CN106920860A - 光电转换器件、阵列基板、彩膜基板和显示装置 - Google Patents

光电转换器件、阵列基板、彩膜基板和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了光电转换器件、阵列基板、彩膜基板和显示装置。该光电转换器件包括：压电材料层、第一逆压电材料层、第二逆压电材料层、第一电极、第二电极、第一吸光材料层和第二吸光材料层，其中，第一逆压电材料层和第二逆压电材料层分别设置于压电材料层的两端且与压电材料层相连，第一电极和第二电极设置在压电材料层的同侧，沿第一逆压电材料层和第二逆压电材料层的分布方向间隔设置，且与压电材料层电连接，第一吸光材料层和第二吸光材料层分别与第一逆压电材料层和第二逆压电材料层电连接。本发明的光电转换器件在有光的情况下，将光转换为电能，用于驱动薄膜晶体管，将光电转换结构集成在显示面板制造工艺中，可降低成本。

Description

光电转换器件、阵列基板、彩膜基板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，具体地，涉及光电转换器件、阵列基板、彩膜基板和显示装置。
背景技术
传统的薄膜晶体管TFT-LCD或者OLED是使用栅极起到打开或者关闭的作用，工艺复杂，并且成本高。且当今大力提倡节能减排，低能耗的电子产品的开发越来越受到重视，如果可以利用取之不尽用之不竭的太阳能或者可见光作为能源，为我们时下流行的户外显示、穿戴产品提供能源，那将是一次全新的产品理念，并可以为客户提供很好的体验。
因此，低功耗的显示面板有待深入研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有降低显示面板功耗或减少显示面板制造成本的光电转换器件。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种光电转换器件。根据本发明的实施例，该光电转换器件包括：压电材料层、第一逆压电材料层、第二逆压电材料层、第一电极、第二电极、第一吸光材料层和第二吸光材料层，其中，第一逆压电材料层和第二逆压电材料层分别设置于压电材料层的两端且与压电材料层相连，第一电极和第二电极设置在所述压电材料层的同侧，沿第一逆压电材料层和第二逆压电材料层的分布方向间隔设置，且与压电材料层电连接，第一吸光材料层和第二吸光材料层分别与第一逆压电材料层和第二逆压电材料层电连接。发明人发现，利用压电材料的正压电效应和逆压电材料层的逆压电效应原理发明的光电转换器件，在室内或外界有光的情况下，可见光被吸光材料吸收，通过光电转换器件转换为电能，可以广泛应用于户外显示、穿戴产品等，进而可以利用取之不尽用之不竭的太阳能或者可见光作为能源，为户外显示、穿戴产品等提供能源，由此可以大大降低产品能耗和成本。
根据本发明的实施例，光电转换器件可进一步包括钝化层，钝化层覆盖压电材料层、第一逆压电材料层、第二逆压电材料层、第一电极和第二电极暴露的表面，第一吸光材料层和第二吸光材料层设置于钝化层远离压电材料层的表面。
根据本发明的实施例，钝化层具有第一过孔和第二过孔，第一吸光材料层和第二吸光材料层分别通过第一过孔和第二过孔与第一逆压电材料层和第二逆压电材料层电连接。
根据本发明的实施例，形成上述的压电材料层、第一逆压电材料层和第二逆压电材料层的材料各自独立的包括选自CdS、CdSe、ZnO、ZnS、CdTe、ZnTe、GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN中的至少一种。
根据本发明的实施例，形成第一电极和第二电极的材料各自独立的包括选自Cu、Al、Mo、Nb、Au、Ag、Ti和石墨烯中的至少一种。
根据本发明的实施例，形成第一吸光材料层和第二吸光材料层的材料为CdTe。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种阵列基板。根据本发明的实施例，该阵列基板包括：衬底；薄膜晶体管，薄膜晶体管设置于衬底的一侧；前面所述的光电转换器件，光电转换器件设置于薄膜晶体管远离衬底的一侧。利用本发明的阵列基板，可以有效利用光提供电能，并储存电能，有效驱动薄膜晶体管，节约能耗，降低成本。
根据本发明的实施例，该阵列基板进一步包括：遮光图案，遮光图案设置于第一吸光材料层和第二吸光材料层靠近薄膜晶体管的一侧。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种彩膜基板。根据本发明的实施例，该彩膜基板包括：衬底；前面所述的光电转换器件，光电转换器件设置于衬底的一侧；遮光图案，遮光图案设置于光电转换器件中第一吸光材料层和第二吸光材料层远离衬底的一侧。利用本发明的彩膜基板，可以有效利用光提供电能，并储存电能，有效驱动薄膜晶体管，节约能耗，降低成本。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，该显示装置包括前面所述的光电转换器件、阵列基板或者彩膜基板。利用本发明的显示装置，可以有效利用光提供电能，并储存电能，有效驱动薄膜晶体管，节约能耗，降低成本。
附图说明
图1显示了根据本发明的一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
图2a和图2b显示了根据本发明的另一个实施例的光电转转换器件平面结构的示意图。
图3显示了根据本发明的又一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
图4显示了根据本发明的又一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
图5显示了根据本发明的又一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
图6显示了根据本发明的又一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
图7a和图7b显示了根据本发明的又一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
图8显示了根据本发明的又一个实施例的阵列基板结构的示意图。
图9a和图9b显示了根据本发明的又一个实施例的光电转转换器件结构的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种光电转换器件。根据本发明的实施例，参照图1，该光电转换器件10包括：压电材料层11、第一逆压电材料层12、第二逆压电材料层13、第一电极14、第二电极15、第一吸光材料层16和第二吸光材料层17，其中，第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13分别设置于压电材料层11的两端且与压电材料层11相连，第一电极14和第二电极15设置在所述压电材料层11的同侧，沿第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13的分布方向间隔设置，且与压电材料层11电连接，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17分别与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13电连接。发明人发现，利用压电材料11的正压电效应和逆压电材料的逆压电效应原理发明的光电转换器件10，在室内或外界有光的情况下，可见光被第一吸光材料层16和第二吸光材料层17吸收并产生光生载流子，可以为第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13提供电能，在电能作用下，第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13的逆压电效应使其对压电材料层11施加应力、应变或压强，压电材料层11的正压电效应使其在应力、应变或压强产生电流，从而在第一电极14和第二电极15之间产生电压，可以为其他元件提供电能。
根据本发明的实施例，该光电转换器件10可以广泛应用于户外显示、穿戴产品等，进而可以利用取之不尽用之不竭的太阳能或者可见光作为能源，为户外显示、穿戴产品等提供能源，由此可以大大降低产品能耗和成本。例如，可以将上述光电转换器件集成到显示器件中，在外界有光的环境中，光电转换器件可以有效将光能转化为电能，储存到显示器件的电池装置中，外界光越强，电能储备越多，显示器件工作时该电能用于驱动薄膜晶体管，由此，可以利用光能为显示器件提供能源，能耗降低，而且，将光电转换结构集成在显示器件制造工艺中，例如集成到阵列基板或彩膜基板中，可以降低成本。
根据本发明的实施例，形成压电材料层、第一逆压电材料层和第二逆压电材料层的材料种类和方法没有特别的限制，只要具有满足要求的正压电效应和逆压电效应，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，根据本发明的一些实施例，形成上述的压电材料层、第一逆压电材料层和第二逆压电材料层的材料各自独立的包括选自CdS、CdSe、ZnO、ZnS、CdTe、ZnTe、GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN中的至少一种。发明人发现上述几种材料来源广泛、成本较低，且具有良好的正压电效应和逆压电效应。根据本发明的一些实施例，压电材料层、第一逆压电材料层和第二逆压电材料层可以通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积，如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等方法沉积，然后经过光刻和刻蚀技术形成。由此，操作简单，工艺成熟，易于工业化生产，且成本较低。
根据本发明的实施例，形成第一电极和第二电极的材料及方法也没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例，形成第一电极和第二电极的材料各自独立的包括选自Cu、Al、Mo、Nb、Au、Ag、Ti和石墨烯中的至少一种，如可以使用带有缓冲层材料的Cu层，缓冲材料可以使用MoNb的复合层(如MoNb/Cu/MoNb三层结构或MoNb/Cu双层结构)，也可以是Al、Mo、Au、Ag、Ti等金属或者合金，单层石墨烯、Ag纳米线等。发明人发现，上述几种材料制备的电极导电效果好，有利于提高光电转换器件的使用效果。根据本发明的一些实施例，第一电极和第二电极可以各自独立的通过PVD或PECVD方法沉积形成。
根据本发明的实施例，第一电极14和第二电极15的具体设置方式也没有特别限制，只要两者之间能够产生电压即可。在本发明的一些实施例中，第一电极14和第二电极15设置在所述压电材料层11的同侧，沿第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13的分布方向间隔设置，在与第一逆压电材料层14和第二逆压电材料层13的分布方向垂直的方向上，第一电极14和第二电极15可以相对设置(结构示意图参照图2a)也可以错开设置(结构示意图参照图2b)。由此，有利于提高光电转换器件的使用性能。
根据本发明的实施例，形成第一吸光材料层和第二吸光材料层的材料和方法没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例，形成第一吸光材料层和第二吸光材料层的材料为CdTe。发明人发现，CdTe可以有效的在光的作用下产生载流子，而且，光转化效率较高，高效地为光电转换器件提供电能，储备电能。根据本发明的一些实施例，吸光材料层可以通过PVD或PECVD方法沉积，然后经过光刻刻蚀工艺形成。由此，操作简单，工艺成熟，易于工业化生产，且成本较低。
根据本发明的实施例，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17相当于电源，用于给逆压电材料层提供电源，对于其位置的设置没有特别的限制，只要保证第一吸光材料层16和第二吸光材料层17分别与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13电连接且方便接收光源即可。在本发明的一些实施例中，参照图3，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17可以分别设置于第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13的一侧，且分别与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13相连。在本发明的另一些实施例中，参照图1，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17可以与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13间隔设置，通过连接电路使第一吸光材料层16和第二吸光材料层17分别与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13电连接。
根据本发明的实施例，参照图4，光电转换器件可进一步包括钝化层20，钝化层20覆盖压电材料层11、第一逆压电材料层12、第二逆压电材料层13、第一电极14和第二电极15暴露的表面，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17设置于钝化层20远离压电材料层11的一侧。钝化层20的设置可以很好地保护逆压电材料、压电材料和电极。
根据本发明的实施例，钝化层的制作方法及其材料没有特殊要求，本领域人员可以灵活选择，根据本发明的实施例，钝化层可以选用SiNx、SiO2等材料。由此，材料来源广泛，成本较低，且具有理想的性能。
根据本发明的实施例，参照图4，钝化层20具有第一过孔21和第二过孔22，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17分别通过第一过孔和第二过孔与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13电连接。过孔结构设置操作简单、易于加工。
根据本发明的实施例，参照图5，该光电转换器件还可以进一步包括基板30、遮光层40和缓冲层50。具体的，遮光层40形成在基板30的一侧，缓冲层50形成在遮光层40远离基板30的一侧，压电材料层11、第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13形成在缓冲层50远离基板30的一侧，第一电极14、第二电极15形成在压电材料层11远离基板30的一侧，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17分别与第一逆压电材料层12和第二逆压电材料层13电连接。由此，可以为光电转换器件提供良好的支撑作用。
根据本发明的实施例，遮光层40可以通过常规形成黑矩阵的方法形成，在此不再过多描述。缓冲层可以通过PECVD方法制作形成，其材料可以是SiO2、SiON、SiNx、Al2O3等一种或多种的复合层。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种阵列基板。根据本发明的实施例，参照图6，该阵列基板包括：衬底60；薄膜晶体管70，薄膜晶体管70设置于衬底60的一侧；光电转换器件10，光电转换器件10设置于薄膜晶体管70远离衬底60的一侧。利用本发明的阵列基板，可以有效利用光提供电能，并储存电能，有效驱动薄膜晶体管，节约能耗，降低成本。
根据本发明的实施例，该阵列基板进一步包括：遮光图案80，所述遮光图案80设置于第一吸光材料层16和第二吸光材料层17靠近薄膜晶体管70的一侧。发明人发现，遮光图案不会遮挡吸光材料层，可以保证吸光材料层能够有效接收光，同时可以遮挡杂散光，提高显示效果。
根据本发明的实施例，遮光图案80的具体设置位置没有特别限制，只要不会遮挡吸光材料层吸收光即可，例如，参照图7a，遮光图案可以设置于光电转换器件10内部，参照图7b，遮光图案也可以设置于薄膜晶体管70和光电转换器件10之间。由此，既不会遮挡吸光材料层，且能够遮挡杂散光，提高显示效果。
根据本发明的一个具体示例，参照图8，该阵列基板可以包括以下结构：衬底60，形成在衬底60一侧的栅极71，形成在衬底60一侧、且覆盖栅极71的栅绝缘层72，形成在栅绝缘层72远离衬底60的一侧、且与栅极71相对应的有源层73，形成在栅绝缘层72远离衬底60的一侧、且与有源层73相连的源极74和漏极75，形成在栅绝缘层72远离衬底60的一侧、且覆盖漏极75和部分源极74的第一钝化层91，形成在第一钝化层91远离衬底60的一侧的树脂层94，形成在树脂层94远离衬底60的一侧的第二钝化层92，形成在第二钝化层92远离衬底60的一侧的公共电极100，形成在第二钝化层92远离衬底60的一侧、且覆盖公共电极100的第三钝化层93，形成在第三钝化层93远离衬底60的一侧、且与源极74电连接的像素电极110，其中，栅极71、栅绝缘层72、有源层73、源极74和漏极75构成薄膜晶体管70，前面所述的光电转换器件10设置在第三钝化层93远离衬底60的一侧，且与薄膜晶体管70相对应，遮光图案80设置于光电转换器件10和第三钝化层93之间。由此，光电转换器件10可以有效将光能转化为电能，用于驱动薄膜晶体管70，进而降低能耗。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种彩膜基板。根据本发明的实施例，该彩膜基板包括：衬底60，遮光图案80，和前面所述的光电转换器件10。由此，可以利用前面所述的光电转换器件10为显示装置提供电能，大大降低能耗。
根据本发明的实施例，遮光图案80和光电转换器件10的具体设置方式没有特别限制，只要遮光图案80不会遮挡光电转换器件10中的吸光材料层吸收光能即可。在本发明的一些实施例中，参照图9a，光电转换器件10设置于衬底60的一侧，遮光图案80设置于光电转换器件10中第一吸光材料层16和第二吸光材料层17远离衬底60的一侧。在本发明的一些实施例中，参照图9b，光电转换器件10设置在衬底60的一侧，遮光图案80设置于光电转换器件10远离衬底60的一侧。本领域技术人员可以理解，第一吸光材料层16和第二吸光材料层17不仅限于图9a和图9b所示的情形，只要其分别与第一逆压电材料层12、第二逆压电材料层电13连接，且可以有效吸收光能即可。由此，光电转换器件可以高效的吸收光能，进而将其转化为电能，为显示装置提供能源。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，该显示装置包括前面所述的光电转换器件、阵列基板或者彩膜基板。利用本发明的显示装置，可以有效利用光提供电能，并储存电能，节约能耗，降低成本。本领域技术人员可以理解，该显示装置具有前面所述的光电转换器件、阵列基板或者彩膜基板的全部特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，该显示装置的具体种类没有特别限制，可以为本领域任何具有显示功能的装置、设备，例如包括但不限于手机、平板电脑、计算机显示器、游戏机、电视机、显示屏幕、可穿戴设备及其他具有显示功能的生活电器或家用电器等。
当然，本领域技术人员可以理解，除了前面所述的光电转换器件，本发明所述的显示装置还可以包括常规显示装置所具有的必要的结构和部件，以手机为例进行说明，除了具有本发明的柔性显示器件外，其还可以具有触控屏、外壳、CPU、照相模组、指纹识别模组、声音处理系统等等常规手机所具有的结构和部件。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光电转换器件，其特征在于，包括：
压电材料层；
第一逆压电材料层；
第二逆压电材料层；
第一电极；
第二电极；
第一吸光材料层；和
第二吸光材料层；
其中，所述第一逆压电材料层和所述第二逆压电材料层分别设置于所述压电材料层的两端且与所述压电材料层相连，
所述第一电极和所述第二电极设置在所述压电材料层的同侧，沿所述第一逆压电材料层和所述第二逆压电材料层的分布方向间隔设置，且与所述压电材料层电连接，
所述第一吸光材料层和所述第二吸光材料层分别与所述第一逆压电材料层和所述第二逆压电材料层电连接。
2.根据权利要求1所述的光电转换器件，其特征在于，进一步包括钝化层，所述钝化层覆盖所述压电材料层、所述第一逆压电材料层、所述第二逆压电材料层、所述第一电极和所述第二电极暴露的表面，所述第一吸光材料层和所述第二吸光材料层设置于所述钝化层远离所述压电材料层的一侧。
3.根据权利要求2所述的光电转换器件，其特征在于，所述钝化层具有第一过孔和第二过孔，所述第一吸光材料层和所述第二吸光材料层分别通过所述第一过孔和所述第二过孔与所述第一逆压电材料层和所述第二逆压电材料层电连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光电转换器件，其特征在于，形成所述压电材料层、所述第一逆压电材料层和第二逆压电材料层的材料各自独立的包括选自CdS、CdSe、ZnO、ZnS、CdTe、ZnTe、GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的光电转换器件，其特征在于，形成所述第一电极和所述第二电极的材料各自独立的包括选自Cu、Al、Mo、Nb、Au、Ag、Ti和石墨烯中的至少一种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的光电转换器件，其特征在于，形成所述第一吸光材料层和所述第二吸光材料层的材料为CdTe。
7.一种阵列基板，其特征在于，包括：
衬底；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置于所述衬底的一侧；
权利要求1-6中任一项所述的光电转换器件，所述光电转换器件设置于所述薄膜晶体管远离所述衬底的一侧。
8.根据权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，进一步包括：
遮光图案，所述遮光图案设置于第一吸光材料层和第二吸光材料层靠近薄膜晶体管的一侧。
9.一种彩膜基板，其特征在于，包括：
衬底；
权利要求1-6中任一项所述的光电转换器件，所述光电转换器件设置于所述衬底的一侧；
遮光图案，所述遮光图案设置于所述光电转换器件中第一吸光材料层和第二吸光材料层远离衬底的一侧。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的光电转换器件、权利要求7或8所述的阵列基板或者权利要求9所述的彩膜基板。
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