JP6349952B2 - 太陽電池付表示装置および太陽電池パネル - Google Patents
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Description
また、近年においては、太陽電池を屋外のみならず屋内の種々の物品に搭載して利用することが行われており、所望の意匠性を付与したいという要望がある。
例えば、本発明者は、特許文献4に記載するように、電子ペーパー、太陽電池、二次電池から構成され、全体として一体に形成されている表示システムを提案している。
本発明の太陽電池付表示装置は、表示装置と、上記表示装置に間隔をおいて並んで配置された太陽電池と、上記太陽電池の受光面側に配置され、上記表示装置および上記太陽電池の間に設けられた色調整層と、上記色調整層および上記太陽電池の上方に配置された拡散層と、上記太陽電池および上記拡散層の間に配置され、上記色調整層および上記拡散層の間に配置されていない透明介在層とを有する太陽電池付表示装置であって、上記拡散層側から上記太陽電池付表示装置を正面視した場合に、上記太陽電池が配置され、上記色調整層が配置されていない太陽電池領域の色と、上記色調整層が配置されている色調整層形成領域の色とが、明度差が2.3以内の範囲の色に属することを特徴とするものである。
なお、太陽電池と拡散層との間および色調整層と拡散層との間に同一の任意の透明層が配置されている場合、その透明層は、太陽電池と拡散層との間だけでなく色調整層と拡散層との間にも配置されていることから、本発明における透明介在層には含まれない。例えば、後述する図1に示すように、太陽電池3および拡散層6の間に透明基板4が配置されている場合、この透明基板4は色調整層5および拡散層6の間にも配置されていることから、透明基板4は本発明における透明介在層に該当しない。この場合には、空気層8が透明介在層10になる。
図2(a)、(b)は本発明の太陽電池付表示装置の一例を示す概略平面図および断面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図である。図2(a)、(b)に示す太陽電池付表示装置1においては、透明基板4の下方に表示装置2が配置され、透明基板4の下方の表示装置2の周囲に間隔をおいて複数の太陽電池3が並んで配置され、太陽電池3の透明基板4側が受光面となっており、透明基板4の表示装置2および太陽電池3の形成面とは反対側の面に、表示装置2および太陽電池3の間ならびに太陽電池3同士の間に色調整層5が設けられ、色調整層5、太陽電池3および表示装置2の上方に拡散層6が配置されている。太陽電池3および拡散層6の間には透明介在層10として透明基板4および空気層8が配置されている。すなわち、この太陽電池付表示装置1では、透明基板4および空気層8が、太陽電池3と拡散層6との間には配置されているが、色調整層5と拡散層6との間には配置されておらず、透明介在層10となっている。なお、図2(a)においては、透明基板4および拡散層6を省略しており、表示装置2および太陽電池3の一部を破線で示している。
また本発明においては、表示装置および太陽電池を一体化することができ、表示装置では表示が可能であるため、意匠性に優れており、アイキャッチ効果を高めることができる。
一方、拡散層側から太陽電池付表示装置を正面視した場合に、図2(b)に示すような太陽電池領域11の色と表示装置領域16の色との見た目が異なる場合には、表示装置および太陽電池の間に色調整層が設けられていることにより、表示装置領域を目立たせることができる。これにより、表示装置での表示による意匠性を高めることができる。
本発明における色調整層は、太陽電池の受光面側に配置され、表示装置および太陽電池の間に設けられ、通常はパターン状に設けられるものである。色調整層の色は、拡散層側から太陽電池付表示装置を正面視した場合に、太陽電池が配置され、色調整層が配置されていない太陽電池領域の色と、色調整層が配置されている色調整層形成領域の色とが、明度差が2.3以内の範囲の色に属するように、調整されている。最も好ましい範囲は、明度差が1.5以内の範囲である。特に拡散層を有する場合に、太陽電池領域の色と色調整層形成領域の色との見た目を合わせるには、色の属性のなかで明度に着目して、色を調整することが重要である。すなわち、拡散層と色調整層の相乗効果によって、装置全体の明度のむらを抑制して明度を均一化させることが、良好な外観を得るために重要である。これによって、見た目を例えばきれいな白色または明灰色とすることができる。
なお、本発明では、拡散層を有するので、明度差が2.3以内の範囲の色であれば、色相や彩度は同一であっても異なっていてもよい。
ΔE1={(ΔL* 1)2+(Δa* 1)2+(Δb* 1)2}1/2 (1)
ΔE1:色差
ΔL* 1:太陽電池領域のL*と色調整層形成領域のL*との差
Δa* 1:太陽電池領域のa*と色調整層形成領域のa*との差
Δb* 1:太陽電池領域のb*と色調整層形成領域のb*との差
L*、a*およびb*:1976年に国際照明委員会(CIE)により勧告され、JIS Z8729に規定されたL*a*b*表色系の値
なお、L*、a*およびb*は、コニカミノルタ社製の分光測色計CM−700d(視野10度、光源D65)により測定した値である。
ΔE2={(ΔL2)2+(Δa* 2)2+(Δb* 2)2}1/2 (2)
ΔE2:色差
ΔL* 2:表示装置領域のL*と色調整層形成領域のL*との差
Δa* 2:表示装置領域のa*と色調整層形成領域のa*との差
Δb* 2:表示装置領域のb*と色調整層形成領域のb*との差
また、複数の太陽電池が間隔をおいて並んで配置されている場合には、隣り合う太陽電池の間にも色調整層が設けられていることが好ましい。太陽電池同士の境目を目立たなくすることができるからである。この場合、隣り合う太陽電池の間に設けられる色調整層は、後述する第2色調整層となり得る。
なお、図3(b)は図3(a)のA−A線断面図であり、図3(a)において透明基板4および拡散層6は省略され、表示装置2および太陽電池3の一部は破線で示されている。
本発明における拡散層は、色調整層および太陽電池の上方に配置されるものである。
ここで、全光線透過率は、JIS K 7361−1に準拠した方法により測定した値である。
ここで、ヘイズは、JIS K 7136に準拠した方法により測定した値である。
表面に凹凸を有する拡散層に用いられる材料としては、例えばポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
また、表面に凹凸を有する拡散層に用いられる粒子としては、例えばアクリル、ポリスチレン、シリコーン、ポリウレタン等の有機粒子や、シリカ等の無機粒子が挙げられる。粒子の形状としては、例えば球状、真球状、針状等が挙げられる。粒子の平均粒径は、拡散層の種類等に応じて適宜選択される。
また、粒子を含有する拡散層は、通常、粒子および樹脂を含有するものである。粒子および樹脂としては、上記と同様とすることができる。
表面に凹凸を有する拡散層および粒子を含有する拡散層としては、市販の拡散フィルムを用いることもできる。
多孔質シートとしては、入射光を拡散することができ、光透過性を有するものであればよく、例えば市販の多孔質フィルム、不織布を用いることができる。
また、拡散層は、太陽電池、表示装置および色調整層の上方の全面に配置されていてもよく、太陽電池および色調整層の上方に配置されるとともに、表示装置の上方に開口部を有するようにパターン状に設けられていてもよい。例えば図4に示すように、拡散層6が表示装置2の上方に開口部を有するようにパターン状に設けられている場合には、表示装置2での表示を鮮明にすることができる。
なお、図5(b)は図5(a)のA−A線断面図であり、図5(a)において透明基板4および拡散層6は省略され、表示装置2および太陽電池3の一部は破線で示され、拡散層6の一部は二点鎖線で示されている。
本発明における透明介在層は、太陽電池と拡散層との間に配置されるものであり、色調整層と拡散層との間には配置されない。
また、透明介在層が空気層である場合には、入射光は拡散層で拡散されるのみならず、空気層とその下に存在する層との界面でも屈折および反射されることとなり、拡散層および空気層の相乗効果によって、太陽電池の受光面側の白味を向上させることができる。そのため、太陽電池や、太陽電池どうしの境目の見た目の影響を少なくすることができ、後述するように拡散層の上方に意匠層を配置する場合には、意匠層の意匠性を十分に発揮させることができる。
本発明における太陽電池は、表示装置に間隔をおいて並んで配置されるものである。
太陽電池は1つであってもよく、複数であってもよい。複数の場合、複数の太陽電池は並んで配置される。通常、太陽電池は複数とされる。
太陽電池領域の色と表示装置領域の色とが明度差が2.3以内の範囲の色に属するようにするには、太陽電池領域の色を調整してもよい。なお、表示装置領域の色は、表示装置の上方に拡散層が配置されているか否かによっても異なる。太陽電池領域の色は、例えば、太陽電池の種類、太陽電池を構成する光電変換層の材料、透明介在層の種類、拡散層の種類等を適宜選択することにより、調整することができる。
ΔE3={(ΔL3)2+(Δa* 3)2+(Δb* 3)2}1/2 (3)
ΔE3:色差
ΔL* 3:太陽電池領域のL*と表示装置領域のL*との差
Δa* 3:太陽電池領域のa*と表示装置領域のa*との差
Δb* 3:太陽電池領域のb*と表示装置領域のb*との差
本発明における第2色調整層は、隣り合う太陽電池の間、隣り合う太陽電池セルの間に設けられるものである。
第2色調整層の色およびその調整については、上述の色調整層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
図7(a)〜(c)に例示する太陽電池モジュール20は、太陽電池セル21、第2色調整層25、受光面側充填材22、裏面側充填材23、前面保護シート24、裏面シート26および封止材27により構成されているが、これらの構成は例示であり、太陽電池モジュールは上記構成に限定されることはなく、種々の構成を採用することができる。また、太陽電池モジュールを構成する各部材としては、一般的なものを適宜用いることができる。
本発明における表示装置は、太陽電池に間隔をおいて並んで配置されるものである。
表示装置としては、太陽電池に間隔をおいて並んで配置することができるものであればよく、例えば電子ペーパー、有機EL表示装置、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイが挙げられる。
電子ペーパーを構成する各部材は、一般的な電子ペーパーと同様とすることができる。
電子ペーパーの表示方式としては、一般的な方式を適用することができ、例えば、電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式(電子粉流体方式、帯電トナー型方式)、液晶表示方式、サーマル方式(発色方式、光散乱方式)、エレクトロクロミック方式、エレクトロウェッティング方式、磁気泳動方式等が挙げられる。
有機EL表示装置を構成する各部材は、一般的な有機EL表示装置と同様とすることができる。
液晶表示装置を構成する各部材は、一般的な液晶表示装置と同様とすることができる。
液晶表示装置の表示方式としては、一般的な方式を適用することができ、例えば、透過型液、反射型、半透過半反射型等のいずれであってもよい。
太陽電池領域の色と表示装置領域の色とが明度差が2.3以内の範囲の色に属するようにするには、表示装置領域の色を調整してもよい。表示装置領域の色は、表示装置の上方に拡散層が配置されているか否かによっても異なる。表示装置領域の色は、例えば、表示装置の種類、表示装置を構成する各層の材料、拡散層の配置の有無等を適宜選択することにより、調整することができる。
本発明においては、図8に例示するように拡散層6の上方に意匠層9が配置されていることが好ましい。意匠層は、太陽電池付表示装置に所望の意匠性を付与するための層である。上述したように、表示装置では表示が可能であることから、意匠層の背景で表示のオンオフや表示の変更を行うことができ、意匠性を向上させ、アイキャッチ効果を高めることができる。
ここで、平均透過率は、意匠層の面内平均における可視光線透過率を意味する。可視光線透過率は、例えばスガ試験機株式会社製のSMカラーコンピュータSM−Cを用いて、380nm〜750nmの可視光波長領域を測定した値とすることができる。この際、任意に採取したサンプル12点の測定値を平均した値を採用することが精度向上の観点で好ましい。なお、意匠層が文字や絵柄を有する場合等、意匠層の面内に可視光線透過率が大きく異なる箇所が存在する場合には、占有面積が比較的広い箇所を選んでそれらの平均を採用すればよい。
本発明においては、意匠層の上方に保護層が配置されていてもよい。保護層が配置されていることにより、意匠層の劣化や剥離を防止することができ、意匠層を保護することができる。
本発明においては、通常、表示装置を駆動させるための回路が設けられている。回路は、表示装置および太陽電池と接続されるものであり、太陽電池で発生した電力によって動作することができ、回路に接続された表示装置を駆動させることができる。
回路は、表示装置および太陽電池の裏面に配置することができる。
本発明の太陽電池パネルは、間隔をおいて並んで配置された複数の太陽電池と、上記太陽電池の受光面側に配置され、隣り合う上記太陽電池の間に設けられた第3色調整層と、上記第3色調整層および上記太陽電池の上方に配置された拡散層と、上記太陽電池および上記拡散層の間に配置され、上記第3色調整層および上記各層の間に配置されていない透明介在層とを有するものであって、上記拡散層側から上記太陽電池パネルを正面視した場合に、上記太陽電池が配置され、上記第3色調整層が配置されていない第3太陽電池領域の色と、上記第3色調整層が配置されている第3色調整層形成領域の色とが、明度差が2.3以内の範囲の色に属することを特徴とするものである。なお、太陽電池は、太陽電池セルであっても太陽電池モジュールであってもよい。
図9(a)、(b)は本発明の太陽電池パネルの一例を示す概略平面図および断面図であり、図9(b)は図9(a)のA−A線断面図である。図9(a)、(b)に示す太陽電池パネル30においては、透明基板4の上方に複数の太陽電池3が間隔をおいて並んで配置され、太陽電池3の透明基板4側が受光面となっており、透明基板4の太陽電池3の形成面とは反対側の面に、太陽電池3同士の間に第3色調整層50が設けられ、第3色調整層50および太陽電池3の上方に拡散層6が配置されている。太陽電池3および拡散層6の間には透明介在層10として透明基板4および空気層8が配置されている。すなわち、この太陽電池パネル30では、透明基板4および空気層8は、太陽電池3と拡散層6との間には配置されているが、第3色調整層50と拡散層6との間には配置されておらず、透明介在層10となっている。なお、図9(a)においては、透明基板4および拡散層6を省略しており、太陽電池3の一部を破線で示している。
(太陽電池セルおよび太陽電池モジュール)
酸化物半導体材料として酸化チタン粒子(P25:日本エアロジル株式会社)、色素増感剤としてD149色素(三菱製紙製)、電解質材料として6mol/lのhexyl metyl imidazolum iodide(富山薬品)および0.6mol/lのI2(メルク株式会社)を用いて作製された、縦幅12.5cm×横幅1cmの色素増感型太陽電池セルを準備した。この色素増感型太陽電池セル14個を、セルどうしの間隔をそれぞれ0.1cmずつあけて横に並べて配置し、直列で接続した。次に、受光面側に透明な保護シート、裏面側に色素増感型太陽電池セルとの色差ΔEが14.0以下の印刷を前面に配したバックシートを設置し、さらに素子の外周部(非発電部)を熱ラミネート可能なバリア性を有する封止材で覆うように設置した後、120度で熱ラミネートすることで、太陽電池モジュールを作製した。
太陽電池モジュールのセルの色は、マンセル表色系(色相 明度/彩度)で1.9P 1.23/2.56であり、また、L*a*b*表色系でL=13.22、a=7.02、b=−11.56であった。
幅10cm×幅10cmのツイストボールシート(総研化学(株)製 ツイストボールシート(青白))を封入した電子ペーパーを用いた。
電子ペーパーの色は、白モードで、マンセル表色系で0.2PB 4.91/1.41であり、また、L*a*b*表色系でL=50.49、a=−3.65、b=−4.11であった。
電子ペーパーの左側および右側に各6個ずつの太陽電池モジュールを、電子ペーパーの表示面と太陽電池の受光面とが同じ面側になるように縦3列×横2列に並べ、電子ペーパーと太陽電池モジュールの間隔をそれぞれ0.8cmずつあけて配置した。電子ペーパーの表示面および太陽電池の受光面上に厚さ1mmの透明なアクリル板を配置した。
色調整層Aの色は、マンセル表色系で1.0PB 1.04/0.28であり、また、L*a*b*表色系でL=11.04、a=−0.44、b=−1.48であった。
太陽電池領域の色は、マンセル表色系で5.9PB 6.65/1.5であり、また、L*a*b*表色系でL=68.04、a=−0.1、b=−2.12であった。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で5.8PB 5.24/1.14であり、また、L*a*b*表色系でL=54.19、a=−0.06、b=−4.23であった。
下記の色の色調整層Bが形成された色調整フィルムを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の太陽電池付表示装置を作製した。
色調整層Bの色は、マンセル表色系で2.7PB 0.53/0.28であり、また、L*a*b*表色系でL=41.82、a=−0.53、b=−1.35であった。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で5.7PB 6.37/0.74であり、また、L*a*b*表色系でL=65.45、a=−0.20、b=−2.33であった。
下記の色の色調整層Cが形成された色調整フィルムを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3の太陽電池付表示装置を作製した。
色調整層Cの色は、マンセル表色系で1.8G 7.23/2.07であり、また、L*a*b*表色系でL=73.83、a=−10.06、b=7.38であった。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で1.8G 7.23/2.07であり、また、L*a*b*表色系でL=73.83、a=−10.06、b=7.38であった。
下記の色の色調整層Cが形成された色調整フィルムを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4の太陽電池付表示装置を作製した。
色調整層Dの色は、マンセル表色系で4.3R 2.33/5.83であり、また、L*a*b*表色系でL=23.90、a=29.78、b=9.39であった。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で3.7R 4.51/1.23であり、また、L*a*b*表色系でL=54.69、a=9.71、b=4.85であった。
色調整層Bが形成された色調整フィルムを用いて、かつ拡散層フィルムとして光拡散フィルム(D123:ツジデン社製)をそのまま用いた(第2拡散層は形成しなかった)こと以外は、実施例1と同様にして、実施例4の太陽電池付表示装置を作製した。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で8.3PB 4.56/0.41であり、また、L*a*b*表色系でL=42.5、a=0.33、b=1.76であった。
拡散層フィルムとして光拡散フィルム(D123:ツジデン社製)をそのまま用いた(第2拡散層は形成しなかった)こと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の太陽電池付表示装置を作製した。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で7.6PB 4.12/0.55であり、また、L*a*b*表色系でL=42.5、a=0.34、b=−2.51であった。
拡散層フィルムを用いずに、色調整層フィルムの色調整層上に粒子によって表面に凹凸を有する拡散層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の太陽電池付表示装置を作製した。
色調整層形成領域の色は、マンセル表色系で3.7PB 3.13/1.00であり、また、L*a*b*表色系でL=32.28、a=−0.69、b=−4.9であった。
上記の太陽電池付表示装置について、10m離れた位置で、電子ペーパーの表示部が概ね水平の目線になるように正面から目視したときの見え方を評価した。
評価の基準は下記の通りとした。
とても良い:電子ペーパーおよび太陽電池の境目が太陽電池と一様になって見える場合。
良い:電子ペーパーおよび太陽電池の境目が太陽電池と概ね一様になって見える場合。
悪い:電子ペーパーおよび太陽電池の境目が太陽電池と分離して見える場合。
下記の表1に評価結果を示す。
2 … 表示装置
3 … 太陽電池
4 … 透明基板
5 … 色調整層
6 … 拡散層
8 … 空気層
9 … 意匠層
10… 透明介在層
11 … 太陽電池領域
12 … 色調整層形成領域
13 … 表示部
16 … 表示装置領域
30 … 太陽電池パネル
L1、L2 … 光
Claims (7)
- 表示装置と、
前記表示装置に間隔をおいて並んで配置された太陽電池と、
前記太陽電池の受光面側に配置され、前記表示装置および前記太陽電池の間に設けられた色調整層と、
前記色調整層および前記太陽電池の上方に配置された拡散層と、
前記太陽電池および前記拡散層の間に配置され、前記色調整層および前記拡散層の間に配置されていない透明介在層と
を有する太陽電池付表示装置であって、
前記拡散層側から前記太陽電池付表示装置を正面視した場合に、前記太陽電池が配置され、前記色調整層が配置されていない太陽電池領域の色と、前記色調整層が配置されている色調整層形成領域の色とが、明度差が2.3以内の範囲の色に属することを特徴とする太陽電池付表示装置。 - 前記拡散層側から前記太陽電池付表示装置を正面視した場合に、前記太陽電池領域の色と、前記色調整層形成領域の色と、前記表示装置が配置され、前記色調整層が配置されていない表示装置領域の色とが、明度差が2.3以内の範囲の色に属することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池付表示装置。
- 複数の前記太陽電池が間隔をおいて並んで配置され、第2色調整層が、隣り合う前記太陽電池の間に設けられており、
前記拡散層側から前記太陽電池付表示装置を正面視した場合に、前記太陽電池が配置され、前記第2色調整層が配置されていない第2太陽電池領域の色と、前記第2色調整層が配置されている第2色調整層形成領域の色とが、明度差が2.3以内の範囲の色に属することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池付表示装置。 - 前記表示装置の一部を覆うように前記色調整層が配置され、前記表示装置の上方に位置する前記色調整層の開口部により表示部が画定されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の太陽電池付表示装置。
- 前記拡散層がパターン状に設けられ、前記表示装置の上方に位置する開口部を有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の太陽電池付表示装置。
- 前記表示装置上では、前記色調整層が配置されていない領域に前記拡散層が配置されていることを特徴とする請求項5に記載の太陽電池付表示装置。
- 前記拡散層の上方に意匠層が配置されていることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかに記載の太陽電池付表示装置。
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