(57)【要約】  【課題】表示パネルで表示される表示画像の画像品位を十分に保つことができ、且つ、より広い面積で光電変換を行うことができる、光電変換機能を有する表示装置を得ること。  【解決手段】前面基板２１と背面基板２２とを有し、複数の絵素と、前記複数の絵素間に形成されたブラックマトリクス領域２５とを有する画像表示領域で画像を表示する表示パネル２と、前記表示パネル２の前記前面基板２１上に積層された光電変換層１とを備え、前記表示パネル２の前記画像表示領域に形成された前記複数の絵素には、画像表示に寄与しないダミー絵素２６Ｗが含まれていて、前記光電変換層１は、前記表示パネル２の前記ダミー絵素２６Ｗまたは前記ブラックマトリクス領域２５と重複する位置に光電変換素子１１、１２を有し、前記ダミー絵素２６Ｗ以外の前記絵素と重複する位置に、前記表示パネル２における表示画像を透過させる透過領域１３を有している。【選択図】図１
2010060907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板と背面基板とを有し、複数の絵素と、前記複数の絵素間に形成されたブラックマトリクス領域とを有する画像表示領域で画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの前記前面基板上に積層された光電変換層とを備え、
前記表示パネルの前記画像表示領域に形成された前記複数の絵素には、画像表示に寄与しないダミー絵素が含まれていて、
前記光電変換層は、前記表示パネルの前記ダミー絵素または前記ブラックマトリクス領域と重複する位置に光電変換素子を有し、前記ダミー絵素以外の前記絵素と重複する位置に、前記表示パネルにおける表示画像を透過させる透過領域を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記画像表示領域において、赤色絵素と、緑色絵素と、青色絵素と、前記ダミー絵素とが２行２列に配列された絵素の組を形成している請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記画像表示領域において、赤色絵素と、緑色絵素と、青色絵素と、前記ダミー絵素とが２行３列に配列された絵素の組を形成し、前記絵素の組において、中央の列には前記青色絵素と前記ダミー絵素とが配列され、左側の列と右側の列には、前記赤色絵素と前記緑色絵素とがその上下位置を反転させて配列されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ダミー絵素には、常に非表示の信号が印加されている請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記前面基板の前記ダミー絵素と重複する位置に、前記表示パネルから射出される光を遮る遮光層が形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記遮光層は、前記前面基板の前記背面基板と対向する側の面に形成されている請求項５記載の表示装置
【請求項７】
前記表示パネルの前記背面基板が、スイッチング素子を用いて画像表示を行うアクティブマトリクス基板であり、前記アクティブマトリクス基板の前記ダミー絵素と重複する位置に、半導体デバイス素子が形成されている請求項５または６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示パネルとして液晶パネルを備えた、請求項１からの７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示パネルとして有機ＥＬパネルを備えた、請求項１からの７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示パネルとしてプラズマディスプレイパネルを備えた、請求項１からの７のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子の前面基板上に、光電変換を行う光電変換層が積層された表示装置に関し、特に、表示パネルでの表示画像の画像品位を損なうことなく、多くの電力を生成できる光電変換層を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型コンピュータや電子手帳、携帯電話やデジタルカメラ、さらにポータブル型のテレビジョンやＤＶＤプレーヤーなどのモバイル機器の普及が進んでいる。このようなモバイル機器のディスプレイ端末としては、薄型軽量であるという特性から液晶表示装置が多用されている。特に、画像を表示する画像表示領域に形成されたそれぞれの絵素に対応する画素電極に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子を接続し、各画素電極に印加される電圧を制御することのできるアクティブマトリクス基板を背面基板として備えた液晶パネルを有する液晶表示装置は、解像度に優れた鮮明な画像を表示することができるため、ポータブル機器用のディスプレイ端末としての中心的役割を果たしている。
【０００３】
ポータブル機器のディスプレイ端末には、ポータブル機器の電池駆動に対応するため、消費電力の低減が強く求められている。そこで、このようなポータブル機器のディスプレイ端末の低消費電力化に対応するものとして、外部光を取り込んで電力を生成する光電変換機能を備えた液晶表示装置が提案されている。しかし、このような液晶表示装置では、太陽電池などの光電変換素子が通常透明ではないため、液晶パネルの画像表示を行う部分に太陽電池を形成することができず、十分な起電力での発電が行えないという課題があった。
【０００４】
これに対し、画像表示に外光を利用する反射型の液晶パネルを備えた太陽電池付きの液晶表示装置として、液晶層と太陽電池層との間に特定色のみを反射する選択的反射層を形成することで、液晶パネル内部の画素電極に重複して太陽電池を形成することができるようにして、太陽電池の形成面積を広げる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９５７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の太陽電池付き液晶表示装置は、特定色のみを反射する選択的反射層を備えることで、画像表示領域内の画素電極と重複する位置に太陽電池を形成できるようにして、太陽電池の搭載面積を拡大することができるというものである。しかし、選択的反射層を設けたために液晶パネル内で反射される光量が低下し、反射型液晶パネルでの表示画像の輝度が低下する。また、赤色の絵素領域に形成される太陽電池を、赤褐色のアモルファスシリコンを光電変換層としたものとするなどの工夫も開示されているが、液晶パネルで表示される赤、青、緑の各色全てに対応し、かつ、形成されるカラーフィルタでの透過波長と十分に一致した色の太陽電池を得ることは困難である。このため、上記従来の太陽電池付き液晶表示装置では、表示画像の色純度という点において、表示画像の品位が低下することは否めない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を鑑み、表示パネルで表示される表示画像の画像品位を十分に保つことができ、かつ、より広い面積で光電変換を行うことができる、光電変換機能を有する表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の表示装置は、前面基板と背面基板とを有し、複数の絵素と、前記複数の絵素間に形成されたブラックマトリクス領域とを有する画像表示領域で画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの前記前面基板上に積層された光電変換層とを備え、前記表示パネルの前記画像表示領域に形成された前記複数の絵素には、画像表示に寄与しないダミー絵素が含まれていて、前記光電変換層は、前記表示パネルの前記ダミー絵素または前記ブラックマトリクス領域と重複する位置に光電変換素子を有し、前記ダミー絵素以外の前記絵素と重複する位置に、前記表示パネルにおける表示画像を透過させる透過領域を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の表示装置によれば、ダミー絵素を設けることで光電変換層での光電変換を行う面積を広げて、より多くの電力を生成することができ、また、ダミー絵素以外の絵素による表示画像をそのまま透過することで、高い画像品質での画像表示を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明にかかる液晶表示素子は、前面基板と背面基板とを有し、複数の絵素と、前記複数の絵素間に形成されたブラックマトリクス領域とを有する画像表示領域で画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの前記前面基板上に積層された光電変換層とを備え、前記表示パネルの前記画像表示領域に形成された前記複数の絵素には、画像表示に寄与しないダミー絵素が含まれていて、前記光電変換層は、前記表示パネルの前記ダミー絵素または前記ブラックマトリクス領域と重複する位置に光電変換素子を有し、前記ダミー絵素以外の前記絵素と重複する位置に、前記表示パネルにおける表示画像を透過させる透過領域を有している。
【００１０】
上記の構成によれば、表示パネルの画像表示領域と重複する位置の光電変換層のうち、ブラックマトリクス領域と重複する部分に加えて、画像表示に寄与しないダミー絵素と重複する部分でも光電変換を行うことで、光電変換を行う面積を広げて、より多くの電力を生成することができる。また、ダミー絵素以外の絵素と重複する部分では、表示パネルでの表示画像を透過することができるので、画像品位を低下させずに表示パネルでの画像表示を行うことができる。
【００１１】
上記構成の表示装置においては、前記画像表示領域において、赤色絵素と、緑色絵素と、青色絵素と、前記ダミー絵素とが２行２列に配列された絵素の組を形成していること、または、前記画像表示領域において、赤色絵素と、緑色絵素と、青色絵素と、前記ダミー絵素とが２行３列に配列された絵素の組を形成し、前記絵素の組において、中央の列には前記青色絵素と前記ダミー絵素とが配列され、左側の列と右側の列には、前記赤色絵素と前記緑色絵素とがその上下位置を反転させて配列されているが好ましい。このようにすることで、ダミー絵素が形成されていることによって、表示画像に不所望な輝度むらなどが生じることや、画像のざらつき感や解像度の低下などによる画質の低下が生じることを効果的に防止することができる。
【００１２】
さらに、前記ダミー絵素には、常に非表示の信号が印加されていることが好ましい。このようにすることで、表示パネルにおけるダミー絵素の構成を特に変化させることなく、画像表示に寄与しないダミー絵素を実現することができる。
【００１３】
また、前記前面基板の前記ダミー絵素と重複する位置に、さらには、前記前面基板の前記背面基板と対向する側の面に、前記表示パネルから射出される光を遮る遮光層が形成されていることが好ましい。このようにすることで、ダミー絵素部分からの光漏れの可能性をなくすことができ、漏れ光による表示画像の画像品質の低下を防止することができる。
【００１４】
また、この場合において、前記表示パネルの前記背面基板が、スイッチング素子を用いて画像表示を行うアクティブマトリクス基板であり、前記アクティブマトリクス基板の前記ダミー絵素と重複する位置に、電子デバイス素子が形成されていることが好ましい。このようにすることで、画像表示に寄与しないダミー絵素に対応するアクティブマトリクス基板上の領域を有効に活用して、半導体メモリ素子や各種センサなどを形成することができ、これらの素子を利用して、表示パネルの高機能を図ることができる。
【００１５】
さらに、前記表示パネルとして液晶パネルを備えることにより、光電変換機能を備えた液晶表示装置を得ることができ、また、前記表示パネルとして有機ＥＬパネルを備えることにより、光電変換機能を備えた有機ＥＬ表示装置を得ることができ、さらに、前記表示パネルとしてプラズマディスプレイパネルを備えることにより、光電変換機能を備えたＰＤＰ表示装置を得ることができる。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
なお、以下本発明の実施形態の説明では、本発明にかかる表示装置として、表示パネルに、アクティブマトリクス基板を備えた透過型のカラー液晶パネルを用いた場合の構成例を示す。しかし、本発明にかかる表示装置は、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置とする場合であっても透過型の液晶パネルには限定されず、パネル内に反射電極を備えて外光を画像表示に利用する、反射型、または、半透過型の液晶パネルを用いた液晶表示装置とすることができる。さらに、液晶パネルの駆動方法としても、アクティブマトリクス基板を用いたアクティブマトリクス方式に限られず、いわゆる単純マトリクス方式など他の駆動方法を利用することができ、液晶パネルの配向制御方法としても、いわゆる垂直配向方式や横電界を用いるＩＰＳ方式などの各種の方式を用いることができる。
【００１８】
なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかる表示装置は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備えることができる。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を必ずしも忠実に表したものではない。
【００１９】
図１は、本発明の表示装置の実施形態としての、光電変換層を備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態にかかる液晶表示装置１００は、表示パネルとしての液晶パネル２と、液晶パネル２の前面基板２１上、すなわち、表示画像を観察する側の前面基板２１の外側表面上に積層された光電変換層１とを備えている。
【００２１】
液晶パネル２は、前面基板２１と背面基板２２との間に液晶層２３を挟持し、この液晶層２３に所定の電界を印加して液晶分子の配向方向を制御して画像表示を行う。
【００２２】
ガラスなどの絶縁性基板である前面基板２１の内側表面、すなわち同じくガラスなどの絶縁性基板である背面基板２２と対向する側の表面には、背面基板２２上に形成された画像表示のための画素電極２８の形成位置に対応して、カラー表示のための青色フィルタ２６Ｂ、赤色フィルタ２６Ｒ、緑色フィルタ２６Ｇが形成されている。また、これら３色のカラーフィルタ２６Ｂ、２６Ｒ、２６Ｇの他に、着色されたフィルタ層が形成されていないホワイト層２６Ｗを有している。
【００２３】
３色のカラーフィルタ２６Ｂ、２６Ｒ、２６Ｇと、ホワイト層２６Ｗそれぞれの間の領域、および、これら各色フィルタの形成されている領域の周囲には、黒色の樹脂などにより形成されたブラックマトリクス層２５が形成されている。
【００２４】
各色フィルタ２６Ｂ、２６Ｒ、２６Ｇとホワイト層２６Ｗ、これらの間のブラックマトリクス層２５上には、ＩＴＯなどの透明導電性部材からなる対向電極２７が形成されている。さらに、対向電極２７上には、液晶層２３の液晶分子の配向方法を規制する配向膜が形成されているが、図１での図示は省略する。
【００２５】
前面基板２１と液晶層２３を介して対向する背面基板２２の内表面、すなわち前面基板２１と対向する側の表面には、図示しないベースコートや金属配線層、絶縁層などを介して画像を表示するための画素電極２８が形成されている。本実施形態にかかる液晶パネル２では、複数の画素電極２８が行方向および列方向に多数並んでマトリクス状に配列されている。画素電極２８の形成する行の行間部分には、図示しない複数のゲート配線が形成され、画素電極２８の形成する列の列間部分には、複数のソース配線３０が形成されている。これら、互いに垂直に交差するゲート配線とソース配線３０との各交点部分の近傍には、ゲート配線とソース配線３０とに接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ２９が形成され、ＴＦＴ２９は、それぞれ対応する画素電極２８に接続されている。
【００２６】
画素電極２８と、ＴＦＴ２９，ソース配線３０の上には、絶縁性の透明樹脂材料からなる平坦化膜３１が形成されている。この平坦化膜３１は、画素電極２８やソース配線３０などの表面の凹凸を均して、液晶層２３の厚さを均一にするための働きと、平坦化膜３１上に形成される図示しない背面基板２２側の配向膜のラビング作業時などに、ＴＦＴ２９などの電子回路素子が傷つくことを防ぐパッシベーション膜としての機能を果たしている。
【００２７】
本実施形態の液晶パネル２は、画素電極２８に接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ２９を用いて画像表示を行うアクティブマトリクス方式の液晶パネルである。具体的には、図示しないゲート駆動回路が、画素電極２８の形成する列間に配置されたゲート配線を順次選択走査し、この選択したゲート配線に接続されたＴＦＴ２９をＯＮにする。このとき、図示しないソース駆動回路から、ソース配線３０を介して、選択されているゲート配線に接続されたそれぞれの画素電極２８に、画像表示のために必要な所定の電圧が印加される。それぞれの画素電極２８に印加された電圧と、前面基板２１内面に形成された対向電極２７との電位差が、両電極に挟まれた部分の液晶層２３に印加されることで当該部分の液晶層２３中の液晶分子が所定量回転して、液晶パネル２を透過する透過光の偏光方向が制御される。液晶パネル２の前面基板２１と背面基板２２との両外面には、例えば９０°といった所定の角度だけその偏光方向を回転させた状態で、一対の偏光板２４が設けられていて、２枚の偏光板２４の偏光作用と、上記した液晶層での偏光作用とで、液晶パネル２を透過する透過光の明るさが制御され、これによって画像を表示することができる。
【００２８】
なお、本実施形態にかかる液晶パネル２では、ホワイト層２６Ｗが形成された領域が画像表示に寄与しないダミー絵素に相当する。このため、このホワイト層２６Ｗに対応する部分の画素電極２８には、常にダミー絵素を非表示、すなわち表示階調が０となる信号電圧が印加される。
【００２９】
上記のように、背面基板２２の画素電極２８に所定の電圧が印加されて画像表示が行われるため、アクティブマトリクス基板である背面基板２２上の画素電極２８が形成された領域が、液晶パネル２の画像表示領域に該当する。また、それぞれの画素電極２８が画像表示の最小単位である絵素を形成する。したがって、図１に示した液晶パネルの場合は、青色フィルタ２６Ｂが形成されている部分が青色絵素、赤色フィルタ２６Ｒが形成されている部分が赤色絵素、緑色フィルタ２６Ｇが形成されている部分が緑色絵素となり、上記したように、ホワイト層２６Ｗが形成されている部分がダミー絵素となる。また、ブラックマトリクス層２５の形成されている領域が、ブラックマトリクス領域となる。なお、画像表示領域における絵素の配列については、図２を用いて後述する。
【００３０】
液晶パネル２の前面基板２１の外面、すなわち、液晶パネル２で表示された画像を観察する側の面には、光電変換素子である太陽電池１１，１２と、液晶パネル２の表示画像を透過する透過領域１３とを有する光電変換層１が形成されている。
【００３１】
光電変換層１において、液晶パネル２のブラックマトリクス領域と重複する部分には、光起電力効果によって外部から入射する光から電力を生成する光電変換素子としての太陽電池１１が形成されている。また、液晶パネル２のダミー絵素と重複する部分にも、同様に太陽電池１２が形成されている。
【００３２】
この太陽電池１１，１２は、例えば、多結晶シリコンや、単結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン膜を用いて作成することができる。具体的には、本実施形態の液晶表示装置１００では、液晶パネル２の前面基板２１上に、ＩＴＯなどの透明導電性薄膜、または、金属薄膜などで下側電極を形成し、その上にｎ型非晶質シリコン薄膜によるｎ型層を例えば膜厚５〜２０ｎｍで形成する。ｎ型層に積層してｉ型非晶質シリコン薄膜によるｉ型層を例えば膜厚２００〜５００ｎｍで形成する。さらに、ｉ型層に積層してｐ型非晶質シリコン薄膜によるｐ型層を例えば１０〜３０ｎｍ形成し、その上に黒色の金属薄膜などを用いて上側電極を形成している。なお、これらの各層の図示は省略する。
【００３３】
上記した太陽電池１１，１２を構成する各層は、フォトリソグラフ法を用いて所定範囲にのみ形成することができる。このため、所定の露光マスクを正確に位置あわせすることで、液晶パネル２の前面基板２１上の、画像表示領域におけるブラックマトリクス領域であるブラックマトリクス層２５と重複する部分と、ダミー画素であるホワイト層２６Ｗと重複する部分に太陽電池１１，１２を形成することができる。なお、図１では、ブラックマトリクス層２５と重複する部分に形成された太陽電池１１と、ホワイト層２６Ｗと重複する部分に形成された太陽電池１２とを、便宜上分けて図示しているが、太陽電池１１と太陽電池１２とは、連続して形成しても問題はない。
【００３４】
液晶パネル２の青色絵素である青色フィルタ２６Ｂ、赤色絵素である赤色フィルタ２６Ｒ、緑色絵素である緑色フィルタ２６Ｇが形成される領域と重複する領域の光電変換層１は、液晶パネル２の各色絵素の画像表示光を透過する透過領域１３となっている。上記のように、この透過領域１３は、太陽電池１１，１２を形成するための各層が形成されない領域であり、空気層となっている。また、光電変換層１の凹凸を回避する場合には、太陽電池１１，１２が形成されていない領域に、透明度の高い透明樹脂層を形成して、透過領域１３とすることもできる。
【００３５】
このようにして、液晶パネル２の画像表示領域と重複する位置のうち、ブラックマトリクス領域およびダミー絵素と重複する位置で光電変換を行い、ダミー絵素以外の絵素と重複する位置では液晶パネル２での表示画像を透過させる光電変換層１が形成される。
【００３６】
なお、本実施形態の液晶表示装置１００では、液晶パネル２の前面基板２１を形成基板として光電変換層１を形成し、光電変換層１である太陽電池１１，１２と透過領域１３との上に、前面側偏光板２４を積層している。しかし、偏光板２４を前面基板２１上に直接積層貼着して、この偏光板２４の上に、ガラス基板などの上に形成した光電変換層１を積層することもできる。
【００３７】
また、上記では、光電変換素子としての太陽電池として、ｐｉｎ接合構造の薄膜シリコン型太陽電池を例示したが、本実施形態の液晶表示装置に用いられる太陽電池は、これに限られるものではない。薄膜シリコン型太陽電池の場合であっても、ｐｎ接合型を用いることができるし、また、薄膜型に限らずハイブリッド型や球状シリコン型などの他のシリコン膜太陽電池も用いることができる。さらに、他の例えばＧａＡｓ系太陽電池などの化合物系太陽電池、色素増感太陽電池などの有機系太陽電池を用いることもできる。また、光電変換素子としても太陽電池には限られず、光電変換層１として、表示パネルの画像表示領域での各色絵素やブラックマトリクス領域との関係で、所定の部分で光電変換を行い、他の部分では表示画像を透過できるフォトセンサなどの他の素子を用いることもできる。
【００３８】
液晶パネル２の背面、すなわち背面基板２２の外側には、液晶パネル２の液晶層２３を透過して画像表示を行うための照射光３２を射出する、面状光源である図示しないバックライトが配置されている。本実施形態の液晶表示装置１００に使用されるバックライトは、サイドライト型またはエッジライト型と呼ばれる、平板状の導光体とその側面に設けられた冷陰極蛍光管や発光ダイオードなどの光源から構成されたものである。このサイドライト型のバックライトでは、導光体の側面から入射した光源からの照射光が、導光体内部で反射を繰り返して拡散伝搬され、液晶パネル２に対向する側の導光体の主面から均一の照射光３２として照射される。なお、本発明の液晶表示装置１００のバックライトとしては、上記したサイドライト型に限られるものではなく、直下型と呼ばれる、液晶パネル２の背面に、液晶パネル２側に光を照射するように光源を平面的に配置して、光源からの照射光が集光シートや拡散シートなどの光学シートを介して液晶パネルに照射されるタイプを用いてもよい。また、光源も、冷陰極蛍光管や発光ダイオードに限られず、熱陰極蛍光管やＥＬ発光体など各種のものを用いることができる。
【００３９】
次に、図２を用いて、本実施形態の液晶パネル２における画像表示のための各色絵素の配列について説明する。
【００４０】
図２は、液晶パネル２の画像表示領域における前面基板２１の内面に形成された各色フィルタの配列を示す部分拡大平面図である。なお、上記したように、この各色フィルタ層の配列が、そのまま画像表示領域における絵素の配列となる。
【００４１】
図２に示すように、本実施形態の液晶パネル２では、画像表示領域において行方向に、赤色絵素である赤色フィルタ２６Ｒ、緑色絵素である緑色フィルタ２６Ｇ、青色絵素である緑色フィルタ２６Ｂ、ダミー絵素であるホワイト層２６Ｗが、左側から順に配列形成されている。なお、本実施形態の液晶パネルでは、ＲＧＢＷの４色の絵素配列のパターンとして知られる、ペンタイルマトリクス（ＰｅｎＴｉｌｅ  Ｍａｔｒｉｘ）配列と称される絵素の配列方式が採用されている。このペンタイルマトリクス配列は、ＲＧＢＷの４色のフィルタを、２行２列を一つの絵素の組として配列するものであり、ＲＧＢの３色の絵素を用いて、これを列方向に同じ色の絵素が並ぶように配列される通常の絵素配列とは異なるものである。このため、本実施形態の液晶パネル２では、図２に示す上から２行目の行では、赤色フィルタ２６Ｒ、緑色フィルタ２６Ｇ、青色フィルタ２６Ｂ、ホワイト層２６Ｗという配列順序は一行目のものと同じであるが、各色フィルタ２６の形成位置が２つずつずれた状態となっていて、赤色フィルタ２６Ｒの下側に青色フィルタ２６Ｂが、また緑色フィルタ２６Ｇの下側にホワイト層２６Ｗが形成されている。
【００４２】
４色のペンタイルマトリクス配列では、ＲＧＢ三色の絵素に白色の絵素を加えることで表示画像の輝度を向上するものであり、白色の絵素を含めた各色絵素の配列を縦方向１列に並べないことで、表示画面で白色絵素がライン状の輝線として目立ってしまうことを防止するものである。本実施形態の液晶パネル２では、上記したように、ホワイト層２６Ｗを画像表示に寄与しないダミー絵素とし、ダミー絵素と重複する部分に太陽電池１２を形成しているが、図２に示すように、ダミー絵素とＲＧＢ三色の絵素の合計４つの絵素をペンタイルマトリクス配列とすることで、ダミー絵素部分で画像表示が行われないことが画面上で暗い部分となって画像ノイズとして認識されることを防止することができる。
【００４３】
また、上記のように各色フィルタを配列することで、本実施形態の液晶パネル２では、赤色絵素と、緑色絵素と、青色絵素と、ダミー絵素とが２行２列に配列された絵素の組として、上側の行にあたる１行目に赤色絵素と緑色絵素が配列される第１の絵素の組３３ａと、１行目に青色絵素とダミー絵素が配列される第２の絵素の組３３ｂとが、交互に並んで形成されることになる。また、本実施形態の液晶パネル２においては、４色の絵素（サブピクセル）の組を一つの画素（ピクセル）として画像表示信号を入力する通常の画像表示ではなく、仮想的に各色の絵素（サブピクセル）それぞれを一つのピクセルのように見なして画像表示信号を入力するサブピクセルレンダリング技術を適用することができる。このサブピクセルレンダリング技術を適用することで、画像表示領域を形成する絵素に画像表示に寄与しないダミー絵素を含んでいるにもかかわらず、高速対応ができかつ詳細な画像表示を実現することができる。また、ペンタイルマトリクス配列を利用することの効果である、各色絵素の大きさを大きくできるという効果を利用することで、ダミー絵素に重複して形成される太陽電池１２の面積を広げることができ、光電変換層１での電力出力を向上させることができる。
【００４４】
なお、図２で示した各色絵素の配列は、あくまで例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の表示装置における絵素の配列としては、ペンタイルマトリクス配列以外のいろいろな配列を用いることができる。具体的には、赤色絵素、緑色絵素、青色絵素とダミー絵素とで１つの画素を形成することもできる。
【００４５】
また、図２と同じく４色のペンタイルマトリクス配列による場合であっても、ダミー絵素を含めた４つの絵素の配列順序は、図２に示したものには限られない。例えば、図２に示す第１の絵素の組３３ａにおいて、１行目に配列される絵素である赤色絵素と緑色絵素の位置を入れ替え、２行目に配列される絵素である青色絵素とダミー絵素の位置を入れ替えることができる。
【００４６】
さらに、赤色絵素、緑色絵素、青色絵素、ダミー絵素の４色の絵素の配列におけるペンタイルマトリクス配列としての別の配列パターンとして、図３に示すように、一つの絵素の組を２行３列の６つの絵素で構成する例が考えられる。
【００４７】
図３は、図２と同様に、液晶パネル２の画像表示領域における前面基板２１の内面に形成された各色フィルタの配列を示す部分拡大平面図であり、各色フィルタの配列が、そのまま画像表示領域における絵素の配列となる。
【００４８】
図３に示す例では、赤色絵素、緑色絵素、青色絵素、ダミー絵素の四色の絵素の配列として、赤色絵素と緑色絵素を２つずつ、青色絵素とダミー絵素を１つずつ用いて、６つの絵素で２行３列の一つの絵素の組３３ａ、３３ｂを形成している。そして、それぞれの絵素の組３３ａ、３３ｂにおいて、３つの列のうちの中央の列には青色絵素とダミー絵素とが配列され、左側の列と右側の列には、赤色絵素と緑色絵素とが配列されている。この左側の列と右側の列では、赤色絵素と緑色絵素の上下位置が反転されていて、図３の例では、左側の列では赤色絵素が上側で緑色絵素が下側に配列され、右側の列では緑色絵素が上側で赤色絵素が下側に配列されている。また、第１の絵素の組３３ａと、第２の絵素の組３３ｂとでは、中央の列に配列された青色絵素とダミー絵素との配置が逆になっていて、第１の絵素の組３３ａでは青色絵素が上側でダミー絵素が下側に、第２の絵素の組３３ｂではダミー絵素が上側で青色絵素が下側に、それぞれ配置されている。
【００４９】
このような別の形態のペンタイルマトリクス配列とすることで、図２の例に示したものと同じく、ダミー絵素部分で画像表示が行われないことが画面上で暗い部分となって画像ノイズとして認識されることを防止することができる。また、図３の例においても、サブピクセルレンダリング技術を適用することができ、画像表示領域を形成する絵素に画像表示に寄与しないダミー絵素を含んでいるにもかかわらず、高速対応ができかつ詳細な画像表示を実現することができる。なお、図３における絵素の配列も本実施形態である液晶パネル２の絵素配列の例示に過ぎず、例えば赤色絵素と緑色絵素の配置を入れ替えることなどができる。
【００５０】
次に、本実施形態の液晶表示パネル２の別の構成例について、図４および図５を用いて説明する。
【００５１】
図４は、本実施形態の液晶パネル２の、別の構成例の概略構成を示す断面図である。また、図５は、その画像表示領域において前面基板２１の内面に形成された各色絵素の配列を示す部分拡大平面図である。なお、この本実施形態の液晶パネル２の別の構成例では、画像表示領域におけるダミー絵素の構成のみが異なり、他の部分は図１および図２で示した実施形態と同じであるため、同じ部分には同じ符号を付与して、その詳細の説明は省略する。
【００５２】
本実施形態の別の構成例では、前面基板２１の内表面、すなわち、背面基板２２と対向する側の面の各色フィルタが形成されている部分で、画像表示に寄与しないダミー絵素に相当する領域が、遮光層２６Ｍとなっている点が、着色フィルタ層が形成されていないホワイト層２６Ｗであった上記の実施形態のものと異なる。
【００５３】
このようにすることで、図示しないバックライトからの照射光３２が、液晶パネル２内を透過して画像表示面から射出されることを、遮光層２６Ｍで物理的に防止することができる。このため、ダミー絵素である遮光層２６Ｍに重複する部分に形成された、太陽電池１２が光を透過する性質の膜構成であったとしても、太陽電池１２形成部分からの光漏れを確実に防止し、表示画像の品位を低下させることを防止できる。なお、このような効果を発揮させるために、遮光膜２６Ｍは、図４に示すように前面基板２１の内側の表面に密着して形成することが好ましい。
【００５４】
画像表示領域の平面的構成を示す図５で、「Ｍ」と表した絵素が、この遮光層２６Ｍの形成部分であり、遮光層２６Ｍの材料としては、クロムなどの金属膜や黒色の樹脂膜を利用することができる。
【００５５】
このように、画像表示に寄与しないダミー絵素部分を、液晶パネルからの透過光を遮る遮光層２６Ｍとすることによって、ダミー絵素に相当する部分の液晶層２３での、液晶分子の配向方向を制御する必要が無くなる。このため、ダミー絵素の部分では、他のＲＧＢ三色の絵素部分では必要な画素電極２８が不要となる。そこで、この画素電極２８を他の半導体デバイスと置き換えることができる。
【００５６】
図６は、このような別の構成例のさらなる応用形態の概略構成を示す断面図である。
【００５７】
図６に示すように、各色フィルタの形成される領域でダミー絵素に相当する部分に、遮光層２６Ｍが形成された液晶パネル２において、画素電極２８の形成部分に半導体デバイスである例えばＳＲＡＭ３４を形成することができる。このようにして、画像表示に寄与しないダミー画素に相当する部分であるために不要となる、画素電極の形成部分を用いて、ＳＲＡＭ３４などの半導体デバイスを設けることで、パネル内にメモリ機能を備えたより多機能な液晶パネル２を得ることができる。
【００５８】
なお、この半導体デバイスとしては、上記したＳＲＡＭやＤＲＡＭ、不揮発性メモリなどのメモリ素子の他に、ロジック回路、各種のアンプ、キャパシタなどを形成することもできる。このような半導体デバイスを液晶パネル２内に設けることにより、液晶パネル２の省電力化や、使用されている機器において瞬停や電池切れなどが生じた場合に、表示画像のバックアップを図ることができる。また、温度センサや圧力センサなどを配置することで、センシング機能を付加することができる。
【００５９】
なお、画素電極２８の代わりに形成された半導体デバイスは、背面基板２２表面に形成されるＴＦＴ２９など、画像表示に必要な他の半導体デバイスと同時に形成することができるので、この置き換えられた半導体デバイスを形成するためだけに、特別な製造工程を付加する必要もない。
【００６０】
以上、本発明にかかる表示装置において画像表示を行う表示パネルとして、液晶パネル２を用いた例について説明したが、本発明の表示装置はこれに限られるものではない。液晶パネル以外にも、有機、または、無機のＥＬパネル、電界放射型などの冷陰極表示パネル、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などの各種の画像表示パネルを使用することができる。表示パネルとしてＥＬパネルや、プラズマディスプレイパネルなどの自発光型のパネルを用いた場合には、ダミー絵素での画像表示を行わない分の電力を、画像表示を行う他の絵素の画像表示に振り向けることができる。このため、画像表示を行わないダミー絵素では不要となるバックライト光を、他の画像表示を行う絵素に振り分けることができない液晶パネルを表示パネルとして用いた場合よりも、より電力効率のよい表示装置を得ることができる可能性がある。
【００６１】
以上説明したように、本発明の表示装置は、表示画像の品位を低下させることなく、光電変換層における光電変換部分の面積を広くすることができるので、より多くの電力を生成することができる。このため、自己の消費電力を自分でまかなうことができる、モバイル機器に電力負担をかけないディスプレイモニタの実現性を、より高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、光電変換機能を有した画像表示装置として、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す断面構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる液晶パネルの、画像表示領域における絵素の構成を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる液晶パネルの、画像表示領域における絵素の他の構成を示す部分拡大図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の他の構成例の概略を示す断面構成図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる液晶パネルの他の構成例における画像表示面の絵素の構成を示す部分拡大図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるさらなる応用例の概略構成を示す断面構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      光電変換層
２      液晶パネル（表示パネル）
１１    太陽電池（光電変換素子）
１２    太陽電池（光電変換素子）
１３    透過領域
２１    前面基板
２２    背面基板
２３    液晶層
２４    偏光板
２５    ブラックマトリクス層（ブラックマトリクス領域）
２６Ｒ  赤色フィルタ（赤色絵素）
２６Ｇ  緑色フィルタ（緑色絵素）
２６Ｂ  青色フィルタ（青色絵素）
２６Ｗ  ホワイト層（ダミー絵素）
２６Ｍ  遮光層（ダミー絵素）
２７    対向電極
２８    画素電極
２９    ＴＦＴ
３０    ソース配線
３１    平坦膜
３２    照射光
３３    絵素の組
３４    ＳＲＡＭ（半導体デバイス）
１００  液晶表示装置（表示装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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