CN105703830B

CN105703830B - 一种oled光通讯系统及其发射器、接收器以及光通讯方法

Info

Publication number: CN105703830B
Application number: CN201410678189.XA
Authority: CN
Inventors: 段炼; 张国辉; 吴海燕; 李曼; 王静; 胡永岚
Original assignee: Tsinghua University; Guan Yeolight Technology Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Guan Yeolight Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2018-09-14
Anticipated expiration: 2034-11-24
Also published as: CN105703830A

Abstract

本发明公开了一种OLED光通讯系统及其发射器、接收器以及光通讯方法。该系统包括发射器和接收器。发射器包括调制电路，用于将数字信号调制成电信号以驱动所述OLED器件发光；OLED器件，与所述调制电路相连，该包括由荧光材料构成的荧光发光层和磷光材料构成的磷光发光层，该OLED器件由所述调制电路提供的电信号驱动发光；接收器包括：光接收装置，用于接收发射器发射的光并滤出所接收到的光中的荧光，将所述荧光转换为电信号；解调电路，与所述光接收装置相连，用于将所述光接收装置输出的电信号解调成数字信号。本发明既可以高效率地完成数据传输，又节能高效。并且大大降低了所产生的白光的闪烁，缓解了人眼的疲劳，保护了人眼健康。

Description

一种OLED光通讯系统及其发射器、接收器以及光通讯方法

技术领域

本发明涉及光通讯技术领域，具体地说，是一种OLED光通讯系统及其发射器、接收器，以及光通讯方法。

背景技术

LiFi（Light Fidelity），全称为可见光无线通信，又称光保真技术，是一种利用光源发出的光为信号载体，进行信息传输的通信的技术。其主要是通过光波的强度变化，携带对应信息。LiFi技术运用无处不在的LED灯，通过在灯泡上植入一个微小的芯片形成类似于AP（WiFi热点）的设备，使终端随时能接入网络。由于光波和无线电波同属电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短。因此，光通讯具有传输频带宽、通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点。

然而，在进行光通讯时，影响光延迟速率的主要因素是材料的光延迟。OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）分为荧光材料体系与磷光材料体系，其中荧光材料体系的光延迟寿命为纳秒量级，而磷光材料的延迟在微秒量级。所述光延迟寿命，是指光由亮到完全熄灭所持续的时间。可以理解，光延迟寿命越短，单位时间内可允许的亮灭次数就越多，其可承载的信息量就越大。因此，采用荧光材料体系更适合做光通讯。然而又存在荧光材料效率低、磷光材料效率高的问题，从节能方面考虑应该采用磷光材料。如何集成两者的优点是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决灯具效能与信号传输之间的矛盾，提供一种既可以高效率地完成数据传输，又节能高效的OLED光通讯系统及其发射器、接收器，以及光通讯方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光通讯系统的发射器，包括调制电路和OLED器件，其中：

调制电路，用于将数字信号调制成电信号以驱动所述OLED器件发光；

OLED器件，与所述调制电路相连，该OLED器件包括由荧光材料构成的荧光发光层和磷光材料构成的磷光发光层，该OLED器件由所述调制电路提供的电信号驱动发光。

进一步地，所述OLED器件为叠层发光器件，所述荧光发光层与磷光发光层通过电荷生成层堆叠。

进一步地，所述叠层发光器件包括依次堆叠的ITO层、空穴传输层、蓝色发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层/HAT-cn层/空穴传输层组成的电荷生成层、黄色发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层，以及Al层；其中，所述蓝色发光层由荧光材料制作，构成所述荧光发光层；所述黄色发光层由磷光材料制作，构成所述磷光发光层。

进一步地，所述OLED器件为单发光单元器件，所述荧光发光层和磷光发光层之间通过激子阻挡层相连形成单发光单元器件的单发光层。

进一步地，所述OLED器件包括依次堆叠的ITO层、空穴传输层、单发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层，以及Al层；其中，所述单发光层包括依次堆叠的蓝色发光层、激子阻挡层和黄色发光层，所述蓝色发光层由荧光材料制作，构成所述荧光发光层；所述黄色发光层由磷光材料制作，构成所述磷光发光层。

进一步地，所述OLED器件的荧光发光层与磷光发光层通过内部电极串联在一起。

进一步地，所述内部电极由透明薄金属材料、透明金属氧化物导电材料、半透明的薄金属材料或半透明的金属氧化物导电材料制成。

本发明还提供了一种光通讯系统的接收器，包括：

光接收装置，用于接收上述发射器发射的光并滤出所接收到的光中的荧光，将所述荧光转换为电信号；

解调电路，与所述光接收装置相连，用于将所述光接收装置输出的电信号解调成数字信号。

进一步地，所述光接收装置包括滤光片和光电倍增管，所述滤光片用于接收发射器发射的光并滤出所接收到的光中的荧光，所述光电倍增管用于将滤光片滤出的荧光转换成电信号并输出给所述解调电路。

进一步地，所述光接收装置为光敏导体，所述光敏导体用于接收发射器发射的荧光波段的光，转换成电信号并输出给所述解调电路。

本发明还提供了一种光通讯系统，包括上述的发射器和接收器。

本发明还提供了一种光通讯方法，包括：

将数字信号调制成电信号；

利用调制成的电信号驱动OLED器件发光，其中所述OLED器件发出的光包括由荧光材料发出的荧光和由磷光材料发出的磷光；

接收OLED器件发出的光，将其中的荧光滤出；

将滤出的荧光转换成电信号，并解调成数字信号。

进一步地，所述调制成的电信号所驱动的OLED器件的发光周期大于荧光延迟寿命而小于磷光延迟寿命。

本发明通过将荧光材料与磷光材料结合，荧光材料发出的光延迟寿命短，用来承载传输信号，而磷光材料发出的光延迟寿命长，用来与荧光材料发出的光混合产生白光，以用来照明，既可以高效率地完成数据传输，又节能高效。并且，由于磷光材料发出的光延迟寿命长，其与荧光材料发出的光混合后，大大降低了所产生的白光的闪烁，缓解了人眼的疲劳，保护了人眼健康。

附图说明

图1是本发明的光通讯系统的结构原理图。

图2是本发明的光通讯系统中OLED器件的第一实施例的结构示意图。

图3是本发明的光通讯系统中OLED器件的第二实施例的结构示意图。

图4是本发明的光通讯方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的光通讯系统分别由发射器和接收器构成。发射器包括调制电路和OLED器件。其中，调制电路用于将数字信号调制成电信号以驱动OLED器件发光；OLED器件与调制电路相连，包括由荧光材料构成的荧光发光层和磷光材料构成的磷光发光层，其中该OLED器件由调制电路提供的电信号驱动发光。

本发明中，OLED器件为单个的OLED器件，即本发明中的发射端采用一个OLED器件即可完成数据传输，而不需要采用多个在空间上进行阵列式组合的OLED器件。本发明的光通讯系统通信效率高而成本低。

本发明中的OLED器件中，荧光发光层须由调制电路提供的电信号驱动发光，而磷光发光层可以由另外的驱动电路驱动发光，也可以由调制电路提供的电信号驱动发光。优选是荧光发光层和磷光发光层均采用调制电路提供的电信号驱动发光，这样可以简化驱动电路的结构，降低成本。由于由磷光材料构成的磷光发光层发出的磷光延迟寿命长，因此，虽然磷光发光层发出的磷光也被调制电路调制了，但其在一个发光周期（也即传输信号的周期）结束前即可进入下一个发光周期，也就是说，在一个发光周期内磷光发光层发出的磷光还没完全熄灭，即进入了下一个发光周期。所以，磷光的频闪很低，与荧光混合后，产生的照明白光频闪也低，不会使人产生眼睛疲劳。

作为本发明的第一优选实施例，本发明中的OLED器件可以为叠层发光器件，叠层发光器件的荧光发光层与磷光发光层通过电荷生成层堆叠。由荧光材料构成的荧光发光层发出的荧光优选为蓝光，由磷光材料构成的磷光发光层发出的磷光优选为黄光，组成可照明的白光光源。

如图2所示，该叠层发光器件包括依次堆叠的ITO（Indium Tin Oxide，铟锡氧化物）层、空穴传输层、蓝色发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层/HAT-cn层/空穴传输层组成的电荷生成层、黄色发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层，以及Al层；其中，蓝色发光层由荧光材料制作，构成荧光发光层；黄色发光层由磷光材料制作，构成磷光发光层。黄色发光层可以由绿色发光材料和红色发光材料混合而成。

其中蓝色发光层主体材料可以选蒽类、咔唑类、芳胺类等主体材料，染料可选发光峰在440nm-480nm的蓝色荧光染料，例如TBPe、DPVBi等。发光层可以采用单主体掺杂染料方式，也可采用双主体掺杂染料方式，甚至可以为一层双主体，一层单主体的蓝色发光层。

黄色发光层选择磷光主体掺杂磷光染料方式。可以采用掺杂单独黄光染料的方式，也可以采用主体与绿、红染料共混合的方式获得黄色发光层。

磷光主体可以为CBP、NPB、Bepp₂等，磷光染料可以为Ir(ppy)₃、Ir(ppy)₂acac、、Ir（piq）₃、Ir（piq）₂acac等。

作为本发明的第二优选实施例，可以采用单发光层的技术方案：荧光发光层和磷光发光层之间通过激子阻挡层相连，形成单发光单元器件的单发光层。其中，激子阻隔层用于防止能量损失。

如图3所示，OLED器件包括依次堆叠的ITO层、空穴传输层、单发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层，以及Al层；其中，单发光层包括依次堆叠的蓝色发光层、激子阻挡层和黄色发光层，蓝色发光层由荧光材料制作，构成荧光发光层；黄色发光层由磷光材料制作，构成磷光发光层。本实施例具有更长的叠层寿命。

作为本发明的第三优选实施例，本发明中的OLED器件可以为采用荧光发光层与磷光发光层通过内部电极串联的技术方案，由荧光材料构成的荧光发光层发出的荧光优选为蓝光，由磷光材料构成的磷光发光层发出的磷光优选为黄光，组成可照明的白光光源。内部电极优选由以下材料之一制成：透明薄金属材料；透明金属氧化物导电材料；半透明的薄金属材料；半透明的金属氧化物导电材料。

继续参见图1所示，本发明的光通讯系统的接收器包括：

光接收装置，用于接收发射器发射的光并滤出所接收到的光中的荧光，将荧光转换为电信号；

解调电路，与光接收装置相连，用于将光接收装置输出的电信号解调成数字信号。

其中，光接收装置可以采用滤光片和光电倍增管结构，滤光片可以是滤色膜（CF）或者彩色玻璃膜，滤色膜（CF）或者彩色玻璃膜将接收到的光中的荧光过滤出来，而将其它光屏蔽。过滤出的荧光照射到光电倍增管上，由光电倍增管将滤光片滤出的荧光转换成电信号并输出给解调电路。

另外，光接收装置也可以为光敏导体，通过调整光敏半导体的能量吸收域值，可以只接收发射器发射的荧光波段的光，并将该荧光波段的光转换成电信号并输出给解调电路。其结构更为简单，成本更低，效率也更高。

如图4所示，本发明的光通讯方法包括：

将数字信号调制成电信号；

利用调制成的电信号驱动OLED器件发光，其中OLED器件发出的光包括由荧光材料发出的荧光和由磷光材料发出的磷光；

接收OLED器件发出的光，将其中的荧光滤出；

将滤出的荧光转换成电信号，并解调成数字信号。

优先地，由数字信号调制成的电信号所驱动的OLED器件的发光周期，也即传输信号的周期大于荧光延迟寿命而小于磷光延迟寿命。如此，可以充分利用荧光延迟寿命短的特性，尽可能多地承载数据量，提高数据传输带宽和传输速率。而传输信号的周期小于磷光延迟寿命，使得在一个传输信号周期内，磷光没来得及完全熄灭，就进入下一个发光周期，从而使得混合后的照明用白光的频闪大大降低，保护了人的视力。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种光通讯系统的发射器，其特征在于，包括调制电路和OLED器件，其中：

OLED器件，与所述调制电路相连，该OLED器件包括由荧光材料构成的荧光发光层和磷光材料构成的磷光发光层，该OLED器件由所述调制电路提供的电信号驱动发光；所述调制成的电信号所驱动的OLED器件的发光周期大于荧光延迟寿命而小于磷光延迟寿命。

2.根据权利要求1所述的光通讯系统的发射器，其特征在于，所述OLED器件为叠层发光器件，所述荧光发光层与磷光发光层通过电荷生成层堆叠。

3.根据权利要求2所述的光通讯系统的发射器，其特征在于，所述叠层发光器件包括依次堆叠的ITO层、空穴传输层、蓝色发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层/HAT-cn层/空穴传输层组成的电荷生成层、黄色发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层，以及Al层；其中，所述蓝色发光层由荧光材料制作，构成所述荧光发光层；所述黄色发光层由磷光材料制作，构成所述磷光发光层。

4.根据权利要求1所述的光通讯系统的发射器，其特征在于，所述OLED器件为单发光单元器件，所述荧光发光层和磷光发光层之间通过激子阻挡层相连形成单发光单元器件的单发光层。

5.根据权利要求4所述的光通讯系统的发射器，其特征在于，所述OLED器件包括依次堆叠的ITO层、空穴传输层、单发光层、电子传输层、掺杂有N掺杂剂的电子传输层，以及Al层；其中，所述单发光层包括依次堆叠的蓝色发光层、激子阻挡层和黄色发光层，所述蓝色发光层由荧光材料制作，构成所述荧光发光层；所述黄色发光层由磷光材料制作，构成所述磷光发光层。

6.根据权利要求1所述的光通讯系统的发射器，其特征在于，所述OLED器件的荧光发光层与磷光发光层通过内部电极串联在一起。

7.根据权利要求6所述的光通讯系统的发射器，其特征在于，所述内部电极由透明薄金属材料、透明金属氧化物导电材料、半透明的薄金属材料或半透明的金属氧化物导电材料制成。

8.一种光通讯系统的接收器，其特征在于，包括：

光接收装置，用于接收权利要求1-7中任意一项所述的发射器发射的光并滤出所接收到的光中的荧光，将所述荧光转换为电信号；

9.根据权利要求8所述的光通讯系统的接收器，其特征在于，所述光接收装置包括滤光片和光电倍增管，所述滤光片用于接收发射器发射的光并滤出所接收到的光中的荧光，所述光电倍增管用于将滤光片滤出的荧光转换成电信号并输出给所述解调电路。

10.根据权利要求8所述的光通讯系统的接收器，其特征在于，所述光接收装置为光敏导体，所述光敏导体用于接收发射器发射的荧光波段的光，转换成电信号并输出给所述解调电路。

11.一种光通讯系统，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的发射器和权利要求8-10任意一项所述的接收器。

12.一种光通讯方法，其特征在于，包括：

将数字信号调制成电信号；

接收OLED器件发出的光，将其中的荧光滤出；

将滤出的荧光转换成电信号，并解调成数字信号；

所述调制成的电信号所驱动的OLED器件的发光周期大于荧光延迟寿命而小于磷光延迟寿命。