JP3983911B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電機能として光をエネルギー源として使用する太陽電池ユニットを使用する発電装置を有する液晶表示装置に関し、太陽電池ユニットを液晶表示パネルと観察者との間に配置し、観察者が液晶表示パネルの表示を太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透過部を介して認識し、さらに、太陽電池ユニットの発電部により液晶表示装置の消費するエネルギーの少なくとも一部を発電するものである。さらに、太陽電池ユニットの一部の反射を利用し、補助光源を液晶表示パネルの表示領域に導光する構造に関する。また、太陽電池ユニットを複数層設け、液晶表示パネルの使用時と未使用時とで発電部と透過部との比率を可変する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置に利用するエネルギー源は、単純消費型、あるいは充電型の電池であるか、あるいは、液晶表示パネルの周囲に太陽電池ユニットを配置するものであり、太陽電池ユニットを積極的に観察者からの視認性を低下するものではなかった。
【０００３】
そのため、太陽電池ユニットの面積の限定と太陽電池ユニットを利用する液晶表示装置のデザイン性は、大きな制約があった。
【０００４】
さらに、地球の環境問題または、エネルギー問題に着目した場合に、単純消費型の電池は、将来的に廃棄物処理に大きな問題があり、さらに、充電型電池においても、外部電源から電気の供給を受けて充電する場合には、エネルギーの消費の問題がある。
【０００５】
そのため、液晶表示パネルに太陽電池ユニットを利用し、液晶表示パネルの駆動の少なくとも一部を太陽電池ユニットの発電により供給することは将来的に大きな効果がある。
【０００６】
現在の液晶表示装置の構造を図面に基づいて説明する。図１８は従来例における液晶表示装置の平面構造を模式的に示す平面図である。図１９は図１８のＦ−Ｆ線における断面を模式的に示す断面図である。液晶表示装置としては、太陽電池ユニット付きの電子卓上計算機を例として示す。まず液晶表示ケース１には、情報を入力するために数字キー２とファンクションキー３と四則演算キー４と消去キー１１とを有する。以上の計算キー２，３，４と１１とにより観察者が所定の入力を行うことにより、回路基板６上に実装されたスイッチ７のオン、オフにより回路基板６より演算が実行され、液晶表示パネル９へ計算結果を表示する。回路基板６は、液晶表示パネル９へ所定の信号を印加するためのパネル接続部１０を有する。
【０００７】
また回路基板６は、演算を実行するための演算回路、または、液晶表示パネル９を駆動するための駆動回路、または計算キーの入力を検知する回路を動作するための電力源として太陽電池ユニット１２を有する。
太陽電池ユニット１２は、回路基板６とユニット接続部１４により接続している。また液晶表示ケース１とキー５との気密性を保つためにゴムシールド８を設ける。
【０００８】
また、太陽電池ユニット１２は、下電極と上電極の間にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を発電層とする太陽電池ユニットであり、前記太陽電池の４ブロクが直列に接続する形態を有する。
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を発電層とすることにより、廉価で蛍光灯下にて発電効率の良好な太陽電池ユニット１２とすることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の太陽電池ユニットを有する液晶表示装置の場合には、太陽電池ユニットが観察者に視認され、デザイン性が良くない、あるいは、液晶表示パネル９と太陽電池ユニット１２が異なる位置にあるため、液晶表示装置９の表示面積の大型化と液晶表示装置の消費電力が向上することによる、太陽電池ユニット１２の大面積化により液晶表示パネル９と太陽電池ユニット１２の面積が大きくなってしまった。
【００１０】
そこで太陽電池ユニット１２を液晶表示パネル９の観察者に面する面と逆の面（裏面）に配置することが可能となるが、太陽電池ユニット１２は、上電極、下電極、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の異なる色を有する材質があるため、液晶表示パネルの反射板としては不適当であった。
【００１１】
また、太陽電池ユニット１２と液晶表示パネル９との間に、フィルムを設け太陽電池ユニット１２の遮蔽を行うことがあるが、フィルムの遮蔽性と太陽電池ユニット１２の発電効率が相反するため、改善が必要であった。
【００１２】
（発明の目的）
本発明の目的は、このような技術的背景に鑑みてなされるものであり、液晶表示パネルの観察者側（上側）に太陽電池ユニットを配置し、液晶表示パネル、または液晶表示装置の消費するエネルギーの全部、または一部を補足するエネルギー源とすることを提案するものであり、また、太陽電池ユニットの視認性を低減するとともに、太陽電池ユニットの発電効率を低下することなく、太陽電池ユニットの視認性の低減を行い、発電効率が良好で、かつ太陽電池ユニットの面積による液晶表示装置の大型化を防止し、デザイン性に優れる液晶表示装置を提供ものである。
【００１３】
さらに液晶表示パネルの上面に従来の太陽電池ユニットを配置する場合には太陽電池ユニットの発電部が大きくまた透過部の占める割合が小さく、太陽電池ユニットを介して液晶表示パネルの表示を認識することは非常に難しかった。
【００１４】
とくに太陽電池ユニットによる発電機能を有する液晶表示装置を時計に利用することにより電池交換が不要となるが、太陽電池ユニットの存在によりデザイン性の制約が多く、商品の魅力を低減していた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置においては、下記記載の構成を採用する。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットにより発電を行う機能と液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルと観察者との間には少なくとも液晶表示パネルと一部で重なり合う部分に太陽電池ユニットを配置し、太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透過部を介して液晶表示パネルの表示を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットにより発電を行う機能と液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルと観察者との間には少なくとも液晶表示パネルと一部で重なり合う部分に太陽電池ユニットを配置し、さらに前記太陽電池ユニットと観察者との間には印刷層を有し、太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透過部を介して液晶表示パネルの表示を行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットにより発電を行う機能と液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルと観察者との間には少なくとも液晶表示パネルと一部で重なり合う部分に太陽電池ユニットを配置し、さらに液晶表示パネルは太陽電池ユニット側（上側）より、第１の基板と液晶層と第２の基板を有し、前記液晶層は液晶と透明固形物からなる混合液晶層であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットにより発電を行う機能と液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルと観察者との間には透過部と発電部とを複数有する太陽電池ユニットを配置し、さらに液晶表示パネルは太陽電池ユニット側（上側）より、第１の基板と液晶層と第２の基板を有し、前記液晶層は液晶と透明固形物からなる混合液晶層であり、さらに液晶層の下側には太陽電池ユニットと対向する反射板を設けることを特徴とする。
【００２０】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットにより発電を行う機能と液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルと観察者との間には透過部と発電部とを複数有する太陽電池ユニットを配置し、さらに液晶表示パネルは太陽電池ユニット側（上側）より、第１の基板と液晶層と第２の基板を有し、前記液晶層は液晶と透明固形物からなる混合液晶層であり、さらに液晶層の下側には太陽電池ユニットと対向する反射板を有し、さらに太陽電池ユニットと第１の基板との間には補助光源を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットにより発電を行う機能と液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、液晶表示パネルと観察者との間には透過部と発電部とがストライプ状に複数配置してなる太陽電池ユニットを配置し、前記太陽電池ユニットは観察者側（上側）より透明基板と発電層と反射層を有し、さらに液晶表示パネルは太陽電池ユニット側（上側）より、第１の基板と液晶層と第２の基板を有し、液晶層は液晶と透明固形物からなる混合液晶層であり、さらに液晶層の下側には太陽電池ユニットと対向する反射板を有し、さらに液晶表示パネルの表示領域の周囲でかつ太陽電池ユニットと第１の基板との間には補助光源を有し、前記補助光源の発光は混合液晶層と太陽電池ユニットの反射層と液晶表示パネルの反射板とにより表示領域に導光することを特徴とする。
【００２２】
本発明の液晶表示装置に使用する太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透過部と発電部は、液晶表示パネルの重なり合う場所により比率が異なることを特徴とする。
【００２３】
本発明の液晶表示装置に使用する太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透明基板は散乱性を有し、前記散乱性は、液晶表示パネルの表示部以外の部分であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の液晶表示装置には液晶表示パネルを構成する第２の基板の観察者と逆側には補助光源を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の液晶表示装置には複数の基板上に設ける太陽電池ユニットを複数積層する構造を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の液晶表示装置には複数の基板上に設ける太陽電池ユニットを複数積層する構造を有し、少なくとも液晶表示パネルの両側に１層ずつの太陽電池ユニットを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の液晶表示装置には同一基板上に設ける非線形抵抗素子と発電部を有する太陽電池を有し、前記非線形抵抗素子と発電のための発電層とが同一な半導体層からなることを特徴とする。
【００２８】
本発明の液晶表示装置に使用する太陽電池ユニットは、液晶表示パネルを構成する第１の基板上に直接設けることを特徴とする。
【００２９】
本発明の液晶表示装置に使用する第１の基板または第２の基板の少なくとも一方は有機材料を使用することを特徴とする。
【００３０】
本発明の液晶表示装置は時計であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の液晶表示装置は、太陽電池ユニットの外周部には液晶表示パネルの表示部に外部光源の光を導光する導光部を有し液晶表示パネルへの外部光源の照射量を大きくする構造を有することを特徴とする。
【００３２】
本発明の液晶表示装置に使用する太陽電池ユニットの透過部の面積と発電部の面積の合計の面積に対する透過部の面積の比率（透過比率）が、３０％以上であり、さらに発電部の幅が最大１００マイクロメートル（μｍ）より狭い太陽電池ユニットであることを特徴とする。
【００３３】
本発明の液晶表示装置に使用する太陽電池ユニットの発電部の遮光が前記液晶表示パネルの画素部の少なくとも８０％以下であるいことを特徴とする。
【００３４】
本発明の液晶表示装置に使用する太陽電池ユニットの発電部の遮光が前記液晶表示パネルの画素部の少なくとも８０％から５０％の場合に液晶表示パネルの画素部と画素部の距離（画素ピッチ）と太陽電池ユニットの発電部と発電部のピッチとがほぼ同等であることを特徴とする。
【００３５】
（作用）
本発明の太陽電池ユニットによる発電機能を有する液晶表示装置は、太陽電池ユニットに発電部と透過部を設ける。太陽電池ユニットを液晶表示パネルと観察者との間に設け、太陽電池ユニットの透過部を介して観察者は液晶表示パネルの情報を認識する。
【００３６】
透過部の面積と発電部の面積との比率（透過比率）により発電量と液晶表示パネルの視認性が相反するが液晶表示装置に応じて透過比率を設定することにより液晶表示パネルの視認性を一定以上に保ちながら発電を行うことができる。
【００３７】
また太陽電池ユニットを液晶表示パネルより観察者側に配置するため、太陽電池ユニットと電池との接続を行う部分、または端子を観察者に認識させないために太陽電池ユニットと観察者との間に印刷層を設ける。印刷層は遮蔽板としても機能する。
また印刷層は太陽電池ユニットを構成する基板上に直接設ける場合と金属板または樹脂板上に設け太陽電池ユニット上に設置しても良く、印刷層を設けることにより太陽電池ユニットの端子、または電極等の透過部と発電部のバランスを損なう領域の遮蔽効果はもちろん可能であるが、さらに印刷層により液晶表示装置のデザイン性を向上そることができる。とくに時計の場合には印刷層に色、またはロゴマーク等を配置することにより装飾性を向上することができる。
【００３８】
また、液晶表示装置の消費電力を小さくすることにより小面積の発電部で可能となるため、液晶表示装置の消費電力を小さくすることが重要となる。
そのためには液晶表示装置に使用する液晶表示パネルは外部光源（主光源）を一般の表示状態では利用する反射型液晶表示装置、またはほとんどは外部光源を利用し、外部光源が暗い場合に補助光源を使用する半透過反射型液晶表示装置が有効である。この場合に液晶表示パネルと観察者の間に発電部と透過部を有する太陽電池ユニットを配置し、透過部を介して液晶表示パネルを認識するため、液晶表示パネルは反射表示でできるだけ明るい表示が好ましい。
そのため、液晶表示パネルに利用する液晶層は偏光板を使用しない表示モードがとくに有効である。
【００３９】
偏光板を使用しない表示モードとして液晶に２色性色素との混合液晶層からなるゲストホスト型、液晶と透明固形物との混合液晶層を使用する散乱型、液晶層の選択反射特性を利用するコレステリック型がある。
液晶層（混合液晶層）と太陽電池ユニットはエネルギーの大きい光（紫外線）では、特性の劣化が発生するため太陽電池ユニットの一部または太陽電池ユニットと観察者との間に紫外線カット層を設けることにより太陽電池ユニットの特性劣化と液晶層の特性劣化を同時に防止することができる。
【００４０】
また明るさを達成するために液晶表示パネルの下側には反射板を設け、液晶表示パネルを透過し反射板へ入射する外部光源からの光を有効的に液晶表示パネルへ反射することにより明るい表示を可能とするとともに、反射板により太陽電池ユニットへ光を反射することにより発電量を大きくすることができる。複数の発電部を有するため、発電部の側壁側より光を照射することができる。
とくに液晶と透明固形物との混合液晶層を利用する散乱型の場合には、散乱状態による散乱光の反射と透過状態による反射板からの鏡面反射、すなわちどちらの状態においても大きな反射強度のため太陽電池ユニットの発電効率を大きくすることができる。
【００４１】
また太陽電池ユニットと液晶表示パネルとの間に補助光源を設けることにより太陽電池ユニットの液晶表示パネル側に設ける電極（反射電極）と液晶表示パネルの下側に設ける反射板により補助光源からの光を液晶表示パネルの表示領域に導光することができる。
とくに液晶層として液晶と透明固形物との散乱型の場合には、太陽電池ユニットの液晶表示パネル側に設ける電極（反射電極）と反射板と散乱により液晶表示パネルの表示領域に効率良く補助光源の光を導光することができる。
とくに、液晶表示パネル側に補助光源の発光面を向けることにより導光効果が改善する。
【００４２】
さらに太陽電池ユニットの外周部には液晶表示パネルの表示部に外部光源からに光を導光するための導光部を設けることにより明るい表示が可能となる。
すなわち液晶表示パネルと重なり合う部分の透過比率を一定にすることにより太陽電池ユニットの存在を目立たなくすることが可能となるため、液晶表示パネル上に発電部を設ける場合に、太陽電池ユニットの外周部に導光部を設けることにより液晶表示パネルへ外部光源を導光することが可能となり、明るい表示が可能となる。
【００４３】
また液晶表示パネルと重なり合う部分を有する太陽電池ユニットの発電部と透過部との比率（透過比率）を場所により変えることが可能となる。
すなわち、表示領域以外の例えば液晶表示パネルの見切部、または外部回路との接続部では発電部の比率を大きくし、密度の大きい表示領域では発電部の比率を小さくすることにより、発電量と表示の視認性との調和を行うことができる。
【００４４】
また太陽電池ユニットには、透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透明基板の一部には散乱性を付加することにより遮光性と導光性を設けることが可能となる。
この散乱性を設ける部分は、液晶表示パネルの表示領域以外とすることにより液晶表示パネルの表示品質を劣化することなく、デザイン性を改善することができる。
【００４５】
液晶表示装置には複数の太陽電池ユニットを設け、液晶表示パネルと観察者との間にもうける太陽電池ユニットを透過する光を利用して液晶表示パネルの下側に設ける太陽電池ユニットによりさらに発電を行うことができる。
さらに複数の太陽電池ユニットの発電部を稼動することにより液晶表示パネルの表示のない場合、または大きな発電量が必要な場合には液晶表示パネル上に全面を発電部とし、透過部の占める面積を小さくし、表示を行う場合には明るい表示を可能とするために透過部の占める面積を大きくすることができる。
【００４６】
また液晶表示パネルに設ける非線形抵抗素子と太陽電池の発電層とを同一の半導体層を使用することにより、液晶表示パネルの表示品質の向上と液晶表示パネルと一体型の太陽電池ユニットを設けることができる。
【００４７】
また観察者が認識する発電部の幅は観察者または液晶表示パネルを見る環境にも依存するが数マイクロメートル（μｍ）から１００マイクロメートル（μｍ）である。
発電部の幅が大きいほど観察者は発電部の存在を認識しやすくなる。また発電部の認識度合いと液晶表示パネルの明るさの確保の点から透過比率は一定以上であることが重要である。
とくに液晶表示パネルに偏光板を使用する場合には透過比率を大き目にする必要がある。またカラーフィルターを使用する反射型液晶表示装置の場合にはさらに透過比率を大きくすることが液晶表示パネルの視認性の向上に重要であった。以上の結果、透過比率は３０％以上であることが重要であった。
【００４８】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下に本発明を実施するための最良の形態における発電機能を有する液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の発電機能を有する液晶表示装置の実施形態を説明するための平面模式図である。図２は図１のＡ−Ａ線における断面模式図である。図３は図１の液晶表示パネルと太陽電池ユニットの平面図である。図４は、図３におけるＢ部における太陽電池ユニットの拡大平面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ線における液晶表示装置の断面図である。以下に図１と図２と図３と図４と図５とを交互に用いて第１の実施形態を説明する。
【００４９】
液晶表示装置としては、太陽電池ユニット付きの電子卓上計算機を例として示す。液晶表示ケース１には、情報を入力するために数字キー２とファンクションキー３と四則演算キー４と消去キー１１とを有する。以上の計算キー２，３，４と２８とにより観察者が所定の入力を行うことにより、回路基板６上に実装されたスイッチ７のオン、オフにより回路基板６より演算が実行され、液晶表示パネル９へ計算結果を表示する。
回路基板６は、液晶表示パネル９へ所定の信号を印加するためのパネル接続部１０を有する。また液晶表示パネル９の上には太陽電池ユニット１２の破損を防止するために風防１６がある。
【００５０】
また回路基板６は、演算を実行するための演算回路、または、液晶表示パネル９を駆動するための駆動回路、または計算キーの入力を検知する回路を動作するための電力源として太陽電池ユニット１２を有する。太陽電池ユニット１２は、回路基板６とユニット接続部１４により接続している。
また液晶表示ケース１とキー５との気密性を保つために、ゴムシールド８を設ける。
【００５１】
また第１の実施形態では太陽電池基板３３を観察者（上）側に設ける。太陽電池ユニット１２は、透明基板からなる太陽電池基板３３上に設ける透明導電膜からなる下電極３１と反射電極からなる上電極３５との間にＰ型、Ｉ型、Ｎ型アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなるＰＩＮ接合を有する半導体層３４を有する。
図３に示すように太陽電池基板３３上の発電部７２と透過部７３とがストライプ状に配置しており、発電部７２と透過部７３の合計の面積に対する透過部７３の面積（透過比率）は５０％とした。
【００５２】
そのため図１と図３に示すように太陽電池ユニット１２の透過部７３を介して液晶表示パネル９の表示を認識することが可能となる。またストライプ状の下電極３１は下電極接続部３２により相互に接続し、上電極３５は上電極接続部３６により相互に接続している。また下電極接続部３２の端には下電極パッド部８１を有し、上電極接続部３６の端には下電極パッド部８２を有する。太陽電池ユニット１２の発電部７２と透過部７３とデーター電極４７との関係は図４に示すようにデーター電極４７の幅に比べて発電部７２の幅が小さくなっている。
【００５３】
また上電極接続部３６の近傍では上電極３５、半導体層３４つぎに下電極３１の順に短くなっており、半導体層３４により上電極３５と下電極３１との電気的短絡を防止している。
さらに透過部７３の面積をできるだけ大きくし、発電部７２の実際に発電を行う面積を大きくするために下電極３１と半導体層３４と上電極３５の幅を同一にしている。
【００５４】
また、図５に示すように、太陽電池基板３３上には発電部７２の劣化を防止するためにポリイミド樹脂からなる保護層２９を設けている。太陽電池基板３３の上側には３８０ナノメートル（ｎｍ）より短波長の光（紫外線）を吸収する紫外線カットフィルム２５を設けている。紫外線カットフィルム２５を設けることにより液晶層４６と発電部７２への紫外線の照射を防止することができる。
【００５５】
また、太陽電池ユニット１２の下側に設ける液晶表示パネルは、観察者（上）側より、透明基板からなる第１の基板２１とデーター電極４７と液晶と透明固形物との混合液晶層４６と走査電極４５と透明基板からなる第２の基板２２からなる。さらに第２の基板２２の下側にはアルミニウム基板からなる反射板２８を有する。また液晶層４６は、第１の基板２１と第２の基板２２とシール部２３と封口材２７により封止されている。データー電極４７と走査電極４５との交点が画素部２６であり、データー電極４７と走査電極４５との間に所定の電圧を印加し液晶層４６の光学変化により表示を行う。
【００５６】
第１の実施形態では各画素部２６に非線形抵抗素子を設けていないパッシベーションマトリクス型に関して説明を行っているが、各画素部２６に非線形抵抗素子を設けるアクティブマトリクス型の場合にはデーター電極４７または走査電極４５に接続する非線形抵抗素子を介して表示電極に所定の電圧を印加する。
そのためアクティブマトリクス型の場合には画素部は表示電極と液晶層４６を介して対応する電極により構成する。また画素部２６と画素部２６との間隔が画素ピッチであり、太陽電池ユニット１２の発電部７２の幅は画素部２６の幅の少なくとも小さいことが重要であり、発電部７２による画素部２６の遮光が８０％以下であることが表示の視認性のために重要である。
また画素部２６のピッチが小さい場合、または発電部７２の幅が画素部２６の幅の８０％から５０％の場合には発電部７２のピッチを画素部２６のピッチと合わせることが重要である。
【００５７】
また太陽電池ユニット１２と液晶表示パネルとの間には、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子からなる補助光源１３を設け、発光面は第１の基板２１側にする。
外部光源(図示せず)と補助光源１３を使用する場合の光の方向を図５を利用して説明する。外部光源からの第１の入射光５０は太陽電池ユニットの発電部７２に入射し光発電用に使用される。第２の入射光１０１は液晶層４６が透過状態の時には反射板２８により反射して観察者(図示せず)側に出射し反射板２８の状況を観察者に認識させることができる。
液晶層４６が散乱状態の時には第２の入射光は反射板２８の鏡面状態を示さず散乱光となる。すなわち透過状態の鏡面性と散乱状態の散乱性とによりコントラスト比を得ている。そのため、散乱状態でも観察者へ到達する光量が大きいため明るい表示を達成することができる。
【００５８】
また液晶層４６が散乱状態の時には液晶層４６の散乱光が発電部７２の側壁側より入射するため発電量を大きくすることができる。
【００５９】
つぎに補助光源１３を点灯する状態を示す補助光源入射光５１は液晶層４６の散乱により第１の散乱光５２と第２の出射光５７として太陽電池基板３３側の成分と第３の散乱光５４として反射板２８側の成分とになる。第１の散乱光５２は太陽電池基板３３上の発電部７２（反射電極：上電極３５）により反射して再度第２の散乱光５３として液晶層４６へ入射する。
第２の出射光５７は太陽電池基板３３の透過部７３より観察者側に出射する。
【００６０】
第３の散乱光５４は反射板２８により反射して第４の散乱光５５となり液晶層４６により散乱して第１の出射光５６と第５の散乱光５８と第６の散乱光５９となる。同様に発電部７２による反射と反射板２８による反射と液晶層４６による透過と散乱を繰り替えすことにより液晶表示パネルの表示領域の周囲に設ける補助光源（エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子）１３からの出射光は表示領域内へ導光できる。また出射光により観察者に情報を呈示することができる。
【００６１】
以上に示すように、太陽電池基板３３上にストライプ状の発電部７２と透過部７３とを設ける。さらに透過比率を大きくし、発電部７２の幅を１００マイクロメートル（μｍ）以下とすることにより観察者は発電部７２を比較的意識せずに液晶表示パネルの表示を認識することが可能となる。
【００６２】
さらに液晶と透明固形物との混合液晶層（液晶層）４６と発電部７２と透過部７３をストライプ状に配置する太陽電池基板３３とを組み合わせることにより発電部７２の側壁側からの反射光（拡散光も含む）があるため散乱状態および透過状態において効率の良い発電を達成できる。
さらに太陽電池基板３３と液晶表示パネルとの間に補助光源１３を設けることにより発電部７２の上電極３１の反射と反射板２８による反射による導光と液晶層４６による散乱による導光と光量の平均化を繰り返し太陽電池基板３３の周囲に設ける補助光源１３から液晶表示パネルの表示領域に光を導光することができる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
つぎに本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態に示す図４のＣ−Ｃ線における断面図と同一部を示す別の実施形態における断面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、液晶層にはツイストネマティック（ＴＮ）液晶を採用し、第１の基板の上側と第２の基板の下側には偏光板を有する液晶表示パネルを採用し、さらに液晶表示パネルの下側に補助光源を設ける構造を採用する。また、第１の実施形態と同様な図面に用いる番号は、同様な番号にて示している。
【００６４】
太陽電池ユニット１２は、第１の実施形態に利用したものと同様は太陽電池ユニット１２を利用した。太陽電池ユニット１２の下側に配置する液晶表示パネルは、観察者側より、一方の光学軸が吸収軸であり、直交する光学軸が透過軸からなる吸収型偏光板からなる第１の偏光板４９と透過性を有する第１の基板２１とデーター電極４７とツイスト角が９０°であるツイストネマティック（ＴＮ）液晶からなる液晶層４６と走査電極４５と透過性を有する第２の基板２２と、吸収型偏光板からなる第２の偏光板４８と３０％透過し残りを７０％弱を反射する半透過反射板３０の構成からなる。
【００６５】
液晶表示パネルの下側には、蛍光管からなる発光部１０５と拡散部１０６と反射部１０７からなる補助光源１３を配置する。
【００６６】
液晶表示パネルの上側には太陽電池ユニット１２を配置する。太陽電池ユニット１２は観察者側より透明基板からなる太陽電池基板３３と透明導電膜からなる下電極３１と発電層３４と透明導電膜からなる上電極３５を設ける。
発電部７２と透過部７３とには発電部７２の特性の劣化を防止するために保護層２９を設けている。また発電量を大きくするために発電部７２の幅は１２マイクロメートル（μｍ）とし透過部７３の幅は１０マイクロメートル（μｍ）としている。
【００６７】
また液晶表示パネルの非点灯状態においても発電効率を大きくするために第１の偏光板４９と第２の偏光板４８とは透過軸を直交する配置とし、液晶層４６との組み合せにより白状態（透過状態）とする構成を採用する。そのため外部光源により太陽電池基板３３側の光を下電極３１側より発電層３４に入射でき、半透過反射板３０からの反射光を上電極３５側より入射することができる。
【００６８】
また、補助光源１３を点灯する状態でも発電部７２に上電極３５側より発電層３４に光を入射することができるため、発電を行うことが可能となる。
【００６９】
以上の説明から明らかなように、発電部７２と透過部７３を有する太陽電池ユニット１２を液晶表示パネルの上側に配置し透過部７３を介して液晶表示パネルを認識することは十分に可能である。
さらに、発電部７２の下電極３１と上電極３５に透明導電膜を採用すること、および液晶表示パネルの偏光板４９と４８と液晶層４６を非駆動時に白（透過）状態の設定とすることにより、液晶表示パネルの非駆動時において有効に発電部７２に光の照射が可能となり、発電を行うことができる。さらに補助光源１３の点灯時においても上電極３５が透明導電膜のため発電を行うことができる。
【００７０】
また発電部７２の幅を１２マイクロメートル（μｍ）とし、透過部７３の幅を１０マイクロメートル（μｍ）とすることにより発電部７２のスリットはほとんど認識することはできなかった。
発電部７２の幅を大きくすると、観察者は発電部７２の存在を認識できるようになる。また全体の面積に対する透過部７３の面積の割合（透過比率）が小さくなると暗い表示となるが発電量は大きくすることができる。実験では発電部７２の幅は１００マイクロメートル（μｍ）以下が望ましく、５０マイクロメートル（μｍ）以下が実際的には有効であり、２０マイクロメートル（μｍ）から１０マイクロメートル（μｍ）がさらに良好な結果となった。また透過比率は液晶表示パネルの視認性から３０％以上できれば５０％以上が良好であった。
【００７１】
＜第３の実施形態＞
つぎに、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明する。この第３の実施形態は、発電部と透過部を有する太陽電池ユニットを時計に使用する実施形態である。時刻表示は指針を使用するアナログ式と液晶表示パネルを使用するデジタル式を併用するコンビネーション時計である。図７は、本発明の太陽電池ユニットを有する時計の実施形態を説明するための平面模式図である。図８は太陽電池ユニットを示す平面図である。図９は図８の太陽電池ユニットの一部を拡大する平面図である。図１０は図９のＤ−Ｄ線における断面図である。図１１は液晶表示パネル上の発電部とその周囲に設ける発電部との発電境界部を拡大する平面図である。図１２は時計の液晶表示パネルと太陽電池ユニットの一部を拡大する断面図である。
以下に図７と図８と図９と図１０と図１１と図１２とを交互に用いて第３の実施形態を説明する。
【００７２】
まず時計に用いる液晶表示パネルの構成は、透明基板である第１の基板２１上に透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなるデーター電極４７を有する。
第１の基板２１と所定の間隙を設けて対向する透明基板である第２の基板２２上には、透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる走査電極４５を設ける。
【００７３】
第１の基板２１と第２の基板２２とは、所定の間隙を設けてシール材（図示せず）により貼りあわせ、液晶層４６を封入している。液晶層は９０度のツイスト角を有するツイストネマティック（ＴＮ）液晶を採用している。
第１の基板２１と第２の基板２２とシール材と封口材（図示せず）と液晶層とにより液晶表示パネルを構成する。液晶表示パネルの上面（観察者側）には太陽電池ユニット１２を設ける。
【００７４】
太陽電池ユニット１２は液晶表示パネルを構成する第１の基板２１上に直接設けてある。
第１の基板２１上には発電部７２として透明導電膜からなる下電極３１とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４と透明導電膜からなる上電極３５を設ける。発電部７２と透過部７３とが交互に配置している。また発電部７２と透過部７３上にはアクリル樹脂からなる保護層２９を設けている。
【００７５】
さらに保護層２９上には第１の偏光板４９を設けている。第１の偏光板４９は３８０ナノメートル（ｎｍ）より短波長に光（紫外線）を吸収するトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを基材とするものを使用しているため、偏光板としての作用と液晶層４６と発電部１２を紫外線から保護している。
また第１の基板２１と太陽電池基板とを兼用しているために軽く薄くすることができる。そのため時計としては有効な構造である。
【００７６】
また第２の基板２２の下側には散乱層１９と第２の偏光板４８として一方の偏光軸が反射軸でありほぼ直交する偏光軸が透過軸である反射型偏向板を設ける。反射型偏向板は住友スリーエム社製のＤＢＥＦ（商品）を使用している。第１の偏光板４９と液晶層４６と第２の偏光板４８と散乱層１９により電圧無印加の時に白表示を行い、電圧を印加すると透過表示となるモードを採用している。
第１の偏光板４９と第２の偏光板４８とは透過軸が平行に配置している。
以上の電圧無印加で白（散乱反射）表示のため太陽電池ユニット１２の発電部７２への光の照射量が大きくでき、さらに第２の偏光板４８に反射型偏向板を採用し、電圧無印加で反射特性を採用することにより吸収型偏光板と反射板を利用する場合に比較して偏光板での光の吸収量を小さくできるため発電部７２へより大きな光の照射を可能とする。
また第２の偏光板４８上に散乱層１９を設けることにより、太陽電池ユニット１２へ均一な光を照射することができ発電効率を大きくすることができる。
【００７７】
さらに第２の偏光板４８の下側にはエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子からなる補助光源１３を設ける。エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子の第２の偏光板４８に対向する面に凹凸を設けることにより透過表示の際に暗い表示とすることができる。
さらに凹凸を蛍光カラー印刷層により設けることにより透過表示がカラー表示とすることができる。
【００７８】
また時計のため補助光源１３の消費する電力をできるだけ小さくすることと第１の偏光板４９と液晶層４６と第２の偏光板４８の透過表示の面積が小さいため表示する部分とその周囲のみに発光部を設けるパターン形成しているエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子を採用する。時計用の液晶表示パネルではセグメント型の表示が多いため例えば「八」の字とその周囲を発光する楕円形の発光部としている。
【００７９】
これは第２の偏光板４８に反射型偏向板を採用しており、外部光源を使用する反射表示の場合には電圧が小さいと明表示となるが、補助光源１３を点灯する場合には電圧が小さいと暗表示となる。すなわち明暗反転するため、外部光源を使用する場合には発電部７２へ大きな光を照射する表示方式としておき、補助光源１３を使用する場合には、小さい面積で補助光源１３を点灯し消費電力を小さくすることを目的としている。
【００８０】
また太陽電池ユニット１２上には液晶表示パネルのシール材、または指針軸孔８４の目隠しと時字７６とロゴマーク等を印刷または粘着層で接着する。
【００８１】
時計ケース７１の外周部には第１の発電領域８５として透過比率の小さい領域すなわち発電部７２の比率が大きい領域を設け積極的に発電を行う。中央部には第２の発電領域８６として透過比率の大きい領域を設け液晶表示パネルの表示の視認性を確保している。時計は時刻を指針軸８３に固定する時針７５と分針７４により表示するアナログ式と液晶表示パネルにより表示するデジタル式のコンビネーション時計である。液晶表示パネルは、図７に示すように時刻表示部７９と発電量表示部７８等を有している。
【００８２】
また太陽電池ユニット１２の発電部７２と透過部７３の配置は図８に示すように外周部の第１の発電領域８５と中心部の第２の発電領域８６とを有し、下電極３１は最外周部で下電極接続部３２により相互に接続し、上電極３５は最外周部で上電極接続部３６により相互に接続している。
また下電極接続部３２は外部回路（図示せず）と接続する下電極パッド部８１に接続し、上電極接続部３６は上電極パッド部８２に接続している。
さらに太陽電池ユニット１２の中央部には指針軸８３が貫通するための指針軸孔８４を有する。
さらに太陽電池ユニット１２の外形は液晶表示パネルのデーター電極または走査電極と外部回路との接続を容易にするために八角形をしている。
【００８３】
また図１０に示すように、太陽電池ユニット１２は第１の基板２１上に下電極３１とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４と上電極３５を発電部幅Ｗ１で複数設けてある。
また発電部７２の幅Ｗ１を小さくしかつ発電効率を大きくするために半導体層３４と上電極３５の幅は同一の幅でパターン形成してある。下電極３１は半導体層２４より僅かに大きくしてある。また発電部７２は透過部７３とはストライプ状に配置している。透過比率は透過部幅９２（Ｗ２）と発電部幅９１（Ｗ１）の比率により決定する。
【００８４】
太陽電池ユニット１２の外周側に設ける第１の発電領域８５では発電部幅９１を２５マイクロメートル（μｍ）とし第１の透過部幅９３（Ｗ３）を１５マイクロメートル（μｍ）としている。液晶表示パネルの表示と重なる第２の発電領域８６では発電部幅９１を１０マイクロメートル（μｍ）とし第２の透過部幅９４（Ｗ４）を５０マイクロメートル（μｍ）としている。
以上により表示の認識は非常に良好となり、かつ第１の発電領域８５により大きな発電が可能となる。
【００８５】
また第１の発電領域８５と第２の発電領域８６との発電境界部７７の周囲では図１１に示すように発電部幅と透過部幅がことなるため下電極３１は下電極連結部３７と上電極連結部３８とにより相互に接続している。
また図１１では上電極３５の幅より発電層３４の幅を便宜的に大きくして発電層３４を認識しやすくしているが実際は同一の辺でエッチングしてある。
【００８６】
以上の説明で明らかなように、液晶表示パネルの表示をできるだけ発電部７２へ光の照射が可能なように電圧を印加していない状態、領域で白（散乱反射）表示とし、さらに補助光源１３の発光領域を透過表示部の近傍に限定して消費電力の低減を行い、さらに第１の発電領域と第２の発電領域を設けて明るい表示と発電効率の向上に適する構造とすることができる。
そのため表示品質が良好で発電効率の良好な液晶表示装置（時計）とすることができる。
【００８７】
＜第４の実施形態＞
つぎに、本発明の第４の実施形態を図面に基づいて説明する。第４の実施形態は、太陽電池基板と第１の基板が共通であり、発電部が液晶層側に面している点である。図１０は液晶表示パネルと太陽電池ユニットの一部を拡大する断面図である。
以下に図１３を用いて第４の実施形態を説明する。
【００８８】
まず液晶表示パネルの構成は、透明基板である第１の基板２１上に発電部７２として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる下電極３１と発電層３４と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる上電極３５を有する。さらにアクリル樹脂からなる保護層２９を平坦化処理を行うために２マイクロメートル（μｍ）の厚さで設ける。さらに透明導電膜からなるデーター電極４７を設ける。
以上により太陽電池ユニット１２と液晶表示パネルを構成する第１の基板２１とが兼用できる。さらに厚い保護層２９により発電部７２は保護できる。
【００８９】
つぎに第１の基板２１と所定の間隙を設けて対向する透明基板である第２の基板２２上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる走査電極４５を設ける。
【００９０】
第１の基板２１と第２の基板２２とは、所定の間隙を設けてシール材（図示せず）により貼りあわせ、液晶層４６を封入している。液晶層は９０度のツイスト角を有するツイストネマティック（ＴＮ）液晶を採用している。
第１の基板２１と第２の基板２２とシール材と封口材（図示せず）と液晶層とにより液晶表示パネルを構成する。
【００９１】
さらに第１の基板２１の上側には第１の偏光板４９を設けている。第１の偏光板４９は３８０ナノメートル（ｎｍ）より短波長に光（紫外線）を吸収するトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを基材とするものを使用しているため、偏光板としての作用と液晶層４６と発電部１２を紫外線から保護している。
また第１の基板２１と太陽電池基板とを兼用しているために軽く薄くすることができる。
【００９２】
また第２の基板２２の下側には散乱層１９と第２の偏光板４８として一方の偏光軸が反射軸でありほぼ直交する偏光軸が透過軸である反射型偏向板を設ける。反射型偏向板は住友スリーエム社製のＤＢＥＦ（商品）を使用している。第１の偏光板４９と液晶層４６と第２の偏光板４８と散乱層１９により電圧無印加の時に白表示を行い、電圧を印加すると透過表示となるモードを採用している。第１の偏光板４９と第２の偏光板４８とは透過軸が平行に配置している。
以上の電圧無印加で白（散乱反射）表示のため太陽電池ユニット１２の発電部７２への光の照射量が大きくでき、さらに第２の偏光板４８に反射型偏向板を採用し、電圧無印加で反射特性を採用することにより吸収型偏光板と反射板を利用する場合に比較して偏光板での光の吸収量を小さくできるため発電部７２へより大きな光の照射を可能とする。また第２の偏光板４８上に散乱層１９を設けることにより太陽電池ユニット１２へ均一な光を照射することができ発電効率を大きくすることができる。
【００９３】
さらに、第２の偏光板４８の下側には、蛍光管からなる発光部１０５と拡散板１０６と反射部１０７からなる補助光源１３を設ける。図１３には図示していないがカラーフィルターを有する液晶表示装置には補助光源１３の光量が大きいため有効である。
【００９４】
以上に示すように、第１の基板２１の一方の面側に発電部７２とデーター電極４７を設けるため、一方の面のパターン形成を行う場合に逆の面のパターンを断線または短絡することがなくなる。
すなわち発電部７２の形成工程時のデーター電極４７の劣化、またはデーター電極４７のパターン形成時の発電部７２の劣化を防止することができる。
【００９５】
＜第５の実施形態＞
つぎに本発明の第５の実施形態を図面に基づいて説明する。この第５の実施形態は、太陽電池基板３３上において、発電部と透過部を有する太陽電池ユニットに関して図１４と図１５を用いて説明する。図１４は、太陽電池ユニットの平面模式図である。図１５は、図１４の実線Ｅに示す部分の拡大平面図である。
以下に、図１４と図１５とを用いて第５の実施形態を説明する。
【００９６】
太陽電池基板３３上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる下電極３１と島状に孤立するＰＩＮ接合を有するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電部３４と下電極３１と発電部３４を介して交差する透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる上電極３５を有する。図１５、または図１４から明らかなように、複数の下電極３１と複数の上電極３５の交点にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４が配置され、複数の発電部７２を構成している。
【００９７】
複数の下電極３１を相互に接続し、また、複数の上電極３５を相互に接続することにより、所定の電圧と電流を得ることが可能となる。また、島状のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜の間は、透明導電膜と開口部を有するため、透過が可能（透過部７３）となる。
【００９８】
＜第６の実施形態＞
つぎに本発明の第６の実施形態を図面に基づいて説明する。この第６の実施形態の特徴点は太陽電池ユニットと二端子型アクティブ素子として薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を有する液晶表示パネルとを同一基板に設ける点である。
太陽電池ユニットは、下電極３１が格子状に配置されており、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４が横ストライプ状に配置されている例である。図１６は、太陽電池ユニット上に薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を有する液晶表示パネルを配置した平面模式図であり、図面には、太陽電池ユニットと薄膜ダイオード（ＴＦＤ）の構成のみを記載している。
以下に、図１６を用いて説明する。
【００９９】
太陽電池ユニットは図１４と図１５に示す構成と同様な構成を利用している。使用している番号も同様である。太陽電池ユニット上には、太陽電池ユニットの下電極３１は、図１６に示すように格子状に配置されている。
【０１００】
図１６のように、格子状の下電極３１と横ストライプ状のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる発電層３４を配置することにより、発電部７２の実行的な面積を大きくすることができる。発電層３４を横に配置する理由は、薄膜ダイオード１１２にはデーター電極（縦電極）４７を接続しているためであり、薄膜ダイオード１１２が走査電極（横電極）（図示せず）に接続する場合には、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜３４を縦ストライプ状にすることが、薄膜ダイオード１１２に接続する配線の非透過性による太陽電池ユニットの効率低下の防止の点から望ましい。
【０１０１】
また、下電極３１上にデーター電極４７を配置している。また、データー電極４７には、第１の電極１１０が接続し、データー電極４７と第１の電極１１０はタンタル（Ｔａ）膜からなり、タンタル膜上には非線形抵抗層としてタンタル膜の陽極酸化からなる酸化タンタル膜（Ｔａ2Ｏ5）（図示せず）を有する。さらに、透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる第２の電極１１１を非線形抵抗層を介して第１の電極１１０と交差し、薄膜ダイオード１１２を構成する。また、第２の電極１１１は、表示電極６８に接続している。
【０１０２】
データー電極４７に所定の電圧を印加し、表示電極６８と液晶層（図示せず）を介して配置する対向電極（図示せず）とのあいだに電圧を印加して表示を行うため、表示電極６８の周囲は、信号により液晶層が可変とならないため、有効的な表示はできない。
そのため、表示電極６８の周囲に太陽電池ユニットの下電極３１と上電極３５を配置する。さらに、対向電極に透明導電膜を利用するため、データー電極４７と直交する方向に発電層３４を配置することにより、表示性能に影響することなく、太陽電池ユニットへ所定の光エネルギーを供給することが可能となるばかりでなく、表示への影響も防止することが可能となる。
【０１０３】
明るい環境では、外部光源の光を太陽電池ユニットに供給し発電を行うことができる。また、外部が暗い場合には、太陽電池ユニットの光を発電部７２へ照射することができる。
さらに太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透過部７３により明るい表示が可能となる。
【０１０４】
さらに、下電極３１を格子状に配置し、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜３４をストライプ状に配置する配置することにより、補助光源の点灯時に表示電極６８の周囲の有効的でなり表示領域を遮光することができるため、表示品質の向上と太陽電池ユニットの発電効率の向上に極めて有効となる。
【０１０５】
本実施形態においても、下電極３１は、一部で格子状とし、一部で切断することは、全実施形態と同様に有効である。
【０１０６】
＜第７の実施形態＞
つぎに本発明の第７の実施形態を図面に基づいて説明する。第７の実施形態の特徴は太陽電池ユニットと二端子型アクティブ素子としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を非線形抵抗層とする薄膜ダイオード（ＴＦＤ）とを同一基板に設ける点である。さらに発電層と薄膜ダイオードの非線形抵抗層が同様な半導体層を採用している点である。薄膜ダイオードはＰＩＮ接合を有するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる。
太陽電池ユニットは、データー電極４７と下電極３１が平行するストライプ状に配置している。図１７は、太陽電池ユニットと薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を有する液晶表示パネルの平面模式図であり、図面には、太陽電池ユニットと薄膜ダイオードの構成のみを記載している。
以下に、図１７を用いて説明する。
【０１０７】
太陽電池ユニットは図１４と図１５に示す構成と同様な構成を利用している。使用している番号も同様である。太陽電池ユニット上には、太陽電池ユニットの下電極３１は、図１７に示すようにストライプ状でありデーター電極４７に平行している。データー電極４７上にも設けることは可能であるが薄膜ダイオードの駆動にデーター電極４７は使用するため電力の取り出しが難しくなるため、データー電極４７と発電部７２とは別体構造としている。
【０１０８】
また薄膜ダイオードが走査電極（横電極）（図示せず）に接続する場合には、発電部７２を走査電極と平行する配置とする。
【０１０９】
薄膜ダイオードの構成を説明する。透明導電膜からなるデーター電極４７とデーター電極４７に接続する第１の下部電極９５を一体で設ける。また透明導電膜からなる表示電極６８と第２の下部電極９６を一体で設ける。データー電極４７と表示電極６８と所定の間隙を介して発電部７２の下電極３１を設ける。
以上の電極は同一の透明導電膜を使用し、同時にパターン形成している。
【０１１０】
第１の下部電極９５と、第２の下部電極９６上と、発電部７２を構成する下電極３１上とには、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなりＰＩＮ接合を有する半導体層６５および発電層３４を設ける。発電部７２の部分の半導体層は発電層３４として機能する。
【０１１１】
また半導体層６５上と第２の下部電極９６とを接続する第１の上部電極６３を設け、第１の下部電極９５と半導体層６５と第１の上部電極６３により第１の薄膜ダイオード９７となる。また、半導体層６５上とデーター電極４７とを接続する第２の上部電極６４を設け、第２の下部電極９６と半導体層６５と第２の上部電極６４により第２の薄膜ダイオード９８となる。第１の薄膜ダイオード９７と第２の薄膜ダイオード９８はお互いにリング状に接続しているため、薄膜ダイオード９８と９７により発生する光起電力はリング内で内部消費される。そのため、液晶表示装置の表示品質への影響は小さくできる。
【０１１２】
また、発電部７２では発電層３４上には透明導電膜からなる上電極３５を有する。下電極３１と発電層３４と上電極３５により発電部７２を構成できる。
【０１１３】
データー電極４７への信号の印加および発電部７２の発電電力をフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）、またはチップオンガラス（ＣＯＧ）により各配線と接続する方法、またはデーター電極４７と上電極３５を紙面手前側に引き出し、データー電極４７を外部回路と接続する部分より第１の基板（図示せず）の外形側にて相互に上電極接続部（図示せず）により接続し紙面奥側にて下電極接続部（図示せず）により接続する方法、またはシール際にて発電部７２の幅をデーター電極４７より大きくし、各下電極３１または上電極３５上に導電ペーストを印刷に第１の基板と対向する第２の基板（図示せず）上に設ける下電極接続部（図示せず）または上電極接続部（図示せず）に接続する方法が有効である。
さらに、非線形抵抗素子と発電部７２とを同一基板上に設けても接続への負担は低減できる。
【０１１４】
また、下電極３１と上電極３５とを透明導電膜で構成することにより発電部７２は液晶層（図示せず）の上側または下側のいずれに配置しても発電が可能となる。とくに液晶層が吸収または散乱または反射特性を示し液晶層を透過する光が液晶層により減少する液晶層モードの場合には発電部７２を設ける第１の基板を観察者側に配置することにより大きな発電量を確保することができる。
【０１１５】
以上の実施形態では太陽電池ユニットは第１の基板と観察者の間に設けているがさらに第２の基板と補助光源との間に透過部と発電部とを有する太陽電池ユニットを設けることにより複数の太陽電池ユニットにより発電を行うことができるため発電量を大きくすることができる。
また補助光源からの光を太陽電池ユニットの透過部を介して液晶表示パネルへ照射することができる。
【０１１６】
以上に示す実施形態では第１の基板または第２の基板は透明ガラス基板を使用して説明を行なったが透明プラスチック基板、透明フィルム基板等の有機材料を使用することによりガラスに比較して割れにくく、薄型および折り曲げが可能となり平面型のみに限らず多くの形状が可能となる。
また第２の基板には金属基板等の反射率の大きな基板を採用することにより反射板と基板との併用が可能となり薄型で割れにくい液晶表示装置が可能となる。
【０１１７】
また太陽電池ユニットの観察者側に印刷層または散乱を付加することにより太陽電池ユニット上に設ける電極および発電部と透過部の縞模様を遮蔽することができる。
とくに散乱を付加することにより発電部と透過部の透過率の均一化が可能となる。また太陽電池ユニット上の散乱は液晶表示パネルの画素部上では弱くし、周囲では強くすることにより液晶表示パネルの表示品質の低下を防止することができる。以上を時計に使用することによりデザイン性を改善することができる。
【０１１８】
実施形態では非線形抵抗素子を二端子型の場合に関して説明を行なったが薄膜トランジスター（ＴＦＴ）に代表される三端子型非線形抵抗素子を使用する場合においても有効である。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明の太陽電池ユニットによる発電機能を有する液晶表示装置は、太陽電池ユニットに発電部と透過部を設ける。太陽電池ユニットを液晶表示パネルと観察者との間に設け、透過部を介して観察者は液晶表示パネルの情報を認識する。
透過部の面積と発電部の面積との比率（透過比率）により発電量と液晶表示パネルの視認性が相反するが液晶表示装置に応じて透過比率を設定することにより液晶表示パネルの視認性を一定以上に保ちながら発電を行うことができる。
【０１２０】
また太陽電池ユニットを液晶表示パネルより観察者側に配置するため、太陽電池ユニットと電池との接続を行う部分、または端子を観察者に認識させないために太陽電池ユニットと観察者との間に印刷層を設ける。印刷層は遮蔽板としても機能する。また印刷層は太陽電池ユニットを構成する基板上に直接設ける場合と金属板または樹脂板上に設け太陽電池ユニット上に設置しても良く、印刷層を設けることにより太陽電池ユニットの端子、または電極等の透過部と発電部のバランスを損なう領域の遮蔽効果はもちろん可能であるが、さらに印刷層により液晶表示装置のデザイン性を向上させることができる。とくに時計の場合には印刷層に色、またはロゴマーク等を配置することにより装飾性を向上することができる。
【０１２１】
また、液晶表示装置の消費電力を小さくすることにより小面積の発電部で可能となるため、液晶表示装置の消費電力を小さくすることが重要となる。
そのためには液晶表示装置に使用する液晶表示パネルは外部光源（主光源）を一般の表示状態では利用する反射型液晶表示装置、またはほとんどは外部光源を利用し、外部光源が暗い場合に補助光源を使用する半透過反射型液晶表示装置が有効である。この場合に液晶表示パネルと観察者の間に発電部と透過部を有する太陽電池ユニットを配置し、透過部を介して液晶表示パネルを認識するため、液晶表示パネルは反射表示でできるだけ明るい表示が好ましい。
そのため、液晶表示パネルに利用する液晶層は偏光板を使用しない表示モードがとくに有効である。
【０１２２】
偏光板を使用しない表示モードとして液晶に２色性色素との混合液晶層からなるゲストホスト型、液晶と透明固形物との混合液晶層を使用する散乱型、液晶層の選択反射特性を利用するコレステリック型がある。
液晶層（混合液晶層）と太陽電池ユニットはエネルギーの大きい光（紫外線）では、特性の劣化が発生するため太陽電池ユニットの一部または太陽電池ユニットと観察者との間に紫外線カット層を設けることにより太陽電池ユニットの特性劣化と液晶層の特性劣化を同時に防止することができる。
【０１２３】
また明るさを達成するために液晶表示パネルの下側には反射板を設け、液晶表示パネルを透過し反射板へ入射する外部光源からの光を有効的に液晶表示パネルへ反射することにより明るい表示を可能とするとともに、反射板により太陽電池ユニットへ光を反射することにより発電量を大きくすることができる。
複数の発電部を有するため、発電部の側壁側より光を照射することができる。とくに液晶と透明固形物との混合液晶層を利用する散乱型の場合には、散乱状態による散乱光の反射と透過状態による反射板からの鏡面反射、すなわちどちらの状態においても大きな反射強度のため太陽電池ユニットの発電効率を大きくすることができる。
【０１２４】
また太陽電池ユニットと液晶表示パネルとの間に補助光源を設けることにより太陽電池ユニットの液晶表示パネル側に設ける電極（反射電極）と液晶表示パネルの下側に設ける反射板により補助光源からの光を液晶表示パネルの表示領域に導光することができる。
とくに液晶層として液晶と透明固形物との散乱型の場合には、太陽電池ユニットの液晶表示パネル側に設ける電極（反射電極）と反射板と散乱により液晶表示パネルの表示領域に効率良く補助光源の光を導光することができる。とくに、液晶表示パネル側に補助光源の発光面を向けることにより導光効果が改善する。
【０１２５】
さらに太陽電池ユニットの外周部には液晶表示パネルの表示部に外部光源からに光を導光するための導光部を設けることにより明るい表示が可能となる。
すなわち液晶表示パネルと重なり合う部分の透過比率を一定にすることにより太陽電池ユニットの存在を目立たなくすることが可能となるため、液晶表示パネル上に発電部を設ける場合に、太陽電池ユニットの外周部に導光部を設けることにより液晶表示パネルへ外部光源を導光することが可能となり、明るい表示が可能となる。
【０１２６】
また液晶表示パネルと重なり合う部分を有する太陽電池ユニットの発電部と透過部との比率（透過比率）を場所により変えることが可能となる。
すなわち、表示領域以外のたとえば液晶表示パネルの見切部、または外部回路との接続部では発電部の比率を大きくして、密度の大きい表示領域では発電部の比率を小さくすることによって、発電量と表示の視認性との調和を行うことができる。
【０１２７】
また太陽電池ユニットには透過部と発電部を有し太陽電池ユニットの透明基板の一部には散乱性を付加することにより遮光性と導光性を設けることが可能となる。
この散乱性を設ける部分は液晶表示パネルの表示領域以外とすることにより、液晶表示パネルの表示品質を劣化することなく、デザイン性を改善することができる。
【０１２８】
液晶表示装置には複数の太陽電池ユニットを設け、液晶表示パネルと観察者との間にもうける太陽電池ユニットを透過する光を利用して液晶表示パネルの下側に設ける太陽電池ユニットによりさらに発電を行うことができる。
さらに複数の太陽電池ユニットの発電部を稼動することにより液晶表示パネルの表示のない場合、または大きな発電量が必要な場合には液晶表示パネル上に全面を発電部とし、透過部の占める面積を小さくし、表示を行う場合には明るい表示を可能とするために透過部の占める面積を大きくすることができる。
【０１２９】
また液晶表示パネルに設けるアクティブ素子と太陽電池ユニット（発電層）とを同一の半導体層を使用することにより、液晶表示パネルの表示品質の向上と液晶表示パネルと一体型の太陽電池ユニットを設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１に実施形態における発電機能を有する液晶表示装置の平面模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における発電機能を有する液晶表示装置の断面模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における液晶表示パネルと太陽電池ユニットの平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における太陽電池ユニットの平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における液晶表示装置（時計）の平面模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における太陽電池ユニットの平面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における太陽電池ユニットの一部を拡大する平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における太陽電池ユニットの断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における太陽電池ユニットの発電境界部を示す平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態における液晶表示パネルと太陽電池ユニットを示す断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態における液晶表示パネルと太陽電池ユニットを示す断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態における太陽電池ユニットの平面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態における太陽電池ユニットの一部を拡大する平面図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態における太陽電池ユニットの一部を拡大する平面図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態における太陽電池ユニットの一部を拡大する平面図である。
【図１８】従来技術における発電機能を有する液晶表示装置の平面模式図である。
【図１９】従来技術における発電機能を有する液晶表示装置の断面模式図である。
【符号の説明】
１：液晶表示ケース ２：数字キー ６：回路基板
９：液晶表示パネル １２：太陽電池ユニット １３：補助光源
２１：第１の基板 ２２：第２の基板 ３１：下電極
３３：太陽電池基板 ３４：発電層 ３５：上電極
４５：走査電極 ４６：液晶層 ４７：データー電極
６０：遮光部 ７１：時計ケース
９１：発電部幅（Ｗ１） ９２：透過部幅（Ｗ２）

Claims (13)

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

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