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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelle zum Beleuchten eines
Anzeigeelements und ein Verfahren zum Betreiben derselben, und sie
betrifft auch eine Anzeigevorrichtung zum Durchführen einer Anzeige durch Beleuchten
eines Anzeigeelements durch die Lichtquelle.
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Stand der
Technik
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In
Bezug auf eine Technik zum Verringern der Größe einer Projektionsvorrichtung
mit Flüssigkristallanzeige,
welche eine Anzeige durch Vergrößern und
Projizieren eines Bildes eines Flüssigkristallelements durchführt, kann
auf die ungeprüfte
japanische Patentanmeldeschrift Nr. JP-A-51-119243 verwiesen werden. Diese Schrift
offenbart die Struktur einer Anzeigevorrichtung, in welcher ein
Flüssigkristallanzeigeelement
durch eine planare Lichtquelle, wie beispielsweise ein Elektrolumineszenzelement
(im Folgenden als „EL-Element" bezeichnet), beleuchtet
wird und ein Bild, das in dem Flüssigkristallanzeigeelement
angezeigt wird, durch eine Linse vergrößert und auf einen Bildschirm
projiziert wird.
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In
den letzten Jahren nahm die Leuchtdichte mit der Entwicklung von
organischen EL-Elementen mit organischen Dünnfilmen als Lumineszenzschichten
erheblich zu. Ein organisches EL-Element kann eine wirksame Lichtquelle
zum Konstruieren einer kleinen Flüssigkristallanzeige-Projektionsvorrichtung
mit erhöhter
Helligkeit sein.
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Wenn
jedoch das organische EL-Element ständig mit einer erhöhten Leuchtdichte
betrieben wird, nimmt die Leuchtdichte stark ab. Es wird angenommen,
dass einer der Gründe
dafür ist,
dass durch einen Strom, der zum Betreiben des organischen EL-Elements
zugeführt
wird, Wärme
erzeugt wird und die akkumulierte Wärme die Temperatur des Elements erhöht, was
zu Änderungen
in der Struktur und der Charakteristiken des organischen Dünnfilms führt.
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Andererseits
offenbart die ungeprüfte
japanische Patentanmeldeschrift Nr. JP-A-7-230880 als eine herkömmliche
Technik zum Unterdrücken
einer Abnahme der Leuchtdichte eines organischen EL-Elements eine
Technik, bei welcher ein organisches EL-Element in einem impulsgesteuerten
Modus betrieben wird.
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In
Bezug auf eine Anzeigevorrichtung, in welcher ein Flüssigkristallanzeigeelement
durch drei organische EL-Elemente
zum Aussenden von Rot-, Grün-
und Blaulicht, welche den drei Primärfarben entsprechen, beleuchtet
wird und ein Bild, das im Flüssigkristallanzeigeelement
angezeigt wird, zur Anzeige vergrößert wird, wobei jedes organische EL-Element
Licht bei einer so hohen Leuchtdichte wie ungefähr 10.000 cd/m2 aussenden
muss, und zum Korrigieren des Farbgleichgewichts gemäß einer Änderung
der Leuchtdichte jeder Farbe muss die Leuchtdichte jedes organischen
EL-Elements unabhängig
gesteuert werden.
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JP-A-04067596
offenbart ein Elektrolumineszenzelement, das inselförmige Lumineszenzbereiche
aufweist, welche jeweils durch einen Satz von kleineren Inselteilen
gebildet werden und eine organische Elektrolumineszenzschicht bilden.
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„Electro-luminescent
Backlight for Color Display",
IBM Technical Disclosure Bulletin, IBM Corp., Bd. 35, Nr. 2, 1.
Juli 1992, Seiten 433-434, XP000313346, offenbart ein Elektrolumineszenzhintergrundlicht
mit einer Licht aussendenden Oberfläche, welche Licht von drei
verschiedenen Farben in kurzen Impulsen aussendet. Es wird ein Hintergrundlicht
beschrieben, das abwechselnde parallele Linien von rotem, grünem und
blauem Elektrolumineszenzmaterial aufweist, wobei jede Farbe von
Licht in einem getrennten Impuls erzeugt wird.
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EP-A-0838715
offenbart eine Flüssigkristallprojektionsvorrichtung,
welche ein organisches Elektrolumineszenzelement und ein transparentes
Flüssigkristallfeld,
welches das Licht steuert, das vom organischen Elektrolumineszenzelement
ausgesendet wird, aufweist.
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US-A-5723950
offenbart einen Treiber für eine
organische LED-Anordnung, der zum Liefern eines impulsbreitenmodulierten
Rechteckwellenantriebsstroms an die LED-Anordnung imstande ist.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der zuvor beschriebenen Probleme
vollbracht, und eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, in welcher die Akkumulation
von Wärme
in einer Lichtquelle unterdrückt
wird, eine Abnahme der Leuchtdichte unterdrückt wird und eine Abnahme der
Helligkeit eines Anzeigebildes unter Verwendung der Lichtquelle
verringert wird.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Anzeigevorrichtung, insbesondere einer mit vergrößerter Anzeige,
in welcher eine Abnahme der Leuchtdichte eines Anzeigebildes verringert
wird und das Farbgleichgewicht korrigiert werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anzeigevorrichtung bereitgestellt, welche
ein Anzeigeelement und eine Lichtquelle zum Beleuchten des Anzeigeelements
aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lichtquelle eine Mehrzahl
von organischen Elektrolumineszenzelementen aufweist, die auf demselben
Substrat diskret angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von organischen
Elektrolumineszenzelementen Licht gleichzeitig aussendet und wobei
D 10-mal P oder mehr ist, wobei P eine Distanz zwischen den benachbarten
organischen Elektrolumineszenzelementen und D eine Distanz zwischen
jedem organischen Elektrolumineszenzelement und der Anzeigefläche des
Anzeigeelements ist.
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In
der Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Akkumulation von Wärme,
welche erzeugt wird, wenn die Lichtquelle zum Beleuchten eines großen Bereichs
Licht aussendet, unterdrückt
werden, und es kann eine Abnahme der Helligkeit der Lichtquelle
unterdrückt
werden.
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In
der zuvor erwähnten
Anzeigevorrichtung kann eine Hochleistungsanzeigevorrichtung erhalten werden,
in welcher eine Abnahme der Leuchtdichte infolge der Merkmale der
Lichtquelle gesenkt wird.
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In
der zuvor erwähnten
Anzeigevorrichtung kann die räumliche
Gleichmäßigkeit
von Beleuchtungslicht zum Beleuchten der Anzeigefläche des Anzeigeelements
verbessert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, welche eine Lichtquelle und ein optisches Hauptsystem
in einer Anzeigevorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
eine Draufsicht, welche die Struktur der Lichtquelle gemäß der ersten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 ist
eine Draufsicht, welche eine Variante der Struktur der Lichtquelle
gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4 ist
eine Schnittansicht, welche ein optisches Hauptsystem in einer Anzeigevorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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5A bis 5D sind
Diagramme, welche Stromwellenformen zum Betreiben von organischen EL-Elementen
darstellen, welche Lichtquellen in der Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bilden.
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6 ist
ein Diagramm, welches eine Variante der Zeitgabe von Stromwellenformen
zum Betreiben der organischen EL-Elemente
als Lichtquellen in der Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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7 ist
eine Schnittansicht, welche ein optisches Hauptsystem in einer Anzeigevorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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8 ist
eine Schnittansicht, welche ein optisches Hauptsystem in einer Anzeigevorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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9 ist
eine Schnittansicht, welche ein optisches Hauptsystem in einer Anzeigevorrichtung
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Es
werden nun Ausführungsformen
von Lichtquellen und Anzeigevorrichtungen in der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Zuerst
wird eine erste Ausführungsform
auf der Basis von 1 und 2 beschrieben. 1 ist
eine Schnittansicht eines optischen Hauptsystems, das eine Projektionsvorrichtung
mit Flüssigkristallanzeige
als eine Anzeigevorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
bildet, und 2 ist eine Draufsicht, welche
die Struktur einer Lichtquelle darstellt, die organische EL-Elemente
aufweist. Obwohl nur 7 Stück
quer und 5 Stück
abwärts
von Lumineszenzabschnitten 20, welche organische EL-Elemente aufweisen,
veranschaulicht sind, um die Darstellung in 2 zu vereinfachen,
besteht die tatsächliche Anordnung
aus wesentlich mehr Lumineszenzabschnitten.
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In
der Struktur, die in 1 dargestellt ist, sind ein
Flüssigkristallanzeigelement 11R zum
Anzeigen eines Bildes der Rotkomponente, ein Flüssigkristallanzeigeelement 11G zum
Anzeigen eines Bildes der Grünkomponente
und ein Flüssigkristallanzeigeelement 11B zum
Anzeigen eines Bildes Blaukomponente gegenüber den entsprechenden Flächen eines dichroitischen
Prismas 16 angeordnet.
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Eine
EL-Rotlichtquelle 10R, welche organische EL-Rotelemente
aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, zum Aussenden von
Licht bei einer Wellenlänge
im Rotbereich ist auf der Rückseite
des Flüssigkristallanzeigeelements 11R zum
Anzeigen des Bildes der Rotkomponente angeordnet, eine EL-Grünlichtquelle 10G,
welche organische EL-Grünelemente
aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, zum Aussenden von
Licht bei einer Wellenlänge
im Grünbereich
ist auf der Rückseite des
Flüssigkristallanzeigeelements 11G zum
Anzeigen des Bildes der Grünkomponente
angeordnet, und eine EL-Blaulichtquelle 10B, welche organische EL-Blauelemente
aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, zum Aussenden von
Licht bei einer Wellenlänge
im Blaubereich ist auf der Rückseite
des Flüssigkristallelements 11B zum
Anzeigen des Bildes der Blaukomponente angeordnet.
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Die
Bilder, die in den einzelnen Flüssigkristallanzeigeelementen
angezeigt werden, werden durch die EL-Lichtquellen zum Aussenden
von Licht der entsprechenden Farben beleuchtet, und ein Farbbild
wird durch das dichroitische Prisma 16 kombiniert. Das
Farbbild wird durch eine Projektionslinse 17 vergrößert und
als ein vergrößertes Bild
auf einen Bildschirm 18 projiziert.
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Wie
in 2 dargestellt, weist jede Lichtquelle eine Schichtstruktur
auf, die eine ITO-Elektrode 13 bestehend aus einem ITO-Dünnfilm (Indiumzinnoxid
nach engl. indium tin oxide), der auf einem Glassubstrat 12 ausgebildet
ist, eine organische Lumineszenzschicht 14 mit einer Schichtstruktur, welche
organische Dünnfilme,
wie beispielsweise eine Lochtransportschicht, eine Lumineszenzschicht und
eine Elektronentransportschicht, umfasst, und eine Metallelektrode 15,
die zum Beispiel aus einer Legierung besteht, welche Mg (Magnesium)
und Ag (Silber) enthält,
umfasst. Die zuvor dargelegte Schichtstruktur wird mit einem anderen
Substrat versiegelt, um zu vermeiden, dass sie mit Feuchtigkeit und
Staub in Kontakt gebracht wird.
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Jede
der ITO-Elektrode 13 und der Metallelektrode 15 weist
ein Streifenmuster auf, und beide Muster sind orthogonal zueinander.
In jeder Lichtquelle entsprechen Abschnitte, an welchen das Muster
der ITO-Elektrode 13 und das Muster der Metallelektrode 15 einander
kreuzen, Lumineszenzabschnitten 19. Die ITO-Elektrode 13 fungiert
als eine Anode, die Metallelektrode 15 fungiert als eine
Kathode, und durch eine Spannung, die zwischen den beiden Elektroden
angelegt wird, wird der organischen Lumineszenzschicht 14 ein
Strom zugeführt,
wodurch die Lichtquelle Licht aussendet.
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Die
Muster der ITO-Elektrode, der organischen Lumineszenzschicht und
der Metallelektrode sind nicht auf jene beschränkt, die zuvor beschrieben wurden,
sondern es kann vorteilhafterweise jedes Muster verwendet werden,
in welchem die Lumineszenzabschnitte 19 mit einer Trennung
dazwischen zweidimensional angeordnet sind.
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Ein
dielektrischer Mehrschichtfilm, in welchem vorzugsweise SiO2 und TiO2 abwechselnd
aufgetragen sind, wird zwischen dem Glassubstrat 12 und
der ITO-Elektrode 13 gebildet. Durch Aufbauen eines optischen
Mikroresonators mit dem dielektrischen Mehrschichtfilm und der Metallelektrode 15 kann
Licht, das vom Lumineszenzabschnitt 19 ausgesendet wird,
so eingestellt werden, dass es eine scharfe Spitze bei einer bestimmten
Wellenlänge (zum
Beispiel bei 620 nm im organischen EL-Rotelement, bei 535 nm im
organischen EL-Grünelement und
bei 470 nm im organischen EL-Blauelement) und eine starke Richtwirkung
zur Vorderseite aufweist. Durch Verwenden solcher organischer EL-Elemente kann
die Reinheit von Farbe, die in der Anzeigevorrichtung angezeigt
wird, erhöht
werden, und es kann eine Vorrichtung mit heller Anzeige erhalten
werden, in welcher der Lichtverlust während des Durchtretens durch
das optische System herabgesetzt wird.
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Wenn
die Lichtquelle Licht aussendet, wird bei den Lumineszenzabschnitten 19 Wärme erzeugt, und
Wärme wird
durch einen Strom erzeugt, der durch die ITO-Elektrode 13 und
die Metallelektrode 15 fließt. Wenn die ITO-Elektrode,
die organische Lumineszenzschicht und die Metallelektrode zur Gänze über die
Region mit im Wesentlichen derselben Fläche wie der Anzeigebereich
im Flüssigkristallanzeigelement
ausgebildet sind, gibt es kein Entweichen für die Wärme, und es kommt zu einer
großen
Akkumulation von Wärme
im Glassubstrat oder dergleichen. Andererseits wird durch das diskrete
Anordnen der Lumineszenzregionen, wie es in dieser Ausführungsform
erfolgt, die Akkumulation von Wärme
gemindert, und ein Anstieg der Temperatur der organischen EL-Elemente kann gemindert
werden. Demgemäß ist es
möglich,
die Verschlechterung des organischen EL-Elements als die Lichtquelle
zu unterdrücken.
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Außerdem kann
es, obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, wirksam sein, zum
Beispiel einen hoch leitfähigen Dünnfilm aus
Aluminium, Kupfer, Gold, Silber oder dergleichen auf der Metallelektrode 15 mit
einem Isolierfilm dazwischen bereitzustellen, um einen Wärmeableitungskanal
zu bilden. Insbesondere wird eine Wärmeübertragungsleitung vorzugsweise
in einem Raum zwischen den Lumineszenzabschnitten 19 bereitgestellt,
um den Wärmeableitungskanal
zu bilden.
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Um
den Anzeigebereich zu beleuchten, der sich zweidimensional erstreckt,
wird im Flüssigkristallanzeigelement
vorzugsweise die Leuchtdichte von Licht, das von den Lumineszenzabschnitten
ausgesendet wird, die diskret beabstandet angeordnet sind, räumlich gleichmäßig gemacht.
Für diesen Zweck
wird eine Distanz D zwischen den Lumineszenzabschnitten 19 und
der Anzeigefläche
eines Flüssigkristallanzeigeelements 11 in
Bezug auf eine Distanz P zwischen den benachbarten Lumineszenzabschnitten 19 in
der Lichtquelle vergrößert. Zum Beispiel
wird D vorzugsweise auf 10-mal P oder mehr eingestellt.
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Als
Nächstes
werden bestimmte Zahlenbeispiele beschrieben.
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In
Bezug auf jedes der Flüssigkristallanzeigeelemente 11R, 11G und 11B wird
die Größe des Anzeigebereichs
davon diagonal gemessen auf 0,9 Zoll (18,3 mm in der Breite und
13,7 mm in der Länge)
eingestellt. In jeder der EL-Lichtquellen 10R, 10G und 10B wird
die Distanz P zwischen den benachbarten Lumineszenzabschnitten 19 (Distanz
zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Lumineszenzabschnitte 19)
auf 0,3 mm eingestellt, und die Breite jeder der ITO-Elektrode 13 und
der Metallelektrode 15 mit einem Streifenmuster wird auf
0,1 mm eingestellt. In solch einem Fall weist der Lumineszenzabschnitt 19 eine
Größe von 0,1
mm × 0,1
mm auf. Um bis zum Rand des Anzeigebereichs gleichmäßig zu beleuchten,
muss die Region, in welcher die Lumineszenzregionen 19 liegen,
größer als
der Anzeigebereich sein. Zum Beispiel wird die Größe der Lumineszenzregion
auf 20 mm in der Breite und 15 mm in der Länge eingestellt. Die Region
enthält
ungefähr
66 × 50
Stück der
Lumineszenzregionen 19. Die Dicke des Glassubstrats 12 in
jeder EL-Lichtquelle wird auf 1 mm eingestellt. Die Distanz D zwischen
den Lumineszenzabschnitten 19 und der Fläche jeder
der Flüssigkristallanzeigeelemente 11R, 11G und 11B muss
auf 10-mal die Distanz P zwischen den Lumineszenzabschnitten 19 oder
mehr eingestellt werden, und wird zum Beispiel auf 3,5 mm eingestellt.
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Die
Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann neben der Projektionsvorrichtung
mit Flüssigkristallanzeige,
die in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, auch auf einen Kopfmonitor und eine Head-up-Anzeige
anwendbar sein. Außerdem
kann als das Anzeigeelement auch ein anderes Anzeigeelement als
das Flüssigkristallanzeigeelement
eingesetzt werden. Obwohl die Lichtquellen zum Aussenden von Licht
in Rot, Grün
und Blau in dieser Ausführungsform
verwendet werden, kann es möglich
sein, eine Anzeigevorrichtung zu konstruieren, welche in Abhängigkeit
von der anzuzeigenden Farbe eine oder zwei Lichtquellen der roten,
grünen und
blauen EL-Lichtquellen verwendet.
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In
der vorliegenden Erfindung weist eine Lichtquelle eine Anordnung
von organischen EL-Elementen auf. Obwohl die Lichtquelle, in welcher
organische EL-Elemente zweidimensional angeordnet sind, in der ersten
Ausführungsform
beschrieben wird, kann durch eindimensionales Anordnen von organischen
EL-Elementen in Abhängigkeit
von der Anwendung eine Struktur, in welcher Lumineszenzabschnitte
(-regionen) 19' eindimensional
angeordnet sind, wie in 3 dargestellt, eingesetzt werden. In
solch einem Fall wird im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Lumineszenzregionen
zweidimensional angeordnet sind, die Leuchtdichte der ganzen Lichtquelle
erhöht,
und es kann eine Wärmeableitung
von den organischen EL-Elementen sichergestellt werden. In diesem
Fall wird vorzugsweise auch eine Wärmeübertragungs region in einem
Raum in den Lumineszenzregionen bereitgestellt, um einen Wärmeableitungskanal
zu bilden.
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Wie
bereits erwähnt,
weist die Lichtquelle gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von organischen EL-Elementen
auf, welche diskret angeordnet sind, um die räumliche Gleichmäßigkeit
von Beleuchtungslicht des Anzeigeelements nicht zu beeinträchtigen,
und dadurch kann die Akkumulation von Wärme, die während der Lichtemission erzeugt
wird, unterdrückt
werden, und die Verschlechterung der Lichtquelle kann unterdrückt werden.
Durch Verwenden solch einer Lichtquelle kann eine kompakte Anzeigevorrichtung mit
einer geringen Abnahme der Helligkeit erhalten werden.
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Als
Nächstes
wird eine Anzeigevorrichtung (Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristallanzeige)
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 und 5A bis 5D beschrieben. 4 ist
eine Schnittansicht, welche ein optisches Hauptsystem darstellt,
das eine Projektionsvorrichtung mit Flüssigkristallanzeige bildet,
und 5A bis 5D sind
Diagramme, welche Wellenformen von Impulsströmen darstellen, die an organische
EL-Elemente als
Lichtquellen angelegt werden, um eine Lichtemission zu bewirken.
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Die
Struktur des optischen Systems, das in 4 dargestellt
ist, ist im Wesentlichen dieselbe wie jene der Anzeigevorrichtung
in der ersten Ausführungsform.
Ein Flüssigkristallanzeigeelement 21R zum
Anzeigen eines Bildes der Rotkomponente, ein Flüssigkristallanzeigeelement 21G zum
Anzeigen eines Bildes der Grünkomponente
und ein Flüssigkristallanzeigeelement 21B zum
Anzeigen eines Bildes Blaukomponente sind gegenüber den entsprechenden Flächen eines
dichroitischen Prismas 22 angeordnet. Ein organisches EL-Rotelement 20R zum Aussenden
von Licht bei einer Wellenlänge
im Rotbereich ist auf der Rückseite
des Flüssigkris tallanzeigeelements 21R zum
Anzeigen des Bildes der Rotkomponente angeordnet, ein organisches
EL-Grünelement 20G zum
Aussenden von Licht bei einer Wellenlänge im Grünbereich ist auf der Rückseite
des Flüssigkristallanzeigeelements 21G zum
Anzeigen des Bildes der Grünkomponente
angeordnet, und ein organisches EL-Blauelement 20B zum
Aussenden von Licht bei einer Wellenlänge im Blaubereich ist auf der
Rückseite
des Flüssigkristallelements 21B zum Anzeigen
des Bildes der Blaukomponente angeordnet. Die Bilder, die in den
einzelnen Flüssigkristallanzeigeelementen
angezeigt werden, werden durch die entsprechenden organischen EL-Elemente beleuchtet,
und ein Farbbild wird durch das dichroitische Prisma 22 kombiniert.
Das Farbbild wird durch eine Projektionslinse 23 vergrößert und
auf einen Bildschirm 24 projiziert.
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Die
Lumineszenzregion ist in dieser Ausführungsform gleichmäßig über die
ganze Fläche
jedes organischen EL-Elements ausgebildet, und die Struktur einer
Lumineszenzschicht umfasst vorzugsweise eine optische Mikroresonatorstruktur.
Infolge der optischen Mikroresonatorstruktur kann Licht mit einem
Schmalbandspektrum mit einer Spitze bei einer bestimmten Wellenlänge (zum
Beispiel bei 620 nm in Rot, bei 535 nm in Grün und bei 470 nm in Blau) ausgesendet
werden, und auch die Richtwirkung des ausgesendeten Lichts kann
zur Vorderseite durch das Element verstärkt werden. Ein Farbbild mit hoher
Reinheit kann durch das Schmalbandemissionsspektrum angezeigt werden,
und die Menge von Licht, das durch eine Projektionslinse durchtreten kann,
wird durch die starke Richtwirkung erhöht, wodurch ein helles Bild
angezeigt werden kann.
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In
dieser Ausführungsform
sind insbesondere Impulsstromversorgungsquellen 25R, 25G und 25B mit
den organischen EL-Elementen 20R, 20G beziehungsweise 20B verbunden,
und jedes organische EL-Element sendet Licht in einer impulsgesteuerten
Form aus.
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Die
Größe des Anzeigebereichs
in jedem der Flüssigkristallanzeigeelemente 21R, 21G und 21B wird,
diagonal gemessen, zum Beispiel auf 0,9 Zoll eingestellt, und um
den Bereich zu beleuchten, wird die Größe der Lumineszenzregion in
jedem der organischen EL-Elemente 20R, 20G und 20B,
diagonal gemessen, zum Beispiel auf 1 Zoll eingestellt. Wenn das
organische EL-Element, welches Licht in solch einer großen Lumineszenzregion
aussendet, mit einem Gleichstrom betrieben wird, wird, wenn eine
große
Menge von Strom angelegt wird, um eine Emission bei hoher Leuchtdichte
zu erzeugen, Wärme
im Element akkumuliert, und die erhöhte Temperatur des Elements ändert die
Struktur des Lumineszenzmaterials, was zu einer kurzen Lebensdauer
des Elements führt.
Es ist daher wirksam, die Akkumulation von Wäre durch einen Impulsbetrieb
des Elements zu verhindern, um die Lebensdauer zu verlängern.
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Die
zeitgemittelte Leuchtdichte des impulsbetriebenen organischen EL-Elements
ist das Produkt, das durch Multiplizieren der Leuchtdichte, die durch
einen Spitzenstrom eines Impulses bestimmt wird, mit dem Tastverhältnis des
Impulses (das Verhältnis
der Zeitdauer zum Anlegen des Stroms zur Impulsperiode) erhalten
wird.
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Die
Frequenz des Impulsstroms muss soweit erhöht werden, dass kein Flimmern
zu beobachten ist, und wird zum Beispiel auf ungefähr 100 Hz
eingestellt. 5A stellt ein Beispiel einer
Wellenform des Impulsstroms dar, bei welchem der Spitzenstrom I0 0,5 A ist, die Frequenz 100 Hz (Periode
10 msec) ist und das Tastverhältnis
des Impulses 50 (Impulsbreite 5 msec) ist.
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Da
die Anzeigevorrichtung ist mit roten, grünen und blauen organischen
EL-Elementen versehen ist, um die einzelnen Farben auszugleichen, muss
die Leuchtdichte der einzelnen organischen EL-Elemente eingestellt
werden. Während
die Anzeigevorrichtung verwendet wird, nimmt die Leuchtdichte der
organischen EL-Elemente ab, und da der Grad der Abnahme der Leuchtdichte
unter den einzelnen organischen EL-Elementen unterschiedlich ist,
ist ein Mittel zum unabhängigen
Einstellen der Leuchtdichte der einzelnen organischen EL-Elemente erforderlich, auch
wenn es in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Da
jedes EL-Element impulsbetrieben ist, ist es möglich, die Leuchtdichte durch
Einstellen des Spitzenstroms des Impulsstroms oder durch Einstellen
des Tastverhältnisses
des Impulses einzustellen.
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5A bis 5D stellen
Beispiele dafür dar.
Ein Impulsstrom, der in 5A dargestellt
ist, gilt als eine Basis. In einem Beispiel, das in 5B dargestellt
ist, sind die Periode und das Tastverhältnis des Impulses dieselben
wie jene der Basis, und durch Erhöhen des Spitzenstroms I1 auf 0,6 A wird die Leuchtdichte erhöht. In einem
Beispiel, das in 5C dargestellt ist, sind die
Periode und das Tastverhältnis
des Impulses dieselben wie jene der Basis, und durch Erhöhen des
Tastverhältnisses
des Impulses von 50 auf 70 % wird die Leuchtdichte erhöht. In einem
Beispiel, das in 5D dargestellt ist, sind die Periode
und das Tastverhältnis
des Impulses dieselben wie jene der Basis, und durch Senken der
Frequenz des Impulses von 100 Hz auf 70 Hz und durch Einstellen
des Tastverhältnisses
auf 80 wird die Leuchtdichte erhöht.
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Vorzugsweise
werden die Impulse an die organischen EL-Elemente 20R, 20G und 20B mit
derselben Frequenz und mit derselben Zeitgabe (Phase) angelegt. 6 stellt
ein Beispiel für
solch eine Zeitgabe dar, bei welcher Impulse angelegt werden. In solch
einem Fall wird die Leuchtdichte durch Einstellen der Spitzenwerte
(Spitzenströme
IR, IG und IB) der Impulse gesteuert, die an das EL-Rotelement
(20R), das EL-Grünelement
(20G) beziehungsweise das EL-Blauelement (20B)
angelegt werden. In einer Anzeigevorrichtung, welche solch ein Verfahren
des Anlegens von Impulsen einsetzt, wird im Gegensatz zu dem Fall,
in dem es eine Verschiebung der Impulse gibt, der Farbtrennungsgrad
unterdrückt,
und das Gleichgewicht der angezeigten Farbe wird verbessert. Alternativerweise
kann bei Verwenden von Impulsen mit derselben Frequenz die Impulsbreite
in Abhängigkeit
von den einzelnen Farben R, G und B soweit geändert werden, dass eine visuelle
Beobachtung ermöglicht
wird.
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Eine
Anzeigevorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist
eine Schnittansicht, welche ein optisches Hauptsystem darstellt,
das eine Projektionsvorrichtung mit Flüssigkristallanzeige bildet.
Die Struktur dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von jener der zweiten Ausführungsform darin, dass nur
ein Flüssigkristallanzeigeelement 30 vorgesehen
ist.
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Ein
organisches EL-Rotelement 20R zum Aussenden von Licht bei
einer Wellenlänge
im Rotbereich, ein organisches EL-Grünelement 20G zum Aussenden
von Licht bei einer Wellenlänge
im Grünbereich
und ein organisches EL-Blauelement 20B zum Aussenden von
Licht bei einer Wellenlänge
im Blaubereich sind gegenüber
den entsprechenden Flächen
eines dichroitischen Prismas 22 angeordnet.
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Licht,
das von jedem der organischen EL-Elemente ausgesendet wird, wird
durch das dichroitische Prisma 22 kombiniert, und es wird
Weißlicht
erzeugt. Das Flüssigkristallanzeigeelement 30, das
gegenüber
der Licht aussenden Fläche
des dichroitischen Prismas 22 angeordnet ist, wird durch das
Weißlicht
von hinten beleuchtet. Das Flüssigkristallanzeigeelement 30 ist
mit Farbfiltern in den Pixeln davon versehen, und ein Farbbild wird
durch die Beleuchtung von Weißlicht
angezeigt. Das Bild, das im Flüssigkristallanzei geelement 30 angezeigt
wird, wird durch eine Projektionslinse 23 vergrößert und auf
einen Bildschirm 24 projiziert.
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Impulsstromversorgungsquellen 25R, 25G und 25B sind
mit den organischen EL-Elementen 20R, 20G beziehungsweise 20B verbunden,
und jedes organische EL-Element ist impulsbetrieben und sendet als
Reaktion auf den angelegten Impuls Licht aus.
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Da
die Anzeigevorrichtung mit roten, grünen und blauen organischen
EL-Elementen versehen ist, muss, um die einzelnen Farben auszugleichen,
die Leuchtdichte der einzelnen organischen EL-Elemente eingestellt
werden. Während
die Anzeigevorrichtung verwendet wird, nimmt die Leuchtdichte der
organischen EL-Elemente ab, und da der Grad der Abnahme der Leuchtdichte
unter den einzelnen organischen EL-Elementen unterschiedlich ist,
ist ein Mittel zum unabhängigen
Einstellen der Leuchtdichte der einzelnen organischen EL-Elemente erforderlich.
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Da
jedes EL-Element impulsbetrieben ist, wie in der zweiten Ausführungsform
beschrieben, ist es möglich,
die Leuchtdichte durch Einstellen des Spitzenstroms des Impulsstroms
oder durch Einstellen des Tastverhältnisses des Impulses einzustellen. Es
ist auch möglich,
das Gleichgewicht der angezeigten Farbe durch Anlegen von Impulsen
an die organischen EL-Elemente 20R, 20G und 20B mit
derselben Zeitgabe (Phase) einzustellen.
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Eine
Anzeigevorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die
Anzeigevorrichtung in dieser Ausführungsform ist eine Head-up-Anzeige,
in welcher ein Bild eines Flüssigkristallelements
durch einen Kombinator, der auf der Windschutzscheibe eines Autos
vorgesehen ist, auf einer Vorwärtsansicht überlagert
wird, und 8 ist eine Schnittansicht, welche
ein optisches Hauptsystem davon darstellt. Die Anzeigevorrichtung
in der Ausführungsform
zeigt nur ein Grünbild
an.
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Ein
Flüssigkristallanzeigeelement 21G wird durch
ein organisches EL-Element 20G zum Aussenden von Grünlicht,
das durch eine Impulsstromversorgungsquelle 25G impulsbetrieben
ist, beleuchtet. Ein Bild, das im Flüssigkristallanzeigeelement 21G angezeigt
wird, wird durch ein optisches System, das eine Übertragungslinse 40,
einen Spiegel 41 und einen konkaven holografischen Kombinator 42 aufweist,
auf einer Vorwärtsansicht 45 überlagert
und erscheint im Raum vor dem holografischen Kombinator.
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Das
organische EL-Element 20G ist mit einem Mikroresonator
in der Struktur einer Lumineszenzschicht davon versehen und kann
Licht mit einem Schmalbandspektrum mit einer Spitze bei einer bestimmten
Wellenlänge
(zum Beispiel bei 535 nm) aussenden. Da der holografische Verbinder 42 ein holografisches
Element ist, sind die optischen Eigenschaften davon für Änderungen
in der Wellenlänge empfänglich,
und das Auftreten von Abweichungen kann unterdrückt werden, da das Emissionsspektrum der
Lichtquelle eingeengt ist. Von diesem Gesichtspunkt ist die Kombination
des holografischen Kombinators und des organischen EL-Elements mit
der Mikroresonatorstruktur in der Head-up-Anzeige vorteilhaft.
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Eine
Anzeigevorrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Die Anzeigevorrichtung in dieser Ausführungsform ist eine Head-up-Anzeige,
in welcher ein Bild eines Flüssigkristallelements
durch einen Kombinator auf eine ähnliche
Art und Weise wie der in der vierten Ausführungsform auf einer Vorwärtsansicht überlagert
wird, und 8 ist eine Schnittansicht, welche
ein optisches Hauptsystem davon darstellt. Die Head-up-Anzeige dieser
Ausführungsform
zeigt ein Farbbild an.
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Ein
Abschnitt zum Erzeugen eines Anzeigebildes, welcher dieselbe Struktur
wie jener der zweiten Ausführungsform
hat, umfasst Flüssigkristallanzeigeelemente 21R, 21G und 21B,
welche den drei Primärfarben
entsprechen und um ein dichroitisches Prisma 22 angeordnet
sind, und ein organisches EL-Rotelement 20R, ein organisches
EL-Grünelement 20G und
ein organisches EL-Blauelement 20B, welche jeweils an der
Rückseite
davon angeordnet sind. Die einzelnen organischen EL-Elemente sind durch
Impulsstromversorgungsquellen 25R, 25G und 25B impulsbetrieben.
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Ein
Farbbild, das durch das dichroitische Prisma 22 kombiniert
wird, wird durch ein optisches System, das eine Übertragungslinse 50,
einen Spiegel 51 und einen konkaven holografischen Kombinator 52 aufweist,
auf einer Vorwärtsansicht 45 überlagert
und erscheint im Raum vor dem holografischen Kombinator.
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Jedes
der drei organischen EL-Elemente 20R, 20G und 20B ist
mit einem Mikroresonator in der Struktur einer Lumineszenzschicht
davon vorgesehen, und es kann Licht mit einem Schmalbandspektrum
mit einer Spitze bei einer bestimmten Wellenlänge (zum Beispiel 620 nm, 535
nm und 470 nm) ausgesendet werden. Durch Konstruieren des holografischen
Kombinators 52 mit der Kombination von holografischen Elementen,
in welcher die Reflexionseigenschaften für die einzelnen Wellenlängen optimiert
werden, wird Licht mit drei Wellenlängen von den einzelnen organischen
EL-Elementen reflektiert, und Licht mit Wellenlängen in anderen Bereichen wird
durchgelassen. In dem Kombinator, der so ausgelegt ist, wird der
Reflexionsgrad in Bezug auf Licht eines Anzeigebildes 53 erhöht und der
Durchlässigkeitsgrad
in Bezug auf Licht einer Vorwärtsansicht 45 wird
erhöht,
weshalb es möglich
ist, eine Anzeige durch Überlagern
eines hellen Anzeigebildes auf einer hellen Vorwärtsansicht erzeugt wird.
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Obwohl
in der vierten und fünften
Ausführungsform
die Kombination eines holografischen Kombinators und einer Übertragungslinse
als das optische System zum Anzeigen eines Bildes des Flüssigkristallanzeigeelements
im Raum vorne verwendet werden, ist es auch möglich, ein optisches System
einzusetzen, in welchem ein Kombinator, der einen dielektrischen
Mehrschichtfilm mit einem hohen Reflexionsgrad für eine bestimmte Wellenlänge aufweist,
und ein geeignetes Linsensystem kombiniert werden.
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Als
Nächstes
wird eine Anzeigevorrichtung gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Grundstruktur der Anzeigevorrichtung
dieser Ausführungsform
ist dieselbe wie jene, die in der zweiten Ausführungsform in 4 dargestellt
ist. Ein Unterschied zwischen den beiden ist in den inneren Strukturen
von Lichtquellen, welche organische EL-Elemente (20R, 20G und 20B)
aufweisen. Das heißt,
in dieser Ausführungsform
weist jedes der organischen EL-Elemente, welche die Lichtquellen
bilden, eine Struktur auf, welche eindimensionale Lumineszenzabschnitte in
einem Streifenmuster, wie in 3 dargestellt,
umfasst, und ein Impulsbetrieb erfolgt durch die Impulsstromversorgungsquellen
(25R, 25G und 25B), die mit den einzelnen
EL-Elementen, die in 4 dargestellt sind, verbunden
sind.
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In
der Lichtquelle in dieser Ausführungsform sind
die Lumineszenzabschnitte der organischen EL-Elemente diskret angeordnet,
und es ist ein Durchgang zum Ableiten von Wärme ausgebildet, die während der
Emission der EL-Elemente erzeugt wird. Die organischen EL-Elemente
erzeugen Wärme
periodisch, da die Elemente impulsbetrieben sind, und die Akkumulation
von Wärme
der ganzen Lichtquelle, welche aus der Anordnung der EL-Elemente
resultiert, kann in hohem Grade verhindert werden. In der Anzeigevorrichtung
kann jedoch die Lebensdauer der Lichtquelle verlängert werden, und es kann eine
Anzeige mit einer stabilen Leuchtdichte erzeugt werden.
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Obwohl
das eindimensionale Streifenmuster für die Lumineszenzabschnitte
verwendet wird, welche die organischen EL-Elemente in den Lichtquellen aufweisen,
ist es in dieser Ausführungsform
außerdem
möglich,
eine Lichtquelle zu verwenden, in welcher die Lumineszenzabschnitte
zweidimensional angeordnet sind, wie in 2 dargestellt
und in der ersten Ausführungsform
eingesetzt. Außerdem
werden beim Impulsbetrieb Impulse vorzugsweise mit derselben Frequenz
und mit derselben Zeitgabe (Phase), wie in 6 dargestellt,
an die Lichtquellen angelegt, welche die organischen EL-Elemente (20R, 20G und 20B)
aufweisen. In solch einem Fall kann die Leuchtdichte durch Einstellen
der Spitzenwerte (Spitzenströme
IR, IG UND IB) der Impulse gesteuert werden. In einer
Anzeigevorrichtung, welche solch ein Verfahren des Anlegens von
Impulsen einsetzt, wird im Gegensatz zu dem Fall, in dem es eine Verschiebung
der Impulse gibt, der Farbtrennungsgrad herabgesetzt, und das Gleichgewicht
der angezeigten Farbe wird weiter verbessert. Alternativerweise
kann bei Verwenden der Impulse mit derselben Frequenz die Pulsbreite
in Abhängigkeit
von den einzelnen Farben R, G und B soweit geändert werden, dass eine visuelle
Beobachtung möglich
ist.
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Obwohl
die Kombination der Anordnung der organischen EL-Elemente in den Lichtquellen und des
Impulsbetriebs in dieser Ausführungsform
in der Struktur eingesetzt wird, die in 4 dargestellt
ist und in welcher ein Flüssigkristallanzeigeelement
für eine
Lichtquelle jeder Farbe vorgesehen ist, kann das Merkmal auch auf
die Struktur, wie in 7 dargestellt, in welcher kombiniertes
Licht von den Lichtquellen der einzelnen Farben an ein Flüssigkristallanzeigeelement
angelegt wird, anwendbar sein.
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Wie
bereits erwähnt,
kann es, obwohl in den Ausführungsformen
zwei bis sechs drei Flüssigkristallanzeigeelemente
und drei organische EL-Elemente zum Anzeigen von Rot, Grün beziehungsweise Blau
verwendet werden, um eine Farbanzeige zu erzeugen, möglich sein,
eine Anzeigevorrichtung unter Verwendung der Kombination von nur
zwei Farben, wie beispielsweise Rot und Grün, zu konstruieren.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen zwei bis sechs
beschränkt,
und sie ist auf Anzeigevorrichtungen anwendbar, welche organische
EL-Elemente als Lichtquellen verwenden, und sie ist auch auf Anzeigevorrichtungen
anwendbar, wie beispielsweise Bildsucher von Videokameras, in welchen
ein vergrößertes virtuelles
Bild eines Flüssigkristallanzeigeelements
durch eine Linse betrachtet wird. Als das Anzeigeelement kann anstelle
des Flüssigkristallanzeigeelements
ein räumlicher Lichtmodulator
verwendet werden, in welchem insbesondere durchfallendes Licht moduliert
werden kann.
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Gemäß den Anzeigevorrichtungen
der Ausführungsformen
zwei bis sechs kann in Bezug auf Anzeigevorrichtungen, in welchen
Anzeigeelemente unter Verwendung von organischen EL-Elementen, welche
jeweils zum Aussenden von Rot-, Grün- oder Blaulicht sind, mit hoher Leuchtdichte
beleuchtet werden, die Verschlechterung der organischen EL-Elemente
infolge der Akkumulation von Wärme unterdrückt werden,
und das Farbgleichgewicht zwischen den einzelnen organischen EL-Elementen kann
durch Steuern des Spitzenstroms und des Taktverhältnisses des Impulsstroms eingestellt
werden.