专利名称：具有透明薄膜太阳能电池的电子书的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子书，具体言之，其是关于一种具有透明薄膜太阳能电池的电子书，可将外部入射的光源转换成电能供自身使用。
背景技术：
电子书是一种类纸式的电子显示器，其结合了传统纸张在显示品质上及机械性质上的优点，以及数字电子媒体可进行信息更新的特性，来实现所谓电子纸(electronic paper)或电子墨水的应用。电子书不仅省电轻巧、携带方便，且可装载上万本书籍的数据， 故其非常适合应用在电子教科书、电子报纸、电子杂志等特别强调可携、可图文显示的领域中。而电子书内部的电子纸元件是提供电子书显示图像的来源，其可如一般纸张一样轻薄挠曲，亦具有一般纸张对比高、无视角限制、使用环境光源等显示优点，未来在电子标签、电子病历、电子图纸、电子书包、IC卡、电子钟表等领域会有相当的应用潜力。省电是电子书的一大优点，其是导因于电子书的显示方式不同于液晶显示器利用液晶扭转及设置背光模块提供背光源的方式，而是采用多种可反射光线的显示单元(如微胶囊microcapsule、微杯microcup、拧转球Gyricon bead等微结构)来反射从外部入射的光源达成显示效果，故电子书中不需设置或提供背光模块电能，其显示单元亦不须持续维持驱动用的电场才能显示画面，故能节省相当可观的电力。基于电子书十分省电的特性，本发明的创作人立意设计一种完全不须提供外部电能或进行充电动作的电子书，让使用者得以随时随地、不受外在环境限制地使用电子书。为此，在现今太阳能科技蓬勃发展以及环保意识抬头的背景，创作人构思出一种结合太阳能电池永续发电与电子书省电优点的电子书设计，来达成电子书永续使用的诉求。薄膜太阳能电池，顾名思义，乃是在塑胶、玻璃或是金属基板上形成可产生光电效应的薄膜，厚度仅需数μ m，因此在同一受光面积之下可较传统硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量。由于薄膜太阳能电池的厚度很薄，加之可以采用透明的玻璃作为基板，故可较传统以硅晶圆为基底的太阳能电池多了许多应用面，如在建筑整合应用(BIPV)、遮阳帷幕、 随身折叠式充电电源等应用方面。上述薄膜太阳能电池轻薄、透明的特性亦可使其容易与电子书整合，来达成本发明的目的。对此，本发明的创作人在不改变及牺牲电子书传统结构设计及效能的创作基础下，遂特以开发出一种结合透明薄膜太阳能电池与电子书两者的创新电子书，期通过本案的提出贯彻利用干净再生能源的环保节能理念。
发明内容
本发明揭露了一种具有透明薄膜太阳能电池的电子书，其内部设置有透明薄膜太阳能电池板以将部分的入射光转换成电能供电子书使用，同时又不会影响到电子书的画面显不。在本发明一态样中，具有透明薄膜太阳能电池的电子书包含一电子纸，可呈现出文字与图形；一驱动背板，设置在该电子纸底面，该驱动背板含有驱动电路来驱使该电子纸呈现出文字与图形；一电源模块，可提供该电子书所需的电能；一透明薄膜太阳能电池板， 设置在该电子纸表面并与该电源模块电连接以提供电能给该电源模块；以及一壳体，用以容纳该电子纸、驱动背板、电源模块、及透明薄膜太阳能电池板。本发明的目的在于提供一种永远不需进行充电动作的电子书，其可利用内部设置的透明薄膜太阳能电池板从入射的光源生成电力供给电子书使用。在参阅下述详细的实施方式及相关的附图后，阅者将更能了解本发明其他的目的、特征及优点。
参阅后续的附图与描述将可更了解本发明的系统及方法。文中未详列暨非限制性的实施例则请参考该后续附图的描述。附图中的组成元件并不一定符合比例，而是以强调的方式描绘出本发明的原理。在附图中，相同的元件在不同图示中标出相同对应的部分。图1为根据本发明实施例一具有透明薄膜太阳能电池的电子书的分解图；图2为图1中透明薄膜太阳能电池板的细部结构图；及图3为图1中电子书各构件组装后的立体图。附图标号100 电子书101 上壳体103 下壳体105 开口107 控制键109 显示模块111 控制器113 电源模块115 太阳能电池板117 电子纸119 驱动背板121 存储器
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。现在请参照图1，其为根据本发明实施例一具有透明薄膜太阳能电池的电子书的分解图。如图所示，本发明的电子书100外部由一上壳体101与一下壳体103所组成。该上下壳体101与103可组合在一起并定义出一内部空间以容纳设置在电子书100内部的其他组件。上壳体101上形成有一矩形开口 105，其定义出电子书100的显示区域，电子书的荧幕画面会经由该开口 105显示出来。除了开口 105外，该上壳体101的表面上还设置有数个控制键107，可让使用者进行电子书的操作，如启动、关闭、前一页、及下一页等基本功能。下壳体103为对应该上壳体101的电子书底座，其可与上壳体101对合而定义出一电子书的内部空间，电子书100的内部组件，如显示模块109、控制器111、电源模块113、及存储器121等，可被支承并固置在该内部空间中。关于电子书各内部组件的说明将在下述实施例中进行描述。本发明电子书100的显示模块109由数层的板结构层压(laminate)而成， 如图所示，其由上而下依序为透明薄膜太阳能电池板(solar cell panel) 115、电子纸 (e-paper)117、及驱动背板(backplane) 1190电子纸117为电子书100内部重要的组成元件，电子书100的显示画面即通过该电子纸117生成。电子纸117由多个阵列排列的像素(pixel)所构成。该每一像素皆作为一显示单元，如在微胶囊电泳式(micro capsule electrophoretic)电子纸的例子中，该显示单元是为一微胶囊，其内部悬浮有白色与黑色两种分别带有正负电的色素碎屑。当电子纸的上下表面有电场形成时，带正电的白色色素碎屑会往阴极移动，带负电的黑色色素碎屑则会往阳极移动，如此从电子纸的显示面来看 (即从上壳体101的开口 105往下壳体方向看)，每个微胶囊即会呈现出黑色或是白色两种色彩，而将多个微胶囊排列成点矩阵即可呈现出一幅由黑点或白点构成的文字与图形。须注意，上述实施例仅为电子纸的其中一种态样，在本发明其他实施例中，电子书100所采用的电子纸117亦可为其他类型的电子纸，其包含但不限定于如电泳式 (Electrophoretic)、胆固醇液晶式(Cholesteric LCD)、电湿式(Electrowetting)、电致变色式(Electrochromic)、电流体式(Electrofluidic)、拧转球式(Gyricon bead)、干涉调变式(Interferometric modulator)等类型的电子纸。随着所采用的电子纸种类不同，其内部的显示单元及结构亦会不同，所呈现出的色彩亦有可能不限于黑白两色。由于上述电子纸的构造与成像原理已为业界现有的技术，故此处将省略其描述与细节说明。在驱动模块109中，驱动背板119设置在电子纸117的下方(即非显示面上)，其负责控制电子纸117上每一显示单元(如上述实施例中的微胶囊)所受电场极性的组成元件，使该各显示单元呈现出其应表现的色彩。在一实施例中，驱动背板119由多个薄膜晶体管(thin-film transistor, TFT)阵列排列而成，其中驱动背板119上的每个薄膜晶体管单元皆会对应到电子纸117上的一个显示单元。经由信号线扫描(line scanning)的方式， 电子纸117上的每一个显示单元会呈现出吾人所欲的色彩，而整体构成一幅文字画面与/ 或图像画面。在本发明中，该驱动背板119的材质可采用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)、低温多晶硅晶体管(LTPS TFT)、有机晶体管(OTFT)、金属氧化物晶体管(OxideTFT)等材质， 其中以有机晶体管为佳。透过上述实施例中电子纸117与驱动背板119的协作即可达成电子书画面显示的功能。然在本发明中，电子纸117的上面(即显示面上)尚设置有一透明薄膜太阳能电池板115，该透明薄膜太阳能电池板115的特点在于其正电极与背部电极皆以透明导电性氧化物(transparent conductive oxide, TC0)材质形成，使得整片薄膜太阳能电池板115呈透明，不会遮蔽到下方电子纸117的画面输出。透明薄膜太阳能电池板115可以吸收从上壳体101的开口 105入射的光线(如太阳光或照明光)并将之转换成电能，未被吸收的入射光则会穿过透明薄膜太阳能电池板115到达电子纸117部位。在一实施例中，该些光线会受到电子纸上显示单元(如上述实施例中微胶囊内部的色素碎屑)的反射而朝开口反射出具有特定色彩的光线，让位于电子书显示侧的使用者感知到色彩图像。在某些特定的电子书应用中，透明薄膜太阳能电池板115与电子纸之间可进一步设置一彩色滤光片(color filter)使反射的黑白光线转变成特定的色光，进而生成彩色的图像画面。现在请参照图2，其描绘出上述透明薄膜太阳能电池板115的细部结构。如上述实施例所述，为了要让下方电子纸117显示出的画面可透过薄膜太阳能电池板115呈现给使用者，薄膜太阳能电池板115的上下基板皆采用透明基材，如透明玻璃或塑胶等。同样地， 薄膜太阳能电池板115的上下电极亦会采用透明电极，如透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TC0)，以让光线穿透。如图所示，在本发明中，来自外部光源的光(如太阳)会从上壳体101的开口入射穿透薄膜太阳能电池板115上透明基材与上透明电极来到中间的P-I-N层，在该处部分的光会受P-I-N层吸收进行光电转换而产生电能。未被P-I-N 层吸收的其他光线会继而穿透薄膜太阳能电池板115的下透明基材与下透明电极来到下方的电子纸117部位。如上面的实施例所述，来到该些的光线会受到电子纸117中显示单元的反射而朝上壳体101开口 105处反射出具有特定色彩的光线，呈现出文字或/与图像。 在本发明中，该薄膜太阳能电池板115的类型可包含但不限定于如非晶硅(a-Si)、微晶硅 (μ c-Si)、化合物半导体II-IV族，如硫化镉(CcK)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒化物(CiJr^e2， CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)等，或是染料敏化电池(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)、 有机导电高分子等类型的薄膜太阳能电池板。回头参照图1，在本发明一实施例中，上述透明薄膜太阳能电池板115、电子纸 117、驱动背板119层压在一起形成了本发明的显示模块109，其为上下壳体101与103夹挚固定在所定义出的内部空间中，显示模块109的显示面则从开口 105裸露出来。在本发明一实施例中，下壳体里侧槽位中显示模块设置区域的下方尚有一空白区域可供电子书设置其他功能性组件，如图中所示的控制器111、电源模块113、及存储器121等。在实施例中， 控制器111可为一 IC电路板，其与显示模块109以及上壳体101上的控制键107耦接，以控制电子书100的信号输出，如欲显示的数据信号，或是使用者透过控制键107输入的指令信号。控制器会根据画面数据对电子纸进行扫描动作，以使电子纸呈现含有文字或/与画面的图像，以及在使用者换页时对电子纸进行画面更新(reset)动作。存储器121为电子书用来储存显示数据或使用者设定数据的部位。图中所示的存储器121虽为一内建的存储器，然须注意在本发明其他实施例中，该存储器亦可能是一外部的储存单元，如外插式的扩充快闪存储卡(flash)等或是现有的外接式存储器。电子书100内部还设置有一电源模块113，其可提供电子书100所需的电力。电源模块113的特点在于其与显示模块109中的透明薄膜太阳能电池板115耦接，可接收该处光电转换所生成的电力，供给整个电子书装置使用。须注意电子书100内部还可设置其他功能性组件或模块，举例言之，如可在显示模块109两侧加装一排LED光源，以让电子书100在无外部光源的环境下使用内建的光源来呈现图文。其他的功能性组件还包含音效模块、触控模块、无线传输模块等，其非本发明的重点故在文中不多予描述。接着请参照图3，其为图1中电子书100的各构件组装后的装置立体图。如图所示，电子书100组装后从上壳体101开口 105裸露出的部位即为薄膜太阳能电池板115的上透明基材。阳光与/或照明光可经由该部位入射至电子书内部的显示模块109，提供薄膜太阳能电池板115进行光电转换所需的光能，并作为电子书反射式显示成像所需的正光源。本发明具有透明薄膜太阳能电池的电子书的优点在于电子书在接收外部入射光线(如太阳光、照明光等)的同时亦可利用该些入射光线进行光电转换以生成额外的电能供电子书装置使用。尤其现有的电子书多为反射式显示设计，使用者在阅读时需在显示侧施以外部光源才能反射出具有图文图像的显示光，故其使用时多处于有外部光源的环境下。如此， 本发明装设有薄膜太阳能电池板的电子书在使用期间(有光照的环境下)其自身的图像表现能力不会受到影响，又同时可生成额外的电力储存在电源模块中供整体装置使用，例如供给内部的LED光源电力以在无光照环境下使用。由于大多数的电子书装置仅在画面切换时(如换页)会用到电力，平常使用的常驻期间并不耗电，故如本发明以薄膜太阳能电池生成电能的设计将可使电子书永远不需进行任何的外部充电动作，完全利用薄膜太阳能电池生成的电力即可达成运作。再者，本发明的设计可以轻易地与传统电子书组装整合中，不会改变其原先的制作流程，是为一兼具现今节能减碳环保概念诉求且易于实作的设计。
文中所述的实施例与附图供予阅者，以使其对于本发明各不同实施例结构有通盘性的了解。该些附图与说明并非意欲对利用此处所述结构或方法的装置与系统中的所有元件及特征作完整性的描述。在参阅本发明揭露书中，本领域技术人员将更能明白本发明许多其他的实施例，其得以采由或得自本发明的揭露。在不悖离本发明范畴的情况下，发明中可以进行结构与逻辑的置换与改变。此外，其附图仅用于呈具而非按比例所绘制。附图中的某些部分可能会被放大强调，而其他部分可能被简略。据此，本发明的揭露与附图理视为描述而非限制性质，并将由权利要求范围来限制。
权利要求
1.一种具有透明薄膜太阳能电池的电子书，其特征在于，所述的具有透明薄膜太阳能电池的电子书包含一电子纸，可呈现出文字与图形；一驱动背板，设置在所述电子纸底面，所述背板含有驱动电路来驱使所述电子纸呈现出文字与图形；一电源模块，可提供所述电子书所需的电能；一透明薄膜太阳能电池板，设置在所述电子纸表面并与所述电源模块电连接以提供电能给所述电源模块；及一壳体，容纳所述电子纸、背板、电源模块、及透明薄膜太阳能电池板。
2.如权利要求1所述的电子书，其特征在于，所述的具有透明薄膜太阳能电池的电子书更包含一彩色滤光片设置在所述电子纸与所述透明薄膜太阳能板之间以使所述电子纸可呈现彩色文字与图形。
3.如权利要求1所述的电子书，其特征在于，所述电子纸为电泳式、胆固醇液晶式、电湿式、电致变色式、电流体式、拧转球式、干涉调变式类型的电子纸。
4.如权利要求1所述的电子书，其特征在于，所述驱动背板为非晶硅薄膜晶体管、低温多晶硅晶体管、有机晶体管、金属氧化物晶体管类型的驱动背板。
5.如权利要求1所述的电子书，其特征在于，所述透明薄膜太阳能电池板为非晶硅、微晶硅、硫化镉、锑化镉、铜铟硒化物、铜铟镓硒化物、或色素敏化染料类型的透明薄膜太阳能电池。
全文摘要
本发明公开了一种具有透明薄膜太阳能电池的电子书，其包含一透明薄膜太阳能电池板设置在内部的电子纸组件上，以将部分的入射光转换成电能供电子书使用，同时又不会影响到电子书的画面显示。
文档编号G09B5/02GK102479442SQ201010564228
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者刘吉人, 张一熙, 梅长锜 申请人:吉富新能源科技(上海)有限公司