TW201025624A - Photo-voltaic cell device and display panel - Google Patents

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TW201025624A TW097150761A TW97150761A TW201025624A TW 201025624 A TW201025624 A TW 201025624A TW 097150761 A TW097150761 A TW 097150761A TW 97150761 A TW97150761 A TW 97150761A TW 201025624 A TW201025624 A TW 201025624A
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Description

201025624 , 29143twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種光電元件與顯示裝置，且特別是 有關於一種光電池元件與顯示面板。 【先前技術】 一般來說，光電池元件的材料通常是以梦，或是m v 族半導體作為其製作材料。糊來說，光電池元件是一種 照光之後’其材料層會產生自由電子制對，並藉而電場 效應使得電荷分離’而產生電位差的半導體元件。而其工 作原理⑽解導體之料理論、载子在半賴材料中的 傳導及PN二極體的特性等。 圖為一種習知之光電池元件的結構示意圖。請參考 圖1，習知之光電池元件1〇0包括一第一電極11〇、一 p 型半導體層12G、- N型半導體層請以及—第二電極 140 P型半導體層120配置於第-電極110上，N型半導 體層130配置於p型半導體層12〇上，而第二電極14〇配 置於N型半導體層130上。 、 般來說，P型半導體層120與N型半導體層130係 並摻雜掺質(d〇pant)而形成，如掺雜非晶矽層或是 夕亦祓日日矽層。在P型半導體層120與N型半導體層130 ^ f f ,間的接合處將形成所謂的P/N接面_ Junction) 許Ϊ。因此，當光線照射到？型半導體層12〇與N型 的正、負處時，光線的能量會使得空乏區内 、何刀離，亦即產生額外的自由電子-電洞對其 5 201025624 29143twf.doc/n 中正電何(Hole)、貞電荷(Electr〇n)會分別往正(p型半 層m)、負(N型半導體層1：30)極方向移動並且聚集。如 此:來，若在第一電極110與第二電極14〇接上一負載電 路日τ ’將會產生光電流，而此光電济l即可對負載電路作功。 wo然而，上述以矽作為光電池元件的主要材料，例如是 :晶石夕光電池元件衫㈣光電池元件，其光電轉換效率 组均約在I5%左右，因此，如何開發新的膜層材料型態以 鲁提升光電池元件的光電轉換效率—直都是眾所囑目的課 題0 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供一種光電池元件，其具有較佳 的光電轉換效率(photo-voltaic efficiency)。 本發明另提供一麵示面板，其可整合上述之光電池 几件’並可將光電池元件在感光時所得到的電能轉為其使 用，進而達到節能省電的目的。 本發明提出一種光電池元件，其包括-第-電極、一 雩 N型摻雜富石夕介電層、一 p型掺雜富石夕介電層以及一第二 電極。N型摻雜富石夕介電層位於第一電極上，其中N型掺 雜富矽介電層中摻雜有一 N型掺質(d〇pant)t>]p型摻雜富矽 介電層位於N型摻雜富石夕介電層上，其中p型摻雜富石夕介 電層中掺雜有-P型摻質。第二電極位於p型摻雜富 電層上。 在本發明之一實施例中，光電池元件更包括一本質 層。本質層位於N型摻雜富矽介電層以及P型摻雜富矽介 6 201025624 j^uvouoi^O 29143twf.d〇c/n 電層之間。 本發明另提出—種光電池元件 本質層、- N型摻雜富石夕介電声、=第一電極、- 以及-第二電極。N型換二P㈣雜富石夕介電層 盆中雜〜人μ電層位於第—電極上， jn㈣雜㈣介電層中摻 本質層位於N型摻雜富料 1摻f (d0Pant)。 位於本質層上，其t a 型摻雜富石夕介電層 摻質。第1麻认1^摻雜電層中摻雜有-P型 買第—電極位於P型摻雜富⑪介電層上。 第一 種光電池元件，包括—第—電極、— =型摻雜富石夕介電層位於第—電極與第二電= 中雜雜富料電層巾摻財—N型摻質。P型 ”准虽矽介電層，位於N型摻雜 間’其中P型摻雜⑭介電層中摻雜有—P型=電極之 夕曰在本I月之男、施例中，本質層的材質包括非晶石夕、 夕日日矽、富矽介電層或其組合。 在^明之-實施例巾’科介電層包括富魏化石夕 曰（1-riCh Sl〇x)、富矽氮化矽層(Si-rich SiNy)、富矽氮氧 化石^層(Si-rich SiOxNy)、富石夕碳化石夕層(si_rich SiCz)、氩 化富石夕氧化石夕層（Si_rich SiHw〇x)、氫化富石夕氮化石夕層 (Si-nch SiHwNy)、氫化富石夕氮氧化石夕層（si_rich 8咖〇雨) 或其組合。 在本發明之一實施例中，N型摻雜富矽介電層與p型 摻雜富矽介電層中更包含矽奈米顆粒。 201025624 29143twf.doc/n 第一電極與第二電極至少其 在本發明之一實施例中 中之一為透明電極。 在本發明之-實施例中，N型摻質包括 銻或鉍。 ’ τ …在本發明之—實施例中，Ρ型摻質包括哪、銘、鎵、 鋼或銘。 本發明再提出一麵示面板，其具有—畫素區以及一 ❹ Π二此顯示面板包括一第—基板、一第二基板以及一 質。第-基板上包括配置有—晝素陣列以及至少一 先電池70件。畫素陣列位於晝素區中，且晝素障列包括多 晶體以及與薄膜電晶體電性連接的多個晝素電 Ϊ極ΐ元件位於感測區中，且光電池元件包括二第- = 第—富石夕介電層、—第二富石夕介電層以及一第二 電極。第一畐矽介電層位於第—電 電層中摻雜有第一型離子。第—舍功二中弟田矽" 介電芦上，豆Φ笛—第—田矽介電層位於第一富矽 •-電電層中推雜有第二型離子。第 ^Γϊ ΐw介電層上°第二基板設置於第一基板 的對^顯示介質位於第一基板與第二基板之間。 池元件的第二電極是同一膜層：素陣列的晝素電極與光電 在本發明之一實施例中，蚩本 極及汲極與光電池元件的第電晶體的源 晶體或是多晶石夕薄膜電晶體。4膜電晶體為非晶石夕薄膜電 201025624 AUUSUbl^O 29143twf.doc/n 綜上所述，由於N型摻雜富矽介電層與p型摻雜舍 介電層受光後皆可產生自由電子電洞對，且N型摻雜:
介電層與P型摻雜富矽介電層因所摻雜的離子不同使^兩 者之間存在一内電場，可吸引電子與電洞分別移動至p 摻雜富矽介電層與N型摻雜富矽介電層，進而使得光電池 兀件在受光後可產生自發性的光電流。換言之，本發明之 光電地元件具有較佳的光電轉換效率，以及較佳的結構穩 疋性。另外，光電池元件_層厚度要求可㈣(例如是 100 nm〜500腦），因此’其較容易整合於顯示面板的奸 二。如此-來，技電池元件因感辆產生的電能便可^ 為顯示面板使用，進而達到節能省電的目的。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下 舉多個實施例，並配合所關式，作詳細說明 、 【實施方式】 第一實施例 圖。H為本發明第—實施例之光電池元件的結構示清 咐參考® 2 ’本實施例之光電池元件 — 雜富發介電層220、-㈣雜⑼ 電層23G以及-第二電極2你Ν型掺雜富梦介電層以 3二電極21°上’其中Ν型摻_夕介電層220曰中杉 型掺質(dQpant>p型摻雜富梦介電層现位於} 心1電層22G上，其中P型摻雜富發介電層抑 電層23〇上。 弟—電極24〇位於p型摻雜富矽a 9 201025624 29143twf.doc/n 本發明除了上述垂直式設計之外，在一變化實施例 中，亦可將上述的垂直式設計改為水平式設計(未繪示）， 在變化實施例之光電池元件200，包括一第一電極21〇與 一第一電極240水平相對設置。N型摻雜富石夕介電層220 位於第一電極210與第二電極240之間，其中N型摻雜富 矽介電層220中掺雜有一 N型摻質。P型摻雜富矽介電層 230位於N型摻雜富矽介電層220與第二電極240之間， φ 其中P型摻雜富石夕介電層230中摻雜有一 p型摻質。 在一實施例中’ N型掺雜富矽介電層220與P型摻雜 富矽介電層230的製作方式是採用化學氣相沉積製程，並 利用製程氣體比例控制，而達到過量的矽含量，使矽含量 超過正當化學比例(化學當量，Stoichiometry)，進而形成一 富矽介電層。舉例來說，富矽介電層的材質例如是矽含量 超過正當化學比例的氧化石夕(silicon rich oxide ; si〇x)、氮 化矽（silicon rich nitride ; SiNy) ' 氮氧化矽（silicon rich oxynitride ; SiOxNy)、富矽碳化矽層（siiiC0n rich si-rich _ carbide ; SiCz)、氫化富矽氧化矽層（Si_rich SiHw〇x)、氫化 富石夕氮化石夕層（Si-rich SiHwNy)、氫化富石夕氮氧化石夕層 (Si-rich SiHwOxNy)以及其組合’或是其他矽含量超過正當 化學比例的介電層’其中〇<w<l、〇<x<2、〇<y<L67、 〇<ζ<1，以上為舉例說明，非限於此。在本實施例中，富 矽介電層可視為一光敏介電層。也就是說，當光線照射至 富矽介電層時’富石夕介電層適於產生自由電子電洞對。而 後’分別使用離子佈植(ion implantation)製程對富石夕介電層 201025624 AU08U6120 29143twf.doc/n 摻雜有N型掺質與P型掺質，便可分別形成上述型摻 雜富紗介電層220與P型摻雜富矽介電層23〇，其中 摻質的元素包括氮、鱗、珅、錄或叙等族元素，.而p 型摻質的元素包括硼、鋁、鎵、銦或鉈等111八族元素。 在另一實施例中，N型摻雜富矽介電層22〇盥p型摻 雜富紗介電層230的製作方式是採用化學氣相沉^製程二 形成一富矽介電層，並且同時在化學氣相沉積製程的過程 • 中通入摻質。如此一來，以上述化學氣相沉積製程所形成 的介電層即富含矽且摻有N型或是p型摻質。 舉例來說，以化學氣相沉積法來製作N型摻雜舍矽介 電層220的製程條件，例如是將壓力 800mtor〜1500mtor之間以及輸出功率控制在3〇〇w〜8〇〇w 之間的情況下’通入矽曱烷(SiH4)、一氧化二氮(ν2〇)、鱗 化虱(PH3)、以及氫氣(H2)等氣體，以沉積形成n型摻雜富 石夕氧化砍層（silicon rich oxide ; SiOx);另外，若將通入氣 體改為矽曱烷、氨氣(NH3)、麟化氫、以及氫氣等氣體，則 春 可沉積N型摻雜富石夕氮化石夕層（silicon rich nitride ; SiNy); 同樣地’若將通入氣體改為矽甲烷、一氧化二氮、氨氣、 磷化氫、以及氫氣等氣體’其中氨氣與一氧化二氮的氣體 體積比值例如是100〜600之間，本實施例以100為例。如 此一來，即可沉積N型摻雜之富含矽之氮氧化矽(silicon rich oxynitride ; SiOxNy)。上述氣體所使用的氣體流量，甲 烧例如是 100〜1500 seem (standard cubic centimeter per minute)，一氧化二氮例如是l〇〜600 seem，氨氣例如是 11 201025624 auu«uoi^0 29143twf.doc/n 10〜600 seem，鱗化氮例如是100〜2000 seem，氫氣例如是 100〜4000 seem。以上製程條件僅為舉例說明，依使用者的 需求’其通入各氣體的比例亦可適當地調整，本發明並不 以此為限。 舉例來說’以化學氣相沉積法來製作P型掺雜富矽介 電層230的製程條件，例如是將壓力控制在
800mtor〜1500mtor之間以及輸出功率控制在3〇〇w〜800W φ 之間的情況下，通入矽曱烷(SiH4)、一氧化二氮(n2〇)、硼 化氫(Β^6)、以及氫氣(H2)等氣體’以沉積形成P型摻雜 富矽氧化矽層（silicon rich oxide ; SiOx);另外，若將通入 氣體改為矽曱烷、氨氣(NHy、硼化氫、以及氫氣等氣體， 則可沉積P型摻雜富矽氮化矽層（silicon rich nitride ; SiNy);同樣地，若將通入氣體改為石夕曱烧、一氧化二氮、 氨氣、硼化氫、以及氫氣等氣體，其中氨氣與一氧化二氮 的氣體體積比值例如是100-600之間，本實施例以1〇〇為 例。如此一來，即可沉積P型摻雜之富含矽之氮氧化矽 ❿ （silicon rich oxynitride ; SiOxNy)。上述氣體所使用的氣體 流量’曱院例如是1〇〇〜1500 sccin，一氧化二氮例如是 10〜600 seem，氨氣例如是1〇〜6〇〇 sccm，棚化氫例如是 100〜2000 sccm，氫氣例如是1〇〇〜4〇〇〇 sccm。以上製程條 件僅為舉例說明，依使用者的需求，其通入各氣體的比例 亦可適當地調整’本發明並不以此為限。 根據本發明之另一實施例，N型摻雜富石夕介電層220 與P型摻雜富矽介電層230内更包含矽奈米顆粒。詳細而 12 201025624 29143twf.doc/n 言，在以上述方法形成N型摻雜富矽介電層22〇與p型摻 雜富矽介電層230之後，更包括使用例如是準分/子雷射〔 綠光雷射、脈衝雷射或其不同波段的雷射進行雷射^火製 程’便可於富矽介電層中形成矽奈米顆粒，其中此石夕奈米 顆粒的粒徑例如是介於0.5至200奈米(nm)。如此一 將可形成包含矽奈米顆粒的N型摻雜富矽介電層或p型摻 雜富矽介電層230。N型摻雜富矽介電層22〇與p型掺雜 鲁 ❹ 富石夕介電層230可使用較薄的厚度，例如是1〇〇、至獅腿， 即可提供足夠的光電轉換效能。當光線照射至光電池元件 200時，其將具有較佳的光電轉換效率，亦即是，在相同 的光照強度下與習知光電池元件觸相較，其能提供較高 的光電能。需要說明的是，N型摻雜富矽介電層22〇與p 型摻雜富斜電層23G若無包切奈__樣能使光電 、士兀件200已經可提供甚佳的光電轉換效能。若n型換雜 富石夕介電層220與P型掺雜富石夕介電層23〇包含石夕奈米顆 粒，將可進-步地提升光電池元件綱的光電轉換效^。 =外’由㈣型摻雜富砍介電層細與卩型摻雜富石夕 層230具有其他氫、氧、氦 與婪— 禮1 1 氮素，具有較高的光電 穩疋性，不會因為長期使用而產生劣化的現象。 在本實施例t，第-電極21〇與第二電極至少a :之-為透明電極，例如第—電極21〇為導電電極，由銘、、 t Ϊ、顏、鶴、銀、金等材料所構成，第二電極240為 透明電極’其材質例如是銦錫氧化物 = 鋅氧化物、氧化給、氧化銘m銦锡 τ乳化銘、紹錫氧化物、銘鋅 13 ❹ ❹ 201025624 Αυυδυοι zO 29143twf.doc/n 氧化物、鑛錫氧化物、福鋅氧 上述之組合。詳細而言，為了庶上&飞，、匕σ適材科、或 石夕介電層220或Ρ型摻雜射到Ν型接雜富 ^ 雜备矽介電層230，以使 介電層-產 其t電子與電洞會分別往正 =介電層230)、負極(例如是N型摻雜㈣介 =，，，亦即是’ N型摻雜富梦介電層Μ 二Γ1ΤΓ藉由離子摻雜而使二者之間形成-内 繪不）’進而可㈣電子與電洞聚集。 與N型摻雜富石夕介電層22〇的電性連接以及 第一電極240與P型換雜舍石々人中a 此，甚脾笛Μ ^ 電層230的電性連接，因 2右將弟-電極210與第二電極·搞接至—負载，將
St光而對此負載作功’其中此光電流隨著照射至 先电池几件200的光強度不同而所改變。 換言之’第一電極210與第二電極24〇至少1中之一 若為透明電極便可使外部光__N _ 摻雜富石夕介電層23〇,進而使其可感= ^電子Ϊ洞對。其中’第一電極210與第二電極240的 材質例，疋銦錫氧化物、銦鋅氧化物、銦錫鋅氧化物氧 氧化辞、氧化铭、銘錫氧化物、紹辞氧化物、錢錫 、料氧化物、或其它合適材料、或上述之組合。 第包極210與第二電極240亦可以均是透明電極。 承上述，在光電池元件2〇〇中，由於Ν型摻雜富矽介 電層220與？型掺雜富矽介電層230受光後可直接ς產生 14 201025624 i 29143twf,doc/n 數量較多的自由電子電洞對，且N型摻雜富矽介電層22〇 與P型摻雜富石夕介電層230之間具有内電場，而可^別吸 引電洞與電子聚集’使得第一電極210與第二電極24〇之 間具有一電位差。如此一來，當第一電極21〇與第二電極 240外接至一負載電路時，便能產生電荷流動而形成所謂 的光電流以對負載電路作功。 因此，本實施例之光電池元件200受光後可直接自發 ❹ 丨生地產生一光電能以供夕卜接的負載電路使用，且因n型掺 雜富矽介電層220與P型摻雜富矽介電層23〇為富矽介電 材料，因此在受光時將可產生較多自由電子電洞對，如此 一來，便可有效提升光電池元件200的光電轉換效率。 立圖3為本發明另一種實施形態之光電池元件的結構示 意圖。請參考圖3，本實施例之光電池元件3〇〇與光電池 元件200結構相似，相同構件標示相同符號，惟二者不同 處在於，光電池元件300更包括一本質層25〇，其中本質 層250位於N型摻雜富矽介電層220以及P型摻雜富矽介 ❹ 電層230之間。 在本實施例中，本質層250的材質例如是富矽介電層 非晶石夕、多晶石夕、或其紕合，且較佳是未摻雜的非晶石夕、 未摻雜的多晶矽、未摻雜的富矽介電層。其中，富矽介電 層可以是富矽氧化矽層、富矽氮化矽層、富矽氮氧化矽層、 田石夕碳化石夕層或其組合。換言之，當光電池元件3〇〇受光 4，除了 N型摻雜富石夕介電層220與P型摻雜富砂介雷層 咖可產生自由電子電洞對外，本質層二產夕= 15 201025624 Λυυ〇υυ^0 29143twf.doc/n 介電声挪ΓΓ 些電子電洞亦會受Ν师雜富石夕 =:= 富石夕介電層230之間的内電場效應 j而使付第—電極21G與第二電極240之間具有一電 光ί轉=二實施例之光電池元件3〇0在受光後亦可將 先月匕轉換成電能，而使其具有—電能提供能力。 生自由於本質層250受光後亦可產 一 /〇 ^因此，在相同的照光強度下，光電池
兀件300將可產生更多的自由電子電洞對，如此一來，將 使，聚集於第-電極篇與第二電極⑽的電子電洞對的 數曹增加，而提高第一電極細與第二電極謂之間的電 位差’進而提升光電池元件雇的電能提供能力。也就是 說，光電池元件300在受光後除了具有光電池元件200所 描，之優點外’其更可提供較佳的光電轉換效率，或具有 更$的光電能。此外，Ν型摻雜富矽介電層22〇與ρ型摻 雜虽石夕介電層23〇有較高的光電敎性與熱穩定性比傳 統的摻雜非晶矽層或摻雜複晶矽層來的穩定，在製作光電 池元件時，其膜層厚度要求可較薄，更易整合於顯示面板 的製程中。 第二實施例 圖4為本發明第二實施例之顯示面板的示意圖，而圖 5為圖4所繪示之第一基板的剖面示意圖。請同時參考圖4 與圖5 ’本實施例之顯示面板400具有一晝素區Ρ1以及一 感測區Ρ2。此顯示面板4〇〇包括一第一基板41〇、一第二 基板420以及一顯示介質430。第一基板410上包括配置 16 201025624 29143twf.doc/n
有一晝素陣列412以及至少一光電池元件414。畫素陣列 412位於晝素區Pi中，且畫素陣列412包括多個薄膜電晶 體412a以及與薄膜電晶體412a電性連接的多個晝素電= 412b。光電池元件414位於感測區p2中，且光電池元件 414包括一第一電極414a、一第一富矽介電層41仆、—第 二富矽介電層414c以及一第二電極414d。第一富矽介電 層414a位於第一電極414a上，其中第一富矽介電層41仆 中摻雜有第一型離子。第二富矽介電層414c位於第一富矽 介電層4Hb上，其中第二富普電層他中摻雜有^二 型離子。第二電極414d位於第二富發介電層414c上。第 二基板樣設置於第一基板·的對向。顯示介質430位 於第一基板410與第二基板42〇之間。 在本實施例中，光電池元件414的膜層結構例如是採 用上述之光電池元件2GG。具體而言，摻雜有第—型離子 的第-富料電層414b例如是咖上述之 介電層㈣的材質’而摻雜有第二型離子的第二富 =414c則^疋採用上述之p型摻雜富石夕介電層挪的材 質。上达僅為舉例朗，視使用者的需求也可以是將第一 富石夕介電層414b的材賀採用 材質，而第二富石夕介心繼=雜田u廣230的 ί 樣地’第一電極414a與第二電極_ t明US明，’本實施例係以第二電極414b :—、’、'、實知乾例，其中透明電極的材質可以用前 貫施例所描叙_，纽不膽述。 ' 17 201025624υ 29l43tw£doc/n 在—未緣示的實施例中，光電池元件414的膜層結構 更可以是採用上述之光電池元件300的膜層設計。也就是 說，光電池元件414更可以包括一本質層（未繪示），其中 此本質層位在第一富矽介電層414b與第二富矽介電層 414C之間’且本質層的材料例如是採用上述之本質層250^ 承上述，位於感測區P2的光電池元件414無論是採 用類似於光電池元件200或光電池元件3〇〇的膜層設計， ❿ 其皆可具有前實施例所描述之特性與優點。如此—來，當 具有光電池it件414的顯示面板彻受到外在光線的昭射 時’光電池元件4M便可提供一適當的電壓源或電流源以 提供顯不面板4GG的使用，使得顯示面板働具 雷之:^钕。 胃 此外’在提供顯示面板驅動的電源設計上，光電池元 件414若以串聯的形式電性連接，將可使每n也 414感光後所提供的電屋值叠加㈣ 示面板400使用。舉例來說，芒淑一 t 发乂倂顯 驅動電壓為3V，而每池右f不面板4〇0内部所需的 壓值若為0.3V二-t串^14就彳_供的電 串炉的雷祕接方電壓。而光電池元件似 串如的電路連接方式，例如是將光電池元件414的第—雷 極414a電性連接至相_光電池 4刚，其，類似於料=電= 領域之通巾知識者觀當可了 _ 方式所形成的電壓加乘的效果，相關原理便不再“串聯 18 29143twf.doc/n 201025624 υ 此外，光電池7G件414也可以是採用並聯的方式電性 連接，以將每-光電池元件414感光後所提供的光電流疊 加而形成較大的電流以驅動顯示面板。同樣地，舉例來观， 顯示面板400内部電路若需電流3A來驅動，而每—光電 池το件414感光後所提供的光電流為〇 3A，如此一來可 以並聯形式將10個光電池元件414電性連接，如此一來， 便可提供顯示面板400所需的電流值。其中，光電池元件 鲁414並聯的電路連接方式例如是將每一光電池元件414的 第=電極414a電性連接至負載電路的一端，並將每一光電 池兀件414的第二電極414d電性連接至負載電路的另一 端，以形成並聯連接的電路形式，其原理類似於普通電池 並聯的電路形式。因此’本領域之通常知識者據此當可了 解各光電池元件414以並财式卿成的糕加乘的效 果，在此便不再贅述。 在本jr施例中，晝素陣列412例如是採用眾所周知的 底閘極非晶矽薄膜電晶體(b〇tt〇mgate a_TFT)的設計，也 參就是說，薄膜電晶體412a例如是一非晶石夕薄膜電晶體，且 薄膜電晶體412a具有一源極412a，、一閘極412a，’以及一 汲極412a’’，，其中薄膜電晶體412a於顯示面板4〇〇中的 開關機制為本領域之通常知識者當可了解，在此不再資述 ，作動原理。需要說明的是，在顯示面板働的結構上， 薄膜電晶體412a的源極412a，及汲極412a，，，盥光電池元件 4H的第-電極414a可以是位於同一膜層/也就是說，在 衣私實務上，當製作薄膜電晶體412a的源極4以及沒極 19 29143twf.d〇c/n 201025624 412a犄亦可同時形成光電池元件414的第一電極 414a，如此二來，便可縮減製作光電池元件414的一道製 私此外’薄膜電晶體412a亦可以是多晶石夕薄膜電晶體， 於此不再贊述。 另外，在顯示面板400的膜層堆疊令，與薄膜電晶體 412a電性連接的晝素電極412b與光電池元件414的第二 電極414d可以是位於同於一膜層，如圖5所示。換言之， 在农私只務上，在开^成晝素電極412b的時候，亦可同時形 成光電池元件4M的第二電極414d，如此一來，又可縮減 製作光電池元件4丨4的一道製程。 … 承上述可知，光電池元件414的部份膜層可透過與薄 膜電晶體412a的源極412a’、汲極412a，，，以及晝素電極 412b同時製作，進而達到縮短製作光電池元件的製程步 驟’且因第-富硬介電層414b與—第二富⑧介電層41二 在受光¥具有較佳的光電轉換效率，因此，在膜層厚度的 要求上可以較薄，而具有易於整合於顯示面板4〇〇上的優 參 點。 在一實施例中，第二基板420上及第一基板41〇上其 中一者更可以包括配置一彩色濾光片（未繪示）。舉例^ 說，當彩色濾光片配置於上述之第一基板41〇時，依彩色 濾光片配置於第一基板410上的膜層設計，其型態可以是 彩色濾光片於晝素陣列上（color filter on array)或畫素陣 列於彩色濾光片上（array on color filter)，或其他適當的配 置方式。本實施例係以彩色濾光片形成於第二基板42〇上 20 29143twf.doc/n 201025624 ---------:υ 使其為彩色濾光基板為舉例。當然，彩色濾光片形成於第 一基板410或第二基板420上端視使用者的需求而定，非 限於此。在本實施例中’位於第一基板410與第二基板42〇 之間的顯示介質430例如是一液晶層。 第三實施例 圖6為為本發明第三實施例之顯示面板的示意圖，而 圖7為圖6所繪示之第一基板的剖面示意圖。請同時參考 圖6與圖7’本實施例之顯示面板500具有一畫素區ρι以 及一感測區P2。此顯示面板500包括一第一基板510、一 第二基板520以及一顯示介質530。第一基板510上包括 配置有一晝素陣列512以及至少一光電池元件514。畫素 陣列512位於晝素區P1中，且晝素陣列512包括多個薄 膜電晶體512a以及與薄膜電晶體512a電性連接的多個晝 素電極512b。光電池元件514位於感測區P2中，且光電 池元件514包括一第一電極514a、一第一富矽介電層 514b、一第二富矽介電層514c以及一第二電極5Md。^ —富矽介電層514a位於第一電極514a上，其中第一富矽 介電層514b中摻雜有第一型離子。第二富矽介電層514c 位於第一富矽介電層514b上，其中第二富矽介電;514〇 中摻雜有第二型離子。第二電極514d位於第二富矽介電層 =4c上。第二基板520設置於第一基板51〇的對向。顯示 介質530位於第一基板51〇與第二基板52〇之間。μ 、在本實施例中，光電池元件514例如是採用上述之光 電池元件414，第一基板510例如是採用上述之第一基板 21 201025624υ 410 ’而顯不介質530例如是採用上述之顯示介質43〇，因 此，相關描述及優點可參考前實施例之說明，在此不再贅 述。 另外，請同時參考圖4、圖5、圖6與圖7,顯示面板 500係採用將光電池元件414整合於顯示面板4⑽的概 念，惟二者不同處在於，顯示面板5〇〇之畫素區ρι内的 晝素陣列512係採用幕所周知的低溫多晶石夕薄膜電晶體的 設計，也就是說，薄膜電晶體512a例如是一多晶矽薄膜電 ❹频’其中，薄膜電晶體512a具有一源極心，、一= 512a’’以及一汲極512a’’’，其中薄膜電晶體512a於顯示面 板500中的開關機制為本領域之通常知識者當可了解，在 此不再^述其作動原理。同樣地，在顯示面板5〇〇的结構 上，電性連接薄膜電晶體512a的源極512a，及汲極51=,，， 的接觸金屬插塞516與光電池元件514的第一電極51如 可以是位於同-膜層。也就是說，在製程實務上，在形成 金屬插塞516以電性連接薄膜電晶體512a的源極512&，及 • 沒極512a，，，時，可同時形成光電池元件514的第—電極 514a，如此一來，便可縮減製作光電池元件514的步驟製 程。 此外，與薄膜電晶體512a電性連接的晝素電極51此 與光電池元件514的第二電極514d可以是位於同於_膜 層，如圖7所示。換言之，在製程實務上，在形成晝素電 極512b的時候，亦可同時形成光電池元件5M的第I電極 514d ’如此—來’又可進—步縮減製作光電池元件 22 201025624 ,———〇 29l43twf.doc/n 製程步驟。 因此’顯示面板500同樣具有上述之顯示面板400整 合光電池元件410後所描述之優點，相關描述可參考前實 施例之s兒明。值得一提的是，顯示面板5〇〇更包括一周邊 電路區P3,其中周邊電路區P3位畫素區？1的周邊，且在 周邊電路區P3内具有多個主動元件550,其中這些主動元 件550例如是p型薄膜電晶體、n型薄膜電晶體或CM〇s 參 電晶體等元件以驅動顯示面板500，如圖7所繪示。 更值得一提的是’上述的顯示面板係以將光電池元件 整合於非晶矽薄膜電晶體顯示面板（a_TFT display panel) 或低溫多晶矽薄膜電晶體顯示面板(LTPS display panel)為 例。然而’依據使用者的需求，本發明之顯示面板亦可以 是將光電池元件整合於下列列舉的顯示面板上，其中其整 合的概念與原理如上述之說明，在此不再贅述。因此，光 電池元件可整合至穿透型顯示面板、半穿透型顯示面板、 彩色滤光片於主動層上（color filter on array )之顯示面板、 ❹ 主動層於彩色濾光片上（array on color filter)之顯示面板、 垂直配向型（VA)顯示面板、水平切換型（IPS)顯示面 板、多域垂直配向型（MVA)顯示面板、扭曲向列型（TN) 顯示面板、超扭曲向列型（STN)顯示面板、圖案垂直配 向型（PVA)顯示面板、超級圖案垂直配向型（S-PVA) 顯示面板、先進大視角型（ASV)顯示面板、邊緣電場切 換型（FFS)顯示面板、連續焰火狀排列型（CPA)顯示面 板、軸對稱排列微胞型（ASM)顯示面板、光學補償彎曲 23 201025624 ---------：0 29143twf.doc/n 排列型（OCB)顯示面板、超級水平切換型（ups)顯示 面板、先進超級水平切換型（AS_IPS)顯示面板、極端= 緣電場切換型（UFFS)顯示面板、高分子穩定配向型顯示 面板、雙視角型（dual-view )顯示面板、三視角型 (triple-view)顯示面板、或三維（three dimensi〇nal)顯 不面板上。 綜上所述，本發明之光電池元件與顯示面板至少具有 • 下列優點。首先，因N型摻雜富矽介電層與p型摻雜富矽 介電層為富石夕介電材料，因此，受光後可產生較多的自由 電子電洞對’且N型摻雜富矽介電層與卩型摻雜富矽介電 層因摻雜的掺質不同而存在一内電場，使得受光後產生電 =與電洞可分別被吸引至P型摻雜富矽介電層與N型摻雜 富矽介電層，進而造成光電池元件提供一光電能。因此， 光電池元件在光電轉換效率上具有較佳的表現。另外，N ，摻雜富料電層與P型雜富⑦介電層有較高的光電穩 ，熱穩定性’在製作光電池元件時’其膜層厚度要求 可較薄，而易整合於顯示面板的製程中。如此一來，具有 亡述之光電池元件的顯示面板可有效地使用光電池元件感 光所產生的電能’而能達到節能省電的目的。 〜雖然本發明已以多個實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤掷， 因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。 24 w 29143twf.doc/n 201025624 【圖式簡單說明】 圖1為習知一種光電池元件的結構示意圖。 圖2為本發明第一實施例之光電池元件的結構示意 圖。 圖3為本發明另一種實施形態之光電池元件的結構示 意圖。 圖4為本發明第二實施例之顯示面板的示意圖。 圖5為圖4所繪示之第一基板的剖面示意圖。 圖6為本發明第三實施例之顯示面板的示意圖。 圖7為圖6所繪示之第一基板的剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300 :光電池元件 110、210:第·一 電極 120 : P型半導體 130 : N型半導體 φ 220 : N型摻雜富矽介電層 230 : P型摻雜富矽介電層 140、240 :第二電極 250:本質層 400、500 :顯示面板 410、510 :第一基板 412、512 :畫素陣列 412a、512a :薄膜電晶體 25 201025624;υ 29143twf.doc/n 412a’、512a’ ：源極 412a”、512a’’ ：閘極 412a’’’、512a’’’ ：汲極 412b、512b :畫素電極 414、514 :光電池元件 414a、514a ··第一電極 414b、514b :第一富矽介電層 414c、514c :第二富矽介電層 414d、514d :第二電極 420、520 :第二基板 430、530 :顯示介質 516 :金屬插塞 550 :主動元件 P1 :晝素區 P2 :感測區 P3 :周邊電路區 26

Claims (1)

  1. υ 29143t\vf.d〇c/n 201025624 十、申請專利範園： 1·一種光電池元件，包括： 一第一電極； N型摻雜富矽介電層，位於該第一電極上，复 N型摻雜虽;ε夕介電層中摻雜有—N型摻質； 上 及 一 P型摻雜富矽介電層，位於該N型摻雜富矽介電芦 其中該P型摻雜富石夕介電層中摻雜有-P型摻質；以 一第二電極，位於該p型摻雜富矽介電層上。 2. 如中請專利範圍第1項所述之光電池元件，更包括 N型摻雜轉介電層以及該P型摻雜富 3. 如申請專利範圍第2項所述之光電池元件， 本貝層的材質包括非晶石夕、多晶梦、富砍介電層或其組合5。 ^ 4.如巾請專鄕圍第3項所述之光電池元件，其 ❹ 電層包括富魏切層、富魏化韻、富梦氮氧 化石夕層、富㊉碳化♦層或其組合。 Ν型ϋΓ專鄕圍第1項所狀光電池元件，其中該 齐米4粒田矽介電層與該ρ型摻雜富矽介電層中更包含矽 @ 6·如中請專利範圍第1項所述之光電池元件，其中該 一電極與該第二電極至少其中之一為透明電極。 1^1·如中睛專利範圍第1項所述之光電池元件，其中該 聖杉質包括氮，、砷、銻或鉍。 27 29143twf. doc/π 201025624 P 8. 如申請專利範圍 型掺質包括硼、鋁、 9. 一種光電池元件 一第一電極； 第1項所述之光電池 鎵、銦或鉈。’包括： 元件，其中該 型摻雜富石夕介電層，位於該第 N型摻雜富矽介電層中摻雜有__n型摻質電極上，其中該 一本質層，位於該N型摻雜富矽介電屌
    一 P型摻雜富矽介雷爲^ θ ’ BL e，位於該本質層上，其中該Ρ 型摻雜^介電層t摻雜有—？型摻質；以及 -第-電極’位於該p型摻雜富梦介電層上。 本質= 請包專二圍:9,所， 、 非曰曰矽、多晶矽、畐矽介電層或其組合。 — 11·如f請專利範圍第1〇項所述之光電池元件，其中 ^田石幻I電層包括富魏切層、富魏切層、富石夕氮 氧化矽層、富矽碳化矽層或其組合。 12·如申請專·圍第9項所述之光電池元件，其中該 N型摻雜富料電層與該？型摻雜富料電層巾更包含石夕 奈米顆粒。 13·如申請專利範圍第9項所述之光電池元件，其中該 第一電極與該第二電極至少其中之一為透明電極。 14·如申請專利範圍第9項所述之光電池元件，其中該 N型摻質包括氮、磷、石中、錄或银。 15.如申請專利範圍第9項所述之光電池元件，其中該 P型摻質包括蝴、銘、鎵、銦或銘。 28 -0 29143twf.doc/n 201025624 括 包 16. 一種顯示面板，其具有—畫素區以及—感㈣， 第一基板，該第一基板上包括配置 金 及至少-光電池元件，該晝素_位於該 ^陣歹1[、 素陣列包括多個_電晶體以及與 且讀畫 Γ多個晝素電極，該光電池元件位於該 電性連 電池元件包括： 鐵挪£中且讀光 一第一電極； 第一富*電層4;二第1極上’其中讀 其_·:::雜=離:，層上， -第t電極，位於該第二富⑪介電岸上. 置於該第一基板的對心及 π·如申請專利範 =-基板與該第二基板之間。 sr些晝素電極與該光電池元=¾ 書素顿述之顯示蛛，其中今 的該第-電極是同膜：體的源極及沒極與該光電池元件 薄膜電晶體:::i:: ^顯示面板，其中該 。 相m衫料薄膜電晶 29 201025624 /\uv〇\jui^.O 29143 twf. doc/n 20. —種光電池元件，包括·· 一第一電極； 一第二電極，· 搞之PI JL^摻雜田發介電層，位於該第—電極虚談第-雷 介電層中掺雜有；型摻—質 盘辞镇-介電層’位於㈣型摻雜富梦介電層
    /之間’其♦該？型摻雜富石夕介電層中摻雜有 一 P型摻質。 21. 如申睛專利範圍第20項所述之光電池元件，更包 括本質層’位於該N型摻雜富矽介電層以及該p型摻雜 富矽介電層之間。 22. 如申睛專利範圍第項所述之光電池元件，其中 該第-電極與該第二電極至少其中之一為透明電極。
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