KR20100108571A - 태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템 및 이 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스 - Google Patents

태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템 및 이 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스 Download PDF

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KR20100108571A
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solar cell
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transparent electrode
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아로키아 나탄
레자 차지
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이그니스 이노베이션 인크.
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Abstract

디스플레이 시스템 및 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스가 제공된다. 디스플레이 시스템은 화소가 형성된 화소 영역; 상단면, 상단면에 대향하는 배면, 및 상단면과 하단면 사이에 복수의 에지부들을 갖는 기판 - 기판은 화소 영역이 형성되어 있는 메인 기판이거나 또는 밀봉 기판임 - ; 및 화소 영역의 주변부, 기판의 에지부 또는 이들의 조합 상에 일체화된 적어도 하나의 태양 전지를 갖는 태양 전지 영역을 포함한다. 디스플레이 시스템은 디스플레이 기판 상의 화소 영역 - 화소 영역은 투명 전극과 광을 방사하는 발광 디바이스를 포함하며, 투명 전극과 발광 디바이스는 디스플레이 기판 상에 연속하여 정렬되어 있음; 및 투명 전극이 발광 디바이스에 대해 비반사성이 되도록 투명 전극 뒤에 배치된 태양 전지를 포함한다. 디바이스는 디스플레이 시스템 및 디바이스에 작동 전원을 공급하기 위해 태양 전지에 전기적으로 접속된 충전식 전원을 포함한다.

Description

태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템 및 이 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스{DISPLAY SYSTEM WITH A SOLAR CELL AND DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 디바이스에 관한 것으로 보다 자세하게는, 디스플레이 디바이스에 대한 전력 소모를 감소시키는 시스템에 관한 것이다.
능동 매트릭스 유기 발광 다이오드 디스플레이(AMOLED; Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 및 능동 매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)는 당해 기술에 잘 알려져 있다. 이들 디스플레이는 셀룰라 폰, PDA, 핸드헬드 이미지 스캐너를 포함하는 모바일 디바이스와 같은 다양한 애플리케이션에 이용된다.
예를 들어, OLED 디스플레이에서 방사되는 유용한 디스플레이 휘도의 대부분(30%-50%)은 도파 효과(wave-guiding effect)로 인해 기판 내에서 손실된다. 이 효과는 디스플레이의 유용한 뷰잉 평면으로부터 멀리 그리고 에지부를 향하여 외부로 방사광이 반사하게 한다. 이는 바람직하지 않으며, 예를 들어 핸드헬드 디바이스에 대한 배터리 수명을 저하시키고 전력 소모를 증가시키는 디스플레이 발광 효율(luminous efficacy)을 감소시킨다.
태양 전지가 되반사된 모든 광을 포획하도록 능동 매트릭스 디스플레이의 화소들 내에 태양 전지를 일체화하는 기술을 이용하는 일부 시도가 이루어졌다. 그러나, 이들 기술은 화소 내에 태양 전지를 일체화하는 것이 어렵고 복잡해지기 때문에 디바이스 수율을 낮추고 비용을 증가시킨다.
전력 소모를 감소시키며, 디바이스 수율을 보장하고 비용을 감소시키는 디스플레이 시스템을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 기존의 시스템의 단점들 중 적어도 하나를 제거하거나 완화시키는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화소가 형성된 화소 영역과; 상단면과 상단면에 대향하는 배면(back side) 그리고 상단면과 배면 사이의 복수의 에지부를 포함하는 기판 - 기판은 화소 영역이 형성되어 있는 메인 기판 또는 밀봉 기판(sealing substrate)임 - ; 및 화소 영역의 주변부, 기판의 에지부 또는 이들의 조합에 일체화된 적어도 하나의 태양 전지를 갖는 태양 전지 영역을 포함하는 디스플레이 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 화소가 형성된 화소 영역과; 상단면과 상단면에 대향하는 배면 그리고 상단면과 배면 사이의 복수의 에지부를 포함하는 기판 - 기판은 화소 영역이 형성되어 있는 메인 기판 또는 밀봉 기판 - ; 및 화소 영역의 주변부, 기판의 에지부 또는 이들의 조합에 일체화되고 적어도 하나의 태양 전지를 갖는 태양 전지 영역을 갖는 디스플레이 시스템, 그리고 디바이스에 작동 전원을 공급하기 위하여 태양 전지에 전기적으로 접속된 충전가능 전원을 포함하는 디바이스가 제공된다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 투명 전극과 광을 방사하기 위한 발광 디바이스(emissive device)를 포함한 디스플레이 기판 상의 화소 영역 - 투명 전극과 발광 디바이스는 디스플레이 기판 상에 연속하여 정렬되어 있음 - , 및 투명 전극이 발광 디바이스에 대해 비반사성이 되도록 하기 위해 투명 전극의 뒤에 위치된 태양 전지를 포함하는 디스플레이 시스템이 제공된다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 투명 전극과 광을 방사하기 위한 발광 디바이스(emissive device)를 포함한 디스플레이 기판 상의 화소 영역 - 투명 전극과 발광 디바이스는 디스플레이 기판 상에 연속하여 정렬되어 있음 - , 및 투명 전극이 발광 디바이스에 대해 비반사성이 되도록 하기 위해 투명 전극의 뒤에 위치된 태양 전지를 포함하는 디스플레이 시스템, 그리고 디바이스에 작동 전원을 공급하기 위하여 태양 전지에 전기적으로 접속된 충전가능 전원을 포함하는 디바이스가 제공된다.
본 발명에 따르면, 광 출력 손실분을 재회수할 수 있고 재변환된 에너지를 피드백하여 디바이스 효율을 증가시키고 전력 소모를 감소시키고 디바이스의 배터리 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 이들 특징 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템의 일례를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 도 1의 디스플레이 시스템의 예시적인 횡단면도를 나타낸다.
도 3은 태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템의 다른 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 일례를 나타낸다.
도 5는 도 4의 B-B를 따라 절단한 도 4의 디스플레이 시스템의 예시적인 횡단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템의 일례를 나타낸다.
도 7은 도 6의 디스플레이 시스템의 예시적인 횡단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템의 일례를 나타낸다.
도 9는 도 8의 디스플레이 시스템의 예시적인 횡단면도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스의 일례를 나타낸다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 일례를 설명한다. 도 1의 디스플레이 시스템(10)은 기판(12), 활성 영역(14) 및 태양 전지 영역(16)을 포함한다. 디스플레이 시스템(10)은 플랫 패널 디스플레이이며, 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드 디스플레이(AMOLED) 또는 능동 매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)를 포함한 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다.
하나 이상의 태양 전지들이 태양 전지 영역(16) 내에 형성되며, 각각의 태양 전지는 당해 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이 수광 활성면(light receiving active surface)을 갖는다. 아래의 설명에서, 용어, "태양 전지 영역(16)" 및 "태양 전지(들)(16)"는 상호교환가능하게 이용된다. 태양 전지(16)는 디스플레이 시스템(10)의 화소들에 직접 또는 간접적으로 작동 전원을 공급한다.
디스플레이 시스템(10)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 셀룰라 폰, 개인 휴대정보 단말기(PDA), 핸드핼드 이미지(바코드) 스캐너/판독기 및 컴퓨터 디스플레이와 같은 포터블 (모바일) 디바이스에 이용될 수 있다.
기판(12)은 상단면, 상단면에 대향하는 배면, 및 상단면과 배면 사이의 에지부들을 갖는다. 활성 영역(14)은 기판(12)의 상단면에 형성된다. 복수의 화소들은 활성 영역(14) 내에 형성된다. 화소는 당해 기술 분야의 숙련된 자가 잘 이해하는 바와 같이, 유기 발광 디바이스(OLED) 또는 액정(LC)과 같은 발광 디바이스를 포함한다. 화소는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함할 수 있다. 기판(12)은 태양 전지와 화소가 일체화된 메인 기판일 수 있다. 디스플레이를 보호하기 위한 밀봉 기판은 활성 영역(14)의 상단에 형성될 수 있다. 기판(12)은 밀봉 기판일 수 있고, 메인 기판은 활성 영역(14) 상에 있을 수 있다.
도 1에서, 기판(12)은 하나의 상단면, 하나의 배면 그리고 4개의 에지부들을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 기판(12)과 디스플레이 시스템(10)은 당해 기술 분야의 숙련된 자에게 알려진 바와 같이 도 1의 형상과 다른 형상을 가질 수도 있다.
태양 전지(16)는 활성 영역(14)의 주변부 상에 일체화된다. 도 1에서 활성 영역(14)은 기판(12)의 상단면에 있기 때문에 따라서 태양 전지는 기판(12)의 상단면의 주변부 상에 일체화된다. 일례에서, 태양 전지 영역(16)은 도 1에 도시된 바와 같이 활성 영역(14)을 둘러싸도록 형성된다. 그러나, 다른 예에서는, 태양 전지 영역(16)은 활성 영역(14)의 주변부의 일부분 상에 형성될 수도 있다. 태양 전지(16)와 활성 영역(14)은 제조 또는 일체화 동안에 물리적으로 분리된다. 이들은 유리의 다른 영역 상에 놓인다.
일례에서, 태양 전지(16)에 대한 광의 반사를 향상시키고 따라서 집광 효율을 증가시키기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 기판(12)의 배면(18) 상에 표면 처리를 실시한다. 표면 처리는 기판(12)의 에지부(들) 상에 실시될 수 있다. 표면 처리는 기판(12)의 에지부(들)과 배면(18) 상에 실시될 수 있다.
다른 예에서, 배면(18), 기판(12)의 에지부(들) 또는 이들의 조합 위에 반사층(20)을 배치할 수 있다. 도 3에서, 반사층(20)은 기판(12)의 에지부들과 배면(18)을 둘러싸도록 형성된다. 배면(18), 기판(12)의 에지부(들) 또는 이들의 조합 위의 반사층(20)은 반사성을 증가시키고 따라서 집광 효율을 증가시킨다.
추가예에서, 표면 처리 및 반사층(20)의 조합을 기판(12)의, 배면(18), 에지부(들) 또는 이들의 조합 상에 이용할 수 있다.
이들 예에서, 광은 배면(18), 기판의 에지부(들) 또는 이들의 조합으로부터 기판(12)의 상단면으로 반사된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 보면, 디스플레이 시스템(10)의 제조 프로세스는 이용될 태양 전지의 유형이 무엇인지에 따라 달라질 수 있다. 이는 다른 순서로 행해질 수 있다(예를 들어 첫번째로 활성 영역(14)을 제조한 다음 태양 전지(16)를 제조/일체화함; 또는 활성 영역(14)을 부분적으로 제조한 다음 태양 전지(16)를 제조/일체화함 등). 당해 기술 분야의 숙련된 자는 디스플레이 시스템(10; 도 1 내지 도 3)의 제조 프로세스를 이해할 것이다. 활성 영역(14)의 주변부를 따라 배치된 태양 전지 영역(16)은 구현 복잡도와 비용을 낮추게 한다.
백플레인(backplane)처럼, 태양 전지(16)는 (이들에 한정되는 것은 아니지만) 비정질 실리콘, 결정질 실리콘, 용액 처리된 폴리머(solution-processed polymer), 및 유기-무기 나노복합체(nanocomposite) 또는 III-IV 반도체를 포함한 진공 퇴적된 유기 반도체를 포함하는 임의의 기술일 수 있다. 태양 전지(16)는 탠덤(tandem) 또는 단일의 아키텍쳐와 같은 서로 다른 구조를 가질 수 있고 박막 또는 후막 또는 모듈형 디바이스일 수 있다. 디스플레이 상으로의 태양 전지(16)의 구현은 기판 상에 직접 연속적인(seamless) 일체화에 기초할 수 있거나 패널 상에 어셈블리되는 것에 기초할 수 있다.
기술에 따라, 태양 전지(16)는 예를 들어 가시범위(400-700nm)에서 또는 (예를 들어, IR 및 UV 스펙트럼을 포함한) 더 넓은 스펙트럼에 걸쳐 광변환 효율을 최대화하도록 조정될 수 있다.
활성 영역(14) 상에 입사된 임의의 주변광은 기판(12)을 통해 자체로 더 도파(wave-guide)되며 주변부/에지부들에서 역시 반사하는데 주변광이 또한 모여질 수 있다.
디스플레이 시스템(10)은 태양 전지(16)에 전기적으로 접속된 충전식 배터리를 갖는 디바이스에 이용될 수 있다. 디스플레이 주변부에서의 태양 전지(16)는 예를 들어, 자기 자신의 방사광에 의한 재생 방식으로 또는 디바이스를 주변광에 노광시킬 때 또는 양쪽 모두로 이러한 배터리를 충전하기 위한 전원을 발생시킨다.
추가로, 태양 전지(16)가 플랫 패널 디스플레이 활성 영역(14)으로부터 물리적으로 분리되어 있기 때문에, 태양 전지는 디바이스 복잡도를 감소시키고 수율 및 화소 개구비를 향상시키며, 비용을 낮추는 것을 실현한다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 추가의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 일례를 설명한다. 도 4의 디스플레이 시스템(30)은 기판(32), 활성 영역(34), 및 태양 전지 영역(36)을 포함한다. 디스플레이 시스템(30)은 플랫 패널 디스플레이일 수 있으며 AMOLED들 또는 AMLCD들을 포함한 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다.
하나 이상의 태양 전지들이 태양 전지 영역(36) 내에 형성될 수 있으며, 각각의 태양 전지는 당해 기술 분야의 숙련된 자에게 잘 알려진 바와 같이 수광 활성면을 갖는다. 아래 설명에서, 용어, "태양 전지 영역(36)" 및 "태양 전지(들)(36)"은 상호교환가능하게 이용된다. 태양 전지(36)는 디스플레이 시스템(30)의 화소로 작동 전원을 직접 또는 간접적으로 공급한다.
디스플레이 시스템(30)은 이들에 한정되는 것은 아니지만 셀룰라 폰, 개인 휴대정보 단말기(PDA), 핸드헬드 이미지(바코드) 스캐너/판독기 및 컴퓨터 디스플레이와 같은 포터블 (모바일) 디바이스에 이용될 수 있다.
기판(32)은 상단면, 상단면에 대향하는 배면, 상단면과 배면 사이의 에지부들을 갖는다. 활성 영역(34)은 기판(32)의 상단면 상에 형성된다. 복수의 화소들은 활성 영역(34) 내에 형성된다. 활성 영역(34)은 도 1의 활성 영역(14)과 동일할 수도 또는 유사할 수 도 있다. 기판(32)은 도 1의 기판(12)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 기판(32)은 태양 전지 또는 화소가 일체화되는 메인 기판일 수 있다. 디스플레이를 보호하기 위한 밀봉 기판은 활성 영역(34)의 상단에 형성될 수 있다. 기판(32)은 밀봉 기판일 수 있고 메인 기판은 활성 영역(34) 상에 있을 수 있다.
도 4에서, 기판(32)은 하나의 상단면, 하나의 배면 그리고 4개의 에지부를 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 기판(32) 및 디스플레이 시스템(30)은 당해 기술 분야의 숙련된 자가 알고 있는 바와 같이 도 4의 형상과 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어 기판(32)은 3개의 에지부 또는 4개 보다 많은 에지부들을 가질수 있다.
태양 전지(36)는 기판(32)의 하나 보다 많은 에지부들 상에 일체화된다. 태양 전지(36)는 기판(32)의 에지부들 모두, 또는 기판(32)의 에지부들 중 일부 상에 일체화될 수 있다. 일례에서, 태양 전지 영역(36)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(32)의 에지부들 모두에 일체화된다. 다른 예에서, 태양 전지 영역(36)은 기판(32)의 에지부들 중 일부 상에 형성될 수 있다. 태양 전지(36)와 활성 영역(34)은 제조 또는 일체화 동안에 물리적으로 분리된다. 이들은 유리의 다른 영역에 놓인다.
도 4 및 도 5를 참조하여 보면, 디스플레이 시스템(30)의 제조는 이용될 태양 전지의 유형이 무엇인지에 따라 상이할 수 있다. 이는 다른 순서로 행해질 수 있다(예를 들어, 첫번째로 활성 영역(34)을 제조한 다음 태양 전지(36)를 제조/일체화함; 또는 활성 영역(34)을 부분적으로 제조한 다음 태양 전지(36)를 제조/일체화함 등... ). 당해 기술 분야의 숙련된 자는 디스플레이 시스템(30; 도 4 및 도 5)의 제조 프로세스를 알 것이다. 기판(32)의 에지부(들)에 따라 배치된 태양 전지 영역(36)은 구현 복잡도 및 비용을 낮추게 한다.
활성 영역(34) 상에 입사된 임의의 주변광은 기판(32)을 통해 자체로 더 도파(wave-guide)되며, 주변부/에지부들에서 역시 반사하는데 주변광이 또한 모여질 수 있다.
디스플레이 시스템(30)은 태양 전지(36)에 전기적으로 접속된 충전식 배터리를 갖는 디바이스에 이용될 수 있다. 디스플레이 주변부에서의 태양 전지(36)는 예를 들어, 자기 자신의 방사광에 의한 재생 방식으로 또는 디바이스를 주변광에 노광시킬 때 또는 양쪽 모두로 이러한 배터리를 충전하기 위한 작동 전원을 발생시킨다.
추가로, 태양 전지(36)가 플랫 패널 디스플레이 활성 영역(34)으로부터 물리적으로 분리되어 있기 때문에, 이는 디바이스 복잡도를 감소시키고 수율 및 화소 개구비를 향상시키며, 비용을 낮추는 것을 실현한다.
위의 예에서, 태양 전지는 기판의 상단면의 주변부(도 1) 또는 기판의 에지부(도 3) 상에 일체화된다. 그러나, 당해 기술 분야의 숙련된 자는 태양 전지들이 기판의 하나 보다 많은 에지부들과 기판의 주변부 상에 일체화될 수 있음을 이해할 것이다. 이 구성은 시스템의 집광 효율과 전원 양쪽 모두를 추가로 향상시킨다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 추가의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 일례를 설명한다. 도 6 및 도 7의 디스플레이 시스템(100)은 하부 방사 디스플레이(bottom emission display)이다. 도 6에서, "Al"은 전방 스크린(front screen)의 방향을 나타낸다. 디스플레이 시스템(100)은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드 디스플레이(AMOLED) 또는 능동 매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)를 포함한 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다. 디스플레이 시스템(100)은 이들에 한정되는 것은 아니지만 셀룰라 폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 핸드헬드 이미지(바코드) 스캐너/판독기 및 컴퓨터 디스플레이와 같은 포터블 (모바일) 디바이스에 이용될 수 있다. 아래 설명된 바와 같이, 디스플레이 시스템(100)에서, 태양 전지는 화소 뒤에 배치된다.
디스플레이 시스템(100)은 디스플레이 기판(102), 적어도 하나의 태양 전지(104), 공통 전극(106), 발광 디바이스(108) 및 밀봉 기판(110)을 포함한다. 태양 전지(104)는 도 1의 태양 전지(16) 또는 도 4의 태양 전지(36)와 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 기판(102)은 도 1의 기판(12) 또는 도 4의 기판(32)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 디스플레이 시스템(100)의 화소들은 도 1 또는 도 4의 화소들과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 태양 전지(104)는 디스플레이 시스템(100)의 화소들에 작동 전원을 직접 또는 간접적으로 공급한다.
도 6 및 도 7에서, 기판(102)은 하나의 상단면 및 하나의 배면, 그리고 4개의 에지부들을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 기판(102)과 디스플레이 시스템(100)은 당해 기술 분야의 숙련된 자가 알고 있는 바와 같이 도 6 및 도 7의 형상과 다른 형상을 가질 수도 있다.
공통 전극(106)은 투명(또는 반투명) 전극이며 화소들(예를 들어, 발광 디바이스(108))에 이용된다. 이 설명에서, 용어, "공통 전극(106)" 및 "투명 전극(106)"은 상호교환가능하게 이용된다. 이 문맥에서 용어 "투명"은 당해 기술 분야의 숙련된 자에게 이해될 바와 같이 "반투명"을 포함한다. 발광 디바이스(108)는 예를 들어, 이들에 한정되는 것은 아니지만 화소의 OLED를 포함한다. 투명 전극(106)은 발광 디바이스(108)의 상단에 형성된다. 투명 전극(106)의 상단(즉, 스크린의 후방)에 태양 전지(104)가 일체화된다. 태양 전지(104)는 발광 디바이스(108)의 후방에 위치되어, 그 결과 태양 전지는 반사성을 감소시킬 수 있고 전원을 발생시킬 수 있다.
태양 전지(104)는 투명 전극(106)이 발광 디바이스(108)에 대해 비반사성이 되도록 하기 위해 투명 전극(106)의 뒤에 배치된다. 태양 전지(104)는 에너지 모음/재생을 가능하게 할 뿐만 아니라 광 누설 현상을 방지하는 블랙 매트릭스로서 동작한다. 블랙 매트릭스는 추가적인 특수 막을 이용함이 없이 반사성을 줄이고 콘트라스트를 증가시킨다.
밀봉 기판(110)은 기판이며, 기판을 수분, 산소 및 다른 주변 요소로부터 보호하도록 디스플레이 상단에 형성된다. 태양 전지(104)는 수율 및 효율을 증가시키기 위해 밀봉 기판(110) 상에 미리 제조될 수 있다.
추가의 실시예에서, 태양 전지(104)에 대한 광의 반사를 위하여 밀봉 기판(110)에 대해 표면 처리를 실시할 수 있다. 추가의 예에서, 도 3의 반사층(20)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있는 반사층은 태양 전지(104)로의 광의 반사를 위해 밀봉 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 표면 처리 및 반사층은 디스플레이 시스템(100)에 이용될 수 있다.
태양 전지(104)는 Al에 대향하는 방향으로 진행하는 디스플레이로부터의 과대한 광을 집광하고 또한 주변 광을 집광한다. 주변광을 집광하는 것은 에너지를 모으는 것 외에 콘트라스트 비를 향상시킬 것이다. 그 결과, 광이 기판을 관통하고 따라서 휘도를 강화하는 편광을 위한 편광층(polarizer layer)을 디스플레이 구조체로부터 제거할 수 있다. 디스플레이 시스템(100)은 전방 스크린 상에 편광층을 둘 필요가 없어 광 아웃 커플링(light out coupling)을 향상시킨다. 이는 디스플레이 전력 소모, 수명 및 태양광 아래의 가독성(sunlight readability)을 증가시킬 것이다.
추가의 실시예에서, 도 6의 디스플레이 시스템(100)의 구조는 도 1의 디스플레이 시스템(10) 또는 도 4의 디스플레이 시스템(30)에 일체화될 수 있다. 태양 전지(104)는 화소 영역의 주변부, 밀봉 기판(110)/디스플레이 기판(102)의 에지부(들) 또는 이들의 조합 위에 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 추가의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 일례를 설명한다. 도 8 및 도 9의 디스플레이 시스템(120)은 상면 방사 디스플레이이다. 도 8에서, "A2"는 전방 스크린의 방향을 나타낸다. 디스플레이 시스템(120)은 능동 매트릭스 유기 발광 디스플레이(AMOLED) 또는 능동 매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)를 포함한 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다. 디스플레이 시스템(120)은 이들에 한정되는 것은 아니지만 셀룰라 폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 핸드헬드 이미지(바코드) 스캐너/판독기 및 컴퓨터 디스플레이와 같은 포터블 (모바일) 디바이스에 이용될 수 있다. 아래 설명된 바와 같이, 디스플레이 시스템(120)에서, 태양 전지는 화소의 뒤에 배치된다.
디스플레이 시스템(120)은 디스플레이 기판(122), 적어도 하나의 태양 전지(124), 공통 전극(126), 발광 디바이스(128), 및 밀봉 기판(130)을 포함한다. 디스플레이 기판(122)은 도 6의 기판(102)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 태양 전지(124)는 도 6의 태양 전지(104)와 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 공통 전극(126)은 도 6의 공통 전극(106)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 발광 디바이스(128)는 도 6의 발광 디바이스(108)와 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 밀봉 기판(130)은 도 6의 밀봉 기판(110)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 태양 전지(124)는 디스플레이 시스템(120)의 화소들에 대해 작동 전원을 직접 또는 간접적으로 공급한다.
설명에서, 용어 "공통 전극(126)"과 "투명 전극(126)"은 상호교환가능하게 이용된다. 이 문맥에서 용어 "투명"은 당해 기술 분야의 숙련된 자에게 이해될 바와 같이 "반투명"을 포함한다.
도 8 및 도 9에서, 기판(122)은 하나의 상단면, 하나의 배면, 그리고 4개의 에지부들을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 기판(122)과 디스플레이 시스템(120)은 당해 기술 분야의 숙련된 자가 알고 있는 바와 같이, 도 8 및 도 9의 형상과 다른 형상을 가질 수 있다.
기판(122)의 상단(즉, 스크린의 후방)의 디스플레이 시스템(120)에서, 태양 전지(124)가 일체화된다. 공통 전극(126)은 발광 디바이스(128)와 태양 전지(124) 사이에 형성된다. 밀봉 기판(130)은 발광 디바이스(128)의 상단에 형성된다. 태양 전지(124)는 발광 디바이스(128)의 후방에 배치되어, 태양 전지가 리젝션(rejection)을 감소시키고 전원을 발생시킬 수 있다.
태양 전지(124)는 투명 전극(126)이 발광 디바이스(128)에 대해 비반사성이 되게 하도록 투명 전극(126)의 뒤에 배치된다. 태양 전지(124)는 에너지 모음/회수를 가능하게 할 뿐만 아니라 광 누설 현상을 방지하기 위한 블랙 매트릭스로서 동작한다. 블랙 매트릭스는 추가적인 특수 막을 이용함이 없이 반사성을 줄이고 콘트라스트를 향상시킨다.
추가의 예에서, 태양 전지(124)로의 광의 반사를 위해 디스플레이 기판(122)의 배면에 표면 처리를 실시할 수 있다. 추가의 예에서, 태양 전지(124)로의 광의 반사를 위해, 도 3의 반사층(20)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있는 반사층을 디스플레이 기판(120)의 배면 상에 형성할 수 있다. 표면 처리 및 반사층은 디스플레이 시스템(120)에 이용될 수 있다.
태양 전지(124)는 잘못된 방향(A2에 반대되는 방향)으로 진행하는 디스플레이로부터의 과대한 광을 모으거나 또는 주변 광을 모은다. 주변광을 수집하는 것은 에너지를 모으는 것 외에 콘트라스트 비를 향상시킬 것이다. 그 결과, 통과하는 광을 편광시키기 위한 편광층을 디스플레이 구조로부터 제거할 수 있고 따라서 휘도를 증대할 수 있다. 디스플레이 시스템(120)은 전방 스크린 상에 편광층을 둘 필요가 없어 광 아웃 커플링을 향상시킨다. 이는 디스플레이 전력 소모, 수명 및 태양광 아래의 가독성을 향상시킬 것이다.
추가의 실시예에서, 도 8의 디스플레이 시스템(120)의 구조는 도 1의 디스플레이 시스템(10) 또는 도 4의 디스플레이 시스템(30)에 일체화될 수 있다. 태양 전지(124)는 화소 영역의 주변부, 디스플레이 기판(122)/밀봉 기판(130)의 에지부 또는 이들의 조합 위에 형성될 수 있다.
도 10을 참조하여, 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스의 일례를 설명한다. 도 10의 디바이스(200)는 이들로 한정되는 것은 아니지만 셀룰라 폰, 개인휴대 정보 단말기(PDA), 핸드헬드 이미지(바코드) 스캐너/판독기 및 컴퓨터 디스플레이와 같은 포터블 디바이스일 수 있다.
디바이스(200)는 충전식 전원(202)과, 전원(202)이 작동 전원을 제공하는 디바이스 컴포넌트(104)를 포함한다. 디바이스 컴포넌트(204)는 디스플레이 시스템(206)을 포함하는 하나 이상의 컴포넌트를 갖는다. 디바이스 컴포넌트(204)는 예를 들어, 이들에 한정되는 것은 아니지만 하나 이상의 온보드 프로세스, 무선/유선 통신을 용이하게 하는 통신 모듈, 사용자 인터페이스를 포함한 전자부품/모듈(108)을 가질 수 있다.
디스플레이 시스템(206)은 디스플레이 영역(214)과 태양 전지 영역(216)을 포함한다. 디스플레이 시스템(206)은 도 1의 디스플레이 시스템(10), 도 4의 디스플레이 시스템(30), 도 6의 디스플레이 시스템(100), 도 8의 디스플레이 시스템(120), 또는 이들의 조합에 대응할 수 있다. 디스플레이 영역(214)은 도 1 활성 영역(14), 도 3의 활성 영역(34), 도 6의 활성 영역 또는 도 8의 활성 영역에 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 디스플레이 영역(214)은 도 1의 기판(12), 도 3의 기판(32), 도 6의 디스플레이 기판(102), 또는 도 8의 디스플레이 기판(122)과 동일할 수도 또는 유사할 수도 있는 기판(도시 생략) 상에 형성된다. 태양 전지 영역(216)은 도 1의 태양 전지(16), 도 3의 태양 전지(36), 도 6의 태양 전지(104) 또는 도 8의 태양 전지(124)와 동일할 수도 또는 유사할 수도 있다. 전원(202)은 태양 전지 영역(216)에 연결되어 그 결과 전원이 태양 전지 영역(216) 내의 태양 전지(들)에 의해 충전되어진다.
디바이스(200)의 사용자가 디스플레이를 볼 수 있도록 디스플레이 시스템(206)이 배치되어진다. 태양 전지 영역(216)이 광전효과에 의해 태양 에너지를 전기로 변환할 수 있도록 디스플레이 시스템(200)가 디바이스 내에 배치될 수 있다. 태양 전지 영역(216)은 자기 자신의 방사광에 의해 재생성 방식으로 또는 디바이스를 주변광에 노광시킬 때, 또는 이들 모두로 전원(202)을 충전하기 위한 작동 전원을 발생시킨다.
일례에서, 태양 전지 영역(216)은 디스플레이 영역(214)의 주변부, 기판의 에지부(들), 또는 이들의 조합 상에 일체화된다. 태양 전지 영역(216)을 디스플레이 주변부, 에지부(들) 또는 이들의 조합에 배치함으로써, 주변부/에지부에서의 광 출력(power) 손실분을 재회수(scavenge)할 수 있고 재변환된 에너지를 피드백하여 디바이스 효율을 증가시키고 전력 소모를 감소시키고 디바이스(200)의 배터리 수명을 증가시킬 수 있다. 배터리 수명은 방사된 광과 주변 광을 수광함으로써 증가될 수 있다.
다른 예에서, 태양 전지(216)는 디스플레이 영역(214) 내의 투명 전극 뒤에 배치되어, 투명 전극이 디스플레이 영역(214) 내의 광 발광 디바이스와 태양 전극(216) 사이에 배치됨으로써 투명 전극이 발광 디바이스에 대해 비반사성으로 된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기판에서 손실된 휘도와 연관된 디스플레이의 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
하나 이상의 바람직한 현재 실시예들을 예를 들어 설명하였다. 복수의 수정 및 변형이 청구범위 내에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음은 당해 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다.
10, 30, 100, 120, 206: 디스플레이 시스템
14, 34, 214: 디스플레이 영역
12, 32, 102, 122: 기판
16, 36, 104, 216: 태양 전지

Claims (23)

  1. 디스플레이 시스템에 있어서,
    화소가 형성된 화소 영역과;
    상단면, 상기 상단면에 대향하는 배면(back side) 및 상기 상단면과 상기 배면 사이의 복수의 에지부들을 갖는 기판 - 상기 기판은 상기 화소 영역이 형성되어 있는 메인 기판 또는 밀봉 기판(sealing substrate)임 - 과;
    상기 화소 영역의 주변부, 상기 기판의 에지부, 또는 이들의 조합 상에 일체화된, 적어도 하나의 태양 전지를 갖는 태양 전지 영역
    을 포함하는 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 태양 전지 영역은 상기 화소 영역의 주변부의 일부분 상에 일체화되는 것인 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화소는 상기 기판의 상단면에 형성되고, 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합 상에 표면 처리가 실시되어, 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합을 향하는 광이 상기 기판의 상단면을 향하여 반사되는 것인 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화소는 상기 기판의 상단면에 형성되고,
    상기 디스플레이 시스템은, 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합 상에 배치되어 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합을 향하는 광이 상기 기판의 상단면을 향하여 반사되도록 하는 반사층을 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 태양 전지 영역은 상기 기판의 에지부들 중 하나 보다 많은 에지부에 일체화되는 것인 디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 태양 전지 영역은 상기 화소 영역으로부터 물리적으로 분리되는 것인 디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 AMOLED 또는 AMLCD인 것인 디스플레이 시스템.
  8. 제1항에 기재된 디스플레이 시스템을 포함하는 디바이스에 있어서, 상기 화소 영역은 플랫 패널을 형성하는 것인 디바이스.
  9. 디바이스에 있어서,
    화소가 형성된 화소 영역과; 상단면, 상기 상단면에 대향하는 배면 및 상기 상단면과 상기 배면 사이의 복수의 에지부들을 갖는 기판 - 상기 기판은 상기 화소 영역이 형성되어 있는 메인 기판 또는 밀봉 기판임 - 과; 상기 화소 영역의 주변부, 상기 기판의 에지부, 또는 이들의 조합 상에 일체화되고 적어도 하나의 태양 전지를 갖는 태양 전지 영역을 포함하는 디스플레이 시스템과;
    상기 디바이스에 작동 전원을 공급하기 위하여 태양 전지에 전기적으로 접속된 충전식 전원
    을 포함하는 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 태양 전지는 상기 화소 영역의 주변부의 일부분 상에 일체화되는 것인 디바이스.
  11. 제9항에 있어서, 상기 화소는 상기 기판의 상단면에 형성되고, 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합 상에 표면 처리가 실시되어, 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합을 향하는 광이 상기 기판의 상단면을 향하여 반사되는 것인 디바이스.
  12. 제9항에 있어서, 상기 화소는 상기 기판의 상단면에 형성되고,
    상기 디스플레이 시스템은, 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합 상에 배치되어 상기 기판의 배면, 에지부 또는 이들의 조합을 향하는 광이 상기 기판의 상단면을 향하여 반사되도록 하는 반사층을 포함하는 것인 디바이스.
  13. 제9항에 있어서, 상기 태양 전지 영역은 상기 기판의 에지부들 중 하나 보다 많은 에지부에 일체화되는 것인 디바이스.
  14. 제9항에 있어서, 상기 태양 전지 영역은 상기 화소 영역으로부터 물리적으로 분리되는 것인 디바이스.
  15. 제9항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 AMOLED 또는 AMLCD인 것인 디바이스.
  16. 제9항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 플랫 패널 시스템인 것인 디바이스.
  17. 디스플레이 시스템에 있어서,
    투명 전극과 광을 방사하는 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이 기판 상의 화소 영역 - 상기 투명 전극 및 상기 발광 디바이스는 상기 디스플레이 기판 상에서 연속하여 정렬되어 있음 - 과;
    상기 투명 전극이 상기 발광 디바이스에 대하여 비반사성이 되도록 하기 위하여 투명 전극 뒤에 배치된 태양 전지
    를 포함하는 디스플레이 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 발광 디바이스는 상기 디스플레이 기판 상에 형성되고 상기 투명 전극은 상기 발광 디바이스 상에 형성되며, 상기 태양 전지는 상기 투명 전극 상에 형성되는 것인 디스플레이 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 태양 전지는 상기 디스플레이 기판 상에 형성되고, 상기 투명 전극은 상기 태양 전지 상에 형성되며, 상기 발광 디바이스는 상기 투명 전극 상에 형성되는 것인 디스플레이 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 표면 처리, 반사층 또는 이들의 조합이 상기 디스플레이 기판 상에서 구현되어, 상기 디스플레이 기판을 향하여 보내진 광이 상기 태양 전지를 향하여 반사되는 것인 디스플레이 시스템.
  21. 제17항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템을 보호하는 밀봉 기판을 포함하는 디스플레이 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 표면 처리, 반사층 또는 이들의 조합이 상기 밀봉 기판 상에서 구현되어, 상기 밀봉 기판을 향하여 보내진 광이 상기 태양 전지를 향하여 반사되는 것인 디스플레이 시스템.
  23. 디바이스에 있어서,
    투명 전극과 광을 방사하는 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이 기판 상의 화소 영역 - 상기 투명 전극 및 상기 발광 디바이스는 상기 디스플레이 기판 상에서 연속하여 정렬되어 있음 - 과; 상기 투명 전극이 상기 발광 디바이스에 대하여 비반사성이 되도록 하기 위하여 투명 전극 뒤에 배치된 태양 전지를 포함하는 디스플레이 시스템과;
    상기 디바이스에 작동 전원을 공급하기 위하여 태양 전지에 전기적으로 접속된 충전식 전원
    을 포함하는 디바이스.
KR20107016495A 2007-12-24 2008-12-23 태양 전지를 갖는 디스플레이 시스템 및 이 디스플레이 시스템을 갖는 디바이스 KR20100108571A (ko)

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