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JPH07159778A - 反射型カラー表示装置 - Google Patents

反射型カラー表示装置

Info

Publication number
JPH07159778A
JPH07159778A JP5304978A JP30497893A JPH07159778A JP H07159778 A JPH07159778 A JP H07159778A JP 5304978 A JP5304978 A JP 5304978A JP 30497893 A JP30497893 A JP 30497893A JP H07159778 A JPH07159778 A JP H07159778A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
display device
reflector
liquid crystal
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5304978A
Other languages
English (en)
Inventor
Masuyuki Ota
益幸 太田
Masaaki Kitajima
雅明 北島
Yasuyuki Mishima
康之 三島
Soshiro Kuzunuki
壮四郎 葛貫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5304978A priority Critical patent/JPH07159778A/ja
Publication of JPH07159778A publication Critical patent/JPH07159778A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G02F1/13324Circuits comprising solar cells

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】一ドットは赤,緑,青の三画素からなる。一方
のガラス基板上SUB1に、太陽電池SOLと、その上
に、反射体REFR,反射体REFG,反射体REFB
を具備する。反射体REFRは、550nm〜750n
mの光を選択的に反射し、それ以外の光を透過する。同
様に反射体REFG,反射体REFBは、それぞれ、4
50nm〜650nmの光、350nm〜550nmの
光を選択的に反射し、それ以外の光を透過する。 【効果】入射光の2/3のエネルギが、太陽電池に入射
し、電力を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反射型表示装置に係
り、特に、マルチカラー表示可能な反射型表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の反射型カラー表示装置は、液晶表
示装置に代表される。反射型カラー液晶表示装置は、基
板上に形成した金属反射膜と、反射光を着色するカラー
フィルタと、反射光の強度を変調する液晶層で構成した
ものである。この反射型カラー液晶表示装置の代表的な
公知例には、ティー ウチダ エトアル「レフレクティ
ブ マルタカラー リクイド クリスタル ディスプレ
イ」(T.Uchida,et.al,「Reflective Multicolor liquid
Crystal Display」Proceedings of the SID,Vol.27/
3,1986)がある。
【0003】また、液晶表示装置は携帯用ディスプレイ
として応用されるため、バッテリで駆動される。バッテ
リの容量は、システムの大きさによって決定され、携帯
用は、大容量のバッテリは搭載できない。液晶表示装置
の消費電力は、システムの消費電力の大部分を占めるた
め、システムの使用可能時間を短縮する原因となってい
る。そのため、透過型液晶表示装置では、バックライト
光を高効率に利用し、太陽電池を用いて得られた電力を
利用する例として、特開平4−266814 号公報がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、透過型液晶表
示装置は、バックライトを使用するため、大電力を消費
するため、携帯用ディスプレイは望ましくない。その点
で、反射型液晶表示装置は、携帯用ディスプレイとして
相応しいが、システムの使用可能時間を延長するには、
液晶駆動用周辺回路等の消費電力が課題である。
【0005】本発明の目的は、反射型カラー液晶表示装
置およびそれを用いた携帯用システムの携帯時の使用可
能時間の延長のため、充電作業をしないで、長時間使用
可能な反射型カラー液晶表示装置およびそれを用いた携
帯用システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、第一の装置として、所定の波長領域を
反射し、入射光の少なくとも一部の波長を透過する反射
体と、反射体の透過光を光電変換する素子を具備する反
射型カラー表示装置を構成した。
【0007】第一のシステムとして、第一の装置を表示
装置として用いてなる携帯用システムを構成したもので
ある。
【0008】第二のシステムとして、第一の装置を発電
装置として用いてなる発電システムを構成したものであ
る。
【0009】
【作用】図5に本発明の主要部分の構成を示す。図6
(a),(b)に示す様に、反射体1は、入射光の350
nm〜550nmの光、即ち、青(B)の光(反射光
1)を選択的に反射し、それ以外の光を透過するまた、
反射体2は、入射光の450nm〜650nmの光、即
ち緑(G)の光(反射光2)を選択的に反射し、それ以
外の光を透過する。同様に、反射体3は、入射光の55
0nm〜750nmの光、即ち、赤(R)の光(反射光
3)を選択的に反射し、それ以外の光を透過する。図6
の反射率,透過率は、反射体1,2,3のそれぞれによ
って、反射,透過される光の強度と、反射体1,2,3
に入射される全ての光の強度との比率である。また図6
(b)の1ドットは、反射体1,2,3を透過する全て
の光(透過光1+2+3)と、反射体1,2,3に入射
される全ての光の強度との比率を示したものである。マ
ルチカラー表示を行う場合、表示に用いる光は全体の入
射光の1/3であり、残りの2/3の光は、表示には用
いない。従来では、この残りの2/3の光は、カラーフ
ィルタに吸収されるが、図5に示すように、反射体1,
2,3の下の太陽電池を構成することにより、入射光の
2/3のエネルギを電力に変換し、この電力を外部回路
の駆動に用いることによって、表示装置およびシステム
を動作させることが可能である。
【0010】
【実施例】本発明を以下の実施例により具体的に説明す
る。
【0011】(実施例1)図1に本発明の反射型カラー
液晶表示装置の第一の実施例の1ドットの構成を示す。
また、図2は本発明の反射型カラー液晶表示装置の第一
の実施例のシステム構成を示す。
【0012】図1に示すように1ドットは赤(R),緑
(G),青(B)の三画素からなり、それぞれの画素
は、二枚のガラス基板の内に構成した。一方のガラス基
板上SUB1に、Alを蒸着し、Pをドープしたn型ア
モルファスシリコン、ノンドープのi型アモルファスシ
リコン、Bをドープしたp型アモルファスシリコンの順
に成膜し、その上に、透明電極であるITO(インジウ
ム−チン−オキサイド)を成膜し、アモルファスシリコ
ン(a−Si:H)太陽電池SOLを形成した。本実施
例ではアモルファスシリコンを用いたが、図7に示すよ
うに、透過光の波長に合わせて、a−SiC:H,a−
SiGe:H等を用いてもよい。アモルファスシリコン
太陽電池SOL上に透明な絶縁膜かつ保護膜として、窒
化シリコンPSV3を約2μmの厚みに成膜し、その上
にITOと窒化シリコンをそれぞれ十層重ね、反射体R
EFR,反射体REFG,反射体REFBを形成した。
反射体REFR,反射体REFG,反射体REFBは、
ITOと窒化シリコンの界面の反射光と透過光の干渉を
利用して、反射体REFRは、550nm〜750nm
の光を選択的に反射し、それ以外の光を透過するように
ITOと窒化シリコンの膜厚を制御し、同様に反射体R
EFG,反射体REFBは、それぞれ、450nm〜65
0nmの光,350nm〜550nmの光を選択的に反
射し、それ以外の光を透過するようにITOと窒化シリ
コンの膜厚を制御した。それぞれの反射体にはITOを
用いているので、電極として用いることができるので、
反射体REFR,反射体REFG,反射体REFBをそれぞ
れ、セグメント電極として分割形成し、図2に示すよう
な単純マトリクス型の液晶表示装置を構成した。コモン
電極郡Y1〜Ynは垂直走査回路に接続され、セグメン
ト電極郡X1〜Xmは、映像信号駆動回路に接続されて
おり、垂直走査回路,映像信号駆動回路は、コントロー
ラによって駆動されている。反射体REFR,反射体R
EFG,反射体REFBの上には、保護膜PSV1,偏向膜
POL1,配向膜ORI1を形成した。もう一方の基板
SUB2には、ITOでコモン電極COMLを垂直方向
に分割,形成し、その上に保護膜PSV2,偏向膜PO
L2,配向膜ORI2を形成した。それら二枚の基板S
UB1,SUB2の間に液晶を封入した。基板SUB2
にはガラス基板を用いたが、不透明な基板でもかまわな
い。また、SUS基板または単結晶シリコン基板のよう
な導電性を有するものであれば、基板を太陽電池SOL
の一方の電極として用いることができる。また、基板S
UB2の外側には、ファイバープレートFBLを貼付け
た。このファイバープレートFBLは、入射光の入射角
をしぼり、反射体の色純度を高めるために用いた。
【0013】このドットの構成により、1ドットに入射
する可視光の約2/3のエネルギを太陽電池SOLに入
射することができるので、平均日射強度を1KW/m2
とすると、対角10インチの液晶表示装置では、約3
1.5W の太陽エネルギが入射され、太陽電池SOLの
変換効率が約10%であるので、約3.2W の電力が発
電される。図2に示すように、液晶表示装置の大部分に
占められた太陽電池SOLは、安定化電源DCSに接続さ
れ、太陽電池SOLで発電された約3.2W の電力は、
バッテリBTLに充電され、電圧制御回路VCにより、
垂直走査回路VSC,映像信号駆動回路ISC,電源回路お
よびコントローラSPCの電源として供給された。垂直
走査回路VSC,映像信号駆動回路ISC,コントロー
ラ電源回路およびコントローラSPCで消費される電力
は単純マトリクス型液晶表示装置の場合、1W弱である
ので、駆動回路には、十分な電力を補うことができる。
さらに余剰電力は、バッテリBTLに充電され、ホスト
コンピュータHSTおよびフロッピーディスクドライ
ブ,プリンタ等の外部システムの電源用として用いた。
これにより、図2に示すシステムの使用時間が、従来の
ものと比較し、約2〜10倍に延長された。なお、延長
時間のばらつきは使用条件および環境によって異なる。
以上の様に、充電作業をしないで、長時間使用可能な反
射型カラー液晶表示装置およびそれを用いた携帯用シス
テムを提供することができた。本実施例では、本発明の
表示装置をノートパソコンに応用したが、携帯用電話等
の表示装置としても用いることができる。
【0014】(実施例2)本実施例の構成は下記の用件
を除けば、実施例1と同じである。
【0015】図3に本発明の反射型カラー液晶表示装置
の第二の実施例の一ドットの構成を示す。また、図4は
本発明の反射型カラー液晶表示装置の第二の実施例のシ
ステム構成を示す。
【0016】一方の基板SUB1の太陽電池SOLと、
反射膜REFR,REFG,REFBの間に薄膜トランジ
スタTFTを形成した。ゲート電極GTは垂直走査回路
に、ドレイン電極DRは映像信号回路に接続されてい
る。ソース電極SOはそれぞれ反射膜REFR,REF
G,REFBに接続されており、反射膜REFR,REF
G,REFBは1画素毎に分割形成されている。また、
もう一方の基板SUB2に形成された対向電極COMC
は全面共通である。
【0017】本実施例では、太陽電池SOLに入射され
るエネルギは、TFT,配線等で遮光されるので、実施
例1の約70%であり、発電した電力は約2.2W であ
った。TFTを用いたアクティブマトリクス型液晶表示
装置の駆動回路に要する電力は、約1〜2Wであり、駆
動回路には、十分な電力を補うことができた。また、余
剰電力は、実施例1と同様にバッテリBTLに充電さ
れ、ホストコンピュータHSTおよび外部システムの電
源用として用いた。これにより、図4に示すシステムの
使用時間が、従来のものと比較し、約1.5〜7 倍に延
長された。なお、延長時間のばらつきは使用条件および
環境によって異なる。以上の様に、充電作業をしない
で、長時間使用可能な反射型カラー液晶表示装置および
それを用いた携帯用システムを提供することができた。
本実施例でも、本発明の表示装置をノートパソコンに応
用したが、携帯用電話等の表示装置としても用いること
ができる。
【0018】なお、本実施例1,2において、光強度変
調素子として液晶を用いた表示装置についてのみ述べた
が、その他の光強度変調素子を用いた表示装置において
も、同等の効果を得ることができる。
【0019】(実施例3)本実施例の構成は下記の用件
を除けば、実施例1,2と同じである。
【0020】本実施例では、実施例1および実施例2の
表示装置を表示面積が10m2 の看板として用いた。平
均日射強度が1KW/m2であるので、表示面積が10
2の看板では、約10KWの太陽エネルギが入射さ
れ、太陽電池SOLの変換効率が約10%であるので、
約1KWの電力が発電される。この電力の約95%の95
0Wを外部の装置の電力として用いることができた。本
実施例のように本発明の表示装置を用いれば、電力を外
部に供給するための発電装置として用いることができ、
特に看板等の大型表示装置に応用することにより、大電
力を得ることができる。また、看板等に用いる場合、固
定表示でもよいので駆動手段を有しなくても良く、この
場合は発電電力の100%を外部に供給することができ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、入射光の2/3のエネ
ルギを太陽電池を用いて、電力に変換し、光強度変調素
子駆動用の周辺回路およびシステムを動作させることに
よって、充電作業をしないで、長時間使用可能な反射型
カラー表示装置およびそれを用いたノートパソコン等の
携帯用システムを提供することができる。
【0022】また、大型看板等に本発明の反射型カラー
表示装置を用いれば、発電装置として用いることがで
き、看板用途と発電用途を両立した発電システムを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の反射型カラー液晶表示装置の第一の実
施例の一ドットの構成を示す斜視図。
【図2】本発明の反射型カラー液晶表示装置の第一の実
施例のシステム構成を示すブロック図。
【図3】本発明の反射型カラー液晶表示装置の第二の実
施例の一ドットの構成を示す斜視図。
【図4】本発明の反射型カラー液晶表示装置の第二の実
施例のシステム構成を示すブロック図。
【図5】本発明の反射型カラー表示装置の要部の概略お
よびその作用を示す説明図。
【図6】本発明の反射型カラー表示装置の反射体の反射
率(a)と透過率(b)の波長依存性を示す特性図。
【図7】本発明の反射型カラー表示装置の太陽電池の収
集効率の波長依存性を示す特性図。
【符号の説明】
SUB1,SUB2…ガラス基板、SOL…太陽電池、
REFR,REFG,REFB…反射体、PSV1,P
SV2,PSV3,PSV4…透明絶縁膜、POL1,
POL2…偏向膜、ORI1,ORI2…配向膜、FB
L…ファイバープレート、COML…コモン電極、CO
MC…対向電極、TFT…薄膜トランジスタ、GT…ゲ
ート電極、DR…ドレイン電極、SO…ソース電極、P
NL…液晶表示装置、ISC…映像信号回路、VSC…
垂直走査回路、SPC…電源回路およびコントローラ、
DCS…安定化電源、BTL…バッテリ、VC…電圧制
御回路、DIO…逆流防止ダイオード、HST…ホスト
コンピュータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 葛貫 壮四郎 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の波長領域を反射し、入射光の少なく
    とも一部の波長を透過する反射体と、前記反射体の透過
    光を光電変換する素子を具備することを特徴とする反射
    型カラー表示装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記表示装置を用いて
    なる携帯用システム。
  3. 【請求項3】請求項1において、発電装置を用いてなる
    発電システム。
JP5304978A 1993-12-06 1993-12-06 反射型カラー表示装置 Pending JPH07159778A (ja)

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