DE102007005692A1

DE102007005692A1 - Electro optical illuminant for use as organic light emitting diode, has organic light emitting material between two electrodes, where two electrodes are transparent anode and geometric structure cathode

Info

Publication number: DE102007005692A1
Application number: DE102007005692A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Schmid; Oliver Dr. Dipl.-Ing. Klettke
Original assignee: Diehl Aerospace GmbH
Current assignee: Diehl Aerospace GmbH
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: DE102007005692B4

Abstract

The electro optical illuminant (11) has an organic light emitting material between two electrodes. The two electrodes are transparent anode (13) and geometric structure cathode (16). A temperature sensor (19) is arranged on one of the electrodes. The temperature sensor is a line path (20) made from a material, which has a strong temperature-dependent electrical resistance. The oscillating or meandering line path is imprinted or coated with platinum containing material.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Leuchtmittel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches, wie es häufig auch vereinfacht als OLED bezeichnet wird.The The invention relates to an electro-optical lamp according to General term of the main claim, as often simplified is called OLED.

Der Aufbau eines derartigen OLEDs ist etwa aus den Zeitschriften FUNKSCHAU Heft 19/1995 (Seite 66 rechts) oder ELEKTRONIK Heft 17/1999 (Seite 76 rechts) bekannt. Danach wird im Wesentlichen auf ein durchscheinendes Substrat eine, gegebenenfalls eigens leitend beschichtete, metallische Anode (insbesondere aus Indium-Zinn-Oxid) und auf diese eine sehr gleichmäßig sehr dünne Schicht eines auf elektrische Anregung Licht emittierenden Polymers aufgebracht. Die Geometrie der Lichtabstrahlung wird durch die Form einer dann über Masken rückwärtig aufgedampften metallischen Kathode bestimmt, die noch mit einer Schutzschicht gegen externe mechanische Einflüsse abgedeckt wird. So lassen sich sehr dünne und sehr leuchtstarke Leuchtmittel wie z. B. Displays herstellen, die sogar biegsam sind, wenn für das abstrahlseitige Substrat und für die rückwärtige Schutzabdeckung nicht Glasplatten, sondern flexible Kunststoff-Folien Anwendung finden.The structure of such an OLED is approximately from the magazines FUNKSCHAU Issue 19/1995 (page 66, right) or ELECTRONICS Issue 17/1999 (page 76 right) known. Afterwards, a metallic anode (in particular of indium-tin-oxide), which is optionally coated in a conductive manner, is applied substantially to a translucent substrate and to this a very uniformly very thin layer of a polymer emitting light for electrical excitation. The geometry of the light emission is determined by the shape of a metal cathode, which is then vapor deposited over masks, which is covered with a protective layer against external mechanical influences. This allows very thin and very bright bulbs such. B. produce displays that are even flexible, if not find the glass-side substrate and the rear protective cover glass plates, but flexible plastic films application.

Es hat sich gezeigt, dass die für den praktischen Einsatz in erster Linie interessierenden Charakteristika solcher OLEDs, wie die Lebensdauer, die Hell-Dunkel-Umschaltdynamik und vor allem der Farbort (Frequenzspektrum der Lichtabstrahlung) sehr abhängig von der Betriebstemperatur des emittierenden Polymers sind. Deshalb wird bei funktionskritischen Einsatzfällen unter stark schwankenden Umgebungsbedingungen wie insbesondere in Armaturen von Land- oder Luftfahrzeugen die Momentantemperatur vor oder hinter dem OLED gemessen und über ein thermisches Modell des OLED-Aufbaus auf die tatsächliche Temperatur in der hermetisch gekapselten lichtaktiven Schicht rückgeschlossen. Solche Berechnungsmodelle erbringen aber systembedingt nur unzureichende da kaum reproduzierbare Abschätzungen.It has been shown that for practical use primarily interesting characteristics of such OLEDs, such as the lifetime, the light-dark switching dynamics and, above all the color locus (frequency spectrum of the light emission) very dependent from the operating temperature of the emitting polymer. Therefore becomes strong in function critical applications fluctuating environmental conditions, especially in valves of land or air vehicles the instantaneous temperature before or behind measured by the OLED and a thermal model of the OLED structure to the actual temperature in the hermetically sealed inferred light-active layer. Such calculation models but due to the system only provide insufficient and hardly reproducible ones Estimates.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Leuchtmittel gattungsgemäßer Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass die temperaturabhängigen Charakteristika im Betrieb besser beherrschbar werden.In Recognition of these facts is the present invention Technical problem underlying a light bulbs generic Art to further develop that the temperature-dependent Characteristics in the enterprise become better controllable.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale gelöst. Danach wird mittels wenigstens einer ins Innere des OLEDs zusätzlich eingebrachten, temperaturabhängig elektrisch leitenden Struktur die tatsächliche momentane Temperatur auf wenigstens einer Seite der lichterzeugenden Polymerschicht indirekt oder direkt gemessen. Dadurch können für eine thermische Optimierung im laufenden OLED-Betrieb, ohne den aufwändigen und doch unzuverlässigen Umweg über eine mathematische Modellberechnung aufgrund externer Temperaturmessungen, gültige Temperaturwerte vom Polymer selbst direkt gewonnen werden.These Task is according to the invention by the main claim specified essential characteristics solved. After that is by means of at least one additionally introduced into the interior of the OLED, temperature-dependent electrically conductive structure the actual momentary Temperature on at least one side of the light-generating polymer layer measured indirectly or directly. This allows for a Thermal optimization in the current OLED operation, without the costly and yet unreliable detour via a mathematical Model calculation based on external temperature measurements, valid Temperature values are obtained directly from the polymer itself.

Für solche OLED-interne Temperaturmessung können die metallische Anode und/oder Kathode als Wärmemittler und Sensorträger dienen, auf den ein etwa mäandrischer Verlauf eines stark temperaturabhängigen elektrischen Leiters, etwa auf Platinbasis, unter Zwischenlage einer dünnen elektrisch isolierenden Schicht aufgedruckt oder über eine Maskierung aufgedampft wird. Dieser lineare oder vorzugsweise mäandrierend verlaufende Leitungszug führt mit seinem Anfang und seinem Ende an je einen von außerhalb des OLEDs für konstante Strom- oder Spannungsspeisung zur Temperaturmessung zugängliche Anschlusskontakte.For such OLED internal temperature measurement can be the metallic Anode and / or cathode as Wärmemittler and sensor carrier serve on which an approximately meandering course of a strong temperature-dependent electrical conductor, such as platinum-based, with the interposition of a thin electrically insulating Printed layer or evaporated on a mask becomes. This linear or preferably meandering running Cable train leads with its beginning and its end one each from outside the OLED for constant current or voltage supply for temperature measurement accessible Terminals.

Stattdessen oder zusätzlich kann aber auch vorgesehen sein, wenigstens einen solchen Temperatursensor, vorzugsweise lediglich unter Zwischenlage einer elektrisch isolierenden Ausgleichsschicht, also ohne einen metallischen Wärmeleiter in Form der Anode bzw. Kathode, unmittelbar auf das lichterzeugende Polymer aufzubringen.Instead or in addition, but can also be provided, at least Such a temperature sensor, preferably only with an intermediate layer an electrically insulating leveling layer, ie without one metallic heat conductor in the form of the anode or cathode, apply directly to the photogenerating polymer.

Der Temperaturabhängigkeit der wichtigsten Charakteristika von OLEDs kann also erfindungsgemäß über deren Stromversorgung wirksam entgegengesteuert werden, wenn die tatsächliche momentane Betriebstemperatur mittels wenigstens eines in das hermetisch gekapselte OLED eingebauten Temperatursensors messtechnisch erfasst wird. Dafür wird ein Leitungszug aus einem Material mit starkem Temperaturkoeffizienten seines elektrischen Widerstandes elektrisch isoliert auf eine der Elektroden (auf die vollflächige transparente Anode oder vorzugsweise auf die geometrisch strukturierte Kathode), vom Polymer abgewandt oder auf dem Polymer, aufgebracht. Wenn der Temperatursensor abstrahlseitig vor der Kathode, also auch wenn er an der Anode angeordnet ist, verläuft sein mäandrierender oder oszillierender Leitungszug vorzugsweise außerhalb der Projektion derjenigen geometrisch strukturierten Bereiche der Kathode, welche die Querschnittsgeometrien der Polymeranregung und somit der Abstrahlungen bedingen.Of the Temperature dependence of the most important characteristics OLEDs can thus according to the invention whose power supply are effectively counteracted when the actual instantaneous operating temperature by means of at least a temperature sensor built into the hermetically sealed OLED metrologically recorded. This is a cable train made of a material with a strong temperature coefficient of its electrical Resistance electrically isolated on one of the electrodes (on the full-surface transparent anode or preferably on the geometrically structured cathode), facing away from the polymer or on the polymer applied. If the temperature sensor radiating side in front of the cathode, so even if it is located at the anode, runs its meandering or oscillating Wiring preferably outside the projection of those geometrically structured regions of the cathode, which are the cross-sectional geometries the polymer excitation and thus the radiation condition.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen zur erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch hinsichtlich ihrer Vorteile, aus nachstehender Beschreibung bevorzugter Ausbildungen solcher Lösungen. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt, zum Stufenrand abstrahiert und nicht maßstabsgerecht stark vergrößert, im abgebrochenen Schnitt durch ein OLED eines Displays vorteilhafte Anordnungen von Temperatursensoren im OLED gemäß vorliegender Erfindung.Additional alternatives and developments for the solution according to the invention will become apparent from the other claims and, also with regard to their advantages, from the following description of preferred embodiments of such solutions. The sole figure of the drawing shows, abstracted to the edge of the step and not greatly enlarged to scale, in the broken section through an OLED of a Dis Plays advantageous arrangements of temperature sensors in the OLED according to the present invention.

Das skizzierte OLED 11 ist tatsächlich nicht – wie zur Veranschaulichung des Schichtenaufbaus skizziert – stufenförmig abgesetzt, sondern mit ebenem Rand hermetisch verschlossen. Ein abstrahlseitiges, starres oder biegsames durchscheinendes Substrat 12 trägt eine ebenfalls transparente, flächige Anode 13 etwa in Form einer ITO-Schicht (Indium-Zinn-Oxid), und diese ein sehr dünnes Coating aus einem Polymer 14, dessen Moleküle auf eine Rekombination von injizierten positiven und negativen Ladungsträgern (Löchern und Elektronen) mit der Abstrahlung 15 von Licht reagieren. Dafür ist das Polymer 14 mit einer, die Konturen der Abstrahlungen 15 bestimmenden, geometrisch strukturierten Kathode 16 bedruckt oder maskenbedampft. Eine Schutzschicht 17 gegen mechanische Beeinflussungen und zum rückwärtigen hermetischen Verschluss des OLEDs 11, etwa eine Glasplatte, schließt dieses der Abstrahlung 15 gegenüber ab.The sketched OLED 11 is actually not stepped - as sketched to illustrate the layer structure - staggered, but hermetically sealed with a flat edge. A radiation-side, rigid or flexible translucent substrate 12 carries a likewise transparent, flat anode 13 in the form of an ITO layer (indium tin oxide), for example, and this is a very thin coating of a polymer 14 , whose molecules respond to a recombination of injected positive and negative charge carriers (holes and electrons) with the radiation 15 react by light. That's what the polymer is for 14 with one, the contours of the radiations 15 determining, geometrically structured cathode 16 printed or masked. A protective layer 17 against mechanical influences and for the rear hermetic closure of the OLED 11 , such as a glass plate, this concludes the radiation 15 opposite.

Zum Betrieb des OLED 11 ist zwischen die zwei metallischen Elektroden, also Anode 13 und Kathode 16, eine pulsweitenmodulierbare hochohmige elektrische Versorgung 18 angeschlossen. Die Pulsamplitude dieser Stromquelle beeinflusst (bei gegebenen Polymermolekülen) den Farbort (also das Spektrum) der Abstrahlung 15, und die Pulsweite, also der eingeprägte mittlere Speisestrom, die Helligkeit der Abstrahlung 15. Insbesondere diese beiden für den praktischen Einsatz bedeutsamen Charakteristika des OLED 11 werden aber auch von der Betriebstemperatur des Polymers 14 bestimmt, die in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen am Einsatzort sowie in Abhängigkeit vom mittleren Speisestrom schwankt.To operate the OLED 11 is between the two metallic electrodes, so anode 13 and cathode 16 , a pulse-width modulated high-impedance electrical supply 18 connected. The pulse amplitude of this current source (for given polymer molecules) influences the color location (ie the spectrum) of the radiation 15 , and the pulse width, so the impressed average supply current, the brightness of the radiation 15 , In particular, these two important for practical use characteristics of the OLED 11 but also from the operating temperature of the polymer 14 determined, which varies depending on the environmental conditions at the site and in dependence on the average supply current.

Um solchen Erscheinungen aus der Versorgung 18 wirksam und schnell gegensteuern zu können, ist die tatsächliche Momentantemperatur des Polymers 14 möglichst aktuell und genau zu bestimmen. Dafür ist das OLED 11 mit wenigstens einem integrierten Temperatursensor 19 auf einer der Elektroden ausgestattet, der die Momentantemperatur des Polymers 16 deshalb praktisch direkt und entsprechend genau erfasst. Als Temperatursensor 19 ist wenigstens ein elektrisch geschlossener, oszillierend oder mäandrierend verlaufender Leitungszug 20 aus einem Material wie Platin auf wenigstens einer Elektrode aufgebracht (aufgedruckt oder über eine Maske aufgedampft), dessen aus Speisestrom und Speisespannung über das Ohmsche Gesetz bestimmbarer elektrischer Widerstand stark von der Temperatur abhängt.To such phenomena from the supply 18 Effective and fast counteracting is the actual instantaneous temperature of the polymer 14 as up-to-date and accurate as possible. That's the OLED 11 with at least one integrated temperature sensor 19 equipped on one of the electrodes, which is the instantaneous temperature of the polymer 16 therefore virtually directly and accurately recorded. As a temperature sensor 19 is at least one electrically closed, oscillating or meandering cable run 20 applied from a material such as platinum on at least one electrode (printed or vapor-deposited on a mask), whose from the supply current and supply voltage via Ohm's law determinable electrical resistance depends strongly on the temperature.

Eine dünne Isolierschicht 21 zwischen der jeweiligen Elektrode (Anode 13 oder Kathode 16) und dem Temperatursensor 19 stellt sicher, dass die Elektrode nicht den geschwungen verlaufenden Leitungszug 20 bzw. der Leitungszug 20 nicht die Strukturierung der Kathode 16 elektrisch kurzschließt.A thin insulating layer 21 between the respective electrode (anode 13 or cathode 16 ) and the temperature sensor 19 Ensures that the electrode does not have the curving wiring 20 or the cable train 20 not the structuring of the cathode 16 electrically shorts.

Bei zwischen dem Polymer 14 und einer Elektrode (Anode 13 oder wie im mittleren Fall skizziert Kathode 16) eingebrachtem, der benachbarten Elektrode sowie dem Polymer 14 gegenüber wieder elektrisch isoliertem Temperatursensor 19 erstreckt der sich wie skizziert vorzugsweise nur über Bereiche, deren Projektionen auf das Substrat 12 nicht mit Lichtabstrahlungen 15 zusammenfällt, also nur über Bereiche zwischen den Injektionsstrukturen der Kathode 16. Das gilt entsprechend auch für die Anordnung eines Temperatursensors 19 auf der Anode 13 (in der Zeichnung unten skizziert), und zwar hier sowohl auf deren dem Polymer 14 zugewandten wie auch auf der von ihm abgewandten Seite. Dadurch sind die Probleme umgangen, Ladungsträger durch eine Isolierung hindurch in das Polymer 14 injizieren zu müssen bzw. die optisch aktiven Bereiche des Polymers 14 nicht durch Leitungszüge 20 eines Temperatursensors 19 in der Lichtabstrahlung 15 teilweise abzuschatten.At between the polymer 14 and an electrode (anode 13 or as in the middle case outlined cathode 16 ), the adjacent electrode and the polymer 14 opposite again electrically insulated temperature sensor 19 extends as sketched preferably only over areas whose projections on the substrate 12 not with light emanations 15 coincides, so only over areas between the injection structures of the cathode 16 , This also applies accordingly to the arrangement of a temperature sensor 19 on the anode 13 (outlined in the drawing below), here both on the polymer 14 facing as well as on the side facing away from him. This avoids the problems of carrying charge carriers through insulation into the polymer 14 To inject or the optically active regions of the polymer 14 not by cable trains 20 a temperature sensor 19 in the light emission 15 partially shaded.

1111: OLEDOLED
1212: Substratsubstratum
1313: Anodeanode
1414: Polymerpolymer
1515: Abstrahlungradiation
1616: Kathodecathode
1717: Schutzschichtprotective layer
1818: Versorgungcare
1919: Temperatursensortemperature sensor
2020: Leitungszugcable run
2121: Isolierschichtinsulating

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- FUNKSCHAU Issue 19/1995 (page 66 right) [0002]
- ELEKTRONIK issue 17/1999 (page 76 right) [0002]

Claims

Electro-optical illuminant ( 11 ) with organic light-emitting material (polymer 14 ) between two electrodes (in particular transparent anode 13 and geometrically structured cathode 16 ), characterized in that a temperature sensor ( 19 ) is disposed on one of the electrodes.

Illuminant according to the preceding claim, characterized in that the temperature sensor ( 19 ) a cable train ( 20 ) is made of a material with a strong temperature-dependent electrical resistance.

Illuminant according to the preceding claim, characterized in that an oscillating or meandering line ( 20 ) is printed or vapor-deposited with platinum-containing material.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that between the temperature sensor ( 1 ) and the electrode an electrical insulating layer ( 21 ) is trained.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature sensor ( 19 ) is provided in areas whose projection does not coincide with areas of radiation ( 15 ) coincides.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature sensor ( 19 ) on the polymer ( 14 ) is arranged.