JPH0743669Y2 - 太陽電池付腕時計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はエネルギーの変換効率の良い腕時計用太陽電池
の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

ガラス基板上にアモルファスシリコンをプラズマ放電成
形した太陽電池は高効率であるばかりでなく、製造工程
が比較的簡単でしかも大版化が可能であるために製造コ
ストが安価で、その配置レイアウトも各工程のパターン
マスクにより比較的自由に出来ることから腕時計用の電
源として多用され始めている。

腕時計の場合は、電卓などと違い光の当らない場所にお
いても動作する必要があるため、太陽電池の発電を利用
する時計においては、二次電源として高容量のキャパシ
タ、又はリチャージャブルバッテリーに充電をして使用
している。

前述の二次電源は1.7V程度で使用しているものが多く、
有効に充電するには太陽電池の出力電圧をそれ以上にす
る必要がある。太陽電池の出力電圧は通常発電ユニット
１個に付き0.5V程度であり、前記二次電源に充電するた
めには複数個の発電ユニットを直列に接続して使う必要
があり、一枚の基板上に複数個の発電ユニットを形成し
各発電ユニットをインターコネクタ部を介して直列に接
続した太陽電池を使用している。また、得られる電流に
ついては一枚の発電ユニットの面積に比例するので、発
電ユニットの面積はできる限り大きくする方が良いこと
となる。

前記インターコネクタ部の構造には発電領域形状の外側
で接続を行うサイド結線方式と発電領域形状内で接続を
行うカスケード結線方式があった。各方式について詳述
する。

第４図はサイド結線方式で二組の発電ユニットを一枚の
基板上で直列に接続した太陽電池の裏面側から見た斜視
図である。

図に於て斜線部で示す11はアモルファスシリコン（以降
ａ−Siと略す）12を挾んで透明電極13と金属電極14が平
面的に重なった範囲でこれが一個の発電ユニットの有効
発電領域となる。透明電極13はガラス基板15の表面に各
々の発電ユニットの有効発電領域の形状に形成され発電
ユニットA16においては陽極端子部13aが有効発電領域か
ら突出した形状に、又発電ユニットB17においては発電
ユニットA16の陰極と直列接続するためのインターコネ
クタ用リード部18が有効発電領域からＬ字形状に突出
し、各々独立したパターンとなっている。ａ−Si12は透
明電極13と金属電極14がショートしないように透明電極
13の有効発電領域部を完全に覆いかつ前記陽極端子部13
a及びインターコネクタ用リード部18が露出するような
形状に形成する。更に金属電極14は、発電ユニットA16
においては前記インターコネクタ用リード部18と接続す
るためのインターコネクタ部19を有効発電領域11から突
出した形状に、又発電ユニットB17においては陰極端子
部20を有効発電領域11から突出した形状にマスク蒸着に
より形成する。各発電ユニットにおいては透明電極が陽
極、金属電極が陰極になっており、発電ユニットA16の
陰極と発電ユニット17の陽極がインターコネクタ部19を
介して接続されることにより発電ユニットA16と発電ユ
ニットB17が直列に接続された１個の太陽電池となる。
即ちインターコネクタ部が両発電ユニットの有効発電領
域の外形を結んだ発電領域の外側に配置されている。

次にカスケード結線方式について詳述する。

第５図はカスケード結線方式により二組の発電ユニット
を直列接続した太陽電池の断面図である。各発電ユニッ
トの有効発電領域の構成は前記のサイド結線方式と同じ
である。この方式は発電ユニットA16と発電ユニットB17
の間にインターコネクタ部21を配置するもので、発電ユ
ニットA16の透明電極13は陽極端子部13aが発電ユニット
B17に近接した位置まで延長配設されている。

ａ−Si12は前記陽極端子部13aと重なる位置にスリット
部12aを設けて形成される。発電ユニットB17の金属電極
14は前記ａ−Si12のスリット部12aを覆う位置まで延長
形成され、該スリット部12aにおいて、発電ユニットA16
の陽極である透明電極13と発電ユニットB17の陰極であ
る金属電極14が接続され直列接続が完成する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前述のサイド結線方式は透明電極、ａ−Si及び金属電極
をマスク蒸着により形成できるので、コストが安価であ
り、電卓等で通常使用されているが、インターコネクタ
部が発電領域の外部に配設されるため発電に寄与しない
面積が大きくなり、太陽電池サイズに占める有効発電領
域の面積が小さくなり発電効率が悪くなり、特に得られ
る電流値が小さくなる欠点があった。

又、通常腕時計においては、発電領域を文字板の外部か
ら見える見切り範囲として使用しているため、ムーブメ
ントサイズに対して見切り範囲が小さくなる欠点があっ
た。

一方カスケード結線方式は、インターコネクタ部が発電
領域内に配置できるため、太陽電池外形と発電領域が略
同じにでき、見切り範囲を大きくできるメリットがある
が、発電に寄与できないインターコネクタ部の面積がサ
イド結線方式の各発電ユニット間の隙間より大きくなり
発電領域に占める有効発電領域の面積比率が小さくなる
欠点があった。

又、第５図における２つのスリット部12aと12bは有効発
電領域と色が異るため外観上に該スリット部12a、12bの
幅を小さくするためにフォトエッチング法で微細加工し
ているが、フォトエッチング法は工程が長くコストが高
くなる欠点があった。

本考案の目的は、前述の欠点をカバーし、安価な加工法
が選択でき、太陽電池に占める有効発電領域を大きくと
ることにより腕時計という小さい面積の中で発電効率の
高い太陽電池の構造を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記目的を達成するために、時刻を表示する
表示部の外周に接する複数の発電ユニットを直列に接続
し、このうち２個の発電ユニットの角部にはムーブメン
トの回路に接続するための一対の端子部を有する太陽電
池より構成され、この端子部を有する発電ユニット間の
面を除いて前記発電ユニットには平面的に互いに隣り合
う面の外周に沿った一部に三角形状をした切り欠き部を
設け、該切り欠き部内にこの切り欠き部の形状と略同じ
三角形状をしたインターコネクタ部が形成されており、
該インターコネクタ部は前記切り欠き部内で互いに極性
の異なる電極が発電ユニット領域内に食い込む形で接続
されるとともに、前記端子部が形成された発電ユニット
を除く残りの発電ユニットの角部は前記端子部と略同面
積の切り欠き部が形成されていることを特徴としてい
る。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本考案による太陽電池の構成を示す裏面から見
た平面図、第２図は第１図の１個のインターコネクタ部
の部分拡大平面図である。第３図は第１図の太陽電池を
使用した腕時計の平面図である。

第１図において、太陽電池１はガラス基板２に形成され
た４個の各発電ユニット3A、3B、3C、3Dを直列接続する
ための３個のインターコネクタ部4A、4B、4C及び太陽電
池１で発電した電気エネルギーをムーブメントの回路に
接続するための２個の端子部５より構成されている。

各発電ユニットはガラス基板２上に形成された透明電極
６と該透明電極６を覆う形状に形成されたａ−Si7及び
該ａ−Si7上に前記透明電極６と略同形状に形成された
金属電極８により構成され、太陽電池１を縦横に各２分
割した各々の領域に配置されている。４個の発電ユニッ
ト3A〜3Dの外形を結んだ形状を発電領域と称し、腕時計
にした時外部から見える領域（見切り形状）と略同形状
となっている。第１の発電ユニット3Aと第２の発電ユニ
ット3Bを直列接続するインターコネクタ部4Aは前記発電
領域、すなわち発電ユニットの外形の内側でかつ外周に
沿い第１の発電ユニット3Aと第２の発電ユニット3Bの間
に配設されている。インターコネクタ部4Aは、発電ユニ
ットが平面的に隣り合う面との間に形成された三角形状
をした切り欠き部内に、この切り欠き部とほぼ同じ三角
形状をした形で形成されている。

第２の発電ユニット3Bと第３の発電ユニット3C及び第３
の発電ユニット3Cと第４の発電ユニット3Dの接続も同様
である。このようにして４個の発電ユニット3A〜3Dが直
列に接続される。又前記端子部５は右下角及び左下角に
第１の発電ユニット3A及び第４の発電ユニット3Dの一部
を切欠いた位置に配設され、太陽電池１の右上角及び左
上角には、前記端子部５と略同程度の大きさの切欠が設
けられ、各発電ユニットの面積が略同じになっている。
更に太陽電池１の中央には、アナログ表示の指針軸の通
る穴22が明いており、腕時計用文字板として使用が可能
となっている。

次にインターコネクタ部4A、4B、4Cの構造を第２図に従
って説明する。

透明電極６はガラス基板２の表面に形成され、第１の発
電ユニット3Aにおいては右上角が切欠かれた形状に、又
第２の発電ユニット3Bにおいては前記第１の発電ユニッ
ト3Aの切欠部の方向に突出した形状に形成されている。
該第２の発電ユニット3Bの透明電極突出部6aを除いて透
明電極６を完全に覆う形状にａ−Si7が形成されてい
る。更に金属電極８は第１の発電ユニット3Aにおいては
透明電極６と略重なり、右上角は第２の発電ユニット3B
の透明電極突出部6aに重なる位置まで突出部が形成され
第２の発電ユニット3Bと直列接続される。即ちインター
コネクタ部4Aは、発電領域内で且つ外周に隣接し、第１
の発電ユニット3Aと第２の発電ユニット3Bの間に三角形
に形成される。該インターコネクタ部4Aの大きさに関し
ては、発電性能が電気抵抗の大きい透明電極の最小幅に
比例するため、透明電極６と金属電極８の重なった幅ｔ
が従来例のサイド結線方式における結合幅と同寸法だけ
あれば良いことになり非常に小さい面積ですむことにな
る。第２の発電ユニット3Bと第３の発電ユニット3Cの接
続及び第３の発電ユニット3Cと第４の発電ユニット3Dの
接続も同様である。該太陽電池１はアナログ表示部の文
字板として使用されるが、各発電ユニット間の隙９は３
時〜９時方向及び12時〜６時方向に直線で形成され、前
記インターコネクタ部4A、4B、4Cは12時、３時、９時の
位置に配置されることになる。

前記インターコネクタ部4A、4B、4Cは発電ユニット3A〜
3Dの色（通称ソーラー色）と異なり金属色であり、略発
電領域に沿った見切り形状の内側にあるため、デザイン
性を損うが、外周で小さい三角形であるのと、前述の如
く文字板としての位置が12時、３時、９時位置であるた
め、文字板としての装飾用印刷で覆うことが容易であり
問題とならない。又、加工工程は従来例のサイド結線方
式で同じであるため、安価に製造が可能である。

第１図に示した太陽電池１を使用した腕時計の実施例を
第３図に示す。

前述の装飾用印刷として通常アナログ表示の文字板で時
刻の読取り目安となる切分を形成し、インターコネクタ
部のない６時位置にも切分を形成する。太陽電池１の下
方にはデジタル表示部10が配設されている。太陽電池１
の右上角及び左上角にある切欠によりムーブメントの対
角径が小さく出来、しかも端子部５とバランスした形状
であるため、各発電ユニットの面積が同じとなり発電効
率も確保でき、アナログ表示用文字板として適用するも
のとなった。

〔考案の効果〕

以上の説明で明らかなように、この考案によれば、発電
ユニットの一部を切り欠いて、この切り欠き部内にイン
ターコネクタ部を形成することにより、発電ユニットの
外周などに特別の接続のための専用領域を設けなくても
良いので、時計としての大きなニーズである小型化を達
成することが可能である。また、この切り欠きの形状を
三角形状とし、インターコネクタ部の電極形状も三角形
状としているが、発電性能は電気抵抗の大きい電極の最
小幅に比例するため、極性の異なる電極の重なり幅を必
要量確保できれば充分の発電性能を得ることができるの
で、インタコネクタ部の切り欠きの大きさを非常に小さ
くすることができ、この点からも時計の小型化に寄与で
きる。更に、インタコネクタ部の切り欠きを小さくでき
るため発電ユニットの有効発電領域を充分大きく取れる
こと、また端子部の無い発電ユニットには端子部と略同
面積の切り欠きを形成することにより各発電ユニットの
有効発電領域をほぼ同じ面積と出来るため、効率の良い
発電を達成することが出来る等、小型化を達成しながら
も発電効率を向上させ得るなど、多大な効果を達成する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例による太陽電池の裏面側から
見た平面図、第２図は第１図のインターコネクタ部の詳
細拡大平面図、第３図は本考案の１実施例による太陽電
池を使用した腕時計の平面図、第４図は従来例の太陽電
池ユニットの裏面側から見た斜視図、第５図は別の従来
例の太陽電池ユニットの断面図である。 １……太陽電池、3A、3B、3C、3D、16、17……発電ユニ
ット、4A、4B、4C、21……インターコネクタ部、６、13
……透明電極、７、12……アモルファスシリコン、８、
14……金属電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽電池を電源とする腕時計において、時
   刻を表示するための表示部と、該表示部の外周に接する
   複数の発電ユニットを直列に接続するとともに、このう
   ちの２個の発電ユニットの角部にはムーブメントの回路
   に接続するための一対の端子部を有する太陽電池とより
   構成されていて、該端子部を有する発電ユニット間の面
   を除いて前記発電ユニットには平面的に互いに隣り合う
   面の外周に沿った一部に三角形状をした切り欠き部を設
   け、該切り欠き部内にこの切り欠き部の形状と略同じ三
   角形状をしたインターコネクタ部が形成されており、該
   インターコネクタ部は前記切り欠き部内で互いに極性の
   異なる電極が発電ユニット領域内に食い込む形で接続さ
   れるとともに、前記端子部が形成された発電ユニットを
   除く残りの発電ユニットの角部は前記端子部と略同面積
   の切り欠き部が形成されていることを特徴とする太陽電
   池付腕時計。