JP2005182076A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置のうち、太陽電池を備える液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device including a solar cell among liquid crystal display devices.
液晶による表示装置は、CRT表示装置、プラズマ表示装置等に比べて消費電力が少なく、かつ薄型にできることから、例えば、PDA端末、携帯電話、ノートパソコン、ビデオカメラ等の表示素子として盛んに使用されている。一方、アモルファスシリコン太陽電池や単結晶シリコン太陽電池に代表される太陽電池は、光を照射するだけで発電可能なため、電卓等に用いられている。 Liquid crystal display devices consume less power than CRT display devices, plasma display devices, etc., and can be made thin, so they are actively used as display elements for PDA terminals, mobile phones, notebook computers, video cameras, etc. ing. On the other hand, solar cells typified by amorphous silicon solar cells and single crystal silicon solar cells are used for calculators and the like because they can generate power only by irradiating light.
ところで、液晶による表示装置に太陽電池を搭載し、太陽電池により得られる電力を利用して表示装置を駆動することにより表示装置の消費電力を省力化することが検討されている。この一例として、液晶表示面が含まれている平面内に太陽電池を設置する案がある。しかしながら、太陽電池の設置面積が制限されるため、得られる電力に限界がある。 By the way, it has been studied to save power consumption of a display device by mounting a solar cell on a liquid crystal display device and driving the display device using electric power obtained by the solar cell. As an example of this, there is a proposal of installing a solar cell in a plane including a liquid crystal display surface. However, since the installation area of the solar cell is limited, there is a limit to the power that can be obtained.
このようなことから、液晶表示面の背面側に太陽電池を配置することが試みられている。例えば、特許文献1の段落[0016]には、バックライト光源の出力光が液晶表示素子の照明に完全に利用されきれていないことに着目し、液晶表示素子の照明に利用されていない部分(例えば、前記公報の図2におけるバックライト光源12の背面側)に太陽電池を設けることで、特別なエネルギーを必要とすることなく、液晶駆動用の電圧を得ることが開示されている。
For this reason, attempts have been made to arrange solar cells on the back side of the liquid crystal display surface. For example, in paragraph [0016] of Patent Document 1, attention is paid to the fact that the output light of the backlight light source is not completely used for the illumination of the liquid crystal display element, and the portion not used for the illumination of the liquid crystal display element ( For example, it is disclosed that a liquid crystal driving voltage can be obtained without requiring special energy by providing a solar cell on the back side of the
しかしながら、液晶表示素子を照明するための光路でない部分に太陽電池を設けるだけでは、太陽電池から大きな電力を得ることが困難であった。
本発明は、太陽電池を備える液晶表示装置であって、一定光量の光源による太陽電池発電量が向上された液晶表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device including a solar cell, in which the amount of solar cell power generated by a light source having a constant light amount is improved.
本発明に係る液晶表示装置は、液晶セルと、
前記液晶セルの背面側に光を照射する光源と、
前記光を前記液晶セルに導く導光板と、
前記液晶セルと前記導光板の間に配置されており、光透過領域と、外部から入射した光を前記液晶セル側に反射させると共に前記外部から入射した光で光電変換反応を行う太陽電池から形成された反射・光電変換領域とを備える半透過反射手段と、
前記半透過反射手段と前記導光板の間に配置されており、前記液晶セルによる表示に必要な偏光成分を透過させると共に前記偏光成分とは異なる偏光成分を前記導光板側に反射させる反射偏光手段と
を具備することを特徴とする。
A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal cell,
A light source that irradiates light to the back side of the liquid crystal cell;
A light guide plate for guiding the light to the liquid crystal cell;
It is disposed between the liquid crystal cell and the light guide plate, and is formed of a light transmission region and a solar cell that reflects light incident from the outside to the liquid crystal cell side and performs a photoelectric conversion reaction with the light incident from the outside. A transflective means comprising a reflective / photoelectric conversion region;
Reflective polarization means disposed between the transflective means and the light guide plate, and transmits a polarization component necessary for display by the liquid crystal cell and reflects a polarization component different from the polarization component to the light guide plate side. It is characterized by comprising.
本発明に係る液晶表示装置によれば、液晶表示の視認性を損なうことなく、光源一定光量当りでの太陽電池の発電量を向上することができ、省電力化を図ることができる。 According to the liquid crystal display device according to the present invention, it is possible to improve the power generation amount of the solar cell per constant light quantity of the light source without impairing the visibility of the liquid crystal display, and it is possible to save power.
本発明に係る第1の液晶表示装置は、液晶セルと、
前記液晶セルの背面側に光を照射する光源と、
前記光を前記液晶セルに導く導光板と、
前記液晶セルと前記導光板の間に配置されており、前記液晶セルによる表示に必要な偏光成分を透過させると共に前記偏光成分とは異なる偏光成分を前記導光板側に反射させる反射偏光手段と、
前記導光板の側面もしくは背面と対向する位置で前記光が透過するように配置される太陽電池と
を具備する。
A first liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal cell,
A light source that irradiates light to the back side of the liquid crystal cell;
A light guide plate for guiding the light to the liquid crystal cell;
Reflective polarization means, which is disposed between the liquid crystal cell and the light guide plate, transmits a polarization component necessary for display by the liquid crystal cell and reflects a polarization component different from the polarization component to the light guide plate side,
A solar cell disposed so as to transmit the light at a position facing a side surface or a back surface of the light guide plate.
液晶セルに含まれる液晶としては、例えば、TN(twisted nematic)形、GH(guest-host)形、ECB(electrically controlled birefringence)形、STN(super-twisted nematic)形、SBE(super-twisted birefringence effect)形等に属するものを挙げることができる。 Examples of liquid crystals contained in the liquid crystal cell include TN (twisted nematic), GH (guest-host), ECB (electrically controlled birefringence), STN (super-twisted nematic), and SBE (super-twisted birefringence effect). ) And the like.
光源としては、例えば、発光管を備えるものを使用することができる。発光管としては、例えば、蛍光管(例えば、冷陰極管、熱陰極管など)、電球などを挙げることができる。 As the light source, for example, a light source provided with an arc tube can be used. Examples of the arc tube include a fluorescent tube (for example, a cold cathode tube and a hot cathode tube), a light bulb, and the like.
導光板は、例えば、透明性を有する樹脂から形成することができる。透明性を持つ樹脂としては、例えば、アクリル樹脂などを挙げることができる。導光板には、反射率を高めるために背面に反射板を配置することができる。かかる反射板としては、例えば、アルミニウム箔、TiO2粒子が含有された薄膜等を使用することができる。 The light guide plate can be formed of, for example, a resin having transparency. Examples of the resin having transparency include an acrylic resin. In the light guide plate, a reflection plate can be disposed on the back surface to increase the reflectance. As such a reflector, for example, an aluminum foil, a thin film containing TiO 2 particles, or the like can be used.
本発明に係る第1の液晶表示装置は、光拡散性を高めるために拡散板をさらに備えることができる。 The first liquid crystal display device according to the present invention may further include a diffusion plate in order to improve light diffusibility.
反射偏光手段は、円偏光成分のうち一方のみを透過させ、かつ他方を反射させる機能(円偏光二色性)を有することが望ましい。かかる機能を有する反射偏光手段としては、例えば、コレステリック液晶が含まれているシートを備えるものを挙げることができる。 The reflective polarizing means desirably has a function (circular dichroism) of transmitting only one of the circularly polarized components and reflecting the other. Examples of the reflective polarizing means having such a function include those provided with a sheet containing cholesteric liquid crystal.
太陽電池としては、例えば、結晶性シリコン型太陽電池、ポリシリコン型太陽電池、CdS/CdTeのような化合物半導体型太陽電池、色素増感型太陽電池等を使用することができる。 As the solar cell, for example, a crystalline silicon solar cell, a polysilicon solar cell, a compound semiconductor solar cell such as CdS / CdTe, a dye-sensitized solar cell, or the like can be used.
この第1の液晶表示装置によれば、一定光量の光源での太陽電池発電量を増加させることができるため、省電力化を図ることができる。 According to the first liquid crystal display device, it is possible to increase the amount of power generated by the solar cell with a light source having a constant light amount, so that power saving can be achieved.
導光板と導光板の側面に配置されるバックライトとを備える液晶表示装置においては、導光板の入光部が小さいため、バックライトの出力光のうち約50%程度しか導光板に入射されず、残りは熱として消失しまう。そのうえ、導光板から液晶セルに入射される光のうち特定の偏光成分しか液晶セルによる表示に利用することができないため、残りの偏光成分も熱として消失せざるおえない。よって、光源から照射された光のうちかなりの光が熱として消失しているのが現状である。 In a liquid crystal display device including a light guide plate and a backlight disposed on the side of the light guide plate, only about 50% of the output light from the backlight is incident on the light guide plate because the light incident portion of the light guide plate is small. The rest disappears as heat. In addition, since only a specific polarization component of light incident on the liquid crystal cell from the light guide plate can be used for display by the liquid crystal cell, the remaining polarization component must be lost as heat. Therefore, in the present situation, a considerable amount of light emitted from the light source is lost as heat.
第1の液晶表示装置によれば、光源から導光板に入射し、導光板で液晶セル側に反射された光は、反射偏光手段において、液晶セルによる表示に必要な偏光成分が反射偏光手段を透過し、同時に、前記偏光成分とは異なる偏光成分が前記反射偏光手段で前記導光板側に反射される。このため、反射光を太陽電池の発電に利用することができる。この反射光の中には、導光板で液晶セル側に再度反射される光が存在する。このような光は、再度、反射偏光手段により選択的透過・選択的反射がなされるため、選択的透過させたものを液晶セルの表示に利用することができ、また、選択的反射されたものを太陽電池の発電に利用することができる。さらに、選択的反射されたものの中には、導光板で液晶セル側に再度反射される光が存在するため、このような光について、三度、反射偏光手段により選択的透過・選択的反射を行うことができる。 According to the first liquid crystal display device, the light incident on the light guide plate from the light source and reflected by the light guide plate to the liquid crystal cell side is reflected in the reflection polarization means, and the polarization component necessary for display by the liquid crystal cell is reflected by the reflection polarization means. At the same time, a polarized light component different from the polarized light component is reflected to the light guide plate side by the reflective polarization means. For this reason, reflected light can be utilized for the electric power generation of a solar cell. Among the reflected light, there is light that is reflected again toward the liquid crystal cell by the light guide plate. Such light is again selectively transmitted and selectively reflected by the reflective polarization means, so that the selectively transmitted light can be used for the display of the liquid crystal cell, and is also selectively reflected. Can be used for power generation of solar cells. Furthermore, among the selectively reflected light, there is light that is reflected again to the liquid crystal cell side by the light guide plate. Therefore, such light is selectively transmitted and selectively reflected by the reflective polarization means three times. It can be carried out.
従って、反射偏光手段による選択的透過・選択的反射が繰り返されることによって、液晶セルによる表示で利用しない光成分を高い効率で太陽電池の発電に利用することができるため、一定光量当りの太陽電池発電量を増加させることができる。また、熱として消失する分を少なくすることができるため、光の利用効率を高くすることができる。 Therefore, by repeating selective transmission and selective reflection by the reflective polarization means, it is possible to use light components that are not used in the display by the liquid crystal cell for power generation of the solar cell with high efficiency. The amount of power generation can be increased. In addition, since the amount of heat lost can be reduced, the light utilization efficiency can be increased.
本発明に係る第1の液晶表示装置の一例を図1〜図3を参照して説明する。 An example of a first liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明に係る第1の液晶表示装置の一例の概略構成を示す断面図で、図2、図3は図1の液晶表示装置の動作を図解したフローチャートである。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a first liquid crystal display device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are flowcharts illustrating the operation of the liquid crystal display device of FIG.
この液晶表示装置は、2枚の偏光板1a、1bと、偏光板1aと偏光板1bの間に配置される液晶セル2とを備える。この液晶セル2は、例えば、1対の基板(例えば、ガラス基板)間にTN形液晶層が挟持された構造を有する。導光板3は、例えば、正面3aが水平で、かつ背面3bが傾斜しているアクリル板から形成されている。このような導光板3は、液晶セル2の背面側に配置されている。光源は、蛍光ランプ4と、蛍光ランプ4の背面を囲んでいる湾曲した反射板5とを備える。この光源は、導光板3の側面と対向するように配置されている。反射偏光手段6は、液晶セル2と導光板3の間に配置されている。この反射偏光手段6は、導光板3側に位置するコレステリック液晶含有フィルム7と、液晶セル2側に位置するλ/4波長板8とを備える。コレステリック液晶含有フィルム7は、円偏光成分のうち一方のみを透過させ、かつ他方を反射させることができる。太陽電池9は、導光板3の背面3bと間隔を開けて対向するように配置されている。
The liquid crystal display device includes two polarizing
この図1に示すような構成の液晶表示装置の動作を図2〜図4を参照して説明する。蛍光ランプ4から発せられた光の一部は、直接導光板3に入射し、また、他の一部は反射板5で反射された後に導光板3に入射される。導光板3に入射された光Aは、液晶セル2側に反射される。この反射光のうち、左廻りの円偏光成分あるいは右廻りの円偏光成分いずれか一方のみ(円偏光成分B)がコレステリック液晶含有フィルム7を透過し、残りの円偏光成分Cが導光板3側に反射される。
The operation of the liquid crystal display device configured as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. A part of the light emitted from the
コレステリック液晶含有フィルム7を透過した円偏光成分Bは、λ/4波長板8により直線偏光Dに変換される。この直線偏光Dのうち特定方向に振動する光Eだけが偏光板1bを透過し、この透過光Eが液晶セル2に入射し、この入射光が偏光板1aを透過するか、入射光が偏光板1aで遮断されるかの違いにより明暗が変化し、液晶表示がなされる。
The circularly polarized light component B transmitted through the cholesteric liquid crystal-containing
一方、コレステリック液晶含有フィルム7により導光板3側に反射された他の円偏光成分Cは、偏光が解消される。この反射光Fの一部(a)は、太陽電池9に吸収され、電力に変換される。また、反射光Fの別な一部(b)は、導光板3で液晶セル2側に反射される。この反射光Fは、一方の円偏光成分Bのみがコレステリック液晶含有フィルム7を透過し、かつ他方の円偏光成分Cがコレステリック液晶含有フィルム7で反射される。コレステリック液晶含有フィルム7を透過したものについては、λ/4波長板8で直線偏光Dに変換され、この直線偏光Dのうち特定方向に振動する光Eだけが偏光板1bを透過し、この透過光Eが液晶セル2に入射し、液晶表示がなされる。一方、コレステリック液晶含有フィルム7で反射された他の円偏光成分Cは、一部(a)は太陽電池9の発電に利用され、また、他の一部(b)は、導光板3で液晶セル2側に反射され、反射偏光手段6により選択的透過・選択的反射がなされる。
On the other hand, the other circularly polarized light component C reflected to the
従って、図3に示すように、光源から照射された光は、反射偏光手段6により選択的透過・選択的反射がなされ、透過光L1は液晶セル2による表示に利用され、また、反射光M1の一部は太陽電池9の発電に利用され、同時に、他の一部が導光板3で再度反射されて反射偏光手段6に到達する。この光は、反射偏光手段6により選択的透過・選択的反射がなされ、透過光L2は液晶セル2による表示に利用され、また、反射光M2の一部は太陽電池9の発電に利用され、他の一部が導光板3で再度反射されて反射偏光手段6に到達する。到達した光は、反射偏光手段6により選択的透過・選択的反射がなされ、透過光L3は液晶セル2による表示に利用され、また、反射光M3の一部は太陽電池9の発電に利用され、同時に、他の一部が導光板3で再度反射されて反射偏光手段6に到達する。
Therefore, as shown in FIG. 3, the light emitted from the light source is selectively transmitted and selectively reflected by the reflective polarization means 6, and the transmitted light L 1 is used for display by the
このような反射偏光手段6による選択的透過・選択的反射が繰り返されることによって、反射偏光手段6での反射光M、つまり液晶セル2による表示に利用できない円偏光成分を太陽電池9の発電に効率良く利用することができるため、光源から照射される一定光量当りの発電量を向上することができる。同時に、反射光Mから、液晶セル2による表示に必要な円偏光成分(反射偏光手段6の透過光L)を再度抽出することが可能であるため、熱変換による消失分を少なくすることができ、光の利用効率を向上することができる。
By repeating such selective transmission and selective reflection by the reflective
第1の液晶表示装置は、カラー化のためのカラーフィルター、その他視認性を向上させるための部材等を備えることができる。この一例を図4に示す。前述した図1に示す構成の第1の液晶表示装置においては、偏光板1aと液晶セル2の間にカラーフィルター10を配置することができる。
The first liquid crystal display device can include a color filter for colorization and other members for improving visibility. An example of this is shown in FIG. In the first liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 1 described above, the color filter 10 can be disposed between the
なお、前述した図1〜図4に示す構成の液晶表示装置においては、導光板3の背面と対向する位置に太陽電池9を導光板3から離して配置したが、図5に示すように反射板5の反射面5aに太陽電池9を配置しても良い。また、湾曲した形状に加工された太陽電池9を反射板5の代わりに使用することも可能である。
In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIGS. 1 to 4 described above, the
また、前述した図1〜図4に示す構成の液晶表示装置においては、透過型液晶表示装置に適用した例を説明したが、半透過型の液晶表示装置にも同様に適用することができる。 In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIGS. 1 to 4 described above, the example applied to the transmissive liquid crystal display device has been described. However, the liquid crystal display device can be similarly applied to a transflective liquid crystal display device.
第1の液晶表示装置に使用される太陽電池としては、色素増感型太陽電池を使用することが望ましい。 As a solar cell used for the first liquid crystal display device, it is desirable to use a dye-sensitized solar cell.
色素増感型太陽電池は、光受光面を有する基板と、前記基板の内面に形成される透明導電膜と、前記透明導電膜に形成されており、表面に色素が吸着されているn型半導体電極と、前記n型半導体電極と対向する対向基板及び前記対向基板の前記n型半導体電極と対向する面に形成される導電膜を有する対向電極と、前記対向電極の前記導電膜と前記n型半導体電極間の電荷輸送を中継する電解質とを具備する。 The dye-sensitized solar cell includes a substrate having a light receiving surface, a transparent conductive film formed on the inner surface of the substrate, an n-type semiconductor formed on the transparent conductive film and having a dye adsorbed on the surface. A counter electrode having an electrode, a counter substrate facing the n-type semiconductor electrode, a conductive film formed on a surface of the counter substrate facing the n-type semiconductor electrode, the conductive film of the counter electrode, and the n-type And an electrolyte that relays charge transport between the semiconductor electrodes.
以下、前記電解質、前記透明導電膜、前記n型半導体電極、前記色素、前記対向基板及び前記導電膜について説明する。 Hereinafter, the electrolyte, the transparent conductive film, the n-type semiconductor electrode, the dye, the counter substrate, and the conductive film will be described.
1)電解質
電解質の形態は、液状、ゲル状、固体にすることができる。
1) Electrolyte The form of the electrolyte can be liquid, gel or solid.
電解質は、可逆的な酸化還元対を含むことが好ましい。 The electrolyte preferably includes a reversible redox pair.
前記可逆的な酸化還元対は、例えば、ヨウ素(I2)とヨウ化物の混合物、ヨウ化物、臭化物、ハイドロキノン、TCNQ錯体等から供給することができる。特に、I-とI3 -からなる酸化還元対が好ましい。この酸化還元対は、例えば、ヨウ素とヨウ化物の混合物から供給される。ヨウ化物としては、例えば、アルカリ金属のヨウ化物、有機化合物のヨウ化物、ヨウ化物の溶融塩等を挙げることができる。 The reversible redox couple can be supplied from, for example, a mixture of iodine (I 2 ) and iodide, iodide, bromide, hydroquinone, TCNQ complex, or the like. In particular, a redox pair consisting of I − and I 3 − is preferable. This redox couple is supplied, for example, from a mixture of iodine and iodide. Examples of the iodide include an alkali metal iodide, an organic compound iodide, and a molten salt of iodide.
電解質は、さらに有機溶媒を含有することができる。 The electrolyte can further contain an organic solvent.
2)透明導電膜
前記透明導電膜は、可視光領域の吸収が少なく、かつ導電性を有することが好ましい。かかる透明導電膜には、フッ素あるいはインジウムなどがドープされた酸化スズ膜、フッ素あるいはインジウムなどがドープされた酸化亜鉛膜などが好ましい。また、伝導性向上させて抵抗の上昇を防ぐ観点から、前記透明導電膜と併用して低抵抗な金属マトリクスを配線することが望ましい。
2) Transparent conductive film The transparent conductive film preferably has little absorption in the visible light region and has conductivity. Such a transparent conductive film is preferably a tin oxide film doped with fluorine or indium, or a zinc oxide film doped with fluorine or indium. Further, from the viewpoint of improving conductivity and preventing an increase in resistance, it is desirable to wire a low-resistance metal matrix in combination with the transparent conductive film.
3)n型半導体電極
n型半導体電極は、可視光領域の吸収が少ない透明な半導体から構成することが望ましい。かかる半導体としては、金属酸化物半導体が好ましい。具体的には、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、亜鉛、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデンあるいはタングステンなどの遷移金属の酸化物、SrTiO3、CaTiO3、BaTiO3、MgTiO3、SrNb2O6のようなペロブスカイト、あるいはこれらの複合酸化物または酸化物混合物、GaNなどを挙げることができる。中でも、TiO2が好ましい。
3) n-type semiconductor electrode The n-type semiconductor electrode is preferably composed of a transparent semiconductor with little absorption in the visible light region. As such a semiconductor, a metal oxide semiconductor is preferable. Specifically, oxides of transition metals such as titanium, zirconium, hafnium, strontium, zinc, indium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum or tungsten, SrTiO 3 , CaTiO 3 , BaTiO 3 , MgTiO 3 3 , perovskites such as SrNb 2 O 6 , or complex oxides or oxide mixtures thereof, GaN, and the like. Of these, TiO 2 is preferable.
前記n型半導体電極の表面に吸着される色素としては、例えば、ルテニウム−トリス型の遷移金属錯体、ルテニウム−ビス型の遷移金属錯体、オスミウム−トリス型の遷移金属錯体、オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、ルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、フタロシアニン、ポルフィリン等を挙げることができる。 Examples of the dye adsorbed on the surface of the n-type semiconductor electrode include a ruthenium-tris transition metal complex, a ruthenium-bis transition metal complex, an osmium-tris transition metal complex, and an osmium-bis transition. A metal complex, a ruthenium-cis-diaqua-bipyridyl complex, a phthalocyanine, a porphyrin, etc. can be mentioned.
4)対向基板
この対向基板は、可視光領域の吸収が少なく、かつ導電性を有することが好ましい。かかる基板には、酸化スズ膜、酸化亜鉛膜などが好ましい。
4) Counter substrate The counter substrate preferably has little absorption in the visible light region and has conductivity. Such a substrate is preferably a tin oxide film, a zinc oxide film or the like.
5)導電膜
この導電膜は、例えば、白金、金、銀のような金属から形成することができる。
5) Conductive film This conductive film can be formed from metals, such as platinum, gold | metal | money, and silver, for example.
色素増感型太陽電池の一例を図6に示す。図6は、色素増感型太陽電池の一例を電極積層方向に沿って切断した際に得られる断面図である。 An example of a dye-sensitized solar cell is shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view obtained when an example of a dye-sensitized solar cell is cut along the electrode stacking direction.
すなわち、ガラス基板11上には、透明導電膜12が形成されている。透明なn型半導体電極13は、前記透明導電膜12上に形成される。この半導体電極13は、微粒子14の集合体を含む。また、前記半導体電極13の表面には色素が単分子吸着している。透明半導体電極13の表面は樹脂状構造のように自己相似性を持ったフラクタル形状とすることが可能である。対向電極15は、ガラス基板16と、前記ガラス基板16の表面のうち前記半導体電極13と対向する表面に形成された導電膜17とから構成される。電解質(例えば、ゲル状電解質)18は、前記半導体電極13中の細孔に保持されると共に、前記半導体電極13と前記導電膜17との間に介在される。絶縁樹脂(例えば、エポキシ系樹脂)を含有する封口部材19は、ガラス基板11とガラス基板16の間に配置され、ガラス基板11とガラス基板16の間に密閉空間を形成している。
That is, the transparent
このような光増感型太陽電池では、前記ガラス基板11側から入射した光20をn型半導体電極13の表面に吸着されている色素が吸収した後、前記色素がn型半導体電極13へ電子を渡すと共に、前記色素が電解質18にホールを渡すことによって光電変換を行う。
In such a photosensitized solar cell, the light 20 incident from the
次いで、本発明に係る第2の液晶表示装置の一例について説明する。 Next, an example of a second liquid crystal display device according to the present invention will be described.
この液晶表示装置は、
液晶セルと、
前記液晶セルの背面側に光を照射する光源と、
前記光を前記液晶セルに導く導光板と、
前記液晶セルと前記導光板の間に配置されており、外部から入射した光を前記液晶セル側に反射させると共に太陽電池による光電変換反応が生じる反射・光電変換領域及び光透過領域を備える半透過反射手段と
を具備する。
This liquid crystal display device
A liquid crystal cell;
A light source that irradiates light to the back side of the liquid crystal cell;
A light guide plate for guiding the light to the liquid crystal cell;
A transflective reflection layer, which is disposed between the liquid crystal cell and the light guide plate, includes a reflection / photoelectric conversion region and a light transmission region in which light incident from the outside is reflected to the liquid crystal cell side and a photoelectric conversion reaction by a solar cell occurs. Means.
前記液晶セル、前記導光板及び前記光源としては、前述した第1の液晶表示装置で説明したのと同様なものを使用することができる。 As the liquid crystal cell, the light guide plate, and the light source, those similar to those described in the first liquid crystal display device described above can be used.
半透過反射手段としては、例えば、金属粒子を堆積することにより得られる薄膜の導光板側の面に太陽電池を島状に形成したもの、貫通孔が形成されている金属板の導光板側の面に太陽電池を島状に形成したもの等を使用することができる。太陽電池としては、前述した第1の液晶表示装置で説明したのと同様なものを使用することができる。 As the transflective means, for example, a solar cell is formed in an island shape on the surface of the thin film obtained by depositing metal particles, or the light guide plate side of the metal plate in which the through hole is formed. What formed the solar cell in the shape of an island on the surface can be used. As the solar cell, the same one as described in the first liquid crystal display device described above can be used.
半透過反射手段のうち好ましいのは、偏光板に一体化されている色素増感型太陽電池を使用するものである。かかる偏光板一体型色素増感型太陽電池は、偏光板に形成される透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成される半導体電極と、前記半導体電極と対向するように配置される対向電極とを備える。また、前記半導体電極は、TiO2粒子が含有されているn型半導体粒子と、前記n型半導体粒子の表面に吸着される色素とを含むものである。 Of the transflective means, a dye-sensitized solar cell integrated with a polarizing plate is preferably used. Such a polarizing plate integrated dye-sensitized solar cell includes a transparent conductive film formed on a polarizing plate, a semiconductor electrode formed on the transparent conductive film, and a counter electrode disposed so as to face the semiconductor electrode. With. The semiconductor electrode includes n-type semiconductor particles containing TiO 2 particles and a dye adsorbed on the surface of the n-type semiconductor particles.
かかる半透過反射手段によれば、外部から入射した光を太陽電池のn型半導体電極で反射させることができる。また、太陽電池が反射領域となるため、太陽電池間に存在する隙間は、光透過領域として機能することができる。 According to such transflective means, light incident from the outside can be reflected by the n-type semiconductor electrode of the solar cell. Moreover, since a solar cell becomes a reflection area | region, the clearance gap which exists between solar cells can function as a light transmissive area | region.
この第2の液晶表示装置は、光源からの光を半透過反射手段の光透過領域を通して液晶セルに照射することができると共に、自然光や室内照明光等の外部からの光を半透過反射手段の反射・光電変換領域で液晶セル側に反射させることができるため、透過型表示機能と反射型表示機能とを同時に実現することができる。反射・光電変換領域は、より液晶セル側に近いため、液晶表示に利用されなかった光を太陽電池の発電に効率良く利用することができ、一定光量の光源での発電量を向上することができる。また、熱に変換されて消失する分を少なくすることができるため、光の利用効率を高くすることができる。 The second liquid crystal display device can irradiate the liquid crystal cell with light from the light source through the light transmission region of the transflective means, and can also transmit external light such as natural light and room illumination light to the transflective means. Since the light can be reflected toward the liquid crystal cell in the reflection / photoelectric conversion region, the transmissive display function and the reflective display function can be realized at the same time. Since the reflection / photoelectric conversion region is closer to the liquid crystal cell side, the light that was not used for the liquid crystal display can be used efficiently for power generation of the solar cell, and the power generation amount with a light source with a constant light amount can be improved. it can. In addition, since the amount of light that is converted into heat and disappears can be reduced, the light utilization efficiency can be increased.
半透過反射手段として、前述した偏光板一体型色素増感型太陽電池を使用することによって、TiO2粒子が含有されているn型半導体粒子は光反射性を有するため、n型半導体電極で外光を反射させることができる。また、太陽電池が反射領域として機能するため、太陽電池間に存在する隙間は、光が透過する領域として機能することができる。さらに、色素増感型太陽電池が偏光板に直接形成されているため、液晶セルとの距離が近くなり、液晶表示に利用されなかった光を発電に効率良く利用することができ、発電量を多くすることができる。 By using the above-described polarizing plate-integrated dye-sensitized solar cell as a transflective means, n-type semiconductor particles containing TiO 2 particles have light reflectivity. It can reflect light. Moreover, since a solar cell functions as a reflective area | region, the clearance gap which exists between solar cells can function as an area | region which light permeate | transmits. In addition, since the dye-sensitized solar cell is directly formed on the polarizing plate, the distance from the liquid crystal cell is reduced, and light that has not been used for liquid crystal display can be used efficiently for power generation. Can do a lot.
また、色素増感型太陽電池は、TiO2を含む半導体電極を使用するために透明であり、液晶セルの近くに配置しても液晶画面が太陽電池の持つ色で着色されず、視認性を保つことができる。 The dye-sensitized solar cell is transparent because it uses a semiconductor electrode containing TiO 2 , and even if it is placed near the liquid crystal cell, the liquid crystal screen is not colored with the color of the solar cell, and visibility is improved. Can keep.
第2の液晶表示装置においては、半透過反射手段と導光板の間に反射偏光手段を配置することが好ましい。太陽電池が液晶セルの近辺に配置されているため、反射偏光手段による選択的透過・選択的反射を繰り返すことにより液晶セルに入射する光量を高くすると、太陽電池の発電量を増加させることができる。 In the second liquid crystal display device, it is preferable to dispose reflective polarizing means between the transflective means and the light guide plate. Since the solar cell is arranged in the vicinity of the liquid crystal cell, the amount of power generated by the solar cell can be increased by increasing the amount of light incident on the liquid crystal cell by repeating selective transmission and selective reflection by the reflective polarization means. .
第2の液晶表示装置は、カラー化のためのカラーフィルター、その他視認性を向上させるための部材等を備えることができる。 The second liquid crystal display device can include a color filter for colorization and other members for improving visibility.
第2の液晶表示装置の一例を図7〜図8に示す。図7は本発明に係る第2の液晶表示装置の一例を示す断面図で、図8は図7の液晶表示装置の要部を示す拡大断面図である。なお、図7〜図8においては、前述した図1〜図6で説明したのと同様な部材について同符号を付して説明を省略する。 An example of the second liquid crystal display device is shown in FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a second liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the liquid crystal display device of FIG. 7 to 8, the same members as those described in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7に示す構成の液晶表示装置は、2枚の偏光板1a、1bと、液晶セル2と、導光板3と、蛍光ランプ4及び反射板5を有する光源とを備える。色素増感型太陽電池21は、偏光板1bの導光板3側の面に島状に形成されている。図8に示すように、色素増感型太陽電池21は、偏光板1bの導光板3側の面に形成されている透明導電膜12と、透明導電膜12上に形成されている透明なn型半導体電極13とを備える。この半導体電極13は、TiO2粒子が含有されている金属酸化物半導体粒子22と、前記半導体粒子22の表面に吸着されている色素とを含む層状物である。対向電極15は、ガラス基板16と、前記ガラス基板16の表面のうち前記半導体電極13と対向する表面に形成された導電膜17とから構成される。電解質(例えば、ゲル状電解質)18は、前記半導体電極13中の細孔に保持されると共に、前記半導体電極13と前記導電膜17との間に存在する。絶縁樹脂(例えば、エポキシ系樹脂)を含有する封口部材19は、偏光板1bとガラス基板16の間に配置され、偏光板1bとガラス基板16の間に密閉空間を形成している。
The liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 7 includes two
このような構成の液晶表示装置によれば、蛍光ランプ4から導光板3に入射して液晶セル2側に反射された光aは、島状の太陽電池21間に存在する隙間を透過して偏光板1bに入光する。すなわち、太陽電池21間に存在する隙間23は、透過領域として機能する。一方、自然光や室内灯などの外光bは、各太陽電池21のn型半導体電極13で液晶セル2側に反射され、偏光板1bに入光する。つまり、n型半導体電極13は、反射領域として機能する。
According to the liquid crystal display device having such a configuration, the light a incident on the
従って、光透過領域と外光を液晶セル側に反射させる反射領域とを備える半透過反射手段を太陽電池21で兼ねることができるため、液晶表示装置の構造を簡略化することができる。
Therefore, since the
また、偏光板1bに太陽電池21が一体化されているため、太陽電池21と液晶セル2の距離が近くなり、液晶セル2で利用されなかった光を太陽電池21の発電に効率良く利用することができる。その結果、一定光量での太陽電池21の発電量を向上することができると共に、光の熱変換による消失を少なくして光の利用効率を高くすることができる。
Moreover, since the
さらに、TiO2粒子を含むn型半導体電極は、透明性が高いため、太陽電池21全体の透明性を高くでき、液晶表示画面が太陽電池の持つ色で着色されず、液晶表示画面の視認性を維持することができる。
Furthermore, since the n-type semiconductor electrode containing TiO 2 particles has high transparency, the transparency of the entire
この第2の液晶表示装置の別な例を図9に示す。図9は本発明に係る第2の液晶表示装置の別な例を示す断面図である。なお、図9においては、前述した図1〜図8で説明したのと同様な部材について同符号を付して説明を省略する。 Another example of the second liquid crystal display device is shown in FIG. FIG. 9 is a sectional view showing another example of the second liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 9, members similar to those described in FIGS. 1 to 8 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
この液晶表示装置は、前述した図7に示す構成の液晶表示装置において、さらに反射偏光手段6を備えるものである。 This liquid crystal display device is further provided with the reflection polarization means 6 in the liquid crystal display device having the structure shown in FIG.
反射偏光手段6は、半透過反射手段を兼ねる色素増感型太陽電池21と導光板3との間に配置されている。この反射偏光手段6は、導光板3側に位置するコレステリック液晶含有フィルム7と、液晶セル2側に位置するλ/4波長板8とを備える。
The reflective polarization means 6 is disposed between the dye-sensitized
この図9に示す構成の液晶表示装置によれば、蛍光ランプ4から発せられた光の一部は、直接導光板3に入射し、また、他の一部は反射板5で反射された後に導光板3に入射される。導光板3に入射された光Aは、液晶セル2側に反射される。この反射光のうち、左廻りの円偏光成分あるいは右廻りの円偏光成分いずれか一方のみ(円偏光成分B)がコレステリック液晶含有フィルム7を透過し、残りの円偏光成分Cが導光板3側に反射される。
According to the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 9, a part of the light emitted from the
コレステリック液晶含有フィルム7を透過した円偏光成分Bは、λ/4波長板8により直線偏光Dに変換される。この直線偏光Dは、色素増感型太陽電池21間に存在する隙間23(光透過領域)を通り、特定方向に振動する光Eだけが偏光板1bを透過し、この透過光Eが液晶セル2に入射し、この入射光が偏光板1aを透過するか、入射光が偏光板1aで遮断されるかの違いにより明暗が変化し、液晶表示がなされる。
The circularly polarized light component B transmitted through the cholesteric liquid crystal-containing
一方、コレステリック液晶含有フィルム7により導光板3側に反射された他の円偏光成分Cは、偏光が解消される。反射光の一部は、導光板3で液晶セル2側に反射される。この反射光は、一方の円偏光成分Bのみがコレステリック液晶含有フィルム7を透過し、かつ他方の円偏光成分Cがコレステリック液晶含有フィルム7で反射される。コレステリック液晶含有フィルム7を透過したものについては、λ/4波長板8で直線偏光Dに変換された後、光透過領域23を通過し、この直線偏光Dのうち特定方向に振動する光Eだけが偏光板1bを透過し、この透過光Eが液晶セル2に入射し、液晶表示がなされる。一方、コレステリック液晶含有フィルム7で反射された他の円偏光成分Cの一部は、導光板3で液晶セル2側に反射され、反射偏光手段6により選択的透過・選択的反射がなされる。
On the other hand, the other circularly polarized light component C reflected to the
このような反射偏光手段6による選択的透過・選択的反射が繰り返されることによって、反射偏光手段6での反射光、つまり液晶セル2による表示に利用できない円偏光成分Cから、液晶セル2による表示に必要な円偏光成分B(反射偏光手段6の透過光B)を再度抽出することが可能になる。よって、円偏光成分Bの光量を高くすることができるため、一定光量の光源に対する太陽電池21の発電量を向上することができる。また、熱変換による消失分を少なくすることができるため、光の利用効率を向上することができる。
By repeating the selective transmission and selective reflection by the reflective polarization means 6 as described above, the light reflected by the reflective polarization means 6, that is, the circularly polarized component C that cannot be used for display by the
次いで、本発明に係る第3の液晶表示装置の一例について説明する。 Next, an example of a third liquid crystal display device according to the present invention will be described.
この液晶表示装置は、液晶セルと、
前記液晶セルの背面側に光を照射する光源と、
前記液晶セルの背面側に配置されており、前記光を前記液晶セルに導く導光板と、
前記導光板の背面に形成される透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成され、TiO2粒子を含有するn型半導体粒子を含む半導体電極と、前記半導体電極と対向するように配置される対向電極とが備えられている色素増感型太陽電池と
を具備する。
The liquid crystal display device includes a liquid crystal cell,
A light source that irradiates light to the back side of the liquid crystal cell;
A light guide plate disposed on the back side of the liquid crystal cell and guiding the light to the liquid crystal cell;
A transparent conductive film formed on the back surface of the light guide plate, a semiconductor electrode formed on the transparent conductive film and including n-type semiconductor particles containing TiO 2 particles, and disposed so as to face the semiconductor electrode. And a dye-sensitized solar cell provided with a counter electrode.
前記液晶セル、前記光源、前記導光板としては、前述した第1の液晶表示装置で説明したのと同様なものを挙げることができる。また、前記色素増感型太陽電池に含まれる透明導電膜と、半導体電極と、対向電極としては、前述したのと同様なものを挙げることができる。 Examples of the liquid crystal cell, the light source, and the light guide plate are the same as those described in the first liquid crystal display device. Moreover, the thing similar to what was mentioned above can be mentioned as a transparent conductive film, a semiconductor electrode, and a counter electrode which are contained in the said dye-sensitized solar cell.
本発明に係る第3の液晶表示装置によれば、光源から導光板に入射した光を、色素増感型太陽電池の半導体電極で液晶セル側に反射させることができるため、散乱による消失分を少なくすることができ、光の利用効率を高くすることができる。また、導光板に直に色素増感型太陽電池の発電要素が形成されているため、導光板に入射した光のエネルギーで色素増感型太陽電池を効率良く加熱することができ、色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率を高くすることができ、発電量を増加させることができる。 According to the third liquid crystal display device of the present invention, the light incident on the light guide plate from the light source can be reflected to the liquid crystal cell side by the semiconductor electrode of the dye-sensitized solar cell. It can be reduced and the light utilization efficiency can be increased. In addition, since the power generation element of the dye-sensitized solar cell is formed directly on the light guide plate, the dye-sensitized solar cell can be efficiently heated by the energy of light incident on the light guide plate, and the dye sensitization The energy conversion efficiency of the solar cell can be increased, and the amount of power generation can be increased.
この第3の液晶表示装置の一例を図10に示す。図10は本発明に係る第3の液晶表示装置の一例を示す断面図である。なお、図10においては、前述した図1〜図9で説明したのと同様な部材について同符号を付して説明を省略する。 An example of the third liquid crystal display device is shown in FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a third liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 10, members similar to those described in FIGS. 1 to 9 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図10に示す構成の液晶表示装置は、2枚の偏光板1a、1bと、液晶セル2と、導光板3と、蛍光ランプ4及び反射板5を有する光源とを備える。色素増感型太陽電池21は、導光板3に一体化されている。この色素増感型太陽電池21は、導光板3の背面に形成されている透明導電膜12と、透明導電膜12上に形成されている透明なn型半導体電極13とを備える。この半導体電極13は、TiO2粒子が含有されている金属酸化物半導体粒子22と、前記半導体粒子22の表面に吸着されている色素とを含む層状物である。対向電極15は、ガラス基板16と、前記ガラス基板16の表面のうち前記半導体電極13と対向する表面に形成された導電膜17とから構成される。電解質(例えば、ゲル状電解質)18は、前記半導体電極13中の細孔に保持されると共に、前記半導体電極13と前記導電膜17との間に存在する。絶縁樹脂(例えば、エポキシ系樹脂)を含有する封口部材19は、導光板3とガラス基板16の間に配置され、導光板3とガラス基板16の間に密閉空間を形成している。
The liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 10 includes two
図10に示す構成の液晶表示装置によれば、蛍光ランプ4から直接、もしくは反射板5で反射された後に導光板3に入射した光xは、n型半導体電極13で液晶セル側に反射される。反射光yのうち、特定の振動方向を持つ直線偏光が偏光板1bを透過して液晶セル2に入射され、液晶表示がなされる。
According to the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 10, the light x incident on the
よって、導光板3の反射率を高くすることができるため、散乱による消失を少なくすることができる。同時に、導光板3の表面に直接、色素増感型太陽電池21の発電要素が形成されているため、導光板3への入射光xによるエネルギーで発電要素を効率良く加熱することができ、色素増感型太陽電池21のエネルギー変換効率を高くすることができる。
Therefore, since the reflectance of the
図10に示す構成の液晶表示装置においては、偏光板1bと導光板3との間に反射偏光手段6を配置することが好ましい。このような構成にすることによって、液晶表示に必要な偏光成分以外の光成分を効率良く太陽電池21の発電に利用することができるため、一定光量当りの太陽電池21の発電量をさらに増加させることができる。
In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 10, it is preferable to dispose the reflective
また、前述した図10に示す構成の液晶表示装置においては、透過型液晶表示装置に適用した例を説明したが、半透過型の液晶表示装置にも同様に適用することができる。 In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 10 described above, the example applied to the transmissive liquid crystal display device has been described. However, the liquid crystal display device can be similarly applied to a transflective liquid crystal display device.
次いで、本発明に係る第4の液晶表示装置の一例について説明する。 Next, an example of a fourth liquid crystal display device according to the present invention will be described.
この液晶表示装置は、液晶セルと、前記液晶セルの背面側に光を照射する発光管とを備える。前記発光管は、背面に形成される透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成され、TiO2粒子を含有する半導体粒子を含む半導体電極と、前記半導体電極と対向する対向電極とが備えられている色素増感型太陽電池を兼ねる。 The liquid crystal display device includes a liquid crystal cell and an arc tube that irradiates light to the back side of the liquid crystal cell. The arc tube includes a transparent conductive film formed on a back surface, a semiconductor electrode formed on the transparent conductive film and containing semiconductor particles containing TiO 2 particles, and a counter electrode facing the semiconductor electrode. Doubles as a dye-sensitized solar cell.
前記発光管としては、例えば、蛍光管(例えば、冷陰極管、熱陰極管など)、電球などを挙げることができる。 Examples of the arc tube include a fluorescent tube (for example, a cold cathode tube, a hot cathode tube, etc.), a light bulb, and the like.
前記液晶セルとしては、前述した第1の液晶表示装置で説明したのと同様なものを挙げることができる。また、前記色素増感型太陽電池に含まれる透明導電膜と、半導体電極と、対向電極としては、前述した第1の液晶表示装置で説明したのと同様なものを挙げることができる。 Examples of the liquid crystal cell include the same ones as described in the first liquid crystal display device described above. In addition, examples of the transparent conductive film, the semiconductor electrode, and the counter electrode included in the dye-sensitized solar cell include the same ones as described in the first liquid crystal display device.
本発明に係る第4の液晶表示装置によれば、発光管の反射板として色素増感型太陽電池を使用しているため、発電のための光量を十分に確保することができる。同時に、発光管の表面に直に色素増感型太陽電池の発電要素が形成されているため、発光管から発せられる熱エネルギーで発電要素を効率良く加熱することができ、色素増感型太陽電池のエネルギー変換効率を高くすることができる。その結果、一定光量の光源での色素増感型太陽電池の発電量を増加させることができる。 According to the fourth liquid crystal display device of the present invention, since the dye-sensitized solar cell is used as the reflector of the arc tube, a sufficient amount of light for power generation can be secured. At the same time, since the power generation element of the dye-sensitized solar cell is formed directly on the surface of the arc tube, the power generation element can be efficiently heated by the heat energy emitted from the arc tube, and the dye-sensitized solar cell The energy conversion efficiency can be increased. As a result, the power generation amount of the dye-sensitized solar cell with a constant light source can be increased.
この第4の液晶表示装置の一例を図11〜図12に示す。図11は本発明に係る第4の液晶表示装置の一例を示す断面図で、図12は図11の液晶表示装置の要部を示す拡大断面図である。なお、図11〜図12においては、前述した図1〜図10で説明したのと同様な部材について同符号を付して説明を省略する。 An example of the fourth liquid crystal display device is shown in FIGS. FIG. 11 is a sectional view showing an example of a fourth liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 12 is an enlarged sectional view showing a main part of the liquid crystal display device of FIG. 11 to 12, members similar to those described in FIGS. 1 to 10 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図11に示す構成の液晶表示装置は、2枚の偏光板1a、1bと、液晶セル2と、導光板3と、蛍光ランプ4を有する光源とを備える。色素増感型太陽電池21は、蛍光ランプ4に一体化されており、反射板として機能する。この色素増感型太陽電池21は、蛍光ランプ4の背面に形成されている透明導電膜12と、透明導電膜12上に形成されている透明なn型半導体電極13とを備える。この半導体電極13は、TiO2粒子が含有されている金属酸化物半導体粒子と、前記半導体粒子の表面に吸着されている色素とを含む層状物である。対向電極15は、ガラス基板16と、前記ガラス基板16の表面のうち前記半導体電極13と対向する表面に形成された導電膜17とから構成される。電解質(例えば、ゲル状電解質)18は、前記半導体電極13中の細孔に保持されると共に、前記半導体電極13と前記導電膜17との間に存在する。絶縁樹脂(例えば、エポキシ系樹脂)を含有する封口部材19は、蛍光管4の表面とガラス基板16の間に配置され、蛍光管4の表面とガラス基板16の間に密閉空間を形成している。
The liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 11 includes two
図11に示す構成の液晶表示装置によれば、色素増感型太陽電池21が蛍光ランプ4の反射板を兼ねているため、発電のための光量を十分に確保することができる。また、色素増感型太陽電池21の発電要素が蛍光ランプ4の表面に直接形成されているため、蛍光ランプ4から発せされる熱エネルギーを色素増感型太陽電池21に効率良く伝達して加熱することができ、色素増感型太陽電池21のエネルギー変換効率を向上することができる。よって、色素増感型太陽電池21の発電量を大幅に増加させることができる。
According to the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 11, since the dye-sensitized
また、前述した図11に示す構成の液晶表示装置においては、透過型液晶表示装置に適用した例を説明したが、半透過型の液晶表示装置にも同様に適用することができる。 Further, in the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 11, the example applied to the transmissive liquid crystal display device has been described. However, the liquid crystal display device can be similarly applied to a transflective liquid crystal display device.
本発明に係る第1〜第4の液晶表示装置は、太陽電池により充電可能な電気回路を備えることができる。かかる電気回路の一例を図13に示す。図13は、本発明に係る第1〜第4の液晶表示装置に含まれる、太陽電池により充電可能な電気回路を示すブロック図である。すなわち、湾曲した形状の太陽電池9は、蛍光ランプ4の背面側に配置されており、反射板としての機能を兼ねる。この太陽電池9は、逆流防止ダイオード31を備えた二次電池32と電気的に接続されている。太陽電池9で発電された電力は、この二次電池32に蓄えられる。二次電池31としては、例えば、ニッケルカドミウム二次電池やニッケル水素二次電池のようなアルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池を挙げることができる。
The 1st-4th liquid crystal display device which concerns on this invention can be equipped with the electrical circuit which can be charged with a solar cell. An example of such an electric circuit is shown in FIG. FIG. 13 is a block diagram showing an electric circuit that can be charged by a solar cell, included in the first to fourth liquid crystal display devices according to the present invention. That is, the
また、本発明に係る第1〜第4の液晶表示装置は、液晶表示部としての液晶パネルへ電力供給を行うための電気回路を備えることができる。かかる電気回路の一例を図14に示す。図14は、本発明に係る第1〜第4の液晶表示装置における電力供給の流れの一例を示すブロック図である。 In addition, the first to fourth liquid crystal display devices according to the present invention can include an electric circuit for supplying power to a liquid crystal panel as a liquid crystal display unit. An example of such an electric circuit is shown in FIG. FIG. 14 is a block diagram showing an example of the flow of power supply in the first to fourth liquid crystal display devices according to the present invention.
太陽電池9または二次電池32から供給される電流は、電圧安定化回路33及び昇圧回路34を備えるLCDコントローラ35を用いて操作され、液晶パネル36に電力が供給される。
The current supplied from the
[実施例]
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings described above.
なお、以下に説明する実施例及び比較例の液晶表示装置は、それぞれ、前述した図13に示す逆流防止ダイオード31を備えたリチウムイオン二次電池32と、前述した図14に示す構成の電力供給回路とを備えている。
Note that the liquid crystal display devices of the examples and comparative examples described below each have a lithium-ion
(実施例1)
以下に説明する方法で製造した色素増感型太陽電池を用いて、前述した図1に示す構成を有する透過型の液晶表示装置を得た。
(Example 1)
Using the dye-sensitized solar cell manufactured by the method described below, a transmissive liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 1 was obtained.
平均一次粒径が30nmのTiO2粉末に硝酸を添加した後、純水とともに混練し、さらに界面活性剤で安定化させたペーストを作製した。透明導電膜であるITO(Indium Tin Oxide)膜が表面に形成されているガラス基板上にペーストを塗布した後、温度450℃で30分間熱処理を行うことにより、TiO2粉末を含有する膜状物を得た。 After adding nitric acid to a TiO 2 powder having an average primary particle size of 30 nm, a paste kneaded with pure water and further stabilized with a surfactant was prepared. After applying paste on a glass substrate on which ITO (Indium Tin Oxide) film, which is a transparent conductive film, is formed, heat treatment is performed at a temperature of 450 ° C. for 30 minutes to form a film-like material containing TiO 2 powder. Got.
次いで、シス−ビス(シオシアナト)−N,N−ビス(2,2’−ジピリジル−4,4’−ジカルボン酸)−ルテニウム(II)二水和物)の乾燥エタノール溶液(温度約80℃)に浸漬したのち、アルゴン気流中で引き上げることにより、TiO2粉末の表面に色素であるルテニウム錯体を担持させ、n型半導体電極を得た。 Next, a dry ethanol solution of cis-bis (ciocyanato) -N, N-bis (2,2′-dipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) -ruthenium (II) dihydrate) (temperature about 80 ° C.) Then, the ruthenium complex as a pigment was supported on the surface of the TiO 2 powder by pulling it up in an argon stream to obtain an n-type semiconductor electrode.
ガラス基板に、白金をつけたフッ素ドープ酸化錫電極(導電膜)を形成し、対向電極を得た。この対向電極とn型半導体電極との間にスペーサを介在させた状態で、対向電極の周縁とn型半導体電極の周縁との間に電解質注入口のためのスペースを残してエポキシ樹脂を充填し、光電変換素子ユニットを得た。 A fluorine-doped tin oxide electrode (conductive film) with platinum was formed on a glass substrate to obtain a counter electrode. With a spacer interposed between the counter electrode and the n-type semiconductor electrode, an epoxy resin is filled between the peripheral edge of the counter electrode and the peripheral edge of the n-type semiconductor electrode, leaving a space for the electrolyte inlet. The photoelectric conversion element unit was obtained.
次いで、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、よう化テトラプロピルアンモニウム、よう化カリウム及びヨウ素を溶解させ、電解質を調製した。この電解質に、ポリ(4−ビニルピリジン)を溶解させた。その後、その溶液に1,6−ジブロモヘキサンを溶解させることにより、ゲル電解質前駆体である電解質組成物を得た。 Next, 1-methyl-3-propylimidazolium iodide, tetrapropylammonium iodide, potassium iodide and iodine were dissolved to prepare an electrolyte. Poly (4-vinylpyridine) was dissolved in this electrolyte. Thereafter, 1,6-dibromohexane was dissolved in the solution to obtain an electrolyte composition as a gel electrolyte precursor.
光電変換素子ユニットの注入口から電解質組成物を注入した後、注入口をエポキシ樹脂で封口した後、ホットプレートで加熱して電解質組成物をゲル化させることにより、前述した図6に示す構造を有する色素増感型太陽電池を製造した。 After injecting the electrolyte composition from the injection port of the photoelectric conversion element unit, sealing the injection port with an epoxy resin, and then heating it with a hot plate to gel the electrolyte composition, the structure shown in FIG. A dye-sensitized solar cell was produced.
(実施例2)
KBr板上に前述した実施例1で説明したのと同様なペーストを塗布した後、450℃で30分間熱処理を行うことにより、TiO2粉末を含有する膜状物を得た。この膜状物をシス−ビス(シオシアナト)−N,N−ビス(2,2’−ジピリジル−4,4’−ジカルボン酸)−ルテニウム(II)二水和物)の乾燥エタノール溶液(温度約80℃)に浸漬したのち、アルゴン気流中で引き上げることにより、TiO2粉末の表面に色素であるルテニウム錯体を担持させた。ひきつづき、この膜状物の表面にITO(Indium Tin Oxide)膜をスパッタで形成し、積層膜を得た。
(Example 2)
After applying the same paste as described in Example 1 on the KBr plate, heat treatment was performed at 450 ° C. for 30 minutes to obtain a film-like material containing TiO 2 powder. This film-like material was mixed with cis-bis (thiocyanato) -N, N-bis (2,2′-dipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) -ruthenium (II) dihydrate) in a dry ethanol solution (temperature about And the ruthenium complex as a pigment was supported on the surface of the TiO 2 powder. Subsequently, an ITO (Indium Tin Oxide) film was formed on the surface of the film by sputtering to obtain a laminated film.
アクリル樹脂製の導光板の表面に積層膜をITO膜が導光板と接するように配置し、これらを接着剤を用いて接着した。これらを水に浸漬することによりKBrを除去し、導光板の表面にn型半導体電極を転写した。 A laminated film was placed on the surface of the acrylic resin light guide plate so that the ITO film was in contact with the light guide plate, and these were adhered using an adhesive. These were immersed in water to remove KBr, and the n-type semiconductor electrode was transferred to the surface of the light guide plate.
実施例1で説明したのと同様な対向電極と導光板との間にスペーサを介在させた状態で、対向電極の周縁と導光板との間に電解質注入口のためのスペースを残してエポキシ樹脂を充填し、光電変換素子ユニットを得た。 Epoxy resin leaving a space for the electrolyte inlet between the periphery of the counter electrode and the light guide plate with a spacer interposed between the counter electrode and the light guide plate similar to that described in Example 1 And a photoelectric conversion element unit was obtained.
次いで、光電変換素子ユニットの注入口から実施例1で説明したのと同様な電解質組成物を注入した後、注入口をエポキシ樹脂で封口し、ホットプレートで加熱して電解質組成物をゲル化させることにより、前述した図10に示す構造の、導光板と一体化した色素増感型太陽電池を製造した。 Next, after injecting an electrolyte composition similar to that described in Example 1 from the injection port of the photoelectric conversion element unit, the injection port is sealed with an epoxy resin and heated on a hot plate to gel the electrolyte composition. Thus, a dye-sensitized solar cell having the structure shown in FIG. 10 and integrated with the light guide plate was manufactured.
実施例1の液晶表示装置における導光板3の代わりに、この導光板一体型色素増感型太陽電池を用いると共に、導光板3の背面側に配置した太陽電池9を取り除き、実施例2の液晶表示装置を得た。
This light guide plate-integrated dye-sensitized solar cell is used in place of the
(実施例3)
蛍光ランプに使用するガラス管の表面に透明導電膜を装備し、その上部にインクジェット方式により前述した実施例1で説明したのと同様なペーストを塗布した後、450℃で30分間熱処理をした。その後、同じ極率のガラスをスペーサーを分散させながら密着させ、熱融着により対極を固定した。スペーサーの隙間から前述した実施例1で説明したのと同様な電解質組成物を注入した後、注入口を封止し、加熱することにより電解質組成物をゲル化させ、湾曲した色素増感型太陽電池を製造した。
(Example 3)
A transparent conductive film was provided on the surface of a glass tube used in a fluorescent lamp, and a paste similar to that described in Example 1 was applied to the upper portion by an ink jet method, followed by heat treatment at 450 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the same polar glass was brought into close contact with the spacers dispersed, and the counter electrode was fixed by thermal fusion. After injecting an electrolyte composition similar to that described in Example 1 from the gap between the spacers, the injection port is sealed, and the electrolyte composition is gelled by heating to form a curved dye-sensitized solar cell. A battery was manufactured.
実施例1の液晶表示装置における蛍光ランプ4の反射板5の代わりに、湾曲形状を持つ太陽電池9を使用すると共に、導光板3の背面側に配置した太陽電池9を取り除き、実施例3の液晶表示装置を得た。
Instead of the reflecting
(比較例1)
反射偏光手段6を用いないこと以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にして、図15に示す構成の液晶表示装置を製造した。
(Comparative Example 1)
A liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 15 was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the reflective
(比較例2)
反射偏光手段6を用いないこと以外は、前述した実施例3で説明したのと同様にして、図16に示す構成の液晶表示装置を製造した。
(Comparative Example 2)
A liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 16 was manufactured in the same manner as described in Example 3 except that the reflective
実施例1〜3及び比較例1〜2の液晶表示装置について、太陽電池から得られた電力をDC−DCコンバーターにより4.5Vに昇圧した後、リチウムイオン二次電池に充電した。次いで、実施例1〜3及び比較例1〜2の液晶表示装置をリチウムイオン二次電池を駆動電源として作動させ、作動時間を測定し、その結果を比較例1の作動時間を100として下記表1に示す。
表1から明らかなように、実施例1〜3の液晶表示装置は、リチウムイオン二次電池を駆動電源とした際の使用時間が、比較例1〜2の液晶表示装置に比べて長いことがわかる。この結果から、実施例1〜3の液晶表示装置によると、一定光量の光源での太陽電池の発電量を向上できることがわかる。 As is clear from Table 1, the liquid crystal display devices of Examples 1 to 3 have a longer usage time when the lithium ion secondary battery is used as the driving power source than the liquid crystal display devices of Comparative Examples 1 and 2. Understand. From this result, it can be seen that according to the liquid crystal display devices of Examples 1 to 3, the power generation amount of the solar cell with a light source having a constant light amount can be improved.
(実施例4)
ガラス製偏光板の表面にITO(Indium Tin Oxide)膜を島状に形成した。島状のITO膜それぞれの上に前述した実施例1で説明したのと同様なペーストを塗布した後、450℃で30分間熱処理を行うことにより、TiO2粉末を含有する膜状物を得た。これらをシス−ビス(シオシアナト)−N,N−ビス(2,2’−ジピリジル−4,4’−ジカルボン酸)−ルテニウム(II)二水和物)の乾燥エタノール溶液(温度約80℃)に浸漬したのち、アルゴン気流中で引き上げることにより、TiO2粉末の表面に色素であるルテニウム錯体を担持させ、偏光板上にn型半導体電極を形成した。
Example 4
An ITO (Indium Tin Oxide) film was formed in an island shape on the surface of the glass polarizing plate. After applying the same paste as described in Example 1 above on each of the island-like ITO films, a heat treatment was performed at 450 ° C. for 30 minutes to obtain a film-like material containing TiO 2 powder. . These are cis-bis (thiocyanato) -N, N-bis (2,2′-dipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) -ruthenium (II) dihydrate) in a dry ethanol solution (temperature about 80 ° C.). Then, the ruthenium complex as a pigment was supported on the surface of the TiO 2 powder by pulling it up in an argon stream, and an n-type semiconductor electrode was formed on the polarizing plate.
実施例1で説明したのと同様な対向電極とn型半導体電極との間にスペーサを介在させた状態で、対向電極の周縁と偏光板との間に電解質注入口のためのスペースを残してエポキシ樹脂を充填し、光電変換素子ユニットを得た。 In the state where a spacer is interposed between the counter electrode and the n-type semiconductor electrode similar to those described in Example 1, a space for the electrolyte inlet is left between the periphery of the counter electrode and the polarizing plate. An epoxy resin was filled to obtain a photoelectric conversion element unit.
次いで、光電変換素子ユニットの注入口から実施例1で説明したのと同様な電解質組成物を注入した後、注入口をエポキシ樹脂で封口し、ホットプレートで加熱して電解質組成物をゲル化させることにより、前述した図8に示す構造の、偏光板と一体化した色素増感型太陽電池を製造した。 Next, after injecting an electrolyte composition similar to that described in Example 1 from the injection port of the photoelectric conversion element unit, the injection port is sealed with an epoxy resin and heated on a hot plate to gel the electrolyte composition. Thus, a dye-sensitized solar cell integrated with the polarizing plate having the structure shown in FIG. 8 was manufactured.
得られた偏光板一体型色素増感型太陽電池を用いて、前述した図7に示す構造を有する半透過型の液晶表示装置を製造した。 Using the obtained polarizing plate-integrated dye-sensitized solar cell, a transflective liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 7 was manufactured.
(実施例5)
太陽電池21と導光板3の間に、コレステリック液晶含有シート7及びλ/4波長板8を備える反射偏光手段6を配置すること以外は、前述した実施例4で説明したのと同様にして前述した図9に示す構成を備える半透過型の液晶表示装置を製造した。
(Example 5)
Except for disposing the reflective
(比較例3)
前述した図15に示す構造を有する比較例1の液晶表示装置において、ガラス製偏光板の表面にアルミニウム製の半透過反射膜を形成し、比較例3の半透過型液晶表示装置を得た。
(Comparative Example 3)
In the liquid crystal display device of Comparative Example 1 having the structure shown in FIG. 15 described above, an aluminum transflective film was formed on the surface of the glass polarizing plate to obtain a transflective liquid crystal display device of Comparative Example 3.
実施例4〜5及び比較例3の半透過型の液晶表示装置について、前述したのと同様な条件でリチウムイオン二次電池を駆動電源として作動させた際の作動時間を測定し、その結果を比較例3の作動時間を100として下記表2に示す。
表2から明らかなように、実施例4〜5の液晶表示装置は、リチウムイオン二次電池を駆動電源とした際の使用時間が、比較例3の液晶表示装置に比べて長いことがわかる。この結果から、実施例4〜5の液晶表示装置によると、一定光量の光源での太陽電池の発電量を向上できることがわかる。 As can be seen from Table 2, the liquid crystal display devices of Examples 4 to 5 have a longer usage time than the liquid crystal display device of Comparative Example 3 when the lithium ion secondary battery is used as a drive power source. From this result, it can be seen that according to the liquid crystal display devices of Examples 4 to 5, it is possible to improve the power generation amount of the solar cell with the light source having a constant light amount.
(実施例6)
前述した実施例2で説明したのと同様な導光板一体型色素増感型太陽電池を用いて、前述した図10に示す構成を有する透過型の液晶表示装置を得た。
(Example 6)
Using the same light guide plate-integrated dye-sensitized solar cell as described in Example 2 described above, a transmissive liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 10 was obtained.
(比較例4)
導光板の背面に色素増感型太陽電池を形成する代わりに、市販のアモルファスシリコン太陽電池を形成すること以外は、前述した実施例6で説明したのと同様な構成を有する透過型の液晶表示装置を得た。
(Comparative Example 4)
A transmissive liquid crystal display having the same configuration as that described in Example 6 except that a commercially available amorphous silicon solar cell is formed instead of forming a dye-sensitized solar cell on the back surface of the light guide plate. Got the device.
実施例6及び比較例4の透過型の液晶表示装置について、前述したのと同様な条件でリチウムイオン二次電池を駆動電源として作動させた際の作動時間を測定し、その結果を比較例4の作動時間を100として下記表3に示す。
表3から明らかなように、実施例6の液晶表示装置は、リチウムイオン二次電池を駆動電源とした際の使用時間が、比較例4の液晶表示装置に比べて長いことがわかる。この結果から、実施例6の液晶表示装置によると、一定光量の光源での太陽電池の発電量を向上できることがわかる。 As can be seen from Table 3, the liquid crystal display device of Example 6 has a longer usage time than the liquid crystal display device of Comparative Example 4 when the lithium ion secondary battery is used as the drive power source. From this result, according to the liquid crystal display device of Example 6, it can be seen that the power generation amount of the solar cell with the light source having a constant light amount can be improved.
(実施例7)
蛍光ランプのガラスチューブの表面にITO(Indium Tin Oxide)膜を形成した。このITO膜上に前述した実施例1で説明したのと同様なペーストを塗布した後、450℃で30分間熱処理を行うことにより、TiO2粉末を含有する膜状物を得た。これらをシス−ビス(シオシアナト)−N,N−ビス(2,2’−ジピリジル−4,4’−ジカルボン酸)−ルテニウム(II)二水和物)の乾燥エタノール溶液(温度約80℃)に浸漬したのち、アルゴン気流中で引き上げることにより、TiO2粉末の表面に色素であるルテニウム錯体を担持させ、ガラスチューブ上にn型半導体電極を形成した。
(Example 7)
An ITO (Indium Tin Oxide) film was formed on the surface of the glass tube of the fluorescent lamp. After applying the same paste as described in Example 1 on the ITO film, a heat treatment was performed at 450 ° C. for 30 minutes to obtain a film-like material containing TiO 2 powder. These are cis-bis (thiocyanato) -N, N-bis (2,2′-dipyridyl-4,4′-dicarboxylic acid) -ruthenium (II) dihydrate) in a dry ethanol solution (temperature about 80 ° C.). Then, the ruthenium complex as a pigment was supported on the surface of the TiO 2 powder by pulling it up in an argon stream, and an n-type semiconductor electrode was formed on the glass tube.
実施例1で説明したのと同様な対向電極とn型半導体電極との間にスペーサを介在させた状態で、対向電極の周縁とガラスチューブとの間に電解質注入口のためのスペースを残してエポキシ樹脂を充填し、光電変換素子ユニットを得た。 In the state where a spacer is interposed between the counter electrode and the n-type semiconductor electrode similar to those described in Example 1, a space for the electrolyte injection port is left between the peripheral edge of the counter electrode and the glass tube. An epoxy resin was filled to obtain a photoelectric conversion element unit.
次いで、光電変換素子ユニットの注入口から実施例1で説明したのと同様な電解質組成物を注入した後、注入口をエポキシ樹脂で封口し、ホットプレートで加熱して電解質組成物をゲル化させることにより、前述した図12に示す構造の、蛍光ランプと一体化した色素増感型太陽電池を製造した。 Next, after injecting an electrolyte composition similar to that described in Example 1 from the injection port of the photoelectric conversion element unit, the injection port is sealed with an epoxy resin and heated on a hot plate to gel the electrolyte composition. Thus, a dye-sensitized solar cell integrated with the fluorescent lamp having the structure shown in FIG. 12 was manufactured.
得られた蛍光ランプ一体型色素増感型太陽電池を用いて、前述した図11〜図12に示す構成を有する透過型の液晶表示装置を得た。 Using the obtained fluorescent lamp-integrated dye-sensitized solar cell, a transmissive liquid crystal display device having the configuration shown in FIGS. 11 to 12 was obtained.
(比較例5)
蛍光ランプの背面に色素増感型太陽電池を形成する代わりに、蛍光ランプの背面に市販のアモルファスシリコン太陽電池を形成すること以外は、前述した実施例7で説明したのと同様な構成を有する透過型の液晶表示装置を得た。
(Comparative Example 5)
Instead of forming a dye-sensitized solar cell on the back side of the fluorescent lamp, it has the same configuration as described in Example 7 except that a commercially available amorphous silicon solar cell is formed on the back side of the fluorescent lamp. A transmissive liquid crystal display device was obtained.
実施例7及び比較例5の透過型の液晶表示装置について、前述したのと同様な条件でリチウムイオン二次電池を駆動電源として作動させた際の作動時間を測定し、その結果を比較例5の作動時間を100として下記表4に示す。
表4から明らかなように、実施例7の液晶表示装置は、リチウムイオン二次電池を駆動電源とした際の使用時間が、比較例5の液晶表示装置に比べて長いことがわかる。この結果から、実施例7の液晶表示装置によると、一定光量の光源での太陽電池の発電量を向上できることがわかる。 As can be seen from Table 4, the liquid crystal display device of Example 7 has a longer usage time than the liquid crystal display device of Comparative Example 5 when the lithium ion secondary battery is used as the drive power source. From this result, it can be seen that according to the liquid crystal display device of Example 7, the power generation amount of the solar cell with a light source having a constant light amount can be improved.
1a、1b…偏光板、2…液晶セル、3a…導光板正面、3b…導光板背面、3…導光板、4…蛍光ランプ、5…反射板、6…反射偏光手段、7…コレステリック液晶含有シート、8…4/λ波長板、9…太陽電池。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記液晶セルの背面側に光を照射する光源と、
前記光を前記液晶セルに導く導光板と、
前記液晶セルと前記導光板の間に配置されており、光透過領域と、外部から入射した光を前記液晶セル側に反射させると共に前記外部から入射した光で光電変換反応を行う太陽電池から形成された反射・光電変換領域とを備える半透過反射手段と、
前記半透過反射手段と前記導光板の間に配置されており、前記液晶セルによる表示に必要な偏光成分を透過させると共に前記偏光成分とは異なる偏光成分を前記導光板側に反射させる反射偏光手段と
を具備することを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal cell;
A light source that irradiates light to the back side of the liquid crystal cell;
A light guide plate for guiding the light to the liquid crystal cell;
It is disposed between the liquid crystal cell and the light guide plate, and is formed of a light transmission region and a solar cell that reflects light incident from the outside to the liquid crystal cell side and performs a photoelectric conversion reaction with the light incident from the outside. A transflective means comprising a reflective / photoelectric conversion region;
Reflective polarization means disposed between the transflective means and the light guide plate, and transmits a polarization component necessary for display by the liquid crystal cell and reflects a polarization component different from the polarization component to the light guide plate side. A liquid crystal display device comprising:
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