JP6850923B2 - 電子機器 - Google Patents
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Description
たはそれらの製造方法に関する。
し、電源を有する電子機器、電源として例えば蓄電池を有する電子機器及び電気光学装置
、蓄電池を有する情報端末装置などは全て電子機器である。なお、本発明の一態様は、上
記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方
法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシ
ン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するもの
である。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては
、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮
像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができ
る。
案され、ヘッドマウントディスプレイや、ウェアラブルディスプレイと呼ばれている。ま
た、時計型(リストバンド型とも呼ぶ)のウェアラブル機器もあり、タブレット端末と対
応させて使用されている。
されている。ノート型のパーソナルコンピュータよりも携帯に適しているため、タブレッ
ト端末が普及してきている。タッチ入力ができるタブレット端末においては、画面に触れ
ることで入力操作などが行えるようになっている。
に開示されている。
、及び小型化が求められ、さらに表示装置の駆動装置や電源を含めた電子機器全体の軽量
化が求められる。
の一態様は、新規の形態を有する電子機器を提供することを課題の一とする。
、本発明の一態様は、新規の形態を有する表示装置を提供することを課題の一とする。
、本発明の一態様は、新規の形態を有する入力装置を提供することを課題の一とする。
一とする。
の一とする。
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
上面と、上面の少なくとも一つの辺に接する第1の側面と、を有し、第1の側面は、曲面
を有し、上面には第1の表示領域が設けられ、第1の側面には第2の表示領域が設けられ
、第1の表示領域と、第2の表示領域と、は連続して設けられる電子機器である。
は、第1の側面の形状は、円柱または楕円柱の側面の一部の形状であってもよい。
は、表示部の幅よりも小さい。
接続される。
好ましい。なお、手指に限定されず、ロボットの手足や、愛玩動物の手足や、愛玩動物の
首輪に装着して使用する電子機器であってもよい。また、愛玩動物に限定されず、動物園
などで飼育されている動物に装着することも可能である。
貴金属を含むリング部上に表示部及び電源を設ける。または、貴金属を含むリング部に固
定された台座上に表示部及び電源を設ける。台座上に電源を設ける場合、小型の電子機器
であるため、内蔵する二次電池の容量は限られている。そこで貴金属を含むリング部(幅
5mm未満)に代えて帯状の幅広(幅5mm以上)な指輪形状とし、1本の指を肌に沿っ
て囲むように二次電池を一つまた複数配置することで電池の容量を確保する。
金、銀、アルミニウム、プラスチック、シリコーンゴムなどをリング部の材料に用いる。
二次電池は発熱する場合があるため、装着時に指に熱を感じない程度にするには、リング
部の材料は、熱伝導率の低いチタンやプラチナ、プラスチック、シリコーンゴムなどを用
いる。
状を有する薄型の二次電池を設けてもよい。
、リング部の材質は貴金属よりもフレキシブルな素材(シリコーンゴム、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレン、皮革など)で形成するとよい。その場合であってもリング
内部の二次電池などが変形可能であることが好ましい。従って、曲がることのできる二次
電池を用いると、使用者の装着感を快適なものとすることができる。
有し、リング部は、帯状の領域を有し、リング部は、内部に二次電池を含み、二次電池は
表示部と電気的に接続され、リング部は、フレキシブルな材料を用い、二次電池は、正極
及び負極がフィルムで囲まれている電子機器である。
、を有し、第1の側面は、曲面を有し、上面には第1の表示領域が設けられ、第1の側面
には第2の表示領域が設けられ、第1の表示領域と、第2の表示領域と、は連続して設け
られる。側面にも表示領域が設けられるため、表示領域を広げることができる。
め、手の指に嵌めるためには一番太い部分を通過するサイズとすることが好ましい。指回
りが47mm以上60mm以下であれば、円環状のフレームの内径、即ち、指のおおよそ
の直径は、15mm以上19mm以下であるといえる。
の操作入力を行うため、タッチ入力部を設ける場合、指輪タイプの情報端末の表示部は小
さく、表示領域の面積が限られる。従って、平面のみの表示部である場合には、指先で操
作することが難しい。そこで曲面を有する表示部、例えば、側面が曲面となっている表示
部とした場合、画面のスクロール操作を表示部の一部である側面のタッチ入力部で行い、
決定入力を表示部の一部である上面のタッチ入力部で行えば、様々な操作入力が可能とな
る。例えば、指輪タイプの情報端末を左手指に装着し、右手の親指で表示部の側面をタッ
チすることで表示部の上面に表示させた番号を側面でスクロール操作して表示された番号
を変え、右手の人指し指で上面をタッチすることで所望の番号を決定入力できるため、片
手で電話番号なども入力可能である。
持たせ、複雑なタッチ入力を指先で行えるようにすることは使用者にとって有用である。
に固定された表示部とに限定されない。例えばリング部に直接表示部を搭載してもよい。
また、台座に取り外し可能なアタッチメントを設け、取り外した状態においても小型の情
報端末として機能させてもよい。また、台座とリング部の間に回転機構を設け、表示部の
向きを使用者の指の向きによって変更させる構成としてもよく、表示部の側面をタッチ入
力したい場合、例えば、右利きの人と左利きの人とで好みの表示部の向きを選んで入力操
作ができる。
外し可能とすれば、充電や、修理などのメンテナンスも利用しやすくなる。また、リング
部に二次電池を内蔵するだけでなく、表示部側にも二次電池を内蔵させ、他の機器にも電
力供給できる構成とすれば、他の情報端末の予備バッテリーとしても機能させることもで
きる。小型の電子機器であるため、内蔵する二次電池の容量は限られている。従って、台
座側の二次電池をリング部ごと交換することで長時間の使用を可能とすることもできる。
搭載し、耳に装着するアタッチメント部を設ければ、リング部側にマイクを設けてリング
部を装着している指を口に近づけて会話をすれば電話として使用することも可能である。
対応するためには、他の情報端末から電源を供給するコードを接続するための接続部、ま
たは無線充電ができるようなアンテナを指輪タイプの情報端末に設けてもよい。
合わせて使用することもできる。例えば、頭部装着型の表示装置を使用する際、使用者は
入力操作をするため、片手または両手に指輪タイプの情報端末を装着し、発光させた情報
端末の表示部を頭部装着型の表示装置に設けられた光センサでセンシングすることで装着
している手の位置を認識させ、その手の動きを利用して入力操作などが行える。
して映像表示を見せるタイプの場合には、装置の操作ボタン或いは音声で操作することに
なり、カバーによって周りが見えないまま操作することとなる。周りが見えない状態であ
っても片手または両手に指輪タイプの情報端末を装着し、発光させた情報端末の表示部を
センシングして映像表示と重ねて手の位置を表示させることもできる。
できる有機発光EL素子を有するアクティブマトリクス型表示装置)と、曲げることので
きる薄い二次電池とを組み合わせることなどにより、初めて実現し、軽量、且つ小型化す
ることが可能となっている。
様は、新規の形態を有する電子機器を提供することができる。
発明の一態様は、新規の形態を有する表示装置を提供することができる。
発明の一態様は、新規の形態を有する入力装置を提供することができる。
きる。
できる。
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様
の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されな
い。
ために付すものであり、数的に限定するものではない。
応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電
膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という
用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「略
平行」とは、二つの直線が−30°以上30°以下の角度で配置されている状態をいう。
また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態
をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、
二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。
lexible printed circuit)もしくはTCP(Tape Car
rier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板
が設けられたモジュール、または表示素子が形成された基板にCOG(Chip On
Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールは、表示装置を含
む場合がある。
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器100の一例を示す。電子機器100は
、例えば手の指に装着して使用することができる。
リング部125と、を有する。また、電子機器100は、筐体126を有してもよい。図
1(C)および(D)に示すように表示部102は、例えば筐体126の外側に接して設
けられる。また、表示部102が筐体126の外側に接して設けられる場合に、さらに表
示部102の外側に接して第2の筐体を設けてもよい。または、表示部102上に保護カ
バーなどを設けてもよい。
子が設けられる。また、表示部102は、可撓性を有するフィルム上に一つまたは複数の
駆動回路を有してもよい。
鎖線A‐Bの断面を、図1(D)は、図1(B)に示す一点鎖線C‐Dの断面を、それぞ
れ示す。図1(B)において一点鎖線A‐Bと一点鎖線C‐Dは、およそ垂直の関係にあ
る。
一つの辺と接する第1の側面と、を有する。なお、リングとの接続部を台座部として、台
座部上に重なる表示部の最表面が上面と言うこととする。また、第1の側面は曲面を有す
る。また、表示部102は、曲面を有し第1の側面と概略向かい合う、第2の側面を有し
てもよい。また、表示部102は上面の一部と向かい合う裏面を有してもよい。
もよい。また、第1の側面および第2の側面は、例えば曲率半径が連続的に変化する曲面
を有してもよい。また、第1の側面および第2の側面の形状が、上面から側面や、側面か
ら下面にかけて接線の傾きが連続して変化するような曲面を有することが好ましい。また
、第1の側面および第2の側面は、例えば上面と側面や、側面と下面との間に角部を有さ
ず、これらの面が連続していることが好ましい。
られる可展面を有していることが好ましい。
表示部102は3つ以上の側面を有してもよい。
5が有する曲面の凸部と、例えば湾曲方向が異なっている。また、図1(C)において、
第1の側面および第2の側面は、例えば一点鎖線A‐Bにおけるリング部125の湾曲方
向と概略垂直な部分を含む。
と、を有することが好ましい。回路基板106および回路基板107は、筐体126の内
部に位置することが好ましい。
PC(フレキシブルプリント配線板:Flexible Printed Circui
t)を用いることができる。回路基板106は、例えば表示部が有する駆動回路に電気的
に接続されることが好ましい。
に接続することが好ましい。また、回路基板107は、例えば蓄電池から給電するための
コンバータ回路が設けられることが好ましい。
サを有することが好ましい。
が設けられる。また、表示パネルは、可撓性を有するフィルム上に一つまたは複数の駆動
回路を有してもよい。
タッチセンサを表示パネルに重ねて設ける構成とすればよい。静電容量方式としては、表
面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
どがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
インセル型のタッチパネルを用いてもよい。インセル型のタッチパネルとしては、静電容
量方式のタッチセンサを適用してもよいし、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサ
を適用してもよい。また、光電変換素子を用いて発電素子を含む発電システムを電子機器
100に搭載してもよい。また、電子機器100は、タッチセンサだけでなく他のセンサ
(脈拍センサ、温度センサ、位置情報検出センサ(GPSなど)、加速度センサ、及び角
速度センサ)を有してもよい。
れることが好ましい。
D)に示すように電子機器100が有するリング部125は、例えば手指に沿う形状とす
ることが好ましい。
25は、例えば楕円柱の側面に沿う形状を有することが好ましい。また、例えば、リング
部125の形状は、円環形状に限定されず、アーチ形状や、アルファベットの「C」のよ
うな形状、楕円状、あるいは楕円が一部切れたような形状、をその一部に有してもよい。
することにより、例えば手指に装着および脱着しやすくなる。また、リング部125は電
子機器100の装着や脱着の際に、断面の形状において曲率半径の大きい領域がほとんど
変形せず、端部が撓む形状とすることが好ましい。
、表示部102を例えば図1に示すC−D方向に曲げることができる場合がある。表示部
102を曲げることにより、例えば手指に装着および脱着する際に、表示部102の破壊
が起こりにくくなる場合があり、好ましい。
り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラスの一例
としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガ
ラスなどがある。可撓性の基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては
、以下のものがあげられる。例えば、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)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル
等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ
フッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポ
リイミド、アラミド、エポキシ、又は無機蒸着フィルムなどがある。また、金属、ステン
レス・スチル、ステンレス・スチル・ホイルを有する板、タングステン、タングステン・
ホイルを有する板、紙類又は半導体(例えば単結晶又はシリコン)などを用いてもよい。
ク、シリコーンゴム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、皮革などを用いる。
二次電池は発熱する場合があるため、装着時に指に熱を感じない程度にするには、リング
部125の材料は、熱伝導率の低いチタンやプラチナ、プラスチック、シリコーンゴムな
どを用いる。
電池としては小型の二次電池を複数設けてもよいし、湾曲した形状を有する薄型の二次電
池を設けてもよい。
、リング部125の材質は貴金属よりもフレキシブルな素材(シリコーンゴム、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリエチレン、皮革など)で形成するとよい。その場合であっても
リング部125の内部に設けられる二次電池などが変形可能であることが好ましい。従っ
て、リング部125の内部に設けられる二次電池として、曲がることのできる二次電池を
用いると、使用者の装着感を快適なものとすることができる。
チタンを含む非晶質合金(金属ガラスとも呼ばれる)を用いる。この非晶質合金は、室温
においてガラス遷移領域を有する非晶質合金であり、バルク凝固非晶質合金とも呼ばれ、
実質的に非晶質原子構造を有する合金である。凝固鋳造法により、少なくとも一部の筐体
の鋳型内に合金材料が鋳込まれ、凝固させて一部の筐体をバルク凝固非晶質合金で形成す
る。非晶質合金は、ジルコニウム、銅、ニッケル、チタン以外にもベリリウム、シリコン
、ニオブ、ボロン、ガリウム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、イ
ットリウム、バナジウム、リン、炭素などを含んでもよい。なお、合金とは、単一の固体
相構造を有する完全固溶体合金と、2つ以上の相を有する部分溶体の両方を含むこととす
る。リング部125に非晶質合金を用いることで高い弾性を有する筐体を実現できる。こ
の非晶質合金を用いると、フレキシブルでありながら強度の高いリング部125を実現で
きる。また、非晶質合金は筐体126にも用いることができる。
る材料の記載を用いてもよく、筐体126とリング部125に同じ材料を用いると、継ぎ
目が目立たず、接触部分がどちらかに偏って摩耗することが防止できる。
半円状であったのに対し、図26(A)は、表示部の側面の断面が4分の1円に沿う形状
を有する例を示す。また、図26(B)および(C)に示すように、表示部の側面の一方
が平面であり、他方が曲面であってもよい。図26(B)では曲面を有する側面は半円に
沿う断面を有し、図26(C)では曲面を有する側面は4分の1円に沿う断面を有する。
である。図2(C)は、図2(B)に示す一点鎖線A‐Bの断面を、図2(D)は、図2
(B)に示す一点鎖線C‐Dの断面を、それぞれ示す。図2(A)に示す電子機器100
は、表示部102と、筐体126と、リング部125と、を有する。表示部102は、曲
面を有する第1の側面を有する。また、表示部102は、曲面を有し第1の側面と概略向
かい合う、第2の側面を有してもよい。図1(A)に示す電子機器100と比較して、図
2(A)は上面から見た表示部102の向きが例えば90°異なる。また、図2(D)に
おいて、例えば第1の側面および第2の側面は、一点鎖線C‐Dに概略垂直な面を有する
。
上面の向かい合う2辺に接する第1の側面および第2の側面を有する。
53とし、複数の表示領域を設けることが好ましい。
下面との2つの面にわたって設けられてもよい。また、表示領域153は、第2の側面と
、第2の側面と隣接し、上面と向かい合う下面と、の2つの面にわたって設けられてもよ
い。
するのではなく、側面にも表示を行うことが可能となる。特に、表示部102の2以上の
側面に沿って表示領域を設けると、表示の多様性がより高まるため好ましい。
域は、それぞれ独立な表示領域として用いて異なる画像等を表示してもよいし、いずれか
2つ以上の表示領域にわたって一つの画像等を表示してもよい。例えば、表示部102の
上面に設けられた表示領域151に表示する画像を、表示部102の側面に沿って設けら
れる表示領域152等に連続して表示してもよい。
表示領域が設けられることにより、表示部102の上面のみに表示領域が設けられる場合
と比較して、表示部102が有する表示領域の面積を広くすることができる。
示す。図13(A−1)および(B−1)において、表示部102の幅201は、リング
部125の幅202よりも広い。また、表示部102の上面の幅203は、リング部12
5の幅202よりも狭い。
)に示す。図13(A−2)および(B−2)において、表示部102の幅201は、リ
ング部125の幅202よりも広い。また、表示部102の上面の幅203は、リング部
125の幅202よりも広い。ここで、表示部102の上面の幅203がリング部125
の幅よりも広くすると、例えば手指に装着する場合に手指の一部に触れやすくなる場合が
ある。このような場合においても、表示部102の側面は曲面を有し、丸みを帯びている
ため、高い装着性を実現することができる。
を示す。図8(A)では、表示部102の上面に設けられる表示領域151には、画像情
報167や文字情報162、およびアプリケーション等に関連付けられた複数のアイコン
161などを表示している。表示部102の側面に設けられる表示領域152には、アプ
リケーション等に関連付けられたアイコン161などを表示している。また、表示領域1
52に電子機器100の電源操作のためのボタンや、画面のロックや起動を行うためのボ
タン等を設けることが好ましい。これらのボタンは、タッチセンサにより操作できること
が好ましい。タッチセンサにより操作できるボタンを用いることにより、メカニカルボタ
ン(物理的に設けられたボタン)を設ける場合と比較して、ボタン部分及びボタンに接続
する周辺部分が占める体積を、より小さくすることができる。よって、電子機器100の
厚さを、より薄くすることができるため好ましい。電子機器100を薄くすることにより
、例えば指などへの装着性を向上することができる。また、電子機器100は、タッチセ
ンサにより操作できるボタンと、メカニカルボタンと、の両方を有してもよい。
域152などの側面に沿って設けられる表示領域に、発信者情報(例えば発信者の名前、
電話番号、メールアドレス等)を表示する構成としてもよい。図8(A)では、メールの
受信時に発信者情報が表示領域152に流れるように表示されている場合の例を示してい
る。
報167やアイコン161等を表示してもよい。表示領域151乃至表示領域153を連
続した表示領域として用いることにより、表示領域をより広く用いることができる。よっ
て、例えば、表示領域151のみを用いて画像情報167などを表示する場合と比較して
、また表示領域をより広い角度から視認することができるため、視認性が向上する。
図25(A)は、筐体126に設置する前の表示部102の上面図を示す。図25(B)
乃至(F)は、円形の表示領域を有する表示部102を設けた電子機器100を示す。図
25(B)乃至(F)のうち、図25(D)は円形の表示領域が3つの表示領域(表示領
域151、表示領域152および表示領域153)を有する例を示し、その他の図は円形
の表示領域は2つの表示領域(表示領域151および表示領域152)を有する例を示す
。表示領域152および表示領域153は、曲面を有する。図25(B)では上面と上面
の右辺に接する曲面を有する側面に、図25(C)では上面と上面の左辺に接する曲面を
有する側面に、図25(D)では上面と上面の左辺および右辺に接する曲面を有する側面
に、図25(E)では上面と上面の下辺に接する曲面を有する側面に、図25(F)では
上面と上面の上辺に接する曲面を有する側面に、表示領域が設けられる例を示す。
る表示領域151の表示をオフ(例えば黒表示)とし、側面に沿って設けられる表示領域
152等にのみ情報を表示するようにしてもよい。他に比べて面積の大きい表示領域15
1の表示を行わないようにすることで、待機時の消費電力を低減することができる。
子機器100がボタン128を有する例を示す。図23(B)は、図23(A)に示す電
子機器100の上面図を示す。また、図23(C)、(D)は図23(A)、(B)にて
破線で囲んだ領域の拡大図をそれぞれ示す。図23(A)乃至(D)に示すボタン128
は、竜頭と呼ばれるボタンの一例を示すが、ボタンの形状及び機能は、これに限らない。
図24(B)は、図24(A)に示す電子機器100の上面図を示す。図24に示すよう
に、電子機器100はボタン128を側面に有してもよい。ボタン128として、例えば
前述のメカニカルボタンを用いてもよい。
を有する第1の側面の一部、ここでは上側の約半分に切欠きを設け、その領域にボタン1
28を設ける例を示す。
)は、図9(A)において、電子機器100の破線で囲まれた領域の拡大図を示す。
視認しやすい。
なくとも一部が接する例を示す。ここで、図3に示すように、表示部102を筐体126
の内側に設けてもよい。表示部102を筐体126の内側に設ける場合には、筐体126
は透光性を有することが好ましい。
である。図3(C)は、図3(B)に示す一点鎖線A‐Bの断面を、図3(D)は、図3
(B)に示す一点鎖線C−Dの断面を、それぞれ示す。電子機器100は表示部102と
、筐体126と、回路基板106と、回路基板107と、を有する。表示部102は、曲
面を有する第1の側面を有する。また、表示部102は、曲面を有し第1の側面と概略向
かい合う、第2の側面を有してもよい。図3(C)および(D)に示すように、表示部1
02は少なくともその一部が筐体126の内側に位置する。また、回路基板106および
回路基板107は、筐体126の内側に位置することが好ましい。また、回路基板106
は表示部102と電気的に接続することが好ましい。
下や衝突により表示部102が他の物体とぶつかった場合に壊れにくい場合がある。
の上面図である。図4(C)は、図4(B)に示す一点鎖線A‐Bの断面を、図4(D)
は、図4(B)に示す一点鎖線C‐Dの断面を、それぞれ示す。図4(A)において、表
示部102は概略四辺形の上面を有し、上面の有する4つの辺に接する第1の側面乃至第
4の側面を有する。第1の側面乃至第4の側面は、曲面を有する。また、第1の側面およ
び第2の側面は例えば図4(C)に示すように、一点鎖線A‐Bに概略垂直な面を有し、
第3の側面および第4の側面は例えば図4(D)に示すように、一点鎖線C‐Dに概略垂
直な面を有してもよい。このように上面、第1乃至第4の側面にそれぞれ表示領域を設け
ると、表示の多様性がより高まるため好ましい。
動する)ように表示することもできる。このように表示部102の2面以上にわたって表
示を行うことで、電子機器の向きによらず、例えば着信時などにおいてユーザが情報を見
逃してしまうことを防止することができる。
体126を挟んで向かい合うように位置してもよい。図6(A)は電子機器100の上面
図を示し、図6(B)および(C)は、図6(A)に一点鎖線A−BおよびC−Dで示す
断面である。また、図6(D)は電子機器100の上面図を示し、図6(E)および(F
)は、図6(D)に一点鎖線A−BおよびC−Dで示す断面である。図6(A)乃至(C
)では、リング部125が筐体126の下面に接して設けられる例を示す。また、図6(
D)乃至(F)は、リング部125が筐体126の側面に接して設けられる例を示す。
ように表示部109が曲面を有し、電子機器101の端には円筒形の筐体105を有する
デバイスである。円筒形の筐体105はリング部とも呼べる。筐体105はシリコーンゴ
ムなどのフレキシブルな材料を用い、表示部109にはプラスチックフィルムを用いた有
機EL素子を用いたパッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型の表示装置を用
いる。また、表示部109はフレキシブルであり、表示部109と少なくとも一部重なり
、且つ、表示部109と手指116の間に薄い二次電池が設けられている。二次電池はラ
ミネートフィルムで封止されたリチウムイオン二次電池を用いる。
、例えば時計や、時計型情報端末を腕に装着した例を示す。デバイス117から無線信号
を送信することにより、指輪型の電子機器101の表示を変更できるように電子機器10
1に送受信回路を設けてもよい。また、どちらかの二次電池の容量が低減した場合には、
一方に無線で電力を供給する、または電源コードなどで接続して電力を供給してもよい。
に示す電子機器100の上面図を示す。図10(C)は、図10(B)に一点鎖線A−B
で示す断面を、図10(D)は、図10(B)に示す破線で囲まれた領域の拡大図を示す
。図10(B)に示す例において、電子機器100の断面は、円環状である。表示部10
2は、アーチ状の断面を有する表示領域151と、表示領域151に隣接して位置し、表
示部102の側面から裏面にかけて曲面を有する表示領域152と、を有する。
表示領域を設けてもよい。例えば、表示領域151に隣接し、表示領域152と向かい合
う第3の表示領域を設けてもよい。
102に電気的に接続するFPC104と、FPC104に電気的に接続する回路基板1
07と、回路基板107に電気的に接続する蓄電池108と、を有することが好ましい。
池を用いることができる。可撓性を有するラミネートフィルムを外装体に用いることによ
り、可撓性を有する蓄電池108とすることができる。また、蓄電池108として、コイ
ン型(またはボタン型)の蓄電池、角型の蓄電池、円筒型の蓄電池等を用いることができ
る。図10(D)では、蓄電池108として可撓性を有する薄型の蓄電池を用いる例を示
している。
0は蓄電池を有することが好ましい。該蓄電池としては、蓄電池108の記載を参照すれ
ばよい。ここで、蓄電池108として、可撓性を有する薄型の蓄電池をもちいることによ
り、ここで、蓄電池108として、可撓性を有する薄型の蓄電池をもちいることにより、
表示部102や、筐体126等の曲面に合わせて蓄電池を配置することができる。また、
蓄電池108は可撓性を有するため、変形することが容易である。他の部品、例えば回路
基板106や回路基板107等を配置した後に、空いたスペースに合わせて変形して蓄電
池108を配置することができる。よって、電子機器100の厚さを薄くすることができ
る場合があり、好ましい。
(A−3)は図1(C)に示す電子機器100の断面を、図5(B−1)乃至(B−3)
は図1(D)に示す電子機器100の断面を、作製する方法を示す。
を準備する。ここで筐体126が開口部を有する例を示すが、筐体126は開口部を有さ
なくてもよい。筐体126は、図5(A−1)に示す断面において丸み136を有する。
表示部102には、回路基板106が接続されている。また、表示部102は可撓性を有
する。可撓性を有する表示部102の作製方法については後述する。
02を巻き付けるように設ける。ここで、例えば筐体126と表示部102との間に接着
層を設け、筐体126の外側に表示部102を接着してもよい。丸み136を有する筐体
126の外側に接するように表示部102を設けることにより、側面に曲面を有する表示
部102を形成することができる。
表示部102を、リング部125上に設ける。ここで、例えば表示部102と、リング部
125との間に接着層を設け、表示部102とリング部125とを接着してもよい。
を用いて更に説明する。図14(A)は表示部102の上面図である。表示部102は、
表示領域151と、表示領域152と、を有することが好ましい。曲面を有する表示領域
152を設ける際に、側面が曲面を有する筐体126を準備し、筐体126の側面に沿う
ように表示部102を変形させればよい。また、例えば表示部102において、図14(
B)に示すように、表示領域152を設ける領域に切れ目135を設けてもよい。切れ目
135を設けることにより、表示領域152に皺などが発生しにくくなる場合があり、好
ましい。
る。表示部109は発光させて映像を表示することができ、この表示部109の発光位置
を撮像素子などによりセンシングすることによって手指116の動きをデータとして取得
することができる。特に暗い場所でも表示部109を発光させることができるため、撮像
手段で位置を認識できる。
タブレット情報端末の表示部119に重ねれば、表示部119に内蔵されている光センサ
が表示部109からの発光をセンシングすることで位置を特定する例をしめしている。こ
の場合、非接触にてタブレット情報端末への入力操作などを行うようにすることもできる
。
ブレット情報端末への入力操作などを行う例を示している。手指に装着した電子機器を他
のデバイス118、例えばタブレット情報端末の表示部119に重ねる。この重ねるとい
うのは撮像素子121からみて重なるように撮像されることを示しており、手指に装着し
た電子機器とタブレット情報端末の表示部119との距離が離れていても、撮像素子12
1が表示部109からの発光をセンシングすることで位置を特定する例をしめしている。
この場合も、非接触にてタブレット情報端末への入力操作などを行うようにすることもで
きる。また、ここではタブレット情報端末を用いる例を示したが、プロジェクタなどによ
ってスクリーンに映し出された表示であっても同じように手指に装着した電子機器の表示
部109の位置と、スクリーン画面での位置とを関連づけることができる。また、一人が
複数の指輪型情報端末を用いて入力操作を行うことに限られず、複数人が入力操作を行う
こともできる。また、複数人が手指に複数の電子機器を装着し、それぞれの手を動かし、
共通の表示画面でゲームなどを楽しむこともできる。
47mm以上60mm以下であるので、画面サイズ(X×Y)は最大で指回りのX=47
mm以上60mm以下、Y=20mm以上30mm以下となる。なお、ここでいう画面サ
イズは、曲面を有する状態でのサイズではなく、平坦な画面とした場合のサイズを指す。
また、複数の表示部を一つの電子機器に設けてもよく、例えば第1の表示部よりも小さい
第2の表示部を有する電子機器としてもよい。
ことができる。また、電子機器100の最も厚い部分は、表示部102と回路基板106
との接続部分であるが、1cm未満とすることができる。
次に、表示部102が有する表示パネルの構成例について、図面を参照して説明する。
10は可撓性を有する基板120を備え、基板120上に形成された複数の画素を有する
。表示パネル110は、第1の表示領域111、第2の表示領域112、第3の表示領域
113および第4の表示領域114を有する。なお、ここでは明瞭化のため、各表示領域
のハッチングパターンを異ならせて明示している。
、第1の表示領域111の輪郭を形成する4辺のうち一辺(第1の辺131)に接して設
けられている。第1の表示領域111と第2の表示領域112のそれぞれの第1の辺13
1に平行な方向における幅は一致していることが好ましい。第3の表示領域113は、上
記第1の辺131に接する第2の辺132に接して設けられている。第1の表示領域11
1と第3の表示領域113の第2の辺132に平行な方向の幅は一致していることが好ま
しい。また、第1の辺131と第2の辺132とが成す角(第1の角)に、第2の表示領
域112の角部の一つと、第3の表示領域113の角部の一つとがそれぞれ一致している
ことが好ましい。
角を挟んで第1の表示領域111と対向する領域において、基板120に切欠き部138
を有している。このように切欠き部138を設けることにより、第2の表示領域112と
第3の表示領域113とをそれぞれ異なる向きに湾曲させることが可能となる。
表示領域114を設ける構成を示している。第4の表示領域114の角部の一つは、第2
の辺132と第3の辺133とが成す第2の角に一致していることが好ましい。第2の角
を挟んで第1の表示領域111と対向する領域において、基板120には上記切欠き部1
38と同様の切欠き部を有する。このような構成とすることで、第4の表示領域114を
第3の表示領域113とは異なる向きに湾曲させることができる。
3を備える。図15(A)では、FPC103上にCOF法によって実装されたIC12
3を備える構成を示しているが、IC123は不要であれば設けなくてもよいし、基板1
20上にCOF法を用いて直接、IC123を実装する構成としてもよい。ここで、FP
C103の幅が、第1の表示領域111の幅よりも小さいことが好ましい。特に第2の表
示領域112および第4の表示領域114を湾曲させ、第1の表示領域111を平面状に
して用いる場合には、FPC103と基板120との接合部が湾曲することなく、FPC
103が剥がれてしまうことを抑制することができる。
して、これらに含まれる画素を駆動するための信号を出力する第1の駆動回路141と、
第3の表示領域113に対して同様の信号を出力する第2の駆動回路142を有する。第
1の駆動回路141は、第2の表示領域112の第1の辺131に対向する辺に沿って設
けられている。また、第2の駆動回路142は、第3の表示領域113の第1の辺131
の延伸方向の辺に沿って設けられている。また、第1の駆動回路141と第2の駆動回路
142は配線145によって電気的に接続され、配線145を介してFPC103から入
力される信号を第2の駆動回路142に供給することができる。
5(C)に示す構成では、上記第1の駆動回路141に代えて駆動回路143を備える。
駆動回路143は、第1の表示領域111および第2の表示領域112に含まれる画素を
駆動するための信号を出力するとともに、第3の表示領域113に含まれる画素を駆動す
るための信号を出力することができる。駆動回路143から出力される信号は、配線14
6を介して、それぞれ第3の表示領域113内の画素に電気的に接続される配線に出力す
ることができる。
駆動回路またはソース駆動回路のいずれか一として機能する回路を用いることができるが
、ゲート駆動回路を適用することが好ましい。その場合、IC123はソース駆動回路と
しての機能を有することが好ましい。
の構成を示したが、駆動回路を備えない構成としてもよい。
2の駆動回路142、または当該画素を駆動するための信号を供給する配線146を、第
3の表示領域113の一辺に沿って設けることで、切欠き部138の面積を大きくするこ
とが可能となり、表示パネル110の表面積に対する非表示部の面積を低減することがで
きる。また、第3の表示領域113を第2の辺132に平行な方向に湾曲させる場合、図
15(C)に示すように湾曲部に駆動回路を設けない構成とすることが好ましい。湾曲に
伴って駆動回路内のトランジスタなどの半導体素子の電気的特性がその応力により変化し
てしまう恐れがあるため、このような構成とすることで、駆動回路からの出力信号が不安
定になってしまうことを回避できる。
3の表示領域を備える構成としてもよいし、第5の表示領域115を備える構成とするこ
とができる。図16(A)では、第5の表示領域115を有する場合の上面概略図を示し
ている。第5の表示領域115と第2の表示領域112との間の配線や駆動回路の構成は
、図15(B)または図15(C)と同様の構成を用いればよい。
は、例えば上記で例示した各駆動回路に信号や電力を供給する機能を有する。なお、表示
パネルが駆動回路を設けない場合には、FPC103aにCOF方式等でICを実装して
もよい。
られるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特
にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリ
コンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、ト
ランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。より好ましくは、In−M−Zn系酸化物(MはA
l、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される
酸化物を含む。
、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない
酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、
可撓性を有し、湾曲させて用いる表示パネルなどに、このような酸化物半導体を好適に用
いることができる。
高いトランジスタを実現できる。
亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各
表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。そ
の結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
後の実施の形態で詳細に説明する。
を防止するための制御回路や、撮像素子、ジャイロセンサー、加速度センサーなどのセン
サー、タッチパネルなどを具備させてもよい。また、人体の一部に接して脈拍や、表面温
度、血中酸素濃度などを測定するセンサー等を具備させてもよい。例えば、表示装置の他
に撮像素子を搭載することで撮影した画像を表示装置に表示することができる。また、ジ
ャイロセンサーや、加速度センサーなどのセンサーを搭載することで指装着型電子機器の
向きや動きによってオン状態とオフ状態を切り替えて省電力化を図ることができる。また
、タッチパネルを搭載することで、タッチパネルの所望の位置をタッチすることで電子機
器の操作や、情報の入力を行うことができる。また、上記構成において、表示装置の他に
メモリや、CPUを搭載することでウェアラブルコンピュータを実現することもできる。
情報端末の表示部との両方を用いることで、本発明の一態様の電子機器をサブディスプレ
イとしても機能させることができる。
るメモリ内の映像データから選択した所望の色の発光または映像を表示することができる
。
限定されず、2本以上の指に通す複数のリングがつらなったフレームの上に表示部を設け
てもよい。この場合、表示部の幅は2本以上の指より大きくすることができる。
限定されず、ロボットの手指に装着する指輪タイプの情報端末としてもよい。その場合、
ロボットの手指のサイズは人間の手指よりも大きい場合もある。また、愛玩動物の手足や
、愛玩動物の首輪に吊るして装着して使用する情報端末であってもよい。何等かの原因で
道に迷った愛玩動物の識別情報や、連絡先などの情報や、所在位置などの情報を収納でき
るメモリを有していることが好ましい。また、愛玩動物に限定されず、動物園などで飼育
されている動物に装着することも可能である。動物園などで飼育される動物の種類によっ
ては、識別することが困難な個体があるため、小型の情報端末を動物の手首や足首に装着
して識別を容易とすることは有用である。その場合、動物の手首や足首は人間の手指より
も大きい場合もある。
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器が有する表示パネルの具体例について説
明する。
図17(A)に表示パネルの平面図を示し、図17(A)における一点鎖線A1−A2
間の断面図の一例を図17(C)に示す。具体例1で示す表示パネルは、カラーフィルタ
方式を用いたトップエミッション型の表示パネルである。本実施の形態において、表示パ
ネルは、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の副画素で1つの色を表現する構
成や、R(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)、またはR(赤)、G(緑)、B(青)
、Y(黄)の4色の副画素で1つの色を表現する構成等が適用できる。色要素としては特
に限定はなく、RGBW以外の色を用いてもよく、例えば、イエロー、シアン、マゼンタ
などで構成されてもよい。
xible Printed Circuit)808を有する。発光部804及び駆動
回路部806に含まれる発光素子やトランジスタは基板801、基板803、及び封止層
823によって封止されている。
トランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子、絶縁層8
21、封止層823、オーバーコート849、着色層845、遮光層847、絶縁層84
3、接着層841、及び基板803を有する。封止層823、オーバーコート849、絶
縁層843、接着層841、及び基板803は可視光を透過する。
820及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極83
1と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有す
る。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接
続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。下部電極831は可視
光を反射することが好ましい。上部電極835は可視光を透過する。
る遮光層847と、を有する。着色層845及び遮光層847はオーバーコート849で
覆われている。発光素子830とオーバーコート849の間は封止層823で充填されて
いる。
する。また、絶縁層817は、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能
を有する絶縁層を選択することが好適である。
スタを複数有する。図17(C)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、
1つのトランジスタを示している。
843と基板803は接着層841によって貼り合わされている。絶縁層813や絶縁層
843に透水性の低い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820に水等の不純
物が侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が高くなるため好ましい。
タート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。
ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。工程数の増加を防
ぐため、導電層857は、発光部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の
工程で作製することが好ましい。ここでは、導電層857を、トランジスタ820を構成
する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
825は、基板803、接着層841、絶縁層843、封止層823、絶縁層817、及
び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。また、接続体8
25はFPC808に接続している。接続体825を介してFPC808と導電層857
は電気的に接続する。導電層857と基板803とが重なる場合には、基板803を開口
する(又は開口部を有する基板を用いる)ことで、導電層857、接続体825、及びF
PC808を電気的に接続させることができる。
子830を作製し、該作製基板を剥離し、接着層811を用いて基板801上に絶縁層8
13やトランジスタ820、発光素子830を転置することで作製できる表示パネルを示
している。また、具体例1では、耐熱性の高い作製基板上で絶縁層843、着色層845
及び遮光層847を作製し、該作製基板を剥離し、接着層841を用いて基板803上に
絶縁層843、着色層845及び遮光層847を転置することで作製できる表示パネルを
示している。
ことが難しいため、該基板上にトランジスタや絶縁層を作製する条件に制限がある。また
、基板に透水性が高い材料(樹脂など)を用いる場合、高温をかけて、透水性の低い膜を
形成することが好ましい。本実施の形態の作製方法では、耐熱性の高い作製基板上でトラ
ンジスタ等の作製を行えるため、高温をかけて、信頼性の高いトランジスタや十分に透水
性の低い膜を形成することができる。そして、それらを基板801や基板803へと転置
することで、信頼性の高い表示パネルを作製できる。これにより、本発明の一態様では、
軽量又は薄型であり、且つ信頼性の高い表示パネルを実現できる。作製方法の詳細は後述
する。
図17(B)に表示パネルの平面図を示し、図17(B)における一点鎖線A3−A4
間の断面図の一例を図17(D)に示す。具体例2で示す表示パネルは、具体例1とは異
なる、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の表示パネルである。ここでは
、具体例1と異なる点のみ詳述し、具体例1と共通する点は説明を省略する。
。
サ827を設けることで、基板801と基板803の間隔を調整することができる。
接続体825が絶縁層843上に位置し、基板803と重ならない。接続体825は、絶
縁層843、封止層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して
導電層857と接続している。基板803に開口を設ける必要がないため、基板803の
材料が制限されない。
図18(A)に表示パネルの平面図を示し、図18(A)における一点鎖線A5−A6
間の断面図の一例を図18(C)に示す。具体例3で示す表示パネルは、塗り分け方式を
用いたトップエミッション型の表示パネルである。
有する。発光部804及び駆動回路部806に含まれる発光素子やトランジスタは基板8
01、基板803、枠状の封止層824、及び封止層823によって封止されている。
トランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子、絶縁層8
21、封止層823、枠状の封止層824、及び基板803を有する。封止層823及び
基板803は可視光を透過する。
い。これにより、外部から水分や酸素が表示パネルに侵入することを抑制できる。したが
って、信頼性の高い表示パネルを実現することができる。
れる。したがって、封止層823は、枠状の封止層824に比べて透光性が高いことが好
ましい。また、封止層823は、枠状の封止層824に比べて屈折率が高いことが好まし
い。また、封止層823は、枠状の封止層824に比べて硬化時の体積の収縮が小さいこ
とが好ましい。
820及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極83
1と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有す
る。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接
続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。下部電極831は可視
光を反射することが好ましい。上部電極835は可視光を透過する。
スタを複数有する。図18(C)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、
1つのトランジスタを示している。
に透水性の低い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820に水等の不純物が侵
入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が高くなるため好ましい。
電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している
。また、ここでは、導電層857を、トランジスタ820を構成する電極と同一の材料、
同一の工程で作製した例を示す。
825は、基板803、封止層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開
口を介して導電層857と接続している。また、接続体825はFPC808に接続して
いる。接続体825を介してFPC808と導電層857は電気的に接続する。
子830を作製し、該作製基板を剥離し、接着層811を用いて基板801上に絶縁層8
13やトランジスタ820、発光素子830を転置することで作製できる表示パネルを示
している。耐熱性の高い作製基板上でトランジスタ等の作製を行えるため、高温をかけて
、信頼性の高いトランジスタや十分に透水性の低い膜を形成することができる。そして、
それらを基板801へと転置することで、信頼性の高い表示パネルを作製できる。これに
より、本発明の一態様では、軽量又は薄型であり、且つ信頼性の高い表示パネルを実現で
きる。
図18(B)に表示パネルの平面図を示し、図18(B)における一点鎖線A7−A8
間の断面図の一例を図18(D)に示す。具体例4で示す表示パネルは、カラーフィルタ
方式を用いたボトムエミッション型の表示パネルである。
トランジスタ、導電層857、絶縁層815、着色層845、絶縁層817a、絶縁層8
17b、導電層816、複数の発光素子、絶縁層821、封止層823、及び基板803
を有する。基板801、接着層811、絶縁層813、絶縁層815、絶縁層817a、
及び絶縁層817bは可視光を透過する。
820、トランジスタ822、及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層
817b上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の
上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又は
ドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われてい
る。上部電極835は可視光を反射することが好ましい。下部電極831は可視光を透過
する。発光素子830と重なる着色層845を設ける位置は、特に限定されず、例えば、
絶縁層817aと絶縁層817bの間や、絶縁層815と絶縁層817aの間等に設けれ
ばよい。
スタを複数有する。図18(D)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、
2つのトランジスタを示している。
に透水性の低い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820、822に水等の不
純物が侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が高くなるため好ましい。
電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している
。また、ここでは、導電層857を、導電層816と同一の材料、同一の工程で作製した
例を示す。
子830等を作製し、該作製基板を剥離し、接着層811を用いて基板801上に絶縁層
813やトランジスタ820、発光素子830等を転置することで作製できる表示パネル
を示している。耐熱性の高い作製基板上でトランジスタ等の作製を行えるため、高温をか
けて、信頼性の高いトランジスタや十分に透水性の低い膜を形成することができる。そし
て、それらを基板801へと転置することで、信頼性の高い表示パネルを作製できる。こ
れにより、本発明の一態様では、軽量又は薄型であり、且つ信頼性の高い表示パネルを実
現できる。
図18(E)に具体例1乃至4とは異なる表示パネルの例を示す。
814、導電層857a、導電層857b、発光素子830、絶縁層821、封止層82
3、及び基板803を有する。
、FPC等と電気的に接続させることができる。
部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。発光素子830はボトムエミッシ
ョン型、トップエミッション型、又はデュアルエミッション型である。光を取り出す側の
電極、基板、絶縁層等は、それぞれ可視光を透過する。導電層814は、下部電極831
と電気的に接続する。
、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を有していてもよい。例えば、樹脂基
板上に上記レンズやフィルムを、該基板又は該レンズもしくはフィルムと同程度の屈折率
を有する接着剤等を用いて接着することで、光取り出し構造を形成することができる。
下を抑制できるため、設けることが好ましい。また、同様の目的で、上部電極835と電
気的に接続する導電層を絶縁層821上、EL層833上、又は上部電極835上などに
設けてもよい。
ム、スカンジウム、ニッケル、アルミニウムから選ばれた材料又はこれらを主成分とする
合金材料等を用いて、単層で又は積層して形成することができる。導電層814の膜厚は
、例えば、0.1μm以上3μm以下とすることができ、好ましくは、0.1μm以上0
.5μm以下である。
ると、該導電層を構成する金属が粒状になって凝集する。そのため、該導電層の表面が粗
く隙間の多い構成となり、EL層833が該導電層を完全に覆うことが難しく、上部電極
と該導電層との電気的な接続をとることが容易になり好ましい。
該作製基板を剥離し、接着層811を用いて基板801上に絶縁層813や発光素子83
0等を転置することで作製できる表示パネルを示している。耐熱性の高い作製基板上で、
高温をかけて、十分に透水性の低い膜を形成し、基板801へと転置することで、信頼性
の高い表示パネルを作製できる。これにより、本発明の一態様では、軽量又は薄型であり
、且つ信頼性の高い表示パネルを実現できる。
態様は、これに限定されない。
素子、及び発光素子を有する装置である。発光装置は、様々な形態を用いること、又は様
々な素子を有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば
、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL
素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど
)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電
子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレ
イ(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示
素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャ
ッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェアレンス・モジュレー
ション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エ
レクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用
いた表示素子などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的または磁気的
作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していて
もよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子
放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FE
D)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conductio
n Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用い
た表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶
ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプ
レイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表
示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反
射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極
としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、ア
ルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、
SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低
減することができる。なお、LEDを用いる場合、LEDの電極や窒化物半導体の下に、
グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を
重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることによ
り、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成
膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて
、LEDを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn
型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDが有するGaN半導
体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LED
が有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。
次に、発光パネルに用いることができる材料等を説明する。なお、本明細書中で先に説
明した構成については説明を省略する場合がある。
光素子からの光を取り出す側の基板は、該光に対する透光性を有する材料を用いる。
厚さのガラス、金属、合金を用いることができる。
ガラスを用いる場合に比べて発光パネルを軽量化でき、好ましい。
損しにくい発光パネルを実現できる。例えば、有機樹脂基板や、厚さの薄い金属基板もし
くは合金基板を用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて、軽量であり、破損しに
くい発光パネルを実現できる。
ネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。金属材料や合金材料を用いた
基板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下であ
ることがより好ましい。
ム、銅、鉄、チタン、ニッケル等の金属、またはこれら金属から選ばれた一以上の金属を
含む合金を用いることができる。合金としては、例えば、アルミニウム合金もしくはステ
ンレス等を好適に用いることができる。
抑制でき、発光パネルの破壊や信頼性の低下を抑制できる。例えば、基板を金属基板と熱
放射率の高い層(例えば、金属酸化物やセラミック材料を用いることができる)の積層構
造としてもよい。
T)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリ
ル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹
脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)等が挙げられる。特に、熱膨張率の低い材料を用いることが好ましく、
例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる
。また、繊維体に樹脂を含浸した基板(プリプレグともいう)や、無機フィラーを有機樹
脂に混ぜて熱膨張率を下げた基板を使用することもできる。
コート層(例えば、窒化シリコン層など)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、アラ
ミド樹脂層など)等と積層されて構成されていてもよい。
とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い発光パネルとすることが
できる。
板を用いることができる。当該ガラス層の厚さとしては20μm以上200μm以下、好
ましくは25μm以上100μm以下とする。このような厚さのガラス層は、水や酸素に
対する高いバリア性と可撓性を同時に実現できる。また、有機樹脂層の厚さとしては、1
0μm以上200μm以下、好ましくは20μm以上50μm以下とする。このような有
機樹脂層をガラス層よりも外側に設けることにより、ガラス層の割れやクラックを抑制し
、機械的強度を向上させることができる。このようなガラス材料と有機樹脂の複合材料を
基板に適用することにより、極めて信頼性が高いフレキシブルな発光パネルとすることが
できる。
接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤とし
てはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂
、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透
湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート
等を用いてもよい。
化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用い
ることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を
吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が機能素子に
侵入することを抑制でき、発光パネルの信頼性が向上するため好ましい。
からの光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、
ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
ンジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート
型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。トランジスタに用いる
半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガ
リウム等が挙げられる。または、In−Ga−Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガ
リウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領
域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トラン
ジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
どの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバン
ドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャ
ップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態
における電流を低減できるため好ましい。
亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。より好ましくは、In−M−Zn系酸化物(MはA
l、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される
酸化物を含む。
、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない
酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、
可撓性を有し、湾曲させて用いる表示パネルなどに、このような酸化物半導体を好適に用
いることができる。
高いトランジスタを実現できる。
亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各
表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。そ
の結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無
機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法
、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD
法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD
(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形
成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。上記各構成例では、絶縁
層813がトランジスタの下地膜を兼ねることができる。
度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機
EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる
。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好まし
い。
Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添
加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム
、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もし
くはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又はこれら金属材料の窒化物(例
えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる
。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウ
ムの合金とITOの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。
また、グラフェン等を用いてもよい。
ステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又
はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ラン
タン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミニウムとチ
タンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金等のアルミ
ニウムを含む合金(アルミニウム合金)や、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金、
銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成することができる。銀と銅を含む
合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜又は金
属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金
属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記
可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とITO
の積層膜、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いることができる。
ンクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用いて形
成することができる。
ると、EL層833に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入さ
れた電子と正孔はEL層833において再結合し、EL層833に含まれる発光物質が発
光する。
正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物
質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い
物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
機化合物を含んでいてもよい。EL層833を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸
着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することがで
きる。
類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば2以上の発光物質の各々の発
光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができ
る。例えば、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示
す発光物質、またはR、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光
物質のうち、2以上を含むことが好ましい。また、発光素子830からの発光のスペクト
ルが、可視光領域の波長(例えば350nmから750nm)の範囲内に2以上のピーク
を有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材
料の発光スペクトルは、緑色及び赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料である
ことが好ましい。
を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、E
L層833における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、分離層を介
して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に分離層を設ける構
成としてもよい。
光材料等へのデクスター機構によるエネルギー移動(特に三重項エネルギー移動)を防ぐ
ために設けることができる。分離層は数nm程度の厚さがあればよい。具体的には、0.
1nm以上20nm以下、あるいは1nm以上10nm以下、あるいは1nm以上5nm
以下である。分離層は、単一の材料(好ましくはバイポーラ性の物質)、又は複数の材料
(好ましくは正孔輸送性材料及び電子輸送性材料)を含む。
り、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。例えば、燐光発光層が
、ホスト材料、アシスト材料、及び燐光材料(ゲスト材料)からなる場合、分離層を、該
ホスト材料及びアシスト材料で形成してもよい。上記構成を別言すると、分離層は、燐光
材料を含まない領域を有し、燐光発光層は、燐光材料を含む領域を有する。これにより、
分離層と燐光発光層とを燐光材料の有無で蒸着することが可能となる。また、このような
構成とすることで、分離層と燐光発光層を同じチャンバーで成膜することが可能となる。
これにより、製造コストを削減することができる。
EL層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
より、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性の低下を抑
制できる。
含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、
酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
)]以下、好ましくは1×10−6[g/(m2・day)]以下、より好ましくは1×
10−7[g/(m2・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m2・
day)]以下とする。
ウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層817、絶縁層817a、
及び絶縁層817bとしては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミド
アミド、ベンゾシクロブテン系樹脂等の有機材料をそれぞれ用いることができる。また、
低誘電率材料(low−k材料)等を用いることができる。また、絶縁膜を複数積層させ
ることで、各絶縁層を形成してもよい。
は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキ
シ樹脂、又はフェノール樹脂等を用いることができる。特に感光性の樹脂材料を用い、そ
の開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好
ましい。
、蒸着法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印
刷等)等を用いればよい。
できる。例えば、無機絶縁材料や有機絶縁材料としては、上記絶縁層に用いることができ
る各種材料が挙げられる。金属材料としては、チタン、アルミニウムなどを用いることが
できる。導電材料を含むスペーサ827と上部電極835とを電気的に接続させる構成と
することで、上部電極835の抵抗に起因した電位降下を抑制できる。また、スペーサ8
27は、順テーパ形状であっても逆テーパ形状であってもよい。
用いる導電層は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アル
ミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を
用いて、単層で又は積層して形成することができる。また、導電層は、導電性の金属酸化
物を用いて形成してもよい。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In2O3等
)、酸化スズ(SnO2等)、酸化亜鉛(ZnO)、ITO、インジウム亜鉛酸化物(I
n2O3−ZnO等)又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用い
ることができる。
透過する赤色(R)のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色(G)のカラ
ーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色(B)のカラーフィルタなどを用いるこ
とができる。各着色層は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソ
グラフィ法を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
を遮光し、隣接する発光素子間における混色を抑制する。ここで、着色層の端部を、遮光
層と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層としては、
発光素子からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料や顔料や染料を含
む樹脂材料を用いてブラックマトリクスを形成すればよい。なお、遮光層は、駆動回路部
などの発光部以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるた
め好ましい。
ることで、着色層に含有された不純物等の発光素子への拡散を防止することができる。オ
ーバーコートは、発光素子からの発光を透過する材料から構成され、例えば窒化シリコン
膜、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜や、アクリル膜、ポリイミド膜等の有機絶縁膜を用い
ることができ、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。
て封止層の材料に対してぬれ性の高い材料を用いることが好ましい。例えば、オーバーコ
ートとして、ITO膜などの酸化物導電膜や、透光性を有する程度に薄いAg膜等の金属
膜を用いることが好ましい。
、熱圧着によって異方性の導電性を示す材料を用いることができる。金属粒子としては、
例えばニッケル粒子を金で被覆したものなど、2種類以上の金属が層状となった粒子を用
いることが好ましい。または、粒状の樹脂の表面を金属で被覆した材料を用いることが好
ましい。
本実施の形態では、蓄電装置を充電する方法として無線給電により充電させる例を示す
。無線給電には電界、磁界、電磁波等を用いることができる。
ものを有することが好ましい。また、本発明の一態様の電子機器は、充電のためのコンデ
ンサーを有することが好ましい。
た、結合コイルはアンテナに変えることができる。ここでは蓄電装置として、二次電池を
用いる例を示す。充電器の一次コイルと、電子機器の二次コイルとを磁気的に結合し、一
次コイルから発生する交流磁場で二次コイルに電圧を発生させる電磁誘導方式によって、
非接触で二次コイル側に電力が伝送されるしくみによって充電が行われる。構造体の曲面
に接してコイルを設けることが好ましいため、電子機器のコイルも可撓性を有するフィル
ムに設けることが好ましい。ここで、電子機器に設けられるコイルをアンテナとして用い
てもよい。
触で二次電池の充電することに限定されず、さらにメモリを設け、電子データを送受信さ
せる、またはGPS機能を持たせて位置情報やGPS時刻を取得して位置表示や時計表示
するなどができるようなアンテナを設けてもよい。
出させないことが好ましい。出入力端子が露出していると、雨などの水によって出入力端
子がショートする恐れや、出入力端子が人体に触れて感電する恐れがある。アンテナを用
いればその出入力端子を電子機器の表面に露出させない構成とすることができる。
と同一であるため、その他の詳細な説明はここでは省略することとする。
示モジュールを貼り付ける。二次電池は、曲がった形状を有することが好ましい。また、
二次電池は可撓性を有することが好ましい。二次電池に電気的に接続する無線給電用コン
バータとアンテナを設ける。また、無線給電用コンバータと表示部の一部が重なるように
固定する。
んど変わらない重量とすることができる。
示す。充電器401上に電子機器400を配置すれば、充電器401のアンテナから電力
を電子機器400に供給して、電子機器400の二次電池に充電することができる。
表示させることが可能である。
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることのできる、可撓性を有する蓄電池10
8について説明する。
いた薄型の二次電池を用いる例を示す。図19に薄型の二次電池の外観図を示す。また、
図19中の鎖線A1−A2及び鎖線B1−B2で切断した断面をそれぞれ図20(A)及
び図20(B)に示す。
タ1207と、電解液1208と、フィルムからなる外装体1209と、正極リード電極
1510と、負極リード電極1511と、を有する。外装体1209内に設けられた正極
1203と負極1206との間にセパレータ1207が設置されている。また、外装体1
209内は、電解液1208が注入されている。正極1203は、正極集電体1201お
よび正極活物質層1202を有する。負極1206は、負極集電体1204および負極活
物質層1205を有する。
学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限り、特別な制限はない。例えば、金、白金、
亜鉛、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、及びこれらの合金
(ステンレスなど)や、これらの金属と他の金属との合金などを用いることができる。ま
た、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる
元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応してシ
リサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成す
る金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。正極集電体12
01、及び負極集電体1204は、箔状、板状(シート状)、網状、円柱状、コイル状、
パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。正極集
電体1201、及び負極集電体1204は、厚みが5μm以上30μm以下のものを用い
るとよい。
を用いることができ、例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはス
ピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料等がある。キャリアイオンとなる金属とし
て、例えばアルカリ金属(例えば、リチウム、ナトリウムやカリウム等)、アルカリ土類
金属(例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等)、ベリリウム、マグネシウム
などを用いることができる。
O2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2
等の化合物を用いることができる。
II)、Co(II)、Ni(II)の一以上))を用いることができる。一般式LiM
PO4の代表例としては、LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMn
PO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、
LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+bは1以下、0<a<1、0<
b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNic
CodMnePO4(c+d+eは1以下、0<c<1、0<d<1、0<e<1)、L
iFefNigCohMniPO4(f+g+h+iは1以下、0<f<1、0<g<1
、0<h<1、0<i<1)等がある。
引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たし
ているため、好ましい。
ム(LiCoO2)、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO3を用いることができ
る。また、LiNi0.8Co0.2O2等のNiCo系(一般式は、LiNixCo1
−xO2(0<x<1))、LiNi0.5Mn0.5O2等のNiMn系(一般式は、
LiNixMn1−xO2(0<x<1))、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2
等のNiMnCo系(NMCともいう。一般式は、LiNixMnyCo1−x−yO2
(x>0、y>0、x+y<1))を用いることができる。また、Li(Ni0.8Co
0.15Al0.05)O2、Li2MnO3−LiMO2(M=Co、Ni、Mn)等
を用いることができる。
Li1+xMn2−xO4(0<x<2)、LiMn2−xAlxO4(0<x<2)、
LiMn1.5Ni0.5O4等がある。
、少量のニッケル酸リチウム(LiNiO2やLiNi1−xMO2(M=Co、Al等
))を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があり
好ましい。
n(II)、Co(II)、Ni(II)の一以上、0≦j≦2)等のリチウム含有材料
を用いることができる。一般式Li(2−j)MSiO4の代表例としては、Li(2−
j)FeSiO4、Li(2−j)NiSiO4、Li(2−j)CoSiO4、Li(
2−j)MnSiO4、Li(2−j)FekNilSiO4、Li(2−j)FekC
olSiO4、Li(2−j)FekMnlSiO4、Li(2−j)NikColSi
O4、Li(2−j)NikMnlSiO4(k+lは1以下、0<k<1、0<l<1
)、Li(2−j)FemNinCoqSiO4、Li(2−j)FemNinMnqS
iO4、Li(2−j)NimConMnqSiO4(m+n+qは1以下、0<m<1
、0<n<1、0<q<1)、Li(2−j)FerNisCotMnuSiO4(r+
s+t+uは1以下、0<r<1、0<s<1、0<t<1、0<u<1)等のリチウム
化合物を材料として用いることができる。
Mn、Ti、V、Nb、Al、X=S、P、Mo、W、As、Si)の一般式で表される
ナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Fe2(MnO4
)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等がある。また、正極活物質とし
て、Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M=Fe、Mn)の一般式で
表される化合物、NaF3、FeF3等のペロブスカイト型フッ化物、TiS2、MoS
2等の金属カルコゲナイド(硫化物、セレン化物、テルル化物)、LiMVO4等の逆ス
ピネル型の結晶構造を有する材料、バナジウム酸化物系(V2O5、V6O13、LiV
3O8等)、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
ための結着剤(バインダ)、正極活物質層1202の導電性を高めるための導電助剤等を
有してもよい。
アイオンが挿入・脱離することが可能な材料を用いることができる。例えば、リチウム金
属、炭素材料、金属材料、非金属材料等を用いることができる。
及び体積当たりの比容量が大きい(それぞれ3860mAh/g、2062mAh/cm
3)ため、好ましい。
ドカーボン)、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。
チ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。
にリチウム金属と同程度に卑な電位を示す(0.3V以下 vs.Li/Li+)。これ
により、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、
単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比
べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
ンが挿入・脱離することが可能な材料を用いることができる。キャリアイオンがリチウム
イオンである場合、例えば、Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、As、
Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、及びIn等のうち少なくとも一つを含む材料をも
ちいることができる。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論
容量が4200mAh/gと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いるこ
とが好ましい。また、キャリアイオンとなる金属の溶解・析出、又はキャリアイオンが挿
入・脱離することが可能な材料として、例えば、SiO、Mg2Si、Mg2Ge、Sn
O、SnO2、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3S
n2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn
3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等を用いることができる。
Ti5O12)、リチウム−黒鉛層間化合物(LixC6)、五酸化ニオブ(Nb2O5
)、酸化タングステン(WO2)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物を用いること
ができる。
つLi3−xMxN(M=Co、Ni、Cu)を用いることができる。例えば、Li2.
6Co0.4N3は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)を
示し好ましい。
、正極活物質としてリチウムイオンを含まないV2O5、Cr3O8等の材料と組み合わ
せることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合で
も、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで負極活物質
としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
ば、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウ
ムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン
反応が生じる材料としては、さらに、Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2
O3等の酸化物、CoS0.89、NiS、CuS等の硫化物、Zn3N2、Cu3N、
Ge3N4等の窒化物、NiP2、FeP2、CoP3等のリン化物、FeF3、BiF
3等のフッ化物でも起こる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用
いてもよい。
ための結着剤(バインダ)、負極活物質層1205の導電性を高めるための導電助剤等を
有してもよい。
、且つキャリアイオンを有する材料を用いることができる。キャリアイオンがリチウムイ
オンである場合には、電解質の代表例としては、LiPF6、LiClO4、Li(FS
O2)2N、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N
、Li(C2F5SO2)2N、等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独
で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。また、反応生成
物をより安定にするため、電解液にビニレンカーボネート(VC)を少量(1wt%)添
加して電解液の分解をより少なくしてもよい。
電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表
例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート(DEC)、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメ
トキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることがで
きる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対
する安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分
子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリ
エチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマー系ゲル
等がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体(常温溶融
塩)を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が
上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。
えばセルロース(紙)、空孔が設けられたポリプロピレンやポリエチレン、等を用いるこ
とができる。
て用いる。ラミネートフィルムとは、基材フィルムと接着性合成樹脂フィルムとの積層フ
ィルム、または2種類以上の積層フィルムを指す。基材フィルムとしては、PETやPB
T等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド、また無機蒸着フィルム
、または紙類を用いればよい。また、接着性合成樹脂フィルムとしてはPEやPP等のポ
リオレフィン、アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂などを用いればよい。ラミネー
トフィルムはラミネート装置により、被処理体と熱圧着によりラミネートされる。なお、
ラミネート工程を行う前処理としてアンカーコート剤を塗布することが好ましく、ラミネ
ートフィルムと被処理体との接着を強固なものとすることができる。アンカーコート剤と
してはイソシアネート系などを用いればよい。
率半径10mm以上の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィルムは
、1枚または2枚で構成されており、積層構造の二次電池である場合、湾曲させた電池の
断面構造は、外装体であるフィルムの2つの曲線で挟まれた構造となる。
0を切断した平面1701において、曲面1700に含まれる曲線1702の一部を円の
弧に近似して、その円の半径を曲率半径1703とし、円の中心を曲率中心1704とす
る。図21(B)に曲面1700の上面図を示す。図21(C)に、平面1701で曲面
1700を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度
や切断する位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書
等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
場合には、二次電池の曲率中心1800に近い側のフィルム1801の曲率半径1802
は、曲率中心1800から遠い側のフィルム1803の曲率半径1804よりも小さい(
図22(A))。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心1800に近いフ
ィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心1800から遠いフィルムの表面には引っ
張り応力がかかる(図22(B))。外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を
形成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響
を許容範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体
の曲率半径が30mm以上好ましくは10mm以上となる範囲で変形することができる。
することができ、例えば図22(C)に示す形状や、波状(図22(D))、S字形状な
どとすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複
数の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、2
枚の外装体の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、30mm以上好ましくは10mm
以上となる範囲で二次電池が変形することができる。
上記実施の形態で説明した指輪型の電子機器に複数の電池セルを用いる場合、複数の電池
セルと組み合わせて用いることができる電池制御ユニット(Battery Manag
ement Unit:BMU)、及び該電池制御ユニットを構成する回路に適したトラ
ンジスタについて、図28乃至図34を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列
に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットについて説明する。
のばらつきに応じて、容量(出力電圧)が異なってくる。直列に接続された電池セルでは
、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに依存する。容量にばらつきがあると放
電時の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池セルを基準にして充電を行うと、充電
不足となる虞がある。また、容量の大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電と
なる虞がある。
や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを揃える機能を有する。電池セル
間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはインダ
クタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつきを
揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
ンジスタ(OSトランジスタ)が好ましい。オフ電流の小さいOSトランジスタを蓄電装
置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時
間の経過による容量の低下を抑制することができる。
Y、Zr、La、Ce、またはNd)を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いる
ターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1とすると
、x1/y1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z1/y1は、1
/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z1/y1を1以
上6以下とすることで、酸化物半導体膜としてCAAC−OS膜が形成されやすくなる。
scope)によって、CAAC−OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像(
高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバ
ウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC−OS膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映した
形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
ると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認で
きる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC−OS膜
のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることが確認できる。
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(
ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
の変動が小さい。
ランジスタ)に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生
じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数100Vの電圧が生じることになるが、こ
のような電池セルに適用される蓄電装置の電池制御ユニットの回路構成には、前述のOS
トランジスタで構成することが適している。
子対BT01と、端子対BT02と、切り替え制御回路BT03と、切り替え回路BT0
4と、切り替え回路BT05と、変圧制御回路BT06と、変圧回路BT07と、直列に
接続された複数の電池セルBT09を含む電池部BT08と、を有する。
替え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と、切り替え回路BT05と、変圧制御
回路BT06と、変圧回路BT07とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶ
ことができる。
制御する。具体的には、切り替え制御回路BT03は、電池セルBT09毎に測定された
電圧に基づいて、放電する電池セル(放電電池セル群)、及び充電する電池セル(充電電
池セル群)を決定する。
群に基づいて、制御信号S1及び制御信号S2を出力する。制御信号S1は、切り替え回
路BT04へ出力される。この制御信号S1は、端子対BT01と放電電池セル群とを接
続させるように切り替え回路BT04を制御する信号である。また、制御信号S2は、切
り替え回路BT05へ出力される。この制御信号S2は、端子対BT02と充電電池セル
群とを接続させるように切り替え回路BT05を制御する信号である。
び変圧回路BT07の構成を踏まえ、端子対BT01と放電電池セル群との間、または端
子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同士が接続されるように、制御
信号S1及び制御信号S2を生成する。
て、切り替え制御回路BT03は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルBT09を
高電圧の電池セル(高電圧セル)、所定の閾値未満の電圧の電池セルBT09を低電圧の
電池セル(低電圧セル)と判断する。
できる。例えば、切り替え制御回路BT03は、複数の電池セルBT09の中で、最も電
圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルBT09の電圧を基準として、各電池セルBT0
9が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路BT03
は、各電池セルBT09の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定す
る等して、各電池セルBT09が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そ
して、切り替え制御回路BT03は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電
池セル群とを決定する。
得る。例えば、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、
高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切
り替え制御回路BT03は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電
電池セル群とする。また、切り替え制御回路BT03は、過充電又は過放電に近い電池セ
ルBT09を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしても
よい。
する。図29は、切り替え制御回路BT03の動作例を説明するための図である。なお、
説明の便宜上、図29では4個の電池セルBT09が直列に接続されている場合を例に説
明する。
、Va=Vb=Vc>Vdの関係にある場合を示している。つまり、連続する3つの高電
圧セルa乃至cと、1つの低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、切り替え
制御回路BT03は、連続する3つの高電圧セルa乃至cを放電電池セル群として決定す
る。また、切り替え制御回路BT03は、低電圧セルdを充電電池セル群として決定する
。
。つまり、連続する2つの低電圧セルa、bと、1つの高電圧セルcと、1つの過放電間
近の低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路BT03は、
高電圧セルcを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路BT03は、低
電圧セルdが過放電間近であるため、連続する2つの低電圧セルa及びbではなく、低電
圧セルdを充電電池セル群として優先的に決定する。
。つまり、1つの高電圧セルaと、連続する3つの低電圧セルb乃至dとが直列に接続さ
れている。この場合、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルaを放電電池セル群と決
定する。また、切り替え制御回路BT03は、連続する3つの低電圧セルb乃至dを充電
電池セル群として決定する。
に基づいて、切り替え回路BT04の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定され
た制御信号S1と、切り替え回路BT05の接続先である充電電池セル群を示す情報が設
定された制御信号S2を、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05に対してそれ
ぞれ出力する。
て、端子対BT01の接続先を、切り替え制御回路BT03により決定された放電電池セ
ル群に設定する。
は、この端子A1及びA2のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流(高電
位側)に位置する電池セルBT09の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で最
も下流(低電位側)に位置する電池セルBT09の負極端子と接続することにより、端子
対BT01の接続先を設定する。なお、切り替え回路BT04は、制御信号S1に設定さ
れた情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。
て、端子対BT02の接続先を、切り替え制御回路BT03により決定された充電電池セ
ル群に設定する。
は、この端子B1及びB2のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流(高電
位側)に位置する電池セルBT09の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で最
も下流(低電位側)に位置する電池セルBT09の負極端子と接続することにより、端子
対BT02の接続先を設定する。なお、切り替え回路BT05は、制御信号S2に設定さ
れた情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。
1に示す。
びBT12とを有する。バスBT11は、端子A1と接続されている。また、バスBT1
2は、端子A2と接続されている。複数のトランジスタBT10のソース又はドレインの
一方は、それぞれ1つおきに交互に、バスBT11及びBT12と接続されている。また
、複数のトランジスタBT10のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する2つの
電池セルBT09の間に接続されている。
ース又はドレインの他方は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタBT10のうち、最下流に位置するト
ランジスタBT10のソース又はドレインの他方は、電池部BT08の最下流に位置する
電池セルBT09の負極端子と接続されている。
応じて、バスBT11に接続される複数のトランジスタBT10のうちの1つと、バスB
T12に接続される複数のトランジスタBT10のうちの1つとをそれぞれ導通状態にす
ることにより、放電電池セル群と端子対BT01とを接続する。これにより、放電電池セ
ル群の中で最も上流に位置する電池セルBT09の正極端子は、端子対の端子A1又はA
2のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セ
ルBT09の負極端子は、端子対の端子A1又はA2のいずれか他方、すなわち正極端子
と接続されていない方の端子に接続される。
タはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減
らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またOSトランジスタは高
電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大き
くても、非導通状態とするトランジスタBT10が接続された電池セルBT09と端子対
BT01とを絶縁状態とすることができる。
スイッチBT14と、バスBT15と、バスBT16とを有する。バスBT15及びBT
16は、複数のトランジスタBT13と、電流制御スイッチBT14との間に配置される
。複数のトランジスタBT13のソース又はドレインの一方は、1つおきに交互に、バス
BT15及びBT16と接続されている。また、複数のトランジスタBT13のソース又
はドレインの他方は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続されている。
ース又はドレインの他方は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタBT13のうち、最下流に位置するト
ランジスタBT13のソース又はドレインの他方は、電池部BT08の最下流に位置する
電池セルBT09の負極端子と接続されている。
ことが好ましい。OSトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しない
電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することがで
きる。またOSトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、
充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタBT
13が接続された電池セルBT09と端子対BT02とを絶縁状態とすることができる。
た、スイッチ対BT17とスイッチ対BT18はそれぞれ、並列接続された2つのスイッ
チを有する。スイッチ対BT17に含まれる2つのスイッチのそれぞれ一端は、端子B1
に接続されている。また、スイッチ対BT17に含まれる一方のスイッチの他端はバスB
T15に接続され、スイッチ対BT17に含まれる他方のスイッチの他端はバスBT16
に接続されている。スイッチ対BT18に含まれる2つのスイッチのそれぞれ一端は、端
子B2に接続されている。また、スイッチ対BT18に含まれる一方のスイッチの他端は
バスBT15に接続され、他方のスイッチの他端はバスBT16に接続されている。
及びトランジスタBT13と同様に、OSトランジスタを用いることが好ましい。
スイッチBT14のオン/オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル群
と端子対BT02とを接続する。
2とを接続する。
応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルBT09の正極端子と接続さ
れているトランジスタBT13を導通状態にする。また、切り替え回路BT05は、複数
のトランジスタBT13のゲートに与える制御信号S2に応じて、充電電池セル群の中で
最も下流に位置する電池セルBT09の負極端子に接続されているトランジスタBT13
を導通状態にする。
、及び変圧回路BT07の構成によって変わり得る。また、充電電池セル群を充電する方
向に電流を流すためには、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同
士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチBT14は、制御信号S2により、
端子対BT02に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対BT17及びスイッチ対BT
18の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
されている状態を挙げて説明する。この時、電池部BT08の最下流の電池セルBT09
が充電電池セル群である場合、スイッチ対BT17は、制御信号S2により、当該電池セ
ルBT09の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対BT17の
バスBT16に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対BT17のバスBT1
5に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対BT18は、制御信号S2
により、当該電池セルBT09の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、ス
イッチ対BT18のバスBT15に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対B
T18のバスBT16に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対
BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端
子対BT02から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御
される。
04に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチBT14の動作、制御信号S1
に応じて、端子対BT01に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対BT0
2に印加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチBT14は、端子対B
T02から充電電池セル群に流れる電流の向きを制御する。
を示す回路図である。
及びバスBT25とを有する。バスBT24は、端子A1と接続されている。また、バス
BT25は、端子A2と接続されている。複数のトランジスタ対BT21の一端は、それ
ぞれトランジスタBT22とトランジスタBT23とにより分岐している。トランジスタ
BT22のソース又はドレインの一方は、バスBT24と接続されている。また、トラン
ジスタBT23のソース又はドレインの一方は、バスBT25と接続されている。また、
複数のトランジスタ対の他端は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続さ
れている。なお、複数のトランジスタ対BT21のうち、最上流に位置するトランジスタ
対BT21の他端は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極端子と
接続されている。また、複数のトランジスタ対BT21のうち、最下流に位置するトラン
ジスタ対BT21の他端は、電池部BT08の最下流に位置する電池セルBT09の負極
端子と接続されている。
BT23の導通/非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対BT21の接
続先を、端子A1又は端子A2のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタB
T22が導通状態であれば、トランジスタBT23は非導通状態となり、その接続先は端
子A1になる。一方、トランジスタBT23が導通状態であれば、トランジスタBT22
は非導通状態となり、その接続先は端子A2になる。トランジスタBT22及びトランジ
スタBT23のどちらが導通状態になるかは、制御信号S1によって決定される。
いられる。詳細には、制御信号S1に基づいて、2つのトランジスタ対BT21の接続先
がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対BT01とが接続される。2
つのトランジスタ対BT21のそれぞれの接続先は、一方が端子A1となり、他方が端子
A2となるように、制御信号S1によって制御される。
35とを有する。バスBT34は、端子B1と接続されている。また、バスBT35は、
端子B2と接続されている。複数のトランジスタ対BT31の一端は、それぞれトランジ
スタBT32とトランジスタBT33とにより分岐している。トランジスタBT32によ
り分岐する一端は、バスBT34と接続されている。また、トランジスタBT33により
分岐する一端は、バスBT35と接続されている。また、複数のトランジスタ対BT31
の他端は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続されている。なお、複数
のトランジスタ対BT31のうち、最上流に位置するトランジスタ対BT31の他端は、
電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極端子と接続されている。また
、複数のトランジスタ対BT31のうち、最下流に位置するトランジスタ対BT31の他
端は、電池部BT08の最下流に位置する電池セルBT09の負極端子と接続されている
。
BT33の導通/非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対BT31の接
続先を、端子B1又は端子B2のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタB
T32が導通状態であれば、トランジスタBT33は非導通状態となり、その接続先は端
子B1になる。逆に、トランジスタBT33が導通状態であれば、トランジスタBT32
は非導通状態となり、その接続先は端子B2になる。トランジスタBT32及びトランジ
スタBT33のどちらが導通状態となるかは、制御信号S2によって決定される。
いられる。詳細には、制御信号S2に基づいて、2つのトランジスタ対BT31の接続先
がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対BT02とが接続される。2
つのトランジスタ対BT31のそれぞれの接続先は、一方が端子B1となり、他方が端子
B2となるように、制御信号S2によって制御される。
る電圧の極性によって決定される。具体的には、端子B1が正極、端子B2が負極となる
ような電圧が端子対BT02に印加されている場合、上流側のトランジスタ対BT31は
、トランジスタBT32が導通状態となり、トランジスタBT33が非導通状態となるよ
うに、制御信号S2によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対BT31は、ト
ランジスタBT33が導通状態、トランジスタBT32が非導通状態となるように、制御
信号S2によって制御される。また、端子B1が負極、端子B2が正極となるような電圧
が端子対BT02に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対BT31は、トラン
ジスタBT33が導通状態となり、トランジスタBT32が非導通状態となるように、制
御信号S2によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対BT31は、トランジス
タBT32が導通状態、トランジスタBT33が非導通状態となるように、制御信号S2
によって制御される。このようにして、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ
極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対BT02から流れる電流の方向が、充
電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数と、充電電池セル群に含まれる電池
セルBT09の個数とに基づいて、変圧回路BT07の動作を制御する変圧信号S3を生
成し、変圧回路BT07へ出力する。
池セルBT09の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電圧
が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路BT06は、充電電池
セル群を充電できる範囲で放電電圧(Vdis)を降圧させるように変圧回路BT07を
制御する変圧信号S3を出力する。
電池セルBT09の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電
電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路BT06は、充電電池セル群に過剰
な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧(Vdis)を昇圧させるように変圧回路BT
07を制御する変圧信号S3を出力する。
製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路BT07により昇圧及び降圧
された電圧は、充電電圧(Vcha)として端子対BT02に印加される。
を用いて説明する。図32(A)乃至(C)は、図29(A)乃至(C)で説明した放電
電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路BT06の動作例を説明する
ための概念図である。なお図32(A)乃至(C)は、電池制御ユニットBT41を図示
している。電池制御ユニットBT41は、上述したように、端子対BT01と、端子対B
T02と、切り替え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と、切り替え回路BT0
5と、変圧制御回路BT06と、変圧回路BT07とにより構成される。
セルa乃至cと、1つの低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、図29(A
)を用いて説明したように、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルa乃至cを放電電
池セル群として決定し、低電圧セルdを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制
御回路BT06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とした時の
、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比に基づいて、放電電圧(Vdi
sから充電電圧(Vcha)への変換比Nを算出する。
池セルBT09の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対BT02にそのま
ま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09に、端子対BT02を介して
過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図32(A)に示されるような場合で
は、端子対BT02に印加される充電電圧(Vcha)を、放電電圧(Vdis)よりも
降圧させる必要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電
電池セル群に含まれる電池セルBT09の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変
圧制御回路BT06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とした
時の、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比よりも、変換比Nを大きく
設定する。
た時の、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比に対して、変換比Nを1
乃至10%程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧より
も大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変圧
制御回路BT06は変換比Nに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするために
、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路BT06に
設定された値となる。
個で、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の数が1個であるため、変圧制御回路
BT06は、1/3より少し大きい値を変換比Nとして算出する。そして、変圧制御回路
BT06は、放電電圧を当該変換比Nに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号S3
を変圧回路BT07に出力する。そして、変圧回路BT07は、変圧信号S3に応じて変
圧された充電電圧を、端子対BT02に印加する。そして、端子対BT02に印加される
充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09が充電される。
が算出される。図32(B)や図32(C)に示される例では、放電電池セル群に含まれ
る電池セルBT09の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数以下で
あるため、変換比Nは1以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路BT06は、放
電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号S3を出力する。
充電電圧に変換する。そして、変圧回路BT07は、変換された充電電圧を端子対BT0
2に印加する。ここで、変圧回路BT07は、端子対BT01と端子対BT02との間を
電気的に絶縁している。これにより、変圧回路BT07は、放電電池セル群の中で最も下
流に位置する電池セルBT09の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下流
に位置する電池セルBT09の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さら
に、変圧回路BT07は、上述したように、変圧信号S3に基づいて放電電池セル群の合
計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
コンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路BT06は、絶縁型DC−
DCコンバータのオン/オフ比(デューティー比)を制御する信号を変圧信号S3として
出力することにより、変圧回路BT07で変換される充電電圧を制御する。
Ringing Choke Converter)方式、プッシュプル方式、ハーフブ
リッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じ
て適切な方式が選択される。
C−DCコンバータBT51は、スイッチ部BT52とトランス部BT53とを有する。
スイッチ部BT52は、絶縁型DC−DCコンバータの動作のオン/オフを切り替えるス
イッチであり、例えば、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconduc
tor Field−Effect Transistor)やバイポーラ型トランジス
タ等を用いて実現される。また、スイッチ部BT52は、変圧制御回路BT06から出力
される、オン/オフ比を制御する変圧信号S3に基づいて、絶縁型DC−DCコンバータ
BT51のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部BT52は、使
用される絶縁型DC−DCコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部
BT53は、端子対BT01から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、
トランス部BT53は、スイッチ部BT52のオン/オフ状態と連動して動作し、そのオ
ン/オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部BT5
2のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電
電圧は、スイッチ部BT52のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほ
ど小さくなる。なお、絶縁型DC−DCコンバータを用いる場合、トランス部BT53の
内部で、端子対BT01と端子対BT02は互いに絶縁することができる。
は、蓄電装置BT00の処理の流れを示すフローチャートである。
テップS001)。そして、蓄電装置BT00は、複数の電池セルBT09の電圧を揃え
る動作の開始条件を満たすか否かを判定する(ステップS002)。この開始条件は、例
えば、複数の電池セルBT09毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の
閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は(ステップS0
02:NO)、各電池セルBT09の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電
装置BT00は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は(ステップS
002:YES)、蓄電装置BT00は、各電池セルBT09の電圧を揃える処理を実行
する。この処理において、蓄電装置BT00は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各
電池セルBT09が高電圧セルか低電圧セルかを判定する(ステップS003)。そして
、蓄電装置BT00は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定
する(ステップS004)。さらに、蓄電装置BT00は、決定された放電電池セル群を
端子対BT01の接続先に設定する制御信号S1、及び決定された充電電池セル群を端子
対BT02の接続先に設定する制御信号S2を生成する(ステップS005)。蓄電装置
BT00は、生成された制御信号S1及び制御信号S2を、切り替え回路BT04及び切
り替え回路BT05へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路BT04により、端子対
BT01と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路BT05により、端子対BT02
と放電電池セル群とが接続される(ステップS006)。また、蓄電装置BT00は、放
電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セル
BT09の個数とに基づいて、変圧信号S3を生成する(ステップS007)。そして、
蓄電装置BT00は、変圧信号S3に基づいて、端子対BT01に印加される放電電圧を
充電電圧に変換し、端子対BT02に印加する(ステップS008)。これにより、放電
電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。
ップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル
群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率
を向上させることができる。また、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05によ
り、放電電池セル群及び充電電池セル群のうち、変圧回路と接続する電池セルを各々個別
に切り替えられる。
充電電池セル群に含まれる電池セルBT09群の個数とに基づいて、端子対BT01に印
加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対BT02に印加される。これにより、放
電側及び充電側の電池セルBT09がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実
現できる。
とにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルBT09から漏洩する
電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルBT09
の容量の低下を抑制することができる。また、OSトランジスタは、Siトランジスタに
比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルBT09の温度が上昇して
も、制御信号S1、S2に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作
をさせることができる。
101 電子機器
102 表示部
103 FPC
103a FPC
104 IC
105 筐体
106 回路基板
107 回路基板
108 蓄電池
109 表示部
110 表示パネル
111 表示領域
112 表示領域
113 表示領域
114 表示領域
115 表示領域
116 指
117 デバイス
118 デバイス
119 表示部
120 基板
121 撮像素子
122 電子機器
125 リング部
126 筐体
131 辺
132 辺
133 辺
135 切れ目
138 部
141 駆動回路
142 駆動回路
143 駆動回路
145 配線
146 配線
151 表示領域
152 表示領域
153 表示領域
161 アイコン
162 文字情報
164 文字情報
167 画像情報
300 電子機器
400 電子機器
1201 正極集電体
1202 正極活物質層
1203 正極
1204 負極集電体
1205 負極活物質層
1206 負極
1207 セパレータ
1208 電解液
1209 外装体
Claims (2)
- 指に装着する指輪型の電子機器であって、
指輪型の筐体と、
前記筐体の曲面に沿って曲面を有する表示部と、
駆動回路と、
前記表示部と重なる二次電池と、
を有し、
前記表示部は、有機EL素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置であり、複数の画素からなる画素部を有し、
前記画素部は第1のトランジスタを有し、
前記駆動回路は第2のトランジスタを有し、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、可撓性を有する基板上の同一の絶縁膜に接して配置され、
前記基板を平らにしたときに、前記画素部は隅に切欠き部を有する形状であり、前記切欠き部に配置された配線を介して、前記駆動回路は前記画素部に信号を入力する、電子機器。 - 表示部と、
駆動回路と、
前記表示部と重なる二次電池と、
を有し、
前記表示部は、有機EL素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置であり、複数の画素からなる画素部を有し、
前記画素部は第1のトランジスタを有し、
前記駆動回路は第2のトランジスタを有し、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、可撓性を有する基板上の同一の絶縁膜に接して配置され、
前記基板を平らにしたときに、前記画素部は隅に切欠き部を有する形状であり、前記切欠き部に配置された配線を介して、前記駆動回路は前記画素部に信号を入力する、電子機器。
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