具有光电转换功能的液晶显示装置的制作方法

专利名称：具有光电转换功能的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于具有光电转换功能的液晶显示装置，特别是关于具有 光电池构造部的液晶显示装置。
背景技术：
以往，有人研究过在液晶显示装置中组合太阳电池，利用得自太阳 电池的电力执行其驱动及/或电池充电的装置。
在专利文献l中，曾揭示属于此类型，而在散射型液晶层夹持于透 明基板间的反射型液晶光电装置中，于下基板形成太阳电池，利用其一 部分形成主动元件，而构成可高时间分隔地驱动散射型液晶层的技术。
又，在专利文献2中，亦曾揭示同属于此类型，而具备有下列各构 件的装置液晶胞、将光照射至前述液晶胞的背面侧的光源、将前述光 引导至前述液晶胞的导光板、配置于前述液晶胞与前述导光板之间，可 使前述液晶胞的显示所需的偏光成分穿透，并使异于前述偏光成分的偏 光成分向前述导光板侧反射的反射偏光机构、及配置成可使前述光在与 前述导光板的侧面或背面相向的位置穿透的太阳电池。
专利文献1:曰本特开2000-2891号公报(尤其参照段落序号
及图1 )
专利文献2:日本特开2002-296590号公报(尤其参照段落序号
及图1 )
(发明所欲解决的问题)
但，专利文献1所记载的装置是使来自上基板外侧的外光通过该上 基板及液晶层而被形成于下基板的太阳电池所受光，在光到达该太阳电 池以前，料想会有相当的光衰减，故不能期待良好效率的光电动势效 果。而且，毕竟是利用从担当显示画面的上基板进入的周围光，在使用 者未观察显示资讯等状况下，该显示画面被某些构件挡住时，便无法获 得太阳电池的发电效果。此种情形，例如在最近流行的型式的所谓对折 式手机中颇为常见，不用手机时，使用者多半会以显示画面与操作键重 叠的形态将显示画面的某一方的半体部与操作键的某一他方半体部合闭起来。在此种状况下，无论周围光如何明亮，也几乎不能进入到画面 中。
又，专利文献2所记载的装置是以穿透型液晶显示为前提，专门利 用由导光板漏出的背光源的光作为发电之用。因此，此装置基本上，是 以采用在导光板的背后配置接受背光源的光的太阳电池的构成为方素在内。而且，与液晶显示面板(即在文献2中所称的液晶胞)独立地 配置太阳电池单元，故整个系统有趋向大型化的倾向。
(目的)
本发明是监于此问题而研发者，其目的在于提供在反射型液晶显示 装置或其他显示装置中可高效率地对外光施行光电变换的光电池构造。
本发明的又另一目的在于即使在显示画面被某些构件挡住的情况下，亦可有效维持太阳电池的发电功能的显示装置。
本发明的又另一目的在于提供可将进入显示面板的外光施以光电 变换而产生电力，并有利于整个系统的小型化的显示装置。

发明内容
为达成上述目的，本发明的第1方案所提供的显示装置是包含互相 相向的透光性的前面及背面基板、配置于此等基板间的光学调制层，将 前述光学调制层所形成的像显示于前述前面基板之外侧的，且包含光 电池层，其是在前述背面基板的主面的特定区域中，以前述背面基板为 基体层而被此所支持，且形成于前述背面基板与前述光学调制层之间， 经由前述背面基板接受自前述背面基板的外侧入射的外光的；及绝缘性 平坦化层，其是形成于前述光电池层的上面的；前述光学调制层是被支 持而形成于前述平坦化层(技术方案1)。
如此，由于在背面基板侧形成光电池层，由背面基板的外部入射的 外光可被光电池层所接收而不太会衰减，故可高效率地施行光电变换。 又，即使前面基板被挡住，也可利用来自背面基板侧的外光发挥发电功 能。另外，在前面基板与背面基板之间与光学调制层同时设有光电池 层，可与显示面板一体化，使整个系统小型化。
在此方案中，前述光学调制层可包含液晶层、对应于预备显示的图像在各画素驱动此液晶层的驱动构造层、及对应于前述液晶层所形成的 像而反射自前述前面基板的外侧入射的外光的反射层(技术方案2 )。因 此，可藉前面基板侧的外光，施行反射模态图像显示，同时藉背面基板 侧的外光施行发电。
又，前述特定区域可涵盖该显示装置的显示区域或其大部分(技术方案3)。因此，可在相当于显示区域的较大面积受光。
另外，前述光电池层可包含形成于前述背面基板的内面的透光性的 一方导电层、分别依序形成于此透明导电层上的p型、i型、n型半导体 层、及形成于前述n型半导体层上的他方导电层(技术方案4)。因此， 可藉较平易的材料，且藉与典型的显示面板的制程同样的处理，确实地 形成PIN构造的光电池层。在此，最好前述他方导电层是与前述n型半 导体层在其略外面全域被连接(技术方案5),如此，可有助于该光电池 层的发光效率的提高。
本发明亦可适用于液晶显示装置以外的用途，作为前述光学调制层 包含依据电致发光而形成像的层(技术方案6),可适用于所谓EL显示 器的领域，且作为前述光学调制层包含依据电泳而形成像的层(技术方 案7),亦可适用于e墨水显示器等所谓电子纸的领域。


图1是本发明的一实施例的液晶显示装置的第1制程的概略剖面图。
图2是本发明的一实施例的液晶显示装置的第2制程的概略剖面图。
图3是本发明的一实施例的液晶显示装置的第3制程的概略剖面图。
图4是表示自图3所示的光电池层导入电力的显示装置全体的电源 系统的概略构成的区块图。
图5是表示适用图3所示的液晶显示装置的折叠式手机的一使用方案的模式图。
图6是表示适用图3所示的液晶显示装置的折叠式手机的另一使用方案的模式图。
附图标记说明
6手机
11透明导电层
12p型半导体层
13i型半导体层
14n型半导体层
15第1绝缘层
15hl、 15h2通孔
16、 17电极层
16e、 17e电极层端子
20光电池层
20hl、 20h2通孔
30光学调制层
31驱动构造层
32液晶层
33封闭材料
51逆流防止二极体
52二次电池
53面板驱动电路
54系统控制电路
61显示部半体
62操作部半体
100背面基板
201主部(平坦化层)
400前面基板
具体实施例方式
以下，利用实施例，参照附图详细说明本发明的上述各方案及其他 实施形态。
图1 ~图3是表示本发明的一实施例的液晶显示装置的主要制程的 各概略剖面构造。
在图l中，表示在背面基板形成光电池层的状况。在此，首先，准 备玻璃基板或其他透光性薄板构成的背面基板ioo,以此作为基体层而
在其上成膜例如ITO (铟锡氧化物)等构成的透明导电层11。透明导电 层11在此是形成于背面基板100的大致主面全域，但如图所示，其缘 部被形成于不超出基板100的端面的位置。在本例中，采用所谓PIN二 极体构造型的太阳电池，透明导电层11担当该PIN型太阳电池的n侧电极。
在透明导电层ll上，逐次堆积p型半导体层12、 i型半导体层13 及n型半导体层14,将此等在显示区域的大部分或以使其至少或延伸至 充分涵盖的区域的形态同时图案化。此等p,U型的层例如是分別以非晶 质矽(a-Si)为基质所形成，担当发挥光电动势效果的PIN型太阳电池 的主要的3个半导体层。
其次，全面地堆积SiN或Si02等的电性绝缘材料，将此图案化， 以形成使n型半导体层14的表面露出于特定区域(最好为大部分的区 域)的开口即通孔15hl、及使透明导电层11的表面露出于特定区域的 通孔15h2,藉以形成第1绝缘层15。
再于其上全面地堆积铝或铜等金属性导电材料，将其图案化，以便 分离地在通孔15hl形成连接于n型半导体层14的电极层16,在通孔 15h2形成连接于透明导电层11的电极层17。电极层16及17可担当该 PIN型太阳电池的一方及他方的电极端子。利用以上说明的层11~17 构成光电池层10。
在图2中，是表示在图1的太阳电池构造体中装入反射型液晶显示 装置所需的构成部的早期阶段的状况。在此，首先，在图l的构造的全 域堆积SiN或Si02等的电性绝缘材料，将此图案化，以形成使电极层 16的表面露出于特定区域(最好为接近于其端部的区域)的通孔20hl、 及使电极层17的表面露出于特定区域(最好为接近于其端部的区域) 的通孔20h2,藉以形成第2绝缘层20。第2绝缘层加在本例中，如图所示，具有覆盖光电池层的区域的大部份且充分涵盖显示区域的主部 (绝缘性平坦化层)201,此主部可支持以往应该配置于显示面板的前 面侧及背面侧的一对相向基板间的光学调制层30 (后述)。因此，主部 201被平坦化成方便于执行此种支持的程度。
形成第2绝缘层20后，转移至在主部201上形成光学调制层30的 步骤。光学调制层30如图3所示，在本例中，具有液晶层32、对应于 预备显示的图像在各画素驱动此液晶层的驱动构造层(例如包含作为画 素驱动元件的薄膜电晶体排列构造及连接于此等电晶体的列及行电极
线、种种绝缘层、定向膜等)31。光学调制层30进一步包含对应于液 晶层32所形成的像而反射自前面基板400的外侧入射的外光的反射 层。在图2及图3中，是划成驱动构造层31含有反射层的形态，反射 层可形成于主部201的上面。又，在此未提及的光学调制层30的具体 的构成方案可利用与公知的反射型液晶显示装置同样方式获得，故委诸 相关文献而省略其i兌明。
形成光学调制层30后，转移至与透光性材料构成的前面基板400 的贴合步骤。此时，使用封闭液晶层32用的封闭材料33。在前面基板 400的内面，设有未图示的彩色滤光器层及共用电极、定向膜等。
如此，如图3所示，即可在背面基板100与前面基板400之间由背 面侧依序形成光电池层10、平坦化层20、光学调制层30。
在光电池层10中，p型半导体层12经由该背面基板及透明导电层 11而接收由背面基板100的外侧入射的光。依据此接收的光，使主要半 导体层12、 13、 14发挥光电动势效果，可由电极层16及17的端子16e 及17e获得电力。又，有关此种PIN型太阳电池的基本的作用效果，可 由以上述专利文献l为首的诸多文献中成为众所周知，故在此将说明委 诸该等文献。
图4是表示自如上述构成的光电池层10导入电力的显示装置全体
的电源系统的概略构成。
在图4中，光电池层10的电极端子16e是经由逆流防止二极体51 连接于二次电池52的一方电极，电极端子17e是连接于二次电池52的 他方电极。二次电池52的各电极是连接于显示装置的面板驱动电路53 及系统控制电路54等的电源输入端，将必要的电力供应至各电路。藉 光电池层10的发电所得的电力是由端子16e及17e蓄电于二次电池52。
在光学调制层30中，对应于预备显示的图像在各画素驱动此液晶 层。自前面基板400的外侧入射的外光被该液晶层光学调制，并在反射 层(未图示，形成于驱动构造层31内)被反射，而向前面基板400的 外部回射作为图像显示光。
因此，在此显示装置的前面侧，外光被使用作为图像显示之用，在 背面侧，外光被使用作为发电之用。此对如本例的反射型液晶显示装置 而言，极为有利。即，例如使用者只要不挡住显示面板的背面等，不可
能有外光仅由显示装置的前面侧入射的状况，外光也可入射于前面及背 面。本显示面板为反射型，由前面入射的光可使用于显示，另一方面， 在背面侧可同时达成对发电有效的外光的受光。而且，由背面基板100入射的光的衰减较小，故光电池层10可有效地受光，高效率地施行光电变换。
又，即使显示画面即前面基板400被某些构件挡住的情形，也可维 持光电池的发电功能。有关此点详加说明时，在图5中表示折叠式手机 6,在此是描绘使用者看著显示画面欲获得资讯的状况。
手机6是构成在其显示部的前面侧、背面侧分别配置上述的前面基 板400与背面基板100。使用者可辨视反射入射于手机6的显示画面的 外光所得的影像，在背面侧，可接收入射于背面基板IOO的外光。
对此，本次，当使用者将其显示部半体61与操作部半体62叠合而 关闭手机6的情形，则变成如图6所示。此情形，前面基板400会隐藏 在半体61、 62间，外光几乎不会进入，但背面基板100则仍然维持可 接收外光的状态。此时，容易接收外光的可能性比图5的状况为高。因 此，即使在使用者不使用显示画面的状况下，亦可有效地维持可利用外 光的发电功能。
另外，依据如上述的显示装置，由于并非与显示面板独立地构成太 阳电池构造，而是与显示面板形成一体化，即与本来的显示机构(光学 调制层)同时形成于使用于显示面板的基板之间，故有利于系统整体的 小型化。
以上，已说明本发明的代表性的实施例，但本发明并不限定于此， 只要是同业业者，当可在后附的权利要求书发现种种的改变例。
例如，在上述的例中，专门说明有关仅利用使用外光的反射模态施行 显示的显示装置，但本发明亦可适用于在前面基板400上面形成有前灯 的显示装置。又，在上述实施例中，虽说明在光学调制层含有液晶层的 液晶显示装置，但并不限定于此。例如，光学调制层既可包含依据电致 发光而形成像的层，亦可包含依据电泳而形成像的层。由此也可知悉 本发明既未必限定于反射型的显示装置，亦未必限定于液晶显示装置， 此点应予留意。
权利要求
1.一种显示装置，其特征在于其包含互相相向的透光性的前面及背面基板、及配置于这些基板间的光学调制层，将前述光学调制层所形成的像显示于前述前面基板的外侧，且包含光电池层，其在前述背面基板的主面的特定区域中，以前述背面基板为基体层而被此所支持，且形成于前述背面基板与前述光学调制层之间，经由前述背面基板接受自前述背面基板的外侧入射的外光；及绝缘性平坦化层，其形成于前述光电池层的上面；且前述光学调制层被支持而形成于前述平坦化层。
2. 如权利要求1的显示装置，其中前述显示装置是反射型液晶显示 装置，且前述光学调制层包含液晶层、对应于预备显示的图像在各画素 驱动此液晶层的驱动构造层、及对应于前述液晶层所形成的像而反射自 前述前面基板的外侧入射的外光的反射层。
3. 如权利要求1的显示装置，其中前述特定区域涵盖该显示装置的 显示区域或其大部分。
4. 如权利要求l的显示装置，其中前述光电池层包含形成于前述 背面基板的内面的透光性的一方导电层、分别依序形成于此透明导电层 上的p型、i型、n型半导体层、及形成于前述n型半导体层上的他方导 电层。
5. 如权利要求4的显示装置，其中前述他方导电层与前述n型半导 体层在其略外面全域被连接。
6. 如权利要求1的显示装置，其中前述光学调制层包含依据电致发 光而形成像的层。
7. 如权利要求1的显示装置，其中前述光学调制层包含依据电泳而 形成像的层。
全文摘要
本发明的目的在于提供在反射型液晶显示装置或其他显示装置中可高效率地对外光施行光电变换的光电池构造。本发明的显示装置是包含互相相向的透光性的前面及背面基板(400、100)、配置于此等基板间的光学调制层(30)，将光学调制层(30)所形成的像显示于前面基板(400)的外侧。包含光电池层(10)，其是在背面基板(100)的主面的特定区域中，以背面基板(100)为基体层而被此所支持而形成于背面基板(100)与光学调制层(30)之间，经由背面基板(100)接受自背面基板(100)的外侧入射的外光的；及绝缘性平坦化层(20)，其是形成于光电池层(10)的上面的；且光学调制层(30)是被支持而形成于平坦化层(20)。
文档编号G09F9/00GK101203896SQ20068002211
公开日2008年6月18日 申请日期2006年6月16日 优先权日2005年6月23日
发明者田中秀夫 申请人:统宝香港控股有限公司