WO2021149320A1 - フレキシブル基板 - Google Patents

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WO2021149320A1
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匠 佐野
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株式会社ジャパンディスプレイ
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a flexible substrate.
  • a flexible substrate in which electrical elements are arranged in a matrix can be attached to a curved surface such as a housing of an electronic device or a human body.
  • the electrical element for example, various sensors such as a touch sensor and a temperature sensor and a display element can be applied.
  • An object of the present embodiment is to provide a flexible substrate capable of relieving stress.
  • a wire portion including a support plate having a first surface, a flexible insulating base material located on the first surface, and a wiring layer arranged on the insulating base material.
  • the wiring layer includes a first metal layer and a second metal layer laminated on the first metal layer, and the second metal layer includes a first metal layer and a second metal layer laminated on the first metal layer.
  • a flexible substrate having a first film thickness in a first region and a second film thickness in a second region, and the second film thickness is larger than the first film thickness.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a flexible substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the flexible substrate shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate shown in FIGS. 2B.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate shown by CD in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a first specific example of the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a second specific example of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness and stress of the layer formed of titanium.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate shown by IJ in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a flexible substrate 100 according to the present embodiment.
  • the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 are defined as shown in the figure.
  • the first direction D1 and the second direction D2 are parallel to the main surface of the flexible substrate 100 and intersect with each other.
  • the third direction D3 is a direction perpendicular to the first direction D1 and the second direction D2, and corresponds to the thickness direction of the flexible substrate 100.
  • the first direction D1 and the second direction D2 intersect vertically in the present embodiment, they may intersect at an angle other than vertical.
  • the direction toward the tip of the arrow indicating the third direction D3 is referred to as "up”, and the direction opposite from the tip of the arrow is referred to as "down”. Further, it is assumed that there is an observation position for observing the flexible substrate 100 on the tip side of the arrow indicating the third direction D3, and from this observation position toward the D1-D2 plane defined by the first direction D1 and the second direction D2. Seeing is called plan view.
  • the flexible substrate 100 has a plurality of scanning lines 1, a plurality of signal lines 2, a plurality of electrical elements 3, a support plate 7, a scanning line driver DR1, and a signal line driver DR2.
  • the scanning line 1, the signal line 2, the electrical element 3, the scanning line driver DR1, and the signal line driver DR2 are located on the support plate 7.
  • the plurality of scanning lines 1 extend in the first direction D1 and are arranged in the second direction D2.
  • Each of the plurality of scanning lines 1 is connected to the scanning line driver DR1.
  • the plurality of signal lines 2 extend in the second direction D2 and are lined up in the first direction D1.
  • Each of the plurality of signal lines 2 is connected to the signal line driver DR2.
  • the plurality of electrical elements 3 are located at the intersections of the scanning line 1 and the signal line 2, respectively, and are electrically connected to the scanning line 1 and the signal line 2. The details of the function of the electric element 3 will be described later.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the flexible substrate 100 shown in FIG.
  • the flexible substrate 100 includes an insulating base material 4 that supports the scanning line 1 and the signal line 2.
  • the insulating base material 4 extends in the first direction D1 and is 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. It includes a plurality of second portion PT2s and an island-shaped portion IL provided at the intersection of the first portion PT1 and the second portion PT2.
  • the first portion PT1 and the second portion PT2 are each formed in a wavy shape.
  • the island-shaped portion IL is connected to the first portion PT1 and the second portion PT2.
  • the insulating base material 4 has flexibility and can be formed of, for example, polyimide, but is not limited to this example.
  • the scanning line 1 is located on the first portion PT1 and is arranged in a wavy shape.
  • the signal line 2 is located on the second portion PT2 and is arranged in a wavy shape.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 are examples of wiring provided in the flexible substrate 100.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 are formed of a metal material and have a laminated structure.
  • the flexible substrate 100 may include other types of wiring such as a power supply line that supplies power to the electrical element 3.
  • 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 with the electrical element 3.
  • the first portion 11 and the second portion 12 are arranged in different layers from each other and are electrically connected through the contact holes CH1 and CH2.
  • the scanning line 1 supplies a scanning signal to the electrical element 3.
  • the electric element 3 is accompanied by the output of a signal such as a sensor, the output signal from the electric element 3 is supplied to the signal line 2.
  • a drive signal is supplied to the signal line 2.
  • a controller including a scanning signal supply source, a drive signal supply source, a processor for processing an output signal, and the like may be provided on the flexible substrate 100, or may be provided on an apparatus connected to the flexible substrate 100.
  • the electrical element 3 is located on the island-shaped portion IL.
  • the electrical element 3 is smaller than the island-shaped portion IL, and in FIG. 2, the island-shaped portion IL protrudes from the edge of the electrical element 3.
  • the electrical 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 semiconductor element a light emitting element, a light receiving element, a diode, a transistor, or the like can be applied.
  • the electric element 3 is a light emitting element, a flexible display having flexibility and elasticity 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 electrical element 3 is an actuator, for example, a piezoelectric 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 electrical element 3 may be a capacitor, a resistor, or the like. Further, the arrangement position and shape of the electric element 3 are not limited to the example shown in FIG.
  • the insulating base material 4, the scanning line 1, the signal line 2, the first organic insulating film 5 and the second organic insulating film 6 described later are collectively referred to as a wire portion LP.
  • the wire portion LP is located on the support plate 7.
  • the line portion LP extends in the first direction D1 and extends in the second direction D2 to a plurality of corrugated first line portions LP1 arranged side by side in the second direction D2, and extends in the second direction D2 in the first direction D1. It includes a plurality of corrugated second line portions LP2 arranged side by side, and an island-shaped portion LP3 provided at an intersection of the first line portion LP1 and the second line portion LP2.
  • the first line portion LP1 includes the first portion PT1 of the insulating base material 4 described above and the scanning line 1.
  • the second wire portion LP2 includes a second portion PT2 of the insulating base material 4 and a signal line 2. Further, the line portion LP forms an opening OP surrounded by two adjacent first line portions LP1 and two adjacent second wire portions LP2. The opening OPs are arranged in a matrix in the first direction D1 and the second direction D2.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate 100 shown in FIGS. 2B.
  • the flexible substrate 100 further includes a first organic insulating film 5, a second organic insulating film 6, and a protective member 8.
  • the support plate 7 has a first surface SF1.
  • the wire portion LP1 is located on the first surface SF1.
  • the wire portion LP1 has a first side surface SS1, a second side surface SS2 opposite to the first side surface SS1, and an upper surface US.
  • the wire portion LP1 is composed of an insulating base material 4, a first organic insulating film 5, a second organic insulating film 6, and a scanning line 1.
  • the first portion PT1 of the insulating base material 4 is located on the first surface SF1.
  • the first organic insulating film 5 covers the insulating base material 4.
  • the scanning line 1 is located on the first organic insulating film 5.
  • the scanning line (wiring layer) 1 includes a first metal layer M11 located on the first organic insulating film 5, and a second metal layer M12 laminated on the first metal layer M11.
  • the first metal layer M11 is made of aluminum
  • the second metal layer M12 is made of titanium.
  • the second organic insulating film 6 covers the first organic insulating film 5 and the scanning line 1. Both the first organic insulating film 5 and the second organic insulating film 6 are made of an organic material.
  • the protective member 8 covers the first side surface SS1, the second side surface SS2, and the upper surface US of the wire portion LP1 and is in contact with the first surface SF1 of the support plate 7. That is, the protective member 8 covers the scanning line 1, the insulating base material 4, the first organic insulating film 5, and the second organic insulating film 6. The protective member 8 is in contact with the insulating base material 4, the first organic insulating film 5, and the second organic insulating film 6 of the wire portion LP1.
  • the protective member 8 is made of a poly-p-xylylene (PPX: poly-para-xylylenes) structure, for example parylene (registered trademark).
  • the support plate 7 may be formed by applying an organic material to the lower surfaces of the insulating base material 4 and the protective member 8, or may be formed in a film shape or a plate shape and attached via an adhesive layer.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate 100 shown by CD in FIG.
  • the wire portion LP2 is located on the first surface SF1.
  • the wire portion LP2 has a first side surface SS1, a second side surface SS2 opposite to the first side surface SS1, and an upper surface US.
  • the wire portion LP2 is composed of an insulating base material 4, a first organic insulating film 5, a second organic insulating film 6, and a signal line 2.
  • the second portion PT2 of the insulating base material 4 is located on the first surface SF1.
  • the first organic insulating film 5 covers the insulating base material 4.
  • the second organic insulating film 6 covers the first organic insulating film 5.
  • the signal line 2 is located on the second organic insulating film 6.
  • the signal line (wiring layer) 2 includes a first metal layer M21 located on the second organic insulating film 6, and a second metal layer M22 laminated on the first metal layer M21.
  • the first metal layer M21 is made of aluminum, and the second metal layer M22 is made of titanium.
  • the protective member 8 covers the first side surface SS1, the second side surface SS2, and the upper surface US of the wire portion LP2, and is in contact with the first surface SF1 of the support plate 7. That is, the protective member 8 covers and is in contact with the insulating base material 4, the first organic insulating film 5, the second organic insulating film 6, and the signal line 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing a first specific example of the present embodiment.
  • FIG. 5A is an enlarged plan view of a part of the flexible substrate 100 of the present embodiment.
  • 5 (b) is a cross-sectional view of the flexible substrate 100 shown by I-II in FIG. 5 (a).
  • FIG. 5C is a cross-sectional view of the flexible substrate 100 shown in FIG. 5A in FIG. 5A.
  • the support plate 7, the wiring layer, and the protective member 8 are shown, and the other members are not shown.
  • the flexible substrate 100 has a tensioned first region AR1 and a compressed second region AR2.
  • the first region AR1 and the second region AR2 extend in the second direction D2.
  • the flexible substrate 100 is attached to the curved surface of the module 200.
  • the module 200 has a convex portion 201 and a concave portion 202.
  • the first region AR1 is pulled because it is located on the convex portion 201.
  • the second region AR2 is compressed because it is located on the recess 202.
  • the film thickness of the second metal layer M12 formed of titanium is different between the first region AR1 and the second region AR2.
  • the second metal layer M12 has a first film thickness T11 in the first region AR1 and a second film thickness T12 in the second region AR2.
  • the second film thickness T12 is larger than the first film thickness T11.
  • the first film thickness T11 of the second metal layer M12 is smaller than 90 nm
  • the second film thickness T12 of the second metal layer M12 is larger than 90 nm.
  • the film thickness of the second metal layer M22 formed of titanium is different between the first region AR1 and the second region AR2.
  • the second metal layer M22 has a first film thickness T21 in the first region AR1 and a second film thickness T22 in the second region AR2.
  • the second film thickness T22 is larger than the first film thickness T21.
  • the first film thickness T21 of the second metal layer M22 is smaller than 90 nm
  • the second film thickness T22 of the second metal layer M22 is larger than 90 nm.
  • the second metal layers M12 and M22 formed of titanium have different film thicknesses in the tensioned first region AR1 and the compressed second region AR2.
  • the film thickness of titanium is formed thin so that compressive stress is generated.
  • the film thickness of titanium is formed thick so that tensile stress is generated. In this way, the tensile stress and compressive stress of the flexible substrate 100 can be adjusted by adjusting the thickness of titanium.
  • stress generated in the wiring can be relaxed and disconnection can be suppressed.
  • the in-plane stress of the flexible substrate 100 can be made uniform.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 include the second metal layers M12 and M22 formed of titanium
  • the titanium film is also formed when the other wiring of the flexible substrate 100 contains titanium.
  • the same effect as described above can be obtained by adjusting the thickness.
  • the scanning line 1 and the signal line 2 each have two metal layers, but may have three metal layers.
  • the first metal layer is made of titanium
  • the second metal layer is made of aluminum
  • the third metal layer is made of titanium.
  • FIG. 6 is a diagram showing a second specific example of the present embodiment.
  • FIG. 6A is an enlarged plan view of a part of the flexible substrate 100 of the present embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the flexible substrate 100 shown by I-II in FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view of the flexible substrate 100 shown in FIG. 6A in FIG. 6A.
  • the support plate 7, the wiring layer, and the protective member 8 are shown, and the other members are not shown.
  • the second specific example shown in FIG. 6 differs from the first specific example shown in FIG. 5 in that the first region AR1 and the second region AR2 extend in the first direction D1. ing.
  • the flexible substrate 100 has a tensioned first region AR1 and a compressed second region AR2.
  • the first region AR1 and the second region AR2 extend in the first direction D1.
  • the flexible substrate 100 is attached to the curved surface of the module 200.
  • the module 200 has a convex portion 201 and a concave portion 202.
  • the first region AR1 is pulled because it is located on the convex portion 201.
  • the second region AR2 is compressed because it is located on the recess 202.
  • the film thickness of the second metal layer M22 formed of titanium is different between the first region AR1 and the second region AR2.
  • the second metal layer M22 has a first film thickness T21 in the first region AR1 and a second film thickness T22 in the second region AR2.
  • the second film thickness T22 is larger than the first film thickness T21.
  • the first film thickness T21 of the second metal layer M22 is smaller than 90 nm
  • the second film thickness T22 of the second metal layer M22 is larger than 90 nm.
  • the film thickness of the second metal layer M12 formed of titanium is different between the first region AR1 and the second region AR2.
  • the second metal layer M12 has a first film thickness T11 in the first region AR1 and a second film thickness T12 in the second region AR2.
  • the second film thickness T12 is larger than the first film thickness T11.
  • the first film thickness T11 of the second metal layer M12 is smaller than 90 nm
  • the second film thickness T12 of the second metal layer M12 is larger than 90 nm.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness and stress of the layer formed of titanium.
  • FIG. 7 shows the data when the wiring is formed by the first layer formed of aluminum and the second layer formed of titanium.
  • the vertical axis of the graph shows the stress [MPa] generated in the layer formed of titanium.
  • the horizontal axis of the graph shows the film thickness [nm] of the layer formed of titanium. Above 0 [MPa] on the vertical axis is the tensile stress, and below 0 [MPa] is the compressive stress.
  • compressive stress below 0 [MPa] is likely to occur in the titanium layer.
  • the film thickness of titanium is larger than 90 nm, tensile stress above 0 [MPa] is likely to occur in the titanium layer. That is, it can be read that the tensile stress and the compressive stress are switched with the case where the titanium film thickness is 90 nm as a boundary. From the above results, in the region where compressive stress is generated in the flexible substrate 100, the titanium layer is formed larger than 90 nm to generate tensile stress, and in the region where tensile stress is generated in the flexible substrate 100, the titanium layer is formed smaller than 90 nm. It is desirable to generate compressive stress.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a part of the flexible substrate 100 shown by IJ in FIG.
  • the electrical element 3 is arranged on the island-shaped portion IL of the insulating base material 4.
  • An inorganic insulating layer 19 (passivation layer) is arranged between the electrical element 3 and the island-shaped portion IL.
  • the inorganic insulating layer 19 is formed in an island shape that overlaps with the electric element 3 (or the island-shaped portion IL) in a plan view.
  • the first portion 11 is arranged on the first organic insulating film 5 and is covered with the second organic insulating film 6.
  • the second portion 12 is arranged on the inorganic insulating layer 19 and is electrically connected to the electric element 3.
  • the first portion 11 has a first metal layer M11 and a second metal layer M12. Further, the second portion 12 also has the first metal layer M11 and the second metal layer M12 in the same manner. In the example shown in FIG. 8, both ends of the second portion 12 are covered with the first organic insulating film 5.
  • the contact holes CH1 and CH2 are provided in the first organic insulating film 5.
  • the first portion 11 is electrically connected to the second portion 12 via the connecting members CM1 and CM2 arranged in the contact holes CH1 and CH2.
  • 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 island-shaped inorganic insulating layer 19 is arranged between the electrical element 3 and the insulating base material 4.
  • the inorganic insulating layer 19 functions as a protective film that suppresses the intrusion of moisture and the like into the electric element 3 and the second portion 12 of the scanning line 1. Therefore, the reliability of the flexible substrate 100 is improved. Further, in general, the inorganic film is more likely to crack than the organic film, but since the inorganic insulating layer 19 is not provided below the first portion 11 of the scanning line 1, the disconnection at the first portion 11 is caused. It is suppressed. The same applies to signal lines (not shown). Further, as compared with the case where the inorganic insulating layer 19 is provided on the entire flexible substrate 100, the elasticity and flexibility of the flexible substrate 100 are less likely to be hindered.
  • the second portion 12 overlapping with the electric element 3 is arranged in a layer different from that of the first portion 11, the degree of freedom of design in the vicinity of the electric element 3 is improved. Further, since the contact holes CH1 and CH2 are provided above the inorganic insulating layer 19, poor connection at the connection position between the first portion 11 and the second portion 12 is suppressed.
  • the island-shaped portion IL of the insulating base material 4 is arranged below the electrical element 3. Thereby, the electric element 3 can be satisfactorily supported. Further, the insulating base material 4 is supported by the support plate 7. Therefore, the strength of the flexible substrate 100 is increased as a whole, and the intrusion of moisture and the like from below is suppressed.

Abstract

第１面を有する支持板と、前記第１面上に位置する可撓性の絶縁基材と、前記絶縁基材上に配置された配線層と、を備える線部と、前記線部を覆う保護部材と、を備え、前記配線層は、第１金属層と、前記第１金属層に積層された第２金属層と、を備え、前記第２金属層は、第１領域において第１膜厚と、第２領域において第２膜厚と、を有し、前記第２膜厚は、前記第１膜厚より大きい、フレキシブル基板。

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。
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、応力を緩和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面を有する支持板と、前記第１面上に位置する可撓性の絶縁基材と、前記絶縁基材上に配置された配線層と、を備える線部と、前記線部を覆う保護部材と、を備え、前記配線層は、第１金属層と、前記第１金属層に積層された第２金属層と、を備え、前記第２金属層は、第１領域において第１膜厚と、第２領域において第２膜厚と、を有し、前記第２膜厚は、前記第１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、本実施形態の第１の具体例を示す図である。 図６は、本実施形態の第２の具体例を示す図である。 図７は、チタンによって形成された層の膜厚と応力との関係を示すグラフである。 図８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。
　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。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フレキシブル基板１００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及び第２方向Ｄ２で規定されるＤ１－Ｄ２平面に向かって見ることを平面視という。
　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、支持板７、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、支持板７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の交差部に設けられた島状部ＩＬと、を含んでいる。第１部分ＰＴ１及び第２部分ＰＴ２は、それぞれ波型に形成されている。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、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。
　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、金属材料によって形成され、積層構造を有している。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、例えば圧電素子を適用できる。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。
　本実施形態においては、絶縁基材４、走査線１、信号線２、後述する第１有機絶縁膜５及び第２有機絶縁膜６を総称して線部ＬＰとする。線部ＬＰは、支持板７上に位置している。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、第１線部ＬＰ１と第２線部ＬＰ２の交差部に設けられた島状部ＬＰ３と、を含んでいる。第１線部ＬＰ１は、上記した絶縁基材４の第１部分ＰＴ１と、走査線１と、を含んでいる。第２線部ＬＰ２は、絶縁基材４の第２部分ＰＴ２と、信号線２と、を含んでいる。また、線部ＬＰは、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。
　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有機絶縁膜５と、第２有機絶縁膜６と、保護部材８と、をさらに備えている。
　支持板７は、第１面ＳＦ１を有している。線部ＬＰ１は、第１面ＳＦ１に位置している。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。線部ＬＰ１は、絶縁基材４、第１有機絶縁膜５、第２有機絶縁膜６、走査線１によって構成されている。
　絶縁基材４の第１部分ＰＴ１は、第１面ＳＦ１上に位置している。第１有機絶縁膜５は、絶縁基材４を覆っている。走査線１は、第１有機絶縁膜５の上に位置している。走査線（配線層）１は、第１有機絶縁膜５の上に位置する第１金属層Ｍ１１と、第１金属層Ｍ１１に積層された第２金属層Ｍ１２と、を備えている。第１金属層Ｍ１１は、アルミニウムによって形成され、第２金属層Ｍ１２は、チタンによって形成されている。第２有機絶縁膜６は、第１有機絶縁膜５及び走査線１を覆っている。第１有機絶縁膜５及び第２有機絶縁膜６は、何れも有機材料で形成されている。
　保護部材８は、線部ＬＰ１の第１側面ＳＳ１、第２側面ＳＳ２、上面ＵＳを覆い、支持板７の第１面ＳＦ１に接している。すなわち、保護部材８は、走査線１、絶縁基材４、第１有機絶縁膜５及び第２有機絶縁膜６を覆っている。保護部材８は、線部ＬＰ１のうち、絶縁基材４、第１有機絶縁膜５、第２有機絶縁膜６に接している。保護部材８は、ポリ－ｐ－キシリレン（PPX: poly-para-xylylenes）構造体、例えばパリレン（登録商標）で形成されている。支持板７は、絶縁基材４及び保護部材８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。
　線部ＬＰ２は、第１面ＳＦ１に位置している。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。線部ＬＰ２は、絶縁基材４、第１有機絶縁膜５、第２有機絶縁膜６、信号線２によって構成されている。
　絶縁基材４の第２部分ＰＴ２は、第１面ＳＦ１上に位置している。第１有機絶縁膜５は、絶縁基材４を覆っている。第２有機絶縁膜６は、第１有機絶縁膜５を覆っている。信号線２は、第２有機絶縁膜６の上に位置している。信号線（配線層）２は、第２有機絶縁膜６の上に位置する第１金属層Ｍ２１と、第１金属層Ｍ２１に積層された第２金属層Ｍ２２と、を備えている。第１金属層Ｍ２１は、アルミニウムによって形成され、第２金属層Ｍ２２は、チタンによって形成されている。保護部材８は、線部ＬＰ２の第１側面ＳＳ１、第２側面ＳＳ２、上面ＵＳを覆い、支持板７の第１面ＳＦ１に接している。すなわち、保護部材８は、絶縁基材４、第１有機絶縁膜５及び第２有機絶縁膜６、信号線２を覆い、それぞれに接している。
　図５は、本実施形態の第１の具体例を示す図である。図５（ａ）は、本実施形態のフレキシブル基板１００の一部を拡大した平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）においてＩ－ＩＩで示すフレキシブル基板１００の断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）においてＩＩＩ－ＩＶで示すフレキシブル基板１００の断面図である。図５（ｂ）及び図５（ｃ）においては、支持板７、配線層、保護部材８を図示し、その他の部材の図示を省略している。
　図５（ａ）に示すように、フレキシブル基板１００は、引張された第１領域ＡＲ１と、圧縮された第２領域ＡＲ２と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は、第２方向Ｄ２に延出している。
　図５（ｂ）に示すように、フレキシブル基板１００は、モジュール２００の曲面に貼付されている。モジュール２００は、凸部２０１と、凹部２０２と、を有している。第１領域ＡＲ１は、凸部２０１上に位置しているため引張されている。第２領域ＡＲ２は、凹部２０２上に位置しているため圧縮されている。走査線１において、チタンによって形成された第２金属層Ｍ１２の膜厚は、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とで異なっている。第２金属層Ｍ１２は、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ１１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ１２と、を有している。第２膜厚Ｔ１２は、第１膜厚Ｔ１１より大きい。第１領域ＡＲ１において、第２金属層Ｍ１２の第１膜厚Ｔ１１は９０ｎｍより小さく、第２領域ＡＲ２において、第２金属層Ｍ１２の第２膜厚Ｔ１２は９０ｎｍより大きい。
　図５（ｃ）に示すように、信号線２についても、チタンによって形成された第２金属層Ｍ２２の膜厚は、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とで異なっている。第２金属層Ｍ２２は、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ２１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ２２と、を有している。第２膜厚Ｔ２２は、第１膜厚Ｔ２１より大きい。第１領域ＡＲ１において、第２金属層Ｍ２２の第１膜厚Ｔ２１は９０ｎｍより小さく、第２領域ＡＲ２において、第２金属層Ｍ２２の第２膜厚Ｔ２２は９０ｎｍより大きい。
　本実施形態によれば、チタンによって形成された第２金属層Ｍ１２及びＭ２２は、引張された第１領域ＡＲ１と圧縮された第２領域ＡＲ２において異なる膜厚を有している。フレキシブル基板１００に引張り応力が生じる第１領域ＡＲ１においては、チタンの膜厚は圧縮応力が生じるように薄く形成される。フレキシブル基板１００に圧縮応力が生じる第２領域ＡＲ２においては、チタンの膜厚は引張り応力が生じるように厚く形成される。このように、チタンの膜厚によって、フレキシブル基板１００の引張り応力及び圧縮応力を調整することができる。チタンの膜厚を領域によって最適化することで、配線に生じる応力を緩和し断線を抑制することができる。また、フレキシブル基板１００の面内の応力を均一化することができる。
　なお、走査線１、信号線２がチタンで形成された第２金属層Ｍ１２及びＭ２２を含む例を示したが、フレキシブル基板１００のその他の配線がチタンを含んでいる場合にも、チタンの膜厚を調整することによって上述と同様の効果を得ることができる。また、図示した例では、走査線１及び信号線２は、それぞれ２層の金属層を有しているが、３層の金属層を有していても良い。その場合、例えば、１層目の金属層はチタンによって形成され、２層目の金属層は、アルミニウムによって形成され、３層目の金属層は、チタンによって形成されている。チタンによって形成された１層目と３層目のうち、少なくとも一方の膜厚を調整することによって、上記したのと同様の効果を得ることができる。
　図６は、本実施形態の第２の具体例を示す図である。図６（ａ）は、本実施形態のフレキシブル基板１００の一部を拡大した平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）においてＩ－ＩＩで示すフレキシブル基板１００の断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）においてＩＩＩ－ＩＶで示すフレキシブル基板１００の断面図である。図６（ｂ）及び図６（ｃ）においては、支持板７、配線層、保護部材８を図示し、その他の部材の図示を省略している。図６に示す第２の具体例は、図５に示した第１の具体例と比較して、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２が第１方向Ｄ１に延出している点で相異している。
　図６（ａ）に示すように、フレキシブル基板１００は、引張された第１領域ＡＲ１と、圧縮された第２領域ＡＲ２と、を有している。第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は、第１方向Ｄ１に延出している。
　図６（ｂ）に示すように、フレキシブル基板１００は、モジュール２００の曲面に貼付されている。モジュール２００は、凸部２０１と、凹部２０２と、を有している。第１領域ＡＲ１は、凸部２０１上に位置しているため引張されている。第２領域ＡＲ２は、凹部２０２上に位置しているため圧縮されている。信号線２において、チタンによって形成された第２金属層Ｍ２２の膜厚は、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とで異なっている。第２金属層Ｍ２２は、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ２１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ２２と、を有している。第２膜厚Ｔ２２は、第１膜厚Ｔ２１より大きい。第１領域ＡＲ１において、第２金属層Ｍ２２の第１膜厚Ｔ２１は９０ｎｍより小さく、第２領域ＡＲ２において、第２金属層Ｍ２２の第２膜厚Ｔ２２は９０ｎｍより大きい。
　図６（ｃ）に示すように、走査線１についても、チタンによって形成された第２金属層Ｍ１２の膜厚は、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とで異なっている。第２金属層Ｍ１２は、第１領域ＡＲ１において第１膜厚Ｔ１１と、第２領域ＡＲ２において第２膜厚Ｔ１２と、を有している。第２膜厚Ｔ１２は、第１膜厚Ｔ１１より大きい。第１領域ＡＲ１において、第２金属層Ｍ１２の第１膜厚Ｔ１１は９０ｎｍより小さく、第２領域ＡＲ２において、第２金属層Ｍ１２の第２膜厚Ｔ１２は９０ｎｍより大きい。
　図６に示した構成においても、図５に示した構成と同様の効果を得ることができる。
　図７は、チタンによって形成された層の膜厚と応力との関係を示すグラフである。図７は、配線がアルミニウムによって形成された１層目とチタンによって形成された２層目とによって形成された場合のデータを示している。
　グラフの縦軸は、チタンによって形成された層に生じる応力［ＭＰａ］を示している。グラフの横軸は、チタンによって形成された層の膜厚［ｎｍ］を示している。縦軸の０［ＭＰａ］より上が引張り応力であり、０［ＭＰａ］より下が圧縮応力である。チタンの膜厚が９０ｎｍより小さい場合、チタンの層には０［ＭＰａ］より下の圧縮応力が生じ易い。チタンの膜厚が９０ｎｍより大きい場合、チタンの層には０［ＭＰａ］より上の引張り応力が生じ易い。つまり、チタンの膜厚が９０ｎｍの場合を境界として引張り応力及び圧縮応力が切り替わることが読み取れる。以上の結果より、フレキシブル基板１００に圧縮応力が生じる領域では、チタンの層を９０ｎｍより大きく形成し引張り応力を生じさせ、フレキシブル基板１００に引張り応力が生じる領域では、チタンの層を９０ｎｍより小さく形成し圧縮応力を生じさせることが望ましい。
　図８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有機絶縁膜５の上に配置され、第２有機絶縁膜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。第１部分１１は、第１金属層Ｍ１１と第２金属層Ｍ１２とを有している。また、第２部分１２も同様に第１金属層Ｍ１１と第２金属層Ｍ１２とを有している。図８に示す例においては、第２部分１２の両端部が第１有機絶縁膜５に覆われている。
　コンタクトホールＣＨ１及びＣＨ２は、第１有機絶縁膜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、支持板７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。
　以上説明したように、本実施形態によれば、応力を緩和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 (5)

  1. 　第１面を有する支持板と、
    　前記第１面上に位置する可撓性の絶縁基材と、前記絶縁基材上に配置された配線層と、を備える線部と、
    　前記線部を覆う保護部材と、を備え、
    　前記配線層は、第１金属層と、前記第１金属層に積層された第２金属層と、を備え、
    　前記第２金属層は、第１領域において第１膜厚と、第２領域において第２膜厚と、を有し、
    　前記第２膜厚は、前記第１膜厚より大きい、フレキシブル基板。
  2. 　前記第１金属層は、アルミニウムによって形成され、
    　前記第２金属層は、チタン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領域において、前記第２金属層の第１膜厚は９０ｎｍより小さく、
    　前記第２領域において、前記第２金属層の第２膜厚は９０ｎｍより大きい、請求項１に記載のフレキシブル基板。
  4. 　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１に記載のフレキシブル基板。
  5. 　前記第１領域は引張され、前記第２領域は圧縮されている、請求項１に記載のフレキシブル基板。
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