TWI632451B - 太陽能顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種太陽能顯示裝置，其可包含太陽能電池層、液晶層以及偏光板。太陽能電池層可包含透明電極、光伏層及金屬反射層；透明電極可設置於光伏層之上，並可做為第一電極；金屬反射層可設置於光伏層之下，並可做為第二電極；光伏層可用於將光能轉換為電能，使透明電極與金屬反射層之間可產生電位差。液晶層可設置於太陽能電池層之上。偏光板可設置於液晶層之上。

Description

太陽能顯示裝置

本發明係有關於一種顯示裝置，特別是一種太陽能顯示裝置。

由於科技的進步，各式各樣具有不同功能的電子裝置被開發出來以滿足人們不同的需求；而為了增加電子裝置的可攜性，近年來也開發出來了許多不同的穿戴式裝置，如智慧手錶、智慧眼鏡及智慧衣服等等，而這些裝置均需要透過液晶顯示裝置以顯示各種資訊，藉此與使用者進行互動以提供多種功能。

請參閱第1A圖及第1B圖，其係為習知技藝之顯示裝置1之第一示意圖及第二示意圖。如圖所示，顯示裝置1可包含偏光板11、液晶層12及反射層13。

偏光板11設置於液晶層12之上方，而液晶層12設置於反射層13之上方。當入射光L穿透偏光板11時，偏光板11可容許偏振方向與其透射軸平行的光線通過以產生偏振光PL，而液晶層12可透過改變其液晶分子的排列決定偏振光PL的偏振方向，而反射層13則可反射偏振光PL至液晶層13；圖中方向D及D’則表示偏振光PL的偏振方向。

如第1A圖所示，當顯示裝置1關閉時，入射光L穿透偏光板11產生偏振光PL，而在偏振光PL穿透液晶層12時，液晶層12之液晶分子的排列可使偏振光PL之偏振方向由D改為D’，使其與偏光板11之透射軸垂直，因此在偏振光PL由反射層13反射而再次穿透晶層12後，偏振光PL無法 穿透偏光板11，此時顯示裝置1可為不透光狀態。

如第1B圖所示，當顯示裝置1開啟時，入射光L穿透偏光板11產生偏振光PL，而在偏振光PL穿透液晶層12時，液晶層12可改變其液晶分子的排列可使偏振光PL之偏振方向D與偏光板11之透射軸保持平行，因此在偏振光PL由反射層13反射而再次穿透液晶層12後，偏振光PL可穿透偏光板11，使顯示裝置1可為透光狀態。

然而，偏振光PL不但包含可見光的成份，更包含了不可見光的成份，而這些不可見光成份與顯示裝置1之顯示功能無關，但顯示裝置1並不包含任何機制以充份利用這些不可見光成份的能量，因此造成了能量的浪費。

又，部份的電子裝置，如穿戴式裝置，具有較低的能耗，但仍需要透過電池來進行供電，因此使其成本提升。

此外，由於穿戴式裝置之電池的電量有限，因此使用者也需要頻繁地取下穿戴式裝置，並對穿戴式裝置的電池進行充電，因此使用上極為不便。

因此，如何提出一種顯示裝置，能夠有效改善習知技藝之顯示裝置能源利用效率低落、成本過高及使用不便的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種太陽能顯示裝置，以解決習知技藝之顯示裝置能源利用效率低落、成本過高及使用不便等問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種太陽能顯示裝置，其可包含太陽能電池層、液晶層以及偏光板。太陽能電池層可包含透明電極、光伏層及金屬反射層；透明電極可設置於光伏層之上，並可做為第一電極；金屬反 射層可設置於光伏層之下，並可做為第二電極；光伏層可用於將光能轉換為電能，並可使透明電極與金屬反射層之間可產生電位差。液晶層可設置於太陽能電池層之上。偏光板可設置於液晶層之上。

根據本發明之其中一目的，再提出一種太陽能顯示裝置，其可包含太陽能電池層、反射層、液晶層以及偏光板。太陽能電池層可包含透明電極、光伏層及金屬電極；透明電極可設置於光伏層之上；金屬電極可設置於光伏層之下；光伏層可用於將光能轉換為電能，並可使透明電極與金屬電極之間產生電位差。反射層可設置於太陽能電池層之上。液晶層可設置於反射層之上。偏光板可設置於液晶層之上。

承上所述，依本發明之太陽能顯示裝置，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明之一實施例中，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能，並反射偏振光中之可見光成份，因此可更為充份地利用這些不可見光成份的能量，因此具更佳的能源利用效率。

(2)本發明之一實施例中，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能，以提供電力給太陽能顯示裝置，因此具有較低能耗的電子裝置不需要透過電池來進行供電也可正常運作，因此使成本降低。

(3)本發明之一實施例中，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能持續對電子裝置之電池充電，因此使用者不需要頻繁地對電子裝置進行充電，因此使用更為方便。

(4)本發明之一實施例中，即使在太陽能顯示裝置被關閉的狀態下，太陽能顯示裝置之太陽能電池層仍可持續提供電能，因此更能達到節能省電的目的。

1‧‧‧習知技藝之顯示裝置

11‧‧‧偏光板

12‧‧‧液晶層

13‧‧‧反射層

2‧‧‧太陽能顯示裝置

21‧‧‧偏光板

22‧‧‧液晶層

23‧‧‧太陽能電池層

231‧‧‧透明電極

232‧‧‧光伏層

233‧‧‧金屬反射層

234‧‧‧金屬電極

24‧‧‧反射層

D、D’‧‧‧偏振方向

L‧‧‧入射光

PL‧‧‧偏振光

V‧‧‧輸出電壓

第1A圖 係為習知技藝之顯示裝置之第一示意圖。

第1B圖 係為習知技藝之顯示裝置之第二示意圖。

第2圖 係為本發明之太陽能顯示裝置之第一實施例之第一示意圖。

第3圖 係為本發明之太陽能顯示裝置之第一實施例之第二示意圖。

第4圖 係為本發明之太陽能顯示裝置之第一實施例之第三示意圖。

第5圖 係為本發明之太陽能顯示裝置之第二實施例之第一示意圖。

第6圖 係為本發明之太陽能顯示裝置之第二實施例之第二示意圖。

第7圖 係為本發明之太陽能顯示裝置之第二實施例之第三示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之太陽能顯示裝置之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件；同樣的，當提及元件「設置」於另一元件「之上」時，其可直接設置於該另一元件之上或可存在介入元件；而當提及元件「直接設置」於另一元件「之上」時，不存在介入元件；而其它用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第2圖，其係為本發明之太陽能顯示裝置之第一實施例之第一示意圖。如圖所示，太陽能顯示裝置2可包含太陽能電池層23、液晶層22以及偏光板21。

太陽能電池層23可包含透明電極231、光伏層232及金屬反射層233。

透明電極231可設置於光伏層232之上，並可做為第一電極，在本實施例為正極；在較佳實施例中，透明電極231可為氧化銦錫(ITO)電極等等。

金屬反射層233可設置於光伏層232之下，並可做為第二電極，在本實施例為負極；在較佳實施例中，金屬反射層233可為鋁金屬層或鋁合金層等等。

光伏層232可設置於透明電極231及金屬反射層233之間，並可用於將光能轉換為電能，使透明電極231與金屬反射層233之間可產生電位差。光伏層232可對可見光具透光性；換言之，其可吸收不可見光但容許可見光穿透，其中可見光的波長範圍約為390nm~780nm或312nm~1050nm，而不可見光的波長範圍約為低於390nm及高於780nm或低於312nm及高於1050nm。在較佳實施例中，光伏層232可為單晶矽層、多晶矽層、非晶矽層、砷化鎵(GaAs)層、鋁砷化鎵(GaAlAs)層、磷化銦(InP)層、硫化鎘(CdS)層或碲化鎘(CdTe)層等等。

液晶層22可設置於太陽能電池層23之上。

偏光板21可設置於液晶層22之上。

當然，上述的內容僅為舉例說明，並非用於限制本發明，太陽能顯示裝置2之結構、各元件之連結關係及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。

請參閱第3圖，其係為本發明之太陽能顯示裝置之第一實施例之第二示意圖。如圖所示，當太陽能顯示裝置2開啟時，入射光L穿透偏光板21產生偏振光PL(圖中方向D及D’則表示偏振光PL的偏振方向)。然後，偏振光PL穿透液晶層22及透明電極231後進入光伏層232，光伏層232則將偏振光PL中不可見光成份的能量轉換為電能使透明電極231與金屬反射層233之間產生電位差以輸出電壓V。同時，金屬反射層233則反射偏振 光PL使偏振光PL再次穿透液晶層22及偏光板21，使太陽能顯示裝置2可為透光狀態。

當然，上述的內容僅為舉例說明，並非用於限制本發明，太陽能顯示裝置2之結構、各元件之連結關係及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。

請參閱第4圖，其係為本發明之太陽能顯示裝置之第一實施例之第三示意圖。如圖所示，當太陽能顯示裝置2關閉時，入射光L穿透偏光板21產生偏振光PL。然後，偏振光PL穿透液晶層22及透明電極231後進入光伏層232，光伏層232則將偏振光PL中不可見光成份的能量轉換為電能使透明電極231與金屬反射層233之間產生電位差以輸出電壓V。同時，金屬反射層233則反射偏振光PL使偏振光PL再次穿透液晶層22，而此時液晶層22之液晶分子的排列可使偏振光PL之偏振方向由D改變為D’，使其與偏光板21之透射軸垂直，因此在偏振光PL由金屬反射層233反射而再次穿透晶層22後，偏振光PL無法穿透偏光板21，此時太陽能顯示裝置2可為不透光狀態。

當然，上述的內容僅為舉例說明，並非用於限制本發明，太陽能顯示裝置2之結構、各元件之連結關係及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。

由上述可知，太陽能顯示裝置2之太陽能電池層23可吸收偏振光PL中之不可見光成份再轉換為電能，並反射偏振光PL中之可見光成份，因此可更為充份地利用這些不可見光成份的能量，故可以有效提升能源利用效率。

此外，太陽能顯示裝置2之太陽能電池層23不但可在太陽能顯示裝置2開啟的狀態下提供電能，更可在太陽能顯示裝置2關閉的狀態下提供電能， 因此更能達到節能省電的目的。

值得一提的是，習知技藝之顯示裝置並不包含任何機制以充份利用偏振光中之不可見光成份，因此造成了能量的浪費。相反的，根據本發明之實施例，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能，並反射偏振光中之可見光成份，因此可更為充份地利用這些不可見光成份的能量，因此可以有效提升能源利用效率。

又，部份的電子裝置具有較低的能耗，但仍需要透過電池來進行供電，因此使其成本提升。相反的，根據本發明之實施例，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能以提供電力，因此具有較低能耗的電子裝置不需要透過電池來進行供電也可正常運作，因此使成本降低。

此外，由於電子裝置之電池的電量有限，因此使用者也需要頻繁地對電子裝置的電池進行充電，因此使用上極為不便。相反的，根據本發明之實施例，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能持續對電子裝置之電池充電，因此使用者不需要頻繁地對電子裝置進行充電，因此使用更為方便。

再者，根據本發明之實施例，即使在太陽能顯示裝置被關閉的狀態下，太陽能顯示裝置之太陽能電池層仍可持續提供電能，因此更能達到節能省電的目的。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。

請參閱第5圖，其係為本發明之太陽能顯示裝置之第二實施例之第一示意圖。如圖所示，太陽能顯示裝置2可包含太陽能電池層23、反射層24、液晶層22、偏光板21。

太陽能電池層23可包含透明電極231、光伏層232及金屬電極234。

透明電極231可設置於光伏層232之上，並可做為第一電極。

金屬電極234可設置於光伏層232之下，並可做為第二電極。

光伏層232可設置於透明電極231及金屬電極234之間，並可用於將光能轉換為電能，使透明電極231與金屬電極234之間可產生電位差。在本實施例中，光伏層232可對可見光有透光性，但可吸收不可見光；在較佳的實施例中，光伏層232可吸收之不可見光的波長範圍約為低於390nm及高於780nm或低於312nm及高於1050nm。

反射層24可設置於太陽能電池層23之上；在較佳的實施例中，反射層24可為反射材料製成，其可反射波長範圍約為390nm~780nm或312nm~1050nm的可見光，並可容許波長低於390nm及波長高於780nm或低於312nm及高於1050nm的不可見光穿透。

液晶層22可設置於反射層24之上。

偏光板21可設置於液晶層22之上。

當然，上述的內容僅為舉例說明，並非用於限制本發明，太陽能顯示裝置2之結構、各元件之連結關係及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。

請參閱第6圖，其係為本發明之太陽能顯示裝置之第二實施例之第二示意圖。如圖所示，當太陽能顯示裝置2開啟時，入射光L穿透偏光板21產生偏振光PL(圖中方向D及D’則表示偏振光PL的偏振方向)。然後，偏振光PL穿透液晶層22至反射層24，此時，反射層24可反射偏振光PL中的可見光成份，而偏振光PL中的不可見光成份則可穿透反射層24及透明電極231後進入光伏層232，光伏層232則將偏振光PL中不可見光成份的能量轉換為電能使透明電極231與金屬電極234之間產生電位差以輸出電壓V。同時，偏振光PL中的可見光成份則可再次穿透液晶層22及偏光板21，使太陽能顯示裝置2可為透光狀態。

當然，上述的內容僅為舉例說明，並非用於限制本發明，太陽能顯示裝置2之結構、各元件之連結關係及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。

請參閱第7圖，其係為本發明之太陽能顯示裝置之第二實施例之第三示意圖。如圖所示，如圖所示，當太陽能顯示裝置2關閉時，入射光L穿透偏光板21產生偏振光PL。然後，偏振光PL穿透液晶層22至反射層24，此時，反射層24可反射偏振光PL中的可見光成份，而偏振光PL中的不可見光成份則可穿透反射層24及透明電極231後進入光伏層232，光伏層232則將偏振光PL中不可見光成份的能量轉換為電能使透明電極231與金屬電極234之間產生電位差以輸出電壓V。同時，偏振光PL中的可見光成份則可再次穿透液晶層22，而此時液晶層22之液晶分子的排列可使偏振光PL之偏振方向由D改變為D’，使其與偏光板21之透射軸垂直，因此在偏振光PL由反射層24反射而再次穿透液晶層22後，偏振光PL無法穿透偏光板21，此時顯示裝置2可為不透光狀態。

由上述可知，本實施例之太陽能顯示裝置2與前述實施例的差異在於本實施例之太陽能顯示裝置2增加了反射層24，如此使太陽能電池層23之光伏層232不需要由可透光的材料製成，使太陽能電池層23在材料的選擇上更具彈性。

當然，上述的內容僅為舉例說明，並非用於限制本發明，太陽能顯示裝置2之結構、各元件之連結關係及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。

同樣的，本實施例之太陽能顯示裝置2之太陽能電池層23也可吸收偏振光PL中之不可見光成份再轉換為電能，並反射偏振光PL中之可見光成份，因此可更為充份地利用這些不可見光成份的能量，故可以有效提升能 源利用效率。

此外，本實施例之太陽能顯示裝置2之太陽能電池層23也同樣可在太陽能顯示裝置2開啟的狀態下提供電能，更可在太陽能顯示裝置關閉的狀態下提供電能，因此更能達到節能省電的目的。

綜上所述，本發明之一實施例中，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能，並反射偏振光中之可見光成份，因此可更為充份地利用這些不可見光成份的能量，因此具更佳的能源利用效率。

又，本發明之一實施例中，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能，以提供電力給太陽能顯示裝置，因此具有較低能耗的電子裝置不需要透過電池來進行供電也可正常運作，因此使成本降低。

此外，本發明之一實施例中，太陽能顯示裝置之太陽能電池層可吸收偏振光中之不可見光成份再轉換為電能持續對電子裝置之電池充電，因此使用者不需要頻繁地對電子裝置進行充電，因此使用更為方便。

再者，本發明之一實施例中，即使在太陽能顯示裝置被關閉的狀態下，太陽能顯示裝置之太陽能電池層仍可持續提供電能，因此更能達到節能省電的目的。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利 範圍中。

Claims (19)

1. 一種太陽能顯示裝置，係包含：一太陽能電池層，係包含一透明電極、一光伏層及一金屬反射層；該透明電極設置於該光伏層之上，並做為一第一電極；該金屬反射層設置於該光伏層之下，並做為一第二電極；該光伏層用於將光能轉換為電能，使該透明電極與該金屬反射層之間產生一電位差；一液晶層，係設置於該太陽能電池層之上；以及一偏光板，係設置於該液晶層之上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能顯示裝置，其中當一入射光穿透該偏光板產生之一偏振光時，該偏振光穿透該液晶層及該透明電極後進入該光伏層後，被該金屬反射層反射使該偏振光的可見光成份再次穿透該液晶層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能顯示裝置，其中該透明電極係為一氧化銦錫電極。
4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能顯示裝置，其中該金屬反射層係為一鋁金屬層或一鋁合金層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層係為一單晶矽層、一多晶矽層、一非晶矽層、一砷化鎵層、一鋁砷化鎵層、一磷化銦層、一硫化鎘層或一碲化鎘層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層係對可見光有透光性，並能吸收不可見光。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能顯示裝置，其中該第一電極係為一正極，而該第二電極係為一負極。
8. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層能容許波長為390nm~780nm的可見光穿透，且能吸收波長低於390nm及波長高於780nm的不可見光。
9. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層能容許波長為312nm~1050nm的可見光穿透，且能吸收波長低於312nm及波長高於1050nm的不可見光。
10. 一種太陽能顯示裝置，係包含：一太陽能電池層，係包含一透明電極、一光伏層及一金屬電極；該透明電極設置於該光伏層之上；該金屬電極設置於該光伏層之下；該光伏層用於將光能轉換為電能，使該透明電極與該金屬電極之間產生一電位差；一反射層，係設置於該太陽能電池層之上；一液晶層，係設置於該反射層之上；以及一偏光板，係設置於該液晶層之上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中當一入射光穿透該偏光板產生之一偏振光時，該偏振光穿透該液晶層後，該偏振光中的可見光成份被該反射層反射並再次穿透該液晶層，而該偏振光中的不可見光成份穿透該反射層及該透明電極後進入該光伏層。
12. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中該透明電極係為一氧化銦錫電極。
13. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中該反射層係為一反射材料製成，該反射層能反射波長為390nm~780nm的可見光，且容許波長低於390nm及波長高於780nm的不可見光穿透。
14. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中該反射層係為一反射材料製成，該反射層能反射波長為312nm~1050nm的可見光，且容許波長低於312nm及波長高於1050nm的不可見光穿透。
15. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層係為一單晶矽層、一多晶矽層、一非晶矽層、一砷化鎵層、一鋁砷化鎵層、一磷化銦層、一硫化鎘層或一碲化鎘層。
16. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層係對可見光有不透光性，並能吸收不可見光。
17. 如申請專利範圍第10項所述之太陽能顯示裝置，其中該透明電極係為一正極，而該金屬電極係為一負極。
18. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層能吸收波長低於390nm及波長高於780nm的不可見光。
19. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能顯示裝置，其中該光伏層能容吸收波長低於312nm及波長高於1050nm的不可見光。