CN1555583A - 设置于扩散屏上的具有宏观结构宽度的杂光发射器层的白光led - Google Patents
设置于扩散屏上的具有宏观结构宽度的杂光发射器层的白光led Download PDFInfo
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Abstract
其发射光谱可以混合成白光的诸如有机光发射器层(1，2，3)的多色发射横向彼此相邻地排列在第一透明电极层(7)上。光发射器层(1，2，3)较佳地是带状形式的并为了简化生产而具有可由肉眼分辨的宏观尺寸。由此选择光散射基片(4)的厚度以使由光发射器层(1，2，3)发射的放射光束在基片(4)的光出射表面上至少部分叠加，由此提升白光源的光学效果。
Description
本发明一般涉及场致发光的发光装置和有关的领域，尤其涉及根据专利的权利要求1的导言的场致发光的发光装置，该发光装置可用作白光源。
过去，努力开发了各种概念来根据白炽或卤素灯取代常规的白光源。
最先进的概念基于根据GaN或InGaN的半导体LED，它至少部分嵌入包含转换器物质的透明铸件(casting)树脂材料中，所述转换器物质用于LED所发射的光的至少部分波长转换。在这种情况中，LED优选具有多个发光区域，在能量方面，它产生转换器物质的发射谱上相对宽频带的光发射谱。在穿过铸件树脂合成物时，通过转换器物质将由GaN-LED发射的蓝或UV波长范围中的光至少部分转换成具有黄光谱范围内波长的光，从而通过附加的色彩混合产生白光。根据这种概念，诸如手电筒之类的小型发光源近来被引入商用。但是，这些产品仍具有各种缺点。首先，这些白光源的光谱的光发射曲线仍非最佳，从而在许多情况中不能-至少不能从所有的观察角度-提供白光源的生理光学效果。此外，由于GaN-LED仍过低的光功率和必要的光转换而限制了根据这种概念可以产生的白光源的发光强度。因此，近期根据这种概念预计不会出现具有高发光强度的大面积白光源。
生产白光源的又一概念是基于基片上多个半导体层和相应的pn结的单片集成，组成半导体材料从而在pn结中通过电流注入产生具有不同波长的光。US-A-6 163038描述了根据GaN材料系统的这种白光源。两个实施例描述了一些部件，其中生产具有三个pn结的半导体层排列，它发射互补颜色红、绿和蓝的波长的光，由此达到白光源的光学效果。原则上，这种概念具有优点，即可以产生任何所需颜色的复色光，从而导致显示和照明装置范围中应用的多样性。但是，即使采用这种类型的部件，也不能产生具有高发光强度和在成本方面可保持花费的大面积照明装置。
白光源的再一种概念是基于有机发光二极管(OLED)，近来其发展很快并以商业性地用于机动车辆的显示装置上。有机发光二极管可以相对较容易地产生白光，由于有机物质卓越的多样性，不同的发射器可以结合在一起以产生白光。已公开的德国专利申请DE199 16 745A1描述了具有用于产生混合颜色光的有机发光物质的发光二极管，其中包含有机发光物质的层设置在两个电极层和两个基片载体之间，在这种情况中一个载体由扩散屏(diffusing screen)形成。有机光发射器层具有带状结构，其中至少两种类型的带被交替设置且在每种情况中一种类型的带具有发射特定颜色的光的有机发光物质，一种类型的多个带共同地被驱动。选择两种或三种带类型的有机发光物质从而，给定合适的驱动，各带所发射的光的混合就会产生白光。但是，该实施例中描述的部件的一个缺点在于光发射器层的带的宽度很小以至于在人眼正常观察时不能分别带状结构，这导致部件的生产变得相对复杂。
因此，本发明的一个目的在于说明一种场致发光的发光装置，用该装置可以附加地混合和产生改变波长的可见光且可以成本有效地产生。这种场致发光的发光装置旨在能够特别地用作白光源。
这个目的是通过专利的权利要求1所赋予的特点而实现的。在从属权利要求中说明了有利的发展和改进。
本发明从上述文献DE 199 16 745所述发光装置开始，其中以带状结构在电极层之间将光发射器层交替横向彼此相邻地设置。
本发明基于基本理解，即绝对不必提供用于由光发射器带发射的放射光束的附加颜色混合的带状结构的微观结构。相反，本发明的基本特点，即光发射器层彼此的横向伸展和/或横向距离具有一量级从而可以在观察时仅通过肉眼分辨。对于由光发射器层发射的放射光束的颜色混合，则必须选择形成扩散屏的基片的厚度以使光发射器层发射的放射光束至少部分叠加在基片的光出射层(light exit surface)上。因此，基片必须至少具有一定厚度，从而将被混合的单个放射光线在通过基片时受到足够的散射加宽。
结果，为了生产根据本发明的场致发光装置，不需要复杂的掩膜和构成步骤，诸如微电子的实例中已知的。可以提供光发射器层的宏观横向伸展，这可以通过简单的结构措施产生。
从肉眼的分辨率已知的标准值是1角分＝1/60度。给定从光发射器层起的1m的观察距离，这对应于0.29mm。如果假定观察距离是30cm，则产生约100μm的分辨率。结果，对横向距离和/或带类型的光发射器层的宽度的约100μm的值可以假定为对仍能由肉眼分辨的光发射器层的横向尺寸的有利的下限。
对于形成扩散屏的基片的厚度，这应该大于扩散屏中光发射器层所发射的放射光束的平均散射长度，最好明显地更大。在稍简化的限定中，散射长度这里可以理解为在具有给定频率的光子由于散射改变其方向之前走过的平均自由程长度。因此，具有相对较强的散射属性的扩散屏具有对应的较短的平均散射长度，从而该扩散屏的厚度可以对应地小于具有较弱散射属性的扩散屏的情况。为了获得不同放射光束的足够的叠加，光发射器层之间的距离可以进一步对扩散屏的厚度起作用。较佳地，除了上述标准，扩散屏的厚度应选为至少约与光发射器层之间的距离一样大。
在这种情况中，光发射器层优选由有机材料以本身已知的方式制成。如仅近来实验性示出的，可以采用以下方式沉积合适的有机材料，即电荷载流子可以通过两个电子-或空穴-注入电极进入有机层且可以因此形成有机发光二极管(OLED)。
提供了具有不同的发射光谱的两种或多种不同类型的光发射器层，其混合产生白光。可以设置两个未构成的电极层在光发射器层的两侧上延伸，从而总是共同地驱动光发射器层。但是，在这种情况中，不能考虑一事实，即光发射器层的不同有机材料有不同的老化时间，从而由于一个光发射器层比另一个更快地损失其发光度，白光源的光学效果在时间过程上逐渐消耗。
因此，有利的实施例提供排列在光发射器层的一侧上的多个电极，其中可以分别从彼此驱动具有不同发射光谱的光发射器层并可以共同地驱动具有相同发射光谱的光发射器层。结果，在使用中，一种类型的光发射器层的可能降低的发光度可以相应地通过施加增加的电压而补偿。不考虑有机材料的不同老化时间的问题，该实施例可以用来控制单独需要的白光源形成的照明装置的着色，即作为实例，在白光光谱中更强或更弱地着重红色或蓝色部分。
例如，在可以用于小型白光LEID的简单实施例中，在每种情况下仅由一个光发射器层表示为光混合提供的发射光谱。但是，实施例也是可以了解的，特别是对于大面积照明装置，其中在每种情况下由多个光发射器层表示发射光谱。如果光发射器层以带状形式构成，则在这个主体中光发射器层可以根据它们的发射光谱以交替的顺序排列。
但是，以带状形式构成光发射器层不是本发明必要的组成部分。相反，光发射器层也可以排列成彼此横向相邻的点状或圆盘类型的层。特别是，如果由其发射光谱中红、绿和蓝发光发射器层形成光发射器层，则可以用包括三个圆点类型的光发射器层的三点色组的形式排列光发射器层，这是彩色显示屏幕技术中已知的。在这种实施例的情况中，对于肉眼的分辨率标准，可以将约100μm的值同样地假定为圆形层的直径和/或它们中点之间相互距离的下限。
有利的实施例提供了三种类型的光发射器层，各自的基本单色发射光谱分别具有红、绿和蓝波长范围中的最大值。如果由光发射器层以相同的发光强度发射，则三种单色的混合将产生白光。
但是，还可以仅使用两种类型的光发射器层，其各自的发射光谱在黄和蓝波长范围内具有最大值，必须以较高的发光度设定黄光发射器层。
例如，还可以使用具有不同发光光谱的超过三种类型的光发射器层，以使白光谱尽可能接近日光。
以下将参考附图更详细地说明根据本发明的光发射装置，其中：
图1示出根据本发明的白光源的侧视或剖视图；
图2示出图1的白光源的平面图。
附图示出包括三个杂色发射的光发射器层的实施例。该光发射器层由有机LED构成。
将第一透明电极层7施加到光散射基片4上，它例如可以由具有嵌入的散射中心的乳白玻璃屏或塑料基片构成。电极层7例如可以由ITO(氧化铟锡)层构成。
然后，以带状形式将光发射器层1、2和3连续施加到第一电极层7上。在每种情况下的光发射器层1、2和3包括由n-和p-掺杂的有机材料制成的层排序，从而在该层排序内形成pn结。选择有机材料从而第一光发射器层1在红光谱范围内的波长处具有发射最大值，第二光发射器层2在绿光谱范围内的波长处具有发射最大值，而第三光发射器层3在蓝光谱范围内的波长处具有发射最大值。
肉眼可以观察基片4上的带状光发射器层1、2和3，且它们具有诸如约1mm的带宽度。
通过实例说明由第一光发射器层1发射的放射光束。对于颜色混合和白光产生来说，发射光的平均横向散射加宽显著地大于带状光发射器层的宽度是很重要的。仅当由光发射器层1、2和3发射的放射光束的足够叠加出现在基片4的光出射表面上时，相对于光发射器层，使用中的光发射装置由观察者视为白光源。
在每种情况下将电极层8施加到带状光发射器层1、2和3的后表面上。最后，将反射层5施加到整个结构上，并确保在基片4的方向上向前反射由光发射器层1、2和3的pn结在向后方向上发出的光。反射层5可以作为金属或其它介质层嵌入。然后，引线6(图1中未示出)可以铺设到三个OLED的每一个并在每种情况下连接到电极层8。通过该引线6，就可以从电压源向OLED施加不同的电压，其共同异性极连接到第一电极层7。
在所示的实例性实施例中，每个发射类型仅由一个光发射器层表示。对于需要较高发光强度和/或较大发光面积的情况中，可以以其光谱类型的交替顺序应用光发射器层的更多带。
Claims (13)
1.一种场致发光的发光装置，尤其用作白光源，，它包括：
透明基片(4)，形成为扩散屏，
至少一个第一透明电极层(7)，它被应用到基片(4)上，
多个场致发光的光发射器层(1，2，3)，它们横向彼此相邻地排列在第一电极层(7)上并可以从它们的发射通过加色混合产生白光辐射，和
至少一个第二电极层(15)，它被应用到光发射器层(1，2，3)上，
其特征在于，
彼此间的光发射器层(1，2，3)的横向伸展和/或横向距离具有一量级从而它可以仅在观察时由肉眼分辨，
基片(4)的厚度被选择成使光发射器层(1，2，3)发射的放射光束在基片(4)的光出射表面上至少部分叠加。
2.如权利要求1所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
广发射器层(1，2，3)由有机材料制成。
3.如权利要求1或2所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
多个第一和/或第二电极(7，5)以这种方式排列，即可以彼此分开地驱动具有不同发射光谱的光发射器层(1，2，3)而共同驱动具有同样发射光谱的光发射器层。
4.如权利要求1到3中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
所提供的发射光谱仅由每种情况下一个光发射器层(1，2，3)表示。
5.如权利要求1到3中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
所述发射光谱由每种情况下多个光发射器层提供。
6.如以上权利要求中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
所述光发射器层(1，2，3)是带状形式的并彼此平行排列。
7.如权利要求5和6所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
光发射器层根据它们的发射光谱以交替的顺序排列。
8.如以上权利要求中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，
三种类型的光发射器层(1，2，3)，其发射光谱各自在红、绿和蓝波长范围中具有最大值。
9.如权利要求1到7中任一项所述的场致发光的光发射装置，其特征在于，两种类型的光发射器层，其发射光谱各自在黄和蓝波长范围中具有最大值。
10.如以上权利要求中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，基片(4)由具有嵌入的散射中心的乳白玻璃屏或塑料基片构成。
11.如以上权利要求中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，光发射器层(1，2，3)在它们表面上远离基片(4)设有反射层(5)。
12.如权利要求11所述的场致发光的发光装置，其特征在于，第二电极层同时用作反射层。
13.如以上权利要求中任一项所述的场致发光的发光装置，其特征在于，第一电极层(7)是应用到基片(4)上的ITO层。
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