СВЕТОВОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОВОГО УСТРОЙСТВА
LIGHT DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING A LIGHT DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к световому устройству, которое содержит подложку, по меньшей мере, один фотоорганический слой и по меньшей мере два электродных слоя. Изобретение также относится к способу изготовления светового устройства.
Предшествующий уровень техники
Особенность инфракрасного и/или красного излучений состоит в положительном воздействии на человеческое тело, например: эффективном уменьшении мускульной боли и ригидности суставов; устранении и/или уменьшении числа бактерий, например в язве, или ускорении восстановления от ран; стимулировании клеток тканей по производству коллагена для стабилизации соединительных тканей и лечения ран, например ожогов; расширении лимфатических и кровяных сосудов излученным светом, для возможной помощи против целлюлита, угрей и/или морщин; предотвращения и/или лечения раздражений, подобных экземе; лечении особых болезней кожи. Применение света, например в фототерапии, сокращает время пребывания в госпитале после травмы или операции и ускоряет восстановление, например, дома. В эстетической терапии, например, для улучшения состояния кожи, можно использовать фототерапию. Например, известны фототерапевтические устройства на LED (светоиспускающих диодах), для облучения поверхности кожи светом.
Типы световых устройств, которые применяются для кожи, изготовлены из водонепроницаемых материалов, поскольку влажность непозволительно допускать внутрь такого устройства. Световые устройства предохраняют облучаемую поверхность от инородных элементов, таких как влага или грязь. Однако это также ведет к высокому содержанию влаги на коже и выделению тепла в нижней части светового устройства. Этот нежелательный аспект процесса лечения может привести к инфицированию или размножению бактерий.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение повреждения кожи от тепловых и жидкостных воздействий.
Эта и другие задачи достигаются путем создания светового устройства, содержащего подложку, по меньшей мере, один фотоорганический слой, по меньшей мере, два электродных слоя, электрически изолированных, по меньшей мере, одним фотоорганическим слоем и, по меньшей мере, один слой оболочки, при этом, по меньшей мере, один фотоорганический слой расположен между подложкой и, по меньшей мере, одним слоем оболочки, причем устройство содержит множество отверстий на расстоянии от, по меньшей мере, одного фотоорганического слоя, которые проходят через световое устройство, чтобы жидкости и/или тепло могли проходить через устройство, при этом отверстия проходят через, по меньшей мере, один из упомянутых электродных слоев.
Предпочтительно, по меньшей мере, один фотоорганический слой прерывается на участке, где расположены отверстия, и герметизирован от этих отверстий, предпочтительно, по меньшей мере, одним из упомянутых, по меньшей мере, одним слоем оболочки и/или, по меньшей мере, одним из двух электродных слоев.
Отверстия проходят, по меньшей мере, через подложку и, по меньшей мере, один слой оболочки.
Предпочтительно первый из, по меньшей мере, двух электродных слоев является катодным слоем, который покрывает фотоорганический слой, при этом второй из, по меньшей мере, двух электродных слоев, является анодным слоем, который покрыт фотоорганическим слоем.
По меньшей мере, один слой оболочки содержит уложенные в стопку подслои диэлектрических материалов, при этом предпочтительно первый и третий подслои изготовлены из нитрида кремния и предпочтительно второй подслой между первым и третьим подслоями выбран из материала из группы, состоящей из оксида кремния, оксинитрида кремния, оксида флюорида кремния, оксида титана, оксида тантала, оксида циркония, окисла гафния, окисла алюминия, или их смеси.
Предпочтительно световое устройство содержит источник энергии или схему подключения источника энергии, причем источник энергии предпочтительно содержит литиленовую батарею с соответствующими отверстиями.
Предпочтительно световое устройство содержит, по меньшей мере, один участок отрыва, содержащий ослабленный элемент, такой как отверстия или канавки, и предпочтительно конфигурированный так, что не содержит фотоорганического слоя.
Подложка выполнена из стекла или металла.
Предпочтительно, фотоорганический слой и, по меньшей мере, два электродных слоя, проходят между, по меньшей мере, двух слоев оболочки.
Подложка может быть выполнена из синтетического полимера.
Предпочтительно световое устройство является, по меньшей мере, существенно гибким и/или может изгибаться, принимая форму части тела.
По меньшей мере, один фотоорганический слой содержит один OLED (органический светодиодный слой) слой и/или органический фотоэлектрический слой.
Согласно изобретению в устройстве воздух может вентилироваться через отверстия и обеспечить проход жидкостей и/или горячего воздуха, чтобы удалить жидкости и/или тепло с кожи. В специфических случаях более предпочтительно обеспечить удаление жидкостей и/или газов с кожи, чтобы защитить кожу от внешних жидкостей и газов. Кроме того, возможно выполнить на устройстве отверстия, хотя излучающий источник света содержит фотоорганический материал, который сам по себе не пригоден для перфорации.
Когда воздух проходит через отверстия, тепло, которое передается к коже от OLED, может удаляться через соседние участки кожи, которые расположены под отверстиями. Также, передвигая кожу и/или световое устройство, обеспечивают мягкий «откачивающий» эффект через отверстия.
В данном описании под «фотоорганическим слоем» понимается по меньшей мере слой OLED, органический фотоэлектрический слой или слой схожего органического материала и/или конструкции. Поскольку эти слои имеют сходные характеристики, в которых ток преобразуется в свет и/или наоборот (OLED способен на оба преобразования), объем изобретения охватывает все эти слои.
Вариант воплощения настоящего изобретения прерывает фотоорганический слой на участках, где расположены отверстия, фотоорганический слой загерметизирован, по меньшей мере, одним из других слоев, так, что он не повреждается жидкостями и/или газами, проходящими через отверстия и/или над ними.
Поставленная задача достигается путем создания способа изготовления светового устройства, содержащего следующие шаги
размещают первый электрод на подложке и прерывают его перфорированными участками,
размещают, по меньшей мере, один фотоорганический слой на первом электродном слое и/или подложке и прерывают его на участках перфорации,
размещают второй электродный слой, закрывающий, по меньшей мере, один фотоорганический слой и электрически изолируют его от первого электродного слоя,
размещают, по меньшей мере, один слой оболочки, закрывающий, по меньшей мере, один фотоорганический слой и электродные слои,
перфорируют световое устройство на участках перфорации.
Предпочтительно, располагают, по меньшей мере, второй слой оболочки на стороне, противоположной другому слою изоляции, так что фотоорганический слой и электроды расположены между слоями оболочки.
2
Для перфорирования устройства используют лазер, предпочтительно лазер на CO.
Предпочтительно, по меньшей мере, один фотоорганический слой содержит, по меньшей мере, один OLED слой и/или органический фотоэлектрический слой.
Краткое описание чертежей
Фиг.1А изображает вид сверху светового устройства согласно изобретению;
Фиг.1В - вид сверху другого варианта воплощения светового устройства согласно изобретению;
Фиг.2А - разрез по линии IIA-IIA на фиг.1А или 1В согласно изобретению;
Фиг.2В - вид в разрезе светового устройства перед перфорацией согласно изобретению;
Фиг.3А - схему поперечного разреза светового устройства согласно изобретению;
Фиг.3В - схему разреза светового устройства перед перфорацией согласно изобретению;
Фиг.4 - вид сверху светового устройства согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Представленные примеры реализации конструктивно не ограничивают какой-либо из видов и способов работы устройства, а служат лишь для иллюстрации.
Световое устройство 1 частично представлено на виде сверху (фиг.1А и фиг.1В) и разрез представлен на фиг.2А. Световое устройство 1 содержит источник света 2, который расположен между тонким слоем слоя 7 оболочки и подложкой 3. Источник 2 света содержит анод 4, слой 5 OLED (органический светоиспускающий диод) и катод 6. Анод 4 (фиг.2A) закрыт слоем 5 OLED, который в свою очередь закрыт катодом 6 так, что OLED 5 электрически разделяет анод 4 и катод 6. Отверстие 8 проходит через световое устройство 1, в частности через подложку 3, катод 6, слой 7 оболочки и расположено на расстоянии от анода 4 и слоя 5 OLED.
Световое устройство 1 может быть размещено на теле человека и будет излучать свет, по меньшей мере, в направлении тела, например, для фототерапии, для ускорения процесса заживления или в косметических целях. Желательно, чтобы световое устройство 1 было довольно гибким, чтобы плотно прилегало к внешней части человеческого тела. Световое устройство 1 может быть гибким или, по меньшей мере, частично соответствовать форме тела человека. Также световое устройство 1 может быть сконструировано из нескольких жестких элементов, которые могут перемещаться относительно друг друга, что обеспечит требуемую форму поверхности. Предпочтительно, световое устройство 1 гибко по всей поверхности, чтобы ему можно было придать форму по существу в виде бандажа или накладки.
Предпочтительно, чтобы выделения тела, такие как пот, могли проходить через отверстия 8. Другие жидкости, которые могут находиться в ранах или попадать извне, также могут выходить из устройства. Так избегается риск ожога и улучшается эффект лечения. Для облегчения выхода жидкостей световое устройство 1 конфигурировано для установки на коротком расстоянии от места обработки.
Например, световое устройство 1 устанавливают на расстоянии от кожи или раны, не касаясь кожи, чтобы не вызвать ожога. Световое устройство 1 можно устанавливать на расстоянии примерно от 0,1 мм от поверхности тела и/или раны до 50 мм, предпочтительно от 2 до 30 мм, например, чтобы достаточное количество воздуха поступало к ране. Световое устройство 1 может содержать разделители для установки зазора. Эти разделители могут содержать, например, капли клея, мягкий пористый слой, марлю и т.п.
Обычно слой 5 OLED работает как термический изолятор, который может также рассеивать часть энергии к коже. Если поверхности не обеспечивают хорошего потока воздуха, то это приводит к длительному перегреву. В предпочтительном варианте воплощения термический перегрев снижается путем подачи свежего воздуха. Кроме того, световое устройство 1 может быть снабжено, например, дополнительными охлаждающими каналами.
s
Согласно изобретению подложка 3 содержит стекло, имеющее толщину t, например, около 2 мм. В другом варианте реализации подложка 3 содержит секции, которые могут быть довольно жесткими, но могут перемещаться относительно друг друга, чтобы обеспечить довольно гибкую структуру. Подложка 3 может также содержать металлический материал или быть частично металлической и частично стеклянной. Подложка 3, частично изготовленная из металла, может быть также достаточно жесткой, гибкой, и/или отражающей. Если в основном используется металл, то световое устройство 1 прозрачно со стороны, обратной к подложке 3. Следовательно, верхний электрод является прозрачным, например, можно использовать материал ITO (оксид индия и олова).
a
В варианте реализации на фиг.2A, анод 4 предпочтительно является прозрачным, например, выполнен из материала ITO (оксид индия и олова). Толщина t анодного слоя может составлять, например, 150 нм. Как показано на фиг.2A, анод 4 прерывается около участка 9 перфорации. При изготовлении могут быть использованы разные способы для обеспечения прерывания во время или после нанесения анода 4 на подложку 3. В предпочтительном варианте реализации эти прерывания представляют собой отверстия 10. Например, анодный слой содержит отверстия 10 и может быть нанесен путем напыления металла. Отверстия 10 могут быть выполнены после того, как изготовлен анодный слой, например, путем литографии или травлением либо комбинируя эти способы. Анод 5 можно сформировать, например, в виде непрерывной поверхности с отверстиями 10 (Фиг.1A) и/или множество поверхностей могут быть сформированы так, что области 9 перфорации расположены между несколькими поверхностями (фиг.1B). В последнем случае анодные области соединены между собой при помощи электрических схем (не показаны).
h
В этом варианте реализации слой 5 OLED расположен над анодом 4. Слой 5 OLED проходит над боковыми кромками анода 4, обеспечивая электрическое разделение электродов. Известным образом, слой 5 OLED содержит, например, органические подслои дырчатой проводимости и светоизлучающий полимерный слой, например, толщиной t 100 нм и 80 нм соответственно. Слой 5 OLED, содержащий в основном малые молекулы, может содержать подслои инжекции дырок испускания, блокирования и слой транспортировки электронов. Такой тип слоя 5 OLED можно легко реализовать паровым осаждением.
Чтобы предотвратить повреждение от сырости слоя 5 OLED и уменьшение срока жизни и/или электрической производимости слоя 5 OLED, его прерывают на участках 9 перфорации. В предпочтительном варианте реализации эти прерывания формируются в виде отверстий 11. Слой OLED предпочтительно формируется как непрерывная поверхность с отверстиями 11, при этом свет излучается в основном по всей поверхности, прерываемой сравнительно небольшими отверстиями 11. Множество OLED образцов могут быть нанесены таким образом, что области 9 будут расположены между множеством поверхностей.
В другом варианте реализации прерыватели слоя 5 OLED и/или анод 4 выполнены так, что неактивная область слоя OLED и/или анодного материала не удаляется около отверстий 8. Электрически инактивный слой OLED и/или анодный материал можно отделить от электрически активного материала так, что материал удаляется между ними, чтобы они не были электрически соединены.
c
Катод 6 проходит на верх слоя 5 OLED. Катод 6 выполнен, например, из тонкослойного металлического материала, известного специалистам в данной области техники. Катод 6 также может быть прозрачным, например, выполненным из тонкого металла и/или стопки материалов, таких как LiF, Al, ZnSe и/или ITO, толщина которых 1 нм LiF, 1,5 нм Al, 10 нм Ag, 30 нм ZnSe и/или ITO. Толщина t катода 6 может составлять 100 нм. На фиг.2A катод 6 проходит по всей конструкции сверху и по боковым кромкам слоя 5 OLED до отверстий 8. Таким образом все возможные случаи окисления катодного материала ограничены достаточно малой областью и не затронут слой 5 OLED. В этом варианте реализации катод 6 может быть нанесен достаточно просто, после чего его перфорируют. Кроме того, катод 6 может герметизировать слой 7 оболочки и подложку 3, отделяя слой 5 OLED. В принципе, световое устройство 1 может иметь катод 6 и анод 4 взаимозаменяемыми, по сравнению с вариантом на фиг.2A, т.е. катод 6 на подложке 3 и анод 4 сверху.
e
Слой 7 оболочки располагается поверх катодного слоя 6 и защищает от сырости и/или газов. Слой 7 оболочки по существу может проходить по нижним слоям вверх до отверстий 8. В этом примере реализации слой 7 оболочки имеет толщину t, примерно 10 мкм, в котором, например, 0,6 мкм составляет герметизирующий материал и остальное защитный материал. Предпочтительно слой 7 оболочки содержит тонкослойный слой изоляции.
В данном варианте реализации слой 7 оболочки содержит стопку NONON (N=нитрид, O=оксид) как, например, раскрыто в публикации WO 2003050895. Данный тип слоя 7 оболочки содержит стопку подслоев диэлектрических материалов, причем первый и третий подслои предпочтительно являются нитридом кремния, а второй подслой предпочтительно выбран из группы, состоящей из оксида кремния, оксинитрида кремния, оксидфторида кремния, оксида титана, оксида тантала, оксида циркония, оксида гафния, оксида алюминия, или их смеси.
В данном варианте реализации толщина источника света составляет примерно 200 мкм.
В варианте реализации способа согласно изобретению катод 6 и/или слой 7 оболочки могут быть нанесены сверху на слои (фиг.2B и 3B) любым известным способом и после этого перфорированы отверстиями 8 так, что прерываемый анод 4 и слой 5 OLED изолированы от отверстий 8, т.е. герметизированы катодом 6 и/или слоем 7 оболочки.
2
Для перфорации светового устройства 1 могут быть использованы разные способы в зависимости от материалов, использованных в световом устройстве 1, в частности материал OLED. Можно использовать лазер на CO для выполнения отверстий 8 диаметром d 40 мкм. Другие способы перфорирования включают, например, перфорирование с использованием игл или булавок; механическое, искровое, песчаное перфорирование, водяную или лазерную перфорацию; влажное или сухое травление и т.п.
В предпочтительном варианте используют синтетическую полимерную подложку 3 (фиг.3A и 3B). Некоторые синтетические полимерные материалы трудно удерживают влагу от проникновения через синтетическую полимерную подложку 3. По этой причине наносят дополнительный слой 7A оболочки, герметизирующий упомянутые слои от влаги. Синтетические полимерные подложки 3 можно изготовить из полиимида, которому довольно легко придать форму, толщину, гибкость и прозрачность.
Предпочтительный вариант реализации светового устройства 1 согласно изобретению схематически показан на фиг.4. Световое устройство 1 (фиг.4) конфигурировано в виде листа 12, содержащего множество световых устройств. Перед использованием световое устройство 1 следует отрезать от листа 12, например, по линии 13 разреза. Замазка 11 также может быть оторвана от листа 12, при этом линия 13 разреза является перфорированной линией 13 или какого-либо другого типа. Желательно, чтобы слой 5 OLED не располагался близко к линии 13, чтобы он оставался герметичным. Также анод 4 может быть конфигурирован так, чтобы линии 13 не пересекали анодный слой. В этом варианте реализации довольно большие разделяющие области подложки 3 не закрыты анодом 4, так что подложка 3 может быть отделена от анода 4. Например, линии 13 могут быть нанесены на разделяющие области для обозначения мест, где можно отделить световое устройство 1 от листа 12. В предпочтительном варианте отверстия 8 могут быть использованы для обрывания части от листа 12 со световыми устройствами, при этом слой 5 OLED остается загерметизированным в отверстиях 8, как показано на фиг.1B. Конечно, можно отрезать или оторвать световое устройство 1 не по линии 13. Лист 12 и отделенное световое устройство 1 могут иметь любую форму. Это позволяет предварительно сформировать световое устройство 1, чтобы потом покрыть как большие, так и малые участки тела в местах, которые легко или трудно досягаемы. Таким образом, можно лечить большие ожоги на спине, так и малые складки на лице, например, используя тот же лист 12 или его части.
2
2
Батарея 14 или источник питания светового устройства 1 может быть таким же тонким, как световое устройство. Батарея 14 может быть перезаряжаемой батареей 14, так что возможно использовать батарею 14 несколько раз или она может быть интегрирована в световое устройство 1, в зависимости от его назначения и/или предполагаемого использования. Батарея 14 может быть любого типа батарей 14, например химической батареей 14, а также, например, конденсатором или любым источником питания, который предназначен для пропускания электрического тока через световое устройство 1. Могут быть использованы разные электрические источники, например NiMH системы. Используют Li-ion системы и топливные элементы. Также можно использовать известные типы с Li-ion литий-ионные, а также полимерные и гелиевые системы. Например, лучше использовать твердотельные батареи, поскольку они не текут, и они могут быть на жесткой подложке, или на гибкой (полимерной) подложке, или других типах подложек. Таким образом, специалистам в этой области техники ясно, что возможно использование других источников тока, и это не выходит за рамки изобретения. Для светового устройства 1 предпочтительно использовать литий-ионные батареи 14, предпочтительно перезаряжаемые. Эти системы могут быть предварительно сформированы и полностью интегрированы в синтетический полимер и/или электронный корпус практически любой формы. Такой тип литий-ионных батарей 14 может иметь любую требуемую поверхность и иметь толщину, например, 1 мм. Подаваемое напряжение может быть 3,8 В, и батареи могут быть соединены последовательно для увеличения напряжения, если понадобится большой уровень яркости в технологических или терапевтических целях. Типичная литий-ионная батарея 14 может подавать, например, около 1200 мАч и иметь полисветоиспускающие диоды (полилед), имеющие поверхность около 100 см и испускающие свет 50 кд/м с электрическим током, достаточным для работы в течение 24 часов при мощности около 10 кд/А.
Одним из преимуществ батарей 14 является то, что эти батареи 14 можно установить в стопку, так что время работы светового устройства 1 увеличится. Кроме того, батареи 14 обеспечивают значительную свободу конструирования, и батарея 14 также может быть перфорирована и размещена сверху светового устройства 1. Как показано на фиг.4, световое устройство 1 содержит батарею 14, в которой проделаны отверстия 15, которые соответствуют отверстиям 8. Отверстия 15 в батарее расположены так же, как отверстия 8, следовательно, выделения тела и/или газы могут проходить свободно.
Комбинация и/или соединение батарей 14 и светового устройства 1 достаточно твердое и остается в плотном контакте с телом при активном движении, например, при занятии спортом, и/или если ударяется об объекты, и/или подвергается нагрузке, например, когда человек сидит на световом устройстве 1.
В некоторых случаях батарея 14 может жестко соединяться и/или встраиваться в световое устройство 1, например, может быть расположена рядом со световым устройством 1 после использования. Также световое устройство 1 можно оснастить другим источником энергии помимо батареи 14, таким как местная электросеть, солнечная энергия, индукционное зарядное устройство и т.п.
В другом варианте световое устройство 1 может быть пластичным в требуемых местах, чтобы его можно было надевать на тело. Световое устройство 1 можно использовать в качестве накладок, бандажей или части одежды. Аналогичные элементы светового устройства 1 используют в накладках, бандажах или одежде. Для удобства пользования частными пользователями световое устройство 1 может быть одноразового использования, т.е. быть дешевым, изготовлено из легких материалов и/или использоваться достаточно недолго.
В другом варианте выполнения источник 2 света содержит по меньшей мере один полимерный солнечный элемент 2, т.е. органическое фотоэлектрическое устройство 2. Такое устройство 2 имеет подобную конструкцию и характеристики, как и устройство 5 OLED, это органический слой 5 между двумя электродами 4, 6, и данное описание может быть применено аналогично к органическому фотоэлектрическому устройству 2 для преобразования света в электричество. Солнечные элементы 2 удобно использовать в комбинации с подложкой 3, которая, по меньшей мере, частично выполнена из металла. Световое устройство 1, содержащее органическое фотоэлектрическое устройство 2, может быть использовано при спортивных прогулках на улице в Системах Глобального Позиционирования (GPS), в радиосистемах и т.п. Комбинации органических фотоэлектрических устройств с OLED слоем могут быть использованы для световых устройств 1, содержащих фотоэлектрическое устройство, которое подает энергию для светового устройства 1, содержащего слой 5 OLED.
Различные слои 5 OLED используются, например, для разных длин волн. К тому же, можно обеспечить регулирование длины волны, интенсивности и/или температуры светового устройства 1 таким образом, чтобы обеспечить цветные установки, соответствующие предпочтительному режиму лечения.
Очевидно, что слова «верх» или «низ» использованы только, чтобы показать элементы устройства на чертежах. Устройства, согласно изобретению, можно использовать в любом нужном положении.
Очевидно, что изобретение не ограничивается каким-либо из приведенных способов реализации, которые раскрыты в описании и изображены на чертежах. Приведенные варианты и комбинации можно расширить не выходя за рамки самого изобретения. Чертежи не являются необходимым элементом для оценки изобретения. Например, толщина на чертежах преувеличена для сохранения ясности представления на чертеже.