(57)【要約】【課題】従来のソーラーセルは、単体では静電気を回避できないという問題があった。【解決手段】下部電極を露出させる第１の開口部と、上部電極を露出させる第２の開口部を有して、上部電極の表面を被覆する保護膜と、第１の開口部を介して下部電極に接続されて、保護膜表面に露出する第１の接続電極と、第２の開口部を介して上部電極に接続されて、保護膜表面に露出する第２の接続電極と、第１、第２の接続電極にそれぞれ接続されて、発電層で発生する電力を外部に導出する第１、第２の取り出し電極とを備え、第１の接続電極と第１の取り出し電極との接続を、第１の取り出し電極の抵抗値よりも高抵抗配線とした第１の引き出し配線により接続し、第２の接続電極と第２の取り出し電極との接続を、第２の取り出し電極の抵抗値よりも高抵抗配線とした第２の引き出し配線により接続する構成とした。【選択図】図２
2008226958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板と、
樹脂基板表面から順に形成された下部電極と、発電層と、上部電極と、
前記下部電極を露出させる第１の開口部と、前記上部電極を露出させる第２の開口部を有して、前記上部電極の表面を被覆する保護膜と、
前記第１の開口部を介して前記下部電極に接続されて、保護膜表面に露出する第１の接続電極と、
前記第２の開口部を介して前記上部電極に接続されて、前記保護膜表面に露出する第２の接続電極と、
前記第１、第２の接続電極にそれぞれ接続されて、前記発電層で発生する電力を外部に導出する第１、第２の取り出し電極と、を備え
前記第１の接続電極と前記第１の取り出し電極との接続を、前記第１の取り出し電極の抵抗値よりも高抵抗配線とした第１の引き出し配線により接続し、
前記第２の接続電極と前記第２の取り出し電極との接続を、前記第２の取り出し電極の抵抗値よりも高抵抗配線とした第２の引き出し配線により接続する
ことを特徴とするソーラーセル。
【請求項２】
前記第１の引き出し配線と前記第２の引き出し配線における前記配線抵抗は、同じである
ことを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３】
前記樹脂基板は、短辺と長辺を有する帯状の樹脂基板である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のソーラーセル。
【請求項４】
前記第１、第２の接続電極と、前記第１、第２の引き出し電極と、前記第１、第２の取り出し電極は、前記帯状の樹脂基板における長辺方向に沿って配設されている
ことを特徴とする請求項３に記載のソーラーセル。
【請求項５】
前記第１、第２の接続電極と、前記第１、第２の引き出し電極と、前記第１、第２の取り出し電極は、前記帯状の樹脂基板における一端に集約されて配設されている
ことを特徴とする請求項４に記載のソーラーセル。
【請求項６】
時刻表示部材を含む時計モジュールを収納した時計ケースと、
当該外胴の上面に固定配置された風防ガラスと、
請求項３から５のいずれか一項に記載のソーラーセルと、を有し、
前記ソーラーセルは、前記短辺が前記時刻表示部材の表面に対して略垂直に、且つ前記時刻表示部材の外縁部を囲んで配設されている
ことを特徴とするソーラーセル付き電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電衝撃を回避しうる構造を備えたソーラーセルおよび、静電衝撃を回避しうる構造を備えたソーラーセルにより発生する光起電力を動力源とするソーラーセル付き電子時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーセルは、アモルファスシリコン等の材料からなる発電層から構成されており、太陽光または白熱灯や蛍光灯等の人工的な光から電気エネルギーを生成する。このソーラーセルは、電気エネルギーの供給源として従来から様々な電子機器に利用されており、その一つにソーラーセル付き電子時計がある。ソーラーセル付き電子時計は、ソーラーセルにより変換された電気エネルギーを二次電池に蓄積して駆動する構成となっており、ボタン型電池の交換が不要である等の利点があるため、年々需要が高まっている。
【０００３】
ソーラーセル付き電子時計は、絶えず身体に接触しながら携帯されるため、身体に蓄積した静電気が入り込んでソーラーセルを破壊し、ソーラーセルの特性が著しく低下してしまうことがある（この静電気によるソーラーセルの破壊を「静電衝撃」という）。静電衝撃は、特にソーラーセルを絶縁性基板に形成している場合に起こりやすいことから、従来のソーラーセル付き電子時計においては、静電衝撃への対策が施されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、特許文献１に記載された従来のソーラーセル付き電子時計を図面に基づいて説明する。図４は、従来のソーラーセル付き電子時計の断面図である。
【０００５】
図４に示すソーラーセル付き電子時計２１０は、風防ガラス２０６が固着された金属製の時計ケース２０８の内部に、半透過の文字板２０５と、その半透過の文字板２０５を透過した光により発電するソーラーセルブロック２０４と、ムーブメント２０７を収納して構成され、ソーラーセルブロック２０４のソーラーセル２０２により生成した電気エネルギーをムーブメント２０７に供給し、ムーブメント２０７により駆動される針芯２０９に時分針がそれぞれ固定されている。
【０００６】
図４に示すソーラーセルブロック２０４は、絶縁性基板２０１の一方の側の表面にソーラーセル２０２が形成され、その絶縁性基板２０１のソーラーセル２０２の形成されない他方の側の略全域に電極薄膜２０３が形成されており、且つ電極薄膜２０３は金属製の時計ケース２０８と接するように構成されている。電極薄膜２０３と時計ケース２０８は同電位であり、さらに電極薄膜２０３の抵抗値をソーラーセル２０２よりも低く設定している。
【０００７】
上記構成により、図４に示すソーラーセル付き電子時計２１０は、金属製の時計ケース２０８から電極薄膜２０３側に流れる静電気の逃避ルートを形成し、身体に蓄積した静電気がソーラーセル２０２側に流れないようにして、静電衝撃を防いでいた。
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００２／０３９５０４号（第１２頁、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ソーラーセル付き電子時計２１０の製造過程において、前述のソーラーセル２０２は、静電衝撃により破壊されるという問題が生じていた。以下、図４、図５を
用いてこのソーラーセル付き電子時計の製造工程を説明する。図５は、従来のソーラーセル付き電子時計の製造フローを示す図である。
【００１０】
まず、大型基板にソーラーセル２０２を多数個形成し（ＳＴＥＰ１）、これを切断して個々の図４に示すようなソーラーセルブロック２０４を得る（ＳＴＥＰ２）。次に、ソーラーセルブロック２０４をトレーに載せて搬送し（ＳＴＥＰ３）、ソーラーセルブロック２０４と含む他の部品である、文字板２０５、風防ガラス２０６、ムーブメント２０７を時計ケース２０８に組み込むことで時計組み立てを行い（ＳＴＥＰ４）、図４に示すソーラーセル付き電子時計２１０が完成する。
【００１１】
このような製造工程の過程で、ソーラーセル２０２が静電衝撃を受けることがある。例えば、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４において、ソーラーセル２０２を扱う作業者が静電気を帯電している状態で、ソーラーセル２０２の取り出し電極部分に触れてしまった場合、取り出し電極から静電気が侵入してソーラーセル２０２を破壊する。また、ＳＴＥＰ３においては、搬送時に使用するトレーとソーラーセル２０２が擦れてソーラーセル２０２自体が帯電して、放電した瞬間に溜まった静電気がソーラーセル２０２に流れて静電破壊する。また、ソーラーセル２０２の静電容量はその面積に正比例するので、女性用の小型時計に対応した小面積のソーラーセルは、一層静電衝撃に弱くなる。
【００１２】
上述したように、従来のソーラーセル２０２は、ソーラーセル付き電子時計２１０に組み込んだ状態においては、外部から侵入した静電気を、電極薄膜２０３側に逃がすことによりソーラーセル２０２を保護しているが、ソーラーセル２０２単体では静電衝撃を回避できないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ソーラーセル付き電子時計の状態はもとより、ソーラーセル単体でも静電衝撃を防止できるソーラーセルおよびソーラーセル付き電子時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のソーラーセルおよびソーラーセル付き電子時計は、基本的には下記記載の構成要件を採用するものである。
【００１５】
まず、本発明のソーラーセルは、樹脂基板と、樹脂基板表面から順に形成された下部電極と、発電層と、上部電極と、下部電極を露出させる第１の開口部と、上部電極を露出させる第２の開口部を有して、上部電極の表面を被覆する保護膜と、第１の開口部を介して下部電極に接続されて、保護膜表面に露出する第１の接続電極と、第２の開口部を介して上部電極に接続されて、保護膜表面に露出する第２の接続電極と、第１、第２の接続電極にそれぞれ接続されて、発電層で発生する電力を外部に導出する第１、第２の取り出し電極とを備え、第１の接続電極と第１の取り出し電極との接続を、第１の取り出し電極の抵抗値よりも高抵抗配線とした第１の引き出し配線により接続し、第２の接続電極と第２の取り出し電極との接続を、第２の取り出し電極の抵抗値よりも高抵抗配線とした第２の引き出し配線により接続することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のソーラーセルは、前述した第１の引き出し配線と第２の引き出し配線における配線抵抗は、同じであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のソーラーセルは、前述した樹脂基板は、短辺と長辺を有する帯状の樹脂基板であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のソーラーセルは、前述した第１、第２の接続電極と、第１、第２の引き
出し配線と、第１、第２の取り出し電極は、帯状の樹脂基板における長辺方向に沿って配設されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のソーラーセルは、前述した第１、第２の接続電極と、前記第１、第２の引き出し電極と、第１、第２の取り出し電極は、帯状の樹脂基板における一端に集約されて配設されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のソーラーセル付き電子時計は、時刻表示部材を含む時計モジュールを収納した時計ケースと、時計ケースの上面に固定配置された風防ガラスと、上述した本発明のソーラーセルと、を有し、ソーラーセルは、短辺が時刻表示部材の表面に対して略垂直に、且つ時刻表示部材の外縁部を囲んで配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上に述べたように、本発明のソーラーセルは、取り出し電極と接続電極の間に、取り出し電極よりも高抵抗の引き出し配線を設ける構成としてあるので、ソーラーセルの取り出し電極から侵入する静電気を、高抵抗の引き出し配線を経由させることによって抑止することができる。従って、本発明のソーラーセルを搭載したソーラーセル付き電子時計はもとより、ソーラーセル単体でも静電衝撃を回避することができる。したがって、ソーラーセル付き電子時計の製造工程においては、静電気によるソーラーセルの破壊がなくなり、歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のソーラーセルの最大の特徴は、取り出し電極と接続電極の間に、取出し電極よりも高抵抗とした引き出し配線を設けたことである。また、そのような構成のソーラーセルを搭載したものが本発明のソーラーセル付き電子時計である。後述の実施例は、細長い帯状のソーラーセルと、これを文字板に対して略垂直に配置したソーラーセル付き電子時計の構成について記すものであるが、本発明のソーラーセルおよびソーラーセル付き電子時計の構成は、下記実施例に限定されるものではないことに留意されたい。以下、本発明のソーラーセルおよびソーラーセル付き電子時計の構成例を、図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１（ａ）は、本発明のソーラーセル付き電子時計の外観正面図であり、図１（ｂ）は、本図（ａ）に示した本発明のソーラーセル付き電子時計の外観正面図におけるＡ−Ａ’に対応する部分断面図である。図３は、図１（ｂ）に示した本発明のソーラーセル付き電子時計における静電気侵入経路を示す部分断面図である。
【００２４】
図１（ａ）において、１００は円形文字板のソーラーセル付き電子時計であり、１１はソーラーセルブロックである。また、１５は文字板、１７は時計ケースである。
【００２５】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本発明のソーラーセル付き電子時計１００は、時計ケース１７内に文字板１５と指針１４を載せたムーブメント１６を収容し、時計ケース１７上面を風防ガラス１３で覆っている。そして、ソーラーセルブロック１１は、見返し部、つまり、文字板１５と風防ガラス１３の間隙の文字板外周に配置している。
【００２６】
このソーラーセルブロック１１は、透光性の見返しリング１２の外周に細長い帯状のソーラーセル１０を巻きつけて構成され、このソーラーセル１０は文字板１５に対して略垂直に配置されている。見返しリング１２は、光透過性の樹脂製材料により成型されてなる。
【００２７】
また、ソーラーセル１０は、帯状に形成された樹脂製の透明基板上に電極と非晶質シリコン層等を積層した単セル構造となっており、透明樹脂を基板とする可撓性のフレキシブ
ルソーラーセルであって、見返しリング１２の外周の曲率に倣って湾曲させて巻きつけることにより、ソーラーセルブロック１１を形成している。
【００２８】
そして、外部からの光は、風防ガラス１３と見返しリング１２を透過してソーラーセル１０に到達し、光エネルギーを電気エネルギーに変換して、ムーブメント１６に内蔵される二次電池（図示せず）にこの電気エネルギーを蓄える。そして、ここで蓄えられた電気エネルギーにより、電子時計を駆動する。
【００２９】
この様に、見返し部にソーラーセル１０を配置する利点は、表面が褐色のソーラーセル１０が目立たず、文字板１５の材質やデザインの制約がなくなり、かつ、明るい色の文字板も採用できることである。また、文字板１５外周に透光性の見返しリング１２を配置して、この見返しリング１２の外周に細長い帯状のソーラーセル１０を巻きつけることで、表面が褐色のソーラーセル１０が直接見え難くなるため、さらに時計デザインの自由度が向上する。
【００３０】
次に、本発明のソーラーセル１０の全体像を図面に基づいて説明する。図２（ａ）は、本発明に係るソーラーセルの平面図であり、図２（ｂ）は本図（ａ）に示すソーラーセルのＢ−Ｂ’断面に対応した図面である。
【００３１】
図２（ａ）、図２（ｂ）において、１は帯状のソーラーセル１０を構成する透明な樹脂基板であり、成膜工程やエッチング工程に耐えるように、耐熱性、耐化学薬品、機械的強度に優れた、透光性のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などを用いている。樹脂基板１の表面には下部電極２があって、例えば透明性と導電性に優れたＩＴＯ（インジュウム錫酸化物）を、スパッタリング法により形成してある。下部電極２の材料としては、他にＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）等も使用可能である。
【００３２】
この透明な下部電極２上に、プラズマＣＶＤ法を用いてＰＩＮ接合で構成されたアモルファスシリコン層からなる発電層３と、スパッタリング法を用いて形成されたアルミニウムやチタンからなる上部電極４が順次積層されている。そして、樹脂基板１の一端において、ウエットエッチング法やドライエッチング法によって、発電層３と上部電極４の一部が除去されて下部電極２が露出している。
【００３３】
さらに保護膜５が、下部電極２の露出部分と上部電極４上に、それぞれ第１の開口部６ａと第２の開口部６ｂを有して、下部電極２と発電層３と上部電極４から成る積層体を被覆している。保護膜５は、絶縁性、耐環境性を有する必要があり、例えばエポキシ樹脂を使用して、スクリーン印刷法により形成することが出来る。
【００３４】
そして、カーボンや銀のフィラーを含んだ導電性ペーストを使用して、スクリーン印刷法などにより、第１、第２の開口部６ａ、６ｂを埋めながら、第1、第２の接続電極７ａ、７ｂと、第１、第２の引き出し配線８ａ、８ｂと、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂを同時に形成している。下部電極２側からは、第１の接続電極７ａ、第１の引き出し配線８ａ、第１の取り出し電極９ａを経て、上部電極４側からは、第２の接続電極７ｂ、第２の引き出し配線８ｂ、第２の取り出し電極９ｂを経て、発電した光起電力をソーラーセル１０の外部へと導出できる様になっている。
【００３５】
また、第１の引き出し配線８ａと、第２の引き出し配線８ｂは、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂよりも高い配線抵抗を有していることが肝要である。例えば図２（ａ）に示すように、膜厚が同じであるが第１、第２の引き出し配線８ａ、８ｂの部分が、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂよりも細幅で形成すれば良い。このような構造にすること
によって、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂから静電気が侵入しても、より配線抵抗の高い第１、第２の引き出し配線８ａ、８ｂの部分がこの静電気の侵入を抑止して、ソーラーセル１０の静電破壊を防ぐことが出来る。すなわち、ソーラーセル１０単体の状態で静電気に対する耐性が向上するので、既述したソーラーセル付き電子時計の、製造工程で発生する静電衝撃は起こらない。なお、静電気は、一般的に抵抗がより低い部分に流れやすいので、静電気が一方の電極に集中して流れないように、第１と第２の引き出し配線８ａ、８ｂの配線抵抗が同じになるように設計した方が望ましい。
【００３６】
さらに、前述した第１、第２の接続電極７ａ、７ｂと、第１、第２の引き出し配線８ａ、８ｂと、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂは、帯状の樹脂基板１の長辺方向に沿って、一端に集約するように配設している。このような構造にしてあれば、見返しリング１２の外周にソーラーセル１０を巻きつければよいので、時計の径サイズ（文字板外形サイズ）が変わっても、共通のソーラーセル１０を使用できる。
【００３７】
なお、前述したように、第1、第２の引き出し配線８ａ、８ｂは、その配線抵抗を、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂよりも高くしているために、図２（ａ）においては、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂに比べて細長い形状としている。しかし、この第１、第２の引き出し配線８ａ、８ｂの高抵抗化の手法はこれに限らず、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂよりも、膜厚を薄くしたり、あるいは高抵抗材料を使用して形成するなどにより形成しても構わない。
【００３８】
ここで、本発明のソーラーセル１０に対する静電衝撃試験の結果を示す。
以上述べたような本発明のソーラーセル１０に対して、静電破壊試験を行った。人間の静電容量は１００〜２００ｐＦ程度とされているので、２００ｐＦ、０Ωの条件にて、第1の取り出し電極９ａにアースを落とし、±１００Ｖの印加電圧を第２の取り出し電極９ｂに各１回加えたところ、本発明のソーラーセル１０は破壊されることはなく、試験後も正常な発電特性を示した。比較のため、帯状の、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂと下部電極２、上部電極４との間に高抵抗の引き出し配線を設けていないソーラーセルにも同様の試験を行ったところ、その約２０％が破壊され、静電衝撃を受けたソーラーセルからの出力は全く得られなくなった。
【００３９】
以上述べたような本発明のソーラーセル１０を用いて、図１（ａ）に示すような本発明のソーラーセル付き電子時計１００を製造したところ、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂから静電気が侵入したとしても、より高抵抗な第１、第２の引き出し配線８ａ、８ｂの部分で抑止することが出来る。したがって、図５に示したようなソーラーセル付き電子時計の製造工程（ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４）を行ったとしても、各作業工程においてソーラーセル１０が破壊されることはなく、ソーラーセル付き電子時計１００の製造歩留まりも向上した。
【００４０】
そして、例え図３に示す矢印のようなルートで、裏蓋１８、金属製の時計ケース１７を経由して、ソーラーセル付き電子時計１００の外部からソーラーセル１０へと静電気が侵入したとしても、本発明のソーラーセル１０は、セル単体で静電気を抑止できる構成になっているので、本発明のソーラーセル１０は静電破壊されることがなく、ソーラーセル付き電子時計１００の信頼性が向上する。また、小面積ゆえ静電容量が小さく、静電気によって破壊されやすい女性用小型時計向けのソーラーセルであれば、本発明の適用は一層効果的である。なお、図３に示した矢印の静電気伝達のリートは、一例であって、他のルートから侵入する静電気に対しても同様に作用することは明白である。
【００４１】
以上、述べたように、本発明のソーラーセル１０は、第1、第２の引き出し配線８ａ、８ｂの配線抵抗が、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂよりも高くなるように構成して
いるので、第１、第２の取り出し電極９ａ、９ｂから侵入する静電気によってソーラーセル１０単体でも破壊されることがなく、その結果、ソーラーセル付き電子時計１００の製造歩留まりと信頼性が向上する。また、女性用小型時計に対応するような、静電気によって破壊されやすい小面積のソーラーセルでも、本発明を適用すれば、信頼性の高いソーラーセル付き電子時計を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のソーラーセル付き電子時計の外観正面図および部分断面図である。
【図２】本発明のソーラーセルの構成を示す平面図および断面図である。
【図３】本発明のソーラーセル付き電子時計における静電気の侵入経路を示す部分断面図である。
【図４】従来のソーラーセル付き電子時計の部分断面図である。
【図５】従来のソーラーセル付き電子時計の製造フローを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  樹脂基板
２  下部電極
３  発電層
４  上部電極
５  保護膜
６ａ  第１の開口部
６ｂ  第２の開口部
７ａ  第１の接続電極
７ｂ  第２の接続電極
８ａ  第１の引き出し配線
８ｂ  第２の引き出し配線
９ａ  第１の取り出し電極
９ｂ  第２の取り出し電極
１０  ソーラーセル
１１  ソーラーセルブロック
１２  見返しリング
１３  風防ガラス
１４  指針
１５  文字板
１６  ムーブメント
１７  時計ケース
１８  裏蓋
１００  ソーラーセル付き電子時計
【図１】
2008226958.tif 000003
【図２】
2008226958.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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