WO2011074374A1 - 液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体 - Google Patents

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WO2011074374A1
WO2011074374A1 PCT/JP2010/070686 JP2010070686W WO2011074374A1 WO 2011074374 A1 WO2011074374 A1 WO 2011074374A1 JP 2010070686 W JP2010070686 W JP 2010070686W WO 2011074374 A1 WO2011074374 A1 WO 2011074374A1
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photoelectric conversion
liquid crystal
crystal display
display device
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千幸 神徳
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, a backlight unit, a translucent plate, and a light guide.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-212851 is a prior art document that discloses a liquid crystal display device that effectively uses light from a backlight to save power.
  • liquid crystal display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-212851, a plurality of photovoltaic elements are provided over substantially the entire back surface of the backlight.
  • unnecessary light that has traveled to the back side of the backlight is collected by a photovoltaic element, so that the unused light is effectively used to save power.
  • Patent Document 2 Patent Document 2
  • the light transmittance in a region close to the light source is reduced by arranging high-density diffusion particles as a light-shielding portion in the region near the light source.
  • the luminance uniformity of the light emitted from the diffusion plate is improved.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and can improve the luminance uniformity of a lighting device and achieve power saving, and can achieve a power saving, a liquid crystal display device, a backlight unit, a light transmitting plate, and a light guide plate.
  • An object is to provide a light body.
  • a liquid crystal display device is a liquid crystal display device including a plurality of photoelectric conversion units that generate electric power using external light received from a display surface.
  • a liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel constituting a display surface, a light emitting layer disposed below the liquid crystal display panel opposite to the display surface, and provided with a plurality of light sources, and the light emitting layer and liquid crystal display panel The 1st photoelectric converting layer arrange
  • the first photoelectric conversion layer includes a plurality of first photoelectric conversion units having a light receiving surface facing the display surface, which is formed at a position above the light source.
  • the first photoelectric conversion unit by providing the first photoelectric conversion unit at a position above the light source that is likely to generate luminance unevenness, by suppressing light with high luminance from being emitted as it is to the liquid crystal display panel,
  • the luminance uniformity of the lighting device can be improved by making the luminance of light incident on the liquid crystal display panel from the light emitting layer uniform. Since the light receiving surface of the first photoelectric conversion unit is formed on the display surface side, external light can be received to generate electric power, and power saving of the liquid crystal display device can be achieved.
  • the lower surface of the first photoelectric conversion unit has light shielding properties. By doing so, it is possible to block light with high luminance generated at a position above the light source and make the luminance of light incident on the liquid crystal display panel from the light emitting layer uniform.
  • the lower surface of the first photoelectric conversion unit reflects light and thus has a light shielding property.
  • the first photoelectric conversion unit is a transmissive solar cell.
  • the transmissive solar cell is a solar cell in which the photoelectric conversion unit is composed of mesh-like cells and light can pass through the gaps between the cells. By doing so, a part of the high-luminance light generated at a position above the light source is transmitted through the gap between the cells, and the luminance of the light incident on the liquid crystal display panel from the light emitting layer is made uniform. be able to.
  • a second photoelectric conversion layer is provided below the light emitting layer.
  • the second photoelectric conversion layer includes a plurality of second photoelectric conversion units having a light receiving surface facing the display surface.
  • the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are arranged such that the entire display surface is covered with the orthographic projection region on the display surface of the first photoelectric conversion unit and the orthographic projection region on the display surface of the second photoelectric conversion unit.
  • a photoelectric conversion unit is formed.
  • the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are formed so that the orthographic projection region on the display surface of the first photoelectric conversion unit and the orthographic projection region on the display surface of the second photoelectric conversion unit do not overlap.
  • the electric power generation amount per unit area of a photoelectric conversion part can be increased.
  • the second photoelectric conversion unit is a transmissive solar cell, and a member that diffuses light or reflects light is provided below the second photoelectric conversion unit.
  • the light transmitted through the second photoelectric conversion unit can be diffused or reflected and returned to the liquid crystal display panel side, so that the light use efficiency is increased and the power consumption of the liquid crystal display device is reduced. be able to.
  • the first photoelectric conversion layer includes a light amount adjusting unit that diffuses light emitted from the light emitting layer.
  • the light source has directivity in the light emitting direction, and this directivity is larger for the light component parallel to the light emitting layer than for the light component in the direction perpendicular to the light emitting layer. In this way, since light can be spread over the entire light emitting layer, the luminance of light incident on the liquid crystal display panel from the light emitting layer can be made uniform.
  • the light source is a light emitting diode. By doing so, the power consumed by the light source can be reduced.
  • the light emitting layer includes a plurality of light guides into which light from a light source is incident, and at least one first photoelectric conversion unit is adjacent to each other in a plan view. It is arranged so as to cover the boundary. By doing so, it is possible to shield the light with high luminance emitted from the end face of the light guide and to make the luminance of the light incident on the liquid crystal display panel from the light emitting layer uniform.
  • At least one second photoelectric conversion unit is formed on the lower surface of the light guide.
  • power generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is used as a light source.
  • the power generated by the photoelectric conversion unit can be used as a part of the power consumed by the light source, so that power saving of the liquid crystal display device can be achieved.
  • the first photoelectric conversion layer includes a third photoelectric conversion unit that is formed below the first photoelectric conversion unit and has a light receiving surface facing away from the display surface.
  • the first photoelectric conversion unit is provided at a position above the light source that is likely to generate luminance unevenness, and the light with high luminance is prevented from being emitted as it is to the liquid crystal display panel.
  • the luminance uniformity of the illumination device can be improved by making the luminance of the light incident on the liquid crystal display panel uniform. Since the light receiving surface of the first photoelectric conversion unit is formed on the display surface side, external light can be received to generate electric power, and power saving of the liquid crystal display device can be achieved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the liquid crystal display device 1 according to Embodiment 1 of the present invention includes a liquid crystal display panel 2, a backlight unit 36, and a translucent plate 18.
  • the liquid crystal display panel 2 constitutes the display surface 35 of the liquid crystal display device 1.
  • the liquid crystal display device 1 receives external light from the display surface 35 positioned above in FIG.
  • a backlight unit 36 is disposed below the liquid crystal display panel 2 on the side opposite to the display surface 35 side.
  • the backlight unit 36 includes a light emitting layer 5 provided with a plurality of light sources 13, a first photoelectric conversion layer 28 disposed above the light emitting layer 5, and the like.
  • a plurality of light sources 13 are arranged in an air layer 14 in which air is sealed in a flat substrate 12.
  • the light emitting layer 5 is composed of the light source 13 and the air layer 14.
  • a lighting device having a wide color reproduction range can be obtained.
  • the light incident on the air layer 14 from the light source 13 travels while being mixed in the air layer 14 and reaches the boundary with the first photoelectric conversion layer 28.
  • a translucent plate 18 is disposed above the light emitting layer 5 where a plurality of light sources 13 are scattered.
  • a glass substrate is used as the light transmitting plate 18.
  • a first photoelectric conversion unit 3 having a light receiving surface facing the display surface 35 side of the liquid crystal display device 1 is formed on the translucent plate 18 above the position where the light source 13 is disposed.
  • the first photoelectric conversion unit 3 has a configuration in which a transparent conductive film 17 made of SnO 2 (tin oxide), a solar cell body 16, and a back electrode layer 15 in which a ZnO (zinc oxide) layer and an Ag layer are stacked are sequentially stacked. It is a thin film solar cell.
  • the back electrode layer 15 By forming the back electrode layer 15 as described above, the lower surface 20 of the first photoelectric conversion unit 3 has a light shielding property because it reflects light. The light reflected by the lower surface 20 of the first photoelectric conversion unit 3 is returned to the light emitting layer 5. As a result, the light utilization efficiency is improved, so that the energy efficiency of the liquid crystal display device 1 can be improved.
  • the solar cell main body 16 is composed of a tandem-type thin film solar cell in which a first solar cell layer made of amorphous silicon and a second solar cell layer made of microcrystalline silicon are laminated.
  • the first solar cell layer includes an a-Si: Hp layer, an a-Si: Hi layer, and an a-Si: Hn layer
  • the second solar cell layer includes a ⁇ c-Si: Hp layer and a ⁇ c-Si: Hi layer.
  • ⁇ c-Si: Hn layer but is not limited thereto.
  • the solar cell main body 16 which is a thin film solar cell was produced by decomposing gaseous silicon by plasma discharge in a plasma CVD apparatus and laminating a thin silicon film on a glass substrate.
  • the technology of the silicon thin film necessary for manufacturing the liquid crystal display panel 2 can be horizontally developed in the first photoelectric conversion unit 3.
  • the liquid crystal display device 1 having the above can be efficiently produced.
  • the first photoelectric conversion unit 3 is formed at a position above each light source 13, and a space 21 is formed above the position between the light sources 13.
  • air is sealed in the space 21, but a light amount adjustment unit 41 that diffuses light emitted from the light emitting layer 5 may be provided in the space 21. Since the light amount adjusting unit 41 has the same function as the diffusion plate 19, when the light amount adjusting unit 41 is provided in the space 21, the luminance uniformity of light emitted from the backlight unit 36 is improved. be able to.
  • light emitted from the light emitting layer 5 may be scattered by dispersing diffusing particles in a transparent resin.
  • the amount of light scattering can be changed by changing the size of the diffusing particles depending on the position or changing the density of the diffusing particles depending on the position. In this way, the amount of light incident on the liquid crystal display panel 2 can be adjusted by the light amount adjusting unit 41.
  • a diffusion plate 19 is disposed above the translucent plate 18.
  • the diffusing plate 19 diffuses the light emitted from the light source 13 inside the plate and emits light from the entire main surface of the plate.
  • the diffusion plate 19 can be formed using a transparent resin such as an acrylic resin, polycarbonate, or polystyrene, but is not limited thereto, and a material generally used as a diffusion plate can be used.
  • the second photoelectric conversion unit 4 has a configuration in which a transparent conductive film 9 made of SnO 2 (tin oxide), a solar cell body 8, and a back electrode layer 7 in which a ZnO (zinc oxide) layer and an Ag layer are stacked are sequentially stacked. It is a thin film solar cell.
  • the solar cell body 8 is composed of a tandem-type thin film solar cell in which a first solar cell layer made of amorphous silicon and a second solar cell layer made of microcrystalline silicon are laminated.
  • the first solar cell layer includes an a-Si: Hp layer, an a-Si: Hi layer, and an a-Si: Hn layer
  • the second solar cell layer includes a ⁇ c-Si: Hp layer and a ⁇ c-Si: Hi layer.
  • ⁇ c-Si: Hn layer but is not limited thereto.
  • the solar cell main body 8 which is a thin film solar cell was produced by decomposing gaseous silicon by plasma discharge in a plasma CVD apparatus and laminating a thin silicon film on a glass substrate.
  • a thin film solar cell is used for the solar cell main body 8 since the technique of the silicon thin film required when manufacturing the liquid crystal display panel 2 can be developed horizontally on the second photoelectric conversion unit 4, the second photoelectric conversion unit 4
  • the liquid crystal display device 30 having the above can be efficiently produced.
  • the second photoelectric conversion unit 4 is formed to have a light receiving surface facing the display surface 35 side of the liquid crystal display device 1 below the position between the light sources 13. Specifically, the second photoelectric conversion unit 4 is formed below each of the positions between the light sources 13 that emit light so as to face each other.
  • the second photoelectric conversion unit 4 is formed in addition to the position where the light source 13 is formed, and the first photoelectric conversion unit 3 is formed at the position where the light source 13 is formed.
  • a region obtained by combining the orthographic projection region on the display surface of the first photoelectric conversion unit 3 and the orthographic projection region on the display surface 35 of the second photoelectric conversion unit 4 spreads so as to overlap the entire display surface 35. Yes. Further, the orthographic projection area on the display surface 35 of the first photoelectric conversion unit 3 and the orthographic projection area on the display surface 35 of the second photoelectric conversion unit 4 do not overlap.
  • the first and second photoelectric conversion units do not overlap the entire area of the display surface 35 of the liquid crystal display device 1 in plan view. Conversion parts 3 and 4 can be formed. As a result, external light incident from the display surface 35 of the liquid crystal display device 1 can be received by the first and second photoelectric conversion units 3 and 4 with little leakage. Since there is no useless photoelectric conversion unit, the power generation amount per unit area of the first and second photoelectric conversion units 3 and 4 can be increased.
  • a reflection part that makes light transmitted through the second photoelectric conversion layer 29 incident on the second photoelectric conversion layer 29 again may be formed on the lower surface of the second photoelectric conversion layer 29.
  • the power generation amount of the second photoelectric conversion unit 4 can be increased, so that power saving of the liquid crystal display device 1 can be improved.
  • the reflecting portion can be formed, for example, by depositing a metal such as Al on the lower surface of the substrate 6.
  • the light emission direction from the light source 13 will be described.
  • the backlight unit 36 unlike the conventional direct type backlight, there is no main component of the light emitting direction of the light source 13 in the direction perpendicular to the diffusion plate 19, in other words, no peak component of the emitted light. .
  • the direction parallel to the diffusing plate 19 there is a main component of the light emitting direction of the light source 13.
  • the light source 13 has directivity in the light emitting direction, and the directivity of the light component parallel to the light emitting layer 5 is larger than the component in the direction perpendicular to the light emitting layer 5.
  • the emission direction of the light emitted from the light source 13 is indicated by an arrow. As indicated by the arrows, the light from each light source 13 is emitted along the light emitting layer 5. That is, light is emitted from the side surface of the light source 13 provided on the substrate 12, and the emission direction thereof is substantially parallel to the extending direction of the diffusion plate 19.
  • the light emission direction from the light source 13 provided adjacent to each other is directed in the opposite direction.
  • the luminance of light in the region immediately above the light source 13 is higher than the luminance of light in other regions. It can be suppressed. Furthermore, since the light emission directions from the two adjacent light sources 13 are different from each other, the light can be spread to every corner of the light emitting layer 5. Therefore, the luminance uniformity of the light emitted from the backlight unit 36 can be improved.
  • the main emission direction of light from the light source 13 is completely parallel to the boundary surface between the light emitting layer 5 and the first photoelectric conversion layer 28, but this is not necessarily the case. It is not limited to a simple configuration. That is, the light source 13 has directivity, and the directivity is based on the light component in the direction perpendicular to the boundary surface between the light emitting layer 5 and the first photoelectric conversion layer 28, and the light emitting layer 5 and the first photoelectric conversion. It is sufficient if the light component in the direction parallel to the boundary surface with the layer 28 is larger.
  • the light is emitted from the light emitting layer 5.
  • the brightness of the light can be made uniform.
  • a light emitting diode is used as the light source 13. Further, in order to efficiently emit light emitted from the light emitting diode, a mold resin (not shown), a package (not shown) for holding the mold resin, and an electrode (not shown) for energizing the light emitting diode are provided. By using a light emitting diode as the light source 13, the power consumption of the backlight unit 36 can be reduced and the life of the light source 13 can be extended.
  • the electric power generated by the first photoelectric conversion unit 3 and the second photoelectric conversion unit 4 was stored in a power storage device (not shown) and used for driving the light source 13. In this way, by using the electromotive force obtained by the first and second photoelectric conversion units 3 and 4 as the light source 13, it is possible to save power in the liquid crystal display device 1.
  • the electromotive force obtained by the first and second photoelectric conversion units 3 and 4 may be used for driving a device mounted on the liquid crystal display device 1.
  • the first photoelectric conversion unit 3 may be configured by a transmissive solar cell.
  • the transmissive solar cell is a solar cell in which the photoelectric conversion unit is composed of mesh-like cells and light can pass through the gaps between the cells. In this way, a part of the high-luminance light generated at a position above the light source 13 is transmitted through the gap between the cells, and the luminance of the light incident on the liquid crystal display panel 2 from the light emitting layer 5 is increased. It can be made uniform.
  • the second photoelectric conversion unit 4 may be configured by a transmissive solar cell, and a member that diffuses light may be provided below the second photoelectric conversion unit 4. .
  • a member that diffuses light is provided below the second photoelectric conversion unit 4, but a member that reflects light may be provided below the second photoelectric conversion unit 4. . Even in this case, since the light transmitted through the second photoelectric conversion unit 4 can be reflected and returned to the liquid crystal display panel 2 side, the light use efficiency is improved and the power consumption of the liquid crystal display device 1 is reduced. Can be achieved.
  • the first photoelectric conversion unit 3 having the light-shielding surface on the lower surface is provided above the light source 13 where luminance unevenness is likely to occur, the light emitting layer 5 to the liquid crystal display panel 2. Accordingly, the luminance of the backlight unit 36 can be improved. Since the light receiving surface of the first photoelectric conversion unit 3 is formed so as to face the display surface 35 side, external light can be received and power can be generated, and power saving of the liquid crystal display device 1 can be achieved.
  • the 2nd photoelectric conversion part 4 since the effect of this invention can be acquired by providing the 1st photoelectric conversion part 3, the 2nd photoelectric conversion part 4 is not necessarily required. It does not have to be provided.
  • Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is not repeated.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the light emitting layer 38 includes a plurality of light guides 22 into which light from the light source 13 is incident.
  • the upper surface of the light guide 22 and the lower surface of the first photoelectric conversion layer 28 are in contact with each other.
  • the first photoelectric conversion unit 3 is disposed so as to cover the boundary between the light guides 22 when viewed in plan. In the present embodiment, all the first photoelectric conversion units 3 are formed so as to cover the boundary between the light guides 22, but at least one first photoelectric conversion unit 3 is formed between the light guides 22. What is necessary is just to be formed so that a boundary may be covered.
  • the light incident on the light guide 22 from the light source 13 proceeds to the boundary with the first photoelectric conversion layer 28 while repeating total reflection in the light guide 22.
  • the light intensity decreases. Therefore, the intensity of light totally reflected a plurality of times in the light guide 22 is reduced.
  • the light guide 22 having a tile structure a part of the light incident on the light guide 22 from the light source 13 is not totally reflected in the light guide 22 and is adjacent to the light guide 22.
  • the boundary between the light guides 22 to be reached is reached. Since a part of the light 23 is not totally reflected in the light guide 22, the light intensity is high. Therefore, the light emitted from the gap between the adjacent light guides 22 includes strong light, and the light emitted from the backlight unit 36 when the light is directly incident on the liquid crystal display panel 2.
  • the luminance uniformity is impaired.
  • the first photoelectric conversion unit 3 is disposed so as to cover the boundary between the light guides 22 in plan view, and the lower surface of the first photoelectric conversion unit 3 is light-shielding. have. Therefore, since the high brightness light emitted from the gap between the light guides 22 is shielded by the first photoelectric conversion unit 3, the brightness uniformity of the light incident on the liquid crystal display panel 2 is improved. Can do.
  • the second photoelectric conversion unit 4 is formed on the lower surface of the light guide 22. Specifically, the second photoelectric conversion unit 4 is disposed at the boundary position between the substrate 12 and the light guide 22. On the lower surface of the light guide 22, a second photoelectric conversion unit 4 having a light receiving surface facing the upper surface of the light guide 22 is provided at a position between the light sources 13 that irradiate light so as to face each other. Yes.
  • the second photoelectric conversion unit 4 is formed at a position other than the position where the light source 13 is formed in a plan view, and the first photoelectric conversion unit 3 is formed at the position where the light source 13 is formed. ing.
  • a region obtained by combining the orthographic projection region on the display surface 35 of the first photoelectric conversion unit 3 and the orthographic projection region on the display surface 35 of the second photoelectric conversion unit 4 spreads so as to overlap the entire display surface 35.
  • the orthographic projection area on the display surface 35 of the first photoelectric conversion unit 3 and the orthographic projection area on the display surface 35 of the second photoelectric conversion unit 4 do not overlap.
  • the first and second photoelectric conversion units do not overlap the entire area of the display surface 35 of the liquid crystal display device 1 in plan view. Conversion parts 3 and 4 can be formed. As a result, external light incident from the display surface 35 of the liquid crystal display device 1 can be received by the first and second photoelectric conversion units 3 and 4 with little leakage. Moreover, since there is no useless photoelectric conversion unit, the power generation amount per unit area of the first and second photoelectric conversion units 3 and 4 can be increased.
  • the first photoelectric conversion unit 3 whose lower surface is light-shielding is provided at a position above the light source 13 where luminance unevenness easily occurs. Accordingly, the luminance of the backlight unit 36 can be improved. Since the light receiving surfaces of the first photoelectric conversion unit 3 and the second photoelectric conversion unit 4 are formed so as to face the display surface 35 side, external light can be received and power can be generated, and power saving of the liquid crystal display device 30 can be achieved. Can be achieved.
  • Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the same configurations as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is not repeated.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 3 in the liquid crystal display device 40 according to the present embodiment, below the first photoelectric conversion unit 3 of the first photoelectric conversion layer 37, on the side opposite to the display surface 35 side of the liquid crystal display device 40.
  • a third photoelectric conversion unit 34 having a light receiving surface facing is provided.
  • the third photoelectric conversion unit 34 has a configuration in which a transparent conductive film 31 made of SnO 2 (tin oxide), a solar cell main body 32, and a back electrode layer 33 in which a ZnO (zinc oxide) layer and an Ag layer are stacked are sequentially stacked. It is a thin film solar cell.
  • the solar cell main body 32 is composed of a tandem-type thin film solar cell in which a first solar cell layer made of amorphous silicon and a second solar cell layer made of microcrystalline silicon are laminated.
  • the first solar cell layer includes an a-Si: Hp layer, an a-Si: Hi layer, and an a-Si: Hn layer
  • the second solar cell layer includes a ⁇ c-Si: Hp layer and a ⁇ c-Si: Hi layer.
  • ⁇ c-Si: Hn layer but is not limited thereto.
  • the solar cell main body 32 which is a thin film solar cell was produced by decomposing gaseous silicon by plasma discharge in a plasma CVD apparatus and laminating a thin silicon film on a glass substrate.
  • the technology of the silicon thin film necessary for manufacturing the liquid crystal display panel 2 can be horizontally developed in the third photoelectric conversion unit 34. Therefore, the third photoelectric conversion unit 34
  • the liquid crystal display device 40 having the above can be efficiently produced.
  • a third photoelectric conversion unit 34 is formed at a position above each light source 13, and a space 21 is formed above the position between the light sources 13.
  • air is sealed in the space 21, but a light amount adjusting unit 41 that diffuses light emitted from the light emitting layer 38 may be provided in the space 21. Since the light amount adjustment unit 41 has the same function as the diffusion plate 19, when the light amount adjustment unit 41 is provided in the space 21, the luminance uniformity of light emitted from the backlight unit 39 is improved. be able to.
  • the third photoelectric conversion unit 34 is arranged so as to cover the boundary between the adjacent light guides 22 in a plan view, the light with high luminance emitted from the gap between the light guides 22 is used. Since 23 is collected by the third photoelectric conversion unit 34, the luminance uniformity of the light incident on the liquid crystal display panel 2 can be improved. Moreover, the power saving of the liquid crystal display device 40 can be improved by using the electromotive force generated by collecting light with high luminance as the light source 13. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof will not be repeated.
  • Liquid crystal display device 2 Liquid crystal display panel, 3rd first photoelectric conversion part, 28, 37 1st photoelectric conversion layer, 4th 2nd photoelectric conversion part, 29 2nd photoelectric conversion layer, 5,38 light emitting layer 6, 12, substrate, 7, 15, 33, back electrode layer, 8, 16, 32 solar cell body, 9, 17, 31 transparent conductive film, 13 light source, 14 air layer, 18 translucent plate, 19 diffuser plate, 20 Lower surface, 21 space, 22 light guide, 23 light, 34 third photoelectric conversion unit, 35 display surface, 36, 39 backlight unit, 41 light quantity adjustment unit.

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Abstract

　液晶表示装置(１)は、表示面(３５)を構成する液晶表示パネル(２)と、液晶表示パネル(２)の表示面(３５)側とは反対側である下方に配置され、複数の光源(１３)が設けられた発光層(５)と、発光層(５)と液晶表示パネル(２)との間に配置された第１光電変換層(２８)とを備えている。第１光電変換層(２８)は、光源(１３)の上方の位置に形成された、表示面(３５)側に向いた受光面を有する複数の第１光電変換部(３)を含む。この構成により、照明装置の輝度均一性を向上しつつ、省電力化を図ることができる。

Description

液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体
　本発明は、液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体に関する。
　近年、液晶表示装置が大型化するに従い、その消費電力の低減が求められている。バックライトからの光を有効活用して省電力化を図った液晶表示装置を開示した先行文献として特開２００７－２１２８５１号公報(特許文献１)がある。
　特開２００７－２１２８５１号公報に記載された液晶表示装置においては、バックライトの背面の略全域に複数の光発電素子が設けられている。この液晶表示装置は、バックライトの背面側に進行した無駄な光を光発電素子により回収することにより、未利用であった光を有効活用して省電力化を図っている。
　大型液晶ディスプレイにおいて薄型化を図るために、光源と液晶表示パネルとが近づけられるが、この場合、照明装置の輝度均一性を保つために遮光部が設けられていた。遮光部を設けた液晶表示装置を開示した先行文献として国際公開ＷＯ２００８／０５０５０４号パンフレット(特許文献２)がある。
　国際公開ＷＯ２００８／０５０５０４号パンフレットに記載された液晶表示装置においては、光源近傍の領域に遮光部として高密度の拡散粒子を配置することにより、光源からの距離が近い領域の光の透過率を低減させて、拡散板からの出射光の輝度均一性を向上させている。
特開２００７－２１２８５１号公報 国際公開ＷＯ２００８／０５０５０４号パンフレット
　国際公開ＷＯ２００８／０５０５０４号パンフレットに記載された液晶表示装置においては、遮光部を設けることにより輝度ムラを低減しているが、この遮光部に輝度の高い光が当たることにより、光エネルギーの損失が発生している。特開２００７－２１２８５１号公報に記載された液晶表示装置においては、光源から出射された光を回収するためにバックライトの背面側に光発電素子が設けられており、バックライトと光発電素子との間において、バックライトの背面側のほぼ全領域にわたって反射シートが設けられている。その反射シートによってバックライトの光が反射されるため、光発電素子に入射する光が低減されている。よって、液晶表示装置の省電力化という点で、さらに改善の余地があった。
　本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、照明装置の輝度均一性を向上しつつ、省電力化を図ることができる、液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体を提供することを目的とする。
　本発明に基づく液晶表示装置は、表示面から受光した外光を利用して発電する複数の光電変換部を備える液晶表示装置である。液晶表示装置は、表示面を構成する液晶表示パネルと、液晶表示パネルの表示面側とは反対側である下方に配置され、複数の光源が設けられた発光層と、発光層と液晶表示パネルとの間に配置された第１光電変換層とを備えている。第１光電変換層は、光源の上方の位置に形成された、表示面側に向いた受光面を有する複数の第１光電変換部を含んでいる。
　上記の液晶表示装置によれば、輝度ムラの発生しやすい光源の上方の位置に第１光電変換部を設けて、輝度の高い光がそのまま液晶表示パネルに出射されることを抑制することにより、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度を均一にして照明装置の輝度均一性を向上させることができる。第１光電変換部の受光面は表示面側に形成されているため、外光を受光して発電することができ、液晶表示装置の省電力化を図ることができる。
　本発明の一形態においては、第１光電変換部の下面が遮光性を有している。このようにすることにより、光源の上方の位置に発生する輝度の高い光を遮光して、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度を均一にすることができる。
　本発明の一形態においては、第１光電変換部の下面が光を反射することにより遮光性を有している。このようにすることにより、第１光電変換部の下面により反射された光を再び発光層に入射させることができるため、利用されない光を削減してエネルギー効率を向上することができる。
　本発明の一形態においては、第１光電変換部が透過型太陽電池である。ここで、透過型太陽電池とは、光電変換部が網目状のセルから構成されており、セル同士の間の隙間を光が透過することができる太陽電池のことである。このようにすることにより、光源の上方の位置に発生する輝度の高い光の一部をセル同士の間の隙間から透過させて、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度を均一にすることができる。
　好ましくは、発光層の下方に配置された第２光電変換層を備えている。第２光電変換層は、表示面側に向いた受光面を有する複数の第２光電変換部を含む。このようにすることにより、第２光電変換部の受光面が表示面側に形成されているため、外光を受光して発電することができ、液晶表示装置の省電力化をさらに図ることができる。
　好ましくは、第１光電変換部の表示面への正投影領域と第２光電変換部の表示面への正投影領域とにより表示面の全体が覆われるように、第１光電変換部および第２光電変換部が形成されている。このようにすることにより、液晶表示装置の表示面全体において外光を受光して発電することができるため、光電変換部における発電量を増やすことができる。
　好ましくは、第１光電変換部の表示面への正投影領域と第２光電変換部の表示面への正投影領域とが重ならないように、第１光電変換部および第２光電変換部が形成されている。このようにすることにより、液晶表示装置の表示面を平面的に見て、光電変換部が重複して形成されていないため、光電変換部の単位面積当たりの発電量を増やすことができる。
　本発明の一形態においては、第２光電変換部が、透過型太陽電池であり、第２光電変換部の下方に、光を拡散するまたは光を反射する部材が設けられている。このようにすることにより、第２光電変換部を透過した光を拡散または反射させて液晶表示パネル側に戻すことができるため、光の利用効率を高めて、液晶表示装置の省電力化を図ることができる。
　本発明の一形態においては、第１光電変換層は、発光層から発光された光を拡散させる光量調節部を含む。このようにすることにより、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度をさらに均一にすることができる。
　好ましくは、光源は、その発光方向に指向性を有し、この指向性は、発光層に垂直な方向の光の成分よりも発光層に平行な光の成分の方が大きい。このようにすることにより、発光層の全体に光を行き渡らせることができるため、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度を均一にすることができる。
　本発明の一形態においては、光源が発光ダイオードである。このようにすることにより、光源が消費する電力を削減することができる。
　本発明の一形態においては、発光層は、光源からの光が入射される複数の導光体を備え、少なくとも１つの第１光電変換部が、平面的に見て、隣接する導光体同士の境界を覆うように配置されている。このようにすることにより、導光体の端面から出射する輝度の高い光を遮光して、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度を均一にすることができる。
　本発明の一形態においては、少なくとも１つの第２光電変換部が、導光体の下面に形成されている。このようにすることにより、第２光電変換部がより表示面に近い位置に形成されるため、第２光電変換部における発電量を増やすことができる。
　本発明の一形態においては、第１光電変換部および第２光電変換部により発電された電力を光源に利用する。このようにすることにより、光源が消費する電力の一部に光電変換部で発電した電力を利用することができるため、液晶表示装置の省電力化を図ることができる。
　本発明の一形態においては、第１光電変換層が、第１光電変換部の下方に形成された、表示面側とは反対側に向いた受光面を有する第３光電変換部を含む。このようにすることにより、第３光電変換部により、輝度の高い光源からの光を回収することができるため、液晶表示装置の省電力化を図ることができる。
　本発明によれば、輝度ムラの発生しやすい光源の上方の位置に第１光電変換部を設けて、輝度の高い光がそのまま液晶表示パネルに出射されることを抑制することにより、発光層から液晶表示パネルに入射する光の輝度を均一にして照明装置の輝度均一性を向上させることができる。第１光電変換部の受光面は表示面側に形成されているため、外光を受光して発電することができ、液晶表示装置の省電力化を図ることができる。
本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態１に係る、液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体について図面を参照して説明する。
　(実施形態１)
　図１は、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、バックライトユニット３６および透光板１８を備えている。
　液晶表示パネル２の構成については、従来の液晶表示装置に使用される一般的な液晶表示パネルと同様であるため、その説明を省略する。液晶表示パネル２は、液晶表示装置１の表示面３５を構成している。液晶表示装置１は、図１において上方に位置する表示面３５から外光を受光する。
　液晶表示パネル２の表示面３５側とは反対側である下方に、バックライトユニット３６が配置されている。バックライトユニット３６は、複数の光源１３が設けられた発光層５および発光層５の上方に配置された第１光電変換層２８などを備えている。
　光源１３は、平板状の基板１２に空気が封入された空気層１４内に、複数配置されている。光源１３と空気層１４とから、発光層５が構成されている。光源１３を構成するサイド発光型のＬＥＤとして、Ｒ、Ｇ、Ｂのチップが１つのパッケージにモールドされているものを用いることによって、色再現範囲の広い照明装置を得ることが可能となる。光源１３から空気層１４に入射した光は、空気層１４内で混色されながら進行して第１光電変換層２８との境界に達する。
　複数の光源１３が点在して存在する発光層５の上方に透光板１８が配置されている。透光板１８として、本実施形態においてはガラス基板を用いた。透光板１８には、液晶表示装置１の表示面３５側に向いた受光面を有する第１光電変換部３が、光源１３が配置された位置の上方に形成されている。
　第１光電変換部３は、ＳｎＯ2（酸化錫）からなる透明導電膜１７、太陽電池本体１６、ＺｎＯ（酸化亜鉛）層とＡｇ層とを積層した裏面電極層１５が順次積層された構成の薄膜太陽電池である。裏面電極層１５を上記のように形成することにより、第１光電変換部３の下面２０は、光を反射するため遮光性を有している。第１光電変換部３の下面２０で反射された光は、発光層５に戻される。その結果、光の利用効率が向上するため、液晶表示装置１のエネルギ効率を改善することができる。
　本実施形態においては、太陽電池本体１６は、アモルファスシリコンからなる第１太陽電池層と微結晶シリコンからなる第２太陽電池層とが積層されてなるタンデム型の薄膜太陽電池から構成されている。第１太陽電池層は、ａ－Ｓｉ：Ｈｐ層、ａ－Ｓｉ：Ｈｉ層およびａ－Ｓｉ：Ｈｎ層からなり、第２太陽電池層は、μｃ－Ｓｉ：Ｈｐ層、μｃ－Ｓｉ：Ｈｉ層およびμｃ－Ｓｉ：Ｈｎ層からなるが、これに限定されるものではない。なお、薄膜太陽電池である太陽電池本体１６は、プラズマＣＶＤ装置内でガス状のシリコンをプラズマ放電によって分解し、ガラス基板上に薄いシリコン膜を積層して作製した。このように、太陽電池本体１６に薄膜太陽電池を用いれば、液晶表示パネル２を作製する際に必要なシリコン薄膜の技術を第１光電変換部３に水平展開できるため、第１光電変換部３を有する液晶表示装置１を効率的に生産することができる。
　第１光電変換層２８においては、それぞれの光源１３の上方の位置に第１光電変換部３が形成され、光源１３同士の間の位置の上方に空間２１が形成されている。本実施形態においては、空間２１には空気が封入されているが、空間２１に発光層５から発光された光を拡散させる光量調節部４１を設けてもよい。光量調節部４１は、拡散板１９と同様の機能を有しているため、空間２１に光量調節部４１を設けた場合には、バックライトユニット３６から照射される光の輝度均一性を向上することができる。
　光量調節部４１の具体的な構造としては、たとえば、透明樹脂に拡散粒子を分散させることにより、発光層５から発光された光を散乱させるようにしてもよい。拡散粒子の大きさを位置によって変える、または、拡散粒子の密度を位置によって変えることにより、光の散乱量を変化させることができる。このようにすることにより、光量調節部４１により液晶表示パネル２に入射する光の量を調節することができる。
　透光板１８の上方に、拡散板１９が配置されている。拡散板１９は、光源１３から出射された光を板の内部で拡散させ、板の主面全体から面発光させるものである。拡散板１９としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの透明樹脂を用いて形成することができるが、これらに限られず、拡散板として一般的に使用される材料を用いることができる。
　第２光電変換部４は、ＳｎＯ2（酸化錫）からなる透明導電膜９、太陽電池本体８、ＺｎＯ（酸化亜鉛）層とＡｇ層とを積層した裏面電極層７が順次積層された構成の薄膜太陽電池である。
　本実施形態においては、太陽電池本体８は、アモルファスシリコンからなる第１太陽電池層と微結晶シリコンからなる第２太陽電池層とが積層されてなるタンデム型の薄膜太陽電池から構成されている。第１太陽電池層は、ａ－Ｓｉ：Ｈｐ層、ａ－Ｓｉ：Ｈｉ層およびａ－Ｓｉ：Ｈｎ層からなり、第２太陽電池層は、μｃ－Ｓｉ：Ｈｐ層、μｃ－Ｓｉ：Ｈｉ層およびμｃ－Ｓｉ：Ｈｎ層からなるが、これに限定されるものではない。なお、薄膜太陽電池である太陽電池本体８は、プラズマＣＶＤ装置内でガス状のシリコンをプラズマ放電によって分解し、ガラス基板上に薄いシリコン膜を積層して作製した。このように、太陽電池本体８に薄膜太陽電池を用いれば、液晶表示パネル２を作製する際に必要なシリコン薄膜の技術を第２光電変換部４に水平展開できるため、第２光電変換部４を有する液晶表示装置３０を効率的に生産することができる。
　第２光電変換部４は、それぞれの光源１３同士の間の位置の下方に、液晶表示装置１の表示面３５側に向いた受光面を有するように形成されている。具体的には、相対向するように光を出射する光源１３同士の間の位置の下方のそれぞれに、第２光電変換部４が形成されている。
　よって、平面的に見て、光源１３が形成された位置以外に第２光電変換部４が形成され、光源１３が形成された位置に第１光電変換部３が形成されている。その結果、第１光電変換部３の表示面への正投影領域と第２光電変換部４の表示面３５への正投影領域とを合わせた領域が表示面３５の全体と重なるように広がっている。また、第１光電変換部３の表示面３５への正投影領域と第２光電変換部４の表示面３５への正投影領域とは重なっていない。
　上記のように第１光電変換部３および第２光電変換部４を設けることにより、平面的に見て、液晶表示装置１の表示面３５全体の領域に重複することなく第１および第２光電変換部３，４を形成することができる。その結果、液晶表示装置１の表示面３５から入射した外光をほとんど漏らさず第１および第２光電変換部３，４で受光することができる。無駄な光電変換部がないため、第１および第２光電変換部３，４の単位面積当たりの発電量を増やすことができる。
　第２光電変換層２９の下面に、第２光電変換層２９を透過した光を再度第２光電変換層２９に入射させる反射部が形成されていてもよい。このようにした場合、第２光電変換部４の発電量を増加させることができるため、液晶表示装置１の省電力化を向上させることができる。反射部としては、たとえば、基板６の下面にＡｌなどの金属を蒸着させることにより形成することができる。
　光源１３からの光の出射方向について説明する。本実施形態に係るバックライトユニット３６においては、従来の直下型のバックライトとは異なり、拡散板１９に垂直な方向に光源１３の発光方向の主成分、言い換えると、出射光のピーク成分がない。拡散板１９に平行な方向に、光源１３の発光方向の主成分がある。
　つまり、光源１３は、その発光方向に指向性を有し、その指向性は、発光層５に垂直な方向の成分よりも発光層５に平行な光の成分の方が大きい。これにより、第１光電変換層２８に光源１３からの光が直接入射する光を減らすことができるため、発光層５から液晶表示パネル２に入射する光の輝度ムラを低減することができ、バックライトユニット３６の薄型化を図ることができる。
　図１中に、光源１３から出射された光の出射方向を矢印で示す。この矢印に示されるように、各光源１３からの光は、発光層５に沿うように出射される。つまり、基板１２上に設けられた光源１３の側面から光が出射し、その出射方向が拡散板１９の板の延在方向に略平行になっている。
　隣接して設けられた光源１３からの光の出射方向は、反対方向に向けられている。このように、本実施形態に係るバックライトユニット３６においては、複数個の光源１３から出射される各光の出射方向は、少なくとも２種類存在する。
　このように、光源１３からの光の出射方向が発光層５に平行な方向になっていることによって、光源１３の直上の領域の光の輝度が、他の領域の光の輝度に比べて高くなることを抑制することができる。さらに、隣接する２つの光源１３からの光の出射方向が互いに異なっていることにより、光を発光層５の隅々まで行き渡らせることができる。そのため、バックライトユニット３６から出射される光の輝度均一性を向上することができる。
　なお、本実施形態においては、光源１３からの光の主たる出射方向が、発光層５と第１光電変換層２８との境界面に完全に平行になっているものが最も好ましいが、必ずしもこのような構成に限定されない。つまり、光源１３が指向性を有するものであり、その指向性が、発光層５と第１光電変換層２８との境界面に垂直な方向の光の成分より、発光層５と第１光電変換層２８との境界面に平行な方向の光の成分の方が大きくなるようなものであればよい。上記のように、光源１３の直上と他の領域との輝度の差を少なくしつつ、輝度が高くなる光源１３の直上に第１光電変換部３を配置することにより、発光層５から出射される光の輝度を均一にすることができる。
　本実施形態においては、光源１３として発光ダイオードを用いた。また、発光ダイオードから出射された光を効率よく出射するために、図示しないモールド樹脂とモールド樹脂を保持するための図示しないパッケージと発光ダイオードを通電するための図示しない電極を設けた。光源１３として、発光ダイオードを用いることにより、バックライトユニット３６の消費電力を低減することができるとともに、光源１３の長寿命化を図ることができる。
　第１光電変換部３および第２光電変換部４により発電された電力は、図示しない蓄電装置に蓄電して光源１３の駆動に利用した。このように、第１および第２光電変換部３，４により得られた起電力を光源１３に利用することにより、液晶表示装置１の省電力化を図ることができる。また、第１および第２光電変換部３，４により得られた起電力は、液晶表示装置１に搭載されるデバイスの駆動などに使用してもよい。
　本実施形態に係る液晶表示装置の第１の変形例として、第１光電変換部３を透過型太陽電池で構成してもよい。ここで、透過型太陽電池とは、光電変換部が網目状のセルから構成されており、セル同士の間の隙間を光が透過することができる太陽電池のことである。このようにすることにより、光源１３の上方の位置に発生する輝度の高い光の一部をセル同士の間の隙間から透過させて、発光層５から液晶表示パネル２に入射する光の輝度を均一にすることができる。
　本実施形態に係る液晶表示装置の第２の変形例として、第２光電変換部４を透過型太陽電池で構成し、第２光電変換部４の下方に光を拡散する部材を設けてもよい。このようにすることにより、第２光電変換部４を透過した光を拡散させて液晶表示パネル２側に戻すことができるため、光の利用効率を高めて、液晶表示装置１の省電力化を図ることができる。
　本実施形態の第２の変形例においては、第２光電変換部４の下方に光を拡散する部材を設けたが、第２光電変換部４の下方に光を反射する部材を設けてもよい。このようにした場合にも、第２光電変換部４を透過した光を反射させて液晶表示パネル２側に戻すことができるため、光の利用効率を高めて、液晶表示装置１の省電力化を図ることができる。
　上記の液晶表示装置１によれば、輝度ムラの発生しやすい光源１３の上方の位置に下面が遮光性を有する第１光電変換部３が設けられているため、発光層５から液晶表示パネル２に入射する光の輝度を均一にして、バックライトユニット３６の輝度均一性を向上させることができる。第１光電変換部３の受光面は表示面３５側に向くように形成されているため、外光を受光して発電することができ、液晶表示装置１の省電力化を図ることができる。本実施形態においては、第２光電変換部４を設けた場合について説明したが、第１光電変換部３を設けることにより本発明の効果を得ることができるため、必ずしも第２光電変換部４を設けなくてもよい。
　以下、本発明の実施形態２に係る、液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体について図面を参照して説明する。実施形態１と同一の構成については、同じ参照符号を付し、その説明を繰り返さない。
　(実施形態２)
　図２は、本発明の実施形態２に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置３０においては、発光層３８が、光源１３からの光が入射される複数の導光体２２を備えている。
　導光体２２の上面と第１光電変換層２８の下面とは接している。平面的に見て、第１光電変換部３は、導光体２２の同士の境界を覆うように配置されている。本実施形態においては、すべての第１光電変換部３は、導光体２２同士の境界を覆うように形成されているが、少なくとも１つの第１光電変換部３が、導光体２２同士の境界を覆うように形成されていればよい。
　光源１３から導光体２２に入射した光は、導光体２２内において全反射を繰り返しながら第１光電変換層２８との境界に進行する。光は、導光体２２内において全反射する度に、光の強度が減少していく。そのため、導光体２２内において複数回全反射した光の強度は低下している。
　本実施形態の液晶表示装置３０のように、タイル構造の導光体２２では、光源１３から導光体２２に入射した光の一部が、導光体２２内において全反射することなく、隣接する導光体２２同士の境界に達する。その一部の光２３は、導光体２２内において全反射していないため、光の強度が強い。そのため、隣り合う導光体２２同士の間の隙間から出射された光には強度の強い光が含まれ、その光がそのまま液晶表示パネル２に入射した場合、バックライトユニット３６から出射される光の輝度均一性が損なわれる。
　本実施形態の液晶表示装置３０においては、平面的に見て、第１光電変換部３が導光体２２同士の境界を覆うように配置され、その第１光電変換部３の下面は遮光性を有している。そのため、導光体２２同士の間の隙間から出射された輝度の高い光は、第１光電変換部３により遮光されるため、液晶表示パネル２に入射される光の輝度均一性を向上することができる。
　本実施形態の変形例としては、第２光電変換部４が、導光体２２の下面に形成されている。具体的には、基板１２と導光体２２との境界の位置に第２光電変換部４が配置される。導光体２２の下面において、互いに対向するように光を照射する光源１３同士の間の位置に、導光体２２の上面側に向いた受光面を有する第２光電変換部４が設けられている。
　このようにした場合にも、平面的に見て、光源１３が形成された位置以外に第２光電変換部４が形成され、光源１３が形成された位置に第１光電変換部３が形成されている。その結果、第１光電変換部３の表示面３５への正投影領域と第２光電変換部４の表示面３５への正投影領域とを合わせた領域が表示面３５の全体と重なるように広がっている。また、第１光電変換部３の表示面３５への正投影領域と第２光電変換部４の表示面３５への正投影領域とは重なっていない。
　上記のように第１光電変換部３および第２光電変換部４を設けることにより、平面的に見て、液晶表示装置１の表示面３５全体の領域に重複することなく第１および第２光電変換部３，４を形成することができる。その結果、液晶表示装置１の表示面３５から入射した外光をほとんど漏らさず第１および第２光電変換部３，４で受光することができる。また、無駄な光電変換部がないため、第１および第２光電変換部３，４の単位面積当たりの発電量を増やすことができる。
　上記の液晶表示装置３０によれば、輝度ムラの発生しやすい光源１３の上方の位置に下面が遮光性を有する第１光電変換部３が設けられているため、発光層３８から液晶表示パネル２に入射する光の輝度を均一にして、バックライトユニット３６の輝度均一性を向上させることができる。第１光電変換部３および第２光電変換部４の受光面は表示面３５側に向くように形成されているため、外光を受光して発電することができ、液晶表示装置３０の省電力化を図ることができる。
　以下、本発明の実施形態３に係る、液晶表示装置、バックライトユニット、透光板および導光体について図面を参照して説明する。実施形態１または２と同一の構成については、同じ参照符号を付し、その説明を繰り返さない。
　(実施形態３)
　図３は、本発明の実施形態３に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図３に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置４０においては、第１光電変換層３７の第１光電変換部３の下方に、液晶表示装置４０の表示面３５側とは反対側に向いた受光面を有する第３光電変換部３４が設けられている。
　第３光電変換部３４は、ＳｎＯ2（酸化錫）からなる透明導電膜３１、太陽電池本体３２、ＺｎＯ（酸化亜鉛）層とＡｇ層とを積層した裏面電極層３３が順次積層された構成の薄膜太陽電池である。
　本実施形態においては、太陽電池本体３２は、アモルファスシリコンからなる第１太陽電池層と微結晶シリコンからなる第２太陽電池層とが積層されてなるタンデム型の薄膜太陽電池から構成されている。第１太陽電池層は、ａ－Ｓｉ：Ｈｐ層、ａ－Ｓｉ：Ｈｉ層およびａ－Ｓｉ：Ｈｎ層からなり、第２太陽電池層は、μｃ－Ｓｉ：Ｈｐ層、μｃ－Ｓｉ：Ｈｉ層およびμｃ－Ｓｉ：Ｈｎ層からなるが、これに限定されるものではない。なお、薄膜太陽電池である太陽電池本体３２は、プラズマＣＶＤ装置内でガス状のシリコンをプラズマ放電によって分解し、ガラス基板上に薄いシリコン膜を積層して作製した。このように、太陽電池本体３２に薄膜太陽電池を用いれば、液晶表示パネル２を作製する際に必要なシリコン薄膜の技術を第３光電変換部３４に水平展開できるため、第３光電変換部３４を有する液晶表示装置４０を効率的に生産することができる。
　第１光電変換層３７においては、それぞれの光源１３の上方の位置に第３光電変換部３４が形成され、光源１３同士の間の位置の上方に空間２１が形成されている。本実施形態においては、空間２１には空気が封入されているが、空間２１に発光層３８から発光された光を拡散させる光量調節部４１を設けてもよい。光量調節部４１は、拡散板１９と同様の機能を有しているため、空間２１に光量調節部４１を設けた場合には、バックライトユニット３９から照射される光の輝度均一性を向上することができる。
　第３光電変換部３４は、平面的に見て、隣接する導光体２２同士の境界を覆うように配置されているため、導光体２２同士の間の隙間から出射された輝度の高い光２３は、第３光電変換部３４により回収されるため、液晶表示パネル２に入射される光の輝度均一性を向上することができる。また、輝度の高い光を回収して発電した起電力を光源１３に利用することにより、液晶表示装置４０の省電力化を向上することができる。その他の構成については、実施形態２と同一であるため説明を繰り返さない。
　なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１，３０，４０　液晶表示装置、２　液晶表示パネル、３　第１光電変換部，２８，３７　第１光電変換層、４　第２光電変換部、，２９　第２光電変換層、５，３８　発光層、６，１２　基板、７，１５，３３　裏面電極層、８，１６，３２　太陽電池本体、９，１７，３１　透明導電膜、１３　光源、１４　空気層、１８　透光板、１９　拡散板、２０　下面、２１　空間、２２　導光体、２３　光、３４　第３光電変換部、３５　表示面、３６，３９　バックライトユニット、４１　光量調節部。

Claims (21)

  1. 　表示面(３５)から受光した外光を利用して発電する複数の光電変換部を備える液晶表示装置(１，３０，４０)であって、
    　前記表示面(３５)を構成する液晶表示パネル(２)と、
    　前記液晶表示パネル(２)の前記表示面(３５)側とは反対側である下方に配置され、複数の光源(１３)が設けられた発光層(５，３８)と、
    　前記発光層(５，３８)と前記液晶表示パネル(２)との間に配置された第１光電変換層(２８，３７)と
    を備え、
    　前記第１光電変換層(２８，３７)は、前記光源(１３)の上方の位置に形成された、前記表示面(３５)側に向いた受光面を有する複数の第１光電変換部(３)を含む、液晶表示装置(１，３０，４０)。
  2. 　前記第１光電変換部(３)の下面(２０)が遮光性を有する、請求の範囲第１項に記載の液晶表示装置(１，３０)。
  3. 　前記第１光電変換部(３)の下面(２０)が光を反射することにより前記遮光性を有する、請求の範囲第２項に記載の液晶表示装置(１，３０)。
  4. 　前記第１光電変換部(３)が透過型太陽電池である、請求の範囲第１項に記載の液晶表示装置(１，３０)。
  5. 　前記発光層(５，３８)の下方に配置された第２光電変換層(２９)を備え、
    　前記第２光電変換層(２９)は、前記表示面(３５)側に向いた受光面を有する複数の第２光電変換部(４)を含む、請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  6. 　前記第１光電変換部(３)の前記表示面(３５)への正投影領域と前記第２光電変換部(４)の前記表示面(３５)への正投影領域とを合わせた領域が前記表示面(３５)の全体と重なるように、前記第１光電変換部(３)および前記第２光電変換部(４)が形成されている、請求の範囲第５項に記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  7. 　前記第１光電変換部(３)の前記表示面(３５)への正投影領域と前記第２光電変換部(４)の前記表示面(３５)への正投影領域とが重ならないように、前記第１光電変換部(３)および前記第２光電変換部(４)が形成されている、請求の範囲第６項に記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  8. 　前記第２光電変換部(４)が透過型太陽電池であり、
    　前記第２光電変換部(４)の下方に、光を拡散するまたは光を反射する部材が設けられた、請求の範囲第５項から第７項のいずれかに記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  9. 　前記第１光電変換層(２８，３７)は、前記発光層(５，３８)から発光された光を拡散させる光量調節部(４１)を含む、請求の範囲第１項から第８項のいずれかに記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  10. 　前記光源(１３)は、その発光方向に指向性を有し、該指向性は、前記発光層(５，３８)に垂直な方向の光の成分よりも前記発光層(５，３８)に平行な光の成分の方が大きい、請求の範囲第１項から第９項のいずれかに記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  11. 　前記光源(１３)が発光ダイオードである、請求の範囲第１０項に記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  12. 　前記発光層(３８)は、前記光源(１３)からの光が入射される複数の導光体(２２)を備え、
    　少なくとも１つの前記第１光電変換部(３)が、平面的に見て、隣接する前記導光体(２２)同士の境界を覆うように配置された、請求の範囲第１０項に記載の液晶表示装置(３０，４０)。
  13. 　少なくとも１つの前記第２光電変換部(４)が、前記導光体(２２)の下面に形成された、請求の範囲第１２項に記載の液晶表示装置。
  14. 　前記第１光電変換部(３)および前記第２光電変換部(４)により発電された電力を前記光源(１３)に利用する、請求の範囲第５項に記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  15. 　前記第１光電変換部(３)および前記第２光電変換部(４)の少なくとも一方は、アモルファスシリコンからなる太陽電池層と、微結晶シリコンからなる太陽電池層とが積層されたタンデム構造を含む、請求の範囲第５項に記載の液晶表示装置(１，３０，４０)。
  16. 　前記第１光電変換層(３７)が、前記第１光電変換部(３)の下方に形成された、前記表示面(３５)側とは反対側に向いた受光面を有する第３光電変換部(３４)を含む、請求の範囲第１項から第１５項のいずれかに記載の液晶表示装置(４０)。
  17. 　光を出射する出射面から受光した外光を利用して発電する複数の光電変換部を備えるバックライトユニット(３６，３９)であって、
    　複数の光源(１３)が設けられた発光層(５，３８)と、
    　前記発光層(５，３８)の上方に配置された第１光電変換層(２８，３７)と
    を備え、
    　前記第１光電変換層(２８，３７)は、前記光源(１３)の上方の位置に形成された、前記出射面側に向いた受光面を有する複数の第１光電変換部(３)を含む、バックライトユニット(３６，３９)。
  18. 　前記発光層(３８)は、前記光源(１３)からの光が入射される複数の導光体(２２)を備え、
    　少なくとも１つの前記第１光電変換部(３)が、平面的に見て、隣接する前記導光体(２２)同士の境界を覆うように配置された、請求の範囲第１７項に記載のバックライトユニット(３６，３９)。
  19. 　液晶表示装置(１，３０，４０)に用いられ、光源(１３)の上方に配置され、該光源(１３)から出射された光を透過させる透光板(１８)であって、
    　前記光源(１３)の上方の位置に形成され、前記透光板(１８)の前記光が出射される側に向いた受光面を有する光電変換部(３)を備えた、透光板(１８)。
  20. 　前記液晶表示装置(３０，４０)は、前記光源(１３)からの光が入射される複数の導光体(２２)を備え、
    　少なくとも１つの前記光電変換部(３)が、平面的に見て、隣接する前記導光体(２２)同士の境界を覆うように配置された、請求の範囲第１９項に記載の透光板(１８)。
  21. 　液晶表示装置(３０，４０)に用いられ、複数の光源(１３)からの光が入射される導光体(２２)であって、
    　前記導光体(２２)の下面において前記光源(１３)同士の間の位置に形成され、前記導光体(２２)の上面側に向いた受光面を有する光電変換部(４)を備えた、導光体(２２)。
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