專利名稱：發(fā)電顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括與從環(huán)境光產(chǎn)生電的機構結合成整體的透明顯示裝置的系統(tǒng)。
制造OLED顯示裝置的一種方法是利用在透明基片上淀積硅材料和接觸層。接觸層可以是透明的，可由例如氧化錫銦構成。有機發(fā)光材料然后淀積在接觸層上。這些有機材料也可以是透明的。然后整個裝置被封裝并密封。1998年7月7日授予Hung等人的美國專利5,776,623描述了這樣一個系統(tǒng)。
適度偏置的有機場致發(fā)光裝置也被證明能夠對光作出響應，例如，1999年7月27日授予wei等人的美國專利5,929,845描述了這樣一個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)利用有機場致發(fā)光器件發(fā)射并探測光。雖然透明有機發(fā)光材料只能發(fā)射有限頻率范圍的光，但是其它吸收材料可以吸收非常寬的頻譜并進行光電轉換。
由于OLED顯示器的生產(chǎn)工藝與常規(guī)的集成電路工藝相似，所以，可以把數(shù)字計算器件如晶體管、電容器、二極管，互連等結合到這些器件中。
太陽能電池技術利用相同的工藝-硅(塊或薄膜)淀積在基片形成至少一個透明電極和透明覆蓋層。當這些裝置暴露在光線中時，它們產(chǎn)生電能(參考1981年7月28日授予Kuwano等人的美國專利4,281,208)。電能可以用于操作裝置、對裝置充電、即給其它電源補充電能。這種技術既用于工業(yè)、高功率應用也用于小型便攜式用電池供電的裝置如計算器。已知有許多各種各樣既包括光電機構又包括顯示機構的裝置。例如，1994年8月11日授予Adelson等人的美國專利5,354,979描述了一種存儲裝置，帶有適合于向該裝置供電的光電變換器，以及任選的電源。1991年8月13日授予Nishi等人的美國專利5,039,928描述了帶太陽能蓄電池的便攜式計算機，能夠安裝在計算機上或從計算機上卸下。一些顯示設備是自供電的，白天當環(huán)境光強烈時積蓄能量而在晚上運作(1988年1月12日授予Conlin等人的美國專利4,718,185，以及1997年4月8日授予Glynn等人的美國專利5,618,100)。1999年9月28日授予Bruce等人的美國專利5,957,564描述了這樣一種應用于場致發(fā)光顯示的系統(tǒng)。但是，就所有情況而論，裝置的有效能量，尤其是能量儲備的壽命限制了實用性，便攜性和裝置的工作時間。
安裝有電池的便攜電子顯示裝置，例如蜂窩電話、個人數(shù)字助理、數(shù)字攝相機、膝上電腦等也變得越來越小和輕。許多裝置已經(jīng)達到人界面的約束的極限，手指的大小和視覺的分辨率限制了裝置尺寸的進一步減小。這些應用中，物理裝置的表面空間是關鍵性的。尤其是安裝有顯示器和鍵盤的裝置受到制約。而且，這種便攜裝置的能量有限并須頻繁充電；這種充電的需求限制了裝置的使用。對應這種需求，1999年11月23日授予Ebihara等人的美國專利5,990,995描述了在反射層下面具有光吸收層的反射式液晶顯示裝置的應用。光吸收層用于從環(huán)境輻射中產(chǎn)生電力。但是，這種方法非常受限制，由于反射層的緣故而損失大量的光，因而只有當顯示器在透明狀態(tài)下工作時才能夠產(chǎn)生電力。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供發(fā)電顯示裝置來滿足所述需求，所述發(fā)電顯示裝置包括用于產(chǎn)生電能的光電電池；以及具有光透射、發(fā)射的OLED顯示元件和位于光電電池之上的光透射基片的顯示板。
參考

圖1，發(fā)電顯示裝置10包括直接置于光電電池14之上的透明OLED顯示板12。光電電池14可以直接固定在顯示板12上，例如，使用透明膠材料或將兩個組件放置在同一框架20內(nèi)，將它們以精確對準的方式定位。常規(guī)的電源控制電子設備16連接到光電電池14、顯示板12，以及常規(guī)的電源18如電池或電容器。當暴露在光中，光子將穿過顯示板12到光電電池14以產(chǎn)生電流，電流提供給電源控制電子設備16，當顯示板12處于使用中時幫助向顯示板12供電，當顯示板12處于未使用狀態(tài)時用于對電源18充電。
可以把圖1的發(fā)電顯示裝置10結合到系統(tǒng)中，例如圖2的便攜電話。圖2中，電話21包括鍵盤22、外殼24和顯示裝置10。由于光電電池14在顯示板12的正下方，所以不需要附加的表面空間，但是系統(tǒng)內(nèi)仍需要有光電電池的空間，這使系統(tǒng)變大變重。
在本發(fā)明的最佳實施例中，采用普通的工藝、基片材料和光敏元件，用于產(chǎn)生完全集成的發(fā)電顯示裝置，如圖3中所示。所述發(fā)電顯示裝置制造于透明基片40之上。在所述支座上形成構成圖案的透明導電接觸層42，其后是構成圖案的空穴傳輸層44、構成圖案的發(fā)射層46、和第二構成圖案的透明導電接觸層48。這些層包括所述裝置的顯示部分。然后在所述裝置上形成第三構成圖案的透明導電接觸層，并且形成一種電導率類型的第一半導體層(如n層52)和相反電導率類型的第二半導體層(如p層54)。之后用背面板58覆蓋第四透明導電接觸層56。背面板58可以是例如包皮(enamelcoated)鋼板、塑料或玻璃。n層52和p層54最好包括有機材料。另一方面，光電材料是傳統(tǒng)的結晶硅、多晶硅或非晶硅材料，它們的淀積和處理與顯示元件是相似的。也可以使用其他任何相似的光電材料。
另一方面，顯示裝置也可以通過在背面板58上建立上述各層來構成。如果使用硅光電材料，則根據(jù)所使用的制造工藝，最好首先構成所述各光電層。而且，在第二導電接觸層48和第三導電接觸層50之間可能需要附加透明層如玻璃。這種集成工藝簡化了制造工藝并增強了整個裝置的堅固性。
不管光電材料的組成如何或者顯示器是否處在使用狀態(tài)，入射光穿過有機發(fā)射材料和接觸層并透過半導體材料52和54，產(chǎn)生電流。當顯示層正在使用中時，與光電材料無關，發(fā)射材料46借助于接觸層42，48而被激勵并發(fā)射光線，后者穿過玻璃蓋40。任何從蓋反射回裝置的光可能又穿過光電電池并轉化成電能。到各接觸層的連接線用導線60表示，并且連接到圖1的電源控制電子設備16。
另一方面，當只有裝置的一部分能發(fā)射時，圖4中所示的光電材料的襯背也可以用于裝置的所有區(qū)域。發(fā)射區(qū)之間區(qū)域中的任何空間62可以用惰性透明材料填充。
本發(fā)明可用于無源或有源矩陣顯示裝置。在任一情況下，由邏輯器件和支持材料覆蓋(晶體管，電阻，電容器，導體等)的顯示裝置的區(qū)域不能夠發(fā)射光線并且將減小顯示區(qū)域和光電敏感區(qū)域的填充因數(shù)。這些邏輯器件雖然是必要的，但是將減小裝置作為發(fā)射器和能量收集器的效率，因而應該盡可能減少。
有機發(fā)光二極管(OLEDs)包括1988年9月6日授予Tang等人的美國專利4,769,292和1991年10月29日授予VanSlyke等人的美國專利5,061,569中所公開的小分子聚合OLEDs，但不限于這些器件，它們提供了一個平臺用于建立適合的顯示裝置。本發(fā)明中的OLED材料的組合和變化對于本專業(yè)技術人員來說將很清楚并可以用于制造這樣的器件以及被包含在本發(fā)明中。
本發(fā)明提供高度集成、小而輕的裝置，用于對便攜式顯示裝置補充電力，而不需要裝置附加的表面空間，它延長了再充電周期之間的裝置的電源使用壽命，并且保持裝置的可用性。
權利要求
1.一種發(fā)電顯示裝置，它包括a)用于產(chǎn)生電能的光電電池；以及b)顯示板，它具有光透射、光發(fā)射有機發(fā)光二極管(OLED)顯示元件和設置在所述光電電池之上的光透射基片。
2.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于還包括在所述光電電池和所述顯示板之間的透明粘合劑層，用于將所述光電電池固定到所述顯示板上。
3.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于還包括框架，用于確定所述光電電池相對于所述顯示板的位置。
4.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述顯示板具有或者無源或者有源的矩陣控制器。
5權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述光電電池是結晶硅、多晶硅或非晶硅光電器件。
6.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述光電電池是OLED光電器件。
7.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述光電電池和所述顯示板是集成在共同的基片上的。
8.權利要求7的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述發(fā)電顯示裝置依次包括a)在所述透明基片上用于激勵所述顯示元件的第一透明接觸層；b)透明的空穴傳輸層；c)透明的有機發(fā)射層；d)用于激勵所述顯示元件的第二透明接觸層；e)用于接收光電流的第三透明接觸層；f)第一電導率類型的半導體層；g)第二電導率類型的半導體層；以及h)第四接觸層。
9.權利要求8的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述各半導體層由非晶硅形成。
10.權利要求8的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述各半導體層由有機材料形成。
11.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述顯示元件只覆蓋所述基片的一部分。
12.權利要求8的發(fā)電顯示裝置，其特征在于還包括設置在所述第二透明接觸層和所述第三透明接觸層之間的透明電絕緣層。
13.權利要求1的發(fā)電顯示裝置，其特征在于還包括電源和連接到所述電源、所述光電電池和所述顯示板的電源控制電子設備。
14.權利要求13的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述電源是電池組。
15.權利要求13的發(fā)電顯示裝置，其特征在于所述電源是電容器。
全文摘要
一種發(fā)電顯示裝置包括:用于產(chǎn)生電能的光電電池;以及顯示面板,它具有光透射、光發(fā)射有機光發(fā)射二極管(OLED)顯示元件和在光電電池之上的光透射基片。
文檔編號G09F9/00GK1342963SQ011329
公開日2002年4月3日 申請日期2001年9月6日 優(yōu)先權日2000年9月6日
發(fā)明者D·J·威廉斯, J·布爾蒂斯, R·S·科克, C·W·唐 申請人:伊斯曼柯達公司