(57)【要約】【課題】  設置場所に制約されず、バッテリーの充電が太陽電池により効果的に行われるようにした画像表示装置を提供する。【解決手段】  画像表示パネル１０は、透明太陽電池１７Ａ内蔵の複数の画像表示媒体１００Ｂを用いて構成されている。バッテリー２２は、バッテリー充電回路２３を介して太陽電池１７Ａにより充電される。画像表示媒体１００Ｂは、バッテリー２２を電源とする制御部３０によって所定の電圧が印加され、これにより形成された電界に応じてセル内を粒子群が移動して画像を表示するように駆動される。検知器２４が人が存在しないことを検出すると、主制御回路３１は、画像表示媒体１００Ｂの一部の動作を停止させ、バッテリー２２の電力消費を低減させ、バッテリー２２の電圧の低下を検知すると、白表示領域を増やして透明太陽電池１７Ａへの光量を増大させ、バッテリー２２への充電電力を増大させる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加によって画像が書き込まれる画像表示媒体と、
外光が照射される位置に設けられた太陽電池と、
前記太陽電池の発電出力により充電されるバッテリーと、
前記バッテリーから電力が供給され、画像データに基づいて前記画像表示媒体に前記電圧を印加する電圧印加部と、
前記バッテリーの消費電力が大なる第１のモードと小なる第２のモードを有し、前記第１および第２のモードに応じて前記電圧印加部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記太陽電池は、前記画像表示媒体の表示面側に設けられたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記太陽電池は、前記画像表示媒体の表示面側、および前記表示面と反対側にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画像表示媒体は、無電源で前記画像を保持する機能を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示媒体は、少なくとも一方が透明性を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、印加された前記電圧によって形成された電界に応じて前記一対の基板間を移動する正又は負に帯電した粒子群とを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
印加された電圧によって形成された電界に応じて正又は負に帯電した粒子群を移動させて画像を表示する画像表示媒体と、
外光が照射される位置に設けられた太陽電池と、
前記太陽電池の発電出力により充電されるバッテリーと、
前記バッテリーから電力が供給され、画像データに基づいて前記画像表示媒体に前記電圧を印加する電圧印加部と、
前記バッテリーへの充電電力が大なる第１のモードと小なる第２のモードを有し、前記第１および第２のモードに応じて前記電圧印加部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記粒子群は、正又は負に帯電し、白色を有する粒子と、負又は正に帯電し、白色とは異なる色を有する粒子を含み、
前記太陽電池は、前記画像表示媒体の表示面側に設けられ、
前記制御部は、前記白色を有する粒子を前記表示面側に移動させて前記表示面の一部又は全部を白色表示領域とする前記第１のモードを実行することを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記太陽電池は、前記画像表示媒体の表示面と反対側に設けられ、
前記制御部は、前記表示面の一部又は全部に前記電圧印加部から交番電圧を印加させて前記表示面の一部又は全部の前記粒子群を周囲に移動させ、前記外光を前記太陽電池に照射させる前記第１のモードを実行することを特徴とする請求項６又は７記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記画像表示媒体から所定の領域内における人の存在を検知する検知器と、前記検知器の検知結果に応じて前記第１および第２のモードを切り換えて前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１又は６記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記画像データのデータ量に応じて前記第１および第２のモードを切り換えて前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１又は６記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記バッテリーの出力電圧に応じて前記第１および第２のモードを切り換えて前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１又は６記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記外光の光量に応じて前記第１および第２のモードを切り換えて前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１又は６記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記第１および第２のモードに応じて前記画像表示媒体に表示する文字のサイズを変更することを特徴とする請求項１又は６記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記画像表示媒体は、複数の画像表示媒体からなり、
前記制御部は、前記画像表示媒体毎に前記第１および第２のモードを切り換えて前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１、６、９、１０、１１、１２又は１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記制御部は、主として前記太陽電池を電源として使用し、
前記電圧印加部は、主として前記バッテリーを電源として使用することを特徴とする請求項１又は６記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源としてバッテリーと太陽電池を併用して画像を表示する画像表示装置に関し、特に、設置場所に制約されず、バッテリーの充電が太陽電池により効果的に行われるようにした画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示装置として、例えば、着色粒子を電界によって移動させて画像表示を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
この特許文献１に記載された画像表示媒体は、表面基板部材上に形成された列電極を誘電体膜により保護した透光性を有する表面基板と、背面基板部材上に形成された行電極を誘電体膜により保護した背面基板と、基板間を微小な間隔に対向配置させるとともに、基板間を基板と平行な方向に仕切って複数のセルを形成する仕切り部材と、各セルに封入された負に帯電した白色粒子群および正に帯電した黒色粒子群とを有して構成されている。
【０００４】
この画像表示装置において、行電極と列電極との間に直流電圧（２００Ｖ）を印加すると、電極間の画素に電界が形成され、電界の向きに応じて白色粒子と黒色粒子が表面基板または背面基板側へ移動し、表面基板の内面に付着した白色粒子と黒色粒子とのコントラストにより表面基板を通して白黒の画像表示が行われる。
【０００５】
この構成によれば、電界を変化させない限り表示が消えないため、画像書き込み後は無電源で画像を保持できることから、低消費電力にて表示することができる。
【特許文献１】特開２００２−９９００２号公報（［０００８］、図２３〜図２４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の画像表示装置によると、画像を書き込む際に２００Ｖ程度の直流電圧を印加する必要があるため、商用電源もしくは大容量電源に接続しなければならないことから、設置場所に一定の制約がある。そこで、バッテリーを電源に用い、設置場所を選ばないようにすることが考えられる。しかし、この場合、バッテリーの交換をできるだけ少なくし、或いは交換を不要にするには、充電を行う必要がある。その充電用の電源に太陽電池を用いた場合、天候や設置場所に左右され易く、十分な電力を得られない場合が多い。      
【０００７】
従って、本発明の目的は、設置場所に制約されず、バッテリーの充電が太陽電池により効果的に行われるようにした画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記目的を達成するため、電圧の印加によって画像が書き込まれる画像表示媒体と、外光が照射される位置に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の発電出力により充電されるバッテリーと、前記バッテリーから電力が供給され、画像データに基づいて前記画像表示媒体に前記電圧を印加する電圧印加部と、前記バッテリーの消費電力が大なる第１のモードと小なる第２のモードを有し、前記第１および第２のモードに応じて前記電圧印加部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像表示装置を提供する。
【０００９】
バッテリーの消費電力は、例えば、画像表示媒体の全部又は一部の駆動を停止することによって低減することができる。画像表示媒体が、複数の画像表示媒体から構成されている場合は、全部又は一部の画像表示媒体の駆動を停止することによってバッテリーの消費電力を低減することができる。
【００１０】
バッテリーの消費電力が小なる上記「第２のモード」には、消費電力が零およびほぼ零の場合が含まれる。
【００１１】
前記画像表示媒体として、無電源を画像を保持する機能を有するものを用いることにより、画像の切換え時にのみ電力が消費されるため、消費電力を低減することができる。
【００１２】
第２の発明は、上記目的を達成するため、印加された電圧によって形成された電界に応じて正又は負に帯電した粒子群を移動させて画像を表示する画像表示媒体と、外光が照射される位置に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の発電出力により充電されるバッテリーと、前記バッテリーから電力が供給され、画像データに基づいて前記画像表示媒体に前記電圧を印加する電圧印加部と、前記バッテリーへの充電電力が大なる第１のモードと小なる第２のモードを有し、前記第１および第２のモードに応じて前記電圧印加部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像表示装置を提供する。
【００１３】
上記画像表示媒体として、正又は負に帯電し、白色を有する粒子と、負又は正に帯電し、白色とは異なる色を有する粒子からなる粒子群を用い、表示面側に透明太陽電池を設けらたものを用いてもよい。この場合、白色を有する粒子を表示面側に移動させて表示面の一部又は全部を白色表示領域とすることにより、外光が透明太陽電池を透過して白色粒子で反射した光が透明太陽電池に戻ることにより、透明太陽電池への照射される光量が増え、透明太陽電池の発電電力の増大を図ることができ、バッテリーへの充電電力を大きくすることができる。
【００１４】
また、上記画像表示媒体として、表示面と反対側に太陽電池を設けたものを用いてもよい。この場合、表示面の一部又は全部に交番電圧を印加させて表示面の一部又は全部の粒子群を周囲に移動させ、外光を太陽電池に照射させることにより、太陽電池の発電電力の増大を図ることができ、バッテリーへの充電電力を大きくすることができる。
【００１５】
バッテリへの充電電力が小なる上記「第２のモード」には、充電電力が零およびほぼ零の場合が含まれる。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明の画像表示装置によれば、バッテリーの消費電力が異なる第１および第２のモードに応じて電圧印加部を制御することにより、バッテリーの電力消費を低減できるようにしたため、太陽電池によるバッテリーの充電が効果的に行われるようにすることができる。また、バッテリーあるいは太陽電池を電源としているので、設置場所に制約されるのを無くすことができる。
【００１７】
第２の発明の画像表示装置によれば、バッテリーへの充電電力が異なる第１および第２のモードに応じて電圧印加部を制御することにより、バッテリーへの充電電力を増大できるようにしたため、太陽電池によるバッテリーの充電が効果的に行われるようにすることができる。また、バッテリーあるいは太陽電池を電源としているので、設置場所に制約されるのを無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１の実施の形態］
（画像表示装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置を示す。この画像表示装置１は、複数の画像表示媒体１００Ａを同一面に備える画像表示パネル１０と、この画像表示パネル１０に取り付けられた太陽電池アレイ２１と、画像表示装置１の電源となるバッテリー２２と、このバッテリー２２を太陽電池アレイ２１により充電するバッテリー充電回路２３と、画像表示パネル１０の前に通行人２５が来たことを圧力や重さから検知する検知器２４と、検知器２４の検知結果に基づいて画像表示パネル１０を制御するとともにバッテリー充電回路２３を制御する制御部３０とを備えている。
【００１９】
この画像表示装置１は、太陽光、照明光等の外光が照射される屋内外の通路、道路、店舗、人の集まる場所等に設置されているが、移動式であっても常設であってもよく、また、壁等に固定してもよい。画像表示パネル１０には、バッテリー充電回路２３および制御部３０が内蔵され、バッテリー２２は、内蔵または外付けされている。
【００２０】
太陽電池アレイ２１は、複数の太陽電池モジュール２１ａを集合させて所望の電圧が得られるように構成されている。太陽電池アレイ２１は、画像表示パネル１０の本体に取り付ける構成の他、画像表示パネル１０から離し、日照量の多い場所に設置する構成であってもよい。
【００２１】
バッテリー２２は、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池等の充電が可能な二次電池を用いることができる。
【００２２】
バッテリー充電回路２３は、太陽電池アレイ２１によって発電された電気エネルギーを所定の充電電流によりバッテリー２２を充電するものであり、バッテリー２２から電流が太陽電池アレイ２１に逆流しないようにするための逆流防止用ダイオードと、バッテリー２２の過充電および過放電を防止する回路とを有している。
【００２３】
検知器２４は、床面に敷設された圧力センサであり、例えば、人が乗るとその圧力により抵抗値が変化するひずみゲージを用いることができる。この検知器２４に代えて、人体から発する赤外線を検出する赤外線センサ、超音波を送信して人体で反射した反射波を受信する超音波センサ、光路の遮光の有無を検出する光センサ等を用いることができる。これらセンサは、画像表示パネル１０の周縁部や画像表示パネル１０の近傍に設置する。また、複数種類のセンサを併用してもよい。
【００２４】
制御部３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、半導体メモリ等を備えて構成され、画像表示装置１の全体の制御を実行する。電源にバッテリー２２を用いるため、ＣＰＵ等の半導体部品は、できるだけ低消費電力のものが望ましい。
【００２５】
（画像表示媒体の全体の構成）
図２は、画像表示媒体１００Ａの構成を示す。画像表示媒体１００Ａは、透光性を有する表面基板１１と、この表面基板１１に対向配置された背面基板１２と、表面基板１１と背面基板１２を連結する複数の仕切り部材１３と、この仕切り部材１３で仕切られた複数のセル１５（１５Ａ〜１５Ｄ）のそれぞれに封入された帯電特性が互いに異なる白色粒子１４Ａおよび黒色粒子１４Ｂからなる粒子群とを備えている。なお、セル１５Ａ〜１５Ｄは、４つのみを図示したが、実際には、画素数に応じて更に多数が２次元アレイ状に配列されている。
【００２６】
（画像表示媒体の各部の構成）
表面基板１１は、全体として透明性を有しており、例えば、厚さ１．１ｍｍの透明ガラス基板等からなる表面基板部材１１Ａと、表面基板部材１１Ａの内側に設けられたインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる透明な帯状の複数の列電極１６（１６Ａ〜１６Ｄ）と、これらの列電極１６を保護するとともに白色粒子１４Ａと黒色粒子１４Ｂの帯電特性を安定化させるポリカーボネート等からなる誘電体層１１Ｂと、表面基板部材１１Ａの外面に形成された保護層１１Ｃとを積層して構成されている。なお、本発明でいう透明性は、できる限り透明度が高いことが望ましいが、半透明又は有色透明であってもよい。
【００２７】
誘電体層１１Ｂには、セル１５に封入する白色粒子１４Ａおよび黒色粒子１４Ｂの帯電特性に応じて、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、エポキシ等を用いることができる。また、誘電体層１１Ｂは、その絶縁性材料中に電荷輸送物質を含有させることができる。電荷輸送物質を含有させることにより、白色粒子１４Ａおよび黒色粒子１４Ｂへの電荷注入による粒子帯電性の向上や、これら粒子１４Ａ，１４Ｂの帯電量が極度に大きくなった場合に粒子１４Ａ，１４Ｂの電荷を漏洩させ、粒子１４Ａ，１４Ｂの帯電量を安定させるなどの効果を得ることができる。
【００２８】
保護層１１Ｃには、ポリプロピレン系樹脂フィルム等が用いられ、粒子１４Ａ，１４Ｂの劣化を防ぐため、紫外線吸収剤等を含有することが望ましい。
【００２９】
背面基板１２は、例えば、厚さ０．６ｍｍのエポキシ樹脂等からなる背面基板部材１２Ａと、背面基板部材１２Ａの片面に形成され、紙面と垂直方向に所定間隔で平行に配設された銅箔等からなる帯状の複数の行電極１２Ｂと、複数の行電極１２Ｂを保護するとともに、粒子１４Ａ，１４Ｂの帯電性特性を安定化させる誘電体層１２Ｃとを有して構成されている。
【００３０】
行電極１２Ｂは、１つのセル１５に１本設けられるが、解像度を上げるために複数本設けてもよい。同様に、列電極１６も１つのセル１５に１本ではなく、複数本設けてもよい。行電極１２Ｂと列電極１６は交差するように配置され、単純マトリックス駆動により列電極１６と行電極１２Ｂ間の画素に電圧が印加されるように構成されている。
【００３１】
誘電体層１２Ｃの母材には、誘電体層１１Ｂと同様に行電極１２Ｂに直流電圧が印加されたときに帯電する誘電体を素材に用い、行電極１２Ｂへの電圧印加が終了した後でも、背面基板１２側に付着した粒子１４Ａ，１４Ｂの帯電が保持されるようにする。
【００３２】
誘電体層１２Ｃは、例えば、着色材を背面基板部材１２Ａに塗布、あるいはフィルム状にしたものを貼付して形成した着色層であっても良く、この場合、白黒粒子の２色と併せて３色表示にすることができる。背面基板１２の色を画面表示させるには、その対象画素に対応する電極１２Ｂ，１６間に所定の周波数の交番電圧を印加することにより、対象画素に存在する粒子を周辺に退避させ、着色層上に白色粒子１４Ａおよび黒色粒子１４Ｂが存在しないようにし、表面基板１１を通して背面基板色が見えるようにする。
【００３３】
仕切り部材１３は、例えば、熱硬化性樹脂からなるインクを背面基板１２上にスクリーン印刷し、オーブン中で加熱焼成する処理を所望の高さになるまで複数回繰り返すことにより形成することができる。あるいは、ドライレジストフィルムなどの感光性樹脂を背面基板１２上に積層して貼り付け、フォトリソグラフィ法により所定のパターンに露光・現像して形成しても良い。背面基板１２上に形成された仕切り部材１３の上端面と表面基板１１とは、接着剤により接合される。仕切り部材１３としては、熱硬化性樹脂の他に、熱可塑性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化性樹脂、ゴム等の絶縁材料を用いることができる。仕切り部材１３と表面基板１１とを接合する接着剤としては、熱可塑性接着剤、熱活性型接着剤、熱圧接着剤、紫外線硬化型接着剤等を用いることができる。
【００３４】
白色粒子１４Ａと黒色粒子１４Ｂは、相互の摩擦による摩擦帯電により、互いに異なる極性に帯電する。ここでは、白色粒子１４Ａは負に帯電しており、黒色粒子１４Ｂは正に帯電しているものとする。
【００３５】
白色粒子１４Ａは、例えば、体積平均粒径２０μｍの酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製「テクポリマーＭＢＸ−２０−ホワイト」を分級）１００重量部にイソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末０．４重量部を外添して得ることができる。
【００３６】
また、黒色粒子１４Ｂは、例えば、体積平均粒径２０μｍのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製「テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラック」を分級）を用いることができる。
【００３７】
（制御部の構成）
図３は、制御部３０の詳細を示す。制御部３０は、画像表示装置１の全体を制御する主制御回路３１と、画像データが格納された画像記憶部３２と、主制御回路３１の制御の下に画像表示媒体１００Ａのそれぞれを制御する副制御回路３４および電圧印加部３５を有する駆動部３３とを備える。主制御回路３１には、バッテリー充電回路２３、検知器２４、画像記憶部３２、および駆動部３３が図示しないインターフェース等を介して接続されている。
【００３８】
主制御回路３１および副制御回路３４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース回路等を備えて構成されている。主制御回路３１のＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って後述する交番電圧発生部および直流電圧発生部の１つを選択して動作させるとともに、画像記憶部３２からの画像データに基づいて表面基板１１および背面基板１２内の各電極１２Ｂ，１６間に電圧Ｖを印加させる。この際、ＣＰＵは、バッテリー２２から電圧印加部３５への電力供給を制御する。なお、画像データは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から画像記憶部３２に入力してもよく、ＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークを介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から画像記憶部３２に入力してもよい。
【００３９】
主制御回路３１は、バッテリー２２の消費電力が大なる「第１の表示モード」と、小なる「第２の表示モード」を選択して各部を制御する機能を備えている。「第１の表示モード」の実行時には、画像表示パネル１０上の全ての画像表示媒体１００Ａに対応して全ての駆動部３３が動作状態となり、全画面表示になる。一方、「第２の表示モード」では、表示に必要な画像表示媒体１００Ａに対応する駆動部３３のみが動作状態となり、部分表示になる。また、主制御回路３１は、主に太陽電池アレイ２１の発電を直接使用し、駆動部３３は、主にバッテリー２２からの電力を使用するように構成されている。
【００４０】
また、主制御回路３１は、画像記憶部３２に記憶された画像データから各画像表示媒体１００Ａに対応した複数の分割データを生成し、副制御回路３４は、分割データに基づいて電圧印加部３５を制御して対応する画像表示媒体１００Ａに電圧を印加するように構成されている。
【００４１】
各駆動部３３は、画像表示媒体１００Ａを制御する副制御回路３４と、副制御回路３４の制御の下に画像表示媒体１００Ａに電圧Ｖを印加する電圧印加部３５とを備えている。電圧印加部３５は、初期化用の交番電圧を発生する交番電圧発生部（図示せず）と、粒子１４Ａ，１４Ｂによる２色表示を行うための直流電圧を発生する直流電圧発生部（図示せず）とを備えている。
【００４２】
交番電圧発生部は、初期状態、例えば、白色粒子１４Ａを一方の基板側に付着させ、黒色粒子１４Ｂを他方の基板側に付着させるために用いられ、所定の周波数（例えば、８００Ｈｚ）の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を全部の画素に印加する。また、直流電圧発生部は、直流電圧（例えば、＋１４０Ｖ又は−１４０Ｖ）を出力して白色粒子１４Ａと黒色粒子１４Ｂを用いて２色表示を行う際に用いられる。
【００４３】
（画像表示装置の動作）
次に、図１〜図３を参照して第１の実施の形態の動作を説明する。太陽電池アレイ２１に太陽光又は照明光が照射されると、太陽電池アレイ２１が発電し、その発電エネルギーは、主制御回路３１の電力として使用される他、バッテリー充電回路２３を介してバッテリー２２の充電に用いられる。
【００４４】
白色粒子１４Ａと黒色粒子１４Ｂにより２色表示を行う場合、主制御回路３１は、駆動部３３の全てを動作させ、バッテリー２２から電圧印加部３５のそれぞれに電力供給を行い、画像記憶部３２に記憶された画像データから各画像表示媒体１００Ａに対応して複数の分割データを生成する。副制御回路３４は、分割データに基づいて電圧印加部３５の直流電圧発生部を動作させる。直流電圧発生部は、行電極１２Ｂに順次選択電圧（例えば、０Ｖ）を印加し、列電極１６Ａ〜１６Ｄには、画像データに応じて正又は負の画像電圧（例えば、＋１４０Ｖ又は−１４０Ｖ）を所定の時間（例えば、３０ｍｓ）印加する。
【００４５】
図２における粒子１４Ａ，１４Ｂの配置状態は、行電極１２Ｂへの選択電圧の印加に同期して、列電極１６Ａ〜１６Ｄに負、負、正、負の直流電圧を順次印加した場合である。負に帯電した白色粒子１４Ａは、正が印加された列電極１６Ｃ側に移動して表面基板１１の内面に付着し、正に帯電した黒色粒子１４Ｂは、これとは逆の行電極１２Ｂ側の背面基板１２の内面に付着する。正に帯電した黒色粒子１４Ｂは、負が印加された列電極１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｄ側に移動して表面基板１１の内面に付着し、負に帯電した白色粒子１４Ｂは、これとは逆の行電極１２Ｂ側の背面基板１２の内面に付着する。このようにして白黒画像が表面基板１１を通して表示される。
【００４６】
列電極１６Ａ〜１６Ｄおよび行電極１２Ｂへの電圧の印加を停止しても、粒子１４Ａ，１４Ｂと誘電体層１１Ｂ，１２Ｃとの間の静電付着力が維持されるため、粒子１４Ａ，１４Ｂは表面基板１１および背面基板１２の内面に付着したまま保持され、長時間に渡り白黒画像が表示される。
【００４７】
初期状態にする場合、主制御回路３１は、副制御回路３４を介して電圧印加部３５の交番電圧発生部を動作させ、行電極１２Ｂに所定の周波数（例えば、８００Ｈｚ）の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を印加するとともに、これと逆位相の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を列電極１６のそれぞれに印加する。最後のパルスとして、例えば、行電極１２Ｂに負の直流電圧、列電極１６に正の直流電圧を印加することにより、白色粒子１４Ａが表面基板１１の内面全体に付着し、黒色粒子１４Ｂが背面基板１２の内面全体に付着し、初期状態に戻される。このとき、画像表示媒体１００Ａを図２の方向Ａから見ると、白色粒子１４Ａによる白色画面のみが見えている。
【００４８】
（第２の表示モードの動作）
画像表示パネル１０は、以上説明したようにして表示が行われるが、画像表示パネル１０が案内板の用途等である場合、人がいないのに画像表示媒体１００Ａを駆動し続けることは、バッテリー２２の電力消費を早めるし、太陽電池アレイ２１による充電完了にも時間を要することになる。そこで、画像表示パネル１０の前（または近傍）に人が一定時間以上存在しないことを検知器２４により検知した場合、主制御回路３１は、画像表示パネル１０の全てまたは一部の駆動部３３の動作を停止させると共に、この停止に関与する回路への電源供給も停止する。この制御により、バッテリー２２の消費電力が下がり、バッテリー２２の使用可能時間を延ばすことが可能になるとともに、充電完了時間を短縮することが可能になる。この状態が「第２の表示モード」であり、表示内容の更新は行われれず、「第２の表示モード」に切り替わる直前の表示内容が表示されたままとなる。
【００４９】
（表示モードの動作）
「第２の表示モード」にあるとき、画像表示パネル１０の前に通行人２５等が立ち止まり、それを検知器２４により検知すると、主制御回路３１は、「第２の表示モード」から「第１の表示モード」に切り換え、画像表示媒体１００Ａに電圧を印加し、副制御回路３４および電圧印加部３５に電源供給を行い、画像表示媒体１００Ａのそれぞれに表示画像の更新が行えるようにする。
【００５０】
（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）画像表示パネル１０の前を人が通行したか否かにより画像表示媒体１００Ａに対する動作／非動作の切り替えを行うため、バッテリー２２の電力消費と消耗（寿命）を遅らせることができる。
（ロ）表示が不必要なときにはバッテリー２２の電力消費を低減できるため、太陽電池アレイ２１による充電時間を短縮することが可能となる。
（ハ）電源に商用電源を用いないため、画像表示装置の設置場所に制約されるのを無くすことができる。
（ニ）画像表示媒体１００Ａは、外光の照射によって画像を表示する反射型表示媒体であるので、自発光型と比較して電力消費量が少なくなる。さらに、無電源で画像を保持する機能を有しているので、表示の継続に電力を必要としないため、バッテリー２２の電力を消費しなくて済む。
【００５１】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置を示す。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態において、太陽電池アレイ２１および画像表示媒体１００Ａの代わりに透明太陽電池を内蔵した画像表示媒体１００Ｂを用いたものであり、主制御回路３１を除く他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
（画像表示媒体の構成）
図５は、画像表示媒体１００Ｂの層構成を示す。画像表示媒体１００Ｂは、図２の画像表示媒体１００Ａにおける表面基板１１に、酸化亜鉛半導体等からなる透明太陽電池１７Ａを設けたものである。表面基板１１の表面基板部材１１Ａ上には透明太陽電池１７Ａが設けられ、この透明太陽電池１７Ａ上に保護層１１Ｃが設けられている。透明太陽電池１７Ａの発電出力は、主制御回路３１およびバッテリー充電回路２３に印加される。
【００５３】
（制御部の構成）
図６は、制御部３０の詳細を示す。この制御部３０は、図３において、電圧印加部３５のそれぞれに接続さていた画像表示媒体１００Ａを画像表示媒体１００Ｂに代えたものである。
【００５４】
主制御回路３１は、第１の実施の形態と同様の「第１の表示モード」と「第２の表示モード」の他に、第１および第２の表示モードよりもバッテリーへの充電電力が大なる「充電モード」を有する。この「充電モード」は、白表示の領域を増やすことにより、画像表示媒体１００Ｂの透明太陽電池１７Ａを透過し、白色粒子１４Ａで反射した外光を透明太陽電池１７Ａに戻し、透明太陽電池１７Ａによる充電電流を増やすモードである。この「充電モード」には、例えば、黒地に白色文字としていた場合に、白黒を反転して白地に黒色文字とする態様、白地に黒色文字のサイズを小さくしたり、黒色文字を全角から半角にする態様等の様々なものが考えられる。
【００５５】
（第２の実施の形態の動作）
次に、図４〜図６を参照して第２の実施の形態の動作を説明する。図４に示す画像表示媒体１００Ｂに太陽光又は照明光が照射されると、透明太陽電池１７Ａが発電し、その発電出力はバッテリー充電回路２３に印加される。これにより、バッテリー２２はバッテリー充電回路２３によって充電される。第１の実施の形態と同様に、検知器２４が人の存在を検知すると、主制御回路３１は「第１の表示モード」を実行し、画像データに基づいて画像表示媒体１００Ａを駆動する。また、画像表示パネル１０の前または近傍から人がいなくなると、「第１の表示モード」から消費電力の小さい「第２の表示モード」に切り換える。
【００５６】
「第１の表示モード」又は「第２の表示モード」を実行中に、バッテリー２２の電圧が或るレベル（例えば、中レベル）まで低下したことを主制御回路３１が検知すると、主制御回路３１は、「充電モード」に切り換え、画像表示媒体１００Ｂの表示内容を白表示が多いものに変更する。
【００５７】
なお、画像表示媒体１００Ｂを制御部３０により駆動して白色粒子１４Ａと黒色粒子１４Ｂにより２色表示を行う処理、初期状態にする処理等は、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００５８】
（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態によれば、透明太陽電池１７Ａを画像表示媒体１００Ｂに内蔵させたことで、外付けにしたときのように太陽電池の設置スペースを別途確保する必要がないため、画像表示装置の小型化、軽量化を図ることができる。また、白表示を多くすることで透明太陽電池１７Ａへの光量が増えるので、画像を表示しながら充電電力を増大することができる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の表示画面を示す。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態の画像表示パネル１０を道路標識に適用したものである。ここでは、画像表示パネル１０は、画像表示媒体１００Ａの構成による６枚の画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｆを備えているものとする。
【００６０】
（第２の表示モードの動作）
図７の（ａ）に示すように、上段の３枚の画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｃで「８０ｋｍ」の速度表示４１を黒色で行う場合、主制御回路３１は画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｃに対応する駆動部３３を動作させ、下段の３枚の画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆに対応する駆動部３３を「第２の表示モード」にしてそれらの駆動部３３の動作を停止し、下段の３枚の画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆを非表示とする。画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆでは、黒の一色で表示したままになる。画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆに対応する駆動部３３の動作停止により、表示電力は全画面駆動時の約１／２になる。
【００６１】
（第１の表示モードの動作）
図７の（ａ）の表示を行っているとき、標識位置より先で事故が発生した場合、図７の（ｂ）のように、画像表示パネル１０の速度表示の数値を変更（８０ｋｍから４０ｋｍ）し、「第２の表示モード」にしていた画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆの駆動部３３を「第１の表示モード」にし、画像記憶部３２から読み出した「事故発生」の警告表示４２を画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆに表示する。なお、事故現場が復旧した場合、画像表示パネル１０の表示は図７の（ａ）の状態に戻される。
【００６２】
（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、表示に用いない画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆを「第２の表示モード」にして駆動部３３による表示を停止するので、省電力化が図れるとともに、バッテリー２２の電力消費を低減させることができる。
【００６３】
なお、上記第３の実施の形態において、画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｆを図５に示す透明太陽電池を内蔵した画像表示媒体を用い、図７（ａ）の下段の３枚の画像表示媒体を白表示にして「充電モード」を実行してもよい。これにより、緊急時に使用する領域を常時白表示にすることにより、バッテリー２２への充電電力の増大を図ることができる。
【００６４】
［第４の実施の形態］
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る画像表示装置の表示画面を示す。この第４の実施の形態は、第３の実施の形態と同様に、画像表示パネル１０を道路標識に適用したものであるが、「第２の表示モード」が適用される画像表示媒体１００Ａをバッテリー容量の低下に応じて順次増やす制御を行うように構成されている。
【００６５】
（第１の表示モードの動作）
バッテリー２２の出力電圧は、主制御回路３１によって一定時間間隔で計測されている。バッテリー２２の出力電圧を主制御回路３１により計測し、その容量が十分に有る場合には、図８の（ａ）に示すように、６枚の画像表示媒体１００Ａ（１００Ａａ〜１００Ａｆ）の全てを用いて速度表示５１の表示を黒色で行う。このとき、駆動部３３および画像表示媒体１００Ａの全てが動作しており、電力使用量は最大になっているが、バッテリー２２の容量が十分にあるので問題はない。
【００６６】
（第２の表示モードの動作）
バッテリー２２の電圧が或るレベル（例えば、中レベル）まで低下したことが主制御回路３１によって計測されると、主制御回路３１は図８の（ａ）の状態から図８の（ｂ）の状態に表示を変更し、文字サイズを小さくする。この表示制御は、画像表示媒体１００Ａｄ〜１００Ａｆを「第２の表示モード」にすることにより達成される。表示に用いる画像表示媒体１００Ａが半減することで、画像表示パネル１０の電力消費は約１／２になる。この結果、表示が行える時間を延ばすことが可能になる。
【００６７】
バッテリー２２の電圧が更に低下し、或るレベル（例えば、低レベル）まで低下したことが主制御回路３１によって計測されると、主制御回路３１は図８の（ｂ）の状態から図８の（ｃ）の状態に表示を変更する。すなわち、表示する文字を全角から半角にする。この変更により、表示に用いられるのは画像表示媒体１００Ａｂ，１００Ａｃの２つのみになるため、画像表示パネル１０の電力消費は図８の（ｂ）の表示よりも更に低減される。この結果、表示が行える時間を更に延ばすことが可能になる。
【００６８】
（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態によれば、表示に用いる画像表示媒体１００Ａの数をバッテリー２２の電圧の低下に応じて順次減らすようにしたため、効果的に省電力化を行うことが可能になる。
【００６９】
なお、上記第４の実施の形態において、画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｆを図５に示す透明太陽電池を内蔵した画像表示媒体を用い、図８（ｂ）の下段の３枚の画像表示媒体、図８（ｃ）の下段と左上の４枚の画像表示媒体を白表示にして「充電モード」を実行してもよい。これにより、バッテリー２２への充電電力の増大を図ることができる。
【００７０】
［第５の実施の形態］
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る画像表示装置を示す。この第５の実施の形態は、第１の実施の形態において、光量センサ６１を追加し、この光量センサ６１による設置環境の光量の検出値に基づいて画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｆの稼働数を制御する構成に特徴があり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７１】
（第５の実施の形態の動作）
画像表示パネル１０の設置環境において得られる太陽光または照明光の光量が、天候や昼夜の別等によって不足する場合、太陽電池アレイ２１によって得られる発電量も少なくなり、十分な充電が行えなくなる。その結果、バッテリー２２の使用可能時間が少なくなる。そこで、光量センサ６１による光量検出値が少なくなったときには、光量検出値に応じて図８に示したように、段階的に画像表示媒体１００Ａおよび対応する駆動部３３の稼働数を減らし、画像表示パネル１０の電力消費を低減させる。なお、３段階の表示のほか、２段階等の表示ステップにすることも可能である。
【００７２】
（第５の実施の形態の効果）
この第５の実施の形態によれば、表示に用いる画像表示媒体１００Ａおよび駆動部３３の稼働数を設置環境の光量の検出値に基づいて制御するようにしたので、効果的に省電力化を行うことが可能になる。
【００７３】
なお、上記第５の実施の形態において、画像表示媒体１００Ａａ〜１００Ａｆを図５に示す透明太陽電池を内蔵した画像表示媒体を用い、光量センサ６７に基づいて白表示とする画像表示媒体、あるいは画像表示媒体の白表示領域を増やす「充電モード」を実行してもよい。これにより、バッテリー２２への充電電力の増大を図ることができる。
【００７４】
また、光量センサ６１は、１つ又は複数の画像表示媒体毎に設けてもよい。これにより、より画像表示媒体毎に制御することができ、バッテリーの消費電力をより一層低減することができ、バッテリーへの充電電力をより一層増大させることができる。
【００７５】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態に係る画像表示装置を説明する。この第６の実施の形態は、第１の実施の形態において、主制御回路３２によってバッテリー２２の出力電圧を計測し、所定値以下になったとき、主制御回路３１によって、画像表示媒体１００Ａのそれぞれに印加する電圧を変化させて画像のコントラストを低くするようにしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００７６】
（第６の実施の形態の効果）
この第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様にバッテリー２２の電力消費を低減することができる。また、表示量を減らさずに省電力を図ることができる。
【００７７】
［第７の実施の形態］
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る画像表示媒体を示す。この画像表示媒体１００Ｃは、第１の実施の形態において、図２に示す画像表示媒体１００Ａの背面基板１２の誘電体層１２Ｃ、行電極１２Ｂおよび背面基板部材１２Ａに透明なものを用い、背面基板部材１２Ａの裏面に黒色太陽電池１２Ｄを設けたものであり、主制御回路３１を除いて、他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７８】
主制御回路３１は、第２の実施の形態と同様の「第１の表示モード」と「第２の表示モード」と「充電モード」を有するが、本実施の形態の「充電モード」は、画像表示媒体１００Ｃの背面基板１２を表示する領域を増やすことにより、太陽光を背面基板１２の黒色太陽電池１２Ｄに照射してバッテリー２２への充電電力を増やすモードである。
【００７９】
（第７の実施の形態の動作）
主制御回路３１は、バッテリー２２の電圧が或るレベルまで低下したことを検知すると、「第１の表示モード」又は「第２の表示モード」から「充電モード」に切り換える。電圧印加部３５の交番電圧発生部は、例えば、背景の黒を表示している図１０のセル１５Ａ，１５Ｂの列電極１６Ａ，１６Ｂに所定の周波数（例えば、８００Ｈｚ）の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を印加し、それとは逆位相の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を行電極１２Ｂに印加する。これにより、列電極１６Ａ，１６Ｂと行電極１２Ｂが交差する位置の画素に存在する白色粒子１４Ａおよび黒色粒子１４Ｂは、仕切り部材１３の壁面方向に移動する。
【００８０】
この結果、図１０のセル１５Ａ，１５Ｂに示すように、列電極１６Ａ，１６Ｂと行電極１２Ｂの交差する画素の白色粒子１４Ａおよび黒色粒子１４Ｂが仕切り部材１３の壁面に寄り、黒色太陽電池１２Ｄの黒色が表面基板１１を通してＡ方向から見えるようになり、
太陽光が表面基板１１を通して黒色太陽電池１２Ｄに照射され、黒色太陽電池１２Ｄが発電し、その発電エネルギーはバッテリー充電回路２３を介してバッテリー２２に充電される。
【００８１】
初期状態にする場合には、電圧印加部３５の交番電圧発生部を動作させ、行電極１２Ｂに所定の周波数（例えば、８００Ｈｚ）の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を印加するとともに、これと逆位相の交番電圧（例えば、±７０Ｖ）を各列電極１６に印加し、終パルスとして、例えば、行電極１２Ｂに負の直流電圧、列電極１６に正の直流電圧を印加することにより、白色粒子１４Ａが表面基板１１の内面全体に付着し、黒色粒子１４Ｂが背面基板１２の内面全体に付着し、初期状態に戻される。このとき、画像表示媒体１００Ｃを方向Ａから見ると、白色粒子１４Ａによる白色画面のみが見えている。
【００８２】
（第７の実施の形態の効果）
この第７の実施の形態によれば、背面基板の黒色を表示しつつ、「充電モード」にすることができる。なお、黒色粒子１４Ｂ又は黒色太陽電池１２Ｄは、白および黒以外の色を用いてもよい。これにより、３色からなる画像を表示することができる。
【００８３】
［第８の実施の形態］
図１１は、本発明の第８の実施の形態に係る画像表示媒体を示す。この画像表示媒体１００Ｄは、図１０に示す画像表示媒体１００Ｃにおいて表面基板１１に図５と同様に透明太陽電池１７Ａを設けたものであり、主制御回路３１を除く他の構成は、第７の実施の形態と同様である。
【００８４】
主制御回路３１は、第７の実施の形態と同様の「第１の表示モード」と「第２ｂ表示モード」と「充電モード」を有するが、本実施の形態の「充電モード」は、画像表示媒体１００Ｄの白色表示の領域を増やすとともに、背面基板を表示する領域を増やすことにより、透明太陽電池１７Ａおよび黒色太陽電池１２Ｄの発電電力を増やすモードである。
【００８５】
この第８の実施の形態によれば、白表示の領域では、表面基板側の透明太陽電池１７Ａにより、黒表示の領域は、背面基板側の黒色太陽電池１２Ｄにより充電することができるので、太陽光が入射した表示領域全体で効率的に充電することができる。また、両面から外光を受けるようにすることにより、充電を短時間で行うことができる。また、黒色太陽電池１２Ｄの代りに透明太陽電池を用いてもよい。これにより、両面で画像を表示することができる。
【００８６】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。例えば、第５の実施の形態に示した光量センサ６１を他の実施の形態に設けることができる。これにより、バッテリー２２の電力消費をさらに抑制することが可能になる。また、太陽電池アレイ２１と透明太陽電池１７Ａあるいは黒色太陽電池１２Ｄを併用する構成にすることも可能である。
【００８７】
また、画像表示媒体としては、上記の他、強誘電液晶に代表されるメモリー性のある液晶や、帯電された粒子を移動させて表示を切り替える電気泳動方式、帯電された粒子を回転させて表示を切り替える粒子回転方式、磁気により粒子を移動させて表示を切り替える磁気泳動方式等の他の画像表示媒体を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置を示す構成図である。
【図２】図１の画像表示媒体の構成を示す断面図である。
【図３】図１の制御部の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置を示す構成図である。
【図５】図４の画像表示媒体の構成を示す断面図である。
【図６】図４の制御部の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の表示画面を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施の形態に係る画像表示装置の表示画面を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る画像表示装置の制御部を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【図１１】本発明の第８の実施の形態に係る画像表示媒体の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  画像表示装置
１０  画像表示パネル
１１  表面基板
１１Ａ  表面基板部材
１１Ｂ，１２Ｃ  誘電体層
１１Ｃ  保護層
１２  背面基板
１２Ａ  背面基板部材
１２Ｂ  行電極
１２Ｄ  黒色太陽電池
１３  仕切り部材
１４Ａ  白色粒子
１４Ｂ  黒色粒子
１５Ａ〜１５Ｄ  セル
１６Ａ〜１６Ｄ  列電極
１７Ａ  透明太陽電池
２１  太陽電池アレイ
２１ａ  太陽電池モジュール
２２  バッテリー
２３  バッテリー充電回路
２４  検知器
２５  通行人
３０  制御部
３１  主制御回路
３２  画像記憶部
３３  駆動部
３４  副制御回路
３５  電圧印加部
４１，５１  速度表示
４２  警告表示
６１  光量センサ
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ａａ〜１００Ａｆ  画像表示媒体
【図１】
2005321737.tif 000003
【図２】
2005321737.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005321737.tif 000009
【図８】
2005321737.tif 000010
【図９】
2005321737.tif 000011
【図１０】
2005321737.tif 000012
【図１１】
2005321737.tif 000013