CN109597257B - 阵列基板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列基板及显示装置。该阵列基板包括衬底基板和位于所述衬底基板上的像素单元，所述像素单元包括光电转换装置；所述光电转换装置用于将所述光电转换装置接收的光能转换为电能。本发明所提供的阵列基板及显示装置，能够提高显示器件的续航能力，提高显示器件的使用时间，降低显示器件的能源消耗。

Description

阵列基板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种阵列基板及显示装置。
背景技术
目前，显示器件的供电电池容量通常比较有限，显示器件的续航时间受到很大的限制。因此，如何提高显示器件的续航能力，以提高显示器件的使用时间成为目前亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一，提供一种阵列基板及显示装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种阵列基板，该阵列基板包括衬底基板和位于所述衬底基板上的像素单元，所述像素单元包括光电转换装置；
所述光电转换装置用于将所述光电转换装置接收的光能转换为电能。
可选地，所述光电转换装置包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层。
可选地，所述第一电极为像素电极。
可选地，所述光电转换层的材料为PIN型半导体材料。
可选地，所述第二电极的材料为金属材料。
可选地，所述光电转换装置为太阳能电池。
为实现上述目的，本发明提供了一种显示装置，该显示装置包括相对设置的对置基板和上述的阵列基板。
可选地，显示装置还包括胆甾相液晶层，所述胆甾相液晶层位于所述对置基板和所述阵列基板之间。
可选地，显示装置还包括电能存储单元，所述电能存储单元与所述光电转换装置连接，所述电能存储单元用于存储所述光电转换装置转换出的电能。
可选地，所述显示装置包括反射式显示装置。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种阵列基板的结构示意图；
图2为不同光电转换层的材料的吸收光谱分布示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种显示装置的结构示意图；
图4为图3中的显示装置的俯视图；
图5为图4中的光电转换装置的结构示意图；
图6为图4中的公共电极的结构示意图；
图7为胆甾相液晶层处于焦锥织构态的示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的阵列基板及显示装置进行详细描述。
图1为本发明实施例一提供的一种阵列基板的结构示意图，如图1所示，该阵列基板包括衬底基板1和位于衬底基板1上的像素单元，像素单元包括光电转换装置2；光电转换装置2用于将光电转换装置2接收的光能转换为电能。
本实施例中，当光线照射在光电转换装置2上时，光电转换装置2吸收光能，并将光能转换为电能。在实际应用中，通过电能存储单元，例如锂电池，对光电转换装置2转换出的电能进行存储，从而提高包括本实施例所提供的阵列基板的显示器件的续航能力，从而提高显示器件的使用时间。其中，所述光线可以是外界照射进显示器件中的任何光线(如太阳光)，还可以是实际应用中显示器件内部的产生的光线(如OLED显示器件中有机发光单元发出的光)。
本实施例中，优选地，阵列基板应用于液晶显示器件。进一步优选地，阵列基板应用于反射式液晶显示器件。
本实施例中，优选地，光电转换装置2为太阳能电池(PV)。通过将太阳能电池集成于阵列基板中，相较于传统的太阳能显示技术，能够增加太阳能电池的面积，提高光电转换效率，提升光电流(电能)。
本实施例中，如图1所示，光电转换装置2包括第一电极21、第二电极22以及位于第一电极21和第二电极22之间的光电转换层23。
本实施例中，优选地，如图1所示，第二电极22位于衬底基板1上，光电转换层23位于第二电极22的远离衬底基板1的一侧，第一电极21位于光电转换层23的远离衬底基板1的一侧。优选地，第一电极21为像素电极。其中，第一电极21的材料为透明导电材料，例如ITO；第二电极22的材料为金属材料，例如铝Al或者钼Mo。
本实施例中，第一电极21为像素电极，换言之，第一电极21除了作为光电转换装置2的电极，还复用为阵列基板的像素电极。通过将像素电极作为光电转换装置2的电极，从而有效防止电场干扰，保证了显示器件的正常显示，同时节省了阵列基板的Mask制作工艺，降低了成本。本实施例中，第一电极21作为光电转换装置2的电极时，第一电极21为正电极，第二电极22为负电极。
本实施例中，优选地，光电转换层23的材料为PIN型半导体材料，例如，非晶硅(如a-Si)或者单晶硅(如c-Si)材料。其中，光电转换层23能够吸收传输至其上的光子产生电子-空穴，从而形成光电流(电能)。
具体地，光电转换层23包括P型半导体层、本征半导体层(I型半导体层)和N型半导体层，其中，I型半导体层位于P型半导体层和N型半导体层之间。其中，P型半导体层连接正电极即第一电极21，N型半导体层连接负电极即第二电极22，从而通过第一电极21和第二电极22将产生的光电流导出。
本实施例中，光电转换层23的材料还可以为PN型半导体材料，例如，CdTe、m-Si或者CIGS。图2为不同光电转换层的材料的吸收光谱分布示意图，如图2所示，不同光电转换层23的材料的对不同波长的光的吸收能力差异较大，其中，a-Si对可见光的波长范围内的光吸收系数比较高，而CdTe、m-Si或者CIGS对红外光的波长范围的光吸收系数比较高。本实施例对于光电转换层23的材料的选择不作任何限制，只要能够用于制作太阳能电池即可。
本实施例中，阵列基板还包括(图中未示出)栅线、数据线(图中未示出)，其中，所述栅线和所述数据线交叉限定出所述像素单元，像素单元的数量为多个。本实施例中，阵列基板可以采用无源矩阵(Passive Matrix，简称：PM)驱动方式驱动，也可以采用有源矩阵(Active Matrix，简称：AM)驱动方式驱动。当采用AM驱动方式驱动时，阵列基板还包括位于像素单元中的薄膜晶体管TFT(图中未示出)，由于第一电极21为像素电极，因此像素单元中，第一电极21还与对应的薄膜晶体管的源漏极连接。本实施例中，优选地，阵列基板采用无源矩阵(Passive Matrix，简称：PM)驱动方式。
本实施例所提供的阵列基板的技术方案中，阵列基板包括衬底基板和位于衬底基板上的像素单元，像素单元包括光电转换装置；光电转换装置用于将光电转换装置接收的光能转换为电能。本实施例将光电转换装置集成于阵列基板中，通过光电转换装置将传输至光电转换装置上的光能转换为电能，在实际应用中可将光电转换装置所转换出的电能存储于电能存储单元(例如锂电池)中为显示器件供电，从而提高了显示器件的续航能力，提高了显示器件的使用时间，降低了显示器件的能源消耗。
图3为本发明实施例二提供的一种显示装置的结构示意图，如图3所示，该显示装置包括相对设置的对置基板和阵列基板。其中，对置基板包括第二衬底基板3和位于第二衬底基板3上的公共电极4，所述阵列基板包括上述实施例一所提供的阵列基板，关于该阵列基板的具体描述可参见上述实施例一，此处不再赘述。
图4为图3中的显示装置的俯视图，图5为图4中的光电转换装置的结构示意图，图6为图4中的公共电极的结构示意图，如图4至图6所示，本实施例中，优选地，第一电极21(像素电极)为条状电极，公共电极4为条状电极，在显示区域中，公共电极4和第一电极21交叉设置，公共电极4与第一电极21的交叉区域位于像素单元中。结合图4可知，多个像素单元沿行列方向排列。因此，如图4所示，本实施例中，沿列方向排列的多个像素单元中，对应的多个光电转换装置2同样沿所在像素单元的列方向设置，且该多个光电转换装置2一体形成。
本实施例中，如图3所示，优选地，显示装置还包括胆甾相液晶层5，胆甾相液晶层5位于对置基板和阵列基板之间。具体地，胆甾相液晶层5位于公共电极4和第一电极21之间。
本实施例中，胆甾相液晶层5具有反射态和透射态可变换的几种物理状态，该几种物理状态包括平面态(Planar Texture)、场致向列相织构态(Homeotropic Texture)和焦锥织构态(Focal Conic Texture)。图3示出了胆甾相液晶层处于平面态的示意图，图7为胆甾相液晶层处于焦锥织构态的示意图。为了便于描述，以下简称平面态为P态，简称场致向列相织构态为H态，简称焦锥织构态为FC态。其中，P态和FC态均为稳定态，H态为非稳定态，P态是平面反射态(液晶分子排列整齐)，FC态是透射态(液晶分子无规律排列)，非稳定态H态是进行P态和Fc态变化时会经过的中间状态。在P态下，胆甾相液晶层5能够选择性反射特定波长的光线，而透射其他波长段的光线；在FC态下，所有的光线都能够透过胆甾相液晶层5。例如，如图3所示，在P态下，胆甾相液晶层5能够反射蓝色光，而红色光和绿色光能够透过胆甾相液晶层5传输至光电转换装置2的表面，被光电转换装置2吸收并转换为光电流；如图7所示，在FC态下，红色光、绿色光和蓝色光能够透过胆甾相液晶层5传输至光电转换装置2的表面，被光电转换装置2吸收并转换为光电流。可以理解的是，P态下胆甾相液晶层5的反射率最高，FC态下胆甾相液晶层5的反射率较低。
胆甾相液晶层5具有双稳态特性，当给胆甾相液晶层5施加驱动电压之后撤掉驱动电压时，胆甾相液晶层5仍能够保持之前的稳态，从而达到降低能耗的作用。显示时，采用的是P态反射和FC态透射两种状态。胆甾相液晶层5和常规的向列液晶不同，胆甾相液晶层5反射的光不需要经过偏振光片(POL)，而是可以基于其螺距选择性地反射特定波长的光线，因此本实施例的胆甾相液晶层5上无需设置偏振光片，从而能够降低由于设置POL造成的光能损失，一般而言，POL的光透过率约为45％，而本实施例无需设置POL，故可以增大45％的光线透过率，进一步提升了光电转换装置2的光电转换效率。
通过普通的向列型液晶和手性剂，可以形成层状的具有螺旋结构的胆甾相液晶层5，通过调节手性剂的浓度能够调节胆甾相液晶层5的螺距(pitch)，而螺距会影响胆甾相液晶层5反射光的波长，具体地，胆甾相液晶层5反射光的波长公式为λ＝n*p*cosθ，其中，λ是胆甾相液晶层5反射光的波长，n是胆甾相液晶层5的折射率，p是胆甾相液晶层5的螺距，θ是观察视角(人眼观察视角)。因此，可以事先通过调节胆甾相液晶层5的螺距，以使胆甾相液晶层5能够反射特定波长的光线，即理论上来讲，胆甾相液晶层5能够反射出任何颜色的光线。因此，在实际应用中，可以通过调节不同像素单元对应的胆甾相液晶层5的螺距，实现RGB彩色显示。在此种情况下，相邻胆甾相液晶层5之间需要设置墙(Wall)结构来划分不同螺距的胆甾相液晶层5。在此种情况下，由于胆甾相液晶层5本申请能够反射出任何颜色的光线，因此，在对置基板中，无需在对应像素单元的区域设置彩色色阻(例如，红色色阻R、绿色色阻G和蓝色色阻B)，节省了显示装置的制作工艺步骤，降低了显示装置的制作成本。
本实施例中，可以针对胆甾相液晶层5的螺距确定的反射光的波长来选择对应的光电转换层23的材料，以使得光能的利用率提升。
一般而言，红色光对应的波长范围为600nm至620nm，绿色光对应的波长范围为500nm至560nm，蓝色光对应的波长范围为450nm至480nm。当光线(例如太阳光)照射到胆甾相液晶层5时，如果通过设定胆甾相液晶层5所反射的是蓝色光，则对应的光电转换层23的材料可以选择对红外波长吸收比较敏感的材料(例如CIGS或者CdTe)，这样，蓝色光被胆甾相液晶反射，其余波长段的光线能比较充分的被光电转换装置2吸收并产生光电流，从而充分的利用光能。同样地，如果胆甾相液晶层反射的是红色光，则对应的光电转换层23的材料可以选择对可见光比较敏感的a-Si材料。当胆甾相液晶层是处于具有透射性的FC态时，所有的光线都能够通过胆甾相液晶层5照射到光电转换装置2的表面，光电转换装置2则可以吸收处于其敏感的波长段的光线，产生光电流。由此可见，光电转换装置2能吸收的光线的波长范围是由其材料本身的特性以及能够照射到其表面的光决定的。
本实施例中，显示装置还包括电能存储单元(图中未示出)，电能存储单元与光电转换装置2连接，电能存储单元用于存储光电转换装置2转换出的电能。例如，电能存储单元为锂电池，能够存储光电转换装置2转换出的电能，为显示装置供电，从而提高了显示装置的续航能力，提高了显示装置的使用时间，降低了显示装置的能源消耗。
本实施例中，优选地，显示装置包括反射式显示装置。
下面将结合图3和图7对本实施例所提供的显示装置的显示原理进行详细说明。
如图3所示，当通过像素电极和公共电极向胆甾相液晶层5施加一驱动电压(例如，施加45V至50V范围内的驱动电压)时，胆甾相液晶层5呈现P态。此种情况下，当光线(例如外界自然光)照射到胆甾相液晶层5上时，胆甾相液晶层5可以反射与其螺距相对于的特定波长的光线(例如蓝色光)，此时显示装置显示明亮状态；而未经胆甾相液晶层5反射的光(例如红色光和绿色光)透过胆甾相液晶层5传输至光电转换装置2的表面，被光电转换装置2吸收并转换为光电流，并存储至电能存储单元中。
如图7所示，当通过像素电极和公共电极向胆甾相液晶层5施加另一驱动电压(例如，施加15V至20V范围内的驱动电压)时，胆甾相液晶层5从P态转化为FC态，此种情况下，当光线(例如外界自然光)照射到胆甾相液晶层5上时，所有光线透过胆甾相液晶层5传输至光电转换装置2的表面，被光电转换装置2吸收并转换为光电流，并存储至电能存储单元中，此时显示装置显示暗态。需要说明的是，当撤掉驱动电压时，胆甾相液晶层5仍能够保持之前的稳态，例如P态或者FC态。
本实施例中，通过施加高驱动电压，即可实现胆甾相液晶层5从FC态到P态的转换，通过施加低驱动电压，即可实现胆甾相液晶层5从P态到FC态的转换。即通过控制驱动电压，以使胆甾相液晶层5在P态和FC态之间转换，从而实现显示装置的亮暗显示。本实施例中，显示装置可以采用PM驱动方式驱动显示，也可以采用AM驱动方式驱动显示。
需要说明的是，由于胆甾相液晶层5的驱动电压相对较高，而光电转换装置2工作时产生的电压较小，一般小于1V，因此在显示时，第一电极21上产生的极微弱的电压不会改变胆甾相液晶层5的旋转方式，即不会影响胆甾相液晶层5的状态转换，故而不会引起显示异常。
本实施例所提供的显示装置的技术方案中，阵列基板包括衬底基板和位于衬底基板上的像素单元，像素单元包括光电转换装置；光电转换装置用于将光电转换装置接收的光能转换为电能。本实施例将光电转换装置集成于阵列基板中，通过光电转换装置将传输至光电转换装置上的光能转换为电能，将光电转换装置所转换出的电能存储于电能存储单元(例如锂电池)中，为显示装置供电，从而提高了显示装置的续航能力，提高了显示装置的使用时间，降低了显示装置的能源消耗。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种显示装置，其特征在于，包括相对设置的对置基板、阵列基板以及位于所述对置基板和所述阵列基板之间胆甾相液晶层；其中，所述阵列基板包括：
第一衬底基板；
位于所述第一衬底基板上的像素单元，所述像素单元包括光电转换装置，所述光电转换装置用于将所述光电转换装置接收的光能转换为电能；
其中，所述光电转换装置包括设置在第一衬底基板上的第二电极、设置在所述第二电极背离所述第一衬底基板一侧的光电转换层、以及设置在所述光电转换层背离所述第二电极一侧的第一电极；所述第一电极复用为像素电极；
所述对置基板包括第二衬底基板和位于第二衬底基板上的公共电极；
其中，所述第一电极和所述公共电极均为条状电极，所述公共电极和所述第一电极在显示区域中呈交叉设置。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光电转换层的材料为PIN型半导体材料。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第二电极的材料为金属材料。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光电转换装置为太阳能电池。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括电能存储单元，所述电能存储单元与所述光电转换装置连接，所述电能存储单元用于存储所述光电转换装置转换出的电能。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括反射式显示装置。
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