專利名稱：光電有機(jī)發(fā)光二極管元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光二極管(organiclight emitting diodes, OLED)元件，且特別是涉及一種結(jié)合太陽電池模塊的光電有機(jī)發(fā)光二極管(photovoltaic 0LED,PV-0LED)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
全球照明的用電消耗約占整體電カ的19%，同時目前的熒光燈或燈泡等傳統(tǒng)照明在效率上已達(dá)極限，在全球能源供應(yīng)吃緊的狀況下，主要國家都想開發(fā)節(jié)能的照明設(shè)備，同時擁有相關(guān)技術(shù)專利，期望在下一新興市場中獲利。此外，傳統(tǒng)冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)因有演色性偏低及歐盟提出RoHS規(guī)范對于汞含量的限制等因素，將在環(huán)保及永續(xù)經(jīng)營的理念下，逐漸被淘 汰。取而代之的是高亮度、高能源效率(> 1001m/W)及長壽命的固態(tài)照明(solid statelighting, SSL)系統(tǒng)。由于固態(tài)照明系統(tǒng)預(yù)估具有50%節(jié)約能源的潛力，可達(dá)到兼顧節(jié)能、環(huán)保及經(jīng)濟(jì)發(fā)展(3E)需求，所以各國皆積極發(fā)展無汞新光源，如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)及發(fā)光二極管(LED)等。其中的OLED具有大面積平面光源的特性，且因?yàn)椴牧详P(guān)系能制作成透明OLED元件，所以還可運(yùn)用于建筑物的窗戶使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光電有機(jī)發(fā)光二極管(PV-OLED)兀件,可以同時具有PV及OLED的功能。本發(fā)明的另一目的在于還提供一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，能形成平坦/均勻的太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種光電有機(jī)發(fā)光二極管(PV-OLED)兀件,包括一基板、一太陽電池模塊與一有機(jī)發(fā)光二極管。太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管位于基板的同一表面上，其中太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管互不接觸。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述有機(jī)發(fā)光二極管為透明有機(jī)發(fā)光二極管。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述太陽電池模塊為薄膜太陽電池模塊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述光電有機(jī)發(fā)光二極管兀件還包括ー擴(kuò)散折射層,位于基板的表面與有機(jī)發(fā)光二極管之間，用以反射有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)出的光。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述光電有機(jī)發(fā)光二極管兀件還包括ー儲能系統(tǒng)，連接太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管，用以儲能或使太陽電池模塊產(chǎn)生的電カ供給有機(jī)發(fā)光二極管。本發(fā)明另提出一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，包括(a)提供多個面型蒸鍍源，每一面型蒸鍍源包括一蒸鍍源基板以及形成于其表面上的ー蒸鍍材料；(b)加熱ー些面型蒸鍍源，使被加熱的面型蒸鍍源的蒸鍍材料蒸鍍于一基板的一表面上，以形成一第一多層結(jié)構(gòu)；(C)去除部分第一多層結(jié)構(gòu)，以形成一太陽電池模塊；(d)加熱另ー些面型蒸鍍源，使被加熱的面型蒸鍍源的蒸鍍材料蒸鍍于上述基板的同一表面上，以形成一第二多層結(jié)構(gòu)；(e)去除部分第二多層結(jié)構(gòu)，以形成一有機(jī)發(fā)光二極管，其中步驟b 步驟c可在步驟d之前進(jìn)行或在步驟e之后進(jìn)行，且上述有機(jī)發(fā)光二極管與上述太陽電池模塊互不接觸。在本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，每一面型蒸鍍源的上述蒸鍍材料包括點(diǎn)、線或面分布排列。在本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，每一面型蒸鍍源的上述蒸鍍源基板為平滑面或粗糙表面。在本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，上述蒸鍍源基板為一可撓材料，其中蒸鍍源基板卷繞形成一面型蒸鍍源卷材，能通過連續(xù)送出或間歇式進(jìn)給送出上述面型蒸鍍源卷材，以進(jìn)行連續(xù)蒸鍍。
本發(fā)明又提出一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，包括(a)提供一個面型蒸鍍源，其由多個線型蒸鍍源構(gòu)成，每ー線型蒸鍍源包括相連的ー第一腔體以及ー第二腔體；(b)將至少一蒸鍍氣體通入第一腔體內(nèi)，以自然對流方式混合上述蒸鍍氣體，并于第二腔體內(nèi)以強(qiáng)制對流方式將上述蒸鍍氣體自每ー線型蒸鍍源噴出至一基板的一表面上；(C)重復(fù)步驟b，且每次所使用的蒸鍍氣體為相同或不同的氣體，直到在基板的表面上形成一第一多層結(jié)構(gòu)；(d)去除部分第一多層結(jié)構(gòu)，以形成一太陽電池模塊；(e)重復(fù)步驟b，且每次所使用的蒸鍍氣體為相同或不同的氣體，直到在上述基板的同一表面上形成一第二多層結(jié)構(gòu)；(f)去除部分第二多層結(jié)構(gòu)，以形成一有機(jī)發(fā)光二極管，其中步驟c 步驟d可在步驟e之前進(jìn)行或在步驟f之后進(jìn)行，且上述有機(jī)發(fā)光二極管與上述太陽電池模塊互不接觸。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，上述蒸鍍氣體是經(jīng)由第一臨界流孔(criticalorifice)通入第一腔體內(nèi)。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，在第二腔體內(nèi)的上述蒸鍍氣體是經(jīng)由一第二臨界流孔噴'出?；谏鲜?，本發(fā)明在同一基板的單面上同時制作太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管，即可完成結(jié)合太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件，因此可將其直接運(yùn)用于窗戶，以便于白天使用日光照明，并同時以太陽電池吸收日光中的紫外光。如果結(jié)合儲能系統(tǒng)使用時，夜晚或燈光不足時還能以有機(jī)發(fā)光二極管替代發(fā)光，達(dá)到低耗能甚至是零耗能的需求。此外，本發(fā)明利用面型蒸鍍源來完成平坦/均勻的蒸鍍，因此能達(dá)到太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管的狹縫蒸鍍的平坦均勻要求。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。


圖IA是本發(fā)明第一實(shí)施例的一種光電有機(jī)發(fā)光二極管兀件的上視不意圖；圖IB是圖IA的B-B’線段的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造流程立體圖4A與圖4B分別是本發(fā)明第三實(shí)施例的面型蒸鍍源的兩種例子；圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的面型蒸鍍源進(jìn)行連續(xù)蒸鍍的示意圖；圖6A是本發(fā)明第四實(shí)施例的一種線型蒸鍍源的立體示意圖；圖6B是本發(fā)明圖6A的B-B線段的剖面示意圖；圖7顯示由圖6A的線型蒸鍍源構(gòu)成的面型蒸鍍源示意圖。主要元件符號說明100 :光電有機(jī)發(fā)光二極管元件102 :基板104:太陽電池模塊 106 :有機(jī)發(fā)光二極管108 :表面110:儲能系統(tǒng)112:光線200:透明負(fù)極202 N型半導(dǎo)體204 :P型半導(dǎo)體206:透明正極208:透明陽極210 :空穴傳輸層212 :發(fā)光層214:電子傳輸層216:陽極218 :擴(kuò)散折射層300、400、404、700 :面型蒸鍍源302 :蒸鍍源基板304、402、406 :蒸鍍材料500 :面型蒸鍍源卷材600 :線型蒸鍍源602 :第一腔體604 :第二腔體606a c :蒸鍍氣體608、612:入口610:出口614 :氣體
具體實(shí)施例方式圖IA是依照第一實(shí)施例的一種光電有機(jī)發(fā)光二極管(PV-OLED)兀件的上視不意圖；圖IB圖IA的B-B’線段的劑面不意圖。請參照圖IA與圖IB，本實(shí)施例的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件100包括一基板102、太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106，其中基板102例如是具有透光性質(zhì)的基板。太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106位于基板102的同一表面108上,其中太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106互不接觸。另外，可設(shè)置ー儲能系統(tǒng)110連接太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106。當(dāng)光線112照射光電有機(jī)發(fā)光二極管兀件100時,太陽電池模塊104會照光發(fā)電并可將電能傳送至上述儲能系統(tǒng)110或直接傳給有機(jī)發(fā)光二極管106發(fā)光。在圖IA與圖IB中，太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106僅以略圖方式繪制，但實(shí)際上可以運(yùn)用目前的技術(shù)制作這兩個構(gòu)件。譬如可用薄膜太陽電池模塊、硅晶太陽電池模塊或者其他適合的太陽電池模塊作為太陽電池模塊104 ;而有機(jī)發(fā)光二極管106則可用透明有機(jī)發(fā)光二極管。圖2是依照第二實(shí)施例的一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的剖面示意圖，其中使用與第一實(shí)施例相同的兀件符號來表不相同的兀件或構(gòu)件。請參照圖2，本實(shí)施例的太陽電池模塊104是由透明負(fù)極200、N型半導(dǎo)體202、P型半導(dǎo)體204和透明正極206所構(gòu)成；有機(jī)發(fā)光二極管106則是由透明陰極208、空穴傳輸層210、發(fā)光層212、電子傳輸層214及陽極216所構(gòu)成。由于是在同一表面108制作太陽 電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106，所以透明負(fù)極200與透明陽極208在制作時可為単一步驟鍍在基板102的表面108上的導(dǎo)電材料層，然后再用微影蝕刻技術(shù)將其圖案化而得到互不接觸的太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106的電極。此外，在基板102的表面108與有機(jī)發(fā)光二極管106之間還可設(shè)置ー層擴(kuò)散折射層(diffusion refractor layer) 218,用以反射有機(jī)發(fā)光二極管106發(fā)出的光，其材料譬如Ti02、SiO2...等能透光并具有反射效果的材料。另外，本實(shí)施例的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件還可包括連接太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106的ー儲能系統(tǒng)110,用以儲存太陽電池模塊104產(chǎn)生的電力、或使太陽電池模塊104產(chǎn)生的電カ供給有機(jī)發(fā)光二極管106。圖3是依照第三實(shí)施例的一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造流程立體圖。在圖3中顯示單一個面型蒸鍍源300在對一基板102的一表面108進(jìn)行蒸鍍的情形。上述面型蒸鍍源300包括一蒸鍍源基板302以及形成于其表面上的ー蒸鍍材料304，其中蒸鍍源基板302可為平滑面或粗糙表面。當(dāng)加熱面型蒸鍍源300時，其中被加熱的蒸鍍材料304會蒸鍍于基板102上，如此ー來可通過準(zhǔn)備多個具有不同蒸鍍材料的面型蒸鍍源，來對基板102進(jìn)行連續(xù)蒸鍍，以形成多層結(jié)構(gòu)(未繪示)。舉例來說，如果要形成像圖2的太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106，則可應(yīng)用上述的面型蒸鍍源300，連續(xù)形成構(gòu)成太陽電池模塊104 (或有機(jī)發(fā)光二極管106)的多層結(jié)構(gòu)，再去除部分多層結(jié)構(gòu)，以形成太陽電池模塊104 (或有機(jī)發(fā)光二極管106)。此外，也可將太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106的形成順序顛倒，只要有機(jī)發(fā)光二極管106與太陽電池模塊104互不接觸即可。在圖3中，面型蒸鍍源300的蒸鍍材料304是以面分布排列而成。然而本實(shí)施例并不限于此，舉凡能形成平坦/均勻且具平坦頂部的蒸鍍源形狀都可用于此，譬如圖4A顯示的面型蒸鍍源400的蒸鍍材料402是以點(diǎn)分布排列而成；圖4B顯示的面型蒸鍍源404的蒸鍍材料406是以線分布排列而成。另外，上述蒸鍍源基板400如為可撓材料，則可將其卷繞形成一面型蒸鍍源卷材500，如圖5。因此，能通過連續(xù)送出或間歇式進(jìn)給送出上述面型蒸鍍源卷材500，以對基板102進(jìn)行連續(xù)蒸鍍。圖6A是依照第四實(shí)施例的一種線型蒸鍍源的立體示意圖；圖6B是圖6A的B-B線段的剖面示意圖。請參照圖6A與圖6B，圖中顯示單ー線型蒸鍍源600，其中包括相連的ー第一腔體602以及ー第二腔體604。當(dāng)多種蒸鍍氣體606a c自多個入口 608通入第一腔體602內(nèi)，會以自然對流方式進(jìn)行混合，并于第二腔體604內(nèi)以強(qiáng)制對流方式將上述蒸鍍氣體606a c自線型蒸鍍源600的出口 610噴出。姆次蒸鍍制作エ藝所使用的蒸鍍氣體606a c可以是相同或不同的氣體。舉例來說，若是為了藍(lán)光制作エ藝，可単獨(dú)使用相同的蒸鍍氣體，如DPASN ;若為了白光制作エ藝，可同時使用不同的蒸鍍氣體，如DPASN摻雜4wt% ER53。上述入口 608如果是臨界流孔(critical orifice),則可調(diào)控各成分的質(zhì)流率或是整合各個入口 608的氣體量。至于上述強(qiáng)制對流方式可利用自第二腔體604的兩側(cè)的入ロ 612輸入的氣體614產(chǎn)生。而且，當(dāng)?shù)诙惑w604的出口 610設(shè)計(jì)為臨界流孔(criticalorifice)時，因出口 610的孔洞縮小會導(dǎo)致壓力降低、速度變快，所以能緩沖從常壓到真空 壓カ狀態(tài)。另外，第二腔體604如圖6采漸縮設(shè)計(jì)，可進(jìn)ー步預(yù)防氣體^06a c與614)在進(jìn)入臨界流孔所造成兩側(cè)的渦漩流，而造成氣體的停滯鍍于腔體604兩側(cè)。圖7顯示由多個線型蒸鍍源600構(gòu)成的面型蒸鍍源700。其中各個線型蒸鍍源600的出口 610均朝同一面，所以可將一基板(未繪示)放置于面型蒸鍍源700上進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)的蒸鍍，再搭配去除部分多層結(jié)構(gòu)的步驟，就能像第三實(shí)施例一祥形成太陽電池模塊104 (或有機(jī)發(fā)光二極管106)。此外，也可將太陽電池模塊104與有機(jī)發(fā)光二極管106的形成順序顛倒，只要有機(jī)發(fā)光二極管106與太陽電池模塊104互不接觸即可。在圖7中，面型蒸鍍源700的線型蒸鍍源600是分布成一整面。然而本實(shí)施例并不限于此，舉凡能形成平坦且高均勻性的蒸鍍源形狀都可用于此。綜上所述,本發(fā)明的光電有機(jī)發(fā)光二極管兀件因?yàn)榻Y(jié)合太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光ニ極管，所以可直接運(yùn)用于窗戶，使白天可使用日光照明，并同時以太陽電池吸收日光中的紫外光。此外，本發(fā)明的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件如結(jié)合儲能系統(tǒng)使用，則在夜晚或光線不足時還可以有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)光。而且，本發(fā)明利用面型蒸鍍源，能形成平坦/均勻的多層太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管，因此確實(shí)能在單面上同時制作太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光ニ極管。雖然結(jié)合以上實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件，其特征在于所述元件包括 基板； 太陽電池模塊，位于該基板的一表面上；以及 有機(jī)發(fā)光二極管，位于該基板的該表面上，其中該有機(jī)發(fā)光二極管與該太陽電池模塊互不接觸。
2.如權(quán)利要求I所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件，其其特征在于該有機(jī)發(fā)光二極管為透明有機(jī)發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求I所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件，其其特征在于該太陽電池模塊為薄膜太陽電池模塊。
4.如權(quán)利要求I所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件，其特征在于所述元件還包括擴(kuò)散折射層，位于該基板的該表面與該有機(jī)發(fā)光二極管之間，用以反射該有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)出的光。
5.如權(quán)利要求I所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件，其特征在于所述元件還包括儲能系統(tǒng)，連接該太陽電池模塊與該有機(jī)發(fā)光二極管，用以儲能或使該太陽電池模塊產(chǎn)生的電カ供給該有機(jī)發(fā)光二極管。
6.一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括 a.提供多個面型蒸鍍源，每一面型蒸鍍源包括一蒸鍍源基板以及形成于該蒸鍍源基板的一表面上的ー蒸鍍材料； b.加熱部分的該些面型蒸鍍源，使被加熱的每一面型蒸鍍源的該蒸鍍材料蒸鍍于一基板的一表面上，以形成一第一多層結(jié)構(gòu)； c.去除部分該第一多層結(jié)構(gòu)，以形成一太陽電池模塊； d.加熱部分的該些面型蒸鍍源，使被加熱的每一面型蒸鍍源的該蒸鍍材料蒸鍍于該基板的該表面上，以形成一第二多層結(jié)構(gòu)；以及 e.去除部分該第二多層結(jié)構(gòu)，以形成一有機(jī)發(fā)光二極管，其中 步驟b 步驟c包括在步驟d之前進(jìn)行或在步驟e之后進(jìn)行，且該有機(jī)發(fā)光二極管與該太陽電池模塊互不接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于每一面型蒸鍍源的該蒸鍍材料包括點(diǎn)、線或面分布排列而成。
8.如權(quán)利要求6所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于每一面型蒸鍍源的該蒸鍍源基板為平滑面或粗糙表面。
9.如權(quán)利要求6所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于該蒸鍍源基板為一可撓材料。
10.如權(quán)利要求9所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于該蒸鍍源基板卷繞形成一面型蒸鍍源卷材，能通過連續(xù)送出或間歇式進(jìn)給送出該面型蒸鍍源卷材，以進(jìn)行連續(xù)蒸鍍。
11.一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括 a.提供一面型蒸鍍源，該面型蒸鍍源是由多個線型蒸鍍源構(gòu)成，每ー線型蒸鍍源包括相連的ー第一腔體以及ー第二腔體； b.將至少一蒸鍍氣體通入該第一腔體內(nèi)，以自然對流方式混合該至少一蒸鍍氣體，并于該第二腔體內(nèi)以強(qiáng)制對流方式將該至少ー蒸鍍氣體自每ー線型蒸鍍源噴出至一基板的一表面上； C.重復(fù)步驟b，且每次所使用的該至少一蒸鍍氣體為相同或不同的氣體，直到在該基板的該表面上形成一第一多層結(jié)構(gòu)； d.去除部分該第一多層結(jié)構(gòu)，以形成一太陽電池模塊； e.重復(fù)步驟b，且每次所使用的該至少一蒸鍍氣體為相同或不同的氣體，直到在該基板的該表面上形成一第二多層結(jié)構(gòu)；以及 f.去除部分該第二多層結(jié)構(gòu)，以形成一有機(jī)發(fā)光二極管，其中 步驟c 步驟d包括在步驟e之前進(jìn)行或在步驟f之后進(jìn)行，且該有機(jī)發(fā)光二極管與該太陽電池模塊互不接觸。
12.如權(quán)利要求11所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于該至少ー蒸鍍氣體是經(jīng)由至少ー第一臨界流孔通入該第一腔體內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的光電有機(jī)發(fā)光二極管元件的制造方法，其特征在于于該第二腔體內(nèi)的該至少一蒸鍍氣體是經(jīng)由一第二臨界流孔噴出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光電有機(jī)發(fā)光二極管元件及其制造方法。所述光電有機(jī)發(fā)光二極管元件包括基板、太陽電池模塊與有機(jī)發(fā)光二極管。所述太陽電池模塊位于基板的一表面上。所述有機(jī)發(fā)光二極管與太陽電池模塊位于基板的同一表面，并接受太陽電池模塊供電而發(fā)光。
文檔編號H01L51/52GK102820431SQ20111021766
公開日2012年12月12日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者陳建志, 王慶鈞, 黃智勇, 陳思豪, 羅展興, 強(qiáng)忠萍 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院