CN104641468A - 有机的发光二极管和用于运行有机的发光二极管的方法 - Google Patents

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Abstract

在有机的发光二级管(1)的至少一个实施方式中，该有机的发光二极管包括可透过辐射的载体(2)。在载体(2)上安置有至少一个设置用于产生辐射的有机的有源层(3)。此外，在载体(4)上安置有多个液体透镜(4)。在有源层(3)关断的状态下，有机的发光二极管(1)对于可见光具有至少0.55的透射度并且是透视的。在有源层(3)接通的状态下，液体透镜(4)构建用于提高出自发光二极管(1)的辐射的光耦合输出效率并且发光二级管(1)显得浑浊。

Description

有机的发光二极管和用于运行有机的发光二极管的方法
技术领域
提出一种有机的发光二极管。此外，提出一种用于运行这种有机的发光二极管的方法。
本申请要求德国专利申请102012215113.3的优先权，其公开内容通过参引并入本文。
发明内容
要实现的目的在于，提供一种具有高的光耦合输出效率的有机的发光二极管。
该目的还通过具有独立权利要求的特征的有机的发光二极管以及具有独立权利要求的特征的方法来实现。优选的改进形式是从属权利要求的主题。
根据至少一个实施方式，有机的发光二极管包括载体。载体是机械承载和机械支撑有机的发光二极管的构件。载体是可透过辐射的、尤其对于可见光而言是可透过的。载体对于在有机的发光二极管的运行中产生的光同样是可透过的。载体例如包括下述材料中的一种或多种或者由下述材料中的一种或多种构成：玻璃例如钙钠玻璃、塑料例如聚碳酸酯或者陶瓷。
根据至少一个实施方式，有机的发光二极管包含一个或多个有机的有源层，所述有源层设置用于产生辐射。至少一个有源层安置在载体上。有源层能够包含有机聚合物、有机低聚物、有机单体或小的有机非聚合的分子、所谓的小分子或者其组合，或者由其构成。在至少一个有源层中，在运行时例如产生白光或有色光、例如蓝光。如果存在多个有源层，那么不同的有源层能够在彼此不同的光谱范围中发射，使得能够由发光二极管发射混合辐射。
至少一个有机的有源层优选是有机层序列的组成部分。除了有源层之外，有机层序列能够具有其他的功能层，例如载流子传输层、载流子生成层和/或载流子注入层。
根据至少一个实施方式，有机的发光二极管包括多个液体透镜。液体透镜包括至少一种液体、优选两种液体。液体构建用于尤其是通过施加电势来变形，使得能够有针对性地改变液体透镜的光学特性、尤其平均的折射能力。液体透镜间接地或直接地安置在载体上。
根据至少一个实施方式，在有源层切断的状态下，有机的发光二极管对于可见光是可透过的并且具有至少0.55或至少0.65或至少0.75的透射度。此外，有机的发光二极管在有源层切断的状态下是透视的。换而言之，发光二极管在至少一个有源层运行时是透明的。也就是说，可行的是，有机的发光二极管对于观察者而言在有源层切断的状态下显得类似于不变暗的窗玻璃。
根据至少一个实施方式，在有源层接通的状态下，有机的发光二极管至少暂时是浑浊的。换而言之，有机的发光二极管在有源层运行时对于观察者而言显得类似于发光的乳白色玻璃。
有机的发光二极管的浑浊度能够类似于液体确定，尤其是在透光测量中确定。例如，有机的发光二极管在有源层切断的状态下以在发光二极管的构建用于产生光和输出光的面上取平均值的方式具有至多500NTU或至多3000NTU的浑浊度。在接通的状态下，平均浑浊度例如为至少5000NTU或至少15000NTU。对于浑浊度而言，在此光学远场是决定性的。
根据发光二极管的至少一个实施方式，在有源层接通的状态下，液体透镜构建用于提高出自发光二极管的辐射的光耦合输出效率。这可通过下述方式实现：液体透镜被控制为，使得其在有源层接通的状态下与在有源层切断的状态下相比具有更小的平均曲率半径。特别地，在切断的状态下，液体透镜具有非常大的平均曲率半径，所述平均曲率半径在最佳情况下是无限大的或者几乎是无限大的进而不引起光路的改变或浑浊。
在有机的发光二极管的至少一个实施方式中，该有机的发光二极管包括可透过辐射的载体。在载体上安置有至少一个设置用于产生辐射的有机的有源层。此外，在载体上安置多个液体透镜。在有源层切断的状态下，有机的发光二极管对于可见光具有至少0.55的透射度并且是透视的。在有源层接通的状态下，液体透镜构建用于提高出自发光二极管的辐射的光耦合输出效率并且发光二级管显得浑浊。
也就是说，有机的发光二极管包括可切换的液体透镜阵列。液体透镜阵列被切换成，使得发光二极管在有源层切断的状态下显得透明，并且在有源层接通的状态下辐射耦合输出效率由于表面几何形状的改变被提高。
实现在切断状态下透视的有机的发光二极管的其他可行性在于：使用起相对小程度地散射光的作用的光导体，辐射沿着横向方向耦合输入到所述光导体中。然而这种光导体具有相对小的光学效率。另一可行性在于：在有机的发光二极管之内使用热致层，其中可通过由于温度变化而引起的折射率改变来调节散射作用。然而热致层的使用是相对耗费的。
相反，通过使用液体透镜可在有源层接通的状态下实现高的光学的光耦合输出效率并且在有源层切断的状态下实现高的透明度。
液体透镜基于所谓的电子润湿。由此实现：通过施加电压可以可逆地改变液体与固体的接触角。通过调节电压可以将接触角调节为，使得在液体中或者形成透镜或者液体表面是平坦的，由此可以防止光散射。
例如如在参考文献N.R.Smith等的Journal of Display Technology，Vol.5，No.11,2009年11月中所说明的那样构成和制造液体透镜。该参考文献的公开内容通过参引并入本文。
根据有机的发光二极管的至少一个实施方式，液体透镜的至少一部分或全部液体透镜位于有源层的背离载体的一侧上。换而言之，因此，有源层设置在液体透镜和载体之间。
根据至少一个实施方式，液体透镜位于载体的背离有源层的下侧上。因此，载体设置在液体透镜和有源层之间。
根据至少一个实施方式，液体透镜在有源层的两侧安置在载体上。也就是说，液体透镜能够不仅位于载体的背离有源层的一侧上而且位于有源层的背离载体的一侧上。
根据至少一个实施方式，液体透镜具有至少10μm或者至少25μm或至少75μm的平均宽度。平均宽度对应于液体透镜在平行于有源层的主延伸方向的方向上的平均直径。替选地或附加地，平均宽度为至多500μm或至多250μm或至多为150μm。
根据至少一个实施方式，液体透镜具有至少10μm或至少25μm或至少50μm的平均厚度。替选地或附加地，平均厚度为至多250μm或至多100μm或至多50μm。平均厚度或者能够与整个液体透镜有关或者能够仅与液体透镜的液体有关。
根据有机的发光二极管的至少一个实施方式，液体透镜分别具有电极。特别地，液体透镜设有各两个彼此不同的电极。液体透镜的电极中的至少一个或两个由可透过辐射的材料制成。电极材料例如为透明的、能传导的氧化物、例如铟锡氧化物、简称ITO。因此可行的是，整个液体透镜仅由可透过辐射的材料制成。
根据至少一个实施方式，在俯视图中观察，液体透镜覆盖有源层的至少60％或至少80％或至少90％。同样可行的是，液体透镜至少在有机的发光二极管的设置用于光耦合输出的区域中完全地覆盖有源层。还可行的是，相邻的液体透镜在平行于有源层的主延伸方向的方向上形状配合地接触。特别地，在俯视图中观察，在相邻的液体透镜之间不存在间隙。
根据发光二极管的至少一个实施方式，液体透镜具有两种彼此叠置分层的液体。彼此叠置分层表示：液体沿远离有源层的方向依次紧随。彼此叠置分层的液体具有彼此不同的光学折射率。折射率尤其是在有机的发光二极管在运行中产生的辐射的峰值波长(英文为peakwavelength)处来确定。
根据至少一个实施方式，液体中的距有源层更近的液体具有更高的折射率。
根据至少一个实施方式，距有源层更近的液体具有大于或等于有机的发光二极管的封装层和/或载体的折射率的光学折射率。
根据至少一个实施方式，液体透镜的液体关于有源层的面积且在俯视图中观察的面积份额为至少60％或至少70％或至少80％。换而言之，有源层的主要面积份额由液体透镜的液体覆盖。
根据至少一个实施方式，液体透镜的电极中的至少一个平行于至少一个有源层定向。这尤其适用于位于液体透镜的背离有源层的一侧上的电极。另一个电极能够垂直于有源层取向。
根据至少一个实施方式，液体透镜在横向上相邻并且规则地设置成矩阵、也称作阵列。所述设置例如能够以规则的矩形的、三角形的或六边形的网格实现。
根据至少一个实施方式，液体透镜的矩阵的面积为至少50cm2或者至少100cm2或者至少200cm2。该面积优选为连续的面积。可行的是，该面积是无隙的或者是不中断的。
根据至少一个实施方式，相邻的液体透镜的至少一部分不直接相互触碰。这些相邻的液体透镜之间的区域在俯视图中观察因此部分地或完全地构成为是可透过辐射的。换而言之，在液体透镜之间不形成有针对性地可透过辐射的区域。
根据至少一个实施方式，液体透镜在俯视图中观察不构成为是圆形的。特别地，液体透镜在俯视图中观察具有方形的、矩形的、三角形的或六边形的基本形状。
根据发光二极管的至少一个实施方式，全部液体透镜或有源层的一侧上的全部液体透镜电并联连接。替选于此，可行的是，液体透镜可以局部地彼此不相关地切换和控制，例如用于显示符号或表形文字。
根据至少一个实施方式，液体透镜仅针对小的电切换时间来构建。例如，在其中可以将液体透镜从最小弯曲状态切换为最大弯曲状态的最小时间为至少100ms或至少250ms或至少500ms。换而言之，有机的发光二极管因此不能够构建用于显示移动图像、如影片。通过液体透镜仅可相对缓慢地来切换的方式，对于液体透镜的电极可以使用导电相对差的材料、如透明导电氧化物。也就是说，能够为了整个液体透镜的高的辐射可透过性而忍受大的电切换时间。
根据至少一个实施方式，全部液体透镜或有源层的一侧上的全部液体透镜在制造公差的范围内相同地构造。因此，尤其不存在构建用于透射不同颜色或偏振的辐射份额的液体透镜。
根据至少一个实施方式，发光二极管没有液晶矩阵和/或没有与偏振相关的反射性的部件、例如结合有λ四分之一单元的镜。
此外，提出一种用于运行有机的发光二极管的方法。所述方法尤其构建用于运行如结合一个或多个上述实施方式描述的发光二极管。因此，发光二极管的特征也针对所述方法公开并且反之亦然。
在所述方法的至少一个实施方式中，液体透镜在有源层接通的状态下暂时地或持续地被控制为，使得液体透镜的平均曲率半径为至多50mm或至多25mm或至多5mm或至多1mm或至多0.4mm。此外，液体透镜在有源层切断的状态下暂时地或持续地被控制为，使得液体透镜的平均曲率半径为至少100mm或至少250mm或至少1m。换而言之，液体透镜的液体的表面在有源层接通的状态下至少暂时地相对强地弯曲并且在有源层切断的状态至少暂时地相对弱地弯曲或是平坦的。
根据所述方法的至少一个实施方式，有源层的不同的侧上的液体透镜在有源层运行时暂时地或持续地被控制为，使得有源层的不同的侧上的液体透镜具有彼此不同的平均曲率半径。由此，有机的发光二极管的两个主侧上的光耦合输出效率可相对彼此来调节。由此也可以经由液体透镜的曲率半径有针对性地调控主面上的放射强度。
附图说明
在下文中，参照附图根据实施例详细阐述在此所描述的有机的发光二极管以及在此所描述的方法。在此，相同的附图标记指明各个附图中的相同的元件。然而，在此示出不合乎比例的关系，更确切地说，为了更好的理解能够夸大地示出各个元件。
附图示出：
图1、3、4和5示出在此所描述的有机的发光二极管的实施例的示意图，和
图2示出用于运行在此所描述的有机的发光二极管的一个实施例的在此所描述的方法的示意图。
具体实施方式
在图1中示出有机的发光二极管1的一个实施例的示意剖面图。发光二极管1包括可透过辐射的、优选透视的载体2。载体2具有载体上侧20以及与其相对置的载体下侧25。
在载体上侧20上安置有有机层序列30，所述有机层序列具有至少一个设置用于产生辐射的有机的有源层3。在远离载体2的方向上，可透过辐射的封装层5紧随有机层序列30。
在封装层5的背离载体2的一侧上安置有多个液体透镜4。液体透镜4具有各两种彼此叠置分层的液体43、44。距有机层序列30更近的液体43例如为可透过辐射的油或氟聚合物。水或者含水液体能够用作为离有机层序列40较远的液体44。该液体44与液体43相反优选是极性液体。
距有源层3更近的液体43与液体44和载体2或封装层5相比优选具有更大的折射率。液体透镜4的平均宽度W例如为大约400μm。液体透镜4的平均厚度T例如为大约200μm。
此外，液体透镜4分别包括两个电极41、42。距有机层序列30更近的第一电极41在四周包围相应的液体43、44。第一电极41基本上垂直于有机层序列30定向。相邻的液体透镜4能够共享第一电极41。
在液体透镜4的背离有机层序列30的一侧上存在第二电极42，所述第二电极也能够形成液体透镜4的覆盖层46。第二电极42优选为对于全部液体透镜4共同的且连续的电极。这两个电极41、42优选由可透过辐射的材料形成。
电极41、42通过优选由透明材料形成的绝缘层47彼此电绝缘。绝缘层47还位于液体43、44和第一电极41之间。
在图2中在示意剖面图中说明了发光二极管1的另一个实施例以及用于运行发光二极管1的方法。
根据图2A，有源层3不在运行中，使得在有源层3中不产生辐射。在该状态下，液体透镜4至少暂时被控制为，使得液体43、44之间的界面45基本上显示为是平坦的。所述控制通过电压源6结合控制单元7来实现，其仅简化地描述。在液体透镜4的该状态下，液体透镜4不发挥或不显著发挥散射光的作用，使得发光二极管1显得是透视的。
在图2B中示出液体透镜4的状态，而有源层3产生辐射。液体透镜4被控制为，使得液体43如会聚透镜那样成形。液体43、44之间的界面45凸状地弯曲。
为了简化视图，在图2中仅绘出液体透镜4中的一个。此外，例如用于有机层序列30的电供给部或电接口如也在其他附图中那样仅极简地表示或未示出。
根据图2，液体透镜4位于载体2的背离有源层3的下侧25上。如也在全部其他实施例中那样，可行的是，电极41、42在有源层3的俯视图中观察关于有源层3仅占相对小的面积份额。也就是说，液体43、44仅覆盖第二电极42的相对小的部分。第二电极42之上以及液体43、44之上的可选的覆盖层未被绘出。
与所述视图不同，也可行的是，第二电极42位于液体43、44和载体2之间。电极41、42的其他几何形状也是可行的，例如在参考文献T.Krupenkin等的Nature Communications,DOI:10.1038/ncomms1454中所说明的那样，其公开内容通过参引并入本文。
封装层5也能够通过多个子层实现。特别地，通过封装层5可以将液体透镜4与有机层序列30电分离。
在图3中绘出发光二极管1的实施例的示意俯视图。根据图3A，液体透镜4以规则的方形的网栅设置。根据图3B，设置网栅是六边形的。
如也在全部其他实施例中那样，可行的是，在俯视图中观察，相邻的液体透镜4直接彼此邻接，使得在相邻的液体透镜4之间不存在间隙。但是与根据图3的视图不同，在俯视图中观察，在相邻的液体透镜4之间也能够存在优选可透过辐射的区域。
在根据图4的实施例中，液体透镜4位于有机层序列30的两侧。液体透镜4可在载体2的各一侧上彼此不相关地被电控制。由此能够调节在载体2的各一侧上的液体透镜4处的不同的曲率半径。由此，在有源侧3运行时可根据侧来调节光耦合输出效率进而也可调控发光密度1的放射分布。
在根据图5的实施例中，液体透镜4不直接相邻地设置。位于相邻的液体透镜4之间的区域优选对于可见光构成为是透视的。如也在全部其他实施例中那样，液体透镜4中的各个或者多个可独立地被控制，以便在有源层3切断和/或接通的状态下例如显示符号。
在此所描述的发明不局限于根据实施例的描述。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的每个组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的每个组合，即使所述特征或所述组合本身没有明确地在权利要求中或实施例中给出时也如此。

Claims (14)

1.一种有机的发光二极管(1)，具有：
-能透过辐射的载体(2)；
-设置用于产生辐射的至少一个有机的有源层(3)，所述有源层安置在所述载体(2)上；和
-多个液体透镜(4)，所述液体透镜安置在所述载体(2)上，
其中
-在所述有源层(3)关断的状态下，有机的所述发光二极管(1)对于可见光具有至少0.55的透射度并且是透视的，并且
-在所述有源层(3)接通的状态下，所述液体透镜(4)构建成用于提高出自所述发光二极管(1)的辐射的光耦合输出效率并且所述发光二级管(1)是浑浊的。
2.根据上一项权利要求所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)的至少一部分位于所述有源层(3)的背离所述载体(2)的一侧上。
3.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)在所述有源层(3)的两侧安置在所述载体(2)上。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)具有10μm和500μm之间的平均宽度(W)，并且所述液体透镜(4)的平均厚度(T)在10μm和250μm之间，其中包括边界值。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)具有由能透过辐射的材料制成的电极(41，42)。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)在俯视图中观察覆盖所述有源层(3)的至少80％。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)具有折射率彼此不同的两种彼此叠置分层的液体(43，44)，其中折射率较高的所述液体(43)与所述载体(2)相比距所述有源层(3)更近并且具有更大的折射率。
8.根据上一项权利要求所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体(43，44)在俯视图中观察的并且以所述有源层(3)面积计的面积份额为至少60％。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中位于背离所述有源层(3)的一侧上的所述电极(42)至少局部地平行于所述有源层(3)定向。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)在横向上相邻地并且规则地设置成矩阵，其中所述矩阵的面积为至少50cm2。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中相邻的液体透镜(4)之间的区域在俯视图中观察至少部分是能透过辐射的。
12.根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)，其中所述液体透镜(4)在俯视图中观察不构成为是圆形的。
13.一种用于运行根据上述权利要求中的任一项所述的有机的发光二极管(1)的方法，其中至少暂时控制所述液体透镜(4)，使得所述液体透镜在有源层(3)接通的状态下具有至多50mm的平均曲率半径，并且在所述有源层(3)关断的状态下具有至少100mm的平均曲率半径。
14.根据上一项权利要求所述的、用于运行至少根据权利要求3所述的有机的发光二极管(1)的方法，
其中在所述有源层运行时至少暂时地借助于彼此不同的平均曲率半径来控制所述有源层(3)的不同侧上的所述液体透镜(4)。
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