TWI385612B - 具光電效應之顯示面板與應用其之電子裝置 - Google Patents

Description

具光電效應之顯示面板與應用其之電子裝置

本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種具光電效應之顯示面板。

大多數可攜式電子裝置，例如：通訊手機、個人數位助理(personal digital assistant,PDA)、PDA手機、數位相機、掌上型遊樂器、翻譯機、車用影音裝置、筆記型電腦等，多是以電池供電。由於電池的電量固定，其僅有特定的放電時間，當電量耗盡後即必須更換新的電池或是進行充電的動作。

上述的電子裝置中，耗電量大的元件多為顯示面板與光源，尤其是液晶顯示面板對於電源更有相當程度的依賴性，若無足夠的電源供應，使用上將有相當大的限制。因此，如何克服上述限制以提升電子裝置之使用效能，乃實為各家廠商研發產品之重點。

本發明係有關於一種具光電效應之顯示面板與應用其之電子裝置，係使顯示面板在光照射下可產生光電轉換效應，因而具有自行供電之效能。

本發明提出一種具光電效應之顯示面板，其包括第一基板與第二基板。第一基板具有一畫素陣列，其中，畫素陣列包括多個顯示畫素。第二基板平行於第一基板，並包括一底板與一黑色矩陣，其中，黑色矩陣位於底板與第一基板之間。黑色矩陣包括第一光電轉換區塊與第二光電轉換區塊。第一光電轉換區塊具有層疊設置在底板上之第一透明電極、第一半導體層與第一金屬電極。第二光電轉換區塊具有層疊設置在底板上之第二透明電極、第二半導體層與第二金屬電極。第二透明電極係電性連接第一金屬電極，藉此使第二光電轉換區塊與第一光電轉換區塊串聯。

本發明另提出一種電子裝置，其包括光源與顯示面板。顯示面板設置在光源之一側，並包括第一基板與第二基板。第一基板具有一畫素陣列，其中，畫素陣列包括多個顯示畫素，而各顯示畫素具有至少一畫素開關。第二基板平行於第一基板，並包括一底板與一黑色矩陣，其中，黑色矩陣位於底板與第一基板之間。黑色矩陣包括第一光電轉換區塊與第二光電轉換區塊。第一光電轉換區塊具有層疊設置在底板上之第一透明電極、第一半導體層與第一金屬電極。第二光電轉換區塊具有層疊設置在底板上之第二透明電極、第二半導體層與第二金屬電極。第二透明電極係電性連接第一金屬電極，藉此使第二光電轉換區塊與第一光電轉換區塊串聯。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例係揭露一種具光電效應之顯示面板與應用其之電子裝置。顯示面板之基板結構包括底板以及黑色矩陣。黑色矩陣係由多個電性連接之光電轉換區塊構成，使黑色矩陣除用以作為遮光元件，亦可吸收外部光源以轉換成新的電源，並進一步利用此電源，以下係以數個圖式說明此具光電效應之基板結構與應用其之顯示面板與電子裝置。

請參照第1、2圖，第1圖係依照本發明較佳實施例的一種電子裝置之示意圖，第2圖係第1圖電子裝置其顯示面板之俯視圖。如第1圖所示，電子裝置1包括一光源100與一具光電效應之顯示面板200。光源100例如是一背光模組，其設置在顯示面板200之一側，用以提供顯示面板200之照射。顯示面板200包括第一基板201與第二基板203。第一基板201具有一畫素陣列，其中，畫素陣列包括多個顯示畫素204(見第2圖)，而各顯示畫素204具有至少一畫素開關205。第二基板203平行於第一基板201，並包括一底板207與一黑色矩陣209，其中，黑色矩陣209位於底板207與第一基板201之間。黑色矩陣209包括多個光電轉換區塊，本實施例是以二個相鄰之第一光電轉換區塊209A與第二光電轉換區塊209B作說明，其中，第一與第二光電轉換區塊209A、209B各對應多個顯示畫素204(見第2圖)。另外，第二基板203更具有一彩色濾光結構210，其例如是設置在第二基板203靠近第一基板201之最內側。彩色濾光結構210具有多個濾光層210A，係各對應一顯示畫素204(見第2圖)設置。

並請參照第3A、3B與3C圖，係分別為第2圖沿著A-A’、B-B’、C-C’切線之第二基板之剖面圖。如第3A圖所示，第一光電轉換區塊209A具有第一透明電極213、第一半導體層215與第一金屬電極217，係依序設置在底板207之下表面，而第一光電轉換區塊209A更具有多個第一開口219(見第3B圖)，係貫穿第一半導體層215與第一金屬電極217，並各對應一顯示畫素204(見第2圖)，且濾光層210A係填滿第一開口219。第二光電轉換區塊209B具有第二透明電極223、第二半導體層225與第二金屬電極227，係依序設置在底板207之下表面，而第二光電轉換區塊209B更具有多個第二開口229(見第3B圖)，係貫穿第二半導體層225與第二金屬電極227，並各對應一顯示畫素204(見第2圖)，濾光層210A並填滿第二開口229。如第3A圖之區域1所示，由於第一金屬電極217係電性連接第二透明電極223，使第一光電轉換區塊209A與第二光電轉換區塊209B以串聯的形式連接起來。

再如二個光電轉換區塊之串聯區域I所示，第一透明電極213與第二透明電極223之間具有一第一斷開口G1，使第一與第二透明電極213、223形成斷路。第一半導體層215係填滿第一斷開口G1且部分延伸至第二透明電極223上。此外，第一半導體層215與第二半導體層225之間具有一第二斷開口G2，第一金屬電極217係填滿第二斷開口G2以電性連接第二透明電極223。第一金屬電極217與第二金屬電極227之間則以一第三斷開口G3分隔開來，以避免二者產生導通的情形。

第一半導體層215與第二半導體層225係各為一P-N接合結構，其中，單一個P-N接合結構包括一P型半導體與一N型半導體。P-N接合結構係可為非晶矽(amorphous Si)、多晶矽(poly crystalline Si)或微晶矽(micro-crystal Si)等，而其材料則可為有機半導體材料或無機半導體材料。當P-N接合結構受到光照射時，P型與N型半導體會因光而產生電子-電洞對，因而可以讓半導體內產生電子流動，再透過設置在半導體層上下兩側之透明電極與金屬電極將電流引出，就可以形成一個光電池之結構。如第3A圖所示，第一光電轉換區塊209A與第二光電轉換區塊209B係各別構成一個完整的光電池，且二者之間透過串聯區域I的連接，當第二基板203受到外部光線L1照射時，第一與第二光電轉換區塊209A、209B所產生的電流方向如虛線箭頭所示。本實施例雖然僅以第一與第二光電轉換區塊209A、209B作說明，然實際上第二基板201中整面的黑色矩陣209皆是由光電轉換區塊串聯而成，使整個顯示面板200產生之電壓因此可串聯加大，如此一來，輸出之電壓便得以供作充電或是其他用途使用。

請參照第4圖，其係黑色矩陣之金屬電極厚度降低之示意圖。如第4圖所示，黑色矩陣209’之第一金屬電極217’與第二金屬電極227’相較於第一與第二金屬電極217、227之厚度更小，使第一與第二金屬電極217’、227’形成具有半穿透(transflective)光學性質之透光金屬薄膜。如此一來，黑色矩陣209’就可以在外部光線L1之直接照射下、外部光線L1經第一基板201(見第1圖)之反射光照射下、以及光源100其背光光線L2之照射下，直接進行發電的動作。

為使金屬電極具有半穿透光學性質，除了上述採用降低金屬電極厚度之方式外，也可直接在金屬電極上製作出開孔，讓背光光線穿透。請參照第5A、5B與5C圖，係分別為第2圖沿著A-A’、B-B’、C-C’切線之第二基板其金屬電極具有開孔之剖面圖。如第5A圖所示，第一金屬電極217”與第二金屬電極227”各具有多個開孔230。且較佳地，第一光電轉換區塊209A更具有一第三透明電極231，係設置在第一半導體層215與第一金屬電極217”之間，而第二光電轉換區塊209B更具有一第四透明電極232，係設置在第二半導體層225與第二金屬電極227”之間。由於第一金屬電極217”與第二金屬電極227”具開孔230之設計，於開孔230處並無法發揮光電池之效能，因此，可藉由第三透明電極231與第四透明電極232之設置，以維持第一光電轉換區塊209A與第二光電轉換區塊209B全面產生光電效應之特性。

上述實施例中，如第3B圖與第3C圖所示，是直接將濾光層210填滿黑色矩陣209之第一開口219與第二開口229，然本發明並不限定於此。請參照第6A、6B與6C圖，係分別為第2圖沿著A-A’、B-B’、C-C’切線之第二基板具有絕緣層之剖面圖。於彩色濾光結構210’與黑色矩陣209之間可配置一絕緣層234，如第6B圖或第6C圖所示，此絕緣層234係將黑色矩陣209之第一開口219與第二開口229填平，並整面覆蓋在黑色矩陣209之下表面以作為一保護層或是一平坦層使用。例如：保護第一金屬電極217與第二金屬電極227，以避免在後續製程中損傷第一與第二金屬電極217、227。此外，絕緣層234將第一開口219與第二開口229填平後，並可使黑色矩陣209之下表面平坦化，如此一來，於後續製作彩色濾光結構210’時，可有效防止彩色濾光結構210’因黑色矩陣209下表面不夠平坦而產生厚度不均的情形。

另外，上述實施例中，電子裝置1雖是以光源100提供背光源照射顯示面板200以顯示畫面，然本發明並不限定於此。請參照第7圖，其係一自發光顯示元件之示意圖。自發光顯示元件400，例如是有機發光二極體顯示元件(OLED)，具有第一基板401與第二基板403，其中，第一基板401上具有多個畫素開關405。第二基板403具有黑色矩陣409，其係採用前述黑色矩陣209或209’之設計，具有至少一第一光電轉換區塊409A與第二光電轉換區塊409B。黑色矩陣409具光電轉換效應，因此，自發光顯示元件400之顯示畫素可直接利用黑色矩陣409所轉換之新電源以產生自發光之效果，而省去外部光源的使用，簡化裝置之結構。

本發明上述實施例所揭露之具光電效應之顯示面板與應用其之電子裝置，是於基板中以具有光電轉換特性之結構作為彩色濾光結構之黑色矩陣，使基板在受光照射的狀態下可產生光電轉換效應，進而產生電流，以供作充電或是其他用途使用。此外，黑色矩陣是可同時利用外部環境光源以及電子裝置其本身裝設的光源進行光電轉換，使電流產生之效益更為提高。由於目前大多數顯示面板需要以外加電源的方式驅動，尤其是應用液晶顯示面板類的電子裝置其面板的耗電量更大，且電子裝置內部之光源或其他電子元件亦需要電源驅動。本發明上述實施例之顯示面板因可自行供電，且在光線充足的場所更可明顯增加其裝置之電源供電能力，因此可避免耗電量過度的情形發生，進而延長電子裝置其內部電池的使用時間。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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內，當可作各種之更動與潤飾。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。

1．．．電子裝置

100．．．光源

200．．．顯示面板

201、401．．．第一基板

203、403．．．第二基板

204．．．顯示畫素

205、405．．．畫素開關

207．．．底板

209、209’、409．．．黑色矩陣

209A、409A．．．第一光電轉換區塊

209B、409B．．．第二光電轉換區塊

210、210’．．．彩色濾光結構

210A、210A’．．．濾光層

213．．．第一透明電極

215．．．第一半導體層

217、217’、217”．．．第一金屬電極

219．．．第一開口

223．．．第二透明電極

225．．．第二半導體層

227、227’、227”．．．第二金屬電極

229．．．第二開口

230．．．開孔

231．．．第三透明電極

232．．．第四透明電極

234．．．絕緣層

400．．．自發光顯示元件

G1．．．第一斷開口

G2．．．第二斷開口

G3．．．第三斷開口

I．．．串聯區域

L1．．．外部光線

L2．．．背光光線

第1圖係依照本發明較佳實施例的一種電子裝置之示意圖。

第2圖係第1圖電子裝置其顯示面板之俯視圖。

第3A、3B與3C圖係分別為第2圖沿著A-A’、B-B’、C-C’切線之第二基板之剖面圖。

第4圖係黑色矩陣之金屬電極厚度降低之示意圖。

第5A、5B與5C圖係分別為第2圖沿著A-A’、1-B’、C-C’切線之第二基板其金屬電極具有開孔之剖面圖。

第6A、6B與6C圖係分別為第2圖沿著A-A’、B-B’、C-C’切線之第二基板具有絕緣層之剖面圖。

第7圖係一自發光顯示元件之示意圖。

203．．．第二基板

207．．．底板

209A．．．第一光電轉換區塊

209B．．．第二光電轉換區塊

210．．．彩色濾光結構

210A．．．濾光層

213．．．第一透明電極

215．．．第一半導體層

217．．．第一金屬電極

223．．．第二透明電極

225．．．第二半導體層

227．．．第二金屬電極

G1．．．第一斷開口

G2．．．第二斷開口

G3．．．第三斷開口

I．．．串聯區域

L1．．．外部光線

Claims (16)

1. 一種具光電效應之顯示面板，用以裝設在一電子裝置中，該顯示面板包括：一第一基板，具有一畫素陣列，其中，該畫素陣列包括複數個顯示畫素；以及一第二基板，平行該第一基板設置，並包括一底板與一黑色矩陣，其中，該黑色矩陣位於該底板與該第一基板之間，該黑色矩陣並包括：一第一光電轉換區塊，具有層疊設置在該底板上之一第一透明電極、一第一半導體層與一第一金屬電極；以及一第二光電轉換區塊，具有層疊設置在該底板上之一第二透明電極、一第二半導體層與一第二金屬電極，其中，該第二透明電極係電性連接該第一金屬電極，藉此使該第二光電轉換區塊與該第一光電轉換區塊串聯。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一透明電極與該第二透明電極之間具有一第一斷開口，該第一半導體層係填滿該第一斷開口且部分延伸至該第二透明電極上，而該第一半導體層與該第二半導體層之間具有一第二斷開口，該第一金屬電極係填滿該第二斷開口以電性連接該第二透明電極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一金屬電極與該第二金屬電極係各為一透光金屬薄膜。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一金屬電極與該第二金屬電極係各具有複數個開孔。
5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示面板，其中該第一光電轉換區塊更具有一第三透明電極，係設置在該第一半導體層與該第一金屬電極之間，該第二光電轉換區塊更具有一第四透明電極，係設置在該第二半導體層與該第二金屬電極之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第二基板更包括一彩色濾光結構，該彩色濾光結構係設置在該第二基板靠近該第一基板之最內側，且包括複數個濾光層，係對應該些顯示畫素。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該第二基板更包括一絕緣層，係設置在該彩色濾光結構與該底板之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一半導體層與該第二半導體層係各為一P-N接合結構。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示面板，其中該P-N接合結構係為非晶矽(amorphous Si)、多晶矽(poly crystalline Si)或微晶矽(micro-crystal Si)。
10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示面板，其中該P-N接合結構之材料係為有機半導體材料或無機半導體材料。
11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該些顯示畫素係為自發光顯示畫素。
12. 一種電子裝置，包括：一光源；以及一顯示面板，設置在該光源之一側，並包括：一第一基板，具有一畫素陣列，其中，該畫素陣列包括複數個顯示畫素；以及一第二基板，平行該第一基板，並設置在該光源之一側，該第二基板包括一底板與一黑色矩陣，其中，該黑色矩陣位於該底板與該第一基板之間，並包括： 一第一光電轉換區塊，具有層疊設置在該底板上之一第一透明電極、一第一半導體層與一第一金屬電極；一第二光電轉換區塊，具有層疊設置在該底板上之一第二透明電極、一第二半導體層與一第二金屬電極，其中，該第二透明電極係電性連接該第一金屬電極，藉此使該第二光電轉換區塊與該第一光電轉換區塊串聯；以及一彩色濾光結構，該彩色濾光結構係設置在該第二基板靠近該第一基板之最內側，且包括複數個濾光層，係對應該些顯示畫素。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電子裝置，其中該第一透明電極與該第二透明電極之間具有一第一斷開口，該第一半導體層係填滿該第一斷開口且部分延伸至該第二透明電極上，而該第一半導體層與該第二半導體層之間具有一第二斷開口，該第一金屬電極係填滿該第二斷開口以電性連接該第二透明電極。
14. 如申請專利範圍第12項所述之電子裝置，其中該第一金屬電極與該第二金屬電極係各具有複數個開孔。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電子裝置，其中該第一光電轉換區塊更具有一第三透明電極，係設置在該第一半導體層與該第一金屬電極之間，該第二光電轉換區塊更具有一第四透明電極，係設置在該第二半導體層與該第二金屬電極之間。
16. 如申請專利範圍第12項所述之電子裝置，其中該第二基板更包括一絕緣層，係設置在該彩色濾光結構與該底板之間。