DE112006000813T5

DE112006000813T5 - LED-Backlight-System für eine Flachbildanzeige (typischerweise LCD), bei der die Anzahl von verschiedenen Farben der LEDs grösser als die Anzahl von verschiedenen Pixelfarben ist

Info

Publication number: DE112006000813T5
Application number: DE112006000813T
Authority: DE
Inventors: Gerald H. Negley; Antony P. Van De Ven
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Wolfspeed Inc
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2008-04-10
Also published as: WO2006107369A1; US20060221272A1; JP2008535034A; TW200643538A

Abstract

Backlight-System für einen Anzeigebildschirm, welcher eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen aufweist, wobei das Backlight-System umfasst:
eine Vielzahl von Anordnungen von verschiedenfarbigen Leuchtdioden (Licht Emitting Diode; LED)-Vorrichtungen, die dazu konfiguriert sind, Licht einer jeweiligen Vielzahl verschiedener Farben in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um auf dem Anzeigebildschirm, der eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen aufweist, eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, wobei mehr Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen als Anordnungen von verschiedenfarbigen Bildelementen vorgesehen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Anzeigen wie etwa Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Display., LCDs), und insbesondere die Hinterleuchtung von Anzeigen wie etwa LCDs.
Hintergrund der Erfindung
Anzeigebildschirme werden häufig für Computermonitore, Fernsehgeräte und viele andere Anzeigeanwendungen verwendet. Einige Flachbild-Anzeigebildschirme umfassen eine Anordnung von optischen Verschlüssen und ein Backlight-System, das Licht auf den Anzeigebildschirm abstrahlt.
LCD-Vorrichtungen werden beispielsweise bei Flachbildanzeigen für Monitore, Fernsehgeräte und/oder andere Anzeigeanwendungen häufig verwendet. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, weist eine LCD-Anzeige im Allgemeinen eine Anordnung von LCD-Vorrichtungen auf die als eine Anordnung von optischen Verschlüssen dienen. Lichtdurchlässige LCD-Anzeigen wenden eine Hinterleuchtung an, die beispielsweise fluoreszente Kaltkathodenröhren über, neben, und manchmal hinter der Anordnung von LCD-Vorrichtungen verwenden. Eine Diffusionsplatte hinter den LCD-Vorrichtungen kann dazu verwendet werden, das Licht gleichmäßig umzulenken und zu zerstreuen, um eine gleichförmigere Anzeige zur Verfügung zu stellen.
Herkömmliche, mit Verschlüssen versehene Anzeigevorrichtungen umfassen im Allgemeinen Bildelemente (häufig als Pixel und/oder Unterpixel bezeichnet) in drei verschiedenen Farben, und zwar im Allgemeinen rote (R), grüne (G) und blaue (B) Bildelemente. Ein Backlight-System für mit Verschlüssen versehene Anzeigevorrichtungen kann dazu konfiguriert sein, Licht, das als weisses Licht wahrgenommen wird, gleichförmig auf den Anzeigebildschirm abzustrahlen. Gemäß der vorliegenden Verwendung bezeichnet "verschiedene Farben" verschiedene Frequenzspektren mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen.
Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, definiert die Kombination von roten, grünen und blauen Bildelementen eine Palette von Farben oder Farbpalette, bei der es sich um denjenigen Ausschnitt des sichtbaren Farbraums handelt, der durch die Anzeige dargestellt werden kann. Der sichtbare Farbraum und eine Farbpalette darin werden im Allgemeinen in einer x-y-Farbtafel dargestellt. Es kann wünschenswert sein, die Farbpalette einer Anzeige zu verändern.
Wie dem Fachmann ebenfalls bekannt ist, ist ein Farbwiedergabeindex (Color Rendition Index, CRI) ein Maß dafür, wie ein Licht die farbliche Erscheinung von beleuchteten Gegenständen beeinflusst. Er stellt die Fähigkeit einer Lichtquelle dar, Farbe präzise wiederzugeben und Variationen von Bunttönen deutlicher zu zeigen. Eine hohe Farbwiedergabe ermöglicht es, Gegenstände so zu sehen, wie es ihrer erwarteten Erscheinung unter natürlichem Sonnenlicht entspricht. Die Farbwiedergabe wird durch einen komplexen Vorgang auf der Farbwiedergabeindex-Skala gemessen, deren Werte von 0 bis 100 reichen. Es kann wünschenswert sein, den Farbwiedergabeindex einer Anzeige zu verändern.
Zusammenfassung der Erfindung
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen Backlight-Systeme für Anzeigebildschirme zur Verfügung, die eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen umfassen. Eine Vielzahl von Anordnungen von LED-Vorrichtungen ist dazu konfiguriert, Licht einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenen Farben in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung auf dem Anzeigebildschirm zur Verfügung zu stellen. Es sind mehr Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen als Anordnungen von verschiedenfarbigen Bildelementen vorgesehen.
Bei einigen Ausführungsformen sind drei verschiedenfarbige Bildelemente und vier verschiedenfarbige LED-Vorrichtungen vorgesehen. Die vier verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen können dazu konfiguriert sein, eine Wahrnehmung von weissem Licht zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen weist der Anzeigebildschirm eine zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen mit darauf angeordneten Farbfiltern in drei Farben auf.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen auf ihr angeordnete rote, blaue und grüne Farbfilter und umfasst keinen darauf angeordneten cyanfarbenen (auch als Cyan bezeichnet) Farbfilter, und die vier verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen umfassen Anordnungen von roten, grünen, blauen und cyanfarbenen LED-Vorrichtungen. Bei wieder anderen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen auf ihr angeordnete rote, blaue und grüne Farbfilter und umfasst keinen darauf angeordneten cyan- oder bernsteinfarbenen (gelben) Farbfilter, und die verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen umfassen Anordnungen von roten, grünen, blauen, cyanfarbenen und bernsteinfarbenen LED-Vorrichtungen.
Für den Fachmann dürfte verständlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend im Hinblick auf Backfight-Systeme für Anzeigebildschirme und Anzeigebildschirme mit Backfight-Systemen beschrieben wurden. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen jedoch dazu analoge Verfahren zum Betreiben eines Anzeigebildschirms zur Verfügung, der eine zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen und darauf angeordnete Farbfilter in drei verschiedenen Farben umfasst, sowie drei Anordnungen von LED-Vorrichtungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, jeweils Licht von drei verschiedenen Farben in einem auf dem Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um dadurch eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf dem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird. Diese Verfahren können das Hinzufügen von mindestens einer vierten Anordnung von LED-Vorrichtungen umfassen, die dazu konfiguriert ist, Licht in einer vierten, von den drei Farben verschiedenen Farbe abzustrahlen, um weiterhin eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf dem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird. Die vierte Anordnung kann cyanfarbene und/oder bernsteinfarbene LED-Vorrichtungen aufweisen. Darüber hinaus können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens mit Anordnungen von anderen Hinterleuchtungslichtquellen als LEDs, wie etwa Feldemitter-/Leuchtstoffanordnungen, verwendet werden.
Wieder andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Hinterleuchtungsverfahren für einen Anzeigebildschirm, der verschiedenfarbige Bildelemente umfasst, mittels Hinterleuchtung des Anzeigebildschirms mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente zur Verfügung. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann eine Hinterleuchtung mit den Farben Rot, Grün, Blau und Cyan und/oder Bernstein vorgenommen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann diese größere Anzahl von verschiedenen Farben durch eine Vielzahl von Lichtquellen mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus kann bei einigen Ausführungsformen die Hinterleuchtung des Anzeigebildschirm mit mehr verschiedenen Farben eine Hinterleuchtung zur Verfügung stellen, die auf dem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird. Analoge Ausführungsformen eines Backlight-Systems für einen Anzeigebildschirm, der Bildelemente in verschiedenen Farben aufweist, können mindestens eine Lichtquelle zur Verfügung stellen, die dazu konfiguriert ist, Licht mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung auf dem Anzeigebildschirm zur Verfügung zu stellen. Die mindestens eine Lichtquelle kann die Farben Rot, Grün, Blau und Cyan und/oder Bernstein zur Verfügung stellen, was gemäß der vorstehenden Beschreibung als weisses Licht wahrgenommen wird.
Wieder andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Hinterleuchtungsverfahren für einen Anzeigebildschirm zur Verfügung, der verschiedenfarbige Bildelemente umfasst, indem der Anzeigebildschirm mit mindestens einer Farbe hinterleuchtet wird, die von denjenigen der Bildelemente verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Anzeigebildschirm rote, grüne und blaue Bildelemente, und die mindestens eine davon verschiedene Farbe umfasst Cyan und/oder Bernstein. Analoge Ausführungsformen eines Backlight-Systems für einen Anzeigebildschirm, der verschiedenfarbige Bildelemente aufweist, können mindestens eine Lichtquelle zur Verfügung stellen, die dazu konfiguriert ist, Licht von mindestens einer anderen Farbe als derjenigen der Bildelemente in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung auf dem Anzeigebildschirm zur Verfügung zu stellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1–3 sind Querschnittansichten von Anzeigefeldern gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird nun im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als auf die hier vorgestellten Ausführungsformen beschränkt aufgefasst werden. Stattdessen werden diese Ausführungsformen zum Zwecke einer gründlichen und vollständigen Offenbarung gegeben, und vermitteln dem Fachmann den gesamten Umfang der Erfindung. In der Zeichnung ist die Dicke von Schichten und Bereichen für eine bessere Anschaulichkeit übertrieben dargestellt. Gleiche Zahlen beziehen sich durchwegs auf gleiche Bestandteile. Gemäß der vorliegenden Verwendung umfasst der Ausdruck "und/oder" jegliche und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten Gegenstände und kann als "/" abgekürzt sein.
Die vorliegend verwendete Terminologie hat ausschließlich den Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll die Erfindung nicht einschränken. Gemäß der vorliegenden Verwendung sollen die Singularformen der unbestimmten und bestimmten Artikel auch die Pluralform mit umfassen, ausser wenn dies durch den Kontext eindeutig anders angegeben wird. Ferner sollte verstanden sein, dass Ausdrücke wie "aufweist" und/oder "aufweisend" bei ihrer Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein von genannten Merkmalen, Bereichen, Schritten, Operationen, Bestandteilen und/oder Komponenten anzeigen, jedoch das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einzelnen oder mehreren anderen Merkmalen, Bereichen, Schritten, Operationen, Bestandteilen, Komponenten und/oder Gruppen von diesen nicht ausschließen.
Wenn von einem Bestandteil wie etwa einer Schicht oder einem Bereich gesagt wird, dass er sich "auf" einem anderen Bestandteil befindet oder sich "auf" einen anderen Bestandteil erstreckt, sollte verstanden sein, dass er sich unmittelbar auf dem anderen Bestandteil befinden bzw. sich auf diesen erstrecken kann, oder dass hierbei auch dazwischen liegende Bestandteile vorhanden sein können. Wenn hingegen von einem Bestandteil gesagt wird, dass er sich "unmittelbar auf" einem anderen Bestandteil befindet oder sich "unmittelbar auf" diesen erstreckt, sind keine dazwischen liegenden Bestandteile vorhanden. Es sollte auch verstanden sein, wenn von einem Bestandteil gesagt wird, dass er mit einem anderen Bestandteil "verbunden" oder mit diesem "gekoppelt" ist, dass er dann unmittelbar mit diesem anderen Bestandteil verbunden oder gekoppelt sein kann, oder dass dazwischen liegende Bestandteile vorhanden sein können. Wenn hingegen von einem Bestandteil gesagt wird, dass er mit einem anderen Bestandteil "unmittelbar verbunden" oder "unmittelbar gekoppelt" ist, sind keine dazwischen liegenden Bestandteile vorhanden.
Es sollte verstanden sein, dass vorliegend zwar die Ausdrücke erste, zweite usw. verwendet werden können, um verschiedene Bestandteile, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, dass diese Bestandteile, Werkstoffe, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Ausdrücke jedoch nicht eingeschränkt sein sollen. Diese Ausdrücke werden nur dazu verwendet, einen Bestandteil, einen Werkstoff, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bestandteil, Werkstoff, Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Daher könnte ein erster Bestandteil, Werkstoff, Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt in der nachfolgenden Erörterung auch als ein zweiter Bestandteil, Werkstoff, Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ferner können relative Ausdrücke wie etwa "unter(e)", "grundlegend(e)" oder "horizontal(e)" und "ober(e)", "top", oder "vertikal(e)" vorliegend verwendet werden, um die Beziehung eines Bestandteils zu einem anderen Bestandteil gemäß der Darstellung in den Figuren zu beschreiben. Es sollte verstanden sein, dass relative Ausdrücke den Zweck haben, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren abgebildeten Ausrichtung mit zu umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren beispielsweise umgedreht wird, sind Bestandteile, die als auf der "unteren" Seite von anderen Bestandteilen beschrieben sind, dann auf der "oberen" Seite der anderen Bestandteile ausgerichtet. Der beispielhafte Ausdruck "unter(e)" kann daher, je nach der jeweiligen Ausrichtung der Figur, sowohl eine "untere" als auch eine "obere" Ausrichtung umfassen. Auf ähnliche Weise, wenn die Vorrichtung in einer der Figuren umgedreht wird, sind Bestandteile, die als "unter" oder "unterhalb" anderer Bestandteile befindlich beschrieben sind, dann "über" den anderen Bestandteilen ausgerichtet. Die beispielhaften Ausdrücke "unter" oder "unterhalb" können daher sowohl eine obere als eine untere Ausrichtung umfassen. Darüber hinaus werden die Ausdrücke "vorder(e)" und "hinter(e)" vorliegend verwendet, um einander entgegengesetzte Seiten einer Flachbild-Anzeigevorrichtung zu beschreiben. Üblicherweise wird die Sichtfläche als die Vorderseite angesehen, jedoch kann auch die Sichtfläche je nach der Ausrichtung als die Rückseite angesehen werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden vorliegend unter Bezugnahme auf Querschnittdarstellungen beschrieben, bei denen es sich um schematische Darstellungen von idealisierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung handelt. Insofern sind Abweichungen von den Formen der Darstellungen, beispielsweise als Folge von Herstellungsverfahren und/oder -Toleranzen, zu erwarten. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollten folglich nicht als auf die vorliegend veranschaulichten, bestimmten Formen von Bereichen aufgefasst werden, sondern sollen auch Abweichungen der Form mit umfassen, die sich z.B. aus der Herstellung ergeben. Beispielsweise kann ein Bereich, der als eben veranschaulicht oder beschrieben wird, typischerweise raue und/oder nicht-lineare Merkmale besitzen. Darüber hinaus können als spitzig veranschaulichte Winkel typischerweise abgerundet sein. Daher sind die in den Figuren veranschaulichten Bereiche schematischer Natur, und ihre Formen sollen weder die genaue Form eines Bereiches darstellen noch den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken.
Falls nicht anders definiert, haben alle vorliegend verwendeten Ausdrücke (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die Bedeutung, die von einem Durchschnittsfachmann auf demjenigen technischen Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, verstanden wird. Es sollte ferner verstanden sein, dass Ausdrücke, die in gemeinhin verwendeten Wörterbüchern definiert sind, in einer Bedeutung aufzufassen sind, die mit ihrer Bedeutung im Kontext des betreffenden Fachgebietes und der vorliegenden Offenbarung im Einklang sind, und nicht auf eine idealisierte oder übermäßig formalisierte Weise interpretiert werden sollen, ausser wenn dies ausdrücklich so definiert wird.
1 ist eine Querschnittansicht von Anzeigefeldern für Flachbildanzeigen, die Backlight-Systeme und -Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen. Wie in 1 gezeigt ist, umfassen diese Anzeigefelder 100 einen Anzeigebildschirm 110, der eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen umfasst, wie etwa drei Anordnungen, die in dem Anzeigebildschirm 110 mit a, b und c bezeichnet sind. Der Entwurf eines Anzeigebildschirms 110 gemäß der Beschreibung in diesem Absatz ist dem Fachmann allgemein bekannt und braucht vorliegend nicht weiter beschrieben zu werden.
Immer noch unter Bezugnahme auf 1 weist ein Backlight-System/Verfahren 120 für den Anzeigebildschirm 110 eine Vielzahl von Anordnungen von LED-Vorrichtungen 122 in einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenen Farben auf, wie etwa vier Anordnungen, die in 1 mit w, x, y und z bezeichnet sind. Die Vielzahl von Anordnungen von LED-Vorrichtungen 122 in einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenen Farben ist dazu konfiguriert, Licht mit der jeweiligen Vielzahl von verschiedenen Farben in einem auf den Anzeigebildschirm 110 auftreffenden Strahlengang 130 abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung auf dem Anzeigebildschirm 110 zur Verfügung zu stellen. Für den Fachmann dürfte verständlich sein, dass der Strahlengang 130 aus Gründen der Übersichtlichkeit durch parallele Pfeile veranschaulicht ist, dass sich aber Licht aus den verschiedenfarbigen LEDs üblicherweise in dem Vermischungsbereich zwischen den LEDs und dem Anzeigebildschirm 110 so vermischt, dass es eine relativ gleichförmige Hinterleuchtung zur Verfügung stellt. Die Anordnungen von LED-Vorrichtungen können so positioniert sein, dass sie eine direkte Hinterleuchtung der Anzeigevorrichtung zur Verfügung stellen, wie beispielsweise in der am 23.12.2004 hinterlegten Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 11/022,332 und der Bezeichnung Light Emitting Diode Arrays For Direct Backlighting Of Liquid Crystal Displays von Miterfinder Negley et al. beschrieben ist, und/oder um eine Kantenhinterleuchtung des Anzeigebildschirms zur Verfügung zu stellen, wie in der am 23.07.2004 hinterlegten Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10/898,608 und der Bezeichnung Reflective Optical Elements für Semiconductor Light Emitting Devices von Miterfinder Negley, und/oder in anderen herkömmlichen Hinterleuchtungskonfigurationen beschrieben ist. Es sollte verstanden sein, dass der Abstand der Anordnungen von LED-Vorrichtungen w, x, y, z kleiner als, größer als, oder gleich dem Abstand der Anordnungen von Bildelemente a, b und c sein kann.
Wie in 1 gezeigt ist, sind mehr Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen 122 als Anordnungen von verschiedenfarbigen Bildelementen 110 vorgesehen. Beispielsweise können drei Anordnungen von verschiedenfarbigen Bildelementen (a, b, c) und vier Anordnungen von LED-Backlight-Vorrichtungen (w, x, y, z) vorgesehen sein. Die vier Anordnungen von LED-Vorrichtungen 122 (w, x, y, z) sind bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, Licht jeweils in einer von vier Farben abzustrahlen, um eine Wahrnehmung von weissem Licht zu erzeugen. Gemäß Ausführungsformen der 1 hat es sich gezeigt, dass durch eine Erhöhung der Anzahl von Anordnungen von Hinterleuchtungs-LED-Vorrichtungen mm Vergleich mit der Anzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen eine veränderte Farbpalette und/oder ein veränderter CRI zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise kann die Farbpalette verkleinert werden, aber der CRI kann vergrößert werden. Andere potenzielle Vorteile können ebenso erzielt werden.
1 veranschaulicht auch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen ein Backlight-System/Verfahren 120 für den Anzeigebildschirm 110 mindestens eine Lichtquelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, Licht mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente in einem auf den Anzeigebildschirm 110 auftreffenden Strahlengang 130 abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung auf dem Anzeigebildschirm zur Verfügung zu stellen. 1 veranschaulicht auch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen ein Backlight-System/Verfahren 120 für den Anzeigebildschirm 110 mindestens eine Lichtquelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, Licht von mindestens einer anderen Farbe als derjenigen der Bildelemente in einem auf dem Anzeigebildschirm 110 auftreffenden Strahlengang 130 abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung auf dem Anzeigebildschirm zur Verfügung zu stellen. Bei einigen Ausführungsformen können andere Hinterleuchtungslichtquellen als LEDs, wie etwa Feldemitter-/Leuchtstoffanordnungen, verwendet werden. Darüber hinaus können bei einigen Ausführungsformen mehrere Lichtquellen durch eine einzelne Anordnung von lichtemittierenden Vorrichtungen mit verschiedenfarbigen Leuchtstoffen verkörpert sein, um Hinterleuchtungslicht mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der verschiedenfarbigen Bildelemente abzustrahlen.
2 ist ein Blockdiagramm von Anzeigefeldern gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei diesen Ausführungsformen umfasst der Anzeigebildschirm 210 eine zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen 212 und mindestens zwei darauf angeordnete Farbfilter 214. In 2 sind drei Farbfilter 214R, 214G und 214B gezeigt, die einem roten, grünen bzw. blauen Farbfilter entsprechen. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, definieren die Anordnung von LCD-Vorrichtungen 212 und die drei Farbfilter 214 drei Anordnungen von drei verschiedenfarbigen Bildelementen. Der Entwurf von LCD-Vorrichtungen 212 und Farbfiltern 214 gemäß der Beschreibung in diesem Absatz sind dem Fachmann allgemein bekannt, so dass hier auf eine weitere Beschreibung davon verzichtet werden kann.
Immer noch unter Bezugnahme auf 2 weisen Backfight-Systeme und/oder -Verfahren 220 Anordnungen von roten, grünen, blauen und cyanfarbenen LED-Vorrichtungen 222R, 222G, 222B bzw. 222C auf. Bei einigen Ausführungsformen haben die roten LEDs eine Mittenfrequenz von ca. 625 nm, die grünen LEDs haben eine Mittenfrequenz von ca. 535 nm, die blauen LEDs haben eine Mittenfrequenz von ca. 460 nm, und die cyanfarbenen LEDs haben eine Mittenfrequenz von ca. 495 nm bis ca. 505 nm. Die Farbfilter 214 umfassen keinen cyanfarbenen Farbfilter. Somit sind mehr Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen 222 als verschiedenfarbige Bildelemente 214 vorhanden. Indem gemäß Ausführungsformen von 2 eine zusätzliche Anordnung von cyanfarbenen Hinterleuchtungs-LED-Vorrichtungen 222C vorgesehen wird, kann die Farbpalette und/oder der CRI im Vergleich mit einer Anordnung von roten, grünen und blauen Hinterleuchtungs-LED-Vorrichtungen geändert werden, während eine standardmäßige Konfiguration von LCD-Vorrichtungen 212 und Farbfiltern 214 beibehalten werden kann.
3 ist eine seitliche Querschnittansicht wieder anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 gezeigt ist, stellen diese Anzeigefelder 300 Backlight-Systeme/Verfahren 320 zur Verfügung, die Anordnungen von roten, grünen, blauen, cyanfarbenen und gelben (auch als bernsteinfarben bezeichnet) LED-Vorrichtungen 322R, 322G, 322B, 322C, 322V umfassen. Dadurch, dass fünf verschiedene Anordnungen von LED-Hinterleuchtungsvorrichtungen 322 zur Verfügung gestellt werden, kann die Farbpalette und/oder der CRI noch weiter verändert werden. Bei einigen Ausführungsformen haben die gelben LEDs 322V eine Mittenfrequenz von ca. 570 nm. Bei wieder anderen Ausführungsformen können vier Anordnungen von verschiedenfarbigen LEDs durch Anordnungen von roten, grünen, blauen und gelben LEDs zur Verfügung gestellt werden.
Die 1–3 veranschaulichen auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zum Betreiben eines Anzeigebildschirms geeignet sind, der eine zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen, drei darauf angeordnete, verschiedene Farbfilter, und drei Anordnungen von LED-Vorrichtungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, Licht jeweils in einer von drei verschiedenen Farben in einem auf dem Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf einem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird. Diese Verfahren umfassen das Hinzufügen von mindestens einer vierten Anordnung von LED-Vorrichtungen, die dazu konfiguriert ist, Licht in einer vierten Farbe abzustrahlen, die von den drei verschiedenen Farben verschieden ist, um weiterhin eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf einem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird. Die vierte Anordnung kann cyanfarbene oder gelbe LED-Vorrichtungen umfassen. Anordnungen von cyanfarbenen und gelben LED-Vorrichtungen können ebenfalls enthalten sein. Darüber hinaus können bei jeder der Ausführungsformen der 1–3 andere Backlight-Quellen als LEDs (wie etwa Feldemitter) verwendet werden, und/oder andere, mit einem Verschluss versehbare Anzeigevorrichtungen als LCDs (wie etwa holografische optische Elemente) können verwendet werden. Hinterleuchtungsverfahren für Anzeigebildschirme, die Bildelemente in verschiedenen Farben umfassen, umfassen gemäß anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Hinterleuchtung des Anzeigebildschirms mit einer Anzahl von verschiedenen Farben, die größer als diejenige der Bildelemente ist.
Für den Fachmann dürfte es ferner verständlich sein, dass verschiedene Kombinationen und Unterkombinationen von Ausführungsformen der 1–3 gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden können.
In der Zeichnung und in der Beschreibung wurden Ausführungsformen der Erfindung offen gelegt, und obgleich konkrete Ausdrücke verwendet werden, werden diese nur auf generische und beschreibende Weise und einschränkend angewendet; der Schutzumfang der Erfindung ist in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben.
Zusammenfassung
Ein Backlight-System (120) in einer Anzeigevorrichtung (100), insbesondere Flachbildanzeigevorrichtungen wie etwa einer Flüssigkristallanzeige (LCD), die mehrere Anordnungen von Lichtquellen (122), typischerweise lichtemittierende Dioden (LEDs), aufweisen, wobei jede Anordnung eine unterschiedliche Farbe (w), (x), (y), (z) besitzt. Die Anzeige besteht ferner aus farbigen Pixeln (a), (b), (c) auf einem Anzeigeschirm (110), wobei die Pixel ebenfalls in Anordnungen angeordnet sind, und jede Pixelanordnung aus einer unterschiedlichen Farbe (a) oder (b) oder (c) besteht. Licht von dem Backlight (130) wird zusammengemischt, um „weisses" Licht zur Verfügung zu stellen, das auf den Anzeigeschirm einfällt. Die Lichtquellen einer gegebenen Anordnung sind gleichmäßig über das Backlight verteilt; auf ähnliche Weise sind auch die Pixel einer gegebenen Farbe gleichmäßig über den Anzeigeschirm angeordnet. Die Anzahl von unterschiedlichen Farben, die den Quellen zugeordnet sind, ist so gewählt, dass sie größer als die Anzahl von unterschiedlichen Farben ist, die den farbigen Pixeln zugeordnet sind. Die Verwendung von mehr als drei Farben in dem Backlight führt zu Änderungen in der Farbpalette and im CRI-Wert. Dieses Merkmal verbessert die Qualität des weissen Lichts. Bei einer Ausführungsform kann das Backlight (BL) aus vier Farben (Wellenlängen oder Frequenzen) bestehen, nämlich unter Verwendung von roten (R), grünen (G), blauen (B) und cyanfarbenen (C) LEDs, oder als Alternative kann es aus fünf Farben bestehen, nämlich unter Verwendung von R, G, B, C and bernsteinfarbenen/gelben (A) LEDs. Die farbigen Pixel sind typischerweise RGB. Das Backlight kann derart betrieben werden, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt nur RGB-Quellen angeschaltet werden und daraufhin die vierte oder die vierte und die fünfte farbige Quelle zusätzlich angeschaltet werden, wobei der Eindruck von weissem Licht beibehalten wird. Alternativ können einzelne Lichtquellen mit mehreren Emissionswellenlängen, Feldemissionsvorrichtungen, oder Vorrichtungen auf der Grundlage von Leuchtstoffen verwendet werden.

Claims

Backlight-System für einen Anzeigebildschirm, welcher eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen aufweist, wobei das Backlight-System umfasst: eine Vielzahl von Anordnungen von verschiedenfarbigen Leuchtdioden (Licht Emitting Diode; LED)-Vorrichtungen, die dazu konfiguriert sind, Licht einer jeweiligen Vielzahl verschiedener Farben in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um auf dem Anzeigebildschirm, der eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen aufweist, eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, wobei mehr Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen als Anordnungen von verschiedenfarbigen Bildelementen vorgesehen sind.
Backlight-System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen drei Anordnungen von jeweils drei verschiedenfarbigen Bildelementen umfasst, und wobei die Vielzahl von Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen vier Anordnungen von vier verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen umfasst.
Backlight-System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen dazu konfiguriert ist, Licht einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenen Farben abzustrahlen, um eine Wahrnehmung von weissem Licht zu erzeugen.
Backlight-System nach Anspruch 2, wobei die vier Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen dazu konfiguriert sind, Licht von jeweils vier verschiedenen Farben abzustrahlen, um eine Wahrnehmung von weissem Licht zu erzeugen.
Backlight-System nach Anspruch 1, wobei der Anzeigebildschirm, der eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen aufweist, eine zweidimensionale Anordnung von Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display; LCD)-Vorrichtungen umfasst, welche die jeweilige Vielzahl von darauf angeordneten verschiedenfarbigen Filtern aufweist.
Backlight-System nach Anspruch 5, wobei die zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen darauf angeordnete rote, blaue und grüne Farbfilter aufweist und keinen darauf angeordneten cyanfarbenen Farbfilter aufweist, und wobei die Vielzahl von Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen Anordnungen von roten, grünen, blauen und cyanfarbenen LED-Vorrichtungen aufweist.
Backlight-System nach Anspruch 5, wobei die zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen darauf angeordnete rote, blaue und grüne Farbfilter aufweist und keinen darauf angeordneten cyanfarbenen Farbfilter oder bernsteinfarbenen Farbfilter aufweist, und wobei die Vielzahl von Anordnungen von verschiedenfarbigen LED-Vorrichtungen Anordnungen von roten, grünen, blauen, cyanfarbenen und bernsteinfarbenen LED-Vorrichtungen aufweist.
Anzeigebildschirm, welcher eine Vielzahl von Anordnungen einer jeweiligen Vielzahl von verschiedenfarbigen Bildelementen und ein Backlight-System nach Anspruch 1 umfasst.
Anzeigebildschirm, welcher eine zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen mit den darauf angeordneten roten, blauen und grünen Farbfiltern und ein Backlight-System nach Anspruch 5 aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Anzeigefeldes, welches einen Anzeigebildschirm aufweist, der eine zweidimensionale Anordnung von Flüssigkristallanzeige (LCD)-Vorrichtungen und drei darauf angeordneten, verschiedenfarbigen Filtern umfasst, und der drei Anordnungen von Leuchtdioden (LED)-Vorrichtungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, Licht von jeweils drei verschiedenen Farben in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf dem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird, wobei das Verfahren umfasst: Hinzufügen von mindestens einer vierten Anordnung von Leuchtdioden (LED)-Vorrichtungen, die die dazu konfiguriert ist, Licht in einer vierten Farbe abzustrahlen, die von den drei verschiedenen Farben verschieden ist, um weiterhin eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf dem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen darauf angeordnete rote, blaue und grüne Farbfilter aufweist, wobei die drei Anordnungen von LED-Vorrichtungen Anordnungen von roten, grünen und blauen LED-Vorrichtungen aufweisen, und wobei die mindestens eine vierte Anordnung von LED-Vorrichtungen eine vierte Anordnung von cyanfarbenen LED-Vorrichtungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zweidimensionale Anordnung von LCD-Vorrichtungen darauf angeordnete rote, blaue und grüne Farbfilter aufweist, wobei die drei Anordnungen von LED-Vorrichtungen drei Anordnungen von roten, grünen und blauen LED-Vorrichtungen aufweisen, und wobei die mindestens eine vierte Anordnung von LED-Vorrichtungen eine vierte Anordnung von cyanfarbenen LED-Vorrichtungen und eine fünfte Anordnung von bernsteinfarbenen LED-Vorrichtungen aufweist.
Hinterleuchtungsverfahren für einen Anzeigebildschirm, der verschiedenfarbige Bildelemente aufweist, wobei das Hinterleuchtungsverfahren umfasst: Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Anzeigebildschirm rote, grüne und blaue Bildelemente, aber keine cyanfarbenen Bildelemente aufweist, und wobei das Hinterleuchten das Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit den Farben Rot, Grün, Blau und Cyan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Anzeigebildschirm rote, grüne und blaue Bildelemente, aber keine cyanfarbenen oder bernsteinfarbenen Bildelemente aufweist, und wobei das Hinterleuchten das Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit den Farben Rot, Grün, Blau, Cyan und Bernstein umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Bildelemente eine zweidimensionale Anordnung von Flüssigkristallanzeige (LCD)-Vorrichtungen und darauf angeordnete Filter mit drei verschiedenen Farben aufweisen, und wobei die größere Anzahl von verschiedenen Farben durch Leuchtdioden (LED)-Vorrichtungen mit der größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die größere Anzahl von verschiedenen Farben durch eine Vielzahl von Lichtquellen mit der größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Hinterleuchten das Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit der größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente umfasst, um eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen, die auf dem Anzeigebildschirm als weisses Licht wahrgenommen wird.
Backlight-System für einen Anzeigebildschirm, der verschiedenfarbige Bildelemente aufweist, wobei das Backlight-System umfasst: mindestens eine Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, Licht mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelementen in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um auf dem Anzeigebildschirm eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen.
Backlight-System nach Anspruch 19, wobei die verschiedenfarbigen Bildelemente drei verschiedenfarbige Bildelemente umfassen, und wobei die mindestens eine Lichtquelle Licht von vier verschiedenen Farben abstrahlt.
Backlight-System nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Lichtquelle dazu konfiguriert ist, Licht mit einer größeren Anzahl von verschiedenen Farben als derjenigen der Bildelemente abzustrahlen, um eine Wahrnehmung von weissem Licht zu erzeugen.
Backlight-System nach Anspruch 19, wobei die verschiedenfarbigen Bildelemente rote, blaue und grüne Bildelemente, aber keine cyanfarbenen Bildelemente aufweisen, und wobei die verschiedenen Farben, deren Anzahl größer als diejenige der Bildelemente ist, die Farben Rot, Grün, Blau und Cyan umfassen.
Backlight-System nach Anspruch 19, wobei die verschiedenfarbigen Bildelemente rote, blaue und grüne Bildelemente, aber keine cyanfarbenen oder bernsteinfarbenen Bildelemente aufweisen, und wobei die verschiedenen Farben, deren Anzahl größer als diejenige der Bildelemente ist, Anordnungen mit den Farben Rot, Grün, Blau, Cyan und Bernstein aufweisen.
Anzeigebildschirm, welcher verschiedenfarbige Bildelemente und ein Backlight-System nach Anspruch 19 umfasst.
Hinterleuchtungsverfahren für einen Anzeigebildschirm, der verschiedenfarbige Bildelemente aufweist, wobei das Hinterleuchtungsverfahren umfasst: Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit mindestens einer Farbe, die von denjenigen der Bildelemente verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Anzeigebildschirm rote, grüne und blaue Bildelemente, aber keine cyanfarbenen Bildelementen aufweist, und wobei das Hinterleuchten das Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit der Farbe Cyan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Anzeigebildschirm rote, grüne und blaue Bildelemente, aber keine cyanfarbenen oder bernsteinfarbenen Bildelemente aufweist, und wobei das Hinterleuchten das Hinterleuchten des Anzeigebildschirms mit den Farben Cyan und Bernstein umfasst.
Backlight-System für einen Anzeigebildschirm, der verschiedenfarbige Bildelemente aufweist, wobei das Backlight-System umfasst: mindestens eine Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, Licht von mindestens einer Farbe, die von denjenigen der Bildelemente verschieden ist, in einem auf den Anzeigebildschirm auftreffenden Strahlengang abzustrahlen, um auf dem Anzeigebildschirm eine Hinterleuchtung zur Verfügung zu stellen.
Backlight-System nach Anspruch 28, wobei die verschiedenfarbigen Bildelemente rote, blaue und grüne Bildelemente, aber keine cyanfarbenen Bildelemente aufweisen, und wobei die mindestens eine Farbe, die von denjenigen der Bildelemente verschieden ist, die Farbe Cyan aufweist.
Backlight-System nach Anspruch 28, wobei die verschiedenfarbigen Bildelemente rote, blaue und grüne Bildelemente, aber keine cyanfarbenen oder bernsteinfarbenen Bildelemente aufweisen, und wobei die mindestens eine Farbe, die von denjenigen der Bildelemente verschieden ist, die Farben Cyan und Bernstein aufweist.