专利名称：发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件，尤其是带有光波导的发光元件。
带有导光板的发光元件是现有技术中已知的。光被耦合到板内，在板内经全反射传输。光在有意引入到导光板中的干扰处被散射或耦出，例如铣压凹槽处的漫散射中心或尖锐轮廓。漫射光表面或布图发光结构，例如图文字符可以用这种方式形成。
其中这种发光元件被用于布告牌或广告牌。该元件还用于汽车仪表。尤其是导光板也用于背光照明的LCD显示屏。
荧光管、灯或发光二极管通常用于带有导光板的发光元件。但是这些光源存在一些缺点。荧光管和灯体积相对较大，因此不适用于制造平面发光元件。而且，其产生的光仅有一小部分被耦合到导光板中。发光二极管和光纤构成了点光源。这会导致在几个分开很远的耦合点的情况下在板内产生不均匀的光分布。为了获得均匀的照度，就需要使用大量的非常靠近的发光二极管或光纤，而这相应使得发光元件更为昂贵，同时增大了光源的尺寸。
本发明的目的是提供一种节能的发光元件，其具有小尺寸的光源。该目的由权利要求1所述的发光元件以一种非常简便的方法实现。有利的细化和改进是从属权利要求的主题。
因此，本发明所述的发光元件具有一个光导设备，其中尤其是当光导设备包括带有光散射结构的至少一个光散射区域时，和/或当光散射结构敷设到光散射区域的表面上时，光通过反射被引导。发光元件还包括至少一个光入射面，其耦合到至少一个有机发光二极管(OLED)中。
本说明书中“反射”应理解为既指金属反射表面上的反射，也指光疏介质上的全反射或部分反射。
OLED可以制造成非常平坦的样式且具有较大的表面，并且其形状可以通过简单的方式加以调整和/或被设计用于特定的应用。因此通过耦合连接一个适当形状的OLED，光导设备能够获得均匀的照度，而无需加大发光元件的尺寸。
本发明的突出优点在于其适用于多种应用程序。例如，本发明所述的发光元件可以用于显示技术中，如LCD显示屏的背光照明，例如用在移动电话、PDA单元或笔记本电脑中。发光元件的其他应用，例如可用作显示面板、广告用途或空中运输和道路运输中的信号器或发光面板，用作开关照明和传感照明，用作室内照明、背景照明的大面积照明源，用作紧急照明或户外作业的可携带照明装置。本发明还可用于制造紧凑型冷光源，例如用于光学显微镜。
尽管通常OLED不能被制造成任意的形状，事实上根据本发明可以借助于适当成形的光导设备来提供任意形状的发光元件。
OLED已经可以制造出具有非常好的内部量子效率(每注入电子的光子数量)。因此，已知具有内部量子效率为85％的OLED层结构。但是OLED的效率由于外耦合损耗而大大降低。具有不同折射率的相邻介质的界面之间出现反射损耗。尤其当OLED表面处外耦合时，折射率发生一个很大的阶跃。折射率的阶跃导致OLED内部发出的光以大于临界角的角度全反射到界面上。这反过来减小了射线外耦合的立体角。
但是根据本发明的发光元件避免了OLED的缺点。由于OLED直接耦合到光导设备，避免了空气/OLED界面上折射率的较大阶跃，尤其当光导元件包含耦合到OLED或与其接触的透明材料时。
因此OLED的光被耦合到光导设备中，并通过很好的内部量子效率传输。玻璃和/或塑料和/或流体例如可以用作透明材料。可以用玻璃制造具有较高光学质量的抗划伤设备和光导设备。塑料的价值很好，可以用于制造可变形的发光元件。流体也可以用作透明的光导材料，例如用在适当的透明外壳内。术语“流体”在本发明范围内既指液体，也指气体或凝胶体。
根据本发明的一个实施例，光导设备包含一个光导板或薄膜。该板的一侧或两侧和/或该板的一个或多个边缘表面可作为光出射面。光入射面可以设置在光导板的一个边缘表面处或一个侧面上。本文中，术语“侧面”用于表示基本互相平行的较大表面，而术语“边缘表面”用于表示一个侧面的周围边缘上其中一个窄的表面。根据一个实施例，此时光入射面邻接板的一个边缘表面，以使得OLED位于板边沿尽可能远的地方，从而只占用很少的表面积用作光散射区域。
但是，其他形状例如柱状、半柱状、管状、圆锥形或棱形、以及这些形状的组合都可以使用，并且利于特定的应用。
根据本发明的另一个实施例，光导设备通常有狭长的形状。例如其也可以是柱状、圆锥形或棱形。
本实施例的一个改进建议光入射面包括至少一个端面或光导设备一端上的至少一个面。例如，光入射面可以设置在柱状、半柱状或棱形狭长光导设备的一端的侧面上邻接端面的一个区域内。
但是，根据本实施例的另一个改进，OLED也可以设置在侧面上。这种情况下OLED也可以装配在光导设备的边缘表面或端面上，使得光例如能够沿着与光导设备的光导方向相反的方向传输。其中考虑到将OLED中央设置在一个例如为圆形或正方形的板状光导设备上，那么光就能够沿着径向发散的光导方向传输到设备的边沿或边缘表面。
根据另一个实施例，本发明的发光元件还可具有一个环形弯曲的光导设备。给定光散射结构适当的排列和密度，例如，其能够提供一个环形照明装置。
本发明的另一个实施例中，OLED通过一个耦合元件耦合到光入射面。耦合元件的使用为本发明所述发光元件提供了多种多样的进一步选择。因此，例如为了增强发光元件的亮度，多个OLED可以通过一个耦合元件耦合到光入射面。根据本发明的一个改进，几个OLED也可以发射不同颜色的光。这是很有利的，例如为了混合出白光，通过蓝、红和绿OLED，或者混合出特定色感的光，这是单个OLED很难实现的。当然，也可以利用已经能发射白光的OLED。
耦合元件也可具有至少两个不同的耦合面。其形状和表面积可以互不相同，以使得耦合元件用作形状变换器。由此其例如能够使预制固定形状的OLED适应不同的光入射面而被预制。例如，OLED可以耦合到小于OLED发光区域的光入射面。当然，其反过来也可以将OLED耦合到大于OLED发光区域的光导设备的光入射面，从而耦合元件用作OLED发射光线的分配器。
OLED通常制造在透明基底上，例如尤其是玻璃基底、镀膜玻璃基底、玻璃/塑料层板或塑料基底，OLED的电致发光层产生的光被导向透过该基底。发光元件由此可以有利地通过把透明基底耦合到光导设备的光入射面进行装配。如果使用了平板型玻璃基底，例如发光元件广泛使用的LCD显示屏的背光照明设备，可以将其耦合到基底的边缘表面，以及耦合到正表面，后者对着OLED层所敷设的表面。
例如为了获得OLED的形状和光导设备的光入射面形状之间较好的配合，根据本发明的一个实施例，OLED基底也可以是具有柔韧性的。例如，其允许OLED以良好的接触耦合到弧形光入射面，例如柱状光导设备的侧表面。
为此，适用作基底的是例如聚合物基底，极薄玻璃或极薄玻璃和聚合物的复合物。这些材料具有的优点是OLED由此可以制造成非常平坦，且因此根据本发明的发光元件的尺寸没有明显增大。极薄玻璃和聚合物的复合物例如包括镀膜聚合物或层压聚合物极薄玻璃。聚合物板或聚合物薄膜也可用作聚合物基底。
OLED可以例如通过透明联结点，尤其通过与折射率相匹配的透明联结点耦合到光导设备。这避免了OLED和光导设备之间的空气间隙，从而提供了一种特定无损耗的耦合。
但是，根据另一个实施例，也可以把OLED所敷设的层直接用作光导设备的光入射面。这对于大规模生产小型发光元件尤其有利，因为其能够省略OLED的耦合和准直。
并且，当OLED发射的光耦合方式是其尽可能沿着所提供的光导方向在光导设备内传输，这是比较有利的。其结果是，例如由于全反射临界角过调节以及反向传输，其减少了损耗。其中，因为光入射区域包括光入射面，和/或OLED具有至少一个镜面反射面和/或一个光栅，能够获得上述损耗的降低。使用适当的装置，光在这些设备内能够被偏转到所提供的光导方向上。
带状OLED对于很多实施例都很有利。其对于平面发光元件尤其有利，其中光入射区域沿着光导设备的边缘延伸。而且，给定了带状形状，OLED也可具有沿纵向侧面或沿带状OLED纵向延伸的接触表面。优选地，这种情况下的接触表面同样为带状形状。接触表面例如可包括一个金属层或导电聚合物层。
由此，电压被以与纵向方向垂直的方式施加到OLED层上，且电流通路相应变短。从而减小了OLED层上的电压降，能够获得均匀的发光密度。
此外，光入射面可以设置成倾斜于光导方向。因而与垂直于光导方向相比，其能够加大光入射面。较大区域的OLED也可以相应地耦合，从而增加了元件的发光强度。这种情况下，光传输的平均方向被当作是光导方向。但是光束分量可能与该方向成特定角度，并在光导设备表面上反射，由此其在该方向上遵循锯齿形路径。而且，由于倾斜设置，OLED反射光的角度分布能够适应光导设备内的全反射临界角，并对其进行优化。
并且，借助于适当弯曲的光入射面也能够适应发射光的角度分布。例如，光入射面可以向内凹入或凸起或为柱面透镜。
光散射区域内，光导设备可以在内部有一个或多个散射结构。散射结构可以改变击中该结构的光束的光传播方向，从而在这种情况下当上述光束再次投射到光导设备表面上时，其超过了全反射临界角，且因此传送到外部。
光散射结构还包括一个糙面区域。其提供了垂直于该表面的局部表面的随机分布。由此，对于导向光的一定分量也可能局部超过全反射临界角，从而使这部分光被散射出光导结构，获得了光的漫散射。粗糙度可以沿光导方向增加。从而其补偿了散射造成的光密度沿光导方向的减小。通过这种方法获得了所期望的均匀的发光表面，例如用于背光照明。
除了糙面区域，光散射结构的其他形式也可能是有利的。例如，光散射结构也可以包括一个凸出的锥形结构和/或凹入的锥形结构和/或凸透镜和/或凹透镜和/或凸面棱镜和/或凹入棱镜和/或柱面凸透镜和/或柱面凹透镜。其中作为光散射结构的光学元件具有的优点在于光基本在设置了这些元件的一侧上被耦出。
为了影响光散射的色感，可以有利地对光散射结构着色。
可以用许多方法制造适用于根据本发明的光学元件的光散射结构。例如，凸面结构可以用印刷光导设备表面的简单方法来制造。其中作为光散射结构的糙面区域可以通过研磨、喷砂或蚀刻来制造。蚀刻也通常适用于制造凹入光散射结构。光散射结构还可以嵌入光导设备3的光散射区域的表面内。
不同结构的光栅也可以有利地作为光散射结构。在这种情况下适当的光栅可以设计成一维，例如多谱线光栅，以及两维如光栅格或点光栅。尤其光散射逸出方向也可以受闪耀光栅影响。
根据本发明的一个实施例，光散射区域的光出射面大于光导设备的光入射面。在平板或薄膜作为光导设备并且其边缘表面作为光入射面时，例如，光散射区域的表面甚至可以大于光入射面。
光导设备也可以具有一个光出射面，后者包括光导板的至少一个边缘表面。因此当光出射面小于OLED的发光区域或光导设备的光入射面时，其能够在光出射面上获得很高的发光强度。
下面借助于优选实施例并参照附图详细描述本发明。其中，相同的附图标记表示相同或相似的部分。
图中
图1给出了本发明的第一个实施例，其通过OLED的玻璃基底耦合，
图2给出了本发明的第二个实施例，其中OLED层直接敷设到光导设备，图3A到3D给出了图2所示实施例的改进，图4和5给出了本发明其他通过OLED玻璃基底耦合的实施例，图6给出了OLED倾斜于光导设备边缘表面的实施例，图7A和7B给出了根据本发明的发光元件的实施例，其中OLED设置在板状光导设备的侧表面上，图8A到8C给出了弯曲光入射面的实施例，图9A和9B给出了带有侧接触面的带状OLED的优选实施例，图10A到10C给出了根据本发明带有不同形状的光导设备的发光元件的实施例，图11给出了填充有流体的光导设备的实施例，图12A到12F给出了从光导设备的光散射区域剖分的透视图，图13A到13C给出了耦合元件的实施例，图14给出了环形发光元件的一个实施例，以及图15A和15B给出了发光元件的光出射面位于光导设备的边缘表面上的两个实施例。
图1阐释了本发明的发光元件第一个实施例的示意截面图，其中发光元件整体标注为附图标记1。
发光元件1包括一个光导设备3，在该光导设备中光被反射引导。光导设备3有一个光散射区域7和带有光入射面91的光入射区域9。光导设备3包括一个光导板4，所述光导板具有侧面42、43和窄边缘表面或侧边沿41。本实施例中，光入射面91位于光导板4的边缘表面41上。其也可以有利地使用薄膜来代替板4。
整体标注为5的OLED耦合到光入射面91。本实施例中，OLED包括一个透明基底51，例如由玻璃制成，其上敷设了OLED层52、53和54。
层52和54是电极层，用于为这两层之间的一个或多个电致发光层54供电。在这种情况下接触基底51的电极层54是透明的，或者至少部分透明的电极层，由此电致发光层53发射的光能够通过电极层54进入到玻璃基底中。氧化铟锡或其他导体或半导体材料的薄层对于电致发光层发射的光至少部分透明，其通常用作电极层54。除了氧化铟锡，其中也可以使用薄金属层，例如金或金的合金也适用。
基于电极层52和54之间工作关系的不同，并且假定为层52和54施加了正确的电压极性，电极作为阴极层注入到有机电致发光材料的空能级电子态。同时，由该层注入空穴，其相当于阳极，具有较低的工作函数，其结果是通过电子和空穴的重新结合，光量子被发射到有机材料。
OLED的构造、组成和顺序对于本领域技术人员是熟知的。显然现有技术中已知的任何OLED层结构都可以用于本发明中。
电致发光聚合物材料或所谓的小分子可以用作OLED电致发光层的材料。作为有机电致发光材料，这些材料可能包括MEH-PPV(poly(2-methoxy，5-(2’-ethyl-hexyloxy)paraphenylene vinylene)或者Alq3(tris-(8-hydroxyquinolino)-aluminium)。这时，已知适当的电致发光材料的复合物，例如有机金属复合物，尤其三重发射器或镧系复合物。下列发明和引用文献中描述了有机电光元件例如OLED的层和材料以及各种可能的层顺序，其完全合并在本申请内用以参考1.Nature，Vol.405，661-664页，2.Adv.Mater.2000，12，No.4，265-269页，3.EP 0573549.
4.US 61074525.US 6365270，6.US 6333521，7.US 6515298，8.US 6498049，9.US 6384528.
电极层52和54通常有不同的工作关系，这种工作关系的不同出现在两个层之间。
而且当电极层之间除了有源电致发光层53之外还设置了其他功能层时，OLED可以获得更好的量子产出。例如空穴注入层，电位匹配层，电子阻挡层，空穴阻挡层，电子传导层和/或电子注入层可以出现在OLED内作为额外的功能层。这种情况下的功能、设置和组成可参见技术文献。
敷设了OLED层52、53和54的玻璃基底51的形状是平板。如图1所示的实施例中，玻璃基底51被耦合到光导设备，或光导元件3，后者不具有正对着OLED层52、53和54一侧的正侧面512，此时光通常被耦出OLED，但是是通过边缘表面511。该设置允许平面构造。
为了增加内耦合效率，OLED的玻璃基底上额外设置有一个镜面反射层13，后者对OLED 5发射的光波长完全不吸收或吸收很弱。
OLED 5所发射的光束通过光入射面91耦合入光导设备3，并在侧面42和43之间通过全反射而来回反射，通过光导设备的光散射区域7沿光导方向17引导。光散射区域7有一个或多个光散射结构11。例如，如图1所示，该光散射结构11可包括两个侧面42、43其中之一上的糙面区域。因为该区域111的表面法线呈随机分布，由于对于一些光束分量超过了全反射临界角，例如这种情况下的光束分量19，射到该表面区域上的光被部分散射逸出。此时带有光散射结构11的侧面42上的区域构成了发光元件1的光出射面6。
图2给出了根据本发明的发光元件的另一个实施例。本实施例中，OLED 5的层52、53和54直接敷设到光导元件或光导设备3的光入射面91上。由此，OLED 5不需要玻璃基底作为载体，因为此时光导设备3或光导板4本身被用作OLED层的载体。
而且，光入射面91没有如图1所示的优选实施例一样设置在边缘表面上，而是设置在光导板4的一个侧面上。光入射面91同样邻接一个边缘表面。
也包括了光入射面91的光入射区域9处，光导设备3提供了一个镜面反射层13，其目的是增大光导设备3中引导的光分量。
图3A示出了图2所示实施例的改进。本改进中，光导设备3的光入射区域9包括一个斜对接的边缘表面41。该边缘表面41由此对于光入射面9和光导设备7都是倾斜的。边缘表面41上敷设了一个镜面反射层13。因此，由OLED发射的并击中带有反射层13的边缘表面41上的光束被反射，从而垂直于光导方向17的传输方向上的分量被偏转成沿光导方向的分量。
图3B同样示出了图2所示实施例的一个改进。其中，光入射区域9上设置了一个光栅14，OLED发射光的一部分落入到其上。光栅同样导致光偏转到光导方向。在这种情况下光栅常数与OLED发射波长以及光导设备3的临界角之间的角度范围相匹配，或者与数值孔径相匹配比较有利。为了抑制光栅14在光导方向的相反方向上的散射，该光栅也可以特别设计成闪耀光栅。例如，光栅14可以联结到或嵌入光导设备。
图3C示出了图2所示实施例的又一个改进。图3所示实施例中光入射区域9被一个外壳21包围，后者防止OLED 5和反射层13被损坏。外壳21还相当于封装，用于防止OLED 5受湿气和空气中反应成分的影响。为了增强封装，吸收渗透湿气的干燥剂也可以放在外壳21封闭的空间内。该外壳还可以配备反射内壁来降低内耦合时的损耗。
图3D示出了图3A中根据本发明的发光元件1的实施例的一种变形。该变形中，OLED包括一个透明基底51，其上敷设了OLED层52到54。OLED 5的透明基底51耦合到光入射区域9的光入射面91。为了增加内耦合效率，在该实施例中，光导设备3的边缘表面41斜对接，并带有一个反射层。OLED 5，尤其是在透明基底5的边缘表面上具有反射层13。
为了使整体高度保持得很低，OLED的基底51使用极薄玻璃或聚合物薄膜是比较有利的，例如厚度在＜150μm的范围内，或另一种透明的薄基底。例如该基底也可以是一个极薄玻璃/聚合物层压或类似的复合材料。借助于图3D中的实例所示，通过OLED的玻璃基底51把OLED 5耦合到光入射面91的优点在于可以单独生产OLED 5。并且，通过适当的可释放的耦合连接，还能够更换OLED 5。
图4示出了根据本发明的发光元件1的又一个实施例。与图1所示发光元件1相似，本实施例中OLED敷设到基底51上，后者耦合连接到光导设备3。图4所示的实施例中，光导设备3同样包括一个光导板4，后者具有侧面42、43和一个边缘表面41。
如同图1所示的发光元件一样，光入射面91设置在一个边缘表面41上。与图1所示发光元件不同的是，图4所示实施例中，OLED5的玻璃基底51的正侧面512耦合到光入射面91。OLED耦合到光导设备3，例如后者的光入射面91，是通过透明联结点15实现的。联结点15可以匹配折射系数，尤其是为了避免反射损耗。
图4所示的优选实施例中，光入射面位于光导设备3的一个边缘表面上，边沿高度小于OLED 5的发光表面的高度。但是与图4所示不同的是，OLED的高度也可以小于耦合到光入射面的光导设备的边沿高度。
图5示出了类似的一个实施例，OLED通过设置在边缘表面41上的光入射面91来耦入光。其中，OLED 5也包括一个玻璃基底51，其上敷设了OLED层52、53和54。OLED 5借助于一个透明联结点15耦合到光入射面91。但是与图4所示实施例不同的是，光入射面91装配在倾斜于光导方向17的光导板上。而且斜对接的边缘表面作为光入射面有利于能够把较宽的OLED耦合到平坦的平板状光导设备，例如图5的优选实施例所示。
与图5类似，图6示出了一个实施例，其中OLED倾斜设置在光导设备3或光导板4的边缘表面41上。但是图6所示的实施例中，OLED层52、53和54不是敷设到耦合到光导设备的玻璃基底上，而是直接敷设到边缘表面41处的倾斜于光导方向17的光入射面91上。
图4到图6的实施例中，光入射面91同时也构成了光入射区域9。
借助于图1到图6所示的实施例中，OLED设置在光导设备的边缘表面之上或之内。如图2和3A到3D的优选实施例所示，图7A和7B所示的优选实施例中，OLED设置在平板状或平面光导设备的侧表面上，光导设备也可以是弯曲的。但是与上述实施例不同的是，OLED设置在偏离边缘表面的位置。
具体地说，图7A示出了根据本发明的发光元件1一部分的截面示意图。此时光入射区域9由OLED 5所覆盖的光导设备区域所构成。则由OLED 5发射并通过侧面42上的光入射面91耦合到光入射区域9中的光就通过板状光导设备3沿相反的光导方向远离OLED引导。而且本实施例中，散射结构11敷设到散射区域7的表面上。这可以通过例如印刷一种适当的透明清漆来实现。
图7B示出了该实施例的透视图。发光元件1的OLED 5设置在平板状或平面光导设备3的中央。光导设备3可以具有所期望的任意边界形状。除了图7B所示，光导设备3还可以是例如圆形、正方形或矩形。则由OLED 5发射的光可以在光导设备内沿着OLED 5纵向发射的光导方向17传输。当然，对于相同或不同颜色的多个OLED也是可行的，其在光导设备上邻近或分离设置，可以联合或分别独立驱动。
但是根据本发明的另一个改进，OLED也可以设置在侧表面上。在这种情况下，OLED也可以装配在光导设备的边缘表面或端面上，由此光例如能够在光导设备内沿着反向的光导方向传输。考虑到OLED中心设置在例如圆形或正方形的板状光导设备上，那么光能够沿着径向发射的光导方向传输到设备的边沿或边缘表面。
光入射面91不必是平坦的表面。图8A和8B示出了两个具有弯曲光入射面91的优选实施例。这些附图所示的发光元件中，光入射面分别设置在光导板4的边缘表面41上。其中，图8A所示实施例的光入射面91相对于光导设备3或板4的外部区域凸出弯曲，而图8B所示实施例中具有一个凹入弯曲的光入射面。
如果电致发光层53和光导设备3的内部31的折射率互不相同，弯曲光入射面可以具有透镜效应。根据哪个折射率较大，凸出弯曲和凹入弯曲的光入射面能够起到发散或会聚的效果。光入射面91可以朝一个方向弯曲，如带有一个柱面透镜，或者在两个方向上弯曲。
图8C示出了图8A所示根据本发明的发光元件1的实施例的修正。该实施例中，OLED 5的层52-54没有直接敷设到光入射面91上，而是类似于图1、3D、4或5，OLED 5使用基底51被预制，然后耦合到光入射面91。图8C所示实施例中，基底充分具有柔韧性，其能够适应光入射面91的曲度，其是弯曲边缘表面41的一个组成部分。极薄玻璃、聚合物薄膜或者极薄玻璃/聚合物复合物可以适用作基底。
图9A和9B示出了带状OLED 5的优选实施例，例如可以用作上述实施例之一。此时OLED的层52、53和54敷设到玻璃基底51上，或直接敷设到光导设备3的表面上。其中使用了沿带状OLED 5的纵向方向L延伸的侧接触表面55和56与电极层52和54接触。接触面55和56具有良好的导电性，由此沿纵向方向L上电极层52和54之间基本没有电压降，没有损失电功率。另外尤其是使用氧化铟锡层作为具有相对高电阻率的透明电极层54也能产生该效果。因此接触面55和56作为母线为OLED 5的电极层52、54提供导电性。
OLED 5的两个优选实施例中，OLED的层52、53、54敷设到基底51上或光导设备3的边缘表面上。图9A所示实施例中，接触面55、56也设置在边缘表面上。与之不同的是，图9B所示实施例中接触面55、56设置在基底51或光导设备3的相反侧表面上。因此接触面55、56同时也作为反射表面13。
如图9B所示，接触面55、56也可以沿基底51或光导设备3的边缘延伸，由此接触面55、56的剖面58、59位于敷设有OLED层52、53、54的边缘表面上。
OLED通常对气体反应成分较为敏感，例如氧气和水蒸气。因此习惯上把OLED适当封装。为了简便起见，附图中并未示出封装。本领域技术人员已知的所有设置都可用于封装或覆盖OLED 5。尤其关于该点可以参考德国专利申请号10222958.9以及其中引用的现有技术，该公开内容完全合并入本发明的主题。
图10A到10G示出了根据本发明的发光元件1的实施例，其具有不同形状的光导设备3。其中，图10A和10B所示的实施例中光导设备3包括一个光导板4，该光导板具有侧面42和边缘表面41。图10A所示的实施例中，板4的侧面42具有矩形或正方形的形状，因此板4整体为矩形。
图10B所示的实施例中，侧面42的形状是梯形，其中梯形板的横截面沿着光导方向变大。类似地，根据另一个实施例，横截面也可以沿着光导方向缩小。
但是这些形状的光导板4只是示例性的。其他各种形状也是可以接受的，对于特定的应用也是适宜的。例如，板也可以弯曲，或具有弯曲的边沿。
图10C到10E示出了其他的实施例，其中光导设备3不是板状。图10C给出了带有棱形光导设备3的发光元件。此时，棱镜具有三角形基面或端面。但是基面同样也可以是例如四边形或六边形。图10D和10E还示出了具有柱形或半柱形光导设备3的实施例。此外，在图10C和图10D的实施例中，OLED 5分别设置在光导设备3的基面或端面之一上。
图10E所示的实施例具有半柱形的形状。而且，该发光元件包括多个OLED 60、61，其可以耦合到光导设备的端面上。
图10F所示的发光元件具有圆柱管的光导设备3。此时，OLED 5敷设到光导设备3的柱壁上。根据该实施例的一个改进，管状光导设备3也可以设计用于容纳流体。其中，光导设备3内的流体自身可相当于光导。本发明的这种细化可以用于例如传感应用和监控液位。
图10G所示的发光元件中，光导设备3也具有管状形状。但是与图10F所示实施例不同的是，OLED 5敷设到光导设备3的端面上。
管状光导设备，例如图10F和10G的优选实施例，可以通过弯曲的柔韧性材料来生产。例如，为此，光导设备3可包括极薄玻璃，例如其厚度小于150μm，随后将其弯曲成管状。同样地，具有极薄玻璃层和聚合物层的复合材料也是适用的。
本发明的另一个实施例如图11图解所示。其中，光导设备3包括一个容器，其具有壁32，其内部31填充或可以填充流体33。尤其液体例如水或凝胶体可以用作流体33。该实施例尤其适用于给定较大尺寸且不需要为固体的光导设备3，由此利于生产和易于运输。
容纳液体的容器状光导设备3也利于用于传感和监控应用，容器内的液体改变光的传导。因此如此设计的发光元件可以用于测量填充高度。
下面参考图12A到12F，其示出了光导设备3的光散射区域7的部分透视图，其中光导设备3具有各种形状的光散射结构11。图12A所示的光散射结构11包括锥形112和锥形113，其分别相对于光散射区域的表面71凸出或凹入。锥形表示为带有四边形基面的正棱锥。但是四面体锥、多边形基面的锥形或圆锥结构也是同样可行的。
图12B所示的光散射区域的截面分别示出了凸透镜或凹透镜形状的光散射结构114和115。
图12C示出的表面区域具有凸出棱镜116和凹入棱镜117或V形槽117的光散射结构11。最后，图12D示出了分别具有柱面凹透镜和凸透镜119和118的光散射区域的一个截面图。
图12E和12F示出了两个优选实施例，其中光导设备3的表面区域具有光栅作为光散射结构11。图12E所示的优选实施例中，闪耀多谱线光栅120嵌入光导设备的光散射区域的表面71中。可以根据光散射逸出的期望角分布来选择闪耀角α。
图12F示出的优选实施例具有一个二维点光栅121作为光散射结构11。点光栅的一部分包括排列成光栅形状的光散射结构，圆锥结构如图12F的例子所示。而且如图12F所示实施例中，光栅是六边形，但很明显还可以选择其他形状，这取决于所需的光栅光学特性，例如正方形或矩形单位栅格。
图12A到12F所示的光散射结构11设置在光导设备的光散射区域的一个或多个面的表面71上只是示例性的。而且，光导设备可以只有一种形状，例如凸出锥形，或者多种形状的光散射结构。可选地或额外地，光散射区域在内部31也可以具有光散射结构。
图13A示出了根据本发明的发光元件1的一个实施例的分解视图，其具有一个耦合元件23。OLED 5具有正方形的形状，并借助于透明材料制成的耦合元件23耦合到柱状光导设备3的圆形光入射面91。耦合元件23有两个耦合面25和27，耦合面25根据光入射面91为圆形，且耦合面27根据OLED 5的光出射面形状为正方形。本实施例中，光入射面91小于OLED 5的光出射面。因此这时，大面积的OLED的光通过耦合元件23耦合到垂直于光导方向17且具有较小截面的光导设备3内。这样有利地获得了沿着光导设备3的较高亮度。
图13B示出了带有耦合元件23的发光元件的另一个实施例的横截面图。本实施例中，耦合元件23有三个耦合面25、27和29。如图13A所示的实施例中，耦合面25耦合到光导设备3的光入射面91。OLED 60或61在各个情况下分别耦合到两个其它的耦合面27和29，因此多个OLED 60、61的光通过耦合元件23耦合到光导设备3中，以增加亮度。耦合元件23也可以用作耦合到发射不同颜色的光导设备OLED。
本实施例中没有耦合面的耦合元件的其他表面也具有反射层13。而且根据本发明的发光元件的本实施例中，邻接光入射面91的光导设备3的部分上同样具有反射层13，并且没有光散射结构。此外，光入射面91设置在边缘表面41上。
因此沿着光导方向17，光散射区域7在第一部分后开始。对于由耦合元件3和OLED 60、61组成的单元的密封安装，这是很有用的即仅有光散射区域7可见，而且发光元件1的其他组成部分设置在一个罩子之后。
图13C示出了本发明所述的具有耦合元件23的发光元件1的又一个实施例。与图13A所示实施例不同的是，图13C所示实施例中，连接到OLED 5的耦合面27小于耦合到光入射面91的耦合面25。因此，图13C所示实施例中耦合元件23相当于OLED 5发射光的分配器。此时，耦合元件23可以用于在大于OLED 5发光面的光入射面上均匀分配光。而且，与图13B所示实施例相似，该实施例中光导设备3的邻接光入射面91的第一部分具有一个反射层13，带有光散射结构11的光散射区域7沿着光导方向与该部分邻接。
图14示出了发光元件1带有环形光导设备3的一个实施例。此时光导设备3构成了一个带有两个端面的开放环，其对于两个OLED60、61分别相当于光入射面91、92，每种情况下分别耦合到光入射面91、92之一。假定适当分布了光散射结构11，该设置能够提供均匀发光的环形照明装置。除了图14所示之外，光导设备3还可以具有闭合环的形状，那么一个或多个OLED耦合到环路表面上的光入射面。
图1至14的上述实施例中，光散射区域7具有一个光出射面，其大于光导设备3的光入射面。反过来，图15A和15B的截面图所示的发光元件1中，光出射面6小于光入射面91。这些实施例中，光导设备3包括一个光导板，构成光出射面6的一个或多个边缘表面。板的一个侧面构成了OLED 5与之耦合的光入射面91。为了避免光从光出射面6之外的其他表面出射，以及在光导设备内引导光，这些表面具有一个反射层13。
因为光出射面小于光入射面，可以在光出射面上获得进入光入射面的光聚焦，因此增加了亮度。
图15A和15B所示两个实施例的不同在于光散射结构的设置。图15A所示的本发明实施例中，光散射结构11设置在光出射侧面6上。图15B所示的发光元件1的情况下，光散射结构设置在内部31内，其沿着板的至少一个部分。
该发光元件可用于生产高亮度的发光灯管或缝灯。作为举例，其宽度范围从≤0.05cm到几个厘米，这取决于光导设备的板厚。
本领域技术人员很清楚本发明不局限于上述实施例，而是可以做各种方式的改变。尤其是各个优选实施例的特征可以互相结合。此处所述的发光元件包括其他的特征。例如，可以将着色剂添加到光导设备和/或OLED的基底，其目的在于改变发光元件的色感。
附图标记1 发光元件3 光导设备4 光导板5、60、61 OLED6 光出射面7 光散射区域9 光入射区域11光散射结构13反射层14光栅15联结点17光导方向19光束21外壳23耦合元件25、27耦合面31光导设备3的内部32光导设备3的壁33流体41光导板4的边缘表面42、43光导板4的侧面51OLED 5的基底52电极层53电致发光层54透明电极层55、56OLED接触面58、5955、56 的截面71光散射区域7的表面
91、92 光入射面111 糙面区域112 凸出锥形结构113 凹入锥形结构114 凸透镜115 透镜116 凸出棱镜117 凹入棱镜118 柱面凸透镜119 柱面凹透镜120 闪耀光栅121 二维光栅511 玻璃基底的边缘表面512 玻璃基底的前表面L纵向方向Q横向方向
权利要求
1.具有一个光导设备(3)的发光元件(1)，其中尤其是当光导设备(3)包括具有至少一个光散射结构(11)的至少一个光散射区域(7)时，和/或当光散射结构(11)可以敷设到光散射区域(7)的表面(71)上时，光被反射引导，还包括至少一个光入射面(91)，以及至少一个耦合到光入射面(91)的OLED(5)。
2.根据权利要求1的发光元件，其特征在于，光导设备(3)包括一种透明材料。
3.根据权利要求2的发光元件，其特征在于，透明材料包括玻璃和/或镀膜玻璃和/或玻璃/塑料层和/或塑料和/或一种流体(33)。
4.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光导设备(3)包括一个光导板(4)。
5.根据权利要求4的发光元件，其特征在于，光入射面(91)设置在光导板(4)的边缘表面(41)上。
6.根据权利要求4和5中之一的发光元件，其特征在于，光入射面(91)邻接板(4)的边缘表面(41)。
7.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光导设备(3)具有狭长的形状，例如柱面或棱锥形状。
8.根据权利要求7的发光元件，其特征在于，光入射面(91)包括至少一个端面或者光导设备(3)的一端上的至少一个表面。
9.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光入射面(91)设置在光导板(4)的至少一个侧面(42，43)上。
10.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，OLED包括透明基底(51)，其耦合到光导设备(3)的光入射面(91)。
11.根据权利要求10的发光元件，其特征在于，玻璃基底(51)是平板形状，并耦合到光导设备(3)的边缘表面(511)或前表面(512)。
12.根据权利要求10或11的发光元件，其特征在于，OLED的基底(51)是具有柔韧性的。
13.根据权利要求10到12中之一的发光元件，其特征在于，基底包括一种聚合物，极薄玻璃或一种极薄玻璃和聚合物的复合物。
14.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，OLED(5)的层直接敷设到光导设备(3)的光入射面(91)上。
15.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光入射区域(9)包括光入射面(91)，和/或OLED(5)具有至少一个镜面反射面(13)和/或一个光学光栅，尤其是闪耀光栅。
16.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，OLED(5)具有带状形式。
17.根据权利要求16的发光元件，其特征在于，OLED具有接触面(55，56)，其沿OLED(5)的纵向方向延伸。
18.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，OLED(5)通过一个透明联结点(15)，尤其借助于折射系数匹配的透明联结点耦合到光导设备(3)。
19.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光入射面(91)设置成倾斜于光导方向(17)。
20.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光入射面(91)是弯曲的。
21.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光散射结构(11)设置在光导设备(3)的内部(31)内。
22.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光散射结构(11)包括一个糙面区域(111)。
23.根据权利要求22的发光元件，其特征在于，粗糙度沿着光导方向(17)增加。
24.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光散射结构(11)是有色的。
25.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光散射结构(11)包括凸出锥形结构(112)和/或凹入锥形结构(113)和/或凸透镜(114)和/或凹透镜(115)和/或凸出棱镜(116)和/或凹入棱镜(117)和/或柱面凸透镜(118)和/或柱面凹透镜(119)。
26.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光散射结构(11)包括一个光栅(120，121)。
27.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，多个OLED耦合到光入射面。
28.根据权利要求27的发光元件，其特征在于，多个OLED发射不同颜色的光。
29.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，OLED发射白光。
30.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光散射区域(7)的光出射面(6)大于光导设备(3)的光入射面(91)。
31.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，OLED(5，60，61)通过一个耦合元件(23)耦合到光入射面(91)。
32.根据权利要求31的发光元件，其特征在于，多个OLED(5，60，61)通过耦合元件(23)耦合到光入射面(91)。
33.根据权利要求31或32的发光元件，其特征在于，耦合元件(23)具有至少两个不同的耦合面(25，27，29)。
34.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光导设备具有环形弯曲的形状。
35.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光导设备的光出射面(6)包括光导板的至少一个边缘表面。
36.根据前述任一权利要求的发光元件，其特征在于，光导设备具有柱形、半柱形、管状、圆锥或棱形的形状。
全文摘要
本发明涉及一种发光元件(1)，其包括一个光导设备(3)，其中尤其是当光导设备(3)包括具有光散射结构(11)的至少一个光散射区域(7)时，和/或当光散射结构(11)可以敷设到光散射区域(7)的表面(71)上时，光被反射引导。发光元件(1)还包括至少一个光入射面(91)，其耦合到至少一个有机发光二极管(5)。
文档编号H01L51/52GK1823430SQ200480019921
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月19日 优先权日2003年7月21日
发明者克莱门斯·奥特曼, 托马斯·道伯勒, 哈里·英格尔曼, 克劳斯·班格, 彼得·纳斯 申请人:肖特股份公司