TWI619059B - 光切換裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光切換裝置，其可包含薄膜電晶體、三五族太陽能電池及壓控元件。薄膜電晶體可包含源極、汲極及閘極。三五族太陽能電池可包含正極及負極，正極可與閘極連接，負極可與源極連接，三五族太陽能電池可供給薄膜電晶體電能。壓控元件可與正極、負極及源極連接。壓控元件可調節三五族太陽能電池之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體之電流為定值。
Description
本發明係有關於一種光切換裝置，特別是一種省電且觸控偵測精確度不會被外部光線影響的光切換裝置。
薄膜電晶體(Thin-film transistor，TFT)是場效應電晶體的種類之一，通在是在基板上沉積各種不同的薄膜以製作薄膜電晶體。
請參閱第1圖所示，其係為習知技藝之薄膜電晶體之示意圖。薄膜電晶體11可包含源極112、汲極111及閘極113。
閘極113與外部電源連接，而外部可施加電壓V至閘極113。
而薄膜電晶體11包含導電層(未繪於圖中)，其通常為IGZO層。在外部電源於閘極113施加2~3V左右之電壓V後，導電層則產生電流，以驅動負載元件，如此則可執行光偵測或控制畫素的功能，也可做為光切換裝置使用。
然而，薄膜電晶體11需要一個額外的外部電源來對薄膜電晶體11進行供電，故無法符合節能省電的需求。
另外，薄膜電晶體11也可能會受到外部光線的影響，因此若是薄膜電晶體11應用在觸控裝置中，則可能會影響觸控裝置之觸控偵測的精確度，故其效能還有待提升。
此外，由於薄膜電晶體11無法符合節能省電的需求，因此若應用於手持式行動裝置時會消耗過多的電力，故無法符合手持式行動裝置的需求。
因此，如何提出一種光切換裝置，能夠有效改善習知技藝之光切換裝置的各種缺點，已經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光切換裝置，以解決習知技藝之光切換裝置的各種缺點。
根據本發明之其中一目的，提出一種光切換裝置，其可包含薄膜電晶體、三五族太陽能電池及壓控元件。薄膜電晶體可包含源極、汲極及閘極。
三五族太陽能電池可包含正極及負極，正極可與閘極連接，負極可與源極連接，三五族太陽能電池可供給薄膜電晶體電能。壓控元件可與正極、負極及源極連接。壓控元件可調節三五族太陽能電池之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體之電流為定值。
在一較佳的實施例中，三五族太陽能電池可為三接面太陽能電池。
在一較佳的實施例中，三五族太陽能電池可為雙接面太陽能電池。
在一較佳的實施例中，三五族太陽能電池可為單接面太陽能電池。
在一較佳的實施例中，三五族太陽能電池可為磷化銦鎵/砷化鎵/鍺(GaInP/GaAs/Ge)三接面太陽能電池、磷化銦鎵/砷化鎵/砷化鎵銦(GaInP/GaAs/TnGaAs)三接面太陽能電池、磷化銦鎵/砷化鎵(GaInP/GaAs)雙接面太陽能電池或氮化鎵(GaN)單接面太陽能電池。
在一較佳的實施例中，三五族太陽能電池更可包含二氧化矽層、p型鍺基板、n型鍺層、p型砷化鎵層、n型砷化鎵層、p型磷化銦鎵層及n型磷化銦鎵層。
在一較佳的實施例中，光切換裝置在不同的光照度下可產生相同之相電壓。
在一較佳的實施例中，壓控元件可為電壓調節器。
在一較佳的實施例中，三五族太陽能電池之正極可設置於二氧化矽層上，而三五族太陽能電池之負極可設置於n型磷化銦鎵層上。
在一較佳的實施例中，二氧化矽層可設置於p型鍺基板上，p型鍺基板可設置於n型鍺層上，n型鍺層可設置於p型砷化鎵層上，p型砷化鎵層可設置於n型砷化鎵層上，n型砷化鎵層可設置於p型磷化銦鎵層上，而p型磷化銦鎵層可設置於n型磷化銦鎵層上。
承上所述，依本發明之光切換裝置，其可具有一或多個下述優點：
(1)本發明之一實施例中，光切換裝置整合了三五族太陽能電池，其可以直接做為薄膜電晶體的電源，因此不需要額外的外部電源。
(2)本發明之一實施例中，光切換裝置更整合壓控元件，其可調節三五族太陽能電池之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體之電流為定值，因此可使光切換裝置之電流及電壓穩定，故不會因為外部光線而影響的觸控裝置之觸控偵測的精確度，故可達到更佳的效能。
(3)本發明之一實施例中，光切換裝置之三五族太陽能電池可透過外部光線進行充電，因此可以有效地節省電力，以達到節能省電的功效。
(4)本發明之光切換裝置不但可應用於手持式行動裝置，更可應用於下一代之觸控產品，如浮動觸控裝置或光觸控裝置等，故應用範圍極為廣泛，極具商業價值。
2‧‧‧光切換裝置
21‧‧‧薄膜電晶體
211‧‧‧汲極
212‧‧‧源極
213‧‧‧閘極
22‧‧‧三五族太陽能電池
221‧‧‧正極
222‧‧‧負極
223A‧‧‧二氧化矽層
223B‧‧‧p型鍺基板
223C‧‧‧n型鍺層
223D‧‧‧p型砷化鎵層
223E‧‧‧n型砷化鎵層
223F‧‧‧p型磷化銦鎵層
223G‧‧‧n型磷化銦鎵層23G
23‧‧‧壓控元件
A、B、C‧‧‧曲線
VDS‧‧‧汲極源極電壓
IDS‧‧‧汲極源極電流
第1圖 係為習知技藝之薄膜電晶體之示意圖。
第2圖 係為本發明之光切換裝置之第一實施例之示意圖。
第3圖 係為本發明之光切換裝置之第二實施例之第一示意圖。
第4圖 係為本發明之光切換裝置之第二實施例之第二示意圖。
第5圖 係為本發明之光切換裝置之第二實施例之第三示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之光切換裝置之實施例，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，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，其係為本發明之光切換裝置之第一實施例之示意圖。如圖所示，光切換裝置2可包含薄膜電晶體21、三五族太陽能電池22及壓控元件23。
薄膜電晶體21可包含源極212、汲極211及閘極213。
三五族(III-V)太陽能電池22可與薄膜電晶體21連接，其可供給薄膜電晶體21電能，以驅動薄膜電晶體21，並可透過外部光線進行充電；在較佳的實施例中，三五族太陽能電池22可為三接面太陽能電池，如磷化銦鎵/砷化鎵/鍺(GaInP/GaAs/Ge)三接面太陽能電池或磷化銦鎵/砷化鎵/砷化鎵銦(GaInP/GaAs/InGaAs)三接面太陽能電池等等，或可為雙接面太陽能電池，如磷化銦鎵/砷化鎵雙接面太陽能電池等等，或可為單接面太陽能電池，如氮化鎵(GaN)單接面太陽能電池。
壓控元件23可同時與薄膜電晶體21及三五族太陽能電池22連接，其可調節三五族太陽能電池22之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體21之電流為定值；在較佳的實施例中，壓控元件23可為電壓調節器(Voltage regulator)。
由上述可知，在本實施例中，光切換裝置2整合了三五族太陽能電池
22，其可以直接做為薄膜電晶體21的電源，以驅動薄膜電晶體21；因此，薄膜電晶體21並不需要額外的外部電源即可正常運作；此外，三五族太陽能電池22可透過外部光線進行充電，因此可以有效地節省電力，以達到節能省電的功效。
此外，光切換裝置2更整合壓控元件23，其可調節三五族太陽能電池33之電壓為定值，並同時可調節與薄膜電晶體21之電流為定值，因此可使光切換裝置2之電流及電壓穩定，故不會因為外部光線而影響的觸控裝置之觸控偵測的精確度，故可達到更佳的效能。
因此，光切換裝置2很適合應用於手持式行動裝置，或下一代之觸控產品，如浮動觸控裝置或光觸控裝置等，故應用範圍極為廣泛，極具商業價值。
值得一提的是，習知技藝之光切換裝置需要一個額外的外部電源，故無法符合節能省電的需求。相反的，根據本發明之實施例，光切換裝置整合了三五族太陽能電池，其可以直接做為薄膜電晶體的電源，因此不需要額外的外部電源。
習知技藝之光切換裝置可能會受到外部光線的影響，因此若是應用在觸控裝置中，則可能會影響觸控裝置之觸控偵測的精確度，故其效能還有待提升。相反的，根據本發明之實施例，光切換裝置更整合壓控元件，其可調節三五族太陽能電池之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體之電流為定值，因此可使光切換裝置之電流及電壓穩定，故不會因為外部光線而影響的觸控裝置之觸控偵測的精確度，故可達到更佳的效能。
此外，由於習知技藝之光切換裝置無法符合節能省電的需求，因此若應用於手持式行動裝置時會消耗過多的電力，故無法符合手持式行動裝置的需求。相反的，根據本發明之實施例，光切換裝置之三五族太陽能電池
可透過外部光線進行充電，因此可以有效地節省電力，以達到節能省電的功效，因此不但可應用於手持式行動裝置，更可應用於下一代之觸控產品，如浮動觸控裝置或光觸控裝置等，故應用範圍極為廣泛，極具商業價值。
請參閱第3圖，其係為本發明之光切換裝置之第二實施例之第一示意圖。本實施例舉例說明了本發明之光切換裝置之較佳實施例的細部結構。如圖所示，光切換裝置2可包含薄膜電晶體21、三五族太陽能電池22及壓控元件23。
薄膜電晶體21可包含源極212、汲極211及閘極213。
三五族太陽能電池22可為磷化銦鎵/砷化鎵/鍺三接面太陽能電池，其可包含正極221及負極222；正極221與閘極213連接，負極222與源極212連接；三五族太陽能電池22可供給薄膜電晶體21電能，以驅動薄膜電晶體21，並可透過外部光線進行充電。
另外，三五族太陽能電池22更可包含二氧化矽層223A、p型鍺基板223B、n型鍺層223C、p型砷化鎵層223D、n型砷化鎵層223E、p型磷化銦鎵層223F及n型磷化銦鎵層223G；其中，正極221可設置於二氧化矽層223A上，而負極222可設置於n型磷化銦鎵層223G上；二氧化矽層2A可設置於p型鍺基板223B，p型鍺基板23B可設置於n型鍺層223C上，n型鍺層223C可設置於p型砷化鎵層223D上，p型砷化鎵層223D可設置於n型砷化鎵層223E上，n型砷化鎵層223E可設置於p型磷化銦鎵層223F上，而p型磷化銦鎵層223F可設置於n型磷化銦鎵層223G上。上述之二氧化矽層223A可為絕緣層，其可有效改善漏電的情況。
壓控元件23可正極221、負極222及源極212連接，其可調節三五族太陽能電池22之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體21之電流為定值，使光切換裝置2之電流及電壓穩定，以避免因為外部光線而影響的觸控裝
置之觸控偵測的精確度。
請參閱第4圖，其係為本發明之光切換裝置之第二實施例之第二示意圖；第4圖所示為本實施例之光切換裝置2之電流-電壓圖，其中橫軸為汲極源極電壓VDS(V)，而縱軸為汲極源極電流IDS(μA)。在汲極源極電壓VDS相同的情況下，光切換裝置在不同的照度之下均可具有相同的相電壓Vm。如圖所示，曲線A之照度為1000W/cm2，曲線B之照度為600W/cm2，曲線C之照度為300W/cm2，而相電壓Vm均為1.5V。
請參閱第5圖，其係為本發明之光切換裝置之第二實施例之第三示意圖；第5圖所示為本實施例之光切換裝置2之暫態響應圖，其中橫軸為時間(s)，而縱軸為汲極源極電流IDS(μA)，由圖中可看出汲極源極電流IDS在照度1000下隨著時間的變化。
由上述可知，透過上述的設計，本實施例之光切換裝置2可達到極佳的特性，並可提供節能省電的功效，且效能可大幅提升，故不但適合應用於手持式行動裝置，更適合用於下一代之觸控產品，如浮動觸控裝置或光觸控裝置等。
綜上所述，根據本發明之實施例，光切換裝置整合了三五族太陽能電池，其可以直接做為薄膜電晶體的電源，因此不需要額外的外部電源。
又，根據本發明之實施例，光切換裝置更整合壓控元件，其可調節三五族太陽能電池之電壓為定值，並可調節與薄膜電晶體之電流為定值，因此可使光切換裝置之電流及電壓穩定，故不會因為外部光線而影響的觸控裝置之觸控偵測的精確度，故可達到更佳的效能。
此外，根據本發明之實施例，光切換裝置之三五族太陽能電池可透過外部光線進行充電，因此可以有效地節省電力，以達到節能省電的功效。
再者，根據本發明之實施例，光切換裝置不但可應用於手持式行動裝
置，更可應用於下一代之觸控產品，如浮動觸控裝置或光觸控裝置等，故應用範圍極為廣泛，極具商業價值。
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 (9)
- 一種光切換裝置，係包含：一薄膜電晶體，係包含一源極、一汲極及一閘極；一三五族太陽能電池，係包含一正極及一負極，該正極與該閘極連接，該負極與該源極連接，該三五族太陽能電池供給該薄膜電晶體電能；以及一壓控元件，係與該正極、該負極及該源極連接；其中，該壓控元件調節該三五族太陽能電池之一電壓為定值，並調節與該薄膜電晶體之一電流為定值，且其中，該光切換裝置在不同的光照度下能產生相同之一相電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中該三五族太陽能電池係為一三接面太陽能電池。
- 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中該三五族太陽能電池係一雙接面太陽能電池。
- 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中該三五族太陽能電池係一單接面太陽能電池。
- 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中該三五族太陽能電池係為一磷化銦鎵/砷化鎵/鍺三接面太陽能電池、一磷化銦鎵/砷化鎵/砷化鎵銦三接面太陽能電池、一磷化銦鎵/砷化鎵雙接面太陽能電池或一氮化鎵單接面太陽能電池。
- 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中該三五族太陽能電池更包含一二氧化矽層、一p型鍺基板、一n型鍺層、一p型砷化鎵層、一n型砷化鎵層、一p型磷化銦鎵層及一n型磷化銦鎵層。
- 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中該壓控元件係為一電壓 調節器。
- 如申請專利範圍第6項所述之光切換裝置，其中該三五族太陽能電池之該正極係設置於該二氧化矽層上，而該三五族太陽能電池之該負極係設置於該n型磷化銦鎵層上。
- 如申請專利範圍第8項所述之光切換裝置，其中該二氧化矽層設置於該p型鍺基板上，該p型鍺基板設置於該n型鍺層上，該n型鍺層設置於該p型砷化鎵層上，該p型砷化鎵層設置於該n型砷化鎵層上，該n型砷化鎵層設置於該p型磷化銦鎵層上，而該p型磷化銦鎵層設置於該n型磷化銦鎵層上。
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