專利名稱：具有用于產(chǎn)生有向光的微光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)化oled的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有有機(jī)發(fā)光器件(OLED)的照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
有機(jī)發(fā)光器件如今可容易地用于集成到照明或顯示產(chǎn)品中。OLED 技術(shù)是特別有利的，因?yàn)樗试S實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的制造，所述照明設(shè)備 從相對(duì)較大的表面區(qū)域照射，同時(shí)能夠制造得非常薄。
OLED表現(xiàn)出朗伯(lambertian)輻射模式，得到大的束發(fā)散。對(duì) 于顯示應(yīng)用而言，例如當(dāng)使用OLED層作為顯示面板的光源時(shí)，朗伯 輻射模式是有利的。另一方面，對(duì)于照明或信號(hào)發(fā)送應(yīng)用而言，例如 在汽車應(yīng)用中，通常需要有向束。因?yàn)楣鈱W(xué)擴(kuò)展量(etendue)守恒定 律的原因，難于解決對(duì)大面積光發(fā)射器(例如OLED)的光進(jìn)行準(zhǔn)直 的問題。
文獻(xiàn)EP1051582公開了 一種照明設(shè)備，其示出了大面積光發(fā)射器。 為了準(zhǔn)直產(chǎn)生的光，提供了多個(gè)透明的導(dǎo)光部件。在所述導(dǎo)光部件上， 設(shè)置了多個(gè)半導(dǎo)體照明設(shè)備，例如OLED。每個(gè)半導(dǎo)體照明設(shè)備將光 發(fā)射到對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光部件，所述光接著被準(zhǔn)直，從而可以產(chǎn)生預(yù)定義的 光束形狀。盡管這種解決方案允許構(gòu)造從大面積光發(fā)射器發(fā)出有向光 的照明設(shè)備，但是具有多個(gè)OLED的這種設(shè)備的制造是非常復(fù)雜和昂 貴的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供OLED照明設(shè)備，其允許產(chǎn)生有向光 并且其可以高效而廉價(jià)地制造。依照本發(fā)明，該目的是通過依照權(quán)利 要求1的照明設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
依照本發(fā)明，至少一個(gè)連續(xù)OLED層夾在第一和第二電極層之間， 所述電極層與該OLED層的對(duì)應(yīng)第一和第二表面電接觸。為了產(chǎn)生有 向光束，提供了光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其通過至少所述第二電極層與OLED 層間隔開。所述準(zhǔn)直裝置中的每一個(gè)限定了一個(gè)接受角，其中光由準(zhǔn)
3直裝置接受以便形成有向輸出光束。在本發(fā)明中，每個(gè)準(zhǔn)直裝置的接
受角在OLED層上形成接受區(qū)域，OLED層中產(chǎn)生的、來自該接受區(qū) 域的光由所述準(zhǔn)直裝置接受。在本發(fā)明上下文中，術(shù)語"接受角"指的 是由所述多個(gè)準(zhǔn)直裝置限定的多個(gè)角范圍。
有利的是，第二電極層僅在隔開的斷面(section)與OLED層電 接觸，所述隔開的斷面中的每個(gè)都在對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直裝置的接受角內(nèi)。因 此，OLED層內(nèi)光的發(fā)射僅在接受角內(nèi)受到激勵(lì)。雖然本發(fā)明有利地 允許使用連續(xù)的OLED層，但是光不在光不能被準(zhǔn)直裝置接受并且從 而不會(huì)對(duì)形成有向輸出光束產(chǎn)生貢獻(xiàn)的OLED層的區(qū)域中產(chǎn)生。在本 發(fā)明的上下文中， 一個(gè)或多個(gè)斷面可以在每個(gè)準(zhǔn)直裝置的接受角內(nèi)形 成。
術(shù)語"OLED層，，在本發(fā)明的上下文中應(yīng)當(dāng)凈皮理解為包括必要的發(fā) 射體層(EL)、電子傳輸層(ETL)和空穴傳輸層(HTL)，以及任 何其他最終的必要層，這取決于使用的OLED技術(shù)。
在OLED結(jié)構(gòu)內(nèi)，光通過電子/空穴對(duì)在EL層中的復(fù)合來產(chǎn)生， 所述電子/空穴對(duì)在OLED層中引入。通常，適當(dāng)?shù)碾姌O在OLED的表 面上被設(shè)置成薄片狀以便引入電子/空穴對(duì)。電子/空穴對(duì)的復(fù)合釋放的 能量產(chǎn)生激子(exciton)，其在EL層內(nèi)激勵(lì)分子以期望的波長(zhǎng)發(fā)出光 子并且從而產(chǎn)生期望的有色光。
OLED層可以由任何商業(yè)上可獲得的OLED材料制成，所述OLED 材料包括SM-OLED (小分子OLED )和PLED (聚合物發(fā)光二極管)。
OLED層與所述第一電極層和所述第二電極層電接觸。根據(jù)本發(fā) 明，OLED層的所述第二表面應(yīng)當(dāng)限定為發(fā)光表面。為了能夠得到所 述照明設(shè)備的充分的效能，第二電極層因而在期望的波長(zhǎng)范圍內(nèi)是至 少部分透明的。例如，第二電極層可以由氧化銦錫(ITO)制成，其在 可見波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的。第一電極層不必是透明的并且可以例如由 金屬或金屬合金制成。優(yōu)選地，與OLED層的所述第一表面接觸的第 一電極層的表面應(yīng)當(dāng)在期望的波長(zhǎng)范圍內(nèi)是反射的，以便能夠得到所 述照明設(shè)備的甚至更高的效能。
為了能夠形成規(guī)定的輸出光束，將多個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置設(shè)置在OLED 層的第二表面(即發(fā)光表面)的側(cè)面上，其通過至少所述第二電極層 與OLED層隔開。所述多個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置準(zhǔn)直由OLED層發(fā)出的光。依照特定的應(yīng)用，所述準(zhǔn)直裝置可以形成來只對(duì)一個(gè)與該照明系統(tǒng)的 光軸垂直的軸上的光準(zhǔn)直，或者優(yōu)選地對(duì)兩個(gè)軸上的光準(zhǔn)直，其中每
個(gè)軸與所述光軸垂直。根據(jù)本發(fā)明，所述光軸被限定為垂直于OLED 層的第二表面并且位于該第二表面的中心。
所述準(zhǔn)直裝置可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑瑑?yōu)選地由玻璃或聚合 物材料制成，這取決于期望的輸出光束形狀以及從而折射率的必要差 值。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)選擇準(zhǔn)直裝置的材料，以便在期望的波長(zhǎng)范圍內(nèi)不引 入相關(guān)的損失。當(dāng)使用聚合物材料時(shí)，所述光學(xué)準(zhǔn)直裝置優(yōu)選地可以 由多個(gè)透鏡或微透鏡或者透鏡或微透鏡薄片形成。聚合物薄片的使用 是尤為優(yōu)選的，因?yàn)檫@種聚合物薄片有利地可以以節(jié)省成本的注射成 型工藝制成。所述準(zhǔn)直裝置可以例如為圓柱形透鏡、球形透鏡或者CPC 準(zhǔn)直器(復(fù)合拋物壓縮器)。
此外，可以包括簡(jiǎn)單形狀的元件，其例如通過使用折射率依照期 望的輸出光束形狀而變化的材料來準(zhǔn)直入射光。例如，這樣的元件可 以是圓柱形梯度折射率透鏡。所述準(zhǔn)直裝置可以包括另外的準(zhǔn)直器、 透鏡、透鏡組、透鏡陣列或者其任意組合，這取決于應(yīng)用。
所述多個(gè)準(zhǔn)直裝置的光學(xué)特性可以彼此相同，以便形成具有無限 遠(yuǎn)焦點(diǎn)的準(zhǔn)直輸出光束。如果必要的話，所述多個(gè)準(zhǔn)直裝置中的每一 個(gè)也可以表現(xiàn)出單獨(dú)的光學(xué)特性，以便得到特定形狀的輸出光束。這 里，每個(gè)準(zhǔn)直裝置形成總體的"虛擬透鏡，，的一部分，其決定輸出光束 的特定形狀。由多個(gè)單個(gè)的準(zhǔn)直元件形成的這樣的"虛擬透鏡"一般使 用有限元法來設(shè)計(jì)。
在一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例中，可以形成光束中的最外面的準(zhǔn)直裝置以朝 著所述光軸將光導(dǎo)向規(guī)定的焦點(diǎn)處，形成內(nèi)準(zhǔn)直裝置以引導(dǎo)光沿著所 述照明設(shè)備的光軸，從而在規(guī)定的焦點(diǎn)處得到窄的光束。
所述光學(xué)準(zhǔn)直裝置可以直接在第二電極層上形成，或者優(yōu)選地沿 著所述照明設(shè)備的光軸形成于規(guī)定的鄰近位置內(nèi)。在第二種情況下， 第二電極層和準(zhǔn)直裝置之間的間隙可以用具有規(guī)定的折射率(例如與 流體匹配的折射率)的材料填充，或者只是填充空氣。準(zhǔn)直裝置在第 二電極層的規(guī)定的鄰近位置內(nèi)的安排在汽車應(yīng)用中是特別有利的，其 中所述準(zhǔn)直裝置可以形成為與汽車燈的頂部覆蓋物構(gòu)成一個(gè)整體，從 而降低了汽車燈的總成本。所述多個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置中的每一個(gè)接受只在規(guī)定接受角內(nèi)入射到
該準(zhǔn)直裝置的光，即接受在OLED層表面上的規(guī)定的接受區(qū)域內(nèi)入射 的光。依照本發(fā)明，第二電極層表現(xiàn)出隔開的斷面，使得第二電極層 只在每個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置的接受角內(nèi)與OLED電接觸，而不在接受角之 間電接觸。
因此，光只在每個(gè)準(zhǔn)直裝置的接受角內(nèi)產(chǎn)生，這是因?yàn)橛捎诘诙?電極層的形成，電荷載流子只在接受角內(nèi)引入到OLED層中。因此， 依照本發(fā)明的照明設(shè)備是能量非常有效的，這是因?yàn)楣庾又辉诖_保被 準(zhǔn)直裝置接受的區(qū)域中產(chǎn)生。任何在接受角之外產(chǎn)生的光子將不被準(zhǔn) 直裝置所接受，因而不會(huì)直接引起所述照明設(shè)備的損失。因此，在依 照本發(fā)明的設(shè)備中，光只在需要的地方產(chǎn)生，而不需要復(fù)雜地結(jié)構(gòu)化 OLED層或者制造多個(gè)OLED。
由于準(zhǔn)直裝置的透鏡變換，所述斷面的尺寸變化將引起輸出光束 的數(shù)值孔徑的變化。因此，輸出光束的形狀可以通過改變這些斷面的 尺寸來控制，同時(shí)準(zhǔn)直裝置的光學(xué)特性維持恒定。當(dāng)然，第二電極層 的每個(gè)斷面的尺寸可以獨(dú)立地進(jìn)行選擇或者選擇成相同，這取決于應(yīng) 用。
對(duì)于許多應(yīng)用而言，例如對(duì)于汽車信號(hào)發(fā)送應(yīng)用而言，非對(duì)稱光 束形狀是期望的。因此，優(yōu)選的是這些斷面的縱橫比是非對(duì)稱的。
當(dāng)提供非對(duì)稱形成的斷面時(shí)，將準(zhǔn)直裝置特別地制成期望的輸出 光束形狀是多余的，這甚至更加節(jié)省成本。當(dāng)形成如上所述的非對(duì)稱 斷面時(shí)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡。如前所述，由于透鏡變換的 原因，輸出光束形狀的數(shù)值孔徑將表現(xiàn)出與斷面的縱橫比相同的對(duì)稱 性。例如，如果斷面表現(xiàn)出2:1的縱橫比，那么得到的與光軸垂直的兩 個(gè)軸上的光束寬度也將為2°:1°。
為了進(jìn)一步對(duì)輸出光束整形，每個(gè)斷面的尺寸可以沿著OLED層 的伸展而改變。例如，關(guān)于輸出光束的最外面的斷面可以表現(xiàn)出比內(nèi) 斷面更小的尺寸。在這種情況下，在光束的最外面的區(qū)域中強(qiáng)度降低， 這例如在汽車應(yīng)用中可能是期望的。
依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第二電極層在斷面之間是不連續(xù) 的，從而在這些空間中，沒有在OLED層中引入電荷載流子。這種結(jié) 構(gòu)化電極層可以通過印刷技術(shù)或者通過經(jīng)由對(duì)應(yīng)的掩模進(jìn)行沉積來形成。這樣形成的第二電極層的單個(gè)電極可以使用粘接或焊接工藝通過 電導(dǎo)線來接觸。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二電極層在至少多個(gè)斷面上 是連續(xù)的，并且在這些斷面之間通過隔離層來電氣隔離。這個(gè)優(yōu)選實(shí) 施例能夠?qū)崿F(xiàn)非常節(jié)省成本地制造第二電極層，因?yàn)椴槐匾Y(jié)構(gòu)化該 電極。隔離層可以通過本領(lǐng)域中已知的任何技術(shù)來制成。例如，隔離 層可以是標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板中已知的隔離漆，其印刷、涂敷或噴濺在
OLED層或者第二電極層上。此外，可以使用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體中已知的任 何隔離層，條件是可以充分地抑制在所述斷面之間的區(qū)域中引入電荷 載流子。尤其優(yōu)選的是，第二電極層在所有斷面上是連續(xù)的，這允許 甚至更加節(jié)省成本地制造。


下面將參照附圖詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中 圖l示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的截面圖； 圖2以截面視圖示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例；以及 圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，照明設(shè)備l由堆疊的OLED2和準(zhǔn)直透鏡陣列3形成。 透鏡陣列3由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)) 制成，其在可見波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的。透鏡陣列3的每個(gè)單一透鏡表 現(xiàn)出接受角，如圖l中的點(diǎn)線所示。
與透鏡陣列3隔開，OLED疊層2設(shè)置在規(guī)定的鄰近范圍內(nèi)。OLED 疊層2至少包括OLED層4和第一連續(xù)電極層5，所述第一連續(xù)電極 層5設(shè)置在OLED層4的背側(cè)上。第二電極層6在OLED層4的前側(cè) 上提供。
第二電極層6是連續(xù)的，但是只在斷面6a中與OLED層4接觸， 這些斷面6a在透鏡陣列3的透鏡的接受角內(nèi)。在這些斷面之間，存在 隔離層9。由于這個(gè)原因，只在接受角內(nèi)激勵(lì)OLED層4中光的產(chǎn)生。 盡管第一電極層5可以由諸如鋁之類的金屬制成，但是第二電極層6 是ITO電極(氧化銦錫)，其在可見波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的。雖然沒有顯示出來，不過在OLED疊層2中可以存在另外的層，其出于清楚的 原因未在這里示出。
在該實(shí)施例中，透鏡陣列的每個(gè)透鏡表現(xiàn)出2.2mm的曲率半徑7。 OLED疊層2和透鏡陣列3之間的距離是2.3mm。斷面6a沿著示出的 延展范圍8的長(zhǎng)度是0.2mm。光在與OLED疊層2相對(duì)的側(cè)面從透鏡 陣列3輸出。
在依照?qǐng)D2的本發(fā)明第二實(shí)施例中示出了第二個(gè)示例性O(shè)LED疊 層22的詳細(xì)視圖。圖2示出了穿過OLED疊層22的截面，其中發(fā)出 的光的方向由示出的箭頭表示。玻璃襯底23被提供來機(jī)械地支撐 OLED疊層22。透明第二電極層制成為ITO電極24，并且在這個(gè)實(shí)施 例中在玻璃襯底23上被不連續(xù)地設(shè)置，從而在OLED疊層22中光只 在對(duì)應(yīng)透鏡的接受角內(nèi)產(chǎn)生。ITO電極24電連接到適當(dāng)?shù)碾娫?。由?一電極層提供到電源的另外的連接，該第一電極層由鋁電極33形成。 下表中詳細(xì)地描述了 OLED疊層22的完整設(shè)置
附圖標(biāo)記材料厚度
23玻璃0.7mm
24ITO電極80腿
25PEDOT30nm
26MTDATA20畫
27螺旋TAD8nm
28CBP:FIrpic15nm
29CBP:Irppy10nm
30CBP:ADS07660nm
31Alq3lnm
32LiFIOO腿
33鋁(AL)電極ioo腿
上面說明的設(shè)置提供了白光有機(jī)LED。
圖3以平面圖示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中的示例性設(shè)置。所述 照明設(shè)備設(shè)計(jì)成獲得非對(duì)稱形狀的輸出光束。如上面所解釋的，OLED 層34由形成隔開的斷面35的不連續(xù)第二電極層接觸。這些斷面35在 所述透鏡陣列的每個(gè)透鏡36的對(duì)應(yīng)接受角內(nèi)，這些透鏡36由示出的
8點(diǎn)線繪出。
第二電極層的每個(gè)斷面35以2:1的縱橫比非對(duì)稱地形成。因此， 得到的輸出光束的光束角也為2:1。在這個(gè)實(shí)施例中，第二電極層的每 個(gè)斷面35表現(xiàn)出lmm的長(zhǎng)度以及0.5mm的寬度。每個(gè)斷面的兩個(gè)相 應(yīng)邊緣之間的長(zhǎng)度37為2mm，長(zhǎng)度38為lmm。這種特定設(shè)置得到光 束寬度分別為20710°的光束，這在汽車信號(hào)發(fā)送應(yīng)用中是特別有利的。 圖3中示出的設(shè)置還表現(xiàn)出1/8的填充因子，這是能量非常有效的。當(dāng) 形成如上所述的非對(duì)稱斷面35時(shí)，可以有利地使用標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透 鏡。
權(quán)利要求
1. 一種照明設(shè)備，包括-具有相對(duì)的第一和第二表面的至少一個(gè)連續(xù)OLED層(4)，-第一電極層(5)，與OLED層(4)的所述第一表面電接觸，-第二電極層(6)，與OLED層(4)的所述第二表面電接觸，以及-多個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其通過至少所述第二電極層(6)與OLED層(4)隔開，每個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置限定了接受角，其中-第二電極層(6)僅在隔開的斷面(6a)內(nèi)與OLED層(4)電接觸，所述斷面(6a)設(shè)置在所述準(zhǔn)直裝置的接受角內(nèi)。
2. 依照權(quán)利要求1的照明設(shè)備，其中斷面(6a)的縱橫比是非對(duì) 稱的。
3. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中OLED層(4) 與所述光學(xué)準(zhǔn)直裝置在與所述OLED的表面垂直的方向上彼此隔開。
4. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中所述光學(xué)準(zhǔn) 直裝置由多個(gè)透鏡形成。
5. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中所述光學(xué)準(zhǔn) 直裝置包括聚合物薄片。
6. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中第二電極層 (6)在至少多個(gè)斷面(6a)上是連續(xù)的，并且通過斷面(6a)之間的隔離層(9)與OLED層(4)電氣隔離。
7. 依照權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中第二電極層(6) 在斷面(6a)之間是不連續(xù)的。
8. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中所述準(zhǔn)直裝 置基本上表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的光學(xué)準(zhǔn)直特性。
全文摘要
具有用于產(chǎn)生有向光的微光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)化OLED。在具有至少一個(gè)連續(xù)OLED層(4)的照明設(shè)備中，該照明設(shè)備具有第一電極層(5)、第二電極層(6)以及多個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直裝置，第二電極層(6)僅在隔開的斷面(6a)內(nèi)與OLED層(4)電接觸，所述斷面(6a)設(shè)置在所述準(zhǔn)直裝置的接受角內(nèi)。這種照明設(shè)備可以高效地并且能量高度有效地制造。
文檔編號(hào)H01L51/52GK101479863SQ200780022411
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者B·斯品格, G·盧特根斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司