CN102820431A - 光电有机发光二极管元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光电有机发光二极管元件及其制造方法。所述光电有机发光二极管元件包括基板、太阳电池模块与有机发光二极管。所述太阳电池模块位于基板的一表面上。所述有机发光二极管与太阳电池模块位于基板的同一表面，并接受太阳电池模块供电而发光。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机发光二极管(organic light emitting diodes，OLED)元件，且特别是涉及一种结合太阳电池模块的光电有机发光二极管(photovoltaic OLED，PV-OLED)元件及其制造方法。
背景技术
全球照明的用电消耗约占整体电力的19％，同时目前的荧光灯或灯泡等传统照明在效率上已达极限，在全球能源供应吃紧的状况下，主要国家都想开发节能的照明设备，同时拥有相关技术专利，期望在下一新兴市场中获利。
此外，传统冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)因有演色性偏低及欧盟提出RoHS规范对于汞含量的限制等因素，将在环保及永续经营的理念下，逐渐被淘汰。取而代之的是高亮度、高能源效率(＞100lm/W)及长寿命的固态照明(solid state lighting，SSL)系统。
由于固态照明系统预估具有50％节约能源的潜力，可达到兼顾节能、环保及经济发展(3E)需求，所以各国皆积极发展无汞新光源，如有机发光二极管(OLED)及发光二极管(LED)等。其中的OLED具有大面积平面光源的特性，且因为材料关系能制作成透明OLED元件，所以还可运用于建筑物的窗户使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电有机发光二极管(PV-OLED)元件，可以同时具有PV及OLED的功能。
本发明的另一目的在于还提供一种光电有机发光二极管元件的制造方法，能形成平坦/均匀的太阳电池模块与有机发光二极管。
为达上述目的，本发明提出一种光电有机发光二极管(PV-OLED)元件，包括一基板、一太阳电池模块与一有机发光二极管。太阳电池模块与有机发 光二极管位于基板的同一表面上，其中太阳电池模块与有机发光二极管互不接触。
在本发明的一实施例中，上述有机发光二极管为透明有机发光二极管。
在本发明的一实施例中，上述太阳电池模块为薄膜太阳电池模块。
在本发明的一实施例中，上述光电有机发光二极管元件还包括一扩散折射层，位于基板的表面与有机发光二极管之间，用以反射有机发光二极管发出的光。
在本发明的一实施例中，上述光电有机发光二极管元件还包括一储能系统，连接太阳电池模块与有机发光二极管，用以储能或使太阳电池模块产生的电力供给有机发光二极管。
本发明另提出一种光电有机发光二极管元件的制造方法，包括(a)提供多个面型蒸镀源，每一面型蒸镀源包括一蒸镀源基板以及形成于其表面上的一蒸镀材料；(b)加热一些面型蒸镀源，使被加热的面型蒸镀源的蒸镀材料蒸镀于一基板的一表面上，以形成一第一多层结构；(c)去除部分第一多层结构，以形成一太阳电池模块；(d)加热另一些面型蒸镀源，使被加热的面型蒸镀源的蒸镀材料蒸镀于上述基板的同一表面上，以形成一第二多层结构；(e)去除部分第二多层结构，以形成一有机发光二极管，其中步骤b～步骤c可在步骤d之前进行或在步骤e之后进行，且上述有机发光二极管与上述太阳电池模块互不接触。
在本发明的另一实施例中，每一面型蒸镀源的上述蒸镀材料包括点、线或面分布排列。
在本发明的另一实施例中，每一面型蒸镀源的上述蒸镀源基板为平滑面或粗糙表面。
在本发明的另一实施例中，上述蒸镀源基板为一可挠材料，其中蒸镀源基板卷绕形成一面型蒸镀源卷材，能通过连续送出或间歇式进给送出上述面型蒸镀源卷材，以进行连续蒸镀。
本发明又提出一种光电有机发光二极管元件的制造方法，包括(a)提供一个面型蒸镀源，其由多个线型蒸镀源构成，每一线型蒸镀源包括相连的一第一腔体以及一第二腔体；(b)将至少一蒸镀气体通入第一腔体内，以自然对流方式混合上述蒸镀气体，并于第二腔体内以强制对流方式将上述蒸镀气体自每一线型蒸镀源喷出至一基板的一表面上；(c)重复步骤b，且每次所使用的 蒸镀气体为相同或不同的气体，直到在基板的表面上形成一第一多层结构；(d)去除部分第一多层结构，以形成一太阳电池模块；(e)重复步骤b，且每次所使用的蒸镀气体为相同或不同的气体，直到在上述基板的同一表面上形成一第二多层结构；(f)去除部分第二多层结构，以形成一有机发光二极管，其中步骤c～步骤d可在步骤e之前进行或在步骤f之后进行，且上述有机发光二极管与上述太阳电池模块互不接触。
在本发明的又一实施例中，上述蒸镀气体是经由第一临界流孔(critical orifice)通入第一腔体内。
在本发明的又一实施例中，在第二腔体内的上述蒸镀气体是经由一第二临界流孔喷出。
基于上述，本发明在同一基板的单面上同时制作太阳电池模块与有机发光二极管，即可完成结合太阳电池模块与有机发光二极管的光电有机发光二极管元件，因此可将其直接运用于窗户，以便于白天使用日光照明，并同时以太阳电池吸收日光中的紫外光。如果结合储能系统使用时，夜晚或灯光不足时还能以有机发光二极管替代发光，达到低耗能甚至是零耗能的需求。此外，本发明利用面型蒸镀源来完成平坦/均匀的蒸镀，因此能达到太阳电池模块与有机发光二极管的狭缝蒸镀的平坦均匀要求。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明第一实施例的一种光电有机发光二极管元件的上视示意图；
图1B是图1A的B-B’线段的剖面示意图；
图2是本发明第二实施例的一种光电有机发光二极管元件的剖面示意图；
图3是本发明第三实施例的一种光电有机发光二极管元件的制造流程立体图；
图4A与图4B分别是本发明第三实施例的面型蒸镀源的两种例子；
图5是本发明第三实施例的面型蒸镀源进行连续蒸镀的示意图；
图6A是本发明第四实施例的一种线型蒸镀源的立体示意图；
图6B是本发明图6A的B-B线段的剖面示意图；
图7显示由图6A的线型蒸镀源构成的面型蒸镀源示意图。
主要元件符号说明
100：光电有机发光二极管元件
102：基板
104：太阳电池模块
106：有机发光二极管
108：表面
110：储能系统
112：光线
200：透明负极
202：N型半导体
204：P型半导体
206：透明正极
208：透明阳极
210：空穴传输层
212：发光层
214：电子传输层
216：阳极
218：扩散折射层
300、400、404、700：面型蒸镀源
302：蒸镀源基板
304、402、406：蒸镀材料
500：面型蒸镀源卷材
600：线型蒸镀源
602：第一腔体
604：第二腔体
606a～c：蒸镀气体
608、612：入口
610：出口
614：气体
具体实施方式
图1A是依照第一实施例的一种光电有机发光二极管(PV-OLED)元件的上视示意图；图1B图1A的B-B’线段的剖面示意图。
请参照图1A与图1B，本实施例的光电有机发光二极管元件100包括一基板102、太阳电池模块104与有机发光二极管106，其中基板102例如是具有透光性质的基板。太阳电池模块104与有机发光二极管106位于基板102的同一表面108上，其中太阳电池模块104与有机发光二极管106互不接触。另外，可设置一储能系统110连接太阳电池模块104与有机发光二极管106。当光线112照射光电有机发光二极管元件100时，太阳电池模块104会照光发电并可将电能传送至上述储能系统110或直接传给有机发光二极管106发光。在图1A与图1B中，太阳电池模块104与有机发光二极管106仅以略图方式绘制，但实际上可以运用目前的技术制作这两个构件。譬如：可用薄膜太阳电池模块、硅晶太阳电池模块或者其他适合的太阳电池模块作为太阳电池模块104；而有机发光二极管106则可用透明有机发光二极管。
图2是依照第二实施例的一种光电有机发光二极管元件的剖面示意图，其中使用与第一实施例相同的元件符号来表示相同的元件或构件。
请参照图2，本实施例的太阳电池模块104是由透明负极200、N型半导体202、P型半导体204和透明正极206所构成；有机发光二极管106则是由透明阴极208、空穴传输层210、发光层212、电子传输层214及阳极216所构成。由于是在同一表面108制作太阳电池模块104与有机发光二极管106，所以透明负极200与透明阳极208在制作时可为单一步骤镀在基板102的表面108上的导电材料层，然后再用微影蚀刻技术将其图案化而得到互不接触的太阳电池模块104与有机发光二极管106的电极。此外，在基板102的表面108与有机发光二极管106之间还可设置一层扩散折射层(diffusion refractor layer)218，用以反射有机发光二极管106发出的光，其材料譬如TiO2、SiO2...等能透光并具有反射效果的材料。另外，本实施例的光电有机发光二极管元件还可包括连接太阳电池模块104与有机发光二极管106的一储能系统110，用以储存太阳电池模块104产生的电力、或使太阳电池模块104产生的电力供给有机发光二极管106。
图3是依照第三实施例的一种光电有机发光二极管元件的制造流程立体图。
在图3中显示单一个面型蒸镀源300在对一基板102的一表面108进行蒸镀的情形。上述面型蒸镀源300包括一蒸镀源基板302以及形成于其表面上的一蒸镀材料304，其中蒸镀源基板302可为平滑面或粗糙表面。当加热面型蒸镀源300时，其中被加热的蒸镀材料304会蒸镀于基板102上，如此一来可通过准备多个具有不同蒸镀材料的面型蒸镀源，来对基板102进行连续蒸镀，以形成多层结构(未绘示)。
举例来说，如果要形成像图2的太阳电池模块104与有机发光二极管106，则可应用上述的面型蒸镀源300，连续形成构成太阳电池模块104(或有机发光二极管106)的多层结构，再去除部分多层结构，以形成太阳电池模块104(或有机发光二极管106)。此外，也可将太阳电池模块104与有机发光二极管106的形成顺序颠倒，只要有机发光二极管106与太阳电池模块104互不接触即可。
在图3中，面型蒸镀源300的蒸镀材料304是以面分布排列而成。然而本实施例并不限于此，举凡能形成平坦/均匀且具平坦顶部的蒸镀源形状都可用于此，譬如图4A显示的面型蒸镀源400的蒸镀材料402是以点分布排列而成；图4B显示的面型蒸镀源404的蒸镀材料406是以线分布排列而成。
另外，上述蒸镀源基板400如为可挠材料，则可将其卷绕形成一面型蒸镀源卷材500，如图5。因此，能通过连续送出或间歇式进给送出上述面型蒸镀源卷材500，以对基板102进行连续蒸镀。
图6A是依照第四实施例的一种线型蒸镀源的立体示意图；图6B是图6A的B-B线段的剖面示意图。
请参照图6A与图6B，图中显示单一线型蒸镀源600，其中包括相连的一第一腔体602以及一第二腔体604。当多种蒸镀气体606a～c自多个入口608通入第一腔体602内，会以自然对流方式进行混合，并于第二腔体604内以强制对流方式将上述蒸镀气体606a～c自线型蒸镀源600的出口610喷出。每次蒸镀制作工艺所使用的蒸镀气体606a～c可以是相同或不同的气体。举例来说，若是为了蓝光制作工艺，可单独使用相同的蒸镀气体，如DPASN；若为了白光制作工艺，可同时使用不同的蒸镀气体，如DPASN掺杂4wt％ER53。
上述入口608如果是临界流孔(critical orifice)，则可调控各成分的质流率或是整合各个入口608的气体量。至于上述强制对流方式可利用自第二腔体604的两侧的入口612输入的气体614产生。而且，当第二腔体604的出口610设计为临界流孔(critical orifice)时，因出口610的孔洞缩小会导致压力降低、速度变快，所以能缓冲从常压到真空压力状态。另外，第二腔体604如图6采渐缩设计，可进一步预防气体(606a～c与614)在进入临界流孔所造成两侧的涡漩流，而造成气体的停滞镀于腔体604两侧。
图7显示由多个线型蒸镀源600构成的面型蒸镀源700。其中各个线型蒸镀源600的出口610均朝同一面，所以可将一基板(未绘示)放置于面型蒸镀源700上进行多层结构的蒸镀，再搭配去除部分多层结构的步骤，就能像第三实施例一样形成太阳电池模块104(或有机发光二极管106)。此外，也可将太阳电池模块104与有机发光二极管106的形成顺序颠倒，只要有机发光二极管106与太阳电池模块104互不接触即可。
在图7中，面型蒸镀源700的线型蒸镀源600是分布成一整面。然而本实施例并不限于此，举凡能形成平坦且高均匀性的蒸镀源形状都可用于此。
综上所述，本发明的光电有机发光二极管元件因为结合太阳电池模块与有机发光二极管，所以可直接运用于窗户，使白天可使用日光照明，并同时以太阳电池吸收日光中的紫外光。此外，本发明的光电有机发光二极管元件如结合储能系统使用，则在夜晚或光线不足时还可以有机发光二极管发光。而且，本发明利用面型蒸镀源，能形成平坦/均匀的多层太阳电池模块与有机发光二极管，因此确实能在单面上同时制作太阳电池模块与有机发光二极管。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (13)
1.一种光电有机发光二极管元件，其特征在于所述元件包括：
基板；
太阳电池模块，位于该基板的一表面上；以及
有机发光二极管，位于该基板的该表面上，其中该有机发光二极管与该太阳电池模块互不接触。
2.如权利要求1所述的光电有机发光二极管元件，其其特征在于该有机发光二极管为透明有机发光二极管。
3.如权利要求1所述的光电有机发光二极管元件，其其特征在于该太阳电池模块为薄膜太阳电池模块。
4.如权利要求1所述的光电有机发光二极管元件，其特征在于所述元件还包括扩散折射层，位于该基板的该表面与该有机发光二极管之间，用以反射该有机发光二极管发出的光。
5.如权利要求1所述的光电有机发光二极管元件，其特征在于所述元件还包括储能系统，连接该太阳电池模块与该有机发光二极管，用以储能或使该太阳电池模块产生的电力供给该有机发光二极管。
6.一种光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括：
a.提供多个面型蒸镀源，每一面型蒸镀源包括一蒸镀源基板以及形成于该蒸镀源基板的一表面上的一蒸镀材料；
b.加热部分的该些面型蒸镀源，使被加热的每一面型蒸镀源的该蒸镀材料蒸镀于一基板的一表面上，以形成一第一多层结构；
c.去除部分该第一多层结构，以形成一太阳电池模块；
d.加热部分的该些面型蒸镀源，使被加热的每一面型蒸镀源的该蒸镀材料蒸镀于该基板的该表面上，以形成一第二多层结构；以及
e.去除部分该第二多层结构，以形成一有机发光二极管，其中
步骤b～步骤c包括在步骤d之前进行或在步骤e之后进行，且该有机发光二极管与该太阳电池模块互不接触。
7.如权利要求6所述的光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于每一面型蒸镀源的该蒸镀材料包括点、线或面分布排列而成。
8.如权利要求6所述的光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于每一面型蒸镀源的该蒸镀源基板为平滑面或粗糙表面。
9.如权利要求6所述的光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于该蒸镀源基板为一可挠材料。
10.如权利要求9所述的光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于该蒸镀源基板卷绕形成一面型蒸镀源卷材，能通过连续送出或间歇式进给送出该面型蒸镀源卷材，以进行连续蒸镀。
11.一种光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括：
a.提供一面型蒸镀源，该面型蒸镀源是由多个线型蒸镀源构成，每一线型蒸镀源包括相连的一第一腔体以及一第二腔体；
b.将至少一蒸镀气体通入该第一腔体内，以自然对流方式混合该至少一蒸镀气体，并于该第二腔体内以强制对流方式将该至少一蒸镀气体自每一线型蒸镀源喷出至一基板的一表面上；
c.重复步骤b，且每次所使用的该至少一蒸镀气体为相同或不同的气体，直到在该基板的该表面上形成一第一多层结构；
d.去除部分该第一多层结构，以形成一太阳电池模块；
e.重复步骤b，且每次所使用的该至少一蒸镀气体为相同或不同的气体，直到在该基板的该表面上形成一第二多层结构；以及
f.去除部分该第二多层结构，以形成一有机发光二极管，其中
步骤c～步骤d包括在步骤e之前进行或在步骤f之后进行，且该有机发光二极管与该太阳电池模块互不接触。
12.如权利要求11所述的光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于该至少一蒸镀气体是经由至少一第一临界流孔通入该第一腔体内。
13.如权利要求11所述的光电有机发光二极管元件的制造方法，其特征在于于该第二腔体内的该至少一蒸镀气体是经由一第二临界流孔喷出。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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