專利名稱：用于顯示設(shè)備的集成光電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式涉及顯示設(shè)備的領(lǐng)域，尤其涉及包括集成光電池的 顯不設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常在現(xiàn)代電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)光電池或太陽(yáng)能電池，以提供備選的能量源。在顯示 設(shè)備(比如液晶顯示器(LCD))中，已經(jīng)將光電池集成到LCD中，以從環(huán)境光或背光源所產(chǎn) 生的光中獲得電能。圖1示出了處于未組裝的配置中的常規(guī)IXD 100的橫截面圖。IXD 100包括白光 源120以及在白光源120之上的水平偏振片131。光電池171、172、173形成于水平偏振片 131之上。包括子像素141、142、143的像素140形成于光電池171、172、173之上。濾色片 151、152、153形成于子像素141、142、143之上。濾色片151、152、153可以由紅色濾色片 151、綠色濾色片152和藍(lán)色濾色片153制成，以產(chǎn)生多色像素。垂直偏振片132形成于濾 色片151、152、153之上。玻璃屏幕160形成于前垂直偏振片132上。通常，光電池171、172、173形成于像素140的后面。當(dāng)使IXD 100通電時(shí)，光電池 171、172、173能夠吸收從白光源120發(fā)出的大部分白光30。光電池171、172、173由透明或 半透明的材料制成，使得所發(fā)出的白光30可以被透射到像素140。然而，這種配置的一個(gè)缺 陷是光電池170不能夠有效地吸收環(huán)境光20。環(huán)境光20在穿過(guò)前垂直偏振片132、濾色片 151、152、153以及子像素141、142、143之后，其強(qiáng)度顯著地減小，由此，導(dǎo)致光電池170僅僅 吸收少量的環(huán)境光。


圖1是示出了處于未組裝的配置中的常規(guī)液晶顯示器(LCD)的橫截面圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式處于未組裝的配置中的液晶顯示器 (IXD)裝置的橫截面圖。圖3是示出了常規(guī)有機(jī)光電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖4示出了圖3的常規(guī)有機(jī)光電池的能帶圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的第一光電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖6示出了圖5的第一光電池的能帶圖。 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的第二光電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖8示出了圖7的第二光電池的能帶圖。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的第三光電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖10示出了圖9的第三光電池的能帶圖。圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式處于未組裝的配置中的液晶顯示器 (IXD)裝置的橫截面圖。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的包括LCD裝置的系統(tǒng)的框圖。
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圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式處于未組裝的配置中的顯示器裝置的 橫截面圖。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，闡明了大量的具體細(xì)節(jié)，為的是透徹理解本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè) 實(shí)施方式。在其它情況下，沒有特別詳細(xì)地描述顯示設(shè)備的公知功能和特征，為的是突出本 文詳細(xì)描述的內(nèi)容。本發(fā)明的實(shí)施方式描述了一種顯示設(shè)備，它包括像素以及在像素之上吸收光的光 電池。光電池具有一可見光吸收光譜，它不包括特定顏色的可見光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍。除 了具有能夠獲得光能的能力之外，光電池也充當(dāng)濾色片和光檢測(cè)器。圖2示出了處于未組裝的配置中的液晶顯示器(IXD)裝置200的橫截面圖。在一 個(gè)實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)LCD裝置200為用于如下平臺(tái)的顯示器(但不限于如下平臺(tái))移 動(dòng)電話；個(gè)人數(shù)字助理(PDA)；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(MID)、超級(jí)移動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)(UMPC)；膝上 型電腦；以及IXD監(jiān)視器。在一個(gè)實(shí)施方式中，IXD裝置200包括在背光源模塊210之上的水平偏振片221。 在一個(gè)實(shí)施方式中，背光源模塊210發(fā)出白光。IXD裝置200還包括在后水平偏振片221之 上的下玻璃基板231。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，像素單元240是在下玻璃基板231之上的。可以理解，IXD 裝置200包括像素陣列或多個(gè)像素，但為了說(shuō)明，圖2僅示出了一個(gè)像素單元240。在一個(gè) 實(shí)施方式中，像素單元240包括第一子像素、第二子像素和第三子像素。第一子像素、第二 子像素和第三子像素中的每一個(gè)都包括在公共電極261/262/263和像素電極251/252/253 之間的液晶層241/242/243。例如，第一子像素包括在公共電極261和像素電極251之間的 液晶261。在一個(gè)實(shí)施方式中，公共電極261-263是作為單個(gè)連續(xù)的電極層而形成的，而像 素電極251-253則是作為分離的隔絕的多個(gè)層而形成的，反之亦然。在一個(gè)實(shí)施方式中，像 素電極251-253和公共電極261-263是由透明材料制成的，比如但不限于氧化銦錫(IT0)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，光伏單元300是在IXD裝置200中的像素單元240之上 的。在IXD裝置200包括多個(gè)像素的情況下，光伏單元300是在每個(gè)像素之上的?；蛘撸?個(gè)光伏單元300是在多個(gè)像素的一部分之上的。在一個(gè)實(shí)施方式中，光伏單元300包括第 一光電池、第二光電池和第三光電池。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一光電池、第二光電池和第三 光電池是分別在第一子像素、第二子像素和第三子像素之上的。第一光電池、第二光電池和 第三光電池中的每一個(gè)都包括在光伏電極271/272/273以及公共電極261/262/263之間的 光伏層310/320/330。例如，第一光電池包括在光伏電極271和公共電極261之間的光伏層 310。在一個(gè)實(shí)施方式中，光伏電極271-273是由透明材料制成的，比如但不限于氧化銦錫 (IT0)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，IXD裝置200還包括阻擋層380以將光伏單元300封裝 起來(lái)。阻擋層380是由，但是不限于，諸如聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(PET)等材料制成的。在一 個(gè)實(shí)施方式中，阻擋層380的厚度約為1-500微米。IXD裝置200還包括在阻擋層380之上 的上玻璃基板232。在一個(gè)實(shí)施方式中，將光伏單元300集成到像素單元240上而非集成到 上玻璃基板232上能夠在制造像素240期間以相同的工藝流程來(lái)形成光伏單元300。這減
6小了制造成本和復(fù)雜度。在備選實(shí)施方式中，如果光伏單元300是在上玻璃基板232下方 的話，則IXD裝置200不包括阻擋層380。在一個(gè)實(shí)施方式中，IXD裝置200還包括在上玻 璃基板之上的前垂直偏振片222。在一個(gè)實(shí)施方式中，顯示器或玻璃屏幕280是在垂直偏振 片222之上的，以為IXD裝置200提供保護(hù)性覆蓋物或屏幕。在另一個(gè)實(shí)施方式中，光伏單元300是在上玻璃基板232之上的。在這種情況下， 阻擋層380將光伏單元300封裝起來(lái)，以提供保護(hù)性覆蓋物。光伏單元具有吸收光并且充當(dāng)濾色片的能力。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，對(duì)所述第 一、第二和第三光電池中的每一個(gè)都進(jìn)行調(diào)諧使之具有特定的吸收光譜，這些特定的吸收 光譜對(duì)期望的顏色是透明的。換句話說(shuō)，制造所述第一、第二和第三光電池使之具有可見光 吸收光譜，該可見光吸收光譜不包括與原色相關(guān)的波長(zhǎng)范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第 一、第二和第三光電池是根據(jù)紅綠藍(lán)三原色配色方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的。例如，將第一光電池設(shè)計(jì) 成基本上吸收可見光中除紅色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)以外的整個(gè)光譜(即第一光電池對(duì)紅色是透 明的)。相似的是，將第二光電池設(shè)計(jì)成吸收可見光中除綠色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)以外的整個(gè)光 譜。此外，將第三光電池設(shè)計(jì)成吸收可見光中除藍(lán)色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)以外的整個(gè)光譜。盡管 此處描述了紅綠藍(lán)色，但是應(yīng)該理解，其它配色方案也是可以實(shí)現(xiàn)的。此外，如果所述第一、第二和第三光電池使用紅色、綠色和藍(lán)色原色配色方案的 話，則像素單元240是多色像素。在另一個(gè)實(shí)施方式中，像素單元240是單色像素，其中所 述第一、第二和第三光電池是根據(jù)單色方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的。例如，將所述第一、第二和第三光 電池全設(shè)計(jì)成吸收可見光中除單一紅色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)以外的整個(gè)光譜?？梢岳斫?，所述單 一顏色并不限于紅色，也可以包括來(lái)自可見光譜中的任何其它顏色。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，光伏單元300是在像素單元240之上的，如圖2所示，以 吸收穿過(guò)顯示屏幕280而透射的大部分環(huán)境光20。光伏單元300的第一、第二和第三光電 池吸收來(lái)自環(huán)境光20的能量，并且將其轉(zhuǎn)換成電能。作為圖示，圖2僅僅示出了環(huán)境光20 透射到第一光電池。在將第一光電池調(diào)諧成對(duì)紅色透明的情況下，它吸收來(lái)自環(huán)境光20中 除紅色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍以外的能量。相似的是，若將第二和第三光電池調(diào)諧成分別對(duì)綠 色和藍(lán)色透明，則吸收環(huán)境光20中除綠色和藍(lán)色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍以外的能量。此外，在IXD裝置200的操作過(guò)程中，接通背光源模塊210的電源，它發(fā)出白光30， 白光30穿過(guò)水平偏振片221和下玻璃基板231到達(dá)像素單元240。為了說(shuō)明，圖2僅僅示 出了白光30中發(fā)射到第一子像素的那一部分。根據(jù)加到像素電極251-253上的電壓的量， 液晶層241-243可以控制被透射到顯示屏幕280的白光30的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，光伏單元300吸收穿過(guò)像素單元240而透射的白光30的一部 分。例如，第一光電池若被調(diào)諧成對(duì)紅色透明，則吸收穿過(guò)第一子像素而透射的除紅色波長(zhǎng) 范圍以外的白光30。換句話說(shuō)，允許白光30中與紅色相關(guān)的波長(zhǎng)范圍穿過(guò)第一光電池并前 進(jìn)到顯示屏幕280。第一光電池吸收白光30中與紅色無(wú)關(guān)的其余波長(zhǎng)范圍的能量并且將其 轉(zhuǎn)換成電能。相同的工作原理可應(yīng)用于第二和第三光電池。第二光電池若被調(diào)諧成對(duì)綠色 透明，則允許白光30中的綠色波長(zhǎng)范圍穿過(guò)并前進(jìn)到顯示屏幕280。相似的是，第三光電池 在被調(diào)諧成對(duì)藍(lán)色透明時(shí)，允許白光30中的藍(lán)色波長(zhǎng)范圍穿過(guò)。同時(shí)，第二和第三光電池 吸收白光30中與綠色或藍(lán)色無(wú)關(guān)的其余波長(zhǎng)范圍的能量，并將其轉(zhuǎn)換成電能。圖3示出了常規(guī)光電池的結(jié)構(gòu)。常規(guī)光電池是有機(jī)光電池，它包括陽(yáng)極電極181、形成于陽(yáng)極電極181上的施主有機(jī)層191、形成于施主有機(jī)層191上的受主有機(jī)層192以及 形成于受主有機(jī)層192上的陰極電極182。圖4示出了圖3的常規(guī)光電池的能帶圖。施主 和受主有機(jī)層191、192的能級(jí)是以這樣一種方式設(shè)計(jì)的，使得存在一種能讓電子(e_)從陽(yáng) 極電極181移動(dòng)到陰極電極182的能量梯度。換句話說(shuō)，施主有機(jī)層191 “捐贈(zèng)”電子，受 主有機(jī)層192 “接受”電子。常規(guī)光電池吸收光子以產(chǎn)生電子_空穴對(duì)，這些電子_空穴對(duì)接下來(lái)擴(kuò)散并且在 施主_受主界面處變得不相關(guān)聯(lián)，在該施主_受主界面處有突然的能量階躍。在所加的偏 壓下，這些電子_空穴對(duì)分離開，電子移動(dòng)到陰極電極182，空穴移動(dòng)到陽(yáng)極電極181，由此 產(chǎn)生用于光電池的光電流。在常規(guī)光電池中，施主有機(jī)層191通常是由具有小帶隙和寬吸 收帶的材料制成，以盡可能吸收更多的光。相反，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的第一、第 二和第三光電池的每一個(gè)都包括多個(gè)具有特定吸收光譜的吸收層，以吸收紅綠藍(lán)色所對(duì)應(yīng) 的波長(zhǎng)。圖5示出了第一光電池的結(jié)構(gòu)。圖6示出了圖5的結(jié)構(gòu)的相應(yīng)能帶圖。在本發(fā)明 的實(shí)施方式中，第一光電池是具有光伏層310的有機(jī)光電池，光伏層310包括在公共電極 261之上的綠光吸收層315、在綠光吸收層315之上的藍(lán)光吸收層316以及在綠光吸收層 315之上的受主層318。光伏電極271是在受主層318之上。在一個(gè)實(shí)施方式中，光伏電極 271充當(dāng)陰極端子，而公共電極261則充當(dāng)陽(yáng)極端子。在另一個(gè)實(shí)施方式中，光伏電極271 充當(dāng)陽(yáng)極端子，而公共電極261則充當(dāng)陰極端子。通過(guò)形成綠光和藍(lán)光吸收層315、316的組合，第一光電池具有吸收綠光和藍(lán)光所 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中的能量的能力。換句話說(shuō)，第一光電池不吸收紅光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中 的能量。通過(guò)允許與紅光相關(guān)的波長(zhǎng)穿過(guò)，第一光電池提供了額外的功能，即作為L(zhǎng)CD裝置 200的紅色濾色片。這意味著第一光電池充當(dāng)背光源模塊210所發(fā)出的白光22的紅色濾色 片，正如圖2所示那樣。結(jié)果，僅僅與白光22中的紅光相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)穿過(guò)第一光電池而透 射到顯示屏幕280。在一個(gè)實(shí)施方式中，綠光吸收層315具有一吸收光譜，其波長(zhǎng)范圍對(duì)應(yīng)于綠色。在 特定的實(shí)施方式中，綠光吸收層315吸收來(lái)自約495-570nm的波長(zhǎng)范圍的能量。在一個(gè) 實(shí)施方式中，綠光吸收層315是由有機(jī)材料制成的，比如但不限于N，N’ - 二甲基喹吖啶酮 (DMQA)。在一個(gè)實(shí)施方式中，藍(lán)光吸收層316具有一吸收光譜，其波長(zhǎng)范圍對(duì)應(yīng)于藍(lán)色。在 特定的實(shí)施方式中，藍(lán)光吸收層316吸收來(lái)自約350-495nm的波長(zhǎng)范圍的能量。在一個(gè)實(shí) 施方式中，藍(lán)光吸收層316是由有機(jī)材料制成的，比如但不限于四(4-甲氧苯基)卟吩鈷絡(luò) 合物(Co-TPP)。盡管圖5示出了第一光電池僅僅具有兩個(gè)吸收層(即綠光和藍(lán)光吸收層315、 316)，但是可以理解，第一光電池可以包括額外的吸收層，其吸收光譜對(duì)應(yīng)于可見光中的其 它顏色。例如，第一光電池可以包括額外的黃光吸收層，其吸收光譜具有黃光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) 范圍。在這種情況下，黃光吸收層是在公共電極261和綠光吸收層315之間的。圖7示出了第二光電池的結(jié)構(gòu)。圖8示出了圖7的結(jié)構(gòu)的相應(yīng)能帶圖。第二光電 池結(jié)構(gòu)相似于圖5所示的第一光電池，不同之處在于，紅光吸收層314替代了綠光吸收層 315。通過(guò)使用紅光和藍(lán)光吸收層314、316的組合，第二光電池具有吸收紅光和藍(lán)光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中的能量的能力，但不吸收綠光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中的能量。因此，第二光電池 允許與綠光相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)穿過(guò)，從而提供了額外的功能，即作為L(zhǎng)CD裝置200的綠色濾色 片。在一個(gè)實(shí)施方式中，紅光吸收層314具有一吸收光譜，其波長(zhǎng)范圍對(duì)應(yīng)于紅色。在 特定的實(shí)施方式中，紅光吸收層314吸收來(lái)自約570-750nm的波長(zhǎng)范圍的能量。在一個(gè)實(shí) 施方式中，紅光吸收層314是由有機(jī)材料制成的，比如但不限于鋅酞菁(ZnPC)。圖9示出了第三光電池的結(jié)構(gòu)。圖10示出了圖9的結(jié)構(gòu)的相應(yīng)能帶圖。第三光 電池結(jié)構(gòu)也相似于圖5所示的第一光電池，不同之處在于，使用了紅光吸收層314和綠光吸 收層315的組合。這意味著第三光電池能夠吸收紅光和綠光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中的能量， 但不吸收藍(lán)光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中的能量。由此，第三光電池也充當(dāng)LCD裝置的藍(lán)色濾色 片。在一個(gè)實(shí)施方式中，圖6、8和10所示的受主層318 “接受”電子并“阻擋”空穴使 其無(wú)法移動(dòng)到陰極271/272/273。受主層是由如下材料(但不限于如下材料)制成的萘 四羧酸酐(NTCDA) ；3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI) ；3，4，9，10-二萘嵌苯 四羧酸(PTCDA)；浴銅靈(BCP)；以及富勒烯。在特定的實(shí)施方式中，受主層是由c60富勒烯 制成。在備選的實(shí)施方式中，從第一、第二和第三光電池的結(jié)構(gòu)中除去了受主層318。在這 種情況下，每一個(gè)光電池中的吸收層的組合按照施主-受主關(guān)系進(jìn)行操作。例如，如果從圖 5所示的第一光電池中除去受主層318，則綠光吸收層315充當(dāng)“施主”層，藍(lán)光吸收層316 充當(dāng)“受主”層。除去受主層318的一個(gè)好處就是光電池的整體厚度減小了。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第一、第二和第三光電池中的每一個(gè)還包括如圖5、7、9 所示的界面層311、312?？梢蕴砑咏缑鎸?11、312，以調(diào)節(jié)電荷收集電極的功函數(shù)，在這種 情況下，電荷收集電極就是指公共電極261-263和光伏電極271-273。在一個(gè)實(shí)施方式中， 界面層311、312是由如下材料(但不限于如下材料)制成的基于飽和鏈硫醇和全氟化鏈 硫醇的自裝配單層(SAM)；基于帶有飽和脂肪鏈和氟化脂肪鏈的羧酸的SAM;以及諸如月桂 酸(LA)、巰基十一烷酸(MUA)和全氟化十四烷酸(PFTDA)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，界面層 311,312是由金屬氧化物制成，比如氧化釩(V205)、碳酸銫(Cs2C03)、氧化鋅(ZnO)和氧化鉬 (Mo03)。在一個(gè)實(shí)施方式中，公共電極261-263與光伏電極271-273是由透明的導(dǎo)電金屬 氧化物或聚合物制成的。在特定的實(shí)施方式中，公共電極261-263和光伏電極271-273是由 氧化銦錫(IT0)制成的。公共電極261-263和光伏電極271-273的厚度是在lO-lOOnm的范 圍中。在另一個(gè)實(shí)施方式中，公共電極261-263和光伏電極271-273是由厚度約為1-lOnm 的金屬膜制成的。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可以調(diào)節(jié)吸收層314-316的每一個(gè)的厚度以改變所吸收 的光的量。然而，如果吸收層314-316太厚，則電子和空穴不得不穿行更大的距離，這減小 了以光_獲取為目的的功率轉(zhuǎn)換效率。因此，吸收層314-316被制造成具有足夠的厚度以 吸收期望的光量，而不影響功率轉(zhuǎn)換效率。在一個(gè)實(shí)施方式中，吸收層314-316的每一個(gè)的 厚度介于約lO-lOOnm的范圍中。在備選的實(shí)施方式中，在第一、第二和第三光電池的每一個(gè)中，吸收層314-316被 制造成具有不同的厚度，以實(shí)現(xiàn)更佳質(zhì)量的顏色純度。理想情況下，紅光、綠光和藍(lán)光吸收
9層314-316的吸收光譜彼此并不重疊，使得光伏單元300可以產(chǎn)生良好的顏色純度。然而， 第一、第二和第三光電池所透射的顏色的強(qiáng)度可以不同。例如，與第二光電池(綠色濾色 片)和第三光電池(藍(lán)色濾色片)所透射的綠光和藍(lán)光的強(qiáng)度相比，第一光電池(紅色濾 色片)可能透射較低量或強(qiáng)度的紅光。這可能是因?yàn)榈谝还怆姵厮哂械木G光吸收層315 的寬吸收光譜與紅色相關(guān)波長(zhǎng)范圍有部分交疊，因此使第一光電池吸收少量的紅光。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以調(diào)節(jié)圖7所示第二光電池中的紅光吸收層314的厚度，使 得其吸收光譜與綠色相關(guān)波長(zhǎng)的一小部分范圍交疊。這意味著第二光電池吸收少量的綠 光，以相對(duì)于第一光電池所透射的紅光來(lái)平衡綠光的強(qiáng)度。相似的是，可以調(diào)節(jié)圖9所示第 三光電池中的綠光吸收層315的厚度，使得其吸收光譜與藍(lán)色相關(guān)波長(zhǎng)的一小部分范圍交 疊。這使第三光電池能夠吸收少量的藍(lán)光，以相對(duì)于第一光電池所透射的紅光來(lái)平衡藍(lán)光 的強(qiáng)度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以在LCD裝置中實(shí)現(xiàn)額外的濾色片，以產(chǎn)生更佳的顏色 純度。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖11所示，濾色片291、292、293是在阻擋層380和上玻璃基 板232之間的。圖11所示的IXD裝置201相似于圖2的IXD裝置200，不同之處在于額外 的濾色片291-293。在一個(gè)實(shí)施方式中，濾色片291-293是分別在第一、第二和第三光電池之上的。在 一個(gè)實(shí)施方式中，濾色片291-293被制造成使得其吸收光譜具有比相應(yīng)的第一、第二和第 三光電池的吸收光譜要小的波長(zhǎng)范圍。這使第一、第二和第三光電池更佳地將其各自的顏 色透射到顯示屏幕280上。在第一、第二和第三光電池分別透射紅光、綠光和藍(lán)光的情況 下，濾色片291將是紅色濾色片，濾色片292將是綠色濾色片，濾色片293將是藍(lán)色濾色片。圖12示出了包括IXD裝置200的系統(tǒng)400的框圖。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，系統(tǒng) 400包括控制器模塊410，控制器模塊410耦合到多個(gè)像素單元240和多個(gè)光伏單元300。 系統(tǒng)400還包括電源420，電源420耦合到多個(gè)像素單元240和光伏單元300。在一個(gè)實(shí)施 方式中，光源420是可充電的電池。在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)光伏單元300具有獲得光能的能力。當(dāng)光伏單元300的 第一、第二和第三光電池吸收光時(shí)，它們將光能轉(zhuǎn)換成電能。接下來(lái)將第一、第二和第三光 電池所產(chǎn)生的電能傳遞到電源420。在一個(gè)實(shí)施方式中，電源420被耦合到每個(gè)光伏單元 300的光伏電極271-273或公共電極261-263，以接收并存儲(chǔ)所產(chǎn)生的電能。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，上述多個(gè)光伏單元300中的每一個(gè)具有充當(dāng)光檢測(cè)器的 能力。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器模塊410被耦合到每個(gè)光伏單元300的光伏電極271-273 或公共電極261-263。對(duì)光伏電極271-273或公共電極261-263進(jìn)行圖案化成為單獨(dú)的行 與列，使得可通過(guò)控制器模塊410對(duì)每個(gè)光伏單元300進(jìn)行尋址。這使控制器模塊410能 夠檢測(cè)每個(gè)光伏單元300所產(chǎn)生的電能的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，顯示器裝置400具有充當(dāng)觸摸屏顯示器的能力。在一個(gè)實(shí)施 方式中，對(duì)多個(gè)像素單元240的像素電極251-253進(jìn)行圖案化成為單獨(dú)的行與列，使得可通 過(guò)控制器模塊410對(duì)每個(gè)像素單元240進(jìn)行尋址?？刂破髂K410監(jiān)控每個(gè)光伏單元300 在一段時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能的量，并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的像素單元240。例如，如果將手指 放在圖12中最左邊的光伏單元300上，則控制器模塊410檢測(cè)該最左邊的光伏單元300所 產(chǎn)生的電能的變化，并且調(diào)節(jié)該最左邊的光伏單元300下方的像素單元240所透射的光的強(qiáng)度。根據(jù)如何對(duì)控制器模塊410進(jìn)行編程，它可以檢測(cè)在光伏單元300的區(qū)域中所產(chǎn)生 的電能的變化，并且指示顯示器裝置400顯示有關(guān)的圖像。圖13示出了處于未組裝的配置中的顯示器裝置500的橫截面圖。在本發(fā)明的實(shí) 施方式中，顯示器裝置500可以是有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)顯示器、等離子體顯示器或電泳 顯示器(EPD)。顯示器裝置500相似于圖2所示IXD裝置200，但是顯示器裝置500不包括 背光源模塊210、水平偏振片221和垂直偏振片222。相似的是，顯示器裝置500包括在下玻璃基板231之上的像素單元240，像素單元 240具有第一子像素、第二子像素和第三子像素?，F(xiàn)在以層521、522、523來(lái)替代結(jié)合圖2所 描述的液晶層241-243。由此，第一子像素、第二子像素和第三子像素中的每一個(gè)都包括在 公共電極261/262/263和像素電極251/252/253之間的層521/522/523。在顯示器裝置500是0LED顯示器的情況下，層521-523中的每一個(gè)都是由有機(jī)多 層制成的，它們是公知的并且不在本文中作詳細(xì)討論。為了討論0LED顯示器，第一、第二和 第三子像素被稱為第一、第二和第三0LED子像素。在一個(gè)實(shí)施方式中，以不同的有機(jī)多層 來(lái)制造第一、第二和第三0LED子像素，以發(fā)出不同顏色的光。例如，第一 0LED子像素發(fā)出 紅光，第二 0LED子像素發(fā)出綠光，第三0LED子像素發(fā)出藍(lán)光。圖13所示的光伏單元300相似于圖2所描述的實(shí)施方式。因此，如果第一 0LED 子像素發(fā)出紅光40，則第一 0LED子像素上方的第一光伏單元允許紅光40穿過(guò)并到達(dá)顯示 屏幕280，正如圖13所示那樣。相似的是，第二和第三光電池將允許第二和第三0LED子像 素所發(fā)出的綠光和藍(lán)光穿過(guò)。此外，第一、第二和第三光電池也吸收穿過(guò)顯示屏幕280而透 射的環(huán)境光，這與圖2中所討論的相似。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將第一、第二和第三0LED子像素制造成發(fā)出相同顏色的 光，比如但不限于白光、紅光、綠光或藍(lán)光。如果第一、第二和第三0LED子像素發(fā)出相同的 紅光，則將第一、第二和第三光電池制造成允許紅光穿過(guò)。這意味著第二和第三光電池具有 與圖5所示的第一光電池相同的結(jié)構(gòu)。如果第一、第二和第三0LED子像素發(fā)出白光，則結(jié)合圖2所描述的第一、第二和第 三光電池的相同工作原理也將適用于此。簡(jiǎn)單地講，這意味著第一光電池吸收第一 0LED子 像素所發(fā)出的白光40 (除了所發(fā)出的白光中與紅光相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)范圍以外)。相似的是，第 二和第三光電池吸收第二和第三0LED子像素所發(fā)出的白光(除了所發(fā)出的白光中與綠光 或藍(lán)光相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)范圍以外)。在一個(gè)實(shí)施方式中，額外的濾色片是在第一、第二和第三0LED子像素之上的。額 外的濾色片將使顯示器裝置500能夠?qū)崿F(xiàn)更佳的顏色純度。將濾色片制造到顯示器裝置 500中將相似于結(jié)合圖11所描述的實(shí)施方式，由此，這里將不再詳細(xì)討論。在一個(gè)實(shí)施方式 中，如果第一、第二和第三0LED子像素發(fā)出白光，則更期望形成濾色片。在顯示器裝置500是等離子體顯示器的情況下，層521-523中的每一個(gè)都是含離 子化氣體的等離子體電池。每個(gè)等離子體電池包括不同顏色的磷涂層，使得這些等離子體 電池可以發(fā)出不同的顏色。為了討論等離子體顯示器，第一、第二和第三子像素被稱為第 一、第二和第三等離子體子像素。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一、第二和第三等離子體子像素發(fā)出不同顏色的光。例如， 第一等離子體子像素發(fā)出紅光，第二等離子體子像素發(fā)出綠光，第三等離子體子像素發(fā)出
11藍(lán)光。相似的是，第一光電池允許第一等離子體子像素所發(fā)出的紅光穿過(guò)并到達(dá)顯示屏幕 280。同時(shí)，第一光電池吸收穿過(guò)顯示屏幕280而透射的環(huán)境光。相似的是，第二和第三光 電池將允許第二和第三等離子體子像素所發(fā)出的綠光和藍(lán)光分別穿過(guò)。在顯示器裝置500是EPD顯示器的情況下，層521-523中的每一個(gè)包括多個(gè)微膠 囊，其中包含著色/染色的微粒。用不同顏色的微粒制造各個(gè)微膠囊，使得入射在這些微粒 上的光被反射或被吸收。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)微膠囊包含具有相反電荷的白色和黑色 顏料微粒。在一個(gè)實(shí)施方式中，微膠囊在頂部電極和底部電極之間，其中，基于所加的電壓， 頂部電極和底部電極控制微粒在微膠囊中的移動(dòng)情況。在這種情況下，頂部和底部電極將 是圖13所示的公共電極261/262/263和像素電極251/252/253。如果白色顏料微粒被吸引 到公共電極261-263，則入射到白色顏料微粒上的任何光都被反射。相反，如果黑色顏料微 粒被吸引到公共電極261-263，則入射到黑色顏料微粒上的任何光都被吸收。盡管EPD顯示 器使用黑白配色方案，但是仍然可以在微膠囊之上實(shí)現(xiàn)濾色片，以顯示彩色圖像。為了討論 EPD顯示器，第一、第二和第三子像素被稱為第一、第二和第三EPD子像素。在EPD顯示器的操作期間，環(huán)境光穿過(guò)顯示屏幕280并且被第一、第二和第三光電 池吸收。因?yàn)榈谝还怆姵貙?duì)紅光透明，所以它允許環(huán)境光中與紅光相關(guān)的波長(zhǎng)范圍透射到 第一 EPD子像素。如果白色顏料微粒被吸引到公共電極261，則入射到第一 EPD子像素的光 將被反射到第一光電池，從而導(dǎo)致只有紅光穿過(guò)第一光電池并透射到顯示屏幕280。第一光 電池和第一 EPD子像素的相同工作原理可應(yīng)用于第二和第三光電池和子像素。在一個(gè)實(shí)施方式中，額外的濾色片是在第一、第二和第三EPD子像素之上的。濾色 片的制造將相似于結(jié)合圖11所描述的實(shí)施方式，由此，這里將不再詳細(xì)討論。在一個(gè)實(shí)施方式中，顯示器裝置500也可以提供光子檢測(cè)和觸摸屏能力。例如，通 過(guò)替代IXD裝置200，可以在圖12所示的系統(tǒng)400中實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備500?？刂破髂K410 和電源420的操作相似于圖12所描述的實(shí)施方式，由此，這里將不再詳細(xì)討論。已經(jīng)描述了本發(fā)明的若干實(shí)施方式。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā) 明并不限于所描述的實(shí)施方式，而是可以在權(quán)利要求書所限定的精神和范圍之內(nèi)作出修改 和變化的情況下進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
一種顯示設(shè)備，包括像素；以及在所述像素之上的光電池，用于吸收光，所述光電池具有一可見光吸收光譜，所述可見光吸收光譜不包括第一顏色的可見光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述光電池包括 第一電極層；在所述第一電極層之上的第一吸收層，所述第一吸收層具有一吸收光譜，所述吸收光 譜具有第二顏色的可見光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍；在所述第一吸收層之上的第二吸收層，所述第二吸收層具有一吸收光譜，所述吸收光 譜具有第三顏色的可見光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍；以及 在所述第二吸收層之上的第二電極層。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一顏色是紅色，第二顏色是綠色，以及第三顏色是藍(lán)色。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一吸收層是由N，N’ -二甲基喹吖啶酮(DMQA)制成的。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述第二吸收層是由四(4-甲氧苯基)卟吩鈷絡(luò)合物(Co-TPP)制成的。
6.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，其特征在于， 紅色具有從570nm到750nm的波長(zhǎng)范圍， 綠色具有從495nm到570nm的波長(zhǎng)范圍，以及 其中藍(lán)色具有從350nm到495nm的波長(zhǎng)范圍。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，第一顏色是綠色，第二顏色是紅色，以及第三顏色是藍(lán)色。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其特征在于， 第一吸收層是由鋅酞菁(ZnPC)制成的。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于， 第一顏色選自紅色、藍(lán)色或綠色所構(gòu)成的組。
10.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于， 所述像素使白光透射到所述光電池；以及所述光電池吸收從所述像素透射過(guò)來(lái)的、除了第一顏色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍以外的白光。
11.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于， 所述像素發(fā)出第一顏色的可見光；以及所述光電池不吸收由所述像素發(fā)出的第一顏色的可見光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍。
12.—種顯示裝置，包括 顯示屏幕；多個(gè)像素單元，用于將光透射到顯示屏幕，每個(gè)像素單元包括第一子像素；以及 多個(gè)光伏單元，每個(gè)光伏單元包括在所述第一子像素和所述顯示屏幕之間的第一光電池，其中所述第一光電池吸收穿過(guò)所述顯示屏幕而透射的環(huán)境光以產(chǎn)生電能，以及 所述第一光電池對(duì)光的第一原色是透明的。
13.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于， 每個(gè)像素單元還包括第二子像素；以及每個(gè)光伏單元還包括在所述第二子像素和所述顯示屏幕之間的第二光電池，所述第二光電池吸收穿過(guò)所述顯示屏幕而透射的環(huán)境光以產(chǎn)生電能，以及所述第二光電池對(duì)光的第二原色是透明的。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于， 每個(gè)像素單元還包括第三子像素；以及每個(gè)光伏單元還包括在所述第三子像素和所述顯示屏幕之間的第三光電池，所述第三光電池吸收穿過(guò)所述顯示屏幕而透射的環(huán)境光以產(chǎn)生電能，以及第三有機(jī)光電池對(duì)光的第三原色是透明的。
15.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其特征在于，光的第一原色是紅色，光的第二原色是綠色，光的第三原色是藍(lán)色。
16.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于， 光的第一原色選自紅色、綠色或藍(lán)色所構(gòu)成的組。
17.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，還包括背光源模塊，用于將白光發(fā)射到多個(gè)像素單元，其中，從背光源模塊發(fā)射的白光穿過(guò)第 一、第二和第三子像素而透射到第一、第二和第三光電池上；所述第一光電池吸收穿過(guò)第一子像素而透射過(guò)來(lái)的所發(fā)射的白光并且產(chǎn)生電能； 所述第二光電池吸收穿過(guò)第二子像素而透射過(guò)來(lái)的所發(fā)射的白光并且產(chǎn)生電能； 所述第三光電池吸收穿過(guò)第三子像素而透射過(guò)來(lái)的所發(fā)射的白光并且產(chǎn)生電能。
18.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，還包括 耦合到多個(gè)光伏單元的電源，所述電源接收并存儲(chǔ)由多個(gè)光伏單元所產(chǎn)生的電能。
19.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，還包括 耦合到多個(gè)像素單元和多個(gè)光伏單元的控制器，每個(gè)光伏單元和相應(yīng)的像素單元是可通過(guò)所述控制器進(jìn)行尋址的，以及 所述控制器檢測(cè)由每個(gè)光伏單元所產(chǎn)生的電能以調(diào)節(jié)由相應(yīng)的像素單元所透射的光 的量。
20.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其特征在于， 第一子像素透射光的第一原色；第二子像素透射光的第二原色；以及 第三子像素透射光的第三原色。
21.一種光伏設(shè)備，包括 第一光電池，包括 第一電極層；在第一電極之上的第一吸收層，其中第一吸收層吸收第一顏色； 在第一吸收層之上的第二吸收層，其中第二吸收層吸收第二顏色；以及在第二吸收層 之上的第二電極層。
22.如權(quán)利要求21所述的光伏設(shè)備，還包括 第二光電池，包括第三電極層；在第三電極之上的第三吸收層，其中第三吸收層吸收第三顏色； 在第三吸收層之上的第四吸收層，其中第四吸收層吸收第二顏色；以及在第四吸收層 之上的第四電極層。
23.如權(quán)利要求22所述的光伏設(shè)備，還包括 第三光電池，包括第五電極層；在第五電極之上的第五吸收層，其中第五吸收層吸收第三顏色； 在第五吸收層之上的第六吸收層，其中第六吸收層吸收第一顏色；以及在第六吸收層 之上的第六電極層。
24.如權(quán)利要求21所述的光伏設(shè)備，其特征在于， 所述第一光電池還包括在第一電極和第一吸收層之間的第一界面層，其中第一界面層調(diào)節(jié)第一電極的功函 數(shù)；以及在第二電極和第二吸收層之間的第二界面層，其中第二界面層調(diào)節(jié)第二電極的功函數(shù)。
25.如權(quán)利要求24所述的光伏設(shè)備，其特征在于，所述第一界面層和第二界面層是由選自下列組的材料制成的，所述組包括自裝配單 層；以及金屬氧化物。
26.如權(quán)利要求24所述的光伏設(shè)備，其特征在于，第一光電池還包括在第二界面層和第二吸收層之間的受主層。
27.如權(quán)利要求26所述的光伏設(shè)備，其特征在于， 所述受主層是由選自下列組的材料制成的，所述組包括 萘四羧酸酐(NTCDA)；3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基雙-苯并咪唑(PTCBI)； 3，4，9，10-二萘嵌苯四羧酸(PTCDA)； 浴銅靈(BCP)；以及富勒烯。
28.如權(quán)利要求23所述的光伏設(shè)備，還包括 在第二電極、第四電極和第三電極之上的阻擋層，所述阻擋層是由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)制成的。
29.如權(quán)利要求23所述的光伏設(shè)備，其特征在于，第一顏色是綠色，第二顏色是藍(lán)色，以及第三顏色是紅色。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式描述了集成到顯示設(shè)備中的光電池。該光電池被設(shè)計(jì)成具有一吸收光譜，該吸收光譜不包括特定顏色的可見光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍。除了具有獲得光的能力之外，該光電池也可以充當(dāng)濾色片和光檢測(cè)器。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK101852947SQ20101015865
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者B·林凱特凱, I·楊, 張銘 申請(qǐng)人:英特爾公司