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Es werden ein Verfahren zum Betrieb eines organischen Licht emittierenden Bauelements und eine Leuchtvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
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Bei dem hier beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Leuchtvorrichtung wird mittels eines organischen Licht emittierenden Bauelements Licht abgestrahlt, das über eine Leuchtfläche des organischen Licht emittierenden Bauelements zeitlich variiert. Insbesondere wird das Licht mit einer Leuchtdichteverteilung von der Leuchtfläche abgestrahlt, die nicht zeitlich konstant ist.
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Es gibt zahlreiche Studien, die zeigen, dass Menschen bei der Beleuchtung herkömmlichen statischen Lichtquellen, die Licht mit einer räumlich und zeitlich nicht variierenden Leuchtdichteverteilung abstrahlen, variables Licht vorziehen. Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines organischen Licht emittierenden Bauelements anzugeben, bei dem eine zeitliche und räumliche Variation einer Leuchtdichteverteilung eines organischen Licht emittierenden Bauelements erzeugt wird. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Leuchtvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und einen Gegenstand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Bei einem Verfahren zum Betrieb eines organischen Licht emittierenden Bauelements wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement bereitgestellt und verwendet, das eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, zwischen denen ein organischer funktioneller Schichtenstapel mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelement weiterhin ein Substrat auf, auf dem die erste Elektrode und die zweite Elektrode angeordnet sind. Mit dem zwischen den Elektroden angeordneten organischen funktionellen Schichtenstapel bilden die Elektroden und das Substrat einen funktionellen Schichtenstapel. Mit dem „organischen funktionellen Schichtenstapel“ wird hier und im folgenden die Gesamtheit der organischen Schichten des organischen Licht emittierenden Bauelements bezeichnet, die zwischen den Elektroden angeordnet sind, während der „funktionelle Schichtenstapel“ zusätzlich zum organischen funktionellen Schichtenstapel zumindest noch die Elektroden und das Substrat aufweist. Das organische Licht emittierende Bauelement kann insbesondere als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet sein, die als organische Licht emittierende Schicht eine elektrolumineszierende Schicht aufweist.
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Der organische funktionelle Schichtstapel kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der organische funktionelle Schichtenstapel eine organische funktionelle Schicht aufweist, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in die Licht emittierende Schicht zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Als Materialien für die organische Licht emittierende Schicht eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Weiterhin kann der organische funktionelle Schichtenstapel eine funktionelle Schicht aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Schichtenstapel auch Elektronen- und/oder Löcherblockierschichten aufweisen. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann auch eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten aufweisen, die zwischen den Elektroden angeordnet sind.
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Im Hinblick auf den prinzipiellen Aufbau eines organischen Licht emittierenden Bauelements, dabei beispielsweise im Hinblick auf den Aufbau, die Schichtzusammensetzung und die Materialien des organischen funktionellen Schichtenstapels, wird auf die Druckschrift
WO 2010/066245 A1 verwiesen, die insbesondere in Bezug auf den Aufbau, die Schichtzusammensetzung und die Materialien eines organischen Licht emittierenden Bauelements hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
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Die Elektroden und der organische funktionelle Schichtenstapel sind jeweils großflächig ausgebildet. Dadurch weist das organische Licht emittierende Bauelement eine zusammenhängende Leuchtfläche auf, die nicht in funktionale Teilbereiche strukturiert ist. Insbesondere handelt es sich bei der Leuchtfläche nicht um eine in funktionale Bereiche segmentierte Leuchtfläche oder um eine Leuchtfläche, die durch eine Vielzahl von Bildpunkten, also so genannten Pixeln, gebildet wird. Dadurch kann eine großflächige Abstrahlung des in der organischen Licht emittierenden Schicht erzeugten Lichts ermöglicht werden. „Großflächig“ kann dabei bedeuten, dass das organische Licht emittierende Bauelement und insbesondere die organische Licht emittierende Schicht eine Fläche, besonders bevorzugt eine zusammenhängende Fläche, von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist.
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Besonders bevorzugt kann das organische Licht emittierende Bauelement nur eine einzige zusammenhängende Leuchtfläche aufweisen, die durch die großflächige und zusammenhängende Ausbildung der Elektroden und des organischen funktionellen Schichtenstapels bewirkt wird.
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Die erste Elektrode wird in Randbereichen über zumindest zwei elektrische Anschlusselemente elektrisch kontaktiert. Die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente können nebeneinander oder beispielsweise auch auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Elektrode in Randbereichen dieser angeordnet sein. Die erste Elektrode und auch der organische funktionelle Schichtenstapel sind dabei derart ausgebildet, dass die gesamte Leuchtfläche im Prinzip mit jedem der die erste Elektrode kontaktierenden Anschlusselemente alleine betrieben werden könnte. Mit anderen Worten leuchtet die gesamte Leuchtfläche, wenn ein Betriebsstrom zwischen zumindest einem Anschlusselement und der zweiten Elektrode durch den organischen funktionellen Schichtenstapel fließt.
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Die Anschlusselemente können durch ihre Anordnung in einem oder mehreren Randbereichen der ersten Elektrode auch als sogenannte Randkontakte bezeichnet werden. Insbesondere sind die hier beschriebenen Anschlusselemente jeweils nur in einem Randbereich der ersten Elektrode angeordnet und erstecken sich nicht über die erste Elektrode und damit in den Leuchtbereich des organischen Licht emittierenden Bauelements. Die Anschlusselemente können als separate Kontaktstücke beispielsweise auf dem Substrat angeordnet sein und im elektrischen Kontakt mit der ersten Elektrode stehen. Weiterhin ist es auch möglich, dass die erste Elektrode und die elektrischen Anschlusselemente einstückig ausgebildet sind, so dass die elektrischen Anschlusselemente zumindest teilweise durch das gleiche Material wie die erste Elektrode gebildet sein können. Die elektrischen Anschlusselemente ragen dabei in der Haupterstreckungsebene der Elektroden und organischen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels über den organischen funktionellen Schichtenstapel hinaus oder erstrecken sich zumindest in Bereiche auf dem Substrat, über dem keine organischen Schichten vorhanden sind, so dass die elektrischen Anschlusselemente von außen kontaktierbar sind. Beispielsweise können die elektrischen Anschlusselemente Kontaktflächen für Bondkontakte, Lötkontakte, elektrisch leitende Klebkontakte oder Steckkontakte bilden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die elektrischen Anschlusselemente über elektrische Leiterbahnen, die auf dem Substrat verlaufen können, und/oder durch elektrische Vias, die sich durch das Substrat hindurch erstrecken können, elektrisch kontaktiert werden, so dass ein elektrischer Anschluss des organischen Licht emittierenden Bauelements unabhängig von der konkreten Lage der elektrischen Anschlusselemente beispielsweise an einer oder mehreren Seitenkanten oder einer Rückseite des Substrats erfolgen kann.
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Insbesondere können die elektrischen Anschlusselemente nebeneinander in Randbereichen der ersten Elektrode angeordnet sein. Nebeneinander heißt hier und im Folgenden insbesondere eine Anordnung, bei der zwei Elemente lateral, das heißt in der Haupterstreckungsebene der ersten Elektrode, versetzt zueinander am Rand der ersten Elektrode angeordnet sind. Es kann sich hierbei um den gleichen Rand oder um verschiedene Ränder der ersten Elektrode handeln, also beispielsweise auch um gegenüberliegende oder um benachbarte, bei einer eckigen Form der ersten Elektrode über eine oder mehrere Ecken miteinander verbundene Ränder der ersten Elektrode.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Elektrode durch zumindest ein weiteres elektrisches Anschlusselement kontaktiert. Es ist auch möglich, dass zumindest zwei oder mehrere elektrische Anschlusselemente zur Kontaktierung der zweiten Elektrode vorgesehen sind. Das eine oder die mehreren elektrischen Anschlusselemente können wie für die Anschlusselemente für die erste Elektrode beschrieben auf dem Substrat angeordnet sein.
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Bei dem Verfahren zum Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements werden an die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente unterschiedliche elektrische Spannungen angelegt, die zeitlich variieren. Als elektrische Spannung an einem elektrischen Anschlusselement der ersten Elektrode wird hier und im Folgenden das elektrische Potenzial bezeichnet, das relativ zur zweiten Elektrode angelegt wird. Bevorzugt kann die zweite Elektrode auf einem festen elektrischen Potenzial liegen, während das Potenzial, das jeweils an die elektrischen Anschlusselemente angelegt wird, zeitlich und zueinander unterschiedlich variiert wird. Dass die an die elektrischen Anschlusselemente angelegten Spannungen unterschiedlich sind, bedeutet insbesondere, dass sich die zeitliche Variation der elektrischen Spannungen unterscheidet. Dabei kann es aber auch möglich sein, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt an den elektrischen Anschlusselementen jeweils dieselbe Spannung anliegt. Jedoch ist die weitere Änderung der jeweils angelegten Spannung unterschiedlich zueinander.
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Durch die jeweilige zeitlich variierende elektrische Spannung, die an den elektrischen Anschlusselementen angelegt wird, wird unter Berücksichtigung des Flächenwiderstands der ersten Elektrode und des damit verbundenen Spannungsabfalls in der ersten Elektrode in Abhängigkeit von einem Abstand von den elektrischen Anschlusselementen eine räumlich und zeitlich variierende Stromdichteverteilung des Stromes hervorgerufen, der in den organischen funktionellen Schichtenstapel eingeprägt wird. Hierdurch wird eine zeitlich und räumlich variierende Leuchtdichteverteilung über die Leuchtfläche des organischen Licht emittierenden Bauelements hervorgerufen, da die unterschiedlichen Spannungen an den zumindest zwei elektrischen Anschlusselementen unterschiedliche Leuchtdichten in verschiedenen Flächen- und Randbereichen der Leuchtfläche hervorrufen und sich diese unterschiedlichen Leuchtdichten bevorzugt unterschiedlich voneinander mit der Zeit ändern. Die zeitliche Variation der unterschiedlichen elektrischen Spannungen führt somit beim Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements zu einer für einen externen Beobachter wahrnehmbaren zeitlichen und räumlichen Variation einer Leuchtdichteverteilung des vom organischen Licht emittierenden Bauelements emittierten Lichts. Die Variation wird durch eine geeignete Wahl der angelegten Spannungen bevorzugt so langsam und in ihrer Stärke so groß vorgenommen, dass sie für das menschliche Auge wahrnehmbar ist. Dadurch kann vom organischen Licht emittierenden Bauelement ein variables Licht, also Licht mit einer zeitlich und räumlich variierenden Leuchtdichteverteilung, abgestrahlt werden, was oftmals in Beleuchtungsanwendungen angenehmer empfunden wird als eine zeitlich und räumlich möglichst homogene und konstante Leuchtdichteverteilung. Beispielsweise kann bei einem Beobachter ein Gefühl von Wolkenbewegungen oder dem Flackern von Kerzen oder Flammen hervorgerufen werden. Insbesondere zeitliche Änderungen mit einer Frequenz von kleiner oder gleich 10 Hz oder kleiner oder gleich 5 Hz und größer oder gleich 0,5 Hz können besonders geeignet sein.
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Die zeitlich und räumlich variierende Leuchtdichteverteilung kann mit dem hier beschriebenen Verfahren erzeugt werden, ohne dass aufwändige bauliche Maßnahmen am organischen Licht emittierenden Bauelement vorzunehmen sind. Im Gegensatz hierzu gibt es im Stand der Technik bisher zwei unterschiedliche Ansätze, um bei organischen Licht emittierenden Bauelementen zeitlich variable Homogenitäten zu erreichen. Zum einen gibt es einen Display-Ansatz, bei dem die Leuchtfläche durch Zeilen und Spalten einzeln ansteuerbarer Segmente gebildet wird, was die Darstellung beliebig komplexer Bilder erlaubt. Die Auflösung hängt hierbei von der Anzahl an Zeilen und Spalten ab. Allerdings ist dieser Ansatz teuer und entsprechende organische Licht emittierende Bauelemente sind üblicherweise in einem komplexen Herstellungsverfahren herzustellen. Durch die Segmentierung in eine Vielzahl von einzelnen unabhängigen Leuchtflächen beziehungsweise Leuchtpunkten ist die erreichbare Leuchtdichte von solchen Display-artigen organischen Licht emittierenden Bauelementen oft nicht ausreichend für Beleuchtungszwecke. Ein weiterer Ansatz liegt darin, beispielsweise die Fläche einer Elektrode wie beispielsweise der Anode an einigen Stellen nicht nur am Rand sondern auch im Zentrum zu kontaktieren. Ein entsprechendes Bauelement ist in der Druckschrift
WO 2012/052886 A2 beschrieben, bei dem von der Kathode aus durch sogenanntes Laserdrilling Kontaktlöcher zur darunter liegenden Anode hergestellt werden, die dann durch Kontaktelemente kontaktiert werden. Dadurch ist es möglich, an unterschiedlichen Stellen der Anode unterschiedlich viel Strom einzubringen und folglich ungleichmäßige Homogenitäten zu erreichen. Um Formen darzustellen, kann hierbei auch die Anodenfläche in separat ansteuerbare Segmente unterteilt werden. Die Herstellung von Kontakten nicht nur am Rand sondern auch auf der Fläche und beispielsweise im Zentrum einer Elektrode ist jedoch nur durch aufwändige zusätzliche Verfahrensschritte bei der Herstellung realisierbar.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik weist das hier beschriebene organische Licht emittierende Bauelement eine Leuchtfläche auf, die frei von elektrischen Kontakten auf der Fläche und entfernt vom Rand der ersten Elektrode ist. Somit ist es bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement nicht nötig, die Leuchtfläche zu strukturieren, oder zusätzliche Kontakte innerhalb des Randes im Zentrum der Leuchtfläche anzubringen. Stattdessen werden zeitlich variierende Homogenitäten der Leuchtdichteverteilung durch variable Spannungen an den separat ansteuerbaren elektrischen Anschlusselementen in Randbereichen der ersten Elektrode erzeugt. Jedes der elektrischen Anschlusselemente speist aber in die gesamte erste Elektrode und somit in dieselbe Leuchtfläche ein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste Elektrode einen höheren elektrischen Flächenwiderstand als die zweite Elektrode auf. Während es bei üblichen, möglichst homogen abstrahlenden organischen Licht emittierenden Bauelementen ein ständiges Bestreben ist, den Flächenwiderstand der Elektroden möglichst gering zu halten, ist bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement ein gewisser nicht zu niedriger Flächenwiderstand der ersten Elektrode vorteilhaft. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Elektrode einen um mindestens zehnmal und bevorzugt mindestens hundertmal größeren elektrischen Flächenwiderstand als die zweite Elektrode aufweist. Durch den nicht zu niedrig zu wählenden elektrischen Flächenwiderstand kann ein gewünschter Spannungsabfall in der ersten Elektrode ausgehend von den elektrischen Anschlusselementen mit steigendem Abstand zu diesen hervorgerufen werden, wodurch sich sogar bei einer jeweils an den elektrischen Anschlusselementen angelegten zeitlich unveränderlichen Spannung eine räumlich inhomogene Leuchtdichteverteilung der Leuchtfläche des organischen Licht emittierenden Bauelements ergeben kann.
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Beispielsweise kann die erste Elektrode ein transparentes leitendes Oxid aufweisen, während die zweite Elektrode ein Metall aufweist. Insbesondere kann die erste Elektrode durch ein transparentes leitendes Oxid gebildet sein oder zumindest eine Schicht aufweisen, die durch ein transparentes leitendes Oxid gebildet wird, während die zweite Elektrode durch ein Metall gebildet wird oder zumindest eine Schicht aufweist die durch ein Metall gebildet wird.
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Bevorzugt kann der Flächenwiderstand der ersten Elektrode in einem Bereich von größer oder gleich 1 Ω/sq oder größer oder gleich 5 Ω/sq und kleiner oder gleich 50 Ω/sq oder kleiner oder gleich 10 Ω/sq sein. Der Flächenwiderstand der ersten Elektrode kann beispielsweise über die Materialwahl und/oder über die Dicke der ersten Elektrode einstellbar sein.
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Transparente leitende Oxide („transparent conductive oxide“, TCO) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein.
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Das Metall der zweiten Elektrode kann vorzugsweise ausgewählt sein aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen daraus. Insbesondere kann die zweite Elektrode Ag, Al oder Legierungen mit diesen aufweisen, beispielsweise Ag:Mg, Ag:Ca, Mg:Al. Zusätzlich kann die zweite Elektrode auch eines oder mehrere der oben genannten TCO-Materialien aufweisen. Die zweite Elektrode kann beispielsweise im Hinblick auf ihre Dicke und ihre Zusammensetzung so gewählt sein, dass sie einen geringeren Flächenwiderstand als die erste Elektrode aufweist. Insbesondere die Dicke einer metallischen zweiten Elektrode kann derart groß sein, dass die zweite Elektrode nicht transparent und weiterhin zumindest teilweise reflektierend ist. Durch eine Kombination von Metall- und TCO-Schichten kann auch eine zumindest teilweise transparente zweite Elektrode mit einem geringen Flächenwiderstand gebildet werden.
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Die erste Elektrode kann als Alternative zu einem TCO auch ein transparentes Metall aufweisen oder daraus gebildet sein. Unter einem transparenten Metall wird hier und im Folgenden eine Metallschicht verstanden, die eine derartig geringe Dicke aufweist, dass zumindest ein Teil des vom organischen Licht emittierenden Bauelement im Betrieb erzeugten Lichts durch die Metallschicht gestrahlt werden kann. Die Dicke einer transparenten Metallschicht kann abhängig vom Material und dem durchzustrahlenden Licht beispielsweise einige Nanometer bis zu 30 nm betragen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Elektrode einen Flächenwiderstand auf, der im Wesentlichen gleich dem Flächenwiderstand der ersten Elektrode ist. „Im Wesentlichen gleich“ bedeutet hierbei, dass der Flächenwiderstand der ersten Elektrode weniger als eine Größenordnung, bevorzugt weniger als fünfmal und besonders bevorzugt weniger als zweimal so groß wie der Flächenwiderstand der zweiten Elektrode ist. Besonders bevorzugt können die Flächenwiderstände der ersten und zweiten Elektrode gleich sein. Beispielsweise können die erste und zweite Elektrode hierbei transparent sein und/oder ein gleiches Material aufweisen oder gleich ausgebildet sein. Weisen beide Elektroden einen im Wesentlichen gleichen Flächenwiderstand auf, so weist die erste Elektrode bevorzugt einen weiter oben genannten Flächenwiderstandswert auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der organische funktionelle Schichtenstapel eine hohe Spannungssensitivität auf. Eine hohe Spannungssensitivität kann in Abhängigkeit des verwendeten organischen Materials beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest zwei organische Licht emittierende Schichten aufweist, zwischen denen keine ladungserzeugende Schicht in Form einer dem Fachmann bekannten „charge generation layer“ (CGL) angeordnet ist. Beispielsweise können die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten direkt benachbart zueinander sein und aneinander angrenzen. Durch eine CGL wird bei bekannten OLEDs oftmals erreicht, dass die Spannungssensitivität abnimmt, während bei dem hier beschriebenen Verfahren eine hohe Spannungssensitivität des organischen funktionellen Schichtenstapels wünschenswert sein kann. Die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten können beispielsweise Licht mit derselben Farbe abstrahlen, also beispielsweise beide rotes, gelbes, grünes oder blaues Licht. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten unterschiedlich farbiges Licht abstrahlen, beispielsweise rotes und gelbes Licht oder rotes und grünes Licht. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass beispielsweise eine Licht emittierende Schicht rotes und grünes Licht abstrahlt, während die andere Licht emittierende Schicht blaues Licht abstrahlt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelement eine große aktive Fläche, also eine große Leuchtfläche auf. Eine große Leuchtfläche kann beispielsweise eine quadratische Fläche mit einer Kantenlänge von mehr als 10 cm oder von mehr als 20 cm oder von mehr als 25 cm oder von mehr als 50 cm sein. Weiterhin kann die große Leuchtfläche auch eine andere Form, beispielsweise eine rechteckige oder runde Form, mit einem entsprechenden Flächeninhalt aufweisen. Da der Spannungsabfall in Abhängigkeit vom Abstand zu den zumindest zwei elektrischen Anschlusselementen näherungsweise proportional zum Abstand der Anschlusselemente und damit proportional zur Größe der Leuchtfläche steigt, kann durch deine Vergrößerung der Leuchtfläche eine Verstärkung der Leuchtdichteinhomogenität auf der Leuchtfläche erreicht werden.
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Durch eine geeignete Wahl der Flächenwiderstände der ersten und zweiten Elektrode, der Spannungssensitivität des organischen funktionellen Schichtenstapels und der Größe der Leuchtfläche bzw. des organischen Licht emittierenden Bauelements kann die Stärke der Leuchtdichteinhomogenität bei dem hier beschriebenen Verfahren gezielt beeinflusst werden, so dass beispielsweise unterschiedlich große organische Licht emittierende Bauelement bei den gleichen Betriebsbedingungen dieselbe Leuchtstärke und Leuchtstärkeinhomogenität zeigen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Variation der unterschiedlichen elektrischen Spannungen derart gewählt, dass die mittlere an die erste Elektrode angelegte Spannung konstant bleibt. Im Falle eines linearen Strom-Spannungsverlaufs des organischen Licht emittierenden Bauelements kann in diesem Fall auch der mittlere dem organischen funktionellen Schichtenstapel aufgeprägte Strom konstant sein, so dass auch bei einer linearen Strom-Helligkeitsabhängigkeit der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht die mittlere vom organischen Licht emittierenden Bauelement abgestrahlte Lichtintensität konstant bleibt. Unter Berücksichtigung von etwaigen Nichtlinearitäten im Strom-Spannungsverlauf oder in einer Strom-Helligkeitsabhängigkeit können die an die elektrischen Anschlusselemente jeweils angelegten unterschiedlichen und zeitlich variierenden elektrischen Spannungen aber ebenfalls derart gewählt werden, dass die mittlere vom organischen Licht emittierenden Bauelement abgestrahlte Lichtintensität konstant bleibt. Dadurch kann das organische Licht emittierende Bauelement trotz einer variierenden Leuchtdichteverteilung eine konstante Beleuchtungsstärke ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform oszillieren die an die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente angelegten elektrischen Spannungen. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die jeweilige elektrische Spannung, die an jedem der elektrischen Anschlusselemente angelegt wird, zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert periodisch wechselt, wobei die Änderung der jeweils angelegten elektrischen Spannung vorzugsweise kontinuierlich und stufenlos oder möglichst stufenlos verläuft. Beispielsweise können die an die elektrischen Anschlusselemente jeweils angelegten Spannungen im zeitlichen Verlauf eine Sinus- beziehungsweise Kosinusartige Abhängigkeit aufweisen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass der zeitliche Verlauf der jeweils angelegten elektrischen Spannungen eine Treppen- oder Sägezahnfunktion bildet. Oszillieren alle an den elektrischen Anschlusselementen angelegten elektrischen Spannungen periodisch, so weisen die jeweiligen zeitlichen Verläufe vorzugsweise zueinander unterschiedliche Periodendauern und/oder unterschiedliche zeitliche Phasen auf, so dass die Änderung der jeweils an den elektrischen Anschlusselementen angelegten elektrischen Spannung unterschiedlich zueinander sind.
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Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die an die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente angelegten elektrischen Spannungen nach einem Zufallsalgorithmus gesteuert werden. Darüber hinaus kann eine periodische Spannungsvariation mit einer zufälligen Variation überlagert sein. Hierdurch kann es beispielsweise möglich sein, einem Eingewöhnungseffekt beziehungsweise einer Langeweile bei einem externen Beobachter vorzubeugen. Der Zufallsalgorithmus kann beispielsweise im Hinblick auf Periodenlängen, Minimal- oder Maximalwerte der jeweils an die elektrischen Anschlusselemente angelegten elektrischen Spannungen oder einer Kombination daraus ausgewählt sein. Hierdurch können beispielsweise im Hinblick auf die Leuchtdichteverteilung unterschiedlich schnelle Wellen-artige Bewegungen hervorgerufen werden.
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Das organische Licht emittierende Bauelement weist eine Vielzahl, das bedeutet zumindest drei oder mehr, von elektrischen Anschlusselementen in verschiedenen Randbereichen der ersten Elektrode auf. An zumindest einem, bevorzugt an mehreren und besonders bevorzugt an jedem der Vielzahl von elektrischen Anschlusselementen wird eine zeitlich variierende elektrische Spannung angelegt werden, die unterschiedlich zu den zeitlich variierenden elektrischen Spannungen ist, die an die anderen elektrischen Anschlusselemente angelegt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelemente eine Leuchtfläche mit einer eckigen Form auf. Die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente können hierbei bevorzugt an verschiedenen Rändern der ersten Elektrode angeordnet sein, so dass zwischen den zumindest zwei elektrischen Anschlusselementen entlang des Randverlaufs der ersten Elektrode zumindest eine Ecke der Leuchtfläche angeordnet ist.
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Weiterhin ist es auch möglich, dass das organische Licht emittierende Bauelement eine Leuchtfläche mit einer runden Form aufweist. Hierbei kann es beispielsweise möglich sein, dass bevorzugt eine Vielzahl von elektrischen Anschlusselementen gleichmäßig beabstandet entlang der runden Form angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat auf, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer. Besonders bevorzugt weist das Substrat Glas, beispielsweise in Form einer Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, auf oder ist daraus.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Substrat und die Elektrode, die zwischen dem Substrat und dem organischen funktionellen Schichtenstapel angeordnet ist, transparent ausgebildet, sodass in der zumindest einen Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht durch die transparente Elektrode und das transparente Substrat abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches Licht emittierendes Bauelement kann auch als so genannter „bottom emitter“ bezeichnet werden. Besonders bevorzugt ist hierbei die erste Elektrode als transparente Elektrode zwischen dem Substrat und dem organischen funktionellen Schichtenstapel ausgebildet.
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Weiterhin kann auch die vom Substrat ausgesehen auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel angeordnete Elektrode transparent ausgeführt sein, sodass in der zumindest einen Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht durch die transparente Elektrode in eine vom Substrat weggewandte Richtung abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches Licht emittierendes Bauelement kann auch als so genannter „top emitter“ bezeichnet werden.
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Weiterhin ist es auch möglich, dass beide Elektroden und das Substrat transparent ausgebildet sind, so dass das organische Licht emittierende Bauelement bidirektional, also beidseitig emittierend ausgebildet und weiterhin durchsichtig oder durchscheinend sein kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelement eine Verkapselung über den Elektroden und dem organischen funktionellen Schichtenstapel auf, beispielsweise in Form einer Abdeckung, etwa einem Glasdeckel oder einem Glassubstrat, und/oder in Form einer Dünnschichtverkapselung mit einer oder einer Mehrzahl von aufgebrachten Schichten, die jede für sich alleine oder die durch Zusammenwirkung miteinander einen Schutz des organischen funktionellen Schichtenstapels und der Elektrode vor schädigenden Substanzen der Umgebung wie beispielsweise Sauerstoff und/oder Feuchtigkeit bieten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt, die zur Durchführung des vorab beschriebenen Verfahrens zum Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements ausgebildet und vorgesehen ist. Die Leuchtvorrichtung weist hierzu das vorab beschriebene organische Licht emittierende Bauelement sowie ein elektrisches Bauelement auf. Das elektrische Bauelement ist dazu eingerichtet, an die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente unterschiedliche zeitlich variierende elektrische Spannungen anzulegen, wie oben in Verbindung mit dem Verfahren beschrieben ist. Das elektrische Bauelement kann als elektrische Schaltung oder elektrischer Schaltkreis, beispielsweise auch als integrierter elektrischer Schaltkreis (IC: „integrated circuit“), ausgeführt sein und in Form eines separaten, vom organischen Licht emittierenden Bauelement unabhängigen Bauelement ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann das elektrische Bauelement auch im organischen Licht emittierenden Bauelement integriert sein, beispielsweise auf einem Teilbereich des Substrats oder auch innerhalb des Substrats. Die zeitliche Variation der jeweils an die elektrischen Anschlusselemente angelegten elektrischen Spannung kann voreingestellt im elektrischen Bauelement hinterlegt sein oder auch beispielsweise durch Bedienelemente oder Steuerelemente von außen einstellbar sein.
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Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine Leuchtvorrichtung mit einem organischen Licht emittierenden Bauelement zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Beispiel,
- 3A bis 3G Simulationen eines Verfahrens zum Betrieb eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Beispiel und
- 4A bis 10 Leuchtvorrichtungen mit organischen Licht emittierenden Bauelementen, bei denen Verfahren zum Betrieb des jeweiligen organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß weiteren Ausführungsbeispielen durchgeführt werden.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
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In 1 ist ein Ausschnitt des Schichtaufbaus eines organischen Licht emittierenden Bauelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Aufbau des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 ist rein beispielhaft und nicht beschränkend für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zu verstehen.
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Das organische Licht emittierende Bauelement 100 weist zwischen einer ersten Elektrode 2 und einer zweiten Elektrode 3 einen organischen funktionellen Schichtenstapel 4 mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht 5 auf. Die Elektroden 2, 3 und der organische funktionelle Schichtenstapel 4 sind auf einem Substrat 1 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 1 transparent ausgeführt, beispielsweise in Form einer Glasplatte oder Glasschicht. Über dieser ist die erste Elektrode 2 aufgebracht, die beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid wie etwa ITO oder ein anderes oben im allgemeinen Teil für die erste Elektrode genanntes Material aufweist.
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Die zweite Elektrode 3 ist im Ausführungsbeispiel der 1 reflektierend ausgebildet und weist insbesondere ein oben im allgemeinen Teil genanntes Metall, beispielsweise Ag und/oder Al, auf. Insbesondere können die erste Elektrode 2 als Anode und die zweite Elektrode 3 als Kathode oder umgekehrt ausgebildet sein. Bevorzugt kann der Flächenwiderstand der ersten Elektrode 3 in einem Bereich von größer oder gleich 1 Ω/sq oder größer oder gleich 5 Ω/sq und kleiner oder gleich 50 Ω/sq oder kleiner oder gleich 10 Ω/sq sein. Der Flächenwiderstand der ersten Elektrode kann beispielsweise über die Materialwahl und/oder über die Dicke der ersten Elektrode einstellbar sein.
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Beispielsweise können die Materialien und die Dicken der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 3 so gewählt sein, dass die erste Elektrode 2 einen höheren elektrischen Flächenwiderstand als die zweite Elektrode 3 aufweist. Für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Elektrode 2 einen um mindestens zehnmal und bevorzugt einen um mindestens hundertmal größeren elektrischen Flächenwiderstand als die zweite Elektrode 3 aufweist. Alternativ oder zusätzlich hierzu können der organische funktionelle Schichtenstapel eine hohe Spannungssensitivität und/oder das organische Licht emittierende Bauelement eine große Fläche wie im allgemeinen Teil beschrieben aufweisen.
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Das organische Licht emittierende Bauelement 100 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Bottom-Emitter ausgeführt und strahlt im Betrieb Licht durch die transparent ausgebildete erste Elektrode 2 und das transparente Substrat 1 ab. Beispielsweise ist es aber auch möglich, dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 anstelle der gezeigten Bottom-Emitter-Konfiguration als Top-Emitter oder als transparentes, beidseitig emittierendes organisches Licht emittierendes Bauelement ausgebildet ist, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
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Der organische funktionelle Schichtenstapel 4 mit der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht 5 weist weiterhin beispielsweise eine oder mehrere organische funktionelle Schichten ausgewählt aus Lochinjektionsschichten, Löchertransportschichten, Elektronenblockierschichten, Löcherblockierschichten, Elektronentransportschichten und Elektroneninjektionsschichen auf, die geeignet sind, Löcher und Elektronen zur zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht 5 zu leiten oder den jeweiligen Transport zu blockieren. Weiterhin ist es auch möglich, dass mehrere Licht emittierende Schichten vorhanden sind. Geeignete Schichtaufbauten für den organischen funktionellen Schichtenstapel 4 sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht weiter ausgeführt.
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Auf der zweiten Elektrode 3 ist eine Verkapselungsschicht 6 angeordnet. Diese kann, wie in
1 gezeigt ist, beispielsweise unmittelbar auf der zweiten Elektrode 3 aufgebracht sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen der zweiten Elektroden 3 und der Verkapselungsschicht 6 weitere Schichten, beispielsweise Zwischen- oder Schutzschichten, angeordnet sind oder ein Bereich vorgesehen ist, in dem sich ein Gas, ein Gel oder eine Flüssigkeit befindet. Insbesondere kann die Verkapselungsschicht 6 beispielsweise als Dünnfilm-Verkapselung ausgebildet sein, die eine oder eine Mehrzahl von dünnen Schichten aufweist, die für sich alleine genommen oder zumindest zusammen eine möglichst hermetisch dichte Verkapselung des organischen funktionellen Schichtenstapels 4 und der Elektroden 2, 3 gegenüber schädigenden Substanzen bewirken kann. Derartige Verkapselungsschichten sind beispielsweise in den Druckschriften
US 2011/0121354 A1 ,
US 2011/0114992 A1 und
US 2011/0049730 A1 beschrieben, die diesbezüglich hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Verkapselungsschicht beispielsweise durch eine Glasschicht, beispielsweise eine Glasplatte oder einen Glasdeckel, gebildet wird, die über dem organischen funktionellen Schichtenstapel 4 und den Elektronen 2, 3 auf dem Substrat 1 aufgebracht ist.
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Die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen und Beispielen gezeigten organischen Licht emittierenden Bauelemente weisen rein beispielhaft einen in 1 gezeigten Aufbau auf. Bezugzeichen und Verweise auf einzelne Schichten eines organischen Licht emittierenden Bauelements können sich daher auf den in 1 gezeigten und beschriebenen Aufbau beziehen.
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In 2 ist eine Leuchtvorrichtung 101 gezeigt, die ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 aufweist. Die Leuchtvorrichtung 101 ist hierbei in einer Aufsicht gezeigt, also mit Blick auf eine Leuchtfläche 10 des organischen Licht emittierenden Bauelements 100. Im Falle der in 1 gezeigten Bottom-Emitter-Konfiguration wird die Leuchtfläche 10 durch die dem organischen funktionellen Schichtenstapel 4 abgewandte Rückseite des Substrats 1 gebildet, das entsprechend transparent ausgebildet ist. Die in 2 gezeigte Ansicht ist in diesem Fall eine Durchsicht durch das Substrat 1 auf die auf dem Substrat 1 angeordneten Schichten und Elemente. Ist das organische Licht emittierende Bauelement 100 als Topemitter ausgebildet, zeigt die 2 eine Aufsicht beispielsweise auf eine transparente Verkapselungsschicht, die auf der dem Substrat 1 abgewandten Seite des organischen funktionellen Schichtenstapels 4 angeordnet ist und die dann zumindest in einem Teilbereich die von einem externen Beobachter wahrnehmbare Leuchtfläche 10 bildet.
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Auf dem Substrat 1 sind weiterhin elektrische Anschlusselemente 71, 72 angeordnet, die die erste Elektrode 2 in Randbereichen kontaktieren. Ist die erste Elektrode 2 zwischen dem Substrat 1 und dem organischen funktionellen Schichtenstapel 4 angeordnet, so können die elektrischen Anschlusselemente 71, 72 beispielsweise durch Bereiche der ersten Elektrode 2 gebildet werden, die unter der Verkapselungsschicht 6 herausragen und sich über Bereiche des Substrats 1 erstrecken, die nicht vom organischen funktionellen Schichtenstapel 4 bedeckt sind.
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Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass die elektrischen Anschlusselemente 71, 72 durch ein anderes Material als die erste Elektrode 2 gebildet sind, beispielsweise Schichten oder Schichtenstapel mit Cu, Cr, Mo, Al und/oder Ag. Ist die erste Elektrode 2 diejenige Elektrode, die vom Substrat 1 aus gesehen über dem organischen funktionellen Schichtenstapel 4 angeordnet ist, kann sich die erste Elektrode in geeigneter Weise über den organischen funktionellen Schichtenstapel 4 erstrecken, um die elektrischen Anschlusselemente 71, 72, die auf dem Substrat aufgebracht sind, elektrisch zu kontaktieren.
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Die elektrischen Anschlusselemente 71, 72 können direkt kontaktierbar sein, beispielsweise können die elektrischen Anschlusselemente 71, 72 Kontaktflächen für Bondkontakte, Lötkontakte, elektrisch leitende Klebkontakte oder Steckkontakte bilden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die elektrischen Anschlusselemente 71, 72 über elektrische Leiterbahnen, die auf dem Substrat 1 verlaufen, und/oder durch elektrische Vias, die sich durch das Substrat 1 hindurch erstrecken, elektrisch kontaktiert werden, so dass ein elektrischer Anschluss des organischen Licht emittierenden Bauelements unabhängig von der konkreten Lage der elektrischen Anschlusselemente 71, 72 beispielsweise durch an einer Seitenkante oder auf einer Rückseite des Substrats 1 angeordneten Kontaktleiste erfolgen kann.
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Weiterhin weist das organische Licht emittierende Bauelement 100 zumindest ein elektrisches Anschlusselement für die zweite Elektrode 3 auf, das der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist.
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Die erste und zweite Elektrode 2, 3 und der organische funktionelle Schichtenstapel 4 sind großflächig und zusammenhängend ausgebildet, so dass auch die Leuchtfläche 10 großflächig und zusammenhängend ist. Rein beispielhaft ist die Leuchtvorrichtung 101 beziehungsweise das organische Licht emittierende Bauelement 100 rechteckig ausgebildet, so dass auch die Leuchtfläche 10 rechteckig ausgebildet ist. Die elektrischen Anschlusselemente 71, 72 kontaktieren die erste Elektrode 2 jeweils in Randbereichen auf sich gegenüberliegenden Seiten beziehungsweise an sich gegenüberliegenden Rändern der ersten Elektrode 2. Insbesondere sind die elektrischen Anschlusselemente im vorliegenden sowie auch in den folgenden Ausführungsbeispielen lediglich in Randbereichen der ersten Elektrode 2 angeordnet und erstecken sich nicht über die erste Elektrode 2 und damit in den Leuchtbereich des organischen Licht emittierenden Bauelements 100.
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Im Betrieb der Leuchtvorrichtung 101 werden an die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente 71, 72 unterschiedliche zeitlich variierende Spannungen angelegt, wie in Verbindung mit den 3A und 3G beschrieben ist. Hierzu ist ein elektrisches Bauelement 8 vorgesehen, das im Betrieb an die zumindest zwei elektrischen Anschlusselemente 71, 72 elektrische Spannungen anlegt. Das elektrische Bauelement 8 kann, wie in 2 gezeigt ist, als externes, vom organischen Licht emittierenden Bauelement 100 separates Bauelement vorgesehen sein. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das elektrische Bauelement 8 beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises im organischen Licht emittierenden Bauelement 100 integriert und dabei beispielsweise auf oder im Substrat 1 angeordnet ist.
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Anhand der 3A bis 3G, die Simulationen einer Leuchtvorrichtung, wie sie in 2 dargestellt ist, zeigen, wird ein Verfahren zum Betrieb eines organischen Licht emittierenden Bauelements 100 beschrieben. Die 3A bis 3G zeigen lediglich die Leuchtfläche, die sich zum Zweck der durchgeführten Simulation entlang einer X- und einer Y-Koordinate erstreckt. Die Abmessungen der Leuchtfläche sind in beliebigen Einheiten.
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Im Betrieb werden an die elektrischen Anschlusselemente, die sich links und rechts und somit in positiver und negativer X-Richtung an die Leuchtfläche anschließen, unterschiedliche zeitlich variierende elektrische Spannungen angelegt, wobei die Spannungsdifferenz zwischen den elektrischen Anschlusselementen in den 3A bis 3G jeweils mit ΔU bezeichnet ist. Die in den 3A bis 3G gezeigten Spannungsdifferenzen ΔU beziehen sich stets auf die Spannungsdifferenz zwischen den elektrischen Anschlusselementen und nicht auf die Spannung, die jeweils zwischen den elektrischen Anschlusselementen und der zweiten Elektrode anliegen. Hierbei sind die quantitativen Werte, die für ΔU angegeben werden, simulationsbedingte Werte und können in einem realen organischen Licht emittierenden Bauelement andere Werte annehmen.
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Die elektrischen Spannungen, die an die elektrischen Anschlusselemente im Rahmen der Simulation angelegt wurden, waren derart gewählt, dass die mittlere an die erste Elektrode angelegte elektrische Spannung konstant blieb. Je nach der Strom-Spannungsabhängigkeit und der Strom-Helligkeitsabhängigkeit des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 können die elektrischen Spannungen, die an die elektrischen Anschlusselemente angelegt werden, auch so gewählt sein, dass bei nichtlinearen Abhängigkeiten die mittlere vom organischen Licht emittierenden Bauelement abgestrahlte Lichtintensität konstant bleibt.
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Aufgrund des Flächenwiderstands der ersten Elektrode kommt es zu einem Spannungsabfall in der ersten Elektrode, der abhängig vom Abstand zu den elektrischen Anschlusselementen ist. Die zweite Elektrode hingegen liegt auf einem festen elektrischen Potenzial. Durch das Anlegen der elektrischen Spannungen an den elektrischen Anschlusselementen und den Spannungsabfall in der ersten Elektrode wird ein elektrischer Strom mit einer zeitlich und räumlich variierenden Stromdichteverteilung in die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht eingespeist, der in Abhängigkeit von der Stromdichteverteilung zu einer zeitlich und räumlich variierenden Leuchtdichteverteilung führt. Die dargestellte Schattierung der Leuchtfläche zeigt jeweils die Helligkeitsverteilung in den in den 3A bis 3G gezeigten Zuständen an. Je heller die Schattierung ist, desto höher ist die Leuchtdichte, wie auch der Skala auf der rechten Seite der 3A bis 3G zu entnehmen ist. Die Zahlenwerte oberhalb und unterhalb der Skala geben das absolute Maximum und das absolute Minimum der simulierten Leuchtdichte an.
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Die elektrischen Spannungen, die an die elektrischen Anschlusselemente angelegt werden, sind hinsichtlich ihrer zeitlichen Variation rein beispielhaft so gewählt, dass die elektrische Spannung auf einer Seite bei ihrem Maximum ist, wenn die elektrische Spannung auf der anderen Seite bei ihrem Minimum ist. Dieser Zustand ist in den 3A und 3G gezeigt, bei denen die zur Simulation angenommene Spannungsdifferenz ΔU zwischen dem linken Anschlusselement und dem rechten Anschlusselement +0,75 V beziehungsweise - 0,75 V beträgt. Im Zustand, der in 3A gezeigt ist, befindet sich also die Spannung, die an das linke elektrische Anschlusselement angelegt wird, bei ihrem Maximum, während sich die Spannung, die an das rechte elektrische Anschlusselement angelegt wird, bei ihrem Minimum befindet, während die elektrischen Spannungen im Zustand, der in 3G gezeigt ist, gerade umgekehrt sind.
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Die elektrischen Spannungen, die an die elektrischen Anschlusselemente angelegt werden, oszillieren periodisch zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert, wobei die Oszillationen rein beispielhaft um eine halbe Periodendauer gegeneinander phasenverschoben sind. In den Zuständen, die in den 3B bis 3F gezeigt sind, sind weitere Leuchtdichteverteilungen gezeigt, die sich beim Durchlaufen der Perioden für die elektrischen Spannungen ergeben. Hierbei ist erkennbar, dass mit einer sinkenden Spannungsdifferenz ΔU zwischen den elektrischen Anschlusselementen die räumliche Leuchtdichteverteilung homogener wird, während mit steigendem Absolutwert der Spannungsdifferenz ΔU die Inhomogenität der Leuchtdichteverteilung größer wird. Daraus ergibt sich bei fortwährendem Durchlaufen der gezeigten Zustände eine Wellen-artige Bewegung der Leuchtdichtehomogenität. Die zeitliche Variation der elektrischen Spannungen kann besonders bevorzugt hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs und der Stärke der Spannungsvariation derart gewählt sein, dass die Leuchtdichteänderungen durch das menschliche Auge wahrnehmbar sind, so dass eine für einen Beobachter wahrnehmbare zeitlich und räumlich variable Leuchtdichteverteilung über die Leuchtfläche 10 erreichbar ist. Insbesondere zeitliche Änderungen mit einer Frequenz von kleiner oder gleich 10 Hz oder kleiner oder gleich 5 Hz und größer oder gleich 0,5 Hz sind besonders geeignet.
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In den 4A und 4B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Leuchtvorrichtung 102 gezeigt, wobei 4A einen ersten Zustand der Leuchtvorrichtung 102 zu einem ersten Zeitpunkt und 4B einen weiteren Zustand der Leuchtvorrichtung 102 zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt zeigt. Die Leuchtvorrichtung 102, zu der nur die Leuchtfläche 10 und elektrische Anschlusselemente 71 bis 78 sowie ein elektrisches Bauelement 8 gezeigt sind, weist im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel runde Elektroden und einen runden organischen funktionellen Schichtenstapel und somit auch eine runde Leuchtfläche 10 auf. Um die Leuchtfläche 10 herum sind die elektrischen Anschlusselemente 71 bis 78 gleichmäßig beabstandet angeordnet und kontaktieren die erste Elektrode in einem umlaufenden Randbereich.
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Die elektrischen Anschlusselemente 71 bis 78 sind jeweils separat durch das elektrische Bauelement 8 ansteuerbar, wie mittels des gestrichelten Pfeils angedeutet ist. Hierbei wird an ein elektrisches Anschlusselement, beispielsweise das in 4A gezeigte elektrische Anschlusselement 71, eine maximale elektrische Spannung angelegt, während sukzessive an die weiteren elektrischen Anschlusselemente 72 bis 78 eine jeweils immer geringere elektrische Spannung angelegt wird.
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Ausgehend vom Anschlusselement 71 bis zum Anschlusselement 78 liegt zwischen jeweils benachbarten Anschlusselementen eine Spannungsdifferenz ΔU vor, so dass die Leuchtdichte der Leuchtfläche 10 in radialer Richtung bei einem Durchlauf im Uhrzeigersinn vom elektrischen Anschlusselement 71 zum elektrischen Anschlusselement 78 kontinuierlich abnimmt. Dadurch ist die Leuchtdichte im Bereich des elektrischen Anschlusselements 71 im in 4A gezeigten Zustand am größten, wie durch die gestrichelten Linien innerhalb der Leuchtfläche 10 angedeutet ist.
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Zu einem späteren Zeitpunkt, der in 4B gezeigt ist, wird am elektrischen Anschlusselement 72 die maximale Spannung angelegt, während am elektrischen Anschlusselement 71 eine minimale Spannung angelegt wird. Setzt man dieses Schema fort, so erhält man eine im Kreis laufende Leuchtdichteverteilung. Die elektrischen Spannungen, die jeweils an die elektrischen Anschlusselemente 71 bis 78 angelegt werden, können in diesem Fall beispielsweise einem Sägezahnmuster folgen, die zueinander zeitlich phasenverschoben sind.
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Alternativ hierzu sind auch andere zeitliche Verläufe der jeweils an die elektrischen Anschlusselemente 71 bis 78 angelegten elektrischen Spannungen möglich. Beispielsweise können die Spannungsvariationen auch durch einen Zufallsalgorithmus gesteuert werden, um einem Eingewöhnungseffekt beziehungsweise einer Langeweile vorzubeugen. Hierdurch können beispielsweise unterschiedlich schnelle Wellenbewegungen oder im Kreis laufende Leuchtdichteverteilungen durch einen Zufallsgenerator gesteuert werden.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Leuchtvorrichtung 103 in verschiedenen Leuchtzuständen a) bis e) gezeigt. Die Leuchtvorrichtung 103, zu der der Übersichtlichkeit halber nur die Leuchtfläche 10 des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 gezeigt ist, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Blinker für eine Front- oder Rückbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs wie etwa eines Autos ausgebildet und weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine rechteckige Form auf. Die Leuchtvorrichtung 103 weist an einer Längsseite des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Randbereich fünf elektrische Anschlusselemente 71, 72, 73, 74, 75 zur Kontaktierung der ersten Elektrode des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 auf, während die zweite Elektrode des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 durch ein durchgehendes, sich entlang der gegenüber liegenden Längsseite erstreckendes Anschlusselement (nicht gezeigt) kontaktiert wird. Insbesondere weist die durch die elektrischen Anschlusselemente 71, 72, 73, 74, 75 kontaktierte erste Elektrode eine geringere Leichtfähigkeit als die zweite Elektrode auf. Bei einer gleichen oder im Wesentlichen gleichen Leitfähigkeit der Elektroden des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 können auch beide Elektroden durch mehrere Anschlusselemente kontaktiert werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der durch die elektrischen Anschlusselemente 71, 72, 73, 74, 75 kontaktierten ersten Elektrode um die Anode des organischen Licht emittierenden Bauelements 100, während die zweite Elektrode die Kathode ist.
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Im Zustand a) der Leuchtvorrichtung 103 wird mittels eines geeigneten elektrischen Bauelements (nicht gezeigt) nur an das erste elektrische Anschlusselement 71 eine Spannung angelegt, so dass die Leuchtfläche 10 im Wesentlichen nur im Bereich des ersten elektrischen Anschlusselements 71 hell erscheint. Die lokale Helligkeit der Leuchtvorrichtung 103 wurde durch eine Simulation ermittelt, wobei hierzu eine Fläche von 1 cm × 10 cm für das organische Licht emittierende Bauelement 100 zugrunde gelegt wurde. Die neben den Zuständen a) bis e) abgebildete Skala gibt die Helligkeit der entsprechenden Beispielsimulation in cd/m2 an.
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In den folgenden Zuständen b) bis e) wird sukzessive immer an ein weiteres der elektrischen Anschlusselemente 72 bis 75 ebenfalls eine elektrische Spannung angelegt, so dass im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine zeitliche Abfolge der Zustände a) bis e) eine Vergrößerung der Leuchtfläche 10 von links nach rechts erreicht wird. Durch ein wiederholtes Durchlaufen der gezeigten Zustände a) bis e), beispielsweise nach dem Muster a-b-c-d-e-a-b-c-d-e- ... oder nach dem Muster a-b-c-d-e-d-c-b-a-b-c-d-e-d-..., kann ein sogenannter wischender Blinker erzeugt werden.
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In der gezeigten Konfiguration steigt der Stromverbrauch während des Durchlaufens der Zustände a) bis e) kontinuierlich an. In der Beispielsimulation ist der Stromverbrauch 45 mA, 75 mA, 105 mA, 132 mA und 152 mA in den Zuständen a) bis e). Der Anschaltvorgang der hier beschriebenen als Blinker ausgeführten Leuchtvorrichtung, also die Überführung des Blinkers von einem nichtleuchtenden Betriebszustand in einen Betriebszustand, in dem der Blinker voll leuchtet, lässt sich in kleiner oder gleich 200 ms durchführen, was die von der Norm erlaubte Maximaldauer für den Anschaltvorgang ist.
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Während wischende Blinker üblicherweise durch mehrere unterschiedliche Bauteile gebildet werden, beispielsweise durch anorganische Licht emittierende Dioden, die nacheinander geschaltet werden, wie in der Druckschrift
DE 10 2011 119 230 B4 beschrieben ist, kann durch die hier beschriebene Leuchtvorrichtung 103 ein einziges Bauelement verwendet werden, was ein schöneres Aussehen im Vergleich zur Verwendung mehrerer einzelner Bauteile ermöglicht. Insbesondere kann dadurch auch ein kontinuierlicher Leuchtverlauf ohne nichtleuchtende Stege oder Bereich möglich sein.
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In 6 ist eine Leuchtvorrichtung 104 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel der 5 an beiden Längsseiten paarweise elektrische Anschlusselemente 71, 72, 73, 74 zur elektrischen Kontaktierung der erste Elektrode des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 angeordnet sind, während die zweite Elektrode des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 durch Anschlusselemente (nicht gezeigt) an den Querseiten kontaktiert wird. Das organische Licht emittierende Bauelement 100 der Leuchtvorrichtung 104 weist rein beispielhaft eine Fläche von 4 cm × 26 m auf und erzeugt gelbes Licht mit einer durchschnittlichen Leuchtdichte von 8500 cd/m2. Wenn das komplette organische Licht emittierende Bauelement 100 eingeschaltet ist, erzeugt die Leuchtvorrichtung 104 eine Lichtstärke von 88,4 cd und bei EOL („end of life“) noch 61,8 cd, so dass durch eine derartige Leuchtvorrichtung die Norm für Rücklichter erfüllt werden kann, die fordert, dass nach 100 ms bis spätestens 200 ms eine Normhelligkeit von 60 cd erreicht werden muss.
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Wie schon im vorherigen Ausführungsbeispiel wird aufeinanderfolgend in den Zuständen a) bis d) eine Spannung an die elektrischen Anschlusselemente 71 bis 74 angelegt, so dass durch ein wiederholtes Durchlaufen der gezeigten Zustände ebenfalls ein wischender Blinker erreicht werden kann.
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In der gezeigten Konfiguration steigt der Stromverbrauch der Zustände a) bis d) wie schon im vorherigen Ausführungsbeispiel kontinuierlich an. In der Beispielsimulation ist der Stromverbrauch 0,97 A, 1,95 A, 2,46 A und 3,02 A in den Zuständen a) bis d). Der komplette Anschaltvorgang ist in 100 bis 200 ms abgeschlossen.
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In 7 ist die Leuchtvorrichtung 104 gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel gezeigt, die jedoch in einem anderen Betriebsmodus als dem in Verbindung mit der 6 beschriebenen Betriebsmodus betrieben wird. In den Zuständen a) bis d) des hier gezeigten Betriebsmodus wird das organische Licht emittierende Bauelement 100 so betrieben, dass die Leuchtdichte im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel bei 125% liegt, wobei jedoch etwa 20% der Leuchtfläche stets dunkel bleiben und sich als dunkler Bereich bewegen. In diesem Betriebsmodus ist der Gesamtstrom für alle Zustände a) bis d) daher in etwa gleich oder kann gleich eingestellt werden. Die Geschwindigkeit der Durchlaufbewegung des dunklen Bereichs muss nicht notwendigerweise vorgegeben werden, da die Normbedingung von mindestens 60 cd stets erfüllt werden kann. Somit kann beispielsweise mindestens ein Durchlauf pro Blinkerzyklus gewählt werden. Alternativ kann auch wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ein Durchlauf in einer Zeit von weniger als 200 ms gewählt werden.
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In 8 ist die Leuchtvorrichtung 104 in einem weiteren Betriebsmodus gezeigt, bei dem das organische Licht emittierende Bauelement 100 so betrieben wird, dass die Leuchtdichte im Vergleich zum Betriebsmodus der 6 bei 60% liegt, wobei aufeinanderfolgend abwechselnd an die elektrischen Anschlusselemente 71 bis 74 eine Spannung angelegt wird, so dass sich etwa 20% der Leuchtfläche als heller Bereich bewegen. Die gezeigten Zustände a) und b) zeigen zwei der vier möglichen Zustände dieses Betriebsmodus.
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In 9 sind zwei Zustände a) und b) eines weiteren Betriebsmodus für die Leuchtvorrichtung 104 gezeigt, der ähnlich dem in 6 gezeigten Betriebsmodus ist, wobei hier das organische Licht emittierende Bauelement 100 so betrieben wird, dass die Leuchtdichte im Vergleich zum Betriebsmodus der 6 anfangs bei 50% liegt und in Schritten bis 100% hochgeschaltet wird.
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In 10 sind zwei Zustände a) und b) eines weiteren Betriebsmodus für die Leuchtvorrichtung 104 gezeigt, der ähnlich dem in 7 gezeigten Betriebsmodus ist, wobei hier das organische Licht emittierende Bauelement 100 so betrieben wird, dass die Leuchtdichte im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 6 bei 110% liegt und etwa 20% der Leuchtfläche stets dunkel bleiben und sich als dunkler Bereich bewegen.
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Die vorab beschriebenen Betriebsmodi können mit konstantem Strom oder konstanter Spannung durchgeführt werden. Die Durchlaufgeschwindigkeiten durch die jeweiligen Zustände können dabei variabel sein oder auch, falls von einer Norm gefordert, eine Mindesthelligkeit beispielsweise in weniger als 200 ms ermöglichen. Alternativ zu den vorab beschriebenen Ausführungen der Leuchtvorrichtungen 103 und 104 als wischender Blinker sind auch andere Leuchtmuster und Leuchtabfolgen durch eine Modifikation der elektrischen Ansteuerung möglich.
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Weiterhin kann alternativ zu den gezeigten Ausführungsbeispielen der Leuchtvorrichtung die Leuchtfläche 10 des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 auch eine andere beliebige, unstrukturierte und zusammenhängende Form aufweisen. Die Anzahl der elektrischen Anschlusselemente, deren Verteilung in Randbereichen der ersten Elektrode sowie die jeweils angelegten zeitlich variierenden elektrischen Spannungen können entsprechend der gewünschten Leuchtdichtevariation gewählt sein.