DE102012215113A1

DE102012215113A1 - Organische Leuchtdiode und Verfahren zum Betreiben einer organischen Leuchtdiode

Info

Publication number: DE102012215113A1
Application number: DE102012215113.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Steffen Setz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2032-08-25
Also published as: WO2014029805A1; CN104641468A; US20150221894A1; CN104641468B; DE102012215113B4

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode (1) umfasst diese einen strahlungsdurchlässigen Träger (2). An dem Träger (2) ist mindestens eine organische, zu einer Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Schicht (3) angebracht. Ferner ist an dem Träger (4) eine Vielzahl von Flüssiglinsen (4) angebracht. In ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht (3) weist die organische Leuchtdiode (1) für sichtbares Licht einen Transmissionsgrad von mindestens 0,55 auf und ist klarsichtig. In angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht (3) sind die Flüssiglinsen (4) zur Steigerung der Lichtauskoppeleffizienz von Strahlung aus der Leuchtdiode (1) heraus eingerichtet und es erscheint die Leuchtdiode (1) trüb.

Description

Es wird eine organische Leuchtdiode angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben einer solchen organischen Leuchtdiode angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine organische Leuchtdiode mit einer hohen Lichtauskoppeleffizienz anzugeben.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine organische Leuchtdiode sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode einen Träger. Der Träger ist das die Leuchtdiode mechanisch tragende und mechanisch stützende Bauteil. Der Träger ist strahlungsdurchlässig, insbesondere für sichtbares Licht. Ebenso ist der Träger durchlässig für Licht, das im Betrieb der organischen Leuchtdiode erzeugt wird. Es umfasst der Träger beispielsweise eines der nachfolgend genannten Materialien oder besteht aus einem oder mehreren dieser Materialien: ein Glas wie ein Kalk-Natron-Glas, ein Kunststoff wie Polycarbonat oder eine Keramik.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die organische Leuchtdiode eine oder mehrere organische aktive Schichten, die zur Strahlungserzeugung vorgesehen sind. Die mindestens eine aktive Schicht ist an dem Träger angebracht. Die aktive Schicht kann organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere oder organische kleine, nicht-polymere Moleküle, so genannte small molecules, oder eine Kombination hieraus enthalten oder hieraus bestehen. In der mindestens einen aktiven Schicht wird im Betrieb beispielsweise weißes Licht oder farbiges Licht, wie blaues Licht, erzeugt. Sind mehrere aktive Schichten vorhanden, so können verschiedene aktive Schichten in voneinander verschiedenen Spektralbereichen emittieren, sodass eine Mischstrahlung von der Leuchtdiode emittiert werden kann.
Es ist die mindestens eine organische aktive Schicht bevorzugt Bestandteil einer organischen Schichtenfolge. Neben der aktiven Schicht kann die organische Schichtenfolge weitere funktionelle Schichten wie Ladungsträgertransportschichten, Ladungsträgererzeugungsschichten und/oder Ladungsträgerinjektionsschichten aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode eine Vielzahl von Flüssiglinsen. Die Flüssiglinsen umfassen mindestens eine Flüssigkeit, bevorzugt zwei Flüssigkeiten. Es sind die Flüssigkeiten dazu eingerichtet, insbesondere durch Anlegen eines elektrischen Potenzials verformt zu werden, sodass die Flüssiglinsen in ihren optischen Eigenschaften, insbesondere eine mittlere Brechkraft, gezielt verändert werden können. Die Flüssiglinsen sind mittelbar oder unmittelbar an dem Träger angebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die organische Leuchtdiode in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht für sichtbares Licht durchlässig und weist einen Transmissionsgrad von mindestens 0,55 oder von mindestens 0,65 oder von mindestens 0,75 auf. Ferner ist die organische Leuchtdiode in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht klarsichtig. Mit anderen Worten ist die Leuchtdiode, im Betrieb der mindestens einen aktiven Schicht, transparent. Es ist also möglich, dass die organische Leuchtdiode einem Betrachter im ausgeschalteten Zustand der aktiven Schicht ähnlich einer Fensterscheibe, die nicht eingetrübt ist, erscheint.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die organische Leuchtdiode in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht mindestens zeitweise trüb. Mit anderen Worten erscheint die organische Leuchtdiode im Betrieb der aktiven Schicht einem Betrachter ähnlich wie eine leuchtende Milchglasscheibe.
Ein Trübungswert der organischen Leuchtdiode kann in Analogie zu Flüssigkeiten bestimmt werden, insbesondere in einer Durchlichtmessung. Beispielsweise weist die organische Leuchtdiode in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht, gemittelt über die zur Lichterzeugung und zur Lichtabgabe eingerichtete Fläche der Leuchtdiode, einen Trübungswert von höchstens 500 NTU oder von höchstens 3.000 NTU auf. In angeschaltetem Zustand beträgt der mittlere Trübungswert beispielsweise mindestens 5.000 NTU oder mindestens 15.000 NTU. Für den Trübungswert ist hierbei das optische Fernfeld maßgeblich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode sind die Flüssiglinsen, in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht, dazu eingerichtet, eine Lichtauskoppeleffizienz von Strahlung aus der Leuchtdiode heraus zu steigern. Dies ist dadurch erzielbar, dass die Flüssiglinsen derart angesteuert werden, dass sie in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht einen kleineren mittleren Krümmungsradius aufweisen als in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht. Insbesondere in ausgeschaltetem Zustand weisen die Flüssiglinsen einen sehr großen mittleren Krümmungsradius auf, welcher im Optimalfall unendlich oder fast unendlich groß ist und somit keine Trübung oder Veränderung des Lichtweges hervorruft.
In mindestens einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode umfasst diese einen strahlungsdurchlässigen Träger. An dem Träger ist mindestens eine organische, zu einer Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Schicht angebracht. Ferner ist an dem Träger eine Vielzahl von Flüssiglinsen angebracht. In ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht weist die organische Leuchtdiode für sichtbares Licht einen Transmissionsgrad von mindestens 0,55 auf und ist klarsichtig. In angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht sind die Flüssiglinsen zur Steigerung der Lichtauskoppeleffizienz von Strahlung aus der Leuchtdiode heraus eingerichtet und es erscheint die Leuchtdiode trüb.
Es umfasst die organische Leuchtdiode also ein schaltbares Flüssiglinsen-Array. Das Flüssiglinsen-Array wird derart geschaltet, dass die Leuchtdiode in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht transparent erscheint und in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht die Strahlungsauskoppeleffizienz aufgrund der veränderten Oberflächengeometrie erhöht ist.
Andere Möglichkeiten, eine organische Leuchtdiode zu realisieren, die in ausgeschaltetem Zustand klarsichtig ist, besteht darin, relativ geringfügig lichtstreuend wirkende Lichtleiter einzusetzen, in die in lateraler Richtung Strahlung eingekoppelt wird. Solche Lichtleiter weisen jedoch einen vergleichsweise geringen optischen Wirkungsgrad auf. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von thermotropen Schichten innerhalb der organischen Leuchtdiode, bei denen durch Brechzahländerung aufgrund von Temperaturänderungen eine Streuwirkung einstellbar ist. Die Verwendung von thermotropen Schichten ist allerdings vergleichsweise aufwändig.
Hingegen durch die Verwendung von Flüssiglinsen ist eine hohe optische Lichtauskoppeleffizienz in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht und eine hohe Transparenz in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht erzielbar.
Flüssiglinsen basieren auf der so genannten Elektrobenetzung. Hierdurch ist ermöglicht, dass durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ein Kontaktwinkel einer Flüssigkeit zu einem Feststoff reversibel veränderbar ist. Durch das Einstellen der elektrischen Spannung ist der Kontaktwinkel so justierbar, dass sich in der Flüssigkeit entweder Linsen bilden oder die Oberfläche der Flüssigkeit flach ist, wodurch eine Lichtstreuung verhinderbar ist.
Die Flüssiglinsen sind aufgebaut und hergestellt, beispielsweise wie in der Druckschrift N. R. Smith et al., Journal of Display Technology, Vol. 5, No. 11, November 2009, angegeben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Rückbezug aufgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode befindet sich mindestens ein Teil der Flüssiglinsen oder befinden sich alle Flüssiglinsen an einer dem Träger abgewandten Seite der aktiven Schicht. Mit anderen Worten ist dann die aktive Schicht zwischen den Flüssiglinsen und dem Träger angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die Flüssiglinsen an einer der aktiven Schicht abgewandten Unterseite des Trägers. Es ist dann der Träger zwischen den Flüssiglinsen und der aktiven Schicht angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Flüssiglinsen beiderseits der aktiven Schicht an dem Träger angebracht. Es können sich also die Flüssiglinsen sowohl an der der aktiven Schicht abgewandten Seite des Trägers als auch an der dem Träger abgewandten Seite der aktiven Schicht befinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Flüssiglinsen eine mittlere Breite von mindestens 10 m oder von mindestens 25 m oder von mindestens 75 m auf. Die mittlere Breite entspricht einem mittleren Durchmesser der Flüssiglinsen in Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Breite höchstens 500 µm oder höchstens 250 m oder höchstens 150 m.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Flüssiglinsen eine mittlere Dicke von mindestens 10 m oder von mindestens 25 m oder von mindestens 50 m auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Dicke höchstens 250 m oder höchstens 100 m oder höchstens 50 m. Die mittlere Dicke kann sich entweder auf die gesamte Flüssiglinse oder nur auf die Flüssigkeiten der Flüssiglinsen beziehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode weisen die Flüssiglinsen jeweils Elektroden auf. Insbesondere sind die Flüssiglinsen mit jeweils zwei voneinander verschiedenen Elektroden versehen. Mindestens eine oder beide der Elektroden der Flüssiglinsen sind aus einem strahlungsdurchlässigen Material hergestellt. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Material für die Elektroden um ein transparentes, leitfähiges Oxid wie Indium-Zinn-Oxid, kurz ITO. Es ist dann möglich, dass die gesamten Flüssiglinsen nur aus strahlungsdurchlässigen Materialien bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedecken die Flüssiglinsen die aktive Schicht, in Draufsicht gesehen, zu mindestens 60 % oder zu mindestens 80 % oder zu mindestens 90 %. Ebenso ist es möglich, dass die Flüssiglinsen, mindestens in einem zu einer Lichtauskopplung vorgesehenen Bereich der organischen Leuchtdiode, die aktive Schicht vollständig bedecken. Es ist ferner möglich, dass benachbarte Flüssiglinsen in Richtung parallel zu Haupterstreckungsrichtungen der aktiven Schicht sich formschlüssig berühren. Insbesondere liegt zwischen benachbarten Flüssiglinsen kein Zwischenraum vor, in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode weisen die Flüssiglinsen zwei übereinandergeschichtete Flüssigkeiten auf. Übereinandergeschichtet bedeutet, dass die Flüssigkeiten in Richtung weg von der aktiven Schicht aufeinanderfolgen. Es weisen die übereinandergeschichteten Flüssigkeiten voneinander verschiedene optische Brechungsindizes auf. Die Brechungsindizes werden insbesondere bei einer Scheitelwellenlänge, englisch peak wavelength, der von der organischen Leuchtdiode im Betrieb erzeugten Strahlung bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist diejenige der Flüssigkeiten, die sich näher an der aktiven Schicht befindet, einen höheren Brechungsindex auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Flüssigkeit, die sich näher an der aktiven Schicht befindet, einen optischen Brechungsindex auf, der größer ist oder der gleich ist dem Brechungsindex des Trägers und/oder einer Verkapselungsschicht der organischen Leuchtdiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Flächenanteil der Flüssigkeiten der Flüssiglinsen, bezogen auf eine Fläche der aktiven Schicht und in Draufsicht gesehen, mindestens 60 % oder mindestens 70 % oder mindestens 80 %. Mit anderen Worten ist ein überwiegender Anteil der Fläche der aktiven Schicht von den Flüssigkeiten der Flüssiglinsen bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mindestens eine der Elektroden der Flüssiglinsen parallel zur mindestens einen aktiven Schicht ausgerichtet. Dies gilt insbesondere für diejenige Elektrode, die sich an einer der aktiven Schicht abgewandten Seite der Flüssiglinsen befindet. Die weitere Elektrode kann senkrecht zu der aktiven Schicht orientiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Flüssiglinsen lateral benachbart und regelmäßig in einer Matrix, auch als Array bezeichnet, angeordnet. Die Anordnung kann beispielsweise in einem regelmäßigen rechteckigen, dreieckigen oder hexagonalen Gitter erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine Fläche der Matrix der Flüssiglinsen mindestens 50 cm² oder mindestens 100 cm² oder mindestens 200 cm². Bei dieser Fläche handelt es sich bevorzugt um eine zusammenhängende Fläche. Es ist möglich, dass diese Fläche lückenlos und ununterbrochen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform stößt mindestens ein Teil von benachbarten Flüssiglinsen nicht unmittelbar aneinander. Ein Bereich zwischen diesen benachbarten Flüssiglinsen, in Draufsicht gesehen, ist dann teilweise oder vollständig strahlungsdurchlässig gestaltet. Es sind mit anderen Worten zwischen den Flüssiglinsen keine Bereiche geformt, die gezielt strahlungsundurchlässig sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Flüssiglinsen, in Draufsicht gesehen, nicht kreisförmig gestaltet. Insbesondere weisen die Flüssiglinsen, in Draufsicht gesehen, eine quadratische, eine rechteckige, eine dreieckige oder eine sechseckige Grundform auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode sind alle Flüssiglinsen oder alle Flüssiglinsen an einer Seite der aktiven Schicht elektrisch parallel geschaltet. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Flüssiglinsen bereichsweise unabhängig voneinander schaltbar und ansteuerbar sind, beispielsweise zur Darstellung von Symbolen oder Piktogrammen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Flüssiglinsen nur für geringe elektrische Schaltzeiten eingerichtet. Beispielsweise beträgt eine minimale Zeit, innerhalb derer die Flüssiglinsen von einem Zustand minimaler Krümmung zu einem Zustand maximaler Krümmung schaltbar sind, mindestens 100 ms oder mindestens 250 ms oder mindestens 500 ms. Mit anderen Worten ist dann die organische Leuchtdiode nicht dazu eingerichtet, bewegte Bilder wie Filme darzustellen. Dadurch, dass die Flüssiglinsen nur relativ langsam schaltbar sind, sind für die Elektroden der Flüssiglinsen vergleichsweise elektrisch schlecht leitende Materialien wie transparente, leitfähige Oxide verwendbar. Es können also große elektrische Schaltzeiten zugunsten einer hohen Strahlungsdurchlässigkeit der gesamten Flüssiglinsen in Kauf genommen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle Flüssiglinsen oder alle Flüssiglinsen an einer Seite der aktiven Schicht, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, gleich aufgebaut. Es sind dann insbesondere keine Flüssiglinsen vorhanden, die zur Transmission von Strahlungsanteilen unterschiedlicher Farben oder Polarisation eingerichtet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Leuchtdiode frei von einer Flüssigkristallmatrix und/oder frei von polarisationsabhängig reflektierenden Komponenten wie Spiegeln in Verbindung mit -Viertel-Einheiten.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben einer organischen Leuchtdiode angegeben. Das Verfahren ist insbesondere zum Betreiben einer Leuchtdiode eingerichtet, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale der Leuchtdioden sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Flüssiglinsen zeitweise oder dauerhaft in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht derart angesteuert, dass ein mittlerer Krümmungsradius der Flüssiglinsen höchstens 50 mm oder höchstens 25 mm oder höchstens 5 mm oder höchstens 1 mm oder höchstens 0,4 mm beträgt. Ferner werden die Flüssiglinsen in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht zeitweise oder dauerhaft derart angesteuert, dass der mittlere Krümmungsradius der Flüssiglinsen mindestens 100 mm oder mindestens 250 mm oder mindestens 1 m beträgt. Mit anderen Worten sind die Oberflächen der Flüssigkeiten der Flüssiglinsen in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht mindestens zeitweise vergleichsweise stark gekrümmt und in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht mindestens zeitweise vergleichsweise schwach gekrümmt oder flach.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Flüssiglinsen an unterschiedlichen Seiten der aktiven Schicht im Betrieb der aktiven Schicht zeitweise oder dauerhaft derart angesteuert, dass die Flüssiglinsen an unterschiedlichen Seiten der aktiven Schicht voneinander verschiedene mittlere Krümmungsradien aufweisen. Hierdurch ist eine Lichtauskoppeleffizienz an den beiden Hauptseiten der organischen Leuchtdiode relativ zueinander einstellbar. Hierdurch ist auch eine Abstrahlintensität an den Hauptflächen gezielt über die Krümmungsradien der Flüssiglinsen regelbar.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene organische Leuchtdiode sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1, 3, 4 und 5 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen organischen Leuchtdioden, und
2 eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen organischen Leuchtdiode.
In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer organischen Leuchtdiode 1 gezeigt. Die Leuchtdiode 1 umfasst einen strahlungsdurchlässigen, bevorzugt einen klarsichtigen Träger 2. Der Träger 2 weist eine Trägeroberseite 20 sowie eine dieser gegenüberliegende Trägerunterseite 25 auf.
An der Trägeroberseite 20 ist eine organische Schichtenfolge 30 mit mindestens einer organischen, zu einer Strahlungserzeugung vorgesehenen aktiven Schicht 3 angebracht. In Richtung weg von dem Träger 2 folgt der organischen Schichtenfolge 30 eine strahlungsdurchlässige Verkapselungsschicht 5 nach.
An einer dem Träger 2 abgewandten Seite der Verkapselungsschicht 5 ist eine Vielzahl von Flüssiglinsen 4 angebracht. Die Flüssiglinsen 4 weisen je zwei übereinandergeschichtete Flüssigkeiten 43, 44 auf. Bei der sich näher an der organischen Schichtenfolge 30 befindlichen Flüssigkeit 43 handelt es sich beispielsweise um ein strahlungsdurchlässiges Öl oder um ein Fluorpolymer. Als von der organischen Schichtenfolge 40 weiter entfernte Flüssigkeit 44 kann Wasser oder eine wässrige Flüssigkeit dienen. Diese Flüssigkeit 44 ist, im Gegensatz zu der Flüssigkeit 43, bevorzugt eine polare Flüssigkeit.
Die sich näher an der aktiven Schicht 3 befindliche Flüssigkeit 43 weist bevorzugt einen größeren Brechungsindex auf als die Flüssigkeit 44 und als der Träger 2 oder die Verkapselungsschicht 5. Eine mittlere Breite W der Flüssiglinsen 4 liegt beispielsweise bei ungefähr 400 m. Eine mittlere Dicke T der Flüssiglinsen 4 beträgt beispielsweise ungefähr 200 m.
Ferner umfassen die Flüssiglinsen 4 jeweils zwei Elektroden 41, 42. Die sich näher an der organischen Schichtenfolge 30 befindlichen ersten Elektroden 41 umgeben die zugehörigen Flüssigkeiten 43, 44 ringsum. Die ersten Elektroden 41 sind im Wesentlichen senkrecht zu der organischen Schichtenfolge 30 ausgerichtet. Benachbarte Flüssiglinsen 4 können sich erste Elektroden 41 teilen.
An der der organischen Schichtenfolge 30 abgewandten Seite der Flüssiglinsen 4 befindet sich die zweite Elektrode 42, die auch eine Deckschicht 46 der Flüssiglinsen 4 bilden kann. Bei der zweiten Elektrode 42 handelt es sich bevorzugt um eine für alle Flüssiglinsen 4 gemeinsame und durchgehende Elektrode. Beide Elektroden 41, 42 sind bevorzugt aus strahlungsdurchlässigen Materialien geformt.
Die Elektroden 41, 42 sind durch eine Isolierschicht 47, die bevorzugt aus einem transparenten Material geformt ist, elektrisch voneinander isoliert. Die Isolierschicht 47 befindet sich zudem zwischen den Flüssigkeiten 43, 44 und der ersten Elektrode 41.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leuchtdiode 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben der Leuchtdiode 1 schematisch in Schnittdarstellungen illustriert.
Gemäß 2A ist die aktive Schicht 3 nicht in Betrieb, sodass in der aktiven Schicht 3 keine Strahlung erzeugt wird. In diesem Zustand sind die Flüssiglinsen 4 mindestens zeitweise derart angesteuert, dass eine Grenzfläche 45 zwischen den Flüssigkeiten 43, 44 im Wesentlichen flach ausgeprägt ist. Die Ansteuerung erfolgt durch eine Spannungsquelle 6 im Zusammenhang mit einer Ansteuereinheit 7, je nur vereinfacht gezeichnet. In diesem Zustand der Flüssiglinsen 4 entfalten die Flüssiglinsen 4 keine oder keine signifikante lichtstreuende Wirkung, sodass die Leuchtdiode 1 klarsichtig erscheint.
In 2B ist der Zustand der Flüssiglinsen 4 gezeigt, während die aktive Schicht 3 Strahlung erzeugt. Die Flüssiglinsen 4 sind derart angesteuert, dass die Flüssigkeit 43 wie eine Sammellinse geformt ist. Die Grenzfläche 45 zwischen den Flüssigkeiten 43, 44 ist konvex gekrümmt.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist in 2 nur eine der Flüssiglinsen 4 gezeichnet. Weiterhin sind elektrische Zuführungen und elektrische Anschlüsse etwa für die organische Schichtenfolge 30, wie auch in den anderen Figuren, nur stark vereinfacht angedeutet oder nicht dargestellt.
Gemäß 2 befinden sich die Flüssiglinsen 4 an der der aktiven Schicht 3 abgewandten Unterseite 25 des Trägers 2. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Elektroden 41, 42, in Draufsicht auf die aktive Schicht 3 gesehen, nur einen vergleichsweise geringen Flächenanteil, bezogen auf die aktive Schicht 3, ausmachen. Die Flüssigkeiten 43, 44 sind also nur zu einem vergleichsweise kleinen Teil von der zweiten Elektrode 42 bedeckt. Eine optionale Abdeckschicht über der zweiten Elektrode 42 sowie über den Flüssigkeiten 43, 44 ist nicht gezeichnet.
Abweichend von der Darstellung ist es auch möglich, dass sich die zweite Elektrode 42 zwischen den Flüssigkeiten 43, 44 und dem Träger 2 befindet. Auch andere Geometrien für die Elektroden 41, 42 sind möglich, beispielsweise wie in der Druckschrift T. Krupenkin et al., Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms1454 angegeben, deren Offenbarungsgehalt durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Verkapselungsschicht 5 kann auch durch mehrere Teilschichten realisiert sein. Insbesondere ist durch die Verkapselungsschicht 5 eine elektrische Trennung der Flüssiglinsen 4 von der organischen Schichtenfolge 30 möglich.
In 3 sind schematische Draufsichten von Ausführungsbeispielen der Leuchtdioden 1 gezeichnet. Gemäß 3A sind die Flüssiglinsen 4 in einem regelmäßigen, quadratischen Raster angeordnet. Gemäß 3B ist das Anordnungsraster hexagonal.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass benachbarte Flüssiglinsen 4 unmittelbar aneinandergrenzen, sodass kein Zwischenraum zwischen benachbarten Flüssiglinsen 4 vorhanden ist, in Draufsicht gesehen. Abweichend von der Darstellung gemäß 3 kann sich aber auch ein bevorzugt strahlungsdurchlässiger Bereich zwischen benachbarten Flüssiglinsen 4 befinden, in Draufsicht gesehen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 befinden sich die Flüssiglinsen 4 beiderseits der organischen Schichtenfolge 30. Die Flüssiglinsen 4 an jeweils einer Seite des Trägers 2 sind unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Hierdurch können unterschiedliche Krümmungsradien an den Flüssiglinsen 4 an je einer Seite des Trägers 2 eingestellt werden. Hierdurch ist eine Lichtauskoppeleffizienz im Betrieb der aktiven Schicht 3 seitenabhängig einstellbar und somit ist auch eine Abstrahlverteilung der Leuchtdichte 1 regelbar.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind die Flüssiglinsen 4 nicht unmittelbar benachbart angeordnet. Die sich zwischen benachbarten Flüssiglinsen 4 befindlichen Bereiche sind bevorzugt klarsichtig für sichtbares Licht gestaltet. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen können einzelne oder mehrere der Flüssiglinsen 4 separat ansteuerbar sein, um in ausgeschaltetem und/oder in eingeschaltetem Zustand der aktiven Schicht 3 etwa Symbole darzustellen.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

N. R. Smith et al., Journal of Display Technology, Vol. 5, No. 11, November 2009 [0017]
T. Krupenkin et al., Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms1454 [0057]

Claims

Organische Leuchtdiode (1) mit – einem strahlungsdurchlässigen Träger (2), – mindestens einer organischen, zur Strahlungserzeugung vorgesehenen aktiven Schicht (3), die an dem Träger (2) angebracht ist, und – einer Vielzahl von Flüssiglinsen (4), die an dem Träger (2) angebracht sind, wobei – in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht (3) die organische Leuchtdiode (1) für sichtbares Licht einen Transmissionsgrad von mindestens 0,55 aufweist und klarsichtig ist, und – in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht (3) die Flüssiglinsen (4) zur Steigerung der Lichtauskoppeleffizienz von Strahlung aus der Leuchtdiode (1) heraus eingerichtet sind und die Leuchtdiode (1) trüb ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der sich mindestens ein Teil der Flüssiglinsen (4) an einer dem Träger (2) abgewandten Seite der aktiven Schicht (3) befindet.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Flüssiglinsen (4) beiderseits der aktiven Schicht (3) an dem Träger (2) angebracht sind.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Flüssiglinsen (4) eine mittlere Breite (W) zwischen einschließlich 10 µm und 500 µm aufweisen und eine mittlere Dicke (T) der Flüssiglinsen (4) zwischen einschließlich 10 µm und 250 µm liegt.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Flüssiglinsen (4) Elektroden (41, 42) aufweisen, die aus einem strahlungsdurchlässigen Material hergestellt sind.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Flüssiglinsen (4), in Draufsicht gesehen, die aktive Schicht (3) zu mindestens 80 % bedecken.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Flüssiglinsen (4) zwei übereinander geschichtete Flüssigkeiten (43, 44) mit voneinander verschiedenen Brechungsindizes aufweisen, wobei die Flüssigkeit (43) mit dem höheren Brechungsindex sich näher an der aktiven Schicht (3) befindet und einen größeren Brechungsindex aufweist als der Träger (2).
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der ein Flächenanteil der Flüssigkeiten (43, 44), bezogen auf eine Fläche der aktive Schicht (3) und in Draufsicht gesehen, mindestens 60 % beträgt.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die sich an einer der aktiven Schicht (3) abgewandten Seite befindliche Elektrode (42) mindestens stellenweise parallel zu der aktiven Schicht (3) ausgerichtet ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Flüssiglinsen (4) lateral benachbart und regelmäßig in einer Matrix angeordnet sind, wobei eine Fläche der Matrix mindestens 50 cm² beträgt.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Bereich zwischen benachbarten Flüssiglinsen (4), in Draufsicht gesehen, mindestens teilweise strahlungsdurchlässig ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Flüssiglinsen (4), in Draufsicht gesehen, nicht kreisförmig gestaltet sind.
Verfahren zum Betreiben einer organischen Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Flüssiglinsen (4) mindestens zeitweise derart angesteuert werden, dass sie in angeschaltetem Zustand der aktiven Schicht (3) einen mittleren Krümmungsradius von höchstens 50 mm aufweisen und in ausgeschaltetem Zustand der aktiven Schicht (3) einen mittleren Krümmungsradius von mindestens 100 mm.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch zum Betreiben einer organischen Leuchtdiode (1) gemäß zumindest Anspruch 3, bei dem die Flüssiglinsen (4) an unterschiedlichen Seiten der aktiven Schicht (3) in deren Betrieb mindestens zeitweise mit voneinander verschiedenen mittleren Krümmungsradien angesteuert werden.