JP2021150582A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】部分的に伸縮可能に構成された電子機器を提供する。【解決手段】第１部分、及び、第２部分が一体的に形成された伸縮性を有する絶縁基材と、前記第１部分においてマトリクス状に配列された複数の第１電気的素子と、前記第２部分においてマトリクス状に配列された複数の第２電気的素子と、を備え、前記第１電気的素子の配列ピッチは、前記第２電気的素子の配列ピッチより小さい、電子機器。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電子機器に関する。

近年、可撓性及び伸縮性を有したフレキシブル基板の利用が種々の分野で検討されている。一例を挙げると、マトリクス状に電気的素子が配列されたフレキシブル基板を電子機器の筐体や人体等の曲面に貼り付ける利用形態が考えられる。電気的素子としては、例えばタッチセンサや温度センサ等の各種センサや表示素子が適用され得る。
フレキシブル基板においては、屈曲や伸縮による応力で配線が損傷しないように対策を講じる必要がある。このような対策としては、例えば、配線を支持する基材にハニカム形状の開口を設けることや、配線を蛇行した形状（ミアンダ形状）とすることが提案されている。

特開２０１５−１９８１０１号公報 特開２０１５−１９８１０２号公報 特開２０１７−１１８１０９号公報 特開２０１７−１１３０８８号公報

本実施形態の目的は、部分的に伸縮可能に構成された電子機器を提供することにある。

本実施形態の電子機器は、
第１部分、及び、第２部分が一体的に形成された伸縮性を有する絶縁基材と、前記第１部分においてマトリクス状に配列された複数の第１電気的素子と、前記第２部分においてマトリクス状に配列された複数の第２電気的素子と、を備え、前記第１電気的素子の配列ピッチは、前記第２電気的素子の配列ピッチより小さい。
本実施形態の電子機器は、
第１部分と、前記第１部分に接続され伸縮可能な第１帯状部と、前記第１帯状部に接続された第１島状部と、を備えた絶縁基材と、前記第１部分においてマトリクス状に配列された複数の第１電気的素子と、前記第１島状部に配置された第２電気的素子と、前記第１部分、前記第１帯状部、及び、前記第１島状部に亘って配置され、前記第１電気的素子の少なくとも１つ及び前記第２電気的素子と電気的に接続された第１配線と、を備える。

図１は、本実施形態に係る電子機器１の概略的な平面図である。 図２は、フレキシブル基板２を構成する絶縁基材１０の概略的な平面図である。 図３は、フレキシブル基板２の第２部分１０Ｂを拡大した平面図である。 図４は、第２電気的素子Ｅ２を駆動する駆動回路ＰＣを説明するための図である。 図５は、島状部Ｉを含むフレキシブル基板２の概略的な断面図である。 図６は、帯状部Ｂを含むフレキシブル基板２の概略的な断面図である。 図７は、フレキシブル基板２の他の一例を示す概略的な平面図である。 図８は、第２部分１０Ｂに適用される基本構造を説明するための図である。 図９は、サンプルの条件例を説明するための図である。 図１０は、各サンプルの引張試験の結果を示す図である。 図１１は、Ｒ＊／Ｗ１と伸長度との関係を説明するための図である。 図１２は、帯状部Ｂ１０の断面図である。 図１３は、伸長率と抵抗変動率との関係を説明するための図である。 図１４は、本実施形態の電子機器１の適用例を示す図である。 図１５は、本実施形態の電子機器１の他の適用例を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態に係る電子機器１の概略的な平面図である。本実施形態においては、図示したように第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを定義する。第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で互いに交差していてもよい。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、例えば電子機器１の主面に平行な方向に相当し、また、第３方向Ｚは、電子機器１の厚さ方向に相当する。

電子機器１は、フレキシブル基板２と、回路基板３と、コントローラ４と、を備えている。回路基板３は、例えばフレキシブルプリント回路基板であり、フレキシブル基板２の端子領域ＴＡにおいて各端子と電気的に接続されている。コントローラ４は、回路基板３に実装されているが、フレキシブル基板２に実装されていてもよい。

フレキシブル基板２は、全体的に可撓性を有するとともに、部分的に伸縮性を有するように構成されている。このようなフレキシブル基板２は、第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１に隣接する第２領域Ａ２と、を備えている。例えば、第１領域Ａ１は可撓性を有し、第２領域Ａ２は可撓性を及び伸縮性を有している。伸縮性を実現するための具体的な構成例については後述する。
図１に示す例では、第１領域Ａ１はフレキシブル基板２のほぼ中央に位置し、第２領域Ａ２は第１領域Ａ１を囲む額縁状の領域に相当する。なお、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１を囲んでいなくてもよい。例えば、第１領域Ａ１が四角形などの多角形状に形成されている場合、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の少なくとも一辺に接するように設けられる。

フレキシブル基板２は、第１ドライバＤＲ１、第２ドライバＤＲ２、Ｘ配線ＷＸ、Ｙ配線ＷＹ、第１電気的素子Ｅ１、第２電気的素子Ｅ２などを備えている。
第１ドライバＤＲ１及び第２ドライバＤＲ２は、第２領域Ａ２に配置されているが、回路基板３、コントローラ４、あるいは、他の基板に配置されてもよい。Ｘ配線ＷＸは、概ね第１方向Ｘに沿って延びる配線の総称であり、少なくとも一部のＸ配線ＷＸは第１ドライバＤＲ１と電気的に接続されている。複数のＸ配線ＷＸは、第２方向Ｙに並んでいる。Ｙ配線ＷＹは、概ね第２方向Ｙに沿って延びる配線の総称であり、少なくとも一部のＹ配線ＷＹは第２ドライバＤＲ２と電気的に接続されている。複数のＹ配線ＷＹは、第１方向Ｘに並んでいる。これらのＸ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹとしては、走査線、信号線、電源線、種々の制御線など複数の種類の配線が含まれる。

Ｘ配線ＷＸは、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に亘って配置されるＸ配線ＷＸ１と、第１領域Ａ１に配置されることなく第２領域Ａ２に配置されるＸ配線ＷＸ２と、を含んでいる。Ｙ配線ＷＹは、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に亘って配置されるＹ配線ＷＹ１と、第１領域Ａ１に配置されることなく第２領域Ａ２に配置されるＹ配線ＷＹ２と、を含んでいる。

複数の第１電気的素子Ｅ１は、第１領域Ａ１において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列され、Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹと電気的に接続されている。例えば、１つの第１電気的素子Ｅ１は、Ｘ配線ＷＸ１及びＹ配線ＷＹ１と電気的に接続されている。
複数の第２電気的素子Ｅ２は、第２領域Ａ２において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列され、Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹと電気的に接続されている。例えば、１つの第２電気的素子Ｅ２は、Ｘ配線ＷＸ２及びＹ配線ＷＹ２と電気的に接続されている。

第１電気的素子Ｅ１及び第２電気的素子Ｅ２は、例えば、センサ、半導体素子、又はアクチュエータなどである。例えばセンサとしては、可視光や近赤外光を受光する光学センサ、温度センサ、圧力センサ、又はタッチセンサなどを適用することができる。例えば半導体素子としては、発光素子、受光素子、ダイオード、又はトランジスタなどを適用することができる。なお、第１電気的素子Ｅ１及び第２電気的素子Ｅ２は、ここで例示したものに限られず、その他にも種々の機能を有する素子を適用し得る。また、第１電気的素子Ｅ１及び第２電気的素子Ｅ２は、コンデンサや抵抗などであってもよい。

第１電気的素子Ｅ１は、第２電気的素子Ｅ２と同等の機能を有する素子であってもよいし、第２電気的素子Ｅ２とは異なる機能を有する素子であってもよい。例えば、第１電気的素子Ｅ１及び第２電気的素子Ｅ２は、いずれも発光素子であってもよいし、いずれもセンサであってもよい。また、第１電気的素子Ｅ１が発光素子であり、第２電気的素子Ｅ２がセンサであってもよい。

第１電気的素子Ｅ１及び第２電気的素子Ｅ２が発光素子である場合、可撓性及び伸縮性を有するフレキシブルディスプレイを実現することができる。発光素子は、例えば、最長の一辺の長さが１００μｍ以下のマイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であってもよいし、最長の一辺の長さが１００μｍより大きく３００μｍ未満のミニＬＥＤであってもよいし、最長の一辺の長さが３００μｍ以上のＬＥＤであってもよい。また、発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子などの他の自発光素子であってもよい。

フレキシブル基板２は、後述する絶縁基材１０を備えている。一例では、第１ドライバＤＲ１、第２ドライバＤＲ２、Ｘ配線ＷＸ、Ｙ配線ＷＹ、第１電気的素子Ｅ１、及び、第２電気的素子Ｅ２は、絶縁基材１０の上に配置されている。

第１領域Ａ１に配列された第１電気的素子Ｅ１の精細度は、第２領域Ａ２に配列された第２電気的素子Ｅ２の精細度より高い。換言すると、第１電気的素子Ｅ１の第１方向Ｘに沿った配列ピッチＰＸ１は、第２電気的素子Ｅ２の第１方向Ｘに沿った配列ピッチＰＸ２より小さい。また、第１電気的素子Ｅ１の第２方向Ｙに沿った配列ピッチＰＹ１は、第２電気的素子Ｅ２の第２方向Ｙに沿った配列ピッチＰＹ２より小さい。
第１電気的素子Ｅ１及び第２電気的素子Ｅ２が発光素子である場合、第１領域Ａ１は高精細度の画像を表示することができるメイン表示部を形成し、第２領域Ａ２は低精細度の画像を表示できるサブ表示部を形成することができる。

フレキシブル基板２は、複数の第１領域Ａ１を備えていてもよい。例えば、並んだ２つの第１領域Ａ１が第２領域Ａ２で接続されることにより、複数のメイン表示部がサブ表示部で接続されたフレキシブルディスプレイを実現することができる。

図２は、フレキシブル基板２を構成する絶縁基材１０の概略的な平面図である。伸縮性を有する絶縁基材１０は、平板状の第１部分１０Ａと、伸縮可能な第２部分１０Ｂと、を備えている。第１部分１０Ａ及び第２部分１０Ｂは、一体的に形成されている。ここでの伸縮可能とは、伸び縮みすることができる性質、すなわち、常態である非伸長状態から伸長することができ、この伸長状態から解放したときに復元することができる性質をいう。非伸長状態とは、引張応力が付加されていないときの状態である。

また、第２部分１０Ｂは、第１部分１０Ａより高い伸長率を有している。一例では、第１部分１０Ａの伸長率はほぼゼロ％である。ここでの伸長率とは、引張試験を行うことにより得られる値である。引張試験では、配線を備えた試験片を作製し、この配線が破断するまで引っ張る。そして、引張応力が付加されていない状態の長さをＬ０とし、引張応力が付加されることで伸びた状態の長さをＬ１としたとき、長さの増加分（Ｌ１−Ｌ０）を長さＬ０で除した値が伸長率として算出される。つまり、伸長率は、（Ｌ１−Ｌ０）／Ｌ０で与えられる。例えば、伸長率５０％とは、引張応力が付加されることで長さＬ０の１．５倍の長さＬ１まで弾性変形可能であることに相当する。一例では、第２部分１０Ｂは、２０％以上の伸長率を有している。

第１部分１０Ａは図１に示した第１領域Ａ１に対応して形成され、第２部分１０Ｂは図１に示した第２領域Ａ２に対応して形成されている。つまり、図１の第１領域Ａ１はほとんど伸縮しないのに対して、第２領域Ａ２は伸縮可能である。
第２部分１０Ｂは、第１部分１０Ａに隣接している。図２に示す例では、第２部分１０Ｂは、第１部分１０Ａを囲んでいる。第２部分１０Ｂは、メッシュ状に形成されている。このような第２部分１０Ｂは、第１島状部Ｉ１及び第２島状部Ｉ２を含む複数の島状部Ｉと、第１帯状部Ｂ１、第２帯状部Ｂ２、及び、第３帯状部Ｂ３を含む複数の帯状部Ｂと、を有している。つまり、第２部分１０Ｂは、絶縁基材１０を貫通する複数の開口部ＯＰを有している。なお、第１部分１０Ａにおいては、絶縁基材１０を貫通する孔がほとんど存在しない。

帯状部Ｂは、概ね第１方向Ｘに沿って形成されたものと、概ね第２方向Ｙに沿って形成されたものと、を含んでいる。図示した第２部分１０Ｂは、四角形の第１部分１０Ａを囲んでおり、複数の帯状部Ｂは、第１部分１０Ａの四方にそれぞれ接続されている。帯状部Ｂの各々は、伸縮可能である。一例では、帯状部Ｂは、蛇行している。
複数の島状部Ｉは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列されている。第１方向Ｘに隣接する島状部Ｉ、及び、第２方向Ｙに隣接する島状部Ｉは、いずれも帯状部Ｂによって接続されている。島状部Ｉは、正方形、長方形、ひし形などの四角形であってもよいし、他の多角形であってもよいし、円形あるいは楕円形など他の形状であってもよい。帯状部Ｂは、島状部Ｉの角部に接続されてもよいし、島状部Ｉの辺に接続されてもよい。

図中の第１帯状部Ｂ１及び第２帯状部Ｂ２は、概ね第１方向Ｘに沿って形成され、第２方向Ｙに並んでいる。これらの第１帯状部Ｂ１及び第２帯状部Ｂ２は、第１部分１０Ａに接続されている。第３帯状部Ｂ３は、概ね第２方向Ｙに沿って形成されている。
図中の第１島状部Ｉ１及び第２島状部Ｉ２は、第２方向Ｙに並び、第１部分１０Ａに隣接している。第１島状部Ｉ１は第１帯状部Ｂ１に接続され、第２島状部Ｉ２は第２帯状部Ｂ２に接続されている。また、第１島状部Ｉ１及び第２島状部Ｉ２は、第３帯状部Ｂ３によって接続されている。

島状部Ｉの各々の面積、及び、帯状部Ｂの各々の面積は、第１部分１０Ａの面積より小さい。第１部分１０Ａにはマトリクス状に配列された複数の第１電気的素子Ｅ１が配置される一方で、１つの島状部Ｉには第１電気的素子Ｅ１の個数より少ない個数の第２電気的素子Ｅ２が配置されている。例えば、１つの島状部Ｉには、１個の第２電気的素子Ｅ２が配置されている。あるいは、１つの島状部Ｉには、最小単位（例えば表示装置における画素単位）の第２電気的素子Ｅ２が配置されている。

Ｘ配線ＷＸは、第１配線ＷＸ１１及び第２配線ＷＸ１２を含んでいる。第１配線ＷＸ１１及び第２配線ＷＸ１２は、第２方向Ｙにおいて隣接している。第１配線ＷＸ１１及び第２配線ＷＸ１２の各々は、第１ドライバＤＲ１と電気に接続され、第１部分１０Ａ及び第２部分１０Ｂに亘って配置されている。また、第１配線ＷＸ１１及び第２配線ＷＸ１２の各々は、第１部分１０Ａにおいて第１電気的素子Ｅ１と電気的に接続され、第２部分１０Ｂにおいて第２電気的素子Ｅ２と電気的に接続されている。これらの第１配線ＷＸ１１及び第２配線ＷＸ１２は、第１部分１０Ａにおいてはほぼ直線状に形成され、第２部分１０Ｂにおいては蛇行している。具体的には、第１配線ＷＸ１１は、第１部分１０Ａ、第１帯状部Ｂ１、及び、第１島状部Ｉ１に亘って配置され、第１帯状部Ｂ１において蛇行している。同様に、第２配線ＷＸ１２は、第１部分１０Ａ、第２帯状部Ｂ２、及び、第２島状部Ｉ２に亘って配置され、第２帯状部Ｂ２において蛇行している。これらの第１配線ＷＸ１１及び第２配線ＷＸ１２は、図１に示したＸ配線ＷＸ１に相当する。
第１部分１０Ａにおける第１配線ＷＸ１１と第２配線ＷＸ１２との第２方向Ｙに沿った間隔Ｄ１は、第２部分１０Ｂにおける第１配線ＷＸ１１と第２配線ＷＸ１２との第２方向Ｙに沿った間隔Ｄ２より小さい。あるいは、間隔Ｄ１は、第１島状部Ｉ１に位置する第１配線ＷＸ１１と第２島状部Ｉ２に位置する第２配線ＷＸ１２との第２方向Ｙに沿った間隔より小さい。

Ｙ配線ＷＹは、第３配線ＷＹ１３を含んでいる。第３配線ＷＹ１３は、第２ドライバＤＲ２と電気に接続され、第１部分１０Ａに配置されることなく、第２部分１０Ｂに配置されている。第３配線ＷＹ１３は、第２部分１０Ｂにおいて蛇行している。具体的には、第３配線ＷＹ１３は、第１島状部Ｉ１、第３帯状部Ｂ３、及び、第２島状部Ｉ２に亘って配置され、第３帯状部Ｂ３において蛇行している。このような第３配線ＷＹ１３は、図１に示したＹ配線ＷＹ２に相当する。

図２に示す例では、第１ドライバＤＲ１及び第２ドライバＤＲ２の各々を構成する各回路や配線、また、端子領域ＴＡを構成する各端子Ｔは、それぞれ島状部Ｉに配置されている。

このように、伸縮性あるいは伸長率が異なる第１部分１０Ａ及び第２部分１０Ｂを有する絶縁基材１０は、例えばポリイミドによって形成されている。この場合において、第１部分１０Ａ、及び、第２部分１０Ｂの島状部Ｉ及び帯状部Ｂは、ポリイミド膜をパターニングすることにより一体的に形成することができる。なお、絶縁基材１０の材料は、ポリイミドに限られず、他の樹脂材料を用いることもできる。

上述したように、本実施形態の電子機器１は、可撓性を有する一方でほとんど伸縮性を有していない第１部分１０Ａと、可撓性及び伸縮性を有する第２部分１０Ｂと、を有する絶縁基材１０を用いて形成されている。このため、部分的に伸縮可能に構成された電子機器１を提供することができる。

図３は、フレキシブル基板２の第２部分１０Ｂを拡大した平面図である。第３帯状部Ｂ３を含む帯状部Ｂは、いずれも非直線状である。図３に示す例では、帯状部Ｂは、大きく２回屈曲し、全体としてＳ字型に蛇行している。このような形状は、ミアンダパターンと呼ばれることがある。但し、帯状部Ｂの形状は図３の例に限られず、例えば１回のみ屈曲する形状や３回以上屈曲する形状、あるいは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと交差する方向へ直線状に延びる形状など種々の形状を適用し得る。帯状部Ｂは、配置される場所、隣接する島状部Ｉの間隔、第１部分１０Ａからの距離などに応じて、図３に示した帯状部Ｂとは異なる長さを有する場合があり、また、図３に示した形状とは異なる形状を有する場合がある。

第２電気的素子Ｅ２は、島状部Ｉの上に配置されている。第１配線ＷＸ１１、第２配線ＷＸ１２、及び、第３配線ＷＹ１３は、それぞれ異なる帯状部Ｂの上に配置され、帯状部Ｂと同様に蛇行している。

このように絶縁基材１０の第２部分１０Ｂは、複数の島状部Ｉと、これらの島状部Ｉを接続する複数の帯状部Ｂと、で構成されることにより、第２部分１０Ｂに伸縮性を与えることができる。すなわち、特定の方向への引張応力または圧縮応力が第２部分１０Ｂに付加されると、引張応力または圧縮応力に応じて帯状部Ｂが伸縮する。これにより、第２部分１０Ｂが引張応力または圧縮応力に応じた形状に変形する。

図４は、第２電気的素子Ｅ２を駆動する駆動回路ＰＣを説明するための図である。図示した等価回路は、一例であって、この例に限らない。ここでは、第２電気的素子Ｅ２が発光素子（マイクロＬＥＤ）である場合について説明する。なお、第１電気的素子Ｅ１が第２電気的素子Ｅ２と同等の発光素子である場合、第１電気的素子Ｅ１を駆動する駆動回路は、図４に示す等価回路を適用することができる。

駆動回路ＰＣは、映像信号線ＶＬに供給される映像信号Ｖｓｉｇに応じて第２電気的素子Ｅ２を制御する。このような制御を実現するために、本実施形態における駆動回路ＰＣは、リセットスイッチＲＳＴ、画素スイッチＳＳＴ、初期化スイッチＩＳＴ、出力スイッチＢＣＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、保持容量Ｃｓ、及び、補助容量Ｃａｄを備えている。補助容量Ｃａｄは、発光電流量を調整するために設けられる素子であり、場合によっては不要となることもある。リセットスイッチＲＳＴ、画素スイッチＳＳＴ、初期化スイッチＩＳＴ、出力スイッチＢＣＴ、及び、駆動トランジスタＤＲＴは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。これらの薄膜トランジスタの構成については、特に限定されるものではない。

駆動トランジスタＤＲＴ及び出力スイッチＢＣＴは、電源線ＳＬａと電源線ＳＬｂの間で第２電気的素子Ｅ２と直列に接続されている。出力スイッチＢＣＴのドレイン電極は、電源線ＳＬａに接続されている。出力スイッチＢＣＴのソース電極は、駆動トランジスタＤＲＴのドレイン電極に接続されている。出力スイッチＢＣＴのゲート電極は、走査線Ｓｇｂに接続されている。これにより、出力スイッチＢＣＴは、走査線Ｓｇｂに与えられる制御信号ＢＧによりオン、オフされる。ここで、オンは導通状態を表し、オフは非導通状態を表す。出力スイッチＢＣＴは、制御信号ＢＧに基づき第２電気的素子Ｅ２の発光時間を制御する。駆動トランジスタＤＲＴのソース電極は、第２電気的素子Ｅ２の一方の電極（ここでは陽極）に接続されている。第２電気的素子Ｅ２の他方の電極（ここでは陰極）は、電源線ＳＬｂに接続されている。駆動トランジスタＤＲＴは、映像信号Ｖｓｉｇに応じた駆動電流を第２電気的素子Ｅ２に出力する。

画素スイッチＳＳＴのソース電極は、映像信号線ＶＬに接続されている。画素スイッチＳＳＴのドレイン電極は、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極に接続されている。画素スイッチＳＳＴのゲート電極は、信号書き込み制御用のゲート配線として機能する走査線Ｓｇｃに接続されている。画素スイッチＳＳＴは、走査線Ｓｇｃから供給される制御信号ＳＧによりオン、オフされ、駆動回路ＰＣと映像信号線ＶＬの接続および非接続を切り替える。すなわち、画素スイッチＳＳＴがオンされることにより、映像信号線ＶＬの映像信号Ｖｓｉｇが駆動回路ＰＣに取り込まれる。

初期化スイッチＩＳＴのソース電極は、初期化配線Ｓｇｉに接続されている。初期化スイッチＩＳＴのドレイン電極は、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極に接続されている。初期化スイッチＩＳＴのゲート電極は、走査線Ｓｇａに接続されている。初期化スイッチＩＳＴは、走査線Ｓｇａから供給される制御信号ＩＧによりオン、オフされ、駆動回路ＰＣと初期化配線Ｓｇｉの接続および非接続を切り替える。すなわち、初期化スイッチＩＳＴがオンされることにより、初期化配線Ｓｇｉの初期化電位Ｖｉｎｉが駆動回路ＰＣに取り込まれる。

リセットスイッチＲＳＴのソース電極は、リセット配線Ｓｇｒに接続されている。リセットスイッチＲＳＴのゲート電極は、リセット制御用ゲート配線として機能する走査線Ｓｇｄに接続されている。リセットスイッチＲＳＴは、走査線Ｓｇｄから供給される制御信号ＲＧによりオン、オフされる。リセットスイッチＲＳＴがオンに切り替えられることにより、駆動トランジスタＤＲＴのソース電極の電位をリセット配線Ｓｇｒのリセット電位Ｖｒｓｔにリセットすることができる。

保持容量Ｃｓは、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極とソース電極の間に接続されている。補助容量Ｃａｄは、駆動トランジスタＤＲＴのソース電極と電源線ＳＬａの間に接続されている。

以上のような構成においては、走査線Ｓｇａ，Ｓｇｂ，Ｓｇｃ，Ｓｇｄに供給される制御信号ＩＧ，ＢＧ，ＳＧ，ＲＧによって駆動回路ＰＣが制御され、映像信号線ＶＬの映像信号Ｖｓｉｇに応じた輝度で第２電気的素子Ｅ２が発光する。

例えば、一点鎖線で囲む第２電気的素子Ｅ２及び駆動回路ＰＣは、図３に示した島状部Ｉの上に配置される。また、二点鎖線で囲む走査線Ｓｇａ、Ｓｇｂ、Ｓｇｃ、Ｓｇｄ、映像信号線ＶＬ、電源線ＳＬａ、ＳＬｂ、リセット配線Ｓｇｒ、及び、初期化配線Ｓｇｉは、図１に示したＸ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹのいずれかに相当し、図３に示した帯状部Ｂの上に配置される。

図５は、島状部Ｉを含むフレキシブル基板２の概略的な断面図である。フレキシブル基板２は、第２電気的素子Ｅ２の他に、第１電極１４と、接続層１５と、絶縁層１６と、第２電極１７と、を備えている。第１電極１４は、島状部Ｉの上に配置されている。第１電極１４は、図４に示した電源線ＳＬａと電気的に接続されている。第１電極１４と島状部Ｉの間には、他の絶縁層や他の導電層が介在してもよい。接続層１５は、例えば半田であり、第１電極１４の上面に接触している。第２電気的素子Ｅ２は、接続層１５の上に配置されている。
第２電気的素子Ｅ２は、陽極ＡＮと、陰極ＣＡと、陽極ＡＮと陰極ＣＡとの間に配置された発光層ＬＩと、を備えている。陽極ＡＮは、接続層１５の上面に接触している。絶縁層１６は、第１電極１４、接続層１５、及び、第２電気的素子Ｅ２を覆っている。陰極ＣＡは、絶縁層１６から露出している。第２電極１７は、陰極ＣＡ及び絶縁層１６の上に配置され、陰極ＣＡと接触している。第２電極１７は、図４に示した電源線ＳＬｂと電気的に接続されている。発光層ＬＩは、陽極ＡＮと陰極ＣＡとの電位差に応じて光を放つ。
絶縁基材１０の下面１０Ｌは、伸縮部材ＥＭ１に接触している。島状部Ｉ、第１電極１４、絶縁層１６、及び、第２電極１７は、伸縮部材ＥＭ２によって覆われている。島状部Ｉが無い領域においては、伸縮部材ＥＭ２は、伸縮部材ＥＭ１の上面ＥＭＡに接触している。これらの伸縮部材ＥＭ１及びＥＭ２は、例えば伸縮可能な透明の樹脂材料によって形成することができる。

図６は、帯状部Ｂを含むフレキシブル基板２の概略的な断面図である。Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹの各々は、帯状部Ｂの上に配置されている。Ｘ配線ＷＸと帯状部Ｂとの間、及び、Ｙ配線ＷＹと帯状部Ｂとの間には、それぞれ他の絶縁層が介在してもよい。Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹは、同一層に位置していてもよいし、異なる層に位置していてもよい。Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹは、それぞれ絶縁層１６によって覆われている。
帯状部Ｂ及び絶縁層１６は、伸縮部材ＥＭ２によって覆われている。帯状部Ｂが無い領域においては、伸縮部材ＥＭ２は、伸縮部材ＥＭ１の上面ＥＭＡに接触している。

第１電極１４は、例えば金属材料で形成されているが、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電材料で形成されてもよい。第２電極１７は、ＩＴＯなどの透明導電材料で形成されている。絶縁層１６は、感光性アクリル樹脂などの有機絶縁材料で形成されている。絶縁層１６は、無機絶縁層を含んでいてもよい。Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹは、金属材料で形成されている。金属材料としては、例えばチタン系（Ｔｉ）及びアルミニウム系（Ａｌ）の積層体を適用することができる。第１電極１４、Ｘ配線ＷＸ及びＹ配線ＷＹは、同一材料で形成されてもよい。伸縮部材ＥＭ１及びＥＭ２は、例えば、絶縁基材１０よりも弾性率（ヤング率）が小さい樹脂で形成されている。

図７は、フレキシブル基板２の他の一例を示す概略的な平面図である。図７に示す例は、図３に示した例と比較して、第２電気的素子Ｅ２が複数の発光素子を備えた点で相違している。図７に示す例では、第２電気的素子Ｅ２は、第１発光素子Ｅａ、第２発光素子Ｅｂ、及び、第３発光素子Ｅｃを備えている。第１発光素子Ｅａ、第２発光素子Ｅｂ、及び、第３発光素子Ｅｃは、例えば異なる波長域の光を放つＬＥＤである。一例として、第１発光素子Ｅａは赤色の波長域の光を放ち、第２発光素子Ｅｂは緑色の波長域の光を放ち、第３発光素子Ｅｃは青色の波長域の光を放つ。第１発光素子Ｅａ、第２発光素子Ｅｂ、及び、第３発光素子Ｅｃは、同時に発光してもよいし、それぞれ異なるタイミングで発光してもよい。
なお、第２電気的素子Ｅ２が備える発光素子の個数は３つに限られず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。第１電気的素子Ｅ１も同様に、複数の発光素子を備えてもよい。

次に、第２部分１０Ｂの伸長率を制御する手法について説明する。ここでは、以下に説明する基本構造のサンプルを用意し、引張試験を実施して伸長率を算出した。

図８は、第２部分１０Ｂに適用される基本構造を説明するための図である。島状部Ｉ１１と島状部Ｉ１２との間を接続する帯状部Ｂ１０は、Ｓ字型に蛇行している。配線Ｗは、島状部Ｉ１１、帯状部Ｂ１０、及び、島状部Ｉ１２に亘って形成されている。帯状部Ｂ１０に形成された配線Ｗは、帯状部Ｂ１０の形状に応じて蛇行している。帯状部Ｂ１０は、湾曲部Ｂ１１乃至Ｂ１３と、直線部Ｂ１４と、を有している。
湾曲部Ｂ１１乃至Ｂ１３の各々の内周に沿った曲率半径をそれぞれｒ１乃至ｒ３とする。また、直線部Ｂ１４の線幅をＷ１とする。島状部Ｉ１１に位置する配線Ｗの一端から島状部Ｉ１２に位置する配線Ｗの他端までの直線距離（あるいは島状部Ｉ１１及びＩ１２のピッチ）をＬ１１とする。島状部Ｉ１１、帯状部Ｂ１０、及び、島状部Ｉ１２に亘る配線Ｗの全長をＬ１２とする。基本構造のヒンジ長比Ｌ’をＬ１２／Ｌ１１と規定する。

図９は、サンプルの条件例を説明するための図である。なお、ここに示す各サンプルの曲率半径Ｒ＊は、ｒ１＝ｒ２＝ｒ３を意味するものである。
サンプル１は、曲率半径Ｒ＊が１５μｍであり、幅Ｗ１が１５μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．７５である。
サンプル２は、曲率半径Ｒ＊が３０μｍであり、幅Ｗ１が１５μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．６１である。
サンプル３は、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が１５μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．７８である。
サンプル４は、曲率半径Ｒ＊が３０μｍであり、幅Ｗ１が２０μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．６５である。
サンプル５は、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が２０μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．７８である。
サンプル６は、曲率半径Ｒ＊が３０μｍであり、幅Ｗ１が２５μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．５９である。
サンプル７は、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が２５μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．６６である。
サンプル８は、曲率半径Ｒ＊が３０μｍであり、幅Ｗ１が３０μｍであり、ヒンジ長比Ｌ’が１．５４である。
図１０は、各サンプルの引張試験の結果を示す図である。ここでの引張試験では、サンプルに引張応力が付加され、配線が破断したときの伸長率、あるいは、引張応力が付加されていない状態での抵抗値を１００%としたとき、引張応力が付加された状態での抵抗値が１０５％となる時の伸長率を算出した。
サンプル１の伸長率は４４%であり、サンプル２の伸長率は６６%であり、サンプル３の伸長率は８０%であり、サンプル４の伸長率は６０%であり、サンプル５の伸長率は７８%であり、サンプル６の伸長率は５０%であり、サンプル７の伸長率は７３%であり、サンプル８の伸長率は３８%であった。
伸長率が高いサンプルは、帯状部Ｂ１０がほぼ直線状に伸びていることを意味している。このような試験結果によれば、ヒンジ長比Ｌ’が大きいほど、伸長率も高い傾向を示すことが確認された。また、伸長率が低いサンプルでは、帯状部Ｂ１０が十分に伸びず、湾曲部Ｂ１１乃至Ｂ１３の上で配線Ｗが破断することも確認された。

図１１は、Ｒ＊／Ｗ１と伸長度との関係を説明するための図である。ここでの伸長度とは、図８を参照して説明したヒンジ長比Ｌ’の逆数（＝Ｌ１１／Ｌ１２）に相当する。他の観点では、伸長度は、帯状部Ｂ１０の全長に対する、帯状部Ｂ１０の島状部Ｉ１１との接続位置から島状部Ｉ１２との接続位置までの直線距離の割合に相当する。つまり、伸長度が１の場合とは、帯状部Ｂ１０が完全に直線状に伸びた状態に相当し、伸長度が１未満の場合とは、帯状部Ｂ１０が直線状に伸びていない状態に相当する。
Ｒ＊／Ｗ１が１．５より大きい場合には、帯状部Ｂ１０がほぼ直線状に伸びることが確認された。

以上の結果から、第２部分１０Ｂの伸長率は、帯状部Ｂ１０の曲率半径ｒ１乃至ｒ３、幅Ｗ１、ヒンジ長比Ｌ’によって制御できることが確認された。

次に、第２部分１０Ｂの伸長率を制御する他の手法について説明する。
図１２は、帯状部Ｂ１０の断面図である。図１２の（Ａ）は、帯状部Ｂ１０の上に配線Ｗが形成された第１構造体Ｃ１を示し、図１２の（Ｂ）は、帯状部Ｂ１０と配線Ｗとの間に有機絶縁層２０が介在した第２構造体Ｃ２を示している。有機絶縁層２０は、絶縁基材１０とは異なる材料で形成されており、例えば、絶縁基材１０よりも弾性率（ヤング率）が大きい有機絶縁材料で形成されている。これらの第１構造体Ｃ１及び第２構造体Ｃ２について、引張試験を行い、伸長率を算出するとともに、配線Ｗの抵抗値を測定した。

図１３は、伸長率と抵抗変動率との関係を説明するための図である。
図中のＣ１１乃至Ｃ１４は、第１構造体Ｃ１を適用した場合の測定結果である。なお、Ｃ１１については、曲率半径Ｒ＊が３０μｍであり、幅Ｗ１が１５μｍである。Ｃ１２については、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が２５μｍである。Ｃ１３については、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が２０μｍである。Ｃ１４については、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が１５μｍである。
図中のＣ２１は、第２構造体Ｃ２を適用した場合の測定結果である。なお、Ｃ２１については、曲率半径Ｒ＊が３７．５μｍであり、幅Ｗ１が２５μｍである。
第１構造体Ｃ１を適用した場合には、第２構造体Ｃ２を適用した場合と比較して、伸長率が増加しても配線Ｗの抵抗値の上昇が抑制されることが確認された。換言すると、同等の抵抗変動率となる伸長率を比較すると、第１構造体Ｃ１を適用した場合には、第２構造体Ｃ２を適用した場合と比較して、高い伸長率が得られる。このことから、第１構造体Ｃ１は、第２構造体Ｃ２よりも高い延伸性を有することが確認された。

以上の結果から、第２部分１０Ｂの伸長率は、帯状部Ｂ１０の断面構造によって制御できることが確認された。

図１４は、本実施形態の電子機器１の適用例を示す図である。物体１００は、平面１０１と、曲面１０２と、を有している。このような物体１００に対して、例えば、電子機器１の第１領域Ａ１（あるいは第１部分１０Ａ）が平面１０１に貼り付けられ、電子機器１の第２領域Ａ２（あるいは第２部分１０Ｂ）が曲面１０２に貼り付けられる。例えば、電子機器１がフレキシブルディスプレイである場合、物体１００の平面１０１には、高精細度のメイン表示部が設けられ、物体１００の曲面１０２には、低精細度のサブ表示部が設けられる。

図１５は、本実施形態の電子機器１の他の適用例を示す図である。物体１００は、複数の平面１０１と、複数の曲面１０２と、を有している。このような物体１００に対しては、複数の第１領域Ａ１及び複数の第２領域Ａ２を備えた電子機器１が適用される。例えば、電子機器１の第１領域Ａ１（あるいは第１部分１０Ａ）は、それぞれ平面１０１に貼り付けられ、電子機器１の第２領域Ａ２（あるいは第２部分１０Ｂ）は、それぞれ曲面１０２に貼り付けられる。例えば、電子機器１がフレキシブルディスプレイである場合、物体１００の各平面１０１には、高精細度のメイン表示部が設けられ、物体１００の各曲面１０２には、低精細度のサブ表示部が設けられる。

以上説明したように、本実施形態によれば、部分的に伸縮可能に構成された電子機器を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電子機器 Ａ１…第１領域 Ａ２…第２領域 ２…フレキシブル基板
１０…絶縁基材 １０Ａ…第１部分 １０Ｂ…第２部分 Ｉ…島状部 Ｂ…帯状部
Ｅ１…第１電気的素子 Ｅ２…第２電気的素子

Claims (14)

1. 第１部分、及び、第２部分が一体的に形成された伸縮性を有する絶縁基材と、
   前記第１部分においてマトリクス状に配列された複数の第１電気的素子と、
   前記第２部分においてマトリクス状に配列された複数の第２電気的素子と、を備え、
   前記第１電気的素子の配列ピッチは、前記第２電気的素子の配列ピッチより小さい、電子機器。
2. 前記第２部分は、前記第１部分を囲んでいる、請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第２部分は、メッシュ状に形成されている、請求項１に記載の電子機器。
4. 前記第２部分は、マトリクス状に配列された複数の島状部と、隣接する前記島状部を接続する帯状部と、を有し、
   前記第２電気的素子は、前記島状部に配置されている、請求項３に記載の電子機器。
5. 前記帯状部の各々は、蛇行している、請求項４に記載の電子機器。
6. さらに、前記第１部分及び前記第２部分に亘って配置され、前記第１部分においてほぼ直線状に形成され、前記第２部分において蛇行した第１配線を備えている、請求項１に記載の電子機器。
7. さらに、前記第１部分及び前記第２部分に亘って配置され、前記第１配線に隣接する第２配線を備え、
   前記第１部分における前記第１配線と前記第２配線との間隔は、前記第２部分における前記第１配線と前記第２配線との間隔より小さい、請求項６に記載の電子機器。
8. 第１部分と、前記第１部分に接続され伸縮可能な第１帯状部と、前記第１帯状部に接続された第１島状部と、を備えた絶縁基材と、
   前記第１部分においてマトリクス状に配列された複数の第１電気的素子と、
   前記第１島状部に配置された第２電気的素子と、
   前記第１部分、前記第１帯状部、及び、前記第１島状部に亘って配置され、前記第１電気的素子の少なくとも１つ及び前記第２電気的素子と電気的に接続された第１配線と、
   を備える、電子機器。
9. 前記絶縁基材は、さらに、前記第１部分に接続され伸縮可能な第２帯状部と、前記第２帯状部に接続された第２島状部と、を備え、
   さらに、前記第１部分、前記第２帯状部、及び、前記第２島状部に亘って配置された第２配線を備え、
   前記第１部分に位置する前記第１配線及び前記第２配線の間隔は、前記第１島状部に位置する前記第１配線と前記第２島状部に位置する前記第２配線との間隔より小さい、請求項８に記載の電子機器。
10. 前記絶縁基材は、さらに、前記第１島状部及び前記第２島状部に接続され伸縮可能な第３帯状部を備え、
    さらに、前記第１部分に配置されることなく、前記第１島状部、前記第３帯状部、及び、前記第２島状部に亘って配置された第３配線を備える、請求項９に記載の電子機器。
11. 前記第１帯状部は、蛇行している、請求項８に記載の電子機器。
12. 前記第１配線は、前記第１部分においてほぼ直線状に形成され、前記第１帯状部において蛇行している、請求項１１に記載の電子機器。
13. 前記第１電気的素子及び前記第２電気的素子の少なくとも一方は、発光素子である、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電子機器。
14. 前記第１電気的素子及び前記第２電気的素子の少なくとも一方は、センサである、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電子機器。

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