JP6499879B2 - 電子機器 - Google Patents

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Description

本発明の一様態は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、照明装置または電子機器の製造方法に関する。特に、電子機器およびそのオペレーティングシステムに関する。
なお、本明細書中において電子機器とは、二次電池を有する装置全般を指し、二次電池を有する電気光学装置、二次電池を有する情報端末装置などは全て電子機器である。
使用者が携帯する電子機器や、使用者が装着する電子機器が盛んに開発されている。例えば、薄型携帯書籍が特許文献1に記載されている。
使用者が携帯する電子機器や、使用者が装着する電子機器は、バッテリーを電源として動作するため、消費電力を極力抑えている。特に電子機器にCPU(Central Processing Unit)が含まれている場合、CPUは動作時に多くの電力を消費するため、CPUの処理は消費電力に大きな影響を与える。
特開昭63−15796号公報
使用者が携帯する電子機器は、長時間使用することが望まれ、そのために大容量のバッテリーを内蔵させればよい。電子機器に大容量のバッテリーを内蔵させると大容量のバッテリーは大きく、重量がかさむ問題がある。そこで携帯する電子機器に内蔵できる小型または薄型で大容量のバッテリーの開発が進められている。なお、本明細書において、電子機器に内蔵という定義は、取り外して交換できないように内蔵することは言うまでもなく、バッテリーパックなどとして自由に取り外しできるものも内蔵と呼ぶ。
また、電子機器が小型化、薄型化すると、バッテリーもその制限を受ける。従って、より小さなスペースに回路やバッテリーなどを収納することとなる。しかし、バッテリーは体積が小さくなると、容量が小さくなってしまう。
また、バッテリーは、充電または放電によって発熱し、周囲に熱的影響を及ぼす恐れがある。
電子機器が小型化して、より小さなスペースに回路やバッテリーなどを収納するに従って、消費電力と発熱をどう制御するかが、課題の一つとなっている。
また、新規な構造の電子機器を提供する。具体的には、さまざまな外観形状にすることができる新規な構造の電子機器を提供する。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。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。
電子機器に使用する部品ごとにバッテリーを設け、複数の電源を有する電子機器とする。複数の電源を有する電子機器として、使用する部品のみを選択的に駆動させるオペレーティングシステムにより、省電力化を図ることができる。
また、電子機器は、上記複数の電源を管理するための電源管理回路(電源監視回路を含む)を有する。
本明細書で開示する構成は、中央演算処理部と、表示部と、タッチ入力部と、受信部と、送信部と、電源管理回路とを有する電子機器であり、中央演算処理部は、第1のバッテリーと第1の受信部と第1の送信部とを有し、第1の受信部は、第1のバッテリーに無線充電することができる機能を有し、表示部は、第2のバッテリーと第2の受信部と第2の送信部を有し、第2の受信部は、第2のバッテリーに無線充電することができる機能を有し、タッチ入力部は、第2のバッテリーと電気的に接続され、電源管理回路は、第1のバッテリー、または前記第2のバッテリーの一方の電力を、もう一方のバッテリーに無線充電することができる機能を有する電子機器である。
また、他の構成は、中央演算処理部と、表示部と、タッチ入力部と、受信部と、送信部と、電源管理回路とを有する電子機器であり、中央演算処理部は、第1のバッテリーと第1の受信部と第1の送信部とを有し、第1の受信部は、第1のバッテリーに無線充電することができる機能を有し、表示部は、第2のバッテリーと第2の受信部と第2の送信部を有し、第2の受信部は、第2のバッテリーに無線充電することができる機能を有し、タッチ入力部は、第3のバッテリーと第3の受信部と第3の送信部を有し、電源管理回路は、第1のバッテリー、第2のバッテリー、または、第3のバッテリーのいずれか一つの電力を、第1のバッテリー、第2のバッテリーまたは第3のバッテリーのいずれか一つに無線充電することができる機能を有する電子機器である。
なお、それぞれのバッテリーには、それぞれ無線充電ができるように回路が接続されており、少なくとも各バッテリーは、それぞれのレギュレータを介してそれぞれの無線受信部と電気的に接続される構成とする。
レギュレータとは、電子回路の一種であり、出力される電圧または電流を常に一定に保つように制御する回路のことである。レギュレータは、電力負荷の程度などによって、リニアレギュレータとスイッチングレギュレータの2種類に分類される。なお、スイッチングレギュレータはDCDCコンバータとも呼ばれる。
さらに、あるバッテリーの電力を他のバッテリーに充電できる送信部をそれぞれ有していてもよい。また、それぞれのバッテリーの電力量を管理する電源管理回路は、定期的または常時にそれぞれのバッテリーの残量データを取得し、電力の調節を適宜行う。
例えば、携帯電話や、スマートフォンなどの情報端末において、1つの電源(バッテリー)を有しているデバイスは、その1つの電源をオフ状態にすると全部の機能が停止するが、電源をつけている状態では、使っていない機能回路があっても待機状態であるので電力がわずかながらも消費されてしまう。使っていない機能回路があれば、その使っていない機能回路とバッテリーの電気的接続をオフ状態とし、その分の消費電力を節約することができる。
タッチ入力部としては、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから、自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。指等の検知対象の近接または接触を検知することができる様々なセンサ(例えば光電変換素子を用いた光学式センサ、感圧素子を用いた感圧センサ)などを適用することもできる。本明細書では、タッチ入力部は、表示部を指などで接触させて入力操作することに限定されず、非接触で表示部に指を近づけて入力操作することも可能なデバイスを含むこととする。
タッチ入力部としては、酸化物半導体層を用いるトランジスタ(OSトランジスタとも呼ぶ)と容量とを備えたアクティブ型のタッチセンサを用いてもよい。特に、アクティブ型のタッチセンサにOSトランジスタを適用することにより、ノードの電位を長期間に亘って保持することが可能となり、リフレッシュ動作の頻度を減らすことができる。
電子機器内の複数のバッテリーの中から使用する部品に対応するバッテリーを適宜選択し、制御するオペレーティングシステムにより、使用するバッテリーを決定し、使用しないバッテリーの電力消費を抑えることで、1回の充電あたりの情報端末の使用可能な時間を延長することができる。
さらに、電源管理回路によって、使用したい機能に接続されているバッテリーに他の使用していない機能に接続されている他のバッテリーから電力を供給するように制御してもよい。電子機器内の複数のバッテリーの中から使用する部品に対応するバッテリーを適宜選択し、それぞれのバッテリーの電力量を調節するオペレーティングシステムにより、使用する機能の使用可能な時間を延長することができる。また、電源管理回路によって、いずれかのバッテリーを非常用電源として確保しておけば、電子機器を非常時に使用できるようにすることもできる。例えば、携帯電話などにおいては電源をオンすると表示部を表示させるため、その表示部を表示する電力がなければ電話を掛けることができない場合がある。複数のバッテリーを有する電子機器とし、電源管理回路によって、あるバッテリーを非常用電源として確保しておき、表示部への電力供給をオフ状態とし、通信機能のみにその非常用電源を使用できるようにしておけば、表示部を表示させることなく通話が可能である。
また、曲面や、複雑な形状を有する電子機器の場合、大型のバッテリーを一つ使用する場合、そのバッテリーの配置に制限があり、大型のバッテリーによってデザイン性が損なわれる恐れがある。また、小型のバッテリーを分散させて配置すれば、爆発などの危険性を抑えることができ、大型のバッテリーよりも安全性も高い。
具体的には、2つのバッテリーを有し、フレキシブルディスプレイと呼べる表示部を有し、その表示部は、折り曲げることのできる部分を複数箇所有する電子機器を新規なデバイスとして提案できる。その新規なデバイスは、中央演算処理部と、表示部と、タッチ入力部と、電源管理回路とを有する電子機器であり、表示部は、屈曲可能で、且つ、第1の領域、第2の領域、第3の領域を有し、第1の領域は、中央演算処理部と重なり、表示部が展開された状態で、第2の領域と、第1のバッテリーとは、互いに重なる領域を有し、前記表示部が展開された状態で、第3の領域と、第2のバッテリーとは、互いに重なる領域を有し、表示部が屈曲された状態で、第1のバッテリーと、第2のバッテリーとは、互いに重ならない領域を有する電子機器である。
この新規デバイスは、表示部をS字状に曲げることによって、小型化させることができ、表示部が屈曲された状態(折りたたまれた状態とも呼べる)で第1のバッテリーは、第2のバッテリーと重ならないように配置すると新規デバイスを薄型にできる。この場合には、第1のバッテリーのサイズは、第2のバッテリーよりも大きい。
電子機器を携帯していて使用者が落下させた場合、大型のバッテリーが一つであると、そのバッテリーの破損により電子機器の全機能が使用できなくなる。複数の小型のバッテリーを用いる場合、小型のバッテリーの一つが破損しても、すくなくとも一つの小型バッテリーが使用できれば、一部の機能が使用できる。このように、部品ごとに小型バッテリーを設けて複数の小型バッテリーを有する電子機器は、一部が壊れても一部使用できるため、壊れにくい電子機器を実現できる。
また、小型のバッテリーの一つが破損または電力量がゼロとなっても電源管理回路によって、他のバッテリーで代用することで電子機器を使用することができる。また、小型のバッテリーの一つの電力量がゼロとなっても電源管理回路によって、他のバッテリーに接続された送信部から無線充電によって電力を供給して充電し、長時間の使用を可能とすることができる。即ち、互いのバッテリーの電力を相互に供給しうる電源管理回路を有する電子機器を実現できる。
また、バッテリーは充電を繰り返す回数で劣化が進むデバイスである。電源管理回路によって充電する回数を調節または使用するバッテリーを適宜選択することによって、バッテリーの使用期間を延長させることができる。また、バッテリーの劣化の程度も電源管理回路によって監視し、そのバッテリーの劣化の程度に合わせて電源管理回路が適宜使用するバッテリーを選択することによっても電子機器の使用期間を延長させることができる。
また、電子機器内に設けた複数の小型バッテリーは、少なくとも一つは、二次電池とし、無線充電が可能なものを用いることが好ましい。
二次電池としては、リチウムポリマー電池などのリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタのいずれか一、または複数種用いることができる。電子機器は、無線により電力を受電するアンテナと、受電された電力が機能回路に供給する制御手段とを有している。
また、電子機器に含まれるアンテナは、非接触充電機能を実現する通信モジュールを構成する。通信モジュールは、Qi(チー)またはPowermatのような規格に対応する充電方式を用いてもよい。また、充電する際には、複数のバッテリーに対して同時に充電するように制御してもよい。また、電子機器に含まれるアンテナは、近距離無線通信機能実現する通信モジュールを構成してもよい。
また、電子機器に複数種のセンサを搭載する場合、使用する部品ごとにバッテリーを設けるため、使用者が使用したいセンサを選択的に搭載、または脱着を行うことができる。例えば、腕に装着する電子機器に脈拍センサ、温度センサ、位置情報検出センサ(GPSなど)、加速度センサ、及び角速度センサなどが制御できる制御回路と、これらを接続するための接続部(接続用ソケット)を設けておけば、使用者が使いたい機能に合わせてセンサを選択し、そのセンサを電子機器に接続すればよい。この場合、それぞれのセンサに小型バッテリーとレギュレータを有しており、多くの機能を使用すればするほど多くの小型バッテリーが接続され、複数の小型バッテリーを有する電子機器となる。
また、レギュレータに用いるトランジスタとして酸化物半導体層を用いるトランジスタを用いると、オフ電流が小さいため、省電力化を図ることができる。特に、OSトランジスタで制御回路が構成されたレギュレータ(DC−DCコンバータ)は、150℃以上の高温下でも動作可能である。よって、このような実施形態に係るDC−DCコンバータは、動作時に温度が上昇する可能性が高い電子機器に好適である。
OSトランジスタのチャネル形成領域となる酸化物半導体層に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム(In)または亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。特にIn及びZnを含むことが好ましい。また、それらに加えて、酸素を強く結びつけるスタビライザーを有することが好ましい。スタビライザーとしては、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)及びアルミニウム(Al)の少なくともいずれかを有すればよい。
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)のいずれか一種または複数種を有してもよい。
OSトランジスタの酸化物半導体層は、以下の酸化物から形成することができる。例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、In−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−Zr−Zn系酸化物、In−Ti−Zn系酸化物、In−Sc−Zn系酸化物、In−Y−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物等がある。
例えば、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=3:1:2、あるいはIn:Ga:Zn=2:1:3の原子数比のIn−Ga−Zn系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
チャネル形成領域を構成する酸化物半導体膜に水素が多量に含まれると、酸化物半導体と結合することによって、水素の一部がドナーとなり、キャリアである電子を生じてしまう。これにより、トランジスタの閾値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そのため、酸化物半導体膜の形成後において、脱水化処理(脱水素化処理)を行い酸化物半導体膜から、水素、または水分を除去して不純物が極力含まれないように高純度化することが好ましい。
なお、酸化物半導体膜への脱水化処理(脱水素化処理)によって、酸化物半導体膜から酸素が減少してしまうことがある。よって、酸化物半導体膜への脱水化処理(脱水素化処理)によって減少してしまった酸素を酸化物半導体に加えることで、脱水化処理(脱水素化処理)によって増加した酸素欠損を補填するため酸素を酸化物半導体膜に加える処理を行うことが好ましい。本明細書等において、酸化物半導体膜に酸素を供給する場合を、加酸素化処理と記す場合がある、または酸化物半導体膜に含まれる酸素を化学量論的組成よりも多くする場合を過酸素化処理と記す場合がある。
このように、酸化物半導体膜は、脱水化処理(脱水素化処理)により、水素または水分が除去され、加酸素化処理により酸素欠損を補填することによって、i型(真性)化またはi型に限りなく近く実質的にi型(真性)である酸化物半導体膜とすることができる。なお、実質的に真性とは、酸化物半導体膜中にドナーに由来するキャリアが極めて少なく(ゼロに近く)、キャリア密度が1×1017/cm以下、1×1016/cm以下、1×1015/cm以下、1×1014/cm以下、1×1013/cm以下であることをいう。
また、このように、i型または実質的にi型である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。例えば、酸化物半導体膜を用いたトランジスタがオフ状態のときのドレイン電流を、室温(25℃程度)にて1×10−18A以下、好ましくは1×10−21A以下、更に好ましくは1×10−24A以下、または85℃にて1×10−15A以下、好ましくは1×10−18A以下、更に好ましくは1×10−21A以下とすることができる。なお、トランジスタがオフ状態とは、nチャネル型のトランジスタの場合、ゲート電圧が閾値電圧よりも十分小さい状態をいう。具体的には、ゲート電圧が閾値電圧よりも1V以上、2V以上または3V以上小さければ、トランジスタはオフ状態となる。
また、成膜される酸化物半導体は、例えば非単結晶を有してもよい。酸化物半導体は、例えばCAACを有してもよい。なお、CAACを有する酸化物半導体を、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)と呼ぶ。CAAC−OS膜は、c軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。CAAC−OS膜を透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)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。試料面と概略平行な方向から、CAAC−OS膜の断面の高分解能TEM像を観察すると、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。一方、試料面と概略垂直な方向から、CAAC−OS膜の平面の高分解能TEM像を観察すると、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。本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−5°以上5°以下の場合も含まれる。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。従って、85°以上95°以下の場合も含まれる。
また、電子機器に使用する部品ごとにバッテリーを設け、複数の電源を有する電子機器は、オペレーティングシステムにも特徴を有している。例えば、オペレーティングシステムは、第1のバッテリーと、第2のバッテリーと、第3のバッテリーと、これらのバッテリーを管理する制御部とを有し、無線を用いて同時に充電を行うことができる。また、オペレーティングシステムは、少なくとも複数の電源(二次電池など)と、CPUなどの制御部とを有し、制御部によって複数の電源の電力を管理する。また、電子機器の制御部は、1つに限定されず、例えば、複数の電源の数と同じ数設けてもよい。
また、複数の電源を有する電子機器のオペレーティングシステムは、第1のバッテリーと、第2のバッテリーと、第3のバッテリーと、第1乃至第3のバッテリーを管理する電源管理回路とを有し、無線を用いて、第1のバッテリーは、第2のバッテリーまたは第3のバッテリーに電力を供給するオペレーティングシステムである。電源管理回路は、各バッテリーの電力量を監視し、ある一つのバッテリーから他のバッテリーに電力を無線で供給して充電することを自動または使用者の操作によって適宜実行することができる。
電子機器に使用する部品ごとにバッテリーを設け、使用する部品のみを選択的に駆動させるオペレーティングシステムにより、省電力化を図ることができる。また、新規な構造の電子機器を実現する。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、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。
本発明の一態様を示す電子機器の展開時の図であり、(A)が上面、(B)が左側面、(C)が正面、(D)が右側面、(E)が背面、(F)が底面(G)が断面を示す。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 本発明の一態様を示す電子機器の折り畳み時の図である。 本発明の一態様を示す電子機器の構成の一部を示す斜視図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 本発明の一態様を示す電子機器のブロック図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 本発明の一態様を示す工程断面図である。 本発明の一態様を示す工程断面図である。 本発明の一態様を示す工程断面図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 本発明の一態様を示す断面図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する投影図及び斜視図。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る検知回路19および変換器CONVの構成および駆動方法を説明する図。 面の曲率半径について説明する図である。 曲率中心について説明する図である。 本発明の一態様を示す斜視図及び模式図及び断面図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 本発明の一態様を示す電子機器の展開時の斜視図である。 本発明の一態様を示す電子機器の折り畳み時の斜視図である。 本発明の一態様を示す電子機器のブロック図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 本発明の一態様を示す平面図及び断面図である。 タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。 タッチセンサの回路図。 表示装置のブロック図及びタイミングチャート図。 表示装置およびタッチセンサの動作を説明する図。 表示装置およびタッチセンサの動作を説明する図。 タッチパネルのブロック図。 画素の回路図。 表示装置の動作を説明するタイミングチャート図。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、利便性または信頼性に優れた新規なデバイスとして、屈曲できる箇所を複数有する表示部を備えた電子機器の一例を図1、図2、図3、図4、図5、図6、図17、及び図18を用いて説明する。以下に電子機器を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
本実施の形態の電子機器は、表示部の屈曲できる複数箇所を屈曲させることでデバイスを折りたたみ小型化するモードと、表示部を展開した状態とするモードとの2通りを使用者が手動で適宜使用できる。
電子機器の展開時の図が図1である。図1(A)は上面から電子機器を見た時の図であり、図1(B)は側面(左)を見た時の図であり、図1(C)は使用者が表示部を見る面を正面とし、その正面をみた時の図であり、図1(D)は側面(右)を見た時の図であり、図1(E)は背面をみた時の図であり、図1(F)は底面を見た時の図である。
表示部116は、図1(C)に示すように、第1の屈曲された領域(サイドロール部116aともよぶ)と、第2の屈曲された領域(サイドロール部116b)と、それらの間に主画面が挟まれて配置されている。
表示部116の主画面は、短辺の長さの長辺の長さに対する比の値は、表示領域の短辺の長さの長辺の長さに対する比の値の0.9倍以上1.1倍以下であり、例えば短辺の長さ:長辺の長さはおよそ9:16である。
図21に電子機器の一例である斜視図を示す。電子機器は、複数のヒンジ13で接続された筐体10、11、12で構成されており、それぞれの筐体の隙間と、表示部の屈曲できる箇所が重なり、その部分で表示部116が屈曲する。図22は、電子機器を折りたたみ小型化するモードとした時の斜視図である。
図1(E)に示すように、表示部は、電子機器の側面一部および裏面の一部と重なっており、この部分においては常に屈曲された表示領域となる。表示部の屈曲された領域は、10mm以下、好ましくは8mm以下、より好ましくは5mm以下、特に好ましくは4mm以下の曲率半径で屈曲することができる。
また、図20は図2の変形例を示しており、3つのバッテリーを示している。3つのバッテリーを有している電子機器の場合において、図1(C)中の鎖線A−A’で切断した時の断面拡大図が図1(G)である。また、図1(G)に示すように、それぞれの筐体内にはそれぞれバッテリー112、117、153が設けられている。
上記構成において、表示部116を含む表示パネルは、曲率半径1mm以上好ましくは曲率半径30mm以上の範囲で変形することができる。表示素子を含む層を挟むフィルムは、2枚で構成されており、湾曲させた表示パネルの断面構造は、2枚のフィルムの2つの曲線で挟まれた構造となる。
面の曲率半径について、図17を用いて説明する。図17(A)において、曲面1700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17(B)に曲面1700の上面図を示す。図17(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。
2枚のフィルムで表示素子を含む層1805を挟む表示パネルを湾曲させた場合には、表示パネルの曲率中心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18(A))。表示パネル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18(B))。
なお、表示パネルの断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にすることができ、例えば図18(C)に示す形状や、波状(図18(D))、S字形状などとすることもできる。表示パネル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枚のフィルムうち、曲率中心に近い方のフィルムの曲率半径が、4mm以上好ましくは30mm以上となる範囲で表示パネルを変形することができる。
図2(A)に各バッテリーの配置を示す模式図を示す。図2(A)は、表示面ではない裏面の表示部116と各バッテリーの配置を示している。バッテリー112とシステム部125の間に図2(A)中点線で示した、表示部の曲がる箇所116eが位置する。また、バッテリー112とバッテリー153の間に図2(A)中に点線で示した、表示部の曲がる箇所116dが位置する。なお、表示部の曲がる箇所として図2(A)中の点線を直線で示しているが、折り目を付けることに限定されず、最も曲率半径が小さくなる領域を模式的に指している。
バッテリー112はレギュレータ113と電気的に接続しており、レギュレータ113は、CPUを含むシステム部125と電気的に接続している。レギュレータ113は受信回路または送信回路と接続させてもよい。図2(A)及び図2(B)において各バッテリーのサイズはほぼ同一の例を示しているが特に限定されず、例えば、消費電力が大きいCPUと電気的に接続するバッテリー112を他のバッテリーよりも厚さを厚くし、大きな容量を有する二次電池を用いる。
バッテリー153は、レギュレータ154と電気的に接続しており、レギュレータ154は、タッチ入力部及び表示部と電気的に接続している。レギュレータ154は受信回路または送信回路と接続させてもよい。
図2(B)には、図2(A)の断面を示しており、電子機器の展開時において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。
図2(C)は、電子機器を屈曲させた場合において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。表示部の曲がる箇所116d、116eにはバッテリーが重なっておらず、その部分を屈曲させることで電子機器を小型化させている。
図3は、電子機器を折りたたみ小型化するモードとした時の図であり、その斜視図が図22である。図3(A)は電子機器の上面を見た時の図であり、図3(B)は側面(左)を見た時の図であり、図3(C)は使用者が表示部を見る面を正面とし、その正面をみた時の図であり、図3(D)は側面(右)を見た時の図であり、図3(E)は背面をみた時の図であり、図3(F)は底面を見た時の図である。
折りたたみ小型化する場合においても図3(C)に示すように、第1の屈曲された領域(サイドロール部116aともよぶ)と、屈曲可能な領域(サイドロール部116c)と、それらの間に主画面が挟まれて配置されている。
表示部116の主画面は、短辺の長さの長辺の長さに対する比の値は、表示領域の短辺の長さの長辺の長さに対する比の値の0.9倍以上1.1倍以下であり、例えば短辺の長さ:長辺の長さはおよそ9:16である。
このように、折り畳まれた状態の表示部の第1の領域に収まるように表示することができる第1の画像と、縦の長さの横の長さに対する比の値がおよそ同じである第2の画像を、展開された状態の表示部の表示領域に収まるように表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
また、図4に一つのバッテリー117に対してタッチ入力部と、表示部とを同一のFPC4を用いて電気的に接続する例を示す。
表示部116は、2枚のフィルムを用いて構成されており、2枚のフィルムの間に発光素子と表示駆動回路の一部と、タッチセンサ152と、センサ駆動回路の一部を有する。ガラス基板上に剥離層を設け、その上にトランジスタ及び発光素子を形成した後、ガラス基板を除去して第1の可撓性フィルム143に接着させている。また、ガラス基板上に剥離層を設け、その上にトランジスタ及びタッチセンサ152を形成した後、ガラス基板を除去して第2の可撓性フィルム144に接着させている。図4の構成では、第2の可撓性フィルム144は、第1の可撓性フィルム143と位置合わせして貼り合わされており、発光素子の封止材としても機能する。
回路基板140上にバッテリー117のリード電極141とレギュレータ118とが電気的に接続され、回路基板140上のコネクタにFPC4が接続されている。バッテリー117としては積層型のリチウムイオン二次電池を用いる。FPC4は分岐を有する形状となっており、端部が3つあり、一つ目の端部は回路基板140上のコネクタに接続され、2つ目の端部は、タッチパネルの端子と接続されており、3つ目の端部は、表示部の端子と接続されている。なお、ここでは1つのFPCを用いる例を示したが、2つ以上のFPCを用いて、互いに接続させてもよい。
FPC4上には駆動回路の一部142が実装されており、駆動回路の一部142は、センサ駆動回路の一部と、表示部の駆動回路の一部を含む。タッチセンサ駆動回路と表示部の駆動回路で一部を共通する回路を用いてもよい。また、表示部への映像信号などは、FPC5の先に接続されている回路から供給する、或いはFPC5の先に受信回路を設け、無線通信を用いて表示部への映像信号を供給してもよい。また、タッチセンサの入力信号は、FPC5の先に接続されている回路に供給する、或いはFPC5の先に送信回路を設け、無線通信を用いてCPUなどにタッチセンサの入力信号を供給してもよい。
また、図2に示すように表示部の2か所で屈曲させる電子機器に限定されず、表示部の3か所以上で屈曲させてもよい。図5(A)、図5(B)、及び図5(C)は、4か所で屈曲させる電子機器の例を示している。表示部の曲がる箇所116g、116fをさらに設けることによって表示部の表示面積を広くすることができる。また、図5(B)には、図5(A)の断面を示しており、電子機器の展開時において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。図5(C)は、電子機器を屈曲させた場合において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。表示部の曲がる箇所116d、116e、116f、116gにはバッテリーが重なっておらず、その部分を屈曲させることで電子機器を小型化させている。図5に示す電子機器においては、展開時に使用者が両手で電子機器を持つ場合、表示部の両端部にそれぞれバッテリーが配置されているため、持ちやすいバッテリー配置になっているともいえる。
図6は、デバイス110のブロック図を示している。図6中のデバイス110とは、図2に示す2つのバッテリーを有し、表示部を屈曲させて小型化できる電子機器を指している。
本実施の形態にかかるデバイス110は、制御モジュール115と、表示モジュール121と、電源管理回路127を有する。制御モジュール115は、デバイス110全体の制御と、通信や、表示部116への情報の表示を制御するコントローラである。
制御モジュール115は、CPU111、バッテリー112、レギュレータ113、無線受信部114、及び無線送信部128を有する。
また、表示モジュール121は、表示部116、表示駆動回路119、バッテリー117、レギュレータ118、タッチセンサ152、センサ駆動回路159、折り曲げ位置センサ160、無線受信部120、及び無線送信部129を有する。
デバイス110は、表示部116の複数か所で屈曲させることができ、屈曲させて隠れた表示領域の画像の表示を行わないようにして消費電力の低減を図ることができる。本明細書において画像は、文字や記号等の視覚を用いて知覚しうる情報を含むものとする。折り曲げ位置センサ160は、表示部が折り曲げられた位置を検知して折り曲げ位置情報を供給することができる。例えば、折り曲げられる位置があらかじめ定められている場合は、センサをその場所に配置する。折り曲げられる位置が複数ある場合は、複数のセンサをライン状、マトリクス状に配置することにより、折り曲げられた位置の座標と特定することができる。折り曲げ位置センサ160を、例えば表示領域の外周に沿って設けることができる。折り曲げ位置センサ160は、例えばスイッチ、MEMS圧力センサまたは感圧センサ等を用いて構成することができる。
具体的には、機械的な接点を有するスイッチまたは磁気スイッチ等を、表示部を折り曲げる動作に伴い開閉するように表示部に配置してもよい。
または、複数の感圧センサを表示部に設ける構成としてもよく、具体的にはフィルム状の圧電素子を表示部に貼りつけて用いることができる。感圧センサを用いて、折り曲げ動作に伴う圧力の上昇を検知することにより、折り曲げ位置を知ることができる。
圧電素子として、例えば有機圧電フィルムを用いることができる。具体的にはポリアミノ酸を含む圧電フィルム、ポリビニリデンフルオライドを含む圧電フィルム、ポリエステルを含む圧電フィルムまたはキラル高分子を含む圧電フィルム等を有するフィルム状の圧電素子を用いることができる。
なお、圧電素子を折り曲げ位置センサ160と圧力検知型のタッチパネルに併用してもよい。
折り曲げ位置センサ160を用いることによって、一の表示領域を、折り曲げられた部分を境に二つに分けて利用でき、一方の表示領域に表示する画像を選択することができる。または、表示領域の折り曲げられた状態に応じて、一つまたは複数の画像を選択して表示することができる。一の表示領域を、折り曲げられた部分を境に二つに分けて利用するためには、表示駆動回路119によって表示部116表示領域が分割駆動できる構成とすることが好ましい。
また、折り曲げ位置センサ160を用いることによって、タッチ入力領域を、折り曲げられた部分を境に二つに分けて利用でき、一方のタッチ入力領域を無効とすることもできる。タッチ入力領域とはタッチセンサで検出可能な領域を指しており、表示領域とほぼ同じサイズを有する。タッチ入力領域を、折り曲げられた部分を境に二つに分けて利用するためには、センサ駆動回路159によってタッチセンサ152のタッチ入力領域が分割駆動できる構成とすることが好ましい。
デバイス110は、表示部116の複数か所で屈曲させることができ、屈曲させて隠れた表示領域の画像の表示を行わないようにして消費電力の低減を図り、表示を行わない領域のタッチセンサの検出を無効として誤動作を防止できる。
本実施の形態では、表示部116の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにする。具体的には、酸化物半導体層を用いるトランジスタと有機EL素子を有するフィルム基板と、酸化物半導体層を用いるトランジスタを用いるタッチセンサを有する封止基板とを貼り合わせた表示パネルを用いる。本実施の形態では、表示部の一部を屈曲させるため、封止基板もフレキシブルな材料を用いることが好ましい。
また、図6に一例を示すように、一つのICチップにセンサ駆動回路159の少なくとも一部と表示駆動回路119の少なくとも一部を含むようにして実装する部品点数を削減してもよい。
各レギュレータは、接続されているバッテリーから各機能回路に必要な電力または信号を生成し、供給する。また、バッテリーへの充電時には、レギュレータは過充電などを防止することもできる。また、図6では、一つのレギュレータに無線受信部及び無線送信部が接続されている例を示しているが、無線受信部用のレギュレータと、無線送信部用のレギュレータと別々に接続してもよい。
デバイス110は、電源管理回路127によって、互いのバッテリーの電力を相互に供給しうる。また、電源管理回路127は、バッテリー112、117の電力量を監視し、ある一つのバッテリーから他のバッテリーに電力を無線で供給して充電することを自動または使用者の操作によって適宜実行することができる。または、電源管理回路127は、バッテリー112、117の電力量を監視し、複数のバッテリーのうち、一つから他の一つに電力を無線で供給して充電することを自動または使用者の操作によって適宜実行することができる。
また、デバイス110は、それぞれのモジュールを独立してオン状態、或いはオフ状態とすることができる。使用するモジュールのみを選択的に駆動させるオペレーティングシステムにより、デバイス110の省電力化を図ることができる。
さらに、静止画であれば、表示モジュール121及び制御モジュール115をオン状態として表示部116で静止画を表示させた後、静止画を表示させたまま制御モジュール115をオフ状態としても、表示モジュール121のみをオン状態として静止画を表示し続けることができる。なお、表示部116のトランジスタがオフ電流の低い酸化物半導体層(例えばIn、Ga、及びZnを含む酸化物材料など)を用いる、または画素ごとにメモリを有する構成とすれば、静止画表示後にバッテリー117からの電力供給を遮断しても一定時間の間であれば、静止画を表示しつづけることもできる。
また、本実施の形態では、表示モジュール121、制御モジュール115がそれぞれ無線送信部、無線受信部を有する例を示したが、特に限定されず、それぞれのバッテリーを直列または並列に接続する構成としてもよく、その場合には、電子機器に非接触で充電するための受信回路(無線充電用のアンテナを含む)を少なくとも有し、レギュレータを介していずれか一のバッテリーと電気的に接続させればよい。
図23は、図6とは一部異なるデバイス110のブロック図を示している。図23中のデバイス110とは、図20に示す少なくとも3つのバッテリーを有し、表示部を屈曲させて小型化できる電子機器を指している。
本実施の形態にかかるデバイス110は、制御モジュール115と、表示モジュール121と、タッチ入力部156と、電源管理回路127を有する。制御モジュール115は、デバイス110全体の制御と、通信や、表示部116への情報の表示を制御するコントローラである。
制御モジュール115は、CPU111、バッテリー112、レギュレータ113、無線受信部114、及び無線送信部128を有する。
また、表示モジュール121は、表示部116、表示駆動回路119、バッテリー117、レギュレータ118、無線受信部120、及び無線送信部129を有する。
また、タッチ入力部156は、タッチセンサ152、バッテリー153、レギュレータ154、無線受信部155、及び無線送信部150を有する。
本実施の形態では、表示部116の対向基板(封止基板)に、タッチパネル機能を持たせるようにする。具体的には、酸化物半導体層を用いるトランジスタと有機EL素子を有する基板と、酸化物半導体層を用いるトランジスタを用いるタッチセンサを有する封止基板とを貼り合わせた表示パネルを用いる。本実施の形態では、表示部の一部を屈曲させるため、封止基板もフレキシブルな材料を用いることが好ましい。本実施の形態では、有機EL素子に電力を供給するFPCは、タッチセンサに電力を供給するFPCは別々のものを用い、別々のバッテリーに接続する例を示している。
また、表示部116の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。タッチ入力部156としては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示部116に重ねて配置することもできる。
各レギュレータは、接続されているバッテリーから各機能回路に必要な電力または信号を生成し、供給する。また、バッテリーへの充電時には、レギュレータは過充電などを防止することもできる。また、図23では、一つのレギュレータに無線受信部及び無線送信部が接続されている例を示しているが、無線受信部用のレギュレータと、無線送信部用のレギュレータと別々に接続してもよい。
デバイス110は、電源管理回路127によって、互いのバッテリーの電力を相互に供給しうる。また、電源管理回路127は、バッテリー112、117、153の電力量を監視し、ある一つのバッテリーから他のバッテリーに電力を無線で供給して充電することを自動または使用者の操作によって適宜実行することができる。または、電源管理回路127は、バッテリー112、117、153の電力量を監視し、複数のバッテリーのうち、一つから他の一つに電力を無線で供給して充電することを自動または使用者の操作によって適宜実行することができる。
また、デバイス110は、それぞれのモジュールを独立してオン状態、或いはオフ状態とすることができる。使用するモジュールのみを選択的に駆動させるオペレーティングシステムにより、デバイス110の省電力化を図ることができる。
例えば、使用者が表示を用いることなく、表示画面をオフ状態としたい場合、表示部116への電力を遮断し、バッテリー117を使わないオフ状態とし、タッチ入力部156及び制御モジュール115をオン状態とする。再度、画面表示させたいときは、画面にタッチすることで表示画面をオン状態とすることができる。
さらに、静止画であれば、表示モジュール121及び制御モジュール115をオン状態として表示部116で静止画を表示させた後、静止画を表示させたまま制御モジュール115をオフ状態としても、表示モジュール121のみをオン状態として静止画を表示し続けることができる。なお、表示部116のトランジスタがオフ電流の低い酸化物半導体層(例えばIn、Ga、及びZnを含む酸化物材料など)を用いる、または画素ごとにメモリを有する構成とすれば、静止画表示後にバッテリー117からの電力供給を遮断しても一定時間の間であれば、静止画を表示しつづけることもできる。
また、本実施の形態では、表示モジュール121、制御モジュール115、及びタッチ入力部156がそれぞれバッテリーを有する例を示したが、特に合計3つのバッテリーに限定されず、さらに機能モジュール及びそのバッテリーを加えて4つ以上のバッテリーを有する電子機器としてもよい。
また、本実施の形態では、表示モジュール121、制御モジュール115、及びタッチ入力部156がそれぞれ無線送信部、無線受信部を有する例を示したが、特に限定されず、それぞれのバッテリーを直列または並列に接続する構成としてもよく、その場合には、電子機器に非接触で充電するための受信回路(無線充電用のアンテナを含む)を少なくとも有し、レギュレータを介していずれか一のバッテリーと電気的に接続させればよい。
なお、電子機器は、通信機能として通信モジュールを設ければ、情報端末装置とすることができる。また、電子機器は、電話などの行える近距離無線通信機能を実現する通信モジュールを搭載してもよい。その場合、通信モジュールも同様にバッテリーを有する構造としてもよい。また、他の機能を搭載してもよく、例えば、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン等を設けてもよい。
さらに、電子機器は、SIMカードを挿入するためのスロットや、USBメモリなどUSBデバイスを接続するコネクタ部などを設けてもよい。
以上に示したように、電子機器は、電子機器に使用するユニット(モジュールや、機能)ごとにバッテリーを設け、電源管理回路127によって管理される複数のバッテリーを有する電子機器とする。複数のバッテリーを有する電子機器として、使用する機能のみを選択的に駆動させるオペレーティングシステムにより、省電力化を図ることができる。また、電源管理回路127は、各バッテリーの電力量を監視し、ある一つのバッテリーから他のバッテリーに電力を無線で供給して充電することを自動または使用者の操作によって適宜実行することができる。電子機器内の複数のバッテリーの中から使用する部品に対応するバッテリーを適宜選択し、それぞれのバッテリーの電力量を調節するオペレーティングシステムにより、使用する機能の使用可能な時間を延長することができる。
また、それぞれのバッテリーには非接触充電機能を実現する通信モジュールを有しており、複数のバッテリーに対して同時に充電するように制御することができる。また、送受信部を有し、電源管理回路によって電力量を調整できるため、互いのバッテリーの電力を相互に供給しうる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1と一部異なる例を図7に示す。なお、図2と同一の箇所には同一の符号を用い、その同一の箇所の詳細な説明は省略することとする。
実施の形態1では2つのバッテリーのサイズをほぼ同一のものを用いる例を示したが、図7(A)に示すように、実施の形態1とはバッテリーのサイズと配置を異ならせる例を示す。表示部116の表示領域のサイズは約5.9インチである。
図7(A)に各バッテリーの配置を示す模式図を示す。図7(A)は、表示面ではない裏面の表示部116と各バッテリーの配置を示している。バッテリー112とバッテリー753の間に図7(A)中点線で示した、表示部の曲がる箇所116dが位置する。
バッテリー112はレギュレータ113と電気的に接続しており、レギュレータ113は、CPUを含むシステム部125と電気的に接続している。レギュレータ113は受信回路または送信回路と接続させてもよい。
バッテリー753は、レギュレータ754と電気的に接続しており、レギュレータ754は、タッチ入力部と電気的に接続している。さらに、レギュレータ754は、表示部116の駆動回路と電気的に接続している。レギュレータ754は受信回路または送信回路と接続させてもよい。
図7(B)には、図7(A)の断面を示しており、電子機器の展開時において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。
図7(C)は、電子機器を屈曲させた場合において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。電子機器を屈曲させた場合において、バッテリー112は、バッテリー753と重ならないように配置されている。このように小型化させることで、実施の形態1に比べて小型化させたときの電子機器の厚さを薄くすることができる。表示部の曲がる箇所116d、116eにはバッテリーが重なっておらず、その部分を屈曲させることで電子機器を小型化させている。
また、電子機器に3つのバッテリーを設ける場合、3つのバッテリーのサイズをほぼ同一のものを用いることに限定されない。例えば、図24(A)に示すように、2つのバッテリーのサイズと配置を異ならせる例を示す。表示部116の表示領域のサイズは約5.9インチである。
図24(A)に各バッテリーの配置を示す模式図を示す。図24(A)は、表示面ではない裏面の表示部116と各バッテリーの配置を示している。バッテリー112とバッテリー717の間に図24(A)中点線で示した、表示部の曲がる箇所116eが位置する。また、バッテリー717とバッテリー753の間に図24(A)中点線で示した、表示部の曲がる箇所116dが位置する。
バッテリー112はレギュレータ113と電気的に接続しており、レギュレータ113は、CPUを含むシステム部125と電気的に接続している。レギュレータ113は受信回路または送信回路と接続させてもよい。
バッテリー717は、レギュレータ718と電気的に接続しており、レギュレータ718は、表示部116の駆動回路と電気的に接続している。レギュレータ718は受信回路または送信回路と接続させてもよい。
バッテリー753は、レギュレータ754と電気的に接続しており、レギュレータ754は、タッチ入力部と電気的に接続している。レギュレータ754は受信回路または送信回路と接続させてもよい。
図24(B)には、図24(A)の断面を示しており、電子機器の展開時において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。
図24(C)は、電子機器を屈曲させた場合において、CPUを含むシステム部125と各部位の位置関係を示している。電子機器を屈曲させた場合において、バッテリー112は、バッテリー717及びバッテリー753と重なるが、バッテリー717とバッテリー753は重ならないように配置されている。このように小型化させることで、実施の形態1に比べて小型化させたときの電子機器の厚さを薄くすることができる。表示部の曲がる箇所116d、116eにはバッテリーが重なっておらず、その部分を屈曲させることで電子機器を小型化させている。
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態3)
実施の形態1では、第1の可撓性フィルム143及び第2の可撓性フィルム144を用いた表示部を示しており、本実施の形態では、剥離法を用いて可撓性を有する表示パネルを作製する例を示す。本実施の形態では剥離層を用いて作製する例を以下に示す。
まず、作製基板201上に剥離層203を形成し、剥離層203上に被剥離層205を形成する(図8(A))。また、作製基板221上に剥離層223を形成し、剥離層223上に被剥離層225を形成する(図8(B))。
例えば、剥離層としてタングステン膜を用いたときに、NOプラズマ処理を行うことで、タングステン膜と被剥離層の間に酸化タングステン膜を形成することができる。NOプラズマ処理を行い、酸化タングステン膜を形成することで、小さい力で被剥離層を剥離することができる。このとき、タングステン膜と酸化タングステン膜の界面で分離することで、被剥離層側に酸化タングステン膜が残存する場合がある。そして、酸化タングステン膜が残存することで、トランジスタの特性に悪影響を及ぼすことがある。したがって、剥離層と被剥離層の分離工程の後に、酸化タングステン膜を除去する工程を有することが好ましい。
また、本発明の一態様は、基板上に、厚さ0.1nm以上200nm未満のタングステン膜を用いる。
次に、作製基板201と作製基板221とを、それぞれの被剥離層が形成された面が対向するように、接合層207及び枠状の接合層211を用いて貼り合わせ、接合層207及び枠状の接合層211を硬化させる(図8(C))。ここでは、被剥離層225上に枠状の接合層211と、枠状の接合層211の内側の接合層207とを設けた後、作製基板201と作製基板221とを、対向させ、貼り合わせる。
なお、作製基板201と作製基板221の貼り合わせは減圧雰囲気下で行うことが好ましい。
なお、図8(C)では、剥離層203との剥離層223の大きさが異なる場合を示したが、図8(D)に示すように、同じ大きさの剥離層を用いてもよい。
接合層207は剥離層203、被剥離層205、被剥離層225、及び剥離層223と重なるように配置する。そして、接合層207の端部は、剥離層203又は剥離層223の少なくとも一方(先に剥離したい方)の端部よりも内側に位置することが好ましい。これにより、作製基板201と作製基板221が強く密着することを抑制でき、後の剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。
次に、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図9(A)、(B))。
作製基板201及び作製基板221はどちらから剥離してもよい。剥離層の大きさが異なる場合、大きい剥離層を形成した基板から剥離してもよいし、小さい剥離層を形成した基板から剥離してもよい。一方の基板上にのみ半導体素子、発光素子、表示素子等の素子を作製した場合、素子を形成した側の基板から剥離してもよいし、他方の基板から剥離してもよい。ここでは、作製基板201を先に剥離する例を示す。
レーザ光は、硬化状態の接合層207又は硬化状態の枠状の接合層211と、被剥離層205と、剥離層203とが重なる領域に対して照射する。ここでは、接合層207が硬化状態であり、枠状の接合層211が硬化状態でない場合を例に示し、硬化状態の接合層207にレーザ光を照射する(図9(A)の矢印P3参照)。
被剥離層205の一部を除去することで、剥離の起点を形成できる(図9(B)の点線で囲った領域参照)。このとき、被剥離層205だけでなく、剥離層203、接合層207の一部を除去してもよい。
レーザ光は、剥離したい剥離層が設けられた基板側から照射することが好ましい。剥離層203と剥離層223が重なる領域にレーザ光の照射をする場合は、被剥離層205及び被剥離層225のうち被剥離層205のみにクラックを入れることで、選択的に作製基板201及び剥離層203を剥離することができる(図9(B)の点線で囲った領域参照)。
剥離層203と剥離層223が重なる領域にレーザ光を照射する場合、剥離層203側の被剥離層205と剥離層223側の被剥離層225の両方に剥離の起点を形成してしまうと、一方の作製基板を選択的に剥離することが難しくなる恐れがある。したがって、一方の被剥離層のみにクラックを入れられるよう、レーザ光の照射条件が制限される場合がある。
そして、形成した剥離の起点から、被剥離層205と作製基板201とを分離する(図9(C)、(D))。これにより、被剥離層205を作製基板201から作製基板221に転置することができる。
図9(D)に示す工程で作製基板201から分離した被剥離層205と、基板231とを接合層233を用いて貼り合わせ、接合層233を硬化させる(図10(A))。
次に、カッターなどの鋭利な刃物により、剥離の起点を形成する(図10(B)、(C))。
剥離層223が設けられていない側の基板231が刃物等で切断できる場合、基板231、接合層233、及び被剥離層225に切り込みを入れてもよい(図10(B)の矢印P5参照)。これにより、被剥離層225の一部を除去し、剥離の起点を形成できる(図10(C)の点線で囲った領域参照)。
例えば、作製基板221及び基板231が剥離層223と重ならない領域で接合層233によって貼り合わされている場合、作製基板221と基板231の密着性の高さにより、後の剥離工程で剥離が行われない箇所が発生し、歩留まりが低下することがある。したがって、硬化状態の接合層233と剥離層223とが重なる領域に枠状に切り込みを入れ、実線状に剥離の起点を形成することが好ましい。これにより、剥離工程の歩留まりを高めることができる。
そして、形成した剥離の起点から、被剥離層225と作製基板221とを分離する(図10(D))。これにより、被剥離層225を作製基板221から基板231に転置することができる。
また、剥離層223と被剥離層225との界面に水などの液体を浸透させて作製基板221と被剥離層225とを分離してもよい。毛細管現象により液体が剥離層223と被剥離層225の間にしみこむことで、容易に分離することができる。また、剥離時に生じる静電気が、被剥離層225に含まれる機能素子に悪影響を及ぼすこと(半導体素子が静電気により破壊されるなど)を抑制できる。なお、液体を霧状又は蒸気にして吹き付けてもよい。液体としては、純水や有機溶剤などを用いることができ、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液などを用いてもよい。
以上に示した本発明の一態様の剥離方法では、鋭利な刃物等により剥離の起点を形成し、剥離層と被剥離層とを剥離しやすい状態にしてから、剥離を行う。これにより、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。
また、それぞれ被剥離層が形成された一対の作製基板をあらかじめ貼り合わせた後に、剥離をし、作製したい装置を構成する基板を貼り合わせることができる。したがって、被剥離層の貼り合わせの際に、可撓性が低い作製基板どうしを貼り合わせることができ、可撓性基板どうしを貼り合わせた際よりも貼り合わせの位置合わせ精度を向上させることができる。
また、上述した剥離方法を用いて作製できるフレキシブルな発光装置の一例について、以下に説明する。
図11、図12、及び図13に発光素子として有機EL素子を用いたフレキシブルな発光装置の一例を示す。本実施の形態のフレキシブルな発光装置は、例えば、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。曲げる方向は問わない。また、曲げる箇所は1か所であっても2か所以上であってもよく、例えば、発光装置を二つ折りや三つ折りにすることができる。
例えば、本発明の一態様の発光装置は、第1の可撓性基板と、第2の可撓性基板と、該第1の可撓性基板及び該第2の可撓性基板の間の発光素子と、該第1の可撓性基板及び該発光素子の間の第1の絶縁層と、該第2の可撓性基板及び該発光素子の間の第1の接合層と、を有し、該発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有し、該第1の絶縁層の水蒸気透過率は1×10−5g/m・day未満である。
上記発光装置において、該第2の可撓性基板及び該第1の接合層の間の第2の絶縁層を有し、該第2の絶縁層の水蒸気透過率は1×10−5g/m・day未満であることが好ましい。また、上記発光装置において、該第1の接合層を囲う枠状の第2の接合層を有することが好ましい。
なお、本明細書中において、発光装置とは、発光素子を用いた表示装置を含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、もしくはTCP(Tape Carrier 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、又は発光素子に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、発光装置に含まれる場合がある。さらに、照明器具等も、発光装置に含まれる場合がある。
<構成例1>
図11(A1)に発光装置の平面図を示し、図11(B)に、図11(A1)の一点鎖線X3−Y3間の断面図を示す。図11(B)に示す発光装置は塗り分け方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。本実施の形態において、発光装置は、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の発光ユニットで1つの色を表現する構成や、R(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)の4色の発光ユニットで1つの色を表現する構成等が適用できる。色要素としては特に限定はなく、RGBW以外の色を用いてもよく、例えば、イエロー、シアン、マゼンタなどで構成されてもよい。
図11(A1)に示す発光装置は、発光部491、駆動回路部493、FPC(Flexible Printed Circuit)495を有する。発光部491及び駆動回路部493に含まれる有機EL素子やトランジスタは可撓性基板420、可撓性基板428、枠状の接合層404、及び接合層407によって封止されている。図11(B)では、枠状の接合層404の開口部において、導電層457と接続体497が接続している例を示す。
図11(B)に示す発光装置は、可撓性基板420、接着層422、絶縁層424、トランジスタ455、絶縁層463、絶縁層465、絶縁層405、有機EL素子450(第1の電極401、EL層402、及び第2の電極403)、枠状の接合層404、接合層407、可撓性基板428、及び導電層457を有する。可撓性基板428、接合層407、及び第2の電極403は可視光を透過する。
図11(B)に示す発光装置の発光部491では、接着層422及び絶縁層424を介して可撓性基板420上にトランジスタ455及び有機EL素子450が設けられている。有機EL素子450は、絶縁層465上の第1の電極401と、第1の電極401上のEL層402と、EL層402上の第2の電極403とを有する。第1の電極401は、トランジスタ455のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続している。第1の電極401は可視光を反射することが好ましい。第1の電極401の端部は絶縁層405で覆われている。
駆動回路部493は、トランジスタを複数有する。図11(B)では、駆動回路部493が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。
導電層457は、駆動回路部493に外部からの信号(ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC495を設ける例を示している。
工程数の増加を防ぐため、導電層457は、発光部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製することが好ましい。ここでは、導電層457を、トランジスタを構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
絶縁層463は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。また、絶縁層465は、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁層を選択することが好適である。
枠状の接合層404は、接合層407よりもガスバリア性が高い層であることが好ましい。これにより、外部から水分や酸素が発光装置に侵入することを抑制できる。したがって、信頼性の高い発光装置を実現することができる。
構成例1では、接合層407を介して有機EL素子450の発光が発光装置から取り出される。したがって、接合層407は、枠状の接合層404に比べて透光性が高いことが好ましい。また、接合層407は、枠状の接合層404に比べて屈折率が高いことが好ましい。また、接合層407は、枠状の接合層404に比べて硬化時の体積の収縮が小さいことが好ましい。
構成例1として示す発光装置は、上述した剥離方法を用いて歩留まりよく作製することができる。上述した剥離方法において、絶縁層424や各トランジスタを被剥離層として作製基板上に形成することで、絶縁層424やトランジスタを高温で形成することができる。高温をかけて形成した絶縁層424やトランジスタを用いることで、信頼性の高い発光装置を実現できる。なお、被剥離層として、さらに有機EL素子450等を形成してもよい。
<構成例2>
図11(A2)に発光装置の平面図を示し、図11(C)に、図11(A2)の一点鎖線X4−Y4間の断面図を示す。図11(C)に示す発光装置はカラーフィルタ方式を用いたボトムエミッション型の発光装置である。
図11(C)に示す発光装置は、可撓性基板420、接着層422、絶縁層424、トランジスタ454、トランジスタ455、絶縁層463、着色層432、絶縁層465、導電層435、絶縁層467、絶縁層405、有機EL素子450(第1の電極401、EL層402、及び第2の電極403)、接合層407、可撓性基板428、及び導電層457を有する。可撓性基板420、接着層422、絶縁層424、絶縁層463、絶縁層465、絶縁層467、及び第1の電極401は可視光を透過する。
図11(C)に示す発光装置の発光部491では、接着層422及び絶縁層424を介して可撓性基板420上にスイッチング用のトランジスタ454、電流制御用のトランジスタ455、及び有機EL素子450が設けられている。有機EL素子450は、絶縁層467上の第1の電極401と、第1の電極401上のEL層402と、EL層402上の第2の電極403とを有する。第1の電極401は、導電層435を介してトランジスタ455のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続している。第1の電極401の端部は絶縁層405で覆われている。第2の電極403は可視光を反射することが好ましい。また、発光装置は、絶縁層463上に有機EL素子450と重なる着色層432を有する。
駆動回路部493は、トランジスタを複数有する。図11(C)では、駆動回路部493が有するトランジスタのうち、2つのトランジスタを示している。
導電層457は、駆動回路部493に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC495を設ける例を示している。また、ここでは、導電層457を、導電層435と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
絶縁層463は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。また、絶縁層465及び絶縁層467は、トランジスタや配線起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁層を選択することが好適である。
なお、図12(A)に示すように、可撓性基板420と重ねてタッチセンサを設けてもよい。タッチセンサは、導電層441、導電層442、絶縁層443を有している。また、図12(B)に示すように、可撓性基板420とタッチセンサの間に、可撓性基板444を設けてもよい。なお、タッチセンサは、可撓性基板420と可撓性基板444との間に設けてもよい。タッチセンサ用のFPC445を有していてもよい。
構成例2として示す発光装置は、上述した剥離方法を用いて歩留まりよく作製することができる。上述した剥離方法において、絶縁層424や各トランジスタを被剥離層として作製基板上に形成することで、絶縁層424やトランジスタを高温で形成することができる。高温をかけて形成した絶縁層424やトランジスタを用いることで、信頼性の高い発光装置を実現できる。なお、被剥離層として、さらに有機EL素子450等を形成してもよい。
<構成例3>
図13(A1)に発光装置の平面図を示し、図13(B)に、図13(A1)の一点鎖線X5−Y5間の断面図を示す。図13(A1)に示す発光装置はカラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。
図13(B)に示す発光装置は、可撓性基板420、接着層422、絶縁層424、トランジスタ455、絶縁層463、絶縁層465、絶縁層405、スペーサ496、有機EL素子450(第1の電極401、EL層402、及び第2の電極403)、接合層407、オーバーコート453、遮光層431、着色層432、絶縁層226、接着層426、可撓性基板428、及び導電層457を有する。可撓性基板428、接着層426、絶縁層226、接合層407、オーバーコート453、及び第2の電極403は可視光を透過する。
図13(B)に示す発光装置の発光部491では、接着層422及び絶縁層424を介して可撓性基板420上にトランジスタ455及び有機EL素子450が設けられている。有機EL素子450は、絶縁層465上の第1の電極401と、第1の電極401上のEL層402と、EL層402上の第2の電極403とを有する。第1の電極401は、トランジスタ455のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続している。第1の電極401の端部は絶縁層405で覆われている。第1の電極401は可視光を反射することが好ましい。絶縁層405上には、スペーサ496を有する。スペーサ496を設けることで、可撓性基板420と可撓性基板428の間隔を調整することができる。
また、発光装置は、接合層407を介して有機EL素子450と重なる着色層432を有し、接合層407を介して絶縁層405と重なる遮光層431を有する。
駆動回路部493は、トランジスタを複数有する。図13(B)では、駆動回路部493が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。
導電層457は、駆動回路部493に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC495を設ける例を示している。また、ここでは、導電層457を、トランジスタ455を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
図13(B)に示す発光装置では、接続体497が絶縁層226上に位置する。接続体497は、可撓性基板428、接着層426、絶縁層226、接合層407、絶縁層465、及び絶縁層463に設けられた開口を介して導電層457と接続している。また、接続体497はFPC495に接続している。接続体497を介してFPC495と導電層457は電気的に接続する。導電層457と可撓性基板428とが重なる場合には、可撓性基板428を開口する(又は開口部を有する可撓性基板を用いる)ことで、導電層457、接続体497、及びFPC495を電気的に接続させることができる。
絶縁層424は、ガスバリア性が高いことが好ましい。これにより、可撓性基板420側から水分や酸素が発光装置に侵入することを抑制できる。同様に、絶縁層226は、ガスバリア性が高いことが好ましい。これにより、可撓性基板428側から水分や酸素が発光装置に侵入することを抑制できる。
構成例3として示す発光装置は、上述した剥離方法を用いて歩留まりよく作製することができる。上述した剥離方法では、作製基板上に、絶縁層424や各トランジスタ、有機EL素子450等を被剥離層として形成する。そして、別の作製基板上に、被剥離層として、絶縁層226や着色層432、遮光層431等を被剥離層として形成する。この2つの作製基板を貼り合わせた後、被剥離層と作製基板を分離し、被剥離層と可撓性基板を接着層で貼り合わせることで、構成例3として示す発光装置を作製できる。
本発明の一態様の剥離方法では、作製基板上で絶縁層やトランジスタを高温で形成することができる。高温をかけて形成した絶縁層424、絶縁層226及びトランジスタを用いることで、信頼性の高い発光装置を実現できる。有機EL素子450の上下に高温で形成したガスバリア性の高い絶縁層(絶縁層226及び絶縁層424)を配置することができる。これにより、有機EL素子450に水分等の不純物が混入することを抑制できる。
<構成例4>
図13(A2)に発光装置の平面図を示し、図13(C)に、図13(A2)の一点鎖線X6−Y6間の断面図を示す。図13(A2)に示す発光装置はカラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。
図13(C)に示す発光装置は、可撓性基板420、接着層422、絶縁層424、トランジスタ455、絶縁層463、絶縁層465、絶縁層405、有機EL素子450(第1の電極401、EL層402、及び第2の電極403)、枠状の接合層404a、枠状の接合層404b、接合層407、オーバーコート453、遮光層431、着色層432、絶縁層226、接着層426、可撓性基板428、及び導電層457を有する。可撓性基板428、接着層426、絶縁層226、接合層407、オーバーコート453、及び第2の電極403は可視光を透過する。
図13(C)に示す発光装置の発光部491では、接着層422及び絶縁層424を介して可撓性基板420上にトランジスタ455及び有機EL素子450が設けられている。有機EL素子450は、絶縁層465上の第1の電極401と、第1の電極401上のEL層402と、EL層402上の第2の電極403とを有する。第1の電極401は、トランジスタ455のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続している。第1の電極401の端部は絶縁層405で覆われている。第1の電極401は可視光を反射することが好ましい。また、発光装置は、接合層407を介して有機EL素子450と重なる着色層432を有し、接合層407を介して絶縁層405と重なる遮光層431を有する。
駆動回路部493は、トランジスタを複数有する。図13(C)では、駆動回路部493が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。本実施の形態では、駆動回路部493が枠状の接合層404a、bの内側に位置する例を示すが、一方又は両方の外側に位置していてもよい。
導電層457は、駆動回路部493に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC495を設ける例を示している。また、ここでは、導電層457を、トランジスタ455を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。絶縁層226上の接続体497は導電層457と接続している。また、接続体497はFPC495に接続している。接続体497を介してFPC495と導電層457は電気的に接続する。
導電層457が枠状の接合層404aの外側に位置することで、FPC495と接続体497の接続部、及び接続体497と導電層457の接続部において、水分等が侵入しやすい場合でも、有機EL素子450に水分等の不純物が侵入することを抑制でき、好ましい。
図13(C)は、絶縁層465が発光装置の側面に露出していない点で、図13(B)と異なる。絶縁層465の材料としてガスバリア性の低い有機絶縁材料等を用いる場合、絶縁層465が発光装置の側面に露出しないことが好ましい。そして、ガスバリア性の高い枠状の接合層が発光装置の側面に位置することで、発光装置の信頼性を高めることができるため好ましい。なお、絶縁層465の材料等によっては、図13(B)に示すように、発光装置の端部に絶縁層465が露出していてもよい。
枠状の接合層404aや枠状の接合層404bは、それぞれ接合層407よりもガスバリア性が高いことが好ましい。これにより、発光装置の側面から水分や酸素が発光装置に侵入することを抑制できる。したがって、信頼性の高い発光装置を実現することができる。
例えば、接合層407、枠状の接合層404a、及び枠状の接合層404bのうち、水蒸気透過率が最も低い層を枠状の接合層404aとし、枠状の接合層404bに水分を吸着する乾燥剤等を含むことで、枠状の接合層404aで水分の侵入を抑制し、枠状の接合層404aを通過してしまった水分を枠状の接合層404bで吸着することで、接合層407、さらには有機EL素子450に水分が侵入することを特に抑制できる。
構成例4では、接合層407を介して有機EL素子450の発光が発光装置から取り出される。したがって、接合層407は、枠状の接合層404aや枠状の接合層404bに比べて透光性が高いことが好ましい。また、接合層407は、枠状の接合層404aや枠状の接合層404bに比べて屈折率が高いことが好ましい。また、接合層407は、枠状の接合層404aや枠状の接合層404bに比べて硬化時の体積の収縮が小さいことが好ましい。
構成例4として示す発光装置は、上述した剥離方法を用いて歩留まりよく作製することができる。上述した剥離方法では、作製基板上に、絶縁層424や各トランジスタ、有機EL素子450等を被剥離層として形成する。そして、別の作製基板上に、被剥離層として、絶縁層226や着色層432、遮光層431等を被剥離層として形成する。この2つの作製基板を貼り合わせた後、被剥離層と作製基板を分離し、被剥離層と可撓性基板を接着層で貼り合わせることで、構成例4として示す発光装置を作製できる。
上述した剥離方法では、作製基板上で絶縁層やトランジスタを高温で形成することができる。高温をかけて形成した絶縁層424、絶縁層226及びトランジスタを用いることで、信頼性の高い発光装置を実現できる。有機EL素子450の上下に高温で形成したガスバリア性の高い絶縁層(絶縁層226及び絶縁層424)を配置することができる。これにより、有機EL素子450に水分等の不純物が混入することを抑制できる。
以上のように、構成例4では、絶縁層424、絶縁層226、枠状の接合層404a、bによって、発光装置の表面(表示面)、裏面(表示面と対向する面)、及び側面から、水分等の不純物が有機EL素子450に侵入することを抑制できる。したがって、発光装置の信頼性を高めることができる。
なお、ここでは、表示素子として、有機EL素子を用いた場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。
なお、本発明の一態様では、画素に能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を有するアクティブマトリクス方式、又は画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置の構成について、図14および図15を参照しながら説明する。
図14は本発明の一態様の入出力装置の構成を説明する投影図である。
図14(A)は本発明の一態様の入出力装置500の投影図であり、図14(B)は入出力装置500が備える検知ユニット20Uの構成を説明する投影図である。
図15は本発明の一態様の入出力装置500の構成を説明する断面図である。
図15(A)は図14に示す本発明の一態様の入出力装置500のZ1−Z2における断面図である。
なお、入出力装置500はタッチパネルということもできる。
<入出力装置の構成例1.>
本実施の形態で説明する入出力装置500は、可視光を透過する窓部14を具備し且つマトリクス状に配設される複数の検知ユニット20U、行方向(図中に矢印Rで示す)に配置される複数の検知ユニット20Uと電気的に接続する走査線G1、列方向(図中に矢印Cで示す)に配置される複数の検知ユニット20Uと電気的に接続する信号線DLならびに、検知ユニット20U、走査線G1および信号線DLを支持する可撓性の第1の基材16を備える可撓性の入力装置100と、窓部14に重なり且つマトリクス状に配設される複数の画素502および画素502を支持する可撓性の第2の基材510を備える表示部501と、を有する(図14(A)乃至図14(C)参照)。
検知ユニット20Uは、窓部14に重なる検知素子Cおよび検知素子Cと電気的に接続される検知回路19を備える(図14(B)参照)。
検知素子Cは、絶縁層23、絶縁層23を挟持する第1の電極21および第2の電極22を備える(図15(A)参照)。
検知回路19は、選択信号を供給され且つ検知素子Cの容量の変化に基づいて検知信号DATAを供給する。
走査線G1は、選択信号を供給することができ、信号線DLは、検知信号DATAを供給することができ、検知回路19は、複数の窓部14の間隙に重なるように配置される。
また、本実施の形態で説明する入出力装置500は、検知ユニット20Uおよび検知ユニット20Uの窓部14と重なる画素502の間に、着色層を備える。
本実施の形態で説明する入出力装置500は、可視光を透過する窓部14を具備する検知ユニット20Uを複数備える可撓性の入力装置100と、窓部14に重なる画素502を複数備える可撓性の表示部501と、を有し、窓部14と画素502の間に着色層を含んで構成される。
これにより、入出力装置は容量の変化に基づく検知信号およびそれを供給する検知ユニットの位置情報を供給すること、検知ユニットの位置情報と関連付けられた画像情報を表示すること、ならびに曲げることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することができる。
また、入出力装置500は、入力装置100が供給する信号を供給されるFPC1または/および画像情報を含む信号を表示部501に供給するFPC2を備えていてもよい。
また、傷の発生を防いで入出力装置500を保護する保護層17pまたは/および入出力装置500が反射する外光の強度を弱める反射防止層567pを備えていてもよい。
また、入出力装置500は、表示部501の走査線に選択信号を供給する走査線駆動回路503g、信号を供給する配線511およびFPC2と電気的に接続される端子519を有する。
以下に、入出力装置500を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば、複数の窓部14に重なる位置に着色層を備える入力装置100は、入力装置100であるとともにカラーフィルタでもある。
また、例えば入力装置100が表示部501に重ねられた入出力装置500は、入力装置100であるとともに表示部501でもある。
《全体の構成》入出力装置500は、入力装置100と、表示部501と、を備える(図14(A)参照)。
《入力装置100》入力装置100は複数の検知ユニット20Uおよび検知ユニットを支持する可撓性の基材16を備える。例えば、40行15列のマトリクス状に複数の検知ユニット20Uを可撓性の基材16に配設する。
《窓部14、着色層および遮光性の層BM》窓部14は可視光を透過する。
窓部14に重なる位置に所定の色の光を透過する着色層を備える。例えば、青色の光を透過する着色層CFB、緑色の光を透過する着色層CFGまたは赤色の光を透過する着色層CFRを備える(図14(B)参照)。
なお、青色、緑色または/および赤色に加えて、白色の光を透過する着色層または黄色の光を透過する着色層などさまざまな色の光を透過する着色層を備えることができる。
着色層に金属材料、顔料または染料等を用いることができる。
窓部14を囲むように遮光性の層BMを備える。遮光性の層BMは窓部14より光を透過しにくい。
カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光性の層BMに用いることができる。
遮光性の層BMと重なる位置に走査線G1、信号線DL、配線VPI、配線RESおよび配線VRESならびに検知回路19を備える。
なお、着色層および遮光性の層BMを覆う透光性のオーバーコート層を備えることができる。
《検知素子C》検知素子Cは、第1の電極21、第2の電極22および第1の電極21と第2の電極22の間に絶縁層23を有する(図15(A)参照)。
第1の電極21は他の領域から分離されるように、例えば島状に形成される。特に、入出力装置500の使用者に第1の電極21が識別されないように、第1の電極21と同一の工程で作製することができる層を第1の電極21に近接して配置する構成が好ましい。より好ましくは、第1の電極21および第1の電極21に近接して配置する層の間隙に配置する窓部14の数をできるだけ少なくするとよい。特に、当該間隙に窓部14を配置しない構成が好ましい。
第1の電極21と重なるように第2の電極22を備え、第1の電極21と第2の電極22の間に絶縁層23を備える。
例えば、大気中に置かれた検知素子Cの第1の電極21または第2の電極22に、大気と異なる誘電率を有するものが近づくと、検知素子Cの容量が変化する。具体的には、指などのものが検知素子Cに近づくと、検知素子Cの容量が変化する。これにより、近接検知器に用いることができる。
例えば、変形することができる検知素子Cの容量は、変形に伴い変化する。
具体的には、指などのものが検知素子Cに触れることにより、第1の電極21と第2の電極22の間隔が狭くなると、検知素子Cの容量は大きくなる。これにより、接触検知器に用いることができる。
具体的には、検知素子Cを折り曲げることにより、第1の電極21と第2の電極22の間隔が狭くなる。これにより、検知素子Cの容量は大きくなる。これにより、屈曲検知器に用いることができる。
第1の電極21および第2の電極22は、導電性の材料を含む。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを第1の電極21および第2の電極22に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、銀またはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金などを用いることができる。
または、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。
または、グラフェンまたはグラファイトを用いることができる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
または、導電性高分子を用いることができる。
《検知回路19》検知回路19は例えばトランジスタM1乃至トランジスタM3を含む。また、検知回路19は電源電位および信号を供給する配線を含む。例えば、配線VPI、配線CS、走査線G1、配線RES、配線VRESおよび信号線DLなどを含む。なお、検知回路19の具体的な構成は実施の形態5で詳細に説明する。
なお、検知回路19を窓部14と重ならない領域に配置してもよい。例えば、窓部14と重ならない領域に配線を配置することにより、検知ユニット20Uの一方の側から他方の側にあるものを視認し易くできる。
例えば、同一の工程で形成することができるトランジスタをトランジスタM1乃至トランジスタM3に用いることができる。
トランジスタM1は半導体層を有する。例えば、14族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
なお、酸化物半導体を半導体層に適用したトランジスタの構成を、実施の形態5において詳細に説明する。
導電性を有する材料を配線に適用できる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線に用いることができる。具体的には、第1の電極21および第2の電極22に用いることができる材料と同一の材料を適用できる。
アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を走査線G1、信号線DL、配線VPI、配線RESおよび配線VRESに用いることができる。
基材16に形成した膜を加工して、基材16に検知回路19を形成してもよい。
または、他の基材に形成された検知回路19を基材16に転置してもよい。
なお、検知回路の作製方法を、実施の形態5において詳細に説明する。
《基材16》有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を可撓性の基材16に用いることができる。
5μm以上2500μm以下、好ましくは5μm以上680μm以下、より好ましくは5μm以上170μm以下、より好ましくは5μm以上45μm以下、より好ましくは5μm以上45μm以下、より好ましくは8μm以上25μm以下の厚さを有する材料を、基材16に用いることができる。
また、不純物の透過が抑制された材料を基材16に好適に用いることができる。例えば、水蒸気の透過率が10−5g/m・day以下、好ましくは10−6g/m・day以下である材料を好適に用いることができる。
また、第2の基材510と線膨張率がおよそ等しい材料を基材16に好適に用いることができる。例えば、線膨張率が1×10−3/K以下、好ましくは5×10−5/K以下、より好ましくは1×10−5/K以下である材料を好適に用いることができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチックフィルム等の有機材料を、基材16に用いることができる。
例えば、金属板または厚さ10μm以上50μm以下の薄板状のガラス板等の無機材料を、基材16に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料の膜を、樹脂層を用いて樹脂フィルム等に貼り合せて形成された複合材料を、基材16に用いることができる。
例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料を樹脂または樹脂フィルムに分散した複合材料を、基材16に用いることができる。
例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を樹脂層に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス若しくはクリスタルガラス等を用いることができる。
具体的には、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を適用できる。
具体的には、開口部が設けられたSUSまたはアルミニウム等を用いることができる。
具体的には、アクリル、ウレタン、エポキシ、またはシロキサン結合を有する樹脂などの樹脂を用いることができる。
例えば、可撓性を有する基材16bと、不純物の拡散を防ぐバリア膜16aと、基材16bおよびバリア膜16aを貼り合わせる樹脂層16cと、が積層された積層体を基材16に好適に用いることができる(図15(A)参照)。
具体的には、600nmの酸化窒化珪素膜および厚さ200nmの窒化珪素膜が積層された積層材料を含む膜を、バリア膜16aに用いることができる。
具体的には、厚さ600nmの酸化窒化珪素膜、厚さ200nmの窒化珪素膜、厚さ200nmの酸化窒化珪素膜、厚さ140nmの窒化酸化珪素膜および厚さ100nmの酸化窒化珪素膜がこの順に積層された積層材料を含む膜を、バリア膜16aに用いることができる。
ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を基材16bに用いることができる。
例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル、ウレタン、エポキシもしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を樹脂層16cに用いることができる。
《保護基材17、保護層17p》可撓性の保護基材17または/および保護層17pを備えることができる。可撓性の保護基材17または保護層17pは傷の発生を防いで入力装置100を保護する。
例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を保護基材17に用いることができる。
例えば、ハードコート層またはセラミックコート層を保護層17pに用いることができる。具体的には、UV硬化樹脂または酸化アルミニウムを含む層を第2の電極22に重なる位置に形成してもよい。
《表示部501》表示部501は、マトリクス状に配置された複数の画素502を備える(図14(C)参照)。
例えば、画素502は副画素502B、副画素502Gおよび副画素502Rを含み、それぞれの副画素は表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。
なお、画素502の副画素502Bは着色層CFBと重なる位置に配置され、副画素502Gは着色層CFGと重なる位置に配置され、副画素502Rは着色層CFRと重なる位置に配置される。
本実施の形態では、白色の光を射出する有機エレクトロルミネッセンス素子を表示素子に適用する場合について説明するが、表示素子はこれに限られない。
例えば、副画素毎に射出する光の色が異なるように、発光色が異なる有機エレクトロルミネッセンス素子を副画素毎に適用してもよい。
また、表示部において、画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることが出来る。
アクティブマトリクス方式では、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いることが出来る。例えば、MIM(Metal Insulator Metal)、又はTFD(Thin Film Diode)などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることが出来る。
《第2の基材510》可撓性を有する材料を第2の基材510に用いることができる。例えば、基材16に用いることができる材料を第2の基材510に適用することができる。
例えば、可撓性を有する基材510bと、不純物の拡散を防ぐバリア膜510aと、基材510bおよびバリア膜510aを貼り合わせる樹脂層510cと、が積層された積層体を第2の基材510に好適に用いることができる(図15(A)参照)。
《封止材560》封止材560は基材16と第2の基材510を貼り合わせる。封止材560は空気より大きい屈折率を備える。また、封止材560側に光を取り出す場合は、封止材560は光学接合の機能を有する。
画素回路および発光素子(例えば発光素子550R)は第2の基材510と基材16の間にある。
《画素の構成》副画素502Rは発光モジュール580Rを備える。
副画素502Rは、発光素子550Rおよび発光素子550Rに電力を供給することができるトランジスタ502tを含む画素回路を備える。また、発光モジュール580Rは発光素子550Rおよび光学素子(例えば着色層CFR)を備える。
発光素子550Rは、下部電極、上部電極、下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層を有する。
発光モジュール580Rは、光を取り出す方向に着色層CFRを有する。着色層は特定の波長を有する光を透過するものであればよく、例えば赤色、緑色または青色等を呈する光を選択的に透過するものを用いることができる。なお、他の副画素を着色層が設けられていない窓部に重なるように配置して、着色層を透過しないで発光素子の発する光を射出させてもよい。
また、封止材560が光を取り出す側に設けられている場合、封止材560は、発光素子550Rと着色層CFRに接する。
着色層CFRは発光素子550Rと重なる位置にある。これにより、発光素子550Rが発する光の一部は着色層CFRを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール580Rの外部に射出される。
着色層(例えば着色層CFR)を囲むように遮光性の層BMがある。
《画素回路の構成》画素回路に含まれるトランジスタ502tを覆う絶縁膜521を備える。絶縁膜521は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用いることができる。また、不純物の拡散を抑制できる層を含む積層膜を、絶縁膜521に適用することができる。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ502t等の信頼性の低下を抑制できる。
絶縁膜521の上に下部電極が配置され、下部電極の端部に重なるように隔壁528が絶縁膜521の上に配設される。
下部電極は、上部電極との間に発光性の有機化合物を含む層を挟持して発光素子(例えば発光素子550R)を構成する。画素回路は発光素子に電力を供給する。
また、隔壁528上に、基材16と第2の基材510の間隔を制御するスペーサを有する。
《走査線駆動回路の構成》走査線駆動回路503g(1)は、トランジスタ503tおよび容量503cを含む。なお、画素回路のトランジスタと同一の工程で同一基板上に形成することができるトランジスタを駆動回路に用いることができる。
《変換器CONV》検知ユニット20Uが供給する検知信号DATAを変換してFPC1に供給することができるさまざまな回路を、変換器CONVに用いることができる(図14(A)および図15(A)参照)。
例えば、トランジスタM4を変換器CONVに用いることができる。
《他の構成》表示部501は、反射防止層567pを画素に重なる位置に備える。反射防止層567pとして、例えば円偏光板を用いることができる。
表示部501は、信号を供給することができる配線511を備え、端子519が配線511に設けられている。なお、画像信号および同期信号等の信号を供給することができるFPC2が端子519に電気的に接続されている。
なお、FPC2にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
表示部501は、走査線、信号線および電源線等の配線を有する。様々な導電膜を配線に用いることができる。
具体的には、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、イットリウム、ジルコニウム、銀またはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることができる。とくに、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いることができる。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を積層する積層構造を用いることができる。
また、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透光性を有する導電材料を用いてもよい。
<表示部の変形例>様々なトランジスタを表示部501に適用できる。
ボトムゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を図15(A)および図15(B)に図示する。
例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を図15(A)に図示するトランジスタ502tおよびトランジスタ503tに適用することができる。
例えば、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層を、図15(B)に図示するトランジスタ502tおよびトランジスタ503tに適用することができる。
トップゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を、図15(C)に図示する。
例えば、多結晶シリコンまたは単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図15(C)に図示するトランジスタ502tおよびトランジスタ503tに適用することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置の検知ユニットに用いることができる検知回路の構成および駆動方法について、図16を参照しながら説明する。
図16は本発明の一態様の検知回路19および変換器CONVの構成および駆動方法を説明する図である。
図16(A)は本発明の一態様の検知回路19および変換器CONVの構成を説明する回路図であり、図16(B−1)および図16(B−2)は駆動方法を説明するタイミングチャートである。
本発明の一態様の検知回路19は、ゲートが検知素子Cの第1の電極21と電気的に接続され、第1の電極が例えば接地電位を供給することができる配線VPIと電気的に接続される第1のトランジスタM1を備える(図16(A)参照)。
また、ゲートが選択信号を供給することができる走査線G1と電気的に接続され、第1の電極が第1のトランジスタM1の第2の電極と電気的に接続され、第2の電極が例えば検知信号DATAを供給することができる信号線DLと電気的に接続される第2のトランジスタM2を備える構成であってもよい。
また、ゲートがリセット信号を供給することができる配線RESと電気的に接続され、第1の電極が検知素子Cの第1の電極21と電気的に接続され、第2の電極が例えば接地電位を供給することができる配線VRESと電気的に接続される第3のトランジスタM3を備える構成であってもよい。
検知素子Cの容量は、例えば、第1の電極21または第2の電極22にものが近接すること、もしくは第1の電極21および第2の電極22の間隔が変化することにより変化する。これにより、検知器20Bは検知素子Cの容量の変化に基づく検知信号DATAを供給することができる。
また、検知器20Bは、検知素子Cの第2の電極の電位を制御することができる制御信号を供給することができる配線CSを備える。
なお、検知素子Cの第1の電極21、第1のトランジスタM1のゲートおよび第3のトランジスタの第1の電極が電気的に接続される結節部をノードAという。
配線VRESおよび配線VPIは例えば接地電位を供給することができ、配線VPOおよび配線BRは例えば高電源電位を供給することができる。
また、配線RESはリセット信号を供給することができ、走査線G1は選択信号を供給することができ、配線CSは検知素子の第2の電極22の電位を制御する制御信号を供給することができる。
また、信号線DLは検知信号DATAを供給することができ、端子OUTは検知信号DATAに基づいて変換された信号を供給することができる。
なお、検知信号DATAを変換して端子OUTに供給することができるさまざまな回路を、変換器CONVに用いることができる。例えば、変換器CONVを検知回路19と電気的に接続することにより、ソースフォロワ回路またはカレントミラー回路などが構成されるようにしてもよい。
具体的には、トランジスタM4を用いた変換器CONVを用いて、ソースフォロワ回路を構成できる(図16(A)参照)。なお、第1のトランジスタM1乃至第3のトランジスタM3と同一の工程で作製することができるトランジスタをトランジスタM4に用いてもよい。
また、トランジスタM1乃至トランジスタM3は半導体層を有する。例えば、4族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
なお、酸化物半導体を半導体層に適用したトランジスタの構成を、実施の形態5において詳細に説明する。
<検知回路19の駆動方法>検知回路19の駆動方法について説明する。《第1のステップ》第1のステップにおいて、第3のトランジスタを導通状態にした後に非導通状態にするリセット信号をゲートに供給し、検知素子Cの第1の電極の電位を所定の電位にする(図16(B−1)期間T1参照)。
具体的には、リセット信号を配線RESに供給させる。リセット信号が供給された第3のトランジスタは、ノードAの電位を例えば接地電位にする(図16(A)参照)。
《第2のステップ》第2のステップにおいて、第2のトランジスタM2を導通状態にする選択信号をゲートに供給し、第1のトランジスタの第2の電極を信号線DLに電気的に接続する。
具体的には、走査線G1に選択信号を供給させる。選択信号が供給された第2のトランジスタM2は、第1のトランジスタの第2の電極を信号線DLに電気的に接続する(図16(B−1)期間T2参照)。
《第3のステップ》第3のステップにおいて、制御信号を検知素子Cの第2の電極に供給し、制御信号および検知素子Cの容量に基づいて変化する電位を第1のトランジスタM1のゲートに供給する。
具体的には、配線CSに矩形の制御信号を供給させる。矩形の制御信号を第2の電極22に供給された検知素子Cは、検知素子Cの容量に基づいてノードAの電位を上昇する(図16(B−1)期間T2の後半を参照)。
例えば、検知素子Cが大気中に置かれている場合、大気より誘電率の高いものが、検知素子Cの第2の電極22に近接して配置された場合、検知素子Cの容量は見かけ上大きくなる。
これにより、矩形の制御信号がもたらすノードAの電位の変化は、大気より誘電率の高いものが近接して配置されていない場合に比べて小さくなる(図16(B−2)実線参照)。
《第4のステップ》第4のステップにおいて、第1のトランジスタM1のゲートの電位の変化がもたらす信号を信号線DLに供給する。
例えば、第1のトランジスタM1のゲートの電位の変化がもたらす電流の変化を信号線DLに供給する。
変換器CONVは、信号線DLを流れる電流の変化を電圧の変化に変換して供給する。
《第5のステップ》第5のステップにおいて、第2のトランジスタを非導通状態にする選択信号をゲートに供給する。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、外装体としてフィルムを用いて積層型のリチウムイオン二次電池を作製する例を示す。積層型のリチウムイオン二次電池は、実施の形態1の図4に示すバッテリー117に相当する。
まず、可撓性基材からなるシートを用意する。シートは、積層体を用い、金属フィルムの一方の面または両方の面に接着層(ヒートシール層とも呼ぶ)を有するものを用いる。接着層は、ポリプロピレンやポリエチレンなどを含む熱融着性樹脂フィルムを用いる。本実施の形態では、シートとして、アルミニウム箔の表面にナイロン樹脂を有し、アルミニウム箔の裏面に耐酸性ポリプロピレン膜と、ポリプロピレン膜の積層が設けられている金属シートを用いる。このシートをカットして図19に示すフィルム31を用意する。
そして、このフィルム31にエンボス加工を行い、フィルム表面に凹凸を形成し、視認可能な模様を形成してもよい。なお、ここではシートをカットした後、エンボス加工を行う例を示すが、特に順序は限定されず、シートをカットする前にエンボス加工を行い、その後カットしてもよい。また、シートを折り曲げて熱圧着を行った後にカットしてもよい。
なお、エンボス加工とは、プレス加工の一種であり、表面に凹凸のあるエンボスロールをフィルムに圧接させ、エンボスロールの凹凸に対応する凹凸をフィルム表面に形成する処理のことを指している。エンボスロールは、表面に模様を彫刻したロールである。また、エンボスロールを用いることに限定されず、エンボスプレートを用いてもよい。また、エンボス加工に限定されず、フィルムの一部に浮き彫り(レリーフ)を形成すればよい。
本実施の形態では、フィルム31の両面に凹凸を設けて模様を形成し、フィルム31を中央で折り曲げて、四隅のうち、曲げる箇所を挟む2つの端部を重ね、3辺を接着層で封止する構造とする。
次いで、フィルム31を折り曲げ、図19(A)に示す状態とする。
また、図19(B)に示すように二次電池を構成する正極集電体32、セパレータ33、負極集電体34を積層したものを用意する。また、正極集電体32や負極集電体34などの集電体としては、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、及びこれらの合金など、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。また、集電体は、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。集電体は、厚みが10μm以上30μm以下のものを用いるとよい。なお、ここでは説明を簡略にするため、正極集電体32、セパレータ33、負極集電体34の積層の組み合わせを1つにして外装体に収納する例を示したが、二次電池の容量を大きくするために組み合わせを複数重ねて外装体に収納する。二次電池内において、セパレータ33は、折り曲げで使用してもよいし、袋状として使用してもよい。
そして図19(C)に示す封止層35を有するリード電極36を2つ用意する。リード電極36はリード端子とも呼ばれ、二次電池の正極または負極を外装フィルムの外側へ引き出すために設けられる。
そして、一つのリード電極と、正極集電体32の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接続する。そしてもう一つのリード電極と、負極集電体34の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接続する。
そして、電解液を入れるための一辺を残すため、フィルム31の2辺に対して熱圧着を行って封止する。熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層35も溶けてリード電極とフィルム31との間を固定される。そして、減圧雰囲気下、或いは不活性雰囲気下で所望の量の電解液をフィルム31が袋状となった内側に滴下する。そして、最後に、熱圧着をせずに残していたフィルムの周縁に対して熱圧着を行って封止する。
こうして図19(D)に示す二次電池40を作製することができる。
得られた二次電池40は、外装体となるフィルム31の表面に凹凸を有する模様を有している。また、図19(D)中の点線と端面の領域は熱圧着領域37であり、その部分にも表面に凹凸を有する模様を有する。中央部に比べると熱圧着領域37の凹凸は小さいが、二次電池を曲げた時に加わる応力を緩和することができる。応力によって生じるひずみを緩和する構造とすることで、二次電池を曲げたり変形させたりするときに(外装体などが)破損することなく、長期信頼性を確保することができる。
また、図19(D)中の鎖線A−Bで切断した断面の一例を図19(E)に示す。
図19(E)に示すように、フィルム31の凹凸は、正極集電体32と重なる領域と、熱圧着領域37で異なる。なお、図19(E)に示すように、正極集電体32、正極活物質層38、セパレータ33、負極活物質層39、負極集電体34の順で積層されたものが、折り曲げたフィルム31に挟まれ、さらに端部において接着層41で封止されており、その他の空間には電解液42を有している。
正極活物質層38に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物質として、例えばLiFeO、LiCoO、LiNiO、LiMn、V、Cr、MnO等の化合物を用いる。
または、複合材料(一般式LiMPO(Mは、Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)の一以上))を用いることができる。一般式LiMPOの代表例としては、LiFePO、LiNiPO、LiCoPO、LiMnPO、LiFeNiPO、LiFeCoPO、LiFeMnPO、LiNiCoPO、LiNiMnPO(a+bは1以下、0<a<1、0<b<1)、LiFeNiCoPO、LiFeNiMnPO、LiNiCoMnPO(c+d+eは1以下、0<c<1、0<d<1、0<e<1)、LiFeNiCoMnPO(f+g+h+iは1以下、0<f<1、0<g<1、0<h<1、0<i<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。
または、一般式Li(2−j)MSiO(Mは、Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)の一以上、0≦j≦2)等の複合材料を用いることができる。一般式Li(2−j)MSiOの代表例としては、Li(2−j)FeSiO、Li(2−j)NiSiO、Li(2−j)CoSiO、Li(2−j)MnSiO、Li(2−j)FeNiSiO、Li(2−j)FeCoSiO、Li(2−j)FeMnSiO、Li(2−j)NiCoSiO、Li(2−j)NiMnSiO(k+lは1以下、0<k<1、0<l<1)、Li(2−j)FeNiCoSiO、Li(2−j)FeNiMnSiO、Li(2−j)NiCoMnSiO(m+n+qは1以下、0<m<1、0<n<1、0<q<1)、Li(2−j)FeNiCoMnSiO(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。
また、正極活物質として、A(XO(A=Li、Na、Mg、M=Fe、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、Fe(MnO、Fe(SO、LiFe(PO等がある。また、正極活物質として、LiMPOF、LiMP、LiMO(M=Fe、Mn)の一般式で表される化合物、NaFeF、FeF等のペロブスカイト型フッ化物、TiS、MoS等の金属カルコゲナイド(硫化物、セレン化物、テルル化物)、LiMVO等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系(V、V13、LiV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。
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、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)を用いてもよい。
セパレータ33としては、セルロース(紙)、または空孔が設けられたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、セラミック等の絶縁体を用いることができる。
電解液42は、電解質として、キャリアイオンを有する材料を用いる。電解質の代表例としては、LiPF、LiClO、LiAsF、LiBF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON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。
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、電解質として、上記リチウム塩において、リチウムの代わりに、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)を用いてもよい。
また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンが移送可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある。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。なお、イオン液体は、流動状態にある塩であり、イオン移動度(伝導度)が高い。また、イオン液体は、カチオンとアニオンとを含む。イオン液体としては、エチルメチルイミダゾリウム(EMI)カチオンを含むイオン液体、またはN−メチル−N−プロピルピペリジニウム(PP13)カチオンを含むイオン液体などがある。
また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、PEO(ポリエチレンオキシド)系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができる。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、電池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。
また、負極活物質層39の負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料を用いることができ、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。
リチウム金属は、酸化還元電位が低く(標準水素電極に対して−3.045V)、重量及び体積当たりの比容量が大きい(それぞれ3860mAh/g、2062mAh/cm)ため、好ましい。
炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、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。
黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、コークス系人造黒鉛、ピッ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。
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき(リチウム−黒鉛層間化合物の生成時)にリチウム金属と同程度に卑な電位を示す(0.1〜0.3V 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。
負極活物質として、リチウムとの合金化・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も用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、材料としては、例えば、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、In、Ga等のうち少なくとも一つを含む材料がある。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。このような元素を用いた材料としては、例えば、MgSi、MgGe、MgSn、SnS、VSn、FeSn、CoSn、NiSn、CuSn、AgSn、AgSb、NiMnSb、CeSb、LaSn、LaCoSn、CoSb、InSb、SbSn等がある。
また、負極活物質として、SiO、SnO、SnO、酸化チタン(TiO等)、リチウムチタン酸化物(LiTi12等)、リチウム−黒鉛層間化合物、(Li等)、酸化ニオブ(Nb等)、酸化タングステン(WO等)、酸化モリブデン(MoO等)等の酸化物を用いることができる。
また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、LiN型構造をもつLi3−xN(M=Co、Ni、Cu)を用いることができる。例えば、Li2.6Co0.4は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm)を示し好ましい。
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないV、Cr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。
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Fe、CuO、CuO、RuO、Cr等の酸化物、CoS0.89、NiS、CuS等の硫化物、Zn、CuN、Ge等の窒化物、NiP、FeP、CoP等のリン化物、FeF、BiF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。
また、負極活物質層39には、上述した負極活物質の他、活物質の密着性を高めるための結着剤(バインダ)、負極活物質層39の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
二次電池の構成は、例えば、セパレータ33の厚さは約25μm、正極集電体32は約20μm以上約40μm以下、正極活物質層38は約100μm、負極活物質層39は約100μm、負極集電体34は約20μm以上約40μm以下である。フィルム31の厚さは、0.113mmである。なお、図19(E)では接着層41が部分的にしか図示していないが、フィルムにはポリプロピレンからなる層がフィルム31表面に設けられ、熱圧着した部分のみが接着層41となる。
また、図19(E)では、フィルム31の下側を固定して圧着している例を示している。この場合には上側が大きく曲げられ、段差が形成されるため、折り曲げたフィルム31の間に上記積層の組み合わせを複数、例えば8つ以上設ける場合には、その段差が大きくなり、上側のフィルム31に応力がかかりすぎる恐れがある。また、そのため、上側のフィルムの端面と、下側のフィルムの端面の位置ずれが大きくなる恐れもある。その場合、端面に位置ずれがないように、下側のフィルムにも段差を設け、熱圧着領域37が二次電池の厚さ方向における中央となるように圧着し、応力を均等化する構成としてもよい。
ここで図19(F)を用いて二次電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる。なお、リチウムを用いた二次電池では、充電と放電でアノード(陽極)とカソード(陰極)が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書においては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「+極(プラス極)」と呼び、負極は「負極」または「−極(マイナス極)」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノード(陽極)やカソード(陰極)という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード(陽極)やカソード(陰極)という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード(陽極)やカソード(陰極)という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極(プラス極)と負極(マイナス極)のどちらに対応するものかも併記することとする。
図19(F)に示す2つの端子には充電器が接続され、二次電池40が充電される。二次電池40の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図19(F)では、二次電池40の外部の端子から、正極集電体32の方へ流れ、二次電池40の中において、正極集電体32から負極集電体34の方へ流れ、負極集電体34から二次電池40の外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。
なお、本実施の形態では、リチウムイオン二次電池に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。様々な二次電池、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、などに適用することも可能である。または、様々な蓄電装置に適用することが可能であり、例えば、一次電池、コンデンサ、リチウムイオンキャパシタなどに適用することも可能である。
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態1と一部異なる例を図25に示す。
図25(A)に示すように、3つのバッテリーのサイズと配置を異ならせる例を示す。
図25(A)は平面図であり、表示部816と、各バッテリーの位置関係の一例を示している。
バッテリー812とバッテリー817の間に図25(A)中点線で示した、表示部の曲がる箇所816eが位置する。また、バッテリー817とバッテリー853の間に図25(A)中点線で示した、表示部の曲がる箇所816d及びヒンジ813が位置する。表示部816の表示領域のサイズは約9.2インチである。
本実施の形態においては、バッテリー817とバッテリー853の間隔が、バッテリー812とバッテリー817間隔よりも広い構成としている。また、バッテリー817は、他のバッテリーよりも面積が小さい。また、バッテリー817とバッテリー853は、表示部816と接着剤などで固定されており、表示部816の一部を支持する役目も果たしている。その結果、バッテリー812とバッテリー817が表示部816と固定されているため、電子機器を折り曲げた際に、スムーズに表示部の曲がる箇所816eで屈曲させることができる。また、バッテリー853とバッテリー817が表示部816と固定されているため、電子機器を折り曲げた際に、スムーズに表示部の曲がる箇所816dで屈曲させることができる。
実施の形態1とは表示部の構成も異なり、本実施の形態は、表示部の両端には常に曲げられたサイドロール部を有していない。表示部の曲がる箇所816dで屈曲させて小型化させた時に、表示部の曲がる箇所816dの周辺がサイドロール部となる。
また、屈曲させて小型化させた時に固定するため、筐体の複数箇所に磁石を設置させている。
図25(B)には、図25(A)の断面を示しており、電子機器の展開時において、各部位の位置関係を示している。
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器が有する表示パネルに適用可能なタッチパネルの駆動方法の例について、図面を参照して説明する。
[センサの検知方法の例]
図26(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図26(A)では、パルス電圧出力回路601、電流検出回路602を示している。なお図26(A)では、パルス電圧が与えられる電極621、電流の変化を検知する電極622をそれぞれ、X1−X6、Y1−Y6のそれぞれ6本の配線として示している。また図26(A)は、電極621および電極622が重畳することで形成される容量603を図示している。なお、電極621と電極622とはその機能を互いに置き換えてもよい。
パルス電圧出力回路601は、X1−X6の配線に順にパルスを印加するための回路である。X1−X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量603を形成する電極621および電極622は電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量603の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。
電流検出回路602は、容量603での相互容量の変化による、Y1〜Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1−Y6の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。
次いで図26(B)には、図26(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートを示す。図26(B)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図26(B)では、被検知体を検出しない場合(非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なおY1−Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。
X1−X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1−Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1−X6の配線の電圧の変化に応じてY1−Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する(図26(B)の矢印部)。
このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。
また、図26(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量603のみを設けるパッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブ型のタッチセンサとしてもよい。図27にアクティブ型のタッチセンサに含まれる一つのセンサ回路の例を示している。
センサ回路は容量603と、トランジスタ611と、トランジスタ612と、トランジスタ613とを有する。トランジスタ613はゲートに信号G2が与えられ、ソース又はドレインの一方に電圧VRESが与えられ、他方が容量603の一方の電極およびトランジスタ611のゲートと電気的に接続する。トランジスタ611はソース又はドレインの一方がトランジスタ612のソース又はドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧VSSが与えられる。トランジスタ612はゲートに信号G2が与えられ、ソース又はドレインの他方が配線MLと電気的に接続する。容量603の他方の電極には電圧VSSが与えられる。
続いて、センサ回路の動作について説明する。まず信号G2としてトランジスタ613をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ611のゲートが接続されるノードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次いで信号G2としてトランジスタ613をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が保持される。
続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量603の相互容量が変化することに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。
読み出し動作は、信号G1にトランジスタ612をオン状態とする電位を与える。ノードnの電位に応じてトランジスタ611に流れる電流、すなわち配線MLに流れる電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することができる。
トランジスタ611、トランジスタ612、トランジスタ613としては、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることが好ましい。特にトランジスタ613にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードnの電位を長期間に亘って保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(リフレッシュ動作)の頻度を減らすことができる。
[表示装置の駆動方法例]
図28(A)は、一例として表示装置の構成を示すブロック図である。図28(A)ではゲート駆動回路GD、ソース駆動回路SD、画素pixを示している。なお図28(A)では、ゲート駆動回路GDに電気的に接続されるゲート線x_1〜x_m(mは自然数)、ソース駆動回路SDに電気的に接続されるソース線y_1〜y_n(nは自然数)に対応して、画素pixではそれぞれに(1,1)〜(n,m)の符号を付している。
次いで図28(B)には、図28(A)で示す表示装置におけるゲート線およびソース線に与える信号のタイミングチャート図である。図28(B)では、1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換える場合と、データ信号を書き換えない場合と、に分けて示している。なお図28(B)では、帰線期間等の期間を考慮していない。
1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換える場合、x_1〜x_mのゲート線には、順に走査信号が与えられる。走査信号がHレベルの期間である水平走査期間1Hでは、各列のソース線y_1〜y_nにデータ信号Dが与えられる。
1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換えない場合、ゲート線x_1〜x_mに与える走査信号を停止する。また水平走査期間1Hでは、各列のソース線y_1〜y_nに与えるデータ信号を停止する。
1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換えない駆動方法は特に、画素が有するトランジスタとしてチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を適用する場合に特に有効である。酸化物半導体が適用されたトランジスタはシリコン等の半導体が適用されたトランジスタに比べて極めてオフ電流を小さくすることが可能である。そのため、1フレーム期間ごとにデータ信号の書き換えを行わずに前の期間に書き込んだデータを保持させることができ、例えば1秒以上、好ましくは5秒以上に亘って画素の階調を保持することもできる。
[表示装置とタッチセンサの駆動方法の例]
図29(A)〜(D)は、一例として図26(A)、(B)で説明したタッチセンサと、図28(A)、(B)で説明した表示装置とを1sec.(1秒間)駆動する場合に、連続するフレーム期間の動作について説明する図である。なお図29(A)では、表示装置の1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)、タッチセンサの1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)とした場合について示している。
本実施の形態におけるタッチパネルは、表示装置とタッチセンサの動作は互いに独立しており、表示期間と平行してタッチ検知期間とすることができる。そのため図29(A)に示すように、表示装置およびタッチセンサの1フレーム期間を共に16.7ms(フレーム周波数:60Hz)と設定することができる。タッチセンサと表示装置のフレーム周波数を異ならせてもよい。例えば図29(B)に示すように、表示装置の1フレーム期間を8.3ms(フレーム周波数:120Hz)と設定し、タッチセンサの1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)とすることもできる。また、図示しないが、表示装置のフレーム周波数を33.3ms(フレーム周波数:30Hz)としてもよい。
また表示装置のフレーム周波数を切り替え可能な構成とし、動画像の表示の際にはフレーム周波数を大きく(例えば60Hz以上または120Hz以上)し、静止画像の表示の際にはフレーム周波数を小さく(例えば60Hz以下、30Hz以下、または1Hz以下)することで、表示装置の消費電力を抑えることができる。またタッチセンサのフレーム周波数を切り替え可能な構成とし、待機時と、タッチを感知した時とでフレーム周波数を異ならせてもよい。
また本実施の形態におけるタッチパネルは、表示装置におけるデータ信号の書き換えを行わずに、前の期間に書き換えたデータを保持することで、1フレーム期間を16.7msよりも長い期間とすることができる。そのため、図29(C)に示すように、表示装置の1フレーム期間を1sec.(フレーム周波数:1Hz)と設定し、タッチセンサの1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)とすることもできる。
また、本実施の形態におけるタッチパネルは、図29(C)に示す駆動を行う場合、継続してタッチセンサの駆動を行うことができる。そのため、図29(D)に示すようにタッチセンサにおける被検知体の近接または接触を検知したタイミングで、表示装置のデータ信号を書き換えることもできる。
ここで、タッチセンサのセンシング期間に表示装置のデータ信号の書き換え動作を行うと、表示装置を駆動させるときのノイズがタッチセンサに伝わることで、タッチセンサの感度を低下させてしまう恐れがある。したがって特に、表示装置のデータ信号の書き換え期間と、タッチセンサのセンシング期間とをずらすように駆動することが好ましい。
図30(A)では、表示装置のデータ信号の書き換えと、タッチセンサのセンシングとを交互に行う例を示している。また、図30(B)では、表示装置のデータ信号の書き換え動作を2回行うごとに、タッチセンサのセンシングを1回行う例を示している。なお、これに限られず3回以上の書き換え動作を行うごとにタッチセンサのセンシングを1回行う構成としてもよい。
また、表示装置の画素に適用されるトランジスタが、チャネルが形成される半導体に酸化物半導体を用いる場合、オフ電流を極めて低減することが可能なため、データ信号の書き換えの頻度を十分に低減することができる。具体的には、データ信号の書き換えを行った後、次にデータ信号を書き換えるまでの間に、十分に長い休止期間を設けることが可能となる。休止期間は、例えば0.5秒以上、1秒以上、または5秒以上とすることができる。休止期間の上限は、トランジスタに接続される容量や表示素子等のリーク電流によって制限されるが、例えば1分以下、10分以下、1時間以下、または1日以下程度とすることができる。
図30(C)では、5秒間に1度の頻度で表示装置のデータ信号の書き換えを行う例を示している。図30(C)では表示装置はデータ信号を書き換えたのち、次のデータ信号の書き換え動作までの期間は動作を停止する休止期間が設けられている。休止期間では、タッチセンサがフレーム周波数iHz(iは表示装置のフレーム周波数以上、ここでは0.2Hz以上)で駆動することができる。また図30(C)に示すように、タッチセンサのセンシングを休止期間に行い、表示装置のデータ信号の書き換え期間には行わないようにすると、タッチセンサの感度を向上させることができ好ましい。また、図30(D)に示すように、表示装置のデータ信号の書き換えとタッチセンサのセンシングを同時に行うと、駆動のための信号を簡略化することができる。
また、表示装置のデータ信号の書き換え動作を行わない休止期間では、駆動回路への信号のみの供給を停止してもよいし、これに加えて電源電位の供給も停止することで、より消費電力を低減することができる。
本実施の形態に示すタッチパネルは、例えば可撓性を有する2つの基板に表示装置とタッチセンサが挟持された構成とし、表示装置とタッチセンサの距離を極めて近づけることができる。このとき、表示装置の駆動時のノイズがタッチセンサに伝搬しやすくなり、タッチセンサの感度が低下してしまう恐れがあるが、本実施の形態で例示した駆動方法を適用することで、薄型化と高い検出感度を両立したタッチパネルを実現できる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器が有する表示パネルに適用可能なタッチパネルの構成と、駆動方法の一例について、図面を参照して説明する。
[タッチパネルの構成]
図31は、以下で例示するタッチパネルの構成例を示すブロック図である。図31に示すように、タッチパネル90は表示装置900、制御回路910、カウンタ回路920、タッチセンサ950を有する。
タッチパネル90には、デジタルデータである画像信号(Video)、および表示装置900の画面の書き換えを制御するための同期信号(SYNC)が入力される。同期信号としては、例えば水平同期信号(Hsync)、垂直同期信号(Vsync)、および基準クロック信号(CLK)等がある。
表示装置900は、表示部901、ゲートドライバ902、およびソースドライバ903を有する。表示部901は、複数の画素PIXを有する。同じ行の画素PIXは、共通のゲート線L_Xによりゲートドライバ902に接続され、同じ列の画素PIXは共通のソース線L_Yによりソースドライバ903に接続されている。
表示装置900には、ハイレベル電圧(VH)、ローレベル電圧(VL)、並びに電源電圧として高電源電圧(VDD)および低電源電圧(VSS)が供給される。ハイレベル電圧(以下、VHと呼ぶ。)は、配線L_Hを介して、表示部901の各画素PIXに供給される。また、ローレベル電圧(以下、VLと呼ぶ。)は、配線L_Lを介して、表示部901の各画素PIXに供給される。
ソースドライバ903は、入力された画像信号を処理し、データ信号を生成し、ソース線L_Yにデータ信号を出力する。ゲートドライバ902は、データ信号が書き込まれる画素PIXを選択する走査信号をゲート線L_Xに出力する。
画素PIXは、走査信号により、ソース線L_Yとの電気的接続が制御されるスイッチング素子を有する。スイッチング素子がオンとなると、ソース線L_Yから画素PIXにデータ信号が書き込まれる。
制御回路910は、タッチパネル90全体を制御する回路であり、タッチパネル90を構成する回路の制御信号を生成する回路を備える。
制御回路910は、同期信号(SYNC)から、ゲートドライバ902およびソースドライバ903の制御信号を生成する制御信号生成回路を有する。ゲートドライバ902の制御信号として、スタートパルス(GSP)、クロック信号(GCLK)等があり、ソースドライバ903の制御信号として、スタートパルス(SSP)、クロック信号(SCLK)等がある。例えば、制御回路910は、クロック信号(GCLK、SCLK)として、周期が同じで位相がシフトされた複数のクロック信号を生成する。
また、制御回路910は、タッチパネル90外部から入力される画像信号(Video)のソースドライバ903への出力を制御する。
また、制御回路910は、タッチセンサ950から入力されるセンサ信号(S_touch)が入力され、該センサ信号に応じた画像信号への補正を行う。画像処理の補正は、センサ信号に応じて異なるが、タッチに応じた画像処理を施すことになる。
ソースドライバ903は、デジタル/アナログ変換回路904(以下、D−A変換回路904と呼ぶ。)を有する。D−A変換回路は、画像信号をアナログ変換し、データ信号を生成する。
なお、タッチパネル90に入力される画像信号がアナログ信号である場合は、制御回路910でデジタル信号に変換し、表示装置900へ出力する。
画像信号は、フレーム毎の画像データでなる。制御回路910は、画像データを画像処理し、その処理で得られた情報を元に、ソースドライバ903への画像信号の出力を制御する機能を有する。そのため、制御回路910は、画像データを画像処理して、フレーム毎の画像データから動きを検出する動き検出部911を備える。またセンサ信号が入力される場合は、センサ信号に従って画像データを元にした画像信号の補正を行うことになる。
動き検出部911において、動きがあると判定されると、制御回路910はソースドライバ903への画像信号の出力を継続する。逆に、動きが無いと判定されると、制御回路910はソースドライバ903への画像信号の出力を停止する。また再度、動きが有ると判定すると画像信号の出力を再開する。
制御回路910は、動き検出部911の判定によって、動きのある画像の表示(動画表示)を行うための第1のモードと、動きのない画像の表示(静止画表示)を行うための第2のモードを切り替えて、表示部901の表示を制御することができる。第1のモードは、例えば垂直同期信号(Vsync)が60Hzとすると、フレーム周波数を60Hz以上とするモードである。また第2のモードは、例えば垂直同期信号(Vsync)が60Hzとすると、フレーム周波数を60Hz未満とするモードである。
第2のモードにおいて、設定するフレーム周波数は、画素の電圧保持特性に応じて予め設定することが好ましい。例えば、動き検出部911において一定期間動きが無いと判定され、ソースドライバ903への画像信号の出力を停止する場合、画素PIXに書き込んだ画像信号の階調に対応する電圧が低下することになる。そのため、同一画像の画像信号の階調に対応する電圧を、フレーム周波数の周期毎に書き込む(リフレッシュするともいう)を行うことが望ましい。このリフレッシュするタイミング(リフレッシュレートともいう)は、例えばカウンタ回路920において垂直同期信号(Vsync)のHレベルをカウントして得られる)をもとに、一定期間毎に行う構成とすればよい。
カウンタ回路920でリフレッシュレートを1秒間に1回の頻度とする場合、垂直同期信号(Vsync)の周波数が60Hzであるとすると、垂直同期信号(Vsync)のHレベルを60回カウントして得られるカウント信号(Count)をもとに、リフレッシュを行えばよい。リフレッシュレートを5秒間に1回の頻度とする場合、垂直同期信号(Vsync)の周波数が60Hzであるとすると、垂直同期信号(Vsync)のHレベルを300回カウントして得られるカウント信号(Count)をもとに、リフレッシュを行えばよい。またカウンタ回路920は、タッチセンサ950から入力されるセンサ信号が入力される場合、該センサ信号に応じて強制的に第2のモードから第1のモードに切り換える構成としてもよい。
なお、動き検出部911で行う動き検出のための画像処理としては、特段の制約は無い。例えば、動き検出方法としては、例えば、連続する2つフレーム間の画像データから差分データを得る方法がある。得られた差分データから動きの有無を判断することができる。また、動きベクトルを検出する方法等もある。
タッチセンサ950は、上記実施の形態で説明した動作及び構造を適用することができる。
本実施の形態における表示装置の動作と、タッチセンサ950の動作は互いに独立して行うことができるため、表示期間と平行してタッチ感知期間と設けることができる。そのため、制御回路910で第1のモード又は第2のモードを切り換える構成であっても、タッチセンサの動作を独立して制御可能である。また、表示装置900とタッチセンサ950の動作を同期させ、表示装置900のデータ信号の書き換え動作とタッチセンサ950のセンシング動作を異なる期間に行うことでセンシングの感度を高めることができる。
[画素の構成例]
図32(A)は、画素PIXの構成例を示す回路図である。画素PIXはトランジスタTR1、トランジスタTR2、発光素子EL、容量素子Capを有する。
トランジスタTR1はソース線L_YとトランジスタTR1のゲートとの電気的な接続を制御するスイッチング素子として機能し、そのゲートに入力される走査信号によりオン、オフが制御される。トランジスタTR2は、発光素子ELに流す電流を制御するためのスイッチング素子として機能する。
なお、トランジスタTR1、トランジスタTR2には、チャネルが形成される半導体に酸化物半導体を適用することが好ましい。
発光素子ELは、2つの電極間に発光性の有機化合物を含むEL層を挟持する。これら2つの電極間に流れる電流により、発光素子から発する発光の輝度が変化する。発光素子の一方の電極は配線L_Lからローレベル電圧が与えられ、他方の電極にはトランジスタTR2を介して配線L_Hからハイレベル電圧が与えられる。
容量素子Capは、トランジスタTR2のゲートの電位を保持する機能を有する。
図32(B)は、液晶素子を備える画素PIXの例である。画素PIXは、トランジスタTR、液晶素子LC、容量素子Capを有する。
トランジスタTRは、液晶素子LCとソース線L_Yとの電気的接続を制御するスイッチング素子であり、そのゲートから入力される走査信号によりオン、オフが制御される。
なお、トランジスタTRには、チャネルが形成される半導体に酸化物半導体を適用することが好ましい。
液晶素子LCは、2つの電極と液晶を有する。液晶は、これら2つの電極間の電界の作用により配向が変化する。液晶素子LCの2つの電極のうち、トランジスタTRを介してソース線L_Yに接続されている電極が画素電極に相当し、Vcomが印加される電極がコモン線L_comに相当する。
容量素子Capは、液晶素子LCと並列に接続される。この場合、容量素子の一方の電極はトランジスタTRのソース又はドレインに接続される電極に相当し、容量素子の他方の電極は容量線電圧が印加される容量線L_capに相当する。
なお、ここでは、表示素子として、液晶素子LCや、発光素子ELを用いた場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。
例えば、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、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良い。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(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction 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。
例えば、本明細書等において、画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることができる。
アクティブマトリクス方式では、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いることができる。例えば、MIM(Metal Insulator Metal)、又はTFD(Thin Film Diode)などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることができる。
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることができる。
[タッチパネルの駆動方法例]
以下、図33も示すタイミングチャートを用いて、動画表示を行う第1のモードと、静止画表示を行う第2のモードによる表示を行うタッチパネル90の動作を説明する。図33には、垂直同期信号(Vsync)、およびソースドライバ903からソース線L_Yに出力されるデータ信号(Vdata)の信号波形を示す。
図33には一例として、動画表示、次いで静止画表示、そして再度動画表示を行う場合のタッチパネル90のタイミングチャートである。ここでは、始めのkフレーム目までの画像データには動きがあるとする。次いで(k+1)フレーム目から(k+3)フレーム目まで画像データには動きが無いとする。次いで(k+4)フレーム目以降の画像データには動きがあるとする。なお、kは2以上の整数である。
最初の動画表示期間では、動き検出部911において、各フレームの画像データに動きがあると判定される。従ってタッチパネル90は、第1のモードで動作する。制御回路910では、フレーム周波数を垂直同期信号の周波数以上、ここではフレーム周波数fとして、画像信号(Video)をソースドライバ903に出力する。そしてソースドライバ903は、データ信号(Vdata)のソース線L_Yへの出力を連続的に行うものとする。なお動画表示期間での1フレーム期間の長さは、1/f(秒)で表される。
次いで静止画表示期間では、動き検出部911において、動き検出のための画像処理を行い、第k+1フレーム目の画像データに動きが無いと判定する。従ってタッチパネル90は、第2のモードで動作する。制御回路910では、フレーム周波数を垂直同期信号の周波数未満、ここではフレーム周波数fとして、ソースドライバ903に出力する。そしてソースドライバ903は、データ信号(Vdata)のソース線L_Yへの出力を間欠的に行うものとする。なお静止画表示期間での1フレーム期間の長さは、1/f(秒)で表される。
ソースドライバ903がデータ信号(Vdata)の出力を間欠的に行うことができるため、ゲートドライバ902およびソースドライバ903への制御信号(スタートパルス信号、クロック信号等)の供給も併せて間欠的に行えばよく、定期的にゲートドライバ902およびソースドライバ903を停止することができる。
第2のモードにおける間欠的なソース線L_Yへのデータ信号(Vdata)の出力について、具体的に説明する。一例としては、図33に示すように、第(k+1)フレーム目になると、制御回路910は、ゲートドライバ902およびソースドライバ903へ制御信号を出力し、フレーム周波数をfとしてソースドライバ903へ画像信号Videoを出力する。ソースドライバ903は、前の期間に書き込んだデータ信号(Vdata)、すなわち第kフレーム目においてソース線L_Yに出力されたデータ信号(Vdata)をソース線L_Yに出力する。このようにして静止画表示期間では、前の期間に書き込んだデータ信号(Vdata)が、期間1/f(秒)毎に、ソース線L_Yに繰り返し書き込まれる。そのため、同一画像の画像信号の階調に対応する電圧をリフレッシュすることができる。定期的にリフレッシュをすることで、電圧が低下して起こる階調のずれに起因するちらつき(フリッカー)を低減でき、表示品位の向上したタッチパネルとすることができる。
そして制御回路910では、動き検出部911で、画像データに動きがあるとの判定結果、又はセンサ信号の入力が得られるまで、第2のモードで動作する。
そして、動き検出部911において、第(k+4)フレーム目以降の画像データに動きがあると判定すると、タッチパネル90は再び第1のモードで動作する。制御回路910では、フレーム周波数を垂直同期信号の周波数以上、ここではフレーム周波数fとして、画像信号(Video)をソースドライバ903に出力する。そしてソースドライバ903は、データ信号(Vdata)のソース線L_Yへの出力を連続的に行うものとする。
本実施の形態に示すタッチパネルは、例えば可撓性を有する2つの基板に表示装置とタッチセンサが挟持された構成とし、表示装置とタッチセンサの距離を極めて近づけることができる。このとき、表示装置の駆動時のノイズがタッチセンサに伝搬しやすくなり、タッチセンサの感度が低下してしまう恐れがあるが、本実施の形態で例示した駆動方法を適用することで、薄型化と高い検出感度を両立したタッチパネルを実現できる。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容(一部の内容でもよい)は、その実施の形態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。
なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
なお、ある一つの実施の形態において述べる図(一部でもよい)は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図(一部でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図(一部でもよい)に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
なお、明細書の中の図面や文章において規定されていない内容について、その内容を除くことを規定した発明の一態様を構成することが出来る。または、ある値について、上限値と下限値などで示される数値範囲が記載されている場合、その範囲を任意に狭めることで、または、その範囲の中の一点を除くことで、その範囲を一部除いた発明の一態様を規定することができる。これらにより、例えば、従来技術が本発明の一態様の技術的範囲内に入らないことを規定することができる。
具体例としては、ある回路において、第1乃至第5のトランジスタを用いている回路図が記載されているとする。その場合、その回路が、第6のトランジスタを有していないことを発明として規定することが可能である。または、その回路が、容量素子を有していないことを規定することが可能である。さらに、その回路が、ある特定の接続構造をとっているような第6のトランジスタを有していない、と規定して発明を構成することができる。または、その回路が、ある特定の接続構造をとっている容量素子を有していない、と規定して発明を構成することができる。例えば、ゲートが第3のトランジスタのゲートと接続されている第6のトランジスタを有していない、と発明を規定することが可能である。または、例えば、第1の電極が第3のトランジスタのゲートと接続されている容量素子を有していない、と発明を規定することが可能である。
別の具体例としては、ある値について、例えば、「ある電圧が、3V以上10V以下であることが好適である」と記載されているとする。その場合、例えば、ある電圧が、−2V以上1V以下である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。または、例えば、ある電圧が、13V以上である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。なお、例えば、その電圧が、5V以上8V以下であると発明を規定することも可能である。なお、例えば、その電圧が、概略9Vであると発明を規定することも可能である。なお、例えば、その電圧が、3V以上10V以下であるが、9Vである場合を除くと発明を規定することも可能である。なお、ある値について、「このような範囲であることが好ましい」、「これらを満たすことが好適である」となどと記載されていたとしても、ある値は、それらの記載に限定されない。つまり、「好ましい」、「好適である」などと記載されていたとしても、必ずしも、それらの記載には、限定されない。
別の具体例としては、ある値について、例えば、「ある電圧が、10Vであることが好適である」と記載されているとする。その場合、例えば、ある電圧が、−2V以上1V以下である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。または、例えば、ある電圧が、13V以上である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。
別の具体例としては、ある物質の性質について、例えば、「ある膜は、絶縁膜である」と記載されているとする。その場合、例えば、その絶縁膜が、有機絶縁膜である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。または、例えば、その絶縁膜が、無機絶縁膜である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。または、例えば、その膜が、導電膜である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。または、例えば、その膜が、半導体膜である場合を除く、と発明の一態様を規定することが可能である。
別の具体例としては、ある積層構造について、例えば、「A膜とB膜との間に、ある膜が設けられている」と記載されているとする。その場合、例えば、その膜が、4層以上の積層膜である場合を除く、と発明を規定することが可能である。または、例えば、A膜とその膜との間に、導電膜が設けられている場合を除く、と発明を規定することが可能である。
なお、本明細書等において記載されている発明の一態様は、さまざまな人が実施することが出来る。しかしながら、その実施は、複数の人にまたがって実施される場合がある。例えば、送受信システムの場合において、A社が送信機を製造および販売し、B社が受信機を製造および販売する場合がある。別の例としては、トランジスタおよび発光素子を有する発光装置の場合において、トランジスタが形成された半導体装置は、A社が製造および販売する。そして、B社がその半導体装置を購入して、その半導体装置に発光素子を成膜して、発光装置として完成させる、という場合がある。
このような場合、A社またはB社のいずれに対しても、特許侵害を主張できるような発明の一態様を、構成することが出来る。つまり、A社のみが実施するような発明の一態様を構成することが可能であり、別の発明の一態様として、B社のみが実施するような発明の一態様を構成することが可能である。また、A社またはB社に対して、特許侵害を主張できるような発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断する事が出来る。例えば、送受信システムの場合において、送信機のみの場合の記載や、受信機のみの場合の記載が本明細書等になかったとしても、送信機のみで発明の一態様を構成することができ、受信機のみで別の発明の一態様を構成することができ、それらの発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが出来る。別の例としては、トランジスタおよび発光素子を有する発光装置の場合において、トランジスタが形成された半導体装置のみの場合の記載や、発光素子を有する発光装置のみの場合の記載が本明細書等になかったとしても、トランジスタが形成された半導体装置のみで発明の一態様を構成することができ、発光素子を有する発光装置のみで発明の一態様を構成することができ、それらの発明の一態様は、明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが出来る。
なお、本明細書等においては、能動素子(トランジスタ、ダイオードなど)、受動素子(容量素子、抵抗素子など)などが有するすべての端子について、その接続先を特定しなくても、当業者であれば、発明の一態様を構成することは可能な場合がある。つまり、接続先を特定しなくても、発明の一態様が明確であると言える。そして、接続先が特定された内容が、本明細書等に記載されている場合、接続先を特定しない発明の一態様が、本明細書等に記載されていると判断することが可能な場合がある。特に、端子の接続先が複数のケース考えられる場合には、その端子の接続先を特定の箇所に限定する必要はない。したがって、能動素子(トランジスタ、ダイオードなど)、受動素子(容量素子、抵抗素子など)などが有する一部の端子についてのみ、その接続先を特定することによって、発明の一態様を構成することが可能な場合がある。
なお、本明細書等においては、ある回路について、少なくとも接続先を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。または、ある回路について、少なくとも機能を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。つまり、機能を特定すれば、発明の一態様が明確であると言える。そして、機能が特定された発明の一態様が、本明細書等に記載されていると判断することが可能な場合がある。したがって、ある回路について、機能を特定しなくても、接続先を特定すれば、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。または、ある回路について、接続先を特定しなくても、機能を特定すれば、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することは可能である。したがって、ある部分を述べる図または文章が記載されている場合、その一部分の図または文章を取り出した内容も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能であるものとする。そして、その発明の一態様は明確であると言える。そのため、例えば、能動素子(トランジスタ、ダイオードなど)、配線、受動素子(容量素子、抵抗素子など)、導電層、絶縁層、半導体層、有機材料、無機材料、部品、装置、動作方法、製造方法などが単数もしくは複数記載された図面または文章において、その一部分を取り出して、発明の一態様を構成することが可能であるものとする。例えば、N個(Nは整数)の回路素子(トランジスタ、容量素子等)を有して構成される回路図から、M個(Mは整数で、M<N)の回路素子(トランジスタ、容量素子等)を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。別の例としては、N個(Nは整数)の層を有して構成される断面図から、M個(Mは整数で、M<N)の層を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。さらに別の例としては、N個(Nは整数)の要素を有して構成されるフローチャートから、M個(Mは整数で、M<N)の要素を抜き出して、発明の一態様を構成することは可能である。さらに別の例としては、「Aは、B、C、D、E、または、Fを有する」と記載されている文章から、一部の要素を任意に抜き出して、「Aは、BとEとを有する」、「Aは、EとFとを有する」、「Aは、CとEとFとを有する」、または、「Aは、BとCとDとEとを有する」などの発明の一態様を構成することは可能である。
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、その発明の一態様は、明確であると言える。
なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容(図の中の一部でもよい)は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていなくても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、その発明の一態様は明確であると言える。
1 FPC
2 FPC
4 FPC
5 FPC
10 筐体
11 筐体
12 筐体
13 ヒンジ
14 窓部
16 基材
16a バリア膜
16b 基材
16c 樹脂層
17 保護基材
17p 保護層
19 検知回路
20B 検知器
20U 検知ユニット
21 電極
22 電極
23 絶縁層
31 フィルム
32 正極集電体
33 セパレータ
34 負極集電体
35 封止層
36 リード電極
37 熱圧着領域
38 正極活物質層
39 負極活物質層
40 二次電池
41 接着層
42 電解液
90 タッチパネル
100 入力装置
110 デバイス
111 CPU
112 バッテリー
113 レギュレータ
114 無線受信部
115 制御モジュール
116 表示部
116a サイドロール部
116b サイドロール部
116c サイドロール部
117 バッテリー
118 レギュレータ
119 表示駆動回路
120 無線受信部
121 表示モジュール
125 システム部
127 電源管理回路
128 無線送信部
129 無線送信部
140 回路基板
141 リード電極
142 駆動回路の一部
143 可撓性フィルム
144 可撓性フィルム
150 無線送信部
152 タッチセンサ
153 バッテリー
154 レギュレータ
156 タッチ入力部
159 センサ駆動回路
160 折り曲げ位置センサ
201 作製基板
203 剥離層
205 被剥離層
207 接合層
211 接合層
221 作製基板
223 剥離層
225 被剥離層
226 絶縁層
231 基板
233 接合層
401 電極
402 EL層
403 電極
404 接合層
404a 接合層
404b 接合層
405 絶縁層
407 接合層
420 可撓性基板
422 接着層
424 絶縁層
426 接着層
428 可撓性基板
431 遮光層
432 着色層
435 導電層
441 導電層
442 導電層
443 絶縁層
444 可撓性基板
445 FPC
450 有機EL素子
453 オーバーコート
454 トランジスタ
455 トランジスタ
457 導電層
463 絶縁層
465 絶縁層
467 絶縁層
491 発光部
493 駆動回路部
495 FPC
496 スペーサ
497 接続体
500 入出力装置
501 表示部
502 画素
502B 副画素
502G 副画素
502R 副画素
502t トランジスタ
503c 容量
503g 走査線駆動回路
503t トランジスタ
510 基材
510a バリア膜
510b 基材
510c 樹脂層
511 配線
519 端子
521 絶縁膜
528 隔壁
550R 発光素子
560 封止材
567p 反射防止層
580R 発光モジュール
601 パルス電圧出力回路
602 電流検出回路
603 容量
611 トランジスタ
612 トランジスタ
613 トランジスタ
621 電極
622 電極
717 バッテリー
718 レギュレータ
753 バッテリー
754 レギュレータ
812 バッテリー
813 ヒンジ
816 表示部
817 バッテリー
853 バッテリー
900 表示装置
901 表示部
902 ゲートドライバ
903 ソースドライバ
904 デジタル/アナログ変換回路
910 制御回路
911 検出部
920 カウンタ回路
950 タッチセンサ
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 層

Claims (2)

  1. 折りたたむことが可能な表示部と、
    第1のバッテリーと、
    第2のバッテリーと、
    CPUを含むシステム部と、を有し、
    前記表示部は、第1の屈曲領域、第2の屈曲領域、前記第1の屈曲領域と前記第2の屈曲領域との間の主画面と、を有し、
    前記第1の屈曲領域は、前記第1のバッテリーの側面と重なり、
    前記第2の屈曲領域は、前記システム部の側面と重なり、
    前記表示部が折りたたまれていないときは、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーと前記システム部はそれぞれ、前記主画面の表示面に対して裏側に設けられるとともに、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーと前記システム部はそれぞれ、互いに重ならず、
    前記表示部が折りたたまれたときは、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーと前記システム部はそれぞれ、互いに重なり、
    前記表示部が折りたたまれたときは、前記システム部と前記第1のバッテリーとは、前記表示部を介して重なり、
    前記表示部が折りたたまれたときは、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーとは、前記表示部を介さずに重なる電子機器。
  2. 折りたたむことが可能な表示部と、
    第1のバッテリーと、
    第2のバッテリーと、
    CPUを含むシステム部と、を有し、
    前記表示部は、第1の屈曲領域、第2の屈曲領域、前記第1の屈曲領域と前記第2の屈曲領域との間の主画面と、を有し、
    前記第1の屈曲領域は、前記第1のバッテリーの側面と重なり、
    前記第2の屈曲領域は、前記システム部の側面と重なり、
    前記表示部が折りたたまれていないときは、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーと前記システム部はそれぞれ、前記主画面の表示面に対して裏側に設けられるとともに、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーと前記システム部はそれぞれ、互いに重ならず、
    前記表示部が折りたたまれたときは、前記第1のバッテリーと前記システム部は互いに重なり、且つ前記第2のバッテリーと前記システム部は互いに重なり、且つ前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーとは重ならず、
    前記表示部が折りたたまれたときは、折りたたまれたことで対向する表示部同士の間で、前記第1のバッテリーと前記第2のバッテリーとは並んで設けられている電子機器。
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