特開 2024-76515 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024076515

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/22 20140101AFI20240530BHJP

   H01L 31/042 20140101ALI20240530BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20240530BHJP

【ＦＩ】

H02S40/22

H01L31/04 500

G09F9/00 347A

G09F9/00 313

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188082

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100195648

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 悠太

(74)【代理人】

【識別番号】100175019

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 健朗

(74)【代理人】

【識別番号】100104329

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 卓治

(72)【発明者】

【氏名】岡田 裕司

【テーマコード（参考）】

5F151

5F251

5G435

【Ｆターム（参考）】

5F151AA01

5F151AA08

5F151AA10

5F151JA02

5F151JA03

5F151JA13

5F151JA22

5F251AA01

5F251AA08

5F251AA10

5F251JA02

5F251JA03

5F251JA13

5F251JA22

5G435AA00

5G435BB05

5G435BB12

5G435EE49

5G435GG21

5G435GG43

5G435HH05

(57)【要約】

【課題】各ソーラーセルに対する入射光量のばらつきを低減することができる表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、情報を表示する表示部と、複数のソーラーセルを有するソーラーパネルと、透明カバー５を備える。透明カバー５の前面５ａは、Ｙ軸に対して曲率を有する。複数のソーラーセルは、Ｙ軸の方向における位置が互いに異なる第１セル３１及び第２セル３２を含む。第１セル３１の中心Ｃ１を通る第１垂線Ｌ１と前面５ａの交点を第１交点Ｐ１とし、前面５ａの第１交点Ｐ１での第１接線Ｔ１とＹ軸とのなす角度を第１角度αとし、第２セル３２の中心Ｃ２を通る第２垂線Ｌ２と前面５ａの交点を第２交点Ｐ２とし、前面５ａの第２交点Ｐ２での第２接線Ｔ２とＹ軸とのなす角度を第２角度βとすると、第１セル３１は、第１角度αに応じた面積を有し、第２セル３２は、第２角度βに応じた面積を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報を表示する表示部と、
互いに直交する第１の軸及び第２の軸によって規定される基準平面に沿って配列された複数のソーラーセルを有するソーラーパネルと、
曲面である前面、並びに、前記表示部及び前記ソーラーパネルに向く後面を有する透明カバーと、を備え、
前記透明カバーの前記前面は、前記第１の軸に対して曲率を有し、
前記複数のソーラーセルは、前記第１の軸の方向における位置が互いに異なる第１セル及び第２セルを含み、
前記基準平面に垂直で前記第１セルの中心を通る線と、前記前面の交点を第１交点とし、
前記第１の軸および前記基準平面の法線で規定される平面を第１平面とすると、前記第１交点を通る前記第１平面と前記前面との交わる線の前記第１交点での接線と、前記第１の軸とのなす角度を第１角度とし、
前記基準平面に垂直で前記第２セルの中心を通る線と、前記前面の交点を第２交点とし、
前記第２交点を通る前記第１平面と前記前面との交わる線の前記第２交点での接線と、前記第１の軸とのなす角度を第２角度とすると、
前記第１セルは、前記第１角度に応じた面積を有し、
前記第２セルは、前記第２角度に応じた面積を有する、
表示装置。

【請求項2】

前記透明カバーの前方から前記前面の前記第１交点に入射する光の反射率を第１反射率とし、
前記透明カバーの前方から前記前面の前記第２交点に入射する光の反射率を第２反射率とすると、
前記第１セルの面積は、前記第１角度に応じた前記第１反射率に基づいて定められ、
前記第２セルの面積は、前記第２角度に応じた前記第２反射率に基づいて定められている、
請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第１セル及び前記第２セルは、
前記第１の軸に平行な辺と前記第２の軸に平行な辺とを有する矩形状であり、
前記第２の軸が延びる方向の長さが同じである一方、前記第１の軸が延びる方向の長さが互いに異なる、
請求項１又は２に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

表示装置として、例えば特許文献１には、複数のソーラーセルで構成された発電機能部を含むソーラーパネルと、ソーラーパネルを覆う透明カバー（風防部材）とを備えた時計が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７１３１５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような表示装置において、太陽光等の反射で視認性が低下することを抑制するため、透明カバーの前面を曲面に形成する場合がある。このように前面が曲面の透明カバーを用いた場合、何の対策も施さなければ、曲面に対する光の入射位置に応じて各ソーラーセルに対する入射光量にばらつきが生じる。この結果、ソーラーパネルによる発電効率が低減する虞がある。

【0005】

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、各ソーラーセルに対する入射光量のばらつきを低減することができる表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係る表示装置は、
情報を表示する表示部と、
互いに直交する第１の軸及び第２の軸によって規定される基準平面に沿って配列された複数のソーラーセルを有するソーラーパネルと、
曲面である前面、並びに、前記表示部及び前記ソーラーパネルに向く後面を有する透明カバーと、を備え、
前記透明カバーの前記前面は、前記第１の軸に対して曲率を有し、
前記複数のソーラーセルは、前記第１の軸の方向における位置が互いに異なる第１セル及び第２セルを含み、
前記基準平面に垂直で前記第１セルの中心を通る線と、前記前面の交点を第１交点とし、
前記第１の軸および前記基準平面の法線で規定される平面を第１平面とすると、前記第１交点を通る前記第１平面と前記前面との交わる線の前記第１交点での接線と、前記第１の軸とのなす角度を第１角度とし、
前記基準平面に垂直で前記第２セルの中心を通る線と、前記前面の交点を第２交点とし、
前記第２交点を通る前記第１平面と前記前面との交わる線の前記第２交点での接線と、前記第１の軸とのなす角度を第２角度とすると、
前記第１セルは、前記第１角度に応じた面積を有し、
前記第２セルは、前記第２角度に応じた面積を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、各ソーラーセルに対する入射光量のばらつきを低減することができる表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る表示装置の平面図。

【図2】同上実施形態に係る表示装置の図１に示すＡ－Ａ線に沿う概略断面図。

【図3】同上実施形態に係る透明カバー、第１セル及び第２セルの関係を示す図。

【図4】特定角度と反射率の関係の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0010】

図１に示す表示装置１００は、例えば、乗り物に搭載され、乗り物に関する情報を含む各種情報を、乗り物の乗員（主に運転者）であるユーザに表示する。当該各種情報は、乗り物の走行速度、残燃料、バッテリー残量、現在時刻などであればよい。表示装置１００が搭載される乗り物は、車両、建設機械、農耕機械、スノーモービル、水上バイク等の任意の乗り物であればよい。

【0011】

表示装置１００は、図１、図２に示すように、表示部１と、回路基板２と、ソーラーパネル３と、印刷板４と、透明カバー５と、インナーケース６と、筐体７と、を備える。

【0012】

図１は、表示装置１００の平面図である。図２は、表示装置の図１に示すＡ－Ａ線に沿う概略断面図である。図２では、見易さを考慮して断面を示すハッチングを適宜省略した。また、以下では、各図に示すように、互いに直交するＸ、Ｙ及びＺ軸を用いて説明を行う場合がある。Ｙ軸（第１の軸の一例）は、図１の上下方向に延びる。Ｘ軸（第２の軸の一例）は、図１の左右方向に延びる。Ｚ軸は、図１の紙面の法線方向に延びる。また、表示装置１００を構成する各部に対して、表示装置１００が表示する情報を視認するユーザの方向を「前」、その反対方向を「後」と呼ぶことがある。

【0013】

表示部１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等からなり、情報を表示する。表示部１は、前方に向く表示面１ａを有し、表示面１ａに前記の各種情報を示す画像を表示する。例えば、表示面１ａは、ＸＹ平面に平行である。

【0014】

回路基板２は、表示部１の後方に位置して表示部１と対向するＰＣＢ（Printed Circuit Board）からなる。回路基板２には、表示装置１００の全体動作を制御する図示せぬコントローラ、二次電池等が実装される。コントローラは、乗り物に搭載されたバッテリーに基づき表示部１へ動作電力を供給し、表示部１の動作を制御する。また、回路基板２に実装された二次電池は、ソーラーパネル３による発電に応じて充電される。当該二次電池からも表示部１への動作電力の供給が可能である。

【0015】

ソーラーパネル３は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するモジュールである。ソーラーパネル３は、例えば、無機ガラス、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等から構成される基板３ａと、基板３ａ上に形成された複数のソーラーセル３０、及び、各ソーラーセル３０を電気的に接続する接続部（図示せず）とを備える。

【0016】

ソーラーセル３０は、光起電力効果を利用して、光エネルギーを電気エネルギーに変換する発電領域を形成する。ソーラーセル３０は、シリコン系太陽電池、又は、ＧａＡｓ、ＣＩＧＳ等の化合物系太陽電池から構成される。各ソーラーセル３０は、基板３ａの前面上に薄膜状に成形される。ソーラーセル３０の前面は、ＸＹ平面に平行である。

【0017】

複数のソーラーセル３０は、図１に示すように、ＸＹ平面（基準平面の一例）に沿って配列され、Ｙ軸方向における位置が互いに異なる第１セル３１及び第２セル３２を含む。第１セル３１と第２セル３２は、Ｙ方向において間隔を空けて配置されている。第１セル３１は、第２セル３２よりも図１での上方に位置する。本実施形態では、一つの第１セル３１と、当該第１セル３１に対応する一つの第２セル３２とのＸ方向における位置は同じである。本実施形態では、第１セル３１及び第２セル３２は、それぞれ、Ｙ軸（第１の軸の一例）に平行な辺とＸ軸（第２の軸の一例）に平行な辺とを有する矩形状であり、Ｘ方向に３つ配列されている。また、本実施形態では、第１セル３１及び第２セル３２は、Ｘ方向の長さが同じである一方、Ｙ方向の長さが互いに異なる。これにより、後に述べるように、第１セル３１と第２セル３２の面積（具体的には、前面の表面積）は異なる。

【0018】

印刷板４は、樹脂からなる透明板に印刷を施して構成される。印刷板４は、表示部１及びソーラーパネル３を前方から覆い、表示装置１００の内部において、見栄え上不要な部分を覆い隠す。印刷板４は、表示部１が表示する画像を透かして視認させる窓４ａを有する。窓４ａは、印刷板４における可視光を透過させる部分であってもよいし、印刷板４に形成された開口部であってもよい。

【0019】

また、印刷板４においてソーラーパネル３と対向する部分は、紫外線、可視光線、近赤外線などのソーラーパネル３が反応する波長帯の光を透過させる。当該部分の光透過性能については、ソーラーセル３０の種類、発電効率、及び、表示装置１００の見栄えを勘案して決定すればよい。例えば、印刷板４においてソーラーパネル３と対向する部分に、窓４ａと同様の窓を設けてもよい。

【0020】

透明カバー５は、有機ガラス、無機ガラスなどから構成される。透明カバー５は、曲面である前面５ａ、並びに、表示部１及びソーラーパネル３に向く後面５ｂを有する。透明カバー５は、印刷板４を挟んで、表示部１及びソーラーパネル３と向かい合う。

【0021】

本実施形態では、透明カバー５の前面５ａは、Ｙ軸（第１の軸の一例）に対してのみ曲率を有する。つまり、透明カバー５は、ＹＺ平面と平行な断面で、前面５ａの曲面が把握できるシリンドリカルレンズ状に形成されている。例えば、透明カバー５の後面５ｂは、ＸＹ平面と平行な平坦面である。

【0022】

透明カバー５の前面５ａを上記のような曲面に形成することで、前面５ａで反射した太陽光等の光がユーザに向かうことを抑制することができる。しかしながら、曲面である前面５ａの箇所によって光の反射率が異なるため、透明カバー５を透過してソーラーパネル３に到達する光の量が、各ソーラーセル３０の位置によって変化してしまう。この問題に対処すべく、後述のように、透明カバー５、第１セル３１及び第２セル３２の関係が規定される。

【0023】

インナーケース６は、印刷板４と回路基板２の間に位置し、表示部１及びソーラーパネル３を保持する。なお、ソーラーパネル３は、印刷板４の後面、又は、透明カバー５の後面５ｂに、透明接着剤により接着されてもよい。

【0024】

筐体７は、前方に向かって開口する開口部７ａを有する箱状の構成である。開口部７ａには、透明カバー５が取り付けられる。筐体７は、表示部１、回路基板２、ソーラーパネル３、印刷板４及びインナーケース６を内部に収容する。なお、筐体７は、複数の部材の組み合わせで構成されてもよい。

【0025】

（透明カバー５，第１セル３１及び第２セル３２の関係について）
ここからは、透明カバー５，第１セル３１及び第２セル３２の関係について説明する。図３は、図２の透明カバー５，第１セル３１及び第２セル３２について抜き出して拡大した図である。図３では、見易さを考慮して断面を示すハッチングを省略した。図１に示すように、３つの第１セル３１の各々の大きさは同様であり、３つの第２セル３２の各々の大きさは同様である。このため、図３では、各ソーラーセル３０のうち、図１の最も左方に位置してＹ方向で隣り合う、一つの第１セル３１と、一つの第２セル３２とを代表して示した。

【0026】

ここで、図３に示す符号の定義は以下の通りである。

【0027】

第１垂線Ｌ１は、ＸＹ平面（基準平面の一例）に垂直で第１セル３１の中心Ｃ１を通る線である。なお、中心Ｃ１は、第１セル３１の前面の重心である。第１交点Ｐ１は、第１垂線Ｌ１と、透明カバー５の前面５ａの交点である。第１接線Ｔ１は、前面５ａの第１交点Ｐ１での接線である。ここで、Ｙ軸（第１の軸の一例）およびＸＹ平面（基準平面の一例）の法線で規定される平面を「第１平面」とする。つまり、第１平面は、ＹＺ平面と平行な面である。そうすると、具体的に、第１接線Ｔ１は、第１交点Ｐ１を通る第１平面と前面５ａとの交わる線（つまり、図３で前面５ａを表す線）の第１交点Ｐ１での接線である。なお、本実施形態では、前面５ａはＹ軸に対してのみ曲率を有するため、第１接線Ｔ１は、前面５ａの第１交点Ｐ１での接平面をＸ方向から見た場合に現れる線に相当する。第１角度αは、第１接線Ｔ１と、Ｙ軸（第１の軸の一例）とのなす角度である。なお、本実施形態では、前面５ａはＹ軸に対してのみ曲率を有するため、第１角度αは、前面５ａの第１交点Ｐ１での接平面と、ＸＹ平面とのなす角度に相当する。

【0028】

第２垂線Ｌ２は、ＸＹ平面（基準平面の一例）に垂直で第２セル３２の中心Ｃ２を通る線である。なお、中心Ｃ２は、第２セル３２の前面の重心である。第２交点Ｐ２は、第２垂線Ｌ２と、透明カバー５の前面５ａの交点である。第２接線Ｔ２は、前面５ａの第２交点Ｐ２での接線である。具体的に、第２接線Ｔ２は、第２交点Ｐ２を通る第１平面と前面５ａとの交わる線（つまり、図３で前面５ａを表す線）の第２交点Ｐ２での接線である。なお、本実施形態では、前面５ａはＹ軸に対してのみ曲率を有するため、第２接線Ｔ２は、前面５ａの第２交点Ｐ２での接平面をＸ方向から見た場合に現れる線に相当する。第２角度βは、第２接線Ｔ２と、Ｙ軸（第１の軸の一例）とのなす角度である。なお、本実施形態では、前面５ａはＹ軸に対してのみ曲率を有するため、第２角度βは、前面５ａの第２交点Ｐ２での接平面と、ＸＹ平面とのなす角度に相当する。

【0029】

図３を参照して分かるように、第１接線Ｔ１よりも第２接線Ｔ２が傾いているため、太陽光等の光が図３の左方から透明カバー５の前面５ａに進んできた場合、その光は、第１交点Ｐ１よりも第２交点Ｐ２でより多く反射する。そうすると、この場合、何の対策も施さなければ、第１セル３１への入射光量に比べ、第２セル３２への入射光量が減ってしまい、両者に対する入射光量にばらつきが生じてしまう。これを考慮し、本実施形態では、第１セル３１よりも第２セル３２の面積を大きく設定する。具体的手法は、以下の通りである。

【0030】

ソーラーセル３０の数をｎとし、透明カバー５の前面５ａの反射率をＲ_ｎとし、ソーラーセル３０の総面積をＡとすると、各ソーラーセル３０の面積であるＡ_ｎは、以下の式で決定される。
Ａ_ｎ＝Ａ×Ｒ_ｎ／（Ｒ_１＋Ｒ_２＋・・・＋Ｒ_ｎ）

【0031】

また、第１角度α及び第２角度βと同様に定義される、各ソーラーセル３０に対応する角度を特定角度θ_ｎとする。図４に、特定角度θ_ｎと反射率Ｒ_ｎの関係のグラフを示す。なお、この関係は、理論計算、実験などを経て予め導くことができる。

【0032】

ここで、６つのソーラーセル３０のうち、３つの第１セル３１について、図１の左から右に向かって、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３と割り当て、３つの第２セル３２について、図１の左から右に向かって、ｎ＝４、ｎ＝５、ｎ＝６と割り当てる。こうした場合に、特定角度θ_ｎと、特定角度θ_ｎ及び図４のグラフに基づき導出される反射率Ｒ_ｎと、上記式から算出される面積Ａ_ｎの一例を次に示す。

【0033】

（第１セル３１）
θ_１＝α＝５°、Ｒ_１＝７．３％、Ａ_１≒０．１６×Ａ
θ_２＝α＝５°、Ｒ_２＝７．３％、Ａ_２≒０．１６×Ａ
θ_３＝α＝５°、Ｒ_３＝７．３％、Ａ_３≒０．１６×Ａ

【0034】

（第２セル３２）
θ_４＝β＝１５°、Ｒ_４＝８．３％、Ａ_４≒０．１８×Ａ
θ_５＝β＝１５°、Ｒ_５＝８．３％、Ａ_５≒０．１８×Ａ
θ_６＝β＝１５°、Ｒ_６＝８．３％、Ａ_６≒０．１８×Ａ

【0035】

以上のように、表示装置１００においては、第１セル３１は、第１角度αに応じた面積を有し、第２セル３２は、第２角度βに応じた面積を有する。より具体的に、第１セル３１の面積は、第１角度αに応じた反射率である第１反射率に基づいて定められ、第２セル３２の面積は、第２角度βに応じた反射率である第２反射率に基づいて定められている。このようにしたから、各ソーラーセル３０に対する入射光量にばらつきが生じることを抑制することができる。結果として、ソーラーパネル３による発電効率の低減を抑制することができる。

【0036】

また、この実施形態では、前述のように、各ソーラーセル３０がＸ、Ｙの各方向に配列され、且つ、透明カバー５がＹ軸に対してのみ曲率を有する。これを考慮し、第１セル３１及び第２セル３２は、Ｘ方向の長さが同じである一方、Ｙ方向の長さが互いに異なることで、互いの面積が異なる。こうすれば、各ソーラーセル３０の幅方向（Ｘ方向）の長さを一定に保ちつつ、各ソーラーセル３０の面積を調整することができるため、各ソーラーセル３０を良好にレイアウトすることができる。

【0037】

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

【0038】

ソーラーセル３０の個数は、任意である。ソーラーセル３０の形状は矩形に限られず任意であり、平行四辺形、ハニカム形状、円形などであってもよい。この場合においても、各ソーラーセル３０の中心は、各ソーラーセル３０の前面の重心と考えれば良い。

【0039】

透明カバー５の前面５ａは、Ｙ軸だけでなく、Ｘ軸に対しても曲率を有していてもよい。つまり、透明カバー５の前面５ａは、トロイダル面であってもよい。こうした場合、図３のように、Ｘ方向から見た特定角度だけでなく、Ｙ方向から見た特定角度を求めればよい。そして、各特定角度に応じた反射率Ｒ_ｎを求めた後、上記式を用いて各ソーラーセル３０の面積を求めればよい。

【0040】

以上の説明では、本開示の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

【0041】

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【符号の説明】

【0042】

１００…表示装置
１…表示部、１ａ…表示面
２…回路基板
３…ソーラーパネル、３ａ…基板、３０…ソーラーセル
３１…第１セル、Ｃ１…中心
３２…第２セル、Ｃ２…中心
４…印刷板、４ａ…窓
５…透明カバー、５ａ…前面、５ｂ…後面
６…インナーケース
７…筐体、７ａ…開口部
Ｌ１…第１垂線、Ｐ１…第１交点、Ｔ１…第１接線、α…第１角度
Ｌ２…第２垂線、Ｐ２…第２交点、Ｔ２…第２接線、β…第２角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】