专利名称：具有可变色点的电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于发光的具有可变色点的电致发光器件，以及 设置并改变色点的方法。
背景技术：
电致发光器件用于大量的应用中，例如用于房间照明系统、标记 和信号传输系统、显示器或屏幕的背光以及许多其他应用中。它们通常包括层形式的电致发光结构(EL结构)，该结构施加至衬底并具有 发光层，该发光层设置在用于施加操作电压的两个电极之间。当所施 加的电压超过最小值时，电致发光器件便发光，该光的频谱取决于发 光材料的性质。对于上面提到的一些应用而言，例如房间照明系统、 灯和屏幕的背光，发出具有给定色点的白光是很关键的。可以采用各 种方式来生产白色电致发光器件，例如借助于当结合到单个层便发出 白光的材料的混合物构成的发光层，或者借助于发出例如紫外光的发 光层来生产，所述紫外光被颜色转换层转换为白光。这种类型的电致 发光器件的缺点在于不能改变光的色点。确实允许改变白光的色点的 其他电致发光器件需要昂贵且复杂的包括反馈环的控制装置。例如文件US 20030111533公开了 一种发出红色、绿色和蓝色的无 机LED装置，其中借助于传感器测量由不同颜色LED发出的光，通 过分析和驱动器电子设备，用匹配于期望色点的不同电压来採作不同 颜色的各个LED。因为独立地驱动不同颜色的LED,所以就驱动它们 而论，所讨论的电致发光器件操作起来非常复杂，并且由于需要附加 的传感部件，所以它们生产起来也是昂贵的，因而它们是不合需要的。作为具有用于设置色点的无机LED的电致发光器件的替换，文件 US 20040164671披露了一种用于发射白光的有机电致发光器件，其中 发光层包括不同发光材料的区域，所述不同的发光材料在所述层的平 面上彼此邻近地布置。通过村底和发光层之间的透明第一电极和施加 至发光层远离村底的一側的反射性第二电极来施加发光所要求的电 压。通过在层的制造过程中使用化学或物理的蚀刻工艺或掩膜技术结构化所述两个电极来获得稳定的白光，所述结构化使得可以彼此独立 地驱动发光层的各个不同区域，并可以借助于不同光谱带中不同的区 域发射的光强度针对白光设置期望的色点，所述强度可以以此方式彼 此独立地加以设置。与复杂的各个发光区域的单独驱动一样，器件的 这种设计同样要求附加的、昂贵的技术来制造所述结构化的电极，因 此也是不合需要的。发明内容因此，本发明的目的是提供一种适用于发射具有可变色点的光的 电致发光器件，它的驱动和制造在成本和复杂性方面要求很少。这个目的通过用于发射其色点能够可变化地设置的光的电致发光 器件来实现，该器件包括至少两个电气上并联布置以允许施加相同的 操作电压的电致发光区域，其中所述电致发光区域包括第一电致发光 材料的至少一个第一电致发光区域，用于依照第一亮度-电压特性发射第一光谱带中的光；以及包括第二电致发光材料的至少一个第二电致 发光区域，用于依照不同于第一亮度-电压特性的第二亮度-电压特性发 射不同于第一光谱带的第二光谱带中的光。该情况中的光谱带是指发 射光的光谱强度分布。光谱带可以在发射光的波长或其作为指定波长 的函数的强度方面有差别，由于对于给定光谱带有不同的色点，所以 这变得清楚明白。当超过最小电压的操作电压施加到电致发光材料时，所述第一和 第二电致发光材料便发光。这个最小电压通常为几伏特。超过这个最 小电压，电流流过电致发光材料并激励其发光，光的强度(光量子的 数量)取决于电流流过的量。观察者看到的视亮度不仅取决于强度， 还取决于眼睛的敏感度，对于不同的波长敏感度不同，所述视亮度称 为亮度(以坎德拉[Cd度量)。在该情况中，术语亮度-电压特性是指 针对眼睛敏感度加权的所考虑区域发射的光量与施加到该区域的电压 (单位为伏特V)的函数关系。亮度一方面取决于电致发光材料和每 单位电流发出的光量，另一方面取决于给定电压下流经所述区域的电 流量。不同的电致发光材料可以具有不同的最小电压和/或具有不同陡 度(梯度)的亮度-电压特性LCdl-f(UV)。类似地，不同的电致发光 材料可以具有电流流量和发射光亮度之间的不同的比例关系。借助于5附加的电阻器(例如电极和电致发光材料之间指定电阻的材料层)可 以在第一和/或第二区域中改变流经电致发光材料的电流流量，而不管 电致发光材料的性质如何。因此，如果两个具有不同亮度-电压特性的 电致发光材料的区域布置在电致发光装置中，以及这些电致发光材料 通过操作电压来操作，该操作电压超出电致发光材料的最小操作电压， 并且因为所有区域在电气上并联，所以对于两种电致发光材料该操作 电压都是相同的，那么两种电致发光材料以及因而两个区域发射亮度 通常不同的不同光谱带中的光。可以通过改变操作电压来改变来自第 一和第二区域的亮度的相对比率。当朝电致发光器件发光的方向看去在第一和第二区域的面积之间 存在特殊比率时，如果笫一和第二区域在指定电压下发出指定色点的 光，那么可以通过增大电压将色点朝具有更陡的亮度-电压特性的区域 的光谱带移动。通过减小操作电压来获得色点朝相反方向的移动。为 了获得期望的色点，只是必须设置针对它所要求的操作电压。如果例 如第一电致发光材料发射黄色光谱带中的光，以及第二电致发光材料 发射蓝色光谱带中的光，那么将适于这个目的的强度的黄光和蓝光进 行混合便产生白光。如果例如具有更陡亮度-电压特性的是第一电致发光材料的第一区域，并且如果电致发光器件在操作电压Uw下发白光， 那么在大于Uw的操作电压下，电致发光器件发出其色点移动至黄色 的光，并在小于Uw的操作电压下，所述白光的色点将移动至蓝色。 如果亮度-电压特性的梯度之间的差别是相反的，那么颠倒获得的性态。在相同的操作电压下，色点不仅仅取决于电致发光材料的亮度-电 压特性，还取决于朝电致发光器件发光的方向看去第一和第二区域相 互之间的面积比。在上面给出的实例中，如果全部的第一区域的总面 积在另 一个实施例中小于上面实例中的面积，那么白光的色点在所施 加的、大于Uw的操作电压适合所述面积比时将只移动到黄色。以相 对应的方式，甚至在高于Uw(但不要太高)的操作电压下也能获得具 有移动到蓝色的色点的白光。作为调节第一和第二区域之间的面积比的替代，或者除此之外， 在相同的操作电压下流经所述电致发光材料中的一种材料的电流流量 的变化也会导致电致发光器件所发光的色点的移动。这可以例如借助 于电致发光材料和邻接电极之间的附加电阻层来实现。如果例如在不变的面积比和不变的操作电压的情况下，期望增大相对于第二区域亮 度的第一区域的亮度，那么借助于附加的电阻层，可以减小流经第二 材料的电流流量，因而可以减小相对于第一区域亮度的第二区域的亮 度，因此可以将色点朝笫一区域发射的光的光谱带移动。取决于应用领域，如果对于特定应用期望非白光，那么还可以使 用电致发光材料的其他组合。上述依赖关系以类似的方式适用于材料 的这些纟且合。在这个情况下，所述第一和/或第二电致发光材料本身可以代表第 一和/或第二区域。在其他实施例中，第一和/或第二电致发光材料可以是总体上代表第一和/或第二区域的一个或多个电致发光光源的部分。在电致发光器件的一个实施例中，操作电压可以借助于用于设置 所发光的色点的操作单元来改变。在另一个实施例中，操作电压是脉冲电压，具有脉沖高度和脉冲 长度，对于脉冲电压，借助于操作单元，可以彼此独立地改变脉冲高 度以设置光的色点和改变脉冲长度以设置光的亮度。通过改变脉冲长 度，那么所有区域的亮度可以提高相同量。脉沖长度的设置不再影响 色点，因为所述区域相对于彼此的发射(以及因而色点)只取决于根 据电流-电压特性的电压值以及从而取决于脉冲高度。脉冲长度的设置 增大了电致发光器件发射的光的亮度，因为所述区域每周期发射更长 的时间，即脉冲之间区域不发射的时间变得更短。因此可以利用其脉 冲高度和脉冲长度可变的脉冲操作电压相互独立地设置光的色点和亮 度。脉冲电压的脉冲形状在这个情况下可以是方波、三角、正弦、锯 齿或其他任何形状。对于任何期望的形状，所称的脉冲高度是脉冲内 的最大值，所称的脉冲长度是等效方波脉冲的长度，该等效方波脉冲 的高度与实际施加的脉冲高度相同，电压曲线下的积分面积也相同。在另一个实施例中，电致发光器件还包括控制单元，该控制单元 用于存储至少第一和第二亮度-电压特性并且用于控制操作单元。所使 用的电致发光材料的亮度-电压特性(其存储在控制单元中)既使得能 够例如手动设置操作电压(在脉冲操作电压的情况下，手动设置脉冲 高度和脉冲长度)，又使得能够自动设置期望的色点。通过存储在控 制单元里的亮度-电压特性，可以借助于控制单元计算在电致发光器件对比例，因此确定光的色点。然后，控制单元设置所要求的操作电压 值。在另一个实施例中，第一和第二电致发光材料彼此相邻地布置在 层平面上以形成电致发光层。这使得制造相比电致发光材料处于非平 面布置时的制造要简单，因为电致发光层例如通过压印或掩膜技术作 为交替成分的材料施加至平坦的、未结构化的电极。于是，这类电致 发光层还允许容易地施加其他层，其中包括产生电致发光所需的第二 电极。在具有这类电致发光层的其他实施例中，该电致发光层可以布置 在第一电极和第二电极之间，并可以由这两个电极基本上完全覆盖。 在这个情况下，第一和第二区域分别由笫一和第二电致发光材料的区 域单独地形成。操作电压必须施加至每种电致发光材料以导致发光。 这借助于连接至电压源的第一和第二电极来实现，电致发光材料作为 电致发光层置于第一和第二电极之间。为了使得能够在电气并联时操 作所有的区域，所有区域的所有第一电极和所有区域的所有第二电极 必须电气连接在一起。在这个情况下，第一和第二区域并联的电气连 接借助于覆盖所有区域的两个电极来实现。利用这个布置，制造的成 本和复杂度特别低，因为这两个电极只是必须沉积为连续的致密层。 因此，相同的电压施加至电致发光材料的所有区域。利用根据本发明的电致发光器件，变得可以以可变的方式设置色 点，而不需要结构化两个电极中的一个，因此在制造中无需较高的成 本和复杂性。为了设置期望的色点，仅仅必须选择合适的电压，这意味着驱动电路涉及极小的成本和复杂性。这个电压可以是d.c.电压或具 有任何期望形状的脉冲的脉冲电压。通过为第一和第二区域选择合适 的电致发光材料可以容易地产生白光。取决于应用领域，当对于特定 应用期望非白光时，还可以使用电致发光材料的其他组合。在一个实施例中，第一和第二电致发光材料是有机材料。可以廉 价地制造任何期望形状的、大面积的有机电致发光材料，因而使得能 够将第一和第二区域的尺寸和轮廓形状选择为各种各样以适合应用领 域。在替换实施例中，第一和第二电致发光材料是无机材料，例如诸 如GaN、 InGaN、 GaAsP或AlGalnN之类的典型材料。在另一个实施例中，第一和第二区域包括一个或多个无机LED,其中布置有各自的 无机材料。这些无机LED例如是商业上可获得的LED,在每个独立的 区域中存在多个LED的场合中，这些LED在独立的区域内电气串联 在一起，或者优选地相互并联在一起。在另一个实施例中，电致发光器件附加地还包括第三电致发光材 料的至少第三区域，用于以遵循第三亮度-电压特性的强度发射第三光 谱带中的光。在一个实施例中，第一材料发射红光谱带中的光，第二 材料发射绿光谱带中的光，第三材料发射蓝光谱带中的光，借此可以 通过混合红光、绿光和蓝光来产生白光。然而，取决于应用领域，当 对于特定应用期望非白光时，还可以使用电致发光材料的其他组合。本发明还涉及一种如设置权利要求1所述电致发光器件发射的光 的色点的方法，该方法包括以下步骤-施加为给出期望色点所要求的操作电压。改变电压以设置色点可 以例如借助于旋转开关手动地完成，或者借助于内部或外部驱动电路 通过电学方法完成。在一个实施例中，该方法还包括在先的步骤-为发射的光选择期望的色点，-借助于控制单元，参照存储在控制单元中的亮度-电压特性来计 算为给出期望色点所要求的操作电压，-通过控制单元控制操作单元以导致施加要求的操作电压。 另外，如果照明单元包括用于控制操作电压的控制单元，操作电 压的值可以根据期望的色点和存储在控制单元中的亮度-电压特性来计 算，那么需要做的是选择期望的色点，然后通过控制单元来确定操作 电压的合适值，并适当地驱动操作单元。期望色点的输入可以例如通 过输入色坐标或者借助于旋转开关手动地完成，或者例如可以在控制 单元中预置。所述值可以根据电致发光器件的应用领域的规定而不同， 而且还可以是可设置的，使得当应用的性质发生改变时这些值是可变 化的。在本方法的另一个实施例中，操作电压是具有脉沖高度和脉冲长 度的脉冲电压，该方法除了施加为给出期望色点所要求的高度的脉冲 之外，还包括施加为给出期望亮度的光所要求的长度的脉沖。借助于 脉沖高度和脉冲长度的独立设置，不仅可以设置电致发光器件的色点，还可以设置其亮度。这种设置同样可以手动地或者用电学方法来完成。
在另一个实施例中，本方法包括在先步骤 -选择发射的光的期望色点和期望亮度，
-借助于控制单元，参照存储在控制单元中的电流-电压特性来计 算操作电压的脉沖为给出所需亮度所要求的长度以及操作电压的脉沖 为给出期望色点所要求的高度，
-通过控制单元控制操作单元以导致施加具有所需高度和长度的 脉沖的操作电压。
同样在这个情况下，如果电致发光器件具有用于控制操作电压的 控制单元，操作电压的值可以根据期望的色点和存储在控制单元中的 亮度-电压特性来计算，那么需要做的是选择期望的色点，然后通过控 制单元来确定操作电压的合适值，并适当地驱动操作单元。还可以通 过控制单元据此单独地计算并设置为给出期望强度的脉沖长度。期望 色点和期望亮度(视亮度)的输入可以手动地或通过电学方法完成， 或者可以例如在控制单元中预置。所述值可以根据电致发光器件的应 用领域的规定而不同，而且还可以是可设置的，使得当应用的性质发 生改变时这些值是可变化的。借助于脉冲长度调整，例如可以在控制 单元中规定当色点变化时保持亮度(视亮度)不变。
本发明的这些和其他方面根据下面描述的实施例将变得清楚明 白，并将参考这些实施例对它们进行阐述。 在附图中
图l是电致发光器件的实施例的平面图，示出了截平面A-B。
图2是根据图1中所示发明的电致发光器件的另一个实施例的平
面图，示出了截平面A-B。
图3示出了根据本发明的电致发光器件的另 一个实施例。
图4是根据本发明的电致发光器件的一个实施例的图1、 2和3中
示出的截平面A-B上的截面侧视图。
图5以亮度-电压曲线图表示了第一和第二区域的亮度-电压特性，
其中电压V沿着X轴描绘，亮度L沿着Y轴描绘。
图6示出了借助于根据特定实施例的电致发光器件的色点中可能的变化。
图7示出了根据本发明的具有操作单元和控制单元的电致发光器 件的实施例。
图8示出了相对时间(t)绘制的脉沖操作电压(V)的两个不同 脉冲形状。
图9是具有形成第一和第二区域的无机LED的电致发光器件的另 一个实施例的平面图，以及
图10以亮度-电压曲线图示出了图9中所示实施例中的两个不同无 机LED的亮度-电压特性，在所述亮度-电压曲线图中，电压V沿着X 轴描绘，亮度L沿着Y轴描绘。
具体实施例方式
图1是从远离衬底的一侧看去的根据本发明的电致发光器件9的 实施例的平面图，电致发光器件9的这个实施例具有村底1、第一电极 2、第一区域41和第二区域42，第一区域41用于根据第一亮度-电压 特性(LVC)发射第一光谱带中的光，第二区域42用于根据第二亮度 -电压特性(LVC)发射第二光谱带中的光，所述笫一和第二区域41、 42布置在第一电极2上。在观察的方向上(在平面图中)，施加操作 电压所要求的第二电极将被布置在第一和第二区域之前，为了清楚起 见，它没有在图l中示出。线A-B指示了图4中所示的来自根据本发 明的电致发光器件9的侧面的截面视图的截平面。
例如，第一和第二区域41和42以图1中的棋盘图案布置。第一和 第二区域的几何布局可以是根据要求的，对于本发明不是决定性的。 如这里所示，第一和第二区域41和42可以在电致发光层4中彼此邻 接地布置。然而，它们也可以在水平方向上和垂直方向上彼此分离地 布置。在这种情况下，第一和第二区域41和42中的第一和第二电致 发光材料可以是有机或无机材料。然而，第一区域41也可以例如包括 有机材料，而第二区域42包括无机材料。如果(与这里所示相反)第 一和第二区域41和42不是彼此直接相邻，那么间隙必须用不导电的 材料填充，使得第一电极2和笫二电极(在这个情况下未示出)之间 不发生电气短路。在这个实施例中，图1中所示的所有第一区域41的 总面积与所有第二区域42的总面积相等。相对大小可以选择为略微不同以适合采用的电致发光材料的组合。面积比必须通过用户针对特定
亮度-电压特性和电致发光器件9的期望的应用领域(色点)的背景以 合适的方式进行选择。在其中不仅笫一和第二电致发光材料用于有机 电致发光层，而且第三和其他电致发光材料也用于有机电致发光层的 情况下，上面所述的也适用于第三和任何其他区域。
通过混合，白光可以例如从发黄光的第一区域41和发蓝光的第二 区域42产生。作为替代，也可以使用三个区域，其中第一区域发射蓝 光，第二区域发射绿光、第三区域发射红光。不同区域发射的光的混 合可以通过适当的漫射层来改进，朝发光的方向看去，所述漫射层布 置在电致发光器件之上，因而即使只在距离电致发光层的短距离处也 能为观察者产生感知均匀的光。为了这个目的，存在现有技术中描述 的大量措施，以便例如通过合适的光漫射层的使用来改进来自不同区 域的光的混合(叠加)，朝发光的方向看去，所述漫射层布置在衬底l 上面，或者在其他实施例中，所述漫射层布置在衬底1和第一电极2 之间。为了改进光的混合，选择独立的第一和第二区域41和42 (以及 在需要的场合下，第三和其他区域)的范围相比总的发光面积为足够 小是有用的。术语"足够小，，还取决于是否要采取附加的步骤来给出 改善的光混合，如果要，那么还取决于采取什么步骤。当例如具有显 著漫射性质的漫射层用于沿着剩余束路径的点处时，本领域技术人员 可以选择独立区域为更大。同样的考虑也适用于不发射白光而是发射 不同颜色的光的电致发光器件9以给出感知均匀的颜色，同时具有能 够改变色点的可能性。
图2和图3中示出了电致发光器件9的其他实施例的示意性平面 图。在这个情况下，第一和第二区域41和42不布置成棋盘图案而是 布置成条紋状(图3)或环状(图4)。同样在这个情况下，关于第一 和第二区域41和42的布置，可以进行与上面结合图1所iJC明的相同 的改变。
作为例子，图4是根据本发明的电致发光器件9的实施例的图1 中示出的截平面A-B上的截面侧视图，电致发光器件9的这个实施例 具有第一电致发光材料41和第二电致发光材料42，这些材料在层平面 中相互邻接地布置以形成电致发光层4。在这个情况下，该电致发光器 件包括衬底l、施加至村底1的第一电极2、电致发光层4以及施加至电致发光层4远离衬底一側的第二电极6。在这个实施例中，第一电极 2例如由ITO制成透明形式以作为阳极，而形成阴极的第二电极6是 反射的，例如由诸如铝之类的金属制成，这意味着电致发光器件穿过 衬底而发出光7。
在其他实施例中，电极2可以制成反射的，电极6可以制成透明 的，这意味着光的发射于是通过电极6而发生。原则上，层的完整顺 序也可以以倒转的形式来施加，使得电极2作为阴极，电极6作为阳 极。然后，也可以以类似的方式交换空穴传输层和电子传输层。关于 具有无机材料的区域41和42的电致发光器件，代表电极2和6的可替 换布置的这些实施例也是可能的。
根据本发明，有机电致发光层4包括两种不同有机材料以便发射 两个不同光谱带中的光。在图4中所示的实施例中，这些有机材料在 有机发光层4的平面内在两个不同区域41和42中彼此邻接地布置。 对于本发明而言重要的是使用不同材料，其中布置在全部第一区域41 中的第一电致发光材料具有第一电流-电压特性，该第一电流-电压特性 不同于布置在全部第二区域42中的第二电致发光材料的第二电流-电 压特性。
如图4中所示的第一和第二区域41和42可以相互直接接触地相邻 布置。可以通过诸如掩膜技术和/或光刻工艺之类的普通结构化工艺来 实现有机电致发光层的结构化。然而，在其他的实施例中，也可以在 所述材料被汽相沉积时例如借助于掩膜技术，或者通过用于施加来自 悬浮体的材料的适当工艺(例如压印工艺)将第一和第二区域布置成 彼此间隔开。为了避免阴极和阳极间的短路，那么在施加第二电极之 前，必须用材料填充笫一和第二区域之间的间隔，该材料与位于电极 之间的层系统相比是不良导体，例如诸如TCTA之类的未掺杂基质材 料。
在一个实施例中，根据本发明的具有玻璃衬底l的电致发光器件9 具有如图4中所示的层结构，该层结构具有第一和第二区域41和42， 如图2所示，第一和第二区域41和42在单平面中以带状彼此相邻布 置，其中所述层、材料和相关层厚度d如下设置。
实施例
第一电极2作为阳极ITO， d=120nm
13空穴传输层3:第一电极和第一区域之间的a-NPD，在第一电极和 笫二区域之间MTDATA掺杂有1%的F4-TCNQ，对于两种材料 d=80nm
第一区域41:
发红光层a-NPD掺杂有10%的ADS076, d=17nm 发绿光层TCTA掺杂有8%的Ir (ppy) 3， d-3nm 空穴-阻挡层Balq， d-10nm 第二区域42:
发蓝光层日本出光兴产林式会社(Idemitsu-Kosan )的具有蓝色 荧光发射体的基质，d-30nm
电子传输层5: Alq3， d=20nm 电子注入层LiF， d=lnm 作为阴极的第二电极6: Al， d=100nm。
在上面的实施例中，在图4中所示两个区域上延伸的空穴传输层3 在第一和第二区域的面积中材料不同。除了图4中所示的以外，在阴 极6所处的一侧上，第一区域41具有附加的Balq的空穴阻挡层。除了 图4中所示的以外，在这个情况下，还存在位于阴极6和电子传输层5 之间的LiF的电子注入层，以便改善电荷传输性质。在这个实施例中， 第一区域41不由同种的电致发光材料构成，而是包括以红色光谱带发 射的电致发光材料和以绿色光语带发射的电致发光材料的双层。来自 第一区域41的最终发射处于黄色光谱带中。第一区域的这种构造的优 点在于，与以蓝色光谱带发射的第二区域42—起给出发射的白光的红
色和绿色发射谱的混合给出更宽的发射谱，与如果将以黄色光谱带发 射的同种电致发光材料用于第一区域41而出现的情况相比具有更高的 颜色再现指数。由两种或更多种材料构成的混合电致发光材料还可以 具有在每个区域中使用的不同发射谱。重要的是所述亮度-电压特性与 其他发光区域的亮度-电压特性不同。
可以替换地用作发蓝光材料的是包括lOnm的螺-TAD(2，2'，7，7'-四 (二苯胺基)螺-9，9'-二芴)和20nm的螺-DBVBi(2，2'，7，7'-四(二苯乙烯基) 螺-9，9'-二药)的双层。可以用作红/绿双发射层的替换的是发黄光的电致 发光材料，例如掺杂有4%的红烯的a-NPD，或者任何其他已知的荧光 或磷光电致发光材料。对于之前的实施例，图5示出了在电致发光器件9处测量的相应 的不同亮度-电压特性(LVC)。测量亮度以确定亮度(单位Cd/m") 是广泛l吏用的测量方法，并在这个情况下用LMT L1009 (由柏林的 LichtmesstechnikGmbH制造)来完成。在这个情况下，测量的是第一 区域41的第一亮度-电压特性81和第二区域42的第二亮度-电压特性 82，第一区域41作为混合红色和绿色发射的结果以黄色光谱带(第一 光谱带)发射，第二区域42用于以蓝色光谱带(笫二光谱带)发射。 在LVC情况下，这里所描绘的是电致发光器件的区域的亮度L与作为 操作电压施加至这个区域的电压V的函数关系。导致电流流过电致发 光层4的电致发光材料并因此开始光发射的最小电压对于第一 LVC 81 示为Ug，对于第二LVC82示为Ub。与第二LVC82相比，第一LVC 81具有较低的最小电压UG<UB，从这个最小电压开始发生光发射，而 当高于第二电致发光材料的最小电压ijb时，第一 LVC 81没有第二 LVC 82陡。因为光从发黄光区域41的发射开始于最小电压UG<UB， 所以来自第一区域的黄色光的亮度占优势，直到两个亮度-电压特性交 叉的电压Uo。在本情况下，针对总面积确定区域的亮度，朝电致发光 器件发光的方向看去，在本实施例的情况下选择的总面积在这个情况 下对于第一区域为200cm2，对于第二区域为lOcm2。对于材料的其他 组合，或者期望其他色点的其他应用领域，LVC曲线可以借助于发射 面积大小之间的比率相对彼此而移动，所述比率以适当的方式调节为 不同的，使得LVC曲线在不同的电压处交叉或者根本不交叉。这些依 赖关系原则上适用于有机材料和无机材料这两者。为了允许以正常电 压从这个实施例获得白光，在第一和第二区域布置成带状的装置中的 带的宽度被选为不同的，使得第一区域具有朝电致发光器件发光的方 向看去200 112的总面积，笫二区域具有10cii^的总面积。
如果例如电致发光器件9操作于电压U,，其中Ug〈U^Uo，那么发 黄光的区域41总体上发射亮度L(^ub的光。因此，电致发光器件9在 操作电压<仏发射的光具有移动到黄色光谱带的色点。在操作电压Uo 处，两个区域的亮度是相同的，电致发光器件发出白光。由于LVC81 的、与LVC 82相比较小的陡度，在高于U。的操作电压处所获得的是 对应的相反情形。如果例如电致发光器件操作于电压U2> Uo，那么发 蓝光的区域42总体上发射亮度LB〉Lc的光。因此，电致发光器件发射
15的光的色点被移动到蓝光谱带。通过在仏和U2之间改变操作电压，这 个有机电致发光器件的色点可以从微黄色的经过白光移动到带蓝色的 光。对于其他发射体材料，可以通过对发光面积和沿着层系统的电阻
做出适当调整来设置与图5中所示的那些类似的依赖关系，所述层系 统由电极之间的独立区域构成，这意味着上述的表现模式同样适用于 红色和绿色发射体材料或者以其他颜色发光的材料。
在根据本发明的电致发光器件9具有多于两个由发射不同光谱带 中的光的不同电致发光材料构成的区域的情况下，可以以类似的方式 设置发射光的色点。当例如存在三种电致发光材料(它们施加于三个 区域中)时，那么存在三个必须相对彼此而定位的电流-电压特性，这 给出了更多种可能的色点。当色点改变时，它沿着取决于电致发光材 料的线在颜色三角形内移动。
图6示出了 C丄E色度图，图中示出了上述实施例中第一和第二区 域41和42的色点F-41和F-42，以及线L，可以通过改变操作电压来 沿着所述线L移动根据本发明的电致发光器件9发射的光的色点。
图7示出了电致发光器件9，其包括操作单元IO和控制单元11， 操作单元IO用于施加操作电压，控制单元11用于控制操作单元以及 因而控制操作电压，并且用于为了为电致发光器件9发射的光设置期 望的色点的目的而存储由电致发光材料构成的区域的亮度-电压特性。 存储在控制单元11中的所使用材料的电流-电压特性既能实现操作电 压的手动设置，又能实现期望色点的自动设置。借助于亮度-电压特性， 可以计算出什么样的电压值给出区域41和42发射的光谱带在电致发 光器件9发射的光中的什么样的相对比例，由此确定光的色点。然后， 控制单元11设置然后通过操作单元10施加至区域41和42的操作电压 所要求的值。控制单元还可以用于补偿与老化有关的和/或与温度有关 的效应(可由位于电致发光层附近的或结合到电致发光层内的温度传 感器测量)以及这些效应可能在亮度-电压特性中引起的可能变化。已 知的老化特性曲线可以借助于存储的补偿表通过操作中的时间(可以 通过内部定时器来测量)来修正。类似地，可以通过与操作时间开始 处的电流值相比的方式使用在指定电压处的电流的内部测量以补偿归 因于与老化有关的和/或与温度有关的效应的亮度-电压特性的变化。针 对特定操作条件(操作时间、操作温度)进行了修正的亮度-电压特性于是可以用来设置色点。
如果用作操作电压的是脉冲电压(参见图8)，那么期望的亮度(视亮度)可以通过控制单元11借助于脉冲操作电压14、 15中的脉冲长度13来计算和设置。期望色点和期望视亮度既能手动设置又能借助于控制单元11通过电学方法设置，或者可以例如在控制单元11中预置。取决于电致发光器件9的应用领域，所述值可以不同，这些值可以是可设置的，使得当应用的性质发生改变时这些值是可变化的。借助于脉冲长度的调节，控制单元11可以例如预期在色点改变时保持强度不变。
图8示意性地示出了脉冲操作电压的两个实例，借助于操作单元10，所述脉冲操作电压可以作为d.c.电压的替代而施加至所述区域。这个脉冲电压可以具有各种形状的脉冲，例如方波脉冲、三角形脉冲、正弦脉沖、锯齿脉冲或某种其他形状的脉冲。对于任何期望的形状，所称的脉冲高度是脉冲内的最大值，所称的脉冲长度是等效方波脉沖的长度，该等效方波脉冲的高度与实际施加的脉冲高度相同，电压曲线下的积分面积也相同。在图7中所示实施例的情况下，所示出的是两个不同的方波电压14、 15。借助于脉冲高度12，设置电致发光器件9发射的光7中由第一和第二 (以及任何其他)区域41和42发射的光的光谱范围的相对比例，并且因此确定光7的色点。借助于脉冲长度13，独立于色点的设置来改变电致发光器件9的整体视亮度。对于相同的电致发光器件9，方波操作电压14和15从而导致发射的光7具有不同的色点(不同的脉冲高度12)和不同的亮度(脉冲长度13)，这些可以彼此独立地来设置。从有关的电致发光器件发射的光7的视亮度及色点的值取决于用于区域41和42的电致发光材料和对应的亮度-电压特性81和82。
图9示出了根据本发明的电致发光器件9的另一个实施例。在这个情况下，第一和第二区域41和42包括电气并联的无机LED。第一区域41中的LED例如发射黄光，第二区域中的LED发射蓝光，但是如果选择了其他的无机LED，那么第一和笫二区域还可以例如发射红光或绿光或者某种其他颜色的光。因为这些LED包括无机电致发光材料，所以上述依赖关系同样适用本情况。可以通过反射的和/或非反射的壁16光学地将这些LED例如设置成彼此分开。图9中矩阵形式的布置只是可能的布置中的一个实例。大量的LED也可以以不同于矩阵的布置来布置。因为LED通常是点光源，所以为了在根据本发明的电致发光器件的整个发光面积上有感知均匀的视亮度，如果例如漫射薄板的光漫射层17位于所发射的光7的束路径上，那么便是有利的。
以发红光和发蓝光的笫一和第二区域41和42为例，图IO针对无机电致发光材料示出了第一区域41的相应亮度-电压特性81 (LVC)和第二区域42的相应亮度-电压特性82 (、LVC)，这些特性的曲线与当使用有机电致发光材料时在图5中示出的第一和第二区域的特性曲线相类似。在图9中所示实施例中的根据本发明的第一和第二区域在本情况下由商业上可获得的无机LED形成，所述无机LED具有对应于图10中所示的亮度-电压特性(LVC),即Lumileds公司生产的使用InGaP作为电致发光材料的发红光LUXEON 1W, LXHL-PD01的LSV81，以及Lumileds公司生产的使用InGaN作为电致发光材料的发蓝光LUXEON 1W， LXHL-PB01的LVC 82。
已经参考附图并在说明书中阐述的实施例只是根据本发明的用于发射具有可变色点的光的电致发光器件的实例，所述电致发光器件的驱动和制造在成本和复杂性方面要求很低，所述实施例不应解释为将权利要求限制为这些实例。本领域技术人员也能想出替换实施例，同样，这些替换实施例也被权利要求的范围覆盖。
权利要求
1. 一种用于发射其色点能够可变地设置的光(7)的电致发光器件(9)，包括至少两个布置成电气并联以允许施加相同的操作电压的电致发光区域(41，42)，其中电致发光区域(41，42)包括-第一电致发光材料的至少一个第一电致发光区域(41)，用于依照第一亮度-电压特性(81)发射第一光谱带中的光，以及-第二电致发光材料的至少一个第二电致发光区域(42)，用于依照不同于第一亮度-电压特性(81)的第二亮度-电压特性(82)发射不同于第一光谱带的第二光谱带中的光。
2. 如权利要求l所述的电致发光器件(9)，其特征在于，可以借 助于操作单元(io)改变所述操作电压以便设置发射的光的色点。
3. 如权利要求2所述的电致发光器件(9)，其特征在于，所述操 作电压是脉冲电压(14， 15)，具有脉冲高度和脉沖长度，对于所述 脉冲电压，借助于操作单元(IO)，可以彼此独立地改变脉冲高度(12) 以设置光(7)的色点和改变脉冲长度(13)以设置光(7)的亮度。
4. 如权利要求2或3所述的电致发光器件(9),其特征在于，该 电致发光器件(9)还包括控制单元(11)，该控制单元用于存储至少 第一和第二亮度-电压特性(81， 82 )并且用于控制所述操作单元(10 )。
5. 如前面权利要求中任意一项所述的电致发光器件(9),其特征 在于，所述第一和第二电致发光材料彼此相邻地布置在层平面上以形 成电致发光层(4)。
6. 如权利要求5所述的电致发光器件(9)，其特征在于，所述电 致发光层(4)布置在第一电极(2)和第二电极(6)之间，并由两个 电极(2， 6)基本上完全覆盖。
7. 如前面权利要求中任意一项所述的电致发光器件(9)，其特征 在于，所述第一和第二电致发光材料是有机材料。
8. 如权利要求l-6中任意一项所述的电致发光器件(9)，其特征 在于，所述第一和第二电致发光材料是无机材料。
9. 如权利要求8所述的电致发光器件(9)，其特征在于，所述第 一和第二电致发光区域(41, 42)包括一个或多个无机LED,其中布 置有各自的无机材料。
10. 如前面权利要求中任意一项所述的电致发光器件(9)，其特征在于，所述电致发光器件(9)附加地还包括至少第三区域，用于以 遵循第三亮度-电压特性的强度发射第三光谱带中的光，第三光谱带不 同于第一和/或第二光谱带，所述第三亮度-电压特性不同于第一和/或 第二亮度-电压特性(81， 82)。
11. 一种设置如权利要求l所述的电致发光器件(9)发射的光(7) 的色点的方法，包括以下步骤-施加为给出期望色点所要求的操作电压。
12. 如权利要求11所述的设置光(7)的色点的方法，还包括在先 的步骤-为发射的光(7)选择期望的色点，-借助于控制单元(11)，参照存储在控制单元中的亮度-电压特 性(81, 82)来计算为给出期望色点所要求的操作电压(14， 15)，-通过控制单元(11)控制操作单元(10)以导致施加要求的操作 电压。
13. 如权利要求ll所述的设置光(7)的色点的方法，其特征在于， 所述操作电压是具有脉冲高度(12 )和脉冲长度(13 )的脉冲电压(14， 15)，其特征还在于，所述方法除了施加为给出期望色点所要求的高 度(12)的脉沖之外，还包括施加为给出期望亮度的光(7)所要求的 长度(13)的脉冲。
14. 如权利要求13所述的设置光(7)的色点的方法，还包括在先 的步骤-为发射的光(7)选择期望的色点和期望的亮度， -借助于控制单元(11)，参照存储在控制单元(11)中的电流-电压特性(81， 82)来计算操作电压的脉冲为给出期望色点所要求的 高度(12)以及操作电压的脉冲为给出期望亮度所要求的长度(13)， 画通过控制单元(11)控制操作单元(10)以导致施加具有所需高 度(12)和长度(13)的脉沖的操作电压。
全文摘要
一种用于发射其色点能够可变地设置的光(7)的电致发光器件(9)，包括至少两个布置成电气并联以允许施加相同的操作电压的电致发光区域(41，42)，其中电致发光区域(41，42)包括-第一电致发光材料的至少一个第一电致发光区域(41)，用于依照第一亮度-电压特性(81)发射第一光谱带中的光，以及-第二电致发光材料的至少一个第二电致发光区域(42)，用于依照不同于第一亮度-电压特性(81)的第二亮度-电压特性(82)发射不同于第一光谱带的第二光谱带中的光。
文档编号H05B33/14GK101507355SQ200780030497
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月14日 优先权日2006年8月14日
发明者E·W·A·扬, H·-P·洛布尔, V·范埃尔斯伯根 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司