自供電電子紙顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及可由光伏電池自供電的電子顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 包括電子紙顯示器的電子顯示裝置（諸如電子閱讀器）被大量使用者用于多種應 用。該些裝置通常由可再充電電池諸如裡離子電池供電。電池壽命對使用者來說非常重要。 短的電池壽命可能不利于包括此類裝置的任何產(chǎn)品的商業(yè)可行性。
[0003] 太陽能電池或太陽能電池板是可代表用于電子顯示裝置的補充或另選能量源的 光伏器件。一些電子顯示裝置可具有足夠低的功率需求，并且可具有足夠大的可用表面積， 從而使得它們能夠完全由一個或多個太陽能電池來供電，尤其是在光照條件下使用時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了利用電子顯示器的大表面積，期望在此類顯示器下方而不是在其表面上具有 太陽能電池。如果太陽能電池位于電子顯示器的表面上，那么它可阻擋顯示器的某些可見 區(qū)域。如果太陽能電池位于電子顯示器下方，那么其可利用顯示器的整個區(qū)域進行能量收 集。
[0005] 然而，將太陽能電池放置在電子顯示器下面需要顯示器的可見部分反射可見光， 而允許可為太陽能電池供電的其它波長W低衰減通過顯示器。另外，在一些構(gòu)造中，太陽能 電池或光伏器件在顯示器中可為可見的。正常的光學漫射層和/或漫射板可用于顯示器W 便隱藏太陽能電池的可見度，但該些光學漫射層也可降低太陽能電池的效率。因此，需要可 由太陽能電池供電且可向最終使用者呈現(xiàn)美學的、可讀顯示圖像的電子顯示器。
[0006] 在一個方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括光伏電池、與該光伏電池相鄰的 二向色反射器和與該二向色反射器相鄰的低折射率層，其中低折射率層具有介于約1.1至 約1.4之間的折射率。在一些實施例中，二向色反射器包括多個聚合物層并且可進行調(diào)諧， 使得該二向色反射器針對大于約750nm至約2000nm的電磁福射波長具有大于約75%的透 射率，并且針對介于400nm和750nm之間的電磁福射波長具有大于約95 %的反射率。在一 些實施例中，顯示面板包括含有磯光粉的圖案化層，并且在其它實施例中，顯示面板可包括 閩板層。在一些實施例中，顯示裝置包括光學漫射層。
[0007] 在另一方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括光伏電池、與該光伏電池相鄰的 二向色反射器、與該二向色反射器相鄰的低折射率層和光學禪合到低折射率層的磯光粉 層、染料層、吸收墨水層或漫射層。光伏電池可包括娃，并且二向色反射器可包括多個聚合 物層。二向色反射器可包括光學漫射層和低折射率層。
[000引在另一方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括光伏電池；與該光伏電池相鄰的 二向色反射器，其中該二向色反射器具有反射截止波長邊緣；和與二向色反射器相鄰的圖 案化顯示面板，其中該圖案化顯示面板包括具有可見發(fā)射峰的磯光粉。二向色反射器的反 射截止波長邊緣與磯光粉的最多不超過750nm的可見發(fā)射峰基本上重疊。
[0009] 在本公開中；
[0010] "相鄰"是指位于彼此附近的層，通常彼此接觸，而它們之間可具有居間層；
[0011] "截止"是指二向色濾光片的透射率或反射率變化曲線的拐點的波長；和
[0012] "二向色反射器"是指充當具有光譜選擇性的反射器且可包括附加的元件諸如漫 射層和低折射率層的膜或膜層。
[0013]在一些實施例中，本發(fā)明的電子顯示裝置具有處于電子顯示裝置下方而不是其表 面上的太陽能電池。將太陽能電池放置在電子顯示器下面允許顯示器的可見部分反射可見 光，而允許可為太陽能電池供電的其它波長W低衰減通過顯示器。本發(fā)明的顯示裝置可由 太陽能電池供電且可向最終使用者呈現(xiàn)美學的、可讀顯示圖像。
[0014]上述
【發(fā)明內(nèi)容】
非意在描述本發(fā)明的每種實施方式的每一個公開實施例?！靖綀D說明】 和隨后的【具體實施方式】更具體地對示例性實施例進行了舉例說明。
【附圖說明】
[0015]整個說明書中都參考了附圖，其中類似的附圖標號表示類似的元件，并且其中：
[0016] 圖la和圖化是本發(fā)明顯示裝置的實施例中可用的二向色濾光片的透射率對波長 W及反射率對波長的曲線圖。
[0017] 圖2-13是顯示裝置的可能構(gòu)造的示意性剖視圖，并且是本發(fā)明顯示裝置的實施 例。
[001引附圖未必按比例繪制。附圖中使用的類似標號是指類似部件。然而，應當理解，在 給定附圖中用于指示部件的標號并無意限制另一附圖中相同標號的部件。
【具體實施方式】
[0019]在W下說明中，參考構(gòu)成本說明一部分的附圖，在附圖中W圖示方式示出了若干 具體實施例。應當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，可W設(shè)想其他實施例，并 且可W實現(xiàn)該些實施例。因此，W下【具體實施方式】不應被理解成具有限制性意義。
[0020] 除非另外指明，否則說明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表達特征尺寸、量和物 理特性的數(shù)值均應理解成由術(shù)語"約"修飾。因此，除非有相反的說明，否則在上述說明書 和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，該些近似值可根據(jù)本領(lǐng)域中技術(shù)人員利 用本文所公開的教導內(nèi)容尋求獲得的期望性質(zhì)而變化。通過端值表示的數(shù)值范圍包括該范 圍內(nèi)的所有數(shù)值（例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)W及該范圍內(nèi)的任何范 圍。
[0021] 電子顯示裝置（諸如電子書）由于重量輕、便攜帶和下載閱讀材料的能力而越來 越多地被消費者使用。此類顯示裝置的一個挑戰(zhàn)在于向讀者呈現(xiàn)非常類似于書或雜志中的 圖像，該需要圖像位于類似于紙的"白色"背景上。一些電子閱讀器（e-閱讀器）利用發(fā)光 底板用于"白色"背景。但是發(fā)光底板需要恒定的能量源，通常為可再充電電池，該可限制 器件在充電之間的閱讀時間。另外，電子閱讀器中的其它被供電部件（諸如無線通信或圖 像控制電子器件）也需要能量，并且可限制器件在充電之間的閱讀時間。需要在使用時可 自身再充電的電子顯示裝置。
[0022] 本發(fā)明的電子顯示裝置包括光伏電池或光伏太陽能電池。在W下表1中示出用作 本發(fā)明電子顯示器中的光伏太陽能電池的示例性材料。
[0023]赴
[0024] 化化由池材料
[0025]
[0026] 為用于本發(fā)明的電子顯示裝置，光伏太陽能電池需要吸收紅外（IR)福射。然而， 如果使用使紅外截止偏移到磯光粉發(fā)射的波長（諸如650nm)的反射器，那么表1中列出的 電池活性物質(zhì)中的任一種理論上都可為可用的。即使紅外截止波長處于正常紅外范圍中， 即八50皿，表1中列出的電池活性物質(zhì)都可輸出一定功率，盡管在一些情況下該功率可能 很低。在例如紅外透射截止為約800皿的情況下，一些低吸收的光伏器件（諸如DSSC)可 能不產(chǎn)生大量的功率。但是在具有光譜選擇性的反射截止被調(diào)諧為接近于磯光粉發(fā)射峰的 情況下，該些光伏器件中的一些可為可用的。
[0027] 光伏太陽能電池通常由無機材料制成，所述無機材料可包括單晶娃、多晶娃、非晶 娃、蹄化簡、或銅銅砸化物/硫化物。許多當前可用的光伏太陽能電池可由塊狀材料制成， 所述塊狀材料被切割成厚度在180微米至240微米之間的晶片，隨后類似于其它半導體對 所述晶片進行加工。其它光伏太陽能電池可由例如沉積于支撐基板上的有機染料和有機 聚合物薄膜或?qū)又瞥伞？捎糜诠夥柲茈姵氐牡赟組材料可由納米晶體制成，并且可用 作量子點（電子束縛的納米粒子）。娃仍然是已知在塊狀和薄膜形式兩者中均可用的唯 一材料。娃薄膜電池主要是通過硅烷氣和氨氣的化學氣相沉積（通常為等離子體增強的， PE-CVD)而沉積的。根據(jù)沉積參數(shù)，可制備非晶娃、原晶娃或納米晶娃（也稱為微晶娃）。非 晶娃太陽能電池由非晶娃或微晶娃制成，并且其基本電子結(jié)構(gòu)為p-i-n結(jié)。非晶娃作為太 陽能電池材料是有吸引力的，因為其含量豐富且無毒（不同于它的CdTe對應物），并且可需 要低加工溫度，從而使得在柔性且低成本的基板上進行器件的生產(chǎn)。因為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)具有 比結(jié)晶電池高的光吸收速率，所W可利用很薄的光電活性材料層來吸收完整的光譜。非晶 娃具有比結(jié)晶娃（1.lev)高的能帶隙（1.7eV)，該意味著非晶娃吸收太陽光譜的可見光區(qū) 的能力比吸收光譜的紅外光區(qū)的能力強。
[002引染料敏化太陽能電池值SSC)由低成本材料制成并且不需要復雜的設(shè)備來制造， 因此可比固態(tài)電池設(shè)計便宜得多。DSSC可被工程化成柔性片材，盡管它們的轉(zhuǎn)換效率（光 與電之比）通常小于薄膜電池。通常，將釘有機金屬染料（WRu為中屯、的）用作吸光材料 單層。染料敏化太陽能電池可依靠介孔納米顆粒二氧化鐵層來極大地擴增表面積（200- 300mVgTi02,如相比于扁平單晶的約lOmVg)。來自吸光染料的光生成的電子被傳遞到n型Ti化，并且空穴由染料另一側(cè)上的電解質(zhì)吸收。電路可由電解質(zhì)中的可為液體或固體的 氧化還原電對來接通。該種類型的光伏太陽能電池可支持更靈活的材料使用，并且可通過 絲網(wǎng)印刷或使用超聲噴嘴來制造，其中加工成本可能比用于塊狀太陽能電池的成本低。然 而，該些電池中的染料在加熱和紫外光照下可能遭受降解，并且該些電池所需的電池殼體 由于組件中使用的溶劑而難W密封。
[0029] 量子點太陽能電池（孤SC)采用制造成具有小晶粒尺寸的低能帶隙半導體納米粒 子，所述小晶粒尺寸使低能帶隙半導體納米粒子形成量子點（諸如，CdS、CdSe、訊2S3、化S 等），替代有機或有機金屬染料作為光吸收劑。量子點（孤）由于其獨特特性已經(jīng)吸引了很 多關(guān)注。其尺寸量子化允許簡單地通過改變粒度來調(diào)諧能帶隙。
[0030] 本發(fā)明的電子顯示裝置包括與光伏電池相鄰的二向色反射器。在一些實施例中， 二向色反射器設(shè)置在光伏電池上并與光伏電池接觸。二向色反射器反射光的可見波長，同 時透射大部分的紅外波長。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電介 質(zhì)材料的奇數(shù)個無吸收層。硫化鋒和氣化儀是兩種常用的電介質(zhì)材料。通常，可通過高真 空沉積來制備該些多層的無機的二向色反射器。
[0031] 在一些實施例中，二向色反射器可根據(jù)光干設(shè)作用而包括基于聚合物的多層膜或 無機的多層涂層。例如，二向色反射器可為多層涂層，該多層涂層包括一個或多個Ta2〇g(較 高折射率）層和一個或多個Si化（較低折射率）層來反射特定的設(shè)計波長。在一些其它實 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個交替的層，使得入射 在鏡子上的波長介于約400nm和750nm之間的峰值可見光的至少50%被反射，并且介于約 750皿和2000皿之間的峰值紅外光的至少50%被透射。圖la和圖化分別示出可用于本 發(fā)明顯示裝置的示例性二向色反射器的反射光譜和透射光譜。圖la中的二向色反射器具 有約98.8% (在光譜的可見區(qū)域上取平均值）的可見光反射率。截止為約750nm。圖化 示出二向色反射器在1090nm和1500nm的波長之間還具有87. 3%的平均透射率。該些全 聚合物的二向色反射器的制造成本低于真空沉積的反射器，并且可形成為、成形為或彎曲 成各種復雜形狀。通常，所選的聚合物具有至少0.03的折射率失配。二向色反射器可包括 多種大體透明熱塑性材料的交替的層。可用于本公開的實踐中的合適的熱塑性樹脂W及 代表性的折射率包括但不限于：全氣烷氧基樹脂（折射率=1.35)、聚四氣己締（1.35)、氣 化己丙締共聚物（1. 34)、有機娃樹脂（1. 41)、聚偏二氣己締（1. 42)、聚S氣氯己締（1. 42)、 環(huán)氧樹脂（1.45)、聚（丙締酸了醋）（1.46)、聚（4-甲基戊締-1) (1.46)、聚（己酸己締醋） (1.47) 、己基纖維素（1.47)、聚甲醒（1.48)、聚甲基丙締酸異