JP2017097238A

JP2017097238A - Color filter substrate and display device

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Publication number: JP2017097238A
Application number: JP2015230967A
Authority: JP
Inventors: 厚志新納; Atsushi Niino
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-06-01

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter substrate having a power generating function and capable of achieving a sufficient amount of power generation with a relatively simple configuration.SOLUTION: A color filter substrate (10A) comprises: a transparent substrate (1); a first transparent conductive layer (2) provided on the transparent substrate; a first transparent oxide semiconductor layer (3) of a first conductivity type provided on the first transparent conductive layer; a second transparent oxide semiconductor layer (4) of a second conductivity type provided on the first transparent oxide semiconductor layer; a second transparent conductive layer (5) provided on the second transparent oxide semiconductor layer; and a color filter layer (6) provided on the second transparent conductive layer and including a black matrix (7). The first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and the second transparent conductive layer function as a solar cell.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、カラーフィルタ基板に関する。また、本発明は、表示装置にも関する。 The present invention relates to a color filter substrate. The present invention also relates to a display device.

近年、液晶表示装置の低消費電力化のための様々な提案がなされている。例えば、バックライトの光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたり、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層として高移動度の半導体材料を用いたりすることが提案されている。 In recent years, various proposals for reducing the power consumption of liquid crystal display devices have been made. For example, it has been proposed to use a light emitting diode (LED) as a light source of a backlight or to use a semiconductor material with high mobility as an active layer of a thin film transistor (TFT).

また、特許文献１には、太陽電池を備えた携帯電話機が提案されている。特許文献１の携帯電話機では、液晶表示装置が表示部として用いられており、表示部の周囲に太陽電池が配置されている。太陽電池で発生した電力は、携帯電話機の駆動のための電力として用いることができるので、低消費電力化を図ることができる。 Patent Document 1 proposes a mobile phone including a solar battery. In the mobile phone of Patent Document 1, a liquid crystal display device is used as a display unit, and a solar cell is disposed around the display unit. Since the power generated in the solar battery can be used as power for driving the mobile phone, power consumption can be reduced.

しかしながら、現在一般的であるシリコン系の太陽電池は、可視光を吸収して発電するので、黒色である。従って、シリコン系の太陽電池を表示部に重ねて配置すると、表示部に表示される画像を視認できなくなる。そのため、シリコン系の太陽電池を用いる場合、特許文献１に開示されているように、表示部以外の領域にしか太陽電池を配置することができない。それ故、太陽電池の面積を十分に確保することができず、発電量を十分に多くすることができない。また、表示部以外の領域を黒色の太陽電池で覆ってしまうことは、デザインの観点から好ましくないことが多い。 However, silicon solar cells, which are now common, are black because they absorb visible light and generate power. Therefore, if a silicon-based solar cell is placed over the display unit, an image displayed on the display unit cannot be visually recognized. Therefore, when a silicon-based solar cell is used, as disclosed in Patent Document 1, the solar cell can be disposed only in a region other than the display unit. Therefore, the area of the solar cell cannot be secured sufficiently, and the power generation amount cannot be increased sufficiently. Moreover, it is often not preferable from the viewpoint of design to cover the region other than the display portion with a black solar cell.

特許文献２には、太陽電池として機能するカラーフィルタ基板が開示されている。図１０に、特許文献２に開示されているカラーフィルタ基板４００を示す。 Patent Document 2 discloses a color filter substrate that functions as a solar cell. FIG. 10 shows a color filter substrate 400 disclosed in Patent Document 2.

このカラーフィルタ基板４００では、図１０に示すように、透明基板４０１上に、透明導電膜４０２が設けられている。透明導電膜４０２上に、ブラックマトリクス４０３および着色画素層４０４が設けられている。ブラックマトリクス４０３によって、複数の画素領域が区画されており、着色画素層４０４は、各画素領域に形成された赤色着色画素部４０４Ｒ、緑色着色画素部４０４Ｇおよび青色着色画素部４０４Ｂを含む。ブラックマトリクス４０３および着色画素層４０４を覆うように、透明導電膜４０５が設けられている。 In this color filter substrate 400, as shown in FIG. 10, a transparent conductive film 402 is provided on a transparent substrate 401. A black matrix 403 and a colored pixel layer 404 are provided on the transparent conductive film 402. A plurality of pixel regions are partitioned by the black matrix 403, and the colored pixel layer 404 includes a red colored pixel portion 404R, a green colored pixel portion 404G, and a blue colored pixel portion 404B formed in each pixel region. A transparent conductive film 405 is provided so as to cover the black matrix 403 and the colored pixel layer 404.

透明導電膜４０２および４０５は、それぞれｐ型の半導体材料から形成されている。また、着色画素層４０４は、顔料およびｎ型の半導体ポリマーを含む樹脂組成物から形成されている。 The transparent conductive films 402 and 405 are each formed from a p-type semiconductor material. The colored pixel layer 404 is formed from a resin composition containing a pigment and an n-type semiconductor polymer.

上述した構成を有するカラーフィルタ基板４００では、透明導電膜４０２、着色画素層４０４および透明導電膜４０５から構成される積層構造が、太陽電池として機能する。 In the color filter substrate 400 having the above-described configuration, a stacked structure including the transparent conductive film 402, the colored pixel layer 404, and the transparent conductive film 405 functions as a solar cell.

特許文献３には、表示部の前面側に配置された太陽電池部を備えた電子機器が開示されている。図１１に、特許文献３に開示されている電子機器５００を示す。 Patent Document 3 discloses an electronic apparatus including a solar cell unit disposed on the front side of a display unit. FIG. 11 shows an electronic device 500 disclosed in Patent Document 3.

この電子機器５００では、図１１に示すように、表示部５０１の前面側に、太陽電池部５０２および入力部５０３がこの順で積層されている。太陽電池部５０２は、透明な太陽電池であり、可視光を透過させる。入力部５０３は、透明なタッチパネルであり、表示領域内のどの領域が操作されたかを検出する。表示部５０１、太陽電池部５０２および入力部５０３は、筐体５０４によって保持されている。 In this electronic device 500, as shown in FIG. 11, a solar cell unit 502 and an input unit 503 are stacked in this order on the front side of the display unit 501. The solar cell unit 502 is a transparent solar cell and transmits visible light. The input unit 503 is a transparent touch panel and detects which area in the display area has been operated. The display unit 501, the solar cell unit 502, and the input unit 503 are held by a housing 504.

特開２００１−２９２２１４号公報JP 2001-292214 A 特開２０１３−８８４５１号公報JP 2013-88451 A 特開２０１１−１８６３５９号公報JP 2011-186359 A

特許文献２のカラーフィルタ基板４００や特許文献３の電子機器５００では、特許文献１の携帯電話機に比べると、太陽電池の面積を大きくできるので、発電量の増加を図ることができると考えられる。 In the color filter substrate 400 of Patent Document 2 and the electronic device 500 of Patent Document 3, the area of the solar cell can be increased as compared with the mobile phone of Patent Document 1, so that the amount of power generation can be increased.

ただし、特許文献２のカラーフィルタ４００では、着色画素層４０４が形成されている領域のみが発電に寄与する。つまり、ブラックマトリクス４０３は形成されているが着色画素層４０４は形成されていない領域や、表示領域の周囲に位置する周辺領域は発電に寄与しない。そのため、発電量を十分に多くすることは難しい。 However, in the color filter 400 of Patent Document 2, only the region where the colored pixel layer 404 is formed contributes to power generation. That is, a region where the black matrix 403 is formed but the colored pixel layer 404 is not formed, or a peripheral region located around the display region does not contribute to power generation. Therefore, it is difficult to increase the amount of power generation sufficiently.

また、特許文献３の電子機器５００では、表示部５０１とは別途に太陽電池部５０２を設けるので、機器構成が複雑化し、製造コストの増加や重量の増加、歩留りの低下などを招いてしまう。 Further, in the electronic device 500 of Patent Document 3, since the solar cell unit 502 is provided separately from the display unit 501, the device configuration becomes complicated, resulting in an increase in manufacturing cost, an increase in weight, and a decrease in yield.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電機能を有するカラーフィルタ基板であって、比較的簡易な構成で十分な発電量を実現することができるカラーフィルタ基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a color filter substrate having a power generation function, and a color filter substrate capable of realizing a sufficient power generation amount with a relatively simple configuration. It is to provide.

本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた第１透明導電層と、前記第１透明導電層上に設けられた第１導電型の第１透明酸化物半導体層と、前記第１透明酸化物半導体層上に設けられた第２導電型の第２透明酸化物半導体層と、前記第２透明酸化物半導体層上に設けられた第２透明導電層と、前記第２透明導電層上に設けられ、ブラックマトリクスを含むカラーフィルタ層と、を備え、前記第１透明導電層、前記第１透明酸化物半導体層、前記第２透明酸化物半導体層および前記第２透明導電層が太陽電池として機能する。 A color filter substrate according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate, a first transparent conductive layer provided on the transparent substrate, and a first conductive type first transparent oxide provided on the first transparent conductive layer. A semiconductor layer, a second conductive type second transparent oxide semiconductor layer provided on the first transparent oxide semiconductor layer, and a second transparent conductive layer provided on the second transparent oxide semiconductor layer A color filter layer including a black matrix provided on the second transparent conductive layer, the first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and The second transparent conductive layer functions as a solar cell.

ある実施形態において、前記カラーフィルタ基板は、前記カラーフィルタ層上に設けられた第３透明導電層をさらに備える。 In one embodiment, the color filter substrate further includes a third transparent conductive layer provided on the color filter layer.

ある実施形態において、前記第３透明導電層は、前記第１透明導電層および／または前記第２透明導電層と同じ透明導電材料から形成されている。 In one embodiment, the third transparent conductive layer is formed of the same transparent conductive material as the first transparent conductive layer and / or the second transparent conductive layer.

本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた第１透明導電層と、前記第１透明導電層上に設けられた第１導電型の第１透明酸化物半導体層と、前記第１透明酸化物半導体層上に設けられた第２導電型の第２透明酸化物半導体層と、前記第２透明酸化物半導体層上に設けられ、ブラックマトリクスを含むカラーフィルタ層と、を備え、前記ブラックマトリクスは、導電材料から形成されており、前記第１透明導電層、前記第１透明酸化物半導体層、前記第２透明酸化物半導体層および前記ブラックマトリクスが太陽電池として機能する。 A color filter substrate according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate, a first transparent conductive layer provided on the transparent substrate, and a first conductive type first transparent oxide provided on the first transparent conductive layer. A semiconductor semiconductor layer, a second transparent oxide semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first transparent oxide semiconductor layer, and a color including a black matrix provided on the second transparent oxide semiconductor layer The black matrix is made of a conductive material, and the first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and the black matrix are solar Functions as a battery.

ある実施形態において、前記カラーフィルタ基板は、前記カラーフィルタ層上に設けられた第２透明導電層をさらに備える。 In one embodiment, the color filter substrate further includes a second transparent conductive layer provided on the color filter layer.

ある実施形態において、前記第２透明導電層は、前記第１透明導電層と同じ透明導電材料から形成されている。 In one embodiment, the second transparent conductive layer is formed of the same transparent conductive material as the first transparent conductive layer.

ある実施形態において、前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層のそれぞれは、少なくとも表示領域の全体にわたって配置されている。 In one embodiment, each of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is disposed over at least the entire display region.

ある実施形態において、前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層のそれぞれは、前記表示領域の周囲に位置する周辺領域にも配置されている。 In one embodiment, each of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is also disposed in a peripheral region located around the display region.

ある実施形態において、前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層の一方は、ｎ型であり、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体またはＺｎ−Ｏ系半導体から形成されており、前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層の他方は、ｐ型であり、ＣｕＡｌＯ₂またはＮｉＯから形成されている。 In one embodiment, one of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is n-type, and includes an In—Ga—Zn—O based semiconductor and an In—Sn—Zn—O based semiconductor. And the other of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is p-type, and CuAlO ₂ or NiO is formed of an In—Ga—O based semiconductor or a Zn—O based semiconductor. Formed from.

本発明の実施形態による表示装置は、前記カラーフィルタ基板を備える。 A display device according to an embodiment of the present invention includes the color filter substrate.

ある実施形態において、前記表示装置は、前記カラーフィルタ基板に対向するように配置されたアクティブマトリクス基板をさらに備える。 In one embodiment, the display device further includes an active matrix substrate disposed to face the color filter substrate.

ある実施形態において、前記アクティブマトリクス基板は、少なくとも１つの酸化物半導体層を有し、前記第１透明酸化物半導体層および／または第２透明酸化物半導体層は、前記アクティブマトリクス基板の前記少なくとも１つの酸化物半導体層と同じ酸化物半導体材料から形成されている。 In one embodiment, the active matrix substrate has at least one oxide semiconductor layer, and the first transparent oxide semiconductor layer and / or the second transparent oxide semiconductor layer is the at least one oxide of the active matrix substrate. The two oxide semiconductor layers are formed of the same oxide semiconductor material.

ある実施形態において、前記表示装置は、液晶表示装置である。 In one embodiment, the display device is a liquid crystal display device.

ある実施形態において、前記表示装置は、有機ＥＬ表示装置である。 In one embodiment, the display device is an organic EL display device.

本発明の実施形態によると、発電機能を有するカラーフィルタ基板であって、比較的簡易な構成で十分な発電量を実現することができるカラーフィルタ基板が提供される。 According to the embodiment of the present invention, a color filter substrate having a power generation function and capable of realizing a sufficient power generation amount with a relatively simple configuration is provided.

本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板１０Ａを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 10 A of color filter substrates by embodiment of this invention. （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、太陽電池の発電原理を説明するための図である。(A), (b) and (c) is a figure for demonstrating the electric power generation principle of a solar cell. カラーフィルタ基板１０Ａを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows 10 A of color filter substrates typically. カラーフィルタ基板１０Ａを備えた液晶表示装置１００を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the liquid crystal display device 100 provided with 10A of color filter substrates. 本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板１０Ｂを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the color filter board | substrate 10B by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板１０Ｃを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 10 C of color filter substrates by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板１０Ｄを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically color filter board | substrate 10D by embodiment of this invention. カラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃまたは１０Ｄを備えた表示装置が搭載される電子機器の例としてスマートフォン２００を示す平面図である。It is a top view which shows the smart phone 200 as an example of the electronic device with which the display apparatus provided with color filter substrate 10A, 10B, 10C, or 10D is mounted. カラーフィルタ基板３１０の外側に別途に太陽電池部３２０が設けられた構成を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing a configuration in which a solar cell unit 320 is separately provided outside the color filter substrate 310. FIG. 特許文献２に開示されているカラーフィルタ基板４００を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing a color filter substrate 400 disclosed in Patent Document 2. FIG. 特許文献３に開示されている電子機器５００を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing an electronic apparatus 500 disclosed in Patent Document 3. FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

（実施形態１）
図１を参照しながら、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ａを説明する。図１は、カラーフィルタ基板１０Ａを模式的に示す断面図である。 (Embodiment 1)
The color filter substrate 10A in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the color filter substrate 10A.

カラーフィルタ基板１０Ａは、図１に示すように、透明基板１、第１透明導電層２、第１透明酸化物半導体層３、第２透明酸化物半導体層４、第２透明導電層５、および、カラーフィルタ層６を備える。 As shown in FIG. 1, the color filter substrate 10A includes a transparent substrate 1, a first transparent conductive layer 2, a first transparent oxide semiconductor layer 3, a second transparent oxide semiconductor layer 4, a second transparent conductive layer 5, and The color filter layer 6 is provided.

透明基板１は、典型的には、ガラス基板である。もちろん、透明基板１は、ガラス基板に限定されず、例えばプラスチック基板であってもよい。透明基板１の厚さに特に制限はない。透明基板１の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。 The transparent substrate 1 is typically a glass substrate. Of course, the transparent substrate 1 is not limited to a glass substrate, and may be a plastic substrate, for example. There is no particular limitation on the thickness of the transparent substrate 1. The thickness of the transparent substrate 1 is, for example, not less than 0.1 mm and not more than 1 mm.

第１透明導電層２は、透明基板１上に設けられている。第１透明導電層２は、電気抵抗が十分に低く、且つ、可視光透過率が十分に高ければよく、その材料や厚さは特に限定されない。第１透明導電層２の材料は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）である。第１透明導電層２の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。 The first transparent conductive layer 2 is provided on the transparent substrate 1. The first transparent conductive layer 2 only needs to have a sufficiently low electric resistance and a sufficiently high visible light transmittance, and the material and thickness thereof are not particularly limited. The material of the first transparent conductive layer 2 is, for example, ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide). The thickness of the first transparent conductive layer 2 is, for example, not less than 100 nm and not more than 1000 nm.

第１透明酸化物半導体層３は、第１透明導電層２上に設けられている。第１透明酸化物半導体層３は、ｎ型の半導体層である。第１透明酸化物半導体層３は、可視光を透過させ、且つ、導電型がｎ型であればよく、その材料や厚さは特に限定されない。第１透明酸化物半導体層３は、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（インジウム、ガリウムおよび亜鉛を含む酸化物）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（インジウム、錫および亜鉛を含む酸化物）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体（インジウムおよびガリウムを含む酸化物）またはＺｎ−Ｏ系半導体（亜鉛酸化物）から形成されている。第１透明酸化物半導体層３の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。第１透明酸化物半導体層３の可視光透過率は、８０％以上であることが好ましい。 The first transparent oxide semiconductor layer 3 is provided on the first transparent conductive layer 2. The first transparent oxide semiconductor layer 3 is an n-type semiconductor layer. The first transparent oxide semiconductor layer 3 only needs to transmit visible light and have an n-type conductivity, and the material and thickness thereof are not particularly limited. The first transparent oxide semiconductor layer 3 includes, for example, an In—Ga—Zn—O based semiconductor (oxide containing indium, gallium and zinc), an In—Sn—Zn—O based semiconductor (including indium, tin and zinc). Oxide), an In—Ga—O-based semiconductor (oxide containing indium and gallium), or a Zn—O-based semiconductor (zinc oxide). The thickness of the first transparent oxide semiconductor layer 3 is, for example, not less than 100 nm and not more than 1000 nm. The visible light transmittance of the first transparent oxide semiconductor layer 3 is preferably 80% or more.

第２透明酸化物半導体層４は、第１透明酸化物半導体層３上に設けられている。第２透明酸化物半導体層４は、ｐ型の半導体層である。第２透明酸化物半導体層４は、可視光を透過させ、且つ、導電型がｐ型であればよく、その材料や厚さは特に限定されない。第２透明酸化物半導体層４は、例えば、ＣｕＡｌＯ₂（銅およびアルミニウムを含む酸化物）またはＮｉＯ（ニッケル酸化物）から形成されている。第２透明酸化物半導体層４の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。第２透明酸化物半導体層４の可視光透過率は、８０％以上であることが好ましい。 The second transparent oxide semiconductor layer 4 is provided on the first transparent oxide semiconductor layer 3. The second transparent oxide semiconductor layer 4 is a p-type semiconductor layer. The second transparent oxide semiconductor layer 4 transmits visible light and has a p-type conductivity, and the material and thickness thereof are not particularly limited. The second transparent oxide semiconductor layer 4 is made of, for example, CuAlO ₂ (oxide containing copper and aluminum) or NiO (nickel oxide). The thickness of the second transparent oxide semiconductor layer 4 is, for example, not less than 100 nm and not more than 1000 nm. The visible light transmittance of the second transparent oxide semiconductor layer 4 is preferably 80% or more.

第１透明酸化物半導体層３および第２透明酸化物半導体層４のそれぞれは、表示領域の全体にわたって配置されている。また、第１透明酸化物半導体層３および第２透明酸化物半導体層４のそれぞれは、表示領域の周囲に位置する周辺領域（額縁領域）にも配置されている。 Each of the first transparent oxide semiconductor layer 3 and the second transparent oxide semiconductor layer 4 is disposed over the entire display area. Each of the first transparent oxide semiconductor layer 3 and the second transparent oxide semiconductor layer 4 is also disposed in a peripheral region (frame region) positioned around the display region.

第２透明導電層５は、第２透明酸化物半導体層４上に設けられている。第２透明導電層５は、電気抵抗が十分に低く、且つ、可視光透過率が十分に高ければよく、その材料や厚さは特に限定されない。第１透明導電層２の材料は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）である。第２透明導電層５の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。 The second transparent conductive layer 5 is provided on the second transparent oxide semiconductor layer 4. The second transparent conductive layer 5 only needs to have a sufficiently low electrical resistance and a sufficiently high visible light transmittance, and its material and thickness are not particularly limited. The material of the first transparent conductive layer 2 is, for example, ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide). The thickness of the 2nd transparent conductive layer 5 is 100 nm or more and 1000 nm or less, for example.

カラーフィルタ層６は、第２透明導電層５上に設けられている。カラーフィルタ層６は、赤カラーフィルタ６Ｒ、緑カラーフィルタ６Ｇおよび青カラーフィルタ６Ｂと、ブラックマトリクス（遮光層）７とを含む。赤カラーフィルタ６Ｒ、緑カラーフィルタ６Ｇおよび青カラーフィルタ６Ｂは、それぞれ入射光のうちの所定の波長域の光（具体的には赤色の光、緑色の光および青色の光）を透過させる。ブラックマトリクス７は、遮光性材料から形成されている。ブラックマトリクス７の材料としては、クロムなどの金属材料や、黒色の樹脂材料が用いられる。ブラックマトリクス７は、格子状に形成されている。なお、カラーフィルタ層６に含まれるカラーフィルタの種類は、ここで例示したものに限定されない。例えば、カラーフィルタ基板１０Ａが、４つ以上の原色を用いて表示を行う表示装置（多原色表示装置）用である場合、カラーフィルタ層６は、赤カラーフィルタ６Ｒ、緑カラーフィルタ６Ｇおよび青カラーフィルタ６Ｂに加え、シアンカラーフィルタ、マゼンタカラーフィルタおよび黄カラーフィルタのうちの少なくとも１つを含む。 The color filter layer 6 is provided on the second transparent conductive layer 5. The color filter layer 6 includes a red color filter 6R, a green color filter 6G, a blue color filter 6B, and a black matrix (light shielding layer) 7. Each of the red color filter 6R, the green color filter 6G, and the blue color filter 6B transmits light in a predetermined wavelength range (specifically, red light, green light, and blue light) out of incident light. The black matrix 7 is made of a light shielding material. As a material of the black matrix 7, a metal material such as chromium or a black resin material is used. The black matrix 7 is formed in a lattice shape. In addition, the kind of color filter contained in the color filter layer 6 is not limited to what was illustrated here. For example, when the color filter substrate 10A is for a display device (multi-primary color display device) that performs display using four or more primary colors, the color filter layer 6 includes a red color filter 6R, a green color filter 6G, and a blue color. In addition to the filter 6B, at least one of a cyan color filter, a magenta color filter, and a yellow color filter is included.

第１透明導電層２、第１透明酸化物半導体層３、第２透明酸化物半導体層４および第２透明導電層５は、太陽電池として機能する。ここで、図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら、太陽電池の発電原理を説明する。 The 1st transparent conductive layer 2, the 1st transparent oxide semiconductor layer 3, the 2nd transparent oxide semiconductor layer 4, and the 2nd transparent conductive layer 5 function as a solar cell. Here, the principle of power generation of the solar cell will be described with reference to FIGS. 2 (a), (b) and (c).

ｎ型の半導体層１１とｐ型の半導体層１２とを接合すると、ｎ型の半導体層１１からｐ型の半導体層１２へ電子が逃げ出して正孔と打ち消し合い、その結果、図２（ａ）に示すように、接合部付近に空乏層（キャリアの少ない領域）１３が形成される。この空乏層１３に光Ｌが照射されると、図２（ｂ）に示すように、半導体中の価電子が光によって励起されて伝導電子（光電子）となる（その跡には正孔が残る）。そして、図２（ｃ）に示すように、内部電界によって伝導電子はｎ型の半導体層１１へ移動し、正孔はｐ型の半導体層１２へ移動する。その結果、起電力が生じ、外部の電気回路に電力が供給される。 When the n-type semiconductor layer 11 and the p-type semiconductor layer 12 are joined, electrons escape from the n-type semiconductor layer 11 to the p-type semiconductor layer 12 and cancel each other out with holes. As a result, FIG. As shown in FIG. 2, a depletion layer (region with few carriers) 13 is formed in the vicinity of the junction. When the depletion layer 13 is irradiated with light L, as shown in FIG. 2B, valence electrons in the semiconductor are excited by light to become conduction electrons (photoelectrons) (holes remain in the traces). ). 2C, conduction electrons move to the n-type semiconductor layer 11 and holes move to the p-type semiconductor layer 12 due to the internal electric field. As a result, an electromotive force is generated, and power is supplied to an external electric circuit.

ここで、外部から照射される光Ｌのエネルギーが半導体のバンドギャップより大きいと、光Ｌは半導体に吸収され、半導体中の価電子が励起される。しかしながら、光Ｌのエネルギーがバンドギャップより小さいと、半導体中の価電子を励起することができないので、光Ｌは吸収されず、半導体を透過する。 Here, when the energy of the light L irradiated from the outside is larger than the band gap of the semiconductor, the light L is absorbed by the semiconductor and valence electrons in the semiconductor are excited. However, if the energy of the light L is smaller than the band gap, the valence electrons in the semiconductor cannot be excited, so that the light L is not absorbed and passes through the semiconductor.

本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ａでは、ｎ型の第１透明酸化物半導体層３と、ｐ型の第２透明酸化物半導体層４とが積層されていることにより、ｐｎ接合が形成されている。図３に示すように、このｐｎ接合に外部から光が照射されると、上述した原理により、伝導電子（光電子）が発生し、発電が行われる。第１透明導電層２および第２透明導電層５は、生じた起電力（光電流）を取り出すための電極として機能する。第１透明酸化物半導体層３および第２透明酸化物半導体層４を構成する半導体材料（例えば上記の説明において例示した半導体材料）は、そのバンドギャップが約３ｅＶ以上であり、可視光のエネルギーよりも大きい。そのため、第１透明酸化物半導体層３および第２透明酸化物半導体層４は可視光を透過させる一方で、可視光よりエネルギーが高い紫外光を吸収して発電する。 In the color filter substrate 10A according to the present embodiment, a pn junction is formed by stacking the n-type first transparent oxide semiconductor layer 3 and the p-type second transparent oxide semiconductor layer 4. . As shown in FIG. 3, when light is applied to the pn junction from the outside, conduction electrons (photoelectrons) are generated and power is generated according to the principle described above. The first transparent conductive layer 2 and the second transparent conductive layer 5 function as electrodes for taking out the generated electromotive force (photocurrent). The semiconductor material constituting the first transparent oxide semiconductor layer 3 and the second transparent oxide semiconductor layer 4 (for example, the semiconductor material exemplified in the above description) has a band gap of about 3 eV or more, and is based on the energy of visible light. Is also big. Therefore, the first transparent oxide semiconductor layer 3 and the second transparent oxide semiconductor layer 4 transmit visible light, while generating energy by absorbing ultraviolet light having higher energy than visible light.

このように、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ａは、発電機能を有する。そのため、カラーフィルタ基板１０Ａを表示装置に用いることにより、自己発電型の表示装置を実現することができる。また、第１透明導電層２、第１透明酸化物半導体層３、第２透明酸化物半導体層４および第２透明導電層５は、いずれも透明である（可視光を透過させる）ので、表示装置の視認性を損なうことがない。さらに、ｐｎ接合を形成する第１透明酸化物半導体層３および第２透明酸化物半導体層４を配置する領域に制約がないので、第１透明酸化物半導体層３および第２透明酸化物半導体層４のそれぞれを、表示領域の全体にわたって（つまりブラックマトリクス７が形成されている領域にも）配置したり、周辺領域に配置したりすることができる。そのため、発電量の向上を図る（効率よく発電を行う）ことができる。また、カラーフィルタ基板１０Ａ自体が発電機能を有しているので、表示部とは別途に太陽電池部を設ける構成に比べ、簡易な構成を実現することができる。 Thus, the color filter substrate 10A in the present embodiment has a power generation function. Therefore, by using the color filter substrate 10A for a display device, a self-power generation type display device can be realized. The first transparent conductive layer 2, the first transparent oxide semiconductor layer 3, the second transparent oxide semiconductor layer 4 and the second transparent conductive layer 5 are all transparent (transmit visible light), so display The visibility of the device is not impaired. Furthermore, since there is no restriction | limiting in the area | region which arrange | positions the 1st transparent oxide semiconductor layer 3 and the 2nd transparent oxide semiconductor layer 4 which form a pn junction, the 1st transparent oxide semiconductor layer 3 and the 2nd transparent oxide semiconductor layer 4 can be arranged over the entire display area (that is, also in the area where the black matrix 7 is formed) or in the peripheral area. Therefore, the amount of power generation can be improved (power generation can be performed efficiently). Further, since the color filter substrate 10A itself has a power generation function, a simple configuration can be realized as compared with a configuration in which a solar cell unit is provided separately from the display unit.

上述したように、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ａは、比較的簡易な構成で十分な発電量を実現することができる。 As described above, the color filter substrate 10A according to the present embodiment can realize a sufficient power generation amount with a relatively simple configuration.

なお、本実施形態では、第１透明酸化物半導体層３がｎ型で、第２透明酸化物半導体層４がｐ型である構成を例示したが、これとは逆に、第１透明酸化物半導体層３がｐ型で、第２透明酸化物半導体層４がｎ型であってもよい。 In the present embodiment, the configuration in which the first transparent oxide semiconductor layer 3 is n-type and the second transparent oxide semiconductor layer 4 is p-type is illustrated. On the contrary, the first transparent oxide semiconductor layer 3 is p-type. The semiconductor layer 3 may be p-type and the second transparent oxide semiconductor layer 4 may be n-type.

図４に、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ａを備えた液晶表示装置１００を示す。液晶表示装置１００は、図４に示すように、カラーフィルタ基板１０Ａと、アクティブマトリクス基板２０と、液晶層３０とを備える。また、液晶表示装置１００は、バックライト（照明装置）４０をさらに備える。 FIG. 4 shows a liquid crystal display device 100 including the color filter substrate 10A in the present embodiment. As shown in FIG. 4, the liquid crystal display device 100 includes a color filter substrate 10 A, an active matrix substrate 20, and a liquid crystal layer 30. The liquid crystal display device 100 further includes a backlight (illumination device) 40.

アクティブマトリクス基板２０は、カラーフィルタ基板１０Ａに対向するように配置されている。ここでは図示しないが、アクティブマトリクス基板２０は、複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、ＴＦＴに電気的に接続された画素電極とを有する。 The active matrix substrate 20 is disposed so as to face the color filter substrate 10A. Although not shown here, the active matrix substrate 20 includes a thin film transistor (TFT) provided in each of a plurality of pixels, and a pixel electrode electrically connected to the TFT.

液晶層３０は、カラーフィルタ基板１０Ａとアクティブマトリクス基板２０との間に設けられている。カラーフィルタ基板１０Ａおよびアクティブマトリクス基板２０の液晶層３０側の最表面には、配向膜（ここでは不図示）が形成されている。 The liquid crystal layer 30 is provided between the color filter substrate 10 A and the active matrix substrate 20. An alignment film (not shown here) is formed on the outermost surfaces of the color filter substrate 10A and the active matrix substrate 20 on the liquid crystal layer 30 side.

バックライト４０は、アクティブマトリクス基板２０の背面側（観察者とは反対側）に設けられている。バックライト４０は、エッジライト型であってもよいし、直下型でもよい。カラーフィルタ基板１０Ａの赤カラーフィルタ６Ｒ、緑カラーフィルタ６Ｇおよび青カラーフィルタ６Ｂは、それぞれ、バックライト４０から出射した光（白色光）Ｌｗのうちの、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂを透過させる。 The backlight 40 is provided on the back side (the side opposite to the observer) of the active matrix substrate 20. The backlight 40 may be an edge light type or a direct type. The red color filter 6R, the green color filter 6G, and the blue color filter 6B of the color filter substrate 10A are respectively red light Lr, green light Lg, and blue light Lb out of light (white light) Lw emitted from the backlight 40. Permeate.

カラーフィルタ基板１０の太陽電池の出力は、液晶表示装置１００の（または液晶表示装置１００が搭載される電子機器の）の蓄電素子の入力に接続されている。ここで、蓄電素子は、いわゆる蓄電池（２次電池）だけでなく、大容量キャパシターを含む。 The output of the solar cell of the color filter substrate 10 is connected to the input of the storage element of the liquid crystal display device 100 (or of the electronic device on which the liquid crystal display device 100 is mounted). Here, the power storage element includes not only a so-called storage battery (secondary battery) but also a large-capacity capacitor.

液晶表示装置１００は、発電機能を有するカラーフィルタ基板１０Ａを備えているので、必要な電力の一部または全部を、カラーフィルタ基板１０Ａで発生した電力によって賄うことができる。また、既に説明したように、カラーフィルタ基板１０Ａの太陽電池（太陽電池として機能する積層構造）は、液晶表示装置１００の視認性を損なうことがない。 Since the liquid crystal display device 100 includes the color filter substrate 10A having a power generation function, part or all of the necessary power can be covered by the power generated by the color filter substrate 10A. Further, as already described, the solar cell (laminated structure functioning as a solar cell) of the color filter substrate 10A does not impair the visibility of the liquid crystal display device 100.

また、最近では、ＴＦＴの活性層の材料として、高移動度の酸化物半導体を用いることが提案されている。アクティブマトリクス基板２０が少なくとも１つの酸化物半導体層を有する場合には、第１透明酸化物半導体層３および／または第２透明酸化物半導体層４の材料を、アクティブマトリクス基板２０の酸化物半導体層の材料と同じにすることにより、製造コストの低減や生産性の向上を図ることができる。 Recently, it has been proposed to use an oxide semiconductor with high mobility as the material of the active layer of the TFT. When the active matrix substrate 20 has at least one oxide semiconductor layer, the material of the first transparent oxide semiconductor layer 3 and / or the second transparent oxide semiconductor layer 4 is changed to the oxide semiconductor layer of the active matrix substrate 20. By using the same material as this material, manufacturing costs can be reduced and productivity can be improved.

なお、ここでは、カラーフィルタ基板１０Ａが用いられる表示装置として液晶表示装置１００を例示したが、カラーフィルタ基板１０Ａは、他の表示装置に用いられてもよい。カラーフィルタ基板１０Ａは、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に用いられてもよい。 Here, the liquid crystal display device 100 is exemplified as the display device using the color filter substrate 10A, but the color filter substrate 10A may be used for other display devices. The color filter substrate 10A may be used in, for example, an organic EL (electroluminescence) display device.

ここで、発電機能を有するカラーフィルタ基板１０Ａによる発電量を試算した結果を説明する。 Here, the result of trial calculation of the power generation amount by the color filter substrate 10A having the power generation function will be described.

太陽電池の理論短絡電流密度Ｊｓｃは、下記式（１）で表わされる。

The theoretical short circuit current density Jsc of the solar cell is represented by the following formula (1).

式（１）において、ｑは電気素量であり、１．６×１０^-19Ｃである。Ｓ（λ）は、太陽光の波長λにおける電力であり、ＡＭ１．５（日本付近の緯度の地上における平均的な太陽光スペクトル）を参照する。Ａｂｓ（λ）は、太陽電池の発電領域での光吸収率である。ｈはプランク定数であり、６．６３×１０^-34ｍ²ｋｇ／ｓである。ｃは真空中の光速度であり、３．０×１０⁸ｍ／ｓである。なお、カラーフィルタ基板１０Ａの太陽電池として機能する部分は透明であり、可視光は発電に寄与しないので、以下の計算においては、太陽電池が３００ｎｍ〜４００ｎｍの光を吸収して発電すると仮定した。 In the formula (1), q is an elementary charge, and is 1.6 × 10 ⁻¹⁹ C. S (λ) is the electric power at the wavelength λ of sunlight, and AM1.5 (average sunlight spectrum on the ground at latitudes near Japan) is referred to. Abs (λ) is the light absorption rate in the power generation region of the solar cell. h is a Planck's constant, which is 6.63 × 10 ⁻³⁴ m ² kg / s. c is the speed of light in vacuum, which is 3.0 × 10 ⁸ m / s. In addition, since the part functioning as the solar cell of the color filter substrate 10A is transparent and visible light does not contribute to power generation, in the following calculation, it was assumed that the solar cell absorbs light of 300 nm to 400 nm to generate power.

各波長におけるＳ（λ）およびＡｂｓ（λ）の値から、（Ｓ（λ）・Ａｂｓ（λ））／（ｈｃ／λ）を算出し、式（１）の積分計算を行って、理論短絡電流密度Ｊｓｃを算出した。また、開放電圧Ｖｏｃを３．７Ｖ（ＮｉＯのバンドギャップ）とし、形状因子ｆｆを０．８として理論発電電力（Ｊｓｃ×Ｖｏｃ×ｆｆで表わされる）を算出した。さらに、算出された理論発電電力を、太陽光スペクトルの全領域積分値（０．１Ｗ／ｃｍ²）で除算することによって、理論変換効率を算出した。算出された理論短絡電流密度、理論発電電力および理論変換効率を、下記表１に示す。

From the values of S (λ) and Abs (λ) at each wavelength, (S (λ) · Abs (λ)) / (hc / λ) is calculated, and the integral calculation of Equation (1) is performed to obtain a theoretical short circuit. The current density Jsc was calculated. The theoretical power generation (represented by Jsc × Voc × ff) was calculated with an open circuit voltage Voc of 3.7 V (NiO band gap) and a form factor ff of 0.8. Further, the theoretical conversion efficiency was calculated by dividing the calculated theoretical power generation by the total area integral value (0.1 W / cm ² ) of the sunlight spectrum. The calculated theoretical short circuit current density, theoretical generated power and theoretical conversion efficiency are shown in Table 1 below.

表１に示した数値を用い、発電機能を有するカラーフィルタ基板１０Ａを、画面サイズが５．５インチのスマートフォン（シャープ株式会社製：AQUOS CRYSTAL X）に搭載した場合の試算結果を説明する。 A calculation result when the color filter substrate 10A having a power generation function is mounted on a smartphone having a screen size of 5.5 inches (manufactured by Sharp Corporation: AQUOS CRYSTAL X) will be described using the numerical values shown in Table 1.

画面全体での理論発電電力は、１６９．９ｍＷ（＝２．０４（ｍＷ／ｃｍ²）×８３．２０（ｃｍ²））となる。実際には理論発電電力の半分が発電可能であると仮定し、さらに液晶パネル（液晶表示装置）の偏光板の透過率を４０％と仮定すると、太陽光の下で見込まれる発電量は、３３．９９ｍＷ（＝（１６９．９／２）×０．４）となる。なお、表示部が有機ＥＬ表示装置である場合には、偏光板が不要であるので、見込まれる発電量は、８４．９６ｍＷ（＝１６９．９／２）となる。 The theoretical generated power in the entire screen is 169.9 mW (= 2.04 (mW / cm ² ) × 83.20 (cm ² )). Assuming that half the theoretical power generation is actually possible and assuming that the transmittance of the polarizing plate of the liquid crystal panel (liquid crystal display device) is 40%, the amount of power generation expected under sunlight is 33. .99 mW (= (169.9 / 2) × 0.4). Note that when the display unit is an organic EL display device, a polarizing plate is unnecessary, and thus the expected power generation amount is 84.96 mW (= 169.9 / 2).

上記のスマートフォンでは、バッテリ容量が２６１０ｍＡｈであり、連続待ち受け時間が６５０ｈであり、バッテリとして用いられているリチウムイオン電池の電圧が３．７Ｖであるので、待ち受け時の消費電力は、１４．８６ｍＷ（＝（２６１０／６５０）×３．７）である。そのため、待ち受け時の消費電力は、カラーフィルタ基板１０Ａによる発電で十分に賄うことが可能である。 In the above smartphone, the battery capacity is 2610 mAh, the continuous standby time is 650 h, and the voltage of the lithium ion battery used as the battery is 3.7 V. Therefore, the power consumption during standby is 14.86 mW ( = (2610/650) x 3.7). Therefore, power consumption during standby can be sufficiently covered by power generation by the color filter substrate 10A.

（実施形態２）
図５を参照しながら、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ｂを説明する。図５は、カラーフィルタ基板１０Ｂを模式的に示す断面図である。以下では、本実施形態のカラーフィルタ基板１０Ｂが、実施形態１におけるカラーフィルタ基板１０Ａと異なる点を中心に説明を行う。 (Embodiment 2)
The color filter substrate 10B in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the color filter substrate 10B. In the following description, the color filter substrate 10B of the present embodiment will be described with a focus on differences from the color filter substrate 10A of the first embodiment.

図５に示すように、カラーフィルタ基板１０Ｂは、第２透明酸化物半導体層４とカラーフィルタ層６との間に透明導電層を有していない。カラーフィルタ層６は、第２透明酸化物半導体層４上に設けられている。つまり、カラーフィルタ基板１０Ｂでは、実施形態１のカラーフィルタ基板１０Ａにおける第２透明導電層５が省略されている。 As shown in FIG. 5, the color filter substrate 10 B does not have a transparent conductive layer between the second transparent oxide semiconductor layer 4 and the color filter layer 6. The color filter layer 6 is provided on the second transparent oxide semiconductor layer 4. That is, in the color filter substrate 10B, the second transparent conductive layer 5 in the color filter substrate 10A of Embodiment 1 is omitted.

また、カラーフィルタ基板１０Ｂのカラーフィルタ層６が有するブラックマトリクス７’は、導電材料から形成されている。ブラックマトリクス７’は、例えば、クロムなどの金属材料から形成されている。 Further, the black matrix 7 'included in the color filter layer 6 of the color filter substrate 10B is formed of a conductive material. The black matrix 7 'is made of a metal material such as chrome, for example.

カラーフィルタ基板１０Ｂでは、第１透明導電層２、第１透明酸化物半導体層３、第２透明酸化物半導体層４およびブラックマトリクス７’が太陽電池として機能する。ｎ型の第１透明酸化物半導体層３と、ｐ型の第２透明酸化物半導体層４との積層により形成されているｐｎ接合に外部から光が照射されると、伝導電子（光電子）が発生し、発電が行われる。第１透明導電層２およびブラックマトリクス７’は、生じた起電力（光電流）を取り出すための電極として機能する。つまり、本実施形態では、導電材料から形成されているブラックマトリクス７’が、光電流の取り出しのための一対の電極の一方として機能する。 In the color filter substrate 10B, the first transparent conductive layer 2, the first transparent oxide semiconductor layer 3, the second transparent oxide semiconductor layer 4, and the black matrix 7 'function as a solar cell. When light is irradiated from the outside to the pn junction formed by the lamination of the n-type first transparent oxide semiconductor layer 3 and the p-type second transparent oxide semiconductor layer 4, conduction electrons (photoelectrons) are generated. Generated and power is generated. The first transparent conductive layer 2 and the black matrix 7 ′ function as electrodes for taking out the generated electromotive force (photocurrent). That is, in this embodiment, the black matrix 7 ′ formed from a conductive material functions as one of a pair of electrodes for taking out photocurrent.

上述したように、本実施形態のカラーフィルタ基板１０Ｂでは、実施形態１のカラーフィルタ基板１０Ａにおける第２透明導電層５の代わりに、ブラックマトリクス７’が太陽電池の電極として機能する。そのため、実施形態１のカラーフィルタ基板１０Ｂよりもさらに安価で簡易な構成を実現することができる。 As described above, in the color filter substrate 10B of the present embodiment, the black matrix 7 'functions as an electrode of the solar cell instead of the second transparent conductive layer 5 in the color filter substrate 10A of the first embodiment. Therefore, a cheaper and simpler configuration than the color filter substrate 10B of Embodiment 1 can be realized.

ただし、本実施形態におけるブラックマトリクス７’は、金属などの導電材料から形成されている必要がある。金属製のブラックマトリクスとしては、反射率を低くする観点から、低反射クロム膜がよく用いられてきたが、近年、ＲｏＨＳ指令によってカラーフィルタにクロムが含有されていることが懸念されるようになってきている。実施形態１におけるカラーフィルタ基板１０Ａでは、ブラックマトリクス７が導電材料から形成されている必要がなく、ブラックマトリクス７の材料として樹脂材料を用いることができる。つまり、より環境に配慮した構成を採用することができる。 However, the black matrix 7 ′ in the present embodiment needs to be formed of a conductive material such as metal. As a black matrix made of metal, a low-reflective chromium film has been often used from the viewpoint of lowering the reflectance. However, in recent years, there is a concern that the color filter contains chromium due to the RoHS directive. It is coming. In the color filter substrate 10A according to the first embodiment, the black matrix 7 does not need to be formed of a conductive material, and a resin material can be used as the material of the black matrix 7. That is, a more environmentally friendly configuration can be employed.

本実施形態のカラーフィルタ基板１０Ｂも、実施形態１におけるカラーフィルタ基板１０Ａと同様に、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの各種表示装置に好適に用いられる。 The color filter substrate 10B of the present embodiment is also suitably used for various display devices such as a liquid crystal display device and an organic EL display device, similarly to the color filter substrate 10A of the first embodiment.

（実施形態３）
図６を参照しながら、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ｃを説明する。図６は、カラーフィルタ基板１０Ｃを模式的に示す断面図である。以下では、本実施形態のカラーフィルタ基板１０Ｃが、実施形態１におけるカラーフィルタ基板１０Ａと異なる点を中心に説明を行う。 (Embodiment 3)
The color filter substrate 10C in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the color filter substrate 10C. In the following description, the color filter substrate 10C of the present embodiment will be described with a focus on differences from the color filter substrate 10A of the first embodiment.

図６に示すように、カラーフィルタ基板１０Ｃは、カラーフィルタ層６上に設けられた第３透明導電層８をさらに備える点において、実施形態１のカラーフィルタ基板１０Ａと異なっている。第３透明導電層８は、アクティブマトリクス基板の画素電極に対向する対向電極として機能し得る。 As shown in FIG. 6, the color filter substrate 10 C is different from the color filter substrate 10 A of the first embodiment in that it further includes a third transparent conductive layer 8 provided on the color filter layer 6. The third transparent conductive layer 8 can function as a counter electrode facing the pixel electrode of the active matrix substrate.

そのため、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ｃは、縦電界方式の液晶表示装置に好適に用いられる。 Therefore, the color filter substrate 10C in the present embodiment is suitably used for a vertical electric field type liquid crystal display device.

対向電極として機能する第３透明導電層８を、第１透明導電層２および／または第２透明導電層５と同じ透明導電材料から形成することにより、製造コストの低減や生産性の向上を図ることができる。 By forming the third transparent conductive layer 8 functioning as a counter electrode from the same transparent conductive material as that of the first transparent conductive layer 2 and / or the second transparent conductive layer 5, the manufacturing cost is reduced and the productivity is improved. be able to.

（実施形態４）
図７を参照しながら、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ｄを説明する。図７は、カラーフィルタ基板１０Ｄを模式的に示す断面図である。以下では、本実施形態のカラーフィルタ基板１０Ｄが、実施形態２におけるカラーフィルタ基板１０Ｂと異なる点を中心に説明を行う。 (Embodiment 4)
The color filter substrate 10D in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the color filter substrate 10D. In the following description, the color filter substrate 10D of the present embodiment will be described with a focus on differences from the color filter substrate 10B of the second embodiment.

図７に示すように、カラーフィルタ基板１０Ｄは、カラーフィルタ層６上に設けられた第２透明導電層５をさらに備える点において、実施形態２のカラーフィルタ基板１０Ｂと異なっている。第２透明導電層５は、アクティブマトリクス基板の画素電極に対向する対向電極として機能し得る。 As shown in FIG. 7, the color filter substrate 10 D is different from the color filter substrate 10 B of the second embodiment in that it further includes a second transparent conductive layer 5 provided on the color filter layer 6. The second transparent conductive layer 5 can function as a counter electrode facing the pixel electrode of the active matrix substrate.

そのため、本実施形態におけるカラーフィルタ基板１０Ｄは、縦電界方式の液晶表示装置に好適に用いられる。 Therefore, the color filter substrate 10D in the present embodiment is suitably used for a vertical electric field type liquid crystal display device.

また、本実施形態のカラーフィルタ基板１０Ｂでは、実施形態３のカラーフィルタ基板１０Ｃにおける第２透明導電層５の代わりに、ブラックマトリクス７’が太陽電池の電極として機能する。そのため、実施形態３のカラーフィルタ基板１０Ｃよりもさらに安価で簡易な構成を実現することができる。 Further, in the color filter substrate 10B of the present embodiment, the black matrix 7 'functions as an electrode of the solar cell instead of the second transparent conductive layer 5 in the color filter substrate 10C of the third embodiment. Therefore, a cheaper and simpler configuration than the color filter substrate 10C of Embodiment 3 can be realized.

対向電極として機能する第２透明導電層５を、第１透明導電層２と同じ透明導電材料から形成することにより、製造コストの低減や生産性の向上を図ることができる。 By forming the second transparent conductive layer 5 functioning as the counter electrode from the same transparent conductive material as that of the first transparent conductive layer 2, it is possible to reduce manufacturing costs and improve productivity.

上述したように、本発明の実施形態によれば、比較的簡易な構成で十分な発電量を実現することができるカラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄが得られる。本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃまたは１０Ｄを備えた表示装置は、テレビ受像機、モニタ、タブレット端末、スマートフォン、携帯電話機などの電子機器に好適に用いられ、従来よりも発電量の多い自己発電型の電子機器を実現することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the color filter substrates 10A, 10B, 10C, and 10D that can realize a sufficient power generation amount with a relatively simple configuration are obtained. The display device including the color filter substrate 10A, 10B, 10C, or 10D according to the embodiment of the present invention is preferably used for electronic devices such as a television receiver, a monitor, a tablet terminal, a smartphone, and a mobile phone, and generates more power than before. A large amount of self-powered electronic devices can be realized.

図８に、カラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃまたは１０Ｄを備えた表示装置が搭載される電子機器の例として、スマートフォン２００を示す。図８に示すスマートフォン２００は、表示部２０１と、ホームボタン２０２とを有する。 FIG. 8 illustrates a smartphone 200 as an example of an electronic device on which a display device including the color filter substrate 10A, 10B, 10C, or 10D is mounted. A smartphone 200 illustrated in FIG. 8 includes a display unit 201 and a home button 202.

シリコン系の太陽電池を用いる場合には、表示部２０１以外の領域２０３に太陽電池を配置する必要がある。これに対し、表示部２０１として、カラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃまたは１０Ｄを備えた表示装置が搭載される場合、太陽電池を表示部２０１全体に配置することができるので、従来よりも発電量を多くすることができる。そのため、表示装置やスマートフォン２００の駆動に必要な電力の一部または全部を賄うことができるので、バッテリの長寿命化を実現することができる。 When using a silicon-based solar cell, it is necessary to dispose the solar cell in the region 203 other than the display unit 201. On the other hand, when a display device provided with the color filter substrates 10A, 10B, 10C, or 10D is mounted as the display unit 201, the solar cell can be disposed on the entire display unit 201, so that the amount of power generation is larger than in the past. Can be more. Therefore, part or all of the power necessary for driving the display device and the smartphone 200 can be covered, so that the battery life can be extended.

また、既に説明したように、本発明の実施形態では、カラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄそのものが発電機能を有する（いわば太陽電池が一体化されている）。これに対し、カラーフィルタ基板の外側に別途に太陽電池を設けると、太陽電池の保護のために、透明基板をもう１枚増やす必要がある。 Further, as already described, in the embodiment of the present invention, the color filter substrates 10A, 10B, 10C, and 10D themselves have a power generation function (so-called solar cells are integrated). On the other hand, when a solar cell is separately provided outside the color filter substrate, it is necessary to increase another transparent substrate in order to protect the solar cell.

図９に、カラーフィルタ基板３１０の外側に別途に太陽電池部３２０が設けられた構成を示す。 FIG. 9 shows a configuration in which a solar cell unit 320 is separately provided outside the color filter substrate 310.

図９に示すカラーフィルタ基板３１０は、透明基板３１１と、透明基板３１１上に設けられたカラーフィルタ層３１６とを備える。カラーフィルタ層３１６は、赤カラーフィルタ３１６Ｒ、緑カラーフィルタ３１６Ｇおよび青カラーフィルタ３１６Ｂと、ブラックマトリクス３１７とを含む。 A color filter substrate 310 illustrated in FIG. 9 includes a transparent substrate 311 and a color filter layer 316 provided on the transparent substrate 311. The color filter layer 316 includes a red color filter 316R, a green color filter 316G, a blue color filter 316B, and a black matrix 317.

太陽電池部３２０は、透明基板３２１と、透明基板３２１上に積層された第１透明導電層３２２、第１透明酸化物半導体層３２３、第２透明酸化物半導体層３２４および第２透明導電層３２５とを備える。 The solar cell unit 320 includes a transparent substrate 321, a first transparent conductive layer 322, a first transparent oxide semiconductor layer 323, a second transparent oxide semiconductor layer 324, and a second transparent conductive layer 325 laminated on the transparent substrate 321. With.

図９と図１とを比較すればわかるように、図９に示す構成では、図１に示す構成に比べ、透明基板が１枚多い。また、太陽電池部３２０をカラーフィルタ基板３１０に貼り付ける工程も必要となる。 As can be seen by comparing FIG. 9 with FIG. 1, the configuration shown in FIG. 9 has one more transparent substrate than the configuration shown in FIG. In addition, a step of attaching the solar cell unit 320 to the color filter substrate 310 is also necessary.

これに対し、本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄでは、透明基板の枚数を増やすことなく、発電機能を付与することができるので、製造コストを抑えることができる。 On the other hand, in the color filter substrates 10A, 10B, 10C, and 10D according to the embodiment of the present invention, the power generation function can be provided without increasing the number of transparent substrates, so that the manufacturing cost can be suppressed.

本明細書は、以下の項目に記載のカラーフィルタ基板および表示装置を開示している。 This specification discloses the color filter substrate and the display device described in the following items.

［項目１］
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた第１透明導電層と、
前記第１透明導電層上に設けられた第１導電型の第１透明酸化物半導体層と、
前記第１透明酸化物半導体層上に設けられた第２導電型の第２透明酸化物半導体層と、
前記第２透明酸化物半導体層上に設けられた第２透明導電層と、
前記第２透明導電層上に設けられ、ブラックマトリクスを含むカラーフィルタ層と、を備え、
前記第１透明導電層、前記第１透明酸化物半導体層、前記第２透明酸化物半導体層および前記第２透明導電層が太陽電池として機能するカラーフィルタ基板。 [Item 1]
A transparent substrate;
A first transparent conductive layer provided on the transparent substrate;
A first transparent oxide semiconductor layer of a first conductivity type provided on the first transparent conductive layer;
A second transparent oxide semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first transparent oxide semiconductor layer;
A second transparent conductive layer provided on the second transparent oxide semiconductor layer;
A color filter layer provided on the second transparent conductive layer and including a black matrix;
A color filter substrate in which the first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and the second transparent conductive layer function as a solar cell.

［項目２］
前記カラーフィルタ層上に設けられた第３透明導電層をさらに備える項目１に記載のカラーフィルタ基板。 [Item 2]
Item 2. The color filter substrate according to Item 1, further comprising a third transparent conductive layer provided on the color filter layer.

［項目３］
前記第３透明導電層は、前記第１透明導電層および／または前記第２透明導電層と同じ透明導電材料から形成されている項目２に記載のカラーフィルタ基板。 [Item 3]
The color filter substrate according to item 2, wherein the third transparent conductive layer is formed of the same transparent conductive material as the first transparent conductive layer and / or the second transparent conductive layer.

［項目４］
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた第１透明導電層と、
前記第１透明導電層上に設けられた第１導電型の第１透明酸化物半導体層と、
前記第１透明酸化物半導体層上に設けられた第２導電型の第２透明酸化物半導体層と、
前記第２透明酸化物半導体層上に設けられ、ブラックマトリクスを含むカラーフィルタ層と、を備え、
前記ブラックマトリクスは、導電材料から形成されており、
前記第１透明導電層、前記第１透明酸化物半導体層、前記第２透明酸化物半導体層および前記ブラックマトリクスが太陽電池として機能するカラーフィルタ基板。 [Item 4]
A transparent substrate;
A first transparent conductive layer provided on the transparent substrate;
A first transparent oxide semiconductor layer of a first conductivity type provided on the first transparent conductive layer;
A second transparent oxide semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first transparent oxide semiconductor layer;
A color filter layer provided on the second transparent oxide semiconductor layer and including a black matrix;
The black matrix is made of a conductive material,
A color filter substrate in which the first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and the black matrix function as a solar cell.

［項目５］
前記カラーフィルタ層上に設けられた第２透明導電層をさらに備える項目４に記載のカラーフィルタ基板。 [Item 5]
Item 5. The color filter substrate according to Item 4, further comprising a second transparent conductive layer provided on the color filter layer.

［項目６］
前記第２透明導電層は、前記第１透明導電層と同じ透明導電材料から形成されている項目５に記載のカラーフィルタ基板。 [Item 6]
6. The color filter substrate according to item 5, wherein the second transparent conductive layer is formed of the same transparent conductive material as the first transparent conductive layer.

［項目７］
前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層のそれぞれは、少なくとも表示領域の全体にわたって配置されている項目１から６のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。 [Item 7]
The color filter substrate according to any one of items 1 to 6, wherein each of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is disposed at least over the entire display region.

［項目８］
前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層のそれぞれは、前記表示領域の周囲に位置する周辺領域にも配置されている項目７に記載のカラーフィルタ基板。 [Item 8]
8. The color filter substrate according to item 7, wherein each of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is also arranged in a peripheral region located around the display region.

［項目９］
前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層の一方は、ｎ型であり、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体またはＺｎ−Ｏ系半導体から形成されており、
前記第１透明酸化物半導体層および前記第２透明酸化物半導体層の他方は、ｐ型であり、ＣｕＡｌＯ₂またはＮｉＯから形成されている項目１から８のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。 [Item 9]
One of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is n-type, and includes an In—Ga—Zn—O based semiconductor, an In—Sn—Zn—O based semiconductor, an In—Ga— It is formed from an O-based semiconductor or a Zn-O based semiconductor,
9. The color filter substrate according to any one of items 1 to 8, wherein the other of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is p-type and is made of CuAlO ₂ or NiO.

［項目１０］
項目１から９のいずれかに記載のカラーフィルタ基板を備えた表示装置。 [Item 10]
A display device comprising the color filter substrate according to any one of items 1 to 9.

［項目１１］
前記カラーフィルタ基板に対向するように配置されたアクティブマトリクス基板をさらに備える項目１０に記載の表示装置。 [Item 11]
Item 11. The display device according to Item 10, further comprising an active matrix substrate arranged to face the color filter substrate.

［項目１２］
前記アクティブマトリクス基板は、少なくとも１つの酸化物半導体層を有し、
前記第１透明酸化物半導体層および／または第２透明酸化物半導体層は、前記アクティブマトリクス基板の前記少なくとも１つの酸化物半導体層と同じ酸化物半導体材料から形成されている項目１１に記載の表示装置。 [Item 12]
The active matrix substrate has at least one oxide semiconductor layer;
Item 12. The display according to Item 11, wherein the first transparent oxide semiconductor layer and / or the second transparent oxide semiconductor layer is formed of the same oxide semiconductor material as the at least one oxide semiconductor layer of the active matrix substrate. apparatus.

［項目１３］
液晶表示装置である項目１０から１２のいずれかに記載の表示装置。 [Item 13]
13. The display device according to any one of items 10 to 12, which is a liquid crystal display device.

［項目１４］
有機ＥＬ表示装置である項目１０から１２のいずれかに記載の表示装置。 [Item 14]
13. The display device according to any one of items 10 to 12, which is an organic EL display device.

本発明の実施形態によると、発電機能を有するカラーフィルタ基板であって、比較的簡易な構成で十分な発電量を実現することができるカラーフィルタ基板が提供される。本発明の実施形態によるカラーフィルタ基板は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの各種表示装置に好適に用いられ、自己発電型の表示装置を実現することができる。 According to the embodiment of the present invention, a color filter substrate having a power generation function and capable of realizing a sufficient power generation amount with a relatively simple configuration is provided. The color filter substrate according to the embodiment of the present invention is suitably used for various display devices such as a liquid crystal display device and an organic EL display device, and can realize a self-power generation display device.

１透明基板
２第１透明導電層
３第１透明酸化物半導体層
４第２透明酸化物半導体層
５第２透明導電層
６カラーフィルタ層
６Ｒ赤カラーフィルタ
６Ｇ緑カラーフィルタ
６Ｂ青カラーフィルタ
７、７’ ブラックマトリクス
８第３透明導電層
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄカラーフィルタ基板
２０アクティブマトリクス基板
３０液晶層
４０バックライト
１００液晶表示装置
２００スマートフォン
２０１表示部
２０２ホームボタン
２０３表示部以外の領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 1st transparent conductive layer 3 1st transparent oxide semiconductor layer 4 2nd transparent oxide semiconductor layer 5 2nd transparent conductive layer 6 Color filter layer 6R Red color filter 6G Green color filter 6B Blue color filter 7, 7 'Black matrix 8 Third transparent conductive layer 10A, 10B, 10C, 10D Color filter substrate 20 Active matrix substrate 30 Liquid crystal layer 40 Backlight 100 Liquid crystal display device 200 Smartphone 201 Display unit 202 Home button 203 Area other than display unit

Claims

A transparent substrate;
A first transparent conductive layer provided on the transparent substrate;
A first transparent oxide semiconductor layer of a first conductivity type provided on the first transparent conductive layer;
A second transparent oxide semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first transparent oxide semiconductor layer;
A second transparent conductive layer provided on the second transparent oxide semiconductor layer;
A color filter layer provided on the second transparent conductive layer and including a black matrix;
A color filter substrate in which the first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and the second transparent conductive layer function as a solar cell.

The color filter substrate according to claim 1, further comprising a third transparent conductive layer provided on the color filter layer.

A transparent substrate;
A first transparent conductive layer provided on the transparent substrate;
A first transparent oxide semiconductor layer of a first conductivity type provided on the first transparent conductive layer;
A second transparent oxide semiconductor layer of a second conductivity type provided on the first transparent oxide semiconductor layer;
A color filter layer provided on the second transparent oxide semiconductor layer and including a black matrix;
The black matrix is made of a conductive material,
A color filter substrate in which the first transparent conductive layer, the first transparent oxide semiconductor layer, the second transparent oxide semiconductor layer, and the black matrix function as a solar cell.

The color filter substrate according to claim 3, further comprising a second transparent conductive layer provided on the color filter layer.

5. The color filter substrate according to claim 1, wherein each of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is disposed over at least the entire display region.

6. The color filter substrate according to claim 5, wherein each of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is also disposed in a peripheral region located around the display region.

One of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is n-type, and includes an In—Ga—Zn—O based semiconductor, an In—Sn—Zn—O based semiconductor, an In—Ga— It is formed from an O-based semiconductor or a Zn-O based semiconductor,
The color filter substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the other of the first transparent oxide semiconductor layer and the second transparent oxide semiconductor layer is p-type and is formed of CuAlO ₂ or NiO.

A display device comprising the color filter substrate according to claim 1.

The display device according to claim 8, further comprising an active matrix substrate disposed to face the color filter substrate.

The display device according to claim 8, which is a liquid crystal display device.