(57)【要約】【課題】ディスプレイの表示内容に太陽電池の発電効率が影響されることなく、ディスプレイと太陽電池を積層する。【解決手段】色素増感型太陽電池２８の赤色光劣化太陽電池ブロック２９には、照射光のうち、赤色光以外のフルカラー電子ペーパ２１を透過した光が常に照射される。また、青色光劣化太陽電池ブロック３０には、照射光のうち、青色光以外のフルカラー電子ペーパ２１を透過した光が照射される。さらに、緑色光劣化太陽電池ブロック３１には、照射光のうち、緑色光以外のフルカラー電子ペーパ２１を透過した光が常に照射される。本発明は、ICカードや小型電子装置に適用できる。【選択図】図５
2008015102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光に対する吸収効率が劣る太陽電池と、
前記所定の波長の光を反射することによって表示を行い、前記所定の波長以外の光を透過する反射型ディスプレイとを備え、
前記反射型ディスプレイは筐体外側面に設置され、
前記太陽電池は前記反射型ディスプレイの背面に積層されている
電子装置。
【請求項２】
前記太陽電池は、それぞれ異なる波長の光に対する吸収効率が劣る複数のブロックから成り、
前記反射型ディスプレイは、それぞれ異なる波長の光を反射することによって表示を行い、前記所定の波長以外の光を透過する複数の表示領域を有する
請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記太陽電池は、色素増感型太陽電池である
請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
前記反射型ディスプレイは、電子ペーパである
請求項１に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関し、特に、太陽電池を、その発電効率を変動させることなく文字や図形などを表示する反射式ディスプレイの背面に積層できるようにした電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を電子装置に搭載する場合、照射光を効率良く受光できるように太陽電池を電子装置の外側面に設けることが望ましい。しかしながら、小型の電子装置にディスプレイと太陽電池を搭載する場合、ディスプレイを小型電子装置の外側面に設ける必要があるので、ディスプレイと太陽電池の配置を考慮する必要が生じる。
【０００３】
ディスプレイと太陽電池を効率的に配置する方法としては、例えば図１に示すように、ポリマーネットワーク液晶を用いた電子ペーパ１をディスプレイとして採用し、電子ペーパ１の背面に太陽電池２を積層する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３８２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示された従来の構成例によれば、図２に示すように、電子ペーパ１の表示面積のうち、文字や図形が表示されていない領域（表示無領域１１）は照射光を透過するが、文字や図形が表示されている領域（表示有領域１２）は照射光を透過せずに反射する。したがって、表示無領域１１を透過する照射光により、ある程度（概ね３０乃至５０％）の発電効率が得られるとのことである。
【０００６】
しかしながら、上述した従来の方法では、電子ペーパの表示内容に起因して発電効率が変動するので電流制御が困難である。したがって、発電効率が最悪の状態を想定して当該電子装置を設定することになる。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ディスプレイの表示内容に太陽電池の発電効率が影響されることなく、ディスプレイと太陽電池を積層できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面である電子装置は、所定の波長の光に対する吸収効率が劣る太陽電池と、前記所定の波長の光を反射することによって表示を行い、前記所定の波長以外の光を透過する反射型ディスプレイとを備え、前記反射型ディスプレイは筐体外側面に設置され、前記太陽電池は前記反射型ディスプレイの背面に積層されている。
【０００９】
前記太陽電池は、それぞれ異なる波長の光に対する吸収効率が劣る複数のブロックから成り、前記反射型ディスプレイは、それぞれ異なる波長の光を反射することによって表示を行い、前記所定の波長以外の光を透過する複数の表示領域を有するようにすることができる。
【００１０】
前記太陽電池は、色素増感型太陽電池であるようにすることができる。
【００１１】
前記反射型ディスプレイは、電子ペーパであるようにすることができる。
【００１２】
本発明の一側面である電子装置においては、所定の波長の光を反射することによって表示を行い、所定の波長以外の光を透過する反射型ディスプレイの背面に積層された、所定の波長の光に対する吸収効率が劣る太陽電池に、反射型ディスプレイを透過した所定の波長以外の光が照射されて発電が行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一側面によれば、ディスプレイの表示内容に太陽電池の発電効率が影響されることなく、ディスプレイと太陽電池を積層することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図３は、本発明の一実施の形態である表示装置の第１の構成例を示している。この表示装置２０は、文字や図形などを表示するフルカラー電子ペーパ２１、フルカラー電子ペーパ２１の背面に積層され、フルカラー電子ペーパ２１を透過した照射光を電力に変換する色素増感型太陽電池２８、および、色素増感型太陽電池２８によって発生された電力を電源として動作し、フルカラー電子ペーパ２１の表示を制御する表示制御部３２から構成される。
【００１６】
ここで、コレステリック液晶を用いた一般的なフルカラー電子ペーパについて、図４を参照して説明する。一般的なフルカラー電子ペーパは、青色表示層、緑色表示層、赤色表示層、および光吸収層から構成される。
【００１７】
各色表示層は、電圧のかけ方により光を透過または反射できる特徴を備えている。光吸収層は、透過してきた光を吸収し、光を反射させない特徴を備えている。例えば、赤色表示層によって赤色光が反射された場合、人の目には赤い色が視認される。逆に、赤色光が透過された場合、赤色光は光吸収層によって吸収されるため人の目には赤い色が認識できない。このように、特定の波長の光を反射または透過させるように制御することで、文字や図形をフルカラーで表示することができるようになされている。
【００１８】
光の透過または反射制御はコレステリック液晶に対する電圧のかけ方によって制御できる。図５に示すように、コレステリック液晶は、その分子が螺旋状の構造を備えており、低い電圧をかけることにより、図６に示すように、分子構造の螺旋軸が電圧をかけた方向と垂直に維持され、入射された光は透過するようになる。一方、高い電圧をかけた後に電圧を急に下げた場合、図７に示すように、分子構造の螺旋軸と電圧をかけた方向が一致するので、入射した光は反射されるようになる。この特性は電圧を切った後も維持されるため、電源がなくても表示が保たれるという電子ペーパの特徴であるメモリ性を具現化することができる。
【００１９】
表示層に反射特性を持たせるには、コレステリック液晶のねじれピッチ（以下、ヘリカルピッチと称する）を変えることで実現する。反射する光の波長は、ヘリカルピッチに比例して変わることが知られているため、ヘリカルピッチを適切に設計することで所望の反射特性を持たせることができる。
【００２０】
青色表示層は、照射光のうち波長450nm付近の青色光を反射することにより文字などを青色で表示し、それ以外の波長の光を透過する。緑色表示層は、照射光のうち波長550nm付近の緑色光を反射することにより文字などを緑色で表示し、それ以外の波長の光を透過する。赤色表示層は、照射光のうち波長650nm付近の赤色光を反射することにより文字などを赤色で表示し、それ以外の波長の光を透過する。そして、全て表示層で透過された光は、赤色表示層の背面に設けられた光吸収層によって吸収される。したがって、全て表示層で透過された光が反射されることはない。
【００２１】
したがって、青色表示層、緑色表示層、および赤色表示層の表示を適宜組み合わせることにより、フルカラー電子ペーパは、任意の色で文字などを表示することができる。
【００２２】
以上に説明した一般的なフルカラー電子ペーパと同様、本発明を適用した表示装置２０のフルカラー電子ペーパ２１は、３層のコレステリック液晶（青色表示層２２、緑色表示層２３、および赤色表示層２４）を有している。
【００２３】
ただし、本実施の形態の場合、フルカラー電子ペーパ２１の表示領域を、赤色だけを表示する赤色表示領域２５と、青色だけを表示する青色表示領域２６と、緑色だけを表示する緑色表示領域２７との３つの領域に分け、各色表示領域において赤色、青色、または緑色の単色で文字などを表示するようになされている。また、一般的なフルカラー電子ペーパが備える光吸収層は設けられていない。
【００２４】
色素増感型太陽電池２８は、従来のSi（ケイ素）を用いた太陽電池に比較し、現状では発電効率が劣る。しかしながら、ケイ素を用いないのでより安価に製造できる可能性がある。製造工程が液晶のそれと同等であるので量産効率が高い。有機系色素を用いるので着色が容易である。有機系色素を選択することによって光吸収特性を制御することができる。ガラス基板を用いないので折り曲げが可能である。より薄型に成形できるなどの長所を有する。
【００２５】
有機系色素としては、フェニルキサンテン系色素、フタロシアニン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、プロフラビン系色素などが知られている。これらは光吸収特性が異なっているだけでなく、発色も異なっている。これらの色素を単体で使用したり、複数の色素を配合するだけでも、光吸収特性に特徴を持たせることができるし、発色を制御することができる。また、今後の研究開発でより波長域が限定された色素が発明されることも予想される。したがって、これらを利用することにより光吸収特性および発色を制御することは可能である。
【００２６】
上述した光吸収特性を制御できる特性を利用し、色素増感型太陽電池２８を所定の波長の光に対する吸収特性の劣る３つのブロック（赤色光劣化太陽電池ブロック２９、青色光劣化太陽電池ブロック３０、および緑色光劣化太陽電池ブロック３１）から構成する。
【００２７】
赤色光劣化太陽電池ブロック２９は、波長650nm付近の赤色光はほとんど電力に変換できないが、それ以外の波長450nm付近の青色光や波長550nm付近の緑色光などは電力に変換することができる。青色光劣化太陽電池ブロック３０は、波長450nm付近の青色光はほとんど電力に変換できないが、それ以外の波長650nm付近の赤色光や波長550nm付近の緑色光などは電力に変換することができる。緑色光劣化太陽電池ブロック３１は、波長550nm付近の緑色光はほとんど電力に変換できないが、それ以外の波長450nm付近の青色光や波長650nm付近の赤色光などは電力に変換することができる。
【００２８】
なお、色素増感型太陽電池２８の各ブロックとフルカラー電子ペーパ２１の各色表示領域の関係は、図３に示されたように、赤色光劣化太陽電池ブロック２９を赤色表示領域２５の背面に積層し、青色光劣化太陽電池ブロック３０を青色表示領域２６の背面に積層し、緑色光劣化太陽電池ブロック３１を緑色表示領域２７の背面に積層するように配置する。
【００２９】
このように本実施の形態である表示装置２０においては、表示領域における表示色以外の色（すなわち、当該色に対応した波長の光）に対する発電効率の高い、太陽電池を電子ペーパの背面に配置している。このため、電子ペーパにおける表示状態が変動した場合であっても、太陽電池表面に到達する発電対象光の光量変動を最小限に押さえることが可能となる。例えば、青色の表示領域において全面青色の表示がなされている場合と、全入射光が透過している状態を想定する。
【００３０】
この場合、全面表示状態の場合であっても、入射光中の青色の周波数成分以外は、所定の透過率にて電子ペーパを透過し、太陽電池に入射されることとなる。このとき、青色以外の色に対応した光に対して発電効率の高い太陽電池を電子ペーパ背面に設置しておけば、全ての入射光を透過させた場合と比較して、発電効率を大きく変動させずに済むことになる。
【００３１】
このような観点から、表示装置２０は、上述した配置構成を採用している。これにより、安定した電力供給を実現することができる。
【００３２】
次に、表示装置２０の動作について、例えば図８に示すように、赤色表示領域２５に赤色文字「休日特価！」を表示し、青色表示領域２６に青色文字「￥９８００」を表示し、緑色表示領域２５に緑色文字「限定１０台」を表示する場合を例に説明する。
【００３３】
表示制御部３２は、赤色表示領域２５の下層の青色表示層２２乃至赤色表示層２４のうち、赤色表示層２４の一部分（表示すべき文字「休日特価！」に対応する部分）にだけ比較的高い電圧をかけて赤色光が反射するように制御し、赤色表示層２４のその他の部分（文字を表示させない部分）と、青色表示層２２と緑色表示層２３には比較的低い電圧をかけて照射光が透過するように制御する。
【００３４】
また、表示制御部３２は、青色表示領域２６の下層の青色表示層２２乃至赤色表示層２４のうち、青色表示層２２の一部分（表示すべき文字「￥９８００」に対応する部分）にだけ比較的高い電圧をかけて青色光が反射するように制御し、青色表示層２２のその他の部分（文字を表示させない部分）と、緑色表示層２３と赤色表示層２４には比較的低い電圧をかけて照射光が透過するように制御する。
【００３５】
さらに、表示制御部３２は、緑色表示領域２７の下層の青色表示層２２乃至赤色表示層２４のうち、緑色表示層２３の一部分（表示すべき文字「限定１０台」に対応する部分）にだけ比較的高い電圧をかけて緑色光が反射するように制御し、緑色表示層２３のその他の部分（文字を表示させない部分）と、青色表示層２２と赤色表示層２４には比較的低い電圧をかけて照射光が透過するように制御する。
【００３６】
このような表示制御により、図９に示すように、色素増感型太陽電池２８の赤色光劣化太陽電池ブロック２９には、照射光のうち、赤色光以外のフルカラー電子ペーパ２１を透過した光が常に照射される。また、青色光劣化太陽電池ブロック３０には、照射光のうち、青色光以外のフルカラー電子ペーパ２１を透過した光が照射される。さらに、緑色光劣化太陽電池ブロック３１には、照射光のうち、緑色光以外のフルカラー電子ペーパ２１を透過した光が常に照射される。したがって、色素増感型太陽電池２８は、フルカラー電子ペーパ２１の表示内容に拘わりなく、安定して発電効率を得ることができる。
【００３７】
次に、図６は、本発明の一実施の形態である表示装置の第２の構成例を示している。この表示装置４０は、図３に示された表示装置２０のフルカラー電子ペーパ２１を、カラー電子ペーパ４１に置換したものである。
【００３８】
すなわち、図３に示された表示装置２０のフルカラー電子ペーパ２１では、色表示領域を３層（赤、緑、青）全て重ね合わせているが、表示装置４０のカラー電子ペーパ４１では、赤色劣性太陽電池ブロック２９の上部には赤色表示層４２のみを積層し、緑色表示層４４および青色表示層４３を積層しない構造とし、青色劣性太陽電池ブロック３０の上部には青色表示層４３のみを積層し、赤色表示層４２および緑色表示層４４を積層しない構造とし、緑色劣性太陽電池ブロック３１の上部には緑色表示層４４のみを積層し、赤色表示層４２および青色表示層４３を積層しない構造とすることもできる。
【００３９】
これにより、表示装置２０に比較して構造をより簡略化できるとともに、各色劣性太陽電池ブロックに対する光透過率を高めることができる。
【００４０】
また、カラー電子ペーパ４１は、表示装置２０におけるフルカラー電子ペーパ２１の利用方法と同様、その表示領域が赤色だけを表示する赤色表示領域２５と、青色だけを表示する青色表示領域２６と、緑色だけを表示する緑色表示領域２７との３つの領域に分けられていることになる。
【００４１】
なお、表示装置４０の構成要素のうち、表示装置２０と共通のものには同一の符号を付しているので、その説明は省略する。
【００４２】
次に、表示装置４０の動作について、図８に示された表示例を用いて説明する。
【００４３】
表示制御部３２は、赤色表示領域２５の下層の赤色表示層４２の一部分（表示すべき文字「休日特価！」に対応する部分）にだけ比較的高い電圧をかけて赤色光が反射するように制御し、赤色表示層４２のその他の部分（文字を表示させない部分）と、青色表示層４３と緑色表示層４４には比較的低い電圧をかけて照射光が透過するように制御する。
【００４４】
また、表示制御部３２は、青色表示領域２６の下層の青色表示層４３の一部分（表示すべき文字「￥９８００」に対応する部分）にだけ比較的高い電圧をかけて青色光が反射するように制御し、青色表示層４３のその他の部分（文字を表示させない部分）と、緑色表示層４４と赤色表示層４２には比較的低い電圧をかけて照射光が透過するように制御する。
【００４５】
さらに、表示制御部３２は、緑色表示領域２７の下層の緑色表示層４４の一部分（表示すべき文字「限定１０台」に対応する部分）にだけ比較的高い電圧をかけて緑色光が反射するように制御し、緑色表示層４４のその他の部分（文字を表示させない部分）と、青色表示層４３と赤色表示層４２には比較的低い電圧をかけて照射光が透過するように制御する。
【００４６】
このような表示制御により、図１１に示すように、色素増感型太陽電池２８の赤色光劣化太陽電池ブロック２９には、照射光のうち、赤色光以外のカラー電子ペーパ４１を透過した光が常に照射される。また、青色光劣化太陽電池ブロック３０には、照射光のうち、青色光以外のカラー電子ペーパ４１を透過した光が照射される。さらに、緑色光劣化太陽電池ブロック３１には、照射光のうち、緑色光以外のカラー電子ペーパ４１を透過した光が常に照射される。したがって、色素増感型太陽電池２８は、カラー電子ペーパ４１の表示内容に拘わりなく、安定して発電効率を得ることができる。
【００４７】
すなわち、赤色劣化太陽電池ブロック２９には、赤い文字もしくは図形で表示されている領域が変動した場合においても、緑色光および青色光が一定して透過しており、その発電効率は変動しない。同様に、青色光劣化太陽電池ブロック３０には、青い文字もしくは図形で表示されている領域が変動した場合においても、赤色光および緑色光が一定して透過しており、その発電効率は変動しない。同様に、緑色光劣化太陽電池ブロック３１には、緑色の文字もしくは図形で表示されている領域が変動した場合においても、赤色光および青色光が一定して透過しており、その発電効率は変動しない。このため、文字もしくは図形の表示が変動しても、安定した発電効率が得られることができる。
【００４８】
なお、上述した第１または第２の構成例のように、赤色、青色、および緑色の３色全てを表示するのではなく、いずれか１色で表示を行う表示装置にも、本発明は適用することができる。
【００４９】
また本発明は、太陽電池とディスプレイを備える電子装置の他、例えばIC(Integrated Circuit)カードなどに適用することができる。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ディスプレイと発電素子を備える電子装置の従来の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の構成例による発電効率を説明するための図である。
【図３】本発明を適用した表示装置の第１の構成例を示すブロック図である。
【図４】一般的なフルカラー電子ペーパの構成例を示すブロック図である。
【図５】フルカラー電子ペーパの表示層の特性を説明するための図である。
【図６】フルカラー電子ペーパの表示層の特性を説明するための図である。
【図７】フルカラー電子ペーパの表示層の特性を説明するための図である。
【図８】図３のフルカラー電子ペーパの表示例を示す図である。
【図９】図３の表示装置による発電効率を説明するための図である。
【図１０】本発明を適用した表示装置の第２の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の表示装置による発電効率を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
２０  表示装置，  ２１  フルカラー電子ペーパ，  ２２  青色表示装置，  ２３  緑色表示層，  ２４  赤色表示層，  ２５  赤色表示領域，  ２６  青色表示領域，  ２７  緑色表示領域，  ２８  色素増感型太陽電池，  ２９  赤色劣性太陽電池ブロック，  ３０  青色劣性太陽電池ブロック，  ３１  緑色劣性太陽電池ブロック，  ３２  表示制御部，  ４０  表示装置，  ４１  カラー電子ペーパ，  ４２  赤色表示層，  ４３  青色表示層，  ４４  緑色表示層
【図１】
2008015102.tif 000003
【図２】
2008015102.tif 000004
【図３】
2008015102.tif 000005
【図４】
2008015102.tif 000006
【図５】
2008015102.tif 000007
【図６】
2008015102.tif 000008
【図７】
2008015102.tif 000009
【図８】
2008015102.tif 000010
【図９】
2008015102.tif 000011
【図１０】
2008015102.tif 000012
【図１１】
2008015102.tif 000013