CN107403594A - 太阳能显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能显示设备，其可包含太阳能电池层、液晶层以及偏光板。太阳能电池层可包含透明电极、光伏层及金属反射层；透明电极可设置于光伏层之上，并可作为第一电极；金属反射层可设置于光伏层之下，并可作为第二电极；光伏层可用于将光能转换为电能，使透明电极与金属反射层之间可产生电位差。液晶层可设置于太阳能电池层之上。偏光板可设置于液晶层之上。
Description
技术领域
本发明关于一种显示设备，特别是一种太阳能显示设备。
背景技术
由于科技的进步，各式各样具有不同功能的电子装置被开发出来以满足人们不同的需求；而为了增加电子装置的可移植性，近年来也开发出来了许多不同的穿戴式装置，如智能手表、智能眼镜及智能衣服等等，而这些装置均需要透过液晶显示设备以显示各种信息，藉此与用户进行互动以提供多种功能。
请参阅图1A及图1B，其为现有技术的显示设备1的第一示意图及第二示意图。如图所示，显示设备1可包含偏光板11、液晶层12及反射层13。
偏光板11设置于液晶层12的上方，而液晶层12设置于反射层13的上方。当入射光L穿透偏光板11时，偏光板11可容许偏振方向与其透射轴平行的光线通过以产生偏振光PL，而液晶层12可透过改变其液晶分子的排列决定偏振光PL的偏振方向，而反射层13则可反射偏振光PL至液晶层13；图中方向D及D’则表示偏振光PL的偏振方向。
如图1A所示，当显示设备1关闭时，入射光L穿透偏光板11产生偏振光PL，而在偏振光PL穿透液晶层12时，液晶层12的液晶分子的排列可使偏振光PL的偏振方向由D改为D’，使其与偏光板11的透射轴垂直，因此在偏振光PL由反射层13反射而再次穿透晶层12后，偏振光PL无法穿透偏光板11，此时显示设备1可为不透光状态。
如图1B所示，当显示设备1开启时，入射光L穿透偏光板11产生偏振光PL，而在偏振光PL穿透液晶层12时，液晶层12可改变其液晶分子的排列可使偏振光PL的偏振方向D与偏光板11之透射轴保持平行，因此在偏振光PL由反射层13反射而再次穿透液晶层12后，偏振光PL可穿透偏光板11，使显示设备1可为透光状态。
然而，偏振光PL不但包含可见光的成份，更包含了不可见光的成份，而这些不可见光成份与显示设备1的显示功能无关，但显示设备1并不包含任何机制以充份利用这些不可见光成份的能量，因此造成了能量的浪费。
又，部份的电子装置，如穿戴式装置，具有较低的能耗，但仍需要透过电池来进行供电，因此使其成本提升。
此外，由于穿戴式装置的电池的电量有限，因此使用者也需要频繁地取下穿戴式装置，并对穿戴式装置的电池进行充电，因此使用上极为不便。
因此，如何提出一种显示设备，能够有效改善现有技术的显示设备能源利用效率低落、成本过高及使用不便的情况已成为一个刻不容缓的问题。
发明内容
有鉴于上述现有技术的问题，本发明的其中一目的就是在提供一种太阳能显示设备，以解决现有技术的显示设备能源利用效率低落、成本过高及使用不便等问题。
根据本发明的其中一目的，提出一种太阳能显示设备，其可包含太阳能电池层、液晶层以及偏光板。太阳能电池层可包含透明电极、光伏层及金属反射层；透明电极可设置于光伏层之上，并可作为第一电极；金属反射层可设置于光伏层之下，并可作为第二电极；光伏层可用于将光能转换为电能，并可使透明电极与金属反射层之间可产生电位差。液晶层可设置于太阳能电池层之上。偏光板可设置于液晶层之上。
根据本发明的其中一目的，再提出一种太阳能显示设备，其可包含太阳能电池层、反射层、液晶层以及偏光板。太阳能电池层可包含透明电极、光伏层及金属电极；透明电极可设置于光伏层之上；金属电极可设置于光伏层之下；光伏层可用于将光能转换为电能，并可使透明电极与金属电极之间产生电位差。反射层可设置于太阳能电池层之上。液晶层可设置于反射层之上。偏光板可设置于液晶层之上。
承上所述，依本发明的太阳能显示设备，其可具有一或多个下述优点：
(1)本发明的一实施例中，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能，并反射偏振光中的可见光成份，因此可更为充份地利用这些不可见光成份的能量，因此具更佳的能源利用效率。
(2)本发明的一实施例中，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能，以提供电力给太阳能显示设备，因此具有较低能耗的电子装置不需要透过电池来进行供电也可正常运作，因此使成本降低。
(3)本发明的一实施例中，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能持续对电子装置的电池充电，因此使用者不需要频繁地对电子装置进行充电，因此使用更为方便。
(4)本发明的一实施例中，即使在太阳能显示设备被关闭的状态下，太阳能显示设备的太阳能电池层仍可持续提供电能，因此更能达到节能省电的目的。
附图说明
图1A为现有技术之显示设备的第一示意图。
图1B为现有技术之显示设备的第二示意图。
图2为本发明的太阳能显示设备的第一实施例的第一示意图。
图3为本发明的太阳能显示设备的第一实施例的第二示意图。
图4为本发明的太阳能显示设备的第一实施例的第三示意图。
图5为本发明的太阳能显示设备的第二实施例的第一示意图。
图6为本发明的太阳能显示设备的第二实施例的第二示意图。
图7为本发明的太阳能显示设备的第二实施例的第三示意图。
附图标记说明：1-现有技术的显示设备；11-偏光板；12-液晶层；13-反射层；2-太阳能显示设备；21-偏光板；22-液晶层；23-太阳能电池层；231-透明电极；232-光伏层；233-金属反射层；234-金属电极；24-反射层；D、D’-偏振方向；L-入射光；PL-偏振光；V-输出电压。
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明的太阳能显示设备的实施例，为了清楚与方便图式说明之故，图式中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。在以下描述及/或权利保护范围中，当提及组件「连接」或「耦合」至另一组件时，其可直接连接或耦合至该另一组件或可存在介入组件；而当提及组件「直接连接」或「直接耦合」至另一组件时，不存在介入组件；同样的，当提及组件「设置」于另一组件「之上」时，其可直接设置于该另一组件之上或可存在介入组件；而当提及组件「直接设置」于另一组件「之上」时，不存在介入组件；而其它用于描述组件或层之间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。
请参阅图2，其为本发明的太阳能显示设备的第一实施例的第一示意图。如图所示，太阳能显示设备2可包含太阳能电池层23、液晶层22以及偏光板21。
太阳能电池层23可包含透明电极231、光伏层232及金属反射层233。
透明电极231可设置于光伏层232之上，并可作为第一电极，在本实施例为正极；在较佳实施例中，透明电极231可为氧化铟锡(ITO)电极等等。
金属反射层233可设置于光伏层232之下，并可作为第二电极，在本实施例为负极；在较佳实施例中，金属反射层233可为铝金属层或铝合金层等等。
光伏层232可设置于透明电极231及金属反射层233之间，并可用于将光能转换为电能，使透明电极231与金属反射层233之间可产生电位差。光伏层232可对可见光具透光性；换言之，其可吸收不可见光但容许可见光穿透，其中可见光的波长范围约为390nm-780nm或312nm-1050nm，而不可见光的波长范围约为低于390nm及高于780nm或低于312nm及高于1050nm。在较佳实施例中，光伏层232可为单晶硅层、多晶硅层、非晶硅层、砷化镓(GaAs)层、铝砷化镓(GaAlAs)层、磷化铟(InP)层、硫化镉(CdS)层或碲化镉(CdTe)层等等。
液晶层22可设置于太阳能电池层23之上。
偏光板21可设置于液晶层22之上。
当然，上述的内容仅为举例说明，并非用于限制本发明，太阳能显示设备2之结构、各组件的链接关系及功能均可依实际需求改变，本发明并不以此为限。
请参阅图3，其为本发明的太阳能显示设备的第一实施例的第二示意图。如图所示，当太阳能显示设备2开启时，入射光L穿透偏光板21产生偏振光PL(图中方向D及D’则表示偏振光PL的偏振方向)。然后，偏振光PL穿透液晶层22及透明电极231后进入光伏层232，光伏层232则将偏振光PL中不可见光成份的能量转换为电能使透明电极231与金属反射层233之间产生电位差以输出电压V。同时，金属反射层233则反射偏振光PL使偏振光PL再次穿透液晶层22及偏光板21，使太阳能显示设备2可为透光状态。
当然，上述的内容仅为举例说明，并非用于限制本发明，太阳能显示设备2的结构、各组件的链接关系及功能均可依实际需求改变，本发明并不以此为限。
请参阅图4，其为本发明的太阳能显示设备的第一实施例的第三示意图。如图所示，当太阳能显示设备2关闭时，入射光L穿透偏光板21产生偏振光PL。然后，偏振光PL穿透液晶层22及透明电极231后进入光伏层232，光伏层232则将偏振光PL中不可见光成份的能量转换为电能使透明电极231与金属反射层233之间产生电位差以输出电压V。同时，金属反射层233则反射偏振光PL使偏振光PL再次穿透液晶层22，而此时液晶层22的液晶分子的排列可使偏振光PL的偏振方向由D改变为D’，使其与偏光板21的透射轴垂直，因此在偏振光PL由金属反射层233反射而再次穿透晶层22后，偏振光PL无法穿透偏光板21，此时太阳能显示设备2可为不透光状态。
当然，上述的内容仅为举例说明，并非用于限制本发明，太阳能显示设备2的结构、各组件的链接关系及功能均可依实际需求改变，本发明并不以此为限。
由上述可知，太阳能显示设备2的太阳能电池层23可吸收偏振光PL中的不可见光成份再转换为电能，并反射偏振光PL中的可见光成份，因此可更为充份地利用这些不可见光成份的能量，故可以有效提升能源利用效率。
此外，太阳能显示设备2的太阳能电池层23不但可在太阳能显示设备2开启的状态下提供电能，更可在太阳能显示设备2关闭的状态下提供电能，因此更能达到节能省电的目的。
值得一提的是，现有技术的显示设备并不包含任何机制以充份利用偏振光中的不可见光成份，因此造成了能量的浪费。相反的，根据本发明的实施例，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能，并反射偏振光中的可见光成份，因此可更为充份地利用这些不可见光成份的能量，因此可以有效提升能源利用效率。
又，部份的电子装置具有较低的能耗，但仍需要透过电池来进行供电，因此使其成本提升。相反的，根据本发明的实施例，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能以提供电力，因此具有较低能耗的电子装置不需要透过电池来进行供电也可正常运作，因此使成本降低。
此外，由于电子装置的电池的电量有限，因此使用者也需要频繁地对电子装置的电池进行充电，因此使用上极为不便。相反的，根据本发明的实施例，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能持续对电子装置的电池充电，因此使用者不需要频繁地对电子装置进行充电，因此使用更为方便。
再者，根据本发明的实施例，即使在太阳能显示设备被关闭的状态下，太阳能显示设备的太阳能电池层仍可持续提供电能，因此更能达到节能省电的目的。
请参阅图5，其为本发明的太阳能显示设备的第二实施例的第一示意图。如图所示，太阳能显示设备2可包含太阳能电池层23、反射层24、液晶层22、偏光板21。
太阳能电池层23可包含透明电极231、光伏层232及金属电极234。
透明电极231可设置于光伏层232之上，并可作为第一电极。
金属电极234可设置于光伏层232之下，并可作为第二电极。
光伏层232可设置于透明电极231及金属电极234之间，并可用于将光能转换为电能，使透明电极231与金属电极234之间可产生电位差。在本实施例中，光伏层232可对可见光有透光性，但可吸收不可见光；在较佳的实施例中，光伏层232可吸收之不可见光的波长范围约为低于390nm及高于780nm或低于312nm及高于1050nm。
反射层24可设置于太阳能电池层23之上；在较佳的实施例中，反射层24可为反射材料制成，其可反射波长范围约为390nm-780nm或312nm-1050nm的可见光，并可容许波长低于390nm及波长高于780nm或低于312nm及高于1050nm的不可见光穿透。
液晶层22可设置于反射层24之上。
偏光板21可设置于液晶层22之上。
当然，上述的内容仅为举例说明，并非用于限制本发明，太阳能显示设备2的结构、各组件的连接关系及功能均可依实际需求改变，本发明并不以此为限。
请参阅图6，其为本发明的太阳能显示设备的第二实施例的第二示意图。如图所示，当太阳能显示设备2开启时，入射光L穿透偏光板21产生偏振光PL(图中方向D及D’则表示偏振光PL的偏振方向)。然后，偏振光PL穿透液晶层22至反射层24，此时，反射层24可反射偏振光PL中的可见光成份，而偏振光PL中的不可见光成份则可穿透反射层24及透明电极231后进入光伏层232，光伏层232则将偏振光PL中不可见光成份的能量转换为电能使透明电极231与金属电极234之间产生电位差以输出电压V。同时，偏振光PL中的可见光成份则可再次穿透液晶层22及偏光板21，使太阳能显示设备2可为透光状态。
当然，上述的内容仅为举例说明，并非用于限制本发明，太阳能显示设备2的结构、各组件的链接关系及功能均可依实际需求改变，本发明并不以此为限。
请参阅图7，其为本发明的太阳能显示设备的第二实施例的第三示意图。如图所示，如图所示，当太阳能显示设备2关闭时，入射光L穿透偏光板21产生偏振光PL。然后，偏振光PL穿透液晶层22至反射层24，此时，反射层24可反射偏振光PL中的可见光成份，而偏振光PL中的不可见光成份则可穿透反射层24及透明电极231后进入光伏层232，光伏层232则将偏振光PL中不可见光成份的能量转换为电能使透明电极231与金属电极234之间产生电位差以输出电压V。同时，偏振光PL中的可见光成份则可再次穿透液晶层22，而此时液晶层22的液晶分子的排列可使偏振光PL的偏振方向由D改变为D’，使其与偏光板21的透射轴垂直，因此在偏振光PL由反射层24反射而再次穿透液晶层22后，偏振光PL无法穿透偏光板21，此时显示设备2可为不透光状态。
由上述可知，本实施例的太阳能显示设备2与前述实施例的差异在于本实施例的太阳能显示设备2增加了反射层24，如此使太阳能电池层23的光伏层232不需要由可透光的材料制成，使太阳能电池层23在材料的选择上更具弹性。
当然，上述的内容仅为举例说明，并非用于限制本发明，太阳能显示设备2之结构、各组件的链接关系及功能均可依实际需求改变，本发明并不以此为限。
同样的，本实施例的太阳能显示设备2的太阳能电池层23也可吸收偏振光PL中的不可见光成份再转换为电能，并反射偏振光PL中的可见光成份，因此可更为充份地利用这些不可见光成份的能量，故可以有效提升能源利用效率。
此外，本实施例的太阳能显示设备2的太阳能电池层23也同样可在太阳能显示设备2开启的状态下提供电能，更可在太阳能显示设备关闭的状态下提供电能，因此更能达到节能省电的目的。
综上所述，本发明的一实施例中，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能，并反射偏振光中的可见光成份，因此可更为充份地利用这些不可见光成份的能量，因此具更佳的能源利用效率。
又，本发明的一实施例中，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能，以提供电力给太阳能显示设备，因此具有较低能耗的电子装置不需要透过电池来进行供电也可正常运作，因此使成本降低。
此外，本发明的一实施例中，太阳能显示设备的太阳能电池层可吸收偏振光中的不可见光成份再转换为电能持续对电子装置的电池充电，因此使用者不需要频繁地对电子装置进行充电，因此使用更为方便。
再者，本发明的一实施例中，即使在太阳能显示设备被关闭的状态下，太阳能显示设备的太阳能电池层仍可持续提供电能，因此更能达到节能省电的目的。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (17)
1.一种太阳能显示设备，其特征在于，包含：
一太阳能电池层，包含一透明电极、一光伏层及一金属反射层；该透明电极设置于该光伏层之上，并作为一第一电极；该金属反射层设置于该光伏层之下，并作为一第二电极；该光伏层用于将光能转换为电能，使该透明电极与该金属反射层之间产生一电位差；
一液晶层，设置于该太阳能电池层之上；以及
一偏光板，设置于该液晶层之上。
2.根据权利要求1所述的太阳能显示设备，其特征在于，该透明电极为一氧化铟锡电极。
3.根据权利要求1所述的太阳能显示设备，其特征在于，该金属反射层为一铝金属层或一铝合金层。
4.根据权利要求1所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层为一单晶硅层、一多晶硅层、一非晶硅层、一砷化镓层、一铝砷化镓层、一磷化铟层、一硫化镉层或一碲化镉层。
5.根据权利要求1所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层对可见光有透光性，并能吸收不可见光。
6.根据权利要求1所述的太阳能显示设备，其特征在于，该第一电极为一正极，而该第二电极为一负极。
7.根据权利要求5所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层能容许波长为390nm-780nm的可见光穿透，且能吸收波长低于390nm及波长高于780nm的不可见光。
8.根据权利要求5所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层能容许波长为312nm-1050nm的可见光穿透，且能吸收波长低于312nm及波长高于
1050nm的不可见光。
9.一种太阳能显示设备，其特征在于，包含：
一太阳能电池层，包含一透明电极、一光伏层及一金属电极；该透明电极设置于该光伏层之上；该金属电极设置于该光伏层之下；该光伏层用于将光能转换为电能，使该透明电极与该金属电极之间产生一电位差；
一反射层，设置于该太阳能电池层之上；
一液晶层，设置于该反射层之上；以及
一偏光板，设置于该液晶层之上。
10.根据权利要求9所述的太阳能显示设备，其特征在于，该透明电极为一氧化铟锡电极。
11.根据权利要求9所述的太阳能显示设备，其特征在于，该反射层为一反射材料制成，该反射层能反射波长为390nm-780nm的可见光，且容许波长低于390nm及波长高于780nm的不可见光穿透。
12.根据权利要求9所述的太阳能显示设备，其特征在于，该反射层为一反射材料制成，该反射层能反射波长为312nm-1050nm的可见光，且容许波长低于312nm及波长高于1050nm的不可见光穿透。
13.根据权利要求9所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层为一单晶硅层、一多晶硅层、一非晶硅层、一砷化镓层、一铝砷化镓层、一磷化铟层、一硫化镉层或一碲化镉层。
14.根据权利要求9所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层对可见光有不透光性，并能吸收不可见光。
15.根据权利要求9所述的太阳能显示设备，其特征在于，该透明电极为一正极，而该金属电极为一负极。
16.根据权利要求14所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层能吸收波长低于390nm及波长高于780nm的不可见光。
17.根据权利要求14所述的太阳能显示设备，其特征在于，该光伏层能容吸收波长低于312nm及波长高于1050nm的不可见光。
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