專利名稱：具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片及其顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型與一種彩色濾光片有關(guān)。具體言之，其是關(guān)于一種具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片，可將外部光源轉(zhuǎn)換成電能供顯示裝置使用。
背景技術(shù)：
彩色濾光片是現(xiàn)今多數(shù)的平面顯示器得以由灰階變?yōu)椴噬年P(guān)鍵零組件，其可反射濾除不想要的光線波段，留下預(yù)定的小范圍波段(如R/G/B紅綠藍(lán)等三原色光)，以精確表現(xiàn)出光線的色彩。以液晶顯示器(LCD)為例，其內(nèi)部的背光模塊會提供背光源(通常為白光)作為影像光的來源，再搭配驅(qū)動IC與液晶形成灰階控制，具備灰階表現(xiàn)的影像光之后會穿過彩色濾光片的彩色光刻膠層(或R/G/B色彩矩陣)以呈現(xiàn)出預(yù)定的全彩畫面。彩色濾光片目前廣泛的應(yīng)用在薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)、超扭轉(zhuǎn)向列型液晶顯示器(STN-IXD)、以及等離子顯示器(PDP)等平面顯示器面板上。在上述應(yīng)用中，彩色作為平面顯示器的上層襯底，其設(shè)置有色彩矩陣(colormatrix)的一面會朝向顯示器的發(fā)光源或背光模塊；另一面則為顯示器的出光面，其上并無其他層結(jié)構(gòu)形成。上述已知的彩色濾光片與平面顯示器一般僅具有顯示彩色影像的功能，隨著太陽能科技的蓬勃發(fā)展以及環(huán)保意識的抬頭，本實用新型的創(chuàng)作人立意在不改變及犧牲傳統(tǒng)彩色濾光片與顯示裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及效能的創(chuàng)作基礎(chǔ)下，遂特以開發(fā)出一種結(jié)合透明薄膜太陽能電池與彩色濾光片兩者的創(chuàng)新彩色濾光片，以及使用該彩色濾光片的顯示裝置，期通過本案的提出貫徹利用干凈再生能源的環(huán)保節(jié)能理念。

實用新型內(nèi)容本實用新型揭露了一種具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片及其顯示裝置，該彩色濾光片基板的其中一面上形成有透明薄膜太陽能電池，可接收外界光源生成電力。該彩色濾光片基板的另一面上則形成有色彩矩陣，其可過濾來自影像光源或背光模塊的光使其呈現(xiàn)所需的色彩。本實用新型更揭露了一種具有上述彩色濾光片的顯示裝置，該彩色濾光片在顯示裝置中作為一上層襯底，顯示裝置可通過該彩色濾光片來生成額外電能供其自身使用。本實用新型的目的在于提供一種具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片，其同時具備過濾光線產(chǎn)生全彩色光以及經(jīng)由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能的功能。本實用新型的另一目的在于提供一種具有上述彩色濾光片的顯示裝置，其于顯示裝置的使用期間與非使用期間皆可透過該彩色濾光片生成額外電力供其自身使用，不會影響到原有的影像呈現(xiàn)。為上述目的，本發(fā)明提供一種具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片，其包括一透明基板，具有一第一表面與第二表面；一透明薄膜太陽能電池，形成在所述透明基板的第一表面上；多個色彩矩陣，形成在所述透明基板的第二表面上。為上述目的，本發(fā)明還一種具有透明薄膜太陽能電池的顯示裝置，其包括一透明面板；一彩色濾光片，所述彩色濾光片具有色彩矩陣的一面與所述液晶面板相對，另一面上則形成有透明薄膜太陽能電池；一液晶層，嵌設(shè)于所述第一基板與所述第二基板之間；及一背光模塊，設(shè)置在所述透明面板相對于彩色濾光片的另一側(cè)。具有上述功能的該顯示裝置可適用于市面上多數(shù)電子裝置的顯示屏幕，如桌上型電腦、筆記本電腦、手持裝置，如移動電話、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)、全球定位系統(tǒng) (GPS)...等電子裝置的顯示屏幕，其應(yīng)用面可謂相當(dāng)廣泛。在參閱下述詳細(xì)的實施方式及相關(guān)的附圖與權(quán)利要求后，閱者更能了解本實用新型其他的目的、特征、及優(yōu)點。
參閱后續(xù)的附圖與描述將可更了解本實用新型的系統(tǒng)及方法。文中未詳列暨非限制性的實施例則請參考該后續(xù)附圖的描述。附圖中的組成元件并不一定符合比例，而是以強(qiáng)調(diào)的方式描繪出本實用新型的原理。在附圖中，相同的元件于不同附圖中標(biāo)出相同對應(yīng)的部分。圖1為根據(jù)本實用新型實施例一具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片的截面圖；及圖2為根據(jù)本實用新型實施例一具有彩色濾光片的液晶面板的截面圖。附圖標(biāo)號100 彩色濾光片102104 第一表面106110 透明薄膜太陽能電池層112114 光電轉(zhuǎn)換層116120 彩色濾光層122124 透明電極150152 背光模塊154156 透明基板158159 空間160162 透明電極164166 配向膜168具體實施方式
現(xiàn)在請參照圖1，其為根據(jù)本實用新型實施例一具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片的截面圖，圖中描繪出該彩色濾光片各層的組成結(jié)構(gòu)。如圖所示，本實用新型的彩色濾光片100是由數(shù)層結(jié)構(gòu)重疊而成，其主體為一位于中間的透明基板102。該透明基板102 作為彩色濾光片100的襯底，其以具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的透明材質(zhì)(如透光性高的透明玻璃或塑膠等)制成以支撐彩色濾光片100并讓光線得以穿透。透明基板102的上下兩面為一第一表面104與一第二表面106，其上分別覆有本實用新型彩色濾光片100的透明薄膜太陽能電池層110與彩色濾光層120。透明薄膜太陽能電池層110可進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換將外界入射的光線轉(zhuǎn)換成電能供裝置使用，而彩色濾光層120則可以過濾來自顯示面板的光(如背光模塊發(fā)出的光)使其呈現(xiàn)出色彩。以下將分別說明透明薄膜太陽能電池層110與彩色濾光層 120細(xì)部的結(jié)構(gòu)。續(xù)參照圖1，透明薄膜太陽能層110主要由一第一透明電極層112、一光電轉(zhuǎn)換
透明基板第二表面第一透明電極層第二透明電極層保護(hù)層液晶面板偏光片液晶分子封框配向膜偏光片層114、及一第二透明電極層116等三個子層重疊而成。該第一透明電極層112作為透明薄膜太陽能電池層110的下導(dǎo)電層，其與下方的透明基板102鄰接，可將薄膜太陽能電池區(qū)110生成的電能導(dǎo)出，同時須得讓來自彩色濾光層120的影像光透入，故須具備高透光率及低片電阻(sheet resistance)等特性。第一透明電極層112 —般為透明導(dǎo)電氧化物 (TCO, TransparentConducting Oxide)，其材質(zhì)包括但不限定于氧化銦錫(ITOJndium Tin Oxide)、氧化錫系的摻銻氧化錫(ATO，Antimony-doped Tin Oxide)與摻氟氧化錫(FT0， Fluorine-doped Tin Oxide)、氧化鋅系的摻鋁氧化鋅(ΑΖ0，Ζη0:Α1)與摻鎵氧化鋅(GZ0， aiOAa)、導(dǎo)電性高分子(PED0T)、以及銀等。在實施例中，第一透明電極層112可采用濺射工藝(sputter)鍍覆在透明基板102的第一表面104上，其厚度約介于數(shù)百納米(nm)之間。光電轉(zhuǎn)換層114為透明薄膜太陽能電池層110中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的主動區(qū)域，其可將由外界入射的光(如太陽光、照明光等)轉(zhuǎn)換成電能。視所采用透明薄膜太陽能電池種類的不同，該層材質(zhì)亦會不同，其包括但不限定于非晶硅(a-Si)、微晶硅(μ-Si)、化合物半導(dǎo)體，如 CdS (硫化鎘)、CdTe (銻化鎘)、CIS (Cdr^e2，銅銦硒化物)、CIGS (Cu (In，Ga) Se2, 銅銦鎵硒化物)、色素敏化染料(DSSC，Dye-knSitiZed Solar Cell)等類型的薄膜太陽能電池。光電轉(zhuǎn)換層114的厚度與形成方式視其所采用的材質(zhì)而定，在本實用新型實施例中， 該光電轉(zhuǎn)換層114可以等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)、濺射、或蒸發(fā)等方式形成在上述第一透明電極層112上，其厚度約介于0.5 10微米(μπι)之間。除了上述的第一透明電極層112外，光電轉(zhuǎn)換層114的另一面上尚形成有一第二透明電極層116，作為透明薄膜太陽能電池的另一電極，其材質(zhì)與第一透明電極層112 類似，包括但不限定于氧化銦錫(ΙΤ0，Indium Tin Oxide)、氧化錫系的摻銻氧化錫(ΑΤ0， Antimony-doped Tin Oxide)與摻氟氧化錫(FT0, Fluorine-doped Tin Oxide)、氧化鋅系的摻鋁氧化鋅(ΑΖ0，Ζη0:Α1)與摻鎵氧化鋅(GZ0，&ι0:&ι)、導(dǎo)電性高分子(PEDOT)、以及銀等。該第二透明電極層116可以濺射(sputter)方式形成在光電轉(zhuǎn)換層114上方，其厚度約介于數(shù)百納米(nm)之間。第二透明電極層116為透明薄膜太陽能電池層110的表層，故其上須蓋覆一保護(hù)層來保護(hù)第二透明電極層116不受外界損傷。在本實施例中，該保護(hù)層可為液晶面板用的外偏光片(polarizer)或是膠合膜，其將于后續(xù)的實施例中描述。上述的實施例為描述本實用新型彩色濾光片100的透明薄膜太陽能電池層110， 以下將進(jìn)行本實用新型彩色濾光片100的彩色濾光層120的細(xì)部結(jié)構(gòu)描述。如圖1所示， 本實用新型彩色濾光片100的彩色濾光層120形成在透明基板102上相對于透明薄膜太陽能電池層110的第二表面106上，其是由多個色彩矩陣(color matrix)所組成，其中包括了彩色矩陣區(qū)(R/G/B)與黑色矩陣區(qū)(BM)交替配置而成，其中黑色矩陣區(qū)(BM)作為彩色濾光片的防反射遮光層，可阻擋來自顯示裝置的光(如來自背光模塊)不穿過彩色濾光片。具有透光性的紅、綠、藍(lán)三原色彩色矩陣區(qū)(R/G/B)則可透過驅(qū)動IC加以控制以過濾穿過來自顯示裝置的光使其變?yōu)樗璧念伾?，以呈現(xiàn)出一整體的影像。上述色彩矩陣是以彩色光刻膠(color resist)形成，其可采用顏料分散法(pigment disperse)、反轉(zhuǎn)式印刷 (reverse printing)、或噴墨列印法(ink jet)等方式在透明基板102上圖形陣列化。須注意上述R/G/B的色彩矩陣排列方式僅為本實用新型的其中一種實施態(tài)樣，在其他實施例中，其亦可能呈R/G/B/W等其他的色彩矩陣排列態(tài)樣。[0033]視需求而定，上述彩色濾光片的色彩矩陣區(qū)(包括R/G/B/BM)上會進(jìn)一步涂布一層平滑的保護(hù)層(overcoat) 122使色彩矩陣表面平坦化并保護(hù)該色彩矩陣區(qū)。在實施例中，該保護(hù)層122上還會以濺射方式形成一層透明導(dǎo)電層124，作為顯示裝置的上部透明電極之用，其材質(zhì)與第一透明電極層112及第二透明電極層116類似，包括但不限定于氧化銦錫(ITOJndium Tin Oxide)、氧化錫系的摻銻氧化錫(ATO，Antimony-doped Tin Oxide)與摻氟氧化錫(FTO，F(xiàn)luorine-doped Tin Oxide)、氧化鋅系的摻鋁氧化鋅(AZO，ZnO:Al)與摻鎵氧化鋅(GZ0，ZnO: Ga)、導(dǎo)電性高分子(PEDOT)、以及銀等。上述本實用新型具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片100可應(yīng)用在需要使用彩色濾光片100組件的顯示應(yīng)用中，如薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)、超扭轉(zhuǎn)向列型液晶顯示器(STN-LCD)、或等離子顯示器(PDP)，作為其組成元件之一。現(xiàn)在請參照圖2，其為根據(jù)本實用新型實施例一具有彩色濾光片100的液晶面板150的截面圖，其描繪出液晶面板150各層的組成結(jié)構(gòu)。在本實用新型中，前述彩色濾光片100部位作為液晶面板150整體的上方襯底，其與一作為下方襯底的下透明基板156 —起定義出一容置液晶分子158的空間159。彩色濾光片100與下透明基板156之間會以一封框(sealframe) 160相隔并將注入液晶分子158的空間159密封。該下透明基板156上會形成一層透明導(dǎo)電層作為液晶面板150下部透明電極(即像素電極pixelelectrode) 162，而其位于彩色濾光片100上相對應(yīng)的透明電極124則作為液晶面板150上部電極(即共同電極common electrode)。該兩透明電極124與162可以外加電場來決定空間159中液晶分子158的傾斜角，以控制透過的背光源光量(即決定影像像素的灰階值gamma)。該兩透明電極IM與162上分別鍍覆有一層配向膜(alignment layer) 164與166，以控制液晶分子158扭轉(zhuǎn)期間的配列。下面將說明具有本實用新型彩色濾光片的顯示裝置的運(yùn)作。如圖所示，在本實施例中液晶面板150是由一背光模塊152提供背光源(BLJack light)作為顯示裝置的影像光來源。上述背光源BL首先會經(jīng)過一下偏光片巧4將不具偏極性的自然光轉(zhuǎn)變?yōu)槠珮O光 (PL, polarized light)，使透過的光線可用外加電場來控制以獲得視覺上明暗的變化。偏極光PL之后會經(jīng)過下透明基板156進(jìn)入液晶分子158空間159。視液晶分子158的扭轉(zhuǎn)角度而定，通過的偏極光PL會呈現(xiàn)不同的灰階表現(xiàn)而來到顯示裝置的彩色偏光片100部位。 透過彩色濾光片上色彩矩陣的過濾，通過的偏極光PL會被過濾成預(yù)定、由三原色(R/G/B) 所組成的色彩光，而整體呈現(xiàn)出一彩色影像。最后，彩色濾光片100最外層的第二透明電極層116上會蓋覆一上偏光片168，來轉(zhuǎn)換輸出光的極性并保護(hù)該彩色濾光片100的表層。上述實施例說明本實用新型具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片作為一上層襯底整合入顯示面板的制作流程，須注意實施例中的透明薄膜太陽能電池層110(圖1)除了可如實施例般先行制作在彩色濾光片上，其亦可在顯示面板制作完成后才開始制作。以 TFT-LCD的制作為例，中段的Cell工藝會完成彩色濾光片基板與下部玻璃基板的結(jié)合以及液晶分子的注入，形成一組裝前的液晶面板。此時，可在組裝前的液晶面板表側(cè)上形成本實用新型的透明薄膜太陽能電池層110，再進(jìn)行后續(xù)組合偏光片、背光模塊、框體的后段模塊組立工藝(module assembly)。本實用新型具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片的優(yōu)點在于在彩色濾光片過濾光線、呈現(xiàn)影像的同時，其亦可接收從外部入射的光(如太陽光、照明光等)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以生成額外的電能供與顯示裝置(如液晶面板150)使用。如此，在顯示裝置的使用期間(一般在有光照的環(huán)境下)，其不會影響顯示裝置自身的影像表現(xiàn)，又同時可生成電力供顯示裝置使用，以節(jié)省顯示裝置的能耗。而在顯示裝置未作動的情況下，本實用新型的彩色濾光片亦可持續(xù)接收外界光能將其預(yù)存在一電力儲存單元中，以供后需顯示裝置之用。特別是長時間置于光照環(huán)境的情況下，其可生成暨節(jié)省相當(dāng)可觀的電能，可謂符合現(xiàn)今節(jié)能減碳的環(huán)保訴求。 文中所述的實施例與附圖供予閱者，其對于本實用新型各不同實施例結(jié)構(gòu)有通盤性的了解。該些附圖與說明并非意欲對利用此處所述結(jié)構(gòu)或方法的裝置與系統(tǒng)中的所有元件及特征作完整性的描述。于參閱本實用新型揭露書中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將更能明白本實用新型許多其他的實施例，其得以采由或得自本實用新型的揭露。在不悖離本實用新型范疇的情況下，實用新型中可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)與邏輯的置換與改變。此外，其附圖僅用于呈具而非按比例所繪制。附圖中的某些部分可能會被放大強(qiáng)調(diào)，而其他部分可能被簡略。據(jù)此，本實用新型的揭露與附圖理視為描述而非限制性質(zhì)，并將由權(quán)利要求來限制。
權(quán)利要求1.一種具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片，其特征在于，所述的具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片包括一透明基板，具有一第一表面與第二表面；一透明薄膜太陽能電池，形成在所述透明基板的第一表面上；多個色彩矩陣，形成在所述透明基板的第二表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于，所述透明薄膜太陽能電池包括一第一透明電極層、一第二透明電極層、及一介于所述第一透明電極層與第二透明電極層兩者之間的光電轉(zhuǎn)換層，所述第一透明電極層與第二透明電極層的其中一者形成在所述透明基板的第一表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的彩色濾光片，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換層的材質(zhì)為非晶硅、微晶硅、硫化鎘、銻化鎘、銅銦硒化物、銅銦鎵硒化物、或色素敏化染料。
4.如權(quán)利要求2所述的彩色濾光片，其特征在于，所述第一透明電極層與所述第二透明電極層的材質(zhì)為氧化銦錫、摻銻氧化錫與摻氟氧化錫、氧化鋅系的摻鋁氧化鋅與摻鎵氧化鋅、導(dǎo)電性高分子、或銀。
5.一種具有透明薄膜太陽能電池的顯示裝置，其特征在于，所述的具有透明薄膜太陽能電池的顯示裝置包括一透明面板；一彩色濾光片，所述彩色濾光片具有色彩矩陣的一面與所述液晶面板相對，另一面上則形成有透明薄膜太陽能電池；一液晶層，嵌設(shè)于所述第一基板與所述第二基板之間；及一背光模塊，設(shè)置在所述透明面板相對于彩色濾光片的另一側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于，所述的具有透明薄膜太陽能電池的顯示裝置還包括一偏光片覆蓋在所述透明薄膜太陽能電池上以保護(hù)所述透明薄膜太陽能電池。
7.如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置為薄膜晶體管液晶顯示器、超扭轉(zhuǎn)向列型液晶顯示器、或等離子顯示器。
專利摘要本實用新型揭露了一種具有透明薄膜太陽能電池的彩色濾光片及其顯示裝置，該彩色濾光片基板的其中一面上形成有透明薄膜太陽能電池，可接收外界光源生成電力。該彩色濾光片基板的另一面上則形成有色彩矩陣，可過濾來自背光模塊的光使其呈現(xiàn)所需的色彩。本實用新型更揭露了一種具有上述彩色濾光片的顯示裝置，其可透過該彩色濾光片來生成額外電能供其自身使用。
文檔編號H01J17/49GK201984173SQ20102063092
公開日2011年9月21日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者劉吉人, 張一熙, 梅長锜 申請人:吉富新能源科技(上海)有限公司