JP2000019983A

JP2000019983A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2000019983A
Application number: JP19091298A
Authority: JP
Inventors: Akihito Jinda; 章仁陣田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池などの光電変換素子を液晶表示装置
に搭載することにより、消費電力の少ない液晶表示装置
を提供する。【解決手段】基板上にマトリクス状に配置された複数
個の画素電極と、その各画素電極間を遮光するブラック
マトリックス領域を有し、ブラックマトリックス領域に
太陽電池などの光電変換装置を形成しており、その光電
変換装置は液晶表示装置を駆動するバッテリーに接続さ
れている。画素電極の開口率や基板に対する有効表示面
積率を低下させずに省スペース化がなされ、外部光また
はバックライトによる光を利用することで低消費電力化
を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示部に複数の画
素電極を有した液晶表示装置などの画像表示装置に関す
るものであり、特に小型でかつ消費電力の少ない携帯機
器などを実現するための太陽電池などに代表される光電
変換装置を搭載した画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、ＩＣ、ＬＳＩに代表される半
導体素子や、これらの半導体素子を組み込んだ電子機器
あるいは家庭電化製品が開発または製造され、市場で大
量に販売されている。今日においては、テレビ受像機は
勿論のこと、ＶＴＲやパーソナルコンピュータなども広
く一般に普及しており、さほど珍しいものではなくなっ
ている。そして、これらの機器は年々高性能化してお
り、情報化社会の進展に伴い利用者に多くの情報を提供
するツールとして現代社会において欠かすことのできな
いものとなっている。

【０００３】このような機器類には、機器の動作状態な
どをはじめとする多くの情報を利用者に的確に伝達する
ための手段、いわゆるディスプレイを有しているものが
多いが、そのディスプレイの性能や特徴によって扱える
情報の種類や情報量が左右されてしまうため、その開発
動向などに強い関心が寄せられている。特に、近年で
は、薄型で軽量かつ低消費電力である利点を有したディ
スプレイとして液晶表示装置、中でも各画素電極毎に薄
膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと呼ぶ）などのスイッチ
ング素子を設け、各画素電極を制御するようにしたアク
ティブマトリクス型の液晶表示装置が、解像度に優れ、
鮮明な画像が得られるなどの理由から注目されている。

【０００４】以下、このような一般的な液晶表示装置を
本発明の画像表示装置の代表例として簡単に説明する。

【０００５】近年の液晶表示装置は薄形化が進み、ノー
ト型コンピューターを始め、電子手帳や電子スチルカメ
ラ用モニターなどの携帯機器に多く利用されている。そ
の多くは、上述のように、画素電極毎にＴＦＴなどのス
イッチング素子を設けたアクティブマトリクス型の液晶
表示装置である。従来のスイッチング素子としては、非
晶質シリコン薄膜を用いたＴＦＴが知られており、現在
このＴＦＴを搭載したアクティブマトリクス型液晶表示
装置が数多く商品化されている。そして、この非晶質シ
リコン薄膜を用いたＴＦＴを搭載したアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置は、ＯＡ機器や民生機器のディス
プレイとして主流の位置を占めようとしている。

【０００６】一方、この非晶質シリコン薄膜を用いたＴ
ＦＴに代わるスイッチング素子として、画素電極を駆動
させるための画素用ＴＦＴと、その画素用ＴＦＴを駆動
させるためのＴＦＴなどからなる駆動回路部を一つの基
板上に一体形成することができる可能性が有る多結晶シ
リコン薄膜を用いたＴＦＴを形成する技術に大きな期待
が寄せられている。

【０００７】多結晶シリコン薄膜は、従来のＴＦＴに用
いられている非晶質シリコン薄膜に比べて高移動度を有
しており、高性能なＴＦＴを形成することが可能であ
る。また、画素用ＴＦＴを駆動させるための駆動回路部
を一つの安価なガラス基板などの上に一体形成すること
が実現されると、ＩＣやＬＳＩから構成される駆動回路
基板を取り付ける必要がなくなり、従来に比べて製造コ
ストが大幅に低減されることになる。

【０００８】このような多結晶シリコン薄膜を用いたＴ
ＦＴの活性層となる多結晶シリコン薄膜をガラス基板な
どの上に作成する技術としては、ガラス基板などの上に
非晶質シリコン薄膜を堆積した後に、６００℃程度の温
度で数時間〜数十時間熱処理して結晶化させる固相成長
法や、エキシマレーザーなどのパルスレーザー光を照射
して、その部分の非晶質シリコン薄膜を瞬時に熔融させ
再結晶化させるレーザー結晶化法などの方法が提案され
ている。

【０００９】ところで、上述のような携帯機器に使用す
る液晶表示装置には、小型でかつ低消費電力であること
が特に強く要求される。液晶表示装置は、それ自体は薄
型、軽量であり、消費電力は極めて少ないが、表示部の
スイッチング素子を駆動するための駆動回路を搭載した
基板などを接続すると、全体としての外観は結構大きな
ものとなり、背面光源いわゆるバックライトを点灯させ
ると消費電力も大きなものとなる。

【００１０】上述のように小型化を実現するためには、
表示部の周辺、即ち駆動回路部などの小型化が必須であ
る。その一つの方法として、駆動回路を構成する回路部
品を直接基板上の端子部に接続するＣＯＧ（Ｃｈｉｐ
ＯｎＧｌａｓｓ）技術や上述のように多結晶シリコン
薄膜を用いて表示部の周辺に駆動回路部を一体形成する
ことにより基板に対する有効表示面積率を上げ省スペー
ス化を図ることがなされている。一方、低消費電力化に
関しては液晶表示装置の外部から入射する光を反射電極
によって反射させて表示を行う方法を用いて大きな電力
を消費するバックライトを削減することや、太陽電池な
どの光電変換素子を携帯機器あるいは液晶表示装置の一
部に設けて、その光電変換素子の出力を利用することで
消費電力を抑えることが試みられている。

【００１１】このような太陽電池などの光電変換素子を
液晶表示装置の一部に設けた例としては、特開昭５６−
８５７７７号公報などがある。特開昭５６−８５７７７
号公報では、マトリクス状に配置された各画素毎にＴＦ
Ｔと太陽電池を設け、太陽電池によって得られた電力を
利用することによって消費電力の低減を図ることが提案
されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように携帯機器
などに用いられる液晶表示装置は、小型であると同時に
低消費電力であることが強く要求されている。なかでも
多結晶シリコン薄膜を用いて表示部の周辺に駆動回路部
を一体形成することにより基板に対する有効表示面積率
を上げ省スペース化を図るドライバモノシック技術、大
きな電力を消費するバックライトを削減し、液晶表示装
置の外部から入射する光を反射電極によって反射させて
表示を行う反射型表示技術が小型かつ低消費電力を実現
させるための大きなポイントになると考えられる。

【００１３】しかしながら、反射型表示技術を用いた液
晶表示装置、いわゆる反射型液晶表示装置では、バック
ライトの削減により消費電力の大幅な低減が期待できる
が、反射型表示装置の性能が最大限に発揮されるのは周
囲が非常に明るい恵まれた環境下での場合に限られ、そ
のため使用に適した場所あるいは環境は実質的に制限さ
れている。また、暗所ではその性能が発揮されないばか
りか、実際の使用に支障を来してしまう。

【００１４】このような反射型液晶表示装置の使用場所
を拡大するためには、液晶表示装置を前方から照明する
バックライトならぬフロントライトが必要となる。フロ
ントライトを設けたことによって周囲の環境に左右され
ず、たとえ暗所であっても反射型液晶表示装置を使用す
ることが可能となる。しかし、結果的にはフロントライ
トを設けたことによって消費電力は増加してしまう。反
射型液晶表示装置は、低消費電力と使用環境の広さが相
反するというジレンマを抱えている。

【００１５】一方、上述の特開昭５６−８５７７７号公
報にも示されるように液晶表示装置の一部に太陽電池な
どの光電変換素子を設ける技術によれば太陽電池によっ
て得られた電力をバッテリーに充電することも可能であ
るため、その電力をバックライトやフロントライトある
いはその他の回路などを動作させるための電力の補助と
して用いることが考えられる。そのため、例えばフロン
トライトを設けた反射型液晶表示装置であっても、太陽
電池によって得られた電力を補助的に利用することによ
って消費電力を大幅に増加させることなく使用すること
ができる。

【００１６】しかし、上述の特開昭５６−８５７７７号
公報に示された液晶表示装置によると、マトリクス状に
配置された各画素毎にＴＦＴと太陽電池を設けるような
構成となっているため、画像を表示するための表示部に
画素電極とＴＦＴおよび太陽電池をそれぞれ配置する必
要があり、そのため画素電極の占有面積が縮小し、明る
い表示が得られなくなったり、あるいは画素電極とＴＦ
Ｔおよび太陽電池をそれぞれ配置するための面積を確保
するため液晶表示装置自体が大型化し、携帯機器などの
小形化を阻害することが懸念される。

【００１７】本発明は、上述したような従来の問題点に
鑑みなされたものであって、その目的とするところは、
外部光またはバックライト光を利用して発電し、その電
力を補助的に利用したり、バッテリーに充電しておくこ
とにより、装置の低消費電力化を図ることができ、かつ
画素開口率や有効表示面積率を低下させることの無い画
像表示装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、絶縁性表面あるいは半絶縁性表面を有する基板上に
複数個の画素電極がマトリクス状に配置された画像表示
部を備えてなる画像表示装置において、前記互いに隣接
する画素電極間に対応する領域に光電変換装置を形成し
たことを特徴としており、このことにより、上記目的が
達成される。

【００１９】また、このとき、前記光電変換装置は、前
記画素電極がマトリクス状に配置された基板上に形成さ
れるようにしてもよい。

【００２０】また、このとき、前記光電変換装置は、前
記画素電極がマトリクス状に配置された基板に対向する
他の基板上に形成されるようにしてもよい。

【００２１】さらに、前記画素電極がマトリクス状に配
置された基板上に前記光電変換装置が形成されるととも
に、該基板上には該光電変換装置を覆うように有機絶縁
膜が形成され、該有機絶縁膜の表面はほぼ平坦な形状で
あるとともに、該平坦な有機絶縁膜上には該画素電極が
形成されるようにしてもよい。

【００２２】以下、本発明の作用について簡単に説明す
る。

【００２３】本発明の請求項１に係る発明は、従来より
形成されているブラックマトリックス領域（画素電極以
外の領域）に光電変換装置を形成するものである。その
ことにより、光電変換装置によって外部光またはバック
ライトによる光を利用して発電し、その電力を補助的に
利用することにより、機器の低消費電力化を図ることが
可能となる。また、光電変換装置は表示部内に形成され
るブラックマトリックス領域に形成されるため、画素電
極の開口率や表示基板に対する有効表示面積率を低下さ
せることが無く、装置の小形化も可能となる。

【００２４】また、本発明の請求項２に係る発明は、画
素電極が配置される基板上の互いに隣接する画素電極間
に対応する領域（ブラックマトリックス領域）に光電変
換装置を形成するものである。なお、このときの光電変
換装置は、前記画素電極が形成される位置よりも上方に
配置される場合と、前記画素電極が形成される位置より
も下方に配置される場合とがある。即ち、光電変換装置
を画素電極が形成される位置よりも上方に配置すること
により、ＴＦＴと光電変換装置とを同一面上に形成する
のでなく、別個に、あるいは別層に形成することにな
り、製造方法や設計などに余裕ができ、画像表示装置全
体として製造が容易に可能となる。また、光電変換装置
を画素電極が形成される位置よりも下方に配置すること
により、例えば反射型液晶表示装置のように光を透過し
ないような金属などを画素電極に用いた場合に光電変換
装置を隣接する画素電極間の下方に配置することにな
り、画素電極の開口率を損なうことがなく、光電変換装
置およびブラックマトリクスとしての機能を有効に果た
すことが可能となる。

【００２５】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
画素電極が配置される基板に対向する他の基板上で、か
つ互いに隣接する画素電極間に対応する領域（ブラック
マトリックス領域）に光電変換装置を形成するものであ
る。そのことにより、ＴＦＴと光電変換装置とを同一面
上に形成するのでなく、別個に形成することになり、製
造方法や設計などに余裕ができ、画像表示装置全体とし
て製造が容易に可能となる。また、特に画素電極が形成
された基板に対向する他の基板側に配置することによ
り、外部光を無駄なく光電変換装置に入射させることと
なり、効率的な発電が可能となる。

【００２６】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
画素電極がマトリクス状に配置された基板上に光電変換
装置を形成するとともに、該基板上に該光電変換装置を
覆う有機絶縁膜を形成し、該有機絶縁膜の表面をほぼ平
坦な形状にするとともに、該平坦な有機絶縁膜上に画素
電極を形成するというものである。つまり、光電変換装
置の表面を覆う絶縁膜としてポリイミド樹脂やアクリル
樹脂などの有機絶縁膜を用いていることにより、この有
機絶縁膜が光電変換装置などによって生じる凹凸段差を
吸収緩和して有機絶縁膜の表面をほぼ平坦な状態にする
ことができ、その上に形成される画素電極の表面が有機
絶縁膜と同様ほぼ平坦な状態となり、画素電極表面の凹
凸により液晶分子の配列が乱れることがなく安定なもの
とすることが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（実施形態１）以下、本発明の実
施形態１を図面を用いて説明する。図１は、本発明の実
施形態１に係る画像表示装置である液晶表示装置の全体
構成を示した概略平面図である。

【００２８】図１に示すように、本実施形態１の液晶表
示装置は、ガラスなどの絶縁性基板１上に、マトリクス
状に配置された画素電極２とその各画素電極２間を遮光
するために設けられたブラックマトリクス３とを備えて
おり、このブラックマトリクス３は太陽電池などの光電
変換装置によって構成されている。

【００２９】図２は、本発明の実施形態１に係る透過型
の液晶表示装置の構造を示した拡大図であり、図１に示
す平面図におけるＡ−Ａ´線断面図である。本実施形態
１の透過型液晶表示装置は、以下のようにして製造され
る。

【００３０】図２に示すように、ガラスなどからなる透
光性の絶縁性基板１上に、各画素電極を駆動するスイッ
チング素子群をマトリクス状に形成する。スイッチング
素子であるＴＦＴは、非晶質シリコン薄膜や多結晶シリ
コン薄膜からなるアイランド状の半導体薄膜上に、シリ
コン酸化膜などからなるゲート絶縁膜、Ａｌなどからな
るゲート電極を形成して作製される。

【００３１】このＴＦＴ１１は、周知の方法や材料など
を用いて形成することができ、ここではその製造工程の
詳細な説明に関しては省略する。また、本実施形態１で
は、画素電極駆動用のスイッチング素子としてプレーナ
ー型のＴＦＴを図示しているが、スイッチング素子とし
ては逆スタガ型のＴＦＴや２端子のスイッチング素子
（ＭＩＭ）を用いても全く差し支えない。

【００３２】次に、シリコン窒化膜などからなる層間絶
縁膜１２およびＩＴＯなどの透明導電性薄膜からなる画
素電極２を形成して、本実施形態１の液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板を作製する。

【００３３】一方、上述のアクティブマトリクス基板の
対向側に配置する絶縁性基板１３上には、太陽電池など
の光電変換装置３を各画素電極２間を遮光するブラック
マトリクス状に形成した後、対向電極１４としてのＩＴ
Ｏなどの透明導電性薄膜を形成して、本実施形態１の液
晶表示装置における対向基板を作製する。

【００３４】その後、図示していないが、上述のアクテ
ィブマトリクス基板および対向基板に配向膜を塗布した
後、アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わ
せ、液晶１５を封入して本実施形態１の液晶表示装置を
完成させる。

【００３５】なお、上述した光電変換装置３は、図４に
示すように、画素電極２を形成したアクティブマトリク
ス基板側に形成し、かつ画素電極の上方に設けるように
してもよい。また、この光電変換装置３としては、太陽
電池を用いることができる。太陽電池は、多結晶シリコ
ン、単結晶シリコンなどの材料を用いて作製できること
が知られているが、液晶表示装置などの画素電極を駆動
するためのスイッチング素子が、非晶質シリコン薄膜あ
るいは多結晶シリコン薄膜を用いて作製される場合が多
いため、製造工程上の整合性あるいは製造の容易性を考
慮すると、非晶質シリコンあるいは多結晶シリコンを用
いて太陽電池を作製するのが好都合である。また、上述
したもの以外にも、微結晶シリコンを用いて太陽電池を
作製することも可能である。

【００３６】このような太陽電池は、概ね次のように構
成される。

【００３７】図５は、本発明の実施形態１における液晶
表示装置に用いた光電変換装置部分を示した拡大断面図
である。

【００３８】図５に示すように、まず絶縁性基板３５上
に下側電極に相当するＩＴＯなどの透明導電性薄膜から
なる透明電極３１を形成する。次いで、ｎ型非晶質シリ
コン薄膜によるｎ型層３０１を例えば５〜２０ｎｍ程度
の膜厚になるようにＣＶＤ法などを用いて形成する。続
いて、ｎ型層３０１の上にｐ型層３０２を例えば１０〜
３０ｎｍ程度の膜厚になるように積層形成する。最後
に、上側電極に相当する金属電極３４を形成する。

【００３９】本実施形態１では、この金属電極３４は、
光電変換装置の一方の電極であると同時にブラックマト
リクスとしても機能する。そのため、十分な遮光性を有
する金属薄膜であり、かつ膜厚を有していることが必要
である。

【００４０】次に、光電変換装置の他の例について説明
する。図６は、本発明の実施形態１における液晶表示装
置に用いた他の光電変換素子部分を示した拡大断面図で
ある。なお、光電変換装置は、上述した例と同様に太陽
電池である。

【００４１】図６に示すように、まず絶縁性基板３５上
に下側電極に相当するＩＴＯなどの透明導電性薄膜から
なる透明電極３１を形成する。次いで、ｎ型非晶質シリ
コン薄膜によるｎ型層３０１を例えば５〜２０ｎｍ程度
の膜厚になるようにＣＶＤ法などを用いて形成する。続
いて、ｎ型層３０１の上に真性半導体層であるｉ型層３
０３を例えば３０〜１００ｎｍ程度の膜厚に積層し、さ
らにｐ型層３０２を例えば１０〜３０ｎｍ程度の膜厚に
なるようにｎ型層３０１と同様の方法で順次積層形成す
る。最後に、上側電極に相当する金属電極３４を形成す
る。

【００４２】ここでも、この金属電極３２が、光電変換
装置の一方の電極であると同時にブラックマトリクスと
しても機能することは上述した例と同様である。

【００４３】以上のようにして作製された液晶表示装置
は、図７に示すように、電源となるバッテリー４１から
画像を表示させる駆動回路４２を経て液晶表示装置４３
に接続されている。また、光電変換装置３は液晶表示装
置４３のバッテリー４１に並列接続されており、画像の
表示時にはバックライトからの光および外部光４４を光
電変換装置３により電気に変換してバッテリー４１の補
助電源として使用され、未使用時には外部光４４を光電
変換装置３により電気に変換してバッテリー４１に充電
されるように配置されている。

【００４４】例えば、画素のサイズを２４０×８０μｍ
程度とし、画素の間隔を左右２０μｍ、上下４５μｍと
した液晶表示装置（画素数２４０×３２０×３）に本実
施形態１を適用した場合、約２×１０³ｍｍ²の面積の光
電変換装置を得ることができる。これは、光電変換装置
の変換効率にもよるが、この変換効率を１０％程度とす
ると、太陽光下ではバックライトを除いた液晶表示装置
を動作させることができる程度の電力を賄えることが可
能であり、蛍光灯下では液晶のスイッチング動作を行う
ことができる程度の電力を得ることが可能である。

【００４５】（実施形態２）以下、本発明の実施形態２
を図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態２
に係る画像表示装置である液晶表示装置の全体構成を示
した概略平面図である。

【００４６】図１に示すように、本実施形態２の液晶表
示装置は、ガラスなどの絶縁性基板１上に、マトリクス
状に配置された画素電極２とその各画素電極２間を遮光
するために設けられたブラックマトリクス３とを備えて
おり、このブラックマトリクス３は太陽電池などの光電
変換装置によって構成されている。

【００４７】図３は、本発明の実施形態２に係る反射型
の液晶表示装置の構造を示した拡大図であり、図１に示
す平面図におけるＡ−Ａ´線断面図である。本実施形態
２の反射型液晶表示装置は、以下のようにして製造され
る。

【００４８】図３に示すように、ガラスなどからなる透
光性の絶縁性基板１上に、各画素電極を駆動するスイッ
チング素子群をマトリクス状に形成する。スイッチング
素子であるＴＦＴは、非晶質シリコン薄膜や多結晶シリ
コン薄膜からなるアイランド状の半導体薄膜上に、シリ
コン酸化膜などからなるゲート絶縁膜、Ａｌなどからな
るゲート電極を形成して作製される。

【００４９】このＴＦＴ１１は、周知の方法や材料など
を用いて形成することができ、ここではその製造工程の
詳細な説明に関しては省略する。また、本実施形態１で
は、画素電極駆動用のスイッチング素子としてプレーナ
ー型のＴＦＴを図示しているが、スイッチング素子とし
ては逆スタガ型のＴＦＴや２端子のスイッチング素子
（ＭＩＭ）を用いても全く差し支えない。

【００５０】次に、太陽電池などの光電変換装置３を各
画素電極２の隙間を埋めるようにブラックマトリクス状
に形成した後、層間絶縁膜１２および金属薄膜などから
なる画素電極２を形成して、本実施形態２の液晶表示装
置におけるアクティブマトリクス基板を作製する。

【００５１】なお、上述した光電変換装置３は、図４に
示すように、画素電極２を形成したアクティブマトリク
ス基板側で、かつ画素電極２の上方に設けるようにして
もよい。また、本実施形態２では、アクティブマトリク
ス基板側に光電変換装置３を設けた例を示したが、上述
した実施形態１に示されるように、対向基板側に光電変
換装置３を設けるようにしてもよいことは言うまでもな
い。

【００５２】本実施形態２に示すように、ＴＦＴ１１と
光電変換装置３とを形成した状態で全面にポリイミド樹
脂やアクリル樹脂などの有機絶縁膜を用いて層間絶縁膜
１２を形成すれば、この層間絶縁膜１２がＴＦＴ１１と
光電変換装置３とによって生じた凹凸を吸収して、層間
絶縁膜１２の表面をほぼ平坦な状態にすることができ、
その上に形成される画素電極２の表面が層間絶縁膜１２
と同様ほぼ平坦な状態となる。そのことにより、表面の
凹凸による液晶分子の配列乱れもなく、安定なものとな
る。

【００５３】一方、上述のアクティブマトリクス基板の
対向側に配置する絶縁性基板１３上に対向電極１４とし
ての透明導電性薄膜を形成して、本実施形態２の液晶表
示装置における対向基板を作製する。

【００５４】その後、図示していないが、上述のアクテ
ィブマトリクス基板および対向基板に配向膜を塗布した
後、アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わ
せ、液晶１５を封入して本実施形態２の液晶表示装置を
完成させる。

【００５５】なお、上述したような太陽電池は、実施形
態１と同様、概ね次のように構成される。

【００５６】図５は、本発明の実施形態２における液晶
表示装置に用いた光電変換装置部分を示した拡大断面図
である。

【００５７】図５に示すように、まず絶縁性基板３５上
に下側電極に相当するＩＴＯなどの透明導電性薄膜から
なる透明電極３１を形成する。次いで、ｎ型非晶質シリ
コン薄膜によるｎ型層３０１を例えば５〜２０ｎｍ程度
の膜厚になるようにＣＶＤ法などを用いて形成する。続
いて、ｎ型層３０１の上にｐ型層３０２を例えば１０〜
３０ｎｍ程度の膜厚になるように積層形成する。最後
に、上側電極に相当する金属電極３４を形成する。

【００５８】本実施形態２でも、この金属電極３４は、
光電変換装置の一方の電極であると同時にブラックマト
リクスとしても機能する。そのため、十分な遮光性を有
する金属薄膜であり、かつ膜厚を有していることが必要
である。

【００５９】次に、光電変換装置の他の例について説明
する。図６は、本発明の実施形態２における液晶表示装
置に用いた他の光電変換素子部分を示した拡大断面図で
ある。なお、光電変換装置は、上述した例と同様に太陽
電池である。

【００６０】図６に示すように、まず絶縁性基板３５上
に下側電極に相当するＩＴＯなどの透明導電性薄膜から
なる透明電極３１を形成する。次いで、ｎ型非晶質シリ
コン薄膜によるｎ型層３０１を例えば５〜２０ｎｍ程度
の膜厚になるようにＣＶＤ法などを用いて形成する。続
いて、ｎ型層３０１の上に真性半導体層であるｉ型層３
０３を例えば３０〜１００ｎｍ程度の膜厚に積層し、さ
らにｐ型層３０２を例えば１０〜３０ｎｍ程度の膜厚に
なるようにｎ型層３０１と同様の方法で順次積層形成す
る。最後に、上側電極に相当する金属電極３４を形成す
る。

【００６１】ここでも、この金属電極３４が、光電変換
装置の一方の電極であると同時にブラックマトリクスと
しても機能することは上述した例と同様である。

【００６２】以上のようにして作製された液晶表示装置
は、図７に示すように、電源となるバッテリー４１から
画像を表示させる駆動回路４２を経て液晶表示装置４３
に接続されている。また、光電変換装置３は液晶表示装
置４３のバッテリー４１に並列接続されており、画像の
表示時にはバックライトからの光および外部光４４を光
電変換装置３により電気に変換してバッテリー４１の補
助電源として使用され、未使用時には外部光４４を光電
変換装置３により電気に変換してバッテリー４１に充電
されるように配置されている。

【００６３】例えば、画素のサイズを２４０×８０μｍ
程度とし、画素の間隔を左右２０μｍ、上下４５μｍと
した液晶表示装置（画素数２４０×３２０×３）に本実
施形態２を適用した場合、約２×１０³ｍｍ²の面積の光
電変換装置を得ることができる。これは、光電変換装置
の変換効率にもよるが、この変換効率を１０％程度とす
ると、太陽光下ではバックライトを除いた液晶表示装置
を動作させることができる程度の電力を賄えることが可
能であり、蛍光灯下では液晶のスイッチング動作を行う
ことができる程度の電力を得ることが可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、本発明の画像表示装置に
よれば、光電変換装置によって外部光またはバックライ
トによる光を利用して発電し、その電力を補助的に利用
することにより、機器の低消費電力化を図ることが可能
になるとともに、光電変換装置が表示部内に形成される
ブラックマトリックス領域に形成されているため、装置
の内部に新たに光電変換装置を配置する空間を設ける必
要が無く、また画素電極の開口率や表示基板に対する有
効表示面積率を低下させることも無く、装置の小形化も
可能になる。

【００６５】また、光電変換装置とＴＦＴとを別個にあ
るいは別層に形成することにより、画像表示装置全体と
しての製造を容易にすることが可能になり、特に、対向
側基板に光電変換装置を形成することにより、外部光を
無駄なく光電変換装置に入射させることができ効率的な
発電が可能になる。

【００６６】また、光電変換装置を画素電極が形成され
る位置よりも下方に配置することにより、光を透過しな
いような金属などを画素電極に用いた場合でも、画素電
極の開口率を損なうことがなく、光電変換装置およびブ
ラックマトリクスとしての機能を有効に果たすことが可
能になる。

【００６７】さらに、光電変換装置の表面を覆う絶縁膜
として有機絶縁膜を用いていることにより、有機絶縁膜
の表面をほぼ平坦な状態にすることができ、画素電極表
面の凹凸により液晶分子の配列が乱れることがなく安定
なものとすることが可能になる。

【００６８】このように本発明の画像表示装置は、装置
内部に光電変換装置を形成しているため、外部光または
バックライト光を利用して発電し、その電力を補助的に
利用したり、バッテリーに充電しておくことにより、装
置の低消費電力化を図ることができ、このような画像表
示装置を携帯機器などに応用することによって、機器の
小型化および低消費電力化が可能となり、さらには機器
の応用範囲や使用範囲を広げることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における液晶表示装置の全体構成図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態を示す液晶表示装置の断面
構造図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す液晶表示装置の断
面構造図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す液晶表示装置の断
面構造図である。

【図５】本発明の光電変換装置を例を示す断面構造図で
ある。

【図６】本発明の光電変換装置を他の例を示す断面構造
図である。

【図７】本発明の一実施形態における液晶表示装置の構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２画素電極３光電変換装置１１ＴＦＴ１２層間絶縁膜１３絶縁性基板１４対向電極１５液晶３１透明電極３３絶縁層３４金属電極３５絶縁性基板４１バッテリー４２駆動回路４３液晶表示装置４４外部光３０１ｎ型層３０２ｐ型層３０３ｉ型層

フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 JA03 JA25 JA26 JA43 JB07 JB52 KA04 KA05 KA12 KA18 KB25 MA07 NA26 PA06 PA09 5C094 AA07 AA15 AA22 AA44 BA03 BA43 CA19 DA15 DA20 EA04 ED15 HA10 5G435 AA03 AA16 AA18 BB12 CC09 EE34 FF13 HH11 HH13 HH14 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性表面あるいは半絶縁性表面を有す
る基板上に複数個の画素電極がマトリクス状に配置され
た画像表示部を備えてなる画像表示装置において、前記互いに隣接する画素電極間に対応する領域に光電変
換装置を形成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記光電変換装置は、前記画素電極がマ
トリクス状に配置された基板上に形成されることを特徴
とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】前記光電変換装置は、前記画素電極がマ
トリクス状に配置された基板に対向する他の基板上に形
成されることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装
置。
【請求項４】前記画素電極がマトリクス状に配置され
た基板上に前記光電変換装置が形成されるとともに、該
基板上には該光電変換装置を覆うように有機絶縁膜が形
成され、該有機絶縁膜の表面はほぼ平坦な形状であると
ともに、該平坦な有機絶縁膜上には該画素電極が形成さ
れることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表
示装置。