结构化发光转换层制造技术

本发明专利技术公开了一种装置如光源，其具有ＯＬＥＤ器件和沉积在所述ＯＬＥＤ器件的衬底或透明电极上和在所述ＯＬＥＤ器件的外部上的结构化发光转换层。该结构化发光转换层包含以特定图案布置的特定形状的区域如变色区域和非变色区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构化发光转换层相关申请本申请要求2005年10月31日提交的目前待决的美国专利申请No. 11/264, 516和2006年2月1日提交的目前待决的美国专利申请No. 11/345， 795的优先权。政府权利本专利技术的一部分是在能源部资助的项目No. DE-FC26-04NT41947的 政府支持下做出。政府可具有本专利技术的一些权利。
技术介绍
基于发光二极管(LED)的显示和照明系统具有多种应用。这种 显示和照明系统是通过布置多个光电元件(元件)例如单个LED的行 来设计的。基于半导体技术的LED通常使用无机材料，但是近来，有机 LED(0LED)已经变成了潜在的替代物。使用有机材料的其它元件/器 件的例子包括有机太阳能电池、有机晶体管、有机检测器和有机激光器。OLED通常包括分隔阳极和阴极层的两个和更多个有机薄层(例如， 导电有机层和发光的有机发光层)。在施加的正向电势下，阳极将空穴 注入有机层的叠层中，同时阴极注入电子。注入的空穴和电子均朝着相 对的电极迁移(在外部施加电场的影响下)，并且在发光层中复合，发 出光子。类似的器件结构和器件操作适用于由有机小分子层和/或聚合 物有机层构成的0LED。各0LED可以是在钝化/活化基体0LED显示器中 的像素元件或用作常规面光源或照明元件等的单个元件。由单个0LED元件或器件来构建0LED光源和0LED显示器为本领域 所公知。显示器和光源可具有一个或更多个公共层，如公共的衬底、阳 极或阴极和夹在其中的 一个或更多个公共有机层。它们也可包括光刻胶 或电隔离物、总线、电荷传输和/或电荷注入层等。通常，在底部发光 0LED器件中使用透明或半透明玻璃衬底。空气和0LED之间的折射率的不匹配可能导致所产生的相当一部分 光通过内部全反射进入波导模式和自吸收而损失。由于体积散射机理， 在0LED器件的发光侧上施加磷层或散射层增加了 0LED的输出。通过对 0LED的发光侧进行紋理化，例如通过2005年8月29日提交的序列号为 11/215, 548的目前共同未决的一般转让的美国专利申请Using Prismatic Microstructured Films for Image Blending in OLEDs 中描述的喷砂或蚀刻，也可改善光的提取。而且，照明的质量由光源的显色指数(CRI)给出。CRI是在照明下 光源(照明装置)给予物体的所有颜色的量度。CRI取决于照明装置的 归一化的输出光镨。对于许多应用来说，用一个或更多个发光转换材料 层(降频转换层(down-coversion layer))即变色材料层来涂敷发射短 波范围内的光的光源，以形成比未涂敷的光源更高的CRI光源。在光源上涂敷的变色材料吸收由光源发出的一部分光子，并以不同 波长发射它们。本文定义的变色材料为吸收相对短的(一种或多种)波 长的光子并以更长的(一种或多种)波长将它们的全部或一部分(取决 于变色材料的量子效率)重新发射的材料。由光源发出的光子中未吸收 部分和由变色材料发出的光子构成该涂敷器件的输出光i普。对于照明应用，经常使用铈掺杂的石榴石、氮化物磷光体、离子性 磷光体如SrGa2S4: Eu或SrS: Eu2+、荧光染料、量子点和共轭聚合物作为 发光转换材料。在大多数应用中，这些材料溶解或嵌入透明基体例如聚 碳酸酯、硅氧烷、环氧树脂或P腿A(聚甲基丙烯酸曱酯)中。包含变色 材料的基体经常直接涂敷在光源上或用容器件外壳的材料。通过下面的例子说明常规均匀涂层的缺点。例如，考虑在平光源上 的一个或更多个均匀降频转换层。光源的光输出低于降频转换层的光子 饱和极限。在这种情况下，仅仅通过所述层的厚度值和在基体中磷光体 的浓度来调节器件的输出光镨的形状。通过这些浓度或厚度值的变化给 出大量所有可能的输出光谱。因此，设计输出光谱的灵活性有限。附图说明图l显示根据本专利技术至少一个实施方案的电致发光(EL)装置的实施方案的横截面图。图2A-2B显示根据本专利技术一些实施方案的示例性EL装置的透视图 和横截面图。图3A-3B显示根据本专利技术一些实施方案的示例性EL装置的横截面图。图4A-4F说明用于结构化发光转换层的示例性图案的顶视图。图5显示根据本专利技术至少一个实施方案的EL装置的另一个实施方 案的横截面图。图6显示根据本专利技术至少一个实施方案的另一个示例性EL装置的 横截面图。图7A和7B说明多元件光提取和发光转换区域或层的示例性图案的 顶视图。具体实施例方式在本专利技术的至少一个实施方案中，公开了一种电致发光(EL)装置， 其采用光源，该光源包括能够至少部分透过来自所述光源的光的透明层；和布置在所述透明层上的结构化发光转换层，所述结构化发光转换层 包括第一变色区域和不同于所述第一变色区域的第二区域，所述第一变 色区域吸收来自所述光源的具有第 一光语的光并发射具有第二光镨的 光，所述第二光镨和来自所述第二区域的光i普结合以给出所述电致发光 装置的总输出光谱。在本专利技术的至少又一个实施方案中，在光源的发光路径中布置透明层。在本专利技术的至少又一个实施方案中，在光源的外部布置结构化发光 转换层。在本专利技术的至少一个实施方案中，光源为OLED器件。在本专利技术的至少一个实施方案中，术语光涉及具有某一波长或 某一范围波长的电磁辐射，该波长或波长范围落入包括紫外、可见光和 红外电磁辐射的波长范围内。在本专利技术的至少一个实施方案中，术语光谱'，是指由形成光谱的 光镨分量的波长或波长范围表示的光镨分布，其中不同的光谱分量可具 有不同的相对强度。如果第一和笫二光镨的光镨分量和光谱分量的相对 强度分别等同，则认为第一光谱和第二光谱等同，而第一光谱的绝对强 度和第二光镨的绝对强度可以不同。在至少一个实施方案中，结构化发光转换层物理和/或化学地附着 于透明层。这特别意味着结构化发光转换层例如可通过胶、优选透明胶 或折射率匹配凝胶附着透明层，或可包含与透明层结合的化学品例如共 价键结合的。根据本专利技术多个实施方案的结构化发光转换层的结构可包含构形 为条紋的、交叉条紋(网状的)的、圆形的、三角形的或正方形(格状 的)的区域或任意几何形状的区域或其任意组合。此外，结构化发光转 换层的结构可包含不规则图案区域，特别是包括不同尺寸和形状的第一 变色区域和第二区域的图案。结构化发光转换层的区域的尺寸即该区域的分辨率可以是小于亳 米级，更优选为IOO至几百个微米级，并且甚至更优选为小于IOO微米 级。特别对于其中EL装置没有与光学成4象技术或器件组合^f吏用的照明 应用，结构化发光转换层的区域的尺寸可需要仅仅适度限制。在本专利技术的至少一个实施方案中，结构化发光转换层的区域分别包 括第一表面(输入表面)和第二表面(输出表面)。光源的光可通过输 入表面进入该区域并通过输出表面离开该区域。特别地，输入表面可朝 向光源而输出表面可在其相反侧上。在本专利技术的至少一个实施方案中，包括第一变色区域的结构化发光 转换层还包括第二区域，该第二区域可以包括或可以是非变色区域。在本专利技术的至少一个实施方案中，通过由第一变色区域发射的第二光谱与未吸收的光镨的结合给出EL装置的总输出光镨，其中该没有吸 收的光镨可以是第二光镨的一部分，并且可以是穿过第二、非变色区域 的光镨。而且，通过第二区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电致发光装置（２００），包括：光源（２０５），所述光源包含能够至少部分透射出来自所述光源的光的透明层；和　布置在所述透明层上的结构化发光转换层（２３０），所述结构化发光转换层（２３０）包括第一变色区域（２３０Ａ）和不同于所述第一变色区域（２３０Ａ）的第二区域（２３０Ｂ），所述第一变色区域（２３０Ａ）吸收来自所述光源（２０５）的具有第一光谱的光并发射具有第二光谱的光，所述第二光谱和来自所述第二区域（２３０Ｂ）的光谱结合从而产生所述电致发光装置（２００）的总的输出光谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-31 11/264,516;US 2006-2-1 11/345,7951.一种电致发光装置(200)，包括光源(205)，所述光源包含能够至少部分透射出来自所述光源的光的透明层；和布置在所述透明层上的结构化发光转换层(230)，所述结构化发光转换层(230)包括第一变色区域(230A)和不同于所述第一变色区域(230A)的第二区域(230B)，所述第一变色区域(230A)吸收来自所述光源(205)的具有第一光谱的光并发射具有第二光谱的光，所述第二光谱和来自所述第二区域(230B)的光谱结合从而产生所述电致发光装置(200)的总的输出光谱。2. 根据前述权利要求所述的装置，其中所述第二区域(230B)包括非 变色区域，由穿过所述第二区域(230B)的光所形成的来自所述第二区 域(230B)的光镨是未吸收的第一光镨。3. 根据前述权利要求所述的装置，其中所述非变色区域(230B)是材 料空隙或包含不吸收并且透过所述第一光镨的光的非变色材料。4. 根据权利要求3所述的装置，其中所述非变色区域和/或所述非变 色材料包含至少一种以下材料硅氧烷、环氧树脂、丙烯酸树脂、玻璃、 聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。5. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第二区域(330B) 包括第二变色区域，所述第二变色区域吸收具有至少部分所述第一光镨 的光，并发射具有不同于所述第一光谱和所述第二光谱的第三光谱的 光。6. 根据权利要求5所述的装置，其中所述第二区域(330B)是第二变 色区域。7. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域 (230A)包含变色材料。8. 根据权利要求5至7所述的装置，其中所述第二变色区域(330B) 包含变色材料。9. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转 换层(230 )包含变色材料。10. 根据权利要求7至9中任意一项所述的装置，其中所述变色材料包 含至少一种染料。11. 根据权利要求10所述的装置，其中所述染料或所述变色材料是荧 光和/或磷光材料。12. 根据权利要求10至11中任意一项所述的装置，其中所述染料或所 述变色材料是有机物。13. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述变色区域包含 至少一种以下材料有机染料、无机染料、茈、香豆素、铈掺杂的石榴 石、氮化物磷光体、离子性磷光体、荧光染料、量子点和共轭聚合物。14. 根据权利要求7至13中任意一项所述的装置，其中所述变色材料 包含选自包括以下的组中的至少一种材料铈掺杂的石榴石、正硅酸盐、 氮化物、氧氮化物硅酸盐、氮化物硅酸盐、离子性磷光体、茈、香豆素、 量子点和共轭聚合物。15. 根据权利要求7至14中任意一项所述的装置，其中所述变色材料 包括平均直径d50最大为300纳米的颗粒。16. 根据权利要求7至15中任意一项所述的装置，其中所述变色材料 包括平均直径d50至少为1500纳米的颗粒。17. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域 (230A)达到或超过光子饱和极限。18. 根据权利要求1至16中任意一项所述的装置，其中所述第一变色 区域(230A)未达到光子饱和极限。19. 根据权利要求5或6中任意一项所述的装置，其中所述第二变色区 域(330B)达到或超过光子饱和极限。20. 根据权利要求5或6中任意一项所述的装置，其中所述笫二变色区 域(330B)未达到光子饱和极限。21. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域 包含透明基体材料。22. 根据权利要求5至21中任意一项所述的装置，其中所述第二变色 区域(330B)包含透明基体材料。23. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转换层(230 )包含透明基体材料。24. 根据权利要求21至23中任意一项所述的装置，其中所述透明基体 材料是硅氧烷、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯 中的至少一种。25. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述微结构化膜 (230 )物理和/或化学地附着于所述透明层。26. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转 换层(230 )物理和/或化学地附着于所述透明层。27. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域 (230A)和所述第二区域(230B)彼此相邻并侧向布置。28. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域 (230A)被所述第二区域(230B)分隔。29. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述结构化发光转 换层(230 )包括条紋、交叉条紋、圆形、三角形或方形的区域或其组 合。30. 根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其中所述第一变色区域 形成为多个发光转换元件(530B)和/或所述第二区域形成为多个光提 取元件(530A),所述结构化发光转换层形成多元件光提取和发光转换 层(530 )。31. 根据权利要求30所述的装置，其中所述光提取元件(530A)使来 自所述光源(505 )的所述光漫射。32. 根据权利要求30或31中任意一项所述的装置，其中来自所述第二 区域的所述光镨、所述第二光镨和由于所述光提取元件(530A)导致的 所述漫射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克贝尔本，安东尼阿迪斯霍默，弗兰克耶尔曼，本亚明克鲁马赫尔，诺温文马尔姆，马丁察豪，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]