JP2013008102A - 複合入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の上にタッチパネルを設けた複合入力装置において、引き回し配線部による光透過率の低下を防いで、太陽電池に届く光を十分に確保し、太陽電池における光電変換効率を向上させると共に、タッチパネルとしての機能を有する複合入力装置を提供することである。
【解決手段】複合入力装置は、受光面で受光して発電可能な太陽電池部と、前記太陽電池部の前記受光面の上に設けられ、透明導電膜を有するタッチパネル部と、前記太陽電池部の前記受光面に対する側面に設けられ、前記透明導電膜と接続された引き回し配線部と、を備え、導電性ナノワイヤ材料によって構成され、前記受光面上から前記側面にわたって折り曲げ可能な折り曲げ部によって、前記透明導電膜と前記引き回し配線部とを電気的に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池と、その受光面の上に設けられたタッチパネルと、を備えた複合入力装置に関する。

太陽電池部材は、光電変換効率の向上が重要な課題であり、そのために光電変換層の膜厚を厚くする、凹凸表面構造からなる”テクスチャ構造”と呼ばれる構造を設け、光をこの”テクスチャ構造”によって光を散乱させることによって、光電変換層を通過する光の光路長を長くして、光電変換層において吸収される光の量を増加させる方法が用いられている。

しかし、テクスチャ構造上に光電変換層（半導体層）を形成した場合、光電変換層に多くの欠陥を誘起し、変換効率を悪化させる場合があることや、光電変換層の膜厚を厚くすることによる材料コストのアップや生産速度の低下などの問題がある。太陽電池において、変換効率向上及び入射角度依存性の解消のために、入射光を散乱光に変換する提案がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。

一方、太陽電池と透明タッチパネルとを組み合わせたデバイス技術についていくつか提案がなされている（例えば、特許文献３〜６参照。）。このように太陽電池とタッチパネルを組み合わせたデバイスによれば、例えばリモコンとして用いた場合、１次電池を必要としないというメリットがある。

特開２０１１−４０５２５号公報 特開２０１０−５６５３２号公報 実開昭６１−１８９３５２号明細書 特開２００３−１６７２３３号公報 特開２００４−１０２６７７号公報 特開２００６−２２８１９６号公報

しかし、図８の従来のタッチパネルの平面図に示すように、タッチパネルには引き回し配線部２２が存在する。この引き回し配線部２２には銀ペーストなどが用いられる。そのため、図９に示すように、太陽電池１の上に従来のタッチパネル２を配置した場合、引き回し配線部２２の光透過率は低く、有効な受光面として機能しない。その結果、引き回し配線部２２の面積については十分な発電効率が得られないという問題があった。

一方、タッチパネルの透明導電膜として通常使用されているＩＴＯ材料は折り曲げに弱く、わずかな折り曲げであっても抵抗値変化が大きくなる。そのため、引き回し配線部２２を側面に配置することは困難であるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、太陽電池の上にタッチパネルを設けた複合入力装置において、引き回し配線部による光透過率の低下を防いで、太陽電池に届く光を十分に確保し、太陽電池における光電変換効率を向上させると共に、タッチパネルとしての機能を有する複合入力装置を提供することである。

本発明に係る複合入力装置は、受光面で受光して発電可能な太陽電池部と、
前記太陽電池部の前記受光面の上に設けられ、透明導電膜を有するタッチパネル部と、
前記太陽電池部の前記受光面に対する側面に設けられ、前記透明導電膜と接続された引き回し配線部と、
を備え、
導電性ナノワイヤ材料によって構成され、前記受光面上から前記側面にわたって折り曲げ可能な折り曲げ部によって、前記透明導電膜と前記引き回し配線部とを電気的に接続する。

また、前記引き回し配線部は、前記太陽電池の前記側面に接する面に光を反射する反射材を設けてもよい。

さらに、前記透明導電膜は、導電性ナノワイヤ材料によって構成されてもよい。またさらに、前記透明導電膜は、ＩＴＯによって構成されてもよい。

また、外部と無線通信を行うための無線通信部と、
前記太陽電池で発電した電力を蓄えるためのバッテリと、
をさらに備えてもよい。

本発明に係る複合入力装置は、太陽電池部の側面にタッチパネル部の透明導電膜と折り曲げ部を介して電気的に接続された引き回し配線部を備える。この折り曲げ部は、導電性ナノワイヤ材料によって構成されており、これによって、タッチパネル部の引き回し配線部を太陽電池部の受光面の上ではなく、太陽電池部の側面に設けることができる。そのため、太陽電池部の受光面を最大限に生かすことができ、発電効率を向上させることができる。

実施の形態１に係る複合入力装置１０の断面構造を示す概略断面図である。 図１の特に端部の引き回し配線部とタッチパネル部の透明導電膜との接続部分の断面構造を示す部分断面図である。 導電性ナノワイヤ材料の構造を示す概略図である。 ＩＴＯからなる透明導電膜（◆）と、銀ナノワイヤからなる透明導電膜（■）について、８ｍｍφマンドレル屈曲試験テスト結果の折り曲げ回数と抵抗値変化率との関係を示すグラフである。 実施の形態１に係る複合入力装置のタッチパネル部の透明導電膜と接続された引き回し配線部を折り曲げ線で折り曲げて太陽電池部の側面に配置する概念図である。 実施の形態１に係る複合入力装置の引き回し配線部を示す斜視図である。 （ａ）は、図５の引き回し配線部を折り曲げ線で折り曲げて太陽電池部の側面に配置する工程を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）によって得られる複合入力装置の断面構造を示す概略断面図である。 従来のタッチパネルの引き回し配線部分を示す平面図である。 図８のタッチパネルを太陽電池の上に設けた場合の断面構造を示す断面図である。 実施の形態１に係る複合入力装置の平面図である。 実施の形態２に係る複合入力装置の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る複合入力装置について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る複合入力装置１０の断面構造を示す概略断面図である。図２は、図１の特に端部の引き回し配線部２２とタッチパネル部２の透明導電膜４との接続部分の断面構造を示す部分断面図である。また、図５は、この複合入力装置１０のタッチパネル部２の透明導電膜４と接続された引き回し配線部２２を折り曲げ線２３で折り曲げて太陽電池部１の側面に配置する概念図である。図６は、この複合入力装置１０の引き回し配線部２２を示す斜視図である。図７（ａ）は、図５の引き回し配線部２２を折り曲げ線２３で折り曲げて太陽電池部１の側面に配置する工程を示す概略断面図であり、図７（ｂ）は、（ａ）によって得られる複合入力装置１０の断面構造を示す概略断面図である。

この複合入力装置１０は、太陽電池部１と、太陽電池部１の受光面１２の上に設けられたタッチパネル部２とを備える。また、この複合入力装置１０は、太陽電池部１の側面にタッチパネル部２の透明導電膜４と折り曲げ部２４を介して電気的に接続された引き回し配線部２２を備える。この折り曲げ部２４は、導電性ナノワイヤ材料３によって構成されていることを特徴とする。これによって、タッチパネル部２の引き回し配線部２２を太陽電池部１の受光面１２の上ではなく、太陽電池部１の側面に設けることができる。そのため、太陽電池部１の受光面１２を最大限に生かすことができ、発電効率を向上させることができる。

上記のタッチパネル部２の透明導電膜４と電気的に接続された引き回し配線部２２を太陽電池部１の側面に配置することについてさらに説明する。
図４は、ＩＴＯからなる透明導電膜（◆）と、銀ナノワイヤからなる透明導電膜（■）とについて、８ｍｍφマンドレル屈曲試験テスト結果の折り曲げ回数と抵抗値変化率との関係を示すグラフである。この図４に示すように、通常よく使用されるＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）材料からなる透明導電膜は、折り曲げに弱く、わずかな折り曲げであってもその抵抗値が大きく変化する。そのため、図８の従来のタッチパネルの平面図に示すように、透明導電膜４からの引き回し配線部２２は透明導電膜４と同一平面内に設けられていた。この引き回し配線部２２には、通常、銀ペーストが用いられている。図９は、図８のタッチパネル部２を太陽電池部１の上に設けた場合の断面構造を示す断面図である。図９に示すように、従来のタッチパネル２をそのまま太陽電池１の上に設けた場合、銀ペーストによる引き回し配線部２２の部分の光透過率は低く、発電に寄与しない。そのため、引き回し配線部２２を除く部分だけが有効な受光面１２となっていた。

この複合入力装置１０では、タッチパネル部２の透明導電膜４と引き回し配線部２２とを電気的に接続する折り曲げ部２４を導電性ナノワイヤ材料３によって構成している。図４の８ｍｍφマンドレル屈曲試験テスト結果に示すように、この導電性ナノワイヤ材料３の一つである銀ナノワイヤ材料からなる透明導電膜は、１０回を越える折り曲げ回数を経ても抵抗値変化がほとんどないほど十分な折り曲げ耐性を有している。そこで、図５及び図７（ａ）に示すように、引き回し配線部２２を折り曲げ線２３で折り曲げた場合でも導電性ナノワイヤ材料３で構成された折り曲げ部２４の抵抗値は変化しない。その結果、図６及び図７（ｂ）に示すように太陽電池部１の側面に引き回し配線部２２を配置でき、太陽電池部１の受光面１２を発電に有効に利用することができる。

以下に、この複合入力装置１０を構成する各構成部材について説明する。

＜タッチパネル部＞
タッチパネル部２は、マトリクス・スイッチ方式、抵抗膜方式、静電容量方式等のいずれの方式によるタッチパネルも使用できる。タッチパネル部２は、入力のための入力面１４を有する。この入力面１４は、太陽電池部１の受光面１２に光を入射するための面としても機能する。なお、タッチ箇所を示すための最下層の表示部分については、例えば、図１０に示す印刷によるボタン１６表示であってもよい。あるいは、タッチパネル部２と太陽電池部１との間に、さらに液晶表示部を備えてもよい。また、タッチパネル部２の透明導電膜４は、導電性ナノワイヤ材料３で構成された折り曲げ部２４を介して太陽電池部１の側面に配置された引き回し配線部２２と電気的に接続されている。

＜折り曲げ部＞
折り曲げ部２４によって、タッチパネル部２の透明導電膜４と、太陽電池部１の側面に配置された引き回し配線部２２とが電気的に接続されている。この折り曲げ部２４は、導電性ナノワイヤ材料３によって構成されており、複数回の折り曲げによっても抵抗値変化をほとんど示さない。

＜導電性ナノワイヤ材料＞
図３は、直径ｄ及び長さＬを有する導電性ナノワイヤ材料３の構造を示す概略図である。この導電性ナノワイヤ材料３は、およそ１０〜１００，０００の範囲のアスペクト比を有する。また、図４の８ｍｍφマンドレル屈曲試験テスト結果に示すように、この導電性ナノワイヤ材料３の一つである銀ナノワイヤ材料からなる透明導電膜（■）は、１０回を超える折り曲げ回数を経ても抵抗値変化がほとんどないほど十分な折り曲げ耐性を有している。

導電性ナノワイヤ材料３としては、例えば、銀、金、銅、ニッケル、金めっきされた銀、アルミニウム等の金属ナノワイヤ、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の繊維状カーボンを用いることができる。なお、導電性ナノワイヤ材料３としては、上記例示に限定されるものではない。導電性ナノワイヤ材料として、特に銀ナノワイヤが好ましい。

なお、導電性ナノワイヤ材料を透明導電材料として用いる提案（特開２０１０−２４４７４７号公報、特表２００９−５０５３５８号公報）がある。

＜引き回し配線部＞
引き回し配線部２２は、図１及び図２に示すように、太陽電池部１の側面に配置される。この引き回し配線部２２は、上記折り曲げ部２４を介してタッチパネル部２の透明導電膜４と電気的に接続されている。また、引き回し配線部２２は、例えば、銀ペースト等で形成してもよい。

なお、引き回し配線部２２の太陽電池部１の側面に接する面に光を反射する反射材を設けてもよい。これによって、太陽電池部１内で散乱光を反射させることができ、発電効率をさらに向上させることができる。

＜太陽電池部＞
太陽電池部１には、通常の可視光領域の光について光電変換して発電可能な太陽電池を使用できる。例えば、単結晶シリコン系太陽電池、多結晶シリコン系太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、等のいずれであってもよい。

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る複合入力装置１０ａの構成を示すブロック図である。この複合入力装置１０ａは、実施の形態１に係る複合入力装置と対比すると、２次電池部１８と、無線通信部２０と、をさらに備える点で相違する。２次電池部１８は、太陽電池部１で発電した電力を蓄える。無線通信部２０は、外部と無線通信を行う。この複合入力装置１０ａによれば、例えば無線通信部２０を利用してリモコンとして機能させることができる。この場合、太陽電池部１で発電した電力を２次電池部１８で蓄えておくことができるので、十分な太陽光や照明等が得られない場合にも、あらかじめ発電し、蓄えておいた電力を利用できる。

本発明に係る複合入力装置は、太陽電池部の側面にタッチパネル部の透明導電膜と折り曲げ部を介して電気的に接続された引き回し配線部を備える。この折り曲げ部は、導電性ナノワイヤ材料によって構成されており、タッチパネル部の引き回し配線部を折り曲げて太陽電池部の側面に設けることができる。そのため、太陽電池部１の受光面を最大限に生かすことができ、発電効率を向上させることができ、太陽電池及びタッチパネルを有する複合入力装置として有用である。

１ 太陽電池部
２ タッチパネル部
３ 導電性ナノワイヤ
４ 透明導電膜
１０ 複合入力装置
１２ 受光面
１４ 入力面
１６ ボタン
１８ ２次電池部
２０ 無線通信部
２２ 引き回し配線部
２３ 折り曲げ線
２４ 折り曲げ部

Claims (5)

1. 受光面で受光して発電可能な太陽電池部と、
   前記太陽電池部の前記受光面の上に設けられ、透明導電膜を有するタッチパネル部と、
   前記太陽電池部の前記受光面に対する側面に設けられ、前記透明導電膜と接続された引き回し配線部と、
   を備え、
   導電性ナノワイヤ材料によって構成され、前記受光面上から前記側面にわたって折り曲げ可能な折り曲げ部によって、前記透明導電膜と前記引き回し配線部とを電気的に接続する、複合入力装置。
2. 前記引き回し配線部は、前記太陽電池部の前記側面に接する面に光を反射する反射材を設けた、請求項１に記載の複合入力装置。
3. 前記透明導電膜は、導電性ナノワイヤ材料によって構成される、請求項１又は２に記載の複合入力装置。
4. 前記透明導電膜は、ＩＴＯによって構成される、請求項１又は２に記載の複合入力装置。
5. 外部と無線通信を行うための無線通信部と、
   前記太陽電池で発電した電力を蓄えるためのバッテリと、
   をさらに備えた、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合入力装置。