太阳能显示装置与电源切换方法
技术领域
本发明涉及一种电源切换技术，尤其涉及一种太阳能显示装置与电源切换方法。
背景技术
微发光二极管(Micro LED)显示器具有高亮度、高对比、广视角、寿命长及低耗点等优点，故逐渐被应用于各式显示装置中。此外，太阳能是一种新兴的可再生能源，其依靠日照来发电。但是，在不同日照强度下，太阳能发电产生的太阳能电源也会时强时弱。因此，若单纯将微发光二极管显示器结合太阳能发电技术，可能在某些日照条件下发生微发光二极管的驱动能力不足的问题。
发明内容
本发明提供一种太阳能显示装置与电源切换方法，可有效改善上述问题。
本发明的实施例提供一种太阳能显示装置，其包括多个太阳能像素元件、多个微显示元件及电源控制电路。所述多个太阳能像素元件用以产生第一太阳能电源与第二太阳能电源。所述多个微显示元件连接至所述多个太阳能像素元件。所述电源控制电路连接至所述多个太阳能像素元件与所述多个微显示元件。所述电源控制电路用以比较所述第一太阳能电源与参考信号。所述电源控制电路还用以根据比较结果使用系统电源与所述第二太阳能电源的其中之一驱动所述多个微显示元件。
本发明的实施例另提供一种电源切换方法，其用于太阳能显示装置。所述太阳能显示装置包括多个太阳能像素元件与多个微显示元件。所述电源切换方法包括：由所述多个太阳能像素元件产生第一太阳能电源与第二太阳能电源；比较所述第一太阳能电源与参考信号；以及根据比较结果使用系统电源与所述第二太阳能电源的其中之一驱动所述多个微显示元件。
基于上述，太阳能显示装置中的太阳能像素元件可产生第一太阳能电源与第二太阳能电源。在将第一太阳能电源与参考信号进行比较后，根据比较结果，太阳能显示装置的系统电源或第二太阳能电源可被用于驱动太阳能显示装置中的微显示元件。藉此，无论在何种日照条件下，太阳能显示装置的显示与驱动能力皆可维持稳定，进而在省电与系统效能之间取得平衡。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例所示出的太阳能显示装置的示意图；
图2是根据本发明的一实施例所示出的电源控制电路的示意图；
图3是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图；
图4是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图；
图5是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图；
图6是根据本发明的一实施例所示出的电源控制电路的示意图；
图7是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图；
图8是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图；
图9是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图；
图10是根据本发明的一实施例所示出的电源切换方法的流程图。
附图标号说明：
10：太阳能显示装置
11：太阳能像素阵列
12：混和像素阵列
13：电源控制电路
101、102：太阳能像素元件
103、LED(1)：微显示元件
201：数据线
202：扫描线
21、61：比较器
22、62：开关电路
23、63：控制器
SW(1)～SW(6)：晶体管
Cst、Cdata、Csol：电容
SP(1)、SP(2)：太阳能电源
RS：参考信号
DP：数据电源
Vdd：工作电源
203：更新线
CS：控制信号
EP：外部电源
603：发光模块
PD(1)、PD(2)：单向二极管
ZD：基纳二极管
S1001～S1003：步骤
具体实施方式
图1是根据本发明的一实施例所示出的太阳能显示装置的示意图。请参照图1，在一实施例中，太阳能显示装置10可以是智能手表或智能手环等支援太阳能供电且具有显示功能的可穿戴装置。或者，在一实施例中，太阳能显示装置10亦可以是智能手机、平板电脑或kiosk等支援太阳能供电且具有显示功能的各式电子装置。本发明并不限制太阳能显示装置10的装置类型。
太阳能显示装置10包括太阳能像素阵列11、混和像素阵列12及电源控制电路13。太阳能像素阵列11包括多个太阳能像素元件101。太阳能像素元件101中的每一者包括一或多个晶粒，且其用于感应日照而产生太阳能电源(亦称为第一太阳能电源)。
混和像素阵列12包括多个太阳能像素元件102与多个微显示元件103。太阳能像素元件102连接(例如电性连接)至微显示元件103。太阳能像素元件101可相同或相似于太阳能像素元件102。例如，太阳能像素元件102中的每一者包括一或多个晶粒，且其用于感应日照而产生太阳能电源(亦称为第二太阳能电源)。此外，微显示元件103中的每一者为微发光二极管(micro LED)，且其用以受电流驱动而发光。
在本实施例中，太阳能像素阵列11是设置于太阳能显示装置10的非主动显示区，而混和像素阵列12是设置于太阳能显示装置10的主动显示区。非主动显示区不具有显示图像的功能，而主动显示区具有显示图像的功能(由微显示元件103提供)。以智能手表为例，太阳能像素阵列11可位于表面的非主动显示区，而混和像素阵列12可位于表面的主动显示区。在主动显示区中，阵列排列的微显示元件103可用以显示系统时间、天气、即时信息和/或来电等信息。
须注意的是，在一实施例中，太阳能像素阵列11亦可不被设置。在一实施例中，若未设置太阳能像素阵列11，则第一太阳能电源与第二太阳能电源皆可由混和像素阵列12中的太阳能像素元件102产生。此外，在一实施例中，一个太阳能像素元件102可用以对所连接的一或多个微显示元件103进行供电。
电源控制电路13连接至太阳能像素元件101、太阳能像素元件102及微显示元件103。电源控制电路13用以比较第一太阳能电源与参考信号。根据比较结果，电源控制电路13可使用太阳能显示装置10的系统电源与第二太阳能电源的其中之一驱动微显示元件103。例如，若第一太阳能电源的电流值高于参考信号的电流值(亦称为第一比较结果)，电源控制电路13可使用第二太阳能电源驱动微显示元件103。或者，若第一太阳能电源的电流值不高于参考信号的电流值(亦称为第二比较结果)，电源控制电路13可使用系统电源驱动微显示元件103。
在一实施例中，系统电源是经由混和像素阵列12中的数据线提供的数据电源(亦称为数据信号)。此数据电源可用于驱动微显示元件103。或者，在一实施例中，系统电源是由太阳能显示装置10的外部电源供应器所提供的外部电源。此外部电源亦可用于驱动微显示元件103。
图2是根据本发明的一实施例所示出的电源控制电路的示意图。请参照图2，在本实施例中，电源控制电路13包括比较器21、开关电路22及控制器23。控制器23连接至比较器21与开关电路22。比较器21可接收太阳能电源SP(1)(即第一太阳能电源)与参考信号RS。在一实施例中，参考信号RS可由一个内部电路(未示出)提供。或者，在一实施例中，控制器23可通过查表来产生参考信号RS并将参考信号RS提供至比较器21。
比较器21可比较太阳能电源SP(1)与参考信号RS并根据比较结果产生比较信号。控制器23可根据比较信号控制开关电路22使用系统电源(例如数据电源DP)或太阳能电源SP(2)(即第二太阳能电源)来驱动微显示元件LED(1)。例如，微显示元件LED(1)可以是图1中的任一个微显示元件103。
具体而言，在本实施例中，混和像素阵列12包括数据线201、扫描线202、晶体管SW(1)、晶体管SW(2)、电容Cst及微显示元件LED(1)。晶体管SW(1)的第一端(例如栅极)连接至扫描线202。晶体管SW(1)的第二端(例如源极)连接至数据线201。晶体管SW(1)的第三端(例如漏极)连接至开关电路22的第一输入端。开关电路22的第二输入端连接至太阳能像素元件102以接收太阳能电源SP(2)。晶体管SW(2)的第一端(例如栅极)连接至开关电路22的输出端。晶体管SW(2)的第二端(例如源极)连接至工作电源Vdd。晶体管SW(2)的第三端(例如漏极)连接至微显示元件LED(1)。电容Cst可连接至晶体管SW(2)的第一端。此外，晶体管SW(1)与SW(2)可皆为薄膜晶体管(TFT)。
根据比较器21的比较结果，控制器23可控制开关电路22将来自数据线201的数据电源DP(即系统电源)或太阳能电源SP(2)提供至晶体管SW(2)的第一端，以经由晶体管SW(2)的第三端驱动微显示元件LED(1)。例如，响应于第一比较结果(例如太阳能电源SP(1)的电流值高于参考信号RS的电流值)，控制器23可控制开关电路22将太阳能电源SP(2)提供至晶体管SW(2)，以驱动微显示元件LED(1)。或者，响应于第二比较结果(例如太阳能电源SP(1)的电流值不高于参考信号RS的电流值)，控制器23可控制开关电路22将数据电源DP提供至晶体管SW(2)，以驱动微显示元件LED(1)。
图3是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图。请参照图3，在本实施例中，开关电路22包括更新线203、晶体管SW(3)～SW(6)、电容Cdata及电容Csol。晶体管SW(3)的第一端(例如栅极)用以接收来自图2的控制器23的控制信号CS。晶体管SW(3)的第二端(例如源极)用以接收太阳能电源SP(2)。晶体管SW(4)的第一端(例如栅极)连接至晶体管SW(1)的第三端。晶体管SW(4)的第二端(例如源极)连接至晶体管SW(3)的第三端(例如漏极)。晶体管SW(5)的第一端(例如栅极)连接至扫描线202。晶体管SW(5)的第二端(例如源极)连接至晶体管SW(1)的第三端。晶体管SW(6)的第一端(例如栅极)连接至更新线203。晶体管SW(6)的第二端(例如源极)连接至晶体管SW(4)的第三端(例如漏极)。晶体管SW(5)的第三端(例如漏极)连接至晶体管SW(6)的第三端(例如漏极)与晶体管SW(2)的第一端。
在显示图像时，对应于某一个帧(frame)，更新线203可提供更新信号以导通晶体管SW(6)。响应于控制信号CS导通晶体管SW(3)，太阳能电源SP(2)可经由晶体管SW(3)、SW(4)及SW(6)而提供至晶体管SW(2)的第一端，以驱动微显示元件LED(1)。或者，响应于控制信号CS未导通晶体管SW(3)，扫描线202上的扫描信号可导通晶体管SW(1)与SW(5)，且数据电源DP可经由晶体管SW(5)而提供至晶体管SW(2)的第一端，以驱动微显示元件LED(1)。
图4是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图。请参照图4，在本实施例中，晶体管SW(5)的第一端与晶体管SW(6)的第一端(例如栅极)皆连接至更新线203。晶体管SW(6)的第二端(例如漏极)连接至晶体管SW(5)的第三端与晶体管SW(4)的第三端。晶体管SW(6)的第三端(例如漏极)连接至晶体管SW(2)的第一端。
更新线203可提供更新信号以导通晶体管SW(5)与SW(6)。响应于控制信号CS导通晶体管SW(3)，太阳能电源SP(2)可经由晶体管SW(3)、SW(4)及SW(6)而提供至晶体管SW(2)。或者，响应于控制信号CS未导通晶体管SW(3)，扫描线202上的扫描信号可导通晶体管SW(1)与SW(5)，且数据电源DP可经由晶体管SW(5)与SW(6)而提供至晶体管SW(2)。
图5是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图。请参照图5，在本实施例中，晶体管SW(5)的第一端(例如栅极)连接至扫描线202。晶体管SW(5)的第二端(例如源极)连接至晶体管SW(4)的第三端。晶体管SW(5)的第三端(例如漏极)连接至晶体管SW(2)的第一端并经由电容Cdata连接至晶体管SW(1)的第三端。
扫描线202可提供扫描信号至晶体管SW(5)的第一端以导通晶体管SW(5)。响应于控制信号CS导通晶体管SW(3)，太阳能电源SP(2)可经由晶体管SW(3)、SW(4)及SW(5)而提供至晶体管SW(2)。或者，响应于控制信号CS未导通晶体管SW(3)，数据电源DP可经由电容Cdata提供至晶体管SW(2)。
须注意的是，在图3与图4的实施例中，晶体管SW(3)、SW(5)及SW(6)为薄膜晶体管，而晶体管SW(4)为N型金氧半场效晶体管(NMOS)。然而，在图5的实施例中，晶体管SW(3)与SW(5)为薄膜晶体管，而晶体管SW(4)则为P型金氧半场效晶体管(PMOS)。
图6是根据本发明的一实施例所示出的电源控制电路的示意图。请参照图6，在本实施例中，电源控制电路13包括比较器61、开关电路62及控制器63。控制器63连接至比较器61与开关电路62。比较器61可比较太阳能电源SP(1)与参考信号RS并根据比较结果产生比较信号。控制器63可根据比较信号控制开关电路62使用系统电源(例如外部电源EP)或太阳能电源SP(2)(即第二太阳能电源)来驱动微显示元件LED(1)。
根据比较器61的比较结果，控制器63可控制开关电路62将外部电源供应器所提供的外部电源EP(即系统电源)或太阳能电源SP(2)作为工作电源Vdd提供至晶体管SW(2)的第二端，以经由晶体管SW(2)的第三端驱动微显示元件LED(1)。例如，响应于第一比较结果(例如太阳能电源SP(1)的电流值高于参考信号RS的电流值)，控制器63可控制开关电路62将太阳能电源SP(2)作为工作电源Vdd提供至晶体管SW(2)，以驱动微显示元件LED(1)。或者，响应于第二比较结果(例如太阳能电源SP(1)的电流值不高于参考信号RS的电流值)，控制器63可控制开关电路62将外部电源EP作为工作电源Vdd提供至晶体管SW(2)，以驱动微显示元件LED(1)。
在图6的实施例中，一个发光模块603可包括晶体管SW(1)、晶体管SW(2)、电容Cst及微显示元件LED(1)。工作电源Vdd可提供至发光模块603供其中的电子元件(例如晶体管SW(2))使用。
图7是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图。请参照图7，在本实施例中，开关电路62包括晶体管SW(3)、单向二极管PD(1)及单向二极管PD(2)。晶体管SW(3)的第一端(例如栅极)用以接收来自图6的控制器63的控制信号CS。晶体管SW(3)的第二端(例如源极)用以接收太阳能电源SP(2)。晶体管SW(3)的第三端(例如漏极)连接至单向二极管PD(1)的第一端。单向二极管PD(1)的第二端连接至发光模块603。单向二极管PD(2)的第一端用以接收外部电源EP。单向二极管PD(2)的第二端连接至发光模块603与单向二极管PD(1)的第二端。
响应于控制信号CS导通晶体管SW(3)，太阳能电源SP(2)可经由晶体管SW(3)与单向二极管PD(1)而作为工作电源Vdd提供至发光模块603。或者，响应于控制信号CS未导通晶体管SW(3)，外部电源EP可经由单向二极管PD(2)而作为工作电源Vdd提供至发光模块603。
图8是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图。请参照图8，相较于图7的实施例，在本实施例中，开关电路62更包括基纳二极管ZD。基纳二极管ZD串接于单向二极管PD(1)与PD(2)之间。例如，基纳二极管ZD的阳极(anode)端连接至单向二极管PD(1)，而基纳二极管ZD的阴极(cathode)端则连接至单向二极管PD(2)。
相较于图7的实施例，响应于控制信号CS导通晶体管SW(3)，太阳能电源SP(2)须进一步克服基纳二极管ZD引起的压差才能被提供至发光模块603。藉此，可进一步提高开关电路62的可靠度。
图9是根据本发明的一实施例所示出的开关电路的示意图。请参照图9，在本实施例中，开关电路62包括晶体管SW(3)、晶体管SW(4)及单向二极管PD(1)。晶体管SW(4)的第一端(例如栅极)连接至晶体管SW(3)的第三端与单向二极管PD(1)的第一端。晶体管SW(4)的第二端(例如源极)连接至外部电源EP。晶体管SW(4)的第三端(例如漏极)连接至单向二极管PD(1)的第二端与发光模块603。
须注意的是，在本实施例中，晶体管SW(4)为P型金氧半场效晶体管(PMOS)。响应于控制信号CS导通晶体管SW(3)且太阳能电源SP(2)的电压高于外部电源EP的电压，晶体管SW(4)不被导通，故太阳能电源SP(2)可经由晶体管SW(3)与单向二极管PD(1)而作为工作电源Vdd提供至发光模块603。或者，响应于控制信号CS未导通晶体管SW(3)或太阳能电源SP(2)的电压不高于外部电源EP的电压，晶体管SW(4)可被导通，且外部电源EP可经由晶体管SW(4)而作为工作电源Vdd提供至发光模块603。
须注意的是，在前述实施例中，各电子元件的数目、类型及连接关系仅为范例，而非用以限定本发明。在其他实施例中，至少部分电子元件的连接关系可以被改变、至少部分电子元件可以被具有相同或相似功能的其他电子元件取代、和/或更多的电子元件可以被加入至所述电路结构中，以提供额外功能。
图10是根据本发明的一实施例所示出的电源切换方法的流程图。请参照图10，在步骤S1001中，由太阳能显示装置中的多个太阳能像素元件产生第一太阳能电源与第二太阳能电源。在步骤S1002中，比较所述第一太阳能电源与参考信号。在步骤S1003中，根据比较结果使用太阳能显示装置的系统电源与所述第二太阳能电源的其中之一驱动太阳能显示装置中的多个微显示元件。
然而，图10中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图10中各步骤可以实作为多个程序码或是电路，本发明不加以限制。此外，图10的方法可以搭配以上实施例使用，也可以单独使用，本发明不加以限制。
综上所述，太阳能显示装置中的太阳能像素元件可产生第一太阳能电源与第二太阳能电源。在将第一太阳能电源与参考信号进行比较后，根据比较结果，太阳能显示装置的系统电源或第二太阳能电源可被用于驱动太阳能显示装置中的微显示元件。藉此，无论在何种日照条件下，太阳能显示装置的显示与驱动能力皆可维持稳定，进而在省电与系统效能之间取得平衡。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
