CN106257683B - 近距离照明系统和其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及近距离照明系统和其制造方法。提供了适用于物件的近距离照明的装置。此类装置包括高度透明电极和高度反射、微弱透射电极,其它OLED层安置在其之间。在非常接近物件的操作期间,通过所述装置对所述物件照明,同时仍使得用户透过所述装置观看。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2015年6月17日提交的美国临时专利申请第62/180,917号的非临时申请并且要求其优先权益,其全部内容以引用的方式并入本文中。
联合研究协议的各方
所要求的本发明是由达成联合大学公司研究协议的以下各方中的一或多者,以以下各方中的一或多者的名义和/或结合以下各方中的一或多者而作出:密歇根大学董事会、普林斯顿大学、南加州大学和环宇显示器公司(Universal Display Corporation)。所述协议在作出所要求的本发明的日期当天和之前就生效,并且所要求的本发明是因在所述协议的范围内进行的活动而作出。
技术领域
本发明涉及一种近距离照明系统;和包括其的装置,例如有机发光二极管和其它装置。
背景技术
出于若干原因,利用有机材料的光学电子装置变得越来越受欢迎。用以制造这样的装置的材料中的许多材料相对便宜,因此有机光学电子装置具有获得相对于无机装置的成本优势的潜力。另外,有机材料的固有性质(例如其柔性)可以使其非常适合具体应用,例如在柔性衬底上的制造。有机光学电子装置的实例包括有机发光装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏打电池和有机光检测器。对于OLED,有机材料可以具有相对于常规材料的性能优点。举例来说,有机发射层发射光的波长通常可以容易地用适当的掺杂剂来调整。
OLED利用有机薄膜,其在电压施加于装置上时发射光。OLED正变为用于例如平板显示器、照明和背光应用中的越来越引人注目的技术。美国专利第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中描述若干OLED材料和配置,所述专利以全文引用的方式并入本文中。
磷光性发射分子的一个应用是全色显示器。用于这种显示器的行业标准需要适于发射具体色彩(称为“饱和”色彩)的像素。具体地说,这些标准需要饱和的红色、绿色和蓝色像素。可以使用本领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。
绿色发射分子的一个实例是三(2-苯基吡啶)铱、表示为Ir(ppy)3,其具有以下结构:
在此图和本文后面的图中,将从氮到金属(此处,Ir)的配价键描绘为直线。
如本文所用,术语“有机”包括聚合材料以及小分子有机材料,其可以用以制造有机光学电子装置。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料,并且“小分子”可能实际上相当大。在一些情况下,小分子可以包括重复单元。举例来说,使用长链烷基作为取代基不会将分子从“小分子”类别中去除。小分子还可以并入到聚合物中,例如作为聚合物主链上的侧基或作为主链的一部分。小分子还可以充当树枝状聚合物的核心部分,所述树枝状聚合物由建立在核心部分上的一系列化学壳层组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”,并且据信当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。
如本文所用,“顶部”意指离衬底最远,而“底部”意指离衬底最近。在将第一层描述为“安置”在第二层“上”的情况下,第一层被安置为距衬底较远。除非规定第一层“与”第二层“接触”,否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说,即使阴极和阳极之间存在各种有机层,仍可以将阴极描述为“安置在”阳极“上”。
如本文所用,“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或从液体介质沉积。
当据信配位体直接促成发射材料的光敏性质时,配位体可以称为“光敏性的”。当据信配位体并不促成发射材料的光敏性质时,配位体可以称为“辅助性的”,但辅助性的配位体可以改变光敏性的配位体的性质。
如本文所用,并且如本领域技术人员一般将理解,如果第一能级较接近真空能级,那么第一“最高占用分子轨道”(HOMO)或“最低未占用分子轨道”(LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于将电离电位(IP)测量为相对于真空能级的负能量,因此较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(负得较少的IP)。类似地,较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲和性(EA)(负得较少的EA)。在常规能级图上,真空能级在顶部,材料的LUMO能级高于同一材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级靠近这个图的顶部。
如本文所用,并且如本领域技术人员一般将理解,如果第一功函数具有较高绝对值,那么第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。因为通常将功函数测量为相对于真空能级的负数,因此这意指“较高”功函数负得较多。在常规能级图上,真空能级在顶部,将“较高”功函数说明为在向下方向上距真空能级较远。因此,HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的惯例。
可以在以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,279,704号中找到关于OLED和上文所述的定义的更多细节。
发明内容
根据一个实施例,提供了一种有机发光装置,其包括柔性衬底;安置在所述衬底上的高度透明电极层,所述高度透明电极层在400-700nm范围中的峰值透射率是至少90%;安置在所述高度透明电极上的发射层,其包含有机发射材料;和安置在所述发射层上的高度反射、微弱透射电极层,其中所述高度反射、微弱透射电极在所述400-700nm范围中的最低透射率不超过20%并且峰值反射率是至少50%。在所述装置的操作期间,从所述装置的最接近所述衬底的侧面测量的亮度可以是从所述装置的最远离所述衬底的侧面测量的亮度的至少8倍。所述高度反射电极层可以是连续层或反射电极材料栅格。在使用栅格时,其可以占据的总面积不超过所述发射层的总面积的25%。所述高度反射电极层的透射率在所述400-700nm波长范围内可以不超过约2%。所述有机发射层可以根据所述高度反射电极层的所述栅格而图案化。所述栅格可以具有布置,例如方形、矩形、三角形、六角形、圆形、卵形或其组合。所述栅格可以具有宽度小于500μm、200μm、150μm、100μm或50μm的栅格线。所述装置可以是单像素有机发光装置。所述装置的至少一种电极在所述400-700nm范围内可以具有非均匀透射率和/或反射率。
在一个实施例中,一种装置可以包括如本文所述的有机发光装置;经配置以向所述OLED提供功率(例如经由跨越所述有机发射层的电压)的电池;经配置以控制电路的开关,所述电池通过所述电路提供所述电压;经配置以驱动所述有机发光装置的驱动器;和容纳所述电池、所述开关和所述驱动器的机械封装。所述机械封装的最大尺寸可以不超过所述发射层的活性区域的最大尺寸的1/2。所述机械封装可以与所述OLED/发射层相邻安置,即,与所述发射层不以堆叠形式安置。此类装置可以具有特定形状因数,例如书签。所述装置可以是相对小的。举例来说,所述机械封装可能不具有超过约50mm的尺寸。类似地,所述装置的厚度可以是不大于2mm。所述装置可以包括其它组件,例如放大层、可再充电电池和/或例如与可再充电电池电连通的外部充电端口。
在一个实施例中,提供了一种制造有机发光装置的方法。所述方法可以包括获得柔性衬底;制造安置在所述衬底上的高度透明电极层,其中所述高度透明电极层在400-700nm范围中的峰值透射率是至少90%;制造安置在所述高度透明电极上的发射层,其包括有机发射材料;和制造在所述发射层上的高度反射、微弱透射电极层,其在所述400-700nm范围中的最低透射率不超过20%并且峰值反射率是至少50%。
附图说明
图1展示了有机发光装置。
图2展示了不具有单独电子输送层的倒转的有机发光装置。
图3展示了根据本发明的一个实施例的近距离照明系统的示意图。
图4A展示了根据本发明的一个实施例的近距离照明系统中例示性阳极的透射率作为波长的函数。
图4B展示了根据本发明的一个实施例的近距离照明系统中例示性阳极的反射率作为波长的函数。
图5A展示了根据本发明的一个实施例的近距离照明系统中例示性阴极的透射率作为波长的函数。
图5B展示了根据本发明的一个实施例的近距离照明系统中例示性阴极的反射率作为波长的函数。
图6展示了根据本发明的一个实施例的近距离照明系统在不同位置处的亮度水平。
图7展示了根据本发明的一个实施例的具有分段互连反射电极的近距离照明系统的示意图。
图8展示了根据本发明的一个实施例的具有分段互连反射电极和相应图案化OLED的近距离照明系统的示意图。
图9展示了根据本发明的一个实施例的分段互连反射电极的俯视图。
图10展示了根据本发明的一个实施例的便携式照明书签的例示性组件。
图11展示了图10的装置照明一部分印刷文字。
具体实施方式
一般来说,OLED包含安置在阳极与阴极之间并且电连接到阳极和阴极的至少一个有机层。当施加电流时,阳极注入空穴并且阴极注入电子到有机层中。所注入的空穴和电子各自朝带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴局限于同一分子上时,形成“激子”,其为具有激发能量状态的局部化电子-空穴对。当激子经由光电发射机制弛豫时,发射光。在一些情况下,激子可以局限于激元或激态复合物上。非辐射机制(例如热弛豫)也可能发生,但通常被视为不合需要的。
最初的OLED使用从单态发射光(“荧光”)的发射分子,如例如美国专利第4,769,292号中所公开,所述专利以全文引用的方式并入。荧光发射通常在小于10纳秒的时间范围中发生。
最近,已经论证了具有从三重态发射光(“磷光”)的发射材料的OLED。巴尔多(Baldo)等人的“从有机电致发光装置的高效磷光发射(Highly EfficientPhosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices)”,自然(Nature),第395卷,第151-154页,1998;(“巴尔多-I”)和巴尔多等人的“基于电致磷光的非常高效绿色有机发光装置(Very high-efficiency green organic light-emittingdevices based on electrophosphorescence)”,应用物理学报(Appl.Phys.Lett.),第75卷,第3期,第4-6页(1999)(“巴尔多-II”),其以全文引用的方式并入。以引用的方式并入的美国专利第7,279,704号第5-6列中更详细地描述磷光。
图1展示了有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可以包括衬底110、阳极115、空穴注入层120、空穴输送层125、电子阻挡层130、发射层135、空穴阻挡层140、电子输送层145、电子注入层150、保护层155、阴极160和屏障层170。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。装置100可以通过依序沉积所描述的层来制造。在以引用的方式并入的US 7,279,704的第6-10列中更详细地描述这些各种层以及实例材料的性质和功能。
这些层中的每一者有更多实例。举例来说,以全文引用的方式并入的美国专利第5,844,363号中公开柔性并且透明的衬底-阳极组合。经p掺杂的空穴输送层的实例是以50:1的摩尔比率掺杂有F4-TCNQ的m-MTDATA,如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的颁予汤普森(Thompson)等人的美国专利第6,303,238号中公开发射材料和主体材料的实例。经n掺杂的电子输送层的实例是以1:1的摩尔比率掺杂有Li的BPhen,如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的美国专利第5,703,436号和第5,707,745号公开了阴极的实例,其包括具有例如Mg:Ag等金属薄层与上覆的透明、导电、经溅镀沉积的ITO层的复合阴极。以全文引用的方式并入的美国专利第6,097,147号和美国专利申请公开案第2003/0230980号中更详细地描述阻挡层的原理和使用。以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中提供注入层的实例。可以在以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中找到保护层的描述。
图2展示了倒转的OLED 200。所述装置包括衬底210、阴极215、发射层220、空穴输送层225和阳极230。装置200可以通过依序沉积所描述的层来制造。因为最常见OLED配置具有安置在阳极上的阴极,而装置200具有安置在阳极230下的阴极215,所以装置200可以称为“倒转”OLED。在装置200的对应层中,可以使用与关于装置100所描述的材料类似的材料。图2提供了可以如何从装置100的结构省略一些层的一个实例。
图1和2中所说明的简单分层结构是作为非限制实例而提供,并且应理解,可以结合各种各样的其它结构使用本发明的实施例。所描述的具体材料和结构本质上是示范性的,并且可以使用其它材料和结构。可以基于设计、性能和成本因素,通过以不同方式组合所描述的各个层来实现功能性OLED,或可以完全省略若干层。还可以包括未具体描述的其它层。可以使用不同于具体描述的材料的材料。尽管本文所提供的实例中的许多实例将各种层描述为包含单一材料,但应理解,可以使用材料的组合(例如主体与掺杂剂的混合物)或更一般来说,混合物。并且,所述层可以具有各种子层。本文中给予各个层的名称并不打算具有严格限制性。举例来说,在装置200中,空穴输送层225输送空穴并且将空穴注入到发射层220中,并且可以被描述为空穴输送层或空穴注入层。在一个实施例中,可以将OLED描述为具有安置在阴极与阳极之间的“有机层”。此有机层可以包含单个层,或可以进一步包含如例如关于图1和2所描述的不同有机材料的多个层。
还可以使用未具体描述的结构和材料,例如包含聚合材料的OLED(PLED),例如以全文引用的方式并入的颁予弗兰德(Friend)等人的美国专利第5,247,190号中所公开。作为另一实例,可以使用具有单个有机层的OLED。OLED可以堆叠,例如如以全文引用的方式并入的颁予福利斯特(Forrest)等人的第5,707,745号中所描述。OLED结构可以脱离图1和2中所说明的简单分层结构。举例来说,衬底可以包括有角度的反射表面以改进出耦(out-coupling),例如如颁予福利斯特等人的美国专利第6,091,195号中所述的台式结构,和/或如颁予布利维克(Bulovic)等人的美国专利第5,834,893号中所述的凹点结构,所述专利以全文引用的方式并入。
除非另外规定,否则可以通过任何合适方法来沉积各种实施例的层中的任一者。对于有机层,优选方法包括热蒸发、喷墨(例如以全文引用的方式并入的美国专利第6,013,982号和第6,087,196号中所述)、有机气相沉积(OVPD)(例如以全文引用的方式并入的颁予福利斯特等人的美国专利第6,337,102号中所述)和通过有机蒸气喷射印刷(OVJP)的沉积(例如以全文引用的方式并入的美国专利第7,431,968号中所述)。其它合适沉积方法包括旋涂和其它基于溶液的工艺。基于溶液的工艺优选在氮或惰性气氛中进行。对于其它层,优选方法包括热蒸发。优选的图案化方法包括通过掩模的沉积、冷焊(例如以全文引用的方式并入的美国专利第6,294,398号和第6,468,819号中所述)和与例如喷墨和OVJD等沉积方法中的一些方法相关联的图案化。还可以使用其它方法。可以改进待沉积的材料,以使其与具体沉积方法相容。举例来说,可以在小分子中使用具支链或无支链并且优选含有至少3个碳的例如烷基和芳基等取代基,来增强其经受溶液处理的能力。可以使用具有20个或更多个碳的取代基,并且3-20个碳是优选范围。具有不对称结构的材料可以比具有对称结构的材料具有更好的溶液可处理性,因为不对称材料可以具有更低的再结晶倾向性。可以使用树枝状聚合物取代基来增强小分子经受溶液处理的能力。
根据本发明实施例制造的装置可以进一步任选地包含屏障层。屏障层的一个用途是保护电极和有机层免于因暴露于环境中的有害物质(包括水分、蒸气和/或气体等)而受损。屏障层可以沉积在衬底、电极上,沉积在衬底、电极下或沉积在衬底、电极旁,或沉积在装置的任何其它部分(包括边缘)上。屏障层可以包含单个层或多个层。屏障层可以通过各种已知的化学气相沉积技术形成,并且可以包括具有单一相的组合物以及具有多个相的组合物。任何合适材料或材料组合都可以用于屏障层。屏障层可以并入有无机化合物或有机化合物或两者。优选的屏障层包含聚合材料与非聚合材料的混合物,如以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,968,146号、PCT专利申请案第PCT/US2007/023098号和第PCT/US2009/042829号中所述。为了被视为“混合物”,构成屏障层的前述聚合材料和非聚合材料应在相同反应条件下和/或在同时沉积。聚合材料对非聚合材料的重量比率可以在95:5到5:95的范围内。聚合材料和非聚合材料可以由同一前体材料产生。在一个实例中,聚合材料与非聚合材料的混合物基本上由聚合硅和无机硅组成。
根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到各种各样的电子组件模块(或单元)中,所述电子组件模块可以并入到多种电子产品或中间组件中。此类电子产品或中间组件的实例包括可以为终端用户产品制造商所利用的显示屏、照明装置(如离散光源装置或照明面板)等。此类电子组件模块可以任选地包括驱动电子装置和/或电源。根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到各种各样的消费型产品中,所述消费型产品具有一或多种电子组件模块(或单元)并入于其中。此类消费型产品将包括含一或多个光源和/或某种类型的视觉显示器中的一或多者的任何种类的产品。此类消费型产品的一些实例包括平板显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、平板计算机、平板手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微型显示器、3-D显示器、交通工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕,或指示牌。可以使用各种控制机制来控制根据本发明而制造的装置,包括无源矩阵和有源矩阵。意欲将所述装置中的许多装置用于对人类来说舒适的温度范围中,例如18C到30C,并且更优选在室温下(20-25C),但可以在此温度范围外(例如-40C到+80C)使用。
OLED可以提供用于使用其它照明形式不可行或不可能的装置和用途。举例来说,欧洲专利申请EP 2455993公开了一种前照灯系统,其中多个OLED元件安置在2个透明电极之间。多个反射板插入在衬底与对应于多个OLED元件的电极之一之间,以将从每个OLED元件产生的光反射到一个方向。以此方式,大部分光转到一个方向并且仅有最少光转到其它方向。此类设计可以提供高阅读对比度;然而,制造反射板是一个额外步骤,并且需要精细图案化来使每个反射板与相应OLED元件对准。
作为另一个实例,美国专利8,979,291涉及两个以背靠背方式配置的透明照明面板,其中每个面板可以单独地受控制。每个面板中产生的一部分光将通过另一面板。美国专利申请公开案2014/0110681公开了一种实质上透明的装置,其从一个表面发射显示图像并且从其第二表面充当照明源。美国专利申请公开案2014/0139458公开了一种在两侧表面上显示图像的新颖装置。观看者从一侧看到的图像与观看者从另一侧看到的图像一致。
相比之下,本文所公开的实施例提供了一种近距离照明系统,其可以充当用于印刷介质或反射电子显示器的透视阅读灯或透视前照灯。举例来说,此类装置可以按书签或其它小形状因数实施,当抵靠着或非常接近印刷文字地放置时,其照明文字同时仍使得用户通过所述装置观看文字。
在一个实施例中,提供了一种具有高度不对称亮度的OLED装置。此类装置的一个实例展示于图3中。装置包括衬底340;高度透明电极330;高度反射并且微弱透射的电极310;和一或多个安置在两个电极之间的有机电致发光层320。装置可以包括其它层,例如阻挡层、输送层等,如先前关于图1和2所描述。衬底、电极和/或OLED层可以是柔性的,使得装置可以保形地放置在非平面表面(例如打开的书籍或其它出版物)、曲面物件(例如装运罐、铝罐、曲壁、建筑支撑柱、饮料容器)等上。当用以照明物件时,装置可以经安置以使得高度透明电极330与待照明的物件350非常接近,并且比高度反射、微弱透射电极310更接近。举例来说,当用以照明书籍或其它印刷物的页面350时,装置可以如图3中所示而放置,使得如由虚线箭头所展示,光朝向物件350和远离高度反射、微弱透射电极310两个方向地发射,但最初朝向待照明的物件350发射的光更多。如本文所述,此类不对称亮度可以通过使用具有特定光学性质的电极来实现。
如本文更详细地描述和展示,可能需要电极具有特定透射率和反射率性质。举例来说,高度透明电极330在400-700nm光谱范围内的峰值透射率可以是至少90%。高度反射、微弱透射电极310在400-700nm光谱范围中的最低透射率可以不超过20%,和/或在400-700nm光谱范围中的峰值反射率可以是至少50%。在一些实施例中,可能优选的是,微弱透射电极对可见光谱中的一些或所有波长是完全不透明的,即,在400-700nm范围内的透射率是0%。
更一般来说,可能优选的是,高度透明电极330的峰值透射率高于高度反射、微弱透射电极310。还可能优选的是,一或两个电极在400-700nm范围内具有非均匀透射率和/或反射率。举例来说,如图4A、4B、5A和5B中所示,适合用于本文所公开的装置和系统的电极在400-700nm波长范围内可以具有在65%与100%(图4A)、10%与45%(图5A)等之间变化的透射率概况,和/或在0%与35%(图4B)、0%与60%(图5B)等之间变化的反射率概况。使用非均匀透射率和反射率概况电极可以进一步增强装置的光学品质,因为如下文更详细阐释,这些性质可以导致光从两个区域行进的路径不同。
为了在使用时获得所要对比度水平,典型地优选的是,如本文所公开的装置放置得极接近待照明的文字或其它物件。这使得携有关于物件的信息的大部分光最终反射回到用户,即,通过高度反射、微弱透射电极。距离优选是小于10mm、5mm、2mm、1mm或甚至更小。典型地,可能时,例如印刷材料正被照明时,装置将与待照明的装置直接物理接触地放置。为了维持短距离,无关于正照明的物件的特定布置,可能优选的是,装置是柔性的,并且因此能够贴合待观看的图像的表面。举例来说,装置(例如图6中展示的装置)可以在聚合物衬底上制造以便其是柔性的。不同厚度的塑料膜可以用以层压在装置的顶部上;较厚膜可以提供额外保护和较高刚度。当使用聚合物或塑料衬底时,薄膜屏障可以用以封装OLED装置,以便整体装置可以是柔性的。可以使用底部发射和顶部发射OLED两者。
对于如本文所公开的近距离照明装置(例如透视书签或其它阅读灯),可能需要装置提供2:1或更高的对比率。此类比率合理地在对于典型用户,尤其对于低环境光状况下的黑白印刷,例如在夜间阅读书籍,舒适的范围内。可实现的对比率的特定实例更详细地提供于本文中。
为了提高对比率,可以降低微弱透射电极的透射率。举例来说,在本文所公开的实施例中,微弱透射电极的透射率可以小于10%、5%、2%或更小。这典型地产生了甚至更大的顶部与底部亮度水平比。此比率优选大于8:1、10:1、15:1或20:1。更高对比率可以例如通过使用具有相同材料的更厚电极或通过使用不同的透射性更小的电极材料来实现。
在一个实施例中,如本文所公开的近距离照明装置可以包括单一大OLED像素,例如图6中展示的装置。也就是说,OLED的电活性区域可以不包括构成较大装置的多个可单独寻址的区域,而改为可以是仅可作为整体寻址(即,可以经激活到接通状态)的单一区域。在此类配置中,OLED或电极没有图案化,因此允许使用相对简单工艺、无对于精确对准的要求的制造。因此,与包括多个像素的常规显示型装置相比,单像素布置的复杂性和价格可以显著更低。
在一个实施例中,更高对比率可以通过减少或消除来自装置的顶部(微弱透射)侧的发射来实现。一种这样做的技术是使用分段但互连的反射电极材料栅格代替固体连续的微弱透射电极。此类电极的例示性配置展示于图9中,呈反射电极的细线网格形式。装置的示意性截面展示于图7中。图7中的装置的结构类似于图3中展示的结构,但用互连反射电极710代替连续电极层310。OLED层320在此类配置中仍是连续的。反射电极层710可以是如图9中所展示的栅格或任何其它布置,例如三角形栅格、六角形栅格、圆形或卵形栅格或这些或任何其它形状的组合。
在一个实施例中,OLED层还可以根据电极的栅格的相同图案而图案化。此类布置的一个实例展示于图8中,其包括图案化OLED层820。图案化层820的覆盖区可以稍大于电极层710的覆盖区,以防止阴极与阳极之间短接。也就是说,在包括OLED层820和电极层710的每个区域中,OLED层的覆盖区可以延伸超出电极层710的覆盖区。因此,维持电极层710的通用布置和图案,例如图9中展示的栅格,同时使得OLED层820防止电极710、330之间短接。
因为反射电极阻挡下面的图像的视图被看到,所以可能需要电极的尺寸相对小。举例来说,栅格线优选应小于500μm、200μm、150μm、100μm或50μm。栅格线可以使用任何适合技术沉积,包括真空热蒸发、通过遮蔽掩模的电子束或使用光刻来图案化。举例来说,在以12的字体大小使用新罗马字体(Times New Roman font)的印刷的信纸大小的文本文档中,垂直线的宽度是约300μm。因为栅格线不应阻挡此线,所以其宽度需要小于300μm。举例来说,栅格线可以经配置以便宽度是150μm并且线到线间距是1.5mm。所述栅格线占据的总面积是约19%。对于200μm和100μm的栅格线宽度,栅格线的面积比分别是25%和13%。
在一个实施例中,例如便携式照明书签的装置可以基于先前所述的近距离照明装置来制造。根据此类实施例的系统展示于图10中。装置包括如先前所描述的OLED装置1010、机械封装1020、电池1030和相连电子器件,例如驱动器1040和开关1050。电子器件封装可以通过常规电连接,例如柔性接线1060或其它连接件连接到OLED装置。薄柔性电池可以用以实现相对薄并且柔性的形状因数。图10的插图展示了接通状态下的装置1070。图11展示了用以在黑暗环境下照明印刷文字的装置。与常规照明装置相比,在装置中使用OLED(例如图10和11中所展示)可以使得整体装置相对较小,同时仍实现本文所公开的照明、光学和柔性性质。举例来说,结合电子器件、电源等使用的整体机械封装可以是相对小的和/或柔性的。举例来说,机械封装1020的最大尺寸可以仅是OLED 1010的活性区域的最大尺寸的1/2或更小。或者或另外,无关于OLED的大小,机械封装可以是相对小的。举例来说,其可能不具有超过约50mm的尺寸(例如,高度、长度、宽度)。相对于与OLED以堆叠形式(即,与衬底和/或电极的最大表面区域相邻)安置,机械封装还可以安置到OLED的一侧,如图10中所展示。因此,如图10中所示的装置可以是相对薄的,例如厚度是2mm或更小。
例如图10中展示的实例的装置可以在其它功能和/或特征方面增强。举例来说,薄的扁平型薄片放大器可以连接到OLED以促进阅读的简易性。此类薄片放大器的一个实例是由金冠有限责任公司(Gold Crest LLC)制备的Mighty Bright。作为另一个实例,可以使用可再充电电池,在所述情况下,装置还可以包括可外部接入的端口以允许电池的电接入。
更一般来说,本文所公开的实施例可以提供任何近距离照明系统,其中需要用户能够透视装置,同时在装置的远侧照明物件。举例来说,如本文所公开的近距离照明装置可以用作反射式显示器顶部上的前照灯。
如本文所公开的装置可以通过制造如先前所描述的OLED装置,和通过将其它组件(例如驱动器、电池、开关等)连接到OLED来制造。举例来说,高度透明电极层可以安置在衬底上,接着是包括发射层的OELD,和高度反射、微弱透射电极。电极和OLED层可以具有本文先前公开的光学性质和物理布置。举例来说,OLED可以使用任何适合技术,例如关于图1和图2所公开而制造。装置的层还可以按如本文关于OLED制造工艺所描述的不同次序和/或布置制造,例如其中高度透明电极和OLED制造于高度反射、微弱透射电极上。
实验
如本文所公开,制造说明性OLED装置。制造的装置的阳极和阴极性质分别展示于图4A、4B、5A和5B中。在600nm下,阳极是高度透明的(81%透射率),并且阴极是微弱透射的(15%透射率)但高度反射的(53%反射率)。使用柯尼卡美能达色度计(Konica MinoltaChroma Meter)CS-100A测量装置的亮度。从阳极和阴极侧发现亮度水平分别是600cd/m2和75cd/m2。如先前所描述,两侧的亮度高度不对称,比率是8:1。此高比率可以在装置放置在图像顶部上时提供合理的对比率,如本文先前所描述。
然后将装置放置在黑白图像的顶部上,所述黑白图像通过使用激光印刷工具在标准复印纸上印刷黑色矩形而形成。在标准实验室环境条件下测量亮度。如图6中所示,白色和黑色区域的亮度水平分别测量为40cd/m2和2.3cd/m2。此对应于约17:1的对比率。然后将OLED装置放置在图像的顶部上,较亮的一侧面向图像。再次测量黑色和白色区域的亮度水平。在测量期间装置与下层图像之间的距离小于2mm。如图6中所示,白色和黑色区域的亮度水平分别是214cd/m2和78cd/m2,因此提供2.7:1的对比率。低对比率主要起因于通过微弱透射阴极发射的光。这部分光是持续背景,类似于电子显示器的顶部上环境光的反射。然而,对于近距离照明应用,例如透视书签/阅读灯,2:1和更高的对比率是极合理的,尤其对于低环境光状况下的黑白印刷,例如在夜间阅读书籍。
区别两种状态的另一因素是来自各状态的光的光谱或色彩。在图6中展示的实例中,来自白色和黑色区域的光的色彩不同。这是因为来自两个区域的光的路径或历程不同。来自黑色区域的光主要是通过顶部阴极发射的光。相比之下,在白色区域内,大部分光来自通过底部阳极发射并且然后反向再循环的光。这部分光再循环多次。因此,如图6中所示,白色和黑色区域的光谱相当不同。这将极大地帮助观察者区别两种状态,有效地提供更大表观对比率。
应理解,本文所述的各种实施例仅作为实例,并且无意限制本发明的范围。举例来说,本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代,而不脱离本发明的精神。如所要求的本发明因此可以包括本文所述的具体实例和优选实施例的变化,如本领域技术人员将明白。应理解,关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。
Claims (18)
1.一种有机发光装置,其包含:
柔性衬底;
安置在所述衬底上的高度透明电极层,所述高度透明电极层在400-700nm范围中的峰值透射率是至少90%;
安置在所述高度透明电极层上的发射层,其包含有机发射材料;和
安置在所述发射层上的高度反射、微弱透射电极层,所述高度反射、微弱透射电极层在所述400-700nm范围中的最低透射率不超过20%并且峰值反射率是至少50%,
其中至少一个电极在所述400-700nm范围内具有非均匀透射率和/或反射率,其中所述透射率和/或反射率随所述400-700nm范围变化。
2.根据权利要求1所述的装置,其中在所述装置的操作期间,从所述装置的最接近所述衬底的侧测量的亮度是从所述装置的最远离所述衬底的侧测量的亮度的至少8倍。
3.根据权利要求1所述的装置,其中所述高度反射电极层包含连续层。
4.根据权利要求1所述的装置,其中所述高度反射电极层包含反射电极材料栅格。
5.根据权利要求4所述的装置,其中所述反射电极材料栅格占据的总面积不超过所述发射层的总面积的25%。
6.根据权利要求4所述的装置,其中所述高度反射电极层的透射率在所述400-700nm波长范围内不超过约2%。
7.根据权利要求4所述的装置,其中所述有机发射层根据所述高度反射电极层的所述栅格而图案化。
8.根据权利要求4所述的装置,其中所述栅格包含选自由以下组成的群组的栅格布置:方形、矩形、三角形、六角形、圆形、卵形和其组合。
9.根据权利要求4所述的装置,其中所述栅格包含宽度小于500μm的栅格线。
10.根据权利要求4所述的装置,其中所述栅格包含宽度小于200μm、150μm、100μm或50μm的栅格线。
11.根据权利要求1所述的装置,其中所述有机发光装置是单像素装置。
12.一种书签,其包含:
根据权利要求1所述的有机发光装置;
经配置以提供跨越所述有机发射层的电压的电池;
经配置以控制电路的开关,所述电池通过所述电路提供所述电压;
经配置以驱动所述有机发光装置的驱动器;和
容纳所述电池、所述开关和所述驱动器的机械封装;
其中所述机械封装的最大尺寸不超过所述发射层的活性区域的最大尺寸的1/2,并且所述机械封装与所述发射层不以堆叠形式安置。
13.根据权利要求12所述的书签,其中所述机械封装的尺寸不超过约50mm。
14.根据权利要求12所述的书签,其中所述书签不厚于2mm。
15.根据权利要求12所述的书签,其进一步包含放大层。
16.根据权利要求12所述的书签,其中所述电池是可再充电电池。
17.根据权利要求16所述的书签,其进一步包含与所述可再充电电池电连通的外部充电端口。
18.一种制造有机发光装置的方法,所述方法包含:
获得柔性衬底;
制造安置在所述衬底上的高度透明电极层,所述高度透明电极层在400-700nm范围中的峰值透射率是至少90%;
制造安置在所述高度透明电极层上的发射层,其包含有机发射材料;和
制造安置在所述发射层上的高度反射、微弱透射电极层,所述高度反射、微弱透射电极层在所述400-700nm范围中的最低透射率不超过20%并且峰值反射率是至少50%,
其中至少一个电极在所述400-700nm范围内具有非均匀透射率和/或反射率,其中所述透射率和/或反射率随所述400-700nm范围变化。
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