TWI527499B - 無線電激發光裝置 - Google Patents

Description

無線電激發光裝置

本發明係關於電激發光裝置之領域，且更具體而言係關於一種有機發光二極體(OLED)裝置。

電激發光裝置包括當有一電流通過時可發射光之電激發光材料。用於電激發光裝置之材料可為發光聚合物或若干小型有機分子。有機裝置(例如有機發光二極體(OLED))為此項技術者所熟知。為了啟動該電激發光裝置，係藉由電極將電流施加至該電激發光材料。

電激發光裝置，諸如OLED，包括設置於若干電極之間的電激發光材料。在一合適電壓施加時，電流自陽極至陰極流經該電激發光材料。光係經由在該電激發光材料之內的電洞與電子之輻射再結合而產生。

本發明提供一種具有一無線電源之電激發光裝置。為此，該電激發光裝置包括一第一電極層與一第二電極層、一電激發光層及一互連。該互連係連接該第一電極層與該第二電極層。

根據本發明之實施例，將該兩個電極層以繞組構成。此係有利的，因為該電極層可用作為電感受電器。該電激發光層係位於該兩個電極層之間。該互連在該第一電極層與第二電極層之間形成一電連接。較佳的是，該電激發光層具有一100 nm-1 μm之厚度且該兩個電極層之間的距離在10 μm至200 μm的範圍內。該電激發光層可為一非結構化層，該非結構化層覆蓋整個電極區域及繞組之間的區域，或另一選擇為一結構化層。

根據本發明之實施例，該互連在該第一電極層之一第一端與該第二電極層之一第二端之間形成一電連接。

根據本發明之實施例，經由一電磁場將一交流電壓感應至該電激發光層內。該有感應電壓施加之該電激發光層係位於該兩個電極層之間。如此，該第一電極層與該第二電極層經調適用於在該電激發光層上施加一電壓。因為該電激發光裝置係充當為二極體且阻隔在相反方向的電流，所以僅在諸半波期間之一個中，有一電流流動。因而，交流頻率必須足夠高以避免閃爍，例如，大於100 Hz。較佳的是，該交流頻率在kHz、MHz或甚至GHz區域內。應注意的是該頻率較佳是等於該繞組之諧振頻率。

根據本發明之實施例，該第一電極層之該第一端與該第二電極層之該第一端係彼此相對之位置關係。當該互連連接該第一電極層之該第一端與該第二電極層之該第二端時，該互連連接不成彼此相對之位置關係的該等電極層之兩個端。此係有利的，因為這樣能實現一在該電激發光層內之均勻電磁場。

根據本發明之實施例，該第一電極層之該第二端與該第二電極層之該第二端係成彼此相對之位置關係。此係有利的，因為能將一均勻電磁場感應至該電激發光層內。

根據本發明之實施例，各電極具有一繞組起點與一周邊繞組。該繞組起點較佳位於該電極的中間。該周邊繞組係定義成位於該電極之周邊區域。各電極之該第一端係該繞組起點且各電極之該第二端係該周邊繞組之終點。因而，藉由該互連，該第一電極之繞組起點連接至該第二電極之周邊繞組之終點。

根據本發明之實施例，各電極具有一繞組起點與一周邊繞組。該第一電極之第一端係該繞組起點且該第二電極之第二端亦係該繞組起點。因而，該互連連接該第一電極之該繞組起點與該第二電極之該繞組起點。於此情況下，該兩個電極繞組具有相反配向。將一電極以順時針方向繞組構成且將另一電極以逆時針方向繞組構成。反平行繞組在該電激發光層內感應一電磁場。

根據本發明之實施例，該第一電極層與該第二電極層經調適用於在該電激發光層內感應一恆定電磁場。

根據本發明之實施例，該電激發光層係一有機發光二極體(OLED)。

根據本發明之實施例，該電激發光層被結構化。此係有利的，因為捷徑可被避免，尤其對於具有一良好傳導性之電激發光層及/或與經窄化配置之該電極之繞組結合之厚電激發光層。

根據本發明之實施例，將該電激發光層以繞組構成。

根據本發明之實施例，該互連包括用於改變該繞組之諧振頻率之一元件。該繞組之該諧振頻率係其中該無線電源之效率具有其最高值之一頻率。例如，藉由調適該諧振頻率，干涉可被最小化。因而，藉由應用用於改變該諧振頻率之一元件，該效率之程度能被最佳化。該元件可為(例如)一電容器。

電容器可被串聯連接至該第一電極層與該第二電極層之互連。例如，一小型電容器(例如SMD 0201)可用作為自頂部至底部電極的垂直接點。此電容器係用作為串聯諧振電容器且可改良電力接收。

根據本發明之實施例，該電激發光裝置係位於一基板上。例如，該基板係玻璃、塑膠或金屬薄片。

根據本發明之實施例，該等電極係由透明材料，如氧化銦錫(ITO)所構成。

根據本發明之實施例，該OLED之外殼必須為非傳導性。另外，交流電磁場會在外殼中感應渦電流且電力傳輸將嚴重被干擾。該電激發光層之至少一側為透明。對於若干應用，可能不一定需要使裝置完全透明。於此情況下，一側可不透明。在此側上之該等電極亦可為不透明。較佳地，於此側具有互連。

該電激發光裝置具有一相當高的電容。經由選擇合適的匝數及線圈的電感，可使其設計為在操作頻率下與此電容共振。如此，該電力傳輸能被最佳化。

為補償不均一的電流分配，個別繞組之寬度可多樣化。

本發明之另一態樣係關於一照明裝置，其包括複數個電激發光裝置之實施例。

本發明之另一態樣係關於一系統，其包括一電激發光裝置與一電感器。該電感器經調適以在該電激發光裝置的區域建立一電磁場。為了感應一交流電壓至該電激發光裝置內，該電感器有規律地變化該電磁場的方向。因而，該電磁場在該電激發光裝置內感應一交流電壓。藉此，該電感器提供一無線電源至該電激發光裝置。

根據本發明之實施例，供給電力至該電激發光裝置之該電磁場之頻率係在無線電頻率範圍內，亦即3 MHz-3 GHz。

根據本發明之實施例，供給電力至該電激發光裝置之該電磁場之頻率係在50 kHZ-500 kHZ範圍內。

該系統可(例如)用於照亮一視窗或任何其他表面。在一視窗中，該電激發光裝置較佳地係透明。因此，該電極必須由一透明材料構成，例如ITO。當該電激發光裝置被供給電力時，該電激發光層發射光。該無線電源藉由該電感器被實現，其可例如位於該視窗框架或在無法被使用者的眼睛看到的任一其他位置。該無線電源之效率取決於該電感器與該電激發光裝置之間的距離、該電感器的大小及由該電感器所建立的該電磁場。

本發明之另一態樣係關於一種電激發光裝置之製造方法。該電激發光裝置包括一第一電極層與一第二電極層、一電激發光層與一互連。該互連係連接該第一電極層與該第二電極層。將該兩個電極層以繞組構成。該電激發光層係位於該兩個電極層之間且該互連在該第一電極層之該第一端與該第二電極層之該第二端之間形成一電連接。

以下以適當參考圖式之實例更詳細描述本發明之以下若干實施例。

圖1顯示一電激發光裝置100之一實施例之一示意圖。該電激發光裝置100包括一頂部電極102、一底部電極104、一電激發光層106、一互連108及一絕緣層110。

該電激發光層106、該頂部電極102及該底部電極104經結構化為順時針方向繞組。作為一替代，逆時針方向繞組亦可被使用。該電激發光層106係位於該頂部電極102與該底部電極104之間。該互連108連接該頂部電極102與該底部電極104。該頂部電極102之該繞組之起點以該互連108連接至該底部電極104之該周邊繞組之終端。該絕緣層110自該互連108隔離該頂部電極102之其他零件，以避免短路。

在操作中，將一交流電壓感應入該頂部電極102之繞組與該底部電極104之繞組內。因為該底部電極104之周邊繞組之終端連接於該頂部電極108之繞組之起點，所以短路建立於此兩點之間。因而，在此等點上所施加的電壓係0伏。在該繞組內的電壓自該繞組之起點至該周邊繞組之終端增大或減少，係取決於該電磁場的方向。

例如，若該電壓自該繞組之起點至該周邊繞組之終端而減少，則在該頂部電極102內的該感應電壓自在該繞組之起點內的0伏朝在該周邊繞組之終端上的最大負值而減少。該最大值取決於該電磁場的功率。在該底部電極104內的電壓自在該周邊繞組之終端上的0伏增加至在該繞組之起點之最大值。因而，在該頂部電極102與該底部電極104之間具有一恆定電壓，該最大電壓係由該電磁場所感應。

因為將一均勻電壓施加於該兩個電極之間，所以該電激發光層均勻地發射光。短路可經由該電激發光層之捲繞結構而被避免。為避免捷徑，該電激發光層106必須自一電極至另一電極方向上係一良好的導體，且在垂直方向上係一不良導體。此係經由如圖1所示之該結構化電激發光層106而實現。若該電激發光層之厚度明顯小於該電極之相鄰繞組之間的距離，則另一選擇為一非結構化鄰近電激發光層可無短路風險地被應用。該電激發光層之一典型厚度為100 nm。相鄰繞組之間的距離可經調整為至少1 mm。對於具有一均勻導電率之電激發光層而言，自一電極至一對向電極的電路徑係短於自一繞組至一電極之相鄰繞組的電路徑約10000倍，該電路徑可確保電流在兩個電極之間流動且在一電極之相鄰繞組之間沒有短路發生。

圖2a顯示一頂部電極102、該絕緣層110與該互連108之以頂視圖形式之示意圖。在操作中，藉由一電磁場感應一電壓。例如，該電壓自在該繞組之起點的0伏朝在該周邊繞組之端上的-0.5伏而減少。

圖2b顯示一電激發光層106之一示意圖。將該電激發光層構造化為繞組是為了避免短路。在操作中，將一電壓施加至該電激發光層。當在該電激發光層106上施加一電壓時，該電激發光層106發射光。藉由該兩個電極102與104將該電壓施加至該電激發光層106。藉由一電磁場將一交流電壓感應進入該兩個電極102與104。僅在一個半波期間一電流可流動，這是因為該電激發光裝置係作為一二極體且阻隔在相反方向的電流。

圖2c顯示一底部電極104之一示意圖。將該底部電極104以順時針方向繞組構成，其平行於該頂部電極102之該繞組與該電激發光層106之該繞組。將在該電極之繞組內的感應電壓係作為在該頂部電極102與該底部電極104之間的電壓施加。

如圖2a-c，該頂部電極與該底部電極係由一透明導體材料構成，例如氧化銦錫(ITO)。該等電極之間的層係OLED。將其亦以繞組構成，這是因為否則的話該OLED可能在該繞組之間引起短路。該等圖亦顯示一自該頂部電極之中心至較低電極之外側的互連。較低電極亦係由一透明導體構成，例如氧化銦錫(ITO)。

圖3顯示一電激發光裝置100之一電路之一示意圖。該兩個電極係以具有電感L之金屬薄片表現。位於該兩個電極之間的該電激發光層係以複數個電容器C_EL表示。四個點A、B、C與D表示該兩個電極之四個端。A與B係位於該繞組之起點。C與D係位於該周邊繞組之終端。C連接至B，此意謂著此兩個點具有相同的電位。將該感應電壓施加於B與D之間及C與A之間。該分散式電容器C_EL表示該OLED，其亦具有一值得注意之電容貢獻性。

圖4顯示該電激發光裝置之該兩個電極之電壓之一圖。x軸表示在該等電極上的位置，以該電極之總長之分數表示。此意謂著，0係該繞組之起點且1係該周邊繞組之終點。y軸表示電極電位。虛線係該頂部電極102之電壓，而實線表示底部電極104之電壓。兩條線都是經理想化的電壓斜率，但是它們闡明原理。

經由連接該繞組之內緣與外緣，在該電極之間的各點的電壓等於在該繞組之長度上所感應的電壓。於此一情況下，一電感器感應一0.5伏電壓至各電極內。此會在0.5伏的電激發光裝置之每個點上引起在兩個電極之間的一電壓差。

經由連接該繞組之內緣與外緣，在該電極之間的各點的電壓等於在該繞組之長度上所感應的電壓。

該感應電壓係一交流電壓。僅在多個半波期間其中之一電流可流動，這是因為該OLED係作為二極體且阻隔在相反方向的電流。該ITO之串聯電阻可作為分流電阻器以限制該電流。

圖5顯示具有反平行繞組結構之一電激發光裝置112之一示意圖。該頂部電極114之繞組係指向於順時針方向，而該底部電極116之繞組係指向於逆時針方向。互連115連接頂部電極114之繞組之起點與底部電極116之繞組之起點。該結構化電激發光層118係位於該兩個電極層之間。將該頂部電極114以順時針方向繞組構成，但將該底部電極116以逆時針方向繞組構成。該電激發光層118被構造化成使得短路被避免。因此，該繞組係有規律地被中斷。

在操作中，將一交流電壓感應入該頂部電極114及該底部電極116。因為該互連115，該兩個電極之起點被短路，這意謂著沒有電壓被施加至該繞組之起點所位在的該電激發光裝置118的中間。此一具有反平行繞組之電激發光裝置之優點在於可以更簡單的方式製造。不需用於該互連115之額外層。該短路可藉由該電激發光裝置118之結構而獲避免。

因為該互連115，在該電激發光裝置的中間將有一個黑點且該發光裝置之亮度不均勻，這是因為在該兩個電極之間的電壓不恆定。

作為一替代，可將該互連連接該頂部電極之周邊繞組之終端與該底部電極之周邊繞組之終端。如此，該黑點將出現在該周邊繞組之終端。

作為一進一步替代，該互連在一點上連接該頂部電極與該底部電極，該點係位於該繞組上。這意謂著，該互連不一定必須位於該頂部電極及/或該底部電極層之若干端中的一者之處。該互連之點可位於該頂部電極之繞組與該底部電極之繞組之任一位置。如此，該黑點將在出現此點上。

圖6a顯示具有順時針方向繞組之一頂部電極114之一示意圖。在操作中，例如該電壓係自該繞組之起點至該周邊繞組之終端而減少。

圖6b顯示一構造化為具有複數個間隙之繞組之電激發光層118之一示意圖。該等間隙係規律地位於該電激發光層118的右側。該等間隙之間的距離隨著自該繞組之起點之距離而增大。可應用複數種不同結構之該電激發光層118。該等間隙避免在該兩個電極之間的短路。在自一電極至另一電極之方向上該電激發光層係一良好導體且在垂直方向係一不良導體此舉有所必要。

圖6c顯示具有逆時針方向結構化繞組之一底部電極116之一示意圖。藉由構造化該繞組為反平行於該頂部電極114之繞組，可將一電壓施加於在該兩個電極之間的該繞組之每一個點上，除了在該繞組之起點內的連接點以外。這意謂著該電激發光層118在每個點發射光，除了該互連115所位在的中間點以外。該兩個電極之間的電壓不恆定。例如，若該電磁場感應一負電壓進入該繞組，則在該繞組內的電壓自在該繞組之起點內的0伏朝在周邊繞組之終端的最大值而減少。這意謂著，該頂部電極114之結構與該底部電極116之結構必須經妥適地調適以施加一儘可能均勻之電壓至該電激發光裝置118。

圖7顯示根據圖5之該電激發光裝置之一等效電路之一示意圖。點A、B、C、D表示該電極之繞組上的點。點A與B係該周邊繞組之終端，而C與D係該等電極之繞組之起點上的點。C與D係經由互連連接。該等電極層係以具有電感L之一金屬薄片表示且該電激發光裝置係以複數個電容C_EL表示。

在操作中，一電磁場感應一交流電壓進入具有該電感L之該金屬薄片，使得一電壓施加於該兩個金屬薄片之間。如此，由該等電容所表示的該電激發光裝置發射光。

本發明雖已在圖式及上文描述中詳細地繪示與描述，但此繪示與描述應被視為係說明性或例示性，並無限制意義；本發明不限於所揭示之該等實施例。

該等所揭示實施例之其他變更，可由熟悉此項技術者根據圖式、揭示內容、及後附申請專利範圍之研究實施所請求的發明，而獲得理解與實現。在申請專利範圍中，詞「包括」不排除其他元件與步驟，且不定冠詞「一」不排除複數個。某些措施敘述在相互不同的從屬請求項中，但僅就此事實，並不表示此等措施之組合不能利用以更具有優越性。在申請專利範圍中之任何參考符號不應該被解釋為限制範圍。

100．．．電激發光裝置

102．．．頂部電極層

104．．．底部電極層

106．．．電激發光層

108．．．互連

110．．．絕緣層

112．．．電激發光裝置

114．．．頂部電極層

115．．．互連

116．．．底部電極層

118．．．電激發光裝置

圖1顯示具有兩個電極與一互連之一電激發光裝置之一示意圖。

圖2a顯示一電激發光裝置之一頂部電極之一示意圖。

圖2b顯示一電激發光裝置之一電激發光層之一示意圖。

圖2c顯示一電激發光裝置之一底部電極之一示意圖。

圖3顯示具有並聯繞組之一電激發光裝置之一等效電路之一示意圖。

圖4顯示具有並聯繞組之一電激發光裝置之該等電極之電壓之一圖。

圖5顯示具有反平行捲繞電極層之一電激發光裝置之一示意圖。

圖6a顯示一電激發光裝置之頂部電極之示意圖。

圖6b顯示一電激發光裝置之一電激發光層之一示意圖。

圖6c顯示一電激發光裝置之底部電極之一示意圖。

圖7顯示具有反平行繞組之一電激發光裝置之一等效電路之一示意圖。

100．．．電激發光裝置

102．．．頂部電極層

104．．．底部電極層

106．．．電激發光層

108．．．互連

110．．．絕緣層

Claims (14)

1. 一種電激發光裝置(100)，其包括一第一電極層(102)與一第二電極層(104)；介於該第一與第二電極層之間的一電激發光層(106)與一互連(108)，該互連連接該第一電極層與該第二電極層，其中該兩個電極層經建構為繞組(windings)，使得該兩個電極層經調適以接收電感性能量(inductive power)；該電激發光層係位於該兩個電極層之間；且該互連係在該第一電極層與該第二電極層之間形成一電連接。
2. 如請求項1之電激發光裝置，其中該互連連接該第一電極層之一第一端與該第二電極層之一第二端。
3. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中該第一電極層與該第二電極層經調適用於感應一電磁場至該電激發光層內。
4. 如請求項2之電激發光裝置，其中該第一電極層之該第一端與該第二電極層之該第一端係成彼此相對之位置關係。
5. 如請求項2之電激發光裝置，其中該第一電極層之該第二端與該第二電極層之第二端係成彼此相對之位置關係。
6. 如請求項2之電激發光裝置，其中各電極具有一繞組起點與一周邊繞組，其中各電極之第一端係該繞組起點且各電極之第二端係該周邊繞組之終點。
7. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中各電極層具有一繞組起點與一周邊繞組，其中該第一電極層之該第一端係該繞組起點且該第二電極層之該第二端係該繞組起點。
8. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中該電激發光層係一有機發光二極體。
9. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中該電激發光層被結構化。
10. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中將該電激發光層以繞組構成。
11. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中該互連包括用於改變該繞組之諧振頻率之一元件。
12. 如請求項1或2之電激發光裝置，其中該電激發光裝置係位於一基板上，其中該基板係玻璃、塑膠或金屬薄片。
13. 一種照明裝置，其包括如請求項1至12中任一項之複數個電激發光裝置。
14. 一種照明系統，其包括一如請求項1至12中任一項之電激發光裝置與一電感器，其中該電感器經調適以在該電激發光裝置之範圍內建立一電磁場，其中該電磁場在該電激發光裝置中感應一電流。