特開 2023-161708 フレキシブル電子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023161708

(43)【公開日】2023-11-08

(54)【発明の名称】フレキシブル電子装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/11 20060101AFI20231031BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20231031BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

H05K1/11 B

H01L21/60 301A

H05K1/03 610N

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022072212

(22)【出願日】2022-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐野 匠

【テーマコード（参考）】

5E317

5F044

【Ｆターム（参考）】

5E317AA11

5E317BB01

5E317BB02

5E317BB03

5E317BB11

5E317BB18

5E317CC03

5E317GG09

5F044AA12

5F044AA14

(57)【要約】

【課題】信頼性の高い、伸縮可能なフレキシブル電子装置を実現する。
【解決手段】
これを実現するために、本発明は次のような構成をとる。第１の有機絶縁膜によって島状に形成された複数の素子領域１０１が第１方向に第１の間隔をもって、また、第２方向に第２の間隔をもって配置した電子装置であって、前記複数の素子領域１０１の各々には、素子１００と、第１方向に延在する第１の配線１１０と、第２方向に延在する第２の配線１２０が形成され、前記複数の素子領域１０１の前記第１の配線１１０は、前記第１方向に延在する第１のワイヤボンディング９０によって接続し、前記複数の素子領域１０１の前記第２の配線１２０は、前記第２方向に延在する第２のワイヤボンディング９０によって接続していることを特徴とする電子装置。
【選択図】図１６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の有機絶縁膜によって島状に形成された複数の素子領域が第１方向に第１の間隔をもって、また、第２方向に第２の間隔をもって配置した電子装置であって、
前記複数の素子領域の各々には、素子と、第１方向に延在する第１の配線と、第２方向に延在する第２の配線が形成され、
前記複数の素子領域の前記第１の配線は、前記第１方向に延在する第１のワイヤボンディングによって接続し、
前記複数の素子領域の前記第２の配線は、前記第２方向に延在する第２のワイヤボンディングによって接続していることを特徴とする電子装置。

【請求項2】

前記複数の素子領域は、第２の有機絶縁膜の上に形成され、第３の有機絶縁膜によって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項3】

前記第２の有機絶縁膜と前記第３の有機絶縁膜のヤング率は、前記第１の有機絶縁膜のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の電子装置。

【請求項4】

前記第１の有機絶縁膜はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項5】

隣接する前記素子領域の第１方向の中心間距離は、前記素子領域の前記第１方向の径の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項6】

隣接する前記素子領域の第２方向の中心間距離は、前記素子領域の前記第２方向の径の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項7】

前記電子装置は、主面方向において、動作可能な伸長率は１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項8】

前記素子は、トランジスタまたはダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項9】

前記素子は、光センサ、温度センサ、圧力センサ、タッチセンサ、発光素子、又は、受光素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項10】

前記素子は、アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。

【請求項11】

前記第２の有機絶縁膜は、前記第３の有機絶縁膜よりも後で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。

【請求項12】

前記第３の有機絶縁膜の上には、第４の有機絶縁膜が形成され、前記第２の有機絶縁膜の下には、第５の有機絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。

【請求項13】

前記第４の有機絶縁膜と前記第５の有機絶縁膜のヤング率は、前記第１の有機絶縁膜のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載の電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は可撓性および伸縮性を有した電子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

可撓性あるいは伸縮性を有する電子装置への需要が高まっている。このようなフレキシブル電子装置の用途は、例えば、曲面を有する電子機器の筐体に貼り付ける、曲面を有する表示媒体に取り付ける、センサとして人体等に取り付ける等がある。素子としては、例えばタッチセンサ、温度センサ、圧力センサ、加速度センサなどのセンサ、あるいは、種々の表示装置を構成する発光素子、光バルブ等が挙げられる。

【0003】

このような電子装置では、各素子を制御するために、走査線や信号線が用いられる。フレキシブル電子装置においては、装置が湾曲や伸縮に耐える必要がある。特許文献１には、走査線及び映像信号線を蛇行させる（以後ミアンダ配線とも言う）ことによって、曲げや伸縮に耐える構成とすることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１０６１９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

走査線や信号線をミアンダ構造とすることによって、フレキシブル電子装置を伸縮させたり湾曲させたりすることに対してはある程度の耐性を得ることが出来る。しかし、装置を伸縮させたり、湾曲させたりすると、走査線や信号線をミアンダ構造にしても、配線全体に対して均一な応力とすることが出来るわけではない。

【0006】

すなわち、装置を伸縮させたり、湾曲させたりすると、応力が最も大きくなる部分において破断が生ずる。逆にいうと、この応力が最もかかりやすい部分の構造を対策することによって、フレキシブル電子装置の湾曲や伸縮に対する耐性を向上させることが出来る。

【0007】

本発明の課題は、フレキシブル電子装置を伸縮させたり、湾曲させたりしたときに、応力がかかりやすい部分の構造を対策し、伸縮や湾曲に対して耐性が高い、したがって、信頼性が高いフレキシブル電子装置を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は上記目的を実現するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

【0009】

（１）第１の有機絶縁膜によって島状に形成された複数の素子領域が第１方向に第１の間隔をもって、また、第２方向に第２の間隔をもって配置した電子装置であって、前記複数の素子領域の各々には、素子と、第１方向に延在する第１の配線と、第２方向に延在する第２の配線が形成され、前記複数の素子領域の前記第１の配線は、前記第１方向に延在する第１のワイヤボンディングによって接続し、前記複数の素子領域の前記第２の配線は、前記第２方向に延在する第２のワイヤボンディングによって接続していることを特徴とする電子装置。

【0010】

（２）前記複数の素子領域は、第２の有機絶縁膜の上に形成され、第３の有機絶縁膜によって覆われていることを特徴とする（１）に記載の電子装置。

【0011】

（３）前記第２の有機絶縁膜と前記第３の有機絶縁膜のヤング率は、前記第１の有機絶縁膜のヤング率よりも小さいことを特徴とする（２）に記載の電子装置。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】比較例におけるフレキシブル電子装置の平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】比較例におけるアクティブ領域における配線形状を示す平面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ断面図である。

【図5】図３のＣ－Ｃ断面図である。

【図6】比較例における素子及びその周辺を示す平面図である。

【図7】図６のＤ－Ｄ断面図である。

【図8】図３における配線及び素子が形成される、基材の一部を示す平面図である。

【図9】フレキシブル電子装置が横方向（ｘ方向）に延ばされた場合おいて、大きなストレスが生ずる領域を示す平面図である。

【図10】図９に示す、大きなストレスがかかる領域において配線に断線が生ずることを示す平面図である。

【図11】フレキシブル電子装置の平面方向の４方に引っ張り応力が加わった場合の断線の発生個所を示す平面図である。

【図12】実施例１の特徴部分を示す平面図である。

【図13】図１２のＥ－Ｅ断面図である。

【図14】フレキシブル電子装置がｘ方向に延伸した場合の状態を示す平面図である。

【図15】図１４のＦ－Ｆ断面図である。

【図16】実施例１の平面図である。

【図17】図１６のＧ－Ｇ断面図である。

【図18】図１６のＨ－Ｈ断面図である。

【図19】実施例１における各素子領域の配置関係を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

【実施例0014】

図１は、実施例１におけるフレキシブル電子装置１の平面図である。図１のフレキシブル電子装置１は全体としては平板状となっているが、ｚ方向に湾曲させたり、ｘ－ｙ平面上において、伸ばしたりすることが出来る。破断伸長率、すなわち、フレキシブル電子装置１が破壊するまでの伸び率は、フレキシブル電子装置１を構成する材料によっても異なるが、延性に富む有機材料が主となっている場合は、伸び率は３０％程度が可能である。場合によっては、６０％が可能な場合もある。一方、無機材料が比較的多く使用されていれば、伸び率は、１０％乃至１５％程度である。

【0015】

図１において、フレキシブル電子装置１は、アクティブ領域５が大きな領域を占めている。アクティブ領域５には、電子素子１００がマトリクス状に配置している。電子素子１００としては、例えば、センサ、半導体素子、アクチュエータ等を配置することが出来る。センサとしては、例えば、可視光あるいは赤外光を検出する光センサ、温度センサ、圧力センサ、タッチセンサ等を配置することが出来る。半導体素子としては、例えば、発光素子、受光素子、ダイオード、トランジスタ等を配置することが出来る。アクチュエータとしては、例えば、ピエゾ素子等を使用することができる。

【0016】

各電子素子１００は走査線１１０及び信号線１２０と接続している。走査線１１０は横方向（ｘ方向、第１方向に相当する。）に延在し、縦方向（ｙ方向、第２方向に相当する。）に配列している、信号線１２０は縦方向（ｙ方向）に延在し、横方向（ｘ方向）に配列している。延伸可能なフレキシブル電子装置とするためには、走査線１１０、信号線１２０の構造が重要である。すなわち、フレキシブル電子装置を延伸した場合、走査線１１０、信号線１２０が断線を生じない構造とする必要がある。

【0017】

図１において、アクティブ領域５の外側には、駆動回路１１５、１２５や端子領域６が配置している。アクティブ領域５のｘ方向両側には走査線駆動回路１１５が配置し、アクティブ領域５のｙ方向上側には、電子素子１００に電源を供給するための電源回路１３０が存在し、アクティブ領域５のｙ方向下側には信号線駆動回路１２５が配置している。信号線駆動回路１２５のさらに下側には、端子領域６が配置している。端子領域６にはフレキシブル電子装置１に電源や信号を供給し、また、信号を外部に送るためのフレキシブル配線基板１５０が接続している。

【0018】

図２は図１のＡ－Ａ断面図である。図２は概略断面図である。図２において、図１で説明した電子素子１００、走査線１１０、信号線１２０等は素子層２に存在している。つまり、フレキシブル電子装置１としての機能は素子層２に存在している。この素子層２を上側から上保護層３、下側から下保護層４によって覆っている。上保護層３も下保護層４も、弾性変形をしやすい、すなわち、ヤング率の小さい材料によって形成されている。

【0019】

図２において、アクティブ領域５及び駆動回路１１５、１２５等は、上保護層３と下保護層４によって覆われているが、素子層２の端部には、上保護層３に覆われていない部分があり、この部分が端子領域６となっている。端子領域６は、下保護層４のみによって保護されている。端子領域６には、フレキシブル配線基板１５０が接続している。

【0020】

フレキシブル電子装置１を延伸させた場合、走査線１１０と信号線１２０における断線が問題となる。本発明では、素子１００と素子１００との間の走査線１１０及び信号線１２０には、後で説明するように、ワイヤボンディングを使用することによって、走査線１１０及び信号線１２０に発生するストレスを緩和している。一方、特許文献１等に記載の技術では、走査線１１０及び信号線１２０を蛇行させることによってフレキシブル電子装置１を延伸した場合のストレスを緩和している。このような構造をミアンダ構造とも言う。本明細書では、比較例として、走査線１１０及び信号線１２０をミアンダ構造とした場合の構造をまず説明し、その後、本発明の構成を説明する。

【0021】

図３は、比較例としての、ミアンダ構造を有する、表示領域５の平面図である。図３以下で説明するミアンダ構造を有する構成は、新規事項を含む場合もあるので、公知例ではない。また、ミアンダ構造となっている走査線１１０及び信号線１２０以外の構成は、実施例１の構成にも適用される。図３は、図２で示す素子層２の主要構成部分である。すなわち、素子層２は、単一の平面基板として存在しているのではなく、図３に示すような、走査線１１０と信号線１２０が形成されたミアンダ構造１０２、及び、走査線１１０と信号線１２０の交差部に形成される素子領域１０１の存在する基材１０で構成され、いわば、網目状の構造を有している。

【0022】

図３において、ミアンダ構造１０２及び交点に存在する素子領域１０１は、ポリイミド等の樹脂で構成されている。この樹脂を基材１０として、その上に走査線１１０、信号線１２０、素子１００等が形成されている。図３において、素子領域１０１に、菱形の素子１００が存在している。このような構成とするのは、フレキシブル電子装置を引き延ばしたときにも、各部品に対する応力を軽減するためである。

【0023】

図３において、菱形に形成された素子１００のｘ方向の径、及び、ｙ方向の径は、例えば、各々１００μmである。素子１００のｘ方向のピッチ及びｙ方向のピッチは、例えば、２５０μmである。また、ミアンダ構造１０２における走査線１１０、映像信号線１２０等を含む基材１０の幅は、例えば３０μmである。

【0024】

図４は、図３のＢ－Ｂ断面図であり、走査線１１０を含むミアンダ構造の断面図である。図４において、基材１０の上に第１有機絶縁膜２０が形成されている。第１有機絶縁膜２０の上に走査線１１０が形成されている。走査線１１０を覆って第２有機絶縁膜３０が形成されている。図３における走査線１１０を含むミアンダ構造１０２の平面図は、基材１０の平面形状を表している。

【0025】

基材１０、第１有機絶縁膜２０、第２有機絶縁膜３０は、例えばポリイミドで形成されている。ポリイミドは、機械的な強度、耐熱性等で優れた性能を持つので、走査線１１０や信号線１２０の基材１０として好適である。すなわち、フレキシブル電子装置を引き延ばした場合、ミアンダ構造に発生する応力は、ポリイミドが引き受けるので、金属で形成された走査線１１０等にかかる応力は軽減される。

【0026】

走査線１１０は例えばＴＡＴ（Ｔｉ－Ａｌ－Ｔｉ、チタン－アルミニウムーチタン）構造を有する。三層構造において、導電性は主としてＡｌが担い、ＴｉはＡｌの保護、あるいは、他の配線との接合の改良のために使用される。走査線１１０の材料はこのほかに、ＭｏＷ（モリブデン－タングステン合金）等、フレキシブル電子装置の用途により種々の構成をとることが出来る。

【0027】

図３に示すように、走査線１１０を有するミアンダ構造１０２（以後単に走査線１１０ともいう）は、形状が不安定なので、上下から保護層（図２で示す３、４）で固定している。まず、走査線１１０を含むミアンダ構造を有機材料で形成された第１バッファー層４０で覆う。その上を有機材料で形成された第１保護層５０で覆う。基材１０の下面には、有機材料で形成された第２バッファー層６０が配置し、その下に有機材料で第２保護層７０が形成されている。

【0028】

このように、走査線１１０を含むミアンダ構造は、不安定な形状であるが、上下からバッファー層４０、６０及び保護層５０、７０で固定されているので、形状を安定して保つことが出来る。ところで、本発明の電子装置は、フレキシブル電子装置であるから、外部からの引っ張り応力に対して、伸縮可能である必要がある。したがって、ポリイミドによるミアンダ構造を挟むバッファー層４０、６０及び保護層５０、７０は、ポリイミドよりも延伸しやすい材料、すなわち、ヤング率の小さい材料であることが望ましい。このような材料としては、たとえば、アクリル、ウレタン、エポキシ、シリコン等の樹脂が挙げられる。

【0029】

図５は、図３のＣ－Ｃ断面図であり、信号線１２０を有するミアンダ構造の断面図である。図５のミアンダ構造では、基材１０の上に第１有機絶縁膜２０、第２有機絶縁膜３０が連続して形成され、パターニングされている。そして、第２有機絶縁膜３０の上に信号線１２０が形成されている。実施例１においては、信号線１２０は、走査線１１０と同じ材料、すなわち、ＴＡＴ（Ｔｉ－Ａｌ－Ｔｉ）構造を有しているが、フレキシブル電子装置の用途によって他の材料と変えてもよい。その他の構造は、図４で説明した走査線１１０部分の断面形状と同じである。

【0030】

図６は、素子領域１０１の平面図である。素子領域１０１も、外形はポリイミドで形成された基材１０で規定されている。図６における素子領域１０１は菱形であるが、菱形の頂部は走査線１１０及び信号線１２０を有するミアンダ構造と接続しているので、概略８角形のような形となっている。図６においては、走査線１１０も信号線１２０も直線となっているが、図６よりも外側では、図３に示すようなミアンダ構造となっている。

【0031】

図６において、素子領域１０１に、素子１００が配置している。素子１００の外形は、菱形の頂部を切り欠いた概略８角形となっている。素子１００の下を信号線１２０と走査線１１０が絶縁膜を挟んで交差している。ただし、図６は模式図であり、実際の装置では、走査線１１０、映像信号線１２０とも、素子１００を駆動するトランジスタ等と接続する。

【0032】

図７は図６のＤ－Ｄ断面図である。図７において、基材１０の上に無機絶縁膜８０が形成されている。無機絶縁膜８０は、その上側に形成される素子１００等に対して、下側から侵入するする不純物などをブロックする。図７では、無機絶縁膜８０は基材１０の上に形成されているが、これは例であり、必要に応じて、素子１００に近い層に形成してもよい。

【0033】

無機絶縁膜８０は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、あるいは、これらの積層膜で形成される。場合によっては、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ）が使用される場合もある。無機絶縁膜８０は剛性が高いが、素子領域１０１にのみ形成されているので、フレキシブル電子装置の伸縮性に対する影響は小さい。

【0034】

無機絶縁膜８０を覆って第１有機絶縁膜２０が、例えばポリイミドで形成されている。第１有機絶縁膜２０の上に走査線１１０が横方向（ｘ方向）に延在している。走査線１１０及び第１有機絶縁膜２０を覆って、例えばポリイミドによって第２有機絶縁膜３０が形成されている。第２有機絶縁膜３０の上を信号線１２０がｙ方向に延在している。

【0035】

そして信号線１２０を覆って素子１００が配置している。図７は模式図であり、素子１００と走査線１１０、信号線１２０等の接続構造は省略されている。実際には、素子１００としてどのようなものが使用されるかにもよるが、素子１００と走査線１１０あるいは信号線１２０との間に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を配置し、ＴＦＴを走査線制御回路１１５、信号線制御回路１２５によって制御することによって、素子１００からの信号、あるいは、素子１００への信号を制御する場合が多い。

【0036】

図７において、素子１００としてどのようなものを配置するかによって、図７における素子１００と信号線１２０との間の配線構造は異なる。複数の有機または無機の絶縁膜が形成される可能性もある。しかし、図７等では、素子１００の形成領域以外では、フレキシブル電子装置を伸縮容易とするために、映像信号線の上には、これらの絶縁膜は形成されていない。

【0037】

図６に示す平面構造は、図７における基材１０から素子１００までの断面構造に対応する。このままだと、平面形状は図３に示すようなものになり、不安定である。そこで、図４で説明したように、第１バッファー層４０、第１保護層５０、第２バッファー層６０、第２保護層７０を形成し、全体を平板状にまとめて形状を安定化している。また、図４で説明したように、第１バッファー層４０、第１保護層５０、第２バッファー層６０、第２保護層７０は、基材１０、第１有機絶縁膜２０、第２有機絶縁膜３０等よりも、ヤング率の小さい材料を使用しているので、フレキシブル電子装置の伸縮性を損なわない構成となっている。

【0038】

図８は、走査線領域１０２及び素子領域１０１を構成するポリイミドで形成された基材１０の形状を示す平面図である。素子が配置される素子領域１０１は菱形に近い形状となっており、走査線１１０が配置される走査線領域１０２の、素子領域１０１に近い部分は直線１１１になっているが、大部分はミアンダ構造１１２となっており、フレキシブルに伸縮が可能な構成となっている。

【0039】

図９は、図８の構造を白矢印の方向に延伸した場合における問題点を示す平面図である。この場合、菱形である素子領域１０１と走査線１１０を有するミアンダ構造１０２（以後、単に、走査線１１０ともいう）の直線領域１１１つなぎ目部分Ｂに応力が集中する。さらに、素子領域１０１には、素子１００や無機絶縁膜８０等が存在するので、他の部分よりも剛性が高い。したがって、菱形である素子領域１０１と走査線の直線領域１１１つなぎ目部分Ｂには、さらに応力が集中しやすい。

【0040】

それでも、基材１０等を構成するポリイミドのような樹脂は強度が高いので破断することは無いが、基材１０の上を延在する、金属で形成された走査線１１０は、この部分において断線しやすい。この様子を図１０に示す。図１０は、フレキシブル電子装置を横方向（ｘ方向）に引っ張った場合に、応力が大きい部分において、走査線１１０に破断ＢＢが生ずることを示す平面図である。本発明は、このような走査線１１０の断線を防止する構成を与える与ものである。

【0041】

なお、図１０では、フレキシブル電子装置を横方向（ｘ方向）に延伸させた場合の例であるが、フレキシブル電子装置を縦方向（ｙ方向）に延伸させれば、信号線１２０に対して同様な現象が生ずる。本発明は、信号１２０側の問題に対しても同様に適用できる。図１１は、フレキシブル電子装置をｙ方向に延伸した場合に、大きなストレスが生ずる部分において、信号線に断線ＢＢが生ずる状態を示す平面図である。

【0042】

図１２及び図１３は、以上の問題点を対策する実施例１の概略構成を示す平面図及び断面図である。図１２は、比較例としての図８に対応する、本発明の平面図である。図１２において、図８におけるミアンダ構造１０２は存在せず、素子領域１０１と素子領域１０１はワイヤボンディングによって接続されている。

【0043】

図１２において、素子領域１０１は、基材１０、第１絶縁膜２０、走査線１１０で構成されている。図１２では、ボンディングパッド等は省略されている。２個の素子領域１０１のｘ方向の距離はｘ１１である。２個の素子領域１０１はワイヤボンディング９０によって接続されている。ワイヤボンディング９０は、ボンディングワイヤ９１と、接続部９２で構成されている。接続部９２はボールボンディングでも、ウェッジボンディングも、接続し易い構成とすればよい。以後、接続部９２及びボンディングワイヤ９１を含めてワイヤボンディング９０とも言う。

【0044】

図１３は、図１２のＥ－Ｅ断面図である。図１３において、ワイヤボンディング９０はｚ方向に撓んだ状態で接続されている。フレキシブル電子装置がｘ方向に延伸された場合に、ボンディングワイヤ９１の撓み量がフレキシブルに変化することによって、ワイヤボンディング９０の接続部９２にストレスが発生することを防止するためである。

【0045】

図１４は、フレキシブル電子装置がｘ方向に延伸した場合の平面図である。延伸した結果、２個の素子領域１０１の距離はｘ１２となっている。ｘ１２は例えば、ｘ１１の１．５倍である。図１５は、図１４のＦ－Ｆ断面図である。図１５において、ボンディングワイヤ９１は、ｚ方向の撓み量が小さくなるだけで、接続部に大きな応力が発生することは無い。ボンディングワイヤ９１は太さが１５μm乃至３０μm程度なので、撓み量が変化しても応力の発生はわずかである。

【0046】

ｘ方向に延伸したことによるストレスは、主として、例えば、図４に示す第１バッファー層４０，第１保護層５０、第２バッファー層６０、第２保護層等７０が受け持つ。したがって、走査線１１０やワイヤボンディング９０にかかるストレスはわずかであり、断線は免れる。なお、比較例として説明した図３乃至図１１で説明した構造において、素子１００の間を接続する走査線１１０及び信号線１２０以外は、実施例１においても同様である。

【0047】

図１６は実施例１の詳細平面図である。素子１００及び基材１０の素子領域１０１はマトリクス状に配置しているが、図１６においては４個のみ記載されている。各素子領域１０１には、素子１００の他、走査線１１０、信号線１２０等が形成されている。各走査線１１０、信号線１２０は、ワイヤボンディング９０によって接続されている。

【0048】

図１７は、図１６のＧ－Ｇ断面図である。図１７において、素子領域１０１は、基材１０、第１有機絶縁膜２０、走査線１１０、及び、第２有機絶縁膜３０によって構成されている。２個の素子領域１０１の走査線１１０は、ワイヤボンディング９０よって接続している。第２有機絶縁膜３０は、端部において切り欠かれており、この部分で走査線１１０が露出し、この部分の走査線１１０の上にアルミニウムによりボンディングパッド９５が形成されている。ボンディングワイヤ９１には例えばアルミニウム使用される。ボンディングワイヤ９１及びボンディングパッド９５には、この他に、例えば銅あるいは金が使用される場合もある。

【0049】

図１７において、ワイヤボンディング９０、第２有機絶縁膜３０等を覆って第１バッファー層４０が形成される。第１バッファー層４０は、ワイヤボンディングの撓みがフレキシブルに変化出来るように、柔らかい材料で形成される。つまり、基材１０等を形成するポリイミドよりも延伸しやすい材料、すなわち、ヤング率の小さい材料であり、あるいは、硬度が小さい材料であることが望ましい。このような材料としては、たとえば、アクリル、ウレタン、エポキシ、シリコン等の樹脂が挙げられる。

【0050】

その他の構成は、図１７においても、比較例において説明したのと同様である。すなわち、第１バッファー層４０は第１保護層５０で覆われており、素子領域１０１及び第１バッファー層４０の下面には、第２バッファー層６０が形成されている。第２バッファー層６０の下には第２保護膜７０が形成されている。

【0051】

図１８は、図１６のＨ－Ｈ断面図である。図１８において、素子領域１０１は、基材１０、第１有機絶縁膜２０、第２有機絶縁膜３０及び信号線１２０によって構成されている。２個の素子領域１０２の信号線１２０はワイヤボンディング９０によって接続している。信号線１２０は、第２有機絶縁膜３０の上に形成されているので、第２有機絶縁膜３０に切り欠き等を形成する必要は無い。信号線１２０の端部には、ワイヤボンディング９０のためのボンディングパッド９５が形成されている。図１８におけるその他の構成は図１７で説明したのと同じである。

【0052】

図１７及び図１８に示した構造において、フレキシブル電子装置がｘ方向あるいはｙ方向に延伸した場合、延伸する領域のほとんどは、素子領域１０１以外の領域が受け持つ。そして、素子領域１０１と素子領域１０１の間は、ワイヤボンディング９０よるフレキシブル接続となっているので、配線に生ずる応力は極めて小さい。

【0053】

一方、素子領域１０１は面積が小さい上に、素子領域１０１は、強度の大きい、ポリイミドで形成されている。したがって、フレキシブル電子装置がｘ－ｙ平面において延伸したとしても、素子領域１０１の歪は非常に小さく抑えることが出来る。素子領域１０１には、走査線１１０、信号線１２０の他、センサ等の素子、無機絶縁膜等が形成されるが、素子領域１０１の歪は小さく抑えられるので、これらの要素が破壊されることはない。したがって、伸縮可能なフレキシブル電子装置の信頼性を向上させることが出来る。

【0054】

図１６乃至図１８に示すフレキシブル電子装置は、例えば、互いに離間し、電気的に接続はされていない素子領域１０１をガラス基板２００上に形成後に、ワイヤボンディング９０で接続することで形成可能である。

【0055】

また、素子領域１１０に形成される素子１００は、これを制御するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等と同時に形成されることが多い。このような場合、第１有機絶縁膜２０、第２有機絶縁膜３０等は、これらの素子と同時に加工される。したがって、素子１００の種類、及び素子１００を制御するＴＦＴ等の構成によって、ワイヤボンディングが接続する走査線１１０が形成される第１有機絶縁膜２０、及び、信号線１２０が形成される第２有機絶縁膜３０の製造プロセスは異なってくる。

【0056】

図１９は、本実施形態における各素子領域１０１の配置関係を示す平面図である。素子領域１０１のｘ方向の大きさｘ１は例えば１００μm、ｙ方向の大きさｙ１は例えば１００μmである。また、素子領域１０１のｘ方向における中心間の距離ｘ２は例えば２５０μm、ｙ方向における中心間距離ｙ２は例えば２５０μmである。一般的には、ｘ２はｘ１の２倍以上、ｙ２はｙ１の２倍以上である。

【0057】

図１９で示した各素子領域１０１は、ワイヤボンディング９０で接続後、第１バッファー層４０及び第１保護層５０によって覆われる。その後、ガラス基板２００を剥離し、第２バッファー層６０及び第２保護層７０によって覆う。各素子領域１０１は、第１バッファー層４０及び第１保護層５０によって保持されているので、ガラス基板２００を除去してもばらばらになることはない。ガラス基板２００は、例えば、ガラス基板２００と基材１０及び第１バッファー層４０との界面にレーザを照射することによって、剥離することが出来る。

【0058】

以上で説明したフレキシブル電子装置の断面構造は、本発明を説明するための例である。本発明は、上述した断面構造のみでなく、他の断面構造を有するフレキシブル電子装置にも適用することができる。

【0059】

また、走査線駆動回路１１５、信号線駆動回路１２５、電源回路１３０なども、図１の場合とは、配置が異なる場合がある。それにともなって、走査線１１０、信号線１２０が配置される層も、以上で説明した構成と異なってくるが、本発明は、同様に適用することが出来る。

【符号の説明】

【0060】

１…フレキシブル電子装置、 ２…素子層、 ３…上保護層、 ４…下保護層、 ５…アクティブ領域、 ６…端子領域、 １０…基材、 ２０…第１有機絶縁膜、 ３０…第２有機絶縁膜、 ４０…第１バッファー層、 ５０…第１保護膜、 ６０…第２バッファー層、 ７０…第２保護膜、 ８０…無機絶縁膜、 ９０…ワイヤボンディング、 ９１…ボンディングワイヤ、 ９２…ボンディング部、 ９５…ボンディングパッド、 １００…素子、 １１０…走査線、 １１５…走査線駆動回路、 １２０…信号線、 １２５…信号線駆動回路、 １３０…電源回路、 １５０…フレキシブル配線基板、 ２００…ガラス基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】