DE102015112522A1

DE102015112522A1 - Organische Leuchtdiode und Betriebsverfahren für eine organische Leuchtdiode

Info

Publication number: DE102015112522A1
Application number: DE102015112522.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rausch; Thomas Wehlus; Michael Popp; Nina Riegel; Ulrich Niedermeier; Jörg Farrnbacher; Diana Kühnlein; Daniel Riedel
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-02

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode (1) einen lichtemittierenden Schichtenstapel (20) mit zumindest einer lichterzeugenden organischen Schicht und mit einer Hauptseite (22). An der Hauptseite (22) ist zumindest eine Streuschicht (3) zur Streuung des von dem Schichtenstapel emittierten Lichts (R) angebracht. Eine Dicke der Streuschicht (3) ist reversibel änderbar, so dass eine Stärke der Streuung des von dem Schichtenstapel (20) emittierten Lichts (R) mittels der Streuschicht (3) einstellbar ist.

Description

Es wird eine organische Leuchtdiode angegeben. Darüber hinaus wird ein Betriebsverfahren für eine solche organische Leuchtdiode angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine organische Leuchtdiode anzugeben, bei der effizient und reversibel eine Abstrahlcharakteristik einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine organische Leuchtdiode und durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode zumindest einen lichtemittierenden Schichtenstapel. Der Schichtenstapel beinhaltet zumindest eine lichterzeugende organische Schicht. Weiterhin umfasst der Schichtenstapel bevorzugt zumindest zwei Elektrodenschichten, zwischen denen die organische Schicht angeordnet ist und über die die organische Schicht bestromt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der lichtemittierende Schichtenstapel zumindest eine Hauptseite auf. Die Hauptseite ist bevorzugt diejenige Seite des Schichtenstapels, an der im Betrieb der Leuchtdiode das in dem Schichtenstapel erzeugte Licht aus dem Schichtenstapel heraustritt. Ist die organische Leuchtdiode beidseitig emittierend, so kann der Schichtenstapel zwei Hauptseiten aufweisen, die einander gegenüberliegen und an denen Licht emittiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Leuchtdiode zumindest eine Streuschicht auf. Die Streuschicht ist zur Streuung des von dem Schichtenstapel emittierten Lichts eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Streuschicht an der Hauptseite angebracht. Insbesondere ist die Streuschicht permanent an der Hauptseite befestigt, so dass sich die Streuschicht im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode nicht von der Hauptseite löst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Dicke der Streuschicht und/oder ein Streufaktor der Streuschicht reversibel änderbar. Das heißt, im bestimmungsgemäßen Betrieb der organischen Leuchtdiode ist eine Dicke der Streuschicht wiederholt reduzierbar und steigerbar. Innerhalb eines bestimmten Bereichs ist damit die Dicke der Streuschicht gezielt einstellbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch die Dickenänderung der Streuschicht eine Stärke der Streuung des von dem Schichtenstapel emittierten Lichts eingestellt. Über eine Ansteuerung der Dicke der Streuschicht ist somit die Stärke der Streuung regelbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die organische Leuchtdiode eine Steuereinheit auf. Mit der Steuereinheit ist die Dicke der Streuschicht regelbar. Die Steuereinheit kann sich unmittelbar in der organischen Leuchtdiode befinden, beispielsweise in einem Substrat untergebracht sein. Alternativ kann die organische Leuchtdiode elektrisch mit der dann externen Steuereinheit verbunden sein. Die Steuereinheit ist beispielsweise fernbedienbar oder auch über einen Regelkreis ansteuerbar. Ein solcher Regelkreis kann Sensoren etwa für Umgebungslicht und/oder Temperatur aufweisen.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode einen lichtemittierenden Schichtenstapel mit zumindest einer lichterzeugenden organischen Schicht und mit einer Hauptseite. An der Hauptseite ist zumindest eine Streuschicht zur Streuung des von dem Schichtenstapel emittierten Lichts angebracht. Eine Dicke der Streuschicht ist reversibel änderbar, so dass eine Stärke der Streuung des von dem Schichtenstapel emittierten Lichts mittels der Streuschicht einstellbar ist.
Je nach Anwendung und Einsatzzweck sind für organische Leuchtdioden unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken wünschenswert. Auch innerhalb einer bestimmten Anwendung ist es oft vorteilhaft, eine Abstrahlcharakteristik reversibel zu schalten und zu ändern. Beispielsweise in der Allgemeinbeleuchtung kann zu unterschiedlichen Tageszeiten entweder eine gerichtetere Abstrahlung oder eine ungerichtetere, insbesondere Lambertsche Abstrahlung erwünscht sein.
Bei organischen Leuchtdioden sind lichterzeugende organische Schichten oft in Intensitätsmaxima in einer Kavität mit zumindest einer spiegelnden Elektrode angebracht. Hierdurch ist eine Effizienzsteigerung möglich, auch bekannt unter dem Begriff Purcell-Effekt. Solche organischen Leuchtdioden weisen eine in Richtung senkrecht zu einer Hauptseite gerichtete Emission auf. Durch Aufbringen einer Streuschicht kann hieraus eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik erzielt werden. Bei einer Lambertschen Abstrahlcharakteristik ist eine Intensität, abhängig von einem Emissionswinkel α zu einem Lot zu einer Hauptseite gegeben durch die Beziehung I = I0 × cosα, wobei I0 für die maximale Intensität steht.
Mit der hier beschriebenen Streuschicht, deren Dicke reversibel einstellbar ist, ist die Streuwirkung gezielt veränderbar und zwischen einer gerichteten Abstrahlcharakteristik und einer ungerichteten, insbesondere Lambertschen Abstrahlcharakteristik ist, auch stufenlos, schaltbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Streuschicht ein Matrixmaterial. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich bevorzugt um einen Feststoff. Alternativ kommen als Matrixmaterial auch Flüssigkeiten in Frage. Das Matrixmaterial ist ferner besonders bevorzugt durchlässig für das in der organischen Leuchtdiode erzeugte Licht. Beispielsweise liegt eine Durchlässigkeit des Matrixmaterials, wie in der Streuschicht vorliegend, für das erzeugte Licht bei mindestens 90 % oder 95 % oder 98 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in das Matrixmaterial Streuzentren eingebettet. Die Streuzentren weisen bevorzugt einen von dem Matrixmaterial verschiedenen Brechungsindex auf. Es ist möglich, dass die Streuzentren ebenfalls aus einem für das Licht durchlässigen Material gebildet sind. Eine streuende Wirkung ist dann aufgrund eines Brechungsindexunterschieds zwischen den Streuzentren und dem Matrixmaterial gegeben. Beispielsweise sind die Streuzentren aus einem Feststoff hergestellt, bevorzugt aus einem Oxid, Nitrid oder Oxinitrid der folgenden Stoffe: Silizium, Aluminium, Titan, Tantal, Zirkon, Zink.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch eine Änderung der Dicke der Streuschicht eine Anzahl der Streuzentren über der Hauptseite geändert. Mit abnehmender Dicke der Streuschicht befinden sich dann bevorzugt weniger Streuzentren über der Hauptseite und bei zunehmender Dicke nimmt die Anzahl der Streuzentren über der Hauptseite zu. Damit ist eine Flächendichte der Streuzentren in Projektion auf die Hauptseite einstellbar. Eine Größe der Hauptseite ist bevorzugt, wie auch in allen anderen Ausführungsformen, unveränderlich und konstant.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gesamte Hauptseite von der Streuschicht bedeckt. Das heißt, im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode liegt dann kein Bereich der Hauptseite des lichtemittierenden Schichtenstapels frei von der Streuschicht vor. Insbesondere erstreckt sich die Streuschicht lückenlos und zusammenhängend in einer einzigen Schicht über die gesamte Hauptseite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Matrixmaterial durch ein elastisches Material, bevorzugt mit möglichst hoher Transparenz im sichtbaren Spektralbereich, gebildet. Möglichst hohe Transparenz kann bedeuten, dass eine Durchlässigkeit des Matrixmaterials, wie in der Streuschicht verwendet, für sichtbares Licht mindestens 90 % oder 95 % oder 98 % beträgt. Sichtbares Licht bezeichnet insbesondere Wellenlängen zwischen einschließlich 420 nm und 700 nm. Bevorzugt ist das Matrixmaterial dann ein anorganischer oder organischer Stoff, etwa ein Polymer, eine Polymermischung, ein Silikon, ein Gummi und/oder ein Silikongummi. Das Matrixmaterial wird durch die in dem Schichtenstapel erzeugte Strahlung bevorzugt nicht beschädigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den Streuzentren um formstabile Streupartikel. Das heißt, im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode ändert sich eine Form der Streupartikel und somit der Streuzentren nicht. Insbesondere sind die Streuzentren in jedem Betriebszustand der organischen Leuchtdiode ringsum und formschlüssig von dem Matrixmaterial umgeben, so dass sich bei einer Änderung der Dicke der Streuschicht keine Luftspalte oder Lücken zwischen den Streuzentren und dem Matrixmaterial ergeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Streuzentren einen mittleren Durchmesser von mindestens 0,1 µm oder 0,2 µm oder 0,4 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere Durchmesser bei höchstens 2,5 µm oder 1,5 µm oder 1 µm. Bei den Streuzentren kann es sich um sphärische oder im Wesentlichen sphärische Gebilde handeln. Alternativ können die Streuzentren durch gegenüber einer Kugelform abgeplattete oder langgestreckte, ellipsoide Gebilde oder Einschlüsse gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Streuzentren teilweise oder vollständig durch Gasblasen oder Hohlräume gebildet. Im Falle von Gasblasen ist ein Gas beispielsweise durch Luft gebildet oder durch ein inertes Gas wie Stickstoff oder Argon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die durch Gasblasen oder Hohlräume gebildeten Streuzentren mit abnehmender Dicke der Streuschicht eine zunehmende Abplattung auf. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Ausdehnung der Streuzentren in Richtung senkrecht zu der Hauptseite abnimmt, wohingegen eine Ausdehnung der Streuzentren mit abnehmender Dicke der Streuschicht in Richtung parallel zur Hauptseite gleich bleibt oder zunimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Streuzentren homogen in dem Matrixmaterial verteilt. Das heißt, über die gesamte Streuschicht hinweg gesehen liegt kein gezielt eingestellter Gradient einer Konzentration der Streuzentren vor. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass ein gezielt eingestellter Konzentrationsgradient der Streuzentren in dem Matrixmaterial vorliegt. Beispielsweise nimmt dann eine Konzentration der Streuzentren von einem Rand der Hauptseite hin zu einer Mitte der Hauptseite kontinuierlich ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Streufaktor der Streuschicht durch die Änderung der Dicke der Streuschicht um mindestens 0,05 oder 0,1 oder 0,25 oder 0,5 variierbar. Der Streufaktor ist hierbei ein Quotient aus einer durch die Streuschicht gestreuten Lichtintensität und einer insgesamt in die Streuschicht eingestrahlten Lichtintensität. Beispielsweise bedeutet ein Streufaktor von 0,6 dann, dass 60 % des insgesamt eingestrahlten Lichts durch die Streuschicht gestreut werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Änderung der Dicke der Streuschicht durch ein Aufrollen der Streuschicht herbeiführbar. Dazu kann die Leuchtdiode Rollen aufweisen, auf die die Streuschicht zumindest teilweise aufgerollt wird. Die mindestens eine Rolle kann sich dabei, in Draufsicht auf die Hauptseite gesehen, neben der Hauptseite befinden. Sind mehrere, beispielweise zwei Rollen vorhanden, so können sich diese an gegenüberliegenden Kanten der Hauptseite befinden, in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine Änderung der Dicke der Streuschicht durch ein Zusammenpressen der Streuschicht. Hierzu kann die Leuchtdiode zumindest eine Presse umfassen oder es kann zumindest eine Presse an der Leuchtdiode angebracht sein. Es ist möglich, dass durch das Pressen die Dicke der Streuschicht gleichmäßig geändert wird oder dass eine Dickenverteilung über die Hauptseite hinweg entsteht. Die zumindest eine Presse kann in Richtung senkrecht zur Hauptseite arbeiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform lässt sich die Dicke der Streuschicht im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode um mindestens einen Faktor 1,25 oder 1,5 verändern. Dies bedeutet, dass ein Quotient aus einer bestimmungsgemäßen maximalen Dicke der Streuschicht und einer bestimmungsgemäßen minimalen Dicke der Streuschicht dann mindestens 1,25 oder 1,5 beträgt. Es ist möglich, dass dieser Quotient mindestens 2 oder 3 beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Streuschicht in jedem bestimmungsgemäßen Betriebszustand der Leuchtdiode über die gesamte Hauptseite hinweg eine konstante, gleichbleibende Dicke auf. Bei der Dickenänderung wird dann also kein oder kein signifikanter Dickengradient über die Hauptseite hinweg herbeigeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Begrenzungsflächen der Streuschicht, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Hauptseite des lichtemittierenden Schichtenstapels verlaufen, eben geformt. Ebenso verlaufen die Begrenzungsflächen der Streuschicht bevorzugt planparallel zueinander. Eben geformt bedeutet beispielsweise, dass eine mittlere Rauheit, auch als Ra bezeichnet, der Begrenzungsflächen höchstens 0,5 µm oder 0,2 µm oder 0,1 µm beträgt. Ebenso wenig sind an den Begrenzungsflächen dann gezielt Reliefs, etwa Fresnel-Linsen, erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der organischen Leuchtdiode um eine Flächenlichtquelle. Flächenlichtquelle kann bedeuten, dass eine Ausdehnung der Leuchtdiode entlang der Hauptseite größer ist als eine Ausdehnung der organischen Leuchtdiode in Richtung senkrecht zur Hauptseite. Eine lichtemittierende Fläche der Hauptseite, die gleich einer Fläche des Schichtenstapels sein kann, beträgt bevorzugt mindestens 10 cm² oder 100 cm² oder 1000 cm².
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird über die gesamte Hauptseite hinweg das in dem Schichtenstapel erzeugte Licht gleichmäßig emittiert. Gleichmäßig kann bedeuten, dass eine lokale Abweichung von einem Mittelwert einer Lichtintensität höchstens 10 % oder 20 % beträgt. Gleichmäßige Abstrahlung gilt bevorzugt auch hinsichtlich des Farborts des emittierten Lichts. Eine Farbortschwankung liegt über die Hauptseite hinweg dann bevorzugt bei höchstens 0,03 oder 0,01 Einheiten in der CIE-xy-Normfarbtafel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem erzeugten Licht um mischfarbiges Licht, insbesondere um weißes Licht. Alternativ kann in dem lichtemittierenden Schichtenstapel farbiges Licht, etwa rotes oder gelbes oder grünes oder blaues Licht, erzeugt und emittiert werden. Dabei ist es möglich, dass der Schichtenstapel zumindest einen Leuchtstoff zu einer Wellenlängenkonversion umfasst. Bevorzugt jedoch ist der Schichtenstapel frei von einem Leuchtstoff.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeigt die organische Leuchtdiode bei einer maximalen bestimmungsgemäßen Dicke der Streuschicht eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik oder näherungsweise eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik auf. Beispielsweise ist eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik dann mit einer Toleranz von höchstens 5 % oder 10 % einer maximalen Intensität erfüllt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die organische Leuchtdiode bei einer minimalen bestimmungsgemäßen Dicke der Streuschichte eine um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2 in Richtung senkrecht zur Hauptseite gerichtetere Abstrahlcharakteristik auf, im Vergleich zu einer Lambertschen Abstrahlcharakteristik. Dies bedeutet beispielsweise, dass in Richtung senkrecht zur Hauptseite eine maximale Intensität dann um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2 größer ist als dies bei einer Lambertschen Abstrahlcharakteristik der Fall wäre.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erscheint die Streuschicht einem Betrachter in ausgeschaltetem Zustand der organischen Leuchtdiode, in Draufsicht auf die Hauptseite gesehen, farblos oder weiß. Die Leuchtdiode kann dann in ausgeschaltetem Zustand insgesamt entweder transparent oder spekular spiegelnd sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Streuschicht und dem lichtemittierenden Schichtenstapel ein Spalt. Der Spalt ist beispielsweise mit einem Gas oder auch mit einer Flüssigkeit, etwa als Schmiermittel, gefüllt. Der Spalt kann eine konstante Dicke aufweisen oder auch eine über die Hauptseite hinweg variierende Dicke.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der lichtemittierende Schichtenstapel planar und eben geformt und weist zwei eben geformte Hauptseiten auf. Alternativ ist es möglich, dass der Schichtenstapel und/oder die Hauptseite gekrümmt oder gekurvt geformt sind. In letzterem Fall ist es möglich, dass die Streuschicht eine Form der Hauptseite nachahmt oder unabhängig von der Hauptseite geformt ist.
Darüber hinaus wird ein Betriebsverfahren angegeben. Mit dem Betriebsverfahren wird eine organische Leuchtdiode betrieben, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Betriebsverfahrens sind daher auch für die organische Leuchtdiode offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Betriebsverfahren den Schritt des Änderns der Dicke der Streuschicht. Die Dickenänderung erfolgt dabei durch das Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Streuschicht. Auf die Streuschicht wird also insbesondere Druckspannung und/oder Zugspannung ausgeübt. Ein Mittel, mit dem die mechanische Kraft auf die Streuschicht ausgeübt wird, kann demgegenüber auch elektrisch oder manuell betrieben werden.
Nachfolgend werden eine hier beschriebene organische Leuchtdiode und ein hier beschriebenes Betriebsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1 und 3 schematische Darstellungen von Betriebsverfahren für hier beschriebene organische Leuchtdioden,
4, 5 und 7 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen organischen Leuchtdioden,
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Abwandlung einer organischen Leuchtdiode, und
6 eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines Streufaktors in Abhängigkeit von einer effektiven Streukonzentration für hier beschriebene organische Leuchtdioden.
In den 1A und 1B ist in Schnittdarstellungen eine organische Leuchtdiode 1 gezeigt. Die organische Leuchtdiode 1 umfasst einen lichtemittierenden Schichtenstapel 20. In dem lichtemittierenden Schichtenstapel 20 befindet sich mindestens eine organische Schicht zur Erzeugung von Licht R. Beispielsweise ist der Schichtenstapel 20 aufgebaut, wie in der Druckschrift US 2012/0091923 A1 angegeben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des Schichtenstapels 20 durch Rückbezug aufgenommen wird.
An einer Hauptseite 22 des Schichtenstapels 20, an der das Licht R aus dem Schichtenstapel 20 abgestrahlt wird, befindet sich eine Streuschicht 3. Die Streuschicht 3 weist einander gegenüberliegende Begrenzungsflächen 30 auf, die planparallel zueinander ausgerichtet sind. Die Streuschicht 3 kann sich in direktem Kontakt zu der Hauptseite 22 befinden.
Die Streuschicht 3 umfasst ein Matrixmaterial 31, in das Streuzentren 32 homogen verteilt eingebettet sind. Durch die Streuzentren 32, die einen anderen Brechungsindex aufweisen als das Matrixmaterial 31, wird eine Streuung des Lichts R beim Durchgang durch die Streuschicht 3 bewirkt. Gemäß 1 sind die Streuzentren 32 durch formstabile Streupartikel gebildet.
In den 1A und 1B ist eine winkelabhängige Intensitätsverteilung I je durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet. In 1A wird ein vergleichsweise großer Lichtanteil in lateraler Richtung abgestrahlt, die Abstrahlcharakteristik entspricht näherungsweise einer Lambertschen Emission. Gemäß 1B dagegen ist die Abstrahlung des Lichts R stärker in Richtung senkrecht zur Hauptseite 22 gerichtet, eine größere Intensität I wird in Vorwärtsrichtung emittiert, im Vergleich zu einer Lambertschen Abstrahlcharakteristik.
Die Intensitätsverteilung ist reversibel einstellbar durch die Streuschicht 3. Wie in 1A gezeigt, befindet sich die Streuschicht 3 mit einer relativ großen Dicke über der Hauptseite 22. Damit befinden sich auch vergleichsweise viele der Streuzentren 32, über der Hauptseite 22. Hierdurch erfolgt eine relativ starke Streuung des Lichts R durch die Streuschicht 3, wodurch die näherungsweise Lambertsche Abstrahlcharakteristik erzielt wird.
Demgegenüber ist die Streuschicht 3 in 1B nur in einer geringeren Dicke D2 über der Hauptseite 22 angebracht, Teile der Streuschicht 3 und damit ein Anteil der Streuzentren 32 befinden sich in Draufsicht gesehen neben der Hauptseite 22. Somit sinkt mit abnehmender Dicke auch eine Anzahl der Streuzentren 32 über der Hauptseite 22 und eine Streuwirkung der Streuschicht 3 nimmt ab, wodurch eine gerichtetere Abstrahlung des Lichts R erzielt wird. Ein Verhältnis aus den Dicken D1 aus 1A und D2 aus 1B liegt beispielsweise bei mindestens 1,5 oder bei mindestens 2.
In 2 ist eine Abwandlung einer Leuchtdiode in einer Schnittdarstellung gezeigt. Dem Schichtenstapel 20 folgt keine Streuschicht nach. Da organische lichterzeugende Schichten in dem Schichtenstapel 20 in Intensitätsmaxima eines Lichtfelds angeordnet sind, um den sogenannten Purcell-Effekt auszunutzen, erfolgt eine Abstrahlung des Lichts R relativ stark gerichtet. Eine Einstellung der Abstrahlcharakteristik ist nicht ermöglicht.
In den 3A und 3B ist in Schnittdarstellungen ein weiteres Ausführungsbeispiel der organischen Leuchtdiode 1 gezeigt. Die Streuzentren 32 in der Streuschicht 3 sind in diesem Fall durch gasgefüllte Bereiche oder durch Hohlräume gebildet. Bei Verformung der Streuschicht 3 verformen sich daher auch die Streuzentren 32. Insbesondere werden die Streuzentren 32 bei Verringerung der Dicke der Streuschicht 3 abgeflacht, so dass eine Ausdehnung der Streuzentren 32 in Richtung senkrecht zur Hauptseite 22 abnimmt.
Neben einer Reduzierung der Anzahl der Streuzentren 32 über der Hauptseite 22 nimmt auch durch diese Formänderung der Streuzentren 32 eine Streustärke der Streuschicht 3 ab. So weisen die deformierten Streuzentren 32, wie in 3B dargestellt, einen größeren Oberflächenbereich auf, der näherungsweise parallel zur Hauptseite 22 orientiert ist und in dem somit keine oder nur eine geringere Streuung erfolgt.
Das Matrixmaterial 31 ist aus einem elastischen, lichtdurchlässigen Material gebildet. Eine Dicke der Streuschicht 3 liegt, wie bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, bei mindestens 10 µm oder 0,1 mm oder 0,2 mm. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Streuschicht 3 bei höchstens 2 mm oder 1 mm oder 0,5 mm. Diese Dickenangaben gelten bevorzugt sowohl für die Streuschicht 3 bei minimaler als auch bei maximaler bestimmungsgemäßer Dicke.
Beim Ausführungsbeispiel der organischen Leuchtdiode 1, wie in 4 gezeigt, ist in Draufsicht gesehen neben der Hauptseite 22 eine Rolle 4 angebracht. Über eine Betätigung der Rolle 4 ist die Dicke der Streuschicht 3 einstellbar. Dabei ist die Streuschicht 3 einerseits an der Rolle 4 befestigt und andererseits an einer optionalen Halterung 6, die sich bevorzugt ebenfalls neben der Hauptseite 22 befindet, in Draufsicht gesehen. Eine solche Halterung 6 kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Alternativ kann die Halterung 6 durch eine weitere Rolle 4 oder durch eine Fixierung der Streuschicht 3 an einer Kante oder Seitenfläche des Schichtenstapels 20 ersetzt sein.
Die Streuschicht 3 befindet sich bevorzugt nahe an dem Schichtenstapel 20, so dass kein zusätzlicher Spalt zwischen der Streuschicht 3 und dem Schichtenstapel 20 gegeben ist. Jedoch ist es ebenso möglich, dass bedingt durch die zumindest eine Rolle 4 die Streuschicht 3 über die Hauptseite 22 bewegt werden kann. Auch durch das Bewegen der Rolle 4 und durch das Ändern einer mittleren Dicke der Streuschicht 3 bleibt die Streuschicht 3 über der Hauptseite 22 als planparallele Schicht erhalten.
Beim Ausführungsbeispiel der organischen Leuchtdiode 1, wie in 5 illustriert, wird die Streuschicht 3 in ihrer Dicke durch eine Presse 5 eingestellt. Die Presse 5 kann eine Platte umfassen, die sich an einer dem Schichtenstapel 20 abgewandten Seite der Streuschicht 3 befindet. Über Schrauben oder Federn zwischen dieser Platte und beispielsweise dem lichtemittierenden Schichtenstapel 20 ist die Dicke der Streuschicht 3 dann reversibel einstellbar. Die Presse 5 oder auch die Rolle 4, wie in 4 gezeigt, können beispielsweise elektrisch oder auch manuell bedient werden.
Anders als in den 4 und 5 dargestellt ist es möglich, dass durch die Rolle 4 oder die Presse 5 eine gezielt inhomogene Dicke der Streuschicht 3 einstellbar ist. So kann je nach gewünschter Abstrahlcharakteristik beispielsweise eine konvexe oder konkave Form der Streuschicht 3 durch die Dickenänderung mit einhergehen.
In 6 ist ein schematischer Verlauf einer effektiven Streukonzentration c gegenüber einem Streufaktor H dargestellt. Der Streufaktor H bezeichnet den Anteil der Lichtintensität, der durch die Streuschicht 3 gestreut wird. Bei der effektiven Streukonzentration c handelt es sich um einen Quotienten aus einer mittleren Dicke der Streuschicht 3 und einer mittleren freien Weglänge des Lichts R in der Streuschicht 3. Die Darstellung der 6 gilt insbesondere für eine Wellenlänge von 550 nm.
Näherungsweise ist die optische freie Weglänge in der Streuschicht 3 unabhängig von deren Dicke. Somit ist die effektive Streukonzentration näherungsweise einzig abhängig von der Dicke der Streuschicht 3 und damit proportional zu deren Dicke. Bei einer Halbierung der effektiven Streukonzentration von 2 auf 1 erfolgt somit eine Verringerung des Streufaktors H von 0,85 auf 0,6. Dies entspricht einer Erhöhung des Anteils von ungestreutem Licht R von ungefähr 12 % auf ungefähr 38 %.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen lässt sich der Streufaktor H durch die Änderung der Dicke der Streuschicht 3 besonders bevorzugt um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2 verändern. Dabei liegt der Streufaktor H bei minimaler bestimmungsgemäßer Dicke der Streuschicht 3 bevorzugt bei mindestens 0,05 oder 0,1 oder 0,2 und/oder bei höchstens 0,7 oder 0,6 oder 0,5. Für die maximale Dicke der Streuschicht 3 im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode 1 liegt der Streufaktor H alternativ oder zusätzlich bei mindestens 0,7 oder 0,8 oder 0,85 und/oder bei höchstens 0,95 oder 0,9 oder 0,98.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der organischen Leuchtdiode 1 gezeichnet. Anders als in den Ausführungsbeispielen der 1, 3, 4 oder 5 weist der Schichtenstapel 20 eine gekrümmte Form auf. Die dickenveränderliche Streuschicht 3 ahmt die Form des Schichtenstapels 20, der gemäß 7A konkav gekrümmt ist, formtreu nach. Gemäß 7B, wonach der Schichtenstapel 20 konvex gekrümmt ist, ist die Streuschicht 3 von der Hauptseite 22 beabstandet und durch eine planparallele Schicht gebildet.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: organische Leuchtdiode
20: lichtemittierender Schichtenstapel
22: Hauptseite des lichtemittierenden Schichtenstapels
3: Streuschicht
30: Begrenzungsfläche der Streuschicht
31: Matrixmaterial der Streuschicht
32: Streuzentren der Streuschicht
4: Rolle
5: Presse
6: Halterung
c: effektive Streukonzentration
D: Dicke der Streuschicht
H: Streufaktor
I: winkelabhängige Intensität
R: Licht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0091923 A1 [0047]

Claims

Organische Leuchtdiode (1) mit – einem lichtemittierenden Schichtenstapel (20) mit zumindest einer lichterzeugenden organischen Schicht und mit einer Hauptseite (22), und – einer Streuschicht (3) an der Hauptseite (22) zur Streuung des von dem Schichtenstapel (20) emittierten Lichts, wobei – eine Dicke der Streuschicht (3) reversibel änderbar ist, sodass eine Stärke der Streuung des von dem Schichtenstapel (20) emittierten Lichts einstellbar ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Streuschicht (3) ein Matrixmaterial (31), das ein Feststoff ist, und darin eingebettete Streuzentren (32) aufweist, wobei durch eine Änderung der Dicke der Streuschicht (3) eine Anzahl der Streuzentren (32) über der Hauptseite (22) einstellbar ist, und wobei die gesamte Hauptseite (22) von der Streuschicht (3) bedeckt ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der das Matrixmaterial (31) ein elastisches Polymer, oder Polymergemisch, ein Silikon, ein Gummi oder ein Silikongummi ist und eine möglichst hohe Transparenz für sichtbares Licht aufweist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der die Streuzentren (32) mindestens zum Teil durch formstabile Streupartikel gebildet sind, die einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 0,2 µm und 1,5 µm aufweisen.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Streuzentren (32) mindestens zum Teil durch Gasblasen gebildet sind, die mit abnehmender Dicke der Streuschicht (3) eine zunehmende Abplattung aufzeigen.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Streufaktor (H) der Streuschicht (3) durch die Änderung der Dicke der Streuschicht (3) um mindestens 0,1 variierbar ist, wobei der Streufaktor (H) ein Quotient aus einer durch die Streuschicht (3) gestreuten Lichtintensität und einer insgesamt in die Streuschicht (3) eingestrahlten Lichtintensität ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Änderung der Dicke der Streuschicht (3) durch ein Aufrollen der Streuschicht (3) herbeigeführt wird, wobei sich Rollen (4) in Draufsicht gesehen neben der Hauptseite (22) befinden.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Änderung der Dicke der Streuschicht (3) durch ein Zusammenpressen der Streuschicht (3) mittels einer Presse (5) herbeigeführt wird.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Dicke der Streuschicht (3) bestimmungsgemäß um mindestens einen Faktor 1,5 verändern lässt.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Streuschicht (3) in jedem bestimmungsgemäßen Betriebszustand über die Hauptseite (22) hinweg eine konstante, gleichbleibende Dicke aufweist sowie planparallele Begrenzungsflächen (30), die parallel zur Hauptseite (22) verlaufen.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hauptseite (22) eine Fläche von mindestens 10 cm² aufweist und über die gesamte Hauptseite (22) hinweg das in dem Schichtenstapel (20) erzeugte Licht gleichmäßig emittiert wird.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die bei maximaler bestimmungsgemäßer Dicke der Streuschicht (3) eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik aufzeigt und bei minimaler bestimmungsgemäßer Dicke eine um mindestens einen Faktor 2 in Richtung senkrecht zur Hauptseite (22) gerichtetere Abstrahlcharakteristik.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Streuschicht (3) einem Betrachter farblos oder weiß erscheint.
Betriebsverfahren für eine organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend den Schritt des Änderns der Dicke der Streuschicht (3) durch Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Streuschicht (3), wobei durch die Dickenänderung eine räumliche Abstrahlcharakteristik der organischen Leuchtdiode (1) reversibel geändert wird.