JP2012244114A

JP2012244114A - 情報装置

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Publication number: JP2012244114A
Application number: JP2011115957A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hashimoto; 好之橋本
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】情報装置の表示部に組み込んだ太陽電池セルによる発電効率を向上させる。
【解決手段】直並列に接続された複数の太陽電池セル３を表示部に組み込んだ情報装置において、前記太陽電池セル３間の接続を切り替えて前記直並列の接続ルート４１、４２、４３を変更可能なスイッチングマトリクス４０と、当該情報装置の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、情報装置の使用状況に応じてスイッチングマトリックス４０の接続を切替えて接続ルートを変更する接続ルート変更制御を実行することにより、出力電圧や出力電流の変化を検出する回路などを要することなく、使用状況に応じて発生する影の影響などを先読みして太陽電池の発電量の低下を最小限に抑え、効率的な発電を可能にする。
【選択図】図５

Description

この発明は、直並列に接続された複数の太陽電池セルを表示部に組み込んだ情報装置に関するものである。

タブレット端末などの情報装置の画面と同一面（表示デバイスの上または下）に太陽電池を組み込む場合、所望の電圧と電流の発電を確保するためセルは直並列に接続されて構成される。一般的な太陽電池は、図１５（ａ）に示すように、ｐ型とｎ型の半導体を接合した構造を持つ。即ち、大きなｐｎ接合型ダイオード（フォトダイオード）である。発光ダイオードと逆の過程を通じて電子に光のエネルギーを吸収させ（光励起）、半導体の性質を利用して、エネルギーを持った電子を直接的に電力として取り出す。
そのため、光が当たっていないときの太陽電池は、逆向きのダイオードと同様の特性を示し、電気の流れを妨げてしまう。すなわち、直列接続されている太陽電池セルのうちのひとつが手指で陰ると、図１５（ａ）に示すように、そのセルは普通の逆方向ダイオードとして作用して抵抗となり、このセルと直列接続されている太陽電池セル全体の発電が大幅に抑制されてしまうという課題がある。

例えば、８直列４並列の４群セル構成の太陽電池の４セルが手指で陰った場合を想定する。図１５（ｂ）に示すように、直列１群中の４つのセルが手指で陰った場合、陰ったセルが直列ひと固まりの群の４セルのため、他の３系統のセル群は発電を維持する。しかし、図１５（ｃ）に示すように、各直列セル群中の１セルづつが陰った場合は、同じ数のセルが陰ったにもかかわらず、直列４群のセル全ての発電が大きく低下し、３系統が維持する状態と比較して全体の発電量が大幅に小さくなるという課題がある。

陰りによる太陽電池の発電電力低下に対し、特許文献１では、影になるパネルのあるストリングスを他のストリングスよりもパネルの枚数を増やすことで、陰る可能性のある部分をあらかじめ設定して太陽電池セルが陰った場合の対策をしている。
また、直並列された電解セルの効率低下を抑えるため、電解セルの接続を切り替え可能にして直並列の接続ラインの変更を可能としたものも提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献２では、車載用太陽電池を想定しており、隣接する太陽電池との接続ルートを開閉手段によって切り替え、二次電池などの手段を用いて切り替え前後で電圧を保持する。影による太陽電池の出力低下を検出する手段の検知結果に応じて、モジュールの接続を変更して発電量の低下を小さくしている。

特許文献３では、５直列＊６並列の接続ラインと６直列＊５並列の接続ラインを内部スイッチで切り替え可能としたものであり、負荷変動などの諸事情により変化する電圧−電流特性をモニタ装置やセンサ装置等によって検出して電流電圧特性を変化させている。蓄電池への充電を効率よく行いたいときは６直列＊５並列にして電圧を高め、蓄電池からの電力だけで負荷を運用したいモードのときは、５直列＊６並列にしている。

特開２００２−２３７６１２号公報特開２００３−９２４１８号公報特開平６−２９６３３３号公報

しかし、特許文献１の装置では、情報装置の使用状況によって影の発生場所が異なる場合には対応することができず、陰りなどの発生場所によっては太陽電池の出力が大幅に低下してしまう。
また、特許文献２による装置では、影による発電低下を検出することで、セルに影が落ちたことを認識し、セル接続の再構築を行って出力低下を抑制しているが、電圧低下を検出するための検出回路が別途必要になるという問題点がある。さらに、発電が一旦低下してからセル接続を変更するまでの一定時間、発電の出力が低下してしまい、例えば蓄電池によるバックアップを併設していない装置においては、電力不足により機能不全を起こしてしまうという問題がある。
また、特許文献３による装置は、モニタ装置やセンサ装置等を必要とし、蓄電池への充電を効率よく行いたいときは６直列＊５並列にして電圧を高め、蓄電池からの電力だけで負荷を運用したいモードときは、５直列＊６並列にすることを目的としており、太陽電池セルにおける陰りを予想して対応するものではない。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、電圧や電流を検知するセンサなどを必要とすることなく、使用状況に応じて、太陽電池セルの直並列接続を変更することで、影の発生などによって太陽電池の発電量が低下するのを最小限に抑え、太陽電池の発電量を有効に確保することを可能にする情報装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明の情報装置のうち、第１の本発明は、直並列に接続された複数の太陽電池セルを表示部に組み込んだ情報装置において、前記太陽電池セル間の接続を切り替えて前記直並列の接続ルートを変更可能なスイッチングマトリクスと、当該情報装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、当該情報装置の使用状況に応じて前記スイッチングマトリクスの接続を切替えて前記接続ルートを変更する接続ルート変更制御を実行することを特徴とする。

第２の本発明の情報装置は、前記第１の本発明において、操作者の操作を受け付ける操作部を備えることを特徴とする。

第３の本発明の情報装置は、前記第２の本発明において、前記操作部が前記表示部に組み込まれ、操作者の接触または非接触のタッチ操作を受け付けるものであることを特徴とする。

第４の本発明の情報装置は、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記表示部に表示される画面表示のレイアウト情報を前記使用状況として、前記ルート変更制御を実行することを特徴とする。

第５の本発明の情報装置は、前記第１〜第４の本発明のいずれかにおいて、前記レイアウト情報は、画面表示上の画像の配置、画像の濃度および色の１つ以上に関するものである特徴とする。

第６の本発明の情報装置は、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、当該情報装置の縦横検出を含む設置角度検出機能を有し、前記検出による設置角度を前記使用状況に含めて、前記ルート変更制御を実行することを特徴とする。

第７の本発明の情報装置は、前記第１〜第６の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記設置角度検出機能を有する角度検出センサを備えることを特徴とする。

第８の本発明の情報装置は、前記第１〜第７の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記制御部は、前記表示部に表示される画面表示の内容によって設置角度を判定する設置角度検出機能を有することを特徴とする。

第９の本発明の情報装置は、前記第１〜第８の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記使用状況に対応して、出力低下が予定される太陽電池セルを除外した太陽電池セルによって直列接続がなされる接続ルートに変更する接続ルート変更制御を実行することを特徴とする。

第１０の本発明の情報装置は、前記第１〜第９の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記太陽電池セルが、光透過性を有するものであることを特徴とする。

第１１の本発明の情報装置は、前記第１〜第１０の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記表示部が、光透過性を有するものであることを特徴とする。

第１２の本発明の情報装置は、前記第１〜第１１の本発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記接続ルートに応じて前記太陽電池セルによる発電予定領域を表示する発電領域表示部を有することを特徴とする。
ことを特徴とする。

第１３の本発明の情報装置は、前記第１２の本発明において、前記発電領域表示部を前記表示部外に備えることを特徴とする。

第１４の本発明の情報装置は、前記第１〜第１２の本発明のいずれかにおいて、前記発電領域表示部が、前記表示部による表示機能によって表示がなされるものであることを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、手指操作で発生する影や画像の濃淡などによって太陽電池セルに到達する光が低下した際にも、配線を変えることで、太陽電池の発電低下を最小限に抑えることができる。電子ペーパーなどの低消費電力の表示端末であれば、蓄電池を搭載せずに太陽電池だけで動作を維持することが可能になる。
すなわち、装置の使用状況を判断した結果に基づき、太陽電池が手指で陰ったりする前に、最適な太陽電池セル（直並列）接続構成を提供することで、様々な手指操作の影などによる発電低下を最小限に抑え、太陽電池モジュールの発電効率を最大に引き出すことが出来る。

本発明の情報装置は、ｉ−Ｐａｄ（商標）やアンドロイドのタブレット端末、電子書籍端末などに適用することができる。特に、これらのタブレット端末等は、画面上を手で操作するＵＩ（ユーザーインターフェース）を搭載していることが多く、手指による影が搭載太陽電池の発電の妨げになるので、本発明は好適に適用することができる。
電子ペーパーなどの低消費電力の表示端末は、蓄電池を搭載せず太陽電池だけで動作することが可能となる。
本発明の情報装置は、タブレットにとどまらず、タッチパネルを搭載したデジタルサイネージなど、表示デバイス全般に応用が可能である。

本発明では、直並列に接続された複数の太陽電池セルが表示部に組み込まれており、通常は、表示部の一部または全部と太陽電池セルとが上下層に重ね合わせられた状態で組み込まれる。重ね合わせにおいて、互いの上下位置は特に限定されるものではなく、いずれが上方位置にあってもよい。また、両者間に他の部材は介在するものであってもよい。太陽電池セルと表示部とは、上方にあるものは下方にあるものの支障にならないように光透過性を有している。
なお、太陽電池セルの大きさや個数は特に限定されるものではなく、複数の接続ルートのいずれかによって直並列に接続される。各太陽電池セル間には、スイッチングマトリクスが配置される。全ての太陽電池間にスイッチングマトリクスが配置されていることは必要ではないが、スイッチングマトリクスの接続切替によって複数の接続ルートが構築されることが必要である。

また、表示部は画面表示がなされるものであればよく、本発明としてはその構成が特に限定されるものではなく、電子ペーパーや液晶、有機ＥＬ（Electro Luminescence）などによって構成されるものが例示される。

また、情報装置では、通常は、操作者の操作を受け付ける操作部を備える。操作部の構成は、本発明としては特に限定されるものではない。操作部は、表示部が備えられる情報装置本体に表示部とは異なる位置に設けられているものであってもよく、また、表示部とは独立してキーボードやマウス、タブレットなどとして備えられるものであってもよい。
さらに操作部は、表示部に組み込まれたものとすることもできる。すなわち、表示部に対し、操作者が接触または非接触でタッチ操作を行うことで操作を行うものが挙げられる。該操作部としては、表示部と組み合わせたタッチパネルが挙げられる。タッチパネルとしては、接触位置検出、赤外線や超音波、カメラによる非接触位置検出により操作が行われるものが例示される。

また、情報装置では、情報装置全体の制御を行う制御部を備えており、該制御部によって表示部、スイッチングマトリクスの制御がなされ、操作部を情報装置に備える際には、制御部によって操作部が制御される。制御部は、ＣＰＵとこれを動作させるプログラム、記憶部などにより構成される。記憶部には、情報装置を動作させる動作パラメータなどが格納されており、また、使用状況とスイッチングマトリクスの切替とを関連付けた切り換えテーブルなどを格納しておくことも可能である。

制御部で制御されるスイッチングマトリクスは、前記したように太陽電池セル間に介設されて接続切替を行うことができる。スイッチングマトリクスは、例えば太陽電池セル間の接続をフレキシブルに変更するように接続の開閉を行うトランジスタ素子やＦＥＴなどにより構成することができる。

制御部では、上記したように使用状況に応じて、太陽電池セルの直並列の接続ルートの変更制御を行う。このような使用状況としては、表示部に表示される画面表示のレイアウト情報が挙げられる。レイアウト情報には、ソフトウェアキーボードや地図や書籍などの画像の種類、画像の配置位置、画像の濃度、画像の色などの情報が含まれる。例えば画像の配置では、操作者がタッチ操作を行う画像の領域や操作者の操作の影響を受けて影になりやすい領域を発電予定領域外として、この領域にある太陽電池セルを、その他の発電予定領域の太陽電池セルの直列配列に含まないように太陽電池セルの接続ルートを変更することができる。また、太陽電池セルが表示部の下層にある場合、画像の濃度が濃くて光透過率が低い領域や、画像の色によって光透過率が低い領域を発電予定領域外として、この領域以外の発電予定領域にある太陽電池セルの直列配列に、発電予定領域外にある前記太陽電池セルを含まないように太陽電池セルの直配列の接続ルートを変更することができる。

上記した画面表示のレイアウト情報は、情報装置を制御する制御部によって表示前に把握されている。すなわち、タブレットなどの場合、陰りを作るのは手指やペンとなるが、アプリケーションの画面デザインにより、操作により陰る場所はあらかじめ予想でき、また、ＯＳやアプリケーションなどによって表示される画像も表示前に制御部によって把握される。また、アプリケーション画面上の操作ボタンの配置や操作エリア（地図なら拡大縮小、移動は中央部で操作）なども制御部によって把握されている。したがって、実際に画面表示のレイアウトが変更される前に接続ルートを変更する制御を実行することで、一時的にも発電出力が大幅に低下するのを回避できる。特に太陽電池のみで駆動されている情報装置では、発電出力の大幅低下によって装置自体がシャットダウンしてしまう。
ただし、本発明としては、画面表示のレイアウト変更後に接続ルートの変更を行うものであってもよい。

発電予定領域外とされる領域の太陽電池セルは、仮に影になった場合でも、接続ルートの変更によって太陽電池全体の効率を大幅に低下させることはなく、発電予定領域の太陽電池セルによって効率的な発電出力を得ることができる。このような接続ルートの変更を行わないと、従来の技術で説明したように、影になった太陽電池セルの領域のみならず、直列された他の太陽電池セルにも影響を与え、太陽電池全体の発電効率を大幅に低下させてしまう。

また、使用状況としては、画面の表示の他に、情報装置の使用状態が挙げられる。使用状態としては、情報装置の縦横や設置角度が挙げられる。これらの情報は設置角度検出機能によって検出される。前記情報はアプリケーションの画面デザインなどによって表示前に制御部によって把握されている場合があり、この場合、制御部が設置角度検出機能を果たす。また、情報装置に角度検出センサを備え、該角度検出センサによって設置角度検出機能を果たすものであってもよい。角度検出センサとしては、既知のセンサを用いることができる。角度検出センサを用いるものでは、縦横や設置角度が変わった後に、必要に応じて接続ルートが変更されることになる。
情報装置の縦横や設置角度（上下左右を含む）によって表示部による表示が変更されたり、操作者による操作の影響を受ける領域が変わったりすることがあるため、前記表示の変更や領域の変更に応じて太陽電池セルの接続ルートの変更を行うことができる。なお、縦横や設置角度の変更に際しても、表示部における表示の内容などによっては接続ルートの変更は不要として変更の制御を行わないようにしてもよい。

発電予定領域とそれ以外の領域の画定は、画面表示のレイアウト情報や情報装置本体の保持情報などによって行われるように、予め設定データを定めて記憶部に格納しておき、これを必要に応じて読み出して上記領域の画定を行うようにしてもよい。また、アプリケーションなどで決定されるフレキシブルなレイアウト情報などによって、その都度、領域を決定するものであってもよい。領域の画定を行った後は、該領域に従って、接続ルートを決定して現状の接続ルートから変更することができる。
また、上記領域の画定は特に行わず、接続ルートの設定データをレイアウト情報や保持情報などの使用状況に関連付けて定めて予め記憶部に格納しておき、これを必要に応じて読み出して接続ルートの変更制御に用いるようにしてもよい。

太陽電池セルの接続ルートが変更されて全部の太陽電池セルを発電予定領域としないような場合、発電予定領域を発電領域表示部によって表示するようにしてもよい。操作者は、発電領域の表示にしたがって、この領域で、できるだけ影が生じないように操作することで発電効率を高めることができる。発電領域表示部は、表示部以外でＬＥＤやランプなどによって領域を認識できるように表示するものであってもよく、また、表示部の表示機能を利用して発電領域表示部とするものであってもよい。発電領域表示部は、常時表示しても良く、また、間欠的に表示をしても良く、さらに操作者の表示要求操作によって表紙をするようにしても良い。

以上説明したように、本発明によれば、情報装置の使用状況に応じて太陽電池セルの直並列の接続ルートを変更することができるので、使用状況に応じて手指の操作によって発生する影の影響などを先読みし太陽電池のセルの直並列接続を変更することで、太陽電池セルの一部で影になったり、上層にある表示部などの光透過率が下がったりして太陽電池セルへの太陽光の到達が十分でないような場合にも太陽電池の発電量の低下を最小限に抑え、効率的な発電を可能にする効果がある。また、陰りによる太陽電池の出力電圧や出力電流の変化を検出する回路が不要で、低コストで装置を実現できる。

本発明の一実施形態の情報装置を示す平面図である。同じく、情報装置の一部断面構成と制御ブロックとを示す図である。同じく、変更例の情報装置の一部断面構成と制御ブロックとを示す図である。同じく、太陽電池セルの直並列を示す図である。同じく、太陽電池セルの変更した接続ルートを示す図である。同じく、陰りが生じた際に太陽電池セルの変更した接続ルートを示す図である。同じく、太陽電池セルによる発電電力を説明する図である。同じく、画面レイアウトに応じて接続ルートを変更する制御手順を示すフローチャートである。同じく、キーボード入力を可能とした画面レイアウトの変更例を示す図である。同じく、地図などを表示する画面レイアウトの変更例を示す図である。同じく、書籍などを表示する画面レイアウトの変更例を示す図である。同じく、情報装置の保持方向に応じて接続ルートを変更する制御手順を示すフローチャートである。同じく、情報装置の保持方向を変更した情報装置を示す図である。同じく、発電領域表示部を設けた情報装置を示す図である。（ａ）は太陽電池セルの動作を説明する図であり、（ｂ）は太陽電池セルモジュールで陰りが生じた際にも効率的な発電がなされている状態の例を示す図であり、（ｃ）は太陽電池セルモジュールで陰りが生じ、発電出力が大幅に低下している状態の例を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、情報装置の概略の平面図を示すものであり、図２は情報装置１の一部断面構成図と制御ブロックとを示す図である。
情報装置１は、表示部である表示デバイス２が情報装置本体１ａの上面側に配置されている。表示デバイス２は、液晶や有機ＥＬなどによって構成され、パネル制御部１１に制御可能に接続されている。表示データは、パネル制御部１１から表示デバイス２に送信され、表示画面が確定する。

表示デバイス２の上層には、透明または半透明の太陽電池セル３が縦横に配列されて配線４によって直並列に接続可能になっている。この形態では、太陽電池セル３の下層に表示デバイス２が配設されているため、表示デバイス２が透明であることは要しない。
表示デバイス２の表示を操作者に見せるため、太陽電池セル３は透明または半透明の光透過性を有するもので構成される。一般に太陽電池は光透過性のないものが多いが、細かなスリットを設けて部分的な光透過性を持たせたものや、有機系の太陽電池であれば、透明または半透明の発電材料を用いたものが実現出来ている。また、完全に透明な太陽電池は紫外線や近赤外線で発電し、可視光を透過するものが研究され、数％の変換効率を達成したものも存在する。

配線４は、両端部で、プラス端子部４ａとマイナス端子部４ｂとを有しており、情報装置１の各部に発電電力を供給することが可能になっている。また、配線４には、図４に示すようにスイッチングマトリクス４０が介設されて太陽電池セル３間の接続切替が可能になっており、スイッチングマトリクス４０は、パネル制御部１１に制御可能に接続されている。スイッチングマトリクス４０は、配線４上に設けた図示しないトランジスタやＦＥＴによるスイッチング素子などで構成することができる。
パネル制御部１１からセル接続ルート設定データが送信される。接続ルート設定データには、スイッチングマトリクス４０の開閉切替の制御データが含まれており、該データに従って、太陽電池セル３間の接続ルートをフレキシブルで任意に変更することができる。

太陽電池セル３の上層には、本発明の操作部として透明なタッチパネル５が配設されている。この形態では、タッチパネル５には接触式のタッチ操作を行うものが採用されている。接触式のものとして、抵抗膜方式や静電容量方式などのパネル表面に加わる圧力を検出する方式のものが挙げられる。ただし、本発明としては、タッチパネルを用いる場合にも、上記構成に限定されずせず、赤外線やカメラなどを用いた非接触方式でも構わない。タッチパネル５は透明または半透明な部材で構成され、下層に対して光透過性を有している。
タッチパネル５は、パネル制御部１１に制御可能に接続されており、操作者によるタッチ操作の位置情報がパネル制御部１１に送信される。

パネル制御部１１は、ＣＰＵ１０に接続されており、ＣＰＵ１０には、ＯＳ（オペレーティングシステム）とＯＳ上で動作するアプリケーションソフトとが格納された記憶部１２に接続されている。ＣＰＵ１０は、ＯＳおよびアプリケーションソフトによって動作する。前記した表示デバイス２の表示内容は、ＯＳとアプリケーションソフトで管理され、ＣＰＵ１０は表示デバイス２の表示内容がどのような構成になっているかを常に管理できている。例えば、画面の下側にソフトウェアキーボードを表示しているか否か。例えば、画面の縦横方向、例えば地図情報を表示しているか、書籍を表示しているか、操作ボタンはどの領域に表示されているかなどをＣＰＵ１０は把握できている。

また、記憶部１２には、情報装置１を動作させるために動作パラメータデータが格納されており、使用状況とセル接続ルート設定データとが関連付けたデータテーブルを格納することもできる。記憶部１２のデータは、ＣＰＵ１０によって必要に応じて読み出される。また、前記ＯＳ、アプリケーションソフト、動作パラメータデータ、データテーブルなどを記憶部１２の不揮発メモリに格納しておき、書き込みや編集、変更設定が可能なものとしてもよい。
上記したＣＰＵ１０、パネル制御部１１、記憶部１２は、本発明の制御部を構成している。

また、ＣＰＵ１０には、モーションセンサ１３が制御可能に接続されている。モーションセンサ１３は、情報装置本体１ａの設置角度を検出するものであり、情報装置本体１ａのホールド方向の縦横や上下左右を検出することができる。モーションセンサ１３は、本発明の設置角度検出機能を有する角度検出センサに相当する。これによりＣＰＵ１０では、情報装置本体１ａの縦横の別、設置角度の判定を行うことができる。
モーションセンサ１３には既知のものを用いることができ、また、タブレット端末等の情報装置に標準的に搭載されているものを用いることができる。

さらに、ＣＰＵ１０には、発電領域表示部１４が制御可能に接続されている。発電領域表示部１４は、表示パネル２上の発電予定領域または、手指で陰らせることを禁止する領域を発電予定領域外として、使用者に知らしめるための表示機能である。表示パネル２の周囲に複数のＬＥＤを配置し、点灯させることで領域を開示してもよいし、表示パネル２の表示機能を利用して特定領域の色や濃度を他の領域と異ならせる方法などを用いればよい。
上記した太陽電池セル３による発電電力は、ＣＰＵ１０、パネル制御部１１および記憶部１２、図示しない蓄電池などを受電部として供給可能になっている。これら受電部には、蓄電池やＡＣ電源によって電力が供給されるものであってもよく、電子ペーパなどのように必要電力が小さいものでは、太陽電池のみで電力をまかなうものであってもよい。

図３は、上記実施形態の変更例であり、太陽電池セルと表示デバイスとの積層順が前記実施形態と異なっている。
この変更例では、太陽電池セル３を下層にし、その上層に透明または半透明の表示デバイス２を配設しており、表示デバイス２の上層に前記実施形態と同様にタッチパネル５を配設している。表示デバイス２は、光を透過させて太陽電池セル３で発電がなされるように透明または半透明であることが必要である。

太陽電池セル３、表示デバイス２、タッチパネル５は、前記実施形態と同様にパネル制御部１１に制御可能に接続されており、パネル制御部１１は、ＣＰＵ１０に接続されている。ＣＰＵ１０には記憶部１２、モーションセンサ１３、発電領域表示部１４が制御可能に接続されている。この変更例と前記実施形態の違いは、表示デバイスと太陽電池セルの積層順序の違いで、他の構成及びシステムの動作は同じである。
この変更例の動作は、前記実施形態と同様であるが、太陽電池セル３が下層にあるため、表示デバイス２は、透明または半透明のデバイスで構成されている。この形態の太陽電池セル３は、透明であることを要しない。

次に、太陽電池セル３間の接続ルートをスイッチングマトリクス４０によって変更する例を図４、５に基づいて説明する。図４は、太陽電池セル３および配線４の一部を抽出して示すものである。
各太陽電池セル３は、逆向きダイオード（図中で下方に向けたダイオード）の図柄によって図中に表示されている。
個々の太陽電池セル３は配線４とスイッチングマトリクス４０によって互いに接続可能になっている。この形態では、スイッチングマトリクス４０は、太陽電池セル３間にそれぞれ介設されたスイッチング素子で構成されている。スイッチングマトリクス４０のスイッチング素子は、トランジスタやＦＥＴで実現できる。
図４は太陽電池モジュールの一部分を抜き出して描いており、３セル×３セルの９セルの太陽電池セルから構成されている。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、スイッチング素子４０の接続切替によってそれぞれ異なる接続ルートに設定したものである。
図５（ａ）は、図示上下方向の配線４の経路を接続して他の配線４の経路を遮断することによって、図示下から上への３直列のセル群が横に３並列接続されている接続ルート４１の構成とした太陽電池セルを示している。
図５（ｂ）は、図示左右方向の配線４の経路を接続して他の配線４の経路を遮断することによって、図示左から右への３直列のセル群が縦に３並列接続されている接続ルート４２の構成とした太陽電池セルを示している。
図５（ｃ）は、図示斜め方向の配線４の経路を接続して他の配線４の経路を遮断することによって、図示左下から右上への３直列の接続ルート４３の構成とした太陽電池セルを示している。
この形態では、３方向の切り替えが可能なスイッチングマトリクス４０について説明したが、スイッチングマトリクス４０と配線を増やすことで、さらに複雑でフレキシブルな接続構成の変更が可能な太陽電池モジュールを構成することも可能である。

次に、スイッチングマトリクスの接続切り替えによる、発電効率の大幅な低下を防ぐ接続ルートの変更例を図６に基づいて説明する。
先に図１５（ｃ）で、太陽電池セルで陰りが生じた場合に、発電効率が大幅に低下する場合があることを説明したが、この太陽電池モジュールにおいて、図１５（ｃ）に示すように陰りが生じる場合、陰りが生じる太陽電池セルを一つの直列接続にまとめ、その他の太陽セルで３列の直列接続を構成する接続ルート４４に切り替えると、出力の大幅なダウンは避けられ、３／４の出力を確保することができる。

ここで、太陽電池セル間の接続切り替えを行う場合と、接続切り替えを行わない場合とで、どの程度出力に相違が生じるかを図７に基づいて説明する。図７は、本発明の太陽電池セルの接続組み替えによる太陽電池の発電量の変化を表したグラフである。
この例では、太陽光下での変換効率が約１０％の色素増感太陽電池を用いるものとする。当該太陽電池は、５００ルクスの蛍光灯照明下では０．０２ｍＷ／ｃｍ^２程度の発電が可能である。１０インチ程度の画面を想定し、３００ｃｍ^２の太陽電池を情報装置の表示部に組み込むと、５００ルクスの蛍光灯照明下では約６ｍＷの発電量を得ることができる。
例えばこの太陽電池を平均２ｍＷの消費電力で動作可能な電子ペーパー端末の表示部に組み込んだと想定すると、情報装置は手指による陰りが無く、５００ルクスの光を受光できていれば、装置の動作に必要な電力を常時得ることができる。

本発明により、陰りが発生する前に太陽電池セル接続を適宜再構築し、陰りを受けないセル群を複数（半数程度）確保できれば、手指による操作中も、装置動作に必要な２ｍＷを超える３ｍＷ程度の発電を確保できる。本発明を実施しない場合、大部分のセル群が少なからず陰りの影響を受けている状態となってしまう可能性が高く、その状態では発電量が装置動作を維持可能な最低電力を下まわり、装置が機能不全に至ってしまうおそれがある。

以上で説明した接続ルートの切り替えは、使用状況に応じて行われるものであり、以下に使用状況の例を説明する。

先ず、使用状況としての表示画面のレイアウト情報に応じて、太陽電池セルの接続ルートを変更する制御手順について図８のフローチャートに基づいて説明する。制御手順は、制御部により実行される。

処理スタートに際し、ＯＳやアプリケーションソフトによって動作する画面レイアウトが変更された場合について説明する。
制御部１０では、操作者の操作やアプリケーションの動作に基づいて画面レイアウトの変更がなされる（ステップｓ１）。表示データが表示デバイス２に送信され、変更された画面レイアウトに従って表示画面を確定する。該ステップｓ１に続いて、画面レイアウトに応じて太陽電池セル３間の接続を切り替えて、画面レイアウトによって陰りが生じる太陽電池セルの位置を予想し、陰る可能性の高いセルの配置予想に基づいて発電予定エリアとそれ以外の領域とを画定し、発電領域にある太陽電池セルで直列接続がなされるように接続ルートを変更する（ステップｓ２）。

なお、画面レイアウトの実際の変更は、以上のように、接続ルートの変更前に行う他、画面レイアウトを変更した後に行っても良い。画面レイアウトの変更によっては、直ちに発電能力が低下して発電効率が大幅に低下する場合があるので、そのような場合（例えば濃度の高い画像の表示や光透過性の悪い画像色など）、接続ルートの変更を画面レイアウトの変更に先行して行うのが望ましい。
なお、発電予定領域とそれ以外の領域との画定および接続ルートの変更は、画面レイアウトに応じて、その都度画定し、これに応じて変更する接続ルートを決定しても良く、予め画面のレイアウトと接続ルートとの関係を設定して記憶部１２に格納しておき、この設定データを記憶部１２から読み出して接続ルートを変更するようにしてもよい。

上記ステップｓ２後、上記予測結果に応じて、なるべく陰る可能性のある太陽電池セル同士が直列に接続され、陰る可能性の低いセル同士を直列に接続する接続ルート構成になるように太陽電池の配線に予め設けたスイッチング素子を選択的に開閉し、太陽電池セル間の配線を再構築する（ステップｓ３）。これにより、陰りが生じる可能性のある領域で実際に陰りが生じた場合にも、発電予定領域の太陽電池セルで効率的な発電がなされる。再構築が完了したら、次の画面レイアウト変更を待つ。

以下に、画面レイアウトの例を示す。
図９（ａ）（ｂ）は、表示デバイス２に操作者がタッチ操作するためのソフトウェアキーボードを表示する例を示すものであり、図９（ａ）は、横長の表示デバイス２にソフトウェアキーボードが表示される例、図９（ｂ）は、縦長の表示デバイス２にソフトウェアキーボードが表示される例を示している。
制御部では、表示デバイスに表示されるソフトウェアキーボードの画面表示のレイアウト情報に基づいて、太陽電池セル間の直並列接続を適宜変更する制御を行う。

一般的なタブレット端末は装置形状の特徴より、上下左右どちらの方向からでも操作することができる。タブレット端末上で動作するアプリケーションソフトは、横表示する場合と縦表示する場合がある。その際、操作者側は正立した方向から画面を見るために、表示に合わせて、装置を横方向に保持したり、縦方向に保持したりして対応する。
例えば、テキストエディタのアプリケーションソフトの場合、操作者の奥側に編集画面を表示し、操作者の手前側にソフトウェアキーボード画像を表示し、タッチパネル機能と合わせてキーボード機能を提供する。編集画面が奥でソフトウェアキーボード画面が手前の配置は、表示方向の縦横にかかわらず共通となる。

この際、操作者はキー入力動作を行うことになるが、表示デバイス上に太陽電池セルの配列がなされている場合、手指をタッチパネル上に置くことで、太陽電池セルへの光が遮られるため、ソフトウェアキーボード領域は手指の陰りによって太陽電池セルの発電量が大きく低下する。逆に編集画面領域は、手指で隠される危険性が無いため、太陽電池セルの発電が安全に維持される。

前述したように、直列に接続された太陽電池セルの一部に影などによる発電低下が発生すると、図１５（ｃ）の様な状態になり、直列に接続された太陽電池セル群の発電が大きく抑制されてしまう。そこで、太陽電池セルの接続経路を変更し、直列に接続された太陽電池セル群のいくつかを陰らない、編集画面領域上のセルを直列に接続する形に再構築し、安全に発電出来る太陽電池群を確保する。この編集画面領域は、発電予定領域Ａとなる。その時、ソフトウェアキーボード上の太陽電池セル群も合わせて発電予定領域外の領域Ｂとして直列に接続しておく。ソフトウェアキーボード領域の太陽電池セルを、まとめておくことで、手指の影による発電低下が起こったとしても限定された領域だけの低下に抑えることができる。この考えに基づいて太陽電池セルの接続を、アプリケーションの縦表示と横表示に応じて変更を行えば、縦置きでの発電予定領域Ａの太陽電池セルのみで直列に接続詞、発電予定領域外の領域Ｂの太陽電池セルをまとめて直列接続する。これにより縦表示時も横表示時も操作者の手指による太陽電池の発電低下を一定範囲内に抑えることができる。ここで、最低限確保可能な発電量で機器の動作が可能であれば、装置内に蓄電池を必要とせず、太陽電池によるリアルタイム発電だけで機能できる装置の提供が可能となる。

また、図１０に、表示デバイス２における地図表示などのレイアウト情報に基づいて、太陽電池セル間の直並列接続を適宜変更する説明図を示す。
例えば、タブレット端末に表示される地図情報は、タッチした二本の指の幅を変えることで拡大縮小指示を行い、またタッチした一本指を画面上でスライドすることで地図の表示領域を移動させる。タップ操作と呼ばれるインターフェイスとして普及しているこれらの操作は、通常、表示画面の中央付近でのみ行われる。よって、地図をはじめとする多くのアプリケーションでは、画面中央領域が手指で操作されるため、太陽電池セルが陰る恐れのある領域は中央部に限定され、左右と上部は逆に手指で陰らない安全な発電予定領域Ａ１、Ａ２といえる。この性質を利用して、太陽電池セルの接続を組み替えることで、手指操作による発電低下を最小限に抑制する構成に変更することができる。具体的には、陰る恐れのない領域Ａ１，Ａ２の太陽電池セルだけを直列に接続して、発電が低下しない領域を確保する。また同時に、手指に操作による影で発電が低下する領域Ｂの太陽電池セルだけまたは、当該太陽電池セルを中心に直列接続を組み、手影による発電の低下が他のセル群の発電に及ばない構成にする。

図１１に、表示デバイス２における書籍表示のレイアウト情報に基づいて、太陽電池セル間の直並列接続を適宜変更する説明図を示す。
例えば、タブレット端末に表示される書籍情報は、ページをめくる動作として、タッチした一本指を画面上でスライドすることで実施される操作手法が普及している。指スライドは利き手にもよるが、画面下半分の領域の右寄りまたは左寄りまたは中央領域で実施されることが普通である。よって、太陽電池が陰る恐れのある領域は下部（目安として下半分）の領域Ｂ２に限定され、上部（目安として上半分）の領域は逆に手指で陰らない安全な発電予定領域Ａ３といえる。この性質を利用して、太陽電池セルの接続を組み替えることで、手指操作による発電低下を最小限に抑制する構成に変更することができる。具体的には、陰る恐れのない領域Ａの太陽電池セルだけを直列に接続して、発電が低下しない領域を確保する。また同時に、手指に操作による影で発電が低下する領域Ｂの太陽電池セルだけ、または、当該太陽電池セルを中心に直列接続を組み、手影による発電の低下が他のセル群の発電に及ばない構成にする。

次に、情報装置本体１ａの保持方向（縦横、上下左右方向）が変更された場合に、装置本体１ａの保持方向に応じて、太陽電池セル３の接続を変更する制御手順を図１２のフローチャートに基づいて説明する。
情報装置本体１ａの保持方向は、モーションセンサ１３によって検出され、検出結果がＣＰＵ１０に送信され、保持方向の変更があるか否かの検出がなされる（ステップｓ１０）。なお、アプリケーションの実行などによって制御部で情報装置本体の縦横を推測するようにしてもよい。変更を検出すると、保持方向から、太陽電池上で陰る可能性のある太陽電池セルの位置を予想する（ステップｓ１１）。
陰る可能性の高い太陽電池セルの配置予想結果に基づいて、なるべく陰る可能性のある太陽電池セル同士が直列に接続され、陰る可能性の低いセル同士を直列に接続する接続ルート構成になるように太陽電池の配線マトリクスに予め設けたスイッチング素子を選択的に開閉し、太陽電池セルの接続ルートを再構築する（ステップｓ１２）。再構築が完了したら、装置の保持方向の変化を待つ。

次に、図１３に、モーションセンサ等を用いた表示デバイスの縦横検出を含む、設置角度を検出する設置角度判別機能を有し、設置角度判別結果に基づいて、太陽電池セル間の直並列接続を適宜変更する説明図を示す。
タブレット端末には装置の保持方向を検出するための手段として、モーションセンサを搭載しているものが普及している。モーションセンサの検出結果より装置の保持方向の上下左右を検出し、装置の保持方向に応じて表示画面を操作者に対して正立する方向に自動的に変更する機能が一般化されている。

例えば、図１３（ａ）に示すように、タブレット端末を横向きに保持して使用する場合、手指によるタッチ操作の頻度は下部領域が高く、上部領域が低い。これは、下部領域（手前）の方が操作者から近いため、操作が素早くできるだけでなく、下部領域を操作中は上部の表示領域は手指によって遮られないというメリットも得られる為である。逆に上部領域（奥）は、操作者から遠いため動作が大きくなって素早く操作できないだけでなく、上部領域を操作中は上部だけでなく下部の領域も腕によって遮られてしまい、表示領域のほとんどが視認できなくなるというデメリットがある為である。この様に、タブレット端末を保持して使用する場合は縦向き、横向きにかかわらず、上部領域（操作者から見て奥側）が操作されにくい領域といえる。ディスプレイ上に搭載されている太陽電池の観点で言えば、下部（手前）側領域は手指で陰って発電量が低下する可能性が高く、逆に上部（奥）側領域は、影にならず発電が維持される可能性が高い。

図１３（ａ）の例では、上図は装置が横向きに使用されており、その画面上の太陽電池は、８個のセルが横方向に直列に接続されたセル群が、縦方向に８群が並列に接続された接続ルート４５となっている。この状態であれば、手指で陰る可能性の高いセル群は下の３群に限定され、この領域Ｂ３で仮に３群の発電が低下しても、残りの５群の発電は維持される。

タブレット端末は従来のノート型ＰＣと異なり縦横を自由に持ち替えて作業できるメリットがある。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の情報装置本体１ａを縦方向に持ち替えて使用した状態を示している。タブレットは縦方向に持ち替えられたが、太陽電池セルの接続ルート構成は上図と同じままであったとすると、下部の領域Ｂ４に配置されている太陽電池セル群が陰る可能性の高い太陽電池セルとなる。太陽電池セルは縦方向に接続されているため、例えば下部の太陽電池セル８個が全て手指で陰ると、直列に接続されている太陽電池セル群の出力全体が低下することから、太陽電池全体の出力が極端に低下してしまい、所望の発電を得ることができなくなってしまう。

そこで、太陽電池セルの接続ルート４５を図１３（ｃ）に示すように、太陽電池セル３の直並列の接続方向を９０度組み替えて対応した接続ルート４６とすることが望ましい。接続ルートの変更は前述したように配線内に複数のスイッチング素子を設け、接続経路を適宜組み替えることで実現できる。図１３（ｃ）の接続ルート４６の構造であれば、図１３（ｂ）と同様、手指によって陰るセルは下部の３列分のセルに限定されるため、下部のセル群の発電は低下してしまうが、残りの５つのセル群の発電は維持される。
この様に、装置の使用方向を検出して太陽電池セルの接続を適宜変更することで、手指操作による陰りが太陽電池の発電量に影響する割合を最小限に抑えることが出来る。

図１４に、本発明の接続ルートの変更結果に応じて、太陽電池の発電予定領域（陰らせてはならない領域）を操作者に開示する、発電領域表示部の説明図を示す。
太陽電池セルの組み換えを行い、直列に接続したセル群の一部は手指の陰りによる発電低下が発生しないようにする必要がある。たとえば、端末の上部（奥）側は手指による陰りの可能性が低い発電予定領域として、太陽電池セルを直列にしたセル群を配置しておく。その際、ユーザーにその太陽電池セル群が配置された領域を視覚的に知らせることで、手指での陰りを作ってはいけない領域として警告することは、発電低下を防止するための有効な手段となる。領域の開示方法としては、たとえば、表示領域の二辺にＬＥＤなどの発光部材１５をアレイ状に配置して点灯範囲を開示する方法が好適である。この発光部材１５は、本発明の発電領域表示部に相当する。
上図の例では縦横の点灯しているＬＥＤの交差する範囲領域が太陽電池の発電予定領域Ａとして視覚的に知らせている。また、他の方法として、表示部の表示画面の表示ベース濃度や色を変えることで知らせてもよい、上図の例では発電領域の表示をやや黄色がかった色を加えてその他の領域と区別できるようにしている。

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。

１情報装置
１ａ情報装置本体
２表示デバイス
３太陽電池セル
４配線
４０スイッチングマトリクス
４１接続ルート
４２接続ルート
４３接続ルート
４４接続ルート
４５接続ルート
４６接続ルート
５タッチパネル
１０ＣＰＵ
１１パネル制御部
１２記憶部
１３モーションセンサ
１４発電領域表示部
１５発光部材

Claims

直並列に接続された複数の太陽電池セルを表示部に組み込んだ情報装置において、
前記太陽電池セル間の接続を切り替えて前記直並列の接続ルートを変更可能なスイッチングマトリクスと、
当該情報装置の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、当該情報装置の使用状況に応じて前記スイッチングマトリクスの接続を切替えて前記接続ルートを変更する接続ルート変更制御を実行することを特徴とする情報装置。
操作者の操作を受け付ける操作部を備えることを特徴とする請求項１記載の情報装置。
前記操作部が前記表示部に組み込まれ、操作者の接触または非接触のタッチ操作を受け付けるものであることを特徴とする請求項２記載の情報装置。
前記制御部は、前記表示部に表示される画面表示のレイアウト情報を前記使用状況として、前記ルート変更制御を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報装置。
前記レイアウト情報は、画面表示上の画像の配置、画像の濃度および色の１つ以上に関するものである特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報装置。
前記制御部は、当該情報装置の縦横検出を含む設置角度検出機能を有し、前記検出による設置角度を前記使用状況に含めて、前記ルート変更制御を実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の情報装置。
前記設置角度検出機能を有する角度検出センサを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の情報装置。
前記制御部は、前記表示部に表示される画面表示の内容によって設置角度を判定する設置角度検出機能を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の情報装置。
前記制御部は、前記使用状況に対応して、出力低下が予定される太陽電池セルを除外した太陽電池セルによって直列接続がなされる接続ルートに変更する接続ルート変更制御を実行することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の情報装置。
前記太陽電池セルが、光透過性を有するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の情報装置。
前記表示部が、光透過性を有するものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の情報装置。
前記接続ルートに応じて前記太陽電池セルによる発電予定領域を表示する発電領域表示部を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の情報装置。
前記発電領域表示部を前記表示部外に備えることを特徴とする請求項１２記載の情報装置。
前記発電領域表示部が、前記表示部による表示機能によって表示がなされるものであることを特徴とする請求項１２記載の情報装置。