DE102015100250A1

DE102015100250A1 - Licht emittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102015100250A1
Application number: DE102015100250.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Popp; Nina Riegel; Thomas Wehlus; Jörg Farrnbacher; Kilian Regau
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-07-14

Abstract

Es wird eine Licht emittierende Vorrichtung angegeben, die eine Flächenlichtquelle (10) und zumindest ein von der Flächenlichtquelle (10) getrenntes strahlformgebendes Reflektorelement (11) aufweist, wobei die Flächenlichtquelle (10) in einem Betriebszustand Licht (2) zumindest auf das Reflektorelement (11) abstrahlt, das vom Reflektorelement (11) in eine Umgebung der Licht emittierenden Vorrichtung abgestrahlt wird.

Description

Es wird eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer Flächenlichtquelle angegeben.
Die Abstrahlcharakteristik von Flächenlichtquellen wie beispielsweise organischen Leuchtdioden entspricht üblicherweise einer Lambert’schen Abstrahlcharakteristik, was für Allgemeinbeleuchtungszwecke jedoch nicht immer optimal ist. Weiterhin kann es in Bezug auf Beleuchtungsnormen für eine Allgemeinbeleuchtung erforderlich sein, auch bei hohen Helligkeiten von 3000 Cd/m² oder mehr eine Blendfreiheit bei Abstrahlwinkeln zwischen 65° und 90° zur Deckennormalen zu gewährleisten, was jedoch bei einer Lambert’schen Abstrahlcharakteristik nicht gewährleistet werden kann.
Im Stand der Technik ist es bekannt, die Abstrahlcharakteristik von Flächenlichtquellen, etwa organischen Leuchtdioden, durch Streufolien, Diffusoren oder strukturierte Schichten der Leuchtdioden zu beeinflussen. Derartige Maßnahmen sind beispielsweise in den Druckschriften US 7,527,398 B2 , US 7,011,420 B2 , US 2012/037943 A1 und WO 2014/001046 A1 beschrieben.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer Flächenlichtquelle anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Licht emittierende Vorrichtung zumindest eine Flächenlichtquelle auf. Als „Flächenlichtquelle“ wird hier und im Folgenden eine Lichtquelle bezeichnet, die eine im Wesentlichen flächige, also beispielsweise plattenartige, Form aufweist. Entsprechend weist die Flächenlichtquelle zwei sich gegenüber liegende Hauptoberflächen auf, von denen zumindest eine als Lichtauskoppelfläche ausgeführt ist und deren Abmessungen größer, bevorzugt um mindestens eine oder mehr Größenordnungen größer, als eine senkrecht zu den Hauptoberflächen gemessene Dicke der Flächenlichtquelle sind. Mit anderen Worten weist die Flächenlichtquelle zumindest eine als Leuchtfläche ausgebildete Lichtauskoppelfläche auf, deren Abmessungen größer als eine senkrecht zur Lichtauskoppelfläche gemessene Dicke sind.
Insbesondere kann die Flächenlichtquelle im Vergleich zu Punktlichtquellen wie beispielsweise anorganischen Leuchtdioden großflächig in Bezug auf die Lichtauskoppelfläche und damit in Bezug auf die Hauptoberflächen ausgebildet sein. „Großflächig“ kann dabei bedeuten, dass die Flächenlichtquelle Hauptoberflächen und damit auch zumindest eine Lichtauskoppelfläche mit einer Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist. Entsprechend können die Abmessungen der Hauptoberflächen und damit auch der zumindest einen Lichtauskoppelfläche größer oder gleich einigen Millimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Zentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Dezimeter sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Flächenlichtquelle eine Lambert’sche Abstrahlcharakteristik auf. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die in einem Winkel α zur Flächennormalen der Lichtauskoppelfläche abgestrahlte Strahlungsstärke proportional oder im Wesentlichen proportional zu cos α ist. Insbesondere kann die Flächenlichtquelle frei von Streuschichten, Diffusorelementen und/oder anderen optischen Komponenten sein, die dazu vorgesehen sind, die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle zu beeinflussen.
Weiterhin können die Flächenlichtquelle und insbesondere auch die Licht emittierende Vorrichtung frei von Punktlichtquellen wie beispielsweise anorganischen Leuchtdioden und frei von anderen Lichtquellen sein. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Licht emittierende Vorrichtung ausschließlich eine oder mehrere Flächenlichtquellen aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Flächenlichtquelle ein organisches Licht emittierendes Bauelement auf oder ist als solches ausgebildet. Das organische Licht emittierende Bauelement kann einen organischen funktionellen Schichtenstapel mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht zwischen zwei Elektroden aufweisen. Insbesondere kann das organische Licht emittierende Bauelement als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet sein, die im Betrieb durch zumindest eine der Elektroden sichtbares Licht abstrahlen kann. Hierzu ist zumindest eine der Elektroden transparent ausgebildet.
Mit „transparent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transparente Schicht klar durchscheinend oder auch zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass eine als transparent bezeichnete Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transparent bezeichnete Schicht möglichst derart durchlässig für sichtbares Licht ausgebildet, dass insbesondere die Absorption von im organischen Licht emittierenden Bauelement erzeugtem Licht so gering wie möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind beide Elektroden transparent ausgebildet, so dass das organische Licht emittierende Bauelement als transparentes organisches Licht emittierendes Bauelement ausgebildet sein kann. Zumindest im ausgeschalteten Zustand kann das organische Licht emittierende Bauelement entsprechend transparent sein, während im eingeschalteten Zustand Licht über beide Hauptoberflächen abgestrahlt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Flächenlichtquelle zwei organische Licht emittierende Bauelemente auf, die in Bezug auf ihre Lichtauskoppelfläche einander entgegengesetzt ausgerichtet sind. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die organischen Licht emittierenden Bauelemente im Betrieb Licht in entgegengesetzte Richtungen abstrahlen können. Beispielsweise können hierfür zwei einseitig abstrahlende organische Licht emittierende Bauelemente verwendet werden, also organische Licht emittierende Bauelemente, die jeweils eine Lichtauskoppelfläche aufweisen. Die einseitig abstrahlenden organischen Licht emittierenden Bauelemente können mit den jeweils nicht Licht abstrahlenden Hauptoberflächen einander zugewandt angeordnet sein. Insbesondere kann eines der einseitig abstrahlenden organischen Licht emittierenden Bauelemente mit seiner nicht Licht abstrahlende Hauptoberfläche auf der entsprechenden nicht Licht abstrahlenden Hauptoberfläche des anderen der einseitig abstrahlenden organischen Licht emittierenden Bauelement angeordnet sein. Alternativ hierzu kann auch eines oder beide der organischen Licht emittierenden Bauelemente transparent und somit beidseitig Licht abstrahlend ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Flächenlichtquelle ein Elektrolumineszenz-Bauelement (ELB), beispielsweise eine Elektrolumineszenzfolie (ELF), auf oder ist als solches ausgeführt. Ein ELB kann zwischen zwei Elektroden einen aktiven Bereich mit anorganischen Materialien aufweisen, beispielsweise basierend auf Zinksulfid, das in einem elektrisch isolierenden Material eingebettet oder zwischen elektrisch isolierenden Schichten angeordnet sein kann. Der aktive Bereich kann weiterhin eine geeignete Dotierung aufweisen, die beispielsweise Kupfer und/oder Europium umfassen kann. Die Elektroden können Merkmale wie in Verbindung mit dem organischen Licht emittierenden Bauelement beschrieben aufweisen. Eine ELF kann Kunststofffolien aufweisen, zwischen denen die Elektroden und die elektrolumineszierende Schichtenfolge angeordnet sind und die als Substrat und/oder als Verkapselung ausgestaltet sein können. Die Flächenlichtquelle oder die Licht emittierende Vorrichtung kann auch mehrere derartige Bauelemente oder auch eine Kombination mit zumindest einem ELB und zumindest einem organischen Licht emittierenden Bauelement aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Licht emittierende Vorrichtung zumindest ein von der Flächenlichtquelle getrenntes strahlformgebendes Reflektorelement auf. Das Reflektorelement kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine gewünschte Abstrahlcharakteristik für die Licht emittierende Vorrichtung zu bewirken, die unterschiedlich von der Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle ist. Insbesondere kann es durch eine geeignete Wahl des strahlformgebenden Reflektorelements möglich sein, eine beliebige gewünschte Abstrahlcharakteristik in Kombination mit der Flächenlichtquelle zu erzeugen, ohne zusätzliche optische Schichten wie beispielsweise Streuschichten oder Diffusorelemente auf der Flächenlichtquelle selbst vorzusehen. Hierbei kann es möglich sein, die Abstrahlcharakteristik mit einem hohen Aspektverhältnis zu erzeugen, das bedeutet, dass die Abstrahlcharakteristik in Bezug auf einen weiten Bereich von Anwendungen eingestellt werden kann, insbesondere für eine Verwendung, die von einer räumlich eingegrenzten Spot-Beleuchtung bis zu einer einen großen Raumwinkel überdeckenden Grundbeleuchtung reichen kann. Durch die Verwendung des strahlformgebenden Reflektorelements in Kombination mit zumindest einer Flächenlichtquelle kann es auch möglich sein, Normen und Richtlinien, beispielsweise für Beleuchtungsanwendungen, einzuhalten, die von der Flächenlichtquelle allein nicht eingehalten werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform strahlt die Flächenlichtquelle in zumindest einem Betriebszustand Licht zumindest auf das Reflektorelement ab. Das auf das Reflektorelement abgestrahlte Licht wird vom Reflektorelement in eine Umgebung der Licht emittierenden Vorrichtung abgestrahlt. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Licht emittierende Vorrichtung zumindest einen Betriebszustand aufweist, in dem die Flächenlichtquelle Licht nicht oder nicht nur direkt an die Umgebung abstrahlt, sondern dass zumindest ein Teil des von der Flächenlichtquelle abgestrahlten Lichtes über das Reflektorelement in die Umgebung abgestrahlt wird. Die Licht emittierende Vorrichtung kann somit mittels eines Verfahrens betrieben werden, bei dem ein Betriebszustand ausgewählt werden kann, in dem die Flächenlichtquelle Licht auf das Reflektorelement abstrahlt, das vom Reflektorelement wiederum in eine Umgebung der Licht emittierenden Vorrichtung abgestrahlt wird. Der Betriebszustand kann dabei einer von mehreren möglichen Betriebszuständen oder auch der einzige Betriebszustand der Licht emittierenden Vorrichtung sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Reflektorelement eine strukturierte Reflektorfläche zur Strahlformung auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Reflektorelement eine Oberflächenstruktur aufweist, die der Flächenlichtquelle zumindest teilweise zugewandt ist und die das auf das Reflektorelement eingestrahlte Licht derart beeinflusst, dass eine gewünschte Abstrahlcharakteristik für die Licht emittierende Vorrichtung erreicht wird. Beispielsweise kann die strukturierte Reflektorfläche eine dreidimensional ausgeformte Mikrostrukturierung aufweisen. Die Mikrostrukturierung kann Strukturen in einer Größenordnung von Millimetern bis zu Mikrometern umfassen. Die Strukturierung der Reflektorfläche kann lateral, also entlang der Reflektorfläche, räumlich variieren, um durch eine gezielte lokale Reflexion eine gewünschte Abstrahlcharakteristik zu erreichen. Die Mikrostrukturierung der Reflektorfläche kann beispielsweise in unterschiedliche Raumrichtungen ausgerichtete lateral angeordnete Reflektorelemente oder Flächenbereiche aufweisen. Beispielsweise kann die Reflektorfläche Strukturen ausgewählt aus wellenförmigen, zackenartigen, pyramidenförmigen und prismenförmigen Oberflächenbereichen aufweisen, die räumlich unterschiedlich ausgerichtete Flächenbereiche aufweisen. Eine derartige lateral unterschiedliche Winkelanstellungen der Reflektorelemente oder Flächenbereiche der mikrostrukturierten Reflektorfläche kann zu lokal unterschiedlichen Reflexionsrichtungen und damit zu lokal unterschiedlichen Abstrahlrichtungen führen. Weiterhin können auch verschiedene Seiten der Mikrostrukturierung, also räumlich verschieden ausgerichtete Flächenbereiche, mit unterschiedlichen optischen Beschichtungen versehen sein, beispielsweise durch Schatteneffekte beim Beschichten. Die unterschiedlichen optischen Beschichtungen können zu einer weiteren Richtungsbeeinflussung der reflektierten Lichtstärke führen.
Weiterhin kann das Reflektorelement eine Mehrzahl funktioneller Schichten aufweisen. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Reflektorelement zumindest eine oder mehrere Schichten ausgewählt beispielsweise aus einer klar durchscheinenden Schicht, einer diffus lichtdurchlässigen Schicht, einer spiegelnd reflektierenden Schicht, einer diffus reflektierenden Schicht und einer Schicht mit einer Strukturierung für eine lokal variierende Transmission und/oder Reflexion aufweisen kann. Beispielsweise kann das Reflektorelement eine spiegelnd reflektierende Schicht aufweisen, die eine strukturierte Reflektorfläche aufweist, auf der eine klar durchscheinende oder eine diffus transmittierende Schicht aufgebracht ist. Durch die geeignete Wahl einer strukturierten Reflektorfläche und/oder einer oder mehrerer funktioneller Schichten kann die Strahlform des vom Reflektorelement reflektierten Lichts gezielt variiert werden, um in Kombination mit der verwendeten Flächenlichtquelle eine gewünschte Abstrahlcharakteristik für die Licht emittierende Vorrichtung zu erreichen.
Beispielsweise kann das Reflektorelement eine mit einer mikrostrukturierten Reflektorfläche versehene Spiegelschicht aufweisen, auf der eine ein oder mehrschichtige lichtdurchlässige Schutzbeschichtung aufgebracht ist. Als reflektierendes Material kann das Reflektorelement beispielsweise Silber und/oder Aluminium mit einer Reflektivität von größer oder gleich 95%, beispielsweise zwischen 96% und 98%, wobei die Grenzen mit eingeschlossen sind, aufweisen. Weiterhin sind auch andere Metalle möglich, beispielsweise Metalle, die bevorzugt eine oder mehrere Farben reflektieren. Insbesondere kann das reflektierende Material alternativ oder zusätzlich zu den vorab genannten Metallen beispielsweise auch eines oder mehrere ausgewählt aus Gold, Platin und Kupfer aufweisen. Das reflektierende Material kann hierbei ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Als Schutzbeschichtung kann beispielsweise eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten, also eine Schichtenfolge, mit oder aus Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid aufgebracht werden, beispielsweise eine Schichtenfolge mit einer Siliziumoxidschicht zwischen zwei Aluminiumoxidschichten. Eine derartige Schutzbeschichtung kann eine Gesamtdicke von kleiner oder gleich 1 µm aufweisen.
Weiterhin kann das Reflektorelement eine dielektrische Schichtstruktur, beispielsweise in Form eines Bragg-Spiegels, aufweisen. Die Schichtstruktur kann die Reflektorfläche bilden und wie oben schrieben eine Mikrostrukturierung aufweisen. Für eine dielektrische Schichtstruktur können eines oder mehrere der folgenden Materialien verwendet werden: SiO_x mit einem Brechungsindex einstellbar zwischen 1,05 und 1,5, wobei die Grenzen mit einschlossen sind und wobei auch eine Säulenstruktur möglich ist; AlO_x mit einem Brechungsindex von 2,5; TiO_x mit einem Brechungsindex von 3,1; ZrO_x mit einem Brechungsindex von 2,2; Nitride und Carbide wie etwa SiN, TiN, AlN, SiC; Salze wie etwa CaF, MgF. Beispielsweise kann durch eine dielektrische Struktur mit 10 SiO_x/TiO_x-Schichtenpaaren mit jeweils λ/4-Schichtdicken bei λ = 510 nm ein Stoppband zwischen 390 nm und 630 nm und eine Reflektivität von 99,99998% erreicht werden. Je nach Lage des Stoppbands, das auch lokal durch eine Schichtdickenvariation variiert werden kann, können beispielsweise Farbanteile im reflektierten Licht selektiv ein- und ausgeblendet werden, so dass beispielsweise eine Veränderung in Bezug auf kaltweißes und warmweißes Licht möglich sein kann. Somit können durch lokale Unterschiede in der Mikrostrukturierung und/oder der Beschichtung Farbeffekte einstellbar sein, so dass durch das Reflektorelement durch lokal selektive Filterung unterschiedliche Farben und/oder eine winkelabhängige Farbwiedergabe je nach Aufbau der dielektrischen Struktur möglich sein können.
Darüber hinaus sind auch Kombinationen aus dielektrischen Schichten, insbesondere dielektrischen Spiegeln, und Metallschichten möglich. So können etwa dünne Metallschichten zwischen dielektrischen Schichten angeordnet sein. Entsprechend der Ausgestaltung des reflektierenden Materials mit Metall- und/oder dielektrischen Schichten kann sich hieraus insbesondere auch ein winkelabhängiger Farbeindruck eines reflektierten Lichts ergeben.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das Reflektorelement Mikrospiegel aufweist. Die Mikrospiegel können insbesondere auf einer der Flächenlichtquelle zugewandten Seite des Reflektorelements angeordnet sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Mikrospiegel verstellbar sind, also beispielsweise hinsichtlich ihrer Position und/oder ihrer Orientierung relativ zur Flächenlichtquelle. Dadurch kann es möglich sein, dass das Reflektorelement ein variables Reflektorelement ist, mit dem in Kombination mit einer selben Flächenlichtquelle unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken eingestellt werden können. Insbesondere kann eine Vielzahl derartiger Mikrospiegel die Reflektorfläche des Reflektorelements bilden. Die Mikrospiegel können eine reflektierende Oberfläche mit einem oder mehreren der vorgenannten Materialien aufwiesen.
Das strahlformende Reflektorelement kann in Bezug auf seine Grundform, insbesondere in Bezug auf die Grundform der Reflektorfläche, eben sein. Weiterhin ist auch eine gekrümmte Form möglich, also insbesondere eine konkav oder konvex ausgebildete Grundform der Reflektorfläche. Durch den gezielten geometrischen Aufbau, also den Aufbau des strahlformgebenden Reflektorelements sowie die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle und die relative Anordnung der Flächenlichtquelle zum zumindest einen strahlformgebenden Reflektorelement kann es weiterhin möglich sein, den Abstrahlwinkel gezielt einzuschränken.
Durch eine gezielte Verwendung eines bestimmten strahlformenden Reflektorelements kann die Licht emittierende Vorrichtung eine gewünschte Abstrahlcharakteristik aufweisen. Durch die Verwendung bzw. den Austausch mehrerer verschiedener Reflektorelemente, insbesondere solcher mit unterschiedlich ausgebildeten Reflektorflächen, kann mit einer selben Flächenlichtquelle eine Mehrzahl von verschiedenen Abstrahlcharakteristiken erreicht werden. Durch die Verwendung eines Reflektorelements, das verstellbare Mikrospiegel aufweist, kann es auch möglich sein, in einem Verfahren zum Betrieb der Licht emittierenden Vorrichtung mit einem selben Reflektorelement in Kombination mit einer selben Flächenlichtquelle unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken zu erreichen. Weiterhin kann es auch möglich sein, bei Verwendung eines selben strahlformgebenden Reflektorelements in Kombination mit unterschiedlichen Flächenlichtquellen, also Flächenlichtquellen, die unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken aufweisen, unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken für die Licht emittierende Vorrichtung zu erzeugen. Weiterhin kann es möglich sein, dass die Licht emittierende Vorrichtung mehrere Flächenlichtquellen aufweist, so dass in unterschiedlichen Betriebszuständen eine unterschiedliche Anzahl und Auswahl von Flächenlichtquellen in Kombination mit einem gleichen strahlformgebenden Reflektorelement zu unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken für die Licht emittierende Vorrichtung führen kann. Darüber hinaus kann die Licht emittierende Vorrichtung auch eine oder mehrere Flächenlichtquellen aufweisen, die segmentiert sind und somit zumindest zwei oder mehrere unabhängig voneinander betreibbare Leuchtsegmente aufweisen.
Zusätzlich zu den reflektierenden Eigenschaften kann das zumindest eine strahlformgebende Reflektorelement weitere Funktionen und/oder Eigenschaften aufweisen, beispielsweise eine Temperaturableitung. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass optische Funktionen für das Reflektorelement durch Prozesse hergestellt werden können, die nicht mit der Flächenlichtquelle vereinbar sind, die also beispielsweise die Flächenlichtquelle schädigen würden wie etwa eine bestimmte Temperatur bei der Aufbringung von funktionalen Schichten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Licht emittierende Vorrichtung einen Betriebszustand auf, in dem die Flächenlichtquelle Licht in eine dem Reflektorelement entgegengesetzte Richtung abstrahlt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Flächenlichtquelle in diesem Betriebszustand Licht direkt in die Umgebung abstrahlt. Dadurch kann es möglich sein, dass die Flächenlichtquelle einen Betriebszustand aufweist, in dem Licht zumindest auf das Reflektorelement abgestrahlt wird, und einen weiteren Betriebszustand, in dem Licht zumindest in eine dem Reflektorelement entgegengesetzte Richtung abgestrahlt wird. Es kann möglich sein, dass die Licht emittierende Vorrichtung derart betrieben werden kann, dass zwischen diesen Betriebszuständen hin und her geschaltet werden kann. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Flächenlichtquelle einen Betriebszustand aufweist, in dem Licht gleichzeitig auf das Reflektorelement und in eine dem Reflektorelement entgegengesetzte Richtung abgestrahlt wird. Hierbei kann es sich um einen zu den vorgenannten Betriebszuständen zusätzlichen Betriebszustand handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Licht emittierende Vorrichtung ein weiteres von der Flächenlichtquelle getrenntes strahlformgebendes Reflektorelement auf. Beispielsweise kann die Flächenlichtquelle zwischen zwei strahlformgebenden Reflektorelementen angeordnet sein und in einen Betriebszustand Licht auf beide Reflektorelemente abstrahlen. Die Reflektorflächen der Reflektorelemente können einander zugewandt sein und einen teilweise geschlossenen Raum bilden, aus dem in eine oder mehrere gezielte Richtungen das von den Reflektorelementen reflektierte Licht austreten kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, in Kombination mit einer Flächenlichtquelle eine lateral, also seitlich, abstrahlende Licht emittierende Vorrichtung zu erreichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Flächenlichtquelle zumindest ein optisch schaltbares Element auf, mit dem zwischen verschiedenen Betriebszuständen zum Wechsel einer Abstrahlrichtung des abgestrahlten Lichts gewechselt werden kann. Das optisch schaltbare Element kann beispielsweise eine elektronische Tinte, einen schaltbaren Polarisationsfilter und/oder einen schaltbaren Spiegel aufweisen, mit denen eine Transmission und/oder Reflexion von Licht in eine oder mehrere bestimmte Richtungen gesteuert werden können. Weiterhin kann ein derartiges optisch schaltbares Element auch im Reflektorelement integriert sein.
Bei der hier beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtung kann es durch die Kombination einer Flächenlichtquelle und zumindest eines von der Flächenlichtquelle getrennten strahlformenden Reflektorelements möglich sein, eine gezielte Abstrahlcharakteristik auch ohne Verwendung zusätzlicher Lichtquellen wie beispielsweise Licht emittierende Dioden zu erreichen. Weiterhin kann auf die Abstrahlcharakteristik beeinflussende zusätzliche Elemente, die unmittelbar auf oder in die Flächenlichtquelle integriert werden müssen, verzichtet werden. Dadurch dass die Flächenlichtquelle vom strahlformgebenden Reflektorelement getrennt ist, kann die Flächenlichtquelle oder das Reflektorelement auswechselbar sein. So kann es beispielsweise möglich sein, dass für verschiedene Licht emittierende Vorrichtungen eine gleiche Flächenlichtquelle verwendet wird, während die jeweilige finale Strahl- und/oder Farbgebung durch das jeweils ausgewählte strahlformgebende Reflektorelement bestimmt wird. Es können diesbezüglich jeweils beliebige geeignete Materialien verwendbar sein, beispielsweise für Beschichtungen, wobei keine Rücksicht beispielsweise auf die Stabilität der Flächenlichtquelle, beispielsweise die Substratstabilität bei einem organischen Licht emittierenden Bauelement, erfolgen muss, so dass ein größerer Freiheitsgrad in der Reflektorstrukturierung erreicht werden kann. Weiterhin können geeignete Mikrostrukturierungsverfahren zur Herstellung der Reflektorfläche des Reflektorelements genutzt werden, die beispielsweise für Flächenlichtquellen nicht geeignet sind.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Flächenlichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3A bis 4D schematische Darstellungen von Reflektorelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
5 bis 8 schematische Darstellungen von Licht emittierenden Vorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
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 den folgenden Ausführungsbeispielen sind Licht emittierende Vorrichtungen beschrieben, die rein beispielhaft organische Licht emittierende Bauelemente als Flächenlichtquellen aufweisen. Diese können auch durch Elektrolumineszenz-Bauelemente wie beispielsweise Elektrolumineszenzfolien wie im allgemeinen Teil beschrieben ersetzt oder mit diesen kombiniert werden.
In 1 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der prinzipielle Aufbau einer als organisches Licht emittierendes Bauelement 100 ausgebildeten Flächenlichtquelle 10 gezeigt. Die Flächenlichtquelle 10 ist insbesondere als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet.
Das organische Licht emittierende Bauelement 100, das im Folgenden auch als OLED 100 bezeichnet sein kann, weist ein Substrat 101 auf, auf dem zwischen Elektroden 102 und 104 ein organischer funktioneller Schichtenstapel 103 mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht angeordnet ist. Zumindest eine der Elektroden 102, 104 ist transparent ausgebildet, so dass im Betrieb der OLED 100 im organischen funktionellen Schichtenstapel 103 erzeugtes Licht durch die zumindest eine transparente Elektrode gestrahlt werden kann.
Beispielsweise kann das Substrat 101 transparent ausgeführt sein, etwa in Form einer Glasplatte oder Glasschicht. Alternativ hierzu kann das Substrat 101 beispielsweise auch einen transparenten Kunststoff oder ein Glas-Kunststoff-Laminat aufweisen. Die auf dem Substrat 101 aufgebrachte Elektrode 102 kann ebenfalls transparent ausgebildet sein und beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen. Transparente leitende Oxide („transparent conductive oxide“, TCO) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Aluminiumzinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid und Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein. Weiterhin kann eine transparente Elektrode beispielsweise auch ein transparentes Metall, metallische Netzstrukturen bzw. leitende Netzwerke, beispielsweise mit oder aus Silber, und/oder Graphen bzw. kohlenstoffhaltige Schichten oder eine Kombination der genannten transparenten Materialien aufweisen.
Die weitere Elektrode 104 auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 kann reflektierend ausgebildet sein und ein Metall aufweisen, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium, Kupfer und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen damit. Insbesondere kann die Elektrode 104 Ag, Al, Cu oder Legierungen oder Schichtstapel mit diesen aufweisen, beispielsweise Ag/Mg, Ag/Ca, Mg/Al oder auch Mo/Al/Mo oder Cr/Al/Cr. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektrode 104 auch ein oben genanntes TCO-Material oder einen Schichtenstapel mit zumindest einem TCO und zumindest einem Metall aufweisen.
Die untere Elektrode 102 kann als Anode ausgebildet sein, während die obere Elektrode 104 als Kathode ausgebildet sein kann. Bei entsprechender Materialwahl ist aber auch ein hinsichtlich der Polarität umgekehrter Aufbau möglich.
Zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden 102 und 104 können, wie in 1 gezeigt ist, auch Elektrodenanschlussstücke 105 vorgesehen sein, die unter der weiter unten beschriebenen Verkapselung 107 hindurch von den Elektroden 102, 104 nach außen reichen. Die als elektrische Kontaktzuführungen ausgebildeten Elektrodenanschlussstücke 105 können je nach Abstrahlrichtung der OLED 100 transparent oder nicht-transparent ausgebildet sein und beispielsweise ein TCO und/oder ein Metall aufweisen oder daraus sein. Beispielsweise können die Elektrodenanschlusstücke 105 durch eine Metallschicht oder einen Metallschichtstapel gebildet sein, etwa Mo/Al/Mo, Cr/Al/Cr, Ag/Mg oder Al oder Cu.
Der organische funktionelle Schichtenstapel 103 kann zusätzlich zur zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht weitere organische Schichten aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere ausgewählt aus einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronenblockierschicht, einer Löcherblockierschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Elektroneninjektionsschicht und einer ladungserzeugenden Schicht („charge generation layer“, CGL), die geeignet sind, Löcher bzw. Elektronen zur organischen Licht emittierenden Schicht zu leiten bzw. den jeweiligen Transport zu blockieren. Die Schichten des organischen funktionellen Schichtstapels 103 können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der organische funktionelle Schichtenstapel 103 eine funktionelle Schicht aufweist, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in die organische Licht emittierende Schicht zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Als Materialien für die Licht emittierende Schicht eignen sich elektrolumineszierende Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon.
Weiterhin können, wie in 1 gezeigt ist, Isolatorschichten 106 vorhanden sein, beispielsweise mit oder aus Polyimid, die beispielsweise die Elektroden 102, 104 gegeneinander elektrisch isolieren können. Je nach Ausgestaltung der einzelnen Schichten der OLED 100 müssen Isolatorschichten 106 auch nicht zwingend erforderlich sein und können nicht vorhanden sein, etwa bei entsprechenden Maskenprozessen zur Aufbringung der Schichten.
Über dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 und den Elektroden 102, 104 ist eine Verkapselung 107 zum Schutz des organischen funktionelle Schichtenstapels 103 und der Elektroden 102, 104 angeordnet. Die Verkapselung 107 ist dabei besonders bevorzugt als Dünnfilmverkapselung ausgeführt.
Unter einer als Dünnfilmverkapselung ausgebildeten Verkapselung wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiteren schädigenden Substanzen wie etwa korrosiven Gasen, beispielsweise Schwefelwasserstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Dünnfilmverkapselung derart ausgebildet, dass sie von atmosphärischen Stoffen höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Diese Barrierewirkung wird bei der Dünnfilmverkapselung im Wesentlichen durch eine oder mehrere als dünne Schichten ausgeführte Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten erzeugt, die Teil der Verkapselung sind. Die Schichten der Verkapselung weisen in der Regel eine Dicke von kleiner oder gleich einigen 100 nm auf.
Insbesondere kann die Dünnfilmverkapselung eine oder mehrere dünne Schichten aufweisen oder aus diesen bestehen, die für die Barrierewirkung der Verkapselung verantwortlich sind. Die dünnen Schichten können beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens („atomic layer deposition“, ALD) oder Moleküllagenabscheideverfahrens („molecular layer deposition“, MLD) aufgebracht werden. Geeignete Materialien für die Schichten der Verkapselungsanordnung können beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid sowie die oben genannten TCOs sein, so etwa Aluminiumzinnoxid. Bevorzugt weist die Verkapselung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Schichten auf, die jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und einigen 100 nm aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD oder MLD hergestellten dünnen Schichten kann die Verkapselung zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen oder mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern, chemischer Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD) oder plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung („plasma-enhanced chemical vapor deposition“, PECVD), abgeschieden werden. Geeignete Materialien dafür können die vorab genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumzinkoxid, Aluminiumoxid sowie Mischungen und Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 5 µm und bevorzugt zwischen 1 nm und 400 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Dünnfilmverkapselung kann die Verkapselung 107 auch einen Glasdeckel aufweisen, der beispielsweise in Form eines Glassubstrats mit einer Kavität mittels einer Klebstoffschicht auf dem Substrat 101 aufgeklebt wird. In die Kavität kann weiterhin ein Feuchtigkeit absorbierender Stoff (Getter), beispielsweise aus Zeolith, eingeklebt sein, um Feuchtigkeit, Sauerstoff oder andere schädigenden Gase, die durch den Klebstoff eindringen können, zu binden. Weiterhin kann auch die Klebstoffschicht zur Befestigung des Deckels auf dem Substrat selbst absorbierend für schädigende Substanzen sein und/oder es können Klebstoffschichtstrukturen vorhanden sein.
Weiterhin kann vom Substrat 101 aus gesehen auf der Verkapselung 107, wie in 1 gezeigt ist, eine mittels einer Klebstoffschicht 108 aufgeklebte Abdeckung 109 angeordnet sein. Die Abdeckung 109 kann beispielsweise durch eine Glasschicht oder Glasplatte oder auch einen Kunststoff, ein Metall oder eine Kombination oder ein Laminat der genannten Materialien gebildet sein und insbesondere in Verbindung mit einer als Dünnfilmverkapselung ausgebildeten Verkapselung 107 als mechanischer Schutz, insbesondere als Kratzschutz, dienen, ohne dass die Abdeckung 109 selbst verkapselnd wirken muss. Alternativ oder zusätzlich kann auf der Verkapselung 107 auch ein Schutzlack, beispielsweise in Form eines Sprühlacks, aufgebracht sein.
Die Elektroden 102, 104 sind bevorzugt großflächig und zusammenhängend ausgebildet, entsprechend können auch die übrigen Elemente des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 großflächig ausgebildet sein, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 als Flächenlichtquelle 10 ausgeformt ist, bevorzugt mit einer Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist. Die dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 abgewandten Oberflächen des Substrats 101 und der Abdeckung 109 bilden die Hauptoberflächen der Flächenlichtquelle 10. Insbesondere kann die Flächenlichtquelle 10 eine Lambert’sche oder im Wesentlichen Lambert’sche Abstrahlcharakteristik aufweisen.
Die OLED 100 kann aufgrund des transparenten Substrats 101 und der transparenten unteren Elektrode 102 als sogenannter Bottom-Emitter ausgeführt sein und im Betrieb Licht durch die transparente Elektrode 102 und das transparente Substrat 101 abstrahlen, so dass die dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 abgewandte Oberfläche des Substrats 101 die Lichtauskoppelfläche des Flächenlichtquelle 10 ist. Alternativ zur beschriebenen Bottom-Emitter-Konfiguration kann auch die dem Substrat 101 abgewandt angeordnete obere Elektrode 104 transparent ausgebildet sein, um das im Betrieb im organischen funktionellen Schichtenstapel 103 erzeugte Licht durch die obere Elektrode 104 in eine dem Substrat 101 abgewandte Richtung abzustrahlen, so dass im gezeigten Ausführungsbeispiel die dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 abgewandte Oberfläche der Abdeckung 109 die Lichtauskoppelfläche des Flächenlichtquelle 10 sein kann. In diesem Fall ist die OLED 100 als sogenannter Top-Emitter ausgebildet. Die zwischen dem Substrat 101 und dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 angeordnete untere Elektrode 102 kann, sofern keine Lichtabstrahlung durch das Substrat 101 erwünscht ist, auch reflektierend ausgebildet sein. Ebenso kann in diesem Fall das Substrat 101 ein nicht-transparentes Material, beispielsweise ein nicht-transparentes Glas, einen nicht-transparenten Kunststoff, ein Metall oder Kombinationen hieraus, aufweisen. Zusätzlich zur oberen Elektrode 104 sind in der Top-Emitter-Konfiguration auch die Verkapselung 107 und, sofern vorhanden, auch die Klebstoffschicht 108 und die Abdeckung 109 transparent ausgebildet.
Weiterhin kann die OLED 100 auch gleichzeitig als Bottom-Emitter und als Top-Emitter und damit bevorzugt als transparente OLED ausgebildet sein und eine Kombination der jeweils in Verbindung mit der Bottom- und Top-Emitter-Konfiguration genannten Merkmale aufweisen, insbesondere zwei transparente Elektroden 102, 104. In diesem Fall können die beiden Hauptoberflächen der Flächenlichtquelle 10, also die dem organischen funktionellen Schichtenstapel 103 abgewandten Oberflächen des Substrats 101 und der Abdeckung 109, Lichtauskoppelflächen sein.
Im Hinblick auf weitere Merkmale des organischen Licht emittierenden Bauelements 100, beispielsweise im Hinblick auf den Aufbau, die Schichtzusammensetzung und die Materialien des organischen funktionellen Schichtenstapels, der Elektroden und der Verkapselung, wird auf die Druckschrift WO 2010/066245 A1 verwiesen, die in Bezug auf den Aufbau eines organischen Licht emittierenden Bauelements und auch im Hinblick auf Modifikationen und Variationen des in 1 gezeigten organischen Licht emittierenden Bauelements hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die im Folgenden gezeigten Ausführungsbeispiele weisen jeweils als Flächenlichtquelle 10 zumindest ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 auf, das gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 ausgebildet sein oder das Modifikationen oder Variationen zu diesem aufweisen kann. Insbesondere sind die in 1 gezeigten Merkmale des prinzipiellen Aufbaus des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 nicht einschränkend für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zu verstehen.
In 2 ist eine Licht emittierende Vorrichtung 1 gezeigt, die eine Flächenlichtquelle 10 in Form eines organischen Licht emittierenden Bauelements 100 aufweist, das als Bottom-Emitter ausgebildet ist und die entsprechend eine Lichtauskoppelfläche aufweist, die durch die dem organischen funktionellen Schichtenstapel abgewandte Hauptoberfläche des Substrats gebildet wird. Weiterhin weist die Licht emittierende Vorrichtung 1 ein von der Flächenlichtquelle 10 getrenntes strahlformgebendes Reflektorelement 11 auf, auf das die Flächenlichtquelle 10 in einem Betriebszustand Licht 2 abstrahlt. Das auf das Reflektorelement 11 abgestrahlte Licht wird von einer strukturierten Reflektorfläche 114 des Reflektorelements 11 in gewünschter Weise reflektiert. Dadurch strahlt die Licht emittierende Vorrichtung 1 reflektiertes Licht 3 in die Umgebung ab, das eine gewünschte Abstrahlcharakteristik aufweist.
Die Reflektorfläche 114 des strahlformgebenden Reflektorelements 11 kann hierzu eine geeignete laterale Strukturierung, also eine geeignete Strukturierung entlang der Haupterstreckungsrichtungen der Reflektorfläche 114 aufweisen. Das Reflektorelement 11 und damit insbesondere die Grundform der Reflektorfläche 114 können weiterhin, wie in 2 gezeigt ist, konkav gekrümmt sein. Alternativ hierzu ist je nach gewünschter Abstrahlcharakteristik der Licht emittierenden Vorrichtung 1 auch eine konvex Krümmung oder eine ebene Ausführung möglich. Durch die Form des Reflektorelements 11, eine geeignete Kombination der Fläche der Flächenlichtquelle 10 sowie der Reflektorfläche 114 und einem geeigneten Abstand zwischen der Flächenlichtquelle 10 und dem externen Reflektorelement 11 kann die Abschattung oder besondere Hervorhebung bestimmter Abstrahlwinkel im Hinblick auf die Intensität des abgestrahlten Lichts möglich sein.
Beispielsweise kann die strukturierte Reflektorfläche 114 eine dreidimensional ausgeformte Mikrostrukturierung mit Strukturen in einer Größenordnung von Millimetern bis zu Mikrometern aufweisen. Die Strukturierung der Reflektorfläche 114 kann, wie in 2 erkennbar ist, lateral, also entlang der Haupterstreckungsrichtung der Reflektorfläche 114, räumlich variieren, um durch eine gezielte lokale Reflexion die gewünschte Abstrahlcharakteristik zu erreichen. Die Reflektorfläche 114 kann beispielsweise in unterschiedliche Raumrichtungen ausgerichtete lateral angeordnete Reflektorelemente oder Flächenbereiche aufweisen, die wellenförmige, zackenartige, pyramidenförmige und/oder prismenförmige Strukturen bilden, wodurch lokal unterschiedliche Abstrahlrichtungen für das reflektierte Licht 3 erreicht werden. Weiterhin können auch räumlich verschieden ausgerichtete Flächenbereiche mit unterschiedlichen optischen Beschichtungen versehen sein, wodurch eine zusätzliche Beeinflussung der in verschiedene Raumwinkel reflektierten Lichtstärke erreicht werden kann. Dadurch kann beispielsweise eine räumlich eingegrenzte Spot-Beleuchtung, eine in einem großen Raumwinkel abgestrahlte Allgemeinbeleuchtung oder auch Mischformen daraus erreicht werden.
Wie in 2 gezeigt ist, kann das Reflektorelement 11 durch einen strukturierten einlagigen Reflektor mit einem reflektierenden Material, beispielsweise Aluminium und/oder Silber, zumindest an der Reflektorfläche 114 gebildet werden.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Reflektorelement 11, wie in 3A gezeigt ist, eine Mehrzahl funktioneller Schichten 111, 112, 113 aufweist, die durch eine geeignete Wahl verschiedener Durchlässigkeiten und/oder Reflektivitäten eine gewünschte Abstrahlcharakteristik hervorrufen. Beispielsweise kann es sich bei dem in 3 gezeigten Reflektorelement 11 um einen strukturierten mehrlagigen Reflektor mit funktionellen Schichten mit oder aus Metall, Oxiden, Nitriden, Salzen und/oder Glas handeln. Beispielsweise kann die funktionelle Schicht 111 eine spiegelnd reflektierende Schicht aus einem der vorgenannten Metalle sein, während die funktionelle Schicht 112 eine gezielte lichtstreuende oder nicht lichtstreuende transmittierende Schicht ist. Die die Reflektorfläche 114 aufweisende funktionelle Schicht 113 kann eine geeignete dreidimensionale Mikrostruktur aufweisen und beispielsweise ebenfalls diffus oder klar durchscheinend sein.
Weiterhin kann das Reflektorelement 11 eine mehrschichtige Struktur ähnlich der in 3A gezeigten aufweisen, die in Form eines Bragg-Spiegels ausgebildet ist. Die Schichtstruktur kann die Reflektorfläche 114 bilden und wie oben schrieben eine Mikrostrukturierung aufweisen. Eine Bragg-Spiegel-artige Schichtstruktur kann bevorzugt eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Oxide wie etwa SiO_x, AlO_x, TiO_x, ZrO_x, Nitride und Carbide wie etwa SiN, TiN, AlN, SiC, Salze wie etwa CaF, MgF. Hierbei kann bevorzugt eine Mehrzahl von Schichtenpaare aus funktionellen Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindices verwendet werden, beispielsweise wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass, wie in Figur 3B gezeigt ist, das Reflektorelement 11 eine mit einer mikrostrukturierten Reflektorfläche 114 versehene als Spiegelschicht ausgebildete funktionelle Schicht 111 aufweist, auf der eine ein oder mehrschichtige lichtdurchlässige Schutzbeschichtung aufgebracht ist. Die als Spiegelschicht ausgebildete funktionelle Schicht 111 kann beispielsweise wie in Verbindung mit 2 beschrieben Silber und/oder Aluminium mit einer Reflektivität von größer oder gleich 95%, beispielsweise zwischen 96% und 98%, wobei die Grenzen mit eingeschlossen sind, aufweisen oder daraus sein. Als Schutzbeschichtung kann beispielsweise eine einzelne Schicht oder eine Schichtenfolge aufgebracht sein, beispielsweise eine Schichtenfolge mit einer funktionellen Schicht 1113 aus Siliziumoxid zwischen zwei funktionellen Schichten 112 aus Aluminiumoxid. Die Schutzbeschichtung kann eine Gesamtdicke von kleiner oder gleich 1 µm aufweisen.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das Reflektorelement 11 Mikrospiegel 115 aufweist, wie in den 4A bis 4D gezeigt ist. Die Mikrospiegel 115 können beispielsweise Metallspiegel, etwa mit oder aus Silber und/oder Aluminium, oder Bragg-Spiegel sein. Insbesondere kann das Reflektorelement 11 ein Reflektorgehäuse mit verstellbaren Mikrospiegeln 115 aufweisen, wobei in den 4A bis 4D unterschiedliche Orientierungen der Mikrospiegel 115 gezeigt sind. Hierdurch ist eine Änderung der Strahlform und somit der Abstrahlcharakteristik der Licht emittierenden Vorrichtung mit demselben Reflektorelement möglich.
Die in Verbindung mit den folgenden Figuren gezeigten Licht emittierenden Vorrichtungen 1 können alternativ zu den gezeigten Reflektorelementen 11 auch andere, beispielsweise die in Verbindung mit den 3A bis 4D beschriebenen Reflektorelemente 11 aufweisen.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 1 gezeigt, die im Vergleich zur Licht emittierenden Vorrichtung 1 der 2 eine bidirektional abstrahlende Flächenlichtquelle 10, im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer transparenten OLED 100, aufweist. Hierdurch kann die Flächenlichtquelle 10 gleichzeitig Licht 2 auf das Reflektorelement 11 und Licht 4 direkt in die Umgebung abstrahlen. Das direkt abgestrahlte Licht 4 weist eine Lambert’sche oder im Wesentlichen Lambert’sche Abstrahlcharakteristik auf, während das reflektierte Licht 3, also das indirekt abgestrahlte Licht, zur Strahlformung und damit zur Einstellung der Abstrahlcharakteristik der Licht emittierenden Vorrichtung 1 geeignet ist.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 1 gezeigt, die im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel optisch schaltbare Elemente 110 aufweist, die auf den Außenseiten des Substrats und der Abdeckung der im gezeigten Ausführungsbeispiel verwendeten transparenten OLED 100 angeordnet sind. Die optisch schaltbaren Elemente 110 sind dazu vorgesehen und eingerichtet, zwischen verschiedenen Betriebszuständen hin und her schaltbar zu sein, so dass die Abstrahlrichtung des abgestrahlten Lichts gewechselt werden kann, wie durch die Pfeile 2, 2‘, 4 und 4‘ dargestellt ist. Dadurch kann in einem Betriebszustand eine direkte ausschließlich Lambert’sche Abstrahlung von Licht in die Umgebung erfolgen, während in einem weiteren Betriebszustand beispielsweise nur eine indirekte Abstrahlung über das Reflektorelement 11 erfolgt. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass eine indirekte und eine direkte Abstrahlung von Licht kombiniert werden. Durch einen Wechsel der Abstrahlrichtungen, wobei jeweils nur eine Abstrahlrichtung oder auch beide Abstrahlrichtungen gleichzeitig möglich sind, kann die Licht emittierende Vorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels der 6 eine umschaltbare Strahlform aufweisen, so dass beispielsweise ein Wechsel zwischen einer Grundbeleuchtung und einer Spot-Beleuchtung möglich sein kann. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass ein optisch schaltbares Element auf dem Reflektorelement 11 aufgebracht ist oder dass das Reflektorelement 11 als funktionelle Schicht ein optisch schaltbares Element aufweist, so dass auch das Reflektorelement 11 hinsichtlich seiner Reflektoreigenschaften schaltbar sein kann.
Die optisch schaltbaren Elemente 110 können beispielsweise eine elektronische Tinte, einen schaltbaren Polarisationsfilter und/oder einen schaltbaren Spiegel, beispielsweise einen mittels Wasserstoff schaltbaren Metallspiegel, aufweisen.
Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Flächenlichtquelle 10 beispielsweise auch nur ein optisch schaltbares Element 110 aufweisen, beispielsweise um die direkte Abstrahlung von Licht 4 in die Umgebung an- und abzuschalten.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 1 gezeigt, die ein weiteres getrennt von der Flächenlichtquelle 10 angeordnetes strahlformgebendes Reflektorelement 11’ aufweist. Die beidseitig emittierende Flächenlichtquelle 10 ist insbesondere zwischen den strahlformgebenden Reflektorelementen 11, 11’ angeordnet, so dass im Betrieb der Flächenlichtquelle 10 gleichzeitig Licht 2 auf das eine Reflektorelement 11 und Licht 4 auf das andere Reflektorelement 11’ eingestrahlt werden kann. Die Reflektorelemente 11, 11’ bilden einen teilweise geschlossen Raum, in dem die Flächenlichtquelle 10 angeordnet ist, so dass das von den Reflektorelementen 11, 11’ reflektierte Licht 3 im Wesentlichen seitlich zur eigentlichen Abstrahlrichtung der Flächenlichtquelle 10 abgestrahlt werden kann. Durch einen derartigen doppelseitigen Reflektor kann beispielsweise eine indirekte Beleuchtung erreicht werden.
In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 1 gezeigt, bei dem die Flächenlichtquelle 10 rein beispielhaft aus zwei organischen Licht emittierenden Bauelementen 100 gebildet wird, die jeweils als Bottom-Emitter ausgebildet sind und die mit ihren Abdeckungen aufeinander angeordnet sind, so dass die Abstrahlrichtungen der organischen Licht emittierenden Bauelemente 100 einander entgegengesetzt sind. Es kann hierbei auch möglich sein, dass die organischen Licht emittierenden Bauelemente 100 eine gemeinsame Abdeckung oder auch gar keine Abdeckung aufweisen und somit direkt mit den Verkapselungen aufeinander angeordnet sind. Durch den Wechsel verschiedener Betriebszustände, in denen nur jeweils eine der organischen Licht emittierenden Bauelemente 100 oder beide Licht emittierende Bauelemente 100 gleichzeitig betrieben werden, können unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken, wie beispielsweise in Verbindung mit 6 beschrieben, erreicht werden. Darüber hinaus kann durch unterschiedlich farbig emittierende OLEDs 100 der Farbort des in den einzelnen Betriebszuständen abgestrahlten Lichts veränderbar sein.
Die in Verbindung mit den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn derartige Kombinationen nicht explizit in Verbindung mit den Figuren beschrieben sind. Weiterhin können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele zusätzlich oder alternativ Merkmale gemäß der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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

US 7527398 B2 [0003]
US 7011420 B2 [0003]
US 2012/037943 A1 [0003]
WO 2014/001046 A1 [0003]
WO 2010/066245 A1 [0055]

Claims

Licht emittierende Vorrichtung, aufweisend – eine Flächenlichtquelle (10) und – zumindest ein von der Flächenlichtquelle (10) getrenntes strahlformgebendes Reflektorelement (11), wobei die Flächenlichtquelle (10) in einem Betriebszustand Licht (2) zumindest auf das Reflektorelement (11) abstrahlt, das vom Reflektorelement (11) in eine Umgebung der Licht emittierenden Vorrichtung abgestrahlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flächenlichtquelle (10) in einem Betriebszustand Licht (4) in eine dem Reflektorelement (11) entgegengesetzte Richtung abstrahlt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flächenlichtquelle (10) im Betrieb Licht (4) direkt in die Umgebung abstrahlt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Licht emittierende Vorrichtung ein weiteres von der Flächenlichtquelle (10) getrenntes strahlformgebendes Reflektorelement (11’) aufweist und die Flächenlichtquelle (10) zwischen den Reflektorelementen (11, 11’) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (10) einen Betriebszustand, in dem Licht (2) zumindest auf das Reflektorelement (11) abgestrahlt wird, und einen weiteren Betriebszustand, in dem Licht (4) zumindest in eine dem Reflektorelement (11) entgegengesetzte Richtung abgestrahlt wird, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (10) einen Betriebszustand aufweist, in dem Licht (2, 4) gleichzeitig auf das Reflektorelement (11) und in eine dem Reflektorelement (11) entgegengesetzte Richtung abgestrahlt wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (10) zumindest ein optisches schaltbares Element (110) aufweist, mit dem zwischen verschiedenen Betriebszuständen zum Wechsel einer Abstrahlrichtung des abgestrahlten Lichts (2, 2’, 4, 4’) gewechselt werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zumindest eine optische schaltbare Element (110) eine elektronische Tinte, einen schaltbaren Polarisationsfilter oder einen schaltbaren Spiegel aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reflektorelement (11) eine strukturierte Reflektorfläche (114) zur Strahlformung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reflektorelement (11) eine Mehrzahl funktioneller Schichten (111, 112, 113) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die funktionellen Schichten als Bragg-Spiegel ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Reflektorelement (11) Mikrospiegel (115) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Mikrospiegel (115) verstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (10) eine Lambert’sche Abstrahlcharakteristik aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (10) ein organisches Licht emittierendes Bauelement (100) aufweist, das einen organischen funktionellen Schichtenstapel (103) mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht zwischen zwei Elektroden (102, 104) aufweist, wobei zumindest eine der Elektroden (102, 104) transparent ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei beide Elektroden (102, 104) transparent sind und das organische Licht emittierende Bauelement (100) als transparentes Licht emittierendes Bauelement ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (10) zwei organische Licht emittierende Bauelemente (100) aufweist, die im Betrieb Licht (2, 4) in entgegengesetzte Richtungen abstrahlen.