CN101517770B - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实施例涉及一种具有时间上能够可变地调节的光密度的发光装置。这通过导电的印制导线(320)来实现，这些印制导线被施加在第一电极面(300)上。印制导线(320)在时间上可变地通过不同大小的电流来激励。

Description

发光装置

本发明涉及一种发光装置，该发光装置具有至少一个发光功能层。

本专利申请要求德国专利申请10 2006 044 852.9和10 2006 052 029.7的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

发光装置譬如OLED(有机发光二极管)表现出由其平坦的结构所确定的平面的、通常朗伯特的辐射轮廓。例如由这些平坦的发光装置可以组成大面积的照明单元(面板)。均匀的照射面会引起对人眼的刺激，因为失去了空间深度或者光感显得单调。

本发明的任务在于针对发光装置提出一种减小上述缺点的可能性。

该任务通过一种发光装置来解决，其具有时间上和/或局部上能够可变地调节的光密度，该发光装置包括：衬底，在该衬底上的第一电极面，至少两个导电的印制导线，所述印制导线与第一电极面电接触，在第一电极面上的至少一个发光功能层，以及在发光功能层上的第二电极面，其中所述至少两个导电的印制导线被设计为使得它们能够通过时间上可变和/或局部可变的和/或大小不同的电流来激励，其中产生变化的光密度。

在根据本发明的一个实施例的发光装置中，使用导电的印制导线，这些导电的印制导线与至少一个电极面电接触。

导电的印制导线与发光装置的电极面组合并且通过时间上可变的电流和/或通过不同大小的电流来激励。由此，获得了具有时间上可变地调节的光密度的发光装置。该装置具有衬底，在该衬底上施加有第一电极面。至少两个导电的印制导线位于第一电极面上，所述印制导线与第一电极面电接触。在导电的印制导线上存在至少一个发光功能层，并且其上存在第二电极面。所述至少两个导电的印制导线在此被设计为使得其可以通过时间上可变的和/或不同大小的电流来激励，其中得到变化的光密度。通过所施加的电流的脉冲形状、陡度、高度和节拍，可以利用现有的、光密度与照明的动态变化的非线性关系。各自的电子激励允许与所希望的生动性相匹配。

照明的生动性或活力可以通过亮度的局部波动而产生。该波动可以局部静态或者动态地引起。由此眼睛可以分辨空间深度并且附加地感受空间照明的活力。

在本发明的一个有利的实施形式中，具有可变的激励的发光装置也可以是OLED，优选是大面积的OLED。

OLED包括第一和第二电极面，所述电极面可以作为阴极和阳极来连接，在所述电极面之间存在至少一个有机的功能层，该层例如可以包含发射层、电子输送层和空穴输送层。在施加电压的情况下，电子从阴极而正电荷(所谓的空穴)从阳极被注入到发射层。通过在发射层中电荷的复合而产生光。

有利地，所述至少两个导电的印制导线在此间隔5μm到10cm地，优选间隔500μm到1cm地设置在电极面上，必要时也以不同的长度来设置。它们可以彼此分离地电激励。对此，在本发明的一个有利的扩展方案中，印制导线导电地与电源连接，其中电源的输出信号可以被调节到针对每个印制导线特定的调制频率上。该调制频率有利地为200Hz之下，优选为100Hz之下。统计上波动的频率和/或幅度也是可设想的。

根据本发明的另一改进方案，印制导线具有用于接触电源的电端子，其中这些端子可以在印制导线的不同的端部上。在本发明的另一有利的扩展方案中，印制导线组成至少两个组，其中一组的印制导线彼此导电地连接。在此有利的是，每个组都与另一电源导电连接并且电源的输出信号可彼此独立地被调制。由此，对这些组的时间上错开的亮度调制是可能的。这些组也可以导电地与共同的电源连接，该电源的输出信号可被调制。由此，可以产生位置关联的闪光。该实施形式的优点是，当这些印制导线组成组时使印制导线的接触变得容易。

本发明的另一实施形式的另一有利的特征是附加的光耦合输出层，该光耦合输出层包含多个光学元件并且设置在发光功能层的光路上。光学元件在此有利地在光耦合输出层的主表面上。光学元件有利地具有在表面上不同的分布和/或不同的几何构型。这些光学元件在此有利地选自透镜、棱镜、圆柱体、滤光单元和散射颗粒。这种由光耦合输出层和发光装置构成的组合用于产生亮度的局部的、静态的变化，因为平面的光耦合输出层在空间上不同地结构化，并且因此由于不同结构化的和在表面上分布的不同光学元件可以得到光密度的局部的、静态的变化。色度坐标也可以通过光耦合输出层而周期性地被调制，例如通过棱镜的顶角或者通过滤光单元来调制。亮度的静态变化可以与动态变化如上所述的那样组合。

此外，本发明的另一实施形式的另一有利的特征是第一电荷输送层，该电荷输送层位于第一电极面与所述至少一个发光功能层之间，并且具有带不同导电能力的部分区域。优选地，在此涉及横向交错的区域，这些区域交替地具有较高的和较低的导电能力。对此，该装置具有掺杂材料，该掺杂材料在电荷输送层的部分区域中的分布是变化的。该特征的优点在于，空间的掺杂改变导致导电能力的局部变化。在一个有利的改进方案中，在发光功能层与第二电极面之间可以存在第二电荷输送层，其中第二电荷输送层同样具有带不同导电能力的不同的部分区域。优选地，涉及横向交错的区域，这些区域交替地具有较高和较低的导电能力。第二电荷输送层也具有掺杂材料，该掺杂材料在电荷输送层的不同的部分区域中的分布变化。第一和第二电荷输送层选自电子输送层和空穴输送层。空间的掺杂改变在此导致了导电能力的局部变化并且这又导致光密度的局部变化。由此，有助于观察者感受到生动的照明或者位置有关的强度变化。

此外，第一电极面的表面的、在横向方向上变化的导电能力附加地可以是本发明的另一特征。第一电极面的表面在此具有在横向方向上变化的表面改变。该特征的优点是，电极的表面导电能力的局部改变引起载流子密度的相应局部变化。有利地，第二电极面的表面可以附加地具有在横向方向上变化的导电能力，其中这通过在横向方向上变化的表面改变而实现。横向表面改变例如可以通过局部的等离子体处理来产生，并且导致局部改变的载流子逸出功或者局部改变的表面电阻。载流子密度在电极的表面上的局部变化引起横向变化的导电能力，其又引起横向变化的光密度，观察者会将横向变化的光密度感受为照明的活泼性。由此，除了上面提及的光密度的动态变化之外还引起了光密度的静态变化。

根据另一实施形式，本发明还涉及一种具有变化的光密度的发光装置，该发光装置包括衬底、第一电极面、至少一个发光功能层、第二电极面和在发光功能层的光路中的光耦合输出层。在此，光耦合输出层具有多个光学元件，这些光学元件具有在表面上不同的分布和/或几何构型和/或光学透射率。有利地，光学元件选自透镜、棱镜，圆柱体、滤光单元和散射颗粒，并且设置在光耦合输出层的主表面或光出射面上。该发光装置有利地是OLED。这种由光耦合输出层和发光装置构成的组合用于产生亮度的局部的、静态的变化，因为平面的光耦合输出层在空间上不同地结构化，并且因此由于不同结构化的和在表面上不同分布的光学元件可以得到由于耦合输出的辐射的局部不同的强度而引起的光密度的局部的、静态的变化。色度坐标也可以通过光耦合输出层周期性地被调制，例如通过棱镜的顶角或者通过滤光单元来调制。

此外，本发明涉及一种发光装置，该发光装置包括衬底、第一电极面、第一电荷输送层、至少一个发光功能层和第二电极面。第一电荷输送层在此可以具有带不同的导电能力的部分区域。在此优选地涉及横向交错的区域，这些区域交替地具有较高的和较低的导电能力。有利地，第一电荷输送层具有掺杂材料，该材料在第一电荷输送层的部分区域中的分布变化。在该特征的一个有利的改进方案中，在所述至少一个发光功能层与第二电极面之间可以存在第二电荷输送层，该电荷输送层同样具有带不同导电能力的部分区域。在此优选涉及在横向方向上交错的区域，这些区域交替地具有较高的和较低的导电能力。在横向方向上交错的区域具有掺杂材料，该掺杂材料在第二电荷输送层的部分区域中的分布变化。该特征的优点是，空间的掺杂改变导致导电能力的局部变化。掺杂材料的分布在此有利地在掺杂浓度的最大值的几个百分比的范围内，优选小于掺杂浓度的最大值的15％。该发光装置有利地是OLED。

此外，本发明的另一实施形式涉及一种具有可变的光密度的发光装置，该发光装置包括衬底、第一电极面、至少一个发光功能层和第二电极面，其中第一和/或第二电极面具有在横向方向上变化的导电能力或者局部改变的载流子逸出功。第一和/或第二电极面的表面在此优选具有在横向方向上变化的表面改变。有利的是，发光装置包括OLED。在电极的表面上的载流子密度的局部变化引起横向变化的导电能力，该导电能力又造成横向变化的光密度，观察者将横向变化的光密度感受为照明的生动性。

参照附图和实施例将更为详细地阐述本发明：

图1示出了一种发光装置的结构的横截面。

在图2a至2d中可以看到具有可变地激励的印制导线的发光功能层的俯视图。

图3示出了具有光学元件的光耦合输出层的俯视图。

在图4a至4d中可看到发光装置的不同实施形式的横截面，这些实施形式具有带横向变化的导电能力的层。

图1a示出了根据本发明的装置的一个实施形式的横截面。在此，在衬底(400)上设置有导电的印制导线(320)，其上设置有第一电极面(300)，再之上设置有至少一个有机层(200)和第二电极面(100)。有机层(200)可以包括发光功能层和/或电荷输送层。当电压被施加到印制导线上时，这些印制导线局部提高了第一电极面的导电能力。

图1b示出了图1a中的实施形式的一种变形方案。在此，印制导线(320)厚到使得其穿过第一电极面(300)、有机层(200)和第二电极面(100)。在该实施形式中，印制导线应有利地在朝着有机层和第二电极面的侧边缘处用绝缘层(例如不导电的聚合体层)包封。通常，印制导线可以具有可变的厚度，并且存在于第一电极面的表面之一上、在第一电极面中或者超过第一电极面的厚度而伸出。

图2a示出了图1中的第一电极面(300)的俯视图，具有电端子(310)的电印制导线(320)被施加到该第一电极面上。印制导线可以位于电极面的表面上或者在第一电极面中或者超过第一电极面的厚度而伸出。尤其是，印制导线可以设置在衬底(400)和第一电极面(300)之间，如图1中所示，或者也可以设置在第一电极面(300)与所述至少一个有机功能层(200)之间。印制导线的材料可以包括导电的金属。印制导线优选地间隔500μm到1cm地设置并且长度可以不同，也就是说，印制导线不必达到电极面的整个面，而是可以是优选尽可能长。印制导线的每一个都具有自己的电端子，使得可以单独激励印制导线。调制频率在此应分别不超过100Hz，以便对外部观察者而言形成可见的效果。通过印制导线的各自的可变的激励产生动态的照明，该照明可以与所希望的生动性相匹配。

图2b同样示出了第一电极面(300)的俯视图，在第一电极面上施加有带有电端子(310)的电印制导线(320)。该电极面例如可以代替图2a中的电极面作为第一电极面存在于图1的装置中，或者在电极面中图2b所示的印制导线的一部分可以与图2a中所示的印制导线的一部分组合。在本发明的另一有利的实施形式中，印制导线(320)设置有相应关联的端子(310)，使得端子交替地位于电极面的两侧上。该实施形式是有利的，因为印制导线各自连接到电源上变得容易。

图2c示出了第一电极面(300)的俯视图，该第一电极面例如可以在图1的装置中用作电极面，在该电极面上施加有带有电端子(10)的电印制导线(320)。印制导线可以位于电极面的表面上或者在电极面中或者伸出第一电极面。尤其是，这些印制导线可以设置在衬底(400)与第一电极面(300)之间，如图1中所示，或者也可以设置在第一电极面(300)和所述至少一个有机功能层(200)之间。在本发明的该有利的实施形式中，在电极面(300)上的印制导线(320)组成组，这些印制导线彼此导电连接。如图2c中所示，至少两组例如可以梳状地彼此偏移。这些组中的每一个都具有自己的、对一组的所有印制导线共同的电端子(310)，这该电端子被电源(600)激励。通过施加与时间相关的电压V，可以用脉冲频率来激励印制导线的各组，其中光密度与照明的动态变化的非线性关系利用了所施加的电压的脉冲形状、陡度、高度和节拍。

图2d示出了具有印制导线的电极面的另一有利的实施形式。在此可以看到图1装置的第一电极面(300)的另一实施形式的俯视图，该装置具有电印制导线(320)和电端子(310)，这些印制导线同样形成两组印制导线(320)，这些印制导线梳状彼此偏移地设置在第一电极面(300)上。印制导线的这些组分别导电地彼此相连，然而其端子(310)在该实施形式中仅仅与一个电源(600)相连。在此也施加有与时间t相关的脉冲式的电压V，该电压可以在时间上可变地变化并且这样导致亮度的动态变化。

图2a至2d中所示的电极面的不同的实施形式例如也可以彼此组合成一个装置，使得例如在这些附图中所示的一个电极面是所述装置的第一电极面，而另一在图中所示的电极面是所述装置的第二电极面。此外，不同的实施形式也可以彼此组合成一个电极面。

图3示出了光密度的无源调制的例子。其中示出了光耦合输出层(500)的俯视图，该光耦合输出层有利地设置在发光层(220)的光路中并且包含多个光学元件(510)。例如在所谓的“底部发射的”(向下发射)装置的情况下，这些层(500)在图1中可以设置在衬底(400)的与功能层(200)背离的主表面上，或者例如在“顶部发射的”(向上发射的)装置的情况下存在于层序列(100)，(200)和(300)的、图1中未示出的封装部上。光学元件位于光耦合输出层的光出射面上并且具有在表面上横向的分布。该分布的几何构型也可以具有一种分布。光学元件包括透镜、棱镜、圆柱体和散射颗粒或者它们的任意组合。除了标准透镜之外，也可以考虑使用菲涅尔透镜。散射颗粒的几何形状变形方案例如可以通过合适的掩膜以所希望的几何形状将不同的颗粒溶液多次印刷或者刮刻到发光装置上来实现，其中散射颗粒例如可以是塑料颗粒或者TiO₂颗粒或者光吸收材料。通过这样的布置产生了亮度的局部的、静态的变化，因为光耦合输出层被强烈地结构化。色度坐标也可以周期性地被调制，例如通过棱镜的顶角来调制。分布密度以及几何形状变形方案可以一维地和二维地沿着光耦合输出层的宽度和长度来进行，其中分布波动可以在数厘米到数米的范围中。图3所示的光学元件是示意性示出的透镜，这些透镜具有在表面上不同的横向分布。可替选地或者附加地，在光耦合输出层上也可以存在其他光学元件。

图4a示出了发光装置的横截面，例如OLED的横截面，其中在衬底(400)上设置有第一电极面(300)、第一电荷输送层(210)、发光功能层(220)、第二电荷输送层(230)和第二电极面(100)。在此，第一电荷输送层(210)和第二电荷输送层(230)以及发光功能层(220)可以是有机层序列(200)的一部分。第一电荷输送层包括掺杂材料(240)，该掺杂材料具有横向的密度波动。由于掺杂程度的局部波动而产生了第一电荷输送层的横向变化的导电能力，其导致了亮度调制。掺杂程度的波动例如可以通过电荷输送层的借助阴影掩模(Schattierungsmasken)的蒸镀来实现。变化的掺杂的范围为掺杂浓度最大值的几个百分比左右，该掺杂浓度又典型地小于电荷输送层中的10个体积百分比。

图4b示出了该实施形式的另一有利的形式。在此，第二电荷输送层(230)也设置有掺杂材料(240)，该掺杂材料具有空间上的改变，该改变导致导电能力的局部变化并由此导致亮度的局部变化。

图4c示出了本发明的另一实施形式。又可看到的是发光装置的横截面，其中第一电极面(300)的表面具有横向的表面改变(330)。这例如可以是结构化的光刻胶层，该光刻胶层施加在电极表面上。由此，在施加电压时注入所述至少一个功能层中的载流子密度局部地变化。表面改变例如可以通过平版印刷的工艺如电极面的等离子体刻蚀来实现。表面改变引起载流子的注入的局部改变并且由此导致载流子密度的局部变化。这还引起载流子复合的改变并且由此引起亮度的改变。

图4d示出了图4c中所描述的本发明的另一变形方案。在此，第二电极面(100)的表面也具有表面改变(330)，这些表面改变同样导致改变的表面导电能力并由此导致在施加电压时载流子的局部变化的注入。

如在图4a至4d中所提出的那样，在体积内或者电极上的导电能力的改变在横向上例如可能在几厘米到数十厘米的量级中。

图1至图4中所示的例子也可以任意变化并且组合地使用在发光装置中。此外要注意的是，本发明并不限于这些例子，而是允许其他在此未详细说明的扩展方案。

Claims (26)

1.一种发光装置，其具有时间上和/或局部上能够可变地调节的光密度，该发光装置包括：

-衬底(400)，

-在该衬底上的第一电极面(300)，

-至少一个第一组和至少一个第二组导电的印制导线(320)，所述印制导线与第一电极面电接触，其中所述第一组印制导线通过第一连接导体彼此导电地连接，并且所述第二组印制导线通过第二连接导体彼此导电地连接，

-在第一电极面上的至少一个发光功能层(220)，以及

-在发光功能层上的第二电极面(100)，

其中所述第一组和第二组导电的印制导线被设计为使得它们能够通过时间上可变和/或局部可变的和/或大小不同的电流来激励，其中产生变化的光密度。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组和第二组导电的印制导线(320)被设计为使得它们能够通过时间上可变的和/或大小不同的电流来激励，其中产生变化的光密度。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中印制导线(320)彼此间隔5μm到10cm地设置在第一电极面(300)上，并且具有不同的长度。

4.根据权利要求3所述的装置，其中印制导线(320)彼此间隔500μm到1cm地设置在第一电极面(300)上，并且具有不同的长度。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一组和第二组导电的印制导线(320)能够彼此分离地电激励。

6.根据权利要求1或2所述的装置，具有至少一个电源(600)，所述至少一个电源导电地与第一组和第二组导电的印制导线(320)相连，其中所述电源的输出信号能够调节到对所述第一组和第二组导电的印制导线特定的调制频率上。

7.根据权利要求6所述的装置，其中对所述第一组和第二组导电的印制导线(320)特定的调制频率为200Hz之下。

8.根据权利要求7所述的装置，其中对所述第一组和第二组导电的 印制导线(320)特定的调制频率为100Hz之下。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其中印制导线(320)具有用于接触电源(600)的电端子(310)，并且这些电端子存在于印制导线的不同的端部上。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其中至少两个组的印制导线(320)的每一组都与不同的电源(600)导电地连接，其中电源的输出信号能够彼此独立地调制。

11.根据权利要求1或2所述的装置，其中至少两个组的印制导线(320)与共同的电源(600)导电地相连，该电源的输出信号能够被调制。

12.根据权利要求1或2所述的装置，其中发光装置包括有机发光二极管。

13.根据权利要求1或2所述的装置，其中在发光功能层(220)的光路中附加地存在具有多个光学元件(510)的光耦合输出层(500)。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述多个光学元件(510)设置在光耦合输出层(500)的主表面上，并且光学元件具有在表面上不同的分布和/或几何构型。

15.根据权利要求14所述的装置，其中光学元件(510)选自透镜、棱镜、圆柱体、滤光单元和散射颗粒。

16.根据权利要求1或2所述的装置，其中附加地在第一电极面(300)和所述至少一个发光功能层(220)之间存在第一电荷输送层(210)，其中第一电荷输送层具有带不同的导电能力的部分区域。

17.根据权利要求16所述的装置，其中第一电荷输送层具有在横向方向上交错的区域，所述区域交替地具有较高的和较低的导电能力。

18.根据权利要求16所述的装置，其中第一电荷输送层(210)具有掺杂材料(240)，该掺杂材料在电荷输送层的部分区域中的分布变化。

19.根据权利要求16所述的装置，其中附加地在所述至少一个发光功能层(220)与第二电极面(100)之间存在第二电荷输送层(230)，其中第二电荷输送层具有带不同导电能力的不同部分区域。

20.根据权利要求19所述的装置，其中第二电荷输送层具有在横向方向上交错的区域，所述区域交替地具有较高的和较低的导电能力。 

21.根据权利要求19所述的装置，其中第二电荷输送层(230)具有掺杂材料(240)，该掺杂材料在电荷输送层的不同部分区域中的分布变化。

22.根据权利要求20所述的装置，其中第二电荷输送层(230)具有掺杂材料(240)，该掺杂材料在电荷输送层的不同部分区域中的分布变化。

23.根据权利要求1或2所述的装置，其中第一电极面(300)的表面附加地具有横向方向上变化的导电能力。

24.根据权利要求23所述的装置，其中第一电极面(300)的表面具有横向方向上变化的表面改变(330)。

25.根据权利要求1或2所述的装置，其中第二电极面(100)的表面附加地具有横向方向上变化的导电能力。

26.根据权利要求25所述的装置，其中第二电极面(100)的表面具有横向方向上变化的表面改变(330)。 

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