CN101925945A - 具有太阳能电池的显示系统和具有该显示系统的设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种显示系统和具有该显示系统的设备。该显示系统包括：其上形成有像素的像素区域；具有顶面和与顶面相对的背面、以及顶面与背面之间的多个边缘的衬底，该衬底是其上形成有像素区域的主衬底或密封衬底；以及具有集成在像素区域外围、该衬底的边缘或其组合上的至少一个太阳能电池的太阳能电池区域。该显示系统包括：显示衬底上的像素区域，包括：透明电极和用于发光的发射装置，透明电极和发射装置连续地排列在显示衬底上；以及放置在该透明电极之后用于使透明电极对于发射装置是非反射的太阳能电池。该设备包括：显示系统，以及电连接到太阳能电池用于给该设备供应操作电力的可充电电源。

Description

具有太阳能电池的显示系统和具有该显示系统的设备
技术领域
本发明涉及显示装置，并且更具体地涉及用于降低显示装置的功耗的系统。
背景技术
有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)和有源矩阵液晶显示器(AMLCD)是本领域公知的。这些显示器被用于各种应用，诸如，包括蜂窝电话的移动设备、PDA、手持图像扫描仪。
OLED显示器中发出的有用显示发光度的较大部分(30％-50％)例如由于波导效应而在衬底内损失。这种效应使得发出的光反射离开显示器的有用观看平面，并且向着边缘出去。这是不希望的并且降低了显示发光效能，这例如增大了功耗并且降低了手持设备的电池寿命。
已经做出了使用将太阳能电池集成在有源矩阵显示器的像素内使得太阳能电池捕获向后反射的所有光的技术的一些尝试。然而，这些技术是复杂的，并且难以将太阳能电池集成到像素内，因此降低了设备成品率并且增加了成本。需要提供一种降低功耗、确保较高设备成品率并且降低成本的显示系统。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种消除或减轻已有系统的至少一个缺点的方法和系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种显示系统，该显示系统包括：其上形成有像素的像素区域；具有顶面和与顶面相对的背面、以及顶面和背面之间的多个边缘的衬底，该衬底是其上形成有像素区域的主衬底或密封衬底；以及太阳能电池区域，具有集成在像素区域外围、该衬底的边缘或其组合上的至少一个太阳能电池。
根据本发明的另一个方面，提供了一种设备，该设备包括：显示系统，该显示系统具有：其上形成有像素的像素区域，具有顶面和与顶面相对的背面、以及顶面与背面之间的多个边缘的衬底，以及具有至少一个太阳能电池并且集成在像素区域外围、该衬底的边缘或其组合上的太阳能电池区域，该衬底是其上形成有像素区域的主衬底或密封衬底；以及电连接到该太阳能电池用于为设备供应操作电力的可充电电源。
根据本发明的又一个方面，提供了一种显示系统，该显示系统包括：显示衬底上的像素区域，包括透明电极以及用于发光的发射装置，透明电极和发射装置连续地排列在显示衬底上；以及太阳能电池，放置在该透明电极后面，用于使透明电极对于发射装置是非反射的。
根据本发明的又一个方面，提供了一种设备，该设备包括：电连接到太阳能电池用于为设备供应操作电力的可充电电源；以及显示系统，该显示系统包括：显示衬底上的像素区域，包括透明电极以及用于发光的发射装置，透明电极和发射设备连续地排列在显示衬底上；以及太阳能电池，放置在该透明电极后面，用于使透明电极对于发射装置是非反射的。
附图说明
从参考附图的下列描述中，将更加明了本发明的这些和其它特征，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的具有太阳能电池的显示系统的示例；
图2示出了通过图1的A-A获取的图1的显示系统的示例性截面图；
图3示出了具有太阳能电池的显示系统的另一个示例；
图4示出了根据本发明的另一个实施例的显示系统的示例；
图5示出了通过图4的B-B获取的图4的显示系统的示例性截面图；
图6示出了根据本发明的又一个实施例的具有太阳能电池的显示系统的示例；
图7示出了图6的显示系统的示例性截面图；
图8示出了根据本发明又一个实施例的具有太阳能电池的显示系统的示例；
图9示出了图8的显示系统的示例性截面图；
图10示出了根据本发明实施例的具有显示系统的设备的示例。
具体实施方式
参考图1，描述根据本发明实施例的显示系统的一个示例。图1的显示系统10包括衬底12、有效区域14和太阳能电池区域16。显示系统10是平板显示器，并且可由包括有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)或有源矩阵液晶显示器(AMLCD)在内的任意技术形成。
一个或多个太阳能电池被形成在太阳能电池区域16内，每个太阳能电池具有本领域公知的光接收有效表面。在下面的描述中，术语“太阳能电池区域16”和“太阳能电池(多个)16”可互换地使用。太阳能电池16直接或间接地为显示系统10的像素供应操作电力。
显示系统10可被用于便携式(移动)设备，诸如但不限于，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持图像(条形码)扫描仪/读取器和计算机显示器。
衬底12具有顶面、与顶面相对的背面、以及顶面与背面之间的边缘。有效区域14形成在衬底12的顶面上。多个像素被形成在有效区域14内。如本领域技术人员理解的，像素包括发光装置，诸如，有机发光装置(OLED)或液晶(LC)。像素可以包括薄膜晶体管(TFT)。衬底12可以是其上集成有太阳能电池和像素的主衬底。可以在有效区域14之上形成用于保护显示器的密封衬底。衬底12可以是密封衬底，并且主衬底可以在有效区域14上。
在图1中，衬底12具有带有一个顶面、一个背面和四个边缘的矩形形状。然而，如本领域的技术人员将明了的，衬底12和显示系统10可以具有不同于图1的形状。
太阳能电池16被集成在有效区域14的外围上。在图1中，有效区域14在衬底12的顶面上，并且因此，太阳能电池被集成在衬底12的顶面的外围上。在一个示例中，太阳能电池区域16被形成为如图1所示那样围绕有效区域14。然而，在另一个示例中，太阳能电池区域16可被形成在有效区域14外围的部分上。在制造或集成过程中，太阳能电池16和有效区域14被物理地分隔。它们被放置在玻璃的不同区域上。
在一个示例中，如图2所示地在衬底12的背面18上执行表面处理，以便改善光到太阳能电池16的反射，并且因此增大光收集效率。可以在衬底12的边缘(多个)上执行表面处理。可以在衬底12的背面18和边缘(多个)上执行表面处理。
在另一个示例中，可以在背面18、衬底12的边缘(多个)或其组合上布置反射层20。在图3中，反射层20被形成为围绕背面18和衬底12的边缘。在背面18、衬底12的边缘(多个)或其组合上的反射层20改善了反射，并且因此增大了光收集效率。
在又一个示例中，可以在衬底12的背面18、边缘(多个)或其组合上使用表面处理和反射层20的组合。
在这些示例中，光从背面18、衬底12的边缘(多个)或其组合反射到衬底12的顶面。
参考图1-3，根据要使用的太阳能电池的类型，显示系统10的制造工艺可以不同。其可被以不同顺序进行(例如，首先制造有效区域14，然后制造/集成太阳能电池16；或者部分地制造有效区域14，并且然后制造/集成太阳能电池16等)。本领域技术人员将明白显示系统10的制造工艺(图1-3)。沿着有效区域14的外围放置的太阳能电池区域16使得实现复杂度和成本降低。
太阳能电池16(例如，背板)可以是包括(但不限于)非晶硅、结晶硅、溶液处理的聚合物和真空沉积的有机半导体(包括有机-无机纳米复合物或III-IV半导体)的任意技术。太阳能电池16可以具有不同的结构(诸如串联的或单一的架构)，并且可以是薄膜或厚膜或模块式装置。可以通过直接无缝集成到衬底上或者组装到面板上来将太阳能电池16实现到显示器上。
取决于技术，可以调整太阳能电池16，以便例如使可视范围(400-700nm)内或更宽光谱(例如，包括IR和UV光谱)上的光转换效率最大化。
此外入射到有效区域14上的任何环境光自身被波导(wave-guide)通过衬底12，并且也在外围/边缘处反射出去，这些光也可被收获。
显示系统10可被用于具有电连接到太阳能电池16的可充电电池的设备内。显示器外围的太阳能电池16，例如通过自己发出的光或在设备暴露于环境光中时或通过这两者，以再生方式产生用于给这种电池充电的电力。
另外，由于太阳能电池16与平板显示器有效区域14物理地分隔，因此它降低了设备复杂度，提高了成品率和像素开口率，并且实现了更低的成本。
参考图4，描述根据本发明又一实施例的显示系统的示例。图4的显示系统30包括衬底32、有效区域34和太阳能电池区域36。显示系统30可以是平板显示器，并且可以由包括AMOLED或AMLCD在内的任意技术形成。
一个或多个太阳能电池被形成在太阳能电池区域36中，每个太阳能电池具有本领域公知的光接收有效表面。在下面的描述中，术语“太阳能电池区域36”和“太阳能电池(多个)36”可互换地使用。太阳能电池36直接或间接地为显示系统30的像素供应操作电力。
显示系统30可被用于便携式(移动)设备，诸如但不限于，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持图像(条形码)扫描仪/读取器和计算机显示器。
衬底32具有顶面、与顶面相对的背面、以及在顶面和背面之间的边缘。有效区域34形成在衬底32的顶面上。多个像素被形成在有效区域34内。有效区域34可以与图1的有效区域14相同或类似。衬底32可以与图1的衬底12相同或类似。衬底32可以是其上集成有太阳能电池和像素的主衬底。可以在有效区域34之上形成用于保护显示器的密封衬底。衬底32可以是密封衬底，并且主衬底可以在有效区域34上。
在图4中，衬底32具有带有一个顶面、一个背面和四个边缘的矩形形状。然而，如本领域技术人员将明了的，衬底32和显示系统30可以具有不同于图4的形状。例如，衬底32可以具有三个边缘或多于四个的边缘。
太阳能电池36被集成在衬底32的一个或多于一个的边缘上。太阳能电池36可被集成在衬底32的所有边缘或衬底32的某些边缘上。在一个示例中，如图4-5所示，太阳能电池区域36被集成在衬底32的所有边缘上。在另一个示例中，太阳能电池区域36可被形成在衬底32的边缘的一部分上。在制造或集成过程中，太阳能电池36和有效区域34被物理地分隔。它们被放置在玻璃的不同区域上。
参考图4-5，根据要使用的太阳能电池的类型，显示系统30的制造可以不同。其可被以不同顺序进行(例如，首先制造有效区域34，然后制造/集成太阳能电池36；或者部分地制造有效区域34，并且然后制造/集成太阳能电池36；等等)。本领域技术人员将明白显示系统30的制造工艺(图4-5)。沿着衬底32的边缘(多个)放置的太阳能电池区域36使得实现复杂度和成本降低。
此外入射到有效区域34上的任何环境光自身被波导通过衬底32，并且也在边缘处反射出去，这些光也可被收获。
显示系统30可被用于具有电连接到太阳能电池36的可充电电池的设备内。显示器边缘处的太阳能电池36，例如通过自己发出的光或在设备暴露于环境光中时或通过这两者，以再生方式产生用于给这种电池充电的电力。
另外，由于太阳能电池36与平板显示器有效区域34物理地分隔，因此它降低了设备复杂度，提高了成品率和像素开口率，并且实现了更低的成本。
在上面的示例中，太阳能电池被集成在衬底顶面的外围上(图1)或被集成在衬底的边缘上(图3)。然而，本领域技术人员将会理解，太阳能电池可被集成在衬底的外围和衬底的一个或多于一个的边缘上。这种布置进一步改善了系统的功率和光收集效率。
参考图6和图7，描述了根据本发明又一实施例的显示系统的一个示例。图6和图7的显示系统100是底部发射显示器。在图6中，“A1”表示前屏幕(front screen)的方向。显示系统100可由包括有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)或有源矩阵液晶显示器(AMLCD)在内的任意技术形成。显示系统100可被用于便携式(移动)设备，诸如但不限于，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持图像(条形码)扫描仪/读取器和计算机显示器。如下所述，在显示系统100中，太阳能电池被放置在像素之后。
显示系统100包括显示衬底102、至少一个太阳能电池104、公共电极106、发射装置108和密封衬底110。太阳能电池104可以与图1的太阳能电池16或图4的太阳能电池36相同或类似。衬底102可以与图1的衬底12或图4的衬底32相同或类似。显示系统100的像素可以与图1或图4的像素相同或类似。太阳能电池104直接或间接地为显示系统100的像素供应操作电力。
在图6和图7中，衬底102具有带有一个顶面、一个背面和四个边缘的矩形形状。然而，如本领域技术人员将明了的，衬底102和显示系统100可以具有不同于图6和图7的形状。
公共电极106是透明(或半透明)的电极，并且被用于像素(例如，发射装置108)。在本描述中，术语“公共电极106”和“透明电极106”可互换使用。如本领域技术人员将理解的，在本上下文中术语“透明”包括“半透明”。发射装置108包括例如但不限于像素的OLED。透明电极106被形成在发射装置108之上。太阳能电池104被集成在透明电极106之上(即，屏幕背面)。太阳能电池104被放置在发射装置108的背面，使得它可以减少反射并且产生电功率。
太阳能电池104被放置在透明电极106后面，以便使透明电极106对于发射装置108是非反射的。太阳能电池104作为用于防止光泄漏现象以及使得能够实现能量收获/恢复的黑色矩阵(black matrix)。黑色矩阵减少反射，并且改善对比度，而不用使用附加的特殊膜。
密封衬底110是被形成在显示器之上以便保护它不受潮湿、氧气和其它环境因素影响的衬底。太阳能电池104可被预制在密封衬底110上，以便改善成品率和效率。
在又一个示例中，为了将光反射到太阳能电池104，可以对密封衬底110执行表面处理。在又一个示例中，为了将光反射到太阳能电池104，可以在密封衬底110上形成可以与图3的反射层20相同或类似的反射层。表面处理和反射层可被用于显示系统100。
太阳能电池104收集来自显示器的以与A1相反的方向行进的过量的光，并且还收集环境光。收集环境光除了收获能量之外还将改善对比度。结果，可以从显示结构中除去用于使穿过的光偏振并且因此增强亮度的偏振器层。显示系统100不需要在前屏幕上放置偏振器层，改善了光输出耦合。这将改善显示器功耗、寿命和在阳光下的可读性。
在又一个示例中，图6的显示系统100的结构可被集成到图1的显示系统10或图4的显示系统30。太阳能电池104可被形成在像素区域的外围、密封衬底110/显示衬底102的边缘(多个)或其组合上。
参考图8和图9，描述了根据本发明又一个实施例的显示系统的一个示例。图8和图9的显示系统120是顶部发射显示器。在图8中，“A2”表示前屏幕的方向。显示系统120可由包括有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)或有源矩阵液晶显示器(AMLCD)在内的任意技术形成。显示系统120可被用于便携式(移动)设备，诸如但不限于，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持图像(条形码)扫描仪/读取器和计算机显示器。如下所述，在显示系统120中，太阳能电池被放置在像素后面。
显示系统120包括显示衬底122、至少一个太阳能电池124、公共电极126、发射装置128和密封衬底130。显示衬底122可以与图6的衬底102相同或类似。太阳能电池124可以与图6的太阳能电池104相同或类似。公共电极126可以与图6的公共电极106相同或类似。发射装置128可以与图6的发射装置108相同或类似。密封衬底130可以与图6的密封衬底110相同或类似。太阳能电池124直接或间接地为显示系统120的像素提供操作电力。
在本描述中，术语“公共电极126”和“透明电极126”可互换地使用。如本领域技术人员将理解的，在本上下文中术语“透明”包括“半透明”。
在图8和图9中，衬底122具有带有一个顶面、一个背面和四个边缘的矩形形状。然而，如本领域技术人员将明了的，衬底122和显示系统120可以具有不同于图8和图9的形状。
在显示系统120中，太阳能电池124被集成在衬底122之上(即，屏幕背面)。公共电极126被形成在太阳能电池124和发射装置128之间。密封衬底130被形成在发射装置128之上。太阳能电池124被放置在发射装置128的后面，使得它可以减少损失(rejection)并且产生电功率。
太阳能电池124被放置在透明电极126后面，以便使透明电极126对于发射装置128是非反射的。太阳能电池124作为用于防止光泄漏现象以及使得能够实现能量收获/恢复的黑色矩阵。黑色矩阵减少反射，并且改善对比度，而不用使用附加的特殊膜。
在又一个示例中，为了将光反射到太阳能电池124，可以对显示衬底122的背面执行表面处理。在又一个示例中，为了将光反射到太阳能电池124，可以在显示衬底122的背面上形成可以与图3的反射层20相同或类似的反射层。表面处理和反射层可被用于显示系统120。
太阳能电池124收集来自显示器的以错误方向(与A2相反的方向)行进的过量的光，并且还收集环境光。收集环境光除了收获能量之外还将改善对比度。结果，可以从显示结构中除去用于使穿过的光偏振并且因此增强亮度的偏振器层。显示系统120不需要在前屏幕上放置偏振器层，改善了光输出耦合。这将改善显示器功耗、寿命和在阳光下的可读性。
在又一个示例中，图8的显示系统120的结构可被集成到图1的显示系统10或图4的显示系统30。太阳能电池124可被形成在像素区域的外围、显示衬底122/密封衬底130的边缘(多个)或其组合上。
参考图10，描述了具有显示系统的设备的示例。图10的设备200可以是便携式设备，诸如但不限于，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持图像(条形码)扫描仪/读取器以及计算机显示器。
设备200包括可充电电源202和设备组件204，电源202为设备组件204供应操作电力。设备组件204具有包括显示系统206在内的一个或多个组件。设备组件204可以具有电子装置/模块208，包括例如但不限于，一个或多个板上处理器、用于有助于实现无线/有线通信的通信模块、用户接口。
显示系统206包括显示区域214和太阳能电池区域216。显示系统206可以对应于图1的显示系统10、图4的显示系统30、图6的显示系统100、图8的显示系统120或它们的组合。显示区域214可以与图1的有效区域14、图3的有效区域34、图6的像素区域或图8的像素区域相同或相似。显示区域214被形成在可以与图1的衬底12、图3的衬底32、图6的显示衬底102或图8的显示衬底122相同或类似的衬底(未示出)上。太阳能电池区域216可以与图1的太阳能电池16、图3的太阳能电池36、图6的太阳能电池104或图8的太阳能电池124相同或类似。电源202被连接到太阳能电池区域216，使得它由太阳能电池区域216内的太阳能电池(多个)充电。
显示系统206被布置在该设备内，使得设备200的用户可以观看该显示器。显示系统206可被布置在该设备内，使得太阳能电池区域216可以通过光伏效应将太阳能转换为电能。太阳能电池区域216通过自己发出的光或在设备暴露于环境光中时或通过这两者，以再生方式产生用于给电源202充电的电力。
在一个示例中，太阳能电池区域216被集成在显示区域214的外围、衬底的边缘(多个)或其组合上。通过将太阳能电池区域216放置在显示器外围、边缘(多个)或其组合处，可以利用在外围/边缘处的光功率损失，并且反馈重新转换的能量以增大设备效率，减少功耗并且改善设备200的电池寿命。可以通过收集发出的光和环境光来改善电池寿命。
在另一个示例中，太阳能电池216被放置在显示区域214中的透明电极后面，使得透明电极被布置在太阳能电池216与显示区域214内的光发射装置之间，从而透明电极对于发射装置是非反射的。
根据本发明的实施例，可以改善与显示器的衬底内的发光度损失相关联的显示器的功率效率。
已经作为示例描述了一个或多个当前优选的实施例。本领域的技术人员应当明了，可以在不脱离权利要求限定的本发明范围的情况下做出多种变更和修改。

Claims (23)

1.一种显示系统，包括：
其上形成有像素的像素区域；
衬底，具有顶面和与顶面相对的背面、以及在顶面与背面之间的多个边缘，所述衬底是其上形成有像素区域的主衬底或密封衬底；以及
太阳能电池区域，具有集成在像素区域的外围、衬底的边缘或其组合上的至少一个太阳能电池。
2.如权利要求1所述的显示系统，其中太阳能电池区域被集成在像素区域的外围的部分上。
3.如权利要求1所述的显示系统，其中像素被形成在衬底的顶面上，并且其中对衬底的背面、边缘或其组合执行表面处理，使得朝向衬底的背面、边缘或其组合的光被反射朝向衬底的顶面。
4.如权利要求1所述的显示系统，其中像素被形成在衬底的顶面上，并且其中显示系统包括：
反射层，布置在衬底的背面、边缘或其组合上，使得朝向衬底的背面、边缘或其组合的光被反射朝向衬底的顶面。
5.如权利要求1所述的显示系统，其中太阳能电池区域被集成在衬底的多于一个的边缘上。
6.如权利要求1所述的显示系统，其中太阳能电池区域与像素区域物理地分隔。
7.如权利要求1所述的显示系统，其中显示系统是AMOLED或AMLCD。
8.一种包括如权利要求1所述的显示系统的设备，其中像素区域形成平板。
9.一种设备，包括：
显示系统，包括：
其上形成有像素的像素区域；
衬底，具有顶面和与顶面相对的背面、以及顶面与背面之间的多个边缘，所述衬底是其上形成有像素区域的主衬底或密封衬底；以及
太阳能电池区域，具有至少一个太阳能电池，并且集成在像素区域的外围、衬底的边缘或其组合上，以及
可充电电源，电连接到太阳能电池，用于为设备供应操作电力。
10.如权利要求9所述的设备，其中太阳能电池被集成在像素区域的外围的部分上。
11.如权利要求9所述的设备，其中像素被形成在衬底的顶面上，并且其中对衬底的背面、边缘或其组合执行表面处理，使得朝向衬底的背面、边缘或其组合的光被反射朝向衬底的顶面。
12.如权利要求9所述的设备，其中像素被形成在衬底的顶面上，并且其中显示系统包括：
反射层，布置在衬底的背面、边缘或其组合上，使得朝向衬底的背面、边缘或其组合的光被反射朝向衬底的顶面。
13.如权利要求9所述的设备，其中太阳能电池区域被集成在衬底的多于一个的边缘上。
14.如权利要求9所述的设备，其中太阳能电池区域与像素区域物理地分隔。
15.如权利要求9所述的设备，其中显示系统是AMOLED或AMLCD。
16.如权利要求9所述的设备，其中显示系统是平板系统。
17.一种显示系统，包括：
显示衬底上的像素区域，包括：
透明电极；和
用于发光的发射装置，透明电极和发射装置连续地排列在显示衬底上，
太阳能电池，放置在透明电极后面，用于使透明电极对于发射装置是非反射的。
18.如权利要求17所述的显示系统，其中发射装置被形成在显示衬底上，并且其中透明电极被形成在发射装置上，并且其中太阳能电池被形成在透明电极上。
19.如权利要求17所述的显示系统，其中太阳能电池被形成在显示衬底上，并且其中透明电极被形成在太阳能电池上，并且其中发射装置被形成在透明电极上。
20.如权利要求19所述的显示系统，其中在显示衬底上实现表面处理、反射层或其组合，使得传向显示衬底的光被反射朝向太阳能电池。
21.如权利要求17所述的显示系统，包括：
用于保护显示系统的密封衬底。
22.如权利要求21所述的显示系统，其中在密封衬底上实现表面处理、反射层或其组合，使得传向密封衬底的光被反射朝向太阳能电池。
23.一种设备，包括：
显示系统，包括：
显示衬底上的像素区域，包括：
透明电极；和
用于发光的发射装置，透明电极和发射装置连续地排列在显示衬底上，以及
太阳能电池，放置在透明电极后面，用于使透明电极对于发射装置是非反射的，以及
可充电电源，电连接到太阳能电池，用于为设备供应操作电力。
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