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CN102800814A - 有机电致发光显示装置 - Google Patents

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CN102800814A
CN102800814A CN201210158019XA CN201210158019A CN102800814A CN 102800814 A CN102800814 A CN 102800814A CN 201210158019X A CN201210158019X A CN 201210158019XA CN 201210158019 A CN201210158019 A CN 201210158019A CN 102800814 A CN102800814 A CN 102800814A
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organic
light
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electrode
emitting layer
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角田乃亚
识名纪之
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

本发明涉及有机电致发光(EL)显示装置。所述有机电致发光(EL)显示装置包括各具有相同色调的第一区域和第二区域的多个像素。第一区域和第二区域各包含有机EL元件,所述有机EL元件包含第一电极、包含发光层的有机EL层、以及第二电极。第二区域还包含被设置在第二电极的光出射侧的透镜。所述像素的至少一部分中的第二区域中的有机EL元件被配置为满足0.9<2L1/λ+φ1/2π<1.1,这里,L1表示发光层与第一电极的反射表面之间的光程,λ表示由于光学干涉而加强的从发光层发射的光的波长,φ1表示从发光层发射的光被第一电极的反射表面反射时导致的相位偏移量。

Description

有机电致发光显示装置
技术领域
本发明涉及使用有机电致发光(EL)元件的显示装置,特别涉及其中像素被分成相同色调(hue)的两个区域、有机EL元件被设置在所述区域中的每一个中、并且透镜被设置在所述区域之一中的有机EL元件的光出射侧的有机EL显示装置。
背景技术
已知有机EL元件具有低的光输出效率。这是由于,光从有机EL元件的发光层以各种角度出射,以在保护膜与外部空间之间的边界处产生大量的全反射分量(component),这将发射光约束在元件内。为了应对这种问题,日本专利公开No.2004-039500描述了在密封有机EL元件的氧氮化硅(SiNxOy)膜上设置由树脂制成的微透镜的阵列,以改善向前方向上输出的光的效率。
除了允许输出在没有透镜的情况下将会被全反射的光分量以外,根据日本专利公开No.2004-039500的其中透镜被设置在有机EL元件上的配置还可望提供光会聚效果。这种效果改善有机EL显示装置的正面(front)亮度(向前方向即基板的法线方向上输出的光的效率)。但是,由于斜方向上的有机EL显示装置的亮度被降低,因此,该配置使有机EL显示装置不适合用于需要宽视角特性的场面中。在赋予有机EL元件干涉效果的配置中,亮度在获得用于加强(intensification)的干涉效果的方向(光路的方向)上变高。但是,由于亮度在用于加强的干涉效果弱的方向上变低,因此,该配置也使得有机EL显示装置不适合用于需要宽视角特性的场面中。
为了实现改善的正面亮度和宽的视角特性两者,可以设想提供其中像素被分成相同色调的两个区域、有机EL元件被设置在所述区域中的每一个中、并且透镜被设置在所述区域之一中的有机EL元件的光出射侧的配置。该配置可通过从两个区域中的没有设置透镜的区域发射光来提供宽视角特性,并可通过从设置有透镜的区域发射光来提供改善的正面亮度。但是,依赖于光学干涉的条件,该配置可导致向前方向上发射的光的颜色纯度的降低,并且不能再现良好的颜色。
本发明提供其中像素被分成相同色调的两个区域、有机EL元件被设置在所述区域中的每一个中、并且透镜被设置在所述区域之一中的有机EL元件的光出射侧的有机EL显示装置。这改善正面亮度,并防止发射的光的颜色纯度的降低。
发明内容
根据至少一个实施例,本发明提供一种有机电致发光(EL)显示装置,其包括各具有相同色调的第一区域和第二区域的多个像素,第一区域和第二区域各包含有机EL元件,所述有机EL元件包含第一电极、第二电极和有机EL层,所述有机EL层包含发光层并被设置在第一电极与第二电极之间,第二区域还包含被设置在第二电极的光出射侧的透镜,其中,所述像素的至少一部分中的第二区域中的有机EL元件被配置为满足下式:
0.9<2L1/λ+φ1/2π<1.1
这里,L1表示发光层与第一电极的反射表面之间的光程,λ表示由于光学干涉而加强的从发光层发射的光的波长,φ1表示从发光层发射的光被第一电极的反射表面反射时导致的相位偏移量。
根据本发明,像素的至少一部分中的具有透镜的区域中的有机EL元件可被配置为增大由于光学干涉而加强向前方向上的可见光波长的光的效果。这在宽的视角上改善正面亮度,并防止发射光的颜色纯度的降低。由此,可以以宽的视角再现具有高的发射光颜色纯度的良好颜色。
从参照附图对示例性实施例的以下描述,本发明的进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1A至1C示意性示出形成根据本发明的显示装置的有机EL面板(panel)和像素。
图2示出根据本发明的显示装置中使用的有机EL元件的亮度-视角特性。
图3A至3C示意性示出形成根据第一实用例子的显示装置的有机EL面板和像素。
图4是根据第一实用例子的显示装置中使用的像素电路。
图5示意性示出形成根据第一实用例子的显示装置的像素的另一例子。
具体实施方式
以下将参照附图描述根据本发明的优选实施例的有机EL显示装置。
图1A是示出形成根据本发明的有机EL显示装置的有机EL面板11的例子的示意图。有机EL面板11包含以矩阵设置的多个像素(m行n列像素)、信息线驱动电路12、扫描线驱动电路13、信息线15和扫描线16。像素被设置在信息线15与扫描线16的交点处。像素电路14和有机EL元件被设置在所述像素中的每一个中。信息线驱动电路12给信息线15施加与图像数据对应的信息电压(信息信号)。扫描线驱动电路13给扫描线16供给扫描信号。像素电路14给有机EL元件供给与信息电压对应的驱动电流。
图1B是示出图1A的有机EL面板11的与像素(例如,图1A中的第a行第b列的像素)对应的部分的部分截面图。像素中的每一个具有视角特性不同(视角特性A和视角特性B)的两个区域。形成像素的每一个“区域”具有一个有机EL元件。在像素中的每一个中,在基板20上形成对于每一个区域中的每一个有机EL元件构图的第一电极21,并且,在第一电极21上依次形成包含发光层的有机EL层(有机化合物层)23和第二电极24。从发光层发射的光直接从第二电极侧被取出,或者被第一电极21的反射表面反射以从第二电极侧被取出。在上述的区域中的有机EL元件之间形成在两个区域之间进行分离的区域分离层22。在第二电极24上形成保护有机EL层23免受空气中的氧和水的影响的保护膜25。第一电极21和第二电极24中的一个用作阳极电极,并且,另一个用作阴极电极。第一电极21和第二电极24可分别用作阳极电极和阴极电极,或者可分别用作阴极电极和阳极电极。
例如,第一电极21由诸如Ag的具有高反射率的导电金属材料形成。作为替代方案,第一电极21可由由这种金属材料制成的层和由具有优异的空穴注入性能的诸如ITO(氧化铟锡)的透明导电材料制成的层的叠层形成。在第一电极21由金属制成的情况下,金属与有机EL层23之间的界面(金属的发光层侧的界面)用作第一电极21的反射表面。在第一电极21由金属膜与透明导电氧化物膜的叠层形成的情况下,金属膜与透明导电氧化物膜之间的界面用作第一电极21的反射表面。同一像素中的第一电极21可被连接以连续形成。在这种情况下,在同一像素中的两个有机EL元件之间不设置区域分离层22。
对于多个有机EL元件共同形成第二电极24,并且,第二电极24被形成为半反射性的或透光性的,使得从发光层发射的光可被取出到元件之外。在为了增强元件内的干涉效果第二电极24被形成为半反射性的情况下,第二电极24可以由诸如Ag或AgMg的具有优异的电子注入性能的导电金属材料的层以2nm至50nm的膜厚形成。术语“半反射性”意味着反射在元件内发射的光的一部分并透射发射光的另外部分的本性,并且,与对于可见光的20%至80%的反射率对应。术语“透光性”与对于可见光的80%或更大的透射率对应。
有机EL层23包含至少包含发光层的单个或多个层。有机EL层23的配置的例子包括:包含空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的四层配置,以及包含空穴传输层、发光层和电子传输层的三层配置。有机EL层23可由本领域中已知的材料形成。形成有机EL层23的层的层叠次序在第一电极21和第二电极24分别用作阳极电极和阴极电极的情况与第一电极21和第二电极24分别用作阴极电极和阳极电极的情况之间反转。
保护膜25由诸如氮化硅或氧氮化硅的无机材料制成。作为替代方案,保护膜25由无机材料和有机材料的层叠膜形成。无机膜的膜厚优选为0.1μm或更大且10μm或更小,并优选由CVD方法形成。由于使用有机膜以通过覆盖在处理期间已附着于表面并且不能被去除的外来物质来改善保护性能,因此,有机膜的膜厚优选为1μm或更大。虽然在图1B中沿区域分离层22的形状形成保护膜25,但是,保护膜25的表面可具有平坦的表面。有机材料的使用有利于使得保护膜25的表面平坦。
像素电路(未示出)被形成在基板20上以驱动有机EL元件。像素电路由多个薄膜晶体管(未示出,以下称为TFT)形成。形成有TFT的基板20被形成有用于TFT与第一电极21之间的电连接的接触孔的层间绝缘膜(未示出)覆盖。在层间绝缘膜上形成通过吸收由于像素电路导致的表面凹凸(roughness)而使表面平坦化的平坦化膜(未示出)。
图1C示出图1A的有机EL面板11上的像素的布置的例子,其中,设置了R像素31、G像素32和B像素33。R像素31包含具有相同色调R和不同视角特性的R-1区域311和R-2区域312。G像素32包含具有相同色调G和不同视角特性的G-1区域321和G-2区域322。B像素33包含具有相同色调B和不同视角特性的B-1区域331和B-2区域332。发射R颜色的光并包含具有不同视角特性的两个区域的R像素31、发射G颜色的光并包含具有不同视角特性的两个区域的G像素32、和发射B颜色的光并包含具有不同视角特性的两个区域的B像素33形成单个显示单元。例如,通过改变形成各区域中的有机EL元件的有机EL层的膜厚,或者通过仅在所述区域之一中设置透镜或棱镜,形成具有不同视角特性的两个区域。
根据本发明的有机EL显示装置可由如图1C所示的那样具有三种不同色调的有机EL面板形成,或者可由具有四种不同色调的有机EL面板形成。在三种色调的情况下,例如,可以使用包含具有三种色调(即R、G和B)的有机EL元件的具有三种色调(即R、G和B)的有机EL面板,或者,可以在白色有机EL元件之上放置具有三种色调(即R、G和B)的滤色器。在四种色调的情况下,例如,可以使用具有四种色调(即R、G、B和W)的有机EL面板。
因此,本发明的第一特征在于,像素中的每一个包含具有不同视角特性的两个区域。具体而言,R-1区域311、G-1区域321和B-1区域331被形成为具有宽视角特性的区域,而R-2区域312、G-2区域322和B-2区域332被形成为具有高正面亮度的区域。术语“高正面亮度”意味着向前方向即基板的法线方向上输出的光的高效率。以下,R-1区域311、G-1区域321和B-1区域331各被称为“第一区域”,而R-2区域312、G-2区域322和B-2区域332各被称为“第二区域”。为了使得第一区域和第二区域如上所述被表征,例如,仅在第二区域中在有机EL元件的光出射侧设置具有高的光会聚性能的元件。优选使用光会聚透镜作为具有高的光会聚性能的元件。
图2是示出像素中的第一区域和第二区域的各自视角特性的曲线图。在图2中,线(a)表示R-1区域311的相对亮度-视角特性,线(b)表示R-2区域312的相对亮度-视角特性。亮度由当给R-1区域311和R-2区域312施加相同的电流、R-1区域311的正面亮度被设为1时获得的相对亮度值表示。从图2发现,R-1区域311具有较宽的视角。另一方面,发现:虽然R-2区域312具有较窄的视角,但是,R-2区域312的正面亮度为R-1区域311的正面亮度的约四倍。G像素32的两个区域和B像素33的两个区域也具有与图2相同的特性。
接下来,将描述本发明的另一特征。本发明的第二特征在于,像素的至少一部分中的第二区域中的有机EL元件被配置为满足下式(1)。在该式中,L1表示发光层与第一电极21的反射表面之间的光程,φ1表示在光被反射的层之间的界面处导致的相位偏移的和(当从发光层发射的光被第一电极21的反射表面反射时导致的相位偏移量)。
2L1/λ+φ1/2π=1    ...(1)
满足上式(1)的配置增大由于光学干涉而加强向前方向上的可见光波长的光的效果。这种配置改善正面亮度,并防止发射光的颜色纯度的降低。将关于后面要讨论的实用例子描述该配置的细节。第一区域中的有机EL元件也可被配置为满足上式(1)。
随后,将描述有机EL面板11的操作。通过像素电路驱动R、G和B像素中的每一个中的具有不同视角特性的两个区域。在同一像素中的第一电极21被连接以连续形成的情况下,两个区域可被同时驱动。在同一像素中的第一电极21不被连接的情况下,两个区域可被独立地驱动。例如,使用图4的像素驱动电路允许有机EL面板11被如下驱动。
当只有具有宽视角特性的R-1区域311、G-1区域321和B-1区域331被点亮(lit up)时,有机EL面板11具有宽的视角。当只有具有高正面亮度但具有窄视角特性的R-2区域312、G-2区域322和B-2区域332被点亮时,有机EL面板11具有高的正面亮度。但是,组合地(同时)驱动两种类型的区域可实现具有高颜色纯度的改善的正面亮度和宽的视角特性两者。
另外,可通过在给定的时间选择性地仅点亮第一区域或仅点亮第二区域来减少功耗。并且,可通过以低电流点亮R-2区域312、G-2区域322和B-2区域332来减少功耗,所述低电流实现的正面亮度等同于在接通R-1区域311、G-1区域321和B-1区域331的情况下实现的正面亮度。另一方面,虽然不能减少功耗,但是,可以以高的正面亮度和宽的视角实现最佳的图像再现。
图3A是示出形成根据实用例子的有机EL显示装置的有机EL面板11的示意图。通过给图1A的有机EL面板11添加用于发光区域的选择控制线驱动电路17与二选择控制线18和19,形成根据实用例子的有机EL面板11。像素中的每一个与R色调、G色调和B色调中的任一个对应。图4的电路被用作像素电路14。在图4中,P1表示扫描线,P2表示用于有机EL元件A的选择控制线,P3表示用于有机EL元件B的选择控制线。从信息线15输入用作信息信号的信息电压Vdata。有机EL元件A的阳极电极和阴极电极分别与TFT(M3)的漏极端子和接地电势CGND连接。有机EL元件B的阳极电极和阴极电极分别与TFT(M4)的漏极端子和接地电势CGND连接。
图3B是示出根据实用例子的有机EL面板11的与像素对应的部分的部分截面图。通过在图1B的像素中仅在第一区域和第二区域之一中的有机EL元件的光出射侧(发射侧)设置透镜,配置根据实用例子的像素中的每一个。以与图1B中相同的方式配置根据实用例子的保护膜25之下的层。在实用例子中,第一电极21用作阳极电极,第二电极24用作阴极电极。
通过加工树脂材料来形成透镜26。具体而言,可通过压纹(emboss)等形成透镜。作为替代方案,可通过首先使保护膜25形成为厚的无机膜并然后将无机膜蚀刻成透镜形状,来形成透镜26。这导致图5所示的配置。由于保护膜25和透镜26可被形成为单个层,因此,这种保护膜25还用作透镜的配置是优选的。
当使用上述的配置时,在具有透镜26的第二区域中的有机EL元件B中从有机EL层23出射的光通过透明的第二电极24,并进一步通过保护膜25和透镜26,以出射到有机EL元件B之外。与不具有透镜的配置相比,具有透镜26的配置使得出射角度接近基板的法线方向。因此,具有透镜26的配置导致改善了基板的法线方向上会聚光的效果。即,显示装置可以以增强的效率利用向前方向上的光。另外,具有透镜26的区域使得从发光层斜着发射的光以更接近垂直方向的角度入射在光出射界面上,并因此减少全反射光的量。结果,光输出效率也得到改善。
另一方面,在不具有透镜的第一区域中的有机EL元件A中从有机EL层23的发光层斜着出射的光从保护膜25进一步更加斜着地出射。因此,虽然可以以宽的角度发射光,但是不能在向前方向上取出大量的光。
图3C示出与图1C中相同的根据实用例子的有机EL面板11上的像素的布置。在R-1区域311、G-1区域321和B-1区域331中,有机EL元件A在光出射侧是平坦的。在R-2区域312、G-2区域322和B-2区域332中,有机EL元件B在光出射侧具有透镜。另外,在实用例子中,像素的至少一部分中的具有透镜26的第二区域中的有机EL元件被配置为满足上式(1)。以下将描述这种配置的原因。
一般地,形成有机EL元件的诸如发光层的每一层具有约几十nm的膜厚,并且,通过将每一层的膜厚d乘以每一层的折射率n获得的光程(n和d的积)与可见光波长(350nm或更大且780nm或更小的波长)的约百分之几十对应。因此,可见光在有机EL元件内经受明显的多重反射和干涉。通过干涉效果来加强光的波长λ(由于光学干涉导致的用于加强的波长λ)由下式(2)确定:
λ=2L1cosθ/(m-φ1/2π)    ...(2)
在该式中,L1表示发光层与第一电极21的反射表面之间的光程(以下称为“光程L1”),θ表示发射光的发射角度,m表示光学干涉的级数(正整数),φ1表示当从发光层发射的光被第一电极21的反射表面反射时导致的相位偏移量。当形成界面的两种材料中的光入射侧的材料被定义为介质I、另一侧的材料被定义为介质II、并且介质I和II的光学常数分别被定义为(n1、k1)和(n2、k2)时,相位偏移量φ1可由下式(3)表示。例如,可使用光谱椭率计(spectralellipsometer)测量光学常数。
φ1=2π-tan-1(2n1·k2/(n1 2-n2 2-k2 2))    ...(3)
通过给发光层内通过载流子的复合(recombination)而发射的光添加光学干涉的效果,获得了从有机EL元件发射的光。因此,改变每一层的光程和相位偏移量改变了上式(2)中的用于加强的波长λ。这使得可以调整有机EL元件的发光特性。
在实用例子中,第一电极21由铝合金制成。在这种情况下,通过将表1所示的光学常数应用于上式(3),计算通过第一电极21的反射表面反射时导致的相位偏移量φ1
表1
Figure BDA00001661068200101
首先考虑设置在根据实用例子的有机EL显示装置中的有机EL元件的发光层与第一电极21的反射表面之间的光学干涉的条件。在发光层与第一电极21的反射表面之间的发射光经受干涉的情况下,考虑发射光被第一电极21的反射表面反射的事实,计算相位偏移量φ1。在这种情况下,使用表1中的光学常数和上式(3),相位偏移量φ1被估计为3.84(rad)(220.0度)。
在这种情况下,为了使得在发射光的发射角度θ为0°时用于加强的波长λ为460nm,使用上式(2),光程L1对于m=1被设为89nm,对于m=2被设为319nm,并且对于m=3被设为549nm。如从上式(2)看出的那样,用于加强的波长λ根据发射光的发射角度θ而不同。表2至4示出各自光程L1(表2与89nm对应,表3与319nm对应,表4与549nm对应)下的发射光的发射角度θ与用于加强的波长λ之间的关系。
表2
  发射角度   m=1   m=2   m=3
  0°   460nm   129nm   75nm
  5°   458nm   128nm   75nm
  10°   453nm   127nm   74nm
  15°   444nm   124nm   72nm
  20°   432nm   121nm   70nm
  25°   417nm   117nm   68nm
  30°   398nm   112nm   65nm
  35°   377nm   105nm   61nm
  40°   352nm   99nm   57nm
  45°   325nm   91nm   53nm
  50°   296nm   83nm   48nm
  55°   264nm   74nm   43nm
  60°   230nm   64nm   37nm
  65°   194nm   54nm   32nm
  70°   157nm   44nm   26nm
  75°   119nm   33nm   19nm
  80°   80nm   22nm   13nm
  85°   40nm   11nm   7nm
  90°   -   -   -
表3
  发射角度   m=1   m=2   m=3
  0°   1643nm   460nm   267nm
  5°   1637nm   458nm   266nm
  10°   1618nm   453nm   263nm
  15°   1587nm   444nm   258nm
  20°   1544nm   432nm   251nm
  25°   1489nm   417nm   242nm
  30°   1423nm   398nm   232nm
  35°   1346nm   377nm   219nm
  40°   1259nm   352nm   205nm
  45°   1162nm   325nm   189nm
  50°   1056nm   296nm   172nm
  55°   943nm   264nm   153nm
  60°   822nm   230nm   134nm
  65°   694nm   194nm   113nm
  70°   562nm   157nm   91nm
  75°   425nm   119nm   69nm
  80°   285nm   80nm   46nm
  85°   143nm   40nm   23nm
  90°   -   -   -
表4
  发射角度   m=1   m=2   m=3
  0°   2827nm   791nm   460nm
  5°   2816nm   788nm   458nm
  10°   2784nm   779nm   453nm
  15°   2730nm   764nm   444nm
  20°   2656nm   744nm   432nm
  25°   2562nm   717nm   417nm
  30°   2448nm   685nm   398nm
  35°   2315nm   648nm   377nm
  40°   2165nm   606nm   352nm
  45°   1999nm   559nm   325nm
  50°   1817nm   509nm   296nm
  55°   1621nm   454nm   264nm
  60°   1413nm   396nm   230nm
  65°   1195nm   334nm   194nm
  70°   967nm   271nm   157nm
  75°   732nm   205nm   119nm
  80°   491nm   137nm   80nm
  85°   246nm   69nm   40nm
  90°   -   -   -
从表2至4发现,随着发射光的发射角度θ变大并且光学干涉的级数m变高,关于在有机EL元件的向前方向上发射光(发射光的发射角度θ为0°)的情况,用于加强的波长λ变短。
接下来,考虑将入射在透镜26上的发射光的发射角度θ。在实用例子中,在保护膜25上形成透镜26。例如,保护膜25由诸如氮化硅的无机化合物制成,并且,透镜26主要由树脂材料制成。因此,在保护膜25与透镜26之间存在折射率差。一般地,诸如氮化硅的无机化合物的折射率比树脂材料高。因此,在保护膜25与透镜26之间的界面处导致全反射。可使用保护膜25的折射率na和透镜26的折射率nb由下式(4)计算全反射的临界角度θc
θc=sin-1(nb/na)    ...(4)
例如,当保护膜25的折射率na为1.80并且透镜26的折射率nb为1.68时,临界角度θc为69°。因此,从有机EL元件发射的光之中的发射角度θ最高至(up to)69°的光入射在透镜26上。另一方面,在不设置透镜26使得发射光直接从保护膜25出射到显示装置之外的情况下,使等于1的外部(空气)的折射率代替上式(4)中的nb,连同为1.80的保护膜25的折射率na,从而导致约34°的临界角度θc。即,设置透镜26允许利用在不具有透镜26的区域中不能利用的发射角度θ为34°至69°的发射光。因此,设置透镜26有利地增强了利用发射光的效率。在采用玻璃帽密封(glass cap sealing)的情况下,在透镜26之下不需要保护膜25。因此,可以抑制由于从有机EL层23到透镜26的组件之间的折射率差导致的全反射。在这种情况下,光到达整个透镜26。根据透镜26与外部之间的边界的角度来确定是否可取出已到达透镜26的光。因此,可通过精巧地设计透镜26来取出光。
来自保护膜25的光可入射在透镜26上的临界角度θc为69°,并且,有机EL层23与保护膜25之间的折射率差小。因此,在以下的描述中,表2至4中的发射光的发射角度θ代替第二电极24上的保护膜25中的发射角度。
当在具有透镜26的第二区域中的有机EL元件中光程L1被设为89nm时,将入射在透镜26上的发射光的用于加强的波长与表2中的0°至约70°的发射角度θ对应。用于加强的波长对于m=1约为460nm至157nm,对于m=2为129nm至44nm,并且对于m=3为75nm至26nm。一般地,可由人眼识别的可见光具有380nm至780nm的波长范围。因此,在具有透镜的区域中的有机EL元件的光程L1被设为89nm的情况下,只有满足m=1的条件以被加强的发射光被显示装置的观察者识别。满足m=2和m=3的条件以被加强并入射在透镜26上的光已在用于加强可见光波长之外的光的条件下被加强,并因此不被观察者识别。一般地,显示装置包括发射可见光波长范围中的光的发光层。因此,有机EL元件的发光特性不受m=2和m=3的波长加强的条件影响。因此,有机EL元件的发光特性由m=1的光学干涉的条件确定。
然后,当在具有透镜26的第二区域中的有机EL元件中光程L1被设为319nm时,将入射在透镜26上的发射光的用于加强的波长与表3中的0°至约70°的发射角度θ对应。用于加强的波长对于m=1为1643nm至562nm,对于m=2为460nm至157nm,并且对于m=3为267nm至91nm。在这种情况下,满足m=2的条件以被加强的发射光和满足m=1的条件以使约65°至70°的发射角度θ将被加强的发射光影响可见光波长范围中的发射光。满足m=1的条件以使约65°至70°的发射角度θ将被加强的发射光具有比在0°发射角度θ的m=2的条件下的用于加强的波长460nm长的波长。
当在具有透镜26的第二区域中的有机EL元件中光程L1被设为549nm时,将入射在透镜26上的发射光的用于加强的波长与表4中的0°至约70°的发射角度θ对应。用于加强的波长对于m=1为2827nm至967nm,对于m=2为791nm至271nm,并且对于m=3为460nm至157nm。在这种情况下,满足m=3的条件以被加强的发射光和满足m=2的条件以使约5°至60°的发射角度θ将被加强的发射光影响可见光波长范围中的发射光。满足m=2的条件以使约5°至50°的发射角度θ将被加强的发射光具有比在0°发射角度θ的m=3的条件下的用于加强的波长460nm长的波长。
如上所述,即使显示装置的向前方向上的用于加强的波长λ同在460nm处,具有透镜26的第二区域中的有机EL元件中的光程L1的差异也导致将入射在透镜26上的发射光的用于加强的波长的差异。表5概括了将入射在透镜26上的发射光的与上面讨论的可见光波长范围对应的波长范围。
表5
Figure BDA00001661068200141
当在具有透镜26的第二区域中的有机EL元件的三个光程L1之间进行比较时,与对于其它的两个光程L1相比,将入射在透镜26上的发射光的用于加强的波长范围对于89nm的最短光程L1窄。于是,考虑光学干涉的效果与级数m之间的关系。已知的是,一般地,随着级数m变低,由于光学干涉导致的加强的效果变大。因此,在表3和表4所示的m=2和m=3的情况下,也同时满足用于较低级数的干涉条件,并因此对于比与0°发射角度θ对应的波长长的波长同时获得较大的加强效果。在这种情况下,与m=1的情况相比,各种波长和强度的光入射在透镜26上,这降低发射光的颜色纯度。并且,在斜视角处也混合低级干涉,这使颜色的变化复杂化。
由此,当在具有透镜26的第二区域中的有机EL元件中根据m=1的条件来设定光程L1时,与m>1的条件相比,可对于相同的用于加强的波长利用由于光学干涉的效果导致的大的加强效果。即,光发射的位置与第一电极21之间的光程L1可被确定,以满足上式(1)。
因此,根据实用例子的有机EL显示装置关注由于光学干涉导致的用于加强的波长对于发射光入射在透镜26上的界面处的临界角度θc的角度依赖性、以及由于光学干涉的级数m导致的加强效果的变化。于是,对于具有透镜26的第二区域中的有机EL元件,发光层与第一电极21的反射表面之间的光程被设定,使得所希望的用于加强的波长的发射光满足m=1的光学干涉条件。这对于具有透镜26的第二区域中的有机EL元件改善发射光的颜色纯度和正面亮度(向前方向上输出的光的效率)。因此,可以提供具有高的发射光颜色纯度、明亮或良好的颜色再现性、以及低的功耗的显示装置。将被设定的用于加强的波长不被特别限制,并且,本发明可被应用于包含发射可见光波长范围中的光的发光层的任何有机EL元件。本发明可被应用于R、G和B的三原色系以及三原色加青色、三原色加黄色等的四原色系的有机EL显示装置。
在以上的描述中,已讨论了发光层与第一电极21的反射表面之间的光程。在发光区域在发光层内具有扩展(expansion)或分布的情况下,可考虑发光层内的发光区域的分布适当地调整满足光学干涉条件的光程。
考虑到在膜形成期间出现的有机化合物层等的膜厚的波动,光程L1可从满足式(1)的值偏离微小的值。具体而言,当满足式(1′)时,可获得本发明的效果:
0.9<2L1/λ+φ1/2π<1.1    ...(1′)
将描述第二电极24与光发射的位置之间的光学干涉条件。在这种情况下,考虑发射光被第二电极24反射的事实来计算相位偏移量φ2。在第二电极24被形成为Ag薄膜等的情况下,相位偏移量φ2被估计为4.21(rad)(241.4度)。
第二电极24是被设置在光出射侧的半透明膜,并且,依赖于第二电极24的膜厚,第二电极24具有最高至约40%的反射率。因此,与具有70%或更大的高反射率的第一电极21侧的干涉条件相比,发射光受影响较小。但是,光程可被设定,以满足各种光学干涉条件。特别地,对于从有机发光元件发射的光谱的最大峰值波长,第二电极24与光发射的位置之间的光程L2优选满足下式(5):
L2>0且2L2/λ+φ2/2π<1    ...(5)
即,第二电极24与光发射的位置之间的光学干涉条件被设定,以加强比第一电极21侧的用于加强的波长短的波长的光。在发射520nm的波长的光的有机EL元件中光程L2被设为33.6nm以满足式(5)的情况下,例如,从相位偏移量φ2=4.21(rad)估计满足由下式(6)给出的干涉条件:
2L2/Λ+φ2/2π=1    ...(6)
即,波长Λ=204nm的光将被加强。因此,波长比通过第一电极21侧的干涉所加强的光的波长短的光被加强。
因此,在以小于1的值满足第二电极24侧的光学干涉式(满足式(5))的情况下,可使得将入射在微透镜上的发射光的用于加强的波长范围较窄。这使得可以以高的颜色纯度实现显示装置。
第二电极24侧的光程优选被设为是短的,因为这允许第一电极21与第二电极24之间的总光程被设为是短的。
根据本发明的光学干涉条件可被应用于所有像素中的具有透镜26的第二区域中的有机EL元件。由于可对于所有像素中的具有透镜26的第二区域中的有机EL元件获得上述的本发明的效果,因此,这种情况是优选的。根据实用例子的光学干涉条件可在发射光的颜色之间不同。
不具有透镜的第一区域中的有机EL元件优选被配置为满足下式(7)。这是由于,对于不具有透镜的第一区域中的有机EL元件,也可获得由于光学干涉导致的加强效果,以改善颜色纯度。
2L1/λ+φ1/2π=m(m是正整数)    ...(7)
考虑到在膜形成期间出现的有机化合物层等的膜厚的波动,光程L1可从满足式(7)的值偏离微小的值。具体而言,当满足式(7′)时,可获得本发明的效果:
m-0.1<2L1/λ+φ1/2π<m+0.1    ...(7′)
在m为2或更大的整数的情况下,在斜视角处混合低级干涉。因此,m优选为1。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明,但要理解,本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围要被赋予最宽的解释,以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种有机电致发光(EL)显示装置,包括:
具有相同色调的第一区域和第二区域的像素,
第一区域和第二区域各包含有机EL元件,所述有机EL元件包含第一电极、第二电极和有机EL层,所述有机EL层包含发光层并被设置在第一电极与第二电极之间,
第二区域还包含被设置在有机EL元件的光出射侧的透镜,
其中,第二区域中的有机EL元件满足下式:
0.9<2L1/λ+φ1/2π<1.1
这里,L1表示发光层与第一电极的反射表面之间的光程,λ表示由于光学干涉而加强的从发光层发射的光的波长,φ1表示光被第一电极的反射表面反射时导致的相位偏移量。
2.根据权利要求1的有机EL显示装置,
其中,第二区域中的有机EL元件满足下式:
L2>0且2L2/λ+φ2/2π<1
这里,L2表示发光层与第二电极的反射表面之间的光程,φ2表示从发光层发射的光被第二电极的反射表面反射时导致的相位偏移量。
3.根据权利要求1的有机EL显示装置,
其中,第一区域中的有机EL元件满足下式:
m-0.1<2L1/λ+φ1/2π<m+0.1
这里,m是正整数。
4.根据权利要求1的有机EL显示装置,
其中,第一区域中的有机EL元件满足下式:
0.9<2L1/λ+φ1/2π<1.1。
5.根据权利要求1的有机EL显示装置,还包括像素驱动电路,所述像素驱动电路被配置为根据连接第一电极的方式来选择性地驱动每一个像素的第一区域和第二区域。
6.根据权利要求5的有机EL显示装置,其中,当第一区域和第二区域中的第一电极被互连时,像素驱动电路同时驱动第一区域和第二区域。
7.根据权利要求5的有机EL显示装置,其中,当第一区域和第二区域中的第一电极不被互连时,像素驱动电路独立地驱动第一区域和第二区域。
8.一种有机电致发光(EL)显示装置,包括:
以行和列的矩阵布置的像素的阵列,每一个像素具有第一发射区域和第二发射区域,
每一个像素的第一发射区域和第二发射区域中的每一个包含有机EL元件,所述有机EL元件包含第一电极、第二电极和有机EL层,所述有机EL层包含发光层并被设置在第一电极与第二电极之间,
透镜在有机EL元件的光出射侧被层叠于第一发射区域和第二发射区域中的一个上,
其中,与其上层叠有透镜的第一发射区域和第二发射区域中的所述一个对应的有机EL元件满足以下条件:
0.9<2L1/λ+φ1/2π<1.1
这里,L1表示发光层与第一电极的反射表面之间的光程,λ表示由发光层发射的波长,φ1表示从发光层发射的光被第一电极的反射表面反射时导致的相位偏移量。
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