WO2020110421A1 - フレキシブル基板 - Google Patents

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WO2020110421A1
WO2020110421A1 PCT/JP2019/035580 JP2019035580W WO2020110421A1 WO 2020110421 A1 WO2020110421 A1 WO 2020110421A1 JP 2019035580 W JP2019035580 W JP 2019035580W WO 2020110421 A1 WO2020110421 A1 WO 2020110421A1
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WO
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rigidity
layer
low
flexible substrate
base material
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PCT/JP2019/035580
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Inventor
匠 佐野
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K1/02—Details
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a flexible substrate.
  • a usage pattern in which a flexible substrate in which electric elements are arranged in a matrix is attached to a curved surface of a housing of an electronic device, a human body, or the like can be considered.
  • the electric element for example, various sensors such as a touch sensor or a temperature sensor or a display element can be applied.
  • the purpose of this embodiment is to provide a flexible substrate capable of improving the elongation rate and suppressing the occurrence of cracks.
  • a flexible insulating base material having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of flexible insulating base materials provided on the second surface side of the insulating base material.
  • a first low-rigidity layer having wiring, a first inner surface facing the first surface, and a first outer surface opposite to the first inner surface, and facing the second surface with the wiring interposed therebetween.
  • a second low-rigidity layer having a second inner surface and a second outer surface opposite to the second inner surface, and a first high-rigidity layer in contact with the first outer surface and having an elastic modulus higher than that of the first low-rigidity layer.
  • a second high-rigidity layer that is in contact with the second outer surface and has a higher elastic modulus than the second low-rigidity layer, the elastic modulus of the first low-rigidity layer and the elastic modulus of the second low-rigidity layer.
  • a flexible substrate having a modulus of elasticity smaller than that of the insulating substrate is provided.
  • a flexible insulating base material a first organic insulating layer covering the insulating base material, a second organic insulating layer in contact with the first organic insulating layer, and the first organic insulating layer. And a plurality of wirings having a scanning line located between the second organic insulating layer and a signal line in contact with the second organic insulating layer.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a flexible substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view in which a part of the flexible substrate is enlarged.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a part of the flexible substrate indicated by F3A-F3B in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate indicated by F4A-F4B in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the characteristics of deformation when the flexible substrate is expanded.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the flexible substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a portion of the flexible substrate where cracks are likely to occur.
  • FIG. 8 is a plan view showing another shape of the insulating base material.
  • FIG. 9 is a plan view showing a part of the insulating base material shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a flexible substrate 100 according to the first embodiment.
  • the first direction D1, the second direction D2, the third direction D3, the fourth direction D4, and the fifth direction D5 are defined.
  • the first direction D1, the second direction D2, the third direction D3, and the fourth direction D4 are all parallel to the main surface of the flexible substrate 100 and intersect with each other.
  • the fifth direction D5 is a direction perpendicular to the first direction D1, the second direction D2, the third direction D3, and the fourth direction D4, and corresponds to the thickness direction of the flexible substrate 100.
  • the first direction D1 and the second direction D2 intersect perpendicularly in the present embodiment, but may intersect at an angle other than vertical.
  • the third direction D3 and the fourth direction D4 intersect perpendicularly in the present embodiment, but may intersect at an angle other than vertical.
  • the flexible substrate 100 includes a plurality of scanning lines 1, a plurality of signal lines 2, and a plurality of electrical elements 3.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 are an example of wiring included in the flexible substrate 100.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 can be formed of, for example, a metal material or a transparent conductive material, and may have a single layer structure or a laminated structure.
  • the flexible substrate 100 may include, in addition to the scanning line 1 and the signal line 2, another type of wiring such as a power supply line that supplies power to the electrical element 3.
  • the plurality of scanning lines 1 extend in the first direction D1 as a whole and are arranged in the second direction D2.
  • the plurality of signal lines 2 extend in the second direction D2 as a whole and are arranged in the first direction D1.
  • the scanning line 1 has a wavy shape in which a straight line portion parallel to the first direction D1, a straight line portion parallel to the third direction D3, and a straight line portion parallel to the second direction D2 are sequentially repeated.
  • the signal line 2 has a wavy shape in which a straight line portion parallel to the second direction D2, a straight line portion parallel to the fourth direction D4, and a straight line portion parallel to the first direction D1 are sequentially repeated.
  • a polygonal area A is formed by two adjacent scanning lines 1 and two adjacent signal lines 2.
  • the region A having the same shape is repeated in the first direction D1 and the second direction D2.
  • the electric element 3 is electrically connected to the scanning line 1 and the signal line 2.
  • the electrical element 3 is arranged in a portion where the scanning line 1 and the signal line 2 are parallel to the second direction D2.
  • the arrangement position of the electrical element 3 is not limited to this example.
  • the electric element 3 is a sensor, a semiconductor element, an actuator, or the like.
  • the sensor an optical sensor that receives visible light or near infrared light, a temperature sensor, a pressure sensor, a touch sensor, or the like can be applied.
  • a light emitting element, a light receiving element, a diode, a transistor, or the like can be used as the semiconductor element.
  • the electric element 3 is a light emitting element, a flexible display having flexibility and stretchability can be realized.
  • the light emitting element for example, a light emitting diode having a size of about 100 ⁇ m such as a mini LED or a micro LED or an organic electroluminescence element can be applied.
  • the electric element 3 is an actuator, for example, a piezo element can be applied.
  • the electrical element 3 is not limited to the one illustrated here, and other elements having various functions can be applied.
  • the electric element 3 may be a capacitor or a resistor.
  • the scanning line 1 supplies a scanning signal to the electric element 3.
  • the signal line 2 is supplied with the output signal from the electric element 3.
  • a drive signal is supplied to the signal line 2.
  • a controller including a scan signal supply source, a drive signal supply source, a processor that processes an output signal, or the like may be provided in the flexible substrate 100 or in a device connected to the flexible substrate 100.
  • FIG. 2 is a schematic plan view in which a part of the flexible substrate 100 is enlarged.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 are shown in a state of being close to each other and extending in parallel, but actually, as will be described later with reference to FIG. 3, the scanning line 1 and the signal line 2 are shown.
  • the flexible substrate 100 includes a flexible insulating base material 4 that supports the scanning lines 1 and the signal lines 2.
  • the insulating base material 4 can be formed of, for example, polyimide, but is not limited to this example.
  • the insulating base material 4 includes a plurality of line portions 41, a plurality of line portions 42 (dummy line portions), and a plurality of island-shaped portions 43.
  • the line portion 41 overlaps at least one of the scanning line 1 and the signal line 2.
  • the line portion 42 does not overlap with the scanning line 1 or the signal line 2.
  • the line portion 41 and the line portion 42 are both linear.
  • the island portion 43 overlaps with the electrical element 3 and is connected to the line portion 41.
  • the line portion 41 and the line portion 42 form a polygonal first opening AP1 and a polygonal second opening AP2 different from the first opening AP1.
  • the first opening AP1 is a star-shaped octagon having eight corners C1 to C8.
  • the second opening AP2 is a rectangle having four corners C7 to C10.
  • the corner portions C1 to C10 are portions in which two or more line portions 41 or line portions 41 and 42 are connected at different angles.
  • the shapes of the first opening AP1 and the second opening AP2 are not limited to these examples, and various shapes can be adopted.
  • the line 41 between the corners C2 and C3 and the line 41 between the corners C6 and C7 overlap the scanning line 1 and are parallel to the third direction D3.
  • the line portion 41 between the corner portions C1 and C8 and the line portion 41 between the corner portions C4 and C5 overlap the signal line 2 and are parallel to the fourth direction D4.
  • the first opening AP1 and the second opening AP2 are composed of the plurality of line portions 41 and 42 extending in the four different directions.
  • the first opening AP1 and the second opening AP2 are included in one area A.
  • the first opening AP1 and the second opening AP2 correspond to two areas obtained by dividing the area A by the line portion 42.
  • the line portion 42 is arranged at the boundary between the first opening AP1 and the second opening AP2.
  • the internal angle ⁇ 1 of the first opening AP1 at the corners C1, C3, C5, C7 is smaller than the internal angle ⁇ 2 of the first opening AP1 at the corners C2, C4, C6, C8 ( ⁇ 1 ⁇ 2).
  • the interior angle ⁇ 1 is an acute angle ( ⁇ 1 ⁇ 90°) and the interior angle ⁇ 2 is an angle exceeding 180° ( ⁇ 2>180°).
  • the shape of the first opening AP1 is 4-fold symmetry, which is the same shape when rotated by 90°.
  • the first aperture AP1 may have rotational symmetry of four times or more, such as five-fold symmetry and six-fold symmetry. Further, the first opening AP1 may have a symmetry of three times or less.
  • the island-shaped portion 43 is arranged near the center of the line portion 41 that overlaps the scanning line 1 and the signal line 2.
  • the electrical element 3 is arranged above the island portion 43.
  • the island-shaped portion 43 is larger than the electric element 3, and in FIG. 2, the island-shaped portion 43 protrudes from the edge of the electric element 3.
  • the lengths L2 up to 43 are equal to each other. However, the length L1 and the length L2 may be different.
  • the scanning line 1 has a first portion 11 shown by a solid line and a second portion 12 shown by a broken line.
  • the second portion 12 overlaps the electrical element 3.
  • the first portion 11 and the second portion 12 are arranged in different layers, and are electrically connected to each other through the contact holes CH1 and CH2.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate 100 indicated by F3A-F3B in FIG.
  • the flexible substrate 100 includes the first organic insulating layer 5, the second organic insulating layer 6, the coating layer 7, the first low-rigidity layer 81, the second low-rigidity layer 82, and the second low-rigidity layer 82 in addition to the above-described elements.
  • the first high-rigidity layer 91 and the second high-rigidity layer 92 are further provided.
  • the insulating base material 4 has a first surface SF1 and a second surface SF2 opposite to the first surface SF1.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 are provided on the second surface SF2 side of the insulating base material 4.
  • the first organic insulating layer 5 covers the second surface SF2 of the insulating base material 4.
  • the scanning line 1 (first portion 11) is arranged on the first organic insulating layer 5.
  • the second organic insulating layer 6 covers the scan line 1 and the first organic insulating layer 5.
  • the signal line 2 is arranged on the second organic insulating layer 6.
  • the coating layer 7 covers the signal line 2, the insulating base material 4, the first organic insulating layer 5, and the second organic insulating layer 6.
  • first organic insulating layer 5 and the second organic insulating layer 6 may also be provided in regions (the first opening AP1 and the second opening AP2) without the insulating base material 4.
  • the arrangement mode as shown in FIG. 3 is preferable.
  • the first low-rigidity layer 81 has a first inner surface IS1 facing the first surface SF1 and a first outer surface OS1 opposite to the first inner surface IS1.
  • the first inner surface IS1 is in contact with the first surface SF1 and is in contact with the coating layer 7 in the region where the insulating base material 4 is not present.
  • the second low-rigidity layer 82 has a second inner surface IS2 facing the second surface SF2 with the scanning line 1 and the signal line 2 interposed therebetween, and a second outer surface OS2 opposite to the second inner surface IS2. is doing.
  • the second inner surface IS2 is in contact with the coating layer 7.
  • the elastic modulus of the first low-rigidity layer 81 and the elastic modulus of the second low-rigidity layer 82 are smaller than the elastic modulus of the insulating base material 4, respectively.
  • the elastic modulus of the first low-rigidity layer 81 and the elastic modulus of the second low-rigidity layer 82 are each smaller than 1 MPa.
  • the first highly rigid layer 91 is in contact with the first outer surface OS1.
  • the first high-rigidity layer 91 has an elastic modulus higher than that of the first low-rigidity layer 81.
  • the second high-rigidity layer 92 is in contact with the second outer surface OS2.
  • the second high-rigidity layer 92 has an elastic modulus higher than that of the second low-rigidity layer 82.
  • the elastic modulus of the first high-rigidity layer 91 and the elastic modulus of the second high-rigidity layer 92 are each several MPa.
  • the first low-rigidity layer 81, the second low-rigidity layer 82, the first high-rigidity layer 91, and the second high-rigidity layer 92 have a plurality of line portions 41, 42, a first opening AP1, and a second opening AP2 in a plan view. It overlaps.
  • Both the first organic insulating layer 5 and the second organic insulating layer 6 are made of an organic material.
  • the coating layer 7 is formed of parylene (polyparaxylylene), for example.
  • the first low-rigidity layer 81, the second low-rigidity layer 82, the first high-rigidity layer 91, and the second high-rigidity layer 92 are formed by using a stretchable material, for example, acrylic-based, urethane-based, epoxy-based. Is formed by any of the organic insulating layers.
  • the sum of the thicknesses of the first low-rigidity layer 81 and the first high-rigidity layer 91 is smaller than 150 ⁇ m.
  • the sum of the thicknesses of the second low-rigidity layer 82 and the second high-rigidity layer 92 is smaller than 150 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate 100 indicated by F4A-F4B in FIG. Below the electrical element 3, the island-shaped portion 43 of the insulating base material 4 is arranged. Thereby, the electric element 3 can be favorably supported.
  • An inorganic insulating layer 9 (passivation layer) is formed between the electrical element 3 and the island portion 43.
  • the inorganic insulating layer 9 has an island shape that overlaps with the electrical element 3 in a plan view.
  • the first portion 11 of the scanning line 1 is arranged on the first organic insulating layer 5.
  • the second portion 12 of the scan line 1 is arranged on the inorganic insulating layer 9 (that is, below the first organic insulating layer 5).
  • the second portion 12 is electrically connected to the electric element 3.
  • the end of the second portion 12 is covered with the first organic insulating layer 5.
  • the above-mentioned contact holes CH1 and CH2 are provided in the first organic insulating layer 5 in a region overlapping the island-shaped portion 43 and the inorganic insulating layer 9 in a plan view.
  • the first portion 11 of the scanning line 1 is electrically connected via connecting members CM1 and CM2 arranged in the contact holes CH1 and CH2, respectively.
  • the connecting members CM1 and CM2 may be a part of the first portion 11 or may be provided separately from the first portion 11.
  • the flexible substrate 100 has the first low-rigidity layer 81 that adheres to the insulating base material 4 and the second low-rigidity layer 82 that adheres to the coating layer 7. That is, the insulating base material 4, the scanning line 1, and the signal line 2 are sandwiched between the first low-rigidity layer 81 and the second low-rigidity layer 82.
  • the rigidity of the stretchable resin that supports the flexible substrate 100 it is possible to improve the elongation of the flexible substrate 100 until the flexible substrate 100 expands and breaks. Therefore, the expansion rate of the flexible substrate 100 can be improved.
  • the flexible substrate 100 has a first high-rigidity layer 91 in contact with the first low-rigidity layer 81 and a second high-rigidity layer 92 in contact with the second low-rigidity layer 82.
  • demerits such as easy tearing, insufficient supportability, and difficulty in handling may occur, but the outside of the first low-rigidity layer 81 and the second low-rigidity layer 82 may be removed.
  • these disadvantages can be eliminated.
  • the first high-rigidity layer 91 and the second high-rigidity layer 92 overlap not only the line portion 41, the line portion 42, and the island-shaped portion 43 but also the first opening AP1 and the second opening AP2.
  • the insulating base material 4 has the first opening AP1 and the second opening AP2.
  • the line portion 41 and the line portion 42 forming the first opening AP1 and the second opening AP2 are linear shapes that are the basis of general array design. Therefore, the pitch of the scanning lines 1 and the signal lines 2 can be made narrower and the density of the electrical elements 3 can be made much easier than when a curved pattern such as a meander shape is used.
  • the line part 42 does not overlap with the scanning line 1 or the signal line 2. In this way, by providing the line portion 42 that does not support the wiring, it is possible to realize the preferable shapes of the first opening AP1 and the second opening AP2 regardless of the shapes of the scanning line 1 and the signal line 2.
  • the first opening AP1 and the second opening AP2 are included in a region A defined by two adjacent scanning lines 1 and two adjacent signal lines 2. Since the regions A are arranged in a matrix on the entire flexible substrate 100, the first openings AP1 and the second openings AP2 are also dispersed and arranged on the entire flexible substrate 100. As a result, it is possible to impart good stretchability and flexibility to the wide range of the flexible substrate 100.
  • the first opening AP1 has a 4-fold symmetrical shape.
  • the elasticity and the direction dependency of flexibility of the flexible substrate 100 can be reduced as compared with the case where the first opening AP1 has a two-fold symmetrical shape.
  • the first opening AP1 includes an interior angle ⁇ 2 of 180° or more. With such a shape including a large internal angle, the area of the first opening AP1 can be reduced as compared with the case where the first opening AP1 is formed only by the internal angle less than 180°. As a result, the scanning lines 1, the signal lines 2 and the electrical elements 3 can be formed with high density.
  • an island-shaped inorganic insulating layer 9 is arranged between the electric element 3 and the insulating base material 4. Since the electrical element 3 and the second portion 12 of the scanning line 1 are protected by the inorganic insulating layer 9, the reliability of the flexible substrate 100 can be improved. On the other hand, the inorganic film is more likely to be cracked than the organic film. Therefore, when wiring is formed on the inorganic film, disconnection due to the crack may occur. However, in FIG. 4, the inorganic insulating layer 9 is not provided below the first portion 11 of the scanning line 1 or the signal line 2. Therefore, disconnection of the scanning line 1 and the signal line 2 is unlikely to occur. Further, if the inorganic insulating layer 9 is provided over the entire flexible substrate 100, the stretchability and flexibility of the flexible substrate 100 may be impaired. However, if the inorganic insulating layer 9 is formed in an island shape, Problem does not occur.
  • the degree of freedom of design in the vicinity of the electric element 3 is improved. .. Since these contact holes CH1 and CH2 are provided above the inorganic insulating layer 9, the reliability at the connection position of the first portion 11 and the second portion 12 is also increased.
  • the electric element 3 is arranged in the line portion 41, and is located at a position apart from the connection point between the line portions 41. As a result, even when the flexible substrate 100 is expanded or contracted or bent, stress is unlikely to be transmitted to the vicinity of the electrical element 3. Therefore, the reliability of the electric element 3 is improved. As described above, if the lengths L1 and L2 from both ends of the line portion 41 to the island-shaped portion 43 are equal, the stress applied to the electrical element 3 can be reduced extremely well. In addition to the above, various suitable effects can be obtained from this embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the characteristic of deformation when the flexible substrate 100 is expanded.
  • the vertical axis of the graph indicates the tensile force F[N].
  • the horizontal axis of the graph indicates the extension width X [mm].
  • the in-plane deformation means deformation in a direction parallel to the D1-D2 plane defined by the first direction D1 and the second direction D2.
  • the flexible substrate 100 switches from a certain extension or more to an out-of-plane deformation.
  • the out-of-plane deformation corresponds to the case of being deformed in the direction twisted with respect to the D1-D2 plane, that is, the fifth direction D5.
  • the expansion rate of the flexible substrate 100 can be increased.
  • the shape of the opening of the insulating base material 4 and the shape of the region formed by the scanning line 1 and the signal line 2 are not limited to those disclosed in the above embodiment.
  • the insulating base material 4 may not have the line portion 42 that does not overlap with the scanning line 1 or the signal line 2.
  • the insulating base material 4 may include a curved line portion in at least a part thereof in addition to the linear line portion.
  • the insulating base material 4 may have a corrugated shape as shown in FIG. 8 or may have various shapes such as a spiral shape.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of the flexible substrate 100 according to the second embodiment. 6 is different from the flexible substrate 100 shown in FIG. 4 in that it includes a first low-rigidity portion 71, a second low-rigidity portion 72, and a third low-rigidity portion 73.
  • the scanning line 1 is located between the first organic insulating layer 5 and the second organic insulating layer 6, and the signal line 2 is in contact with the second organic insulating layer 6.
  • the first low-rigidity portion 71 is located in the same layer as the insulating base material 4 at a position overlapping the scanning line 1.
  • the first low-rigidity portion 71 has a lower rigidity than the insulating base material 4.
  • the second low-rigidity portion 72 is located in the same layer as the first organic insulating layer 5 at a position overlapping the scanning line 1.
  • the second low-rigidity portion 72 has a lower rigidity than the first organic insulating layer 5.
  • the third low-rigidity portion 73 is located in the same layer as the second organic insulating layer 6 at a position overlapping the scanning line 1.
  • the third low-rigidity portion 73 has a lower rigidity than the second organic insulating layer 6.
  • the first low-rigidity portion 71, the second low-rigidity portion 72, and the third low-rigidity portion 73 include, for example, polyimide and overlap in the fifth direction D5.
  • the respective elastic moduli of the first low-rigidity portion 71, the second low-rigidity portion 72, and the third low-rigidity portion 73 are approximately 1 MPa.
  • the flexible substrate 100 has the first low-rigidity portion 71, the second low-rigidity portion 72, and the third low-rigidity portion 73 in the region A. Therefore, in the region A, as in the first embodiment, it is possible to increase the extension width that can be deformed out of the plane. Therefore, the elongation up to cracking can be improved. Therefore, the generation of cracks can be suppressed.
  • the flexible substrate 100 may have at least one of the first low-rigidity portion 71, the second low-rigidity portion 72, and the third low-rigidity portion 73.
  • Any of the layers may be a low-rigidity layer at a position overlapping with a crack occurrence point. Further, by forming the low-rigidity portion not only in the scanning line 1 but also in the position overlapping the signal line 2, disconnection of the signal line 2 can be suppressed. Even if the low-rigidity portion is located away from the wiring that is desired to prevent disconnection, the effect can be obtained.
  • FIG. 7 is a plan view showing a portion of the flexible substrate 100 where cracks are likely to occur.
  • the part surrounded by a circle in the figure corresponds to a region A where cracks are likely to occur.
  • the region A is located, for example, in the center of the line portion 41 extending in the first direction D1, the center of the line portion 41 extending in the second direction D2, and the center of the line portion 42 extending in the second direction D2. ing.
  • the region A is located near the corners C2, C3, C6, and C7 of the line portion 42 extending in the third direction D3, and the corner portion of the line portion 42 extending in the fourth direction D4. It is located near C1, C8, C4 and C5.
  • the flexible substrate 100 has the same layer structure as the area A shown in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view showing another shape of the insulating base material 4.
  • the insulating base material 4 includes a plurality of first portions PT1 extending in the first direction D1 and arranged side by side in the second direction D2 and a plurality of first portions PT1 extending in the second direction D2 and arranged side by side in the first direction D1. And a second portion PT2.
  • the first portion PT1 and the second portion PT2 are each wave-shaped.
  • the insulating base material 4 has an intersection portion IT between the first portion PT1 and the second portion PT2.
  • the scanning line 1 is located on the first portion PT1, extends in the first direction D1, and is arranged in the second direction D2.
  • the signal line 2 is located on the second portion PT2, extends in the second direction D2, and is arranged in the first direction D1.
  • the electrical element 3 is located on the intersection IT.
  • the pattern of the insulating base material 4 shown in FIG. 8 may be applied to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view showing a part of the insulating base material 4 shown in FIG.
  • the part surrounded by a circle in the figure corresponds to a region A where cracks are likely to occur.
  • Region A is located near the peak P of the waveform. Further, the region A is located between the tops P at a position where the bending is maximized when the flexible substrate 100 extends. In these areas A, the flexible substrate 100 has a low rigidity portion as in the area A shown in FIG. Even with such a pattern of the insulating base material 4, the same effect as that of the pattern shown in FIG. 7 can be obtained.

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Abstract

本実施形態に係るフレキシブル基板は、第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する可撓性の絶縁基材と、前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた複数の配線と、前記第１面と対向する第１内面と前記第１内面とは反対側の第１外面とを有する第１低剛性層と、前記配線を間に介して前記第２面と対向する第２内面と前記第２内面とは反対側の第２外面とを有する第２低剛性層と、前記第１外面に接し、前記第１低剛性層より大きい弾性率を有する第１高剛性層と、前記第２外面に接し、前記第２低剛性層より大きい弾性率を有する第２高剛性層と、を備え、前記第１低剛性層の弾性率及び前記第２低剛性層の弾性率は、それぞれ前記絶縁基材の弾性率より小さい。

Description

フレキシブル基板
　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。
　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、伸長率を向上することが可能、及び、クラックの発生を抑制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面とを有する可撓性の絶縁基材と、前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた複数の配線と、前記第１面と対向する第１内面と前記第１内面とは反対側の第１外面とを有する第１低剛性層と、前記配線を間に介して前記第２面と対向する第２内面と前記第２内面とは反対側の第２外面とを有する第２低剛性層と、前記第１外面に接し、前記第１低剛性層より大きい弾性率を有する第１高剛性層と、前記第２外面に接し、前記第２低剛性層より大きい弾性率を有する第２高剛性層と、を備え、前記第１低剛性層の弾性率及び前記第２低剛性層の弾性率は、それぞれ前記絶縁基材の弾性率より小さい、フレキシブル基板が提供される。
　本実施形態によれば、可撓性の絶縁基材と、前記絶縁基材を覆う第１有機絶縁層と、前記第１有機絶縁層に接する第２有機絶縁層と、前記第１有機絶縁層と前記第２有機絶縁層との間に位置する走査線と、前記第２有機絶縁層に接する信号線と、を有する複数の配線と、を備えるフレキシブル基板であって、前記配線と重なる位置において、前記絶縁基材と同層に位置し前記絶縁基材より低剛性である第１低剛性部、前記第１有機絶縁層と同層に位置し前記第１有機絶縁層より低剛性である第２低剛性部、及び、前記第２有機絶縁層と同層に位置し前記第２有機絶縁層より低剛性である第３低剛性部の少なくとも何れか１つを備える、フレキシブル基板が提供される。
図１は、第１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、フレキシブル基板の一部を拡大した概略的な平面図である。 図３は、図２においてＦ３Ａ－Ｆ３Ｂ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Ｆ４Ａ－Ｆ４Ｂ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、フレキシブル基板が伸長した際の変形の特性を示すグラフである。 図６は、第２実施形態に係るフレキシブル基板の概略的な断面図である。 図７は、フレキシブル基板のクラックが発生しやすい箇所を示す平面図である。 図８は、絶縁基材の他の形状を示す平面図である。 図９は、図８に示した絶縁基材の一部を示す平面図である。
　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。
　［第１実施形態］　
　図１は、第１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、第４方向Ｄ４、及び、第５方向Ｄ５を定義する。第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、及び、第４方向Ｄ４は、何れもフレキシブル基板１００の主面と平行であり、互いに交わる方向である。また、第５方向Ｄ５は、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第４方向Ｄ４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。また、第３方向Ｄ３と第４方向Ｄ４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と、複数の信号線２と、複数の電気的素子３と、を備えている。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。
　複数の走査線１は、全体的に第１方向Ｄ１に延びるとともに、第２方向Ｄ２に並んでいる。複数の信号線２は、全体的に第２方向Ｄ２に延びるとともに、第１方向Ｄ１に並んでいる。具体的には、走査線１は、第１方向Ｄ１と平行な直線部分、第３方向Ｄ３と平行な直線部分、第２方向Ｄ２と平行な直線部分が順に繰り返す波型の形状を有している。同様に、信号線２は、第２方向Ｄ２と平行な直線部分、第４方向Ｄ４と平行な直線部分、第１方向Ｄ１と平行な直線部分が順に繰り返す波型の形状を有している。
　隣り合う２本の走査線１と隣り合う２本の信号線２とにより、多角形状の領域Ａが形成されている。図１の例においては、同じ形状の領域Ａが第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に繰り返されている。
　電気的素子３は、走査線１及び信号線２と電気的に接続されている。図示した例においては、走査線１及び信号線２が第２方向Ｄ２と平行な部分に電気的素子３が配置されている。ただし、電気的素子３の配置位置はこの例に限られない。
　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した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などの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した素子を適用し得る。電気的素子３は、コンデンサや抵抗などであってもよい。
　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。
　図２は、フレキシブル基板１００の一部を拡大した概略的な平面図である。　
　電気的素子３の近傍において、走査線１及び信号線２が近接して平行に延在する状態を示しているが、実際には図３を用いて後述するように走査線１と信号線２がフレキシブル基板１００の厚さ方向に積層されている。
　フレキシブル基板１００は、走査線１及び信号線２を支持する可撓性の絶縁基材４を備えている。絶縁基材４は、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。
　絶縁基材４は、複数の線部４１と、複数の線部４２（ダミー線部）と、複数の島状部４３と、を含む。線部４１は、走査線１及び信号線２の少なくとも一方と重畳している。線部４２は、走査線１及び信号線２の何れとも重畳していない。線部４１及び線部４２は、何れも直線状である。島状部４３は、電気的素子３と重畳し、線部４１と接続されている。
　線部４１及び線部４２により、多角形状の第１開口ＡＰ１と、第１開口ＡＰ１とは異なる多角形状の第２開口ＡＰ２とが形成される。図２の例において、第１開口ＡＰ１は８つの角部Ｃ１乃至Ｃ８を有する星型の８角形である。第２開口ＡＰ２は、４つの角部Ｃ７乃至Ｃ１０を有する矩形である。角部Ｃ１乃至Ｃ１０は、２つ以上の線部４１、又は、線部４１と線部４２が互いに異なる角度で接続される部分である。第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２の形状はこれらの例に限られず、種々の形状を採用し得る。
　角部Ｃ１と角部Ｃ２の間の線部４１、及び、角部Ｃ７と角部Ｃ１０の間の線部４１は、走査線１と重畳しており、第１方向Ｄ１と平行である。角部Ｃ５と角部Ｃ６の間の線部４１、及び、角部Ｃ８と角部Ｃ９の間の線部４１は、信号線２と重畳しており、第１方向Ｄ１と平行である。
　角部Ｃ３と角部Ｃ４の間の線部４１、及び、角部Ｃ９と角部Ｃ１０の間の線部４１は、走査線１及び信号線２と重畳しており、第２方向Ｄ２と平行である。角部Ｃ７と角部Ｃ８の間の線部４２は、走査線１及び信号線２の何れとも重畳しておらず、第２方向Ｄ２と平行である。
　角部Ｃ２と角部Ｃ３の間の線部４１、及び、角部Ｃ６と角部Ｃ７の間の線部４１は、走査線１と重畳しており、第３方向Ｄ３と平行である。角部Ｃ１と角部Ｃ８の間の線部４１、及び、角部Ｃ４と角部Ｃ５の間の線部４１は、信号線２と重畳しており、第４方向Ｄ４と平行である。
　このように、第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２は、４方向の異なる方向にそれぞれ延びる複数の線部４１、４２によって構成されている。第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２は、１つの領域Ａに含まれる。第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２は、領域Ａを線部４２で分けた２つの領域に相当する。他の観点からいえば、線部４２は、第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２の境界に配置されている。２つ以上の線部４２を領域Ａに設けることで、３つ以上の開口を領域Ａ内に形成してもよい。
　角部Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ７における第１開口ＡＰ１の内角θ１は、角部Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８における第１開口ＡＰ１の内角θ２よりも小さい（θ１＜θ２）。図２の例において、内角θ１は鋭角であり（θ１＜９０°）、内角θ２は１８０°を超える角度である（θ２＞１８０°）。
　第１開口ＡＰ１の形状は、９０°回転させると同じ形状となる４回対称である。この例に限られず、第１開口ＡＰ１は、５回対称や６回対称などの４回以上の回転対称性を有してもよい。また、第１開口ＡＰ１は、３回以下の対称性を有してもよい。
　島状部４３は、走査線１及び信号線２と重畳する線部４１の中央付近に配置されている。電気的素子３は、島状部４３の上方に配置されている。島状部４３は電気的素子３よりも大きく、図２においては電気的素子３の縁から島状部４３がはみ出ている。例えば角部Ｃ３、Ｃ４の間の線部４１に着目すると、この線部４１の図中上側の端部から島状部４３までの長さＬ１と、図中下側の端部から島状部４３までの長さＬ２とは、互いに等しい。ただし、長さＬ１と長さＬ２が異なってもよい。
　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。
　図３は、図２においてＦ３Ａ－Ｆ３Ｂ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、コーティング層７と、第１低剛性層８１と、第２低剛性層８２と、第１高剛性層９１と、第２高剛性層９２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。走査線１及び信号線２は、絶縁基材４の第２面ＳＦ２側に設けられている。第１有機絶縁層５は、絶縁基材４の第２面ＳＦ２を覆っている。走査線１（第１部分１１）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。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。
　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（第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２）にも設けられてもよい。ただし、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。
　第１低剛性層８１は、第１面ＳＦ１と対向する第１内面ＩＳ１と、第１内面ＩＳ１とは反対側の第１外面ＯＳ１と、を有している。図示した例では、第１内面ＩＳ１は、第１面ＳＦ１に接し、絶縁基材４が無い領域においては、コーティング層７に接している。第２低剛性層８２は、走査線１及び信号線２を間に介して第２面ＳＦ２と対向する第２内面ＩＳ２と、第２内面ＩＳ２とは反対側の第２外面ＯＳ２と、を有している。図示した例では、第２内面ＩＳ２は、コーティング層７に接している。第１低剛性層８１の弾性率及び第２低剛性層８２の弾性率は、それぞれ絶縁基材４の弾性率より小さい。例えば、第１低剛性層８１の弾性率及び第２低剛性層８２の弾性率は、それぞれ１ＭＰａより小さい。
　第１高剛性層９１は、第１外面ＯＳ１に接している。第１高剛性層９１は、第１低剛性層８１より大きい弾性率を有している。第２高剛性層９２は、第２外面ＯＳ２に接している。第２高剛性層９２は、第２低剛性層８２より大きい弾性率を有している。第１高剛性層９１の弾性率及び第２高剛性層９２の弾性率は、それぞれ数ＭＰａである。第１低剛性層８１、第２低剛性層８２、第１高剛性層９１、第２高剛性層９２は、平面視において複数の線部４１、４２、第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２と重畳している。
　第１有機絶縁層５及び第２有機絶縁層６は、何れも有機材料で形成されている。コーティング層７は、例えばパリレン（ポリパラキシリレン）で形成されている。第１低剛性層８１、第２低剛性層８２、第１高剛性層９１、及び、第２高剛性層９２は、伸縮性材料を用いて形成され、例えば、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系の何れかの有機絶縁層によって形成される。また、第１低剛性層８１及び第１高剛性層９１の厚みの和は、１５０μｍより小さい。第２低剛性層８２及び第２高剛性層９２の厚みの和は、１５０μｍより小さい。
　図４は、図２においてＦ４Ａ－Ｆ４Ｂ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の下方には、絶縁基材４の島状部４３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。電気的素子３と島状部４３の間には、無機絶縁層９（パッシベーション層）が形成されている。無機絶縁層９は、平面視においては電気的素子３と重畳する島状である。走査線１の第１部分１１は、第１有機絶縁層５の上に配置されている。走査線１の第２部分１２は、無機絶縁層９の上（すなわち第１有機絶縁層５の下）に配置されている。第２部分１２は、電気的素子３と電気的に接続されている。図４の例においては、第２部分１２の端部が第１有機絶縁層５に覆われている。
　上述のコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２は、島状部４３及び無機絶縁層９と平面視で重畳する領域において、第１有機絶縁層５に設けられている。走査線１の第１部分１１は、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２にそれぞれ配置された接続部材ＣＭ１、ＣＭ２を介して電気的に接続されている。接続部材ＣＭ１、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。
　本実施形態によれば、フレキシブル基板１００は、絶縁基材４と密着する第１低剛性層８１と、コーティング層７と密着する第２低剛性層８２と、を有している。すなわち、絶縁基材４、走査線１、信号線２は、第１低剛性層８１と第２低剛性層８２との間に挟まれている。フレキシブル基板１００を支持する伸縮性樹脂を低剛性化することによって、フレキシブル基板１００が伸長して破断に至るまでの伸度を向上することができる。よって、フレキシブル基板１００の伸長率を向上することができる。
　また、フレキシブル基板１００は、第１低剛性層８１に接する第１高剛性層９１と、第２低剛性層８２に接する第２高剛性層９２と、を有している。フレキシブル基板１００を支持する伸縮性樹脂を低剛性化したことにより、ちぎれやすい、支持性不足、ハンドリング難などのデメリットが生じ得るが、第１低剛性層８１及び第２低剛性層８２の外側を第１高剛性層９１及び第２高剛性層９２によって支持することで、これらのデメリットを解消することができる。また、第１高剛性層９１及び第２高剛性層９２は、線部４１、線部４２及び島状部４３だけでなく、第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２とも重畳している。このような第１高剛性層９１及び第２高剛性層９２を設けることでフレキシブル基板１００の強度が全体的に増すとともに、下方からの水分侵入なども防ぐことができるので信頼性も向上する。
　また、本実施形態によれば、絶縁基材４が第１開口ＡＰ１と第２開口ＡＰ２を有している。このように、異なる形状の第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２を設けることで、様々な方向への伸縮性及び可撓性をフレキシブル基板１００に与えることができる。また、第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２を構成する線部４１及び線部４２は、一般的なアレイ設計の基本となる直線状である。したがって、ミアンダ形状などの曲線状のパターンを用いる場合に比べて、走査線１及び信号線２の狭ピッチ化や電気的素子３の高密度化が極めて容易となる。
　線部４２は、走査線１及び信号線２の何れとも重畳しない。このように、配線を支持しない線部４２を設けることで、走査線１及び信号線２の形状によらずに好適な第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２の形状を実現できる。
　第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２は、隣り合う２本の走査線１と隣り合う２本の信号線２とで区画される領域Ａに含まれる。この領域Ａは、フレキシブル基板１００の全体にマトリクス状に並ぶため、第１開口ＡＰ１及び第２開口ＡＰ２もフレキシブル基板１００の全体に分散して配置される。これにより、フレキシブル基板１００の広範囲に良好な伸縮性及び可撓性を付与することができる。
　また、図２に示した例においては、第１開口ＡＰ１が４回対称の形状である。これにより、例えば第１開口ＡＰ１が２回対称な形状である場合に比べ、フレキシブル基板１００の伸縮性及び可撓性の方向依存度を低減できる。
　さらに、図２に示した例においては、第１開口ＡＰ１が１８０°以上の内角θ２を含む。このような大きな内角を含む形状であれば、１８０°未満の内角のみで第１開口ＡＰ１を形成する場合に比べ、第１開口ＡＰ１の面積を低減できる。これにより、走査線１、信号線２及び電気的素子３を高密度で形成することが可能となる。
　図４に示したように、電気的素子３と絶縁基材４の間には島状の無機絶縁層９が配置されている。この無機絶縁層９により電気的素子３や走査線１の第２部分１２が保護されるので、フレキシブル基板１００の信頼性を高めることができる。一方、無機膜は有機膜に比べてクラックが生じやすいため、無機膜の上に配線を形成した場合にはクラックに伴う断線が生じ得る。しかしながら、図４においては走査線１の第１部分１１や信号線２の下方には無機絶縁層９が設けられていない。したがって、走査線１及び信号線２の断線が生じにくい。さらに、無機絶縁層９が仮にフレキシブル基板１００の全体に設けられている場合にはフレキシブル基板１００の伸縮性及び可撓性を阻害し得るが、島状に無機絶縁層９を形成すればこのような問題が生じない。
　また、異なる層に配置された走査線１の第１部分１１と第２部分１２をコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２で接続する構成としたことにより、電気的素子３の近傍における設計の自由度が向上する。これらのコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２は、無機絶縁層９の上方に設けられているため、第１部分１１と第２部分１２の接続位置での信頼性も高まる。
　電気的素子３は、図２に示したように、線部４１に配置されており、しかも線部４１同士の接続点から離れた位置にある。これにより、フレキシブル基板１００が伸縮した場合や曲げられた場合でも、電気的素子３の近傍に応力が伝わりにくい。したがって、電気的素子３の信頼性が向上する。上述したように、線部４１の両端部から島状部４３までの長さＬ１、Ｌ２が等しければ、電気的素子３に加わる応力を極めて良好に低減できる。　
　以上の他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。
　図５は、フレキシブル基板１００が伸長した際の変形の特性を示すグラフである。　
　グラフの縦軸は、引っ張り力Ｆ［Ｎ］を示している。グラフの横軸は、伸び幅Ｘ［ｍｍ］を示している。フレキシブル基板１００を伸長させると、初期段階では、平面内変形する。ここで、平面内変形とは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２で規定されるＤ１－Ｄ２平面と平行な方向に変形することである。フレキシブル基板１００は、ある一定以上の伸び幅から平面外変形に切り替わる。ここで、平面外変形とは、Ｄ１－Ｄ２平面に対してねじれる方向、すなわち、第５方向Ｄ５にも変形する場合に相当する。上記した実施形態では、第１低剛性層８１及び第２低剛性層８２によって、絶縁基材４を挟むことで、引っ張り力に対して平面外変形できる伸び幅を増やすことができる。そのため、フレキシブル基板１００の伸長率を増やすことができる。
　なお、絶縁基材４が有する開口の形状や、走査線１および信号線２で形成される領域の形状は、上記実施形態に開示したものに限られない。例えば、絶縁基材４は、走査線１及び信号線２の何れとも重畳しない線部４２を有さなくてもよい。また、絶縁基材４は、直線状の線部に加え、曲線状の線部を少なくとも一部に含んでもよい。例えば、絶縁基材４は、図８に示すような波形状であっても良いし、渦巻き状など種々の形態をとることができる。
　［第２実施形態］
　図６は、第２実施形態に係るフレキシブル基板１００の概略的な断面図である。図６は、図４に示したフレキシブル基板１００と比較して、第１低剛性部７１、第２低剛性部７２、第３低剛性部７３を備えている点で相違している。走査線１は、第１有機絶縁層５と第２有機絶縁層６との間に位置し、信号線２は、第２有機絶縁層６に接している。
　第１低剛性部７１は、走査線１と重なる位置において、絶縁基材４と同層に位置している。第１低剛性部７１は、絶縁基材４より低剛性である。第２低剛性部７２は、走査線１と重なる位置において、第１有機絶縁層５と同層に位置している。第２低剛性部７２は、第１有機絶縁層５より低剛性である。第３低剛性部７３は、走査線１と重なる位置において、第２有機絶縁層６と同層に位置している。第３低剛性部７３は、第２有機絶縁層６より低剛性である。
　第１低剛性部７１、第２低剛性部７２、及び、第３低剛性部７３は、例えば、ポリイミドを含み、第５方向Ｄ５に重なっている。第１低剛性部７１、第２低剛性部７２、及び、第３低剛性部７３のそれぞれの弾性率は、約１ＭＰａである。
　例えば、領域Ａは、クラックが発生しやすい箇所であると想定する。図示した例では、フレキシブル基板１００は、領域Ａにおいて、第１低剛性部７１、第２低剛性部７２、第３低剛性部７３を有している。そのため、領域Ａにおいては第１実施形態と同様に、平面外変形できる伸び幅を増やすことができる。よって、クラックに至るまでの伸度を向上させることができる。したがって、クラックの発生を抑制することができる。
　なお、フレキシブル基板１００は、第１低剛性部７１、第２低剛性部７２、第３低剛性部７３のうち、少なくとも何れか１つを有していればよい。クラック発生個所と重なる位置において、何れかの層を低剛性層とすればよい。また、走査線１だけでなく、信号線２と重なる位置に低剛性部を形成することで、信号線２の断線を抑制することができる。低剛性部が断線を防ぎたい配線から離れて位置していたとしても、効果を得ることができる。
　図７は、フレキシブル基板１００のクラックが発生しやすい箇所を示す平面図である。　
　図中の丸で囲まれた部分は、クラックが発生しやすい領域Ａに相当する。領域Ａは、例えば、第１方向Ｄ１に延出する線部４１の真ん中、第２方向Ｄ２に延出する線部４１の真ん中、第２方向Ｄ２に延出する線部４２の真ん中に位置している。また、領域Ａは、第３方向Ｄ３に延出する線部４２のうち、角部Ｃ２、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７付近に位置し、第４方向Ｄ４に延出する線部４２のうち、角部Ｃ１、Ｃ８、Ｃ４、Ｃ５付近に位置している。これらの領域Ａにおいては、フレキシブル基板１００は、図６に示した領域Ａと同等の層構造を有している。
　図８は、絶縁基材４の他の形状を示す平面図である。　
　絶縁基材４は、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、を有している。第１部分ＰＴ１及び第２部分ＰＴ２は、それぞれ波型である。また、絶縁基材４は、第１部分ＰＴ１と第２部分ＰＴ２との交差部ＩＴを有している。走査線１は、第１部分ＰＴ１上に位置し、第１方向Ｄ１に延出し第２方向Ｄ２に並んでいる。信号線２は、第２部分ＰＴ２上に位置し、第２方向Ｄ２に延出し第１方向Ｄ１に並んでいる。電気的素子３は、交差部ＩＴ上に位置している。なお、第１実施形態に図８に示した絶縁基材４のパターンが適用されても良い。
　図９は、図８に示した絶縁基材４の一部を示す平面図である。　
　図中の丸で囲まれた部分は、クラックが発生しやすい領域Ａに相当する。領域Ａは、波形の頂部Ｐ付近に位置している。また、領域Ａは、頂部Ｐ間において、フレキシブル基板１００が伸長した際に曲がりが最大となる個所に位置している。これらの領域Ａにおいては、フレキシブル基板１００は、図６に示した領域Ａと同様に低剛性部を有している。このような絶縁基材４のパターンにおいても、図７に示したパターンと同様の効果を得ることができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、伸長率を向上することが可能、及び、クラックの発生を抑制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。

Claims (10)

  1. 　第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する可撓性の絶縁基材と、
    　前記絶縁基材の前記第２面側に設けられた複数の配線と、
    　前記第１面と対向する第１内面と前記第１内面とは反対側の第１外面とを有する第１低剛性層と、
    　前記配線を間に介して前記第２面と対向する第２内面と前記第２内面とは反対側の第２外面とを有する第２低剛性層と、
    　前記第１外面に接し、前記第１低剛性層より大きい弾性率を有する第１高剛性層と、
    　前記第２外面に接し、前記第２低剛性層より大きい弾性率を有する第２高剛性層と、を備え、
    　前記第１低剛性層の弾性率及び前記第２低剛性層の弾性率は、それぞれ前記絶縁基材の弾性率より小さい、フレキシブル基板。
  2. 　前記第１低剛性層、前記第２低剛性層、前記第１高剛性層、及び、前記第２高剛性層は、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系の何れかの有機絶縁層によって形成される、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  3. 　前記第１低剛性層の前記第１内面は、前記絶縁基材の前記第１面に接する、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  4. 　さらに、前記絶縁基材及び前記配線を覆うコーティング層を備え、
    　前記第２低剛性層の前記第２内面は、前記コーティング層に接する、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  5. 　前記第１低剛性層の弾性率及び前記第２低剛性層の弾性率は、それぞれ１ＭＰａより小さい、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  6. 　前記絶縁基材は、第１開口と、前記第１開口と異なる形状を有する第２開口と、前記第１開口と前記第２開口との間に線部と、を含み、
    　平面視において、前記線部は、前記複数の配線と重畳しない、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  7. 　前記絶縁基材は、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、を含む、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  8. 　可撓性の絶縁基材と、
    　前記絶縁基材を覆う第１有機絶縁層と、
    　前記第１有機絶縁層に接する第２有機絶縁層と、
    　前記第１有機絶縁層と前記第２有機絶縁層との間に位置する走査線と、前記第２有機絶縁層に接する信号線と、を有する複数の配線と、を備えるフレキシブル基板であって、
    　前記配線と重なる位置において、前記絶縁基材と同層に位置し前記絶縁基材より低剛性である第１低剛性部、前記第１有機絶縁層と同層に位置し前記第１有機絶縁層より低剛性である第２低剛性部、及び、前記第２有機絶縁層と同層に位置し前記第２有機絶縁層より低剛性である第３低剛性部の少なくとも何れか１つを備える、フレキシブル基板。
  9. 　前記第１低剛性部の弾性率、前記第２低剛性部の弾性率、及び、前記第３低剛性部の弾性率は、それぞれ約１ＭＰａである、請求項８に記載のフレキシブル基板。
  10. 　前記第１低剛性部、前記第２低剛性部、及び、前記第３低剛性部は、それぞれポリイミドを含む、請求項８に記載のフレキシブル基板。
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