WO2013047362A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2013047362A1
WO2013047362A1 PCT/JP2012/074206 JP2012074206W WO2013047362A1 WO 2013047362 A1 WO2013047362 A1 WO 2013047362A1 JP 2012074206 W JP2012074206 W JP 2012074206W WO 2013047362 A1 WO2013047362 A1 WO 2013047362A1
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liquid crystal
substrate
display device
crystal display
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PCT/JP2012/074206
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誠 江口
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シャープ株式会社
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    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device including a solar battery.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-268891 is a prior document disclosing a display element having a dye-sensitized solar cell.
  • a multicolor dye-sensitized solar cell is a color filter.
  • Patent Document 2 As a prior document disclosing an integrated photovoltaic cell for a display device, there is JP 2010-244042 (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 a photovoltaic cell having an absorption spectrum designed so as not to include a wavelength region corresponding to a specific color of visible light functions as a color filter.
  • Patent Document 3 JP-A-2002-214624 is a prior document disclosing a liquid crystal display device having columnar spacers.
  • the liquid crystal display device described in Patent Document 3 has a columnar spacer for maintaining a liquid crystal cell gap.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device capable of saving energy.
  • a liquid crystal display device includes a first substrate having a thin film transistor and a pixel electrode on one main surface, and a second substrate having an opposing surface facing the pixel electrode. Further, the liquid crystal display device is positioned on the first substrate side of the electrolyte layer, the transparent first electrode located on the opposite surface of the second substrate, the electrolyte layer located on the first substrate side of the first electrode, and A color filter layer including a plurality of first sensitizing dye adsorbing portions having gaps between each other, and a transparent second electrode positioned on the first substrate side of the color filter layer. Furthermore, the liquid crystal display device includes a liquid crystal layer positioned between the second electrode and the first substrate.
  • the liquid crystal display device is positioned at an interval from the pixel electrode on one main surface of the first substrate and an incident portion that allows light to enter the liquid crystal layer from the first substrate side toward the second substrate side.
  • a third electrode and a columnar spacer that is located in a part of the gap in plan view and includes a second sensitizing dye adsorbing portion that is sandwiched between the electrolyte layer and the third electrode and maintains the thickness of the liquid crystal layer .
  • the second sensitizing dye adsorbing portion adsorbs a black sensitizing dye.
  • each of the plurality of first sensitizing dye adsorbing portions adsorbs any one of red, green, and blue sensitizing dyes.
  • the third electrode is a transparent electrode.
  • the pixel electrode includes a transmissive portion made of the same material as the transparent electrode.
  • the incident portion includes an irradiation portion that irradiates light to the other main surface of the first substrate.
  • the incident portion includes a reflecting portion that reflects light on one main surface of the first substrate.
  • the pixel electrode includes a reflective portion.
  • the first electrode, the second electrode, and the third electrode are electrically connected to at least one of the thin film transistor and the incident portion.
  • the first electrode, the second electrode, and the third electrode are electrically connected to an external power source that supplies power to at least one of the thin film transistor and the incident portion.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the intensity of light emitted from a backlight in the liquid crystal display device according to the embodiment. It is a figure which shows the intensity
  • Embodiment 1 of the present invention will be described.
  • the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • upper, lower, left, and right expressions are used. However, these expressions are based on the drawings and do not limit the configuration of the invention.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a view of the liquid crystal display device of FIG. 1 as viewed from an arrow II. In FIG. 2, only one pixel portion is shown.
  • a liquid crystal display device 100 As shown in FIGS. 1 and 2, a liquid crystal display device 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a TFT (Thin Film Transistor) substrate 180 as a first substrate, a color filter substrate 110 as a second substrate, and an irradiation. And a backlight 190 as a part.
  • the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment is a transmissive liquid crystal display device.
  • a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) and a pixel electrode 183 are provided on one main surface of the TFT substrate 180.
  • the TFT substrate 180 includes a transparent glass substrate.
  • the pixel electrodes 183 are provided in a matrix.
  • a source wiring 181 for supplying a display signal to the TFT and a gate wiring 182 for supplying a scanning signal to the TFT are provided so as to be orthogonal to each other.
  • a TFT (not shown) as a switching element for supplying a display signal to the pixel electrode 183 is provided.
  • the pixel electrode 183 is made of transparent ITO (Indium Tin Oxide) and is individually connected to the TFT. Adjacent pixel electrodes 183 are spaced apart so as not to be electrically connected.
  • the color filter substrate 110 is disposed so as to face the TFT substrate 180.
  • the color filter substrate 110 includes a transparent glass substrate.
  • a transparent counter electrode (not shown) facing the pixel electrode 183 is provided on the facing surface of the color filter substrate 110 facing the TFT substrate 180.
  • the counter electrode is made of transparent ITO.
  • the counter electrode is an electrode for applying a voltage to the liquid crystal.
  • the counter electrode is provided, but the counter electrode is not necessarily provided. Specifically, the necessity of the counter electrode differs depending on the display mode of the liquid crystal display device.
  • a counter electrode is required.
  • TN Transmission Nematic
  • guest host mode guest host mode
  • PDLC Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • the counter electrode is not necessary.
  • a transparent first electrode 120 is provided on the opposite surface of the color filter substrate 110.
  • the first electrode 120 is made of transparent ITO.
  • the counter electrode and the first electrode 120 are provided at a predetermined interval so as not to be electrically connected.
  • the first electrode 120 serves as a positive electrode in the dye-sensitized solar cell.
  • An electrolyte layer 170 is provided on the TFT substrate 180 side of the first electrode 120.
  • a macromonomer type organic polymer gel is used.
  • another solid electrolyte or an electrolytic solution containing an I 2 solution may be used.
  • an electrolytic solution containing a cross-linked precursor may be used as the electrolyte.
  • a cross-linked precursor is a compound that does not react at room temperature but reacts and crosslinks by heating in a state where it is blended with an electrolytic solution containing a redox substance.
  • one of the cross-linking agents that react with each other is phase-separated or dispersed from the electrolyte.
  • the cross-linked precursor there can be used inorganic particles and those made of an organic substance that reacts with the surface of the inorganic particles by heating, or those made of at least two kinds of organic substances that react by heating.
  • the inorganic particles for example, nano-sized silica can be used.
  • titania, zinc oxide, tin oxide, alumina, or the like can be used as the inorganic particles.
  • the surface of these inorganic particles covered with an organic group that exhibits basicity and reacts with carboxylic acid such as pyridine can be used.
  • polymers of monocarboxylic acids, and other carboxylic acids are used.
  • hexadecanedioic acid HDDA
  • dodecanedioic acid DDA
  • docosangioic acid dodecanedicarboxylic acid
  • undecanedicarbooxylic acid undecanedio Ic acid
  • sebacic acid azelic acid
  • pimelic acid oxalic acid
  • poly (oligo) acrylic acid and its copolymer benzophenone tetracarboxylic acid, diphenylsulfone tetracarboxylic acid, benzophenone tricarbohydrate Acid, benzophenone dicarboxylic acid, and the like can be used.
  • the above-mentioned carboxylic acids can be used as one organic substance among at least two kinds of organic substances that react by heating.
  • a nitrogen-containing compound capable of reacting with a carboxylic acid such as polyvinyl pyridine, polyvinyl imidazole, a compound containing two or more pyridine and imidazole in the molecule can be used.
  • a compound comprising a combination of iodide ions and iodine can be used.
  • a metal iodide such as LiI, NaI, and CaI 2 and iodine can be used in combination as an oxidation-reduction product.
  • bromide ions and bromine, thallium ions (Tl 3+ ) and thallium ions (Tl + ), mercury ions (Hg 2+ ) and mercury ions (Hg + ) may be used in combination as redox substances. it can.
  • a color filter layer 130 including a plurality of first sensitizing dye adsorbing portions having gaps between each other is provided.
  • the color filter layer 130 includes a red color filter 131, a green color filter 132, and a blue color filter 133.
  • the first sensitizing dye adsorbing portion is composed of a TiO 2 film adsorbing the sensitizing dye.
  • the TiO 2 film adsorbs the red sensitizing dye.
  • the TiO 2 film adsorbs the green sensitizing dye.
  • the TiO 2 film adsorbs the blue sensitizing dye.
  • the first sensitizing dye adsorbing portion is not limited to those that adsorb red, blue, and green sensitizing dyes, and may adsorb sensitizing dyes such as cyan, magenta, and yellow, for example.
  • a transition metal complex such as ruthenium, a metal such as phthalocyanine and porphyrin, or a nonmetal can be used.
  • a transparent second electrode 140 is provided on the TFT substrate 180 side of the color filter layer 130.
  • the second electrode 140 is made of transparent ITO.
  • the second electrode 140 becomes a negative electrode in the dye-sensitized solar cell.
  • a liquid crystal layer 160 is provided between the second electrode 140 and the TFT substrate 180.
  • the peripheral side surfaces of the electrolyte layer 170 and the liquid crystal layer 160 are surrounded by a sealing resin.
  • a transparent third electrode 141 is provided on one main surface of the TFT substrate 180 at a distance from the pixel electrode 183.
  • the third electrode 141 is provided on the source wiring 181 and the gate wiring 182 along the source wiring 181 and the gate wiring 182.
  • the third electrode 141 is a transparent electrode made of transparent ITO.
  • the third electrode 141 serves as a negative electrode in the dye-sensitized solar cell.
  • the second electrode 140 and the third electrode 141 are connected to each other by a wiring 142.
  • a second sensitizing dye that is located in a part of a gap between the plurality of first sensitizing dye adsorbing portions in plan view and is sandwiched between the electrolyte layer 170 and the third electrode 141 to maintain the thickness of the liquid crystal layer 160.
  • a columnar spacer 150 including an adsorbing portion is provided.
  • the second sensitizing dye adsorbing portion is composed of a TiO 2 film adsorbing a black sensitizing dye.
  • the columnar spacer 150 is formed on the third electrode 141 provided on the source wiring 181 and the gate wiring 182.
  • the backlight 190 irradiates the other main surface of the TFT substrate 180 with light.
  • the backlight 190 functions as an incident portion that allows light to enter the liquid crystal layer 160 from the TFT substrate 180 side toward the color filter substrate 110 side.
  • the backlight 190 may be any of a direct type backlight, an edge light type backlight, or a surface light source type backlight. A part of the light emitted from the backlight 190 is emitted from the main surface opposite to the facing surface of the color filter substrate 110, whereby the liquid crystal display device 100 displays an image.
  • the first electrode 120 and the backlight 190 are connected by the wiring 121. Further, the second electrode 140 and the third electrode 141 and the backlight 190 are electrically connected by the wiring 142.
  • a dye-sensitized solar cell using the color filter layer 130 and the columnar spacer 150 as a photoelectric conversion unit is formed in the liquid crystal display device 100.
  • an ITO film is formed by applying ITO on the color filter substrate 110 on which the counter electrode is formed by a general method using a spin coating method.
  • the first electrode 120 is formed by patterning the ITO film using a photolithography method. Thereafter, a black matrix is formed by the same method as necessary.
  • the electrolyte is injected by drawing a sealing resin on the first electrode 120.
  • an electrolytic solution containing a cross-linked precursor is used as an electrolyte
  • the injected cross-linked precursor is heated to be uniformly dissolved and prompt gelation occurs.
  • the reaction temperature at the time of heating varies depending on the crosslinking temperature of the components to be used, but is at least sufficiently higher than the atmospheric temperature at the time of producing the liquid crystal display device 100 such as room temperature, and other structures of the liquid crystal display device 100.
  • the temperature is low enough not to cause damage due to heat, for example, about 80 ° C.
  • the electrolytic solution can be handled in a state having a low viscosity and rich in fluidity, and when forming the electrolyte layer 170, the electrolytic solution can be easily and appropriately injected.
  • two or more types of reactive substances are dispersed in the electrolytic solution, the electrolytic solution is stored, and after injection of the electrolytic solution, the reactive substance is reacted to cause crosslinking so that the electrolytic solution can be formed in a short time. It can be gelled.
  • a paste containing TiO 2 is applied on the electrolyte layer 170 and baked at a temperature of 400 ° C. to 500 ° C. for 30 minutes, thereby forming a TiO 2 film as a transparent semiconductor.
  • the color filter layer 130 is formed by adsorbing red, green and blue sensitizing dyes to the TiO 2 film.
  • An ITO film is formed on the color filter layer 130 by applying ITO using a spin coating method.
  • the second electrode 140 is formed by patterning the ITO film using a photolithography method.
  • a paste containing TiO 2 is applied to a part of the gap between the red color filter 131, the green color filter 132, and the blue color filter 133, and baked at a temperature of 400 ° C. to 500 ° C. for 30 minutes.
  • a columnar TiO 2 film is formed as a transparent semiconductor.
  • a columnar spacer 150 is formed by adsorbing a black sensitizing dye to the TiO 2 film.
  • the liquid crystal layer 160 is formed by dropping the liquid crystal within the range surrounded by the sealing resin.
  • an ITO film is formed by applying ITO on the TFT substrate 180 on which the TFT and the pixel electrode are formed by a general method using a spin coating method.
  • the third electrode 141 is formed by patterning the ITO film using a photolithography method.
  • the TFT substrate 180 and the color filter substrate 110 are bonded together with a columnar spacer 150 interposed therebetween.
  • the liquid crystal display device 100 is manufactured by connecting the wiring 121 for drawing out the first electrode 120 and the wiring 142 for drawing out the second electrode 140 and the third electrode 141 to the backlight 190.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device 100 is not limited to the above, and the electrolyte layer 170 may be formed after the color filter layer 130 is formed. Further, the liquid crystal may be injected after the TFT substrate 180 and the color filter substrate 110 are bonded together. Further, of the first electrode 120, the second electrode 140, and the third electrode 141, a portion that shields light irradiated from the backlight 190, for example, an electrode formed above the black matrix is a non-transparent metal. It may be formed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the intensity of light emitted from the backlight in the liquid crystal display device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the intensity for each wavelength of light emitted from the backlight. In FIG. 3, electrodes and wiring are not shown. In FIG. 4, the vertical axis represents light energy (intensity), and the horizontal axis represents light wavelength.
  • the light 10 irradiated from the backlight 190 is irradiated to the other main surface of the TFT substrate 180.
  • the light emitted from the backlight 190 has intensity over a wavelength range including red (R), green (G), and blue (B).
  • the light 10 loses a part of light energy when passing through the TFT substrate 180 and enters the liquid crystal layer 160 to become light 20.
  • the light 20 that enters the green color filter 132 is photoelectrically converted by the green sensitizing dye in the wavelength portion other than the green (G) region shown in FIG. Only the light 30 passes through the color filter substrate 110.
  • red sensitizing dye in the wavelength portion other than the red (R) region shown in FIG. 4 when passing through the red color filter 131. Only red light is transmitted through the color filter substrate 110.
  • light that enters the blue color filter 133 out of the light 20 is photoelectrically converted by a blue sensitizing dye at a wavelength portion other than the blue (B) region shown in FIG. 4 when passing through the blue color filter 133. Only blue light is transmitted through the color filter substrate 110.
  • the light incident on the vicinity of the columnar spacer 150 is prevented from traveling by the liquid crystal and enters the columnar spacer 150.
  • the light incident on the columnar spacer 150 is photoelectrically converted by a black sensitizing dye at almost all wavelength portions.
  • Electricity obtained by photoelectric conversion by the color filter layer 130 and the columnar spacer 150 is supplied to the backlight 190 and used for light irradiation.
  • the first electrode 120 and the backlight 190 are connected by the wiring 121, and the second electrode 140 and the third electrode 141 and the backlight 190 are electrically connected by the wiring 142.
  • the TFT may be electrically connected to the first electrode 120, the second electrode 140, and the third electrode 141. In this case, electricity obtained by photoelectric conversion can be used for driving the TFT.
  • the first electrode 120, the second electrode 140, and the third electrode 141 may be electrically connected to an external power source that supplies power to at least one of the TFT and the backlight 190.
  • electric power can be stored in the external power source.
  • the pixel electrode 183 and the third electrode 141 are made of ITO, the pixel electrode 183 and the third electrode 141 may be formed by patterning from one ITO film. In this case, since the manufacturing process can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.
  • Embodiment 2 of the present invention a liquid crystal display device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Since the liquid crystal display device according to the present embodiment is different from the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment only in that a part of the pixel electrode is a reflection portion, the description of the configuration other than the pixel electrode will not be repeated.
  • FIG. 5 is a view of the pixel electrode according to the second embodiment of the present invention when viewed from the same direction as FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the intensity of each wavelength of sunlight.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view exemplarily showing a locus of sunlight incident on the liquid crystal display device.
  • the vertical axis indicates the spectral irradiance (intensity) of sunlight
  • the horizontal axis indicates the wavelength of light.
  • electrodes and wiring are not shown, and only the reflective portion 183 b of the pixel electrode 183 is shown.
  • the pixel electrode 183 includes a transmission part 183a and a reflection part 183b.
  • the reflecting portion 183b functions as an incident portion that causes light to enter the liquid crystal layer 160 from the TFT substrate 180 side toward the color filter substrate 110 side.
  • the transmission part 183a is made of ITO.
  • the reflecting portion 183b is composed of an Al-based thin film or an Ag-based thin film.
  • the liquid crystal display device 200 according to the present embodiment is a transflective liquid crystal display device.
  • sunlight has more light energy than light emitted from the backlight. Therefore, the power consumption of the backlight 190 can be reduced by reflecting the sunlight incident on the liquid crystal display device and using it for image display. However, sunlight can transmit only light in a specific wavelength region when passing through the color filter layer 130.
  • the sunlight 40 incident on the liquid crystal display device is photoelectrically converted by the sensitizing dye of the color filter layer 130 except for a specific wavelength region. Only the light in a specific wavelength region is transmitted through the color filter layer 130.
  • Part of sunlight transmitted through the color filter layer 130 reaches the reflection portion 183b of the pixel electrode 183.
  • Part of the sunlight that has reached the reflecting portion 183 b becomes light 50 that is reflected by the reflecting portion 183 b and travels in the vicinity of the columnar spacer 150.
  • the light 50 traveling in the vicinity of the columnar spacer 150 is prevented from traveling by the liquid crystal and enters the columnar spacer 150.
  • the light incident on the columnar spacer 150 is photoelectrically converted by a black sensitizing dye at almost all wavelength portions.
  • the light irradiated from the backlight 190 and transmitted through the transmission part 183a of the pixel electrode 183 is photoelectrically converted by the color filter layer 130 and the columnar spacer 150, as in the liquid crystal display device 100 of the first embodiment.
  • Electricity obtained by photoelectric conversion by the color filter layer 130 and the columnar spacer 150 is supplied to and used for at least one of the backlight 190 and the TFT.
  • the first electrode 120, the second electrode 140, and the third electrode 141 may be electrically connected to an external power source that supplies power to at least one of the TFT and the backlight 190. In this case, even when the liquid crystal module is not driven, the electric power generated from the surrounding ambient light (such as sunlight) can be stored in the external power source.
  • the color filter layer 130 and the columnar spacer 150 As described above, in the color filter layer 130 and the columnar spacer 150, light energy that cannot be used for image display in the liquid crystal display device 100 is converted into electricity and reused to save energy.
  • the light energy of both the light emitted from the backlight 190 and the sunlight incident on the liquid crystal display device can be used effectively.
  • the transmissive part 183a and the third electrode 141 of the pixel electrode 183 are made of ITO, the transmissive part 183a and the third electrode 141 of the pixel electrode 183 are formed by patterning from one ITO film. May be. In this case, since the manufacturing process can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.
  • Embodiment 3 of the present invention a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. Since the liquid crystal display device according to the present embodiment is different from the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment only in that the incident part is configured by a reflection part, the description of the configuration outside the reflection part will not be repeated.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the main part of the liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the liquid crystal display device 300 according to Embodiment 3 of the present invention all the pixel electrodes 183 are configured by the reflection portions 183 c.
  • the reflecting portion 183c is composed of an Al-based thin film or an Ag-based thin film.
  • the liquid crystal display device 300 according to the present embodiment is a reflective liquid crystal display device.
  • the reflection unit 183c reflects ambient environmental light such as sunlight that has entered the liquid crystal display device 300, and makes the liquid crystal layer 160 enter again. That is, the reflecting portion 183c functions as an incident portion that causes light to enter the liquid crystal layer 160 from the TFT substrate 180 side toward the color filter substrate 110 side. Therefore, the liquid crystal display device 300 according to the present embodiment does not include a backlight. As a result, the configuration of the liquid crystal display device 300 can be simplified.
  • the liquid crystal display device 300 includes an external power source 390 that supplies power to the TFT.
  • the first electrode 120, the second electrode 140, and the third electrode 141 are electrically connected to the external power source 390.
  • the light reflected by the reflecting portion 183 c is photoelectrically converted by the color filter layer 130 and the columnar spacer 150.
  • Electricity obtained through photoelectric conversion by the color filter layer 130 and the columnar spacer 150 is stored in the external power source 390. Therefore, even when the liquid crystal module is not driven, the power generated from the surrounding ambient light (such as sunlight) can be stored in the external power source to save energy.
  • the first electrode 120, the second electrode 140, and the third electrode 141 may be electrically connected to the TFT. Also in this case, energy can be saved by using electricity obtained by photoelectric conversion for driving the TFT.
  • liquid crystal display device 110 color filter substrate, 120 first electrode, 121, 142 wiring, 130 color filter layer, 131 red color filter, 132 green color filter, 133 blue color filter, 140 second electrode, 141 Third electrode, 150 columnar spacer, 160 liquid crystal layer, 170 electrolyte layer, 180 TFT substrate, 181 source wiring, 182 gate wiring, 183 pixel electrode, 183a transmission part, 183b, 183c reflection part, 190 backlight, 390 external power source.

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Abstract

　第２基板(１１０)の対向面上に位置する透明な第１電極(１２０)と、第１電極(１２０)の第１基板(１８０)側に位置する電解質層(１７０)と、電解質層(１７０)の第１基板(１８０)側に位置して複数の第１増感色素吸着部を含むカラーフィルタ層(１３０)と、カラーフィルタ層(１３０)の第１基板(１８０)側に位置する透明な第２電極(１４０)とを備える。第２電極(１４０)と第１基板(１８０)との間に位置する液晶層(１６０)と、第１基板(１８０)側から第２基板(１１０)側に向けて液晶層(１６０)内に光を入射させるバックライト(１９０)と、第１基板(１８０)の一方の主面上で画素電極と間隔を置いて位置する第３電極(１４１)と、電解質層(１７０)と第３電極(１４１)とに挟まれて液晶層(１６０)の厚みを維持する第２増感色素吸着部を含む柱状スペーサ(１５０)とを備える。

Description

液晶表示装置
　本発明は、液晶表示装置に関し、特に、太陽電池を含む液晶表示装置に関する。
　色素増感型太陽電池を備えた表示素子を開示した先行文献として、特開２０００－２６８８９１号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された表示素子においては、多色色素増感型太陽電池がカラーフィルタである。
　表示装置用の集積光電池を開示した先行文献として、特開２０１０－２４４０４２号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載された表示装置用の集積光電池においては、可視光のうちの特定の色に相当する波長域を含まないように設計された吸収スペクトルを有する光電池がカラーフィルタとして機能する。
　柱状スペーサを有する液晶表示装置を開示した先行文献として、特開２００２－２１４６２４号公報(特許文献３)がある。特許文献３に記載された液晶表示装置は、液晶セルギャップを保持するための柱状スペーサを有する。
特開２０００－２６８８９１号公報 特開２０１０－２４４０４２号公報 特開２００２－２１４６２４号公報
　液晶表示装置において柱状スペーサを設けた場合、柱状スペーサの近傍に位置する液晶分子は、柱状スペーサにより拘束されるため電圧を印加されても回転することができない。そのため、柱状スペーサの周囲に入射した光の一部は、コントラストの低下などの表示品位の劣化を誘発する。そこで、ブラックマトリックスなどで遮光することにより、この光の一部を消滅させている。
　よって、色素増感型太陽電池からなるカラーフィルタおよび柱状スペーサを有する液晶表示装置においては、柱状スペーサの周囲に入射した光を有効利用することにより、さらに省エネルギー化を図ることができる。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、省エネルギー化を図れる液晶表示装置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、薄膜トランジスタおよび画素電極を一方の主面に有する第１基板と、画素電極と対向する対向面を有する第２基板とを備える。また、液晶表示装置は、第２基板の対向面上に位置する透明な第１電極と、第１電極の第１基板側に位置する電解質層と、電解質層の第１基板側に位置して互いの間に隙間を有する複数の第１増感色素吸着部を含むカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層の第１基板側に位置する透明な第２電極とを備える。さらに、液晶表示装置は、第２電極と第１基板との間に位置する液晶層とを備える。また、液晶表示装置は、第１基板側から第２基板側に向けて液晶層内に光を入射させる入射部と、第１基板の一方の主面上で画素電極と間隔を置いて位置する第３電極と、平面視において上記隙間の一部に位置して、電解質層と第３電極とに挟まれて液晶層の厚みを維持する第２増感色素吸着部を含む柱状スペーサとを備える。
　好ましくは、第２増感色素吸着部は、黒色の増感色素を吸着している。
　本発明の一形態においては、複数の第１増感色素吸着部の各々は、赤色、緑色、青色の増感色素のいずれかを吸着している。
　本発明の一形態においては、第３電極は透明電極である。
　好ましくは、画素電極は、上記透明電極と同一の材料で構成されている透過部を含む。
　本発明の一形態においては、入射部は、第１基板の他方の主面に光を照射する照射部を含む。
　本発明の一形態においては、入射部は、第１基板の一方の主面上で光を反射する反射部を含む。
　本発明の一形態においては、画素電極が反射部を含む。
　本発明の一形態においては、第１電極、第２電極および第３電極が、薄膜トランジスタおよび入射部の少なくとも一方に電気的に接続されている。
　本発明の一形態においては、第１電極、第２電極および第３電極が、薄膜トランジスタおよび入射部の少なくとも一方に電力を供給する外部電源に電気的に接続されている。
　本発明によれば、液晶表示装置の省エネルギー化を図れる。
本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の主要部の構成を示す一部断面図である。 図１の液晶表示装置を矢印IIから見た図である。 同実施形態に係る液晶表示装置においてバックライトから照射された光の強度を模式的に示す断面図である。 バックライトから照射された光の波長ごとの強度を示す図である。 本発明の実施形態２に係る画素電極を図２と同じ方向から見た図である。 太陽光の光の波長ごとの強度を示す図である。 液晶表示装置に入射した太陽光の軌跡を例示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主要部の構成を示す一部断面図である。
　以下、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、実施形態の説明において、説明の便宜上、上、下、左、右の表現を用いるが、これらの表現は示した図に基づくものであって発明の構成を限定するものではない。
　(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主要部の構成を示す一部断面図である。図２は、図１の液晶表示装置を矢印ＩＩから見た図である。なお、図２においては、１画素部分のみ示している。
　図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置１００は、第１基板であるＴＦＴ(Thin　Film　Transistor)基板１８０と、第２基板であるカラーフィルタ基板１１０と、照射部であるバックライト１９０とを備える。本実施形態に係る液晶表示装置１００は、透過型液晶表示装置である。
　ＴＦＴ基板１８０の一方の主面には、薄膜トランジスタ(以下、ＴＦＴと称す)および画素電極１８３が設けられている。ＴＦＴ基板１８０は、透明なガラス基板を含む。
　画素電極１８３は、マトリクス状に設けられている。画素電極の周囲には、表示信号をＴＦＴに供給するためのソース配線１８１と、走査信号をＴＦＴに供給するためのゲート配線１８２とが互いに直交するように設けられている。
　ソース配線１８１とゲート配線１８２との交差部付近には、画素電極１８３に表示信号を供給するためのスイッチング素子としての図示しないＴＦＴが設けられている。本実施形態においては、画素電極１８３は、透明なＩＴＯ(Indium　Tin　Oxide)で構成され、個別にＴＦＴに接続されている。また、隣接する画素電極１８３同士は、電気的に接続されないように離間して配置されている。
　カラーフィルタ基板１１０は、ＴＦＴ基板１８０と対向するように配置されている。カラーフィルタ基板１１０は、透明なガラス基板を含む。ＴＦＴ基板１８０と対向するカラーフィルタ基板１１０の対向面に、画素電極１８３と対向する図示しない透明な対向電極が設けられている。対向電極は、透明なＩＴＯで構成されている。
　対向電極は、液晶に電圧を印加するための電極である。本実施形態に係る液晶表示装置１００においては対向電極を設けたが、必ずしも対向電極を設けなくてもよい。具体的には、液晶表示装置の表示モードによって対向電極の必要性が異なる。
　たとえば、ＴＮ(Twisted　Nematic)モード、ゲストホストモード、ＰＤＬＣ(Polymer　Dispersed　Liquid　Crystal)モードなどの、基板に垂直に電圧を印加することで液晶を駆動する場合には対向電極が必要である。一方、ＩＰＳ(In-Plane　Switching)モードのように、基板と水平な電界により液晶を駆動する場合には対向電極は不要である。
　カラーフィルタ基板１１０の対向面上に透明な第１電極１２０が設けられている。第１電極１２０は、透明なＩＴＯで構成されている。対向電極と第１電極１２０とは、電気的に接続されないように互いに所定の間隔を置いて設けられている。第１電極１２０は、色素増感型太陽電池において正極となる。
　第１電極１２０のＴＦＴ基板１８０側に電解質層１７０が設けられている。電解質として、マクロモノマー型有機ポリマーゲルを用いている。ただし、電解質として、他の固体電解質またはＩ2溶液などを含む電解液を用いてもよい。
　電解質として、架橋物前駆体を配合した電解液を用いてもよい。架橋物前駆体は、酸化還元体を含む電解液に配合した状態において、常温下で反応せず、加温することで反応して架橋する化合物である。常温での安定性を付与するために、互いに反応する架橋剤の一方は電解液から相分離または分散されている。
　架橋物前駆体として、無機粒子および加熱により無機粒子表面と反応する有機物質からなるもの、または、加熱により反応する少なくとも２種類以上の有機物質からなるものを用いることができる。
　無機粒子としては、たとえば、ナノサイズのシリカを用いることができる。他にも、無機粒子として、チタニア、酸化亜鉛、酸化錫、アルミナなどを用いることができる。また、これらの無機粒子の表面を、たとえば、ピリジンなどの塩基性を示しカルボン酸と反応する有機基が覆ったものを用いることができる。
　無機粒子および加熱により無機粒子表面と反応する有機物質としては、分子量の大きなジカルボン酸(ＨＯＯＣ(ＣＨ2)nＣＯＯＨ(ｎ＝１０～５０))、モノカルボン酸のポリマー、その他のカルボン酸類を用いることができ、たとえば、ヘキサデカンジオイックアシッド(ＨＤＤＡ：hexa　decanedioic　acid)、ドデカンジオイックアシッド(ＤＤＡ：decanedioic　acid)、ドコサンジオイックアシッド、ドデカンジカルボキシリックアシッド、ウンデカンジカルボオキシリックアシッド、ウンデカンジオイックアシッド、セバシックアシッド、アゼライックアシッド、ピメリックアシッド、オキサリックアシッド、ポリ(オリゴ)アクリル酸およびその共重合物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ベンゾフェノントリカルボン酸およびベンゾフェノンジカルボン酸などを用いることができる。
　加熱により反応する少なくとも２種類以上の有機物質のうち一方の有機物質として、上記のカルボン酸類を用いることができる。他方の有機物質として、たとえば、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ピリジンおよびイミダゾールを分子内に２個以上含む化合物などの、カルボン酸と反応しうる含窒素化合物を用いることができる。
　酸化還元体としては、ヨウ化物イオンおよびヨウ素の組み合わせからなるものを用いることができる。具体的には、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＣａＩ2などの金属ヨウ化物とヨウ素とを組み合わせて酸化還元体として用いることができる。他の組み合わせでは、臭化物イオンと臭素、タリウムイオン(Ｔｌ3+)とタリウムイオン(Ｔｌ+)、水銀イオン(Ｈｇ2+)と水銀イオン(Ｈｇ+)などを組み合わせて酸化還元体として用いることができる。
　電解質層１７０のＴＦＴ基板１８０側に、互いの間に隙間を有する複数の第１増感色素吸着部を含むカラーフィルタ層１３０が設けられている。本実施形態においては、カラーフィルタ層１３０は、赤色カラーフィルタ１３１、緑色カラーフィルタ１３２および青色カラーフィルタ１３３を含む。
　第１増感色素吸着部は、増感色素を吸着したＴｉＯ2膜からなる。赤色カラーフィルタ１３１に含まれる第１増感色素吸着部においては、ＴｉＯ2膜が赤色の増感色素を吸着している。緑色カラーフィルタ１３２に含まれる第１増感色素吸着部においては、ＴｉＯ2膜が緑色の増感色素を吸着している。青色カラーフィルタ１３３に含まれる第１増感色素吸着部においては、ＴｉＯ2膜が青色の増感色素を吸着している。なお、第１増感色素吸着部は、赤色、青色および緑色の増感色素を吸着しているものに限られず、たとえば、シアン、マゼンダおよび黄色などの増感色素を吸着していてもよい。
　増感色素の色素としては、ルテニウムなどの遷移金属錯体、フタロシアニンおよびポルフィリンなどの金属または非金属などを用いることができる。
　カラーフィルタ層１３０のＴＦＴ基板１８０側に、透明な第２電極１４０が設けられている。第２電極１４０は、透明なＩＴＯで構成されている。第２電極１４０は、色素増感型太陽電池において負極となる。
　第２電極１４０とＴＦＴ基板１８０との間に液晶層１６０が設けられている。電解質層１７０および液晶層１６０の周側面は封止樹脂に囲まれている。
　ＴＦＴ基板１８０の一方の主面上において、画素電極１８３と間隔を置いて透明な第３電極１４１が設けられている。第３電極１４１は、ソース配線１８１およびゲート配線１８２に沿うように、ソース配線１８１およびゲート配線１８２上に設けられている。第３電極１４１は、透明なＩＴＯで構成された透明電極である。第３電極１４１は、色素増感型太陽電池において負極となる。第２電極１４０と第３電極１４１とは、配線１４２により互いに接続されている。
　平面視において複数の第１増感色素吸着部同士の間の隙間の一部に位置し、電解質層１７０と第３電極１４１とに挟まれて液晶層１６０の厚みを維持する第２増感色素吸着部を含む柱状スペーサ１５０が設けられている。第２増感色素吸着部は、黒色の増感色素を吸着したＴｉＯ2膜からなる。具体的には、柱状スペーサ１５０は、ソース配線１８１およびゲート配線１８２上に設けられている第３電極１４１上に形成されている。
　バックライト１９０は、ＴＦＴ基板１８０の他方の主面に光を照射する。バックライト１９０は、ＴＦＴ基板１８０側からカラーフィルタ基板１１０側に向けて液晶層１６０内に光を入射させる入射部として機能する。なお、バックライト１９０は、直下型バックライト、エッジライト型バックライトまたは面光源型バックライトのいずれでもよい。バックライト１９０から照射された光の一部がカラーフィルタ基板１１０の対向面とは反対側の主面から出射することにより、液晶表示装置１００が画像を表示する。
　本実施形態においては、配線１２１により第１電極１２０とバックライト１９０とが接続されている。また、配線１４２により第２電極１４０および第３電極１４１とバックライト１９０とが電気的に接続されている。
　上記の構成により、液晶表示装置１００内に、カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０を光電変換部とした色素増感型太陽電池が形成されている。
　以下、本実施形態に係る液晶表示装置１００の主要部の作製方法について説明する。
　まず、一般的な方法で対向電極が形成されたカラーフィルタ基板１１０上に、スピンコート法を用いてＩＴＯを塗布してＩＴＯ膜を形成する。フォトリソグラフィ法を用いてＩＴＯ膜をパターニングすることにより、第１電極１２０を形成する。その後、必要に応じてブラックマトリクスを同様の方法で形成する。
　第１電極１２０上に封止樹脂を描画して電解質を注入する。電解質として、架橋物前駆体を配合した電解液を用いる場合、注入した架橋物前駆体を加熱することにより、均一に溶解し、速やかなゲル化が起こる。加温する際の反応温度は、使用する成分の架橋温度によって異なるが、少なくとも常温などの液晶表示装置１００を作製する際の雰囲気温度より十分に高く、かつ、液晶表示装置１００の他の構造物に熱による損傷を与えることがない程度に低い温度であり、たとえば、８０℃程度である。
　このようにすることにより、電解液を低粘度で流動性に富む状態で取り扱うことができ、電解質層１７０を形成する際に、容易にかつ適正に電解液を注入することができる。また、２種類もしくはそれ以上の反応性物質を電解液に分散させて電解液を保管し、電解液の注入後に加熱して反応性物質を反応させて架橋させることにより、短時間で電解液をゲル化させることができる。
　電解質層１７０上にＴｉＯ2を含むペーストを塗布し、４００℃～５００℃の温度で３０分間焼成することにより、透明半導体としてＴｉＯ2膜を形成する。ＴｉＯ2膜に赤色、緑色および青色の増感色素を吸着させて、カラーフィルタ層１３０を形成する。
　カラーフィルタ層１３０上にスピンコート法を用いてＩＴＯを塗布してＩＴＯ膜を形成する。フォトリソグラフィ法を用いてＩＴＯ膜をパターニングすることにより、第２電極１４０を形成する。
　電解質層１７０上において、赤色カラーフィルタ１３１と緑色カラーフィルタ１３２と青色カラーフィルタ１３３との間の隙間の一部に、ＴｉＯ2を含むペーストを塗布し、４００℃～５００℃の温度で３０分間焼成することにより、透明半導体として柱状のＴｉＯ2膜を形成する。ＴｉＯ2膜に黒色の増感色素を吸着させて、柱状スペーサ１５０を形成する。その後、液晶を封止樹脂で囲まれた範囲内に滴下して液晶層１６０を形成する。
　一方、一般的な方法でＴＦＴおよび画素電極が形成されたＴＦＴ基板１８０上に、スピンコート法を用いてＩＴＯを塗布してＩＴＯ膜を形成する。フォトリソグラフィ法を用いてＩＴＯ膜をパターニングすることにより、第３電極１４１を形成する。
　ＴＦＴ基板１８０とカラーフィルタ基板１１０とを、互いの間に柱状スペーサ１５０を間に挟んで貼り合わせる。最後に、第１電極１２０を引き出す配線１２１と、第２電極１４０および第３電極１４１を引き出す配線１４２とをバックライト１９０に接続することにより液晶表示装置１００が作製される。
　なお、液晶表示装置１００の作製方法は上記に限られず、カラーフィルタ層１３０を形成した後、電解質層１７０を形成してもよい。また、ＴＦＴ基板１８０とカラーフィルタ基板１１０とを貼り合わせた後に液晶を注入するようにしてもよい。さらに、第１電極１２０、第２電極１４０、および第３電極１４１のうち、バックライト１９０から照射された光を遮光する部分、たとえばブラックマトリクスの上方に形成されている電極は、透明でない金属で形成されていてもよい。
　図３は、本実施形態に係る液晶表示装置においてバックライトから照射された光の強度を模式的に示す断面図である。図４は、バックライトから照射された光の波長ごとの強度を示す図である。なお、図３においては、電極および配線を図示していない。図４においては、縦軸に光エネルギー(強度)、横軸に光の波長を示している。
　図３に示すように、バックライト１９０から照射された光１０は、ＴＦＴ基板１８０の他方の主面に照射される。図４に示すように、バックライト１９０から照射された光は、赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)および青色(Ｂ)を含む波長域に亘って強度を有している。
　光１０は、ＴＦＴ基板１８０を透過する際に光エネルギーの一部を失い、液晶層１６０に入射して光２０となる。光２０のうち緑色カラーフィルタ１３２に入射する光は、緑色カラーフィルタ１３２を透過する際に図４に示す緑色(Ｇ)領域以外の波長部分を緑色の増感色素により光電変換されて、緑色の光３０のみがカラーフィルタ基板１１０を透過する。
　同様に、光２０のうち赤色カラーフィルタ１３１に入射する光は、赤色カラーフィルタ１３１を透過する際に図４に示す赤色(Ｒ)領域以外の波長部分を赤色の増感色素により光電変換されて、赤色の光のみがカラーフィルタ基板１１０を透過する。
　また、光２０のうち青色カラーフィルタ１３３に入射する光は、青色カラーフィルタ１３３を透過する際に図４に示す青色(Ｂ)領域以外の波長部分を青色の増感色素により光電変換されて、青色の光のみがカラーフィルタ基板１１０を透過する。
　また、柱状スペーサ１５０の近傍に入射した光は、液晶により進行を妨げられて柱状スペーサ１５０に入射する。柱状スペーサ１５０に入射する光は、ほとんど全ての波長部分を黒色の増感色素により光電変換される。
　カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０で光電変換されて得られた電気は、バックライト１９０に供給されて光の照射に利用される。
　本実施形態においては、配線１２１により第１電極１２０とバックライト１９０とが接続され、配線１４２により第２電極１４０および第３電極１４１とバックライト１９０とが電気的に接続されているが、これに限られず、ＴＦＴが第１電極１２０、第２電極１４０および第３電極１４１と電気的に接続されていてもよい。この場合、ＴＦＴの駆動に、光電変換されて得られた電気を利用できる。
　また、第１電極１２０、第２電極１４０および第３電極１４１が、ＴＦＴおよびバックライト１９０の少なくとも一方に電力を供給する外部電源に電気的に接続されていてもよい。この場合、外部電源に電力を蓄電することができる。
　このように、カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０において、液晶表示装置１００における画像表示に利用できない光エネルギーを電気に変換して再利用することにより省エネルギー化を図ることができる。
　本実施形態においては、画素電極１８３および第３電極１４１をＩＴＯで構成しているため、画素電極１８３および第３電極１４１を１つのＩＴＯ膜からパターニングして作製してもよい。この場合、製造工程を削減できるため、製造コストを低減できる。
　以下、本発明の実施形態２に係る液晶表示装置について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置は、画素電極の一部が反射部である点のみ実施形態１に係る液晶表示装置１００と異なるため、画素電極以外の構成については説明を繰り返さない。
　(実施形態２)
　図５は、本発明の実施形態２に係る画素電極を図２と同じ方向から見た図である。図６は、太陽光の光の波長ごとの強度を示す図である。図７は、液晶表示装置に入射した太陽光の軌跡を例示的に示す断面図である。図６においては、縦軸に太陽光の分光放射照度(強度)、横軸に光の波長を示している。なお、図７においては、電極および配線を図示せず、画素電極１８３のうち反射部１８３ｂのみ図示している。
　図５，６に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置においては、画素電極１８３が透過部１８３ａと反射部１８３ｂとを含む。反射部１８３ｂは、ＴＦＴ基板１８０側からカラーフィルタ基板１１０側に向けて液晶層１６０内に光を入射させる入射部として機能する。透過部１８３ａは、ＩＴＯで構成されている。反射部１８３ｂは、Ａｌ系薄膜またはＡｇ系薄膜で構成されている。本実施形態に係る液晶表示装置２００は、半透過型液晶表示装置である。
　図６に示すように、太陽光はバックライトから照射される光より多くの光エネルギーを有している。そのため、液晶表示装置に入射した太陽光を反射させて画像表示に利用することにより、バックライト１９０の消費電力を削減できる。ただし、太陽光は、カラーフィルタ層１３０を透過する際に特定の波長領域の光しか透過することができない。
　本実施形態に係る液晶表示装置においては、図７に示すように、液晶表示装置に入射する太陽光４０のうち特定の波長領域以外の部分をカラーフィルタ層１３０の増感色素により光電変換させて、特定の波長領域の光のみカラーフィルタ層１３０を透過させる。
　カラーフィルタ層１３０を透過した太陽光の一部は、画素電極１８３の反射部１８３ｂに到達する。反射部１８３ｂに到達した太陽光の一部は、反射部１８３ｂで反射されて柱状スペーサ１５０の近傍に進行する光５０となる。
　柱状スペーサ１５０の近傍に進行した光５０は、液晶により進行を妨げられて柱状スペーサ１５０に入射する。柱状スペーサ１５０に入射する光は、ほとんど全ての波長部分を黒色の増感色素により光電変換される。
　バックライト１９０から照射されて画素電極１８３の透過部１８３ａを透過した光は、実施形態１の液晶表示装置１００と同様に、カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０で光電変換される。
　カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０で光電変換されて得られた電気は、バックライト１９０およびＴＦＴの少なくとも一方に供給されて利用される。
　また、第１電極１２０、第２電極１４０および第３電極１４１が、ＴＦＴおよびバックライト１９０の少なくとも一方に電力を供給する外部電源に電気的に接続されていてもよい。この場合、液晶モジュールが駆動していない時においても、周辺の環境光(太陽光など)から発電した電力を外部電源に蓄電することができる。
　このように、カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０において、液晶表示装置１００における画像表示に利用できない光エネルギーを電気に変換して再利用することにより省エネルギー化を図ることができる。本実施形態に係る液晶表示装置においては、バックライト１９０から照射された光、および、液晶表示装置に入射した太陽光の両方の光エネルギーを有効利用できる。
　本実施形態においては、画素電極１８３の透過部１８３ａおよび第３電極１４１をＩＴＯで構成しているため、画素電極１８３の透過部１８３ａおよび第３電極１４１を１つのＩＴＯ膜からパターニングして作製してもよい。この場合、製造工程を削減できるため、製造コストを低減できる。
　以下、本発明の実施形態３に係る液晶表示装置について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置は、入射部が反射部で構成されている点のみ実施形態１に係る液晶表示装置１００と異なるため、反射部位外の構成については説明を繰り返さない。
　(実施形態３)
　図８は、本発明の実施形態３に係る液晶表示装置の主要部の構成を示す一部断面図である。図８に示すように、本発明の実施形態３に係る液晶表示装置３００においては、画素電極１８３が全て反射部１８３ｃで構成されている。反射部１８３ｃは、Ａｌ系薄膜またはＡｇ系薄膜で構成されている。本実施形態に係る液晶表示装置３００は、反射型液晶表示装置である。
　反射部１８３ｃは、液晶表示装置３００内に入射した太陽光などの周辺の環境光を反射して再び液晶層１６０内に入射させる。すなわち、反射部１８３ｃは、ＴＦＴ基板１８０側からカラーフィルタ基板１１０側に向けて液晶層１６０内に光を入射させる入射部として機能する。そのため、本実施形態に係る液晶表示装置３００は、バックライトを備えていない。その結果、液晶表示装置３００の構成を簡略化することができる。
　液晶表示装置３００は、ＴＦＴに電力を供給する外部電源３９０を備えている。第１電極１２０、第２電極１４０および第３電極１４１が、外部電源３９０に電気的に接続されている。反射部１８３ｃで反射された光は、カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０で光電変換される。
　カラーフィルタ層１３０および柱状スペーサ１５０で光電変換されて得られた電気は、外部電源３９０に蓄電される。そのため、液晶モジュールが駆動していない時においても、周辺の環境光(太陽光など)から発電した電力を外部電源に蓄電して、省エネルギー化を図ることができる。なお、第１電極１２０、第２電極１４０および第３電極１４１が、ＴＦＴと電気的に接続されていてもよい。この場合も、ＴＦＴの駆動に光電変換されて得られた電気を利用して、省エネルギー化を図ることができる。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
　１００，２００，３００　液晶表示装置、１１０　カラーフィルタ基板、１２０　第１電極、１２１，１４２　配線、１３０　カラーフィルタ層、１３１　赤色カラーフィルタ、１３２　緑色カラーフィルタ、１３３　青色カラーフィルタ、１４０　第２電極、１４１　第３電極、１５０　柱状スペーサ、１６０　液晶層、１７０　電解質層、１８０　ＴＦＴ基板、１８１　ソース配線、１８２　ゲート配線、１８３　画素電極、１８３ａ　透過部、１８３ｂ，１８３ｃ　反射部、１９０　バックライト、３９０　外部電源。

Claims (10)

  1. 　薄膜トランジスタおよび画素電極(１８３)を一方の主面に有する第１基板(１８０)と、
    　前記第１基板(１８０)の前記一方の主面と対向する対向面を有する第２基板(１１０)と、
    　前記第２基板(１１０)の前記対向面上に位置する透明な第１電極(１２０)と、
    　前記第１電極(１２０)の前記第１基板(１８０)側に位置する電解質層(１７０)と、
    　前記電解質層(１７０)の前記第１基板(１８０)側に位置して互いの間に隙間を有する複数の第１増感色素吸着部を含むカラーフィルタ層(１３０)と、
    　前記カラーフィルタ層(１３０)の前記第１基板(１８０)側に位置する透明な第２電極(１４０)と、
    　前記第２電極(１４０)と前記第１基板(１８０)との間に位置する液晶層(１６０)と、
    　前記第１基板(１８０)側から前記第２基板(１１０)側に向けて前記液晶層(１６０)内に光を入射させる入射部と、
    　前記第１基板(１８０)の前記一方の主面上で前記画素電極(１８３)と間隔を置いて位置する第３電極(１４１)と、
    　平面視において前記隙間の一部に位置し、前記電解質層(１７０)と前記第３電極(１４１)とに挟まれて前記液晶層(１６０)の厚みを維持する第２増感色素吸着部を含む柱状スペーサ(１５０)と
    を備える、液晶表示装置。
  2. 　前記第２増感色素吸着部は、黒色の増感色素を吸着している、請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記複数の第１増感色素吸着部の各々は、赤色、緑色、青色の増感色素のいずれかを吸着している、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記第３電極(１４１)は、透明電極である、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 　前記画素電極(１８３)は、前記透明電極と同一の材料で構成されている透過部(１８３ａ)を含む、請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 　前記入射部は、前記第１基板(１８０)の他方の主面に光を照射する照射部を含む、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 　前記入射部は、前記第１基板(１８０)の前記一方の主面上で光を反射する反射部(１８３ｂ)を含む、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 　前記画素電極(１８３)が、前記反射部(１８３ｃ)を含む、請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 　前記第１電極(１２０)、前記第２電極(１４０)および前記第３電極(１４１)が、前記薄膜トランジスタおよび前記入射部の少なくとも一方に電気的に接続されている、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 　前記第１電極(１２０)、前記第２電極(１４０)および前記第３電極(１４１)が、前記薄膜トランジスタおよび前記入射部の少なくとも一方に電力を供給する外部電源に電気的に接続されている、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103955082A (zh) * 2014-03-07 2014-07-30 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶面板及其制作方法和显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006011153A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Seiko Epson Corp 電気光学装置および電子機器
JP2008134661A (ja) * 2008-02-14 2008-06-12 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池付反射型ディスプレイ
JP2012064550A (ja) * 2010-09-17 2012-03-29 Fujikura Ltd 色素増感太陽電池及び色素増感太陽電池付き表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006011153A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Seiko Epson Corp 電気光学装置および電子機器
JP2008134661A (ja) * 2008-02-14 2008-06-12 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池付反射型ディスプレイ
JP2012064550A (ja) * 2010-09-17 2012-03-29 Fujikura Ltd 色素増感太陽電池及び色素増感太陽電池付き表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103955082A (zh) * 2014-03-07 2014-07-30 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶面板及其制作方法和显示装置
US9798171B2 (en) 2014-03-07 2017-10-24 Boe Technology Group Co., Ltd. Liquid crystal panel, method for manufacturing the same and display device

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