DE102008049779A1 - Optoelectronic device for use as e.g. window, has LEDs arranged at two opposite side surfaces of support body, and support body and electrodes are partially radiation-permeable with respect to radiation emitted from LEDs - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung mit einem Trägerkörper, einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden und einer Flüssigkristallschicht. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zum Betrieb einer solchen optoelektronischen Vorrichtung.The The present invention relates to an optoelectronic device with a carrier body, one Plurality of light emitting diodes and a liquid crystal layer. Furthermore, the invention relates to methods for operating such optoelectronic device.
Es sind unter anderem optoelektronische Vorrichtungen bekannt, die eine aktive organische Schicht aufweisen, die zwischen zwei mit semitransparenten Elektroden versehenen Trägerkörpern angeordnet und elektrisch zum Leuchten angeregt ist. Die aktive organische Schicht ist dabei jedoch nachteilig anfällig gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit.It Among other things, optoelectronic devices are known which have an active organic layer, which between two with arranged semitransparent electrodes provided carrier bodies and electrically is excited to shine. The active organic layer is included however disadvantageously prone against environmental influences, such as moisture.
Nichttransparente optische Vorrichtungen, beispielsweise Flächenlichtquellen, weisen herkömmlicherweise eine Streuscheibe und eine Leuchtstofflampe beziehungsweise ein LED-Array auf. Diese optischen Vorrichtungen weisen jedoch nicht die Eigenschaft der Transparenz auf. Die optischen Vorrichtungen sind demnach lediglich als Flächenlichtquellen nutzbar.not Transparent Optical devices, for example, surface light sources, conventionally a diffuser and a fluorescent lamp or a LED array on. However, these optical devices do not have the property of transparency. The optical devices are therefore only as surface light sources available.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung anzugeben, die insbesondere eine verlängerte Lebensdauer aufweist und gleichzeitig vielfältig einsetzbar ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren zum Betrieb einer solchen optoelektronischen Vorrichtung anzugeben.Of the Invention is based on the object, an optoelectronic device Specify, in particular, has a prolonged life and at the same time diverse can be used. It is another object of the invention to provide methods for To specify operation of such an optoelectronic device.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch eine optoelektronische Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und Verfahren zum Betrieb einer solchen optoelektronischen Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 13 bis 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Tasks are inter alia by an optoelectronic device with the features of claim 1 and method of operation Such an optoelectronic device with the features of claims 13 to 15 solved. Advantageous embodiments and preferred developments of the device are the subject of dependent Claims.
Erfindungsgemäß ist eine optoelektronische Vorrichtung vorgesehen, die einen Trägerkörper, eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden, eine Flüssigkristallschicht, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist. Die Licht emittierenden Dioden sind an zumindest einer Seitenfläche des Trägerkörpers angeordnet. Die erste Elektrode ist auf einer Hauptfläche des Trägerkörpers angeordnet. Die Flüssigkristallschicht ist auf der von dem Trägerkörper abgewandten Seite der ersten Elektrode angeordnet. Die zweite Elektrode ist auf der von der ersten Elektrode abgewandten Seite der Flüssigkristallschicht angeordnet. Ferner sind der Trägerkörper, die erste und die zweite Elektrode für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung zumindest teilweise strahlungsdurchlässig.According to the invention is a Optoelectronic device provided, which has a carrier body, a plurality of light emitting diodes, a liquid crystal layer, a first one Having electrode and a second electrode. The light-emitting Diodes are arranged on at least one side surface of the carrier body. The first Electrode is on a major surface arranged the carrier body. The liquid crystal layer is on the side facing away from the carrier body Side of the first electrode arranged. The second electrode is on the side of the liquid crystal layer facing away from the first electrode arranged. Furthermore, the carrier body, the first and the second electrode for the radiation emitted by the light-emitting diodes at least partially radiation-permeable.
Die optoelektronische Vorrichtung ist als so genannte Flächenlichtquelle ausgebildet. Insbesondere ist eine Flächenlichtquelle eine Lichtquelle, bevorzugt eine Beleuchtungsvorrichtung, die sich durch eine im Verhältnis zur Tiefe große Hauptfläche und gleichzeitig insbesondere durch eine möglichst geringe Tiefe auszeichnet. Die optoelektronische Vorrichtung ist demnach möglichst flächig ausgebildet, beispielsweise vergleichbar mit einer Fensterscheibe.The Optoelectronic device is called a surface light source educated. In particular, a surface light source is a light source, preferably a lighting device, which is characterized by a relative to Deep big main area and at the same time characterized in particular by the lowest possible depth. The optoelectronic device is accordingly formed as flat as possible, for example comparable to a windowpane.
Durch Kombination eines Trägerkörpers und einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden mit einer Flüssigkristallschicht ist es nicht notwendig, wie herkömmlicherweise eine aktive organische Schicht über der Hauptfläche in der optoelektronischen Vorrichtung anzuordnen. Dadurch lassen sich Nachteile, die durch die organische Schicht entstehen können, wie beispielsweise die Gefahr der Schädigung der organischen Schicht durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, reduzieren. Durch die Verwendung einer Flüssigkristallschicht anstelle der aktiven organischen Schicht kann so eine optoelektronische Vorrichtung erzielt werden, die vergleichsweise zu herkömmlichen Vorrichtungen widerstandsfähig gegen beispielsweise Umwelteinflüsse ist. Dadurch verbessert sich, insbesondere verlängert sich, die Lebensdauer einer solchen optoelektronischen Vorrichtung.By Combination of a carrier body and a Variety of light-emitting diodes with a liquid crystal layer it is not necessary, as usual an active organic layer over the main surface to be arranged in the optoelectronic device. Leave it disadvantages that can arise through the organic layer, such as for example, the risk of damage to the organic layer by environmental influences, such as moisture, reduce. By use a liquid crystal layer instead of the active organic layer can thus be an optoelectronic Device are achieved, compared to conventional Devices resistant against, for example, environmental influences is. This improves, in particular, extends the life such an optoelectronic device.
Ferner erfolgt mit Vorteil durch die Vielzahl von Licht emittierenden Dioden, die an zumindest einer Seitenfläche des Trägerkörpers angeordnet sind, eine verbesserte Effizienz der optoelektronischen Vorrichtung. Die optoelektronische Vorrichtung kann durch die Anordnung der Vielzahl von Licht emittierenden Dioden effizient, insbesondere intensiv, Licht abstrahlen, wobei insbesondere die von der Vorrichtung emittierte Flächenstrahlung den Betrachter mit Vorteil nicht nachteilig beeinflusst, wie beispielsweise blendet.Further takes advantage of the plurality of light-emitting diodes, the at least one side surface arranged the carrier body are, an improved efficiency of the optoelectronic device. The optoelectronic device may be characterized by the arrangement of the plurality of light-emitting diodes efficiently, in particular intensively, Emitting light, in particular those emitted by the device surface radiation the viewer with advantage not adversely affected, such as dazzles.
Dieser Vorteil wird durch die Verteilung der von der Vielzahl von Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung, die sich über eine große Hauptfläche des Trägerkörpers erstreckt, erzielt. Optoelektronische Vorrichtungen, die beispielsweise zur Strahlungserzeugung Punktlichtquellen, wie beispielsweise Glühlampen, aufweisen, üben nachteilig eine erhebliche Blendwirkung auf den Betrachter aus. Dieser Nachteil kann durch eine optoelektronische Vorrichtung mit einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden, die zumindest an einer Seitenfläche des Trägerkörpers angeordnet sind, reduziert werden.This Advantage is due to the distribution of the variety of light emitting diodes emit radiation that spreads over a size main area extends the carrier body, achieved. Optoelectronic devices, for example, the Radiation generation point light sources, such as incandescent lamps, have, practice disadvantageous a significant glare on the viewer. This disadvantage can be achieved by an optoelectronic device a plurality of light-emitting diodes, at least at a side surface arranged the carrier body are to be reduced.
Ferner kann durch die optoelektronische Vorrichtung, bei der die Vielzahl von Licht emittierenden Dioden an zumindest einer Seitenfläche des Trägerkörpers angeordnet sind, eine großflächige Beleuchtungsvorrichtung erzielt werden, die sich insbesondere durch eine effiziente und bevorzugt möglichst homogene Abstrahlcharakteristik auszeichnet. Die Vielzahl der Licht emittierenden Dioden sind dabei so an zumindest einer Seitenfläche des Trägerkörpers angeordnet, dass der Trägerkörper auf der Hauptfläche, auf der die Flüssigkristallschicht und die Elektroden angeordnet sind, eine im Wesentlichen homogene Abstrahlcharakteristik aufweist. Die Strahlungsaustrittsseite der von der optoelektronischen Vorrichtung emittierten Strahlung ist vorzugsweise die Hauptfläche des Trägerkörpers, auf der die erste Elektrode, die Flüssigkristallschicht und die zweite Elektrode angeordnet sind.Further, by the optoelectronic device, in which the plurality of light-emitting diodes are arranged on at least one side surface of the carrier body, a large-area lighting device can be achieved, which in particular by an efficient and preferably pos as homogeneous as possible. The plurality of light-emitting diodes are arranged on at least one side surface of the carrier body such that the carrier body has a substantially homogeneous emission characteristic on the main surface on which the liquid-crystal layer and the electrodes are arranged. The radiation exit side of the radiation emitted by the optoelectronic device is preferably the main surface of the carrier body, on which the first electrode, the liquid crystal layer and the second electrode are arranged.
Der Trägerkörper, die erste und die zweite Elektrode sind für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung zumindest teilweise strahlungsdurchlässig. Insbesondere weisen der Trägerkörper, die erste und die zweite Elektrode einen geringen Absorptionsgrad für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung auf. Bevorzugt ist der Absorptionsgrad des Trägerkörpers, der ersten und der zweiten Elektrode weniger als 40%, besonders bevorzugt weniger als 20%.Of the Carrier body, the First and second electrodes are for those emitting from the light Diodes emitted radiation at least partially transparent to radiation. Especially show the carrier body, the first and the second electrode a low degree of absorption for from radiation emitted by the light emitting diodes. Prefers is the degree of absorption of the carrier body, the First and second electrode less than 40%, more preferably less than 20%.
Durch die zumindest teilweise Strahlungsdurchlässigkeit des Trägerkörpers, der ersten und der zweiten Elektrode ist die optoelektronische Vorrichtung vielfältig einsetzbar. Im Vergleich zu herkömmlichen nichttransparenten Flächenlichtquellen ist so die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung mit Vorteil sowohl als beispielsweise strahlungsdurchlässige Vorrichtung, wie beispielsweise ein Fenster, als auch als strahlungsundurchlässige Vorrichtung, wie beispielsweise als Raumteiler, geeignet.By the at least partially radiation permeability of the carrier body, the first and second electrodes is the optoelectronic device diverse used. Compared to conventional non-transparent area light sources so the optoelectronic invention Device with advantage both as a radiation-transmissive device, such as a window, as well as a radiopaque device, such as a room divider, suitable.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Licht emittierenden Dioden an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Trägerkörpers angeordnet.at In a preferred embodiment, the light emitting diodes on two opposite ones faces arranged the carrier body.
Bevorzugt sind dabei die Licht emittierenden Dioden so an den Seitenflächen des Trägerkörpers angeordnet, dass sich jeweils zwei Licht emittierende Dioden gegenüberliegen.Prefers are the light emitting diodes on the side surfaces of the Carrier body arranged, that in each case two light-emitting diodes face each other.
Durch die gegenüberliegende Anordnung der Licht emittierenden Dioden an den Seitenflächen des Trägerkörpers wird eine möglichst homogene Abstrahlcharakteristik der von den optoelektronischen Vorrichtungen emittierten Strahlung an der Strahlungsaustrittsseite erzielt.By the opposite Arrangement of light-emitting diodes on the side surfaces of the Carrier body is one possible homogeneous radiation characteristic of the optoelectronic devices emitted radiation at the radiation exit side achieved.
Der Trägerkörper wirkt dabei als Lichtleiter für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung. Durch eine sich gegenüberliegende Anordnung der Licht emittierenden Dioden kann so die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung besonders gleichmäßig in den Trägerkörper eingekoppelt und darin geleitet werden. Eine nahezu homogene Auskopplung an der Hauptfläche des Trägerkörpers, auf der die Elektroden und die Flüssigkristallschicht angeordnet sind, wird somit ermöglicht.Of the Carrier body acts as a light guide for the radiation emitted by the light-emitting diodes. By an opposite one Arrangement of light-emitting diodes can be that of the light emitting diodes emitted radiation particularly evenly in the Carrier body coupled and be guided in it. A nearly homogeneous extraction at the main area of the carrier body, on the electrodes and the liquid crystal layer are arranged, is thus possible.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Trägerkörper eine Glasscheibe.at In another preferred embodiment, the carrier body is a Glass pane.
Eine Glasscheibe zeichnet sich vor allem als stabiler und für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung strahlungsdurchlässiger Trägerkörper aus. Insbesondere ist eine Glasscheibe mit Vorteil zur Lichtleitung im sichtbaren Bereich besonders geeignet.A Glass pane stands out above all as more stable and for those of the radiation emitted by the light-emitting diodes radiation-permeable carrier body. In particular, a glass pane with advantage to the light pipe in visible area particularly suitable.
Zur Erzielung einer nahezu homogenen Lichtabstrahlung über die Hauptfläche der Vorrichtung ist eine möglichst verlustfreie Lichtleitung in dem Trägerkörper notwendig. Das setzt eine geringe Absorption der Strahlung in dem Trägerkörper voraus. Eine Glasscheibe als Trägerkörper erfüllt mit Vorteil diese Eigenschaften.to Achieving a nearly homogeneous light emission over the main area the device is one possible lossless light pipe in the carrier body necessary. That sets one low absorption of the radiation in the carrier body ahead. A glass pane as a carrier body met with Advantage of these properties.
Bevorzugt basieren die Licht emittierenden Dioden auf einem Nitrid-, einem Phosphid- oder einem Arsenid-Verbindungshalbleiter. ”Auf Nitrid-, Phosphid- oder Arsenid-Verbindungshalbleiter basierend” bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III/V-Halbleitermaterial mit der Zusammensetzung InxGayAl1-x-yP oder InxGayAl1-x-yN oder InxGayAl1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, umfasst.Preferably, the light-emitting diodes are based on a nitride, a phosphide or an arsenide compound semiconductor. "Based on nitride, phosphide or arsenide compound semiconductor" in the present context means that the active epitaxial layer sequence or at least one layer thereof is a III / V semiconductor material having the composition In x Ga y Al 1-xy P or In x Ga y Al 1-xy N or In x Ga y Al 1-xy As, each with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1.
Bevorzugt emittieren die Licht emittierenden Dioden jeweils Strahlung im farbigen oder im weißen Wellenlängenbereich. Besonders bevorzugt emittieren die Licht emittierenden Dioden jeweils Strahlung in einem ähnlichen Wellenlängenbereich.Prefers The light-emitting diodes emit radiation in each case in color or in the white wavelength range. Particularly preferably, the light-emitting diodes emit each Radiation in a similar Wavelength range.
Insbesondere liegt die Abweichung der Wellenlängenbereiche der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung bei weniger als 100 nm.Especially is the deviation of the wavelength ranges the radiation emitted by the light-emitting diodes at less than 100 nm.
Alternativ können die Licht emittierenden Dioden jeweils Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren. Durch Farbmischung der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung kann so eine optoelektronische Vorrichtung erzielt werden, die beispielsweise weißes Licht oder farbiges Licht in einem gewünschten Spektralbereich emittiert.alternative can the light emitting diodes each radiation in different Wavelength ranges emit. By color mixing of the light emitting diodes emitted radiation can be such an optoelectronic device achieved, for example, white light or colored light in a desired Spectral range emitted.
Die Licht emittierenden Dioden weisen jeweils eine aktive Schicht auf, die einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur zur Strahlungserzeugung aufweist.The Light emitting diodes each have an active layer, the one pn junction, one Double heterostructure, a single quantum well structure or a Having multiple quantum well structure for generating radiation.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Licht emittierenden Dioden jeweils mit einer Strahlungsaustrittsseite an dem Trägerkörper befestigt.In a preferred embodiment the light-emitting diodes are each attached to the carrier body with a radiation exit side.
Bevorzugt koppelt jeweils die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung in den Trägerkörper ein.Prefers each couples the emitted from the light-emitting diodes Radiation in the carrier body.
Besonders bevorzugt sind die Licht emittierenden Dioden mit einer Strahlungsaustrittsseite an zumindest einer Seitenfläche des Trägerkörpers befestigt, wobei jeweils die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung in den Trägerkörper einkoppelt. Die in den Trägerkörper eingekoppelte Strahlung wird in dem Trägerkörper vorzugsweise so geleitet, dass eine möglichst homogene Abstrahlung an der Hauptfläche des Trägerkörpers, auf der die Elektroden und die Flüssigkristallschicht angeordnet sind, ausgekoppelt wird.Especially preferred are the light-emitting diodes with a radiation exit side on at least one side surface attached to the carrier body, each of which emitted by the light-emitting diodes Radiation couples into the carrier body. The radiation coupled into the carrier body is preferably in the carrier body so that one as possible homogeneous radiation on the main surface of the carrier body, on which the electrodes and the liquid crystal layer are arranged, is decoupled.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist an den Seitenflächen des Trägerkörpers jeweils eine Licht reflektierende Schicht angeordnet. Dabei weisen die Licht reflektierende Schicht oder die Licht reflektierenden Schichten, die an der oder an den Seitenflächen des Trägerkörpers angeordnet sind, an denen Licht emittierende Dioden angeordnet sind, Aussparungen in Bereichen der Licht emittierenden Dioden auf. Insbesondere weisen diese Licht reflektierenden Schichten jeweils eine Aussparung im Bereich jeweils einer Licht emittierenden Diode auf.at a preferred embodiment is on the side surfaces of Carrier body respectively arranged a light-reflecting layer. This is shown by the light reflective layer or the light reflecting layers, those on or on the side surfaces arranged the carrier body are at which light-emitting diodes are arranged, recesses in areas of light-emitting diodes. In particular, show these light-reflecting layers each have a recess in the Each area of a light-emitting diode.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Trägerkörper eine Hauptfläche von mindestens 0,5 m2 auf. Beispielsweise weist der Trägerkörper eine Hauptfläche in einem Bereich von einschließlich 0,8 m × 0,8 m bis 1,2 m × 1,2 m auf. Vorzugsweise beträgt die Hauptfläche mindestens 1 m2.In a preferred embodiment, the carrier body has a main area of at least 0.5 m 2 . For example, the support body has a major surface in a range of 0.8 mx 0.8 m to 1.2 mx 1.2 m inclusive. Preferably, the main area is at least 1 m 2 .
Die Hauptfläche des Trägerkörpers muss nicht zwingend eine quadratische Fläche sein. Alternativ kann die Hauptfläche des Trägerkörpers rechteckigförmig ausgebildet sein. Ebenso ist eine kreisförmige oder ellipsenförmige Hauptfläche möglich.The main area the carrier body does not have to Mandatory a square area be. Alternatively, the main surface of the carrier body may be rectangular in shape be. Likewise is a circular or elliptical main area possible.
Ein Trägerkörper, der eine Hauptfläche in dem oben genannten Bereich aufweist, kann beispielsweise als Fenster oder als Raumteiler Verwendung finden. Insbesondere ist eine optische Vorrichtung mit einem Trägerkörper in dem oben genannten Bereich als Flächenlichtquelle geeignet.One Carrier body, the a main surface in the above-mentioned range, for example, as Use windows or as a room divider. In particular an optical device having a support body in the above-mentioned range as a surface light source suitable.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der optoelektronischen Vorrichtung sind die Licht emittierenden Dioden an vier Seitenflächen des Trägerkörpers angeordnet, wobei jeweils die Licht emittierenden Dioden einen Abstand zueinander von weniger als 20 cm, bevorzugt zwischen einschließlich 1 cm und einschließlich 20 cm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 5 cm und einschließlich 15 cm, aufweisen.at a preferred embodiment of the optoelectronic device are the light emitting diodes on four side surfaces of the Carrier body arranged, wherein each of the light emitting diodes at a distance from each other less than 20 cm, preferably between 1 inclusive cm and including 20 cm, more preferably between 5 cm inclusive and 15 inclusive cm.
Beispielsweise weist der Trägerkörper eine Hauptfläche in einem Bereich zwischen 0,8 m × 0,8 m und 1,2 m × 1,2 m auf, wobei an vier Seitenflächen des Trägerkörpers die Licht emittierenden Dioden angeordnet sind, die jeweils einen Abstand zueinander in einem Bereich zwischen einschließlich 8 cm und einschließlich 12 cm aufweisen.For example the carrier body has a main surface in one Range between 0.8 m × 0.8 m and 1.2 m × 1.2 m on, with four sides of the Carrier body the Light emitting diodes are arranged, each having a distance to each other in a range between 8 cm inclusive and 12 inclusive cm.
Eine so ausgebildete optoelektronische Vorrichtung weist mit Vorteil eine homogene Abstrahlcharakteristik der von der Vorrichtung emittierten Strahlung auf.A thus formed optoelectronic device has an advantage a homogeneous radiation characteristic emitted by the device Radiation on.
An der Strahlungsaustrittsseite der optoelektronischen Vorrichtung ist eine Flüssigkristallschicht zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, die beide bevorzugt semitransparent für die von der Vorrichtung emittierten Strahlung ist, angeordnet.At the radiation exit side of the optoelectronic device is a liquid crystal layer between a first electrode and a second electrode, both preferred semitransparent for the radiation emitted by the device is arranged.
Eine Flüssigkristallschicht enthält Flüssigkristalle, die aus lang gestreckten Molekülen bestehen. Ohne anliegendes elektrisches Feld sind die Flüssigkristalle mit ihren Längsachsen willkürlich zueinander angeordnet. Wird dagegen ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt, richten sich die Flüssigkristalle relativ zueinander aus.A liquid crystal layer contains liquid crystals those from elongated molecules consist. Without applied electric field are the liquid crystals with their longitudinal axes arbitrarily arranged to each other. If, however, an electric field to the liquid crystal layer applied, the liquid crystals align themselves relative to each other.
Befinden sich die Flüssigkristalle in einem ungeordneten Zustand, d. h. liegt kein elektrisches Feld an, so weist die Flüssigkristallschicht blickundurchlässige Eigenschaften auf, insbesondere stellt sich ein milchig-trüber Zustand ein. Die blickundurchlässigen Eigenschaften werden durch einen hohen Streugrad von Strahlung in der Flüssigkristallschicht erzielt. In die Flüssigkristallschicht eintretende Strahlung wird an den willkürlich zueinander angeordneten Flüssigkristallen mit hoher Wahrscheinlichkeit gestreut. Insbesondere beträgt der Streugrad an den willkürlich zueinander angeordneten Flüssigkristallen mehr als 80%.Are located itself the liquid crystals in a disordered state, i. H. There is no electric field on, so has the liquid crystal layer blickundurchlässige Properties, in particular, turns a milky-dull state one. The opaque ones Properties are characterized by a high degree of spreading of radiation in achieved the liquid crystal layer. In the liquid crystal layer Incoming radiation is at the arbitrarily arranged liquid crystals with high probability scattered. In particular, the degree of spreading is to the arbitrary more liquid crystal arranged to each other than 80%.
Befinden sich die Flüssigkristalle dagegen in einem relativ zueinander geordneten Zustand, d. h. liegt ein elektrisches Feld an, so weist die Flüssigkristallschicht blickdurchlässige Eigenschaften auf, insbesondere stellt sich ein transparenter Zustand ein. Der transparente Zustand ergibt sich durch einen niedrigen Streugrad von Strahlung in der Flüssigkristallschicht. Insbesondere wird in die Flüssigkristallschicht eintretende Strahlung mit niedriger Wahrscheinlichkeit an den ausgerichteten Flüssigkristallen gestreut. Insbesondere beträgt der Streugrad an den zueinander ausgerichteten Flüssigkristallen weniger als 10%.Are located itself the liquid crystals while in a relatively ordered state, i. H. lies an electric field, so the liquid crystal layer has translucent properties in particular, a transparent state arises. Of the transparent state results from a low degree of spreading of radiation in the liquid crystal layer. In particular, in the liquid crystal layer incoming radiation with low probability at the aligned Liquid crystals scattered. In particular, amounts the spreading wheel on the aligned liquid crystals less than 10%.
Nach Abschalten des elektrischen Feldes stellt sich der ursprünglich ungeordnete Zustand der Moleküle der Flüssigkristalle wieder ein, d. h. die Flüssigkristallschicht weist wieder blickundurchlässige Eigenschaften auf.After switching off the electric field, the originally disordered state of Molecules of liquid crystals again, ie, the liquid crystal layer has again opaque properties.
Insbesondere weist die Flüssigkristallschicht sowohl im Zustand der willkürlich zueinander angeordneten Flüssigkristalle als auch im Zustand der zueinander ausgerichteten Flüssigkristalle eine Lichtdurchlässigkeit von Strahlung bevorzugt im sichtbaren Wellenlängenbereich, d. h. eine Strahlungstransmission, von vorzugsweise über 70%, besonders bevorzugt von etwa 77% auf. Der blickundurchlässige Zustand, beziehungsweise der transparente Zustand, der Flüssigkristallschicht wird demnach nicht mittels des Transmissionsgrades dieser Schicht, sondern mittels des Streugrades an den Flüssigkristallen der Flüssigkristallschicht erzielt.Especially has the liquid crystal layer both in the state of arbitrary arranged liquid crystals to each other as well as in the state of aligned liquid crystals a translucency of radiation preferably in the visible wavelength range, d. H. a radiation transmission, preferably above 70%, more preferably about 77%. The opaque state, or the transparent state, the liquid crystal layer becomes accordingly not by means of the transmittance of this layer, but by means of of the spreading wheel on the liquid crystals of liquid crystal layer achieved.
Insbesondere ist unter Streugrad von Strahlung in einer Schicht das Verhältnis des Anteils der in der Schicht gestreuten Strahlung zu der auftreffenden Gesamtstrahlung zu verstehen.Especially is the degree of dispersion of radiation in a layer Proportion of the radiation scattered in the layer to the impinging To understand total radiation.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht so ausrichtbar, dass die Flüssigkristallschicht für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung einen Streugrad von weniger als 10% aufweist. Der Transmissionsgrad der Flüssigkristallschicht in dem Wellenlängenbereich der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung beträgt bevorzugt mehr als 70%, besonders bevorzugt 77% oder mehr.at A preferred embodiment of the device are the liquid crystals the liquid crystal layer so alignable that the liquid crystal layer for the Radiation emitted by the light-emitting diodes has a spreading degree of less than 10%. The transmittance of the liquid crystal layer in the wavelength range the radiation emitted by the light-emitting diodes is preferred more than 70%, more preferably 77% or more.
Sind die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht wie oben beschrieben ausgerichtet, ist die Streuung der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung an den Flüssigkristallen gering. Der größte Teil der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung bleibt somit in dem Trägerkörper gefangen, ohne eine Streuung an Flüssigkristallen der Flüssigkristallschicht zu erfahren. Die optische Vorrichtung ist in diesem Fall für sichtbare Strahlung zumindest größtenteils transparent.are the liquid crystals the liquid crystal layer aligned as described above, the dispersion of the Light emitting diodes emitted radiation to the liquid crystals low. The biggest part the radiation emitted by the light-emitting diodes remains thus trapped in the carrier body, without a scattering of liquid crystals the liquid crystal layer to experience. The optical device in this case is visible radiation at least for the most part transparent.
An die Licht emittierenden Dioden kann dabei keine elektrische Spannung angelegt sein, sodass die Licht emittierenden Dioden keine Strahlung emittieren.At the light-emitting diodes can not generate electrical voltage so that the light-emitting diodes do not emit radiation.
In diesem Fall kann die optoelektronische Vorrichtung als Fenster verwendet werden.In In this case, the optoelectronic device can be used as a window become.
Alternativ kann an die Licht emittierenden Dioden eine elektrische Spannung angelegt sein, sodass die Licht emittierenden Dioden Strahlung emittieren.alternative can be an electrical voltage to the light-emitting diodes be applied so that the light emitting diodes emit radiation.
Auch in diesem Fall fungiert die optoelektronische Vorrichtung als Fenster. Die zumindest teilweise Transparenz der optoelektronischen Vorrichtung wird hierbei durch Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht erreicht.Also In this case, the optoelectronic device acts as a window. The at least partial transparency of the optoelectronic device This is done by applying a voltage to the liquid crystals the liquid crystal layer reached.
In dem Trägerkörper geführte Moden der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung werden dabei in dem Trägerkörper so geleitet, dass in diesem Fall nur ein geringer Teil der Strahlung aus der optoelektronischen Vorrichtung ausgekoppelt wird.In the carrier body guided modes become the radiation emitted by the light-emitting diodes radiation doing so in the carrier body Guided that in this case only a small part of the radiation is decoupled from the optoelectronic device.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der optoelektronischen Vorrichtung sind die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht so ausrichtbar, dass die Flüssigkristallschicht für die von den Licht emittierenden Dioden emittierte Strahlung einen Streugrad von mehr als 80% aufweist. Der Transmissionsgrad der Flüssigkristallschicht beträgt auch in diesem Fall bevorzugt mehr als 70%, besonders bevorzugt 77% oder mehr.at a further embodiment of the optoelectronic device are the liquid crystals the liquid crystal layer so alignable that the liquid crystal layer for the Radiation emitted by the light-emitting diodes has a spreading degree of more than 80%. The transmittance of the liquid crystal layer is also in this case preferably more than 70%, particularly preferred 77% or more.
In diesem Betriebszustand ist demnach die Flüssigkristallschicht zumindest blickundurchlässig.In Accordingly, the liquid crystal layer is at least in this operating state blickundurchlässig.
Dabei kann an die Licht emittierenden Dioden keine elektrische Spannung angelegt sein, sodass die Licht emittierenden Dioden keine Strahlung emittieren. In diesem Fall fungiert die optoelektronische Vorrichtung beispielsweise als Wand, als Sichtschutz oder als Raumteiler.there can not apply electrical voltage to the light-emitting diodes so that the light-emitting diodes do not emit radiation. In this case, the optoelectronic device functions, for example as a wall, as a privacy screen or as a room divider.
Alternativ kann an die Licht emittierenden Dioden eine elektrische Spannung angelegt sein, sodass die Licht emittierenden Dioden Strahlung emittieren. In diesem Fall findet die optoelektronische Vorrichtung unter anderem als Flächenlichtquelle Verwendung.alternative can be an electrical voltage to the light-emitting diodes be applied so that the light emitting diodes emit radiation. In this case, the optoelectronic device finds among others as surface light source use.
Daneben ist die optoelektronische Vorrichtung blickundurchlässig. Die Licht emittierenden Dioden sind elektrisch angeschlossen und emittieren somit Strahlung. Die emittierte Strahlung wird in den Trägerkörper eingekoppelt und dort geleitet, wodurch mit Vorteil eine nahezu homogene Verteilung der Strahlung in dem Trägerkörper entsteht. Die in dem Trägerkörper geleitete Strahlung kann über die Hauptfläche des Trägerkörpers, auf der die Elektroden und die Flüssigkristallschicht aufgebracht sind, ausgekoppelt werden. Eine Verwendung der optischen Vorrichtung als Flächenlichtquelle wird so ermöglicht.Besides the optoelectronic device is opaque. The Light emitting diodes are electrically connected and emit thus radiation. The emitted radiation is coupled into the carrier body and passed there, which advantageously provides a nearly homogeneous distribution the radiation is generated in the carrier body. The guided in the carrier body Radiation can over the main surface of the carrier body, on the electrodes and the liquid crystal layer are applied, be decoupled. A use of the optical Device as a surface light source is made possible.
Um eine möglichst homogen leuchtende Abstrahlfläche der optoelektronischen Vorrichtung zu erzielen, ist eine möglichst verlustfreie Lichtleitung im Trägerkörper notwendig. Das setzt eine möglichst geringe Absorption im Trägerkörper und hohe Reflexionsgrade an der Trägerkörper/Luft-Grenzfläche, die der Hauptfläche mit darauf angeordneten Elektroden und Flüssigkristallschicht gegenüberliegt voraus. Die Strahlungsauskopplung findet dabei im Wesentlichen an der Trägerkörper/Flüssigkristallschicht-Grenzfläche statt, so dass die Trägerkörper/Flüssigkristallschicht-Grenzfläche einen geringeren Reflektionsgrad aufweist als die Trägerkörper/Luft-Grenzfläche.In order to achieve as homogeneous a luminous emission surface of the optoelectronic device, a possible lossless light conduction in the carrier body is necessary. This requires the lowest possible absorption in the support body and high reflectivities at the support body / air interface, which is opposite to the main surface with electrodes and liquid crystal layer disposed thereon. The radiation decoupling takes place essentially at the carrier body / liquid crystal layer interface, so that the carrier body / liquid crystal layer interface has a lower degree of reflection than the carrier body / air interface.
Eine optoelektronische Vorrichtung kann sich mit Vorteil abhängig vom Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht und/oder abhängig vom Anlegen eines elektrischen Feldes an die Licht emittierenden Dioden in verschiedenen Betriebszuständen befinden. Dadurch kann mit Vorteil durch eine Änderung des elektrischen Feldes und/oder der Spannung somit der Betriebszustand der Vorrichtung geändert werden. Eine optoelektronische Vorrichtung, die vielfältig einsetzbar ist, kann so ermöglicht werden.A Optoelectronic device can be advantageous depending on Applying an electric field to the liquid crystal layer and / or depending on Applying an electric field to the light-emitting diodes in different operating states are located. This can advantageously by changing the electric field and / or the voltage thus the operating state of the device to be changed. An optoelectronic device that can be used in a variety of ways can thus be made possible.
Ein Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht so ausgerichtet werden, dass die Flüssigkristallschicht blickundurchlässig ist.One Method for operating an optoelectronic device records Preferably, characterized in that the liquid crystals of the liquid crystal layer be aligned so that the liquid crystal layer is opaque.
Alternativ können die Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht so ausgerichtet werden, dass die Flüssigkristallschicht transparent ist.alternative can the liquid crystals the liquid crystal layer be aligned so that the liquid crystal layer is transparent is.
An die Licht emittierenden Dioden kann dabei eine elektrische Spannung angelegt werden, so dass die Licht emittierenden Dioden Strahlung emittieren oder keine elektrische Spannung angelegt werden, so dass die Licht emittierenden Dioden keine Strahlung emittieren.At the light-emitting diodes can be an electrical voltage be applied so that the light-emitting diode radiation emit or no electrical voltage can be applied, so that the light-emitting diodes do not emit radiation.
Eine Vorrichtung, die abhängig von dem temporären Betriebszustand für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar ist, kann so erzielt werden. Beispielsweise kann so eine Vorrichtung, abhängig von dem temporären Betriebszustand, als Fenster, als Flächenlichtquelle und als Raumteiler/Sichtschutz Verwendung finden.A Device that is dependent from the temporary Operating condition for different applications can be used, can be achieved. For example, such a device, depending on the temporary operating state, as a window, as a surface light source and used as a room divider / privacy screen.
Weitere
Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten
der optoelektronischen Vorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden
in Verbindung mit den
Gleich oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.Equal or equivalent components are always the same Provided with reference numerals. The illustrated components as well as the proportions the constituents are not to be considered as true to scale.
Die
Licht emittierenden Dioden
Durch
eine gegenüberliegende
Anordnung der Licht emittierenden Dioden
Die
Anordnung der Licht emittierenden Dioden
Bevorzugt
sind jeweils an den Seitenflächen des
Trägerkörpers
Bevorzugt
ist zwischen der Strahlungsaustrittsseite der Licht emittierenden
Dioden
Durch das Index-matching-Gel kann die Einkopplung der von den Licht emittierenden Dioden emittierten Strahlung in den Trägerkörper verbessert werden. Insbesondere wird durch das Index-matching-Gel der Brechungsindexunterschied des Materials der Licht emittierenden Diode, beispielsweise ein Halbleitermaterial, und des Materials des Trägerkörpers, beispielsweise Glas, reduziert. Insbesondere reduzieren sich so mit Vorteil Reflexionsverluste, die an der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Diode und dem Trägerkörper auftreten können.By the index-matching gel can be the coupling of the light-emitting Diodes emitted radiation can be improved in the carrier body. Especially The refractive index difference is differentiated by the index-matching gel the material of the light-emitting diode, for example a Semiconductor material, and the material of the carrier body, for example glass, reduced. In particular, reflection losses are thus advantageously reduced at the interface occur between the light-emitting diode and the carrier body can.
Die
Licht emittierenden Dioden
Der
Trägerkörper
Die
in
Die
optoelektronische Vorrichtung weist bevorzugt als Strahlungsaustrittsseite
Wie
in
Bevorzugt
ist die erste Elektrode
Ferner
sind zwischen der ersten Elektrode
Ferner
verbessert sich die Homogenität
der Auskoppeleffizienz der Strahlung aus der optoelektronischen
Vorrichtung durch die Abstandshalter
Die
Flüssigkristallschicht
Die
erste Elektrode
Die
von den Licht emittierenden Dioden
Zur
Erzeugung einer nahezu homogenen Strahlungsauskopplung aus der optoelektronischen Vorrichtung
ist eine möglichst
verlustfreie Lichtleitung im Trägerkörper
Die
optoelektronische Vorrichtung der
Dadurch
ermöglichen
sich mit derselben optischen Vorrichtung, abhängig von der elektrischen Spannung
an der Flüssigkristallschicht
Mit
Vorteil ist die Leistungsaufnahme der Flüssigkristallschicht
Bei
Temperaturen in einem Bereich zwischen 5°C und 65°C weisen die Flüssigkristallschicht
Ausführungsbeispiele
verschiedener Betriebszustände
der optoelektronischen Vorrichtung aus
Bei
dem in
Eine
so ausgebildete optoelektronische Vorrichtung fungiert bevorzugt
als Fenster. Die Blickdurchlässigkeit
der Flüssigkristallschicht
Bei
dem in
Alternativ
können
die Licht emittierenden Dioden
Der
Betriebzustand des in
Ferner
unterscheidet sich das in
Die
Blickundurchlässigkeit
wird mittels Abschaltung der Spannung an den Flüssigkristallen der Flüssigkristallschicht
Der
Betriebszustand des Ausführungsbeispiels
der
Eine
optoelektronische Vorrichtung, die sich in dem Betriebszustand des
Ausführungsbeispiels aus
Beispielsweise
ist bei einer optoelektronischen Vorrichtung mit einem Trägerkörper
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited to these, but includes every new feature as well as every combination of features, which particularly includes any combination of features in the claims, even if this feature or this combination itself is not explicit in the claims or embodiments is specified.
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Family
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