JP2000187204A5

JP2000187204A5 -

Info

Publication number: JP2000187204A5
Application number: JP1998364871A
Authority: JP
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2018-12-22

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者側に配した上電極と、前記観察者に対し背面側に配した下電極とで発電層を挟持する太陽電池ユニットと、
前記観測者に対して前記太陽電池ユニットの背面側に配した、第１の基板と第２の基板とで液晶層を挟持する液晶表示パネルと、を備え、
前記太陽電池ユニットは、複数個に分割された領域を有し、当該領域のそれぞれには、透過する光の透過比率を変えるために、ストライプ状の発電部の幅と透過部の幅の比率を異ならせて交互に配設されてなり、
前記液晶表示パネルと前記観察者との間の、少なくとも液晶表示パネルと一部で重なり合う領域に前記太陽電池ユニットを配置し、前記太陽電池ユニットの前記透過部を介して前記液晶表示パネルの表示を行う様にした
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数個に分割された領域の内の、前記光の透過比率が高い領域の背面側にのみ、前記液晶表示パネルが配設されており、
前記光の透過比率が低い領域の背面側には、前記液晶表示パネルが配設されていない
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】
前記液晶層は、液晶と透明固形物からなる混合液晶層である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層の前記観測者とは反対側に、反射板を設ける
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶表示パネルの周囲であり、かつ前記太陽電池ユニットと前記液晶表示パネルとの間となる箇所に、補助光源を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記上電極を透明電極とし、前記下電極を反射性金属電極とすることで、前記補助光源の発光が、前記混合液晶層と、前記反射性金属電極と、前記反射板とにより、前記液晶表示パネルの表示領域に導光する様にした
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】
前記液晶表示パネルに対して、前記観測者の背面側に補助光源を配設した
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記太陽電池ユニットにおける前記上電極または前記下電極を形成する透明基板は、前記液晶表示パネルの表示領域以外の部分に光散乱性を有する基板である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記太陽電池ユニットは、複数個の太陽電池ユニットが積層して構成されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶表示パネルの両側に、それぞれ1層づつ太陽電池ユニットを配設した
ことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記太陽電池ユニットは、前記液晶表示パネルを構成する前記第１の基板上に、前記上電極と、前記発電層と、前記下電極と、その表面を被覆する保護層が順に設けられて構成され、
前記液晶表示パネルは、前記太陽電池ユニットにおける前記保護層の表面に、前記液晶表示パネルを駆動するためのデーター電極が形成されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶表示装置は時計である
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記太陽電池ユニットと前記観察者の間に、紫外線カットフィルムを設けた
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記太陽電池ユニットと前記観察者との間に、印刷層を有する
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

現在の液晶表示装置の構造を図面に基づいて説明する。図１８は従来例における液晶表示装置の平面構造を模式的に示す平面図である。図１９は図１８のＦ−Ｆ線における断面を模式的に示す断面図である。液晶表示装置としては、太陽電池ユニット付きの電子卓上計算機を例として示す。まず液晶表示ケース１には、情報を入力するために数字キー２とファンクションキー３と四則演算キー４と消去キー１１とを有する。以上の計算キー２，３，４と１１とにより観察者が所定の入力を行うことにより、回路基板６上に実装されたスイッチ７のオン、オフにより回路基板６より演算が実行され、液晶表示パネル９へ計算結果を表示する。回路基板６は、液晶表示パネル９へ所定の信号を印加するためのパネル接続部１０を有する。

そのため図１と図３に示すように太陽電池ユニット１２の透過部７３を介して液晶表示パネル９の表示を認識することが可能となる。またストライプ状の下電極３１は下電極接続部３２により相互に接続し、上電極３５は上電極接続部３６により相互に接続している。また下電極接続部３２の端には下電極パッド部８１を有し、上電極接続部３６の端には下電極パッド部８２を有する。太陽電池ユニット１２の発電部７２と透過部７３とデーター電極４７との関係は図４に示すようにデーター電極４７の幅に比べて発電部７２の幅が小さくなっている。

また、図５に示すように、太陽電池基板３３上には発電部７２の劣化を防止するためにポリイミド樹脂からなる保護層２９を設けている。太陽電池基板３３の上側には３８０ナノメートル（ｎｍ）より短波長の光（紫外線）を吸収する紫外線カットフィルム２５を設けている。紫外線カットフィルム２５を設けることにより液晶層４６と発電部７２への紫外線の照射を防止することができる。

また、太陽電池ユニット１２の下側に設ける液晶表示パネルは、観察者（上）側より、透明基板からなる第１の基板２１とデーター電極４７と液晶と透明固形物との混合液晶層４６と走査電極４５と透明基板からなる第２の基板２２からなる。さらに第２の基板２２の下側にはアルミニウム基板からなる反射板２８を有する。また液晶層４６は、第１の基板２１と第２の基板２２とシール部２３と封口材２７により封止されている。データー電極４７と走査電極４５との交点が画素部２６であり、データー電極４７と走査電極４５との間に所定の電圧を印加し液晶層４６の光学変化により表示を行う。

第３の散乱光５４は反射板２８により反射して第４の散乱光５５となり液晶層４６により散乱して第１の出射光５６と第５の散乱光５８と第６の散乱光５９となる。同様に発電部７２による反射と反射板２８による反射と液晶層４６による透過と散乱を繰り替えすことにより液晶表示パネルの表示領域の周囲に設ける補助光源（エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子）１３からの出射光は表示領域内へ導光できる。また出射光により観察者に情報を呈示することができる。

＜第２の実施形態＞
つぎに本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態に示す図４のＣ−Ｃ線における断面図と同一部を示す別の実施形態における断面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、液晶層にはツイストネマティック（ＴＮ）液晶を採用し、第１の基板の上側と第２の基板の下側には偏光板を有する液晶表示パネルを採用し、さらに液晶表示パネルの下側に補助光源を設ける構造を採用する。また、第１の実施形態と同様な図面に用いる番号は、同様な番号にて示している。

時計ケース７１の外周部には第１の発電領域８５として透過比率の小さい領域すなわち発電部７２の比率が大きい領域を設け積極的に発電を行う。中央部には第２の発電領域８６として透過比率の大きい領域を設け液晶表示パネルの表示の視認性を確保している。時計は時刻を指針軸８３に固定する時針７５と分針７４により表示するアナログ式と液晶表示パネルにより表示するデジタル式のコンビネーション時計である。液晶表示パネルは、図７に示すように時刻表示部７９と発電量表示部７８等を有している。

太陽電池基板３３上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる下電極３１と島状に孤立するＰＩＮ接合を有するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電部３４と下電極３１と発電部３４を介して交差する透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる上電極３５を有する。図１５、または図１４から明らかなように、複数の下電極３１と複数の上電極３５の交点にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４が配置され、複数の発電部７２を構成している。

太陽電池ユニットは図１４と図１５に示す構成と同様な構成を利用している。使用している番号も同様である。太陽電池ユニット上には、太陽電池ユニットの下電極３１は、図１６に示すように格子状に配置されている。

図１６のように、格子状の下電極３１と横ストライプ状のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４を配置することにより、発電部７２の実行的な面積を大きくすることができる。発電層３４を横に配置する理由は、薄膜ダイオード１１２にはデーター電極（縦電極）４７を接続しているためであり、薄膜ダイオード１１２が走査電極（横電極）（図示せず）に接続する場合には、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜３４を縦
ストライプ状にすることが、薄膜ダイオード１１２に接続する配線の非透過性による太陽電池ユニットの効率低下の防止の点から望ましい。

また、下電極３１上にデーター電極４７を配置している。また、データー電極４７には、第１の電極１１０が接続し、データー電極４７と第１の電極１１０はタンタル（Ｔａ）膜からなり、タンタル膜上には非線形抵抗層としてタンタル膜の陽極酸化からなる酸化タンタル膜（Ｔａ2Ｏ5）（図示せず）を有する。さらに、透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる第２の電極１１１を非線形抵抗層を介して第１の電極１１０と交差し、薄膜ダイオード１１２を構成する。また、第２の電極１１１は、表示電極６８に接続している。

第１の下部電極９５と、第２の下部電極９６上と、発電部７２を構成する下電極３１上とには、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなりＰＩＮ接合を有する半導体層６５および発電層３４を設ける。発電部７２の部分の半導体層は発電層３４として機能する。

また半導体層６５上と第２の下部電極９６とを接続する第１の上部電極６３を設け、第１の下部電極９５と半導体層６５と第１の上部電極６３により第１の薄膜ダイオード９７となる。また、半導体層６５上とデーター電極４７とを接続する第２の上部電極６４を設け、第２の下部電極９６と半導体層６５と第２の上部電極６４により第２の薄膜ダイオード９８となる。第１の薄膜ダイオード９７と第２の薄膜ダイオード９８はお互いにリング状に接続しているため、薄膜ダイオード９８と９７により発生する光起電力はリング内で内部消費される。そのため、液晶表示装置の表示品質への影響は小さくできる。

また、下電極３１と上電極３５とを透明導電膜で構成することにより発電部７２は液晶層（図示せず）の上側または下側のいずれに配置しても発電が可能となる。とくに液晶層が吸収または散乱または反射特性を示し液晶層を透過する光が液晶層により減少する液晶層モードの場合には発電部７２を設ける第１の基板を観察者側に配置することにより大きな発電量を確保することができる。

また太陽電池ユニットを液晶表示パネルより観察者側に配置するため、太陽電池ユニットと電池との接続を行う部分、または端子を観察者に認識させないために太陽電池ユニットと観察者との間に印刷層を設ける。印刷層は遮蔽板としても機能する。また印刷層は太陽電池ユニットを構成する基板上に直接設ける場合と金属板または樹脂板上に設け太陽電池ユニット上に設置しても良く、印刷層を設けることにより太陽電池ユニットの端子、または電極等の透過部と発電部のバランスを損なう領域の遮蔽効果はもちろん可能であるが、さらに印刷層により液晶表示装置のデザイン性を向上させることができる。とくに時計の場合には印刷層に色、またはロゴマーク等を配置することにより装飾性を向上することができる。