JP2002107469A

JP2002107469A - 電子機器

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Publication number: JP2002107469A
Application number: JP2000295941A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ito; 伊藤　　幸男; Teruhiko Fujii; 輝彦藤井
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP4559605B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光発電セルの透明性を向上し、電子機器のデ
ザイン選択の自由度を大幅に向上させ、人体に発生する
静電気等の外的環境から前記電子機器を守る。【解決手段】本発明によれば光発電セル１８をきわめ
て細くして表示部材２２のほぼ全面を横切るように構成
することによって透明性を向上させた太陽電池１０を用
いることによって、電子機器、特に時計のデザイン選択
の自由度を大幅に向上させることができ、時計の径方向
に広がり、かつ、垂直方向に貫通する空間を形成すると
ともに、時計の裏蓋にも透明なガラスを用いることで、
上側から下側までを見通すことのできる斬新なデザイン
の時計を得ることができ、光発電セル１８の表面、或い
は近傍に透明電極膜８０を構成し、外装ケース３０と導
通させることにより、人体に発生する静電気等の外的環
境から前記電子機器を守る、耐力のある電子機器を提供
することができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池を備え、
この太陽電池により発電された電力によって駆動される
装置を有する電子機器に関し、特に、細線状の光発電セ
ルを有する透明な太陽電池を利用することによって、デ
ザインの多様化を可能にした電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池を備え、この太陽電池を電源と
して動作する装置を内蔵した電子機器がよく知られてい
る。ところで、太陽電池は、光を受けて発電する光発電
セルが、通常は暗褐色などの不透明な材質のもので基板
全面に形成されているため、ディジタル表示部材やアナ
ログ表示部材の上に太陽電池を設けることは出来なかっ
た。そのため、ディジタル表示部材やアナログ表示部材
を備えた電子機器に太陽電池を装着しようとすると、こ
れら表示部材を避けて装着しなければならず、見栄えが
悪くなるばかりか、電子機器のデザイン上の制約を受け
ることになる。

【０００３】また、近年では、内部が透けて見えるスケ
ルトンが流行しており、時計においても遊び心から、よ
り透明性の高いものが求められるようになってきてい
る。しかしながら、太陽電池を利用している従来の時計
では、不透明であるという太陽電池の性質上の理由及び
太陽電池の有効面積を小さくすると充分な起電力が得ら
れないと言う機能上の理由から、上記したような要求に
応えることは困難であった。

【０００４】この点を解決するために本出願人は特許２
０００−７８９２０で、光発電セルをきわめて細くする
ことによって透明性を向上させ、かつ、電子機器を作動
させるのに十分な起電力を得ることのできる太陽電池を
用いることによって、前記電子機器のデザイン選択の自
由度を大幅に向上させ、利用者の遊び心を満足すること
のできる電子機器を提供できるように提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで太陽電池は薄
膜のシリコン等を積層して光発電セルを構成しているた
め、直接光発電セルに数千ボルト（Ｖ）の静電気が印加
された場合、内部放電によるピンホールや、縁の焼き付
き等の発生で、ショートにより素子が破壊してしまう危
険があった。

【０００６】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
ので、光発電セルの表面、或いは近傍に透明電極膜を構
成することにより、人体などに発生する静電気等の外的
環境から前記電子機器を守る、耐久力のある電子機器を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、太陽電池を備え、この太陽電池により発
電された電力によって駆動される装置を有する電子機器
において、前記太陽電池は、セル基板と、このセル基板
の周囲に設けられ直列に接続された複数の導電部と、前
記セル基板上に適宜の間隔で複数形成され且つ前記導電
部に接続された細線状の光発電セルを有し、前記セル基
板は前記光発電セルの配設される部分に透明部分を形成
すると共に、前記セル基板上又はセル基板近傍に透明電
極膜を形成し、該透明電極膜を前記装置のアースと接続
する構成とした。

【０００８】更に、前記透明電極膜は、前記セル基板の
光発電セル形成面と反対側に形成されているものであ
り、また、前記透明電極膜は、前記セル基板の光発電セ
ル形成面と反対側の基板面上に形成されている。或いは
前記透明電極膜は、前記セル基板の光発電セル形成面側
に形成されている。前記透明電極膜は透明なＩＴＯの薄
膜で形成され、導通部材を介してケースにアースされた
構成を有している。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を、図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の電子
機器に使用される透光形太陽電池の平面図である。透光
形太陽電池１０（以下、太陽電池１０と記載する）は、
ガラスやアクリル板等の透明性の高い透明基板１２を基
材として形成される。図１に示す太陽電池１０は円形状
の透明基板１２を基材としているが、透明基板１２とし
ては、この太陽電池１０を使用する電子機器の表示部材
２２（図１中仮想線で示す）の形状に合わせて、円形、
楕円形、矩形、多角形及び不定形等、種々の形状のもの
を用いることが出来る。

【００１０】透明基板１２の表面には、その周縁に沿っ
て、複数（この実施形態では四つ）の導電部１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、が配置される。これら四つの導
電部１４ａ〜１４ｄのうち、両端に位置する導電部１４
ａ、１４ｄ、には、その端部に、太陽電池１０から電力
を取り出すための出力端子１６ａ、１６ｂが形成されて
いる。導電部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、この
太陽電池１０が使用される電子機器の表示部材２２より
も外側に配置するのが好ましい。

【００１１】なお、導電部１４ａ〜１４ｄ及び接続部１
５は、銅やアルミ等の薄い導電膜と透明基板１２上にエ
ッチングすることによって形成することができるが、銅
箔やアルミ箔などの薄箔を透明基板１２上に貼り付けて
形成してもよい。また、銅やアルミに代えて、透明基板
１２上に透明な導電材料を塗布して形成しても良い。

【００１２】また、透明基板１２の表面には、隣り合う
導電部１４ａ、１４ｄ、又は導電部１４ｂ、１４ｃのい
ずれか一方の導電部（例えば１４ａ）から、透明基板１
２を横断して、他方の導電部（例えば１４ｄ）まで、直
線状の光発電セル１８が並行に複数本形成されている。
光発電セル１８は不等間隔で形成してもよいが、この実
施形態では、太陽電池１０の透明性をより高くするため
に、等しい間隔Ｓで形成されている。この間隔Ｓ及び間
隔Ｓに対する光発電セル１８の線幅は、光発電セル１８
を外観上目立たないようにして太陽電池１０の透明性を
高くすることができ、かつ、太陽電池１０によって電子
機器を動作させるのに必要な起電力を得ることができる
ものであるのがよい。例えば、間隔Ｓは約０．１ｍｍ、
この間隔Ｓに対する線幅が３％〜３０％、好ましくは５
％〜２０％の範囲内であるのがよい。

【００１３】なお、図１で示す光発電セル１８は、平行
な直線に形成されているが、これに限らず、波形、放射
状、半円状、梯子状等、種々の形態に形成することが可
能である。透明基板１２の形状や電子機器を作動させる
のに必要な起電力等を考慮して、最適な光発電セル１８
の形成形態を選択するのが好ましい。

【００１４】光発電セル１８の一端は、光発電セル１８
の延長線上にある二つの導電部１４ａ、１４ｄ、又は導
電部１４ｂ、１４ｃのいずれか一方に接続される。図１
に示すように、導電部１４ａ、１４ｄ又は導電部１４
ｂ、１４ｃに接続される光発電セル１８を交互に配置し
て、各導通部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに接続さ
れる光発電セル１８の総面積が、それぞれ等しくなるよ
うにするのが好ましい。

【００１５】導通部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの
うち、一つの導電部に接続された光発電セル１８によっ
て発電される電圧が約０．４Ｖ〜０．６Ｖであれば、四
つの導通部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを直列に接
続することで、電子機器を駆動させるのに十分な約１．
６Ｖ〜２．４Ｖの電圧を得ることができる。このよう
に、光発電セル１８を接続した導電部を複数設け、これ
らの導電部を直列に接続することで、電子機器を動作さ
せるのに十分な電力を得ることができる。

【００１６】光発電セル１８の他端は、その延長線上に
ある他方の導電部の近傍まで延びている。例えば、一端
が導通部１４ｃに接続された光発電セル１８は、透明基
板１２を横切り、電子機器の表示部材２２を越えて、導
通部１４ｃに向かい合う他方の導通部１４ｂの手前まで
延びている。光発電セル１８の他端と他方の導電部との
間のギャップｇは、可能な限り狭いものであることが好
ましい。ギャップｇには光発電セル１８が形成されず、
透明度の高い部分であるから、このような透明度の高い
ギャップｇが透明基板１２の周縁に集まることで、太陽
電池１０に色ムラができやすくなるからである。

【００１７】図２は、上記構成の太陽電池１０を、電子
機器の一例である腕時計に利用した実施形態にかかわ
り、この腕時計の平面図である。この腕時計２０の表示
部材２２は、指針と文字盤とを有するアナログ表示部材
である。

【００１８】表示部材２２は、時を表す時針２４、分を
表す分針２６及び秒を表す秒針２８とからなる指針と、
表示部材２２の周縁に沿って配置された時刻を表示する
ための文字、模様等からなる目盛り２３を有する文字盤
とからなる。この実施形態では、図1の太陽電池１０
が、表裏を反転させて腕時計２０に取り付けられる。す
なわち、太陽電池１０は、導電部１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄ及び光発電セル１８を形成した表面を下に向
けた状態で、腕時計２０に取り付けられる。また、この
実施形態の太陽電池１０は、腕時計２０の表示部材２２
よりも大きく形成されている。太陽電池１０の導電部１
４ａ〜１４ｄは、外装ケース３０の内側に張り出し形成
された見切り部３０ａによって、外側から容易に見るこ
とができないように隠されている。

【００１９】この実施形態の腕時計２０は、太陽電池１
０を構成する透明基板１２の裏側に透明電極膜（ＩＴＯ
膜）８０が形成され、さらに時刻を表す目盛り２３が刻
印又は印刷等されている。したがって、この実施形態で
は、透明基板１２の裏面と目盛り２３とで、アナログ表
示部材の文字盤を形成している。もちろん、目盛り２３
は透明基板１２の裏面に限らず、表面に設けるものとし
てもよい。また、目盛り２３を光発電セルで形成しても
良い。時針２４、分針２６及び秒針２８を駆動させるム
ーブメント４２は腕時計２０の中央に配置され、外装ケ
ース３０の内周面から延びる4つのリブ部分１９ａ、１
９ｂ、１９ｃ、１９ｄによって支持されている。リブ部
分１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、それぞれ時針２
４が１２時、３時、６時及び９時を示す位置に設けられ
ていて、この腕時計２０の表示部材２２の一部を構成し
ている。

【００２０】なお、ムーブメント４２を腕時計２０の中
央で支持することができるのであれば、リブの数は４本
に限らず、１本〜３本又は５本以上としても良い。リブ
部分１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの間には、腕時計
２０の径方向に広がり、かつ、垂直方向に貫通する４つ
の空間部３２が形成されている。そして、この腕時計２
０では、裏蓋としてガラス板等の透明な基板を用いるこ
とで、空間部３２を通して、腕時計２０を上側から下側
まで（あるいは下側から上側まで）見通すことが可能に
なる。

【００２１】この様に構成された腕時計２０の太陽電池
１０部分の詳細を図３から図５を参照しながら説明す
る。図３は図２におけるＩ−Ｉ断面図、図４は太陽電池
１０の部分断面図、図５は導通バネの平面形状を示す平
面図である。図３に示すように、外装ケース３０の上面
には、風防ガラス３４、パッキン３５、導通バネ８２、
太陽電池１０及び太陽電池保持部材３６が取り付けられ
る。太陽電池１０は透明基板１２の風防ガラス３４側
に、透明電極膜８０と目盛り２３を構成し、図２に図示
しているムーブメント４２や秒針２８側に、光発電セル
１８を素子とする太陽電池１０が構成されている。

【００２２】図４はその太陽電池１０の断面構造を示す
断面図である。太陽電池１０は透明基板１２の１つの面
に、透明電極膜８０と目盛り２３を構成し、他方の面に
光発電セル１８を素子とする太陽電池１０が構成されて
いる。該透明電極膜８０は、一般的にＴ．Ｃ．Ｏ．（Tr
ansparent Conductive Oxideの略）と呼ばれ、その一
部にＩＴＯ膜（Indium Tin Oxideの略）が定義されて
いる。ＩＴＯ膜は酸化スズ（ＳｎＯ２）と酸化インジュ
ウム（ＩｎＯ３）の混合品であり、粉末状の微細結晶を
バインダーに混練させた液状の物を吹き付け塗装あるい
は塗りつけることで生成したり、蒸着法により結晶をイ
オン化して被覆させる方法で生成する。

【００２３】生成する厚さは薄膜であり、塗装の場合数
ミクロンメーター、蒸着の場合は、およそ１０００〜２
０００オングストローム（約０．０１〜０．０２ミクロ
ンメーター）である。色は無色透明であるが、その厚み
により又透過する光の波長により若干の特性が変化す
る。本発明で使用している範囲は無色透明で光のスペク
トルによる透過率の変化がおよそ一割減少する範囲すな
わち１０００〜２０００オングストローム（約０．０１
〜０．０２ミクロンメーター）の範囲内を使用してい
る。又、透明電極膜８０の導電性能を示す導電率は、表
面抵抗値で示すと数オームから数キロオームの範囲で使
用している。これは太陽電池１０の光発電セル１８の抵
抗値と等価あるいはそれ以下の抵抗値が必要なためであ
る。

【００２４】太陽電池１０の光発電セル１８側は、光発
電セル１８全体を被覆するアクリル樹脂等の透明な保護
膜８１が形成されており、一部に光発電セル１８を露出
させた部分に出力端子１６ａ、１６ｂが形成されてお
り、図３に示す接続部材６０に接して太陽電池１０の出
力を取り出す構成となっている。

【００２５】さらに、図３の太陽電池１０の透明電極膜
８０側には、透明電極膜８０に接して導通バネ８２が風
防ガラス３４側に構成され、パッキン３５を介して、風
防ガラス３４により断面固定されている。導通バネ８２
は薄板の金属部材からなり、図示していないが、断面方
向に弓形にカールしている為、パッキン３５を介して、
風防ガラス３４により断面方向に圧縮されることで太陽
電池１０の透明電極膜８０に圧接して導通をとってい
る。

【００２６】又導通バネ８２は図５にその平面形状を示
すが、円形のリング状の形状を成し、外周に複数の突起
状の導通部８２ａを有している。導通バネ８２の複数の
導通部８２ａを含む外形は、外装ケース３０の内径に対
し大きく構成され、導通バネ８２を外装ケース３０に組
み込んだ状態では、導通バネ８２は径方向に圧接されて
外装ケース３０との導通をはかり、全体には透明電極膜
８０と外装ケース３０との電気的な導通をはかってい
る。

【００２７】上記構成による作用としては、腕時計を腕
に装着した状態、あるいは装着するために腕時計を持っ
た状態での静電気等の電気的衝撃に対し、太陽電池１０
を保護する為である。人体に帯電する静電気は数千ボル
ト（Ｖ）に達するといわれているが、携帯中に回路を構
成する回路部品や時計機能が一部破壊される現象が発生
している。腕時計は腕に装着している場合や、装着する
ために時計を持つ時に、外装ケース３０や風防ガラス３
４を介して静電気が印加される場合がほとんどであり、
外装ケース３０から時計のムーブメント４２内や太陽電
池１０に入り込んで、素子や回路部品を破壊する危険が
ある。

【００２８】特に本発明の太陽電池１０の構成のよう
に、腕時計の表面に露出している風防ガラス３４の近傍
に配置された場合、常に静電気による電気衝撃を受ける
危険が高く、太陽電池１０も、薄膜のシリコン等を積層
して光発電セル１８を構成しているため、直接光発電セ
ル１８に数千Ｖの静電気が印加された場合、内部放電に
よるピンホール等の発生で素子が破壊してしまう危険が
あった。

【００２９】本発明の構成で、腕時計の外装ケース３
０、あるいは風防ガラス３４側またはプラでできた裏蓋
側から静電気が印加された場合、太陽電池１０の透明基
板１２に形成された透明電極膜８０から外装ケース３０
と導通している導通バネ８２を介して外装ケース３０に
抜ける構成となっている。つまり外装ケース３０や、風
防ガラス３４側またはプラでできた裏蓋側から静電気が
印加された静電気は、外装ケース３０に導通していない
光発電セル１８の一部に気中放電により印加される前
に、外装ケース３０と通電している導通バネ８２の接続
部８２ａを介して透明電極膜８０に流れ、外装ケース３
０戻ることで、静電気に対してのバイパス効果により、
太陽電池１０を静電気衝撃から守る作用となっている。

【００３０】又、前述のように透明電極膜８０の導電性
能を示す導電率は、表面抵抗値で示すと数オームから数
ｋオームの範囲で使用している。これは太陽電池１０の
光発電セル１８の抵抗値より等価あるいはそれ以下の抵
抗値となっており、より透明電極膜８０側に静電気を逃
がしやすい構成としている。

【００３１】本発明の実施の形態では、太陽電池１０の
透明基板１２の風防ガラス３４側に、透明電極膜８０を
構成し、ムーブメント４２側に、光発電セル１８を素子
とする太陽電池１０が構成されている、としたが、透明
電極膜８０を光発電セル１８側に絶縁部材を介して構成
したり、透明基板の側面を含む両面に形成したり、ある
いは風防ガラス面に構成しても耐静電気のバイパス作用
には影響がない。

【００３２】又、透明電極膜８０が構成されている透明
なフイルム状の基板を、別部材として、太陽電池１０近
傍に太陽電池１０の全体を覆う面積に配置したり、ある
いはリング状に配置し、外装ケース３０と通電すること
により、同等の作用を得ている。

【００３３】本発明の実施の形態では、光発電セル１８
を細線状に構成した透明性高い太陽電池１０に透明電極
膜８０を構成した、としたが、一般に使用されている透
明性の無いフイルムベースのソーラーセルや、ガラス基
板に全面に構成されたソーラーセルも、シリコンの薄膜
により光発電セルが構成されている例がほとんどであ
り、当然、人体に帯電する静電気等の印加による電機的
衝撃により、その面積によりレベルの差があるが、ピン
ホール等の発生の危険がある。その静電気から太陽電池
を守るため、バイパスとしての導電部材が必要であり、
その導伝部材に代わって、透明電極膜８０を光発電セル
の入光側に構成する事が可能であり、その分デザイン性
の広がりを保持する事ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば光発電セルをきわめて細くして表示部材のほぼ全
面を横切るように構成することによって透明性を向上さ
せた太陽電池を用いることによって、電子機器、特に時
計のデザイン選択の自由度を大幅に向上させることがで
きる。

【００３５】また、時計の径方向に広がり、かつ、垂直
方向に貫通する空間を形成するとともに、時計の裏蓋に
も透明なガラスを用いることで、上側から下側までを見
通すことのできる斬新なデザインの時計を得ることがで
き、利用者の遊び心を満足させせることが出来るように
なり、光発電セルの表面、或いは近傍に透明電極膜を構
成し、外装ケースと導通させることにより、人体に発生
する静電気等の外的環境から前記電子機器を守る、耐力
のある電子機器を提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子機器に使用される透光形太陽電池
の平面図である。

【図２】本発明の太陽電池を、電子機器の一例である腕
時計に利用した実施形態にかかり、腕時計の平面図であ
る。

【図３】本発明の実施形態における、図２のＩ−Ｉ断面
図である。

【図４】本発明の実施形態における太陽電池の部分断面
図である。

【図５】本発明の実施形態における図５は導通バネの平
面形状を示す平面図である。

【符号の説明】

１０太陽電池１２透明基板１４ａ〜１４ｄ導電部１５接続部１６ａ、１６ｂ出力端子１８光発電セル２０腕時計２３表示部２８秒針３０外装ケース３４風防ガラス３６太陽電池保持部材４２ムーブメント６０接続部材８０透明電極膜８１保護コート８２導通バネ８２ａ接続部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池を備え、この太陽電池により発
電された電力によって駆動される装置を有する電子機器
において、前記太陽電池は、セル基板と、このセル基板の周囲に設
けられ直列に接続された複数の導電部と、前記セル基板
上に適宜の間隔で複数形成され且つ前記導電部に接続さ
れた細線状の光発電セルを有し、前記セル基板は前記光
発電セルの配設される部分に透明部分を形成すると共
に、前記セル基板上又はセル基板近傍に透明電極膜を形
成し、該透明電極膜を前記装置のアースと接続したこと
を特徴とする電子機器。
【請求項２】前記透明電極膜は、前記セル基板の光発
電セル形成面と反対側に形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】前記透明電極膜は、前記セル基板の光発
電セル形成面と反対側の基板面上に形成されていること
を特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】前記透明電極膜は、前記セル基板の光発
電セル形成面側に形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の電子機器。
【請求項５】前記透明電極膜は、導通部材を介してケ
ースにアースされていることを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の電子機器。
【請求項６】前記透明電極膜は、透明なＩＴＯの薄膜
で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項
５のいずれかに記載の電子機器。