DE102008032002A1 - Vorrichtung zur Stabilisierung von flexiblen Anzeigefolien - Google Patents

Abstract

Da OLEDs auf fast jedes Material gedruckt werden können, können durch die Verwendung von biegsamen Trägermaterialien (flexible Substrate, Folien) aufrollbare Bildschirme hergestellt werden. Wenn sich die Anzeigefolie die meiste Zeit im zusammengerollten Zustand befindet, bildet sie nach dem Ausrollen jedoch keine ebene Fläche. Zudem ist sie nicht bequem in der Hand zu halten, sondern verbiegt sich leicht wie ein Stück Papier. Die erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen bieten hierzu eine Lösung zur Stabilisierung der flexiblen Anzeigefolien und kommen dabei ohne ein unflexibles Stützgerüst aus.

Description

• Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Stabilisierung von flexiblen Anzeigefolien, insbesondere von aus einer OLED-Struktur aufgebauten Anzeigefolien.
• Eine organische Leuchtdiode, kurz OLED (Organic Light Emitting Diode), ist ein dünnfilmiges, leuchtendes Bauelement aus organischen halbleitenden Materialien. Aufgrund der Materialeigenschaften ist die Verwendung der OLEDs vorrangig für Bildschirme und Displays geeignet. Hierbei ist insbesondere die Verwendung der OLEDs als biegsamer, flexibler Bildschirm oder als elektronisches Papier interessant.
• OLEDs sind aus mehreren organischen Schichten aufgebaut. Dabei wird meist auf die Anode, die sich auf einer Glasscheibe befindet, eine Lochleitungsschicht aufgebracht. Zwischen Anode und Lochleitungsschicht wird abhängig von der Herstellungsmethode oft noch eine weitere Schicht aufgebracht, die zur Absenkung der Injektionsbarriere für Löcher dient und die Eindiffusion von Anodenmaterial in den Übergang verhindert. Auf die Lochleitungsschicht wird eine Schicht aufgebracht, die entweder den Farbstoff enthält oder vollständig aus dem Farbstoff besteht. Diese Schicht bezeichnet man als Emitterschicht. Auf diese wird dann eine Elektronenleitungsschicht aufgebracht. Zum Abschluss wird eine Kathode, bestehend aus einem Metall oder einer Legierung mit geringer Elektronenaustrittsarbeit, im Hochvakuum aufgedampft. Als Schutzschicht und zur Verringerung der Injektionsbarriere für Elektronen wird zwischen Kathode und Elektronenleitungsschicht meistens eine sehr dünne Schicht aus einem geeigneten Material aufgedampft.
• Bei Anlegen einer Spannung werden von der Kathode Elektronen injiziert, die dann aufgrund des Spannungsgefälles zur Anode wandern. Die an der Anode aufgenommenen Elektronen hinterlas sen so genannte „Löcher”. Diese sind bestrebt, wieder ein Elektron aufzunehmen. Loch und Elektron „driften” aufeinander zu und treffen sich im Idealfall in der Elektronenleitungsschicht, weshalb diese Schicht auch Rekombinationsschicht genannt wird. Elektronen und Löcher bilden einen gebundenen Zustand, den man als Exziton bezeichnet. Abhängig vom Mechanismus stellt das Exziton bereits den angeregten Zustand des Farbstoffmoleküls dar, oder der Zerfall des Exzitons stellt die Energie zur Anregung des Farbstoffmoleküls zur Verfügung. Beim Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand wird ein Photon (Lichtteilchen) ausgesendet. Die Farbe des ausgesendeten Lichts hängt vom Energieabstand zwischen angeregtem und Grundzustand ab und kann durch Variation der Farbstoffmoleküle gezielt verändert werden.
• Ein Vorteil von OLED-Bildschirmen gegenüber den herkömmlichen Flüssigkristallbildschirmen der sehr hohe Kontrast. Aufgrund der nicht benötigten Hintergrundbeleuchtung ist es zudem möglich, OLEDs sehr dünn zu gestalten.
• Da OLEDs auf fast jedes Material gedruckt werden können, bieten sie gegenüber der LCD-Technologie theoretisch eine signifikante Kostenersparnis. Durch die Verwendung von biegsamen Trägermaterialien (flexible Substrate, Folien) eröffnet sich die Möglichkeit, aufrollbare Bildschirme herzustellen. Dies bietet neuartige Anwendungsmöglichkeiten, bei denen beispielsweise der Bildschirm zum Transport zusammengerollt wird und zur Anwendung wieder ausgerollt. Ein Beispiel für ein solches Gerät ist das Readius von Polymer Vision, welches auf der Internetseite http://www.zdnet.de/news/hardware/0,39023109,39160952,00.htm vorgestellt ist.
• Die Anzeigefolie einer derartigen Vorrichtung ist im ausgerollten Zustand jedoch nicht stabil gegenüber Verbiegungen. Wenn sich die Anzeigefolie die meiste Zeit im zusammengerollten Zustand befindet, wird sie nach dem Ausrollen keine ebene Fläche bilden. Zudem ist sie nicht bequem in der Hand zu hal ten, sondern verbiegt sich leicht wie ein Stück Papier. Wünschenswert zum bequemen Ablesen wäre dagegen eine Anzeigefolie, die man beispielsweise wie ein festes Stück Pappe halten kann. Bei dem Gerät Readius von Polymer Vision ist dieses Problem dadurch gelöst, dass die Anzeigefolie an einer stabilen Kunststoffrückwand befestigt ist und hierdurch nach dem Aufklappen der Kunststoffrückwand stabilisiert wird.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit eine alternative Vorrichtung zur Stabilisierung von flexiblen Anzeigefolien anzugeben, welche ohne ein unflexibles Stützgerüst zur Stabilisierung auskommt.
• Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 3 und 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Erfindungsgemäß umfasst die flexible Anzeigevorrichtung eine Struktur mit einer oberen und unteren Elektrode, zwischen denen eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, von denen mindestens eine eine organische Emissionsschicht ist und bei der die Struktur auf einer transparenten, flexiblen Anzeigefolie angeordnet ist. Auf der Anzeigefolie ist eine Formgedächtnislegierung derart angebracht, dass eine bei Erhitzen eintretende Formänderung der Formgedächtnislegierung zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigefolie führt.
• Eine Formgedächtnislegierung (englisch: Shape Memory Alloy) besitzt die Eigenschaft, nach einer Temperaturerhöhung in eine definierte Ausgangsform, trotz zwischenzeitlicher starker Verformung, zurückzukehren. Diese Formwandlung basiert auf der temperaturabhängigen Gitterumwandlung zweier verschiedener Kristallstrukturen des Werkstoffes. Geeignete Legierungen sind beispielsweise Nickel-Titan oder Kupfer-Zink.
• Eine weitere erfindungsgemäße flexible Anzeigevorrichtung umfasst eine Struktur mit einer oberen und unteren Elektrode, zwischen denen eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, von denen mindestens eine eine organische Emissionsschicht ist und bei der die Struktur auf einer transparenten flexiblen Anzeigefolie angeordnet ist. Auf der Anzeigefolie sind piezoelektrische Aktoren derart angebracht, dass eine bei Anlegen einer Spannung eintretende Formänderung der piezoelektrischen Aktoren zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigefolie führt.
• Der Effekt der Piezoelektrizität beschreibt das Zusammenspiel von mechanischem Druck und elektrischer Spannung in Festkörpern. Er basiert auf dem Phänomen, dass bei der Verformung bestimmter Materialien auf der Oberfläche elektrische Ladungen auftreten. Umgekehrt verformen sich diese Materialien bei Anlegen einer elektrischen Spannung. Die Verformung eines piezoelektrischen Materials beim Anlegen einer Spannung wird somit für einen piezoelektrischen Aktor benutzt.
• Eine weitere erfindungsgemäße flexible Anzeigevorrichtung umfasst eine Struktur mit einer oberen und unteren Elektrode, zwischen denen eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, von denen mindestens eine eine organische Emissionsschicht ist und bei der die Struktur auf einer transparenten flexiblen Anzeigefolie angeordnet ist. Auf der Anzeigefolie ist ein flexibler Druckluftbehälter derart angebracht, dass eine bei Auffüllen mit Druckluft eintretende Formänderung des flexiblen Druckluftbehälters zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigefolie führt.
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgen an Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert.
• Es zeigen
• 1 in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine OLED-Anzeige,
• 2 in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine OLED-Anzeige gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
• 1 zeigt den Querschnitt einer typischen OLED-Struktur einer OLED-Anzeige 1, die auf einem transparenten, flexiblen Substrat 2 angeordnet ist. Auf das Substrat 2 ist zunächst eine als Zeilenelektrode ausgebildete Elektrodenschicht 10 aufgebracht, die als Anode dient und im Wesentlichen eine transparente Oxidschicht aufweist. Auf der Elektrodenschicht 10 ist dann eine organische Hilfsschicht 20 angeordnet, beispielsweise eine Löchertransportschicht. Diese wiederum trägt die organische Emissionsschicht 30, auf der eine weitere, beispielsweise als Elektronentransportschicht dienende organische Hilfsschicht 40 aufgebracht ist. Die beiden Hilfsschichten 20, 40 und die eigentliche organische Emissionsschicht 30 bilden auch den sogenannten OLED-Stapel. Auf der zweiten organischen Hilfsschicht 40 ist eine zweite Elektrodenschicht 50 angeordnet, die als Kathode und Gegenelektrode dient und auch als Deckelelektrode bezeichnet wird. Im Fall einer Zeilenelektrode 10 ist die Gegenelektrode als Spaltenelektrode 50 ausgebildet, wobei die Aufteilung in Zeilen und Spalten auch gerade umgekehrt erfolgen kann. Der OLED-Stapel und die Kathode 50 sind durch eine transparente Einkapselung 3 ummantelt. Die Elektrodenschichten 10, 50 sind an eine Stromquelle 4 angeschlossen.
• Die einzelnen Schichten, insbesondere die organischen Hilfsschichten 20, 40, können durch Optimierung der Brechungsindizes und der Schichtdicken so abgestimmt werden, dass die Lichtaussendung vorzugsweise in eine Richtung konzentriert wird (Top- oder Bottom-Emission), wobei als Top-Emission eine Lichtemission durch eine insofern auch als Deckelelektrode bezeichnete Elektrode 50 und als Bottom-Emission eine Lichtemission durch das transparente Substrat 2 bezeichnet wird. Durch die Ausbildung der Kathode 50 als transparente Elektrodenschicht ist die gesamte OLED-Anzeige 1 transparent. Beispielhaft ist die Blickrichtung auf das Substrat 2 durch die beiden große Pfeile dargestellt. Der Schichtaufbau der OLED-Anzeige 1 kann auch umgekehrt auf dem Substrat 2 angeordnet sein, das heißt die Kathode 50 befindet sich auf dem Substrat und die Anode 10 bildet die Deckelelektrode.
• Die 2 zeigt einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte OLED-Anzeige in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Gleiche Strukturelemente sind in dieser Darstellung mit den gleichen Bezugszeichen aus 1 versehen. So ist das flexible, transparente Substrat 2, die Anode 10 sowie die transparente Einkapselung 3 dargestellt. Zusätzlich ist ein weiteres Strukturelement 5 schematisch dargestellt, welches in Blickrichtung, dargestellt durch die zwei großen Pfeile, auf der Rückseite der OLED-Anzeige 1 angeordnet ist.
• Dieses weitere Strukturelement 5 ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine flexible Druckluftkammer. Anstelle einer festen und unflexiblen Rückwand aus Kunststoff, Metall oder einem ähnlichen Material wird zur Stabilisierung der Anzeigefolie die flexible Druckluftkammer 5 angebracht, die im ausgerollten Zustand der Folie mit Druckluft gefüllt wird und die Folie dadurch gerade zieht und stabilisiert. Das Prinzip der Stabilisierung ähnelt damit beispielsweise dem einer Luftmatratze, die in voll aufgeblasenem Zustand recht stabil ist.
• Das Aufblasen kann beispielsweise über ein Einblasventil oder manuell oder motorgetrieben durch Betätigen einer eingebauten Miniaturpumpe erfolgen. Nach Beendigung der Verwendung und vor dem Zusammenrollen wird ein Ventil geöffnet, welches die überschüssige Luft in der Druckkammer entweichen lässt. Die restliche Luft wird dann beim Zusammenrollen aus der Druckluftkammer gedrückt.
• Eine andere Möglichkeit wäre die Verwendung einer Druckluftpatrone oder beispielsweise die Erzeugung des Gases in der Druckkammer durch Erhitzen einer Flüssigkeit oder durch eine chemische Reaktion.
• In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das weitere Strukturelement 5 als eine Formgedächtnislegierung, beispielsweise Nickel-Titan (Nitinol) Legierung, ausgebildet. Dieses Material ist in gewöhnlichem Zustand, das heißt bei Raumtemperatur, flexibel und beliebig biegbar. Bei Temperaturerhöhung dagegen nimmt es automatisch die vor der Verbiegung aufgeprägte ursprüngliche Form an. Diese Temperaturerhöhung kann beispielsweise durch Heizen der Legierung mit elektrischem Strom erfolgen.
• In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das weitere Strukturelement 5 als piezoelektrische Aktoranordnung ausgebildet. Piezoelektrische Aktoren nutzen den umgekehrten piezoelektrischen Effekt. Legt man eine elektrische Spannung an einen Piezokristall, so tritt eine Geometrieänderung (Längen- oder Dickenänderung) auf. Da die erzielbare Längenausdehnung jedoch vergleichsweise gering ist, werden die Piezoaktoren auf dem flexiblen Display über die Fläche gleichmäßig verteilt. Zusätzlich kann vorgesehen sein, die Piezoaktoren aus dünnen Einzelelementen in Stapelbauweise zu konfektionieren.
• Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Stabilisierung flexibler Anzeigefolien weisen somit den Vorteil auf, dass kein unflexibles Stützgerüst benötigt wird. Dies führt zu einem geringeren Transportgewicht und zu einer kleineren Gesamtgröße der Anzeigevorrichtung.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• - http://www.zdnet.de/news/hardware/0,39023109,39160952,00.htm [0006]

Claims (7)

1. Anzeigevorrichtung mit einer Struktur umfassend obere und untere Elektroden, zwischen denen eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, von denen mindestens eine eine organische Emissionsschicht ist, wobei die Struktur auf einer transparenten, flexiblen Anzeigefolie angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigefolie eine Formgedächtnislegierung derart angebracht ist, dass eine bei Erhitzen eintretende Formänderung der Formgedächtnislegierung zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigefolie führt.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend eine elektrische Schaltung zum Erhitzen der Formgedächtnislegierung.
3. Anzeigevorrichtung mit einer Struktur umfassend obere und untere Elektroden, zwischen denen eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, von denen mindestens eine eine organische Emissionsschicht ist, wobei die Struktur auf einer transparenten, flexiblen Anzeigefolie angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigefolie piezoelektrische Aktoren derart angebracht sind, dass eine bei Anlegen einer Spannung eintretende Formänderung der piezoelektrischen Aktoren zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigefolie führt.
4. Anzeigevorrichtung mit einer Struktur umfassend obere und untere Elektroden, zwischen denen eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, von denen mindestens eine eine organische Emissionsschicht ist, wobei die Struktur auf einer transparenten, flexiblen Anzeigefolie angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigefolie ein Druckluftbehälter derart angebracht ist, dass eine bei Auffüllen mit Druckluft eintretende Formänderung des Druckluftbehälters zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigefolie führt.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Druckluftbehälter aufweist: – ein Einblasventil, über das die Druckluft von außen auffüllbar ist, – ein Auslassventil, über das die Druckluft nach außen abführbar ist.
6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, aufweisend eine Pumpe zum Auffüllen der Druckluft über das Einblasventil.
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, aufweisend eine Druckluftpatrone zum Auffüllen der Druckluft über das Einblasventil.