CN101523633B

CN101523633B - 发光器件

Info

Publication number: CN101523633B
Application number: CN200780036293.7A
Authority: CN
Inventors: 卡斯滕·狄克曼; 拉尔夫·佩措尔德; 维布克·萨尔费特
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: KR20090073095A; WO2008040275A1; TWI385836B; EP2057700A1; DE102006046196A1; CN101523633A; TW200826334A; JP2010505246A; US8339034B2; JP5193208B2; US20090267502A1; KR101399259B1

Abstract

本发明涉及一种发光器件，其具有：第一光出射面(1)，第二光出射面(2)，和设置在第一与第二光出射面(1、2)之间的有机层堆叠(3)，其中，所述发光器件在工作时通过第一光出射面(1)和第二光出射面(2)发射具有不同光特性的光(21、22)。

Description

发光器件

本发明涉及一种发光器件。

文献US 6,626,554描述了一种发光器件。

本发明的目的在于，提供一种可以特别广泛应用的发光器件。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件包括第一光出射面和第二光出射面。也就是说，发光器件包括两面，发光器件工作时从这两面发射光。所述光出射面在此优选是发光器件彼此背对的面。发光器件例如在工作时从其正面及其背面发射光。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件还包括设置在第一与第二光出射面之间的有机层堆叠。所述有机层堆叠包括至少一个用于产生电磁辐射的有机层。一部分电磁辐射在发光器件第一光出射面的方向上离开有机层堆叠。另一部分电磁辐射在发光器件第二光出射面的方向上离开有机层堆叠。

电极层优选与有机层堆叠邻接。例如第一电极层与有机层堆叠朝向第一光出射面的面邻接。第二电极层与有机层堆叠朝向第二光出射面的面邻接。第一电极层例如可以是阳极，第二电极层例如可以是阴极或者第一电极层例如可以是阴极，第二电极层例如可以是阳极。

有机层堆叠除了至少一个适用于产生电磁辐射的层外，还可以包括其它有机层，例如空穴注入层、空穴导电层、电子注入层和电子导电层。

空穴导电层和空穴注入层优选位于有机层堆叠指向阳极的面上，而电子导电层和电子注入层优选位于有机层堆叠指向阴极的面上。

适用于产生电磁辐射的有机层在这种情况下优选设置在一面上的空穴导电层和空穴注入层与另一面上的电子导电层和电子注入层之间。有机层堆叠的有机材料优选构成为特别是可透过由有机层堆叠发射的光。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件工作时通过第一和第二光出射面从所述发光器件发射具有不同光特性的光。这意味着，具有第一光特性的光通过第一光出射面离开发光器件，具有第二光特性的光通过第二光出射面离开发光器件。在此方面，第一光特性与第二光特性有所不同。也就是说，发光器件从其光出射面发射各自不同的光。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件包括第一光出射面和第二光出射面。发光器件还包括设置在第一与第二光出射面之间的有机层堆叠，其中，发光器件工作时通过第一和第二光出射面射出具有不同光特性的光。

本文描述的发光器件在此尤其基于下列思考：

对于确定的用途来说(例如在液晶显示器的背光照明中)，值得期待的是将均匀发光的平面辐射器作为发光器件使用。在例如像移动电话(在这里特别是翻盖手机(Klapphandy))这样的特定产品上使用时，需要背光照明两个液晶显示器，其设置在非常狭小的空间上并例如彼此“背对背”设置。如本文描述的发光器件特别有效地适用于两个显示器的背光照明，因为这些显示器可能由不同的技术设计，从而通过第一和第二光出射面发射的光各自适合所要背光照明的显示器的特性是有利的。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，通过第一光出射面射出的光与通过第二光出射面射出的光在强度方面有所不同。也就是说，通过第一和第二光出射面射出的光至少在其光强度方面具有不同的光特性。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，通过第一光出射面射出的光与通过第二光出射面射出的光在亮度方面有所不同。也就是说，通过第一和第二光出射面射出的光至少在其亮度方面具有不同的光特性。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，通过第一光出射面射出的光与通过第二光出射面射出的光在其发射特性(Abstrahlcharakteristik)方面有所不同。也就是说，通过第一和第二光出射面射出的光至少在发射特性方面具有不同的光特性。这一点例如意味着，通过第一光出射面射出的光的相对于第一光出射面的强度角向分布与通过第二光出射面射出的光的相对于第二光出射面的强度角向分布有所不同。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，通过第一光出射面射出的光与通过第二光出射面射出的光在其颜色方面有所不同。也就是说，通过第一和第二光出射面射出的光至少在颜色方面具有不同的光特性。

例如，发光器件通过第一光出射面可以射出白光。发光器件通过第二光出射面可以射出绿色、蓝色、红色或者其它颜色的光。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件的至少一个光出射面包括波长转换材料。

波长转换材料是吸收第一波长范围的入射光和发射与第一波长范围不同，一般情况下包括比第一波长范围更长波长的第二波长范围的光的材料。作为波长转换材料可以使用有机材料，例如像芘荧光材料。此外，下列无机材料也适合作为波长转换材料使用：掺杂稀土金属的石榴石、掺杂稀土金属的碱土金属硫化物、掺杂稀土金属的硫代镓酸盐、掺杂稀土金属的铝酸盐、掺杂稀土金属的正硅酸盐、掺杂稀土金属的氯代硅酸盐、掺杂稀土金属的碱土金属硅氮化物、掺杂稀土金属的氮氧化物和掺杂稀土金属的铝氮氧化物。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，第一光出射面包括波长转换材料。在这种情况下第二光出射面或者不包括波长转换材料，包括其它波长转换材料、附加的波长转换材料，或者包括其它浓度的波长转换材料。由此可以从发光器件的第一和第二光出射面射出不同颜色的光。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件的至少一个光出射面包括滤色材料。

滤色器适用于过滤特定波长范围的光。这意味着，这种波长范围的光至少部分被滤色器吸收。按照这种方式，例如可以从白光中滤除第一颜色部分(Farbanteil)，第二颜色部分可以基本上不受阻碍地穿透滤色器。因此具有滤色器的颜色分区基本上发射第二颜色部分的光。

滤色器例如为滤色材料颗粒包埋入衬底材料内的形式。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，第一光出射面包括滤色材料，在这种情况下第二光出射面不包括滤色材料，包括其它滤色材料、附加的滤色材料，或者包括其它浓度的滤色材料。按照这种方式，可以从第一光出射面射出不同于第二光出射面射出的颜色的光。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，发光器件的至少一个光出射面包括光散射材料。光散射材料适用于通过包括光散射材料的光出射面来散射光。由此可以改变通过该光出射面射出的光的角向分布以及强度。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，例如第一光出射面包括光散射材料。在这种情况下第二光出射面不包括光散射材料，包括其它光散射材料、附加的光散射材料，或者包括其它浓度的光散射材料。

按照这种方式，由第一和第二光出射面发射的光在其发射特性方面可以有所不同。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，由发光器件的第二光出射面射出白光并由第一光出射面射出彩色光。彩色光在此是指非白色，而是有色的光，例如蓝色、绿色、红色或者黄色的光。也可以是所述颜色的混合。

根据所述发光器件的至少一种实施方式，至少一个半透明的电极与有机层堆叠邻接。通过具有特定反射率和特定传递性的半透明电极，可以有针对性地调整通过发光器件的光出射面射出的光的强度、发射特性以及角向分布。这样例如可以由有机层堆叠的用于产生辐射的有机层到半透明电极的距离确定通过至少一个光出射面射出的光的发射特性。这一点例如可以通过利用所谓的空腔效应(Cavity Effects)进行。

下面借助实施例和附图对本文描述的发光器件进行详细说明。其中：

图1示出本文描述的发光器件的第一实施例的示意性剖面图；

图2A示出本文描述的发光器件的第二实施例的示意性剖面图；

图2B、2C、2D、2E示意性地示出在依赖于用于产生辐射的层与第二电极的距离情况下的正向上的发射强度I；

图2F示出绿色和蓝色激子(Exzitonen)在白色宽带发射层中的模拟分布；

图3A示出本文描述的发光器件的第三实施例的示意性剖面图；

图3B示出在依赖于光的波长情况下的通过第一和第二光出射面发射的光的强度；

图4A示出本文描述的发光器件的第四实施例的示意性剖面图；

图4B示出相关于第一光出射面发射的光的波长的输出耦合改进；

图5示出本文描述的发光器件的第五实施例的示意性剖面图。

在实施例和附图中，相同的或者作用相同的组成部分各自具有相同的附图标记。所示的元件并未按比例示出，确切的说，单个部件为便于理解可能夸大示出。

图1示出本文描述的发光器件的第一实施例的示意性剖面图。

根据第一实施例的发光器件包括衬底8。衬底8被构造成可透光的。衬底8在此可以被构造成透明的或者漫射散射的(diffus steuend)(例如乳白玻璃意义上的)。衬底8例如由玻璃或者塑料薄膜构成。

在衬底8上施加第一电极5。第一电极5可以是阳极或者阴极。第一电极5优选被构造成可透过辐射的。

有机层堆叠3设置在第一电极5的背离衬底8的面上。有机层堆叠3包括一个或者更多个有机层。有机层之一优选用于产生辐射3a。有机层堆叠3可以包括其它的有机层3b、3c，这些层适用于将载流子传导和/或注入到用于产生辐射的层3a内。

在有机层堆叠3背离第一电极5的面上设置第二电极6。如果第一电极是阳极，那么第二电极6是阴极。如果第一电极5是阴极，那么第二电极6是阳极。第二电极6优选被构造成透光的。

在第二电极6背离有机层堆叠3的面上施加封装7。封装7被构造成透光的。在此，封装7可以被构造成光学上漫射散射的(例如乳白玻璃意义上的)或者透明的。封装7例如由玻璃或者塑料薄膜构成。此外，封装7可以是薄膜封装。

所述薄膜封装具有至少一个阻挡层。阻挡层用于保护有机层堆叠以及敏感的电极材料以免侵入有害物质，例如湿气和氧。

所述薄膜封装包括至少一个薄膜层，例如阻挡层，其借助薄膜方法例如溅射、蒸发以及等离子体支持的CVD(“化学气相沉积”的缩写)来施加。

所述薄膜封装优选包括多个交替的阻挡层，其中，至少两个在其材料组成方面不同的阻挡层以有规律的顺序设置。换句话说，薄膜封装包括第一和第二阻挡层，其中，第一阻挡层的材料组成与第二阻挡层的材料组成不同。第一阻挡层例如可以包含氧化硅或者由这种材料组成和第二阻挡层例如可以包含氮化硅或者由这种材料组成。此外，第一和第二阻挡层在其材料组成方面交替设置。

阻挡层在薄膜封装内部的这种交替层顺序提供的优点是，薄膜封装被构造得特别密封。这一般情况下归因于，可能在施加各阻挡层时产生的针孔(也就是小的空穴)，可以被位于其上的阻挡层覆盖或甚至可以被其材料填充。此外，一个阻挡层的针孔与相邻阻挡层的针孔形成贯通连接的可能性极小。这一点特别适用于在其材料组成方面交替设置的阻挡层。

特别优选一个交替的阻挡层包含氧化硅和另一个交替的阻挡层包含氮化硅。例如，第一阻挡层可以由SiO₂组成，第二阻挡层可以由Si₃N₄组成。

根据图1的实施例的发光器件具有第一光出射面1。第一光出射面1设置在衬底8背离有机层堆叠3的面上。发光器件通过第一光出射面1射出具有第一光特性的光21。

发光器件此外具有第二光出射面2，其设置在封装7背离有机层堆叠的面上。发光器件通过第二光出射面2射出具有第二光特性的光22。

具有第一光特性的光21与具有第二光特性的光22有所不同。也就是说，发光器件通过第一和第二光出射面1、2射出具有不同光特性的光21、22。

图2A示出本文描述的发光器件的第二实施例的示意性剖面图。

在该实施例中，第二电极6构成阴极。阴极被构造成至少部分反射由用于产生辐射的有机层3a所产生的电磁辐射。用于产生辐射的有机层3a例如适用于产生波长530纳米的光并具有1.7的折射率。用于产生辐射的有机层3a与第二电极6的距离为t。

图2B、2C、2D、2E示意性地示出在依赖于用于产生辐射的层3a与第二电极6的距离t情况下，正向上(也就是第一光出射面1的方向上)光21的任意单位的发射强度I。由于所谓的空腔效应，强度I及其角向分布依赖于距离t。通过距离t因此可以有针对性地调整通过第一光出射面1发射的光的发射特性。

用于产生辐射的层3a例如是具有白色宽带发射体的有机层。在该白色宽带发射体中，不同颜色的激子的离解区(Zerfallszone)可以位置不同。通过结合图2B至2E描述的空腔效应，由此可以实现对通过光出射面1、2发射的光的颜色选择性调整。图2F为此示出绿色激子11和蓝色激子12在用于产生辐射的包括白色宽带发射体材料的有机层3a中的模拟分布。在这种情况下，蓝色激子位于非常靠近有机层堆叠3与第一电极5之间分界面的中心处。

如果发光器件中例如使用两个各自具有某种反射率的半透明电极，那么在充分利用空腔效应的情况下，通过第一和第二光出射面1、2可以实现对不同颜色的光的发射。两个电极在此也可以具有彼此不同的反射率。

图3A示出本文描述的发光器件的第三实施例的示意性剖面图。根据第三实施例的发光器件包括构成阳极的透明的第一电极5。阳极适用于将空穴注入到有机层堆叠3中。所述阳极优选包含高电子逸出功的材料，例如氧化铟锡(ITO-Indium Tin Oxide)。

第一电极5后面是有机层堆叠3，其具有由聚合物例如PEDOT形成的空穴导电层3b。空穴导电层3b具有120纳米的厚度D23。空穴导电层3b后面是用于产生辐射的有机层3a，其具有80纳米的厚度D22并由LEP形成。用于产生辐射的有机层3a后面是电子导电层3c，其由Ca形成并具有3纳米的厚度D21。在电子导电层3c上施加由银组成并具有10纳米的厚度D1的第二电极6。第二电极6形成电子逸出功低的阴极。

阴极形成半透明的镜面，其中通过层厚D1调整确定的透射-反射比。通过第二电极6发射的光22(也就是发光器件通过第二光出射面2发射的光)的颜色部分和强度，可以通过第二电极6的厚度D1进行调整。

图3B示出通过第一光出射面1发射的光21(曲线14)和通过第二光出射面2发射的光22(曲线13)在依赖于光的波长情况下的强度分布。

图4A示出本文描述的发光器件的第四实施例的示意性剖面图。在图4A的实施例中，在衬底8背离有机层堆叠3的面上施加散射薄膜。散射薄膜的厚度为50微米并包含50重量百分比的适用于光散射的材料颗粒。所述颗粒例如可以是聚合物基质中的聚合物球。也就是说，第一光出射面1在图4A的实施例中包含光散射的材料。无论是通过第一光出射面1输出耦合的光21的颜色部分还是其强度，均可以由此影响。

图4B为此示出相关于由第一光出射面发射的与表面法线n成0度角(曲线15)和与表面法线n成60度角(曲线16)的光21的波长，以百分比绘制的输出耦合改进V。

图5示出本文描述的发光器件的第五实施例的示意性剖面图。在该实施例中，将滤色器和/或波长转换材料的颗粒10引入发光器件的衬底8内。也就是说，第一光出射面1包括滤色材料和/或者波长转换材料。

例如，用于产生辐射的有机层3a适用于发射蓝色光。那么颗粒10例如是二次发射黄光的或者二次发射红绿光的波长转换材料的颗粒。按照这种方式，由第一光出射面1发射白色混合光。由第二光出射面2发射蓝色光。

作为选择，例如用于产生辐射的有机层3a也可以适用于产生白光。那么颗粒10例如是绿色滤色材料。按照这种方式，在第二光出射面2上发射白光。由第一光出射面1发射绿光。

除了作为显示器的背光照明使用外，本文描述的发光器件例如还适合作为双色的空间分隔物或者作为效果照明装置使用，其中发光器件以自由选择的形状构造并可转动地放置。通过快速转动发光器件，可以以这种方式(在频闪观测器的意义上)产生双色的光效应。

此外，所述发光器件可以在窗户上使用。如果用发光器件覆盖整个窗户，那么可以产生一种白天透明和夜间基本上仅向内反射的发光器件。为此，发光器件朝向外侧的电极被构造成半透明的，使其反射在用于产生辐射的有机层3a中产生的光。

本发明并不局限于借助实施例的说明。确切的说，本发明包括任何新的特征以及特征的任何组合，特别是包含在权利要求书中的特征的任何组合，即使这种特征或者这种组合本身在权利要求书中或者实施例中没有具体说明。

本专利申请要求德国专利申请102006046196.7的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文。

Claims

1.一种发光器件，其具有

-第一光出射面(1)，

-第二光出射面(2)，

-设置在第一与第二光出射面(1、2)之间的有机层堆叠(3)，其中所述发光器件在工作时通过第一光出射面(1)和第二光出射面(2)发射具有不同光特性的光(21、22)；

-从所述第一光出射面(1)和从所述第二光出射面(2)发射的光的颜色通过空腔效应进行调整，其中所述有机层堆叠包含白色宽带发射体材料或产生白光；和

所述发光器件具有两个电极，所述电极为半透明的并且具有反射性。

2.根据权利要求1的发光器件，其中，通过第一光出射面(1)射出的光(21)与通过第二光出射面(2)射出的光(22)在强度(I)方面有所不同。

3.根据权利要求1的发光器件，其中，通过第一光出射面(1)射出的光(21)与通过第二光出射面(2)射出的光(22)在亮度方面有所不同。

4.根据权利要求1或2的发光器件，其中，通过第一光出射面(1)射出的光(21)与通过第二光出射面(2)射出的光(22)在颜色方面有所不同。

5.根据权利要求1或2的发光器件，其中，至少一个光出射面(1、2)包括波长转换材料(10)。

6.根据权利要求1或2的发光器件，其中，至少一个光出射面(1、2)包括滤色材料(10)。

7.根据权利要求1或2的发光器件，其中，至少一个光出射面(1、2)包括光散射的材料(9)。

8.根据权利要求1或2的发光器件，其中，由第二光出射面(2)发射白光并由第一光出射面(1)发射彩色光。

9.根据权利要求8的发光器件，其中，由第一光出射面(1)发射蓝色、绿色或者红色光。

10.根据权利要求1的发光器件，其中，通过光出射面(1、2)射出的光(21、22)的光特性依赖于设置用于在有机层堆叠(3)中产生辐射的有机层(3a)与半透明电极(5、6)的距离(t)。