用于显示设备的集成光电池的制作方法

专利名称：用于显示设备的集成光电池的制作方法
技术领域：
本发明的一个或多个实施方式涉及显示设备的领域，尤其涉及包括集成光电池的 显不设备。
背景技术：
通常在现代电子设备中实现光电池或太阳能电池，以提供备选的能量源。在显示 设备(比如液晶显示器(LCD))中，已经将光电池集成到LCD中，以从环境光或背光源所产 生的光中获得电能。图1示出了处于未组装的配置中的常规IXD 100的横截面图。IXD 100包括白光 源120以及在白光源120之上的水平偏振片131。光电池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形成于光电池171、172、173之上。滤色片 151、152、153形成于子像素141、142、143之上。滤色片151、152、153可以由红色滤色片 151、绿色滤色片152和蓝色滤色片153制成，以产生多色像素。垂直偏振片132形成于滤 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，光电池171、172、173形成于像素140的后面。当使IXD 100通电时，光电池 171、172、173能够吸收从白光源120发出的大部分白光30。光电池171、172、173由透明或 半透明的材料制成，使得所发出的白光30可以被透射到像素140。然而，这种配置的一个缺 陷是光电池170不能够有效地吸收环境光20。环境光20在穿过前垂直偏振片132、滤色片 151、152、153以及子像素141、142、143之后，其强度显著地减小，由此，导致光电池170仅仅 吸收少量的环境光。


图1是示出了处于未组装的配置中的常规液晶显示器(LCD)的横截面图。图2是示出了根据本发明的一个实施方式处于未组装的配置中的液晶显示器 (IXD)装置的横截面图。图3是示出了常规有机光电池的结构的横截面图。图4示出了图3的常规有机光电池的能带图。图5是示出根据本发明一个实施方式的第一光电池的结构的横截面图。图6示出了图5的第一光电池的能带图。 图7是示出了根据本发明的一个实施方式的第二光电池的结构的横截面图。图8示出了图7的第二光电池的能带图。图9是示出了根据本发明的一个实施方式的第三光电池的结构的横截面图。图10示出了图9的第三光电池的能带图。图11是示出了根据本发明的另一个实施方式处于未组装的配置中的液晶显示器 (IXD)装置的横截面图。图12示出了根据本发明一个实施方式的包括LCD装置的系统的框图。
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图13是示出了根据本发明的一个实施方式处于未组装的配置中的显示器装置的 横截面图。
具体实施例方式在下面的描述中，阐明了大量的具体细节，为的是透彻理解本发明的一个或多个 实施方式。在其它情况下，没有特别详细地描述显示设备的公知功能和特征，为的是突出本 文详细描述的内容。本发明的实施方式描述了一种显示设备，它包括像素以及在像素之上吸收光的光 电池。光电池具有一可见光吸收光谱，它不包括特定颜色的可见光所对应的波长范围。除 了具有能够获得光能的能力之外，光电池也充当滤色片和光检测器。图2示出了处于未组装的配置中的液晶显示器(IXD)装置200的横截面图。在一 个实施方式中，可以实现LCD装置200为用于如下平台的显示器(但不限于如下平台)移 动电话；个人数字助理(PDA)；移动互联网设备(MID)、超级移动个人计算机(UMPC)；膝上 型电脑；以及IXD监视器。在一个实施方式中，IXD装置200包括在背光源模块210之上的水平偏振片221。 在一个实施方式中，背光源模块210发出白光。IXD装置200还包括在后水平偏振片221之 上的下玻璃基板231。在本发明的实施方式中，像素单元240是在下玻璃基板231之上的。可以理解，IXD 装置200包括像素阵列或多个像素，但为了说明，图2仅示出了一个像素单元240。在一个 实施方式中，像素单元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个都包括在公共电极261/262/263和像素电极251/252/253 之间的液晶层241/242/243。例如，第一子像素包括在公共电极261和像素电极251之间的 液晶261。在一个实施方式中，公共电极261-263是作为单个连续的电极层而形成的，而像 素电极251-253则是作为分离的隔绝的多个层而形成的，反之亦然。在一个实施方式中，像 素电极251-253和公共电极261-263是由透明材料制成的，比如但不限于氧化铟锡(IT0)。在本发明的实施方式中，光伏单元300是在IXD装置200中的像素单元240之上 的。在IXD装置200包括多个像素的情况下，光伏单元300是在每个像素之上的。或者，多 个光伏单元300是在多个像素的一部分之上的。在一个实施方式中，光伏单元300包括第 一光电池、第二光电池和第三光电池。在一个实施方式中，第一光电池、第二光电池和第三 光电池是分别在第一子像素、第二子像素和第三子像素之上的。第一光电池、第二光电池和 第三光电池中的每一个都包括在光伏电极271/272/273以及公共电极261/262/263之间的 光伏层310/320/330。例如，第一光电池包括在光伏电极271和公共电极261之间的光伏层 310。在一个实施方式中，光伏电极271-273是由透明材料制成的，比如但不限于氧化铟锡 (IT0)。在本发明的实施方式中，IXD装置200还包括阻挡层380以将光伏单元300封装 起来。阻挡层380是由，但是不限于，诸如聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)等材料制成的。在一 个实施方式中，阻挡层380的厚度约为1-500微米。IXD装置200还包括在阻挡层380之上 的上玻璃基板232。在一个实施方式中，将光伏单元300集成到像素单元240上而非集成到 上玻璃基板232上能够在制造像素240期间以相同的工艺流程来形成光伏单元300。这减
6小了制造成本和复杂度。在备选实施方式中，如果光伏单元300是在上玻璃基板232下方 的话，则IXD装置200不包括阻挡层380。在一个实施方式中，IXD装置200还包括在上玻 璃基板之上的前垂直偏振片222。在一个实施方式中，显示器或玻璃屏幕280是在垂直偏振 片222之上的，以为IXD装置200提供保护性覆盖物或屏幕。在另一个实施方式中，光伏单元300是在上玻璃基板232之上的。在这种情况下， 阻挡层380将光伏单元300封装起来，以提供保护性覆盖物。光伏单元具有吸收光并且充当滤色片的能力。在本发明的实施方式中，对所述第 一、第二和第三光电池中的每一个都进行调谐使之具有特定的吸收光谱，这些特定的吸收 光谱对期望的颜色是透明的。换句话说，制造所述第一、第二和第三光电池使之具有可见光 吸收光谱，该可见光吸收光谱不包括与原色相关的波长范围。在一个实施方式中，所述第 一、第二和第三光电池是根据红绿蓝三原色配色方案进行设计的。例如，将第一光电池设计 成基本上吸收可见光中除红色所对应的波长以外的整个光谱(即第一光电池对红色是透 明的)。相似的是，将第二光电池设计成吸收可见光中除绿色所对应的波长以外的整个光 谱。此外，将第三光电池设计成吸收可见光中除蓝色所对应的波长以外的整个光谱。尽管 此处描述了红绿蓝色，但是应该理解，其它配色方案也是可以实现的。此外，如果所述第一、第二和第三光电池使用红色、绿色和蓝色原色配色方案的 话，则像素单元240是多色像素。在另一个实施方式中，像素单元240是单色像素，其中所 述第一、第二和第三光电池是根据单色方案进行设计的。例如，将所述第一、第二和第三光 电池全设计成吸收可见光中除单一红色所对应的波长以外的整个光谱。可以理解，所述单 一颜色并不限于红色，也可以包括来自可见光谱中的任何其它颜色。在本发明的实施方式中，光伏单元300是在像素单元240之上的，如图2所示，以 吸收穿过显示屏幕280而透射的大部分环境光20。光伏单元300的第一、第二和第三光电 池吸收来自环境光20的能量，并且将其转换成电能。作为图示，图2仅仅示出了环境光20 透射到第一光电池。在将第一光电池调谐成对红色透明的情况下，它吸收来自环境光20中 除红色所对应的波长范围以外的能量。相似的是，若将第二和第三光电池调谐成分别对绿 色和蓝色透明，则吸收环境光20中除绿色和蓝色所对应的波长范围以外的能量。此外，在IXD装置200的操作过程中，接通背光源模块210的电源，它发出白光30， 白光30穿过水平偏振片221和下玻璃基板231到达像素单元240。为了说明，图2仅仅示 出了白光30中发射到第一子像素的那一部分。根据加到像素电极251-253上的电压的量， 液晶层241-243可以控制被透射到显示屏幕280的白光30的量。在一个实施方式中，光伏单元300吸收穿过像素单元240而透射的白光30的一部 分。例如，第一光电池若被调谐成对红色透明，则吸收穿过第一子像素而透射的除红色波长 范围以外的白光30。换句话说，允许白光30中与红色相关的波长范围穿过第一光电池并前 进到显示屏幕280。第一光电池吸收白光30中与红色无关的其余波长范围的能量并且将其 转换成电能。相同的工作原理可应用于第二和第三光电池。第二光电池若被调谐成对绿色 透明，则允许白光30中的绿色波长范围穿过并前进到显示屏幕280。相似的是，第三光电池 在被调谐成对蓝色透明时，允许白光30中的蓝色波长范围穿过。同时，第二和第三光电池 吸收白光30中与绿色或蓝色无关的其余波长范围的能量，并将其转换成电能。图3示出了常规光电池的结构。常规光电池是有机光电池，它包括阳极电极181、形成于阳极电极181上的施主有机层191、形成于施主有机层191上的受主有机层192以及 形成于受主有机层192上的阴极电极182。图4示出了图3的常规光电池的能带图。施主 和受主有机层191、192的能级是以这样一种方式设计的，使得存在一种能让电子(e_)从阳 极电极181移动到阴极电极182的能量梯度。换句话说，施主有机层191 “捐赠”电子，受 主有机层192 “接受”电子。常规光电池吸收光子以产生电子_空穴对，这些电子_空穴对接下来扩散并且在 施主_受主界面处变得不相关联，在该施主_受主界面处有突然的能量阶跃。在所加的偏 压下，这些电子_空穴对分离开，电子移动到阴极电极182，空穴移动到阳极电极181，由此 产生用于光电池的光电流。在常规光电池中，施主有机层191通常是由具有小带隙和宽吸 收带的材料制成，以尽可能吸收更多的光。相反，本发明的一个或多个实施方式的第一、第 二和第三光电池的每一个都包括多个具有特定吸收光谱的吸收层，以吸收红绿蓝色所对应 的波长。图5示出了第一光电池的结构。图6示出了图5的结构的相应能带图。在本发明 的实施方式中，第一光电池是具有光伏层310的有机光电池，光伏层310包括在公共电极 261之上的绿光吸收层315、在绿光吸收层315之上的蓝光吸收层316以及在绿光吸收层 315之上的受主层318。光伏电极271是在受主层318之上。在一个实施方式中，光伏电极 271充当阴极端子，而公共电极261则充当阳极端子。在另一个实施方式中，光伏电极271 充当阳极端子，而公共电极261则充当阴极端子。通过形成绿光和蓝光吸收层315、316的组合，第一光电池具有吸收绿光和蓝光所 对应的波长范围中的能量的能力。换句话说，第一光电池不吸收红光所对应的波长范围中 的能量。通过允许与红光相关的波长穿过，第一光电池提供了额外的功能，即作为LCD装置 200的红色滤色片。这意味着第一光电池充当背光源模块210所发出的白光22的红色滤色 片，正如图2所示那样。结果，仅仅与白光22中的红光相关联的波长穿过第一光电池而透 射到显示屏幕280。在一个实施方式中，绿光吸收层315具有一吸收光谱，其波长范围对应于绿色。在 特定的实施方式中，绿光吸收层315吸收来自约495-570nm的波长范围的能量。在一个 实施方式中，绿光吸收层315是由有机材料制成的，比如但不限于N，N’ - 二甲基喹吖啶酮 (DMQA)。在一个实施方式中，蓝光吸收层316具有一吸收光谱，其波长范围对应于蓝色。在 特定的实施方式中，蓝光吸收层316吸收来自约350-495nm的波长范围的能量。在一个实 施方式中，蓝光吸收层316是由有机材料制成的，比如但不限于四(4-甲氧苯基)卟吩钴络 合物(Co-TPP)。尽管图5示出了第一光电池仅仅具有两个吸收层(即绿光和蓝光吸收层315、 316)，但是可以理解，第一光电池可以包括额外的吸收层，其吸收光谱对应于可见光中的其 它颜色。例如，第一光电池可以包括额外的黄光吸收层，其吸收光谱具有黄光所对应的波长 范围。在这种情况下，黄光吸收层是在公共电极261和绿光吸收层315之间的。图7示出了第二光电池的结构。图8示出了图7的结构的相应能带图。第二光电 池结构相似于图5所示的第一光电池，不同之处在于，红光吸收层314替代了绿光吸收层 315。通过使用红光和蓝光吸收层314、316的组合，第二光电池具有吸收红光和蓝光所对应的波长范围中的能量的能力，但不吸收绿光所对应的波长范围中的能量。因此，第二光电池 允许与绿光相关联的波长穿过，从而提供了额外的功能，即作为LCD装置200的绿色滤色 片。在一个实施方式中，红光吸收层314具有一吸收光谱，其波长范围对应于红色。在 特定的实施方式中，红光吸收层314吸收来自约570-750nm的波长范围的能量。在一个实 施方式中，红光吸收层314是由有机材料制成的，比如但不限于锌酞菁(ZnPC)。图9示出了第三光电池的结构。图10示出了图9的结构的相应能带图。第三光 电池结构也相似于图5所示的第一光电池，不同之处在于，使用了红光吸收层314和绿光吸 收层315的组合。这意味着第三光电池能够吸收红光和绿光所对应的波长范围中的能量， 但不吸收蓝光所对应的波长范围中的能量。由此，第三光电池也充当LCD装置的蓝色滤色 片。在一个实施方式中，图6、8和10所示的受主层318 “接受”电子并“阻挡”空穴使 其无法移动到阴极271/272/273。受主层是由如下材料(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双-苯并咪唑(PTCBI) ；3，4，9，10-二萘嵌苯 四羧酸(PTCDA)；浴铜灵(BCP)；以及富勒烯。在特定的实施方式中，受主层是由c60富勒烯 制成。在备选的实施方式中，从第一、第二和第三光电池的结构中除去了受主层318。在这 种情况下，每一个光电池中的吸收层的组合按照施主-受主关系进行操作。例如，如果从图 5所示的第一光电池中除去受主层318，则绿光吸收层315充当“施主”层，蓝光吸收层316 充当“受主”层。除去受主层318的一个好处就是光电池的整体厚度减小了。在本发明的实施方式中，第一、第二和第三光电池中的每一个还包括如图5、7、9 所示的界面层311、312。可以添加界面层311、312，以调节电荷收集电极的功函数，在这种 情况下，电荷收集电极就是指公共电极261-263和光伏电极271-273。在一个实施方式中， 界面层311、312是由如下材料(但不限于如下材料)制成的基于饱和链硫醇和全氟化链 硫醇的自装配单层(SAM)；基于带有饱和脂肪链和氟化脂肪链的羧酸的SAM;以及诸如月桂 酸(LA)、巯基十一烷酸(MUA)和全氟化十四烷酸(PFTDA)。在另一个实施方式中，界面层 311,312是由金属氧化物制成，比如氧化钒(V205)、碳酸铯(Cs2C03)、氧化锌(ZnO)和氧化钼 (Mo03)。在一个实施方式中，公共电极261-263与光伏电极271-273是由透明的导电金属 氧化物或聚合物制成的。在特定的实施方式中，公共电极261-263和光伏电极271-273是由 氧化铟锡(IT0)制成的。公共电极261-263和光伏电极271-273的厚度是在lO-lOOnm的范 围中。在另一个实施方式中，公共电极261-263和光伏电极271-273是由厚度约为1-lOnm 的金属膜制成的。在本发明的实施方式中，可以调节吸收层314-316的每一个的厚度以改变所吸收 的光的量。然而，如果吸收层314-316太厚，则电子和空穴不得不穿行更大的距离，这减小 了以光_获取为目的的功率转换效率。因此，吸收层314-316被制造成具有足够的厚度以 吸收期望的光量，而不影响功率转换效率。在一个实施方式中，吸收层314-316的每一个的 厚度介于约lO-lOOnm的范围中。在备选的实施方式中，在第一、第二和第三光电池的每一个中，吸收层314-316被 制造成具有不同的厚度，以实现更佳质量的颜色纯度。理想情况下，红光、绿光和蓝光吸收
9层314-316的吸收光谱彼此并不重叠，使得光伏单元300可以产生良好的颜色纯度。然而， 第一、第二和第三光电池所透射的颜色的强度可以不同。例如，与第二光电池(绿色滤色 片)和第三光电池(蓝色滤色片)所透射的绿光和蓝光的强度相比，第一光电池(红色滤 色片)可能透射较低量或强度的红光。这可能是因为第一光电池所具有的绿光吸收层315 的宽吸收光谱与红色相关波长范围有部分交叠，因此使第一光电池吸收少量的红光。在一个实施方式中，可以调节图7所示第二光电池中的红光吸收层314的厚度，使 得其吸收光谱与绿色相关波长的一小部分范围交叠。这意味着第二光电池吸收少量的绿 光，以相对于第一光电池所透射的红光来平衡绿光的强度。相似的是，可以调节图9所示第 三光电池中的绿光吸收层315的厚度，使得其吸收光谱与蓝色相关波长的一小部分范围交 叠。这使第三光电池能够吸收少量的蓝光，以相对于第一光电池所透射的红光来平衡蓝光 的强度。在另一个实施方式中，可以在LCD装置中实现额外的滤色片，以产生更佳的颜色 纯度。在一个实施方式中，如图11所示，滤色片291、292、293是在阻挡层380和上玻璃基 板232之间的。图11所示的IXD装置201相似于图2的IXD装置200，不同之处在于额外 的滤色片291-293。在一个实施方式中，滤色片291-293是分别在第一、第二和第三光电池之上的。在 一个实施方式中，滤色片291-293被制造成使得其吸收光谱具有比相应的第一、第二和第 三光电池的吸收光谱要小的波长范围。这使第一、第二和第三光电池更佳地将其各自的颜 色透射到显示屏幕280上。在第一、第二和第三光电池分别透射红光、绿光和蓝光的情况 下，滤色片291将是红色滤色片，滤色片292将是绿色滤色片，滤色片293将是蓝色滤色片。图12示出了包括IXD装置200的系统400的框图。在本发明的实施方式中，系统 400包括控制器模块410，控制器模块410耦合到多个像素单元240和多个光伏单元300。 系统400还包括电源420，电源420耦合到多个像素单元240和光伏单元300。在一个实施 方式中，光源420是可充电的电池。在一个实施方式中，多个光伏单元300具有获得光能的能力。当光伏单元300的 第一、第二和第三光电池吸收光时，它们将光能转换成电能。接下来将第一、第二和第三光 电池所产生的电能传递到电源420。在一个实施方式中，电源420被耦合到每个光伏单元 300的光伏电极271-273或公共电极261-263，以接收并存储所产生的电能。在本发明的实施方式中，上述多个光伏单元300中的每一个具有充当光检测器的 能力。在一个实施方式中，控制器模块410被耦合到每个光伏单元300的光伏电极271-273 或公共电极261-263。对光伏电极271-273或公共电极261-263进行图案化成为单独的行 与列，使得可通过控制器模块410对每个光伏单元300进行寻址。这使控制器模块410能 够检测每个光伏单元300所产生的电能的量。在一个实施方式中，显示器装置400具有充当触摸屏显示器的能力。在一个实施 方式中，对多个像素单元240的像素电极251-253进行图案化成为单独的行与列，使得可通 过控制器模块410对每个像素单元240进行寻址。控制器模块410监控每个光伏单元300 在一段时间内所产生的电能的量，并且相应地调节对应的像素单元240。例如，如果将手指 放在图12中最左边的光伏单元300上，则控制器模块410检测该最左边的光伏单元300所 产生的电能的变化，并且调节该最左边的光伏单元300下方的像素单元240所透射的光的强度。根据如何对控制器模块410进行编程，它可以检测在光伏单元300的区域中所产生 的电能的变化，并且指示显示器装置400显示有关的图像。图13示出了处于未组装的配置中的显示器装置500的横截面图。在本发明的实 施方式中，显示器装置500可以是有机发光二极管(0LED)显示器、等离子体显示器或电泳 显示器(EPD)。显示器装置500相似于图2所示IXD装置200，但是显示器装置500不包括 背光源模块210、水平偏振片221和垂直偏振片222。相似的是，显示器装置500包括在下玻璃基板231之上的像素单元240，像素单元 240具有第一子像素、第二子像素和第三子像素。现在以层521、522、523来替代结合图2所 描述的液晶层241-243。由此，第一子像素、第二子像素和第三子像素中的每一个都包括在 公共电极261/262/263和像素电极251/252/253之间的层521/522/523。在显示器装置500是0LED显示器的情况下，层521-523中的每一个都是由有机多 层制成的，它们是公知的并且不在本文中作详细讨论。为了讨论0LED显示器，第一、第二和 第三子像素被称为第一、第二和第三0LED子像素。在一个实施方式中，以不同的有机多层 来制造第一、第二和第三0LED子像素，以发出不同颜色的光。例如，第一 0LED子像素发出 红光，第二 0LED子像素发出绿光，第三0LED子像素发出蓝光。图13所示的光伏单元300相似于图2所描述的实施方式。因此，如果第一 0LED 子像素发出红光40，则第一 0LED子像素上方的第一光伏单元允许红光40穿过并到达显示 屏幕280，正如图13所示那样。相似的是，第二和第三光电池将允许第二和第三0LED子像 素所发出的绿光和蓝光穿过。此外，第一、第二和第三光电池也吸收穿过显示屏幕280而透 射的环境光，这与图2中所讨论的相似。在另一个实施方式中，将第一、第二和第三0LED子像素制造成发出相同颜色的 光，比如但不限于白光、红光、绿光或蓝光。如果第一、第二和第三0LED子像素发出相同的 红光，则将第一、第二和第三光电池制造成允许红光穿过。这意味着第二和第三光电池具有 与图5所示的第一光电池相同的结构。如果第一、第二和第三0LED子像素发出白光，则结合图2所描述的第一、第二和第 三光电池的相同工作原理也将适用于此。简单地讲，这意味着第一光电池吸收第一 0LED子 像素所发出的白光40 (除了所发出的白光中与红光相关联的波长范围以外)。相似的是，第 二和第三光电池吸收第二和第三0LED子像素所发出的白光(除了所发出的白光中与绿光 或蓝光相关联的波长范围以外)。在一个实施方式中，额外的滤色片是在第一、第二和第三0LED子像素之上的。额 外的滤色片将使显示器装置500能够实现更佳的颜色纯度。将滤色片制造到显示器装置 500中将相似于结合图11所描述的实施方式，由此，这里将不再详细讨论。在一个实施方式 中，如果第一、第二和第三0LED子像素发出白光，则更期望形成滤色片。在显示器装置500是等离子体显示器的情况下，层521-523中的每一个都是含离 子化气体的等离子体电池。每个等离子体电池包括不同颜色的磷涂层，使得这些等离子体 电池可以发出不同的颜色。为了讨论等离子体显示器，第一、第二和第三子像素被称为第 一、第二和第三等离子体子像素。在一个实施方式中，第一、第二和第三等离子体子像素发出不同颜色的光。例如， 第一等离子体子像素发出红光，第二等离子体子像素发出绿光，第三等离子体子像素发出
11蓝光。相似的是，第一光电池允许第一等离子体子像素所发出的红光穿过并到达显示屏幕 280。同时，第一光电池吸收穿过显示屏幕280而透射的环境光。相似的是，第二和第三光 电池将允许第二和第三等离子体子像素所发出的绿光和蓝光分别穿过。在显示器装置500是EPD显示器的情况下，层521-523中的每一个包括多个微胶 囊，其中包含着色/染色的微粒。用不同颜色的微粒制造各个微胶囊，使得入射在这些微粒 上的光被反射或被吸收。在一个实施方式中，每个微胶囊包含具有相反电荷的白色和黑色 颜料微粒。在一个实施方式中，微胶囊在顶部电极和底部电极之间，其中，基于所加的电压， 顶部电极和底部电极控制微粒在微胶囊中的移动情况。在这种情况下，顶部和底部电极将 是图13所示的公共电极261/262/263和像素电极251/252/253。如果白色颜料微粒被吸引 到公共电极261-263，则入射到白色颜料微粒上的任何光都被反射。相反，如果黑色颜料微 粒被吸引到公共电极261-263，则入射到黑色颜料微粒上的任何光都被吸收。尽管EPD显示 器使用黑白配色方案，但是仍然可以在微胶囊之上实现滤色片，以显示彩色图像。为了讨论 EPD显示器，第一、第二和第三子像素被称为第一、第二和第三EPD子像素。在EPD显示器的操作期间，环境光穿过显示屏幕280并且被第一、第二和第三光电 池吸收。因为第一光电池对红光透明，所以它允许环境光中与红光相关的波长范围透射到 第一 EPD子像素。如果白色颜料微粒被吸引到公共电极261，则入射到第一 EPD子像素的光 将被反射到第一光电池，从而导致只有红光穿过第一光电池并透射到显示屏幕280。第一光 电池和第一 EPD子像素的相同工作原理可应用于第二和第三光电池和子像素。在一个实施方式中，额外的滤色片是在第一、第二和第三EPD子像素之上的。滤色 片的制造将相似于结合图11所描述的实施方式，由此，这里将不再详细讨论。在一个实施方式中，显示器装置500也可以提供光子检测和触摸屏能力。例如，通 过替代IXD装置200，可以在图12所示的系统400中实现显示设备500。控制器模块410 和电源420的操作相似于图12所描述的实施方式，由此，这里将不再详细讨论。已经描述了本发明的若干实施方式。然而，本领域普通技术人员将会认识到，本发 明并不限于所描述的实施方式，而是可以在权利要求书所限定的精神和范围之内作出修改 和变化的情况下进行实施。
权利要求
一种显示设备，包括像素；以及在所述像素之上的光电池，用于吸收光，所述光电池具有一可见光吸收光谱，所述可见光吸收光谱不包括第一颜色的可见光所对应的波长范围。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述光电池包括 第一电极层；在所述第一电极层之上的第一吸收层，所述第一吸收层具有一吸收光谱，所述吸收光 谱具有第二颜色的可见光所对应的波长范围；在所述第一吸收层之上的第二吸收层，所述第二吸收层具有一吸收光谱，所述吸收光 谱具有第三颜色的可见光所对应的波长范围；以及 在所述第二吸收层之上的第二电极层。
3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述第一颜色是红色，第二颜色是绿色，以及第三颜色是蓝色。
4.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，所述第一吸收层是由N，N’ -二甲基喹吖啶酮(DMQA)制成的。
5.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，所述第二吸收层是由四(4-甲氧苯基)卟吩钴络合物(Co-TPP)制成的。
6.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于， 红色具有从570nm到750nm的波长范围， 绿色具有从495nm到570nm的波长范围，以及 其中蓝色具有从350nm到495nm的波长范围。
7.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，第一颜色是绿色，第二颜色是红色，以及第三颜色是蓝色。
8.如权利要求7所述的显示设备，其特征在于， 第一吸收层是由锌酞菁(ZnPC)制成的。
9.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于， 第一颜色选自红色、蓝色或绿色所构成的组。
10.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于， 所述像素使白光透射到所述光电池；以及所述光电池吸收从所述像素透射过来的、除了第一颜色所对应的波长范围以外的白光。
11.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于， 所述像素发出第一颜色的可见光；以及所述光电池不吸收由所述像素发出的第一颜色的可见光所对应的波长范围。
12.—种显示装置，包括 显示屏幕；多个像素单元，用于将光透射到显示屏幕，每个像素单元包括第一子像素；以及 多个光伏单元，每个光伏单元包括在所述第一子像素和所述显示屏幕之间的第一光电池，其中所述第一光电池吸收穿过所述显示屏幕而透射的环境光以产生电能，以及 所述第一光电池对光的第一原色是透明的。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于， 每个像素单元还包括第二子像素；以及每个光伏单元还包括在所述第二子像素和所述显示屏幕之间的第二光电池，所述第二光电池吸收穿过所述显示屏幕而透射的环境光以产生电能，以及所述第二光电池对光的第二原色是透明的。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于， 每个像素单元还包括第三子像素；以及每个光伏单元还包括在所述第三子像素和所述显示屏幕之间的第三光电池，所述第三光电池吸收穿过所述显示屏幕而透射的环境光以产生电能，以及第三有机光电池对光的第三原色是透明的。
15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，光的第一原色是红色，光的第二原色是绿色，光的第三原色是蓝色。
16.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于， 光的第一原色选自红色、绿色或蓝色所构成的组。
17.如权利要求14所述的显示装置，还包括背光源模块，用于将白光发射到多个像素单元，其中，从背光源模块发射的白光穿过第 一、第二和第三子像素而透射到第一、第二和第三光电池上；所述第一光电池吸收穿过第一子像素而透射过来的所发射的白光并且产生电能； 所述第二光电池吸收穿过第二子像素而透射过来的所发射的白光并且产生电能； 所述第三光电池吸收穿过第三子像素而透射过来的所发射的白光并且产生电能。
18.如权利要求12所述的显示装置，还包括 耦合到多个光伏单元的电源，所述电源接收并存储由多个光伏单元所产生的电能。
19.如权利要求12所述的显示装置，还包括 耦合到多个像素单元和多个光伏单元的控制器，每个光伏单元和相应的像素单元是可通过所述控制器进行寻址的，以及 所述控制器检测由每个光伏单元所产生的电能以调节由相应的像素单元所透射的光 的量。
20.如权利要求14所述的显示装置，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。
21.一种光伏设备，包括 第一光电池，包括 第一电极层；在第一电极之上的第一吸收层，其中第一吸收层吸收第一颜色； 在第一吸收层之上的第二吸收层，其中第二吸收层吸收第二颜色；以及在第二吸收层 之上的第二电极层。
22.如权利要求21所述的光伏设备，还包括 第二光电池，包括第三电极层；在第三电极之上的第三吸收层，其中第三吸收层吸收第三颜色； 在第三吸收层之上的第四吸收层，其中第四吸收层吸收第二颜色；以及在第四吸收层 之上的第四电极层。
23.如权利要求22所述的光伏设备，还包括 第三光电池，包括第五电极层；在第五电极之上的第五吸收层，其中第五吸收层吸收第三颜色； 在第五吸收层之上的第六吸收层，其中第六吸收层吸收第一颜色；以及在第六吸收层 之上的第六电极层。
24.如权利要求21所述的光伏设备，其特征在于， 所述第一光电池还包括在第一电极和第一吸收层之间的第一界面层，其中第一界面层调节第一电极的功函 数；以及在第二电极和第二吸收层之间的第二界面层，其中第二界面层调节第二电极的功函数。
25.如权利要求24所述的光伏设备，其特征在于，所述第一界面层和第二界面层是由选自下列组的材料制成的，所述组包括自装配单 层；以及金属氧化物。
26.如权利要求24所述的光伏设备，其特征在于，第一光电池还包括在第二界面层和第二吸收层之间的受主层。
27.如权利要求26所述的光伏设备，其特征在于， 所述受主层是由选自下列组的材料制成的，所述组包括 萘四羧酸酐(NTCDA)；3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基双-苯并咪唑(PTCBI)； 3，4，9，10-二萘嵌苯四羧酸(PTCDA)； 浴铜灵(BCP)；以及富勒烯。
28.如权利要求23所述的光伏设备，还包括 在第二电极、第四电极和第三电极之上的阻挡层，所述阻挡层是由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成的。
29.如权利要求23所述的光伏设备，其特征在于，第一颜色是绿色，第二颜色是蓝色，以及第三颜色是红色。
全文摘要
本发明的实施方式描述了集成到显示设备中的光电池。该光电池被设计成具有一吸收光谱，该吸收光谱不包括特定颜色的可见光所对应的波长范围。除了具有获得光的能力之外，该光电池也可以充当滤色片和光检测器。
文档编号G02F1/13357GK101852947SQ20101015865
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年3月31日
发明者B·林凯特凯, I·杨, 张铭 申请人:英特尔公司