JP2022058357A - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
法に関する。
し、電源を有する電子機器、電源として例えば蓄電池を有する電子機器及び電気光学装置
、蓄電池を有する情報端末装置などは全て電子機器である。また、電子機器とは、情報を
処理する機器全般を指す。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本
明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するも
のである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、
組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に
本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表
示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、また
は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
ッドマウントディスプレイや、ウェアラブルディスプレイと呼ばれている。人体に装着し
て使用される電子機器、例えば補聴器などは軽量化、小型化が求められている。
型化が求められている。
示されている。
、及び小型化が求められ、さらに表示装置の駆動装置や電源を含めた電子機器全体の軽量
化が求められる。
びがしやすいことや、丈夫であることが求められる。
よび脱着を繰り返すことにより曲げなどの外力が加えられ、その結果、表示部や、外観部
、及び内蔵される蓄電装置等が破壊する場合がある。
の一態様は、信頼性の高い電子機器を提供することを課題の一とする。または、本発明の
一態様は、新規な電子機器を提供することを課題の一とする。
、本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、
本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。
一とする。または、本発明の一態様は、腕に装着して使用する電子機器を提供することを
課題の一とする。
一とする。または、本発明の一態様は、腕に装着して使用する表示装置を提供することを
課題の一とする。
課題の一とする。または、本発明の一態様は、腕に装着して使用する蓄電装置を提供する
ことを課題の一とする。
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
る蓄電装置と、を有し、第1の板と、第2の板と、は向かい合うように配置され、表示部
および蓄電装置は、第1の板と第2の板に挟まれ、表示部は、蓄電装置と面する第1の面
を有し、第1の面は、蓄電装置と固定されない第1の領域を有し、第1の領域は、表示部
が有する表示領域と重なる電子機器である。
性を有する蓄電装置と、を有し、第1の板と、第2の板と、は向かい合うように配置され
、表示部および蓄電装置は、第1の板と第2の板に挟まれ、表示部と、蓄電装置と、の間
に空間を有する電子機器である。
性を有する蓄電装置と、接着層と、を有し、表示部は、可撓性を有する回路基板を有し、
第1の板と、第2の板と、は向かい合うように位置し、表示部および蓄電装置は、第1の
板と第2の板に挟まれ、表示部は、接着層を介して第1の板と固定され、蓄電装置の少な
くとも一部は、第2の板と接し、蓄電装置は、第1の板から浮いている領域を有する電子
機器である。
性を有する蓄電装置と、を有し、第1の板と、第2の板と、は向かい合うように配置され
、表示部および蓄電装置は、第1の板と第2の板に挟まれ、表示部と、蓄電装置と、の間
に衝撃を緩衝する部材を有する電子機器である。
。
は、第3の端部と、第4の端部と、を有し、第1の端部と第3の端部は固定され、第2の
端部と第4の端部の距離は、電子機器の変形に伴い変化することが好ましい。
と、可撓性を有する表示部と、可撓性を有する蓄電装置と、を有し、第1の筐体は透光性
を有する第1の面を有し、表示部は、第1の筐体の内部に位置し、表示部は、第1の面と
接する領域を有し、蓄電装置は、第2の筐体の内部に位置する電子機器である。上記構成
において、電子機器は、第2の筐体と接して使用者の腕に装着することが好ましい。
様により、信頼性の高い電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様により
、新規な電子機器を提供することができる。
の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様
により、新規な表示装置を提供することができる。
ができる。また、本発明の一態様により、腕に装着して使用する電子機器を提供すること
ができる。
ができる。また、本発明の一態様により、腕に装着して使用する蓄電装置を提供すること
ができる。
きる。または、本発明の一態様により、腕に装着して使用する表示装置を提供することが
できる。
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であ
れば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈
されるものではない。
lexible printed circuit)もしくはTCP(Tape Car
rier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板
が設けられたモジュール、または表示素子が形成された基板にCOG(Chip On
Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールは、表示装置に含
まれる場合がある。
で配置されている状態をいう。したがって、-5°以上5°以下の場合も含まれる。また
、「略平行」とは、二つの直線が-30°以上30°以下の角度で配置されている状態を
いう。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されてい
る状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」
とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。
す。
装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、等を有することが好ましい。
本実施の形態では、身体の一部に装着可能な電子機器100の一例を示す。
図1は、電子機器100の斜視図の一例を示す。
部に接する蓄電装置103と、を有する。蓄電装置103は、板112の曲率半径の大き
い領域に沿って配置されることが好ましい。図1に示す電子機器100において、蓄電装
置103と表示部102は少なくとも一部が互いに重なるように配置されている。このよ
うな配置とすることで内部のレイアウトの自由度を高めることができる。
0は、回路基板107を有してもよい。回路基板107は、蓄電装置103および回路基
板104と、電気的に接続することが好ましい。また、回路基板107は、例えば表示部
102を駆動するための駆動回路を有してもよい。また、回路基板107には、蓄電装置
から給電するためのコンバータ回路が設けられることが好ましい。ここで、表示部102
と、回路基板107と、を合わせて表示モジュールと呼ぶ場合がある。
1を有する場合には、板111と板112と、は留め具131で互いに固定されることが
好ましい。ここで、留め具131は、図1に示すようにバンド状でもよいし、あるいは、
ねじ状でもよい。例えば板111と板112とにねじ穴を設け、ねじ状の留め具131で
固定してもよい。
00は、板111及び板112に穴を設け、該孔部に留め具131を差し込んだ後に、留
め具131を変形させて(かしめて)固定してもよい。このような留め具131として例
えば、リベット等を用いることができる。
金属としては、不動態を形成することにより錆びにくい材料を用いることが好ましく、例
えばステンレス、マグネシウム、アルミニウム、チタン等を用いることができる。
A-Bを含み、図2(A)の断面に概略垂直な断面を図2(B)に示す。なお、図を見や
すくするため、図2(B)は、図2(A)と比較して大きな縮尺で図示している。
い。ここで回路部153は、表示素子152を駆動するための駆動回路を有することが好
ましい。また、回路基板104は、回路部153等と接続することが好ましい。回路基板
104は、表示素子152を駆動するための駆動回路を有してもよい。
域、を指してもよい。また、電子機器100において映像や文字情報などが表示される面
、を指してもよい。例えば、表示素子152が設けられる領域に対して、例えば板111
の表面または裏面に遮光板を設け、表示素子が設けられる領域の一部を遮光し、表示領域
の形を変えることができる。また、図1に示す例においては、表示素子152が設けられ
る領域は概略四角形であるが、表示素子が設けられる領域は四角形等には限定されない。
り、例えば表示部102が可撓性を有することができる。
板を、板などに貼り付けて用いてもよい。可撓性を有する板151を用いることにより、
可撓性を有する表示装置とすることができる。表示装置が可撓性を有することにより曲面
や異形の形状上に貼り合わせることが可能となり、多種多様の用途が実現する。例えばプ
ラスチック基板などの可撓性を有する板151を用いることにより、表示装置の薄膜化及
び軽量化が可能となる。また、例えばプラスチック基板などの可撓性を有する板151を
用いた表示装置は割れにくく、例えば落下時の衝撃に対する耐久性を向上することができ
る。
ば人体の腕等に装着する際には、板112は装着部位と接する。
ット等の腕に装着してもよい。ここでロボットの一例として、作業用のロボット、装置に
付随するロボット、ヒト型ロボット、等が挙げられる。
面と、平坦面と、を有してもよい。板112は、例えば曲面に沿うような形状を有するこ
とが好ましい。また、板112は、例えば楕円柱の側面に沿う形状を有することが好まし
い。また、例えば、アーチ形状や、アルファベットの「C」のような形状、楕円状、ある
いは楕円が一部切れたような形状、をその一部に有してもよい。このように丸みを帯びた
形状を有することにより、腕などの身体への装着性が向上する。また、腕の形に合わせて
電子機器100が腕を覆うことができる。また、板112は、四角形の3辺に沿う断面形
状を有してもよい。
、楕円柱、角柱に沿う形状を有してもよい。または、板112は、円錐や角錐等の錐に沿
う形状を有してもよい。
として、例えば柱状や錐状、あるいは側面の向きが連続的に変化する筒、などが挙げられ
る。
変形する場合がある。例えば、装着の際に、図2(A)に示す矢印105の方向に板11
2等を変形させることにより装着性を向上させることができる。よって、板112は可撓
性を有することが好ましい。
。よって、電子機器100が有する他の部位も、可撓性を有することが好ましい場合があ
る。例えば、表示部102は可撓性を有することが好ましい。また、板111や、蓄電装
置103も可撓性を有することが好ましい。ここで、板111として、フィルム等を用い
てもよい。
00の変形に伴い、蓄電装置103は変形する。
力が加えられる間は維持されることが好ましい。例えば、電子機器100を腕等に装着す
ることによる蓄電装置103の変形の変化量は、装着している間は維持されることが好ま
しい。蓄電装置103は、蓄電装置103の変形の変化量が維持されるため、より小さい
曲率半径を有する電子機器100に搭載するのに適している。また、可動する電子機器1
00に適している。また、蓄電装置103の変化量が維持されることにより、電子機器1
00の形状が装着部位になじむことができる。
伴い、蓄電装置103は一時的に変形するが、その後、元の形状に戻ろうとする場合があ
る。つまり、変形前の形状からの蓄電装置103の変形の変化量は、時間とともに小さく
なる場合がある。ここで、蓄電装置103が元の形状に戻ろうとする場合に、例えば電子
機器100が有する他の部位において歪みが発生してしまう場合がある。
(C)は、図2(B)に示す電子機器100に封止部121を設ける例を示す。封止部1
21を設けることにより、板111と、板112と、封止部121と、で構成される筐体
の密閉性をより高められる場合がある。また、板111と、板112とが外力により変形
する場合に、封止部121が外力による変形を緩和し、電子機器100の全体の構造を保
つことができる。
ーを用いることが出来る。
D)に示す電子機器100の断面は、図2(B)と比較して、板111の形状が異なるこ
とと、封止部121を有することと、が異なる。ここで、図2(D)に示す断面において
、板111はL字状に折れ曲がった端面を有する。電子機器100は、端面がL字状に折
れ曲がった板111と、封止部121と、板112と、で構成される筐体を有する。
上1mm以下、より好ましくは5μm以上200μm以下である。また、蓄電装置103
の厚さは、例えば50μm以上30mm以下であり、表示素子の厚さと比較して厚い場合
がある。
、具体的には曲率半径の変化の度合い等が異なる場合がある。ここで、曲率半径の変化の
度合いとは、例えば外力が加えられたことによる変形の変化量、変化量の時間変化、およ
び変化の応答速度、等を指す。
に、いずれかの物体に歪みが生じ、亀裂や破損に繋がる可能性がある。ここで、互いに固
定された領域とは、例えば2つの物体が接する面が接着される、などの状態を有する領域
を指す。
る場合を考える。このような場合には、表示部102と、蓄電装置103とは、互いに固
定されない領域を有することが好ましい。
たは、蓄電装置103と、表示部102と、の間に変形、あるいは流動できる物質を有す
ることが好ましい。例えば水などの液体や、ゲル状の物質を有してもよい。または、表示
部102は、蓄電装置103と接着されない領域を有することが好ましい。特に、表示素
子を有する領域は、蓄電装置103と接着されないことが好ましい。または、表示部10
2は、蓄電装置103から浮かせた領域を有することが好ましい。このような構成とする
ことで、表示部102や、蓄電装置103の信頼性を向上させることができる。また、こ
のような構成とすることで、表示部102や、蓄電装置103に歪みが生じることを抑制
することができる。また、このような構成とすることで、表示部102や、蓄電装置10
3に亀裂や破損が生じることを抑制することができる。
する面同士が滑りやすいことが好ましい。
装置103と固定されない第1の領域を有することが好ましい。また、第1の領域は、表
示部102が有する表示素子152と重なることが好ましい。
い。また、表示部102と、蓄電装置103は、固定されない第1の領域と、1か所また
は2箇所以上の固定される領域を有してもよい。例えば、表示部102と、蓄電装置10
3は、端部の1か所で固定されてもよい。または、端部と、他の領域の2箇所以上で固定
されてもよい。表示部102と、蓄電装置103は、例えば接着層等を用いて固定するこ
とができる。または、表示部102と、蓄電装置103と、は緩衝剤や、多孔質な材料な
どを介して固定されてもよい。
蓄電装置103は端部173と端部174とを有し、端部171と端部173は、回路基
板107に固定され、端部172と端部174は、互いに固定されないことが好ましい。
が滑りやすいことが好ましい。
り、蓄電装置103と、表示部102のうち一方が受けた外力を、他方に伝わりにくくで
きる場合がある。互いが受けた外力の影響を小さくすることにより、歪み等の変形を防ぐ
ことができる。
ムと、が異なる材料で構成される場合がある。このような場合にも、蓄電装置103と、
表示部102と、の外力に対する曲がり方、具体的には曲率半径の変化の度合い等が異な
る場合がある。外力に対する曲がり方、具体的には曲率半径の変化の度合い等が異なる場
合、蓄電装置103の外装体または表示部102のいずれか、あるいは両方に歪みが生じ
る場合がある。特に表示部102は薄いため、より歪みやすいといえる。
が有する各部位に、衝撃が加わる場合がある。
り、衝撃を吸収することができるため、外部から加えられる衝撃を弱めることができる。
一例として、電子機器100と物体とが衝突し、板111と物体とが接触する場合を考え
る。このような場合に、板111が受けた衝撃は、蓄電装置103や、回路基板107に
は直接伝わらず、衝撃を弱めることができる。
を有する回路基板として、可撓性を有する樹脂フィルムに配線が設けられる、FPC(フ
レキシブルプリント配線板:Flexible Printed Circuit)を用
いることが好ましい。回路基板104としてFPCを用いることにより、電子機器100
を装着する際の変形に追従して変形することができ、電子機器100の変形の際に、例え
ば回路基板104と回路部153等との接続部や、回路基板104と回路基板107との
接続部において、回路基板104等に亀裂が生じて破壊することを抑制できる。
構成としてもよい。または、電子機器100において、表示部102と板111との間に
、接着層や、タッチセンサを有する層を設けてもよい。接着層を有する例として、例えば
、板111に接着性を有するシートを貼り、該シートに表示部102を貼ってもよい。ま
た、板111がタッチセンサを有してもよい。表示部102の少なくとも一部が板111
の内面に接する場合には、表示部102が可撓性を有することにより、表示部102の形
状を板111の内面の形状に合わせることが容易となる。また、板111が外力により変
形する場合においても、表示部102の劣化や破壊を防ぐことができる。
112は、例えば断面が円または円弧の形状を有することが好ましい。
おいて曲率半径の大きい領域がほとんど変形せず、端部が撓む形状とすることが好ましい
。例えば、アーチ形状や、アルファベットの「C」のような形状、楕円状、あるいは楕円
が一部切れたような形状などを有することが好ましい。このように丸みを帯びた形状を有
することにより、腕などの身体への装着性が向上する。例えば腕に装着する場合、腕の形
に合わせて電子機器100が腕を覆うことができる。なお、板111や、板112の断面
は、矩形状、例えばコの字型などの形状を有しても構わない。
ばガラス、石英、プラスチック、可撓性の板、樹脂を用いた貼り合わせフィルム、繊維状
の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラスの一例としては、バリウムホウケ
イ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性の
基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる
。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN
)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代
表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある
。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ
塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド(アラミドなど)、ポリイミ
ド、エポキシ、又は無機蒸着フィルムなどがある。
2の領域と、を有してもよい。図3(A)に示す電子機器100の例では、板111は、
透光性を有する領域164と、遮光性を有する領域165と、を有する。
ステンレス・スチル、ステンレス・スチル・ホイルを有する板、タングステン、タングス
テン・ホイルを有する板、紙類又は半導体(例えば単結晶又はシリコン)などを用いても
よい。
板112としてステンレス材料を用いてもよい。ステンレス材料を用いることで表示部1
02や蓄電装置103が反り過ぎないよう、または大きなねじれ変形が生じないようにす
る保護材となる。また、腕に装着する際の変形が一定、即ち一方向の撓みとなることも信
頼性の向上につながる。
てもよい。丸みを有することにより、装着性が向上する場合がある。
02が有する板151の端部と、蓄電装置103の端部と、は互いに固定されない。電子
機器100を腕等に装着する際に、板112が図2(A)に示す矢印105の方向に変形
し、それに伴い、電子機器100も変形する。このとき、板151の端部と蓄電装置10
3の端部と、は互いに固定されないため、板151の端部と、蓄電装置103の端部との
距離163は、電子機器100の変形に伴って変化する場合がある。
機器100の変形に伴って変化しない場合がある。例えば、板151の端部と、蓄電装置
103の端部と、が互いに固定される場合には、表示部102または蓄電装置103に破
壊が生じる場合や、温度による伸縮が発生する場合等を除いては、電子機器100が変形
しても、距離163は変化しない。
に板113を有してもよい。図4は、図1と比較して、板113を有する点が異なる。
03または表示部102のうち、一方が受けた外力を、他方に伝わりにくくできるため好
ましい。
て、例えば可撓性の板、樹脂を用いた貼り合わせフィルム、基材フィルム等を用いてもよ
い。
線A-Bを通り、図4(A)の断面に概略垂直な断面を示し、図4(C)は、図4(A)
に破線で囲んだ領域Dの拡大図を示す。図4(C)に示すように、板113が、表示部と
向い合う第1の面を有し、第1の面は、表示素子152と重なる領域161、を有する。
第1の面は、板151を介して表示素子152と面する領域161、を有してもよい。
3において、領域161の裏側となる領域162は、板112や、蓄電装置103など、
電子機器100が有する他の部位のうち表示部102および板111を除く部位と固定さ
れないことが好ましい。ここで固定されるとは例えば、接着されることや、ねじ等の留め
具により固定されることなどを指す。
する他の部位のうち表示部102および板111を除く部位と固定される場合には、領域
161は、表示部102と固定されないことが好ましい。
い。
領域を有してもよい。また、例えば板113を介して表示部102と、蓄電装置103と
が固定される領域を有してもよい。
ある例を示すが、領域161は、表示素子152と重なる領域に広く存在してもよい。
面同士が滑りやすいことが好ましい。または、板113と、表示部102と、は互いに接
する面を有し、かつ互いに接する面同士が滑りやすいことが好ましい。ここで、滑りやす
いとは、例えば摩擦係数が小さいことをいう。または、滑りやすいとは、例えば表面の凹
凸が小さいことをいう。
料を用いてもよい。図5は、板113としていわゆる気泡緩衝材(エア・クッション)を
用いる例を示す。または、板113として、多孔質な材料を用いてもよい。
器100の断面を示し、図6(B)は、図6(A)に破線A-Bで示す箇所の断面を示す
。図6は、電子機器100が第1の筐体として板111、板112、および封止部121
等で構成される筐体と、第2の筐体として図6に示す筐体126と、を有する例を示す。
電子機器100は第1の筐体の内部に、表示部102と、回路基板107と、を有する。
また、筐体126は、その内部に蓄電装置103を有する。
形成されていてもよいし、2以上の部位がねじ等で固定されて筐体を形成してもよい。筐
体126は、例えば封止部121と同じ材料を用いることができる。
とが好ましい。図6に示す例では、筐体126は留め具131により、板112の端部近
傍と固定されている。
筐体126は、板112の一方の面に接着されていてもよい。
域と、を有してもよい。板112と、筐体126と、の外力に対する曲がり方、具体的に
は曲率半径の変化の度合い等が異なる場合には、固定されていない第2の領域を有するこ
とにより、該領域において外力の影響を緩和することができる。
図7に電子機器100の装着例を示す。図7(A)は、電子機器100を腕(手首)に
装着する例を示す。図7(B)は、電子機器100を腕の上部に装着する例を示す。また
、図7(C)は、腕章型デバイスである電子機器100の例を示す。
電子機器100は、例えばベルトなどを用いて腕や、脚等に固定してもよい。ここで、装
着される部位のサイズ、例えば腕の太さ、によっては、電子機器100は腕を一周分以上
を覆う場合がある。例えば図2(A)等に示す断面において、腕の断面の外周よりも板1
12等が長い場合には、余った領域において、板112が二重に重なる領域を有する場合
がある。該領域においては、板112が板111の表面に接する領域を有する場合がある
。
もよい。図26において、電子機器100が有する表示領域の、腕に沿った方向の長さは
、腕の断面の幅に対して、1倍以上、好ましくは1.5倍以上とすることにより、電子機
器100は、より広い表示領域を有することができる。一方、表示領域の腕に沿った方向
の長さが、腕の断面の幅に対して1倍未満の場合には、より軽量で装着しやすい電子機器
100とすることができる。
また、図8(A)に示す電子機器100の例のように表示部102と、蓄電装置103
を並んで設けてもよい。図8(A)は、図2と比較して、蓄電装置103が表示部102
と並んで設けられる点が異なる。蓄電装置103と表示部102を並んで設けることによ
り、例えば電子機器100を薄くすることができる。薄くすることにより、装着性が向上
する場合がある。
輪の形状を有してもよい。
蓄電装置106と、を有してもよい。ここで、蓄電装置103は、可撓性を有することが
好ましい。蓄電装置103として、例えば外装体にラミネートフィルムを用いた薄型の蓄
電池を用いることができる。また、蓄電装置106は可撓性を有さずともよい。また、蓄
電装置106は、蓄電装置103と異なる形状を有してもよい。例えば蓄電装置106と
して、コイン型(またはボタン型)の蓄電池、角型の蓄電池、円筒型の蓄電池等を用いる
ことができる。蓄電装置106は、例えば電子機器100がメモリ等を有する場合に、デ
ータ保持のための蓄電池として用いることができる。また、蓄電装置106は、例えば蓄
電装置103の予備用の蓄電池として用いることができる。コイン型の蓄電池については
実施の形態3を参照する。
0mm以上、より好ましくは5mm以上とするとよい。また、図1乃至図9に示す電子機
器100を、腕に装着しやすい形状とするために、例えば板112の断面において、曲率
半径が好ましくは20mm以上、さらに好ましくは15mm以上、とするとよい。
しい。
蓄電装置103は、曲がった形状を有することが好ましい。曲がった形状を有すること
により、板111の曲率半径の大きい領域に蓄電装置103を設けることができる。また
、蓄電装置103は、可撓性を有することが好ましい。可撓性を有する蓄電装置は、外装
体が薄く柔軟性を有するフィルムであり、板111の曲率半径の大きい領域の曲面部分に
追随して変形させることができる。また、電子機器100に外力が加えられるとき、例え
ば電子機器100を腕に装着する場合などにおいて、板112の変形に追随して変形する
ことができる。
外のアルカリ金属(例えば、ナトリウムやカリウム等)や、アルカリ土類金属(例えば、
カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等)を有する二次電
池を用いてもよい。また二次電池として、空気中の酸素等を活物質とする、空気二次電池
を用いてよい。空気二次電池として、例えばリチウム空気電池などを用いてもよい。
としてレドックスキャパシタを用いることができる。または、キャパシタとして、リチウ
ムイオンキャパシタなどのハイブリッドキャパシタを用いてもよい。
用いた薄型の二次電池を用いる例を示す。図10に薄型の二次電池の外観図を示す。また
、図10中の鎖線A1-A2及び鎖線B1-B2で切断した断面をそれぞれ図11(A)
及び図11(B)に示す。
07と、電解液208と、フィルムからなる外装体209と、正極リード電極510と、
負極リード電極511と、を有する。外装体209内に設けられた正極203と負極20
6との間にセパレータ207が設置されている。また、外装体209内は、電解液208
が注入されている。正極203は、正極集電体201および正極活物質層202を有する
。負極206は、負極集電体204および負極活物質層205を有する。
極203において、正極集電体201の片面のみに正極活物質層202を有する例を示す
。同様に、負極206においても負極集電体204の片面のみに負極活物質層205を有
する例を示す。
鉛、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、及びこれらの合金な
ど、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を用いることができ
る。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上
させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応
してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを
形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、
タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。正極集電
体201、及び負極集電体204は、箔状、板状(シート状)、網状、円柱状、コイル状
、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。正極
集電体201、及び負極集電体204は、厚みが10μm以上30μm以下のものを用い
るとよい。
を有することができる。キャリアイオンとして、リチウムや、他のアルカリ金属イオン(
例えば、ナトリウムイオンやカリウムイオン等)や、アルカリ土類金属イオン(例えば、
カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ベリリウムイオン、マグネ
シウムイオン等)を用いることができる。
結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材
料等がある。正極活物質として、例えばLiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、L
iMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等の化合物を用いることができる。
II)、Co(II)、Ni(II)の一以上))を用いることができる。一般式LiM
PO4の代表例としては、LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMn
PO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、
LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+bは1以下、0<a<1、0<
b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNic
CodMnePO4(c+d+eは1以下、0<c<1、0<d<1、0<e<1)、L
iFefNigCohMniPO4(f+g+h+iは1以下、0<f<1、0<g<1
、0<h<1、0<i<1)等がある。
引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たし
ているため、好ましい。
ム(LiCoO2)、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO3を用いることがある
。また、LiNi0.8Co0.2O2等のNiCo系(一般式は、LiNixCo1-
xO2(0<x<1))、LiNi0.5Mn0.5O2等のNiMn系(一般式は、L
iNixMn1-xO2(0<x<1))、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等
のNiMnCo系(NMCともいう。一般式は、LiNixMnyCo1-x-yO2(
x>0、y>0、x+y<1))がある。さらに、Li(Ni0.8Co0.15Al0
.05)O2、Li2MnO3-LiMO2(M=Co、Ni、Mn)等がある。
Li1+xMn2-xO4、LiMn2-xAlxO4(0<x<2)、LiMn1.5
Ni0.5O4等がある。
、少量のニッケル酸リチウム(LiNiO2やLiNi1-xMxO2(M=Co、Al
等))を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があ
り好ましい。
n(II)、Co(II)、Ni(II)の一以上、0≦j≦2)等のリチウム含有材料
を用いることができる。一般式Li(2-j)MSiO4の代表例としては、Li(2-
j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(
2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekC
olSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSi
O4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+lは1以下、0<k<1、0<l<1
)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqS
iO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+qは1以下、0<m<1
、0<n<1、0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+
s+t+uは1以下、0<r<1、0<s<1、0<t<1、0<u<1)等のリチウム
化合物を材料として用いることができる。
Mn、Ti、V、Nb、Al、X=S、P、Mo、W、As、Si)の一般式で表される
ナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Fe2(MnO4
)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等がある。また、正極活物質とし
て、Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M=Fe、Mn)の一般式で
表される化合物、NaF3、FeF3等のペロブスカイト型フッ化物、TiS2、MoS
2等の金属カルコゲナイド(硫化物、セレン化物、テルル化物)、LiMVO4等の逆ス
ピネル型の結晶構造を有する材料、バナジウム酸化物系(V2O5、V6O13、LiV
3O8等)、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
4、NaNiO2、NaCoO2、NaFeO2、NaNi0.5Mn0.5O2、Na
CrO2、NaFeO2、等が挙げられる。また、Na2FePO4F、Na2VPO4
F、Na2MnPO4F、Na2CoPO4F、Na2NiPO4F等のフッ化リン酸塩
を用いることもできる。また、NaFeBO4、Na3Fe2(BO4)3等のホウ酸塩
を用いることができる。
元素とは、Sc,Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、
Ho、Er、Tm、Yb、Luである。これらの元素から、1種又は複数種の元素が添加
された正極活物質を用いることができる。
めの結着剤(バインダ)、正極活物質層202の導電性を高めるための導電助剤等を有し
てもよい。
またはキャリアイオンの挿入と脱離が可能な材料を用いることができる。例えば、リチウ
ム金属、炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。ここでキャリアイオンとなる
金属として、リチウムおよび他のアルカリ金属(例えば、ナトリウムやカリウム等)、ア
ルカリ土類金属(例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネ
シウム等)等が挙げられる。
及び体積当たりの比容量が大きい(それぞれ3860mAh/g、2062mAh/cm
3)ため、好ましい。
ードカーボン)、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。
チ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。
にリチウム金属と同程度に卑な電位を示す(0.3V以下 vs.Li/Li+)。これ
により、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、
単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比
べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
ャリアイオンとなる金属との合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可能な
材料を指す。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば
、Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、As、Bi、Ag、Au、Zn、
Cd、Hg、及びIn等のうち少なくとも一つを含む材料をもちいることができる。この
ような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が4200mAh/g
と飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。また、この
ような元素を用いた化合物のうち、リチウムとの結合を形成することにより充放電反応を
行うことが可能な材料も、合金系材料と呼ぶ場合がある。例えば、SiO、Mg2Si、
Mg2Ge、SnO、SnO2、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、Co
Sn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、Ce
Sb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等が挙げら
れる。
Ti5O12)、リチウム-黒鉛層間化合物(LixC6)、五酸化ニオブ(Nb2O5
)、酸化タングステン(WO2)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物を用いること
ができる。
つLi3-xMxN(M=Co、Ni、Cu)を用いることができる。例えば、Li2.
6Co0.4N3は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)を
示し好ましい。
、正極活物質としてリチウムイオンを含まないV2O5、Cr3O8等の材料と組み合わ
せることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合で
も、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで負極活物質
としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
ば、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウ
ムとの合金を与えない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応
が生じる材料としては、さらに、Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3
等の酸化物、CoS0.89、NiS、CuS等の硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge
3N4等の窒化物、NiP2、FeP2、CoP3等のリン化物、FeF3、BiF3等
のフッ化物でも起こる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いて
もよい。
めの結着剤(バインダ)、負極活物質層205の導電性を高めるための導電助剤等を有し
てもよい。
且つキャリアイオンであるリチウムイオンを有する材料を用いる。電解質の代表例として
は、LiPF6、LiClO4、Li(FSO2)2N、LiAsF6、LiBF4、L
iCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、等のリチウ
ム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わ
せ及び比率で用いてもよい。また、反応生成物をより安定にするため、電解液にビニレン
カーボネート(VC)を少量(1wt%)添加して電解液の分解をより少なくしてもよい
。また例えばナトリウムイオンを有する電解質として、NaPF6、NaN(SO2CF
3)2、NaClO4、NaBF4、CF3SO3Na、NaAsF6、等を用いてもよ
い。
解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例
としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネ
ート、ジエチルカーボネート(DEC)、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメト
キシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができ
る。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対す
る安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子
材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエ
チレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等
がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体(常温溶融塩
)を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上
昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。
を用いることができる。または、空孔が設けられたポリマー、例えばポリプロピレンやポ
リエチレン等を用いることができる。
て用いる。ラミネートフィルムとは、基材フィルムと接着性合成樹脂フィルムとの積層フ
ィルム、または2種類以上の積層フィルムを指す。基材フィルムとしては、PETやPB
T等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド、また無機蒸着フィルム
、または紙類を用いればよい。また、接着性合成樹脂フィルムとしてはPEやPP等のポ
リオレフィン、アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂などを用いればよい。ラミネー
トフィルムはラミネート装置により、被処理体と熱圧着によりラミネートされる。なお、
ラミネート工程を行う前処理としてアンカーコート剤を塗布することが好ましく、ラミネ
ートフィルムと被処理体との接着を強固なものとすることができる。アンカーコート剤と
してはイソシアネート系などを用いればよい。
を参照する。
以下に、表示部102の作製方法の一例を示す。
子152を有する。
板151上に表示素子152を直接作製する方法や、ガラス基板などの剛性を有する基板
上に表示素子152を含む層を形成した後、基板をエッチングや研磨などにより除去した
後、その表示素子152を含む層と柔軟性を有する板151を接着する方法や、ガラス基
板などの剛性を有する基板上に剥離層を設け、その上に表示素子152を含む層を形成し
た後、剥離層を利用して剛性を有する基板と表示素子152を含む層を分離し、その表示
素子152を含む層と柔軟性を有する板151を接着する方法などがある。
示装置とするため、400℃以上の加熱処理を行うことができ、表示素子の信頼性を高く
することができる作製方法、即ちガラス基板などの剛性を有する基板上に剥離層を設ける
特開2003-174153に記載の技術を用いる。
ジスタや、酸化物半導体層を用いるトランジスタをフレキシブル基板またはフィルム上に
設けることが可能となる。また、これらのトランジスタをスイッチング素子として用い、
エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)を設ける。
む層(以下、「発光層」と記す)を挟んだものであり、素子に電圧を印加することにより
一対の電極から電子およびホールがそれぞれ発光層に注入および輸送される。そして、そ
れらキャリア(電子およびホール)が再結合することにより、発光性の有機化合物または
無機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と
呼ばれている。
型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至
るまでの時間はせいぜいマイクロ秒あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速い
ことも特長の一つである。また、数ボルトから数十ボルトの直流電圧で十分な発光が得ら
れるため、消費電力も比較的少ない。
、表示部102の表示素子として好ましい。また、液晶素子のようにバックライトを設け
ないため、消費電力が少なく、さらに部品点数を少なくすることができ、トータルの厚さ
も薄くできる点においてもEL素子は、表示部102の表示素子として好ましい。
03-174153)に限定されるものではない。また、EL素子の作製方法及び材料は
公知の作製方法及び公知の材料を用いればよいため、ここでは説明を省略する。
め、パッシブマトリクス型の表示装置でよく、その場合には特開2003-174153
に記載の技術以外の作製方法を用いて柔軟性を有する板151上に表示素子152を作製
すればよい。
示部102とを電気的に接続させる。さらに、電子機器100の外観を向上させるために
、表示部102以外を金属カバーや、プラスチックカバーや、ゴム製のカバーで覆っても
よい。
ば、表示部102の画面サイズは、板112のサイズ以下とすればよい。例えば、手首に
装着する場合、成人の手首付近の腕回りは18cm±5cmであるので、画面サイズは最
大で腕回りの23cm×手首から肘までの距離となる。また、成人の手首から肘までの距
離は1フィート(30.48cm)以下であり、例えば円筒状の板112のサイズである
23cm×30.48cmが腕装着型の電子機器100の表示部の最大の画面サイズとい
える。なお、ここでいう画面サイズは、曲面を有する状態でのサイズではなく、平坦な画
面とした場合のサイズを指す。また、複数の表示部を一つの電子機器に設けてもよく、例
えば第1の表示部よりも小さい第2の表示部を有する電子機器としてもよい。板112の
寸法は、表示部の画面サイズよりも大きいものを用いることが好ましい。EL素子を用い
た場合、画面サイズが支持構造体上に配置できるサイズであれば、表示パネルとFPCの
みの合計重量は1g以上10g未満とすることができる。
ことができる。また、電子機器100の最も厚い部分は、表示部102とFPCとの接続
部分であるが、1cm未満とすることができる。
、矢印105の方向に支持構造体の一部が動くことによって腕にはめることができる。電
子機器100の総重量は100g未満、好ましくは50g以下であり、最も厚い部分が1
cm以下と薄く、軽量化された電子機器を提供することができる。
素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々
な素子を有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば、
EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素
子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)
、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子
インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイ
(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素
子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッ
ター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェアレンス・モジュレーシ
ョン)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレ
クトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用い
た表示素子、などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的または磁気的
作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していて
もよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子
放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FE
D)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface-conductio
n Electron-emitter Display)などがある。液晶素子を用い
た表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶
ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプ
レイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表
示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反
射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極
としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、ア
ルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、
SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低
減することができる。なお、LEDを用いる場合、LEDの電極や窒化物半導体の下に、
グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を
重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることによ
り、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成
膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて
、LEDを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn
型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDが有するGaN半導
体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LED
が有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。
を防止するための制御回路や、撮像素子、ジャイロセンサー、加速度センサーなどのセン
サー、タッチパネルなどを具備させてもよい。また、人体の一部に接して脈拍や、表面温
度、血中酸素濃度などを測定するセンサー等を具備させてもよい。例えば、表示装置の他
に撮像素子を搭載することで撮影した画像を表示装置に表示することができる。また、ジ
ャイロセンサーや、加速度センサーなどのセンサーを搭載することで腕装着型電子機器の
向きや動きによってオン状態とオフ状態を切り替えて省電力化を図ることができる。また
、タッチパネルを搭載することで、タッチパネルの所望の位置をタッチすることで電子機
器の操作や、情報の入力を行うことができる。また、上記構成において、表示装置の他に
メモリや、CPUを搭載することでウェアラブルコンピュータを実現することもできる。
情報端末の表示部との両方を用いることで、本発明の一態様の電子機器をサブディスプレ
イとしても機能させることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器に適用することができる表示装置の一例
を示す。
図20は、表示装置の一例を示す上面図である。図20示す表示装置700は、第1の
基板701上に設けられた画素部702と、第1の基板701に設けられたソースドライ
バ回路部704及びゲートドライバ回路部706と、画素部702、ソースドライバ回路
部704、及びゲートドライバ回路部706を囲むように配置されるシール材712と、
第1の基板701に対向するように設けられる第2の基板705と、を有する。なお、第
1の基板701と第2の基板705は、シール材712によって封止されている。すなわ
ち、画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706は、
第1の基板701とシール材712と第2の基板705によって封止されている。なお、
図20には図示しないが、第1の基板701と第2の基板705の間には表示素子が設け
られる。
領域とは異なる領域に、画素部702、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライ
バ回路部706とそれぞれ電気的に接続されるFPC端子部708(FPC:Flexi
ble printed circuit)が設けられる。また、FPC端子部708に
は、FPC716が接続され、FPC716によって画素部702、ソースドライバ回路
部704、及びゲートドライバ回路部706に各種信号等が供給される。また、画素部7
02、ソースドライバ回路部704、ゲートドライバ回路部706、及びFPC端子部7
08には、信号線710が各々接続されている。FPC716により供給される各種信号
等は、信号線710を介して、画素部702、ソースドライバ回路部704、ゲートドラ
イバ回路部706、及びFPC端子部708に与えられる。
装置700としては、ソースドライバ回路部704、及びゲートドライバ回路部706を
画素部702と同じ第1の基板701に形成している例を示しているが、この構成に限定
されない。例えば、ゲートドライバ回路部706のみを第1の基板701に形成しても良
い、またはソースドライバ回路部704のみを第1の基板701に形成しても良い。この
場合、ソースドライバ回路またはゲートドライバ回路等が形成された基板(例えば、単結
晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板)を、第1の基板701に実装す
る構成としても良い。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるも
のではなく、COG(Chip On Glass)方法、ワイヤボンディング方法など
を用いることができる。
ドライバ回路部706は、配線部、または複数のトランジスタを有しており、本発明の一
態様の半導体装置を適用することができる。
液晶素子、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、
有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色L
EDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、電子
インク、電気泳動素子、GLV、PDP、MEMSを用いた表示素子、DMD、DMS、
MIRASOL(登録商標)、IMOD素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干
渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレ
イ、カーボンナノチューブを用いた表示素子、など、電気的または磁気的作用により、コ
ントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。
等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、R
GB(Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、Rの画素とGの
画素とBの画素とW(白)の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配
列のように、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素よって、異なる2色
を選択して構成してもよい。またはRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上
追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい
。ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表
示の表示装置に適用することもできる。
W)を用いて表示装置をフルカラー表示させるために、着色層(カラーフィルタともいう
。)を用いてもよい。着色層は、例えば、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)
、イエロー(Y)などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで、
着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層を
有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない領
域における白色光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色層を有さない領域を配置
することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を2割
から3割程度低減できる場合がある。ただし、有機EL素子や無機EL素子などの自発光
素子を用いてフルカラー表示する場合、R、G、B、Y、ホワイト(W)を、それぞれの
発光色を有する素子から発光させても構わない。自発光素子を用いることで、着色層を用
いた場合よりも、さらに消費電力を低減できる場合がある。
、図21及び図24を用いて説明する。なお、図21は、図20に示す一点鎖線Q-Rに
おける断面図であり、表示素子として液晶素子を用いた構成である。また、図24は、図
20に示す一点鎖線Q-Rにおける断面図であり、表示素子としてEL素子を用いた構成
である。
て以下説明する。
図21及び図24に示す表示装置700は、引き回し配線部711と、画素部702と
、ソースドライバ回路部704と、FPC端子部708と、を有する。また、引き回し配
線部711は、信号線710を有する。また、画素部702は、トランジスタ750及び
容量素子790(容量素子790aまたは容量素子790b)を有する。また、ソースド
ライバ回路部704は、トランジスタ752を有する。
して機能する導電膜と同じ工程で形成される。なお、信号線710は、トランジスタ75
0、752のソース電極及びドレイン電極と異なる工程で形成された導電膜、例えばゲー
ト電極として機能する導電膜としてもよい。信号線710として、例えば、銅元素を含む
材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能とな
る。
ができる。トランジスタ750及びトランジスタ752は、ゲート電極721と、半導体
層722と、一対の電極723及び電極724を有する。また、半導体層722と、ゲー
ト電極721との間に、絶縁膜を有する。
の構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ
型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのト
ランジスタ構造としてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例え
ば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等が挙げられる。または、I
n-Ga-Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つ
を含む酸化物半導体を用いてもよい。
結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領
域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トラン
ジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャッ
プの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広
く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における
電流を低減できるため好ましい。
)を含むことが好ましい。より好ましくは、In-M-Zn系酸化物(MはAl、Ti、
Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される酸化物を含
む。
、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない
酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、
可撓性を有し、湾曲させて用いる表示パネルなどに、このような酸化物半導体を好適に用
いることができる。
高いトランジスタを実現できる。
亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各
表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。そ
の結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無
機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法
、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD
法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD
(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形
成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
6を有する。なお、接続電極760は、トランジスタ750、752のソース電極及びド
レイン電極として機能する導電膜と同じ工程で形成される。また、接続電極760は、F
PC716が有する端子と異方性導電膜780を介して、電気的に接続される。
とができる。ガラス基板として、曲面を有するガラス基板を用いてもよい。
よい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられる。また、
可撓性を有する基板を、板などに貼り付けて用いてもよい。
きる。表示装置が可撓性を有することにより曲面や異形の形状上に貼り合わせることが可
能となり、多種多様の用途が実現する。
膜化及び軽量化が可能となる。また、例えばプラスチック基板などの可撓性を有する基板
を用いた表示装置は割れにくく、例えば落下時の衝撃に対する耐久性を向上することがで
きる。
カラーフィルタとして機能する着色膜736と、遮光膜738及び着色膜736に接する
絶縁膜734が設けられる。
造体778は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、
第1の基板701と第2の基板705の間の距離(セルギャップ)を制御するために設け
られる。なお、構造体778として、球状のスペーサを用いていても良い。また、図21
においては、構造体778を第2の基板705側に設ける構成について例示したが、これ
に限定されない。例えば、図24に示すように第1の基板701側に構造体778を設け
る構成、または第1の基板701及び第2の基板705双方に構造体778を設ける構成
としてもよい。
790上に、絶縁膜764、766、768が設けられている。
ることが好ましい。保護膜799の成膜方法の一例としては、ALD法を用いることが好
ましい。保護膜799は、一例として、表示素子やトランジスタを保護することができる
機能を有する。そして、保護膜799などの保護膜は、例えば、他の機能を有する場合が
ある。そのため、保護膜799などの保護膜を、単に、膜と呼ぶ場合がある。例えば、保
護膜799などの保護膜を、第1の膜、第2の膜などと呼ぶ場合がある。
いる場合には、絶縁膜768として酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜
を設けることにより、トランジスタ750やトランジスタ752が有する半導体層からの
酸素の外部への拡散と、外部から半導体層への水素、水等の侵入を防ぐことができるため
好ましい。絶縁膜768は、保護膜として機能してもよい。
酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム
、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム
および酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜768は
上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁膜768に、ランタン(La)、窒素、ジル
コニウム(Zr)などを、不純物として含んでいてもよい。
対の電極間に誘電体を有する構造である。
導電膜772、導電膜774、及び液晶層776を有する。導電膜774は、第2の基板
705側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図21に示す表示装置700は、
導電膜772と導電膜774に印加される電圧によって、液晶層776の配向状態が変わ
ることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
て機能する導電膜に接続される。導電膜772は、絶縁膜768上に形成され画素電極、
すなわち表示素子の一方の電極として機能する。
ム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム
酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを
添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いることができる。
に、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。また、図21において図示しないが、偏
光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材(光学基板)などは適宜設けてもよい
。例えば、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバッ
クライト、サイドライトなどを用いてもよい。
晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これら
の液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイ
ラルネマチック相、等方相等を示す。
い。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリ
ック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発
現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組
成物を用いて液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、
応答速度が短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、かつ視野角依存性が
小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処
理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の
不良や破損を軽減することができる。
)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、FFS(Frin
ge Field Switching)モード、ASM(Axially Symme
tric aligned Micro-cell)モード、OCB(Optical
Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroe
lectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerr
oelectric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる
。
た透過型の液晶表示装置としてもよい。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが
、例えば、MVA(Multi-Domain Vertical Alignment
)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モー
ド、ASVモードなどを用いることができる。
置700が保護膜799を有する例を示す。ここで図23に示す例においては、シール材
の端部がくぼみを有する。保護膜799の成膜方法を説明する。まず、トランジスタ等が
設けられた第1の基板701と、着色膜736等が設けられた第2の基板705とを、シ
ール材712を用いて接着する。次に、ALD法を用いて、保護膜799を成膜する。な
お、異方性導電膜780との接続部等については、マスキングすることで保護膜799が
形成されることを防ぐことができる。
LD法を用いることで、たとえば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化スズインジウム(ITO)
、酸化タンタル、酸化シリコン、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化エルビウム、酸化コ
バルト、酸化テルル、チタン酸バリウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化アルミニウム
、窒化タングステン、窒化コバルト、窒化マンガン、窒化ハフニウムなどを保護膜として
成膜することができる。また、保護膜は絶縁膜に限定されることはなく導電膜を成膜して
もよい。たとえば、ルテニウム、白金、ニッケル、コバルト、マンガン、銅などを成膜す
ることができる。
外的成分の浸入を抑えることができる。その結果、トランジスタ特性の変動を抑えること
ができ、周辺回路の動作を安定させることができる。また、狭額縁化が可能となり、画素
領域の拡大、さらには表示装置を高精細化することができる。
、バリア性が高いため、トランジスタ特性が安定、すなわち周辺回路の動作が安定するた
め、表示パネルの額縁を狭くすることができる。例えば、周辺回路から基板端部(パネル
加工切断部)までの距離を300μm以下、好ましくは200μm以下とすることができ
る。また、端部における構造を図23のように凹凸のある形状とすることもできる。
対の電極間に誘電体を有する構造である。より詳しくは、容量素子790bの一方の電極
としては、トランジスタ750のゲート電極として機能する導電膜と同一工程で形成され
た導電膜を用い、容量素子790bの他方の電極としては、トランジスタ750のソース
電極及びドレイン電極として機能する導電膜を用いる。また、一対の電極間に挟持される
誘電体としては、トランジスタ750のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜を用いる。
、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料
を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで
、平坦化絶縁膜770を形成してもよい。また、図21に示すように、平坦化絶縁膜77
0を設けない構成としてもよい。
導電膜784、EL層786、及び導電膜788を有する。図24に示す表示装置700
は、発光素子782が有するEL層786が発光することによって、画像を表示すること
ができる。
て機能する導電膜に接続される。導電膜784は、平坦化絶縁膜770上に形成され画素
電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。導電膜784としては、可視光に
おいて透光性のある導電膜、または可視光において反射性のある導電膜を用いることがで
きる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム(In)、亜鉛
(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において
反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、または銀を含む材料を用いるとよ
い。
縁膜730が設けられる。絶縁膜730は、導電膜784の一部を覆う。なお、発光素子
782はトップエミッション構造である。したがって、導電膜788は透光性を有し、E
L層786が発する光を透過する。なお、本実施の形態においては、トップエミッション
構造について、例示するが、これに限定されない。例えば、導電膜784側に光を射出す
るボトムエミッション構造や、導電膜784及び導電膜788の双方に光を射出するデュ
アルエミッション構造にも適用することができる。
る位置、引き回し配線部711、及びソースドライバ回路部704に遮光膜738が設け
られている。また、着色膜736及び遮光膜738は、絶縁膜734で覆われている。ま
た、発光素子782と絶縁膜734の間は封止膜732で充填されている。なお、図24
に示す表示装置700においては、着色膜736を設ける構成について例示したが、これ
に限定されない。例えば、EL層786を塗り分けにより形成する場合においては、着色
膜736を設けない構成としてもよい。
ルの側面部にALD法で形成した保護膜799を形成することで、水分などの外的成分の
浸入を抑えることができる。特に、EL層786として有機EL層を用いる場合には、水
分の侵入を抑えることにより、EL層の劣化を抑制し、発光素子の寿命を長くすることが
できるため好ましい。
01と、第2の基板705とを接着した後、成膜すればよい。
本実施の形態では、蓄電装置を充電する方法として無線給電により充電させる例を示す
。無線給電には電界、磁界、電磁波等を用いることができる。電界、磁界、電磁波等を受
信するものとしてアンテナ、コイル等を用いることができる。
ものを有することが好ましい。また、本発明の一態様の電子機器は、充電のためのコンデ
ンサーを有することが好ましい。
た、結合コイルはアンテナに変えることができる。ここでは蓄電装置として、二次電池を
用いる例を示す。充電器の一次コイルと、電子機器の二次コイルとを磁気的に結合し、一
次コイルから発生する交流磁場で二次コイルに電圧を発生させる電磁誘導方式によって、
非接触で二次コイル側に電力が伝送されるしくみによって充電が行われる。構造体の曲面
に接してコイルを設けることが好ましいため、電子機器のコイルも可撓性を有するフィル
ムに設けることが好ましい。ここで、電子機器に設けられるコイルをアンテナとして用い
てもよい。
触で二次電池の充電することに限定されず、さらにメモリを設け、電子データを送受信さ
せる、またはGPS機能を持たせて位置情報やGPS時刻を取得して位置表示や時計表示
するなどができるようなアンテナを設けてもよい。
出させないことが好ましい。出入力端子が露出していると、雨などの水によって出入力端
子がショートする恐れや、出入力端子が人体に触れて感電する恐れがある。アンテナを用
いればその出入力端子を電子機器の表面に露出させない構成とすることができる。
と同一であるため、その他の詳細な説明はここでは省略することとする。
示モジュールを貼り付ける。二次電池は、曲がった形状を有することが好ましい。また、
二次電池は可撓性を有することが好ましい。二次電池に電気的に接続する無線給電用コン
バータとアンテナを設ける。また、無線給電用コンバータと表示部の一部が重なるように
固定する。
んど変わらない重量とすることができる。
示す。充電器401上に電子機器400を配置すれば、充電器401のアンテナから電力
を電子機器400に供給して、電子機器400の二次電池に充電することができる。
表示させることが可能である。
本実施の形態では、実施の形態1に示す薄型の蓄電池の作製方法と、コイン型蓄電池の
構造の一例について説明する。
実施の形態1に示す、フィルムからなる外装体を用いた薄型の二次電池の作製方法につ
いて説明する。図10に薄型の二次電池の外観図を示す。また、図10中の鎖線A1-A
2及び鎖線B1-B2で切断した断面をそれぞれ図11(A)及び図11(B)に示す。
ように配置することが好ましい。例えば、図13(A)に示すように、正極203を挟む
ようにセパレータ207を2つ折りにし、正極203と重なる領域よりも外側で封止部5
14により封止することで、正極203をセパレータ207内に確実に担持することがで
きる。そして、図13(B)に示すように、セパレータ207に包まれた正極203と負
極206とを交互に積層し、これらを外装体209内に配置することで薄型の二次電池を
形成するとよい。
1を正極リード電極510に溶接する例を示す。正極集電体201は、超音波溶接などを
用いて溶接領域512で正極リード電極510に溶接される。また、正極集電体201は
、図14(B)に示す湾曲部513を有することにより、薄型の二次電池の作製後に外か
ら力が加えられて生じる応力を緩和することができ、薄型の二次電池の信頼性を高めるこ
とができる。
3が有する正極集電体201と、負極リード電極511は負極206が有する負極集電体
204とそれぞれ超音波接合させる。また、外部との電気的接触を得る端子の役割を正極
集電体201および負極集電体204で兼ねることもできる。その場合は、リード電極を
用いずに、正極集電体201および負極集電体204の一部を外装体209から外側に露
出するように配置してもよい。
いるが、図15に示すように、正極リード電極510と負極リード電極511を異なる辺
に配置してもよい。このように、本発明の一態様の蓄電池は、リード電極を自由に配置す
ることができるため、設計自由度が高い。よって、本発明の一態様の蓄電池を用いた製品
の設計自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電池を用いた製品の生産
性を高めることができる。
リカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜の上に、アルミニウム、
ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外
装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた
三層構造のフィルムを用いることができる。
物質層の組の数を5組としているが、勿論、活物質層の組は5組に限定されず、多くても
よいし、少なくてもよい。活物質層数が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電池と
することができる。また、活物質層数が少ない場合には、薄型化でき、可撓性に優れた蓄
電池とすることができる。
率半径10mm以上の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィルムは
、1枚または2枚で構成されており、積層構造の二次電池である場合、湾曲させた電池の
断面構造は、外装体であるフィルムの2つの曲線で挟まれた構造となる。
0を切断した平面1701において、曲面1700に含まれる曲線1702の一部を円の
弧に近似して、その円の半径を曲率半径1703とし、円の中心を曲率中心1704とす
る。図16(B)に曲面1700の上面図を示す。図16(C)に、平面1701で曲面
1700を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度
や切断する位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書
等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
場合には、二次電池の曲率中心1800に近い側のフィルム1801の曲率半径1802
は、曲率中心1800から遠い側のフィルム1803の曲率半径1804よりも小さい(
図17(A))。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心1800に近いフ
ィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心1800から遠いフィルムの表面には引っ
張り応力がかかる(図17(B))。外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を
形成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響
を許容範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体
の曲率半径が30mm以上、好ましくは10mm以上となる範囲で変形することができる
。
することができ、例えば図17(C)に示す形状や、波状(図17(D))、S字形状な
どとすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複
数の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、2
枚の外装体の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、30mm以上、好ましくは10m
m以上となる範囲で二次電池が変形することができる。
、エージングを行うことが好ましい。エージング条件の一例について以下に説明する。ま
ず初めに0.001C以上0.2C以下のレートで充電を行う。温度は例えば室温以上、
40℃以下とすればよい。このときに、電解液の分解が生じ、ガスが発生した場合には、
そのガスがセル内にたまると、電解液が電極表面と接することができない領域が発生して
しまう。つまり電極の実効的な反応面積が減少し、実効的な電流密度が高くなることに相
当する。
ム挿入が起こると同時に、活物質表面へのリチウム析出も生じてしまう。このリチウム析
出は容量の低下を招く場合がある。例えば、リチウムが析出した後、表面に被膜等が成長
してしまうと、表面に析出したリチウムが溶解できなくなり、容量に寄与しないリチウム
が生じてしまう。また、析出したリチウムが物理的に崩落し、電極との導通を失った場合
にも、やはり容量に寄与しないリチウムが生じてしまう。よって、電極が電圧降下により
リチウム電位まで到達する前に、ガスを抜くことが好ましい。
、より好ましくは35℃以上60℃以下において、例えば1時間以上100時間以下、充
電状態で保持してもよい。初めに行う充電の際に、表面で分解した電解液は被膜を形成す
る。よって、例えばガス抜き後に室温よりも高い温度で保持することにより、形成された
被膜が緻密化する場合も考えられる。
い。ガス抜きを行った後に曲げることにより、例えば曲げにより応力が加わる領域におけ
るリチウムの析出等を防ぐことができる。
次に蓄電装置の一例として、コイン型の蓄電池の一例を図18を用いて説明する。図1
8(A)はコイン型(単層偏平型)の蓄電池の外観図であり、図18(B)は、その断面
図である。
302とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット303で絶縁シールされている。
負極307は、負極集電体308と、これに接するように設けられた負極活物質層309
により形成される。負極活物質層309は、実施の形態1に示す負極活物質を有する。ま
た、負極307には、実施の形態2に示す負極を用いることが好ましい。
6により形成される。正極活物質層306は、正極活物質層202の記載を参照すればよ
い。またセパレータ310は、セパレータ207の記載を参照すればよい。また電解液は
、電解液208の記載を参照すればよい。
質層は片面のみに形成すればよい。
ウム、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金(例えば、ステン
レス鋼等)を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアル
ミニウム等を被覆することが好ましい。正極缶301は正極304と、負極缶302は負
極307とそれぞれ電気的に接続する。
)に示すように、正極缶301を下にして正極304、セパレータ310、負極307、
負極缶302をこの順で積層し、正極缶301と負極缶302とをガスケット303を介
して圧着してコイン形の蓄電池300を製造する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の作製に用いることのできる成膜方法お
よび成膜装置について説明する。
従来のCVD法を利用した成膜装置は、成膜の際、反応のための原料ガス(プリカーサ)
の1種または複数種がチャンバーに同時に供給される。ALD法を利用した成膜装置は、
反応のためのプリカーサが順次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返す
ことで成膜を行う。例えば、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切
り替えて2種類以上のプリカーサを順番にチャンバーに供給し、複数種のプリカーサが混
ざらないように第1のプリカーサの後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを
導入し、第2のプリカーサを導入する。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気に
よって第1のプリカーサを排出した後、第2のプリカーサを導入することができる。
サ601が基板の表面に吸着して(図27(A)参照)、第1の単一層が成膜される(図
27(B)参照)。この際、プリカーサ中に含有する金属原子等が基板表面に存在する水
酸基と結合することができる。金属原子にはメチル基やエチル基などのアルキル基が結合
していてもよい。第1のプリカーサ601を排気した後に導入される第2のプリカーサ6
02と反応して(図27(C)参照)、第2の単一層が第1の単一層上に積層されて薄膜
が形成される(図27(D)参照)。例えば、第2のプリカーサとして酸化剤が含まれて
いた場合には第1のプリカーサ中に存在する金属原子または金属原子と結合したアルキル
基と、酸化剤との間で化学反応がおこり、酸化膜を形成することができる。
吸着し、自己停止機構が作用することで、一層形成される。例えば、トリメチルアルミニ
ウムのようなプリカーサと当該被成膜表面に存在する水酸基(OH基)が反応する。この
時、熱による表面反応のみが起こるため、プリカーサが当該被成膜表面と接触し、熱エネ
ルギーを介して当該被成膜表面にプリカーサ中の金属原子等が吸着することができる。ま
た、プリカーサは、高い蒸気圧を有し、成膜前の段階では熱的安定であり自己分解しない
、基板へ化学吸着が速いなどの特徴を有する。また、プリカーサはガスとして導入される
ため、交互に導入される第1のプリカーサ、第2のプリカーサが十分に拡散する時間を有
することができれば、高アスペクト比の凹凸を有する領域であっても、被覆性よく成膜す
ることができる。
り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、繰り返
す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能である。また、排気能
力を高めることで成膜速度を高めることができ、さらに膜中の不純物濃度を低減すること
ができる。
ズマALD法)がある。熱ALD法では、熱エネルギーを用いてプリカーサの反応を行う
ものであり、プラズマALD法はプリカーサの反応をラジカルの状態で行うものである。
覆率が高く、膜密度が高い。
ことができる。
また、プラズマALD法により成膜することで、熱を用いたALD法(熱ALD法)に比
べてさらに低温での成膜が可能となる。プラズマALD法は、例えば、100度以下でも
成膜速度を低下させずに成膜することができる。また、プラズマALD法では、N2をプ
ラズマによりラジカル化することができるため、酸化物のみならず窒化物を成膜すること
ができる。
Dで膜形成を行う場合に膜中に残留するプリカーサ、あるいはプリカーサから脱離した有
機成分を低減することができ、また膜中の炭素、塩素、水素などを低減することができ、
不純物濃度の低い膜を有することができる。
、発光素子の劣化を速めてしまう恐れがある。ここで、プラズマALD法を用いることで
、プロセス温度を下げることができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。
ductively Coupled Plasma)を用いる。これにより、プラズマ
を基板から離れた状態で発生させることができ、基板あるいは当該膜が表面に形成される
膜に対するプラズマダメージを抑えることができる。
下げることができ、かつ表面被覆率を高めることができ、表示パネル作製後に基板側面部
にプラズマALD膜を成膜することができる。これにより、外部からの水の浸入を抑える
ことができる。したがって、パネルの端部において周辺回路のドライバ動作の信頼性が向
上(トランジスタ特性の信頼性向上)するため、狭額縁とした場合においても安定した動
作が可能となる。
置ALDの一例を図28を参照しながら説明する。
図28は本発明の一態様の表示モジュールの作製に用いることができる成膜装置ALD
を説明する断面図である。本実施の形態で説明する成膜装置ALDは、成膜室180と、
成膜室180に接続される制御部182と、を有する。
れる流量制御器182a、流量制御器182bおよび流量制御器182cを備える。例え
ば、高速バルブを流量制御器に用いることができる。具体的にはALD用バルブ等を用い
ることにより、精密に流量を制御することができる。また、流量制御器および配管の温度
を制御する加熱機構182hを有する。
御信号に基づいて第1の原料または不活性ガスを供給する機能を有する。
御信号に基づいて第2の原料または不活性ガスを供給する機能を有する。
続する機能を有する。
なお、原料供給部181aは、第1の原料を供給する機能を有し、流量制御器182aに
接続されている。
されている。
や液体の原料から気体の原料を生成することができる。
さまざまな物質を第1の原料に用いることができる。
きる。
酸化反応に寄与する物質、還元反応に寄与する物質、付加反応に寄与する物質、分解反応
に寄与する物質または加水分解反応に寄与する物質などを第2の原料に用いることができ
る。
マ等を用いることができる。具体的には酸素ラジカル、窒素ラジカル等を用いることがで
きる。
合型もしくは容量結合型の高周波電源を用いることができる。または、エキシマレーザ、
エキシマランプ、低圧水銀ランプまたはシンクロトロン放射光源を光源に用いることがで
きる。また、第2の原料は、室温に近い温度で第1の原料と反応する原料が好ましい。例
えば、反応温度が室温以上200℃以下好ましくは50℃以上150℃以下である原料が
好ましい。
排気装置185は、排気する機能を有し、流量制御器182cに接続されている。なお、
排出される原料を捕捉するトラップを排出口184と流量制御器182cの間に有しても
よい。ところで、ドライポンプまたは/およびターボポンプ等を排気装置185に用いる
ことができる。ターボポンプを用いることにより、排気に要する時間を短縮することがで
きる。除害設備を用いて排気されたガス等を除害する。
制御装置は、流量制御器を制御する制御信号または加熱機構を制御する制御信号等を供給
する。例えば、第1のステップにおいて、第1の原料を加工基材の表面に供給する。そし
て、第2のステップにおいて、第1の原料と反応する第2の原料を供給する。これにより
第1の原料は第2の原料と反応し、反応生成物が加工部材10の表面に堆積することがで
きる。
テップを繰り返すことにより、制御することができる。
とができる量により制限される。例えば、第1の原料の単分子層が加工部材10の表面に
形成される条件を選択し、形成された第1の原料の単分子層に第2の原料を反応させるこ
とにより、極めて均一な第1の原料と第2の原料の反応生成物を含む層を形成することが
できる。
膜することができる。例えば3nm以上200nm以下の厚さを備える膜を、加工部材1
0に形成することができる。
、ピンホールの内部に回り込んで成膜材料を成膜し、ピンホールを埋めることができる。
ら排出する。例えば、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスを導入しながら排気してもよ
い。
成膜室180は、第1の原料、第2の原料および不活性ガスを供給される導入口183と
、第1の原料、第2の原料および不活性ガスを排出する排出口184とを備える。
と、加工部材を加熱する機能を備える加熱機構187と、加工部材10の搬入および搬出
をする領域を開閉する機能を備える扉188と、を有する。
能を備える。
0℃以下の温度になるように加工部材10を加熱する。
支持部186は、単数または複数の加工部材10を支持する。これにより、一回の処理ご
とに単数または複数の加工部材10に例えば絶縁膜を形成できる。
本実施の形態で説明する成膜装置ALDを用いて、作製することができる膜について説
明する。
膜を形成することができる。
リケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリ
ウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含
む材料を成膜することができる。
窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料を成膜
することができる。
トまたはニッケル等を含む材料を成膜することができる。
、フッ化ストロンチウムまたはフッ化亜鉛等を含む材料を成膜することができる。
化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウ
ムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イ
ットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を成膜することができる。
例えば、アルミニウム前駆体化合物を含む原料を気化させたガスを第1の原料に用いるこ
とができる。具体的には、トリメチルアルミニウム(TMA、化学式はAl(CH3)3
)またはトリス(ジメチルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミ
ニウムトリス(2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート)などを用
いることができる。
含む膜を形成できる。
例えば、ハフニウム前駆体化合物を含む原料を気化させたガスを第1の原料に用いること
ができる。具体的には、テトラキスジメチルアミドハフニウム(TDMAH、化学式はH
f[N(CH3)2]4)またはテトラキス(エチルメチルアミド)ハフニウム等のハフ
ニウムアミドを含む原料を用いることができる。
例えば、WF6ガスを第1の原料に用いることができる。
本実施の形態では、酸化物半導体膜の構造について説明する。
または、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けら
れる。
d Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化
物半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半
導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC-OS、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化
物半導体などがある。
。
oscope)によって、CAAC-OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像
(高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる
。一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレイン
バウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC-OS膜は、
結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は
、CAAC-OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映し
た形状であり、CAAC-OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認
できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
装置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC-OS
膜のout-of-plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピーク
が現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属され
ることから、CAAC-OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
法による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現
れる場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC-OS膜中の一部に、c軸配向
性を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC-OS膜は、2θが31°近傍
にピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリ
コンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸
化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させ
る要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半
径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜
の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不
純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによっ
てキャリア発生源となることがある。
は実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体
膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって
、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性
(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高
純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半
導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタと
なる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要
する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度
が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定
となる場合がある。
ある。例えば、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャ
リア発生源となる場合がある。また、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップと
なる場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
ある。具体的には、8×1011/cm3未満、好ましくは1×1011/cm3未満、
さらに好ましくは1×1010/cm3未満であり、1×10-9/cm3以上のキャリ
ア密度の酸化物半導体とすることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性また
は実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。CAAC-OSは、不純物濃度が低く、欠
陥準位密度が低い。即ち、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
性の変動が小さい。
領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体
膜に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大
きさであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の
微結晶であるナノ結晶(nc:nanocrystal)を有する酸化物半導体膜を、n
c-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor
)膜と呼ぶ。また、nc-OS膜は、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に
確認できない場合がある。
上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OS膜は、異な
る結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。
したがって、nc-OS膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付か
ない場合がある。例えば、nc-OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるX
RD装置を用いて構造解析を行うと、out-of-plane法による解析では、結晶
面を示すピークが検出されない。また、nc-OS膜に対し、結晶部よりも大きいプロー
ブ径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子回折(制限視野電子回折ともいう。)
を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc-OS膜に対
し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電
子回折を行うと、スポットが観測される。また、nc-OS膜に対しナノビーム電子回折
を行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。また
、nc-OS膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポット
が観測される場合がある。
のため、nc-OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし
、nc-OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc-
OS膜は、CAAC-OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
化物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。
。
plane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物
半導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物
半導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターン
が観測される。
造を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体膜を、特に非晶質ライク酸
化物半導体(a-like OS:amorphous-like Oxide Sem
iconductor)膜と呼ぶ。
れる場合がある。また、高分解能TEM像において、明確に結晶部を確認することのでき
る領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。a-like OS膜は
、TEMによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見
られる場合がある。一方、良質なnc-OS膜であれば、TEMによる観察程度の微量な
電子照射による結晶化はほとんど見られない。
TEM像を用いて行うことができる。例えば、InGaZnO4の結晶は層状構造を有し
、In-O層の間に、Ga-Zn-O層を2層有する。InGaZnO4の結晶の単位格
子は、In-O層を3層有し、またGa-Zn-O層を6層有する、計9層がc軸方向に
層状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、(009)面
の格子面間隔(d値ともいう。)と同程度であり、結晶構造解析からその値は0.29n
mと求められている。そのため、高分解能TEM像における格子縞に着目し、格子縞の間
隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所においては、それぞれの格子縞がIn
GaZnO4の結晶のa-b面に対応する。
導体膜の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより
、その酸化物半導体膜の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、a
-like OS膜の密度は78.6%以上92.3%未満となる。また、例えば、単結
晶の密度に対し、nc-OS膜の密度およびCAAC-OS膜の密度は92.3%以上1
00%未満となる。なお、単結晶の密度に対し密度が78%未満となる酸化物半導体膜は
、成膜すること自体が困難である。
子数比]を満たす酸化物半導体膜において、菱面体晶構造を有する単結晶InGaZnO
4の密度は6.357g/cm3となる。よって、例えば、In:Ga:Zn=1:1:
1[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、a-like OS膜の密度は5.0
g/cm3以上5.9g/cm3未満となる。また、例えば、In:Ga:Zn=1:1
:1[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、nc-OS膜の密度およびCAAC
-OS膜の密度は5.9g/cm3以上6.3g/cm3未満となる。
る単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出すること
ができる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対し
て、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶
を組み合わせて算出することが好ましい。
結晶酸化物半導体膜、CAAC-OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい
。
100 電子機器
102 表示部
103 蓄電装置
104 回路基板
105 矢印
106 蓄電装置
107 回路基板
111 板
112 板
113 板
121 封止部
126 筐体
131 留め具
151 板
152 表示素子
153 回路部
161 領域
162 領域
163 距離
164 領域
165 領域
171 端部
172 端部
173 端部
174 端部
180 成膜室
181a 原料供給部
181b 原料供給部
182 制御部
182a 流量制御器
182b 流量制御器
182c 流量制御器
182h 加熱機構
183 導入口
184 排出口
185 排気装置
186 支持部
187 加熱機構
188 扉
201 正極集電体
202 正極活物質層
203 正極
204 負極集電体
205 負極活物質層
206 負極
207 セパレータ
208 電解液
209 外装体
300 蓄電池
301 正極缶
302 負極缶
303 ガスケット
304 正極
305 正極集電体
306 正極活物質層
307 負極
308 負極集電体
309 負極活物質層
310 セパレータ
400 電子機器
401 充電器
510 正極リード電極
511 負極リード電極
512 溶接領域
513 湾曲部
514 封止部
601 プリカーサ
602 プリカーサ
700 表示装置
701 基板
702 画素部
704 ソースドライバ回路部
705 基板
706 ゲートドライバ回路部
708 FPC端子部
710 信号線
711 配線部
712 シール材
716 FPC
721 ゲート電極
722 半導体層
723 電極
724 電極
730 絶縁膜
732 封止膜
734 絶縁膜
736 着色膜
738 遮光膜
750 トランジスタ
752 トランジスタ
760 接続電極
764 絶縁膜
766 絶縁膜
768 絶縁膜
769 絶縁膜
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
774 導電膜
775 液晶素子
776 液晶層
778 構造体
780 異方性導電膜
782 発光素子
784 導電膜
786 EL層
788 導電膜
790 容量素子
790a 容量素子
790b 容量素子
799 保護膜
1700 曲面
1701 平面
1702 曲線
1703 曲率半径
1704 曲率中心
1800 曲率中心
1801 フィルム
1802 曲率半径
1803 フィルム
1804 曲率半径
1805 電極・電解液など
Claims (8)
- 第1の板と、第2の板と、可撓性を有する表示部と、可撓性を有する蓄電装置と、を有し、前記第1の板と、前記第2の板と、は向かい合うように配置され、前記表示部および前記蓄電装置は、前記第1の板と前記第2の板に挟まれ、前記表示部は、前記蓄電装置と面する第1の面を有し、前記第1の面は、前記蓄電装置と固定されない第1の領域を有し、前記第1の領域は、前記表示部が有する表示領域と重なる電子機器。
- 第1の板と、第2の板と、可撓性を有する表示部と、可撓性を有する蓄電装置と、を有し、前記第1の板と、前記第2の板と、は向かい合うように配置され、前記表示部および前記蓄電装置は、前記第1の板と前記第2の板に挟まれ、前記表示部と、前記蓄電装置と、の間に空間を有する電子機器。
- 第1の板と、第2の板と、可撓性を有する表示部と、可撓性を有する蓄電装置と、接着層と、を有し、前記第1の板と、前記第2の板と、は向かい合うように位置し、前記表示部および前記蓄電装置は、前記第1の板と前記第2の板に挟まれ、前記表示部は、前記接着層を介して前記第1の板と固定され、前記蓄電装置の少なくとも一部は、前記第2の板と接し、前記蓄電装置は、前記第1の板から浮いている領域を有する電子機器。
- 第1の板と、第2の板と、可撓性を有する表示部と、可撓性を有する蓄電装置と、を有し、前記第1の板と、前記第2の板と、は向かい合うように配置され、前記表示部および前記蓄電装置は、前記第1の板と前記第2の板に挟まれ、前記表示部と、前記蓄電装置と、の間に衝撃を緩衝する部材を有する電子機器。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、前記第2の板と接して使用者の腕に装着する電子機器。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、前記表示部は、第1の端部と、第2の端部と、を有し、前記蓄電装置は、第3の端部と、第4の端部と、を有し、前記第1の端部と前記第3の端部は固定され、前記第2の端部と前記第4の端部の距離は、電子機器の変形に伴い変化する電子機器。
- 可撓性を有する第1の筐体と、可撓性を有する第2の筐体と、可撓性を有する表示部と、可撓性を有する蓄電装置と、を有し、前記第1の筐体は透光性を有する第1の面を有し、前記表示部は、前記第1の筐体の内部に位置し、前記表示部は、前記第1の面と接する領域を有し、前記第2の筐体は前記第1の筐体と向かい合って接し、前記蓄電装置は、前記第2の筐体の内部に位置する電子機器。
- 請求項7において、前記第2の筐体と接して使用者の腕に装着する電子機器。
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