CN101322247A - 结构化发光转换层 - Google Patents

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CN101322247A CNA2006800451480A CN200680045148A CN101322247A CN 101322247 A CN101322247 A CN 101322247A CN A2006800451480 A CNA2006800451480 A CN A2006800451480A CN 200680045148 A CN200680045148 A CN 200680045148A CN 101322247 A CN101322247 A CN 101322247A
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Abstract

本发明公开了一种装置如光源，其具有OLED器件和沉积在所述OLED器件的衬底或透明电极上和在所述OLED器件的外部上的结构化发光转换层。该结构化发光转换层包含以特定图案布置的特定形状的区域如变色区域和非变色区域。

Description

结构化发光转换层
相关申请
本申请要求2005年10月31日提交的目前待决的美国专利申请No.11/264,516和2006年2月1日提交的目前待决的美国专利申请No.11/345,795的优先权。
政府权利
本发明的一部分是在能源部资助的项目No.DE-FC26-04NT41947的政府支持下做出。政府可具有本发明的一些权利。
背景技术
基于发光二极管(“LED”)的显示和照明系统具有多种应用。这种显示和照明系统是通过布置多个光电元件(“元件”)例如单个LED的行来设计的。基于半导体技术的LED通常使用无机材料，但是近来，有机LED(“OLED”)已经变成了潜在的替代物。使用有机材料的其它元件/器件的例子包括有机太阳能电池、有机晶体管、有机检测器和有机激光器。
OLED通常包括分隔阳极和阴极层的两个和更多个有机薄层(例如，导电有机层和发光的有机发光层)。在施加的正向电势下，阳极将空穴注入有机层的叠层中，同时阴极注入电子。注入的空穴和电子均朝着相对的电极迁移(在外部施加电场的影响下)，并且在发光层中复合，发出光子。类似的器件结构和器件操作适用于由有机小分子层和/或聚合物有机层构成的OLED。各OLED可以是在钝化/活化基体OLED显示器中的像素元件或用作常规面光源或照明元件等的单个元件。
由单个OLED元件或器件来构建OLED光源和OLED显示器为本领域所公知。显示器和光源可具有一个或更多个公共层，如公共的衬底、阳极或阴极和夹在其中的一个或更多个公共有机层。它们也可包括光刻胶或电隔离物、总线、电荷传输和/或电荷注入层等。通常，在底部发光OLED器件中使用透明或半透明玻璃衬底。
空气和OLED之间的折射率的不匹配可能导致所产生的相当一部分光通过内部全反射进入波导模式和自吸收而损失。由于体积散射机理，在OLED器件的发光侧上施加磷层或散射层增加了OLED的输出。通过对OLED的发光侧进行纹理化，例如通过2005年8月29日提交的序列号为11/215,548的目前共同未决的一般转让的美国专利申请“UsingPrismatic Microstructured Films for Image Blending in OLEDs”中描述的喷砂或蚀刻，也可改善光的提取。
而且，照明的质量由光源的显色指数(CRI)给出。CRI是在照明下光源(照明装置)给予物体的所有颜色的量度。CRI取决于照明装置的归一化的输出光谱。对于许多应用来说，用一个或更多个发光转换材料层(降频转换层(down-coversion layer))即变色材料层来涂敷发射短波范围内的光的光源，以形成比未涂敷的光源更高的CRI光源。
在光源上涂敷的变色材料吸收由光源发出的一部分光子，并以不同波长发射它们。本文定义的变色材料为吸收相对短的(一种或多种)波长的光子并以更长的(一种或多种)波长将它们的全部或一部分(取决于变色材料的量子效率)重新发射的材料。由光源发出的光子中未吸收部分和由变色材料发出的光子构成该涂敷器件的输出光谱。
对于照明应用，经常使用铈掺杂的石榴石、氮化物磷光体、离子性磷光体如SrGa2S4:Eu2+或SrS:Eu2+、荧光染料、量子点和共轭聚合物作为发光转换材料。在大多数应用中，这些材料溶解或嵌入透明基体例如聚碳酸酯、硅氧烷、环氧树脂或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中。包含变色材料的基体经常直接涂敷在光源上或用容器件外壳的材料。
通过下面的例子说明常规均匀涂层的缺点。例如，考虑在平光源上的一个或更多个均匀降频转换层。光源的光输出低于降频转换层的光子饱和极限。在这种情况下，仅仅通过所述层的厚度值和在基体中磷光体的浓度来调节器件的输出光谱的形状。通过这些浓度或厚度值的变化给出大量所有可能的输出光谱。因此，设计输出光谱的灵活性有限。
附图说明
图1显示根据本发明至少一个实施方案的电致发光(EL)装置的实施方案的横截面图。
图2A-2B显示根据本发明一些实施方案的示例性EL装置的透视图和横截面图。
图3A-3B显示根据本发明一些实施方案的示例性EL装置的横截面图。
图4A-4F说明用于结构化发光转换层的示例性图案的顶视图。
图5显示根据本发明至少一个实施方案的EL装置的另一个实施方案的横截面图。
图6显示根据本发明至少一个实施方案的另一个示例性EL装置的横截面图。
图7A和7B说明多元件光提取和发光转换区域或层的示例性图案的顶视图。
具体实施方式
在本发明的至少一个实施方案中，公开了一种电致发光(EL)装置，其采用：
光源，该光源包括能够至少部分透过来自所述光源的光的透明层；和
布置在所述透明层上的结构化发光转换层，所述结构化发光转换层包括第一变色区域和不同于所述第一变色区域的第二区域，所述第一变色区域吸收来自所述光源的具有第一光谱的光并发射具有第二光谱的光，所述第二光谱和来自所述第二区域的光谱结合以给出所述电致发光装置的总输出光谱。
在本发明的至少又一个实施方案中，在光源的发光路径中布置透明层。
在本发明的至少又一个实施方案中，在光源的外部布置结构化发光转换层。
在本发明的至少一个实施方案中，光源为OLED器件。
在本发明的至少一个实施方案中，术语“光”涉及具有某一波长或某一范围波长的电磁辐射，该波长或波长范围落入包括紫外、可见光和红外电磁辐射的波长范围内。
在本发明的至少一个实施方案中，术语“光谱”是指由形成光谱的光谱分量的波长或波长范围表示的光谱分布，其中不同的光谱分量可具有不同的相对强度。如果第一和第二光谱的光谱分量和光谱分量的相对强度分别等同，则认为第一光谱和第二光谱等同，而第一光谱的绝对强度和第二光谱的绝对强度可以不同。
在至少一个实施方案中，结构化发光转换层物理和/或化学地附着于透明层。这特别意味着结构化发光转换层例如可通过胶、优选透明胶或折射率匹配凝胶附着透明层，或可包含与透明层结合的化学品例如共价键结合的。
根据本发明多个实施方案的结构化发光转换层的结构可包含构形为条纹的、交叉条纹(网状的)的、圆形的、三角形的或正方形(格状的)的区域或任意几何形状的区域或其任意组合。此外，结构化发光转换层的结构可包含不规则图案区域，特别是包括不同尺寸和形状的第一变色区域和第二区域的图案。
结构化发光转换层的区域的尺寸即该区域的分辨率可以是小于毫米级，更优选为100至几百个微米级，并且甚至更优选为小于100微米级。特别对于其中EL装置没有与光学成像技术或器件组合使用的照明应用，结构化发光转换层的区域的尺寸可需要仅仅适度限制。
在本发明的至少一个实施方案中，结构化发光转换层的区域分别包括第一表面(输入表面)和第二表面(输出表面)。光源的光可通过输入表面进入该区域并通过输出表面离开该区域。特别地，输入表面可朝向光源而输出表面可在其相反侧上。
在本发明的至少一个实施方案中，包括第一变色区域的结构化发光转换层还包括第二区域，该第二区域可以包括或可以是非变色区域。
在本发明的至少一个实施方案中，通过由第一变色区域发射的第二光谱与未吸收的光谱的结合给出EL装置的总输出光谱，其中该没有吸收的光谱可以是第二光谱的一部分，并且可以是穿过第二、非变色区域的光谱。
而且，通过第二区域可分隔第一变色区域，例如可通过不同的非变色区域或通过不同的多个非变色区域分隔不同第一变色区域或不同的多个第一变色区域，或者可通过不同的第一变色区域或通过不同的多个第一变色区域分隔不同的非变色区域或不同的多个非变色区域。
在本发明的至少一个实施方案中，非变色区域可以是完全空的或没有材料或者可包含不显著改变入射光或以不同光谱重发射入射光的不吸收、发光、非变色、或透光材料或其组合。该材料可包括玻璃、硅氧烷、树脂例如环氧树脂或丙烯酸树脂、聚合物(例如包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚酰亚胺)或任意其它合适材料、或其组合。
在本发明的至少一个实施方案中，变色区域包含变色材料(诸如磷光体)。变色材料是能够吸收一种光谱的光的材料，该光谱可优选与由光源发出的第一光谱至少部分重叠，变色材料优选以不同于第一光谱的另一种光谱例如第二光谱发射具有高量子产率的光。
可用于形成变色区域的示例性变色材料可以是荧光体和/或磷光体。其可包括但不限于：
-有机和无机染料，
-石榴石，优选由式A3X5O12:Ce(A表示Y、Gd、或Tb；X表示Al或Ga)表示的和由式Y3X5A12:Ce(X表示Al或Si；A表示O或N)表示的铈掺杂的石榴石，
-正硅酸盐，优选由式X2SiO4:Eu(X表示Sr、Ba或Ca)表示，
-氮化物
-由式XSi2O2N2:Eu(X表示Sr、Ba或Ca)表示的氧氮化物硅酸盐，
-氮化物硅酸盐，如Ca2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu和CaAlSiN3:Eu，
-离子性磷光体，如SrGa2S4:Eu2+或SrS:Eu2+，
-苝，
-香豆素，
-量子点，
-荧光染料，和
-共轭聚合物。
而且，变色材料的颗粒尺寸可以小于结构化发光转换层的结构的分辨率。
在本发明的至少一个实施方案中，在变色区域内的变色材料可以溶解于或掺混或嵌于基体材料中，其可以是优选透明的和不吸光的，包括例如玻璃、硅氧烷、树脂例如环氧树脂或丙烯酸树脂、粘合剂、聚合物(例如包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚酰亚胺)或任意其它合适的材料、或其组合。而且，结构化发光转换层可包含基体材料。
结构化发光转换层中的所有变色区域可以是相同的材料或可以是不同的材料。例如，变色区域的一个部分可以发橙色光而另一个部分发黄色光。至少一个变色区域可包含例如散射颗粒、磷光体颗粒等。
在本发明的至少一个优选实施方案中，结构化发光转换层的区域彼此邻近。因此，结构化发光转换层的区域可以不垂直堆叠，即不在发光路径的方向上堆叠，而是每个区域可占据光源的透明层的外部表面上的一定区域，即该区域可横向布置和结构化。结构化发光转换层的区域还可直接与透明层相邻。
第一变色区域对第二区域的表面积(或宽度或其它尺寸)的比率影响EL装置的输出光谱。由于加入了这个比率，因此使用结构转换层比使用均一转换层在设计输出光谱方面具有更大的灵活性。该灵活性使得能够在效率和显色性之间获得更好的平衡。
根据A.R.Duggal，J.J.Shiang，C.M.Heller，D.F.Foust，Applied Physics Letters 80，19(2002)描述的模型，具有均一降频转换或变色材料层的EL装置的输出光谱由下式给出：
Aα，δ(λ)＝S0(λ)exp[-α(λ)δ]+Wα，δCα，δ(λ)P(λ)，(1)其中α(λ)是与变色材料浓度相关的发光转换层的吸光系数，δ是有效光学路径长度，其可以与层的厚度相关而不必等于层的厚度(由于散射和其它几何结构效应)。P(λ)是归一化的，使得在整个波长范围的积分是统一的。Wα，δ是权重因子。Cα，δ(λ)是自吸收校正。S0(λ)是光源的发射光谱。
基于混色的规则，根据本发明的至少一个实施方案，具有结构化发光转换层的等同的EL装置的输出光谱由下式给出，其中该结构化发光转换层包括未达到光子饱和极限的第一变色区域和形成作为非变色区域的第二区域：
Bα，δ，x(λ)＝(1-x)S0(λ)+x[S0(λ)exp[-α(λ)δ]+Wα，δCα，δ(λ)P(λ)]，(2)
其中x(＝0…1)与变色区域的尺寸和/或结构相关，(1-x)与结构化发光转换层的非变色区域的尺寸和/或结构相关。
权重因子Wα，δ由下式给出：
Wα，δ＝Q∫S0(λ)(1-exp[-α(λ)δ])dλ
其中Q为在变色区域中使用的变色材料的量子产率。
自吸收校正Cα，δ(λ)由下式给出：
Cα，δ(λ)＝exp[-α(λ)δ]/(1-Q∫P(λ)(1-exp[-α(λ)δ])dλ)
上文假设吸收过程的有效路径长度等于发光的有效路径长度。由于上式2描述的模型，变色区域(由乘数x给出)和非变色区域(由乘数1-x给出)之间的分化使得具有更大能力来更精确调控输出光谱。
与上面讨论相类似的讨论适用于第二区域是第二变色区域的情况，适用于第二区域包括第二变色区域和非变色区域的情况，以及适用于变色区域达到或甚至超过光子饱和极限的情况。
在本发明的至少又一个实施方案中，结构化发光转换层的第二区域包括第二变色区域，其不同于第一变色区域和吸收至少一部分由光源发射的具有第一光谱的光并且发射具有第三光谱的光。这表明结构化发光转换层包括第一变色区域和第二变色区域，其中由第一变色区域发射的光谱不同于由第二变色区域发射的光谱。特别地，由第一变色区域发射的第二光谱可包括由第二变色区域发射的第三光谱中不包含的波长或波长范围，和/或第二变色区域的第三光谱可包括由第一变色区域发出的第二光谱中不包含的波长或波长范围。此外，第二区域可以是第二变色区域。
此外，可通过第二变色区域分隔第一变色区域。
在本发明的至少又一个实施方案中，选择用于在结构化发光转换层的至少一个变色区域中包含的变色材料使得结构化发光转换层的所述至少一个变色区域的光输出低于光子饱和极限。
在本发明的至少一个实施方案中，选择用于在结构化发光转换层的所有变色区域中包含的变色材料使得变色区域的光输出低于光子饱和极限。在本发明的至少一个实施方案中，选择用于在结构化发光转换层的至少一个变色区域中包含的变色材料使得结构化发光转换层的所述至少一个变色区域的光输出可达到或超过光子饱和极限。
在本发明的至少一个实施方案中，选择用于在结构化发光转换层的所有变色区域中包含的变色材料使得变色区域的光输出可达到或超过光子饱和极限。
在本发明的至少又一个实施方案中，选择变色材料，使得通过变色区域使由光源发射的光的反向散射进入光源得到最小化。特别当达到或超过光子饱和极限时，可发生由变色材料引起的反向散射。此外，为了最小化反向散射，变色材料的颗粒的尺寸d50可优选或者至少1500纳米或者最大300纳米。更优选d50可以是至少2000纳米，这取决于变色材料和树脂的类型。
优选的是，颗粒尺寸d50理解为基于平均粒径的数，例如在“Sh.Shionoa和W.M.Yen(eds)，Phosphor Handbook，CRC出版社LLC(1999)，736-738页”所描述的，通过引用将其全文并入用于所有目的，并且更具体地为根据对应于国际标准ISO 9276-2的德国标准DIN 66141的中值等效球径尺寸d50(Q0)，该标准通过引用全文并入用于所有目的。
在本发明的至少又一个实施方案中，第一变色区域和/或包含变色区域和/或非变色区域的第二区域可包含改变入射光的几何路径的结构。特别地，结构化发光转换层可包含区域例如第一和/或第二区域，其中输出表面具有一定几何形状。特别地，输出表面可包含球形、非球形、浮凸状(emboss-like)的、梯形或棱柱结构、或这些结构的一部分或其任意组合。
此外，第一区域可形成为发光转换元件，其可包含具有某一定形状的输出表面。第二区域可形成为光提取元件，其可包含具有一定形状的输出表面。而且，形成为发光转换元件的第一区域和形成为光提取元件的第二区域可形成多元件光提取和发光转换区域。
在本发明的至少一个的实施方案中，结构化发光转换层包含多元件光提取和发光转换(multi-element light extraction andluminescence conversion，MLELC)区域，该区域包含至少一个光提取元件和至少一个发光转换元件。光提取元件可使来自光源的光或至少部分光漫射。发光转换元件包含至少一个第一变色区域，其吸收一部分来自光源的第一光谱，并发射第二光谱。
在一个优选的实施方案中，MLELC区域包含多个发光转换元件和多个光提取元件。
在本发明的另一个优选实施方案中，发光转换元件是变色区域。
第一光谱的未吸收部分和来自至少一个发光转换元件或多个发光转换元件的第二光谱与来自至少一个光提取元件或多个光提取元件的漫射光输出结合，产生总输出光谱。
MLELC层的光提取元件可包括至少一个或多个非变色透光区域。
或者，光提取元件可包括至少一个或多个变色区域。在本发明的至少一个实施方案中，结构化发光转换层包含多个MLELC区域或甚至形成MLELC层。
类似于上面给出的讨论(该讨论关于根据式1的具有均一降频转换或变色材料层的EL装置输出光谱与根据式2的具有结构化发光转换层的EL装置输出光谱的比较)的讨论也适用于结构化发光转换层包含至少一个MLELC区域或甚至是包含光提取和发光转化元件的MLELC层的情况。在本发明的至少一个优选实施方案中，光提取元件具有与OLED器件或光源的透明层的折射率相同或接近的折射率(n1)，该透明层可邻近于MLELC区域或层并且可透光至MLELC区域或层。发光转换元件的折射率(n2)可设计为小于n1。空气和MLELC区域或MLELC层的元件之间折射率的调节可避免所产生的一部分光可能通过内部全反射进入波导模式和自吸收而损失。
在本发明的至少另一个优选实施方案中，光提取元件的形状是梯形的或浮凸型的几何结构。
在本发明的至少另一个优选实施方案中，发光转换元件的优选形状是平面的或透镜状的。
在本发明的至少另一个优选实施方案中，MLELC层或结构化发光转换层包括含有低吸光系数的材料的光提取元件和/或发光转换元件，特别是分别对于由光源发出的光和由变色材料发出的光具有低吸光系数的材料。在至少一个实施方案中，结构化发光转换层包含衬底。
在本发明的至少一个实施方案中，EL装置用于照明用途。其可具有毫米至数厘米或甚至厘米以上的范围的横向尺寸。
在本发明的至少一个实施方案中，EL装置是柔性的并且是电致发光箔。
在本发明的至少一个实施方案中，通过丝网印刷制造结构化发光转换层的区域。丝网印刷可通常达到约70微米的分辨率。这意味着特别是例如可制造最小半径在该分辨率级别上的球形或类球形区域。而且，意味着特别是例如可制造最小条宽在该分辨率级别上的条状区域。丝网印刷可特别适合于低成本应用，并可提供优良的技术可管理性。
在本发明的至少一个实施方案中，通过平板技术例如光刻来制造结构化发光转换层的区域。光刻中使用的光刻胶层的结构可提供低于100纳米的分辨率，因此结构化的光刻胶层可提供具有这样的分辨率的空隙(voids)。例如，可在光源的透明层上沉积结构化光刻胶层。空隙可限定第一区域并可用变色材料填充以形成作为变色区域的第一区域。可通过选择性沉积技术或非选择性沉积技术实施空隙的填充。在选择性沉积技术的情况下，可用不同材料填充不同的空隙。然后，可除去结构化的光刻胶层，并且第一区域保留在光源的透明层上。除去光刻胶层后，显现分隔第一区域的第二区域(可以是空的)。第二区域可以保持为空的或用透明材料填充，以形成作为非变色区域的第二区域。或者，可用与变色区域中变色材料不同的变色材料来填充第二区域，以形成另外的变色区域例如第二变色区域。
或者，光刻胶层中的空隙可限定第二区域。可用变色和/或非变色材料填充空隙以形成第二区域。除去光刻胶层后，可以用变色材料填充不是第二区域的区域以形成作为变色区域的第一区域。
在本发明的至少一个实施方案中，使用光刻胶技术在衬底上形成第一和/或第二区域。例如通过透明粘合剂、光可固化透明粘合剂或折射率匹配凝胶，可将具有变色区域的衬底附着于光源。
在本发明的至少一个实施方案中，变色材料溶于箔材料中。该箔材可例如包括聚合物如聚乙烯、聚丙烯或任意其它合适的聚合物或材料。将特定成形的箔或箔片附着于形成作为变色区域的第一区域的光源透明层。该技术特别适合于仅仅需要中等分辨率的低成本应用。
在本发明的至少一个实施方案中，通过电泳可制造结构化发光转换层的变色区域。在该方法中，可在光源的透明层上沉积结构化透明导电层。结构化透明导电层可包含透明导电材料，如金属氧化物例如氧化铟锡(ITO)、或掺杂的导电聚合物、或可由透明导电材料制成。结构化透明导电层优选由ITO制成。结构化透明层可包含与该结构化透明层一起形成的结构化透明元件。结构化透明导电层或至少一个结构化透明元件可用于施加电场。由于该电场，可在结构化透明导电层上或在至少一个形成作为变色区域的第一区域的结构化透明元件上沉积或沉淀变色材料，优选该变色材料可以以液相例如液体混合物或溶液来利用。通过对其它的结构化透明元件施加电场，可在形成作为变色区域的第二区域的结构化透明元件上沉积或沉淀以另一种液体或溶剂来利用的其它变色材料。
该技术的分辨率取决于结构化透明导电层的分辨率。特别地，可不需要粘结剂或类似的材料作为用于变色材料的基体或载体。
在本发明的至少另一个实施方案中，可在透明衬底上沉积结构化透明导电层。结构化透明导电层或结构化透明元件可用于施加电场，以在衬底上的结构化透明导电层上沉积或沉淀变色材料。然后，使用例如透明粘合剂、光可固化透明粘合剂或折射率匹配凝胶可将透明衬底附着于光源的透明层。
在本发明的至少一个实施方案中，通过体积浇注(volume casting)、丝网印刷、喷墨印刷、刮擦、刮刀涂布(doctor blading)、光刻、层叠或其它合适的工艺，可制造结构化发光转换层。
而且，可通过模制未固化的连续层或通过光刻来制造光提取元件。通过体积浇注、丝网印刷、喷墨印刷、光刻等可制造发光转换元件。
在本发明的至少一个实施方案中，公开了一种电致发光(EL)装置，其包括：光源，该光源包含能够至少部分透过来自所述光源的光的透明层；和布置在所述透明层上和在所述光源的外部上的结构化发光转换层，所述结构化发光转换层包括变色区域和非变色区域，所述变色区域吸收来自所述光源的第一光谱并发射第二光谱，所述第二光谱于来自所述光源的未吸收的光谱结合以产生所述电致发光装置的总的输出光谱。
在本发明的至少一个实施方案中，公开了一种电致发光(EL)装置，其包括：光源，该光源包含能够至少部分透过来自所述光源的光的透明层；和布置在所述透明层上和在所述光源的外部上的多元件光提取和发光转换层，所述多元件光提取和发光转换层包括多个光提取元件和多个发光转换元件，其中所述光提取元件使来自所述光源的所述光漫射，并且其中所述发光转换元件吸收来自所述光源的第一光谱并发射第二光谱，另外，其中所述没有吸收的第一光谱、所述第二光谱和由于所述光提取元件导致的所述漫射光输出构成所述电致发光装置的总输出光谱，所述元件彼此邻近并直接邻近所述透明层。
在本发明的其他一些实施方案中也包含本公开的实施方案的任意可能的组合和特征。
图1显示根据本发明至少一个实施方案的电致发光(EL)装置200的实施方案的横截面图。该EL装置200包括OLED器件205和结构化发光转换层230。OLED器件205包括衬底208和在衬底208上的第一电极211。可使第一电极211图案化以用于像素化应用(pixilatedapplications)或不使第一电极211图案化以用于背光或普通照明用途。OLED器件205还包括在第一电极211上的半导体堆叠体214。该半导体堆叠体214至少包含：(1)阳极缓冲层(ABL)215和(2)有源发光层(EML)216。
如图1所示，OLED器件205为底部发光器件。作为底部发光器件，第一电极211作为阳极，ABL 215沉积在第一电极211上，EML 216沉积在ABL 215上。最后，OLED器件205还包括沉积在有机半导体堆叠体214上的第二电极217。也可加入除了图1中所示以外的其它层，如绝缘层、势垒层、电子/空穴注入和阻挡层、吸气剂层等。特别地，可增加具有一个或更多个层例如平坦化层、湿气和/或氧吸收层和屏蔽层的OLED器件205的包封以保护OLED器件。
根据本发明，在OLED器件205的外侧上沉积结构化发光转换层230。更具体地，在所示结构中，在衬底208上沉积结构化发光转换层230。OLED器件205和结构化发光转换层230一起组成EL装置200。下面更详细地描述这些层的示例性实施方案。
衬底208：
衬底208可以是可支撑其他的层和电极的任意材料。在底部发光OLED的情况下，衬底对由OLED器件205发出的光的波长是透明或半透明的。优选的衬底材料包括玻璃、石英和塑料，优选薄的柔性玻璃。衬底208的优选厚度取决于使用的材料和器件的用途。衬底208可以是薄片或连续膜的形式。例如对特别适合于塑料、金属和金属化塑料箔的卷绕制造工艺，使用连续膜。
第一电极211：
在底部发光结构中，第一电极211作为阳极(阳极是用作空穴注入层的导电层)。典型的阳极材料包括金属(如铂、金、钯、铟等)；导电氧化物(如氧化铅、氧化锡、氧化铟锡(ITO)等)；石墨；和掺杂的导电聚合物(如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等)。优选地，第一电极211包含氧化铟锡(ITO)。
对于OLED，第一电极211通常足够薄，从而成为透明的或至少半透明的，并允许至少一部分光透过(在底部发光OLED中)。第一电极211的厚度为约10nm～约1000nm，优选约50nm～约200nm，更优选约100nm。同样地，在第一电极制造步骤中，可使用任何薄膜沉积方法。这些方法包括但不限于真空沉积、溅射、电子束沉积、化学气相沉积、蚀刻和本领域其它公知技术和其组合。该工艺也经常涉及在控制的气氛中的焙烧或退火步骤，以优化阳极层的导电率和透光性。如果需要的话，然后可使用光刻以在第一电极211上限定任何图案。
ABL 215：
ABL 215具有良好的空穴传输性能并且用于从第一电极211有效地将电子注入EML 216。ABL 215包含聚合物或小分子材料或其它材料，或者由其制成。例如，ABL 215可由小分子或聚合物形式的咔唑衍生物或叔胺、导电聚苯胺(“PANI”)、或PEDOT:PSS(聚-(3，4-乙撑二氧噻吩)(“PEDOT”)和聚苯乙烯磺酸(“PSS”)的溶液，例如可由HC Starck作为“Baytron P”获得)制成。ABL 215可具有约5nm～约1000nm的厚度，并且为了便利使用约50nm～约250nm的厚度。ABL 215的其它例子包括具有优选的10～50nm厚度的酞菁铜(CuPc)。ABL材料的其它例子为本领域所公知并且可容易地替代上述材料或与其组合。
可使用选择性沉积技术或非选择性沉积技术形成ABL 215。选择性沉积技术的例子包括例如喷墨印刷、柔版印刷(flex printing)和丝网印刷。非选择性沉积技术的例子包括例如旋涂、浸涂、网涂(webcoating)和喷涂。
EML216：
有源发光层(EML)216包含有机电致发光材料，其在通过第一电极211和第二电极217施加电压时发光。EML可由有机材料或有机金属材料制造，并且可包括聚合物、单体或小分子发光体或其组合或混合物。如本文所述，术语“有机”也包括有机金属材料。在这些材料中的发光可由于荧光和/或磷光而产生。
有机材料可包括聚合物、聚合物共混物、单体、寡聚体、共聚物、有机侧基、小分子、或其任意共混物中的一种或更多种。EML 216可包含例如共轭EL聚合物如聚芴、聚噻吩、聚苯、聚噻吩亚乙烯基(polythiophenevinylenes)、多螺环聚合物、或聚对苯乙炔或其族、共聚物、衍生物、共混物、或其混合物，这些物质发射紫外、蓝、绿、黄、橙、红、红外、白或任意单一或组合光谱。
EML216可以是非选择性沉积(例如，旋涂、浸涂、喷涂、网涂等)的连续膜，或选择性沉积(例如，通过喷墨印刷、柔版印刷、或丝网印刷)的不连续区域。根据需要，EML216也可以由气相沉积、溅射、真空沉积等制造。
EML216可包含一种以上的发光元件(例如，基质和掺杂剂)。在两种发光元件的情况下，可调制基质元素和掺杂剂元素的相对浓度以获得期望的颜色。EML 216可发射任何期望颜色的光并根据需要可包含聚合物、共聚物、掺杂剂、淬灭剂和空穴及电子传输材料。例如，EML 216可发射紫外、蓝、红、绿、橙、黄或这些颜色的任意期望组合的光，并且在某些应用中可包含产生白光的发光元件的组合。EML 216可也包含多个独立的发光子层。
除了发光的有源电致发光材料之外，EML 216也可包含能够传输电荷的材料。电荷传输材料包括能够传输电荷载流子的聚合物或小分子，例如有机材料如聚噻吩、聚噻吩衍生物、寡聚噻吩、寡聚噻吩衍生物、并五苯、三苯胺和三苯基二胺。
第二电极217：
在底部发光结构中，第二电极217作为阴极(即，作为电子注入层并由具有低功函的材料构成的导电层)。虽然可作为阴极的许多材料为本领域技术人员所公知，但是使用最优选的材料包括铝、铟、银、金、镁、钙、锂、氟化锂、氟化铯、氟化钠和钡及其组合或其合金。特别优选铝、钙与铝的组合、钡与铝的组合、氟化锂与铝的组合、氟化锂与钙和铝的组合、镁与银的组合、或它们的合金。
优选地，第二电极217的厚度为约10～约1000nm，更优选为约50～约500nm，并且最优选为约100～约300nm。虽然可沉积第一电极材料的许多方法为本领域技术人员所公知，但是真空沉积方法如热真空蒸镀、溅射或电子束沉积是优选的。
另外，第二电极217可起到反射镜的作用或可包含另外的反射镜层以将在EML 216中产生并远离透明衬底208发射的光朝向衬底208反射。
也可使用其它层(未显示)如屏蔽层和吸气剂层来保护电子器件。这样的层为本领域技术人员所公知，在本文没有具体描述。
结构化发光转换层230：
所示的OLED器件205是底部发光OLED，因此由EML 216发射的光通过衬底208。根据本发明的不同实施方案，在衬底208的暴露的外侧上沉积结构化发光转换层230(并因此在OLED器件205的外部上)以改变和调制EL装置200的光输出。在本发明的至少一个实施方案中，结构化发光转换层由第一变色区域230A和第二非变色区域230B构成。第一变色区域230A一起形成结构化发光转换层230的图案或“结构”，该结构化发光转换层230与在常规电致发光器件中使用的均一的降频转换层(其中整个层具有变色材料)是显然不同的。根据本发明的不同实施方案的结构化发光转换层的结构可以是条纹的、交叉条纹的(网状的)、圆形的、正方形的(格状的)或任意几何结构。图4A-4F说明了示例性的结构。
用各非变色区域230B分隔各变色区域230A。非变色区域230B可以是完全空的或者可包含非吸收的、发光的或透光的材料(例如玻璃)。变色区域230A将各自包含可吸收一个光谱中的光并发射另一光谱的光的荧光或磷光材料或任意变色材料。变色区域230A内的变色材料可嵌入透明基体中。结构化发光转换层230中的所有变色区域230A可以是相同的材料或不同的材料。例如，变色区域230A的一部分可发射橙色光而另一个部分可发射黄色光。变色区域230A对非变色区域230B的比率影响EL装置的总输出光谱。由于加入该比率，与使用均一的转换层相比，结构化转换层的使用在设计输出光谱上给出了更大的灵活性。这种灵活性使得能够在效率和显色性之间的获得更好的平衡。
在形成第一变色区域230A中可使用的示例性变色材料包括但不限于有机和无机染料、铈掺杂的石榴石、氮化物磷光体、离子性磷光体如SrGa2S4:Eu2+或SrS:Eu2+、量子点、荧光染料或共轭聚合物。在每种情况下，变色材料均可溶解于透明基体材料诸如硅氧烷、环氧树脂、粘合剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等或与之共混。
结构化发光转换层230的厚度取决于器件的期望的输出光谱和结构化发光转换层230中变色材料的浓度。变色材料的浓度可受限于淬灭或聚集作用。此外，散射作用特别是反向散射取决于变色材料的浓度。为降低这样的作用，至少1500纳米或最大300纳米的变色材料的颗粒尺寸可能是有利的。
变色材料的浓度可以是使得未达到光子饱和极限的浓度。在这种情况下，EL装置200的发射光光谱可由OLED 205发射并穿过非变色区域230B的光和未被转换地通过变色区域230A的光的光谱，以及OLED 205发射并在变色区域230A中转换为另一个波长的光的光谱所得到。
或者，变色材料的浓度可以是使得达到或甚至超过光子饱和极限的浓度。在这种情况下，EL装置200的发射光光谱可由OLED 205发射并通过非变色区域230B的光的光谱，以及OLED发射并在变色区域230A中转换为另一个波长的光的光谱所得到。
例如，光源发射蓝光，变色区域230A吸收由光源发出的光并以黄色范围的波长发光，同时没有达到光子饱和极限。根据变色区域230A和非变色区域230B的表面比率、变色区域230A中的变色材料的浓度和变色区域230A的厚度，EL装置200的发射光谱可调整为蓝和黄光的任意混合物并可优选呈现白光。
或者，变色区域包含发射红光的变色材料和发出绿光的其它变色材料。在这种情况下，EL装置200的发射光谱可优选呈现暖白色。
在变色区域230A中达到或甚至超过光子饱和极限的情况下，EL装置200的输出光谱将不依赖于变色材料的浓度的微小变化和变色区域230A的厚度，而可以仅仅依赖于变色区域230A和非变色区域230B的表面比率。
在某些实施方案中，使用可另外通过紫外辐射固化的光学粘合胶或折射率匹配凝胶，可将结构化发光转换层230附着于衬底208。
例如，变色区域可包含在箔中而非变色区域保持为空的或这由透明的箔形成。
在其它一些实施方案中，通过丝网印刷、喷墨印刷、电泳或其它选择性沉积技术或与非选择性或选择性沉积技术结合的掩模技术，可在衬底208上直接形成或沉积结构化发光转换层230。而且，结构化发光转换层230可使用能够化学结合于衬底208的可交联材料。
图2A-2B显示根据本发明至少一个实施方案的示例性EL装置的透视图和横截面图。EL装置308包括光源305和结构化发光转换层330。层330具有多个变色区域330A和非变色区域330B。非变色区域330B显示为空的。
非变色区域的宽度为“b”而变色区域的宽度为“a”。“a”和“b”之间的比率将确定在上式2(其中“b”为1-x，“a”为x)中对于该特定实施方案所描述的输出光谱。参考式2，结构化发光转换层330的厚度为δ。如上所示，结构化发光转换层330的厚度是均匀的，然而，在其它一些实施方案中，该厚度可以是一个变色区域与另一个变色区域不同，或在甚至给定的变色区域内变化。上式2假设均匀的厚度值δ。变色区域330A吸收由光源305发射的特定光谱并发射其它光谱。由光源305发射的光通过非变色区域330B而没有改变光谱。非变色区域330B也可包含实际的材料而不是空的或空隙空间。非变色区域330B可包含光学粘合剂或玻璃或类似的透光材料。
图3A显示根据本发明至少一个实施方案的另一示例性EL装置的横截面图。EL装置309包括光源305和结构化发光转换层330。层330具有多个第一变色区域330A和多个第二变色区域330B。第一变色区域330A包含变色材料，该材料在一定波长范围内转换由光源305发射的光，该波长范围不同于第二变色区域330B中变色材料转换由光源305发射的光的波长范围。
如果通过第一变色区域330A或第二变色区域330B没有达到光子饱和极限，则可以是有利的。例如，光源305可以主要发射蓝光，第一变色区域330A可将一部分蓝光转换为红光，而第二变色区域330B可将一部分蓝光转换为绿光，同时在变色区域330A和330B中没有达到光子饱和极限。根据第一变色区域330A和第二变色区域330B中的变色材料的浓度以及第一变色区域330A和第二变色区域330B的厚度，可产生蓝、红和绿光的任意混合物，这可提供包括白光的各种发光光谱。每一个第一变色区域330A和/或每一个第二变色区域330B中的变色材料的浓度可以相同，或者各变色区域之间可以不同，或者同一变色区域可以变化。
虽然在图3A中的所有变色区域的厚度相同，但是单个变色区域的厚度可以和其它的变色区域厚度不同，或甚至可在变色区域内变化。
或者，在第一变色区域330A和第二变色区域330B中达到或甚至超过光子饱和极限。这意味着唯一主要转换的光是由EL装置309所发射。根据由第一变色区域330A和第二变色区域330B占据的表面的比率，可获得EL装置的固定发射光谱。
例如，光源305可主要发射蓝光，并且第一变色区域330A可将蓝光转换为红光，而第二变色区域330B可将蓝光转换为绿光。根据第一变色区域330A、第二变色区域330B和非变色区域330C的表面比率，可产生能够提供各种发光光谱的红和绿光的任意混合物。由于在第一变色区域330A和第二变色区域330B中达到光子饱和极限的事实，EL装置309的发射光谱与各个变色区域的厚度以及在各个变色区域中变色材料的浓度的微小变化无关。因此，考虑到其在制造过程中对于输出光谱的适度要求，这样的器件允许高的可重复性。
或者，区域330B为非变色区域。EL装置309在实质上类似于图1中描述的EL装置200，但是利用不改变光源305发射的光谱的透明非变色材料填充非变色区域330B。例如，非变色材料可包括硅氧烷、环氧树脂或丙烯酸树脂、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚碳酸酯。另外，变色区域330A可包含作为变色材料的基体材料的透明非变色材料，其中变色材料可溶解于基体材料或与之混合或以其他方式与基体材料共混。非变色材料用于非变色区域330B和作为变色区域330A的基体材料可改善结构化发光转换层330A的稳定性以及结构化发光转换层330对光源305的粘附。这在当EL装置309是柔性、大面积发光装置时特别有利。
图3B显示根据本发明至少一个实施方案的另一示例性EL装置的横截面图。EL装置310包括光源305和结构化发光转换层330。层330具有多个第一变色区域330A、多个第二变色区域330B和多个非变色区域330C。第一变色区域330A包含变色材料，该材料在一定波长范围内转换由光源305发射的光，该波长范围不同于第二变色区域330B中变色材料转换由光源305发射的光的波长范围。
虽然图3B中非变色区域330C显示为空的，但是该非变色区域330C可以填充透明材料例如硅氧烷、环氧树脂或丙烯酸树脂、玻璃或任意其它合适的透明材料、或其组合或其混合物。优选地，在第一变色区域330A和第二变色区域330B中达到或甚至超过光子饱和极限。与变色区域中变色材料的微小变化和变色区域的厚度的微小变化无关，输出光谱主要由第一变色区域330A和第二变色区域330B以及非变色区域330C占据的发光转换层330的表面部分来得到。
或者，仅仅在第一变色区域330A或仅仅在第二变色区域330B中达到或甚至超过光子饱和极限。
图4A-4F说明用于结构化发光转换层的示例性图案的顶视图。
图4A显示用于结构化发光转换层的条纹图案或结构701。变色区域730A是有阴影的而非变色区域730B是空白的。例如该图案对应于图2A和2B中所示的结构化发光转换层330的截面图。
或者，对应于图3A中所示的结构化发光转换层330的横截面图，阴影区可表示第一变色区域730A并且空白区域表示第二变色区域730B。
图4B表示其中由交叉和部分交叠的条纹形成变色区域730A的网状图案或结构702。在这种情况下，区域730B是正方形的几何结构(顶视图)并可以是非变色区域，或可以是另外的变色区域例如第二变色区域。或者，条纹区域730A可以是非变色区域和区域730B可以是变色区域。
图4C表示用于结构化发光转换层的圆形图案或结构703。该图案的一个例子可以是通过沉积干燥为滴状膜形成的圆柱形变色区域730A。区域730B可以是非变色区域或可是另外的变色区域例如第二变色区域。或者，区域730A可以是非变色区域而区域730B可以是变色区域。另外，圆形的区域730A也可以例如是椭圆的。
图4D显示了其中变色区域730A和非变色区域730B以正方形交替的格状图案或结构704。或者区域730B可以是另外的变色区域例如第二变色区域。
图4E显示了具有第一变色区域730A、第二变色区域730B和非变色区域730C的图案或结构705。显示的区域730A和730B为圆形的区域，但是也可以是任意其它的形状或相对尺寸。
图4F显示了具有第一变色区域730A、第二变色区域730B和非变色区域730C的条纹图案或结构706。该图案可对应于例如在图3B中所示的结构化发光转换层330的横截面图。
在图4A～4F中所示的图案仅仅是结构化发光转换层的示例性的可能图案或结构，而不意图为限制性的或穷举性的。虽然以重复的图案显示，但结构化发光转换层也可具有随机的或不重复的或部分重复的变色区域或非变色区域。而且，如上所述，变色区域的厚度彼此可以有变化。同样，单个离散的变色区域的厚度可在其整个宽度上变化。例如，作为干燥溶液滴的结果的变色区域将在某些位置更厚(例如在液滴的中心)并且朝向外部边缘可能变薄。
图5显示根据本发明的至少一个实施方案的电致发光(EL)装置500的实施方案的横截面图。EL装置500包括OLED器件505和形成为多元件光提取和发光转换(MLELC)层的结构化发光转换层530。OLED器件505包括衬底508和在衬底508上的第一电极511。可以图案化第一电极511以用于像素化应用或不图案化第一电极511以用于背光或其他普通照明用途。该OLED器件505也可包括在第一电极511上的半导体堆叠体514。半导体堆叠体214至少包括：(1)阳极缓冲层(ABL)515和(2)有源发光层(EML)516。如图5所示，OLED器件505为底部发光器件。作为底部发光器件，第一电极511用作阳极，在第一电极511上沉积ABL 515和在ABL 515上沉积EML 516。最后，OLED器件505也可包括在有机半导体堆叠体514上沉积的第二电极517。也可加入除图5中所示以外的层如绝缘层、势垒层、电子/空穴注入和阻挡层、吸气剂层等。具体地，可增加具有一个或多个层例如平坦化层、湿气和/或氧气吸收层和屏蔽层的OLED器具505的包封，以保护OLED器件。OLED器件505类似于图1中所示的OLED器件205。之前较详细地说明的OLED器件205的元件的各种实施方案，即衬底208、第一电极211、ABL 215、EML 216和第二电极217也可分别适用于OLED器件505的元件，即衬底508、第一电极511、ABL 515、EML 516和第二电极217。
根据本发明，在OLED器件505的外侧上沉积MLELC层530。更具体地，在所示结构中，在衬底508上沉积MLELC层530。OLED器件505和MLELC层530一起构成EL装置500。以下将详述MLELC层的示例性实施方案。
多元件光提取和发光转换(MLELC)层530：
图4所示的OLED器件505为底部发光OLED，因此由EML 516发射的光穿过衬底508。根据本发明的不同实施方案，在衬底508的暴露的外侧上(因此在OLED器件505的外部上)沉积多元件光提取和发光转换(MLELC)层530，以改变和调控来自EL装置500的光输出。
在本发明的至少一个实施方案中，MLELC层530包括至少一个光提取元件530A和至少一个发光转换元件530B。
每个发光转换元件530B包含至少一个变色区域，该变色区域包含荧光或磷光材料或可吸收一个光谱的光并发射另一个光谱的光的任意变色材料。优选发光转换元件530B为变色区域。可以将发光转换元件530B的变色区域内的变色材料嵌入透明基体中。所有的发光转换元件530B可以是相同的材料或者可以是不同的材料。例如，发光转换元件530B的一部分可以发射橙光而另一部分可发射黄光。在形成发光转换元件530B中可使用的示例性变色材料包括但不限于散射颗粒、有机和无机染料、铈掺杂的石榴石、氮化物磷光体、离子性磷光体如SrGa2S4:Eu2+或SrS:Eu2+、量子点、荧光染料或共轭聚合物。在各种情况下，变色材料可溶解于透明基体材料如硅氧烷、环氧树脂、粘合剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等或与之共混。发光转换元件530B的形状/几何结构可以是平的或透镜状的或任意期望的形状。
光提取元件530A可包含材料，该材料的折射率大致等于OLED的透明层或其所附的光源。在图5所示的实施方案中，光提取元件530A可具有与OLED器件505的衬底508的折射率相匹配的折射率。光提取元件530A的折射率也可大于或等于发光转换元件530B的折射率。
在本发明的一个实施方案中，光提取元件530A可不具有变色材料而包含非变色区域。在这种情况下，光提取元件530A优选为非变色区域。在替代实施方案中，光提取元件530A可包含变色材料。光提取元件530A的形状/几何结构实质上是梯形或浮凸型。可设计光提取元件530A的几何形状的角度，使得增强光的输出耦合。光提取元件和发光转换元件优选包含对分别由光源发射的光和由变色材料发射的光均具有低吸光系数的材料。
发光转换元件530A对光提取元件530B的表面积(或宽度或其它尺寸)的比率影响EL装置的总输出光谱。由于增加了该比率，使用多元件光提取和发光转换层比使用均匀转换层时给出了更大的输出光谱设计的灵活性。该灵活性使得能够在效率和显色性之间获得更好的平衡。
MLELC层530的厚度随着在光提取元件530A和发光转换元件530B而变化。它取决于器件所期望的输出光谱和发光转换元件530B中的变色材料的浓度。变色材料的浓度可受限于淬灭或聚集作用。而且，散射作用特别是反向散射依赖于变色材料的浓度。为降低这样的作用，至少1500纳米或最大300纳米的变色材料的颗粒尺寸可以是有利的。
在某些实施方案中，使用可另外通过紫外辐射固化的光学粘合胶或折射率匹配凝胶，可将MLELC层530粘结于衬底508。在其它的一些实施方案中，通过丝网印刷、喷墨印刷或其它选择性沉积技术或与非选择性或选择性沉积技术结合的掩模技术，可在衬底508上直接形成或沉积MLELC层530。而且，MLELC层530可使用能够化学结合于衬底508的可交联材料。更具体地，通过模制未固化的连续层、通过光刻工艺或通过其它物理/化学应用或粘附，可形成光提取元件530A。通过选择性沉积技术如体积浇注、喷墨印刷、丝网印刷、阴影掩模(shadow masking)等，可制造发光转换元件530B。
图6显示根据本发明至少一个实施方案的示例性EL装置的截面图。EL装置608包括光源605和形成作为类似于图4的MLELC层530的多元件光提取和发光转换(MLELC)层的结构化发光转换层630。层630具有至少一个光提取元件630A和至少一个发光转换元件630B。优选光提取元件630A为非变色区域而发光转换元件630B为变色区域。
在光源605界面处的各个光提取元件的宽度为“a”，而在光源605的界面的各个发光转换元件的宽度为“b”。“a”和“b”之间的比率可用于确定如上式2(其中“b”为1-x，“a”为x)中描述的输出光谱。如上所示，在形成MLELC层的结构化发光转换层630上的物理厚度是均匀的，然而，在其它一些实施方案中，一个发光转换元件的厚度可以与另一个的厚度不同，或甚至在给定的发光转换元件内的厚度可以变化，并厚度可类似地在光提取元件中变化。发光转换元件630B吸收由光源605发射的第一光谱并发射第二光谱。优选作为非变色区域的光提取元件630B透过由光源605发射的光，没有光谱的色移(没有特殊的或几乎没有预定的变色)，但是输出得到增强。例如，光提取元件630B可包含光学粘结剂或玻璃或类似的透光材料。
光提取元件630A和发光转换元件630B与图5所述的光提取元件530A和发光转换元件530B相类似。总的光输出和光谱是未吸收的第一光谱、发射的第二光谱和由于光提取元件630A导致的光提取作用的组合。
或者，在根据图5和图6的本发明的其他实施方案中，光提取元件可包含第二变色区域或可以是第二变色区域。分别形成发光转换元件和光提取元件的至少一部分的第一和/或第二变色区域可达到或超过光子饱和极限，或可以不达到光子饱和极限。
图7A和7B说明用于结构化发光转换层的多元件光提取和发光转换区域的示例性图案的顶视图。而且，结构化发光转换层可仅仅具有MLELC区域，即结构化发光转换层形成为MLELC层，使得所示图案也可应用于MLELC层。
图7A显示用于多元件光提取和发光转换区域或层430的格状图案，其中光提取元件430A和发光转换元件430B以正方形/矩形交替横贯顶部。
图7B显示用于多元件光提取和发光转换区域或层431的条纹图案。发光转换元件431A具有弯曲的表面，而光提取元件431B是浮凸形或梯形。该图案可对应于例如图6所示的多元件光提取和发光转换层630的横截面图。
未显示的其它替代图案包括其中光提取元件和发光转换元件为彼此交叠的条纹的网状图案。未显示的其它替代图案还包括变色区域的圆形图案。该图案的一个例子可以是光提取元件的切削的圆锥形，其中所述光提取元件被包含变色材料的发光转换元件所包围。
在图7A和7B中所示的图案仅仅是多元件光提取和发光转换区域或层的示例性的可能图案或结构，而不意图为限制性的或穷举性的。虽然以重复的图案显示，但是多元件光提取和发光转换区域或层也可具有随机的或不重复的或部分重复的光提取和发光转换元件。而且，如上所述，发光转换元件或光提取元件的厚度可以不均匀，而是彼此可以不同。
顶部发光OLED器件：
在例如图1所示以及上所述结构的替代结构中，第一电极211用作阴极(该阴极是为作为电子注入层和包含具有低功函的材料的导电层)。在顶部发光OLED的情况下，在衬底208上沉积阴极而不是阳极。在该替代结构中，第二电极层217作为阳极(该阳极是为作为空穴注入层并包含功函大于约4.5ev的材料的导电层)。在顶部发光OLED的情况下，在半导体堆叠体214上沉积阳极而不是阴极。
在其中OLED为上述“顶部发光”的OLED的情况下，可将阳极制成为透明或半透明以允许光从半导体堆叠214穿过器件的顶部。在这样的情况下，可以将结构化发光转换层附着、结合或固化于阳极217(或包封并保护阳极的玻璃层、盖子或覆盖物或任意其它的材料和结构)而不是衬底208，如图1所示的底部发光OLED。
由于“顶部发光”结构不局限于特定结构化发光转换层，类似的“顶部发光”结构也可应用于具有MLELC层的EL装置，作为例如图5所示的结构化发光转换层，或者应用于具有任意其它结构化发光转换层的EL装置。
由之前所述的EL装置的组合或阵列所制造的OLED照明源和显示器可用于诸如信息显示器、普通照明、工业照明以及区域照明、电话、打印机、计算机显示器、电视和照明标记等的应用。
发光器件制造领域的任意技术人员通过说明书、附图和实施例可认识到：本文献所包含的特征和实施例的任意组合包含在本发明中并且可以对本发明的实施方案做出的各种改变和变化而没有脱离由所附权利要求所限定的本发明范围。

Claims (55)

1.一种电致发光装置(200)，包括：
光源(205)，所述光源包含能够至少部分透射出来自所述光源的光的透明层；和
布置在所述透明层上的结构化发光转换层(230)，所述结构化发光转换层(230)包括第一变色区域(230A)和不同于所述第一变色区域(230A)的第二区域(230B)，所述第一变色区域(230A)吸收来自所述光源(205)的具有第一光谱的光并发射具有第二光谱的光，所述第二光谱和来自所述第二区域(230B)的光谱结合从而产生所述电致发光装置(200)的总的输出光谱。
2.根据前述权利要求所述的装置，其中所述第二区域(230B)包括非变色区域，由穿过所述第二区域(230B)的光所形成的来自所述第二区域(230B)的光谱是未吸收的第一光谱。
3.根据前述权利要求所述的装置，其中所述非变色区域(230B)是材料空隙或包含不吸收并且透过所述第一光谱的光的非变色材料。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述非变色区域和/或所述非变色材料包含至少一种以下材料：硅氧烷、环氧树脂、丙烯酸树脂、玻璃、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第二区域(330B)包括第二变色区域，所述第二变色区域吸收具有至少部分所述第一光谱的光，并发射具有不同于所述第一光谱和所述第二光谱的第三光谱的光。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第二区域(330B)是第二变色区域。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域(230A)包含变色材料。
8.根据权利要求5至7所述的装置，其中所述第二变色区域(330B)包含变色材料。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转换层(230)包含变色材料。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的装置，其中所述变色材料包含至少一种染料。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述染料或所述变色材料是荧光和/或磷光材料。
12.根据权利要求10至11中任意一项所述的装置，其中所述染料或所述变色材料是有机物。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述变色区域包含至少一种以下材料：有机染料、无机染料、苝、香豆素、铈掺杂的石榴石、氮化物磷光体、离子性磷光体、荧光染料、量子点和共轭聚合物。
14.根据权利要求7至13中任意一项所述的装置，其中所述变色材料包含选自包括以下的组中的至少一种材料：铈掺杂的石榴石、正硅酸盐、氮化物、氧氮化物硅酸盐、氮化物硅酸盐、离子性磷光体、苝、香豆素、量子点和共轭聚合物。
15.根据权利要求7至14中任意一项所述的装置，其中所述变色材料包括平均直径d50最大为300纳米的颗粒。
16.根据权利要求7至15中任意一项所述的装置，其中所述变色材料包括平均直径d50至少为1500纳米的颗粒。
17.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域(230A)达到或超过光子饱和极限。
18.根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域(230A)未达到光子饱和极限。
19.根据权利要求5或6中任意一项所述的装置，其中所述第二变色区域(330B)达到或超过光子饱和极限。
20.根据权利要求5或6中任意一项所述的装置，其中所述第二变色区域(330B)未达到光子饱和极限。
21.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域包含透明基体材料。
22.根据权利要求5至21中任意一项所述的装置，其中所述第二变色区域(330B)包含透明基体材料。
23.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转换层(230)包含透明基体材料。
24.根据权利要求21至23中任意一项所述的装置，其中所述透明基体材料是硅氧烷、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一种。
25.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述微结构化膜(230)物理和/或化学地附着于所述透明层。
26.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转换层(230)物理和/或化学地附着于所述透明层。
27.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域(230A)和所述第二区域(230B)彼此相邻并侧向布置。
28.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域(230A)被所述第二区域(230B)分隔。
29.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转换层(230)包括条纹、交叉条纹、圆形、三角形或方形的区域或其组合。
30.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域形成为多个发光转换元件(530B)和/或所述第二区域形成为多个光提取元件(530A)，所述结构化发光转换层形成多元件光提取和发光转换层(530)。
31.根据权利要求30所述的装置，其中所述光提取元件(530A)使来自所述光源(505)的所述光漫射。
32.根据权利要求30或31中任意一项所述的装置，其中来自所述第二区域的所述光谱、所述第二光谱和由于所述光提取元件(530A)导致的所述漫射光输出形成所述电致发光装置(500)的总输出光谱。
33.根据权利要求30至32中任意一项所述的装置，其中所述光提取元件(530A)具有梯形几何形状或浮凸型几何形状。
34.根据权利要求30至33中任意一项所述的装置，其中所述发光转换元件(530B)具有透镜状或平面的几何形状。
35.根据权利要求30至34中任意一项所述的装置，其中所述多个光提取元件(530A)和所述多个发光转换元件(530B)布置成交替的图案。
36.根据权利要求30至35中任意一项所述的装置，其中所述多个光提取元件(530A)和所述多个发光转换元件(530B)布置成条纹图案或网状图案。
37.根据权利要求30至36中任意一项所述的装置，其中布置所述多个光提取元件(530A)和所述多个发光转换元件(530B)，使得所述多个发光转换元件(530B)成圆锥截面。
38.根据权利要求30至37中任意一项所述的装置，其中所述光提取元件(530A)具有与所述透明层的折射率匹配的折射率。
39.根据权利要求30至38中任意一项所述的装置，其中所述光提取元件(530A)具有比所述发光转换元件(530B)更大的折射率。
40.根据权利要求30至39中任意一项所述的装置，其中所述光提取元件(530A)包含不吸收的、透光材料。
42.根据权利要求30至41中任意一项所述的装置，所述光提取元件(530A)和所述发光转换元件(530B)包含低吸光系数的材料。
43.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述器件是光源应用中的一部分。
44.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述光源(205)是OLED器件。
45.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述透明层是阳极层(211)、阴极层(217)、衬底(208)和所述光源(205)的包封层中的至少之一。
46.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述装置(200)是柔性的。
47.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转换层(230)布置在所述光源(205)的外部。
48.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所有所述第一变色区域(230A)的总面积对所有所述第二区域(230B)的总面积的比率影响所述装置(200)的所述总输出光谱。
49.一种电致发光装置(200)，包括：
光源(205)，所述光源包含能够至少部分透射出来自所述光源(205)的光的透明层；和
布置在所述透明层上和在所述光源(205)的外部上的结构化发光转换层(230)，所述结构化发光转换层(230)包括变色区域(230A)和非变色区域(230B)，所述变色区域(230A)吸收来自所述光源(205)的具有第一光谱的光并发射具有第二光谱的光，所述第二光谱和来自所述光源(205)的未吸收的光谱组合从而产生所述电致发光装置(200)的总的输出光谱。
50.一种电致发光装置(500)，包括：
光源(505)，所述光源包含能够至少部分透射出来自所述光源(505)的光的透明层；和
布置在所述透明层上和在所述光源(505)的外部上的多元件光提取和发光转换层(530)，所述多元件光提取和发光转换层(530)包含多个光提取元件(530A)和多个发光转换元件(530B)，其中所述光提取元件(530A)使来自所述光源的所述光漫射，并且其中所述发光转换元件(530B)吸收来自所述光源(505)的具有第一光谱的光并发射具有第二光谱的光，并且其中所述未吸收的第一光谱、所述第二光谱和由于所述光提取元件(530A)导致的所述漫射光输出形成所述电致发光装置(500)的总输出光谱，所述元件彼此相邻并直接相邻于所述透明层。
51.一种制造电致发光装置(200)的方法，包括以下步骤：
提供发射具有第一光谱的光的光源(205)，所述光源具有在发光路径中沉积并且当运行所述装置(200)时能够至少部分透过具有所述第一光谱的光的透明层，和
在所述光源(205)的所述透明层上形成具有第一变色区域(230A)和第二区域(230B)的结构化发光转换层(230)，所述第一变色区域(230A)包含变色材料。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述结构化发光转换层(230)的形成包括以下步骤：
在所述光源(205)的所述透明层上形成结构化光刻胶层，所述结构化光刻胶层具有限定所述第一变色区域(230A)的空的区域，
在所述空的第一变色区域(230A)中沉积包含变色材料的材料，和
除去所述结构化光刻胶层以暴露所述第二区域(230B)。
53.根据权利要求52所述的方法，还包括在所述第二区域(330B)中沉积材料，所述材料包含变色材料和非变色材料中的至少一种。
54.根据权利要求51所述的方法，其中所述结构化发光转换层(230A)的形成包括以下步骤：
在所述透明层上形成结构化导电层，所述结构化导电层限定所述第一变色区域(230A)，和
对所述结构化导电层施加电场，以在所述结构化导电层上从液体混合物或溶液中沉积或沉淀包含变色材料的材料。
55.根据权利要求54所述的方法，还包括在所述第二区域(230B)中提供材料，所述材料包括变色材料和非变色材料中的至少一种。
56.根据权利要求51至53以及55中任一项所述的方法，其中通过丝网印刷或喷墨印刷提供所述材料。
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