DE102015103794A1

DE102015103794A1 - Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE102015103794A1
Application number: DE102015103794.7A
Authority: DE
Inventors: Nina Riegel; Thomas Wehlus; Dominik Pentlehner
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: US20160274351A1; DE102015103794B4; US10180566B2

Abstract

Eine Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Folgendes aufweisen: einen Träger (102), in welchem ein seitlich erstreckter Hohlraum (102h) ausgebildet ist; eine neben dem Hohlraum (102h) angeordnete Lichtquelle (104) zum Erzeugen von Licht, welches sich von der Lichtquelle (104) aus durch den Hohlraum (102h) hindurch ausbreitet; ein Fluidreservoir (106) zum Aufnehmen eines Fluids (116); und eine Mikrofluidpumpe (108), welche zum Verlagern des in dem Fluidreservoir (106) aufgenommenen Fluids (116) zwischen dem Fluidreservoir (106) und dem Hohlraum (102h) eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung.
Im Allgemeinen können Leuchtvorrichtungen für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Erzeugung von Licht benötigt wird. Beispielsweise werden Leuchtvorrichtungen verwendet zum Anzeigen von Informationen, z.B. in Displays, in Werbetafeln oder in Mobilfunkgeräten, und/oder zum Beleuchten von Gegenständen oder Räumlichkeiten, z.B. in Form von flachen Beleuchtungsmodulen. Solche Leuchtvorrichtungen können auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz beruhen, welche es ermöglicht, elektrische Energie mit hoher Effizienz in Licht umzuwandeln. Beispielsweise können diese Leuchtvorrichtungen halbleitende Materialien aufweisen, z.B. in Form von organischen Leuchtdioden (OLED) oder anorganischen Leuchtdioden (LED), welche es ermöglichen farbiges Licht in Form von Mustern oder mit einer bestimmten Farbvalenz zu erzeugen und emittieren.
Im ausgeschalteten Zustand reflektieren diese Leuchtvorrichtungen allerdings fremderzeugtes Licht mit einer Farbvalenz, welche durch die Bauweise der Leuchtvorrichtungen bestimmt wird. Durch das Anpassen dieser Farbvalenz lassen sich Leuchtvorrichtungen im ausgeschalteten Zustand, z.B. am Tag oder wenn diese nicht in Benutzung sind, besonders gut in ihr Umfeld integrieren, d.h. dass diese besonders unauffällig sind. Diese so genannte Anmutung der Leuchtvorrichtungen im ausgeschalteten Zustand (off-state appearance, OSA) ist ein wesentlicher Einflussfaktor auf wirtschaftliche Aspekte, wie den Absatz von Leuchtvorrichtungen.
Um die OSA zu beeinflussen, werden herkömmlicherweise Farbfilter, z.B. in Form von Farbfilterfolien, auf Leuchtvorrichtungen aufgebracht, so dass diese die OSA der Leuchtvorrichtungen bestimmen. Allerdings wird das erzeugte Licht der Lichtquelle im angeschalteten Zustand der Leuchtvorrichtung durch den Farbfilter verändert, da dieser einen Teil des Lichts absorbiert. Daher muss die Emissionsfarbe der Lichtquelle entsprechend an den Farbfilter angepasst werden, um im angeschalteten Zustand eine gewünschte Emissionsfarbe beizubehalten. Mit anderen Worten dominiert der Farbfilter die OSA der Leuchtvorrichtung, bzw. bildet zusammen mit der OSA deren Lichtquelle den gewünschten Farbeindruck. Solche Farbfilter führen allerdings zu einem Effizienzverlust durch die Absorption des Lichts und können weiterhin nur begrenzt eingesetzt werden, z.B. wenn farbige Muster erzeugt werden sollen.
Alternativ kann die OSA durch Konversionsschichten beeinflusst werden, welche die Wellenlänge eines Teils des Lichtes in eine andere Wellenlänge umwandeln und natürlicherweise die gewünschte Farbe aufweisen. Beispielsweise überführen Konversionsschichten mit streuenden Konversionsszentren die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle in einen lambertschen Strahler. Allerdings steht für Konversionsschichten nur eine sehr eingeschränkte Materialauswahl zu Verfügung und diese bewirkt ebenso einen Effizienzverlust durch Lichtstreuung.
Diese herkömmlichen Lösungen sind statisch und beeinflussen neben der OSA ebenso die Farbvalenz der Leuchtvorrichtung im angeschalteten Zustand.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Anmutung einer Leuchtvorrichtung im ausgeschalteten Zustand (OSA) unabhängig von der Emissionsfarbe deren Lichtquelle und ohne makroskopische Veränderung an der Leuchtvorrichtung verändert oder eingestellt. Diese Veränderung kann dynamisch vorgenommen werden, z.B. in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Leuchtvorrichtung geregelt oder gesteuert werden. Mit anderen Worten kann das von der Leuchtvorrichtung reflektierte und/oder remittierte Licht geregelt oder gesteuert werden. Alternativ oder zusätzliche kann die OSA zeitabhängig verändert werden, z.B. in Abhängigkeit der Tageszeit gesteuert oder geregelt werden. Dies ermöglicht es, die Abstrahlcharakteristik und Emissionsfarbe der Leuchtvorrichtung im Betrieb zu regeln oder zu steuern oder einzustellen.
Weiterhin kann die OSA einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen verändert oder eingestellt werden, ohne die Effizienz der Leuchtvorrichtung im Betrieb zu beeinträchtigen. Anschaulich geht der Leuchtvorrichtung kein Licht durch eine angepasste OSA verloren. Dadurch sind weniger Leuchtvorrichtungen erforderlich, um eine bestimmte Lichtmenge zu erzeugen, was insbesondere im Bereich hocheffizienter Leuchtvorrichtungen erhebliche Kosten spart. Alternativ oder zusätzlich kann der erforderliche Bauraum der Leuchtvorrichtung verkleinert werden.
Ferner lassen sich gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Herstellungskosten von Leuchtvorrichtungen verringern, da kleinere Mengen an Konversionsmaterial oder Streumaterial erforderlich sind, um eine bestimmte OSA zu erreichen.
Ferner lassen sich gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Vielzahl von OSA erreichen, welche herkömmlicherweise nicht praktikabel sind, da diese eine zu große Absorption von Licht zur Folge hätten, wenn die Leuchtvorrichtung betrieben wird. Mit anderen Worten kann die Vielfalt erreichbarer OSA erhöht werden. Beispielsweise kann im Fall hocheffizienter OLEDs, welche durch Streuung eine milchige Anmutung aufweisen, eine spiegelnde Anmutung im ausgeschalteten Zustand, z.B. eine spiegelnde OSA, erreicht werden.
Eine Leuchtvorrichtung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Folgendes aufweisen: einen Träger, in welchem ein seitlich erstreckter Hohlraum (auch als Mikrokavität bezeichnet) ausgebildet ist; eine neben dem Hohlraum angeordnete Lichtquelle zum Erzeugen von Licht, welches sich von der Lichtquelle aus durch den Hohlraum hindurch ausbreitet; ein Fluidreservoir zum Aufnehmen eines Fluids (auch als erstes Fluid bezeichnet); und eine Mikrofluidpumpe (auch als erste Mikrofluidpumpe bezeichnet), welche zum Verlagern des in dem Fluidreservoir aufgenommenen Fluids zwischen dem Fluidreservoir und dem Hohlraum eingerichtet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger elastisch eingerichtet sein, z.B. federelastisch oder flexibel. Alternativ oder zusätzlich weist der Träger einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich auf. Ferner kann der Träger lichtdurchlässig, z.B. transparent und/oder transluzent, sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mikrofluidpumpe in dem Träger angeordnet sein. Beispielsweise kann die Mikrofluidpumpe monolithisch in einem Chip integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Mikrofluidpumpe in dem Träger monolithisch integriert sein, z.B. in Form eines Chips.
Der Träger kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zwei Segmente (Trägerelemente) aufweisen, zwischen denen der Hohlraum gebildet ist, z.B. in Form eines Spaltes zwischen den Trägerelementen. Der Träger, beispielsweise ein Trägerelement, kann beispielsweise als Substrat der Lichtquelle ausgebildet sein, als Folie oder als Platte. Beispielsweise kann der Träger, beispielsweise ein Trägerelement, plattenförmig sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Fluidreservoir als Hohlraum in dem Träger ausgebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Trägerelement eine Aussparung aufweisen, welche, wenn die Trägerelemente zusammengefügt sind oder werden, den Hohlraum bildet.
Weiterhin kann der Hohlraum die Lichtquelle abdecken, bzw. verdecken.
Alternativ oder zusätzlich kann der Träger beispielsweise mehr als zwei Trägerelemente aufweisen, z.B. drei Trägerelemente in Form einer Grundplatte, eines Rahmes und einer Deckplatte. In diesem Beispiel kann der Rahmen eine Durchgangsöffnung aufweisen, welche, wenn dieser zwischen die Grundplatte und die Deckplatte eingefügt ist, den Hohlraum bildet.
Der Hohlraum kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen als Spalt (auch als Zwischenraum bezeichnet) zwischen zwei Trägerelementen ausgebildet sein. Die Dicke des Hohlraums kann von dem Abstand der zwei Trägerelemente oder der Dicke eines zwischen die zwei Trägerelemente eingefügten dritten Trägerelements definiert sein und/oder diesem/dieser entsprechen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lichtquelle als eine flächenförmige Leuchtdiode (auch als Flächenlichtquelle bezeichnet) ausgebildet sein, z.B. als flächenförmige organische Leuchtdiode und diese kann eine die organische Leuchtdiode abdeckende Verkapselung aufweisen. Beispielsweise kann die flächenförmige organische Leuchtdiode eine zusammenhängende optisch funktionelle Schichtenstruktur aufweisen, welche eingerichtet ist zum Umwandeln von elektrischer Energie in elektromagnetische Strahlung.
Eine Flächenlichtquelle kann eine Lichtemissionsfläche aufweisen, welche in einer Ebene erstreckt ist, z.B. in einer ebenen oder gekrümmten Ebene.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkapselung auf der dem Träger und/oder dem Substrat gegenüberliegenden Seite der organischen Leuchtdiode angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mikrofluidpumpe eingerichtet sein ein Volumen von Fluid in einem Bereich von 500 µL/s ungefähr bis ungefähr 0,01 µL/s zu verlagern (wird auch als Pumpgeschwindigkeit bezeichnet), z.B. in einem Bereich von 50 µL/s ungefähr bis ungefähr 0,1 µL/s, in einem Bereich von 5 µL/s ungefähr bis ungefähr 1 µL/s.
Dabei kann der Hohlraum passend zu der Mikrofluidpumpe eingerichtet sein, z.B. derart, dass beim Verlagern des Fluids das Entstehen von Turbolenzen vermieden werden kann. Mit anderen Worten kann das Fluid derart verlagert werden, dass dieses in dem Hohlraum laminar strömt. Umso größer die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ist, desto größer ist die Gefahr, dass sich Turbolenzen bilden, was in einer größeren Reynolds-Zahl ausgedrückt wird.
Die Mikrofluidpumpe kann beispielsweise eine Schaltzeit von weniger als 250 ms ermöglichen, mit der das Verlagern geschaltet wird. Beispielsweise kann die Pumpgeschwindigkeit und/oder eine Pumprichtung geschaltet oder gesteuert werden, d.h. z.B. kann zwischen einem Herausbringen (Herauslagern) und einem Hineinbringen von Fluid (in oder aus dem Hohlraum hinein oder heraus) umgeschaltet (Pumprichtung) werden. Beispielsweise kann die Schaltzeit kleiner sein als 200 ms, z.B. kleiner als 100 ms, z.B. kleiner als 50 ms. Beispielsweise kann die Schaltzeit in einem Bereich von ungefähr 10 ms bis ungefähr 250 ms liegen.
Anschaulich kann die Leuchtvorrichtung so eingerichtet sein oder werden, dass das Fluid ausreichend schnell verlagert werden kann und Turbolenzen vermieden werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Fluid derart verlagert werden, dass die Reynolds-Zahl (auch als Reynold'sche Zahl bezeichnet) einen Wert in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 2500 aufweist, z.B. in einem Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 1200, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 bis ungefähr 500.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum eine Querschnittsfläche größer als eine Querschnittsfläche der Lichtquelle aufweisen (mit anderen Worten kann der Hohlraum die Lichtquelle vollständig abdecken) und eine Ausdehnung des Hohlraums quer zu der Querschnittsfläche des Hohlraums (d.h. eine Dicke des Hohlraums) kann in einem Bereich von 0,1 µm ungefähr bis ungefähr 500 µm liegen, z.B. in einem Bereich von 1 µm ungefähr bis ungefähr 100 µm, z.B. in einem Bereich von 5 µm ungefähr bis ungefähr 50 µm.
Die Dicke des Hohlraums kann in eine Richtung quer zu dessen Längserstreckung gemessen werden, beispielsweise kann die Dicke des Hohlraums der kleinesten Ausdehnung des Hohlraums entsprechen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum ein Volumen pro Fläche (mit anderen Worten ein skaliertes Fassungsvermögen) in einem Bereich von ungefähr 0,01 µL/cm² bis ungefähr 50 µL/cm² aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 µL/cm² bis ungefähr 10 µL/cm², z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 µL/cm² bis ungefähr 5 µL/cm². Das skalierte Fassungsvermögen kann auf eine Fläche des Hohlraums (quer zur Dicke) skaliert angegeben sein oder gemessen werden, so dass unterschiedlich große Substrate miteinander vergleichbar sind. Das gesamte Fassungsvermögen des Hohlraums ergibt sich dann aus dem Produkt des skalierten Fassungsvermögens des Hohlraums mit der Fläche (Querschnittsfläche) des Hohlraums.
Bei einer Fläche des Hohlraums (quer zu dessen Dicke, kann z.B. im Wesentlichen der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements entsprechen) von 1 cm² kann das Fassungsvermögen des Hohlraums in einem Bereich von ungefähr 0,01 µL bis ungefähr 50 µL liegen. Aufgrund dessen geringer Ausdehnung und Fassungsvermögen kann der Hohlraum auch als Mikrokavität bezeichnet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Fluidreservoir ein Volumen größer als das oder gleich dem des Hohlraums aufweisen. Somit kann das Fluidreservoir ausreichen Fluid vorhalten, um den Hohlraum vollständig mit dem Fluid zu füllen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum als Kapillare ausgebildet sein, welche sich mäanderförmig in dem Träger erstreckt. Beispielsweise kann die Kapillare in Form einer Nut (auch als Graben oder Spalte bezeichnet) in einem Trägerelement ausgebildet sein oder werden.
Der Hohlraum kann als zusammenhängender Hohlraum ausgebildet sein. Ferner kann der Hohlraum in seiner Form und/oder seinem Fassungsvermögen durch eine Stabilisierungsstruktur stabilisiert sein. Die Stabilisierungsstruktur kann Teil des Trägers sein und z.B. in Form von Mikrosäulen oder Mikrowänden sich durch den Hohlraum hindurch erstrecken. Somit kann beispielsweise erreicht werden, dass der Hohlraum nur geringfügig verändert wird, wenn ein elastisch ausgebildeter Träger beispielsweise verbogen wird.
Die Mikrowände können einen zusammenhängenden Hohlraum anschaulich unterteilen, z.B. in mehrere Teil-Hohlräume, welche miteinander verbunden sind, z.B. in Form eines Gitters oder eines mandelförmigen Kanals.
Alternativ oder zusätzlich können mehrere der Hohlräume in dem Träger gebildet sein oder werden, z.B. übereinander gestapelt oder quer zu der seitlichen Erstreckung der Hohlräume nebeneinander, z.B. in Form eines Musters. In jeden der Hohlräume kann, wie vorangehend beschrieben ist, mittels zumindest einer separaten Mikrofluidpumpe ein Fluid eingebracht werden. Somit können beispielsweise Muster erzeugt werden oder die OSA der einzelnen Fluide überlagert oder miteinander kombiniert werden, z.B. blau mit lichtreflektierend (z.B. metallisch glänzend) zu metallic-blau.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Leuchtvorrichtung ferner das Fluid aufweisen, wobei das Fluid Streupartikel oder ein Konversionsmaterial aufweisen kann oder wobei das Fluid lichtreflektierend ausgebildet sein kann, d.h. dass das Fluid mehr Licht reflektiert als absorbiert. Anschaulich kann ein lichtreflektierendes Fluid beispielsweise als spiegelndes Fluid wirken. Dadurch kann beispielsweise eine spiegelnde OSA oder glänzende OSA erreicht werden, beispielsweise für den Einsatz in Spiegeln oder in der Automobilindustrie.
Das Fluid kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein skaliertes Volumen (d.h. eine skalierte Fluidmenge oder eine skalierte Verdrängung, kann analog zum skalierten Fassungsvermögen des Hohlraum verstanden werden) in einem Bereich von ungefähr 0,01 µL/cm² bis ungefähr 50 µL/cm² aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 µL/cm² bis ungefähr 10 µL/cm², z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 µL/cm² bis ungefähr 5 µL/cm². Beispielsweise kann das Volumen des Fluides im Wesentlichen dem Fassungsvermögen des Hohlraums entsprechen oder z.B. größer sein als das Fassungsvermögen des Hohlraums, z.B. ungefähr 10% größer.
Aufgrund des geringen Volumens kann das Fluid auch als Mikrofluid bezeichnet werden.
Bei einer Fläche des Hohlraums (quer zu dessen Dicke, kann z.B. im Wesentlichen der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements entsprechen) von 1 cm² kann das Volumen des Fluides z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,01 µL bis ungefähr 50 µL liegen.
Das Fluid kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine dynamische Viskosität (d.h. eine Zähflüssigkeit) in einem Bereich von ungefähr 0,5 mPa·s bis ungefähr 10² mPa·s aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mPa·s bis ungefähr 50 mPa·s, in einem Bereich von ungefähr 5 mPa·s bis ungefähr 10 mPa·s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Mikrofluidpumpe zum Verlagern von Fluid in Abhängigkeit von einer Betriebsspannung der Lichtquelle (bzw. der Leuchtvorrichtung) eingerichtet sein. Dazu kann die Leuchtvorrichtung beispielsweise eine Steuerung und einen mit der Steuerung gekoppelten Sensor aufweisen, welcher die Betriebsspannung misst und eine Information, welche die Betriebsspannung repräsentiert, der Steuerung zuführt, welche die Mikrofluidpumpe steuert oder regelt auf Grundlage der Information. Die Steuerung kann z.B. eine Energiequelle steuern oder regeln, welche die Mikrofluidpumpe mit Energie versorgt, oder kann einen Betriebszustand der Mikrofluidpumpe, z.B. einen An-Zustand oder Aus-Zustand, steuern oder regeln, z.B. verändern. Mittels der Steuerung kann ein Einstellen einer OSA vorgenommen werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Leuchtvorrichtung ferner ein weiteres Fluidreservoir zum Aufnehmen eines weiteren Fluids (auch als zweites Fluid bezeichnet) aufweisen, welches beim Verlagern des Fluids in den Hohlraum von dem Fluid aus dem Hohlraum verdrängt wird. Damit kann erreicht werden, dass das erste Fluid und das zweite Fluid abwechselnd, z.B. reversibel, in den Hohlraum gebracht werden können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Leuchtvorrichtung ferner eine weitere Mikrofluidpumpe (auch als zweite Mikrofluidpumpe bezeichnet) aufweisen, welche zum Verlagern von weiterem Fluid zwischen dem weiteren Fluidreservoir und dem Hohlraum eingerichtet ist. Damit kann das Verlagern des ersten Fluids und des zweiten Fluids besser gesteuert oder geregelt werden, so dass ein Entstehen von Turbolenzen vermieden werden kann. Die zweite Mikrofluidpumpe kann ebenfalls von der Steuerung, oder einer weiteren Steuerung analog zu dieser, gesteuert oder geregelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum derart eingerichtet sein, dass sich beim Verlagern das erste Fluid und das zweite Fluid nicht vermischen. Dies kann z.B. erreicht werden, indem das Entstehen von Turbolenzen vermieden wird. Strömen das erste Fluid und das zweite Fluid laminar, kann anschaulich verhindert werden, dass sich diese über Diffusionprozesse hinaus miteinander vermischen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vermischung des ersten Fluids und des zweiten Fluids miteinander selbst dann verhindert werden, wenn diese ineinander löslich sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Leuchtvorrichtung ferner das zweite Fluid aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können das erste Fluid und das zweite Fluid orthogonal zueinander eingerichtet sein. Zwei Fluide sind orthogonal zueinander, wenn das eine z.B. polar und das andere z.B. unpolar ist. Ein polares Fluid ist zumeist in einem unpolaren Fluid unlöslich.
Beispielsweise kann das erste Fluid eine erste Trägerflüssigkeit (z.B. ein erstes Lösungsmittel) aufweisen oder daraus bestehen und das zweite Fluid kann eine zweite Trägerflüssigkeit (z.B. ein zweites Lösungsmittel) aufweisen oder daraus bestehen. Feste Stoffe (Feststoffe) und Flüssigkeiten, die sich in einer polaren Trägerflüssigkeit lösen, sind zumeist in einer unpolaren Trägerflüssigkeit unlöslich. So ist es mittels orthogonaler Trägerflüssigkeiten möglich, zwei oder mehr Fluide zu verwenden, ohne dass diese ineinander löslich sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Fluid polar und das zweite Fluid unpolar sein oder das erste Fluid unpolar und das zweite Fluid polar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Leuchtvorrichtung Folgendes aufweisen: eine flächenförmige Lichtquelle (auch als Flächenlichtquelle bezeichnet) zum Erzeugen von Licht, welches von einer Lichtemissionsfläche der Lichtquelle weg emittiert wird; einen die Lichtemissionsfläche abdeckenden Träger, in welchem ein Hohlraum derart ausgebildet ist, dass von der Lichtquelle emittiertes Licht durch den Hohlraum hindurch emittiert wird; ein Fluidreservoir zum Aufnehmen eines Fluids; und eine Mikrofluidpumpe, welche zum Verlagern, z.B. reversibel, von Fluid zwischen dem Fluidreservoir und dem Hohlraum eingerichtet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung Folgendes auf: Verlagern (d.h. Einbringen) eines ersten Fluids in einen Hohlraum der Leuchtvorrichtung in einem ersten Betriebszustand der Leuchtvorrichtung; und Verlagern (d.h. Einbringen) eines zweiten Fluids in den Hohlraum in einem zweiten Betriebszustand der Leuchtvorrichtung. Ein Betriebszustand der Leuchtvorrichtung kann durch eine Betriebsspannung der Leuchtvorrichtung definiert sein oder werden, beispielsweise kann der erste Betriebszustand durch eine erste Betriebsspannung und der zweite Betriebszustand durch eine zweite Betriebsspannung definiert sein oder werden. Die erste Betriebsspannung kann beispielsweise eine Spannung sein, bei welcher die Leuchtvorrichtung Licht erzeugt und emittiert, und der erste Betriebszustand ein An-Zustand der Leuchtvorrichtung. Die zweite Betriebsspannung kann beispielsweise eine Spannung sein, bei welcher die Leuchtvorrichtung kein Licht erzeugt und emittiert, z.B. kann die zweite Betriebsspannung null betragen, und der zweite Betriebszustand kann ein Aus-Zustand der Leuchtvorrichtung sein.
Das Verlagern des ersten Fluids und/oder des zweiten Fluids kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels einer Mikrofluidpumpe erfolgen, z.B. reversibel.
Das von der Lichtquelle erzeugte Licht kann beispielsweise ultraviolettes (UV) Licht, sichtbares Licht und/oder infrarotes (IR) Licht aufweisen. Ferner kann die Wellenlänge des Lichts oder das Wellenlängenspektrum des Lichts in einem im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich und/oder im IR-Bereich liegen.
Eine Lichtquelle kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz beruhen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Lichtquelle eine optisch funktionelle Schichtenstruktur aufweisen oder daraus gebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lichtquelle als optoelektronisches Bauelement ausgebildet sein, d.h. die optisch funktionelle Schichtenstruktur kann einen oder mehrere Halbleiter (z.B. organische Halbleiter oder anorganische Halbleiter) aufweisen, z.B. im Fall eines organischen optoelektronischen Bauelements in Form einer organischen Leuchtdiode (OLED) oder im Fall eines anorganischen optoelektronischen Bauelements in Form einer anorganischen Leuchtdiode (LED). Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle eine Elektrolumineszenz-Folie aufweisen.
Mit anderen Worten kann die optisch funktionelle Schichtenstruktur Teil eines optoelektronischen Bauelements sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die optisch funktionelle Schichtenstruktur mehrere organische und/oder anorganische Schichten aufweisen, welche übereinander gestapelt sind und einen so genannten Schichtstapel bilden. Beispielsweise können mehr als drei, mehr als vier, mehr als fünf, mehr als sechs, mehr als sieben, mehr als acht oder mehr als neun Schichten übereinander ausgebildet sein oder werden, z.B. mehr als zehn, z.B. mehr als zwanzig Schichten.
Alternativ oder zusätzlich kann das optoelektronische Bauelement zumindest eine weitere Schicht aufweisen, z.B. eine als Elektrode ausgebildete Schicht, eine Barriereschicht oder eine Verkapselungsschicht. Das optoelektronische Bauelement kann alternativ oder zusätzlich mehrerer weitere Schichten, wie oben genannt, z.B. in Kombination miteinander aufweisen.
Das Ausbilden einer Schicht (z.B. einer organischen oder anorganischen Schicht, einer Schicht der optisch funktionellen Schichtenstruktur und/oder einer Schicht eines optoelektronischen Bauelements) kann beispielsweise mittels Flüssigphasenprozessierung erfolgen. Die Flüssigphasenprozessierung kann aufweisen, einen Stoff für die Schicht (z.B. für eine organische Schicht oder eine anorganische Schicht, z.B. eine keramische oder metallische Schicht) in einem geeigneten Lösungsmittel zu lösen oder zu dispergieren, beispielsweise in einem polaren Lösungsmittel wie Wasser, Dichlorbenzol, Tetrahydrofuran und Phenetol, oder beispielsweise in einem unpolaren Lösungsmittel wie Toluol oder anderen organischen Lösungsmitteln, beispielsweise in Fluor-basiertem Lösungsmittel, auch genannt perfluoriertes Lösungsmittel, um eine Flüssigphase der Schicht zu bilden.
Ferner kann das Ausbilden der Schicht mittels Flüssigphasenprozessierung aufweisen, die Flüssigphase der Schicht mittels Flüssigphasendeposition (auch als nasschemisches Verfahren oder nasschemisches Beschichten bezeichnet) auf oder über einer zu beschichtenden Fläche (z.B. auf oder über dem Substrat oder auf oder über einer anderen Schicht des organisch optoelektronischen Bauelements) auszubilden, z.B. aufzutragen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Ausbilden einer Schicht mittels einer Vakuumprozessierung erfolgen. Eine Vakuumprozessierung kann aufweisen, eine Schicht (z.B. eine organische Schicht und/oder eine anorganische Schicht) mittels eines oder mehreren der folgenden Verfahren auszubilden: Atomlagenabscheideverfahren (Atomic Layer Deposition (ALD)), Sputtern, thermisches Verdampfen, plasmaunterstütztes Atomlagenabscheideverfahren (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)), plasmaloses Atomlagenabscheideverfahren (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)) oder chemisches Gasphasenabscheideverfahren (Chemical Vapor Deposition (CVD)), z.B. eines plasmaunterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahren (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)).
Eine oder mehrere Schichten, z.B. organische Schichten des organisch optoelektronischen Bauelements können miteinander vernetzt werden, z.B. nachdem diese ausgebildet sind. Dabei können eine Vielzahl einzelner Moleküle der Schichten miteinander zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft werden. Dies kann die Beständigkeit des organisch optoelektronischen Bauelements verbessern, z.B. gegenüber Lösungsmitteln und/oder Umwelteinflüssen.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann der Begriff "lichtreflektierend" verstanden werden, als dass ein Stoff, eine Komponente oder ein Gegenstand (z.B. eine Oberfläche dieser) einen Reflexionsgrad derart aufweist, dass von diesem mehr Licht reflektiert als absorbiert und/oder transmittiert wird. Ein lichtreflektierender Stoff, Komponente oder Gegenstand (z.B. eine Schicht, ein Substrat oder ein Fluid) kann einen Reflexionsgrad aufweisen, welcher größer ist als ungefähr 50 %, z.B. größer als ungefähr 60 %, z.B. größer als ungefähr 70 %, z.B. größer als ungefähr 80 %, z.B. größer als ungefähr 90 %. Beispielsweise kann der Reflexionsgrad in einem Bereich von ungefähr 70 % und ungefähr 99 % liegen.
Wird ein hoher Reflexionsgrad, z.B. größer als ungefähr 80 %, mit einer geringen Rauheit des Stoffs, der Komponente oder des Gegenstands (z.B. deren Oberfläche) kombiniert, kann eine abbildende Lichtreflexion erreicht werden, d.h. eine spiegelnde Lichtreflexion, welche z.B. im Zusammenhang der OSA als spiegelnde OSA bezeichnet werden kann. Eine spiegelnde Lichtreflexion kann beispielsweise mit einer Rauheit erreicht werden, welche kleiner ist als etwa die halbe Wellenlänge des reflektierten Lichts.
Mit zunehmender Rauheit nimmt der Anteil des Lichts, welches ungeordnet in alle Richtungen reflektiert wird, d.h. gestreut wird zu. Das ungeordnet in alle Richtungen reflektiere Licht kann auch als remittiertes Licht bezeichnet werden.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann der Begriff "lichtdurchlässig" verstanden werden, als dass ein Stoff, eine Komponente oder ein Gegenstand (z.B. eine Oberfläche dieser), einen Transmissionsgrad derart aufweist, dass ein Großteil des auf diesen treffenden Lichts durch diesen hindurchgelangt, z.B. mehr als von diesem absorbiert und/oder reflektiert wird. Ein lichtdurchlässiger Körper kann z.B. opak, transluzent oder sogar transparent ausgebildet sein.
Ein lichtdurchlässiger Stoff, Komponente oder Gegenstand (z.B. eine Schicht, ein Substrat oder ein Fluid) kann einen Transmissionsgrad aufweisen, welcher größer ist als ungefähr 50 %, z.B. größer als ungefähr 60 %, z.B. größer als ungefähr 70 %, z.B. größer als ungefähr 80 %, z.B. größer als ungefähr 90 %. Beispielsweise kann der Transmissionsgrad in einem Bereich von ungefähr 70 % und ungefähr 99 % liegen.
Bei dünnen lichtreflektieren Schichten kann beispielsweise ein Teil des Lichts durch die Schicht hindurch gelangen (transmittieren), z.B. umso mehr, desto dünner die Schicht (d.h. desto kleiner die Schichtdicke der Schicht) ist. Daher kann umso weniger Licht von der Schicht reflektiert werden, desto dünner die Schicht ist, was zur Folge haben kann, dass für eine geringere Schichtdicke ein größerer Reflexionsgrad der Schicht erforderlich ist, z.B. um eine spiegelnde OSA zu erreichen.
Analog dazu kann ein lichtundurchlässiger Stoff, Komponente oder Gegenstand (z.B. eine Schicht, ein Substrat oder ein Fluid) einen Transmissionsgrad aufweisen, welcher kleiner ist als ungefähr 50 %, z.B. kleiner als ungefähr 40 %, z.B. kleiner als ungefähr 30 %, z.B. kleiner als ungefähr 20 %, z.B. kleiner als ungefähr 10 %. Beispielsweise kann der Transmissionsgrad in einem Bereich von ungefähr 0 % und ungefähr 20 % liegen.
Die Begriffe "lichtdurchlässig", "lichtundurchlässig" und "lichtreflektierend" können im Rahmen dieser Beschreibung bezüglich wenigstens eines Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung verstanden werden, beispielsweise in wenigstens einem Bereich des sichtbaren Lichts, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis 780 nm.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem optoelektronischen Bauelement ein Bauelement verstanden werden, das mittels eines Halbleiterbauelementes elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein, z.B. Licht einer Farbvalenz (in dem Fall auch als Emissionsfarbe bezeichnet).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein optoelektronisches Bauelement als elektromagnetische Strahlung erzeugendes und emittierendes Bauelement ausgebildet sein oder werden, z.B. als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED), auch als Leuchtdiode bezeichnet, als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein optoelektronisches Bauelement als elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement ausgebildet sein oder werden, z.B. als Licht absorbierende Diode oder Transistor, beispielsweise als Fotodiode oder als Solarzelle.
Das optoelektronische Bauelement kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Teil einer integrierten Schaltung sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Mehrzahl von elektromagnetische Strahlung absorbierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise angeordnet auf oder über einem gemeinsamen Träger (und/oder Substrat) und/oder untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse. Beispielsweise können mehrere Bauelemente aus einer gemeinsamen optisch funktionellen Schichtenstruktur gebildet sein oder werden. Eine Mehrzahl von elektromagnetische Strahlung emittierenden Bauelementen kann beispielsweise miteinander wechselwirken und z.B. einander überlagerndes Licht erzeugen und emittieren, so dass z.B. eine Farbvalenz wie weiß, eingestellt werden kann oder ein farbiges Muster, z.B. ein Bild, erzeugt werden kann.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer Farbe eines Körpers oder eines Lichtes und/oder einer Farbvalenz eines Lichtes ein mit der Farbe oder Farbvalenz assoziierter Wellenlängenbereich einer elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Eine Farbvalenz kann als ein Farbort in einer Farbnormtafel angegeben werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein organisch optoelektronisches Bauelement eine oder mehrere organische Schichten aufweisen. Zusätzlich kann das organisch optoelektronische Bauelement eine oder mehrere anorganische Schichten aufweisen (z.B. in Form von Elektroden oder Barriereschichten).
Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine organische Schicht verstanden werden als eine Schicht, welche ein organisches Material aufweist oder daraus gebildet ist. Analog dazu kann eine anorganische Schicht verstanden werden als eine Schicht, welche ein anorganisches Material aufweist oder daraus gebildet ist. Analog dazu kann eine metallische Schicht verstanden werden als eine Schicht, welche ein Metall aufweist oder daraus gebildet ist.
Als Verbindung im Sinne eines Stoffes (z.B. eine organische, anorganische oder organometallische Verbindung) kann ein Stoff aus zwei oder mehr verschiedenen chemischen Elementen verstanden werden, welche in eine chemische Bindung untereinander aufweisen, beispielsweise eine molekulare Verbindungen (auch als Molekül bezeichnet) eine ionische Verbindungen, eine intermetallische Verbindung oder eine Verbindung höherer Ordnung (auch als Komplex bezeichnet). Der Begriff "Material" kann synonym zum Begriff "Stoff" verwendet werden
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Metall zumindest ein metallisches Element aufweisen, z.B. Kupfer (Cu), Silber (Ag), Platin (Pt), Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Barium (Ba), Indium (In), Calcium (Ca), Samarium (Sm) oder Lithium (Li). Ferner kann ein Metall eine Metallverbindung (z.B. eine intermetallische Verbindung oder eine Legierung) aufweisen, z.B. eine Verbindung aus zumindest zwei metallischen Elementen, wie z.B. Bronze oder Messing, oder z.B. eine Verbindung aus zumindest einem metallischen Element und mindesten einem nichtmetallischen Element, wie z.B. Stahl.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine OSA einer Leuchtvorrichtung verstanden werden als die Charakteristik (d.h. die Farbvalenz und die Intensität) von Licht (z.B. extern erzeugtes Licht), welches von der Leuchtvorrichtung reflektiert und/oder remittiert wird, z.B. wenn diese sich in einem Aus-Zustand befindet. Beispielsweise kann eine erste OSA einer Leuchtvorrichtung verstanden werden, als dass die Leuchtvorrichtung Licht mit einer ersten Farbvalenz und ersten Intensität reflektiert und/oder remittiert. Analog dazu kann eine zweite OSA der Leuchtvorrichtung verstanden werden, als dass die Leuchtvorrichtung Licht mit einer zweiten Farbvalenz und zweiten Intensität reflektiert und/oder remittiert. Die Farbvalenz und/oder Intensität der ersten OSA kann verschieden von denen der zweiten OSA sein.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann als Fluid ein Stoff (im Allgemeinen eine Substanz) verstanden werden, welcher einer beliebig langsamen Scherung keinen einen Widerstand entgegensetzt (d.h. welcher eine endliche Viskosität aufweist). Ein Fluid kann ein Gas aufweisen oder daraus gebildet sein oder eine Flüssigkeit aufweisen oder daraus gebildet sein. Mit anderen Worten kann das Fluid flüssig oder gasförmig sein. Im Allgemeinen kann eine Flüssigkeit oberhalb einer kritischen Temperatur in ein Gas übergehen, d.h. verdampfen, wobei das Gas unterhalb der kritischen Temperatur in die Flüssigkeit übergehen kann, d.h. kondensieren kann. Die kritische Temperatur eines Fluids kann im Allgemeinen von einem Druck abhängen, welcher auf das Fluid ausgeübt wird. Beim Übergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas kann das Volumen des Fluids zunehmen. Dies kann beispielsweise ausgenutzt werden, um einen Teil des Fluids zu verlagern, wie weiter unten beschrieben wird.
Ist der Übergang des Fluids zwischen Flüssigkeit und Gas nicht erwünscht, kann ein Fluid gewählt werden, welches eine ausreichend hohe oder niedrige kritische Temperatur aufweist, so dass dessen Zustand beibehalten werden kann.
Wie oben beschrieben ist, kann ein polares Fluid eine polare Trägerflüssigkeit und ein unpolares Fluid eine unpolare Trägerflüssigkeit aufweisen oder daraus bestehen.
Ferner kann ein Fluid ein Konversionsmaterial und/oder ein Filtermaterial aufweisen, welches beispielsweise in der Trägerflüssigkeit gelöst oder dispergiert sein oder werden kann. Beispielsweise kann als Konversionsmaterial ein organische Konversionsmaterial sowie Quantenpunkte in dem Fluid verwendet werden, da eine im Wesentlichen homogene Lösung beziehungsweise Dispersion oder Suspension vorteilhaft ist. Beispiele für organisches Konversionsmaterial sind Fluoresceine, Cumarine, Rhodamine, Stilbene, Porphyrine, Phthalocyanine, Pyrene.
Ferner kann ein Fluid als Polarisationsfilter wirken, und eingerichtet sein, eine Polarisation von Licht, welches durch das Fluid transmittiert wird oder von dem Fluid reflektiert wird, zu verändern, z.B. in Abhängigkeit einer an das Fluid angelegten elektrischen Spannung.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Fluid eine Vielzahl von Partikeln aufweisen, wie z.B. magnetische Partikel, phototrope Partikel, Konversionspartikel, Filterpartikel oder Streupartikel. Konversionspartikel können ein Konversionsmaterial aufweisen oder daraus bestehen. Filterpartikel können ein Filtermaterial aufweisen oder daraus bestehen. Streupartikel können ein Material mit einer hohen Brechzahl aufweisen, z.B. mit einer Brechzahl von größer als 2. Die Partikeln können eine mittlere Größe in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 1 µm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise können die Partikeln in Form von Nanopartikeln ausgebildet sein.
Das Fluid kann organische und/oder anorganische Flüssigkeit (z.B. Trägerflüssigkeit) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid organische und/oder anorganische Partikel aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid organisches und/oder anorganisches Konversionsmaterial aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid organisches und/oder anorganisches Filtermaterial aufweisen.
Das Fluid kann einen optisch funktionellen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Fluid als eine so genannte optisch funktionelle Flüssigkeit ausgebildet sein. Elektromagnetische Strahlung, z.B. von der Lichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung oder außerhalb der Leuchtvorrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung, kann als erste elektromagnetische Strahlung bezeichnet werden. Das Fluid kann derart eingerichtet sein, dass zumindest ein Anteil der ersten elektromagnetischen Strahlung in eine zweite elektromagnetische Strahlung umgewandelt wird. Beispielsweise kann die zweite elektromagnetische Strahlung eine von der ersten elektromagnetischen Strahlung unterschiedliche Ausbreitungsrichtung aufweisen. Beispielsweise kann die zweite elektromagnetische Strahlung einen von der ersten elektromagnetischen Strahlung unterschiedliche Farbvalenz aufweisen. Aufgrund der Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung kann das Fluid auch als optisch funktionelles Fluid bezeichnet werden.
Der Brechungsindex des Fluids kann an den Brechungsindex des Trägers oder des Substrats angepasst sein, und kann beispielsweise ähnlich dem Brechungsindex von Glas sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid eine weitere Flüssigkeit aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise eine Flüssigkeit mit einem hohen Brechungsindex, wie Chinolin (weist einen Brechungsindex von etwa 1,63 auf); Öl, wie beispielsweise Speiseöl (weist einen von etwa 1,4 bis etwa 1,6 auf); eine konzentrierte wässrige Zuckerlösung (weist einen Brechungsindex von etwa 1,5 auf); Glycerin (weist einen Brechungsindex von etwa 1,5 auf); und/oder Diiodmethan (weist einen Brechungsindex von etwa 1,74 auf).
Alternativ oder zusätzlich zu einer Flüssigkeit kann das Fluid ein Gel aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein viskoelastisches Gel oder ein Brechungsindex-angepasstes Gel (engl. index matching gel).
Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine Mikrofluidpumpe als eine Vorrichtung verstanden werden, welche in der Lage ist, kleine Mengen an Fluid, z.B. im Mikroliterbereich, wie oben beschrieben ist zu verlagern, d.h. zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich zu transportieren.
Eine Mikrofluidpumpe kann beispielsweise als mikroelektromechanische Pumpe (microelectromechanical system – MEMS) ausgebildet sein, welche eine Größe von wenigen Mikrometer aufweisen kann, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 1000 µm. Alternativ oder zusätzlich kann eine Mikrofluidpumpe in Form eines Chips, z.B. als monolithischer Schaltkreis, ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Mikrofluidpumpe auf dem Verdrängungsprinzip beruhen, und als so genannte Mikrofluid-Verdrängungspumpe ausgebildet sein. Eine Mikrofluid-Verdrängungspumpe kann einen Verdrängungskörper aufweisen, welcher sich in Abhängigkeit einer Betriebsspannung, welcher an die Mikrofluid-Verdrängungspumpe angelegt wird, verformt, so dass sich dieser z.B. ausdehnen, zusammenziehen und/oder krümmen kann. Ferner kann die Mikrofluid-Verdrängungspumpe einen Hohlraum aufweisen, in welchen sich der Verdrängungskörper ausdehnt, so dass dabei in dem Hohlraum befindliches Fluid verdrängt wird und aus der Mikrofluid-Verdrängungspumpe heraus gelangt. Ferner kann der Verdrängungskörper Fluid ansaugen, wenn sich dieser wieder zusammenzieht, so dass ein entweder ein Transport von Fluid durch die Mikrofluid-Verdrängungspumpe erreicht wird oder das vorher aus der Mikrofluid-Verdrängungspumpe verdrängte Fluid wieder in die Mikrofluid-Verdrängungspumpe hinein gelangt.
Um den Verdrängungskörper zu verformen, kann beispielsweise die thermische Ausdehnung des Verdrängungskörpers ausgenutzt werden. Der Verdrängungskörper kann beispielsweise als thermopneumatischer Verdrängungskörper ausgebildet sein, welcher in Abhängigkeit von dessen Temperatur verformt wird oder ist.
Alternativ oder zusätzlich können andere Effekte ausgenutzt werden, um den Verdrängungskörper zu verformen, wie beispielsweise der piezoelektrische Effekt oder elektrostatische Abstoßung, welche beide mittels einer elektrischen Spannung gesteuert oder geregelt werden können.
Ebenso dazu kann die Form eines Verdrängungskörpers, welcher als Elektrolyse-Verdrängungskörper ausgebildet ist, von der elektrischen Spannung abhängen. Der Elektrolyse-Verdrängungskörper kann beispielsweise einen Stoff aufweisen, welcher beim Anlegen einer elektrischen Spannung ein Gas bildet, welches das Fluid verdrängt. Analog dazu kann der Verdrängungskörper als thermischer Verdrängungskörper ausgebildet sein, welcher ein Gas bildet, wenn dieser über die oben erwähnte kritische Temperatur erwärmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Verdrängungskörper zumindest teilweise aus dem Fluid gebildet sein. Mit anderen Worten kann ein Teil des Fluids selbst in ein Gas umgewandelt werden oder sich ausdehnen, um den Rest des Fluids zu verdrängen.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Mikrofluidpumpe eine strömungserzeugenden Antriebseinheit aufweisen, welche zum Umwandeln von elektrischer Energie in eine auf das Fluid oder den Verdrängungskörper wirkende Kraft eingerichtet ist und das Fluid (bzw. den Verdrängungskörper) in Bewegung versetzt, beispielsweise auf Grundlage von Elektrobenetzung, thermokapillarer Bewegung, magnetohydrodynamischer Bewegung oder elektrokapillarer Bewegung.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Mikrofluidpumpe als strömungserzeugende Antriebseinheit einen Oberflächenwellen-Generator aufweisen, welcher mittels Oberflächenwellen ein Fluid oder einen Verdrängungskörper in Bewegung versetzt und dadurch verlagert.
Im Gegensatz zu einer Makrofluidpumpe kann bei einer Mikrofluidpumpe zum Großteil (z.B. vollständig) auf sich bewegende Teile verzichtet werden. Beispielsweise kann auf rotierende Teile sowie wie Aktoren, wie z.B. induktiv arbeitende Motoren, verzichtet werden, da elektrische Energie, z.B. ohne Aktoren zu benötigen, in eine auf das Fluid wirkende Kraft umgewandelt werden kann, so dass sich dieses bewegt. Im Gegensatz zu makroskopischen Pumpen können oszillierende Membranen eingesetzt werden; durch die geringen Fluidmengen kann auch mit elektrischen oder magnetischen Feldern gearbeitet werden.
Eine Mikrofluidpumpe kann eine erste Öffnung (kann auch als Eingangsöffnung bezeichnet werden) aufweisen, durch welche hindurch Fluid in die Mikrofluidpumpe hineingebracht, z.B. durch die Mikrofluidpumpe aufgenommen (z.B. angesaugt), werden kann. Zusätzlich kann durch die erste Öffnung dieses Fluid wieder aus der Mikrofluidpumpe hergebracht, z.B. durch die Mikrofluidpumpe herauspresst, werden. In diesem Fall kann die Mikrofluidpumpe ein Fluidreservoir aufweisen, welches derart dimensioniert ist, dass ausreichend Fluid aufgenommen und vorgehalten werden kann. Beispielsweise kann sich ein Verdrängungskörper in das Fluidreservoir der Mikrofluidpumpe ausdehnen. Die erste Öffnung kann mit dem Hohlraum verbunden sein, so dass die Mikrofluidpumpe durch die erste Öffnung hindurch Fluid in den Hohlraum abgeben und wieder aufnehmen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann die Mikrofluidpumpe eine zweite Öffnung (kann auch als Ausgangsöffnung bezeichnet werden) aufweisen, durch welche hindurch Fluid aus der Mikrofluidpumpe hergebracht werden kann. In diesem Fall kann das Fluid durch die Mikrofluidpumpe hindurch transportiert werden. Beispielsweise kann die Mikrofluidpumpe das Fluid aus einem externen Fluidreservoir aufnehmen.
Die erste Öffnung der Mikrofluidpumpe kann beispielsweise mit dem Fluidreservoir verbunden sein, so dass Fluid aus dem Fluidreservoir durch die erste Öffnung hindurch in die Mikrofluidpumpe hineingebracht werden kann, z.B. wenn diese Fluid durch die erste Öffnung ansaugt. Die zweite Öffnung der Mikrofluidpumpe kann beispielsweise mit dem Hohlraum verbunden sein, so dass Fluid aus der Mikrofluidpumpe durch die zweite Öffnung hindurch in den Hohlraum hineingebracht werden kann, z.B. wenn diese Fluid durch die zweite Öffnung herauspresst. Dadurch kann das Fluid von dem Fluidreservoir in den Hohlraum verlagert werden.
Je nach Betriebszustand der Mikrofluidpumpe kann die Funktion der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung reversibel vertauscht sein oder werden, so dass die Mikrofluidpumpe das Fluid in einem ersten Betriebszustand aus dem Fluidreservoir in den Hohlraum verlagert und in einem zweiten Betriebszustand (auch als Betriebsmodus bezeichnet) aus dem Hohlraum in das Fluidreservoir verlagert. Mit anderen Worten kann die Mikrofluidpumpe zum Hin- und Herverlagern des Fluids eingerichtet sein.
Durch Verlagern (d.h. Hineinbringen) des Fluids in den Hohlraum kann dieser mit Fluid gefüllt werden. Durch Verlagern (d.h. Herausbringen) des Fluids aus dem Hohlraum kann dieser von dem Fluid befreit, mit anderen Worten entleert, werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid durch eine Fluidverbindung hindurch verlagert werden, welche den Hohlraum mit der Mikrofluidpumpe verbindet und/oder die Mikrofluidpumpe mit dem Fluidreservoir verbindet. Eine Fluidverbindung kann ein Mikroventil aufweisen zum Öffnen und Schließen der Fluidverbindung. Mittels des Mikroventils kann die Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Mikrofluidpumpe und/oder der Mikrofluidpumpe und dem Fluidreservoir unterbrochen oder hergestellt werden.
Ein Mikroventil kann einen mikromechanisch beweglichen Stößel aufweisen, welcher z.B. das Material des Substrats oder des Trägers aufweisen kann oder daraus gebildet sein oder werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein mikromechanisch beweglicher Stößel einkristallines Silizium aufweisen oder daraus gebildet sein oder werden.
Der mikromechanisch bewegliche Stößel kann mittels elektrischer Energie, z.B. einer elektrischen Spannung oder einem elektrischen Strom, bewegt werden, z.B. ausgelenkt werden. Das Bewegen des mikromechanisch beweglichen Stößels kann beispielsweise mittels einer versteiften Siliziummembran, die den mikromechanisch beweglichen Stößel trägt, und/oder mittels einer Piezokeramik erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der mikromechanisch bewegliche Stößel eine Piezokeramik aufweisen oder daraus gebildet sein oder werden.
Durch Bewegen des mikromechanisch beweglichen Stößels kann eine Fluidverbindung beispielsweise geöffnet oder geschlossen werden.
Das in den Hohlraum hineingebrachte Fluid kann sich in dem Hohlraum verteilen und dabei durch diesen hindurch strömen. Umso kleiner ein Querschnitt des Hohlraums und umso größer eine Strömungsgeschwindigkeit (die Geschwindigkeit mit der das Fluid strömt) des Fluids ist, desto größer ist die Gefahr, dass Turbolenzen entstehen. Der Zusammenhang zwischen Bauform des Hohlraums und den Eigenschaften des Fluids kann durch die Reynolds-Zahl ausgedrückt werden, welche sich berechnet aus: v·d/µ. Dabei bezeichnet v die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, d die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums und µ die kinematische Viskosität des Fluids.
Die kinematische Viskosität des Fluids ist ein Maß für die Zähflüssigkeit eines Fluids entspricht dem Quotient aus dynamischer Viskosität des Fluids und dessen Dichte. Die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums, auch Bezugslänge genannt, kann für die jeweilige Problemstellung und Form des Hohlraums definiert sein und einer Ausdehnung des Hohlraums quer zur Strömungsrichtung entsprechen.
Ist der Hohlraum beispielsweise in Form einer Kapillare ausgebildet, kann die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums dem Durchmesser der Kapillare entsprechen. Hat die Kapillare einen elliptischen Durchmesser, kann die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums der kleinen Halbachse der Ellipse entsprechen. Hat die Kapillare einen rechteckigen Durchmesser, kann die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums der kleineren Seitenlänge des Rechtecks (d.h. der kleineren Ausdehnung der Querschnittsfläche des Hohlraums) entsprechen. Hat die Kapillare einen ovalen Durchmesser, kann die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums der kleinsten Ausdehnung des Hohlraums (d.h. dessen Querschnitts) quer zur Strömungsrichtung entsprechen. Analog dazu kann die charakteristische Ausdehnung des Hohlraums der kleinsten Ausdehnung des Hohlraums quer zur Strömungsrichtung entsprechen, wenn der Hohlraum z.B. unregelmäßig oder z.B. plattenförmig geformt ist, z.B. mit einer kleinsten Ausdehnung, welche deutlich kleiner ist als die Ausdehnungen des Hohlraums in Strömungsrichtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1A bis 1C jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2A eine schematische Perspektivansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2B eine schematische Querschnittsansicht Draufsicht oder einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3A bis 3C jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Lichtquelle in einem Verfahren zum Herstellen einer Lichtquelle;
4A und 4B jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4C eine schematische Querschnittsansicht oder Draufsicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
5A und 5B jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren zum Betreiben der Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
6A bis 6C jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Draufsicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren zum Betreiben der Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
7 ein schematisches Ablaufdiagram in einem Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung die Formulierung "über" im Zusammenhang mit dem Ausbilden einer Schicht verstanden werden, als dass eine über einer Oberfläche (z.B. eines Trägers) oder einem Komponente (z.B. einem Träger) ausgebildete Schicht in direktem physikalischem Kontakt mit der Oberfläche oder der Komponente ausgebildet ist oder wird. Ferner kann die Formulierung "über" verstanden werden, als dass zwischen der Schicht und der Komponente eine oder mehrere weitere Schichten angeordnet sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Anmutung (d.h. das Aussehen) einer Lichtquelle, z.B. einer OLED, ohne makroskopisch zugeschaltete Veränderung individuell eingestellt werden. Beispielsweise kann auf einer Lichtquelle mit diffuser Anmutung eine spiegelnde OSA erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich können durch den Einsatz von mehr als zwei Fluiden, beispielsweise Flüssigkeiten, in Kombination mit Mikroventilen verschiedene OSD der Leuchtvorrichtung unabhängig von deren Emissionsfarbe und unabhängig von der Anmutung der eigentlichen Lichtquelle (z.B. einer OLED) eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Herstellung des mikrofluidischen Aufsatzes, d.h. der Teile, welche zum Anpassen der OSD notwendig sind, teilweise oder vollständig unabhängig von der Herstellung der Lichtquelle (z.B. einer OLED) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann bei entsprechender lateraler (d.h. seitlich ausgedehnter) Aufbringung der Fluidreservoire (z.B. Flüssigkeitsreservoire) außerhalb der Substratfläche einer OLED kein zusätzlicher Raumbedarf vonnöten sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Lichtquelle (z.B. eine OLED) auf ein Substrat aufgebracht sein, z.B. auf Glas, auf Kunststoff und auf Metallfolie.
1A bis 1C veranschaulichen jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
1A veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung 100a gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die Leuchtvorrichtung 100a kann einen Träger 102 aufweisen, in welchem ein seitlich erstreckter (mit anderen Worten lateral erstreckter) Hohlraum 102h ausgebildet ist. Der Träger 102 kann eine Längserstreckung in eine seitliche Richtung aufweisen (Richtung 101) und eine Dicke 102d quer zur seitlichen Richtung (d.h. eine Dicke 102d in Richtung 105). Mit anderen Worten kann eine Ausdehnung des Trägers 102 in die seitliche Richtung größer sein als eine Ausdehnung (Dicke 102d) des Trägers 102 quer zur seitlichen Richtung. Der Träger 102 kann eine erste Hauptoberfläche 102o (kann auch als obere Hauptoberfläche bezeichnet werden) und eine der ersten Hauptoberfläche 102o gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche 102u (kann auch als untere Hauptoberfläche bezeichnet werden) aufweisen. Die erste Hauptoberfläche 102o und die zweite Hauptoberfläche 102u können den Träger 102 quer zu dessen Längserstreckung begrenzen.
Die Dicke 102d des Trägers 102 kann einen Wert in einem Bereich von 1 mm bis 10 mm liegen, z.B. in einem Bereich 2 mm von ungefähr bis ungefähr 5 mm.
Der Hohlraum 102h kann in die seitliche Richtung des Trägers 102 erstreckt sein. Mit anderen Worten kann eine Ausdehnung des Hohlraums 102h in die seitliche Richtung größer sein als eine Ausdehnung (Dicke) des Hohlraums 102h quer zur seitlichen Richtung. Zusätzlich kann sich der Hohlraum 102h zwischen der ersten Hauptoberfläche 102o des Trägers 102 und der zweiten Hauptoberfläche 102u des Träger 102 erstrecken.
Die Leuchtvorrichtung 100a kann eine neben dem Hohlraum 102h angeordnete Lichtquelle 104 aufweisen, welche zum Erzeugen von Licht 412e eingerichtet ist. Das erzeugte Licht 412e kann sich von einer Lichtemissionsfläche 104e der Lichtquelle 104 aus durch den Hohlraum 102h hindurch ausbreiten, z.B. mit einer Richtungskomponente quer zur seitlichen Richtung. Mit anderen Worten kann die Lichtquelle 104 einen Lichtausbreitungsbereich aufweisen, in welchen diese Licht 412e emittiert, wobei Lichtausbreitungsbereich den Hohlraum 102h durchdringt und der Hohlraum 102h sich durch den Lichtausbreitungsbereich hindurch erstreckt (z.B. seitlich).
Die Lichtquelle 104, z.B. eine Leuchtdiode, kann Licht 412e mit einem Öffnungswinkel 401 (kann auch als Abstrahlwinkel bezeichnet werden) emittieren, welcher von der Bauart der Lichtquelle 104 definiert wird, und die Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle 104 bestimmt (vergleiche auch 4A). Anschaulich kann das emittierte Licht 412e dann einen so genannten Lichtkegel bilden, welcher den Lichtausbreitungsbereich abbildet. Beispielsweise kann der Öffnungswinkel 401 einen Wert im Bereich von 5° bis 45° aufweisen.
Der Hohlraum 102h kann derart eingerichtet sein, z.B. dimensioniert sein, relativ zu der Ausdehnung der Lichtquelle 104 und deren Abstrahlcharakteristik, dass sich von der Lichtquelle 104 weg emittiertes Licht 412e vollständig oder im Wesentlichen vollständig (z.B. mehr als 90% des emittierten Lichts 412e) durch den Hohlraum 102h hindurch ausbreitet. Anders ausgedrückt kann der Hohlraum 102h die Lichtquelle 104 vollständig oder im Wesentlichen vollständig (z.B. mehr als 90% der Lichtquelle 104) abdecken, und alternativ oder zusätzlich seitlich über diese hinaus ragen, d.h. überstehen, und anschaulich diese verdecken (z.B. auf die erste Hauptoberfläche 102o des Trägers 102 projiziert). Damit kann erreicht werden, dass sich keine Bereiche mit unterschiedlicher Anmutung (anschaulich ein hellerer/dunklerer Rand) im angeschalteten Zustand (An-Zustand) der Leuchtvorrichtung 100a ergibt.
Die Lichtquelle 104 kann derart relativ zu dem Träger 102 angeordnet und ausgerichtet sein, dass die Lichtemissionsfläche 104e der Lichtquelle 104 in Richtung des Trägers 102 gerichtet ist. Der Träger 102 kann die Lichtquelle 104 vollständig oder im Wesentlichen vollständig (z.B. mehr als 90% der Lichtquelle 104) abdecken, und alternativ oder zusätzlich seitlich (d.h. in die seitliche Richtung) über diese hinaus ragen, d.h. überstehen, und anschaulich diese verdecken (z.B. auf die erste Hauptoberfläche 102o des Trägers 102 projiziert).
Ferner kann die Leuchtvorrichtung 100a ein Fluidreservoir 106 zum Aufnehmen eines Fluids (nicht dargestellt) aufweisen. Das Fluidreservoir 106 kann beispielsweise als Hohlraum in einem Gehäuse 106h gebildet sein, welches Teil der Leuchtvorrichtung 100a sein kann.
Ferner kann die Leuchtvorrichtung 100a eine Mikrofluidpumpe 108 aufweisen, welche zum Verlagern von Fluid zwischen dem Fluidreservoir 106 und dem Hohlraum 102h eingerichtet ist. Die Mikrofluidpumpe 108 direkt mit dem Fluidreservoir 106 und dem Hohlraum 102h gekoppelt sein, d.h. eine erste Öffnung der Mikrofluidpumpe 108 kann mit dem Fluidreservoir 106 verbunden sein und eine zweite Öffnung der Mikrofluidpumpe 108 kann mit dem Hohlraum 102h in dem Träger 102 verbunden sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Leuchtvorrichtung 100a eine erste Fluidverbindung (nicht dargestellt), z.B. eine Rohrverbindung, aufweisen, welche die erste Öffnung der Mikrofluidpumpe 108 mit dem Fluidreservoir 106 verbindet. Alternativ oder zusätzlich kann die Leuchtvorrichtung 100a eine zweite Fluidverbindung (nicht dargestellt), z.B. eine Rohrverbindung, aufweisen, welche die zweite Öffnung der Mikrofluidpumpe 108 mit dem Hohlraum 102h in dem Träger 102 verbindet. Wird die zweite Fluidverbindung verwendet, kann diese beispielsweise zumindest teilweise als länglicher oder rohrförmiger Hohlraum, z.B. als Kanal, in dem Träger 102 ausgebildet sein.
Die Mikrofluidpumpe 108 kann beispielsweise an dem Träger 102 befestigt, z.B. geklebt oder geschraubt, sein oder werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil des Trägers 102 eine hydrophobe oder hydrophile Beschichtung aufweisen, welche den Hohlraum 102h teilweise oder vollständig umgibt. Somit kann das Fluid effizienter zwischen dem Hohlraum 102h und dem Fluidreservoir 106 verlagert werden, beispielsweise ohne Rückstände zu hinterlassen, wenn das Fluid aus dem Hohlraum 102h herausgebracht wird.
1B veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung 100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die in 1B veranschaulichte Leuchtvorrichtung 100b entspricht im Wesentlichen der in 1A veranschaulichten Leuchtvorrichtung 100a, wobei die Mikrofluidpumpe 108 in dem Träger 102 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Mikrofluidpumpe 108 in einer Aussparung in dem Träger 102 angeordnet sein oder werden.
Dadurch kann eine kompakte Bauweise der Leuchtvorrichtung 100b ermöglicht werden.
Das Fluidreservoir 106 kann beispielsweise an dem Träger 102 befestigt z.B. geklebt oder geschraubt, sein oder werden. Wird eine die erste Fluidverbindung verwendet, kann diese beispielsweise zumindest teilweise als länglicher oder rohrförmiger Hohlraum in dem Träger 102 ausgebildet sein.
1C veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung 100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die in 1B veranschaulichte Leuchtvorrichtung 100b entspricht in Wesentlichen der in 1A veranschaulichten Leuchtvorrichtung 100a, wobei die Mikrofluidpumpe 108 und das Fluidreservoir 106 in dem Träger 102 angeordnet sind.
Dadurch kann eine noch kompaktere Bauweise der Leuchtvorrichtung 100c ermöglicht werden.
Das Fluidreservoir 106 kann beispielsweise als Hohlraum in dem Träger 102 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Mikrofluidpumpe 108 zwischen dem Fluidreservoir 106 und dem Hohlraum 102h in dem Träger 102 angeordnet sein.
Werden die erste Fluidverbindung und/oder eine zweite Fluidverbindung verwendet, können diese jeweils als länglicher oder rohrförmiger Hohlraum in dem Träger 102 ausgebildet sein.
2A veranschaulicht eine Leuchtvorrichtung 200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Perspektivansicht und 2B eine Leuchtvorrichtung 200b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder Querschnittsansicht, z.B. die in 2A veranschaulichte Leuchtvorrichtung 200a in einer schematischen Draufsicht oder Querschnittsansicht.
Die Lichtquelle 104 kann als flächenförmige (z.B. plattenförmige) Lichtquelle 104 ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Lichtemissionsfläche (in der Ansicht verdeckt) der Lichtquelle 104 eben (planar) ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 104 gekrümmt sein oder werden, beispielsweise wenn der Träger 102 elastisch ausgebildet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lichtquelle 104 mit ihrer Lichtemissionsfläche in direktem Kontakt zu dem Träger 102 angeordnet sein, z.B. mit der ersten Hauptoberfläche 102o des Trägers 102.
Der Hohlraum 102h kann in zumindest einer Richtung (z.B. Richtung 101) quer zu der Dicke 102d des Trägers 102 eine Ausdehnung aufweisen, welche größer ist, als die Ausdehnung der Lichtquelle 104. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum 102h in eine weitere Richtung (z.B. Richtung 103) quer zu der Dicke und quer zu der Richtung 101 eine Ausdehnung aufweisen, welche größer ist, als die Ausdehnung der Lichtquelle 104. Damit kann erreicht werden, dass die Lichtquelle 104, oder zumindest deren Lichtemissionsfläche vollständig durch den Hohlraum 102h und den Träger 102 abgedeckt sein kann.
3A bis 3C veranschaulichen jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Lichtquelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Herstellen einer Lichtquelle.
Die Merkmale der in 3A bis 3C veranschaulichten Lichtquellen 104a, 104b, 104c können alternativ oder zusätzlich zu den Merkmalen der Lichtquelle 104 verstanden werden, wie sie hierin beschrieben ist (vergleiche beispielsweise 1A bis 1C) und können beispielsweise Teil einer Leuchtvorrichtung sein, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Leuchtvorrichtung 100a, 200a, 500a oder 600a). Die Lichtquellen 104a, 104b, 104c können in Form eines optoelektronischen Bauelements ausgebildet sein oder werden, wie nachfolgend beschrieben ist.
3A veranschaulicht eine Schnittdarstellung oder Seitenansicht einer Lichtquelle 104a gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Ausbilden der Lichtquelle 104a weist ein Ausbilden einer ersten Elektrode 310, ein Ausbilden einer funktionellen Schichtenstruktur 312 und ein Ausbilden einer zweiten Elektrode 314 auf, welche zusammen Teil der Lichtquelle 104a sind und auf oder über einem Substrat 302 angeordnet sind oder werden. Das Substrat 302 kann Teil des Trägers 102 sein (4A), in dem der Hohlraum 102h ausgebildet wird oder ist, z.B. in Form eines Trägerelements. Alternativ kann das Substrat 302 separat von dem Träger 102 sein (vergleiche 5A), und z.B. auf oder über dem Träger 102 angeordnet sein oder werden, z.B. zwischen der funktionellen Schichtenstruktur 312 und dem Träger 102 oder derart, dass die funktionelle Schichtenstruktur 312 zwischen dem Substrat 302 und dem Träger 102 angeordnet ist.
Die funktionelle Schichtenstruktur 312 kann als organische funktionelle Schichtenstruktur 312 oder als anorganische funktionelle Schichtenstruktur 312 ausgebildet sein oder werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen bilden die erste Elektrode 310, die funktionelle Schichtenstruktur 312 und die zweite Elektrode 314 eine Leuchtdiode 306, z.B. eine organische Leuchtdiode 306 oder eine anorganische Leuchtdiode 306 wie im Folgenden beschrieben und wie in 3A veranschaulicht ist.
Die Leuchtdiode 306 wird auch als leuchtendes Dünnschichtbauelement aus halbleitenden Materialien bezeichnet und ist zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung (z.B. Licht) eingerichtet, z.B. wenn zwischen der ersten Elektrode 310 und der zweiten Elektrode 314 ein elektrischer Strom zum Betrieb der Lichtquelle 104a durch die funktionelle Schichtenstruktur 312 hindurch fließt. Die erzeugte elektromagnetische Strahlung kann zumindest durch einige Schichten und Bestandteile der Lichtquelle 104a hindurch und von der Lichtquelle 104a weg emittiert werden. Mit anderen Worten ist die Lichtquelle 104a zum Umwandeln von elektrischer Energie in elektromagnetische Strahlung (z.B. Licht) eingerichtet.
Die erste Elektrode 310 (auch als untere Elektrode 310 oder als Bottomkontakt 310 bezeichnet) und/oder die zweite Elektrode 314 (auch als obere Elektrode 314 oder als Topkontakt 314 bezeichnet) sind oder werden derart ausgebildet, dass sie wenigstens eine Schicht aufweisen. Die erste Elektrode 310 und/oder die zweite Elektrode 314 können derart ausgebildet sein oder werden, dass sie eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise von kleiner oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise von kleiner oder gleich ungefähr 10 nm.
Die erste Elektrode 310 wird aus einem elektrisch leitfähigen Stoff gebildet. Die erste Elektrode 310 wird als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet. Die erste Elektrode 310 wird derart ausgebildet, dass sie ein erstes elektrisches Kontaktpad (nicht dargestellt) aufweist, wobei an das erste elektrische Kontaktpad ein erstes elektrisches Potenzial (bereitgestellt von einer Energiequelle (nicht dargestellt), beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle) anlegbar ist. Alternativ kann die erste Elektrode 310 zum Anlegen eines ersten Potentials mit einem ersten elektrischen Kontaktpad elektrisch leitend verbunden sein. Das erste elektrische Kontaktpad (auch als Kontaktierungsfläche bezeichnet) kann zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eingerichtet sein, z.B. zum Bonden oder Löten. Das erste elektrische Potenzial kann das Massepotential sein oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential.
Auf oder über der ersten Elektrode 310 wird die funktionelle Schichtenstruktur 312 ausgebildet. Wird die Lichtquelle 104a als anorganisches optoelektronisches Bauelement ausgebildet kann die funktionelle Schichtenstruktur 312 eine p-n-Übergangsschicht 318 aufweisen, beispielsweise mit oder aus einem Halbleiter, wie z.B. einem Gruppe IV Halbleiter, einem Gruppe III-V-Verbindungshalbleiter oder einem Gruppe II-VI-Verbindungshalbleiter. Wird die Lichtquelle 104a als organisches optoelektronisches Bauelement ausgebildet kann die funktionelle Schichtenstruktur 312 eine Emitterschicht 318 aufweisen, beispielsweise mit oder aus fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittermaterialien.
Auf oder über der funktionellen Schichtenstruktur 312 wird die zweite Elektrode 314 ausgebildet. Die zweite Elektrode 314 wird als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode, ausgebildet. Die zweite Elektrode 314 weist einen zweiten elektrischen Anschluss (mit anderen Worten ein zweites elektrisches Kontaktpad) auf, zum Anlegen eines zweiten elektrischen Potenzials (welches unterschiedlich ist zu dem ersten elektrischen Potenzial), bereitgestellt von der Energiequelle. Alternativ kann die zweite Elektrode 314 zum Anlegen eines zweiten Potentials mit einem zweiten elektrischen Kontaktpad elektrisch leitend verbunden sein. Das zweite elektrische Kontaktpad kann zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eingerichtet sein, z.B. zum Bonden oder Löten. Das zweite elektrische Potenzial kann ein von dem ersten elektrischen Potenzial verschiedenes Potential sein.
Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrisches Kontaktpad mehrere elektrische Kontaktpads aufweisen.
Das erste elektrische Potenzial und das zweite elektrische Potenzial können zum Betreiben der Lichtquelle 104a, d.h. wenn die Lichtquelle 104a elektromagnetische Strahlung erzeugen soll (d.h. in einem An-Zustand der Leuchtvorrichtung 300a), von der Energiequelle (z.B. einer Stromquelle, z.B. einem Netzteil oder einem Treiberschaltkreis) erzeugt und an das erste elektrische Kontaktpad und das zweite elektrische Kontaktpad angelegt werden. Das erste elektrische Potenzial und das zweite elektrische Potenzial können einen elektrischen Strom bewirken, welcher durch die funktionelle Schichtenstruktur 312 hindurch fließt und diese zum Erzeugen und Emittieren von elektromagnetischer Strahlung anregt.
Das zweite elektrische Potenzial weist einen Wert auf derart, dass die Differenz zu dem ersten elektrischen Potenzial (mit anderen Worten die Betriebsspannung der Leuchtvorrichtung 300a, welche an die Lichtquelle 104a angelegt wird) einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 3 V bis ungefähr 12 V. Die Energiequelle kann zum Erzeugen dieser Betriebsspannung eingerichtet sein.
Das Substrat 302 kann als ein einstückiges Substrat 302 bereitgestellt werden. Das Substrat 302 kann als ein monolithisches Substrat oder ein aus mehreren Schichten integral aufgebautes Substrat sein, wobei die mehreren Schichten fest miteinander verbunden werden oder sind.
Das Substrat 302 kann verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat 302 als eine Folie (z.B. eine metallische Folie oder eine Kunststofffolie), als eine Platte (z.B. eine Kunststoffplatte, eine Glasplatte oder eine Metallplatte) ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 prismenförmig, trapezförmig, zylinderförmig, oder pyramidenförmig ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 zumindest eine flache oder zumindest eine gekrümmte Oberfläche, z.B. eine Hauptprozessieroberfläche auf einer Hauptprozessierseite des Substrats 302, aufweisen, auf oder über welcher die Schichten der Lichtquelle 104a gebildet sind oder werden.
Das Substrat 302 kann einen elektrisch isolierenden Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Ein elektrisch isolierender Stoff kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: ein elektrisch isolierendes Oxid, z.B. Glas oder Quarz, einen Kunststoff, einen Verbundwerkstoff (z.B. ein Laminat aus mehreren Folien oder einem Faser-Kunststoff-Verbund).
Ein Kunststoff weist ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)) auf oder wird daraus gebildet. Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 derart gebildet sein, dass es einen oder mehrere der oben genannten Stoffe aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 einen Halbleiter oder irgendeinen anderen geeigneten Stoff aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 einen elektrisch leitfähigen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein elektrisch leitfähiges Polymer, ein Metall, ein Übergangsmetalloxid oder ein elektrisch leitfähiges transparentes Oxid.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 302 elektrisch leitfähig sein. Dazu kann das Substrat 302 einen elektrisch leitfähigen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein oder einen elektrisch isolierenden Stoff aufweisen daraus gebildet sein, welcher mit einem elektrisch leitfähigen Stoff beschichtet ist. Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann einen elektrisch leitfähigen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Metall (d.h. in Form einer metallischen Beschichtung).
Beispielsweise kann ein Substrat 302, welches ein Metall aufweist oder daraus gebildet ist, als eine Metallfolie oder eine metallbeschichtete Folie ausgebildet sein. Das Substrat 302 kann derart eingerichtet sein, dass es im Betrieb der Lichtquelle 104a elektrischen Strom leitet.
Ist das Substrat 302 elektrisch leitfähig, so kann das Substrat 302 als eine Elektrode, z.B. als untere Elektrode 310, der Leuchtdiode 306 dienen. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 aus einem Stoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sein oder kann einen solchen aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 lichtdurchlässig, z.B. opak, transluzent oder sogar transparent, ausgebildet sein bezüglich wenigstens eines Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise in wenigstens einem Bereich des sichtbaren Lichts, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis 780 nm.
Ist das Substrat 302 lichtdurchlässig ausgebildet kann das Substrat 302 zwischen der funktionellen Schichtenstruktur 312 und dem Träger 102 angeordnet sein, so dass erzeugtes Licht 412e durch das Substrat 302 hindurch emittiert wird. In diesem Fall ist die Lichtquelle 104a als rückseitig emittierende Lichtquelle 104a ausgebildet, als so genannter Unterseitenemitter (Bottom-Emitter), und die Oberfläche des Substrats 302, welche der funktionellen Schichtenstruktur 312 abgewandt ist, kann die Lichtemissionsfläche 104e der Lichtquelle 104 bilden. Wird für einen Unterseitenemitter eine erste Elektrode 310 verwendet, kann diese ebenso lichtdurchlässig ausgebildet sein oder werden.
Ist das Substrat 302 lichtundurchlässig ausgebildet kann die zweite Elektrode 314 lichtdurchlässig ausgebildet werden. Dann kann die funktionelle Schichtenstruktur 312 zwischen dem Substrat 302 und dem Träger 102 angeordnet sein, so dass erzeugtes Licht 412e durch die zweite Elektrode 314 hindurch emittiert wird. In diesem Fall ist die Lichtquelle 104a als vorderseitig emittierende Lichtquelle 104a ausgebildet, als so genannter Oberseitenemitter (Top-Emitter), und die Oberfläche der zweiten Elektrode 314, welche der funktionellen Schichtenstruktur 312 abgewandt ist, kann die Lichtemissionsfläche 104e der Lichtquelle 104 bilden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 302 lichtreflektierend eingerichtet sein, z.B. ein Teil einer Spiegelstruktur sein oder selbige bilden. Damit kann erreicht werden, dass die Lichtausbeute erhöht werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lichtquelle 104a als transparentes Bauteil ausgebildet sein, d.h. als Kombination von Oberseitenemitter und Unterseitenemitter. Bei einem transparenten Bauteil können sowohl die erste Elektrode 310 als auch die zweite Elektrode 310 transparent ausgebildet sein oder werden.
Die erste Elektrode 310 kann aus einem Metall gebildet sein oder werden oder dieses aufweisen. In dem Fall, dass die erste Elektrode 310 ein Metall aufweist oder daraus gebildet wird, kann die erste Elektrode 310 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Um die erste Elektrode 310 lichtdurchlässig auszubilden, kann die erste Elektrode 310 ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) aufweisen oder daraus gebildet sein oder werden. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Stoffe, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein, bzw. lochleitend (p-TCO) oder elektronenleitend (n-TCO) sein.
Weiterhin kann für den Fall, dass die erste Elektrode 310 ein leitfähiges transparentes Oxid (TCO) aufweist oder daraus gebildet wird, die erste Elektrode 310 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 75 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
Alternativ oder zusätzlich kann die erste Elektrode 310 ein elektrisch leitfähiges Polymer aufweisen oder daraus gebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die erste Elektrode 310 von einem Schichtenstapel oder einer Kombination der vorangehend beschrieben Schichten gebildet sein oder werden. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf oder über einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht wird (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Elektrode 310 einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs aufweisen oder daraus gebildet sein oder werden.
Die zweite Elektrode 314 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode, ausgebildet sein oder werden. Die zweite Elektrode 314 kann gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen der ersten Elektrode 310 ausgebildet sein oder werden, z.B. gleich, ähnlich oder unterschiedlich zur ersten Elektrode 310.
3B veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht einer Lichtquelle 104b gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Im Folgenden wird der Schichtaufbau für die Lichtquelle 104b beschrieben, welche in Form eines organisch optoelektronischen Bauelements ausgebildet ist, d.h. eine optisch funktionelle Schichtenstruktur 312 aufweist, welche aus organischen Schichten gebildet ist oder wird. Anders ausgedrückt kann die Lichtquelle 104b als organische Lichtquelle 104 ausgebildet sein oder werden. Die in 3B veranschaulichte Lichtquelle 104b kann beispielsweise weitgehend der in 3a veranschaulichten Lichtquelle 104a entsprechen, wenn diese als organisch optoelektronisches Bauelement ausgebildet ist.
Das Ausbilden der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 kann ein Ausbilden einer oder mehrerer Emitterschichten 318 aufweisen. Mehrere Emitterschichten 318 können beispielsweise gleich oder unterschiedlich voneinander ausgebildet sein oder werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Emitterschicht 118 organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle ("small molecules") oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein oder werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Emittermaterialien in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial, z.B. einem Kunststoff, eingebettet werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass andere geeignete Emittermaterialien ebenfalls vorgesehen werden können. Alternativ oder zusätzlich können die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) 318 der Lichtquelle 104b beispielsweise so ausgewählt werden, dass die die Lichtquelle 104b Weißlicht emittiert. Alternativ oder zusätzlich weist/weisen die Emitterschicht(en) 318 mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien auf, alternativ wird/werden die Emitterschicht(en) 318 auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht 318 oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht 318, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht 318 und/oder einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht 318. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht 412e mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ ist vorgesehen, im Strahlengang (d.h. in dem Lichtausbreitungsbereich) der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Auf oder über dem Substrat 302 wird die erste Elektrode 310 ausgebildet. Auf oder über der ersten Elektrode 310 wird eine Lochinjektionsschicht ausgebildet (nicht gezeigt). Auf oder über der Lochinjektionsschicht wird eine Lochtransportschicht 316 (auch bezeichnet als Lochleitungsschicht 316) ausgebildet. Ferner wird die Emitterschicht 318 auf oder über der Lochtransportschicht 316 ausgebildet. Eine Elektronentransportschicht 320 (auch bezeichnet als Elektronenleitungsschicht 320) wird auf oder über der Emitterschicht 318 ausgebildet. Auf oder über der Elektronentransportschicht 320 wird eine Elektroneninjektionsschicht (nicht gezeigt) ausgebildet. Auf oder über der Elektroneninjektionsschicht wird die zweite Elektrode 314 ausgebildet.
Die Schichtenfolge der Lichtquelle 104b ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt, beispielsweise können eine oder mehrere der oben genannten Schichten weggelassen werden. Ferner kann alternativ die Schichtenfolge in umgekehrter Reihenfolge ausgebildet sein oder werden. Ferner können zwei Schichten als eine Schicht ausgebildet sein oder werden.
Die Lochinjektionsschicht kann derart gebildet sein oder werden, dass sie eine Schichtdicke aufweist in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 1000 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm.
Alternativ oder zusätzlich kann das die Lichtquelle 104b mehrere Lochinjektionsschichten aufweisen.
Die Lochtransportschicht 316 kann derart gebildet sein oder werden, dass sie eine Schichtdicke aufweist in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Alternativ oder zusätzlich kann die die Lichtquelle 104b mehrere Lochtransportschichten 316 aufweisen.
Die Elektronentransportschicht 320 kann derart gebildet sein oder werden, dass sie eine Schichtdicke aufweist in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle 104b mehrere Elektronentransportschichten 320 aufweisen.
Die Elektroneninjektionsschicht kann derart ausgebildet sein oder werden, dass sie eine Schichtdicke aufweist in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm.
Alternativ oder zusätzlich kann die die Lichtquelle 104b mehrere Elektroneninjektionsschichten aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann die die Lichtquelle 104b derart ausgebildet sein oder werden, dass es zwei oder mehr organisch funktionelle Schichtenstrukturen 312 aufweist, z.B. eine erste organisch funktionelle Schichtenstruktur 312 (auch bezeichnet als erste organisch funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten) und eine zweite organisch funktionelle Schichtenstruktur 312 (auch bezeichnet als zweite organisch funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten).
Die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit kann über oder neben der ersten funktionellen Schichtenstruktur-Einheit ausgebildet sein oder werden. Zwischen den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten kann eine Zwischenschichtstruktur (nicht gezeigt) ausgebildet sein oder werden.
Die Zwischenschichtstruktur kann als eine Zwischenelektrode ausgebildet sein oder werden, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 310. Eine Zwischenelektrode kann mit einer externen Energiequelle elektrisch verbunden sein. Die externe Energiequelle kann an der Zwischenelektrode ein drittes elektrisches Potential bereitstellen. Die Zwischenelektrode kann jedoch auch keinen externen elektrischen Anschluss aufweisen, beispielsweise indem die Zwischenelektrode ein schwebendes elektrisches Potential aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Zwischenschichtstruktur als eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur (charge generation layer CGL) ausgebildet sein oder werden. Eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur weist eine oder mehrere elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und eine oder mehrere lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) auf oder wird daraus gebildet. Die elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und die lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) werden jeweils aus einem intrinsisch leitenden Stoff oder einem Dotierstoff in einer Matrix gebildet. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur sollte hinsichtlich der Energieniveaus der elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und der lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) derart ausgebildet sein, dass an der Grenzfläche einer elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht mit einer lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht ein Trennung von Elektron und Loch erfolgen kann. Optional kann die Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur zwischen benachbarten Schichten eine Diffusionsbarriere aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich können die oben genannten Schichten als Mischungen von zwei oder mehreren der oben genannten Schichten ausgebildet sein oder werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere der oben genannten Schichten, die zwischen der ersten Elektrode 310 und der zweiten Elektrode 314 angeordnet sind, optional sind.
Beispielsweise kann die organisch funktionelle Schichtenstruktur 312 als ein Stapel von zwei, drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLED-Einheiten ausgebildet sein oder werden. In diesem Fall weist die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 eine Schichtdicke auf von maximal ungefähr 3 µm auf.
Zusätzlich kann die Lichtquelle 104b derart ausgebildet sein oder werden, dass diese optional weitere organische Funktionsschichten (welche aus organischen Funktionsmaterialien bestehen können) aufweist, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten 318 oder auf oder über der/den Elektronentransportschicht(en) 216, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz der Lichtquelle 104b weiter zu verbessern.
3C veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Lichtquelle 104c gemäß verschiedenen Ausführungsformen, welche beispielsweise weitgehend dem in 3B veranschaulichten Ausführungsbeispiel entspricht. Alternativ zu der in 3B veranschaulichten Schichtenfolge kann die Lichtquelle 104c die in 3C veranschaulichte Schichtenfolge aufweisen, welche im Folgenden beschrieben ist.
Auf oder über dem Substrat 302 und zwischen dem Substrat 302 und der Leuchtdiode 306 ist eine Barriereschicht 304 angeordnet. Das Substrat 302 und die Barriereschicht 304 bilden ein hermetisch dichtes Substrat 302. Die Barriereschicht 304 kann einen oder mehrere der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein oder werden:
Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Barriereschicht 304 beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Stoff (d.h. aus als elektrischer Isolator, als so genannte Isolationsschicht) gebildet sein.
Die Barriereschicht 304 kann derart gebildet sein oder werden, dass sie eine Schichtdicke von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm aufweist, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Die Barriereschicht 304 kann mittels einer Vakuumprozessierung, einer Flüssigphasenprozessierung oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren ausgebildet sein oder werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Barriereschicht 304 derart ausgebildet sein oder werden, dass sie mehrere Teilschichten aufweist. Bei einer Barriereschicht 304, die mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten z.B. mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet sein oder werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als "Nanolaminat" bezeichnet werden.
Alternativ oder zusätzlich wird die Barriereschicht 304 derart ausgebildet, dass sie ein oder mehrere optisch hochbrechende Materialien aufweist, beispielsweise ein oder mehrere Material(ien) mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Alternativ oder zusätzlich werden die oben genannten Schichten als Mischungen von zwei oder mehreren der oben genannten Schichten ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich kann eine der hierin beschriebenen Lichtquellen 104, 104a, 104b, 104c einen Farbfilter und/oder eine Konverterstruktur aufweisen, welche über dem Substrat 302 angeordnet und/oder ausgebildet sein oder werden kann. Durch gezielte Variation einer Oberfläche bei planaren Substraten 302 (Variation des Bottomkontaktes 310 oder einseitige Beschichtung oder Aufbringung eines Farbfilters oder eines Konverters) kann eine gezielte Änderung der Emission in eine Richtung erreicht werden, unabhängig von der Emission in die andere Richtung. Dies gilt für intransparente und (semi-)transparente Ausführungsformen.
4A und 4B veranschaulichen jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die Merkmale der in 4A bis 4C veranschaulichten Leuchtvorrichtungen 400a, 400b, 400c können alternativ oder zusätzlich zu den Merkmalen einer Leuchtvorrichtung sein, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Leuchtvorrichtung 100a, 200a, 500a oder 600a).
4A veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung 400a, wobei der Träger 102 ein erstes Trägerelement 102a und ein zweites Trägerelement 102b aufweist.
Das erste Trägerelement 102a und das zweite Trägerelement 102b können gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen des Substrat 302 eingerichtet sein, z.B. als Platte (d.h. plattenförmig) und/oder lichtdurchlässig.
Auf dem ersten Trägerelement 102a kann eine Lichtquelle 104 angeordnet sein oder werden, wie vorangehend beschrieben ist. Alternativ kann das erste Trägerelement 102a als Substrat 302 für eine Leuchtdiode 306, z.B. für eine organische eine Leuchtdiode 306 dienen (vergleiche beispielsweise 3A bis 3C).
In dem ersten Trägerelement 102a und in dem zweiten Trägerelement 102b kann jeweils eine Aussparung ausgebildet sein, welche den Hohlraum 102h bilden, wenn das erste Trägerelement 102a und das zweite Trägerelement 102a zusammengefügt, d.h. in körperlichen Kontakt zueinander gebracht, sind. Das erste Trägerelement 102a und das zweite Trägerelement 102a könne beispielsweise aneinander befestigt werden, z.B. miteinander verklebt werden.
Eine Fluidverbindung (nicht dargestellt) kann beispielsweise als Nut in dem ersten Trägerelement 102a und/oder dem zweiten Trägerelement 102b ausgebildet sein.
4B veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung 400b, wobei der Träger 102 ein erstes Trägerelement 102a und ein zweites Trägerelement 102b aufweist.
Im Gegensatz zu der in 4A veranschaulichten Leuchtvorrichtung 400a kann die Aussparung lediglich in einem der Trägerelemente gebildet sein, beispielsweise in dem zweiten Trägerelement 102b, wie in 4B veranschaulicht oder alternativ lediglich in dem ersten Trägerelement 102a (nicht dargestellt).
Dies ermöglicht es, das jeweilige Trägerelement, in welchem keine Aussparung ausgebildet ist, aus einem Material zu fertigen, in welchem eine Aussparung schwierig zu bilden ist, z.B. aus Glas.
4C veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht oder Draufsicht einer Leuchtvorrichtung 400c gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei der Hohlraum 102h als Kapillare 402k, d.h. als sehr feiner, langgestreckter Hohlraum 102h gebildet ist.
Die Kapillare 402k kann sich mäanderförmig in dem Träger 102 erstrecken, z.B. mit mehreren geradlinig verlaufenden Abschnitten, welche parallel zueinander verlaufen und an ihren Enden jeweils durch einen gekrümmt verlaufenden Abschnitt verbunden sind, so dass diese gemeinsam einen zusammenhängenden Kanal 402k bilden.
Alternativ oder zusätzlich können in dem Hohlraum 102h Mikrowände 402w erstreckt sein, welche den Hohlraum 102h in einen mäanderförmig verlaufenden Kanal 402k teilen.
Analog zum vorangehend Beschriebenen, können das Fluidreservoir 106 die Mikrofluidpumpe 108 in dem Träger 102 angeordnet sein.
5A und 5B veranschaulichen jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Leuchtvorrichtung 500a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren 100 (vergleiche 7) zum Betreiben der Leuchtvorrichtung 500a (z.B. zum Erzeugen und/oder Verändern einer OSA der Leuchtvorrichtung 500a) gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die Merkmale der in 5A und 5B veranschaulichten Leuchtvorrichtung 500a können alternativ oder zusätzlich zu den Merkmalen einer Leuchtvorrichtung sein, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Leuchtvorrichtung 100a, 200a, 400a, 400b, 400c oder 600a).
5A veranschaulicht die Leuchtvorrichtung 500a gemäß verschiedenen Ausführungsformen welche eine erste OSA gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist oder mittels welcher eine erste OSA erzeugt ist oder wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lichtquelle 104 eine Verkapselung 502 aufweisen. Die Verkapselung 502 der Lichtquelle 104 erhöht beispielsweise die Lebensdauer der Lichtquelle 104. Die Verkapselung 502 kann auf oder über der Leuchtdiode 306 ausgebildet sein.
Ferner kann die Lichtquelle 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine erste Kontaktierungsstruktur (nicht gezeigt), z.B. eine oder mehrere Metallisierungsschichten, elektrische Leitungen, oder ähnliches, aufweisen, welche zwischen der Verkapselung 502 und der Leuchtdiode 306 angeordnet sein kann und mit den Elektroden 310, 314 der Lichtquelle 104 elektrisch leitend verbunden sein können. Die erste Kontaktierungsstruktur kann ferner mit der Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden sein und es ermöglichen von der Energiequelle elektrische Energie zu der Leuchtdiode 306 zu übertragen, d.h. die Leuchtdiode 306 mit elektrischer Energie zu versorgen.
Ferner kann das Substrat 302 auf einem ersten Trägerelement 102a angeordnet sein. Das erste Trägerelement 102a und das zweite Trägerelement 102a können zusammengefügt den Träger 102 bilden, in welchem ein Hohlraum 102h ausgebildet sein kann.
Weiterhin kann die Lichtquelle 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine erste Mikrofluidpumpe 108 und eine zweite Mikrofluidpumpe 508 aufweisen, welche mit dem Hohlraum 102h verbunden sind. Ferner kann die Lichtquelle 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein erstes Fluidreservoir 106 und ein zweites Fluidreservoir 506 aufweisen.
Das erste Fluidreservoir 106 kann beispielsweise gemeinsam mit der ersten Mikrofluidpumpe 108 in einem Hohlraum in dem Träger 102 aufgenommen sein. Das zweite Fluidreservoir 506 kann beispielsweise gemeinsam mit der zweiten Mikrofluidpumpe 508 in einem anderen Hohlraum in dem Träger 102 aufgenommen sein.
Beispielsweise kann das erste Fluidreservoir 106 Teil der ersten Mikrofluidpumpe 108 sein und das zweite Fluidreservoir 506 kann Teil der zweiten Mikrofluidpumpe 508 sein, wie vorangehend beschrieben ist.
Ferner kann die Lichtquelle 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine zweite Kontaktierungsstruktur (nicht gezeigt), z.B. eine oder mehrere Metallisierungsschichten, elektrische Leitungen, oder ähnliches, aufweisen, welche sich durch den Träger 102 erstreckt und die erste Mikrofluidpumpe 108 und/oder die zweite Mikrofluidpumpe 508 elektrisch kontaktiert.
Die erste Kontaktierungsstruktur und die zweite Kontaktierungsstruktur können jeweils ein Kontaktpad aufweisen, welche z.B. auf dem Träger 102 angeordnet sind und zum Kontaktieren der ersten Kontaktierungsstruktur, bzw. der zweiten Kontaktierungsstruktur, eingerichtet sind, z.B. zum elektrischen Verbinden mit einer Energiequelle und/oder einer Steuerung.
Ferner kann die Lichtquelle 104 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein erstes Fluid 116 aufweisen, welches zumindest teilweise in dem ersten Fluidreservoir 106 aufgenommen ist, und ein zweites Fluid 516 aufweisen, welches zumindest teilweise in dem zweiten Fluidreservoir 506 aufgenommen ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Lichtquelle 104 als rückseitig emittierende Lichtquelle 104 ausgebildet sein. Ist die Lichtquelle 104 als Topemitter ausgebildet, z.B. mit einem Substrat 302 in Form einer Metallfolie, kann die Mikrofluidik-Optik, d.h. der Träger 102, die Fluidreservoire 106, 506, die Mikrofluidpumpen 108, 508 und der Hohlraum 102h, entsprechend an der Oberseite der Lichtquelle 104 angeordnet sein, d.h. auf der Seite der Verkapselung 502.
In der in 5A veranschaulichten Leuchtvorrichtung 500a ist das erste Fluidreservoir 106 teilweise oder vollständig geleert, d.h. dass das erste Fluid 116 teilweise oder vollständig aus dem ersten Fluidreservoir 106 herausgebracht ist. Das aus dem ersten Fluidreservoir 106 herausgebrachte erste Fluid 116 kann in den Hohlraum 102h (auch als Zwischenraum bezeichnet) gebracht sein, d.h. dass der Hohlraum 102h mit dem erste Fluid 116 teilweise oder vollständig gefüllt ist.
Entsprechend kann das zweite Fluid 516 teilweise oder vollständig in das zweite Fluidreservoir 506 eingebracht sein, z.B. kann das zweite Fluidreservoir 506 vollständig mit dem zweiten Fluid 516 gefüllt sein.
Beispielsweise kann der Hohlraum 102h mit dem ersten Fluid 116 vollständig gefüllt und frei von dem zweiten Fluid 516 sein.
Der Hohlraum 102h kann derart geformt sein, dass das erste Fluid 116 eine dünne Schicht (auch als erste Fluidschicht bezeichnet) bildet, welche unter der Lichtquelle 104 angeordnet sein oder werden kann, z.B. in dem Lichtausbreitungsbereich der Lichtquelle 104. Die erste Fluidschicht kann eine Dicke 502d aufweisen, welche der Dicke 502d des Hohlraums 102h entspricht, wie vorangehend beschrieben ist. Mit anderen Worten kann die erste Fluidschicht aus dem ersten Fluid 116 gebildet sein.
Die erste Fluidschicht kann extern erzeugtes Licht 512, z.B. Tageslicht oder Licht einer anderen Lichtquelle außerhalb der Leuchtvorrichtung 500a, zumindest teilweise reflektieren 512r oder remittieren 512r. Die Farbvalenz des remittierten/reflektierten Lichts 512r kann dabei von dem ersten Fluid 116 definiert sein oder werden. Mit anderen Worten kann die erste Fluidschicht einen Teil des auf die Leuchtvorrichtung 500a auftreffenden Lichts 512 in remittiertes Licht 512r und/oder reflektiertes Licht 512r mit einer ersten Farbvalenz, z.B. rot, umwandeln.
Das Verhältnis von reflektierten Licht zu remittierten Licht kann beispielsweise mit steigender Rauheit einer Oberfläche des Hohlraums 102h und/oder einer Oberfläche des Trägers 102, durch welche das Licht 512 hindurch gelangt, und/oder mit steigender Menge an Partikeln in dem ersten Fluid 116 zunehmen. Beispielsweise kann eine spiegelnde OSA erreicht werden, wenn die Rauheit einer Oberfläche des Hohlraums 102h und/oder einer Oberfläche des Trägers 102 gering ist, z.B. geringer als die halbe Wellenlange des reflektierten Lichts 512r.
Mit anderen Worten kann mittels der ersten Fluidschicht eine erste OSA der Leuchtvorrichtung 500a erzeugt sein oder werden.
5B veranschaulicht die Leuchtvorrichtung 500a gemäß verschiedenen Ausführungsformen welche eine zweite OSA gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist oder mittels welcher eine zweite OSA erzeugt ist oder wird.
Die in 5B veranschaulichte Leuchtvorrichtung 500a entspricht im Wesentlichen der in 5A veranschaulichten Leuchtvorrichtung 500a, wobei deren OSA verändert ist, indem das erste Fluid 116 aus dem Hohlraum 102h verdrängt ist oder wird.
Dazu kann das zweite Fluid 516 aus dem zweiten Fluidreservoir 506 in den Hohlraum 102h verlagert sein oder werden. Werden Turbolenzen in dem ersten Fluid 116 und dem zweiten Fluid 516 verhindert oder sind diese orthogonal zueinander kann eine Vermischung des ersten Fluids 116 mit dem zweiten Fluid 516 vermieden werden.
In der in 5B veranschaulichten Leuchtvorrichtung 500a ist das zweite Fluidreservoir 506 teilweise oder vollständig geleert, d.h. dass das zweite Fluid 516 teilweise oder vollständig aus dem zweiten Fluidreservoir 506 herausgebracht ist. Das aus dem zweiten Fluidreservoir 506 herausgebrachte zweite Fluid 516 kann in den Hohlraum 102h gebracht sein oder werden, d.h. dass der Hohlraum 102h mit dem zweiten Fluid 516 gefüllt ist, z.B. vollständig.
Entsprechend kann das erste Fluid 116 vollständig in das erste Fluidreservoir 106 eingebracht sein, z.B. kann das erste Fluidreservoir 106 vollständig mit dem ersten Fluid 116 gefüllt sein. D.h. der Hohlraum 102h kann frei von dem ersten Fluid 116 sein.
Der Hohlraum 102h kann derart geformt sein, dass das zweite Fluid 516 in Form einer dünnen Schicht (auch als zweite Fluidschicht bezeichnet) unter der Lichtquelle 104 angeordnet sein oder werden kann, z.B. in dem Lichtausbreitungsbereich der Lichtquelle 104. Die zweite Fluidschicht kann eine Dicke 502d aufweisen, welche der Dicke 502d der ersten Fluidschicht entspricht.
Die zweite Fluidschicht kann extern erzeugtes Licht 512 zumindest teilweise reflektieren 514r oder remittieren 514r. Die Farbvalenz des remittierten/reflektierten Lichts 514r kann dabei von dem zweiten Fluid 516 definiert sein oder werden. Mit anderen Worten kann die zweite Fluidschicht einen Teil des auf die Leuchtvorrichtung 500a auftreffenden Lichts 512 in remittiertes Licht 514r und/oder reflektiertes Licht 514r mit einer zweiten Farbvalenz, z.B. blau, umwandeln.
Das Verhältnis von remittiertem Licht zu reflektiertem Licht kann beispielsweise mit steigender Rauheit einer Oberfläche des Hohlraums 102h und/oder einer Oberfläche des Trägers 102, durch welche das Licht 512 hindurch gelangt, und/oder mit steigender Menge an Partikeln in dem zweiten Fluid 116 zunehmen.
Mit anderen Worten kann mittels der zweiten Fluidschicht eine zweite OSA der Leuchtvorrichtung 500a erzeugt sein oder werden. D.h. die OSA der Leuchtvorrichtung 500a kann von einer ersten OSA in eine zweite OSA verändert werden. Das
Erzeugen und/oder Verändern der OSA der Leuchtvorrichtung 500a kann geregelt oder gesteuert werden, z.B. mittels einer Steuerung.
Durch die Abwesenheit von Turbulenzen und durch die geringe Ausdehnung des Hohlraumes 102h mischen sich die beiden Fluide 116, 516 nicht. Dies kann unterstützt werden durch den Einsatz polarer und nicht polarer, d.h. nicht mischbarer Fluide 116, 516.
6A bis 6C veranschaulichen jeweils eine schematische Querschnittsansicht oder Draufsicht einer Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren 100 (vergleiche 7) zum Betreiben der Leuchtvorrichtung 600a (z.B. zum Erzeugen und/oder Verändern einer OSA der Leuchtvorrichtung 600a) gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die Merkmale der in 6A bis 6C veranschaulichten Leuchtvorrichtung 600a können alternativ oder zusätzlich zu den Merkmalen einer Leuchtvorrichtung sein, wie sie hierin beschrieben ist (z.B. der Leuchtvorrichtung 100a, 200a, 400a, 400b, 400c oder 500a).
6A veranschaulicht eine Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen welche eine erste OSA gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Leuchtvorrichtung 600a eine Lichtquelle 104, einen Träger 102 in dem ein Hohlraum 102h gebildet ist, ein erstes Fluidreservoir 106, ein zweites Fluidreservoir 506, ein erstes Fluid 116, ein zweites Fluid 516 und eine, zwei oder drei Mikrofluidpumpen (nicht dargestellt) aufweisen. Beispielsweise kann die Leuchtvorrichtung 600a zu jedem Fluidreservoir 106, 506, 606 eine passende Mikrofluidpumpe aufweisen.
Ferner kann die Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein drittes Fluidreservoir 606 und ein drittes Fluid 616 aufweisen, welche analog zu dem vorangehend Beschriebenen eingerichtet sein können.
Ferner kann die Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine erste Fluidverbindung 126 aufweisen, welche das erste Fluidreservoir 106 mit dem Hohlraum 102h verbindet. Analog dazu kann die Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine zweite Fluidverbindung 526 aufweisen, welche das zweite Fluidreservoir 506 mit dem Hohlraum 102h verbindet, und eine dritte Fluidverbindung 626 aufweisen, welche das dritte Fluidreservoir 606 mit dem Hohlraum 102h verbindet.
Jede der Fluidverbindungen 126, 526, 626 kann in oder durch den Träger 102 hindurch in Form eines Kanals ausgebildet sein, beispielsweise mittels Ätzens.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fluidverbindung 126 ein erstes Mikroventil 126v aufweisen, die zweite Fluidverbindung 526 ein zweites Mikroventil 526v aufweisen und die dritte Fluidverbindung 626 ein drittes Mikroventil 626v aufweisen.
Wie in der in 6A veranschaulichten Leuchtvorrichtung 600a gezeigt, kann das erste Mikroventil 126v geöffnet sein und das erste Fluid 116 in den Hohlraum 102h eingebracht sein oder werden. Beispielsweise kann der Hohlraum 102h vollständig mit dem ersten Fluid 116 gefüllt sein oder werden. Das erste Fluidreservoir 106 kann derart dimensioniert sein oder werden, dass dieses leer sein kann, d.h. im Wesentlichen frei von dem ersten Fluid 116, wenn der Hohlraum 102h vollständig mit dem ersten Fluid 116 gefüllt ist.
Das erste Fluid 116 kann beispielsweise als ein transparentes Fluid 116 ausgebildet sein. Dadurch wird erreicht, dass die Lichtquelle 104 (z.B. eine OLED) vollständig sichtbar ist. Beispielsweise kann das von der Lichtquelle 104 emittierte Licht 412e im Wesentlichen vollständig durch das erste Fluid 116 hindurch gelangen, z.B. nur geringfügig gestreut oder absorbiert werden (z.B. weniger als 10%). Dies ermöglicht eine hohe Lichtausbeute (auch als Effizienz bezeichnet).
6B veranschaulicht die Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen welche eine zweite OSA gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist.
Wie in der in 6B veranschaulichten Leuchtvorrichtung 600a gezeigt, kann das zweite Mikroventil 526v geöffnet sein und das zweite Fluid 516 in den Hohlraum 102h eingebracht sein oder werden. Das erste Fluid 116 kann beim Einbringen des zweiten Fluids 516 in den Hohlraum 102h vollständig aus diesem verdrängt sein oder werden.
Beispielsweise kann der Hohlraum 102h vollständig mit dem zweiten Fluid 516 gefüllt sein oder werden. Das zweite Fluidreservoir 506 kann derart dimensioniert sein oder werden, dass dieses leer sein kann, d.h. im Wesentlichen frei von dem zweiten Fluid 516, wenn der Hohlraum 102h vollständig mit dem zweiten Fluid 516 gefüllt ist.
Das zweite Fluid 516 kann beispielsweise als ein Fluid 516 mit blauer Farbvalenz ausgebildet sein. Dadurch wird eine blaue Farbvalenz der zweiten OSA erreicht.
Alternativ kann das zweite Fluid 516 derart eingerichtet sein oder werden, dass von der Lichtquelle 104 emittiertes Licht 412e von dem zweiten Fluid 516 verändert wird, z.B. in dessen Farbvalenz oder Intensität. Dadurch kann die Farbvalenz oder Helligkeit der Leuchtvorrichtung 600a im Betrieb verändert werden.
6C veranschaulicht die Leuchtvorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen welche eine dritte OSA gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist.
Wie in der in 6C veranschaulichten Leuchtvorrichtung 600a gezeigt, kann das dritte Mikroventil 626v geöffnet sein und das dritte Fluid 616 in den Hohlraum 102h eingebracht sein oder werden. Das zweite Fluid 516 kann beim Einbringen des dritten Fluids 616 in den Hohlraum 102h vollständig aus diesem verdrängt sein oder werden.
Beispielsweise kann der Hohlraum 102h vollständig mit dem dritten Fluid 616 gefüllt sein oder werden. Das dritte Fluidreservoir 606 kann derart dimensioniert sein oder werden, dass dieses leer sein kann, d.h. im Wesentlichen frei von dem dritten Fluid 616, wenn der Hohlraum 102h vollständig mit dem dritten Fluid 616 gefüllt ist.
Das dritte Fluid 616 kann beispielsweise als ein lichtreflektierendes Fluid 616 ausgebildet sein. Dadurch wird eine silbrige oder spiegelnde Farbvalenz der dritten OSA erreicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Erzeugen einer spiegelnden OSA einer Leuchtvorrichtung 600a (z.B. einer OLED) beispielsweise durch Einbringen (z.B. Einpumpen) eines spiegelnden Fluids 616 in den Hohlraum 102h erreicht werden. Im An-Zustand (d.h. im Betrieb der Leuchtvorrichtung 600a) kann sich ein transparentes Fluid 116 mit angepasstem Brechungsindex in dem Hohlraum 102h, d.h. vor der Leuchtfläche, befinden. Wird die Leuchtvorrichtung 600a ausgeschaltet, so kann das spiegelnde Fluid 616 aus dem dritten Fluidreservoir 606 vor die Lichtquelle 104 gepumpt sein oder werden und das transparente Fluid 116 teilweise oder vollständig aus dem Hohlraum 102h verdrängen, so dass das transparente Fluid 116 im ausgeschalteten Zustand in dem ersten Fluidreservoir 106 aufgenommen sein kann. Dieser Vorgang, d.h. das Verändern/Einstellen und/oder Regeln/Steuern der OSA kann mittels einer Steuerung (nicht gezeigt) erfolgen, wie vorangehend beschrieben ist. Analog kann das Öffnen und Schließen der Mikroventile 126v, 526v, 626v mittels der Steuerung erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich können mindestens zwei unterschiedlich farbige Fluide 516, 616 (d.h. zwei Fluide 516, 616 mit jeweils unterschiedlicher Farbvalenz) und ein weitgehend transparentes Fluid 116 verwendet werden. Dadurch kann eine variabel einstellbare Anmutung einer Lichtquelle 104, z.B. einer Flächenlichtquelle, erreicht werden. Bei eingeschalteter Lichtquelle 104 kann sich das transparente Fluid 116 in dem Hohlraum 102h, d.h. im Bereich vor der Lichtquelle 104, befinden. Die beiden farbigen Fluide 516, 616 befinden sich in den jeweiligen Fluidreservoirs 506, 606. Wird die Lichtquelle 104 ausgeschaltet, so kann das gewünschte farbige Fluid 516, 616 in den Hohlraum 102, d.h. vor die Lichtemissionsfläche 104e (auch als Leuchtfläche bezeichnet) gepumpt werden und kann das transparente Fluid 116 in das erste Fluidreservoir 106 verdrängen. Durch die Mikroventile 526v, 626v kann zwischen den unterschiedlich farbigen Fluiden 516, 616 gewählt werden, je nachdem welche Farbvalenz für die OSA erreicht werden soll.
Alternativ oder zusätzlich kann das erste Fluid 116 Streupartikeln aufweisen. Wird dieses im angeschalteten Zustand in den Hohlraum 102h eingebracht, kann die interne Auskopplung verbessert werden und/oder ein lambertsches Abstrahlprofil erreicht werden, z.B. eingestellt werden.
7 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagram in einem Verfahren 100 zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung (beispielsweise eine der Leuchtvorrichtungen 100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Verfahren 100 weist in 701 auf ein erstes Fluid 116 in einen Hohlraum 102h zu verlagern, wobei das Verlagern des ersten Fluids 116 in einem ersten Betriebszustand der Leuchtvorrichtung erfolgt. In dem ersten Betriebszustand kann eine Lichtquelle 104, 104a, 104b, 104c der Leuchtvorrichtung ein erstes Licht mit einer ersten Farbvalenz und einer ersten Intensität durch das erste Fluid 116 hindurch emittieren (z.B. ist das erste Fluid 116 lichtdurchlässig), so dass die Anmutung der Leuchtvorrichtung von dem ersten Licht definiert wird. Der erste Betriebszustand kann ein Ein-Zustand der Leuchtvorrichtung sein.
Weiterhin weist das Verfahren 100 in 703 auf ein zweites Fluid 516 in den Hohlraum 102h zu verlagern, wobei das Verlagern des zweiten Fluids 516 in einem zweiten Betriebszustand der Leuchtvorrichtung erfolgt. Dabei kann das erste Fluid 116 aus dem Hohlraum 102 verdrängt werden, so dass dieser von dem ersten Fluid 116 befreit wird. Das Verlagern des ersten Fluids 116 und/oder des zweiten Fluids 516 kann mittels einer Mikrofluidpumpe 108 erfolgen, z.B. reversibel.
In dem zweiten Betriebszustand kann die Lichtquelle 104, 104a, 104b, 104c der Leuchtvorrichtung beispielsweise ein zweites Licht mit einer zweiten Farbvalenz und einer zweiten Intensität verschieden von dem ersten Licht emittieren, z.B. verschieden von der ersten Farbvalenz und/oder verschieden von der ersten Intensität, z.B. kein Licht, wenn der zweite Betriebszustand ein Aus-Zustand der Leuchtvorrichtung ist.
Ferner kann das zweite Fluid 516 lichtundurchlässig sein, und zum Reflektieren oder Remittieren von Licht, welches auf das zweite Fluid 516 auftrifft, eingerichtet sein zum Erzeugen eines dritten Lichts mit einer dritten Farbvalenz und einer dritten Intensität. Das dritte Licht kann sich in eine Richtung von dem zweiten Fluid 516 (bzw. von der Leuchtvorrichtung) weg ausbreiten, so dass die Anmutung der Leuchtvorrichtung von dem zweiten Licht definiert wird.

Claims

Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) aufweisend: • einen Träger (102), in welchem ein seitlich erstreckter Hohlraum (102h) ausgebildet ist; • eine neben dem Hohlraum (102h) angeordnete Lichtquelle (104) zum Erzeugen von Licht, welches sich von der Lichtquelle (104) aus durch den Hohlraum (102h) hindurch ausbreitet; • ein Fluidreservoir (106) zum Aufnehmen eines Fluids (116); und • eine Mikrofluidpumpe (108), welche zum Verlagern des in dem Fluidreservoir (106) aufgenommenen Fluids (116) zwischen dem Fluidreservoir (106) und dem Hohlraum (102h) eingerichtet ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß Anspruch 1, wobei die Mikrofluidpumpe (108) in dem Träger (102) angeordnet ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Fluidreservoir (106) als Hohlraum (102h) in dem Träger (102) ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lichtquelle (104) eine flächenförmige organische Leuchtdiode (306) aufweist und eine die organische Leuchtdiode (306) abdeckende Verkapselung (512).
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hohlraum (102h) eine Querschnittsfläche größer als eine Querschnittsfläche der Lichtquelle (104) aufweist und eine Ausdehnung des Hohlraums (102h) quer zu der Querschnittsfläche des Hohlraums (102h) in einem Bereich von 0,1 µm ungefähr bis ungefähr 500 µm liegt.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hohlraum (102h) als Kapillare (402k) ausgebildet ist, welche mäanderförmig in dem Träger (102) erstreckt ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: das Fluid (116), wobei das Fluid (116) Streupartikel oder ein Konversionsmaterial aufweist oder wobei das Fluid (116) lichtreflektierend ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mikrofluidpumpe (108) zum Verlagern von Fluid (116) in Abhängigkeit von einer Betriebsspannung der flächenförmigen Lichtquelle (104) eingerichtet ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: ein weiteres Fluidreservoir (506) zum Aufnehmen eines weiteren Fluids (516), welches beim Verlagern des Fluids (116) in den Hohlraum (102h) von dem Fluid (116) aus dem Hohlraum (102h) verdrängt wird.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: eine weitere Mikrofluidpumpe (508), welche zum Verlagern von weiterem Fluid (516) zwischen dem weiteren Fluidreservoir (506) und dem Hohlraum (102h) eingerichtet ist.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Hohlraum (102h) derart eingerichtet ist, dass sich beim Verlagern das Fluid (116) und das weitere Fluid (516) nicht vermischen.
Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner aufweisend: das weitere Fluid (516), wobei das Fluid (116) und das weitere Fluid (516) orthogonal zueinander eingerichtet sind.
Verfahren 100 zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a), das Verfahren aufweisend: • Verlagern eines ersten Fluids (116) in einen Hohlraum (102h) der Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a) in einem ersten Betriebszustand der Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a); und • Verlagern eines zweiten Fluids (516) in den Hohlraum (102h) in einem zweiten Betriebszustand der Leuchtvorrichtung (100c, 200a, 400a, 500a, 600a), • wobei das Verlagern des ersten Fluids (116) und/oder des zweiten Fluids (516) mittels einer Mikrofluidpumpe (108) erfolgt.