CN101459202B - 光电池元件及显示面板 - Google Patents

Abstract

一种光电池元件及显示面板，该光电池元件包括一第一电极、一N型掺杂富硅介电层、一P型掺杂富硅介电层以及一第二电极。N型掺杂富硅介电层位于第一电极上，其中N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂。P型掺杂富硅介电层位于N型掺杂富硅介电层上，其中P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂。第二电极位于P型掺杂富硅介电层上。本发明的光电池元件具有较佳的光电转换效率，以及较佳的结构稳定性。另外，光电池元件的膜层厚度要求可较薄，因此，其较容易整合于显示面板的工艺中。如此一来，当光电池元件因感光所产生的电能便可转为显示面板使用，进而达到节能省电的目的。

Description

光电池元件及显示面板

技术领域

本发明涉及一种光电元件与显示装置，且特别涉及一种光电池元件与显示面板。

背景技术

一般来说，光电池元件的材料通常是以硅，或是III-V族半导体作为其制作材料。举例来说，光电池元件是一种照光之后，其材料层会产生自由电子空穴对，并通过电场效应使得电荷分离，而产生电位差的半导体元件。而其工作原理牵涉到半导体的能带理论、载子在半导体材料中的传导及PN二极管的特性等。

图1为一种公知的光电池元件的结构示意图。请参考图1，公知的光电池元件100包括一第一电极110、一P型半导体层120、一N型半导体层130以及一第二电极140。P型半导体层120配置于第一电极110上，N型半导体层130配置于P型半导体层120上，而第二电极140配置于N型半导体层130上。

一般来说，P型半导体层120与N型半导体层130以硅材料并掺杂掺杂剂(dopant)而形成，如掺杂非晶硅层或是掺杂多晶硅层。在P型半导体层120与N型半导体层130两膜层之间的接合处将形成所谓的P/N结(P/N Junction)或耗尽区。因此，当光线照射到P型半导体层120与N型半导体层130或耗尽区处时，光线的能量会使得耗尽区内的正、负电荷分离，也即产生额外的自由电子-空穴对，其中正电荷(Hole)、负电荷(Electron)会分别往正(P型半导体层120)、负(N型半导体层130)极方向移动并且聚集。如此一来，若在第一电极110与第二电极140接上一负载电路时，将会产生光电流，而此光电流即可对负载电路作功。

然而，上述以硅作为光电池元件的主要材料，例如是单晶硅光电池元件或多晶硅光电池元件，其光电转换效率平均约在15％左右，因此，如何开发新的膜层材料形态以提升光电池元件的光电转换效率一直都是众所瞩目的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光电池元件，其具有较佳的光电转换效率(photo-voltaic efficiency)。

本发明另提供一种显示面板，其可整合上述的光电池元件，并可将光电池元件在感光时所得到的电能转为其使用，进而达到节能省电的目的。

本发明提出一种光电池元件，其包括一第一电极、一N型掺杂富硅介电层、一P型掺杂富硅介电层以及一第二电极。N型掺杂富硅介电层位于第一电极上，其中N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂(dopant)。P型掺杂富硅介电层位于N型掺杂富硅介电层上，其中P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂。第二电极位于P型掺杂富硅介电层上。

在本发明的一实施例中，光电池元件还包括一本征层。本征层位于N型掺杂富硅介电层以及P型掺杂富硅介电层之间。

本发明另提出一种光电池元件，包括一第一电极、一本征层、一N型掺杂富硅介电层、一P型掺杂富硅介电层以及一第二电极。N型掺杂富硅介电层位于第一电极上，其中N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂(dopant)。本征层位于N型掺杂富硅介电层上。P型掺杂富硅介电层位于本征层上，其中P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂。第二电极位于P型掺杂富硅介电层上。

本发明另提出一种光电池元件，包括一第一电极、一第二电极、一N型掺杂富硅介电层以及一P型掺杂富硅介电层。N型掺杂富硅介电层位于第一电极与第二电极之间，其中N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂。P型掺杂富硅介电层，位于N型掺杂富硅介电层与第二电极之间，其中P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂。

在本发明的一实施例中，本征层的材料包括非晶硅、多晶硅、富硅介电层或其组合。

在本发明的一实施例中，富硅介电层包括富硅氧化硅层(Si-rich SiOx)、富硅氮化硅层(Si-rich SiNy)、富硅氮氧化硅层(Si-rich SiOxNy)、富硅碳化硅层(Si-rich SiCz)、氢化富硅氧化硅层(Si-rich SiHwOx)、氢化富硅氮化硅层(Si-rich SiHwNy)、氢化富硅氮氧化硅层(Si-rich SiHwOxNy)或其组合。

在本发明的一实施例中，N型掺杂富硅介电层与P型掺杂富硅介电层中还包含硅纳米颗粒。

在本发明的一实施例中，第一电极与第二电极至少其中之一为透明电极。

在本发明的一实施例中，N型掺杂剂包括氮、磷、砷、锑或铋。

在本发明的一实施例中，P型掺杂剂包括硼、铝、镓、铟或铊。

本发明再提出一种显示面板，其具有一像素区以及一感测区。此显示面板包括一第一基板、一第二基板以及一显示介质。第一基板上包括配置有一像素阵列以及至少一光电池元件。像素阵列位于像素区中，且像素阵列包括多个薄膜晶体管以及与薄膜晶体管电性连接的多个像素电极。光电池元件位于感测区中，且光电池元件包括一第一电极、一第一富硅介电层、一第二富硅介电层以及一第二电极。第一富硅介电层位于第一电极上，其中第一富硅介电层中掺杂有第一型离子。第二富硅介电层位于第一富硅介电层上，其中第二富硅介电层中掺杂有第二型离子。第二电极位于第二富硅介电层上。第二基板设置于第一基板的对向。显示介质位于第一基板与第二基板之间。

在本发明的一实施例中，像素阵列的像素电极与光电池元件的第二电极是同一膜层。

在本发明的一实施例中，像素阵列的薄膜晶体管的源极及漏极与光电池元件的第一电极是同一膜层。

在本发明的一实施例中，薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管或是多晶硅薄膜晶体管。

综上所述，由于N型掺杂富硅介电层与P型掺杂富硅介电层受光后皆可产生自由电子空穴对，且N型掺杂富硅介电层与P型掺杂富硅介电层因所掺杂的离子不同使得两者之间存在一内电场，可吸引电子与空穴分别移动至P型掺杂富硅介电层与N型掺杂富硅介电层，进而使得光电池元件在受光后可产生自发性的光电流。换言之，本发明的光电池元件具有较佳的光电转换效率，以及较佳的结构稳定性。另外，光电池元件的膜层厚度要求可较薄(例如是100nm～500nm)，因此，其较容易整合于显示面板的工艺中。如此一来，当光电池元件因感光所产生的电能便可转为显示面板使用，进而达到节能省电的目的。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为公知一种光电池元件的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的光电池元件的结构示意图。

图3为本发明另一种实施形态的光电池元件的结构示意图。

图4为本发明第二实施例的显示面板的示意图。

图5为图4所示出的第一基板的剖面示意图。

图6为本发明第三实施例的显示面板的示意图。

图7为图6所示出的第一基板的剖面示意图。

上述附图中的附图标记说明如下：

100、200、300：光电池元件

110、210：第一电极

120：P型半导体

130：N型半导体

220：N型掺杂富硅介电层

230：P型掺杂富硅介电层

140、240：第二电极

250：本征层

400、500：显示面板

410、510：第一基板

412、512：像素阵列

412a、512a：薄膜晶体管

412a’、512a’：源极

412a”、512a”：栅极

412a”’、512a”’：漏极

412b、512b：像素电极

414、514：光电池元件

414a、514a：第一电极

414b、514b：第一富硅介电层

414c、514c：第二富硅介电层

414d、514d：第二电极

420、520：第二基板

430、530：显示介质

516：金属插塞

550：有源元件

P1：像素区

P2：感测区

P3：周边电路区

具体实施方式

第一实施例

图2为本发明第一实施例的光电池元件的结构示意图。请参考图2，本实施例的光电池元件200包括一第一电极210、一N型掺杂富硅介电层220、一P型掺杂富硅介电层230以及一第二电极240。N型掺杂富硅介电层220位于第一电极210上，其中N型掺杂富硅介电层220中掺杂有一N型掺杂剂(dopant)。P型掺杂富硅介电层230位于N型掺杂富硅介电层220上，其中P型掺杂富硅介电层230中掺杂有一P型掺杂剂。第二电极240位于P型掺杂富硅介电层230上。

本发明除了上述垂直式设计之外，在一变化实施例中，也可将上述的垂直式设计改为水平式设计(未示出)，在变化实施例的光电池元件200，包括一第一电极210与一第二电极240水平相对设置。N型掺杂富硅介电层220位于第一电极210与第二电极240之间，其中N型掺杂富硅介电层220中掺杂有一N型掺杂剂。P型掺杂富硅介电层230位于N型掺杂富硅介电层220与第二电极240之间，其中P型掺杂富硅介电层230中掺杂有一P型掺杂剂。

在一实施例中，N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230的制作方式是采用化学气相沉积工艺，并利用工艺气体比例控制，而达到过量的硅含量，使硅含量超过正当化学比例(化学当量，Stoichiometry)，进而形成一富硅介电层。举例来说，富硅介电层的材料例如是硅含量超过正当化学比例的氧化硅(silicon rich oxide；SiOx)、氮化硅(silicon rich nitride；SiNy)、氮氧化硅(silicon rich oxynitride；SiOxNy)、富硅碳化硅层(silicon rich Si-richcarbide；SiCz)、氢化富硅氧化硅层(Si-rich SiHwOx)、氢化富硅氮化硅层(Si-rich SiHwNy)、氢化富硅氮氧化硅层(Si-rich SiHwOxNy)以及其组合，或是其他硅含量超过正当化学比例的介电层，其中0＜w＜1、0＜x＜2、0＜y＜1.67、0＜z＜1，以上为举例说明，非限于此。在本实施例中，富硅介电层可视为一光敏介电层。也就是说，当光线照射至富硅介电层时，富硅介电层适于产生自由电子空穴对。而后，分别使用离子注入(ion implantation)工艺对富硅介电层掺杂有N型掺杂剂与P型掺杂剂，便可分别形成上述的N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230，其中N型掺杂剂的元素包括氮、磷、砷、锑或铋等IVA族元素，而P型掺杂剂的元素包括硼、铝、镓、铟或铊等IIIA族元素。

在另一实施例中，N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230的制作方式是采用化学气相沉积工艺以形成一富硅介电层，并且同时在化学气相沉积工艺的过程中通入掺杂剂。如此一来，以上述化学气相沉积工艺所形成的介电层即富含硅且掺有N型或是P型掺杂剂。

举例来说，以化学气相沉积法来制作N型掺杂富硅介电层220的工艺条件，例如是将压力控制在800mtor～1500mtor之间以及输出功率控制在300W～800W之间的情况下，通入硅甲烷(SiH4)、一氧化二氮(N2O)、磷化氢(PH3)、以及氢气(H2)等气体，以沉积形成N型掺杂富硅氧化硅层(silicon richoxide；SiOx)；另外，若将通入气体改为硅甲烷、氨气(NH3)、磷化氢、以及氢气等气体，则可沉积N型掺杂富硅氮化硅层(silicon rich nitride；SiNy)；同样地，若将通入气体改为硅甲烷、一氧化二氮、氨气、磷化氢、以及氢气等气体，其中氨气与一氧化二氮的气体体积比值例如是100～600之间，本实施例以100为例。如此一来，即可沉积N型掺杂的富含硅的氮氧化硅(silicon richoxynitride；SiOxNy)。上述气体所使用的气体流量，甲烷例如是100～1500sccm(standard cubic centimeter per minute)，一氧化二氮例如是10～600sccm，氨气例如是10～600sccm，磷化氢例如是100～2000sccm，氢气例如是100～4000sccm。以上工艺条件仅为举例说明，依使用者的需求，其通入各气体的比例也可适当地调整，本发明并不以此为限。

举例来说，以化学气相沉积法来制作P型掺杂富硅介电层230的工艺条件，例如是将压力控制在800mtor～1500mtor之间以及输出功率控制在300W～800W之间的情况下，通入硅甲烷(SiH4)、一氧化二氮(N2O)、硼化氢(B2H6)、以及氢气(H2)等气体，以沉积形成P型掺杂富硅氧化硅层(silicon richoxide；SiOx)；另外，若将通入气体改为硅甲烷、氨气(NH3)、硼化氢、以及氢气等气体，则可沉积P型掺杂富硅氮化硅层(silicon rich nitride；SiNy)；同样地，若将通入气体改为硅甲烷、一氧化二氮、氨气、硼化氢、以及氢气等气体，其中氨气与一氧化二氮的气体体积比值例如是100～600之间，本实施例以100为例。如此一来，即可沉积P型掺杂的富含硅的氮氧化硅(silicon richoxynitride；SiOxNy)。上述气体所使用的气体流量，甲烷例如是100～1500sccm，一氧化二氮例如是10～600sccm，氨气例如是10～600sccm，硼化氢例如是100～2000sccm，氢气例如是100～4000sccm。以上工艺条件仅为举例说明，依使用者的需求，其通入各气体的比例也可适当地调整，本发明并不以此为限。

根据本发明的另一实施例，N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230内还包含硅纳米颗粒。详细而言，在以上述方法形成N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230之后，还包括使用例如是准分子激光、绿光激光、脉冲激光或其不同波段的激光进行激光退火工艺，便可于富硅介电层中形成硅纳米颗粒，其中此硅纳米颗粒的粒径例如是介于0.5至200纳米(nm)。如此一来，将可形成包含硅纳米颗粒的N型掺杂富硅介电层或P型掺杂富硅介电层230。N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230可使用较薄的厚度，例如是100至500nm，即可提供足够的光电转换性能。当光线照射至光电池元件200时，其将具有较佳的光电转换效率，也即是，在相同的光照强度下与公知光电池元件100相较，其能提供较高的光电能。需要说明的是，N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230若无包含硅纳米颗粒同样能使光电池元件200已经可提供甚佳的光电转换性能。若N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230包含硅纳米颗粒，将可进一步地提升光电池元件200的光电转换效率。另外，由于N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230具有其他氢、氧、氮、碳等元素，具有较高的光电稳定性，不会因为长期使用而产生劣化的现象。

在本实施例中，第一电极210与第二电极240至少其中之一为透明电极，例如第一电极210为导电电极，由铝、铜、钛、钼、钨、银、金等材料所构成，第二电极240为透明电极，其材料例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、镉锌氧化物、或其它合适材料、或上述的组合。详细而言，为了使光线可照射到N型掺杂富硅介电层220或P型掺杂富硅介电层230，以使N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230产生自由电子空穴对，其中电子与空穴会分别往正极(例如是P型掺杂富硅介电层230)、负极(例如是N型掺杂富硅介电层220)方向移动并聚集，也即是，N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230通过离子掺杂而使二者之间形成一内电场(未示出)，进而可吸引电子与空穴聚集。此外，由于第一电极210与N型掺杂富硅介电层220的电性连接以及第二电极240与P型掺杂富硅介电层230的电性连接，因此，若将第一电极210与第二电极240耦接至一负载，将会产生光电流而对此负载作功，其中此光电流随着照射至光电池元件200的光强度不同而所改变。

换言之，第一电极210与第二电极240至少其中之一若为透明电极便可使外部光线照射到N型掺杂富硅介电层220或P型掺杂富硅介电层230，进而使其可感光而产生自由电子空穴对。其中，第一电极210与第二电极240的材料例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、镉锌氧化物、或其它合适材料、或上述的组合。第一电极210与第二电极240也可以均是透明电极。

承上述，在光电池元件200中，由于N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230受光后可直接地产生数量较多的自由电子空穴对，且N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230之间具有内电场，而可分别吸引空穴与电子聚集，使得第一电极210与第二电极240之间具有一电位差。如此一来，当第一电极210与第二电极240外接至一负载电路时，便能产生电荷流动而形成所谓的光电流以对负载电路作功。

因此，本实施例的光电池元件200受光后可直接自发性地产生一光电能以供外接的负载电路使用，且因N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230为富硅介电材料，因此在受光时将可产生较多自由电子空穴对，如此一来，便可有效提升光电池元件200的光电转换效率。

图3为本发明另一种实施形态的光电池元件的结构示意图。请参考图3，本实施例的光电池元件300与光电池元件200结构相似，相同构件标示相同符号，二者不同处在于，光电池元件300还包括一本征层250，其中本征层250位于N型掺杂富硅介电层220以及P型掺杂富硅介电层230之间。

在本实施例中，本征层250的材料例如是富硅介电层非晶硅、多晶硅、或其组合，且较佳是未掺杂的非晶硅、未掺杂的多晶硅、未掺杂的富硅介电层。其中，富硅介电层可以是富硅氧化硅层、富硅氮化硅层、富硅氮氧化硅层、富硅碳化硅层或其组合。换言之，当光电池元件300受光时，除了N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230可产生自由电子空穴对外，本征层250也可产生自由电子空穴对。相同地，这些电子空穴也会受N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230之间的内电场效应吸引，而使得第一电极210与第二电极240之间具有一电位差。因此，本实施例的光电池元件300在受光后也可将光能转换成电能，而使其具有一电能提供能力。

在光电池元件300中，由于本征层250受光后也可产生自由电子空穴对，因此，在相同的照光强度下，光电池元件300将可产生更多的自由电子空穴对，如此一来，将使得聚集于第一电极210与第二电极240的电子空穴对的数量增加，而提高第一电极210与第二电极240之间的电位差，进而提升光电池元件300的电能提供能力。也就是说，光电池元件300在受光后除了具有光电池元件200所描述的优点外，其更可提供较佳的光电转换效率，或具有更高的光电能。此外，N型掺杂富硅介电层220与P型掺杂富硅介电层230有较高的光电稳定性与热稳定性，比传统的掺杂非晶硅层或掺杂多晶硅层来的稳定，在制作光电池元件时，其膜层厚度要求可较薄，更易整合于显示面板的工艺中。

第二实施例

图4为本发明第二实施例的显示面板的示意图，而图5为图4所示出的第一基板的剖面示意图。请同时参考图4与图5，本实施例的显示面板400具有一像素区P1以及一感测区P2。此显示面板400包括一第一基板410、一第二基板420以及一显示介质430。第一基板410上包括配置有一像素阵列412以及至少一光电池元件414。像素阵列412位于像素区P1中，且像素阵列412包括多个薄膜晶体管412a以及与薄膜晶体管412a电性连接的多个像素电极412b。光电池元件414位于感测区P2中，且光电池元件414包括一第一电极414a、一第一富硅介电层414b、一第二富硅介电层414c以及一第二电极414d。第一富硅介电层414a位于第一电极414a上，其中第一富硅介电层414b中掺杂有第一型离子。第二富硅介电层414c位于第一富硅介电层414b上，其中第二富硅介电层414c中掺杂有第二型离子。第二电极414d位于第二富硅介电层414c上。第二基板420设置于第一基板410的对向。显示介质430位于第一基板410与第二基板420之间。

在本实施例中，光电池元件414的膜层结构例如是采用上述的光电池元件200。具体而言，掺杂有第一型离子的第一富硅介电层414b例如是采用上述的N型掺杂富硅介电层220的材料，而掺杂有第二型离子的第二富硅介电层414c则可以是采用上述的P型掺杂富硅介电层230的材料。上述仅为举例说明，视使用者的需求也可以是将第一富硅介电层414b的材料采用P型掺杂富硅介电层230的材料，而第二富硅介电层414c则采用N型掺杂富硅介电层220的材料。同样地，第一电极414a与第二电极414d至少其中之一为透明电极，本实施例以第二电极414b为透明电极作为实施范例，其中透明电极的材料可以用前实施例所描述的材料，在此不再赘述。

在一未示出的实施例中，光电池元件414的膜层结构还可以是采用上述的光电池元件300的膜层设计。也就是说，光电池元件414还可以包括一本征层(未示出)，其中此本征层位在第一富硅介电层414b与第二富硅介电层414c之间，且本征层的材料例如是采用上述的本征层250。

承上述，位于感测区P2的光电池元件414无论是采用类似于光电池元件200或光电池元件300的膜层设计，其皆可具有前实施例所描述的特性与优点。如此一来，当具有光电池元件414的显示面板400受到外在光线的照射时，光电池元件414便可提供一适当的电压源或电流源以提供显示面板400的使用，使得显示面板400具有节能省电的功效。

此外，在提供显示面板驱动的电源设计上，光电池元件414若以串联的形式电性连接，将可使每一光电池元件414感光后所提供的电压值叠加而形成较大的电压以供显示面板400使用。举例来说，若显示面板400内部所需的驱动电压为3V，而每一光电池元件414感光后所提供的电压值若为0.3V，如此一来，串联10个光电池元件414便可提供显示面板400所需的驱动电压。而光电池元件414串联的电路连接方式，例如是将光电池元件414的第一电极414a电性连接至相邻的光电池元件414的第二电极414d，其原理类似于普通电池串联的电路形式。因此，本领域的普通技术人员据此当可了解各光电池元件414以串联方式所形成的电压加乘的效果，相关原理便不再赘述。

此外，光电池元件414也可以是采用并联的方式电性连接，以将每一光电池元件414感光后所提供的光电流叠加而形成较大的电流以驱动显示面板。同样地，举例来说，显示面板400内部电路若需电流3A来驱动，而每一光电池元件414感光后所提供的光电流为0.3A，如此一来，可以并联形式将10个光电池元件414电性连接，如此一来，便可提供显示面板400所需的电流值。其中，光电池元件414并联的电路连接方式例如是将每一光电池元件414的第一电极414a电性连接至负载电路的一端，并将每一光电池元件414的第二电极414d电性连接至负载电路的另一端，以形成并联连接的电路形式，其原理类似于普通电池并联的电路形式。因此，本领域的普通技术人员据此当可了解各光电池元件414以并联方式所形成的电流加乘的效果，在此便不再赘述。

在本实施例中，像素阵列412例如是采用众所周知的底栅极非晶硅薄膜晶体管(bottom gate α-TFT)的设计，也就是说，薄膜晶体管412a例如是一非晶硅薄膜晶体管，且薄膜晶体管412a具有一源极412a’、一栅极412a”以及一漏极412a”’，其中薄膜晶体管412a于显示面板400中的开关机制为本领域的普通技术人员当可了解，在此不再赘述其动作原理。需要说明的是，在显示面板400的结构上，薄膜晶体管412a的源极412a’及漏极412a”’与光电池元件414的第一电极414a可以是位于同一膜层。也就是说，在工艺实务上，当制作薄膜晶体管412a的源极412a’及漏极412a”’时，也可同时形成光电池元件414的第一电极414a，如此一来，便可缩减制作光电池元件414的一道工艺。此外，薄膜晶体管412a也可以是多晶硅薄膜晶体管，于此不再赘述。

另外，在显示面板400的膜层堆叠中，与薄膜晶体管412a电性连接的像素电极412b与光电池元件414的第二电极414d可以是位于同于一膜层，如图5所示。换言之，在工艺实务上，在形成像素电极412b的时候，也可同时形成光电池元件414的第二电极414d，如此一来，又可缩减制作光电池元件414的一道工艺。

承上述可知，光电池元件414的部分膜层可通过与薄膜晶体管412a的源极412a’、漏极412a”’以及像素电极412b同时制作，进而达到缩短制作光电池元件的工艺步骤，且因第一富硅介电层414b与一第二富硅介电层414c在受光时具有较佳的光电转换效率，因此，在膜层厚度的要求上可以较薄，而具有易于整合于显示面板400上的优点。

在一实施例中，第二基板420上及第一基板410上其中之一还可以包括配置一彩色滤光片(未示出)。举例来说，当彩色滤光片配置于上述的第一基板410时，依彩色滤光片配置于第一基板410上的膜层设计，其形态可以是彩色滤光片于像素阵列上(color filter on array)或像素阵列于彩色滤光片上(array on color filter)，或其他适当的配置方式。本实施例以彩色滤光片形成于第二基板420上使其为彩色滤光基板为举例。当然，彩色滤光片形成于第一基板410或第二基板420上端视使用者的需求而定，非限于此。在本实施例中，位于第一基板410与第二基板420之间的显示介质430例如是一液晶层。

第三实施例

图6为为本发明第三实施例的显示面板的示意图，而图7为图6所示出的第一基板的剖面示意图。请同时参考图6与图7，本实施例的显示面板500具有一像素区P1以及一感测区P2。此显示面板500包括一第一基板510、一第二基板520以及一显示介质530。第一基板510上包括配置有一像素阵列512以及至少一光电池元件514。像素阵列512位于像素区P1中，且像素阵列512包括多个薄膜晶体管512a以及与薄膜晶体管512a电性连接的多个像素电极512b。光电池元件514位于感测区P2中，且光电池元件514包括一第一电极514a、一第一富硅介电层514b、一第二富硅介电层514c以及一第二电极514d。第一富硅介电层514a位于第一电极514a上，其中第一富硅介电层514b中掺杂有第一型离子。第二富硅介电层514c位于第一富硅介电层514b上，其中第二富硅介电层514c中掺杂有第二型离子。第二电极514d位于第二富硅介电层514c上。第二基板520设置于第一基板510的对向。显示介质530位于第一基板510与第二基板520之间。

在本实施例中，光电池元件514例如是采用上述的光电池元件414，第一基板510例如是采用上述的第一基板410，而显示介质530例如是采用上述的显示介质430，因此，相关描述及优点可参考前实施例的说明，在此不再赘述。

另外，请同时参考图4、图5、图6与图7，显示面板500采用将光电池元件414整合于显示面板400的概念，二者不同处在于，显示面板500的像素区P1内的像素阵列512采用众所周知的低温多晶硅薄膜晶体管的设计，也就是说，薄膜晶体管512a例如是一多晶硅薄膜晶体管，其中，薄膜晶体管512a具有一源极512a’、一栅极512a”以及一漏极512a”’，其中薄膜晶体管512a于显示面板500中的开关机制为本领域的普通技术人员当可了解，在此不再赘述其动作原理。同样地，在显示面板500的结构上，电性连接薄膜晶体管512a的源极512a’及漏极512a”’的接触金属插塞516与光电池元件514的第一电极514a可以是位于同一膜层。也就是说，在工艺实务上，在形成金属插塞516以电性连接薄膜晶体管512a的源极512a’及漏极512a”’时，可同时形成光电池元件514的第一电极514a，如此一来，便可缩减制作光电池元件514的步骤工艺。

此外，与薄膜晶体管512a电性连接的像素电极512b与光电池元件514的第二电极514d可以是位于同于一膜层，如图7所示。换言之，在工艺实务上，在形成像素电极512b的时候，也可同时形成光电池元件514的第二电极514d，如此一来，又可进一步缩减制作光电池元件514的工艺步骤。

因此，显示面板500同样具有上述的显示面板400整合光电池元件410后所描述的优点，相关描述可参考前实施例的说明。值得一提的是，显示面板500还包括一周边电路区P3，其中周边电路区P3位于像素区P1的周边，且在周边电路区P3内具有多个有源元件550，其中这些有源元件550例如是P型薄膜晶体管、N型薄膜晶体管或CMOS晶体管等元件以驱动显示面板500，如图7所示出。

更值得一提的是，上述的显示面板是以将光电池元件整合于非晶硅薄膜晶体管显示面板(α-TFT display panel)或低温多晶硅薄膜晶体管显示面板(LTPS display panel)为例。然而，依据使用者的需求，本发明的显示面板也可以是将光电池元件整合于下列列举的显示面板上，其中其整合的概念与原理如上述的说明，在此不再赘述。因此，光电池元件可整合至穿透型显示面板、半穿透型显示面板、彩色滤光片于有源层上(color filter on array)的显示面板、有源层于彩色滤光片上(array on color filter)的显示面板、垂直配向型(VA)显示面板、水平切换型(IPS)显示面板、多域垂直配向型(MVA)显示面板、扭曲向列型(TN)显示面板、超扭曲向列型(STN)显示面板、图案垂直配向型(PVA)显示面板、超级图案垂直配向型(S-PVA)显示面板、先进大视角型(ASV)显示面板、边缘电场切换型(FFS)显示面板、连续焰火状排列型(CPA)显示面板、轴对称排列微胞型(ASM)显示面板、光学补偿弯曲排列型(OCB)显示面板、超级水平切换型(S-IPS)显示面板、先进超级水平切换型(AS-IPS)显示面板、极端边缘电场切换型(UFFS)显示面板、高分子稳定配向型显示面板、双视角型(dual-view)显示面板、三视角型(triple-view)显示面板、或三维(three-dimensional)显示面板上。

综上所述，本发明的光电池元件与显示面板至少具有下列优点。首先，因N型掺杂富硅介电层与P型掺杂富硅介电层为富硅介电材料，因此，受光后可产生较多的自由电子空穴对，且N型掺杂富硅介电层与P型掺杂富硅介电层因掺杂的掺杂剂不同而存在一内电场，使得受光后产生电子与空穴可分别被吸引至P型掺杂富硅介电层与N型掺杂富硅介电层，进而造成光电池元件提供一光电能。因此，光电池元件在光电转换效率上具有较佳的表现。另外，N型掺杂富硅介电层与P型掺杂富硅介电层有较高的光电稳定性与热稳定性，在制作光电池元件时，其膜层厚度要求可较薄，而易整合于显示面板的工艺中。如此一来，具有上述的光电池元件的显示面板可有效地使用光电池元件感光所产生的电能，而能达到节能省电的目的。

虽然本发明已以多个实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (19)

1.一种光电池元件，包括：

一第一电极；

一N型掺杂富硅介电层，位于该第一电极上，其中该N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂；

一P型掺杂富硅介电层，位于该N型掺杂富硅介电层上，其中该P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂；以及

一第二电极，位于该P型掺杂富硅介电层上。

2.如权利要求1所述的光电池元件，其中该N型掺杂富硅介电层与该P型掺杂富硅介电层中还包含硅纳米颗粒。

3.如权利要求1所述的光电池元件，其中该第一电极与该第二电极至少其中之一为透明电极。

4.如权利要求1所述的光电池元件，其中该N型掺杂剂包括氮、磷、砷、锑或铋。

5.如权利要求1所述的光电池元件，其中该P型掺杂剂包括硼、铝、镓、铟或铊。

6.一种光电池元件，包括：

一第一电极；

一N型掺杂富硅介电层，位于该第一电极上，其中该N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂；

一本征层，位于该N型掺杂富硅介电层上；

一P型掺杂富硅介电层，位于该本征层上，其中该P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂；以及

一第二电极，位于该P型掺杂富硅介电层上。

7.如权利要求6所述的光电池元件，其中该本征层的材料包括非晶硅、多晶硅、富硅介电层或其组合。

8.如权利要求7所述的光电池元件，其中该富硅介电层包括富硅氧化硅层、富硅氮化硅层、富硅氮氧化硅层、富硅碳化硅层或其组合。

9.如权利要求6所述的光电池元件，其中该N型掺杂富硅介电层与该P型掺杂富硅介电层中还包含硅纳米颗粒。

10.如权利要求6所述的光电池元件，其中该第一电极与该第二电极至少其中之一为透明电极。

11.如权利要求6项所述的光电池元件，其中该N型掺杂剂包括氮、磷、砷、锑或铋。

12.如权利要求6项所述的光电池元件，其中该P型掺杂剂包括硼、铝、镓、铟或铊。

13.一种显示面板，其具有一像素区以及一感测区，包括：

一第一基板，该第一基板上包括配置有一像素阵列以及至少一光电池元件，该像素阵列位于该像素区中且该像素阵列包括多个薄膜晶体管以及与所述薄膜晶体管电性连接的多个像素电极，该光电池元件位于该感测区中且该光电池元件包括：

一第一电极；

一第一富硅介电层，位于该第一电极上，其中该第一富硅介电层中掺杂有第一型离子；

一第二富硅介电层，位于该第一富硅介电层上，其中该第二富硅介电层中掺杂有第二型离子；

一第二电极，位于该第二富硅介电层上；

一第二基板，设置于该第一基板的对向；以及

一显示介质，位于该第一基板与该第二基板之间。

14.如权利要求13所述的显示面板，其中该像素阵列的所述像素电极与该光电池元件的该第二电极是同一膜层。

15.如权利要求13所述的显示面板，其中该像素阵列的所述薄膜晶体管的源极及漏极与该光电池元件的该第一电极是同一膜层。

16.如权利要求13所述的显示面板，其中所述薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管或是多晶硅薄膜晶体管。

17.一种光电池元件，包括：

一第一电极；

一第二电极；

一N型掺杂富硅介电层，位于该第一电极与该第二电极之间，其中该N型掺杂富硅介电层中掺杂有一N型掺杂剂；

一P型掺杂富硅介电层，位于该N型掺杂富硅介电层与该第二电极之间，其中该P型掺杂富硅介电层中掺杂有一P型掺杂剂。

18.如权利要求17所述的光电池元件，还包括一本征层，位于该N型掺杂富硅介电层以及该P型掺杂富硅介电层之间。

19.如权利要求17所述的光电池元件，其中该第一电极与该第二电极至少其中之一为透明电极。

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