TWI610112B - 顯示面板及其製作方法 - Google Patents

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詹仁宏
蕭雅之
林亭均
龔國森
吳唯誠
曾任培
張鈞傑
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友達光電股份有限公司
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Abstract

一種顯示面板包括陣列基板、複數個開關元件、對向基板、太陽能電池以及顯示介質層。開關元件設置於陣列基板上。對向基板具有溝槽，位於對向基板面對陣列基板之表面。太陽能電池包括第一電極設置於對向基板之溝槽內、光電轉換堆疊結構設置於對向基板之溝槽內並與第一電極電性連接，以及第二電極設置於對向基板之表面上並與光電轉換堆疊結構電性連接。顯示介質層設置於陣列基板與對向基板之間。

Description

顯示面板及其製作方法
本發明係關於一種顯示面板及其製作方法，尤指一種將太陽能電池整合於對向基板的顯示面板及其製作方法。
平面顯示面板例如液晶顯示面板目前已被廣泛地應用在各式行動電子產品，如智慧型手機(smart phone)、數位相機(digital camera)及筆記型電腦(notebook PC)上，以發揮其顯示功能。為了增加攜帶便利性，行動電子產品在尺寸設計上必須達到輕薄短小的要求，也造成了其必須使用容量較小的電池作為電源。因此，行動電子產品往往必須經常充電，而增加了使用上的不便。
本發明之目的之一在於提供一種將太陽能電池整合於內之顯示面板及其製作方法。
本發明之一實施例提供一種液晶顯示面板，具有複數個呈一陣列排列的次畫素區。上述液晶顯示面板包括陣列基板、複數個畫素電極、複數個彩色濾光片、對向基板、太陽能電池以及液晶層。畫素電極設置於陣列基板上並分別位於次畫素區內。彩色濾光片設置於陣列基板上並分別位於次畫素區內。對向基板與陣列基板面對設 置，且對向基板具有溝槽，位於對向基板面對陣列基板之表面。太陽能電池設置於對向基板上。太陽能電池包括第一電極設置於對向基板之溝槽內、光電轉換堆疊結構設置於對向基板之溝槽內並與第一電極電性連接，以及第二電極設置於對向基板之表面上並與光電轉換堆疊結構電性連接。液晶層設置於陣列基板與對向基板之間。
本發明之另一實施例提供一種顯示面板，具有複數個呈一陣列排列的次畫素區。上述顯示面板包括陣列基板、複數個開關元件、對向基板、太陽能電池以及顯示介質層。開關元件設置於陣列基板上並分別位於次畫素區內。對向基板與陣列基板面對設置，其中對向基板具有溝槽，位於對向基板面對陣列基板之表面。太陽能電池設置於對向基板上。太陽能電池包括第一電極設置於對向基板之溝槽內、光電轉換堆疊結構設置於對向基板之溝槽內並與第一電極電性連接，以及第二電極設置於對向基板之表面上並與光電轉換堆疊結構電性連接。顯示介質層設置於陣列基板與對向基板之間。
本發明之又一實施例提供一種製作顯示面板之方法，包括下列步驟。提供陣列基板，並於陣列基板上形成複數個開關元件。提供對向基板。於對向基板面對陣列基板之表面形成溝槽，以及於對向基板之溝槽內形成第一電極與光電轉換堆疊結構。於對向基板之表面與光電轉換堆疊結構上形成一第二電極，其中第一電極、光電轉換堆疊結構與第二電極構成太陽能電池。於陣列基板與對向基板之間形成顯示介質層。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1圖至第7圖。第1圖至第7圖繪示了本發明之一實施例之製作顯示面板之方法示意圖，其中第1圖、第2圖及第4圖至第7圖係以剖面型式繪示，而第3圖係以上視型式繪示。本發明之顯示面板及其製作方法係以液晶顯示(例如：水平電場驅動的液晶顯示面板、垂直電場驅動的液晶顯示面板、光學補償彎曲(optically compensated bend,OCB)液晶顯示面板、膽固醇液晶顯示面板、藍相液晶顯示面板、或其它合適的液晶顯示面板)及其製作方法為例說明，且不以此為限。本發明之顯示面板亦可為其它類型的非自發光顯示面板例如電泳顯示面板、電濕潤顯示面板、或其它合適的非自發光顯示面板。本發明之顯示面板亦可為自發光顯示面板例如電漿顯示面板、場發射顯示面板或其它合適的自發光顯示面板。
如第1圖所示，首先提供陣列基板10。陣列基板10可包括透明基板例如玻璃基板或可撓性基板例如塑膠基板，但不以此為限。陣列基板10具有複數個呈陣列排列的次畫素區10P，且次畫素區10P可包括用以顯示不同顏色之影像的次畫素區，例如紅色次畫素區、綠色次畫素區與藍色次畫素區或其他顏色次畫素區，且不以此為 限。接著於陣列基板10上形成複數個開關元件12、彩色濾光片14與畫素電極16。開關元件12分別位於對應的次畫素區10P，且開關元件12可利用例如薄膜電晶體元件加以實現，其可包括閘極、源極、汲極與半導體通道層等元件，且不以此為限而可為其它類型的開關元件。彩色濾光片14分別位於對應的次畫素區10P，且彩色濾光片14可包括三種或更多用以過濾不同波長之光線的濾光片，例如紅色彩色濾光片、綠色彩色濾光片與藍色彩色濾光片，或其他顏色濾光片，且不以此為限。畫素電極16分別位於對應的次畫素區10P並與對應的開關元件12電性連接，例如與開關元件12的汲極電性連接。另外，依據所欲製作的顯示面板的類型，陣列基板10上另可形成顯示面板所需之其它元件，例如閘極線、資料線、電源線、選擇線、共通線(或稱為儲存電容線)、儲存電容與配向膜等，其功能與配置可為該領域具通常知識者所知悉，在此不再贅述。
如第2圖所示，提供對向基板20。對向基板20可包括透明基板例如玻璃基板，對向基板20也會具有複數個呈陣列排列的次畫素區10P，與陣列基板10的次畫素區10P互相對應。接著，於對向基板20面對陣列基板10之表面20S形成溝槽20T。溝槽20T可利用蝕刻方式例如溼式蝕刻或乾式蝕刻形成，且不以此為限而亦可使用其它化學、物理或機械加工方式形成。如第3圖所示，由上視方向觀看，對向基板20的溝槽20T係位於各次畫素區10P之周圍並環繞各次畫素區10P。
接著於對向基板20之溝槽20T內形成太陽能電池的第一電極與光電轉換堆疊結構。在本實施例中，形成第一電極與光電轉換堆疊結構的步驟如下所述。如第4圖所示，於對向基板20之表面20S依序形成導電層22與複數層光電轉換層24，並使導電層22與光電轉換層24填入溝槽20T內。導電層22較佳可為透明導電層，例如氧化銦錫層或可透光之薄金屬層。光電轉換層24可包括一第一非本徵(extrinsic)半導體層241與第二非本徵半導體層242，其中第一非本徵半導體層241具有第一摻雜類型，且第二非本徵半導體層242具有第二摻雜類型。第一摻雜類型與第二摻雜類型分別為P型與N型之其中一者。例如，第一摻雜類型為P型且第二摻雜類型為N型；或是第一摻雜類型為N型且第二摻雜類型為P型。另外，光電轉換層24較佳可另包括本徵(intrinsic)半導體層243，設置於第一非本徵半導體層241與第二非本徵半導體層242之間。光電轉換層24的材料可選用任何適用於製作太陽能電池之材料。例如，第一非本徵半導體層241與第二非本徵半導體層242的材料可為摻雜非晶矽，而本徵半導體層243的材料可為非晶矽，且不以此為限。
如第5圖所示，去除溝槽20T外之光電轉換層24與導電層22，以於溝槽20T內形成光電轉換堆疊結構28與第一電極26。由於對向基板20的溝槽20T係位於各次畫素區10P之周圍並環繞各次畫素區10P，因此形成於溝槽20T內的光電轉換堆疊結構28與第一電極26亦會位於各次畫素區10P之周圍並環繞各次畫素區10P。在本實施例中，去除溝槽20T外之光電轉換層24與導電層22可利用研 磨製程加以達成，因此不需使用光罩而可節省成本。去除溝槽20T外之光電轉換層24與導電層22的方法並不限定於研磨製程，而可為其它適合的製程。舉例而言，在其它變化實施例中，去除溝槽20T外之光電轉換層24與導電層22的方法亦可為掀舉(lift off)製程，亦即於形成光電轉換層24與導電層22之前，先於對向基板20之溝槽20T外的表面20S上形成犧牲層(圖未示)，並在形成光電轉換層24與導電層22之後將犧牲層與位於其上的光電轉換層24與導電層22一併移除。
如第6圖所示，接著於對向基板20之表面20S與光電轉換堆疊結構28上形成第二電極30。第二電極30可為透明電極例如氧化銦錫電極，且第二電極30可為一整面透明電極，且不以此為限。光電轉換堆疊結構28與第一電極26電性連接，且第二電極30與光電轉換堆疊結構28電性連接，藉此第一電極26、光電轉換堆疊結構28與第二電極30構成太陽能電池32。在本實施例中，彩色濾光片14係形成於陣列基板10上。在其它變化實施例中，彩色濾光片14亦可形成於對向基板20上。
如第7圖所示，於陣列基板10與對向基板20之間形成顯示介質層34，並利用一框膠(圖未示)將陣列基板10與對向基板20接合，以形成本實施例之顯示面板40。在本實施例中，顯示介質層34為液晶層，且第二電極30除了作為太陽能電池32的電極之外，亦可作為共通電極而與各畫素電極16形成液晶電容CLC，用以驅動顯示 介質層34以顯示畫面，因此可簡化製程。在其它變化實施例中，顯示介質層34可視顯示面板的類型不同而為例如電泳層、有機發光層、螢光層或其它適合的顯示介質層。此外，在陣列基板10與對向基板20接合之後，對向基板20之溝槽20T在垂直投影方向上與開關元件12以及相鄰之次畫素區10P之間的區域重疊，也就是說，太陽能電池32在垂直投影方向上與開關元件12以及相鄰之次畫素區10P之間的區域重疊，因此不會影響顯示面板40的開口率與透光率，而太陽能電池32可以從對向基板20的方向吸收光線並產生電力提供給顯示面板40，因此可增加顯示面板40的電力續航力。再者，對向基板20上亦不需設置遮光圖案例如黑色矩陣，因此可簡化製程。
綜上所述，本發明將太陽能電池整合於之顯示面板之對向基板的溝槽內，並使太陽能電池對應於陣列基板之開關元件與相鄰次畫素區之間的無效發光區域，不僅可提供顯示面板電力，且不會影響到開口率與透光率。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧陣列基板
10P‧‧‧次畫素區
12‧‧‧開關元件
14‧‧‧彩色濾光片
16‧‧‧畫素電極
20‧‧‧對向基板
20S‧‧‧表面
20T‧‧‧溝槽
22‧‧‧導電層
24‧‧‧光電轉換層
241‧‧‧第一非本徵半導體層
242‧‧‧第二非本徵半導體層
243‧‧‧本徵半導體層
26‧‧‧第一電極
28‧‧‧光電轉換堆疊結構
30‧‧‧第二電極
32‧‧‧太陽能電池
CLC‧‧‧液晶電容
34‧‧‧顯示介質層
40‧‧‧顯示面板
第1圖至第7圖繪示了本發明之一實施例之製作顯示面板之方法示意圖。
10‧‧‧陣列基板
10P‧‧‧次畫素區
12‧‧‧開關元件
14‧‧‧彩色濾光片
16‧‧‧畫素電極
20‧‧‧對向基板
20S‧‧‧表面
20T‧‧‧溝槽
241‧‧‧第一非本徵半導體層
242‧‧‧第二非本徵半導體層
243‧‧‧本徵半導體層
26‧‧‧第一電極
28‧‧‧光電轉換堆疊結構
30‧‧‧第二電極
32‧‧‧太陽能電池
CLC‧‧‧液晶電容
34‧‧‧顯示介質層
40‧‧‧顯示面板

Claims (13)

  1. 一種液晶顯示面板，具有複數個呈一陣列排列的次畫素區，該液晶顯示面板包括：一陣列基板；複數個畫素電極，設置於該陣列基板上並分別位於該等次畫素區內；複數個彩色濾光片，設置於該陣列基板上並分別位於該等次畫素區內；一對向基板，與該陣列基板面對設置，其中該對向基板內具有一溝槽，位於該對向基板面對該陣列基板之一表面，該對向基板之該溝槽係位於各該次畫素區之周圍並環繞各該次畫素區；一太陽能電池，設置於該對向基板上，其中該太陽能電池包括：一第一電極，設置於該對向基板之該溝槽內；一光電轉換堆疊結構，設置於該對向基板之該溝槽內並與該第一電極電性連接；以及一第二電極，設置於該對向基板之該表面上並與該光電轉換堆疊結構電性連接；以及一液晶層，設置於該陣列基板與該對向基板之間；其中該太陽能電池之該第二電極係為一共通電極，且該共通電極與各該畫素電極形成一液晶電容，用以驅動該液晶層。
  2. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中該光電轉換堆疊結構包括 相互堆疊之一第一非本徵(extrinsic)半導體層與一第二非本徵半導體層，該第一非本徵半導體層具有一第一摻雜類型，且第二非本徵半導體層具有一第二摻雜類型。
  3. 如請求項2所述之液晶顯示面板，其中該光電轉換堆疊結構另包括一本徵(intrinsic)半導體層，設置於該第一非本徵半導體層與該第二非本徵半導體層之間。
  4. 如請求項1所述之液晶顯示面板，另包括複數個開關元件，設置於該陣列基板上並位於該等次畫素區內。
  5. 如請求項4所述之液晶顯示面板，其中該對向基板之該溝槽在一垂直投影方向上與該等開關元件重疊。
  6. 一種顯示面板，具有複數個呈一陣列排列的次畫素區，該顯示面板包括：一陣列基板；複數個開關元件，設置於該陣列基板上並位於該等次畫素區內；一對向基板，與該陣列基板面對設置，其中該對向基板內具有一溝槽，位於該對向基板面對該陣列基板之一表面，該對向基板之該溝槽係位於各該次畫素區之周圍並環繞各該次畫素區；一太陽能電池，設置於該對向基板上，其中該太陽能電池包括： 一第一電極，設置於該對向基板之該溝槽內；一光電轉換堆疊結構，設置於該對向基板之該溝槽內並與該第一電極電性連接；以及一第二電極，設置於該對向基板之該表面上並與該光電轉換堆疊結構電性連接；以及一顯示介質層，設置於該陣列基板與該對向基板之間。
  7. 如請求項6所述之顯示面板，其中該光電轉換堆疊結構包括相互堆疊之一第一非本徵(extrinsic)半導體層與一第二非本徵半導體層，該第一非本徵半導體層具有一第一摻雜類型，且第二非本徵半導體層具有一第二摻雜類型。
  8. 如請求項7所述之顯示面板，其中該光電轉換堆疊結構另包括一本徵(intrinsic)半導體層，設置於該第一非本徵半導體層與該第二非本徵半導體層之間。
  9. 如請求項6所述之顯示面板，其中該對向基板之該溝槽在一垂直投影方向上與該等開關元件重疊。
  10. 一種製作顯示面板之方法，包括：提供一陣列基板；於該陣列基板上形成複數個開關元件、複數個畫素電極與複數個彩色濾光片，其中該陣列面板具有複數個呈一陣列排列的次 畫素區，該等畫素電極與該等彩色濾光片係位於該等次畫素區內；提供一對向基板；於該對向基板面對該陣列基板之一表面形成一溝槽，該對向基板之該溝槽係位於各該次畫素區之周圍並環繞各該次畫素區；於該對向基板之該溝槽內形成一第一電極與一光電轉換堆疊結構；於該對向基板之該表面與該光電轉換堆疊結構上形成一第二電極，其中該第一電極、該等光電轉換堆疊結構與該第二電極構成一太陽能電池；以及於該陣列基板與該對向基板之間形成一顯示介質層；其中該太陽能電池之該第二電極係為一共通電極，該顯示介質層包括一液晶層，且該共通電極與各該畫素電極形成一液晶電容，用以驅動該液晶層。
  11. 如請求項10所述之製作顯示面板之方法，其中於該對向基板之該溝槽內形成該第一電極與該光電轉換堆疊結構之步驟包括：於該對向基板之該表面依序形成一導電層與複數層光電轉換層，並使該導電層與該等光電轉換層填入該溝槽內；以及進行一研磨製程，去除該溝槽外之該等光電轉換層與該導電層，以於該溝槽內形成該光電轉換堆疊結構與該第一電極。
  12. 如請求項10所述之製作顯示面板之方法，其中該光電轉換堆疊 結構包括相互堆疊之一第一非本徵(extrinsic)半導體層與一第二非本徵半導體層，該第一非本徵半導體層具有一第一摻雜類型，且第二非本徵半導體層具有一第二摻雜類型。
  13. 如請求項10所述之製作顯示面板之方法，其中該對向基板之該溝槽在一垂直投影方向上與該等開關元件重疊。
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