JPWO2015002254A1

JPWO2015002254A1 - 電子機器

Info

Publication number: JPWO2015002254A1
Application number: JP2015525267A
Authority: JP
Inventors: 秀謙尾関
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2017-02-23
Also published as: WO2015002254A1

Abstract

表示部と、発光素子と、少なくとも発光素子に電力を供給する電源部とを有し、発光素子が厚さ０．５ｍｍ以下の有機エレクトロルミネッセンス素子であり、電源部が厚さ０．５ｍｍ以下のリチウム電池である電子機器を構成する。

Description

本発明は、表示装置、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電源を備える薄型の電子機器に係わる。

携帯電話等のモバイル機器の薄型化や省エネ化と並行し、表示機能を有する電子機器の薄型化が求められている。例えば、ジェムアルト社が発売しているワンタイムパスワード表示機能付きカードや、クレジットカード、電子マネー対応カードの残高表示など、表示機能付きカード等の多様化が求められている。これらの表示機能付きカードとして、電源と表示装置とを備え、バックライトとしてＬＥＤを備えたＩＣカードが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２０１３−７９４３号公報特開２０１２−２５２６６６号公報

しかしながら、ＬＥＤをバックライトに用いた場合、ＬＥＤの薄型化が困難なため、表示機能付きのカード全体を薄型化することができない。例えば、ＩＳＯ、ＪＩＳ規格である、厚さ０．７６ｍｍを越えてしまう。また、バックライトを光らすためには、バックライトと同様に、電源も薄型化する必要がある。
このように、表示機能を有する電子機器においては、ＬＥＤをバックライトに適用する方法では薄型化することができていない。

上述した問題の解決のため、本発明においては、薄型化が可能な電子機器を提供するものである。

本発明の電子機器は、表示部と、発光素子と、少なくとも発光素子に電力を供給する電源部とを有し、発光素子が厚さ０．５ｍｍ以下の有機エレクトロルミネッセンス素子であり、電源部が厚さ０．５ｍｍ以下のリチウム電池である。

上述の電子機器では、発光素子として、０．５ｍｍ以下の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する。有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、０．５ｍｍ以下とすることが可能であり、また、面発光であるため導光板等が不要となり、電子機器の薄型化が可能となる。
また、上述の電子機器では、電源部として、０．５ｍｍ以下のリチウム電池を有する。リチウム電池であれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動に十分な電力を供給することができ、さらに、電池の薄型化も可能となる。
従って、表示部を備える電子機器の薄型化が可能となる。

本発明によれば、薄型化が可能な電子機器を提供することができる。

電子機器の実施形態の構成を示す分解斜視図である。電源部の構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
〈電子機器の実施の形態〉
［電子機器の構成］
以下、本発明の電子機器の具体的な実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態の電子機器の概略構成を示す。図１は、電子機器の一例として、表示機能付きカードの分解斜視図を示している。

図１に示す電子機器１０は、底面部のケースとなる下部パッケージ１１、電源部１３を含む回路基板部１２、発光素子１４、表示部１５、及び、上面部のケースとなる上部パッケージ１６とを備えている。また、これらの各構成部材が、厚さ方向に積層されて電子機器１０が構成されている。

回路基板部１２には、電子機器１０に電力を供給するための電源部１３が設けられ、回路基板部１２に形成された駆動回路等の回路に電源部１３が接続されている。回路基板部１２に形成された各種回路を介して、電源部１３から、発光素子１４や表示部１５、及び、回路基板部１２に形成された演算部等に電力が供給される。

また、電子機器１０において、発光素子１４は、表示部１５のバックライトとして機能する。このため、表示部１５に表示されたパターン（文字、絵柄、図形等）が、発光素子１４に照射され、上部パッケージ１６側に表示される。そして、電子機器１０の上部パッケージ１６をとおして、表示されたパターンが視認される。

また、電子機器１０は、例えばＯＮ／ＯＦＦの切り替えやワンタイムパスワード等を表示させるためのスイッチ１８を備える。スイッチ１８は、回路基板部１２に設けられ、このスイッチ１８に対応する位置において、上部パッケージ１６にボタン１７が設けられている。上部パッケージ１６に設けられたボタン１７を押すことにより、回路基板部１２に設けられたスイッチ１８を操作することができる。また、スイッチ１８に対応する位置において、回路基板部１２と上部パッケージ１６との間に配置される、発光素子１４と表示部１５とには、孔部１４Ａと孔部１５Ａとが設けられている。

電子機器１０の全体の厚さは１ｍｍ以下とすることが好ましい。例えば、クレジットカード、キャッシュカード等のＩＳＯ、ＪＩＳ規格は、厚さ０．７６ｍｍである。このため、電子機器１０を上記カードとして使用する場合には、電子機器１０の全体の厚さを０．７６ｍｍ以下とする必要がある。

電子機器１０を構成する各部材において、電源部１３及び発光素子１４を除く各構成部材は、材料等を選択することにより、薄型化が容易である。このため、電子機器１０を薄型化するためには、電子機器１０の厚さを決定する主要な要素となる、電源部１３と発光素子１４との厚さをそれぞれ制限する必要がある。

上述の電子機器１０では、電源部１３として、０．５ｍｍ以下のリチウム電池を用いる。また、発光素子１４として、０．５ｍｍ以下の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いる。
有機ＥＬ素子であれば、０．５ｍｍ以下の厚さが実現可能であり、また、面発光であるため導光板等が不要となり、発光素子１４全体の薄型化が可能となる。
一方、有機ＥＬ素子の駆動に十分な電力を供給するためには、リチウム電池を用いる必要がある。このため、電源部１３として、０．５ｍｍ以下に薄型化しても、有機ＥＬ素子の駆動に十分な電力を供給することが可能なリチウム電池を用いる。
これにより、表示部１５を備える電子機器１０の薄型化が可能となる。

また、電子機器１０は、屈曲半径１００ｍｍ以下のフレキシブル性を有していることが好ましい。
電子機器１０において、電源部１３及び発光素子１４を除く各構成部材は、材料等を選択することにより、屈曲半径１００ｍｍ以下のフレキシブル性を容易に得ることができる。このため、電子機器１０では、電源部１３を構成するリチウム電池が屈曲半径１００ｍｍ以下のフレキシブル性を有し、且つ、発光素子１４を構成する有機ＥＬ素子が屈曲半径１００ｍｍ以下のフレキシブル性を有している必要がある。

なお、本実施形態では、回路基板部と電源部とが一体となった例を示しているが、これらを別々の構成として積層してもよい。
また、表示部が電子機器の全面に設けられていなくてもよい。電子機器の一部分のみに表示部が設けられていてもよい。この場合には、バックライトとなる発光素子も一部分に設けられた表示部と対応する部分にのみ設けられていればよい。例えば、表示部と発光素子とが一部分のみに設けられる場合には、表示部や発光素子と同じ層の他の部分に回路基板部や電源部が設けられていてもよい。電源部と発光素子とを積層しない構成とすれば、それぞれの厚さの制限が緩和され、電子機器の設計自由度が向上する。

また、電子機器の厚さは１ｍｍ以下が好ましいが、電子機器全体の面積は限定されない。電子機器は、クレジットカード、キャッシュカード等に代表されるカード状に限定されず、薄型であれば、シート状や板状等のカードよりも大型の形状に適用することもできる。また、電子機器の主面の面積が大きくなれば、電子機器として許容される厚さも大きくなり、例えば、上述の１ｍｍを超える厚さとしてもよい。

［回路基板部］
電子機器１０において、回路基板部１２は、制御部、スイッチ１８等の外部入出力端子等、及び、電源部１３がワンチップ化された構成である。また、回路基板部１２において、有機ＥＬ素子の駆動電圧を得るための昇圧回路等を備えていてもよい。
回路基板部１２の制御部としては、例えば、発光素子１４を制御するための駆動回路や、電源部１３の制御部等が形成される。また、表示部１５として液晶表示装置等を用いる場合には、回路基板部１２に、表示装置の制御部等も形成される。

例えば、回路基板部１２の制御部としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable ROM）等の記憶部が形成された構成である。

上述の制御部は、電源部１３及び発光素子１４、又は、液晶表示装置等の表示部１５と接続され、各構成の駆動を制御する。
例えば、ワンタイムパスワードを表示させる場合には、回路基板部１２のスイッチ１８をオン状態とすることにより、記憶部に格納されたワンタイムパスワード生成用のプログラムを読み出し、演算部で実行する。これにより、ワンタイムパスワードを生成し、生成したパスワードを表示部１５に表示する。この表示に合わせて発光素子１４を駆動することにより、パスワードが表示された表示部１５を、バックライトとして照射することができる。

回路基板部１２としては、薄型の電子機器に搭載可能であれば、特に限定されず、一般的に薄型の電子機器に適用されるフレキシブルプリント基板や、プリンタブル半導体装置等を用いることができる。特に、１．０ｍｍ以下の電子機器１０に搭載可能な回路基板を用いることが好ましい。

［電源部］
回路基板部１２には、回路基板部１２の制御部に接続され、回路基板部１２と一体に形成された電源部１３を有する。
電源部１３は、上述のように、発光素子１４として搭載される有機ＥＬ素子の駆動が可能であり、且つ、０．５ｍｍ以下の厚さを有するリチウム電池から構成される。電源部１３に用いられるリチウム電池としては、薄型化が可能であり、有機ＥＬ素子の駆動電圧が得られれば一次電池でもよく、また、二次電池でもよい。

電源部１３に適用可能なリチウム電池（一次電池）としては、例えば、ＦＤＫ製のＣＦ０４２０３９（公称電圧３．０Ｖ、放電容量１８ｍＡｈ、厚さ０．４５ｍｍ）や、ＣＦ０４２７２２（公称電圧３．０Ｖ、放電容量１１ｍＡｈ、厚さ０．４５ｍｍ）が挙げられる。

電源部１３に適用可能なリチウム電池（二次電池）の一例として、図２にリチウムイオン二次電池の構成を示す。
図２に示すリチウムイオン二次電池２０は、正極集電体２１、正極活物質層２２、電解質層２３、セパレータ２４、電解質層２３、負極活物質層２５、負極集電体２６の各層が積層されて、周囲が封止材２７で封止されて構成されている。正極集電体２１及び負極集電体２６には、取り出しタグ（電極端子）２８が接続され、この取り出しタグ（電極端子）２８は、封止材２７の外部に延びて形成されている。
また、封止材２７を含めた、リチウムイオン二次電池２０の厚さＴは、０．５ｍｍ以下である。

電解質層２３には、ＬｉＰＦ_６等の電解質を、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）との混合溶媒等の溶媒に溶解した電解液を使用することができる。
また、フレキシブル性を有する二次電池の屈曲に対して、電解質層２３の破壊や電解液の漏れを防ぐために、電解質層２３をポリマー化してもよい。例えば、上記電解液に、ポリエチレンオキシドや、ポリフッ化ビニリデン等の高分子ポリマーを含ませて、電解質層２３を高分子ゲル化することができる。

負極活物質層２５は、従来公知の負極活物質の材料から構成される。例えば、グラファイト等の活物質と、バインダーや添加物等から構成され、必要に応じてシリコンが加えられる。負極活物質層２５のバインダーとしては、例えば、ＳＢＲ（スチレンブタジエンラテックス）等を使用することができる。負極活物質層２５の添加物としては、例えば、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を使用することができる。

正極集電体２１には、Ａｌ等、従来公知の正極集電体用の材料を使用することができる。
負極集電体２６には、Ｃｕ等、従来公知の負極集電体用の材料を使用することができる。
セパレータ２４には、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンを使用することができる。
封止材２７には、多層ＡｌとＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等、従来公知の封止材の材料を使用することができる。

正極活物質層２２には、正極活物質とバインダーと添加剤等とを使用する。
正極活物質にはリチウム酸化物を用いることが好ましい。正極活物質のリチウム酸化物の材料としては、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ過剰酸化物等を用いることができる。また、正極活物質として、硫黄化合物を用いてもよい。正極活物質層２２の添加物としては、例えば、導電剤であるアセチレンブラック等を使用することができる。

また、０．５ｍｍ以下の薄型のリチウムイオン二次電池２０において、有機ＥＬ素子を駆動するためには、電池を高容量化、高出力化することが好ましい。リチウムイオン二次電池２０の高容量化は、正極の高容量化により達成することができる。

正極を高容量とするためには、正極活物質層２２として、Ｍｎを含有する正極活物質を使用する。
Ｍｎを含有する正極活物質としては、例えば、Ｌｉ（Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ_２，ＬｉＭｎＯ_２，Ｌｉ（Ｌｉ，Ｍｎ）_１−ｘＣｏ_ｘＯ_２やＬｉ_２ＭｎＯ_３が挙げられる。
Ｍｎを含有する正極活物質を使用することにより、Ｍｎを含有しない正極活物質（例えば、ＬｉＣｏＯ_２等）と比較して、正極の容量を高くすることができる。
より好ましくは、リチウム過剰のＭｎ酸化物を正極活物質として使用する。
Ｌｉ（Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ_２やＬｉＭｎＯ_２では、理論容量は１５０ｍＡｈ／ｇ程度である。
これに対して、リチウムが過剰のＭｎ酸化物である、Ｌｉ（Ｌｉ，Ｍｎ）_１−ｘＣｏ_ｘＯ_２やＬｉ_２ＭｎＯ_３を正極活物質に使用すると、理論容量は２５０〜４００ｍＡｈ／ｇ程度にまで向上する。

また、リチウムイオン二次電池２０は、フレキシブル性が高い方が好ましい。フレキシブル性の基準は、屈曲半径が１００ｍｍ以下、好ましくは、屈曲半径が３０ｍｍ〜３ｍｍである。
リチウムイオン二次電池２０にフレキシブル性を持たせるには、二次電池を封止する際のパッケージ圧を弱めることが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池２０のパッケージ減圧度を、１００〜１０００Ｐａとする。より好ましくは、２００〜８００Ｐａの範囲であり、最も好ましくは５００Ｐａである。

また、リチウムイオン二次電池２０のフレキシブル性を向上させるために、正極活物質層２２にバインダーとして柔軟剤を含有させることが好ましい。より好ましくは、柔軟剤となるバインダーとして、アクリル系重合体やジエン系重合体を使用する。アクリル系重合体やジエン系重合体と、他のバインダー材料との共重合体を形成してもよい。アクリル系重合体やジエン系重合体をバインダー（柔軟剤）に用いることにより、他のバインダー材料を用いた場合よりも、柔軟性を向上することができる。
アクリル系重合体やジエン系重合体の具体的な材料としては、ブタジエン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＶＤＦ（フッ化ビニリデン）、ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）等が挙げられる。
バインダーとしては、例えば、日本ゼオン株式会社製ＢＭ−４００を使用することができる。
なお、正極活物質層のバインダーは、安定性の観点から、アクリル系（アクリル酸エステルポリマー等）が好ましい。

リチウムイオン二次電池２０への給電方法は、電磁誘導方式や電磁界共鳴方式等のワイヤレス給電を用いてもよい。電子機器１０において、電源部１３へのワイヤレス給電を行う場合には、回路基板部１２やその他の領域に、給電用のコイルやコンデンサ、アンテナ等を設けてもよい。

［発光素子］
発光素子１４は有機ＥＬ素子からなり、電子機器１０において表示部１５のバックライトとして機能する。
発光素子１４に適用される有機ＥＬ素子の構成は特に限定されず、厚さ０．５ｍｍ以下、屈曲半径１００ｍｍ以下のフレキシブル性を有していればよい。このような構成の有機ＥＬ素子としては、樹脂フィルム基材上に下記の発光ユニットを有する構成を挙げることができる。

有機ＥＬ素子の発光ユニットの代表的な素子構成としては、以下の構成を上げることができるが、これらに限定されるものではない。
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（４）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／（電子阻止層／）発光層／（正孔阻止層／）電子輸送層／電子注入層／陰極

上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極を除く層が、発光性を有する発光機能層である。
それぞれの層構成の各層の材料には、従来公知の材料を使用することができる。
また、上記構成において、発光層は、単層または複数層で構成される。発光層が複数の場合は、各発光層の間に非発光性の中間層を設けてもよい。
また、有機ＥＬ素子は、少なくとも１層の発光層を含む発光機能層を複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。

樹脂フィルム基材としては、透明性を有し、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムであれば、特に限定されない。樹脂フィルムの表面には、保護フィルムを形成することが好ましい。さらに、基材フィルムや保護フィルムの内面側に、ガスバリア膜を形成することが好ましい。

［表示部］
表示部１５は、電子機器１０に表示させる所定のパターン等を表示可能な構成であれば特に限定されず、薄型の電子機器に適用されている表示部材を用いることができる。
表示部１５は、例えば、文字や画像、図形等の特定のパターンが透過性の印刷により形成された透明フィルム、又は、孔部や透かし等により特定のパターンが形成された不透明基板を用いることができる。
或いは、表示パターンを任意のパターンに変化させることができる、液晶表示装置等を用いることができる。

液晶表示装置を用いた場合には、表示装置を回路基板部１２及び電源部１３と接続することにより、表示部１５の制御が可能となる。液晶表示装置としては、特に限定されず、アクティブ・マトリクス駆動方式、パッシブ・マトリクス駆動方式等のどのような駆動方式でもよく、また、液晶パネルの構成も限定されない。

（ワンタイムパスワード）
表示部１５として液晶表示装置を用いることにより、電子機器１０に表示させるパターンを、使用毎に任意のパターンに変更することができる。このため、例えば、電子機器１０をワンタイムパスワード表示機能付カードに適用することができる。
表示させるワンタイムパスワードとしては、特に限定されず、例えば、利用時に新しいパスワードを生成するイベント方式、認証サーバーとクライアントとの間で時刻同期をして一定の時刻間隔でパスワードを生成する時刻同期方式、及び、入力された乱数に基づいて所定の数学的アルゴリズムで演算してパスワードを生成するチャレンジレスポンス方式、その他の方式を用いることができる。

また、ワンタイムパスワードの表示以外にも、電子マネー対応カードの残高表示、任意の画像や動画等の任意パターン、その他の特定パターンを表示することもできる。
例えば、接触型カードにおいて、処理端末を通過させた際に、発光素子１４を発光させることもできる。また、非接触型ＩＣカードにおいて、カード端末との通信時に、発光素子１４を発光させることもできる。この場合には、セキュリティ技術等と組み合わせて、クレジットカード等のカード認証の可否を、特定パターンを用いて視覚的な効果により表示する方法に使用することができる。或いは、その他の使用時において、特定パターンや任意パターンによる視覚的効果の表示が有用な方法に適用することができる。
このように、電子機器１０の使用時に発光素子１４を発光させて表示部１５の視認性を高めることにより、利用者の利便性が向上するような使用方法も可能である。

［上部パッケージ、下部パッケージ］
電子機器１０は、上述の回路基板部１２、発光素子１４及び表示部１５を内包した状態で、上部パッケージ１６と下部パッケージ１１とが接着剤により接合されることで形成される。

上部パッケージ１６は、透明材料、又は、一部が透明材料から形成される。上部パッケージ１６は、少なくとも表示部１５に対応する部分において、表示部１５で表示されるパターンを認識できるように透明な構成が必要である。その他の部分については、透明、不透明は特に問わず、任意の構成とすることができる。
下部パッケージ１１については、透明、不透明は特に問わず、任意の構成とすることができる。

電子機器１０を、ワンタイムパスワード表示機能付カード等のカードに適用する場合には、上部パッケージ１６及び下部パッケージ１１として、公知の表示機能付ＩＣカードのパッケージ材料を用いることができる。
また、アンテナとＩＣチップとを備える非接触型のＩＣカードに電子機器１０を適用する場合においても、一般的にパッケージ材料として適用される材料を用いることができる。

また、上部パッケージ１６及び下部パッケージ１１は、表示部１５に対応する透明部分を除き、任意の加工が施されていてもよい。例えば、上部パッケージ１６に設けられた上述のボタン１７等の形成が可能である。また、上部パッケージ１６及び下部パッケージ１１の表面を印刷面とする加工や、その他任意の表面加工等が施されていてもよい。さらに、表示部１５に対応する部分に、表示されるパターンに任意の効果を与える投影処理加工等が施されていてもよい。

なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

１０・・・電子機器、１１・・・下部パッケージ、１２・・・回路基板部、１３・・・電源部、１４・・・発光素子、１４Ａ，１５Ａ・・・孔部、１５・・・表示部、１６・・・上部パッケージ、１７・・・ボタン、１８・・・スイッチ、２０・・・リチウムイオン二次電池、２１・・・正極集電体、２２・・・正極活物質層、２３・・・電解質層、２４・・・セパレータ、２５・・・負極活物質層、２６・・・負極集電体、２７・・・封止材、２８・・・取り出しタグ

Claims

表示部と、
発光素子と、
少なくとも前記発光素子に電力を供給する電源部と、を有し、
前記発光素子が、厚さ０．５ｍｍ以下の有機エレクトロルミネッセンス素子であり、
前記電源部が、厚さ０．５ｍｍ以下のリチウム電池である
電子機器。
全体の厚さが１ｍｍ以下である請求項１に記載の電子機器。
前記発光素子が、前記表示部のバックライトである請求項１に記載の電子機器。
前記表示部が、液晶表示装置である請求項１に記載の電子機器。
前記電源部が、リチウムイオン二次電池である請求項１に記載の電子機器。
前記リチウムイオン二次電池の正極活物質が、リチウム過剰Ｍｎ含有酸化物である請求項５に記載の電子機器。
前記発光素子と前記電源部とが、屈曲半径１００ｍｍ以下のフレキシブル性を有する請求項１に記載の電子機器。
前記表示部がワンタイムパスワードを表示する請求項１に記載の電子機器。