另一个实施方案中，畸变在面板11的前壁12上形成。光沿着LCD显示装置的方向(见图1B的水平箭头)依靠反射、散射和/或折射耦合出照明系统。
图1B给出可选(偏振)扩散器28和(偏振)反射扩散器29，将发自发光面板11的光进一步混合，以确保该光具有用于(LCD)(画面)显示装置所需的偏振方向。
图1B还很概略的的给出一种包括液晶显示(LCD)面板4和滤色器5的LCD显示装置的实例。在图1B给出的实例中，LC元件4A、4A’的排列允许光通过。
LC元件4B、4B’(以叉号标记)却不透光(见图1B给出的水平箭头)。该实例中，滤色器5包括三种基色，以滤色器5B(蓝)、滤色器5G(绿)、滤色器5R(红)表示。滤色器5中的滤色器5B、5G、5R对应LCD面板4中相应的LC元件。滤色器5B、5G、5R只允许与相关滤色器颜色一致的光通过。
在机架20中，包括发光面板11、LED16的照明系统和包括LCD面板4和滤色器5的显示装置的组件，特别用于显示(视频)画面或数据图形信息。
图2A给出用于已知组件中的荧光灯的特征发射谱(曲线f)，和蓝(曲线a)、绿(曲线b)、红(曲线c)滤色器的特征透射谱，作为可见光范围内以纳米(nm)为单位的波长λ的函数。荧光灯的发射谱，如图2A中曲线f所示，包括位于不同波长的主要发射带，但还有部分能量以其它波长发射。因为荧光灯在滤色器比较不敏感的光谱区发射其部分能量，所以在已知的组件中光源能量以一种低效的方式转化为显示装置所显示画面的亮度。此外，给定一种荧光灯，对于整个可见光区域放电灯的发射谱就固定了。在该发射谱中发射带之间互相移动以便更好的匹配滤色器的透射谱是不可能的。然而，如已知组件中那样，选择一种包括荧光粉的不同混合物的放电灯，例如，具有更高色温的荧光灯则是有可能的，不同发射带的位置就能相对于图2A中所示谱(曲线f)而移动。
在图2A中用曲线(a)、(b)和(c)表示的显示装置中的三个滤色器，呈现了一种具有一个极大值的吸收谱。通常，蓝滤色器5B(曲线a)和绿滤色器5G(曲线b)在可见光谱内呈现比较宽的谱带。红滤色器5R(曲线c)具有部分位于可见范围之外的宽谱带，此外，其光谱极大值也比较宽。
图2B给出蓝色(曲线a’)、绿色(曲线b’)、红色(曲线c’)LED的特征发射谱，和蓝(曲线a)、绿(曲线b)、红(曲线c)滤色器的特征透射谱，作为以纳米(nm)为单位的波长λ的函数。图2B中的滤色器(曲线a、b和c)与图2A中的相同。考虑蓝滤色器5B(曲线a)和绿滤色器5G(曲线b)透射谱的形状，比较容易为这些谱带找到适合的LED，使LED光谱的极大值与滤色器能令人满意的匹配。蓝色LED16B的发射谱(曲线a’)具有大约在465nm处的极大值，和大约25nm的FWHM值。绿色LED16G的发射谱(曲线b’)具有约在520nm处的极大值，和大约40nm的FWHM值。
用LED替代已知组件的低压汞蒸汽放电灯作为光源的一个重要优点在于，每个不同颜色的LED可以调谐以达到与所带滤色器匹配，而与其它颜色LED无关。例如，在图2B中，绿LED(曲线b’)的光谱同相应的绿滤色器的透射谱(曲线b)之间的匹配不是最优的。通过选择发射谱(曲线b”)极大值约在535nm处的绿色LED，该绿色LED较好地与绿滤色器匹配。
因为红滤色器5R(曲线c)具有部分的位于可见范围之外的宽谱带，选择合适的红LED16R以匹配红滤色器5R还取决于其它因素，如视觉敏感曲线。因此，通常采用四种颜色的LED，称为蓝、(蓝)绿、琥珀色和红色LED的混合来代替三基色(蓝、绿、红)。
采用不同发光波长的LED作为光源(所述LED在显示装置中带有滤色器)，提高了组件的效率并改善了显示装置所显示画面上显示色彩的能力。因为LED的带宽较窄(FWHM的典型值不大于50nm的数量级)，LED的光谱发射可调谐以匹配滤色器，从而在组件中实现最佳的能量转化。这样做，在选择与各种滤色器最佳“关联”的LED时具有很大的自由度。
图3给出包括多个用于LED的色坐标的C.I.E.1931色三角图，该色三角图与根据(画面)显示装置所显示画面的国际标准的各种色三角图相比较。图3中给出两类LED，分别称为实心圆圈表示的InGaN LED和空心圆圈表示的AlInGaP LED。图3给出11个不同颜色的InGaNLED，开始一个LED具有发射谱极大值在450nm处的波长，随后的每个LED的发射谱都比前一个高出10nm，最末一个LED的发射谱极大值在550nm处(多个LED的几个波长示于图3)。理论上，能够生产出每个中间波长(以实心圆圈之间的平滑虚线表征)的LED。图3还给出7个不同颜色的AlInGaP LED，开始一个LED具有发射谱极大值在590nm处的波长，随后的每个LED的光谱发射都比前一个高出10nm，最末一个LED的发射谱极大值在650nm处(多个LED中的几个波长示于图3)。理论上能够生产出每个中间波长(以空心圆圈之间的虚线表征)的LED。
图3还给出有关(画面)显示装置所显示画面的国际标准中设定的各种色三角图。根据EBU标准的色三角图的至高点以实心方块表示，根据NTSC标准的色三角图的至高点以实心三角表示。
用LED替代荧光灯作为光源能包含C.I.E.色三角图中更大的色空间。例如，用最大光谱发射波长位于470nm处的蓝LED、最大光谱发射波长位于530nm处的绿LED、和最大光谱发射波长位于610nm处的红LED，就能基本覆盖NTSC色空间。用最大光谱发射波长位于460nm处的蓝LED、最大光谱发射波长位于545nm处的绿LED、和最大光谱发射波长位于610nm处的红LED，就能全部覆盖EBU色空间。在照明系统中恰当地选择具有不同发光波长的LED混合并使这些LED与显示装置中的滤色器适当匹配，就能得到高能效的组件，基本上能覆盖全部标准色空间，并能得到能显示亮度变化大且色彩鲜艳画面的显示装置。
在照明系统中，具有宽带发射谱的荧光灯与显示装置中宽带滤色器结合起来使用会导致C.I.E.1931色三角图中的色空间受到限制。举例来说，图3给出了已知主动式矩阵LCD的以空心菱形表示的色空间至高点。该主动式矩阵LCD的色空间的大小相对有限，因此显示装置只能显示有限的几种颜色。
此外，在已知的组件中，通过LC元件将发自荧光灯的具有固定色温的光引导到相应的蓝、绿、红滤色器，在显示装置上形成白色的点。这要通过控制三个处于透射状态的LC元件来完成。如果需要某种由显示装置所显示画面的色温(该色温不同于荧光灯所发出相应的光的色温)，就要通过控制三个LC元件的透射因子以得到需要的色温变化。关于这点，通常必须阻挡LC元件透过的相当一部分光，因为改变色温需要捕获可见光谱中相当一部分蓝光和红光。由于LC元件阻挡了相当一部分光，所显示图象的对比度就发生相当大的减弱。
在根据本发明的组件中，色温的改变与显示装置(中的LC元件)脱离关系，只与照明系统有关。如果需要显示装置所显示画面的不同的色温时，照明系统中就驱动不同颜色的LED(通过照明系统的控制电路19与显示装置的控制电路8合作完成)，使得照明系统发出光的色温与所需的显示装置所显示画面的色点相匹配。
其结果是，LC元件不必再参与形成或改变对显示装置所显示画面的色温，因而LC元件能用来非常有效的显示高对比度的画面。这样就可以通过LC元件将照明系统发出的光引导到对应的蓝、绿、红滤色器上，从而在显示装置上形成所需的红、绿、蓝色的混合，每个LC元件透射都与所需颜色相关。这种情形下在得到显示装置所显示画面的色温的同时就没必要收缩LC元件。
很显然，在本发明的范畴内，本领域的技术人员将可能得到许多种其它实现方法。
本发明的保护范畴不局限于上面举出的实例。本发明包括有每个新颖的特征和这些特征的每种组合。权利要求中的参考编号不限制其保护的范畴。动词“包括”及其变形的使用不排除存在权利要求中提及的要素之外的要素。要素前面的冠词一“(a)”或“(an)”不排除存在多个这类要素。

Claims (13)

1.一种组件，包括
带有与滤色器(5B、5G、5R)相关的象素结构(3)的显示装置，以及
用于照明显示装置的照明系统，
所述照明系统包括一个发光面板(11)和至少一个光源(16)，所述光源(16)与发光面板(11)关联，
所述光源(16)包括至少三个具有不同发光波长的发光二极管(16B、16G、16R)，
所述发光二极管(16B、16G、16R)与滤色器(5B、5G、5R)关联，
特征在于，
所述发光二极管(16B、16G、16R)发出的光强度随显示装置所显示画面的照明等级而变化。
2.根据权利要求1的组件，其特征在于发光二极管(16B、16G、16R)发出的光强能在帧到帧的基础上调节。
3.根据权利要求1的组件，其特征在于发光二极管(16B、16G、16R)发出的光强在帧到帧的基础上对每种颜色来调节。
4.根据权利要求1，2或3的组件，其特征在于所述光源(16)包括具有不同发光波长的三个发光二极管(16B、16G、16R)，以及
所述滤色器包括三个滤色器(5B、5G、5R)，
每次三个发光二极管(16B；16G；16R)之一的光谱发射与其中一个滤色器(5B；5G；5R)的光谱匹配。
5.根据权利要求1、2、或3的组件，其特征在于
所述光源(16)包括至少一个蓝色发光二极管，至少一个绿色发光二极管和至少一个红色发光二极管(16B、16G、16R)，
所述滤色器(5B、5G、5R)包括蓝、绿和红色滤色器，并且
-在工作中，蓝滤色器(5B)主要让发自蓝色发光二极管(16B)的光通过，绿滤色器(5G)主要让发自绿色发光二极管(16G)的光通过，红滤色器(5R)主要让发自红色发光二极管(16R)的光通过。
6.根据权利要求1、2、或3的组件，其特征在于至少选择一个发光二极管(16B、16G、16R)，在可见光谱内使与发光二极管(16B、16G、16R)光谱极大值相关的波长对应于与滤色器(5B、5G、5R)光谱极大值相关的波长。
7.根据权利要求6的组件，其特征在于与至少一个发光二极管(16B、16G、16R)光谱极大值相关的波长λled max和与对应的滤色器(5B、5G、5R)光谱极大值相关的波长λcf max满足关系式：|λled max-λcf max|≤5nm。
8.根据权利要求1、2、或3的组件，其特征在于发光二极管(16B、16G、16R)的光谱带宽FWHM的范围是10nm≤FWHM≤50nm。
9.根据权利要求8的组件，其特征在于所述光谱带宽的范围是15nm≤FWHM≤30nm。
10.根据权利要求1、2、或3的组件，其特征在于每个发光二极管(16B、16G、16R)的光通量至少是5lm。
11.根据权利要求10的组件，其特征在于发光二极管(16B、16G、16R)安装在印刷电路板上。
12.一种在一个组件中使用的提供有与滤色器(5B、5G、5R)相关的象素结构(3)的显示装置，所述组件还包括：
用于照明显示装置的照明系统，
所述照明系统包括一个发光面板(11)和至少一个光源(16)，所述光源(16)与发光面板(11)关联，
所述光源(16)包括至少三个具有不同发光波长的发光二极管(16B、16G、16R)，
所述发光二极管(16B、16G、16R)与滤色器(5B、5G、5R)关联，
特征在于，
所述发光二极管(16B、16G、16R)发出的光强度根据显示装置所显示画面的照明等级而变化。
13.一种在一个组件中使用的用于照明显示装置的照明系统，所述组件还包括：
带有与滤色器(5B、5G、5R)相关的象素结构(3)的显示装置，以及
所述照明系统包括一个发光面板(11)和至少一个光源(16)，所述光源(16)与发光面板(11)关联，
所述光源(16)包括至少三个具有不同发光波长的发光二极管(16B、16G、16R)，
所述发光二极管(16B、16G、16R)与滤色器(5B、5G、5R)关联，
特征在于，
所述发光二极管(16B、16G、16R)发出的光强度根据所述显示装置所显示画面的照明等级而变化。
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