JP2019060847A - 電子時計 - Google Patents

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Abstract

【課題】文字板を表面側から見たときの外観を向上できる電子時計を提供する。【解決手段】電子時計は、光透過性を有する文字板と、文字板の裏面側に設けられた太陽電池50と、太陽電池50の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナ110と、を備え、太陽電池50は、発電を行う1つ以上のソーラーセル55、および、アンテナ110が受信する電波を透過させる第1非発電部A1を備え、ソーラーセル55は、金属電極512と、金属電極512の文字板側に積層された半導体層513と、半導体層513の文字板側に積層された透明電極514とを備え、第1非発電部A1には、金属電極512および透明電極514が設けられず、かつ、少なくとも一部に半導体層513が設けられ、太陽電池50は、さらに、第1非発電部A1における半導体層513の文字板側に、光透過率を調整する非導電性部材515を備えている。【選択図】図8

Description

本発明は、太陽電池を備える電子時計に関する。
従来、光透過性を有する文字板の裏面側に、半導体層および電極が積層されて形成された太陽電池が設けられ、太陽電池の裏蓋側に衛星信号を受信するアンテナが設けられた電子時計がある(例えば、特許文献1,2参照)。
特許文献1の電子時計では、太陽電池の電極によりアンテナが受信する電波が遮られないよう、文字板側から見た平面視において、太陽電池はアンテナと重ならない位置に設けられている。太陽電池は、半導体層が濃紫色を有し、文字板を表面側から見たとき、文字板を通して太陽電池の色が透けて見える。このため、特許文献1の電子時計では、文字板を表面側から見たとき、太陽電池が設けられている領域と、太陽電池が設けられていない領域とで色が違って見える。当該電子時計では、この色の違いがなくなるよう、文字板の裏面側に、前記平面視において太陽電池が設けられていない位置に着色部を有する遮光シートが設けられている。
特許文献2の電子時計では、太陽電池は、裏蓋から文字板に向かう方向に順番に積層された、金属電極と、半導体層と、透明電極とを備えている。そして、第2実施形態の電子時計では、文字板側から見た平面視において、アンテナと重なる位置にも、太陽電池が設けられている。当該電子時計では、太陽電池の電極によりアンテナが受信する電波が遮られないよう、前記平面視において太陽電池のアンテナと重なる位置には金属電極および透明電極が設けられていない。そして、文字板を表面側から見たとき、文字板を通して全体的に色が同じになるように、太陽電池のアンテナと重なる位置に、半導体層が設けられている。
特開2012−211895号公報 特開2010−96707号公報
しかしながら、特許文献1の電子時計では、太陽電池と遮光シートの着色部とでは材質が異なったり、文字板からの距離が太陽電池と遮光シートとでは異なるため、文字板を表面側から見たとき、太陽電池が設けられている領域と、太陽電池が設けられていない領域とでは、すくなからず色や質感が違って見えるという問題がある。また、太陽電池以外の別部材である遮光シートが必要となり、遮光シートを固定する為に構造が複雑になったり、電子時計が厚くなったり、コストが増大する問題点がある。
また、特許文献2の電子時計では、太陽電池のアンテナと重なる位置に半導体層が設けられているため、文字板を表面側から見たとき、アンテナが設けられていない領域と、アンテナが設けられている領域との色の違いを小さくできる。
しかしながら、太陽電池のアンテナと重なる位置では、透明電極が設けられていないため、文字板側から半導体層に入射する光、および、半導体層により文字板側に反射される光が、透明電極で吸光されることがない。
このため、アンテナと重なる位置が、アンテナと重ならない位置よりも明るく見え、アンテナと重なる位置と、アンテナと重ならない位置とでは、僅かに色が違う。
このため、文字板を表面側から見たときにも、文字板を通して太陽電池が透けて見えるので、アンテナと重なる位置が、アンテナと重ならない位置よりも明るく見え、アンテナと重なる位置と、アンテナと重ならない位置とでは、僅かに色が違って見えるという問題がある。
本発明の目的は、文字板を表面側から見たときの外観を向上できる電子時計を提供することにある。
本発明の電子時計は、光透過性を有する文字板と、前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極とを備え、前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層が設けられ、前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層の前記文字板側に、光透過率を調整する非導電性部材を備えていることを特徴とする。
本発明では、第1非発電部には、半導体層の文字板側に、光透過率を調整する非導電性部材が設けられている。そのため、第1非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができ、外観を向上できる。
なお、例えば、第1非発電部のうち、文字板を表面側から見たとき、電子時計が備えるダイヤルリングやケース等と重なり、視認されない部分がある場合、当該部分には半導体層および非導電性部材を設けなくてもよい。
本発明の電子時計は、光透過性を有する文字板と、前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極とを備え、前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層が設けられ、前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層の前記文字板側に、着色された非導電性部材を備えていることを特徴とする。
本発明では、第1非発電部には、半導体層の文字板側に、着色された非導電性部材が設けられている。そのため、当該非導電性部材を所定の光透過率になるように着色することで、第1非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができ、外観を向上できる。
また、非導電性部材は着色されているため、透明な場合と比べて光透過率が低い。このため、例えば非導電性部材を透明電極と同じ光透過率にする場合に、非導電性部材が透明の場合と比べて、非導電性部材を薄くできる。
本発明の電子時計は、光透過性を有する文字板と、前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層および前記保護層が設けられ、前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層および前記保護層の間に、非導電性部材を備えていることを特徴とする。
本発明では、第1非発電部には、半導体層の文字板側に、保護層とは異なる非導電性部材が設けられている。そのため、第1非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極および保護層を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができ、外観を向上できる。
本発明の電子時計は、光透過性を有する文字板と、前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、前記第1非発電部には、前記金属電極、前記透明電極および前記保護層が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層が設けられ、前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層の前記文字板側に、非導電性部材を備えていることを特徴とする。
本発明では、第1非発電部には、半導体層の文字板側に、保護層とは異なる非導電性部材が設けられている。そのため、第1非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極および保護層を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができ、外観を向上できる。
また、第1非発電部には保護層が設けられていないため、保護層が設けられている場合と比べて、第1非発電部の厚み寸法を小さくできる。
本発明の電子時計は、光透過性を有する文字板と、前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層および前記保護層が設けられ、前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記保護層の前記文字板側に、非導電性部材を備えていることを特徴とする。
本発明では、第1非発電部には、保護層の文字板側に非導電性部材が設けられている。ここで、非導電性部材は、厚み寸法を変えることで、光の透過率を調整することができる。そのため、非導電性部材の厚み寸法を調整することで、第1非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極および保護層を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。この際、非導電性部材は、最も文字板側に配置されるので、このような厚み寸法の調整がしやすい。そのため、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いをほぼなくすことができ、外観を向上できる。
本発明の電子時計は、光透過性を有する文字板と、前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層および前記保護層が設けられ、前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層および前記保護層の間に、非導電性部材を備え、前記保護層は積層された複数の層を有することを特徴とする。
本発明では、第1非発電部には、半導体層の文字板側に、保護層とは異なる非導電性部材が設けられている。そのため、第1非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極および保護層を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができ、外観を向上できる。
さらに、本発明では、保護層は積層された複数の層を有する。これにより、例えば、透明電極および非導電部材の文字板側に樹脂を塗布した層の上に、フィルムによる層を積層して保護層を形成することができる。そのため、透明電極と非導電部材との間の段差を樹脂による層で解消した上で、より均一性の高いフィルムで樹脂による層の文字板側を覆うことができる。これにより、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの質感を統一することができ、外観をより効果的に向上できる。
本発明の電子時計において、前記非導電性部材の吸光係数は、前記保護層の吸光係数よりも大きいことが好ましい。
本発明によれば、例えば非導電性部材の吸光係数が保護層の吸光係数と同じ場合と比べて、非導電性部材を透明電極と同じ光透過率にする場合に、非導電性部材の厚み寸法を小さくできる。
本発明の電子時計において、前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、前記太陽電池における前記ソーラーセルの間には、前記金属電極および前記透明電極が設けられていないセル分割部である第2非発電部が設けられ、前記第2非発電部の少なくとも一部には、前記半導体層が設けられていることが好ましい。
通常、セル分割部である第2非発電部には半導体層が設けられていない。
本発明では、セル分割部である第2非発電部の少なくとも一部にも半導体層が設けられているため、第2非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いを小さくできる。
なお、例えば、第2非発電部のうち、隣り合うソーラーセルの対向方向に沿った寸法が所定寸法以下の部分がある場合、文字板を表面側から見たとき、当該部分が位置する領域の色が、ソーラーセルが位置する領域の色と違っていても、色の違いが目立たない。このため、当該部分には、半導体層を設けなくてもよい。
本発明の電子時計において、前記第2非発電部における前記半導体層の前記文字板側には、非導電性部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、第2非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第2非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができる。
本発明の電子時計において、前記第1非発電部に設けられた前記非導電性部材と、前記第2非発電部に設けられた前記非導電性部材とは、同じ材質で構成されていることが好ましい。
本発明によれば、第1非発電部に設けられた非導電性部材および第2非発電部に設けられた非導電性部材を、例えば透明電極と同じ光透過率にする場合、各非導電性部材の厚み寸法を同じにできる。このため、例えば塗布等により各非導電性部材を一括で形成することができる。
本発明の電子時計において、前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、前記太陽電池における前記ソーラーセルの間には、前記金属電極および前記透明電極が設けられていないセル分割部である第2非発電部が設けられ、前記第2非発電部のうち、隣り合う前記ソーラーセルの対向方向に沿った寸法が所定寸法以下の第2非発電部には、前記半導体層が設けられていないことが好ましい。
セル分割部である第2非発電部のうち、前記対向方向に沿った寸法が所定寸法以下の第2非発電部は、太陽電池の当該第2非発電部が位置する領域の色が、ソーラーセルが位置する領域の色と違っていても、色の違いが目立たない。すなわち、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いはほぼない。
本発明によれば、当該第2非発電部に半導体層を設けないことで、ソーラーセル間で干渉が起こることを抑制でき、ソーラーセルの間隔をより狭くできる。これにより、各ソーラーセルの面積を広くでき、太陽電池の発電能力を向上できる。
本発明の電子時計において、前記太陽電池において、外周縁よりも内側に前記ソーラーセルは設けられ、前記太陽電池は、前記ソーラーセルと前記外周縁との間に第3非発電部を備え、前記第3非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられておらず、少なくとも一部には前記半導体層が設けられていることが好ましい。
本発明では、太陽電池において第3非発電部の少なくとも一部にも半導体層が設けられているため、太陽電池の第3非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができる。
なお、例えば、第3非発電部のうち、文字板を表面側から見たとき、電子時計が備えるダイヤルリングやケース等と重なり、視認されない部分がある場合、当該部分には半導体層を設けなくてもよい。
本発明の電子時計において、前記第3非発電部における前記半導体層の前記文字板側には、非導電性部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、第3非発電部において半導体層で反射され文字板側に出射される光の量と、ソーラーセルにおいて半導体層で反射され透明電極を透過して文字板側に出射される光の量との差を小さくできる。これにより、太陽電池の第3非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができる。
本発明の電子時計において、前記第1非発電部に設けられた前記非導電性部材と、前記第3非発電部に設けられた前記非導電性部材とは、同じ材質で構成されていることが好ましい。
本発明によれば、第1非発電部に設けられた非導電性部材および第3非発電部に設けられた非導電性部材を、例えば透明電極と同じ光透過率にする場合、各非導電性部材の厚み寸法を同じにできる。このため、例えば塗布等により各非導電性部材を一括で形成することができる。
本発明の電子時計において、前記第1非発電部は、前記文字板側から見た平面視において少なくとも前記アンテナと重なっていることが好ましい。
本発明によれば、アンテナの文字板側から入射する電波は、ソーラーセルの電極で遮られないため、例えばパッチアンテナやバーアンテナ等のアンテナの種類に依らずに、アンテナの受信性能を向上できる。
本発明の電子時計において、前記アンテナは、パッチアンテナであることが好ましい。
パッチアンテナは、例えばバーアンテナと比べてサイズが大きいため、太陽電池において、電極が設けられると、アンテナの受信性能が低下する部分が広範囲に及ぶ。すなわち、第1非発電部を広範囲に設ける必要がある。このため、太陽電池の第1非発電部の少なくとも一部が位置する領域と、ソーラーセルが位置する領域との色の違いをほぼなくし、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことで、外観を効果的に向上できる。
本発明の電子時計において、前記アンテナは、放射電極を備えたパッチアンテナであり、前記文字板側から見た平面視において、前記太陽電池には、前記放射電極の外周縁よりも内側に、前記半導体層と、前記放射電極よりもサイズが小さい前記透明電極とが設けられ、前記第1非発電部は、前記平面視において、前記透明電極を囲んで設けられていることが好ましい。
パッチアンテナでは、放射電極の外周縁に電流が集中するため、当該外周縁から電気力線が発生する。このため、前記平面視において、太陽電池における前記外周縁の内側に電極が設けられていても、当該電極がアンテナの受信性能に与える影響は小さい。このため、本発明では、太陽電池における前記外周縁の内側の位置には半導体層および透明電極を設け、当該位置とソーラーセルが設けられる位置との色の違いを小さくし、前記平面視において透明電極を囲む位置に第1非発電部を設ける。
この構成によれば、平面視において第1非発電部がアンテナと重なっている場合と比べて、第1非発電部の面積を小さくできる。これにより、太陽電池の第1非発電部が位置する位置と、ソーラーセルが位置する位置とで、僅かに色が違っていても、この違いを目立たなくすることができる。このため、例えば、文字板の透過率が高い場合においても、文字板を表面側から見たときには色の違いをほぼなくすことができ、外観を効果的に向上できる。
本発明の電子時計において、前記平面視において、前記太陽電池には、前記放射電極の前記外周縁よりも内側に、前記放射電極よりもサイズが小さい前記金属電極が設けられていることが好ましい。
太陽電池では、金属電極で反射された光が、僅かではあるが半導体層および透明電極を透過して文字板側に出射されるため、太陽電池の金属電極がある領域とない領域とでは、僅かに色が違って見える。
本発明では、太陽電池における放射電極の外周縁よりも内側に、ソーラーセルと同様に金属電極、半導体層、透明電極が設けられているため、太陽電池の放射電極の外周縁よりも内側の領域と、ソーラーセルが位置する領域とを同じ色にでき、文字板の表面側から文字板を通して太陽電池を見たときの色の違いをほぼなくすことができる。
本発明の電子時計において、前記第1非発電部は、前記文字板側から見た平面視において、前記太陽電池の外周縁まで連続し、前記平面視において、前記第1非発電部は前記アンテナに重なっていることが好ましい。
本発明によれば、第1非発電部よりも太陽電池の外周側にソーラーセルを設ける場合と比べて、前記平面視において、アンテナをケースに近づけて配置でき、アンテナの配置の自由度を向上できる。
本発明の電子時計において、前記文字板側から見た平面視において、前記アンテナの外周縁は、前記ソーラーセルで囲まれていることが好ましい。
本発明によれば、前記平面視において、太陽電池におけるアンテナよりも外周側の領域を、ソーラーセルとして機能させることができるため、ソーラーセルの面積を大きくでき、太陽電池の発電能力を向上できる。
本発明の電子時計において、前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、前記文字板側から見た平面視において、前記ソーラーセルは、それぞれ、前記太陽電池の平面中心から放射状に伸びた2本の線と、前記太陽電池の外周縁に沿った線とで囲まれた形状を有し、前記平面視において、前記ソーラーセルと重ならない位置に前記アンテナが位置していることが好ましい。
本発明では、各ソーラーセルは、前記平面視において、略扇型形状を有している。この構成によれば、各ソーラーセルを同じ面積に設計し易くできる。また、各ソーラーセルに対応する金属電極や透明電極をレーザー加工でパターニングする場合に、レーザーで切る長さを最短にできるため、製造工程を短縮できる。
本発明の電子時計において、前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、前記文字板側から見た平面視において、前記第1非発電部と隣り合う前記ソーラーセルは、1つの前記ソーラーセルで構成されることが好ましい。
ことを特徴とする電子時計。
本発明では、アンテナの外周縁に対応して設けられる第1非発電部は、1つのソーラーセルと接する。
ここで、第1非発電部が、隣り合う2つのソーラーセルと接する場合、当該隣り合うソーラーセルを電気的に接続する接続部が必要となる。このような接続部は、第1非発電部を避けて設けられるため、太陽電池の平面中心付近に設けられることが多い。そうすると、文字板側からみた平面視において、文字板の平面中心付近に当該接続部が透けて見えることがあり、外観が悪化してしまうおそれがある。
一方、本発明では、第1非発電部と接するソーラーセルが1つなので、太陽電池の平面中心付近に接続部が設けられることがない。そのため、接続部が透けて見えることで外観が悪化することを防ぐことができる。
本発明の電子時計において、金属ケースを備えていることが好ましい。
本発明によれば、アンテナは文字板を透過した電波を受信できるため、ケースに金属ケースを用いることができ、電子時計の外観を向上させることができる。
本発明の電子時計において、非導電性のベゼルを備えていることが好ましい。
本発明によれば、導電性のベゼルを備えている場合と比べて、アンテナの受信性能を向上できる。
本発明に係る第1実施形態の電子時計の平面図。 第1実施形態における電子時計の断面図。 第1実施形態におけるアンテナの斜視図。 第1実施形態におけるアンテナを裏面側から見た平面図。 第1実施形態における回路基板に設けられたアンテナを示す図。 第1実施形態における電子時計の回路構成を示す図。 第1実施形態における太陽電池および文字板受けリングを示す平面図。 第1実施形態における太陽電池およびアンテナの第1非発電部の断面図。 透明電極の光透過率を示すグラフ。 第1実施形態における太陽電池の第2非発電部の断面図。 第1実施形態における太陽電池の第3非発電部の断面図。 本発明に係る第2実施形態の太陽電池の平面図。 第2実施形態における太陽電池およびアンテナの第1非発電部の断面図。 本発明に係る第3実施形態の太陽電池およびアンテナの第1非発電部の断面図。 本発明に係る変形例2の太陽電池の第2非発電部の断面図。 本発明に係る変形例3の太陽電池およびアンテナの第1非発電部の断面図。 本発明に係る変形例4の太陽電池の平面図。 本発明に係る変形例5の太陽電池の平面図。 本発明に係る変形例6の太陽電池の平面図。 本発明に係る変形例7の太陽電池の平面図。 本発明に係る変形例8の太陽電池の平面図。 本発明に係る変形例9のアンテナの斜視図。 本発明に係る変形例10の電子時計の平面図。 本発明に係る変形例10の太陽電池の平面図。 本発明に係る変形例15の太陽電池およびアンテナの第1非発電部の断面図。 本発明に係る変形例17の太陽電池およびアンテナの第1非発電部の断面図。 本発明に係る変形例18の太陽電池の平面図。
以下、本発明の具体的な実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
本実施形態の電子時計1(図1参照)は、GPS衛星からの電波(衛星信号)を受信して内部時刻を修正する腕時計であり、腕と接触する側(裏面側)の反対側(表面側)に時刻を表示する。
GPS衛星は、地球の上空において、所定の軌道上を周回する航法衛星であり、1.57542GHzの電波(L1波)に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。以降の説明では、航法メッセージが重畳された1.57542GHzの電波を衛星信号という。衛星信号は、右旋偏波の円偏波である。
GPS衛星は、約30個存在する。衛星信号がどのGPS衛星から送信されたかを識別するために、各GPS衛星はC/Aコード(Coarse/Acquisition Code)と呼ばれる1023chip(1ms周期)の固有のパターンを衛星信号に重畳する。C/Aコードは、各chipが+1、または−1のいずれかであり、ランダムパターンのように見える。したがって、衛星信号と各C/Aコードのパターンの相関をとることにより、衛星信号に重畳されているC/Aコードを検出することができる。
GPS衛星は原子時計を搭載しており、衛星信号には原子時計で計時されたGPS時刻情報が含まれている。電子時計1は、1つのGPS衛星から送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるGPS時刻情報を使用して得られた時刻(時刻情報)を内部時刻とする。
衛星信号にはGPS衛星の軌道上の位置を示す軌道情報も含まれている。電子時計1は、GPS時刻情報と軌道情報とを使用して測位計算を行うことができる。測位計算は、電子時計1の内部時刻にある程度の誤差が含まれていることを前提として行われる。すなわち、電子時計1の三次元の位置を特定するためのx,y,zパラメーターに加えて時刻誤差も未知数になる。そのため、電子時計1は、一般的には4つ以上のGPS衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるGPS時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行い、現在地の位置情報を求める。
[電子時計の概略構成]
次に、電子時計1の概略構成について説明する。図1は、電子時計1の平面図である。図2は、電子時計1の断面図である。
電子時計1は、外装ケース30と、カバーガラス33と、裏蓋34とを備えている。外装ケース30は、金属で形成された円筒状のケース31(金属ケース)に、ベゼル32が嵌合されて構成されている。ベゼル32は金属で形成されていてもセラミックで形成されていても良い。セラミックであれば、非導電性であり導電率が低いので、電波をシールドしない。ベゼル32の内周側には、非導電性の樹脂で形成されたリング状のダイヤルリング35と、ポリカーボネートなどの非導電性部材にて円盤状に形成されている文字板11とが時刻表示部分として配置されている。
外装ケース30の側面には、文字板11の平面中心より、2時方向の位置にAボタン2と、4時方向の位置にBボタン3と、3時方向の位置にリューズ4とが設けられている。
外装ケース30の2つの開口のうち、表面側の開口は、ベゼル32を介してカバーガラス33で塞がれており、裏面側の開口は金属で形成された裏蓋34で塞がれている。
外装ケース30の内側には、ベゼル32の内周に取り付けられているダイヤルリング35と、光透過性を有する文字板11と、指針21,22,23,24と、指針21〜23が取り付けられる指針軸25(同軸上に設けられた3つの指針軸)と、指針24が取り付けられる指針軸26とが備えられている。さらに、太陽電池50と、アンテナ110と、文字板受けリング126と、地板125と、日車130と、日車押さえ131と、指針21〜24を駆動する駆動機構140などとが備えられている(収容されている)。
指針軸25は、外装ケース30の平面中心を通り、表裏方向に延在する中心軸に沿って設けられている。指針軸26は、前記中心から6時方向にずれた位置を通り、前記中心軸に沿って設けられている。
ダイヤルリング35は、外周端が、ベゼル32の内周面に接触しているとともに、カバーガラス33と平行な平板部分と、文字板11側へ傾斜した傾斜部分とを備えている。
文字板11は、外装ケース30の内側で時刻を表示する円形の板材であり、非導電性材料である樹脂などの光透過性を有する材料で形成され、カバーガラス33との間に指針21〜24などを備え、ダイヤルリング35よりも裏面側に配置されている。
文字板11の表面側には、ロゴ12が設けられる。ロゴ12は、製品名やメーカー名を示す文字や数字やマークであり、樹脂などの非導電性部材または導電性部材によって形成される。ロゴ12は印刷で形成しても良い。ロゴ12は、太陽電池50の後述するソーラーセル51〜58の表面側にあると、ソーラーセル51〜58に入射する光量が減少してしまう為、平面視においてソーラーセル51〜58と重ならない位置に配置されることが望ましい。
ここで、文字板11に対して垂直な方向から電子時計1を構成する部材を見ることを、平面視と称する。
ロゴ12が、導電性の材料で形成され、かつ、平面視においてアンテナ110と重なる場合は、ロゴ12は、電波の受信に影響のない位置に配置したり、当該影響のない大きさで形成したりすることが望ましい。電波の受信に影響の無い範囲であれば、アンテナ110の放射電極112の外周縁と重なっていても良い。
文字板11の裏面側には、太陽電池50が備えられている。太陽電池50は、文字板11と地板125との間に配置されている。文字板11の表面側から文字板11を通して太陽電池50を見たときには、文字板11の光透過率は約30%以下程度に設定される為、完全に文字板11が透けるということはない。ただし、太陽電池50に部分的な色の違いがある場合は、その色の違いが識別されてしまう。太陽電池50の部分的な色の違いが僅かである場合は、色の違いは認識されない。また、文字板11の表面側から見たときの文字板11全体の質感が統一される。なお、文字板11を表面側から見たときに太陽電池50が透けにくくするため、文字板11と太陽電池50との間に、光の一部を透過し一部を反射する半透過性のシートを設けてもよい。
太陽電池50は、文字板11を透過して入射した光の光エネルギーを電気エネルギー(電力)に変換する光発電を行う複数のソーラーセル51〜58を有する。また、太陽電池50は、太陽光の検出機能も有している。太陽電池50の詳細については後述する。
文字板11は、太陽電池50によって多くの電気エネルギーを得るためには、光透過率を高くし、より装飾性を高めるため、太陽電池50が透けて見えにくくする場合には、光透過率を低くする。太陽電池50が透けて見えたとしても太陽電池50の全体の色が均一であれば、装飾性を損なうことがないので、光透過率を高めて多くの太陽エネルギーを得ることが可能となる。より多くの太陽エネルギーを二次電池128に蓄える事ができるようになると、電子時計1の電池寿命やGPS受信などの消費電流の多い機能を有効に使うことが可能となる。
なお、外装ケース30の内側には、太陽電池50を固定する案内板(図示略)が設けられている。案内板には、太陽電池50を位置決めする位置決め部が設けられている。案内板は、太陽電池50の裏面側に設けられ、当該案内板によって太陽電池50が補強され、反りが低減される。案内板は、非導電性材料であるポリカーボネートまたは金属板で形成される。金属板で形成される場合は、アンテナ110が受信する電波をシールドしないよう、平面視でアンテナ110と重ならない形状で形成される。
太陽電池50の裏面側には、電波を受信するアンテナ110が備えられている。
図3は、アンテナ110を表面側から見た斜視図であり、図4は、アンテナ110を裏面側から見た平面図である。
GPS衛星は、右旋円偏波で衛星信号を送信している。そのため、アンテナ110は、円偏波特性に優れるパッチアンテナ(マイクロストリップアンテナともいう)で構成されている。
本実施形態のアンテナ110は、図3に示すように、平面視で略正方形状を有するセラミックの誘電体基材111の表面側に、平面視で略正方形状を有する導電性の放射電極112を積層したパッチアンテナである。放射電極112は、アンテナ110の周波数、受信する信号の偏波を決める。
放射電極112は、誘電体基材111よりもサイズが小さく形成されており、誘電体基材111の表面において、放射電極112の周囲には、放射電極112が積層されていない露出面111Aが設けられている。
また、誘電体基材111の裏面側には、図4に示すように、給電電極114および複数のグランド電極115が設けられている。また、誘電体基材111の側面には、図3に示すように、給電電極114と接続された側面電極113が設けられている。
このようなアンテナ110は、次のようにして製造できる。
まず、比誘電率が60〜150程度のチタン酸バリウムを主原料にプレス機で目的の形に成形し、焼成を経て誘電体基材111を生成する。
そして、誘電体基材111の表面側に放射電極112を主に銀(Ag)等のペースト材をスクリーン印刷すること等で形成する。側面電極113、給電電極114、グランド電極115も同様の方法で形成する。
そして、このように製造されたアンテナ110は、図5に示すように、円板状に形成された回路基板120に実装される。なお、図5に示すように、回路基板120は、切り欠き部120Aが設けられており、切り欠き部120Aに二次電池128が収められている。
図2に示すように、文字板11の裏面側には、さらに、文字板11を保持する文字板受けリング126が備えられている。文字板受けリング126は、樹脂で形成されている。文字板受けリング126は、外装ケース30の内周面に沿ったリング形状を有する。太陽電池50は、平面視において、文字板受けリング126の内周面の内側に配置されている。
地板125と太陽電池50との間には、日車130と、日車130を保持する日車押さえ131とが備えられている。日車130および日車押さえ131は、非導電性の樹脂で形成されている。
文字板11、太陽電池50、日車押さえ131および地板125には、指針軸25,26が貫通する孔が形成されている。また、文字板11および太陽電池50には、カレンダー小窓19(図1参照)の開口部が形成されている。
地板125は、非導電性の樹脂で形成されており、駆動機構140の取り付け部を有している。駆動機構140は、地板125に取り付けられ、回路基板120で裏面側から覆われている。駆動機構140は、ステップモーターと歯車などの輪列とを有し、当該ステップモーターが当該輪列を介して指針軸25,26を回転させることにより、指針21〜24が駆動する。
回路基板120には、GPS受信部122、制御装置150およびアンテナ110が設けられている。また、回路基板120は、太陽電池50が発電した電力で充電されるリチウムイオン電池などの二次電池128(図5参照)に接続されている。
回路基板120の裏面側には、回路押え123が設けられている。
[電子時計の表示機構]
図1に示すように、文字板11の外周部を囲むダイヤルリング35の内周側には、内周を60分割にする目盛が表記されている。この目盛を用いて、指針21は通常時に「秒」を表示し、指針22は「分」を表示し、指針23は「時」を表示する。
また、ダイヤルリング35には、12分位置にアルファベットの「Y」と、18分位置にアルファベットの「N」の英字が表記されている。この英字は、GPS衛星から受信した衛星信号に基づく各種情報の受信(取得)結果(Y:受信(取得)成功、N:受信(取得)失敗)を示す。指針21は、「Y」および「N」のいずれか一方を指示し、衛星信号の受信結果を表示する。なお、受信結果の表示は、Aボタン2を1秒未満押すことで行われる。
指針24は、文字板11の平面中心から6時方向の位置に設けられた指針軸26に取り付けられている。文字板11における指針24の回転領域の外側には、数字や英字や記号が設けられており、指針24は、これらを指示することで、電池残量や、曜日や、DSTのON/OFFや、太陽電池50による光検出等の情報を表示する。なお、指針24は、通常時は電池残量を表示している。
カレンダー小窓19は、文字板11を矩形状に開口した開口部に設けられており、開口部から、日車130に表記された数字が視認可能となっている。この数字は、年月日の「日」を表す。なお、文字板11の開口部に合わせるように、太陽電池50にも矩形状に開口した開口部が設けられている。
また、ダイヤルリング35には、内周側の目盛に沿って、協定世界時(UTC)との時差を表す時差情報36が、数字と数字以外の記号とで表記されている。数字の時差情報36は整数の時差であり、記号の時差情報36は整数以外の時差であることを表している。指針21〜23で表示された時刻と、UTCとの時差は、Bボタン3を押すことにより指針21が指し示す時差情報36で確認することができる。
また、ダイヤルリング35の周囲に設けられているベゼル32には、ダイヤルリング35に表記されている時差情報36の時差に対応した標準時を使用しているタイムゾーンの代表都市名を表す都市情報37が、時差情報36に併記されている。ここで、時差情報36や都市情報37の表記をタイムゾーン表示という。本実施形態では、全世界で使用されているタイムゾーンの数と等しいタイムゾーン表示が表記されている。なお、図1に示す都市名の表記は一例であり、都市名は、タイムゾーンの変更に応じて適宜変更されることがある。
[電子時計の回路構成]
次に、電子時計1の回路構成について説明する。
図6に示すように、電子時計1は、制御部151、逆流防止ダイオード152、充電制御用トランジスター153を基本構成とする制御装置(CPU)150と、GPS受信部122、記憶部124、入力部127、駆動機構140の周辺装置とを備えている。これらの各装置は、データバスを介してデータを送受信する。入力部127は、図1に示すAボタン2、Bボタン3、リューズ4を備えて構成される。
逆流防止ダイオード152は、太陽電池50に光が照射されないときに、二次電池128から太陽電池50に電流が流れる事を防止する。
充電制御用トランジスター153は、制御部151の指示により、太陽電池50と二次電池128とを接続状態または非接続状態に切り替える。二次電池128は、満充電状態からさらに充電されて過充電状態になると劣化してしまう。制御部151は、二次電池128の電圧が所定の電圧になった場合、充電制御用トランジスター153を制御して非接続状態とすることで、二次電池128が過充電状態にならないようにできる。
GPS受信部122は、アンテナ110を介して受信した衛星信号を処理してGPS時刻情報や位置情報を取得する。アンテナ110は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のGPS衛星から送信され、カバーガラス33を通過した衛星信号を受信する。なお、GPS受信部122は、Aボタン2が1秒以上押されるとGPS時刻情報を取得する測時受信処理を実行し、Aボタン2が3秒以上押されると位置情報を取得する測位受信処理を実行する。
そして、GPS受信部122は、図示を略すが、通常のGPS装置と同様に、GPS衛星から送信される衛星信号を受信してデジタル信号に変換するRF(Radio Frequency)部と、受信信号の相関判定を実行して航法メッセージを復調するBB部(ベースバンド部)と、BB部で復調された航法メッセージ(衛星信号)に基づいてGPS時刻情報や位置情報(測位情報)を取得して出力する情報取得部とを備えている。
RF部は、バンドパスフィルター、PLL回路、IFフィルター、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、ADC(A/D変換器)、ミキサー、LNA(Low Noise Amplifier)、IFアンプ等を備えている。バンドパスフィルターで抜き出された衛星信号は、LNAで増幅された後、ミキサーでVCOの信号とミキシングされ、IF(Intermediate Frequency:中間周波数)にダウンコンバートされる。ミキサーでミキシングされたIFは、IFアンプ、IFフィルターを通り、ADCでデジタル信号に変換される。
BB部は、GPS衛星で送信時に使用されたものと同一のC/Aコードからなるローカルコードを生成するローカルコード生成部と、ローカルコードとRF部から出力される受信信号との相関値を算出する相関部とを備える。そして、相関部で算出された相関値が所定の閾値以上であれば、受信した衛星信号に用いられたC/Aコードと、生成したローカルコードとが一致していることになり、衛星信号を捕捉(同期)することができる。このため、受信した衛星信号を、ローカルコードを用いて相関処理することで、航法メッセージを復調することができる。
情報取得部は、BB部で復調した航法メッセージに基づいてGPS時刻情報や位置情報を取得する。航法メッセージには、プリアンブルデータおよびHOWワードのTOW(Time of Week、「Zカウント」ともいう)、各サブフレームデータが含まれている。サブフレームデータは、サブフレーム1からサブフレーム5まであり、各サブフレームには、例えば、週番号データや衛星健康状態データを含む衛星補正データ等や、エフェメリス(GPS衛星毎の詳細な軌道情報)や、アルマナック(全GPS衛星の概略軌道情報)などのデータが含まれている。したがって、情報取得部は、受信した航法メッセージから所定のデータ部分を抽出することにより、GPS時刻情報や航法情報を取得することができる。
記憶部124には、制御部151によって実行されるプログラムやタイムゾーン情報等が記憶される。タイムゾーン情報とは、共通の標準時を使用する地域(タイムゾーン)の位置情報(緯度・経度)と、UTCに対する時差とを管理するデータである。
記憶部124に記憶されたプログラムを実行することにより、各種の演算、制御および計時を行う。この計時は、例えば、図示しない発振回路からの基準信号のパルス数を計数することによって行われる。
制御部151は、GPS時刻情報と時刻補正パラメーターとから算出した時刻情報と、GPS時刻情報と軌道情報とから算出した現在地の位置情報(緯度、経度)と、記憶部124に記憶されたタイムゾーン情報とに基づいて内部時刻を修正する。制御部151は、駆動機構140を制御し、指針21〜23に内部時刻を表示させる。
[太陽電池の構成]
次に、太陽電池50の構成について詳細に説明する。図7は、太陽電池50、文字板受けリング126、アンテナ110を表面側から見た平面図である。図8は、図7のP1−P1線に沿った断面図である。
図7に示すように、太陽電池50は、円板状に形成され、円環状に形成された文字板受けリング126の内周側に設けられている。
文字板受けリング126には、太陽電池50を固定する太陽電池フック部126Aが設けられている。当該太陽電池フック部126Aに、太陽電池50に設けられた案内板(図示略)の係合部が係合することで、太陽電池50が文字板受けリング126に対して固定される。なお、案内板が設けられずに、太陽電池50が直接文字板受けリング126で支持される構成でもよい。また、本実施形態では、太陽電池50において、例えば平面視でアンテナ110と重なる位置に切り欠きがないため、当該切り欠きがある場合と比べて、文字板受けリング126によって太陽電池50が保持し易い。
なお、文字板受けリング126には、地板125を受ける地板受け部126Bが設けられている。地板受け部126Bは、地板125が有する庇(図示略)に対応する位置に設けられ、庇が嵌め合わされる。
太陽電池50には、外周縁から外側に突出した突出部503が設けられ、当該突出部503に、接続端子504,505が設けられている。接続端子504,505には、導通バネが接続されている。導通バネは、回路基板120と太陽電池50とを電気的に接続する配線部材である。
また、太陽電池50には、指針軸25が挿通される貫通孔509A、指針軸26が挿通される貫通孔509B、カレンダー小窓19に対応した開口部509Cが設けられている。
太陽電池50は、図8に示すように、裏蓋34から文字板11に向かう方向に順番に積層された、フィルム基板511、金属電極512、半導体層513、透明電極514、樹脂層515、保護層516を備えている。透明電極514および樹脂層515は、同じ層に設けられている。
フィルム基板511は、例えば、ポリエチレンやポリイミド等の樹脂フィルムで形成される。ここで、文字板11側から見た太陽電池50の外周縁は、フィルム基板511の外周縁と一致している。
金属電極512は、アルミニウムやステンレスなどの金属材料を含む導電体で形成される。金属電極512は、例えば、スパッタリングにより、後述するソーラーセル51〜58に対応する位置に選択的に形成される。なお、レーザー加工によって金属電極512をパターニングして形成してもよい。
半導体層513は、p型半導体およびn型半導体がi型半導体を挟むように形成されている。半導体の材料として使用する純粋なシリコンは絶縁体で、不純物を加えると抵抗率が下がり、p型半導体やn型半導体となる。例えば、p型半導体は、シリコンに不純物であるホウ素(B)を加えたものである。n型半導体は、シリコンに不純物であるリン(P)やヒ素(As)を加えたものある。i型半導体は、シリコンに不純物が加えられていない真性半導体である。また、各半導体は、原子の配列が不規則な状態、つまりアモルファス状になっている。アモルファス状にする事で、より光を吸収できるため薄膜でも発電可能となる。また、各半導体は、発電性能を良くするために水素などを加えて形成される。このような各半導体は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。
透明電極514は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズなどを含む導電体で形成されている。代表的な材料としてはITO(酸化インジウムスズ)がある。透明電極514は、例えば、スパッタリングにより、後述するソーラーセル51〜58に対応する位置に選択的に形成される。なお、レーザー加工によって透明電極514をパターニングして形成してもよい。
ここで、透明電極514を透過した光が光電変換層である半導体層513に入射すると、光のエネルギーによりi型半導体に電子と正孔が発生する。発生した電子と正孔は、それぞれp型半導体とn型半導体の方向に移動する。その結果、透明電極514および金属電極512に接続された外部回路に電流が流れる。このようにして、光発電が行われる。
つまり、金属電極512、半導体層513、透明電極514が重なった部分は、光発電を行うソーラーセルを構成する。
本実施形態では、図7に示すように、太陽電池50は、8つのソーラーセル51〜58を備えている。
ソーラーセル51〜58は、図6に示すように、接続端子504,505間に直列に接続されている。各ソーラーセル51〜58は、図7に示すように、接続部506によって互いに接続されている。接続部506は、隣り合うソーラーセルの一方のソーラーセルの金属電極512と、他方のソーラーセルの透明電極514とを接続する。
1つのソーラーセルの起電圧は0.7V以上であるため、太陽電池50は、5.6V(0.7V×8セル)以上の起電圧を得ることができる。そして、当該起電圧は、接続端子504,505によって取り出すことができる。
なお、ソーラーセルの数は、二次電池128を充電するのに必要な電圧となるように決めれば良い。本実施形態では、二次電池128に3.7Vのリチウムイオン電池を用いているため、6セル以上であれば充電できるが、低い照度で起電圧が低くなっても二次電池128に充電できるように余裕をもって8セルで構成している。
ここで、ある材質に入射した電磁界が1/eに減衰する距離を表皮深さ(skin depth)といい、表皮深さが小さい材質ほど電波を通しにくい。周波数fの電波に対する、透磁率μ、導電率σの導体の表皮深さdは、以下の式(1)で与えられる。なお、導電率σと抵抗率ρの関係は逆数の関係にある。
Figure 2019060847
式(1)によれば、電波の周波数fが大きいほど表皮深さdが小さくなる。すなわち、周波数fが大きいほど電波を通しにくい。また、導電率σが高い(抵抗率ρが低い)ほど、表皮深さへの影響が大きい。特に金属製の材料などは、導電率σが高い(抵抗率ρが低い)ので、表皮深さが小さくなる。表皮深さが小さいと、シールド効果が大きく作用する事になる。つまり、周波数fの高いマイクロ波は金属などの導電率σが高い(抵抗率ρが低い)導体を通過しにくい。
ソーラーセル51〜58の構成に含まれる金属電極512および透明電極514は、導電率が高い。例えば、金属電極512の導電率は10S/cm(抵抗率は10−6Ωcm)であり、透明電極514の導電率は10/cm(抵抗率は10−4Ωcm)である。このため、金属電極512および透明電極514は、そのシールド効果によりマイクロ波を減衰させる。
このため、本実施形態では、図7、図8に示すように、太陽電池50は、平面視において、アンテナ110と重なる位置に、金属電極512および透明電極514が設けられていない第1非発電部A1を備えている。そして、ソーラーセル51〜58は、第1非発電部A1を除いた位置に設けられている。なお、図8の一点鎖線B1は、第1非発電部A1の外周縁を示している。
本実施形態では、前記シールド効果をより確実に抑制するため、平面視において、第1非発電部A1の外周縁は、アンテナ110の放射電極112の外周縁から1mm以上離間している。また、第1非発電部A1は、太陽電池50の外周縁まで連続して設けられている。
すなわち、第1非発電部A1は、アンテナ110が受信する電波を透過させる部分である。
そして、ソーラーセル55,56は、平面視において、第1非発電部A1に隣り合って設けられている。また、ソーラーセル55,56は、太陽電池50の平面中心から外側に伸び、アンテナ110の外周縁に沿って屈曲した線と、前記平面中心から放射状に伸びた線と、太陽電池50の外周縁に沿った線とで囲まれた形状を有している。
その他のソーラーセル51〜54,57,58は、平面視において、前記平面中心から放射状に伸びた2本の線と、太陽電池50の外周縁に沿った線とで囲まれた形状を有している。すなわち、ソーラーセル51〜54,57,58は、平面視で略扇型形状を有している。
ここで、半導体層513は、シリコンで形成されているため、濃紺色や青紫色や暗灰色等を有している。このため、文字板11を表面側から見たとき、文字板11および透明電極514を通して半導体層513の色が透けて見える。このため、半導体層513が設けられていない部分があると、当該部分の色が、半導体層513が設けられている部分の色と違って見える。このため、本実施形態では、ソーラーセル51〜58が位置する領域と、第1非発電部A1が位置する領域との色の違いを小さくするため、図8に示すように、第1非発電部A1にも半導体層513を設けている。すなわち、当該位置では、フィルム基板511と、半導体層513とが積層され、金属電極512および透明電極514は設けられていない。
なお、半導体層513は、導電率が低い(抵抗率が高い)。例えば、半導体層513の中で最も厚いi型半導体の導電率は10−2S/cm以下(抵抗率は10Ωcm以上)である。このため、厚み寸法を例えば800nm以下にすることで、十分な電波透過性を得ることができる。したがって、時計表面側から伝播されてくる衛星信号は、非導電性のカバーガラス33を透過した後、非導電性の文字板11と、太陽電池50の半導体層513と、非導電性の日車押さえ131、日車130、地板125とを透過してアンテナ110に入射する。この際、当該衛星信号は、太陽電池50の電極によって遮られることはない。なお、指針21〜23は、アンテナ110と重なる面積が小さいことから、金属製であっても衛星信号の受信に支障はない。しかし、指針21〜23が非導電性部材であれば、衛星信号が遮断される影響をより回避できる点で好ましい。
さらに、本実施形態では、ソーラーセル51〜58が位置する領域と、第1非発電部A1が位置する領域との色の違いをより小さくするため、図8に示すように、第1非発電部A1の透明電極514が設けられていない半導体層513の表面側に、非導電性の樹脂層515(非導電性部材)が設けられている。
つまり、ソーラーセル51〜58が位置する領域では、文字板11側から半導体層513に入射する光、および、半導体層513により文字板11側に反射される光のうちの一部が、透明電極514を透過せずに透明電極514に吸光される。なお、透明電極514の光透過率は、図9のグラフに示すように、可視光の波長域(380nm〜780nm)において、約80%である。つまり透明電極514に入射した光のうち、約80%の光が透過し、残りの光が吸光されることになる。
第1非発電部A1が位置する領域では、文字板11側から半導体層513に入射する光、および、半導体層513により文字板11側に反射される光が、透明電極514により吸光されることがない。このため、樹脂層515がない場合は、太陽電池50の第1非発電部A1が位置する領域が、ソーラーセル51〜58が位置する領域よりも明るく見える。そうすると、第1非発電部A1が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域とで、僅かに色が違うため、文字板11を表面側から見たときにも、僅かに色が違って見える。
このため、本実施形態では、第1非発電部A1の半導体層513の表面側に、透明電極514と同じ光透過率を有する樹脂層515を設けている。これにより、第1非発電部A1において半導体層513で反射され文字板11側に出射される光の量と、ソーラーセル51〜58において半導体層513で反射され透明電極514を透過して文字板11側に出射される光の量との差をなくしている。そのため、太陽電池50の第1非発電部A1が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域との色の違いがほぼなくなり、文字板11を表面側から見たときには色の違いがほぼなくなる。すなわち、樹脂層515は、光透過率を調整する層である。
このような樹脂層515の材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ニトロセルロース樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、シリコン樹脂などの非導電性の樹脂を例示できる。樹脂層515は、例えば、塗布や印刷により形成される。
ここで、樹脂層515は、顔料などの色材が加えられることで着色されている。そして、色材の量や厚み寸法を調整することで、光透過率が透明電極514と同じになるように形成されている。当該色には、半導体層513の色と近い色が用いられる。なお、樹脂層515に代えて、他の非導電性部材を用いることも可能である。
なお、樹脂層515の吸光係数は、後述する保護層516の吸光係数よりも大きい。
また、図7に示すように、本実施形態では、太陽電池50において、ソーラーセル51〜58の間には、金属電極512および透明電極514が設けられていないセル分割部である第2非発電部A2が設けられている。ここでは、代表してソーラーセル53,54の間の第2非発電部A2の構成を説明する。
図10は、図7のP2−P2線に沿った断面図である。図10の一点鎖線B2は、第2非発電部A2の外周縁を示している。
図10に示すように、本実施形態では、第2非発電部A2にも、半導体層513が設けられている。すなわち、第2非発電部A2は、フィルム基板511および半導体層513が設けられ、金属電極512および透明電極514は設けられていない。そして、第2非発電部A2の半導体層513の表面側には、樹脂層515が設けられている。ここで、当該樹脂層515は、第1非発電部A1に設けられた樹脂層515と同じ材質および厚み寸法で形成され、透明電極514と同じ光透過率を有している。
そして、ソーラーセル51〜58の間のその他の第2非発電部A2も、同様に構成されている。
これにより、太陽電池50の第2非発電部A2が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域および第1非発電部A1が位置する領域との色の違いをほぼなくし、文字板11を表面側から見たときには色の違いをほぼなくすことができる。
また、図7に示すように、本実施形態では、ソーラーセル51〜58は、太陽電池50の外周縁よりも内側に設けられる。そして、ソーラーセル51〜58と、太陽電池50の外周縁との間には、金属電極512および透明電極514が設けられていない第3非発電部A3が設けられている。ここでは、代表してソーラーセル56と太陽電池50の外周縁との間の第3非発電部A3の構成を説明する。
図11は、図7のP3−P3線に沿った断面図である。図11の一点鎖線B3は、第3非発電部A3の外周縁を示している。
図11に示すように、本実施形態では、第3非発電部A3にも、半導体層513が設けられている。すなわち、第3非発電部A3は、フィルム基板511および半導体層513が設けられ、金属電極512および透明電極514は設けられていない。そして、第2非発電部A2の半導体層513の表面側には、樹脂層515が設けられている。ここで、当該樹脂層515は、第1非発電部A1および第2非発電部A2に設けられた樹脂層515と同じ材質および厚み寸法で形成され、透明電極514と同じ光透過率を有している。
そして、ソーラーセル51〜55,57,58と太陽電池50の外周縁との間の第3非発電部A3も、同様に構成されている。
これにより、太陽電池50の第3非発電部A3が位置している領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域、第1非発電部A1が位置する領域および第2非発電部A2が位置する領域との色の違いをほぼなくすことができる。そのため、文字板11を表面側から見たときには色の違いをほぼなくすことができる。
保護層516は、半導体層513や透明電極514を保護するために、非導電性を有する強度に優れた樹脂が用いられる。本実施形態では、図8、図10、図11に示すように、保護層516は、透明電極514および樹脂層515の表面側に設けられている。保護層516は、例えば、塗布により形成される。
また、保護層516は、太陽電池50に入射する光を多くするため、光透過率が高い、無色透明な樹脂で形成されていることが好ましい。
このような樹脂としては、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が例示できる。なお、保護層516は、1種または2種以上の材料により複数層で形成されていてもよい。
また、保護層516の表面で光が反射すると、その分光が半導体層513に届かないので、出来るだけ反射を抑える為、保護層516の表面には、無反射処理が施されていてもよい。
なお、上記樹脂層515および保護層516は、非導電性部材で構成されているため、文字板11側から入射した電波を透過する。このため、樹脂層515および保護層516がアンテナ110の表面側に設けられていても、受信に影響しない。
[第1実施形態の作用効果]
本実施形態によれば、太陽電池50の第1非発電部A1が位置する領域と、第2非発電部A2が位置する領域と、第3非発電部A3が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域との色の違いがほぼなくなり、全体的にほぼ同じ色になる。文字板11を表面側から見たときには、太陽電池50が透けて見えても全体的に色ムラがなく同じ色に見えるため、外観を向上でき、装飾性が向上し、高級感のある電子時計となる。さらに、文字板11の表面側から見たときの文字板11全体の質感が統一される。
本実施形態では、樹脂層515は着色されているため、透明な場合と比べて光透過率が低い。このため、樹脂層515を透明電極514と同じ光透過率にする場合に、樹脂層515が透明の場合と比べて、樹脂層515を薄くできる。
また、樹脂層515は、半導体層513の色と近い色で着色されている。そのため、太陽電池50の第1非発電部A1、第2非発電部A2、第3非発電部A3が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域との色の違いをほぼなくし、文字板11を表面側から見たときには色の違いをほぼなくすことができる。なお、通常、樹脂は透明や乳白色で着色されていない。樹脂層515を着色せず、使用する樹脂そのものの色を用いて光透過率を調整することも可能である。この場合は、樹脂層515の厚みにより光透過率を調整する。
本実施形態では、樹脂層515の吸光係数が保護層516の吸光係数より大きい。そのため、例えば樹脂層515の吸光係数が保護層516の吸光係数と同じ場合と比べて、樹脂層515を透明電極514と同じ光透過率にする場合に、樹脂層515の厚み寸法を小さくできる。
本実施形態では、第1非発電部A1、第2非発電部A2、第3非発電部A3に設けられた樹脂層515が同じ材質で構成されているため、各樹脂層515を、例えば透明電極514と同じ光透過率にする場合、各樹脂層515の厚み寸法を同じにできる。このため、例えば塗布等により各樹脂層515を一括で形成することができる。
本実施形態では、第1非発電部A1は、平面視において、太陽電池50の外周縁まで連続している。そのため、例えば第1非発電部A1と太陽電池50の外周との間にソーラーセルを設ける場合と比べて、アンテナ110を外装ケース30に近づけて配置させることができ、アンテナ110の配置の自由度を向上できる。
本実施形態では、太陽電池50にアンテナ110に重なる第1非発電部A1を一体化して設けるため、別部材である遮光シートを用いる場合と比較して、電子時計1の厚みを薄くできる。また、遮光シートを用いる場合、文字板11と太陽電池50間の距離と、文字板11と遮光シート間の距離とが異なることにより、文字板11の表面側から見たときに色の違いが生じる場合がある。これに対し、本実施形態では、文字板11との距離を同じにできるため、文字板11を表面側から見たときの色の違いをほぼなくすことができる。
[第2実施形態]
第1実施形態の太陽電池50では、平面視でアンテナ110と重なる部分には、透明電極514が設けられていないが、第2実施形態の太陽電池50Aでは、平面視でアンテナ110と重なる部分の一部に、透明電極514が設けられている。
図12は、太陽電池50Aの平面図であり、図13は、図12のP4−P4線に沿った断面図である。
アンテナ110では、放射電極112の外周縁に電流が集中するため、当該外周縁から電気力線が発生する。このため、平面視において、太陽電池50Aにおける放射電極112の外周縁の内側に電極が設けられていても、当該電極がアンテナ110の受信性能に与える影響は小さい。
このため、本実施形態では、図12、図13に示すように、平面視において、太陽電池50Aにおける放射電極112の外周縁よりも内側の位置には、半導体層513および透明電極514を設けている。これにより、当該位置とソーラーセル51〜58が設けられる位置との色の違いを小さくしている。そして、平面視において透明電極514を囲む位置に環状の第1非発電部A1を設けている。
すなわち、太陽電池50Aにおける平面視で放射電極112の外周縁よりも内側の部分には、フィルム基板511、半導体層513、透明電極514、保護層516が積層されている。
本実施形態では、透明電極514によりアンテナ110の受信性能が低下することを確実に抑制するため、アンテナ110と重なる位置に設けられた透明電極514は、放射電極112よりサイズを小さくしている。そして、平面視において、当該透明電極514の外周縁は、放射電極112の外周縁から1mm以上離間している。
[第2実施形態の作用効果]
本実施形態によれば、平面視において第1非発電部A1がアンテナ110と重なっている場合と比べて、第1非発電部A1の面積を小さくできる。これにより、第1非発電部A1が位置する位置と、ソーラーセル51〜58が位置する位置とで、僅かに色が違っていても、この違いをさらに目立たなくすることができる。このため、文字板11を表面側から見たときには色の違いをほぼなくすことができる。
[第3実施形態]
第2実施形態の太陽電池50Aでは、平面視でアンテナ110と重なる部分の一部には、透明電極514が設けられ、金属電極512は設けられていない。これに対し、第3実施形態の太陽電池50Bでは、平面視でアンテナ110と重なる部分の一部に、透明電極514に加えて金属電極512が設けられている。
図14は、太陽電池50Bおよびアンテナ110の断面図である。
本実施形態では、図14に示すように、平面視において、太陽電池50Bにおける放射電極112の外周縁よりも内側に、放射電極112よりもサイズが小さい金属電極512が設けられている。すなわち、太陽電池50Bにおける平面視で放射電極112の外周縁よりも内側の部分には、フィルム基板511、金属電極512、半導体層513、透明電極514、保護層516が積層されている。
本実施形態では、金属電極512によりアンテナ110の受信性能が低下することを確実に抑制するため、平面視において、アンテナ110と重なる位置に設けられた金属電極512の外周縁は、放射電極112の外周縁から1mm以上離間している。
なお、放射電極112の外周縁よりも内側で積層された金属電極512、半導体層513、透明電極514を、ソーラーセル51〜58と接続し、発電を行うソーラーセルとして機能させてもよい。
[第3実施形態の作用効果]
太陽電池50Bでは、金属電極512で反射された光が、僅かではあるが半導体層513および透明電極514を透過して文字板11側に出射されるため、金属電極512がある領域とない領域とでは、僅かに色が違って見える。
本実施形態では、平面視において、太陽電池50Bにおける放射電極112の外周縁よりも内側に、ソーラーセル51〜58と同様に金属電極512、半導体層513、透明電極514が設けられている。これにより、太陽電池50Bの放射電極112の外周縁よりも内側の領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域とを同じ色にできる。このため、例えば、文字板11の光透過率が高い場合においても、文字板11を表面側から見たときには色の違いをほぼなくすことができ、外観を効果的に向上できる。
[評価結果]
下記表1は、比較例1〜3および第1実施形態〜第3実施形態における、アンテナ110が受信する電波の信号レベルの評価結果である。表1の「あり」、「なし」は、太陽電池における平面視でアンテナ110と重なる位置の、金属電極512、半導体層513、樹脂層515、透明電極514の有無を示している。
Figure 2019060847
表1に示されるように、第1実施形態〜第3実施形態では、太陽電池における平面視でアンテナ110と重なる位置に、金属電極512、半導体層513、樹脂層515、透明電極514が無い場合(比較例1)と、ほぼ同じ信号レベルを得ることができる。
[他の実施形態]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[変形例1]
前記各実施形態では、第1非発電部A1および第3非発電部A3に、半導体層513および樹脂層515が設けられているが、これに限定されない。
例えば、第1非発電部A1および第3非発電部A3のうち、文字板11を表面側から見たとき、ダイヤルリング35等と重なり、視認されない部分がある場合、当該部分には半導体層513および樹脂層515を設けなくてもよい。
[変形例2]
前記各実施形態では、セル分割部である第2非発電部A2に、半導体層513および樹脂層515が設けられているが、これに限定されない。
第2非発電部A2のうち、隣り合うソーラーセルの対向方向に沿った寸法(幅)が所定寸法(例えば200μm)以下の第2非発電部A2は、当該第2非発電部A2が位置する領域の色が、ソーラーセル51〜58が位置する領域の色と違っていても、色の違いが目立たない。
このため、第2非発電部A2のうち、前記対向方向に沿った寸法が所定寸法以下の部分には、図15に示すように、半導体層513および樹脂層515を設けない構成としてもよい。すなわち、フィルム基板511および保護層516を備える構成としてもよい。なお、この場合、半導体層513は、例えばレーザー加工で除去される。ここで、第2非発電部A2のうち、前記対向方向に沿った寸法とは図15のB2−B2の距離のことである。
この構成によれば、第2非発電部A2に半導体層513が設けられていないことで、ソーラーセル51〜58間で干渉が起こることを抑制でき、ソーラーセル51〜58の間隔をより狭くできる。これにより、各ソーラーセル51〜58の面積を広くでき、太陽電池の発電能力を向上できる。
なお、当該第2非発電部A2の色と、ソーラーセル51〜58との色の違いをより目立たなくするため、フィルム基板511を着色してもよい。半導体層513と同じ色になるように着色するのがより望ましい。
[変形例3]
前記各実施形態では、樹脂層515の文字板11側に保護層516が設けられていたが、これに限定されない。
例えば、図16に示すように、樹脂層515の文字板11側に保護層516が設けられていない構成としてもよい。
この構成によれば、樹脂層515の文字板11側に保護層516が設けられている構成と比べて、第1非発電部A1、第2非発電部A2、第3非発電部A3の厚み寸法を小さくできる。
[変形例4]
前記各実施形態では、太陽電池50,50A,50Bは、平面視において、扇型形状ではないソーラーセル55,56を備えているが、これに限定されない。
例えば、図17に示すように、太陽電池は、平面視で略扇型形状のソーラーセル51〜54,57,58のみ備える構成としてもよい。
この構成によれば、太陽電池が備える各ソーラーセルを同じ面積に設計し易くできる。また、各ソーラーセルに対応する金属電極512や透明電極514をレーザー加工でパターニングする場合に、レーザーで切る長さを最短にできるため、製造工程を短縮できる。また、各実施形態と比べて、平面視において、アンテナ110に隣り合うソーラーセルとアンテナ110との距離を離すことができるため、受信性能をより向上できる。
また、上記変形例3の場合のように、保護層516がソーラーセルにのみ設けられる場合、次の効果を得ることができる。すなわち、材料を塗布して保護層516を形成する際に、ソーラーセルの外周縁に屈曲部や湾曲部が多い場合と比べて、材料が不均一になりにくく、材料がソーラーセルの外側にはみ出しにくい。このため、保護層516を形成し易くなる。
なお、変形例4では、各実施形態と比べて、ソーラーセル全体の面積は小さくなるが、文字板11の光透過率を高くすることで、太陽電池の発電能力を維持できる。
[変形例5]
また、アンテナ110のサイズを小さくできる場合は、図18に示すように、ソーラーセル51〜58を、平面視において、略扇型形状とし、かつ、太陽電池の外周縁から所定距離離間して配置させる。そして、平面視において、ソーラーセル51〜58の外周縁と、太陽電池の外周縁との間に、アンテナ110を配置させてもよい。また、ソーラーセル51〜58を、平面視において、太陽電池の平面中心から離間させ、当該平面中心とソーラーセル51〜58との間に、アンテナ110を配置させてもよい。
[変形例6]
また、図19に示すように、ソーラーセル55,56の代わりに、平面視において、アンテナ110の外周縁を囲み、かつ、太陽電池の平面中心から放射状に伸びた2本の線、および、太陽電池の外周縁に沿った線で囲まれた形状を有する1つのソーラーセル59を設けてもよい。この場合、平面視において、第1非発電部A1は、ソーラーセル59に囲まれる。
この構成によれば、平面視において、太陽電池におけるアンテナ110よりも外周側の領域を、ソーラーセルとして機能させることができるため、ソーラーセルの面積を大きくでき、太陽電池の発電能力を向上できる。
[変形例7]
前記各実施形態では、平面視において、太陽電池50,50A,50Bは、アンテナ110と重なっていたが、これに限定されない。例えば、図20に示すように、平面視において、アンテナ110の一部が、太陽電池50,50A,50Bの外側に位置していてもよい。
[変形例8]
電子時計1は、衛星信号を受信するアンテナ110に加えて、Bluetooth(登録商標)、BLE(Bluetooth Low Energy)、Wi-Fi(登録商標)、NFC(Near Field Communication)、LPWA(Low Power, Wide Area)、標準電波等の他の電波を受信するアンテナ210を備えていてもよい。この場合、例えば、図21に示すように、太陽電池において、平面視でアンテナ210と重なる位置には、ソーラーセルは設けられず、当該位置も、第1非発電部A1となる。
[変形例9]
前記各実施形態では、アンテナ110の放射電極112は、平面視で略正方形状に形成されているが、これに限定されない。例えば、図22に示すように、放射電極112は、平面視で略円形状に形成されていてもよい。これによれば、より円偏波を受信し易くなる。
[変形例10]
前記各実施形態では、電子時計は、文字板11の平面中心から6時方向にずれた位置に指針24が設けられているが、指針24の代わりに、例えば、図23に示すように、文字板11に開口部11Aを設け、当該開口部11Aから、液晶ディスプレイ、EPD(Electrophoretic Display)、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等のデジタル表示部が視認される構成としてもよい。このようなデジタル表示部は、例えば、曜日や天気等を表示する。
この場合、太陽電池には、図24に示すように、平面視においてデジタル表示部と重なる位置に、開口部509Dが設けられる。
[変形例11]
前記各実施形態では、第2非発電部A2および第3非発電部A3において、半導体層513の表面側に樹脂層515が設けられているが、これに限定されない。
例えば、第2非発電部A2および第3非発電部A3の位置する領域と、ソーラーセル51〜58の位置する領域との色が違っていても、色の違いが目立ちにくい場合は、第2非発電部A2および第3非発電部A3において、半導体層513の表面側に樹脂層515が設けられていなくてもよい。ただし、樹脂層515が設けられていた方が、色の違いをほぼなくすことができるため好ましい。
[変形例12]
前記各実施形態では、第1非発電部A1、第2非発電部A2、第3非発電部A3に設けられた樹脂層515は、同じ材質で構成されているが、これに限定されない。例えば、別々の材質で構成されていてもよい。
[変形例13]
前記各実施形態では、太陽電池50,50A,50Bに、第3非発電部A3が設けられているが、これに限定されない。例えば、第3非発電部A3はなくてもよい。すなわち、ソーラーセル51〜58が、太陽電池の外周縁まで連続していてもよい。
[変形例14]
前記各実施形態では、アンテナ110には、衛星信号を受信するパッチアンテナが設けられているが、これに限定されない。例えば、逆Fアンテナや、チップアンテナであってもよい。また、アンテナ110は、Bluetooth(登録商標)、BLE、Wi-Fi(登録商標)、NFC、LPWA、標準電波等の他の電波を受信するアンテナであってもよい。この場合、例えば、半導体層513は、電波を阻害しない厚み寸法や抵抗率に設定すればよい。
ただし、パッチアンテナは、例えばバーアンテナと比べてサイズが大きいため、太陽電池50,50A,50Bにおいて、電極が設けられると、アンテナ110の受信性能が低下する部分が広範囲に及ぶ。すなわち、第1非発電部A1を広範囲に設ける必要がある。このため、第1非発電部A1が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域との色の違いをほぼなくすことで、文字板11を表面側から見たときの外観を効果的に向上できる。
また、前記第1実施形態では、平面視において、第1非発電部A1は、アンテナ110と重なっているため、アンテナ110の文字板11側から入射する電波は、ソーラーセル51〜58の電極で遮られない。このため、例えばパッチアンテナやバーアンテナ等のアンテナ110の種類に依らずに、ソーラーセル51〜58の電極で遮られる場合と比較してアンテナ110の受信性能を向上できる。
[変形例15]
前記各実施形態では、第1非発電部A1において、樹脂層515の文字板11側に保護層516が設けられていたが、これに限定されない。
例えば、図25に示すように、第1非発電部A1において、保護層516の文字板11側に樹脂層515が設けられる構成としてもよい。
この構成によれば、樹脂層515は厚み寸法を変更することで、光の透過率を調整できる。そのため、樹脂層515の厚み寸法を調整することで、第1非発電部A1において半導体層513で反射され文字板11側に出射される光の量と、ソーラーセル51〜58において半導体層513で反射され透明電極514および保護層516を透過して文字板11側に出射される光の量との差を小さくできる。この際、樹脂層515は最も文字板11側に配置されるので、厚み寸法の調整がしやすい。そのため、太陽電池の第1非発電部A1が位置する領域と、ソーラーセル51〜58が位置する領域との色の違いをなくすことができ、外観を向上できる。
[変形例16]
前記各実施形態では、非導電性を有する強度に優れた樹脂が塗布されることにより保護層516が形成されていたが、これに限定されない。例えば、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等から形成される樹脂フィルムが貼付されることにより保護層516が形成されていてもよい。
[変形例17]
また、図26に示すように、保護層516は、樹脂により形成される保護層516Aと、樹脂フィルムにより形成される保護層516Bとが積層されて形成されていてもよい。すなわち、保護層516は、積層された複数の層を有していてもよい。
この構成によれば、透明電極514と樹脂層515との間の段差を樹脂による保護層516Aで解消した上で、より均一性の高い樹脂フィルムによる保護層516Bでその文字板11側を覆うことができる。そのため、文字板11の表面側から文字板11を通して太陽電池50を見たときの質感を統一でき、外観をより効果的に向上できる。
[変形例18]
前記各実施形態では、太陽電池50,50A,50Bは、平面視において、扇型形状ではないソーラーセル55,56を備えているが、これに限定されない。
例えば、図27に示すように、ソーラーセル55,56の代わりに、平面視において、太陽電池の平面中心から放射状に伸びた第1線61および第2線62と、アンテナ110の外周縁に沿った線の中で太陽電池の平面中心の最も近くに位置する第3線63と、第3線63と交差する線であって、第1線側に位置する第4線64と、第4線64とアンテナ110を挟んで反対側に位置する第5線65と、太陽電池の外周縁に沿った線であって、第1線61と第4線64とを結ぶ第6線66と、第2線62と第5線65とを結ぶ第7線67とで囲まれた形状を有するソーラーセル59Aを設けてもよい。この場合、第1非発電部A1と隣り合うソーラーセルは、1つのソーラーセル59Aで構成されている。つまり、第1非発電部A1は、ソーラーセル59Aとのみ接する。
この構成によれば、ソーラーセル55,56を接続する接続部506が不要となる。そのため、文字板11の表面側から文字板11を通して太陽電池50を見たときに、接続部506が透けて見えることで外観が悪くなることを防ぐことができる。
[変形例19]
また、前記各実施形態では、1つの突出部503に接続端子504,505が設けられていたが、これに限定されない。例えば、図27に示すように、隣り合うソーラーセル51,58の外側に突出した突出部503A,503Bを離して設け、突出部503Aに接続端子504を設け、突出部503Bに接続端子505を設けるようにしてもよい。さらに、接続端子504,505は、突出部に設けられることに限られず、例えば、ソーラーセルと平面視で重なる位置、すなわち、ソーラーセルの裏側等に設けられていてもよい。
1…電子時計、11…文字板、30…外装ケース、31…ケース(金属ケース)、32…ベゼル、50,50A,50B…太陽電池、51〜58,59,59A…ソーラーセル、110…アンテナ、111…誘電体基材、112…放射電極、511…フィルム基板、512…金属電極、513…半導体層、514…透明電極、515…樹脂層(非導電性部材)、516,516A,516B…保護層、A1…第1非発電部、A2…第2非発電部、A3…第3非発電部。

Claims (24)

  1. 光透過性を有する文字板と、
    前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、
    前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、
    前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極とを備え、
    前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層が設けられ、
    前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層の前記文字板側に、光透過率を調整する非導電性部材を備えている
    ことを特徴とする電子時計。
  2. 光透過性を有する文字板と、
    前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、
    前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、
    前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極とを備え、
    前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層が設けられ、
    前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層の前記文字板側に、着色された非導電性部材を備えている
    ことを特徴とする電子時計。
  3. 光透過性を有する文字板と、
    前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、
    前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、
    前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、
    前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層および前記保護層が設けられ、
    前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層および前記保護層の間に、非導電性部材を備えている
    ことを特徴とする電子時計。
  4. 光透過性を有する文字板と、
    前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、
    前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、
    前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、
    前記第1非発電部には、前記金属電極、前記透明電極および前記保護層が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層が設けられ、
    前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層の前記文字板側に、非導電性部材を備えている
    ことを特徴とする電子時計。
  5. 光透過性を有する文字板と、
    前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、
    前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、
    前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、
    前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層および前記保護層が設けられ、
    前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記保護層の前記文字板側に、非導電性部材を備えている
    ことを特徴とする電子時計。
  6. 光透過性を有する文字板と、
    前記文字板の裏面側に設けられた太陽電池と、
    前記太陽電池の裏面側に設けられた電波を受信するアンテナと、を備え、
    前記太陽電池は、発電を行う1つ以上のソーラーセル、および、前記アンテナが受信する電波を透過させる第1非発電部を備え、
    前記ソーラーセルは、金属電極と、前記金属電極の前記文字板側に積層された半導体層と、前記半導体層の前記文字板側に積層された透明電極と、前記透明電極の前記文字板側に積層された保護層とを備え、
    前記第1非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられず、かつ、少なくとも一部に前記半導体層および前記保護層が設けられ、
    前記太陽電池は、さらに、前記第1非発電部における前記半導体層および前記保護層の間に、非導電性部材を備え、
    前記保護層は積層された複数の層を有する
    ことを特徴とする電子時計。
  7. 請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記非導電性部材の吸光係数は、前記保護層の吸光係数よりも大きい
    ことを特徴とする電子時計。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、
    前記太陽電池における前記ソーラーセルの間には、前記金属電極および前記透明電極が設けられていないセル分割部である第2非発電部が設けられ、
    前記第2非発電部の少なくとも一部には、前記半導体層が設けられている
    ことを特徴とする電子時計。
  9. 請求項8に記載の電子時計において、
    前記第2非発電部における前記半導体層の前記文字板側には、非導電性部材が設けられている
    ことを特徴とする電子時計。
  10. 請求項9に記載の電子時計において、
    前記第1非発電部に設けられた前記非導電性部材と、前記第2非発電部に設けられた前記非導電性部材とは、同じ材質で構成されている
    ことを特徴とする電子時計。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、
    前記太陽電池における前記ソーラーセルの間には、前記金属電極および前記透明電極が設けられていないセル分割部である第2非発電部が設けられ、
    前記第2非発電部のうち、隣り合う前記ソーラーセルの対向方向に沿った寸法が所定寸法以下の第2非発電部には、前記半導体層が設けられていない
    ことを特徴とする電子時計。
  12. 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記太陽電池において、外周縁よりも内側に前記ソーラーセルは設けられ、
    前記太陽電池は、前記ソーラーセルと前記外周縁との間に第3非発電部を備え、
    前記第3非発電部には、前記金属電極および前記透明電極が設けられておらず、少なくとも一部には前記半導体層が設けられている
    ことを特徴とする電子時計。
  13. 請求項12に記載の電子時計において、
    前記第3非発電部における前記半導体層の前記文字板側には、非導電性部材が設けられている
    ことを特徴とする電子時計。
  14. 請求項13に記載の電子時計において、
    前記第1非発電部に設けられた前記非導電性部材と、前記第3非発電部に設けられた前記非導電性部材とは、同じ材質で構成されている
    ことを特徴とする電子時計。
  15. 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記第1非発電部は、前記文字板側から見た平面視において少なくとも前記アンテナと重なっている
    ことを特徴とする電子時計。
  16. 請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記アンテナは、パッチアンテナである
    ことを特徴とする電子時計。
  17. 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記アンテナは、放射電極を備えたパッチアンテナであり、
    前記文字板側から見た平面視において、前記太陽電池には、前記放射電極の外周縁よりも内側に、前記半導体層と、前記放射電極よりもサイズが小さい前記透明電極とが設けられ、
    前記第1非発電部は、前記平面視において、前記透明電極を囲んで設けられている
    ことを特徴とする電子時計。
  18. 請求項17に記載の電子時計において、
    前記平面視において、前記太陽電池には、前記放射電極の前記外周縁よりも内側に、前記放射電極よりもサイズが小さい前記金属電極が設けられている
    ことを特徴とする電子時計。
  19. 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記第1非発電部は、前記文字板側から見た平面視において、前記太陽電池の外周縁まで連続し、
    前記平面視において、前記第1非発電部は前記アンテナに重なっている
    ことを特徴とする電子時計。
  20. 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記文字板側から見た平面視において、前記アンテナの外周縁は、前記ソーラーセルで囲まれている
    ことを特徴とする電子時計。
  21. 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、
    前記文字板側から見た平面視において、前記ソーラーセルは、それぞれ、前記太陽電池の平面中心から放射状に伸びた2本の線と、前記太陽電池の外周縁に沿った線とで囲まれた形状を有し、
    前記平面視において、前記ソーラーセルと重ならない位置に前記アンテナが位置している
    ことを特徴とする電子時計。
  22. 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の電子時計において、
    前記太陽電池は、前記ソーラーセルを複数備え、
    前記文字板側から見た平面視において、前記第1非発電部と隣り合う前記ソーラーセルは、1つの前記ソーラーセルで構成される
    ことを特徴とする電子時計。
  23. 請求項1から請求項22のいずれか1項に記載の電子時計において、
    金属ケースを備えている
    ことを特徴とする電子時計。
  24. 請求項1から請求項23のいずれか1項に記載の電子時計において、
    非導電性のベゼルを備えている
    ことを特徴とする電子時計。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020204592A (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 セイコーエプソン株式会社 時計
WO2021205860A1 (ja) * 2020-04-08 2021-10-14 Tdk株式会社 ソーラーセル及びこれを備える電子機器
EP4332693A1 (fr) 2022-08-31 2024-03-06 The Swatch Group Research and Development Ltd Montre munie d'un capteur de lumière et d'une antenne

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007232625A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Citizen Holdings Co Ltd リング状太陽電池付電子時計
JP2010096707A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Seiko Epson Corp 電子時計
JP2015184247A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 カシオ計算機株式会社 電子機器
JP2017037057A (ja) * 2015-08-06 2017-02-16 セイコーエプソン株式会社 電子時計
JP2017036960A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 セイコーエプソン株式会社 電子時計
JP2017122739A (ja) * 2017-03-29 2017-07-13 カシオ計算機株式会社 電子機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007232625A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Citizen Holdings Co Ltd リング状太陽電池付電子時計
JP2010096707A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Seiko Epson Corp 電子時計
JP2015184247A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 カシオ計算機株式会社 電子機器
JP2017037057A (ja) * 2015-08-06 2017-02-16 セイコーエプソン株式会社 電子時計
JP2017036960A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 セイコーエプソン株式会社 電子時計
JP2017122739A (ja) * 2017-03-29 2017-07-13 カシオ計算機株式会社 電子機器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020204592A (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 セイコーエプソン株式会社 時計
WO2021205860A1 (ja) * 2020-04-08 2021-10-14 Tdk株式会社 ソーラーセル及びこれを備える電子機器
JP2021166277A (ja) * 2020-04-08 2021-10-14 Tdk株式会社 ソーラーセル及びこれを備える電子機器
EP4332693A1 (fr) 2022-08-31 2024-03-06 The Swatch Group Research and Development Ltd Montre munie d'un capteur de lumière et d'une antenne

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