CN1942030A - 电致发光元件和像素元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电致发光(EL)元件，其具有透明基底、调节元件和多数个配置在所述基底上的EL组件。每一EL组件都包括EL像素和感光元件。每一EL像素都包括阳极层、发光层和阴极层。感光元件连接至调节元件，并且配置在透明基底和EL像素之间，其可用于将从EL像素发出的光的亮度的一部分转换为信号。根据第一信号的衰减，调节流向对应EL像素的电流，以使得从所有EL像素发出的光的组合CIE值满足CIE值的预定设置。

Description

电致发光元件和像素元件
技术领域
本发明涉及一种电致发光(EL)元件，且特别涉及一种具有稳定的白光CIE值的EL元件和像素元件。
背景技术
一般来说，白色光源或彩色光源对于例如计算机的显示装置、电视机、手机或便携式装置等各种电子产品来说很重要。举例来说，传统的平板显示器(例如，液晶显示器(LCD)面板)不会自行发光，其需要背光组件来提供白光作为光源。传统上，提供冷阴极荧光灯(CCFL)管作为LCD的背光组件。然而，CCFL不能向整个显示区域提供均匀的光源，因此必需使用扩散板来使光源均匀。
最近，逐渐采用电致发光(EL)元件作为显示元件或光源，因为其可以自行发光，并且可以在显示区域提供均匀的图像或光源。图1是公知的白光EL元件的示意图。参照图1，传统的白光EL元件100包括玻璃基底102、氧化铟锡(ITO)阳极104、空穴注入层106、蓝光发光层108a、绿光发光层108b、红光发光层108c、电子传输层110和金属阴极112。当通过ITO阳极104和金属阴极112施加电流114时，来自ITO阳极104的空穴和来自金属阴极112的电子在发光层108a、108b和108c中结合，从而产生激子。因此，由于激子可以发出对应的彩色光，所以从发光层108a、108b和108c分别产生蓝光、绿光和红光122a、122b和122c。
一般来说，为了得到白光，应当最优化蓝光、绿光和红光122a、122b和122c的各自亮度。图2是公知的白光EL元件所发出的彩色光的亮度相对于灰度等级的曲线图。参照图2，蓝光、绿光、红光和混合而成的白光的亮度相对于灰度等级的结果分别由曲线202a、202b、202c和204表示。最初，设置每一彩色光的灰度等级为沿线“灰度1”。因此，蓝光、绿光、红光和混合而成的白光的亮度分别为Lb1、Lg1、Lr1和Lw1，其中混合而成的白光的曲线204具有固定的CIE值(由国际照明协会(Commission Internationale del′Eclairage)定义)，其由(例如)Lb1、Lg1和Lr1的比例界定。然而，随着白光EL元件的工作时间的增加，每一发光层108a、108b和108c的亮度效率将衰减。例如，如果蓝光发光层108a的衰减快于绿光发光层108b和红光发光层108c的衰减，则Lb1衰减到Lb2。因此，在工作一段时间后，蓝光、绿光、红光的亮度比例会变化，并且变为Lb2、Lg1、和Lr1的比例，所以混合白光的CIE值也会随着时间变化，并且可能产生混合白光色差。因此，使白光EL组件的混合白光的CIE值维持稳定很重要。
发明内容
因此，本发明涉及一种EL元件，其中当从所述EL元件发出的第一彩色光的亮度衰减时，根据从第一彩色光感测到的第一信号的衰减，减小流向除了发出第一彩色光的EL像素以外的EL像素的电流，以使得从所有EL像素发出的光的混合CIE值可以保持稳定。
另外，本发明涉及一种像素元件，其中当从EL元件发出的第一彩色光的亮度衰减时，根据从第一彩色光感测到的第一信号的衰减，减小流向除了发出第一彩色光的EL像素以外的EL像素的电流，以使得从所有EL像素发出的光的混合CIE值可以保持稳定。
根据本发明的一个实施例，提供一种电致发光(EL)元件。所述EL元件包括感光元件(photo detector)，所述感光元件连接至调节元件，并且将从多数个EL像素中的一个EL像素发出的光的亮度的一部分转换为信号，其中所述调节元件包括所述信号和从所述EL像素发出的光的亮度之间的预定关系、以及白光的CIE值的预定设置，以便调节光的CIE值使其满足CIE值的预定设置。
在本发明的一个实施例中，EL像素包括蓝色EL像素、绿色EL像素和红色EL像素。
在本发明的一个实施例中，感光元件包括光电二极管或光薄膜晶体管(TFT)。
根据本发明的另一个实施例，一种电致发光(EL)元件包括透明基底、控制元件和多数个配置在所述基底上的白色EL组件。其中，每一白色EL组件都包括带有彩色滤光片的白色EL像素、阳极层、黄光发光层、蓝光发光层、阴极层、及感光元件，所述感光元件连接至控制元件并且配置在透明基底和白色EL像素之间。因此，将从白色EL像素发出的光的亮度的一部分转换为信号。控制元件包括所述信号和从所述EL像素发出的光的亮度之间的预定关系、以及白光的CIE值的预定设置，以便控制光的CIE值使其满足CIE值的预定设置。
根据本发明的另一个实施例，一种用于调节像素元件的CIE值的方法包括将由所述像素元件的传感器检测到的亮度转换为信号。在控制元件中将所述信号转换为电压因子。然后，根据所述电压因子和所述控制元件的预定设置的比较结果，调节从所述像素元件发出的光。
应了解，上文的总体描述和下文的详细描述都是示例性的，并且希望其能提供对本发明的进一步解释。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是公知的白光EL元件的示意图。
图2是从公知的白光EL元件发出的彩色光的亮度衰减相对于灰度等级的曲线图。
图3A是说明根据本发明的实施例的白光EL组件的截面示意图。
图3B是根据本发明的实施例如图3A所示的白光EL组件的上视图。
图4是根据本发明的实施例的白光EL组件的像素的电路图。
图5是从根据本发明的实施例的白光EL组件发出的彩色光的亮度相对于灰度等级的曲线图。
图6是根据本发明的实施例的光电二极管型的感光元件的截面示意图。
图7是根据本发明的实施例的光薄膜晶体管型感光元件的截面示意图。
图8是根据本发明的另一实施例的背光元件的截面示意图。
图9是根据本发明的另一个实施例的显示元件的截面示意图。
图10是说明根据本发明的实施例的带有调节元件的显示设备的布局的示意图。
附图标记说明
100：白光EL元件
102：玻璃基底
104：ITO阳极
106、306a、306b、306c、907a、907b、907c：空穴注入层
108a、909a、909b、909c：蓝光发光层
108b：绿光发光层
108c：红光发光层
110、310a、310b、310c、910a、910b、910c：电子传输层
112：金属阴极
114：电流
122a：蓝光
122b：绿光
122c：红光
300、800、900：白光EL组件
302、802、902：透明基底
303a、303b、303c、803a、803b、803c、903a、903b、903c：EL像素
304a、304b、304c、804a、804b、804c、904a、904b、904c：阳极层
308a、308b、308c、806a、806b、806c：发光层
312a、312b、312c、808a、808b、808c、912a、912b、912c：阴极层
322a、322b、322c、822a、822b、822c、922a、922b、922c：感光元件
324、824、924、1006：调节元件
326a、326b、326c、642、742：光
340：数据线
400：像素电路
404、406、414：晶体管
408：电容器
412：传感器元件
440、442：路径
444：感测扫描线
602、702：基底
622：光电二极管
624、630：导体层
626：感光层
628：P型层
632、732、736：覆盖层
722：光薄膜晶体管
724a/724b：源极/漏极区
726：通道区
728：感光层
730：栅极层
734：光屏蔽层
932a、932b、932c：滤光片
908a、908b、908c：黄光发光层
1000：阵列区
1002：数据驱动器
1004：扫描驱动器
1008：检测信号
具体实施方式
现在，下文将参照附图更充分地描述本发明，其中附图显示了本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式实施本发明，并且不应将本发明解释为限于本文提出的实施例，更确切地说，提供这些实施例以使得本公开详尽且完整，并且这些实施例将全面地将本发明的范畴传达给所属领域的技术人员。全文中类似数字指代类似元件。
图3A是说明根据本发明的实施例的白光EL组件的截面示意图。参照图3A，白光EL组件300可包括：透明基底302、包括第一感光元件322a的第一EL像素303a、包括第二感光元件322b的第二EL像素303b、包括第三感光元件322c的第三EL像素303c、和调节元件324。在本发明的一个实施例中，第一、第二和第三EL像素可以包括蓝色、绿色和红色EL像素。应注意，在本发明中，彩色EL像素的个数并不限于3个，并且EL像素的颜色并不限于三种原色。在本发明的一个实施例中，透明基底302可以包括玻璃基底。
参照图3A，EL像素303a/303b/303c可以分别包括阳极层304a/304b/304c、空穴注入层306a/306b/306c、发光层308a/308b/308c、电子传输层310a/310b/310c、和阴极层312a/312b/312c。在本发明的一个实施例中，阳极层304a、304b或304c可以包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，并且阴极层312a、312b或312c可以包括金属。另外，发光层308a、308b或308c的材料可以包括有机EL材料或无机EL材料。有机EL材料可以包括可通过真空蒸发法形成的小分子有机EL材料(例如，染料或颜料)、或可通过涂敷法形成的聚合物有机EL材料。
参照图3A，通过数据线340将对应的数据信号输送到基底302，以便分别驱动EL像素303a/303b/303c。因此，产生第一光326a、第二光326b和第三光326c，并且在光326a、326b和326c混合以后获得白光。在本发明的一个实施例中，光326a、326b和326c可以分别包括蓝光、绿光和红光。
参照图3A，调节元件324连接到EL像素303a/303b/303c和对应的感光元件322a/322b/322c。可以采用感光元件322a、322b或322c将光326a、326b和326c分别转换为信号ESa、ESb和ESc，并且可以使用调节元件324接收信号ESa、ESb和ESc。举例来说，信号ESa、ESb和ESc可以直接进入调节元件324，或可通过数据线路径进入调节元件324。然而，这只是一个设计上的选择。在本发明的一个实施例中，信号ESa、ESb和ESc可以包括从光能转换而来的感应电流。另外，在调节元件324中，可以将感应电流ESa、ESb和ESc转换为对应的电压值。在本发明的一个实施例中，调节元件324可以包括集成电路(IC)。根据所接收到的信号ESa、ESb和ESc，调节元件324可以产生适当的调节信号CSa、CSb和CSc，以便调节光为白光。然后，再次通过数据线340将信号CSa、CSb和CSc输送到对应的EL彩色像素，以便调节EL像素。因为白光由红光、绿光和蓝光组成，所以，通过(例如)主动地调节一个彩色像素(例如像素303a)，或者通过被动地调节另外两个彩色像素303b和303c，可以进行调节。换句话说，在调节后，三种彩色光可以满足白光的CIE值要求。稍后将描述调节机理。
图3B是根据本发明的实施例如图3A所示的白光EL组件的上视图。注意，图3A中所示的白光EL组件300是沿图3B中显示的AA’线的横截面图。参照图3B，EL像素303a/303b/303c可以分别包括感光元件322a/322b/322c和驱动组件332a/332b/332c。在本发明的一个实施例中，驱动组件332a/332b/332c可以包括光薄膜晶体管(TFT)。应注意，与EL像素303a/303b/303c的面积相比，感光元件322a/322b/322c的面积很小，因此感光元件322a/322b/322c对光326a/326b/326c的影响很小。
图4是根据本发明的实施例的白光EL组件的像素的电路图。参照图4，以彩色像素为例，像素电路400可以包括EL像素304a-312a(见图3A)、晶体管404、晶体管406、电容器408和传感器元件412。在本发明的一个实施例中，EL像素304a-312a可以包括(例如)蓝色、绿色或红色EL。另外，本发明的白光EL组件可由(例如)蓝色像素、绿色像素和红色像素构成，其中所述蓝色像素、绿色像素和红色像素可以包括像素电路400。此外，所述白光EL组件的彩色像素的个数并不限于3个，并且EL像素304a-312a的颜色并不限于三种原色。可以采用晶体管404来接通或断开从电源到EL像素304a-312a的电流，并且在调节数据线和数据扫描线的情况下，可以采用晶体管406来接通或断开晶体管404。可以采用电容器408来调节从电源到EL像素304a-312a的电流。
参照图4，图4仅将图3A中的一个彩色像素作为实例显示。传感器元件412可以包括(例如)晶体管414和感光元件322a。可以采用感光元件322a来感测从EL像素304a-312a发出的光326a的亮度，并且将该亮度变换为信号ESa，其中信号ESa可为电压信号或电流信号，并且信号ESa的振幅与亮度成比例。关于图4和图3A中所示的调节机理，由感光元件322a感测从发光层308a发出的光信号326a，并产生信号ESa。例如，如路径440所指示，信号ESa可以经过晶体管414并进入调节元件324。通过感测扫描线444的时钟信号控制晶体管414，以便在适当的时间接通/断开晶体管414，从而传输信号ESa。在调节元件324产生适当的调节信号(例如，CSa)后，如路径442所指示，通过数据线340将调节信号输送到对应的彩色像素，以便调节对应的彩色像素。
在本发明的一个实施例中，EL像素304a-312a可以包括如图3A中所示的EL像素303a、303b或303c。另外，感光元件322a可以包括感光元件322a、322b或322c，并且光326a可以包括光326a、326b或326c。例如，在下文中，EL像素303a/303b/303c可以表示蓝色/绿色/红色EL像素。
图5是从根据本发明的实施例的白光EL组件发出的彩色光的亮度相对于灰度等级的曲线图。参照图5，蓝光、绿光、红光和混合而成的白光的亮度相对于灰度等级的结果分别由曲线502a、502b、502c和504表示。例如，蓝光、绿光、红光和混合而成的白光的原始亮度分别为Lb1、Lg1、Lr1和Lw1，其中混合而成的白光的曲线504具有固定的CIE值，其由(例如)Lb1、Lg1和Lr1的比例界定。在本发明的一个实施例中，感光元件322a、322b和322c可以检测亮度Lb1、Lg1和Lr1，并且输出信号ESa1、ESb1和ESc1。
参照图3A，例如，在工作一段时间后，光326a(即，蓝光)从Lb1衰减到Lb2，此时感光元件322a、322b和322c可以检测亮度Lb2、Lg1和Lr1，并且输出信号ESa2、ESb1和ESc1。值得注意地，因为光326a衰减的缘故，所以ESa2小于ESa1。
在本发明的一个实施例中，可将例如由感光元件322a/322b/322c所检测到的信号ESa/ESb/ESc的预定比例等数据存储在调节元件324中。另外，将预先设置为彩色光326a/326b/326c的混合的白光的预定CIE值存储在调节元件324中。在本发明的一个实施例中，所述预定比例或CIE值可以包括查找表。
因此，当调节元件324接收到信号ESa2时，比较信号ESa2和信号ESa1，其中ESa2与ESa1之间的差值Db和Lb2与Lb1之间的差值成比例。因此，调节元件324可以根据差值Db产生调节信号CSb，以便将光326b从Lg1减少到Lg2，并且根据差值Db产生调节信号CSc，以便将光326c从Lr1减少到Lr2。因此，虽然亮度Lb2、Lg2和Lr2小于Lb1、Lg1和Lr1，但是白光的CIE值(对应于Lb2、Lg2和Lr2的比例)等于预定的CIE值(对应于Lb1、Lg1和Lr1的比例)。因此，尽管白光的亮度降低了，但是仍然可以维持白光的CIE值。
换句话说，调节元件324接收电信号ESa、ESb和ESc，并且将其和存储在调节元件324中的预定值进行比较，以便决定一检测CIE值。当检测CIE值不同于预定CIE值时，调节施加到EL像素的信号，以便改变检测CIE值使其符合预定CIE值。
在本发明的一个实施例中，感光元件可以包括光电二极管或光薄膜晶体管(TFT)。图6是根据本发明一个实施例的光电二极管型的感光元件的截面示意图。参照图6，光电二极管622可以包括第一导体层624、感光层626、P型层628和第二导体层630。在本发明的一个实施例中，第一导体层624可以包括金属层，感光层626可以包括α-硅层，P型层628可以包括P型α-硅层，并且第二导体层630可以包括金属层或透明导体层，例如，氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。当光642通过感光层626时，所吸收的光642的光能可转换为信号，例如转换为从P型层628到导体层624的感应电流。另外，可在基底602上形成光电二极管622，并且可在基底602上形成覆盖层632来覆盖光电二极管622。
图7是根据本发明的实施例的光薄膜晶体管型感光元件的截面示意图。参照图7，光薄膜晶体管722可以包括源极/漏极区724a/724b、通道区726、感光层728和栅极层730。在本发明的一个实施例中，栅极层730可以包括金属或透明导体层，例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。当光742通过感光层728时，所吸收的光742的光能可转换为信号，例如转换为通过通道区726的感应电流。可在基底702上形成光薄膜晶体管722，并且可在基底702上形成覆盖层732来覆盖光薄膜晶体管722。此外，还可在基底702和光薄膜晶体管722之间形成光屏蔽层734，并且可在基底702上形成覆盖层736来覆盖光屏蔽层734。
图8是说明根据本发明的另一实施例的白光EL组件的截面示意图。参照图8，白光EL组件800可以包括透明基底802、包括第一感光元件822a的第一EL像素803a、包括第二感光元件822b的第二EL像素803b、包括第三感光元件822c的第三EL像素803c、和调节元件824。在本发明的一个实施例中，所述第一、第二和第三EL像素可以包括蓝色、绿色和红色EL像素。
参照图8，EL像素803a/803b/803c可以分别包括阳极层804a/804b/804c、发光层806a/806b/806c和阴极层808a/808b/808c。驱动机理类似于图3A，其中由来自数据线340的对应数据信号驱动EL像素803a/803b/803c。在调节元件824接收信号ESa/ESb/ESc后，产生适当的调节信号CSa/CSb/CSc，并且通过数据线340将其输送到待调节的对应EL像素。在本发明的一个实施例中，阳极层804a、804b或804c可以包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，并且阴极层808a、808b或808c可以包括金属。另外，发光层806a、806b或806c的材料可以包括有机发光二极管(OLED)聚合物材料。在本发明的一个实施例中，感光元件822a/822b/822c可以包括如图6中所示的光电二极管或如图7中所示的光薄膜晶体管(TFT)。
图9是说明根据本发明的另一实施例的白光EL组件的截面示意图。参照图9，白光EL组件900可以包括透明基底902、包括第一滤光片932a和第一感光元件922a的第一白色EL像素903a、包括第二滤光片932b和第二感光元件922b的第二白色EL像素903b、包括第三滤光片932c和第三感光元件922c的第三白色EL像素903c、和调节元件924。在本发明的一个实施例中，所述第一、第二和第三滤光片可以包括蓝色、绿色和红色滤光片。因此，从白光EL组件900发出的混合光为白色。
参照图9，EL像素903a/903b/903c可以分别包括阳极层904a/904b/904c、空穴注入层906a/906b/906c、NPB空穴传输层907a/907b/907c、黄光发光层908a/908b/908c、蓝光发光层909a/909b/909c、电子传输层910a/910b/910c、和阴极层912a/912b/912c。驱动机理类似于图3A，其中由来自数据线340的对应数据信号驱动EL像素903a/903b/903c。在调节元件924接收信号ESa/ESb/ESc后，产生适当的调节信号CSa/CSb/CSc，并且通过数据线340将其输送到待调节的对应EL像素。在本发明的一个实施例中，阳极层904a、904b或904c可以包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，并且阴极层912a、912b或912c可以包括金属。另外，黄光或蓝光发光层908a/908b/908c或909a/909b/909c的材料可以包括有机EL材料或无机EL材料。有机EL材料可以包括可由真空蒸发法形成的小分子有机EL材料(例如，染料或颜料)，或可由涂敷法形成的聚合物有机EL材料。
图10是说明根据本发明的实施例的带有调节元件的显示设备的布局的示意图。在图10中，显示了调节元件1006和阵列区1000之间的关系。一般来说，由扫描驱动器1004和数据驱动器1002驱动像素阵列1000中的像素。然后，在上文描述的设计原理下，可将调节元件1006和数据驱动器1002耦接在一起。因此，在一个实例中，检测信号1008可为(例如)图3A中的ESa/ESb/ESc。来自调节元件1006的调节信号CSa/CSb/CSc还可通过数据驱动器1002中的数据线传输，并且到达像素阵列1000中待调节的任何对应EL像素。
在本发明的一个实施例中，显示面板包括液晶显示面板。另外，显示元件包括透射式液晶显示元件、反射式液晶显示元件或半透反射式液晶显示元件。
因此，在本发明中，当任何一个发光层的亮度效率衰减时，通过(例如)将从信号转换而来的电压值和存储在调节元件中的预定电压值进行比较，可以检测对应信号的衰减。然后，调节元件可以输出调节信号，以便调节EL像素上的电流信号，从而获得白光。因此，光的混合的CIE值可以固定。换句话说，将调节元件接收到的电信号和存储在调节元件中的预定值进行比较，以便决定一检测CIE值。当检测CIE值不同于预定CIE值时，调节电流值，以便改变检测CIE值使其符合预定CIE值。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种电致发光元件，其包括：
多数个电致发光像素，各所述电致发光像素都会发光；以及
感光元件，和相关的各所述电致发光像素相对应，并且用于检测由相对应的各所述电致发光像素发出的光的亮度。
2.如权利要求1所述的电致发光元件，其进一步包括调节元件，所述调节元件有效地耦接至所述些电致发光像素的所述些感光元件，从而根据一个电致发光像素的检测亮度调节至少另一个电致发光像素的亮度。
3.如权利要求2所述的电致发光元件，其中各所述感光元件都根据相对应的各所述电致发光像素的检测亮度输出一信号到所述调节元件。
4.如权利要求3所述的电致发光元件，其中所述信号为电压或电流。
5.如权利要求2所述的电致发光元件，其中所述调节元件维持从一组所述些电致发光像素发出的光的预定相对亮度，以便维持特定颜色的光的CIE值的预定设置。
6.如权利要求5所述的电致发光元件，其中所述特定颜色的光是白光。
7.如权利要求1所述的电致发光元件，其中所述些电致发光像素包括蓝色电致发光像素、绿色电致发光像素和红色电致发光像素。
8.如权利要求7所述的电致发光元件，其中各所述电致发光像素包括有机发光二极管。
9.如权利要求1所述的电致发光元件，其中所述感光元件为光电二极管或光薄膜晶体管。
10.如权利要求9所述的电致发光元件，其中所述光电二极管包括：
第一导体层，配置在透明基底上；
感光层，配置在所述第一导体层上；
P型层，配置在所述第一导体层上；以及
第二导体层，配置在所述P型层上。
11.如权利要求9所述的电致发光元件，其中所述光薄膜晶体管包括：
通道区，配置在透明基底上；
源极/漏极区，配置在所述通道区旁边和所述透明基底上；
感光层，配置在所述通道区上；以及
栅极层，配置在所述感光层上。
12.如权利要求1所述的电致发光元件，其中所述发光层的材料为有机电致发光材料或无机电致发光材料。
13.如权利要求1所述的电致发光元件，其中各所述电致发光像素包括彩色滤光片。
14.如权利要求13所述的电致发光元件，其中所述彩色滤光片为蓝色滤光片、绿色滤光片或红色滤光片。
15.如权利要求1所述的电致发光元件，其中各所述电致发光像素都进一步包括黄光发光层和蓝光发光层。
16.一种用于驱动电致发光元件中的多个电致发光像素的方法，其包括：
驱动所述些电致发光像素进行发光；
提供感光元件，所述感光元件和各所述电致发光像素相对应；
检测由相对应的各所述电致发光像素发出的光的亮度；以及
根据相对应的各所述电致发光像素的检测亮度调节至少另一个电致发光像素的亮度。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述调节步骤包括维持从一组所述些电致发光像素发出的光的预定相对亮度，以便维持特定颜色的光的CIE值的预定设置。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述特定颜色的光是白光。
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