JP2012088508A - 太陽光発電液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池ユニットに届く外光をより多くして発電効率を改善することが可能な太陽光発電液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】フィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料でそれぞれ形成した液晶パネル１０，太陽電池ユニット２０，蓄電池ユニット３０，制御回路モジュール４０を、表面側から液晶パネル１０，太陽電池ユニット２０，蓄電池ユニット３０，制御回路モジュール４０の順で積層するとともに、液晶パネル１０と太陽電池ユニット２０との間にエッジライトパネル６０を介装し、液晶パネル１０を通過した外光がエッジライトパネル６０を介して太陽電池ユニット２０に届くようにして発電した電力を、液晶パネル１０，制御回路モジュール４０およびエッジライトパネル６０の動作電源にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶パネルと太陽電池ユニットとを一体に積層して構成され、太陽電池ユニットを電源とする太陽光発電液晶ディスプレイの分野に係るものである。

特許文献１に開示された太陽光発電液晶ディスプレイは、フィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料でそれぞれ形成された液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールを上面から下面へ順に積層する。液晶パネルは、上面にはタッチパネルを、下面には半透明反射シートをそれぞれ備えた反射型のカラーＴＦＴディスプレイである。

液晶パネルの上面から入射してその内部を透過した太陽光などの外光は、その一部が半透明反射シートで反射して液晶パネルの表示に利用される。また、残りの一部は半透明反射シートを透過して太陽電池ユニットに届き、発電に利用される。太陽電池ユニットが発電した電力は蓄電池ユニットに蓄えられ、液晶パネルや制御回路モジュールに電力を供給している。

特許第３８１８９００号公報（第３〜４頁、図１〜２）

特許文献１の太陽光発電液晶ディスプレイは、外光の乏しい場所では液晶パネルが表示不能となってしまい、使い勝手が悪いという課題があった。また、半透明反射シートを透過して太陽電池ユニットに外光が届くため、光損失が大きく発電効率が悪いというという課題があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、外光の乏しい場所でも液晶パネルを表示可能として使い勝手を向上させるとともに、太陽電池ユニットに届く外光をより多くして発電効率を改善することが可能な太陽光発電液晶ディスプレイを提供することを目的とする。

本発明に係る太陽光発電液晶ディスプレイは、フィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料でそれぞれ形成した液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールを、表面側から液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールの順で積層するとともに、液晶パネルと太陽電池ユニットとの間にエッジライトパネルを介装し、液晶パネルを通過した外光がエッジライトパネルを介して太陽電池ユニットに届くようにして発電した電力を、液晶パネル、制御回路モジュールおよびエッジライトパネルの動作電源にするようにしたものである。

本発明に係る太陽光発電液晶ディスプレイは、エッジライトパネルは、光を発する発光ユニットと、この発光ユニットを側面に備え内部にその光を取り込むとともに、この光を散乱させる導光パターンが上面または下面に形成された導光体とを備えるようにしたものである。

本発明に係る太陽光発電液晶ディスプレイは、エッジライトパネルは、発光ユニットに近い導光パターンほど面積が小さく、発光ユニットから遠い導光パターンほど面積が大きく形成されるようにしたものである。

本発明に係る太陽光発電液晶ディスプレイは、エッジライトパネルは、複数の発光ユニットを側面に備えるようにしたものである。

本発明に係る太陽光発電液晶ディスプレイは、液晶パネルにタッチセンサを付設してタッチパネルを形成してなるようにしたものである。

本発明に係る太陽光発電液晶ディスプレイは、液晶パネルに制御回路モジュールとアンテナとを一体に接続してワイヤレスでのデータ通信を可能にしてなるようにしたものである。

本発明によれば、フィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料でそれぞれ形成した液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールを、表面側から液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールの順で積層するとともに、液晶パネルと太陽電池ユニットとの間にエッジライトパネルを介装し、液晶パネルを通過した外光がエッジライトパネルを介して太陽電池ユニットに届くようにして発電した電力を、液晶パネル、制御回路モジュールおよびエッジライトパネルの動作電源にするようにしたので、エッジライトパネルを液晶パネルの表示に利用しているので、外光の乏しい場所でも液晶パネルを表示可能とすることができ、太陽光発電液晶ディスプレイの使い勝手が向上するという効果を奏するとともに、導光パターンの隙間の部分から外光を取り込むため、太陽電池ユニットに届く外光をより多くすることができ、発電効率を改善できるという効果を奏する。

本発明によれば、エッジライトパネルは、光を発する発光ユニットと、この発光ユニットを側面に備え内部にその光を取り込むとともに、この光を散乱させる導光パターンが上面または下面に形成された導光体とを備えるようにしたので、液晶パネルの裏側全面に対して、導光パターンを施した導光板を使って発光ユニットの光を広げるので、全体を薄く構成できるとともに、光の均一性が容易に得られるという効果を奏する。

本発明によれば、エッジライトパネルは、発光ユニットに近い導光パターンほど面積が小さく、発光ユニットから遠い導光パターンほど面積が大きく形成されるようにしたので、導光体全体がいっそう均一に光るようになり、液晶パネルをムラなく表示できるという効果を奏する。

本発明によれば、エッジライトパネルは、複数の発光ユニットを側面に備えるようにしたので、発光ユニットの光量が増えるので、それだけ液晶パネルの表示を明るくすることができ、また、それだけ導光パターンの面積を小さくすることができ、導光パターンの隙間を通って太陽電池ユニットに届く外光を多くできるという効果を奏する。

本発明によれば、液晶パネルにタッチセンサを付設してタッチパネルを形成してなるようにしたので、携帯情報端末の表示装置やキーボードの代わりとなる入力装置などに使用できるという効果を奏する。

本発明によれば、液晶パネルに制御回路モジュールとアンテナとを一体に接続してワイヤレスでのデータ通信を可能にしてなるようにしたので、パソコンなどの入力装置をワイヤレス化できるという効果を奏する。

本発明を実施した太陽光発電液晶ディスプレイのブロック図である。 本発明を実施した太陽光発電液晶ディスプレイの分解斜視図である。 エッジライトパネルの第１の構成例を示す図である。 エッジライトパネルの第２の構成例を示す図である。 エッジライトパネルのその他の構成例を示す図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面では、同一の構成または相当する構成については同一の符号を付す。

図１に、本発明を実施した太陽光発電液晶ディスプレイのブロック図を示す。
太陽光発電液晶ディスプレイは、液晶パネル１０と太陽電池ユニット２０と蓄電池ユニット３０と制御回路モジュール４０とで構成し、太陽電池ユニット２０で発電した電力をいったん蓄電池ユニット３０に蓄えて液晶パネル１０と制御回路モジュール４０とに供給する。

図２に、本発明を実施した太陽光発電液晶ディスプレイの分解斜視図を示す。
太陽光発電液晶ディスプレイは、液晶パネル１０，太陽電池ユニット２０，蓄電池ユニット３０，制御回路モジュール４０をフィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料でそれぞれ形成し、液晶パネル１０を表面の第一層に配置してその下に太陽電池ユニット２０，蓄電池ユニット３０，制御回路モジュール４０を順に積層する。

液晶パネル１０は、上面に透明電極をコーティングしてタッチパネル５０を形成し、データ入力可能に構成する。これにより、携帯情報端末の表示装置やキーボードの代わりとなる入力装置などに使用できるようにする。そして液晶パネル１０には透過型のカラーＴＦＴ（※１）ディスプレイを使用し、液晶パネル１０の表示に利用するバックライトとして、エッジライトパネル６０を液晶パネル１０の下面に挿入している。

（※１）ＴＦＴ……薄膜トランジスタ。Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ［英］の略。

図３，図４に、エッジライトパネル６０の構成例を示す。図３，図４中の（ａ）はエッジライトパネル６０の外観を示す斜視図、（ｂ）はエッジライトパネル６０の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。（ｃ）では液晶パネル１０，太陽電池ユニット２０，タッチパネル５０も図示してある。

図３，図４のエッジライトパネル６０において、６１はＬＥＤ（※２）を用いた発光ユニット、６１ＳはＬＥＤ素子を一列に並べたＬＥＤ本体、６１Ｍは楕円鏡などのリフレクタ、６２，６３は透明の導光体、６２Ｐ，６３Ｐは導光パターン、６２Ｔ，６３Ｔは透過部である。

（※２）ＬＥＤ……発光ダイオード。Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ［英］の略。

透明で板状の導光体６２，６３の上面には、レーザ加工や金型成型などにより、網目状のスクラッチや多数のディンプルからなる導光パターン６２Ｐ，６３Ｐが施されている。透過部６２Ｔ，６３Ｔは、導光体６２，６３の上面のうち、導光パターン６２Ｐ，６３Ｐが形成されていない平坦な隙間の部分である。

エッジライトパネル６０は、液晶パネル１０の裏側全面に対して導光体６２，６３を使って発光ユニット６１の光を広げるので、全体を薄く構成することができる、光の均一性が得られやすい等といったメリットがある。他の構成要素と同様に、エッジライトパネル６０もフィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料などで形成することで、フレキシブルな太陽光発電液晶ディスプレイが構成できる。

なお、既に図１で示した通り、蓄電池ユニット３０の電力は発光ユニット６１のＬＥＤ本体６１Ｓにも供給される。発光ユニット６１は、ＬＥＤ本体６１Ｓの代わりに冷陰極管などを用いて構成しても良い。

次に使用方法について説明する。
図３，図４（ｃ）において、導光体６２，６３は、発光ユニット６１を側面に備えている。ＬＥＤ本体６１Ｓが発した光は、直接的に又はリフレクタ６１Ｍで反射して導光体６２，６３の側面から内部へと入射する。この入射光は内部を多重反射しながら導光体６２，６３全体に広がる。この際に、導光パターン６２Ｐ，６３Ｐに当った光はそこで散乱して導光体６２，６３の上面から出射し、液晶パネル１０を照射するようになっている。

また、太陽光発電液晶ディスプレイの上から当った太陽光などの外光は、図３，図４（ｃ）のブロック矢印のように、タッチパネル５０，液晶パネル１０，そしてエッジライトパネル６０の透過部６２Ｔ，６３Ｔを順に通過して、底面に敷き詰めた太陽電池ユニット２０まで届く。太陽電池ユニット２０はこの外光を発電に利用し、生み出した電力を蓄電池ユニット３０に蓄える。蓄電池ユニット３０は、液晶パネル１０，制御回路モジュール４０，発光ユニット６１に電力を供給し、外光の乏しい場所でも使用できるようにしている。

このように、特許文献１の半透明反射シートの代わりに、エッジライトパネル６０を液晶パネル１０のバックライトとしているので、外光の乏しい場所でも液晶パネル１０を表示可能とすることができ、太陽光発電液晶ディスプレイの使い勝手が向上するとともに、導光パターン６２Ｐ，６３Ｐの隙間の透過部６２Ｔ，６３Ｔから外光を取り込むため、特許文献１と比べて、太陽電池ユニット２０に届く外光をより多くすることができ、発電効率を改善することができる。

なお、液晶パネル１０のバックライトの光量と、太陽電池ユニット２０に届く外光の光量とはトレードオフの関係にあるので、導光パターン６２Ｐ，６３Ｐと透過部６２Ｔ，６３Ｔとの割合は、液晶パネル１０や太陽電池ユニット２０の性能を考えてバランス良く設計する。

ここで、エッジライトパネル６０は、次のような構成例も考えられる。
例えば、図５（ａ）の断面図に示すように、導光体６２，６３の下面に導光パターン６２Ｐ，６３Ｐを形成しても良い。この場合は、導光パターン６２Ｐ，６３Ｐに代えて、複数の反射ドットなどを下面に印刷することも可能である。

また例えば、図５（ｂ），（ｃ）の上面図に示すように、導光パターン６２Ｐ，６３Ｐのうち、発光ユニット６１に近く距離Ｌが短いものほど面積を小さく、発光ユニット６１から遠く距離Ｌが長いものほど面積を大きくするようにしても良い。これにより、発光ユニット６１に近い位置と比べて発光ユニット６１から遠い位置ほど多くの光が導光パターン６２Ｐ，６３Ｐで散乱するようになり、導光体６２，６３全体がいっそう均一に光るようになり、液晶パネル１０をムラなく表示することができる。

さらに例えば、図５（ｃ）の上面図に示すように、複数の発光ユニット６１Ｌ，６１Ｒをエッジライトパネル６０の側面に備えるようにしても良い。このことにより、発光ユニット６１の光量が増えるのでそれだけ液晶パネル１０の表示を明るくすることができる。また、発光ユニット６１の光量が増えるのでそれだけ導光パターン６２Ｐ，６３Ｐの面積を小さくして透過部６２Ｔ，６３Ｔの面積を大きくすることができ、太陽電池ユニット２０に届く外光を多くすることができる。

なお、液晶パネル１０は、ガラス基板でなくポリマーフィルムを基板とし、耐衝撃性に優れ、非常に軽くて薄い構造にする。

また、太陽電池ユニット２０は、透明にすることも可能なアモルファスシリコン太陽電池、または太陽光による劣化が少なく、屋外使用も可能な印刷式ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池を使用する。

さらに、蓄電池ユニット３０は、厚さが１ｍｍ前後のペーパー電池やフィルム電池などを使用する。これにより、太陽電池ユニット２０が発電した電力をいったん蓄え、太陽電池が作動しない明るさになっても蓄電池ユニット３０から電力を供給して使えるようにする。

さらに、制御回路モジュール４０は、図１に示したように、ＩＣチップ４１をカードに埋め込んで液晶パネル１０の表示と各種アプリケーションの実行とを制御する。

さらに、制御回路モジュール４０は、図１に示したように、必要に応じてループアンテナ４２を接続し、ワイヤレスのデータ通信を可能にする。これにより、パソコンなどの入力装置をワイヤレス化できるようにする。

さらに、制御回路モジュール４０は、ＩＣチップ４１を交換することにより、本発明の太陽光発電液晶ディスプレイをテレビ、文字ラジオ、電子手帳、ゲーム機、電子アルバムなど様々な表示装置に適用することができる。

さらに、太陽光発電液晶ディスプレイに入射する外光が強く、エッジライトパネル６０の導光体６２，６３での反射光量が十分あるような場所では、発光ユニット６１を駆動せずに、導光体６２，６３での反射光を液晶パネル１０の表示に利用することも可能であり、消費電力を抑制できる。

１０ 液晶パネル、２０ 太陽電池ユニット、３０ 蓄電池ユニット、４０ 制御回路モジュール、４１ ＩＣチップ、４２ ループアンテナ、５０ タッチパネル、６０ エッジライトパネル、６１，６１Ｌ，６１Ｒ 発光ユニット、６１Ｓ ＬＥＤ本体、６１Ｍ リフレクタ、６２，６３ 導光体、６２Ｐ，６３Ｐ 導光パターン、６２Ｔ，６３Ｔ 透過部。

Claims (6)

1. フィルム状の可撓性材料またはカード状の弾性材料でそれぞれ形成した液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールを、
   表面側から液晶パネル、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、制御回路モジュールの順で積層するとともに、
   上記液晶パネルと上記太陽電池ユニットとの間にエッジライトパネルを介装し、
   上記液晶パネルを通過した外光が上記エッジライトパネルを介して上記太陽電池ユニットに届くようにして発電した電力を、上記液晶パネル、上記制御回路モジュールおよび上記エッジライトパネルの動作電源にすることを特徴とする太陽光発電液晶ディスプレイ。
2. エッジライトパネルは、光を発する発光ユニットと、この発光ユニットを側面に備え内部にその光を取り込むとともに、この光を散乱させる導光パターンが上面または下面に形成された導光体とを備えることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電液晶ディスプレイ。
3. エッジライトパネルは、発光ユニットに近い導光パターンほど面積が小さく、上記発光ユニットから遠い導光パターンほど面積が大きく形成されることを特徴とする請求項２記載の太陽光発電液晶ディスプレイ。
4. エッジライトパネルは、複数の発光ユニットを側面に備えることを特徴とする請求項２記載の太陽光発電液晶ディスプレイ。
5. 液晶パネルにタッチセンサを付設してタッチパネルを形成してなる請求項１記載の太陽光発電液晶ディスプレイ。
6. 液晶パネルに制御回路モジュールとアンテナとを一体に接続してワイヤレスでのデータ通信を可能にしてなる請求項１記載の太陽光発電液晶ディスプレイ。

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