WO2012004915A1

WO2012004915A1 - 太陽電池パネル、液晶表示システム、及び太陽電池パネルの制御方法

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Publication number: WO2012004915A1
Application number: PCT/JP2011/002214
Authority: WO
Inventors: 吉田裕志; 神徳千幸
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-01-12
Also published as: US20130050599A1

Abstract

　発電効率を低下させることなく宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に利用できる太陽電池パネルを提供する。メモリ液晶層３６を電極間に有する液晶表示パネル１００と、太陽電池２００とを備え、太陽電池２００にて発電を行う際は、メモリ液晶層３６を光透過状態に変化させる。一方、太陽電池２００にて発電を行わない際は、メモリ液晶層３６の所定箇所にて光散乱状態の画素を形成して明色表示を行い、メモリ液晶層３６の他の箇所にて光透過状態の画素を形成して暗色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を液晶表示パネル１００上に形成する。

Description

太陽電池パネル、液晶表示システム、及び太陽電池パネルの制御方法

　本発明は、発電時以外に画像を表示することができる表示機能付きの太陽電池パネル、太陽電池にて発電を行うと共に発電時以外では画像を表示する太陽電池付きの液晶表示システム、及び、その太陽電池パネルの制御方法に関する。

　近年、太陽電池パネルは急速に普及しており、電卓等の小型電子機器に搭載されるような比較的小さなものから、特許文献１に記載されるように家庭用として住宅に取り付けられる太陽電池パネルや大規模な発電施設に用いられる大面積の太陽電池発電システムのように様々な分野で利用が促進されている。

　太陽電池の普及が促進されるにつれて、太陽電池の外観も重要な構成要素となってきており、太陽電池パネル前面の大面積を発電以外にも生かす方法、即ち、太陽電池パネル前面に文字や図形等を入れることにより、宣伝・広告等の情報伝達媒体として利用する方法も要求されつつある。

　例えば、特許文献２には、太陽電池モジュールの表面を任意の色に着色して、色の異なる太陽電池モジュールを組合せることにより所望の文字や図形等の模様を表示するように構成された太陽電池パネルが記載されている。

　また例えば特許文献３には、受光面に２種類以上の色を持つ単位太陽電池素子が特定の文字、記号又は図形のパターンを形成するようにモザイク状に並べられている太陽電池パネルが記載されている。

特開２００１－２９５４３７号公報特開２００１－２３７４４９号公報特開２００６－１７９３８０号公報

　しかし、太陽電池パネルの全面に企業広告の文字や絵柄等を入れたとしても、一般的な方法である印刷によって太陽電池パネルの前面への模様付けをした場合には、太陽電池パネルの透過率の低下を招き、発電効率を悪化させてしまうという問題点がある。

　また、太陽電池パネルの前面に所望の色を与え、異なる色の太陽電池モジュールを組合せて任意の図形パターンを形成するように並べた太陽電池パネルの場合、表示できる模様は1種類に限定されるため、宣伝・広告等の情報伝達媒体としての利用は不十分である問題点がある。

　本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、太陽電池の発電効率を低下させることなく宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に利用できる太陽電池パネル、太陽電池にて発電を行うと共に発電時以外では宣伝・広告等の情報伝達媒体としての画像を表示する太陽電池付きの液晶表示システム、及びその太陽電池パネルの制御方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は、光散乱性液晶層を基板間に挟持して構成される液晶表示パネルを太陽電池の正面側に対向して配置し、太陽電池にて発電を行う場合（第１状態）は液晶表示パネルの光散乱性液晶層を光透過状態に変化させ、一方、前記液晶表示パネルにて画像を表示する場合（第２状態）は、光散乱状態の画素を形成して入射光を散乱させることにより液晶表示パネル上の所定の箇所に明色表示を行うと共に、光透過状態の画素を形成して太陽電池の色を反映させた暗色表示を液晶表示パネル上の他の箇所に行うことにて、これら明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を液晶表示パネル上に形成することにより、宣伝・広告等の情報伝達媒体として利用する。

　具体的には、本発明の第１の観点に係る太陽電池パネルは、第１電極を形成した第１透明基板、第２電極が形成され前記第１透明基板に対向して配置された第２透明基板、及び前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に封止された光散乱性液晶層を有して構成された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に対向して配置される太陽電池と、液晶の配向状態を制御する液晶制御部と、を備え、前記液晶制御部は、前記太陽電池にて発電を行う第１状態の場合は、前記液晶表示パネルの光散乱性液晶層を光透過状態にし、外光を光散乱性液晶層を透過させて前記太陽電池に照射させ、一方、前記液晶表示パネルにて画像を形成する第２状態の場合は、前記液晶表示パネル上の所定箇所にて前記第１電極及び前記第２電極の両電極間に電界を形成して光散乱性液晶層を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、液晶表示パネル上の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことで光散乱性液晶層を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を前記液晶表示パネル上に表示することを特徴とする。

　ここで、明色表示とは、散乱光に基づいて認識される色彩表示であり、例えば白色表示である。暗色表示とは、外光が配向状態の光散乱性液晶層を通過して反射されないことに基づいて認識される色彩表示であり、例えば黒色表示や灰色表示である。

　また、光散乱性液晶層とは、電圧が印加されていない時には、液晶分子の配向状態がランダムになっており、入射光を散乱させて白濁して見え（液晶シャッターが閉じた状態）、一方、電圧が印加されている時には、液晶分子が電界に対して平行に配向して光を透過する（液晶シャッターが開いた状態）挙動を有する液晶層である。

　この構成によれば、例えば日中は液晶表示パネルのメモリ液晶層を光透過状態にすることにより十分に太陽電池にて発電を行うことができ、一方、例えば日没間際等において太陽電池の発電を行わない又はほとんど行わない際には、光散乱状態の画素を形成して所定の箇所に明色表示を行うと共に、光透過状態の画素を形成して太陽電池の色を反映させた暗色表示を他の箇所に行うことにより、これら明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を液晶表示パネル上に形成することができるので、太陽電池の発電効率を低下させることなく宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に利用できる。

　また、インターネット又は放送局のデジタル放送波を介して配信されるデジタルサイネージのコンテンツの映像データ及び音声のデータの少なくとも何れか一つを含むデータを受信し、受信したデジタルサイネージのコンテンツを前記液晶表示パネルにて表示することが好ましい。

　この構成によれば、インターネット又はデジタル放送波から適宜配信されるデジタルサイネージのコンテンツを液晶表示パネルにて表示することで、駅構内の電車利用客や店舗等に来客した顧客に対して逐一更新される広告を閲覧させることができ、宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に活用できる。

　また、前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、前記太陽電池の発生電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された発生電圧と所定の閾値電圧とを比較して、検出された発生電圧が閾値電圧よりも高い場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、検出された発生電圧が閾値電圧よりも低い場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することが好ましい。

　この構成によれば、太陽電池の発生電圧を検出して、自動的に、発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードと、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとを切り替えすることができる。

　また、前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、現在の時刻を検出する時刻検出部と、前記時刻検出部により検出された時刻が所定の時間帯にある場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、所定の時間帯にない場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することも可能である。

　この構成によれば、時刻を検出して、自動的に、発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードと、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとを切り替えすることができる。

　また、前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、前記発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、を有し、前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、前記点灯制御部は、前記第２状態において、前記液晶表示パネル上における暗色表示が形成される前記他の箇所に対応する前記バックライトの発光部を消灯させ、一方、前記液晶表示パネル上における明色表示が形成される前記所定箇所に対応する前記バックライトの発光部を点灯させることが好ましい。

　液晶表示パネルに照射される外光の強度が全体として低い場合は、散乱光による明色表示がぼんやりとなるためコントラスト比が弱まる可能性があるが、この構成によれば、外光の強度が低い場合であっても、明色表示が形成される箇所に対応するバックライトの発光部を点灯状態とすることにより明色表示を補うことができ、明色表示と暗色表示とのコントラストを強調させることができる。

　また、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、前記光センサよる検出結果に基づいて、外光の強度の前記表示部における分布に応じて前記表示部に表示される画像を補正する画像補正部と、を有することが好ましい。

　液晶表示パネルに照射される外光の強度が一部において高い領域がある場合は、その領域における明色表示が他の領域よりも強調されてコントラスト比が他の領域よりも異なる可能性があるが、この構成によれば、外光の強度が高い領域では、メモリ液晶層の液晶分子をランダム状態から若干の光透過の配向状態へ変化させて、明色表示の強調を抑制させることができ、顧客には画面全体で本来のコントラストが維持された画像が視認される。

　また、前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、前記発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、を備え、前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、前記点灯制御部は、前記光センサより、前記液晶表示パネルに照射される外光の強度が他の領域よりも低いと検出された領域では、該領域に対応する発光部を点灯させることが好ましい。

　液晶表示パネルに照射される外光の強度が一部において低い領域がある場合は、その領域における明色表示が他の領域よりもぼんやりとなりコントラスト比が他の領域よりも異なる可能性があるが、この構成によれば、外光の強度が低い領域では、点灯制御部はその領域に対応するバックライトの発光部を点灯状態となるように制御するので、バックライトの光はランダム状態の液晶分子にて散乱されて散乱光を生じさせ、明色表示を補うことで明色表示と暗色表示とのコントラストを強調させることができる。

　また、複数のＬＥＤ素子を有して前記太陽電池の背面側に対向して配置されるＬＥＤ照明部を有し、前記太陽電池には、前記ＬＥＤ素子のＬＥＤ光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、前記第１状態及び第２状態以外の場合おいて、前記複数のＬＥＤ素子のＬＥＤ光を前記開口部を通じて照射することにより、前記液晶表示パネル上に画像を形成することが好ましい。

　この構成によれば、例えば夜間等においてＬＥＤ素子のＬＥＤ光を、太陽電池に形成された開口部を通じて透過させ、液晶表示パネル上に複数のＬＥＤ光による画像を形成することができるので、夜間においても宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に利用できる。

　また、前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池を備え、前記ＬＥＤ照明部の各ＬＥＤ素子は、前記蓄電池に蓄えられた前記電力によって駆動することが好ましい。

　この構成によれば、太陽電池によって発生された電力は蓄電池に蓄えられ、この蓄電池に蓄えられた電力によりＬＥＤ素子を点灯するので、エネルギーの有効利用が可能となる。

　また、前記光散乱性液晶層は、メモリ液晶層であることが好ましい。ここで、メモリ液晶層とは、複数の光学的な状態を有し、電界を形成しなくても特定の状態を保持し続けること（メモリ特性）を有する液晶である。

　この構成によれば、電界印加を停止した場合でもメモリ液晶層の液晶分子が配向状態を維持するメモリ特性により、液晶表示パネル上に明暗画像の表示が維持されるので、消費電力の抑制化を促進できる。

　また、前記太陽電池は、シリコン太陽電池であることが可能である。この構成によれば、太陽電池の色を反映させた暗色表示として、例えば結晶系シリコン太陽電池の場合は黒や青紫色の表示が可能となり、例えばアモルファス系シリコン太陽電池の場合は茶色の表示が可能となり、シリコン太陽電池の種類を適宜選択することにより、種々の雰囲気の表示が可能となるので、宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に活用できる。

　また、前記太陽電池は、色素増感型太陽電池であることが可能である。この構成によれば、半導体電極に吸着させる所定の色素を適宜選択することにより色素増感型太陽電池に種々の色彩を有するデザイン性を付与させることができ、太陽電池の色を反映させた暗色表示として種々の雰囲気の表示が可能となるので、宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に活用できる。

　また、本発明の第２の観点に係る液晶表示システムは、第１電極が形成され正面側に配置される第１透明基板と、第２電極が形成され前記第１透明基板に対向して背面側に配置される第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に封止された光散乱性液晶層と、を有して液晶表示パネルを形成し、更に、液晶の配向状態を制御する液晶制御部と、前記第２透明基板の背面側に対向して配置される太陽電池と、を備え、前記液晶制御部は、前記太陽電池にて発電を行う第１状態の場合は、前記光散乱性液晶層を光透過状態にし、外光を光散乱性液晶層を透過させて前記太陽電池に照射させ、一方、前記液晶表示パネルにて画像を表示する第２状態の場合は、前記光散乱性液晶層の所定箇所にて前記第１電極及び前記第２電極の両電極間に電界を形成して光散乱性液晶層を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、前記光散乱性液晶層の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことで光散乱性液晶層を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を表示することを特徴とする。

　また、前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、現在の時刻を検出する時刻検出部と、前記時刻検出部により検出された時刻が所定の時間帯にある場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、所定の時間帯にない場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することが好ましい。

　また、前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、前記バックライトの各々の発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、を有し、前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、前記点灯制御部は、前記第２状態において、前記液晶表示パネル上における暗色表示が形成される前記他の箇所に対応する発光部を消灯させ、一方、前記液晶表示パネル上における明色表示が形成される前記所定箇所に対応する発光部を点灯させることが好ましい。

　また、前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、前記バックライトの各々の発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、を備え、前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、前記点灯制御部は、前記光センサより、前記液晶表示パネルに照射される外光の強度が他の領域よりも低いと検出された領域では、該領域に対応する発光部を点灯させることが好ましい。

　また、前記光散乱性液晶層は、メモリ液晶層であることが好ましい。

　また、本発明の第３の観点に係る太陽電池パネルの製造方法は、第１電極を形成した第１透明基板、第２電極が形成され前記第１透明基板に対向して配置された第２透明基板、及び前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に封止された光散乱性液晶層を有して構成された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に対向して配置される太陽電池と、液晶の配向状態を制御する液晶制御部と、を備えた太陽電池パネルに対して、前記太陽電池にて発電を行う第１状態の場合は、前記液晶表示パネルの光散乱性液晶層を光透過状態にし、外光を光散乱性液晶層を透過させて前記太陽電池に照射させ、一方、前記液晶表示パネルにて画像を表示する第２状態の場合は、前記液晶表示パネル上の所定箇所にて前記第１電極及び前記第２電極の両電極間に電界を形成して光散乱性液晶層を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、液晶表示パネル上の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことで光散乱性液晶層を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を前記液晶表示パネル上に表示することを特徴とする。

　本発明によれば、光散乱性液晶層を光透過状態にして外光を太陽電池に入射させて効率的な発電を可能にする一方で、液晶表示パネルにて画像を表示する場合は、液晶表示パネル上の所定の箇所で光散乱性液晶層を光散乱状態にして明色表示を行うと共に、液晶表示パネル上の他の箇所で光透過状態にして太陽電池の色を反映させた暗色表示を行うことにより、これら明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を液晶表示パネル上に表示できるので、宣伝・広告等の情報伝達媒体として利用できる。

本実施形態に係る太陽電池パネルの概要を説明するブロック図である。本実施形態に係る太陽電池パネルの断面図である。液晶表示パネルのアクティブマトリクス型の回路構成図である。アレイ基板上に多結晶シリコン膜を形成する工程の概略図である。薄膜トランジスタの活性層を形成する工程の概略図である。ゲート電極を形成する工程の概略図である。第１の層間絶縁膜を形成する工程の概略図である。ソース／ドレイン電極を形成する工程の概略図である。画素電極を形成する工程の概略図である。インターネット経由のデジタルサイネージシステムのブロック図である。太陽電池の発生電圧と閾値電圧とを比較して、充電モードと表示モードとを切り替える使用態様のフローチャートである。太陽電池にて発電を行う使用態様を説明する断面図である。太陽電池にて発電を行わずに液晶表示パネルにて画像を表示する使用態様を説明する断面図である。時刻により充電モードか表示モードかの切り替えを行う太陽電池パネルの概要を説明するブロック図である。現在の時刻を検出して充電モードと表示モードとを切り替える使用態様のフローチャートである。複数の発光部を有するバックライトを備え、暗色表示が形成される箇所に対応する発光部を消灯させ、明色表示が形成される箇所に対応する場所では点灯させる表示形態を説明する図である。液晶表示パネルの表示部内に複数の光センサを配置した構成を説明するブロック図である。太陽電池の背面側にＬＥＤ照明部を形成して、ＬＥＤ光により画像を表示する構成を説明する図である。色素増感型太陽電池を液晶表示パネルの背面側に対向して配置した太陽電池パネルの断面図である。

　（実施形態１）
　以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

　図１は、本実施形態に係る太陽電池パネル９００の概要を説明するブロック図である。図１に示されるように、太陽電池パネル９００は、光散乱性液晶層を基板間に挟持した液晶表示パネル１００と、その液晶表示パネル１００の背面側に対向して配置される太陽電池２００と、液晶制御部３２０と、太陽電池２００の発生電圧を検出する電圧検出部２０１と、蓄電池３１０と、モード切替部３２１と、を有して構成される。太陽電池２００が配置される場所は特に限定されるものではないが、例えば例えばオフィスビルの壁に配置される。

　液晶制御部３２０は、太陽電池２００にて発電を行う場合（第１状態）と、液晶表示パネル１００上に画像を表示する場合（第２状態）とにおいて、液晶表示パネル１００の液晶の状態を制御する。

　モード切替部３２１は、太陽電池２００の発生電圧を監視し、この発生電圧と日中か日没以降かを判断する閾値電圧との大小を比較することにより、太陽電池２００にて発電された電力を蓄電池３１０に充電させる充電モード（第１状態）か、又は、太陽電池２００にて発電を行わずに液晶表示パネル１００にて画像を表示する表示モード（第２状態）かを判断して、自動的にモード切替させることができる。

　蓄電池３１０には、太陽電池２００にて発電された電力が蓄電される。蓄電池３１０は、特に限定されるものではないが、例えば鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウム・イオン電池等の二次電池、又はキャパシタである。

　図２は、本実施形態に係る太陽電池パネル９００の断面図である。まず液晶表示パネル１００について説明する。液晶表示パネル１００は、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルであり、正面側に配置された第１透明基板１１と、第１透明基板１１に対向して背面側に配置された第２透明基板１２と、第１透明基板１１と第２透明基板１２との間に挟持された光散乱性液晶層としてのメモリ液晶層３６と、を有する。メモリ液晶層３６の漏洩を防止するために、第１透明基板１１と第２透明基板１２との周囲はシール材２９により封止されている。メモリ液晶層３６としては、特に限定されるものではないが、例えばメモリ特性に優れる強誘電性液晶やコレステリック液晶等を使用することが可能である。

　第１透明基板１１の内側即ち背面側表面には、第１電極として例えば対向電極２５が形成される。第２透明基板１２の内側即ち正面側表面には、第２電極として例えば画素電極２３が形成される。第１透明基板１１及び第２透明基板１２の外側には、直交ニコルで配置される通常吸収型の上偏光板３２及び下偏光板３１が形成される。

　第１透明基板１１及び第２透明基板１２としては、特に限定されるものではないが、例えばガラス板や石英板等の光透過性を有する基板を使用することができる。画素電極２３及び対向電極２５は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の光透過性導電材料にて形成される。

　次に太陽電池２００の構造について説明する。透明絶縁性基板４１の背面側には第１透明電極４２が形成される。透明絶縁性基板４１は例えば光透過性ガラスである。第１透明電極４２は例えばＳｎＯ_２である。第１透明電極４２の背面側には、微結晶のｐ型シリコン層４３と、微結晶のｉ型シリコン層４４と、微結晶のｎ型シリコン層４５とが成膜される。ｐ型シリコン層４３、ｉ型シリコン層４４、及びｎ型シリコン層４５は光電変換層４０を形成する。光電変換層４０の膜厚は特に限定されるものではないが例えば１００～６００ｎｍである。微結晶のｎ型シリコン層４５の背面側には第２透明電極４６が形成される。第２透明電極４６は例えばＺｎＯ層である。第２透明電極４６の背面側には、例えばＡｌ膜又はＡｇ膜である裏面電極４７が形成される。太陽電池２００は、透明絶縁性基板４１側から太陽光等の光を入射させて上述したｐｉｎ構造の光電変換層４０で光電変換させることにより起電が可能となる。

　なお、光電変換層４０は、第１透明電極４２側からｐ型シリコン層４３、ｉ型シリコン層４４、ｎ型シリコン層４５を順次積層してｐｉｎ構造としたが、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層を順次積層してｎｉｐ構造とすることも可能である。また、光電変換層４０は微結晶シリコンの光電変換層であるが、この実施形態に限定されることはなく、例えば第１透明電極４２側からアモルファスのｐ型シリコン層、アモルファスのｉ型シリコン層、アモルファスのｎ型シリコン層を順次積層してｐｉｎ構造とすることも可能であり、他にも、第１透明電極４２側からアモルファスのｎ型シリコン層、アモルファスのｉ型シリコン層、アモルファスのｐ型シリコン層を順次積層してｎｉｐ構造とすることも可能である。また、光電変換層４０は、アモルファスシリコン又は微結晶シリコンとして形成するシングル型に限定されず、例えばアモルファスシリコンによる光電変換層と微結晶シリコンによる光電変換層とが積層されたタンデム型の光電変換層として形成することも可能である。光電変換層４０をタンデム型にすることにより、シングル型に比べて変換効率が約１．５倍程度向上する。また、光電変換層４０の受光面に、受光効率を上げるために反射防止層を設け、その反射防止層の表面に第１透明電極４２を形成することも可能である。反射防止層は例えば酸化チタン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等により形成することができる。

　図１に示した液晶制御部３２０は、太陽電池２００にて発電を行う場合（第１状態）は、液晶表示パネル１００のメモリ液晶層３６を光透過状態にし、外光をメモリ液晶層３６を透過させて太陽電池２００に照射させ、太陽電池２００での発電を可能とする。そして、液晶表示パネルにて画像を表示する場合（第２状態）は、液晶表示パネル１００上の所定箇所にて画素電極２３及び対向電極２５の両電極間に電界を形成してメモリ液晶層３６を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、液晶表示パネル１００上の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことでメモリ液晶層３６を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を液晶表示パネル１００上に表示させる。

　図３は、液晶表示パネル１００のアクティブマトリクス型の回路構成図である。液晶表示パネル１００は、複数の表示画素８０が形成された表示部９０と、走査線駆動回路１１０と、信号線駆動回路１２０とを有して構成される。走査線駆動回路１１０及び信号線駆動回路１２０は、第２透明基板１２上において、信号線２１、走査線２２及び画素電極２３と一体に形成されている。

　表示部９０は、第２透明基板１２に複数本の走査線２２及びこれと交差する複数本の信号線２１が図示していない絶縁膜を介してマトリクス形状に配置されており、信号線２１及び走査線２２の各交差部には表示画素８０が配置されている。表示画素８０は、画素電極２３、薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）２４、対向電極２５、メモリ液晶層３６を有して構成されている。薄膜トランジスタ２４のソースは信号線２１に、ゲートは走査線２２に、ドレインは画素電極２３に各々接続されている。

　走査線駆動回路１１０は、図示していないバッファ回路及びシフトレジスタ１１１等で構成されており、図示していない外部駆動回路から供給されるコントロール信号に基づいて、順に走査線２２に走査信号を出力していく。例えば液晶表示パネル１００に時計表示のような動画を表示する際には、走査線駆動回路１１０では、制御信号線３０をオフレベルとし、通常のアクティブマトリクス型液晶表示パネルと同様に順に走査線２２に走査信号を出力していく。一方、例えば液晶表示パネル１００に晴れ、雨、雪等のような各種の天気マークのような静止画を表示する際には、走査線２２をオフレベルとし、制御信号線３０をオンレベルとする。

　信号線駆動回路１２０は、アナログスイッチ１２２やシフトレジスタ１２１等で構成されており、図示していない外部駆動回路からコントロール信号及びビデオバス１２３を通じて映像信号が供給されている。信号線駆動回路１２０では、シフトレジスタ１２１からアナログスイッチ１２２の開閉信号を供給することにより、ビデオバス１２３から供給される映像信号を所定のタイミングで信号線２１にサンプリングする。

　次に、上述の太陽電池パネル９００の製造工程につき説明する。まず液晶表示パネル１００の製造工程の一例について説明する。図４Ａ～図４Ｆは、液晶表示パネル１００の製造工程の概略図である。図４Ａに示すように、ガラス等の第２透明基板１２上にプラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン薄膜７１を堆積し、このアモルファスシリコン薄膜７１をレーザ装置でアニール化して多結晶化する。レーザ装置からのレーザ光７２は、図中にて矢印の方向に走査され、このレーザ光７２が照射された領域は結晶化され多結晶シリコン膜７３となる。次に図４Ｂに示すように、多結晶シリコン膜７３をフォトリソグラフィ法にてパターニングして、薄膜トランジスタの活性層７４を形成する。次に図４Ｃに示すように、シリコン酸化膜によるゲート絶縁膜７５をプラズマＣＶＤ法で形成した後、Ｍｏ－Ｗ合金膜をスパッタ法で成膜してパターニングすることでゲート電極７６を形成する。パターニング時に走査線も同時に形成する。ゲート電極７６を形成後に、ゲート電極７６をマスクとしてイオンドーピング法で不純物を打ち込み、薄膜トランジスタのソース／ドレイン領域７８を形成する。

　次に図４Ｄに示すように、ゲート電極７６上にプラズマＣＶＤ法でシリコン酸化膜による第１の層間絶縁膜７７を形成する。次に図４Ｅに示すように、第１の層間絶縁膜７７及びゲート絶縁膜７５にコンタクトホールを形成後、スパッタ法でアルミニウム膜を形成してパターニングすることでソース／ドレイン電極７９を形成する。このときに同時に信号線も形成する。次に図４Ｆに示すように、アルミニウム膜上に第２の層間絶縁膜８３を形成する。そして、第２の層間絶縁膜８３にコンタクトホールを形成し、アルミニウム薄膜を形成してパターニングすることで画素電極２３を形成する。その後、第２透明基板１２と、図示しない対向電極が形成された対向基板とを対向させて、周囲をシール材で密閉して、内部にメモリ液晶の組成物を注入し、封止することで液晶表示パネル１００を形成する。

　次に図２に示した太陽電池２００の製造工程の一例について説明する。まず、透明絶縁性基板４１が常圧熱ＣＶＤ装置内に設置され、ＳｎＯ_２が透明絶縁性基板４１上に成膜されて第１透明電極４２が形成される。次に、プラズマＣＶＤ装置の陽極に、第１透明電極４２が形成された透明絶縁性基板４１を被処理物として保持させた状態で、被処理物を反応容器に収納し、反応容器内を真空排気する。そして、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ_４、Ｈ_２及びｐ型不純物ガスを導入し、第１透明電極４２上に微結晶のｐ型シリコン層４３を成膜する。ｐ型不純物ガスとしては、例えばＢ_２Ｈ_６等を用いることができる。次にｐ型シリコン層４３を成膜した後、透明絶縁性基板４１を別のプラズマＣＶＤ装置の反応容器に収納して真空排気する。その後反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ_４とＨ_２との混合ガスを導入し、ｐ型シリコン層４３の上に微結晶のｉ型シリコン層４４を成膜する。

　次にｉ型シリコン層４４を成膜した後、原料ガスの供給を停止して反応容器内を真空排気する。その後、真空排気された別の反応容器内に透明絶縁性基板４１を収納してこの反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ_４、Ｈ_２及びｎ型不純物ガスを導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。ｎ型不純物ガスとしては、例えばＰＨ_３等を用いることができる。そして、ｉ型シリコン層４４上に微結晶のｎ型シリコン層４５を成膜する。次にｎ型シリコン層４５を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。その後、ＤＣスパッタ装置内にｎ型シリコン層４５まで成膜された透明絶縁性基板１１を収納し、ＤＣスパッタ装置内でｎ型シリコン層４５上に第２透明電極４６を成膜する。そして、第２透明電極４６上にスパッタ法により裏面電極４７を形成する。以上のようにして太陽電池２００が製造される。光電変換層に薄膜太陽電池を用いた場合、液晶表示パネルを作製する際に必要なシリコン薄膜の技術を太陽電池に水平展開できるため、太陽電池を有する液晶表示システムを効率的に生産することができる。

　次に、上述の液晶表示パネル１００の第２透明基板１２と上述の太陽電池２００の透明絶縁性基板４１とが対向するように位置合わせを行い、液晶表示パネル１００と太陽電池２００とを組み合わせる。液晶表示パネル１００と太陽電池２００との間は直接触であってもよいしスペーサーを介して組み合わせても良い。以上のようにして太陽電池パネル９００が製造される。

　次に、上述の太陽電池パネル９００の使用例につき説明する。ここでは太陽電池２００にて発電を行わない際に、インターネットを経由して受信されるデジタルサイネージのコンテンツを液晶表示パネル１００にて表示する例を説明する。

　まず、デジタルサイネージシステムの概要を説明する。図５は、インターネット経由のデジタルサイネージシステム４００のブロック図である。図５に示すように、デジタルサイネージシステム４００は、電子看板装置４１０と、インターネット４２０で結ばれた専用のサーバー装置４２１と、を有して構成される。電子看板装置４１０は、店舗や会社の出入り口等に設置されて、広告や社員向け情報等のコンテンツを表示する装置である。

　通信回路制御部４１１は、電子看板装置４１０をインターネット４２０経由でサーバー装置４２１に接続させる。提供されるコンテンツは、サーバー装置４２１から自動配信されるか、又は電子看板装置４１０を操作して所定のＵＲＬをＵＲＬメモリ４１４から入力するか、又は操作部４１５から手動入力して、専用サーバー装置４２１に接続してコンテンツを受信する。受信したコンテンツのデータは受信データメモリ４１２に一時的に記憶される。ブラウザメモリ４１３は、受信したコンテンツより所定の表示画面内容を生成するブラウザソフトを記憶している。コンテンツの表示出力は、操作部４１５を操作して、受信データメモリ４１２より必要なコンテンツを選択して読み取りを行い、該コンテンツのデータより表示画面信号を生成して液晶表示パネル１００に表示する。

　次に、太陽電池パネル９００の使用態様を説明する。図６は、太陽電池の発生電圧と閾値電圧とを比較して、充電モードと表示モードとを切り替える使用態様のフローチャートである。本実施形態では、電圧検出部２０１により検出された発生電圧と所定の閾値電圧とを比較して、検出された発生電圧が閾値電圧よりも高い場合は充電モードとし、検出された発生電圧が閾値電圧よりも低い場合は表示モードとする。そのより詳細な制御について下記に説明する。

　図１及び図６に示すように、電圧検出部２０１は、太陽電池２００の発生電圧を検出する（Ｓ００１）。検出された発生電圧はモード切替部３２１に伝達され、モード切替部３２１は、検出された発生電圧と所定の充電閾値電圧とを比較する（Ｓ００２）。所定の充電閾値電圧は、日中に太陽電池２００にて発生される電圧か否かを判断するために予め定められる電圧である。検出された発生電圧と所定の充電閾値電圧との比較は、検出された発生電圧が充電閾値電圧よりも高いか否かにて行う（Ｓ００３）。

　そして、検出された発生電圧が充電閾値電圧よりも高い場合は、太陽電池２００にて発電を行う時間帯であると判断して、モード切替部３２１は、液晶制御部３２０に対して、メモリ液晶層３６を光透過状態に設定又は維持するように制御させる（Ｓ００４）。その後も太陽電池２００の発生電圧は電圧検出部２０１にて監視され続け、Ｓ００１に戻って処理される。

　次に、検出された発生電圧が充電閾値電圧よりも低い場合は、検出された発生電圧と所定の表示閾値電圧との比較を行う（Ｓ００５）。液晶表示パネルにて画像を表示する場合（第２状態）は、液晶表示パネル１００上の所定箇所にてメモリ液晶層３６を光透過状態にして暗色表示を行うので、その光透過状態のメモリ液晶層３６を透過した光が太陽電池２００に照射されることにより、太陽電池２００にて電圧を検出することができる。所定の表示閾値電圧は、例えば夕刻又は朝方等に液晶表示パネル１００に明暗画像を表示する際に検出される電圧であり、表示閾値電圧は充電閾値電圧よりも小さい。検出された発生電圧と所定の表示閾値電圧との比較は、検出された発生電圧が表示閾値電圧よりも高いか否かにて行う（Ｓ００６）。

　そして、検出された発生電圧が表示閾値電圧よりも高い場合は、液晶表示パネル１００にて明暗画像の表示を行う時間帯であると判断して、モード切替部３２１は、液晶制御部３２０に対して、液晶表示パネル１００上の所定箇所にて暗色表示を行うと共に、他の箇所では明色表示を行うようにメモリ液晶層３６の状態を制御させる（Ｓ００７）。その後も太陽電池２００の発生電圧は電圧検出部２０１にて監視され続け、Ｓ００１に戻って処理される。

　一方、検出された発生電圧が表示閾値電圧よりも低い場合は、液晶表示パネル１００にて明暗画像の表示を行う時間帯は終了していると判断して、モード切替部３２１は、液晶制御部３２０に対して明暗画像を表示するための液晶制御指令を行うことを停止する。表示モード終了後のメモリ液晶層３６の液晶の配向状態の制御は適宜設定することができるが、表示モード終了後に再び表示閾値電圧を検出しやくするためにメモリ液晶層３６は光透過状態に設定しておくことが好ましい。

　なお、Ｓ００３又はＳ００７において、検出された発生電圧が閾値電圧と同一である場合は、充電モード又は表示モードの何れかであるように適宜設定することが可能である。

　次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して太陽電池パネル９００の動作を説明する。図７Ａは、太陽電池２００にて発電を行う態様（第１状態）を説明する断面図である。図７Ｂは、太陽電池２００にて発電を行わずに液晶表示パネル１００にて画像を表示する態様（第２状態）を説明する断面図である。

　図７Ａに示すように、例えば日中等において太陽電池２００にて発電を行う際には、液晶制御部３２０により画素電極２３と対向電極２５との間に電圧を印加することにより、メモリ液晶層３６における液晶分子３８を配向状態にさせることで、液晶表示パネル１００のメモリ液晶層３６を光透過状態に変化させる。これにより、太陽光等の外光はメモリ液晶層３６を透過して透明絶縁性基板４１側から入射し、光電変換層４０で光電変換させることにより十分に発電が行われる。

　一方、図７Ｂに示すように、例えば日没時等において太陽電池２００にて発電を行わない際には、液晶制御部３２０により、液晶表示パネル１００の所定箇所にて画素電極２３と対向電極２５との間の電圧を印加しないでメモリ液晶層３６における液晶分子３８をランダム状態にし、メモリ液晶層３６を光散乱状態に変化させて、外光を散乱させることにより液晶表示パネル１００上の所定箇所に明色表示（例えば白色表示Ｗ）を行う。同時に、液晶表示パネル１００の他の箇所では画素電極２３と対向電極２５との間に電圧を印加することでメモリ液晶層３６における液晶分子３８を配向状態にして、液晶表示パネル１００のメモリ液晶層３６を光透過状態に変化させて、太陽電池２００の色彩を反映させた暗色表示（例えば黒色表示Ｂ）を液晶表示パネル１００上に行う。

　このようにしてサーバー装置４２１から配信されるコンテンツにつき、明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を液晶表示パネル１００上に形成する。液晶表示パネル１００に表示できる画像は、文字、数字、記号、図形、又はこれらの組み合わせである。

　なお、光電変換層４０をアモルファスシリコンにて形成した場合は、光透過状態の画素を形成することによる太陽電池２００の色を反映させた暗色表示は、茶色表示となる。また、光電変換層４０をタンデム型にて形成した場合は、太陽電池の色合いを微結晶シリコンよりも黒に近い色彩とすることができるので暗色表示と明色表示とのコントラスト比を更に向上させることができる。

　この液晶表示パネル１００におけるコンテンツ表示について、図３を参照してアクティブマトリクス型薄膜トランジスタの駆動を下記に説明する。走査線駆動回路１１０から走査信号を出力して、各走査線２２を順にオンとし、これと同期して信号線２１に映像信号をサンプリングすると、オンとなった走査線２２に接続する全ての薄膜トランジスタ２４は、一水平走査期間だけオンとなり、信号線２１にサンプリングされていた映像信号は薄膜トランジスタ２４を通じて画素電極２３に書き込まれる。この映像信号は画素電極２３と対向電極２５との間に信号電圧として充電され、この信号電圧の有無即ち信号電圧の大きさに応じてメモリ液晶層３６が配向状態又はランダム状態になり、各々の表示画素８０についての明色表示又は暗色表示が制御される。このような動作を一フレーム期間内に全ての走査線２２について実施することにより、コンテンツの映像が表示される。

　このように本実施形態に係る発明によれば、太陽電池２００にて発電を行う際には液晶表示パネル１００のメモリ液晶層３６を透過状態にして太陽電池２００に十分に光を取り込んで効率的に発電を行い、一方、太陽電池２００にて発電を行わない際には明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を液晶表示パネル１００上に表示するから、太陽電池２００の発電効率を低下させることなく宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に利用できる。

　なお、図７Ｂに示す液晶表示パネル１００にて画像を表示する第２状態の場合は、太陽電池２００にて全く発電を行わないことのみに限定するわけではなく、液晶表示パネル１００のメモリ液晶層を通過して照射される光により若干ながら太陽電池２００にて発電が行われる場合も含まれる。

　（実施形態２）
　上述の実施形態１では、太陽電池２００の発生電圧を監視して充電モードか表示モードかの切り替えを行った。しかし、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されない。実施形態２では、時刻検出部２０２により検出された時刻が所定の時間帯にある場合は充電モードとし、所定の時間帯にない場合は表示モードとする。そのより詳細な制御について下記に説明する。

　図８は、時刻により充電モードか表示モードかの切り替えを行う太陽電池パネル９００の概要を説明するブロック図である。図１に示した実施形態１に係る太陽電池パネル９００では電圧検出部２０１が設けられていたが、実施形態２では時刻検出部２０２が設けられている。

　図９は、現在の時刻を検出して充電モードと表示モードとを切り替える使用態様のフローチャートである。図８及び図９に示すように、時刻検出部２０２は、太陽電池パネル９００が設置される場所における時刻を検出する（Ｓ１０１）。次に、検出された時刻はモード切替部３２１に伝達され、モード切替部３２１は、検出された時刻が所定の充電時間帯にあるか否かを判断する（Ｓ１０２）。所定の充電時間帯は、太陽電池２００にて十分に充電が行われる日照状態の時間帯であり、特に限定されることはなく、太陽電池パネル９００が設置される地域や季節等を考慮して適宜設定することができ、例えば朝方付近から夕方付近までの時間帯である。

　検出された時刻が、充電時間帯にある場合は、太陽電池２００にて発電を行う時間帯であると判断して、モード切替部３２１は、液晶制御部３２０に対して、メモリ液晶層３６を光透過状態にするように制御させる（Ｓ１０３）。その後も時刻検出部２０２は現在の時刻を監視し続け、Ｓ１０１に戻って処理を続ける。

　一方、検出された時刻が、所定の充電時間帯にない場合は、検出された時刻が所定の表示時間帯にあるか否かを判断する（Ｓ１０４）。所定の表示時間帯は、太陽電池２００にて充電を行うほど外光強度は強くなく、かつ、散乱光を利用して液晶表示パネル１００に明色表示を行うことができる程度に外光強度を有する時間帯であり、特に限定されるものではないが例えば日没時又は日の出時等の時間帯である。

　そして、検出された時刻が表示時間帯にある場合は、モード切替部３２１は、液晶制御部３２０に対して、液晶表示パネル１００上の所定箇所にて暗色表示を行うと共に、他の箇所では明色表示を行うようにメモリ液晶層３６の状態を制御させる（Ｓ１０５）。その後も時刻検出部２０２は現在の時刻を監視し続け、Ｓ１０１に戻って処理を続ける。

　一方、検出された時刻が表示時間帯にない場合は、液晶表示パネル１００にて明暗画像の表示を行う時間帯は終了していると判断して、モード切替部３２１は、液晶制御部３２０に対して明暗画像を表示するための液晶制御指令を行うことを停止する。表示モード終了後のメモリ液晶層３６の液晶の配向状態の制御は適宜設定することができるが、表示モード終了後に再び表示時間帯を検出しやくするためにメモリ液晶層３６は光透過状態に設定しておくことが好ましい。

　なお、検出された時刻が充電時間帯と表示時間帯との境界の時刻にある場合は、充電モード又は表示モードの何れかであるように適宜設定することが可能である。

　（実施形態３）
　上述の実施形態１では、太陽電池２００にて発電を行わない際の画像の表示は、外光を散乱させることによる明色表示と外光を透過させることによる暗色表示との組み合わせから成る表示であるが、液晶表示パネル１００に照射される外光の強度が全体として低い場合は、散乱光による明色表示がぼんやりとなるためコントラスト比が低下することがある。そこで実施形態３では、複数の発光部を有するバックライトを用い、明色表示部分に光を照射させることにより、外光の強度が低い場合であってもコントラスト比の低下を防止する。

　図１０は、複数の発光部を有するバックライト３００を備え、暗色表示が形成される箇所に対応する発光部を消灯させ、明色表示が形成される箇所に対応する発光部を点灯させる表示形態を説明する図である。図１０に示すように、実施形態３における太陽電池９００は、背面側に対向して配置され液晶表示パネル１００に向けて照明光を照射する、例えば複数の蛍光管等の発光部を有するバックライト３００と、発光部の点灯及び消灯状態を制御する図示しない点灯制御部と、を有する。太陽電池２００には、太陽電池２００によって発生された電力を蓄える蓄電池３１０が接続される。実施形態３における太陽電池２００は光透過型の太陽電池である。具体的には、太陽電池２００には、バックライト３００から照射された照明光を液晶表示パネル１００に向けて透過させるための複数のスリット状の開口部３３２が形成されている。開口部３３２は、液晶表示パネル１００とバックライト３００とを結ぶ方向において、裏面電極４７、第２透明電極４６及び光電変換層４０を貫通するように形成されている。開口部３３２は、液晶表示パネル１００とバックライト３００とを結ぶ方向に直交する平面により切断された場合に、いずれの位置においても同一の断面形状を有するように形成されている。開口部３３２は、例えば、マスクを用いて透明絶縁性基板４１側よりＹＡＧレーザを照射することにより形成することができる。ＹＡＧレーザの照射条件は、第１透明電極４２にダメージを与えない条件である。

　太陽電池２００は、太陽光等の外光から電力を発生させるのみならず、バックライト３００によって照射された光から電力を発生させ、その電力を蓄電池３１０に蓄える。バックライト３００は蓄電池３１０に蓄えられた電力によって駆動する。そして、液晶表示パネル１００上における暗色表示（例えば黒色表示Ｂ）が形成される箇所に対応するバックライト３００の発光部は消灯状態とし、一方、液晶表示パネル１００上における明色表示（例えば白色表示Ｗ）が形成される箇所に対応するバックライト３００の発光部は点灯状態とする。

　即ち、メモリ液晶層３６における液晶分子３８をランダム状態にし、メモリ液晶層３６を光散乱状態に変化させて、外光を散乱させることにより明色表示を行ったとしても、液晶表示パネル１００に照射される外光の強度が全体として低い場合は、散乱光の強度も低くなり明色表示がぼんやりと弱くなる。そこで、明色表示が形成される箇所に対応するバックライト３００の発光部を点灯状態とすることにより、バックライト３００の光はランダム状態の液晶分子３８にて散乱されて散乱光を生じ、これにより明色表示を補うことで明色表示と暗色表示とのコントラストを強調させることができる。

　また、太陽電池２００には蓄電池３１０が接続されており、太陽電池２００によって発生された電力は蓄電池３１０に蓄えられる。そして、蓄電池３１０に蓄えられた電力がバックライト３００に供給されることで、バックライト３００によって光が太陽電池２００に照射される。これにより、太陽電池２００においては、太陽光の他にバックライト３００により光を照射して、その光から生成した電気エネルギーを照明光に利用するといった自己完結型の発電が可能となる。

　（実施形態４）
　液晶表示パネル１００の表示部９０の一部に外光が照射される場合、領域によっては外光の強度が異なることもあり、かかる場合には良好な表示を提供することが困難である。例えば、表示部９０のうち一部の領域では外光の強度が高いために外光散乱による明色表示が強調される一方、その他の領域では外光散乱による明色表示は通常通りとなる場合がある。そこで、実施形態４では、表示部９０内に複数の光センサを配置して、表示部９０における外光の強度を所定領域毎に検出し、その検出結果に基づいて外光の照射状況に拘わらず良好な表示を行う。

　図１１は、液晶表示パネル１００の表示部９０内に複数の光センサを配置した構成を説明するブロック図である。表示部９０には所定領域毎に光センサ１８０が設けられており、表示部９０に照射される外光の強度を当該所定領域毎に検出する。表示部９０の横方向（水平方向）をｘ個に分割し、縦方向（垂直方向）をｙ個に分割することにより得られるｘ×ｙ個の領域の各々に、合計でｘ×ｙ個の光センサ１８０が設けられている。例えば光センサ１８０を各画素形成部につき１つずつ設け、表示部９０において１画素に対応する領域毎に光センサ１８０を設ける。画像補正部５１０は、光センサ１８０よる検出結果に基づいて、外光の強度の表示部９０における分布に応じて表示部９０に表示される画像を補正する。

　表示すべき画像を表すデータ信号は外部から入力信号として液晶制御部３２０に与えられる。表示部９０の各領域で光センサ１８０により得られる外光強度を示す検出値が画像補正部５１０に入力される。画像補正部５１０は、外部からのデータ信号に相当する画像信号を外光強度の検出値に基づき補正する。即ち、外光の強度が高い領域では、メモリ液晶層３６における液晶分子３８をランダム状態から若干の光透過の配向状態へ変化させる。ここで、若干の光透過状態の配向とは、液晶分子がランダム状態の場合の光の透過率をＴ_１％、光透過の配向状態の場合を透過率Ｔ_２％とすると（なお、Ｔ_２＞Ｔ_１である。）、特に限定されるものではないが、例えば透過率が〔Ｔ_１＋０．２（Ｔ_２－Ｔ_１）〕％～〔Ｔ_１＋０．４（Ｔ_２－Ｔ_１）〕％の場合である。これにより、外光の強度が高い領域でも液晶分子３８を若干の光透過状態に配向させるので若干暗色状態になり、明色表示の強調を抑制させることができる。従って、表示部９０上の位置によって外光強度が異なったとしても、顧客には画面全体で本来のコントラストが維持された画像が視認される。

　なお、本実施形態では、液晶表示パネル１００の表示部９０内に複数の光センサ１８０を配置しているが、光センサ１８０の配置箇所はこのような形態に限定されることはなく、光の透過率を向上させる観点から表示部９０内に設けるのではなく、例えば液晶パネル１００の枠部分に光センサ１８０を設けることも可能である。

　（実施形態５）
　上述の実施形態４では、表示部９０内に複数の光センサ１８０を配置して、表示部９０における外光の強度を所定領域毎に検出し、外光の強度が高い領域では、液晶分子３８をランダム状態から若干の光透過状態に配向させるように変化させて、明色表示の強調を抑制して画面全体で本来のコントラストが維持された画像を視認した。しかし、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されない。

　本実施形態では、実施形態４と同様に、液晶表示パネル１００の表示部９０内に配置された複数の光センサ１８０を有する。更に、実施形態３と同様に、複数の発光部を有して太陽電池２００を照射するバックライト３００と、複数の発光部を各々点灯又は消灯状態に制御する点灯制御部とを有する。太陽電池２００は上述の実施形態３と同様に光透過型の太陽電池であり、具体的には複数のスリット状の開口部が形成されている。

　そして、表示部９０の各領域では光センサ１８０により外光強度の検出を行い、外光の強度が低い領域では、点灯制御部はその領域に対応するバックライト３００の発光部を点灯状態となるように制御する。具体的には、外光の強度が低い領域に対応する発光部を点灯状態とし、その他の領域に対応する発光部を消灯状態とする。又は、外光の強度が低い領域に対応する発光部の強度を、その他の領域に対応する発光部の強度よりも高くする。これにより、バックライト３００の光がランダム状態の液晶分子３８にて散乱されて散乱光を生じることにより、外光の強度が低い領域で明色表示を補うことで明色表示と暗色表示とのコントラストを強調させることができる。

　（実施形態６）
　上述の実施形態では、太陽電池２００にて発電を行わない際に、液晶表示パネル１００上に明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を形成したが、明色表示は外光を散乱させて形成しているため、例えば外光が存在しない夜間においては画像を表示することはできない。そこで、実施形態６では、ＬＥＤ照明部３３０を設けることにより、第１状態及び第２状態以外の場合おいて、ＬＥＤ光によって液晶表示パネル１００に画像を表示する。

　図１２は、太陽電池２００の背面側にＬＥＤ照明部３３０を形成して、ＬＥＤ光により画像を表示する構成を説明する図である。図１２に示すように、実施形態６では、複数のＬＥＤ素子３３１を有するＬＥＤ照明部３３０が、太陽電池２００の背面側に対向して配置される。ＬＥＤ照明部３３０は、ＲＧＢの３原色を発する複数のＬＥＤ素子３３１を備え、カラー表示を可能とするのみならず、ＲＧＢの３原色を同時点灯させて白色発光による表示も可能である。

　太陽電池２００には、各々のＬＥＤ素子３３１に対応して形成された開口部３３３が形成される。開口部３３３は、液晶表示パネル１００とバックライト３００とを結ぶ方向において、裏面電極４７、第２透明電極４６及び光電変換層４０を貫通するように形成されている。また、開口部３３３は、液晶表示パネル１００とバックライト３００とを結ぶ方向に直交する平面により切断された場合に、いずれの位置においても同一の断面形状を有するように形成されている。ＬＥＤ素子３３１は、各開口部３３３の直下に位置するように各々設けられているが、ＬＥＤ素子３３１は、開口部３３３の１つおきごとに設けられていてもよいし、また各開口部３３３の間に設けられていても良い。開口部３３３は、例えば実施形態３と同様に、透明絶縁性基板４１側よりレーザ照射により形成することができる。

　各ＬＥＤ素子はその点灯及び消灯を制御するための図示されていないＬＥＤ制御回路に接続されている。太陽電池２００には、太陽電池２００によって発生された電力を蓄える蓄電池３１０が接続されている。蓄電池３１０に蓄えられた電力はＬＥＤ照明部３３０に供給され、各ＬＥＤ素子３３１は蓄電池３１０に蓄えられた電力によって駆動される。

　本実施形態における太陽電池９００では、例えば夜間において各ＬＥＤ素子３３１を点灯又は消灯状態とすることにより液晶表示パネル１００に画像を表示することができる。具体的には、画像を表示できるように、各ＬＥＤ素子３３１の点灯・消灯状態を個別に制御することにより、例えば天気の晴れマーク画像を表示して明日の天気を報知させたり、また例えば顔文字を表示して宣伝を行うことも可能である。ＬＥＤ光による表示は、例えば図６のＳ００８にて示した表示モード終了後において行うことができるし、また例えば図９のＳ１０６にて示した表示モード終了後において行うことができる。

　ＬＥＤ光は、開口部３３３を経由して背面側から正面側へ透過するため、ＬＥＤ光の指向性を維持しつつ画像表示を行うために、メモリ液晶層３６は光透過状態に設定することが好ましいが、多少ＬＥＤ光が散乱されても画像表示に差し支えない場合は、メモリ液晶層３６を光散乱状態に設定することも可能である。

　本実施形態によれば、夜間においてもＬＥＤ光により表示を行うことができるので、宣伝・広告等の情報伝達媒体としての利用を促進させることができ、更に太陽電池２００によって発生されて蓄電池３１０に蓄えられた電力にてＬＥＤ素子３３１を点灯させるのでエネルギー的に有利である。

　（実施形態７）
　上述の実施形態では、太陽電池２００はシリコン太陽電池であった。しかし本発明の範囲はこのような実施形態に限定されない。実施形態７では太陽電池２００は色素増感型太陽電池である。

　図１３は、色素増感型太陽電池２１０を液晶表示パネル１００の背面側に対向して配置した太陽電池パネル９００の断面図である。図１３に示すように、色素増感型太陽電池２１０は、透明導電性膜１６１が形成された透明基板１６２と、増感色素及び酸化チタン系半導体を含有する光電極１６３を有する。光電極１６３は、透明導電性膜１６１と電気的に接続されている。光電極１６３は例えば酸化チタン系半導体にて構成され、酸化チタン系半導体としては、特に限定されるものではないが酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン等を用いることができる。透明導電性膜１６１に離間対向して導電層１６４が形成された対向基板１６５が設けられる。対向基板１６５の導電層１６４に接して対極電極１６６が形成されている。対極電極１６６は、例えば、金属（金、白金、銀、銅、マグネシウム、アルミニウム、インジウム等）、炭素、導電性金属酸化物（インジウム－スズ複合酸化物、フッ素ドープ酸化スズ等）等を用いることができる。対極電極１６６と光電極１６３との間には電解質溶液１６７が充填されている。電解質溶液１６７は、ヨウ素、ヨウ化リチウム、ターシャルブチルピリジン、ジメチルプロピルイミダゾリウムヨウ化物を、メトキシアセトニトリル又はアセトニトリルに溶解させた電解液である。光電極１６３と対極電極１６６の外周面は、シール層１６８で封止されている。

　太陽光が透明基板１６２側から入射すると、光電極１６３の増感色素が光エネルギーを吸収して励起状態となり、電子を放出する。放出された電子は酸化チタン系半導体を経由して透明導電性膜１６１に達して外部回路に流れる。このとき、電子を放出して陽イオンになった増感色素は、電解質溶液１６７のヨウ素イオンを酸化し、酸化されたヨウ素イオンは、外部回路から対極電極１６６に戻された電子によって還元され、このように電子を循環させることによって電池として機能する。光電極１６３に吸着される増感色素を適宜選択することにより、色素増感型太陽電池２１０に種々の色彩を付与させることができ、そのため暗色表示にデザイン性を付与させることができる。なお、上述の構成と異なり、第１の増感色素を吸着させた第１電極と、第２の増感色素と吸収波長が異なる第２の増感色素を吸着させた第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置された対極電極とを備えたタンデム型色素増感太陽電池を設けることも可能である。

　（その他の実施形態）
　上述の実施形態は太陽電池パネル９００として説明したが、本発明の基本構成は、光散乱性液晶層を基板間に挟持した液晶表示パネルを太陽電池の正面側に配置して、太陽電池にて発電を行う場合は液晶表示パネルの光散乱性液晶層を光透過状態に変化させ、一方、液晶表示パネルにて画像を表示する場合は、光散乱状態の画素を形成して入射光を散乱させることにより液晶表示パネル上の所定の箇所に明色表示を行うと共に、光透過状態の画素を形成して暗色表示を液晶表示パネル上の他の箇所に行うことにて、これら明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る画像を液晶表示パネル上に形成することにあり、表示機能付きの太陽電池パネルとして捉えることも、太陽電池付きの液晶表示システムとして捉えることも可能である。そのため、上述の実施形態を液晶表示システムとして構成することも可能である。

　また、上述の実施形態に係る太陽電池パネル９００の使用例は、オフィスビルの壁に適用される例であったが、それ以外のものに適用することも勿論可能であり、例えば、車内広告、駅の広告標識、自動販売機、警告表示装置、誘導表示装置、道路標識、自発光式表示装置等にも好適に用いることができる。

　本発明に係る太陽電池パネルは、太陽電池の発電効率を低下させることなく宣伝・広告等の情報伝達媒体として十分に利用できるので、オフィスビルや駅の壁面のように人が多い場所にて好適に利用される。

　１１：第１透明基板
　１２：第２透明基板
　２１：信号線
　２２：走査線
　２３：画素電極
　２４：薄膜トランジスタ
　２５：対向電極
　２９：シール材
　３０：制御信号線
　３１：下偏光板
　３２：上偏光板
　３６：メモリ液晶層
　３８：液晶分子
　４１：透明絶縁性基板
　４２：第１透明電極
　４３：ｐ型シリコン層
　４４：ｉ型シリコン層
　４５：ｎ型シリコン層
　４６：第２透明電極
　４７：裏面電極
　８０：表示画素
　９０：表示部
　１００：液晶表示パネル
　１１０：走査線駆動回路
　１１１，１２１：シフトレジスタ
　１２０：信号線駆動回路
　１２２：アナログスイッチ
　１６１：透明導電性膜
　１６２：透明基板
　１６３：光電極
　１６４：導電層
　１６５：対向基板
　１６６：対極電極
　１６７：電解質溶液
　１６８：シール層
　１８０：光センサ
　２００：太陽電池
　２０１：電圧検出部
　２０２：時刻検出部
　２１０：色素増感型太陽電池
　３００：バックライト
　３１０：蓄電池
　３２０：液晶制御部
　３２１：モード切替部
　３３０：ＬＥＤ照明部
　３３１：ＬＥＤ素子
　３３２，３３３：開口部
　４１０：電子看板装置
　４１１：通信回路制御部
　４１２：受信データメモリ
　４１３：ブラウザメモリ
　４１４：ＵＲＬメモリ
　４２０：インターネット
　５１０：画像補正部
　９００：太陽電池パネル

Claims

　第１電極を形成した第１透明基板、第２電極が形成され前記第１透明基板に対向して配置された第２透明基板、及び前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に封止された光散乱性液晶層を有して構成された液晶表示パネルと、
　前記液晶表示パネルの背面側に対向して配置される太陽電池と、
　液晶の配向状態を制御する液晶制御部と、を備え、
　前記液晶制御部は、前記太陽電池にて発電を行う第１状態の場合は、前記液晶表示パネルの光散乱性液晶層を光透過状態にし、外光を光散乱性液晶層を透過させて前記太陽電池に照射させ、
　一方、前記液晶表示パネルにて画像を表示する第２状態の場合は、前記液晶表示パネル上の所定箇所にて前記第１電極及び前記第２電極の両電極間に電界を形成して光散乱性液晶層を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、液晶表示パネル上の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことで光散乱性液晶層を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を前記液晶表示パネル上に表示することを特徴とする太陽電池パネル。
　インターネット又は放送局のデジタル放送波を介して配信されるデジタルサイネージのコンテンツの映像データ及び音声のデータの少なくとも何れか一つを含むデータを受信し、受信したデジタルサイネージのコンテンツを前記液晶表示パネルにて表示することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、
　前記太陽電池の発生電圧を検出する電圧検出部と、
　前記電圧検出部により検出された発生電圧と所定の閾値電圧とを比較して、検出された発生電圧が閾値電圧よりも高い場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、検出された発生電圧が閾値電圧よりも低い場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、
　現在の時刻を検出する時刻検出部と、
　前記時刻検出部により検出された時刻が所定の時間帯にある場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、所定の時間帯にない場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、
　前記発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、を有し、
　前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、
　前記点灯制御部は、前記第２状態において、前記液晶表示パネル上における暗色表示が形成される前記他の箇所に対応する前記バックライトの発光部を消灯させ、一方、前記液晶表示パネル上における明色表示が形成される前記所定箇所に対応する前記バックライトの発光部を点灯させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、
　前記光センサよる検出結果に基づいて、外光の強度の前記表示部における分布に応じて前記表示部に表示される画像を補正する画像補正部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、
　前記発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、
　マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、を備え、
　前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、
　前記点灯制御部は、前記光センサより、前記液晶表示パネルに照射される外光の強度が他の領域よりも低いと検出された領域では、該領域に対応する発光部を点灯させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　複数のＬＥＤ素子を有して前記太陽電池の背面側に対向して配置されるＬＥＤ照明部を有し、
　前記太陽電池には、前記ＬＥＤ素子のＬＥＤ光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、
　前記第１状態及び第２状態以外の場合おいて、前記複数のＬＥＤ素子のＬＥＤ光を前記開口部を通じて照射することにより、前記液晶表示パネル上に画像を形成することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池を備え、
　前記ＬＥＤ照明部の各ＬＥＤ素子は、前記蓄電池に蓄えられた前記電力によって駆動することを特徴とする請求項８に記載の太陽電池パネル。
　前記光散乱性液晶層は、メモリ液晶層であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池は、シリコン太陽電池であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　前記太陽電池は、色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の太陽電池パネル。
　第１電極が形成され正面側に配置される第１透明基板と、
　第２電極が形成され前記第１透明基板に対向して背面側に配置される第２透明基板と、
　前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に封止された光散乱性液晶層と、を有して液晶表示パネルを形成し、
　更に、液晶の配向状態を制御する液晶制御部と、
　前記第２透明基板の背面側に対向して配置される太陽電池と、を備え、
　前記液晶制御部は、前記太陽電池にて発電を行う第１状態の場合は、前記光散乱性液晶層を光透過状態にし、外光を光散乱性液晶層を透過させて前記太陽電池に照射させ、
　一方、前記液晶表示パネルにて画像を表示する第２状態の場合は、前記光散乱性液晶層の所定箇所にて前記第１電極及び前記第２電極の両電極間に電界を形成して光散乱性液晶層を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、前記光散乱性液晶層の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことで光散乱性液晶層を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を表示することを特徴とする液晶表示システム。
　インターネット又は放送局のデジタル放送波を介して配信されるデジタルサイネージのコンテンツの映像データ及び音声のデータの少なくとも何れか一つを含むデータを受信し、受信したデジタルサイネージのコンテンツを前記液晶表示パネルにて表示することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示システム。
　前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、
　前記太陽電池の発生電圧を検出する電圧検出部と、
　前記電圧検出部により検出された発生電圧と所定の閾値電圧とを比較して、検出された発生電圧が閾値電圧よりも高い場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、検出された発生電圧が閾値電圧よりも低い場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示システム。
　前記太陽電池によって発生された電力を蓄える蓄電池と、
　現在の時刻を検出する時刻検出部と、
　前記時刻検出部により検出された時刻が所定の時間帯にある場合は、太陽電池にて発電された電力を蓄電池に充電させる充電モードとし、所定の時間帯にない場合は、液晶表示パネルにて画像を表示する表示モードとするモード切替部と、を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示システム。
　前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、
　前記バックライトの各々の発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、を有し、
　前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、
　前記点灯制御部は、前記第２状態において、前記液晶表示パネル上における暗色表示が形成される前記他の箇所に対応する発光部を消灯させ、一方、前記液晶表示パネル上における明色表示が形成される前記所定箇所に対応する発光部を点灯させることを特徴とする請求項１３乃至１６の何れか１項に記載の液晶表示システム。
　マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、
　前記光センサよる検出結果に基づいて、外光の強度の前記表示部における分布に応じて前記表示部に表示される画像を補正する画像補正部と、
を有することを特徴とする請求項１３乃至１６の何れか１項に記載の液晶表示システム。
　前記太陽電池の背面側に対向して配置され前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する、複数の発光部を有するバックライトと、
　前記バックライトの各々の発光部の点灯及び消灯状態を制御する点灯制御部と、
　マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部における外光の強度を所定領域毎に検出する、前記液晶表示パネルに組み込まれた複数の光センサと、を備え、
　前記太陽電池には、前記バックライトから照射された照明光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、
　前記点灯制御部は、前記光センサより、前記液晶表示パネルに照射される外光の強度が他の領域よりも低いと検出された領域では、該領域に対応する発光部を点灯させることを特徴とする請求項１３乃至１６の何れか１項に記載の液晶表示システム。
　複数のＬＥＤ素子を有して前記太陽電池の背面側に対向して配置されるＬＥＤ照明部を有し、
　前記太陽電池には、前記ＬＥＤ素子のＬＥＤ光を前記液晶表示パネルに向けて透過させるための開口部が形成され、
　前記第１状態及び第２状態以外の場合おいて、前記複数のＬＥＤ素子のＬＥＤ光を前記開口部を通じて照射することにより、前記液晶表示パネル上に画像を形成することを特徴とする請求項１３乃至１９の何れか１項に記載の液晶表示システム。
　前記光散乱性液晶層は、メモリ液晶層であることを特徴とする請求項１３乃至２０の何れか１項に記載の液晶表示システム。
　第１電極を形成した第１透明基板、第２電極が形成され前記第１透明基板に対向して配置された第２透明基板、及び前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に封止された光散乱性液晶層を有して構成された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に対向して配置される太陽電池と、液晶の配向状態を制御する液晶制御部と、を備えた太陽電池パネルに対して、
　前記太陽電池にて発電を行う第１状態の場合は、前記液晶表示パネルの光散乱性液晶層を光透過状態にし、外光を光散乱性液晶層を透過させて前記太陽電池に照射させ、
　一方、前記液晶表示パネルにて画像を表示する第２状態の場合は、前記液晶表示パネル上の所定箇所にて前記第１電極及び前記第２電極の両電極間に電界を形成して光散乱性液晶層を光透過状態にして暗色表示を行うと共に、液晶表示パネル上の他の箇所では該両電極間に電界を形成しないことで光散乱性液晶層を光散乱状態にして外光を散乱させることにより明色表示を行い、該明色表示及び暗色表示の組み合わせから成る明暗画像を前記液晶表示パネル上に表示することを特徴とする太陽電池パネルの制御方法。