JPH1096889A

JPH1096889A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1096889A
Application number: JP8247792A
Authority: JP
Inventors: Mitsushi Ikeda; 光志池田; Shiyuuichi Uchikoga; 修一内古閑
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電源として電池を用いた場合に、従来よりも使
用時間の増大を図れる反射型の液晶表示装置を提供する
こと。【解決手段】反射型の液晶表示装置の対向基板２内に太
陽電池１０を組み込み、この太陽電池１０を通常の電池
と併用して電源として利用することにより、使用時間の
増大を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に反射型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用情報機器が多く利用されて
いる。携帯用情報機器には軽量、低消費電力が求められ
ている。また、表示するべき情報量が増加する傾向にあ
ることから、高解像度であることなど高画質の表示装置
が求められている。

【０００３】この種の表示装置としては、一般には、液
晶表示装置が使用されている。これは液晶表示装置には
軽量、低消費電力、低電圧駆動、平面型表示などの利点
があるからである。

【０００４】携帯用情報機器の表示装置として液晶表示
装置を用いる場合、その電源として電池（内部電源）を
用いることが必要となる。したがって、使用時間の増大
の観点から、特にバックライトを使用しない反射型のも
のが有効である。すなわち、バックライトに割り当てら
れた電力を駆動回路等にまわすことことにより、使用作
時間を長くする。また、使用時間の増大のために、駆動
回路のさらなる低電圧駆動化も図れている。しかしなが
ら、電源として電池を用いた場合に、十分に長い時間使
用できる液晶表示装置はいまだ実現されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来よ
り、携帯用情報機器の表示装置として液晶表示装置が用
いられていた。この場合、電源として内部電源が用いる
ことが必要なる。しかし、内部電源により十分に長い時
間使用できる液晶表示装置はいまだ実現されていなかっ
た。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、電源として内部電源を
用いた場合に、従来よりも長時間使用できる液晶表示装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

［概要］上記目的を達成するために、本発明に係る液晶
表示装置（請求項１）は、液晶層の光学的性質を電界に
より制御し、周囲光を利用して画像を表示する液晶表示
部と、この液晶表示部が設けられた基体と同一の基体に
設けられ、前記周囲光を電気エネルギーに変換する光電
変換部とを備えていることを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項２）は、上記液晶表示装置（請求項１）において、
前記光電変換部および前記液晶表示部は積層構造を構成
することを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項３）は、上記液晶表示装置（請求項２）において、
前記光電変換部が、前記液晶表示部内に組み込まれてい
ることを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項４）は、上記液晶表示装置（請求項２）において、
前記光電変換部が、前記液晶層に入射する光と反対側の
前記液晶表示部上に積層されていることを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項５）は、上記液晶表示装置（請求項２）において、
前記光電変換部と前記液晶層との間に、前記液晶層を介
して前記光電変換部に入射する光のうち可視光の反射を
防止するための反射防止膜を設けたことを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項６）は、上記液晶表示装置（請求項５）において、
前記光電変換部と前記液晶層との間に、前記光電変換部
により吸収されず、かつ前記反射防止膜により反射を防
止できない可視光を吸収する光吸収膜を設けたことを特
徴とする。

【００１３】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項７）は、上記液晶表示装置（請求項１）において、
前記光電変換部は、前記液晶表示部のうち画像を表示し
ない領域に設けられていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明に係る他の液晶表示装置（請
求項８）は、上記液晶表示装置（請求項１〜請求項７）
において、前記光電変換部が、太陽電池から構成されて
いることを特徴とする。

【００１５】本発明において、基体とは、例えば、液晶
層を挾持する２つの基体の一方（例えばＴＦＴ基板）
や、このように基体により液晶層を挾持してなる構造を
載せる台座等をいう。

【００１６】［作用］本発明によれば、光電変換部によ
り周囲光を電気エネルギーに変換できるので、この電気
エネルギーを電源に利用することにより、使用時間の増
大を図れるようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る反射型アクティブマトリクス型モノクロ液晶表示装
置（以下、単に液晶表示装置という）の断面図である。
本実施形態は対向基板２内に太陽電池１０を組み込んだ
例である。

【００１８】この液晶表示装置は、大きく分けて、アク
ティブマトリクスアレイ基板（以下、単にアレイ基板と
いう）１と、反射防止膜１５、反射光吸収膜１６および
太陽電池１０が形成された対向基板２と、これら基板
１，２間に設けられた液晶層３と、図示しない電源とし
ての通常の電池とから構成されている。なお、太陽電池
１０で十分な起電力が得られるのなら、上記通常の電池
は不要となる。

【００１９】アレイ基板１は、ガラス基板１１と、この
ガラス基板１１上にマトリクス配列された画素電極１２
と、各画素電極１２に設けられた薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴという）１３、このＴＦＴ１３を制御して画
素電極１２にデータ信号を印加するためのデータ線２７
およびアドレス線２２とから構成されている。

【００２０】ガラス基板１１の代わりに、プラスチック
材料、金属材料からなる透光性の基板を用いても良い。
一方、対向基板２は、ガラス基板１４と、このガラス基
板１４上に設けられた太陽電池１０と、この太陽電池１
０上に設けられ、可視光の反射を防止するためのプラス
チックからなる反射防止膜１５と、この反射防止膜１５
上に設けられ、該反射防止膜１５により反射を防止でき
ず、かつ太陽電池１０で吸収されない可視光を吸収する
ためのカラーフィルタからなる反射光吸収膜１６と、こ
の反射光吸収膜１６上に設けられ、ＩＴＯからなる可視
光に対して透明な対向電極１７とから構成されている。

【００２１】なお、反射防止膜１５の他の材料として、
ＳｉＯ_x 、ＳｉＮ_x 、ＴｉＯ、ＺｎＯ等があげられる。
また、反射防止膜１５は単層でも良いし、多層でも良
い。要は可視光の反射を防止できれば良い。

【００２２】太陽電池１０は、可視光に対して透明なＩ
ＴＯからなる下部電極１８、太陽電池本体１９、可視光
に対して透明なＩＴＯからなる上部電極２０が順次積層
された構成になっている。

【００２３】太陽電池本体１９は、図２に示すように、
ＩＴＯ電極１８つきガラス基板１４上に、ｎ型アモルフ
ァスＳｉＧｅ膜１９ａ、ｉ型アモルファスＳｉＧｅ膜１
９ｂ、ｐ型アモルファスＳｉＣ膜１９ｃ、ｎ型マイクロ
クリスタルＳｉ膜１９ｄ、ｉ型アモルファスＳｉ膜１９
ｅ、ｐ型アモルファスＳｉＣ膜１９ｆがこの順で積層さ
れた構成になっている。すなわち、太陽電池本体１９は
２層積層型のものである。

【００２４】また、太陽電池本体１９、反射防止膜１５
および反射光吸収膜１６は、通常の反射型液晶表示装置
における黒色吸収膜に相当する役割を果たしている。太
陽電池本体１９、反射防止膜１５および反射光吸収膜１
６の全体を厚さを黒色吸収膜のそれよりも小さくするこ
とにより、装置の薄型化をさらに進めることが可能とな
る。なお、反射防止膜１５と反射光吸収膜１６との位置
関係は逆でも良い。

【００２５】図６に反射光吸収膜１６の反射係数の吸収
依存性を示す。ｐ型ＳｉＣ／ｎ型Ｓｉ層は紫外から青
を、ｐ型Ｓｉ／ｎ型ＳｉＧｅ層は青から緑を、ｐ型Ｓｉ
Ｇｅ／ｎ型ＧｅＳｎ層は緑から赤を、ｐ型ＧｅＳｎ／ｎ
型Ｓｎ層は赤〜赤外を、ｐ型Ｓｎ／ｎ型Ｓｎ層は赤外を
吸収する。これら層は一般の太陽電池本体に使用される
層である。反射光吸収膜１６はこれら層で吸収しきれな
い波長を吸収する。

【００２６】なお、太陽電池本体１９として、例えば、
ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ系ではなく、ＧｅＳｎ系
膜とＳｎ系膜との積層膜を用いた場合には、可視光の全
てを吸収できるようになるので、反射光吸収膜１６は不
要となる。

【００２７】液晶層３は、基板１，２に配向膜を形成
し、基板１，２間に液晶を注入して形成したものであ
る。液晶層３の光透過率等の光学的性質は、画素電極１
２の電圧と対向電極１７との間の電界によって制御され
る。

【００２８】このように構成された液晶表示装置によれ
ば、液晶層３の光透過率が高い表示状態のときに、光が
液晶層３を透過して太陽電池１０に入射し、起電力が発
生する。この起電力は１０インチパネルの場合で１００
ｍＷ程度となる。

【００２９】したがって、本実施形態によれば、太陽電
池１０で得られた起電力を電源として利用すれば、内部
電池の起電力の低下分を補えるので、長時間の使用が可
能となる。なお、または従来より内部電池で駆動してい
た部分の一部を太陽電池１０のみで駆動することによっ
ても、長時間の使用が可能となる。

【００３０】内部電池および太陽電池１０の両方または
太陽電池１０のみで駆動する部分としては、本実施形態
の液晶表示装置を携帯用情報機器の表示装置として用い
る場合であれば、例えば液晶表示装置内の回路、液晶表
示装置外のデバイスがあげられる。液晶表示装置内の回
路としては例えばＬＣＤ駆動様周辺回路、液晶表示装置
外のデバイスとしては例えばＣＰＵやメモリがあげられ
る。また、表示側に照射光源を設けても良い。

【００３１】また、本実施形態の液晶表示装置をパーソ
ナルコンピュータのディスプレイとして用いる場合であ
れば、例えば、ディスプレイ、パーソナルコンピュー
タ、外部メモリがあげられる。（第２の実施形態）図３は、本発明の第２の実施形態に
係る液晶表示装置の断面図である。なお、以下の実施形
態において、図１の液晶表示装置と対応する部分には図
１と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

【００３２】本実施形態は、第１の実施形態において、
対向基板２に形成された反射防止膜１５、反射光吸収膜
１６および太陽電池１０を別のガラス基板２１に形成
し、液晶表示装置の対向基板２の下に反射防止膜１５、
反射光吸収膜１６および太陽電池２を設けた例である。
すなわち、第１の実施形態とは異なり、太陽電池１０等
は液晶表示装置から独立している。

【００３３】本実施形態でも、第１の実施形態と同様の
効果が得られるのはもちろんのこと、さらに対向基板２
に反射防止膜１５、反射光吸収膜１６および太陽電池１
０を形成する必要がないので、既に確立された液晶表示
装置の製造プロセスを利用でき、これによりプロセス変
更による特性劣化や信頼性低下を防止できる。液晶表示
装置は、大面積の基板に多数の素子をばらつきなく形成
する必要があるので、確立された製造プロセスを利用で
きることは非常に有効である。（第３の実施形態）図４は、本発明の第３の実施形態に
係る液晶表示装置の断面図である。

【００３４】本実施形態は、第１の実施形態において、
対向基板２に形成された反射防止膜１５、反射光吸収膜
１６および太陽電池１０を別のガラス基板２１に形成
し、液晶表示装置のアレイ基板１の下に反射防止膜１
５、反射光吸収膜１６および太陽電池２を設けた例であ
る。本実施形態の場合でも第２の実施形態と同様な効果
が得られる。（第４の実施形態）図５は、本発明の第４の実施形態に
係る液晶表示装置の平面図である。

【００３５】第１〜第３の実施形態は太陽電池１０を表
示領域（画素領域）内に設けた例である。これに対して
本実施形態は、図４に示すように、太陽電池１０を表示
領域３０の周辺の駆動回路３１が形成されていない空き
領域に設けた例である。この場合、例えば、筐体表面に
太陽電池１０を露出させ、太陽電池１０に可視光が入射
するようにする。本実施形態でも第２の実施形態と同様
な効果が得られる。（第５の実施形態）図７は、本発明の第４の実施形態に
係る液晶表示装置の平面図である。

【００３６】スイッチング素子（例えばＴＦＴ、ダイオ
ード）および太陽電池が共にアモルファス材料でできて
いるときは両者を同一の膜で製作できる。本実施形態
は、スイッチングとしてダイオードを用いているが、Ｔ
ＦＴを用いても同様である。

【００３７】これを製造工程に従い説明すると、まず、
ガラス基板１１上に、アドレス配線２２、下部電極１８
となるＩＴＯ等の導電膜した後、この上に太陽電池用本
体１９ｄ、ダイオード１９ｓとなるｐ型Ｓｉ／ｉ型アモ
ルファスシリコン膜／ｎ型アモルファスシリコン膜の積
層膜を形成する。

【００３８】次に上記導電膜、上記積層膜をパターニン
グして、アドレス配線２２、下部電極１８、太陽電池用
本体１９ｄを形成し、続いて上記積層膜をさらにパター
ニングしてダイオード１９ｓを形成する。この後、全面
に絶縁膜２３を形成する。

【００３９】次に絶縁膜２３に接続孔を開孔して太陽電
池用本体１９ｄのＩＴＯからなる上部電極２０ｓを形成
した後、全面に絶縁膜２４を形成する。次に絶縁膜２
３，２４に接続孔を開孔してダイオード１９ｄの上部電
極２０ｄを形成した後、画素電極（表示電極）１２を形
成する。

【００４０】次にガラス基板１４にＩＴＯからなるスト
ライプ状の対向電極１７を形成し、二つのガラス基板
（アレイ基板、対向基板）１１，１４との間に液晶層３
を封入する。

【００４１】このように本実施形態によれば、同じ積層
膜からダイオード、太陽電池を形成するので、プロセス
の簡略化が可能となる。なお、ガラス基板１４に反射防
止用プラスチック膜、入射光のうちの反射成分を吸収す
るカラーフィルタ層を積層しても良い。

【００４２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、上記実施形態では、アクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置の場合について説明し
たが、本発明は単純マトリクス型の液晶表示装置にも適
用できる。

【００４３】また、上記実施形態では、モノクロ表示の
液晶表示装置の場合について説明したが、本発明はカラ
ー表示の液晶表示装置にも適用できる。この場合、対向
基板２にカラーフィルタに設ける。液晶の表示方式は、
透過率を制御するモードであれば何でも良く、ＴＮ型や
ＳＴＮ型、強誘電型や反強誘電型、ゲストホスト型や多
色ゲストホストの積層型、ポリマー分散の多色のゲスト
ホストの積層型でも良い。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施できる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
電変換部により周囲光を電気エネルギーに変換できるの
で、この電気エネルギーを電源に利用することにより、
使用時間の増大を図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の
断面図

【図２】太陽電池本体の具体的な構成を示す断面図

【図３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の
断面図

【図４】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の
断面図

【図５】本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の
平面図

【図６】反射光吸収膜の吸収係数と波長との関係を示す
図

【図７】本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の
断面図

【符号の説明】

１…アレイ基板２…対向基板３…液晶層１０…太陽電池１１…ガラス基板１２…画素電極１３…ＴＦＴ１４…ガラス基板１５…反射防止膜１６…反射光吸収膜１７…対向電極１８…下部電極１９…太陽電池本体１９ａ…ｎ型アモルファスＳｉＧｅ膜１９ｂ…ｉ型アモルファスＳｉＧｅ膜１９ｃ…ｐ型アモルファスＳｉＣ膜１９ｄ…ｎ型マイクロクリスタルＳｉ膜１９ｅ…ｉ型アモルファスＳｉ膜１９ｆ…ｐ型アモルファスＳｉＣ膜２０…上部電極２１…ガラス基板３０…表示領域３１…駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層の光学的性質を電界により制御し、
周囲光を利用して画像を表示する液晶表示部と、この液晶表示部が設けられた基体と同一の基体に設けら
れ、前記周囲光を電気エネルギーに変換する光電変換部
とを具備してなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記光電変換部および前記液晶表示部は積
層構造を構成することを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。
【請求項３】前記光電変換部は、前記液晶表示部内に組
み込まれていることを特徴とする請求項２に記載の液晶
表示装置。
【請求項４】前記光電変換部は、前記液晶層に入射する
光と反対側の前記液晶表示部上に積層されていることを
特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記光電変換部と前記液晶層との間に、前
記液晶層を介して前記光電変換部に入射する光のうち可
視光の反射を防止するための反射防止膜を設けたことを
特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記光電変換部と前記液晶層との間に、前
記光電変換部により吸収されず、かつ前記反射防止膜に
より反射を防止できない可視光を吸収する光吸収膜を設
けたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記光電変換部は、前記液晶表示部のうち
画像を表示しない領域に設けられていることを特徴とす
る請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記光電変換部は、太陽電池から構成され
ていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれ
かに記載の液晶表示装置。