專利名稱：顯示模塊及應(yīng)用其的太陽(yáng)電池、電子書(shū)及戶外廣告牌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池技術(shù)與顯示器技術(shù)的結(jié)合，且尤其涉及一種顯示模塊 及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種無(wú)污染且取之不盡的能源，因此，在遭遇石化能源所面臨的污染與 短缺的問(wèn)題時(shí)，如何有效利用太陽(yáng)能源已經(jīng)成為最受矚目的焦點(diǎn)。其中，因太陽(yáng)能電池 (solar cell)可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電力，而成為目前運(yùn)用太陽(yáng)能源的發(fā)展重點(diǎn)。其中，以 建材一體型太陽(yáng)電池(Building IntegratedPhotovoltaics,BIPV)為未來(lái)整個(gè)硅薄膜太陽(yáng) 電池的重大應(yīng)用與市場(chǎng)。BIPV類型的太陽(yáng)能電池有別于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池，除了效率的考慮之外，還需要 注意不能破壞建筑物本體的美觀，其中立面型穿透型BIPV如運(yùn)用于窗戶與天井等需要采 光的部分，還需額外注意人眼視覺(jué)上的舒適度。此外，顯示器產(chǎn)業(yè)在中國(guó)臺(tái)灣的發(fā)展也穩(wěn)定 持續(xù)成長(zhǎng)，對(duì)于結(jié)合建材與顯示器的概念“智慧窗(smart window) ”也相繼提出。美國(guó)專利US 7460188已經(jīng)揭露一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的液晶顯示器，其中包括太陽(yáng)能 電池、液晶顯示器以及介于兩者之間的液晶層。然而，這件專利中的太陽(yáng)能電池因?yàn)橹环胖?在顯示區(qū)域的周圍，所以可利用的發(fā)電面積小，發(fā)電效率會(huì)受限于顯示區(qū)域的尺寸。雖然目前也有上下電極都為透明電極的穿透型(transparent type)太陽(yáng)能電池， 但是因?yàn)樽鳛槲諏拥墓璞∧ぴ诙滩ㄩL(zhǎng)有相當(dāng)強(qiáng)的吸收，故穿透光譜以長(zhǎng)波長(zhǎng)為主。因此， 整體穿透光譜會(huì)呈現(xiàn)橘紅到暗紅色(即，低色溫 1500K)，會(huì)使人眼感到不舒適，故不適合 應(yīng)用在顯示器上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種顯示模塊，具備顯示功能且可改善電池 的發(fā)電面積與效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種顯示模塊，適于吸收一光源。此種顯示模塊包括 第一基板、穿透型太陽(yáng)能電池、顯示裝置、第二基板、儲(chǔ)電裝置、驅(qū)動(dòng)電路以及電力供應(yīng)切換 開(kāi)關(guān)。上述穿透型太陽(yáng)能電池覆蓋在第一基板相對(duì)光源入射的表面上，以吸收前述光源并 將其轉(zhuǎn)換為電力，其中穿透型太陽(yáng)能電池的可見(jiàn)光穿透度在10% 40%之間且色溫(Tc) 大于MOOK。而顯示裝置是位于穿透型太陽(yáng)能電池相對(duì)光源入射的表面上，第二基板則位于 顯示裝置相對(duì)光源入射的表面上。至于儲(chǔ)電裝置是連接至上述穿透型太陽(yáng)能電池，以儲(chǔ)存 電力。驅(qū)動(dòng)電路則連接至顯示裝置，以驅(qū)動(dòng)上述顯示裝置。而電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān)是用來(lái)將 電力切換到儲(chǔ)電裝置或驅(qū)動(dòng)電路。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述穿透型太陽(yáng)能電池包括一第一透明電極層、一光電 轉(zhuǎn)換層與一第二透明電極層，且光電轉(zhuǎn)換層具有能隙在3. OeV 1. 2eV之間的一吸收層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述光電轉(zhuǎn)換層包括PIN結(jié)構(gòu)或NIP結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述吸收層的能隙(Eg)為1. 6彡Eg > 1. 2eV時(shí)，吸收層 的厚度大于30nm且小于120nm，且吸收層的材料例如a-SiGex。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述吸收層的能隙為2. OeV > Eg > 1. 6eV時(shí)，吸收層的 厚度大于40nm且小于150nm，且吸收層的材料例如a-Si :H或a-Si :H:F。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述吸收層的能隙為3. OeV > Eg > 2. OeV時(shí)，吸收層的 厚度大于等于IOOnm且小于400nm，且吸收層的材料例如a-SiOx或a-SiCx。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一及第二透明電極層包括AZO、GZO、Ti02、ITO或 Sn02。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述顯示裝置具有一種或多種的反射、吸收、發(fā)射之光波 段。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述顯示裝置包括具有穿透、吸收或反射的顯示介質(zhì)， 譬如電濕潤(rùn)顯示(electrowetting display, EffD)裝置或納米管場(chǎng)發(fā)射顯示(nanotube field-emission display)裝置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一基板為透明基板。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二基板包括透明或是具全反射功能的基板。本發(fā)明另提供一種建筑物的建材一體型太陽(yáng)電池(BIPV)，包括本發(fā)明的顯示模 塊，使得本發(fā)明的顯示模塊應(yīng)用在BIPV的設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，上述顯示模塊可雙面顯示。本發(fā)明又提供一種電子書(shū)(e-book)或戶外廣告牌，包括本發(fā)明的顯示模塊?；谏鲜?，本發(fā)明的顯示模塊通過(guò)搭配顯示裝置與可見(jiàn)光穿透度大的穿透型太陽(yáng) 能電池，所以可在不影響顯示情形下，將不透光的穿透型太陽(yáng)能電池放置在顯示裝置正上 方。因此，穿透型太陽(yáng)能模塊的發(fā)電面積可包含顯示區(qū)域與其周圍面積，大幅增加發(fā)電效 率。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式 作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種顯示器模塊的示意圖； 圖2是圖1的II-II線段的剖面簡(jiǎn)圖； 圖3是第一實(shí)施例的穿透型太陽(yáng)能電池的立體示意圖4是實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二與對(duì)照組的穿透型太陽(yáng)能電池的波長(zhǎng)與穿透度的關(guān)系曲線
圖5是圖2的第-圖6是圖2的第二 其中，附圖標(biāo)記: 100 顯示模塊 104 顯示裝置 108 驅(qū)動(dòng)電路 112 正極/負(fù)極
4中變化例的剖面示意圖 種變化例的剖面示意圖(
102 穿透型太陽(yáng)能電池 106 儲(chǔ)電裝置 110 電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān) 200 第一基板
5
202第二基板204 光源
300第一透明電極層302 光電轉(zhuǎn)換層
304第二透明電極層308 吸收層
306/'310 :P/N 層或 N/F‘層 500 =EffD裝置
502共享電極504 極性液體
506非極性液體508 疏水性層
510親水性條512 像素電極
514,612 介電層516 封膠
518,616 鈍化層600 納米管FED裝置
602陽(yáng)極604 陰極
606焚光層608 納米管
610柵極電極614 間隔物
H:厚度
具體實(shí)施例方式以下請(qǐng)參照?qǐng)D式，以便更充分地了解本發(fā)明的技術(shù)。雖然此處以圖式來(lái)顯示本發(fā) 明的實(shí)施例，但本發(fā)明仍能以多種不同形式來(lái)實(shí)踐，且不應(yīng)將其解釋為限于本文所述的實(shí) 施例。而在圖式中為明確起見(jiàn)，并未按照真實(shí)比例繪制各層以及區(qū)域的尺寸及其相對(duì)尺寸。圖1是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種顯示器模塊的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，第一實(shí)施例的顯示模塊100包括穿透型太陽(yáng)能電池102、顯示裝置 104、儲(chǔ)電裝置106、驅(qū)動(dòng)電路108以及電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān)110。上述穿透型太陽(yáng)能電池102 的可見(jiàn)光(波長(zhǎng)為500nm 800nm)穿透度在10% 40%之間且色溫(Tc)大于Μ00Κ。而 顯示裝置104是位于穿透型太陽(yáng)能電池102的表面上，其中，顯示裝置104例如具有一種或 多種的反射、吸收、發(fā)射的光波段。至于儲(chǔ)電裝置106是連接至上述穿透型太陽(yáng)能電池102， 以儲(chǔ)存其產(chǎn)生的電力；一般來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)電裝置106可與穿透型太陽(yáng)能電池102中的正極/負(fù)極 112連接。驅(qū)動(dòng)電路108則連接至上述顯示裝置104，以驅(qū)動(dòng)上述顯示裝置104。而電力供 應(yīng)切換開(kāi)關(guān)110是用來(lái)將電力切換到儲(chǔ)電裝置106或驅(qū)動(dòng)電路108。當(dāng)顯示裝置104中的 畫(huà)面像素要驅(qū)動(dòng)更改時(shí)，可以通過(guò)電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān)110把電力輸出至驅(qū)動(dòng)電路108上并 且改變顯示畫(huà)面，當(dāng)畫(huà)面不切換時(shí)，穿透型太陽(yáng)能電池102的電力就直接儲(chǔ)存在儲(chǔ)電裝置 106 上。圖2是圖1的II-II線段的剖面簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，第一實(shí)施例的顯示模塊還具有 第一基板200與第二基板202。如以光源204的入射方向來(lái)看，穿透型太陽(yáng)能電池102是覆 蓋在第一基板200相對(duì)光源204入射的表面上，以吸收光源204并將其轉(zhuǎn)換為電力，而顯示 裝置104是位于穿透型太陽(yáng)能電池102相對(duì)光源204入射的表面上，第二基板202則位于 顯示裝置104相對(duì)光源204入射的表面上。由于穿透型太陽(yáng)能電池102本身的可見(jiàn)光穿透 度與色溫可滿足人眼視覺(jué)上的舒適度，所以可與顯示裝置104完全重迭，借以增加發(fā)電面 積與輸出功率。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，第一基板200因?yàn)橐尮庠?04穿透，所以一般為透明基板。至 于第二基板202則依照顯示模塊的應(yīng)用，可為透明或是具全反射功能之基板；舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)顯示模塊應(yīng)用在建筑物的建材一體型太陽(yáng)電池(BIPV)的設(shè)計(jì)時(shí)，第一與第二基板200/202 均為透明基板，即可實(shí)現(xiàn)雙面顯示的效果；當(dāng)顯示模塊用作電子書(shū)(e-book)或戶外廣告牌 時(shí)，第二基板202可為具全反射功能的基板。在本發(fā)明中，可通過(guò)控制穿透型太陽(yáng)能電池的吸收層厚度來(lái)達(dá)到所需的可見(jiàn)光穿 透度與色溫。詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)以下說(shuō)明。圖3是第一實(shí)施例的穿透型太陽(yáng)能電池102的立體示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，穿透型太 陽(yáng)能電池102是形成于第一基板200相對(duì)光源204入射的表面上，其中穿透型太陽(yáng)能電池 102包括一第一透明電極層300、一光電轉(zhuǎn)換層302與一第二透明電極層304。而第一透明 電極層300和第二透明電極層302例如一般的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，如AZO、GZO、Ti02、 ITO或Sn02。至于光電轉(zhuǎn)換層302 —般是PIN結(jié)構(gòu)或NIP結(jié)構(gòu)，在圖中是以308為吸收層 (即I層)，而306與310則可依照所需為P/N層或者N/P層。上述吸收層308例如具有 3. OeV 1. 2eV 之間的能隙(energy bandgap，Eg)。因?yàn)樯珳氐母叩完P(guān)系直接與吸收層308的厚度H有關(guān)系，當(dāng)吸收層308的厚度H 越厚短波長(zhǎng)越難穿透，會(huì)使得穿透光的色溫越低(越偏紅色)。同樣地，越低能隙的材料一 般來(lái)說(shuō)，其在短波長(zhǎng)的吸收也越強(qiáng)，也越容易使穿透光得色溫偏低，使其呈現(xiàn)暗紅色。因此， 要達(dá)到色溫高的結(jié)果，不同能隙的吸收層308需配合不同的厚度范圍。以下針對(duì)幾種可用 于吸收層308的材料設(shè)定其最大厚度。吸收層308的能隙為1.6eV彡Eg> 1. 20eV時(shí)，其厚度H的范圍約為30nm < H
<120nm。符合此能隙大小的吸收層308的材料例如a-SiGex等。吸收層308的能隙為2. OeV > Eg > 1. 6eV時(shí)，其厚度H的范圍約為40nm < H
<150nm。符合此能隙大小的吸收層308的材料例如a_Si :H或a_Si :F:H等。吸收層308的能隙為3. OeV > Eg > 2. OeV時(shí)，其厚度H的范圍約為IOOnm彡H
<400nm。符合此能隙大小的吸收層308的材料例如a_Si0x或a_SiCx等。符合上述厚度條件的穿透型太陽(yáng)能電池102，可見(jiàn)光穿透度約在10% 40%之 間、色溫(Tc)則大于MOOK，可滿足人眼視覺(jué)上的舒適度。為驗(yàn)證穿透型太陽(yáng)能電池102的效果，實(shí)際制作符合第一實(shí)施例的穿透型太陽(yáng)能 電池，并測(cè)量其色溫、演色性(Ra)和可見(jiàn)光穿透度。< 實(shí)驗(yàn)一 >制作一個(gè)結(jié)構(gòu)為玻璃/摻鋁氧化鋅(GZO)/P層/I層/N層/GZO的穿透型太陽(yáng)能 電池，其中玻璃(相當(dāng)于第一基板200)的厚度約4mm，而第一層GZ0(相當(dāng)于第一透明電極 層300)的厚度約600nm、第二層GZO (相當(dāng)于第二透明電極層304)的厚度約800nm。由PIN 結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層302，因?yàn)橐话鉖層306與N層310的厚度極小，所以不影響穿透光 的質(zhì)量。至于光電轉(zhuǎn)換層302中的I層308則是SOnm厚的a-Si:H:F。實(shí)際去測(cè)量上述穿 透型太陽(yáng)能電池的色溫(Tc)約對(duì)601(。< 實(shí)驗(yàn)二 >制作一個(gè)結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)一相同的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其中只有I層的材料改為相同厚 度的a-SiGe H是與實(shí)驗(yàn)一不同。<對(duì)照組>制作一個(gè)類似實(shí)驗(yàn)一的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其中只有I層的厚度與實(shí)驗(yàn)一不同。對(duì)照組的I層的厚度約300 400nm，因此整體呈現(xiàn)紅褐色?！纯梢?jiàn)光穿透度〉對(duì)上述實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二以及對(duì)照組的太陽(yáng)能電池進(jìn)行可見(jiàn)光穿透度的量測(cè)，得到 圖4的曲線。從圖4可知，實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二的穿透型太陽(yáng)能電池在穿透度⑴上明顯優(yōu)于對(duì) 照組的太陽(yáng)能電池。下表一即上述實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二以及對(duì)照組的可見(jiàn)光穿透度的實(shí)際值。表一
權(quán)利要求
1.一種顯示模塊，適于吸收一光源，其特征在于，該顯示模塊包括一第一基板；一穿透型太陽(yáng)能電池，覆蓋在該第一基板相對(duì)該光源入射的表面上，以吸收該光源并 將其轉(zhuǎn)換為電力，該穿透型太陽(yáng)能電池的可見(jiàn)光穿透度在10% 40%之間，且色溫大于 2400K ；一顯示裝置，位于該穿透型太陽(yáng)能電池相對(duì)該光源入射的表面上；一第二基板，位于該顯示裝置相對(duì)該光源入射的表面上；一儲(chǔ)電裝置，連接至該穿透型太陽(yáng)能電池，以儲(chǔ)存該電力；一驅(qū)動(dòng)電路，連接至該顯示裝置，以驅(qū)動(dòng)該顯示裝置；以及一電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān)，用來(lái)將該電力切換到該儲(chǔ)電裝置與該驅(qū)動(dòng)電路其中之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示模塊，其特征在于，該穿透型太陽(yáng)能電池包括一第一透 明電極層、一光電轉(zhuǎn)換層與一第二透明電極層，且該光電轉(zhuǎn)換層具有一吸收層，該吸收層的 能隙在3. OeV 1.2eV之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示模塊，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換層包括PIN結(jié)構(gòu)或NIP結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示模塊，其特征在于，該吸收層的能隙Eg為1.6eV ^ Eg > 1. 2eV時(shí)，該吸收層的厚度大于30nm且小于120nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示模塊，其特征在于，該吸收層的材料包括a_SiGex。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示模塊，其特征在于，該吸收層的能隙Eg為2.OeV > Eg >1.6eV時(shí)，該吸收層的厚度大于40nm且小于150nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示模塊，其特征在于，該吸收層的材料包括a-Si:H或 a-Si:H:F。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示模塊，其特征在于，該吸收層的能隙Eg為3.OeV > Eg >2.OeV時(shí)，該吸收層的厚度大于等于IOOnm且小于400nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示模塊，其特征在于，該吸收層的材料包括a_SiOx或 S i Cx ο
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示模塊，其特征在于，該第一透明電極層包括AZO、GZ0、 TiO2, ITO 或 Sn02。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示模塊，其特征在于，該第二透明電極層包括AZO、GZ0、 TiO2, ITO 或 Sn02。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示模塊，其特征在于，該顯示裝置具有一種或多種的反 射、吸收、發(fā)射的光波段。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示模塊，其特征在于，該顯示裝置包括具有穿透、吸收或 反射的顯示介質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示模塊，其特征在于，該顯示裝置包括電濕潤(rùn)顯示裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示模塊，其特征在于，該顯示裝置包括納米管場(chǎng)發(fā)射顯示裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示模塊，其特征在于，該第一基板為透明基板。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示模塊，其特征在于，該第二基板包括透明或是具全反射功能的基板。
18.一種建筑物的建材一體型太陽(yáng)電池，包括權(quán)利要求1 17中任意一項(xiàng)所述的顯示 模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽(yáng)電池，其特征在于，該顯示模塊可雙面顯示。
20.一種電子書(shū)，其特征在于，包括權(quán)利要求1 17中任意一項(xiàng)所述的顯示模塊。
21.—種戶外廣告牌，其特征在于，包括權(quán)利要求1 17中任意一項(xiàng)所述的顯示模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種顯示模塊，包括第一及第二基板、穿透型太陽(yáng)能電池、顯示裝置、儲(chǔ)電裝置、驅(qū)動(dòng)電路以及電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān)。在顯示模塊中，以光源入射方向依序排列的是第一基板、穿透型太陽(yáng)能電池、顯示裝置和第二基板。上述穿透型太陽(yáng)能電池的可見(jiàn)光穿透度在10％～40％之間且色溫大于2400K。至于儲(chǔ)電裝置是連接至上述穿透型太陽(yáng)能電池，以儲(chǔ)存電力。驅(qū)動(dòng)電路則連接至顯示裝置，以驅(qū)動(dòng)上述顯示裝置。而電力供應(yīng)切換開(kāi)關(guān)是用來(lái)將電力切換到儲(chǔ)電裝置或驅(qū)動(dòng)電路。另外，本發(fā)明還公開(kāi)了應(yīng)用該顯示模塊的建材一體型太陽(yáng)電池、電子書(shū)及戶外廣告牌。
文檔編號(hào)G09F9/00GK102097035SQ20091025910
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者吳興華, 胥智文, 鄭惟元, 黃建福 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院