TWI407161B - 具有光電轉換能力的顯示裝置與偏光板 - Google Patents

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Description

具有光電轉換能力的顯示裝置與偏光板
本發明提供一種具有光電轉換能力的顯示裝置與偏光板，特別是有關一種染料敏化太陽能電池的液晶顯示器與偏光板。
近年來，為了符合環保的要求，太陽能電池逐漸廣泛的使用於日常生活中的各個裝置中，做為一可再生性能源(renewable energy)或是輔助能源，特別是用於各種可攜型裝置(例如手提電腦、手機)或是耗電量較大的裝置(例如顯示器)中。其中，各種顯示器，例如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體顯示器(OLED)、以及觸控式顯示器等，在此趨勢下也已逐漸開發採用太陽能電池做為其主要能源或是輔助電源的機種。
目前採用的太陽能做為主要能源或是輔助電源的顯示器，大多是直接在顯示器上加裝一太陽能電池，因此，往往使得該顯示器的厚度大幅增加。參照第一圖，以一液晶顯示器10為例，液晶面板16在其上表面與下表面上分別貼附一上偏光板12與下偏光板14之後，再額外增加一太陽能電池18，使得整個顯示器的厚度除了液晶面板16、上偏光板12以及下偏光板14的厚度之外，還增加了太陽能電池18的厚度，使得液晶顯示器10的厚度遠大於一般市面上的液晶顯示器，而無法達到薄形化的目的。另外，其他目前所知使用太陽能電池的顯示器概述如下： 美國專利公開號第US2008/0163923號專利揭示 一種用太陽能電池的有機發光二極體顯示器(Organic Light Emitting Display；簡稱OLED)20(如第二圖所示)。於有機發光二極體顯示器20中，一太陽能電池層24設置於有機發光二極體面板22上。其中，使用一偏光膜(polarizing film)做為太陽能電池層24，該偏光膜使用染料敏化太陽能電池技術並且做為有機發光二極體顯示器20的上偏光板。然而，由於有機發光二極體顯示器屬於自發光元件，並不需要偏光板就可以達到顯示的目的。一般來說，其它類型的顯示器，例如液晶面板，則另需一種只允許某方向光線才能透過的偏光板，於製作液晶面板過程中，必須上下各用一片偏光板，且兩者成交錯方向置入，主要用途係在有電場與無電場時使光源產生位相差而呈現明暗的狀態，用以顯示字幕或圖案。因此在此美國專利案中，太陽能電池層24的設計目的主要仍是希望吸收大部分入射光的能量以達到最大的能量轉換。但若將太陽能電池層24設置於有機發光二極體面板22上方，不僅會吸收而且還會遮蔽有機發光二極體面板22本身所發出的光線，因此降低顯示器的透光率，進而影響有機發光二極體顯示器20的影像品質與亮度。
美國專利公告號第US 7,206,044號專利揭示一種具有太陽能電池的顯示器30(如第三圖所示)。顯示器30包含一上基板31與下基板32，並且在上基板31與下基板32之間有一液晶層33。另外，在下基板32的背面則藉由黏著層34而將一太陽能電池35貼附於其上。太陽能電池35在接收光線36後，進行光電轉換而產生電能，用以做為顯示器30的主要能源或是輔助能源。然而，由於太陽能電池35具有一定的厚度，因此，使得顯示器30的厚度除了液晶面板本身的厚度之 外，還要加上太陽能電池35的厚度。因此，導致顯示器30的厚度相較於一般的顯示器的厚度而言大幅增加，而不符合顯示器薄形化的趨勢。此外，由於需要額外增加一步驟來貼附太陽能電池35於顯示器30背面，使得其製作過程變得較為繁複。
美國專利公開號第US2008/0094025號專利揭示一種結合太陽能電池的可攜式裝置40(如第四圖所示)。可攜式裝置40係由軟質電路板49、太陽能電池48、液晶面板47、以及玻璃層46在一框架42中組裝與堆疊而成，其中各層之間是藉由一黏著層44而黏合。介於軟質電路板49與液晶面板47之間的太陽能電池48會吸收入射光線而進行光電轉換，用以提供所需之電壓給可攜式裝置40。然而，可攜式裝置40厚度因為結合太陽能電池48而大幅增加，使得可攜式裝置40變得過大且笨重，而增加可攜式裝置40攜帶上的困難。
美國專利公告號第US6,518,493號專利揭示一種電子裝置的顯示器50，顯示器50中具有太陽能電池54(如第五圖所示)。在顯示器50中，顯示器面板53與太陽能電池54設置於框架52中，其中太陽能電池54堆疊於顯示器面板53上。在太陽能電池54上依序堆疊有一由堆疊有1/4 λ偏光板55與線性偏光板56(liner polarizing plate)所組成的圓偏光板57(circular polarizing plate)，以及一用以觀測太陽能電池54充電狀況的太陽能顯示板58。在顯示器50中光線由外界經由圓偏光板57進行偏光後，照射到太陽能電池54而使其進行光電轉換而提供能量。然而，由於太陽能電池54具有一定的厚度，因此，使得顯示器50的厚度大幅 增加，因此，使得顯示器50相較於較一般顯示器而言，顯得過大而笨重。
因此，亟需要一種具有光電轉換能力的顯示器，不會因為光電轉換裝置或是太陽能電池的存在而使顯示器的厚度大幅增加，也不會影響顯示器的影像品質與亮度。
本發明之一目的為提供一種具有光電轉換能力之顯示裝置，相較於今市面上採用的太陽能電池做為主要能源或是輔助電源的顯示器，其厚度可以縮減而達到薄形化的目的，並且不會影響顯示裝置器的影像品質與亮度。
本發明之另一目的為提供一種具有光電轉換能力之顯示裝置，其將偏光板與光電轉換元件整合為一體，使偏光板同時具有光電轉換與光偏極化的功能，而可以縮減顯示裝置的厚度。
本發明之又一目的為提供一種具有光電轉換能力之偏光板，其應用於顯示裝置中，可以在將入射光偏極化的同時，吸收部份入射光轉化為電能而提供電源給顯示器，但是不會造成顯示器厚度的大幅增加，也不會影響顯示裝置的影像品質與亮度，並且可以增加入射的光線的使用效能。
根據上述目的，本發明提供一種具有光電轉換能力的顯示裝置，此顯示裝置包含一具有一第一上表面與一第一下表面之的第一基板、一具有一第二上表面與一第二下表面的第二基板、一液晶層、一第一偏光板、以及 一由光電轉換元件添加光偏極化染料所組成的第二偏光板。其中，液晶層設置於第一基板與該第二基板之間，並且分別與第一基板之的第一下表面以及與第二基板的第二上表面接觸。第一偏光板設置於第一基板的第一上表面上，第二偏光板則設置貼附於第二基板的第二下表面上。光電轉換元件內添加的光偏極化染料會吸收入射光光波振動方向與光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量，以進行光電轉換而提供能量給顯示裝置，而僅有與光偏極化染料吸收軸軸向垂直的入射光的光子能量則不會被光偏極化染料所吸收，而可以通過第二偏光板以做為顯示光源，因此，該顯示裝置藉由第二偏光板，使得入射光線可以做更有效地被利用。此外，由於第二偏光板可以同時做為光電轉換元件(或太陽能電池)與偏光板，而同時進行光電轉換與光偏極化，因此，不需要額外增加太陽能電池於顯示裝置外，而可以有效的降低顯示裝置的厚度。
根據上述目的，本發明提供一種具有光電轉換能力的顯示裝置，此顯示裝置包含一第一基板、一第二基板、以及一液晶層，其中，一添加光偏極化染料的光電轉換元件直接製作或塗佈於第二基板之一表面上。第一基板具有一第一上表面與一第一下表面，第二基板具有一第二上表面與一第二下表面，而液晶層則介於第一基板與第二基板之間。直接製作於第二基板表面上的光電轉換元件可以做為一光吸收型偏光板，用以吸收入射光光波振動方向與光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量而進行光電轉換，以提供該顯示裝置能量，而僅容許與該光偏極化染料吸收軸軸向垂直的入射光的光子能量通過以進行光偏極化。因此，光電轉換元件可以同時做為偏光板與太陽能電池，而將入射光的光 子能量做一完整與充分的利用，以提升入射光的使用效能。其次，由於此具有光電轉換能力的顯示裝置中偏光板同時具有太陽能電池與偏光板的功能，所以不需要額外增加太陽能電池於顯示裝置外，而可以有效的降低顯示裝置的厚度。
根據上述目的，本發明提供一種具有光電轉換能力的偏光板，其可以使用於顯示裝置中。此偏光板具有一承載基板，而承載基板上形成有一負極電極、一具有光偏極化染料之半導體層、一電解質層、一催化層、以及一正極電極。其中，負極電極、具有光偏極化染料之半導體層、電解質層、催化層以及正極電極依序形成於承載基板上。半導體層內的光偏極化染料會吸收入射光光波振動方向與光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量而進行光電轉換，而僅容許與該光偏極化染料吸收軸軸向垂直的入射光的光子能量通過以進行光偏極化。偏極化染料的電子會藉由所吸收的光子能量而激發並躍遷為自由電子以進行光電轉換，被激發的電子經由負極電極導出外部電路，正極電極則接收外部電路傳遞而來的電子，並將其傳遞給電解質層。電解質層則以正極電極傳遞而來的電子補充光偏極化染料所失去的電子，使電解質層可以不斷地還原光偏極化染料。催化層則用以加速電解質層的還原作用的進行。藉此，偏光板可以在對入射光進行光偏極化的同時，不斷地進行光電轉換而提供電能給顯示裝置。
因此，本發明所提供的具有光電轉換能力的顯示裝置與偏光板，藉由一添加有光偏極化染料的光電轉換元件(或偏光板)取代僅有偏光功能的傳統偏光板，而整合太陽能電池與偏光板的功能於同一元件上，使得光電 轉換元件(或偏光板)在對入射光線進行光偏極化的同時，可以進行光電轉換而提供電能。藉此，不但可以增加入射光線的使用效能，更因光電轉換元件(或偏光板)內的光偏極化染料已具有光偏極化與光電轉換的功能，所以不需要額外增加太陽能電池於顯示裝置外，而可以縮減具有太陽能電池的顯示裝置的厚度。
本發明的一些實施例詳細描述如下。然而，除了該詳細描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行。亦即，本發明的範圍不受已提出之實施例的限制，而以本發明提出之申請專利範圍為準。其次，當本發明之實施例圖示中的各元件或結構以單一元件或結構描述說明時，不應以此作為有限定的認知，即如下之說明未特別強調數目上的限制時本發明之精神與應用範圍可推及多數個元件或結構並存的結構與方法上。再者，在本說明書中，各元件之不同部分並沒有完全依照尺寸繪圖，某些尺度與其他相關尺度相比或有被誇張或是簡化，以提供更清楚的描述以增進對本發明的理解。而本發明所沿用的現有技藝，在此僅做重點式的引用，以助本發明的闡述。
參照第六圖，其為本發明之一實施例之具有光電轉換能力的顯示裝置100的剖面示意圖。顯示裝置100具有一第一基板102、一第二基板104、一液晶層106、一第一偏光板108以及一由光電轉換元件110添加光偏極化染料所組成的第二偏光板111。其中，第一基板102具有一第一上表面102a與一第一下表面102b，第二基板104具有一第二上表面104a與一第二下表面104b，而第一基板102之第一上表面102a與第二基板 104之第二上表面104a皆面向同一方向，而第一基板102之第一下表面102b與第二基板104之第二上表面104a相對向。液晶層106設置於第一基板102的第一下表面102b與第二基板104的第二上表面104a之間。第一偏光板108設置於第一基板102的第一上表面102a上，做為顯示裝置100的上偏光片，而由光電轉換元件110添加光偏極化染料所組成的第二偏光板111則貼附於第二基板104的第二下表面104b，用以取代僅有偏光功能的傳統偏光板。
第二偏光板111包含一承載基板112以及一設置於承載基板112上的光電轉換元件110，光電轉換元件110包含一負極電極114、一具有光偏極化染料之半導體層116、一電解質層118、一催化層120、以及一正極電極122。負極電極114、具有光偏極化染料之半導體層116、電解質層118、催化層120、以及正極電極122，其由下往上依序製作或塗佈於承載基板112上而組成第二偏光板111，其中，負極電極114設置於承載基板112上，半導體層116設置於負極電極114上，電解質層118設置於半導體層116上，催化層120設置於電解質層118上，而正極電極122則設置於催化層120上。第二偏光板111則可以藉由一黏著層(圖中未示)貼附於第二基板104的第二下表面104b，使得第二偏光板111以正極電極122黏著於第二基板104的第二下表面104b上。
當光線入射到第二偏光板111時，半導體層116內的光偏極化染料會吸收入射光光波振動方向與光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量，僅有與光偏極化染料吸收軸軸向垂直的入射光不會被光偏極 化染料所吸收，而容許其通過半導體層116以及第二偏光板111的其他膜層，做為顯示裝置100的顯示光源，使得入射光產生光偏極化的效果。被光偏極化染料所吸收的光子能量則被用來激發光偏極化染料的電子，由最高佔據軌域(Highest Occupied Molecular Orbital；簡稱HOMO)躍遷到最低佔據軌域(Lowest Occupied Molecular Orbital；簡稱LOMO)，而成為自由電子並注入半導體層116的傳導帶中。注入半導體層116的傳導帶中的電子則藉由負極電極114而導出到外部電路(圖中未示)。因其內電子被激發而注入半導體116的傳導帶中的光偏極化染料，則在催化層120的催化作用下，藉由電解質層118補充光偏極化染料失去的電子而還原光偏極化染料。催化層120則用來加速還原光偏極化染料。正極電極122則接收外部電路所傳遞而來的電子對，並將其傳遞給電解質層118而補充電解質層118所失去的電子對。藉由上述一連串的作用，因此，在光線照射到第二偏光板111時，例如，由顯示裝置100中的背光模組(圖中未示)所提供之光線照射到第二偏光板111，第二偏光板111除了吸收與光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量而做為一吸收型的偏光片之外，更可以同時做為一染料敏化太陽能電池，而將所吸收的光子能量不斷地進行光電轉換，以持續提供電能給顯示裝置100。
其次，藉由同時具有光偏極化與光電轉換功能的第二偏光板111取代僅有偏光功能的傳統下偏光板，而不需要額外增加一太陽能電池於顯示裝置外，即可以製作一具有光電轉換功能的顯示裝置100，所以顯示裝置100的厚度不會因此而大幅增加。此外，不同於傳統吸收型偏光板對光偏極化時所吸收的光子能量廢棄不使 用，第二偏光板111在對光偏極化的同時所吸收的光子能量，加以利用而轉換成電能以提供給顯示裝置100使用。因此，使得顯示裝置對入射光的使用更為全面，而增加其對入射光的使用效能。
半導體層116的光偏極化染料包含一二色性染料(dichroic dye)與一反應型液晶(reactive liquid crusyal)，其中，光偏極化染料同時使用反應型液晶添加二色性染料來達到偏光的效果。本發明之二色性染料是可以在平行於分子長軸或是短軸方向具有見光吸收異方性(anisotropic)的染料，其可以是在分子長軸具有光吸收的P型二色性染料(P-dichroic dye)，或者是在分子短軸具有光吸收的N型二色性染料(N-dichroic dye)。或者，二色性染料也可以是蒽醌染料(anthraxquinone dye)或是偶氮染料(azo dye)等染料。
本發明之反應型液晶則可以依照所需的反應形式採用UV型反應液晶或是溫度型反應液晶，或是，依照所需的入射光吸收方向而採用O型偏光的反應型液晶，例如棒狀(rod-like)液晶分子，或是E型偏光的反應型液晶，例如碟狀(discotic)液晶分子。參照第九A圖，O型偏光的反應型液晶200會將入射光A中電場方向平行於光軸C的分量異常波A1(extraordinary wave)吸收，而僅供垂直於光軸C的分量常波A2(ordinary wave)通過，而形成一垂直於光軸C的偏極光B。參照第九B圖，E型偏光的反應型液晶202則會將入射光A中電場方向垂直於光軸C的分量常波A2(ordinary wave)吸收，而僅供電場方向平行於光軸C的分量異常波A1(extraordinary wave)通過，而形成一平行於光軸C的偏極光B’。
其次，為增加半導體層116以及光偏極化染料間的接觸面積，半導體層116為一具多孔表面的奈米薄膜，例如為一多孔的二氧化鈦(TiO2)奈米薄膜，其在多孔表面具有許多孔隙，光偏極化染料則分佈與貼附於半導體層116的多孔表面中。舉例而言，該具有多孔表面的半導體層116可以為一具有許多孔隙的多孔結構，光偏極化染料則分佈於這些多孔結構的奈米薄膜的孔隙內，並附著在多孔結構的奈米薄膜的孔璧上。電解質層118為一固態的電解質所組成，取代液態的電解質，以減少後續製作流程上的困難，並且為了增加該電解質層118以及光偏極化染料間的接觸面積，電解層質118則分布於半導體層116的多孔表面中，而附著在光偏極化染料上。在本發明中，電解質層118可以採用有機電洞傳輸材料，例如P3HT、P3OT、PDTI、或是OMeTAD等有機聚合物或其他類似的有機聚合物，或是採用無機P型半導體材料，例如CuI或是CuSCN等半導體材料或其他類似的半導體材料。
在本實施例中，催化層120為一鉑(Pt)金屬層或碳(C)層，用以加速電解質層118對半導體層116內的光偏極化染料進行還原反應，但是本發明的其他實施例中，也可以依其需求而採用不同材質的催化層。負極電極114與正極電極122可以採用一般市面上太陽能電池所使用的負極電極與正極電極材質。承載基板112則為三醋酸纖維(TAC)基板、聚乙烯醇(PVA)基板或是對苯二甲二乙酯(PET)基板。此外，第一基板102可為一顯示器的濾光基板，而第二基板104則可為一顯示器的薄膜電晶體基板(TFT基板)，或是為一由薄膜電晶體(TFT)與一般市面上的電極基板所組成的基板。
參照第七A圖，其為本發明之另一實施例之具有光電轉換能力的顯示裝置100A的剖面示意圖。顯示裝置100A包含一第一基板102、一第二基板104、以及一液晶層106，其中，液晶層106設置於第一基板102與第二基板104之間。在顯示裝置100A中，以第二基板104取代第六圖所示之第二偏光板110中的承載基板112，而將一添加有光偏極化染料的光電轉換元件110’，直接以第二基板104為載體而製作或塗佈於第二基板104的第二上表面104a上，使得光電轉換元件110’與第二基板104整合為一體。因此，使得顯示器裝置100A省略第六圖所示之第二偏光板110中的承載基板112，而使得顯示裝置100A的厚度相對於顯示裝置100更進一步的降低。光電轉換元件110’兼具光偏極化與光電轉換的功能，因此，可以同時做為顯示裝置100A中用以進行入射光偏極化的光吸收型偏光板，以及做為提供電能給顯示裝置100A的染料敏化太陽能電池。另外，更可以設置一上偏光板108於第一基板102的第一上表面102a上。
光電轉換元件110’包含一負極電極114、一具有光偏極化染料之半導體層116、一電解質層118、一催化層120、以及一正極電極122。其中，負極電極114、具有光偏極化染料之半導體層116、電解質層118、催化層120、以及正極電極122由下往上依序製作或塗佈於第二基板104的第二上表面104a上。光電轉換元件110’以負極電極114直接設置於第二基板104的第二上表面104a上，而使得第二基板104與半導體層116分別設置負極電極114對向的兩側。半導體層116內的光偏極化染料係由一二色性染料與一反應型液晶所組 成。顯示裝置100A中添加有光偏極化染料的光電轉換元件110’的光偏極化作用以及光電轉換作用，已於前文中詳加敘述，因此，在此不加以贅述。另外，顯示裝置100A與偏光板110’內各元件的作用以及材質，與第六圖所示之顯示裝置100與光電轉換元件110中各元件的作用以及材質類似，因此，在此不再贅述。
另外，參照第七B圖，其為本發明之另一實施例之具有光電轉換能力的顯示裝置100B的剖面示意圖。顯示裝置100B的結構與第七A圖所示之顯示裝置100A具有類似的元件，以及大致類似的結構。兩者的不同之處在於，顯示裝置100B中添加有光偏極化染料的光電轉換元件110’是直接製作或塗佈於第二基板104的第二下表面104b上，而顯示裝置100A中光電轉換元件110’則是直接製作或塗佈於第二基板104的第二上表面104a上。在顯示裝置100B中，負極電極114、具有偏極化染料之半導體層116、電解質層118、催化層120、正極電極122、以及第二基板104由下往上依序堆疊，而整合光電轉換元件110’與第二基板104為一體。光電轉換元件110’以正極電極122直接設置於第二基板104的第二下表面104b上，而使得第二基板104與催化層120分別設置正極電極122對向的兩側。
無論是第六圖所示的顯示裝置100、第七A圖所示的顯示裝置100A、或是第七B圖所示的顯示裝置100B，皆使用一添加有光偏極化染料的光電轉換元件(或偏光板)取代傳統的偏光板。此一添加有光偏極化染料的光電轉換元件(或偏光板)，不同於僅有光偏極化功能的傳統偏光板，而是兼具有光偏極化與光電轉換的功 能。藉此，可以使顯示裝置具有光電轉換的功能，而不需在顯示裝置外額外增加一太陽能電池，而不會造成顯示裝置的厚度大幅增加。
另外，此一添加有光偏極化染料的光電轉換元件(或偏光板)可以同時做為一吸收型的偏光片與一染料敏化太陽能電池，利用對入射光進行光偏極化時吸收顯示裝置不需要的光子能量，進行光電轉換而提供電能給顯示裝置，使得入射光的使用更為全面，而增加對入射光的使用效能。其次，由於進行光電轉換的光子能量為顯示裝置不需要的光子能量，因此，並不會因為此偏光板進行光電轉換而影響顯示裝置的影響品質與亮度。再者，在顯示裝置100、100A、以及100B中，光電轉換元件110與110’皆設置於第二基板(即下基板)的表面上，因此，不會因透光度不足而遮蔽入射光線，造成顯示裝置亮度與影像品質的降低。
在本發明之實施例中，顯示裝置100、100A、以及100B雖然皆為一具有光電轉換能力的液晶顯示裝置，但是可以在相對於液晶顯示層106的位置，例如在液晶顯示層106之上，或是液晶顯示層106之下，設置一觸控裝置，而得到一具有光電轉換能力的觸控式顯示裝置。
另外，本發明更提供一種具有光電轉換能力的偏光板，其同時兼具光偏極化與光電轉換功能，而可以用於顯示裝置中，同時做為顯示裝置中的光吸收型偏光板與太陽能電池。參照第八圖，其為本案之一實施例之具有光電轉換能力的偏光板111的剖面示意圖。偏光板111是由一負極電極114、一具有光偏極化染料之半導 體層116、一電解質層118、一催化層120、以及一正極電極122等元件，由下往上依序在一承載基板112堆疊而成。半導體層116內的光偏極化染料係由一二色性染料與一反應型液晶所組成，而使得偏光板111可以兼具光偏極化與光電轉換的功能，偏光板111內各元件的作用以及材質，與第六圖所示之顯示裝置100的第二偏光板111中的各元件的作用以及材質類似，因此，在此不再贅述。
因此，本發明提供一種具有光電轉換能力的顯示裝置與偏光板，以此具有光電轉換能力的偏光板(或光電轉換元件)取代傳統的下偏光板，而應用於顯示裝置中，而同時提供顯示裝置光偏極化與光電轉換的功能，而不會大幅增加顯示裝置的厚度，更不會影響顯示裝置的亮度與影像品質，進而提高入射光的使用效能。
10‧‧‧液晶顯示器
12‧‧‧上偏光板
14‧‧‧下偏光板
16‧‧‧液晶面板
18‧‧‧太陽能電池
20‧‧‧有機發光二極體顯示器
22‧‧‧有機發光二極體面板
24‧‧‧太陽能電池層
30‧‧‧具有太陽能電池的顯示器
31‧‧‧上基板
32‧‧‧下基板
33‧‧‧液晶層
34‧‧‧黏著層
35‧‧‧太陽能電池
36‧‧‧光線
40‧‧‧可攜式裝置
42‧‧‧框架
44‧‧‧黏著層
46‧‧‧玻璃層
47‧‧‧液晶面板
48‧‧‧太陽能電池
49‧‧‧軟質電路板
50‧‧‧顯示器
52‧‧‧框架
53‧‧‧顯示器面板
54‧‧‧太陽能電池
55‧‧‧1/4 λ偏光板
56‧‧‧線性偏光板
57‧‧‧圓偏光板
58‧‧‧太陽能顯示板
100、100A、100B‧‧‧具有光電轉換能力的顯示裝置
102‧‧‧第一基板
102a‧‧‧第一基板之上表面
102b‧‧‧第一基板之下表面
104‧‧‧第二基板
104a‧‧‧第二基板之上表面
104b‧‧‧第二基板之下表面
106‧‧‧液晶層
108‧‧‧第一偏光板
110‧‧‧光電轉換元件
110’‧‧‧光電轉換元件
111‧‧‧第二偏光板
112‧‧‧承載基板
114‧‧‧負極電極
116‧‧‧具有光偏極化染料之半導體層
118‧‧‧電解質層
120‧‧‧催化層
122‧‧‧正極電極
200‧‧‧O型偏光的反應型液晶
202‧‧‧E型偏光的反應型液晶
A‧‧‧入射光
A1‧‧‧異常波
A2‧‧‧常波
B、B’‧‧‧偏極光
C‧‧‧光軸
第一圖至第五圖係為各種習知具有太陽能電池的顯示器結構的剖面示意圖。
第六圖係為本發明一實施例之具有太陽能電池的顯示裝置結構的剖面示意圖。
第七A圖係為本發明另一實施例之具有太陽能電池的顯示裝置結構的剖面示意圖。
第七B圖係為本發明又一實施例之具有太陽能電池的顯示裝置結構的剖面示意圖。
第八圖係為本發明一實施例之具有太陽能電池的偏光板結構的剖面示意圖。
第九A圖係為本發明一實施例之具有太陽能電池的偏光板中O型反應型液晶對入射光進行偏極化的示意圖。
第九B圖係為本發明一實施例之具有太陽能電池的偏光板中E型反應型液晶對入射光進行偏極化的示意圖。
100‧‧‧具有光電轉換能力的顯示裝置
102‧‧‧第一基板
102a‧‧‧第一基板之上表面
102b‧‧‧第一基板之下表面
104‧‧‧第二基板
104a‧‧‧第二基板之上表面
104b‧‧‧第二基板之下表面
106‧‧‧液晶層
108‧‧‧第一偏光板
110‧‧‧光電轉換元件
111‧‧‧第二偏光板
112‧‧‧承載基板
114‧‧‧負極電極
116‧‧‧具有光偏極化染料之半導體層
118‧‧‧電解質層
120‧‧‧催化層
122‧‧‧正極電極

Claims (35)

  1. 一種具有光電轉換能力的顯示裝置，包含：一第一基板，具有一第一上表面與一第一下表面；一第二基板，具有一第二上表面與一第二下表面；一液晶層介於該第一基板的第一下表面與該第二基板的第二上表面之間；一第一偏光板設置於該第一基板之第一上表面；以及一光電轉換元件，其內添加一光偏極化染料以形成一第二偏光板，該第二偏光板貼附於該第二基板的第二下表面，其中，入射光光波振動方向與該光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量，會被該光偏極化染料吸收以進行光電轉換。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中僅有與該光偏極化染料吸收軸軸向垂直的入射光，會通過該第二偏光板以作為顯示光源。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該第二偏光板具有一承載基板，以及該光電轉換元件形成於該承載基板上，該光電轉換元件包含：一負極電極，用以導出被激發的電子；一具有光偏極化染料之半導體層，設置於該負極電極 上，用以吸收與該光偏極化染料吸收軸軸向平行的光子能量以激發該光偏極化染料上的電子躍遷為自由電子而進行光電能量轉換；一電解質層，設置於該具有光偏極化染料之半導體層上，用以補充該光偏極化染料失去的電子以進行還原作用；一催化層，設置於該電解質層上，用以加速該電解質層的還原作用進行；以及一正極電極，設置於該催化層，用以接收外部電子以傳遞給該電解質層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該光偏極化染料包含一二色性染料(dichroic dye)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該二色性染料選自以下材料之一：P型二色性染料(P-dichroic dye)、N型二色性染料(N-dichroic dye)、蒽醌染料(anthraxquinone dye)及偶氮染料(azo dye)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該光偏極化染料包含一反應型液晶。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該反應型液晶選自以下型態之一：O型偏光的反應型液晶、E型偏光的反應型液晶、UV型反應液晶及溫度型反應液晶。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該半導體層為一具有多孔表面的奈米薄膜，用以增加該半導體層與該光偏極化染料間的接觸面積，並且該光偏極化染料分佈與貼附於該半導體層的該多孔表面中。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該電解質層為固態，包含有機電洞傳輸材料或無機P-type半導體材料。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該電解質層分佈於該半導體層的該多孔表面中，用以貼附於該光偏極化染料，而增加該電解質層與該光偏極化染料間的接觸面積。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該催化層為一鉑(Pt)金屬層或碳(C)層。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中更包含一觸控元件，是相對於該液晶層而設置。
  13. 一種具有光電轉換能力的顯示裝置，包含：一第一基板；一第二基板；一液晶層介於該第一基板與該第二基板之間；以及一光電轉換元件，其內添加有一光偏極化染料，該光電轉換元件係直接整合於該第二基板的一表面，其中，入射光光波振動方向與該光偏極化染料吸收軸軸向平行的入射光的光子能量，會被該光偏極化染料吸收以進行光電轉換。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中僅有與該光偏極化染料吸收軸軸向垂直的入射光，會通過該光電轉換元件以作為顯示光源。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該光電轉換元件，包含：一負極電極，用以導出被激發的電子； 一具有光偏極化染料之半導體層，設置於該負極電極上，用以吸收與該光偏極化染料吸收軸軸向平行的光子能量，以激發該光偏極化染料上的電子躍遷為自由電子而進行光電轉換；一電解質層，設置於該具有光偏極化染料之半導體層上，用以補充該光偏極化染料失去的電子以進行還原作用；一催化層，設置於該電解質層上，用以加速該電解質層的還原作用進行；以及一正極電極，設置於該催化層，用以接收外部電子以傳遞給該電解質層。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該光偏極化染料包含一二色性染料(dichroic dye)。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該二色性染料選自以下材料之一：P型二色性染料(P-dichroic dye)、N型二色性染料(N-dichroic dye)、蒽醌染料(anthraxquinone dye)及偶氮染料(azo dye)。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該光偏極化染料包含一反應型液晶。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該反應型液晶選自以下型態之一：O型偏光的反應型液晶、E型偏光的反應型液晶、UV型反應液晶及溫度型反應液晶。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該半導體層為一具有多孔表面的奈米薄膜，用以增加該半導體層與該光偏極化染料間的接觸面積，並且該光偏極化染料分佈與貼附於該半導體層的該多孔表面中。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該電解質層為固態，包含有機電洞傳輸材料或無機P-type半導體材料。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該電解質層分佈於該半導體層的該多孔表面中，用以貼附於該光偏極化染料，而增加該電解質層與該光偏極化染料間的接觸面積。
  23. 如申請專利範圍第15項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中該催化層為一鉑(Pt)金屬層或碳(C)層。
  24. 如申請專利範圍第13項所述之具有光電轉換能力的顯示裝置，其中更包含一觸控元件，是相對於該液晶層而設置。
  25. 一種具有光電轉換能力的偏光板，其中該偏光板具有一承載基板，在該承載基板上形成：一負極電極，用以導出被激發的電子；一具有光偏極化染料之半導體層，設置於該負極電極上，用以吸收與該光偏極化染料吸收軸軸向平行的光子能量，以激發該光偏極化染料上的電子躍遷為自由電子而進行光電轉換；一電解質層，設置於該具有光偏極化染料之半導體層上，用以補充該光偏極化染料失去的電子以進行還原作用；以及一正極電極，設置於該電解質層之上，用以接收外部電子以傳遞給該電解質層。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之具有光電轉換能力的偏 光板，其中該光偏極化染料包含一二色性染料(dichroic dye)。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該二色性染料選自以下材料之一：P型二色性染料(P-dichroic dye)、N型二色性染料(N-dichroic dye)、蒽醌染料(anthraxquinone dye)及偶氮染料(azo dye)。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該光偏極化染料包含一反應型液晶。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該反應型液晶選自以下型態之一：O型偏光的反應型液晶、E型偏光的反應型液晶、UV型反應液晶及溫度型反應液晶。
  30. 如申請專利範圍第25項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該半導體層為一具有多孔表面的奈米薄膜，用以增加該半導體層與該光偏極化染料間的接觸面積，並且該光偏極化染料分佈與貼附於該半導體層的該多孔表面中。
  31. 如申請專利範圍第25項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該電解質層為固態，包含有機電洞傳輸材料或無機P-type半導體材料。
  32. 如申請專利範圍第30項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該電解質層分佈於該半導體層的該多孔表面中，用以貼附於該光偏極化染料，而增加該電解質層與該光偏極化染料間的接觸面積。
  33. 如申請專利範圍第25項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中更包含一催化層設置於該電解質層與該正極電極之間，用以加速該電解質層的還原作用進行。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該催化層為一鉑(Pt)金屬層或碳(C)層。
  35. 如申請專利範圍第25項所述之具有光電轉換能力的偏光板，其中該承載基板係為三酯酸纖維(TAC)基板、聚乙烯醇(PVA)基板或是對苯二甲二乙酯(PET)基板。
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