CN107374580B - 一种无源驱动的便携式多功能视力表 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新型照明和显示以及医疗辅助检测技术领域，特别是涉及一种无源驱动的便携式多功能视力表。该视力表包括ITO基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池，并设计电路将所述部件集成在一个特制的盒子内。通过非单晶硅太阳能电池将太阳能转换成电能，把电能存储到纽扣式充电电池中，驱动叠层OLED发光，既可以用于视力检测，又可用于护眼，检测色盲，照明，在不工作状态下还可以当作平面镜使用。本发明通过非单晶硅太阳能电池吸收太阳光产生电能储存在纽扣式电池内，并通过电路开关进行控制，实现了“即开即用”、“自给自足”的理想模式。
Description
技术领域
本发明属于新型照明和显示以及医疗辅助检测技术领域，特别是涉及一种无源驱动的便携式多功能视力表。
背景技术
随着信息化和智能化时代的来临，光辐射现象日趋严重，随之而来的是用眼过度造成的眼睛疲劳、近视不断恶化，甚至患上眼科疾病，严重者导致失明。视力表是很有效的检查视力的方式，但往往只有在医院或眼镜店才有专门检查的场所，而那时早已错过了恢复视力的最佳时期。目前视力表主要依靠日光灯或无机发光二极管(LED)作为白色背光源，体积庞大，功能单一，且现有背光源中存在对人眼有害高能蓝光，长时间使用对眼睛伤害较大。
与现有背光源相比，面光源有机发光二极管(OLED)发光光谱最接近太阳光且没有太阳光里的紫外光，光线柔和健康；而且OLED器件具有超轻薄、主动发光、全固态、低电压驱动、高效率、响应速度快、低功耗、视角宽即可弯曲等优点，广泛应用于平板显示器、背光模组以及照明等领域。因此，基于OLED照明和显示的多功能视力表应用研究意义重大。
原子层沉积技术(ALD)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处，但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，使每次反应只沉积一层原子。该技术多应用于半导体领域以及纳米材料领域。
真空磁控溅射技术就是一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱，使电子紧贴阴极表面飘移。设置一个与靶面电场正交的磁场，溅射时产生的快电子在正交的电磁场中作近似摆线运动，增加了电子行程，提高了气体的离化率，同时高能量粒子与气体碰撞后失去能量，基体温度较低，在不耐温材料上可以完成镀膜。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种无源驱动的便携式多功能视力表，将叠层 OLED发光器件、纽扣式充电电池和非晶硅太阳能电池相结合，通过非晶硅太阳能电池将太阳能转换成电能，把电能存储到纽扣式充电电池中，驱动叠层OLED发光，既可以用于视力检测，又可用于护眼，检测色盲，照明，在不工作状态下还可以当作平面镜使用。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种无源驱动的便携式多功能视力表，结构包括：基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池；所述基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池通过电路集成组装在盒子内，通过电路开关控制。
所述基板为玻璃基板或PET柔性基板。
所述视力表通过原子层沉积技术，即ALD，实现图案化，图案化流程依次为：视力表图案确定、ALD掩膜沉积Al2O3、完成图案化。
所述OLED叠层发光器件使用的是薄膜技术，从基板由内及外依次为OLED阳极、OLED 有机功能层一、铟镓锌氧化物IGZO、OLED有机功能层二、OLED阴极。所述OLED阳极、OLED有机功能层一和IGZO构成白光OLED发光器件，作为护眼台灯使用。所述白光OLED 发光器件为荧光OLED发光器件或磷光OLED发光器件；OLED阳极采用ITO作透明阳极，选用IGZO作为透明阴极。所述IGZO、OLED有机功能层二和OLED阴极构成红、绿和蓝光 OLED发光器件，用于视力检测和色盲检测。所述的红、绿和蓝光OLED发光器件为荧光OLED 发光器件或磷光OLED发光器件，集成在同一个平面上；采用IGZO作为3个发光器件的共同阳极，使用3个独立的阴极，阴极选用Ag、Al、Mg等中的一种或多种。所述Ag、Al、 Mg等阴极采用真空热蒸发沉积，单质明亮且反射率高；由于OLED本质上的超薄特性，故在未通电的情况下，能够做平面镜使用。所述IGZO既做白光OLED器件的阴极，又做红、绿和蓝光OLED器件的共同阳极。
所述充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池与叠层OLED发光器件用电路连接在一起，非晶硅太阳能电池将光能转化为电能储存在充电式纽扣电池中，用来驱动叠层OLED发光器件。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
本发明由于OLED发光器件具有可弯曲性，可用于刚性或柔性基板，根据用途不同，选择合适的基板用于照明、装饰或显示。实现“即开即用”、“自给自足”的理想模式。
附图说明
图1为叠层OLED发光器件的结构示意图。
图2为基于无源驱动的便携式多功能视力表的制作方法的流程图。
图3为基于无源驱动的便携式多功能视力表的驱动电路图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，本发明的优选实施例详述如下：
如图1所示，一种无源驱动的便携式多功能视力表，结构包括：基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池；所述基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池通过电路集成组装在盒子内，通过电路开关控制。
所述基板为玻璃基板或PET柔性基板。
所述视力表通过原子层沉积技术，即ALD，实现图案化，图案化流程依次为：视力表图案确定、ALD掩膜沉积Al2O3、完成图案化。
所述OLED叠层发光器件使用的是薄膜技术，从基板由内及外依次为OLED阳极、OLED 有机功能层一、铟镓锌氧化物IGZO、OLED有机功能层二、OLED阴极。所述OLED阳极、OLED有机功能层一和IGZO构成白光OLED发光器件，作为护眼台灯使用。所述白光OLED 发光器件为荧光OLED发光器件或磷光OLED发光器件；OLED阳极采用ITO作透明阳极，选用IGZO作为透明阴极。所述IGZO、OLED有机功能层二和OLED阴极构成红、绿和蓝光 OLED发光器件，用于视力检测和色盲检测。所述的红、绿和蓝光OLED发光器件为荧光OLED 发光器件或磷光OLED发光器件，集成在同一个平面上；采用IGZO作为3个发光器件的共同阳极，使用3个独立的阴极，阴极选用Ag、Al、Mg等中的一种或多种。所述Ag、Al、 Mg等阴极采用真空热蒸发沉积，单质明亮且反射率高；由于OLED本质上的超薄特性，故在未通电的情况下，能够做平面镜使用。所述IGZO既做白光OLED器件的阴极，又做红、绿和蓝光OLED器件的共同阳极。
所述充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池与叠层OLED发光器件用电路连接在一起，非晶硅太阳能电池将光能转化为电能储存在充电式纽扣电池中，用来驱动叠层OLED发光器件。
在本实施例中，参见图2，本发明的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其制作步骤如下：
步骤1，叠层OLED发光器件中白光OLED器件的制备。同时参考图1，白光OLED器件包括：ITO/glass(1)，白光有机功能层(2)，Al2O3(3)，IGZO(4)三个部分。制备过程如下：
一、预处理工艺
1.基板切割。将ITO基板用玻璃切割机切割成10cm×10cm的基板。
2.清洗基板。由于基板上存在空气中的灰尘或者水汽，因此，需要对基板进行清洗处理。首先通过湿法清洗，依次用去离子水+洗洁精(90min)→丙酮(90min)→去离子水+洗洁精(90 min)→去离子水(3次，15min)→异丙醇(90min)，最后通过干法清洗。干法清洗是指对ITO 表面进行紫外线(UV)臭氧处理或者氧离子处理，时间控制在15～20min。
二、ALD原子沉积Al2O3。由于OLED器件面积越大，器件的启亮电压越高，效率越低；同时由于OLED器件对于空气中的水氧比较敏感，为了白光OLED器件的稳定性，我们在基板周围沉积一层Al2O3，不仅可以减小白光OLED器件的发光面积，提高器件的效率，而且可以起到预封装的作用。
三、成膜工艺。我们采用真空蒸镀法来完成有机薄膜的形成。首先，在真空腔体的基板座上，把已经图案化的ITO基板(ITO面向下)放置好，然后把准备好的材料放入坩埚和舟内，开始抽真空，当真空度小于1X10-5Pa时进行蒸镀。通过对坩埚和舟高温加热达到材料的升华温度，使其开始气化，并附着在放置好的ITO基板表面，蒸发速率控制在通过控制速率和厚度完成每一层的蒸镀。按照下面的顺序形成白光有机功能层的各层薄膜：
四、真空磁控溅射工艺。采用真空磁控溅射技术将IGZO电极溅射在白光电子注入层上，作为白光OLED器件的阴极，制备成白光OLED器件。除此之外，IGZO电极同时作为红、绿和蓝光OLED器件的共同阳极，分别制备成红、绿和蓝光OLED发光器件。
步骤2，ALD原子沉积技术进行视力表图案制作。同时参考图2，视力表图案化制作通过ALD掩膜沉积Al2O3(3)来实现。图案化流程如下：
一、视力表图案的确定。查找有关视力表相关标准，来确定出红绿蓝三种视力表的尺寸大小，然后通过厂家定制视力表所需的图案。
二、ALD掩膜沉积Al2O3实现视力表图案化。将制备好的白光OLED器件移入ALD原子沉积的腔体内，将定制的图案放在白光OLED器件上，然后进行原子沉积，实现视力表的图案化。这里的Al2O3不仅能够实现视力表的图案化，而且对之后的红绿蓝三种OLED器件起着预封装的作用。
步骤3，叠层OLED发光器件中红、绿和蓝光OLED器件的制备。同时参考图2，红光OLED器件包括：IGZO(4)，红光有机功能层(7)，Al电极(11)。绿光OLED器件包括： IGZO(4)，绿光有机功能层(6)，Al电极(10)。蓝光OLED器件包括：IGZO(4)，蓝光有机功能层(5)，Al电极(9)。制备过程如下：
一、红光OLED器件的制备。沉积完Al2O3后将器件移到真空腔体内，进行红光OLED器件的制备。将沉积后的基板放置好，利用掩膜板将绿光和蓝光部分遮住开始抽真空，当真空度小于1X10-5Pa时进行蒸镀。通过对坩埚和舟高温加热达到材料的升华温度，使其开始气化，并附着在放置好的IGZO(4)表面，蒸发速率控制在通过控制速率和厚度完成每一层的蒸镀。按照下面的顺序形成红光有机功能层的各层薄膜：
最后以蒸发速率为的速率蒸发上Al电极。
二、绿光OLED器件的制备。等到蒸镀室内的温度下降后，更换掩膜版，将红光和蓝光 OLED器件部分遮住，进行绿光OLED器件的制备。通过对坩埚和舟高温加热达到材料的升华温度，使其开始气化，并附着在放置好的IGZO(4)表面，蒸发速率控制在通过控制速率和厚度完成每
一层的蒸镀。按照下面的顺序形成绿光有机功能层的各层薄膜：
最后以蒸发速率为的速率蒸发上Al电极。
三、蓝光OLED器件的制备。等到蒸镀室内的温度下降后，更换掩膜版，将红光和绿光 OLED器件部分遮住，进行蓝光OLED器件的制备。通过对坩埚和舟高温加热达到材料的升华温度，使其开始气化，并附着在放置好的IGZO(4)表面，蒸发速率控制在通过控制速率和厚度完成每一层的蒸镀。按照下面的顺序形成蓝光有机功能层的各层薄膜：
最后以蒸发速率为的速率蒸发上Al电极。
步骤4，多功能视力表等效电路图的设计。同时参照图3，多功能视力表等效电路图的设计包括：3片非单晶硅太阳能电池、3片纽扣式充电电池，控制开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8。控制方式如下：
一、对纽扣式充电电池进行充电。将开关S1闭合，3片非单晶硅太阳能电池置于太阳光下，对纽扣式充电电池进行充电，充电完成后断开S1。
二、点亮白光OLED发光器件，用于照明。将开关S2、S6和S8闭合，白光OLED器件点亮，可当作台灯使用，用于照明。不用时将开关断开。
三、点亮红、绿、蓝光OLED发光器件，用于检测视力和色盲检测。将开关S2和S7闭合后，闭合开关S3，红光OLED发光器件点亮；断开开关S3闭合开关S4，绿光OLED器件点亮；断开开关S4闭合开关S5，蓝光OLED器件点亮。将开关S3、S4、S5开关同时闭合，则红、绿和蓝光OLED器件同时点亮用于视力检测。
步骤5，多功能视力表的组装。参考图3，将叠层OLED器件置于特制的相框里，用封装胶进行简单的封装，之后将电路连接线和纽扣式充电电池置于OLED器件的下方，然后将开关和非单晶硅太阳能电池设置在相框的背面。
综上所述，一种无源驱动的便携式多功能视力表。将叠层OLED发光器件、纽扣式充电电池和非晶硅太阳能电池相结合，通过非晶硅太阳能电池将太阳能转换成电能，把电能存储到纽扣式充电电池中，驱动叠层OLED发光，既可以用于视力检测，又可用于护眼，检测色盲，照明，在不工作状态下还可以当作平面镜使用。
本发明将视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池通过电路集成组装在特制的木制盒子内，通过电路开关控制，实现“即开即用”、“自给自足”的理想模式。
Claims (8)
1.一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于，结构包括：基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池；所述基板、视力表、OLED叠层发光器件、充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池通过电路集成组装在盒子内，通过电路开关控制；
所述的OLED叠层发光器件的所述OLED阳极、OLED有机功能层一和IGZO构成白光OLED发光器件，作为护眼台灯使用；OLED在未通电的情况下，能够做平面镜使用；所述的OLED叠层发光器件的所述IGZO、OLED有机功能层二和OLED阴极构成红、绿和蓝光OLED发光器件，用于视力检测和色盲检测；所述IGZO既做白光OLED器件的阴极，又做红、绿和蓝光OLED器件的共同阳极。
2.根据权利要求1所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述基板为玻璃基板或PET柔性基板。
3.根据权利要求1所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述视力表通过原子层沉积技术，即ALD，实现图案化，图案化流程依次为：视力表图案确定、ALD掩膜沉积Al2O3、完成图案化。
4.根据权利要求1所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述OLED叠层发光器件使用的是薄膜技术，从基板由内及外依次为OLED阳极、OLED有机功能层一、铟镓锌氧化物IGZO、OLED有机功能层二、OLED阴极。
5.根据权利要求1所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述白光OLED发光器件为荧光OLED发光器件或磷光OLED发光器件；OLED阳极采用ITO作透明阳极，选用IGZO作为透明阴极。
6.根据权利要求1所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述的红、绿和蓝光OLED发光器件为荧光OLED发光器件或磷光OLED发光器件，集成在同一个平面上；采用IGZO作为3个发光器件的共同阳极，使用3个独立的阴极，阴极选用Ag、Al、Mg中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述Ag、Al、Mg阴极采用真空热蒸发沉积，单质明亮且反射率高；由于OLED本质上的超薄特性，故在未通电的情况下，能够做平面镜使用。
8.根据权利要求1所述的一种无源驱动的便携式多功能视力表，其特征在于：所述充电式纽扣电池、非晶硅太阳能电池与叠层OLED发光器件用电路连接在一起，非晶硅太阳能电池将光能转化为电能储存在充电式纽扣电池中，用来驱动叠层OLED发光器件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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