CN104981860A

CN104981860A - 自供电电子纸显示器

Info

Publication number: CN104981860A
Application number: CN201480008022.0A
Authority: CN
Inventors: 陈婧非; 堵光磊; 约翰·A·惠特利; 安德鲁·J·欧德科克
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2034-02-03
Also published as: WO2014123818A1; CN104981860B; TWI617872B; TW201435465A; US20150369433A1

Abstract

本发明公开了一种显示装置，该显示装置包括光伏电池、与该光伏电池相邻的二向色反射器和与该二向色反射器相邻的低折射率层。该低折射率层可具有约1.1至约1.4的折射率。

Description

自供电电子纸显示器

技术领域

本公开涉及可由光伏电池自供电的电子显示装置。

背景技术

包括电子纸显示器的电子显示装置(诸如电子阅读器)被大量使用者用于多种应用。这些装置通常由可再充电电池诸如锂离子电池供电。电池寿命对使用者来说非常重要。短的电池寿命可能不利于包括此类装置的任何产品的商业可行性。

太阳能电池或太阳能电池板是可代表用于电子显示装置的补充或另选能量源的光伏器件。一些电子显示装置可具有足够低的功率需求，并且可具有足够大的可用表面积，从而使得它们能够完全由一个或多个太阳能电池来供电，尤其是在光照条件下使用时。

发明内容

为了利用电子显示器的大表面积，期望在此类显示器下方而不是在其表面上具有太阳能电池。如果太阳能电池位于电子显示器的表面上，那么它可阻挡显示器的某些可见区域。如果太阳能电池位于电子显示器下方，那么其可利用显示器的整个区域进行能量收集。

然而，将太阳能电池放置在电子显示器下面需要显示器的可见部分反射可见光，而允许可为太阳能电池供电的其它波长以低衰减通过显示器。另外，在一些构造中，太阳能电池或光伏器件在显示器中可为可见的。正常的光学漫射层和/或漫射板可用于显示器以便隐藏太阳能电池的可见度，但这些光学漫射层也可降低太阳能电池的效率。因此，需要可由太阳能电池供电且可向最终使用者呈现美学的、可读显示图像的电子显示器。

在一个方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池、与该光伏电池相邻的二向色反射器和与该二向色反射器相邻的低折射率层，其中低折射率层具有介于约1.1至约1.4之间的折射率。在一些实施例中，二向色反射器包括多个聚合物层并且可进行调谐，使得该二向色反射器针对大于约750nm至约2000nm的电磁辐射波长具有大于约75％的透射率，并且针对介于400nm和750nm之间的电磁辐射波长具有大于约95％的反射率。在一些实施例中，显示面板包括含有磷光粉的图案化层，并且在其它实施例中，显示面板可包括闸板层。在一些实施例中，显示装置包括光学漫射层。

在另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池、与该光伏电池相邻的二向色反射器、与该二向色反射器相邻的低折射率层和光学耦合到低折射率层的磷光粉层、染料层、吸收墨水层或漫射层。光伏电池可包括硅，并且二向色反射器可包括多个聚合物层。二向色反射器可包括光学漫射层和低折射率层。

在另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池；与该光伏电池相邻的二向色反射器，其中该二向色反射器具有反射截止波长边缘；和与二向色反射器相邻的图案化显示面板，其中该图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉。二向色反射器的反射截止波长边缘与磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。

在本公开中：

“相邻”是指位于彼此附近的层，通常彼此接触，而它们之间可具有居间层；

“截止”是指二向色滤光片的透射率或反射率变化曲线的拐点的波长；和

“二向色反射器”是指充当具有光谱选择性的反射器且可包括附加的元件诸如漫射层和低折射率层的膜或膜层。

在一些实施例中，本发明的电子显示装置具有处于电子显示装置下方而不是其表面上的太阳能电池。将太阳能电池放置在电子显示器下面允许显示器的可见部分反射可见光，而允许可为太阳能电池供电的其它波长以低衰减通过显示器。本发明的显示装置可由太阳能电池供电且可向最终使用者呈现美学的、可读显示图像。

上述发明内容非意在描述本发明的每种实施方式的每一个公开实施例。附图说明和随后的具体实施方式更具体地对示例性实施例进行了举例说明。

附图说明

整个说明书中都参考了附图，其中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：

图1a和图1b是本发明显示装置的实施例中可用的二向色滤光片的透射率对波长以及反射率对波长的曲线图。

图2-13是显示装置的可能构造的示意性剖视图，并且是本发明显示装置的实施例。

附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，在给定附图中用于指示部件的标号并无意限制另一附图中相同标号的部件。

具体实施方式

在以下说明中，参考构成本说明一部分的附图，在附图中以图示方式示出了若干具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或实质的情况下，可以设想其他实施例，并且可以实现这些实施例。因此，以下具体实施方式不应被理解成具有限制性意义。

除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的所有表达特征尺寸、量和物理特性的数值均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域中技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的期望性质而变化。通过端值表示的数值范围包括该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。

电子显示装置(诸如电子书)由于重量轻、便携带和下载阅读材料的能力而越来越多地被消费者使用。此类显示装置的一个挑战在于向读者呈现非常类似于书或杂志中的图像，这需要图像位于类似于纸的“白色”背景上。一些电子阅读器(e-阅读器)利用发光底板用于“白色”背景。但是发光底板需要恒定的能量源，通常为可再充电电池，这可限制器件在充电之间的阅读时间。另外，电子阅读器中的其它被供电部件(诸如无线通信或图像控制电子器件)也需要能量，并且可限制器件在充电之间的阅读时间。需要在使用时可自身再充电的电子显示装置。

本发明的电子显示装置包括光伏电池或光伏太阳能电池。在以下表1中示出用作本发明电子显示器中的光伏太阳能电池的示例性材料。

表1

光伏电池材料

为用于本发明的电子显示装置，光伏太阳能电池需要吸收红外(IR)辐射。然而，如果使用使红外截止偏移到磷光粉发射的波长(诸如650nm)的反射器，那么表1中列出的电池活性物质中的任一种理论上都可为可用的。即使红外截止波长处于正常红外范围中，即>750nm，表1中列出的电池活性物质都可输出一定功率，尽管在一些情况下该功率可能很低。在例如红外透射截止为约800nm的情况下，一些低吸收的光伏器件(诸如DSSC)可能不产生大量的功率。但是在具有光谱选择性的反射截止被调谐为接近于磷光粉发射峰的情况下，这些光伏器件中的一些可为可用的。

光伏太阳能电池通常由无机材料制成，所述无机材料可包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉、或铜铟硒化物/硫化物。许多当前可用的光伏太阳能电池可由块状材料制成，所述块状材料被切割成厚度在180微米至240微米之间的晶片，随后类似于其它半导体对所述晶片进行加工。其它光伏太阳能电池可由例如沉积于支撑基板上的有机染料和有机聚合物薄膜或层制成。可用于光伏太阳能电池的第三组材料可由纳米晶体制成，并且可用作量子点(电子束缚的纳米粒子)。硅仍然是已知在块状和薄膜形式两者中均可用的唯一材料。硅薄膜电池主要是通过硅烷气和氢气的化学气相沉积(通常为等离子体增强的，PE-CVD)而沉积的。根据沉积参数，可制备非晶硅、原晶硅或纳米晶硅(也称为微晶硅)。非晶硅太阳能电池由非晶硅或微晶硅制成，并且其基本电子结构为p-i-n结。非晶硅作为太阳能电池材料是有吸引力的，因为其含量丰富且无毒(不同于它的CdTe对应物)，并且可需要低加工温度，从而使得在柔性且低成本的基板上进行器件的生产。因为非晶态结构具有比结晶电池高的光吸收速率，所以可利用很薄的光电活性材料层来吸收完整的光谱。非晶硅具有比结晶硅(1.1eV)高的能带隙(1.7eV)，这意味着非晶硅吸收太阳光谱的可见光区的能力比吸收光谱的红外光区的能力强。

染料敏化太阳能电池(DSSC)由低成本材料制成并且不需要复杂的设备来制造，因此可比固态电池设计便宜得多。DSSC可被工程化成柔性片材，尽管它们的转换效率(光与电之比)通常小于薄膜电池。通常，将钌有机金属染料(以Ru为中心的)用作吸光材料单层。染料敏化太阳能电池可依靠介孔纳米颗粒二氧化钛层来极大地扩增表面积(200–300m²/g TiO₂，如相比于扁平单晶的约10m²/g)。来自吸光染料的光生成的电子被传递到n型TiO₂，并且空穴由染料另一侧上的电解质吸收。电路可由电解质中的可为液体或固体的氧化还原电对来接通。这种类型的光伏太阳能电池可支持更灵活的材料使用，并且可通过丝网印刷或使用超声喷嘴来制造，其中加工成本可能比用于块状太阳能电池的成本低。然而，这些电池中的染料在加热和紫外光照下可能遭受降解，并且这些电池所需的电池壳体由于组件中使用的溶剂而难以密封。

量子点太阳能电池(QDSC)采用制造成具有小晶粒尺寸的低能带隙半导体纳米粒子，所述小晶粒尺寸使低能带隙半导体纳米粒子形成量子点(诸如，CdS、CdSe、Sb₂S₃、PbS等)，替代有机或有机金属染料作为光吸收剂。量子点(QD)由于其独特特性已经吸引了很多关注。其尺寸量子化允许简单地通过改变粒度来调谐能带隙。

本发明的电子显示装置包括与光伏电池相邻的二向色反射器。在一些实施例中，二向色反射器设置在光伏电池上并与光伏电池接触。二向色反射器反射光的可见波长，同时透射大部分的红外波长。二向色反射器可包括交替地施加到玻璃基板的高和低折射电介质材料的奇数个无吸收层。硫化锌和氟化镁是两种常用的电介质材料。通常，可通过高真空沉积来制备这些多层的无机的二向色反射器。

在一些实施例中，二向色反射器可根据光干涉作用而包括基于聚合物的多层膜或无机的多层涂层。例如，二向色反射器可为多层涂层，该多层涂层包括一个或多个Ta₂O₅(较高折射率)层和一个或多个SiO₂(较低折射率)层来反射特定的设计波长。在一些其它实施例中，二向色反射器可包括至少第一和第二不同聚合物材料的多个交替的层，使得入射在镜子上的波长介于约400nm和750nm之间的峰值可见光的至少50％被反射，并且介于约750nm和2000nm之间的峰值红外光的至少50％被透射。图1a和图1b分别示出可用于本发明显示装置的示例性二向色反射器的反射光谱和透射光谱。图1a中的二向色反射器具有约98.8％(在光谱的可见区域上取平均值)的可见光反射率。截止为约750nm。图1b示出二向色反射器在1090nm和1500nm的波长之间还具有87.3％的平均透射率。这些全聚合物的二向色反射器的制造成本低于真空沉积的反射器，并且可形成为、成形为或弯曲成各种复杂形状。通常，所选的聚合物具有至少0.03的折射率失配。二向色反射器可包括多种大体透明热塑性材料的交替的层。可用于本公开的实践中的合适的热塑性树脂以及代表性的折射率包括但不限于：全氟烷氧基树脂(折射率＝1.35)、聚四氟乙烯(1.35)、氟化乙丙烯共聚物(1.34)、有机硅树脂(1.41)、聚偏二氟乙烯(1.42)、聚三氟氯乙烯(1.42)、环氧树脂(1.45)、聚(丙烯酸丁酯)(1.46)、聚(4-甲基戊烯-1)(1.46)、聚(乙酸乙烯酯)(1.47)、乙基纤维素(1.47)、聚甲醛(1.48)、聚甲基丙烯酸异丁酯(1.48)、聚丙烯酸甲酯(1.48)、聚甲基丙烯酸丙酯(1.48)、聚甲基丙烯酸乙酯(1.48)、聚醚嵌段酰胺(1.49)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、醋酸纤维素(1.49)、丙酸纤维素(1.49)、乙酸丁酸纤维素(1.49)、硝酸纤维素(1.49)、聚乙烯醇缩丁醛(1.49)、聚丙烯(1.49)、聚丁烯(1.50)、离子键树脂诸如SURLYN(1.51)、低密度聚乙烯(1.51)、聚丙烯腈(1.51)、聚异丁烯(1.51)、热塑性聚酯诸如ECDEL(1.52)、天然橡胶(1.52)、PERBUNAN(1.52)、聚丁二烯(1.52)、尼龙(1.53)、聚丙烯酰亚胺(1.53)、聚(氯乙烯-乙酸酯)(1.54)、聚氯乙烯(1.54)、高密度聚乙烯(1.54)、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物诸如ZERLON(1.54)、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(1.54)、烯丙基二甘醇树脂(1.55)、聚偏1,1-二氯乙烯和聚氯乙烯的共混物诸如SARAN树脂(1.55)、聚α-甲基苯乙烯(1.56)、苯乙烯-丁二烯乳胶诸如Dow 512-K(1.56)、聚氨酯(1.56)、氯丁橡胶(1.56)、苯乙烯和丙烯腈的共聚物诸如TYRIL树脂(1.57)、苯乙烯和丁二烯的共聚物(1.57)、聚碳酸酯(1.59)，其它热塑性聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸乙二酯-乙二醇(1.60)、聚苯乙烯(1.60)、聚酰亚胺(1.61)、聚偏1,1-二氯乙烯(1.61)、聚二氯苯乙烯(1.62)、聚砜(1.63)、聚醚砜(1.65)和聚醚酰亚胺(1.66)。如上所述的折射率在不同波长下可稍微变化。例如，聚碳酸酯的折射率对于光谱的蓝光区中的光略大，并且对于光谱的红光区中的光略小。

以上树脂的共聚物也可为可用的，诸如乙烯和乙烯醇、苯乙烯和丙烯酸2-羟乙酯、苯乙烯和马来酸酐、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯以及苯乙烯和丙烯酸。其它可用的聚合物材料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚丁烯、马来酸酐接枝聚烯烃，和乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物。在例如美国专利5,122,905和5,393,198(均为Wheatley等人)中公开了制备聚合物的具有光谱选择性的反射器的可用材料。通常，多层的具有光谱选择性的反射器可通过层合或多层共挤出法形成。

在一些应用中，期望可调谐二向色反射器的波长反射率。例如，可能期望二向色反射器吸收(具有低透射率)紫外线辐射的某些波长。在电子阅读器中，例如，可为有利的是二向色反射器吸收紫外线辐射的较低波长，使得这些波长不被反射到它们可造成伤害的观察者的眼睛中。然而，如果紫外线吸收剂在距可见光谱的边缘过近处吸收，那么紫外线吸收剂可改变反射器的可见光波长反射透射，使得显示器具有黄色色调。相似地，在诸如在二向色反射器后面包括光伏太阳能电池的本发明情况的应用中，期望红外线辐射(750nm至2000nm)穿过二向色反射器并到达光伏太阳能电池。然而，如果二向色反射器在距可见光谱的高波长端过近处吸收，那么它可赋予反射光浅蓝色色调。如美国专利6,157,490(Wheatley等人)所公开，可通过沿多层膜单调地改变光学重复单元的厚度来锐化多层反射器的透射光谱的蓝色边缘和红色边缘。可用于本发明电子显示装置的典型的光谱反射膜可为购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M,St.Paul,MN)的Enhanced Specular Reflector(ESR)。

本发明的二向色反射器不需要是漫射的，但漫反射可改善对使用者的视觉图像。为此，二向色反射器可为具有光谱选择性的反射器(例如，增强型镜面反射器)，或者其可为与具有光谱选择性的反射器相邻的低折射率层、漫射层或两者的堆叠。在一些实施例中，低折射率层可包括漫射元件。

二向色反射器不需要被层合到光伏电池上。如果二向色反射器被层合，那么可使用光学透明的粘合剂，该光学透明的粘合剂是压敏粘合剂(PSA)或液体粘合剂。一般来讲，这些光学透明的粘合剂可为丙烯酸类树脂、橡胶、有机硅、聚酯、环氧树脂或丙烯酸酯，并且对于光化辐射的可见波长和红外波长全部是透明的而无需任何着色的添加剂，所述着色的添加剂可根据应用而存在。

本发明的电子显示装置可包括与二向色反射器相邻的低折射率层。低折射率层可包括空气、凝胶、热解法二氧化硅、气凝胶或其它纳米多孔透明结构(开孔结构或闭孔结构)。低折射率层可包括密封层或可涂覆有粘合剂，通常涂覆有光学透明的粘合剂。低射率层还可包括空气层，该空气层可具有一些结构元件来使空气层与其它层分开。这些结构元件可包括隔珠、表面雾度或微复制型特征结构诸如支柱或支杆。也可使用反射器上的棱柱结构来在本发明的电子显示装置中提供气隙。

低折射率层可具有1.4或更小、1.3或更小、1.25或更小、1.2或更小、1.15或更小、1.1或更小或甚至1.05或更小的折射率。在一些实施例中，低折射率层可为空气。在其它实施例中，诸如美国专利申请公开2012/0038990(Hao等人)中所公开的那些实施例，低折射率层可包括分散在粘结剂中的多个空隙。空隙可具有折射率n_v和介电常数ε_v，其中n_v ²＝ε_v，并且粘结剂可具有折射率n_b和介电常数ε_b，其中n_b ²＝ε_b。

一般来讲，低折射率层与光(诸如在低折射率层上入射或在低折射率层内传播的光)的相互作用可取决于多个膜或层特性，例如，膜或层厚度、粘结剂折射率、空隙或孔折射率、孔形状和尺寸、孔的空间分布、以及光的波长。在一些实施例中，在低折射率层上入射或在低折射率层内传播的光“识别”或“体验”有效介电常数ε_eff和有效折射率n_eff，其中n_eff可以空隙折射率n_v、粘结剂折射率n_b和空隙孔隙率或体积分数“f”来表示。

在此类实施例中，光学膜或低折射率层足够厚并且空隙足够小，使得光不能够分辨出单个或隔离的空隙的形状和特征。在此类实施例中，至少大部分空隙(诸如至少60％或70％或80％或90％的空隙)的尺寸不大于约λ/5，或不大于约λ/6，或不大于约λ/8，或不大于约λ/10，或不大于约λ/20，其中λ为光的波长。在一些实施例中，一些空隙可为足够小，使得它们的主要光学作用是降低有效折射率，而其他一些空隙可降低有效折射率和散射光，而其他另一些空隙可为足够大，使得它们的主要光学作用是散射光。

在一些实施例中，在低折射率层上入射的光可为可见光，意味着光的波长在电磁光谱的可见范围内。在这些实施例中，可见光可具有在约380nm至约750nm、或约400nm至约700nm、或约420nm至约680nm范围内的波长。在这些实施例中，低折射率层可具有有效折射率，并可包括多个空隙，如果至少大多数空隙(诸如至少60％或70％或80％或90％的空隙)的尺寸不大于约70nm、或不大于约60nm、或不大于约50nm、或不大于约40nm、或不大于约30nm、或不大于约20nm、或不大于约10nm的话。

在一些实施例中，低折射率层可足够厚，使得低折射率层可具有有效折射率，所述有效折射率能够以空隙和粘结剂的折射率以及空隙或孔体积分数或孔隙率来表示。在此类实施例中，低折射率层的厚度可不小于约1微米，或不小于约2微米，或在1至20微米范围内。当本发明所公开的低折射率层中的空隙足够小并且低折射率层足够厚时，低折射率层可具有可如下表示的有效介电常数ε_eff：

ε_eff＝fε_v+(1-f)ε_b。

在这些实施例中，光学膜或低折射率层的有效折射率n_eff可表示为：

n_eff ²＝fn_v ²+(1-f)n_b ²

在一些实施例中，诸如当孔和粘结剂的折射率之间的差异足够小时，低折射率层的有效折射率可由如下表达式估算：

n_eff＝fn_v+(1-f)n_b

在这些实施例中，低折射率层的有效折射率为空隙和粘结剂的折射率的体积加权平均值。在环境条件下，空隙可包含空气，因此空隙的折射率n_v可为空气的折射率或约为1.00。

例如，具有约50％的空隙体积分数的低折射率层和具有约1.5的折射率的粘结剂可具有约1.25的有效折射率。在一些实施例中，低折射率层的有效折射率可不大于(或小于)约1.3，或小于约1.25，或小于约1.2，或小于约1.15，或小于约1.1。在一些实施例中，折射率可为约1.14至约1.30。

在一些实施例中，低折射率层可包括粘结剂、多个颗粒、和多个互连空隙或互连空隙的网络。在其它实施例中，低折射率层可包括粘结剂和多个互连空隙或互连空隙的网络。

可通过多种方法将多个互连空隙或互连空隙的网络赋予到低折射率层中。在一个方法中，在粘结剂混合物中可利用高度结构化、高表面积热解法金属氧化物(诸如热解法二氧化硅)的固有孔隙率以形成结合粘结剂、颗粒、空隙以及任选的交联剂或其他辅助材料的复合结构。理想的粘结剂与颗粒的比率可取决于用于形成互连空隙结构的方法类型。尽管粘结剂树脂不是形成多孔热解法二氧化硅结构的先决条件，但通常理想的是掺入一些类型的聚合物树脂或粘结剂与金属氧化物网络一起，以改进最终构造的加工、涂层品质、粘附力和耐久性。

可用的粘结剂树脂的实例为来源于热固性、热塑性和可紫外线固化聚合物的那些。实例包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醋酸乙烯基酯共聚物(EVA)、乙酸丁酸纤维素(CAB)聚氨酯(PUR)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯酸酯、环氧化物、有机硅和含氟聚合物，或它们的组合。粘结剂可溶于适当溶剂中，诸如水、乙酸乙酯、丙酮、2-丁酮、异丙醇、甲基乙基酮等，或它们可用作分散体或乳液。可用于所述混合物的一些市售粘结剂的实例为可得自可乐丽(美国)公司(Kuraray-USA)、瓦克化学公司(WackerChemical)、Dyneon有限责任公司(Dyneon LLC)和罗门哈斯公司(Rohm andHaas)的那些粘结剂。

尽管粘结剂可为聚合物体系，其也可作为可聚合单体体系(诸如可紫外线固化或可热固化或可交联体系)加入。此类体系的实例可为可紫外线聚合的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、以及它们的混合物。一些典型实例可为1,6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯。此类体系易得自供应商，诸如特拉华州纽华克的尼奥瑞斯公司(Neo Res(Newark,DE))、宾西法尼亚州费城的阿科玛公司(Arkema(Philadelphia,PA))或宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer(Exton,PA))。光化辐射，诸如电子束(E-束)、γ辐射和紫外线辐射为用于引发这些体系聚合的可用方法，其中许多实施例利用紫外线活性体系。其它可用粘结剂体系也可以进行阳离子聚合，此类体系可作为乙烯基醚和环氧化物得到。

聚合物粘结剂也可与交联剂一起配制，所述交联剂可与聚合物粘结剂化学结合以形成交联网络。尽管交联的形成不是形成多孔结构或低折射率光学性质的先决条件，但对于其它功能性原因是期望的，以便改进涂层的粘合强度、对基材的粘合或者耐湿性或耐热性及耐溶剂性。交联剂的特定类型取决于所用的粘结剂。用于聚合物粘结剂诸如PVA的典型示例性交联剂可为二异氰酸酯；钛酸酯，诸如TYZOR-LA(可得自特拉华州威尔明顿的杜邦公司(DuPont,Wilmington,DE)；聚(表氯醇)酰胺加合物，诸如POLYCUP 172(可得自特拉华州威尔明顿的大力神公司(Hercules,Wilmington,DE))；多官能团氮丙啶，诸如CX100(可得自特拉华州纽华克的尼奥瑞斯公司(Neo-Res,Newark,DE))；和硼酸、二环氧化物、二酸。聚合物粘结剂可与颗粒聚集体形成分离相，或可以一定方式分散于颗粒聚集体之间，该方式为通过直接共价键的形成或分子交互作用(诸如离子力、偶极力、范德华力、氢键和与金属氧化物的物理缠结)将聚集体“结合”在一起形成与金属氧化物颗粒连接的结构。

可用于低折射率涂层的示例性颗粒包括热解法金属氧化物或热解金属氧化物，例如热解法二氧化硅或氧化铝。在一些实施例中，可使用高度支化或结构化的颗粒。此类颗粒可阻止在粘结剂基质中的有效堆积，并允许形成空隙或孔。包括高度支化或结构化颗粒的示例性材料包括CABO-SIL热解法二氧化硅或二氧化硅分散体(诸如以商品名EH5、TS 520销售的那些)，或预分散的热解法二氧化硅颗粒(诸如可作为CABO-SPERSE PG001、PG 002、PG 022、1020K、4012K、1015得到的那些)(可得自卡博特公司(Cabot Corporation))。尽管由于二氧化硅具有固有地比氧化铝低的骨架折射率而通常利用二氧化硅，但热解法氧化铝也是可用于形成低折射率体系的结构化颗粒。氧化铝的示例可以商品名CABO-SPERSE得到，例如以商品名CABO-SPERSE PG003或CABOT SPEC-Al销售的那些。在一些实施例中，这些示例性热解法金属氧化物的聚集体包括在约8nm至约20nm的范围内的多个初级颗粒并形成高度支化结构，所述高度支化结构具有在约80nm至大于300nm的范围内的宽尺寸分布。在一些实施例中，这些聚集体在涂层的单元体积中无规堆积以形成具有通道、隧道、和孔的复杂双连续网络的介孔结构，所述通道、隧道、和孔将空气夹带在网络中并由此降低涂层的密度和折射率。其它示例性多孔材料可来源于天然存在的无机材料，诸如粘土、硫酸钡、氧化铝和硅酸盐。

热解法二氧化硅颗粒也可用表面处理剂进行处理。金属氧化物颗粒的表面处理可提供例如在聚合物粘结剂中的改进的分散、改变的表面性质、增强的颗粒粘结剂相互作用、和/或反应性。在一些实施例中，表面处理可稳定颗粒，使得颗粒良好分散于粘结剂中，从而得到基本上更均匀的组合物。可调整表面改性的无机颗粒的并入，例如以提高颗粒与粘结剂的共价结合，由此提供更持久和更均匀的聚合物/颗粒网络。

处理剂类型可部分地由金属氧化物表面的化学性质决定。通常对二氧化硅使用硅烷而对硅质填料使用其他处理剂。就硅烷而言，可为典型的是，在掺入至粘结剂中之前使硅烷与颗粒表面反应。表面改性剂的所需量可取决于若干因素，诸如例如粒度、颗粒类型、改性剂分子量、和/或改性剂类型。硅烷改性剂可具有在颗粒和粘结剂之间形成共价键的反应性基团，例如，诸如羧基、醇、异氰酸酯、丙烯酰氧基、环氧基、硫醇或胺。反之，硅烷改性剂可具有非反应性基团，例如，诸如烷基、烷氧基、苯基、苯氧基、聚醚、或它们的混合物。此类非反应性基团可改性涂层的表面以改进例如防污性和防尘性，或改进静电耗散。表面改性的二氧化硅颗粒的市售实例包括例如CABO-SI TS 720和TS 530。有时也理想的是在颗粒表面上引入官能团和非官能团的混合物以获得这些理想特征的组合。适合在本发明的组合物中使用的表面处理剂的代表性实施例包括例如N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙基酯、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸甲氧基乙氧基乙氧基乙基酯、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、油酸、硬脂酸、十二烷酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸(MEEAA)、丙烯酸-β-羧乙酯(BCEA)、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、甲氧基苯基乙酸、以及它们的混合物。

颗粒体积浓度(PVC)和关键颗粒体积浓度(CPVC)可用于表征用于制造涂层的颗粒粘结剂体系的孔隙率。术语PVC和CPVC为油漆和颜料文献中明确定义的术语，并且还定义于很多情况下参考的论文和技术书籍中，例如，诸如油漆流动和颜料分散(Paint Flow and Pigment Dispersion)，巴顿(Patton),T.C.，第2版，约翰威立(J.Interscience.Wiley),1978，第5章，第126页；和模型化群集空隙和颜料分布以预测涂层的性质和CPVC(Modeling Cluster Voids and Pigment Distribution to Predict Properties andCPVC in Coatings)。第1部分：干法涂布分析(Dry Coating Analysis)和萨杜斯(Sudduth),R.D；颜料和树脂技术(Pigment and Resin Technology),2008,37(6)第375页。当颗粒体积浓度大于CPVC时，涂层为多孔层，因为不存在足够的粘结剂来填充颗粒之间的所有间隙和涂层的空隙区域。所述涂层则变为粘结剂、颗粒、和空隙的混合物。发生这种情况的体积浓度与粒度和颗粒结构、湿润情况和/或形状有关。体积浓度在CPVC以上的配制物在混合物中具有树脂的体积缺陷，所述体积缺陷被空气取代。CPVC、PVC和孔隙率之间的关系为：孔隙率＝CPVC/PVC。在CPVC的该讨论中所用的术语“颜料”等同于颗粒，而术语“树脂”等同于粘结剂。在某些粘结剂-颗粒体系中，当颗粒的体积浓度超过称为CPVC的临界值时，所述混合物变得多孔。因此，涂层基本上变为粘结剂、颗粒、和空气的混合物，因为不存在足够的粘结剂以填充颗粒之间的所有间隙和涂层的空隙区域。当这发生时，体积浓度与颜料粒度分布、润湿、和颗粒结构或形状中的至少一者相关。提供所需低折射率性质的材料具有亚微米孔，所述亚微米孔来源于高度结构化且被配制为高于其CPVC的颗粒-粘结剂混合物。在一些实施例中，光学制品具有不大于(或小于)约60％、或小于约50％、或小于约40％的CPVC值。

高度支化或结构化的颗粒可阻止在粘结剂基质中的有效堆积，并可允许形成空隙或孔。相比之下，降至低于CPVC的材料组合将不足够多孔。因为BET法分析直径小于200nm、直径小于100nm、或甚至是直径小于10nm的孔，所以BET法(上文所述)可有助于测定CPVC以及因此低折射率材料的孔隙率。如本文所用，术语“BET方法”是指布鲁尼尔、埃梅特和特勒(Braunauer,Emmett and Teller)表面积分析(例如参见S.布鲁尼尔，P.H.埃梅特和E.特勒，美国化学会志，(J.Am.Chem.Soc.),1938,60,309)。BET法是用于测定固体物质的孔尺寸、表面积、和孔隙率百分比的公知的经科学验证的方法。BET理论涉及气体分子在固体表面上的物理吸附，并用作用于获得有关固体表面的表面积和孔隙率的物理信息的基础。BET数据可协助表征满足用于形成多孔结构的最少要求的材料。

通过PVC/CPVC关系描述的颗粒的体积浓度也与颗粒的重量浓度相关。因此可以确立在CPVC以上的颗粒重量范围。重量比或重量百分比的使用为配制具有理想CPVC值的混合物的一种方式。对于本发明的光学构造，1:1到1:8的粘结剂与颗粒的重量比是所需的。1:1的重量比等同于约50重量百分比(wt％)的颗粒，而1:8等同于约89wt％的颗粒。示例性的粘结剂与金属氧化物颗粒的比例为小于1:2(小于33％的粘结剂)、小于1:3、小于1:4、小于1:5、小于1:6、小于1:7、小于1:8、小于1:9、和小于1:10(约8-10％的粘结剂)。粘结剂的上限可由所需的折射率决定。粘结剂的下限可由所需的物理性质，例如，加工或最终耐用性特性决定。因此粘结剂与颗粒的比率将根据所需的最终用途和所需的光学制品性质而变化。

通常，低折射率层可具有在应用中可能所需的任何孔隙率、孔尺寸分布、或空隙体积分数。在一些实施例中，在低折射率层中的多个空隙的体积分数不小于约20％、或不小于约30％、或不小于约40％、或不小于约50％、或不小于约60％、或不小于约70％、或不小于约80％。

在一些实施例中，即使低折射率层具有高光学雾度和/或漫反射率，低折射率层的部分也可显示一些低折射率特性。例如，在此类实施例中，低折射率层的部分可在对应于小于粘结剂的折射率n_b的折射率的角度下支持光学增益。

在一些实施例中，一些颗粒具有反应性基团，而其他颗粒不具有反应性基团。例如，在一些实施例中，约10％的颗粒具有反应性基团且约90％的颗粒不具有反应性基团，或约15％的颗粒具有反应性基团且约85％的颗粒不具有反应性基团，或约20％的颗粒具有反应性基团且约80％的颗粒不具有反应性基团，或约25％的颗粒具有反应性基团且约75％的颗粒不具有反应性基团，或约30％的颗粒具有反应性基团且约60％的颗粒不具有反应性基团，或约35％的颗粒具有反应性基团且约65％的颗粒不具有反应性基团，或约40％的颗粒具有反应性基团且约60％的颗粒不具有反应性基团，或约45％的颗粒具有反应性基团且约55％的颗粒不具有反应性基团，或约50％的颗粒具有反应性基团且约50％的颗粒不具有反应性基团。在一些实施例中，颗粒中的一些可利用在同一颗粒上的反应性基团和非反应性基团官能化。颗粒的集合可包括尺寸、反应性和非反应性颗粒以及不同类型颗粒的混合物，所述不同类型颗粒例如，有机颗粒，包括聚合物颗粒，诸如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有机硅等；或无机颗粒，诸如玻璃或陶瓷，包括例如二氧化硅和氧化锆。

在一些实施例中，低折射率层或材料可具有大于约30％的BET孔隙率(其对应于约50m²/g的表面积，如通过BET法确定)，大于约50％的孔隙率(其对应于约65-70m²/g的表面积，如通过BET法确定)，大于约60％的孔隙率(其对应于约80-90m²/g的表面积，如通过BET法确定)，且最优选介于约65％和约80％之间的孔隙率(其对应于大于约100m²/g的在一定程度上更高的表面积值，如通过BET法确定)。在一些实施例中，在低折射率层中的多个互连空隙的体积分数不小于(或大于)约20％，或大于约30％，或大于约40％，或大于约50％，或大于约60％，或大于约70％，或大于约90％。总体上可显示，表面积越高表明孔隙率百分比越高而折射率越低，然而，这些参数之间的关系比较复杂。此处显示的值仅用于指导目的，而不意在举例说明这些性质之间的限制性关系。BET表面积和孔隙率百分比的值将由平衡低折射率和其他重要性能性质(诸如，涂层的内聚强度)的需要决定。

本公开的光学构造可具有任何所需的光学雾度。在一些实施例中，低折射率层具有不小于(或大于)约20％，或大于约30％，或大于约40％，或大于约50％，或大于约60％，或大于约70％，或大于约80％，或大于约90％，或大于约95％的光学雾度。在一些实施例中，低折射率层具有较低光学雾度。例如，在一些实施例中，低折射率层的光学雾度为小于约20％、小于约10％、小于约5％、小于约3％、小于约2％、小于约1.5％、或小于约1％。

低折射率层可包括聚合物保护层。聚合物保护层可为在老化后不显著降低该低折射率层的物理特性的稳定保护层。聚合物保护层可包括还使用于低折射率层中的粘结剂，并且该粘结剂可从低折射率层至该聚合物保护层的外表面形成梯度。保护层可改善具有低折射率层的膜构造的内聚强度。在例如2012年3月30日提交的名称为“用于低折射率材料的保护性涂层(Protective Coating for Low Index Material)”的申请人的临时申请U.S.S.N.61/617,842中公开了聚合物保护层。

在一些方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池、与该光伏电池相邻的二向色反射器、具有1.4或更小的折射率、与该二向色反射器相邻的低折射率层、和光学耦合到低折射率层的磷光粉层、光学漫射层或两者。上文描述了光伏电池、二向色反射器和低折射率层的细节。

本发明的显示装置可包括一个或多个磷光粉层。磷光粉是电子显示器领域的普通技术人员所熟知的，并且一般来讲是表现出发光现象的物质。磷光粉包括磷光材料和荧光材料两者，该磷光材料显示亮度的缓慢衰减(约1毫秒)，在该荧光材料中，发射衰减非常快(经几十纳秒)。磷光粉常常是各种类型的过渡金属化合物或稀土元素化合物。每个磷光粉可包括闸板层，该闸板层允许来自磷光粉的发光通过显示层是可见的，或允许来自磷光粉的发光被阻挡，因此该发光通过显示层是不可见的。在例如PCT专利申请公开WO 2012/150921 A1(Gibson等人)中详细描述了反射性彩色显示器像素中的闸板层和磷光粉。

像素包括蓝光发射、红光发射和绿光发射子像素的发光阵列，这些发光阵列具有设置在每个子像素上方的电光闸板。闸板可控制来自每个子像素的射线的强度。闸板可为例如二色性染料-液晶主客体体系、电泳电池、电润湿电池或电流体电池的形式。可从透明经过灰色至不透明的各种色泽来调谐闸板。闸板可控制环境光线至发光层和二向色镜的透射以及通过副面板朝向顶表面的透射。

本发明的显示器可包括光学漫射层。光学漫射层可漫射入射光并且可例如在日光条件下有利地向光学构造赋予白色外观。光学漫射层可为可能在应用中需要和/或可用的任何光学漫射层。例如，光学漫射层可包括分散于粘结剂中的多个颗粒，其中所述颗粒和粘结剂具有不同的折射率。在一些情况下，诸如当光学漫射层为足够光学漫射的以向显示面板的光学构造赋予白色外观时，光学漫射层可具有不小于约40％、或不小于约50％、或不小于约60％、或不小于约70％、或不小于约80％、或不小于约90％、或不小于约95％的光学雾度。在一些情况下，光学漫射层也可为粘合剂。在此类情况下，光学漫射层可提供足够的粘附性，使得显示面板可不需要附加的光学粘合剂。

在一些实施例中，显示装置可包括图案化显示面板，该图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉。磷光粉可与二向色反射器相邻。二向色反射器的反射截止波长边缘可与磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。图案化显示器向显示器的观察者呈现图像。图案化可为物理的或电子的。物理图案化包括使显示存在于选择性区域中。电子图案化包括通过使用如上所述的闸板和子像素来提供图像。

本发明的显示装置可包括光学粘合剂层，该光学粘合剂层位于其组成型元件之间或使显示装置附接到电子器件。光学粘合剂层可为可在应用中期望和/或可用的任何光学粘合剂。光学粘合剂层应当具有足够的光学质量和光稳定性，使得例如粘合剂层不会随时间或暴露在天气下而发黄以致使粘合剂和显示装置的其它部件的光学性能降低。在一些情况下，光学粘合剂层可为基本上透明的光学粘合剂，这意味着该粘合剂层具有高镜面透射比和低漫射透射比。例如，在此类情况下，光学粘合剂层的镜面透射比可为不小于约70％、或不小于约80％、或不小于约90％、或不小于约95％。在一些情况下，光学粘合剂层可为基本上漫射的光学粘合剂，这意味着该粘合剂层具有高漫射透射比和低镜面透射比。例如，在此类情况下，光学粘合剂层的漫射透射比可为不小于约60％、或不小于约70％、或不小于约80％。示例性光学粘合剂包括压敏粘合剂(PSA)、热敏粘合剂、溶剂挥发性粘合剂、可重新定位的粘合剂或可再加工的粘合剂，以及可紫外线固化的粘合剂，诸如可得自诺兰德产品公司(Norland Products,Inc)的可紫外线固化的光学粘合剂。

示例性的PSA包括基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的那些。如本文所用，(甲基)丙烯酸类(或丙烯酸酯)是指丙烯酸类和甲基丙烯酸类物质。其他示例性PSA包括(甲基)丙烯酸酯、橡胶、热塑性弹性体、有机硅、聚氨酯，以及它们的组合。在一些情况下，PSA基于(甲基)丙烯酸酯PSA或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯。示例性的有机硅PSA包括聚合物或树胶以及可任选的增粘树脂。其他示例性有机硅PSA包括聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和可选的增粘剂。

在一些情况下，光学漫射粘合剂层的漫反射率不小于约20％、或不小于约30％、或不小于约40％、或不小于约50％、或不小于约60％。在此类情况下，粘合剂层可通过包括分散于光学粘合剂中的多个颗粒而为光学漫射的，其中颗粒和光学粘合剂具有不同的折射率。这两种折射率之间的失配可使光散射。在一些情况下，光学粘合剂层可包括交联的增粘丙烯酸类压敏粘合剂。光学粘合剂层也可包括添加剂，诸如增粘剂、增塑剂和填料(诸如颜料，诸如TiO₂)。在一些情况下，可将TiO₂加入粘合剂层，以向粘合剂层赋予白色外观。

在一个方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池、与该光伏电池相邻的二向色反射器和与该二向色反射器相邻的低折射率层，其中低折射率层具有介于约1.1至约1.4之间的折射率。在一些实施例中，具有光谱选择性的反射器包括多个聚合物层，并且可进行调谐，使得该具有光谱选择性的反射器针对大于约750nm的电磁辐射波长具有大于约75％的平均透射率，并且针对介于400nm和750nm之间的电磁辐射波长具有大于约95％的平均反射率。在一些实施例中，显示面板包括具有磷光粉的图案化层，并且在其它实施例中，显示面板可包括闸板层。在一些实施例中，显示装置包括光学漫射层。

具体化的显示装置可被层合至电子器件的显示层，该电子器件诸如个人数据助理、手持电话、膝上型计算机、平板计算机、GPS监视器、电子阅读器或电子告示板。电子器件的显示层可为液晶显示器(LCD)、电泳显示器、透明有机发光二极管(OLED)显示器或在750nm和1500nm之间具有大于10％的平均透射率的电致发光层。显示装置可包括利用墨水的至少一个经印刷的图案，该墨水可为吸收墨水、染料或具有发射磷光粉(磷光粉层)的墨水。在一些实施例中，磷光粉层、染料、吸收墨水或漫射层可光学耦合到低折射率层。具体化的显示装置制造简便并且可直接层合到电子器件显示器上，而无需用于支撑的附加的框架或边框。低折射率层可允许二向色反射器在高入射光角度下具有高反射。

在另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池、与该光伏电池相邻、具有发射截止波长边缘的二向色反射器、和图案化显示面板，其中该图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉。反射截止波长边缘与磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。反射截止波长边缘与磷光粉的可见发射峰基本上重叠。光伏电池可包括硅，并且具有光谱选择性的反射器可包括多个聚合物层。二向色反射器可包括光学漫射层和低折射率层。

在另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池；与该光伏电池相邻的二向色反射器，其中该二向色反射器具有反射截止波长边缘；和与二向色反射器相邻的图案化显示面板，该图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉。反射截止波长边缘与磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。反射截止波长边缘与磷光粉的可见发射峰基本上重叠。光伏电池可包括硅，并且具有光谱选择性的反射器可包括多个聚合物层。二向色反射器可包括光学漫射层和低折射率层。在显示装置的这些实施例中，闸板可为电泳闸板层。

在另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括光伏电池；与该光伏电池相邻的二向色反射器，其中该二向色反射器具有反射截止波长边缘；和与二向色反射器相邻的图案化显示面板，该图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉。二向色反射器的反射截止波长边缘与磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。

应当用与二向色镜耦合的低折射率层或漫射层或漫射层加上低折射率层来测量透射率和反射率。因为磷光粉层(如果存在)将是漫射的且取决于不同的磷光粉而改变光的光谱，所以利用不具有磷光粉或颜料的漫射层进行测量。

在以下附图中示出本发明显示装置的可用实施例。图2中所示出的实施例包括光伏电池209、与光伏电池209相邻的二向色反射器207、与二向色反射器207相邻的低折射率层205，该低折射率层具有介于约1.1和1.4之间的折射率。闸板层201设置在图案化层203上，该图案化层继而与低折射率层205相邻。

图3所示出的实施例包括设置在低折射率层305上的图案化层303，该低折射率层设置在漫射层306上。漫射层306设置在二向色反射器307上，该二向色反射器继而设置在光伏电池309上。

图4中所示出的实施例非常类似于图3中所示出的实施例，不同的是低折射率层和漫射层的位置已交换。图4所示出的实施例包括设置在漫射层406上的图案化层403，该漫射层设置在低折射率层405上。低折射率层405如图所示设置在二向色反射器407和光伏电池409上。

图5示出所公开的显示装置的与图4中所示出的实施例相同的实施例，不同的是第二低折射率层将漫射层夹在中间。图5所示出的实施例具有设置在第一低折射率层505上的图案化层503，该第一低折射率层设置在漫射层506上。漫射层506设置在第二低折射率层505'上。低折射率层505'设置在二向色反射器507和光伏电池509上，以便完成构造。

图6中所示的所公开的显示装置的实施例类似于图4中所示出的装置，不同的是闸板设置在图案化层上。在图6中，闸板层601设置在图案化层603上，在图案化层603下是漫射层606、低折射率层605、二向色层607和光伏电池609。

图7中所示出的实施例类似于图6中所示出的实施例，不同的是低折射率层和漫射层的位置已交换。图7示出设置在图案化层703上的闸板层701。低折射率层705与图案化层703和漫射层706相邻。漫射层706如图所示设置在二向色层707和光伏电池709上。

图8和图12中所示出的实施例是类似的，不同的是低折射率层和漫射层的位置发生了交换。在图8中，使用三个闸板层。红色闸板层801a设置在蓝色闸板层801b上，该蓝色闸板层设置在绿色闸板层801c上。相似地，图12中的实施例使用红色闸板层1201a、蓝色闸板层1201b和绿色闸板层1201c。在图8中，三个闸板层801a、801b和801c各自设置在低折射率层805、漫射层806、二向色反射器807和光伏电池809上。在图12中，三个闸板层1201a、1201b和1201c设置在漫射层1206上，该漫射层设置在低折射率层1205、二向色反射器1207和光伏电池1209上。

图9中所示出的实施例类似于图5中所示出的实施例，不同的是已将闸板层添加到显示装置。闸板层901设置在图案化层903、第一低折射率层905、漫射层906、第二低折射率层905'、二向色反射器907和光伏电池909上。

图10所示出的实施例包括设置在低折射率层1005、二向色反射器1007和光伏电池1009上的图案化层1003。

在图11中所示出的实施例中，低折射率层已由空气(折射率为约1.00)替代。因此，在图11中，闸板层1101设置在图案化层1103上。气隙1104设置在图案化层1103和二向色反射器1107之间，该二向色反射器继而设置在光伏电池1109上。

最后，在图13中所示出的实施例中，红色闸板层1301a、蓝色闸板层1301b和绿色闸板层1301c设置在第一低折射率层1305、漫射层1306和第二低折射率层1305'的夹层上。第二低折射率层1305'设置在二向色反射器1307和光伏电池1309上。

本公开并不旨在由图2-13中所示出的实施例限制。在图2-13的以上描述中，应当理解，术语“设置在……上”等同于术语“相邻”，并且如本文所述可包括在其间具有具有一个或多个居间层的层。

以下为本发明各个实施例的列表。

项目1是一种显示装置，包括光伏电池、与该光伏电池相邻的二向色反射器和与该二向色反射器相邻的低折射率层，其中低折射率层包括介于约1.1至约1.4之间的折射率。

项目2是项目1所述的显示装置，其中光伏电池包括硅、铜铟镓(二)硒化物、或多结太阳能电池。

项目3是项目1所述的显示装置，其中二向色反射器包括多个聚合物层。

项目4是项目1所述的显示装置，其中二向色反射器针对大于约750nm至约2000nm的电磁辐射波长具有大于约75％的平均透射率，并且针对介于400nm和750nm之间的电磁辐射波长具有大于约95％的平均反射率。

项目5是项目1所述的显示装置，其中低折射率层包括多个金属氧化物颗粒、粘结剂、和多个互连空隙。

项目6是项目1所述的显示装置，其中二向色反射器包括漫射层、低折射率层、或它们的组合。

项目7是一种显示装置，包括光伏电池；与该光伏电池相邻的二向色反射器；与该二向色反射器相邻的低折射率层，其中该低折射率层具有1.4或更小的折射率；和光学耦合到低折射率层的磷光粉层、染料、吸收墨水或漫射层。

项目8是项目7所述的显示装置，其中光伏电池包括硅。

项目9是项目7所述的显示装置，其中二向色反射器包括多个聚合物层。

项目10是项目7所述的显示装置，其中二向色反射器针对大于约750nm至约2000nm的电磁辐射波长具有大于约75％的平均透射率，并且针对介于400nm和750nm之间的电磁辐射波长具有大于约95％的平均反射率。

项目11是项目7所述的显示装置，其中二向色反射器包括漫射层、低折射率层、或它们的组合。

项目12是项目11所述的显示装置，其中低折射率层包括多个金属氧化物颗粒、粘结剂、和多个互连空隙。

项目13是项目11所述的显示装置，其中显示装置包括磷光粉。

项目14是项目13所述的显示装置，其中磷光粉被图案化。

项目15是项目7所述的显示装置，其中显示装置包括漫射层。

项目16是项目7所述的显示装置，还包括闸板层。

项目17是项目16所述的显示装置，其中还包括磷光粉。

项目18是项目7所述的显示装置，其中低折射率层不接触二向色反射器。

项目19是项目7所述的显示装置，其中二向色反射器包括设置在低折射率层上的漫射层。

项目20是项目7所述的显示装置，其中二向色反射器包括漫射层和低折射率层，并且其中低折射率层顺序地设置在漫射层上。

项目21是项目13所述的显示装置，其中磷光粉具有可见发射峰并且反射器透射约50nm至约750nm波长范围内的可见光，所述50nm小于磷光粉的发射峰。

项目22是一种显示装置，包括光伏电池、具有反射截止波长边缘、与该光伏电池相邻的二向色反射器、与该二向色反射器相邻的图案化显示面板，该图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉层、染料层、吸收墨水层或漫射层，

其中二向色反射器的反射截止波长边缘与磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。

项目23是项目22所述的显示装置，其中光伏电池包括硅。

项目24是项目22所述的显示装置，其中二向色反射器包括多个聚合物层。

项目25是项目22所述的显示装置，其中图案化显示面板与二向色反射器接触。

项目26是项目22所述的显示装置，其中图案化显示面板设置在透明基板上。

项目27是项目22所述的显示装置，其中二向色反射器具有设置在其上的低折射率层。

项目28是项目27所述的显示装置，其中二向色反射器包括设置在低折射率层上的漫射层。

项目29是项目22所述的显示装置，其中二向色反射器包括漫射层和低折射率层，并且其中低折射率层顺序地设置在漫射层上。

项目30是一种包括项目1所述的显示装置的电子器件。

项目31是一种包括项目7所述的显示装置的电子器件。

项目32是一种包括项目22所述的显示装置的电子器件。

本发明的目的和优点通过下面的实例进一步说明，但是这些实例中所提到的具体材料及其量，以及其他条件和细节，均不应被解释为对本发明的不当限制。在本文中引用的所有参考文献的全部内容均以引用的方式并入本文。

Claims

1.一种显示装置，包括：

光伏电池；

与所述光伏电池相邻的二向色反射器；和

与所述二向色反射器相邻的低折射率层，其中所述低折射率层具有介于约1.1至约1.4之间的折射率。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光伏电池包括硅、铜铟镓(二)硒化物或多结太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括多个聚合物层。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述二向色反射器针对大于约750nm至约2000nm的电磁辐射波长具有大于约75％的平均透射率，并且针对介于400nm和750nm之间的电磁辐射波长具有大于约95％的平均反射率。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述低折射率层包括多个金属氧化物颗粒、粘结剂、和多个互连空隙。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括漫射层、低折射率层、或它们的组合。

7.一种显示装置，包括：

光伏电池；

与所述光伏电池相邻的二向色反射器；

与所述二向色反射器相邻的低折射率层，其中所述低折射率层具有1.4或更小的折射率；和

光学耦合到所述低折射率层的磷光粉层、染料层、吸收墨水层或漫射层。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述光伏电池包括硅。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括多个聚合物层。

10.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述二向色反射器针对大于约750nm至约2000nm的电磁辐射波长具有大于约75％的平均透射率，并且针对介于400nm和750nm之间的电磁辐射波长具有大于约95％的平均反射率。

11.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括漫射层、低折射率层、或它们的组合。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述低折射率层包括多个金属氧化物颗粒、粘结剂、和多个互连空隙。

13.根据权利要求11所述的显示装置，还包括磷光粉。

14.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述磷光粉被图案化。

15.根据权利要求7所述的显示装置，还包括漫射层。

16.根据权利要求7所述的显示装置，还包括闸板层。

17.根据权利要求16所述的显示装置，还包括磷光粉。

18.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述低折射率层不接触所述二向色反射器。

19.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括设置在所述低折射率层上的漫射层。

20.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括漫射层和低折射率层，并且其中所述低折射率层顺序地设置在所述漫射层上。

21.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述磷光粉具有可见发射峰，并且所述反射器透射介于约50nm至约750nm的波长范围内的可见光，所述50nm小于磷光粉的所述发射峰。

22.一种显示装置，包括：

光伏电池；

与所述光伏电池相邻的二向色反射器，其中所述二向色反射器具有反射截止波长边缘；和

与所述二向色反射器相邻的图案化显示面板，其中所述图案化显示面板包括具有可见发射峰的磷光粉；

其中所述二向色反射器的所述反射截止波长边缘与所述磷光粉的最多不超过750nm的可见发射峰基本上重叠。

23.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述光伏电池包括硅。

24.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括多个聚合物层。

25.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述图案化显示面板与所述二向色反射器接触。

26.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述图案化显示面板设置在透明基板上。

27.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述二向色反射器具有设置在其上的低折射率层。

28.根据权利要求27所述的显示装置，其中所述二向色反射器具有设置在所述低折射率层上的漫射层。

29.根据权利要求22所述的显示装置，其中所述二向色反射器包括漫射层和低折射率层，并且其中所述低折射率层顺序地设置在所述漫射层上。

30.一种电子器件，包括根据权利要求1所述的显示装置。

31.一种电子器件，包括根据权利要求7所述的显示装置。

32.一种电子器件，包括根据权利要求22所述的显示装置。