DE102010041113A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leutdioden - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden offenbart. Die Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden kann Folgendes aufweisen: einen transparenten Substrathauptkörper mit mehreren darin ausgebildeten Rillen, Hilfselektroden, die in mindestens einer der mehreren Rillen ausgebildet sind, eine erste Elektrode, die auf dem Substrathauptkörper ausgebildet ist, positive Temperaturkoeffizienten, die dazu konfiguriert sind, die Hilfselektroden und die erste Elektrode miteinander zu verbinden, eine organische Emissionsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, und/oder eine zweite Elektrode, die auf der organischen Emissionsschicht ausgebildet ist.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die beschriebene Technologie betrifft im Allgemeinen eine Beleuchtungsvorrichtung und spezieller eine Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden (OLED).
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Eine OLED umfasst eine Lochinjektionselektrode, eine organische Emissionsschicht und eine Elektroneninjektionselektrode. Die OLED ist dazu konfiguriert, Licht zu emittieren, wenn Elektronen in der organischen Emissionsschicht mit Löchern kombinieren und in einen Grundzustand zurückfallen. Eine Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden (OLED) funktioniert als Oberflächenlichtquelle. Somit kann die Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden unter Ausnutzung der Vorteile von Oberflächenlichtquellen für verschiedene Anwendungsfälle benutzt werden.
  • Die Lochinjektionselektrode und/oder die Elektroneninjektionselektrode der Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden umfassen ein transparentes leitfähiges Material, das lichtdurchlässig ist. Das transparente leitfähige Material weist einen relativ hohen Flächenwiderstand auf. Deswegen wird die Leuchtdichte aufgrund eines unnötigen Spannungsabfalls ungleichförmig, wenn die Elektrode aus dem transparenten leitfähigen Material hergestellt ist.
  • Obwohl die Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden eine Oberflächenlichtquelle ist, emittiert die lichtemittierende organische Emissionsschicht Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen. Dementsprechend wird in der organischen Emissionsschicht Licht, das in eine Richtung emittiert wird, in welcher die Lochinjektionselektrode die Elektroneninjektionselektrode kreuzt, effektiv eingesetzt, aber Lichtstrahlen, die in andere Richtungen emittiert werden, gehen verloren.
  • Im Allgemeinen reagiert eine OLED empfindlich auf Temperaturänderungen, so dass die Strommenge der OLED bei Temperaturanstieg entsprechend zunimmt. Wenn die Temperatur während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden steigt, weichen dementsprechend die Leuchtdichten an den einzelnen Abschnitten der OLED je nach der im jeweiligen Abschnitt erzeugten Wärmemenge voneinander ab. Wie vorstehend beschrieben wurde, entsteht ein Problem, weil die Leuchtdichte der Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden bei Temperaturänderungen ungleichmäßig wird.
  • KURZDARSTELLUNG BESTIMMTER ERFINDERISCHER ASPEKTE
  • Unter einem Aspekt wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden bereitgestellt, um die Lichtausbeute zu verbessern und außerdem die Gleichförmigkeit der Leuchtdichte sicherzustellen.
  • Unter einem weiteren Aspekt weist eine Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden beispielsweise Folgendes auf: einen transparenten Substrathauptkörper mit mehreren darin ausgebildeten Rillen; Hilfselektroden, die in mindestens einer der mehreren Rillen ausgebildet sind; eine erste Elektrode, die auf dem Substrathauptkörper ausgebildet ist; positive Temperaturkoeffizienten (PTCs), die dazu konfiguriert sind, die Hilfselektroden und die erste Elektrode miteinander zu verbinden, eine organische Emissionsschicht, die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode, die auf der organischen Emissionsschicht ausgebildet ist. Die PTCs können in Form von PTC-Widerstandselementen bereitgestellt sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst jeder PTC ein Paar Widerstandselektroden und eine Polymerschicht, die zwischen dem Paar Widerstandselektroden angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen sind die PTCs auf den mehreren Rillen ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden ferner eine Thermistorisolierschicht, die Ränder der PTCs umgibt. Bei einigen Ausführungsformen sind die PTCs zusammen mit den jeweiligen Hilfselektroden in den mehreren Rillen ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen weisen die Hilfselektroden jeweils eine Dicke im Bereich von ca. 2 μm bis ca. 100 μm auf. Bei einigen Ausführungsformen weisen die mehreren Rillen eine Tiefe von weniger als ca. 50% der Dicke des Substrathauptkörpers auf. Bei einigen Ausführungsformen weisen die Hilfselektroden jeweils eine Breite im Bereich von ca. 1 μm bis ca. 50 μm auf. Bei einigen Ausführungsformen ist eine von den Hilfselektroden belegte Gesamtfläche kleiner oder gleich ca. 15% einer Fläche, auf der die organische Emissionsschicht Licht emittiert. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die erste Elektrode transparente Materialien, und die zweite Elektrode umfasst reflektierende Materialien. Bei einigen Ausführungsformen weist die erste Elektrode eine Dicke von ca. 200 nm oder weniger auf. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Hilfselektroden leitfähige Reflexionsmaterialien mit einem spezifischen Widerstand, der niedriger als der spezifische Widerstand der ersten Elektrode ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Substrathauptkörper Materialien auf Glasbasis und weist eine Dicke im Bereich von ca. 0,2 mm bis ca. 1,2 mm auf. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Substrathauptkörper Materialien auf Kunststoffbasis und ist mit einer Dicke im Bereich von ca. 0,01 mm bis ca. 1 mm ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen weist die Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden ferner Barriererippenschichten auf, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet sind. Bei einigen Ausführungsformen sind die Barriererippenschichten so konfiguriert, dass sie die jeweiligen Hilfselektroden überlappen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Merkmale der vorliegenden Offenbarung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, die im Zusammenspiel mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen sind, noch vollständiger hervor. Es versteht sich, dass diese Zeichnungen nur bestimmte Ausführungsformen gemäß der Offenbarung zeigen und daher nicht als den Schutzumfang einschränkend aufzufassen sind; die Offenbarung wird anhand der beigefügten Zeichnungen konkreter und in größerem Detail beschrieben. Eine Vorrichtung gemäß einigen der beschriebenen Ausführungsformen kann mehrere Aspekte aufweisen; keiner dieser Aspekte ist notwendigerweise allein für die wünschenswerten Attribute der Vorrichtung verantwortlich. Diese Erläuterung und insbesondere der Abschnitt „Detaillierte Beschreibung bestimmter erfinderischer Ausführungsformen” erlauben zu verstehen, wie die dargestellten Funktionen dazu beitragen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu erklären.
  • 1 ist ein Übersichtsplan einer Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden entlang der Geraden II-II aus 1.
  • 3 ist ein Schaltplan der in 1 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden.
  • 4 ist ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 5 ist ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Leuchtdioden gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 6 ist ein Schaubild, das die Leuchtdichtenverteilungen eines experimentellen Beispiels und von Vergleichsbeispielen zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BESTIMMTER ERFINDERISCHER
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden nur bestimmte Ausführungsbeispiele einfach veranschaulichend gezeigt und beschrieben. Dem Fachmann ist offenkundig, dass die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene unterschiedliche Arten modifiziert werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ferner tragen Bestandteile in verschiedenen Ausführungsbeispielen, die gleich konstruiert sind, dasselbe Bezugszeichen und werden stellvertretend anhand eines ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Bei den übrigen Ausführungsbeispielen werden Bestandteile beschrieben, die sich von den Bestandteilen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Für eine klarere Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden in den Zeichnungen gleiche bzw. analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner sind Größe und Dicke der einzelnen in den Zeichnungen gezeigten Elemente der Übersichtlichkeit und einfachen Beschreibung halber beliebig gewählt, und die Ausführungsformen sind nicht hierauf beschränkt.
  • Außerdem ist in den Zeichnungen die Dicke von Schichten, Filmen, Platten, Bereichen usw. der Klarheit halber übertrieben dargestellt. Die Dicke der Schichten, Filme, Platten, Bereiche usw. ist in den Zeichnungen zum besseren Verständnis und zur einfacheren Beschreibung vergrößert dargestellt. Dementsprechend sind die Zeichnungen und die Beschreibung in einer veranschaulichenden und nicht in einer einschränkenden Art zu verstehen. Es versteht sich, dass, wenn davon gesprochen wird, dass sich ein Element wie eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat „auf” einem anderen Element befindet, dieses Element sich entweder direkt auf dem anderen Element befinden kann, oder dass sich zwischen den beiden fraglichen Elementen weitere dazwischenliegende Elemente befinden können. Außerdem kann ein Element, das als „mit einem anderen Element verbunden” bezeichnet wird, direkt mit dem Element verbunden sein, oder es kann mit mehreren dazwischenliegenden Elementen indirekt mit dem anderen Element verbunden sein.
  • Im Folgenden wird anhand der 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist eine Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden Folgendes auf: einen Substrathauptkörper 111, Hilfselektroden 170, positive Temperaturkoeffizienten (PTCs) 570, eine erste Elektrode 710, eine organische Emissionsschicht 720 und eine zweite Elektrode 730. Die erste Elektrode 710, die organische Emissionsschicht 720 und die zweite Elektrode 730 sind die wichtigsten Elemente einer OLED. Die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden kann ferner Barriererippenschichten 150 aufweisen. Der Substrathauptkörper 111 kann zum Beispiel ein transparentes Isolatormaterial umfassen. Genauer kann der Substrathauptkörper 111 aus einem isolierenden Substrat wie Glas, Quarz, Keramik oder Kunststoff ausgebildet sein. Der Substrathauptkörper 111 kann in einen Lichtemissionsbereich EA und einen Kontaktbereich PA unterteilt sein. Die PTCs 570 können in Form von PTC-Widerstandselementen bereitgestellt sein.
  • Wie in 2 gezeigt ist, können in dem Substrathauptkörper 111 mehrere Rillen 117 ausgebildet sein. Die mehreren Rillen 117 können in verschiedenen geometrischen Mustern ausgebildet sein, einschließlich beispielsweise eines Streifenmusters und eines Gittermusters. Der Substrathauptkörper 111 kann Materialien auf Glasbasis umfassen. Der Substrathauptkörper 111 weist hier eine Dicke im Bereich von ca. 0,2 mm bis ca. 1,2 mm auf. Die Dicke des Substrathauptkörpers 111 kann je nach Materialien, Verarbeitungsverfahren, Zweck usw. verschieden gewählt werden. Wenn die Dicke des Substrathauptkörpers 111 weniger als ca. 0,2 mm beträgt, kann der Substrathauptkörper 111 die mehreren darauf auszubildenden Dünnfilme nur schwierig tragen. Wenn andererseits der Substrathauptkörper 111 eine Dicke von mehr als ca. 1,2 mm aufweist, wird die Gesamtdicke der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden unnötig dick, die Herstellungskosten steigen, und die Ergiebigkeit kann gering sein.
  • Es sei angemerkt, dass das erste Ausführungsbeispiel nicht auf die obenstehende Beschreibung beschränkt ist. Zum Beispiel kann der Substrathauptkörper 111 beispielsweise Materialien auf Kunststoffbasis umfassen. Zum Beispiel kann das Substrat 111 beispielsweise Materialien wie Polyimid (PI) mit hervorragender Hitzebeständigkeit umfassen. Wenn der Substrathauptkörper 111 Materialien auf Kunststoffbasis umfasst, kann er eine Dicke im Bereich von ca. 0,01 mm bis ca. 1 mm aufweisen. Ferner kann eine flexible Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden ausgebildet werden.
  • Falls der Substrathauptkörper 111 mit einer sehr dünnen Dicke von ca. 0,1 mm oder darunter ausgebildet ist, kann die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden in folgendem Verfahren hergestellt werden: Ausbilden des aus Kunststoffmaterialien hergestellten Substrathauptkörpers auf einem Glassubstrat (nicht gezeigt), Ausbilden mehrerer Dünnfilme über dem Substrathauptkörper 111, um dadurch die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden fertigzustellen, und anschließend Separieren des Substrathauptkörpers 111 von dem Glassubstrat (nicht gezeigt).
  • Mit abnehmender Dicke des Substrathauptkörpers 111 lässt sich eine flexible Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden effektiver ausbilden. Wenn die Dicke des Substrathauptkörpers 111 jedoch weniger als ca. 0,01 mm beträgt, ist die Herstellung des Substrathauptkörpers 111 schwierig, und der Substrathauptkörper 111 kann die mehreren darauf auszubildenden Dünnfilme nur schwierig tragen. Wenn der Substrathauptkörper 111 eine Dicke von mehr als ca. 1 mm aufweist, wird die Gesamtdicke der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden unnötig dick.
  • Die Tiefe der mehreren Rillen 117 beträgt weniger als ca. 50% der Dicke des Substrathauptkörpers 111. Wenn die Tiefe der mehreren Rillen 117 mehr als ca. 50% der Dicke des Substrathauptkörpers 111 beträgt, kann dies die Stärke des Substrathauptkörpers 111 beeinträchtigen. Das heißt, der Substrathauptkörper 111 kann in diesem Falle leicht entlang der Rillen 117 gebrochen oder beschädigt werden.
  • Wie in 2 gezeigt ist, können die Hilfselektroden 170 derart ausgebildet werden, dass sie die mehreren jeweiligen Rillen 117 füllen. Das Ausführungsbeispiel ist nicht auf die Struktur beschränkt, in welcher die Hilfselektrode 170 auf einer Oberfläche des Substrathauptkörpers 111 flach ausgebildet ist, wie in 2 gezeigt. Die Hilfselektrode 170 kann zum Beispiel eine Struktur aufweisen, bei welcher ein Teil des Hilfselektrode 170 über die Oberfläche des Substrathauptkörpers 111 hervorsteht.
  • Die Hilfselektroden 170 können beispielsweise leitfähige Reflexionsmaterialien umfassen. Das heißt, die Hilfselektroden 170 sind aus metallischen Materialien mit niedrigem spezifischen Wiederstand und lichtreflektierenden Eigenschaften hergestellt. Die Hilfselektroden 170 können beispielsweise aus Materialien wie Lithium (Li), Calcium (Ca), Lithiumfluorid/Calcium (LiF/Ca), Lithiumfluorid/Aluminium (LiF/Al), Aluminium (Al), Silber (Ag), Magnesium (Mg) oder Gold (Au) hergestellt sein. Die Hilfselektroden 170 können so ausgebildet werden, dass sie die mehreren jeweiligen Rillen 117 ausfüllen, und sie werden zusammen mit den Rillen in unterschiedlichen geometrischen Mustern wie einem Streifenmuster oder einem Gittermuster ausgebildet.
  • Die Hilfselektroden 170 weisen jeweils eine Dicke im Bereich von ca. 2 μm bis ca. 100 μm auf. Die Dicke bezieht sich hier auf ein Maß in einer Richtung, die den Substrathauptkörper schneidet. Die Hilfselektroden 170 weisen jeweils eine Breite im Bereich von ca. 1 μm bis ca. 50 μm auf.
  • Die Funktion der Hilfselektroden 170 kann darin bestehen, die elektrischen Eigenschaften der ersten Elektrode 710 zu verbessern. Genauer verbessern die Hilfselektroden 170 den Flächenwiderstand der ersten Elektrode 710. Die Hilfselektroden 170 haben außerdem die Funktion, die Lichtausbeute zu verbessern, indem sie einige der Lichtstrahlen reflektieren, die von der organischen Emissionsschicht 720 gleichzeitig in verschiedene Richtungen emittiert werden. Das heißt, die Hilfselektroden 170 bündeln Licht, das über den von der organischen Emissionsschicht 720 über den Substrathauptkörper 111 nach außen emittiert wird. Die gestrichelten Pfeile in 2 bezeichnen Wege des von der organischen Emissionsschicht 720 erzeugten Lichts. Wie vorstehend beschrieben kann die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden über die Hilfselektroden 170 effektiv die Lichtausbeute verbessern.
  • Wenn die Hilfselektroden 170 jeweils eine Dicke von weniger als ca. 2 μm aufweisen, lassen sich die elektrischen Eigenschaften der ersten Elektrode 710 nicht wirksam verbessern. Ferner müsste, um Hilfselektroden 170 mit einer Dicke von jeweils mehr als 100 μm auszubilden, die Tiefe der Rillen 117, in die die jeweiligen Hilfselektroden 170 eingefüllt werden, tief sein. Die Gesamtdicke des Substrathauptkörpers 111 würde dadurch unnötig vergrößert. Wenn die Hilfselektroden 170 jeweils eine Breite von weniger als ca. 1 μm aufweisen, können sie nicht stabil ausgebildet werden. Wenn die Hilfselektroden 170 jeweils eine Breite von mehr als ca. 50 μm aufweisen, wird die Fläche eines gültigen Lichtemissionsbereichs, von dem tatsächlich Licht emittiert wird, reduziert, und die Leuchtdichte der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden kann ungleichförmig werden.
  • Die Hilfselektroden 170 können von dem Lichtemissionsbereich EA zu dem Kontaktbereich PA des Substrathauptkörpers 111 verlängert sein. Die zu dem Kontaktbereich PA des Substrathauptkörpers 111 verlängerten Hilfselektroden 170 werden im Kontaktbereich PA mit einer externen Stromquelle verbunden.
  • Die PTCs 570 sind auf den mehreren jeweiligen Rillen 117 ausgebildet. Die PTCs 570 sind jeweils zwischen der Hilfselektrode 170 und der ersten Elektrode 710 angeordnet und so konfiguriert, dass sie diese miteinander verbinden. Bei steigender Temperatur steigt der Widerstand des PTC 570. Beim ersten Ausführungsbeispiel weist der PTC 570 eine Struktur vom Oberflächenmontagetyp auf, in welchem mehrere Dünnfilme ausgebildet sind. Der PTC 570 kann zum Beispiel ein Paar Widerstandselektroden und eine Polymerschicht umfassen, die zwischen dem Paar Widerstandselektroden angeordnet ist. In der Polymerschicht sind leitfähige Teilchen dispergiert. Für die Polymerschicht kann Polyethylen, Polypropylen, ein Ethylen-Propylen-Polymer oder dergleichen benutzt werden, und als leitfähige Teilchen kann Kohleschwarz oder können Teilchen aus metallischen Materialien benutzt werden. Jedoch ist das erste Ausführungsbeispiel nicht auf die obenstehende Beschreibung beschränkt. Zum Beispiel kann der PTC 570 unterschiedliche Strukturen aufweisen, die diverse Typen von Materialien benutzen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind.
  • Der PTC 570 versetzt die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden dazu in die Lage, auf ihrer ganzen Ausdehnung eine gleichförmige Leuchtdichte aufzuweisen. Die OLED (Bezugszeichen 70 in 3) reagiert empfindlich auf Temperaturänderungen. Bei ansteigender Temperatur steigt die Strommenge der OLED. Dementsprechend emittiert die OLED in einem Bereich mit hoher Temperatur Licht mit einer vergleichsweise hohen Leuchtdichte, wodurch die Leuchtdichte ungleichförmig wird. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der PTC 570 allerdings, wie in 3 gezeigt ist, zwischen der ersten Elektrode (Bezugszeichen 710 in 2) der OLED 70 und der Hilfselektrode 170 angeordnet und so konfiguriert, dass er diese miteinander verbindet. Der PTC 570 kann die von einer Stromquelleneinheit 501 an die OLED 70 gelieferte Strommenge reduzieren, weil sein Widerstand bei steigender Temperatur ansteigt. Dementsprechend kann der PTC 570 eine Steigerung der Strommenge der OLED 70 kompensieren. Mit anderen Worten kann der PTC 570 verhindern, dass die Leuchtdichte ungleichförmig wird, selbst wenn die Temperatur der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden ansteigt.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden kann zum Zwecke einer stabilen Ansteuerung neben den PTCs 570 weitere Elemente wie etwa Widerstandselemente 503 enthalten.
  • Es wird wieder auf 2 Bezug genommen. Die erste Elektrode 710 kann auf dem Substrathauptkörper 111 ausgebildet sein und kann über die PTCs 570 mit den Hilfselektroden 170 verbunden sein. Die erste Elektrode 710 kann beispielsweise transparente leitfähige Materialien umfassen. Die für die erste Elektrode 710 benutzten transparenten leitfähigen Materialien können beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO), Zinkoxid (ZnO) oder Indiumoxid (In2O3) umfassen.
  • Die wie oben beschrieben aus einem transparenten leitfähigen Material hergestellte erste Elektrode 710 weist einen vergleichsweise höheren spezifischen Widerstand als die Hilfselektroden 170 auf. Das heißt, dass es bei Steigerung der Fläche der ersten Elektrode 710 schwierig wird, den durch die erste Elektrode 710 fließenden Strom auf der gesamten Ausdehnung gleichförmig zu machen. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden die erste Elektrode 710 ohne die Hilfselektroden aufweist, steigt der Flächenwiderstand, was einen Spannungsabfall bewirkt. Dementsprechend hat Licht, das von der zwischen der ersten Elektrode 710 und der zweiten Elektrode 730 angeordneten organischen Emissionsschicht 720 emittiert wird, im Allgemeinen entsprechend einem Anstieg in der Fläche der ersten Elektrode 710 eine ungleichförmige Leuchtdichte. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel helfen allerdings die Hilfselektroden 170 dabei, den Strom, der durch die erste Elektrode 710 fließt, im Allgemeinen gleichförmig werden zu lassen, obwohl die Fläche der ersten Elektrode 710 erweitert ist. Das heißt, dass die Hilfselektroden 170 eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit der ersten Elektrode 710 kompensieren und dadurch verhindern, dass die Leuchtdichte des von der organischen Emissionsschicht 720 der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden emittierten Lichts im Allgemeinen ungleichförmig wird.
  • Ferner weist die erste Elektrode 710 eine Dicke von weniger als ca. 200 nm auf. Mit einer Reduktion der Dicke der ersten Elektrode 710 steigt der Flächenwiderstand der ersten Elektrode 710. Da jedoch die Hilfselektroden 170 den relativ hohen Flächenwiderstand der ersten Elektrode 710 kompensieren, kann die erste Elektrode 710 eine dünnere Dicke aufweisen. Wenn die Dicke der ersten Elektrode 710 dünn wird, wird die Lichtdurchlässigkeit erhöht, wodurch die Lichtausbeute weiter verbessert werden kann.
  • Die Barriererippenschichten 150 können zwischen der ersten Elektrode 710 und der zweiten Elektrode 730 an einer die Hilfselektrode 170 überlappenden Position ausgebildet werden. Die Barriererippenschichten 150 unterteilen den Lichtemissionsbereich EA, in welchem die jeweils aus einer ersten Elektrode 710, einer organischen Emissionsschicht 720 und einer zweiten Elektrode 730 zusammengesetzten OLEDs tatsächlich Licht emittieren, in mehrere Zellen. Wenn ein Defekt wie ein Kurzschluss in einem Bereich der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden auftritt, können die Barriererippenschichten 150 verhindern, dass sich der Defekt in den gesamten Bereich ausbreitet. Die Barriererippenschichten 150 können beispielsweise ein isolierendes Material wie etwa Siliziumnitrid (SiNx) und Siliziumoxid (SiO2) aufweisen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Bei einigen Ausführungsformen der Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden können die Barriererippenschichten 150 weggelassen sein.
  • Die organische Emissionsschicht 720 kann über der ersten Elektrode 710 und den Barriererippenschichten 150 ausgebildet sein. Des weiteren kann die organische Emissionsschicht 720 beispielsweise niedermolekulare organische Materialien oder polymere organische Materialien umfassen. Die organische Emissionsschicht 720 kann eine Mehrfachschicht aufweisen, die eine oder mehrere der folgenden Schichten umfasst: eine Emissionsschicht, eine Lochinjektionsschicht (LIS), eine Lochtransportschicht (LTS), eine Elektronentransportsicht (ETS) und eine Elektroneninjektionsschicht (EIS). Falls die organische Emissionsschicht 720 alle Emissionsschichten umfasst – LIS, LTS, ETS und EIS, so ist die LIS auf der ersten Elektrode 710 (beispielsweise einer positiven Elektrode) angeordnet, und die LTS, die Emissionsschicht, die ETS und die EIS sind aufeinander folgend über der LIS gestapelt. Bei einigen Ausführungsformen kann die über den Barrierenrippenschichten 150 ausgebildete organische Emissionsschicht 720 nicht zum Emittieren von Licht konfiguriert sein. Ferner ist das erste Ausführungsbeispiel nicht auf die obenstehende Beschreibung beschränkt. Zum Beispiel kann die organische Emissionsschicht 720 nicht über den Barriererippenschichten 150 ausgebildet sein.
  • Die von den Hilfselektroden 170 belegte Gesamtfläche kann beispielsweise einen Anteil von kleiner oder gleich ca. 15% der Fläche umfassen, auf der die organische Emissionsschicht 720 Licht emittiert. Die Hilfselektroden 170 können lichtundurchlässig sein. Wenn dementsprechend die von den Hilfselektroden 170 belegte Fläche zu groß ist, nimmt eine gültige Lichtemissionsfläche, auf welcher die organische Emissionsschicht 720 Licht emittiert, ab, was zu einer schlechten Lichtausbeute führt.
  • Andererseits können die Hilfselektroden 170, da sie Licht reflektieren, Licht bündeln, indem sie einige der von der organischen Emissionsschicht 720 in verschiedene Richtungen emittierten Lichtstrahlen reflektieren.
  • Bei der zweiten Elektrode 730 kann es sich um eine auf der organischen Emissionsschicht 720 ausgebildete Elektroneninjektionselektrode handeln. Die zweite Elektrode 730 kann reflektierende Materialien umfassen. Des weiteren kann die zweite Elektrode 730 von dem Lichtemissionsbereich EA zu dem Kontaktbereich PA des Substrathauptkörpers 111 verlängert sein. Die zu dem Kontaktbereich PA des Substrathauptkörpers 111 verlängerte zweite Elektrode 730 kann im Kontaktbereich PA mit einer externen Stromquelle verbunden werden.
  • Zwar wird dies in 2 nicht gezeigt, doch kann die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden ferner ein Dichtungselement aufweisen, das auf der zweiten Elektrode 730 angeordnet und so konfiguriert ist, dass es die organische Emissionsschicht 720 schützt. Der Raum zwischen dem Dichtungselement und dem Substrathauptkörper 111 wird hier hermetisch abgedichtet. Das Dichtungselement kann ein isolierendes Substrat sein, das aus Glas, Quarz, Keramik oder Kunststoff hergestellt ist, oder ein metallisches Substrat, das aus Edelstahl hergestellt ist. Alternativ hierzu kann das Dichtungselement aus einem oder mehreren organischen Filmen oder einem oder mehreren anorganischen Filmen ausgebildet sein, oder es kann aus einem dichtenden Dünnfilm ausgebildet werden, auf den ein oder mehrere anorganische Filme und ein oder mehrere organische Filme aufgestapelt sind.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 101 mit organischen Leuchtdioden gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann so konfiguriert sein, dass sie die Lichtausbeute und die Gleichförmigkeit der Leuchtdichte wirksam verbessert.
  • Im Folgenden wird anhand 4 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, sind bei einer Beleuchtungsvorrichtung 102 mit organischen Leuchtdioden gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel PTCs 570 zusammen mit Hilfselektroden 170 innerhalb jeweiliger Rillen 117 eines Substrathauptkörpers 111 ausgebildet. Dementsprechend können die PTCs 570 die Hilfselektroden 170 und die erste Elektrode 710 stabiler verbinden. Gemäß einer solchen Konstruktion kann die Beleuchtungsvorrichtung 102 mit organischen Leuchtdioden die Lichtausbeute und die Gleichförmigkeit der Leuchtdichte effektiv verbessern.
  • Im Folgenden wird anhand 5 ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, weist eine Beleuchtungsvorrichtung 103 mit organischen Leuchtdioden gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ferner eine Thermistorisolationsschicht 120 auf, die die Kanten der PTCs 570 umgibt. Dementsprechend können die PTCs 570 Hilfselektroden 170 und eine erste Elektrode 710 stabiler verbinden. Gemäß einer solchen Konstruktion kann die Beleuchtungsvorrichtung 103 mit organischen Leuchtdioden die Lichtausbeute und die Gleichförmigkeit der Leuchtdichte effektiv verbessern.
  • Im Folgenden werden anhand 6 ein experimentelles Beispiel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und Vergleichsbeispiele beschrieben. 6 ist ein Schaubild, das die Leuchtdichtenverteilungen eines experimentellen Beispiels und von Vergleichsbeispielen zeigt.
  • Im experimentellen Beispiel 1 wurden die aus Aluminium (Al) hergestellten Hilfselektroden 170 mit einer Dicke von 5 μm ausgebildet, und mindestens ein Teil der Hilfselektrode 170 wurde im Substrathauptkörper 111 vergraben. Ferner wurde die erste Elektrode 710 aus Indiumzinnoxid hergestellt und mit einer Dicke von 100 nm ausgebildet.
  • Im Vergleichsbeispiel 1 dagegen wurden keine Hilfselektroden ausgebildet, und die aus Indiumzinnoxid hergestellte erste Elektrode wurde mit einer Dicke von 200 nm ausgebildet. Im Vergleichsbeispiel 2 schließlich wurden die aus Aluminium (Al) hergestellten Hilfselektroden mit einer Dicke von 1 μm direkt auf dem Substrathauptkörper (zum Beispiel nicht in den Substrathauptkörper vergraben) ausgebildet. Die aus Indiumzinnoxid hergestellte erste Elektrode wurde mit einer Dicke von 200 nm ausgebildet.
  • Aus 6 ist ersichtlich dass im experimentellen Beispiel 1 die Leuchtdichtenverteilung am gleichmäßigsten ist, obwohl die erste Elektrode 710 eine relativ dünne Dicke aufweist.
  • Ferner wurde beim experimentellen Beispiel 1 ein Wert des Gesamtflächenwiderstands der Hilfselektrode 170 und der ersten Elektrode 710 von 0,0095 Ohm/Sq gemessen. Die beim Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 gemessenen Flächenwiderstandswerte betrugen dagegen 10 Ohm/Sq bzw. 0,0474 Ohm/Sq. Wie vorstehend beschrieben wurde, lässt sich sehen, dass der Flächenwiderstandswert des experimentellen Beispiels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen wesentlich geringeren Wert als bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 aufweist.
  • Dem Fachmann wird ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Für den Fachmann versteht es sich auch, dass Teile, die in einer Ausführungsform vorkommen, mit anderen Ausführungsformen austauschbar sind; ein oder mehrere Teile einer abgebildeten Ausführungsform können in beliebigen Kombinationen in andere abgebildete Ausführungsformen übernommen werden. Zum Beispiel können alle der verschiedenen hier beschriebenen und/oder in den Figuren abgebildeten Komponenten kombiniert, gegeneinander ausgetauscht oder in anderen Ausführungsformen weggelassen werden. In Bezug auf die Verwendung im Wesentlichen jedes hier vorkommenden Begriffs im Plural und/oder Singular ist der Fachmann in der Lage, passend zu Kontext und/oder Anwendungsfall vom Plural in den Singular und/oder vom Singular in den Plural zu übersetzen. Die verschiedenen Permutationen von Singular und Plural können der Klarheit halber hier explizit dargelegt sein.

Claims (15)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden, die Folgendes umfasst: einen transparenten Substrathauptkörper (111) mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten Rillen (117); Hilfselektroden (170), die in mindestens einer der Vielzahl von Rillen ausgebildet sind; eine erste Elektrode (710), die auf dem Substrathauptkörper ausgebildet ist; Widerstandselemente (570) mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), die dazu konfiguriert sind, die Hilfselektroden und die erste Elektrode miteinander zu verbinden, eine organische Emissionsschicht (720), die auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode (730), die auf der organischen Emissionsschicht ausgebildet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach Anspruch 1, wobei die PTC-Widerstandselemente (570) jeweils ein Paar Widerstandselektroden und eine Polymerschicht umfassen, die zwischen dem Paar Widerstandselektroden angeordnet ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach Anspruch 1 oder 2, wobei die PTC-Widerstandselemente (570) auf der Vielzahl von Rillen (117) ausgebildet sind.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Thermistorisolationsschicht (120) umfasst, welche Ränder der PTC-Widerstandselemente (570) umgibt.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (102) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die PTC-Widerstandselemente (570) zusammen mit den jeweiligen Hilfselektroden (170) innerhalb der Vielzahl von jeweiligen Rillen (117) ausgebildet sind.
  6. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfselektroden (170) jeweils eine Dicke im Bereich von ca. 2 μm bis ca. 100 μm aufweisen.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl der Rillen (117) eine Tiefe von weniger als ca. 50% einer Dicke des Substrathauptkörpers (111) aufweist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Hilfselektroden (170) jeweils eine Breite im Bereich von ca. 1 μm bis ca. 50 μm aufweisen.
  9. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von den Hilfselektroden (170) belegte Gesamtfläche kleiner oder gleich ca. 15% der Fläche ist, auf der die organische Emissionsschicht (720) Licht emittiert.
  10. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (710) transparente Materialien und die zweite Elektrode (730) reflektierende Materialien umfasst.
  11. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (710) eine Dicke von ca. 200 nm oder weniger aufweist.
  12. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfselektroden (170) leitfähige Reflexionsmaterialien mit einem spezifischen Widerstand umfassen, der niedriger als der spezifische Widerstand der ersten Elektrode (710) ist.
  13. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Substrathauptkörper (111) Materialien auf Glasbasis umfasst und eine Dicke im Bereich von ca. 0,2 mm bis ca. 1,2 mm aufweist.
  14. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Substrathauptkörper (111) Materialien auf Kunststoffbasis umfasst und mit einer Dicke im Bereich von ca. 0,01 mm bis ca. 1 mm ausgebildet ist.
  15. Beleuchtungsvorrichtung (101, 102, 103) mit organischen Leuchtdioden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Barriererippenschichten (150) aufweist, die zwischen der ersten Elektrode (710) und der zweiten Elektrode (730) ausgebildet sind, wobei die Barriererippenschichten so konfiguriert sind, dass sie die jeweiligen Hilfselektroden überlappen.
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