CN101652878A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光装置(10)，包括衬底的堆叠层(15)，该衬底的堆叠层(15)具有基础层(20)、第一电极层(30)和第二电极层(40)，其中有机发光层(50)夹置于第一电极层(30)和第二电极层(40)之间，有机发光层(50)发射人造光(51)，基础层(20)被反向反射构件(60)覆盖，该反向反射构件(60)构造成第一区段(61)和第二区段(62)，多个反向反射元件(70，70′)嵌在第一区段(61)内，每个反向反射元件(70，70′)将照射在反向反射构件(60)的前侧(65)上的环境光(80，80′)沿着该环境光(80，80′)来源的方向反射回去，第二区段对于照射在反向反射构件(60)的背侧(66)上的人造光(51)是透明的。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光装置。
背景技术
建筑工人或修路工人面临在夜间被摩托车手或其他道路使用者忽视的高危险。因此，即使在被汽车前灯照射到时，建筑工人的深色衣服也不够显眼以防止事故。黎明时也是如此，这个时候汽车司机不使用汽车前灯，而且经常因太迟发现建筑工人而发生事故。对于交通标志、路标或标志杆也是如此。经常因为这些标志太晚被摩托车手认出，使得如果摩托车手采取与标志所给指示相反的动作时，出现危险情况。诸如所描述的严重后果在日常生活的许多场合中出现，其中容易发生对照明不佳或者微小反射物体的忽视。为了防止这些缺点，物体或个人可配备有发光装置或者高反射性外层。
在US 6,142,643A中描述了一种照明装置，该照明装置包括附连有反向反射层的电致发光元件。因此，该发光装置提供了反向反射效果和自发光。遗憾的是，已知电致发光光源昂贵并且效率极低。此外，它们需要AC电源和电压，其通常是高的并且是潜在危险的。
在WO 2005/102783A1中示出一种车牌照组件，该车牌照组件包括由反向反射板覆盖的OLED。遗憾的是，反向反射板对于由OLED发射的人造光具有高衰减。因此所描述的车牌照组件提供反向反射效果和自发光。尽管如此，由于该反向反射构件，所获得的车牌照组件的光输出极低。
发明内容
本发明的目的是消除上述缺点。具体而言，本发明的目的是提供一种DC驱动的发光装置，该发光装置在夜间提供格外的可见度。
本发明的目的是通过一种发光装置来实现，该发光装置包括：衬底的堆叠层，该衬底的堆叠层具有基础层、第一电极层和第二电极层，其中有机发光层夹置于第一电极层和第二电极层之间，该有机发光层发射人造光，该基础层被反向反射构件覆盖，该反向反射构件构造成第一区段和第二区段，多个反向反射元件嵌在第一区段内，每个反向反射元件将照射在该反向反射构件的前侧上的环境光沿着该环境光来源的方向反射回去，第二区段对于照射在该反向反射构件的背侧上的人造光是透明的。
本发明的主导思想是利用OLED作为可由DC电流驱动的极高效的大面积光源。通过OLED与具有反向反射属性的元件的组合，公开了一种提供反向反射效果和自发光的装置。由于反向反射构件分成第一和第二区段，获得了足够的光输出。结果，结合了所描述的发光装置的物品(例如路标或衣服)可以提供改善的效果和提高的安全性。
该发光装置可包括用作载体的衬底层，该衬底层可以由玻璃或有机材料制成，或者由例如金属箔片的非透光材料制成。通常在该衬底层上应用透明氧化铟锡(ITO)的薄层，形成第一电极层。此外，有机发光二极管包括至少一个层厚度约为5nm至500nm的有机物质薄层。OLED经常由一层金属(例如铝)所覆盖，该层金属形成第二电极层，而该金属层厚度约为100nm并且因此厚度类似于ITO层。这一厚度的铝作为镜子，使得光发射仅穿过透明ITO第一电极层和透明基础层。在本发明上下文中，术语″有机发光层″包括单一层的有机材料以及由包括有机和无机材料的多个层组成的元件。
在本发明上下文中，术语“基础层”不应与在OLED的描述中经常使用的术语“衬底”混淆，该“衬底”作为电极和/或有机层沉积于其上的层。本发明中的基础层可以但无需是衬底。例如，如果使用底发射OLED，其中人造光穿过衬底离开有机发光层，则基础层和衬底相同。在使用顶发射OLED的情况中，基础层也可以是位于多个电极层其中之一的顶部上的涂层。在这两种情况中，基础层总是OLED的外层，在有机发光层内产生的人造光将通过该外层离开OLED。
所描述的形成OLED的层结构是被封装的发光装置的有源部分。反向反射构件布置在该堆叠层上，该反向反射构件是发光装置的无源部分。该反向反射构件包括多个反向反射元件。反向反射元件具有将光沿其来源的方向反射的能力。这类的反向反射元件可以通过安置彼此相互垂直的三个平面制成。为了防止反向反射元件使有机发光层发射的光通量衰减，所公开的发光装置包括反向反射构件，该反向反射构件包括第一和第二区段，但仅第一区段包括反向反射元件。两个区段并排设置，覆盖堆叠层的基础层。因此，由有机发光层发射的人造光可以经过第二区段而不被衰减、吸收或散射。因此如果该发光装置在夜间用于修路工人的夹克上，该夹克是自照明的并且因此对于任何人而言是清楚可见的，而无需被主动照明。但是在汽车前灯的光照射该发光装置的情况下，该光也将被反射并且因此被添加到由光有机层发射的人造光中。这使得夹克明亮，使得修路工人可以较早地并且从安全的距离被辨认出来。
在本发明上下文中，术语“人造光”描述由有机发光层产生并发射的光。因此其是在该发光装置内产生而辐射到外部的光。相反，术语“环境光”包括从外部辐射到该发光装置上的所有光。环境光可来源于汽车前灯或者将光辐射照在发光装置的外表面上的其他光源。由于反向反射构件是所描述发光装置的最外层的一部分，任何环境光将照在该反向反射构件的前侧上。有机发光层的人造光将通过背侧进入反向反射构件，传播穿过该构件本身并在前侧离开该构件。
在一个优选实施例中，反向反射构件与基础层连接。依赖于用于反向反射构件的材料，在反向反射构件和基础层之间可以使用不同类型的连接。如果反向反射构件为聚合物，可以通过将其胶粘在一起来实现两个所谓的膜状结构之间的便宜并且容易的连接。为了防止散射和衰减，所使用的胶的折射率应大约等于反向反射构件和/或基础层的折射率。
在另一优选实施例中，反向反射构件和基础层是一体的。这具有的优点为，人造光不必穿过基础层进到反向反射构件内，而这会在交点产生散射或损耗。由于基础层必须透光，其可由玻璃制成。随后，反向反射构件和反向反射元件可分别由该玻璃层磨削而成。接着，一体的反向反射构件和基础层可以用密封层来涂覆，该密封层嵌入反向反射元件并且因此保护该反向反射元件。如果聚合物材料用于基础层，则一体的反向反射构件/基础层可以在铸造期间制成。这种类型的产品是便宜的，并且在生产大量发光装置的情况下是优选的。
在另一优选实施例中，反向反射构件为箔片状结构，其相互划分为第一和第二区段。在第一区段内，反向反射元件嵌在反向反射构件的表面内。这些反向反射元件可以通过下述两种方式之一获得。反向反射元件可以由一组三个相互垂直的平面形成，这些平面形成立体角反射器元件。具有立体角反射器立方体状结构的反向反射元件具有容易嵌在膜状反向反射构件的前侧内的优点。在一个优选实施例中，反向反射元件以均匀的方式布置在反向反射构件的第一区段内。为了减少有机发光层内产生的光的散射，反向反射构件的反射率应介于1.2和1.8之间。在聚合物中发现这种反射率，此聚合物可用于制作反向反射构件。适当的聚合物的说明性示例包括丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、聚碳酸酯等。取决于使用类型，反向反射元件可以按单层或多层方式布置在反向反射构件内。为了保护反向反射元件，可在整个反向反射构件上覆盖保护层。这种类型的保护膜可包括聚合物，例如聚酯、丙烯酸树脂、聚氨酯、氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氟乙烯、聚丁酸酯等。
获得反向反射元件的另一种方式是使用布置成使得折射元件的焦曲面与反射表面吻合的反射和折射光学元件，通常为部分透明的球体或球面镜。这类的微球体或微结构可以结合到反向反射构件内。
由于水和氧气对有机发光材料具有退化作用，OLED经常使用保护膜来密封。在另一优选实施例中，反向反射构件密封发光装置的堆叠层。该密封防止发光装置受环境影响。因此，发光装置可以整体或仅部分覆盖有反向反射构件。
在另一优选实施例中，不仅第二区段而且第一区段对于照射在反向反射构件的背侧上的人造光均是至少部分透明的。为了克服所述缺点，本发明公开了一种具有第一和第二区段的反向反射构件。第二区段对于人造光是透明的，因此不对光通量造成衰减。因此，所公开的发光装置一方面发射足以从远距离看到的光，另一方面由于该反向反射元件，该发光装置在受环境光照射时是高度可见的。为了进一步增强发光装置的亮度，反向反射构件可设计成对于人造光是部分透明的。此目的可以这样实现：通过将反向反射元件布置成彼此相距特定距离，使得人造光可以在这些元件之间传播而没有衰减。此外，反向反射元件可以按照下述方式设计：它们不衰减从背侧传播穿过该反向反射构件的人造光，而它们反射照在前侧上的环境光。
取决于使用领域，第一和第二区段分别覆盖的面积的比例可以改变。如果发光装置集成在标志杆内，多达70％的基础层覆盖有该第二区段而低至30％的基础层覆盖有该第一区段被表明是恰当的。该比例将使得发光装置首先是自照明的。该实施例使得可以从远距离看到该标志杆而无需由汽车前灯发射的环境光。另一方面，如果发光装置使用在修路工人的衣服上，增加覆盖有反向反射元件的面积被表明是恰当的。因此，第一区段可覆盖多达70％的发光装置。而透光第二区段覆盖低至30％的基础层的其余区域。
除了比例之外，第一和第二区段分别在基础层上的布置可根据使用类型而改变。因此，如果用于衣服，具有矩形几何形状使得第一和第二区段呈条带状分布的区段被表明是恰当的。在其他实施例中，第一和第二区段分别具有几平方厘米(cm2)的面积，具有至少一种下述外形：三角形、五角形、六角形或八角形。取决于所选择的外形，可以分别构建第一和第二区段的不同模式。每个所述外形分别就有源和无源可见度而言具有其自己的优点。
在另一优选实施例中，第二区段是由反向反射构件内的间隙构成的。因此，不会发生反向反射构件对人造光的衰减。实际上，由有机发光层发射的光直接传播到环境之中。
在另一优选实施例中，反向反射构件为多层箔片。例如，反向反射构件可包括三个不同的层。在形成衬底的第一层上溅射和/或蒸发形成第二层的反向反射元件。为了密封所形成的堆叠层，第三保护层可完成反向反射构件的制作。多层箔片设计具有这样的优点：对于每个层，可以使用单独的并且因此是最优选择的材料。因此，因其已知的对人造光的低衰减，可以选择用于衬底层的聚合物材料。与之形成对比的是，用于形成反向反射元件的材料可具有所需的耐久的稳定性。此外，衬底层和/或反向反射元件的加入可提高OLED装置的外部量子效率。这将使得由于使用反向反射元件而增加光输出。
前述发光装置、以及所主张的部件和在所述实施例中依据本发明使用的部件在尺寸、形状、材料选择方面没有任何特殊例外。可以应用所属领域中已知的技术概念而无限制。在从属权利要求以及示出了根据本发明的发光装置的优选实施例的相应附图(仅以示例性方式)的下述描述中公开了本发明的目的的附加细节、特性和优点。
这些附图为：
附图说明
图1示出了贯穿发光装置的截面图，
图2示出了贯穿反向反射构件第一实施例的截面图，
图3示出了反向反射构件的第二实施例，
图4示出了底发射实施例中的发光装置，
图5示出了反向反射构件的另一截面图，
图6示出了发光装置的另一实施例，以及
图7示出了包括该发光装置的标志杆。
具体实施方式
图1中示出了发光装置10的截面图。发光装置10包括衬底的堆叠层15。发光装置10的基础由基础层20形成，该基础层为玻璃或聚合物衬底。第一电极层30沉积在该基础层20上。有机发光层50和第二电极层40相互叠置在此第一电极层30上。这三个所列举的层30、40、50每一个的厚度小于500nm，优选地约为50nm至200nm。在应用从第二电极层40流到第一电极层30的电流时，有机发光层50通过在有机材料内电子和空穴的复合而辐射人造光51。第二电极层40经常由铝构成。由于所述厚度的铝作为镜子，所发射的人造光51辐射穿过透明第一电极层30以及基础层20。因为人造光51辐射穿过基础层20，所以这类的有机发光二极管(OLED)称为底发射器。
本发明的目的是通过公开一种发光装置10来提高安全性，该发光装置10一方面是自照明的而另一方面具有反射属性。此外，DC电流应足以驱动该光源。由于其高效率，由堆叠层15构成的所述OLED产生甚至在远距离也清晰可见的光通量。其与低能耗相结合，使得发光装置10可以容易地嵌在衣服或路标内以增强安全性。
为了实现本发明的第二目的(获得反射表面)，图1所示的发光装置10包括反向反射构件60。该反向反射构件60包括多个反向反射元件70。为了防止由有机发光层50产生的人造光51通过反向反射元件70的衰减，反向反射构件60划分为两个区段。第一区段61包含多个反向反射元件70。因此，第一区段61的主要目的是反射照射在反向反射构件60的前侧65上的环境光80、80′。为了获得高可见度，单独的球面反射是不够的。因此，反向反射元件70具有将环境光80反射回到环境光80来源的方向的能力。例如，如果发光装置10用于标志杆，所述的反向反射元件70确保所反射的环境光80到达照亮此标志杆的汽车的司机。
在图2中也示出了这一能力，该图仅示出反向反射构件60。多个反向反射构件60布置在基础箔片64上，每个反向反射构件60具有三个相互垂直的镜子的结构，这三个相互垂直的镜子形成了立体角反射器元件。照射在反向反射构件60的前侧65上的环境光80在反向反射构件60的表面中两个表面上反射。结果，反射的环境光80′沿环境光80来源的方向往回传播。为了实现发光装置10的所需高自发光，基础箔片64具有第二区段62，该第二区段62对于照射在反向反射构件60的背侧66上的人造光51是透明的。
图3示出了反向反射构件60的另一实施例。其也是箔片状结构，该结构包括基础箔片64，反向反射元件70应用于其上。它们共同形成了反向反射构件60的第一区段61。为了实现高透明度以及因此的人造光51的低衰减，第二区段仅包括基础层64。反向反射元件70的第二层64″被切掉。因此形成间隙63，人造光51穿过该间隙63传播。在图4中示出了所述反向反射构件60与发射人造光51的堆叠层15的组合。
与图1所描述的发光装置10不同的是，所示出的堆叠层15发射人造光51穿过第二电极40而不穿过基础层20。这种类型的顶发射OLED可以通过减小第二电极层40的厚度来形成。在特定厚度以下，铝趋于变得部分透明。因此，在有机发光层50内产生的人造光51可以穿过第二电极层40传播并离开堆叠层15。在所示实施例中，人造光51随后经过反向反射构件60。如前所述，反向反射构件60具有形成第二区段62的间隙63。此外，反向反射元件70嵌在形成第一区段61的基础层64上。区段61、62的尺寸和形状取决于所公开的发光装置10的使用。为了更容易理解所公开的发明，所示实施例中的第一区段61总是大于第二区段62。这不应理解为尺寸或形状的例外。
为了实现所需的环境光80的反射，图5所示反向反射构件60包括具有反射表面71的多个珠状反向反射元件70′。与透光区段62相结合，所示反向反射构件60一方面实现发光装置10的自发光，另一方面保证反射足够的环境光80，从而实现高可见度。此外，在所示实施例中，嵌在第一区段61内的反向反射元件70′是至少部分透光的。因此，所发射的人造光51′的一部分也能够经过第一区段61。
图6示出了发光装置10，该发光装置包括反向反射构件70′的另一实施例。堆叠层15形成底发射OLED，其产生穿过第二区段62传播的人造光51，并因此使得发光装置10能够照亮周围并且被第三人看到。例如，如果当这种装置10安装在修路工人的衣服上时，其安全性显著提高。由于发光装置10仅有较低能耗并且仅需要DC电压，所需电源可以容易地嵌在衣服内。所发射的人造光51使得第三人能够从远距离看到该修路工人。另一方面，如果在夜间汽车靠近时，由汽车前灯发射的环境光80照射在发光装置10的前侧65上。为了实现反向反射属性，珠状反向反射元件70′偏转环境光80。与图5所示的反向反射构件60不同的是，该环境光不在反射表面70处被反射，而是在第二电极层40处被反射。由于第二电极层40由铝制成，其作为镜子，将环境光80′反射回到发光装置10表面的方向。在其离开堆叠层15时，环境光80′再次经过反向反射元件70′其中之一行进，再次被偏转并沿其来源方向离开发光装置10。反射的环境光80′与人造光51的结合将确保高可见度并且将显著减少忽视修路工人的机会。
图7中示出了作为所公开发光装置10的潜在应用领域的标志杆。标志杆100的外形以及待显示的信息分别限定第一区段61和第二区段62的外形。在所示实施例中，单词“STOP”以及标志杆100外部边界是由透明第二区段62形成的。因此，单词本身以及标志杆100的边界是发光的。即使在夜间，行人或骑自行车的人甚至从远距离也可辨别出标志杆100。另一方面，如果光源(例如汽车前灯)照亮标志杆100，所反射的环境光80将被添加到由标志杆100发射的人造光51中。在任一所描述情况中，显著减小了忽视标志杆100的可能性。
参考符号列表
10 发光装置
15 堆叠层
20 基础层
30 第一电极层
40 第二电极层
50 有机发光层
51，51′ 人造光
60 反向反射构件
61 第一区段
62 第二区段
63 反向反射构件60内的间隙
64，64′，64″ 箔片
65 前侧
66 背侧
70，70′ 反向反射元件
71 反射表面
80，80′ 环境光
100 标志杆
Claims (9)
1.一种发光装置(10)，该发光装置包括衬底的堆叠层(15)，该衬底的堆叠层具有基础层(20)、第一电极层(30)和第二电极层(40)，其中
有机发光层(50)夹置于该第一电极层(30)和该第二电极层(40)之间，
该有机发光层(50)能够发射人造光(51)，
该基础层(20)被反向反射构件(60)覆盖，该反向反射构件(60)构造成第一区段(61)和第二区段(62)，
多个反向反射元件(70，70′)嵌在该第一区段(61)内，
每个反向反射元件(70，70′)能够将照射在该反向反射构件(60)的前侧(65)上的环境光(80，80′)沿着该环境光(80，80′)来源的方向反射回去，
该第二区段对于照射在该反向反射构件(60)的背侧(66)上的该人造光(51)是透明的。
2.如权利要求1所述的发光装置(10)，
其特征在于，该反向反射构件(60)与该基础层(20)连接，优选地该反向反射构件(60)和该基础层(20)是一体的。
3.如权利要求1或2所述的发光装置(10)，
其特征在于，该反向反射元件(70，70′)包括三个相互垂直的平面，该三个相互垂直的平面形成立体角反射器元件。
4.如权利要求1或2所述的发光装置(10)，
其特征在于，该反向反射元件(70，70′)是结合在该反向反射构件(60)内的微球体。
5.如前述权利要求中任意一项所述的发光装置(10)，
其特征在于，该反向反射构件(60)密封了该发光装置(10)的堆叠层(15)。
6.如前述权利要求中任意一项所述的发光装置(10)，
其特征在于，该第一区段(61)对于照射在该反向反射构件(60)的背侧(66)上的人造光(51)是至少部分透明的。
7.如前述权利要求中任意一项所述的发光装置(10)，
其特征在于，该第一区段(61)和/或该第二区段(62)具有至少一种下述外形：三角形、正方形、五角形、六角形或八角形。
8.如前述权利要求中任意一项所述的发光装置(10)，
其特征在于，该第二区段(62)是该反向反射构件(60)内的间隙。
9.如前述权利要求其中任意一项所述的发光装置(10)，
其特征在于，该反向反射构件(60)是多层箔片。
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