專利名稱：具有改進(jìn)的功率效率的彩色oled顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)全色顯示器，更具體來說，涉及具有改進(jìn)的功率效率的OLED彩色顯示器。
彩色數(shù)字圖像顯示器是眾所周知的，基于各種技術(shù)，例如陰極射線管、液晶以及諸如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)等的固態(tài)光發(fā)射器。在普通OLED顯示器中，每個(gè)顯示單元或像素由紅、綠和藍(lán)色OLED構(gòu)成。通過在加色系統(tǒng)中組合來自這三個(gè)OLED中的每個(gè)的照度，可取得品種繁多的色彩。
OLED可用于直接使用經(jīng)摻雜以便在電磁譜的所需部分發(fā)射能量的有機(jī)材料來產(chǎn)生色彩。但是，已知的紅和藍(lán)發(fā)射材料不是特別高功率效率的。實(shí)際上，已知一種具有足以與窄帶材料相比較的高功率效率的寬帶(表現(xiàn)為白色)材料，用于通過在寬帶發(fā)射材料上設(shè)置濾色器來產(chǎn)生具有可以比較的功率效率的OLED顯示器。
雖然功率效率始終是想望的，但是在便攜式應(yīng)用中尤其是所希望的，因?yàn)榈托曙@示器限制了裝置在再充電之前可使用的時(shí)間。便攜式應(yīng)用還可能要求顯示器用于具有高環(huán)境照度的場所，從而要求顯示器提供具有可用高亮度級的圖像，進(jìn)一步增加了提供滿足要求的圖像所需的功率。
除了顯示器的功率效率之外，全色OLED顯示器的另一個(gè)想望的屬性是適當(dāng)?shù)纳?。通常通過在CIE圖中繪制紅(2)、綠(4)和藍(lán)(6)OLED的CIE色度坐標(biāo)來描述色域，如

圖1所示。但應(yīng)當(dāng)知道，為了使色域最大，紅(2)、綠(4)和藍(lán)(6)OLED的CIE色度坐標(biāo)必須盡量分隔開，并設(shè)置在CIE圖的邊界之上或附近。但是，此圖的邊界上的所有色彩都是單色的，并且根據(jù)定義，可以設(shè)置在此邊界附近的任何源在極窄的光譜帶上發(fā)光。為此，為了產(chǎn)生具有寬色域的顯示器，OLED必須在窄光譜帶中發(fā)射能量。
遺憾的是，當(dāng)在寬帶光源上設(shè)置窄帶濾色器以便建立發(fā)射單色光的OLED單元時(shí)，與寬帶濾色器設(shè)置在寬帶光源相比，濾色器吸收照明源的更多亮度能量。同樣，在包含經(jīng)過摻雜以便在窄光譜帶寬上發(fā)射能量的OLED材料的OLED顯示器中，OLED的功率效率顯著降低。
寬帶發(fā)光單元的使用在先有技術(shù)中是已知的。例如，Sampsell的EP0830032B1(2002年3月20日)描述了一種投影系統(tǒng)，它采用白光束與彩色光束結(jié)合來改進(jìn)投影顯示的亮度。但是，這種投影系統(tǒng)對于OLED顯示器沒有用。此外，這個(gè)專利描述了以這樣的方式利用寬帶白光，即，以飽和度較低的方式感受所有色彩。1996年6月11日發(fā)布、授予Nakagiri等人的US5526016描述了創(chuàng)建多色投影顯示器的不同色彩的旋轉(zhuǎn)單元。這種投影裝置利用白濾色器元件來降低其它類似彩色順序顯示器中固有的彩色中斷偽像的可見度。這種裝置不適合便攜式應(yīng)用所需的小型顯示器，具有有限分辨率，并且尺寸極大。
1997年6月10日發(fā)布的、Kalt的US5638084描述了采用紅、綠、藍(lán)和白遮光元件的靜電激勵(lì)顯示器。雖然白光單元的使用在某些情況下確實(shí)改進(jìn)了顯示器的亮度，但它沒有改變顯示系統(tǒng)所用的功率，并且白光單元的使用直接降低顯示圖像的那個(gè)飽和度以提供更高的亮度圖像。
1996年10月8日發(fā)布的、授予Silsby的US5563621描述了采用由紅、綠、藍(lán)和白光發(fā)光單元組成的像素的十六色顯示器。雖然增加白光發(fā)光單元允許顯示器通過以與紅、綠、藍(lán)色發(fā)光單元接通和斷開結(jié)合的形式組合白光發(fā)光單元的接通或斷開來創(chuàng)建四個(gè)灰度級，但是這個(gè)專利沒有論述OLED顯示器，也沒有論述采用紅、綠和藍(lán)OLED的全色顯示器的創(chuàng)建。
2002年5月14日發(fā)布的、授予DeZwart等人的US6388644描述了具有”額外(非飽和)磷光體”的等離子或場致發(fā)射顯示器，但沒有針對降低顯示器所用功率的需求?！?44專利中使用的術(shù)語”飽和度”表示與來自由紫外線光子激勵(lì)的磷光體的光子的發(fā)射效率有關(guān)的電子飽和現(xiàn)象，而不是本申請中所用的色彩飽和度。
因此，需要一種改進(jìn)的全色OLED顯示器，它具有改進(jìn)的功率效率，同時(shí)保持精確的彩色再現(xiàn)，其中包括色域內(nèi)色彩的飽和度。如以下所使用的，術(shù)語”飽和度”表示色彩飽和度(即顯示器產(chǎn)生的彩色的純度)。
根據(jù)本發(fā)明，此需求通過提供一種OLED顯示器來滿足，所述OLED顯示器包括發(fā)光像素陣列，每個(gè)像素具有用于發(fā)射指定色域的不同色彩的光的三個(gè)或三個(gè)以上OLED以及用于發(fā)射色域中的一種色彩的光的至少一個(gè)附加OLED，其中，附加OLED的功率效率高于所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED中的至少一個(gè)的功率效率；以及用于驅(qū)動(dòng)像素中的OLED以便以降低的功率使用量來產(chǎn)生給定色彩和亮度的裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是一種具有改進(jìn)功率效率并且還提供想望的色域的彩色顯示器。
圖1是CIE色度圖，表示高飽和紅、綠和藍(lán)OLED的坐標(biāo)；圖2是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的OLED的圖案；圖3是曲線圖，表示當(dāng)從定義色域的OLED消去功率并將功率加到色域內(nèi)OLED時(shí)，顯示器所消耗的功率的比例；圖4是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一系列OLED的截面；圖5是流程圖，說明在飽和度沒有任何損失的情況下從傳統(tǒng)三色數(shù)據(jù)到四個(gè)或四個(gè)以上OLED的映射的一般概念；圖6是流程圖，說明一種可用于對計(jì)算機(jī)編程以便在沒有任何損失的情況下從傳統(tǒng)三色數(shù)據(jù)映射到四個(gè)OLED的算法；圖7是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例的一系列OLED的截面；圖8是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例、排列成一種可能的像素圖案的OLED的圖案；
圖9是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)備選實(shí)施例、排列成一種可能的像素圖案的OLED的圖案；圖10是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例、排列成一種可能的像素圖案的OLED的圖案；圖11是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例、排列成一種可能的像素圖案的OLED的圖案；以及圖12是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的OLED的一種備選圖案。
本發(fā)明針對一種全色顯示器，它具有提供定義顯示器的色域的三個(gè)或三個(gè)以上基色的三個(gè)或三個(gè)以上發(fā)射型OLED，其中，一個(gè)或多個(gè)附加OLED具有處于顯示器的色域內(nèi)的顏色，并且還具有比描述顯示器的色域的OLED更高的功率效率。與顯示器關(guān)聯(lián)的信號(hào)處理器把標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)OLED以便降低顯示器的功率使用量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
按照慣例，全色顯示器由三色OLED構(gòu)成即紅、綠和藍(lán)色。參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射型彩色OLED顯示器10(示出它的一小部分)包括像素陣列，每個(gè)像素12由三個(gè)或三個(gè)以上OLED組成，它們發(fā)射定義顯示器的色域的不同色彩的光，例如紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)發(fā)光OLED。本發(fā)明的全色顯示器另外還包括至少一個(gè)色域內(nèi)OLED26、例如發(fā)射白光的OLED，它具有高于定義顯示器的色域的OLED中的至少一個(gè)的功率效率。像素中的OLED均是可采用傳統(tǒng)方式單獨(dú)尋址的，其中，OLED所用的功率與其定址級成正比。
根據(jù)本發(fā)明，傳統(tǒng)上由定義顯示器色域的較低功率效率OLED的組合所產(chǎn)生的亮度可以代之以由色域內(nèi)的較高功率效率的OLED產(chǎn)生。假設(shè)定義色域的OLED的效率平均為色域內(nèi)OLED的三分之一，圖3說明作為由與色域內(nèi)OLED相對的色域邊界上的OLED所產(chǎn)生的亮度的百分比的函數(shù)、由這個(gè)顯示器所用的功率的比例。但是，重要的是要注意，為了實(shí)現(xiàn)功率效率中的這種增益，必須能夠通過從紅、綠和藍(lán)OLED取出功率并將這種功率加到色域內(nèi)OLED，來消去通常用于照射紅、綠和藍(lán)OLED的功率。這種功能由信號(hào)處理器提供，它把標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為用來驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的顯示器的節(jié)省功率的圖像信號(hào)。
本發(fā)明可用于允許每個(gè)像素四個(gè)或四個(gè)以上OLED的大部分OLED器件配置。它們包括包含每個(gè)OLED的單獨(dú)陽極和陰極的非常簡單的結(jié)構(gòu)到更為復(fù)雜的器件，例如具有陽極和陰極的正交陣列以形成像素的無源矩陣顯示器以及其中的每個(gè)像素例如采用薄膜晶體管(TFT)單獨(dú)控制的有源矩陣顯示器。
在優(yōu)選實(shí)施例中，OLED顯示器包括具有采用濾色器陣列分別過濾以便提供彩色顯示的多個(gè)發(fā)射白光的OLED的像素。這種顯示器的截面的示意圖如圖4所示。存在在其中可成功地實(shí)施本發(fā)明的有機(jī)層的許多配置。圖4中示出一種典型的結(jié)構(gòu)，顯示器10的每個(gè)像素12具有四個(gè)OLED。在透明襯底30上形成每個(gè)OLED。在這個(gè)襯底上形成紅(32)、綠(34)、藍(lán)(36)和白光或透明(38)濾色器。雖然在圖3中表示了白光或透明(38)濾色器，但也可以理解，這個(gè)濾色器可省略，允許來自這個(gè)OLED的能量的完全透射。
然后，在濾色器上形成透明陽極40，接著是通常用來構(gòu)造OLED顯示器的層。在這里，OLED材料包括空穴注入層42、空穴傳輸層44、發(fā)光層46和電子傳輸層48。最后，形成陰極50。
下面詳細(xì)描述這些層。應(yīng)當(dāng)指出，按照另一種可供選擇的方法，襯底可設(shè)置成與陰極相鄰，或者實(shí)際上襯底構(gòu)成陽極和陰極。陽極與陰極之間的有機(jī)層方便地稱作有機(jī)發(fā)光層。有機(jī)發(fā)光層的總合成厚度最好小于500nm。所述器件可以是光線在其中通過覆蓋層發(fā)射的頂部發(fā)射器件或者是通過襯底發(fā)光的底部發(fā)射器件，如圖4所示。
根據(jù)本發(fā)明的底部發(fā)射OLED器件通常設(shè)置在支撐襯底30上，在支撐襯底30上形成濾色器圖案?；蛘哧帢O或者陽極可以與濾色器和襯底接觸。與襯底接觸的電極按照傳統(tǒng)方式稱作底電極。按照傳統(tǒng)方式，底電極為陽極，但本發(fā)明不限于那種配置。襯底可以是透光的或者是不透光的，取決于發(fā)光的目標(biāo)方向。透光屬性對于通過襯底觀看EL發(fā)射是需要的。透明玻璃或塑料一般用于這類情況。對于其中通過頂部電極觀看EL發(fā)射的應(yīng)用，底部支撐的透射特性是不重要的，因此可以是透光、光吸收或反光的。用于這種情況下的襯底包括但不限于玻璃、塑料、半導(dǎo)體材料、硅、陶瓷和電路板材料。在這些器件配置中無疑需要提供透光頂部電極。
當(dāng)通過陽極40觀看EL發(fā)射時(shí)，陽極應(yīng)當(dāng)對于受關(guān)注發(fā)射是透明或基本透明的。用于本發(fā)明的一般透明陽極材料為氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)和氧化錫，但其它金屬氧化物也可以工作，其中包括但不限于鋁或銦摻雜氧化鋅、氧化鎂銦和氧化鎳鎢。除了這些氧化物之外，例如氮化鎵等金屬氮化物、例如硒化鋅等金屬硒化物以及例如硫化鋅等金屬硫化物也可用作陽極。對于其中僅通過負(fù)電極觀看EL發(fā)射的應(yīng)用，陽極的透射特性是不重要的，因此可以使用任何導(dǎo)電材料，透明、不透明或反光的。這種應(yīng)用的示例導(dǎo)體包括但不限于金、銥、鉬、鈀和鉑。透射或其它的典型陽極材料具有4.1eV或以上的功函數(shù)。所需陽極材料一般通過諸如蒸發(fā)、濺射、化學(xué)汽相淀積或電化學(xué)方式等任何適當(dāng)方式來淀積?？梢圆捎帽娝苤墓饪坦に噥硇纬申枠O圖案。
在陽極40與空穴傳輸層44之間設(shè)置空穴注入層42往往是有用的?？昭ㄗ⑷氩牧峡捎脕砀纳坪罄m(xù)有機(jī)層的薄膜形成屬性，以及有助于把空穴注入空穴傳輸層。用于空穴注入層的適當(dāng)材料包括但不限于如US4720432中所述的卟啉化合物以及如US6208075中所述的等離子體淀積碳氟聚合物。在EP0891121 A1和EP1029909 A1中描述了據(jù)報(bào)道可用于有機(jī)EL裝置的其它空穴注入材料。
空穴傳輸層44包含至少一種空穴傳輸化合物、如芳香叔胺，其中，后者被理解為包含僅與碳原子結(jié)合的至少一種三價(jià)氮原子的化合物，碳原子的至少一個(gè)為芳香環(huán)的成分。在一種形式中，芳香叔胺可以是芳基胺，例如單芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或者聚合芳基胺。示范單體三芳基胺由Klupfel等人在US3180730中說明。用一個(gè)或多個(gè)乙烯基代替和/或包含至少一個(gè)活性含氫族的其它適當(dāng)?shù)娜蓟酚葿rantley等人在US3567450和3658520中公開。
芳香叔胺中一種更優(yōu)選的類是其中包含至少兩個(gè)芳香叔胺半族的芳香叔胺，如US4720432和5061569中所述?？昭▊鬏攲涌捎蓡蝹€(gè)芳香叔胺化合物或其混合物組成。說明性的有用芳香叔胺如下所述1，1-二(4-二對甲苯基氨基苯基)環(huán)己烷1，1-二(4-二對甲苯基氨基苯基)-4-苯基環(huán)已烷4，4’-二(二苯基氨基)四聯(lián)苯二(4-二甲基氨基-2-甲苯基)苯基甲烷N，N，N-三(對甲苯基)胺4-(二對甲苯基氨基)-4’-[4(二對甲苯基氨基)-苯乙烯基]均二苯代已烯N，N，N’，N’-四-對甲苯基-4，4’-二氨基聯(lián)苯N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基聯(lián)苯N，N，N’，N’-四-1-萘基-4，4’-二氨基聯(lián)苯N，N，N’，N’-四-2-萘基-4，4’-二氨基聯(lián)苯N-苯基咔唑4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4’-二[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]聯(lián)苯4，4”-二[N-(1-萘基)-N-苯氨基]對三聯(lián)苯4，4’-二[N-(2-萘基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4’-二[N-(3-苊基)-N-苯氨基]聯(lián)苯1，5-二[N-(1-萘基)-N-苯氨基]萘4，4’-二[N-(9-蒽基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4”-二[N-(1-蒽基)-N-苯氨基]-對三聯(lián)苯4，4’-二[N-(2-菲基)-N-苯氨基]聯(lián)苯
4，4’-二[N-(8-熒蒽基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4’-二[N-(2-芘基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4’-二[N-(2-并四苯基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4’-二[N-(2-苝基)-N-苯氨基]聯(lián)苯4，4’-二[N-(1-蒄基)-N-苯氨基]聯(lián)苯2，6-二(二對甲苯基氨基)萘2，6-二[di-(1-萘基)氨基]萘2，6-二[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二氨基-對三聯(lián)苯4，4’-二{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}聯(lián)苯4，4’-二[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]聯(lián)苯2，6-二[N，N-二(2-萘基)氨基]芴1，5-二[N-(1-萘基)-N-苯氨基]萘另一類有用的空穴傳輸材料包括多環(huán)芳香化合物，如EP1009041中所述。另外，可采用聚合空穴傳輸材料，例如聚乙烯基咔唑(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺以及諸如又稱作PEDOT/PSS的聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸鹽)等共聚物。
如US4769292和5935721中更完整地描述的，有機(jī)發(fā)光層的發(fā)光層(LEL)46包括發(fā)光或熒光材料，其中電致發(fā)光由這個(gè)區(qū)域中的電子-空穴對重組而產(chǎn)生。發(fā)光層可由單一材料組成，但更通常由摻雜了一種或多種客體化合物的基質(zhì)材料組成，其中，發(fā)光主要來自摻雜物并且可以是任何顏色。發(fā)光層中的基質(zhì)材料可以是如下面定義的電子傳輸材料、如以上定義的空穴傳輸材料、或者另一種材料或支持空穴-電子重組的材料的組合。摻雜物通常從強(qiáng)熒光性染料中選擇，但是，如WO98/55561、WO00/18851、WO00/57676和WO00/70655中所述的磷光化合物、例如過渡金屬絡(luò)合物也是有用的。摻雜物通常按照重量的0.01至10％涂敷到基質(zhì)材料中。聚合材料、如聚芴和聚乙烯亞芳基(例如聚(對亞苯基亞乙烯基)，PPV)也可用作基質(zhì)材料。在這種情況下，小分子摻雜物可用分子方式擴(kuò)散到聚合基質(zhì)中，或者摻雜物可通過使次要成分共聚合到基質(zhì)聚合物來添加。
用于選擇染料作為摻雜物的一個(gè)重要關(guān)系是帶隙電勢的比較，它被定義為分子的最高占有分子軌道與最低未占有分子軌道之間的能量差。對于從基質(zhì)到摻雜物分子的有效能量傳輸，必要條件在于，摻雜物的帶隙小于基質(zhì)材料。
已知有用的基質(zhì)和發(fā)射分子包括但不限于以下專利中所公開的US4769292；5141671；5150006；5151629；5405709；5484922；5593788；5645948；5683823；5755999；5928802；5935720；5935721；以及6020078。
8-羥基喹啉(喔星)及相似衍生物的金屬絡(luò)合物組成一類能夠支持電致發(fā)光的有用基質(zhì)化合物。說明性的有用螯合羥基喹啉類化合物如下所述CO-1鋁三喔星[別名三(8-喹啉醇根合)鋁(III)]CO-2鎂三喔星[別名三(8-羥基醇根合)鎂(II)]CO-3二[苯并{f}-8-羥基醇根合]鋅(II)CO-4二(2-甲基-8-羥基醇根合)鋁(III)-μ-氧橋-二(2-甲基-8-羥基醇根合)鋁(III)CO-5銦三喔星[別名三(8-羥基醇根合)銦]CO-6鋁三(5-甲基喔星)[別名三(5-甲基-8羥基喹啉)鋁(III)]CO-7鋰三喔星[別名三(8-羥基醇根合)鋰(I)]CO-8鎵三喔星[別名三(8-羥基醇根合)鎵(III)]CO-9鋯三喔星[別名三(8-羥基醇根合)鋯(IV)]其它類型的有用的基質(zhì)材料包括但不限于蒽的衍生物、如9，10-二-(2-萘基)蒽及其衍生物；雙芪類衍生物，如US5121029中所述；以及吲哚衍生物，例如2，2’，2”-(1，3，5-亞苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
有用的熒光摻雜物包括但不限于蒽的衍生物、并四苯、占噸氧雜蒽、二萘嵌苯、紅熒烯、香豆素、若丹明、喹吖啶酮、二氰基伸甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚甲川化合物、pyrilium和thiapyrilium化合物、芴衍生物、periflanthene衍生物以及喹諾酮。電子傳輸層(ETL)用于形成本發(fā)明的有機(jī)發(fā)光層的電子傳輸層48的優(yōu)選薄膜形成材料是金屬螯合羥基喹啉類化合物，其中包括喔星本身的螯合(一般又稱作8-喹啉醇或8-羥基喹啉)。這類化合物有助于注入和傳輸電子，呈現(xiàn)高級性能，并且易于以薄膜形式制作。先前已經(jīng)列出示范的羥基喹啉類化合物。
其它電子傳輸材料包括如US4356429中所公開的各種丁二烯衍生物以及如US4539507中所述的各種雜環(huán)熒光增白劑。吲哚和三嗪也是有用的電子傳輸材料。
在某些情況下，層36和38可以任選地壓縮為單層，它用于支持發(fā)光以及電子傳輸?shù)墓δ?。這些層可在小分子OLED系統(tǒng)以及在聚合OLED系統(tǒng)中壓縮。例如，在聚合系統(tǒng)中，通常采用具有聚合發(fā)光層、如PPV的空穴傳輸層、如PEDOT-PSS。在這個(gè)系統(tǒng)中，PPV用于支持發(fā)光以及電子傳輸?shù)墓δ堋?br> 當(dāng)發(fā)光僅通過陽極觀看時(shí)，用于本發(fā)明的陰極50可以幾乎由任何導(dǎo)電材料構(gòu)成。想望的材料具有良好的薄膜形成屬性，以便確保與基礎(chǔ)有機(jī)層的良好接觸，以低電壓促進(jìn)電子注入，以及具有良好的隨時(shí)間的亮度穩(wěn)定性。有用的陰極材料往往包含低功函數(shù)金屬(＜4.0eV)或金屬合金。一種優(yōu)選陰極材料由Mg∶Ag合金組成，其中，銀的百分比在1至20％的范圍內(nèi)，如US4885221中所述。另一類適當(dāng)?shù)年帢O材料包括雙層，其中包含與有機(jī)層(如電子輸運(yùn)層(ETL))接觸的薄電子注入層(EIL)，有機(jī)層由更厚的導(dǎo)電金屬層覆蓋。在這里，EIL最好包括低功函數(shù)金屬或金屬鹽，如果是這樣，則更厚的覆蓋層不需要具有低功函數(shù)。這樣一種陰極包括薄氟化鋰(LiF)層，接著是更厚的Al層，如US5677572中所述。其它有用的陰極材料集合包括但不限于US5059861、5059862和6140763中所公開的那些材料。
當(dāng)通過陰極觀看光發(fā)射時(shí)，陰極必須是透明或者幾乎透明的。對于這類應(yīng)用，金屬必須很薄，或者必須使用透明導(dǎo)電氧化物，或者這些材料的組合。在US4885211、US5247190、JP3234963、US5703436、US5608287、US5837391、US5677572、US5776622、US5776623、US5714838、US5969474、US5739545、US5981306、US6137223、US6140763、US6172459、EP1076368和US6278236中更詳細(xì)地描述了透光陰極。陰極材料通常通過蒸發(fā)、濺射或化學(xué)汽相淀積來淀積。必要時(shí)，可以通過許多眾所周知的方法來完成圖案形成過程，其中包括但不限于通過掩模淀積、如US5276380和EP0732868中所述的整體蔭罩掩蔽、激光消融以及選擇性化學(xué)汽相淀積。
上述有機(jī)材料通過汽相方法、如升華來適當(dāng)?shù)氐矸e，但可由液體、例如從具有可選粘合劑的溶劑來淀積，以便改進(jìn)薄膜形成。如果材料為聚合物，則溶劑淀積是有用的，但也可使用其它方法，例如濺射或從供體薄板的熱轉(zhuǎn)移。要通過升華進(jìn)行淀積的材料可從通常由鉭材料組成的升華器”船形碟”蒸發(fā)，例如US6237529中所述，或者可以首先涂敷到供體薄板，然后在襯底附近進(jìn)行升華。具有材料混合物的層可利用單獨(dú)的升華器船形碟，或者材料可預(yù)先混合并從單船形碟或供體薄板涂敷。具有圖案的淀積可利用蔭罩、整體蔭罩(US5294870)、從供體薄板的空間限定的熱染料轉(zhuǎn)移(US5851709和6066357)以及噴墨方法(US6066357)來實(shí)現(xiàn)。
大部分OLED器件對潮濕或氧或者這兩者敏感，因此，它們一般與諸如氧化鋁、礬土、硫酸鈣、粘土、硅膠、沸石、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽或金屬鹵化物和高氯酸鹽等干燥劑一起密封在惰性氣氛、如氮或氬中。封裝和干燥的方法包括但不限于US6226890中所述的那些方法。另外，關(guān)于封裝，勢壘層、如SiOx、特氟綸和交替無機(jī)/聚合層是本領(lǐng)域已知的。
本發(fā)明的OLED器件可采用各種眾所周知的光學(xué)效果，以便在必要時(shí)增強(qiáng)其屬性。這包括優(yōu)化層厚度，以便產(chǎn)生最大光透射；提供介質(zhì)鏡面結(jié)構(gòu)；用吸收光線電極代替反射電極；在顯示器上提供防眩光或抗反射涂層；在顯示器上提供極化媒體，或者在顯示器上提供彩色中性密度或色彩轉(zhuǎn)換濾光器。可以按照特性在覆蓋層上設(shè)置濾光器、極化器和防眩光或抗反射涂層或者將其作為覆蓋層的一部分。
在優(yōu)選實(shí)施例中，顯示器能夠呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)三色、即紅、綠、藍(lán)OLED顯示器所提供的所有色彩。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，白光OLED 26的顏色設(shè)計(jì)成匹配顯示器的白色點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施例中，用來驅(qū)動(dòng)顯示器的信號(hào)處理器配置成允許任何灰度值、包括白色，它通常使用主要利用白光OLED 26創(chuàng)建的紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)色OLED的組合來提供。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，白光OLED 26的峰值亮度設(shè)置成匹配紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED的組合亮度。也就是說，在先有技術(shù)的顯示器設(shè)置成實(shí)現(xiàn)100cd/sq.m的峰值亮度的典型配置中，紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED當(dāng)它們均接通到其最大值時(shí)將設(shè)置成產(chǎn)生這個(gè)峰值亮度，并且白光OLED 26也設(shè)計(jì)成提供這種相同的峰值亮度。
但應(yīng)當(dāng)注意，在某些情況下，可能希望把附加色域內(nèi)OLED 26的色彩設(shè)計(jì)成提供不同于紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED的色域內(nèi)的顯示器白電平的彩色點(diǎn)。例如，通過把附加或”白光”O(jiān)LED 26的色彩偏向于其它OLED之一的色彩，設(shè)計(jì)人員減小顯示器對于附加色域內(nèi)OLED26向其移動(dòng)的紅(20)、綠(22)或藍(lán)(24)OLED的依賴性。可能還希望把附加OLED 26的峰值亮度設(shè)置為其它亮度值；包括更低的值，例如組合的紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED的亮度的一半，它增加了對于定義顯示器的色域的OLED(20、22和24)的依賴性，同時(shí)減小對附加OLED26的依賴性。附加OLED 26的峰值亮度也可設(shè)計(jì)為更高的值，例如組合的紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED的峰值亮度的1.5倍。但是，這種偏移可能導(dǎo)致應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)為高飽和度的高亮度色彩的飽和度損失。
一旦顯示器設(shè)計(jì)成提供每個(gè)OLED的正確亮度值，適當(dāng)?shù)姆椒ū挥脕韽膫鹘y(tǒng)三通道數(shù)據(jù)流映射到四色，以便在具有超過三個(gè)不同彩色OLED的顯示器上顯示標(biāo)準(zhǔn)視頻信息。傳統(tǒng)的彩色規(guī)范可采用適當(dāng)?shù)牟檎冶磙D(zhuǎn)換為紅、綠、藍(lán)、白規(guī)范。產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)換三色規(guī)范以便驅(qū)動(dòng)具有4個(gè)或4個(gè)以上彩色通道的顯示器的查找表的方法是本領(lǐng)域眾所周知的，例如2000年6月13日發(fā)布的、授予Ryan的US6075514提供了這樣一種方法?；蛘?，轉(zhuǎn)換可采用指定轉(zhuǎn)換的算法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
由于從三色到四色的變換是非確定的(即，傳統(tǒng)規(guī)范中的許多色彩可單獨(dú)采用彩色OLED的組合或者以與白OLED的許多組合之一來創(chuàng)建)，因此不同的轉(zhuǎn)換是可能的。但是，通過選擇白OLED 26的峰值亮度以便匹配紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)的組合峰值亮度，能夠執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換以便使附加色域內(nèi)(白)OLED 26可對每種色彩提供盡可能多的亮度，同時(shí)保持所有色彩的飽和度。采用本發(fā)明，這種方法提供可能的最大功率節(jié)省。
構(gòu)造查找表以執(zhí)行這種轉(zhuǎn)換的一種一般方法如圖5所示。為了執(zhí)行轉(zhuǎn)換，確定(60)顯示器的所需白光的所需峰值亮度和色度坐標(biāo)。然后再確定(62)各OLED的CIE色度坐標(biāo)。利用這些值，對于紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED，采用以下公式計(jì)算(64)峰值亮度Yr=yr(xw(-yb+yg)+xg(yb-yw)+xb(-yb+yw))Yw(xgyb-xryb-xbyg+xryg+xbyr-xgyr)yw···(1)]]>Yg=yg(xw(yb-yr)+xb(yr-yw)+xr(-yb+yw))Yw(xgyb-xryb-xbyg+xryg+xbyr-xgyr)yw···(2)]]>Yb=yb(xw(-yg+yr)+xr(yg-yw)+xg(-yr+yw))Yw(xgyb-xryb-xbyg+xryg+xbyr-xgyr)yw···(3)]]>其中Yw表示所需峰值亮度(即，當(dāng)顯示器接通到其最大值時(shí)的最終顯示器的亮度)；xw和yw表示所需顯示器白色點(diǎn)的色度坐標(biāo)；Yr、Yg、Yb表示顯示器產(chǎn)生所需白光亮度所需的峰值亮度值；xr、xg、xb表示顯示器中的紅、綠和藍(lán)OLED的相應(yīng)x色度坐標(biāo)；以及yr、yg、yb表示顯示器中的紅、綠和藍(lán)OLED的相應(yīng)y色度坐標(biāo)。
然后再確定(66)標(biāo)準(zhǔn)視頻輸入的CIE色度坐標(biāo)和色階。利用這個(gè)數(shù)據(jù)和紅、綠、藍(lán)顯示器亮度的峰值亮度，對于所有可能的碼值組合計(jì)算(68)目標(biāo)亮度和CIE色度坐標(biāo)。
利用各OLED的CIE色度坐標(biāo)，CIE坐標(biāo)空間則分為(70)一系列n-1個(gè)非重疊三角形區(qū)域，其中，n為具有不同CIE色度坐標(biāo)的OLED的數(shù)量。這種劃分可通過多種方式進(jìn)行。例如，通過把白OLED的CIE色彩坐標(biāo)連接到紅、綠、藍(lán)OLED的每個(gè)的CIE色彩坐標(biāo)，來形成適當(dāng)?shù)娜切危齻€(gè)適當(dāng)?shù)娜切瓮ㄟ^白OLED的CIE色度坐標(biāo)與紅、綠、藍(lán)OLED的CIE色度坐標(biāo)的可能組合的每個(gè)的結(jié)合來形成。如果提供了一個(gè)以上色域內(nèi)OLED，則首先在色域內(nèi)的CIE色度坐標(biāo)之間繪制線段，然后把這些線段連接到定義顯示器的色域的OLED。這樣，附加色域內(nèi)OLED的使用為最大，從而提供改進(jìn)的顯示器功率效率。
利用先前對每個(gè)可能的碼值計(jì)算(68)的目標(biāo)CIE色度坐標(biāo)，確定(72)這些碼值組合的每個(gè)的色度坐標(biāo)的內(nèi)三角形。也就是說，確定包含由各碼值組合定義的每種色彩的色度坐標(biāo)的三角形，并且把所述三角形定義為內(nèi)三角形。大家知道，部分碼值組合的所需色度坐標(biāo)可能位于這些三角形之一的邊緣或頂點(diǎn)，在這種情況下，這個(gè)值可任意分配給這個(gè)碼值組合的可能的內(nèi)三角形的任一個(gè)。一旦定義(72)了每個(gè)碼值組合的內(nèi)三角形，由其色度坐標(biāo)形成各個(gè)碼值組合的內(nèi)三角形的各個(gè)OLED構(gòu)成的亮度值由以下等式來計(jì)算(74)Y1=y1(xa(-y3+y2)+x2(y3-ya)+x3(-y2+ya))Ya(x2y3-x1y3-x3y2+x1y2+x3y1-x2y1)ya···(4)]]>Y2=y2(xa(y3-y1)+x3(y1-ya)+x1(-y3+ya))ya(x2y3-x1y3-x3y2+x1y2+x3y1-x2y1)ya···(5)]]>Y3=y3(xa(-y2+y1)+x1(y2-ya)+x2(-y1+ya))Ya(x2y3-x1y3-x3y2+x1y2+x3y1-x2y1)ya···(6)]]>其中Ya表示先前計(jì)算(68)的碼值組合的所需亮度；xa和ya表示先前計(jì)算(68)的碼值組合的色度坐標(biāo)；Y1、Y2、Y3分別表示定義內(nèi)三角形的第一、第二、第三角的三個(gè)OLED的亮度值；x1、x2、x3表示內(nèi)三角形的第一、第二、第三角的相應(yīng)的x色度坐標(biāo)；以及y1、y2、y3表示內(nèi)三角形的第一、第二、第三角的相應(yīng)的y色度坐標(biāo)。
然后確定(76)定義各OLED的亮度與各OLED的碼值的關(guān)系。利用這個(gè)關(guān)系，最后計(jì)算(78)為各碼值組合計(jì)算(74)的各OLED亮度的碼值并將其放入查找表的輸出。不屬于為各標(biāo)準(zhǔn)碼值組合定義的內(nèi)三角形的一部分的任何OLED在最終查找表中被賦予碼值0。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，在某些情況下(例如為了避免空間偽像的可見性)，可能希望不屬于各色彩組合的內(nèi)三角形的組成部分的色彩提供某種非零亮度。例如，為了在具有適當(dāng)?shù)拇笙袼氐娘@示器上顯示實(shí)心白色區(qū)域時(shí)提供平面場以及提高顯示器的圖像質(zhì)量，可能希望具有白OLED所產(chǎn)生的白亮度與形成色域邊界的OLED的組合所產(chǎn)生的其余亮度的某個(gè)比例。在這種情況下，可以在步驟68所計(jì)算的亮度值與步驟74所計(jì)算的亮度值之間產(chǎn)生加權(quán)平均。然后這個(gè)加權(quán)平均可用來執(zhí)行步驟78。還可以認(rèn)識(shí)到，對于一個(gè)以上色域內(nèi)色彩的組合，能夠在CIE色度坐標(biāo)空間中繪制超過一組非重疊三角形區(qū)域，以及還可能希望對所有可能的三角形區(qū)域執(zhí)行步驟70到74，然后再結(jié)合步驟68所確定的值來提供所有可能組合的加權(quán)平均。然后可以把這個(gè)加權(quán)平均作為輸入提供給步驟78。此外，可以為所有可能的碼值組合提供這個(gè)加權(quán)組合，或者可以為可能碼值組合的不同子集提供不同的加權(quán)組合。
上面已經(jīng)描述了確定從傳統(tǒng)三通道數(shù)據(jù)流到本發(fā)明的顯示器的轉(zhuǎn)換的一般圖形方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，這個(gè)一般圖形方法可采用不同的數(shù)學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)。對這個(gè)問題的特別有用的方法利用線性代數(shù)方法。可用來把數(shù)據(jù)從視頻RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為本發(fā)明的四色顯示的這樣一種方法如圖6所示。
圖6所示的方法允許通常由紅、綠、藍(lán)OLED產(chǎn)生的白亮度的一部分替換為由附加(白)OLED產(chǎn)生。在所述白亮度的一部分為0的情況下，沒有進(jìn)行白光替換，因而顯示器的操作與三種彩色的顯示器相同。在在所述白亮度的一部分為1.0的情況下，進(jìn)行全白光替換，意味著在除了進(jìn)行子像素空間內(nèi)插的那些像素單元之外的任何像素單元，紅、綠和藍(lán)OLED的至少一個(gè)將被關(guān)閉或者處于最小亮度，因而對于大多數(shù)色彩，白OLED將至少點(diǎn)亮。
圖6描繪白光替換算法。利用這個(gè)方法，確定(80)顯示器白色點(diǎn)的所需峰值亮度和色度坐標(biāo)。然后再確定(81)各OLED的CIE色度坐標(biāo)。利用這些值，對于紅(20)、綠(22)和藍(lán)(24)OLED，采用先前所述的等式1、2和3來計(jì)算(82)峰值亮度。
利用這個(gè)數(shù)據(jù)和紅、綠、藍(lán)顯示器亮度的峰值亮度，計(jì)算(84)3×3矩陣。輸入(86)RGB視頻的XYZ三色值。然后，利用先前計(jì)算(84)的3×3矩陣來計(jì)算(88)紅、綠、藍(lán)亮度值，以便從與CIE XYZ三色值關(guān)聯(lián)的原色旋轉(zhuǎn)到顯示器的RGB亮度。這些亮度從顯示器的白色點(diǎn)重新歸一化到白OLED的峰值亮度(90)，并計(jì)算(92)公共亮度、即三個(gè)之中的最小值。選擇(93)白光替換分?jǐn)?shù)(F)。
從先前計(jì)算(92)的每個(gè)紅、綠、藍(lán)亮度中減去(94)F與公共亮度的乘積。然后把這個(gè)亮度添加(95)到先前為零的白OLED的亮度。紅、綠、藍(lán)OLED的亮度值被歸一化(96)為顯示器白色點(diǎn)，并與白OLED的亮度值組合(97)。然后再確定(98)要從紅、綠、藍(lán)和白OLED轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生各亮度所需的碼值的查找表。然后，應(yīng)用這個(gè)查找表以便確定(99)把各OLED驅(qū)動(dòng)到其所需亮度所需的碼值。
值得注意的是，當(dāng)應(yīng)用這個(gè)方法時(shí)，可考慮大于1.0的分?jǐn)?shù)，而沒有損害顯示器的色度精度。許多變更是可能的，例如在添加到白光通道時(shí)不是從RGB通道中減去F與公共亮度的乘積，或者例如只是把RGB通道的最大亮度的某個(gè)分?jǐn)?shù)F2添加到白光通道。任一種方法將提供一種顯示器，它的峰值白亮度得到改善，但它的色彩飽和度被減小。
應(yīng)當(dāng)注意，上述色彩處理過程沒有考慮顯示器中OLED的空間分布。但是，大家知道，傳統(tǒng)輸入信號(hào)假定用于組成像素的所有OLED都設(shè)置在同一個(gè)空間位置。由于在不同空間位置具有不同彩色OLED而產(chǎn)生的易看見的偽像往往通過使用例如Klompenhouwer等人在題為”彩色矩陣顯示器的子像素圖像縮放”中論述的空間內(nèi)插算法來補(bǔ)償。根據(jù)圖像的空間內(nèi)容，這些算法將調(diào)整各OLED的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便減小空間偽像的可見性，以及提高顯示器的圖像質(zhì)量、尤其是在圖像中的對象邊緣附近，并且結(jié)合前面所述的色彩處理過程或在應(yīng)用前面所述的色彩處理過程之后來應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)注意，在圖像中的對象邊緣附近獲得的圖像質(zhì)量提高來自提高的邊緣銳度、彩色邊紋可見度的降低以及改善的邊緣平滑度。
應(yīng)用上述方法中的任一種來在實(shí)際實(shí)施中在本發(fā)明的顯示器上產(chǎn)生色彩，允許對附加(白)OLED 26提供極少彩色過濾或不提供彩色過濾，而其余OLED具有濾色器。這個(gè)事實(shí)意味著，這個(gè)OLED不會(huì)被驅(qū)動(dòng)到與紅(20)、綠(22)、藍(lán)(24)OLED同樣高的驅(qū)動(dòng)電平，以便實(shí)現(xiàn)最大亮度輸出。由于OLED材料的使用壽命受到驅(qū)動(dòng)它們的功率的顯著影響，因此可以預(yù)期這種OLED顯示器的使用壽命相對于先有技術(shù)的OLED顯示器的極大提高。各OLED的使用量確實(shí)是不同的。為此，可能希望應(yīng)用不同尺寸的OLED，以便優(yōu)化顯示器的使用壽命，如2002年8月20日提交的、Arnold等人的共同未決申請USSN10/224239中所述。
也可實(shí)施本發(fā)明的各種其它實(shí)施例。第二個(gè)極有用的實(shí)施例包括若干種不同的摻雜(以便提供多種色彩)的OLED材料的使用。例如，紅(20)、綠(22)、藍(lán)(24)和白(26)OLED可由不同的摻雜(以便產(chǎn)生不同彩色)的OLED材料組成。這個(gè)實(shí)施例如圖7所示，它包括在透明襯底100上形成的多個(gè)OLED。在這個(gè)襯底上形成陽極102。在各陽極上形成有機(jī)發(fā)光二極管材料114、116、118和120的疊層。在有機(jī)發(fā)光二極管材料上形成陰極112。每一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管材料疊層(例如114、116、118和120)由空穴注入層104、空穴傳輸層106、發(fā)光層108和電子傳輸層110組成。
在這個(gè)實(shí)施例中，選擇有機(jī)發(fā)光二極管材料的疊層中的發(fā)光層和可能的其它層，以便提供紅、綠、藍(lán)和白發(fā)光OLED。一層發(fā)光二極管材料114發(fā)射主要在可見光譜的長波長或紅光部分的能量。第二層發(fā)光二極管材料116發(fā)射主要在可見光譜的中波長或綠光部分的能量。第三層發(fā)光二極管材料118發(fā)射主要在可見光譜的短波長或藍(lán)光部分的能量。最后，第四層發(fā)光二極管材料120發(fā)射大范圍波長的能量，從而產(chǎn)生白光OLED。這樣，四種不同材料組成四色OLED器件，其中包括紅、綠、藍(lán)和白OLED。
在這個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中，由摻雜的用于產(chǎn)生不同色彩的材料構(gòu)成的OLED可以具有明顯不同的亮度效率，因此可能希望選擇具有這樣的色度坐標(biāo)的白OLED，即，所述色度坐標(biāo)傾向于具有最低功率效率的OLED的色度坐標(biāo)。通過以這種方式選擇白OLED的色度坐標(biāo)，較經(jīng)常地用白OLED來替換具有最低功率效率的元件，從而減小整體功率使用量。
此外，在這個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中，不同的OLED可能需要以不同電平驅(qū)動(dòng)，以便產(chǎn)生色彩平衡顯示。重要的是要知識(shí)到，OLED材料的穩(wěn)定性與用來驅(qū)動(dòng)OLED的電流密度反向關(guān)聯(lián)。OLED的使用壽命受到用來驅(qū)動(dòng)OLED的電流密度的影響，因此，對于驅(qū)動(dòng)某些具有更高電流密度的元件的需求可能縮短給定色彩的OLED的壽命。此外，摻雜的用于產(chǎn)生不同色彩的OLED材料通常具有不同的亮度穩(wěn)定性。也就是說，隨時(shí)間發(fā)生的亮度輸出的變化對于不同材料是不同的。為了考慮這種情況，某種材料可用于白OLED，所述白OLED具有這樣的色度坐標(biāo)，即，該色度坐標(biāo)接近具有最短亮度穩(wěn)定性的亮度坐標(biāo)的程度大于接近其它色域定義的OLED的色度坐標(biāo)的程度。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來定位白OLED，減小了最接近色域定義的OLED的整體使用量，延長了最接近色域定義的OLED的使用壽命。
在已經(jīng)論述的兩個(gè)實(shí)施例的任一個(gè)中，重要的是要注意，由于白OLED明顯地比紅、綠或藍(lán)OLED更有效，因此，驅(qū)動(dòng)白OLED所需的電流密度或功率明顯低于紅、綠或藍(lán)OLED。重要的是還要注意，用來創(chuàng)建OLED的隨時(shí)間的亮度穩(wěn)定性通常與用來驅(qū)動(dòng)OLED的電流密度以強(qiáng)非線性函數(shù)相關(guān)，在此函數(shù)中，材料的隨時(shí)間的亮度穩(wěn)定性在驅(qū)動(dòng)到更高電流密度時(shí)差很多。實(shí)際上，用來描述這種關(guān)系的函數(shù)通?？擅枋鰹楣β屎瘮?shù)。為此，不希望把任何OLED驅(qū)動(dòng)到高于給定閾值、在所述閾值處，描述隨時(shí)間的亮度穩(wěn)定性的函數(shù)極陡。同時(shí)，可能希望實(shí)現(xiàn)最大顯示亮度值，所述最大顯示亮度值通常要求把紅、綠或藍(lán)OLED驅(qū)動(dòng)到這種電流密度。
由于驅(qū)動(dòng)白OLED所需的電流密度明顯低于驅(qū)動(dòng)紅、綠或藍(lán)OLED所需的電流密度，因此它將是OLED中最后一個(gè)達(dá)到這個(gè)閾值電流密度的。因此，可能希望把傳統(tǒng)三色數(shù)據(jù)信號(hào)映射到顯示器，使得圖像的彩色飽和度降低，同時(shí)產(chǎn)生所需亮度，而沒有超過三個(gè)OLED的任一個(gè)的閾值電流密度。
這可通過幾種方式來實(shí)現(xiàn)。一種方式是確定將超過這個(gè)閾值的紅、綠或藍(lán)碼值；確定當(dāng)顯示器響應(yīng)超過閾值的任何碼值而被驅(qū)動(dòng)到的閾值時(shí)，與顯示器被驅(qū)動(dòng)到所需亮度時(shí)的顯示器的亮度相比，顯示器的亮度差異；以及把這種亮度差異添加到白OLED的亮度中。通過這種方式，取得所需顯示亮度，而沒有抑制超過紅、綠或藍(lán)OLED的閾值電流密度。但是，通過損失顯示圖像的彩色飽和度并利用這里所述的方法來實(shí)現(xiàn)增加的顯示器亮度，圖像中的極度飽和的鮮艷色的彩色飽和度被減小。執(zhí)行這種調(diào)整的另一種方式是減小可能超過電流密度或功率驅(qū)動(dòng)極限的彩色通道中所有圖像元素的彩色飽和度。
在前面所述的實(shí)施例中，各種OLED將具有不同的效率和使用壽命。為了為各種應(yīng)用優(yōu)化顯示器，采用不同尺寸的OLED是有用的。例如，在黑白使用領(lǐng)域的應(yīng)用中，白OLED的尺寸可增加。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)控制專用于白OLED的亮度值時(shí)，可能還希望改變這些OLED的相對尺寸。
此外，在已經(jīng)論述的兩個(gè)實(shí)施例中，不同的像素布局也可能是想望的。圖8表示另一種可能的像素布局。如圖8所示，顯示器130由像素陣列132組成。如先前的實(shí)現(xiàn)方案中那樣，像素132由紅(134)、綠(136)、藍(lán)(138)或白(140)OLED組成。但是，在這個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中，OLED在空間上更對稱，其中具有幾乎相等的垂直和水平尺寸。
還可能希望像素中的各OLED具有不同的分辨率。大家很清楚，人類可視系統(tǒng)的空間分辨率對于亮度比對于色度信息要高很多。由于附加(白)OED將比色域定義OLED攜帶更多亮度信息，將希望具有比色域定義OLED更多的白OLED。具有這種特性的像素配置如圖9所示。圖9表示由像素陣列組成的顯示器150。每個(gè)像素152由紅(154)、綠(156)和藍(lán)(158)OLED組成。另外，像素包括兩個(gè)白OLED 160和162。如圖所示，將白OLED斜對地設(shè)置在像素的相對的角上，從而使這些OLED的間距最大。此外，除白OLED之外具有最多亮度的紅和綠OLED也斜對地設(shè)置在像素的相對的角上。在這個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)圖5(步驟74)或圖6所示方法計(jì)算的白OLED亮度在兩個(gè)白OLED之間平均劃分，并且對于所計(jì)算亮度值的一半，確定每個(gè)白OLED的碼值。
還可以認(rèn)識(shí)到，綠和紅OLED將攜帶比藍(lán)OLED更多的亮度，使得可能希望在像素中具有比藍(lán)OLED更多的紅和綠OLED。圖10表示具有像素陣列的顯示器170。像素172由兩個(gè)紅OLED 174和176、兩個(gè)綠OLED 178和180、一個(gè)藍(lán)OLED 182和四個(gè)白OLED 184到190組成。如前面的實(shí)施例中那樣，相同色彩的OLED在像素中盡可能遠(yuǎn)地間隔開。如前面所述，通過把由圖5(步驟74)或圖6所示方法推出的紅、綠和白OLED的亮度除以像素中每個(gè)色彩的OLED數(shù)量來計(jì)算紅(174和176)OLED、綠OLED(178和180)以及白OLED(184到190)的亮度。
讓紅OLED產(chǎn)生比綠OLED更低的亮度也是常見的，因此可能希望在像素中具有比紅OLED更多的綠OLED。圖11表示具有像素陣列的顯示器200。像素202由一個(gè)紅OLED 204、兩個(gè)綠OLED 206和208、一個(gè)藍(lán)OLED 210和二個(gè)白OLED 212和214組成。希望使白212和214與綠OLED 206和208在像素結(jié)構(gòu)中的間隔最大。如圖11所示，這通過把每個(gè)白OLED 212和214斜對地設(shè)置在像素的相對的角來實(shí)現(xiàn)。綠OLED 206和208也可以斜對地設(shè)置在像素202的相對的角上。如前面所述，通過把由圖5(步驟74)或圖6所示方法推出的綠和白OLED的亮度除以像素202中的綠和白OLED的OLED數(shù)量來計(jì)算綠OLED(206和208)以及白OLED(212和214)的亮度。
應(yīng)當(dāng)注意，OLED的不同圖案的任一個(gè)用來定義像素，不同OLED的相對區(qū)域可調(diào)整為保存使用壽命以便平衡像素中不同OLED的使用壽命。還應(yīng)當(dāng)注意，前面論述的增強(qiáng)OLED顯示器的感受分辨率的內(nèi)插算法也可應(yīng)用于這些圖案中的任一個(gè)。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，雖然對一種色彩采用比另一種色彩更多OLED的一個(gè)原因是改善OLED顯示器的銳度，但對于不同的原因，也可能希望對一種色彩采用比另一種色彩更少的OLED(假定OLED都具有相同的發(fā)光區(qū)域)。例如，為了平衡不同顏色的OLED的使用壽命，只是因?yàn)槟壳耙阎目捎糜趧?chuàng)建白OLED的白光材料具有更高的功率效率和穩(wěn)定性，因此可能具有比紅、綠或藍(lán)OLED更長的使用壽命，所以可能希望采用比紅、綠或藍(lán)OLED更少的白OLED。因此，可能希望在具有更少以較高電流密度驅(qū)動(dòng)的白OLED、同時(shí)提供更多以較低電流密度驅(qū)動(dòng)的紅、綠或藍(lán)OLED的OLED顯示器上產(chǎn)生像素。
另一個(gè)實(shí)施例如圖12所示。在這個(gè)實(shí)施例中，顯示器220由像素陣列組成。每個(gè)像素222由一系列六個(gè)OLED組成，其中包括定義顯示器的色域的三個(gè)極度飽和的紅、綠、藍(lán)OLED 230、232、234以及具有較低飽和度但具有較高功率效率、定義顯示器中的子色域的三個(gè)相似彩色OLED 224、226、228。在預(yù)期主要顯示低飽和圖像的條件下，用來創(chuàng)建顯示器中的子色域的OLED將允許所有不飽和色彩以高功率效率顯示，但較高飽和OLED的存在將允許在功率效率損失的情況下以較高飽和度呈現(xiàn)信息。應(yīng)當(dāng)注意，這個(gè)實(shí)施例可采用濾色器或者摻雜的用于產(chǎn)生不同彩色的光發(fā)射的OLED材料。
為了說明本發(fā)明的有效性，可以計(jì)算根據(jù)傳統(tǒng)方法構(gòu)造的假想的顯示器的功耗，并且可以將所述功耗與本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行比較。
為了提供這個(gè)說明，必須建立多個(gè)條件。在這些條件之中是要顯示內(nèi)容的某種特性。表1表示對于典型圖形顯示屏幕假定的色彩、它們的碼值以及各色彩覆蓋屏幕的百分比。本例中，假定的應(yīng)用可表示在顯示器的大部分上的白色背景、覆蓋屏幕的大部分因而消耗屏幕資產(chǎn)的20％的某個(gè)黑色文本、填充屏幕的大約10％的灰色工具欄、以及填充屏幕的大約5％的不飽和或淡藍(lán)標(biāo)題欄。還表示的可能是一些飽和的紅和綠圖標(biāo)，每個(gè)覆蓋屏幕的2％。
表1.顯示的屏幕內(nèi)容
許多顯示特征在確定顯示表1中所述屏幕所需的功率時(shí)也相當(dāng)重要。表2表示在這個(gè)以及比較實(shí)例中將是重要的許多重要顯示特性。表3表示將影響顯示功率計(jì)算的各OLED的許多特性。
表2.顯示特性
表3.OLED特性
利用表1中的碼值的各單獨(dú)集合并假定如表2所示的特性，可以計(jì)算OLED的產(chǎn)生彩色平衡圖像所需的紅、綠和藍(lán)亮度。利用顯示器表面上的這個(gè)亮度值以及OLED特性、如濾色器透射率和填充因子，可以計(jì)算各OLED的亮度。隨后，通過應(yīng)用白光發(fā)射器的功率效率，可以計(jì)算把各OLED驅(qū)動(dòng)到必要亮度所需的電流量，并且將所述電流與假定電壓(本例中為9伏)相乘以便計(jì)算各OLED的功率。最后，將所述功率與顯示器上各OLED的數(shù)量相乘，以便計(jì)算把各彩色OLED驅(qū)動(dòng)到將顯示器照射到所需色彩所需的功率。在表4的標(biāo)記為紅OLED、綠OLED和藍(lán)OLED的列中示出所述結(jié)果功率值。然后通過對所有OLED的功率求和來計(jì)算照射顯示器中的所有OLED以便在整個(gè)顯示器上呈現(xiàn)各色彩所需的功率。這些值在表4的標(biāo)記為功率的列中示出。
表4.顯示表1所示色彩所需的功率(單位為瓦特)
然后根據(jù)由表1中的屏幕百分比所表明的使用量對表4中所示的值加權(quán)，并計(jì)算吸取的平均功率。這樣，可以表明，為了顯示這個(gè)示例屏幕，顯示器將吸取大約1.14瓦特功率。
這個(gè)相同的顯示器可采用根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的顯示器結(jié)構(gòu)來構(gòu)造。在本例中，將假定白OLED被添加到紅、綠和藍(lán)OLED中，但把每一種OLED的總面積減小，以便提供同樣的總填充因子。另外，還將假定沒有在白OLED上設(shè)置濾色器，因此這個(gè)OLED的透射率為100％。最后，將假定所述白OLED的色度坐標(biāo)與顯示器的白色點(diǎn)一致。
利用如前一個(gè)實(shí)例中相同的方法，可對這個(gè)顯示器計(jì)算功率值。表5中示出把顯示器驅(qū)動(dòng)到每個(gè)色彩所需的功率，因而可以把這個(gè)表直接與表4進(jìn)行比較。注意，白OLED將產(chǎn)生白和灰色區(qū)域中的所有亮度，因此，只有白OLED在產(chǎn)生這些色彩時(shí)使用功率。此外，由于沒有使用濾色器來吸收來自這個(gè)OLED的亮度能量，因此比前一個(gè)實(shí)例中用于產(chǎn)生這個(gè)相同亮度能量的紅、綠和藍(lán)OLED的組合更加有效。還應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)產(chǎn)生淡藍(lán)光時(shí)，白OLED還用來產(chǎn)生原本由紅、綠和藍(lán)OLED的組合所提供的亮度能量，因此產(chǎn)生這種色彩所需的功率在本例中比前一實(shí)例減小。最后，由于紅和綠色為完全飽和并且在前一實(shí)例中由OLED的紅和綠組成，因此它們繼續(xù)為完全飽和，并且在本例中僅由來自紅和綠OLED的光組成。因此，用于產(chǎn)生紅和綠色的功率在兩個(gè)實(shí)例中相等。
表5.顯示表1所示色彩所需的功率
當(dāng)根據(jù)由表1的屏幕百分比所表示的它們的使用量進(jìn)對表6所示的值行加權(quán)時(shí)，可以確定，為了顯示這個(gè)示例屏幕，顯示器將吸取大約0.403瓦特的功率。應(yīng)當(dāng)注意，這個(gè)值明顯低于相同顯示器在沒有白OLED的情況下所吸取的功率，即，前一個(gè)實(shí)例中計(jì)算的用于比較的1.14瓦特。
為了證明本發(fā)明在應(yīng)用于如本公開的第二優(yōu)選實(shí)施例中所述的、采用不同OLED材料創(chuàng)建的顯示器時(shí)的有效性，首先需要計(jì)算采用不同OLED材料構(gòu)造的典型先有技術(shù)顯示器所需的功率。本例中，將假定顯示器具有與實(shí)例1中所述的顯示器相似的特性。所需的附加數(shù)據(jù)是紅、綠和藍(lán)OLED的效率，因?yàn)檫@些效率將取代關(guān)于濾光器透射率的信息以及白光發(fā)射器的功率效率。本例中，假定效率為對于紅OLED是25A/sq m，對于綠OLED是70A/sq m，而對于藍(lán)OLED是20A/sq m。
利用這個(gè)數(shù)據(jù)并與表1、2和3的數(shù)據(jù)結(jié)合，允許計(jì)算表6中所示的功率值。注意，這些值只是與實(shí)例1的表4中所示的計(jì)算值略有不同。
表6.顯示表1所示色彩所需的功率
當(dāng)根據(jù)由表1的屏幕百分比所表示的它們的使用量對表6所示的值進(jìn)行加權(quán)并求平均時(shí)，可以確定，為了顯示這個(gè)示例屏幕，顯示器將吸取大約1.122瓦特的功率。
這個(gè)相同的顯示器可采用根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的顯示器結(jié)構(gòu)來構(gòu)造。在本例中，將假定把白OLED添加到紅、綠和藍(lán)OLED中，但減小每一種OLED的總面積，以便提供同樣的總填充因子。另外，還假定白OLED將具有75A/sq m的功率效率。最后，將假定所述白OLED的色度坐標(biāo)與顯示器的白色點(diǎn)一致。
利用如前一個(gè)實(shí)例中相同的方法，可對這個(gè)顯示器計(jì)算功率值。表7中示出把顯示器驅(qū)動(dòng)到每個(gè)色彩所需的功率，因而可以把這個(gè)表直接與表4進(jìn)行比較。注意，白OLED再次用來產(chǎn)生白和灰色區(qū)域中的所有亮度，因此，只有白OLED在產(chǎn)生這些色彩時(shí)使用功率。此外，由于沒有使用濾色器來吸收來自這個(gè)OLED的亮度能量，因此比前一個(gè)實(shí)例中用于產(chǎn)生這個(gè)相同亮度能量的紅、綠和藍(lán)OLED的組合更加有效。還應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)產(chǎn)生淡藍(lán)光時(shí)，白OLED還用來產(chǎn)生原本由紅、綠和藍(lán)OLED的組合所提供的亮度能量，因此產(chǎn)生這種色彩所需的功率在本例中比前一實(shí)例減小。最后，由于紅和綠色為完全飽和并且在前一實(shí)例中由紅或綠OLED組成，因此它們繼續(xù)為完全飽和，并且在本例中僅由來自紅和綠OLED的光組成。因此，用于產(chǎn)生紅和綠色的功率在兩個(gè)實(shí)例中相等。
表7.顯示表1所示色彩所需的功率
當(dāng)根據(jù)由表1的屏幕百分比所表示的它們的使用量對表7所示的值進(jìn)行加權(quán)時(shí)，可以確定，為了顯示這個(gè)示例屏幕，顯示器將吸取大約0.403瓦特的功率。應(yīng)當(dāng)注意，這個(gè)值明顯低于相同顯示器在沒有白OLED的情況下所吸取的功率、即，前一個(gè)實(shí)例中計(jì)算的用于比較的1.122瓦特。
權(quán)利要求
1.一種OLED顯示器，它包括a)發(fā)光像素陣列，每個(gè)像素具有用于發(fā)射指定色域的不同色彩的光的三個(gè)或三個(gè)以上OLED以及用于發(fā)射色域內(nèi)一種色彩的光的至少一個(gè)附加OLED，其中，所述附加OLED的功率效率高于所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED中的至少一個(gè)的功率效率；以及b)用于驅(qū)動(dòng)所述像素中的所述OLED以便以降低的功率使用量產(chǎn)生給定色彩和亮度的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED發(fā)射紅、綠和藍(lán)色的光。
3.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述附加OLED發(fā)射白光。
4.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述各OLED具有不同尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述附加OLED大于所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED。
6.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述OLED顯示器為頂部發(fā)射OLED器件。
7.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述OLED顯示器為底部發(fā)射OLED器件。
8.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述OLED顯示器為有源矩陣裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述OLED顯示器為無源矩陣裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過使每一個(gè)像素中的所述附加OLED的使用為最大來降低功率使用量。
11.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括用于減小所述顯示器的所述飽和度以增加亮度的裝置。
12.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，由所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED發(fā)射的光具有比所述附加OLED發(fā)射的光的帶寬狹窄的帶寬。
13.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用來自所述附加OLED的光以及來自所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED的光的組合來產(chǎn)生色域內(nèi)色彩。
14.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中具有用于發(fā)射色域內(nèi)的三種色彩的光的三個(gè)附加OLED。
15.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述OLED包括用于產(chǎn)生不同色彩的光的不同的發(fā)光材料。
16.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述OLED包括用于產(chǎn)生不同色彩的光的相同的發(fā)光材料和不同的濾色器，。
17.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括為圖像質(zhì)量而折衷選擇功率使用量的裝置。
18.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括為顯示器使用壽命而折衷選擇功率使用量的裝置。
19.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，選擇所述附加OLED發(fā)射的光的色彩，以便提高所述顯示器的所述使用壽命。
20.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算來執(zhí)行從RGB信號(hào)到器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
21.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置通過參考查找表來執(zhí)行從RGB信號(hào)到器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
22.如權(quán)利要求1所述的OLED顯示器，其中，每個(gè)像素還包括一個(gè)或多個(gè)OLED，用于發(fā)射與所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED或所述附加OLED發(fā)射的光相同色彩的光。
23.如權(quán)利要求22所述的OLED顯示器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)OLED發(fā)射與一個(gè)或多個(gè)所述附加OLED發(fā)射的光相同色彩的光。
24.如權(quán)利要求22所述的OLED顯示器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)OLED發(fā)射與所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED中的一個(gè)或多個(gè)所發(fā)射的光相同色彩的光。
25.如權(quán)利要求22所述的OLED顯示器，其中，所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED發(fā)射紅、綠和藍(lán)色的光，并且存在比紅色或藍(lán)色發(fā)光OLED更多的綠色發(fā)光OLED。
26.如權(quán)利要求22所述的OLED顯示器，其中，所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED發(fā)射紅、綠和藍(lán)色的光，并且存在比藍(lán)色發(fā)光OLED更多的紅色發(fā)光OLED。
全文摘要
一種OLED顯示器包括發(fā)光像素陣列，每個(gè)像素具有用于發(fā)射指定色域的不同色彩的光的三個(gè)或三個(gè)以上OLED以及用于發(fā)射色域內(nèi)的一種色彩的光的至少一個(gè)附加OLED，其中，所述附加OLED的功率效率高于所述三個(gè)或三個(gè)以上OLED中的至少一個(gè)的亮度效率；以及用于驅(qū)動(dòng)像素中的OLED以便以降低的功率使用量來產(chǎn)生給定色彩和亮度的裝置。
文檔編號(hào)G09G3/32GK1726593SQ200380105907
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者M·E·密勒, R·S·科克, A·D·阿諾, M·J·穆爾度策 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司