JP2023067473A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮応力付加時に破断しにくい配線を備える電子機器を提供すること。【解決手段】一実施形態に係る電子機器は、伸縮性を有する絶縁基材と、絶縁基材上に配置された複数の配線と、配線に接続された複数の電気的素子と、を備える。絶縁基材は、電気的素子が位置する複数の島状部と、配線が位置し、隣接する前記島状部を接続する複数の帯状部と、を有する。複数の帯状部は、蛇行した湾曲部と、湾曲部と島状部とを接続する直線部と、をそれぞれ含む。湾曲部は、第１湾曲部と、第２湾曲部と、第３湾曲部と、を含む。第２湾曲部の幅は、第３湾曲部の幅よりも小さい。【選択図】 図８

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、圧縮応力付加時に破断しにくい配線を備える電子機器を提供することにある。

一実施形態によれば、電子機器は、伸縮性を有する絶縁基材と、前記絶縁基材上に配置された複数の配線と、前記配線に接続された複数の電気的素子と、を備え、前記絶縁基材は、前記電気的素子が位置する複数の島状部と、前記配線が位置し、隣接する前記島状部を接続する複数の帯状部と、を有し、前記複数の帯状部は、蛇行した湾曲部と、前記湾曲部と前記島状部とを接続する直線部と、をそれぞれ含み、前記湾曲部は、第１湾曲部と、第２湾曲部と、第３湾曲部と、を含み、前記第１湾曲部は、前記直線部と接続し、かつ、前記直線部が延びる第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向との両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部と接続し、かつ、前記両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、前記第３湾曲部は、前記第２湾曲部と接続し、かつ、前記第１方向において前記直線部から離れ、前記第２方向において前記直線部に近づくように湾曲し、前記第２湾曲部の幅は、前記第３湾曲部の幅よりも小さい。
一実施形態によれば、電子機器は、伸縮性を有する絶縁基材と、前記絶縁基材上に配置された複数の配線と、前記配線に接続された複数の電気的素子と、を備え、前記絶縁基材は、前記電気的素子が位置する複数の島状部と、前記配線が位置し、隣接する前記島状部を接続する複数の帯状部と、を有し、前記複数の帯状部は、蛇行した湾曲部と、前記湾曲部と前記島状部とを接続する直線部と、をそれぞれ含み、前記湾曲部は、第１湾曲部と、第２湾曲部と、第３湾曲部と、を含み、前記第１湾曲部は、前記直線部と接続し、かつ、前記直線部が延びる第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向との両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部と接続し、かつ、前記両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、前記第３湾曲部は、前記第２湾曲部と接続し、かつ、前記第１方向において前記直線部から離れ、前記第２方向において前記直線部に近づくように湾曲し、前記第２湾曲部の曲率半径は、前記第３湾曲部の曲率半径よりも大きい。

図１は、一実施形態に係る電子機器の概略的な平面図である。 図２は、図１に示したフレキシブル基板の一部を拡大した平面図である。 図３は、図２においてＡ－Ｂで示すフレキシブル基板の一部の概略的な断面図である。 図４は、図２においてＣ－Ｄで示すフレキシブル基板の一部の概略的な断面図である。 図５は、図２においてＩ－Ｊで示すフレキシブル基板の一部の概略的な断面図である。 図６は、第１部分に適用される構造の一例を説明するための図である。 図７は、図６に示す構造に圧縮応力を付加した際の圧縮応力のかかり方を説明するための図である。 図８は、第１部分に適用される構造の他の例を説明するための図である。 図９は、第１部分に適用される構造のさらに別の例を説明するための図である。 図１０は、サンプルの条件例を説明するための図である。 図１１は、各サンプルの圧縮試験の結果を示す図である。

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Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３を定義する。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、電子機器１の主面と平行であり、互いに交わる方向である。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２に対して垂直な方向であり、電子機器１の厚さ方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２は、本実施形態では垂直に交わるが、垂直以外の角度で交わってもよい。本明細書において、第３方向Ｄ３を示す矢印の先端に向かう方向を「上」と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を「下」と称する。また、第３方向Ｄ３を示す矢印の先端側に電子機器１を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２で規定されるＤ１－Ｄ２平面を見ることを平面視という。

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、可撓性およ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。
フレキシブル基板２は、複数の走査線１１、複数の信号線１２、複数の電気的素子１３、走査線ドライバＤＲ１、信号線ドライバＤＲ２などを備えている。複数の走査線１１は、それぞれ第１方向Ｄ１に延出し第２方向Ｄ２に並んでいる。複数の走査線１１は、それぞれ走査線ドライバＤＲ１に接続されている。複数の信号線１２は、それぞれ第２方向Ｄ２に延出し第１方向Ｄ１に並んでいる。複数の信号線１２は、それぞれ信号線ドライバＤＲ２に接続されている。複数の電気的素子１３は、それぞれ走査線１１と信号線１２との交差部に位置し、走査線１１および信号線１２と電気的に接続されている。なお、電気的素子１３の機能の詳細については後述する。

図２は、図１に示したフレキシブル基板２の一部を拡大した平面図である。フレキシブル基板２は、上記に加えて、走査線１１および信号線１２を支持する絶縁基材１４を備えている。

絶縁基材１４は、メッシュ状に形成されている。絶縁基材１４は、平面視において、第１方向Ｄ１に延出し第２方向Ｄ２に並んで配置された複数の第１部分（線部）ＰＴ１と、第２方向Ｄ２に延出し第１方向Ｄ１に並んで配置された複数の第２部分（線部）ＰＴ２と、第１部分ＰＴ１と第２部分ＰＴ２との交差部に設けられた複数の島状部ＩＬと、を有している。平面視において、第１部分ＰＴ１および第２部分ＰＴ２は、それぞれ波状に形成されている。島状部ＩＬは、第１部分ＰＴ１と第２部分ＰＴ２に繋がっている。絶縁基材１４は、可撓性および伸縮性を有し、例えばポリイミドで形成することができるが、この例に限られない。

走査線１１は、絶縁基材１４の第１部分ＰＴ１上に配置され、波状に配置されている。信号線１２は、絶縁基材１４の第２部分ＰＴ２上に配置され、波状に配置されている。走査線１１および信号線１２は、フレキシブル基板２（を備える電子機器１）が備える配線の一例である。走査線１１および信号線１２は、例えば金属材料や透明導電材料で形成することができ、単層構造であってもよいし積層構造であってもよい。フレキシブル基板２は、走査線１１および信号線１２の他に、電気的素子１３に給電するための電源線などの他種の配線を備えてもよい。

走査線１１は、実線で示す第１部分１１Ａと、破線で示す第２部分１１Ｂと、を有している。第２部分１１Ｂは、電気的素子１３と重畳している。第１部分１１Ａと第２部分１１Ｂは、互いに異なる層に配置されており、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２を通じて電気的に接続されている。

走査線１１は、電気的素子１３に走査信号を供給する。例えば電気的素子１３がセンサのような信号の出力を伴うものである場合、信号線１２には電気的素子１３からの出力信号が供給される。また、例えば電気的素子１３が発光素子やアクチュエータのように入力される信号に応じて作動するものである場合、信号線１２には駆動信号が供給される。

電気的素子１３は、島状部ＩＬ上に位置している。電気的素子１３は島状部ＩＬよりも小さく、図２においては電気的素子１３の縁から島状部ＩＬがはみ出ている。例えば電気的素子１３は、センサ、半導体素子、また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、またはタッチセンサなどを適用できる。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、またはトランジスタなどを適用できる。電気的素子１３が発光素子である場合、可撓性および伸縮性を有するフレキシブルディスプレイを実現できる。発光素子としては、例えばミニＬＥＤやマイクロＬＥＤといった１００μｍ前後の大きさを有する発光ダイオードや有機エレクトロルミネッセンス素子を適用することができる。電気的素子１３がアクチュエータである場合、例えば圧電素子を適用できる。なお、電気的素子１３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。電気的素子１３は、コンデンサや抵抗などであってもよい。また、電気的素子１３の配置位置や形状は図２に示した例に限らない。

本実施形態においては、絶縁基材１４の第１部分ＰＴ１及び第２部分ＰＴ２、走査線１１、信号線１２、後述する第１有機絶縁層１５および第２有機絶縁層１６を総称して線部ＬＰとし、絶縁基材１４の島状部ＩＬ、後述する無機絶縁層１９、電気的素子１３を総称して島状部ＩＰとする。線部ＬＰは、平面視において、第１方向Ｄ１に延出し第２方向Ｄ２に並んで配置された複数の波型の第１線部ＬＰ１と、第２方向Ｄ２に延出し第１方向Ｄ１に並んで配置された複数の波型の第２線部ＬＰ２と、を含んでいる。第１線部ＬＰ１と第２線部ＬＰ２の交差部に島状部ＩＰが位置している。第１線部ＬＰ１は、上記した絶縁基材１４の第１部分ＰＴ１と、走査線１１と、を含んでいる。第２線部ＬＰ２は、絶縁基材１４の第２部分ＰＴ２と、信号線１２と、を含んでいる。また、隣り合う２つの第１線部ＬＰ１と、隣り合う２つの第２線部ＬＰ２とによって囲まれた領域には、絶縁基材１４が形成されておらず、開口ＯＰが形成されている。換言すると、開口ＯＰは、隣り合う２つの第１部分ＰＴ１と、隣り合う２つの第２部分ＰＴ２とによって囲まれた領域ということもできる。開口ＯＰは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２にマトリクス状に並んでいる。

図３は、図２においてＡ－Ｂで示すフレキシブル基板２の一部の概略的な断面図である。
フレキシブル基板２は、上述の要素の他に、第１有機絶縁層１５と、第２有機絶縁層１６と、第１伸縮部材ＥＭ１と、第２伸縮部材ＥＭ２と、をさらに備えている。

第１伸縮部材ＥＭ１は、外面ＥＭ１Ａと、外面ＥＭ１Ａの反対側の内面ＥＭ１Ｂと、を有している。第１線部ＬＰ１は、内面ＥＭ１Ｂに位置している。第１線部ＬＰ１は、第１側面ＳＳ１と、第１側面ＳＳ１とは反対側の第２側面ＳＳ２と、上面ＵＳと、を有している。

絶縁基材１４の第１部分ＰＴ１は、第１伸縮部材ＥＭ１の内面ＥＭ１Ｂ上に位置している。第１有機絶縁層１５は、絶縁基材１４を覆っている。走査線１１は、第１有機絶縁層１５の上に位置している。第２有機絶縁層１６は、第１有機絶縁層１５および走査線１１を覆っている。第１有機絶縁層１５および第２有機絶縁層１６は、何れも有機材料で形成されている。

第２伸縮部材ＥＭ２は、外面ＥＭ２Ａと、外面ＥＭ２Ａの反対側の内面ＥＭ２Ｂと、を有している。第２伸縮部材ＥＭ２は、第１線部ＬＰ１の第１側面ＳＳ１、第２側面ＳＳ２、上面ＵＳを覆っている。すなわち、第２伸縮部材ＥＭ２は、走査線１１、絶縁基材１４、第１有機絶縁層１５および第２有機絶縁層１６を覆っている。第２伸縮部材ＥＭ２は、第１線部ＬＰ１のうち、絶縁基材１４、第１有機絶縁層１５、第２有機絶縁層１６に接している。また、第２伸縮部材ＥＭ２の内面ＥＭ２Ｂは、開口ＯＰにおいて第１伸縮部材ＥＭ１の内面ＥＭ１Ｂに接している。第１伸縮部材ＥＭ１、絶縁基材１４、走査線１１、第２伸縮部材ＥＭ２は、第３方向Ｄ３に重なっている。また、絶縁基材１４および走査線１１は、第１伸縮部材ＥＭ１と第２伸縮部材ＥＭ２との間に位置する。

第２伸縮部材ＥＭ２のうち、複数の第１部分ＰＴ１および第２部分ＰＴ２、および、複数の島状部ＩＬと重なる部分を第１部分ＥＭ２１とし、複数の第１部分ＰＴ１および第２部分ＰＴ２の間に位置する部分、すなわち、開口ＯＰと重なる部分を第２部分ＥＭ２２とする。第２部分ＥＭ２２は、第１伸縮部材ＥＭ１と接している。第１伸縮部材ＥＭ１および第２伸縮部材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４は、図２においてＣ－Ｄで示すフレキシブル基板２の一部の概略的な断面図である。
第２線部ＬＰ２は、第１伸縮部材ＥＭ１の内面ＥＭ１Ｂに位置している。第２線部ＬＰ２は、第１側面ＳＳ１と、第１側面ＳＳ１とは反対側の第２側面ＳＳ２と、上面ＵＳと、を有している。

絶縁基材１４の第２部分ＰＴ２は、第１伸縮部材ＥＭ１の内面ＥＭ１Ｂ上に位置している。第１有機絶縁層１５は、絶縁基材１４を覆っている。第２有機絶縁層１６は、第１有機絶縁層１５を覆っている。信号線１２は、第２有機絶縁層１６の上に位置している。第２伸縮部材ＥＭ２は、第２線部ＬＰ２の第１側面ＳＳ１、第２側面ＳＳ２、上面ＵＳを覆い、開口ＯＰにおいて第１伸縮部材ＥＭ１の内面ＥＭ１Ｂに接している。すなわち、第２伸縮部材ＥＭ２は、絶縁基材１４、第１有機絶縁層１５および第２有機絶縁層１６、信号線１２を覆い、それぞれに接している。第１伸縮部材ＥＭ１、絶縁基材１４、信号線１２、第２伸縮部材ＥＭ２は、第３方向Ｄ３に重なっている。また、絶縁基材１４および信号線１２は、第１伸縮部材ＥＭ１と第２伸縮部材ＥＭ２との間に位置する。

図５は、図２においてＩ－Ｊで示すフレキシブル基板２の一部の概略的な断面図である。
電気的素子１３は、絶縁基材１４の島状部ＩＬの上に配置されている。電気的素子１３と島状部ＩＬとの間には、無機絶縁層１９（パッシベーション層）が配置されている。無機絶縁層１９は、平面視においては電気的素子１３（あるいは島状部ＩＬ）と重畳する島状に形成されている。第１部分１１Ａは、第１有機絶縁層１５の上に配置され、第２有機絶縁層１６によって覆われている。第２部分１１Ｂは、無機絶縁層１９の上に配置され、電気的素子１３と電気的に接続されている。図５に示す例においては、第２部分１１Ｂの両端部が第１有機絶縁層１５に覆われている。

コンタクトホールＣＨ１およびＣＨ２は、第１有機絶縁層１５に設けられている。第１部分１１Ａは、コンタクトホールＣＨ１およびＣＨ２に配置された接続部材ＣＭ１およびＣＭ２を介して第２部分１１Ｂと電気的に接続されている。接続部材ＣＭ１およびＣＭ２は、第１部分１１Ａの一部であってもよいし、第１部分１１Ａとは別に設けられてもよい。

このように、電気的素子１３と絶縁基材１４との間には島状の無機絶縁層１９が配置されている。この無機絶縁層１９は、電気的素子１３や走査線１１の第２部分１１Ｂへの水分等の侵入を抑制する保護膜として機能する。このため、フレキシブル基板２の信頼性が向上する。また、一般的に無機膜は有機膜に比べてクラックが生じやすいが、走査線１１の第１部分１１Ａの下方には無機絶縁層１９が設けられていないため、第１部分１１Ａでの断線が抑制される。図示しない信号線についても同様である。さらに、無機絶縁層１９がフレキシブル基板２の全体に設けられている場合と比較して、フレキシブル基板２の伸縮性および可撓性が阻害されにくくなる。

また、走査線１１において、電気的素子１３と重畳する第２部分１１Ｂが第１部分１１Ａとは異なる層に配置されているため、電気的素子１３の近傍における設計の自由度が向上する。また、コンタクトホールＣＨ１およびＣＨ２は、無機絶縁層１９の上方に設けられているため、第１部分１１Ａと第２部分１１Ｂとの接続位置での接続不良が抑制される。さらに、電気的素子１３の下方には、絶縁基材１４の島状部ＩＬが配置されている。これにより、電気的素子１３を良好に支持できる。

島状部ＩＬは、第１伸縮部材ＥＭ１の内面ＥＭ１Ｂに位置している。第２伸縮部材ＥＭ２は、電気的素子１３を覆っている。第１伸縮部材ＥＭ１、島状部ＩＬ、電気的素子１３、第２伸縮部材ＥＭ２は、第３方向Ｄ３に重なっている。

次に、第１部分ＰＴ１が圧縮された際の配線歪（圧縮歪）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３つのサンプル（サンプル１、サンプル２、サンプル３）を用意し、それぞれに圧縮試験を実施して配線歪を算出した。

図６は、サンプル１の構造を説明するための図である。図６に示すサンプル１の構造は基本構造と称される構造である。島状部ＩＬ１と島状部ＩＬ２との間を接続する帯状部ＰＴ１０は、Ｓ字型に蛇行している。走査線１１は、島状部ＩＬ１、帯状部ＰＴ１０および島状部ＩＬ２に亘って形成されている。帯状部ＰＴ１０に形成された走査線１１は、帯状部ＰＴ１０の形状に応じて蛇行している。帯状部ＰＴ１０は、Ｓ字型に蛇行する部分を形作る湾曲部ＰＴ１１～ＰＴ１３と、Ｓ字型に蛇行する部分と島状部ＩＬ１およびＩＬ２とを接続する直線部ＰＴ１４と、を有している。湾曲部ＰＴ１１は、直線部ＰＴ１４と接続し、かつ、直線部ＰＴ１４が延びる方向と、当該方向と直交する方向との両方において直線部ＰＴ１４から離れるように湾曲している。湾曲部ＰＴ１２は、湾曲部ＰＴ１１と接続し、かつ、直線部ＰＴ１４が延びる方向と、当該方向と直交する方向との両方において直線部ＰＴ１４から離れるように湾曲している。湾曲部ＰＴ１３は、湾曲部ＰＴ１２と接続し、かつ、直線部ＰＴ１４が延びる方向において直線部ＰＴ１４から離れるように湾曲し、当該方向と直交する方向において直線部ＰＴ１４に近づくように湾曲している。

湾曲部ＰＴ１１～ＰＴ１３の各々の内周に沿った曲率半径をそれぞれｒ１～ｒ３とする。なお、図６に示すサンプル１の構造において、曲率半径ｒ１～ｒ３は同じ値を示す。また、湾曲部ＰＴ１１～ＰＴ１３の線幅（より詳しくは、湾曲部ＰＴ１１～ＰＴ１３の各々の内周の中点と外周の中点との間の距離）と、直線部ＰＴ１４の線幅とをそれぞれＷ１～Ｗ４とする。なお、図６に示すサンプル１の構造において、線幅Ｗ１～Ｗ４は同じ値を示す。島状部ＩＬ１に位置する走査線１１の一端から島状部ＩＬ２に位置する走査線１１の他端までの直線距離（あるいは、島状部ＩＬ１およびＩＬ２のピッチ）をＬ１とする。島状部ＩＬ１、帯状部ＰＴ１０および島状部ＩＬ２に亘る走査線１１の全長をＬ２とする。ヒンジ長比Ｌ’はＬ２／Ｌ１により規定される。

圧縮試験の結果（配線歪）については後述するが、サンプル１の島状部ＩＬ１と島状部ＩＬ２とを近づける方向に圧縮応力が付加された場合、図７の斜線で示される部分、言い換えると、湾曲部ＰＴ１２と湾曲部ＰＴ１３の境界部分から湾曲部ＰＴ１２側に少しずれた湾曲部ＰＴ１２の外周部分に、最も圧縮応力がかかることが確認された。つまり、圧縮応力を付加した際に第１部分ＰＴ１（帯状部ＰＴ１０）が破断してしまう場合、図７の斜線で示される部分において破断する可能性が最も高いことが確認された。以下では、図７の斜線で示される部分を、応力集中箇所と称する場合がある。

図８は、サンプル２の構造を説明するための図である。ここでは、図６に示した基本構造と異なる部分についてのみ説明し、同じ部分についての説明は省略する。
図８に示すサンプル２の構造は、Ｓ字型に蛇行する部分の中心Ｏから湾曲部ＰＴ１２にかけて帯状部ＰＴ１０の線幅Ｗが徐々に小さく（細く）なっている点で、図６に示した基本構造と相違している。つまり、湾曲部ＰＴ１２の線幅Ｗ２は、湾曲部ＰＴ１３の線幅Ｗ３に比べて小さくなっている。なお、図８に示すサンプル２の構造において、湾曲部ＰＴ１１の線幅Ｗ１と直線部ＰＴ１４の線幅Ｗ４とは同じ値を示す。湾曲部ＰＴ１１の線幅Ｗ１と直線部ＰＴ１４の線幅Ｗ４とは、湾曲部ＰＴ１２の線幅Ｗ２より小さく、湾曲部ＰＴ１１およびＰＴ１２の境界部分の線幅と同じ値を示す。また、図８に示すサンプル２の構造において、曲率半径ｒ１～ｒ３は同じ値を示す。

図９は、サンプル３の構造を説明するための図である。ここでは、図６に示した基本構造と異なる部分についてのみ説明し、同じ部分について説明は省略する。
図９に示すサンプル３の構造は、湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２が、湾曲部ＰＴ１３の曲率半径ｒ３よりも大きくなっている点で、図６に示した基本構造と相違している。なお、図９に示すサンプル３の構造において、湾曲部ＰＴ１１の曲率半径ｒ１と湾曲部ＰＴ１３の曲率半径ｒ３とは同じ値を示す。また、図９に示すサンプル３の構造において、線幅Ｗ１～Ｗ４は同じ値を示す。

図１０は、サンプル１、サンプル２、サンプル３の湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２および線幅Ｗ２の条件例（具体的な数値）を説明するための図である。
図６に示したサンプル１の湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２は１５μｍであり、湾曲部ＰＴ１２の線幅Ｗ２は３０μｍである。
図８に示したサンプル２の湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２は１５μｍであり、湾曲部ＰＴ１２の線幅Ｗ２は１０μｍである。
図９に示したサンプル３の湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２は４５μｍであり、湾曲部ＰＴ１２の線幅Ｗ２は３０μｍである。

図１１は、各サンプルの圧縮試験の結果を示す図である。ここでの圧縮試験では、各サンプルの島状部ＩＬ１と島状部ＩＬ２とを近づける方向に、圧縮率１０％の圧縮応力が付加されたときの第１部分ＰＴ１の配線歪（帯状部ＰＴ１０の配線歪）を算出した。圧縮率は、圧縮応力の大きさを示す指標の１つであり、例えば、圧縮応力が付加される前の直線距離Ｌ１と、圧縮応力が付加された後の直線距離Ｌ１’との差分（圧縮量）を、直線距離Ｌ１で除算した後に、１００を乗算することで算出される。ここでの圧縮試験では、上記したように圧縮率が１０％の場合を想定するため、直線距離Ｌ１を０．９＊Ｌ１（＝Ｌ１’）に縮める大きさの圧縮応力が各サンプルの島状部ＩＬ１と島状部ＩＬ２とを近づける方向に付加されている。また、第１部分ＰＴ１の配線歪とは、第１部分ＰＴ１に圧縮応力が付加されていない状態を配線歪がない状態（配線歪０％）とした上で、第１部分ＰＴ１に圧縮応力が付加されたときの第１部分ＰＴ１の歪み度合いを示しており、この配線歪が大きいほど、圧縮応力が付加されたときに破断する可能性が高いことが分かっている。

図１１に示すように、上記した圧縮試験の結果、サンプル１の配線歪は２０％であり、サンプル２の配線歪は５％であり、サンプル３の配線歪は１０％であった。つまり、ここでの圧縮試験によれば、サンプル１の基本構造は、配線歪が最も高く、圧縮応力が付加された際に破断する可能性が高い一方で、サンプル２およびサンプル３の構造は、基本構造に比べて、配線歪が低く、圧縮応力が付加されたとしても破断しにくいことが確認された。

より詳しくは、サンプル２の構造のように、応力集中箇所を含む湾曲部ＰＴ１２の線幅Ｗ２を、湾曲部ＰＴ１３の線幅Ｗ３よりも小さくすることにより、配線歪が低下し、圧縮応力が付加されたとしても破断しにくい構造を実現できることが確認された。

また、サンプル３の構造のように、応力集中箇所を含む湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２を、湾曲部ＰＴ１３の曲率半径ｒ３よりも大きくすることにより、配線歪が低下し、圧縮応力が付加されたとしても破断しにくい構造を実現できることが確認された。

以上の結果から、第１部分ＰＴ１の配線歪は、応力集中箇所を含む湾曲部ＰＴ１２の曲率半径ｒ２および線幅Ｗ２によって制御できることが確認された。なお、ここでは、第１部分ＰＴ１の配線歪を制御する手法について説明したが、第２部分ＰＴ２の配線歪も同様な手法により制御することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮応力付加時に破断しにくい配線を備える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、２…フレキシブル基板、３…回路基板、４…コントローラ、１１…走査線、１２…信号線、１３…電気的素子、ＰＴ１…第１部分、ＰＴ１０…帯状部、ＰＴ１１，ＰＴ１２，ＰＴ１３…湾曲部、ＰＴ１４…直線部、ＩＬ１，ＩＬ２…島状部、ｒ１，ｒ２，ｒ３…曲率半径、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４…線幅、Ｌ１…直線距離、Ｌ２…全長。

Claims (8)

1. 伸縮性を有する絶縁基材と、
   前記絶縁基材上に配置された複数の配線と、
   前記配線に接続された複数の電気的素子と、を備え、
   前記絶縁基材は、前記電気的素子が位置する複数の島状部と、前記配線が位置し、隣接する前記島状部を接続する複数の帯状部と、を有し、
   前記複数の帯状部は、蛇行した湾曲部と、前記湾曲部と前記島状部とを接続する直線部と、をそれぞれ含み、
   前記湾曲部は、第１湾曲部と、第２湾曲部と、第３湾曲部と、を含み、
   前記第１湾曲部は、前記直線部と接続し、かつ、前記直線部が延びる第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向との両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、
   前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部と接続し、かつ、前記両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、
   前記第３湾曲部は、前記第２湾曲部と接続し、かつ、前記第１方向において前記直線部から離れ、前記第２方向において前記直線部に近づくように湾曲し、
   前記第２湾曲部の幅は、前記第３湾曲部の幅よりも小さい、
   電子機器。
2. 前記第１湾曲部の幅は、前記第２湾曲部の幅よりも小さく、
   前記直線部の幅は、前記第１湾曲部の幅と等しい、請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１湾曲部の曲率半径と、前記第２湾曲部の曲率半径と、前記第３湾曲部の曲率半径とは等しい、請求項１または請求項２に記載の電子機器。
4. 伸縮性を有する絶縁基材と、
   前記絶縁基材上に配置された複数の配線と、
   前記配線に接続された複数の電気的素子と、を備え、
   前記絶縁基材は、前記電気的素子が位置する複数の島状部と、前記配線が位置し、隣接する前記島状部を接続する複数の帯状部と、を有し、
   前記複数の帯状部は、蛇行した湾曲部と、前記湾曲部と前記島状部とを接続する直線部と、をそれぞれ含み、
   前記湾曲部は、第１湾曲部と、第２湾曲部と、第３湾曲部と、を含み、
   前記第１湾曲部は、前記直線部と接続し、かつ、前記直線部が延びる第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向との両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、
   前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部と接続し、かつ、前記両方向において前記直線部から離れるように湾曲し、
   前記第３湾曲部は、前記第２湾曲部と接続し、かつ、前記第１方向において前記直線部から離れ、前記第２方向において前記直線部に近づくように湾曲し、
   前記第２湾曲部の曲率半径は、前記第３湾曲部の曲率半径よりも大きい、
   電子機器。
5. 前記第１湾曲部の曲率半径は、前記第３湾曲部の曲率半径と等しい、請求項４に記載の電子機器。
6. 前記第１湾曲部の幅と、前記第２湾曲部の幅と、前記第３湾曲部の幅と、前記直線部の幅とは等しい、請求項４または請求項５に記載の電子機器。
7. 前記絶縁基材は、メッシュ状に形成されている、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 前記電気的素子は、発光素子またはセンサである、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の電子機器。

Images