JP2015501461A - フレキシブル電子デバイス - Google Patents

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Abstract

フレキシブル電子デバイスを提供することができる。フレキシブル電子デバイスは、フレキシブル電子デバイスが変形することを可能にするように構成される、フレキシブルディスプレイ、フレキシブル筐体、及び1つ以上の可撓性の内部構成要素を含み得る。フレキシブルディスプレイは、フレキシブルディスプレイ層、可撓性タッチ感知層、及びフレキシブルディスプレイカバー層を含み得る。フレキシブル筐体は、1つ以上の安定位置を有する、多安定フレキシブル筐体とすることができる。フレキシブル筐体は、係合する場合に、フレキシブル筐体のための剛性支持構造を提供する、構成可能支持構造を含み得る。可撓性の内部構成要素は、フレキシブルバッテリ、フレキシブルプリント回路、又は他の可撓性構成要素を含み得る。フレキシブルバッテリは、可撓性部分及び剛性部分を含み得るか、又は、フレキシブルバッテリに可撓性度をもたらす潤滑セパレータ層を含み得る。フレキシブルプリント回路は、可撓性部分及び剛性部分を含み得るか、又は、一部の剛性部分が他の剛性部分に対して屈曲することを可能にする開口部を含み得る。

Description

本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2011年9月30日出願の米国特許出願第13/250,227号に対する優先権を主張する。
本出願は、全体として、電子デバイスに関し、より詳細には、フレキシブル電子デバイスに関する。
ポータブルコンピュータ及び携帯電話などの電子デバイスは、多くの場合、剛性の構成要素を備える。剛性の構成要素は、多くの場合、剛性の筐体構造、液晶ディスプレイ(LCD)などの剛性のディスプレイ、プラスチック若しくはガラスから形成される剛性のディスプレイカバー層、リジッドプリント回路基板、バッテリ、他の電気構成要素などの剛性の内部構成要素、又は他の剛性の構造的構成要素を含む。電子デバイスは、一般に、剛性の外部構造を有するように設計される。
ディスプレイを屈曲させることが可能な、フレキシブルディスプレイ技術が利用可能である。例えば、フレキシブルディスプレイは、可撓性の有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ技術を使用して形成することができる。フレキシブルディスプレイを有する電子デバイスは、一般に、剛性の筐体構造、又は剛性の電子デバイスを形成する他の剛性構造を備える。
剛性の電子デバイスは、硬質表面上へのデバイスの落下などの衝撃事故での損傷に対して、脆弱である場合がある。
それゆえ、改善された電子デバイスを提供可能であることが望ましい。
屈曲させることが可能な部分を有する電子デバイスを、提供することができる。
フレキシブル電子デバイスは、フレキシブル筐体部材及び可撓性の内部構成要素を含み得る。フレキシブル筐体部材は、可撓性のデバイス筐体を含み得る。このフレキシブル筐体内に、剛性の内部構成要素及び可撓性の内部構成要素を取り付けることができる。可撓性の内部構成要素は、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイを含み得る。フレキシブルディスプレイは、可撓性のディスプレイカバー層に取り付けることができる。可撓性のディスプレイカバー層は、可撓性のデバイス筐体に取り付けることができる。可撓性の内部構成要素は、1つ以上の可撓性部分を有するプリント回路、及びフレキシブルの基板上に形成される集積回路などのフレキシブルの回路基板を含み得る。可撓性の内部構成要素は、剛性部分及び可撓性部分を有するバッテリ、フレキシブルジョイント内に接合された複数の剛性部分から形成されるバッテリ、並びに可撓性のバッテリ層から形成されるバッテリなどのフレキシブルバッテリを含み得る。
フレキシブル筐体部材は、剛性部分及び可撓性部分を有する筐体部材、又は実質的に全てがフレキシブルである筐体部材を含み得る。フレキシブル筐体部材は、そのフレキシブル筐体部材が屈曲することを可能にする、ヒンジ又は弾性部分を含み得る。フレキシブル筐体部材は、1つの次元でフレキシブル度を提供する部分、及び別の次元で剛性を提供する部分を有し得る。フレキシブル筐体部材は、フレキシブル電子デバイスに2つ以上の安定構成を提供するための、双安定屈曲領域などの1つ以上の多安定屈曲領域を有し得る。
フレキシブル筐体部材は、可撓性構成及び剛性構成を有する、構成可能な内部支持構造を含み得る。フレキシブル筐体部材は、デバイスを交互に硬直及び屈曲させるための流体充填ポケット又は空気充填ポケットを含み得る。
フレキシブル電子デバイスは、そのフレキシブル電子デバイスの変形を感知するための、屈曲感知構成要素を含み得る。屈曲感知構成要素によって感知される、フレキシブル電子デバイスの変形により、電子デバイスへのユーザ入力を提供することができる。例えば、フレキシブル電子デバイスを捻転させることにより、デバイスの動作モードを変更することができ、電子ゲームシステムへのコマンドとしてデバイスに解釈させることができ、デバイスをオン又はオフにすることなどができる。
フレキシブル電子デバイスは、落下などの衝撃事故の間の損傷に、より強い耐性を示し得るが、これは、そのフレキシブルデバイスが、屈曲又は変形すると同時に衝撃を吸収することができるためである。このタイプの変形は、衝撃の持続時間を増大させることにより、フレキシブルデバイスの他の構成要素が受ける刺激を低減することができる。
本発明の更なる特徴、その性質、及び様々な有利点は、添付図面並びに以下の発明を実施するための形態から、より明らかとなるであろう。
本発明の一実施形態に係る、例示的なフレキシブル電子デバイスの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、フレキシブルディスプレイを形成するために使用することができる、例示的なディスプレイ層のセットの図である。 本発明の一実施形態に係る、例示的なフレキシブル電子デバイスの断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、電気構成要素を備えるフレキシブルプリント回路基板から形成された、例示的なフレキシブルメインロジックボードの断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、フレキシブルプリント回路基板及び電子構成要素を有する、例示的なリジッドフレックスメインロジックボードの断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性度を提供するための切り欠き部分を有する、例示的なメインロジックボードの平面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性度を提供するための切り欠き部分を有する、例示的な細長形メインロジックボードの平面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性度を提供するための切り欠き部分を有する、図6Aに示すタイプの例示的なメインロジックボードの一部分の断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性部分及び剛性部分を有する、例示的なフレキシブルバッテリの断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性部分及び剛性部分を有する、図8に示すタイプの例示的なフレキシブルバッテリの平面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性部分及び剛性部分を有する、例示的なフレキシブルバッテリの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、例示的なフレキシブルバッテリの一部分の断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、潤滑セパレータ層を有する、例示的なフレキシブルバッテリの一部分の断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、噛み合い層を有する、例示的なフレキシブルバッテリの断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、可撓性部分及び剛性部分を有する、例示的なフレキシブル筐体の断面端面図である。 本発明の一実施形態に係る、異なる次元での異なる可撓性度の部分を有する、例示的なフレキシブル筐体の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、フレキシブル筐体が、第2の次元よりも第1の次元で、どのように可撓性を小さくすることができるかを示す、図15に示すタイプの例示的なフレキシブル筐体の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、複数の安定位置を有する、例示的な双安定フレキシブル筐体の断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、3つ以上の多安定位置を提供する複数の多安定部分を有する、例示的なフレキシブル筐体の背面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、例示的なフレキシブル筐体の、双安定部分の近傍の一部分の背面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、フレキシブル筐体の2つの多安定位置を示す、例示的な図である。 本発明の一実施形態に係る、複数の多安定部分を備えたフレキシブル筐体を有するフレキシブル電子デバイス内で使用することができる、リジッドフレックスプリント回路の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、三つ折りにされた閉鎖位置での、例示的なフレキシブル電子デバイスの斜視側面図である。 本発明の一実施形態に係る、部分的に折り畳まれた位置での、例示的なフレキシブル電子デバイスの斜視側面図である。 本発明の一実施形態に係る、折り畳まれた閉鎖位置での、例示的なフレキシブル電子デバイスの斜視側面図である。 本発明の一実施形態に係る、複数の安定位置を有する可撓性伸長可能筐体を有する、例示的な可撓性電子デバイスの断面側面図である。 本発明の一実施形態に係る、フレキシブル電子デバイスに可撓性の支持及び剛性の支持を提供するための、ロック式脊柱システムを含む、例示的な構成可能支持部材の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、気泡体システムを含む構成可能支持部材を有する、例示的なフレキシブル筐体の断面側面図である。
フレキシブル電子デバイスは、そのデバイスが可撓性であることを可能にする、可撓性の内部構成要素及び外部構成要素を備えることができる。可撓性の内部構成要素は、フレキシブルディスプレイ、フレキシブルバッテリ、フレキシブル回路基板、又は他の可撓性の電気構成要素又は支持構成要素を含み得る。
可撓性の外部構成要素は、可撓性のディスプレイカバー層、フレキシブル筐体、又は他の可撓性の外部構成要素を含み得る。可撓性の内部構成要素並びに外部構成要素は、比較的可撓性度が大きい領域、及び比較的可撓性度が小さい領域を有し得る。フレキシブルデバイスは、比較的可撓性度が大きい部分、及び比較的可撓性度が小さい部分を有し得る。フレキシブルデバイスは、1つの次元が、別の次元よりも相対的に可撓性が大きいものとすることができる。
フレキシブルディスプレイは、フレキシブルディスプレイ層(例えば、可撓性の有機発光ダイオードアレイ)、可撓性タッチ感知層(例えば、容量性タッチセンサのための、透明なコンデンサ用電極のアレイを備えるポリマーのシート)、可撓性基板層などの可撓性層から形成することができる。これらの可撓性層は、必要に応じて、可撓性カバー層(例えば、可撓性プラスチック又は可撓性の薄いガラス層)によって覆うことができ、又は可撓性支持構造(例えば、可撓性層の下側の可撓性支持構造)によって支持することができる。
カバー層には、ディスプレイの可撓性層へのアクセスを提供する、開口部を備えることができる。例えば、カバー層は、そのカバーガラス層に対してボタン部材が移動することを可能にする、開口部を有し得る。ボタン部材が、開口部内部で移動すると、フレキシブルディスプレイの下層部分を(例えば、関連するスイッチの作動を可能にするために)変形させることができる。
電子デバイスはまた、ボタン、マイクロホン、スピーカ、圧電アクチュエータ、又は(ユーザからの電気入力の受け取り又はユーザへの触覚フィードバックのための)振動器、圧力センサ、などの他のアクチュエータ、及び他の構成要素などのユーザインターフェース構成要素(入出力構成要素)も備えることができる。これらの構成要素は、フレキシブルディスプレイの諸部分の下に取り付けることができる。
ユーザインターフェース構成要素は、フレキシブルディスプレイの下に取り付けることができ、又はフレキシブルディスプレイ内に組み込むこともできる。フレキシブルディスプレイの変形可能な性質は、ユーザが、ディスプレイをユーザインターフェース構成要素と接触するように移動させることによって、又は他の方法でディスプレイが局所的に屈曲することを可能にすることによって、ユーザインターフェース構成要素(入出力構成要素)と相互作用することを(例えば、フレキシブルディスプレイを音声が通過することを可能にするために、又は内部圧力センサによって外部環境の気圧測定が実施されることを可能にするために)、可能にすることができる。必要に応じて、フレキシブルディスプレイの一部分は、電気構成要素の膜部分を形成することができる。フレキシブルディスプレイの一部分から形成される膜を備えることができる構成要素としては、マイクロホン、レーザーマイクロホン、圧力センサ、スピーカなどが挙げられる。
ユーザインターフェース構成要素は、電子デバイスの全体又は一部の変形を検出するように構成することができる。ユーザインターフェース構成要素によって検出される変形は、そのデバイスに関連する処理ソフトウェアによって、そのデバイスへのユーザ入力として解釈させることができる。
一実施例としては、フレキシブルデバイスは、格納のために(例えば、ポケット内に)そのデバイスを折り畳むことができるように、折り畳み可能とすることができる。ユーザインターフェース構成要素は、デバイスが折り畳まれていることを感知して、そのデバイスを待機モード又はオフモードに入らせるように、構成することができる。ユーザインターフェース構成要素は、デバイスの非アクティブな変形(例えば、デバイスの折り畳み位置又は開放位置)を感知するように構成することができ、又はデバイスのアクティブな変形(例えば、デバイスのアクティブな捻転、圧搾、屈曲、又は他の方式のアクティブな変形)を検出するように構成することもできる。
別の実施例としては、ユーザインターフェース構成要素は、フレキシブル電子デバイスの捻転を検出するように構成することができる。ユーザインターフェース構成要素は、デバイスをオン又はオフにすること、アクティブモード又は待機モードに入ること、携帯電話の呼出しに答えること、ソフトウェアアプリケーションを開始すること、メディアのオーディオ再生又はビデオ再生に関連する音量を変更すること、メディアのオーディオ再生を開始又は停止することなどの、検出された捻転に対するデバイスからの応答を開始させるように構成することができる。
デバイスが屈曲することを可能にする、可撓性の内部構成要素及び外部構成要素を備えることができるタイプの、例示的なフレキシブル電子デバイスを図1に示す。電子デバイス10は、ポータブル電子デバイス又は他の好適な電子デバイスとすることができる。例えば、電子デバイス10は、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、それらより幾分小型の、腕時計型デバイス、ペンダント型デバイス、又は他のウェアラブルデバイス若しくはミニチュアデバイスなどのデバイス、携帯電話、メディアプレーヤなどとすることができる。
デバイス10は、筐体12などのフレキシブル筐体を含み得る。場合によりケースと称することもできる、フレキシブル筐体12は、プラスチック、薄いガラス、繊維複合材料、薄い金属(例えば、アルミニウムなど)、織物、シリコーン、他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせなどの変形可能材料で形成することができる。一部の状況では、筐体12の一部は、誘電体又は他の低導電性材料から形成することができる。他の状況では、筐体12、又は筐体12を構成する構造の少なくとも一部は、金属要素から形成することができる。
筐体12は、デバイス10内の利用可能な容積を充填するように適合する、適合性金型(例えば、バッテリ、プリント回路、若しくは他の構成要素などの内部構成要素に結合する、軟質の変形可能なプラスチック、シリコーン、又は他の変形可能材料)から形成することができ、又は筐体12は、締結具、接着剤、溶接、又は他の取り付け部材若しくは取り付け機構を使用して、内部構成要素又はディスプレイに取り付けることができる。筐体12は、デバイス10の他の可撓性又は剛性の構成要素を取り付けるための、係合機構を含み得る。フレキシブル筐体12は、変形可能材料から形成される単一の可撓性構造から形成される場合もあり、又は変形可能材料から形成される複数の筐体構造を含む場合もある。
デバイス10は、フレキシブルディスプレイ14などのフレキシブルディスプレイを有し得る。フレキシブルディスプレイ14は、図1に示すように、フレキシブル筐体12と共に屈曲するように構成することができる。フレキシブルディスプレイ14は、複数の材料の層から形成することができる。これらの層は、容量性タッチセンサアレイを形成するように、酸化インジウムスズ(ITO)電極又は他の好適な透明電極のパターンが、その上に付着している層などのタッチセンサ層を含み得る。これらの層はまた、表示ピクセルのアレイを収容する層も含み得る。これらのタッチセンサ層及びディスプレイ層は、(一実施例として)10マイクロメートル〜0.5mmの厚さ又は他の好適な厚さを有する、可撓性のポリマーのシート又は他の基板を使用して形成することができる。
表示ピクセルアレイは、例えば、OLED表示ピクセルの行及び列を含む、有機発光ダイオード(OLED)アレイとすることができる。他のタイプの可撓性表示ピクセルアレイもまた、形成することができる(例えば、電子インクディスプレイなど)。フレキシブルディスプレイ14を形成するためのOLED技術の使用が、一実施例として、本明細書で説明される場合がある。しかしながら、このことは単なる例示に過ぎない。フレキシブルディスプレイ14は、任意の好適なフレキシブルディスプレイ技術を使用して形成することができる。OLED技術に基づくフレキシブルディスプレイの使用は、単なる例示に過ぎない。
これらの機能的ディスプレイ層(すなわち、OLEDアレイ及び任意選択のタッチセンサアレイ)に加えて、ディスプレイ14は、1つ以上の構造層を含み得る。例えば、ディスプレイ14は、可撓性カバー層で覆うことができ、かつ/又は支持構造(例えば、可撓性の支持体)上に取り付けることもできる。フレキシブルディスプレイ層を互いに取り付ける際に、接着剤の層を使用することができ、また可撓性の構造層にフレキシブルディスプレイ層を取り付ける際に使用することができる。
このディスプレイの下の任意の好適な場所に(例えば、ディスプレイの周辺部分に沿って、ディスプレイの中央部分に、など)、入出力構成要素を取り付けることができる。必要に応じて、カバー層には、1つ以上の開口部を備えることができ、それらの開口部の下に、電子構成要素を取り付けることができる。例えば、剛性のカバー層は、ボタン17用の開口部、及びスピーカ19などのスピーカ用の(例えば、ユーザのためのイヤースピーカ用の)スピーカポート開口部を有し得る。デバイス10はまた、他の開口部(例えば、音量ボタン、着信音ボタン、ボタン16などのスリープ/電源ボタン、及び他のボタンを収容するための、ディスプレイ14並びに/又は筐体12内の開口部、スイッチ15などのスイッチ用の開口部、オーディオジャック、データポートコネクタ、リムーバブルメディアスロット用の開口部など)も有し得る。
ボタン17、16、及びスイッチ15は、ドームスイッチ又は他のスイッチ回路機構に基づくものとすることができる。ボタン17、16、及びスイッチ15は、押しボタン(例えば、モーメンタリボタン)、スライダースイッチ、ロッカースイッチなどを形成する、ボタン部材を含み得る。スイッチ15は、デバイス10の動作モードを変更する(例えば、携帯電話に関する着信音をオン、オフするか、又は振動のみのモードに切り替える)ために使用することができ、又はデバイス10の物理的特性を変化させるために(例えば、内部補剛構造を使用して、筐体12を可撓性状態から剛性状態に切り替えるために)使用することもできる。スイッチ15は、筐体12に関連する内部補剛構造(例えば、内部ロック式骨格、内部気泡体システム、内部構成可能支持構造など)に関与する、電子スイッチ又は機械的スイッチとすることができる。
デバイス10は、デバイス10の完全に内部に存在し得るが、フレキシブルディスプレイ14、又はフレキシブルデバイス10の他の部分との物理的相互作用を通じて、ユーザからの入力又は周囲環境からの入力を受け取る、インターフェース構成要素24並びにインターフェース構成要素26などの構成要素を含み得る。インターフェース構成要素24及びインターフェース構成要素26は、フレキシブルディスプレイ14又はフレキシブル筐体12の真下に位置決めすることができ、それゆえフレキシブルディスプレイ14又はフレキシブル筐体12は、構成要素24又は構成要素26と接触するために変形させなければならないが、あるいは必要に応じて、フレキシブルディスプレイ14と常に接触したままで維持されるように、位置決めすることもできる。構成要素24及び構成要素26は、近接センサ、圧力センサ、タッチセンサ(例えば、タッチ感知ディスプレイ14の一部分)、光センサ、磁気センサ、容量センサ、又はデバイス10の1つ以上の部分の変形を感知するように構成される他のタイプのセンサとすることができる。
インターフェース構成要素24及びインターフェース構成要素26は、フレキシブルデバイス10の変形により、内部構成要素24又は内部構成要素26を起動させることができるように、位置決めすることができる。例えば、インターフェース構成要素26は、フレキシブル筐体12及びフレキシブルディスプレイ14を変形させる(破線18によって示されるような)フレキシブルデバイス10の圧搾が、(例えば、筐体12の一部分を、スイッチと接触するように移動させることにより、スイッチを操作することによって)インターフェース構成要素26を起動させるように位置決めされる、スイッチを含み得る。インターフェース構成要素24は、インターフェース構成要素26の相対位置を感知するように構成することができる。構成要素24及び構成要素26などの内部構成要素の相対位置は、デバイス10の位置又はアクティブな屈曲についての情報を提供することができる。デバイス10の位置について、又はアクティブな屈曲についての情報を使用して、内部構成要素24又は内部構成要素26を起動することができ、又はデバイス10に関連するプロセッサ上で実行されるソフトウェアアプリケーションを起動することができる。
例えば、内部構成要素24は、内部構成要素26からの内部構成要素24の距離を感知するように構成することができる。内部構成要素24は、この内部構成要素24と内部構成要素26との距離が、既定の閾値を下回るか又は超過する場合、デバイス10の動作モードを変更するように(例えば、その距離が既定の閾値未満となる場合、ディスプレイ14をスリープさせるように、その距離が既定の閾値を超過する場合、ディスプレイ14をオンにするように、その距離が既定の閾値未満となる場合、デバイス10をオフにするなどのように)構成することができる。
例示的なディスプレイの分解斜視図を、図2に示す。図2に示すように、フレキシブルディスプレイ14は、フレキシブルディスプレイ層14A、タッチ感知層14B、及びカバー層14Cを含めた、複数の層を積み重ねることによって形成することができる。ディスプレイ14はまた、接着剤層、光学フィルム、又は他の好適な層などの他の材料の層を含み得る。フレキシブルディスプレイ層14は、発光ダイオード(LED)、有機LED(OLED)、プラズマセル、電子インク素子、液晶ディスプレイ(LCD)構成要素、又はフレキシブルディスプレイに適合する他の好適な画像ピクセル構造から形成される、画像ピクセルを含み得る。
タッチ感知層14Bは、水平透明電極320及び垂直透明電極340などの容量性タッチ電極を組み込むことができる。タッチ感知層14Bは、一般に、容量センサ、抵抗センサ、光センサ、音響センサ、誘導センサ、又は力センサに基づいて、タッチ感知層14B上の、1つ以上のタッチ若しくは近接タッチの場所を検出するように構成することができる。
ソフトウェア及び/又はハードウェアを使用して、検出されたタッチの測定値を処理することにより、1つ以上のジェスチャを特定し、かつ追跡することができる。ジェスチャは、タッチ感知層14B上の、定常若しくは非定常の、単一若しくは複数のタッチ又は近接タッチに対応し得る。ジェスチャは、タッチ感知層14B上で、タッピング、圧迫、揺動、スクラビング、捻転、配向の変化、圧力を変化させた圧迫などの特定の方式で、本質的に同時に、継続的に、又は連続的に、1つ以上の指又は他の物体を移動させることによって、実行することができる。ジェスチャは、任意の他の指との間で、又は任意の他の指と共に、ピンチ、スライド、スワイプ、回転、屈曲、ドラッグ、又はタップする動きによって特徴付けることができるが、これらに限定されない。1つ以上の手を使用して、1人以上のユーザによって、又はこれらの任意の組み合わせによって、単一のジェスチャを実行することができる。
カバー層14Cは、プラスチック、薄いガラス(ディスプレイカバーガラスと称される場合がある)、又は他の可撓性の透明材料から形成することができる。必要に応じて、カバー層14Cの周辺の非アクティブ部分の内側表面には、黒色インクなどの不透明マスキング層を備えることができる。
タッチ感知可撓性ディスプレイ部14ABは、表示ピクセルアレイ層14A及び任意選択のタッチセンサ層14Bから形成することができる。
図3は、可撓性の内部構成要素及び外部構成要素を備える、デバイス10の例示的な実施形態の断面側面図である。図3に示すように、デバイス10の可撓性の内部構成要素及び外部構成要素は、フレキシブルディスプレイ14などのフレキシブルディスプレイ、フレキシブル筐体12などのフレキシブル筐体、フレキシブルプリント回路30などのフレキシブルロジックボード、及びフレキシブルバッテリ34などのフレキシブルバッテリを含み得る。図3に示すように、フレキシブルバッテリ34は、必要に応じて、電荷蓄積構成要素60などの1つ以上のバッテリセル又はバッテリパックを含み得る。
フレキシブルプリント回路30は、フレキシブルプリント回路基板、フレキシブルプリント回路基板の層から形成された1つ以上の可撓性部分を備えるリジッドプリント回路基板、又は他の剛性部分に対して屈曲する剛性部分を備えるリジッドプリント回路基板とすることができる。集積回路、電力管理ユニット、揮発性メモリ及び不揮発性メモリなどの記憶装置、抵抗器、コンデンサ、及びインダクタなどの個別構成要素、並びに他の電子構成要素32を、フレキシブルプリント回路30に取り付けることができる。
デバイス10は、バッテリ34などの1つ以上のバッテリを備えることができる。バッテリ34は、フレキシブル筐体12に取り付けることができ、フレキシブルプリント回路30に取り付けることができ、又は他の方式でフレキシブル筐体12内に取り付けることができる。
可撓性の内部構成要素及び外部構成要素を含む、デバイス10などのデバイスは、矢印36によって示されるように屈曲又は変形させることが可能な、フレキシブルデバイスとすることができる。筐体12、ディスプレイ14、ロジックボード30、及びバッテリ34は、フレキシブルデバイス10が1つ以上の好ましい位置を有するように、かつフレキシブルデバイス10が、矢印36の方向の屈曲力などの外部からの屈曲力の非存在下で、それらの好ましい位置のうちの1つに戻るように、構成することができる。このことは単なる例示に過ぎない。必要に応じて、フレキシブルデバイス10は、好ましい位置を有さない場合があり、任意の湾曲位置、屈曲位置、又は実質的に平坦な位置のままで維持されるように、構成することができる。
図3に示すように、フレキシブルディスプレイ14は、筐体12の側壁部分12Sなどのフレキシブル筐体側壁部に隣接して取り付けられるように屈曲した、屈曲側壁部分38を含み得る。筐体12は、デバイス10に可撓性の裏面を提供する、可撓性の裏側筐体壁部12Rなどの裏側部分を含み得る。フレキシブル筐体12、フレキシブルディスプレイ14、フレキシブルバッテリ34、及びフレキシブルプリント回路30は、フレキシブルデバイス10が、例えば、図3に示すように、z次元へと、x−y平面外に屈曲することを可能にし得る。フレキシブル筐体12、フレキシブルディスプレイ14、フレキシブルバッテリ34、及びフレキシブルプリント回路30は、y軸(図3に示す)に平行な軸を中心として、x軸に平行な軸を中心として、及び/又はz軸に平行な軸を中心として屈曲することが可能であり得る。
図4は、フレキシブルプリント回路30などの例示的なフレキシブルプリント回路基板の一部分の断面側面図を示す。図4に示すように、プリント回路30は、フレキシブルプリント回路(本明細書ではまた、フレックス回路と称される場合もある)から形成することができる。プリント回路30がフレックス回路から形成される構成では、プリント回路30の可撓性部分に、構成要素32を取り付けることができる。
フレキシブルプリント回路30は、パターン化された導電性トレース(例えば、ポリイミドシートなどの可撓性の基板のシート上の導電性トレース)を含み得る。
図5は、例示的なプリント回路30の一部分の断面側面図を示す。図5に示すように、プリント回路30は、剛性部分40などの剛性部分、及び可撓性部分42などの可撓性部分を有する、リジッドフレックス回路から形成することができる。プリント回路30の可撓性部分42及び剛性部分40は、複数の層を含み得る。プリント回路30などの多層プリント回路は、場合によりプリント回路基板(PCB)スタック又はPCBスタックアップと称することもできる。
プリント回路30の層は、繊維ガラス充填エポキシ(例えば、PCBスタック内の剛性層として)及びポリイミド(例えば、PCBスタック内の可撓性層として)、FR−2(フェノールコットン紙)、FR−3(コットン紙及びエポキシ)、FR−4(ガラス織布及びエポキシ)、FR−5(ガラス織布及びエポキシ)、FR−6(ガラスマット及びポリエステル)、G−10(ガラス織布及びエポキシ)、CEM−1(コットン紙及びエポキシ)、CEM−2(コットン紙及びエポキシ)、CEM−3(ガラス織布及びエポキシ)、CEM−4(ガラス織布及びエポキシ)、CEM−5(ガラス織布及びポリエステル)、フェノール樹脂を含浸させた紙、ポリスチレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、プラスチック、他のポリマー、セラミックス、又は他の好適な誘電体などの誘電体から形成することができる。
プリント回路30の層は、プリプレグの層(すなわち、予め含浸させた繊維及び樹脂の層)などの付着層を含み得る。銅又は他の導電材料の層を、他の層の表面上に形成することができる。
可撓性部分42は、剛性部分40間で信号を伝達するパターン化された導電性トレース(例えば、ポリイミドシートなどの可撓性の基板のシート上の導電性トレース)、構成要素32などの構成要素、又はデバイス10の他の構成要素を含み得る。
図6Aは、剛性部分が他の剛性部分に対して屈曲することを可能にする、開口部を有するリジッドプリント回路基板から形成された、例示的なプリント回路30の平面図を示す。図6Aに示すように、プリント回路30には、開口部44などの1つ以上のパターン化された開口部を備えることができる。開口部44は、切断、エッチング、機械加工、又は他の方式で、プリント回路30内に形成することができる。図6Aの実施例では、プリント回路30は、プリント回路30の中央剛性部分50などの他の剛性部分に対して屈曲するように構成される、剛性部分48などの部分を有する、リジッド回路基板40から形成される。
図6Aに示すように、剛性の中央部分50は、中央処理装置46などの集積回路を含み得る。中央処理装置(CPU)46は、剛性の中央部分50に取り付けられることにより、プリント回路30の屈曲による損傷からCPU46を保護する(例えば、CPU46がプリント回路30から分離することを防止する)ことができる。他の構成要素32は、プリント回路30の剛性部分50及び/又は剛性部分48に取り付けることができる。剛性の中央部分50は、ある程度の内部可撓性度を有し得る。剛性部分48は、剛性の中央部分50が有する内部可撓性度よりも相対的に大きい、剛性の中央部分50に対する可撓性度を有し得る。
開口部44及び中央部分に取り付けられたCPU44を有する、実質的に正方形のリジッドプリント回路基板から形成された、図6Aの柔軟なプリント回路30は、単なる例示に過ぎない。必要に応じて、CPUは、プリント回路30上の他の位置に取り付けることができ、プリント回路30は、他の幾何学的形状を有し得る。
一実施例として、図6Bは、開口部34などのパターン化された開口部によって分離された剛性部分48を有する、リジッドプリント回路基板から形成された細長形のプリント回路30を示す。図6Bに示すように、CPU46は、剛性部分48のうちの1つの上に形成することができる。構成要素32などの電子構成要素は、CPU46と共通の剛性部分48に取り付けるか、又は他の剛性部分48に取り付けることができる。図6A及び図6Bの開口部44は、剛性部分48が、中央部分50(図6A)に対して、又は他の剛性部分48(図6A及び図6B)に対して屈曲する一方で、剛性部分48が、図7に示すように実質的に平坦なままで維持されることを可能にし得る。
図7は、図6Aの線Aに沿った、図6Aに示すタイプのフレキシブルプリント回路の断面側面図である。図6Aに示すように、プリント回路30に対して加えられる(矢印59によって示されるような)力により、プリント回路30の剛性部分48を、中央部分50に対して屈曲させることができる。これらの屈曲力の存在下では、剛性の中央部分50は、剛性部分48が剛性の中央部分50に対して屈曲するよりも、小さく屈曲することができる。剛性の中央部分50は、部分54(例えば、中央部分50のCPU46などの実装回路を含む部分)が実質的に平坦なままで維持されることを確実にする、剛性を有し得る。
屈曲力の非存在下では、剛性部分48は、x−y平面内で(破線57によって示されるように)平面プリント回路の一部分を形成することができる。矢印59によって示される方向の屈曲力などの屈曲力の下では、フレキシブルプリント回路30は、x−y平面外に屈曲することができる。剛性部分48は、y軸に平行な軸を中心として、剛性の中央部分50がその軸を中心として屈曲するよりも、大きく屈曲することができる。部分54が実質的に平坦なままで維持されることを確実にする、剛性の中央部分50を提供することにより、CPU46が損傷するか又はプリント回路30から分離することを、防止することができる。
図7に示すように、プリント回路30内の開口部44などの開口部は、剛性部分48が、他の剛性部分48及び剛性の中央部分50に対して屈曲する一方で、各剛性部分48が実質的に平坦なままで維持されることを可能にし得る。実質的に平坦なままで維持される一方で、プリント回路30の他の部分に対して屈曲する、剛性部分48を提供することにより、プリント回路30が屈曲若しくは変形している間に、構成要素32などの構成要素が損傷するか又はプリント回路30から分離することを、防止することができる。
図8は、図3に示すタイプの例示的なフレキシブルバッテリの一部分の、断面側面図を示す。図8に示すように、フレキシブルバッテリ34は、(矢印52によって示されるような)屈曲力の下で、安全かつ反復可能な方式で屈曲するように、設計することができる。図8の実施例では、フレキシブルバッテリ34は、バッテリセル60などの1つ以上のバッテリセルの、分割されたパッケージを含み得る。バッテリセル60は、それぞれ、デバイス10のための電荷を蓄積するように構成することができる。バッテリセル60は、それぞれ他のバッテリセル60に接続することができ、又は、デバイス10の構成要素32(例えば、図3を参照)などの構成要素に電力を供給するための、電力管理ユニットなどのデバイス10の構成要素に直接結合することもできる。
図8に示すように、バッテリセル60は、可撓性部材62を使用して取り付けることができる。可撓性部材62は、プラスチック、シリコーン、又は他の弾性材料から形成することができる。バッテリセル60は、それぞれ、導電性のアノード及びカソードなどの導電性構造を含み得る。バッテリセル60内の導電性のアノード及びカソードは、隔離層によって隔離することができる。
可撓性部材62は、バッテリ34が、矢印52によって示される方向の屈曲力の下で、湾曲位置64などの湾曲位置へと屈曲することができるように、構成することができる。可撓性部材62は、フレキシブルバッテリ34が、破線66よって示されるような、実質的に平坦な位置に戻ることができるように、構成することができる。図8の実施例では、バッテリセル60は、円筒形バッテリセルとすることができる。
図9は、図8に示すタイプのフレキシブルバッテリの平面図である。図8に示すように、円筒形バッテリセル60は、可撓性部材62を使用して接合することができる。図8及び図9の実施例では、フレキシブルバッテリ34は、円筒形部材60に平行な軸を中心として、優先的に可撓性とすることができる。このことは単なる例示に過ぎない。必要に応じて、フレキシブルバッテリ34は、図10に示すように、複数の次元でフレキシブルバッテリ34を屈曲させることが可能となるように、構成することができる。
図10に示すように、バッテリセル60は、可撓性シート74などの可撓性材料のシート上に取り付けられた、1つ以上のコインセルを含み得る。可撓性シート74は、プラスチック、シリコーン、又は他の可撓性材料から形成することができる。必要に応じて、可撓性シート74は、ポリイミドシートなどの可撓性の基板のシートを使用して実装することができる。バッテリ34が、可撓性シート上のコインセルから形成される構成では、コインセルは、相互接続子70を使用して接続することができる。コインセル60は、導電性コネクタ72を使用して、電力管理ユニットなどの他のデバイス構成要素に結合することができる。
導電性コネクタ72及び導電性相互接続子70は、導線、ツイストペア線、他の導線から形成することができ、又は可撓性シート74内の導電性トレースから形成することもできる。コインセル60は、それぞれ、導電性のアノード及びカソードなどの導電性構造を含み得る。バッテリセル60内の導電性のアノード及びカソードは、誘電性の隔離層によって隔離することができる。可撓性シート上に取り付けられたコインセルを有するフレキシブルバッテリ34などのバッテリを、デバイス10に提供することにより、バッテリ34及びデバイス10に、複数の次元の可撓性度をもたらすことができる。フレキシブルバッテリ34が、可撓性シート上に取り付けられたコインセルから形成される図10の実施例は、単なる例示に過ぎない。必要に応じて、フレキシブルバッテリは、図11及び図12に示すように、バッテリ34が屈曲することを可能にする潤滑セパレータ層(スリップ層と呼ばれる場合もある)を使用することによって、形成することができる。
図11に示すように、フレキシブルバッテリ34は、層80などの電極構造の層を含み得る。層80は、アノード電極A及びカソード電極C、並びにセパレータ/電解質層S/Eを含み得る。
カソード層Cは、セパレータ/電解質層S/Eなどのセパレータ層の上面に取り付けることができる。アノード層(例えば、陰極層)Aは、セパレータ層S/Eなどのセパレータ層の、対向する下面に取り付けることができる。電極構造の層80は、典型的には薄い(例えば、1ミリメートルの何分の1)。
バッテリ34は、リチウムイオンバッテリ技術、リチウムポリマーバッテリ技術、又は他のバッテリ技術などのバッテリ技術を含み得る。リチウムイオンバッテリ技術を使用してバッテリ34が実装される構成では、カソードと称される場合もある陽極Cは、リチウムを含み得るが、アノードと称される場合もある陰極Aは、炭素を含み得る。
リチウムポリマーバッテリ技術を使用してバッテリ34が実装される構成では、陽極C及び陰極Aは、ポリマーのセパレータシートから形成されたセパレータ層S/Eの対向する両面にそれぞれ積層することができる。例えば、リチウムポリマーバッテリは、LiCoO2若しくはLiMnO4から形成される陽極層C、ポリエチレンオキシドなどのポリマーから形成されるセパレータ層S/E、及びリチウム若しくはリチウムと炭素との化合物を含有する陰極層Aを(実施例として)有し得る。他のタイプの電極及びセパレータを使用することもできる。これらは単に例示的な実施例に過ぎない。
図11に示すように、フレキシブルバッテリ34は、スリップ層82などの潤滑セパレータ層を含み得る。スリップ層82は、バッテリ層80などの電極構造の間に挿入することができる。バッテリ34に潤滑セパレータ層を提供することは、層80が他の層80に対して摺動又は滑動することにより、バッテリ34が屈曲することを可能にする助けとなり得る。潤滑セパレータ層82は、テトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン(例えば、Teflon(登録商標))、又は他の好適な材料から形成することができる。図11の実施例では、バッテリ34内の1つおきのセパレータ層が、スリップ層82などのスリップ層である。このことは単なる例示に過ぎない。必要に応じて、セパレータ層S/Eを潤滑性とすることができ、層82間の1つおきのセパレータ層を潤滑性とすることができ、単一の潤滑層を提供することができ、又はバッテリ34が層82などの潤滑層を含む他の構成も可能である。
セパレータ/電解質層S/Eは、イオン(例えば、電子又は他の荷電粒子)が陽極層CとAとの間を流れることを可能にする、電解質ゲル又は電解質液とすることができる。潤滑セパレータ層は、例えば、電子又は他の荷電粒子などのイオンの流れを阻止する、不透過性材料から形成することができる。セパレータ層S/E及び潤滑セパレータ層82は、共通の材料から形成することができ、又は異なる材料から形成することもできる。スリップ層82は、電極構造80のセパレータ層S/Eよりも、潤滑性にすることができる。
電極構造80は、パウチ84などのバッテリパウチ内に封止することができる。パウチ84は、例えば、アルミニウムなどの金属で裏打ちされているポリマーから形成することができる。
バッテリ34が、十分な電荷蓄積能力を有する電極構造80から形成されることを確実にするために、電極構造80の面積は、(一実施例として)数平方センチメートルのサイズとすることができる。それゆえ、よりコンパクトな形状へと電極構造を折り畳むことが望ましい場合がある。例えば、図12に示すタイプの形状へと電極構造を巻き付けることが望ましい場合がある。
ジェリーロール形状と称される場合があるこのタイプの電極構成は、バッテリのフットプリントを低減し、典型的なデバイスフォームファクタに適合するサイズ及び形状をバッテリに提供する。このタイプの電極構成は、層80間に滑動能力をもたらすことによりバッテリ34の可撓性度を増大させる、層82などの潤滑層を含み得る。
図11に関連して上述されたように、バッテリ34の層80は、カソード層C、アノード層A、及びそれらの導電層を隔離するセパレータ層S/Eを含み得る。図12に示すように、層80は、スリップ層82などの潤滑セパレータ層を使用して、他の層80から隔離することができる。スリップ層82などの潤滑セパレータ層をバッテリ34に提供することは、バッテリ34が、方向52及び/又は方向78などの方向の屈曲力の下で屈曲することを可能にし得る。
必要に応じて、バッテリ34の巻き付け層80の中心に、材料86などの追加的な潤滑材料を提供することができる。追加的な潤滑材料86は、バッテリ34の内部巻き付け層80を更に潤滑化することによって、バッテリ34に更なる可撓性度をもたらすことができる。潤滑材料86は、スリップ層82を形成する材料と同じ材料から形成することができ、又はスリップ層82を形成する材料とは異なる材料から形成することもできる。
フレキシブルバッテリ34が、潤滑セパレータ82などの潤滑セパレータ材料によって隔離された、巻き付けカソード/アノード/セパレータ層を含む構成では、バッテリ34には、タブ76などのタブを備えることができる。タブ76は、筐体12又はカバー層14Cなどのデバイス構造にバッテリ34を取り付けるための、係合部材を含み得る。タブ76は、電力管理ユニット又はプリント回路30(図3を参照)などの他のデバイス回路機構に、バッテリ34を電気的に結合するための、導電性コネクタを含み得る。例えば、タブ76は、層80のカソード層Cに接続された陽端子、及び層80のアノード層Aに接続された陰端子を含み得る。バッテリ34の巻き付け層80は、外側フィルム84などのパウチ内に封止することができる。外側フィルム84は、バッテリ34のための可撓性エンクロージャを提供するように構成することができる。
バッテリ34の層80が、ジェリーロールバッテリを形成するように巻き付けられる図12の実施例は、単なる例示に過ぎない。必要に応じて、バッテリ34の層80は、図13に示すように、層80が噛み合い界面領域を形成するように、パウチ84内に取り付けることができる。図13の実施例では、一部の層80の一部分が他の層80の一部分と噛み合う、界面領域88などの噛み合い界面領域を提供することができる。図13に示すような部分的噛み合い層80を、バッテリ34に提供することは、矢印52によって示されるような屈曲力による、界面領域88内でのバッテリ34の屈曲を可能にし得る。
図14は、図3に示すタイプの例示的なフレキシブル筐体の、断面端面図を示す。図14に示すように、筐体12は、部分90などの比較的剛性の部分、及び部分92などの比較的可撓性の部分を含む、分割された筐体構造を含み得る。
剛性部分90は、プラスチック、ガラス、セラミックス、繊維複合材料、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなど)、織物、シリコーン、他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせから形成することができる。可撓性部分92は、剛性部分92を取り付け、かつ剛性部分92が、矢印52によって示されるような屈曲力の下で、他の剛性部分92に対して移動することを可能にする、ヒンジ又は他の回転部材を含み得る。このことは単なる例示に過ぎない。
必要に応じて、可撓性部分92は、剛性部分90の間に挿入される弾性部材を含み得るか、又は剛性部分90及び可撓性部分92を含む単一の筐体構造12の統合部分を形成する、比較的柔軟な弾性材料から形成することもできる。例えば、可撓性部分92は、弾性発泡体、シリコーン、ゴム、シリコーンゴム、熱可塑性ポリウレタンポリマーなどの熱可塑性エラストマー(TPE)などの弾性材料から形成することができる。
図14の実施例は、単なる例示に過ぎない。必要に応じて、フレキシブル筐体12は、単一の弾性構造から形成することができ、又は図15及び図16に示すような、屈曲に対する様々な抵抗を提供するための、可変断面を有する筐体構造を含み得る。
図15は、可撓性シート94(例えば、可撓性プラスチック、繊維複合材料、金属、織物、シリコーン、他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせの、薄いシート)などの可撓性シート、及び支持構造96などの剛性支持構造を有する、筐体12などの筐体構造の斜視図である。支持構造96は、炭素繊維、プラスチック、ガラス、セラミックス、繊維複合材料、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなど)、織物、シリコーン、他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせなどの比較的厚い材料とすることができる。可撓性シート94は、例えば、デバイス10のための裏側壁部(例えば、図3の裏側壁部12R)を形成することができる。可撓性シート94は、図15に示す(矢印98によって示されるような)y軸に平行な軸を中心とする、筐体12の屈曲を可能にすることができる。
図16に示すように、支持構造96は、図15及び図16に示すx軸に垂直な、y軸に沿った可撓性シート94の寸法に沿って延在するように、形成することができる。それゆえ、支持構造96は、図15及び図16に示す(矢印99によって示されるような)x軸に平行な軸を中心とする屈曲に対して、抵抗を提供することができる。可撓性シート94及び支持構造96を筐体12に提供することにより、支持構造96の最長寸法に平行な軸を中心とする、優先的な可撓性度をもたらすことができる。支持構造96は、可撓性シート94の可撓性度よりも小さい可撓性度を有し得る。
必要に応じて、筐体12は、図17に示すような1つ以上の安定構成を有するように構成することができる。図17の実施例では、筐体12は、2つの好ましい位置を有する、双安定筐体構造から形成される。図17に示すように、筐体12は、位置100などの安定位置を有し得る。筐体12は、位置100にある場合、外部からの屈曲力の非存在下で、筐体12が位置100のままで維持されるように、構成することができる。
デバイス10のユーザは、筐体12に、方向102の力を加えることができる。筐体12は、この方向102の力に応答して、筐体12が第2の安定位置104に到達するまで変形するように、構成することができる。筐体12は、位置104にある場合、外部からの屈曲力の非存在下で、筐体12が位置104のままで維持されるように、構成することができる。デバイス10のユーザは、デバイス10に、方向106の力を加えることができる。筐体12は、この方向106の力に応答して、筐体12が安定位置100に戻るまで変形するように、構成することができる。
2つ以上の安定位置を有する筐体12などの筐体を、デバイス10に提供することは、デバイス10の人間工学的使用法を増大させると共に、デバイス10を表面上に安置するための安定位置を提供することができる。2つ以上の安定位置を有する筐体12などの筐体を、デバイス10に提供することは、デバイス10のユーザが、(例えば、位置100での)凹状の外側表面を有する形状から、(例えば、位置104での)凸状の外側表面を有する形状へと、ディスプレイ14の形状を変更することを可能にし得る。このことは単なる例示に過ぎない。必要に応じて、筐体12は、2つ以上の安定位置、3つ以上の安定位置、4つ以上の安定位置を有することが可能であり、又は、デバイス10を任意の位置へと屈曲させることができるように、連続的に可撓性とすることも可能である。
図18に示すように、筐体12は、領域110などの1つ以上の多安定領域を含み得る。領域110は、個別の安定位置を有するヒンジ若しくは他の軸受、筐体12の他の部分に取り付けられるか若しくは組み込まれる弾性材料を含み得るか、又は、多安定部分110に1つ以上の安定位置を提供するための、パターン化された穴、隆起部、突出部、開口部、若しくは形成部を含み得る。領域110などの1つ以上の多安定領域を、筐体12に提供することは、頂部部分112、中央部分114、及び底部部分116などの諸部分が、複数の安定位置へと個別に屈曲することを可能にし得る。
図19は、1つの多安定領域110の近傍の、筐体12の例示的な一部分を示す。図19に示すように、筐体12の多安定領域110は、隆起部113などの1つ以上の双安定突出部を含み得る。隆起部113は、外側(すなわち、凸状の)安定位置及び内側(すなわち、凹状の)安定位置を有する、双安定隆起部とすることができる。矢印118によって示されるように、底部部分116を屈曲させることにより、隆起部113を、デバイス10内に、又はデバイス10の外に「弾け」させることができる。筐体12には、隆起部113が内側方向に張り出す構成の安定屈曲位置、及び隆起部113がデバイス10の外側方向に張り出す構成の別の安定屈曲位置を提供することができる。このことは単なる例示に過ぎない。必要に応じて、筐体12は、図20に示すように、筐体12の長さに沿った任意の場所で、双安定部分110が形成されることを可能にする形状を有するように、構成することができる。
図20は、デバイス10のための側壁の少なくとも一部分を形成する、可撓性の側壁部分12S、及び双安定部分110を有する裏面エンクロージャをデバイス10に提供する、凸状裏側部分12Rを有する、筐体12などの筐体を有する、デバイスの斜視背面図である。図20に示すように、頂部部分112は、位置128などの(図20に示すx−y平面内の)実質的に直線状の位置から、x−y平面外にある位置124などの屈曲位置に、屈曲させることができる。同様に、底部部分116は、x−y平面内の位置122などの実質的に直線状の位置から、位置120などの屈曲位置に、屈曲させることができる。凸状裏側表面12Rは、デバイス10に、安定した直線状構成(すなわち、頂部部分112及び底部部分116が、それぞれ、x−y平面内の位置128及び位置112にある構成)を提供することができる。凸状裏側表面12は、頂部部分112及び底部部分116が、x軸に平行な軸を中心として、x−y平面外に(例えば、それぞれ、位置124及び位置120へと)屈曲することを可能にする、1つ以上の多安定部分110を有し得る。
図20に示すタイプの屈曲能力を、デバイス10にもたらすために、デバイス10には、図21に示すような、デバイス10の頂部部分112、中央部分114、及び底部部分116に対応する剛性部分40などの剛性部分を有する、プリント回路30を提供することができる。図21に示すように、剛性部分40は、可撓性部分42などの可撓性部分と接続することができる。可撓性部分42は、フレキシブルプリント回路を使用して実装することができ、又は、剛性部分40間の構造的接続部を形成するための、可撓性ポリマーとすることができる。必要に応じて、可撓性部分42は、剛性部分40間で信号を伝達する、パターン化された導電性トレース(例えば、ポリイミドシートなどの可撓性の基板のシート上の導電性トレース)、構成要素32などの構成要素、又はデバイス10の他の構成要素を含み得る。
可撓性の内部構成要素及び外部構成要素を有する、デバイス10などのデバイスは、開放位置(例えば、平面ディスプレイ上での情報の表示のため)、閉鎖位置(例えば、デバイス10をオフにするため、デバイス10を格納するためなど)、又は部分的開放位置へと屈曲させることができる。
図22に示すように、フレキシブルデバイス10は、頂部部分112及び底部部分116上の、ディスプレイ14の頂部部分が、デバイス10の中央部分114のディスプレイ14に面するように、頂部部分112及び底部部分116が折り畳まれる、閉鎖位置121などの閉鎖位置を有し得る。閉鎖位置121は、デバイス10を(例えば、ポケット内に)格納するために使用することができる。閉鎖位置121などの閉鎖位置でデバイス10を格納することにより、擦過又は他の損傷からディスプレイ14を保護することができる。構成要素24及び構成要素26などの内部構成要素は、構成要素24若しくは構成要素26のもう一方が間近にある場合、又はディスプレイ14の別の部分が間近にある場合を感知する、近接センサを含み得る。構成要素24及び構成要素26などの内部構成要素は、構成要素24及び/又は構成要素26によって収集された近接データに基づいて、デバイス10の動作状態を変更するように(例えば、閉鎖位置121にある場合、デバイス10をオフにするか、又はデバイス10をスリープ状態若しくは低エネルギー状態にさせるように)構成することができる。
図23に示すように、フレキシブルデバイス10は、デバイス10の部分126などの第1の部分が上向きに屈曲する一方で、デバイス10の部分129などの第2の部分が実質的に平坦である、位置123などの部分的開放位置を有し得る。部分的開放位置123は、ユーザがディスプレイ14を見る間(例えば、ユーザが、ディスプレイ14上でテキストを読み、メディア又は他の視覚出力を見る間)、表面上に(例えば、机、テーブル、又は他の表面上に)デバイス10を安置するために使用することができる。部分的開放位置123は、ユーザが、デバイス10を保持しながら(例えば、本、雑誌、新聞、又は他の紙メディアを保持するために典型的に使用される位置で、デバイス10を保持しながら)、ディスプレイ14上でテキストを読むための、より人間工学的な位置を提供することができる。
図24に示すように、フレキシブルデバイス10は、デバイス10が半分に折り畳まれる閉鎖位置125などの閉鎖位置を有し得る。閉鎖位置125は、デバイス10を(例えば、ポケット内に)格納するために使用することができる。閉鎖位置120などの閉鎖位置でデバイス10を格納することにより、擦過又は他の損傷からディスプレイ14を保護することができる。構成要素24及び構成要素26などの内部構成要素は、構成要素24又は構成要素26のもう一方が間近にある場合、又はディスプレイ14の別の部分が間近にある場合を感知する、近接センサを含み得る。構成要素24及び構成要素26などの内部構成要素は、近接データに基づいて、デバイス10の動作状態を変更するように(例えば、閉鎖位置125にある場合、デバイス10をオフにするか、又はデバイス10をスリープ状態若しくは低エネルギー状態にさせるように)構成することができる。
必要に応じて、筐体12は、図25に示すように、織物又は他の伸長可能材料、及び内部構成可能支持構造から形成することができる。図25に示すように、筐体12は、位置130及び位置132などの複数の安定位置を有するように構成することができる。位置132は、実質的に平坦な位置とすることができる。筐体12は、伸長可能筐体12の外部形状を変化させることにより、位置130などの更なる安定位置を作り出す、構造140などの内部構成可能支持構造を含み得る。図25の実施例では、筐体12は、内部構成可能支持構造によって伸長されることにより、位置130などの部分的開放位置でデバイス10を支持するスタンドを形成する。部分的開放位置130は、ユーザが、ディスプレイ14上でテキストを読むか、又は他のメディアを見る間、伸長された筐体12を使用してデバイス10を支持しながら、(例えば、机、テーブル、又は他の表面上に)デバイス10を安置するための、より人間工学的な位置を提供することができる。
図26は、図25に関連して上述されたタイプの筐体12の、形状又は可撓性度を変化させるための、内部ロック式骨格を含む、例示的な内部構成可能支持構造の一部分の斜視図を示す。図26に示すように、構成可能支持構造140などの構成可能支持構造は、ロック式ヒンジ144などのロック式ヒンジを有する、脊柱部142などの剛性の脊柱部、及びアーム146などの1つ以上の分節アームを含み得る。ロック式ヒンジ144は、脊柱部142が捻転、圧縮、延伸、又は他の方式で操作される場合、係合する(例えば、ロックする)ように構成することができる。
脊柱部142は、デバイス10の筐体12を、捻転、圧搾、延伸、圧縮、又は他の方式で操作することによって、操作することができ、あるいはデバイス10へのユーザ入力に基づいて(例えば、ボタン、スイッチ15(図1)などのスイッチ、タッチ感知ディスプレイなどを使用して)、機械的又は電気的に操作することもできる。アーム146は、それぞれ、分節部148などの1つ以上の分節部を含み得る分節部148は、筐体12の側壁部に沿って形成される分節部、筐体12の裏側部分に沿って形成される分節部、及び/又は筐体12の他の部分の内部に形成される分節部を含み得る。
支持体140は、筐体12内に組み込むことができ(例えば、支持体140の上に筐体12を成形することができ)、又は筐体12に取り付けることもできる。ヒンジ144を係合させることにより、アーム146を剛性状態で係合させることができる。ヒンジ144を係合解除することにより、アーム146を係合解除することができるため、分節部148は、独立して移動することができる。それゆえ、ヒンジ144の係合及び係合解除により、デバイス10の物理的状態を、それぞれ、可撓性から剛性に、及び剛性から可撓性に、変更することができる。このことは単なる例示に過ぎない。必要に応じて、内部構成可能支持構造は、図27に示すように、筐体12の諸部分内の、空気、気体、又は液体のポケットから形成することができる。
図27は、図25に関連して上述されたタイプの筐体12の、形状又は可撓性度を変化させるための気泡体システムを含む、例示的な内部構成可能支持構造の断面側面図を示す。図27に示すように、内部構成可能支持構造140は、筐体12内の空洞部150などの1つ以上のポケットを含み得る。
空洞部150は、材料152などの空気、流体、気体、又は他の材料で一時的若しくは恒久的に充填することができる。空洞部150は、空洞部152から材料152を供給及び除去するための1つ以上のチャネル154に結合することができる。材料152で空洞部150を充填することが、筐体12を硬直させることにより、デバイス10のための剛性筐体を提供することができる。空洞部150から材料152を除去することにより、空洞部150内部から圧力を軽減して、筐体12が可撓性になることを可能にし得る。
空洞部150は、筐体12の外部からの機械的操作(例えば、デバイス10のユーザによる、筐体12の圧縮又は他の操作)により、又は、デバイス10へのユーザ入力に基づく(例えば、ボタン、スイッチ15(図1)などのスイッチ、タッチ感知ディスプレイなどを使用する)、空洞部150内の材料152の機械的加圧又は電気的加圧により(例えば、空洞部150内に材料152を移動させるために、電動ポンプ又は他の圧力調節デバイスを使用して)、材料152で充填することができる。例えば、一構成では、材料152は、筐体12を硬直させるために(例えば、筐体12のための剛性支持構造を形成するために)、圧力調節デバイスによって、空洞部150内で加圧することができる。別の構成では、材料152が、空洞部150内で加圧されないことにより、筐体12を変形させることを可能にすることができる。このことは単なる例示に過ぎない。
必要に応じて、空洞部150は、材料152が空洞部150の容積を充填するまで、筐体12を屈曲させることができるように、材料152で部分的に充填される場合がある。例えば、筐体12の変形(屈曲)による空洞部150の圧縮によって、空洞部150内の材料152の圧力が増大するため、筐体12の可撓性度は、筐体12の変形の間に減少する可能性がある。必要に応じて、空洞部150は、ユーザの手又は身体の形状に(例えば、デバイス10がポケット内に格納されている間)適合する、変形可能な空洞部とすることができる。変形可能な空洞部は、デバイス10の人間工学的な特徴を強化することができる。
それゆえ、空洞部150の充填及び排出により、デバイス10の物理的状態を、それぞれ、可撓性から剛性に、及び剛性から可撓性に、変更することができる。
一実施形態によれば、変形可能材料から形成されるフレキシブル筐体と、このフレキシブル筐体と共に屈曲するように構成されるフレキシブルディスプレイと、を含む、フレキシブル電子デバイスが提供される。
別の実施形態によれば、フレキシブル筐体は、変形可能材料から形成されるフレキシブル筐体側壁部、及び変形可能材料から形成される可撓性の裏側筐体壁部を含む。
別の実施形態によれば、フレキシブル電子デバイスはまた、フレキシブル筐体内に、少なくとも1つの可撓性電子構成要素も含み、フレキシブル筐体、フレキシブルディスプレイ、及び少なくとも1つの可撓性電子構成要素は、フレキシブル電子デバイスが屈曲することを可能にするように構成される。
別の実施形態によれば、少なくとも1つの可撓性電子構成要素は、フレキシブルプリント回路を含む。
別の実施形態によれば、少なくとも1つの可撓性電子構成要素は、少なくとも1つの剛性部分及び少なくとも1つの可撓性部分を有する、プリント回路基板を含む。
別の実施形態によれば、少なくとも1つの可撓性電子構成要素は、開口部、剛性の中央部分、及び少なくとも1つの更なる剛性部分を有する、リジッドプリント回路基板を含み、この開口部は、少なくとも部分的に、剛性の中央部分と少なくとも1つの更なる剛性部分との間に形成され、この開口部により、少なくとも1つの更なる剛性部分は、剛性の中央部分に対して屈曲することが可能となる。
別の実施形態によれば、フレキシブル電子デバイスはまた、剛性の中央部分に取り付けられた第1の電子構成要素、及び少なくとも1つの更なる剛性部分に取り付けられた第2の電子構成要素を含む。
別の実施形態によれば、少なくとも1つの可撓性電子構成要素は、フレキシブルバッテリを含む。
別の実施形態によれば、フレキシブルバッテリは、複数の円筒形バッテリセル、及び複数の可撓性部分を含む。
別の実施形態によれば、フレキシブルバッテリは、可撓性シート上に取り付けられた複数のバッテリコインセルを含む。
別の実施形態によれば、フレキシブルバッテリは、複数のカソード層と、複数のアノード層と、複数のアノード層のうちの対応する1つと複数のカソード層のうちの対応する1つとの間にそれぞれが挿入される、複数のセパレータ層と、複数のカソード層のうちの少なくとも1つと複数のアノード層のうちの少なくとも1つとの間に挿入され、かつ複数のセパレータ層のそれぞれよりも潤滑性である、少なくとも1つの潤滑セパレータ層とを含む。
別の実施形態によれば、フレキシブル電子デバイスはまた、バッテリパウチも含み、複数のカソード層、複数のアノード層、複数のセパレータ層、及び少なくとも1つの潤滑セパレータ層は、このパウチ内でバッテリ層のロールを形成する。
別の実施形態によれば、フレキシブル筐体は、空洞部、及びこの空洞部を部分的に充填する流体を含み、フレキシブル筐体は、フレキシブル電子デバイスを変形させることを可能にする可撓性度を有し、この可撓性度は、フレキシブル電子デバイスの変形の間の、空洞部内の流体の圧力増大により、フレキシブル電子デバイスの変形の間に減少するように構成される。
一実施形態によれば、フレキシブル筐体と、フレキシブルディスプレイと、フレキシブルバッテリと、少なくとも1つの可撓性部分を有するプリント回路とを含む、フレキシブル電子デバイスが提供され、フレキシブルディスプレイ、フレキシブルバッテリ、及びプリント回路は、フレキシブル筐体内に取り付けられ、フレキシブル筐体、フレキシブルディスプレイ、フレキシブルバッテリ、及びプリント回路は、フレキシブル電子デバイスの少なくとも一部分の変形を可能にするように構成される。
別の実施形態によれば、フレキシブル電子デバイスはまた、変形を感知するように構成された内部構成要素を含む。
別の実施形態によれば、フレキシブル電子デバイスはまた、更なる内部構成要素も含み、この更なる内部構成要素は、その更なる内部構成要素と内部構成要素との距離を感知して、その距離が変形により既定の閾値を下回る場合、フレキシブル電子デバイスの動作モードを変更するように構成される。
別の実施形態によれば、内部構成要素はスイッチを含み、フレキシブル電子デバイスの少なくとも一部分の変形が、フレキシブル電子デバイスのその部分を、内部構成要素と接触するように移動させることにより、スイッチを操作する。
別の実施形態によれば、フレキシブルディスプレイは、フレキシルブディスプレイ層、及び可撓性タッチ感知層を含む。
別の実施形態によれば、フレキシブル筐体は、可撓性度を有する可撓性シート、及びこの可撓性シートの可撓性度よりも小さい可撓性度を有する支持構造を含み、この支持構造は、可撓性シートに取り付けられて、可撓性シートの寸法に沿って延在することにより、その寸法に垂直に延びる軸を中心とする屈曲を低減する。
別の実施形態によれば、フレキシブル筐体は、少なくとも第1の安定位置及び第2の安定位置を有する、多安定フレキシブル筐体を含み、フレキシブル電子デバイスの少なくとも一部分の変形が、第1の安定位置から第2の安定位置にフレキシブル筐体を変形させる。
一実施形態によれば、フレキシブルディスプレイと、フレキシブル筐体と、フレキシブル筐体のための構成可能支持構造とを含む、電子デバイスが提供され、この構成可能支持構造は、フレキシブル筐体のための剛性支持構造を構成可能支持構造が形成することを可能にする第1の構成、及びフレキシブル筐体を変形させることを可能にする第2の構成を有する。
別の実施形態によれば、構成可能支持構造は、剛性の脊柱部、この剛性の脊柱部上のロック式ヒンジ、及び少なくとも1つの分節アームを含み、第1の構成では、ロック式ヒンジがロックされ、第2の構成では、ロック式ヒンジがロック解除され、第1の構成では、少なくとも1つの分節アームは、ロック式ヒンジによって剛性状態で係合される。
別の実施形態によれば、構成可能支持構造は、フレキシブル筐体内の複数の空洞部、及び複数の空洞部内の流体を含み、第1の構成では、この流体は複数の空洞部内で加圧され、第2の構成では、この流体は空洞部内で加圧されない。
別の実施形態によれば、電子デバイスはまた、構成可能支持構造の構成を、第1の構成から第2の構成に変化させるスイッチを含む。
上述の内容は、本発明の原理の単なる例示に過ぎず、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、当業者によって様々な修正を実施することができる。

Claims (25)

  1. フレキシブル電子デバイスであって、
    変形可能材料から形成されるフレキシブル筐体と、
    前記フレキシブル筐体と共に屈曲するように構成されるフレキシブルディスプレイと、を備える、フレキシブル電子デバイス。
  2. 前記フレキシブル筐体が、前記変形可能材料から形成されるフレキシブル筐体側壁部と、前記変形可能材料から形成される可撓性の裏側筐体壁部と、を含む、請求項1に記載のフレキシブル電子デバイス。
  3. 前記フレキシブル筐体内に、少なくとも1つの可撓性電子構成要素を更に備え、前記フレキシブル筐体、前記フレキシブルディスプレイ、及び前記少なくとも1つの可撓性電子構成要素は、前記フレキシブル電子デバイスが屈曲することを可能にするように構成される、請求項2に記載のフレキシブル電子デバイス。
  4. 前記少なくとも1つの可撓性電子構成要素が、フレキシブルプリント回路を含む、請求項3に記載のフレキシブル電子デバイス。
  5. 前記少なくとも1つの可撓性電子構成要素が、少なくとも1つの剛性部分及び少なくとも1つの可撓性部分を有する、プリント回路基板を含む、請求項3に記載のフレキシブル電子デバイス。
  6. 前記少なくとも1つの可撓性電子構成要素が、開口部、剛性の中央部分、及び少なくとも1つの更なる剛性部分を有する、リジッドプリント回路基板を含み、前記開口部が、少なくとも部分的に、前記剛性の中央部分と前記少なくとも1つの更なる剛性部分との間に形成され、前記開口部により、前記少なくとも1つの更なる剛性部分が、前記剛性の中央部分に対して屈曲することが可能となる、請求項3に記載のフレキシブル電子デバイス。
  7. 前記剛性の中央部分に取り付けられた第1の電子構成要素、及び前記少なくとも1つの更なる剛性部分に取り付けられた第2の電子構成要素を更に備える、請求項6に記載のフレキシブル電子デバイス。
  8. 前記少なくとも1つの可撓性電子構成要素が、フレキシブルバッテリを含む、請求項3に記載のフレキシブル電子デバイス。
  9. 前記フレキシブルバッテリが、複数の円筒形バッテリセル、及び複数の可撓性部分を含む、請求項8に記載のフレキシブル電子デバイス。
  10. 前記フレキシブルバッテリが、可撓性シート上に取り付けられた複数のバッテリコインセルを含む、請求項8に記載のフレキシブル電子デバイス。
  11. 前記フレキシブルバッテリが、
    複数のカソード層と、
    複数のアノード層と、
    前記複数のアノード層のうちの対応する1つと前記複数のカソード層のうちの対応する1つとの間にそれぞれが挿入される、複数のセパレータ層と、
    前記複数のカソード層のうちの少なくとも1つと前記複数のアノード層のうちの少なくとも1つとの間に挿入され、かつ前記複数のセパレータ層のそれぞれよりも潤滑性である、少なくとも1つの潤滑セパレータ層と、を含む、請求項8に記載のフレキシブル電子デバイス。
  12. バッテリパウチを更に備え、前記複数のカソード層、前記複数のアノード層、前記複数のセパレータ層、及び前記少なくとも1つの潤滑セパレータ層が、前記パウチ内でバッテリ層のロールを形成する、請求項11に記載のフレキシブル電子デバイス。
  13. 前記フレキシブル筐体が、
    空洞部、及び
    前記空洞部を部分的に充填する流体を含み、
    前記フレキシブル筐体が、前記フレキシブル電子デバイスを変形させることを可能にする可撓性度を有し、前記可撓性度が、前記フレキシブル電子デバイスの変形の間の、前記空洞部内の前記流体の圧力増大により、前記フレキシブル電子デバイスの変形の間に減少するように構成される、請求項1に記載のフレキシブル電子デバイス。
  14. フレキシブル電子デバイスであって、
    フレキシブル筐体と、
    フレキシブルディスプレイと、
    フレキシブルバッテリと、
    少なくとも1つの可撓性部分を有するプリント回路と、を備え、前記フレキシブルディスプレイ、前記フレキシブルバッテリ、及び前記プリント回路が、前記フレキシブル筐体内に取り付けられ、前記フレキシブル筐体、前記フレキシブルディスプレイ、前記フレキシブルバッテリ、及び前記プリント回路が、前記フレキシブル電子デバイスの少なくとも一部分の変形を可能にするように構成される、フレキシブル電子デバイス。
  15. 前記変形を感知するように構成された内部構成要素を更に備える、請求項14に記載のフレキシブル電子デバイス。
  16. 更なる内部構成要素を更に備え、前記更なる内部構成要素が、前記更なる内部構成要素と前記内部構成要素との距離を感知して、前記距離が前記変形により既定の閾値を下回る場合、前記フレキシブル電子デバイスの動作モードを変更するように構成される、請求項15に記載のフレキシブル電子デバイス。
  17. 前記内部構成要素がスイッチを含み、前記フレキシブル電子デバイスの前記少なくとも一部分の前記変形が、前記フレキシブル電子デバイスの前記部分を、前記内部構成要素と接触するように移動させることにより、前記スイッチを操作する、請求項15に記載のフレキシブル電子デバイス。
  18. 前記フレキシブルディスプレイが、
    フレキシブルディスプレイ層と、
    可撓性タッチ感知層と、を含む、請求項14に記載のフレキシブル電子デバイス。
  19. 前記フレキシブル筐体が、
    少なくとも1つの剛性部分と、
    前記フレキシブル電子デバイスの前記部分の前記変形を可能にする、少なくとも1つの弾性部分と、を含む、請求項14に記載のフレキシブル電子デバイス。
  20. 前記フレキシブル筐体が、
    可撓性度を有する可撓性シートと、
    前記可撓性シートの前記可撓性度よりも小さい可撓性度を有する支持構造と、を含み、
    前記支持構造が、前記可撓性シートに取り付けられて、前記可撓性シートの寸法に沿って延在することにより、前記寸法に垂直に延びる軸を中心とする屈曲を低減する、請求項14に記載のフレキシブル電子デバイス。
  21. 前記フレキシブル筐体が、少なくとも第1の安定位置及び第2の安定位置を有する、多安定フレキシブル筐体を含み、前記フレキシブル電子デバイスの前記少なくとも一部分の前記変形が、前記第1の安定位置から前記第2の安定位置に前記フレキシブル筐体を変形させる、請求項14に記載のフレキシブル電子デバイス。
  22. 電子デバイスであって、
    フレキシブルディスプレイと、
    フレキシブル筐体と、
    前記フレキシブル筐体のための構成可能支持構造と、を備え、
    前記構成可能支持構造が、前記フレキシブル筐体のための剛性支持構造を前記構成可能支持構造が形成することを可能にする第1の構成、及び前記フレキシブル筐体を変形させることを可能にする第2の構成を有する、電子デバイス。
  23. 前記構成可能支持構造が、
    剛性の脊柱部と、
    前記剛性の脊柱部上のロック式ヒンジと、
    少なくとも1つの分節アームと、を含み、
    前記第1の構成では、前記ロック式ヒンジがロックされ、前記第2の構成では、前記ロック式ヒンジがロック解除され、前記第1の構成では、前記少なくとも1つの分節アームが、前記ロック式ヒンジによって剛性状態で係合される、請求項22に記載の電子デバイス。
  24. 前記構成可能支持構造が、
    前記フレキシブル筐体内の複数の空洞部と、
    前記複数の空洞部内の流体と、を含み、
    前記第1の構成では、前記流体が前記複数の空洞部内で加圧され、前記第2の構成では、前記流体が前記空洞部内で加圧されない、請求項22に記載の電子デバイス。
  25. 前記構成可能支持構造の構成を、前記第1の構成から前記第2の構成に変化させるスイッチを更に備える、請求項22に記載の電子デバイス。
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