一种OLED透镜照明模组的制作方法

文档序号:21911856发布日期:2020-08-18 19:47阅读:98来源:国知局
一种OLED透镜照明模组的制作方法

本发明涉及一种具有放大效果的照明模组及其制备方法。更特别地,涉及一种oled照明点阵和透镜结合的照明放大模组及其制备方法。



背景技术:

在生活中,我们有时需要在特定亮度下利用透镜放大观测物体局部,比如在珠宝古玩鉴赏、精密零部件维修、精细雕刻等多种场景下,这种时候照明和透镜结合的装置非常有用。(http://xjd.ea3w.com/21/219274.html)。2010年4月的香港照明展览会上,在led台灯中附加放大镜的新概念照明装置,一经展示引起了客户和参观者的广泛兴趣(https://www.ledinside.cn/products/20190425-45135.html)。除了将此类照明装置设计成有支架的台灯形状,kenkotokina在2019年推出了具有不同放大倍数的led灯手持放大镜也得到了市场的广泛认可。在此类照明装置的设计中,大家首要关注led灯的数量和排列位置(比如将led灯环绕放大镜边缘一周,或放在一侧),以及采用的放大镜的倍数,或放大镜的种类(比如采用普通放大镜,或非球面、多焦点的放大镜)。此类产品中的光源为led灯珠,本身占用一定空间体积,而led光源通常需要额外的散热装置,导致此类装置的外观设计笨拙。另外,led灯珠通常是不透明的模组,所以必须集成在用于观察的透镜以外才能不影响正常使用,这也进一步增加了该类产品的体积。最后,led是点光源,即便布成阵列也会存在光强不均匀的问题,这也会影响观测者的使用。

另一方面,oled作为一个新型光源在过去的几十年里受到了广泛关注。特别的,oled的面光源、冷光源、柔性、透明等特性使得它格外受到照明领域的青睐。在cn110299349a、cn109555983a及cn109253404a中都公开了透明oled发光面板与其他非透明面板或反射源等组合进行照明的示例。这些示例中的透明oled面板都利用了阴阳极同时透明的特性,因而出射光会分别从两个电极射出。众所周知,这种透明oled面板的发光效率比单面发光器件(如底发射或顶发射oled)要低。不仅如此,如果直接将这样的透明oled面板叠加到透镜之上,其中射向观察者一面的出射光将对观察者的视线造成干扰。

2019年sid所展示的车的透明a柱显示屏以及导航仪,其透明度达50%左右。而其将oled做成透明器件的方法,不是传统的将双侧电极做成透明电极,而是将单面发光器件做成点阵,通过调节发光区域与透射区域面积的比例从而使器件呈现不同的透明度,如kr101701090b1和us8558222所述,(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msid.1064)。这正是目前所展示的透明oled或micro-led显示设备所普遍采用的方法。但由于显示背板的驱动电路通常是非透明的,会降低一部分透明度。另一方面,为了能够展示动态图像,发光面板必须维持一定的像素数目,一般填充因子都在50%或以上,部分专利中填充因子低至20%,但这一目的实现是以损失动态图像亮度和画面分辨率为代价的,如cn102130148b。在这些技术中,oled面板都是以平面形式作为有动态图像的显示屏功能,与本发明所研究的带有放大功能的光源作用完全不同。

在oled照明和显示领域,一般通过在oled出光面制备透镜阵列以减少出光面的全反射达到增强光提取效率的目的。透镜阵列的直径越小、矢径比越大、其光提取效率越高,因此目前主要用直径为微米量级的微透镜阵列来提高光提取效率,如us20030020399a1所述。另外,微透镜因其重量轻、体积小等优点,在光通信、航空航天、生物医学等领域得到了广泛的应用。采用微透镜阵列代替传统的镜头,重量和体积都大大降低,在近眼显示系统中得到了广泛的应用。在cn103823305b中,报道了一种曲面微透镜阵列的近眼显示光学体系,其将柔性oled显示元件黏贴在球面壳体上,且要求柔性oled显示元件的发光单元在球面上的位置和微透镜阵列单元在球面上的位置一一对应,在装配完成后两者的中心在同一条半径上。以上示例所使用的微透镜都是微米量级尺度的,且一般都是以阵列形式排布在oled面板发光光路上,并与单个像素大致对齐,其本质作用是耦合并扩散出更多光照到面板之外,使得在面板光路一侧的观察者能观察到更多光照。而本发明中的透镜首先是厘米及以上尺度的常规透镜,使用的也是以白光为主的oled照明阵列,并为了实现透明性,oled器件排列时需要满足一定的填充因子比例,最关键的是其目的不在于放大光照本身,而在于利用oled作为透明光源配合透镜去放大观测物体,因而观察者必须不在oled发光光路一侧。

us9741968中公开了一个平面oled发光面板与一个半球透镜组合的照明模组。同样,在该组合中,加入透镜是为了增强光提取效率,同时oled发光面板使用了底发射器件结构来追求最大效率,并使用了很高的填充因子以便获得足够的光照。这与本发明的出发点和实现手段都是不同的。且us9741968中的模组有特定的组装模式,而本发明对此无特别要求。

最后,如果想将单面发光的oled器件集成到透镜上,还需要额外的工艺以及合理的排布,这些都是现有技术没有涉及的。

在本发明中,我们公开了一种将oled照明点阵和透镜结合的oled透镜照明模组及其制备方法,其特点是oled照明点阵分布在透镜的至少一面上,该装置可以为局部放大观察提供充足的光源,同时又维持小体积、冷光源、便携性等优势,更便于使用。



技术实现要素:

本发明旨在提供一种oled照明点阵和透镜结合的oled透镜照明模组及其制备方法,以解决至少部分上述问题。当oled照明点阵与透镜结合使用时,其不仅可以照明,还可以对被观测物体起到放大的作用;同时,因为oled是冷光源,可避免由于光源散热带来的对一些特殊观测物体的影响。

根据本发明的一个实施例,公开了一种oled透镜照明模组,所述的oled透镜照明模组包含:oled照明点阵和至少一个透镜;

其中所述oled照明点阵包含多个oled器件,且oled照明点阵的填充因子小于80%;

其中所述oled器件包含第一表面和第二表面,其中第一表面和第二表面中有且仅有一面发光;

其中所述透镜包含一个中心平面和至少一个曲面;

其中所述透镜直径不小于10mm;

其中所述透镜的所述中心平面和所述至少一个曲面中的一个与所述oled器件的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个耦合。

根据本发明的一个实施例,公开了一种oled透镜照明模组的制备方法,包含:提供oled照明点阵和至少一个透镜;

其中所述oled照明点阵包含多个oled器件,且oled照明点阵的填充因子小于80%;

其中所述oled器件包含第一表面和第二表面,其中第一表面和第二表面中有且仅有一面发光;

其中所述透镜包含一个中心平面和至少一个曲面;

所述透镜直径不小于10mm;

将所述透镜的所述中心平面和所述至少一个曲面中的一个与所述oled器件的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个耦合。

本发明公开的将oled照明点阵和透镜结合的有机发光(oled)透镜照明模组,可以为局部放大观察提供充足的光源,同时又维持小体积、冷光源、便携性等优势,更便于使用。

附图说明

图1a-1d是一个oled发光面板的横截面示意图。其中,图1a是一个基本的oled面板;图1b带有一个前盖膜;图1c在基板上带有额外的封装层;图1d带有一个后盖膜。

图2a-2h是单面发光oled照明点阵与透镜组合使用方式的示意图。

图3a是实施例中所用的器件结构示意图。

图3b是实施例中所用的化合物结构图。

图4a-4c是三种oled照明点阵的示例图。

具体实施方式

如本文所用,“顶部”意指离基板最远,而“底部”意指离基板最近。在将第一层描述为“设置”在第二层“上”的情况下,第一层被设置为距基板较远。除非规定第一层“与”第二层“接触”,否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说,即使阴极和阳极之间存在各种有机层,仍可以将阴极描述为“设置在”阳极“上”。

如本文所用,术语“oled器件”包含阳极层,阴极层,设置于阳极层和阴极层之间的一层或多层有机层。一个“oled器件”可以是底发光即从基板一侧发光,或是顶发光即从封装层一侧发光,或是透明器件即同时从基板和封装侧发光。

如本文所用,术语“oled发光面板”包含基板,阳极层,阴极层,设置于阳极层和阴极层之间的一层或多层有机层,封装层,以及延伸到封装层外部的至少一个阳极接触和至少一个阴极接触,用于外部接入。“oled发光面板”较于“oled器件”至少多了基板、封装层和电接触。一个“oled发光面板”可以包含多个“oled器件”,这些“oled器件”可以是单独封装的,也可以共享同一个封装层,可以同时被点亮或熄灭,也可以由简单的金属连线及外部电路控制实现有选择的点亮或熄灭;一个“oled发光面板”也可以是一个单独的“oled器件”,例如,一个包含多个“oled器件”的“oled发光面板”经过切割使得各个“oled器件”独立可控,这时的“oled器件”即为一个“oled发光面板”。

如本文所用,术语“模组”指的是仅有一套外部电驱动装置的电子器件。“外部电驱动装置”指的是oled器件之外的供电装置,可以包括但不局限于,金属导线,fpc薄膜,直流电源,usb接口,变压器,电池,无线充电电路系统等。

如本文所用,术语“封装层”可以是厚度小于100μm的薄膜封装,其包括将一层或多层薄膜直接设置到器件上,或者也可以是黏着到基板上的盖玻片(coverglass),也可以是其他合适的方式。

如本文所用,术语“柔性印刷电路”(fpc)指的是任何柔性基板上涂有以下任一种或它们的组合,包括但不限于:导电线,电阻,电容,电感,晶体管,微机电系统(mems),等等。柔性印刷电路的柔性基板可以是塑料,薄玻璃,镀有绝缘层的薄金属箔,织物,皮革,纸张,等等。一张柔性印刷电路板一般厚度小于1mm,更优选的厚度小于0.7mm。

如本文所用,术语“光提取层”可以指光扩散膜,或者其他具有光提取效果的微结构,或者是具有光外耦合效应的薄膜镀层等。光提取层可以设置于oled的基板表面,也可以在其他合适的位置,例如介于基板和阳极之间,或者有机层与阴极之间,阴极与封装层之间,封装层表面,等等。

如本文所用,术语“发光面积”指平面面积中阳极,有机层和阴极共同重合的部分,不包括光提取效果。“发光面积”不包括边缘发光,不代表三维上的半球形发光空间。

如本文所述,“常规透明oled器件”指双侧电极采用透明或半透明材料的oled器件,器件双侧电极都可以发光。

如本文所述,“透镜”指的是用透明物质制成的表面为曲面的光学器件,其直径至少大于1毫米,更优选的,大于10毫米,或大于20毫米,或大于30毫米,或大于50毫米,或大于100毫米。其材质可以有多种,比如树脂、玻璃、石英或其他特殊材料;透镜可以是已经成型的固态透镜,也可以是利用模具浇筑在oled发光器件基板或封装层一侧的液态大分子聚合物,并在紫外光照或加热等条件下固化形成透光率大于等于90%的曲面光学器件。

如本文所述,“照明点阵”指的是多个光源以一定的间距重复排列,从而形成一系列光源的组合;其可以是等间距的排列,也可以是非等间距的排列。

如本文所述,“耦合”指的是发光器件与透镜90%及以上的表面直接接触,例如将一些大分子聚合物直接以液态形式浇筑在oled器件表面并进行固化,或当固体透镜与需接触的oled器件表面为同种材料(如玻璃)且表面洁净平滑时,可以将两个表面直接接触,或同时施以外压或加热融化以形成更致密的接触;“耦合”也可以在发光器件与透镜表面之间填充一定介质,其中所填充的介质为折射率匹配的介质,透过率大于或等于90%,如果填充介质与oled器件的基板相接触,其折射率大于或等于oled器件的基板或透镜中的一个;如果填充介质与oled器件的封装层相接触,其折射率大于或等于oled器件的封装层或透镜中的一个。

如本文所述,“不透明区域”是指光源点阵中发光面积以及其他不透明图形(例如不透明金属电极、导线等)形成的区域;“透明区域”是指光源点阵中透明或半透明区域的面积。

如本文所述,“填充因子”指的是光源点阵中不透明区域面积与点阵总面积的比值。

如本文所述,透镜的“中心平面”指的是一个透镜的最大直径所在平面。

一个基本oled发光面板的截面图显示在图1a中。oled发光面板300包含了基板301,一个oled器件310,一对接触电极303与oled器件310电连接,一层薄膜封装层302但把接触电极303暴露,一个黏合结构304将一对接触电极303与外部驱动电路连接。基板301可以是刚性的如玻璃,也可以是柔性的如塑料。在本发明中,“oled器件”包含阳极层,阴极层,设置于阳极层和阴极层之间的一层或多层有机层。oled器件310可以是底发光器件或顶发光器件,即单面发光。封装层302可以是通过粘合剂胶着到基板上的玻璃盖片。另一种方案中,封装层302可以是薄膜封装层,如薄膜玻璃,单层的无机层,或是有机无机交替的多层结构。接触电极303可以包含至少一个阳极接触和一个阴极接触。可以将前盖膜305添加到基本的oled发光面板300上,如图1b所示。前盖膜305可以是柔性印刷电路(fpc)板,在其上印刷了预先设计的电路并且通过黏合结构304电连接到oled器件310。在另一种方案中,黏合结构304可以是fpc框,而前盖膜305可以是一张塑料薄膜提供机械支持。使用fpc板来驱动oled发光面板的具体描述可以在中国专利申请cn208750423u中找到,其以全文引用的方式并入,它不在本申请覆盖的范围内。前盖膜305也可以包括光提取层。前盖膜305可以是以上所述的组合。额外的薄膜封装层306可以涂布在基板301的一面或者两面,如图1c所示。前盖膜也可以涂覆额外的薄膜封装层306,但是此处图中并未显示。在图1d中,后盖膜307被覆盖到基板301上。后盖膜307可以用于机械支撑。当oled是底部发光器件时,后盖膜307可以是光提取层。后盖膜307可以是上述的组合。

在本发明中,我们设计了一系列oled照明点阵和透镜的组合方式。假设一个半凸透镜的平面为面401,凸面为面402,一个单侧发光的oled照明点阵包含多个发光点,其出光面为面403,另一侧为面404,如图2a所示。我们将透镜的面401与oled点阵的面403耦合,而透镜的面402靠近待观测物体,点阵的面404靠近观察者的眼睛,如图2b所示;我们也可以将透镜的面401与oled点阵的面404耦合,点阵的面403靠近待观测物体,而透镜的面402靠近观察者的眼睛,如图2c所示;当oled光源为柔性基底时,我们可以将透镜的面402与oled点阵的面404耦合,点阵的面403靠近待观测物体,而透镜的面401靠近观察者的眼睛,如图2d所示;我们也可以将透镜的面402与oled点阵的面403耦合,透镜面401靠近待观测物体,而点阵的面404靠近观察者的眼睛,如图2e所示。当oled照明点阵与两个半凸透镜结合使用时,我们规定第一个半凸透镜的平面为面401,凸面为面402,第二个半凸透镜的平面为面405,凸面为面406。我们可以将oled照明点阵放在两个半凸透镜的中间,将第一个透镜的面401与oled点阵的面403、第二个透镜的面405与点阵的面404耦合,第一个透镜的面402靠近待观测物体而第二个透镜的面406靠近观察者的眼睛,如图2f所示,或者反之亦然;我们也可以将第一个透镜的面401与第二个透镜的面405、第一个透镜的面402与oled点阵的面404耦合,点阵的面403靠近待观测物体,而第二个透镜的面406靠近观察者的眼睛,如图2g所示;我们也可以将第一个透镜的面401与第二个透镜的面405、第一个透镜的面402与oled点阵的面403耦合,第二个透镜的面406靠近待观测物体,而点阵的面404靠近观察者的眼睛;在后两类设计中,可以用一个完整的凸透镜代替两个耦合的半凸透镜,此时第一个半凸透镜的面401和第二个半凸透镜的面405为同一个平面,即透镜的“中心平面”。

一个透镜可以是用透明物质制成的表面为曲面的光学器件,其直径至少大于1毫米,更优选的,大于10毫米,或大于20毫米,或大于30毫米,或大于50毫米,或大于100毫米。其材质可以有多种,比如树脂、玻璃、石英或其他特殊材料。一个透镜可以是已经成型的固态透镜,此时“耦合”可以是oled点阵的基板侧或是封装侧直接接触透镜。尤其当透镜表面与待结合的oled照明点阵表面为同一种材料时(例如透镜是玻璃,oled点阵的基板也是玻璃,或者透镜是大分子聚合物为主的树脂材料,oled点阵的封装层也是类似材料的薄膜封装),可对待接触表面进行清洁确保去除粉尘油污等,随后将两个表面直接接触,或可同时伴随外压或/和加热以形成更致密的接触。当透镜与oled点阵的基板侧接触时,透镜和oled点阵的基板可以具有相同的折射率,或者相差在±20%之内;当透镜与oled点阵的封装层侧接触时,透镜和oled点阵的封装层可以具有相同的折射率,或者相差在±20%之内。一个透镜也可以是利用模具浇筑成形的液态大分子聚合物,并在紫外光照或/和加热等条件下固化形成透光率大于或等于90%的曲面光学器件。这一种情况可以先将液态透镜材料倒入模具中,并保持其中心平面水平,再将oled点阵的一侧(基板侧或封装层侧)放置在中心平面上,随后进行固化,形成图2b、2c的模式;如果oled点阵使用柔性基板,也可以将柔性oled点阵先放置在模具中,然后将液态透镜材料浇筑在柔性oled点阵之上,形成图2d、2e、2g、2h的模式;还可以将已经耦合完成的半透镜与oled点阵模组再与浇筑在模具中的另一半液态透镜材料耦合,形成图2f的模式。这种利用液态透镜材料浇筑固化的做法可以进一步减少气泡或其他表面缺陷形成的空隙,使得透镜与oled器件表面贴合更加紧密,减少了由于引入空气导致折射率变化带来的光损失。在一些实施例中,“耦合”也可以包含待结合的发光器件与透镜表面之间填充有一定介质,优选折射率与其中一个表面匹配的介质,透过率大于或等于90%。如果填充介质与oled器件的基板相接触,其折射率可以大于或等于oled器件的基板或透镜中的一个,如果填充介质与oled器件的封装层相接触,其折射率可以大于或等于oled器件的封装层或透镜中的一个。oled照明点阵与透镜接触面积需占任意一方的50%以上,优选的为80%以上,更优选的90%以上。

一个照明点阵指的是多个光源以一定的间距重复排列,从而形成一系列光源的组合;其可以是等间距的排列,也可以是非等间距的排列。其中oled光源可以是底发射或者顶发射器件。在这里,单侧发光的oled器件虽然是不透明的,但当oled器件的不发光面积比较小和/或整个模组的填充因子较小时,对观察者的视觉阻碍较小,整体看来还是可以达到最高80%的透明度。基本上,点阵的疏密程度决定了其透明性,调节点阵的排布和形状可以调控透明度。点阵上的每一个oled发光单元可以是一个oled器件,也可以是一个独立的oled发光面板。例如,图4a所示一个照明点阵500可以包含一个oled基板501,其上通过图形化制备出一系列oled器件502,这些器件都共享同一个封装层503,此时每一个发光单元即为一个oled器件,整个照明点阵同时也是一个发光面板。又如,图4b所示一个照明点阵510,包含一个oled基板501,一系列oled器件502,但是每个器件都享有单独的封装层513,这时候每一个发光单元即为一个oled发光面板。在图4b所示的基础上,可以进一步将这些发光单元从母板上切割下来形成独立的发光面板520,如图4c所示,此时每一个发光单元都包含一个独立的基板521,一个oled器件502和一个独立的封装层513。图4c所示的独立发光单元可以根据需求通过fpc或前后盖膜等进行排列组合,形成一个彼此物理相连的点阵,具体可以参考cn208750423u中公开的方法,不在本发明的讨论范围。这种做法的好处之一是可以通过筛选提高产品良率,同时可以进行颜色搭配,例如点阵上的oled光源可以包含冷色白光(cct>=4000k)的器件以及暖色白光(cct<4000k)的器件以配合不同的观测需求,而不同色温的器件通常制备工艺不同,需要从不同的母板上切割下来重新组合。点阵上的多个oled光源可以被同时点亮,也可以被分别点亮,例如可以根据观测需求,分别点亮中心部位或者周边部位。

一个oled照明点阵中的“不透明区域”是指发光面积以及其他不透明图形(例如不透明金属电极、导线等)构成的区域,“透明区域”是指点阵中透明或半透明区域,“填充因子”指的是照明点阵中不透明区域面积与点阵总面积的比值。通常,一个单侧发光的oled器件的阳极或阴极中的一个是不透明的,而另一个是透明或半透明的。如果点阵如图4a所示,那多个oled器件的阳极需要彼此电连接,阴极需要彼此电连接。这些电连接可以是用光刻工艺实现的不透明金属导线,如金、铝、银等,由于导电率高且工艺允许,可以做到微米量级的宽度,但是缺点是会增加不透明区域面积,降低填充因子,制备成本也较高。另一方面,这些电连接也可以使用透明导电氧化物如ito,izo,moo3等,或者半透明的金属合金例如mgag,或者透明金属ca,yb等实现。这种情况下的填充因子可以得到大幅提高,但是电连接的导电性会因为导电率的下降而受损,进而造成照明点阵发光不均匀。为了提高导电性可以增加这些透明金属或氧化物走线的宽度或者薄膜的厚度,另一方面,也可以使用电流效率更高的器件结构例如叠层器件来降低电流进而降低阻抗带来的压降。电连接可以做在阳极层,也可以做在阴极层。如果使用图4c的方式布置光源点阵,则可以使用fpc板作为电连接,这种方式也会增加不透明区域面积但是可以大大提高导电率和良率,具体可以参考cn208750423u。

下面我们可以通过计算得到不同应用场景下对oled照明点阵的要求。假设我们使用oled这样的面光源形成点阵布满在直径为d的透镜平面一侧,设定照明点阵的填充因子为a,其中不透明区域即为发光面积(其他非发光区域形成的不透明区域可忽略不计),以透镜直径为边界形成的平面面积为:

则oled照明点阵总面积为:

如果我们假设所需总光通量为m,假设oled为标准lambertian光源,且点阵上所有oled光源都具有基本一致的器件性能,则每个oled单位光源的亮度为:

由式1可得,在保持总光通量m不变的情况下,oled单位光源的亮度l与填充因子a和点阵分布直径d成反比。当填充因子a或点阵分布直径d在适当的范围内增大,那么照明点阵只需要较低的亮度就能达到所需的光通量m。而且,由于亮度l与直径d的平方成反比,d越大,l下降越迅速,这与使用led作为光源具有本质区别,下面举例说明。

例如一个台式灯放大镜具有直径为127mm的透镜和30颗led灯珠,总光通量约为4000lm,此时每颗led灯珠需发射大约4000/30=133lm的光。同时,由于在透镜外围集成了这么多led灯珠,整个系统外径扩大到240mm,有效面积利用率很低,整体变得笨重。此时,如果使用oled照明点阵,假设填充因子为50%,当使用直径为127mm的透镜来排布点阵时,根据式1可计算得到单位光源的光强需要100,510cd/m2。但是,如果使用直径为240mm的透镜,则所需光强急剧下降为28,144cd/m2。如果进一步使用直径为300mm的透镜,则所需光强仅为18,018cd/m2。对于oled来说,亮度与电流密度密切相关,越低的亮度l对应着越低的电流密度j,从而可以带来更长的使用寿命。因此,透镜面积越大,使用oled照明点阵作为光源的优势就越突出。另一方面,填充因子越高,所需亮度也可以降低,但是填充因子升高,透明度会下降,因此在照明模组中填充因子应小于80%,优选的是小于50%,优选的是小于40%,优选的是小于30%,更优选的是小于10%。

与led相比,使用oled照明点阵,发光单元个数更多,可以使发光更加均匀,同时每一个点阵中的光源不需要很高的亮度去照亮更远的位置。同时led的高亮度带来的强光会使眼睛更容易疲劳,增加眼睛视物的负担,长时间使用会带来不可逆的影响例如近视等。使用oled照明点阵既可以得到光线分布均匀的可视环境,保证了人眼的健康工作,同时透镜直径越大,有效面积利用率就越高,在相同光通量下oled照明点阵单位光源所需光强越低,从而延长了使用寿命。

根据本发明的一个实施例,公开了一种oled透镜照明模组,所述的oled透镜照明模组包含:oled照明点阵和至少一个透镜;

其中所述oled照明点阵包含多个oled器件,且oled照明点阵的填充因子小于80%;

其中所述oled器件包含第一表面和第二表面,其中第一表面和第二表面中有且仅有一面发光;

其中所述透镜包含一个中心平面和至少一个曲面;

其中所述透镜直径不小于10mm;

其中所述透镜的所述中心平面和所述至少一个曲面中的一个与所述oled器件的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个耦合。

根据本发明的一个实施例,其中oled透镜照明模组进一步包含至少一块基板,且至少一个oled器件设置在所述基板上,每个oled器件上设置有封装层。

根据本发明的一个实施例,其中所述基板为刚性基板或柔性基板;所述基板的折射率与透镜折射率之间相差±20%以内。

在该实施例中当所述基板为刚性基板时,该刚性基板可以是玻璃等。当所述基板为柔性基板时,该柔性基板可以是塑料,薄玻璃,镀有绝缘层的薄金属箔,织物,皮革,纸张等。

根据本发明的一个实施例,其中所述封装层为刚性或柔性的;所述封装层的折射率与透镜折射率之间相差±20%以内;所述封装层在整个点阵上是连续的或者不连续的。

根据本发明的一个实施例,其中所述oled透镜照明模组进一步包含多个基板,每个基板上至少设置有一个oled器件。

根据本发明的一个实施例,其中所述oled照明点阵中的oled器件发白光。

根据本发明的一个实施例,其中所述oled器件中至少两个oled器件发出的白光的色温偏差在200k以上。

根据本发明的一个实施例,其中所述oled透镜照明模组进一步包含在所述透镜与所述oled器件的第一表面或第二表面之间填充的折射率匹配介质。

根据本发明的一个实施例,其中所述折射率匹配介质的透过率具有在90%及以上。

根据本发明的一个实施例,其中所述折射率匹配介质的折射率具有大于或等于透镜。

根据本发明的一个实施例,其中所述透镜与oled照明点阵的耦合进一步包含由液态透镜材料浇筑在oled照明点阵的第一表面或第二表面上并固化而形成的耦合。

根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled器件以等间距,或非等间距的排列形成oled照明点阵。

根据本发明的一个实施例,其中所述多个oled器件可以被同时点亮,也可以被分区点亮。

根据本发明的一个实施例,其中所述oled照明点阵进一步包含电连接。

根据本发明的一个实施例,其中所述电连接包含透明导电材料,或金属材料,或fpc板。

根据本发明的一个实施例,其中所述填充因子小于50%,或小于40%,或小于30%,或小于10%。

根据本发明的一个实施例,公开了一种oled透镜照明模组的制备方法,包含:提供oled照明点阵和至少一个透镜;

其中所述oled照明点阵包含多个oled器件,且oled照明点阵的填充因子小于80%;

其中所述oled器件包含第一表面和第二表面,其中第一表面和第二表面中有且仅有一面发光;

其中所述透镜包含一个中心平面和至少一个曲面;

所述透镜直径不小于10mm;

将所述透镜的所述中心平面和所述至少一个曲面中的一个与所述oled器件的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个耦合。

根据本发明的一个实施例,所述的oled透镜照明模组的制备方法进一步包含在所述透镜与所述oled器件的第一表面或第二表面之间填充折射率匹配介质。

根据本发明的一个实施例,所述的oled透镜照明模组的制备方法中所述折射率匹配介质的透过率在90%及以上。

根据本发明的一个实施例,所述的oled透镜照明模组的制备方法中所述折射率匹配介质的折射率大于或等于透镜。

根据本发明的一个实施例,所述的oled透镜照明模组的制备方法中进一步包含将液态透镜材料浇筑oled照明点阵的第一表面或第二表面中的至少一个,并固化形成耦合。

实施例

在下文中,将参考下述实施例对本发明进行更详细的描述。很显然的,下述的实施例仅用于示例性目的,并不用来限制本发明的范围。基于下述的实施例,本领域技术人员能够通过对其改进从而获得本发明的其他实施例。

我们设计了一系列的版图以做出一个实际oled照明点阵,版图包括阳极层、有机层、阴极层以及封装层。阳极层还包括一部分电连接,阴极层中也包含一部分电连接。如果,基板是6英寸*6英寸的方形玻璃,均匀分布了8行*9列共72个发光单元,每个发光单元的发光面积为1.6mm*1.6mm,而用以电连接的不透明面积为6.6mm*1.6mm,其中点阵行间距为16mm,列间距为17mm,基板的填充因子a经计算为(8.2*1.6)/(16*17)=4.8%。a区和a区为其阴极电接触,b区和b区为其阳极电接触。注意,该实施例中的版图仅为示例,为了平衡透明度和导电性,该实施例中的电连接一部分使用了低导电率的透明阳极层材料,一部分使用了高导电率的不透明阴极层材料。额外的高导电透明材料也可被图形化作为电连接来使用,或者可以通过进一步优化阴极或阳极图形以降低填充因子以提高透明。这些都是本领域内专业人士所熟知的知识,不在本发明讨论范围内。

接着,我们根据上述版图制作了绿色oled照明点阵,其器件结构如图3a所示。该器件是一个底发射器件,包含了一个0.7mm厚的玻璃基板801,一个厚的ito层802涂布在基板801上,一层包括了化合物hi的空穴注入层(hil)803,一层包括了化合物ht的空穴传输层(htl)804,一层包括了化合物gh1的电子阻挡层(ebl)805,一层发光层(eml)806包含了两个绿光主体材料化合物gh1和化合物gh2和一个绿光发光材料(化合物gd),化合物gh1、化合物gh2和化合物gd的重量比例是46:46:8,一层包括了化合物gh2的空穴阻挡层(hbl)807,一层电子传输层(etl)808包含了掺杂60%8-羟基喹啉-锂(liq)的化合物et,最后是的liq作为电子注入层(eil)809,并且蒸镀的铝作为阴极810。所有有机层和阴极层都在真空环境中以的速率蒸镀,并用0.7mm厚的玻璃盖片在氮气环境中封装,封装胶水用uv光照固化。实施例中所用化合物的结构如图3b所示。按照上述版图及器件结构,我们做出了绿色oled照明点阵。同样,我们可以做出发射波长在400-700nm间的其他实施例,这里不做具体阐述。在不使用透镜的情况下,上述oled照明点阵可以均匀地照亮待观察文字,但此时文字的字体比较小,对于观察者视力有较高的要求,影响阅读体验。

实施例1:

我们将上述绿色oled照明点阵按照图2c的模式与一个半凸透镜耦合。我们定义单侧照明点阵的出光面与待观测物体的距离定义为d1。为了固定方便,我们将初始d1定为15mm,在透镜所在区域范围内,待观测字体有了明显的放大效果;当d1=35mm,45mm,55mm,65mm,85mm时,在透镜所在区域范围内,待观测字体几乎没有太大变化,均比较明亮且有放大的效果。因此,实施例1的情况下,对于上述oled照明放大模组,其不仅可以作为一种光强均匀的光源来照明文字,同时对于文字具有一定的放大效果,更加有利于观察。

实施例2:

我们将上述绿色oled照明点阵与两个半凸透镜按照图2f的模式耦合。同实施例1,单侧照明点阵的出光面与待观测物体的距离定义为d2。当d2=22mm时,可观察到在透镜中心处有明显的暗斑;甚至当d2=25mm时,我们可以清晰的看到透镜虽然起到了放大和照明的作用,但在透镜区域范围内,其发光亮度不均匀。当d2=35mm和45mm时,在透镜区域范围内,待观测字体的亮度和放大程度都有了明显的改善。当d2=55mm时,在透镜区域范围内,待观测字体的亮度和放大程度进一步改善,但此时字体已有变形和失真。因此实施例2的情况下,放大和照明效果对待观测物体与透镜的距离依赖性比较大,最优距离为45mm左右。

注意,受到实验条件的局限,以上实施例仅为示意,因而在图中可以看到点阵中不透明区域会阻挡一部分待观测内容。然而,点阵的排布和形状可以很轻易做更改,比如改成更小的矩形或圆形,或者稀疏的排列以增加透过率。在本实施例中,尽管多个oled光源在同一基板上被同时点亮,在其他实施例中,他们可以被分别点亮,例如根据观测需求,分别点亮中心部位或者周边部位。又或者,多个oled光源可以从不同基板上被切割下来并重新组装(参考cn208750423u中公开的方法),这样可以提高生产良率,也可以选取不同形状甚至不同颜色的器件进行组合,例如多个oled光源可以包含冷色白光的器件以及暖色白光的器件以配合不同的观测需求。同时,这里的器件结构也仅为示例,不同颜色的光都可以被制备,例如白光照明。此外,器件效率也可以通过优化器件结构得到提高,进一步降低对照明点阵数量或者面积的需求。例如一个叠层结构的白光(fungetal,adv.mater.2016,pp.1-28)就可以在低电流密度下获得高亮度。最后,耦合透镜和照明点阵也可以利用折射率匹配液或者一些通过uv固化的聚合物实现,甚至透镜本身也可以利用聚合物事先浇筑在照明点阵之上再进行固化。以上知识都为该领域人士所熟知,不在本发明的讨论中。

应当理解,这里描述的各种实施例仅作为示例,并无意图限制本发明的范围。因此,如本领域技术人员所显而易见的,所要求保护的本发明可以包括本文所述的具体实施例和优选实施例的变化。本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代,而不脱离本发明的精神。应理解,关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。

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