DE102014103754A1

DE102014103754A1 - Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements und organisches Licht emittierendes Bauelement

Info

Publication number: DE102014103754A1
Application number: DE102014103754.5A
Authority: DE
Inventors: Arne Fleissner; Daniel Riedel; Johannes Rosenberger; Andreas Rausch; Silke Scharner; Thomas Wehlus
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-09-24
Also published as: WO2015140161A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements (100) angegeben, bei dem – das organische Licht emittierende Bauelement (100) im Betrieb ein Mischlicht (101) mit einem weißen Farbeindruck abstrahlt zur Erzeugung einer Farbtemperatur und einer Helligkeit und – bei einer Steigerung der Helligkeit die Farbtemperatur erhöht und bei einer Verringerung der Helligkeit die Farbtemperatur verringert wird. Weiterhin wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement (100) angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements und ein organisches Licht emittierendes Bauelement angegeben.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements anzugeben, bei dem das organische Licht emittierende Bauelement Mischlicht abstrahlt. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches Licht emittierendes Bauelement zur Abstrahlung von Mischlicht anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und einen Gegenstand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements dieses so gesteuert, dass es im Betrieb ein Mischlicht abstrahlt.
Hier und im Folgenden kann „Licht“ insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen aus einem ultravioletten bis infraroten Spektralbereich bezeichnen.
Insbesondere kann Licht sichtbares Licht sein und Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche aus einem sichtbaren Spektralbereich zwischen etwa 380 nm und etwa 750 nm umfassen. Sichtbares Licht kann hier und im Folgenden beispielsweise durch seinen Farbort mit cx- und cy-Farbortkoordinaten gemäß der einem Fachmann bekannten so genannten CIE-1931-Farborttafel beziehungsweise CIE-Normfarbtafel charakterisierbar sein. Mit „Mischlicht“ wird hier und im Folgenden Licht bezeichnet, das nicht monochromatisch und damit einfarbig ist, sondern zumindest zwei unterschiedliche spektrale Komponenten aufweist. Insbesondere kann das organische Licht emittierende Bauelement im Betrieb ein Mischlicht mit einem weißen Farbeindruck abstrahlen.
Als weißes Licht oder Licht mit einem weißen Leucht- oder Farbeindruck kann hier und im Folgenden Licht mit einem Farbort bezeichnet werden, der dem Farbort eines Planck’schen Schwarzkörperstrahlers entspricht oder um weniger als 0,23 und bevorzugt um weniger als 0,07 in cx- und/oder cy-Farbortkoordinaten vom Farbort eines Planck’schen Schwarzkörperstrahlers abweicht. Weiterhin kann ein hier und im Folgenden als weißer Leuchteindruck bezeichneter Leuchteindruck durch Licht hervorgerufen werden, das einen einem Fachmann bekannten Farbwidergabeindex („color rendering index“, CRI) von größer oder gleich 60, bevorzugt von größer oder gleich 80 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 90 aufweist. Weiterhin kann als „warmweiß“ hier und im Folgenden ein Leuchteindruck bezeichnet sein, der eine Farbtemperatur von kleiner oder gleich als 4000 K, was auch als „neutral-weiß“ bezeichnet werden kann, und bevorzugt kleiner oder gleich 3500 K aufweist. Weiterhin kann als warmweiße Farbtemperatur eine Farbtemperatur kleiner oder gleich den vorgenannten Werten und größer oder gleich 2000 K und besonders bevorzugt größer oder gleich 2700 K bezeichnet sein. Als „kaltweiß“ kann hier und im Folgenden ein weißer Leuchteindruck bezeichnet sein, der eine Farbtemperatur von größer als 5500 K aufweist. Der Begriff „Farbtemperatur“ kann hier und im Folgenden die Farbtemperatur eines Planck’schen Schwarzkörperstrahlers bezeichnen oder auch die dem Fachmann bekannte so genannte korrelierte Farbtemperatur („correlated color temperature“, CCT) im Falle eines weißen Leuchteindrucks im oben beschriebenen Sinne, der durch Farbortkoordinaten charakterisiert werden kann, die von den Farbortkoordinaten der Planck’schen Schwarzkörperstrahler abweichen.
Insbesondere kann das im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements abgestrahlte Mischlicht einen weißen Farbeindruck abstrahlen zur Erzeugung einer Farbtemperatur und einer Helligkeit. Insbesondere wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Helligkeit und die Farbtemperatur, die durch die Abstrahlung des Mischlichts erzeugt werden, miteinander gekoppelt sind. Dabei kann das Verfahren insbesondere so durchgeführt werden, dass bei einer Steigerung der Helligkeit die Farbtemperatur erhöht wird, während bei einer Verringerung der Helligkeit die Farbtemperatur verringert wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Farbtemperatur, bei der sich ein Mensch wohl fühlt, an die Beleuchtungsstärke und somit an die Helligkeit geknüpft ist. Dies ist auch in der Druckschrift A. A. Kruithoff, „Tubular Luminescent Lamps for General Illumination", Philips Technical Review 6 (3), 1941, S. 65–73 beschrieben. Danach muss bei niedrigen Beleuchtungsstärken die Farbtemperatur wärmer als bei hohen Beleuchtungsstärker sein, um von einem Menschen als angenehm empfunden zu werden. Insbesondere wird in der vorgenannten Druckschrift ein so genannter Behaglichkeitsbereich, im Folgenden auch als Kruithoff’sches Behaglichkeitsbereich bezeichnet, angegeben, der für einen Menschen angenehme Helligkeits-Farbtemperatur-Werte in einem entsprechenden Bereich angibt. Insbesondere kann das Mischlicht so gesteuert werden, dass die Farbtemperatur und die Helligkeit stets einen Punkt im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich ergeben.
Im Stand der Technik sind zwar farbveränderliche organische Licht emittierende Bauelemente bekannt, diese werden jedoch üblicherweise so eingerichtet und gesteuert, dass der gesamte erreichbare Farbraum angesteuert werden kann. Im Gegensatz hierzu wird bei dem hier beschriebenen Verfahren die Helligkeit an die Farbtemperatur derartig gekoppelt, dass, wie weiter unten ausführlicher beschrieben ist, ein Steuerungskonzept ermöglicht wird, das es erlaubt ein farbveränderliches organisches Licht emittierendes Bauelement mit einem einfachen Steuerungskonzept zu betreiben. Insbesondere kann die Steuerung so ausgeführt sein, dass sie im einfachsten Fall mit nur einer Regelgröße auskommt. Die Regelgröße kann beispielsweise ein so genanntes Dimmersignal sein, also ein elektrisches Signal, das von einem Benutzer eingestellt werden kann und in dessen Abhängigkeit das Mischlicht gesteuert wird. Das Dimmersignal kann beispielsweise ein Gleichstrom, ein Wechselstrom, eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein. Eine änderbare Größe des Dimmersignals kann entsprechend beispielsweise einer oder eine Kombination der folgenden Parameter sein: eine Stromstärke, eine Spannungsstärke, eine Pulsweitenmodulation (PWM), ein Phasenanschnitt, ein Phasenabschnitt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Farbtemperatur und die Helligkeit über eine Kennlinie gekoppelt. Insbesondere kann die Kennlinie im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich liegen. Die Kennlinie kann beispielsweise linear sein, so dass die Farbtemperatur zumindest teilweise proportional mit der Helligkeit steigt. Weiterhin kann die Kennlinie auch nicht-linear sein, insbesondere derart, dass die Farbtemperatur und die Helligkeit so geregelt werden, dass die Helligkeit zumindest teilweise überproportional mit der Farbtemperatur steigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Farbtemperatur in Abhängigkeit von der Helligkeit entlang der Planck’schen Schwarzkörperkurve geregelt. Eine solche Regelung kann hier und im Folgenden auch als „Planck-Wanderer“ bezeichnet werden. Alternativ hierzu kann die Farbtemperatur auch in einem Bereich geregelt werden, der von der Planck’schen Schwarzkörperkurve hinsichtlich seiner Farbortkoordinaten abweicht und der durch eine korrelierte Farbtemperatur charakterisiert sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dem hier beschriebenen Verfahren eine Treibervorrichtung verwendet, über die das Mischlicht gesteuert werden kann. Die Treibervorrichtung kann insbesondere einen Eingang aufweisen, an dem das, beispielsweise von einem Benutzer wählbare, Dimmersignal anliegt. Mittels zumindest einem Steuersignal, das von der Treibervorrichtung an einem Ausgang ausgegeben wird, kann das organische Licht emittierende Bauelement entsprechend gesteuert werden, um ein gewünschtes Mischlicht abzustrahlen. Je nach Ausführung des organischen Licht emittierenden Bauelements kann die Treibervorrichtung auch eine Mehrzahl von Ausgängen zur Ausgabe von Steuersignalen aufweisen, die beispielsweise mehrere Licht emittierende Bereiche des organischen Licht emittierenden Bauelements ansteuern können, die getrennt voneinander regelbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Steuerung des Mischlichts eine Treibervorrichtung verwendet, in der eine Kennlinie hinterlegt ist, um die Farbtemperatur und die Helligkeit in gewünschter Weise zu steuern. Das Hinterlegen der Kennlinie kann beispielsweise in Form einer analogen oder einer digitalen Schaltung, etwa in Form eines Microcontrollers, geschehen. Dadurch kann es möglich sein, bei einem bestimmten Dimmersignal, also beispielsweise einem ausgewählten Betriebsstrom, einer ausgewählten Betriebsspannung oder einem ausgewählten Wechselstrom- oder Wechselspannungssignal Mischlicht auszugeben, mit dem eine gewünschte Farbtemperatur und eine zugehörige Helligkeit erzeugt werden. Insbesondere kann die Treibervorrichtung hierzu zumindest ein oder mehrere Steuersignale an das organische Licht emittierende Bauelement ausgeben, das über die Steuersignale entsprechend angesteuert wird. Die Treibervorrichtung reagiert in diesem Fall entsprechend auf das Dimmersignal und passt ausgehend von diesem und der hinterlegten Kennlinie die Helligkeit und die Farbtemperatur an.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Helligkeit eine Mischlichthelligkeit des abgestrahlten Mischlichts. Mit anderen Worten wird das organische Licht emittierende Bauelement so gesteuert, dass das Mischlicht mit einer gewünschten Mischlichthelligkeit abgestrahlt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Farbtemperatur eine Mischlichtfarbtemperatur des abgestrahlten Mischlichts.
Mit anderen Worten wird das organische Licht emittierende Bauelement so gesteuert, dass das Mischlicht mit einer gewünschten Mischlichtfarbtemperatur abgestrahlt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Steuerung eine Treibervorrichtung verwendet, die die Mischlichtfarbtemperatur und die Mischlichthelligkeit in Abhängigkeit von einem wählbaren Dimmersignal regelt. Dies kann insbesondere mithilfe der vorab beschriebenen Kennlinie erfolgen. Wird bei dem hier beschriebenen Verfahren die Mischlichtfarbtemperatur in Abhängigkeit von der Mischlichthelligkeit gesteuert, kann insbesondere erreicht werden, dass bei einer Steigerung der Mischlichthelligkeit die Mischlichtfarbtemperatur erhöht und bei einer Verringerung der Mischlichthelligkeit die Mischlichtfarbtemperatur verringert wird. Dementsprechend kann das organische Licht emittierende Bauelement stets Mischlicht abstrahlen, dessen Mischlichtfarbtemperatur an die Mischlichthelligkeit in gewünschter Weise angepasst ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Helligkeit eine Umgebungshelligkeit. Mit anderen Worten kann das organische Licht emittierende Bauelement so gesteuert werden, dass im Betrieb ein Mischlicht abgestrahlt wird, das zur Erzeugung einer gewünschten Umgebungshelligkeit vorgesehen ist. Die Umgebungshelligkeit kann sich von der Mischlichthelligkeit aufgrund von räumlichen Gegebenheiten wie etwa Oberflächenfarben und -strukturen sowie weiteren Lichtquellen, beispielsweise natürlichen oder künstlichen Lichtquellen, von der Mischlichthelligkeit unterscheiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Farbtemperatur eine Umgebungsfarbtemperatur, also die Farbtemperatur des Lichts, das in der Umgebung des organischen Licht emittierenden Bauelements wahrgenommen werden kann. Die Umgebungsfarbtemperatur kann sich, ähnlich wie für die Umgebungshelligkeit vorab beschrieben ist, von der Mischlichtfarbtemperatur unterscheiden, beispielsweise aufgrund von Oberflächenfarben und -strukturen sowie weiteren Lichtquellen.
Wird bei dem hier beschriebenen Verfahren das Mischlicht zur Erzeugung einer gewünschten Umgebungsfarbtemperatur und/oder einer bestimmten Umgebungshelligkeit in der oben beschriebenen Weise gesteuert, so kann erreicht werden, dass das Umgebungslicht durch das Mischlicht derart beeinflusst wird, dass es die gewünschte vorab beschriebene Abhängigkeit der Farbtemperatur von der Helligkeit aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Steuerung eine Treibervorrichtung verwendet, die die Helligkeit in Abhängigkeit von einem wählbaren Dimmersignal regelt. Die Farbtemperatur kann in Abhängigkeit von einem Signal eines Umgebungslichtsensors geregelt werden, der eine Umgebungshelligkeit und/oder eine Umgebungsfarbtemperatur misst. In diesem Fall erfolgt die Steuerung des organischen Licht emittierenden Bauelements durch die Treibervorrichtung mithilfe des Umgebungslichtsensors, der die Umgebungshelligkeit und/oder die Umgebungsfarbtemperatur misst und anhand einer Kennlinie eine gewünschte Mischlichtfarbtemperatur auswählt, um die gewünschte Umgebungsfarbtemperatur und/oder Umgebungshelligkeit zu erreichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein organisches Licht emittierendes Bauelement auf einem Substrat zumindest zwei Elektroden auf, von denen zumindest eine transluzent ist und zwischen denen ein organischer funktioneller Schichtenstapel angeordnet ist. Der organische funktionelle Schichtenstapel weist zumindest eine organische Licht emittierende Schicht in Form einer organischen elektrolumineszierenden Schicht auf, die im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements Licht erzeugt. Das organische Licht emittierende Bauelement kann insbesondere als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet sein. Weiterhin kann das organische Licht emittierende Bauelement auch als Mehrzahl von OLEDs ausbildet sein, die bei dem hier beschriebenen Verfahren als Einheit angesteuert werden.
Um mischfarbiges Licht zu erzeugen, weist das organische Licht emittierende Bauelement insbesondere zumindest zwei Licht emittierende Bereiche auf, die voneinander unterschiedliches Licht, also Licht aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, abstrahlen können. Jeder der Licht emittierenden Bereiche weist hierzu eine organische elektrolumineszierende Schicht auf. Weiterhin kann jeder der Licht emittierenden Bereiche einen eigenen organischen funktionellen Schichtenstapel aufweisen. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass die Licht emittierenden Bereiche gemeinsame organische funktionelle Schichten aufweisen. Die Licht emittierenden Bereiche können, wie weiter unten ausführlicher erläutert ist, übereinander angeordnet sein und mittels zweier gemeinsamen Elektroden ansteuerbar sein. Weiterhin ist aus auch möglich, dass die Licht emittierenden Bereiche übereinander angeordnet sind und dabei getrennt voneinander elektrisch ansteuerbar sind. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Licht emittierenden Bereiche nebeneinander angeordnet sind und mittels jeweils zugeordneten Elektroden getrennt voneinander oder, alternativ dazu, mittels derselben Elektroden gemeinsam elektrisch ansteuerbar sind. Insbesondere kann der organische funktionelle Schichtenstapel dabei eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Licht emittierenden Bereichen, beispielsweise in Streifen- oder Pixelform, aufweisen, die bevorzugt unterschiedlich farbiges Licht abstrahlen und die getrennt voneinander ansteuerbar sind. Ein organischer funktioneller Schichtenstapel kann auch eine Mehrzahl von übereinander gestapelten organischen Licht emittierenden Schichten oder Bereichen aufweisen, die zwischen den Elektroden angeordnet sind und die bevorzugt unterschiedlich farbiges Licht abstrahlen.
Mit „transluzent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transluzente Schicht transparent, also klar durchscheinend, oder zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass die transluzente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt weist eine hier als transluzent bezeichnete Schicht eine möglichst geringe Absorption von Licht auf.
Der organische funktionelle Schichtstapel kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Als Materialien für eine organische Licht emittierende Schicht eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann weiterhin eine funktionelle Schicht aufweist, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in die zumindest eine Licht emittierende Schicht zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, mit Camphersulfonsäure dotiertes Polyanilin oder mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann weiterhin eine funktionelle Schicht aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Schichtenstapel auch Elektronen- und/oder Löcherblockierschichten aufweisen.
Das Substrat kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer. Besonders bevorzugt weist das Substrat Glas, beispielsweise in Form einer Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, auf oder ist daraus.
Im Hinblick auf den prinzipiellen Aufbau eines organischen Licht emittierenden Bauelements wird auf die Druckschrift WO 2010/066245 A1 verwiesen, die insbesondere in Bezug auf den Aufbau, die Schichtzusammensetzung und die Materialien eines organischen Licht emittierenden Bauelements hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelement zumindest einen ersten Licht emittierenden Bereich auf, der im Betrieb erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt, sowie einen zweiten Licht emittierenden Bereich, der im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt. Das erste und das zweite Licht ergeben insbesondere durch eine Überlagerung das Mischlicht, das mit dem hier beschriebenen Verfahren gesteuert wird. Der erste und der zweite Licht emittierende Bereich können durch zwei getrennte Steuersignale einer Treibervorrichtung gesteuert werden. Insbesondere kann es sich bei dem organischen Licht emittierenden Bauelement somit beispielsweise um eine OLED handeln, die zumindest einen ersten Licht emittierenden Bereich und zumindest einen zweiten Licht emittierenden Bereich beispielsweise in Form von nebeneinander angeordneten Bereichen aufweist. Alternativ oder zusätzlich hierzu können der erste und der zweite Licht emittierende Bereich auch beispielsweise übereinander angeordnet sein. Die Licht emittierenden Bereiche können beispielsweise streifen- oder pixelförmig nebeneinander ausgebildet sein oder auch in Form von mehreren Licht emittierenden Schichten übereinander angeordnet sein. Um eine getrennte Ansteuerung des ersten und zweiten Licht emittierenden Bereichs zu erreichen, können entsprechend ausgebildete Elektroden, die beispielsweise strukturiert sind, vorgesehen sein. Das organische Licht emittierende Bauelement kann auch eine Mehrzahl von ersten und zweiten Licht emittierenden Bereichen aufweisen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass das organische Licht emittierende Bauelement mehr als zwei Licht emittierende Bereiche aufweist, die voneinander unterschiedlich farbiges Licht abstrahlen und die durch eine entsprechende Anzahl von Steuersignalen einer Treibervorrichtung getrennt voneinander angesteuert werden, um ein gewünschtes Mischlicht zu erzeugen.
Den verschiedenen Licht emittierenden Bereichen kann beispielsweise ein Diffusor nachgeordnet sein, durch den eine Durchmischung des von den einzelnen Licht emittierenden Bereichen abgestrahlten Lichts zur Erzeugung eines möglichst homogenen Mischlichts erfolgt.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das organische Licht emittierende Bauelement dauerhaft ein Mischlicht mit einer bestimmten Farbtemperatur abstrahlt, wobei die gewünschte Farbtemperatur dann durch dem organischen Licht emittierenden Bauelement nachgeordnete steuerbare Farbfilter geregelt werden kann.
Durch die Steuersignale der Treibervorrichtung können entsprechend die Helligkeit und die Farbtemperatur, die durch das vom organischen Licht emittierenden Bauelement abgestrahlten Mischlichts hervorgerufen werden, eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelement zumindest einen ersten Licht emittierenden Bereich auf, der im Betrieb erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt, sowie einen zweiten Licht emittierenden Bereich, der im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt, wobei der ersten und zweite Licht emittierende Bereich voneinander unterschiedliche stromabhängige Effizienzen aufweisen. Bei einem derartigen organischen Licht emittierenden Bauelement kann es möglich sein, dass der erste und zweite Licht emittierende Bereich durch ein gemeinsames Steuersignal der Treibervorrichtung gesteuert werden. Weiterhin kann es möglich sein, dass die Licht emittierenden Bereiche übereinander zwischen zwei gemeinsamen Elektroden angeordnet sind. Insbesondere kann hierbei eine definierte Änderung der Farbtemperatur in Abhängigkeit vom angelegten Betriebsstrom erreicht werden, indem unterschiedliche Licht emittierende Bereiche verwendet werden, die unterschiedliche Stromeffizienzen aufweisen und somit ein unterschiedliches so genanntes Roll-Off-Verhalten insbesondere bei hohen Stromdichten zeigen können. Als Roll-Off-Verhalten wird die Effizienz der Lichterzeugung im jeweiligen Licht emittierenden Bereich in Abhängigkeit von der abgestrahlten Helligkeit bezeichnet.
Bei einem derartigen organischen Licht emittierenden Bauelement ist eine Treibervorrichtung zur Steuerung möglich, die in Abhängigkeit von einem Dimmersignal einen gemeinsam am ersten und am zweiten Licht emittierenden Bereich angelegten Strom regelt. Bei einem derartigen organischen Licht emittierenden Bauelement handelt es sich bevorzugt nicht um eine farbveränderliche OLED mit getrennt voneinander ansteuerbaren Licht emittierenden Bereichen, die mithilfe einer in einer Treibervorrichtung hinterlegten Kennlinie gesteuert wird. Vielmehr handelt es sich bei der Abhängigkeit von Helligkeit und Farbtemperatur um eine Eigenschaft des organischen Licht emittierenden Bauelements und insbesondere der Kombination eines ersten Licht emittierenden Bereichs und eines zweiten Licht emittierenden Bereichs selbst. Das Anheben des Betriebsstroms führt bei einem derartigen organischen Licht emittierenden Bauelement somit automatisch zu einem Ansteigen der Farbtemperatur. Da die Helligkeit annäherungsweise linear mit dem Betriebsstrom verknüpft sein kann, kann man hierbei somit auch von einer stromabhängigen Regelung der Farbtemperatur sprechen.
Werden beispielsweise als erster und zweiter Licht emittierender Bereich ein blau abstrahlender erster Licht emittierender Bereich und ein rot-grün abstrahlender zweiter Licht emittierender Bereich verwendet und nimmt beispielsweise die Stromeffizienz des rot-grün emittierenden zweiten Licht emittierenden Bereichs mit steigendem Strom stärker ab als die des blau emittierenden ersten Licht emittierenden Bereichs, so führt dies zu einer Änderung des Verhältnisses der Emissionsintensität zwischen dem rot-grün emittierenden Bereich und dem blau emittierenden Bereich bei einer Änderung des Betriebsstroms. Der Blauanteil ist hierbei bei hohen Strömen höher als bei geringeren Strömen, so dass bei höheren Strömen und einer entsprechenden größeren Helligkeit des organischen Licht emittierenden Bauelements auch eine höhere Farbtemperatur des Mischlichts erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen der erste und zweite Licht emittierende Bereich unterschiedliche Emissionsabklingdauern auf. Durch unterschiedliche Emissionsabklingdauern können die vorab beschriebenen unterschiedlichen Stromeffizienzen erreicht werden. Beispielsweise kann im ersten Licht emittierenden Bereich eine organische Licht emittierende Schicht mit einem fluoreszierenden Material und im zweiten Licht emittierenden Bereich eine organische Licht emittierende Schicht mit einem phosphoreszierenden Material verwendet werden. Strahlt der erste Licht emittierende Bereich im Betrieb blaues Licht und der zweite Licht emittierende Bereich im Bereich rotes und/oder grünes und/oder gelbes Licht ab, so kann bei einer entsprechenden Wahl und Kombination von Licht emittierenden Materialien mit geeigneten Emissionsabklingdauern die gewünschte Abhängigkeit von Helligkeit und Farbtemperatur erreicht werden. Ein fluoreszierender Blau-Emitter mit einer Abklingdauer etwa im Nanosekundenbereich zeigt beispielsweise ein deutlich weniger stark ausgeprägtes Roll-Off-Verhalten als phosphoreszierende rote und grüne Emitter mit Abklingdauern üblicherweise im Mikrosekundenbereich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die unterschiedlichen stromabhängigen Effizienzen durch unterschiedliche Dotierungsgrade und/oder unterschiedliche Ladungsträgerbarrieren im ersten und zweiten Licht emittierenden Bereich erreicht.
Weiterhin können der erste und zweite Licht emittierende Bereich übereinander zwischen einer gemeinsamen ersten und einer gemeinsamen zweiten Elektrode angeordnet sein, über die der Betriebsstrom in den ersten und zweiten Licht emittierenden Bereich eingeprägt werden kann. Zwischen dem ersten und zweiten Licht emittierenden Bereich kann eine ladungserzeugende Schicht angeordnet sein. Durch die ladungserzeugende Schicht können der erste und zweite Licht emittierende Bereich in Serie geschaltet sein. Ladungserzeugende Schichten(„charge generation layer“; CGL) sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht weiter ausgeführt.
Insbesondere können der erste und zweite Licht emittierende Bereich so eingerichtet sein, dass das Mischlicht eine Mischlichtfarbtemperatur und eine Mischlichthelligkeit aufweist, die unabhängig von der im Betrieb an das organische Licht emittierende Bauelement angelegten Stromdichte stets einen Punkt im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich ergeben.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A und 1B schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 ein organisches Licht emittierendes Bauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 eine Treibervorrichtung für ein Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 ein Farbtemperatur-Helligkeits-Diagramm im Hinblick auf ein Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5 ein organisches Licht emittierendes Bauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
6 eine Treibervorrichtung zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
7 eine Treibervorrichtung zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In Verbindung mit den 1A und 1B ist ein Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements 100 gezeigt. 1A zeigt dabei einen ersten Betriebszustand des organischen Licht emittierenden Bauelements 100, das im Betrieb ein Mischlicht 101, insbesondere mit einem weißen Farbeindruck, abstrahlt zur Erzeugung einer Farbtemperatur und einer Helligkeit. Insbesondere weist das Mischlicht in dem Betriebszustand der 1A eine geringe Helligkeit auf. Das organische Licht emittierende Bauelement 100 wird in diesem Betriebszustand so gesteuert, dass das Mischlicht 101 auch eine geringe Farbtemperatur aufweist und beispielsweise einen warmweißen Leuchteindruck bei einem Betrachter hervorruft.
In 1B ist ein weiterer Betriebszustand des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 gezeigt, in dem das organische Licht emittierende Bauelement 101 so gesteuert wird, dass das abgestrahlte Mischlicht eine größere Helligkeit und damit eine größere Beleuchtungsstärke als im Betriebszustand gemäß der 1A aufweist. Gleichzeitig wird das organische Licht emittierende Bauelement 101 so gesteuert, dass eine Farbtemperatur durch das Mischlicht 101 erzeugt wird, die größer als die Farbtemperatur im Betriebszustand gemäß der 1A ist. Bei dem in Verbindung mit den 1A und 1B beschriebenen Verfahren wird somit die Farbtemperatur erhöht, wenn die Helligkeit gesteigert wird. Ebenso wird bei einer Verringerung der Helligkeit die Farbtemperatur verringert.
Das organische Licht emittierende Bauelement 100 kann insbesondere eine organische Licht emittierende Diode (OLED) sein und gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgeführt sein und angesteuert werden.
In 2 ist ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, das im Betrieb Mischlicht mit einem weißen Farbeindruck zur Erzeugung einer Farbtemperatur und einer Helligkeit abstrahlen kann, wobei bei einer Steigerung der Helligkeit die Farbtemperatur erhöht und bei einer Verringerung der Helligkeit die Farbtemperatur verringert wird.
Das organische Licht emittierende Bauelement weist ein Substrat 1 auf, auf dem zwei Elektroden 2, 3 angeordnet sind. Zumindest eine der Elektroden 2, 3 ist transluzent ausgebildet, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft die untere Elektrode 2 sowie das Substrat 1 transluzent ausgebildet sind. Die obere Elektrode 3 ist rein beispielhaft intransparent und insbesondere reflektierend ausgebildet, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 im Betrieb Licht durch das Substrat 1 abstrahlen kann. Ein derartiges organisches Licht emittierendes Bauelement wird auch als so genannter Bottom-Emitter bezeichnet. Alternativ hierzu kann auch die obere Elektrode 3 transluzent ausgebildet sein, während die untere Elektrode 2 reflektierend sein kann. In diesem Fall ist das organische Licht emittierende Bauelement als so genannter Top-Emitter ausgebildet. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 beidseitig abstrahlend ausgebildet ist, wobei in diesem Fall das Substrat 1 sowie beide Elektroden 2, 3 transluzent ausgebildet sind.
Eine reflektierende Elektrode kann beispielsweise ein Metall wie etwa Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen daraus aufweisen. Eine transluzente Elektrode kann beispielsweise ein transparentes, elektrisch leitendes Oxid („transparent conductive oxide“, TCO) aufweisen. TCOs sind transparente, elektrisch leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metall-Sauerstoff-Verbindungen wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metall-Sauerstoff-Verbindungen wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin kann es möglich sein, dass die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung entsprechen und auch p- oder n-dotiert sein können. Weiterhin kann eine Elektrode auch eine Kombination aus zumindest einer Metallschicht und zumindest einer TCO-Schicht aufweisen. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass eine transparente Elektrode eine Schicht aus einem der vorgenannten Metalle mit einer ausreichend geringen Dicke aufweist.
Das im gezeigten Ausführungsbeispiel transluzent ausgeführte Substrat 1 kann beispielsweise Glas oder Kunststoff oder eine Kombination oder ein Laminat daraus aufweisen oder daraus sein. Im Falle eines gasdurchlässigen Substratmaterials kann das Substrat 1 weiterhin beispielsweise auch eine geeignete Verkapselungsschicht zur Abdichtung des Substratmaterials aufweisen.
Die Elektroden 2, 3 können im gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere großflächig ausgebildet sein, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 durch eine elektrische Kontaktierung der Elektroden 2, 3 eine großflächige Abstrahlung des erzeugten Mischlichts ermöglichen kann. Alternativ oder zusätzlich können die erste und/oder die zweite Elektrode 2, 3 zumindest in Teilbereichen strukturiert ausgebildet sein, so dass beispielsweise auch eine strukturierte Abstrahlung des Mischlichts möglich sein kann.
Zwischen den Elektroden 2, 3 sind übereinander ein erster Licht emittierender Bereich 4 und ein zweiter Licht emittierender Bereich 5 angeordnet, die im Betrieb gemeinsam durch Elektroden 2, 3 bestromt werden. Die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 weisen jeweils einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf und stellen unterschiedliche Farbeinheiten des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 dar. Das bedeutet, dass der erste Licht emittierende Bereich 4 im Betrieb ein erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt, während der zweite Licht emittierende Bereich 5 im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt. Insbesondere kann im gezeigten Ausführungsbeispiel das erste Licht blaues Licht sein, während das zweite Licht aus einem roten und/oder grünen und/oder gelben Wellenlängenbereich ausgewählt ist. Die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 weisen jeweils zumindest eine organische Licht emittierende Schicht mit einem geeigneten elektrolumineszierenden Material auf. Darüber hinaus können die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 weitere organische funktionelle Schichten wie beispielsweise Löcherinjektionsschichten, Löchertransportschichten, Elektronenbarriereschichten, Löcherbarriereschichten, Elektronentransportschichten und/oder Elektroneninduktionsschichten aufweisen.
Durch die Übereinanderstapelung des ersten Licht emittierenden Bereichs 4 und des zweiten Licht emittierenden Bereichs 5 sind die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 in Serie geschaltet. Zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften ist zwischen dem ersten Licht emittierenden Bereich 4 und im zweiten Licht emittierenden Bereich 5 eine ladungserzeugende Schicht 6, ein so genanntes „charge generation layer“ (CGL), angeordnet. Die ladungserzeugende Schicht 6 kann insbesondere als Tunnelübergang ausgebildet sein, der in Rückwärtsrichtung betrieben wird und der zu einer effektiven Ladungstrennung und damit zu einer „Erzeugung“ von Ladungsträgern für die angrenzenden Schichten eingesetzt werden kann.
Der erste und der zweite Licht emittierende Bereich 4, 5 weisen voneinander unterschiedliche stromabhängige Effizienzen auf. Dadurch zeigen die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 voneinander unterschiedliche so genannten Roll-Off-Verhalten insbesondere bei hohen Stromdichten auf, also eine unterschiedliche Effizienz in der Lichterzeugung und in Abhängigkeit von der Stromdichte und damit von der Helligkeit des jeweils abgestrahlten Lichts. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Stromeffizienz des zweiten, rein beispielhaft rot-grün emittierenden Bereichs 5 bei steigendem Betriebsstrom und damit bei einer steigenden Stromdichte stärker abnehmen als die Stromeffizienz des ersten, im gezeigten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft blau emittierenden Bereichs 4. Dies führt in Abhängigkeit von der angelegten Stromdichte zu einer Änderung des Verhältnisses der Emissionsintensität zwischen den beiden Licht emittierenden Bereichen 4, 5. Insbesondere ist im gezeigten Ausführungsbeispiel somit bei hohen Strömen der Blauanteil höher als bei geringeren, was bei einer höheren Stromdichte und damit einer höheren Helligkeit des abgestrahlten Mischlichts auch zu einer erhöhten Farbtemperatur dieses führt.
Beispielsweise können der erste und zweite Licht emittierende Bereich 4, 5 Materialien mit unterschiedlichen Emissionsabklingdauern aufweisen, da die Tendenz zum beschriebenen Roll-Off-Verhalten bei hohen Stromdichten im Allgemeinen mit der Emissionsabklingdauer eines Emittermaterials korreliert. Beispielsweise kann der erste Licht emittierende Bereich 4 eine organische Licht emittierende Schicht mit einem fluoreszierenden Material mit einer Abklingdauer beispielsweise im Nanosekundenbereich aufweisen, während der zweite Licht emittierende Bereich 5 eine organische Licht emittierende Schicht mit einem phosphoreszierenden Material aufweist, das eine Abklingdauer im Mikrosekundenbereich aufweist.
Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass unterschiedliche Ladungsträger leitende Eigenschaften der Licht emittierenden Bereiche 4, 5 zu unterschiedlichen stromabhängigen Effizienzen führen. Beispielsweise können die unterschiedlichen stromabhängigen Effizienzen durch unterschiedliche Dotierungsgrade und/oder unterschiedliche Ladungsträgerbarrieren im ersten und zweiten Licht emittierenden Bereich 4, 5 erreicht oder unterstützt werden.
Die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 der 2 werden aufgrund der übereinander gestapelten Anordnung im Betrieb jeweils mit einem gleichen Betriebsstrom beaufschlagt. Durch die unterschiedlichen stromabhängigen Effizienzen kann bei einer geeigneten Auslegung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 in der vorab beschriebenen Weise eine definierte gewünschte Farbtemperaturverschiebung in Korrelation mit der abgestrahlten Helligkeit des Mischlichts erzeugt werden. Insbesondere kann mit dem organischen Licht emittierenden Bauelement 100 der 2 somit ein Verfahren realisiert werden, bei dem eine Steigerung der Mischlichthelligkeit zu einer Steigerung der Mischlichtfarbtemperatur führt, während eine Verringerung der Mischlichthelligkeit zu einer Verringerung der Mischlichtfarbtemperatur führt.
Der gezeigte Aufbau des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 ist rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen. Alternativ zu den gezeigten zwei Licht emittierenden Bereichen 4, 5 des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 kann dieses auch mehr Licht emittierende Bereiche aufweisen. Durch die Kombination von zwei, drei oder mehreren durch die Licht emittierenden Bereiche gebildeten Farbeinheiten können so auch komplexere Farbänderungen ermöglicht werden beziehungsweise die Farbverschiebung einer einzelnen Farbeinheit verstärkt werden.
In 3 ist eine für ein Verfahren zum Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 geeignete Treibervorrichtung 10 gezeigt. Diese weist einen Eingang 11 und einen Ausgang 12 auf. An den Ausgang 12 können die Elektroden 2, 3 des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 der 2 angeschlossen werden. An den Eingang 11 kann ein Dimmersignal angelegt werden, beispielsweise ein Gleichstrom, eine Gleichspannung, ein Wechselstrom oder eine Wechselspannung, die hinsichtlich ihrer Stromstärke, Spannungsstärke oder mithilfe einer Pulsweitenmodulation (PWM), einem Phasenanschnitt oder einem Phasenabschnitt variiert werden können. Beispiele für geeignete Ansteuerkonzepte sind auch in der weiter unten gezeigten Tabelle aufgelistet. In Abhängigkeit des Dimmersignals am Eingang 11 stellt die Treibervorrichtung 10 am Ausgang 12 einen entsprechenden Betriebsstrom zum Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 bereit. Die Regelung der Farbtemperatur und der Helligkeit in der vorab beschriebenen korrelierten Weise erfordert somit ein Steuerungssystem mit nur noch einem Freiheitsgrad, nämlich dem Dimmersignal, das beispielsweise von einem Benutzer eingestellt werden kann.
Das organische Licht emittierende Bauelement 100 gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann insbesondere so ausgelegt werden, dass der erste und zweite Licht emittierende Bereich 4, 5 so eingerichtet sind, dass das Mischlicht eine Mischlichtfarbtemperatur und eine Mischlichthelligkeit aufweist, die unabhängig von einer im Betrieb an das organische Licht emittierende Bauelement angelegten Stromdichte und damit unabhängig vom am Eingang 11 der Treibervorrichtung 10 angelegten Dimmersignal stets einen Punkt im so genannten Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich ergibt. Der Kruithoff’sche Behaglichkeitsbereich gibt Kombinationen von Helligkeiten und zugeordneten Farbtemperaturen an, die von einem Betrachter als angenehm empfunden werden. In 4 ist ein entsprechendes Diagramm gezeigt, in dem auf der horizontalen Achse die Farbtemperatur CT in Kelvin und auf der vertikalen Achse die Helligkeit E in Lux dargestellt ist. Im Falle eines organischen Licht emittierenden Bauelements, das eine von der Planck’schen Schwarzkörperkurve abweichendes Mischlicht abstrahlt, ist die Farbtemperatur CT durch die korrelierte Farbtemperatur CCT zu ersetzen. Der nicht schraffierte Bereich 20 im gezeigten Diagramm entspricht dem Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich wie in der Druckschrift A. A. Kruithoff, „Tubular Luminescent Lamps for General Illumination", Philips Technical Review 6 (3), 1941, S. 65–73 beschrieben ist. Um in das durch den Bereich 20 vorgegebene Wohlfühlschema zu fallen, muss die Farbtemperatur bei niedrigen Helligkeiten geringer und damit eher warmweiß gewählt werden, während bei hohen Helligkeiten und damit bei hohen Beleuchtungsstärken eher kaltweiße und damit höhere Farbtemperaturen erforderlich sind.
Die Kurven 21 und 22 zeigen beispielhafte Kennlinien, die mit einem organischen Licht emittierenden Bauelement 100 gemäß der Beschreibung der 2 durch eine geeignete Materialwahl für die Licht emittierenden Bereiche 4 und 5 erzeugt werden können. Die Kennlinien 21, 22 können durch eine geeignete Kombination von Licht emittierenden Bereichen als dem organischen Licht emittierenden Bauelement 100 innenwohnende Eigenschaft realisiert werden. Beispielsweise kann entsprechend der Kennlinie 21 ein linearer Zusammenhang zwischen der Farbtemperatur und der Helligkeit gewählt werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass entsprechend der Kennlinie 22 eine überproportionale Steigerung der Helligkeit bei steigender Farbtemperatur erreicht wird. Die Kurven 21 und 22 sind rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen. Insbesondere kann jede Kennlinie, die im nicht schraffierten Bereich 20 des in 4 gezeigten Diagramms liegt, geeignet für hier beschriebene organische Licht emittierende Bauelemente sein.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, das ebenfalls für ein Verfahren zur Steuerung des abgestrahlten Mischlichts verwendet werden kann, wobei bei einer Steigerung der Helligkeit die Farbtemperatur erhöht und bei einer Verringerung der Helligkeit die Farbtemperatur verringert wird.
Im Gegensatz zum organischen Licht emittierenden Bauelement 100 gemäß der Beschreibung der 2 weist das organische Licht emittierende Bauelement 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 einen ersten Licht emittierenden Bereich 4 zwischen Elektroden 2 und 3 auf, der neben einem zweiten Licht emittierenden Bereich 5 zwischen eigenen Elektroden 2, 3 angeordnet ist. Dementsprechend sind die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 getrennt voneinander ansteuerbar. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Licht emittierenden Bereich 4, 5 auf einem gemeinsamen Substrat 1 angeordnet. Beispielsweise können die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 streifenförmig oder pixelförmig auf dem Substrat angeordnet sein und jeweils auch in einer Mehrzahl vorliegen. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 eine Mehrzahl von getrennt ausgebildeten OLEDs aufweist, die zumindest den ersten und den zweiten Licht emittierenden Bereich 4, 5 bilden. Es ist auch möglich, dass die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 übereinander zwischen gemeinsamen Elektroden 2, 3 angeordnet sind, wobei in diesem Fall zur getrennten Ansteuerung zumindest eine weitere Elektrode zwischen den Licht emittierenden Bereichen 4, 5 vorgesehen sein kann.
Der erste Licht emittierende Bereich 4 ist so ausgebildet, dass er im Betrieb erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt, während der zweite Licht emittierende Bereich 5 so ausgebildet ist, dass er im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt. Durch eine Überlagerung des ersten und zweiten Lichts, beispielweise durch eine entsprechende geometrische Ausbildung der Licht emittierenden Bereiche 4, 5 oder durch einen nachgeordneten Diffusor, kann das organische Licht emittierende Bauelement 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 Mischlicht in Form einer Überlagerung des ersten und zweiten Lichts abstrahlen. Die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 können beispielsweise unterschiedlich farbiges Licht, so etwa blaues Licht im ersten Licht emittierenden Bereich 4 und rotes und/oder grünes und/oder gelbes Licht im zweiten Licht emittierenden Bereich 5 abstrahlen. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass ein Licht emittierender Bereich beispielsweise weißes Licht mit einer bestimmten Farbtemperatur abstrahlt, während der andere Licht emittierende Bereich farbiges Licht abstrahlt, so dass durch unterschiedliche Mischungsverhältnisse des ersten und zweiten Lichts insbesondere weißes Mischlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen erzeugt werden kann. Weiterhin können auch noch weitere Licht emittierende Bereiche vorhanden sein, die weiteres vom ersten und zweiten Licht unterschiedliches Licht abstrahlen können, wodurch sich weitere Möglichkeiten zur Steuerung des Mischlichts ergeben. Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel für eine farbveränderliche OLED ist somit rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen.
Das Mischlicht kann besonders bevorzugt insbesondere so gesteuert werden, dass die Farbtemperatur und die Helligkeit stets einen Punkt im in 4 gezeigten Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich 20 ergeben. Hierzu können die Farbtemperatur und die Helligkeit über eine Kennlinie gekoppelt sein, wobei die Kennlinie insbesondere im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich 20 liegen kann. Beispielsweise kann die Kennlinie einer der in 4 gezeigten Kurven 21, 22 entsprechen, so dass gemäß der Abhängigkeit 21 die Farbtemperatur so geregelt wird, dass sie linear mit der Helligkeit steigt, oder dass gemäß der Abhängigkeit 22 die Farbtemperatur und Helligkeit so geregelt werden, dass die Helligkeit zumindest teilweise überproportional mit der Farbtemperatur steigt.
Beispielsweise kann die Helligkeit eine Mischlichthelligkeit des abgestrahlten Mischlichts sein, während die Farbtemperatur eine Mischlichtfarbtemperatur des abgestrahlten Mischlichts ist. Zur entsprechenden Steuerung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 kann eine Treibervorrichtung 10, wie in 6 gezeigt ist, verwendet werden, die wie die Treibervorrichtung 10 der 3 einen Eingang 11 für ein Dimmersignal aufweist. Weiterhin weist die Treibervorrichtung 10 zumindest zwei oder, angedeutet durch die gestrichelten Linien, mehrere Ausgänge 12 auf, über die die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 und gegebenenfalls weitere Licht emittierende Bereiche des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 getrennt voneinander gesteuert werden können. Die Ansteuerung der durch die Licht emittierenden Bereiche 4, 5 gebildeten Farbeinheiten kann beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation, Einstellung einer Stromstärke, Einstellung einer Betriebsspannung oder einer Kombination hieraus erfolgen. Je nach Komplexizität des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 und insbesondere je nach Anzahl und Ausbildung der Farbeinheiten kann die Treibervorrichtung 10 eine entsprechende Anzahl von Ausgängen 12 und damit eine entsprechende Anzahl von Steuerkanälen aufweisen. Die Ausgänge 12 können sowohl zur Einstellung der Helligkeit des Mischlichts als auch optional noch zur Farbsteuerung mit einem oder mehreren zusätzlichen Kanälen ausgeführt sein. Die Funktionsweise der Treibervorrichtung ist dabei derart, dass das Dimmersignal 11 an die Treibervorrichtung 10 angelegt wird. Die Treibervorrichtung 10 erkennt, ob es sich um eine Gleich- oder Wechselspannung handelt und wählt anhand dieser einen geeigneten Betriebsmodus für das organische Licht emittierende Bauelement aus. Beispiele für geeignete Ansteuerkonzepte sind auch in der weiter unten gezeigten Tabelle aufgelistet.
Die Treibervorrichtung 10 reagiert somit auf das am Eingang 11 angelegte Dimmersignal und passt ausgehend von diesem Signal die Helligkeit und die Farbtemperatur des abgestrahlten Mischlichts über eine Einstellung der jeweiligen relativen Helligkeit des ersten und zweiten Lichts an. Hierzu kann eine wie in Verbindung mit der 4 beschriebene Kennlinie in der Treibervorrichtung 10 in Form einer analogen oder digitalen Schaltung hinterlegt sein, die bei einem bestimmten ausgewählten Dimmersignal eine bestimmte Helligkeit und Farbtemperatur vorgibt. Das organische Licht emittierende Bauelement 100 wird dann entsprechend mit den geeigneten Werten angesteuert.
In 7 ist eine weitere Treibervorrichtung 10 gezeigt, die zur Steuerung des in 5 gezeigten organischen Licht emittierenden Bauelements 100 geeignet ist. Im Vergleich zur Treibervorrichtung 10 der 6 weist die Treibervorrichtung 10 der 7 zusätzlich einen Umgebungslichtsensor 13 auf, der eine Umgebungshelligkeit und/oder eine Umgebungsfarbtemperatur misst. Der Umgebungslichtsensor 13 kann beispielsweise eine oder mehrere Lichtsensoren aufweisen und dazu eingerichtet sein, Helligkeiten und/oder Farbtemperaturen zu messen. Die Helligkeit, die im Betrieb durch die Abstrahlung des Mischlichts des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 erzeugt werden soll, kann somit anstelle einer Mischlichthelligkeit eine Umgebungshelligkeit sein. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Farbtemperatur, die durch Abstrahlung des Mischlichts erzeugt werden soll, anstelle einer Mischlichtfarbtemperatur eine Umgebungsfarbtemperatur sein. Die Treibervorrichtung 10 ist entsprechend so eingerichtet, dass die Helligkeit des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 in Abhängigkeit von einem wählbaren Dimmersignal am Eingang 11 der Treibervorrichtung 10 geregelt wird, wodurch auch die Umgebungshelligkeit beeinflusst wird. Die Farbtemperatur wird in Abhängigkeit von einem Signal des Umgebungslichtsensors 13 geregelt, der eine Umgebungshelligkeit und/oder eine Umgebungsfarbtemperatur misst. Anhand einer entsprechenden Kennlinie, die wie in Verbindung mit 4 beschrieben in der Treibervorrichtung 10 hinterlegt sein kann, ist somit eine Steuerung der Farbtemperatur über den Umgebungslichtsensor möglich, der die Umgebungshelligkeit und/oder die Umgebungsfarbtemperatur misst. Insbesondere wählt die Treibervorrichtung 10 anhand der hinterlegten Kennlinie eine sinnvolle Farbtemperatur aus und steuert das organische Licht emittierende Bauelement 100 entsprechend der gewählten Helligkeit an. Dadurch ist es möglich, das Mischlicht so einzustellen, dass das Umgebungslicht, das durch zusätzliche Lichtquellen, beispielsweise künstliche oder natürliche Lichtquellen, und/oder durch in der Umgebung vorhandene Oberflächenfarben und -strukturen beeinflusst werden kann, durch ein entsprechendes Mischlicht des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 in geeigneter Weise beeinflusst werden kann.
Die hier beschriebenen Treibervorrichtungen 10 können dabei derart universell ausgelegt sein, dass ein Dimmersignal an den Eingang der Treibervorrichtung 10 angelegt wird. Diese erkennt, ob es sich um eine Gleich- oder Wechselspannung oder ein anderes vorab beschriebenes Dimmersignal handelt und wählt anhand des Dimmersignals einen geeigneten Betriebsmodus für das organische Licht emittierende Bauelement aus.

In der folgenden Tabelle sind Beispiele für verschiedene Ansteuerkonzepte für die vorab beschriebenen Ausführungsbeispiele angegeben.

Eingang	Dimmen durch	Dimmzustand	Helligkeit	Farbtemperatur
AC	Phasenanschnitt	100% 10%	100% 10%	kaltweiß warmweiß
AC	Phasenabschnitt	100% 10%	100% 10%	kaltweiß warmweiß
AC	Phasenanschnitt oder -abschnitt + 1-Kanal-Farbsteuerung	100% 10%	100% 10%	Planck-Wanderer durch Farbsteuerung
AC	Phasenanschnitt oder -abschnitt + 2-Kanal-Farbsteuerung	100% 10%	100% 10%	Planck-Wanderer und rot/grün-Variation durch Farbsteuerung
AC	Phasenanschnitt oder -abschnitt + Umgebungslichtsensor	100% 10%	100% 10%	Umgebungslicht sensor passt Farbtemperatur an
DC	Pulsweitenmodulation	100% 10%	100% 10%	kaltweiß warmweiß
DC	stromgetrieben	100% 10%	100% 10%	kaltweiß warmweiß
DC	spannungsgetrieben	100% 10%	100% 10%	kaltweiß warmweiß
DC	PWM/Strom/Spannung + 1-Kanal- Farbsteuerung	100% 10%	100% 10%	Planck-Wanderer durch Farbsteuerung
DC	PWM/Strom/Spannung + 2-Kanal-Farbsteuerung	100% 10%	100% 10%	Planck-Wanderer und rot/grün-Variation durch Farbsteuerung
DC	PWM/Strom/Spannung + Umgebungslichtsensor	100% 10%	100% 10%	Umgebungslichtsensor passt Farbtemperatur an

Es sind prinzipiell auch weitere Farbsteuerkanäle sowie weitere Kombinationen möglich. Durch die gezeigten Betriebsmodi ist es möglich, den wählbaren Farbraum auch bei voll farbveränderlichen organischen Licht emittierenden Bauelementen wie etwa dem „Planck-Wanderer und Rot/Grün-Variation der Farbsteuerung“ auf einen sinnvollen Bereich einzuschränken.
Durch das Einführen der skizzierten Mechanismen lässt sich die Regelung eines farbveränderlichen organischen Licht emittierenden Bauelements stark vereinfachen und mit gängigen Regelmechanismen wie beispielsweise einem Dimmer steuerbar machen. Dies ermöglicht die Integration insbesondere von farbveränderlichen organischen Licht emittierenden Bauelementen ohne die Notwendigkeit, neue Steuersysteme zu installieren. Die Regelung der Farbtemperatur und der Helligkeit kann im einfachsten Fall über einen Regler in Form eines Dimmers realisiert werden, was zu einer reduzierten Komplexizität in der Ansteuerung führt und farbveränderliche organische Licht emittierende Bauelemente einfacher nutzbar macht.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele können alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen, auch wenn diese nicht explizit in Verbindung mit den Figuren beschreiben sind.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/066245 A1 [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

A. A. Kruithoff, „Tubular Luminescent Lamps for General Illumination“, Philips Technical Review 6 (3), 1941, S. 65–73 [0009]
A. A. Kruithoff, „Tubular Luminescent Lamps for General Illumination“, Philips Technical Review 6 (3), 1941, S. 65–73 [0066]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines organischen Licht emittierenden Bauelements (100), bei dem – das organische Licht emittierende Bauelement (100) im Betrieb ein Mischlicht (101) mit einem weißen Farbeindruck abstrahlt zur Erzeugung einer Farbtemperatur und einer Helligkeit und – bei einer Steigerung der Helligkeit die Farbtemperatur erhöht und bei einer Verringerung der Helligkeit die Farbtemperatur verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Mischlicht (101) so gesteuert wird, dass die Farbtemperatur und die Helligkeit stets einen Punkt im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich (20) ergeben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Farbtemperatur und die Helligkeit über eine Kennlinie (21, 22) gekoppelt sind.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Kennlinie (21, 22) im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich (20) liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Farbtemperatur so geregelt wird, dass sie linear mit der Helligkeit steigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Farbtemperatur und Helligkeit so geregelt werden, dass die Helligkeit zumindest teilweise überproportional mit der Farbtemperatur steigt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Helligkeit eine Mischlichthelligkeit des abgestrahlten Mischlichts (101) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zur Steuerung eine Treibervorrichtung (10) verwendet wird, die die Mischlichtfarbtemperatur und die Mischlichthelligkeit in Abhängigkeit von einem wählbaren Dimmersignal regelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Helligkeit eine Umgebungshelligkeit und die Farbtemperatur eine Umgebungsfarbtemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zur Steuerung eine Treibervorrichtung (10) verwendet wird, die die Helligkeit in Abhängigkeit von einem wählbaren Dimmersignal regelt und die Farbtemperatur in Abhängigkeit von einem Signal eines Umgebungslichtsensors (13) regelt, der eine Umgebungshelligkeit und/oder eine Umgebungsfarbtemperatur misst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Farbtemperatur entlang der Planck’schen Schwarzkörperkurve geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das organische Licht emittierende Bauelement (100) zumindest einen ersten Licht emittierenden Bereich (4), der im Betrieb erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt, und einen zweiten Licht emittierenden Bereich (5), der im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt, aufweist und bei dem der erste und zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) durch zwei getrennte Steuersignale der Treibervorrichtung (10) gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das organische Licht emittierende Bauelement (100) zumindest einen ersten Licht emittierenden Bereich (4), der im Betrieb erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt, und einen zweiten Licht emittierenden Bereich (5), der im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt, aufweist, bei dem der erste und zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) voneinander unterschiedliche stromabhängige Effizienzen aufweisen und bei dem der erste und zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) durch ein gemeinsames Steuersignal der Treibervorrichtung (10) gesteuert werden.
Organisches Licht emittierendes Bauelement (100) zur Abstrahlung von Mischlicht (101) mit einem weißen Farbeindruck durch Überlagerung eines ersten und zweiten Lichts, aufweisend einen ersten Licht emittierenden Bereich (4), der im Betrieb erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge abstrahlt und einen zweiten Licht emittierenden Bereich (5), der im Betrieb zweites Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge abstrahlt, wobei der erste und zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) voneinander unterschiedliche stromabhängige Effizienzen aufweisen.
Bauelement nach Anspruch 14, bei dem der erste und zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) so eingerichtet sind, dass das Mischlicht (101) eine Mischlichtfarbtemperatur und eine Mischlichthelligkeit aufweist, die unabhängig von einer im Betrieb an das organische Licht emittierenden Bauelement (100) angelegten Stromdichte stets einen Punkt im Kruithoff’schen Behaglichkeitsbereich (20) ergeben.
Bauelement nach Anspruch 14 oder 15, wobei der erste und der zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) unterschiedliche Emissionsabklingdauern aufweisen.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der erste Licht emittierende Bereich (4) eine organische Licht emittierende Schicht mit einem fluoreszierenden Material und der zweite Licht emittierende Bereich (5) eine organische Licht emittierende Schicht mit einem phosphoreszierenden Material aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der erste Licht emittierende Bereich (4) im Betrieb blaues Licht und der zweite Licht emittierende Bereich (5) im Betrieb rotes und/oder grünes und/oder gelbes Licht abstrahlt.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die unterschiedlichen stromabhängigen Effizienzen durch unterschiedliche Dotierungsgrade und/oder unterschiedliche Ladungsträgerbarrieren im ersten und zweiten Licht emittierenden Bereich (4, 5) erreicht werden.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei der ersten und zweite Licht emittierende Bereich (4, 5) übereinander zwischen zwei Elektroden (2, 3) angeordnet sind und zwischen dem ersten und zweiten Licht emittierenden Bereich (4, 5) eine ladungserzeugende Schicht (6) angeordnet ist.