WO2017150334A1 - 入力装置 - Google Patents

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WO2017150334A1
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touch sensor
input device
photoelectric conversion
power generation
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克佳 遠藤
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株式会社フジクラ
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to an input device incorporating a touch sensor.
  • Photoelectric conversion elements such as dye-sensitized solar cells and organic thin-film solar cells are regarded as promising power sources for various devices.
  • the photoelectric conversion element is usually used only as a battery, but in recent years, the number of cases where the photoelectric conversion element is built in the input device as a power source of the input device having a touch sensor is increasing.
  • Patent Document 1 discloses an input device including a dye-sensitized solar cell and a touch sensor facing the dye-sensitized solar cell.
  • a dye-sensitized solar cell is provided on a transparent electrode substrate provided on the touch sensor side, a counter substrate provided on the opposite side to the touch sensor with respect to the transparent electrode substrate, and a transparent electrode substrate.
  • a porous semiconductor layer provided between the substrate and the counter substrate.
  • the input device described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of durability.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an input device capable of improving durability.
  • the touch sensor usually has a display unit such as “1”, “2”, etc., and this display unit is a dye when the display unit is viewed in the thickness direction of the substrate constituting the touch sensor. It overlaps with the porous semiconductor layer of the sensitized solar cell.
  • the porous semiconductor layer is divided into a portion which becomes a shadow of the display portion and a portion where the light is incident without being shaded. Divided.
  • the present inventor thought that the generation amount of electrons is uneven between the shadowed portion and the non-shadowed portion, and as a result, the pigment is altered and the power generation performance is lowered. Therefore, as a result of intensive studies, the present inventor has completed the present invention.
  • the present invention includes at least one photoelectric conversion cell and a touch sensor having a substrate facing the at least one photoelectric conversion cell, and the touch sensor and the photoelectric conversion cell are arranged on the substrate of the touch sensor.
  • An input device capable of visually recognizing a display unit when viewed in the thickness direction, wherein the photoelectric conversion cell is provided on the touch sensor side, and the touch sensor with respect to the transparent electrode substrate A counter substrate facing the transparent electrode substrate, a power generation unit provided between the transparent electrode substrate and the counter substrate, containing a pigment, and the power generation unit and the display unit.
  • An input device having a non-power generation unit provided adjacent to the power generation unit and overlapping the display unit when viewed in the thickness direction of the substrate of the touch sensor A.
  • the display unit when the power generation unit and the display unit are viewed in the thickness direction of the touch sensor substrate, the display unit is provided so as to be adjacent to the power generation unit of the photoelectric conversion cell and to overlap the non-power generation unit. It has been. For this reason, when light is incident on the photoelectric conversion cell through the touch sensor, the light is incident on the power generation unit other than the display unit without causing a shadowed portion by the display unit. That is, in the power generation unit, occurrence of a portion where light is incident and a portion where light is not incident is sufficiently suppressed. As a result, the generation of electrons in the power generation unit is sufficiently suppressed from being biased. As a result, alteration of the pigment is suppressed. Therefore, according to the present invention, the durability of the photoelectric conversion cell can be improved, and as a result, the durability of the input device can be improved.
  • the display unit is preferably included in the photoelectric conversion cell or the touch panel.
  • the photoelectric conversion cell further includes an annular sealing portion that joins the transparent electrode substrate and the counter substrate, and the touch sensor is provided on the substrate, and the touch sensor and
  • the photoelectric conversion cell includes an electrode provided so as to overlap the display portion, and a wiring connected to the electrode.
  • the sealing portion is viewed in the thickness direction of the substrate of the touch sensor, at least a part of the wiring is arranged so as to overlap the annular sealing portion and along the annular sealing portion. It is preferable that
  • the wiring and the annular sealing portion are viewed in the thickness direction of the touch sensor substrate, at least a part of the wiring is overlapped with the annular sealing portion and along the annular sealing portion. Therefore, the area of the wiring that prevents the light from entering the power generation unit can be reduced, and the aperture ratio can be increased.
  • the electrode is configured by mesh wiring.
  • the electrode when the electrode is provided to overlap the power generation unit when the power generation unit and the electrode are viewed in the thickness direction of the touch sensor substrate, the amount of light incident on the power generation unit may be increased.
  • the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion cell can be further improved.
  • a difference in visible light transmittance is 10% or less between a portion passing through the mesh wiring and a portion passing through a portion other than the mesh wiring.
  • the variation in the amount of power generation in the received power generation unit is greater than the case where the difference in visible light transmittance exceeds 10% between the portion that passes through the mesh wiring and the portion that passes through the portion other than the mesh wiring. Therefore, the service life of the photoelectric conversion cell can be extended. For this reason, the service life of the input device can be further extended.
  • the photoelectric conversion cell includes an electrolyte between the transparent electrode substrate and the counter substrate, and the non-power generation unit covers the insulating unit including a coloring material and the insulating unit. It is preferable to have a coating part.
  • the insulating portion since the insulating portion is covered with the covering portion in the non-power generation portion, the insulating portion having the coloring material comes into contact with the electrolyte, and the coloring material is more sufficiently suppressed from being dissolved in the electrolyte. Accordingly, it is possible to reduce the amount of the colorant that enters the electrolyte. For this reason, according to the input device of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the photoelectric conversion characteristics due to the mixing of the coloring material, and to sufficiently improve the durability.
  • the insulating portion includes an insulating material, and the insulating material includes an inorganic insulating material.
  • the dimensional change of the insulating portion is smaller than when the insulating material does not include an inorganic insulating material.
  • the colorant is composed of an oxide of a transition metal.
  • the content of the colorant in the covering portion is smaller than the content of the colorant in the insulating portion.
  • the colorant in the non-power generation portion is sufficiently suppressed from being mixed into the electrolyte. .
  • the fall of the photoelectric conversion characteristic by mixing of a coloring material can be suppressed, and durability can be improved more fully.
  • an area of the surface excluding the interface between the insulating portion and the transparent electrode substrate from the surface of the insulating portion where the covering portion is not provided is 10% or less.
  • the non-power generation unit also serves as the display unit.
  • the non-power generation unit also serves as the display unit, it is not necessary to provide the display unit in the touch sensor, so that the touch sensor can be further reduced in thickness and the input device can be further downsized. Become.
  • the photoelectric conversion cell includes an electrolyte between the transparent electrode substrate and the counter substrate, and the touch sensor includes the display unit.
  • the non-power generation unit and the display unit are viewed in the thickness direction of the touch sensor substrate, the non-power generation unit becomes invisible, and therefore the non-power generation unit does not need to contain a coloring material. For this reason, it is sufficiently suppressed that the coloring material in the non-power generation part is mixed into the electrolyte. For this reason, in a photoelectric conversion cell, the fall of the photoelectric conversion characteristic by mixing of a coloring material can be suppressed, and durability can be improved more fully.
  • the at least one photoelectric conversion cell includes a plurality of photoelectric conversion cells, and the plurality of photoelectric conversion cells are connected in series.
  • an input device capable of improving durability is provided.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6. It is a cut surface end view which shows the principal part of other embodiment of the input device of this invention.
  • FIGS. 1 is a plan view showing a preferred embodiment of the input device of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the input device of FIG. 1
  • FIG. 3 is a part of the input device of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the non-power generation unit in FIG. 4
  • FIG. 6 is a power generation unit of the photoelectric conversion element in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6.
  • the input device 100 includes a housing 110 having a first opening 110a and a second opening 110b.
  • a touch sensor 120 disposed so as to close the first opening 110 a of the housing 110, one photoelectric conversion cell 130 disposed at a position facing the touch sensor 120, and a second of the housing 110.
  • the liquid crystal display unit 140 disposed so as to close the opening 110b, the storage battery 150 connected to the photoelectric conversion cell 130, the touch sensor 120, the photoelectric conversion cell 130, and the liquid crystal display unit 140 are electrically connected to the touch sensor 120.
  • a control unit 160 that displays numbers corresponding to the liquid crystal display unit 140 based on the above operations.
  • the photoelectric conversion cell 130 includes a transparent electrode substrate 20, a counter substrate 30 facing the transparent electrode substrate 20, and an annular sealing that joins the transparent electrode substrate 20 and the counter substrate 30.
  • the transparent electrode substrate 20 is provided on the touch sensor 120 side
  • the counter substrate 30 is provided on the opposite side of the touch sensor 120 with respect to the transparent electrode substrate 20.
  • the non-power generation unit 70 also serves as a display unit in the present embodiment, and is provided so as to overlap the display unit when the display unit and the non-power generation unit 70 are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120. ing.
  • the touch sensor 120 includes a substrate 121, an electrode 121 a provided on the substrate 121, and a coating layer 122 provided to cover the electrode 121 a with respect to the substrate 121.
  • the touch sensor 120 when the touch sensor 120 is viewed in the thickness direction A (direction orthogonal to the surface of the substrate 121 of the touch sensor 120) A of the touch sensor 120, the display in the photoelectric conversion cell 130 is performed.
  • the non-power generation part 70 that also serves as a part is visible.
  • ten non-power generation units 70 are shown, which respectively constitute numerals “0” to “9”. Note that the non-power generation unit 70 and the electrode 121a as the display unit are arranged so as to overlap each other when viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120.
  • a wiring 125 is connected to the electrode 121a. At least a part of the wiring 125 extends from the electrode 121 a so that the wiring 125 and the annular sealing portion 40 overlap with the annular sealing portion 40 when viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120. And it arrange
  • the non-power generation unit 70 serving as a display unit when the non-power generation unit 70 serving as a display unit is viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120, the non-power generation unit 70 that also serves as the display unit is visible. That is, in the input device 100, the display unit is provided so as to be adjacent to the power generation unit 50 of the photoelectric conversion cell 130 and to overlap the non-power generation unit 70. Therefore, as shown in FIG. 7, when the light L is incident on the photoelectric conversion cell 130 through the touch sensor 120, the light is incident on the power generation unit 50 without causing a shadowed portion by the display unit. . That is, in the power generation unit 50, occurrence of a portion where light is incident and a portion where light is not incident are sufficiently suppressed.
  • the generation of electrons in the power generation unit 50 is sufficiently suppressed from being biased.
  • alteration of the pigment is suppressed. Therefore, in the input device 100, the durability of the photoelectric conversion cell 130 is improved, and consequently the durability of the input device 100 is also improved.
  • the touch sensor 120 includes the wiring 125 connected to the electrode 121 a, and the wiring 125 and the annular sealing portion 40 are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120. At least a part of the wiring 125 is disposed so as to overlap the annular sealing portion 40 and along the annular sealing portion 40.
  • the non-power generation unit 70 also serves as a display unit, it is not necessary to provide a display unit in the touch sensor 120. For this reason, the touch sensor 120 can be further reduced in thickness, and the input device 100 can be further downsized.
  • the touch sensor 120 includes the substrate 121, the electrode 121 a provided on the substrate 121, and the coating layer 122 provided to cover the electrode 121 a with respect to the substrate 121.
  • the substrate 121 for example, a resin film such as a PET film or a PEN film, a substrate made of an inorganic material such as glass, or the like can be used.
  • the electrode 121a is provided so as to overlap the non-power generation unit 70 when the non-power generation unit 70 and the electrode 121a as the display unit are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120.
  • the electrode 121a is preferably configured by mesh wiring. In this case, when the electrode 121a is provided so as to overlap the power generation unit 50 when the power generation unit 50 and the electrode 121a are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120, the light to the power generation unit 50 is provided. Therefore, the photoelectric conversion characteristic of the photoelectric conversion cell 130 can be further improved.
  • an opaque metal material such as silver or copper or a carbon material can be used as the electrode 121a.
  • the visible light transmittance between a portion that passes through the mesh wiring and a portion that passes through a portion other than the mesh wiring is reduced.
  • the difference is preferably 10% or less.
  • the service life of the photoelectric conversion cell 130 can be extended. For this reason, the service life of the input device 100 can be extended.
  • the difference in visible light transmittance is more preferably 5% or less.
  • the line width of the mesh wiring is not particularly limited, and may be, for example, 100 ⁇ m or less.
  • the electrode 121a is not necessarily configured by mesh wiring.
  • the electrode 121a can be made of a transparent metal material such as ITO or FTO.
  • the covering layer 122 only needs to be made of a transparent material.
  • a transparent material include transparent resins such as epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, urethane resin, vinyl resin, silicone resin, phenol resin, and polyimide resin. Can be mentioned.
  • the coating layer 122 can be obtained by coating the substrate 121 with a transparent resin using a printing method or the like.
  • the photoelectric conversion cell 130 includes the transparent electrode substrate 20, the counter substrate 30, the sealing unit 40, the power generation unit 50, the non-power generation unit 70, and the electrolyte 60 as described above. Hereinafter, these will be described in detail.
  • the transparent electrode substrate 20 includes a transparent substrate 21 and a transparent conductive layer 22 as an electrode provided on the counter substrate 30 side of the transparent substrate 21.
  • the material constituting the transparent substrate 21 may be, for example, a transparent insulating material.
  • a transparent material include glass such as borosilicate glass, soda lime glass, white plate glass, and quartz glass, polyethylene terephthalate (PET). ), Polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polyethersulfone (PES).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN Polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • PES polyethersulfone
  • the thickness of the transparent substrate 21 is appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion cell 130 and is not particularly limited, but may be in the range of 0.05 to 10 mm, for example.
  • Transparent conductive layer 22 examples of the material constituting the transparent conductive layer 22 include conductive metal oxides such as tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), and fluorine-added tin oxide (FTO).
  • the transparent conductive layer 22 may be a single layer or a laminate of a plurality of layers made of different conductive metal oxides. When the transparent conductive layer 22 is composed of a single layer, the transparent conductive layer 22 is preferably composed of FTO because it has high heat resistance and chemical resistance.
  • the thickness of the transparent conductive layer 22 may be in the range of 0.01 to 2 ⁇ m, for example.
  • the counter substrate 30 is configured as a counter electrode in this embodiment, and includes a conductive substrate 31 and a catalyst layer 32 provided on the transparent electrode substrate 20 side of the conductive substrate 31 and contributing to the reduction of the electrolyte 60. ing.
  • the conductive substrate 31 is made of a corrosion-resistant metal material such as titanium, nickel, platinum, molybdenum, tungsten, aluminum, and stainless steel. Further, the conductive substrate 31 may be formed of a laminate in which the substrate and the electrode are separated and a conductive layer made of a conductive oxide such as ITO or FTO is formed on the transparent substrate 21 as an electrode.
  • the thickness of the conductive substrate 31 is appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion cell 130 and is not particularly limited, but may be, for example, 0.005 to 0.1 mm.
  • the catalyst layer 32 is made of a conductive material.
  • the conductive material include metal materials such as platinum, carbon-based materials, and conductive polymers.
  • carbon nanotubes are suitably used as the carbon-based material.
  • sealing portion 40 examples include thermoplastic resins such as modified polyolefin resins and vinyl alcohol polymers, and resins such as ultraviolet curable resins.
  • modified polyolefin resins include ionomers, ethylene-vinyl acetic anhydride copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, and ethylene-vinyl alcohol copolymers. These resins can be used alone or in combination of two or more.
  • the power generation unit 50 includes an oxide semiconductor layer and a dye supported on the oxide semiconductor layer.
  • the oxide semiconductor layer is composed of oxide semiconductor particles.
  • the oxide semiconductor particles include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and tin oxide (SnO 2 ).
  • the thickness of the oxide semiconductor layer 50 may be set to 0.1 to 100 ⁇ m, for example.
  • the dye examples include a ruthenium complex having a ligand including a bipyridine structure or a terpyridine structure, a photosensitizing dye such as an organic dye such as porphyrin, eosin, rhodamine, and merocyanine, and an organic such as a lead halide perovskite crystal.
  • a photosensitizing dye such as an organic dye such as porphyrin, eosin, rhodamine, and merocyanine
  • an organic such as a lead halide perovskite crystal.
  • a ruthenium complex having a ligand containing a bipyridine structure or a terpyridine structure is preferable. In this case, the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion cell 130 can be further improved. When
  • the non-power generation unit 70 only needs to have a photoelectric conversion function. However, in this embodiment, since the non-power generation unit 70 also serves as a display unit, when the non-power generation unit 70 and the power generation unit 50 are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120, the non-power generation unit 70 is identified. Must be visible. Specifically, as illustrated in FIG. 5, the non-power generation unit 70 includes an insulating unit 71 including a coloring material.
  • the coloring material refers to a substance having an absorption peak in the wavelength region of visible light.
  • the insulating part 71 includes an insulating material.
  • the insulating material include inorganic insulating materials such as glass frit, and organic insulating materials such as thermosetting resins (such as polyimide resins) and thermoplastic resins.
  • the insulating material an inorganic insulating material such as glass frit is preferable. In this case, the dimensional change of the insulating portion 71 is smaller than when the insulating material is not an inorganic insulating material.
  • the colorant contained in the insulating part 71 may be any colorant as long as it colors the insulating part 71.
  • a colorant include transition metal oxides, carbon-based materials, and organic dyes. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, transition metal oxides are preferable as the colorant. In this case, dissolution of the coloring material in the electrolyte 60 can be more sufficiently suppressed.
  • transition metal oxides include copper oxide, iron oxide, cobalt oxide, and manganese oxide. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the colorant in the insulating portion 71 is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or more. In this case, compared with the case where the content rate of the coloring material in the insulation part 71 is less than 5 mass%, the light transmittance can be further reduced.
  • the content of the colorant in the insulating portion 71 is more preferably 7% by mass or more, and particularly preferably 9% by mass or more.
  • the content of the colorant in the insulating portion 71 is preferably 30% by mass or less. Compared with the case where the content of the colorant in the insulating portion 71 exceeds 30% by mass, the dissolution of the colorant in the electrolyte 60 can be more sufficiently suppressed.
  • the content of the colorant in the insulating portion 71 is more preferably 27% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.
  • the non-power generation unit 70 preferably further includes a covering portion 72 that covers the insulating portion 71 in addition to the insulating portion 71 containing the coloring material.
  • the insulating portion 71 is covered with the covering portion 72 in the non-power generation portion 70, it is sufficient that the insulating portion 71 having the coloring material contacts the electrolyte 60 and the coloring material is dissolved in the electrolyte 60. It is suppressed. Therefore, in the photoelectric conversion cell 130, the amount of the colorant that enters the electrolyte 60 can be reduced. For this reason, according to the input device 100, the fall of the photoelectric conversion characteristic by mixing of a coloring material can be suppressed, and durability can be improved more fully.
  • the covering portion 72 is effective when the total area of the non-power generation portion 70 occupies 10% or more in the region surrounded by the sealing portion 40 (in the region surrounded by the broken line in FIG. 3).
  • the covering portion 72 is made of an insulating material.
  • this insulating material the same insulating material constituting the insulating portion 71 can be used.
  • the insulating material constituting the covering portion 72 may be the same as or different from the insulating material constituting the insulating portion 71.
  • the content of the coloring material in the covering portion 72 may be smaller than the content of the coloring material in the insulating portion 71 or may be equal to or higher than the content of the coloring material in the insulating portion 71, but the insulating portion 71. It is preferable that it is smaller than the content rate of the inside coloring material. In this case, it is more likely that the colorant in the non-power generation part 70 is mixed into the electrolyte 60 than in the case where the content of the colorant in the covering part 72 is equal to or higher than the content of the colorant in the insulating part 71. Sufficiently suppressed.
  • the content of the coloring material in the covering portion 72 may be 0% by mass. That is, the covering portion 72 may not contain a coloring material. Moreover, the content rate of the coloring material in the coating
  • coated part 72 may be larger than 0 mass%, if it is a content rate smaller than the content rate in the insulation part 71. FIG. That is, when the content rate of the coloring material in the covering portion 72 is smaller than the content rate in the insulating portion 71, the covering portion 72 may contain a coloring material.
  • the coloring material in the covering portion 72 usually means the same coloring material as that contained in the insulating portion 71.
  • the colorant contained in the insulating part 71 is an oxide of a transition metal
  • the colorant in the covering part 72 is also an oxide of a transition metal.
  • the thickness of the covering portion 72 from the surface of the insulating portion 71 is usually 3 to 20 ⁇ m, preferably 5 to 10 ⁇ m.
  • coated part 72 is not provided among the surfaces except the interface of the insulating part 71 and the transparent electrode substrate 20 from the surface of the insulating part 71 is 10% or less. In this case, compared with the case where the area of the region exceeds 10%, the influence on the durability of the photoelectric conversion cell 130 is more sufficiently reduced even if the colorant in the insulating portion 71 is dissolved into the electrolyte 60. Can do.
  • the area of the region is more preferably 8% or less, and particularly preferably 6% or less.
  • the electrolyte 60 includes a redox couple and an organic solvent.
  • organic solvent acetonitrile, methoxyacetonitrile, methoxypropionitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, ⁇ -butyrolactone, valeronitrile, pivalonitrile, and the like can be used.
  • the redox pair include a redox pair containing a halogen atom such as iodide ion / polyiodide ion (for example, I ⁇ / I 3 ⁇ ), bromide ion / polybromide ion, zinc complex, iron complex, and cobalt complex.
  • the iodide ion / polyiodide ion can be formed by iodine (I 2 ) and a salt (ionic liquid or solid salt) containing iodide (I ⁇ ) as an anion.
  • iodine I 2
  • a salt ionic liquid or solid salt
  • I ⁇ iodide
  • an ionic liquid having an iodide as an anion only iodine should be added.
  • an ionic liquid other than an organic solvent or an anion as an anion as an anion such as LiI or tetrabutylammonium iodide
  • a salt containing iodide (I ⁇ ) may be added.
  • the electrolyte 60 may use an ionic liquid instead of the organic solvent.
  • iodine salts such as pyridinium salts, imidazolium salts, triazolium salts, and the like are used.
  • iodine salts include 1-hexyl-3-methylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-propylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1,2- Dimethyl-3-propylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium iodide, or 1-methyl-3-propylimidazolium iodide is preferably used.
  • the electrolyte 60 may be a mixture of the ionic liquid and the organic solvent instead of the organic solvent.
  • an additive can be added to the electrolyte 60.
  • the additive include benzimidazoles such as 1-methylbenzimidazole (NMB) and 1-butylbenzimidazole (NBB), LiI, tetrabutylammonium iodide, 4-t-butylpyridine, and guanidinium thiocyanate. .
  • benzimidazole is preferable as an additive.
  • a nanocomposite gel electrolyte which is a pseudo-solid electrolyte formed by kneading nanoparticles such as SiO 2 , TiO 2 , and carbon nanotubes with the above electrolyte, may be used, and polyvinylidene fluoride may be used.
  • an electrolyte gelled with an organic gelling agent such as a polyethylene oxide derivative or an amino acid derivative may be used.
  • the non-power generation unit 70 is configured to include the insulating unit 71 including the coloring material, but the non-power generation unit 70 is not necessarily configured to include the insulating unit 71 including the coloring material. It is not limited to a thing.
  • the non-power generation unit 70 is configured by a simple space if the non-power generation unit 70 and the power generation unit 50 are visible in the thickness direction A of the touch sensor 120 when the non-power generation unit 70 and the power generation unit 50 can be identified and visually recognized. May be.
  • the touch sensor 120 of the light reflection layer is included.
  • the non-power generation unit 70 is viewed in the thickness direction A of the substrate 121, a portion that is visible through the space becomes the non-power generation unit 70.
  • the touch sensor 120 does not have a display part.
  • the touch sensor 120 does not have a display part.
  • the touch sensor 120 may include the display unit 124.
  • the non-power generation unit 70 is shaded by the display unit 124, but the power generation unit 50 is shaded by the display unit 124.
  • Light is incident without producing a portion. That is, in the power generation unit 50, occurrence of a portion where light is incident and a portion where light is not incident are sufficiently suppressed. For this reason, the generation of electrons in the power generation unit 50 is sufficiently suppressed from being biased.
  • the non-power generation unit 70 becomes invisible when the non-power generation unit 70 and the display unit 124 are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 220. Need not contain a colorant. For this reason, it is sufficiently suppressed that the coloring material in the non-power generation unit 70 is mixed into the electrolyte 60. For this reason, in the photoelectric conversion cell 130, the fall of the photoelectric conversion characteristic by mixing of a coloring material can be suppressed, and durability can be improved more fully.
  • the display unit 124 and the non-power generation unit 70 are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 220, the display unit 124 is disposed inside the outline that forms the non-power generation unit 70. It is preferable.
  • the wiring 125 and the annular sealing portion 40 are viewed in the thickness direction A of the substrate 121 of the touch sensor 120, at least a part of the wiring 125 is connected to the annular sealing portion 40.
  • the wiring 125 is arranged so as to overlap with the annular sealing portion 40, but the wiring 125 is not necessarily arranged so as to overlap with the annular sealing portion 40 and along the annular sealing portion 40. Also good.
  • the non-power generation unit 70 also serves as a display unit, and each display unit constitutes numbers “0” to “9”.
  • the display unit is not limited to numbers, and characters , Graphics, symbols, or a combination thereof.
  • the oxide semiconductor layer 50 is provided on the transparent electrode substrate 20 in the photoelectric conversion cell 130, but the oxide semiconductor layer 50 may be provided on the counter substrate 30. In this case, the catalyst layer 32 is provided on the transparent electrode substrate 20.
  • the opposing substrate 30 is comprised with a counter electrode and the transparent electrode substrate 20 and the opposing substrate 30 are connected by the sealing part 40, between the transparent electrode substrate 20 and the opposing substrate 30,
  • the counter substrate 30 may be formed of an insulating base material instead of the counter electrode. Good.
  • the input device 100 includes the housing 110, the liquid crystal display unit 140, the storage battery 150, and the control unit 160. However, these are not necessarily required and can be omitted.
  • the input device 100 may be provided with two or more photoelectric conversion cells 130.
  • the plurality of photoelectric conversion cells 130 may be connected in series or may be connected in parallel.
  • Example 1 a laminate was prepared by forming a transparent conductive layer made of FTO having a thickness of 1 ⁇ m on a transparent substrate made of glass having a thickness of 1 mm.
  • an insulating portion forming paste containing glass frit and a coloring material was applied by screen printing so as to form the character “2” and dried to form an insulating portion precursor.
  • the coloring material was contained so that the content of the coloring material in the glass frit was 15% by mass.
  • the coloring material one made of iron oxide, copper oxide and manganese oxide was used.
  • a covering portion precursor was formed so as to cover the entire insulating portion precursor.
  • the coating portion precursor was formed by applying a coating portion forming paste made of glass frit and drying it. At this time, the content rate of the coloring material in the coating portion forming paste was set to 0% by mass.
  • the oxide semiconductor layer precursor was formed by applying an oxide semiconductor layer forming paste containing titania particles by screen printing and drying.
  • the precursor of the insulating portion, the precursor of the covering portion, and the precursor of the oxide semiconductor layer were fired at 500 ° C. for 1 hour. In this way, an electrode structure having a non-power generation part composed of an insulating part and a covering part and an oxide semiconductor layer constituting the power generation part was obtained.
  • a sealing part forming body for forming a sealing part was prepared.
  • the sealing part forming body one sealing resin film made of maleic anhydride-modified polyethylene (trade name: Binnel, manufactured by DuPont) is prepared, and one rectangular opening is formed in the sealing resin film. Obtained by forming.
  • the sealing portion forming body was manufactured so that the opening had a size of 4.2 cm ⁇ 9.7 cm ⁇ 60 ⁇ m and the width of the sealing portion forming body was 1.8 mm.
  • the sealing part forming body was superposed on the electrode structure, the sealing part forming body was bonded to the electrode structure by heating and melting.
  • One counter substrate was prepared.
  • One counter substrate was prepared by forming a catalyst layer made of platinum by sputtering on a 4.6 cm ⁇ 10.0 cm ⁇ 40 ⁇ m titanium foil.
  • the sealing portion forming body adhered to the electrode structure and the counter substrate were opposed and overlapped. And in this state, the sealing part forming body was heated and melted while being pressurized. Thus, a sealing portion was formed between the electrode structure and the counter substrate.
  • a photoelectric conversion cell was produced as described above.
  • a touch sensor was prepared as follows. That is, first, a substrate made of a PET film was prepared, and electrodes were formed on the surface of the substrate by screen printing in a region of 42 mm ⁇ 97 mm. At this time, the electrodes were formed so that the difference in visible light transmittance was 10% between the mesh wiring having a line width of 4 ⁇ m and the portion passing through the mesh wiring and the portion passing through the portion other than the mesh wiring. . In addition, wiring was formed from the electrodes so that the line width was 10 ⁇ m. At this time, the wiring was formed so as to extend from the edge of the substrate to a region of 0.3 mm and to be disposed along the region from there.
  • the substrate was coated with a coating layer made of a PET film so as to cover the electrode.
  • a touch sensor was obtained.
  • the photoelectric conversion cell and the touch sensor obtained as described above were stacked on each other.
  • the photoelectric conversion cell and the touch sensor were fixed by adhering the periphery with an adhesive.
  • the non-power generation part when the non-power generation part is viewed in the thickness direction of the substrate of the touch sensor, the non-power generation part overlaps the electrode of the touch sensor. In this way, an input device was produced.
  • the non-power generation part is formed by not forming the precursor of the insulating part including the glass frit and the coloring material and not forming the precursor of the covering part so as to cover the whole of the precursor of the insulating part.
  • An input device was produced in the same manner as in Example 1 except that there was no.

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Abstract

少なくとも1つの光電変換セルと、少なくとも1つの光電変換セルに対向し、基板を有するタッチセンサとを備え、タッチセンサ及び光電変換セルをタッチセンサの基板の厚さ方向に見た場合に表示部を視認することが可能な入力装置が開示されている。光電変換セルは、タッチセンサ側に設けられる透明電極基板と、透明電極基板に対しタッチセンサと反対側に設けられ、透明電極基板に対向する対向基板と、透明電極基板と対向基板との間に設けられ、色素を含有する発電部と、発電部及び表示部をタッチセンサの基板の厚さ方向に見た場合に発電部と隣接するように且つ表示部と重なるように設けられる非発電部とを有している。

Description

入力装置
 本発明は、タッチセンサを内蔵する入力装置に関する。
 色素増感太陽電池や有機薄膜太陽電池などの光電変換素子は各種デバイスの電源として有望視されている。光電変換素子は通常は電池としてのみ使用されることが多いが、近年では、タッチセンサを有する入力装置の電源として、入力装置に内蔵されるケースも増えてきている。
 例えば下記特許文献1には、色素増感太陽電池と、色素増感太陽電池に対向するタッチセンサとを備える入力装置が開示されている。同公報には、色素増感太陽電池が、タッチセンサ側に設けられる透明電極基板と、透明電極基板に対しタッチセンサと反対側に設けられ、透明電極基板に対向する対向基板と、透明電極基板と対向基板との間に設けられる多孔質半導体層とを有することも開示されている。
特開2013-89527号公報
 しかし、上述した特許文献1に記載の入力装置は以下に示す課題を有していた。
 すなわち、特許文献1に記載の入力装置は耐久性の向上の点で改善の余地を有していた。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上させることができる入力装置を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題が生じる原因について検討した結果、以下のように考えた。すなわち、まず、タッチセンサは通常、例えば「1」、「2」などの表示部を有するが、この表示部は、タッチセンサを構成する基板の厚さ方向に表示部を見た場合に、色素増感太陽電池の多孔質半導体層と重なり合っている。ここで、タッチセンサから入射された光が色素増感太陽電池に入射されると、多孔質半導体層は、表示部の影になる部分と、影にならずに光が入射される部分とに分かれる。このとき、影になる部分とそうでない部分とで電子の発生量に偏りが生じ、その結果、色素が変質して発電性能が低下するのではないかと本発明者は考えた。そこで、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
 すなわち、本発明は、少なくとも1つの光電変換セルと、前記少なくとも1つの光電変換セルに対向し、基板を有するタッチセンサとを備え、前記タッチセンサ及び前記光電変換セルを前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に表示部を視認することが可能な入力装置であって、前記光電変換セルが、前記タッチセンサ側に設けられる透明電極基板と、前記透明電極基板に対し前記タッチセンサと反対側に設けられ、前記透明電極基板に対向する対向基板と、前記透明電極基板と前記対向基板との間に設けられ、色素を含有する発電部と、前記発電部及び前記表示部を前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に前記発電部と隣接するように且つ前記表示部と重なるように設けられる非発電部とを有している、入力装置である。
 この入力装置によれば、タッチセンサの基板の厚さ方向に発電部及び表示部を見た場合に、表示部が光電変換セルの発電部と隣接するように且つ非発電部と重なるように設けられている。このため、タッチセンサを通して光電変換セルに光が入射されると、表示部以外の発電部には、表示部によって影となる部分を生じさせることなく光が入射される。すなわち、発電部において、光が入射される部分と、光が入射されない部分とが生じることが十分に抑制される。その結果、発電部において電子の発生量に偏りが生じることが十分に抑制される。その結果、色素の変質が抑制される。従って、本発明によれば、光電変換セルの耐久性を向上させることができ、ひいては入力装置の耐久性を向上させることができる。
 上記入力装置においては、表示部は、光電変換セル又はタッチパネル中に含まれることが好ましい。
 上記入力装置においては、前記光電変換セルが、前記透明電極基板と前記対向基板とを接合する環状の封止部をさらに有し、前記タッチセンサが、前記基板上に設けられ、前記タッチセンサ及び前記光電変換セルを前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に前記表示部と重なるように設けられる電極と、前記電極に接続される配線とを有し、前記配線及び前記環状の封止部を前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に、前記配線の少なくとも一部が、前記環状の封止部と重なるように且つ前記環状の封止部に沿うように配置されていることが好ましい。
 この場合、配線及び環状の封止部をタッチセンサの基板の厚さ方向に見た場合に、配線の少なくとも一部が、環状の封止部と重なるように且つ環状の封止部に沿うように配置されているため、発電部への光の入射を妨げる配線の面積を低下させることができ、開口率を上げることが可能となる。
 上記入力装置においては、前記タッチセンサにおいて、前記電極がメッシュ配線で構成されていることが好ましい。
 この場合、電極が、タッチセンサの基板の厚さ方向に発電部及び電極を見た場合に、発電部と重なるように設けられる場合には、発電部への光の入射量を増加させることが可能となり、光電変換セルの光電変換特性をより向上させることができる。
 上記入力装置においては、前記メッシュ配線を通過する部分と、前記メッシュ配線以外の部分を通過する部分との間で可視光の透過率の差が10%以下であることが好ましい。
 この場合、メッシュ配線を通過する部分と、メッシュ配線以外の部分を通過する部分との間で可視光の透過率の差が10%を超える場合に比べて、受光した発電部における発電量のバラツキをより小さくすることができるため、光電変換セルの使用寿命をより長くすることができる。このため、入力装置の使用寿命をより長くすることができる。
 上記入力装置においては、前記光電変換セルが、前記透明電極基板と前記対向基板との間に電解質を有し、前記非発電部が、着色材を含有する絶縁部と、前記絶縁部を被覆する被覆部とを有することが好ましい。
 この場合、非発電部において、絶縁部が被覆部で被覆されているため、着色材を有する絶縁部が電解質に接触して着色材が電解質中に溶解することがより十分に抑制される。従って、電解質中に入り込む着色材の量を低減させることができる。このため、本発明の入力装置によれば、着色材の混入による光電変換特性の低下を抑制することができ、耐久性をより十分に向上させることができる。
 上記入力装置においては、前記絶縁部が絶縁材料を含み、前記絶縁材料が無機絶縁材料を含むことが好ましい。
 この場合、絶縁材料が無機絶縁材料を含まない場合に比べて、絶縁部の寸法変化がより小さくなる。
 上記入力装置においては、前記着色材が遷移金属の酸化物で構成されることが好ましい。
 この場合、着色材の電解質中への溶解をより十分に抑制できる。
 上記入力装置においては、前記被覆部中の前記着色材の含有率が前記絶縁部中の着色材の含有率よりも小さいことが好ましい。
 この場合、被覆部中の着色材の含有率が絶縁部中の着色材の含有率以上である場合に比べて、非発電部中の着色材が電解質中に混入することが十分に抑制される。このため、光電変換セルにおいて、着色材の混入による光電変換特性の低下を抑制することができ、耐久性をより十分に向上させることができる。
 上記入力装置においては、前記絶縁部の表面から前記絶縁部と前記透明電極基板との界面を除いた表面のうち前記被覆部が設けられていない領域の面積が10%以下であることが好ましい。
 この場合、上記領域の面積が10%を超える場合に比べて、絶縁部中の着色材が電解質に溶け出しても、光電変換セルの耐久性に与える影響をより十分に低減することができる。
 上記入力装置においては、前記非発電部が前記表示部を兼ねることが好ましい。
 この場合、非発電部が表示部を兼ねることで、タッチセンサに表示部を設けることが必要でなくなるため、タッチセンサの一層の薄型化が可能となり、入力装置をより小型化することが可能となる。
 上記入力装置においては、前記光電変換セルが、前記透明電極基板と前記対向基板との間に電解質を有し、前記タッチセンサが前記表示部を有することが好ましい。
 この場合、入力装置では、タッチセンサの基板の厚さ方向に非発電部及び表示部を見た場合に非発電部は視認できなくなるため、非発電部は着色材を含有する必要がなくなる。このため、非発電部中の着色材が電解質中に混入することが十分に抑制される。このため、光電変換セルにおいて、着色材の混入による光電変換特性の低下を抑制することができ、耐久性をより十分に向上させることができる。
 上記入力装置においては、例えば前記少なくとも1つの光電変換セルが複数の光電変換セルで構成され、前記複数の光電変換セルが直列に接続されている。
 本発明によれば、耐久性を向上させることができる入力装置が提供される。
本発明の入力装置の一実施形態を示す平面図である。 図1の入力装置を概略的に示す断面図である。 図1の入力装置の一部を示す平面図である。 図3のIV-IV線に沿った断面図である。 図4の非発電部を示す断面図である。 図2の光電変換素子の発電部及び非発電部をタッチセンサ側から見た平面図である。 図6のVII-VII線に沿った断面図である。 本発明の入力装置の他の実施形態の主要部を示す切断面端面図である。
 以下、本発明に係る入力装置の実施形態について図1~図7を参照しながら詳細に説明する。なお、図1は、本発明の入力装置の好適な実施形態を示す平面図、図2は、図1の入力装置を概略的に示す断面図、図3は、図1の入力装置の一部を示す平面図、図4は、図3のIV-IV線に沿った断面図、図5は、図4の非発電部を示す断面図、図6は、図2の光電変換素子の発電部及び非発電部をタッチセンサ側から見た平面図、図7は、図6のVII-VII線に沿った断面図である。
 図1及び図2に示すように、入力装置100は、第1開口110a及び第2開口110bを有する筺体110を有している。筺体110の内部には、筺体110の第1開口110aを塞ぐように配置されるタッチセンサ120と、タッチセンサ120に対向する位置に配置される1つの光電変換セル130と、筺体110の第2開口110bを塞ぐように配置される液晶表示部140と、光電変換セル130に接続される蓄電池150と、タッチセンサ120、光電変換セル130及び液晶表示部140に電気的に接続され、タッチセンサ120の操作に基づき液晶表示部140に対応する数字を表示させる制御部160とが設けられている。
 図4及び図6に示すように、光電変換セル130は、透明電極基板20と、透明電極基板20に対向する対向基板30と、透明電極基板20と対向基板30とを接合する環状の封止部40と、透明電極基板20上に設けられ、色素を含有する発電部50と、透明電極基板20上に発電部50に隣接して設けられる非発電部70と、透明電極基板20と対向基板30との間に設けられる電解質60とを有している。ここで、透明電極基板20は、タッチセンサ120側に設けられ、対向基板30は、透明電極基板20に対しタッチセンサ120と反対側に設けられている。また非発電部70は、本実施形態では表示部を兼ねており、表示部及び非発電部70をタッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに見た場合に表示部と重なるように設けられている。
 一方、図3及び図4に示すように、タッチセンサ120は、基板121と、基板121上に設けられる電極121aと、基板121に対し電極121aを覆うように設けられる被覆層122とを備えている。ここで、タッチセンサ120においては、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向(タッチセンサ120の基板121の表面に直交する方向)Aにタッチセンサ120を見た場合に、光電変換セル130における表示部を兼ねる非発電部70が視認可能となっている。図1及び図3においては、非発電部70が10個示されており、それぞれ数字の「0」~「9」を構成している。なお、表示部としての非発電部70及び電極121aは、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに見た場合に互いに重なるように配置されている。
 また図1及び図3に示すように、タッチセンサ120においては、電極121aに配線125が接続されている。配線125の少なくとも一部は、電極121aから延びて、配線125及び環状の封止部40をタッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに見た場合に環状の封止部40と重なるように且つ環状の封止部40に沿うように配置されている。そして、配線125の端部は制御部160に接続されている(図2参照)。
 この入力装置100によれば、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに表示部としての非発電部70を見た場合に、表示部を兼ねる非発電部70が視認可能となっている。すなわち、入力装置100においては、表示部が光電変換セル130の発電部50と隣接するように且つ非発電部70と重なるように設けられている。このため、図7に示すように、タッチセンサ120を通して光電変換セル130に光Lが入射されると、発電部50には、表示部によって影となる部分を生じさせることなく光が入射される。すなわち、発電部50においては、光が入射される部分と、光が入射されない部分とが生じることが十分に抑制される。このため、発電部50において電子の発生量に偏りが生じることが十分に抑制される。その結果、色素の変質が抑制される。従って、入力装置100においては、光電変換セル130の耐久性が向上し、ひいては入力装置100の耐久性も向上する。
 また入力装置100においては、タッチセンサ120が、電極121aに接続される配線125を有し、配線125及び環状の封止部40をタッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに見た場合に、配線125の少なくとも一部が、環状の封止部40と重なるように且つ環状の封止部40に沿うように配置されている。
 このため、発電部50への光の入射を妨げる配線125の面積を低下させることができ、開口率を上げることが可能となる。
 さらに入力装置100においては、非発電部70が表示部を兼ねるため、タッチセンサ120に表示部を設けることが不要となる。このため、タッチセンサ120の一層の薄型化が可能となり、入力装置100をより小型化することが可能となる。
 次に、タッチセンサ120及び光電変換セル130について詳細に説明する。
 ≪タッチセンサ≫
 タッチセンサ120は、上述したように、基板121と、基板121上に設けられる電極121aと、基板121に対し電極121aを覆うように設けられる被覆層122とを備えている。
 (基板)
 基板121としては、例えばPETフィルム、PENフィルムなどの樹脂フィルム、ガラスなどの無機材料で構成される基板などを用いることができる。
 (電極)
 電極121aは、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに表示部としての非発電部70及び電極121aを見た場合に、非発電部70と重なるように設けられる。電極121aは、メッシュ配線で構成されることが好ましい。この場合、電極121aが、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに発電部50及び電極121aを見た場合に、発電部50と重なるように設けられる場合には、発電部50への光の入射量を増加させることが可能となるため、光電変換セル130の光電変換特性をより向上させることができる。電極121aがメッシュ配線で構成される場合、電極121aとしては、銀又は銅などの不透明な金属材料やカーボン材料を用いることができる。ここで、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに光を入射させた場合に、メッシュ配線を通過する部分と、メッシュ配線以外の部分を通過する部分との間で可視光の透過率の差が10%以下であることが好ましい。この場合、受光した発電部50における発電量のバラツキをより小さくすることができるため、光電変換セル130の使用寿命を長くすることができる。このため、入力装置100の使用寿命を長くすることができる。可視光の透過率の差は5%以下であることがより好ましい。電極121aがメッシュ配線で構成される場合、メッシュ配線の線幅は特に制限されるものではなく、例えば100μm以下とすればよい。但し、電極121aは必ずしもメッシュ配線で構成される必要はない。例えば電極121aをITOやFTOなどの透明金属材料で構成することができる。
 (被覆層)
 被覆層122は透明材料で構成されればよく、このような透明材料としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂及びポリイミド樹脂などの透明樹脂が挙げられる。
 被覆層122は、基板121に対し、透明樹脂を、印刷法などを用いて被覆することにより得ることができる。
 ≪光電変換セル≫
 次に、光電変換セル130について詳細に説明する。
 光電変換セル130は、上述したように、透明電極基板20、対向基板30、封止部40、発電部50、非発電部70及び電解質60を有する。以下、これらについて詳細に説明する。
 <透明電極基板>
 透明電極基板20は、透明基板21と、透明基板21のうち対向基板30側に設けられる電極としての透明導電層22とを備えている。
 (透明基板)
 透明基板21を構成する材料は、例えば透明な絶縁材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、および、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板21の厚さは、光電変換セル130のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.05~10mmの範囲にすればよい。
 (透明導電層)
 透明導電層22を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(SnO)、及び、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層22は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層22が単層で構成される場合、透明導電層22は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電層22の厚さは例えば0.01~2μmの範囲にすればよい。
 <対向基板>
 対向基板30は、本実施形態では対極で構成されており、導電性基板31と、導電性基板31のうち透明電極基板20側に設けられて電解質60の還元に寄与する触媒層32とを備えている。
 導電性基板31は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス等の耐食性の金属材料で構成される。また、導電性基板31は、基板と電極を分けて、上述した透明基板21上にITO、FTO等の導電性酸化物からなる導電層を電極として形成した積層体で構成されてもよい。導電性基板31の厚さは、光電変換セル130のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば0.005~0.1mmとすればよい。
 触媒層32は導電性材料で構成される。導電性材料としては、白金などの金属材料、炭素系材料及び導電性高分子などが挙げられる。ここで、炭素系材料としては、カーボンナノチューブが好適に用いられる。
 <封止部>
 封止部40としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂、ビニルアルコール重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂などの樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン-ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体およびエチレン-ビニルアルコール共重合体が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
 <発電部>
 発電部50は、酸化物半導体層と、酸化物半導体層に担持される色素とを含有する。
 (酸化物半導体層)
 酸化物半導体層は酸化物半導体粒子で構成されている。酸化物半導体粒子は、例えば酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化タングステン(WO)、酸化ニオブ(Nb)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タリウム(Ta)、酸化ランタン(La)、酸化イットリウム(Y)、酸化ホルミウム(Ho)、酸化ビスマス(Bi)、酸化セリウム(CeO)、酸化アルミニウム(Al)又はこれらの2種以上で構成される。酸化物半導体層50の厚さは、例えば0.1~100μmとすればよい。
 (色素)
 色素としては、例えばビピリジン構造又はターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などの光増感色素や、ハロゲン化鉛系ペロブスカイト結晶などの有機-無機複合色素などが挙げられる。ハロゲン化鉛系ペロブスカイトとしては、例えばCHNHPbX(X=Cl、Br、I)が用いられる。上記色素の中でも、ビピリジン構造又はターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体が好ましい。この場合、光電変換セル130の光電変換特性をより向上させることができる。なお、色素として、光増感色素を用いる場合には、光電変換セル130は色素増感光電変換セルとなる。
 <非発電部>
 非発電部70は光電変換機能を有しないものであればよい。但し、本実施形態では、非発電部70は表示部を兼ねるため、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに非発電部70及び発電部50を見た場合に、発電部50と識別して視認可能であることが必要である。具体的には、図5に示すように、非発電部70は、着色材を含む絶縁部71を有して構成される。ここで、着色材は、可視光の波長領域に吸収ピークを有する物質をいう。
 上記絶縁部71は絶縁材料を含む。絶縁材料としては、例えばガラスフリットなどの無機絶縁材料、熱硬化性樹脂(ポリイミド樹脂など)および熱可塑性樹脂などの有機絶縁材料が挙げられる。中でも、絶縁材料としては、ガラスフリットなどの無機絶縁材料が好ましい。この場合、絶縁材料が無機絶縁材料でない場合に比べて、絶縁部71の寸法変化がより小さくなる。
 絶縁部71中に含まれる着色材は、絶縁部71を着色させるものであればいかなるものでもよいが、このような着色材としては、例えば遷移金属の酸化物、炭素系材料及び有機染料などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合せて用いられてもよい。中でも、着色材としては、遷移金属の酸化物が好ましい。この場合、着色材の電解質60中への溶解をより十分に抑制できる。
 遷移金属の酸化物としては、例えば酸化銅、酸化鉄、酸化コバルト及び酸化マンガンなどが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合せて用いられてもよい。
 絶縁部71中の着色材の含有率は特に制限されるものではないが、5質量%以上であることが好ましい。この場合、絶縁部71中の着色材の含有率が5質量%未満である場合に比べて、光の透過性をより低下させることができる。絶縁部71中の着色材の含有率は7質量%以上であることがより好ましく、9質量%以上であることが特に好ましい。但し、絶縁部71中の着色材の含有率は30質量%以下であることが好ましい。絶縁部71中の着色材の含有率が30質量%を超える場合に比べて、着色材の電解質60への溶解をより十分に抑制できる。絶縁部71中の着色材の含有率は27質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることが特に好ましい。
 さらに非発電部70は、図5に示すように、着色材を含む絶縁部71に加えて、絶縁部71を被覆する被覆部72をさらに有することが好ましい。この場合、非発電部70において、絶縁部71が被覆部72で被覆されているため、着色材を有する絶縁部71が電解質60に接触して着色材が電解質60中に溶解することが十分に抑制される。従って、光電変換セル130において、電解質60中に入り込む着色材の量を低減させることができる。このため、入力装置100によれば、着色材の混入による光電変換特性の低下を抑制することができ、耐久性をより十分に向上させることができる。特に、被覆部72は、封止部40で囲まれる領域内(図3の破線で囲まれる領域内)のうち非発電部70の総面積が10%以上を占める場合に有効である。
 (被覆部)
 被覆部72は絶縁材料で構成される。この絶縁材料としては、絶縁部71を構成する絶縁材料と同様のものを用いることができる。被覆部72を構成する絶縁材料は、絶縁部71を構成する絶縁材料と同一であっても異なってもよい。
 被覆部72中の着色材の含有率は、絶縁部71中の着色材の含有率よりも小さくてもよく、絶縁部71中の着色材の含有率以上であってもよいが、絶縁部71中の着色材の含有率よりも小さいことが好ましい。この場合、被覆部72中の着色材の含有率が絶縁部71中の着色材の含有率以上である場合に比べて、非発電部70中の着色材が電解質60中に混入することがより十分に抑制される。このため、光電変換セル130において、着色材の混入による光電変換特性の低下を抑制することができ、耐久性をより十分に向上させることができる。ここで、被覆部72中の着色材の含有率は0質量%であってもよい。すなわち、被覆部72は着色材を含有していなくてもよい。また、被覆部72中の着色材の含有率は、絶縁部71中の含有率よりも小さい含有率であれば0質量%より大きくてもよい。すなわち、被覆部72中の着色材の含有率が絶縁部71中の含有率よりも小さい含有率である場合には、被覆部72は着色材を含有していてもよい。
 この場合、被覆部72中の着色材は通常、絶縁部71中に含まれる着色材と同一の着色材を意味する。例えば絶縁部71中に含まれる着色材が遷移金属の酸化物であれば、被覆部72における着色材も遷移金属の酸化物である。
 被覆部72の絶縁部71の表面からの厚さは通常、3~20μmであり、好ましくは5~10μmである。
 なお、絶縁部71の表面から絶縁部71と透明電極基板20との界面を除いた表面のうち被覆部72が設けられていない領域の面積は10%以下であることが好ましい。この場合、上記領域の面積が10%を超える場合に比べて、絶縁部71中の着色材が電解質60に溶け出しても、光電変換セル130の耐久性に与える影響をより十分に低減することができる。上記領域の面積は8%以下であることがより好ましく、6%以下であることが特に好ましい。
 <電解質>
 電解質60は、酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、などを用いることができる。酸化還元対としては、例えばヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオン(例えばI/I )、臭化物イオン/ポリ臭化物イオンなどのハロゲン原子を含む酸化還元対のほか、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。なお、ヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオンは、ヨウ素(I)と、アニオンとしてのアイオダイド(I)を含む塩(イオン性液体や固体塩)とによって形成することができる。アニオンとしてアイオダイドを有するイオン性液体を用いる場合には、ヨウ素のみ添加すればよく、有機溶媒や、アニオンとしてアイオダイド以外のイオン性液体を用いる場合には、LiIやテトラブチルアンモニウムアイオダイドなどのアニオンとしてアイオダイド(I)を含む塩を添加すればよい。また電解質60は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩などが用いられる。このようなヨウ素塩としては、例えば、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムアイオダイド、1-エチル-3-プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムアイオダイド、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、1-メチル-3-プロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
 また、電解質60は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。
 また電解質60には添加剤を加えることができる。添加剤としては、1-メチルベンゾイミダゾール(NMB)、1-ブチルベンゾイミダゾール(NBB)などのベンゾイミダゾール、LiI、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、4-t-ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネートなどが挙げられる。中でも、ベンゾイミダゾールが添加剤として好ましい。
 さらに電解質60としては、上記電解質にSiO、TiO、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
 本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、非発電部70が、着色材を含む絶縁部71を有して構成されているが、非発電部70は、必ずしも、着色材を含む絶縁部71を有して構成されるものに限定されない。例えば非発電部70は、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに非発電部70及び発電部50を見た場合に、発電部50と識別して視認可能であれば、単なる空間で構成されてもよい。また、発電部50に対して対向基板30側に光反射層が設けられており、この光反射層が発電層50と識別して視認可能であれば、光反射層のうち、タッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに非発電部70を見た場合に空間を通して視認可能な部分が非発電部70となる。
 また、上記実施形態では、光電変換セル130の非発電部70が表示部を兼ねており、タッチセンサ120が表示部を有していないが、図8に示す入力装置200のように、タッチセンサ220が表示部124を有していてもよい。この場合、タッチセンサ220を通して光電変換セル130に光が入射されると、非発電部70には表示部124によって影になる部分が生じるが、発電部50には、表示部124によって影となる部分を生じさせることなく光が入射される。すなわち、発電部50においては、光が入射される部分と、光が入射されない部分とが生じることが十分に抑制される。このため、発電部50において電子の発生量に偏りが生じることが十分に抑制される。その結果、色素の変質が抑制される。従って、図8に示す入力装置200においても、光電変換セル130の耐久性が向上し、ひいては入力装置200の耐久性も向上する。また、図8に示す入力装置200では、タッチセンサ220の基板121の厚さ方向Aに非発電部70及び表示部124を見た場合に非発電部70は視認できなくなるため、非発電部70は着色材を含有する必要がなくなる。このため、非発電部70中の着色材が電解質60中に混入することが十分に抑制される。このため、光電変換セル130において、着色材の混入による光電変換特性の低下を抑制することができ、耐久性をより十分に向上させることができる。ここで、表示部124は、タッチセンサ220の基板121の厚さ方向Aに表示部124及び非発電部70を見た場合に、非発電部70を形成する外形線の内側に配置されていることが好ましい。
 さらに、上記実施形態においては、配線125及び環状の封止部40をタッチセンサ120の基板121の厚さ方向Aに見た場合に、配線125の少なくとも一部が、環状の封止部40と重なるように且つ環状の封止部40に沿うように配置されているが、配線125は必ずしも環状の封止部40と重なるように且つ環状の封止部40に沿うように配置されていなくてもよい。
 さらにまた、上記実施形態では、非発電部70が表示部を兼ねており、表示部がそれぞれ数字の「0」~「9」を構成しているが、表示部は数字に限定されず、文字、図形、記号、又はこれらの組合せ等の情報であればよい。
 また、上記実施形態では、光電変換セル130において、透明電極基板20上に酸化物半導体層50が設けられているが、酸化物半導体層50は対向基板30上に設けられてもよい。この場合、触媒層32は透明電極基板20の上に設けられる。
 さらに、上記実施形態では、対向基板30が対極で構成され、透明電極基板20と対向基板30とが封止部40によって連結されているが、透明電極基板20と対向基板30との間で、酸化物半導体層50上に、電解質60を含浸した多孔性の絶縁層及び電極層が順次積層される場合には、対向基板30は、対極に代えて、絶縁性の基材で構成されてもよい。
 また、上記実施形態では、入力装置100が、筐体110、液晶表示部140、蓄電池150及び制御部160を有しているが、これらは必ずしも必要なものではなく、省略が可能である。
 さらにまた、上記実施形態では、入力装置100が1つの光電変換セル130を有しているが、入力装置100は、光電変換セル130を複数備えていてもよい。ここで、複数の光電変換セル130は直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。
 以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
 (実施例1)
 まずガラスからなる厚さ1mmの透明基板の上に、厚さ1μmのFTOからなる透明導電層を形成してなる積層体を準備した。
 次に、透明導電層上に、スクリーン印刷によりガラスフリット及び着色材を含む絶縁部形成用ペーストを、「2」の文字を形成するように塗布し乾燥させて絶縁部の前駆体を形成した。このとき、絶縁部形成用ペーストにおいて、着色材は、ガラスフリット中の着色材の含有率が15質量%となるように含有させた。着色材としては、酸化鉄、酸化銅及び酸化マンガンからなるものを用いた。
 続いて、絶縁部の前駆体の全体を覆うように被覆部の前駆体を形成した。被覆部の前駆体は、ガラスフリットからなる被覆部形成用ペーストを塗布し乾燥させることによって形成した。このとき、被覆部形成用ペースト中の着色材の含有率は0質量%とした。
 さらに透明導電層の上に発電部を構成する酸化物半導体層の前駆体を形成した。但し、このとき、被覆部の前駆体を覆わないようにした。酸化物半導体層の前駆体は、チタニア粒子を含む酸化物半導体層形成用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥させることで形成した。
 次に、絶縁部の前駆体、被覆部の前駆体および酸化物半導体層の前駆体を500℃で1時間焼成した。こうして、絶縁部及び被覆部からなる非発電部と、発電部を構成する酸化物半導体層とを有する電極構造体を得た。
 次に、上記電極構造体を、N719からなる光増感色素を0.2mM含み、溶媒を、アセトニトリルとtertブタノールとを1:1の体積比で混合してなる混合溶媒とした色素溶液中に一昼夜浸漬させた後、取り出して乾燥させ、酸化物半導体層に光増感色素を担持させた。
 次に、酸化物半導体層の上に、3-メトキシプロピオニトリルからなる溶媒中に、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムアイオダイド2M、I0.002M、n-メチルベンゾイミダゾール0.3M、グアニジウムチオシアネート0.1Mからなる電解質を滴下し乾燥させて電解質を配置した。
 次に、封止部を形成するための封止部形成体を準備した。封止部形成体は、無水マレイン酸変性ポリエチレン(商品名:バイネル、デュポン社製)からなる1枚の封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに1つの四角形状の開口を形成することによって得た。このとき、開口が4.2cm×9.7cm×60μmの寸法となるように、且つ、封止部形成体の幅が1.8mmとなるように封止部形成体を作製した。
 そして、この封止部形成体を、上記電極構造体に重ね合わせた後、封止部形成体を加熱溶融させることによって上記電極構造体上に接着させた。
 次に、1枚の対向基板を用意した。1枚の対向基板は、4.6cm×10.0cm×40μmのチタン箔の上にスパッタリング法によって白金からなる触媒層を形成することによって用意した。
 そして、上記電極構造体に接着させた封止部形成体と、対向基板とを対向させて重ね合わせた。そして、この状態で封止部形成体を加圧しながら加熱溶融させた。こうして電極構造体と対向基板との間に封止部を形成した。
 以上のようにして光電変換セルを作製した。
 一方、以下のようにしてタッチセンサを用意した。すなわち、まず、PETフィルムからなる基板を用意し、基板の表面上で、42mm×97mmの領域にスクリーン印刷によって電極を形成した。このとき、電極は、線幅4μmのメッシュ配線で、且つ、メッシュ配線を通過する部分とメッシュ配線以外の部分を通過する部分とで可視光の透過率の差が10%となるように形成した。また電極からは、線幅が10μmとなるように配線を形成した。このとき、配線は、基板の縁部から0.3mmの領域まで延ばし、そこからその領域に沿って配置されるように形成した。
 そして、上記基板に対し、電極を被覆するようにPETフィルムからなる被覆層で被覆させた。こうしてタッチセンサを得た。
 そして、上記のようにして得た光電変換セル及びタッチセンサを互いに積層させた。このとき、光電変換セルとタッチセンサとは周囲を接着剤で接着させて固定した。また、このとき、タッチセンサの基板の厚さ方向に非発電部を見た場合に、非発電部が、タッチセンサの電極と重なるようにした。こうして入力装置を作製した。
 (比較例1)
 透明導電層上に、ガラスフリット及び着色材を含む絶縁部の前駆体を形成せず、絶縁部の前駆体の全体を覆うように被覆部の前駆体を形成しないことにより非発電部を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして入力装置を作製した。
 <耐久性の評価>
 実施例1および比較例1で得られた入力装置の光電変換セルについて、初期出力(η)を測定した。続いて、これらの光電変換セルに対し、白色LEDの光源を用いて光を1000時間入射させ、その後に出力(η)を測定した。そして、下記式:
出力の保持率(%)=η/η×100
に基づき、出力の保持率(出力保持率)を算出した。結果を表1に示す。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 表1に示すように、実施例1の光電変換セルは、比較例1の光電変換セルに比べて高い出力保持率を示すことが分かった。
 以上より、本発明によれば、光電変換セルの耐久性を向上させることができ、ひいては、入力装置の耐久性を向上させることができることが確認された。
 20…透明電極基板
 30…対向基板
 40…封止部
 50…発電部
 60…電解質
 70…非発電部
 71…絶縁部
 72…被覆部
 100,200…入力装置
 120,220…タッチセンサ
 121…基板
 121a…電極
 124…表示部
 125…配線
 130…光電変換セル

Claims (12)

  1.  少なくとも1つの光電変換セルと、
     前記少なくとも1つの光電変換セルに対向し、基板を有するタッチセンサとを備え、
     前記タッチセンサ及び前記光電変換セルを前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に表示部を視認することが可能な入力装置であって、
     前記光電変換セルが、
     前記タッチセンサ側に設けられる透明電極基板と、
     前記透明電極基板に対し前記タッチセンサと反対側に設けられ、前記透明電極基板に対向する対向基板と、
     前記透明電極基板と前記対向基板との間に設けられ、色素を含有する発電部と、
     前記発電部及び前記表示部を前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に前記発電部と隣接するように且つ前記表示部と重なるように設けられる非発電部とを有している、入力装置。
  2.  前記光電変換セルが、前記透明電極基板と前記対向基板とを接合する環状の封止部をさらに有し、
     前記タッチセンサが、前記基板上に設けられ、前記タッチセンサ及び前記光電変換セルを前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に前記表示部と重なるように設けられる電極と、
     前記電極に接続される配線とを有し、
     前記配線及び前記環状の封止部を前記タッチセンサの前記基板の厚さ方向に見た場合に、前記配線の少なくとも一部が、前記環状の封止部と重なるように且つ前記環状の封止部に沿うように配置されている、請求項1に記載の入力装置。
  3.  前記タッチセンサにおいて、前記電極がメッシュ配線で構成されている、請求項2に記載の入力装置。
  4.  前記メッシュ配線を通過する部分と、前記メッシュ配線以外の部分を通過する部分との間で可視光の透過率の差が10%以下である、請求項3に記載の入力装置。
  5.  前記光電変換セルが、前記透明電極基板と前記対向基板との間に電解質を有し、
     前記非発電部が、着色材を含有する絶縁部と、前記絶縁部を被覆する被覆部とを有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の入力装置。
  6.  前記絶縁部が絶縁材料を含み、前記絶縁材料が無機絶縁材料を含む、請求項5に記載の入力装置。
  7.  前記着色材が遷移金属の酸化物で構成される、請求項5又は6に記載の入力装置。 
  8.  前記被覆部中の前記着色材の含有率が前記絶縁部中の着色材の含有率よりも小さい、請求項5~7のいずれか一項に記載の入力装置。
  9.  前記絶縁部の表面から前記絶縁部と前記透明電極基板との界面を除いた表面のうち前記被覆部が設けられていない領域の面積が10%以下である請求項5~8のいずれか一項に記載の入力装置。
  10.  前記非発電部が前記表示部を兼ねる、請求項1~9のいずれか一項に記載の入力装置。
  11.  前記光電変換セルが、前記透明電極基板と前記対向基板との間に電解質を有し、
     前記タッチセンサが前記表示部を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の入力装置。
  12.  前記少なくとも1つの光電変換セルが複数の光電変換セルで構成され、前記複数の光電変換セルが直列に接続されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の入力装置。
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