TW201217858A - Liquid crystal display integrated with solar cell module - Google Patents

Description

201217858 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示器’尤指一種整合有太陽能電池之液 晶顯示器。 【先前技術】 隨著電子技娜斷地進步，許乡電子產科但其功能日益地多樣 化，其體積亦有逐漸縮小的趨勢。其中最明顯的例子即是筆記型電 腦已逐漸地取代了桌上型電腦。筆記型電腦之優點在於可攜帶性， 然而筆記型電腦皆需倚賴-電池或-外接之交流式變壓器所提供之 電源方能運作。因此，當筆記型電腦_帶至無翻義方時，尤 其疋在戶外’筆§&型電腦的使肖時間會受到電池的電量限制。 為了延長筆記型電腦在戶外使㈣間，已發展出_太陽能電池 充電器’來提供筆記贱__電力，並且對電池加以充電，使 筆記型電腦於電池之電力耗盡時仍可透過太陽光之照射來補充電 力’以繼續細筆記型電腦。不過，攜帶—太陽能電池充電器對使 用者來說實為-大負擔。為了改善需額外攜帶的負擔，另有發展出 將太陽能電池充電ϋ組裝至筆記型電腦中，已避免額_帶的負擔。 因此減少將太陽成電池充電器整合至筆記型電腦上之重量，並 降低成本，實為業界亟力改善之目標。 201217858 【發明内容】 本發明之主要目狀-在於提供—健合太雜電池模組之液 晶顯示器，以解決上述習知之問題。 為達上述之目的’本發明提供—種整合太陽能電池模組之液晶顯 不器’包括-顯示裝置、-第三透明基板以及—光電轉換詹。顯示 裝置包括-第-透明基板、—電極層、一第二透明基板、一膽固醇 型液晶層錢-共通電極層^第―翻基板具有―第―側以及一相 對於第-側之第二側’且第二透·板設於第—透明基板之第一 側，而膽ϋ醇魏晶層設於第—透板與第二翻基板之間。電 極層設於第-翻基板與_醇魏晶層之間，且共㈣極層設於 第-透明基板與膽畴型液晶層之間。第三透明基板設於第一透明 基板之第二側，錢電轉換祕著於第—透明基板與第三透明基板 之間，而第-透明基板、第三透明基板以及光電轉換層構成一太陽 能電池模組。 本發明將顯示裝置與太陽能電池模組整合在一起，使太陽能電池 模組共臓讀置之第—透明基板，以節省基板之材料成本，進而 減輕液晶顯示器之整體重量。 【實施方式】 為使熟習本㈣所屬技術領域之—般技藝者能更進—步了解本 201217858 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 明本發明的構成内容及所欲達成之功效。 請參考第1圖，第1圖為本發明第一較佳實施例之整合太陽能電 池模組之液晶顯示器的示意圖。第1圖僅為示意以更容易了解本發 明’其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。如第1圖所示，整 合太陽能電池模組之液晶顯示器100包括一顯示裝置102、一第三 透明基板 104 以及一光電轉換層(photoelectric conversion layer) 106。 顯示裝置102具有一顯示面108以及一背面11〇,且光電轉換層ι〇6 黏著於顯示裝置1〇2之背面no，而第三透明基板1〇4再黏著於光 電轉換層106上，以保護光電轉換層106免於外界的破壞。顯示裝 置102包括一第一透明基板η?、一第二透明基板114、一膽固醇型 液晶(cholesteric liquid crystal，CLC)層 116、一電極層 118 以及一共 通電極層120。第一透明基板112具有一第一側122以及一相對於 第一側122之第二側124，且第一透明基板112之第一側122面對 顯不裝置102之顯示面1〇8，而第一透明基板112之第二側124面 對顯不裝置102之背面110。並且，第二透明基板114設於第一透 明基板112之第一側122，且膽固醇型液晶層116設於第一透明基 板112與第一透明基板114之間。電極層118設於第一透明基板出 與膽固醇型液晶層116之間，而共通電極層丨2〇設於第二透明基板 114與膽固醇型液晶層116之間，並可藉由於電極層118與共通電 極層120之間提供一電壓差，以驅動膽固醇型液晶層116中之複數 個液晶分子126之旋轉，進而於顯示裝置1〇2之顯示面1〇8呈現所 201217858 欲顯不之影像。因此，顯示裝置102係為一膽固醇型液晶顯示器。 此外，於其他實施例中，為了使膽固醇液晶顯示器呈現出彩色畫面， 於單一晝素區内之膽固醇型液晶層可區分為至少三部份，分別對應 至不同的子畫素區，例如藍色子畫素區、紅色子畫素區以及綠色子 晝素區。並且，於不同子畫素區的膽固醇液晶層中添加具有不同旋 轉螺距的旋光劑，或者添加相同之旋光劑，但不同子畫素區之膽固 醇液晶層施以不同時間的曝光，使各子晝素區之膽固醇液晶層可呈 現出不同顏色，例如：藍色、紅色與綠色等。 於本實施例中，第三透明基板104設於第一透明基板112之第二 側124 ’且光電轉換層1〇6黏貼於第一透明基板112與第三透明基 板104之間。並且，液晶顯示器100另包括二黏著層128，分別黏 著接合第一透明基板112與光電轉換層ι〇6，以及黏著接合第三透 明基板104與光電轉換層1〇6，且第一透明基板112、光電轉換層 106以及第三透明基板1〇4可構成一太陽能電池模組13〇，使太陽能 電池模組130與顯示裝置1〇2共用第一透明基板112，藉此可減少 習知分別需兩個基板來製作出顯示裝置與太陽能電池模組之材料成 本，進而減輕液晶顯示器100之整體重量。第一透明基板112、第 二透明基板114以及第三透明基板1〇4可為例如玻璃或塑膠之透明 基板*但不限於此。 此外，本實施例之光電轉換層1〇6係由一 PN二極體所構成，用 於將太陽光轉換為電能，並提供至顯示裝置1〇2。光電轉換層 201217858 具有一光吸收面132，用於將光線轉換為電流，且光吸收面132鄰 近第一透明基板Π2。藉此，當膽固醇型液晶層116可讓光線穿透 時，光線會穿透經過第一透明基板112，然後入射至光電轉換層 106,並藉由光電轉換層1〇6之光吸收面132來吸收射入液晶顯示器 100之光線，使液晶顯示器100顯示出黑色晝面，而處於一暗態(如也 state) 〇 本發明之光電轉換層之光吸收面並不限設於鄰近第一透明基 板。請參考第2 @ ’第2圖為本㈣第-紐實施例之整合太陽能 電池模組之液晶顯示器的另一實施態樣。如第2圖所示，相較於第 -實施例之液晶顯示n，本實蘭樣之规轉換層1G6的光吸收面 132係。又於鄰近第二透明基板1〇4，使大部分從第三透明基板 之外侧射入之光線不需經過構成PN二極體之基材即可被光吸收面 32所及ij欠於本發明之其他實施例中’本發明之光電轉換層廳 亦可由兩組PN4體所構成’並分別設於鄰近第一透明基板ιΐ2 與鄰近第三透明基板104。藉此，從第一透明基板112穿透至光電 轉換層106之光線與從第三透明基板⑽穿透至光電轉換層之 光線皆可被光電轉換層所吸收，以有效地吸收更多光線。 以下將進-步說明本實施例液晶顯示器之運作方式。請參考第3 4 ® ^ 3 ® ^^«^a^^^4^~^(t(brightness state) 之不忍圖’且第4圖為本發明液晶顯示器處於暗態之示意圖。如第 3圖所示，當液晶顯示g i⑻之電極層m與共通電極層12〇之間 201217858 並無外加電場時’膽固醇型液晶層116中之液晶分子126呈現一平 面結構(planar texture)的排列狀態。此時，膽固醇型液晶層106會反 射特定波長之光線，並且可藉由調整液晶分子126間之間距長度， 可使膽固醇型液晶層106反射可見光範圍之波長的光線。因此，當 從顯示裝置102之顯示面1〇8射入之光線穿過共通電極層12〇後， 光線會受到膽固醇型液晶層116的反射，而朝共通電極層12〇行進。 然後光線再經過共通電極層120以及第二透明基板114之後，會從 _ 顯不裝置102之顯示面108射出’使液晶顯示器1〇〇顯示出白色畫 面，因此液晶顯示器1〇〇係處於亮態。 如第4圖所示，當一電源134電性連接於液晶顯示器1〇〇之電極 層118與共通電極層12〇之間，並提供一電壓差時，膽固醇型液晶 層116中之液晶分子126呈現一指紋型結構(Fingerprinttexture)的排 列狀態。此時，膽固醇型液晶層116係為一透明狀態，因此當光線 從顯示裝置102之顯示面1〇8射入後，會穿過共通電極層12〇，然 後直接穿過膽固醇型液晶層126，並依序穿過電極層ns以及第一 透明基板112,而被光電轉換層106吸收，因此顯示裝置1〇2之顯 示面108並不會有光線射出，使液晶顯示器1〇〇顯示出黑色畫面而 處於暗態。另一方面，*管液晶顯示器100處於暗態或亮態，從第 三透明基板1〇4之外側射入之光線皆會被光電轉換層1〇6吸收，而 不至於射入顯示裝置102。 由此可知，本實施例之液晶顯示器謂係為—反射式液晶顯示 9 201217858 器，當使餘太陽光下時，可械湘外界的太陽光作為顯示光源， 以避免於強光下發生對tt度下降之卩摘。餅注意的是，本實施例 藉由光電轉換層106將入射光吸收，不僅可將光線轉換為電能，更 可省略習知膽固醇型液晶顯示器中用於吸收光線之一黑色吸收層， 進而可降低製作成本。 曰 此外，本發明之液晶顯示器另可包括一抗反射層，以助於將光線 射入光電轉換層内，並且以下將進一步說明顯示裝置之結構。請參 考第5圖與第6圖’第5圖為本發明第二較佳實施例之整合太陽能 電池模組之液晶顯示器的剖面示意圖，且第6圖為本發明第二較佳 實施例之整合太陽能電池模組之液晶顯示器的上視示意圖。為了簡 化說明，下述其他實施例與上述第一較佳實施例相同之元件將使用 相同符號標示’且相同之元件結構將不再贅述。如第5圖與第6圖 所示，相較於第一較佳實施例，本實施例之液晶顯示器2〇〇另包括 一抗反射層(anti-reflective layer)2〇2，覆蓋於第一透明基板112之第 二側124上，且位於光電轉換層1〇6與第一透明基板112之間。抗 反射層202 ®對第-透明基才反ι12 一側之表面係具有避免光線產生 反射之功效，且抗反射層202面對光電轉換層106 一側之表面具有 反射光線之功效。抗反射層202可包括例如氮化石夕等之抗反射材 料，但不限於此。並且，本實施例之顯示裝置1〇2另包括一陣列電 路層204 ’且本實施例之光轉換層由兩組pN二極體所構成，而 具有二光吸收面132，分別鄰近第一透明基板112與鄰近第三透明 基板104。陣列電路層204設於第一透明基板112之第一側122上， 201217858 且電性連接至電極層118。陣列電路層204包括複數個薄膜電晶體 210、複數條#描線212、複數條資料線214以及一保護層216，且 各薄膜電晶體210具有一閘極電極2i〇a、一源極電極21仙、一沒極 電極210c、一絕緣層210d以及一半導體層210e。其中，掃描線212 與閘極電極210a係由一第一導電層218所構成，且資料線214、源 極電極210b與没極電極210c由一第二導電層220所構成。第一導 電層218、絕緣層210d、半導體層21〇e、第二導電層220以及保護 φ層216依序設於第一透明基板112之第一側122上，且電極層118 設於保護層216上。另外，保護層216覆蓋於薄膜電晶體21〇上， 並曝路出溥膜電晶體210之部份及極電極2i〇c ’使電極層us可電 !生連接至薄膜電晶體210之及極電極2i〇c。於本實施例中，形成第 導電層218與第二導電層220之材料可包括例如|目(M〇)、组㈣、 鉻(Cr)以及|g(Al)等金屬材料，但不限於此。 並且’掃描線、資料線、祕電極、源極雜以及汲極電極亦可 分別包括-透明導f材料，例如：氧化鱗或氧化銦料，但不限 於此。因此，當液晶顯示器處於暗態時，掃描線、資料線、問極電 極、。源極電極以及_雜不會對外界之光線產生反射，使液晶顯 示器可呈現良好的暗態，而具有高對比度。 此外’本發明之抗反_不限於設於第—翻基板與光電轉換層 之間，亦可設於第-透明基板與膽固醇型液晶層之間。請參考第7 圖’第7 ’本發_三較佳實_之整合域㈣賴組之液晶 11 201217858 顯示器的剖面示意圖。如第7圖所示，相較於第二較佳實施例，本 實施例之液晶顯示器300之抗反射層302係覆蓋於第一透明基板 112之第一側122,且位於陣列電路層204與膽固醇型液晶層U6之 間’使光線於穿透第一透明基板112之前先遇到抗反射層302，進 而將大部份之光線侷限於太陽能電池模組130中，以產生良好的黑 色畫面，並提升對比度。並且，本實施例之膽固醇型液晶層116除 了包括液晶分子之外，另包括一旋光劑(chirai dopant)，摻雜於液晶 分子中’使膽固醇型液晶層116呈現出不同顏色。 $ 在本發明之其他實施例中，抗反射層可設於膽固醇型液晶層與光 電轉換層之間，用以將穿過膽固醇型液晶層之光線引導至光電轉換 層内。 综上所述’本發明將膽固醇型液晶顯示器與太陽能電池模組整合 在起，使太陽能電池模組共用膽固醇型液晶顯示器之陣列基板。 相較於習知技術需分別製作出液晶顯示器與太陽能電池模組，然後鲁 再組裝在ϋ發明可節省—基板之材料成本，進而減輕液晶顯 示器之整體重量。並且’本發明係利用反射式之膽固醇型液晶顯示 器作為顯示襄置，使液晶顯示器在使用於太陽光下時可有效利用外 界的太陽光作為顯示光源，以避免於強光下發生對比度下降之問題。 X上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明巾請專利 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 12 201217858 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明第—難實施例之整合太·電池模組之液晶顯示 器的示意圖。 第2。圖為本發明第一較佳冑施例之整合太陽能電池模組之液晶顯示 器的另一實施態樣。 第3圖為本發明液晶顯示器處於亮態之示意圖。 •第4圖為本發明液晶顯示器處於暗態之示意圖。 第^圖為本發明第二較佳實施例之整合太陽能電池模組之液晶顯示 器的剖面示意圖。 第6圖為本發明第二較佳實施例之整合太陽能電池模組之液晶顯示 器的上視示意圖。 第7圖為本發明第三較佳實施例之整合太陽能電池模組之液晶顯示 器的剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100液晶顯示器 102 顯示裝置 104第三透明基板 106 光電轉換層 108顯示面 110 背面 112第一透明基板 114 第三透明基板 116膽固醇型液晶層 118 電極層 120 共通電極層 122 第一側 124第二側 126 液晶分子 13 201217858 128 黏著層 130 太陽能電池模組 132 光吸收面 134 電源 200 液晶顯不益 202 抗反射層 204 陣列電路層 210 薄膜電晶體 210a 閘極電極 210b 源極電極 210c 汲極電極 210d 絕緣層 210e 半導體層 212 掃描線 214 資料線 216 保護層 218 第一導電層 220 第二導電層 300 液晶顯不 302 抗反射層 304 旋光劑 14

Claims (1)

1. 201217858 七、申請專利範圍： 1. 一種整合太陽能電池模組之液晶顯示器，包括： 一顯示裝置，包括： 第一透明基板，具有一第一侧以及一相對於該第一側之 第二側； 一第二透明基板，設於該第一透明基板之該第一側； 鲁 一膽固醇型液晶(cholesteric liquid crystal)層，設於該第一透 明基板與該第二透明基板之間； 一電極層，設於該第一透明基板與該膽固醇型液晶層之 間；以及 -共通電極層，設於該第三義基減職_型液晶層 之間； 一第三透明基板’設於該第一透明基板之該第二側；以及 ^ (photoelectric conversion layer) 基板與該第三透明基板之間，且該第一透明基板、該第三透 明基板以及該光電轉換層構成—太陽能電池模組/一 2. 如申請專利範圍第！項所述之液晶顯示器，其中該光電轉換層具 有-光吸收面，j_該光吸收面鄰近該第三透明基板。 3. 如申請專利細^項所述之液晶顯示器，其中該光電轉換層具 有一光吸收面，且該光吸收面鄰近該第一透明基板。 15 201217858 4. 如申請專利範圍第丨項所述之液晶顯示器，其中該光電轉換層具 有二光吸收面，且各該光吸收面分別鄰近該第一透明基板與鄰近 該第三透明基板。 5. 如申請專利範圍第i項所述之液晶顯示器，其中該顯示裝置另包 括一抗反射層(anti-reflectivelayer)，設於該膽固醇型液晶層與該 光電轉換層之間。 6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示器，其中該抗反射層位於 該光電轉換層與該第一透明基板之間。 7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示器，其中該抗反射層，覆 蓋於該第-透明基板之該第—側，且位於該第—透明基板與該膽 固醇型液晶層之間。 8. 如申6月專利|巳圍第5項所述之液晶顯示_，其中該抗反射層包括 氮化石夕。 9.如申請專利範圍第丨項所述之液晶顯示器，其中鋪示裝置另包 括複數個;|膜電阳體、複數條資料線以及複數條掃描線，設於該 膽固醇魏晶層與該第-透縣板之間，且各該薄膜電晶體具有 一閘極電極、一汲極電極以及一源極電極。 201217858 ίο.如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示器，其中該等掃描線、 該等資料線、該等閘極電極、該等源極電極以及該等沒極=極分 別包括一透明導電材料。 •如申吻專利範圍第1項所述之液晶顯示器，另包括二點著芦， 分別黏著該第一透明基板與該光電轉換層，以及黏著該第三透明 基板與該光電轉換層。 12·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中該膽固醇液晶 層包括複數個液晶分子以及一旋光劑，且該旋光劑摻雜於該等液 晶分子中。 八、囷式：