JPH08248376A - 太陽電池パネル一体型液晶パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネルと太陽電池パネルとを一体化して
太陽光を自動的に遮断する。 【構成】 ガラス板２、４の間には液晶６が充填され、
液晶パネル２４が形成されている。この液晶パネル２４
の外側には太陽電池パネル１６が貼り合わされている。
太陽電池パネル１６が発生した電圧は制御回路２０を通
じて液晶パネル２４に印加される。制御回路２０は、太
陽電池パネル１６に直射日光が当たって、その電圧が急
上昇し、所定の電圧を越えたとき、液晶パネル２４への
電圧印加を停止する。その結果、液晶パネル２４は不透
明となって太陽光を遮断し、屋内に直射日光が入ること
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型の太陽電池パネ
ルと液晶パネルとを一体化した太陽電池パネル一体型液
晶パネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物の窓ガラスに液晶パネルを用
い、日差しが強い日中は液晶を不透明にして太陽光を遮
り、眩しさの排除や、空調設備の効率化が図られてい
た。このように液晶パネルを窓ガラスの代りに用いた場
合には、ブラインドやカーテンが不要となるため、その
開け閉めの手間が省け、また室の美観を高めるることが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の液晶パ
ネルでは、日照の強さに応じて人が液晶パネルのオン・
オフを操作する必要があり、不便であった。また、液晶
の作動に商用電源を用いているため、その外部配線によ
って室内の美観が低下したり、配線が邪魔になるといっ
た問題があった一方、太陽電池は光エネルギを電気エネ
ルギに変換するものであり、地球温暖化問題等の地球環
境問題を解消する観点から、太陽電池の普及は、積極的
に取り組まなければならない重要な課題の一つとなって
いる。このように光エネルギを電気エネルギに変換する
太陽電池の観点からすると、建物の窓はもともと太陽エ
ネルギを十分に受ける箇所に配置され、従って、この窓
が受ける太陽エネルギを何らかの用途に利用できれば望
ましい。本発明は液晶を用いた窓ガラス及び太陽電池に
着目して案出されたものであって、本発明の目的は、太
陽エネルギを液晶を作動させる電源として利用し、明る
さに応じて液晶パネルの透明度を自動的に変化させる、
外部配線不要の太陽電池パネル一体型液晶パネルを提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、光を透過する太陽電池パネルと、この太陽電
池パネルと対向して配置され、前記太陽電池パネルから
電圧が供給される液晶パネルと、前記太陽電池パネルが
発生する電圧にもとづいて、前記太陽電池パネルから前
記液晶パネルへの電圧の供給を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とする。

【０００５】また本発明は、光を透過する太陽電池パネ
ルと、この太陽電池パネルと対向して配置され、前記太
陽電池パネルから電圧が供給され、電圧が印加されない
とき光を透過する液晶パネルと、前記太陽電池パネルが
発生した電圧を前記液晶パネルへ供給する電圧供給手段
とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明では、太陽電池パネルは光が照射される
と、光エネルギーを電気エネルギーに変換して電圧を発
生する。液晶パネルにはこの電圧が供給されるが、制御
手段は太陽電池パネルが発生した電圧にもとづいて、液
晶パネルへの電圧供給を制御する。従って、この太陽電
池パネル一体型液晶パネルに日光が当たったとき、液晶
パネルが例えば不透明となるようにできる。

【０００７】また、本発明では、太陽電池パネルは光が
照射されると、光エネルギーを電気エネルギーに変換し
て電圧を発生する。この電圧は電圧供給手段を通じて液
晶パネルに供給され、液晶パネルは不透明となる。

【０００８】そのため、本発明の太陽電池パネル一体型
液晶パネルによって建物の窓を構成した場合には、明る
いときは自動的に日光を遮るブラインドあるいはカーテ
ンとして機能し、ブラインドやカーテンの開け閉めが不
要となるため、非常に便利である。そして、従来の液晶
パネルでは人がオン・オフする必要があったが、本発明
の太陽電池パネル一体型液晶パネルでは、そのような操
作も一切不要となる。

【０００９】また、夏など冷房を入れた場合、強い日差
しが室内に射し込むと、室温が上がって冷房の効果が下
がったり、あるいは不必要に電力を消費することにな
る。人がブラインドやカーテンを操作する場合には、閉
めるのを忘れたり、あるいは開いたままに放置しがちで
ある。しかし、本発明の太陽電池パネル一体型液晶パネ
ルを窓に用いた場合には、日光は本パネルによって自動
的に遮られ、冷房効果の低下や電力の無駄遣いを確実に
防止できる。

【００１０】さらに本発明の太陽電池パネル一体型液晶
パネルでは、外部電源を必要としないので、電源供給の
ための外部配線は全く不要であり、窓などに用いても室
内外の美観を損ねることがなく、また配線が邪魔になる
といったこともない。そして太陽電池を用いているの
で、上述した冷房時の電力の無駄遣いを防止することも
含め、地球環境問題の解消にも役立つ。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明による太陽電池パネル一体型液晶パネルを、一
例として建物の窓に応用した場合を示す概略断面図であ
る。液晶パネル２４は次のように構成されている。すな
わち、矩形の透明なガラス板２、４が所定の間隔をおい
て平行に配置され、それらの間に液晶１４が充填されて
いる。ガラス板２、４の内側には全面に透明電極６、８
がそれぞれ貼り付けられ、さらに内側には図示しない配
向膜が設けられている。また、ガラス板２、４の外側の
面には、それぞれ図示しない偏光板が密着配置されてい
る。電極６、８間に電圧を印加すると、液晶分子が一定
方向に配向し、液晶パネル２４は不透明となる。ガラス
板２、４の間には、スペーサ１０が周辺部に配置され、
２枚のガラス板の間隔を維持し、また、液晶充填部を密
閉している。このような構成の液晶パネルに対して、そ
のガラス板４の外側の面には、上記偏光板を介して太陽
電池パネル１６が貼り合わされ、太陽電池パネル一体型
液晶パネルの本体が形成されている。

【００１２】フレーム１８は液晶パネル本体より一回り
大きい、例えばアルミニウムの枠であり、液晶パネル本
体を保持している。建物の窓としてアルミサッシの窓が
よく使用されているが、フレーム１８は、そのような窓
でガラス板を保持するため用いられているものと同様の
構造となっている。このフレーム１８の部分を建物の窓
枠にはめ込むことによって窓が形成される。その際、太
陽電池パネル１６が建物の外側となるようにする。

【００１３】フレーム１８の内部には空間があるが、上
側の空間部分に、本発明の制御手段である制御回路２０
と押しボタン・スイッチ２２とが組み込まれている。図
２はこの制御手段の電気的な構成を示す回路図である。
半導体素子によって構成されたアナログ・スイッチ２５
は、入力端子２５ａが太陽電池パネルの正極に接続さ
れ、出力端子がインバータ回路２３の入力端子に接続さ
れている。また、制御端子２５ｃはコンパレータ２６の
出力端子に接続されている。そして、制御端子２５ｃに
ハイレベルの電圧が印加されたときオンとなって端子２
５ａ、２５ｂ間が導通状態となり、グランドレベル（ロ
ーレベル）の電圧が印加されたとき端子２５ａ、２５ｂ
間は非導通状態となる。なお、アナログ・スイッチ２５
は、より具体的にはトランジスタ、電界効果トランジス
タ、ＭＯＳ型電界効果トランジスタなどによって構成で
きる。

【００１４】インバータ回路２３は太陽電池パネル１６
が発生した電圧を交流電圧に変換して液晶パネル２４に
印加するためのものである。その入力端子はスイッチ２
５の出力端子２５ｂに接続され、出力端子は液晶パネル
２４の電極８に接続されている。また、グランド端子は
太陽電池パネル１６の負極１６ｂ（グランド）に接続さ
れている。そして、液晶パネル２４の電極６も太陽電池
パネル１６の負極１６ｂに接続されており、従ってスイ
ッチ２５がオンすると太陽電池パネル１６が発生した電
圧は、インバータ回路２３によって交流電圧に変換さ
れ、液晶パネル２４に印加される。

【００１５】コンパレータ２６はスイッチ２５を制御す
るためのものであり、太陽電池パネル１６がその電源と
なっている。抵抗２８の一端は太陽電池パネル１６の正
極１６ａに接続された、他端は抵抗３０の一端に、そし
て抵抗３０の他端は太陽電池パネル１６の負極１６ｂに
接続されている。コンパレータ２６の反転入力端子は抵
抗２８と抵抗３０の接続点に接続されている。

【００１６】抵抗３２の一端は太陽電池パネル１６の正
極１６ａに接続され、他端はツェナー・ダイオード３４
のカソードに、そしてツェナー・ダイオード３４のアノ
ードは太陽電池パネル１６の負極１６ｂに接続されてい
る。コンパレータ２６の非反転入力端子は抵抗３２とツ
ェナー・ダイオード３４との接続点に接続されている。
ツェナー・ダイオード３４と抵抗３２とが定電圧回路を
構成しており、ツェナー・ダイオード３４のツェナー電
圧が後に詳しく説明する、液晶パネルを制御するための
スレッシュホールド電圧Ｖｔとなっている。

【００１７】押しボタン・スイッチ２２は、その一端が
アナログ・スイッチ２５の入力端子２５ａに、他端が出
力端子２５ｂに接続されている。また、押しボタン・ス
イッチ２２の押しボタン部分は、フレーム１８の外側に
露出しており、必要に応じて人が操作できるようになっ
ている。

【００１８】次に動作を説明する。図３のグラフは一日
のうちに、太陽電池パネル１６が発生する電圧（曲線
ａ）がどのように変化するかを示している。横軸が時間
を表し、縦軸は太陽電池パネル１６の電圧を表してい
る。時刻ｔ０で日の出となり、外が明るくなり始める
と、太陽電池パネル１６の電圧は上昇を開始し、太陽の
上昇とともに電圧もしだいに上昇する。そして、時刻ｔ
２で太陽電池パネル１６に直射日光が当たると、電圧は
急上昇する。その後、時間が進み、太陽電池パネル１６
に直射日光が当たらなくなる時刻ｔ３に近づくと、電圧
は急降下し、そして夕暮れが近づくにつれて電圧はしだ
いに低下する。

【００１９】コンパレータ２６の反転入力端子には、抵
抗２８と抵抗３０との分圧作用によって、太陽電池パネ
ル１６の電圧を若干降圧した電圧が印加されている。こ
の電圧は、太陽電池パネル１６の電圧に比例するので、
図３において、点線で示す曲線ｂのように変化する。

【００２０】上述したスレッシュホールド電圧Ｖｔ、す
なわちツェナー・ダイオード３４のツェナー電圧は、図
に示したように、直射日光が太陽電池パネル１６に当た
り始めたとき、コンパレータ２６の反転入力端子に印加
される電圧と同じ水準となっている。従って、直射日光
が当たり始める少し前の時刻ｔ２’までと、直射日光が
当たらなくなって若干時間が経過した時刻ｔ３’以降で
は、太陽電池パネル１６の電圧はスレッシュホールド電
圧Ｖｔより低く、ダイオード３４には電流は流れない。
そのため、コンパレータ２６の非反転入力端子には抵抗
３２を通じて太陽電池パネル１６の電圧がそのまま印加
される。

【００２１】しかし、太陽電池パネル１６に直射日光が
当たっている期間、およびその前後では（時刻ｔ２’〜
ｔ３’）、太陽電池パネル１６の電圧がスレッシュホー
ルド電圧Ｖｔを越えると、ダイオード３４には電流が流
れるので、コンパレータ２６の非反転入力端子に入力さ
れる電圧は、ダイオード３４のツェナー電圧、すなわち
スレッシュホールド電圧Ｖｔとなる。

【００２２】従って、日の出の時刻ｔ０から直射日光が
入射する直前の時刻ｔ２’までの間は、コンパレータ２
６の非反転入力端子には太陽電池パネル１６の電圧（曲
線ａ）がそのまま印加され、一方、反転入力端子にはそ
の電圧より若干低い電圧（曲線ｂ）が印加される。従っ
て、コンパレータ２６の出力電圧はハイレベルとなり、
アナログ・スイッチ２５は導通状態となる。すなわち、
この期間では太陽電池パネル１６の電圧がそのままイン
バータ回路２３によって交流電圧に変換され、液晶パネ
ル２４に印加される。よって、太陽電池パネル１６の電
圧が上昇して、時刻ｔ１において液晶パネル２４が透明
となる限界の電圧Ｖａを越えると、液晶パネル２４は透
明となる。

【００２３】その後、時刻ｔ２’〜ｔ３’の間では、コ
ンパレータ２６の非反転入力端子の電圧は一定のスレッ
シュホールド電圧Ｖｔとなるが、時刻ｔ２までは反転入
力端子の電圧の方が低いので、コンパレータ２６の出力
電圧はハイレベルを維持し、従って太陽電池パネル１６
の電圧は液晶パネル２４に印加され、液晶パネル２４は
透明な状態を維持する。

【００２４】しかし、直射日光が当たっている時刻ｔ２
〜ｔ３の期間では、反転入力端子に印加される電圧の方
が非反転入力端子の電圧より高くなるので、コンパレー
タ２６の出力電圧はグランドレベルとなり、アナログ・
スイッチ２５はオフする。その結果、液晶パネル２４に
は電圧が印加されず、液晶パネル２４は不透明となっ
て、直射日光を遮る。

【００２５】その後、直射日光が当たらなくなった時刻
ｔ３以降では、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の
電圧を上回るので、コンパレータ２６はハイレベルの電
圧を出力する。その結果、スイッチ２５はオンし、液晶
パネル２４に電圧が印加されて、液晶パネル２４は透明
となる。そして、時刻ｔ４で太陽電池パネル１６の電圧
が電圧Ｖａを下回るまで、液晶パネル２４は透明な状態
を維持する。

【００２６】このように本実施例の太陽電池パネル一体
型液晶パネルでは、パネルに直射日光が当たらない間は
透明な状態を維持するが、直射日光があたると、不透明
となり直射日光が建物の内部に入射することを妨げる。

【００２７】また、押しボタン・スイッチ２２が押され
ると、太陽電池パネル１６の電圧は強制的に液晶パネル
２４に印加されるので、太陽電池パネル１６の電圧がＶ
ａ以上であれば、液晶パネル２４は必ず透明となる。従
って、直射日光を室内に取り入れたいような場合には、
このスイッチを操作すればよい。

【００２８】なお、この実施例では、液晶パネルとし
て、電圧が印加されたとき透明となるものを用いたが、
逆に電圧が印加されたとき不透明となる液晶パネルを用
いても同様の動作を実現できる。その場合には、コンパ
レータ２６の非反転入力端子と反転入力端子の接続を逆
にすればよい。それによって、直射日光が当たっている
ときコンパレータ２６はハイレベルの電圧を出力し、従
って、その間、スイッチ２５はオンして太陽電池パネル
１６の電圧が交流電圧に変換されて液晶パネル２４に印
加され、液晶パネルは不透明となる。

【００２９】次に第２実施例について説明する。この実
施例では上述した実施例のように制御回路を用いず、図
４に示すように、太陽電池パネル１６と液晶パネル２４
とをインバータ回路２３を介して直接接続している。そ
して、液晶パネル２４には、電圧が印加されないとき光
を透過するタイプの液晶パネルを用いる。

【００３０】このような構成の太陽電池パネル一体型液
晶パネルを建物の窓にはめ込んだ場合、午前中、太陽が
しだいに高くなって太陽電池パネル１６に入射する光が
強くなり、太陽電池パネル１６が発生する電圧が上昇す
ると、その電圧が交流電圧に変換された後、液晶パネル
２４にそのまま印加されるので、液晶パネル２４は電圧
の高さに応じて、その不透明さがしだいに増す。逆に、
午後になって太陽の高さが除々に低くなると、太陽電池
パネル１６に入射する光が弱くなり、太陽電池パネル１
６が発生する電圧が下降するので、液晶パネル２４に印
加される電圧が低くなり、液晶パネル２４はしだいに透
明となる。

【００３１】なお、太陽電池パネル１６が発生した電圧
を抵抗器によって分圧した後、インバータ回路２３に供
給するか、あるいはインバータ回路２３の出力電圧を抵
抗器によって分圧して液晶パネル２４に供給するように
してもよく、その場合には、抵抗器の値によって液晶パ
ネル２４の不透明度を適切に調整することができる。ま
た、液晶パネル２４への電圧供給をオン・オフするスイ
ッチを設けた場合には、スイッチをオフすることによ
り、必要なときにはいつでも液晶パネル２４を透明状態
にすることができる。

【００３２】上記実施例において、太陽電池パネルをア
モルファス太陽電池によって構成した場合には、量産に
適したものとなって低コスト化に有利であり、また軽量
化を図ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、太陽電
池パネルは太陽光線が照射されると、光エネルギーを電
気エネルギーに変換して電圧を発生する。液晶パネルに
はこの電圧が供給されるが、制御手段は太陽電池パネル
が発生した電圧にもとづいて、液晶パネルへの電圧供給
を制御する。従って、この太陽電池パネル一体型液晶パ
ネルに日光が当たったとき、液晶パネルが例えば不透明
となるようにできる。

【００３４】また、本発明では、太陽電池パネルは太陽
光線が照射されると、光エネルギーを電気エネルギーに
変換して電圧を発生する。この電圧は電圧供給手段を通
じて液晶パネルに供給され、液晶パネルは不透明とな
る。

【００３５】そのため、本発明の太陽電池パネル一体型
液晶パネルによって建物の窓を構成した場合には、明る
いときは自動的に日光を遮るブラインドあるいはカーテ
ンとして機能し、ブラインドやカーテンの開け閉めが不
要となるため、非常に便利である。そして、従来の液晶
パネルでは人がオン・オフする必要があったが、本発明
の太陽電池パネル一体型液晶パネルでは、そのような操
作も一切不要となる。

【００３６】また、夏など冷房を入れた場合、強い日差
しが室内に射し込むと、室温が上がって冷房の効果が下
がったり、あるいは不必要に電力を消費することにな
る。人がブラインドやカーテンを操作する場合には、閉
めるのを忘れたり、あるいは開いたままに放置しがちで
ある。しかし、本発明の太陽電池パネル一体型液晶パネ
ルを窓に用いた場合には、日光は本パネルによって自動
的に遮られ、冷房効果の低下や電力の無駄遣いを確実に
防止できる。

【００３７】さらに本発明の太陽電池パネル一体型液晶
パネルでは、外部電源を必要としないので、電源供給の
ための外部配線は全く不要であり、窓などに用いても室
内外の美観を損ねることがなく、また配線が邪魔になる
といったこともない。そして太陽電池を用いているの
で、上述した冷房時の電力の無駄遣いを防止することも
含め、地球環境問題の解消にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池パネル一体型液晶パネルの一
例を示す概略断面図である。

【図２】図１の太陽電池パネル一体型液晶パネルの電気
的な構成を示す回路図である。

【図３】図１の太陽電池パネル一体型液晶パネルを構成
する太陽電池パネルの電圧変化を示すグラフである。

【図４】本発明による他の太陽電池パネル一体型液晶パ
ネルの例を示す回路図である。

【符号の説明】

２、４ ガラス板 ６、８ 透明電極 １０ スペーサ １４ 液晶 １６ 太陽電池パネル １６ａ 正極 １６ｂ 負極 １８ フレーム ２０ 制御回路 ２２ 押しボタン・スイッチ ２３ インバータ回路 ２４ 液晶パネル ２５ アナログ・スイッチ ２５ａ 入力端子 ２５ｂ 出力端子 ２５ｃ 制御端子 ２６ コンパレータ ２８、３０、３２ 抵抗 ３４ ツェナー・ダイオード

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を透過する太陽電池パネルと、 この太陽電池パネルと対向して配置され、前記太陽電池
   パネルから電圧が供給される液晶パネルと、 前記太陽電池パネルが発生する電圧にもとづいて、前記
   太陽電池パネルから前記液晶パネルへの電圧の供給を制
   御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする太陽電池パネル一体型液晶パ
   ネル。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記液晶パネルへの電
   圧供給をオン・オフする、半導体素子から成るアナログ
   ・スイッチと、このスイッチの制御回路と、前記太陽電
   池パネルが発生した直流電圧を交流電圧に変換して前記
   液晶パネルに供給する電圧変換手段とを含むことを特徴
   とする請求項１記載の太陽電池パネル一体型液晶パネ
   ル。
3. 【請求項３】 前記制御回路は、前記太陽電池パネルが
   発生する電圧から一定電圧を生成する定電圧回路と、こ
   の定電圧回路が生成する前記一定電圧と、前記太陽電池
   パネルが発生する電圧とを比較し、その比較結果にもと
   づいてハイレベルまたはローレベルの電圧を出力して前
   記アナログ・スイッチを制御する比較器とを備えた請求
   項２記載の太陽電池パネル一体型液晶パネル。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記液晶パネルへの電
   圧供給をオン・オフする手動スイッチを備えた請求項１
   記載の太陽電池パネル一体型液晶パネル。
5. 【請求項５】 前記液晶パネルは、電圧が印加されたと
   き光を透過する請求項１記載の太陽電池パネル一体型液
   晶パネル。
6. 【請求項６】 前記液晶パネルは、電圧が印加されない
   とき光を透過する請求項１記載の太陽電池パネル一体型
   液晶パネル。
7. 【請求項７】 光を透過する太陽電池パネルと、 この太陽電池パネルと対向して配置され、前記太陽電池
   パネルから電圧が供給され、電圧が印加されないとき光
   を透過する液晶パネルと、 前記太陽電池パネルが発生した電圧を前記液晶パネルへ
   供給する電圧供給手段と、 を備えたことを特徴とする太陽電池パネル一体型液晶パ
   ネル。
8. 【請求項８】 前記電圧供給手段は、前記太陽電池パネ
   ルが発生した直流電圧を交流電圧に変換して前記液晶パ
   ネルに供給する電圧変換手段を含む請求項７記載の太陽
   電池パネル一体型液晶パネル。
9. 【請求項９】 前記電圧供給手段は、前記液晶パネルへ
   供給する電圧を低くする抵抗器を含む請求項７記載の太
   陽電池パネル一体型液晶パネル。
10. 【請求項１０】 前記電圧供給手段は、前記液晶パネル
    への電圧供給をオン・オフするスイッチを含む請求項７
    記載の太陽電池パネル一体型液晶パネル。
11. 【請求項１１】 建物の窓にはめ込まれている請求項１
    または７記載の太陽電池パネル一体型液晶パネル。
12. 【請求項１２】 前記太陽電池パネルはアモルファス太
    陽電池によって構成されている請求項１または７記載の
    太陽電池パネル一体型液晶パネル。