[发明专利]使用LED的投影系统中的多基色光生成

说明书

技术领域

本发明涉及投影显示器，比如正投或背投电视，并且具体来说， 涉及使用发光二极管(LED)用于基色光(primary light color)生成 的这些投影显示器。

背景技术

视频彩色图像一般来说是使用小组红色、绿色和蓝色像素的阵列 形成的。当控制RGB像素组中这三种颜色的相对贡献时，这三种颜色 组合来创建视频图像中的所有颜色。投影显示系统一般来说通过用非 常明亮的红色、绿色和蓝色光源照射一个或多个光调制器来进行工 作。光源可以是非常明亮的白色光，对该光源的光进行滤波，来创建 红色、绿色和蓝色分量。这样的白色光源会生成很多的热量并且效率 低下，因为所生成的很多光不是红色、绿色和蓝色的并且因此被浪费 掉了。一种效率更高的光源由红色、绿色和蓝色LED构成，因此不需 要滤波并且所生成的所有光都用来创建所显示图像中颜色的色域。本 申请所针对的是使用LED光源的投影系统。

光调制器可以是各基色所对应的小液晶板(称为微显示器)。然 后由光学器件将红色图像、绿色图像和蓝色图像组合并且投射到屏幕 上。投影可以是正投影或背投影。

某些其它类型的光调制器是微型机电系统(MEMS)装置，比如 由Texas Instruments生产的数字光处理器(DLPTM)，其中微反射镜阵 列将红色、绿色和蓝色光分量快速反射到屏幕上。各个反射镜对应于 显示器中的像素。反射镜的角度决定像素是打开还是关闭，而占空比 决定各个像素位置上的RGB分量。

对于大屏幕投影系统，光必须非常明亮。为了达到这样的高亮度， 可以使用各种颜色的多个大功率LED。可以有对应于各种基色的小的 LED阵列，来获得期望的亮度。

由于红色、绿色和蓝色LED的相对效率，在加上人眼对红色、绿 色和蓝色光的灵敏度不同，为某一白点生成所需的红色光分量所使用 的功率要远大于为该白点创建蓝色光分量所使用的功率。由于红色 LED在较高温下效率会变较低，因此当红色LED是发热的大功率LED 时，会使得相对效率更为低下。在较少的情况下，为白色点生成所需 要的绿色光分量所使用的功率大于为该白点创建蓝色光分量所使用 的功率。不过，红色和绿色LED的相对效率因制造者不同而不同，由 此，在某些情况下，显示器中的绿色LED的效率可能比红色LED的效 率低。

这是光和LED的下述特征造成的结果。人眼感知亮度的衡量单位 被称为流明。流明/瓦特的比值称为功效。人眼对绿色光要比对蓝色和 红色光灵敏得多。对于标准红色、绿色和蓝色LED，假设红色LED输 出大约40流明/瓦特(电瓦特)，绿色LED输出大约100流明/瓦特(电 瓦特)，且蓝色LED输出大约20流明/瓦特(电瓦特)。效率较高的LED 具有较高的功效，但是颜色之间的功效关系一般仍然保持相同，假设 红色、绿色和蓝色LED具有相同的质量。为了创建白色光(例如， 6500-9000K)，相对流明贡献是大约红色25％、绿色70％和蓝色5％。 蓝色LED将电子转换为发射光子的百分比(大约40％)是红色和绿色 LED的百分比的两倍以上。考虑到上述特性，要由LED创建白色光， 生成红色光所需要的功率要比生成蓝色光所需要的功率多得多。此 外，要创建白色光，生成绿色光所需要的功率也要比生成蓝色光所需 要的功率多。

所需要的是一种提高投影显示器中LED光源效率的技术。

高质量、高功率琥珀色光LED(例如，590nm的主波长)的效率 是高功率红色光LED(例如，620nm的主波长)效率的大约2-2.5倍， 这是因为，对于等量的光功率(瓦特)，人眼感觉到的琥珀色光的亮 度是红色光的大约2-2.5倍。换句话说，琥珀色LED的流明/瓦特(光瓦 特)功效(例如，490lm/W)比红色LED的流明/瓦特(光瓦特)(例 如，210lm/W(光瓦特))大大约2-2.5倍。

电视上显示的大多数图像是由可以使用琥珀色、绿色和蓝色分量 连同仅占很小比例的红色创建的颜色构成的。只有高饱和度红色色调 需要很高百分比的红色，这是非常少见的。

发明内容