JP3172292U - ソーラー一体型表示パネルシステム、およびソーラー一体型表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力化、薄型化、および小型化を実現するソーラー一体型表示パネルシステムを提供する。
【解決手段】表面に第一の図柄を形成する溝２１０を有する透明パネル２００と、該透明パネル２００の周縁に配置され、溝２１０に向かって発光するＬＥＤ２３０と、透明パネル２００に重ね合わされ、透明パネル２００を透過する入射光を電気エネルギーに変換するソーラーパネル１００と充放電可能な蓄電池４００と、ソーラーパネル１００と蓄電池４００との接続と、蓄電池４００と透明パネル２００との接続を切り替える制御部３００とを備え、ソーラーパネル１００は、表面に前記第一の図柄に相当する第二の図柄を有し、第二の図柄はソーラーパネル１００の表面に形成された保護膜の膜厚を不均一にすることで形成される。
【選択図】図１

Description

本考案は、広告板、案内表示版、および看板などのサインパネルであって、特にソーラー一体型表示パネルシステム、ソーラー一体型表示パネルに関する。

特許文献１には、表面側と裏面側との両方向に均一な輝度の面発光させる面発光体を有し、任意の図柄が印刷された印刷フィルムが太陽電池と面発光体との間に挟まれる光源一体型太陽電池モジュールが開示されている。この構成では印刷フィルムが昼夜を通して広告板や表示板として機能している。

特許文献２には、電源にソーラーモジュールを利用して発電し、その電力を充放電式電池に蓄電し、蓄電した電力を使用してＬＥＤライトを要した内照式看板文字を表示するソーラー充放電式ＬＥＤ内照式看板が開示されている。

特許文献３には、昼間に太陽電池により発電し、その電力で蓄電池を充電し、夜間に蓄電池の電力により発光ダイオードなどの発光手段を発光させる自発光装置が開示されている。この構成では電池交換が不要であり、維持費の低減を図っている。

特開２００６−６６６１９号公報 特開２０１０−２０１５２号公報 特開２００５−７００９５号公報

しかしながら、特許文献１の面発光体は、表面側と裏面側との両方向に均一な輝度の面発光をするため、図柄表示するために必要以上の発光をしている。つまり面発光体の太陽電池と隣接している側の発光は図柄を表示させるために必要であるが、太陽電池と隣接していない側の発光は図柄の表示に関わりがないため、結果として発光光量を無駄にしており、低消費電力化が困難であるという課題がある。また本文献に記載の装置は面発光体と太陽電池と印刷フィルムとの３者を重ね合わせる構成であるため装置の薄型化が難しい。

特許文献２のＬＥＤ内照式看板では図柄を表示するパネルとソーラーモジュールが別体である。このためパネルとソーラーモジュールとを組み合わせてソーラー一体型表示パネルシステムを構成する場合には、パネル部分とソーラーモジュール部分を個別に設置しなくてはならず、小型化が難しい。

特許文献３の自発光装置も、特許文献２の内照式看板と同様に図柄を表示するパネルと太陽電池が別体であるため、小型化が難しい。

そこで本考案は、低消費電力化、薄型化、および小型化を実現するソーラー一体型表示パネルシステム、およびソーラー一体型表示パネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本考案のソーラー一体型表示パネルシステムは、第一の図柄を形成する溝を表面に有する透明パネルと、前記透明パネルの周縁に配置され、前記溝に向かって発光する発光ダイオードと、前記透明パネルに重ね合わされ、前記透明パネルを透過する入射光を電気エネルギーに変換するソーラーパネルと、充放電可能な蓄電池と、前記ソーラーパネルと前記蓄電池との接続と、前記蓄電池と前記発光ダイオードとの接続を切り替える制御部とを備え、前記ソーラーパネルは、表面に形成された保護膜を有し、前記保護膜は、不均一な膜厚を有することにより、前記第一の図柄に相当する第二の図柄を形成し、前記第二の図柄に対応する部分における前記保護膜の膜厚は、前記第二の図柄に対応しない部分における前記保護膜の膜厚と異なり、前記第二の図柄の色は、前記第二の図柄に対応する部分における前記保護膜の膜厚に依存する。

この構成によれば、ソーラー一体型表示パネルシステムの低消費電力化、薄型化および小型化を実現することができる。

具体的には、透明パネル周縁に配置された発光ダイオードからの光は第一の図柄を構成する溝で屈折、及び反射し、第一の図柄を表示する。このため本構成の透明パネルは面全体ではなく図柄の部分のみが発光し、発光ダイオードの発光光量の大部分が図柄の表示に寄与する。したがって本構成のソーラー一体型表示パネルシステムは、従来の面発光体を用いたソーラー一体型表示パネルシステムよりも効率的に図柄を表示することができ、消費電力が小さい。

また、ソーラーパネルの表面には保護膜が形成されており、この保護膜はその膜厚により異なる色の光を反射する性質を持つ。第二の図柄はこの保護膜の膜厚を不均一にすることで形成される。つまり、第二の図柄は、図柄に対応する部分の保護膜の膜厚と、図柄に対応しない部分の保護膜の膜厚とに差を持たせることにより形成される。この構成ではソーラーパネル自身が図柄として機能する。加えて本ソーラー一体型表示パネルシステムは第一の図柄を表示する透明パネルとソーラーパネルとを重ね合わせる構成であることから、ソーラー一体型表示パネルシステムの薄型化、および小型化は容易である。

ソーラーパネルの製造工程において、前述の第二の図柄に対応する保護膜は任意の形状に形成できる。また保護膜の膜厚も任意の厚みに形成できる。したがって第二の図柄は高精細かつカラフルに形成される。さらに、この保護膜は反射する色以外の光を透過させる性質を持ち、入射光を完全には遮光しない。これにより、第二の図柄によるソーラーパネルの発電効率の低下は最小限に押さえられる。

また、この構成では本ソーラー一体型表示パネルシステムは透明パネルを発光させない期間（蓄電池を充電している期間）にはソーラーパネルの表面に形成された第二の図柄を表示する。一方で透明パネルを発光させている期間には、発光ダイオードの発光による第一の図柄を表示する。第二の図柄は第一の図柄に相当する構成であるため、昼も夜も同じ図柄を表示させることができ、昼夜を問わない広告、看板、案内板等のサインパネルとして機能する。さらに、昼間に充電した電力は夜間に利用可能なので、本ソーラー一体型表示パネルシステムは維持費が低いという利点がある。

本考案により、消費電力が低く、かつ薄型化、および小型化が容易なソーラー一体型表示パネルシステムおよびソーラー一体型表示パネルを実現することができる。

本考案の実施の形態におけるソーラー一体型表示パネルシステムの構成を示す図である。 透明パネルと発光ダイオードの配置の一例を示す図である。 パネル部の断面図である。 パネル部の断面の模式図である。 ソーラーパネルに形成された図柄の一例を示す図である。 ソーラーパネルの断面図（図５のＡ−Ａ線の断面図）である。 ソーラーパネルの断面図（図５のＢ−Ｂ線の断面図）である。 ソーラーパネルの断面図（図５のＣ−Ｃ線の断面図）である。 ソーラーパネルの断面図（図５のＤ−Ｄ線の断面図）である。 ソーラーパネルの断面図（図５のＥ−Ｅ線の断面図）である。 ソーラー一体型表示パネルシステムの構成を示すブロック図である。 透明パネルの図柄と発光ダイオードの配置の変形例を示す図である。 透明パネルと発光ダイオードを一体にした場合の構成を示す図である。 ＬＥＤからの光が溝に対して角度θを持つ場合の模式図である。 ソーラーパネルの受光面の上に透明パネルの表面が配置される場合のパネル部の断面図である。 ソーラーパネルの受光面の上に透明パネルの表面が配置される場合のパネル部の断面の模式図である。 溝断面の形状が円形である構成を示す図である。 溝断面の形状が四角形である構成を示す図である。 溝断面を加工し、光を乱反射する構成を示す図である。 溝へ透明パネルと屈折率の異なる材料などを充填する構成を示す図である。 溝へ光を乱反射する材料などを充填する構成を示す図である。 溝へ光を乱反射する材料などを塗布する構成を示す図である。 ＬＥＤからの光をソーラーパネルに照射する構成を示す図である。

本考案の実施の形態におけるソーラー一体型表示パネルシステムについて図面を用いて説明する。

図１は、本考案の実施の形態におけるソーラー一体型表示パネルシステムの構成を示す図である。同図のように、ソーラー一体型表示パネルシステム１は、ソーラー一体型表示パネル（以下、パネル部と呼ぶ）１０、制御部３００および蓄電池４００を備える。パネル部１０は、ソーラーパネル１００、透明パネル２００、複数の基板２２０、複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記述する。）２３０、保護パネル（保護フィルム）６００、下部ハウジング５１０、および上部ハウジング５２０を備える。図１では、パネル部１０は分解図になっている。

透明パネル２００は、表面に第一の図柄を形成する溝２１０を有する。ここで、第一の図柄は、例えば、文字、図形、模様、絵、イラスト、写真等のあらゆる図柄を含む。図１では文字列「ＫＯＲＥＡ」を第一の図柄の一例として示している。溝２１０はレーザーエッチング等で形成される。透明パネル２００は、典型的にはアクリルなどの樹脂板であるが、ガラス板、透明シート等でもよい。

透明パネル２００の周縁には基板２２０に実装されたＬＥＤ２３０が配置される。ＬＥＤ２３０は前述の溝２１０に向かって発光する。

ソーラーパネル１００は透明パネル２００を透過する入射光を電気エネルギーに変換する。図１のソーラーパネル１００は、面状に組み合わされた複数枚のソーラーモジュール１１０から構成されている。また、ソーラーパネル１００は、その表面に形成された第二の図柄（図１の例では文字列「ＫＯＲＥＡ」）を有する。ここで、第二の図柄は、第一の図柄に対応する図柄であり、例えば、文字、図形、模様、絵、イラスト、写真等のあらゆる図柄を含み、カラーでもモノクロでもよい。

蓄電池４００は、充放電可能な蓄電池である。

制御部３００は、蓄電池４００とソーラーパネル１００との接続と、蓄電池４００と基板２２０（ＬＥＤ２３０）との接続とを切り換える。例えば、制御部３００は、昼間にソーラーパネル１００と蓄電池４００とを接続し、夜間に蓄電池４００と基板２２０（ＬＥＤ２３０）とを接続する。これにより、昼間にはソーラーパネル１００は発電し、電力を蓄電池４００に充電する。一方、夜間には蓄電池４００は基板２２０（ＬＥＤ２３０）に電力を供給してＬＥＤ２３０を発光させる。

次に図２〜図４を用いてパネル部１０について説明する。

図２はパネル部１０のうち、透明パネル２００、基板２２０及びＬＥＤ２３０の位置関係を示す図である。複数のＬＥＤ２３０は共通の基板２２０に配置間隔ｄ１で実装されている。また複数の基板２２０は透明パネル２００各辺に対応して配置され、複数のＬＥＤ２３０は透明パネル２００が有する溝２１０に向かって発光する。

図３は、パネル部１０の断面図である。パネル部１０において、ソーラーパネル１００の受光面の上に透明パネル２００の裏面が配置される。ソーラーパネル１００と透明パネル２００は一体に重ね合わされる。さらに、透明パネル２００の上には保護パネル６００が重ね合わされる。保護パネル６００はガラスや樹脂製であり、透明パネル２００を保護する。

下部ハウジング５１０および上部ハウジング５２０は、ソーラーパネル１００、透明パネル２００、基板２２０、ＬＥＤ２３０および保護パネル６００を一体化して保持する。具体的には、下部ハウジング５１０および上部ハウジング５２０をネジ止めし、保持する。なお、ソーラーパネル１００と透明パネル２００は透明な接着剤により貼りあわせるようにしてもよい。同様に保護パネル６００と透明パネル２００も透明な接着剤により貼りあわせるようにしてもよい。下部ハウジング５１０とソーラーパネル１００と上部ハウジング５２０は接着剤により接着してもよい。

また、透明パネル２００の表面に形成された溝２１０の断面形状は溝の深い部分ほど幅が狭まるようなテーパー形状が好ましい。同図に示されるように、本実施の形態では溝２１０の断面形状はＶ字型である。透明パネル２００はこのＶ字型の溝２１０の表面にＬＥＤ２３０から光が照射されることによって発光する。

図４は透明パネル２００の発光原理を示す模式図である。発光点高さｈの位置に配置されたＬＥＤ２３０からの光２４０はＶ字型の溝２１０の側面のａ点で屈折し、ｂ点で反射し第一の図柄を表示する。

さらに、図５〜図１１を用いてソーラーパネル１００について説明する。

図５は、ソーラーパネル１００に形成された第二の図柄の一例を示す図である。同図では、図１と同じ文字列の図柄を例示している。ここでは、「ＫＯＲＥＡ」の各文字が異なる色を示すように構成した例を説明する。図６〜図１０は、図５のＡ−Ａ断面、・・・、Ｅ−Ｅ断面を示す断面図である。

ソーラーパネル１００は、その表面に形成された保護膜１２０を有する。この保護膜１２０は、例えば酸化シリコンの透明薄膜である。また、この保護膜１２０はその膜厚により異なる色の光を反射する性質を持つ。第二の図柄は保護膜１２０のこの性質を利用して形成される。

具体的には第二の図柄に対応する部分の保護膜１２０ａ〜１２０ｅの膜厚ｔａ〜ｔｅは、第二の図柄に対応しない部分の保護膜１２０の膜厚ｔと異なり、それぞれ図柄の色に対応する光を反射するように設定されている。それぞれの膜厚（ｔａ〜ｔｅ）は、反射を所望する色の光の半波長（λ／２）の整数倍にすることにより決定される。

このように、第二の図柄は、図柄の色に対応する膜厚ｔａ〜ｔｅを有する保護膜１２０ａ〜１２０ｅにより形成されている。ソーラーパネルの製造工程において、保護膜１２０ａ〜１２０ｅは任意の形状、任意の厚みに形成できる。さらに、この保護膜１２０は反射する色以外の光は透過させる性質を持ち、入射光を完全には遮光しない。また、保護膜１２０のうち第二の図柄に対応しない部分の保護膜１２０は、保護する機能だけでなく、入射光の反射をできるだけ防止する反射防止膜として形成される。

図１１は、ソーラー一体型表示パネルシステムの構成を示すブロック図である。同図では、図１の制御部３００の構成をより詳細に示している。制御部３００は、スイッチ３１０、切換制御部３１１、およびＬＥＤ制御部３２０を備えている。

スイッチ３１０は、ソーラーパネル１００と蓄電池４００との接続と、蓄電池４００と基板２２０との接続とを切り換えるスイッチである。

切換制御部３１１は、スイッチ３１０の切り換えを制御する。例えば、切換制御部３１１は、内部に時計を有し、第１の時間帯では、ソーラーパネル１００と蓄電池４００とを接続するようスイッチ３１０を制御し、第２の時間帯では、蓄電池４００と基板２２０とを接続するようにスイッチ３１０を制御する。ここで、切換制御部３１１は、第１の時間帯と、第２の時間帯とを、ソーラーパネルの充電量の閾値に応じて区別し、スイッチ３１０を切り換える。あるいは、切換制御部３１１は、内部に、明るさセンサー（照度計）を有し、明るさ（照度）がしきい値以上である期間は、ソーラーパネル１００と蓄電池４００とを接続するようスイッチ３１０を制御し、明るさがしきい値より小さい期間では、蓄電池４００と基板２２０とを接続するようにスイッチ３１０を制御するようにしてもよい。

ＬＥＤ制御部３２０は、基板２２０に実装されるＬＥＤ２３０の発光を制御する。例えば、ＬＥＤ制御部３２０は、全てのＬＥＤ２３０又は、関連するＬＥＤ２３０からなるグループ毎に発光態様（点灯、点滅または消灯）を制御する。

以上のように構成することにより、第一の図柄を形成する溝を表面に有する透明パネル２００と、透明パネル２００の周縁に配置され、溝２１０に向かって発光するＬＥＤ２３０と、透明パネル２００に重ね合わされ、透明パネル２００を透過する入射光を電気エネルギーに変換するソーラーパネル１００と、充放電可能な蓄電池４００と、ソーラーパネル１００と蓄電池４００との接続と、蓄電池４００とＬＥＤ２３０との接続を切り替える制御部３００とを備え、ソーラーパネル１００は、表面に形成された保護膜１２０を有し、保護膜１２０は、不均一な膜厚を有することにより、第一の図柄に相当する第二の図柄を形成し、第二の図柄に対応する部分における保護膜１２０ａ〜１２０ｅの膜厚は、第二の図柄に対応しない部分における保護膜１２０の膜厚と異なり、第二の図柄の色は、第二の図柄に対応する部分における保護膜１２０ａ〜１２０ｅの膜厚に依存するソーラー一体型表示パネルシステム１を実現することができる。この構成によれば、ソーラー一体型表示パネルシステム１の低消費電力化、薄型化および小型化を実現することができる。

以上、本考案に係るソーラー一体型表示パネルシステム１、及びソーラー一体型表示パネルについて、実施形態に基づいて説明したが、本考案はこの実施の形態に限定されるものではない。以下、本実施形態におけるソーラー一体型表示パネルシステム１の変形例について説明する。

（１）ソーラーパネル１００は、面状に組み合わされた複数枚のソーラーモジュール１１０からなる構成であってもよいし、１枚のソーラーモジュール１１０からなる構成であってもよい。

（２）ＬＥＤ２３０の配置個数や配置間隔ｄ１は任意に設定してよい。また、ＬＥＤ２３０は透明パネル２００の全周に配置されなくてもよい。例えば、図１２のように透明パネル２００の１つの辺のみに沿って間隔ｄ２で配置されてもよい。また、本実施形態では複数のＬＥＤ２３０が、透明パネル２００の各辺と平行な方向に沿って配置されているが、透明パネル２００の厚み方向に複数のＬＥＤ２３０が配置されてもよい。

（３）ＬＥＤ２３０は透明パネル２００の周縁に配置される。ここでいう周縁は透明パネル２００内の周縁部分も含む。したがって図１３のように基板２２０とＬＥＤ２３０を透明パネル２００の内部に備える構成も本実施形態に含まれる。この場合、基板２２０の代わりに例えばＩＴＯ(Ｉｎｄｉｅｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ)などで形成される透明電極パターンを使用してもよい。

（４）ＬＥＤ２３０の溝２１０に対する発光点高さｈは任意に設定してよい。また図１４のようにＬＥＤ２３０からの光２４０の出射方向が透明パネル２００の表面に対して平行（透明パネル２００の端面に垂直）でなく、角度θを持つ構成でもよい。

（５）本実施形態ではソーラーパネル１００の受光面の上に透明パネル２００の裏面（溝２１０が形成された表面に対向する面）が配置されるが、ソーラーパネル１００の受光面の上に透明パネル２００の表面が配置される構成でもよい。図１５はこのような構成のパネル部１０の断面図である。図１６はこのような構成の場合の透明パネル２００の発光原理を示す模式図である。ＬＥＤ２３０からの光２４０はＶ字溝の側面ｃ点で反射し第一の図柄を表示する。

（６）透明パネル２００に形成される溝２１０の断面形状は図３、図４に示されるようなＶ字型のみに限定されるものではない。例えば、図１７のように溝断面を円形に形成し、ＬＥＤ２３０からの光２４０を溝２１０にて複数回反射させるような構成でもよい。また、図１８のように溝２１０の断面形状を四角形に形成し、前述の（４）のようにＬＥＤ２３０からの光２４０が透明パネル２００の表面に対して角度θを持つ構成と組み合わせるような構成であっても良い。さらに、図１９のように溝２１０の表面をブラスト加工するなどして光２４０を溝２１０の表面で乱反射させる構成であってもよい。

（７）透明パネル２００に形成される溝２１０へ透明パネル２００と異なる材料を充填する構成であってもよい。例えば、図２０のように溝２１０へ透明パネル２００と屈折率の異なる材料２５０を充填したり、図２１のように光を乱反射する材料２６０を充填したりして、透明パネル２００を発光させる構成であってもよい。また、図２２のように溝２１０の表面に光を乱反射する材料２６０を塗布し、透明パネル２００を発光させる構成であってもよい。

（８）ＬＥＤ制御部３２０は、ＬＥＤ２３０に直流電圧を常時印加することにより静的に発光させてもよいし、パルス状の電圧を印加することにより動的に発光させてもよい。動的に発光させる場合は、パルス幅やパルスの頻度を調整することにより、ＬＥＤ２３０の輝度を調整することができる。例えば、夜間の時間帯に応じて輝度を変更することが可能になる。

（９）ＬＥＤ２３０の発光色は、図柄の色と同じ色であってよいし、異なる色であってもよい。

（１０）ＬＥＤ制御部３２０は、ＬＥＤ２３０の発光色を動的に変化させるようにしてもよい。例えば、赤緑青の三原色に対応する３つのＬＥＤ２３０を発光単位とし、発光単位を透明パネル２００の周縁に配置し、発光単位中の１つ以上のＬＥＤ２３０を選択的に発光させるようにしてもよい。

なお、本実施形態ではＬＥＤ２３０からの光２４０で透明パネル２００を発光させる形態について説明したが、ＬＥＤ２３０からの光２４０の一部は溝２１０で反射、または屈折し、ソーラーパネル１００の表面に形成された保護膜１２０へ照射される。図２３はこのような例を説明する図である。図２３では、ＬＥＤ２３０からの光２４０は点ｅで反射し、保護膜１２０ａにＬＥＤ２３０からの光２４０が照射されることで図柄が表示される。このようにＬＥＤ２３０からの光２４０を透明パネル２００に照射することで、ソーラーパネル１００の表面に形成された図柄も表示される。ここで、ＬＥＤ２３０からの光２４０は、保護膜１２０にのみ照射されてもよいし、保護膜１２０ａにのみ照射されてもよい。

本考案のソーラー一体型表示パネルシステムは、広告板、案内表示版、看板などのサインパネルに適している。

１ ソーラー一体型表示パネルシステム
１０ パネル部
１００ ソーラーパネル
１１０ ソーラーモジュール
１２０ 保護膜
１２０ａ〜１２０ｅ 保護膜
２００ 透明パネル
２１０ 溝
２２０ 基板
２３０ ＬＥＤ
２４０ 光
２５０、２６０ 材料
３００ 制御部
３１０ スイッチ
３１１ 切換制御部
３２０ ＬＥＤ制御部
４００ 蓄電池
５１０ 下部ハウジング
５２０ 上部ハウジング
６００ 保護パネル

Claims (2)

1. 第一の図柄を形成する溝を表面に有する透明パネルと、
   前記透明パネルの周縁に配置され、前記溝に向かって発光する発光ダイオードと、
   前記透明パネルに重ね合わされ、前記透明パネルを透過する入射光を電気エネルギーに変換するソーラーパネルと、
   充放電可能な蓄電池と、
   前記ソーラーパネルと前記蓄電池との接続と、前記蓄電池と前記発光ダイオードとの接続を切り替える制御部とを備え、
   前記ソーラーパネルは、表面に形成された保護膜を有し、
   前記保護膜は、不均一な膜厚を有することにより、前記第一の図柄に相当する第二の図柄を形成し、
   前記第二の図柄に対応する部分における前記保護膜の膜厚は、前記第二の図柄に対応しない部分における前記保護膜の膜厚と異なり、
   前記第二の図柄の色は、前記第二の図柄に対応する部分における前記保護膜の膜厚に依存する
   ソーラー一体型表示パネルシステム。
2. 第一の図柄を形成する溝を表面に有する透明パネルと、
   前記透明パネルの周縁に配置され、前記溝に向かって発光する発光ダイオードと、
   前記透明パネルに重ね合わされ、前記透明パネルを透過する入射光を電気エネルギーに変換するソーラーパネルとを備え、
   前記ソーラーパネルは、表面に形成された保護膜を有し、
   前記保護膜は、不均一な膜厚を有することにより、前記第一の図柄に相当する第二の図柄を形成し、
   前記第二の図柄に対応する部分における前記保護膜の膜厚は、前記第二の図柄に対応しない部分における前記保護膜の膜厚と異なり、
   前記第二の図柄の色は、前記第二の図柄に対応する部分における前記保護膜の膜厚に依存する
   ソーラー一体型表示パネル。

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