JP2004142292A - 電子ステンドグラス - Google Patents

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Toshiyuki Miyadera
宮寺 敏之
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Abstract

【課題】通電により発光し、室内側からと室外側からとの双方向から楽しむことのできる電子ステンドグラスを提供する。
【解決手段】電子ステンドグラス11は、対向配置される一対の透明支持体13,14により、有機EL素子17で板状に形成されている光透過性の板状発光部16を挟持させている。有機EL素子17は、陰極となる第1電極18と陽極となる第2電極19との間に有機EL層21,22,23を挟んだ構成である。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ステンドグラスに関する。
【0002】
【従来の技術】
図12は、通常のステンドグラスを示す図である。ステンドグラスは、透明ガラス、色板ガラス、透光性プラスチック等から構成される透明基材1の片面に顔料、染料等から構成される透光性の着色層2を焼き付け、形成した個々のガラス片を断面がH型の鉛製枠等によって継ぎ合わせて、画像や文様を表すものである。
【0003】
ステンドグラスは、ステンドグラスで隔てられた外部空間の照度が、鑑賞する場所よりも高い場合に、透過する光により着色層2の発色が鮮やかになる。従って、住宅の窓等にステンドグラスを装着した場合、例えば、晴天の日中等で、室内よりも室外の方が照度が高く、室外から室内に向かって強い光りが照射されている場合には、室内側から鑑賞すれば、着色層2の鮮やかな発色を鑑賞することができる。しかし、室外側からは、着色層2の鮮やかな発色を鑑賞することはできない。その逆に、夜間等で、室外よりも室内の方が照度が高く、室内から室外に向かって光が照射される場合には、室外側から鑑賞した場合には、着色層2の鮮やかな発色を鑑賞することができるが、室内側からは無理である。
【0004】
このように、通常のステンドグラスは、ステンドグラスで隔てられる内外空間における照度の大小が逆転すると、それに伴って、美しく鑑賞できる空間も逆転してしまい、例えば、室内等では、美しく鑑賞できる時間等が制限されるという問題があった。
【0005】
このような問題を解消するために、図13に示す電子ステンドグラス4が提案されている。
この電子ステンドグラス4は、色板ガラス等の透明支持体6の片面に、通電によって発光するLED等の電子デバイス7を発光面を透明支持体6側にして敷き詰めるもので、電子デバイス7の発生する光が透明支持体6の反対側に漏れないように、電子デバイス7を支持するデバイス支持板9には非透光性材料を用いる。
この電子ステンドグラス4では、電子デバイス7の出射する光が透明支持体6を透過するため、透明支持体6を室内側に向けておけば、常に、室内側から、透明支持体6を透過した光の発色を楽しむことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電子ステンドグラス4は、デバイス支持板9が非透光性のため、外光が十分な照度を持つ昼間においても、電子デバイス7に通電して、電子デバイス7を作動状態に維持しなければ、ステンドグラスとして機能させることができず、常時通電していなければならないために、維持費がかさんでしまう。
また、電子ステンドグラス4は、背面が光透過性を有していないため、双方向からステンドグラスを楽しむことが不可能である。
【0007】
本発明が解決しようとする課題としては、上述したように、LEDを電子ステンドグラスに用いた場合には、常にLEDを作動状態にしなければならない、背面側からステンドグラスを楽しむことが不可能である等が挙げられる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の電子ステンドグラスは、通電によって発光する有機EL素子によって構成される光透過性の板状発光部を備えている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態に係る電子ステンドグラスを詳細に説明する。
【0010】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る電子ステンドグラスの第1の実施形態を示したものである。本実施形態の電子ステンドグラス11は、対向配置される一対の透明支持体13,14で、光透過性の板状発光部16を挾持させた構成である。
【0011】
前記一対の透明支持体13,14は、一般的なステンドグラスに使用される透明な板ガラス、又はプラスチック板で、電極を機械的に支持する機構部品として機能している。また、各透明支持体13,14は、必要に応じて、その片面には、光透過性の着色層が装備される。
【0012】
図示の板状発光部16は、1個又は平面状に敷き並べられた複数個の有機EL素子17で板状に形成されている。
【0013】
有機EL素子は、通常、図2に示すように、陰極となる第1電極18と陽極となる第2電極19との間に、有機EL層20を挟んだ構成である。
有機EL層20は、電子輸送層20aと、発光層20bと、正孔輸送層20cと、正孔注入層20dとを第1電極18側から順に積層配備した構成である。
【0014】
この有機EL素子の一対の電極18,19に接続された電源31によって一対の電極18,19に通電されると、陰極から発生する電子が矢印dに示すように電子輸送層20aを伝って発光層20bに流れ、陽極から発生するホールが矢印eに示すように正孔注入層20d,正孔輸送層20cを伝って発光層20bに流れる。そして、発光層20bに到達した電子とホールが、再結合することで、光を出射する。この光は、等方性の光であり、陽極及び陰極側にほぼ同量の光が出射される。ここで、陽極となる第2電極19上に配置された透明支持体13を色板ガラスとし、陰極となる第1電極18上に配置された透明支持体14を色板ガラスとすることで、色板ガラス13,14を鮮やかに発色させることができる。
【0015】
本実施形態では、板状発光部16を構成する有機EL素子17は、光透過性の第1電極18と、この第1電極18に対向配置される光透過性の第2電極19と、これらの一対の電極18,19間に挾持状態に敷き並べられて前記一対の電極18,19への通電によって発光する発光層を有した複数個の有機EL層21,22,23……とを備えた板状である。
本実施形態の場合、第1電極18は陰極であり、第2電極19は陽極である。また、図1には示していないが、これらの一対の電極18,19に通電(電圧を印加)する電源が装備されている。
なお、各有機EL層21,22,23,……は、図2に示した有機EL層20と同様の構成である。
【0016】
以上の構成の電子ステンドグラス11では、通電により発光する電子デバイスとして有機EL素子17を使用していて、有機EL素子17によって形成した板状発光部16が光透過性を有している。例えば、外光が十分な照度を持つ昼間においては、通電によらずに、板状発光部16を通過する外光によってステンドグラスとしての着色層の鮮やかな発色を鑑賞することができ、外光が不足する夜間等には電子デバイスとしての有機EL素子17への通電によって板状発光部16を発光させ、板状発光部16から出射された光を透明支持体13に透過させることで、着色層の鮮やかな発色を鑑賞することができ、従って、昼夜を問わず美しく鑑賞することができる。
【0017】
しかも、外光が十分な照度を持つときには、有機EL素子17へは通電せずに、外光によって着色層を発色させることによって、節電することができ、節電によって維持費の軽減を図ることができる。
【0018】
(第2実施形態)
図3は、本発明に係る電子ステンドグラスの第2の実施形態を示したものである。
この第2の実施形態の電子ステンドグラス41は、図1に示した電子ステンドグラス11において、前記有機EL層21,22,23,……から出射した光の波長を選択するカラーフィルタ43a,43b,43c,……を前記透明支持体13と第2電極19との間に配置している。
追加したカラーフィルタ43a,43b,43c,……以外の構成は、第1の実施形態と共通であるので、共通の構成には同番号を付して説明を省略する。
【0019】
各カラーフィルタ43a,43b,43c,……は、選択する波長が異なるもので、各有機EL層21,22,23,……毎に、異なった色の発光を生じさせる。
有機EL素子が出射した光の色を変える方法としては、白色発光をカラーフィルタを用いて色変換する方法と、青色発光をカラーフィルタを用いて色変換する方法とがあるが、どちらの方法も採用可能である。
【0020】
なお、以上の実施形態では、一対の電極18,19のそれぞれが透明支持体13,14で支持される構成であった。
しかし、何れか一方の電極のみを透明支持体で支持する構成として、他方の電極は、一方の電極側に結合することで、使用する透明支持体の数量を減らすことができる。
即ち、電極を支持する透明支持体は、第1電極18又は第2電極19の少なくとも一方に装備すればよく、一方の電極のみに透明支持体を設けた構造とすることで、使用する透明支持体の数量を減らして、電子ステンドグラスの小型化や軽量化を図ることができる。
【0021】
(第3実施形態)
図4は、本発明に係る電子ステンドグラスの第3の実施形態を示したものである。
この第3の実施形態の電子ステンドグラス45は、図1に示した電子ステンドグラス11において、前記第1電極18及び前記第2電極19に電圧を供給する電源として、光透過性の太陽電池47を、前記第1電極18上に積層配置している。
なお、太陽電池47は、透明支持体の代わりに第1電極18上に積層装備していて、この点以外の構成は、第1の実施形態と共通であるので、共通の構成には同番号を付して説明を省略する。
【0022】
太陽電池47は、太陽等の光が照射されることにより内部に電位差が生じ、電極間に電圧を供給する。このように太陽電池47を搭載することで、太陽エネルギーを有効に活用して、石油等のエネルギー資源の節約を果たすことができる。また、太陽電池47を光透過性とすることで、太陽電池47自体を第1電極18を支持する透明支持体として機能させることができて、太陽電池47の追加が電子ステンドグラスの大型化を招くことを防止することができる。
【0023】
(第4実施形態)
図5は、本発明に係る電子ステンドグラスの第4の実施形態を示したものである。
この第4の実施形態の電子ステンドグラス49は、図4に示した電子ステンドグラス45において、前記第2電極19と透明支持体13との間に、前記有機EL層21,22,23,……から出射した光の波長を選択するカラーフィルタ43a,43b,43c,……を追加装備している。
追加したカラーフィルタ43a,43b,43c,……以外の構成は、第3の実施形態と共通であり、また、カラーフィルタ43a,43b,43c,……は図3の第2の実施形態のものと共通である。他の実施形態と共通の構成には同番号を付して説明を省略する。
【0024】
この電子ステンドグラス49の場合も、各カラーフィルタ43a,43b,43c,……は、選択する波長が異なるもので、各有機EL層21,22,23,……毎に、異なった色の発光を生じさせる。色変換の方法としては、白色発光をカラーフィルタを用いて色変換する方法と、青色発光をカラーフィルタを用いて色変換する方法とのいずれの方法も採用可能である。
【0025】
(第5実施形態)
図6は、本発明に係る電子ステンドグラスの第5の実施形態を示したものである。
この第5の実施形態の電子ステンドグラス51は、以上の各実施形態で使用した有機EL素子17の一対の電極18,19に電圧を印加する電源52が、外光強度を検出する光センサ53を備えて、外光強度に応じて、前記第1電極18及び第2電極19間に電圧を印加する構成となっている。
上記電源52は、具体的には、例えば、外部の照度が下がる夕方になると有機EL素子17が発光し、外部の照度が上がる朝になると有機EL素子17が消光する構成で、光センサ53は外部の光量を検出するセンサである。この光センサ53の装備位置は、有機EL素子17上の適宜位置に組み付けてもよく、また、ステンドグラス51の近傍の適宜箇所に取り付けるようにしても良い。
【0026】
なお、第3の実施形態や第4の実施形態のように、電源として太陽電池47を装備する電子ステンドグラスの場合は、太陽電池47から各電極18,19への電圧印加が、外光強度に応じてオン・オフされるように、出力制御回路を前記太陽電池47に組み込むようにしても良い。
【0027】
(第6実施形態)
図7は、本発明に係る電子ステンドグラスの第6の実施形態を示したものである。
この第6の実施形態の電子ステンドグラス55は、以上の各実施形態で使用した有機EL素子17の一対の電極18,19に電圧を印加する電源57が、電源からの出力をオン・オフするタイマ59を備えて、所定の時刻となった時に、前記第1電極及び前記第2電極間に電圧を印加する構成となっている。
この電子ステンドグラス55の場合も、電源57が電圧を印加する時間を、適宜に設定することで、日中は有機EL素子17に通電せず、夜間に有機EL素子17に通電させることができる。また、通電時刻を細かく設定することで、夜間等でも鑑賞する時間帯のみに有機EL素子17に通電させることもできる。
【0028】
(第7実施形態)
図8及び図9は、本発明に係る電子ステンドグラスの第7の実施形態を示したものである。
この第7の実施形態の電子ステンドグラス61は、対向配置された一対の透明支持体13,14間に配置されて通電によって発光する板状発光部63が、複数個(図示例では4個)の有機EL素子64と、隣接する有機EL素子64相互間を仕切る絶縁材料製のフレーム68とを備えた構成を成している。
各有機EL素子64は、図9に示すように、光透過性の第1電極18と、この第1電極に対向配置される光透過性の第2電極19と、これらの一対の電極18,19間に挾持されてこれらの一対の電極18,19への通電によって発光する発光層を有した有機EL層20とを備えている。
【0029】
この第7の実施形態の電子ステンドグラス61は、フレーム68によって仕切られた有機EL層20毎に一対の電極18,19が装備されて、各有機EL層20相互が互いに独立に発光操作可能である点で、図1に示した電子ステンドグラス11と異なっている。
なお、図1に示した電子ステンドグラス11の場合は、一対の電極18,19間に複数個の有機EL層21,22,23,……が配置されていて、複数個の有機EL層21,22,23,……が一対の電極18,19への通電によって一括して発光操作される。
【0030】
この電子ステンドグラス61のように、各有機EL層20毎に独立に電極18,19を装備することで、複数個の有機EL素子64を個別に発光させることができる。従って、例えば、板状発光部63上の一部の有機EL素子64にのみを発光させたり、発光させる有機EL素子64を一定時間毎に変更するなどによって、より多様な発色表現をすることができる。
【0031】
なお、有機EL素子64間を絶縁性のフレーム68で仕切った場合、図9に示したように、前記フレーム68は中空のパイプ構造として、前記第1電極18及び第2電極19に電圧を印加する配線材71,72を前記フレーム68内に組み込んだ構成とすると良い。
このようにすると、電源から各有機EL素子64の電極18,19に電圧を導く配線が、外部に露出せず、外観の意匠性等を向上させることができると同時に、配線が外部に晒されて痛むことを防止することができる。
【0032】
なお、配線材71,72は、導体の周囲に絶縁被覆が施された通常の被覆電線を使用すればよいが、フレーム68の構造を工夫することで、絶縁基板等の上に、導体を印刷形成した配線パターンを流用することも可能である。
【0033】
また、上記の図8及び図9に示した構造の電子ステンドグラス61の場合も、各有機EL素子64に電圧を印加する電源に、外部の光量を検出する光センサやタイマを装備して、例えば、夕方になると各有機EL素子64が発光し、朝になると各有機EL素子64が消光するように、外光強度に応じて電源の動作が制御される構成とすると良い。
【0034】
また、上記の図8及び図9に示した構造の電子ステンドグラス61の場合も、各有機EL層20から出射した光の波長を選択するカラーフィルタを、各有機EL素子64毎に個別に装備する構成として、各有機EL素子64毎に、発色を制御するようにしても良い。この場合も、白色発光をカラーフィルタを用いて色変換する方法と、青色発光をカラーフィルタを用いて色変換する方法とのいずれの方法も採用可能である。
【0035】
また、図9に示したように、第7の実施形態の電子ステンドグラス61は一対の電極18,19のそれぞれが透明支持体13,14で支持される構成であった。
しかし、何れか一方の電極のみ(例えば、陽極となる第2電極19のみ)を透明支持体で支持する構成として、他方の電極は、一方の電極側に結合することで、使用する透明支持体の数量を減らして、電子ステンドグラスの小型化や軽量化を図ってもよい。
【0036】
図10(a),(b)は、本発明に係る電子ステンドグラスの第8の実施形態を示したものである。
この第8の実施形態の電子ステンドグラス75は、第7の実施形態で示した構成を電気スタンド77の傘78に応用したものである。
この電子ステンドグラス75は、フレーム81で仕切られた複数個の有機EL素子83a,83b,83c,……に対して、各有機EL素子毎に電源85からの電圧印加を制御するコントローラ87を備えた構成である。
【0037】
有機EL素子83の具体的な構成は、基本的に第7の実施形態における有機EL素子64と同様である。
このようにコントローラ87を備えたことで、複数個の各有機EL素子83a,83b,83c,……を互いに独立に、任意の有機EL素子を光らせることができ、電子ステンドグラス75における着色層の発色をより多様に変化させて楽しむことができる。
【0038】
図11(a),(b)は、本発明に係る電子ステンドグラスの第9の実施形態を示したものである。
この第9の実施形態の電子ステンドグラス91は、前述の第8の実施形態のものを更に改良したもので、複数の透過性の板状発光部93と、隣接する板状発光部93間を仕切る絶縁材料製のフレーム94とを備えている。
そして、各板状発光部93は、図11(b)に示すように、複数個のカラーユニット95をマトリクス状に縦横に敷き並べた構成を成している。
また、各カラーユニット95は、それぞれ異なる色の発光を行う複数個の有機EL素子が組み込まれている。
【0039】
各カラーユニット95に組み込まれる複数個の各有機EL素子自体は、図示はしないが、各有機EL素子毎に独立して発光を制御されるもので、図2に示したように、陰極となる光透過性の第1電極と、この第1電極に対向配置されて陽極として機能する光透過性の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に挾持されて前記第1及び第2電極への通電によって発光する発光層を有した有機EL層とを備えている。
【0040】
更に、図示していないが、この電子ステンドグラス91には、各カラーユニット95の発色を各カラーユニット毎に個別に制御するコントローラが備えられている。
【0041】
以上の電子ステンドグラス91は、各カラーユニット95に、R(レッド),G(グリーン),B(ブルー)の各色の発色をする複数個の有機EL素子を組み込んだ構成とすることで、例えば、ディスプレイパネルとして機能させることが可能となる。また、各カラーユニット95の発色を制御するコントローラに、テレビチューナとしての画像処理機能(画像表示機能)を備えることで、ステンドグラスの一部を、テレビ用のディスプレイとして働かせることが可能となる。
【0042】
なお、各板状発光部93相互で、各カラーユニット95の発光色を揃えることで、板状発光部をモノトーンで発光させることもでき、複数個の板状発光部93を、広い発光面を有した単一の発光部として利用することもできる。
【0043】
以上説明したように、本発明に係る各実施形態の電子ステンドグラスによれば、通電により発光する電子デバイスとして有機EL素子を使用していて、有機EL素子によって形成した板状発光部が光透過性を有しているため、例えば外光が十分な照度を持つ昼間においては、通電によらずに、板状発光部を通過する外光によってステンドグラスとしての着色層の鮮やかな発色を鑑賞することができ、外光が不足する夜間等には電子デバイスとしての有機EL素子への通電によって、着色層の鮮やかな発色を鑑賞することができる。従って、ステンドグラスを昼夜を問わず美しく鑑賞することができる。
【0044】
さらに、外光が十分な照度を持つときには、有機EL素子へは通電せずに、外光によって着色層を発色させることによって、節電することができ、節電によって維持費の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子ステンドグラスの第1の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図2】図1に示した電子ステンドグラスで使用する有機EL素子の構成を示す縦断面図である。
【図3】本発明に係る電子ステンドグラスの第2の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図4】本発明に係る電子ステンドグラスの第3の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図5】本発明に係る電子ステンドグラスの第4の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図6】本発明に係る電子ステンドグラスの第5の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図7】本発明に係る電子ステンドグラスの第6の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図8】本発明に係る電子ステンドグラスの第7の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図9】図8のC−C断面図である。
【図10】(a)は本発明に係る電子ステンドグラスの第8の実施形態を傘に組み込んだ電気スタンドの斜視図、(b)は(a)に示した電気スタンドの傘に組み込まれた有機EL素子の発光制御のブロック図である。
【図11】(a)は本発明に係る電子ステンドグラスの第9の実施形態の平面図、(b)は(a)に示したB部の拡大図である。
【図12】従来のステンドグラスの概略構成図である。
【図13】従来の電子ステンドグラスの概略構成図である。
【符号の説明】
11 電子ステンドグラス
13,14 透明支持体
16 板状発光部
17 有機EL素子
18 第1電極(陰極)
19 第2電極(陽極)
20,21,22,23,…… 有機EL層
31 電源
33 透明な色板ガラス
41 電子ステンドグラス
43a,43b,43c,…… カラーフィルタ
45 電子ステンドグラス
47 太陽電池
49 電子ステンドグラス
51 電子ステンドグラス
52 電源
53 光センサ
55 電子ステンドグラス
57 電源
59 タイマ
61 電子ステンドグラス
63 板状発光部
64 有機EL素子
68 フレーム
71 配線材
75 電子ステンドグラス
81 フレーム
83a,83b,83c,…… 有機EL素子
91 電子ステンドグラス
93 板状発光部
95 カラーユニット

Claims (17)

  1. 通電により発光する有機EL素子を有する光透過性の板状発光部を備えたことを特徴とする電子ステンドグラス。
  2. 前記有機EL素子は、
    光透過性の第1電極と、
    前記第1電極に対向配置される光透過性の第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に挾持され、前記第1及び第2電極への通電により発光する発光層をそれぞれ有する複数個の有機EL層と、
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電子ステンドグラス。
  3. 前記有機EL層から出射した光の波長を選択するカラーフィルタを備えたことを特徴とする請求項2に記載の電子ステンドグラス。
  4. 前記第1電極及び前記第2電極の一方を支持する透明支持体を備えたことを特徴とする請求項2又は3に記載の電子ステンドグラス。
  5. 前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加する光透過性の太陽電池を、前記第1電極上に積層配置したことを特徴とする請求項2乃至4の何れかに記載の電子ステンドグラス。
  6. 電子ステンドグラス外部の光強度に応じて、前記第1電極及び第2電極間に電圧を印加する電源を備えたことを特徴とする請求項2乃至4の何れかに記載の電子ステンドグラス。
  7. 前記太陽電池が、前記外部光強度に応じて、電圧を印加することを特徴とする請求項5に記載の電子ステンドグラス。
  8. 所定の時刻となった時に、前記第1電極及び前記第2電極間に電圧を印加する電源を備えたことを特徴とする請求項2乃至4の何れかに記載の電子ステンドグラス。
  9. 前記板状発光部が、複数個の有機EL素子と、隣接する前記有機EL素子間を仕切る絶縁性のフレームとを有し、
    各有機EL素子は、
    光透過性の第1電極と、
    この第1電極に対向配置される光透過性の第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に挾持され、前記第1及び第2電極への通電により発光する発光層を有する有機EL層と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子ステンドグラス。
  10. 前記フレームに、前記第1電極と前記第2電極間に電圧を印加する配線材を組み込んだことを特徴とする請求項9に記載の電子ステンドグラス。
  11. 電子ステンドグラス外部の光強度に応じて、前記第1電極及び第2電極間に電圧を印加する電源を備えたことを特徴とする請求項10に記載の電子ステンドグラス。
  12. 前記有機EL層から出射した光の波長を選択するカラーフィルタを備えたことを特徴とする請求項9乃至11の何れかに記載の電子ステンドグラス。
  13. 前記第1電極及び前記第2電極の少なくとも一方を支持する透明支持体を備えたことを特徴とする請求項9又は12の何れかに記載の電子ステンドグラス。
  14. 前記複数の有機EL素子それぞれへの電圧印加を制御するコントローラを備えたことを特徴とする請求項9乃至請求項13の何れかに記載の電子ステンドグラス。
  15. 前記板状発光部は、マトリクス状に配置された複数のカラーユニットを有し、
    各カラーユニットは、それぞれ異なる色の発光を行う複数個の有機EL素子が組み込まれていることを特徴とする請求項1記載の電子ステンドグラス。
  16. 前記複数の有機EL素子は、光透過性の第1電極と、この第1電極に対向配置される光透過性の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に挾持されて前記第1及び第2電極への通電によって発光する発光層を有した有機EL層とを備えることを特徴とする請求項15に記載の電子ステンドグラス。
  17. 前記カラーユニットの発色を前記カラーユニット毎に個別に制御するコントローラを備えたことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の電子ステンドグラス。
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