JP2007232625A - Electronic timepiece with ring-like solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風防ガラスと文字板との間に配した見切リングの外周に、リング状太陽電池を光学接着して、見切リングを透過する光を採光して、リング状太陽電池で光電変換する様にしたリング状太陽電池付電子時計に関する。 In the present invention, a ring-shaped solar cell is optically bonded to the outer periphery of a parting ring arranged between a windshield and a dial, and light passing through the parting ring is collected and photoelectrically converted by the ring-shaped solar cell. The present invention relates to an electronic timepiece with a ring-shaped solar cell.
太陽電池付電子時計は、光エネルギーを電気エネルギーに変換して時計駆動に利用するため、一般のクオーツ時計に内蔵される電池の消耗により、駆動が突然停止してしまうという心配がない。また、光エネルギーがある限り発電を続けることが可能であるので、電池の交換が不要である。そのため、この時計から廃棄電池が発生することもないので、この電子時計は環境負担が小さいなどの利点を有している。 Since an electronic timepiece with a solar battery converts light energy into electric energy and uses it for timepiece driving, there is no concern that the driving suddenly stops due to battery consumption in a general quartz timepiece. Moreover, since it is possible to continue power generation as long as there is light energy, it is not necessary to replace the battery. For this reason, no waste battery is generated from the timepiece, and this electronic timepiece has advantages such as a low environmental burden.
通常、使われている太陽電池付電子時計の構造は、多くの発電効率を得るために文字板上に太陽電池を剥き出しにして配置したり、文字板の裏面に太陽電池を配置していた。この構造における文字板は、透明もしくは半透明である必要があるため、その文字板材料が限定されてしまう。しかも、十分な光を太陽電池に導く必要があるために、光透過を阻害するデザインを文字板表面に付加することができない。つまり、従来のリング状太陽電池付電子時計は、文字板のデザイン性に制約を受けるものであった。 Usually, the structure of an electronic timepiece with a solar cell used has been arranged with the solar cell exposed on the dial or a solar cell on the back of the dial in order to obtain much power generation efficiency. Since the dial in this structure needs to be transparent or translucent, the dial material is limited. In addition, since it is necessary to guide sufficient light to the solar cell, a design that inhibits light transmission cannot be added to the dial surface. In other words, the conventional electronic timepiece with a ring-shaped solar cell is restricted by the design of the dial.
そこで、文字板のデザイン性を重視して、風防ガラスと文字板との間の隙間の文字板最外周部に、短冊状の可撓性の樹脂基板上に光電変換層が形成された、リング状太陽電池を設置したリング状太陽電池付電子時計構造が提案された(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a ring in which a photoelectric conversion layer is formed on a strip-like flexible resin substrate at the outermost peripheral portion of the dial in the gap between the windshield and the dial with emphasis on the design of the dial. An electronic timepiece structure with a ring-shaped solar cell in which a cylindrical solar cell is installed has been proposed (for example, see Patent Document 1).
この従来のリング状太陽電池付電子時計は、文字板下に太陽電池を配置するのではなく、文字板の最外周の位置に、この文字板に対して略鉛直してリング状太陽電池を配置しているので、前述した文字板を透明もしくは半透明とする必要がない。そのため、例えば文字板の材料に高反射性の金属材料を用いたり、視認側表面に多彩なインク層を設けた文字板を用いることができ、デザイン性に優れた電子時計とすることができる。 In this conventional electronic timepiece with ring-shaped solar cells, a solar cell is not disposed under the dial, but a ring-shaped solar cell is disposed substantially vertically with respect to the dial at the outermost position of the dial. Therefore, it is not necessary to make the dial described above transparent or translucent. For this reason, for example, a highly reflective metal material can be used as the dial material, or a dial plate having various ink layers on the surface on the viewing side can be used, and an electronic timepiece excellent in design can be obtained.
この従来のリング状太陽電池付電子時計は、文字板の外縁部に断面形状が三角形の見切リングが設置されおり、この見切リングの外縁部に所定の間隙を持ってリング状太陽電池が配設される。そして、文字板の中央部に配した貫通口を介して、ムーブメントに接続された指針を運針させて、リング状太陽電池により蓄電された電力を使って、使用者が風防ガラスを透かして時刻を表示できるようになっている。 In this conventional electronic timepiece with a ring-shaped solar cell, a parting ring having a triangular cross-section is installed on the outer edge of the dial, and the ring-shaped solar cell is arranged with a predetermined gap on the outer edge of the parting ring. Is done. Then, the pointer connected to the movement is moved through the through hole arranged in the center of the dial, and the user uses the electric power stored by the ring-shaped solar cell to see the windshield and time. It can be displayed.
この様に構成されたリング状太陽電池付電子時計におけるリング状太陽電池の構成は、樹脂製の基板上に下部電極と光電変換層と上部電極と絶縁保護膜とが順次形成されており、この絶縁保護膜の表面が見切リングと対向して配置される。なお、この絶縁保護膜は、主にスクリーン印刷法によって形成することができる(例えば、特許文献2〜6参照)。 The structure of the ring-shaped solar cell in the electronic timepiece with the ring-shaped solar cell configured as described above is such that a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and an insulating protective film are sequentially formed on a resin substrate. The surface of the insulating protective film is disposed to face the parting ring. In addition, this insulating protective film can be mainly formed by the screen printing method (for example, refer patent documents 2-6).
しかしながら、風防ガラスと文字板との間に配した見切リングの外周部に沿って、リング状太陽電池を所定の間隙を持って設置しただけでは、見切リングとリング状太陽電池との間に存在する空気層によって入射した光が見切リングと空気層間の界面と、空気層とリング状太陽電池との間の界面で反射して、光の利用効率が減少する。その結果、太陽電池のエネルギー損失を引き起こす。即ち、見切リングとリング状太陽電池との間に存在する空気層との界面によって太陽エネルギーの利用効率が低下し、所望の起電力が得られないという問題が発生してしまう。 However, if a ring-shaped solar cell is installed with a predetermined gap along the outer periphery of the parting ring placed between the windshield and the dial, it exists between the parting ring and the ring-shaped solar cell. The incident light by the air layer is reflected at the interface between the parting ring and the air layer and the interface between the air layer and the ring-shaped solar cell, so that the light use efficiency is reduced. As a result, energy loss of the solar cell is caused. That is, the use efficiency of solar energy is lowered due to the interface between the parting ring and the air layer existing between the ring-shaped solar cells, and a problem that a desired electromotive force cannot be obtained occurs.
この対策として所望の起電力を得るためにリング状太陽電池の幅を広くして面積を大きくすることが考えられるが、その結果、時計ケースの厚みが増すことになり、リング状太陽電池付電子時計においては薄型デザインの美観を備えた時計を提供することが困難となり、好ましくない。 In order to obtain a desired electromotive force, it is conceivable to increase the width of the ring-shaped solar cell to increase the area, but as a result, the thickness of the watch case increases, and the ring-shaped solar cell-equipped electron In a timepiece, it is difficult to provide a timepiece having a thin design aesthetic, which is not preferable.
そこで、本発明は、上記課題を解決し、風防ガラスと文字板との間に配した見切リングの外周部に沿ってリング状太陽電池を設置する際に、見切リングとリング状太陽電池間に存在する空気層との界面によって入射した光が反射して、光の利用効率が減少することが無く、所望の起電力を得ることのできる薄型のリング状太陽電池付電子時計を提供することを目的とする。 Then, this invention solves the said subject, and when installing a ring-shaped solar cell along the outer peripheral part of the parting ring distribute | arranged between the windshield and the dial plate, between this parting ring and a ring-shaped solar cell. To provide a thin electronic watch with a ring-shaped solar cell capable of obtaining a desired electromotive force without reflecting incident light reflected by an interface with an existing air layer and reducing light use efficiency. Objective.
上記課題を解決するため本発明のリング状太陽電池付電子時計は、下記記載の手段を使用する。 In order to solve the above problems, the electronic timepiece with a ring-shaped solar cell of the present invention uses the following means.
本発明のリング状太陽電池付電子時計は、風防ガラスと文字板との間に配した見切リングの外周に、リング状太陽電池を光学接着することで、見切リングを透過する光を採光してリング状太陽電池で光電変換する様にしたリング状太陽電池付電子時計において、下部電極と、光電変換層と、上部電極と、硬化処理後に表面が粘着性を有する絶縁保護膜とが、可撓性基板上に順次形成されてなり、絶縁保護膜の表面に形成された粘着面によって、見切リングとリング状太陽電池とを光学接着することを特徴とするものである。 The electronic timepiece with a ring-shaped solar cell of the present invention is configured to optically bond a ring-shaped solar cell to the outer periphery of a parting ring disposed between a windshield and a dial plate, thereby collecting light transmitted through the parting ring. In an electronic timepiece with a ring-shaped solar cell that performs photoelectric conversion with a ring-shaped solar cell, a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and an insulating protective film whose surface is adhesive after curing treatment are flexible. The parting ring and the ring-shaped solar cell are optically bonded to each other by the adhesive surface formed on the surface of the insulating substrate and formed on the surface of the insulating protective film.
また、本発明のリング状太陽電池付電子時計は、絶縁保護膜が、アクリル系の光硬化性樹脂により形成されていることを特徴とするものである。 The electronic timepiece with a ring-shaped solar cell according to the present invention is characterized in that the insulating protective film is formed of an acrylic photocurable resin.
ここで言う光学接着とは、リング状太陽電池と接触する透明な見切リングとの間に空気層が残らないように接合し、両者の界面における光の反射、減衰、屈折等が起こらないような接合を意味する。 Optical bonding here refers to bonding so that no air layer remains between the transparent parting ring in contact with the ring-shaped solar cell, so that light reflection, attenuation, refraction, etc. do not occur at the interface between the two. It means joining.
上記構成及び手段を採用することで、風防ガラスと文字板との間に配した見切リングの外周部に沿ってリング状太陽電池を設置する際に、見切リングと表面に粘着性を有する絶縁保護膜を備えたリング状太陽電池は密接に接合し、その間には空気層が存在しなくなる。そのため、見切リングとリング状太陽電池間に存在する空気層との界面による光の反射が無くなり、光の利用効率が減少しなくなる。即ち、太陽電池におけるエネルギー損失を引き起こさず、利用効率の低下が無くなる。その結果、所望の起電力を得ることのできる薄型のリング状太陽電池付電子時計を提供することができる。 By adopting the above configuration and means, when installing a ring-shaped solar cell along the outer periphery of the parting ring placed between the windshield and the dial, insulation protection has adhesiveness on the parting ring and the surface Ring-shaped solar cells with membranes are intimately joined and there is no air layer between them. Therefore, light is not reflected by the interface between the parting ring and the air layer existing between the ring-shaped solar cells, and the light utilization efficiency does not decrease. That is, energy loss in the solar cell is not caused, and use efficiency is not reduced. As a result, a thin electronic timepiece with a ring-shaped solar cell capable of obtaining a desired electromotive force can be provided.
なお、本発明のリング状太陽電池付電子時計の技術は、腕時計に限らず、懐中時計、携
帯電話、各種表示装置、測定装置、カード、電卓など、リング状太陽電池搭載可能なすべての電子機器において適用できる。
The technology of the electronic timepiece with a ring-shaped solar cell according to the present invention is not limited to a wristwatch, and all electronic devices that can be mounted with a ring-shaped solar cell, such as a pocket watch, a mobile phone, various display devices, a measuring device, a card, and a calculator. Applicable in
本発明のリング状太陽電池付電子時計は、風防ガラスと文字板との間に配した見切リングの外周に、リング状太陽電池を光学接着して、見切リングを透過する光を採光して、リング状太陽電池で光電変換する様に構成されたリング状太陽電池付電子時計において、リング状太陽電池が、下部電極と、光電変換層と、上部電極と、硬化処理後に表面が粘着性を有する絶縁保護膜とが、順次可撓性基板上に形成されている構成を採用してなるものである。以下に、このリング状太陽電池付電子時計の具体的な構成例について詳細に説明する。 The electronic timepiece with a ring-shaped solar cell of the present invention is obtained by optically bonding the ring-shaped solar cell to the outer periphery of the parting ring arranged between the windshield and the dial, and collecting the light transmitted through the parting ring, In an electronic timepiece with a ring-shaped solar cell that is configured to perform photoelectric conversion with a ring-shaped solar cell, the ring-shaped solar cell has a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and a surface that is adhesive after curing. The insulating protective film employs a structure in which the insulating protective film is sequentially formed on the flexible substrate. Below, the specific structural example of this electronic timepiece with a ring-shaped solar cell is demonstrated in detail.
まず、本発明に係る太陽電池付電子時計の構成について説明をする。図1(a)は、本発明のリング状太陽電池付電子時計の正面図を示し、本図(b)は、(a)図におけるA−A’断面図を示している。また(c)図は本発明のリング状太陽電池付電子時計に用いるリング状太陽電池の斜視図を示している。 First, the configuration of the electronic timepiece with solar cell according to the present invention will be described. Fig.1 (a) shows the front view of the electronic timepiece with a ring-shaped solar cell of this invention, and this figure (b) has shown A-A 'sectional drawing in Fig.1 (a). FIG. 2C shows a perspective view of a ring-shaped solar cell used in the electronic timepiece with the ring-shaped solar cell of the present invention.
図1(a)に示す様に、本発明のリング状太陽電池付電子時計を構成する文字板5は円形状であり、文字板5の最外周部に見切リング3を設置する。
As shown in FIG. 1A, the
また、図1(b)に示すように、このリング状太陽電池付電子時計は、時計ケース7に取り付けられた風防ガラス1と、その風防ガラス1と文字板5との隙間であり、この文字板5の最外周に透光性の見切リング3を配置し、更にその見切リング3の外周部に光学接着させて、空気層を介在しない状態でリング状太陽電池2を配置している。これにより、風防ガラス1を透過して文字板5と風防ガラス1間で反射を繰り返した光、または風防ガラス1を透過した直接光がこの透光性の見切リング3に入射し、この見切リング3を透過した光を前述したリング状太陽電池2に入射させることができる。これらの入射光により光電交換した電力が、文字板5下に配設したムーブメント6に搭載された二次電池(図示せず)に蓄電される。
Moreover, as shown in FIG.1 (b), this electronic timepiece with a ring-shaped solar cell is the
また、文字板5には、ほぼ中心部に指針軸を通すだけの貫通孔が設けられており、図示しない二次電池により得られる電圧を昇圧するための昇圧回路と、指針4を駆動するための駆動回路を有するムーブメント6により指針4を回転駆動できるようになっている。
Further, the
そして、図1(c)に示すように、このリング状太陽電池2は円形形状であり、両端部にリング状太陽電池2で発電した起電力を取り出すための電力取り出し用電極8a、8bが配置されている。
And as shown in FIG.1 (c), this ring-shaped
なお、電子時計を駆動でき、かつ正確な計時を維持するために必要な電力を生成するための光量は、使用するリング状太陽電池2の変換効率により異なる。そこで、このリング状太陽電池2で採光できる必要な光量に合わせて、見切リング3と、リング状太陽電池2とを構成する上下電極および光電変換層を設計する必要がある。
Note that the amount of light for generating the electric power necessary to drive the electronic timepiece and maintain accurate timing varies depending on the conversion efficiency of the ring-shaped
本発明で使用する見切リング3は、リング状太陽電池2で行なわれる光電変換効率を高くする波長帯域の光量を極力減衰しない様に設計された部材により構成される。通常は、電子時計に用いられるリング状太陽電池2は、蛍光灯下で最も発電効率が高くなる様に設計されるため、可視光域の波長の光が減衰しない様に見切リング3が設計されている。
The
次に、このリング状太陽電池2について、下記に詳細に説明をする。図2(a)はリング状太陽電池2の構成を示す断面図である。図2(b)はリング状太陽電池2を見切リン
グ3に光学接着した状態を示す断面図である。
Next, the ring
本発明の太陽電池付電子時計で用いるリング状太陽電池2は、図2(a)に示す様に、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムやPEN(ポリエチレンナフタレート)フィルムからなる可撓性樹脂製の基板10上に、AlやTiで形成された下部電極11と、アモルファスシリコン層からなる光電変換層12と、ITO(インジウム錫酸化物)で形成された上部電極13と、硬化処理後に表面が粘着性を有する絶縁保護膜14とを順に積層した構造を採用している。尚、光電変換層12の接合構造は、pin接合構造、pn接合構造、ヘテロ接合構造、ショットキー型構造、多重接合構造等のいずれの構成でも構わない。その後、詳細は略すがフォトリソグラフィ法、ドライエッチング法を採用して、光電変換層12と上部電極13とを同じパターンにして形成してなる。
As shown in FIG. 2 (a), the ring-shaped
次に、本発明のリング状太陽電池の上部電極13上に形成する、硬化処理後に表面が粘着性を有する絶縁保護膜14について説明する。図2(a)に示す様に絶縁保護膜14は上部電極13上に形成されるが、本発明では、アクリル系の光硬化性樹脂をスクリーン印刷法によって形成する。アクリル系の光硬化性樹脂を選択した理由は、以下の通りである。 Next, the insulating protective film 14 formed on the upper electrode 13 of the ring-shaped solar cell of the present invention and having a sticky surface after the curing process will be described. As shown in FIG. 2A, the insulating protective film 14 is formed on the upper electrode 13, but in the present invention, an acrylic photocurable resin is formed by a screen printing method. The reason for selecting the acrylic photocurable resin is as follows.
本発明では、図2(b)に示す様に、見切リング3とリング状太陽電池2との間の空気層との界面での入射光の反射が無くなり、太陽電池のエネルギー損失を引き起こすことがなく、しかも所望の起電力を得ることのできる薄型のリング状太陽電池付電子時計を提供するためには、風防ガラス1と文字板5との間に配した見切リング3の外周部に沿ってリング状太陽電池を設置する際に、見切リング3と硬化処理後に表面が粘着性を有する絶縁保護膜14を有するリング状太陽電池2を光学接着し、その間に存在する空気層を無くす必要がある。
In this invention, as shown in FIG.2 (b), reflection of incident light in the interface with the air layer between the
そのための絶縁保護膜14として本発明者が種々の材料について検討した結果、アクリル系の光硬化性樹脂が最適であることが分かった。通常、アクリル系の光硬化樹脂は酸素存在下では、酸素による硬化阻害反応によって、光硬化が困難である。そのため窒素ガスの様な酸素を含有しない不活性ガス雰囲気で光硬化させる。但し、樹脂表面にはタックと称される僅かな粘着性が残存する。本発明はこの表面に残存する粘着性を、見切リング3と絶縁保護膜14を有するリング状太陽電池2の間に存在する空気層を無くした状態で光学接着させるために利用したものである。
As a result of studying various materials by the inventor as the insulating protective film 14 for that purpose, it has been found that an acrylic photocurable resin is optimal. Usually, an acrylic photo-curing resin is difficult to be photo-cured in the presence of oxygen due to a curing inhibition reaction by oxygen. Therefore, photocuring is performed in an inert gas atmosphere that does not contain oxygen such as nitrogen gas. However, slight adhesiveness called tack remains on the resin surface. In the present invention, the adhesiveness remaining on the surface is used for optical adhesion in a state in which the air layer existing between the
アクリル系の光硬化樹脂は、スクリーン印刷法によって形成することができるが、スピンコート法などの他の塗布方法でも良い。また、アクリル系光硬化樹脂からなる絶縁保護膜14の膜厚は、10μmから100μmが適当である。これは10μm以下では充分な絶縁性を得ることが困難であり、100μm以上では絶縁保護膜14表面の凹凸や応力による反りが顕著となり、これらが原因で見切リング3と絶縁保護膜14との間に再び空気層を介在させてしまう虞があるからである。
The acrylic photo-curing resin can be formed by a screen printing method, but may be another coating method such as a spin coating method. Also, the film thickness of the insulating protective film 14 made of acrylic photo-curing resin is suitably 10 μm to 100 μm. When the thickness is 10 μm or less, it is difficult to obtain sufficient insulation, and when the thickness is 100 μm or more, the surface of the insulating protective film 14 is conspicuous and warping due to stress becomes remarkable, which causes the clearance between the
アクリル系光硬化樹脂からなる絶縁保護膜14表面の粘着性を数値評価することは困難であるが、見切リングと光学接着させるためには充分な粘着性を有している。さらに、好ましくは約1kgf/cm2 以上の圧力を印加して光学接着させるほうが良い。その際に約50℃以上の温度雰囲気で行なうとより強力な接合力を得ることができる。また、本発明では文字板5が円形状の文字板5(図1(a)参照)を有するリング状太陽電池付電子時計について説明したが、これに限定されるものではなく、文字板5が四角形のような異形文字板に対しても適用できる。
Although it is difficult to numerically evaluate the adhesiveness of the surface of the insulating protective film 14 made of an acrylic photo-curing resin, it has sufficient adhesiveness to optically adhere to the parting ring. Further, it is preferable to apply a pressure of about 1 kgf / cm 2 or more for optical adhesion. In that case, if it is performed in an atmosphere of about 50 ° C. or higher, a stronger bonding force can be obtained. Further, in the present invention, the electronic timepiece with a ring-shaped solar cell in which the
この様に、本発明の構成によれば、見切リング3と硬化処理後に表面が粘着性を有する
絶縁保護膜14を有するリング状太陽電池2は密接に光学接着し、その間には空気層が存在しなくなるので、入射光の空気層界面による反射が無くなり、太陽電池のエネルギー損失を引き起こすことがなく、所望の起電力を得ることのできる薄型のリング状太陽電池付電子時計を提供することが可能となる。
Thus, according to the configuration of the present invention, the ring-shaped
1 風防ガラス
2 リング状太陽電池
3 見切リング
4 指針
5 文字板
6 ムーブメント
7 時計ケース
8a、8b、電力取り出し用電極
10 基板
11 下部電極
12 光電変換層
13 上部電極
14 絶縁保護膜
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記リング状太陽電池は、下部電極と、光電変換層と、上部電極と、硬化処理後に表面が粘着性を有する絶縁保護膜とが、可撓性基板上に順次形成されてなり、
前記絶縁保護膜の表面に形成された粘着面によって、前記見切リングと前記リング状太陽電池とを光学接着することを特徴とするリング状太陽電池付電子時計。 A ring-shaped solar cell is optically bonded to the outer periphery of the parting ring placed between the windshield and the dial so that light passing through the parting ring is collected and photoelectrically converted by the ring-shaped solar cell. In an electronic watch with a ring-shaped solar cell,
The ring-shaped solar cell is formed by sequentially forming a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and an insulating protective film having a sticky surface after curing treatment on a flexible substrate,
An electronic timepiece with a ring-shaped solar cell, wherein the parting ring and the ring-shaped solar cell are optically bonded by an adhesive surface formed on the surface of the insulating protective film.
2. The electronic timepiece with a ring-shaped solar cell according to claim 1, wherein the insulating protective film is formed of an acrylic photocurable resin.
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