太阳能天线阵列及其制作与应用

摘要

太阳能天线阵列可以包括捕获并将太阳光转换成电力的随机放置碳纳米管天线阵列。使用模具和自对准处理步骤来构造太阳能天线阵列的方法可以最小化成本。可以优化设计以捕获广谱的非偏振光。或者，阵列可以产生光，并且当连接到独立可控部分的阵列时可以作为反射或光透射显示器运行。

权利要求

1.一种被配置为将太阳光转换成电力的太阳能天线阵列，其特征在于，所述太阳能天线阵列包括：多个并联的电气性分离的导电脊，所述导电脊设置在基板上，跨越第一方向，并且在垂直于所述第一方向的第二方向上均匀间隔开，其中所述导电脊的侧面相对于垂直于由所述第一方向和所述第二方向形成的平面的第三方向上的各个平面倾斜；

多个沿着相对于由所述第二方向和所述第三方向形成的各个平面跨越不同的距离以及具有两个端部的碳纳米管天线，其中一个端部连接到一个脊，另一个端部连接到另一个不同的脊；以及至少一个二极管，所述二级管被连接在相应的碳纳米管天线的两个端部中的至少一个以及相应的一个所述脊之间，所述两个端部中的至少一个耦合到所述脊。

2.如权利要求1所述的太阳能天线阵列，其特征在于，相应的一个所述碳纳米管天线耦合到并联的电气性分离的导电脊的两个相应相邻的脊，所述脊位于两个相应相邻的并联的电气性分离的导电脊的相邻的倾斜侧面处。

3.如权利要求2所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述至少一个二极管包括第一二极管和第二二极管，其中所述第一二极管连接在相应的碳纳米管天线的一端和所述两个相应相邻的并联的电气性分离的导电脊中的一个脊之间，并且其中所述第二二极管连接在同样相应的碳纳米管天线的另一端和所述两个相应的相邻的并联的电气性分离的导电脊中的另一个脊之间。

4.如权利要求3所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述的第一二极管包括金属氧化物碳(MOC)隧道二极管和所述第二二极管包括金属绝缘体绝缘金属(MIIM)隧道二极管。

5.如权利要求2所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述的相应碳纳米管天线的一端导电地连接到两个相应相邻的并联的，电气性分离的导电脊中的第一个脊。

6.如权利要求5所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述的至少一个二极管中相应的一个连接在相应的碳纳米管天线的一端和所述两个相应相邻的并联的，电分离的导电脊中的第二个脊之间。

7.如权利要求6所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述至少一个二极管中相应的一个是金属绝缘体绝缘金属(MIIM)二极管。

8.如权利要求6所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述至少一个二极管中相应的一个是金属氧化物碳(MOC)隧道二极管。

9.如权利要求1所述的太阳能天线阵列，其特征在于，所述的太阳能天线阵列还包括：绝缘基座，其中基层形成所述绝缘基座的顶部；

多个焊盘，所述多个焊盘中的每一个焊盘连接到所述多个并联的电分离的导电脊的相应组，在所述基层的顶部，其中所述基层包括绝缘材料；

多个位于绝缘基座内的导电线，其中所述多个导电线由金属薄膜构成；和多个导电孔，所述多个导电孔被配置为将所述多个导电线中的相应线连接到所述多个焊盘的相应组；

其中，所述多个焊盘中的相应焊盘通过所述多个导电孔中的相应一个连接到所述多个导电线中的一个。

说明书

太阳能天线阵列及其制作与应用

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请是2014年12月24日提交的美国专利申请号14/582,747的部分接续申请案，其全部内容通过引用并入本文，并且2012年4月24日提交的美国专利申请号13/454,155的部分接续申请案，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本发明的各个方面可以涉及用于将太阳能转换成电的可见光整流天线阵列的经济制造过程。

背景技术

[0004] 数十年来，用于高频信号的AC至DC转换的整流器被熟知。数十年来耦合到天线(称为硅整流二极管天线)的特定类型的二极管整流器也被熟知。更具体地说，二十多年前，洛根(Logan)在1991年8月27日授权的美国专利5,043,739中描述了使用直角阵列来捕获和转换微波到电能。然而，天线的尺寸限制了频率，直到最近，格瑞兹(Gritz)在2010年3月16日授权的美国专利7,679,957中，描述了使用类似的结构将红外光转换为电，而彼得罗·西西利亚诺(Pietro Siciliano)在“用于高效率地将阳光直接转换到电的纳米整流天线”(意大利莱切的微电子与微系统研究所(IMM-CNR)的彼得罗·西西利亚诺发表的)中认为这种结构可以转换太阳光。

[0005] 然而，这种可见光整流器所需的最小尺寸通常在几十纳米，虽然这些尺寸可以通过今天的深亚微米掩模技术来实现，但是这样的处理通常比目前需要更大尺寸的太阳能电池工艺昂贵得多。

[0006] 然而，正如洛根(Logan)在美国专利5,043,739中指出的那样，微波整流器的效率可以高达40％，比典型的单结多晶硅太阳能电池阵列的效率高两倍，当使用金属-氧化物-金属(MOM)整流二极管时，如彼得罗(Pietro)建议，阵列芯中不需要半导体晶体管。

[0007] 因此，能够利用当前半导体制造的现有处理能力而不会产生这种制造成本可能是有利的。

[0008] 此外，最近，莱斯大学报道，他们的研究人员创建了一种具有类似金属的电和热特性的(CNT)线。此外，单壁碳纳米管(SWCNT)结构变得更可制造，如罗桑伯格(Rosenberger)等人在2008年4月8日授权的美国专利7,354,977所述。也可以考虑到各种形式的碳纳米管连续生长，例如勒迈尔(Lemaire)等人在美国专利7,744,793(2010年6月29日授予)中，和/或投入使用Predtechensky等人描述的技术实践中，伴随碳纳米管不断生长收获碳纳米管“森林”。在2012年3月20日授予的美国专利8,137,653中，Garigian等人描述，经过一种催化剂支持的多孔膜连续推动碳气来生长CNT(2008年10月7日授权的美国专利7,431,985)。

[0009] 此外，其他人已经考虑使用单壁碳纳米管用于各种结构，例如莱斯大学的碳纳米管线，如“莱斯的碳纳米管纤维优于铜”所述，迈克·威廉姆斯(Mike Williams)于2014年2月13日在news.rice.edu/2014/02/13/莱斯的碳纳米管纤维优于2价铜发布。2010年3月30日授权的美国专利7,687,160中由Tyson Winarski描述的磁性数据存储，特别是由Tadashi Ito等人描述的基于天线的太阳能电池(2010年9月30日公布的美国专利公布2010/0244656)。然而，Ito等人没有描述低成本地构建碳纳米管太阳能天线以有效转换太阳能的方法。

发明内容

[0010] 本发明的各个方面可以涉及用于将太阳光转换成电的整流天线阵列的结构和/或制造这种结构的方法，其可以利用自动对准工艺步骤和使用当前IC掩模技术制成的模具来实现天线连接所需的尺寸。

[0011] 天线阵列的结构可以包括连接到电源或接地导轨的碳纳米管1/4-波长天线的阵列，其可以通过直接金属连接或者通过金属氧化物碳(MoC)或金属绝缘体绝缘体金属(MiiM)二极管。天线可以具有不同的长度，调整天线的长度适应天线使用的环境。

[0012] 在一个实施例中，接电源线和接地线可以在方向，高度和锥度上变化，以限定连接在它们之间的碳纳米管天线的位置，长度和方向上的随机变化。最佳收集器可以由随机放置的1/4波长天线组成，其长度可以在80纳米到620纳米之间变化。天线阵列可以附接到塑料表面，其可以包括大量的厚膜金属线，用于收集电能并将光反射回阵列。

[0013] 这些厚膜金属线可以由铜，铝，银和/或其它导电元件中的一种或多种的合金组成。

[0014] 在一个实施例中，模具可以通过一系列掩蔽的各向异性V形槽通过后续的抗粘附沉积物蚀刻产生。该工艺的步骤可以包括擦掉抗蚀剂或蚀刻停止沉积氮化硅或碳化硅以允许硅的非凹槽部分被V形槽蚀刻。或者，蚀刻可以是渐进的，以接近任何角度的V形，U形或两者的组合。

[0015] 在另一个实施例中，可以在连续的金属沉积步骤中使用模具制造天线阵列。当被用作沉积靶时，模具可以成角度或平坦，并且沉积物可以远小于模具中V形槽的深度。聚合物和厚膜金属的层也可以沉积在模具上并且通过多个通孔电连接到电源线和接地线的阵列。通孔可被激光烧毁。激光通过掩模发射。掩模可以具有足够的弹性，通过旋转，平移和变形的组合来对准模具上的焊盘。随后，金属和聚合物可以与模具分离，碳纳米管可以生长(grown)在电源线和接地线之间。

[0016] 在一个实施方案中，碳纳米管可以从电连接到接地线的镍球生长到电源线上的氧化物层，使得碳纳米管，氧化物和金属电源线的尖端形成MoC点接触隧道二极管。

[0017] 在另一个实施方案中，纳米管可以从氧化物层上生长，每个氧化物层承载覆盖在碳纳米管的尖端上的氧化镍的镍球，其中它们沉积到另一个氧化物层形成MiiM二极管。或者，可以从金属层生长纳米管。

[0018] 在另一个实施例中，天线阵列可以用可变脉冲电源驱动，从而产生光而不是吸收它。

[0019] 在另一个实施例中，天线阵列可以由区域或子像素构成，其在被接通时吸收光，但是当关闭时，反射光，形成可以为其自身供电的显示器。每个子像素可以包含其后面的多个反射颜色中的一个，使得每组子像素可以包含足够数量的颜色以创建彩色显示。每个子像素可以吸收，反射或产生光。像素可以由多个子像素组组成，其中每个组可以包含与像素内的其他组的反射颜色不同的具有相同反射颜色的多个子像素。

[0020] 应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

[0021] 现在将结合附图描述本发明的各种实施例，其中：

[0022] 图1是根据本发明的一个方面的天线阵列概念图，

[0023] 图2是根据本发明的一个方面的天线阵列另一概念图，

[0024] 图3a，3b，3c和3d是根据本发明的一个方面，在其制造期间模具的横截面，[0025] 图4a，4b，4c和4d是根据本发明的一个方面制造的碳纳米管整流器的横截面，[0026] 图5a，5b，5c和5d是根据本发明的一个方面制造的碳纳米管整流器的另一个横截面，

[0027] 图6A，6B，6C，6D和6E是根据本发明的各个方面，在天线的一端或两端上具有各种二极管的碳纳米管整流器的图，

[0028] 图7是根据本发明的一个方面的天线阵列注释横截面，

[0029] 图8是根据本发明的一个方面的部分处理的天线阵列的横截面，

[0030] 图9是根据本发明的一个方面的天线阵列截面的俯视图，

[0031] 图10是根据本发明的一个方面的厚膜层的俯视图，

[0032] 图11是基于掩模的激光通孔燃烧装置的横截面图，

[0033] 图12是根据本发明的一个方面的具有玻璃盖的完整的天线阵列，[0034] 图13A和13B是可以施加到电源线及其产生天线振荡脉冲的图，

[0035] 图14A和14B是根据本发明的一个方面，与天线阵列显示器一部分连接的图，[0036] 图15A和15B是根据本发明的一个方面的具有可倒转盖的天线阵列显示器的配置，[0037] 图16是根据本发明的一个方面的由天线阵列彩色显示器的四个彩色部分组成的像素的示例的图，以及

[0038] 图17是根据本发明的一个方面的具有不同尺寸脊的天线阵列横截面。

具体实施方式

[0039] 现在参考图1-17来描述本发明的各个方面，应当理解，附图可以说明各种实施例的主题，并且附图可以不是按比例缩放或测量。

[0040] 图1中示出了本发明一个方面的示例的概念图。太阳能天线阵列的核心具有由电源线13和接地线14分开的多行天线10。电源线和接地线可以通过隧道二极管11和12分别耦合到天线。当天线被可见光激发时，电流可以从接地线流到电源线，从而产生半波整流的电能。在现有技术中可以理解的是，额外的电路(例如开关和去耦电容器)可以被包括在太阳能天线阵列的外围，正如所期望地，在适合的电压下产生稳定的直流电源用于商业应用。

[0041] 对于有效接收可见光的天线，它们可能是被捕获的光的波长的1/4或1/2，取决于天线是否耦合到现有的接地平面。为了不用昂贵的掩模操作，生产这样的小结构，可以创造用于制造电源线和接地线的模具，并在它们之间生长(grow)碳纳米管天线。

[0042] 现在参考图2，天线阵列的另一概念图。整流MOM二极管21可以连接到电源线23和天线20，而天线的另一端可以直接连接到接地线22.由于催化球的随机位置可以确定碳纳米管的位置，连接到接地线20的天线20,24可能不对齐。以这种方式，碳纳米管天线可以形成随机放置的1/4或1/2波长的不同长度的天线25、20阵列。催化球的直径可以确定纳米管的直径，碳纳米管的结构或手性可以部分地由施加的磁场决定，并且纳米管的生长方向可以由电源和接地线之间的电场引导，其连接按照其长度的顺序进行，如图5d所示。

[0043] 现在参考图3a至3d，其是在模具制造期间其一个示例的横截面。可以将规则宽度图案暴露于抗蚀剂31中，并且执行短的垂直等离子体蚀刻，然后进行随后的V沟槽蚀刻，留下残余抗蚀剂之间的第一组V形槽30。可选地，可以使用磷掺杂晶片来构造模具，并且可以在初始V形槽上执行选择性的氮掺杂扩散38。此后，清洁的晶片可以涂覆有诸如氮化硅(SiN)或碳化硅(SiC)的非粘合材料的薄层，将第一组V形槽33和晶片的顶表面涂覆为如图3b所示。在抛光晶片以去除未蚀刻表面32上的非粘合材料之后，可以蚀刻第二组V形槽34，留下第一组35被非粘合材料保护，如图3c所示。最后，可以向晶片添加另外的非粘性材料层，覆盖所有V形槽36，如图3d所示。第一组V形槽37可以被蚀刻比第二组V形槽更宽以补偿不粘合材料的不同厚度。或者，不同的非粘合材料，例如氮化硅和碳化硅，可分别沉积在第一组35和第二组34组的V形槽中。

[0044] 根据本发明的一个方面，现在参考图4a至4d，天线阵列制造期间其一个示例的横截面。任选地，导电体的薄层可以被气相沉积，随后是碳纳米管催化剂，例如铁，镍或一些其它磁性金属，或者可以电弧溅射到模具上，在V槽形成一层小球41。导体(例如金，银，铂，铝或其它合适的金属或合金)可以再次沉积在V形槽中，使得催化球41可以悬浮在导体42内，如图4a所示。或者，在模具中的两组V形槽之间产生的PN二极管38可以是反向偏置的，其可以将碳纳米管催化剂选择性地沉积在一些V形槽47中。聚合物43(例如聚酰胺或其它一些合适的材料)可以涂覆在模具上，如图4b所示。在聚合物43部分固化之后，可以通过薄的聚酰胺层(未示出)以及金属胶厚膜产生通孔，例如铜铝40可以模印到聚合物上，随后是相同或另一种聚合物49的较厚的涂层。该结构可以被固化并随后从模具中移除。如图4c所示，短蚀刻可能使接地线或脊上的催化球45暴露。任选地，如图4d所示，可以在功率脊48上生长或沉积氧化物层。此后，电源和接地脊可以被加热并分别充电到正电压和负电压，可以施加任选的磁场，并且可以将诸如甲烷或乙炔的烃引入沉积室，以及其它较少反应性气体用于在电源和接地脊之间生长碳纳米管，如图4d所示。纳米管可以从带负电的接地线上的催化球生长到带正电的电力线上的氧化物48。在将纳米管连接到导体之后，可以加热导体，这可将碳纳米管锻炼成导电材料。

[0045] 根据本发明的另一方面，现在参考图5a至5d，天线阵列制造期间其一个示例的横截面。在该实施例中，V形槽可以仅填充有导体51，覆盖有聚合物52，导电胶50的颜色标明线(stenciled lines)和聚合物59的厚层，如图5a所示，并从模具中取出。然后，电源脊和接地脊可以分别从背面的导电胶线充电到负电压和正电压，并且带电氧化的催化球可以选择性地沉积在接地脊53上，之后，如图5b所示可以将氧化物生长或沉积在可能没有催化球的电源脊54上。此后，碳纳米管可以从接地脊朝着电源脊上的金属向相反方向58生长，在碳纳米管的尖端上承载催化球，使得最短的碳纳米管57可以连接在接电源脊上的较低位，较长的碳纳米管58可以连接较高位，如图5d所示。导体，催化球和薄氧化物层的组合可以形成金属绝缘体绝缘体金属(MIIM)二极管。

[0046] 现在参考图6A-6E，在天线的一端或两端具有各种形式的二极管的碳纳米管整流器的图。例如，如图6A所示，MoC隧道二极管66可以通过从嵌入在接地的铝脊61或其它合适的导电金属中的镍球64生长碳纳米管63，跨越第二铝脊60上的氧化物涂层65或类似地适当的导电、金属形成，由聚酰亚胺或其它适当绝缘材料62的基层分开。碳纳米管63可以具有扶手椅形单壁手性结构或者可以具有多壁结构。进一步预期，可以在碳纳米管63周围生长另外的氧化物67，如图6B所示，适当地固定天线的末端。或者，镍球64可以在其生长期间被碳化并从碳纳米管63消散，使碳纳米管的基底直接连接到铝脊61上，如图6C所示。

[0047] 在完全整流的碳纳米管天线的另一示例中，如图6D所示，碳纳米管63的一端可以形成MoC二极管66，另一端可以形成MIIM二极管71。金属脊60，70可以是相似或不同的金属。MIIM可以由镍球64、氧化镍层68、另一金属氧化物层例如氧化铂层69和相应的金属，如铂70组成。进一步预期，半整流碳纳米管如图6E所示，天线可以直接连接到接地的金属脊73，并且MIIM72可以由与接地金属脊73上相同类型的氧化物67和金属61构成。

[0048] 现在参考图7，根据本公开内容的一个方面的天线阵列的示例的注释横截面。天线吸收电磁频率的效率可能会显着降低，电磁频率距离天线的理想频率越远，电磁波越远离天线。这些影响可能显著地限制了具有不同长度的规则的二维天线阵列的效率。为了吸收最佳量的可见光和红外太阳能，天线可能需要在80和640纳米之间变化。纳米管可以在电场方向上生长到80和640纳米之间的距离，这可以在包含催化球的导体之间施加。生长量可能与电场的强度和催化球的密度相关，催化球的密度可以被选择以使所得天线的效率最大化。太阳能天线阵列的功率和接地脊可以通过使用具有V形槽的模具沉积约270纳米的催化球和金属74，然后使用具有可以使用约1/2微米尺寸的廉价掩模构造的V形槽的模具沉积约40纳米的绝缘聚合物75，并且可以涂覆有氮化硅，碳化硅和/或可能与沉积导体不粘合的一些其它材料。所产生的电源脊和接地脊可以比原来蚀刻的V形槽更浅，例如，由于涂层和任何任选的蚀刻而高至20纳米76。

[0049] 现在参考图8，部分处理的天线阵列的横截面。除了部分填充有金属的V形槽80和一些具有镍球的V形槽之外，较大的焊盘结构81可以用金属填充，并且所有金属可以被反射的高熔点温度“屏障”金属82的薄层覆盖，例如钛或钨。焊盘可以是一个或多个微米平方。细纯聚合物83可以气相沉积，并且可以覆盖到有足够的聚合物金属结构，至少覆盖在模具中的凹陷。聚合物层可以小于一微米厚。在仍然在模具上部分固化聚合物之后，可以将通孔85烧穿薄聚合物层至“屏障”金属82。然后将金属浆料薄膜84(例如铝铜)涂在聚合物上，进入通孔85。薄膜84可以是几十微米厚。然后可以将较厚的低级聚合物86纺(spun)在金属浆料薄膜84上，使金属薄膜84的一些部分87暴露。模印的线和空间可以是几十微米宽。该聚合物背86可以是一个或多个英里(约25微米)厚。在固化金属裱糊和聚合物之后，具有金属脊80和金属焊盘81的聚合物片83,86可以使用半真空，静电力和/或模具的不对准变形和/或模具的不对齐变形聚合物结构与真空卡盘，夹具或粘合剂的一些组合。

[0050] 现在参考图9，天线阵列90的示例的一部分的俯视图。对准通孔95以连接电源91和地面92焊盘，这可以比隐含的图更远。通过该图，到其上面的模板厚膜电源线和地线。接电源脊93和接地脊94可以从它们各自的焊盘辐射出来。电源脊93和接地脊94可以曲折地朝着所有方向局部地定向碳纳米管天线，这可能增加捕获非偏振光的效率或改变极化的光。

[0051] 现在参考图10，聚合物层之间的模版厚膜层101的俯视图的实例。层101可以覆盖聚合物的超过90％的表面，并且可以由多个接电源线102和接地103线组成，每个线路具有到图9的下面的焊盘91和92的通孔95.由于覆盖率高的百分比，也可能存在周期性地放置在脊内的粘合孔98，以帮助将上聚合物层和下聚合物层粘合在一起。

[0052] 现在参考根据本发明的一个方面的图11，掩模激光通孔燃烧装置110。单个太阳能电池可具有100,000至1,000,000个通孔以进行燃烧，每个通孔需要1至50微米的X和/或Y精度。此外，以一定时间将激光对准在每个焊盘上并以及时燃烧其通孔所需的速度旋转或快速加速部分制造的太阳能电池可能导致部分制造的太阳能电池过早地与其模具分离。或者，可能期望在离开模具和部分制造的太阳能电池静止的同时移动激光束或光束。然而，给定这样大量的通孔，单独对准激光束并燃烧每个通孔可能仍然花费不可接受的长时间。因此，通过使用装置110，将通孔掩模对准部分制造的太阳能电池并且对准扫描面大但能量充足的激光点是有利的，其中，所述激光点穿过对准的掩模并照射到太阳能电池中的每个焊盘上的通孔。该装置可以由移动的激光器或微波激射器111组成，其可以将光点113照射到透镜112上。然后，透镜可以将光点115重定向到对准的掩模114的区域上，使得光点可以同时燃烧部分制造的太阳能电池117上的多个通孔116。激光器111可以以足以燃烧由掩模114限定的每个通孔的速率跨过掩模扫描118点。还可以预期，由激光器或激光器产生的电磁辐射的频率可以被聚合物最佳地吸收快速燃烧通孔。还可以设想，掩模114可以由材料构成，其可以最佳地反映可用于燃烧通孔的电磁辐射的频率，其可以被例如具有足够热量的较大的罩盖119吸收，同时保持掩模114的温度稳定。

[0053] 在另一示例中，可以通过构造焊盘来消除掩模114，使得来自扫描点的电磁能量可能足以在焊盘91和92上方通孔，如图9所示，但不足以燃烧聚合物的其他地方。这可以通过将反射的电磁能量集中在焊盘上方来实现，同时将反射到远离模具上的其它结构的电磁能量分散，因为与图8中的反射层82相比，图8中的在焊盘81上的反射层82相对平坦，与图8所示的脊80上相对弯曲的层82相比。

[0054] 现在参考图12，具有盖板的天线阵列的示例的横截面。大电源和接地焊盘121可以放置在天线阵列120上，在天线阵列120上可以接电源和接地脊123之间添加聚酰亚胺或粘合柱122。这些粘合柱122可以支撑透明玻璃(或足够透明以允许光通过的其它材料)板124，其可被放置以保护天线阵列。最后，可以施加密封材料125以将天线阵列120密封到玻璃板。还可以更进一步想到，多个天线阵列120可以放置在单个玻璃板上，密封材料125在至少两个天线阵列120和玻璃板之间。

[0055] 在另一个实施例中，天线阵列可以以正向偏置的方式泵送以引起碳纳米管天线中的振荡，从而可产生光。现在参考图13A和13B，示出了施加到电源线的脉冲和由此产生的天线振荡的示例。通过向太阳能电池阵列的电力线发出高频脉冲131，各个天线可能被脉冲132的前沿刺激，这可能使它们在此后一段时间内共振133，从而发出广谱的、强度下降的光线。此外，脉冲的持续时间可能与振荡的下降速率有关。以这种方式，脉冲的频率和/或占空比可以直接转换为产生的光量。

[0056] 再次参照图9，根据本发明的一个方面，天线阵列的一部分的俯视图。每个部分可以具有可以与其他电源焊盘断开的电源焊盘91，以及也可以与其它接地焊盘断开的接地焊盘91。每个这样的部分可以形成天线阵列显示器的像素或子像素。现在参考图14A，与天线阵列显示器的部分141的电连接的示例图。天线阵列的每个部分141可以单独地置于三种模式之一：收集光，产生光或关闭光。当收集光时，部分141可能看起来暗或黑，因为光可能被吸收以发电。当它产生光时，部分141可能看起来很亮，并且当其断开时，部分可以显示为轻或透明的。时钟线143上的正时钟脉冲可以将来自数据线144的电压电平存储到它们各自的电容器147中。电容器可以打开接通氮沟道的晶体管148和149，氮沟道晶体管148和149可以将部分连接到电源线145和接地线142以收集光。或者电容器可以导通磷沟道晶体管150和氮沟道晶体管149，氮沟道晶体管149可以连接到接地线142和另一个电源线143，其上可以施加正的脉冲电压以产生光。否则，氮沟道晶体管149可能被关闭，这可能会使该部分与产生或收集的光线断开。

[0057] 在另一实施例中，天线阵列可以在黑暗环境中生成光，或者在明亮的环境中吸收光。现在参考图14B，天线阵列显示器的一部分连接的另一示例图。在这种情况下，如上所述，模式线151可以将天线阵列显示器的所有部分设置为通过对电容器147充电而在接通时产生或吸收光。

[0058] 现在参考图15A和15B，具有可反向罩盖的天线阵列显示器的示例配置。框架153可以保持天线阵列显示。在图15A所示的一种配置中，环境光可能足够高，使得模式信号可以被设置为收集光。在这种情况下，天线阵列显示器的塑料底座152可以在遮盖玻璃158的下方，并且天线阵列显示器的部分或像素在收集光时是暗的或者在关闭时是透明的，并且罩盖154可以通过柔性铰链155折叠或一些其他适当的连接装置(例如，允许罩盖154旋转的铰链)，使得白色或半反射材料157可面向显示器以将白光反射回透明像素。在图15B所示的另一配置中，环境光可能足够低，使得模式信号被设置为产生光。在这种情况下，盖玻璃盖158可以在塑料基座152的下方，天线阵列的部分或像素在产生光线时可以是光线，当关闭时可以是透明的，并且罩盖可以通过柔性铰链155在相反方向折叠。或其他适当的附接装置，如上所述，使得黑色或黑色材料可能面向显示器以确保背景是黑色的。在本发明的构想方案中，框架还可以设有用于控制像素的控制逻辑电路(其可基于模式信号进行反转)以及电池，所述电池可以在光收集模式下充电并且在光生成模式下放电。

[0059] 在本发明的另一个实施例中，彩色显示器可以由每个包含天线阵列显示器的至少四个部分的像素组成，其中每个部分下面的塑料可以用至少四种不同颜色的颜料之一着色。现在参考图16，分别由天线阵列彩色显示器的四个彩色部分组成：像素红色164，绿色161，蓝色162和黄色163。如图14A和14B所示，天线阵列彩色显示器中的每个像素中的四个彩色部分中的每一个可以被独立地控制为关闭或接通，并且如图15A和15B所示的显示器也可以生成或吸收光。当产生光时，由于产生光的天线可能低于塑料，所以可以通过照射在塑料中的颜料来着色光。当收集光时，由于天线可能在着色塑料上方，所以全部光线可能被暗像素收集，并且当像素关闭时，透明部分可以将彩色光从塑料下面的反射材料反射出来。

[0060] 在本发明的另一方面，可以在不同部分上生长不同长度的碳纳米管，使得当产生光时，仅显示特定颜色，并且当吸收光时仅吸收特定颜色。

[0061] 现在参考图17，具有不同尺寸脊的天线阵列的横截面。预期不同长度的碳纳米管可以连续生长在两个不同尺寸的脊175，176之间，使得三个电压可以施加到至少两个电源脊(P1，171和P2173)和至少两个接地脊(G1 172和G2174)，使得可以使用下表来生成至少三种颜色(例如，红色，绿色和蓝色)的所有组合。

[0062]P&G\颜色 所有 红 绿 蓝 红绿 绿蓝 红蓝 无
P1171 +V +V +V +V +V 0V +V 0V
P2173 +V 0V 0V +V 0V 0V 0V 0V
G1172 0V 0V 0V +V +V +V 0V 0V
G2174 0V 0V +V 0V +V 0V -V 0V

[0063] 表1电压产生颜色

[0064] 进一步设想，整个部分可以由这种脊175，176的重复图案组成，并且像素可以由多个独立控制的部分组成。

[0065] 本领域技术人员将理解，本发明不受上文特别示出和描述的内容的限制。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及本领域技术人员在阅读前面的描述并且在现有技术中将不会想到的修改和变化。