JPH07209439A

JPH07209439A - 時計用文字板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07209439A
Application number: JP6003364A
Authority: JP
Inventors: Noboru Taguchi; 昇田口; Takashi Toida; 孝志戸井田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【構成】表面に凹凸を有する基板１１と、基板の凹凸
面上に設ける第１の電極１３と、第１の電極上に設ける
半導体層１５と、半導体層上に設ける第２の電極１７と
を有する時計用文字板およびその製造方法。【効果】従来より太陽電池の実質的な表面積が増加
し、面積が小さな文字板でも、時計を駆動するのに充分
な起電力を得ることができる。このため婦人用の小型の
文字板でも、時計を駆動するのに充分な起電力を得るこ
とができる。さらに文字板に占める太陽電池の面積を削
減することができ、文字板のデザイン上に制約が少なく
なり、従来より多様なデザインを有する時計用文字板を
提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池を備える時計の
時刻表示手段である文字板の構成と、その製造方法とに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電池交換のわずらわしさを解消するため
や、地球環境を汚染しないクリーンなエネルギー源とし
て時計文字板に太陽電池を備えた時計が、たとえば特開
昭６２−２３７３８５号公報に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この文字板に太陽電池
を備えた時計としては、現在、男性用の時計のみが実用
化されている。

【０００４】これは時計の風防の下に設置する文字板に
設ける太陽電池は、その起電力が太陽電池の表面積に比
例する。このため、婦人用の小型の時計に太陽電池を装
着すると、時計を駆動するのに充分な起電力が得られ
ず、止まりが発生してしまうためである。

【０００５】さらにその起電力が太陽電池の表面積に比
例するため、文字板に設ける太陽電池は、文字板面のほ
ぼ全面に設けて、時計を駆動するための起電力を得てい
る。

【０００６】このため時計としての外観的な調和をとろ
うとすると、太陽電池を備える文字板のデザインは大き
な制約を受けてしまう。

【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決して、小
型の文字板でも時計を駆動するのに充分な起電力が得ら
れる時計用文字板の構成と、その製造方法とを提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の時計用文字板およびその製造方法は、下記
記載の手段を採用する。

【０００９】本発明の時計用文字板は、表面に凹凸を有
する基板と、基板の凹凸面上に設ける第１の電極と、第
１の電極上に設ける半導体層と、半導体層上に設ける第
２の電極とを有することを特徴とする。

【００１０】本発明の時計用文字板の製造方法は、基板
の表面に凹凸を形成する工程と、基板の凹凸面上に第１
の電極を形成し、半導体層を形成し、さらに第２の電極
を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、光照射により起電力を発生
する半導体層を、凹凸を有する基板の凹凸面上に形成す
る。

【００１２】このため半導体層の実質的な表面積が大き
くなり、太陽電池における起電力の増加を達成すること
ができる。

【００１３】このため婦人用の小型の文字板でも、時計
を駆動するのに充分な起電力が得られ、さらに文字板に
占める太陽電池の面積を削減することが可能となり、文
字板のデザイン上の制約がなくなる。

【００１４】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の実施例における時計用文字板を示す
断面図であり、図３は本発明の文字板を時計に組み込ん
だ状態を示す断面図である。図１と図３とを用いて、ま
ず本発明の時計用文字板の構成を説明する。

【００１５】図３に示すように、透明ガラスからなる風
防３１を設けた外装２９内に、指針２５を駆動するムー
ブメント２７を設ける。このムーブメント２７内には、
図３には図示しないが、水晶振動子と、パルスモータを
駆動するための半導体集積回路と、指針２５を駆動する
輪列機構とを備えている。

【００１６】そして時計の時刻表示手段として文字板２
１は、風防３１の下面側に配置し、文字板２１には太陽
電池を備える。文字板２１は、その下面に文字板２１を
ムーブメント２７に固定するための２つの文字板足２３
を設ける。

【００１７】この文字板足２３は、ムーブメント２７と
文字板２１との相互の位置決めを行い、文字板足２３の
側面からネジ止めすることによって、文字板２１をムー
ブメント２７に固定する。

【００１８】つぎに本発明の太陽電池を備える文字板２
１の詳細な構成を、図１を用いて説明する。図１に示す
ように、凹凸を有する基板１１の凹凸面上に第１の電極
１３を設ける。

【００１９】第１の電極１３としては、アルミニウム、
アルミニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、タン
グステン、タングステン合金、タンタル、タンタル合
金、チタン、あるいはチタン合金で構成する。

【００２０】さらにこの第１の電極１３上に光照射によ
り起電力を発生する半導体層１５を設ける。

【００２１】この半導体層１５は、導電型がｐ型層と不
純物濃度が低いｉ型層と導電型がｎ型層との積層のｐ−
ｉ−ｎ構造、あるいは導電型がｐ型層と導電型がｎ型層
との積層のｐ−ｎ構造からなる。

【００２２】さらにこの半導体層１５上面に第２の電極
１７を設けている。第１の半導体層１５ａ上に設ける第
２の電極１７は、隣接する第２の半導体層１５ｂの下面
に設ける第１の電極１３と接続している。

【００２３】これは太陽電池の光起電力は、およそ０．
８Ｖなので、時計を単個の太陽電池の光起電力では駆動
することができず、第２の電極１７によって複数の太陽
電池を直列に接続して、充分な起電力を得ている。

【００２４】第２の電極１７は、この第２の電極１７の
上面側から光照射を行う関係上、酸化インジウムスズ
（ＩＴＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ₂ ）などの透明導電膜で
構成する。

【００２５】なお図１には図示していないが、文字板２
１の第２の電極１７上の全面に保護膜を設ける。

【００２６】この保護膜は、太陽電池への水分の侵入を
防ぐ働きをもたせる。したがって保護膜を設けることに
よって、文字板の信頼性が一層向上するという効果を付
加することができる。

【００２７】なおこの保護膜は光の透過率が良好な絶縁
性を有する被膜、酸化シリコンで構成する。

【００２８】なお図３に示す文字板２１をムーブメント
２７に固定するための文字板足２３は、なくてもよい。

【００２９】文字板足２３を形成しないときは、たとえ
ば文字板２１の外周部に突起、あるいは切り欠きを設
け、図３に示すムーブメント２７に対する文字板２１の
位置決めを行う。

【００３０】さらに別のムーブメント２７に対する文字
板２１の固定手段としては、ムーブメント２７に、文字
板２１に対応する段差を設け、この段差内に文字板２１
を配置し、文字板２１をムーブメント２７に固定しても
よい。

【００３１】つぎにこの図１に示す時計用文字板の製造
方法を、図１を用いて説明する。

【００３２】まずはじめに絶縁材料、たとえばガラスか
らなる基板１１に凹凸を形成する。この基板１１に形成
する凹凸の形成方法としては、砥粒を基板１１表面に吹
き付けるサンドブラスト法で行う。

【００３３】このサンドブラスト法では、たとえば砥粒
の大きさとして１０μｍのものを用いて凹凸形成加工を
行うと、基板１１に２０μｍの凹凸面を形成することが
できる。

【００３４】このサンドブラスト法以外に、砥粒を水な
どの液体とともに基板１１に噴射する液体ホーニング法
や、フォトエッチング法によっても、基板１１に凹凸を
形成することができる。フォトエッチング法としては、
エッチングマスクを用いて、フッ化アンモニウムを用い
た湿式エッチング法や、エッチングガスとして四フッ化
炭素を用いた乾式エッチングが適用可能である。

【００３５】つぎに物理気相成長法であるスパッタリン
グ装置を用いて基板１１の全面に絶縁膜（図示せず）を
形成する。絶縁膜としては、酸化シリコン膜を１００ｎ
ｍ程度の膜厚で設ける。

【００３６】この絶縁膜の形成方法としては、真空蒸着
法やイオンプレーティング法などの物理気相成長法、あ
るいは化学気相成長法を適用することが可能である。さ
らに絶縁膜材料としては、酸化シリコン以外に、窒化シ
リコン、酸化アルミニウム、あるいは酸化タンタルも適
用できる。

【００３７】さらに別の絶縁膜の形成方法としては、塗
布法がある。そして、この塗布法により形成する酸化シ
リコン、あるいは透明ポリイミドなどの樹脂膜が、絶縁
膜として適用可能である。

【００３８】なおこの基板１１の上面に形成する絶縁膜
は形成しなくてもよい。

【００３９】つぎに同じスパッタリング装置を用いて第
１の電極１３を２００ｎｍ程度の膜厚で形成する。この
第１の電極１３としては、シリコンを１重量％程度含む
アルミニウムを用いる。その後、この第１の電極１３を
パターニングする。

【００４０】この第１の電極１３のパターニング方法
は、メタルマスクを用いて行う。メタルマスクは薄板の
金属材料で構成し、第１の電極１３を形成する対応する
領域に開口部を設ける。そしてこの開口部を形成したメ
タルマスクを基板１１上に重ねて、スパッタリング装置
内に配置し、メタルマスク開口部内に第１の電極１３を
形成する。

【００４１】つぎに第１の電極１３の上面の全面に薄膜
の非単結晶シリコン膜からなる半導体層１５を形成す
る。この半導体層１５は非単結晶シリコンとして、アモ
ルファスシリコンで構成し、導電型としてはｐ−ｉ−ｎ
構造を採用する。半導体層１５は多結晶シリコンでもよ
い。

【００４２】この半導体層１５の形成は、プラズマ化学
気相成長装置を用いて行う。反応ガスとしてはシランガ
ス（ＳｉＨ₄ ）を使用し、導電型がｐ型のアモルファス
シリコンは不純物としてフォスフィンガス（ＰＨ₃ ）を
添加して形成し、導電型がｎ型のアモルファスシリコン
は不純物としてジボランガス（Ｂ₂ Ｈ₆ ）を添加して形
成する。なおｉ型のアモルファスシリコンは不純物を添
加しないで形成すればよい。

【００４３】そしてｐ層、ｎ層の膜厚は、それぞれの５
０〜１００ｎｍとし、ｉ層の膜厚は５０〜３００ｎｍと
する。

【００４４】このｐ−ｉ−ｎ構造のアモルファスシリコ
ンからなる半導体層１５は、プラズマ化学気相成長装置
内で連続的に形成する。

【００４５】この半導体層１５のパターニング方法は、
第１の電極１３のパターニング方法と同じ、メタルマス
クを用いて行う。

【００４６】ここで半導体層１５は図１に示すように、
図１の第１の半導体層１５ａの右端部は第１の電極１３
パターンより大きく形成し、第２の半導体層１５ｂの左
端部は第１の電極１３パターンより小さく形成する。

【００４７】つぎに半導体層１５の上面の全面に第２の
電極１７として透明電極膜をスパッタリング装置を用い
て膜厚２００ｎｍ程度で形成する。透明電極膜は酸化イ
ンジウムスズ（ＩＴＯ）を用いる。

【００４８】第２の電極１７としては、酸化インジウム
スズ以外に酸化亜鉛（ＺｎＯ₂ ）などの透明導電膜が適
用可能である。

【００４９】第２の電極１７のパターニング方法は、前
述の第１の電極１３と半導体層１５のパターニング方法
と同じ、メタルマスクを用いて行う。

【００５０】この結果、第１の半導体層１５ａ上面に形
成した第２の電極１７と、第２の半導体層１５ｂ下面の
第１の電極１３とは、第２の電極１７によって接続する
ことができる。

【００５１】その後、図１には示していないが、酸化シ
リコンからなる保護膜を全面に形成する。この保護膜は
化学気相成長法により、膜厚５００ｎｍ程度形成する。

【００５２】保護膜は酸化シリコン以外に、透光性を有
する透明ポリイミド膜も適用可能である。この透明ポリ
イミドは回転塗布法によって形成する。なおこの保護膜
の形成は省略することもできる。

【００５３】さらにその後、図１には図示していない
が、２つの文字板足を形成したしんちゅうからなる金属
板を基板１１の下面に接着法により接合し、時計用文字
板が完成する。なおこの文字板足を形成した金属板は、
前述のように形成は省略することができる。

【００５４】つぎに図１と異なる構成の時計用文字板を
図２の断面図に示す。図１に示す文字板２１との構成上
の相違点は、層間絶縁膜１９を設けて、そしてこの層間
絶縁膜１９に接続穴を設ける点である。

【００５５】この層間絶縁膜１９は、酸化シリコン、あ
るいはボロンやリンなどの不純物を含む酸化シリコンな
どの透光性の高い絶縁膜で構成する。

【００５６】そしてこの接続穴を介して、第１の半導体
層１５ａと、第２の半導体層１５ｂの下面の第１の電極
１３とを第２の電極１７によって接続することができ
る。

【００５７】この図２に示すように、層間絶縁膜１９を
形成することにより、第１の半導体層１５ａの側面部
は、絶縁性被膜で被覆することができる。

【００５８】このため半導体層１５側面部を介してのリ
ーク電流を低減することができ、特性が向上した太陽電
池を備える時計用文字板が得られる。

【００５９】この図２に示す文字板２１の製造方法は、
図１に示す文字板とほとんど同じ処理方法をおこなえば
よい。以下の説明は図１を用いて説明した製造方法を異
なる点を中心に説明する。

【００６０】凹凸を形成した基板１１の上に第１の電極
１３と半導体層１５とを形成する。その後、全面に酸化
シリコンからなる層間絶縁膜１９を形成する。この層間
絶縁膜１９の形成は、気相成長法を用いて３００ｎｍ程
度の膜厚で形成する。

【００６１】その後、層間絶縁膜１９上面に感光性樹脂
（図示せず）を回転塗布法により形成し、接続穴パター
ンを形成したフォトマスクを用いて露光、現像処理を行
い、感光性樹脂をパターニングする。

【００６２】その後、このパターニングした感光性樹脂
をエッチングマスクに用いて、層間絶縁膜１９をエッチ
ングすることにより接続穴を形成する。層間絶縁膜１９
のエッチングは、フッ酸系のエッチング液を用いた湿式
エッチングにより行う。

【００６３】その後、図１を用いて説明した処理方法と
同じように第２の電極１７を形成する。さらに第２の電
極１７上の全面に保護膜を形成する。

【００６４】なお以上の説明では、基板１１としてガラ
スを使用した例で説明したが、セラッミクスなどの絶縁
材料、あるいはしんちゅうやステンレスやアルミニウム
や鉄系などの金属材料も、基板１１として使用可能であ
る。

【００６５】基板１１としてセラッミクスを使用すると
きは、グリーンシートから基板を形成するときに、セラ
ッミクス表面に凹凸を形成すればよい。

【００６６】さらにガラスからなる基板１１表面に凹凸
を形成する方法としては、前述の方法以外に、加熱した
状態で圧力を加え、凹凸を形成した型に基板を押しつけ
て、基板１１表面に凹凸を形成することもできる。

【００６７】さらに第１の電極１３と半導体層１５と第
２の電極１７のパターニング方法としては、メタルマス
クを用いたパターニング方法で説明したが、以下に記載
する感光性樹脂を用いた方法によっても、パターニング
することができる。

【００６８】パターニングしようとする被膜上の全面
に、感光性樹脂を回転塗布法により形成する。そして所
定の形状にパターニングしたフォトマスクを用いて露
光、および現像処理を行い、所定形状のパターンを形成
した感光性樹脂を形成する。

【００６９】その後、このパターニングした感光性樹脂
をエッチングマスクに用いて、被膜を湿式エッチング、
あるいは乾式エッチングによりパターニングする。

【００７０】なお感光性樹脂としては、ネガ型のフォト
レジスト、あるいはポジ型のフォトレジストを使用す
る。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
時計用文字板においては、凹凸を形成した基板上に太陽
電池を設けている。このため従来より太陽電池の実質的
な表面積が増加し、面積が小さな文字板でも、時計を駆
動するのに充分な起電力を得ることができる。

【００７２】このため婦人用の小型の文字板でも、時計
を駆動すうのに充分な起電力を得ることができる。さら
に文字板に占める太陽電池の面積を削減することがで
き、文字板のデザイン上に制約が少なくなり、従来より
多様なデザインを有する時計用文字板を提供することが
できる。

【００７３】ここで本発明の２０μｍの凹凸を形成した
太陽電池を有する文字板と、従来の表面平坦な基板に太
陽電池を形成した文字板とにおける光起電力を比較し
た。その結果、本発明は従来よりおよそ１．５倍の光起
電力が得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における時計用文字板の構成お
よびその製造方法を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における時計用文字板の構成お
よびその製造方法を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例における時計用文字板を適用し
た時計を示す断面図である。

【符号の説明】

１１基板１３第１の電極１５半導体層１７第２の電極１９層間絶縁膜２１文字板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける第１の電極と、第１の電極上に設ける半導
体層と、半導体層上に設ける第２の電極とを有すること
を特徴とする時計用文字板。
【請求項２】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける第１の電極
と、第１の電極上に設ける半導体層と、半導体層上に設
ける第２の電極とを有することを特徴とする時計用文字
板。
【請求項３】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける第１の電極と、第１の電極上に設ける半導
体層と、半導体層上に設ける層間絶縁膜と、層間絶縁膜
に設ける接続穴と、第２の電極とを有することを特徴と
する時計用文字板。
【請求項４】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける第１の電極
と、第１の電極上に設ける半導体層と、半導体層上に設
ける層間絶縁膜と、層間絶縁膜に設ける接続穴と、第２
の電極とを有することを特徴とする時計用文字板。
【請求項５】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける第１の電極と、第１の電極上に設ける半導
体層と、半導体層上に設ける第２の電極と、保護膜とを
有することを特徴とする時計用文字板。
【請求項６】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける第１の電極
と、第１の電極上に設ける半導体層と、半導体層上に設
ける第２の電極と、保護膜とを有することを特徴とする
時計用文字板。
【請求項７】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける第１の電極と、第１の電極上に設ける半導
体層と、半導体層上に設ける層間絶縁膜と、層間絶縁膜
に設ける接続穴と、第２の電極と、保護膜とを有するこ
とを特徴とする時計用文字板。
【請求項８】表面に凹凸を有する基板と、基板の凹凸
面上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける第１の電極
と、第１の電極上に設ける半導体層と、半導体層上に設
ける層間絶縁膜と、層間絶縁膜に設ける接続穴と、第２
の電極と、保護膜とを有することを特徴とする時計用文
字板。
【請求項９】基板は、絶縁材料、あるいは金属材料か
らなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、７、あるいは８記載の時計用文字板。
【請求項１０】半導体層は、導電型がｐ−ｉ−ｎ構
造、あるいはｐ−ｎ構造からなることを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６、７、あるいは８記載の時計
用文字板。
【請求項１１】第１の電極は、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステ
ン、タングステン合金、タンタル、タンタル合金、チタ
ン、あるいはチタン合金からなることを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６、７、あるいは８記載の時計
用文字板。
【請求項１２】第２の電極は、透明導電膜からなるこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、あ
るいは８記載の時計用文字板。
【請求項１３】層間絶縁膜は、酸化シリコン、あるい
は不純物を含む酸化シリコンからなることを特徴とする
請求項３、４、７、あるいは８記載の時計用文字板。
【請求項１４】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板の凹凸面上に第１の電極を形成し、半導体層を形成
し、さらに第２の電極を形成する工程とを有することを
特徴とする時計用文字板の製造方法。
【請求項１５】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板の凹凸面上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に
第１の電極を形成し、半導体層を形成し、さらに第２の
電極を形成する工程とを有することを特徴とする時計用
文字板の製造方法。
【請求項１６】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板の凹凸面上に第１の電極を形成し、半導体層を形成
する工程と、全面に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜に
接続穴を形成する工程と、さらに第２の電極を形成する
工程とを有することを特徴とする時計用文字板の製造方
法。
【請求項１７】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板の凹凸面上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に
第１の電極を形成し、半導体層を形成する工程と、全面
に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜に接続穴を形成する
工程と、さらに第２の電極を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする時計用文字板の製造方法。
【請求項１８】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板の凹凸面上に第１の電極を形成し、半導体層を形成
し、さらに第２の電極を形成する工程と、保護膜を形成
する工程とを有することを特徴とする時計用文字板の製
造方法。
【請求項１９】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板の凹凸面上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に
第１の電極を形成し、半導体層を形成し、さらに第２の
電極を形成する工程と、保護膜を形成する工程とを有す
ることを有することを特徴とする時計用文字板の製造方
法。
【請求項２０】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
基板に第１の電極を形成し、半導体層を形成する工程
と、全面に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜に接続穴を
形成する工程と、さらに第２の電極を形成する工程と、
保護膜を形成する工程とを有することを特徴とする時計
用文字板の製造方法。
【請求項２１】基板の表面に凹凸を形成する工程と、
絶縁膜を形成する工程と、基板に第１の電極を形成し、
半導体層を形成する工程と、全面に層間絶縁膜を形成
し、層間絶縁膜に接続穴を形成する工程と、さらに第２
の電極を形成する工程と、保護膜を形成する工程とを有
することを有することを特徴とする時計用文字板の製造
方法。
【請求項２２】絶縁膜は、化学気相成長法や物理気相
成長法により形成する酸化シリコン、窒化シリコン、酸
化アルミニウム、あるいは酸化タンタルからなることを
特徴とする請求項１５、１７、１９、あるいは２１記載
の時計用文字板の製造方法。
【請求項２３】絶縁膜は、塗布法により形成する酸化
シリコン、あるいは樹脂膜からなることを特徴とする請
求項１５、１７、１９、あるいは２１記載の時計用文字
板の製造方法。
【請求項２４】基板表面に凹凸を形成する方法は、砥
粒を基板表面に吹き付けるサンドブラスト法または砥粒
と液体との混合物を基板表面に噴射する液体ホーニング
処理、あるいはエッチング処理であることを特徴とする
請求項１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、あ
るいは２１記載の時計用文字板の製造方法。