專利名稱：結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的制作方法
結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層
相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求2005年10月31日提交的目前待決的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/264, 516和2006年2月1日提交的目前待決的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/345， 795的優(yōu)先權(quán)。
政府權(quán)利
本發(fā)明的一部分是在能源部資助的項(xiàng)目No. DE-FC26-04NT41947的 政府支持下做出。政府可具有本發(fā)明的一些權(quán)利。
背景技術(shù)：
基于發(fā)光二極管("LED")的顯示和照明系統(tǒng)具有多種應(yīng)用。這種 顯示和照明系統(tǒng)是通過(guò)布置多個(gè)光電元件("元件")例如單個(gè)LED的行 來(lái)設(shè)計(jì)的?；诎雽?dǎo)體技術(shù)的LED通常使用無(wú)機(jī)材料，但是近來(lái)，有機(jī) LED("0LED")已經(jīng)變成了潛在的替代物。使用有機(jī)材料的其它元件/器 件的例子包括有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)晶體管、有機(jī)檢測(cè)器和有機(jī)激光器。
OLED通常包括分隔陽(yáng)極和陰極層的兩個(gè)和更多個(gè)有機(jī)薄層(例如， 導(dǎo)電有機(jī)層和發(fā)光的有機(jī)發(fā)光層)。在施加的正向電勢(shì)下，陽(yáng)極將空穴 注入有機(jī)層的疊層中，同時(shí)陰極注入電子。注入的空穴和電子均朝著相 對(duì)的電極遷移(在外部施加電場(chǎng)的影響下)，并且在發(fā)光層中復(fù)合，發(fā) 出光子。類似的器件結(jié)構(gòu)和器件操作適用于由有機(jī)小分子層和/或聚合 物有機(jī)層構(gòu)成的0LED。各0LED可以是在鈍化/活化基體0LED顯示器中 的像素元件或用作常規(guī)面光源或照明元件等的單個(gè)元件。
由單個(gè)0LED元件或器件來(lái)構(gòu)建0LED光源和0LED顯示器為本領(lǐng)域 所公知。顯示器和光源可具有一個(gè)或更多個(gè)公共層，如公共的襯底、陽(yáng) 極或陰極和夾在其中的 一個(gè)或更多個(gè)公共有機(jī)層。它們也可包括光刻膠 或電隔離物、總線、電荷傳輸和/或電荷注入層等。通常，在底部發(fā)光 0LED器件中使用透明或半透明玻璃襯底?？諝夂?LED之間的折射率的不匹配可能導(dǎo)致所產(chǎn)生的相當(dāng)一部分 光通過(guò)內(nèi)部全反射進(jìn)入波導(dǎo)模式和自吸收而損失。由于體積散射機(jī)理， 在0LED器件的發(fā)光側(cè)上施加磷層或散射層增加了 0LED的輸出。通過(guò)對(duì) 0LED的發(fā)光側(cè)進(jìn)行紋理化，例如通過(guò)2005年8月29日提交的序列號(hào)為 11/215, 548的目前共同未決的一般轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利申請(qǐng)"Using Prismatic Microstructured Films for Image Blending in OLEDs" 中描述的噴砂或蝕刻，也可改善光的提取。
而且，照明的質(zhì)量由光源的顯色指數(shù)(CRI)給出。CRI是在照明下 光源(照明裝置)給予物體的所有顏色的量度。CRI取決于照明裝置的 歸一化的輸出光鐠。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，用一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換材料 層(降頻轉(zhuǎn)換層(down-coversion layer))即變色材料層來(lái)涂敷發(fā)射短 波范圍內(nèi)的光的光源，以形成比未涂敷的光源更高的CRI光源。
在光源上涂敷的變色材料吸收由光源發(fā)出的一部分光子，并以不同 波長(zhǎng)發(fā)射它們。本文定義的變色材料為吸收相對(duì)短的(一種或多種)波 長(zhǎng)的光子并以更長(zhǎng)的(一種或多種)波長(zhǎng)將它們的全部或一部分(取決 于變色材料的量子效率)重新發(fā)射的材料。由光源發(fā)出的光子中未吸收 部分和由變色材料發(fā)出的光子構(gòu)成該涂敷器件的輸出光i普。
對(duì)于照明應(yīng)用，經(jīng)常使用鈰摻雜的石榴石、氮化物磷光體、離子性 磷光體如SrGa2S4: Eu"或SrS: Eu2+、熒光染料、量子點(diǎn)和共軛聚合物作為 發(fā)光轉(zhuǎn)換材料。在大多數(shù)應(yīng)用中，這些材料溶解或嵌入透明基體例如聚 碳酸酯、硅氧烷、環(huán)氧樹脂或P腿A(聚甲基丙烯酸曱酯)中。包含變色 材料的基體經(jīng)常直接涂敷在光源上或用容器件外殼的材料。
通過(guò)下面的例子說(shuō)明常規(guī)均勻涂層的缺點(diǎn)。例如，考慮在平光源上 的一個(gè)或更多個(gè)均勻降頻轉(zhuǎn)換層。光源的光輸出低于降頻轉(zhuǎn)換層的光子 飽和極限。在這種情況下，僅僅通過(guò)所述層的厚度值和在基體中磷光體 的濃度來(lái)調(diào)節(jié)器件的輸出光鐠的形狀。通過(guò)這些濃度或厚度值的變化給 出大量所有可能的輸出光譜。因此，設(shè)計(jì)輸出光譜的靈活性有限。


圖l顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的電致發(fā)光(EL)裝置的實(shí)施方案的橫截面圖。
圖2A-2B顯示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的示例性EL裝置的透視圖 和橫截面圖。
圖3A-3B顯示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的示例性EL裝置的橫截面圖。
圖4A-4F說(shuō)明用于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的示例性圖案的頂視圖。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的EL裝置的另一個(gè)實(shí)施方 案的橫截面圖。
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的另一個(gè)示例性EL裝置的 橫截面圖。
圖7A和7B說(shuō)明多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換區(qū)域或?qū)拥氖纠詧D案的 頂視圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，公開了一種電致發(fā)光(EL)裝置， 其采用
光源，該光源包括能夠至少部分透過(guò)來(lái)自所述光源的光的透明層；
和
布置在所述透明層上的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層，所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層 包括第一變色區(qū)域和不同于所述第一變色區(qū)域的第二區(qū)域，所述第一變 色區(qū)域吸收來(lái)自所述光源的具有第 一光語(yǔ)的光并發(fā)射具有第二光鐠的 光，所述第二光鐠和來(lái)自所述第二區(qū)域的光i普結(jié)合以給出所述電致發(fā)光 裝置的總輸出光譜。
在本發(fā)明的至少又一個(gè)實(shí)施方案中，在光源的發(fā)光路徑中布置透明層。
在本發(fā)明的至少又一個(gè)實(shí)施方案中，在光源的外部布置結(jié)構(gòu)化發(fā)光 轉(zhuǎn)換層。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，光源為OLED器件。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，術(shù)語(yǔ)"光"涉及具有某一波長(zhǎng)或 某一范圍波長(zhǎng)的電磁輻射，該波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍落入包括紫外、可見(jiàn)光和 紅外電磁輻射的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，術(shù)語(yǔ)"光譜'，是指由形成光譜的 光鐠分量的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍表示的光鐠分布，其中不同的光譜分量可具 有不同的相對(duì)強(qiáng)度。如果第一和笫二光鐠的光鐠分量和光譜分量的相對(duì) 強(qiáng)度分別等同，則認(rèn)為第一光譜和第二光譜等同，而第一光譜的絕對(duì)強(qiáng) 度和第二光鐠的絕對(duì)強(qiáng)度可以不同。
在至少一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層物理和/或化學(xué)地附著 于透明層。這特別意味著結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層例如可通過(guò)膠、優(yōu)選透明膠 或折射率匹配凝膠附著透明層，或可包含與透明層結(jié)合的化學(xué)品例如共 價(jià)鍵結(jié)合的。
根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)可包含構(gòu)形 為條紋的、交叉條紋(網(wǎng)狀的)的、圓形的、三角形的或正方形(格狀 的)的區(qū)域或任意幾何形狀的區(qū)域或其任意組合。此外，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層的結(jié)構(gòu)可包含不規(guī)則圖案區(qū)域，特別是包括不同尺寸和形狀的第一 變色區(qū)域和第二區(qū)域的圖案。
結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域的尺寸即該區(qū)域的分辨率可以是小于亳 米級(jí)，更優(yōu)選為IOO至幾百個(gè)微米級(jí)，并且甚至更優(yōu)選為小于IOO微米 級(jí)。特別對(duì)于其中EL裝置沒(méi)有與光學(xué)成4象技術(shù)或器件組合^f吏用的照明 應(yīng)用，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域的尺寸可需要僅僅適度限制。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域分別包 括第一表面(輸入表面)和第二表面(輸出表面)。光源的光可通過(guò)輸 入表面進(jìn)入該區(qū)域并通過(guò)輸出表面離開該區(qū)域。特別地，輸入表面可朝 向光源而輸出表面可在其相反側(cè)上。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，包括第一變色區(qū)域的結(jié)構(gòu)化發(fā)光 轉(zhuǎn)換層還包括第二區(qū)域，該第二區(qū)域可以包括或可以是非變色區(qū)域。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)由第一變色區(qū)域發(fā)射的第二
光譜與未吸收的光鐠的結(jié)合給出EL裝置的總輸出光鐠，其中該沒(méi)有吸 收的光鐠可以是第二光鐠的一部分，并且可以是穿過(guò)第二、非變色區(qū)域 的光鐠。
而且，通過(guò)第二區(qū)域可分隔第一變色區(qū)域，例如可通過(guò)不同的非變 色區(qū)域或通過(guò)不同的多個(gè)非變色區(qū)域分隔不同第一變色區(qū)域或不同的 多個(gè)第一變色區(qū)域，或者可通過(guò)不同的第一變色區(qū)域或通過(guò)不同的多個(gè) 第一變色區(qū)域分隔不同的非變色區(qū)域或不同的多個(gè)非變色區(qū)域。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，非變色區(qū)域可以是完全空的或沒(méi) 有材料或者可包含不顯著改變?nèi)肷涔饣蛞圆煌庾V重發(fā)射入射光的不 吸收、發(fā)光、非變色、或透光材料或其組合。該材料可包括玻璃、硅氧 烷、樹脂例如環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂、聚合物(例如包括聚甲基丙烯酸 曱酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚酰亞胺)或任意其它合 適材料、或其組合。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，變色區(qū)域包含變色材料(諸如磷 光體)。變色材料是能夠吸收一種光鐠的光的材料，該光鐠可優(yōu)選與由 光源發(fā)出的第一光鐠至少部分重疊，變色材料優(yōu)選以不同于第一光語(yǔ)的 另 一種光語(yǔ)例如第二光譜發(fā)射具有高量子產(chǎn)率的光。
可用于形成變色區(qū)域的示例性變色材料可以是熒光體和/或磷光 體。其可包括但不限于
-有機(jī)和無(wú)機(jī)染料，
-石榴石，優(yōu)選由式A3X5012: Ce ( A表示Y、 Gd、或Tb; X表示Al 或Ga)表示的和由式Y(jié)3X5A12:Ce (X表示Al或Si; A表示0或N )表示 的鈰摻雜的石榴石，
-正硅酸鹽，優(yōu)選由式X2Si04:Eu (X表示Sr、 Ba或Ca)表示， -氮化物
-由式XSi202N2:Eu ( X表示Sr、 Ba或Ca )表示的氧氮化物珪酸鹽，-氮化物珪酸鹽，3。Ca2Si5N8:Eu、 Sr2Si5N8: Eu和CaAlSiN3: Eu， -離子性磷光體，如SrGa2S4: Eu"或SrS: Eu2+，
-茈，
-香豆素，
-量子點(diǎn)，
-熒光染料，和
-共軛聚合物。
而且，變色材料的顆粒尺寸可以小于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)的分 辨率。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，在變色區(qū)域內(nèi)的變色材料可以溶 解于或摻混或嵌于基體材料中，其可以是優(yōu)選透明的和不吸光的，包括 例如玻璃、硅氧烷、樹脂例如環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂、粘合劑、聚合物 (例如包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或 聚酰亞胺)或任意其它合適的材料、或其組合。而且，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換 層可包含基體材料。
結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層中的所有變色區(qū)域可以是相同的材料或可以是 不同的材料。例如，變色區(qū)域的一個(gè)部分可以發(fā)橙色光而另一個(gè)部分發(fā) 黃色光。至少一個(gè)變色區(qū)域可包含例如散射顆粒、磷光體顆粒等。
在本發(fā)明的至少一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域彼 此鄰近。因此，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域可以不垂直堆疊，即不在發(fā)光 路徑的方向上堆疊，而是每個(gè)區(qū)域可占據(jù)光源的透明層的外部表面上的 一定區(qū)域，即該區(qū)域可橫向布置和結(jié)構(gòu)化。結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域還 可直接與透明層相鄰。
第一變色區(qū)域?qū)Φ诙^(qū)域的表面積(或?qū)挾然蚱渌叽?的比率影 響EL裝置的輸出光譜。由于加入了這個(gè)比率，因此使用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層比 使用均一轉(zhuǎn)換層在設(shè)計(jì)輸出光鐠方面具有更大的靈活性。該靈活性使得 能夠在效率和顯色性之間獲得更好的平衡。才艮據(jù)A. R. Duggal， J. J. Shiang， C. M. Heller, D. F. Foust， Applied Physics Letters 80， 19 (2002)描述的模型,具有均一降頻 轉(zhuǎn)換或變色材料層的EL裝置的輸出光鐠由下式給出
<formula>formula see original document page 14</formula> (1)
其中oc (入)是與變色材料濃度相關(guān)的發(fā)光轉(zhuǎn)換層的吸光系數(shù)，5是有效 光學(xué)路徑長(zhǎng)度，其可以與層的厚度相關(guān)而不必等于層的厚度(由于散射 和其它幾何結(jié)構(gòu)效應(yīng))。PU)是歸一化的，使得在整個(gè)波長(zhǎng)范圍的積分
是統(tǒng)一的。Wa，5是權(quán)重因子。Ca,5 (人)是自吸收校正。Sq(A)是光源的
發(fā)射光譜。
基于混色的規(guī)則，根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案，具有結(jié)構(gòu)化發(fā)
光轉(zhuǎn)換層的等同的EL裝置的輸出光鐠由下式給出，其中該結(jié)構(gòu)化發(fā)光 轉(zhuǎn)換層包括未達(dá)到光子飽和極限的第一變色區(qū)域和形成作為非變色區(qū) 域的第二區(qū)域<formula>formula see original document page 14</formula>2)
其中x (=0...1)與變色區(qū)域的尺寸和/或結(jié)構(gòu)相關(guān)，(1-x)與結(jié)構(gòu)化發(fā) 光轉(zhuǎn)換層的非變色區(qū)域的尺寸和/或結(jié)構(gòu)相關(guān)。
權(quán)重因子Wa,6由下式給出
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中Q為在變色區(qū)域中使用的變色材料的量子產(chǎn)率。
自吸收校正Ca,5 U)由下式給出
<formula>formula see original document page 14</formula>
上文假設(shè)吸收過(guò)程的有效5M圣長(zhǎng)度等于發(fā)光的有效路徑長(zhǎng)度。由于上式2 描述的模型，變色區(qū)域(由乘數(shù)x給出)和非變色區(qū)域(由乘數(shù)l-x給出) 之間的分化使得具有更大能力來(lái)更精確調(diào)控輸出光譜。
與上面討論相類似的討論適用于第二區(qū)域是第二變色區(qū)域的情況，適用于第二區(qū)域包括第二變色區(qū)域和非變色區(qū)域的情況，以及適用于變 色區(qū)域達(dá)到或甚至超過(guò)光子飽和極限的情況。
在本發(fā)明的至少又一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的第二區(qū)域 包括第二變色區(qū)域，其不同于第一變色區(qū)域和吸收至少一部分由光源發(fā) 射的具有第一光譜的光并且發(fā)射具有第三光譜的光。這表明結(jié)構(gòu)化發(fā)光 轉(zhuǎn)換層包括第一變色區(qū)域和第二變色區(qū)域，其中由第一變色區(qū)域發(fā)射的
光i普不同于由第二變色區(qū)域發(fā)射的光譜。特別地，由第一變色區(qū)域發(fā)射 的第二光鐠可包括由第二變色區(qū)域發(fā)射的第三光鐠中不包含的波長(zhǎng)或 波長(zhǎng)范圍，和/或第二變色區(qū)域的第三光譜可包括由第一變色區(qū)域發(fā)出 的第二光鐠中不包含的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍。此外，第二區(qū)域可以是第二變 色區(qū)域。
此外，可通過(guò)第二變色區(qū)域分隔第一變色區(qū)域。
在本發(fā)明的至少又一個(gè)實(shí)施方案中，選擇用于在結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層 的至少一個(gè)變色區(qū)域中包含的變色材料使得結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的所述 至少一個(gè)變色區(qū)域的光輸出低于光子飽和極限。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，選擇用于在結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的
極限。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，選擇用于在結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層 的至少一個(gè)變色區(qū)域中包含的變色材料使得結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的所述 至少一個(gè)變色區(qū)域的光輸出可達(dá)到或超過(guò)光子飽和極限。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，選擇用于在結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的
光子飽和極限。
在本發(fā)明的至少又一個(gè)實(shí)施方案中，選擇變色材料，使得通過(guò)變色 區(qū)域使由光源發(fā)射的光的反向散射進(jìn)入光源得到最小化。特別當(dāng)達(dá)到或 超過(guò)光子飽和極限時(shí)，可發(fā)生由變色材料引起的反向散射。此外，為了 最小化反向散射，變色材料的顆粒的尺寸d50可優(yōu)選或者至少1500納 米或者最大300納米。更優(yōu)選d50可以是至少2000納米，這取決于變 色材料和樹脂的類型。優(yōu)選的是，顆粒尺寸d50理解為基于平均粒徑的數(shù)，例如在"Sh. Shionoa和W. M. Yen (eds) ， Phosphor Handbook, CRC出版社LLC (1999 )， 736-738頁(yè)"所描述的，通過(guò)引用將其全文并入用于所有目的， 并且更具體地為根據(jù)對(duì)應(yīng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9276-2的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 66141 的中值等效球徑尺寸d50(Q0)，該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)引用全文并入用于所有目的。
在本發(fā)明的至少又一個(gè)實(shí)施方案中，第一變色區(qū)域和/或包含變色 區(qū)域和/或非變色區(qū)域的第二區(qū)域可包含改變?nèi)肷涔獾膸缀温窂降慕Y(jié) 構(gòu)。特別地，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層可包含區(qū)域例如第一和/或第二區(qū)域， 其中輸出表面具有一定幾何形狀。特別地，輸出表面可包含球形、非球 形、浮凸?fàn)?emboss-like)的、梯形或棱柱結(jié)構(gòu)、或這些結(jié)構(gòu)的一部 分或其任意組合。
此外，第一區(qū)域可形成為發(fā)光轉(zhuǎn)換元件，其可包含具有某一定形狀 的輸出表面。第二區(qū)域可形成為光提取元件，其可包含具有一定形狀的 輸出表面。而且，形成為發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的第一區(qū)域和形成為光提取元件 的第二區(qū)域可形成多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換區(qū)域。
在本發(fā)明的至少一個(gè)的實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層包含多元件 光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換 (multi-element light extraction and luminescence conversion, MLELC)區(qū)域，該區(qū)域包含至少一個(gè)光提取 元件和至少一個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件。光提取元件可使來(lái)自光源的光或至少部 分光漫射。發(fā)光轉(zhuǎn)換元件包含至少一個(gè)第一變色區(qū)域，其吸收一部分來(lái) 自光源的第一光鐠，并發(fā)射第二光譜。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，MLELC區(qū)域包含多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件和多 個(gè)光提取元件。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，發(fā)光轉(zhuǎn)換元件是變色區(qū)域。
第一光鐠的未吸收部分和來(lái)自至少一個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件或多個(gè)發(fā)光 轉(zhuǎn)換元件的第二光譜與來(lái)自至少 一個(gè)光提取元件或多個(gè)光提取元件的 漫射光輸出結(jié)合，產(chǎn)生總輸出光鐠。
MLELC層的光提取元件可包括至少一個(gè)或多個(gè)非變色透光區(qū)域?；蛘?，光提取元件可包括至少一個(gè)或多個(gè)變色區(qū)域。在本發(fā)明的至
少一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層包含多個(gè)MLELC區(qū)域或甚至形成 MLELC層。
類似于上面給出的討論(該討論關(guān)于根據(jù)式1的具有均一降頻轉(zhuǎn)換 或變色材料層的EL裝置輸出光譜與根據(jù)式2的具有結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層 的EL裝置輸出光譜的比較)的討論也適用于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層包含至 少一個(gè)MLELC區(qū)域或甚至是包含光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)化元件的MLELC層的情 況。在本發(fā)明的至少一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，光提取元件具有與OLED器 件或光源的透明層的折射率相同或接近的折射率(ih )，該透明層可鄰近 于MLELC區(qū)域或?qū)硬⑶铱赏腹庵罬LELC區(qū)域或?qū)?。發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的折射 率(n2)可設(shè)計(jì)為小于ih。空氣和MLELC區(qū)域或MLELC層的元件之間折
射率的調(diào)節(jié)可避免所產(chǎn)生的一部分光可能通過(guò)內(nèi)部全反射進(jìn)入波導(dǎo)模 式和自吸收而損失。
在本發(fā)明的至少另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，光提取元件的形狀是梯形 的或浮凸型的幾何結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的至少另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的優(yōu)選形狀 是平面的或透鏡狀的。
在本發(fā)明的至少另 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，MLELC層或結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)
的材料。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層包含襯底。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，EL裝置用于照明用途。其可具 有亳米至數(shù)厘米或甚至厘米以上的范圍的橫向尺寸。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，EL裝置是柔性的并且是電致發(fā)光箔。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)絲網(wǎng)印刷制造結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層的區(qū)域。絲網(wǎng)印刷可通常達(dá)到約70微米的分辨率。這意味著特別 是例如可制造最小半徑在該分辨率級(jí)別上的球形或類球形區(qū)域。而且， 意味著特別是例如可制造最小條寬在該分辨率級(jí)別上的條狀區(qū)域。絲網(wǎng)印刷可特別適合于低成本應(yīng)用，并可提供優(yōu)良的技術(shù)可管理性。
在本發(fā)明的至少 一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)平板技術(shù)例如光刻來(lái)制造結(jié)
構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的區(qū)域。光刻中使用的光刻膠層的結(jié)構(gòu)可提供低于100
納米的分辨率，因此結(jié)構(gòu)化的光刻膠層可提供具有這樣的分辨率的空隙
(voids )。例如，可在光源的透明層上沉積結(jié)構(gòu)化光刻膠層?？障犊上?定第一區(qū)域并可用變色材料填充以形成作為變色區(qū)域的第一區(qū)域。可通 過(guò)選擇性沉積技術(shù)或非選擇性沉積技術(shù)實(shí)施空隙的填充。在選擇性沉積 技術(shù)的情況下，可用不同材料填充不同的空隙。然后，可除去結(jié)構(gòu)化的 光刻膠層，并且第一區(qū)域保留在光源的透明層上。除去光刻膠層后，顯 現(xiàn)分隔第一區(qū)域的第二區(qū)域(可以是空的)。第二區(qū)域可以保持為空的 或用透明材料填充，以形成作為非變色區(qū)域的第二區(qū)域?；蛘撸捎门c 變色區(qū)域中變色材料不同的變色材料來(lái)填充第二區(qū)域，以形成另外的變 色區(qū)域例如第二變色區(qū)域。
或者，光刻膠層中的空隙可限定第二區(qū)域?？捎米兩?或非變色 材料填充空隙以形成第二區(qū)域。除去光刻膠層后，可以用變色材料填充 不是第二區(qū)域的區(qū)域以形成作為變色區(qū)域的第一區(qū)域。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，使用光刻膠技術(shù)在襯底上形成第 一和/或第二區(qū)域。例如通過(guò)透明粘合劑、光可固化透明粘合劑或折射 率匹配凝膠，可將具有變色區(qū)域的襯底附著于光源。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，變色材料溶于箔材料中。該箔材 可例如包括聚合物如聚乙烯、聚丙烯或任意其它合適的聚合物或材料。 將特定成形的箔或箔片附著于形成作為變色區(qū)域的第一區(qū)域的光源透 明層。該技術(shù)特別適合于僅僅需要中等分辨率的低成本應(yīng)用。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)電泳可制造結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換 層的變色區(qū)域。在該方法中，可在光源的透明層上沉積結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電 層。結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電層可包含透明導(dǎo)電材料，如金屬氧化物例如氧化銦 錫(IT0)、或摻雜的導(dǎo)電聚合物、或可由透明導(dǎo)電材料制成。結(jié)構(gòu)化透 明導(dǎo)電層優(yōu)選由IT0制成。結(jié)構(gòu)化透明層可包含與該結(jié)構(gòu)化透明層一起 形成的結(jié)構(gòu)化透明元件。結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電層或至少一個(gè)結(jié)構(gòu)化透明元件 可用于施加電場(chǎng)。由于該電場(chǎng)，可在結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電層上或在至少一個(gè)形成作為變色區(qū)域的第一區(qū)域的結(jié)構(gòu)化透明元件上沉積或沉淀變色材 料，優(yōu)選該變色材料可以以液相例如液體混合物或溶液來(lái)利用。通過(guò)對(duì) 其它的結(jié)構(gòu)化透明元件施加電場(chǎng)，可在形成作為變色區(qū)域的第二區(qū)域的 結(jié)構(gòu)化透明元件上沉積或沉淀以另一種液體或溶劑來(lái)利用的其它變色 材料。
該技術(shù)的分辨率取決于結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電層的分辨率。特別地，可不 需要粘結(jié)劑或類似的材料作為用于變色材料的基體或載體。
在本發(fā)明的至少另一個(gè)實(shí)施方案中，可在透明襯底上沉積結(jié)構(gòu)化透 明導(dǎo)電層。結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電層或結(jié)構(gòu)化透明元件可用于施加電場(chǎng)，以在 襯底上的結(jié)構(gòu)化透明導(dǎo)電層上沉積或沉淀變色材料。然后，使用例如透 明粘合劑、光可固化透明粘合劑或折射率匹配凝膠可將透明襯底附著于 光源的透明層。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)體積澆注(volume casting )、 絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、刮擦、刮刀涂布(doctor blading),光刻、層 疊或其它合適的工藝，可制造結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層。
而且，可通過(guò)模制未固化的連續(xù)層或通過(guò)光刻來(lái)制造光提取元件。通 過(guò)體積澆注、絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、光刻等可制逸良光轉(zhuǎn)換元件。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，公開了一種電致發(fā)光(EL)裝置， 其包括光源，該光源包含能夠至少部分透過(guò)來(lái)自所述光源的光的透明層； 和布置在所述透明層上和在所述光源的外部上的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層，所述 結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層包括變色區(qū)域和非變色區(qū)域，所述變色區(qū)域吸收來(lái)自所 述光源的第一光語(yǔ)并發(fā)射第二光鐠，所述第二光譜于來(lái)自所述光源的未吸 收的光鐠結(jié)合以產(chǎn)生所述電致發(fā)光裝置的總的輸出光譜。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，公開了一種電致發(fā)光(EL)裝置， 其包括光源，該光源包含能夠至少部分透過(guò)來(lái)自所述光源的光的透明層； 和布置在所述透明層上和在所述光源的外部上的多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn) 換層，所述多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換層包括多個(gè)光提取元件和多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn) 換元件，其中所述光提取元件4吏來(lái)自所述光源的所述光漫射，并且其中所 述發(fā)光轉(zhuǎn)換元件吸收來(lái)自所述光源的第一光譜并發(fā)射第二光鐠，另外，其中所述沒(méi)有吸收的第 一光譜、所述第二光鐠和由于所述光提取元件導(dǎo)致的 所述漫射光輸出構(gòu)成所述電致發(fā)光裝置的總輸出光鐠，所述元件彼此鄰近 并直接鄰近所述透明層。
在本發(fā)明的其他一些實(shí)施方案中也包含本公開的實(shí)施方案的任意可能 的組合和特征。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的電致發(fā)光(EL)裝置200 的實(shí)施方案的橫截面圖。該EL裝置200包括0LED器件205和結(jié)構(gòu)化發(fā) 光轉(zhuǎn)換層230。 0LED器件205包括襯底208和在襯底208上的第一電極 211?？墒沟谝浑姌O211圖案化以用于像素化應(yīng)用(pixilated applications)或不使第一電極211圖案化以用于背光或普通照明用途。 OLED器件205還包括在第一電極211上的半導(dǎo)體堆疊體214。該半導(dǎo)體 堆疊體214至少包含(1)陽(yáng)極緩沖層(ABL) 215和(2)有源發(fā)光層 (EML) 216。
如圖1所示，OLED器件205為底部發(fā)光器件。作為底部發(fā)光器件， 第一電極211作為陽(yáng)極，ABL 215沉積在第一電極211上，EML 216沉 積在ABL 215上。最后，OLED器件205還包括沉積在有機(jī)半導(dǎo)體堆疊 體214上的第二電極217。也可加入除了圖1中所示以外的其它層，如 絕緣層、勢(shì)壘層、電子/空穴注入和阻擋層、吸氣劑層等。特別地，可 增加具有一個(gè)或更多個(gè)層例如平坦化層、濕氣和/或氧吸收層和屏蔽層 的OLED器件205的包封以4呆護(hù)OLED器件。
才艮據(jù)本發(fā)明，在OLED器件205的外側(cè)上沉積結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230。 更具體地，在所示結(jié)構(gòu)中，在襯底208上沉積結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230。 OLED器件205和結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230 —起組成EL裝置200。下面更 詳細(xì)地描述這些層的示例性實(shí)施方案。
襯底208:
襯底208可以是可支撐其他的層和電極的任意材料。在底部發(fā)光OLED 的情況下，襯底對(duì)由OLED器件205發(fā)出的光的波長(zhǎng)是透明或半透明的。 優(yōu)選的襯底材料包括玻璃、石英和塑料，優(yōu)選薄的柔性玻璃。襯底208的 優(yōu)選厚度取決于使用的材料和器件的用途。襯底208可以是薄片或連續(xù)膜的形式。例如對(duì)特別適合于塑料、金屬和金屬化塑料箔的巻繞制造工藝， 使用連續(xù)膜。
第一電極211:
在底部發(fā)光結(jié)構(gòu)中，第一電極211作為陽(yáng)極(陽(yáng)極是用作空穴注入 層的導(dǎo)電層)。典型的陽(yáng)極材料包括金屬(如鉑、金、鈀、銦等)；導(dǎo)電 氧化物(如氧化鉛、氧化錫、氧化銦錫(IT0)等)；石墨；和摻雜的導(dǎo) 電聚合物(如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等)。優(yōu)選地，第一電極211包 含氧化銦錫(IT0 )。
對(duì)于0LED，第一電極211通常足夠薄，從而成為透明的或至少半透 明的，并允許至少一部分光透過(guò)(在底部發(fā)光OLED中)。第一電極211 的厚度為約10 nm 約1000 nm，優(yōu)選約50 nm 約200 nm，更優(yōu)選約 100 nm。同樣地，在第一電極制造步驟中，可使用任何薄膜沉積方法。 這些方法包括但不限于真空沉積、濺射、電子束沉積、化學(xué)氣相沉積、 蝕刻和本領(lǐng)域其它公知技術(shù)和其組合。該工藝也經(jīng)常涉及在控制的氣氛 中的焙燒或退火步驟，以優(yōu)化陽(yáng)極層的導(dǎo)電率和透光性。如果需要的話， 然后可使用光刻以在第 一 電極211上限定任何圖案。
ABL 215:
ABL 215具有良好的空穴傳輸性能并且用于從第一電極211有效地 將電子注入EML 216。 ABL 215包含聚合物或小分子材料或其它材料， 或者由其制成。例如，ABL 215可由小分子或聚合物形式的咔唑衍生物 或叔胺、導(dǎo)電聚苯胺("PANI")、或PEDOT:PSS (聚-(3， 4-乙撐二氧蓉 吩)("PEDOT")和聚苯乙烯磺酸("PSS，，)的溶液，例如可由HC Starck 作為"Baytron P，，獲得)制成。ABL 215可具有約5 nm 約1000 nm 的厚度，并且為了便利使用約50 nm 約250 nm的厚度。ABL 215的其 它例子包括具有優(yōu)選的10~50 nm厚度的酞菁銅(CuPc )。 ABL材料的 其它例子為本領(lǐng)域所公知并且可容易地替代上述材料或與其組合。
可使用選擇性沉積技術(shù)或非選擇性沉積技術(shù)形成ABL 215。選擇性 沉積技術(shù)的例子包括例如噴墨印刷、柔版印刷(flex printing)和絲 網(wǎng)印刷。非選擇性沉積技術(shù)的例子包括例如旋涂、浸涂、網(wǎng)涂(webcoating)和噴涂。 EML216:
有源發(fā)光層(EML) 216包含有機(jī)電致發(fā)光材料，其在通過(guò)第一電極 211和第二電極217施加電壓時(shí)發(fā)光。EML可由有機(jī)材料或有機(jī)金屬材 料制造，并且可包括聚合物、單體或小分子發(fā)光體或其組合或混合物。 如本文所述，術(shù)語(yǔ)"有機(jī)"也包括有機(jī)金屬材料。在這些材料中的發(fā)光 可由于熒光和/或磷光而產(chǎn)生。
有機(jī)材料可包括聚合物、聚合物共混物、單體、寡聚體、共聚物、 有機(jī)側(cè)基、小分子、或其任意共混物中的一種或更多種。EML 216可包 含例如共軛EL聚合物如聚芴、聚噻吩、聚苯、聚噻吩亞乙烯基 (polythiophenevinylenes )、多螺環(huán)聚合物、或聚對(duì)苯乙炔或其族、 共聚物、衍生物、共混物、或其混合物，這些物質(zhì)發(fā)射紫外、藍(lán)、綠、 黃、橙、紅、紅外、白或任意單一或組合光鐠。
EML216可以是非選擇性沉積(例如，旋涂、浸涂、噴涂、網(wǎng)涂等) 的連續(xù)膜，或選擇性沉積(例如，通過(guò)噴墨印刷、柔版印刷、或絲網(wǎng)印 刷)的不連續(xù)區(qū)域。根據(jù)需要，EML216也可以由氣相沉積、濺射、真空 沉積等制造。
EML216可包含一種以上的發(fā)光元件(例如，基質(zhì)和摻雜劑)。在兩 種發(fā)光元件的情況下，可調(diào)制基質(zhì)元素和摻雜劑元素的相對(duì)濃度以獲得 期望的顏色。EML 216可發(fā)射任何期望顏色的光并根據(jù)需要可包含聚合 物、共聚物、摻雜劑、淬滅劑和空穴及電子傳輸材料。例如，EML 216 可發(fā)射紫外、藍(lán)、紅、綠、橙、黃或這些顏色的任意期望組合的光，并 且在某些應(yīng)用中可包含產(chǎn)生白光的發(fā)光元件的組合。EML 216可也包含 多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光子層。
除了發(fā)光的有源電致發(fā)光材料之外，EML 216也可包含能夠傳輸電 荷的材料。電荷傳輸材料包括能夠傳輸電荷載流子的聚合物或小分子， 例如有機(jī)材料如聚噻吩、聚噻吩衍生物、寡聚噻吩、寡聚噻吩衍生物、 并五苯、三苯胺和三苯基二胺。
第二電極217:在底部發(fā)光結(jié)構(gòu)中，第二電極217作為陰極(即，作為電子注入層 并由具有低功函的材料構(gòu)成的導(dǎo)電層)。雖然可作為陰極的許多材料為 本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，但是使用最優(yōu)選的材料包括鋁、銦、銀、金、 鎂、釣、鋰、氟化鋰、氟化銫、氟化鈉和鋇及其組合或其合金。特別優(yōu) 選鋁、釣與鋁的組合、鋇與鋁的組合、氟化鋰與鋁的組合、氟化鋰與4丐 和鋁的組合、鎂與銀的組合、或它們的合金。
優(yōu)選地，第二電極217的厚度為約10~約1000 nm,更優(yōu)選為約50~ 約500 nm,并且最優(yōu)選為約100~約300 nm。雖然可沉積第一電極材 料的許多方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，但是真空沉積方法如熱真空蒸 鍍、賊射或電子束沉積是優(yōu)選的。
另外，第二電極217可起到反射鏡的作用或可包含另外的反射鏡層 以將在EML216中產(chǎn)生并遠(yuǎn)離透明襯底208發(fā)射的光朝向村底208反射。
也可使用其它層(未顯示)如屏蔽層和吸氣劑層來(lái)保護(hù)電子器件。 這樣的層為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在本文沒(méi)有具體描述。
結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230:
所示的OLED器件205是底部發(fā)光OLED，因此由EML 216發(fā)射的光 通過(guò)襯底208。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案，在襯底208的暴露的外側(cè) 上沉積結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230 (并因此在OLED器件205的外部上)以改 變和調(diào)制EL裝置200的光輸出。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，結(jié) 構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層由第一變色區(qū)域230A和第二非變色區(qū)域230B構(gòu)成。第 一變色區(qū)域230A—起形成結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230的圖案或"結(jié)構(gòu)"，該 結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層2 30與在常規(guī)電致發(fā)光器件中使用的均一的降頻轉(zhuǎn)換 層(其中整個(gè)層具有變色材料)是顯然不同的。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施 方案的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)可以是條紋的、交叉條紋的(網(wǎng)狀的)、 圓形的、正方形的(格狀的)或任意幾何結(jié)構(gòu)。圖4A-4F說(shuō)明了示例性 的結(jié)構(gòu)。
用各非變色區(qū)域230B分隔各變色區(qū)域230A。非變色區(qū)域230B可以 是完全空的或者可包含非吸收的、發(fā)光的或透光的材料(例如玻璃)。 變色區(qū)域230A將各自包含可吸收一個(gè)光譜中的光并發(fā)射另一光譜的光的熒光或磷光材料或任意變色材料。變色區(qū)域230A內(nèi)的變色材料可嵌 入透明基體中。結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230中的所有變色區(qū)域230A可以是 相同的材料或不同的材料。例如，變色區(qū)域230A的一部分可發(fā)射橙色 光而另一個(gè)部分可發(fā)射黃色光。變色區(qū)域230A對(duì)非變色區(qū)域230B的比 率影響EL裝置的總輸出光譜。由于加入該比率，與使用均一的轉(zhuǎn)換層 相比，結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)換層的使用在設(shè)計(jì)輸出光鐠上給出了更大的靈活性。這 種靈活性使得能夠在效率和顯色性之間的獲得更好的平衡。
在形成第一變色區(qū)域230A中可使用的示例性變色材料包括但不限 于有機(jī)和無(wú)機(jī)染料、鈰摻雜的石榴石、氮化物磷光體、離子性磷光體如 SrGa2S4: Eu"或SrS: Eu2+、量子點(diǎn)、熒光染料或共軛聚合物。在每種情況 下，變色材料均可溶解于透明基體材料諸如硅氧烷、環(huán)氧樹脂、粘合劑、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等或與之共混。
結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230的厚度取決于器件的期望的輸出光譜和結(jié)構(gòu) 化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230中變色材料的濃度。變色材料的濃度可受限于淬滅或 聚集作用。此外，散射作用特別是反向散射取決于變色材料的濃度。為 降低這樣的作用，至少1500納米或最大300納米的變色材料的顆粒尺 寸可能是有利的。
變色材料的濃度可以是使得未達(dá)到光子飽和極限的濃度。在這種情 況下，EL裝置200的發(fā)射光光鐠可由OLED 205發(fā)射并穿過(guò)非變色區(qū)域 230B的光和未被轉(zhuǎn)換地通過(guò)變色區(qū)域230A的光的光鐠，以及OLED 205 發(fā)射并在變色區(qū)域230A中轉(zhuǎn)換為另一個(gè)波長(zhǎng)的光的光譜所得到。
或者，變色材料的濃度可以是使得達(dá)到或甚至超過(guò)光子飽和極限 的濃度。在這種情況下，EL裝置200的發(fā)射光光譜可由OLED 205發(fā)射 并通過(guò)非變色區(qū)域230B的光的光鐠，以及OLED發(fā)射并在變色區(qū)域230A 中轉(zhuǎn)換為另 一個(gè)波長(zhǎng)的光的光鐠所得到。
例如，光源發(fā)射藍(lán)光，變色區(qū)域230A吸收由光源發(fā)出的光并以黃 色范圍的波長(zhǎng)發(fā)光，同時(shí)沒(méi)有達(dá)到光子飽和極限。根據(jù)變色區(qū)域230A 和非變色區(qū)域230B的表面比率、變色區(qū)域230A中的變色材料的濃度和 變色區(qū)域230A的厚度，EL裝置200的發(fā)射光鐠可調(diào)整為藍(lán)和黃光的任 意混合物并可優(yōu)選呈現(xiàn)白光?；蛘撸兩珔^(qū)域包含發(fā)射紅光的變色材料和發(fā)出綠光的其它變色
材料。在這種情況下，EL裝置200的發(fā)射光譜可優(yōu)選呈現(xiàn)暖白色。
在變色區(qū)域230A中達(dá)到或甚至超過(guò)光子飽和極限的情況下，EL 裝置200的輸出光譜將不依賴于變色材料的濃度的微小變化和變色區(qū)域 230A的厚度，而可以僅僅依賴于變色區(qū)域230A和非變色區(qū)域230B的 表面比率。
在某些實(shí)施方案中，使用可另外通過(guò)紫外輻射固化的光學(xué)粘合膠 或折射率匹配凝膠，可將結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230附著于襯底208。
例如，變色區(qū)域可包含在箔中而非變色區(qū)域保持為空的或這由透 明的箔形成。
在其它一些實(shí)施方案中，通過(guò)絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、電泳或其它 選擇性沉積技術(shù)或與非選擇性或選擇性沉積技術(shù)結(jié)合的掩模技術(shù)，可在 襯底208上直接形成或沉積結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層230。而且，結(jié)構(gòu)化發(fā)光 轉(zhuǎn)換層230可使用能夠化學(xué)結(jié)合于襯底208的可交聯(lián)材料。
圖2A-2B顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的示例性EL裝置的透 視圖和橫截面圖。EL裝置308包括光源305和結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330。 層330具有多個(gè)變色區(qū)域330A和非變色區(qū)域330B。非變色區(qū)域330B 顯示為空的。
非變色區(qū)域的寬度為"b"而變色區(qū)域的寬度為"a"。 "a"和"b" 之間的比率將確定在上式2 (其中"b"為l-x, "a"為x)中對(duì)于該特 定實(shí)施方案所描述的輸出光譜。參考式2，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330的厚 度為5。如上所示，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330的厚度是均勻的，然而，在 其它一些實(shí)施方案中，該厚度可以是一個(gè)變色區(qū)域與另一個(gè)變色區(qū)域不 同，或在甚至給定的變色區(qū)域內(nèi)變化。上式2假設(shè)均勻的厚度值5。變 色區(qū)域330A吸收由光源305發(fā)射的特定光譜并發(fā)射其它光語(yǔ)。由光源 305發(fā)射的光通過(guò)非變色區(qū)域330B而沒(méi)有改變光譜。非變色區(qū)域330B 也可包含實(shí)際的材料而不是空的或空隙空間。非變色區(qū)域330B可包含 光學(xué)粘合劑或玻璃或類似的透光材料。
圖3A顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的另一示例性EL裝置的橫截面圖。EL裝置309包括光源305和結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330。層330 具有多個(gè)第一變色區(qū)域330A和多個(gè)第二變色區(qū)域330B。第一變色區(qū)域 330A包含變色材料，該材料在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換由光源305發(fā)射的 光，該波長(zhǎng)范圍不同于第二變色區(qū)域330B中變色材料轉(zhuǎn)換由光源305 發(fā)射的光的波長(zhǎng)范圍。
如果通過(guò)第一變色區(qū)域330A或第二變色區(qū)域330B沒(méi)有達(dá)到光子 飽和極限，則可以是有利的。例如，光源305可以主要發(fā)射藍(lán)光，第一 變色區(qū)域330A可將一部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換為紅光，而第二變色區(qū)域330B可將 一部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換為綠光，同時(shí)在變色區(qū)域330A和330B中沒(méi)有達(dá)到光子 飽和極限。根據(jù)第一變色區(qū)域330A和第二變色區(qū)域330B中的變色材料 的濃度以及第一變色區(qū)域330A和第二變色區(qū)域330B的厚度，可產(chǎn)生藍(lán)、 紅和綠光的任意混合物，這可提供包括白光的各種發(fā)光光鐠。每一個(gè)第 一變色區(qū)域330A和/或每一個(gè)第二變色區(qū)域330B中的變色材料的濃度 可以相同，或者各變色區(qū)域之間可以不同，或者同一變色區(qū)域可以變化。
雖然在圖3A中的所有變色區(qū)域的厚度相同，但是單個(gè)變色區(qū)域的 厚度可以和其它的變色區(qū)域厚度不同，或甚至可在變色區(qū)域內(nèi)變化。
或者，在第一變色區(qū)域330A和第二變色區(qū)域330B中達(dá)到或甚至 超過(guò)光子飽和極限。這意味著唯一主要轉(zhuǎn)換的光是由EL裝置309所發(fā) 射。根據(jù)由第一變色區(qū)域330A和第二變色區(qū)域330B占據(jù)的表面的比率， 可獲得EL裝置的固定發(fā)射光鐠。
例如，光源305可主要發(fā)射藍(lán)光，并且第一變色區(qū)域330A可將藍(lán) 光轉(zhuǎn)換為紅光，而第二變色區(qū)域330B可將藍(lán)光轉(zhuǎn)換為綠光。根據(jù)第一 變色區(qū)域330A、第二變色區(qū)域330B和非變色區(qū)域330C的表面比率， 可產(chǎn)生能夠提供各種發(fā)光光譜的紅和綠光的任意混合物。由于在第一變 色區(qū)域330A和第二變色區(qū)域330B中達(dá)到光子飽和極限的事實(shí)，EL裝置 309的發(fā)射光譜與各個(gè)變色區(qū)域的厚度以及在各個(gè)變色區(qū)域中變色材料 的濃度的微小變化無(wú)關(guān)。因此，考慮到其在制造過(guò)程中對(duì)于輸出光譜的 適度要求，這樣的器件允許高的可重復(fù)性。
或者，區(qū)域330B為非變色區(qū)域。EL裝置309在實(shí)質(zhì)上類似于圖1 中描述的EL裝置200,但是利用不改變光源305發(fā)射的光鐠的透明非變色材料填充非變色區(qū)域330B。例如，非變色材料可包括硅氧烷、環(huán)氧樹 脂或丙烯酸樹脂、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸曱酯和/或聚碳酸酯。 另外，變色區(qū)域330A可包含作為變色材料的基體材料的透明非變色材 料，其中變色材料可溶解于基體材料或與之混合或以其他方式與基體材 料共混。非變色材料用于非變色區(qū)域330B和作為變色區(qū)域330A的基體 材料可改善結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330A的穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層 330對(duì)光源305的粘附。這在當(dāng)EL裝置309是柔性、大面積發(fā)光裝置時(shí) 特別有利。
圖3B顯示根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的另一示例性EL裝置的 橫截面圖。EL裝置310包括光源305和結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330。層330 具有多個(gè)第一變色區(qū)域330A、多個(gè)第二變色區(qū)域330B和多個(gè)非變色區(qū) 域330C。第一變色區(qū)域330A包含變色材料，該材料在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi) 轉(zhuǎn)換由光源305發(fā)射的光，該波長(zhǎng)范圍不同于第二變色區(qū)域330B中變 色材料轉(zhuǎn)換由光源305發(fā)射的光的波長(zhǎng)范圍。
雖然圖3B中非變色區(qū)域330C顯示為空的，但是該非變色區(qū)域 330C可以填充透明材料例如硅氧烷、環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂、玻璃或任 意其它合適的透明材料、或其組合或其混合物。優(yōu)選地，在第一變色區(qū) 域330A和第二變色區(qū)域330B中達(dá)到或甚至超過(guò)光子飽和極限。與變色 區(qū)域中變色材料的微小變化和變色區(qū)域的厚度的微小變化無(wú)關(guān)，輸出光 譜主要由第一變色區(qū)域330A和第二變色區(qū)域330B以及非變色區(qū)域330C 占據(jù)的發(fā)光轉(zhuǎn)換層330的表面部分來(lái)得到。
或者，僅僅在第一變色區(qū)域330A或僅僅在第二變色區(qū)域330B中 達(dá)到或甚至超過(guò)光子飽和極限。
圖4A-4F說(shuō)明用于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的示例性圖案的頂視圖。
圖4A顯示用于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的條紋圖案或結(jié)構(gòu)701。變色區(qū) 域730A是有陰影的而非變色區(qū)域730B是空白的。例如該圖案對(duì)應(yīng)于圖 2A和2B中所示的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330的截面圖。
或者，對(duì)應(yīng)于圖3A中所示的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330的橫截面圖， 陰影區(qū)可表示第一變色區(qū)域730A并且空白區(qū)域表示第二變色區(qū)域730B。
圖4B表示其中由交叉和部分交疊的條紋形成變色區(qū)域730A的網(wǎng) 狀圖案或結(jié)構(gòu)702。在這種情況下，區(qū)域730B是正方形的幾何結(jié)構(gòu)(頂 視圖)并可以是非變色區(qū)域，或可以是另外的變色區(qū)域例如第二變色區(qū) 域?；蛘?，條紋區(qū)域730A可以是非變色區(qū)域和區(qū)域730B可以是變色區(qū) 域。
圖4C表示用于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的圓形圖案或結(jié)構(gòu)703。該圖案 的一個(gè)例子可以是通過(guò)沉積干燥為滴狀膜形成的圓柱形變色區(qū)域730A。 區(qū)域730B可以是非變色區(qū)域或可是另外的變色區(qū)域例如第二變色區(qū)域。 或者，區(qū)域730A可以是非變色區(qū)域而區(qū)域730B可以是變色區(qū)域。另夕卜， 圓形的區(qū)域730A也可以例如是橢圓的。
圖4D顯示了其中變色區(qū)域730A和非變色區(qū)域730B以正方形交替 的格狀圖案或結(jié)構(gòu)704?；蛘邊^(qū)域730B可以是另外的變色區(qū)域例如第二 變色區(qū)域。
圖4E顯示了具有第一變色區(qū)域730A、第二變色區(qū)域730B和非變 色區(qū)域730C的圖案或結(jié)構(gòu)705。顯示的區(qū)域730A和730B為圓形的區(qū) 域，但是也可以是任意其它的形狀或相對(duì)尺寸。
圖4F顯示了具有第一變色區(qū)域730A、第二變色區(qū)域730B和非變 色區(qū)域730C的條紋圖案或結(jié)構(gòu)706。該圖案可對(duì)應(yīng)于例如在圖3B中所 示的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層330的橫截面圖。
在圖4A 4F中所示的圖案僅僅是結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的示例性的 可能圖案或結(jié)構(gòu)，而不意圖為限制性的或窮舉性的。雖然以重復(fù)的圖案 顯示，但結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層也可具有隨機(jī)的或不重復(fù)的或部分重復(fù)的變 色區(qū)域或非變色區(qū)域。而且，如上所述，變色區(qū)域的厚度彼此可以有變 化。同樣，單個(gè)離散的變色區(qū)域的厚度可在其整個(gè)寬度上變化。例如， 作為干燥溶液滴的結(jié)果的變色區(qū)域?qū)⒃谀承┪恢酶?例如在液滴的中 心)并且朝向外部邊緣可能變薄。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的電致發(fā)光(EL)裝置 500的實(shí)施方案的橫截面圖。EL裝置500包括OLED器件505和形成為多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換(MLELC)層的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層530。 0LED 器件505包括襯底508和在襯底508上的第一電極511。可以圖案化第 一電極511以用于像素化應(yīng)用或不圖案化第一電極511以用于背光或其 他普通照明用途。該OLED器件505也可包括在第一電極511上的半導(dǎo) 體堆疊體514。半導(dǎo)體堆疊體214至少包括(1)陽(yáng)極緩沖層(ABL ) 515 和(2)有源發(fā)光層(EML) 516。如圖5所示，OLED器件505為底部發(fā) 光器件。作為底部發(fā)光器件，第一電極511用作陽(yáng)極，在第一電極511 上沉積ABL 515和在ABL 515上沉積EML 516。最后，OLED器件505也 可包括在有機(jī)半導(dǎo)體堆疊體514上沉積的第二電極517。也可加入除圖 5中所示以外的層如絕緣層、勢(shì)壘層、電子/空穴注入和阻擋層、吸氣劑 層等。具體地，可增加具有一個(gè)或多個(gè)層例如平坦化層、濕氣和/或氧 氣吸收層和屏蔽層的OLED器具505的包封，以保護(hù)OLED器件。OLED 器件505類似于圖1中所示的OLED器件205。之前較詳細(xì)地說(shuō)明的OLED 器件205的元件的各種實(shí)施方案，即襯底208、第一電極211、 ABL215、 EML 216和第二電極217也可分別適用于OLED器件505的元件，即襯 底508、第一電極511、 ABL 515、 EML 516和第二電極217。
根據(jù)本發(fā)明，在OLED器件505的外側(cè)上沉積MLELC層530。更具 體地，在所示結(jié)構(gòu)中，在襯底508上沉積MLELC層530。 OLED器件505 和MLELC層530 —起構(gòu)成EL裝置500。以下將詳述MLELC層的示例性 實(shí)施方案。
多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換(MLELC)層530:
圖4所示的OLED器件505為底部發(fā)光OLED,因此由EML 516發(fā) 射的光穿過(guò)襯底508。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案，在襯底508的暴露 的外側(cè)上(因此在OLED器件505的外部上)沉積多元件光提取和發(fā)光 轉(zhuǎn)換(MLELC)層530，以改變和調(diào)控來(lái)自EL裝置500的光輸出。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，MLELC層530包括至少一個(gè)光 提取元件530A和至少一個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B。
每個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B包含至少一個(gè)變色區(qū)域，該變色區(qū)域包含熒 光或磷光材料或可吸收一個(gè)光譜的光并發(fā)射另一個(gè)光鐠的光的任意變色 材料。優(yōu)選發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B為變色區(qū)域?？梢詫l(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B的變色區(qū)域內(nèi)的變色材料嵌入透明基體中。所有的發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B可以 是相同的材料或者可以是不同的材料。例如，發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B的一部 分可以發(fā)射橙光而另一部分可發(fā)射黃光。在形成發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B中可 使用的示例性變色材料包括但不限于散射顆粒、有機(jī)和無(wú)機(jī)染料、鈰摻雜 的石榴石、氮化物磷光體、離子性磷光體如SrGa2S4:Eu"或SrS:Eu、量子 點(diǎn)、熒光染料或共軛聚合物。在各種情況下，變色材料可溶解于透明基體 材料如硅氧烷、環(huán)氧樹脂、粘合劑、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等或與 之共混。發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B的形狀/幾何結(jié)構(gòu)可以是平的或透鏡狀的或 任意期望的形狀。
光提取元件530A可包含材料，該材料的折射率大致等于0LED的 透明層或其所附的光源。在圖5所示的實(shí)施方案中，光提取元件530A 可具有與0LED器件505的襯底508的折射率相匹配的折射率。光提取 元件"OA的折射率也可大于或等于發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B的折射率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，光提取元件530A可不具有變色材料 而包含非變色區(qū)域。在這種情況下，光提取元件530A優(yōu)選為非變色區(qū) 域。在替代實(shí)施方案中，光提取元件530A可包含變色材料。光提取元 件530A的形狀/幾何結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是梯形或浮凸型?？稍O(shè)計(jì)光提取元件 530A的幾何形狀的角度，使得增強(qiáng)光的輸出耦合。光提取元件和發(fā)光轉(zhuǎn) 換元件優(yōu)選包含對(duì)分別由光源發(fā)射的光和由變色材料發(fā)射的光均具有 低吸光系數(shù)的材料。
發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530A對(duì)光提取元件530B的表面積(或?qū)挾然蚱渌?尺寸)的比率影響EL裝置的總輸出光鐠。由于增加了該比率，使用多 元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換層比使用均勻轉(zhuǎn)換層時(shí)給出了更大的輸出光鐠 設(shè)計(jì)的靈活性。該靈活性使得能夠在效率和顯色性之間獲得更好的平 衡。
MLELC層530的厚度隨著在光提取元件530A和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B 而變化。它取決于器件所期望的輸出光鐠和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B中的變色 材料的濃度。變色材料的濃度可受限于淬滅或聚集作用。而且，散射作用 特別l良向散射依賴于變色材料的濃度。為降低這樣的作用，至少1500 納米或最大300納米的變色材料的顆粒尺寸可以是有利的。
在某些實(shí)施方案中，使用可另外通過(guò)紫外輻射固化的光學(xué)粘合膠或折射率匹配凝膠，可將MLELC層530粘結(jié)于襯底508。在其它的一些實(shí)施 方案中，通過(guò)絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或其它選擇性沉積技術(shù)或與非選擇性或 選擇性沉積技術(shù)結(jié)合的掩模技術(shù)，可在襯底508上直接形成或沉積MLELC 層530。而且，MLELC層530可使用能夠化學(xué)結(jié)合于襯底508的可交聯(lián)材 料。更具體地，通過(guò)模制未固化的連續(xù)層、通過(guò)光刻工藝或通過(guò)其它物理 /化學(xué)應(yīng)用或粘附，可形成光提取元件530A。通過(guò)選擇性沉積技術(shù)如體積 澆注、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、陰影掩模(shadow masking )等，可制造 發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B。
圖6顯示才艮據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施方案的示例性EL裝置的截面 圖。EL裝置608包括光源605和形成作為類似于圖4的MLELC層530 的多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換(MLELC)層的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層630。層 630具有至少一個(gè)光提取元件630A和至少一個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件630B。優(yōu) 選光提取元件630A為非變色區(qū)域而發(fā)光轉(zhuǎn)換元件630B為變色區(qū)域。
在光源605界面處的各個(gè)光提取元件的寬度為"a",而在光源605 的界面的各個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的寬度為"b"。 "a"和"b"之間的比率可 用于確定如上式2 (其中"b"為1-x, "a"為x)中描述的輸出光鐠。 如上所示，在形成MLELC層的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層630上的物理厚度是均 勻的，然而，在其它一些實(shí)施方案中， 一個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的厚度可以與 另一個(gè)的厚度不同，或甚至在給定的發(fā)光轉(zhuǎn)換元件內(nèi)的厚度可以變化， 并厚度可類似地在光提取元件中變化。發(fā)光轉(zhuǎn)換元件630B吸收由光源 605發(fā)射的第一光譜并發(fā)射第二光譜。優(yōu)選作為非變色區(qū)域的光提取元 件630B透過(guò)由光源605發(fā)射的光，沒(méi)有光鐠的色移(沒(méi)有特殊的或幾 乎沒(méi)有預(yù)定的變色)，但是輸出得到增強(qiáng)。例如，光提取元件630B可包 含光學(xué)粘結(jié)劑或玻璃或類似的透光材料。
光提取元件6 3OA和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件630B與圖5所述的光提取元件 530A和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件530B相類似?？偟墓廨敵龊凸忡捠俏次盏牡谝?光譜、發(fā)射的第二光譜和由于光提取元件630A導(dǎo)致的光提取作用的組 合。
或者，在根據(jù)圖5和圖6的本發(fā)明的其他實(shí)施方案中，光提取元 件可包含第二變色區(qū)域或可以是第二變色區(qū)域。分別形成發(fā)光轉(zhuǎn)換元件 和光提取元件的至少一部分的第一和/或第二變色區(qū)域可達(dá)到或超過(guò)光 子飽和極限，或可以不達(dá)到光子飽和極限。圖7A和7B說(shuō)明用于結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層的多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn) 換區(qū)域的示例性圖案的頂視圖。而且，結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層可僅僅具有 MLELC區(qū)域，即結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層形成為MLELC層，使得所示圖案也可 應(yīng)用于MLELC層。
圖7A顯示用于多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換區(qū)域或?qū)?30的格狀圖 案，其中光提取元件430A和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件430B以正方形/矩形交替橫 貫頂部。
圖7B顯示用于多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換區(qū)域或?qū)?31的條紋圖 案。發(fā)光轉(zhuǎn)換元件431A具有彎曲的表面，而光提取元件431B是浮凸形 或梯形。該圖案可對(duì)應(yīng)于例如圖6所示的多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換層 630的橫截面圖。
未顯示的其它替代圖案包括其中光提取元件和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件為彼 此交疊的條紋的網(wǎng)狀圖案。未顯示的其它替代圖案還包括變色區(qū)域的圓 形圖案。該圖案的一個(gè)例子可以是光提取元件的切削的圓錐形，其中所 述光提取元件被包含變色材料的發(fā)光轉(zhuǎn)換元件所包圍。
在圖7A和7B中所示的圖案僅僅是多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換區(qū)域 或?qū)拥氖纠缘目赡軋D案或結(jié)構(gòu)，而不意圖為限制性的或窮舉性的。雖 然以重復(fù)的圖案顯示，但是多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換區(qū)域或?qū)右部删哂?隨機(jī)的或不重復(fù)的或部分重復(fù)的光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換元件。而且，如上所 述，發(fā)光轉(zhuǎn)換元件或光提取元件的厚度可以不均勻，而是彼此可以不同。
頂部發(fā)光OLED器件
在例如圖1所示以及上所述結(jié)構(gòu)的替代結(jié)構(gòu)中，第一電極211用 作陰極(該陰極是為作為電子注入層和包含具有低功函的材料的導(dǎo)電 層)。在頂部發(fā)光OLED的情況下，在襯底208上沉積陰極而不是陽(yáng)極。 在該替代結(jié)構(gòu)中，第二電極層217作為陽(yáng)極(該陽(yáng)極是為作為空穴注入 層并包含功函大于約4.5 ev的材料的導(dǎo)電層)。在頂部發(fā)光OLED的情 況下，在半導(dǎo)體堆疊體214上沉積陽(yáng)極而不是陰極。
在其中OLED為上述"頂部發(fā)光"的OLED的情況下，可將陽(yáng)極制 成為透明或半透明以允許光從半導(dǎo)體堆疊214穿過(guò)器件的頂部。在這樣的情況下，可以將結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層附著、結(jié)合或固化于陽(yáng)極217 (或 包封并保護(hù)陽(yáng)極的玻璃層、蓋子或覆蓋物或任意其它的材料和結(jié)構(gòu))而 不是襯底208,如圖1所示的底部發(fā)光0LED。
由于"頂部發(fā)光"結(jié)構(gòu)不局限于特定結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層，類似的 "頂部發(fā)光"結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于具有MLELC層的EL裝置，作為例如圖5 所示的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層，或者應(yīng)用于具有任意其它結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層 的EL裝置。
由之前所述的EL裝置的組合或陣列所制造的0LED照明源和顯示 器可用于諸如信息顯示器、普通照明、工業(yè)照明以及區(qū)域照明、電話、 打印機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器、電視和照明標(biāo)記等的應(yīng)用。
發(fā)光器件制造領(lǐng)域的任意技術(shù)人員通過(guò)說(shuō)明書、附圖和實(shí)施例可認(rèn) 識(shí)到本文獻(xiàn)所包含的特征和實(shí)施例的任意組合包含在本發(fā)明中并且可以 對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案做出的各種改變和變化而沒(méi)有脫離由所附權(quán)利要求 所限定的本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光裝置(200)，包括光源(205)，所述光源包含能夠至少部分透射出來(lái)自所述光源的光的透明層；和布置在所述透明層上的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230)，所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230)包括第一變色區(qū)域(230A)和不同于所述第一變色區(qū)域(230A)的第二區(qū)域(230B)，所述第一變色區(qū)域(230A)吸收來(lái)自所述光源(205)的具有第一光譜的光并發(fā)射具有第二光譜的光，所述第二光譜和來(lái)自所述第二區(qū)域(230B)的光譜結(jié)合從而產(chǎn)生所述電致發(fā)光裝置(200)的總的輸出光譜。
2. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中所述第二區(qū)域(230B)包括非 變色區(qū)域，由穿過(guò)所述第二區(qū)域(230B)的光所形成的來(lái)自所述第二區(qū) 域(230B)的光鐠是未吸收的第一光鐠。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的裝置，其中所述非變色區(qū)域(230B)是材 料空隙或包含不吸收并且透過(guò)所述第一光鐠的光的非變色材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述非變色區(qū)域和/或所述非變 色材料包含至少一種以下材料硅氧烷、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、玻璃、 聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第二區(qū)域(330B) 包括第二變色區(qū)域，所述第二變色區(qū)域吸收具有至少部分所述第一光鐠 的光，并發(fā)射具有不同于所述第一光譜和所述第二光譜的第三光譜的 光。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第二區(qū)域(330B)是第二變 色區(qū)域。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色區(qū)域 (230A)包含變色材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7所述的裝置，其中所述第二變色區(qū)域(330B) 包含變色材料。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層(230 )包含變色材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述變色材料包 含至少一種染料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述染料或所述變色材料是熒 光和/或磷光材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10至11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述染料或所 述變色材料是有機(jī)物。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述變色區(qū)域包含 至少一種以下材料有機(jī)染料、無(wú)機(jī)染料、茈、香豆素、鈰摻雜的石榴 石、氮化物磷光體、離子性磷光體、熒光染料、量子點(diǎn)和共軛聚合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7至13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述變色材料 包含選自包括以下的組中的至少一種材料鈰摻雜的石榴石、正硅酸鹽、 氮化物、氧氮化物硅酸鹽、氮化物硅酸鹽、離子性磷光體、茈、香豆素、 量子點(diǎn)和共軛聚合物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7至14中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述變色材料 包括平均直徑d50最大為300納米的顆粒。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7至15中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述變色材料 包括平均直徑d50至少為1500納米的顆粒。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色區(qū)域 (230A)達(dá)到或超過(guò)光子飽和極限。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色 區(qū)域(230A)未達(dá)到光子飽和極限。
19. 根據(jù)權(quán)利要求5或6中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第二變色區(qū) 域(330B)達(dá)到或超過(guò)光子飽和極限。
20. 根據(jù)權(quán)利要求5或6中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述笫二變色區(qū) 域(330B)未達(dá)到光子飽和極限。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色區(qū)域 包含透明基體材料。
22. 根據(jù)權(quán)利要求5至21中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第二變色 區(qū)域(330B)包含透明基體材料。
23. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230 )包含透明基體材料。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21至23中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述透明基體 材料是硅氧烷、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯 中的至少一種。
25. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述微結(jié)構(gòu)化膜 (230 )物理和/或化學(xué)地附著于所述透明層。
26. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層(230 )物理和/或化學(xué)地附著于所述透明層。
27. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色區(qū)域 (230A)和所述第二區(qū)域(230B)彼此相鄰并側(cè)向布置。
28. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色區(qū)域 (230A)被所述第二區(qū)域(230B)分隔。
29. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層(230 )包括條紋、交叉條紋、圓形、三角形或方形的區(qū)域或其組 合。
30. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一變色區(qū)域 形成為多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)和/或所述第二區(qū)域形成為多個(gè)光提 取元件(530A),所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層形成多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換 層(530 )。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述光提取元件(530A)使來(lái) 自所述光源(505 )的所述光漫射。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30或31中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中來(lái)自所述第二 區(qū)域的所述光鐠、所述第二光鐠和由于所述光提取元件(530A)導(dǎo)致的 所述漫射光輸出形成所述電致發(fā)光裝置(500 )的總輸出光譜。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30至32中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光提取元 件(530A)具有梯形幾何形狀或浮凸型幾何形狀。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30至33中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述發(fā)光轉(zhuǎn)換 元件(530B)具有透鏡狀或平面的幾何形狀。
35. 根據(jù)權(quán)利要求30至34中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述多個(gè)光提 取元件(530A)和所述多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)布置成交替的圖案。
36. 根據(jù)權(quán)利要求30至35中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述多個(gè)光提 取元件(530A)和所述多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)布置成條紋圖案或網(wǎng) 狀圖案。
37. 根據(jù)權(quán)利要求30至36中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中布置所述多個(gè) 光提取元件(530A)和所述多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)，使得所述多個(gè) 發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)成圓錐截面。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30至37中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光提取元 件(530A)具有與所述透明層的折射率匹配的折射率。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30至38中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光提取元 件(530A)具有比所述發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)更大的折射率。
40. 根據(jù)權(quán)利要求30至39中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光提取元 件(530A)包含不吸收的、透光材料。
41.
42. 根據(jù)權(quán)利要求30至41中任意一項(xiàng)所述的裝置，所述光提取元件 (530A)和所述發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)包含低吸光系數(shù)的材料。
43. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述器件是光源應(yīng) 用中的一部分。
44. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述光源(205 ) 是0LED器件。
45. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述透明層是陽(yáng)極 層(211 )、陰極層(217 )、襯底(208 )和所述光源(205 )的包封層中 的至少之一。
46. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置(200 ) 是柔性的。
47. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層(230 )布置在所述光源(205 )的外部。
48. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所有所述第一變色 區(qū)域(230A)的總面積對(duì)所有所述第二區(qū)域(230B)的總面積的比率影 響所述裝置(200 )的所述總輸出光鐠。
49. 一種電致發(fā)光裝置(200 )，包括光源(205 )，所述光源包含能夠至少部分透射出來(lái)自所述光源(205 )的光的透明層；和布置在所述透明層上和在所述光源(205 )的外部上的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn) 換層(230 )，所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230 )包括變色區(qū)域(230A)和 非變色區(qū)域(230B),所述變色區(qū)域(230A)吸收來(lái)自所述光源(205 ) 的具有第一光譜的光并發(fā)射具有第二光鐠的光，所述第二光譜和來(lái)自所 述光源(205 )的未吸收的光諳組合從而產(chǎn)生所述電致發(fā)光裝置(200) 的總的輸出光鐠。
50. —種電致發(fā)光裝置(500 )，包括光源(505 ),所述光源包含能夠至少部分透射出來(lái)自所述光源(505 ) 的光的透明層；和布置在所述透明層上和在所述光源(505 )的外部上的多元件光提取 和發(fā)光轉(zhuǎn)換層(530 ),所述多元件光提取和發(fā)光轉(zhuǎn)換層(530 )包含多 個(gè)光提取元件(530A)和多個(gè)發(fā)光轉(zhuǎn)換元件(530B)，其中所述光提取 元件(530A)使來(lái)自所述光源的所述光漫射，并且其中所述發(fā)光轉(zhuǎn)換元 件(530B)吸收來(lái)自所述光源(505 )的具有第一光譜的光并發(fā)射具有 第二光譜的光，并且其中所述未吸收的第一光譜、所述第二光譜和由于 所迷光提取元件(530A)導(dǎo)致的所迷漫射光輸出形成所迷電致發(fā)光裝置 (500 )的總輸出光鐠，所述元件彼此相鄰并直接相鄰于所述透明層。
51. —種制造電致發(fā)光裝置(200 )的方法，包括以下步驟提供發(fā)射具有第一光i普的光的光源(205 )，所述光源具有在發(fā)光路 徑中沉積并且當(dāng)運(yùn)行所述裝置(200 )時(shí)能夠至少部分透過(guò)具有所述第 一光鐠的光的透明層，和在所述光源(205 )的所述透明層上形成具有第一變色區(qū)域(230A) 和第二區(qū)域(230B)的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230 )，所述第一變色區(qū)域 (230A)包含變色材料。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230 ) 的形成包括以下步驟在所述光源(205 )的所述透明層上形成結(jié)構(gòu)化光刻膠層，所述結(jié)構(gòu) 化光刻膠層具有限定所述第一變色區(qū)域(230A)的空的區(qū)域，在所述空的第一變色區(qū)域(230A)中沉積包含變色材料的材料，和除去所述結(jié)構(gòu)化光刻膠層以暴露所述第二區(qū)域(230B)。
53. 根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括在所述第二區(qū)域(330B)中 沉積材料，所述材料包含變色材料和非變色材料中的至少一種。
54. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層(230A) 的形成包括以下步驟在所述透明層上形成結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電層，所述結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電層限定所述第 一變色區(qū)域(230A)，和對(duì)所述結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電層施加電場(chǎng)，以在所述結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電層上從液體混 合物或溶液中沉積或沉淀包含變色材料的材料。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，還包括在所述第二區(qū)域(230B)中 提供材料，所述材料包括變色材料和非變色材料中的至少一種。
56. 根據(jù)權(quán)利要求51至53以及55中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)絲 網(wǎng)印刷或噴墨印刷提供所述材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裝置如光源，其具有OLED器件和沉積在所述OLED器件的襯底或透明電極上和在所述OLED器件的外部上的結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層。該結(jié)構(gòu)化發(fā)光轉(zhuǎn)換層包含以特定圖案布置的特定形狀的區(qū)域如變色區(qū)域和非變色區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L51/50GK101322247SQ200680045148
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者安東尼阿迪斯·霍默, 弗蘭克·耶爾曼, 本亞明·克魯馬赫爾, 諾溫·文·馬爾姆, 迪爾克·貝爾本, 馬丁·察豪 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司