JP2019067767A - 発熱機能を有するシート - Google Patents

Abstract

【課題】屋内外、または海上において場所を選ばず、必要な生体の表面を必要なタイミングで暖め、且つ、低温やけどを生じさせない装置を提供する。【解決手段】シート１０上には、アンテナ１１と、アンテナ１１に電気的に接続する受信制御回路１２と、受信制御回路１２と接続する電源回路１３と、電源回路１３に電気的に接続するヒータ駆動回路１５と、ヒータ駆動回路１５に電気的に接続するヒータ１４とを有する。伝送方式として電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３５ｋＨｚ以下、及び１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナ１１として機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）又はらせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。【選択図】図１

Description

本発明はトランジスタで構成された集積回路を有する半導体装置およびその作製方法に
関する。特に、トランジスタを有する集積回路を制御回路とし、発熱機能を有するシート
に関する。

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装
置全般を示し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

従来、懐やポケットなどに入れて暖を取るために、使い捨てカイロが一般的になっている
。さらに近年では、ゲル状の保湿剤が封入され、使用時には電子レンジで加熱する方式の
カイロも利用されている。

これらのカイロは、温度制御が不可能であり、人肌との長時間の接触により低温やけどが
発生する恐れがあった。特に怪我または老衰などが原因で体の不自由な人の場合、体の不
自由な人を介護する人が不注意によりカイロを体の不自由な人に当て続けてしまい、低温
やけどが発生する恐れがあった。また、体温調節機能が未熟な新生児や幼児を暖めるため
にカイロを用いることも低温やけどの恐れから使用を避けられている。

新生児や幼児を暖めるため、アンカと呼ばれる手足を温める暖房装置もある。しかし、カ
イロと同様に人肌との長時間の接触により低温やけどが発生する恐れがある。また、人肌
に接触させる暖房装置は、コンセントから配線コードを介して電力を得るため、設置箇所
の自由がきかないという問題もある。

従って、１日中、エアコンによって室内を暖め、体の不自由な人や新生児や幼児の体温を
維持することが行われている。空気による熱伝導を利用する暖房装置は、効率が悪く、均
一に加熱できないという欠点がある以外に、暖房装置の体積を大きくとり、温度のコント
ロールが困難という問題があった。また、個人によって最適温度は異なっており、複数の
人においてエアコンによりそれぞれが満足する温度にすることは困難である。また、定期
的に室内の換気も行うため、エアコンは膨大な電力を消費することになる。エアコンの連
続使用は、省エネルギーの観点からも好ましくない。

また、医療の分野において、全身麻酔が必要な手術時には患者の体温が低下するので、手
術後の麻酔覚醒時に体温を上昇させ、感染症を予防する必要がある。

また、山中で雨や雪に曝された後や、海水浴で海から出た後、肌に付着した水が気化する
ことにより肌から熱が奪われる。水に濡れた肌を温めるためにカイロを用いることはでき
ない。また、水中においては、ウェットスーツなどで保温する他に身体を加熱する加熱手
段はない。

また、電波の無線通信を利用したチップとして、無線タグが知られている。個体識別技術
として利用される無線タグはＲＦＩＤタグと呼ばれている。ＲＦＩＤタグは、電源を内蔵
するか、外部から電源供給を受けるかの違いにより２つに分けることができる。ＲＦＩＤ
タグの情報を含んだ電波を送信することが可能な、電源を内蔵したアクティブタイプ（能
動タイプ）のＲＦＩＤタグと、外部からの電波の電力を利用して駆動するパッシブタイプ
（受動タイプ）のＲＦＩＤタグとの二つのタイプに分けることができる。このうち、アク
ティブタイプのＲＦＩＤタグにおいては、ＲＦＩＤタグを駆動するための電源を内蔵して
おり、電源として電池を備えた構成となっている。また、パッシブタイプにおいては、Ｒ
ＦＩＤタグを駆動するための電源を外部からの電波の電力を利用して作りだし、電池を備
えない構成を実現している。

本発明者は、フレキシブルなフィルム上に様々な機能回路をＴＦＴで構成したスポーツ用
品、遊戯用品、及びトレーニング用品を特許文献１に開示している。特許文献１には、ラ
ンニングシューズのソール部に発電素子として圧電素子を配置し、圧電素子で発電した電
力を利用してＴＦＴ回路を発熱させることによって足の加熱を行う記載に加え、さらに温
度センサーを設置して、ＣＰＵで温度を制御することが記載されている。加えて、シュー
ズに受信回路を搭載する記載がある。また、特許文献１には、非接触で充電が可能な無接
点電力電送モジュールをスポーツ用品に搭載する記載もある。また、特許文献１には、足
りない電力を補助するための補助電源（一次電池または二次電池）、例えばシート状電池
を搭載または取り付ける記載もある。

また、フレキシブルなフィルム上に無線メモリを設け、人間や動物の頭部や人体の一部に
貼り付け、外部機器と無線通信を行う技術が特許文献２に開示されている。

また、プラスチック基板上に１３．５６ＭＨｚの無線信号で駆動するＣＰＵを作製する技
術が非特許文献１に開示されている。

また、電源電池と被測定部位の温度を検出して温度を示す温度データを発生させ、温度デ
ータを蓄積し、外部からの読み出し要求信号に応じて蓄積された温度データを外部に送信
する電子体温計が特許文献３に開示されている。

また、柔軟性があり、被加熱体の表面形状に合わせて曲げて変形させることができる面状
のポリイミドヒータが特許文献４に開示されている。

また、身体に装着する発熱サポータが繊維構造体と、電極、及び抵抗体が樹脂成分を含む
面状発熱体からなる技術が特許文献５に開示されている。

特開２００５−２７０６４０号公報 特開２００６−５１３４３号公報 特開昭６３−１３３０２７号公報 特開２００４−３５５８８２号公報 特開２００６−３４２４４９号公報

Ｈ． Ｄｅｍｂｏ ｅｔ ａｌ． "ＲＦＣＰＵｓ ｏｎ Ｇｌａｓｓ ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ＴＦＴ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，" ＩＥＤＭ Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇ． Ｐａｐｅｒｓ， ｐｐ． １０６７−１０６９， ２００５．

屋内外において場所を選ばず、必要な箇所を必要なタイミングで暖めることができる発熱
機能を有するシートを提供する。

また、身体に貼り付け、人肌に接触させても低温やけどが生じない保護機能を有するシー
トを提供する。また、体温の維持管理の補助を行うことのできるシートを提供する。

また、携帯するに適した薄型、軽量の発熱機能を有するシートを提供する。

互いに絶縁された複数の発熱回路を有するフレキシブルなシートを電力伝送装置から非接
触で電力伝送可能な範囲内で離れた位置に配置し、そのフレキシブルなシート上には、非
接触で電力を受け取ることのできる回路と、非接触で電力を受け取ることのできる回路に
電気的に接続された発熱回路とを少なくとも有する。さらにフレキシブルなシートを生体
の表面一部に固定するための貼着手段を設ける。生体の表面、例えば人の身体の表面はそ
のほとんどが曲面で形成されているため、フレキシブルなシートとすることで密着させて
効率よく加熱ができる。発熱回路は、生体の表面一部に接触させるシートの面が３０℃以
上６０℃未満となるように発熱させ、加熱する回路である。

より具体的には、プラスチックフィルム、または繊維体上にアンテナ回路と、アンテナ回
路で受信した電波を電力に変換する回路と、アンテナ回路で受信した電波を電力に変換す
る回路と電気的に接続する発熱回路とを有するシートであり、電波を電力に変換する回路
で得られた電力を用いて発熱回路を発熱させる。

電波の発信装置から発信された電波が届く範囲内であれば、このシートを発熱させること
ができる。コンセントから配線コードで設置する固定型の発信装置に限らず、バッテリー
内蔵の発信装置を携帯すれば、屋内外において場所を選ばずシートの発熱が可能である。

また、電波が届く範囲は、発信装置から発信する無線信号の周波数によって異なるため、
適宜、使用用途によって選択する必要がある。具体的には、１３５ｋＨｚ以下の周波帯、
ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ）周波帯、Ｒ
Ｆ周波帯、ＵＨＦ周波帯などを用いる。また、５ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの周波数を有する
無線信号を利用すれば、水中においても肌に貼り付けたシートを加熱することができる。

なお、本明細書で電波とは電磁波の一種であり、電磁界、光、及びＸ線は含まない。

アンテナ回路は、発信装置から供給された搬送波を、交流の電気信号に変換する。アン
テナ回路は、整流回路を有することが好ましい。

なお、本発明で用いることのできるアンテナの形状については特に限定されない。その
ため、発信装置におけるアンテナ回路に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁
誘導方式、電波方式又は光方式を用いることができる。本発明では信号の伝送方式として
、電磁結合方式、電磁誘導方式又は電波方式を用いることが好ましい。伝送方式は、実施
者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さと、形状とを
有するアンテナを設ければよい。

また、回路や発熱回路を保護するために、プラスチックフィルム、または繊維体で包むこ
とが好ましい。回路の端子部や接続部などが包まれておらず、露出していると、短絡を生
じる恐れがある。特に皮膚に接触させる場合、人間の身体はある程度導電性を有している
ため感電しやすく、汗などの水分も短絡の原因となりうる。プラスチックフィルムの材料
としては、樹脂材料（ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、
ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタラート、ナイロン、ポリウレタン等）、代
表的には熱可塑性のプラスチック、たとえば、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィル
ム、またはアクリル樹脂フィルムであるプラスチック基板を用いる。フレキシブルなフィ
ルムとするため、厚さは、２００μｍ〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。

人の肌に接触させる面には、熱伝導性の高い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリ
プロピレン、ポリフェニレンスルホン、ポリプロピレンスルホン、ポリカーボネート、ポ
リエーテルイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、またはポリフタルアミド
からなる合成樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂の中ではポリフェニレンスルホ
ンが、０．４Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を有している。さらに、高い熱伝導性を持たせる
ために低融点金属やセラミックスを含ませたプラスチックフィルムを用いてもよい。また
、ポリ乳酸樹脂に炭素繊維を含ませたプラスチックフィルムを用いてもよい。

また、電波を放射する発信装置に距離が近い面には、電波を吸収しにくい材料、例えばポ
リ乳酸樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などのプラスチックフィルムを用い
ることが好ましい。さらに、発信装置に距離が近い面に熱伝導性の低い断熱材料（ポリエ
チレン樹脂、ポリウレタン樹脂など）を用いれば、電波の発信装置に近い面からの放熱を
防ぐことができ、効率よく人の肌に接触させる面を加熱することができる。

また、繊維体としては、有機化合物または無機化合物の繊維を用いた織布または不織布ま
たは紙を用いることができる。繊維体として代表的には、高強度繊維を用いることができ
る。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率が高い繊維、またはヤング率が高い繊維
である。また、繊維体として紙を用いる場合、人の肌に優しい感触を提供することができ
、さらに汗などの体液を吸収することもできる。また、肌に当たる部分に柔軟性を持たせ
るために、スポンジやシリコンラバーなどの柔軟性シートを積層してもよい。繊維体や柔
軟性シートは、伝熱緩衝層としても機能し、保温効果を高めるとともに、高温発熱した局
所部分が直接肌に接するのを防ぐことができる。

また、繊維体として高強度繊維を用いれば、局所的な押圧が回路に加えられた場合におい
ても、圧力が繊維体全体に分散し、回路の一部が延伸することを防ぐことができる。

また、発熱回路の一部である発熱体は、電気抵抗を有する金属からなる金属箔、帯状の金
属薄膜、１本以上の金属線を用いることができる。電気抵抗を有する金属の材料としては
、クロム、錫またはこれらの合金に加え、ニクロム、カンタル、インコネル、鋳鉄、ステ
ンレスなどを用いることができる。

また、発熱回路は、薄膜や線の構造に限らず、一対の電極と、それらの電極の間にカーボ
ンブラック等の導電性粒子を含ませた樹脂、絶縁膜、または半導体膜を配置して、一対の
電極間に電流を流すことでジュール熱により発熱する構造としてもよい。シートを曲げた
場合又は、長い１本の金属線の場合は断線が生じる恐れがあるが、一対の電極間に材料を
挟む構造とすることで、曲げに強い発熱回路とすることができる。加えて、一対の電極間
に材料を挟む構造に限定されず、シート上に形成する回路を発熱体または発熱体の一部と
してもよい。シート上の回路を発熱体の一部として機能させる場合、発熱体の昇温を補助
することができる。この場合、回路での発熱と、発熱体の発熱とで温度差が生じるため、
肌と発熱体の間及び肌と回路の間に均熱材（液状、ゲル状など）を配置することが好まし
い。ただし、人の肌に接触させる面に設けるプラスチックフィルム、または繊維体が十分
に均熱できる材料であれば均熱材を別途設ける必要はない。

また、アンテナ回路で受信した電波を電力に変換する回路を発熱させて、発熱回路として
機能させることでより単純な構成とすることができる。

また、６時間を超える長時間の連続発熱や、６０℃以上の発熱を防止する、発熱回路と直
列に接続されるリミッタを設けることが好ましい。

また、本発明においてリミッタの数についても特に制限はなく、一組の回路には、少なく
とも一のリミッタが含まれていればよい。また、リミッタは、発熱回路とリミッタとを含
む一組の回路において、高電位電源側または低電位電源側のいずれかに設けられるかにつ
いては特に制限はないが、電流が流れ込む側（つまり、発熱体よりも高電位電源側）に設
けられていることが好ましい。

ここでリミッタとは、発熱体に過度の電流が流れないように制御するために設けられ、一
つの素子、または二以上の素子が組み合わされた回路等から成る電流制限手段である。例
えば、一つのトランジスタから成るものであってもよいし、トランジスタやダイオード等
の複数の素子が組み合わさって成る回路であってもよい。

また、発熱体で発熱する温度が瞬間でも６０℃を超えることがないシートである場合には
、リミッタは設けなくてもよい。

低温やけどは、６０℃前後で約１分、５０℃前後で約３分、４５℃前後でも約６時間同じ
部位に熱源を接触させていると起こると言われている。

そこで、さらにシートに自動温度調節機能を具備させることによって低温やけどを防止す
る。プラスチックフィルム、または繊維体上にアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した
電波を電力に変換する回路と、温度センサー回路と、アンテナ回路で受信した電波を電力
に変換する回路と電気的に接続する発熱体とを有するシートであり、電波を電力に変換す
る回路で得られた電力を用いて温度センサー回路で温度を測定し、得られた温度データに
基づき、発熱体を発熱させるか否かを制御する。

得られた温度データに基づき、発熱体を発熱させるか否かを制御するには、シートに制御
回路を具備させることが好ましく、ＣＰＵなどを用いてメモリに設定された温度データと
の比較を行って発熱体の発熱を自動制御し、シートの被装着者の体温の維持管理の補助を
行う。

また、さらにシートに送信回路を具備させることで、温度センサー回路で測定した温度デ
ータを電波の発信装置に送信し、発信装置で発熱を制御することもできる。例えば、ある
温度を超えた温度データがシートから発信装置に送信された場合、シートへの電波の発信
を停止することでシートの発熱を停止する。

また、互いに絶縁された複数の発熱回路を有するフレキシブルなシートを用いる場合、複
数の発熱回路のうち、加熱する発熱回路を発信装置が順次一つ選択し、選択した発熱回路
を順次加熱することで、同じ箇所を加熱しつづけないようにして低温やけどを防止しても
よい。

また、低温やけどを防止するため、さらにシートにペルチェ素子を具備させて温度制御を
行ってもよい。

また、さらにシートに増幅回路を具備させることで、非接触で大きな電力を得られるよう
にしてもよい。

また、上述したシート上に設ける様々な回路は、ノイズを低減するため、薄膜トランジス
タなどの薄膜素子を用いて同一基板上に形成することが好ましい。また、薄膜トランジス
タなどの薄膜素子を用いると、ＩＣチップに比べて表面凹凸の少ないシートを提供するこ
とができる。また、様々な回路を同一基板上に形成し、コンタクト箇所を複数箇所設ける
ことで、回路間の接続を確実に行うことができる。

上述のようにシートに様々な回路を設けてもよいが、非接触で得られる電力には限界があ
るため、電力を確保するため充電回路または発電回路を設けてもよい。フレキシブルなシ
ート上に形成できるのであれば、充電回路または発電回路は特に限定されないが、代表的
には、コンデンサや二次電池や太陽電池などを用いることができる。

スポーツ用品に送受信回路や非接触電力モジュールを搭載する技術が特許文献１に記載さ
れているが、非接触電力モジュールで充電している間にスポーツ用品を使用することは想
定しておらず、人の肌に接触させて使用することも想定していない。本発明は、非接触電
力モジュールや発信装置からの信号を受信している間にシートを発熱させている点、人の
肌に接触させている点で大きく特許文献１と異なっている。ただし、本発明のシートは、
肌に接触させることに限定されず、薄い生地の服であり、且つ、服と皮膚との間に大きな
隙間があいていなければ、服を介して加熱することもできる。

発信装置からの信号送信できる範囲内であれば、屋内外において場所を選ばず、必要な箇
所を必要なタイミングで暖めることができる発熱機能を有するシートを実現できる。また
、携帯可能な小型の発信装置を持ち歩けば、屋内外において場所を選ばず、必要な箇所を
必要なタイミングで暖めることができる発熱機能を有するシートを実現できる。

また、発熱機能を有するシートを貼り付けた場合、被装着者の皮膚におけるシート貼着部
分の表皮温度調節が自動でできる回路を搭載しているため、低温やけどを防止することが
できる。

（Ａ）は本発明のシートの上面図、（Ｂ）は使用時の断面図。 （Ａ）は発信装置と副発信装置とシートの位置関係を示す図、（Ｂ）はブロック図、（Ｃ）は温度センサの等価回路図。 （Ａ）は本発明のシートの上面図、（Ｂ）は複数のシートをテープ状として収納させた時の斜視図、（Ｃ）は発信装置と副発信装置とシートの位置関係を示す図。 （Ａ）は本発明のシートの上面図、（Ｂ）はその断面図、（Ｃ）は本発明のシートの上面図、（Ｄ）は本発明のシートの上面図。 本発明のシートの作製工程を示す断面図。 本発明のシートの作製工程を示す断面図。 本発明のシートの断面図。 本発明のシートの作製工程を示す断面図。 本発明のシートの作製工程を示す断面図。 （Ａ）はブロック図、（Ｂ）は、本発明のシートの上面図。 （Ａ）は本発明のシートをサポータに応用した斜視図、（Ｂ）は本発明のシートをヘッドフォンに応用した斜視図。 本発明のシートを手袋に応用した上面図。 （Ａ）は本発明のシートを紙コップに応用した斜視図、（Ｂ）は本発明のシートを容器に応用した側面図。 （Ａ）は本発明のシートの等価回路を示す図、（Ｂ）は本発明のシートの等価回路を示す図、（Ｃ）は本発明のシートの断面図。 （Ａ）は本発明のシートをベッドに応用した斜視図、（Ｂ）は、大判のシートに複数配置されている本発明のシートを示す模式図。

本発明の実施形態について、以下に説明する。

（実施の形態１）
本発明の発熱機能を有するシートの構成の簡略図を図１（Ａ）に示す。

シート１０上には、アンテナ１１と、アンテナ１１に電気的に接続する受信制御回路１２
と、受信制御回路１２と接続する電源回路１３と、電源回路１３に電気的に接続するヒー
タ駆動回路１５と、ヒータ駆動回路１５に電気的に接続するヒータ１４とを有する。

シート１０の材料としては、断熱材料を用いることが好ましく、繊維体、または樹脂を用
いる。本実施の形態では、シート１０の材料は、ポリエチレンテレフタレート樹脂を用い
る。

伝送方式として電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３５ｋＨｚ以下、及び１３
．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アン
テナ１１として機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）又はらせん状（例えば
、スパイラルアンテナ）に形成する。

ここではコイル状のアンテナを用いているが、アンテナ形状は、周波数や回路配置に合わ
せて設計すればよく、特に限定されない。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は
線状に限られず、電波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状又はこれらを組み合わせた形状
で設けてもよい。

アンテナ１１で受信した電波によって誘導される交流信号は、受信制御回路１２で直流信
号に変換する。受信制御回路１２は、ダイオード及び平滑容量を有する整流回路を少なく
とも含む。本明細書では、アンテナ１１及び受信制御回路１２をアンテナ回路と呼ぶ。

受信制御回路１２で半波整流および平滑化された電圧は、電源回路１３に入力されて電力
が生じる。電源回路１３は、基準電圧回路とバッファアンプとを少なくとも含む。なお、
基準電圧回路やバッファアンプは薄膜トランジスタやＭＯＳトランジスタなどの半導体素
子で構成する。

電源回路１３で生じた電力は、ヒータ駆動回路１５を介してヒータ１４に合わせた信号に
変換し、ヒータ１４に電流を流して発熱させる。シート１０の発熱回路は、ヒータ１４で
ある。電源回路１３で出力される信号を直接ヒータ１４に入力して発熱させることができ
るのであれば、ヒータ駆動回路１５は不要である。また、電源回路１３は半導体素子を有
しており、半導体素子も電気抵抗を有しているため電流を流せば発熱し、電源回路１３で
十分に発熱させることができるのであれば、電源回路は発熱回路と見なすことができ、ヒ
ータ１４も不要である。

安全のため、シート１０を皮膚に接触させて発熱させる場合に生じる低温やけどを防止す
るヒータ制御回路１５とすることが好ましい。

例えば、電源回路１３で生じた電力がヒータ駆動回路１５に比較回路を設け、ある値を超
えないと判断された場合に、ヒータ１４に電流を流して発熱させる。また、発熱させたヒ
ータ１４の抵抗値が温度によって変化する場合、その抵抗値がある値を超えるとヒータ１
４への電流供給をストップする制御スイッチを備えたヒータ駆動回路１５としてもよい。
また、長時間の発熱や、異常発熱を防止するためのリミッタを備えたヒータ駆動回路１５
としてもよい。ヒータ駆動回路１５は、リミッタまたは制御スイッチまたは比較回路を少
なくとも有する構成とする。

この低温やけどを防止するヒータ駆動回路１５により温度センサなしでヒータの自動制御
を行うことができる。

また、アンテナ１１と同じ材料及び同じ工程で作製できるため、蛇行形状の金属膜で構成
されたヒータ１４を用いているが、特に限定されない。作製工程数が増加してもよいので
あれば、ヒータの材料を一対の電極に挟む構造としてもよい。一対の電極に材料を挟む構
造のヒータを用いる場合、下部電極線を平行に複数配置し、下部電極線が配置されている
方向と垂直な方向に上部電極線を複数配置し、下部電極線と上部電極線が交差する箇所に
発熱材料を配置する構成としてもよい。また、発熱材料を一対の電極に挟む構造のヒータ
をアクティブマトリクス状に複数配置して、それぞれスイッチング素子を設けて、ヒータ
を選択して発熱させてもよい。

また、発熱材料として有機ＥＬ材料を用いることができる。一対の電極に挟まれた有機Ｅ
Ｌ材料は、電圧印加により発光させることができ、さらに熱失活によって発熱させること
もできる。従って、一対の電極の一方を透明導電膜とし、シートの材料として透光性の材
料を用いれば、シートの外側に可視光を発光させることができ、ヒータに電流が流れて発
熱していることをユーザーが確認できる。また、故障を目視で確認できるため、シートを
交換できる。

本発明の発熱機能を有するシートの使用例の一例を示す断面図を図１（Ｂ）に示す。

シート１０上に受信制御回路１２に接続する配線１６が設けられており、絶縁膜１９上に
アンテナ１１とヒータ１４が設けられている。なお、配線１６によりアンテナの一端が受
信制御回路１２に接続している。図１（Ｂ）に示すように、受信制御回路１２、電源回路
１３、及びヒータ駆動回路１５は、ダイオード、薄膜トランジスタなどの半導体素子や容
量素子や抵抗素子で構成する場合、同一作製工程でシート上に作製することができる。ダ
イオード、薄膜トランジスタなどに用いる半導体材料としては、シリコンの他に、ＺｎＯ
（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ａ−ＩｎＧａＺｎＯ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｉｎｄｉｕｍ
ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄ
ｅ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）な
どの化合物半導体または酸化物半導体を用いることができる。

また、アンテナやヒータを覆う保護層１７が設けられており、この保護層１７が身体の一
部の皮膚２０と接触する。保護層１７は、熱伝導性の高い樹脂材料を用いることが好まし
く、伝熱緩衝層としても機能する。また、ヒータの加熱により保護層１７を介してアンテ
ナ１１も加熱され、アンテナ１１の存在により保護層１７で均熱を図ることができる。図
１（Ａ）では、アンテナ１１とヒータ１４の間隔を空けて配置しているが、互いの間隔を
より近づけることによってさらに均熱を図ることができる。例えば、アンテナをシートの
外周縁に設け、ヒータを中心部に設け、ヒータをアンテナで囲む配置としてもよい。この
ように熱伝導性の高い樹脂材料からなる保護層でヒータ１４とアンテナ１１との両方を覆
うことは有用である。

また、保護層１７は、平坦化膜としても機能する。同一作製工程でシート上に作製した場
合、保護層１７により、ほとんど表面に凹凸が生じないため、皮膚に保護層１７を接触さ
せた時に保護層１７との接触面に違和感を感じさせない。

発熱機能を有するシート表面を身体の一部の皮膚２０の曲面にあわせるため、固定手段２
１によって押さえることにより固定する。固定手段２１は、サポータ、手袋、靴下、アン
ダーウェアなどの皮膚と接触する装着具である。固定手段２１を用いなくとも、保護層１
７と皮膚２０との間に粘着テープなどの貼着手段を備えて固定してもよい。また、固定手
段２１として両面テープなどの粘着テープを用いてもよく、発熱機能を有するシートの外
側で皮膚２０と粘着テープとを固定してもよい。

また、身体を動かすことによって位置がずれるのを防ぐため、針と糸を使って固定手段２
１に縫い込むことによってさらに固定してもよい。本発明の発熱機能を有するシートはミ
シンを用いることができるほど薄いため、固定手段２１に縫い込んでも目立たない。また
、本発明の発熱機能を有するシートは軽く、縫い込んでも重量にほとんど変化がなく人の
動きの邪魔にもならない。また、本発明の発熱機能を有するシートの電力供給は無線で行
うため、配線コード、スイッチボタンなども不要であり、保護層１７により電極が露出し
ていないため、水や汗が付着しても身体への感電や漏電なども生じない。

本実施の形態では、電磁誘導方式であるので、通信距離が数十ｃｍであり、その範囲内の
発信装置１８から電波を送信する。発信装置１８は、固定型の発信装置であってもよいし
、携帯型の発信装置であってもよいし、複数の発信装置を用いてもよい。また、図２（Ａ
）に示すように、主となる発信装置１８から発信した電波を発信装置１８とシート１０の
間に配置した副発信装置２２で受信し、さらにその副発信装置２２が電波を発信して皮膚
２０に固定されたシート１０に受信させることで、大幅な送信範囲の距離延長を図っても
よい。なお、副発信装置２２は、バッテリーを有し、送受信回路を有する。

なお、発信装置１８は、低温やけどを防ぐため、６時間以上の連続加熱を防止するオフタ
イマー機能を有することが好ましい。また、本実施の形態においては、送信のみの機能で
よいため、発信装置１８の構成は単純なものとすることができる。

本実施の形態では、電磁誘導方式であるため、電波が回り込み、発信装置１８から身体の
一部に配置したシートの発熱回路も加熱することができる。

図１（Ａ）では必要最低限の要素のみを示したが、より細かい自動温度調節を行うため、
さらに温度センサを同一シート上に形成する例を以下に説明する。

図２（Ｂ）に示すように、本発明の発熱機能を有するシート６２０は、非接触でデータを
交信する機能を有し、電源回路６１１、クロック発生回路６１２、データ復調／変調回路
６１３、発熱回路等を制御する制御回路６１４、インターフェイス回路６１５、記憶回路
６１６、データバス６１７、アンテナ６１８、温度センサ６２１、センサ回路６２２、発
熱回路６２３を有する。

電源回路６１１は、アンテナ６１８から入力された交流信号を基に、シート６２０の内部
の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。クロック発生回路６１２は、アンテ
ナ６１８から入力された交流信号を基に、シート６２０の内部の各回路に供給する各種ク
ロック信号を生成する回路である。データ復調／変調回路６１３は、発信及び受信装置６
１９と交信するデータを復調／変調する機能を有する。制御回路６１４は、記憶回路６１
６を制御する機能も有する。また、ＣＰＵを有する制御回路６１４としてもよい。アンテ
ナ６１８は、電波の送受信を行う機能を有する。発信及び受信装置６１９は、送信回路６
２５と、シートとの交信、シートの制御及びそのデータに関する処理を行う制御回路６２
４と、受信回路６２６とを有する。なお、シート６２０は上記構成に制約されず、例えば
、電源電圧のリミッタ回路やペルチェ素子といった他の要素を追加した構成であってもよ
い。

なお、記憶回路６１６は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰ
ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリから選択される１つ又は複数に相当する。

温度センサ６２１は抵抗素子、熱起電力素子、サーミスタなどを用いる。工程数が増加し
ないように薄膜トランジスタと同じ工程で温度センサ６２１を作製することもできる。薄
膜トランジスタのゲート電極やソース配線やドレイン配線などと同じ金属材料（アルミニ
ウム、クロム、モリブデンまたはこれらの合金）を用いて、積層構造の配線を形成する。
積層の金属材料の種類により配線は、温度によって抵抗値が変化する抵抗素子と見なすこ
とができ、温度センサと呼べる。温度センサは幅、長さ、膜厚は、用いる金属材料の比抵
抗と温度係数に基づいて決定すればよい。この温度センサの等価回路を図２（Ｃ）に示す
。

駆動電圧Ｖ１が印加される端子と接地との間には第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２とが直
列に接続されている。第１の抵抗Ｒ１が温度センサに相当する。第１の抵抗Ｒ１は温度に
よって抵抗値が変化するため、出力電圧Ｖ２も変化する。出力電圧Ｖ２の変化の割合が温
度に比例して線形を示す積層構造の配線を用いることが好ましい。なお、第２の抵抗Ｒ２
は固定された抵抗である。

また、温度センサに加えて、他のセンサ（光電変換素子を用いた光センサ）を搭載するこ
ともできる。センサ回路６２２はインピーダンス、リアクタンス、インダクタンス、電圧
又は電流の変化を検出し、アナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して制御回路６１４に
信号を出力する。

より細かい自動温度調節を行うシート６２０の動作の一例を示す。発信及び受信装置６１
９の送信回路６２５から発信された無線信号によりアンテナ６１８を介して電源回路６１
１で電力を形成し、電力の一部を使って発熱回路６２３を発熱させる。また、電力の他の
一部を使って温度センサ６２１及びセンサ回路６２２で温度データの基となる電圧又は電
流の変化を検出し、アナログ／デジタル変換して制御回路６１４に信号を出力する。その
信号を記憶回路６１６で記憶させた後、データ復調／変調回路６１３で復調／変調してア
ンテナから信号を発信及び受信装置６１９に送信する。そして、送信された信号を受信回
路６２６で受け取った発信及び受信装置６１９は、制御回路６２４で温度を算出し、無線
信号の発信を続けるか、停止するかを決定する。

上記動作は、リアルタイムで温度測定を行い、発信及び受信装置６１９とデータの送受信
を行うことによって自動温度調節を行う例である。

発熱機能を有するシートを複数用いて、様々な箇所の加熱を行いたい場合、上記動作では
、ある一つのシートが高温となった場合、発信及び受信装置の無線信号の発信が停止され
るため、全部のシートの加熱が停止されることとなる。

そこで、発熱機能を有するシートにＣＰＵおよび充電可能なバッテリーを設けることによ
って、複数のシートを用いても発信及び受信装置に依存することなく、それぞれの加熱を
自動で調節するように動作させることが好ましい。

独立して自動温度調節を行うシートの動作の一例を示す。発信及び受信装置６１９の送信
回路６２５から発信された無線信号によりアンテナ６１８を介して電源回路６１１で電力
を形成し、電力の一部を使って温度センサ６２１及びセンサ回路６２２で温度データの基
となる電圧又は電流の変化を検出し、アナログ／デジタル変換して制御回路６１４に信号
を出力する。その信号を記憶回路６１６に記憶されたデータと制御回路６１４に設けたＣ
ＰＵで比較することによって正確な温度を算出し、発熱回路６２３に電流を流すか流さな
いかを決定する。また、流さない場合には、電源回路６１１に設けた充電可能なバッテリ
ーに充電する。ＣＰＵを搭載する場合にはより多くの電力が必要となるため、電源回路６
１１に充電可能なバッテリーを設けることが好ましい。

充電可能なバッテリーとしては、二次電池又は蓄電池とよばれるもので、外部電源から得
た電気的エネルギーを化学的エネルギーの形に変換して蓄え、必要に応じて再び電力とし
て取り出す装置であり、リチウム電池、好ましくはゲル状電解質を用いるリチウムポリマ
ー電池や、リチウムイオン電池等を用いる。バッテリーは、薄いことが重要であるため、
シート状に形成された電池を用いることが好ましい。ただし、バッテリーを設けると、作
製工程数が増加し、製造コストが増大するため、バッテリーに代えて、半導体素子と同一
工程で形成できる大容量のコンデンサを用いてもよい。コンデンサは、絶縁した二つの導
体が近接し、二つの導体の一方が正、他方が負の電荷を帯びることでその電気間の引力に
より電荷が蓄えられる装置である。

制御回路６１４にＣＰＵを設けたとしても、非特許文献１に開示されているように薄膜ト
ランジスタで構成したＣＰＵの平面面積は１４ｍｍ×１４ｍｍであり、アンテナやヒータ
の平面面積に比べて十分小さい。

ただし、独立して自動温度調節を行うシートに、タイマーオフ機能を搭載することは困難
であるため、長時間の連続加熱による低温やけどを防止するためのタイマーオフ機能を発
信及び受信装置６１９の制御回路６２４に具備させておくことが好ましい。

また、それぞれのシートの記憶回路に識別データを記憶させ、発信及び受信装置６１９の
制御回路６２４で選択した識別データの交信が行われたシートのみを選択的に発熱の停止
を行うことができる。識別データの交信は、シートへの電力供給の電波とは周波数の異な
る電波を用いる。こうすることでシート毎に加熱する時間や昇温のプログラミングを発信
及び受信装置６１９の制御回路６２４で行うこともできる。なお、異なる電波を用いる場
合、その電波用にアンテナ及び整流回路を別途設ける。

また、本実施の形態では、シート上に薄膜トランジスタ等を含む回路を形成し、その上に
アンテナやヒータを形成する例を示したが、特に限定されず、シート上のアンテナやヒー
タを形成した後、ＳＯＩ技術などを用いたＭＯＳトランジスタを含むシリコンチップを実
装してもよい。勿論、実装する場合には、人体に有害な鉛を含むハンダを用いて接続を行
うわけにはいかないため、鉛フリーハンダや異方性導電接着材などを用いてアンテナやヒ
ータと電気的な接続を行うことが好ましい。ただし、こうして実装されるアンテナとシリ
コンチップの接続部分は、曲げに弱いため、接続部分を守るために硬質の材料からなる平
板で上下から固定することが好ましい。シリコンチップ及び接続部分は１ｍｍ×１ｍｍ程
度とシート全体及びアンテナサイズに比べて十分小さいため、平板も小さくでき、シート
全体のフレキシブル性にほとんど影響がない。

（実施の形態２）
実施の形態１では電磁誘導方式の伝送方式を用いる例を示したが、ここではマイクロ波方
式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）又は２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する
場合の例を以下に説明する。マイクロ波方式の場合、通信距離を数ｍとすることができる
が、電磁誘導方式に比べて指向性が強く、人間の身体や水分に電波が吸収される問題があ
る。

伝送方式として電波方式の一種であるマイクロ波方式を適用する場合、信号の伝送に用
いる電波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すれば
よい。アンテナとして機能する導電膜は例えば、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、
平坦な形状（例えば、スロットアンテナ、パッチアンテナ）等に形成することができる。

また、アンテナに必要な長さは受信に用いる周波数によって異なる。例えば周波数が２．
４５ＧＨｚの場合には、半波長ダイポールアンテナを設けるなら約６０ｍｍ（１／２波長
）、またはモノポールアンテナを設けるなら約３０ｍｍ（１／４波長）とすればよい。特
に好ましくは周波数が９００ＭＨｚの場合に１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下のアンテナを
用いて電波方式により受信を行う。

本実施の形態では、１枚のフレキシブルなシート上に複数の発熱回路を配置する例を示す
。

図３（Ａ）は、１枚のシート３０上に２つのヒータを配置している。それぞれ電気的に絶
縁されており、第１のヒータ３４は、第１の回路部３３と電気的に接続され、第１のアン
テナ３１と第１の回路部３３とが電気的に接続されている。シート３０よりも硬度の高い
樹脂材料の第１のフィルム３２と、シート３０との間に第１のアンテナ３１、第１の回路
部３３、及び第１のヒータ３４が配置されている。第１のフィルム３２は、曲げによる素
子破壊や断線を低減するために設けられている。特に、図３（Ａ）に示すようにアンテナ
形状が細長い場合に有用である。

本実施の形態では、予め、第１のフィルム３２上に第１のアンテナ３１と第１のヒータ３
４とを設けておき、得られた第１のフィルム３２と、第１の回路部３３が設けられたシー
ト３０とを貼り合わせ、導電材料を含む材料を用いてそれぞれ導通させることによって作
製する。第１の回路部３３は、ＳＯＩ技術やＦＳＡ（Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｅｌｆ Ａｓｓ
ｅｍｂｌｙ）技術などを用いて作製した薄い単結晶シリコンを用いたトランジスタを含む
。ＦＳＡ技術とは、水中で凹部を表面に有するフィルム上にシリコンチップをふりまき、
凹部にシリコンチップを配列する技術である。また、ＳＯＩ技術は、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐ
ａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）法で絶縁膜上に形成された
単結晶の半導体膜（ＳＯＩ：Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）をトランジス
タの活性層とする技術である。

また、第２のヒータ４４は、第２の回路部４３と電気的に接続され、第２のアンテナ４１
と第２の回路部４３とが電気的に接続されている。シート３０よりも硬度の高い樹脂材料
の第２のフィルム４２と、シート３０との間に第２のアンテナ４１、第２の回路部４３、
及び第２のヒータ４４が配置されている。第２のフィルム４２も、極端な曲げによる素子
破壊や断線を低減するために設けられている。

図３（Ａ）に示すシート３０を曲げた場合、第１のフィルム３２と第２のフィルム４２の
間で大きく曲げることができる。このようにシート全体が自由に曲がるのではなく、曲げ
る方向をある程度制限することで、アンテナやヒータの断線を防止し、回路部の接続部分
の信頼性を向上させることができる。例えば、回路部の接続部分を中央に配置することで
、極端な曲げによる素子破壊を防止することができる。

また、シート３０の収納において、曲げる方向をある程度制限されていれば、図３（Ｂ）
のように収納容器５０の中に、ロール状に丸めてもアンテナやヒータの断線はほとんど生
じない。また、シート３０の一方の面に貼着手段を設ければ、テープのように用いること
ができる。

なお、マイクロ波方式の場合、人間の身体に電波が吸収されるため、アンテナと発信装置
の間に人間の身体が配置されると、アンテナが受信することができない。

人の片腕を例に図３（Ｃ）を用いて説明すると、人の片腕６０の一方の面に第１のシート
５１を配置し、もう一方の面に第２のシート５２を配置した場合、発信装置５３から発信
したマイクロ波は、第１のシート５１の加熱を行えるが、第２のシート５２にマイクロ波
を送信することは困難である。従って、第１のシート５１及び第２のシート５２の両方を
同時に加熱したい場合には、もう一つ発信装置５４を配置する。また、第１のシート５１
及び第２のシート５２を加熱する場合、交互に加熱するのでもよいのであれば、発信装置
５３を適宜、動かしてマイクロ波を受信させればよい。

また、図３（Ｃ）に示すように主となる発信装置５３から発信した電波を副発信装置５５
で受信し、さらにその副発信装置５５が電波を発信することで、身体に電波を吸収されな
いように回り込ませてもよい。また、副発信装置５５に代えて、マイクロ波を反射する反
射板を配置して回り込ませてもよい。

また、図３（Ａ）の配置に限定されず、より小型化を図る場合には、図４（Ａ）、（Ｂ）
に示すような配置としてもよい。図４（Ａ）、（Ｂ）では、ヒータ８２がアンテナ８１と
絶縁膜８８、８９を介して一部重なる構成を示している。図４（Ａ）中の鎖線Ａ−Ｂの断
面図が図４（Ｂ）に相当する。また、回路部８３はシート８４上に薄膜トランジスタを含
む回路で構成されており、薄膜トランジスタのゲート電極と同じ工程でヒータ８２を作製
している。図３（Ａ）に比べて図４（Ａ）は幅を狭くでき、単一面積当たりに配置するヒ
ータ８２の数を増やすことができる。

また、図４（Ｃ）に示すような配置としてもよい。図４（Ｃ）においては、シート９０上
に第１のヒータ９２が形成され、アンテナ９１と第２のヒータ９４とが同じ材料で形成さ
れている例である。回路部９３は、アンテナ９１と、第１ヒータ９２と第２ヒータ９４と
それぞれ電気的に接続している。第１ヒータ９２と第２ヒータ９４は、異なる面に形成さ
れているため、被加熱体に対して異なる加熱を行うことができる。例えば、被加熱体から
距離が遠い方のヒータのみの加熱を行って弱い加熱を行った後、両方のヒータを加熱して
強い加熱を行うことができる。人の肌を温める場合には、急に加熱するのではなく、徐々
に加熱するほうが刺激やストレスを軽減できる。

また、図４（Ｃ）に示すように、異なる面に２つのヒータを設け、上下に配置された２つ
のヒータの間に回路部を配置することで静電破壊を低減することもできる。

また、図４（Ｄ）は、温度センサ７４を設けた例であり、シート７０上に形成された回路
部７３には温度センサ７４と、ヒータ７２と、アンテナ７１とがそれぞれ電気的に接続さ
れている。温度センサ７４を搭載することで、ヒータの加熱温度制御ができる。また、本
発明において、シートの形状は限定されず、図４（Ｄ）に示すように、外周縁が全て曲線
で構成されているシート７０としてもよい。

（実施の形態３）
本実施の形態では、基板上に薄膜トランジスタ及びコンデンサを含む回路を作製し、剥離
技術を用いて基板から回路を剥離した後、フレキシブルな基材上に回路を配置して半導体
装置、具体的には発熱機能を有するシートを作製する一例を以下に示す。

まず図５（Ａ）のように、絶縁表面を有する基板５３１を用意する。基板５３１は、薄膜
トランジスタを製造する装置に必要な剛性と、プロセス温度に耐えうる耐熱性を備えた基
板を選択する。例えば、基板５３１として、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属
基板、ステンレス基板を用いることができる。本実施の形態では、基板５３１として、サ
イズが６００ｍｍ×７２０ｍｍのガラス基板を用い、１枚のガラス基板を用いて複数の薄
膜トランジスタを作製し、発熱機能を有するシートの大量生産を低コストで行う。

次いで、基板５３１表面に剥離層５３２を形成する。剥離層５３２は、後に形成される積
層体を基板５３１から剥離するために形成する層である。特開２００３−１７４１５３に
記載の技術により、シリコンを活性層とするＴＦＴをフレキシブル基板またはフィルム上
に設けることが可能である。本実施の形態では、剥離層５３２は、タングステン膜を用い
る。なお、フレキシブルなプラスチックフィルム上にＴＦＴを設ける方法は、上述（特開
２００３−１７４１５３）に限定されるものではない。例えば、被剥離層と基板との間に
剥離層を設け、この剥離層を薬液（エッチャント）或いはエッチングガスで除去して被剥
離層と基板とを分離する方法や、被剥離層と基板との間に非晶質シリコン（またはポリシ
リコン）からなる剥離層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して非晶質シリコン
に含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて被剥離層と基板を分離させる
方法などを用いることが可能である。

次いで、剥離層５３２の表面に薄膜トランジスタの下地絶縁膜を構成する絶縁膜５２３を
形成する。絶縁膜５２３は、薄膜トランジスタへの汚染を防ぐため、酸化シリコン、窒化
シリコン、窒化酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等から選ばれた材料を用いて、単層膜、多層膜で形成する
ことができる。これらの膜はＣＶＤ法やスパッタ法で形成することができる。ただし、剥
離層５３２であるタングステン膜と接する絶縁膜５２３に酸素を含まない膜を用いる場合
、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液による酸化処理により
、タングステン膜表面を酸化させて酸化タングステン層を得た後、絶縁膜５２３を成膜し
、後の工程で剥離を行う。

次いで、絶縁膜５２３上に半導体膜を形成し、半導体膜を覆って絶縁膜５２４を形成する
。本実施の形態では、半導体膜としてポリシリコン膜または微結晶シリコン膜または単結
晶シリコン膜を用いる。また、単結晶シリコン膜は、ＳＯＩ技術を用いて、シリコン基板
から得られる薄膜の単結晶シリコン膜を絶縁膜５２３上に接合させてもよい。なお、半導
体膜の半導体材料としては、シリコンの他に、ＺｎＯ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯ、ＩＺＯ、Ｉ
ＴＯ、ＳｎＯなどの化合物半導体または酸化物半導体を用いることができる。半導体膜は
ＴＦＴのチャネル形成領域５３６、不純物領域５３５が形成される半導体層である。また
、半導体膜は、コンデンサ５５２の電極を構成する。

本実施形態では、ＴＦＴをトップゲート構造としたため、絶縁膜５２４はゲート絶縁膜と
して機能する。また、絶縁膜５２４はコンデンサ５５２の誘電体としても機能する。絶縁
膜５２４は、酸化シリコンや窒化酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）の単層膜、多層膜でなり
、厚さは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の範囲とすればよい。これらの絶縁膜はＣＶＤ法また
はスパッタリング法で形成することができる。

次いで、絶縁膜５２４上に第１の導電層５３４を形成し、成膜する。第１の導電層５３
４を構成する導電膜は、単層の導電膜でも、多層の導電膜でもよい。導電膜には、例えば
、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロムから選ばれ
た元素でなる金属、これら元素を組み合わせた合金や、これら元素の窒化物でなる膜を用
いることができる。また、リンなどのドーパントを添加することで導電性を付与されたシ
リコンなどを用いることができる。図５では、第１の導電層５３４としてＴＦＴのゲート
電極と、コンデンサの電極を図示した。また、半導体膜に不純物を添加して、ｐチャネル
ＴＦＴ５５０やｎチャネルＴＦＴ５５１のソース領域またはドレイン領域として機能する
ｎ型またはｐ型の不純物領域５３５と、コンデンサの電極となる不純物領域を形成する。
不純物の添加は、第１の導電層５３４の形成前、または形成後に行うことができる。ある
いは形成前および形成後の双方とも行うこともできる。不純物領域５３５が形成されるこ
とで、半導体膜にチャネル形成領域５３６も形成される。

次いで、基板５３１全面に絶縁膜５２５を形成する。絶縁膜５２５上に第２の導電層５
３７を形成する。絶縁膜５２５は、第１の導電層５３４と第２の導電層５３７を層間で分
離する層間膜である。絶縁膜５２５には、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化窒化シ
リコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）等の無機絶縁膜を用いることができる。また、ポリイミド、アク
リルなどの有機樹脂膜、シロキサンを含む膜を用いてもよい。有機樹脂は感光性、非感光
性のいずれでもよい。絶縁膜５２５は、これらの絶縁材料からなる単層構造でも多層構造
とすることができる。

第２の導電層５３７としては、単層の導電膜でも、多層の導電膜でもよい。導電膜には
、例えば、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロムか
ら選ばれた元素、これら元素を組み合わせた合金や、これら元素の窒化物でなる膜を用い
ることができる。

第２の導電層５３７は、ｐチャネルＴＦＴ５５０やｎチャネルＴＦＴ５５１の配線であり
、アンテナとの接続電極５３８、発熱体との接続電極５３９も同時に形成する。図５では
、ＴＦＴに接続された配線と、アンテナ５１１や発熱体５１４と接続するための接続電極
のみを図示した。また、第２の導電層５３７を形成する前に、第２の導電層５３７を下層
の第１の導電層５３４や半導体膜に電気的に接続するために、絶縁膜５２４、５２５にコ
ンタクトホールが形成される。なお、曲げによる断線を防ぐため、複数のコンタクトホー
ルを設けて、複数箇所で電気的接続が行われるようにする。

次いで、ｐチャネルＴＦＴ５５０やｎチャネルＴＦＴ５５１やコンデンサ５５２を含む
回路部上に絶縁膜５２６が形成される。絶縁膜５２６は、回路部による凹凸を平滑化して
、平坦な表面を形成できる平坦化膜として形成することが好ましい。そのため、材料を塗
布または印刷し、しかる後、この材料を硬化することで形成できるポリイミド、アクリル
などの有機樹脂膜、シロキサンを含む膜を用いることが好ましい。また、絶縁膜５２６は
単層構造ではなく、これらの有機樹脂膜などを上層に、酸化シリコン、窒化シリコンまた
は酸化窒化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）等の無機絶縁膜を下層にした多層構造とすることが
できる。

なお、ｐチャネルＴＦＴ５５０やｎチャネルＴＦＴ５５１やコンデンサ５５２を含む回路
部には、ＴＦＴ及びコンデンサの他、抵抗や、ダイオードなどが同時に作製されている。
ｐチャネルＴＦＴ５５０とｎチャネルＴＦＴ５５１を用いればＣＭＯＳ回路を構成するこ
とができる。また、ＣＰＵも回路部に作製することが可能である。回路部の厚さは、３μ
ｍ〜５μｍ程度に薄く形成することができる。なお、回路部のＴＦＴの構造は図５（Ａ）
の構造に限定されるものではない。例えば、回路部のＴＦＴを１つの半導体層に対して複
数のゲートを設けたマルチゲート構造とすることもできる。また、半導体層にチャネル形
成領域に隣接して低濃度不純物領域のような高抵抗領域を形成することができる。また、
トップゲート構造の代わりに、ボトムゲート構造とすることもできる。

次いで、絶縁膜５２６上に第３の導電層５４０を形成する。第３の導電層５４０を設ける
ことで、後に形成するアンテナや発熱体と電気的な接続を確実に行うことができる。また
、第３の導電層５４０は、密着性を向上させるために設ける導電膜、例えばチタン膜やモ
リブデン膜であり、特に密着性が十分にある場合は設けなくとも良い。

次いで、アンテナ５１１及び発熱体５１４を形成する。アンテナ５１１及び発熱体５１４
は、導電膜をスパッタ法や蒸着法で形成した後エッチングで所望の形状に加工する方法や
、スクリーン印刷法、液滴吐出法などのエッチングを用いない方法で形成することができ
る。前者の方法のほうがより薄いアンテナ５１１及び発熱体５１４を作製することができ
る。アンテナ５１１及び発熱体５１４には銅、銀、金、アルミニウム、チタン、クロムな
どが用いられる。さらにこれらの金属または合金に加え、樹脂を含ませることによって曲
げに強いアンテナ５１１及び発熱体５１４を実現できる。作製方法には特段の制約はなく
、スパッタリング法、スクリーン印刷法、液滴吐出法等を用いることができる。本実施の
形態では、蒸着マスクを用いて、クロムを選択的に蒸着することによって、アンテナ５１
１及び発熱体５１４を形成する。

本実施の形態では、工程数削減のため、アンテナ５１１及び発熱体５１４を同時に形成す
る例を示したが、スクリーン印刷法により銀を含むエポキシ樹脂からなる発熱体５１４を
形成した後、インクジェット法により銀ナノペーストを用いてアンテナ５１１を形成して
、それぞれの機能に適した材料を用いてもよい。

また、アンテナ５１１の材料にアルミニウム膜を用い、第３の導電層５４０としてモリブ
デン膜を用いた場合、工程数を増加させることなく、アルミニウム膜とモリブデン膜との
積層構造の配線を温度センサとして別途形成することができる。温度センサを設けること
によって、発熱体の制御を細かく行うことができる。本実施の形態では、回路部にリミッ
タを設けることで、発熱体に流れる電流の上限を制限する。

次いで、アンテナ５１１及び発熱体５１４を覆う保護層５２７を形成する。保護層５２７
は、後に記載する剥離工程において回路部およびアンテナ等の損傷を抑えるため、素子層
を保護する。保護層５２７には簡便な形成手段、例えば塗布法、スプレー法などで形成で
きる材料を選択することが好ましい。これらの条件を全て兼ね備えた材料として、保護層
５２７を樹脂で形成することが好ましい。例えば、保護層５２７に用いる樹脂として、熱
伝導性の高い樹脂材料が好適であり、樹脂の材料としてはポリフェニレンスルホン樹脂が
挙げられる。保護層５２７に熱伝導性の高い樹脂材料を用いることで、発熱体で発生させ
た熱を効率よく取り出すとともに、温度分布を均一にすることができる。保護層５２７は
アンテナ５１１および発熱体５１４を保護するために十分な機械的強度を有するとともに
、表面の平滑性を確保することができる。

以上により、基板５３１上に回路部を含む積層体の作製が完了する。この段階での断面
図が図５（Ａ）に相当する。なお、回路部は、アンテナで受信した電波を電力に変換する
回路（共振回路や電源回路等）や、発熱体の発熱を制御する制御回路（リミッタ回路等）
を少なくとも含んでおり、電波を電力に変換する回路はコンタクトホールを介してアンテ
ナと電気的に接続されており、発熱体の発熱を制御する制御回路は、コンタクトホールを
介して発熱体と電気的に接続されている。

次いで、図５（Ｂ）に示すように、開口部５４０を形成する。開口部５４０は剥離層５３
２に達するか、剥離層５３２を貫通するように形成される。開口部５４０の形成方法は、
ダイサーやワイヤソーなどで物理的に積層体を切断する方法、また、レーザービームを照
射したレーザーアブレーションを用いて積層体を切断する方法、エッチングにより形成す
る方法が採用できる。このうち、レーザーアブレーションによる切断方法が、短時間で処
理が行え、他の方法よりもアンテナ５１１や回路部に与えられる衝撃が小さいため好まし
い。

また、開口部５４０を形成することで、積層体の側面が形成される。また、保護層５２
７と共に積層体を分割しているため、絶縁膜５２３〜５２６でなる積層膜の側面と保護層
５２７の側面とを揃うように形成することができる。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、保護層５２７の上面に支持基材５４１を取り付ける
。支持基材５４１は、積層体５２２を可撓性基材５１３に転置するまで積層体５２２を支
持するための基材である。そのため、支持基材５４１は積層体５２２から除去することが
容易な基材が選択される。例えば、支持基材５４１として、通常の状態ではその接着力が
強く、熱を加える、または光を照射することによりその接着力が弱くなる性質を有する基
材を用いるとよい。例えば、加熱することにより接着力が弱くなる熱剥離テープや、紫外
光を照射することにより接着力が弱くなるＵＶ剥離テープ等を用いるとよい。また、通常
の状態で接着力が弱い弱粘性テープ等を用いることができる。

また、ここでは、開口部５４０を形成した後、支持基材５４１を取り付けた例を示したが
、先に支持基材５４１を取り付けた後、支持基材５４１を貫通する開口部を形成してもよ
い。

次いで、剥離層５３２の内部や、剥離層５３２に接する層との界面における分子の結合
力を弱めて基板５３１から積層体５２２を分離する。本実施の形態では、物理的手段によ
り剥離する。物理的手段とは、力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネ
ルギー（機械的エネルギー）を変化させる手段を指しており、その手段は、代表的には機
械的な力を加えること（例えば人間の手や把治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転さ
せながら分離する処理）である。支持基材５４１に力を加えることで、図５（Ｄ）に示す
ように、基板５３１から積層体５２２を分離することができる。

剥離層５３２の内部などで、分子の結合力を弱める方法には、剥離層５３２に予め分子
の結合力を弱い部分が形成されるようにする方法や、剥離層５３２を形成してから、分子
の結合力を弱める加工をする方法がある。

また、開口部５４０を形成することで、保護層５２７が縮もうとする力が剥離層５３２
に加わり、剥離層５３２と絶縁膜５２３の界面や、剥離層５３２の内部で剥離を進行させ
ることができる。

次いで、図６（Ａ）に示すように、基板５３１を剥離した積層体５２２の底面、即ち絶縁
膜５２３の露呈している面に、可撓性基材５１３を固定する。可撓性基材５１３は基材フ
ィルムと接着層との積層構造を有する。基材フィルムは、樹脂材料を用いることができ、
例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロ
ニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミドを用いることができる。また、基材
フィルムは、接着性合成樹脂フィルムであるアクリル樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹
脂、ビニル共重合樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。本実施の形態では、効率
よく発熱を取り出すために、可撓性基材５１３は熱伝導性の低い断熱材料（ポリエチレン
樹脂）を用いる。

可撓性基材５１３は、基板５３１を除去した積層体５２２の面を平滑にする機能を有する
。可撓性基材５１３には、基材フィルムの厚さが２μｍ以上であり、可撓性基材５１３全
体の厚さ（基材フィルムと接着層の合計の厚さ）が２０μｍ以下の薄い基材を用いること
ができる。

次いで、支持基材５４１を積層体５２２から剥がす。そして、所望の形状に可撓性基材５
１３を切断することによって、複数の積層体５２２をそれぞれ切り分ける。以上の手順に
より、図６（Ｂ）に示す半導体装置５０１が完成する。

また、切断しない場合には、６００ｍｍ×７２０ｍｍのガラス基板を用いたため、ほぼ同
じサイズのシートを作製することもできる。

なお、半導体装置５０１の表面は、二酸化シリコン（シリカ）の粉末により、コーティ
ングされていてもよい。コーティングにより、高温で高湿度の環境下においても防水性を
保つことができる。また、基材フィルムの表面は、インジウム錫酸化物等の導電性材料に
よりコーティングされていてもよい。コーティングした材料によって、基材フィルムに電
荷がたまるのを防止できるため、回路部を静電気から保護することができる。その表面は
、炭素を主成分とする材料（例えば、ダイヤモンドライクカーボン）によりコーティング
されていてもよい。コーティングにより強度が増し、半導体装置の劣化や破壊を抑制する
ことができる。

また、図６（Ｂ）に示したアンテナ５１１は、スパイラル構造のアンテナであり、発信装
置からの通信信号により形成される磁界中に半導体装置５０１を置くと、アンテナ５１１
と共振回路により、誘導起電力を生じる。誘導起電力は、電源回路のコンデンサ５５２に
より保持される。また、コンデンサ５５２によって誘導起電力の電位が安定化されてされ
る。回路部の各回路に電源電圧として供給される。そして、発熱体５１４を加熱すること
によって保護層５２７を加熱し、保護層５２７と接するアンテナも加熱され、均一な加熱
温度分布を有する半導体装置となる。

また、図６（Ｂ）に示したアンテナ５１１は、スパイラル構造のアンテナの例であるが、
他の構造のアンテナを用いることもできる。例えば、実施の形態２に示すように、ダイポ
ールアンテナ等の線状のアンテナとすることができる。アンテナの長さ、形状、大きさな
どは半導体装置５０１の通信距離などに応じて適宜に選択される。

また、図６（Ｂ）に示した発熱体５１４は、アンテナと同じ工程で形成した電気抵抗を有
する金属線の例であるが、第２の導電層５３７と同じ工程で形成した金属配線、第１の導
電層５３４と同じ工程で形成した金属配線、不純物領域５３５と同じ半導体膜で形成した
配線などで発熱体を形成することもできる。また、これらの金属線をコンタクトホールで
電気的に接続し、発熱体を複数の材料で構成して電気抵抗を高めてもよい。また、工程数
が増えるが、発熱体５１４に代えて、他の構造の発熱回路を用いることもできる。

また、図７に示すように、ラミネート装置を用いて、積層体５２２の底面と上面だけでな
く側面をも一対の可撓性基材５６０、５６１で封止することもできる。可撓性基材５６０
、５６１は、両方とも、基材フィルムの厚さが２μｍ以上であり、可撓性基材全体の厚さ
（基材フィルムと接着層の合計の厚さ）が２０μｍを超えないような薄い基材を用いるこ
とができる。このような厚さの可撓性基材を選択することで、図７に示すように可撓性基
材を２つ用いても、半導体装置５０１の厚さを、５０μｍ以下、さらに薄く４０μｍ以下
にすることが可能である。

また、可撓性基材に代えて繊維体を用いることもできる。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示
す断面図を用いて、繊維体を用いる方法を説明する。図５（Ｄ）の工程の後、絶縁膜５２
３の露呈している表面に繊維体５５３を配置する。この段階の図が図８（Ａ）に相当する
。繊維体５５３は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布
であり、絶縁膜５２３の露呈している表面全面を覆う。高強度繊維としては、具体的には
引張弾性率が高い繊維である。または、ヤング率が高い繊維である。高強度繊維の代表例
としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリ
エチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガ
ラス繊維、または炭素繊維である。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス
、Ｑガラス等を用いたガラス繊維を用いることができる。なお、繊維体５５３は、一種類
の上記高強度繊維で形成されてもよい。また、複数の上記高強度繊維で形成されてもよい
。

また、繊維体５５３は、繊維（単糸）の束（以下、糸束という。）を経糸及び緯糸に使
って製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織
布で構成されてもよい。織布の場合、平織り、綾織り、しゅす織り等適宜用いることがで
きる。

糸束の断面は、円形でも楕円形でもよい。繊維糸束として、高圧水流、液体を媒体とした
高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした繊維糸
束を用いてもよい。開繊加工をした繊維糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を
削減することが可能であり、糸束の断面が楕円形または平板状となる。また、繊維糸束と
して低撚糸を用いることで、糸束が扁平化やすく、糸束の断面形状が楕円形状または平板
形状となる。このように、断面が楕円形または平板状の糸束を用いることで、繊維体５５
３の厚さを薄くすることが可能である。このため、薄型の半導体装置を作製することがで
きる。繊維の糸束径は４μｍ以上４００μｍ以下、さらには４μｍ以上２００μｍ以下で
あれば、回路部の保護を行うことができる。

なお、本明細書の図面においては、繊維体５５３は、断面が楕円形の糸束で平織りした
織布で示されている。また、図面においてＴＦＴが繊維体５５３の糸束よりも大きいが、
ＴＦＴが繊維体５５３の糸束よりも小さい場合もある。

次に、図８（Ｂ）に示すように、繊維体５５３及び積層体５２２上に有機樹脂層５５４を
形成する。有機樹脂層５５４はエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂
、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いること
ができる。また、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素
樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性
樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を用いることで、熱処理により繊維体を素子層
に固着することが可能である。

有機樹脂層５５４の形成方法としては、印刷法、キャスト法、液滴吐出法、ディップコー
ト法等を用いることができる。

このとき、有機樹脂層５５４中の有機樹脂を繊維体５５３に含浸させる。即ち、繊維体５
５３は有機樹脂層５５４中に含まれる。このようにすることで、繊維体５５３及び有機樹
脂層５５４の密着力が高まる。

次に、有機樹脂層５５４を加熱して、有機樹脂層５５４の有機樹脂を可塑化または硬化す
る。なお、有機樹脂が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化
した有機樹脂を硬化する。

そして、支持基材５４１を積層体５２２から剥がす。

以上の工程で、繊維体５５３上に積層体５２２を設けることができる。繊維体５５３を含
む有機樹脂層５５４により高温高湿の環境に対して信頼性を向上させることができる。さ
らに、保護層５２７の露呈している表面に繊維体５５５を配置し、有機樹脂層５５６を形
成することが好ましい。この場合、有機樹脂層５５６または繊維体５５５の糸束内に高熱
伝導性フィラーを分散させる。高熱伝導性フィラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホ
ウ素、窒化珪素、アルミナ等がある。また、高熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金
属粒子がある。導電性フィラーが有機樹脂または繊維糸束内に含まれることにより発熱体
５１４の発熱を外部に放出しやすくなる。

また、可撓性基材に代えて紙を用いることができる。図９に示す断面図を用いて、複数の
半導体装置５０１を紙に抄き込む方法を説明する。本実施形態の紙は、多層紙として形成
され、紙層と紙層の間に複数の半導体装置５０１が抄き込まれる。

まず、パルプを水に溶かした紙料を用意する。紙料を均一に攪拌し脱水して、湿紙５７１
を形成する（図９（Ａ）参照）。

層間強度を向上させるために、湿紙５７１の一方の面に、燐酸エステル化澱粉などの澱粉
やカチオン性ポリアクリルアミド等を噴霧する。その後、層間補強剤として澱粉などを噴
霧した表面に、半導体装置５０１を並べる（図９（Ｂ）参照）。なお、図９では、１枚の
紙に３つの半導体装置５０１を抄き込む例を示しているが、１枚の紙に３つ以上の複数の
半導体装置５０１を抄き込むこともできる。

別に用意した湿紙５７２を湿紙５７１にのせて、湿紙５７１と湿紙５７２をプレスして、
湿紙５７１と湿紙５７２を抄き合わせる。半導体装置５０１が湿紙５７１、５７２になじ
むように、半導体装置５０１の表面を親水性とすることが望ましい。そのため、例えば、
保護層５２７の表面をプラズマ処理、コロナ処理などを施して、親水性に改質する、また
親水性を高めるようにすることが好ましい。保護層５２７の表面を処理するタイミングは
、積層体５２２を分割する前でも、分割した後のいずれでもよい。

湿紙５７１と湿紙５７２をプレスした後、乾燥することで、紙層５７３と紙層５７４の間
に半導体装置５０１が抄き込まれた紙５７５が形成される。なお、半導体装置５０１のア
ンテナ５１１や発電体５１４や回路部の導電層が反射率の高い材料で形成されるため、紙
５７５の色が白かったり、薄かったりする場合は、抄き込まれた半導体装置５０１が目立
つおそれがある。半導体装置５０１が目立たないようにするため、発電体５１４やアンテ
ナ５１１や導電層の表面に凹凸を形成する。表面に生じた凹凸により、発電体５１４やア
ンテナ５１１や導電層の表面で光が乱反射されて、表面が白濁したように見えることから
、半導体装置５０１を目立たなくする効果が得られる。例えば、アルミニウムは加熱する
ことで表面に凹凸を生じる。

なお、図９では紙５７５は２層の多層紙としたが、３層以上の多層紙としてもよい。半導
体装置５０１を紙に抄き込む方法は、多層に抄紙する方法が好適である。それは、半導体
装置５０１を抄き込む位置の制御が容易であるからである。例えば、半導体装置５０１を
水に溶かした紙原料中に沈める方法では、厚さ方向の位置を制御することが難しく、厚さ
方向の位置を制御するために半導体装置５０１の比重と紙秤量を均衡させる必要があり、
様々な種類の紙に半導体装置５０１を抄き込むことは難しくなる。一方、多層抄紙であれ
ば、厚さ方向の位置制御について問題が無い。

上述した作製方法により、大面積のガラス基板を用いて、半導体装置を大量生産すること
ができ、１つ当たりの単価を安くできるため、使い捨ての用途に用いることができる。特
に、医療、美容、食品包装などの分野において、シートを衛生上取り替えることが好まし
い場合に本発明は有用である。なお、半導体装置の作製現場は、清浄であり、医療、美容
、食品包装などの分野において、衛生上問題ない。

また、本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることがで
きる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、アンテナを複数設ける例を示す。図１０（Ａ）にブロック図の一例を
示す。

半導体装置４００は第１のアンテナ４０１、第２のアンテナ４０２、制御回路４０３、感
温部４０４、センサー回路４０７、整流回路４０９、発熱体４１０、発振回路３０２、変
調回路３０３、復調回路３０４、論理回路３０５、ＡＤ変換回路３０６、メモリ回路３０
８、充電回路３１０、バッテリー３１１、安定化電源回路３１２を有する。

本実施の形態においては、電力を受信する第１のアンテナ４０１と信号を受信する第２の
アンテナ４０２とを有している。このように機能によってアンテナを使い分けることによ
って、電力を送るための電波の周波数と、信号を送るための電波の周波数とを分けること
ができる。たとえば電力を送るための電波の周波数を１３．５６ＭＨｚとして磁界を用い
て伝送し、信号を送るための電波の周波数を９５０ＭＨｚとして、電界を用いて伝送する
ことができる。周波数及び磁界、電界を使い分けることによって、電力伝送は近距離のみ
の通信とし、信号伝送は遠距離も可能なものとすることができる。９５０ＭＨｚで電力を
送った場合、遠方まで大電力が伝送され、他の無線機器の受信妨害を起こす可能性がある
。そのため、近距離で済む場合には周波数を下げ、磁界を使用した伝送をおこなった方が
よい。

本実施の形態の半導体装置４００の動作を以下に説明する。第１のアンテナ４０１で受信
した交流信号は、整流回路４０９に含まれるダイオードにより半波整流され、平滑容量に
よって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路３１０は動作し、バッテリー
３１１に充電を行う。バッテリー３１１は薄膜二次電池や大容量のコンデンサを用いるこ
とができる。

バッテリー３１１は、フレキシブルな二次電池として活用できる厚さ１μｍ〜数μｍのリ
チウムイオン電池を用いることが好ましい。その作製方法は、基板上に電極となる集電体
薄膜を成膜する。集電体薄膜は、負極活物質層と密着性が高いこと、また抵抗が小さいこ
とが求められる。具体的に集電体薄膜として、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム
などを用いる。そして、電体薄膜上に負極活物質層を成膜する。負極活物質層は、酸化バ
ナジウムなどを用いる。そして、負極活物質層上に固体電解質層を成膜する。固体電解質
層はリン酸リチウムなどを用いる。そして、固体電解質層上に正極活物質層を成膜する。
正極活物質層はマンガン酸リチウムなどを用いる。コバルト酸リチウムやニッケル酸リチ
ウムを用いても良い。正極活物質層上に電極となる集電体薄膜を成膜する。集電体薄膜は
正極活物質層と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケ
ル、バナジウムなどを用いることができる。これらの各薄膜層はスパッタ技術を用いて形
成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。それぞれの厚さは０．１ｕｍ〜３ｕｍが望ま
しい。

次にリチウムイオン電池の充電時、放電時の動作を説明する。充電時には、正極活物質層
からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層を介して負
極活物質層に吸収される。このときに、正極活物質層から外部へ電子が放出される。放電
時には、負極活物質層からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固
体電解質層を介して、正極活物質層に吸収される。このとき負極活物質層から外部に電子
が放出される。この様にして薄膜二次電池は動作する。このような薄膜二次電池を使用す
ることにより、小型、軽量なバッテリーを構成することができる。

バッテリー３１１の出力電圧は安定化電源回路３１２で安定化され、安定化された後の電
圧をそれぞれの回路、具体的には制御回路４０３、発振回路３０２、変調回路３０３、復
調回路３０４、論理回路３０５、ＡＤ変換回路３０６、センサー回路３０７、またはメモ
リ回路３０８に供給する。

充電部４０６は、少なくとも充電回路３１０、バッテリー３１１、安定化電源回路３１２
を有し、充電および給電を制御する。また、充電部４０６には、バッテリー３１１への過
充電を防ぐ制御回路を有することが好ましい。

そして、リミッタを含む制御回路４０３を介して発熱体４１０に電流を印加して発熱を開
始する。制御回路４０３は、何らかの原因で大電流が流れて急激に発熱体４１０が発熱し
ないように制御する。

また、第１のアンテナおよび第２のアンテナの配置や、発熱体４１０、感温部４０４など
の配置の関係を図１０（Ｂ）に示す。

本実施の形態では、発熱体４１０の近くに感温部４０４を配置し、発熱体４１０近傍の温
度の変化を感温部４０４で測定する。半導体装置４００を人の肌に接触させた場合、人の
体温を測定するのではなく、発熱体４１０近傍の温度を測定することで低温やけどを防止
することができる。人の体温や皮膚の表面温度を正確に測定するには、さらに素子や構造
体を追加しなければならず、工程数が大幅に増加してしまう。また、皮膚の表面温度測定
のためにさらに電力を要することとなる。また、加熱しすぎた場合、皮膚の表面温度を測
定した後、加熱を停止することは手遅れであり、低温やけどが生じてしまう。

また、発熱体４１０と感温部４０４は、互いの配置を近づけ、さらに熱伝導性の高い保護
層で覆うことで、発熱体４１０近傍の温度の測定を正確に行うことができる。本発明にお
いては、肌と接触させる面から発熱体４１０までの距離よりも感温部４０４から発熱体４
１０までの距離を短くする。そのため、半導体装置４００を人の肌に接触させる場合、半
導体装置４００の外表面の肌の接触面には伝熱緩衝層を設ける。伝熱緩衝層を設けること
によって、肌と接触させる面から発熱体４１０までの距離よりも感温部４０４から発熱体
４１０までの距離を短くし、いち早く温度上昇を感知して低温やけどを防止することがで
きる。また、発熱体４１０を加熱させた場合、伝熱緩衝層により、半導体装置４００の外
表面の肌の接触面の温度が局所的に加熱されないようにすることができる。

発熱体４１０の温度上昇により、感温部４０４の抵抗値が変化する。本実施の形態では、
感温部４０４は、蛇行させたパターンを有する金属抵抗体を用いる。感温部４０４は、金
属抵抗体に限定されず、センサとして機能するのであれば、感温部の抵抗体として、Ａｕ
、Ａｇ，Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属や、半導体材料や、ＣｏＯ−ＮｉＯ−ＭｎＯを主成分
とするスピネル構造セラミックス等からなるサーミスタを薄膜状にして用いることもでき
る。この抵抗値の変動をセンサー回路４０７で電気信号に変換する。

外部と通信を行う信号はキャリア（搬送波）を変調して、伝送される。従って半導体装置
４００は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨ
ｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるも
のではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、こ
れも特に限定はされない。

第２のアンテナ４０２に入力された信号は復調回路３０４で復調される。復調された信号
は論理回路３０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路３０
５においてデコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号など
でエンコードして送信していれば、それを論理回路３０５はデコードする。デコードされ
たデータはＡＤ変換回路３０６、センサー回路４０７に送られ、それに従いＡＤ変換回路
３０６、センサー回路４０７は動作する。

センサー回路４０７を動作させることによって、半導体装置４００は温度情報を検出する
ことができる。ここで温度情報とは、感温部４０４から得られる抵抗値であるが、これに
は限定されない。センサー回路４０７はその温度情報を電気信号に変換する役割を持つ。
センサー回路４０７の出力はＡＤ変換回路３０６によって、デジタル信号に変換される。
ＡＤ変換回路３０６の出力信号は論理回路３０５で演算される。エンコードが必要な場合
は論理回路３０５でエンコードされる。論理回路３０５の出力は変調回路３０３で変調さ
れ、第２のアンテナ４０２より電波として放出される。なお、変調回路３０３は発振回路
３０２の出力と論理回路３０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。

放出された電波が受信装置で受信され、得られた温度情報が所定の温度範囲内であれば、
送信装置が第１のアンテナ４０１への電波の送信を続ける。また、得られた温度情報が温
度範囲を超えれば、送信装置が第１のアンテナ４０１への電波の送信を停止する。本実施
の形態においては、充電部４０６を介して発熱体４１０に電流を印加する例としているた
め、第１のアンテナ４０１への電波の送信を停止しても充電部の充電量がつきるまで発熱
体４１０を加熱する。従って、電波の送信が停止された場合、発熱体４１０への電流の印
加を停止するスイッチを制御回路４０３に設けることが好ましい。さらに、発熱体４１０
への電流の印加を停止した後、充電部の充電量がつきるまで発熱体４１０を冷却するペル
チェ素子を発熱体近傍に別途設けて、ペルチェ素子を動作させることが好ましい。本実施
の形態においては、充電部４０６を介して発熱体４１０に電流を印加する例としているが
特に限定されない。

メモリ回路３０８はセンシングした温度情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メ
モリであることが望ましいがそれには限定されない。センシングした温度情報を蓄えるこ
とによって、温度が変化せず同じ場合には、送信を停止して消費電流を抑えることができ
る。また、電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を
果たす。メモリ回路３０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、Ｆ
ｅＲＡＭなどであっても良い。

半導体装置４００を複数用いて、人の腕を加熱するサポータタイプの例を図１１（Ａ）に
示す。

人の腕４５０の曲面に対して、複数の半導体装置４００が配置されたフレキシブルなシー
ト４５４を接して設けている。複数の半導体装置４００への電力供給は、発信装置４５１
から発信される電波により供給される。供給された電力により半導体装置４００のぞれぞ
れに搭載された発熱回路を発熱させる。また、シート４５４と人の腕４５０の接触面が低
温やけどを起こさないように半導体装置４００に設けられた制御回路、または発信装置４
５１でシート４５４を自動制御する。

発熱回路の温度の変化を感温部で測定し、測定された温度情報をセンサー回路で電気信号
に変換し、その電気信号に基づくデータを半導体装置４００から発信装置４５１に送信す
る。発熱回路の温度測定は、常時行い、温度変化があった場合に送信する。発信装置４５
１は、送られたデータが所定の温度範囲内であるかを判定し、電波の送信または停止を選
択する。

発信装置４５１は、表示部４５３、及び操作スイッチ４５２を有しており、半導体装置４
００の温度管理を使用者が制御することもできる。発信装置４５１からの無線信号の発信
の間隔を調節することによって、発熱回路の温度上昇曲線の傾きを調節することもできる
。さらに、発信装置４５１には、低温やけどを防止するためタイマー機能を持たせること
が好ましい。

また、半導体装置４００のそれぞれにシリアル番号を付与し、メモリ回路に記憶させて半
導体装置４００のシリアル番号を識別させることにより、それぞれの半導体装置の発熱回
路の調節も行うことができる。この場合、シリアル番号の識別では、電力供給の無線信号
とは異なる周波数の信号を用いて、電力供給の無線信号を受信するアンテナとは異なるア
ンテナで受信させる。人の身体は、皮下脂肪の厚さ、血管の配置などにより、部位によっ
て温度上昇の傾向が異なるため、細かい温度制御ができることが望ましい。

本発明の半導体装置は、発熱回路に加えて制御回路などを搭載しているため、自動で細か
い温度制御を行うことができる。また、半導体装置４００の平面積を小さくし、タイル状
に複数並べて配置し、それぞれの温度制御を細かく行うことができる。また、半導体装置
４００の平面積を小さくし、タイル状に複数並べて配置することで、半導体装置４００自
体の曲げを抑え、それぞれの半導体装置の間を曲げて、曲げに強い発熱機能を有するシー
トにすることができる。また、シート４５４に伸縮性に優れた材料を用い、半導体装置４
００の平面積を小さくし、タイル状に複数並べて配置して、それぞれの半導体装置の間を
伸縮させることで、腕４５０の動きを妨げない発熱機能を有するサポータを提供すること
ができる。

また、発熱回路を覆う保護層の厚さや可撓性基材の厚さを２０μｍ以下と薄くして、発熱
回路と皮膚との距離を短縮することもでき、素早い加熱も可能である。

また、図１１（Ａ）に示した図では、アンテナなどの回路が目視できる例を示したが、シ
ート４５４の材料を遮光する材料を選択すれば、目立たなくすることもできる。また、半
導体装置４００に用いる回路に薄膜トランジスタを用いれば、表面に凹凸もほとんどない
シートを実現することができる。また、皮膚に違和感を感じさせない材料、例えば紙を用
いて、実施の形態３に示したように半導体装置４００を覆うこともできる。また、シート
４５４には、制御回路が設けられているため、火災の恐れはなく、安全に用いることがで
きる。

ここでは腕を例に説明したが、首、肩、腰、足、など身体の一部を覆うサポータタイプの
半導体装置を提供することもできる。

また、耳を覆う耳当て、ここでヘッドフォン４６０に適用した例を図１１（Ｂ）に示す。
図１１（Ｂ）においては、露出しているスピーカ部分４６７の回りに図中に点線で示した
リング状のシート４６１を覆ってスポンジ４６６が設けられている。耳と接触するのはス
ポンジ４６６であるが、スポンジ４６６を介してシート４６１に搭載された発熱回路で両
耳を加熱する。シート４６１は電気配線でヘッドフォン４６０と接続されていないので、
ヘッドフォン４６０から取り外し、交換可能である。また、シート４６１は薄いため、ヘ
ッドフォン４６０の重量がほとんど変化しない。

ヘッドフォン４６０は、オーディオプレーヤ４６２から送信される無線信号を受信する受
信回路と、受信した音楽データを格納する記憶回路と、記憶回路から音楽データを順次読
み出してスピーカを駆動する回路とを有している。

さらに、ヘッドフォン４６０は、電池を内蔵し、シート４６１に搭載された発熱回路を加
熱するための電力供給用の無線信号も送信する回路を有する。

オーディオプレーヤ４６２は、ヘッドフォン４６０に音楽データを無線で送信する回路と
、表示部４６５と、操作ボタン４６４と、記憶部４６３と、二次電池とを有している。

また、オーディオプレーヤ４６２は、音楽データとは別に、シート４６１に搭載された発
熱回路を制御するための制御用の無線信号も送信することができる。

オーディオプレーヤ４６２を主となる発信装置として機能させ、ヘッドフォン４６０を副
発信回路として機能させることができる。オーディオプレーヤ４６２から発信した電波を
ヘッドフォン４６０で受信し、さらにそのヘッドフォン４６０が電波を発信してシート４
６１に受信させる。こうすることで、身体に電波を吸収されないように回り込ませ、左右
の耳を加熱することができる。

このように無線信号を発信する携帯機器に発熱機能を有するシートを無線で制御可能な送
信回路を設けることによって、常時身につけている携帯機器（携帯電話など）を用いて発
熱機能を有するシートの利用ができる。また、携帯電話に用いる場合は、ヘッドフォン４
６０にマイクを別途設けることで通話可能とすることもできる。

このヘッドフォン４６０は、寒冷地での作業、船上での作業、山岳での山登り、ウィンタ
ースポーツ、冬のジョギングなどで用いる。

また、帽子に本発明の半導体装置を設けることで、発信装置から電力を供給して頭部を加
熱することができる。また、本発明の半導体装置を美容のためのフェイスマスクとして顔
の加熱に用いることもできる。また、疲れ目を回復させるため、目の回りに本発明の半導
体装置を配置して、発信装置から電力を供給して加熱し、目の回りの血流をよくすること
もできる。このように本発明の半導体装置を顔の加熱に用いても、部位に合わせて温度の
微調節が可能であり、有用である。また、電波を熱に変え吸収することができるため、何
らかの原因で放射された電波が人の健康に悪影響を与えることを低減することができる。
特に、頭部において、本発明の半導体装置を用いることで、不要な電波から保護すること
ができる。

本実施の形態は、実施の形態１乃至３のいずれか一と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、水滴が付着しても発熱することのできる発熱機能を有するシートの具
体例を説明する。

山中で雨や雪に曝された後や、海水浴で海から出た後、肌に付着した水が気化することよ
り肌から熱が奪われる。従来では水分を吸収するタオルなどによって拭き取るまたは断熱
材からなる保温シートを用いていた。

実施の形態１に示す発熱機能を有するシートの表面または裏面に撥水処理を施し、発信装
置からの無線信号によりシートに電力を供給して発熱させることができる。また、撥水処
理を施さなくとも、撥水表面を有する材料をシートの材料に用いてもよい。特に、シート
の材料として実施の形態３の図８（Ｃ）に示した高強度繊維を用いることが好ましい。ま
た、実施の形態３の図７に示したようにシートの上下面および側面を基材フィルムで囲む
ことで、水分の侵入を防ぐことが好ましい。発熱機能を有するシートは発熱し、シートが
水に触れるため、高温多湿の環境に置かれるが、撥水処理または実施の形態３を用いるこ
とで問題なく動作させることができる。

また、本発明の発熱機能を有するシートは、発熱回路の温度を制御する回路も搭載し、さ
らに温度センサも搭載可能であるため、低温やけどを防ぐことができ、発火の恐れもない
。本発明の発熱機能を有するシートは、電極やプラグが露出しておらず、水に濡れても漏
電や短絡することがない。

携帯型の発信装置を用いれば、浜辺や、船上や、山中などでも場所を問わず、本発明の発
熱機能を有するシートにより身体の一部を加熱することができ、救命用具に役立てること
ができる。

また、一辺が１ｍを超える一枚の大きいフレキシブルなシートに発熱回路及び非接触で電
力を受け取る回路を複数設けることによって、人の体の一部をくるむことができる。また
フレキシブルなシートは軽量であり、折りたたんで持ち運ぶことができる。

発信装置における無線信号の伝送方式は、電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３
５ｋＨｚ以下、及び１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する。また、水滴が複数付く程度であれ
ば、マイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）又は２．４５ＧＨｚ
帯等）を適用しても加熱することができる。

ただし、マイクロ波は水分に吸収されやすいため、シートが完全に水中に浸かる状態とな
る品物には、電磁結合方式又は電磁誘導方式を用いる。水中で発信させる発信装置の周波
数としては、１３３ｋＨｚを用いる。ダイビングを行う場合、ウェットスーツの内側に発
熱機能を有するシートを配置して、酸素ボンベなどの潜水器具類の一つとして発信装置を
携帯すれば、水中において、発信装置から非接触で電力を受け取り、発熱機能を有するシ
ートを発熱させて、肌を加熱することができる。発信装置から非接触で電力を供給できる
ため、ウェットスーツに配線の穴などを開けることなく、内側に固定するだけでセットす
ることができる。また、発熱機能を有するシートは、フレキシブルなシートを用い、薄く
、軽量であるため、ウェットスーツの内側に配置しても発熱機能を有するシート存在がほ
どんどわからず、動きを妨げることもない。

発熱機能を有するシートにより水中においても身体の一部を加熱することができ、冬の海
中で体力の消耗を抑え、潜水時間を延ばすことができる。

また、ダイビングに限らず、サーフィンなどのマリンスポーツを行う場合、ウェットスー
ツやラッシュガードを着るが、使用者の体温でウェットスーツ等に含まれる水分を暖める
ことで保温しているのみであるため、特に冬場の曇りの日は体力の消耗が激しく、陸に上
がる回数が増える。

本発明においては、使用者が発信装置を携帯していれば、使用者のウェットスーツの内側
またはラッシュガードの内側に配置した発熱機能を有するシートを自在に加熱することが
できる。本発明の発熱機能を有するシートを用いることにより、使用者の体力の消耗を抑
え、冬場の曇りの日であってもマリンスポーツを長時間楽しむことができる。

また、冬の屋外において冷水に触れる作業や雪かき作業では、手の冷えを防止するため、
厚手のゴム手袋を用いるが、長時間経てば手が冷えてしまう。また、冬の家事においても
、洗濯や食器洗いなどを行う場合、手の冷えを防止するため、厚手のゴム手袋を用いるが
、同様である。

また、冷たい化学薬品を用いた実験を行う場合や、液体窒素を用いた窒素ブローを行う場
合などは特に手先が冷えてしまう。

また、医療において、臓器移植で低温の保存液中で保存していた臓器を取り出す場合や、
心臓を氷水で冷却した後、心臓手術を行う場合、作業者の手が冷却され、手先の動きが鈍
くなって細かい作業が困難になる恐れがある。

そこで、本実施の形態では、発熱回路を複数設置した樹脂からなる手袋について、図１２
を用いて説明する。図１２は左手用の手袋を図示している。

樹脂からなる手袋１２０１は、複数の発熱回路及びアンテナを有しており、親指と小指に
関しては他の指と異なる配置となっている。発信装置１２００からの電波をアンテナから
受信し、得られた電力を発熱体に印加することで加熱を行える。

人差し指に配置する発熱体１２０２は、制御回路１２０３に電気的に接続されており、受
信制御回路及び電源回路を含む信号処理回路１２０４は、コイル状のアンテナ１２０５と
電気的に接続されている。また、信号処理回路１２０４は制御回路１２０３と電気的に接
続されている。制御回路１２０３は、発熱体１２０２の温度を制御し、低温やけどを防止
する。本実施の形態では、比較的曲がらない箇所である第２関節と第３関節の間に信号処
理回路１２０４及び制御回路１２０３を配置して指の曲げによる回路破壊を防止している
。

また、発熱回路の一部である発熱体１２０２は、銀を含むエポキシ樹脂などの曲がりやす
い材料を用いることが好ましい。発熱体１２０２に曲がりやすい材料を用いることで指先
の動きを邪魔しない。

子指に配置する発熱体１２０６は、制御回路１２０７に電気的に接続されており、受信制
御回路及び電源回路を含む信号処理回路１２０８は、コイル状のアンテナ１２０９と電気
的に接続されている。また、信号処理回路１２０８は制御回路１２０７と電気的に接続さ
れている。本実施の形態では、比較的曲がらない箇所である手の平に信号処理回路１２０
８及び制御回路１２０７を配置して指の曲げによる回路破壊を防止している。

図１２においては、５本の指を加熱するアンテナをコイル状とし、電磁結合方式又は電磁
誘導方式（例えば、１３５ｋＨｚ以下、及び１３．５６ＭＨｚ帯）を適用している。

また、手首を加熱するアンテナは、ダイポール型とし、電波方式を適用している。本実施
の形態において、発信装置１２００は、両方のアンテナへの電波を発生する。電波方式を
用いる場合、手袋１２０１を左手に装着して作業を行う際、電波が身体に吸収されないよ
うな箇所に発信装置を配置する。本実施の形態では、周波数の異なる無線信号による伝送
方式を用いる例を示したが特に限定されず、単一の周波数の無線信号の伝送方式を用いて
もよい。また、それぞれ異なる周波数毎に発信装置を複数配置してもよい。

また、手の平の側だけでなく、さらに手の甲側に発熱回路を配置してもよい。

樹脂からなる手袋１２０１の材料は、ポリ塩化ビニルやポリエチレンなどを用いる。手袋
１２０１を構成する樹脂が信号処理回路などの回路部の回りを覆うように形成してもよい
し、手袋の内側表面に信号処理回路などの回路部を配置してさらに回路部を覆う保護層を
形成してもよい。また、樹脂からなる手袋１２０１の材料に、天然ゴムなどの伸縮性を有
する材料を用いれば手にフィットする手袋とすることもできる。また、実施の形態３に示
す作製方法により半導体装置の大量生産が可能であり、安価に発熱回路を作製することが
できるため、使い捨ての手袋とすることもできる。特に家事や医療現場などの衛生が重視
される場合に有用である。

また、冷たい化学薬品を用いた実験を行う場合、樹脂からなる手袋１２０１の材料は、薬
品に強いニトリルブタジエンラバー（ＮＢＲ）を用いることが好ましい。

また、厚手のゴム手袋の内側に発熱機能を有するシートを配置することもできる。また、
小さなサイズの発熱機能を有するシートを指の一部に直接貼り付けた後、樹脂からなる手
袋や厚手のゴム手袋などを装着してもよい。

本発明により、冬の屋外において、図１２に示す手袋を手に装着し、携帯型の発信装置を
持ち運び、無線信号を発信させて発熱体を加熱させることで、指先を温めながら冷水に触
れる作業や雪かき作業などを行うことができ、長時間の作業が可能となる。

また、図１２に示す樹脂からなる手袋１２０１を手に装着しても薄いため、さらにその上
に防寒用の手袋を重ねて装着でき、重ねた状態でも非接触で電力を供給できるため、氷点
下の環境において手を温めながらの作業が可能である。

また、冬の家事においても、食器洗いなどを行う際、図１２に示す手袋を手に装着し、台
所に発信装置を設置し、電波を発信させれば指先を温めながら食器洗いを行うことができ
る。

また、冷たい化学薬品を用いた実験を行う場合や、液体窒素を用いた窒素ブローを行う場
合、図１２に示す手袋を手に装着し、ドラフトチャンバー内や、クリーンルーム内に発信
装置を設置し、電波を発信させれば指先を温めながら実験を行うことができる。図１２に
示す手袋を用いれば手だけを温めることができるため、ドラフトチャンバー内の温度やク
リーンルーム内の温度を全く変化させることなく、作業者が快適に作業できる。

また、医療現場において、図１２に示す手袋は、肌に触れる面に熱伝導性の高い材料を用
い、外表面に熱伝導性の低い断熱材料を用いることで、外側表面の温度をほとんど変化さ
せることなく、手だけを加熱することが好ましい。また、異なる材料を用いなくとも、肌
に触れる面の材料層を薄くし、外表面の材料層を厚くしてもよい。

図１２に示す手袋を手に装着し、携帯型の発信装置または床に固定した発信装置を用いて
電波を発信させれば指先を温めながら、保存液中で低温保存していた臓器に熱をほとんど
伝導させずに、臓器を取り出すことができる。また、心臓を氷水で冷却した後、心臓手術
を行う場合、図１２に示す手袋を手に装着し、携帯型の発信装置または床に固定した発信
装置を用いて電波を発信させれば指先を温めながら、細かい作業を行うことができる。

また、小さなサイズの発熱機能を有するシートを患部に配置し、携帯型の発信装置を用い
て無線信号を発信させて、部分的に加熱することもできる。例えば、大腿部の動脈を止め
て手術する際、足の先に血液が流れず、足先の温度が低下して足先の体細胞から壊死が始
まる恐れがある。大腿部においては冷却して止血し、小さなサイズの発熱機能を有するシ
ートをふくらはぎや、足先に接触させて複数配置し、発信装置からの無線信号で加熱させ
ることで暖め、壊死の開始を遅らせることができる。このように医療の現場で、身体の一
部を非接触で選択的に加熱することは有用である。

ただし、医療現場においては使用する電波の周波数帯がＩＳＭ周波帯に限定されており、
電波に影響される他の医療機器も使用する可能性も高いため、発信装置の無線信号により
他の医療機器に誤作動が生じないように注意が必要であることは言うまでもない。

本実施の形態は、実施の形態１乃至４のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
例えば、さらに温度センサーを搭載して発熱回路の温度制御を細かく行ってもよいし、バ
ッテリーを搭載してもよい。バッテリーを搭載することで、身体の一部を動かすことで電
波が遮蔽された場合にも、その間も継続して発熱回路を加熱することができる。

（実施の形態６）
発熱機能を有するシートは、人体の表面を暖める目的に限らず、他の物を暖めることもで
きる。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に容器への応用例を示す。

実施の形態３に示した図９の工程を用いて、発熱機能を有するシート１３０５を紙に抄き
込み、それを組み立て図１３（Ａ）に示すような紙コップ１３０１にする。コップの側面
を一周するように発熱機能を有するシート１３０５を複数設けている。なお、図１３（Ａ
）では、発熱機能を有するシート１３０５の配置を分かりやすくするため、図示している
が、実際には、紙に抄き込んでいるため、発熱機能を有するシート１３０５は目視で確認
することが困難である。さらに発熱機能を有するシート１３０５は薄いため、紙コップの
側面には、ほとんど凹凸がなく、発熱機能を有するシート１３０５の存在が確認すること
が困難である。

発熱機能を有するシート１３０５は、フレキシブルなプラスチックや繊維を用いている。
また、発熱機能を有するシート１３０５上には、アンテナ１３０４、回路部１３０３、発
熱体１３０２が設けられている。発熱機能を有するシート１３０５のこれら素子や回路に
関しては実施の形態１または実施の形態２で説明したため、ここでは詳しい説明を省略す
る。アンテナ１３０４はダイポール型のアンテナとし、図１３（Ａ）に示すように配置す
ることでアンテナがアンテナの長手方向に大きく曲げられることを防止している。

アンテナ１３０４への電波は、マイクロ波方式で発信装置１３００から伝送される。飲み
物を入れた状態でマイクロ波を発信装置１３００から放射すると、飲み物の水分に吸収さ
れるため、反対側のアンテナには受信させることが困難である。従って、反対側のアンテ
ナに無線信号を受信させるためには、複数の発信装置１３００を用いて加熱する、或いは
、発信装置１３００を動かして加熱する、或いは、電波を回り込ませる手段を設けて加熱
する。

例えば、冷水を入れた状態の紙コップ１３０１に対して、発信装置１３００からマイクロ
波を照射してアンテナ１３０４で受信し、回路部１３０３により電力を得た後、その電力
を発熱体１３０２に印加することで冷水を加熱することができる。

また、回路部１３０３は、発熱体１３０２の温度を制御する回路を含んでいるため、紙コ
ップ１３０１を手で持った場合に低温やけども生じないような温度範囲となるようにする
。

また、熱いコーヒーを入れた状態の紙コップ１３０１に対して発信装置１３００からマイ
クロ波を照射してアンテナ１３０４で受信し、回路部１３０３により電力を得た後、その
電力を発熱体１３０２に印加することでコーヒー温度を下がりにくくすることができる。
熱い飲み物を紙コップ１３０１に入れた場合、紙コップの側面及び底面を介して外に熱が
放射されることで冷却が行われるが、紙コップ１３０１の側面を加熱することによって、
冷却速度を低減することができる。

発信装置１３００として携帯型の発信装置を用いて、紙コップ１３０１と一緒に持ち運べ
ば、場所を問わず、加熱することができる。また、発信装置１３００のオンオフを調節す
ることで使用者の望む温度に微調節を行うことができる。例えば、熱い飲み物を入れた状
態の紙コップ１３０１をしばらく放置して自然に冷却させ、使用者の最適な温度になった
タイミングで発信装置１３００をオン状態とし、非接触で電力を供給して紙コップの側面
を暖めることで、飲み物を最適な温度に長時間保つことができる。また、回路部１３０３
は、発熱体１３０２の温度を制御する回路を含んでいるため、紙コップ１３０１により舌
や口内のやけどを防ぐこともできる。

また、ここでは複数のシートを紙に抄き込む例としたが、プラスチックのコップの一部に
用いることもできる。プラスチックの場合、発熱機能を有するシート１３０５を接着材な
どでコップの外側に貼り付ければよい。また、発熱機能を有するシート１３０５をプラス
チックの内部に埋め込んでもよい。本明細書においては、発熱機能を有するシート１３０
５を接着材などでコップの外側に貼り付けた場合においても容器の一部を構成すると見な
す。また、実施の形態１で得られる発熱機能を有するシートに貼着手段を設ければ、使用
者が、従来の紙コップの側面または従来のプラスチックのコップの側面に適宜貼り付ける
こともできる。

また、飲み物を入れるコップに限定されず、他の食べ物を入れる容器など様々な容器に用
いることができる。電子レンジは固定であり、重量がかさむため持ち運べない。なお、容
器に発熱するシートを埋め込む、又は貼り付け携帯型の発信装置を用いて加熱することは
、場所を問わず、電子レンジで容器を加熱することができるといえる。また、電子レンジ
は、アルミ箔を施した容器や、漆器など利用できない容器があり、容器の材料に制限があ
る。また、電子レンジは過剰な加熱で内容物を破裂することもある。しかし、本発明シー
トは容器を部分的に加熱することができ、広い範囲の容器を使用することができる。また
、内容物への電波吸収による急激な加熱を低減することもできる。

図１３（Ｂ）に乳幼児への授乳用の容器に応用する例を示す。

授乳用の容器１３１１は、熱湯などを用いて滅菌処理できるプラスチック材料を用いる。
ただし、使い捨ての用途で用いる場合は、滅菌処理できないプラスチック材料や紙を用い
ることができる。

授乳用の容器１３１１は、シリコンゴムのほ乳瓶用乳首を取り付けることができる仕組み
となる取り付け部分１３１６を開口付近に設けている。

授乳用の容器１３１１の側面に発熱機能を有するシート１３１５を複数固定する。発熱機
能を有するシート１３１５上には、アンテナ１３１４、回路部１３１３、発熱体１３１２
が設けられている。

例えば、冷たいミルクを入れた状態の容器１３１１に対して、発信装置１３１０からマイ
クロ波を照射してアンテナ１３１４で受信し、回路部１３１３により電力を得た後、その
電力を発熱体１３１２に印加することでミルクを加熱することができる。

乳幼児に飲ませるミルクの温度は、人肌と同じ程度の温度でよく、４０℃未満とすればよ
い。授乳用の容器１３１１を用いれば、最適な温度にミルクを長時間保つことができる。
また、回路部１３１３は、発熱体１３１２の温度を制御する回路を含んでいるため、授乳
用の容器１３１１により幼児の舌や口内のやけどを防ぐこともできる。また、回路部１３
１３により、ミルクの温度が４０℃以上にならないような範囲の加熱となるように発熱体
１３１２の温度を制御する。

従来のガラスのほ乳瓶を用いる場合、粉ミルクを湯で溶かして混ぜてミルクを作製し、人
肌と同じ温度に下がるまで待ってから乳幼児に飲ませていた。ほ乳瓶がガラス製であるた
め、湯が熱い間、ほ乳瓶を持っている手が低温やけどする恐れがある。また、瓶の外側の
温度とミルクの温度が違うため、ミルクの温度が分かりづらく、実際に擁護者の手に垂ら
すなどしてミルクの温度を確認する必要があった。しかし、擁護者が一人である場合、片
手に乳幼児を抱いているわけであるから、片手でこれらの作業を行うことは困難を極める
。また、大人よりも低温やけどをしやすい乳幼児を片手に抱いた状態で、熱湯や熱いほ乳
瓶を取り扱うことは危険である。また、乳幼児が激しく泣いたり、動いたりする場合には
、歩き抱きをして乳幼児が落ち着くまで待たなければ、ミルクを与えることが困難であり
、乳幼児が落ち着くまで待っている間にミルクが冷めてしまう。一度さめてしまったミル
クは、お湯を追加すると濃度が変わってしまうため、結局捨てて、再度作り直すことにな
る。

ガラスよりもプラスチックのほうが冷却する速度が速く、最適な温度にミルクを長時間保
つことが困難であるが、発熱機能を有するシート１３１５を用いることにより、最適な温
度にミルクを長時間保つことができる。

また、予め、授乳用の容器１３１１でミルクを作製し、室温保存または冷蔵保存して冷や
しておき、必要な時に発信装置１３１０で加熱させれば、最適な温度のミルクを与えるこ
とができる。また、発信装置１３１０として携帯型の小型発信装置を用いれば、乳幼児を
片手に抱いた状態で歩きながらであっても、もう一方の手で発信装置１３１０を動作させ
、電波の送信範囲内の机などに置かれている授乳用の容器１３１１の加熱を行った後、乳
幼児に最適な温度のミルクを与えることができる。

また、発熱機能を有するシート１３１５は電極や配線が露出しておらず、プラスチックま
たは保護層に覆われているため、ミルクに金属成分などが流出することもない。

本実施の形態では、マイクロ波方式での説明を行ったが、特に限定されず、他の周波数の
電波を用いてもよい。

本実施の形態は、実施の形態１乃至４のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
例えば、さらに温度センサーを搭載して発熱回路の温度制御を細かく行ってもよいし、バ
ッテリーを搭載してもよい。バッテリーを搭載することで、電波を吸収する物体により電
波が遮蔽された場合にも、その間も継続して発熱回路を加熱することができる。

（実施の形態７）
上記実施の形態１では、蛇行した発熱体を用いる例を示したが、本実施の形態では、一対
の電極間に発熱材料を設けた構造とする例を示す。

図１４（Ａ）に示すように行方向の第１の配線を平行に設け、列方向に第２の配線を平行
に複数設け、第１の配線Ｗ１と第２の配線Ｂ１が重なる領域に発熱材料を設け、発熱材料
を第１の配線と第２の配線とで挟む。この構造を有する素子を発熱素子とすると発熱する
領域は、第１の配線と第２の配線が重なる領域となり、１枚の発熱機能を有するシート１
４００に複数の発熱素子が設けられることになる。

実施の形態１に示すような蛇行した発熱体に電力を印加した場合、全体が加熱されること
になる。本実施の形態においては、印加する配線を選択し、第１の配線または第２の配線
に電圧を印加することで、所望の発熱素子１４０７を駆動させることができる。

例えば、急速に加熱したい場合には、発熱回路１４０６に配置された全ての発熱素子１４
０７を駆動させて加熱を行い、ゆっくり加熱したい場合には、駆動させる発熱素子１４０
７の数を増やして順次加熱を行えばよい。

第１の配線Ｗ１の電圧は、第１の制御回路１４０５で制御し、第２の配線Ｂ１の電圧は第
２の制御回路１４０４で制御すればよい。また、第１の制御回路１４０５及び第２の制御
回路１４０４の電力供給は、電源回路１４０３から供給すればよい。また、発信装置１４
０１からの無線信号に対してアンテナを含む回路１４０２で受信する。アンテナを含む回
路１４０２は電源回路１４０３と電気的に接続されており、発信装置１４０１から非接触
で電力を受け取る仕組みとなっている。

また、図１４（Ｂ）に示すように、発熱回路１４１６の発熱素子１４１７毎にスイッチン
グ素子１４１８を設けてもよい。このスイッチング素子１４１８も発熱させて、より効率
よく発熱を行う。また、図１４（Ｂ）の回路構成の発熱回路は、図１４（Ａ）の回路構成
に比べて低電圧駆動が可能である。低電圧駆動とすることで、１枚の発熱機能を有するシ
ート１４１０の発熱量を増やすことができる。

また、第１の配線Ｗ１の電圧は、第１の制御回路１４１５で制御し、第２の配線Ｂ１の電
圧は第２の制御回路１４１４で制御すればよい。また、第１の制御回路１４１５及び第２
の制御回路１４１４の電力供給は、電源回路１４１３から供給すればよい。また、発信装
置１４１１からの無線信号に対してアンテナを含む回路１４１２で受信する。アンテナを
含む回路１４１２は電源回路１４１３と電気的に接続されており、発信装置１４１１から
非接触で電力を受け取る仕組みとなっている。

また、図１４（Ｃ）に発熱素子１４１７、スイッチング素子１４１８、及びアンテナを含
む回路１４１２の断面構造の一例を示す。

プラスチックまたは繊維体を含むシート１４１０上には、第１の絶縁層１４２２が設けら
れ、第１の絶縁層１４２２上に薄膜トランジスタであるスイッチング素子１４１８が設け
られている。なお、第２の絶縁層１４２３はゲート絶縁膜であり、第３の絶縁層１４２４
は層間絶縁膜である。また、第４の絶縁層１４２５は平坦化絶縁膜であり、スイッチング
素子１４１８の電極に達するコンタクトホールが形成されている。また、このコンタクト
ホールを介してスイッチング素子１４１８の電極と電気的に接続する第１の電極１４２７
が設けられている。なお、第１の電極１４２７の周縁部を覆う第５の絶縁層１４２６を設
ける。また、第５の絶縁層１４２６で覆われていない第１の電極１４２７と接するように
発熱材料層１４２８を形成する。発熱材料層１４２８は多層構造としてもよい。そして、
発熱材料層１４２８上に第２の電極１４２９を形成する。第２の電極１４２９は、アンテ
ナを含む回路１４１２のアンテナ材料と同じ材料を用いて工程数を減らすことができる。
また、アンテナを含む回路１４１２のアンテナと第２の電極１４２９を覆う保護層１４３
０を設ける。

発熱材料層１４２８の材料は、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）やＡｌｑ
_３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）などの有機ＥＬ材料を用いることができ
る。一対の電極に挟まれた有機ＥＬ材料は、電圧印加により発光させることができ、さら
に熱失活によって発熱させることもできる。従って、第１の電極１４２７、第２の電極１
４２９のどちらか一方を透明導電膜とし、シート１４１０の材料及び絶縁層として透光性
の材料を用いれば、シートの外側に可視光を発光させることができ、発熱素子１４１７に
電流が流れて発熱していることをユーザーが確認できる。また、故障を目視で確認できる
ため、シート毎交換できる。

本実施の形態においては、発熱素子１４１７は第１の電極１４２７、発熱材料層１４２８
、及び第２の電極１４２９で構成する例を示したが、十分な発熱量が得られるのであれば
、この構造に限定されない。

実施の形態１に示すような蛇行した発熱体に比べて、発熱回路１４１６の平面面積を小さ
くすることができるため、シート１４１０のサイズを小型化することができる。

本実施の形態は、実施の形態１乃至６のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
例えば、さらに温度センサーを搭載して発熱回路の温度制御を細かく行ってもよい。

（実施の形態８）
本実施の形態では、実施の形態１で得られる発熱機能を有するシートを大面積の１枚のフ
レキシブルな大判シートにタイル状に固定し、そのシートを様々な場所に配置することで
、活用することができる。

例えば、ベッドや布団などの寝具のシーツ上に発熱機能を有する大判シートを配置し、発
信装置から非接触で電力を供給させることで、大判シートを加熱することができる。発熱
機能を有する大判シートに搭載されている制御回路または発信装置によって、怪我または
老衰などが原因で体の不自由な人を大判シート上に寝かしつづけた場合でも、低温やけど
にさせることなく発熱を自動制御して加熱することができる。同様に、体温調節機能が未
熟な新生児や幼児を大判シート上に寝かせた場合、低温やけどにさせることなく発熱を自
動制御して加熱することができる。

発信装置における無線信号の伝送方式は、電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３
５ｋＨｚ以下、及び１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する。電磁誘導方式を用いる場合、大判
シートを曲げて人の身体をくるむように包んでも電波が回り込み、発信装置から、身体の
一部に配置されたシートの発熱回路も加熱することができる。また、マイクロ波方式（例
えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）又は２．４５ＧＨｚ帯等）も適用できる。マ
イクロ波方式を用いる場合、人間の身体に吸収されやすいため、大判シートの下方に発信
装置を配置する。また、電波を回り込ませるため、副発信装置を配置してもよい。

また、医療現場においては使用する電波の周波数帯がＩＳＭ周波帯に限定されており、図
１５（Ａ）に移動可能なベッド１５０２のシーツとして発熱機能を有する大判シート１５
０１を用いる例を示す。

図１５（Ａ）に示す移動可能なベッド１５０２は、車輪１５０３を有しており、人が寝る
寝台の下に棚１５０４が設けられている。

寝台の下の棚１５０４上に発信装置１５００を配置し、上方に大判シート１５０１が重な
る位置に配置する。なお、発信装置１５００に充電可能なバッテリーを搭載させることで
、ベッド１５０２を移動させながら発信装置１５００からの無線信号の送信が可能となる
。

通常、病室から手術室にベッドを移動して手術を行い、手術後は、再度病室に移動して戻
す。全身麻酔が必要な手術時には体温が低下するので、手術後の麻酔覚醒時に患者の体温
を上昇させ、感染症を予防する必要がある。大判シート１５０１を用いることで、手術後
に発信装置１５００からの無線信号の送信を開始して加熱し、手術後の麻酔覚醒時に患者
の体温を上昇させ、感染症を予防することができる。また、手術後の病室への移動中も患
者への加熱を継続することができる。

また、発信装置１５００は、棚１５０４の骨組みと電気的に接続させてアンテナとして機
能させ、広い面積に電波を放射してもよい。

また、移動可能なベッド１５０２を折りたたみ式のベッドとして救急車に搭載可能とすれ
ば、救急車内での搬送中及び、病院への搬入時にも患者への加熱を継続することができる
。

発熱機能を有する大判シート１５０１に搭載されている制御回路または発信装置１５００
によって、患者を大判シート１５０１上に寝かせ続けても、低温やけどにさせることなく
発熱を自動制御して加熱することができる。また、手術中に大判シート１５０１を加熱す
ることもでき、麻酔や出血が起因である患者の体温低下による体力消耗を抑えることがで
きる。

図１５（Ｂ）に発熱機能を有する大判シート１５０１の拡大図を示す。実施の形態１で得
られる発熱機能を有するシート１５０５を大面積の１枚のフレキシブルな大判シート１５
０１にタイル状に複数固定している。発熱機能を有するシート１５０５の個々の間隔を空
けてタイル状に複数固定することにより、主に曲げられたり、伸びたりするのは大判シー
トの部分となるようにすることが好ましい。

また、大判シート１５０１上に患者を寝かせると、部分的に患者の体重で曲げられたり、
伸びたりするが、発熱機能を有するシート１５０５に高強度繊維体を用いれば、圧力が繊
維体全体に分散し、回路の一部が延伸することを防ぐことができる。

また、大判シート１５０１の適用は、寝具に限らず、床の上に発熱機能を有する大判シー
トを配置して、ホットカーペットとしての用途に用いることもできる。ただし、この場合
、床下に発信装置を配置する。

椅子や座席にも用いることができる。使用の方法は、人の臀部と接触する部分に発熱機能
を有する大判シート１５０１を配置するだけである。列車や車の座席にも用いることがで
きる。この場合にも、大判シート１５０１の下方に発信装置を配置する。

また、大判シート１５０１の適用は、人に限らず、ペットの加熱や樹木の加熱に用いるこ
とができる。発熱機能を有する大判シート１５０１に搭載されている制御回路または発信
装置１５００によって、ペットや樹木に害を与えることなく発熱を自動制御して加熱する
ことができる。寒さに弱い樹木は、冬場にコモ（むしろなど）を幹に巻くが、コモの代わ
りに大判シート１５０１を樹木の幹に巻いて、信号の送信範囲内に発信装置を配置し、加
熱すればよい。特に果樹園において、果樹の種類には寒すぎると次の収穫時期に果実が実
らないものがある。

本実施の形態は、実施の形態１乃至４、または実施の形態７と自由に組み合わせることが
できる。

本発明により、大面積のガラス基板を用いて、半導体装置を大量生産することができ、１
つ当たりの単価を安くできるため、使い捨ての用途に用いることができる。

１０：シート
１１：アンテナ
１２：受信制御回路
１３：電源回路
１４：ヒータ
１５：ヒータ駆動回路
１６：配線
１７：保護層
１８：発信装置
１９：絶縁膜
２０：皮膚
２１：固定手段
２２：副発信装置

Claims (1)

1. 電波を電力に変換することができる機能を有する回路と、
   複数の発熱回路と、
   前記電波を電力に変換することができる機能を有する回路と、
   前記複数の発熱回路を覆うフィルムと、を有し、
   複数の前記発熱回路は、前記電波を電力に変換することができる機能を有する回路に電気的に接続されており、
   複数の前記発熱回路は、互いに絶縁されている発熱機能を有するシート。

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