电子设备的制作方法

文档序号:21009556发布日期:2020-06-05 23:27阅读:305来源:国知局
电子设备的制作方法

本发明申请是申请号为201510847412.3,申请日为2015年11月27日,名称为“电子设备”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种电子设备、显示装置、发光装置、蓄电装置、这些装置的驱动方法、以及这些装置的製造方法。

另外,在本说明书中,电子设备是指通过被供应电力而工作的所有装置,包括电源的电子设备、作为电源例如包括蓄电池的电子设备及电光学装置、以及包括蓄电池的信息终端装置等都是电子设备。电子设备是指进行信息处理的所有设备。注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外,本发明的一个方式涉及一种工艺(process)、机器(machine)、产品(manufacture)以及组成物(compositionofmatter)。由此,具体而言,作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、成像装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。



背景技术:

近年来,提出了戴在头上的显示装置等戴在身上使用的显示装置,将这些装置称为头戴显示器或可穿戴式显示器。戴在身上使用的电子设备,例如助听器等被要求轻量化及小型化。

此外,随着电子设备的轻量化,电子设备所包括的蓄电池也被要求轻量化及小型化。

此外,专利文献1及专利文献2公开了具备柔性显示装置的电子书终端。

[专利文献1]日本专利申请公开2010-282181号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2010-282183号公报

为了给使用者带来舒适的佩戴感,戴在身上使用的显示装置被要求轻量化及小型化,并且包括显示装置的驱动装置及电源的电子设备整体还被要求轻量化。

另外,戴在身上使用的显示装置及包括该显示装置的电子设备被要求携带性佳以及耐用性高。

此外,当将戴在身上使用的显示装置及包括该显示装置的电子设备反复地戴脱时,被施加弯曲等外力。其结果,有时造成显示部、外观部及所内置的蓄电装置等的损坏。



技术实现要素:

本发明的一个方式的目的之一是提供一种耐用性高的电子设备。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖电子设备。

本发明的一个方式的目的之一是提供一种耐用性高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖显示装置。

此外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种戴在身上使用的电子设备。此外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种戴在手臂上使用的电子设备。

此外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种戴在身上使用的显示装置。此外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种戴在手臂上使用的显示装置。

此外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种戴在身体的一部分上使用的蓄电装置。此外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种戴在手臂上使用的蓄电装置。

注意,上述目的的记载并不妨碍其他目的存在。注意,本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的目的。

本发明的一个方式是一种电子设备,该电子设备包括第一板、第二板、具有柔性的显示部、及具有柔性的蓄电装置,第一板与第二板互相面对,显示部和蓄电装置夹在第一板和第二板之间,显示部具有面对蓄电装置的第一面,第一面具有没有固定到蓄电装置的第一区域,第一区域与显示部所具有的显示区域重叠。

另外,本发明的一个方式是一种电子设备,该电子设备包括第一板、第二板、具有柔性的显示部、及具有柔性的蓄电装置,第一板与第二板配置成互相面对,显示部和蓄电装置夹在第一板和第二板之间,在显示部和蓄电装置之间有空间。

另外,本发明的一个方式是一种电子设备,该电子设备包括第一板、第二板、具有柔性的显示部、具有柔性的蓄电装置、及粘合层,显示部包括具有柔性的电路板,第一板与第二板互相面对,显示部和蓄电装置夹在第一板和第二板之间,显示部隔着粘合层固定到第一板,蓄电装置的至少一部分与第二板接触,蓄电装置具有从第一板抬起的部分。

本发明的一个方式是一种电子设备,该电子设备包括第一板、第二板、具有柔性的显示部、及具有柔性的蓄电装置,第一板与第二板互相面对,显示部和蓄电装置夹在第一板和第二板之间,在显示部和蓄电装置之间包括缓冲构件。

在上述结构中,优选在被佩戴时使电子设备的第二板接触于使用者的手臂。

在上述结构中,显示部优选包括第一端部和第二端部,蓄电装置优选包括第三端部和第四端部,第一端部和第三端部优选被固定,第二端部和第四端部之间的距离优选根据电子设备的变形而改变。

另外,本发明的一个方式是一种电子设备,该电子设备包括具有柔性的第一框体、具有柔性的第二框体、具有柔性的显示部、及具有柔性的蓄电装置,第一框体具有透光性第一面,显示部位于第一框体的内部,显示部具有与第一面接触的区域,蓄电装置位于第二框体的内部。在上述结构中,优选在被佩戴时使电子设备的第二框体接触于使用者的手臂。

通过本发明的一个方式,能够提供一种耐用性高的电子设备。另外,通过本发明的一个方式,能够提供一种可靠性高的电子设备。通过本发明的一个方式,能够提供一种新颖电子设备。

通过本发明的一个方式,能够提供一种耐用性高的显示装置。另外,通过本发明的一个方式,能够提供一种可靠性高的显示装置。通过本发明的一个方式,能够提供一种新颖显示装置。

此外,通过本发明的一个方式,能够提供一种戴在身体的一部分上使用的电子设备。此外,通过本发明的一个方式,能够提供一种戴在手臂上使用的电子设备。

此外,通过本发明的一个方式,能够提供一种戴在身体的一部分上使用的蓄电装置。此外,通过本发明的一个方式,能够提供一种戴在手臂上使用的蓄电装置。

此外,通过本发明的一个方式,能够提供一种戴在身上使用的显示装置。此外,通过本发明的一个方式,能够提供一种戴在手臂上使用的显示装置。

注意,这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外,本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。

附图说明

图1是示出本发明的一个方式的电子设备的立体图;

图2a至图2d是示出本发明的一个方式的电子设备的截面图;

图3a和图3b是示出本发明的一个方式的电子设备的立体图及截面图;

图4a至图4c是示出本发明的一个方式的电子设备的截面图;

图5a和图5b是示出本发明的一个方式的电子设备的截面图;

图6a至图6c是示出本发明的一个方式的电子设备的截面图;

图7a至图7c是示出本发明的一个方式的电子设备的图;

图8a和图8b是本发明的一个方式的电子设备的截面图;

图9a和图9b是示出本发明的一个方式的电子设备的截面图;

图10是示出薄型蓄电池的外观的图;

图11a和图11b是示出薄型蓄电池的截面的图;

图12是示出本发明的一个方式的电子设备的立体图;

图13a和图13b是说明薄型蓄电池的制造方法的图;

图14a和图14b是说明薄型蓄电池的制造方法的图;

图15是示出薄型蓄电池的外观的图;

图16a至图16c是说明面的曲率半径的图;

图17a至图17d是说明薄膜的曲率半径的图;

图18a和图18b是说明硬币型蓄电池的图;

图19是示出薄型蓄电池的截面图;

图20是示出显示装置的俯视图;

图21是示出显示装置的截面图;

图22是示出显示装置的截面图;

图23是示出显示装置的截面图;

图24是示出显示装置的截面图;

图25是示出显示装置的截面图;

图26是示出本发明的一个方式的电子设备的图;

图27a至图27d是用来说明成膜原理的截面示意图;

图28是说明实施方式的成膜装置的结构的图。

具体实施方式

下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是,本发明不局限于以下说明,而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。

另外,在本说明书中,显示装置有时包括如下模块:显示面板(显示装置)安装有连接器诸如fpc(flexibleprintedcircuit:柔性印刷电路)或tcp(tapecarrierpackage:载带封装)的模块;在tcp的端部设置有印刷线路板的模块;以及将ic(集成电路)通过cog(chiponglass:玻璃覆晶)方式直接安装在形成有显示元件的衬底上的模块。

在本说明书中,“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态。因此,也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外,“大致平行”是指两条直线形成的角度为-30°以上且30°以下的状态。此外,“垂直”是指两条直线的角度为80°以上且100°以下的状态。因此,也包括该角度为85°以上且95°以下的状态。另外,“大致垂直”是指两条直线形成的角度为60°以上且120°以下的状态。

在本说明书中,六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。

本发明的一个方式的电子设备优选包括半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置以及成像装置等。

(实施方式1)

在本实施方式中,示出能够戴在身体的一部分上的电子设备100的一个例子。

<电子设备100的例子>

图1示出电子设备100的立体图的一个例子。

图1所示的电子设备100包括显示部102、板112、以及与板112的至少一部分接触的蓄电装置103。蓄电装置103优选沿着板112的曲率半径大的区域配置。在图1所示的电子设备100中,以其至少一部分彼此重叠的方式配置有蓄电装置103和显示部102。通过采用这样的配置,可以提高电子设备内部的布局自由度。

显示部102优选包括电路板104。电子设备100也可以包括电路板107。电路板107优选与蓄电装置103及电路板104电连接。电路板107也可以例如包括用来驱动显示部102的驱动电路。电路板107优选设置有用来从蓄电装置供电的转换器电路。在此,有时将显示部102和电路板107统称为显示模块。

电子设备100优选包括板111。当电子设备100包括板111时,优选使用止动件131将板111和板112互相固定。在此,止动件131既可以是如图1所示的带状,又可以是螺丝状。例如,也可以对板111和板112开螺丝孔,使用螺丝状的止动件131进行固定。

此外,可以通过将板111与板112铆接来进行固定。例如,在电子设备100中,也可以对板111及板112穿孔,将止动件131插入于该孔部,然后使止动件131变形(铆接)而固定。作为这种止动件131,例如可以使用铆钉等。

作为止动件131,例如可以使用金属、陶瓷以及树脂等材料。作为金属,优选使用在被钝化时不容易生锈的材料,例如可以使用不锈钢、镁、铝以及钛等。

图2a示出图1所示的电子设备100的截面图。图2b示出沿着图2a所示的虚线a-b并大致垂直于图2a的截面的截面。注意,为方便起见,在图2b中,以比图2a大的比例尺进行图示。

显示部102优选在板151上包括显示元件152或电路部153。在此,电路部153优选包括用来驱动显示元件152的驱动电路。电路板104优选与电路部153等连接。电路板104也可以包括用来驱动显示元件152的驱动电路。

在此,显示部102所具有的显示区域例如是指设置有显示元件152的区域。另外,也可以是指电子设备100中的显示影像或文字信息等的面。例如,可以在板111的正面或背面设置遮光板,遮蔽进入设置有显示元件152的区域的一部分光,由此改变显示区域的形状。在图1所示的例子中,设置有显示元件152的区域为大致四边形,但是设置有显示元件的区域的形状不局限于四边形。

板151优选具有柔性。当板151具有柔性时,例如显示部102可以具有柔性。

作为板151,例如可以举出塑料衬底等。另外,也可以将具有柔性的衬底贴合到板等而使用。通过使用具有柔性的板151,可以实现具有柔性的显示装置。由于显示装置具有柔性,因此可以将其贴合到曲面或独特形状上,可以实现各种各样的用途。例如,通过使用塑料衬底等具有柔性的板151,可以实现显示装置的薄膜化及轻量化。例如,使用塑料衬底等具有柔性的板151的显示装置不容易破坏,例如可以提高对掉落时的冲击的耐久性。

在此,可以将电子设备100戴在人体的手臂等上。当将电子设备100戴在人体的手臂等时,板112与佩戴部分接触。

板112例如优选具有沿着手臂的形状。另外,也可以将电子设备100戴在机器人等的手臂上。在此,作为机器人的例子,可以举出工作机器人、装置附带的机器人、人形机器人等。

板112优选具有带弧形的形状。或者,板112也可以具有曲面和平坦面。板112例如优选具有沿着曲面的形状。板112例如优选具有沿着椭圆柱的侧面的形状。例如,板112的一部分也可以具有拱桥形状、英文字母“c”形状、椭圆状、或椭圆的一部分被去掉的形状等。通过具有这样的带弧形的形状,可以提高对于手臂等身体的佩戴性。电子设备100能够以适合于手臂的形状的方式戴在手臂上。板112具有沿着四边形的三边的截面形状。

板112例如也可以具有沿着圆柱体的形状。板112例如可以具有沿着圆柱、椭圆柱、棱柱的形状。板112也可以具有沿着圆锥、棱锥等锥的形状。

板112优选具有戴上圆柱体的功能。在此,作为圆柱体的例子,可以举出柱状、锥状、侧面的取向连续地变化的圆柱等。

当将电子设备100戴上人体的手臂等时,电子设备100有可能会受到外力而变形。例如,在佩戴电子设备100时,通过在图2a所示的箭头105的方向上使板112等变形,可以容易佩戴电子设备100。因此,板112优选具有柔性。

随着板112的变形,电子设备100的其他部分也会变形。因此,有时电子设备100的其他部分也优选具有柔性。例如,显示部102优选具有柔性。板111或蓄电装置103也优选具有柔性。在此,作为板111也可以使用薄膜等。

由于被施加外力而电子设备100变形。随着电子设备100的变形,蓄电装置103变形。

在此,施加到电子设备100的外力所引起的蓄电装置103的变形的变化量优选在被施加外力的期间保持。例如,将电子设备100戴在手臂上等时产生的蓄电装置103的变形的变化量优选在佩戴时保持。因为保持蓄电装置103的变形的变化量,所以蓄电装置103适合于安装到曲率半径更小的电子设备100。另外,适合于安装到可动的电子设备100。由于保持蓄电装置103的变化量,因此电子设备100的形状可以适应佩戴部分。

在此,例如,当蓄电装置103的弹性力等很大时,随着电子设备100的变形而蓄电装置103暂时变形,但是,有时之后会恢复原来的形状。就是说,从变形前的形状的蓄电装置103的变形的变化量会随时间而变小。在此,当蓄电装置103恢复原来的形状时,例如,电子设备100所包括的其他部分有可能产生歪曲。

如图2c所示,电子设备100也可以包括密封部121。图2c示出在图2b所示的电子设备100中设置密封部121的例子。通过设置密封部121,有可能可以进一步提高由板111、板112和密封部121构成的框体的密封性。当因外力而板111和板112变形时,密封部121可以缓和外力所引起的变形,而保持电子设备100整体的结构。

作为密封部121,例如可以使用树脂等。作为树脂,例如可以使用人造橡胶。

图2d示出电子设备100包括密封部121的其他例子。图2d所示的电子设备100的截面与图2b所示的电子设备100的不同之处在于:板111的形状不同、以及具有密封部121。在此,在图2d所示的截面中,板111具有折弯为l字形状的端面。电子设备100包括由其端面折弯为l字形状的板111、密封部121和板112构成的框体。

显示部102所包括的显示元件152和板151的厚度的总和优选为1μm以上且1mm以下,更优选为5μm以上且200μm以下。蓄电装置103的厚度例如是50μm以上且30mm以下,有时比显示元件的厚度大。

当对其厚度互不相同的物体施加外力时,有时各物体的在被施加外力时的弯曲程度不同,具体而言就是曲率半径的变化程度等不同。在此,曲率半径的变化程度例如是指外力所引起的变形的变化量、变化量的时间变化以及变化的响应速度等。

因此,在其厚度互不相同的两个物体被互相固定的区域中,在施加外力时,任一个物体产生歪曲,这有可能导致裂缝或损伤。在此,互相固定的区域例如是指处于两个物体的接触面被粘合等的状态的区域。

在此,考虑在将电子设备100带上手臂等上时,电子设备100受到外力而变形的情况。在此情况下,优选具有显示部102和蓄电装置103没有被互相固定的区域。

因此,优选在蓄电装置103和显示部102之间有空间。或者,优选在蓄电装置103和显示部102之间包括可以变形或流动的物质。例如,也可以包括水等液体或凝胶状物质。或者,优选显示部102具有不与蓄电装置103相粘合的区域。尤其是,包括显示元件的区域优选不与蓄电装置103粘合。或者,显示部102优选具有从蓄电装置103抬起的区域。通过采用这种结构,可以提高显示部102或蓄电装置103的可靠性。通过采用这种结构,可以抑制显示部102或蓄电装置103产生歪曲。通过采用这种结构,可以抑制显示部102或蓄电装置103产生裂缝或损伤。

或者,优选的是,蓄电装置103和显示部102具有互相接触的面,并且互相接触的面容易彼此滑动。

或者,优选的是,显示部102具有面对蓄电装置103的第一面,第一面具有没有固定到蓄电装置103的第一区域。第一区域优选与显示部102所包括的显示元件152重叠。

显示部102和蓄电装置103优选具有没有固定的第一区域。显示部102和蓄电装置103也可以具有没有固定的第一区域、一个或两个以上的被固定的区域。例如,显示部102和蓄电装置103可在端部的一个部分被固定。或者,在端部和其他区域的两个以上的部分被固定。也可以使用粘合层等固定显示部102和蓄电装置103。或者,显示部102和蓄电装置103也可以隔着缓冲剂或多孔材料等被固定。

或者,优选的是,如图2a所示,显示部102包括端部171和端部172,蓄电装置103包括端部173和端部174,端部171和端部173固定到电路板107,端部172和端部174不进行相互固定。

或者,优选的是,蓄电装置103和显示部102互相接触,并且互相接触的面容易彼此滑动。

当蓄电装置103和显示部102的互相接触的面容易彼此滑动时,有时蓄电装置103和显示部102中的一个受到的外力不容易传导到蓄电装置103和显示部102中的另一个。通过减少所受到的外力的影响,可以防止歪曲等变形。

有时蓄电装置103的外包装体的材料和显示部102中的设置有显示元件的薄膜的材料不同。在此情况下,也有时蓄电装置103和显示部102的在被施加外力时的弯曲程度不同,具体而言就是曲率半径的变化程度等不同。当被施加外力时的弯曲程度不同,具体而言就是曲率半径的变化程度等不同时,蓄电装置103的外包装体和显示部102中的一个或两个有可能产生歪曲。尤其是,显示部102很薄,所以可以说更容易产生歪曲。

当电子设备100掉落或电子设备100撞到物体等时,电子设备100所包括的各部分会受到冲击。

在此情况下,因为在蓄电装置103和显示部102之间有空间,所以可以吸收冲击,而可以减少来自外部的冲击。作为一个例子,考虑电子设备100撞到物体,并且板111和物体接触的情况。在此情况下,板111受到的冲击不直接传导到蓄电装置103或电路板107,从而可以减少冲击。

作为电路板104,例如可以使用具有柔性的电路板。作为具有柔性的电路板,例如优选使用在具有柔性的树脂薄膜上设置布线而成的fpc(柔性印刷电路板:flexibleprintedcircuit)。当作为电路板104使用fpc时,可以在佩戴电子设备100时使电路板104变形,并且可以抑制在电子设备100变形时,例如在电路板104和电路部153等的连接部、或电路板104和电路板107的连接部电路板104等产生裂缝而损伤。

在此,在电子设备100中,显示部102的至少一部分也可以与板111接触。在电子设备100中,也可以在显示部102和板111之间设置粘合层或具有触摸传感器的层。作为包括粘合层的例子,也可以将具有粘结性的薄片贴合到板111上,将显示部102贴合到该薄片。另外,板111也可以具有触摸传感器。当显示部102的至少一部分接触于板111的内表面时,由于显示部102具有柔性,而容易使显示部102的形状适应板111的内表面的形状。在板111因外力而变形的情况下,也可以防止显示部102的劣化或损伤。

板111及板112的表面优选具有曲面。另外,板111及板112例如优选具有其截面为圆形或弧形的形状。

此外,板111及板112优选具有如下形状,即在戴脱电子设备100时,几乎不使截面形状中的曲率半径大的区域变形,而使端部具有柔性。例如,截面形状中的板111及板112优选具有拱桥形状、英文字母的“c”形状、椭圆状或椭圆的一部分被去掉的形状等。通过具有带弧形的形状,可提高对于手臂等身体的佩戴性。例如,在将电子设备100戴在手臂上的情况下,将电子设备100能够以适合于手臂的形状的方式戴在手臂上。另外,板111及板112的截面也可以具有矩形状,例如具有“u”字型形状。

板111的至少一部分优选具有透光性。作为板111,例如有玻璃、石英、塑料、柔性板、使用树脂的贴合薄膜、包含纤维状材料的纸、或者基材薄膜等。作为玻璃的例子,有钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃等。作为柔性板、贴合薄膜、基材薄膜等的例子,可以举出如下例子。例如可以举出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚砜(pes)、四氟乙烯或聚四氟乙烯(ptfe)为代表的塑料。此外,作为例子,有丙烯酸等合成树脂等。此外,作为例子,可以举出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯、聚氯乙烯等。或者,作为例子,可以举出聚酰胺(芳族聚酰胺)、聚酰亚胺、环氧、或无机蒸镀薄膜等。

板111也可以包括具有透光性的第一区域、具有半透光性或遮光性的第二区域。在图3a所示的电子设备100的例子中,板111包括具有透光性的区域164和具有遮光性的区域165。

作为板112,可以使用板111所使用的材料。作为板112,可以使用金属、不锈钢、具有不锈钢箔的板、钨、具有钨箔的板、纸类或半导体(例如单晶半导体或硅半导体)等。

此外,作为板112,例如可以使用比板111刚性高的材料。例如,作为板112可以使用不锈钢材料。此外,通过使用不锈钢材料,将板112用作用来防止显示部102或蓄电装置103过翘曲或者产生很大的扭曲变形的保护材料。另外,当将电子设备戴在手臂上时,变形是仅向一定形状的变形,即向一个方向的弯曲,这有助于可靠性的提高。

另外,如图2a和图2b所示,板111或板112的端部也可以具有圆形。由于具有圆形,有时可以提高佩戴性。

图3b是图2a中的由虚线围绕的区域c的放大图。在此,不互相固定显示部102所包括的板151的端部和蓄电装置103的端部。当将电子设备100戴在手臂等上时,板112在图2a所示的箭头105的方向上变形,电子设备100也随之变形。此时,因为没有互相固定板151的端部和蓄电装置103的端部,所以有时板151的端部和蓄电装置103的端部之间的距离163随着电子设备100的变形而发生变化。

另一方面,当固定显示部102和蓄电装置103时,有时距离163没有随着电子设备100的变形而发生变化。例如,当板151的端部和蓄电装置103的端部没有互相固定时,除了在显示部102或蓄电装置103受到破损的情况或因温度而发生伸缩的情况等以外,即便电子设备100变形,距离163也没有发生变化。

如图4a至图4c所示,电子设备100也可以在显示部102和蓄电装置103之间包括板113。图4a至图4c的电子设备100与图1的电子设备100的不同之处在于:具有板113。

由于在蓄电装置103和显示部102之间具有板113,因此蓄电装置103和显示部102中的一个受到的外力不容易传导到蓄电装置103和显示部102中的另一个,所以是优选的。

作为板113可以使用板112所使用的材料。此外,作为板113,例如可以使用柔性板、使用树脂的贴合薄膜以及基材薄膜等。

图4a示出电子设备100的截面,图4b示出沿着图4a所示的点划线a-b并大致垂直于图4a所示的截面的截面,图4c示出图4a的由虚线围绕的区域d的放大图。如图4c所示,板113具有面对显示部的第一面,第一面具有与显示元件152重叠的区域161。

例如,板113也可以具有面对显示部102所包括的板151的第一面,第一面也可以具有隔着板151面对显示元件152的区域161。

在此,考虑区域161固定到显示部102的情况。在此情况下,板113中的作为区域161的背面的区域162优选没有固定到板112、蓄电装置103等电子设备100所包括的其他部分中的除显示部102及板111之外的部分。在此,“固定”例如是指被粘合或者用螺丝等止动件进行固定等。

或者,例如在区域162固定到板112、蓄电装置103等电子设备100所包括的其他部分中的除显示部102及板111之外的部分的情况下,区域161优选没有固定到显示部102。

或者,板113也可以没有固定到显示部102和蓄电装置103。

板113也可以具有没有固定到显示部102的区域、一个或多个固定到显示部102的区域。例如,也可以具有显示部102和蓄电装置103隔着板113互相固定的区域。

图4c所示的截面示出区域161面对显示部102的中央附近的例子,区域161也可以广泛地存在于与显示元件152重叠的区域。

或者,优选的是,板113和蓄电装置103具有互相接触的面,且互相接触的面彼此容易滑动。或者,优选的是,板113和显示部102具有互相接触的面,且互相接触的面彼此容易滑动。在此,“容易滑动”例如是指摩擦系数小。或者,“容易滑动”例如是指表面凹凸小。

作为板113,也可以使用缓冲剂。在此,作为缓冲材料例如也可以使用有气泡的材料。图5a和图5b示出作为板113使用所谓的缓冲气泡垫(气垫)的例子。或者,作为板113也可以使用多孔材料。

图6a至图6c示出电子设备100包括两个框体的例子。图6a示出电子设备100的截面,图6b示出沿着图6a中的沿着虚线a-b的截面。图6a至图6c示出电子设备100包括作为第一框体的由板111、板112和密封部121等构成的框体、以及作为第二框体的图6a至图6c所示的框体126的例子。电子设备100在第一框体的内部包括显示部102和电路板107。框体126在其内部包括蓄电装置103。

框体126优选具有柔性。框体126既可以如图6a至图6c所示那样地一体形成,又可以使用螺丝等固定两个以上的部分形成。框体126例如可以使用与密封部121相同的材料。

例如,优选使用止动件131将框体126的端部附近固定到第一框体。在图6a至图6c所示的例子中,使用止动件131将框体126固定到板112的端部附近。

框体126的至少一部分优选与板112的一个面接触。框体126也可以与板112的一个面粘合。

或者,框体126也可以具有固定到第一框体的第一区域、没有固定到第一框体的第二区域。在板112和框体126的在被施加外力时的弯曲程度不同,具体而言就是曲率半径的变化程度等不同的情况下,由于具有没有固定的第二区域,可以在该区域中缓和外力的影响。

可以在框体126和第一框体所包括的板112之间具有空间。

<电子设备100的佩戴例子>

图7a至图7c示出佩戴电子设备100的例子。图7a示出将电子设备100戴在手臂上(手腕上)的例子。图7b示出将电子设备100戴在上臂的例子。另外,图7c示出臂章型装置的电子设备100的例子。

注意,也可以将电子设备100戴在手臂以外的部位,例如腿、手指等。此外,例如也可以将电子设备100使用带子等固定于手臂或腿等。在此,根据佩戴的部位的尺寸,例如手臂的粗度,有时电子设备100绕手臂一周以上。例如,在图2a等所示的截面中,在板112等比手臂的截面的外周长时,有时存在板112重叠2层的区域。在上述区域中,板112有时具有与板111的表面接触的区域。

如图26所示,电子设备100也可以具有在沿着手臂方向上很长的显示区域。在图26中,将电子设备100所具有的显示区域的沿着手臂方向上的长度设定为手臂的截面宽度的1倍以上,优选为1.5倍以上,由此电子设备100可以具有更宽的显示区域。另一方面,当显示区域的沿着手臂方向上的长度小于手臂的截面宽度的1倍时,可以实现更轻量且容易佩戴的电子设备100。

<电子设备100的变形例子>

如图8a所示的电子设备100的例子所示,也可以将显示部102和蓄电装置103相邻地配置。图8a所示的电子设备100与图2a至图2d所示的电子设备100之间的不同之处在于:将显示部102和蓄电装置103相邻地配置。通过将蓄电装置103与显示部102相邻地配置,例如可以使电子设备100更薄。通过使电子设备100更薄,有时提高佩戴性。

如图8b所示的电子设备100的例子所示,板111或板112的截面也可以为环状。

此外,如图9a和图9b所示的电子设备100的例子所示,电子设备100也可以包括蓄电装置103及蓄电装置106。在此,蓄电装置103优选具有柔性。作为蓄电装置103,例如可以使用将层压薄膜用作外包装体的薄型蓄电池。另外,蓄电装置106也可以不具有柔性。此外,蓄电装置106也可以具有与蓄电装置103不同的形状。例如,作为蓄电装置106,也可以使用硬币型(或按钮型)蓄电池、方形蓄电池、圆筒型蓄电池等。在例如电子设备100具有存储器等的情况下,可将蓄电装置106用作保持数据的蓄电池。此外,将蓄电装置106例如可以用作蓄电装置103的备件蓄电池。至于硬币型蓄电池,参照实施方式3。

在图1至图9b所示的电子设备100中,例如在板112的截面中,优选将曲率半径设定为10mm以上,更优选设定为5mm以上。此外,使如图1至图9b所示的电子设备100成为容易戴在手臂上的形状,例如在板112的截面中,优选将曲率半径设定为20mm以上,更优选设定为15mm以上。

此外,电子设备100优选具有将手臂的截面的一半以上包起来的形状。

<蓄电装置>

蓄电装置103优选具有弯曲形状。通过具有弯曲形状,可以在板111的曲率半径大的区域中设置蓄电装置103。此外,蓄电装置103优选具有柔性。具有柔性的蓄电装置的外包装体是柔性薄膜,蓄电装置可以随板111的曲率半径大的区域的曲面部分变形。另外,在电子设备100被施加外力时,例如将电子设备100戴在手臂上等时,蓄电装置103可以根据板112的变形而变形。

在此,作为蓄电装置103,可以使用二次电池、电容器等。

作为二次电池,可以使用锂离子二次电池。或者,也可以使用包含锂以外的碱金属(例如,钠或钾等)、碱土金属(例如,钙、锶、钡、铍或镁等)的二次电池。另外,作为二次电池,也可以使用将空气中的氧等用作活性物质的空气二次电池。作为空气二次电池,例如可以使用锂空气电池等。

作为电容器可以使用双电层电容器。或者,作为电容器可以使用氧化还原电容器。或者,作为电容器也可以使用锂离子电容器等复合电容器。

在本实施方式中示出作为具有柔性的蓄电装置103使用由薄膜构成的外包装体的薄型二次电池的例子。图10示出薄型二次电池的外观图。此外,图11a示出沿着图10中的点划线a1-a2切断的截面,且图11b示出沿着图10中的点划线b1-b2切断的截面。

薄型二次电池包括薄片状的正极203、薄片状的负极206、隔离体207、电解液208、由薄膜构成的外包装体209、正极引线电极510、以及负极引线电极511。在设置在外包装体209内的正极203与负极206之间设有隔离体207。另外,外包装体209内被注入电解液208。正极203包括正极集电体201及正极活性物质层202。负极206包括负极集电体204及负极活性物质层205。

图19示出沿着图10中的点划线a1-a2的截面的其他例子。在图19中,示出正极203只在正极集电体201的一个面上含有正极活性物质层202的例子。同样地,示出负极206也只在负极集电体204的一个面上含有负极活性物质层205的例子。

作为正极集电体201及负极集电体204的材料,可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、镍、铜、铝、钛、钽等金属及这些金属的合金等导电性高且不与锂离子等载体离子合金化的材料。另外,也可以使用添加有硅、钛、钕、钪以及钼等提高耐热性的元素的铝合金。另外,也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素形成。作为与硅起反应而形成硅化物的金属元素,可以举出锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、以及镍等。作为正极集电体201及负极集电体204可以适当地使用箔状、板状(薄片状)、网状、圆柱状、线圈状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。优选使用具有10μm以上且30μm以下的厚度的正极集电体201及负极集电体204。

正极活性物质层202可以包含载体离子能够嵌入和脱嵌的材料。作为载体离子,可以使用锂、其他碱金属离子(例如,钠离子、钾离子等)、碱土金属离子(例如,钙离子、锶离子、钡离子、铍离子或镁离子等)。

作为其中锂离子能够嵌入和脱嵌的材料,例如有具有橄榄石型结晶结构、层状岩盐型结晶结构或者尖晶石型结晶结构的含锂材料等。作为正极活性物质,例如可以使用lifeo2、licoo2、linio2、limn2o4、v2o5、cr2o5、mno2等化合物。

或者,可以使用含锂复合磷酸盐(通式为limpo4(m为fe(ii)、mn(ii)、co(ii)、ni(ii)中的一种以上)。作为通式limpo4的典型例子,可以举出lifepo4、linipo4、licopo4、limnpo4、lifeanibpo4、lifeacobpo4、lifeamnbpo4、liniacobpo4、liniamnbpo4(a+b为1以下,0<a<1,0<b<1)、lifecnidcoepo4、lifecnidmnepo4、liniccodmnepo4(c+d+e为1以下,0<c<1,0<d<1,0<e<1)、lifefnigcohmnipo4(f+g+h+i为1以下,0<f<1,0<g<1,0<h<1,0<i<1)等。

尤其是,lifepo4均匀地满足正极活性物质被要求的内容诸如安全性、稳定性、高容量密度、高电位、初期氧化(充电)时能够抽出的锂离子的存在等,所以是优选的。

作为具有层状岩盐型结晶结构的含锂材料,有时使用钴酸锂(licoo2)、linio2、limno2、li2mno3。另外,有lini0.8co0.2o2等nico类材料(通式为linixco1-xo2(0<x<1));lini0.5mn0.5o2等nimn类材料(通式为linixmn1-xo2(0<x<1));以及lini1/3mn1/3co1/3o2等nimnco类材料(也称为nmc。通式为linixmnyco1-x-yo2(x>0,y>0,x+y<1))。而且,还有li(ni0.8co0.15al0.05)o2、li2mno3-limo2(m=co、ni、mn)等。

作为具有尖晶石型的结晶结构的含锂材料,例如有limn2o4、li1+xmn2-xo4、limn2-xalxo4(0<x<2)、limn1.5ni0.5o4等。

当在limn2o4等含有锰的具有尖晶石型结晶结构的含锂材料中混合少量镍酸锂(linio2或lini1-xmxo2(m=co、al等))时,具有抑制锰的溶出或电解液的分解等优点,所以是优选的。

另外,作为正极活性物质可以使用通式为li(2-j)msio4(m为fe(ii)、mn(ii)、co(ii)、ni(ii)中的一种以上,0≤j≤2)等的含锂材料。作为材料可以使用通式li(2-j)msio4的典型例子的锂化合物:li(2-j)fesio4、li(2-j)nisio4、li(2-j)cosio4、li(2-j)mnsio4、li(2-j)feknilsio4、li(2-j)fekcolsio4、li(2-j)fekmnlsio4、li(2-j)nikcolsio4、li(2-j)nikmnlsio4(k+l为1以下,0<k<1,0<l<1)、li(2-j)femnincoqsio4、li(2-j)femninmnqsio4、li(2-j)nimconmnqsio4(m+n+q为1以下,0<m<1,0<n<1,0<q<1)、li(2-j)ferniscotmnusio4(r+s+t+u为1以下,0<r<1,0<s<1,0<t<1,0<u<1)等。

此外,作为正极活性物质,可以使用以通式axm2(xo4)3(a=li、na、mg,m=fe、mn、ti、v、nb、al,x=s、p、mo、w、as、si)表示的钠超离子导体(nasicon)型化合物。作为钠超离子导体型化合物,有fe2(mno4)3、fe2(so4)3、li3fe2(po4)3等。此外,作为正极活性物质,可以使用:以通式li2mpo4f、li2mp2o7、li5mo4(m=fe、mn)表示的化合物;naf3、fef3等钙钛矿氟化物;tis2、mos2等金属硫族化合物(硫化物、硒化物、碲化物);limvo4等具有反尖晶石型的晶体结构的材料;钒氧化物(v2o5、v6o13、liv3o8等);锰氧化物;以及有机硫化合物等材料。

作为正极活性物质,也可以使用含钠材料。例如,可以举出namn2o4、nanio2、nacoo2、nafeo2、nani0.5mn0.5o2、nacro2、nafeo2等。另外,也可以使用na2fepo4f、na2vpo4f、na2mnpo4f、na2copo4f、na2nipo4f等氟化磷酸盐。另外,可以使用nafebo4、na3fe2(bo4)3等硼酸盐。

也可以将对这些物质添加稀土元素而成的物质用作正极活性物质。稀土元素是指sc、y、la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu。可以使用添加有这些元素中的一种或多种元素而成的正极活性物质。

正极活性物质层202除了包含上述正极活性物质之外还可以包含用来提高活性物质的粘结性的粘合剂(binder)、用来提高正极活性物质层202的导电性的导电助剂等。

作为负极活性物质层205,可以使用能够溶解且析出用作载体离子的金属或锂离子能够嵌入且脱嵌的材料。例如可以使用锂金属、碳类材料以及合金类材料等。在此,作为用作载体离子的金属,可以举出锂、其他碱金属(例如,钠或钾等)、碱土金属(例如,钙、锶、钡、铍或镁等)等。

锂金属的氧化还原电位低(比标准氢电极低3.045v),每重量及体积的比容量大(分别为3860mah/g,2062mah/cm3),所以是优选的。

作为碳类材料,有石墨、易石墨化碳(graphitizingcarbon)(软碳)、难石墨化碳(non-graphitizingcarbon)(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、碳黑等。

作为石墨,有中间相碳微球(mcmb)、焦炭基人造石墨(coke-basedartificialgraphite)、沥青基人造石墨(pitch-basedartificialgraphite)等人造石墨或球状化天然石墨等天然石墨。

当锂离子嵌入石墨中时(在锂-石墨层间化合物的生成时),石墨示出与锂金属相同程度的低电位(0.3v以下vs.li/li+)。由此,锂离子二次电池可以示出高工作电压。再者,石墨具有如下优点:每单位体积的容量较高;体积膨胀小;较便宜;与锂金属相比安全性高等,所以是优选的。

作为负极活性物质,也可以使用合金类材料。在此,合金类材料是指能够利用用作载体离子的金属的合金化及脱合金化反应进行充放电反应的材料。例如在载体离子是锂离子的情况下,作为合金类材料,例如可以使用包含mg、ca、al、si、ge、sn、pb、sb、as、bi、ag、au、zn、cd、hg和in等中的至少一种的材料。这种元素的容量比碳高,尤其是硅的理论容量显著高,即4200mah/g。由此,优选将硅用于负极活性物质。有时将使用这种元素的化合物中的通过形成与锂的键合而可以进行充放电反应的材料也称为合金类材料。例如可以举出sio、mg2si、mg2ge、sno、sno2、mg2sn、sns2、v2sn3、fesn2、cosn2、ni3sn2、cu6sn5、ag3sn、ag3sb、ni2mnsb、cesb3、lasn3、la3co2sn7、cosb3、insb和sbsn等。

此外,作为负极活性物质,可以使用二氧化钛(tio2)、锂钛氧化物(li4ti5o12)、锂-石墨层间化合物(lixc6)、五氧化铌(nb2o5)、氧化钨(wo2)、氧化钼(moo2)等氧化物。

此外,作为负极活性物质,可以使用包含锂和过渡金属的氮化物的具有li3n型结构的li3-xmxn(m=co、ni、cu)。例如,li2.6co0.4n3示出大的充放电容量(900mah/g、1890mah/cm3),所以是优选的。

当作为负极活性物质使用包含锂和过渡金属的氮化物时,在负极活性物质中包含锂离子,因此可以将其与用作正极活性物质的v2o5、cr3o8等不包含锂离子的材料组合,所以是优选的。注意,当作为正极活性物质使用含有锂离子的材料时,通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌,作为负极活性物质也可以使用包含锂和过渡金属的氮化物。

此外,也可以将引起变换反应的材料用于负极活性物质。例如,将氧化钴(coo)、氧化镍(nio)、氧化铁(feo)等不赋予与锂的合金的过渡金属氧化物用于负极活性物质。作为引起变换反应的材料,还可以举出fe2o3、cuo、cu2o、ruo2、cr2o3等氧化物、cos0.89、nis、cus等硫化物、zn3n2、cu3n、ge3n4等氮化物、nip2、fep2、cop3等磷化物、fef3、bif3等氟化物。注意,由于上述氟化物的电位高,所以也可以用作正极活性物质。

负极活性物质层205除了包含上述负极活性物质之外还可以包含用来提高活性物质的粘结性的粘合剂以及用来提高负极活性物质层205的导电性的导电助剂等。

作为电解液208的电解质,使用具有载体离子移动性并具有载体离子的锂离子的材料。作为电解质的典型例子,有lipf6、liclo4、li(fso2)2n、liasf6、libf4、licf3so3、li(cf3so2)2n、li(c2f5so2)2n等锂盐。这些电解质既可以单独使用,又可以以两种以上的任意的组合及比率使用。此外,为了使反应生成物更稳定,也可以对电解质添加少量(1wt%)的碳酸亚乙烯酯(vc)来进一步减少电解液的分解。例如,作为含有钠离子的电解质,可以使用napf6、nan(so2cf3)2、naclo4、nabf4、cf3so3na、naasf6等。

另外,作为电解液208的溶剂,使用载体离子能够移动的材料。作为电解液的溶剂,优选使用非质子有机溶剂。作为非质子有机溶剂的典型例子,可以使用碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(dec)、γ-丁内酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氢呋喃等中的一种或多种。此外,当作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料时,抗漏液性等的安全性得到提高。并且,能够实现蓄电池的薄型化及轻量化。作为凝胶化的高分子材料的典型例子,可以举出硅酮胶、丙烯酸树脂胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯类胶、聚氧化丙烯类胶、氟类聚合物的胶等。另外,通过作为电解液的溶剂使用一个或多个具有阻燃性及非挥发性的离子液体(室温熔融盐),即使因蓄电池的内部短路或过充电等而使内部温度上升,也可以防止蓄电池的破裂或起火等。

作为隔离体207,可以使用绝缘体。例如,可以使用纤维素(纸)。或者,可以使用设置有空孔的聚合物,诸如聚丙烯及聚乙烯等。

二次电池使用较薄且具有柔性的薄膜(例如层压薄膜)作为外包装体。层压薄膜是指基材薄膜与粘结性合成树脂薄膜的叠层薄膜或两种以上的叠层薄膜。作为基材薄膜,可以使用pet及pbt等聚酯、尼龙6、尼龙66等聚酰胺、无机蒸镀薄膜或纸。作为粘结性合成树脂薄膜,可以使用pe及pp等聚烯烃、丙烯酸合成树脂、环氧合成树脂等。利用层压装置通过热压合将层压薄膜与被处理体层压在一起。作为层压工序的预处理,优选涂敷底涂剂(anchorcoatagent),其可以增加层压薄膜与被处理体之间的粘合力。作为涂敷底涂剂可以使用异氰酸酯类材料等。

至于使用由薄膜构成的外包装体的薄型二次电池的制造方法,参照实施方式4。

<显示部的制造方法>

以下,示出显示部102的制造方法的一个例子。

显示部102具有柔性。显示部102在具有柔性的板151上包括显示元件152。

作为在具有柔性的板151上制造显示元件152的方法,有如下方法:在具有柔性的板151上直接制造显示元件152的方法;在玻璃衬底等具有刚性的衬底上形成包括显示元件152的层之后,利用蚀刻或研磨等去除衬底,然后将包括该显示元件152的层与具有柔性的板151粘结的方法;在玻璃衬底等具有刚性的衬底上设置剥离层,在其上形成包括显示元件152的层,然后利用剥离层使具有刚性的衬底与包括显示元件152的层分离,并将该包括显示元件152的层与具有柔性的板151粘合的方法;等。

在本实施方式中,为了实现在显示部102上能够显示高精细度的图像的有源矩阵型显示装置,采用日本专利申请公开2003-174153号公报所公开的技术,该技术是可以进行400℃以上的加热处理且可以提高显示元件的可靠性的制造方法,即在玻璃衬底等具有刚性的衬底上设置剥离层的技术。

通过利用日本专利申请公开2003-174153号公报所公开的技术,可以将作为活性层使用多晶硅的晶体管或使用氧化物半导体层的晶体管设置在柔性衬底或薄膜上。此外,将这些晶体管用作开关元件,设置电致发光元件(el元件)。

el元件的一般结构为在一对电极之间夹着包括发光有机化合物或无机化合物的层(以下称为发光层)的结构,通过对元件施加电压,电子及空穴从一对电极分别注入及传输至发光层。然后,这些载流子(电子及空穴)的重新结合使发光有机化合物或无机化合物处于激发态,当从激发态返回至基态时发光。

注意,由有机化合物产生的激发态可以是单重激发态和三重激发态的类型,并且将来自单重激发态的发光称为荧光,将来自三重激发态的发光称为磷光。

由于这种发光元件通常使用厚度为亚微米至几微米的薄膜形成,因此其大的优势是可被制造得又薄又轻。因为从注入载流子到发光的时间约为数微秒或更短,该发光元件的另一种优点在于发光元件的响应速度非常快。另外,因为可在几伏至几十伏的直流电压下获得足够的发光,所以耗电量相对较低。

el元件的视角比液晶元件好,在显示区域具有曲面的情况下,作为显示部102的显示元件优选使用el元件。此外,由于不需要设置液晶元件所需的背光,所以耗电量较低,还可以减少构件个数,总厚度也可以减薄,由此作为显示部102的显示元件优选使用el元件。

此外,在具有柔性的板151上制造显示元件152的方法不局限于上述方法(日本专利申请公开2003-174153号公报)。此外,el元件的制造方法及材料使用已知的制造方法及已知的材料即可,所以在此省略说明。

此外,用于显示部102的显示装置也可以显示简单的单色发光或只显示数字,也可以采用无源矩阵型显示装置,此时使用日本专利申请公开2003-174153号公报所公开的技术以外的制造方法,在具有柔性的板151上制造显示元件152即可。

将通过上述方法获得的显示部102贴合在蓄电装置103上并使蓄电装置103与显示部102电连接。再者,为了提高电子设备100的外观品质,也可以将显示部102以外的部分由金属覆盖物、塑料覆盖物、橡胶覆盖物覆盖。

对在电子设备100中设置显示部102时的屏幕尺寸没有特别的限制。例如,显示部102的屏幕尺寸可以是板112的尺寸以下。例如,当戴在手腕上时,成年人的手腕附近的手腕围为18cm±5cm,因此屏幕尺寸的最大值为手腕围23cm×手腕至肘的距离。此外,成年人的手腕至肘的距离为1英尺(30.48cm)以下,例如作为圆筒状的板112的尺寸的23cm×30.48cm可以说是手臂戴式电子设备100的显示部的最大屏幕尺寸。注意,这里的屏幕尺寸不是指具有曲面的状态的尺寸,而是指平坦的状态的屏幕尺寸。此外,也可以将多个显示部设置在一个电子设备中,例如也可以采用具有比第一显示部小的第二显示部的电子设备。板112的尺寸优选比显示部的屏幕尺寸大。当使用el元件时,若屏幕尺寸为能够配置在支撑结构体上的尺寸,则可以将显示面板与fpc的总重量设定为1g以上且小于10g。

此外,可以将设置有显示部102的电子设备100的厚度最小的部分设定为5mm以下。此外,电子设备100的厚度最大的部分是显示部102与fpc的连接部分,可以将这部分的厚度设定为小于1cm。

此外,可以将电子设备100的总重量设定为小于100g。

如图2a等截面图所示,当要将电子设备100戴在手臂上时,通过在箭头105的方向上使支撑结构体的一部分移动来可以将电子设备100戴在手臂上。电子设备100的总重量小于100g,优选为50g以下,厚度最大的部分很薄,为1cm以下,由此可以提供实现了轻量化的电子设备。

例如,在本说明书等中,显示元件、作为包括显示元件的装置的显示装置、发光元件以及作为包含发光元件的装置的发光装置能够采用各种模式或者能够包括各种元件。显示元件、显示装置、发光元件或发光装置例如具有el(电致发光)元件(包含有机物及无机物的el元件、有机el元件、无机el元件)、led(白色led、红色led、绿色led、蓝色led等)、晶体管(根据电流发光的晶体管)、电子发射元件、液晶元件、电子墨水、电泳元件、光栅光阀(glv)、等离子体显示器(pdp)、利用mems(微电子机械系统)的显示元件、数字微镜设备(dmd)、dms(数码微快门)、mirasol(在日本注册的商标)、imod(干涉调制)元件、快门方式的mems显示元件、光干涉方式的mems显示元件、电湿润(electrowetting)元件、压电陶瓷显示器、使用碳纳米管的显示元件等中的至少一种。除了上述以外,还可以具有对比度、亮度、反射率、透射率等因电作用或者磁作用而产生变化的显示介质。作为使用el元件的显示装置的一个例子,有el显示器等。作为使用电子发射元件的显示装置的一个例子,有场致发射显示器(fed)或sed方式平面型显示器(sed:surface-conductionelectron-emitterdisplay:表面传导电子发射显示器)等。作为使用液晶元件的显示装置,有液晶显示器(透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)等。作为使用电子墨水、电子液态粉末(electronicliquidpowder)(在日本的注册商标)或电泳元件的显示装置的一个例子,可以举出电子纸等。注意,当要实现半透射型液晶显示器或反射型液晶显示器时,使像素电极的一部分或全部具有反射电极的功能,即可。例如,使像素电极的一部分或全部包含铝、银等,即可。并且,此时也可以将sram等存储电路设置在反射电极下。因而,可以进一步降低耗电量。此外,在使用led的情况下,也可以在led电极或氮化物半导体下设置石墨烯或石墨。作为石墨烯或石墨也可以层叠多个层,而成为多层膜。如此通过设置石墨烯或石墨,可以容易在其上形成氮化物半导体,例如具有晶体的n型gan半导体层等。还有,也可以在其上设置具有晶体的p型gan半导体层等来构成led。此外,也可以在石墨烯或石墨与具有晶体的n型gan半导体层之间设置aln层。注意,也可以利用mocvd形成led所包括的gan半导体层。注意,当设置石墨烯时,也可以利用溅射法形成led所包括的gan半导体层。

此外,在本发明的一个方式的电子设备中,除了显示装置以外,还可以具备其他半导体电路例如用来防止过充电的控制电路、摄像元件、陀螺仪传感器或加速度传感器等传感器、触摸屏等。另外,可以具备例如通过接触于身体的一部分测量脉搏、表面温度、以及血氧浓度等的感测器等。例如,通过除了显示装置以外还安装有摄像元件,可以在显示装置上显示所拍摄的图像。另外,通过安装有陀螺仪传感器或加速度传感器等传感器,可以根据臂戴式电子设备的方向或动作切换导通状态和关闭状态来实现低耗电量化。此外,通过安装触摸屏,并通过触摸触摸屏上的所希望的位置来可以进行电子设备的操作或信息的输入。另外,在上述结构中,通过除了显示装置以外还安装有存储器、cpu,可以实现可穿戴式计算机。

此外,将本发明的一个方式的电子设备用作臂戴式电子设备的显示部,并且通过一起使用该显示部与现有的便携式信息终端的显示部,也可以将本发明的一个方式的电子设备用作子显示器。

本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。

(实施方式2)

在本实施方式中,示出可以适用于本发明的一个方式的电子设备的显示装置的一个例子。

[显示装置的俯视图]

图20是示出显示装置的一个例子的俯视图。图20所示的显示装置700包括:设置在第一衬底701上的像素部702;设置在第一衬底701上的源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706;以围绕像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706的方式设置的密封剂712;以及以与第一衬底701对置的方式设置的第二衬底705。注意,由密封剂712密封第一衬底701及第二衬底705。也就是说,像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706被第一衬底701、密封剂712及第二衬底705密封。注意,虽然在图20中未图示,但是在第一衬底701与第二衬底705之间设置有显示元件。

另外,在显示装置700中,在第一衬底701上的不由密封剂712围绕的区域中设置有与像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706电连接的fpc(flexibleprintedcircuit:柔性印刷电路)端子部708。另外,fpc端子部708连接于fpc716,并且通过fpc716对像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706供应各种信号等。另外,像素部702、源极驱动电路部704、栅极驱动电路部706以及fpc端子部708与信号线710连接。由fpc716供应的各种信号等是通过信号线710供应到像素部702、源极驱动电路部704、栅极驱动电路部706以及fpc端子部708的。

另外,也可以在显示装置700中设置多个栅极驱动电路部706。另外,作为显示装置700,虽然示出将源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706形成在与像素部702相同的第一衬底701上的例子,但是并不局限于该结构。例如,可以只将栅极驱动电路部706形成在第一衬底701上,或者可以只将源极驱动电路部704形成在第一衬底701上。此时,也可以采用将形成有源极驱动电路或栅极驱动电路等的衬底(例如,由单晶半导体膜、多晶半导体膜形成的驱动电路衬底)安装于第一衬底701的结构。另外,对另行形成的驱动电路衬底的连接方法没有特别的限制,而可以采用cog(chiponglass:玻璃覆晶)方法、引线键合方法等。

另外,显示装置700所包括的像素部702、源极驱动电路部704及栅极驱动电路部706包括布线部或多个晶体管,作为布线部或多个晶体管可以适用本发明的一个方式的半导体装置。

另外,显示装置700可以包括各种元件。该元件例如包括使用液晶元件、el(电致发光)元件(包含有机物和无机物的el元件、有机el元件或无机el元件)、led(白色led、红色led、绿色led、蓝色led等)、晶体管(根据电流而发光的晶体管)、电子发射元件、电子墨水、电泳元件、glv、pdp、使用mems的显示元件、dmd、dms、mirasol(在日本注册的注册商标)、imod(干涉测量调节)元件、快门方式的mems显示元件、光干涉方式的mems显示元件、电润湿元件、压电陶瓷显示器或使用碳纳米管的显示元件等通过电作用或磁作用改变对比度、亮度、反射率、透射率等而发生变化的显示媒体。

作为显示装置700的显示方式,可以采用逐行扫描方式或隔行扫描方式等。另外,作为当进行彩色显示时在像素中控制的颜色要素,不局限于rgb(r表示红色,g表示绿色,b表示蓝色)这三种颜色。例如,可以由r像素、g像素、b像素及w(白色)像素的四个像素构成。或者,如pentile排列,也可以由rgb中的两个颜色构成一个颜色要素,并根据颜色要素选择不同的两个颜色来构成。或者可以对rgb追加黄色(yellow)、青色(cyan)、品红色(magenta)等中的一种以上的颜色。另外,各个颜色要素的点的显示区域的大小可以不同。但是,所公开的发明不局限于彩色显示的显示装置,而也可以应用于黑白显示的显示装置。

另外,为了将白色光(w)用于背光(有机el元件、无机el元件、led、荧光灯等)使显示装置进行全彩色显示,也可以使用着色层(也称为滤光片)。作为着色层,例如可以适当地组合红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)、黄色(y)等而使用。通过使用着色层,可以与不使用着色层的情况相比进一步提高颜色再现性。此时,也可以通过设置包括着色层的区域和不包括着色层的区域,将不包括着色层的区域中的白色光直接用于显示。通过部分地设置不包括着色层的区域,在显示明亮的图像时,有时可以减少着色层所引起的亮度降低而减少耗电量两成至三成左右。但是,在使用有机el元件或无机el元件等自发光元件进行全彩色显示时,也可以从具有各发光颜色的元件发射r、g、b、y、白色(w)。通过使用自发光元件,有时与使用着色层的情况相比进一步减少耗电量。

在本实施方式中,使用图21及图24说明作为显示元件使用液晶元件及el元件的结构。图21是沿着图20所示的点划线q-r的截面图,作为显示元件使用液晶元件的结构。另外,图24是沿着图20所示的点划线q-r的截面图,作为显示元件使用el元件的结构。

下面,首先说明图21与图24所示的共同部分,接着说明不同的部分。

[显示装置的共同部分的说明]

图21及图24所示的显示装置700包括:引绕布线部711;像素部702;源极驱动电路部704;以及fpc端子部708。另外,引绕布线部711包括信号线710。另外,像素部702包括晶体管750及电容元件790(电容元件790a或电容元件790b)。另外,源极驱动电路部704包括晶体管752。

信号线710在与用作晶体管750、晶体管752的源电极及漏电极的导电膜同一的工序中形成。信号线710也可以使用在与用作晶体管750、晶体管752的源电极及漏电极的导电膜不同的工序中形成的导电膜,诸如使用用作栅电极的导电膜。作为信号线710,例如,当使用包含铜元素的材料时,起因于布线电阻的信号延迟等较少,而可以实现大屏幕的显示。

作为晶体管750及晶体管752,可以使用各种晶体管。晶体管750及晶体管752包括栅电极721、半导体层722、一对电极723及电极724。在半导体层722和栅电极721之间包括绝缘膜。

对显示装置700所具有的晶体管750或晶体管752等晶体管的结构没有特别的限制。例如,可以采用交错型晶体管或反交错型晶体管。此外,还可以采用顶栅型或底栅型的晶体管结构。对于用于晶体管的半导体材料没有特别的限制,例如可以举出硅、锗、碳化硅、氮化镓等。或者,也可以使用包含铟、镓和锌中的至少一个的氧化物半导体诸如in-ga-zn类金属氧化物等。

对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制,可以使用非晶半导体或结晶半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用结晶半导体时可以抑制晶体管的特性劣化,所以是优选的。

在此,优选将氧化物半导体用于在像素、驱动电路或触摸传感器等中使用的晶体管等半导体装置。尤其优选使用其带隙比硅宽的氧化物半导体。通过使用带隙比硅宽且载流子密度比硅小的半导体材料,可以降低晶体管的关态电流(off-statecurrent),所以是优选的。

例如,上述氧化物半导体优选至少包含铟(in)或锌(zn)。更优选的是,氧化物半导体包含以in-m-zn类氧化物(m是al、ti、ga、ge、y、zr、sn、la、ce或hf等金属)表示的氧化物。

尤其作为半导体层,优选使用如下氧化物半导体膜:具有多个结晶部,该结晶部的c轴朝向垂直于形成有半导体层的表面或半导体层的顶面的方向,并且在相邻的结晶部没有晶界的氧化物半导体膜。

这种氧化物半导体因为不具有晶界,所以抑制使显示面板弯曲时的应力导致在氧化物半导体膜中产生裂缝的情况。因此,可以将这种氧化物半导体适用于将其弯曲而使用的柔性显示面板等。

通过作为半导体层使用这种材料,可以实现一种电特性变动得到抑制且可靠性高的晶体管。

另外,由于其关态电流较低,因此能够长期间保持经过晶体管而储存于电容器中的电荷。通过将这种晶体管用于像素,能够在保持各显示区域所显示的图像的灰度的状态下,停止驱动电路。其结果是,可以实现耗电量极小的电子设备。

为了实现晶体管的特性稳定化等,优选设置基底膜。作为基底膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜等无机绝缘膜并以单层或叠层制造。基底膜可以通过溅射法、cvd(chemicalvapordeposition:化学气相沉积)法(等离子体cvd法、热cvd法、mocvd(metalorganicchemicalvapordeposition:有机金属化学气相沉积)法等)或ald(atomiclayerdeposition:原子层沉积)法、涂敷法、印刷法等形成。注意,基底膜若不需要则也可以不设置。

另外,fpc端子部708包括连接电极760、各向异性导电膜780及fpc716。连接电极760在与用作晶体管750、晶体管752的源电极及漏电极的导电膜同一的工序中形成。另外,连接电极760与fpc716所包括的端子通过各向异性导电膜780电连接。

另外,作为第一衬底701及第二衬底705,例如可以使用玻璃衬底。作为玻璃衬底,也可以使用具有曲面的玻璃衬底。

另外,作为第一衬底701及第二衬底705,也可以使用具有柔性的衬底。作为该具有柔性的衬底,例如可以举出塑料衬底等。另外,也可以将具有柔性的衬底贴合到板等而使用。

当使用具有柔性的衬底时,可以制造具有柔性的显示装置。显示装置具有柔性,因此可以将其贴合到曲面或独特形状上,可以实现各种各样的用途。

例如,通过使用塑料衬底等具有柔性的衬底,可以实现显示装置的薄膜化及轻量化。例如,使用塑料衬底等具有柔性的衬底的显示装置不容易破坏,例如可以提高对掉落时的冲击的耐久性。

在第二衬底705一侧设置用作黑矩阵的遮光膜738、用作滤色片的着色膜736、接触于遮光膜738和着色膜736的绝缘膜734。

另外,在第一衬底701与第二衬底705之间设置有结构体778。结构体778是通过选择性地对绝缘膜进行蚀刻而得到的柱状的间隔物,用来控制第一衬底701与第二衬底705之间的距离(液晶盒厚(cellgap))。另外,作为结构体778,也可以使用球状的间隔物。在图21中示出结构体778设置在第二衬底705一侧的结构,但是本发明不局限于此。例如,如图24所示,也可以采用在第一衬底701一侧设置结构体778的结构或者在第一衬底701和第二衬底705的双方上设置结构体778的结构。

在图21及图24中,在晶体管750、晶体管752和电容元件790上设置有绝缘膜764、绝缘膜766、绝缘膜768。

显示装置700也可以包括保护膜799。优选均匀地形成保护膜799。作为保护膜799的形成方法,优选使用ald法。保护膜799例如具有可以保护显示元件或晶体管的功能。并且,保护膜799等保护膜例如有时具有其他功能。因此,有时将保护膜799等保护膜简单地称为膜。例如,将保护膜799等保护膜称为第一膜、第二膜等。

在此,作为晶体管750或晶体管752的半导体层使用氧化物半导体时,作为绝缘膜768设置具有阻挡氧、氢、水等的效果的绝缘膜,由此可以防止氧从晶体管750或晶体管752所包括的半导体层扩散到外部,且防止氢、水等从外部进入半导体层中,所以是优选的。绝缘膜768也可以被用作保护膜。

例如,作为绝缘膜768,可以使用包含氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化锆、氧化镧、氧化钕、氧化铪及氧化钽中的一种以上的绝缘膜。另外,绝缘膜768也可以是上述材料的叠层。另外,绝缘膜768也可以包含镧(la)、氮、锆(zr)等作为杂质。

[作为显示元件使用液晶元件的显示装置的结构例子]

图21所示的显示装置700包括电容元件790a。电容元件790a具有在一对电极间具有电介质的结构。

图21所示的显示装置700包括液晶元件775。液晶元件775包括导电膜772、导电膜774及液晶层776。导电膜774设置在第二衬底705一侧并被用作对置电极。图21所示的显示装置700可以通过由施加到导电膜772及导电膜774的电压改变液晶层776的取向状态,由此控制光的透过及非透过而显示图像。

导电膜772连接到晶体管750所具有的被用作源电极及漏电极的导电膜。导电膜772形成在绝缘膜768上并被用作像素电极,即显示元件的一个电极。

作为导电膜772,可以举出铟锡氧化物、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等透光导电材料。

注意,虽然在图21中未图示,但是也可以分别在导电膜772、导电膜774与液晶层776接触的一侧设置取向膜。此外,虽然在图21中未图示,但是也可以适当地设置偏振光构件、相位差构件、抗反射构件等光学构件(光学衬底)等。例如,也可以使用利用偏振光衬底及相位差衬底的圆偏振光。此外,作为光源,也可以使用背光、侧光等。

在作为显示元件使用液晶元件的情况下,可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、铁电液晶、反铁电液晶等。这些液晶材料根据条件呈现出胆甾相、近晶相、立方相、手征向列相、均质相等。

此外,在采用横向电场方式的情况下,也可以使用不使用取向膜的呈现蓝相的液晶。蓝相是液晶相的一种,是指当使胆甾型液晶的温度上升时即将从胆甾相转变到均质相之前出现的相。因为蓝相只在较窄的温度范围内出现,所以将其中混合了几wt%以上的手征试剂的液晶组合物用于液晶层,以扩大温度范围。包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物的响应速度快,并且其具有光学各向同性,因此不需要取向处理,且视角依赖性小。另外,因不需要设置取向膜而不需要摩擦处理,因此可以防止由于摩擦处理而引起的静电破坏,由此可以降低制造工序中的液晶显示装置的不良和破损。

另外,当作为显示元件使用液晶元件时,可以使用:tn(twistednematic:扭曲向列)模式、ips(in-plane-switching:平面内转换)模式、ffs(fringefieldswitching:边缘电场转换)模式、asm(axiallysymmetricalignedmicro-cell:轴对称排列微单元)模式、ocb(opticalcompensatedbirefringence:光学补偿弯曲)模式、flc(ferroelectricliquidcrystal:铁电性液晶)模式以及aflc(antiferroelectricliquidcrystal:反铁电性液晶)模式等。

另外,也可以使用常黑型液晶显示装置,例如采用垂直取向(va)模式的透过型液晶显示装置。作为垂直取向模式,可以举出几个例子,例如可以使用mva(multi-domainverticalalignment:多象限垂直取向)模式、pva(patternedverticalalignment:垂直取向构型)模式、asv(advancedsuperview:高级超视觉)模式等。

显示装置700也可以包括保护膜799。图22及图23示出显示装置700包括保护膜799的例子。在此,在图23所示的例子中,密封材料的端部有凹处。说明保护膜799的形成方法。首先,使用密封剂712粘合设置有晶体管等的第一衬底701和设置有着色膜736等的第二衬底705。接着,使用ald法形成保护膜799。注意,对于与各向异性导电膜780的连接部等进行掩蔽,可以防止保护膜799的形成。

ald法可以对于形成面极均匀地、致密地进行成膜。利用ald法例如可以使用如下材料形成保护膜:氧化铝、氧化铪、氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化锡铟(ito)、氧化钽、氧化硅、氧化锰、氧化镍、氧化铒、氧化钴、氧化碲、钛酸钡、氮化钛、氮化钽、氮化铝、氮化钨、氮化钴、氮化锰、氮化铪等。另外,保护膜不局限为绝缘膜,也可以是导电膜。例如,可以使用钌、铂、镍、钴、锰、铜等形成膜。

在显示面板的侧面部形成通过ald法形成的保护膜799,可以抑制水分等外部成分的进入。其结果是,可以抑制晶体管特性的变动,可以使外围电路的工作稳定。另外,可以实现窄边框化,扩大像素区域,进而实现显示装置的高清化。

通过使用保护膜799,即使缩短外围电路的端部和衬底端部的距离,也保持高阻挡性,因此晶体管特性稳定,即外围电路的工作稳定,可以使显示面板的边框变窄。例如,可以将从外围电路到衬底端部(面板加工时的截断部)的距离设定为300μm以下,优选为200μm以下。端部的结构也可以是如图23所示的具有凹凸的形状。

[作为显示元件使用发光元件的显示装置]

图24所示的显示装置700具有电容元件790b。电容元件790b采用在一对电极间具有电介质的结构。更详细地说,电容元件790b的一个电极使用经与被用作晶体管750的栅电极的导电膜相同的工序而形成的导电膜,而电容元件790b的另一个电极使用被用作晶体管750的源电极及漏电极的导电膜。另外,被夹在一对电极之间的电介质使用被用作晶体管750的栅极绝缘膜的绝缘膜。

另外,在图24中,在绝缘膜768上设置有平坦化绝缘膜770。

另外,作为平坦化绝缘膜770,可以使用具有耐热性的有机材料如聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、苯并环丁烯类树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂等。也可以通过层叠多个由这些材料形成的绝缘膜,形成平坦化绝缘膜770。另外,如图21所示,也可以采用不设置平坦化绝缘膜770的结构。

另外,图24所示的显示装置700包括发光元件782。发光元件782包括导电膜784、el层786及导电膜788。在图24所示的显示装置700中,通过使发光元件782所包括的el层786发光,可以显示图像。

另外,导电膜784与用作晶体管750所包括的源电极及漏电极的导电膜连接。导电膜784被用作形成在平坦化绝缘膜770上的像素电极,即显示元件的一个电极。作为导电膜784,可以使用对可见光具有透光性的导电膜或对可见光具有反射性的导电膜。作为对可见光具有透光性的导电膜,例如,优选使用包含选自铟(in)、锌(zn)、錫(sn)中的一种的材料。作为对可见光具有反射性的导电膜,例如,优选使用包含铝或银的材料。

在图24所示的显示装置700中,在平坦化绝缘膜770及导电膜784上设置有绝缘膜730。绝缘膜730覆盖导电膜784的一部分。发光元件782采用顶部发射结构。因此,导电膜788具有透光性且使el层786发射的光透过。注意,虽然在本实施方式中例示出顶部发射结构,但是不局限于此。例如,也可以应用于向导电膜784一侧发射光的底部发射结构或向导电膜784一侧及导电膜788一侧的双方发射光的双面发射结构。

另外,在与发光元件782重叠的位置上设置有着色膜736,并在与绝缘膜730重叠的位置、引绕布线部711及源极驱动电路部704中设置有遮光膜738。着色膜736及遮光膜738被绝缘膜734覆盖。由密封膜732填充发光元件782与绝缘膜734之间。注意,虽然例示出在图24所示的显示装置700中设置着色膜736的结构,但是并不局限于此。例如,在通过分别涂布来形成el层786时,也可以采用不设置着色膜736的结构。

如图25所示,显示装置700也可以包括保护膜799。在显示面板的侧面部形成通过ald法形成的保护膜799,可以抑制水分等外部成分的进入。尤其是,当作为el层786使用有机el层时,通过抑制水分的进入,可以抑制el层的劣化,可以延长发光元件的使用寿命,所以是优选的。

例如,可以在粘合设置有晶体管和发光元件等的第一衬底701与第二衬底705之后,形成保护膜799。

本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。

(实施方式3)

在本实施方式中,作为对蓄电装置进行充电的方法示出通过无线供电进行充电的例子。作为无线供电可以利用电场、磁场、电磁波等。可以使用天线及线圈等接受电场、磁场、电磁波等。

本发明的一个方式的电子设备优选具有天线、线圈等以接收电场、磁场、以及电磁波等。另外,本发明的一个方式的电子设备优选具有用来充电的电容器。

通过使用耦合线圈及耦合电容器,可以以非接触的方式对蓄电装置进行充电。另外,可以将耦合线圈换成天线。在此,示出作为蓄电装置使用二次电池的例子。使充电器的初级线圈与电子设备的次级线圈磁耦合,通过利用在初级线圈中产生的交流磁场而在次级线圈中产生电压的电磁感应方式,非接触地将电力传输到次级线圈一侧来进行充电。由于优选以与结构体的曲面接触的方式设置线圈,所以优选也将电子设备的线圈设置在具有柔性的薄膜上。在此,也可以将电子设备中的线圈用作天线。

当在包括显示模块的臂戴式电子设备的二次电池中设置天线时,也可以不局限于以非接触的方式对二次电池充电,通过还设置存储器而设置具有收发电子数据的功能的天线;或者通过使其具有gps功能取得位置信息或gps时间而设置具有显示位置信息或时间的功能的天线。

由于与身体的一部分接触,所以出于安全起见优选不露出对二次电池进行充电或放电的输入输出端子。若输入输出端子露出,则有因雨等的水而使输入输出端子发生短路或者使输入输出端子与身体接触而触电的担忧。通过使用天线可以实现其输入输出端子不露出在电子设备的表面上的结构。

此外,由于除了设置天线、线圈以及无线供电转换器以外的结构与实施方式1相同,所以在此省略其他详细说明。

根据实施方式1,在板上固定蓄电装置,即在此为二次电池,在二次电池上贴合显示模块。二次电池优选具有弯曲形状。此外,二次电池优选具有柔性。此外,设置与二次电池电连接的无线供电转换器及天线。另外,使无线供电转换器与显示部的一部分重叠地进行固定。

无线供电转换器和天线的重量为10g以下,总重量可以为与实施方式1差不多的重量。

图12示出具有天线(未图示)的电子设备400及充电器401的示意图。通过在充电器401上配置电子设备400,从充电器401的天线向电子设备400供应电力,可以对电子设备400的二次电池充电。

此外,直到充满电的量或到充满电需要多久等的信息可以显示在电子设备400的显示部上。

本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。

(实施方式4)

在本实施方式中,对实施方式1所示的薄型蓄电池的制造方法及硬币型蓄电池的结构的一个例子进行说明。

[薄型二次电池的制造方法]

对实施方式1所示的使用由薄膜构成的外包装体的薄型二次电池的制造方法进行说明。图10示出薄型二次电池的外观图。此外,图11a示出沿着图10中的点划线a1-a2切断的截面,且图11b示出沿着图10中的点划线b1-b2切断的截面。

对薄型二次电池的制造方法进行说明。

优选将隔离体207加工为袋状,并以包围正极203和负极206中的任一个的方式配置。例如,如图13a所示,以夹住正极203的方式将隔离体207对折,使用密封部514在与正极203重叠的区域的外侧进行密封,因此可以将正极203确实地包围在隔离体207内。然后,如图13b所示,优选交替层叠被隔离体207包围的正极203和负极206并将它们配置在外包装体209内,来形成薄型二次电池。

图14b示出将集电体焊接到引线电极的例子。作为例子,示出将正极集电体201焊接到正极引线电极510的例子。通过超音波焊接等在焊接区域512中将正极集电体201焊接到正极引线电极510。由于正极集电体201具有图14b所示的弯曲部513,因此可以缓解在制造薄型二次电池之后因从外部施加的力量而产生的应力,从而提高薄型二次电池的可靠性。

在图13a和图13b、图14a及图14b所示的薄型二次电池中,通过超音波焊接将正极引线电极510与正极203所包括的正极集电体201焊接在一起,并且将负极引线电极511与负极206所包括的负极集电体204焊接在一起。另外,正极集电体201及负极集电体204也可以兼作与外部电接触的端子。此时,也可以不使用引线电极而将正极集电体201及负极集电体204以其一部分露出在外包装体209外侧的方式配置。

另外,在图10中,将正极引线电极510及负极引线电极511配置在同一边上,但是如图15所示,也可以将正极引线电极510及负极引线电极511配置在不同的边上。如此,在本发明的一个方式的蓄电池中,可以自由地配置引线电极,因此其设计自由度高。因此,可以提高使用本发明的一个方式的蓄电池的产品的设计自由度。另外,可以提高使用本发明的一个方式的蓄电池的产品的生产率。

在薄型蓄电池中,作为外包装体209,例如可以使用如下三层结构的薄膜:在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等材料构成的膜上设置铝、不锈钢、铜、镍等柔性高的金属薄膜,并且在该金属薄膜上作为外包装体的外表面设置聚酰胺类树脂、聚酯类树脂等绝缘性合成树脂薄膜。

在图11a及图11b中,作为一个例子,隔着隔离体面对的正极活性物质层和负极活性物质层的组合个数为五个,但是活性物质层的组合个数当然不局限于五个,既可以多于五个又可以少于五个。当活性物质层数较多时,可以实现容量更高的蓄电池。当电极层数较少时,可以实现薄型且柔性高的蓄电池。

在上述结构中,二次电池的外包装体209可以在曲率半径为30mm以上,优选曲率半径为10mm以上的范围内变形。作为二次电池的外包装体的薄膜是一片或两片,在二次电池具有叠层结构的情况下,当弯曲时电池具有由作为外包装体的薄膜的两个曲线围绕的截面结构。

参照图16a至图16c说明面的曲率半径。在图16a中,在截断曲面1700的平面1701上,使包括在曲面1700的曲线1702的一部分近似圆弧,将该圆的半径作为曲率半径1703,将圆中心作为曲率中心1704。图16b示出曲面1700的俯视图。图16c示出由平面1701截断曲面1700时的截面图。当由平面截断曲面时,出现在截面上的曲线的曲率半径根据平面对曲面的角度或截断位置而不同,但是在本说明书等中,将最小的曲率半径定义为面的曲率半径。

在使由作为外包装体的两片薄膜夹着电极及电解液等1805的二次电池弯曲的情况下,近于二次电池的曲率中心1800一侧的薄膜1801的曲率半径1802比远于曲率中心1800一侧的薄膜1803的曲率半径1804小(图17a)。当使二次电池弯曲使其截面呈圆弧形时,离曲率中心1800近的薄膜表面受到压缩应力,离曲率中心1800远的薄膜表面受到拉伸应力(图17b)。当在外包装体的表面形成由凹部或凸部构成的图案时,即便如上所述那样被施加压缩应力或拉伸应力也能够将变形的影响抑制在允许范围内。因此,二次电池可以在离曲率中心近的外包装体的曲率半径为30mm以上,优选为10mm以上的范围内变形。

此外,二次电池的截面形状不局限于简单的圆弧状,也可以为其一部分呈圆弧的形状,例如可以为图17c所示的形状、波状(图17d)、s字形状等。当二次电池的曲面为具有多个曲率中心的形状时,二次电池可以在如下范围内变形,即,在多个曲率中心各自的曲率半径中曲率半径最小的曲面中,两片外包装体中的离曲率中心近的外包装体的曲率半径为30mm以上,优选为10mm以上的范围。

接着,对制造二次电池之后进行的老化工序进行说明。优选在制造二次电池之后进行老化工序。下面对老化工序的条件的一个例子进行说明。首先,以0.001c以上且0.2c以下的速率进行充电。将温度例如设定为室温以上且40℃以下即可。此时,如果发生电解液的分解并产生气体,而且在室内充满该气体,则会出现电解液不能与电极表面接触的区域。就是说,电极的实效反应面积减小,实效的电流密度增高。

在电流密度过高时,电压跟着电极的电阻降低,锂在嵌入活性物质的同时也在活性物质表面发生锂析出。该锂析出有时导致容量的降低。例如,在锂析出之后,如果涂膜等在表面上成长时,在表面析出的锂不能溶解,而产生无助于容量的锂。在所析出的锂物理性地崩溃而不与电极导通时,同样地产生无助于容量的锂。因此,优选在因电压降低而电极的电位到达锂电位之前进行脱气。

在进行脱气之后,也可以将充电状态在高于室温,优选为30℃以上且60℃以下、更优选为35℃以上且60℃以下的温度下保持例如1小时以上且100小时以下。在初次进行充电时,在表面分解的电解液形成涂膜。因此,例如通过在进行脱气之后在高于室温的温度下保持充电状态,有可能使所形成的涂膜致密化。

在此,在使薄型蓄电池弯曲时,优选在进行该脱气之后使其弯曲。通过在进行脱气之后使薄型蓄电池弯曲,可以防止例如在由于弯曲被施加应力的区域中发生锂析出。

[硬币型蓄电池]

接着,作为蓄电装置的一个例子,参照图18a和图18b说明硬币型蓄电池的一个例子。图18a是硬币型(单层扁平型)蓄电池的外观图,图18b是其截面图。

在硬币型蓄电池300中,兼用作正极端子的正极罐301和兼用作负极端子的负极罐302由使用聚丙烯等形成的垫片303绝缘并密封。另外,负极307由负极集电体308和以与负极集电体308接触的方式设置的负极活性物质层309形成。负极活性物质层309包含实施方式1所示的负极活性物质。另外,作为负极307,优选使用实施方式2所示的负极。

正极304由正极集电体305和以与正极集电体305接触的方式设置的正极活性物质层306形成。关于正极活性物质层306,可以参照正极活性物质层202的记载。关于隔离体310,参照隔离体207的记载即可。关于电解液,参照电解液208的记载即可。

另外,用于硬币型蓄电池300的正极304及负极307分别只形成在活性物质层的一个面即可。

作为正极罐301、负极罐302,可以使用对电解液具有抗腐蚀性的镍、铝及钛等金属、以及这些金属的合金,或这些金属与其他金属的合金(例如,不锈钢)。另外,为了防止因电解液而引起的腐蚀,正极罐301和负极罐302优选被镍或铝等覆盖。正极罐301与正极304电连接,负极罐302与负极307电连接。

将这些负极307、正极304及隔离体310浸渍到电解质中,如图18b所示,将正极罐301设置在下方,并依次层叠正极304、隔离体310、负极307、负极罐302,使垫片303介于正极罐301与负极罐302之间并进行压合,由此制造硬币型蓄电池300。

本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。

(实施方式5)

在本实施方式中,说明可以在制造本发明的一个方式的显示装置时使用的成膜方法及成膜装置。

《cvd成膜和ald成膜》

现有的利用cvd法的成膜装置在进行成膜时将一种或多种用于反应的源气体(前驱物(precursor))同时供应到处理室。在利用ald法的成膜装置中,将用于反应的前驱物依次引入处理室,并且,按该顺序反复地引入气体,由此进行成膜。例如,通过切换各开关阀(也称为高速阀)来将两种以上的前驱物依次供应到处理室内。为了防止多种前驱物混合,在引入第一前驱物之后引入惰性气体(氩或氮等)等,然后引入第二前驱物。另外,也可以利用真空抽气将第一前驱物排出来代替引入惰性气体,然后引入第二前驱物。

图27a至图27d示出ald法的成膜过程。第一前驱物601附着到衬底表面(参照图27a),由此形成第一单层(参照图27b)。此时,前驱物所包含的金属原子等可以与存在于衬底表面上的羟基键合。金属原子也可以与甲基、乙基等烷基键合。该第一单层与在排气第一前驱物601之后引入的第二前驱物602起反应(参照图27c),由此第二单层层叠在第一单层上而形成薄膜(参照图27d)。例如,作为第二前驱物包含氧化剂时,存在于第一前驱物中的金属原子或与金属原子键合的烷基、与氧化剂起化学反应,而可以形成氧化膜。

ald法是基于表面化学反映的成膜方法,前驱物附着于被成膜表面,自终止机构起到作用,由此形成一个层。例如,三甲基铝等前驱物与该存在于被成膜表面上的羟基(oh基)起反应。此时,只发生热所引起的表面反应,因此前驱物与该被成膜表面接触,前驱物中的金属原子等可以利用热能量附着于该被成膜表面。前驱物有如下特征:具有高蒸汽压;在成膜之前在热上稳定而不分解;以及对衬底的化学附着速度较快等。因为前驱物作为气体被引入,所以在具有交替引入的第一前驱物和第二前驱物充分扩散的时间时,即使在具有纵横比高的凹凸的区域中也可以高覆盖率地进行成膜。

在ald法中,通过控制气体引入顺序并反复多次地引入气体直到获得所希望的厚度为止,可以形成台阶覆盖性良好的薄膜。由于薄膜的厚度可以根据重复次数来进行调节,所以ald法可以准确地调节厚度。通过提高排气能力,可以提高成膜速度,并且可以降低膜中的杂质浓度。

ald法具有使用热量的ald法(热ald法)及使用等离子体的ald法(等离子体ald法)。热ald法是利用热能量使前驱物起反应的方法,等离子体ald法是在自由基的状态下使前驱物起反应的方法。

ald法可以准确地形成极薄的膜。对具有凹凸的面也可以以高的表面覆盖率形成密度高的膜。

另外,在热ald法中不会发生等离子体损伤,因此可以抑制在膜中发生缺陷。

《等离子体ald》

另外,利用等离子体ald法可以以比使用热量的ald法(热ald法)低的温度进行成膜。例如,等离子体ald法即使在100℃以下也能够进行成膜而不降低成膜速度。另外,在等离子体ald法中,可以利用等离子体将n2自由基化,因此除了氧化物以外还可以进行氮化物的成膜。

在等离子体ald法中,可以提高氧化剂的氧化性。由此,在利用ald形成膜时,可以减少残留在膜中的前驱物或从前驱物脱离的有机成分,并且可以减少膜中的碳、氯、氢等,所以可以形成杂质浓度低的膜。

另外,当将发光元件(有机el元件等)用于显示元件时,若工艺温度高,则有可能促进发光元件的劣化。在此,通过利用等离子体ald法,可以降低工艺温度,因此可以抑制发光元件的劣化。

另外,当进行等离子体ald时,为了使自由基种生成,使用icp(inductivelycoupledplasma:电感耦合等离子体)。由此可以在离开衬底的状态下生成等离子体,从而抑制对于衬底或其表面形成有ald膜的膜的等离子体损伤。

通过如上述那样利用等离子体ald法,与其他成膜方法相比,可以降低工艺温度,并且提高表面的覆盖率,由此可以在制造显示面板后在衬底的侧面部形成等离子体ald膜。由此可以抑制水从外部进入。因此,在面板的端部外围电路的驱动工作的可靠性得到提高(晶体管特性的可靠性得到提高),所以即使边框窄,也可以实现稳定的工作。

接着,参照图28对作为可以在制造本发明的一个方式的显示装置时使用的成膜装置的成膜装置ald的一个例子进行说明。

[成膜装置ald的结构例子]

图28是说明可以在制造本发明的一个方式的显示模块时使用的成膜装置ald的截面图。在本实施方式中说明的成膜装置ald包括成膜室180、与成膜室180连接的控制部182。

控制部182包括提供控制信号的控制装置(未图示)以及被提供控制信号的流量控制器182a、流量控制器182b及流量控制器182c。例如,可以将高速阀用于流量控制器。具体而言,通过使用ald用阀等可以精密地控制流量。另外,还包括控制流量控制器及管道温度的加热机构182h。

向流量控制器182a供应控制信号、第一原料及惰性气体,并具有根据控制信号供应第一原料或惰性气体的功能。

向流量控制器182b供应控制信号、第二原料及惰性气体,并具有根据控制信号供应第二原料或惰性气体的功能。

向流量控制器182c供应控制信号,并具有根据控制信号连接到排气装置185的功能。

《原料供应部》

另外,原料供应部181a具有供应第一原料的功能,并与流量控制器182a连接。

原料供应部181b具有供应第二原料的功能,并与流量控制器182b连接。

可以将汽化器或加热单元等用于原料供应部。由此,可以由固体原料或液体原料生成气体原料。

另外,原料供应部不局限于两个,也可以具有三个以上的原料供应部。

《原料》

第一原料可以使用各种物质。

例如,可以将挥发性有机金属化合物、金属醇盐等用于第一原料。

可以将与第一原料起反应的各种物质用于第二原料。例如,可以将有助于氧化反应的物质、有助于还原反应的物质、有助于付加反应的物质、有助于分解反应的物质或有助于加水分解反应的物质等用于第二原料。

另外,可以使用自由基等。例如,可以将原料供应给等离子体源而使用等离子体等。具体而言,可以使用氧自由基、氮自由基等。

另外,还可以将高频电源或光源用于等离子体源。例如,可以使用感应耦合型或电容耦合型的高频电源。或者,可以将准分子激光器、准分子灯、低压汞灯或同步加速器辐射光源用作光源。另外,第二原料优选使用在接近室温的温度下与第一原料起反应的原料。例如,优选使用反应温度为室温以上且200℃以下,更优选为50℃以上且150℃以下的原料。

《排气装置185》

排气装置185具有排气功能并与流量控制器182c连接。另外,可以在排出口184与流量控制器182c之间设置捕捉排出原料的陷阱。另外,可以将干燥泵或/及涡轮泵等用作排气装置185。通过利用涡轮泵可以缩短排气所需要的时间。利用去除装置去除排出的气体等。

《控制部182》

控制装置供应控制流量控制器的控制信号或控制加热机构的控制信号等。例如,在第一步骤中,将第一原料供应至加工基材的表面。并且,在第二步骤中,供应与第一原料起反应的第二原料。由此,第一原料与第二原料发生反应,反应生成物沉积于加工构件10的表面。

另外,沉积于加工构件10的表面的反应生成物的量可以通过反复进行第一步骤和第二步骤来控制。

另外,供应至加工构件10的第一原料的量受限于加工构件10的表面能够吸附的量。例如,选择第一原料的单分子层形成于加工构件10的表面上的条件,通过使形成的第一原料的单分子层与第二原料发生反应,可以形成极均匀的含有第一原料与第二原料的反应生成物的层。

由此,可以在表面具有复杂结构的加工构件10的表面上将各种材料成膜。例如,可以在加工构件10上形成厚度为3nm以上且200nm以下的膜。

例如,当加工构件10的表面形成有被称为针孔的小孔等时,通过将材料沉积到针孔内可以填埋针孔。

另外,利用排气装置185将剩余的第一原料或第二原料从成膜室180排出。例如,可以边导入氩或氮等惰性气体边进行排气。

《成膜室180》

成膜室180包括供应第一原料、第二原料及惰性气体的导入口183以及排出第一原料、第二原料及惰性气体的排出口184。

成膜室180包括:能够支撑一个或多个加工构件10的支撑部186、能够加热加工构件的加热机构187、能够打开或关闭加工构件10的搬入及搬出区域的门188。

例如,可以将电阻加热器或红外线灯等用于加热机构187。

加热机构187具有例如加热至80℃以上,100℃以上或150℃以上的加热功能。

加热机构187例如将加工构件10加热为室温以上且200℃以下,优选为50℃以上且150℃以下。

另外,成膜室180具有压力调整器及压力检测器。

《支撑部186》

支撑部186支撑一个或多个加工构件10。由此,例如可以在每次处理中在一个或多个加工构件10上形成绝缘膜。

<膜的例子>

对能够利用本实施方式中说明的成膜装置ald形成的膜进行说明。

例如,可以形成含有氧化物、氮化物、氟化物、硫化物、三元化合物、金属或聚合物的膜。

例如,可以形成含有氧化铝、氧化铪、铝硅酸盐、硅酸铪、氧化镧、氧化硅、钛酸锶、氧化钽、氧化钛、氧化锌、氧化铌、氧化锆、氧化锡、氧化钇、氧化铈、氧化钪、氧化铒、氧化钒或氧化铟等材料的膜。

例如,可以将含有氮化铝、氮化铪、氮化硅、氮化钽、氮化钛、氮化铌、氮化钼、氮化锆或氮化镓等的材料进行成膜。

例如,可以将含有铜、铂、钌、钨、铱、钯、铁、钴或镍等材料进行成膜。

例如,可以将含有硫化锌、硫化锶、硫化钙、硫化铅、氟化钙、氟化锶或氟化锌等材料进行成膜。

例如,可以将含有如下物质的材料进行成膜:含有钛及铝的氮化物;含有钛及铝的氧化物;含有铝及锌的氧化物;含有锰及锌的硫化物;含有铈及锶的硫化物;含有铒及铝的氧化物;含有钇及锆的氧化物;等。

《含有氧化铝的膜》

例如,可以将使含有铝前体化合物的原料气化而生成的气体用作第一原料。具体地,可以使用三甲基铝(tma,化学式为al(ch3)3)或三(二甲基酰胺)铝、三异丁基铝、铝三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)等。

可以将水蒸气(化学式为h2o)用作第二原料。

利用成膜装置ald可以由上述第一原料及第二原料形成含有氧化铝的膜。

《含有氧化铪的膜》

例如,可以将使含有铪前体化合物的原料气化而生成的气体用作第一原料。具体地,可以使用含有四二甲基酰胺铪(tdmah,化学式为hf[n(ch3)2]4)或四(乙基甲基酰胺)铪等铪酰胺的原料。

可以将臭氧用作第二原料。

《含有钨的膜》

例如,可以将wf6气体用作第一原料。

可以将b2h6气体或sih4气体等用作第二原料。

本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。

实施方式6

在本实施方式中,对氧化物半导体膜的结构进行说明。

氧化物半导体膜可以分为非单晶氧化物半导体膜和单晶氧化物半导体膜。或者,氧化物半导体例如可以分为结晶氧化物半导体和非晶氧化物半导体。

作为非单晶氧化物半导体,可以举出caac-os(c-axisalignedcrystallineoxidesemiconductor:c轴取向结晶氧化物半导体)、多晶氧化物半导体、微晶氧化物半导体以及非晶氧化物半导体等。作为结晶氧化物半导体,可以举出单晶氧化物半导体、caac-os、多晶氧化物半导体以及微晶氧化物半导体等。

首先,对caac-os膜进行说明。

caac-os膜是包含呈c轴取向的多个结晶部的氧化物半导体膜之一。

根据利用透射电子显微镜(tem:transmissionelectronmicroscope)观察caac-os膜的亮视场像及衍射图案的复合分析图像(也称为高分辨率tem图像),可以观察到多个结晶部。但是,在高分辨率tem图像中观察不到结晶部与结晶部之间的明确的边界,即晶界(grainboundary)。因此,在caac-os膜中,不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。

根据从大致平行于样品面的方向观察的caac-os膜的高分辨率截面tem图像可知在结晶部中金属原子排列为层状。金属原子的各层具有反映了形成有caac-os膜的面(也称为被形成面)或caac-os膜的顶面的凸凹的形状并以平行于caac-os膜的被形成面或caac-os膜的顶面的方式排列。

另一方面,根据从大致垂直于样品面的方向观察的caac-os膜的高分辨率平面tem图像可知在结晶部中金属原子排列为三角形状或六角形状。但是,在不同的结晶部之间金属原子的排列没有规律性。

使用x射线衍射(xrd:x-raydiffraction)装置对caac-os膜进行结构分析。例如,当利用out-of-plane法分析包括ingazno4结晶的caac-os膜时,在衍射角(2θ)为31°附近时会出现峰值。由于该峰值来源于ingazno4结晶的(009)面,由此可知caac-os膜中的结晶具有c轴取向性,并且c轴朝向大致垂直于caac-os膜的被形成面或顶面的方向。

注意,当利用面外(out-of-plane)法分析包括ingazno4结晶的caac-os膜时,除了在2θ为31°附近的峰值之外,有时还在2θ为36°附近观察到峰值。2θ为36°附近的峰值意味着caac-os膜的一部分中含有不呈c轴取向性的结晶。优选的是,在caac-os膜中在2θ为31°附近时出现峰值而在2θ为36°附近时不出现峰值。

caac-os膜是杂质浓度低的氧化物半导体膜。杂质是指氢、碳、硅、过渡金属元素等氧化物半导体膜的主要成分以外的元素。尤其是,硅等元素因为其与氧的结合力比构成氧化物半导体膜的金属元素与氧的结合力更强而成为因从氧化物半导体膜夺取氧而打乱氧化物半导体膜的原子排列使得结晶性降低的主要因素。此外,铁或镍等重金属、氩、二氧化碳等因为其原子半径(分子半径)大而在包含在氧化物半导体膜内部时成为打乱氧化物半导体膜的原子排列使得结晶性降低的主要因素。注意,包含在氧化物半导体膜中的杂质有时成为载流子陷阱或载流子发生源。

此外,caac-os膜是缺陷态密度低的氧化物半导体膜。例如,氧化物半导体膜中的氧缺陷有时成为载流子陷阱或者通过俘获氢而成为载流子发生源。

将杂质浓度低且缺陷态密度低(氧缺陷少)的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较少的载流子发生源,因此可以具有较低的载流子密度。因此,使用该氧化物半导体膜的晶体管很少具有负阈值电压的电特性(也称为常导通特性)。此外,高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较少的载流子陷阱。因此,使用该氧化物半导体膜的晶体管的电特性变动小,而成为高可靠性的晶体管。此外,被氧化物半导体膜的载流子陷阱俘获的电荷到被释放需要长时间,有时像固定电荷那样动作。因此,使用杂质浓度高且缺陷态密度高的氧化物半导体膜的晶体管的电特性有时不稳定。

在氧化物半导体具有杂质或缺陷的情况下,其特性有时因为光或热等而发生变动。例如,包含于氧化物半导体的杂质有时会成为载流子陷阱或载流子发生源。另外,氧化物半导体中的氧缺陷有时会成为载流子陷阱或因俘获氢而成为载流子发生源。

杂质或氧缺陷少的caac-os为载流子密度低的氧化物半导体。具体而言,可以将氧化物半导体的载流子密度设定为低于8×1011/cm3,优选低于1×1011/cm3,更优选低于1×1010/cm3且为1×10-9/cm3以上。将这种氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。caac-os的杂质浓度和缺陷态密度低。即,caac-os可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。

此外,在使用caac-os膜的晶体管中,起因于可见光或紫外光的照射的电特性的变动小。

接着,对微晶氧化物半导体膜进行说明。

在微晶氧化物半导体膜的高分辨率tem图像中有观察到结晶部的区域及观察不到明确的结晶部的区域。包含在微晶氧化物半导体膜中的结晶部的尺寸大多为1nm以上且100nm以下或1nm以上且10nm以下。尤其是,将具有尺寸为1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的纳米晶(nc:nanocrystal)的氧化物半导体膜称为nc-os(nanocrystallineoxidesemiconductor:纳米晶氧化物半导体)膜。另外,例如在nc-os膜的高分辨率tem图像中,有时观察不到明确的晶界。

nc-os膜在微小区域(例如1nm以上且10nm以下的区域,特别是1nm以上且3nm以下的区域)中其原子排列具有周期性。另外,nc-os膜在不同的结晶部之间观察不到晶体取向的规律性。因此,在膜整体上观察不到取向性。所以,有时nc-os膜在某些分析方法中无法与非晶氧化物半导体膜进行区分。例如,在通过利用使用其束径比结晶部大的x射线的xrd装置的out-of-plane法对nc-os膜进行结构分析时,检测不出表示结晶面的峰值。此外,在对nc-os膜进行使用其束径比结晶部大(例如,50nm以上)的电子射线的电子衍射(选区电子衍射)时,观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面,在对nc-os膜进行使用其束径近于结晶部或者比结晶部小的电子射线的纳米束电子衍射时,观察到斑点。另外,在nc-os膜的纳米束电子衍射图案中,有时观察到如圆圈那样的(环状的)亮度高的区域。而且,在nc-os膜的纳米束电子衍射图案中,有时还观察到环状的区域内的多个斑点。

nc-os膜是其规律性比非晶氧化物半导体膜高的氧化物半导体膜。因此,nc-os膜的缺陷态密度比非晶氧化物半导体膜低。但是,nc-os膜在不同的结晶部之间观察不到晶体取向的规律性。所以,nc-os膜的缺陷态密度比caac-os膜高。

接着,对非晶氧化物半导体膜进行说明。

非晶氧化物半导体膜是在膜中具有无序的原子排列并不具有结晶部的氧化物半导体膜。其一个例子为具有如石英那样的无定形状态的氧化物半导体膜。

在非晶氧化物半导体膜的高分辨率tem图像中,观察不到结晶部。

使用xrd装置对非晶氧化物半导体膜进行结构分析。当利用out-of-plane法分析时,检测不到表示结晶面的峰值。另外,在非晶氧化物半导体膜的电子衍射图案中,观察到光晕图案。另外,在非晶氧化物半导体膜的纳米束电子衍射图案中,观察不到斑点,而观察到光晕图案。

此外,氧化物半导体膜有时具有呈现nc-os膜与非晶氧化物半导体膜之间的物性的结构。将具有这种结构的氧化物半导体膜特别称为amorphous-like氧化物半导体(a-likeos:amorphous-likeoxidesemiconductor)膜。

在a-likeos膜的高分辨率tem图像中,有时观察到空洞(也称为空隙)。此外,在a-likeos膜的高分辨率tem图像中,有明确地确认到结晶部的区域及确认不到结晶部的区域。a-likeos膜有时因tem观察时的微量的电子照射而产生晶化,由此观察到结晶部的生长。另一方面,在良好的nc-os膜中,几乎观察不到因tem观察时的微量的电子照射而产生的晶化。

此外,a-likeos膜及nc-os膜的结晶部的尺寸的测量可以使用高分辨率tem图像进行。例如,ingazno4结晶具有层状结构,在in-o层之间具有两个ga-zn-o层。ingazno4结晶的单位晶格具有三个in-o层和六个ga-zn-o层的一共九个层在c轴方向上重叠为层状的结构。因此,这些彼此相邻的层之间的间隔与(009)面的晶格表面间隔(也称为d值)大致相等,从晶体结构分析求出其值,即0.29nm。因此,着眼于高分辨率tem图像的晶格条纹,在晶格条纹的间隔为0.28nm以上且0.30nm以下的区域中,每个晶格条纹都对应于ingazno4结晶的a-b面。

有时氧化物半导体膜的密度因结构而不同。例如,当已知某个氧化物半导体膜的组成时,通过与具有相同组成的单晶氧化物半导体膜的密度进行比较,可以推测出该氧化物半导体膜的结构。例如,a-likeos膜的密度为单晶氧化物半导体膜的密度的78.6%以上且小于92.3%。例如,nc-os膜的密度和caac-os膜的密度为单晶氧化物半导体膜的密度的92.3%以上且小于100%。注意,形成其密度小于单晶氧化物半导体膜的密度的78%的氧化物半导体膜本身较为困难。

使用具体例子对上述内容进行说明。例如,在原子个数比满足in:ga:zn=1:1:1的氧化物半导体膜中,具有菱方晶系结构的单晶ingazno4的密度为6.357g/cm3。因此,例如,在原子个数比满足in:ga:zn=1:1:1的氧化物半导体膜中,a-likeos膜的密度为5.0g/cm3以上且小于5.9g/cm3。另外,例如,在原子个数比满足in:ga:zn=1:1:1的氧化物半导体膜中,nc-os膜的密度和caac-os膜的密度为5.9g/cm3以上且小于6.3g/cm3

注意,有时不存在相同组成的单晶氧化物半导体膜。此时,通过以任意比例组合组成不同的单晶氧化物半导体膜,可以算出相当于所希望的组成的单晶氧化物半导体膜的密度。根据组成不同的单晶氧化物半导体膜的组合比例使用加权平均计算所希望的组成的单晶氧化物半导体膜的密度即可。注意,优选尽可能以少的所组合的单晶氧化物半导体膜的种类来计算密度。

注意,氧化物半导体膜例如可以是包括非晶氧化物半导体膜、a-likeos膜、微晶氧化物半导体膜和caac-os膜中的两种以上的叠层膜。

本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。

10加工构件

100电子设备

102显示部

103蓄电装置

104电路板

105箭头

106蓄电装置

107电路板

111板

112板

113板

121密封部

126框体

131止动件

151板

152显示元件

153电路部

161区域

162区域

163距离

164区域

165区域

171端部

172端部

173端部

174端部

180成膜室

181a原料供应部

181b原料供应部

182控制部

182a流量控制器

182b流量控制器

182c流量控制器

182h加热机构

183导入口

184排出口

185排气装置

186支撑部

187加热机构

188门

201正极集电体

202正极活性物质层

203正极

204负极集电体

205负极活性物质层

206负极

207隔离体

208电解液

209外包装体

300蓄电池

301正极罐

302负极罐

303垫片

304正极

305正极集电体

306正极活性物质层

307负极

308负极集电体

309负极活性物质层

310隔离体

400电子设备

401充电器

510正极引线电极

511负极引线电极

512焊接区域

513弯曲部

514密封部

601前驱物

602前驱物

700显示装置

701衬底

702像素部

704源极驱动电路部

705衬底

706栅极驱动电路部

708fpc端子部

710信号线

711布线部

712密封剂

716fpc

721栅电极

722半导体层

723电极

724电极

730绝缘膜

732密封膜

734绝缘膜

736着色膜

738遮光膜

750晶体管

752晶体管

760连接电极

764绝缘膜

766绝缘膜

768绝缘膜

769绝缘膜

770平坦化绝缘膜

772导电膜

774导电膜

775液晶元件

776液晶层

778结构体

780各向异性导电膜

782发光元件

784导电膜

786el层

788导电膜

790电容元件

790a电容元件

790b电容元件

799保护膜

1700曲面

1701平面

1702曲线

1703曲率半径

1704曲率中心

1800曲率中心

1801薄膜

1802曲率半径

1803薄膜

1804曲率半径

1805电极及电解液等

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