DE112014003323T5

DE112014003323T5 - Elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE112014003323T5
Application number: DE112014003323.5T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Hiroki; Haruki Katagiri; Shinya Okano
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-04-07
Also published as: CN105393395B; CN105393395A; TWI644196B; WO2015008716A1; KR20210076177A; JP7344330B2; US11317525B2; US20170347471A1; CN114488762A; TWI709844B; US20230328905A1; US20210274664A1; TW202013128A; JP2015038868A; TW201516626A; JP5727664B2; KR20190142446A; JP7036865B2; TWI679520B; KR102267360B1

Abstract

Ein elektronisches Gerät einer neuartigen Ausführungsform, insbesondere ein am Arm getragenes elektronisches Gerät, das bei der Verwendung am Arm getragen wird, wird bereitgestellt. Eine am Arm getragene Sekundärbatterie, die bei der Verwendung am Arm getragen wird, wird bereitgestellt. Ein elektronisches Gerät wird bereitgestellt, das beinhaltet: einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche als Stützstrukturteil, eine flexible Sekundärbatterie, die einen Film als Außenteil beinhaltet und über der gekrümmten Oberfläche des Stützstrukturteils liegt, und einen Anzeigeabschnitt, der eine Vielzahl von Anzeigeelementen zwischen einem Paar von Filmen beinhaltet und über der Sekundärbatterie liegt. Die Vielzahl von Anzeigeelementen und die Sekundärbatterie überlappen einander mindestens teilweise. Ein elektronisches Gerät kann bereitgestellt werden, das eine geringe maximale Dicke von 1 cm oder kleiner und ein geringes Gewicht von 50 g oder weniger aufweist, selbst wenn eine am Arm getragene Sekundärbatterie mit einem Anzeigeabschnitt versehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Geräte.
Es sei angemerkt, dass elektronische Geräte in dieser Beschreibung im Allgemeinen Geräte bezeichnen, die Sekundärbatterien beinhalten, und dass elektro-optische Geräte, die Sekundärbatterien beinhalten, Informationsendgeräte, die Sekundärbatterien beinhalten, und dergleichen alle elektronische Geräte sind.
Stand der Technik
Anzeigevorrichtungen, die bei der Verwendung am Körper des Menschen getragen werden, wie z. B. Anzeigevorrichtungen, die am Kopf befestigt werden, sind in letzter Zeit entwickelt worden und werden als am Kopf befestigte Anzeigen oder tragbare Anzeigen bezeichnet. Es wird erwartet, dass nicht nur Anzeigevorrichtungen, sondern auch elektronische Geräte, die bei der Verwendung am Körper des Menschen getragen werden, wie z. B. Hörapparate, leichtgewichtig und klein sind.
Bei einer Verringerung des Gewichts von elektronischen Geräten ist es erforderlich, dass auch Batterien zum Zuführen von Strom zu elektronischen Geräten leichtgewichtig und klein sind.
E-Book-Lesegeräte, die flexible Anzeigevorrichtungen beinhalten, sind in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart.
[Patentdokumente]

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-282181
[Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-282183

Offenbarung der Erfindung
Damit ein Benutzer eine Anzeigevorrichtung, die bei der Verwendung am Körper des Menschen getragen wird, komfortabel tragen kann, muss die Anzeigevorrichtung leichtgewichtig und klein sein, und das gesamte elektronische Gerät, das eine Treibervorrichtung für die Anzeigevorrichtung und eine Stromquelle beinhaltet, muss auch leichtgewichtig sein.
Ein elektronisches Gerät einer neuartigen Ausführungsform, insbesondere ein am Arm getragenes elektronisches Gerät, das bei der Verwendung am Arm getragen wird, wird bereitgestellt. Eine am Arm getragene Sekundärbatterie, die bei der Verwendung am Arm getragen wird, wird bereitgestellt.
Eine am Arm getragene Sekundärbatterie wird erzielt, bei der ein Strukturteil, der in Kontakt mit einem Körperteil des Menschen eine gekrümmte Oberfläche aufweist, als Stützstrukturteil verwendet wird und eine flexible Sekundärbatterie entlang der gekrümmten Oberfläche am Stützstrukturteil befestigt ist. Vorzugsweise ist die Sekundärbatterie dünn, damit sie flexibel sein kann; insbesondere wird vorzugsweise eine Sekundärbatterie mit einer erhöhten Volumenenergiedichte und einer geringen Anzahl von Elektrodenschichten verwendet. Der Ausdruck „eine geringe Anzahl von Elektrodenschichten” bedeutet eine geringe Anzahl von übereinander angeordneten Elektrodenpaaren, die jeweils eine Positivelektrode und eine Negativelektrode beinhalten, oder eine geringe Windungszahl bei einer gewundenen Batterie. Es wird bevorzugt, dass die am Arm getragene Sekundärbatterie eine geringe maximale Dicke von 1 cm oder kleiner aufweist.
Eine Ausführungsform einer bandförmigen Sekundärbatterie, die am Arm getragen wird, wird als Beispiel angegeben. Bei dieser Ausführungsform weist die Sekundärbatterie, die über dem Stützstrukturteil bereitgestellt ist, eine bogenförmige Querschnittsform auf. Beim Tragen der Sekundärbatterie biegt sich ein Endabschnitt des Stützstrukturteils; daher biegt sich auch ein Endabschnitt der Sekundärbatterie. Zwar biegt sich der Endabschnitt der Sekundärbatterie, aber die Sekundärbatterie weist Flexibilität auf; folglich wird ein Außenteil der Sekundärbatterie nicht beschädigt, und die Sekundärbatterie kann ihre Batterieleistung behalten.
Eine Struktur, die in dieser Beschreibung offenbart ist, ist ein elektronisches Gerät, das einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche und eine flexible Sekundärbatterie beinhaltet, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil beinhaltet. Das elektronische Gerät wird derart getragen, dass die gekrümmte Oberfläche des Strukturteils in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist.
Die flexible Sekundärbatterie beinhaltet den Film als Außenteil und kann ihre Form entlang einem gekrümmten Oberflächenteil des Strukturteils ändern. In einem Bereich, der von dem Außenteil umschlossen ist, sind eine Positivelektrode, eine Negativelektrode und eine Elektrolytlösung bereitgestellt. Es wird besonders bevorzugt, als Sekundärbatterie eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie zu verwenden, die eine hohe Energiedichte erzielt und damit leichtgewichtig und klein ist.
Bei der obigen Struktur ist der Strukturteil in Kontakt mit einem Arm, und die flexible Sekundärbatterie ist über dem Strukturteil bereitgestellt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht besonders auf dieses Beispiel beschränkt, und die flexible Sekundärbatterie kann zwischen dem Strukturteil und dem Arm bereitgestellt sein. Eine Struktur in diesem Fall ist ein elektronisches Gerät, das einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche und eine flexible Sekundärbatterie beinhaltet, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil beinhaltet. Das elektronische Gerät wird derart getragen, dass der Film in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist.
Bei der obigen Struktur kann auch ein Anzeigeabschnitt bereitgestellt sein. Eine Struktur in diesem Fall ist ein elektronisches Gerät, das einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche, eine flexible Sekundärbatterie, die einen Film als Außenteil beinhaltet und über der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils liegt, und einen Anzeigeabschnitt beinhaltet, der eine Vielzahl von Anzeigeelementen zwischen einem Paar von Filmen beinhaltet und über der Sekundärbatterie liegt. Die Vielzahl von Anzeigeelementen und die Sekundärbatterie überlappen einander mindestens teilweise.
Je größer die Fläche ist, bei der die Vielzahl von Anzeigeelementen und die Sekundärbatterie einander überlappen, desto wärmer kann die Sekundärbatterie aufgrund der Hitze werden, die von den Anzeigeelementen erzeugt wird. Lithium-Ionen-Sekundärbatterien weisen bei niedrigen Temperaturen bei kaltem Klima eine besonders schlechte Leistungsfähigkeit auf; daher ist es wichtig, die Sekundärbatterie zu erwärmen. Da das elektronische Gerät am Arm getragen wird und die Sekundärbatterie zwischen dem Arm und den Anzeigeelementen liegt, kann die Sekundärbatterie sowohl von der Vorderflächenseite als auch von der Rückflächenseite der Sekundärbatterie effizient erwärmt werden. Des Weiteren kann ein hochwärmeleitendes Material als Material des Strukturteils verwendet werden, um die Sekundärbatterie effizient zu erwärmen.
Alternativ kann die Sekundärbatterie in Kontakt mit einem Arm sein, und eine Struktur in diesem Fall ist ein elektronisches Gerät, das einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche und eine flexible Sekundärbatterie beinhaltet, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil beinhaltet. Das elektronische Gerät wird derart getragen, dass der Film in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist. Durch den Kontakt mit dem Arm des Benutzers kann die Sekundärbatterie erwärmt werden.
Bei jeder der obigen Strukturen kann einer des Paars von Filmen, zwischen denen der Anzeigeabschnitt mit der Vielzahl von Anzeigeelementen liegt, an der dem Strukturteil näher liegenden Seite ein Metallfilm, wie z. B. ein Edelstahlfilm, sein.
Bei jeder der obigen Strukturen ist der Anzeigeabschnitt vorzugsweise eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung, bei der eine Vielzahl von Anzeigeelementen in einer Matrix angeordnet ist. Als Anzeigeelemente können organische Licht emittierende Elemente, elektronische Tinte oder dergleichen verwendet werden, und organische Licht emittierende Elemente werden besonders bevorzugt, weil sie so dünn wie 3 mm oder dünner als 3 mm und leichtgewichtig sind.
Wenn der Anzeigeabschnitt des am Arm getragenen elektronischen Geräts zusammen mit einem Anzeigeabschnitt eines herkömmlichen tragbaren Informationsendgeräts verwendet wird, kann der Anzeigeabschnitt des am Arm getragenen elektronischen Geräts als Sub-Anzeige verwendet werden.
Neben der Anzeigevorrichtung kann jede der obigen Strukturen eine weitere Halbleiterschaltung, wie z. B. eine Steuerschaltung zum Vermeiden einer Überladung, ein Abbildungselement, einen Sensor, wie z. B. einen Gyroskop-Sensor oder einen Beschleunigungssensor, einen Touchscreen oder dergleichen, beinhalten. Wenn beispielsweise ein Abbildungselement neben der Anzeigevorrichtung enthalten ist, kann ein aufgenommenes Bild auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Wenn ein Sensor, wie z. B. ein Gyroskop-Sensor oder ein Beschleunigungssensor, enthalten ist, kann das am Arm getragene elektronische Gerät in Abhängigkeit von dessen Ausrichtung oder Bewegung eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, um den Stromverbrauch zu reduzieren. Wenn ein Touchscreen enthalten ist, kann das elektronische Gerät bedient werden, oder Informationen können eingegeben werden, indem eine vorbestimmte Stelle des Touchscreens berührt wird. Wenn, neben der Anzeigevorrichtung, ein Speicher und eine CPU bei der obigen Struktur enthalten sind, kann ein tragbarer Computer erzielt werden.
Außerdem kann eine Antenne bereitgestellt sein, und eine Struktur in diesem Fall ist ein elektronisches Gerät, das einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche, eine flexible Sekundärbatterie, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil beinhaltet, und eine Antenne beinhaltet, die elektrisch mit der Sekundärbatterie verbunden ist. Das elektronische Gerät wird derart getragen, dass die gekrümmte Oberfläche des Strukturteils in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist.
Durch die Antenne kann die Sekundärbatterie ohne Kontakt aufgeladen werden. Durch ein elektromagnetisches Induktionsverfahren, bei dem eine Antenne eines Ladegeräts (eine Primärspule) und die Antenne des elektronischen Geräts (eine Sekundärspule) magnetisch gekoppelt sind und eine Spannung an der Sekundärspule mit einem magnetischen Wechselfeld erzeugt wird, das von der Primärspule erzeugt wird, wird ein elektrischer Strom auf die Sekundärspulenseite ohne Kontakt übertragen. Durch diesen Mechanismus wird die Sekundärbatterie aufgeladen. Die Antenne ist vorzugsweise in Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils bereitgestellt; deshalb ist die Antenne des elektronischen Geräts vorzugsweise über einem flexiblen Film bereitgestellt.
Die am Arm getragene Sekundärbatterie kann nicht nur zur kontaktfreien Aufladung der Sekundärbatterie, sondern auch für andere Zwecke mit einer Antenne versehen sein. Ein Speicher kann ferner bereitgestellt sein, und eine Antenne, die elektronische Datenübertragung und Datenempfang ermöglicht, oder eine Antenne kann bereitgestellt sein, die die Anzeige der Position oder Zeit mit einer GPS-Funktion ermöglicht, indem Positionsinformationen oder die GPS-Zeit erhalten werden/wird.
Eine Antenne und eine Übertragungs- und Empfangsschaltung für ein aktives Tag können bereitgestellt sein, so dass die am Arm getragene Sekundärbatterie als aktives Tag dienen kann. Der Begriff „aktives Tag” bedeutet ein drahtloses IC-Tag (RFID), das eine Batterie beinhaltet und eine Kommunikation durchführen kann.
Die am Arm getragene Sekundärbatterie kann als Reserve-Sekundärbatterie zum Zuführen von Strom zu einem tragbaren Informationsendgerät dienen. Ein tragbares Informationsendgerät, wie z. B. ein Smartphone, wird mitgeführt, ohne ausgeschaltet zu werden, so dass es für eine eingehende E-Mail oder einen eingehenden Anruf bereitstehen kann. Im Laufe der Zeit wird die Menge am verbleibenden Batteriestrom verringert, und das tragbare Informationsendgerät weist keinen Strom mehr auf. Wenn das tragbare Informationsendgerät verschiedene Funktionen, wie z. B. eine Kamera oder einen Sensor, aufweist, ist es schwierig, dessen Gewicht zu verringern, und der Platz für die Sekundärbatterie ist klein. Selbst wenn die Leistungsfähigkeit der Sekundärbatterie in dem tragbaren Informationsendgerät verbessert wird, verschlechtern sich Sekundärbatterien zwangsläufig durch wiederholte Verwendung, und die Sekundärbatterie mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit ist sehr teuer.
Selbstverständlich kann eine Sekundärbatterie der gleichen Art wie diejenige in dem tragbaren Informationsendgerät als Reserve-Sekundärbatterie gekauft und jederzeit mitgeführt werden. Jedoch werden im Hinblick auf die Sicherheit viele tragbare Informationsendgeräte derart hergestellt, dass Sekundärbatterien nicht frei von Benutzern ausgetauscht werden können. Ein Lademodul, das als Reserve-Sekundärbatterie zum Aufladen eines tragbaren Informationsendgeräts verwendet wird, ist auch im Handel erhältlich; jedoch ist das Lademodul genauso groß wie oder größer als das tragbare Informationsendgerät und schwerer als das tragbare Informationsendgerät und wiegt insbesondere 150 g oder mehr. Eine Reserve-Sekundärbatterie muss jederzeit in einer Tasche eines Kleidungsstücks oder einer Tragetasche eines Benutzers mitgeführt werden, und es ist schwierig, die Reserve-Sekundärbatterie mitzuführen, wenn ein Benutzer Kleidung ohne Taschen trägt oder wenn ein Benutzer keine Tragetasche mitführen kann.
Wenn ein Benutzer auch eine am Arm getragene Sekundärbatterie besitzt, die bei der Verwendung am Arm getragen wird, kann diese als Ersatz-Stromquelle verwendet werden, wenn die Sekundärbatterie des tragbaren Informationsendgeräts keinen Strom mehr aufweist. Wenn ein Benutzer sie am Arm trägt, ist es unnötig, eine Reserve-Sekundärbatterie in einer Tasche seines Kleidungsstücks oder seiner Tragetasche mitzuführen, was praktisch ist. Die am Arm getragene Sekundärbatterie, die am Arm getragen wird, weist ein attraktives Design auf. Da der Anzeigeabschnitt und die Sekundärbatterie einander überlappen, wird die Sekundärbatterie versteckt oder getarnt, wenn ein Bild auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt wird. Daher erfassen andere Leute das am Arm getragene elektronische Gerät nicht als Reserve-Sekundärbatterie, sondern als Accessoire, und fühlen sich dabei nicht komisch. Dies wird besonders von Frauen bevorzugt, da Frauen oft Kleidung ohne Taschen tragen und sich darum sorgen, wie sie aussehen.
Wenn die am Arm getragene Sekundärbatterie einen Anzeigeabschnitt beinhaltet, der Vollfarbbilder anzeigen kann, kann die am Arm getragene Sekundärbatterie als am Arm getragener digitaler Bilderrahmen bezeichnet werden. Ein Benutzer kann Lieblingsbilder (Fotos usw.) auswählen, die auf der am Arm getragenen Sekundärbatterie angezeigt werden.
Die am Arm getragene Sekundärbatterie, die bei der Verwendung am Arm getragen wird, ist leichtgewichtig und wiegt als Ganzes, in Abhängigkeit der Kapazität der Sekundärbatterie, weniger als 150 g, bevorzugt 100 g oder weniger, stärker bevorzugt 50 g oder weniger. Wenn die am Arm getragene Sekundärbatterie als Ersatz-Stromquelle verwendet wird, muss die Sekundärbatterie nicht immer eingeschaltet werden. Indem die Sekundärbatterie ausgeschaltet bleibt, kann eine Abnahme des verbleibenden Batteriestroms unterdrückt werden.
Wenn die Sekundärbatterie hauptsächlich zur Verwendung als Reserve-Sekundärbatterie vorgesehen ist, muss der Anzeigeabschnitt nicht unbedingt dazu geeignet sein, Vollfarbbilder anzuzeigen, und kann in der Lage sein, monochrome oder einfarbige Bilder oder nur die Menge am verbleibenden Batteriestrom anzuzeigen.
Bei jeder der obigen Strukturen kann ein Metall oder ein Harz für den Stützstrukturteil verwendet werden. Alternativ kann für den Stützstrukturteil hauptsächlich ein Metall und teilweise ein Harz verwendet werden, oder es kann hauptsächlich ein Harz und teilweise ein Metall für den Stützstrukturteil verwendet werden. Als Metall kann Edelstahl, Aluminium, eine Titan-Legierung oder dergleichen verwendet werden. Als Harz kann ein Acrylharz, ein Polyimidharz oder dergleichen verwendet werden. Ein Naturmaterial kann auch als Material des Stützstrukturteils verwendet werden, und als Naturmaterial kann verarbeitetes Holz, Stein, Knochen, Leder, Papier oder Tuch verwendet werden.
Ein elektronisches Gerät kann bereitgestellt werden, das eine geringe maximale Dicke von 1 cm oder kleiner und ein geringes Gewicht von 50 g oder weniger aufweist, selbst wenn eine am Arm getragene Sekundärbatterie mit einem Anzeigeabschnitt versehen ist. Ein elektronisches Gerät kann bereitgestellt werden, das am Arm getragen werden und mitgeführt werden kann, ohne dass man es in einer der Hände hält. Die am Arm getragene Sekundärbatterie kann ein Bild auf ihrem Anzeigeabschnitt anzeigen und auch als Accessoire verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A und 1B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
2A und 2B sind eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4A und 4B sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
5 ist ein Foto, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7A bis 7C sind eine Querschnittsansicht, eine Ansicht von unten bzw. eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
8A bis 8C stellen einen Krümmungsmittelpunkt dar.
9A bis 9C stellen einen Krümmungsradius einer Oberfläche dar.
10A bis 10F sind perspektivische Ansichten und Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
Beste Methode zum Durchführen der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehende Beschreibung beschränkt, und es ist für Fachleute des betreffenden Fachgebiets offensichtlich, dass die hier offenbarten Ausführungsweisen und Details auf verschiedene Weise verändert werden können. Zudem wird die vorliegende Erfindung nicht als auf die Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen.
(Ausführungsform 1)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für ein elektronisches Gerät beschrieben, bei dem eine am Arm getragene Sekundärbatterie mit einem Anzeigeabschnitt versehen ist. 1A ist eine Querschnittsansicht des elektronischen Geräts, und 1B ist eine perspektivische Ansicht des elektronischen Geräts.
Wie in 1A dargestellt, beinhaltet ein elektronisches Gerät 100 eine flexible Sekundärbatterie 103 über einer gekrümmten Oberfläche eines Stützstrukturteils 101 und einen Anzeigeabschnitt 102 über der Sekundärbatterie 103.
Der Stützstrukturteil 101 weist die Form eines Armbandes auf, die durch Krümmung eines bandförmigen Strukturteils erhalten wird. Mindestens ein Teil des Stützstrukturteils 101 weist Flexibilität auf und kann in die Richtung der Pfeile 105 bewegt werden; daher kann man das elektronische Gerät am Handgelenk tragen. Ein Endabschnitt des Stützstrukturteils 101 in 1A ist biegbar, und ein Mittelabschnitt, der vom Endabschnitt entfernt ist, ändert seine Form kaum. Daher behält der Mittelabschnitt des Stützstrukturteils 101 eine Krümmung, mit der die Sekundärbatterie und der Anzeigeabschnitt bei der Herstellung angebracht und befestigt werden. Demzufolge werden die Sekundärbatterie 103 und der Anzeigeabschnitt 102, die den Mittelabschnitt überlappen, kaum beschädigt, selbst wenn das elektronische Gerät wiederholt an den Arm angelegt und vom Arm abgelegt wird.
In dem Fall, in dem eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung als Anzeigeabschnitt bereitgestellt wird, beinhaltet die Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung mindestens eine Schicht, die Transistoren umfasst. Die Zuverlässigkeit der Schicht, die Transistoren umfasst, verschlechtert sich nicht so leicht, wenn die Schicht lediglich an der gekrümmten Oberfläche des Stützstrukturteils 101 angebracht und befestigt wird. Jedoch könnte sich die Zuverlässigkeit verschlechtern, wenn die Schicht, die Transistoren umfasst, wiederholt derart gebogen wird, dass die Schicht, die Transistoren umfasst, zu einer Seite in eine konkave Form gekrümmt wird, in eine ebene Form zurückgesetzt wird, und dann zu der anderen Seite in eine konvexe Form gekrümmt wird. Auch in dieser Hinsicht ändert der Mittelabschnitt des Stützstrukturteils 101 in 1A seine Form kaum; wenn die Schicht, die Transistoren umfasst, an der gekrümmten Oberfläche des Stützstrukturteils 101 befestigt wird, wird daher die Schicht nur zu einer Seite gekrümmt, selbst wenn sie gebogen wird. Mit anderen Worten: Der Stützstrukturteil 101 dient als Schutzteil, der verhindert, dass der Anzeigeabschnitt 102 und die Sekundärbatterie 103 übermäßig gekrümmt werden oder in hohem Maße gedreht und verformt werden.
Als Material des Stützstrukturteils 101 kann ein Metall, ein Harz, ein Naturmaterial oder dergleichen verwendet werden. Der Stützstrukturteil 101 weist vorzugsweise eine geringe Dicke auf, so dass er leichtgewichtig sein kann. Ein Metall wird vorzugsweise als Material des Stützstrukturteils 101 verwendet, da ein Metall eine hohe Schlagbeständigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ein Harz wird vorzugsweise als Material des Stützstrukturteils 101 verwendet, da durch das Harz eine Abnahme des Gewichts erzielt werden kann und keine Metallallergie verursacht wird.
Die Form des elektronischen Geräts in 1B ist ein Beispiel, und ein Band oder eine Schließe zum Befestigen am Handgelenk kann bereitgestellt sein. Alternativ kann das elektronische Gerät die Form eines Rings oder eines Zylinderrohrs aufweisen, um ein Handgelenk zu umschließen.
Zwar wird das Beispiel für das elektronische Gerät beschrieben, das am Arm, wie z. B. am Handgelenk (am Unterarm, der ein Handgelenk umfasst) oder am Oberarm, getragen wird, aber die Stelle ist nicht besonders beschränkt, und das elektronische Gerät kann an jedem Körperteil des Menschen, wie z. B. an der Taille oder am Fußknöchel, getragen werden. In dem Fall, in dem das elektronische Gerät am Fußknöchel getragen wird, kann das elektronische Gerät in einer Form, die sich von derjenigen in 1A und 1B unterscheidet, und einer Größe, die zu der Form des Fußknöchels passt, hergestellt werden. In dem Fall, in dem das elektronische Gerät an der Taille getragen wird, kann das elektronische Gerät in einer derartigen Größe hergestellt werden, dass es wie ein Gürtel um die Taille gewickelt wird.
Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des elektronischen Geräts 100 wird nachstehend beschrieben.
Zuerst wird der Stützstrukturteil 101 vorbereitet. Ein Edelstahlmaterial, dessen Bereich mit einem großen Krümmungsradius im Querschnitt seine Form nicht ändert und dessen Endabschnitt biegbar ist, wird für den Stützstrukturteil 101 verwendet. Das Edelstahlmaterial dient als Schutzmaterial, das verhindert, dass der Anzeigeabschnitt 102 und die Sekundärbatterie 103 übermäßig gekrümmt oder in hohem Maße gedreht und verformt werden. Das Edelstahlmaterial erlaubt nur eine Änderung in eine bestimmte Form, d. h. eine Biegung in eine Richtung, wenn das elektronische Gerät an den Arm angelegt wird, was die Zuverlässigkeit verbessert.
Als Nächstes wird die Sekundärbatterie 103 vorbereitet, die an dem Bereich mit einem großen Krümmungsradius des Stützstrukturteils 101 angebracht wird.
Die Sekundärbatterie 103 ist nicht besonders beschränkt, solange sie eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist und flexibel ist. Die flexible Sekundärbatterie beinhaltet einen flexiblen Dünnfilm als Außenteil und kann ihre Form entlang einem gekrümmten Oberflächenteil des Bereichs mit einem großen Krümmungsradius des Stützstrukturteils 101 ändern.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem eine laminierte Sekundärbatterie als flexible Sekundärbatterie verwendet wird. 2A ist eine Draufsicht auf die laminierte Sekundärbatterie. 2B ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A-B in 2A.
Eine zu verwendende Sekundärbatterie wird derart hergestellt, dass eine blattförmige Positivelektrode 203, ein Separator 207 und eine blattförmige Negativelektrode 206 übereinander angeordnet werden, der andere Bereich mit einer Elektrolytlösung 210 gefüllt wird, und diese Bestandteile von einem Außenteil, der aus einem oder zwei Filmen besteht, umschlossen werden. Es sei angemerkt, dass die Positivelektrode 203 einen Positivelektrodenstromkollektor 201 und eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 202 beinhaltet. Die Negativelektrode 206 beinhaltet einen Negativelektrodenstromkollektor 204 und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht 205.
Der Positivelektrodenstromkollektor 201 und der Negativelektrodenstromkollektor 204 können jeweils unter Verwendung eines hochleitfähigen Materials ausgebildet werden, das nicht mit einem Ladungsträgerion von Lithium oder dergleichen legiert wird, wie z. B. eines Metalls, das durch Edelstahl, Gold, Platin, Zink, Eisen, Nickel, Kupfer, Aluminium, Titan oder Tantal verkörpert wird, oder einer Legierung davon. Alternativ kann eine Aluminiumlegierung, der ein Element zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit, wie z. B. Silizium, Titan, Neodym, Scandium oder Molybdän, hinzugefügt ist, verwendet werden. Als weitere Alternative kann ein Metallelement, das durch Reaktion mit Silizium ein Silizid bildet, verwendet werden. Beispiele für das Metallelement, das durch Reaktion mit Silizium Silizid bildet, umfassen Zirconium, Titan, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Nickel und dergleichen. Der Positivelektrodenstromkollektor 201 und der Negativelektrodenstromkollektor 204 können jeweils nach Bedarf die Form einer Folie, die Form einer Platte (die Form eines Blattes), die Form eines Netzes, die Form eines Zylinders, die Form einer Spule, die Form eines gestanzten Metalls, die Form eines Streckmetalls oder dergleichen aufweisen. Der Positivelektrodenstromkollektor 201 und der Negativelektrodenstromkollektor 204 weisen jeweils vorzugsweise eine Dicke von größer als oder gleich 10 μm und kleiner als oder gleich 30 μm auf.
Für die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 202 kann ein Material verwendet werden, in das und aus dem Lithiumionen eingelagert und ausgelagert werden können. Beispielsweise kann ein lithiumhaltiges Material mit einer Olivin-Kristallstruktur, einer geschichteten Steinsalz-Kristallstruktur und einer Spinell-Kristallstruktur verwendet werden. Als Positivelektrodenaktivmaterial kann eine Verbindung, wie z. B. LiFeO₂, LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, V₂O₅, Cr₂O₅ und MnO₂, verwendet werden.
Typische Beispiele für das lithiumhaltige Material mit einer Olivin-Kristallstruktur (dargestellt durch eine allgemeine Formel, LiMPO₄ (M ist eines oder mehrere von Fe(II), Mn(II), Co(II) und Ni(II))) sind LiFePO₄, LiNiPO₄, LiCoPO₄, LiMnPO₄, LiFe_aNi_bPO₄, LiFe_aCo_bPO₄, LiFe_aMn_bPO₄, LiNi_aCo_bPO₄, LiNi_aMn_bPO₄ (a + b ≤ 1, 0 < a < 1 und 0 < b < 1), LiFe_cNi_dCo_ePO₄, LiFe_cNi_dMn_ePO₄, LiNi_cCo_dMn_ePO₄ (c + d + e ≤ 1, 0 < c < 1, 0 < d < 1 und 0 < e < 1) und LiFe_fNi_gCo_hMn_iPO₄ (f + g + h + i ≤ 1, 0 < f < 1, 0 < g < 1, 0 < h < 1 und 0 < i < 1).
LiFePO₄ wird besonders bevorzugt, weil es in geeigneter Weise Eigenschaften aufweist, die für das Positivelektrodenaktivmaterial erforderlich sind, wie z. B. die Sicherheit, die Stabilität, eine hohe Kapazitätsdichte, ein hohes Potential und das Vorhandensein von Lithiumionen, die bei einer ersten Oxidation (Aufladung) ausgelagert werden können.
Beispiele für das lithiumhaltige Material mit einer geschichteten Steinsalz-Kristallstruktur umfassen Lithiumkobaltoxid (LiCoO₂), LiNiO₂, LiMnO₂, Li₂MnO₃, ein auf NiCo basierendes lithiumhaltiges Material (eine allgemeine Formel davon ist LiNi_xCo_1-xO₂ (0 < x < 1)), wie z. B. LiNi_0,8Co_0,2O₂, ein auf NiMn basierendes lithiumhaltiges Material (eine allgemeine Formel davon ist LiNi_xMn_1-xO₂ (0 < x < 1)), wie z. B. LiNi_0,5Mn_0,5O₂, und ein auf NiMnCo basierendes lithiumhaltiges Material (auch als NMC bezeichnet) (eine allgemeine Formel davon ist LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂ (x > 0, y > 0 und x + y < 1)), wie z. B. LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂. Darüber hinaus umfassen die Beispiele ferner Li(Ni_0,8Co_0,15Al_0,05)O₂ und Li₂MnO₃-LiMO₂ (M = Co, Ni oder Mn).
Beispiele für das lithiumhaltige Material mit einer Spinell-Kristallstruktur umfassen LiMn₂O₄, Li_1+xMn_2-xO₄, Li(MnAl)₂O₄ und LiMn_1,5Ni_0,5O₄.
Eine kleine Menge an Lithiumnickeloxid (LiNiO₂ oder LiNi_1-xMO₂ (z. B. M = Co oder Al)) wird vorzugsweise einem lithiumhaltigen Material mit einer Spinell-Kristallstruktur, das Mangan enthält, wie z. B. LiMn₂O₄, hinzugefügt, weil Vorteile, wie z. B. die Minimierung der Auswaschung (elution) von Mangan und des Aufschlusses einer Elektrolytlösung, erhalten werden können.
Alternativ kann ein lithiumhaltiges Material, das durch eine allgemeine Formel, Li(_2-j)MSiO₄ (M ist eines oder mehrere von Fe(II), Mn(II), Co(II) und Ni(II), 0 ≤ j ≤ 2), dargestellt wird, als Positivelektrodenaktivmaterial verwendet werden. Typische Beispiele für Li(_2-j)MSiO₄ (allgemeine Formel) umfassen Lithiumverbindungen, wie z. B. Li(_2-j)FeSiO₄, Li(_2-j)NiSiO₄, Li(_2-j)CoSiO₄, Li(_2-j)MnSiO₄, Li(_2-j)Fe_kNi_iSiO₄, Li(_2-j)Fe_kCo_lSiO₄, Li(_2-j)Fe_kMn_lSiO₄, Li(_2-j)Ni_kCo_lSiO₄, Li(_2-j)Ni_kMn_lSiO₄ (k + l ≤ 1, 0 < k < 1 und 0 < l < 1), Li(_2-j)Fe_mNi_nCo_qSiO₄, Li(_2-j)Fe_mNi_nMn_qSiO₄, Li(_2-j)Ni_mCo_nMn_qSiO₄ (m + n + q ≤ 1, 0 < m < 1, 0 < n < 1 und 0 < q < 1) und Li(_2-j)Fe_rNi_sCo_tMn_uSiO₄ (r + s + t + u ≤ 1, 0 < r < 1, 0 < s < 1, 0 < t < 1 und 0 < u < 1).
Als weitere Alternative kann eine NASICON-Verbindung, die durch eine allgemeine Formel, A_xM₂(XO₄)₃ (A = Li, Na oder Mg, M = Fe, Mn, Ti, V, Nb oder Al, und X = S, P, Mo, W, As oder Si), dargestellt wird, als Positivelektrodenaktivmaterial verwendet werden. Beispiele für die NASICON-Verbindung umfassen Fe₂(MnO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ und Li₃Fe₂(PO₄)₃. Als noch weitere Alternative kann beispielsweise eine Verbindung, die durch eine allgemeine Formel, Li₂MPO₄F, Li₂MP₂O₇ oder Li₅MO₄ (M = Fe oder Mn), dargestellt wird, ein Perowskit-Fluorid (perovskite fluoride), wie z. B. NaF₃ oder FeF₃, ein Metallchalkogenid (ein Sulfid, ein Selenid oder ein Tellurid), wie z. B. TiS₂ oder MoS₂, ein lithiumhaltiges Material mit einer umgekehrten Spinell-Kristallstruktur (inverse spinel crystal structure), wie z. B. LiMVO₄, ein auf Vanadiumoxid basierendes Material (z. B. V₂O₅, V₆O₁₃ oder LiV₃O₈), ein auf Manganoxid basierendes Material oder ein auf organischem Schwefel basierendes Material als Positivelektrodenaktivmaterial verwendet werden.
Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 202 kann ferner ein Bindemittel zum Erhöhen der Haftung von Aktivmaterialien, einen leitfähigen Zusatzstoff zum Erhöhen der Leitfähigkeit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 202 und dergleichen zusätzlich zu den oben beschriebenen Positivelektrodenaktivmaterialien enthalten.
Ein Material, mit dem Lithium aufgelöst und gefällt werden kann, oder ein Material, in das und aus dem Lithiumionen eingelagert und ausgelagert werden können, kann für die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 205 verwendet werden; beispielsweise kann ein Lithiummetall, ein auf Kohlenstoff basierendes Material oder ein auf einer Legierung basierendes Material verwendet werden.
Das Lithiummetall wird wegen seines niedrigen Redoxpotentials (um 3,045 V niedriger als dasjenige einer Standardwasserstoffelektrode) und seiner hohen spezifischen Kapazität pro Gewichtseinheit und pro Volumeneinheit (3860 mAh/g und 2062 mAh/cm³) bevorzugt.
Beispiele für das auf Kohlenstoff basierende Material umfassen Graphit, graphitierbaren Kohlenstoff (graphitizing carbon) (weichen Kohlenstoff), nicht-graphitierbaren Kohlenstoff (non-graphitizing carbon) (harten Kohlenstoff), eine Kohlenstoffnanoröhre, Graphen, Kohlenschwarz und dergleichen.
Beispiele für den Graphit umfassen Kunstgraphit, wie z. B. meso-Kohlenstoff-Mikrokügelchen (meso-carbon microbeads, MCMB), auf Koks basierenden Kunstgraphit (coke-based artificial graphite) oder auf Pech basierenden Kunstgraphit (pitch-based artificial graphite), und natürlichen Graphit, wie z. B. sphärischen natürlichen Graphit (spherical natural graphite).
Graphit weist ein niedriges Potential auf, das im Wesentlichen gleich demjenigen eines Lithiummetalls ist (0,1 V bis 0,3 V gegen Li/Li⁺), wenn Lithiumionen in den Graphit eingelagert werden (während eine Lithium-Graphit-Einlagerungsverbindung (intercalation compound) ausgebildet wird). Aus diesem Grund kann eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie eine hohe Betriebsspannung aufweisen. Zusätzlich wird Graphit bevorzugt, da er Vorteile hat, wie beispielsweise eine relativ hohe Kapazität pro Volumeneinheit, geringe Volumenausdehnung, niedrige Kosten und eine höhere Sicherheit als ein Lithiummetall.
Für das Negativelektrodenaktivmaterial kann ein auf einer Legierung basierendes Material verwendet werden, das Lade- und Entladereaktionen durch eine Legierungsreaktion (alloying reaction) und eine Entlegierungsreaktion (dealloying reaction) mit Lithium ermöglicht. In dem Fall, in dem Ladungsträgerionen Lithiumionen sind, kann beispielsweise ein Material, das mindestens eines von Mg, Ca, Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ag, Au, Zn, Cd, In, Ga und dergleichen enthält, als auf einer Legierung basierendes Material verwendet werden. Derartige Elemente weisen eine höhere Kapazität auf als Kohlenstoff. Im Besonderen weist Silizium eine sehr hohe theoretische Kapazität von 4200 mAh/g auf. Deshalb wird Silizium vorzugsweise für das Negativelektrodenaktivmaterial verwendet. Beispiele für das auf einer Legierung basierende Material, das derartige Elemente enthält, umfassen SiO, Mg₂Si, Mg₂Ge, SnO, SnO₂, Mg₂Sn, SnS₂, V₂Sn₃, FeSn₂, CoSn₂, Ni₃Sn₂, Cu₆Sn₅, Ag₃Sn, Ag₃Sb, Ni₂MnSb, CeSb₃, LaSn₃, La₃Co₂Sn₇, CoSb₃, InSb, SbSn und dergleichen. Es sei angemerkt, dass SiO das Pulver eines Siliziumoxides, das einen siliziumreichen Abschnitt enthält, bezeichnet und auch als SiO_y (2 > y > 0) bezeichnet werden kann. Beispiele für SiO umfassen ein Material, das eines oder mehrere von Si₂O₃, Si₃O₄ und Si₂O enthält, und ein Gemisch aus Si-Pulver und Siliziumdioxid (SiO₂). Darüber hinaus kann SiO ein weiteres Element (z. B. Kohlenstoff, Stickstoff, Eisen, Aluminium, Kupfer, Titan, Calcium und Mangan) enthalten. Mit anderen Worten: SiO bezeichnet ein gefärbtes Material, das zwei oder mehrere von einkristallinem Silizium, amorphem Silizium, polykristallinem Silizium, Si₂O₃, Si₃O₄, Si₂O und SiO₂ enthält. Daher kann sich SiO von SiO_x (x ist 2 oder mehr), das klar und farblos oder weiß ist, unterscheiden. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem eine Sekundärbatterie mittels SiO als dessen Material hergestellt wird und das SiO wegen der wiederholten Lade- und Entladezyklen oxidiert wird, SiO in einigen Fällen in SiO₂ umgewandelt wird.
Alternativ kann für das Negativelektrodenaktivmaterial ein Oxid, wie z. B. Titandioxid (TiO₂), Lithiumtitanatoxid (Li₄Ti₅O₁₂), eine Lithium-Graphit-Einlagerungsverbindung (lithium-graphite intercalation compound) (Li_xC₆), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Wolframoxid (WO₂) oder Molybdänoxid (MoO₂), verwendet werden.
Als weitere Alternative kann für das Negativelektrodenaktivmaterial Li_3-xM_xN (M = Co, Ni oder Cu) mit einer Li₃N-Strukur, welches ein Nitrid ist, das Lithium und ein Übergangsmetall enthält, verwendet werden. Zum Beispiel wird Li_2,6Co_0,4N₃ infolge seiner hohen Lade- und Entladekapazität (900 mAh/g und 1890 mAh/cm³) bevorzugt.
Ein Nitrid, das Lithium und ein Übergangsmetall enthält, wird vorzugsweise verwendet, in welchem Falle Lithiumionen in dem Negativelektrodenaktivmaterial enthalten sind und deswegen das Negativelektrodenaktivmaterial in Kombination mit einem Material für ein Positivelektrodenaktivmaterial, das kein Lithiumion enthält, wie z. B. V₂O₅ oder Cr₃O₈, verwendet werden kann. In dem Fall, in dem ein Material, das Lithiumionen enthält, für ein Positivelektrodenaktivmaterial verwendet wird, kann das Nitrid, das Lithium und ein Übergangsmetall enthält, für das Negativelektrodenaktivmaterial verwendet werden, indem die in dem Positivelektrodenaktivmaterial enthaltenen Lithiumionen im Voraus ausgelagert werden.
Alternativ kann ein Material, das eine Konversionsreaktion bewirkt, für das Negativelektrodenaktivmaterial verwendet werden. Beispielsweise kann ein Übergangsmetalloxid, das keine Legierungsreaktion mit Lithium verursacht, wie z. B. Kobaltoxid (CoO), Nickeloxid (NiO) und Eisenoxid (FeO), verwendet werden. Weitere Beispiele für das Material, das eine Konversionsreaktion bewirkt, umfassen Oxide, wie z. B. Fe₂O₃, CuO, Cu₂O, RuO₂ und Cr₂O₃, Sulfide, wie z. B. CoS_0,89, NiS und CuS, Nitride, wie z. B. Zn₃N₂, Cu₃N und Ge₃N₄, Phosphide, wie z. B. NiP₂, FeP₂ und CoP₃, und Fluoride, wie z. B. FeF₃ und BiF₃. Es sei angemerkt, dass jedes der Fluoride als Positivelektrodenaktivmaterial verwendet werden kann, weil sein Potential hoch ist.
Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 205 kann ferner ein Bindemittel zum Erhöhen der Haftung von Aktivmaterialien, einen leitfähigen Zusatzstoff zum Erhöhen der Leitfähigkeit der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 205 und dergleichen zusätzlich zu den oben beschriebenen Negativelektrodenaktivmaterialien enthalten.
Als Elektrolyt in der Elektrolytlösung 210 wird ein Material verwendet, das Lithiumionen enthält, die als Ladungsträgerionen dienen. Typische Beispiele für den Elektrolyt sind Lithiumsalze, wie z. B. LiPF₆, LiClO₄, Li(FSO₂)₂N, LiAsF₆, LiBF₄, LiCF₃SO₃, Li(CF₃SO₂)₂N und Li(C₂F₅SO₂)₂N. Einer dieser Elektrolyte kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr von ihnen können in einer geeigneten Kombination und in einem geeigneten Verhältnis verwendet werden. Um ein Reaktionsprodukt zu stabilisieren, kann der Elektrolytlösung eine kleine Menge (1 Gew.-%) an Vinylencarbonat (VC) hinzugefügt werden, so dass die Aufschlussmenge der Elektrolytlösung weiter verringert wird.
Als Lösungsmittel der Elektrolytlösung 210 wird ein Material verwendet, in dem sich Ladungsträgerionen fortbewegen können. Als Lösungsmittel der Elektrolytlösung wird vorzugsweise ein aprotisches organisches Lösungsmittel verwendet. Typische Beispiele für aprotische organische Lösungsmittel umfassen Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat (DEC), γ-Butyrolacton, Acetonitril, Dimethoxyethan, Tetrahydrofuran und dergleichen, und eines oder mehrere dieser Materialien kann/können verwendet werden. Wenn ein geliertes hochmolekulares Material als Lösungsmittel der Elektrolytlösung verwendet wird, wird die Sicherheit gegen Auslaufen der Flüssigkeit und dergleichen verbessert. Außerdem kann die Sekundärbatterie dünner und leichtgewichtiger werden. Typische Beispiele für gelierte hochmolekulare Materialien umfassen ein Silikongel, ein Acrylgel, ein Acrylonitrilgel, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, ein auf Fluor basierendes Polymer und dergleichen. Alternativ kann die Verwendung einer oder mehrerer Art/en von ionischen Flüssigkeiten (bei Raumtemperatur geschmolzenen Salzen), die Eigenschaften von Nicht-Entflammbarkeit und Nicht-Flüchtigkeit aufweisen, als Lösungsmittel der Elektrolytlösung verhindern, dass die Sekundärbatterie explodiert oder Feuer fängt, selbst wenn die Sekundärbatterie innen kurzgeschlossen wird oder sich die Innentemperatur wegen eines Überladens und aus anderen Gründen erhöht.
Als der Separator 207 kann ein Isolator, wie z. B. Zellulose (Papier), Polyethylen mit Poren und Polypropylen mit Poren, verwendet werden.
2B stellt ein Beispiel dar, in dem die Anzahl von Elektrodenschichten zwei ist (zwei Schichten, nämlich die Positivelektrode 203 und die Negativelektrode 206). Damit die Fläche (Größe) der Sekundärbatterie ohne Änderung der Kapazität der Sekundärbatterie verringert werden kann, kann die Sekundärbatterie verkleinert werden, indem die Anzahl von Elektrodenschichten auf mehr als zwei erhöht wird. Wenn die Anzahl von Elektrodenschichten 40 überschreitet, weist jedoch die Sekundärbatterie eine große Dicke auf und könnte keine Flexibilität mehr aufweisen. Deshalb wird die Anzahl von Elektrodenschichten auf 40 oder weniger, bevorzugt 20 oder weniger eingestellt. Im Falle der beidseitigen Beschichtung, bei der beide Seiten des Positivelektrodenstromkollektors mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 202 beschichtet werden, oder im Falle der beidseitigen Beschichtung, bei der beide Seiten des Negativelektrodenstromkollektors 204 mit der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 205 beschichtet werden, kann die Anzahl von Elektrodenschichten ohne Änderung der Kapazität der Sekundärbatterie auf 10 oder weniger verringert werden.
Die Schichtanordnung, die die blattförmige Positivelektrode 203, den Separator 207 und die blattförmige Negativelektrode 206 umfasst, wird durch Wärmeversiegelung abgedichtet.
Bei der Sekundärbatterie wird ein flexibler Dünnfilm (wie z. B. ein Laminatfilm) als Außenteil verwendet. Der Laminatfilm bezeichnet einen mehrschichtigen Film aus einem Basisfilm und einem klebenden Kunstharzfilm oder einen mehrschichtigen Film aus zwei oder mehr Arten von Filmen. Für den Basisfilm kann Polyester, wie z. B. PET oder PBT, Polyamid, wie z. B. Nylon 6 oder Nylon 66, ein durch Verdampfung ausgebildeter anorganischer Film oder Papier verwendet werden. Für den klebenden Kunstharzfilm kann Polyolefin, wie z. B. PE oder PP, ein auf Acryl basierendes Kunstharz, ein auf Epoxid basierendes Kunstharz oder dergleichen verwendet werden. Ein Gegenstand wird mit dem Laminatfilm mittels eines Laminiergeräts durch Thermokompressionsbonden laminiert. Es sei angemerkt, dass ein Ankerbeschichtungsmittel (anchor coat agent) vorzugsweise als Vorbehandlung für den Laminierschritt aufgetragen wird, so dass die Haftung zwischen dem Laminatfilm und dem Gegenstand erhöht werden kann. Als Ankerbeschichtungsmittel kann ein auf Isocyanat basierendes Material oder dergleichen verwendet werden.
In dieser Beschreibung bezeichnet Wärmeversiegelung eine Abdichtung durch Thermokompressionsbonden und bedeutet, dass eine Klebeschicht, die den Basisfilm teilweise bedeckt, oder eine äußerste oder innerste Schicht mit einem niedrigen Schmelzpunkt in dem Laminatfilm durch Hitze geschmolzen und durch Druck angebracht wird.
Der Positivelektrodenstromkollektor 201 und der Negativelektrodenstromkollektor 204 dienen auch als Anschlüsse für den elektrischen Kontakt mit dem äußeren Abschnitt. Aus diesem Grund sind der Positivelektrodenstromkollektor 201 und der Negativelektrodenstromkollektor 204 derart angeordnet, dass ein Teil des Positivelektrodenstromkollektors 201 und ein Teil des Negativelektrodenstromkollektors 204 außerhalb eines Films 208 und eines Außenteils 209 wie in 2A freiliegen. In dem Fall, in dem eine größere Anzahl von Elektrodenschichten übereinander angeordnet ist, wird eine Vielzahl von Positivelektrodenstromkollektoren 201 durch Ultraschallschweißen elektrisch verbunden, und eine Vielzahl von Negativelektrodenstromkollektoren 204 wird durch Ultraschallschweißen elektrisch verbunden. Es sei angemerkt, dass sich in 2B ein Teil des Negativelektrodenstromkollektors 204 über den Außenteil 209 hinaus erstreckt.
Die wie oben hergestellte laminierte Sekundärbatterie wird zuerst an dem Bereich mit einem großen Krümmungsradius des Stützstrukturteils 101 und dann an dem anderen Bereich angebracht. Indem die Sekundärbatterie zuerst an dem Bereich mit einem großen Krümmungsradius angebracht wird, können Schäden an der Sekundärbatterie während der Anbringung an dem Stützstrukturteil 101 verringert werden.
Obwohl 2A das Beispiel für die Abdichtung mit dem Film 208 und dem Außenteil 209 darstellt, ist die vorliegende Erfindung nicht besonders auf dieses Beispiel beschränkt, und ein auf die Hälfte gefalteter einzelner Film kann als Außenteil verwendet werden. Ein Beispiel, das sich von demjenigen in 2A und 2B unterscheidet, ist in 10A bis 10F dargestellt. Ein Film 11 wird auf die Hälfte gefaltet, so dass zwei Endabschnitte einander überlappen, und wird an drei Seiten mittels einer Klebeschicht abgedichtet. Ein Herstellungsverfahren in diesem Beispiel wird anhand von 10A bis 10F nachstehend beschrieben.
Zuerst wird der Film 11 auf die Hälfte wie in 10A gefaltet. Zudem werden ein Positivelektrodenstromkollektor 12, ein Separator 13 und ein Negativelektrodenstromkollektor 14, die Bestandteile einer Sekundärbatterie sind und wie in 10B übereinander angeordnet sind, vorbereitet. Außerdem werden zwei Anschlusselektroden (lead electrodes) 16 mit Abdichtungsschichten 15 in 10C vorbereitet. Die Anschlusselektroden 16 werden jeweils auch als Leitungsanschluss (lead terminal) bezeichnet und bereitgestellt, um eine Positivelektrode oder eine Negativelektrode einer Sekundärbatterie an die Außenseite eines Außenfilms anzuschließen. Dann wird eine der Anschlusselektroden elektrisch mit einem vorstehenden Abschnitt des Positivelektrodenstromkollektors 12 durch Ultraschallschweißen oder dergleichen verbunden. Aluminium wird als Material der Anschlusselektrode verwendet, die mit dem vorstehenden Abschnitt des Positivelektrodenstromkollektors 12 verbunden wird. Die andere Anschlusselektrode wird elektrisch mit einem vorstehenden Abschnitt des Negativelektrodenstromkollektors 14 durch Ultraschallschweißen oder dergleichen verbunden. Vernickeltes Kupfer wird als Material der Anschlusselektrode verwendet, die mit dem vorstehenden Abschnitt des Negativelektrodenstromkollektors 14 verbunden wird. Dann werden zwei Seiten des Films 11 durch Thermokompressionsbonden abgedichtet, und eine Seite wird zur Einführung einer Elektrolytlösung offen gelassen. Bei dem Thermokompressionsbonden werden auch die Abdichtungsschichten 15, die über den Anschlusselektroden angeordnet sind, geschmolzen, wodurch die Anschlusselektroden und der Film 11 aneinander befestigt werden. Danach wird in einer Atmosphäre unter verringertem Druck oder einer Inertatmosphäre eine gewünschte Menge an Elektrolytlösung in das Innere des Films 11, der die Form einer Tasche aufweist, eingeführt. Zuletzt wird die Seite des Films, die dem Thermokompressionsbonden noch nicht unterzogen worden ist und offen bleibt, durch Thermokompressionsbonden abgedichtet. Auf diese Weise kann eine Sekundärbatterie 40 in 10D hergestellt werden. Ein Kantenbereich, der durch eine Punktlinie in 10D dargestellt ist, ist ein durch Thermokompression verbundener Bereich 17. 10E stellt ein Beispiel für einen Querschnitt entlang der Strichpunktlinie A-B in 10D dar. Wie in 10E dargestellt, sind der Positivelektrodenstromkollektor 12, eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 18, der Separator 13, eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht 19 und der Negativelektrodenstromkollektor 14 in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet und liegen im Inneren des gefalteten Films 11, ein Endabschnitt ist mit einer Klebeschicht 30 abgedichtet, und der übrige Raum ist mit einer Elektrolytlösung 20 versehen.
Hier wird ein Stromfluss beim Aufladen einer Sekundärbatterie anhand von 10F beschrieben. Wenn eine Sekundärbatterie, bei der Lithium eingesetzt wird, als geschlossene Schaltung angesehen wird, bewegen sich Lithiumionen in die gleiche Richtung fort, in die ein Strom fließt. Es sei angemerkt, dass bei der Sekundärbatterie, bei der Lithium eingesetzt wird, eine Anode und eine Kathode beim Aufladen und Entladen ihre Rollen tauschen, und eine Oxidationsreaktion und eine Reduktionsreaktion an den entsprechenden Seiten stattfinden; daher wird eine Elektrode mit einem hohen Redoxpotential eine Positivelektrode genannt, und eine Elektrode mit einem niedrigen Redoxpotential wird eine Negativelektrode genannt. Aus diesem Grund wird in dieser Beschreibung in allen Fällen, in denen Aufladung durchgeführt wird, Entladung durchgeführt wird, ein Rückimpulsstrom zugeführt wird und ein Ladestrom zugeführt wird, die Positivelektrode als „Positivelektrode” und die Negativelektrode als „Negativelektrode” bezeichnet. Die Verwendung der Begriffe „Anode” und „Kathode” im Zusammenhang mit einer Oxidationsreaktion und einer Reduktionsreaktion könnte zu Verwechselungen führen, da die Anode und die Kathode beim Aufladen und Entladen ihre Rollen tauschen. Daher werden die Begriffe „Anode” und „Kathode” in dieser Beschreibung nicht verwendet. Wenn der Begriff „Anode” oder „Kathode” verwendet wird, sollte erwähnt werden, um welche der Anode und der Kathode es sich beim Aufladen oder beim Entladen handelt und auf welche einer Positivelektrode und einer Negativelektrode sie sich bezieht.
Zwei Anschlüsse in 10F sind mit einem Ladegerät verbunden, und die Sekundärbatterie 40 wird aufgeladen. Je weiter das Aufladen der Sekundärbatterie 40 fortschreitet, desto größer wird ein Potentialunterschied zwischen Elektroden. Die positive Richtung in 10F ist die Richtung, in die ein Strom von einem Anschluss außerhalb der Sekundärbatterie 40 zu dem Positivelektrodenstromkollektor 12, von dem Positivelektrodenstromkollektor 12 zu dem Negativelektrodenstromkollektor 14 in der Sekundärbatterie 40 und von dem Negativelektrodenstromkollektor 14 zu dem anderen Anschluss außerhalb der Sekundärbatterie 40 fließt. Mit anderen Worten: Ein Strom fließt in die Richtung eines Flusses eines Ladestroms.
Als Nächstes wird ein an der Sekundärbatterie 103 anzubringendes Anzeigemodul vorbereitet. Das Anzeigemodul bezeichnet einen Anzeigebildschirm, der mindestens mit einer FPC versehen ist. Das Anzeigemodul beinhaltet den Anzeigeabschnitt 102, eine FPC 104 und eine Treiberschaltung und vorzugsweise ferner einen Umwandler zur Stromzufuhr von der Sekundärbatterie 103.
Bei dem Anzeigemodul ist der Anzeigeabschnitt 102 flexibel, und ein Anzeigeelement ist über einem flexiblen Film bereitgestellt. Die Sekundärbatterie 103 und der Anzeigeabschnitt 102 sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie einander teilweise überlappen. Wenn die Sekundärbatterie 103 und der Anzeigeabschnitt 102 derart angeordnet sind, dass sie einander teilweise oder vollständig überlappen, kann der elektrische Weg, d. h. die Länge einer Leitung, von der Sekundärbatterie 103 zu dem Anzeigeabschnitt, verkürzt werden, wodurch der Stromverbrauch verringert werden kann.
Beispiele für Verfahren zum Herstellen des Anzeigeelements über dem flexiblen Film umfassen ein Verfahren, bei dem das Anzeigeelement direkt über dem flexiblen Film ausgebildet wird, ein Verfahren, bei dem eine das Anzeigeelement umfassende Schicht über einem starren Substrat, wie z. B. einem Glassubstrat, ausgebildet wird, das Substrat durch Ätzen, Polieren oder dergleichen entfernt wird und dann die das Anzeigeelement umfassende Schicht und der flexible Film aneinander angebracht werden, ein Verfahren, bei dem eine Trennschicht über einem starren Substrat, wie z. B. einem Glassubstrat, bereitgestellt wird, darüber eine das Anzeigeelement umfassende Schicht ausgebildet wird, das starre Substrat und die das Anzeigeelement umfassende Schicht mittels der Trennschicht voneinander getrennt werden und dann die das Anzeigeelement umfassende Schicht und der flexible Film aneinander angebracht werden, und dergleichen.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Herstellungsverfahren verwendet, das eine Wärmebehandlung bei 400°C oder höher ermöglicht und das die Zuverlässigkeit des Anzeigeelements verbessern kann, d. h. eine Technik, bei der, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-174153 offenbart, eine Trennschicht über einem starren Substrat, wie z. B. einem Glassubstrat, bereitgestellt wird, so dass der Anzeigeabschnitt 102 eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung sein kann, die hochauflösende Bilder anzeigen kann.
Mit der Technik, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-174153 offenbart ist, können Transistoren, die Polysilizium in Aktivschichten enthalten, oder Transistoren, die Oxidhalbleiterschichten beinhalten, über einem flexiblen Substrat oder Film bereitgestellt werden. Diese Transistoren werden als Schaltelemente verwendet, und elektrolumineszierende (EL-)Elemente werden bereitgestellt.
Bei einer allgemeinen Struktur des EL-Elements ist eine Schicht, die eine Licht emittierende organische Verbindung oder anorganische Verbindung enthält (nachstehend als Licht emittierende Schicht bezeichnet), zwischen einem Paar von Elektroden bereitgestellt. Wenn eine Spannung an das Element angelegt wird, werden Elektronen und Löcher jeweils von dem Paar von Elektroden in die Licht emittierende Schicht injiziert und zu ihr transportiert. Wenn diese Ladungsträger (Elektronen und Löcher) rekombinieren, wird ein angeregter Zustand der Licht emittierenden organischen Verbindung oder anorganischen Verbindung gebildet. Wenn die Licht emittierende organische Verbindung oder anorganische Verbindung in einen Grundzustand zurückfällt, wird Licht emittiert.
Zudem umfassen Arten des angeregten Zustandes, der von einer organischen Verbindung gebildet werden kann, einen Singulett-Anregungszustand und einen Triplett-Anregungszustand. Lichtemission von dem Singulett-Anregungszustand wird Fluoreszenz genannt, und Lichtemission von dem Triplett-Anregungszustand wird Phosphoreszenz genannt.
Ein derartiges Licht emittierendes Element besteht im Allgemeinen aus Dünnfilmen, die eine ungefähre Dicke vom Submikrometer-Bereich bis zu mehreren Mikrometern aufweisen. Deshalb können sie dünn und leichtgewichtig hergestellt werden, was ein starker Vorteil ist. Außerdem weisen derartige Licht emittierende Elemente auch den Vorteil auf, dass von der Injektion der Ladungsträger bis zur Lichtemission höchstens Mikrosekunden vergehen, was zeigt, dass sie eine sehr kurze Ansprechzeit aufweisen. Darüber hinaus ist der Stromverbrauch auch relativ gering, da eine ausreichende Lichtemission mit einer Gleichspannung von ungefähr mehreren Volt bis zu mehreren zehn Volt erhalten werden kann.
EL-Elemente weisen einen größeren Betrachtungswinkel auf als Flüssigkristallelemente und werden als Anzeigeelemente in dem Anzeigeabschnitt 102 bevorzugt, wenn ein Anzeigebereich eine gekrümmte Oberfläche aufweist. Zudem werden EL-Elemente als Anzeigeelemente in dem Anzeigeabschnitt 102 bevorzugt, da im Unterschied zu Flüssigkristallelementen EL-Elemente keine Hintergrundbeleuchtung benötigen, was zur Verringerung des Stromverbrauchs, der Anzahl der Bestandteile und der Gesamtdicke führt.
Es sei angemerkt, dass Verfahren zum Herstellen der Anzeigeelemente über einem flexiblen Film nicht auf das oben genannte Verfahren (in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-174153 ) beschränkt sind. Verfahren und Materialien zum Herstellen der EL-Elemente können bekannte Verfahren und Materialien sein und werden daher hier nicht beschrieben.
Die Anzeigevorrichtung, die als der Anzeigeabschnitt 102 verwendet wird, kann lediglich nur einfarbige Bilder oder Zahlen anzeigen. Deshalb kann eine Passivmatrix-Anzeigevorrichtung verwendet werden, in welchem Falle ein Anzeigeelement über einem flexiblen Film unter Verwendung eines Verfahrens, das sich von der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-174153 offenbarten Technik unterscheidet, hergestellt werden kann.
Das Anzeigemodul, das durch das obige Verfahren erhalten wird, wird an der Sekundärbatterie 103 angebracht, und die Sekundärbatterie 103 und der Anzeigeabschnitt 102 werden elektrisch miteinander verbunden, wodurch das elektronische Gerät 100 in 1B fertiggestellt wird. Des Weiteren kann eine Metallabdeckung, eine Kunststoffabdeckung oder eine Gummiabdeckung über einem anderen Teil als dem Anzeigeabschnitt 102 bereitgestellt werden, um das Aussehen des elektronischen Geräts 100 zu verbessern.
In dem Fall, in dem das elektronische Gerät 100 mit dem Anzeigeabschnitt versehen ist, ist die Bildschirmgröße nicht besonders beschränkt, solange der Anzeigeabschnitt eine derartige Größe aufweist, mit der er über dem Stützstrukturteil bereitgestellt werden kann. Beispielsweise ist in dem Fall, in dem das elektronische Gerät am Arm getragen wird, die maximale Bildschirmgröße das Produkt aus dem Armumfang von 23 cm und der Länge vom Handgelenk bis zum Ellbogen, da der Umfang des Arms eines Erwachsenen, der dem Handgelenk nahe liegt, 18 cm ± 5 cm beträgt. Die Länge vom Handgelenk bis zum Ellbogen eines Erwachsenen ist kürzer als oder gleich einem Fuß (30,48 cm); daher beträgt die maximale Bildschirmgröße des Anzeigeabschnitts, der über dem Stützstrukturteil in Form eines Zylinderrohrs in dem am Arm getragenen elektronischen Gerät 100 bereitgestellt werden kann, 23 cm × 30,48 cm. Es sei angemerkt, dass die Bildschirmgröße hier nicht die Größe im gekrümmten Zustand, sondern die Größe im ebenen Zustand bezeichnet. Eine Vielzahl von Anzeigeabschnitten kann in einem elektronischen Gerät bereitgestellt werden; beispielsweise kann ein zweiter Anzeigeabschnitt, der kleiner ist als ein erster Anzeigeabschnitt, in einem elektronischen Gerät enthalten sein. Die Dimensionen des Stützstrukturteils 101 werden auf größer als die Bildschirmgröße des Anzeigeabschnitts eingestellt. Wenn im Falle der EL-Elemente der Anzeigeabschnitt eine derartige Bildschirmgröße aufweist, dass er über dem Stützstrukturteil bereitgestellt werden kann, kann die Summe des Gewichts des Anzeigebildschirms und des Gewichts der FPC mehr als oder gleich 1 g und weniger als 10 g sein.
Die Dicke des dünnsten Teils des elektronischen Geräts, der mit dem Anzeigeabschnitt versehen ist (die Dicke des Stützstrukturteils 101, des Anzeigeabschnitts 102 und der Sekundärbatterie 103, die einander überlappen), kann kleiner als oder gleich 5 mm sein. Die Dicke des dicksten Teils des elektronischen Geräts, der ein Teil ist, bei dem der Anzeigebildschirm und die FPC miteinander verbunden sind, kann kleiner als 1 cm sein.
Das Gesamtgewicht des elektronischen Geräts 100 kann weniger als 100 g sein.
Das elektronische Gerät 100 kann am Arm getragen werden, da sich ein Teil des Stützstrukturteils in die Richtung der Pfeile 105 wie in 1A bewegen kann. Das elektronische Gerät 100 weist ein Gesamtgewicht von weniger als 100 g, bevorzugt weniger als oder gleich 50 g, und eine geringe maximale Dicke von kleiner als oder gleich 1 cm auf; somit kann ein leichtgewichtiges elektronisches Gerät bereitgestellt werden.
Das elektronische Gerät 100 weist im Querschnitt, wie in 7A dargestellt, eine Vielzahl von gekrümmten Oberflächen mit verschiedenen Krümmungsradien auf. 7A stellt einen Krümmungsmittelpunkt 700 und einen Krümmungsmittelpunkt 701 dar.
Der Krümmungsradius einer Oberfläche wird anhand von 9A bis 9C beschrieben. In 9A ist an einer Fläche 1701, entlang der eine gekrümmte Oberfläche 1700 geschnitten ist, ein Teil einer Kurve 1702 nahezu ein Kreisbogen, und der Radius des Kreises wird als ein Krümmungsradius 1703 bezeichnet, und der Mittelpunkt des Kreises wird als ein Krümmungsmittelpunkt 1704 bezeichnet. 9B ist eine Draufsicht auf die gekrümmte Oberfläche 1700. 9C ist eine Querschnittsansicht der gekrümmten Oberfläche 1700 entlang der Fläche 1701. Wenn eine gekrümmte Oberfläche entlang einer Fläche geschnitten ist, hängt der Krümmungsradius einer Kurve davon ab, entlang welcher Fläche die gekrümmte Oberfläche geschnitten ist. Hier ist der Krümmungsradius einer gekrümmten Oberfläche als Krümmungsradius einer Kurve an einer Fläche definiert, entlang der die gekrümmte Oberfläche derart geschnitten ist, dass die Kurve den kleinsten Krümmungsradius aufweist.
In dem Fall, in dem das elektronische Gerät 100 gekrümmt wird, das eine Unterarm-Kontaktfläche (freigelegte Rückfläche) des Außenteils an der Innenseite und eine Filmoberfläche (freigelegte Vorderfläche) des Anzeigebildschirms an der Außenseite aufweist, ist ein Krümmungsradius 1802 eines Außenteils 1801 (einer freigelegten Rückfläche) in Kontakt mit einem Stützstrukturteil 1805 an der einem Krümmungsmittelpunkt 1800 der Sekundärbatterie näher liegenden Seite kleiner als ein Krümmungsradius 1804 eines Films 1803 an der von dem Krümmungsmittelpunkt 1800 entfernt liegenden Seite (8A). Wenn das elektronische Gerät 100 gekrümmt wird und einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, wird eine Druckspannung auf die freigelegte Rückfläche des Außenteils an der dem Krümmungsmittelpunkt 1800 näher liegenden Seite ausgeübt, und eine Zugspannung wird auf die freigelegte Oberfläche des Films an der von dem Krümmungsmittelpunkt 1800 entfernt liegenden Seite ausgeübt (8B). Das elektronische Gerät 100 kann seine Form derart ändern, dass der Außenteil 1801 an der dem Krümmungsmittelpunkt näher liegenden Seite einen Krümmungsradius von größer als oder gleich 10 mm, bevorzugt größer als oder gleich 30 mm, aufweist.
Es sei angemerkt, dass die Querschnittsform des elektronischen Geräts 100 nicht auf eine einfache Bogenform beschränkt ist, und der Querschnitt eines Teils in Kontakt mit einem Handgelenk kann eine Bogenform aufweisen; beispielsweise kann eine Form in 8C oder dergleichen verwendet werden. Wenn die gekrümmte Oberfläche der Sekundärbatterie eine Form mit einer Vielzahl von Krümmungsmittelpunkten aufweist, kann das elektronische Gerät 100 seine Form derart ändern, dass eine gekrümmte Oberfläche mit dem kleinsten Krümmungsradius unter den Krümmungsradien bezüglich der Vielzahl von Krümmungsmittelpunkten, die eine Oberfläche des Außenteils 1801 an der dem Krümmungsmittelpunkt näher liegenden Seite ist, einen Krümmungsradius von größer als oder gleich 10 mm, bevorzugt größer als oder gleich 30 mm, aufweist.
7B stellt eine Ansicht von unten des elektronischen Geräts 100 dar, das von der freigelegten Rückflächenseite des Stützstrukturteils betrachtet wird. 7C stellt eine Seitenansicht des elektronischen Geräts 100 dar.
(Ausführungsform 2)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Aufladen einer Sekundärbatterie unter Verwendung einer Antenne beschrieben.
Da ein elektronisches Gerät in Kontakt mit einem Körperteil des Menschen ist, wird es für die Sicherheit bevorzugt, dass Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zum Aufladen oder Entladen einer Sekundärbatterie nicht freigelegt sind. In dem Fall, in dem die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse freigelegt sind, könnten die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse durch Wasser, wie z. B. Regen, kurzgeschlossen werden, oder die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse könnten in Kontakt mit einem Körper des Menschen sein und einen elektrischen Schlag verursachen. Die Verwendung einer Antenne ermöglicht eine Struktur, bei der die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse an einer Oberfläche des elektronischen Geräts nicht freigelegt sind.
Es sei angemerkt, dass diese Ausführungsform der Ausführungsform 1 gleich ist, außer dass eine Antenne und ein Umwandler zur HF-Stromzufuhr bereitgestellt sind; daher werden die anderen Bestandteile hier nicht detailliert beschrieben.
Der Ausführungsform 1 entsprechend wird eine flexible Sekundärbatterie an einem Stützstrukturteil befestigt, und ein Anzeigemodul wird an der Sekundärbatterie angebracht. Ein Umwandler zur HF-Stromzufuhr und eine Antenne, die elektrisch mit der Sekundärbatterie verbunden sind, werden bereitgestellt. Der Umwandler zur HF-Stromzufuhr wird derart befestigt, dass er einen Teil eines Anzeigeabschnitts überlappt.
Der Umwandler zur HF-Stromzufuhr und die Antenne wiegen weniger als oder gleich 10 g, und das Gesamtgewicht unterscheidet sich nicht sonderlich von demjenigen der Ausführungsform 1.
3 stellt ein schematisches Schema eines elektronischen Geräts 300, das eine Antenne (nicht dargestellt) beinhaltet, und eines Ladegeräts 301 dar. Wenn das elektronische Gerät 300 über dem Ladegerät 301 bereitgestellt ist, kann ein elektrischer Strom von einer Antenne des Ladegeräts 301 zu dem elektronischen Gerät 300 zugeführt werden, um eine Sekundärbatterie des elektronischen Geräts 300 aufzuladen.
Informationen, wie z. B. die verbleibende Menge oder Zeit bis zur vollen Ladung, können auf einem Anzeigeabschnitt des elektronischen Geräts 300 angezeigt werden.
Diese Ausführungsform kann mit der Ausführungsform 1 frei kombiniert werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Struktur zum Vermeiden der Ausbildung von Falten oder des Auslaufens einer Elektrolytlösung anhand von 4A und 4B beschrieben, was verursacht werden könnte, wenn eine Sekundärbatterie gekrümmt wird.
Bei der Ausführungsform 1 wird die Sekundärbatterie mit dem Laminatfilm abgedichtet, und die Umgebung wird in einem Teil (in der Querschnittsansicht) befestigt. Falls die Abdichtung an irgendeiner Stelle beschädigt wird, wenn die Sekundärbatterie wiederholt gebogen oder der Schlagbeanspruchung ausgesetzt wird, läuft daher die Elektrolytlösung von dem Innenraum aus. In dem Fall, in dem der Laminatfilm in einem Teil befestigt wird, wird die Biegebeanspruchung aufgrund der wiederholten Biegung der Sekundärbatterie oder der Schlag auf die Sekundärbatterie auf diesem Teil konzentriert, wodurch die Abdichtung nicht beibehalten werden kann.
In diesem Sinne werden bei dieser Ausführungsform zwei Filme in zwei Teilen, wie in 4A dargestellt, befestigt. 4A stellt eine schematische Querschnittsansicht einer Sekundärbatterie 400 dar, deren Positivelektrode und Negativelektrode mit zwei Filmen abgedichtet werden. Durch das Befestigen in zwei Teilen wird die Biegebeanspruchung gelindert, und die Abdichtung kann beibehalten werden.
Ein Strukturbeispiel, das sich von demjenigen der Ausführungsform 1 unterscheidet, ist in 4B dargestellt.
4B stellt ein Beispiel dar, in dem ein Anzeigeabschnitt 402 an der Vorderflächenseite eines Stützstrukturteils 401 bereitgestellt ist und die Sekundärbatterie 400 an der Rückflächenseite bereitgestellt ist.
In 4B ist der Stützstrukturteil 401 mit einer Öffnung versehen, und eine FPC 403, die sich von dem Anzeigeabschnitt 402 aus erstreckt, und eine FPC 404, die sich von der Sekundärbatterie aus erstreckt, sind durch die Öffnung elektrisch miteinander verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ist die Größe der Öffnung, die in dem Stützstrukturteil 401 bereitgestellt ist, nicht besonders beschränkt. Solange ein gewisser Grad der mechanischen Stärke gesichert werden kann, kann die Fläche der Öffnung größer sein als diejenige des Anzeigeabschnitts 402, und der Anzeigeabschnitt kann in der Öffnung bereitgestellt sein. In diesem Fall können die Sekundärbatterie 400 und der Anzeigeabschnitt 402 in Kontakt miteinander sein. Mit der Zunahme der Öffnungsgröße verringert sich das Gewicht des Stützstrukturteils. Daher kann das Gesamtgewicht verringert werden.
Diese Ausführungsform kann mit der Ausführungsform 1 frei kombiniert werden.
[Beispiel 1]
5 ist ein Foto eines elektronischen Geräts, das der Ausführungsform 1 entsprechend hergestellt worden ist und am Arm getragen wird, wobei ein Bild auf einem Anzeigeabschnitt angezeigt wird.
Das elektronische Gerät in 5 ist 77 mm lang, 60 mm breit und 57 mm hoch, und die Dimensionen werden entsprechend einem Edelstahl-Stützstrukturteil bestimmt. Ein Anzeigebildschirm weist eine externe Größe von 51,5 mm × 92,15 mm auf, und der Anzeigebereich weist eine Größe von 42,12 mm × 74,88 mm auf. Das elektronische Gerät weist ein Gesamtgewicht von 40 g bis 50 g auf, und die Summe des Gewichts des Anzeigebildschirms und des Gewichts einer FPC kann ungefähr 2 g sein. Es sei angemerkt, dass der Begriff „FPC” in dieser Beschreibung eine flexible gedruckte Leiterplatte bezeichnet, bei der eine Vielzahl von Metallfolie-(z. B. Cu-, Ni- oder Au-)Mustern über einem Grundbestandteil aus einem Polyimidharz, einem Epoxidharz oder dergleichen ausgebildet ist. Ein anisotroper leitender Film (anisotropic conductive film, ACF), der zum Kompressionsbonden verwendet wird, ist entlang einer Seite eines Endes der FPC ausgebildet, so dass er Endabschnitte der Vielzahl von angeordneten Metallfolie-Mustern überlappt. Ein externer Verbindungsanschluss des Anzeigebildschirms und die FPC sind durch Kompressionsbonden unter Verwendung des ACF, der über der FPC bereitgestellt ist, miteinander verbunden.
Als Sekundärbatterie wird eine laminierte Sekundärbatterie verwendet, und als Positivelektrodenaktivmaterial wird Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄) verwendet. Lithiumeisenphosphat kann die Sicherheit der Sekundärbatterie verbessern.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht der Sekundärbatterie. Bei dieser Sekundärbatterie sind blattförmige Positivelektrodenstromkollektoren 601, blattförmige Positivelektrodenaktivmaterialschichten 602, Separatoren 607, Negativelektrodenstromkollektoren 604 und Negativelektrodenaktivmaterialschichten 605 übereinander angeordnet, der andere Bereich ist mit einer Elektrolytlösung 610 gefüllt, und diese Bestandteile sind von einem Film 608 und einem Außenteil 609, der aus einem Film mit einem vertieften Abschnitt besteht, umschlossen.
Wie in 6 dargestellt, ist die Anzahl der Elektrodenschichten 16. Die Struktur in 6 umfasst acht Schichten von Negativelektrodenstromkollektoren 604 und acht Schichten von Positivelektrodenstromkollektoren 601, d. h. insgesamt 16 Schichten. Es sei angemerkt, dass im Querschnitt eines Negativelektrodenabziehteils in 6 die acht Schichten von Negativelektrodenstromkollektoren 604 durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden sind.
Die Dicke des dünnsten Teils des elektronischen Geräts, der mit dem Anzeigeabschnitt versehen ist (die Dicke des Stützstrukturteils, des Anzeigeabschnitts und der Sekundärbatterie, die einander überlappen), beträgt 3,2 mm. Die Dicke des dicksten Teils des elektronischen Geräts, der ein Teil ist, in dem der Anzeigebildschirm und die FPC miteinander verbunden sind (der ein Bereich ist, in dem ein externer Verbindungsanschluss bereitgestellt ist), beträgt 6 mm. Es sei angemerkt, dass ein IC-Chip, ein passives elektronisches Bauelement oder dergleichen direkt an der FPC angebracht werden kann. Jedoch wird in diesem Fall der IC-Chip oder dergleichen nicht als Teil der FPC angesehen. In dem Fall, in dem ein passives elektronisches Bauelement, wie z. B. ein L-, C- oder R-Bauelement, ein IC-Chip zur Treiberschaltung, eine CPU, ein Speicher oder dergleichen direkt an der FPC angebracht wird, kann dieser Abschnitt der dickste Teil des elektronischen Geräts sein.
In diesem Beispiel wird Lithiumeisenphosphat als Positivelektrodenaktivmaterial verwendet. Indem beispielsweise das Positivelektrodenaktivmaterial oder das Negativelektrodenaktivmaterial angemessen gewählt wird, um die Volumenenergiedichte der Sekundärbatterie zu erhöhen, können die Größe und das Gewicht noch weiter verringert werden. Beispielsweise wird dann, wenn Lithiumkobaltoxid (LiCoO₂) als Positivelektrodenaktivmaterial verwendet wird, die Volumenenergiedichte erhöht. Daher kann dann, wenn eine Sekundärbatterie mit der gleichen Kapazität wie diejenige dieses Beispiels unter Verwendung von Lithiumkobaltoxid hergestellt wird, die Sekundärbatterie dünner und leichtgewichtiger sein.
Ein elektrischer Strom zum Anzeigen des Bildes in 5 wird lediglich von der Sekundärbatterie, die den Anzeigeabschnitt überlappt, zugeführt.
Selbstverständlich ist das Bild, das auf dem Anzeigeabschnitt in 5 angezeigt wird, nicht verarbeitet und entspricht einem Bild, das tatsächlich in Vollfarbe angezeigt wird. Die Auflösung des Anzeigeabschnitts in 5 ist 326 ppi. Jedes Pixel beinhaltet drei Transistoren, und ein Oxidhalbleiter (InGaO₃(ZnO)_m) wird in den Transistoren verwendet. Verbindungsanschlüsse zur Aufladung und zur Eingabe eines Videosignals sind in einem Endabschnitt des Stützstrukturteils bereitgestellt und werden mit einem externen Ladegerät oder einer externen Treibervorrichtung verbunden, wenn das elektronische Gerät vom Benutzer nicht verwendet wird, d. h. wenn Aufladung durchgeführt wird oder ein Videosignal eingegeben wird. Wenn das elektronische Gerät vom Benutzer verwendet wird, d. h. wenn es am Arm getragen wird, wobei ein Bild angezeigt wird, ist ein Kabel, wie z. B. eine Leitung, nicht mit einer externen Treibervorrichtung verbunden.
Das elektronische Gerät in 5 weist ein Gesamtgewicht von 50 g oder weniger auf und fühlt sich leichtgewichtig an, wenn es am Arm getragen wird. Außerdem weist das elektronische Gerät ein Aussehen mit einem attraktiven Design auf und kann daher als Accessoire verwendet werden.
Erläuterung der Bezugszeichen

100: elektronisches Gerät, 101: Stützstrukturteil, 102: Anzeigeabschnitt, 103: Sekundärbatterie, 104: FPC, 105: Pfeil, 201: Positivelektrodenstromkollektor, 202: Positivelektrodenaktivmaterialschicht, 203: Positivelektrode, 204: Negativelektrodenstromkollektor, 205: Negativelektrodenaktivmaterialschicht, 206: Negativelektrode, 207: Separator, 208: Film, 209: Außenteil, 210: Elektrolytlösung, 300: elektronisches Gerät, 301: Ladegerät, 400: Sekundärbatterie, 401: Stützstrukturteil, 402: Anzeigeabschnitt, 403: FPC, 404: FPC, 601: Positivelektrodenstromkollektor, 602: Positivelektrodenaktivmaterialschicht, 604: Negativelektrodenstromkollektor, 605: Negativelektrodenaktivmaterialschicht, 607: Separator, 608: Film, 609: Außenteil und 610: Elektrolytlösung.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2013-147187 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 16. Juli 2013, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.

Claims

Elektronisches Gerät, das umfasst: einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche; und eine flexible Sekundärbatterie, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil umfasst, wobei das elektronische Gerät konfiguriert ist, derart getragen zu werden, dass die gekrümmte Oberfläche des Strukturteils in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei der Strukturteil ein Harz umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei der Strukturteil ein Metall umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei ein Gesamtgewicht des elektronischen Geräts weniger als oder gleich 50 g ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, wobei eine maximale Dicke des elektronischen Geräts kleiner als oder gleich 1 cm ist.
Elektronisches Gerät, das umfasst: einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche; und eine flexible Sekundärbatterie, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil umfasst, wobei das elektronische Gerät konfiguriert ist, derart getragen zu werden, dass der Film in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei der Strukturteil ein Harz umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei der Strukturteil ein Metall umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei ein Gesamtgewicht des elektronischen Geräts weniger als oder gleich 50 g ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 6, wobei eine maximale Dicke des elektronischen Geräts kleiner als oder gleich 1 cm ist.
Elektronisches Gerät, das umfasst: einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche; eine flexible Sekundärbatterie, die einen Film als Außenteil umfasst und über der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils liegt; und einen Anzeigeabschnitt, der eine Vielzahl von Anzeigeelementen zwischen einem Paar von Filmen umfasst und über der Sekundärbatterie liegt, wobei die Vielzahl von Anzeigeelementen und die Sekundärbatterie einander mindestens teilweise überlappen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 11, wobei der Anzeigeabschnitt eine Vielzahl von organischen Licht emittierenden Elementen als Vielzahl von Anzeigeelementen umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 11, wobei der Anzeigeabschnitt und die Sekundärbatterie jeweils eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 11, wobei der Strukturteil ein Harz umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 11, wobei der Strukturteil ein Metall umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 11, wobei ein Gesamtgewicht des elektronischen Geräts weniger als oder gleich 50 g ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 11, wobei eine maximale Dicke des elektronischen Geräts kleiner als oder gleich 1 cm ist.
Elektronisches Gerät, das umfasst: einen Strukturteil mit einer gekrümmten Oberfläche; eine flexible Sekundärbatterie, die mindestens in Kontakt mit einem Teil der gekrümmten Oberfläche des Strukturteils ist und einen Film als Außenteil umfasst; und eine Antenne, die elektrisch mit der Sekundärbatterie verbunden ist, wobei das elektronische Gerät konfiguriert ist, derart getragen zu werden, dass die gekrümmte Oberfläche des Strukturteils in Kontakt mit einem Arm eines Benutzers ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 18, das ferner einen Anzeigeabschnitt umfasst, wobei der Anzeigeabschnitt eine Vielzahl von Anzeigeelementen umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 19, wobei der Anzeigeabschnitt und die Sekundärbatterie jeweils eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 18, wobei der Strukturteil ein Harz umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 18, wobei der Strukturteil ein Metall umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 18, wobei ein Gesamtgewicht des elektronischen Geräts weniger als oder gleich 50 g ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 18, wobei eine maximale Dicke des elektronischen Geräts kleiner als oder gleich 1 cm ist.