JP7341728B2 - フレキシブル基板 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、フレキシブル基板に関する。

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。

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、曲率に応じて伸長率及び膜厚を調整することが可能なフレキシブル基板を提供することにある。

本実施形態によれば、第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有する絶縁基材と、前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた配線層と、前記絶縁基材の前記第１面側に位置する支持体と、前記絶縁基材の前記第２面側に位置するコーティング層と、を有する樹脂層と、を備え、前記樹脂層は、平面視において、第１領域及び第２領域を有し、前記樹脂層は、前記第１領域において第１弾性率と、前記第２領域において第２弾性率と、を有し、前記第１弾性率は、前記第２弾性率より大きい、フレキシブル基板が提供される。

本実施形態によれば、第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有する絶縁基材と、前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた配線層と、前記絶縁基材の前記第１面側に位置する支持体と、前記絶縁基材の前記第２面側に位置するコーティング層と、を有する樹脂層と、を備え、前記樹脂層は、平面視において第１領域及び第２領域を有し、前記樹脂層は、断面視において、前記第１領域において第１膜厚と、前記第２領域において第２膜厚と、を有し、前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有さない状態において、前記第１膜厚は、前記第２膜厚より大きい、フレキシブル基板が提供される。

図１は、本実施形態に係るフレキシブル基板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、比較例と本実施形態のフレキシブル基板を模式的に示す平面図である。 図６は、図５（ｃ）に示したフレキシブル基板の概略的な断面図である。 図７は、図６に示したフレキシブル基板が湾曲された状態を示す断面図である。 図８は、第１実施形態の第１変形例を示す断面図である。 図９は、第１実施形態の第２変形例を示す断面図である。 図１０は、第１実施形態の具体例を示す断面図である。 図１１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１２は、第２実施形態のフレキシブル基板の概略的な断面図である。 図１３は、図１２に示したフレキシブル基板が湾曲された状態を示す断面図である。 図１４は、第２実施形態の第１変形例を示す断面図である。 図１５は、第２実施形態の第２変形例を示す断面図である。 図１６は、第２実施形態の具体例を示す断面図である。

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、本実施形態に係るフレキシブル基板１００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及び第２方向Ｄ２は、フレキシブル基板１００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、フレキシブル基板１００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。

フレキシブル基板１００は、複数の走査線１、複数の信号線２、複数の電気的素子３、支持体８、走査線ドライバＤＲ１、信号線ドライバＤＲ２を有している。走査線１、信号線２、電気的素子３、走査線ドライバＤＲ１、信号線ドライバＤＲ２は、支持体８の上に位置している。複数の走査線１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１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２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２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３は、それぞれ走査線１と信号線２との交差部に位置し、走査線１及び信号線２と電気的に接続されている。なお、電気的素子３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１００の一部を拡大した平面図である。
フレキシブル基板１００は、上記に加えて、走査線１及び信号線２を支持する絶縁基材４を備えている。

絶縁基材４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。第１部分ＰＴ１及び第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に接続されている。絶縁基材４は、伸縮性及び可撓性を有し、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。また、絶縁基材４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開口ＯＰを形成している。開口ＯＰは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２にマトリクス状に並んでいる。

走査線１は、第１部分ＰＴ１上に位置し、波状に配置されている。信号線２は、第２部分ＰＴ２上に位置し、波状に配置されている。走査線１及び信号線２は、フレキシブル基板１００が備える配線の一例である。走査線１及び信号線２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１００は、走査線１及び信号線２の他に、電気的素子３に給電する電源線などの他種の配線を備えてもよい。

走査線１は、実線で示す第１部分１１と、破線で示す第２部分１２と、を有している。第２部分１２は、電気的素子３と重畳している。第１部分１１と第２部分１２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１は、電気的素子３に走査信号を供給する。例えば電気的素子３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２には電気的素子３からの出力信号が供給される。また、例えば電気的素子３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２には駆動信号が供給される。走査信号の供給源、駆動信号の供給源又は出力信号を処理するプロセッサなどを含むコントローラは、フレキシブル基板１００に設けられてもよいし、フレキシブル基板１００に接続される機器に設けられてもよい。

電気的素子３は、島状部ＩＬ上に位置している。電気的素子３は島状部ＩＬよりも小さく、図２においては電気的素子３の縁から島状部ＩＬがはみ出ている。例えば電気的素子３は、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できる。電気的素子３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３がアクチュエータである場合、例えばピエゾ素子を適用できる。なお、電気的素子３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３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３の配置位置や形状は図２に示した例に限らない。

図３は、図２においてＡ－Ｂで示すフレキシブル基板１００の一部の概略的な断面図である。
フレキシブル基板１００は、上述の要素の他に、第１有機絶縁層５と、第２有機絶縁層６と、樹脂層９と、をさらに備えている。絶縁基材４は、第１面ＳＦ１と、第１面ＳＦ１の反対側の第２面ＳＦ２と、を有している。第１有機絶縁層５は、第２面ＳＦ２を覆っている。走査線１は、絶縁基材４の第２面ＳＦ２側に設けられている。具体的には、走査線１は、第１有機絶縁層５の上に配置されている。第２有機絶縁層６は、走査線１及び第１有機絶縁層５を覆っている。第１有機絶縁層５及び第２有機絶縁層６は、例えばポリイミドなどの有機材料で形成されている。なお、第１有機絶縁層５及び第２有機絶縁層６は、絶縁基材４が無い領域にも設けられてもよい。但し、フレキシブル基板１００の可撓性及び伸縮性の観点からは、図３に示すような配置態様が好ましい。また、図３に示す例では、第１部分ＰＴ１の直上に、信号線２は配置されない。

樹脂層９は、絶縁基材４の第１面ＳＦ１側に位置する支持体８と、絶縁基材４の第２面ＳＦ２側に位置するコーティング層７と、を有している。図示した例では、支持体８は、第１面ＳＦ１に接している。支持体８は、可撓性を有する有機材料で形成されている。コーティング層７は、絶縁基材４、第１有機絶縁層５、及び、第２有機絶縁層６を覆っている。コーティング層７は、例えばパリレン（登録商標）などのポリ－ｐ－キシリレン構造体を有する可撓性を有する有機材料で形成されている。絶縁基材４が無い領域においては、コーティング層７と支持体８とが接している。支持体８は、絶縁基材４及びコーティング層７の下面に有機材料を塗布して形成されてもよいし、フィルム状あるいは板状に形成され接着層を介して貼り付けられてもよい。

図４は、図２においてＣ－Ｄで示すフレキシブル基板１００の一部の概略的な断面図である。
信号線２は、絶縁基材４の第２面ＳＦ２側に設けられている。具体的には、信号線２は、第２有機絶縁層６の上に配置されている。コーティング層７は、信号線２、絶縁基材４、第１有機絶縁層５、及び、第２有機絶縁層６を覆っている。図４に示す例では、第２部分ＰＴ２の直上に、走査線１は配置されていない。図３及び図４に示したように、絶縁基材４、第１有機絶縁層５、第２有機絶縁層６、走査線１、信号線２は、樹脂層９によって上下左右を囲まれている。

図５は、比較例と本実施形態のフレキシブル基板１００を模式的に示す平面図である。図５（ａ）は、比較例のフレキシブル基板１００を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したフレキシブル基板１００が伸長した際の絶縁基材４の配置形状を示している。図５（ｃ）は、本実施形態のフレキシブル基板１００を示している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示したフレキシブル基板１００が伸長した際の絶縁基材４の配置形状を示している。また、本明細書において、点描の濃淡は、弾性率の大小を示しており、点描の密度が大きい程、弾性率が大きく、点描の密度が小さい程、弾性率が小さい。

図５（ａ）に示すフレキシブル基板１００においては、樹脂層９の弾性率は、領域に寄らず均一である。また、それぞれの開口ＯＰのサイズは互いに略等しい。フレキシブル基板１００は、例えば、電子機器や物体等の曲面に貼付される。フレキシブル基板１００が曲率の均一でない面に貼付された際には、図５（ｂ）に示すように、領域によって絶縁基材４の伸長率が異なり、複数の開口ＯＰのサイズにばらつきが生じる。そのため、電気的素子３の配置密度のばらつきが生じ、領域によって光学特性や受光量にムラが生じる恐れがある。

図５（ｃ）に示すフレキシブル基板１００においては、樹脂層９の弾性率は、領域によって異なっている。図示した例では、フレキシブル基板１００は、中心から外側に行くに連れて弾性率が小さくなっている。このとき、それぞれの開口ＯＰのサイズは互いに略等しい。フレキシブル基板１００が曲率の均一でない面に貼付された際には、図５（ｄ）に示すように、図５（ｂ）に示した比較例と比べて開口ＯＰのサイズが均一化される。つまり、樹脂層９の弾性率を添付される物体の面の曲率に応じて調整することによって、フレキシブル基板１００の伸長率を調整することができる。よって、開口ＯＰのサイズのばらつきを低減することができる。曲率が小さい程、弾性率を大きくすることによって、開口ＯＰのサイズの拡大を抑制することができる。

樹脂層９の弾性率は、コーティング層７及び支持体８のどちらか一方の弾性率を調整することによって調整されても良いし、両者の弾性率を調整することによって調整されても良い。樹脂層９の弾性率は、樹脂層９の厚さを変更せずに調整され、例えば、紫外線硬化の硬化時間を領域によって変更することによって調整される。曲率が大きい程、紫外線の照射時間を短くすることで弾性率を小さくすることができる。また、樹脂層９の弾性率は、領域によって異なる樹脂材料を用いることによって調整されても良い。曲率が大きい程、弾性率が小さい樹脂が用いられる。

本実施形態によれば、樹脂層９は、添付される物体の面の曲率に応じて、領域によって異なる弾性率を有している。そのため、開口ＯＰのサイズのばらつきが生じるのを低減することができる。よって、電気的素子３の配置密度のばらつきを低減し、領域によって光学特性や受光量にムラが生じるのを抑制することができる。

図６は、図５（ｃ）に示したフレキシブル基板１００の概略的な断面図である。図６（ａ）は、図５（ｃ）においてＥ－Ｆで示すフレキシブル基板１００の概略的な断面図である。図６（ｂ）は、図５（ｃ）においてＧ－Ｈで示すフレキシブル基板１００の概略的な断面図である。図６に示す構成は、樹脂層９のうち、コーティング層７の弾性率を調整する場合を示している。図６においては、支持体８の弾性率は均一である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、コーティング層７の弾性率は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。ここで、樹脂層９において、第１領域ＡＲ１と、第１領域ＡＲ１とは異なる第２領域ＡＲ２と、を定義する。図５（ｃ）に示したように、樹脂層９は、平面視において、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２を有している。樹脂層９は、第１領域ＡＲ１において第１弾性率Ｅ１を有し、第２領域ＡＲ２において第２弾性率Ｅ２を有している。第１弾性率Ｅ１は、第２弾性率Ｅ２より大きい。また、コーティング層７は、第１領域ＡＲ１において第３弾性率Ｅ３と、第２領域ＡＲ２において第４弾性率Ｅ４を有している。第３弾性率Ｅ４は、第４弾性率Ｅ４より大きい。支持体８は、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２において等しい弾性率を有する。

図７は、図６に示したフレキシブル基板１００が湾曲された状態を示す断面図である。
図７（ａ）に示すフレキシブル基板１００は、中心から外側に行くに連れて曲率が大きくなる。フレキシブル基板１００の曲率が大きい程、コーティング層７の弾性率が小さい。すなわち、フレキシブル基板１００の曲率が大きい程、樹脂層９の弾性率が小さい。第１領域ＡＲ１の曲率は、第２領域ＡＲ２の曲率より小さい。隣り合う第１部分ＰＴ１の間の間隔ＧＰは、それぞれ略等しい。図７（ｂ）についても、図７（ａ）と同様であり、隣り合う第２部分ＰＴ２の間の間隔ＧＰは、それぞれ略等しい。

図８は、第１実施形態の第１変形例を示す断面図である。図８に示す構成は、図６に示した構成と比較して、樹脂層９の弾性率が異なっている。すなわち、図８に示す構成は、樹脂層９のうち、支持体８の弾性率を調整する場合を示している。図８においては、コーティング層７の弾性率は均一である。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、支持体８の弾性率は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。樹脂層９は、第１領域ＡＲ１において第１弾性率Ｅ１を有し、第２領域ＡＲ２において第２弾性率Ｅ２を有している。第１弾性率Ｅ１は、第２弾性率Ｅ２より大きい。支持体８は、第１領域ＡＲ１において第５弾性率Ｅ５と、第２領域ＡＲ２において第６弾性率Ｅ６と、を有している。第５弾性率Ｅ５は、第６弾性率Ｅ６より大きい。コーティング層７は、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２において等しい弾性率を有する。
このような第１実施形態の第１変形例においても、上記した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図９は、第１実施形態の第２変形例を示す断面図である。図９に示す構成は、図６に示した構成と比較して、樹脂層９の弾性率が異なっている。すなわち、図９に示す構成は、樹脂層９のうち、コーティング層７及び支持体８の両方の弾性率を調整する場合を示している。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、コーティング層７及び支持体８の弾性率は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。樹脂層９は、第１領域ＡＲ１において第１弾性率Ｅ１を有し、第２領域ＡＲ２において第２弾性率Ｅ２を有している。第１弾性率Ｅ１は、第２弾性率Ｅ２より大きい。コーティング層７は、第１領域ＡＲ１において第３弾性率Ｅ３と、第２領域ＡＲ２において第４弾性率Ｅ４を有している。第３弾性率Ｅ３は、第４弾性率Ｅ４より大きい。支持体８は、第１領域ＡＲ１において第５弾性率Ｅ５と、第２領域ＡＲ２において第６弾性率Ｅ６と、を有している。第５弾性率Ｅ５は、第６弾性率Ｅ６より小さい。
このような第１実施形態の第２変形例においても、上記した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１０は、第１実施形態の具体例を示す断面図である。
フレキシブル基板１００は、物体２００の曲面に貼付されている。フレキシブル基板１００は、第１領域ＡＲ１において曲率半径Ｒ１を有し、第２領域ＡＲ２において曲率半径Ｒ２を有する。ここでは、曲率半径Ｒ１は１０ｍｍであり、曲率半径Ｒ２は５ｍｍである。

ここで、弾性率Ｅと断面二次モーメントＩの式は以下で表される。
１／Ｒ＝Ｍ／ＥＩ…（１）、Ｉ＝ｂｈ^３／１２…（２）
Ｒは曲率半径、Ｍは曲げモーメント、Ｅは弾性率、Ｉは断面二次モーメント、ｂは樹脂層の高さ、ｈは樹脂層の幅を示している。まず、第１領域ＡＲ１の弾性率と第２領域ＡＲ２の弾性率が等しい場合について検証する。例えば、第１領域ＡＲ１の弾性率及び第２領域ＡＲ２の弾性率が、弾性率Ｅ＝５ＭＰａであるとする。第１領域ＡＲ１について断面二次モーメントＩ_Ａを計算すると、曲率半径Ｒ１＝１０と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／１０＝Ｍ／５Ｉ_Ａとなり、Ｉ_Ａ＝２Ｍとなる。また、第２領域ＡＲ２について断面二次モーメントＩ_Ｂを計算すると、曲率半径Ｒ１＝５と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／５＝Ｍ／５Ｉ_Ｂとなり、Ｉ_Ｂ＝Ｍとなる。したがって、第１領域ＡＲ１の断面二次モーメントＩ_Ａ＝２Ｍであり、第２領域ＡＲ２の断面二次モーメントＩ_Ｂ＝Ｍであるため、第１領域ＡＲ１は、第２領域ＡＲ２の２倍変形することがわかる。

次に、第１領域ＡＲ１の弾性率と第２領域ＡＲ２の弾性率が異なる場合について検証する。第１領域ＡＲ１の弾性率Ｅ＝５ＭＰａとし、第２領域ＡＲ２の弾性率Ｅ＝２．５ＭＰａとする。第１領域ＡＲ１について断面二次モーメントＩ_Ａを計算すると、曲率半径Ｒ１＝１０と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／１０＝Ｍ／５Ｉ_Ａとなり、Ｉ_Ａ＝２Ｍとなる。また、第２領域ＡＲ２について断面二次モーメントＩ_Ｂを計算すると、曲率半径Ｒ１＝５と、弾性率Ｅ＝２．５を（１）式に当てはめ、１／５＝Ｍ／２．５Ｉ_Ｂとなり、Ｉ_Ｂ＝２Ｍとなる。したがって、第１領域ＡＲ１の断面二次モーメントＩ_Ａ＝２Ｍであり、第２領域ＡＲ２の断面二次モーメントＩ_Ｂ＝２Ｍであるため、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の変形量は同じであることがわかる。したがって、上記した第１実施形態に示したように、曲率に応じて樹脂層９の弾性率を調整することで、フレキシブル基板１００の変形量を均一化することができる。

図１１は、図２においてＩ－Ｊで示すフレキシブル基板１００の一部の概略的な断面図である。
電気的素子３は、絶縁基材４の島状部ＩＬの上に配置されている。電気的素子３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３（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１１は、第１有機絶縁層５の上に配置され、第２有機絶縁層６によって覆われている。第２部分１２は、無機絶縁層１９の上に配置され、電気的素子３と電気的に接続されている。図１１に示す例においては、第２部分１２の両端部が第１有機絶縁層５に覆われている。

コンタクトホールＣＨ１及びＣＨ２は、第１有機絶縁層５に設けられている。第１部分１１は、コンタクトホールＣＨ１及びＣＨ２に配置された接続部材ＣＭ１及びＣＭ２を介して第２部分１２と電気的に接続されている。接続部材ＣＭ１及びＣＭ２は、第１部分１１の一部であってもよいし、第１部分１１とは別途に設けられてもよい。

このように、電気的素子３と絶縁基材４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３や走査線１の第２部分１２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１００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１の第１部分１１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１１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１００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１００の伸縮性及び可撓性が阻害されにくくなる。

また、走査線１において、電気的素子３と重畳する第２部分１２が第１部分１１とは異なる層に配置されているため、電気的素子３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及び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１１と第２部分１２との接続位置での接続不良が抑制される。

電気的素子３の下方には、絶縁基材４の島状部ＩＬが配置されている。これにより、電気的素子３を良好に支持できる。さらに、絶縁基材４は、支持体８によって支持されている。このため、フレキシブル基板１００の強度が全体的に増すとともに、下方からの水分等の侵入が抑制される。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、フレキシブル基板１００を伸長した際の樹脂層９の膜厚を均一化するために、フレキシブル基板１００を伸長する前の樹脂層９の膜厚を領域によって変更するものである。

図１２は、第２実施形態のフレキシブル基板１００の概略的な断面図である。図１２に示す構成は、図６に示した構成と比較して、樹脂層９の膜厚が異なっている。図１２に示す構成は、樹脂層９のうち、コーティング層７の膜厚を調整する場合を示している。図１２においては、支持体８の膜厚は均一である。また、図示した例では、フレキシブル基板１００は、伸長されておらず、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は曲率を有していない。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、樹脂層９の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。樹脂層９は、断面視において、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ２と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第１膜厚Ｔ１は、第２膜厚Ｔ２より大きい。コーティング層７の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。コーティング層７は、第１領域ＡＲ１において第３膜厚Ｔ３と、第２領域ＡＲ２において第４膜厚Ｔ４と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第３膜厚Ｔ３は、第４膜厚Ｔ４より大きい。支持体８は、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２において、等しい膜厚Ｔ１１を有する。樹脂層９の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ１は、コーティング層７の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ３と、支持体８の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ１１との和に相当する。同様に、樹脂層９の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ２は、コーティング層７の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ４と、支持体８の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ１１との和に相当する。なお、図示した例では、コーティング層７の厚さは緩やかに変更されているが、段階的に変更されても良い。

図１３は、図１２に示したフレキシブル基板１００が湾曲された状態を示す断面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すフレキシブル基板１００は、中心から外側に行くに連れて曲率が大きくなる。すなわち、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は、曲率を有しており、第１領域ＡＲ１の曲率は、第２領域ＡＲ２の曲率より小さい。このとき、第１膜厚Ｔ１は、第２膜厚Ｔ２と等しい。つまり、フレキシブル基板１００が曲率を有する状態において、樹脂層９は膜厚が略均一となる。曲率が大きくなる領域程、図１２に示したように、フレキシブル基板１００が伸長される前の状態において樹脂層９の膜厚が小さく形成される。また、隣り合う第１部分ＰＴ１の間の間隔ＧＰは、それぞれ略等しい。図７（ｂ）についても、図７（ａ）と同様であり、隣り合う第２部分ＰＴ２の間の間隔ＧＰは、それぞれ略等しい。

第２実施形態によれば、樹脂層９は、フレキシブル基板１００が伸長される前の状態において領域によって異なる膜厚を有している。例えば、フレキシブル基板１００が伸長される前の状態において樹脂層９の膜厚が均一である場合、フレキシブル基板１００を伸長させた後に、樹脂層９の膜厚が領域によって異なる場合がある。第２実施形態においては、添付される物体の面の曲率に応じて樹脂層９の膜厚を予め調整するため、フレキシブル基板１００が伸長された後の樹脂層９の膜厚を均一にすることができる。よって、領域によって光学特性や受光量にムラが生じるのを抑制することができる。

図１４は、第２実施形態の第１変形例を示す断面図である。図１４に示す構成は、図６に示した構成と比較して、樹脂層９の膜厚が異なっている。図１４に示す構成は、樹脂層９のうち、支持体８の膜厚を調整する場合を示している。図１４においては、コーティング層７の膜厚は均一である。また、図示した例では、フレキシブル基板１００は、伸長されておらず、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は曲率を有していない。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、樹脂層９の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。樹脂層９は、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ２と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第１膜厚Ｔ１は、第２膜厚Ｔ２より大きい。支持体８の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。支持体８は、第１領域ＡＲ１において第５膜厚Ｔ５と、第２領域ＡＲ２において第６膜厚Ｔ６と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第５膜厚Ｔ５は、第６膜厚Ｔ６より大きい。コーティング層７は、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２において、等しい膜厚Ｔ１２を有する。樹脂層９の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ１は、コーティング層７の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ１２と、支持体８の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ５との和に相当する。同様に、樹脂層９の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ２は、コーティング層７の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ１２と、支持体８の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ６との和に相当する。なお、図示した例では、支持体８の厚さは緩やかに変更されているが、段階的に変更されても良い。
このような第２実施形態の第１変形例においても、上記した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１５は、第２実施形態の第２変形例を示す断面図である。図１５に示す構成は、図６に示した構成と比較して、樹脂層９の膜厚が異なっている。図１５に示す構成は、樹脂層９のうち、コーティング層７及び支持体８の両方の膜厚を調整する場合を示している。また、図示した例では、フレキシブル基板１００は、伸長されておらず、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は曲率を有していない。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、樹脂層９の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。樹脂層９は、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ２と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第１膜厚Ｔ１は、第２膜厚Ｔ２より大きい。コーティング層７の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。コーティング層７は、第１領域ＡＲ１において第３膜厚Ｔ３と、第２領域ＡＲ２において第４膜厚Ｔ４と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第３膜厚Ｔ３は、第４膜厚Ｔ４より大きい。支持体８の膜厚は、中心から外側に行くに連れて小さくなっている。支持体８は、第１領域ＡＲ１において第５膜厚Ｔ５と、第２領域ＡＲ２において第６膜厚Ｔ６と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が曲率を有していない状態において、第５膜厚Ｔ５は、第６膜厚Ｔ６より大きい。樹脂層９の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ１は、コーティング層７の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ３と、支持体８の第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ５との和に相当する。同様に、樹脂層９の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ２は、コーティング層７の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ４と、支持体８の第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ６との和に相当する。なお、図示した例では、コーティング層７及び支持体８の厚さは緩やかに変更されているが、段階的に変更されても良い。
このような第２実施形態の第２変形例においても、上記した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１６は、第２実施形態の具体例を示す断面図である。
図１６（ａ）に示すように、フレキシブル基板１００は、第１領域ＡＲ１において膜厚Ｔ１を有し、第２領域ＡＲ２において膜厚Ｔ２を有する。膜厚Ｔ１は、膜厚Ｔ２より大きい。また、図１６（ｂ）に示すように、フレキシブル基板１００は、物体２００の曲面に貼付されている。フレキシブル基板１００は、第１領域ＡＲ１において曲率半径Ｒ１を有し、第２領域ＡＲ２において曲率半径Ｒ２を有する。ここでは、曲率半径Ｒ１は１０ｍｍであり、曲率半径Ｒ２は５ｍｍである。

ここで、弾性率Ｅと断面二次モーメントＩの式は以下で表される。
１／Ｒ＝Ｍ／ＥＩ…（１）、Ｉ＝ｂｈ^３／１２…（２）
Ｒは曲率半径、Ｍは曲げモーメント、Ｅは弾性率、Ｉは断面二次モーメント、ｂは樹脂層の高さ、ｈは樹脂層の幅を示している。まず、第１領域ＡＲ１の膜厚と第２領域ＡＲ２の膜厚が等しいと仮定した場合について検証する。このとき、第１領域ＡＲ１の弾性率及び第２領域ＡＲ２の弾性率は、弾性率Ｅ＝５ＭＰａであるとする。第１領域ＡＲ１について断面二次モーメントＩ_Ａを計算すると、曲率半径Ｒ１＝１０と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／１０＝Ｍ／５Ｉ_Ａとなり、Ｉ_Ａ＝２Ｍとなる。また、第２領域ＡＲ２について断面二次モーメントＩ_Ｂを計算すると、曲率半径Ｒ１＝５と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／５＝Ｍ／５Ｉ_Ｂとなり、Ｉ_Ｂ＝Ｍとなる。したがって、第１領域ＡＲ１の断面二次モーメントＩ_Ａ＝２Ｍであり、第２領域ＡＲ２の断面二次モーメントＩ_Ｂ＝Ｍであるため、第１領域ＡＲ１は、第２領域ＡＲ２の２倍変形することがわかる。

次に、第１領域ＡＲ１の膜厚Ｔ１と第２領域ＡＲ２の膜厚Ｔ２が異なる場合について検証する。第１領域ＡＲ１における膜厚Ｔ１は、樹脂層の高さｂに相当する。また、例えば、第２領域ＡＲ２における膜厚Ｔ２は、膜厚Ｔ１の半分であると仮定して、樹脂層の高さｂ／２に相当するものとする。このとき、第１領域ＡＲ１の弾性率及び第２領域ＡＲ２の弾性率は、弾性率Ｅ＝５ＭＰａであるとする。第１領域ＡＲ１について断面二次モーメントＩを計算すると、曲率半径Ｒ１＝１０と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／１０＝Ｍ／５Ｉ_Ａとなり、Ｉ_Ａ＝２Ｍとなる。また、第２領域ＡＲ２について断面二次モーメントＩ_Ｂを計算すると、曲率半径Ｒ２＝５と、弾性率Ｅ＝５を（１）式に当てはめ、１／５＝Ｍ／５Ｉとなり、Ｉ＝Ｍとなる。ここで、樹脂層の高さｂ／２であるため、（２）式より、（ｂｈ^３／１２）／２＝Ｍとなる。よって、Ｉ_Ｂ＝２Ｍとなる。したがって、第１領域ＡＲ１の断面二次モーメントＩ_Ａ＝２Ｍであり、第２領域ＡＲ２の断面二次モーメントＩ_Ｂ＝２Ｍであるため、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の変形量は同じであることがわかる。よって、上記した第２実施形態に示したように、曲率に応じて樹脂層９の膜厚を調整することで、フレキシブル基板１００の変形量を均一化することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、曲率に応じて伸長率及び膜厚を調整することが可能なフレキシブル基板を得ることができる。

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。

１００…フレキシブル基板、４…絶縁基材、ＳＦ１…第１面、ＳＦ２…第２面、
１…走査線、２…信号線、８…支持体、７…コーティング層、９…樹脂層、
ＡＲ１…第１領域、ＡＲ２…第２領域、Ｅ…弾性率、Ｔ…膜厚、
ＰＴ１…第１線部、ＰＴ２…第２線部。

Claims (11)

1. 第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有する絶縁基材と、
   前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた配線層と、
   前記絶縁基材の前記第１面側に位置する支持体と、前記絶縁基材の前記第２面側に位置するコーティング層と、を有する樹脂層と、を備え、
   前記絶縁基材は、平面視において、第１方向に延出し前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置された複数の波型の第１部分と、前記第２方向に延出し前記第１方向に並んで配置された複数の波型の第２部分と、前記第１部分と前記第２部分の交差部に設けられた島状部と、を含み、
   前記樹脂層は、平面視において、第１領域及び第２領域を有し、
   前記樹脂層は、前記第１領域において第１弾性率と、前記第２領域において第２弾性率と、を有し、
   前記第１弾性率は、前記第２弾性率より大きい、フレキシブル基板。
2. 前記第１領域の曲率は、前記第２領域の曲率より小さい、請求項１に記載のフレキシブル基板。
3. 前記コーティング層は、前記第１領域において第３弾性率と、前記第２領域において前記第３弾性率より小さい第４弾性率と、を有し、
   前記支持体は、前記第１領域及び前記第２領域において等しい弾性率を有する、請求項１又は２に記載のフレキシブル基板。
4. 前記支持体は、前記第１領域において第５弾性率と、前記第２領域において前記第５弾性率より小さい第６弾性率と、を有し、
   前記コーティング層は、前記第１領域及び前記第２領域において等しい弾性率を有する、請求項１又は２に記載のフレキシブル基板。
5. 前記コーティング層は、前記第１領域において第３弾性率と、前記第２領域において前記第３弾性率より小さい第４弾性率と、を有し、
   前記支持体は、前記第１領域において第５弾性率と、前記第２領域において前記第５弾性率より小さい第６弾性率と、を有する、請求項１又は２に記載のフレキシブル基板。
6. 第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有する絶縁基材と、
   前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた配線層と、
   前記絶縁基材の前記第１面側に位置する支持体と、前記絶縁基材の前記第２面側に位置するコーティング層と、を有する樹脂層と、を備え、
   前記樹脂層は、平面視において第１領域及び第２領域を有し、
   前記樹脂層は、断面視において、前記第１領域において第１膜厚と、前記第２領域において第２膜厚と、を有し、
   前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有さない状態において、前記第１膜厚は、前記第２膜厚より大きく、
   前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有する状態において、前記第１膜厚は、前記第２膜厚と等しい、フレキシブル基板。
7. 前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有する状態において、前記第１領域の曲率は、前記第２領域の曲率より小さい、請求項６に記載のフレキシブル基板。
8. 前記コーティング層は、前記第１領域において第３膜厚と、前記第２領域において第４膜厚と、を有し、
   前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有さない状態において、前記第３膜厚は、前記第４膜厚より大きく、
   前記支持体は、前記第１領域及び前記第２領域において等しい膜厚を有する、請求項６又は７に記載のフレキシブル基板。
9. 前記支持体は、前記第１領域において第５膜厚と、前記第２領域において第６膜厚と、を有し、
   前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有さない状態において、前記第５膜厚は、前記第６膜厚より大きく、
   前記コーティング層は、前記第１領域及び前記第２領域において等しい膜厚を有する、請求項６又は７に記載のフレキシブル基板。
10. 前記コーティング層は、前記第１領域において第３膜厚と、前記第２領域において第４膜厚と、を有し、
    前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有さない状態において、前記第３膜厚は、前記第４膜厚より大きく、
    前記支持体は、前記第１領域において第５膜厚と、前記第２領域において第６膜厚と、を有し、
    前記第１領域及び前記第２領域が曲率を有さない状態において、前記第５膜厚は、前記第６膜厚より大きい、請求項６又は７に記載のフレキシブル基板。
11. 前記絶縁基材は、平面視において、第１方向に延出し前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置された複数の波型の第１部分と、前記第２方向に延出し前記第１方向に並んで配置された複数の波型の第２部分と、前記第１部分と前記第２部分の交差部に設けられた島状部と、を含む、請求項６乃至１０の何れか１項に記載のフレキシブル基板。

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