ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК H01L27/32 

Настоящее изобретение относится к области электролюминесцентных устройств, а более конкретно к устройствам с органическими светоизлучающими диодами (OLED).

Электролюминесцентные устройства содержат электролюминесцентный материал, который может излучать свет, когда ток проходит через него. Материал, используемый для электролюминесцентных устройств, может быть светоизлучающими полимерами или небольшими органическими молекулами. Органические устройства могут, например, быть органическими светоизлучающими диодами (OLED), которые известны в области техники. Для активации электролюминесцентных устройств ток прикладывается к электролюминесцентному материалу посредством электродов.

Электролюминесцентные устройства, такие как OLED, содержат электролюминесцентный материал, расположенный между электродами. При приложении подходящего напряжения ток протекает через электролюминесцентный материал от анода к катоду. Свет формируется посредством излучающей рекомбинации дырок и электронов внутри электролюминесцентного материала.

Настоящее изобретение нацелено на предоставление электролюминесцентного устройства с емкостной беспроводной подачей электрической мощности. Для этого электролюминесцентное устройство в соответствии с изобретением содержит пару электролюминесцентных наборов. Каждый набор содержит первый электродный слой, второй электродный слой и электролюминесцентный слой, размещаемый между двумя электродными слоями. Электролюминесцентное устройство также содержит электрическое соединение между двумя наборами. И каждый из вторых электродных слоев содержит проводящую пластину, две проводящих пластины формируют пару электродов приемника для емкостной передачи электрической мощности.

Изобретение делает возможным использование электролюминесцентного устройства с емкостной беспроводной подачей электрической мощности вследствие использования пары электролюминесцентных наборов, электрически соединенных друг с другом, вторые электродные слои наборов используются в качестве емкостных приемников электрической мощности. Электролюминесцентный слой набора расположен между первым и вторым электродными слоями. Согласно вариантам осуществления изобретения электролюминесцентное устройство содержит первую изолирующую подложку, пара электролюминесцентных наборов расположена на первой подложке. Вторые электродные слои могут быть расположены на первой изолирующей подложке.

Согласно вариантам осуществления изобретения первая изолирующая подложка может быть стеклом, пластиком или фольгой.

Согласно вариантам осуществления изобретения электролюминесцентное устройство может дополнительно содержать вторую подложку, покрывающую пару наборов.

Согласно вариантам осуществления изобретения электролюминесцентное устройство может содержать изолирующий корпус, содержащий, по меньшей мере, первую и вторую изолирующие подложки.

Согласно вариантам осуществления изобретения электрическое соединение может состоять из электрического соединения между первыми электродными слоями и вторыми электродными слоями.

Согласно вариантам осуществления изобретения напряжение переменного тока передается электродным слоям посредством емкостной связи. Переданное напряжение прикладывается к электролюминесцентному слою, размещенному между двумя электродными слоями. Таким образом, первый и второй электродные слои приспособлены для приложения напряжения на электролюминесцентном слое. Поскольку электролюминесцентное устройство действует как диод и блокирует ток в обратном направлении, ток протекает только во время одного из полупериодов. Таким образом, частота переменного тока (AC) должна быть достаточно высокой, чтобы избегать мерцания, например, больше чем 100 Гц. Следует отметить, что частота может равняться резонансной частоте эквивалентной электрической схемы.

Согласно вариантам осуществления изобретения электролюминесцентный слой является органическим светоизлучающим диодом (OLED).

Согласно вариантам осуществления изобретения межсоединение содержит компонент для изменения резонансной частоты. Резонансная частота является частотой, для которой передача электрической мощности в емкостной передаче электрической мощности происходит при ее наивысшем значении. Посредством адаптации резонансной частоты, например, помехи могут быть минимизированы. Таким образом, применяя компонент для изменения резонансной частоты, степень передачи электрической мощности может быть оптимизирована. Компонент может, например, быть индуктивным элементом.

По меньшей мере, одна сторона электролюминесцентного слоя является прозрачной. Для некоторых применений может не быть необходимым наличие полностью прозрачного устройства. В этом случае, одна сторона может быть непрозрачной. Электроды на этой стороне могут также быть непрозрачными.

В другом аспекте изобретение относится к осветительному устройству, содержащему множество вариантов осуществления электролюминесцентных устройств.

В другом аспекте изобретение относится к системе, содержащей упомянутое электролюминесцентное устройство и емкостной передатчик электрической мощности. Емкостной передатчик электрической мощности содержит источник электрической мощности для формирования сигнала переменного тока AC и две проводящие пластины, электрически соединенные с источником электрической мощности. Вторые электроды электролюминесцентного устройства и проводящие пластины расположены так, чтобы быть обращенными лицевой стороной друг к другу с тем, чтобы формировать емкостную связь для емкостной передачи электрической мощности. Затем, емкостной передатчик электрической мощности обеспечивает беспроводную подачу электрической мощности для электролюминесцентного устройства.

Система может, например, быть использована, чтобы освещать окно или любую другую поверхность. В окне электролюминесцентное устройство предпочтительно является прозрачным. Следовательно, электроды должны быть выполнены из прозрачного материала, например, оксида индия и олова ITO. Когда в электролюминесцентное устройство подается емкостная беспроводная электрическая мощность, электролюминесцентный слой излучает свет. Электроды емкостного передатчика могут, например, быть расположены в раме окна или в любом другом месте, где они не видны глазу пользователя.

Настоящее изобретение сейчас будет описано более подробно, посредством примеров, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает схематичный вид емкостного передатчика и приемника для беспроводной передачи электрической мощности через емкостную связь;

фиг. 2 показывает схематичный вид электролюминесцентного устройства с двумя электродами;

фиг. 3 показывает схематичный вид эквивалентной электрической схемы электролюминесцентного устройства на фиг. 2;

иг. 4 показывает схематичный вид эквивалентной электрической схемы емкостного передатчика и приемника согласно первому варианту осуществления;

фиг. 5 показывает диаграмму тока резистивного элемента электролюминесцентного устройства согласно первому варианту осуществления на фиг. 4;

фиг. 6 показывает схематичный вид эквивалентной электрической схемы емкостного передатчика и приемника согласно второму варианту осуществления;

фиг. 7 показывает диаграмму тока резистивного элемента OLED-устройства согласно второму варианту осуществления на фиг. 6;

фиг. 8 показывает схематичный вид эквивалентной электрической схемы емкостного передатчика и приемника согласно первому примеру третьего варианта осуществления;

фиг. 9 показывает схематичный вид эквивалентной электрической схемы емкостного передатчика и приемника согласно второму примеру третьего варианта осуществления.

Фиг. 1 показывает схематичный вид системы емкостной передачи электрической мощности. Емкостная беспроводная передача электрической мощности требует емкостного передатчика и емкостного приемника. Емкостной передатчик, изображенный по ссылке 200, содержит источник 201 электрической мощности и два электрода 202 и 203 передатчика. Источник 201 электрической мощности содержит генератор напряжения. Два электрода 202 и 203 передатчика электрически соединены с источником 201 электрической мощности.

Емкостной приемник, изображенный по ссылке 100, содержит нагрузку R и два электрода 105 и 106 приемника, электрически соединенные с нагрузкой R. Когда электроды 105 и 106 приемника расположены очень близко к электродам 202 и 203 передатчика, так что они обращены лицом друг к другу без электрического контакта, они формируют два эквивалентных конденсатора C1 и C2, соответственно. Затем, подходящий переменный ток AC может быть сгенерирован источником 201 электрической мощности, чтобы питать нагрузку R в емкостном приемнике 100.

Фиг. 2 показывает структурное схематичное электролюминесцентное устройство 100 согласно изобретению. Электролюминесцентное устройство 100 играет роль емкостного приемника. Электролюминесцентное устройство 100 содержит пару электролюминесцентных наборов 101 и 102. Первый набор 101 содержит первый электродный слой 103, второй электродный слой 105 и электролюминесцентный слой 107, расположенный между первым электродным слоем 103 и вторым электродным слоем 105. Таким же образом второй набор 102 содержит первый электродный слой 104, второй электродный слой 106 и электролюминесцентный слой 108, расположенный между первым электродным слоем 104 и вторым электродным слоем 106. Электролюминесцентные слои, например, выполнены из органических светоизлучающих диодов OLED.

Каждый из вторых электродных слоев 105 и 106 содержит электрически проводящую пластину. Две проводящие пластины формируют пару электродов приемника для емкостной передачи электрической мощности.

Одна сторона пластины принимает электролюминесцентный слой, тогда как другая сторона предназначена, чтобы быть обращенной к электроду 201 или 203 передатчика емкостного передатчика 200, также показанного схематично на фиг. 2. Электролюминесцентное устройство 100 также содержит электрическое соединение между двумя наборами 101 и 102. Электрическое соединение будет описано более подробно далее в данном документе.

Согласно одному варианту осуществления материалом первых электродных слоев 103, 104 и вторых электродных слоев 105, 106 может быть углерод, алюминий, органический материал типа полиэфира (3,4-этилендиокситиофена) PEDOT, медь, серебро. Также может быть использован прозрачный материал проводника, например, оксид индия и олова ITO.

Согласно одному варианту осуществления электролюминесцентное устройство 100 содержит первую изолирующую подложку 150, например, тонкую стеклянную пластину, толщина которой может находиться между 100 мкм и 1 см. Первая изолирующая подложка 150 принимает пару электролюминесцентных наборов 101, 102. Более конкретно, вторые электродные слои 105, 106 пары наборов 101, 102 размещаются на первой изолирующей подложке 150. Согласно одному примеру процесса производства тонкий проводящий слой вторых электродов 105, 106 наносится на стеклянную пластину 150. Несколько активных органических слоев формируются поверх него в качестве активной части OLED. И затем активная часть OLED покрывается проводящим слоем первых электродов 101, 102. Материалом первой изолирующей подложки 150 может быть стекло, пластик или фольга.

Когда электролюминесцентное устройство 100 помещается на электроды 201, 203 передатчика, конфигурируется две эквивалентных емкости: первая емкость C1 содержит второй электрод 105, первую изолирующую подложку 150 и электрод 201 передатчика. Вторая емкость C2 содержит второй электрод 106, первую изолирующую подложку 150 и электрод 203 передатчика. Электролюминесцентное устройство 100 может иметь плоскостной бесконтактный интерфейс для емкостной передачи электрической мощности со вторыми электродами 105, 106, размещенными копланарным образом.

Согласно одному варианту осуществления изобретения электролюминесцентное устройство 100 содержит вторую изолирующую подложку 160. Вторая изолирующая подложка 160 расположена напротив первой изолирующей подложки 150 и предназначена, чтобы покрывать первые электроды 103, 104 пары наборов 101 и 102. Материалом второй изолирующей подложки 160 может быть стекло, пластик или фольга.

Согласно одному варианту осуществления изобретения электролюминесцентное устройство 100 может содержать изолирующий корпус (не показан). Изолирующий корпус содержит, по меньшей мере, первую изолирующую подложку 150 и вторую изолирующую подложку 160 и предусматривает электролюминесцентное устройство 100, которое герметически закрыто. Фиг. 3 показывает эквивалентную электрическую схему электролюминесцентного устройства 100 на фиг. 2. Как и в случае предыдущего чертежа, те же ссылочные номера используются для аналогичных компонентов, которые представлены на фиг. 3. На фиг. 3 электролюминесцентный слой 107 содержит резистивный элемент 109 и диод 111. Резистивный элемент 109 представляет функцию излучения света, а диод 111 представляет функцию диода органического светоизлучающего диода (OLED). Емкостной элемент 113 параллельно с резистивным элементом 109 и диодом 111 рассматривается в качестве паразитной емкости. Точка 103 представляет первый электрод электролюминесцентного набора 101.

Резистивный элемент 109, диод 111 и необязательно паразитный емкостной элемент 113 формируют OLED-структуру, которая соединена последовательно с конденсатором C1. Конденсатор C1 представляет конденсатор передачи электрической мощности для емкостной беспроводной передачи электрической мощности. Одним электродом этого конденсатора C1 является второй электрод 105 электролюминесцентного набора 101. Другим электродом конденсатора C1 является один из электродов 202, 203 передатчика. В варианте осуществления на фиг. 2 первая изолирующая подложка 150 расположена между вторым электродом 105 и электродом 202 передатчика. На фиг. 3, электролюминесцентный слой 108 содержит резистивный элемент 110 и диод 112. Резистивный элемент 110 представляет функцию излучения света, а диод 112 представляет функцию диода органического светоизлучающего диода (OLED). Емкостной элемент 114 параллельно с резистивным элементом 110 и диодом 112 рассматривается в качестве паразитной емкости. Точка 104 представляет первый электрод электролюминесцентного набора 102.

Резистивный элемент 110, диод 112 и необязательно паразитный емкостной элемент 114 формируют OLED-структуру, которая соединена последовательно с конденсатором C2. Конденсатор C2 представляет конденсатор передачи электрической мощности для емкостной беспроводной передачи электрической мощности. Одним электродом этого конденсатора C2 является второй электрод 106 электролюминесцентного набора 102. Другим электродом конденсатора C2 является один из электродов 202, 203 передатчика. В варианте осуществления на фиг. 2 первая изолирующая подложка 150 расположена между вторым электродом 106 и электродом 203 передатчика.

Фиг. 4 показывает схематичную электрическую цепь первой системы емкостной беспроводной подачи электрической мощности с поворотом в 90 градусов по часовой стрелке по сравнению с предыдущими чертежами. На этом чертеже паразитные емкости 113 и 114 игнорируются, например, при использовании низких рабочих частот. Низкие рабочие частоты означают частоту, которая ниже, чем частота среза паразитной емкости. Фиг. 4 изображает один вариант осуществления вышеупомянутого электрического соединения между двумя наборами 101 и 102 на фиг. 2. Электрическое соединение возникает между электродами наборов. Первое электрическое соединение 115 создается между первым электродом 103 одного набора 101 и вторым электродом 106 другого набора 102. Второе электрическое соединение 116 создается между первым электродом 104 другого набора 102 и вторым электродом 105 первого набора 101.

Фиг. 5 показывает ток, протекающий в резистивных элементах на фиг. 4. Ссылочный номер кривой тока соответствует ссылочному номеру резистивного элемента на фиг. 4. Только во время одного из полупериодов может протекать ток, поскольку диод блокирует ток в обратном направлении. Фиг. 6 показывает схематичную электрическую цепь первой системы емкостной беспроводной подачи электрической мощности, в которой электролюминесцентное устройство 100 дополнительно содержит паразитные емкости 113 и 114. Электролюминесцентное устройство 100 также содержит дополнительные диоды, чтобы принимать во внимание паразитную емкость. Поскольку диод 111 (или 112), сформированный посредством OLED, может быть шунтирован паразитным конденсатором 113 (или 114), связанным с OLED, нельзя полагаться на этот диод 111 (или 112) при использовании с AC-напряжением. Этот вариант осуществления улучшает ток, протекающий через OLED (диод 111 и резистор 109 или диод 112 и резистор 110) вместо паразитной емкости 113 (или 114). Дополнительные диоды 117 и 118 используются, чтобы выпрямлять AC-напряжение. Первый дополнительный диод 117 расположен предпочтительно в первом электрическом соединении 115 между первым электродом 103 и вторым электродом 106. Второй дополнительный диод 118 размещается предпочтительно во втором электрическом соединении 116 между первым электродом 104 и вторым электродом 105. Соответствующие кривые тока в резистивных элементах 109 и 110 показаны на фиг. 7 с соответствующим ссылочным номером. Кривые тока показывают, что паразитные емкости 113 и 114 сглаживают сигнал тока в резистивных элементах и вызывают меньше пульсаций.

Согласно другим вариантам осуществления изобретения электролюминесцентное устройство 100 может содержать компонент для изменения резонансной частоты устройства 100. Обращаясь к фиг. 8 и 9, компонентом для изменения резонансной частоты устройства 100 является индуктивный элемент. Фиг. 8 показывает схематично первый пример, в котором индуктивный элемент делится на первую катушку 119 и вторую катушку 120. Первая катушка 119 расположена в первом электрическом соединении 115, иначе говоря, первая катушка 119 подключается между первым электродом 103 и вторым электродом 106. Вторая катушка 120 расположена во втором электрическом соединении 116, иначе говоря, вторая катушка 120 расположена между первым электродом 104 и вторым электродом 105. Первая катушка 119 и вторая катушка 120 сильно связаны, и направление обмотки является противоположным, как указано точками на фиг. 8. Значение индуктивности вычисляется с тем, чтобы формировать резонансную RLC-электрическую схему с предварительно определенной частотой. Это имеет преимущество увеличения передачи электрической мощности системы емкостной беспроводной подачи электрической мощности.

Фиг. 9 показывает схематично второй пример. Здесь индуктивный элемент состоит из одной катушки 121. Индуктивный элемент 121 электрически подключается между выводами 125 и 124 диодов 117 и 118 соответственно. Дополнительно, первое электрическое соединение 123 создается между точкой 125 и вторым электродом 105. Первое электрическое соединение 123 содержит диод 127. Симметричным образом, второе электрическое соединение 122 создается между точкой 124 и вторым электродом 106. Второе электрическое соединение 122 содержит диод 126. Этот второй пример прост в производстве и может предоставлять возможность уменьшения размера электролюминесцентного устройства 100.

Хотя изобретение подробно проиллюстрировано и описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такое иллюстрирование и описание должны считаться иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации в раскрытых вариантах осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники, применяющими на практике заявленное изобретение, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержит" не исключает других элементов или этапов, а неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множества. Простой факт того, что определенные меры упомянуты во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, чтобы комбинация этих мер не может быть использована с выгодой. Все ссылки с номерами в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.

Настоящее изобретение относится к электролюминесцентному устройству (100), содержащему пару электролюминесцентных наборов (101, 102), каждый набор содержит первый электродный слой (103, 104), второй электродный слой (105, 106) и электролюминесцентный слой (107, 108), расположенный между первым и вторыми электродными слоями (103-105, 104-106), электрическое соединение между двумя наборами (101, 102), при этом каждый из вторых электродных слоев содержит проводящую пластину, причем две проводящие пластины формируют пару приемных электродов для емкостной передачи электрической мощности, и при этом электрическое соединение между парой электролюминесцентных наборов (101, 102) содержит компонент для изменения резонансной частоты устройства, так что степень передачи электрической мощности оптимизируется. Таким образом, настоящее изобретение нацелено на предоставление электролюминесцентного устройства с емкостной беспроводной подачей электрической мощности. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Электролюминесцентное устройство (100), содержащее:
пару электролюминесцентных наборов (101, 102);
каждый из пары электролюминесцентных наборов содержит первый электродный слой (103; 104), второй электродный слой (105; 106) и электролюминесцентный слой (107; 108), расположенный между первым и вторым электродными слоями (103-105; 104-106); и
электрическое соединение между парой электролюминесцентных наборов (101, 102);
при этом каждый из вторых электродных слоев содержит проводящую пластину, причем две проводящие пластины формируют пару приемных электродов для емкостной передачи электрической мощности, и при этом электрическое соединение между парой электролюминесцентных наборов (101, 102) содержит компонент для изменения резонансной частоты устройства, так что степень передачи электрической мощности оптимизируется.

2. Электролюминесцентное устройство по п. 1, дополнительно содержащее первую изолирующую подложку (150), пару электролюминесцентных наборов (101, 102), расположенных на первой изолирующей подложке (150).

3. Электролюминесцентное устройство по п. 2, при этом вторые электродные слои (105, 106) расположены между первой изолирующей подложкой (150) и электролюминесцентными слоями (107, 108).

4. Электролюминесцентное устройство по п. 2, при этом первой изолирующей подложкой (150) является любое из стекла или пластика.

5. Электролюминесцентное устройство по п. 2, дополнительно содержащее вторую изолирующую подложку (160), покрывающую пару наборов (101, 102).

6. Электролюминесцентное устройство по п. 5, дополнительно содержащее изолирующий корпус, заключающий в себе пару электролюминесцентных наборов (101, 102) и содержащий, по меньшей мере, первую и вторую изолирующие подложки (150, 160).

7. Электролюминесцентное устройство по п. 1, при этом электрическое соединение включает в себя электрическое соединение между первыми электродными слоями (103; 104) и вторыми электродными слоями (105; 106).

8. Электролюминесцентное устройство по п. 1, при этом электролюминесцентным слоем является органический светоизлучающий диод.

9. Осветительное устройство, содержащее множество электролюминесцентных устройств по любому из пп. 1-8.

10. Осветительная система, содержащая электролюминесцентное устройство (100) по любому из пп. 1-8 и емкостной передатчик (200) электрической мощности, при этом передатчик (200) содержит источник (201) электрической мощности для формирования сигнала переменного тока и две проводящие пластины (202, 203), электрически соединенные с источником (201) электрической мощности, и при этом вторые электроды (105, 106) электролюминесцентного устройства (100) и проводящие пластины (202, 203) сконфигурированы, чтобы быть обращенными друг к другу так, чтобы формировать емкостную связь для емкостной передачи электрической мощности.