CN111458052A - 一种变色oled温度传感器组件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种变色OLED温度传感器组件，包含：变色OLED器件和外部电驱动；变色OLED器件包含基板，封装层，基板和封装层之间的第一和第二电极，两个电极之间的第一和第二发光层且分别发射的光具有相差至少30nm的第一和第二本征峰值波长；变色OLED器件工作在第一和第二温度下分别发射第一和第二颜色的光，在CIE 1976色坐标图上分别有第一色坐标点(u1，v1)和第二色坐标点(u2，v2)，两色坐标点之间的duv值大于0.006；外部电驱动为变色OLED器件提供恒定电流密度。该组件，利用变色OLED器件在恒定的电流密度驱动下，发光颜色随着温度变化的特性，从而确定被探测物体或周围环境的温度。

Description

一种变色OLED温度传感器组件
技术领域
本发明涉及一种变色OLED温度传感器组件。更具体地，涉及一种利用由恒定电流密度驱动的变色OLED温度传感器组件。
背景技术
有机电致发光器件(OLED)由阴极、阳极和在阴极与阳极之间的有机发光材料堆叠而成，通过在器件阴阳极两端施加电压，将电能转换成光，具有宽广角、高对比度和更快的响应时间等优点。伊斯曼柯达公司的Tang和Van Slyke于1987年报道了一种有机发光器件，芳基胺空穴传输层和三-8-羟基喹啉-铝层作为电子传输层和发光层(Applied PhysicsLetters，1987,51(12):913-915)。在器件两端施加电压后，绿光从器件中发射出来，这项发明为现代有机发光二极管(OLEDs)的发展奠定了基础。OLED具有成本低功耗低、亮度高、视角宽、厚度薄等优点，经过几十年的发展，已经在显示和照明领域得到了广泛的应用。目前，很多商用照明已经能进行色温调节达到在不同场合下发出不同色温的功能。因此利用同一个光源在不同色温中进行转换已成为目前通用照明的一大趋势。颜色可调灯具在市场上颇受欢迎，而以OLED发光面板为灯源的展示或产品也可以在市场上找到。(https://www.oled-info.com/konica-minolta-show-color-tunable-thin-flexible-oled-lighting-panels)。三菱公司的Vebatim Velve OLED发光面板已经可以市售，它的色温(CCT)可从2700K调到6500K，包含了很广的颜色范围(Velve OLED lighting brochure，https://www.oled-info.com/verbatim-velve-oled-lighting-panel-hands-review)
颜色变化OLED可以有多种方式实现，但为了保证最终产品的轻薄特点，在单个OLED器件中集成不同发光层是一个很有前景的候选方案，单层变色OLED应运而生。在OLED有机材料中，空穴的迁移率远远大于电子的迁移率，同时在不同工作电压下电子的注入与空穴的注入变化趋势也有很大不同，电子注入随工作电压增加比空穴要急剧得多，因此在OLED中，发光层中的复合区域是随着电压增加而从邻近电子传输层一侧向邻近空穴传输层一侧移动的(Kyoung Soo Yook,Journal of Industrial and Engineering Chemistry,Volume 16,Issue2,2010,Pages 181-184)。对多发光层结构的白光OLED，当驱动电压增加时，复合区域的中心有可能从一种颜色的发光层移到另一颜色发光层，从而不同颜色的光强比例发生变化，例如当蓝光比例增加时，发出的光偏冷色调，当红光的比例增加时，发出的光偏暖色调。利用此特性，可以实现OLED器件颜色的变化。在专利CN103000822中，公开了一种使用蓝绿黄红四种染料两两掺杂在两个不同主体材料中实现色温可调的白色有机OLED器件，根据施加电压的不同，形成不同的激子复合区域，从而实现从冷白光到暖白光的转换。在专利CN2020100639006中公开了一种颜色可调的OLED发光模组，使用多个单层OLED变色器件组成OLED发光模组，可以通过调节发光面积和/或工作电流改变OLED器件的工作电压，实现颜色可调的功能。以上申请都是在室温下利用改变工作点进而改变颜色，并没有提及温度变化对颜色的影响，尽管这些OLED本身都会有温度特性，但是要想作为温度传感器使用，还需要在其工作方式以及颜色与温度对应关系的获取等方面付出创造性劳动，这都是上述申请没有提及的。不仅如此，上述公开重点讨论的都是有机层结构与颜色的关系，但是一个温度传感器与OLED器件的基板、封装等都有密切联系，这些也是上述申请没有具体涉及的。因而，以上申请均是在发光方面的应用，并没有关注温度传感方面的应用。
上述中的OLED器件都是在常温下通过改变工作点，即电流或电压，实现变色功能的。对于OLED器件，随着器件温度的升高，电荷迁移率增大，从而导致在恒定电流密度下电压降低(de Moraes,Inês Rabelo,et al."Impact of temperature on the efficiencyof organic light emitting diodes."Organic Electronics 26(2015):158-163.)。本发明在上述基础上，创造性地提出了一种变色OLED温度传感器组件，利用变色OLED器件在恒定的电流密度驱动下，发光颜色随着温度变化的特性，从而确定被探测物体或周围环境的温度。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种变色OLED温度传感器组件以至少解决上述部分问题。
根据本发明的一个实施例，公开了一种变色OLED温度传感器组件，其特征在于，包含：变色OLED器件和外部电驱动；
其中所述变色OLED器件包含基板，封装层，设置在基板和封装层之间的第一电极和第二电极，以及设置在第一电极和第二电极之间的第一发光层和第二发光层，其中第一发光层发射的光具有第一本征峰值波长，第二发光层发射的光具有第二本征峰值波长，所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长相差至少30nm；
所述变色OLED器件工作在第一温度和第二温度下，其中所述变色OLED器件在第一温度下发射第一颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第一色坐标点(u1，v1)，在第二温度下发射第二颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第二色坐标点(u2，v2)，其中所述第一色坐标点和第二色坐标点之间的duv值大于0.006；
所述外部电驱动为变色OLED器件提供恒定电流密度。
根据本发明的一个实施例，公开了一种显示物体温度的方法，其特征在于，包括：
根据前述实施例所述的一种变色OLED温度传感器组件制定颜色标定指示装置；
将所述变色OLED温度传感器设置在有温度变化的物体上或空间内；
给所述变色OLED温度传感器提供恒定电流密度；
观察所述变色OLED温度传感器的颜色，并在所述颜色标定指示装置上读出对应温度。
根据本发明的一个实施例公开了一种消费产品，其特征在于，所述消费产品包含前述实施例所述的变色OLED温度传感组件。
本发明公开了一种变色OLED温度传感器组件，利用变色OLED器件在恒定的电流密度驱动下，随着温度变化的特性，电压会发生改变，电压的改变则会导致OLED发光层内激子复合区域的移动，对于具有多个发光层的独立单元OLED器件，复合区域的移动意味着每一个发光层的发光强度会随之发生变化，从而使OLED器件的发光颜色发生变化。因此，对于一个多发光层独立单元OLED器件来说，利用复合区域移动与温度变化的一一对应关系，能实现通过观察发光颜色判定温度变化的目的。
附图说明
图1a-1b是变色OLED温度传感器组件中变色OLED器件的剖面示意图。
图2是一个变色OLED器件的CIE 1976色坐标在恒定电流密度10mA/cm2下随着温度的变化图。
图3a-3c是一种集成了变色OLED温度传感器组件的杯子的示意图。
图4a-4b是另一种集成了变色OLED温度传感器组件的杯子的示意图。
图5是一种可显示水位的杯子的示意图。
图6是一种集成了变色OLED温度传感器组件的手套的示意图。
具体实施方式
如本文所用，“顶部”意指离基板最远，而“底部”意指离基板最近。在将第一层描述为“设置”在第二层“上”的情况下，第一层被设置为距基板较远。反之，在将第一层描述为“设置”在第二层“下”的情况下，第一层被设置为距基板较近。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“设置在”阳极“上”。
如本文所用，一个“OLED器件”可以是底发光即从基板一侧发光，或是顶发光即从封装层一侧发光，或是透明器件即同时从基板和封装侧发光。
如本文所用，术语“OLED器件”包含基板，阳极层，阴极层，设置于阳极层和阴极层之间的一层或多层有机层，封装层，以及延伸到封装层外部的至少一个阳极接触和至少一个阴极接触，用于外部接入。
如本文所用，术语“组件”指的是仅有一套外部电驱动装置的电子器件，其还可以包括配合标定电子器件颜色的指示装置。
如本文所用，术语“封装层”可以是厚度小于100um的薄膜封装，其包括将一层或多层薄膜直接设置到器件上，或者也可以是黏着到基板上的盖玻片(cover glass)。
如本文所用，术语“光提取层”可以指光扩散膜，或者其他具有光提取效果的微结构，或者是具有光外耦合效应的薄膜镀层。光提取层可以设置于OLED的基板表面，也可以在其他合适的位置，例如介于基板和阳极之间，或者有机层与阴极之间，阴极与封装层之间，封装层表面，等等。
如本文所用，术语“外部电驱动”指的是可以给器件供电的装置系统，它通常包括电路控制系统和外部电源。其中，电路控制系统可以包括但不局限于阴阳极电接触、导线、FPC板、集成电路、变压器等；外部电源可以直接是各类电池，也可以是由插座连接交流电，或者是由USB接口连接的充电宝及其他电子设备，也可以是通过导线连接的电源发生器等。
如本文所用，“本征峰值波长”指的是有机发光材料在底发射器件中发射出的峰值波长，该底发射器件至少包含阳极层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层和阴极层。不同的配套材料体系下，发光材料的“本征峰值波长”可以有一定差异，但都应在±10nm的范围内。
如本文所述，“duv”是一个用来量化不同光源颜色差异的指标，在本发明中特指在CIE 1976色坐标图上两个色坐标点之间的距离。例如，在CIE 1976色坐标图上的第一个色坐标点为(u1,v1)，第二个色坐标点位(u2,v2)，则duv＝sqrt[(u1-u2)2+(v1-v2)2]。
如本文所用，“本征峰值波长”指的是有机发光材料在底发射器件中发射出的峰值波长，该底发射器件至少包含空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层。不同的配套材料体系下，发光材料的“本征峰值波长”可以有一定差异，但都应在+/-10nm的范围内。
如本文所述，“颜色标定指示装置”指的是针对某一特定变色OLED器件，在不同温度下发出的光的颜色与该温度的对应指示装置，其中光色可以直接用颜色表示，也可以用1976CIE色坐标或1931CIE色坐标或CCT表示。“颜色标定指示装置”可以是一种颜色标定卡，从该颜色标定卡中可以读出相应配套的温度传感器组件在显示某种颜色时对应的温度，也可以是其他形式的显示颜色和温度对应的方式；“颜色标定指示装置”也可以不显示颜色，而仅反馈温度或温度范围，此时“颜色标定指示装置”还可以包含一个颜色读取装置，包含但不限于，摄像头、光谱探测器等。温度的反馈可以通过显示屏显示，也可以通过扬声器语音播放。
根据本发明的一个实施例，公开了一种变色OLED温度传感器组件，其特征在于，包含：变色OLED器件和外部电驱动；
其中所述变色OLED器件包含基板，封装层，设置在基板和封装层之间的第一电极和第二电极，以及设置在第一电极和第二电极之间的第一发光层和第二发光层，其中第一发光层发射的光具有第一本征峰值波长，第二发光层发射的光具有第二本征峰值波长，所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长相差至少30nm；
所述变色OLED器件工作在第一温度和第二温度下，其中所述变色OLED器件在第一温度下发射第一颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第一色坐标点(u1，v1)，在第二温度下发射第二颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第二色坐标点(u2，v2)，其中所述第一色坐标点和第二色坐标点之间的duv值大于0.006；
所述外部电驱动为所述变色OLED器件提供恒定电流密度。
根据本发明的一个实施例，其中所述外部电驱动为变色OLED器件提供的恒定电流密度大于0.1mA/cm2。
根据本发明的一个实施例，其中所述外部电驱动为变色OLED器件提供的恒定电流密度大于1mA/cm2。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一温度和第二温度相差不低于1摄氏度。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一温度和第二温度相差不低于5摄氏度。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一温度和第二温度相差不低于10摄氏度。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长彼此相差至少50nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长彼此相差至少70nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长彼此相差至少100nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述的变色OLED温度传感组件还包含颜色标定指示装置。
根据本发明的一个实施例，其中所述颜色标定指示装置包含第一温度及其对应的第一颜色，和/或第二温度及其对应的第二颜色。
根据本发明的一个实施例，其中所述的颜色标定指示装置进一步包含颜色读取装置，所述颜色读取装置包含摄像头和/或光谱探测器。
根据本发明的一个实施例，其中所述的颜色标定指示装置进一步包含显示屏和/或扬声器。
根据本发明的一个实施例，其中所述变色OLED发光器件进一步包含第三发光层；其中所述第三发光层发射的光具有第三本征峰值波长，且第三本征峰值波长与第一本征峰值波长和第二本征峰值波长均相差至少30nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一本征峰值波长、第二本征峰值波长和第三本征峰值波长彼此相差至少50nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一本征峰值波长、第二本征峰值波长和第三本征峰值波长彼此相差至少70nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一本征峰值波长、第二本征峰值波长和第三本征峰值波长彼此相差至少100nm。
根据本发明的一个实施例，其中所述变色OLED发光器件进一步包含调节层；其中所述调节层设置在相邻的发光层之间。
在该实施例中，“所述调节层设置在相邻的发光层之间”是指所述的调节层设置在两两相邻的发光层之间。例如第一发光层和第二发光层之间没有其他发光层，则认为第一发光层和第二发光层之间相邻，则所述调节层可以设置在第一发光层和第二发光层之间；同理，若第三发光层和第二发光层相邻，则所述调节层可以设置在第二发光层和第三发光层之间。
根据本发明的一个实施例，其中所述第一色坐标点和第二色坐标点之间之间的duv值大于0.01。
根据本发明的一个实施例，其中所述变色OLED器件可以工作在第三温度下，在第三温度下发射第三颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第三色坐标点(u3，v3)；其中所述第三色坐标点与第一色坐标点的duv值大于0.006，或/和所述第三色坐标点与第二色坐标点之间的duv值大于0.006。
根据本发明的一个实施例，其中第三色标点与第一色标点的duv值大于0.01，和/或所述第三色坐标点与第二色标点之间的duv值大于0.01。
根据本发明的一个实施例，其中所述基板是柔性的。
根据本发明的一个实施例，其中所述封装层是薄膜封装层。
根据本发明的一个实施例，其中所述外部电驱动包含以下的一种或多种：电池、USB接口、电源插座、无线充电感应装置。
根据本发明的一个实施例，公开了一种确定显示物体温度的方法，包括：
根据前述任一实施例所述的一种变色OLED温度传感器组件制定颜色标定指示装置；
将所述变色OLED温度传感器设置在有温度变化的物体上或空间内；
给所述变色OLED温度传感器提供恒定电流密度；
观察所述变色OLED温度传感器的颜色，并在所述颜色标定指示装置上读出对应温度。
根据本发明的一个实施例，公开了一种消费产品，其中所述的消费产品包含前述任一项所述的变色OLED温度传感组件。
根据本发明的一个实施例，其中所述消费产品的包括平板显示器，监视器，医疗监视器，电视机，广告牌，用于室内或室外照明和/或发信号的灯，平视显示器，完全或部分透明的显示器，柔性显示器，智能电话，平板计算机，平板手机，可穿戴设备，智能手表，膝上型计算机，数码相机，便携式摄像机，取景器，微型显示器，3-D显示器，车辆显示器和车尾灯。
图1a示意性、非限制性的展示了一个包含两个发光层的变色OLED发光器件100的剖面示意图。图不一定按比例绘制，图中一些层结构也是可以根据需要省略的。OLED发光器件100包括阳极101，空穴注入层102，空穴传输层103，电子阻挡层104，第一发光层105，第一调节层106，第二发光层107，空穴阻挡层108，电子传输层109，电子注入层110，阴极111，覆盖层112。其中电子阻挡层104、调节层106、空穴阻挡层108、覆盖层112都为可选层。一个颜色可调的OLED发光器件200还可以进一步在第二发光层107之上包含第二调节层113和第三发光层114，如图1b所示，同样第二调节层113也为可选层。发光层的发光材料可以根据实际需要选择，例如图1a中所示的两个发光层可以分别是蓝色发光层105和黄色发光层107，而图1b中所示的三个发光层可以分别是蓝色发光层105，绿色发光层107，红色发光层114。当器件在常温和一个固定工作点下工作时，在不同发光层中至少有一个载流子复合区域，对应第一光谱，以及在CIE 1976色坐标图上有第一色坐标点(u1，v1)以及第一亮度。当器件的环境温度发生变化时，例如环境温度升高时，由于OLED器件的温度效应，在固定电流密度时，随着温度升高，器件的电压会降低即器件内部电场减弱。此时，载流子中的电子漂移速度会随着电势降低而下降，这意味着更高比例的电子将聚集在靠近阴极一端，造成了器件内部载流子重新分配，也进一步使得复合区域位置发生变化，向靠近阴极方向移动。通常来说，靠近阴极端的载流子复合区域在这种情况下会占据主导发光，从而产生第二光谱，以及在CIE 1976色坐标图上有第二色坐标点(u2，v2)。值得注意的是，尽管此时也会产生第二亮度，但是由于电流密度维持不变，而OLED器件的发光亮度与电流密度成正比关系，因此第二亮度和第一亮度会基本一致，差别在+/-10％以内。以图1b为例，常温下，复合区域在红光发光层114中，绿光发光层107以及蓝光发光层105中均匀分布，可以形成一个色温偏高的冷白光。随外界温度升高，阴阳两极电压下降，电子漂移速度下降，载流子复合区域向阴极方向移动，使得发光层114中的红光发光占据主导，整个出射光为色温偏低的暖白光。需要注意的是，我们可以在不同发光层之间加入一层很薄的(通常厚度不超过
Figure BDA0002457718070000051
优选的不超过
Figure BDA0002457718070000052
)的调节层，调节层通常是空穴阻挡材料或者电子阻挡材料，限制不同复合区域空穴或者电子的数量，进一步控制不同发光层的发光比例以达到所需的颜色。尽管如此，调节层并不是必须的，例如可以通过匹配不同发光层主体材料的能级进行调控。为了使颜色变化有较大的跨度，第一发光层和第二甚至第三发光层彼此之间的本征峰值波长可以相差30nm以上，例如第一发光层为本征峰值波长为460nm的蓝光，第二发光层为峰值波长在530nm的绿光，两个发光层的本征峰值波长相差70nm；或者，第三发光层为峰值波长为630nm的红光，则第三和第二发光层的本征峰值波长相差100nm。
可以看出，对颜色的调控可以通过在两个电极之间排布不同的发光层顺序来进行，从上述的分析中我们知道，在常温状态下，随着电压的升高，载流子复合区域是由靠近阴极端逐渐向靠近阳极端移动的，反之亦然。在恒定电流密度下，随着温度的升高，器件的电压是逐渐降低的，造成载流子复合区域由靠近阳极一端逐渐向靠近阴极一端移动。所以当电极之间不同颜色发光层的顺序改变时，就能实现不同的颜色变化趋势。例如当只有蓝、绿两个发光层时，假设蓝光发光层靠近阳极，绿光发光层靠近阴极，此时该变色OLED器件在恒定电流密度下，随着温度的升高，电压逐渐降低，载流子复合区域由靠近阳极端逐渐向靠近阴极端移动，所以发出的光颜色由蓝色为主导逐渐改变成绿色为主导。反之，如果绿色发光层靠近阳极，蓝色发光层靠近阴极，随着温度的升高，变色OLED器件的电压逐渐降低，载流子复合区域由靠近阳极端逐渐向靠近阴极端移动，所发出的光色由绿色主导逐渐改变为蓝色主导。变色OLED器件不只包含两种颜色的发光层，还可以包含三种颜色的发光层或者四种及其以上的发光层，而且发光层之间还可以包含载流子调节层，用以调节空穴或者电子的漂移速度，进而达到控制颜色变化趋势的目的。
一个变色OLED器件制备完成后，在恒定的电流密度下，所发出光的颜色和温度是一一对应的。需要注意的是，OLED器件电压和温度的关系理论上是器件内部结的温度与结电压的关系。不同的OLED器件即便具有相同的有机层结构，但也可能有不同的温度-颜色对应关系。这是因为，外界温度的变化导致整个OLED器件温度的变化，但由于传热过程中的损失，结温度可以与整个器件的温度有差异，这个差异的大小取决于器件使用的基板、封装甚至版图和器件面积。例如，制备在基板为0.7mm厚的玻璃，和0.2mm厚的PI上的OLED器件，假设温度传感来在基板温度变化，则尽管器件有机层结构是一样的，由于0.7mm厚玻璃和0.2mm厚PI的导热性不同，使得结温度实际也会不同，则器件发出的光色不同；类似的，采用玻璃封装(0.5-0.7mm厚的玻璃用UV固化胶粘合在基板上形成封装，基板和封装玻璃之间会有氮气)和薄膜封装(通常为厚度不到0.1mm的有机/无机薄膜直接覆盖在器件阴极上)的OLED器件，当温度传感来自封装层时，由于两种封装导热性不同也会使得实际结温度不同，从而尽管具有相同器件结构，但是发出光色会略有差异。因此，一个具有基板和封装层的OLED器件会有唯一一个温度-颜色对应关系。
我们可以制作一个如表1所示的颜色标定指示装置，该颜色标定指示装置对应的器件有机层结构如本发明例1中所描述，该颜色标定指示装置是一种颜色标定卡，以表格形式列出两种颜色，也可以根据实际需要，在颜色标定式指示装置中列出一系列颜色。该颜色标定指示装置是在温度传感器组件在10mA/cm2下标定的(为方便表达，本文中颜色标定指示装置的颜色选项使用文字说明，实际使用中，可直接绘出实际的颜色)，从该颜色标定指示装置中可以得知，OLED器件发出光的颜色为暖白色且CIE1976色坐标为(0.211,0.489)时，对应的温度是70℃；当OLED发出光的颜色为冷白色且CIE1976色坐标为(0.244,0.531)时，对应的温度是30℃。变色OLED温度传感器组件工作时，配合颜色标定指示装置，能够十分明了的判断出被测试物体或者温度传感器组件所处环境的温度。注意，在一些实施例中，标定指示装置中的色坐标可以不用展示，仅列出颜色和温度的一一对应关系即可。在另一些实施例中，颜色标定指示装置可以不显示颜色内容(文字的或是色彩的)，而直接通过显示屏显示当前温度，或者通过扬声器语音播放温度数值。这需要颜色标定装置内置一个颜色读取装置，这可以包含但不限于，摄像头、光谱探测器等。
表1颜色标定卡
Figure BDA0002457718070000061
根据本发明的一些示例性实施例，温度传感器组件中的变色OLED器件可以制备在存在温度变化的物体上。例如，可以将这种传感器集成在水杯的杯壁上，通过OLED器件颜色的变化来显示杯内的水温，如图3a-3c所示。图3a中，水杯303放置在底座302上，底座302上有一个开关301，用于控制恒流电源的开关，水杯303杯壁外侧设置有变色OLED器件304，变色OLED器件可以是柔性的或非柔性的，优选地，变色OLED器件是柔性OLED器件，一个柔性OLED器件包含至少一个柔性基板，和/或薄膜封装层。水杯303底部可以包含电驱动连接装置(图中未画出)，其一端与杯壁上的OLED器件有电连接，另一端可以与外部电驱动连接，也可以在独立底座302上设置有电驱动装置以及控制开关如301。当水杯303放在底座302上时，水杯底的电驱动连接装置与独立底座302上电驱动装置耦合即可给杯壁上的OLED器件连接。这种耦合方式可以包括但不限于，USB接口(例如，USB结构、Micro-USB接口、Type-C接口等)、无线充电装置(例如，电磁感应充电装置、磁场共振充电装置、射频无线充电装置等)、金属导线或垫片连接等。在一些实施例中，水杯303本身即具有电驱动装置，可以是电池或是USB接口等，此时可以不需要底座302。当向水杯303内注满热水后，打开开关301，为变色OLED器件304提供恒流电源，变色OLED器件304发出第一个颜色的光，如图3b所示，参考对应该器件结构的颜色标定指示装置，可以读出第一个温度数值。通过热交换，经过一段时间，水温逐渐降低，变色OLED器件304的发光颜色逐渐变化，产生第二个颜色的光，如图3c所示，对比颜色标定指示装置，可以读取第二个温度。由于水的热量从杯壁传至变色OLED器件需要一定的时间，所以变色OLED器件的颜色变化也是需要一定的时间并且是一个连续过程，这其中还可以参考颜色标定指示装置读出任意时间任意颜色时对应的温度。
根据本发明的另一些示例性实施例，温度传感器组件中的变色OLED器件可以设计成任意形状的，以适应不同人群的需要。如图4a所示，在水杯303上制备了一个剑形图案的变色OLED器件401，在不同温度下，剑形图案OLED器件能够发出不同颜色的光。图4b中，在水杯303上由变色OLED器件402、403、404、405组成了一个苯环形状的温度传感器组件。另外，在本发明的其他示例性实施例中，变色OLED传感器组件不仅能实现判断温度的功能，将变色OLED器件的发光区域稍加设计或组合使用多个变色OLED器件，还可以实现判断水位的功能，如图5所示，在水杯303上，多个变色OLED器件305、306、307、308、309、310、311组成温度传感器组件环绕在水杯周围，优选的使用柔性OLED器件。当打开开关301时，注入一定量的热水后，如果只有OLED器件309、310、311颜色发生明显的变化，且与OLED器件308、307、306、305的颜色有明显的差异，说明水杯里面的水位高度在柔性OLED器件309之下。再通过对比颜色标定指示装置，可以进一步判断水杯中的水温。
根据本发明的另一些示例性实施例，变色OLED温度传感器组件还可以制备在手套上，优选的，耐高温手套上。当使用该手套抓取高温物体时，手套上的变色OLED温度传感器组件会发生颜色变化，提醒操作人员物体的温度，如果是高温，操作人员可以及时放下要抓取的物体，防止烫伤。如图6所示，手套500的四支手指上制备有OLED器件501、502、503、504，在手套500底部设置有恒流电源装置505，并且设置有开关506。当打开开关506，使用该手套500抓取高温物体时，变色OLED器件501、502、503、504触摸或接近到高温物体，例如装满热水的玻璃杯，颜色会发生变化，再对比颜色标定指示装置，操作人员能够判断出物体的温度，防止烫伤。颜色标定指示装置还可以包含颜色读取装置和显示装置，将读取到的颜色直接通过显示屏显示出来，或者通过扬声器语音播放出来，及时提醒佩戴者做好高温防护。
以下举例说明变色OLED温度传感器组件的工作。
例1.
我们制备了变色OLED温度传感器中的一个变色OLED器件，具体结构如下：首先，用超纯水清洗0.7mm厚的玻璃基板，其上有事先图形化的1200埃厚铟锡氧化物(ITO)阳极层101，并用UV臭氧和氧等离子体处理ITO表面。之后，将基底放入充满氮气的手套箱中烘干以除去水分，随即安装在支架上并装入蒸镀腔室中。下面指定的有机层，在真空度约为1*10-6托的情况下以0.01-10埃/秒的速率通过热蒸发依次在ITO阳极上进行镀膜。首先蒸镀化合物HI用作空穴注入层(HIL)，厚度为100埃。化合物HT用作空穴传输层(HTL)，厚度为350埃。化合物H-1用作电子阻挡层(EBL)，厚度为50埃。然后蓝光掺杂剂化合物D-1(本征峰值波长为455nm)掺杂在蓝光主体化合物H-2共沉积用作蓝光发光层(BEML)，掺杂浓度为4％，总厚度为100埃。使用化合物H-3作为调节层，蒸镀在蓝光发光层之上，厚度为10埃。之后在调节层上蒸镀绿光发光层(GEML)，绿光发光层由化合物H-3、化合物H-4、化合物D-2(本征峰值波长为528nm)共蒸完成，H-3、H-4、D-2的比例为46％：46％：8％，总厚度为50埃。接下来红光掺杂剂化合物D-3(本征峰值波长为625nm，其与绿光发光层本征峰值波长相差97nm)掺杂在红光主体化合物H-5沉积用作红光发光层(REML)，总厚度为50埃，其中掺杂剂化合物D-3占比2％。使用化合物H-3作为空穴阻挡层(HBL)，蒸镀在红光发光层之上，厚度为50埃。在HBL上，化合物ET和化合物EI共沉积350埃作为电子传输层(ETL)，其中化合物EI占比60％，蒸镀10埃厚度的化合物EI作为电子注入层(EIL)，并且蒸镀1200埃的铝作为阴极，最后器件被从蒸镀腔室转回手套箱，并用UV固化胶将0.5mm厚的玻璃盖片粘合在基板上并覆盖所有有机层范围，形成封装层。该器件结构仅为示例，并不局限于本发明所述。化合物HI，化合物HT，化合物H-1，化合物H-2，化合物H-3，化合物H-4，化合物H-5，化合物D-1，化合物D-2，化合物D-3，化合物ET，及化合物EI的结构示例如下所示：
Figure BDA0002457718070000081
Figure BDA0002457718070000091
表2不同温度下变色OLED温度传感器在恒定电流密度10mA/cm2下的器件性能
Figure BDA0002457718070000092
表2列出了上述变色OLED温度传感器在不同温度下的器件性能，其中驱动电流密度恒定为10mA/cm2。从表2中我们可以得知，随着温度的升高，在恒定电流下OLED器件电压不断下降，同时温度也发生变化。当温度为30摄氏度时，OLED器件发出的光在1976色坐标图上有第一色坐标点(0.211,0.489)，当温度逐渐升高至40摄氏度时，OLED器件发出的光在1976色坐标图上有第二色坐标点(0.208,0.507)，第一色坐标点与第二色坐标点之间的duv为0.018。当温度继续升高至50摄氏度时，OLED器件发出光颜色在1976色坐标图上为第三色坐标点(0.218,0.516)，第二色坐标点与第三色坐标点之间的duv为0.013。当温度为60摄氏度和70摄氏度时，对应的1976色坐标分别为第四色坐标点(0.229,0.524)和第五色坐标点(0.244,0.531)，第三色坐标点与第四色坐标点之间的duv为0.014，第四色坐标点与第五色坐标点之间的duv为0.017，这些发光点之间的duv数值都大于0.006，肉眼是可以区分这些颜色变化的(ANSI C78.377-2017American National Standard for Electric Lamps-Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting(SSL)Products)。同时在表2列出的还有CCT值，我们在图2的CIE 1976色坐标谱中标出了这几个点，可以明显看到随着温度升高，OLED器件发出的光从冷白偏向暖白。可以看出，每个发光颜色点之间具有明显的区分，通过观察OLED器件颜色的变化，可以判断出待测物体温度。而且表2显示，在这种恒定电流密度的驱动下，发光亮度几乎不做变化，这也能保证视觉上的恒亮效果。需要说明的是，表2所示的颜色与温度的变化是由特定的OLED器件有机层结构及其基板、封装等组成所决定。具体地，在该实施例中，器件有机层结构中的蓝光发光层靠近阳极，红绿发光层靠近阴极。当温度逐渐升高，电压变化则是由高到低，复合区域由蓝光发光层逐渐向红绿发光层靠近，蓝光强度逐渐降低，红绿光强度逐渐升高，形成由冷白色到暖白色的颜色变化。实际上，我们可以改变发光层的顺序或者改变发光层数量来实现不同的颜色变化趋势。例如，将红绿发光层靠近阳极，蓝光发光层靠近阴极，这种情况下，随着温度的升高，器件的电压由高到低变化，复合区域由红绿发光层逐渐向蓝光发光层靠近，红绿光强度逐渐降低，蓝光强度逐渐升高，形成由暖白色或者黄色到冷白色的颜色变化。
在实际应用中，每一个固定结构的温度传感器配备有对应颜色标定指示装置，在标定颜色指示装置时，只要第一温度和第二温度下发光颜色点之间的duv大于0.006即可，优选地，大于0.01。然后，将颜色与温度制成一一对应的颜色标定指示装置，将变色OLED温度传感器组件与待测物体物理接触，如果是测量环境温度，则需将变色OLED温度传感器放置在待测环境中。当物体或环境温度发生变化时，OLED温度传感器的颜色也随之变化，比对颜色标定指示装置即可获知温度变化值和/或温度绝对值。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
应当理解，这里描述的各种实施例仅作为示例，并无意图限制本发明的范围。因此，如本领域技术人员所显而易见的，所要求保护的本发明可以包括本文所述的具体实施例和优选实施例的变化。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。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 (19)

1.一种变色OLED温度传感器组件，其特征在于，包含：变色OLED器件和外部电驱动；
其中所述变色OLED器件包含基板，封装层，设置在基板和封装层之间的第一电极和第二电极，以及设置在第一电极和第二电极之间的第一发光层和第二发光层，其中第一发光层发射的光具有第一本征峰值波长，第二发光层发射的光具有第二本征峰值波长，所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长相差至少30nm；
所述变色OLED器件工作在第一温度和第二温度下，其中所述变色OLED器件在第一温度下发射第一颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第一色坐标点(u1，v1)，在第二温度下发射第二颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第二色坐标点(u2，v2)，其中所述第一色坐标点和第二色坐标点之间的duv值大于0.006；
所述外部电驱动为所述变色OLED器件提供恒定电流密度。
2.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述外部电驱动为变色OLED器件提供的恒定电流密度大于0.1mA/cm2；优选地，大于1mA/cm2。
3.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述第一温度和第二温度相差不低于1摄氏度；
优选地，所述第一温度和第二温度相差不低于5摄氏度；
更优选地，所述第一温度和第二温度相差不低于10摄氏度。
4.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述第一本征峰值波长和第二本征峰值波长彼此相差至少50nm，或至少70nm，或至少100nm。
5.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，包含颜色标定指示装置。
6.如权利要求5所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述颜色标定指示装置包含第一温度及其对应的第一颜色，和/或第二温度及其对应的第二颜色。
7.如权利要求5所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述颜色标定指示装置进一步包含颜色读取装置，所述颜色读取装置包含摄像头和/或光谱探测器。
8.如权利要求7所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述颜色标定指示装置进一步包含显示屏和/或扬声器。
9.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述变色OLED器件进一步包含第三发光层；
其中所述第三发光层发射的光具有第三本征峰值波长，且第三本征峰值波长与第一本征峰值波长和第二本征峰值波长均相差至少30nm。
10.如权利要求9所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述第一本征峰值波长、第二本征峰值波长和第三本征峰值波长彼此相差至少50nm，或至少70nm，或至少100nm。
11.如权利要求1或9之一所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述变色OLED器件进一步包含调节层；
其中所述调节层设置在相邻的发光层之间。
12.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述变色OLED器件可以工作在第三温度下，在第三温度下发射第三颜色的光且在CIE 1976色坐标图上有第三色坐标点(u3，v3)；
其中所述第三色坐标点与第一色坐标点的duv值大于0.006，或/和所述第三色坐标点与第二色坐标点之间的duv值大于0.006。
13.如权利要求1所述的色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述第一色坐标点和第二色坐标点之间之间的duv值大于0.01。
14.如权利要求12或13所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述第三色坐标点与第一色坐标点的duv值大于0.01，或/和所述第三色坐标点与第二色坐标点之间的duv值大于0.01。
15.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述基板是柔性的。
16.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述封装层是薄膜封装层。
17.如权利要求1所述的变色OLED温度传感器组件，其特征在于，所述外部电驱动包含以下的一种或多种：电池、USB接口、电源插座、无线充电感应装置。
18.一种显示物体温度的方法，其特征在于，包括：
根据权利要求1-17任一项所述的变色OLED温度传感器组件制定颜色标定指示装置；
将所述变色OLED温度传感器设置在有温度变化的物体上或空间内；
给所述变色OLED温度传感器提供恒定电流密度；
观察所述变色OLED温度传感器的颜色，并在所述颜色标定指示装置上读出对应温度。
19.一种消费产品，其特征在于，所述消费产品包含权利要求1-17任一项所述的变色OLED温度传感组件。
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