(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口部を有する第１の面と、前記第１の面に接する周縁と第２の開口部とを有する第２の面と、を少なくとも備える筐体と、
前記第１の開口部において前記第１の面に露出するように前記筐体の内部に設けられた表示モジュールと、
前記第２の面の周縁よりも内側の領域に重畳しつつ前記第２の開口部において前記第２の面に露出するように前記筐体の内部に設けられ、有機薄膜太陽電池を有する光電変換モジュールと、を具備する、電子棚札。
【請求項２】
前記第２の面は、前記第１の面の前記開口部の側壁に設けられる、請求項１に記載の電子棚札。
【請求項３】
前記光電変換モジュール上に設けられた光導入部材をさらに具備する、請求項２に記載の電子棚札。
【請求項４】
前記光電変換モジュールは、前記筐体の内壁に接する、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子棚札。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態の発明は、電子棚札に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーマーケット等で商品情報を表示する新たな棚札として電子棚札が知られている。電子棚札は、液晶ディスプレイや電子ペーパ等の表示モジュールを具備する電子機器の一つであり、外部機器から信号を受信することにより、受信信号に基づいて表示画像を変更することができる。よって、電子棚札により、従来の紙の棚札の場合と比較して、価格等の表示の変更を簡便に行うことができる。
【０００３】
電子棚札は、消費電力が低いため、エネルギーハーベスティング技術を利用した電源を用いて駆動することができる。エネルギーハーベスティング技術とは、光や熱等の様々な自然環境に存在する資源からエネルギーを生成する技術である。
【０００４】
電子棚札として、例えば表示モジュールの設置面（表示面ともいう）と同一面に太陽電池等の光電変換モジュールを具備する電子棚札が知られている。光電変換モジュールを設けることにより、入射する光により駆動電力を生成することができる。しかしながら、表示面と同一面に光電変換モジュールを設けるためには表示面積を小さくする必要があるため、表示面積が小さくなる分、表示面の視認性が低下してしまう。また、デザイン的にも好ましくない。
【０００５】
また、電子棚札として、庇（ひさし）を有する上部の屋根の上に表示面よりも突き出すように設けられた光電変換モジュールを具備する電子棚札（Ｌ字型構造の電子棚札ともいう）が知られている。しかしながら、上記Ｌ字型構造の電子棚札の場合、例えば顧客の目の高さよりも低い陳列棚に取り付けられた電子棚札を確認しようとすると、ひさし部分で表示面が遮られるため、表示面の視認性が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４５５９８号公報
【特許文献２】特開２００９−０６１２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態の発明が解決しようとする課題は、表示面の視認性の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の電子棚札は、第１の開口部を有する第１の面と、第１の面に接する周縁と第２の開口部とを有する第２の面と、を少なくとも備える筐体と、第１の開口部において第１の面に露出するように筐体の内部に設けられた表示モジュールと、第２の面の周縁よりも内側の領域に重畳しつつ第２の開口部において第２の面に露出するように筐体の内部に設けられ、有機薄膜太陽電池を有する光電変換モジュールと、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電子棚札の構造例を示す外観図である。
【図２】電子棚札の構造例を示す外観図である。
【図３】電子棚札の構造例を示す外観図である。
【図４】電子棚札の構造例を示す外観図である。
【図５】電子棚札の構成例を示すブロック図である。
【図６】有機薄膜太陽電池の構造例を示す模式図である。
【図７】光電変換セルの構造例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の電子棚札について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００１１】
図１は電子棚札の構造例を示す外観図である。図１に示す電子棚札１０は、面１１と、面１２と、を少なくとも備える筐体１と、面１１に露出するように筐体１の内部に設けられた表示モジュール２と、面１２に露出するように設けられた光電変換モジュール３と、筐体１の内部に設けられ、電子棚札１０を駆動するための回路を有する回路基板４と、を具備する。
【００１２】
筐体１の形状は特に限定されないが、例えば直方体形状、角丸四角形状の断面を含む六面体形状を有していてもよい。例えば、角丸四角形状の断面を含む六面体形状を有する場合、図１に示すように、面１１は角丸四角形であり、面１２は、長方形である。筐体１は、例えば筐体部材１ａと筐体部材１ｂとを組合わせることにより形成される。このとき、筐体部材１ｂに磁石材料を用いて、電子棚札１０と設置面とを磁力により固着させてもよい。
【００１３】
面１１は表示面となり、面１２は光が入射する発電面となる。面１１は開口部１３を有する。面１２は、面１１に接する周縁を有することが好ましい。例えば、図１において、上面に設けられた面１２の一辺は、面１１の一辺に接している。面１２は、さらに複数の面に分割されていてもよい。また、図１において、面１２は開口部１４を有しているが、必ずしも開口部１４を設けなくてもよい。
【００１４】
面１２は、例えば筐体１の厚さＤと筐体１の幅Ｗとの積未満の面積を有することが好ましい。筐体１の厚さＤは、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。また、筐体１の幅Ｗは、例えば６５ｍｍ以上９０ｍｍ以下であってもよい。さらに、筐体１の高さＨは、例えば４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であってもよい。例えば、表示モジュール２が７インチの表示部を有する場合、筐体１の幅Ｗは例えば６５ｍｍ以上９０ｍｍ以下であることが好ましく、筐体１の高さＨは例えば４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい。図１において、幅Ｗが高さＨよりも長いがこれに限定されない。なお、筐体１において、面１２は厚さＤ方向に対して視認側に傾斜していてもよい。例えば、面１１および面１２がなす内角は、９０度よりも大きく１８０度よりも小さい、１０５度以上１６５度以下、または１２０度以上１５０度以下の角度を有していてもよい。
【００１５】
表示モジュール２は、開口部１３において面１１に露出するように筐体１の内部に設けられる。このとき、表示モジュール２は、筐体１の内壁に接していてもよい。また、表示モジュール２は、例えば配線等により回路基板４に電気的に接続される。
【００１６】
表示モジュール２は、画像データが書き込まれることにより、画像を表示する機能を有する。画像は、例えば商品名、商品価格等の商品情報を含んでいてもよい。これに限定されず、例えばバーコード等の一次元コードやＱＲコード（登録商標）等の二次元コード等を含んでいてもよい。
【００１７】
表示モジュール２としては、例えば液晶ディスプレイまたは電子ペーパ等の低消費電力型の表示装置を用いることができる。例えば、電子ペーパを用いて表示モジュール２を構成することにより、電圧を印加していない状態においても表示画像を保持することができるため消費電力を低減することができる。液晶ディスプレイの液晶素子としては、例えばＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ：ＳＴＮ）液晶、反射型液晶や、画像の保持電力が不要な高誘電体液晶等を用いることができる。なお、表示モジュール２は、ドットマトリクス方式、またはセグメント方式であってもよい。
【００１８】
光電変換モジュール３は、例えば開口部１４において面１２に露出するように筐体１の内部に設けられる。このとき、光電変換モジュール３は、筐体１の内壁に接していてもよい。これに限定されず、例えば、開口部１４を設けずに面１２上に光電変換モジュール３を設けてもよい。このとき、光電変換モジュール３は、例えば筐体１の表面から内部まで延在する配線等により回路基板４に電気的に接続される。
【００１９】
光電変換モジュール３は、電子棚札１０の電源としての機能を有する。なお、光電変換モジュールと他の電池等を組合わせて電源を構成してもよい。
【００２０】
光電変換モジュール３の耐久性を考慮すると、光電変換モジュール３は、面１２の周縁よりも内側に重畳するように設けられることが好ましい。換言すると、面１２の周縁に接しないように光電変換モジュール３を設けることが好ましい。例えば、面１２の面積に対する光電変換モジュール３の露出面積の比を、０．２以上０．９５以下にすることにより、光電変換モジュール３の耐久性を高めることができる。上記比が０．９５を超えると、例えば筐体１における光電変換モジュール３を支持する部分が薄くなりすぎて機械的強度が低下してしまう。また、上記比が０．２未満であると光電変換モジュール３の発電面積が小さくなりすぎて必要な電力を確保することが困難になる。
【００２１】
本実施形態の電子棚札は、光電変換モジュールの露出面が表示モジュールの露出面よりも視認側にはみ出さない構造である。換言すると、光電変換モジュールの露出面が表示モジュールの露出面側にひさしを有していない構造である。
【００２２】
上記構造にすることにより、表示モジュールの面積、すなわち表示面の面積を大きく確保しつつ、表示面が他の部材で遮られることを抑制することができる。よって、例えば顧客の目の高さよりも低い位置の電子棚札を目視する場合であっても、表示面の視認性の低下を抑制することができる。
【００２３】
また、上記構造にすることにより、例えばＬ字型構造の電子棚札のように、屈曲部に局所的に負荷がかかることがない。このため、例えばリテーラー等のユーザーが煩雑に扱う場合であっても、破損を抑制することができる。日々商品が入れ替わるスーパーマーケットにおいて、リテーラー等のユーザーに電子棚札を慎重に扱うことを強制することは好ましくない。従って、電子棚札が安易に破損する構造を有することは好ましくない。
【００２４】
さらに、上記構造にすることにより、電子棚札の筐体において、ひさし等の突起を少なくすることができるため、例えば積み上げて保管しやすく、保管体積を小さくさせやすい。よって、例えば電子棚札の納品や破棄の際の輸送コストを低減することができる。その他にも設置する際に嵩張らず、作業効率の低下を抑制することができるといったメリットを有する。このように、本実施形態の電子棚札は、ユーザビリティに優れる。
【００２５】
光電変換モジュールの露出面が表示モジュールの露出面よりも視認側にはみ出さない構造を実現するためには、限られた面積を有する面に収まるように光電変換モジュールを設けなければならないため、小型で変換効率の高い光電変換モジュールを用いることが好ましい。
【００２６】
光電変換モジュール３の変換効率は、例えば１８％以上であることが好ましい。変換効率が１８％以上の光電変換モジュール３を用いることにより、面１２からはみ出すように光電変換モジュール３を大きくしなくても、電子棚札１０の駆動電力を十分に確保することができる。変換効率として、例えば１０００ルクスの昼白色ＬＥＤ光源を用いて光を照射したときの変換効率を用いてもよい。
【００２７】
光電変換モジュール３としては、例えばシリコン太陽電池等の無機材料を光電変換層に用いた光電変換装置、有機薄膜太陽電池等の有機材料を光電変換層に用いた光電変換装置、または無機材料および有機材料を光電変換層に用いたハイブリッド型の光電変換装置等を用いることができる。
【００２８】
例えば、光電変換モジュール３としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、リボンシリコン太陽電池、球状シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、ヘテロ接合（ＨＩＴ）太陽電池、ＧＩＧＳ系太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、色素増感太陽電池、有機半導体太陽電池、有機無機ハイブリット型太陽電池、ぺロブスカイト型太陽電池、量子ドット太陽電池、または多接合型太陽電池等を用いることができる。
【００２９】
特に、光電変換モジュール３として有機薄膜太陽電池を用いることが好ましい。有機薄膜太陽電池における室内光源での変換効率は、例えばアモルファスシリコン系太陽電池の変換効率と比較して、１．５倍以上２倍以下程度と高い。このため、有機薄膜太陽電池を用いることにより、露出面積が小さい場合であっても必要な電力を容易に得ることができる。また、有機薄膜太陽電池は、薄いため、有機薄膜太陽電池を用いることにより、電子棚札を小さくすることができる。例えば、光電変換モジュール３の厚さは、２ｍｍ以下であることが好ましい。また、可撓性を付加することにより、曲面にも光電変換モジュール３を設けることができる。さらに、他の太陽電池よりも比較的軽いため、設置場所の選択性が高く、輸送コストを低減することもできる。
【００３０】
一方で、有機薄膜太陽電池は、水等の不純物に対する耐性が低く、内部に不純物が浸入すると劣化しやすい。不純物は、特に各層の境界面の端部から侵入しやすい。これに対し、例えば筐体１の内壁に接するように光電変換モジュール３を設け、開口部により光電変換モジュール３の周縁よりも内側の領域を露出させる構造にすることにより、光電変換モジュール３を構成する各層の境界面の端部が露出しないため、不純物の侵入を抑制することができる。
【００３１】
なお、実施形態の電子棚札は、図１に示す構造に限定されない。図２ないし図４は、電子棚札の構造例を示す図である。なお、図２ないし図４に示す電子棚札において、図１に示す電子棚札と同様の部分（例えば同一の符号の構成要素等）については、図１の説明を適宜援用することができる。
【００３２】
図２に示す電子棚札１０は、図１に示す電子棚札１０と比較して、光電変換モジュール３の配置位置が異なる。図２に示す電子棚札１０は、光が入射する発電面となる面１５をさらに有する筐体１を具備する。光電変換モジュール３は、面１５に露出し、かつ面１５の周縁よりも内側の領域に重畳するように設けられる。換言すると、面１５の周縁に接しないように光電変換モジュール３を設けることが好ましい。例えば、光電変換モジュール３は、開口部１６において面１５に露出するように筐体１の内部に設けられる。このとき、光電変換モジュール３は、筐体１の内壁に接していてもよい。また、面１５は、例えば筐体１の厚さＤと筐体１の高さＨとの積未満の面積を有することが好ましい。その他、面１５の説明として面１２の説明を適宜援用してもよい。
【００３３】
これに限定されず、例えば開口部１６を設けずに面１５上に光電変換モジュール３を設けてもよい。このとき、光電変換モジュール３は、筐体１の表面から内部まで延在する配線等により回路基板４に電気的に接続される。また、面１２および面１５の両方に光電変換モジュール３を設けてもよい。さらに、面１１に接する３つ以上の面に光電変換モジュール３を設けてもよい。例えば、面１１に接し、互いに対向する２以上の一対の面に光電変換モジュール３を設けてもよい。その他の光電変換モジュール３の説明として、図１に示す光電変換モジュール３の説明を適宜援用することができる。
【００３４】
図３に示す電子棚札１０は、図１に示す電子棚札１０と比較して、光電変換モジュール３の配置位置が異なる。図３に示す電子棚札１０は、開口部１３の側壁に設けられ、光が入射する発電面となる面１７をさらに有する筐体１を具備する。このとき、側壁の深さは、例えば１ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。側壁の深さが５ｍｍ以上の場合、厚さＤは、例えば５ｍｍを超えることが好ましい。なお、開口部１３の側壁の深さは、開口部１４の側壁の深さと同じまたは異なっていてもよい。
【００３５】
光電変換モジュール３は、面１７に露出し、かつ面１７の周縁よりも内側の領域に重畳するように設けられる。換言すると、面１７の周縁に接しないように光電変換モジュール３を設けることが好ましい。光電変換モジュール３は、例えば面１７上に設けられる。このとき、面１７は、例えば筐体１の厚さＤと筐体１の幅Ｗとの積未満の面積を有することが好ましい。その他、面１７の説明として面１２の説明を適宜援用してもよい。また、面１７にも開口部を設け、当該開口部において面１７に露出するように筐体１の内壁に接して光電変換モジュール３を設けてもよい。さらに、例えば面１７以外の開口部１３の側壁に沿って光電変換モジュール３を設けてもよい。
【００３６】
図３に示す光電変換モジュール３に例えば有機薄膜太陽電池を用いることにより、光電変換モジュール３を薄くすることができるため、表示モジュール２と光電変換モジュール３との重畳部が少なくなり、表示面の視認性の低下を抑制することができる。その他の光電変換モジュール３の説明として、図１に示す光電変換モジュール３の説明を適宜援用することができる。
【００３７】
図４に示す電子棚札１０は、図３に示す電子棚札１０と比較して、光電変換モジュール３上に設けられた光導入部材１８を具備する点が少なくとも異なる。光導入部材１８は、光電変換モジュール３に光を導入する機能を有する。光導入部材１８は、プリズム形状（例えば三角柱状）を有することが好ましい。これにより、表示面に対して傾斜角を有する横方向の光を取り込みやすくなるため、発電量を増加させることができる。光導入部材１８は、例えば透光性を有する樹脂やガラス等を用いて形成される。
【００３８】
次に、図１ないし図４に示す電子棚札１０の構成例について図５を参照して説明する。図５は電子棚札の構成例を示すブロック図である。図５に示す電子棚札１０は、図１ないし図４に示す表示モジュール２および光電変換モジュール３に加え、送受信回路５と、蓄電装置６と、電源制御回路７と、メモリ８と、プロセッサ９と、を具備する。送受信回路５、電源制御回路７、メモリ８、およびプロセッサ９は、例えば回路基板４に設けられていてもよい。なお、電子棚札１０の構成は、必ずしも図５に示す構成に限定されない。
【００３９】
送受信回路５は、外部機器と信号の送受信を行う機能を有する。信号としては例えば搬送波等の無線信号を用いることができる。送受信回路５は、例えばアンテナ、変調回路、復調回路等を有していてもよい。
【００４０】
蓄電装置６は、電子棚札１０を駆動するための電力を蓄電する機能を有する。蓄電装置６は、例えば一次電池、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等の大容量キャパシタ、リチウムイオン二次電池等の二次電池等を有する。
【００４１】
電源制御回路７は、表示モジュール２、送受信回路５、電源制御回路７、メモリ８、およびプロセッサ９に対する電源電圧の供給を制御する機能を有する。また、電源制御回路７は、光電変換モジュール３および蓄電装置６に電気的に接続され、蓄電装置６の充放電を制御する機能を有する。例えば、光電変換モジュール３により発電された電力を蓄電装置６に充電することを制御することができる。また、光電変換モジュール３により発電された電力を電源制御回路７を介して直接表示モジュール２、送受信回路５、電源制御回路７、メモリ８、およびプロセッサ９等に供給してもよい。
【００４２】
電源制御回路７は、例えばマイクロプロセッサや論理回路を有していてもよい。これに限定されず、例えば昇圧回路や降圧回路等を電源制御回路７に設けてもよい。これにより、電源電圧を任意に設定することができる。例えば、１セルタイプの光電変換モジュール３を用いる場合、昇圧回路を設けることにより、デバイス用の電圧に変換することができる。また、複数セルタイプの光電変換モジュール３を用いて生成電圧をデバイス電圧よりも高くすることにより、安定化回路のみでの運用も可能になる。
【００４３】
メモリ８は、例えばプロセッサ９での演算に用いられる命令データ等を格納する。また、受信した信号に基づいてデータをメモリ８に書き込んでもよい。メモリ８は、例えばＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＳＲＡＭ）やＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＤＲＡＭ）等を有する。
【００４４】
プロセッサ９は、少なくとも表示モジュール２、送受信回路５、電源制御回路７、およびメモリ８と電気的に接続される。プロセッサ９は、少なくとも表示モジュール２、送受信回路５、電源制御回路７、およびメモリ８の動作を制御する機能を有する。プロセッサ９は、少なくとも演算回路および制御回路を備える。プロセッサ９は、例えば中央演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）や超低消費電力型のマイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＭＰＵ）等を有する。
【００４５】
次に、図５に示す電子棚札１０の動作例について説明する。光電変換モジュール３に光が入射すると、光電変換モジュール３では入射する光に応じて電力が生成される。生成された電力により、蓄電装置６を充電することができる。所定量の充電が完了すると、電源制御回路７に従って、表示モジュール２、送受信回路５、メモリ８、プロセッサ９等に電源電圧の供給を開始する。
【００４６】
一方、送受信回路５により信号を受信すると、受信した信号に基づいてプロセッサ９によりメモリ８のデータ等を用いて演算処理が行われ、演算結果に基づいて表示モジュール２の表示画像の変更が行われる。このときの受信信号としては、例えばＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｓａｌｅ：ＰＯＳ）端末に接続された電子棚札サーバから価格データ等や命令データ等を含む信号等が挙げられる。また、受信した信号のデータの少なくとも一部をメモリ８に記憶してもよい。表示モジュール２は、プロセッサ９による演算処理に基づいて生成された画像データに基づく画像を表示する。以上が、電子棚札１０の動作例である。
【００４７】
次に、光電変換モジュール３に適用可能な有機薄膜太陽電池の構造例について図６を参照して説明する。図６は、有機薄膜太陽電池の構造例を示す模式図であり、図６（Ａ）は平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）における線分Ｘ−Ｙの断面図である。
【００４８】
図６に示す光電変換モジュール３は、素子基板３ａと、対向基板３ｂと、を具備する。さらに、光電変換モジュール３は、素子基板３ａおよび対向基板３ｂに囲まれた封止領域３ｃを有する。
【００４９】
素子基板３ａは、基板（被素子形成基板ともいう）３１と、基板３１上に設けられた複数の光電変換セル３２と、電極３３と、を備える。図６に示す光電変換モジュール３を筐体１に露出するように設ける場合、例えば基板３１の素子形成面の反対面が露出するように設け、電極３３を筐体１の表面から内部に延在する配線等により回路基板４に電気的に接続することが好ましい。
【００５０】
基板３１としては、例えば無アルカリガラス、石英ガラス等の無機材料、ポリエチレン、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）、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック、高分子フィルム等の基板を用いることができる。基板３１は、電極の形成が可能であり、熱や有機溶剤によって変質しにくいことが好ましい。基板３１を介して光を入射させる場合、基板３１は、透光性を有する。また、これに限定されず、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）基板、シリコン基板、金属基板等を用いることができる。このとき、基板３１の平面の少なくとも一部は、絶縁表面を有することが好ましい。基板３１の厚さは、その他の構成部材を支持するために十分な強度を有するのであれば特に限定されない。
【００５１】
光電変換セル３２は、互いに直列接続で電気的に接続される。これにより、出力電圧を大きくすることができる。なお、光電変換セル３２の数は、図６に示す数に限定されない。
光電変換セル３２は、例えば一対の電極と、一対の電極の間に設けられた光活性層とを少なくとも有する。
【００５２】
電極３３は、光電変換セル３２に電気的に接続される。例えば、基板３１上に封止領域３ｃの内部から外部に延在する導電層を設け、当該導電層を介して光電変換セル３２と電極３３とを電気的に接続してもよい。電極３３は、取り出し電極としての機能を有する。電極３３は、２つ以上設けられ、プラス極およびマイナス極を含む。上記プラス極およびマイナス極となる電極３３は、配線線等を介して電源制御回路７に電気的に接続される。電極３３は、例えば金属蒸着膜、金属ペースト、金属テープを用いて形成される。
【００５３】
電極３３としては、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、フッ素を含む酸化錫（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＦＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作製された膜（ＮＥＳＡ等）等の金属酸化物材料や、金、白金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、タングステン、マンガン、コバルト、ニッケル、錫等の金属材料を用いることができる。また、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により上記材料の膜を成膜することにより電極３３を形成してもよい。
【００５４】
対向基板３ｂは、少なくとも光電変換セル３２を挟んで素子基板３ａに対向するように設けられる。図６では、対向基板３ｂは、溝を有するように加工されているが、これに限定されず、板状であってもよい。対向基板３ｂとしては、例えば基板３１に適用可能な材料の基板を用いることができる。なお、対向基板３ｂを介して光を入射させる場合、対向基板３ｂは透光性を有することが好ましい。
【００５５】
素子基板３ａとの対向基板３ｂとの間に封着層を設けてもよい。封着層は、例えば複数の光電変換セル３２を囲むように設けられる。封着層としては、例えばガラスフリットや熱硬化性や光硬化性の樹脂等を用いることができる。また、封止領域３ｃ内に乾燥剤を設けてもよい。
【００５６】
さらに、光電変換セル３２の構造例について図７を参照して説明する。図７は光電変換セルの構造例を示す断面模式図である。図７に示す光電変換セル３２は、電極３２１と、バッファ層３２２と、光活性層３２３と、バッファ層３２４と、電極３２５と、を有する。バッファ層３２２、光活性層３２３、およびバッファ層３２４は、照射された太陽光等の光のエネルギーにより電荷分離を行う機能を有する光電変換層としての機能を有し、封止領域３ｃにより封止される。
【００５７】
電極３２１は、基板３１上に設けられる。または、複数の電極３２１は、互いに離間していることが好ましい。初段の電極３２５は、電極３３に電気的に接続されていてもよい。電極３２１としては、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、フッ素を含む酸化錫（ＦＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作製された膜（ＮＥＳＡ等）等の金属酸化物材料や、金、白金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、タングステン、マンガン、コバルト、ニッケル、錫等の金属材料を用いることができる。基板３１を介して光を入射させる場合、電極３２１は、透光性を有し、特に、ＩＴＯまたはＦＴＯを用いることが好ましい。また、電極材料として、有機系の導電性ポリマーであるポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体等を用いてもよい。電極３２１は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により上記材料の膜を成膜することにより形成される。電極３２１は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料で構成される層の積層であってもよい。
【００５８】
バッファ層３２２は、電極３２１上に設けられる。バッファ層３２２は、電子輸送層または正孔輸送層の一方としての機能を有する。
【００５９】
正孔輸送層は、正孔を効率的に輸送する機能や、光活性層３２３の界面近傍で発生した励起子の消滅を防ぐ機能を有する。正孔輸送層としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート））等のポリチオフェン系ポリマー、ポリアニリン、ポリピロール等の有機導電性ポリマーを使用することができる。また、正孔輸送層として、酸化モリブテンなどの無機材料を用いてもよい。
【００６０】
正孔輸送層は、例えばスピンコート法等を用いて形成される。例えば、スピンコート法により正孔輸送層に適用可能な材料からなる所望の厚さの塗布層を形成した後、ホットプレート等で加熱乾燥することにより正孔輸送層を形成することができる。例えば、１４０〜２００℃で数分〜１０分間程度加熱乾燥することが好ましい。また、塗布する溶液は、予めフィルターでろ過したものを使用することが望ましい。
【００６１】
電子輸送層は、正孔をブロックして電子のみを効率的に輸送する機能、および光活性層３２３との界面で生じた励起子（エキシトン）の消滅を防ぐ機能を有する。電子輸送層としては、例えば金属酸化物を用いることができる。金属酸化物としては、例えばゾルゲル法を用いてチタンアルコキシドを加水分解して得られるアモルファスの酸化チタンなどが挙げられる。電子輸送層は、例えばスピンコート法を用いて形成される。
【００６２】
光活性層３２３は、バッファ層３２２上に設けられる。光活性層３２３としては、例えばバルクへテロ接合型の光活性層を用いることができる。バルクヘテロ接合型の光活性層は、光活性層中で混合されたｐ型半導体とｎ型半導体とのミクロ層分離構造を有する。光電変換装置では、混合されたｐ型半導体とｎ型半導体が光活性層３２３内でナノオーダーのサイズのｐｎ接合を形成し、光が入射することにより接合面で生じる光電荷分離を利用して電流を得ることができる。ｐ型半導体およびｎ型半導体の少なくとも一方は、有機半導体であってよい。
【００６３】
ｐ型半導体は、電子供与性の性質を有する材料で構成される。ｐ型半導体としては、例えばポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェンおよびその誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体等を用いることができる。また、これらの共重合体を使用してもよく、例えば、チオフェン−フルオレン共重合体、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体等が用いてもよい。
【００６４】
ｐ型半導体としては、例えばπ共役を有する導電性高分子であるポリチオフェンおよびその誘導体を用いることができる。ポリチオフェンおよびその誘導体は、優れた立体規則性を確保することができ、溶媒への溶解性が比較的高い。ポリチオフェンおよびその誘導体は、チオフェン骨格を有する化合物であれば特に限定されない。
【００６５】
ポリチオフェンおよびその誘導体の具体例としては、ポリ３−メチルチオフェン、ポリ３−ブチルチオフェン、ポリ３−ヘキシルチオフェン、ポリ３−オクチルチオフェン、ポリ３−デシルチオフェン、ポリ３−ドデシルチオフェン等のポリアルキルチオフェン；ポリ３−フェニルチオフェン、ポリ３−（ｐ−アルキルフェニルチオフェン）等のポリアリールチオフェン；ポリ３−ブチルイソチオナフテン、ポリ３−ヘキシルイソチオナフテン、ポリ３−オクチルイソチオナフテン、ポリ３−デシルイソチオナフテン等のポリアルキルイソチオナフテン；ポリエチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。
【００６６】
また、カルバゾール、ベンゾチアジアゾールおよびチオフェンからなる共重合体であるＰＣＤＴＢＴ（ポリ［Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］）などの誘導体を用いてもよい。上記誘導体を用いることにより、光電変換効率を高めることができる。
【００６７】
これらの導電性高分子は、溶媒に溶解させた溶液を塗布することにより成膜される。従って、印刷法等により、安価な設備を用いて低コストでかつ大面積の光電変換装置を製造することができる。
【００６８】
ｎ型半導体は、電子受容性の性質を有する材料で構成される。ｎ型半導体としては、例えばフラーレンおよびその誘導体が好適に使用される。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格を有する誘導体であれば特に限定されない。例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等を基本骨格として構成される誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格における炭素原子が任意の官能基で修飾されていてもよく、この官能基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。フラーレン誘導体には、フラーレン結合ポリマーも含まれる。溶剤に親和性の高い官能基を有し、溶媒への可溶性が高いフラーレン誘導体が好ましい。
【００６９】
フラーレン誘導体における官能基としては、例えば、水素原子；水酸基；フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等のアルキル基；ビニル基等のアルケニル基；シアノ基；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；フェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基等が挙げられる。具体的には、Ｃ６０Ｈ３６、Ｃ７０Ｈ３６等の水素化フラーレン、Ｃ６０、Ｃ７０等のオキサイドフラーレン、フラーレン金属錯体等が挙げられる。上述した中でも、フラーレン誘導体として、６０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）または７０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）を使用することが特に好ましい。
【００７０】
未修飾のフラーレンを使用する場合、Ｃ７０を使用することが好ましい。フラーレンＣ７０は、光キャリアの発生効率が高く、有機薄膜太陽電池に適している。
【００７１】
光活性層におけるｎ型半導体とｐ型半導体の混合比率（ｎ：ｐ）は、ｎ型半導体の含有率がｐ型半導体がＰ３ＡＴ系の場合、およそ１：１であることが好ましい。またｐ型半導体がＰＣＤＴＢＴ系の場合、およそ４：１であることが好ましい。
【００７２】
有機半導体を塗布するためには、溶媒に溶解する必要がある。溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、テトラリン、デカリン、メシチレン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類が挙げられる。特に、ハロゲン系の芳香族溶剤が好ましい。これらの溶剤を単独、もしくは混合して使用することが可能である。
【００７３】
有機半導体を塗布し成膜する方法としては、例えばスピンコート法、ディップコート法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、スプレー法、スクリーン印刷、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア・オフセット印刷、ディスペンサー塗布、ノズルコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法等が挙げられ、これらの塗布法を単独で、もしくは組み合わせて用いることができる。
【００７４】
バッファ層３２４は、光活性層３２３上に設けられる。バッファ層３２４は、光活性層３２３を挟んでバッファ層３２２に重畳する。バッファ層３２４は、電子輸送層または正孔輸送層の他方としての機能を有する。バッファ層３２４としては、バッファ層３２２に適用可能な材料を用いることができる。
【００７５】
電極３２５は、バッファ層３２２およびバッファ層３２４を挟んで光活性層３２３上に設けられる。複数の電極３２５は、互いに離間していることが好ましい。電極３２５は、隣接する次段の光電変換セル３２の電極３２１に電気的に接続される。また、最終段の電極３２５は、電極３３に電気的に接続されていてもよい。
【００７６】
電極３２５としては、例えば電極３２１に適用可能な金属または金属酸化物等を用いることができる。対向基板３ｂを介して光を入射する場合、電極３２５は透光性を有する。また、電極３２５が電子輸送層に接する場合、電極３２５として仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。仕事関数の低い材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂａ、およびこれらの合金を挙げることができる。
【００７７】
電極３２５は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料で構成される複数の層の積層であってもよい。また、仕事関数の低い材料のうちの１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫などとの合金でもよい。合金の例としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。電極３２５は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等で上記材料の膜を成膜することにより形成される。以上が光電変換セル３２の構造例の説明である。なお、光電変換セル３２の構造を、電荷の取り出し方向が上記構造と逆方向の構造にしてもよい。
【００７８】
上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…筐体、１ａ…筐体部材、１ｂ…筐体部材、２…表示モジュール、３…光電変換モジュール、３ａ…素子基板、３ｂ…対向基板、３ｃ…封止領域、４…回路基板、５…送受信回路、６…蓄電装置、７…電源制御回路、８…メモリ、９…プロセッサ、１０…電子棚札、１１…面、１２…面、１３…開口部、１４…開口部、１５…面、１６…開口部、１７…面、１８…光導入部材、３１…基板、３２…光電変換セル、３３…電極、３２１…電極、３２２…バッファ層、３２３…光活性層、３２４…バッファ層、３２５…電極。
【図１】
0005955926.tif 000002
【図２】
0005955926.tif 000003
【図３】
0005955926.tif 000004
【図４】
0005955926.tif 000005
【図５】
0005955926.tif 000006
【図６】
0005955926.tif 000007
【図７】
0005955926.tif 000008