台湾专利TW201308624A 光電模組及其發光方法

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专利摘要:
一種光電模組，包括發光裝置與光電轉換裝置。發光裝置具有第一電極。光電轉換裝置配置在發光裝置上且具有第二電極與光電元件。第一電極與第二電極具有透光性。光電元件通過具有穿透波長的光線，並吸收具有吸收波長的光線以轉換成電能，其中吸收波長小於穿透波長。另揭露一種光電模組的發光方法。
公开号:TW201308624A
申请号:TW100127213
申请日:2011-08-01
公开日:2013-02-16
发明作者:Hsin-Rong Tseng；Chun-Liang Lin；Ting-Kuo Chang
申请人:Au Optronics Corp；
IPC主号:Y02E10-00

专利说明:
光電模組及其發光方法
本發明是有關於一種光電模組及其發光方法，且特別是一種具有發光裝置與光電轉換裝置的光電模組及其發光方法。
近年來在生物科技的領域中有許多應用的例子，例如將發光元件應用在植物生長或是皮膚保養等物理治療上。以發光元件進行人體治療為例，其不但安全、無痛，且無副作用。舉例而言，紅光(波長約635奈米)對人體的作用，其深度與效果可達皮膚黏膜下層，因而能促進局部組織的新陳代謝，從而達到加速傷口癒合的效果，也因此已有許多利用發光元件來進行物理光療的應用。
惟上述應用於人體治療的發光儀器，其皆屬於大型儀器，因此易因體積及電力需求等因素而無法隨時搬移，故而通常需在固定地點進行相關療程。如此對於使用者而言易造成不便。
本發明提供一種光電模組及其發光方法，其具有較佳的可攜性與發光效率。
本發明的一實施例提出一種光電模組，包括一發光裝置與一光電轉換裝置。發光裝置具有一第一電極。光電轉換裝置配置在發光裝置上，且光電轉換裝置具有一第二電極與一光電元件，其中第一電極與第二電極具有透光性。光電元件用以使具有一穿透波長的光線通過，並將具有一吸收波長的光線轉換成電能，且吸收波長小於穿透波長。
本發明的一實施例提出一種光電模組的發光方法，包括啟動光電轉換裝置，使具有穿透波長之光線能穿透發光裝置；以及啟動光電轉換裝置，使具有吸收波長之光線能被光電轉換裝置吸收，以產生電能，且吸收波長小於穿透波長。
在本發明之一實施例中，上述之發光裝置還具有一第一基板，第一電極配置在第一基板上。光電轉換裝置還具有一第二基板，光電元件與第二電極配置在第二基板上，其中第一基板與第二基板具有透光性。
在本發明之一實施例中，上述之第一基板與第二基板具有可撓性。
在本發明之一實施例中，上述之第一基板與第二基板一體成型的一板狀結構，而第一電極與第二電極分別位在板狀結構的相對兩表面。
在本發明之一實施例中，更包括一控制裝置，電性連接發光裝置與光電轉換裝置。控制裝置依據光電轉換裝置的狀態而啟動或關閉發光裝置。
在本發明之一實施例中，更包含一儲電裝置，電性連接第二電極。光電元件所產生的電能經由第二電極傳送並儲存至儲電裝置。
在本發明之一實施例中，更包含一光感測器，電性連接控制裝置。
在本發明之一實施例中，更包括當上述之光電轉換裝置啟動時，上述之發光裝置產生具有穿透波長的光線。
在本發明之一實施例中，更包括當上述之光電轉換裝置啟動時，關閉發光裝置。
在本發明之一實施例中，上述之光電模組更包含一儲電裝置，電性連接發光裝置與光電轉換裝置，而光電模組的發光方法更包含光電轉換裝置吸收具有吸收波長的光線所轉換成之電能儲存至儲電裝置。
在本發明之一實施例中，上述之儲電裝置傳送所儲存的電能至發光裝置。
基於上述，在本發明的上述實施例中，光電模組藉由將發光裝置與光電轉換裝置整合在一起，並基於光電轉換裝置啟動與否而對應地驅動發光裝置，以讓光電模組無論處於何種環境下皆能產生具有一定波長範圍的紅光。再者，當光電轉換裝置啟動時，亦能因使一定波長範圍的紅光通過而達到光電模組所需之效果外，更能因其將固定波長範圍的光線予以吸收並轉換成電能而儲存至儲電裝置，而讓光電模組處於光電轉換裝置無法作動的環境下，亦能藉此啟動發光裝置，而使光電模組維持其效能。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1至圖3分別是依照本發明一實施例的一種光電模組於不同狀態的示意圖。在此需先說明的是，圖1至圖3分別以較粗實線及箭號表示構件間電性導通的狀態及電能傳送的方向。請先參考圖1與圖2，在本實施例中，光電模組100包括一發光裝置110、一光電轉換裝置120以及一控制裝置130。
發光裝置110例如是一有機發光二極體，其具有一第一電極112。光電轉換裝置120例如是一太陽能電池，其可藉由封膠而配置在發光裝置110上，惟在此並未限制發光裝置110與光電轉換裝置120之間的結合關係。光電轉換裝置120具有一第二電極122與一光電元件124。在此，第一電極112與第二電極122具有透光性，而光電元件124例如是太陽能電池的光電轉換層，且光電元件124可被視為一種光閥或濾波裝置，可使特定波長的光線穿透，而特定波長以外的光線不會穿透。於本實施例中，光電元件124會將特定波長以外的光線加以吸收。舉例而言，特定波長的光線可為L1，因此當各種波長的光線經過光電元件124後，其具有特定波長的光線L1可穿透光電元件124。換言之，本實施例中的光電元件124用以使具有穿透波長的光線L1通過，並吸收具有吸收波長的光線L2以轉換成電能，其中具有吸收波長的光線L2的波段範圍小於具有穿透波長的光線L1之波段範圍。
本實施例中，控制裝置130電性連接發光裝置110與光電轉換裝置120，且控制裝置130會依據光電轉換裝置120的狀態而啟動或關閉發光裝置110。於另一實施例中，可以利用光感測器(圖示未繪出)偵測外部光線能量，且光感測器提供訊號給控制裝置130，藉由感測環境光線能量來控制啟動或關閉發光裝置110，或是控制裝置130為光感測器，可直接偵測環境光線。然，不限於上述方法，也可藉由手動來控制啟動或關閉發光裝置。
進一步地說，發光裝置110還具有一第一基板116與一有機發光層114，上述第一電極112包含一對第一電極層112a、112b，且第一電極層112a、112b為配置在第一基板116，而有機發光層114配置在此對第一電極層112a、112b之間。在本實施例中，有機發光層114用以產生具有發光波長的光線L3，舉例而言，其為波長範圍580奈米至800奈米的紅光，而此對第一電極層112a、112b例如是銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)等透明導電氧化物(transparent electrically conductive oxide，TCO)或是銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鎂(Mg)、鈣(Ca)等厚度小於30奈米(nm)的金屬薄膜，於本實施例中，當厚度較薄的金屬薄膜，可具有透光性，因此可藉由不同金屬薄膜特性來選擇適當厚度，使其能保有透光特性。
再者，光電轉換裝置120還具有一第二基板126，而第二電極122包含一對第二電極層122a、122b，且第二電極層122a、122b為配置在此第二基板126上的一對第二電極層122a、122b，而光電元件124則配置在此對第二電極層122a、122b之間。在此，第二電極層122a、122b亦可採用與上述第一電極層112a、112b相同的材質。基於上述，穿透第二電極層122a、122b與光電元件124的光線亦能穿透第一電極層112a、112b。因此，當具有各種波長的光線通過光電元件124時，其具有穿透波長的光線L1可穿透光電元件124與各電極層，使得光電模組100可以產生具有穿透波長的光線L1，同時，當發光裝置110之有機發光層114產生具有發光波長的光線L3時，其發光波長的光線L3也可穿透各電極層，使得光電模組100可以產生具有發光波長的光線L3。舉例而言，當穿透波長的光線L1之波長為600奈米至1100奈米，穿透波長的光線L3之波長為580奈米至800奈米時，自光電模組100中所發出的光線便是在波長範圍580奈米至1100奈米間的紅光。
此外，圖4A至圖4C是對照圖1至圖3的光電模組之發光方法的流程圖。請同時參考圖1至圖3並分別對照圖4A至圖4C中的步驟，在本實施例中，光電模組100還包括一儲電裝置140，其電性連接控制裝置130，及在第一電極層112a、112b與第二電極層122a、122b之間。
據此，於步驟S410中，控制裝置130會偵測光電轉換裝置120的狀態。接著於步驟S420中，當光電轉換裝置120處於作動狀態時，控制裝置130會關閉發光裝置110。此時光電元件124將具有吸收波長的光線L2吸收並轉換成電能。之後於步驟S430中，控制裝置130便會啟動儲電裝置140，以使電能經由第二電極層122a、122b傳送並儲存至此儲電裝置140(如圖1所繪示之狀態)。於本實施例中，當光電轉換裝置120將吸收波長光線L2轉換為電能時，此電能小於可驅動發光裝置110的能量，因此，需要儲電裝置140先將光電轉換裝置120產生的電能加以儲存，經由累積之後，再驅動發光裝置110。此外，利用儲電裝置140保存電能，也可增加使用電能時機的彈性度。
換句話說，當光電模組100處於圖1所繪示之環境(可視為日間環境)時，外界光線(包括具有吸收波長的光線L2與具有穿透波長的光線L1)照射至光電轉換裝置120，其中具有吸收波長的光線L2被光電元件124吸收並轉換成電能儲存至儲電裝置140，而具有穿透波長的光線L1便會穿透光電轉換裝置120與發光裝置110，如此一來，光電模組100便能藉由光電轉換裝置120產生電能，並且具有穿透波長之光線L1的發光效果。
相對地，請參考圖2與圖4B，當光電模組100處於圖2所繪示之環境(視為夜間或暗室環境)時，此時並無外界的環境光線可供光電轉換裝置120進行作動，因此光電轉換裝置120實質上處於未作動狀態，所以在步驟S440中，控制裝置130便會啟動儲電裝置140，以將其內的電能傳送至發光裝置110，以讓光電模組100雖處於夜間而仍能產生具有發光波長的光線L3，因而得以維持光電模組100正常的運作，亦即本實施例的光電模組100能藉由上述兩種狀態而隨時皆能具有發光波長的光線L3或穿透波長的光線L1。惟本實施例並未限制於此，請參考圖3與圖4C，在步驟S450，當光電轉換裝置120處於作動狀態，而控制裝置130亦啟動儲電裝置140的電能傳送至發光裝置110，故而發光裝置110與光電轉換裝置120皆處於作動狀態，因而讓光電模組100能夠同時具有發光波長的光線L3與穿透波長的光線L1。舉例而言，光電模組100可產生波長範圍580奈米至1100奈米(即同時具有發光波長光線L3與穿透波長光線L1)的紅光。此舉讓應用此光電模組100的相關設備得以不受環境光源的限制，例如在生醫領域，通常會利用紅光(波長約635nm)進行人體的物理光療，故而當此物理光療設備應用本發明之光電模組100時，便能不受地域及時間的影響。再者，當此光電模組100予以微型化後，便能因而貼付在人體上，並由於光電模組100能隨時隨地處於作動狀態，因而讓物理光療能有較佳的療效。因此，本實施例中，穿透波長光線L1為紅光範圍之波長，吸收波長光線L2為紅外範圍外之波長，舉例而言，可為藍光或綠光範圍之波長，使得吸收波長L2的波長小於穿透波長。
然，本發明不限於此，可依不同需求的設計而選取不同的光電元件124材料，以得到適當的吸收/穿透波長光線(L2/L1)，舉例而言，吸收波長L2可為紫外光波長，穿透波長可為黃光波長，以作為室內照明之用。同樣地，也可以選取適當的有機發光層114材料，以符合需求的發光波長之光線L3。另外，也可依照不同設計而轉換吸收/穿透/發光波長的設計，舉例而言，穿透波長(光線L1)可與發光波長(光線L3)相同，亦可不同或具有部分重疊範圍。換言之，本實施例中，穿透波長光線L1為紅光範圍之波長，發光波長光線L3也為紅光範圍之波長。於另一實施例中，穿透波長光線L1為紅光範圍之波長，發光波長L3為紅光與黃光範圍之波長。
另一方面，發光裝置110的第一基板116與光電轉換裝置120的第二基板126例如是以聚對苯二甲酸乙酯(PET,polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙酯(PEN,polyethylene naphthalate)或聚碳酸酯(PC,polycarbonate)製作而成，藉由其材料的特性，而使得第一基板116與第二基板126具有透光性與可撓性，其中基板116、126的透光性用以讓具有發光波長光線L3或穿透光線L1通過，而其可撓性用以讓光電模組100能藉其自由變形而增加適用範圍。此外，本實施例中，第一基板116、第二基板126、第一電極層112與第二電極層122為具有透光性，因此不論是穿透波長光線L1或發光波長光線L3皆可穿透，形成光電模組100雙面可射出光線，以增加使用的便利性。
此外，圖5是本發明另一實施例的一種光電模組的示意圖。請參考圖5，與上述實施例不同的是，本實施例的光電模組200將上述實施例的第一基板116與第二基板126一體成型為一板狀結構210，而第一電極層112a、112b、有機發光層114配置在板狀結構210的一第一表面S1，第二電極層122a、122b、光電元件124配置在一第二表面S2，且第一表面S1與第二表面S2彼此相對。換句話說，本實施例的光電模組200藉由將上述發光裝置110與光電轉換裝置120整合於板狀結構210上，而能有效地降低光電模組200的體積，以具有輕薄化的外觀特徵。
圖6是本發明又一實施例的一種光電模組的示意圖。請參考圖6，在本實施例中，可以利用封裝材料150(或密封膠材)將發光裝置110與光電轉換裝置120封裝在一起，亦可於其側邊加以密封，減少水氣或增加保護性。同時，也可依不同需求而將控制裝置130或儲電裝置140封裝其內，亦可分別封裝或不封裝。然，圖6僅以圖1至3的實施例來說明，但本發明不限於此，另一實施例中，如圖5所示，亦可利用封裝材料密封。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，光電模組藉由將發光裝置與光電轉換裝置整合在一起，並讓控制裝置偵測光電轉換裝置啟動與否而對應地驅動發光裝置，以讓光電模組無論處於何種環境下皆能產生具有一定波長範圍的光線。再者，當光電轉換裝置啟動時，亦能因使一定波長範圍的光線通過而達到光電模組所需之效果外，更能因其將固定波長範圍的光線予以吸收並轉換成電能而儲存至儲電裝置，而讓光電模組處於光電轉換裝置無法作動的環境下，亦能藉此啟動發光裝置，而使光電模組維持其效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200．．．光電模組
110．．．發光裝置
112．．．第一電極
112a、112b．．．第一電極層
114．．．有機發光層
116．．．第一基板
120．．．光電轉換裝置
122．．．第二電極
122a、122b．．．第二電極層
124．．．光電元件
126．．．第二基板
130．．．控制裝置
140．．．儲電裝置
150．．．封裝材料
210．．．板狀結構
L1．．．具有穿透波長的光線
L2．．．具有吸收波長的光線
L3．．．具有發光波長的光線
S1．．．第一表面
S2．．．第二表面
圖1至圖3分別是依照本發明一實施例的一種光電模組於不同狀態的示意圖。
圖4A至圖4C是對照圖1至圖3的光電模組之發光方法的流程圖。
圖5是本發明另一實施例的一種光電模組的示意圖。
圖6是本發明又一實施例的一種光電模組的示意圖。
100．．．光電模組
110．．．發光裝置
112．．．第一電極
112a、112b．．．第一電極層
114．．．有機發光層
116．．．第一基板
120．．．光電轉換裝置
122．．．第二電極
122a、122b．．．第二電極層
124．．．光電元件
126．．．第二基板
130．．．控制裝置
140．．．儲電裝置
L1．．．具有穿透波長的光線
L2．．．具有吸收波長的光線

权利要求:
Claims (12)
[1] 一種光電模組，包含：一發光裝置，具有一第一電極；以及一光電轉換裝置，配置在該發光裝置上，且該光電轉換裝置具有一第二電極與一光電元件，其中該第一電極與該第二電極具有透光性，而該光電元件用以使具有一穿透波長的光線通過，並將具有一吸收波長的光線轉換成電能，且該吸收波長小於該穿透波長。
[2] 如申請專利範圍第1項所述的光電模組，其中該發光裝置還具有一第一基板，該第一電極配置在該第一基板上，而該光電轉換裝置還具有一第二基板，該光電元件與該第二電極配置在該第二基板上，其中該第一基板與該第二基板具有透光性。
[3] 如申請專利範圍第2項所述的光電模組，其中該第一基板與該第二基板具有可撓性。
[4] 如申請專利範圍第2項所述的光電模組，其中該第一基板與該第二基板為一體成型的一板狀結構，而該第一電極與該第二電極分別位在該板狀結構的相對兩表面。
[5] 如申請專利範圍第1項所述的光電模組，更包含：一控制裝置，電性連接該發光裝置與該光電轉換裝置，且該控制裝置依據該光電轉換裝置的狀態而啟動或關閉該發光裝置。
[6] 如申請專利範圍第1項所述的光電模組，更包含：一儲電裝置，電性連接該第二電極，其中該光電元件所產生的電能經由該第二電極傳送並儲存至儲電裝置。
[7] 如申請專利範圍第5項所述的光電模組，更包含：一光感測器，電性連接該控制裝置。
[8] 一種光電模組的發光方法，該光電模組具有一光電轉換裝置與一發光裝置，該發光方法包含：啟動該光電轉換裝置，使一穿透波長之光線能穿透該發光裝置；以及啟動該光電轉換裝置，使一吸收波長之光線能被該光電轉換裝置吸收，產生一電能，其中該吸收波長小於該穿透波長。
[9] 如申請專利範圍第8項所述的發光方法，更包含：當該光電轉換裝置啟動時，該發光裝置產生具有該穿透波長的光線。
[10] 如申請專利範圍第9項所述的發光方法，更包含：當該光電轉換裝置啟動時，關閉該發光裝置。
[11] 如申請專利範圍第9項所述的發光方法，其中該光電模組更包含一儲電裝置，電性連接該發光裝置與該光電轉換裝置，而該發光方法更包含：該光電轉換裝置吸收具有該吸收波長的光線所轉換成之該電能儲存於該儲電裝置。
[12] 如申請專利範圍第11項所述的發光方法，其中該儲電裝置傳送所儲存之該電能至該發光裝置。

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