特開 2024-55385 ストレッチャブルデバイス

(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】P2024055385

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】ストレッチャブルデバイス

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20240411BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162260

(22)【出願日】2022-10-07

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐野 匠

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 賢智

(72)【発明者】

【氏名】冨岡 安

(72)【発明者】

【氏名】村山 昭夫

(72)【発明者】

【氏名】岡 真一郎

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338AA12

5E338AA16

5E338BB63

5E338BB75

5E338CC01

5E338CD05

5E338CD15

5E338CD17

5E338EE13

5E338EE27

5E338EE60

(57)【要約】

【課題】ヒンジ部のひずみ量を精度良く検出できるストレッチャブルデバイスを提供する。
【解決手段】ストレッチャブルデバイスは、樹脂基材と、樹脂基材に積層される信号線及びひずみゲージと、を有し、樹脂基材は、互いに離隔して配置された複数のボディ部と、蛇行しながらボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、を有し、ヒンジ部は、ボディ部の間に配置され、屈曲する複数の屈曲部と、直線状に延び、ボディ部と屈曲部とを接続する基部と、を有し、信号線は、屈曲部に積層される屈曲部用信号線と、基部に積層される基部用信号線と、を有し、樹脂基材に対し信号線が積層される積層方向から視て、信号線の長さ方向における単位長さあたりの専有面積は、屈曲部用信号線よりも基部用信号線の方が大きい。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂基材と、
前記樹脂基材に積層される信号線及びひずみゲージと、
を有し、
前記樹脂基材は、
互いに離隔して配置された複数のボディ部と、
蛇行しながら前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、
を有し、
前記ヒンジ部は、
前記ボディ部の間に配置され、屈曲する複数の屈曲部と、
直線状に延び、前記ボディ部と前記屈曲部とを接続する基部と、
を有し、
前記信号線は、
前記屈曲部に積層される屈曲部用信号線と、
前記基部に積層される基部用信号線と、
を有し、
前記樹脂基材に対し前記信号線が積層される積層方向から視て、前記信号線の長さ方向における単位長さあたりの専有面積は、前記屈曲部用信号線よりも前記基部用信号線の方が大きい
ストレッチャブルデバイス。

【請求項2】

前記基部用信号線は、
前記積層方向から視て前記屈曲部用信号線と同じ幅であり、前記屈曲部用信号線と接続する信号線本体と、
前記信号線本体に離れて配置されるダミー配線と、
を有している
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。

【請求項3】

前記基部用信号線は、前記屈曲部用信号線と接続する信号線本体を有し、
前記積層方向から視て前記信号線本体の幅は、前記基部用信号線よりも大きい
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。

【請求項4】

樹脂基材と、
前記樹脂基材に積層される信号線及びひずみゲージと、
を有し、
前記樹脂基材は、
互いに離隔して配置された複数のボディ部と、
蛇行しながら前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、
を有し、
前記ヒンジ部は、
前記ボディ部の間に配置され、屈曲する複数の屈曲部と、
直線状に延び、前記ボディ部と前記屈曲部とを接続する基部と、
を有し、
前記信号線は、
前記屈曲部に積層される屈曲部用信号線と、
前記基部に積層される基部用信号線と、
を有し、
前記基部用信号線は、前記屈曲部用信号線と接続する信号線本体を有し、
前記信号線本体の少なくとも一部に、前記樹脂基材に対し前記信号線が積層される積層方向から視て環状を成す環状部が設けられている
ストレッチャブルデバイス。

【請求項5】

前記屈曲部用信号線の少なくとも一部に、前記環状部が設けられている
請求項４に記載のストレッチャブルデバイス。

【請求項6】

前記積層方向から視て前記屈曲部用信号線の幅は、前記ひずみゲージの幅よりも短い
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のストレッチャブルデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ストレッチャブルデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

ストレッチャブルデバイスは、伸縮性及び可撓性に優れている。このようなストレッチャブルデバイスは、アレイ層が積層される樹脂基材を有している。樹脂基材は、マトリクス状に配置されたボディ部と、ボディ部同士を接続するヒンジ部と、を有している。特許文献１のヒンジ部は、複数の円弧部を有し、蛇行したミアンダ形状となっている。また、ヒンジ部は、円弧部とボディ部とを接続する直線状の基部を有している場合がある。ストレッチャブルデバイスに引っ張り荷重が作用すると、ヒンジ部の円弧部は、曲率が小さくなるように変形する。言い換えると、円弧部が拡大するように変形する。この結果、ボディ部同士が離隔し、ストレッチャブルデバイスが伸長する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１１８２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、ストレッチャブルデバイスに作用した荷重を検出するため、ヒンジ部にひずみゲージを設け、ヒンジ部のひずみ量を検出することが検討されている。また、このようなストレッチャブルデバイスでは、ヒンジ部に信号線が積層され、信号線からひずみゲージに電流が流れる。しかしながら、ヒンジ部の伸縮の際、基部に発生するひずみ量が多い。よって、信号線のうち基部に積層されている部分に多くのひずみが発生する。この結果、ヒンジ部のひずみ量を精度良く検出できない。

【0005】

本発明は、ヒンジ部のひずみ量を精度良く検出できるストレッチャブルデバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１態様に係るストレッチャブルデバイスは、樹脂基材と、前記樹脂基材に積層される信号線及びひずみゲージと、を有する。前記樹脂基材は、互いに離隔して配置された複数のボディ部と、蛇行しながら前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、を有する。前記ヒンジ部は、前記ボディ部の間に配置され、屈曲する複数の屈曲部と、直線状に延び、前記ボディ部と前記屈曲部とを接続する基部と、を有する。前記信号線は、前記屈曲部に積層される屈曲部用信号線と、前記基部に積層される基部用信号線と、を有する。前記樹脂基材に対し前記信号線が積層される積層方向から視て、前記信号線の長さ方向における単位長さあたりの専有面積は、前記屈曲部用信号線よりも前記基部用信号線の方が大きい。

【0007】

本開示の第２態様に係るストレッチャブルデバイスは、樹脂基材と、前記樹脂基材に積層される信号線及びひずみゲージと、を有する。前記樹脂基材は、互いに離隔して配置された複数のボディ部と、蛇行しながら前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、を有する。前記ヒンジ部は、前記ボディ部の間に配置され、屈曲する複数の屈曲部と、直線状に延び、前記ボディ部と前記屈曲部とを接続する基部と、を有する。前記信号線は、前記屈曲部に積層される屈曲部用信号線と、前記基部に積層される基部用信号線と、を有する。前記基部用信号線は、前記屈曲部用信号線と接続する信号線本体を有している。前記信号線本体の少なくとも一部に、前記樹脂基材に対し前記信号線が積層される積層方向から視て環状を成す環状部が設けられている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスを斜視した模式図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスの断面を模式的に示した図であり、詳細には、図３のＩＩ－ＩＩ線に沿って切った断面図である。

【図3】図３は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスであって、アレイ層の方から樹脂基材及び第１樹脂板の一部を見た拡大図である。

【図4】図４は、実施形態１のアレイ層のうちボディ部に積層された部分を第２樹脂板の方から視た平面図である。

【図5】図５は、実施形態１の樹脂基材に積層されアレイ層の回路構成を示す図である。

【図6】図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線の矢視断面図である。

【図7】図７は、実施形態１の縦ヒンジを拡大した拡大図である。

【図8】図８は、実施形態１の縦ヒンジ部であって第１方向に伸張するような荷重が作用した場合の拡大図である。

【図9】図９は、実施形態１のアレイ層のうち縦ヒンジ部に積層された部分を第２樹脂板の方から視た平面図である。

【図10】図１０は、図９のＸ－Ｘ線矢視断面図である。

【図11】図１１は、縦ヒンジ部の第１基部を第２樹脂板の方から視た平面図である。

【図12】図１２は、実施形態２の縦ヒンジ部の第１基部を第２樹脂板の方から視た平面図である。

【図13】図１３は、図１２のＸＩＩ－ＸＩＩ線矢視断面図である。

【図14】図１４は、実施形態３の縦ヒンジ部を第２樹脂板の方から視た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示の発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、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様の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0010】

また、本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0011】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスを斜視した模式図である。図１に示すように、ストレッチャブルデバイス１は、平板状を成している。ストレッチャブルデバイス１は、互いに反対方向を向く表面１ａと裏面１ｂ（図１で不図示。図２参照）を有している。以下、表面１ａ及び裏面１ｂと平行な方向を平面方向と称する。また、平面方向と平行な一方向を第１方向Ｄｘと称する。平面方向と平行であり、かつ第１方向Ｄｘと交差する方向を第２方向Ｄｙと称する。

【0012】

表面１ａ及び裏面１ｂは、長方形（四角形）を成している。表面１ａは、一対の短辺１ｃと一対の長辺１ｄを有している。本実施形態において、第１方向Ｄｘは、長辺１ｄと平行な方向とする。第２方向Ｄｙは、短辺１ｃと平行な方向とする。つまり、本実施形態では、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙとは、互いに直交している。また、表面１ａの法線方向（積層方向）を第３方向Ｄｚと称する。そして、ストレッチャブルデバイス１を第３方向Ｄｚから視ることを平面視と称する場合がある。

【0013】

ストレッチャブルデバイス１は、平面視で、ストレッチャブルデバイス１のひずみ量を検出可能な検出領域２と、検出領域２の外側を囲む枠状の周辺領域３と、に区分けされる。なお、図１では、検出領域２と周辺領域３の境界を理解し易くするため、境界線Ｌ１を引いている。

【0014】

図２は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスの断面を模式的に示した図であり、詳細には、図３のＩＩ－ＩＩ線に沿って切った断面図である。図２に示すように、ストレッチャブルデバイス１は、裏面１ｂを有する第１樹脂板６０と、表面１ａを有する第２樹脂板７０と、第１樹脂板６０と第２樹脂板７０の間に挟まれた樹脂基材１０及びアレイ層３０と、を備えている。また、樹脂基材１０及びアレイ層３０は、第１樹脂板６０の裏面１ｂの反対面に、樹脂基材１０、アレイ層３０の順で積層されている。

【0015】

第１樹脂板６０及び第２樹脂板７０は、樹脂材料により製造され、伸縮性及び可撓性を有している。樹脂材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂が挙げられるが、本開示はこれらに限定されない。以下の説明において、上側又は上方とは、第３方向Ｄｚの一方向であり、第１樹脂板６０から視て第２樹脂板７０が配置されている方を指す。また、下側又は下方とは、第３方向Ｄｚの他方向であり、第２樹脂板７０から視て第１樹脂板６０が配置されている方を指す。

【0016】

図３は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスであって、アレイ層の方から樹脂基材及び第１樹脂板の一部を見た拡大図である。なお、図３において樹脂基材１０を見易くするため、樹脂基材１０にハッチングを施している。樹脂基材１０は、第１樹脂板６０の上側の面に設けられている。樹脂基材１０は、伸縮性、可撓性、及び絶縁性を有している。樹脂基材１０は、例えばポリイミドなどの樹脂材料から成る。

【0017】

樹脂基材１０は、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙに配列し、マトリクス状に配置されたボディ部１１と、隣り合うボディ部１１同士を接続するヒンジ部１２と、を有している。

【0018】

本実施形態のボディ部１１は、平面視で四角形状（正方形状）となっている。ボディ部１１の４つの角部が第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙを指すように配置されている。このボディ部１１に積層されるアレイ層３０には、トランジスタ３１が含まれている（図５参照）。なお、本開示は、平面視におけるボディ部１１の形状に関し、四角形状に限定されず、円形状や他の多角形状であってもよい。

【0019】

ヒンジ部１２は、第１方向Ｄｘに延在するする縦ヒンジ部１２Ａと、第２方向Ｄｙに延在する横ヒンジ部１２Ｂがある。縦ヒンジ部１２Ａに積層されるアレイ層３０には、信号線３２、ひずみゲージ３４と、第１出力線３５、及び第２出力線３６が含まれている。一方で、横ヒンジ部１２Ｂに積層されるアレイ層３０には、ゲート線３３とひずみゲージ３４が含まれている。なお、ヒンジ部１２の詳細については後述する。

【0020】

ボディ部１１とヒンジ部１２との間は、樹脂基材１０を第３方向Ｄｚに貫通する肉抜き部１９となっている。よって、樹脂基材１０には、複数の肉抜き部１９が設けられている。

【0021】

肉抜き部１９と重なる領域には、アレイ層３０が積層されない。図２に示すように、肉抜き部１９は、第２樹脂板７０により埋められている。このため、ストレッチャブルデバイス１は、肉抜き部１９と重なる範囲の剛性が低く、伸縮性や屈曲性（ストレッチャブル性）を備える。そして、ストレッチャブルデバイス１に荷重が作用すると、肉抜き部１９に対し第１方向Ｄｘ又は第２方向Ｄｙに重なるヒンジ部１２が変形する。よって、ボディ部１１の変形が小さく、ボディ部１１に積層される機能素子（本実施形態ではトランジスタ３１）の破損が抑制される。なお、本実施形態では、肉抜き部１９は、第２樹脂板７０により埋められているが、第１樹脂板６０により埋められてもよく、若しくは、第１樹脂板６０と第２樹脂板７０により埋められていてもよい。

【0022】

次にアレイ層３０について説明する。アレイ層３０は、ヒンジ部１２のひずみ量を検出するための各種構成を含んでいる。

【0023】

具体的に、アレイ層３０は、接続部６（図１参照）、ゲート線駆動回路７（図１参照）、出力線選択回路８（図１参照）、電流配線９（図１参照）と、複数のトランジスタ３１（図４参照）と、第１方向Ｄｘに延在する複数の信号線３２（図４参照）と、第２方向Ｄｙに延在する複数のゲート線３３（図４参照）と、複数のひずみゲージ３４（図４参照）と、第１方向Ｄｘに延在する複数の第１出力線３５（図４参照）と、第１方向Ｄｘに延在する複数の第２出力線３６（図４参照）と、を備えている。

【0024】

図１に示すように、接続部６、ゲート線駆動回路７、出力線選択回路８、電流配線９は、周辺領域３に重なるように配置されている。接続部６は、ストレッチャブルデバイス１の外部に配置された駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と接続するためのものである。なお、駆動ＩＣは、接続部６に接続される図示しないフレキシブルプリント基板やリジット基板の上に、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）として実装されてもよい。または、駆動ＩＣは、第１樹脂板６０の周辺領域３にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）として実装されてもよい。

【0025】

ゲート線駆動回路７は、駆動ＩＣからの各種制御信号に基づいて複数のゲート線３３を駆動する回路である。ゲート線駆動回路７は、複数のゲート線３３を順次又は同時に選択し、選択したゲート線３３にゲート駆動信号を供給する。出力線選択回路８は、複数の第１出力線３５と複数の第２出力線３６を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。出力線選択回路８は、例えばマルチプレクサである。出力線選択回路８は、駆動ＩＣから供給される選択信号に基づき、選択された第１出力線３５又は第２出力線３６と、駆動ＩＣとを接続する。電流配線９は、信号線３２に所定量の電流を供給するための配線であり、周辺領域３に沿って延在している。電流配線９は、接続部６を介して駆動ＩＣに接続し、所定量の電流が流れている。

【0026】

トランジスタ３１と、信号線３２と、ゲート線３３と、ひずみゲージ３４と、第１出力線３５と、第２出力線３６は、樹脂基材１０（図３参照）に積層され、検出領域２（図１参照）内に配置されている。

【0027】

図３に示すように、信号線３２は、複数の縦ヒンジ部１２Ａと複数のボディ部１１とに跨って配置されている。これにより、信号線３２は、検出領域２内の第１方向Ｄｘの一端から他端まで連続した状態で延在している。また、複数の信号線３２が第２方向Ｄｙに配列している。各信号線３２の一端は、電流配線９（図１参照）に接続している。以下、信号線３２のうちボディ部１１に積層されている部分を、ボディ部用信号線５０と称する。

【0028】

ゲート線３３は、複数の横ヒンジ部１２Ｂと複数のボディ部１１とに跨って配置されている。これにより、ゲート線３３は、検出領域２内の第２方向Ｄｙの一端から他端まで連続した状態で延在している。複数のゲート線３３が第１方向Ｄｘに配列している。各ゲート線３３の一端は、ゲート線駆動回路７（図１参照）に接続している。

【0029】

第１出力線３５及び第２出力線３６は、ひずみゲージ３４からの出力信号（電流）が流れる配線である。第１出力線３５及び第２出力線３６は、複数の縦ヒンジ部１２Ａと複数のボディ部１１とに跨って配置されている。これにより、第１出力線３５及び第２出力線３６は、検出領域２内の第１方向Ｄｘの一端から他端まで連続した状態で延在している。また、複数の第１出力線３５及び第２出力線３６は、一端が出力線選択回路８に接続している。

【0030】

図４は、実施形態１のアレイ層のうちボディ部に積層された部分を第２樹脂板の方から視た平面図である。図４に示すように、トランジスタ３１は、樹脂基材１０の各ボディ部１１に積層されている。よって、複数のトランジスタ３１は、検出領域２内で、マトリクス状に配列している。平面視で、トランジスタ３１は、ボディ部１１の中央部に配置されている。トランジスタ３１のゲート電極３１ｃ（図６参照）は、ボディ部１１を第２方向Ｄｙに延在するゲート線３３と接続している。また、トランジスタ３１のドレイン電極３１ｄは、ボディ部１１を第１方向Ｄｘに延在する信号線３２と接続している。

【0031】

図３に示すように、ひずみゲージ３４は、ヒンジ部１２のひずみ量を測定するための配線である。ひずみゲージ３４は、各ヒンジ部１２に積層されている。よって、ひずみゲージ３４は、縦ヒンジ部１２Ａに積層され、第１方向Ｄｘに延在する縦ひずみゲージ３４Ａと、横ヒンジ部１２Ｂに積層され、第２方向Ｄｙに延在する横ひずみゲージ３４Ｂと、を有している。

【0032】

図４に示すように、縦ひずみゲージ３４Ａの一端は、縦ヒンジ部１２Ａを挟む２つのボディ部１１の一方に配置され、トランジスタ３１のソース電極３１ｅに接続している。縦ひずみゲージ３４Ａの他端は、縦ヒンジ部１２Ａを挟む２つのボディ部１１の他方に配置され、第１出力線３５に接続している。

【0033】

図４に示すように、横ひずみゲージ３４Ｂの一端は、横ヒンジ部１２Ｂを挟む２つのボディ部１１の一方に配置され、トランジスタ３１のソース電極３１ｅに接続している。横ひずみゲージ３４Ｂの他端は、横ヒンジ部１２Ｂを挟む２つのボディ部１１の他方に配置され、第２出力線３６に接続している。

【0034】

図５は、実施形態１の樹脂基材に積層されアレイ層の回路構成を示す図である。上記したアレイ層の回路によれば、図５に示すように、ゲート線駆動回路７に選択されたゲート線３３が走査されると、トランジスタ３１がＯＮとなる。この結果、信号線３２とひずみゲージ３４の一端とが電気的に接続する。よって、電流配線９の電流がひずみゲージ３４（縦ひずみゲージ３４Ａ、横ひずみゲージ３４Ｂ）に流れる。そして、縦ひずみゲージ３４Ａからの電気信号（電流）は、第１出力線３５に流れる。横ひずみゲージ３４Ｂからの電気信号（電流）は、第２出力線３６に流れる。次に、出力線選択回路８によって選択された第１出力線３５又は第２出力線３６が駆動ＩＣと接続する。これにより、第１出力線３５又は第２出力線３６から駆動ＩＣに電気信号（電流）が送られる。

【0035】

次に、アレイ層３０のうちボディ部１１に積層された部分の断面構造について説明する。

【0036】

図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線の矢視断面図である。図６に示すように、アレイ層３０のうちボディ部１１に積層される部分には、複数の絶縁層が積層されている。具体的に、ボディ部１１の上方には、第１絶縁層４１、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、第４絶縁層４４、及び第５絶縁層４５が積層されている。第１絶縁層４１、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、第４絶縁層４４、及び第５絶縁層４５は、例えばシリコン酸化膜であり、トランジスタ３１や各種配線（信号線３２、ゲート線３３、ひずみゲージ３４、第１出力線３５、及び第２出力線３６）を覆っている。なお、本実施形態では、第１絶縁層４１と第２絶縁層４２の間に、トランジスタ３１のゲート絶縁膜３１ｂが介在している。

【0037】

第２絶縁層４２上にひずみゲージ３４が積層されている。第３絶縁層４３上に信号線３２が積層されている。第４絶縁層４４上にゲート線３３が積層されている。トランジスタ３１は、半導体層３１ａと、ゲート絶縁膜３１ｂと、ゲート電極３１ｃと、ドレイン電極３１ｄと、ソース電極３１ｅと、を備えている。半導体層３１ａは、コンタクト層８０、８１を介して、ドレイン電極３１ｄとソース電極３１ｅとを接続している。ゲート電極３１ｃは、コンタクト層８２を介して、ゲート線３３と接続している。ドレイン電極３１ｄは、信号線３２と同層に配置され、信号線３２と接続している。ソース電極３１ｅは、ひずみゲージ３４と同層に配置され、ひずみゲージ３４と接続している。

【0038】

次に、アレイ層３０のうちヒンジ部１２に積層された部分を説明するが、その前にヒンジ部１２の詳細について説明する。なお、縦ヒンジ部１２Ａを９０°回転させると、横ヒンジ部１２Ｂと同一形状となる。よって、以下では、縦ヒンジ部１２Ａを代表例として説明する。

【0039】

図７は、実施形態１の縦ヒンジを拡大した拡大図である。図８は、実施形態１の縦ヒンジ部であって第１方向に伸張するような荷重が作用した場合の拡大図である。なお、図７、図８で示す仮想線Ｋは、縦ヒンジ部１２Ａの幅方向の中央を通過する仮想線である。

【0040】

図７に示すように、縦ヒンジ部１２Ａの幅方向の長さＷは、縦ヒンジ部１２Ａが延在する長さ方向に一定となっている。また、縦ヒンジ部１２Ａは、２つのボディ部１１の間を蛇行しながら第１方向Ｄｘに延在している。縦ヒンジ部１２Ａは、縦ヒンジ部１２Ａの長さ方向の両端部に位置する２つの基部１３と、２つの基部１３の間に配置された４つの屈曲部１４と、を有している。説明の都合上、縦ヒンジ部１２Ａを挟む２つのボディ部１１のうち、一方を第１ボディ部１１ａと称し、他方を第２ボディ部１１ｂと称する。

【0041】

基部１３は、ボディ部１１に連続し、ボディ部１１から第１方向Ｄｘに直線状に延びている。なお、２つの基部１３のうち第１ボディ部１１ａに連続する基部１３を第１基部１３ａと称し、第２ボディ部１１ｂに連続する基部１３を第２基部１３ｂと称する。

【0042】

屈曲部１４は、第２方向Ｄｙに折れ曲がっている。本実施形態の屈曲部１４は、円弧状を成している。なお、本開示の屈曲部は、円弧状でなく、角状を成していてもよい。４つの屈曲部１４は、第１基部１３ａから第２基部１３ｂに向かって順に配置される第１円弧部２１、第２円弧部２２、第３円弧部２３、第４円弧部２４となっている。第１円弧部２１及び第４円弧部２４は、四分円状を成し、９０度折れ曲がっている。第２円弧部２２及び第３円弧部２３は、半円弧状を成し、１８０度折れ曲がっている。

【0043】

第１円弧部２１の一端は、第１基部１３ａと接続している。第１円弧部２１は、第１基部１３ａに対し、第２方向Ｄｙの一方に折れ曲がっている。また、第４円弧部２４の一端は、第２基部１３ｂと接続している。第４円弧部２４は、第２基部１３ｂから第２方向Ｄｙの他方に折れ曲がっている。よって、第１円弧部２１と第４円弧部２４とは、折れ曲がる方向が反対となっている。

【0044】

第２円弧部２２の一端は、第１円弧部２１と接続している。第２円弧部２２の他端は、第２方向Ｄｙの他方を向いている。また、第３円弧部２３は、一端が第４円弧部２４と接続し、他端が第２方向Ｄｙの一方を向き、第２円弧部２２の他端と接続している。以上から、４つの屈曲部１４により縦ヒンジ部１２Ａが蛇行している。

【0045】

図７で示すように、各屈曲部１４は、仮想線Ｋを境界として、内側（内周側）に配置される内周部と、外側（外周側）に配置される外周部と、に区分けされる。なお、図７では、各屈曲部１４の内周部と外周部の範囲を明確にするため、内周部と外周部を楕円形で囲んでいる。ただし、仮想線Ｋよりも内周側の全てが内周部であり、仮想線Ｋよりも外周側の全てが外周部である。よって、楕円で囲まれた範囲は、内周部又は外周部の一部である。

【0046】

例えば、ストレッチャブルデバイス１に第１方向Ｄｘに引っ張られると（図８の矢印Ｆ参照）、図８に示すように、縦ヒンジ部１２Ａが第１方向Ｄｘに伸張する。つまり、各屈曲部１４が折れ曲がり角度が大きくなり、縦ヒンジ部１２Ａの第１方向Ｄｘの長さが大きくなる。また、各屈曲部１４が折れ曲がり角度が大きくなった場合、各屈曲部２０の内周部と外周部とでは、つぎのような荷重（応力）が作用する。

【0047】

第１円弧部２１の第１内周部２１Ｎには、引っ張り荷重が作用する。第１円弧部２１の第１外周部２１Ｇに圧縮荷重が作用する。第２円弧部２２の第２内周部２２Ｎには、引っ張り荷重が作用する。第２円弧部２２の第２外周部２２Ｇには、圧縮荷重が作用する。第３円弧部２３の第３内周部２３Ｎには、引っ張り荷重が作用する。第３円弧部２３の第３外周部２３Ｇは、圧縮荷重が作用する。第４円弧部２４の第４内周部２４Ｎは、引っ張り荷重が作用する。第４円弧部２４の第４外周部２４Ｇは、圧縮荷重が作用する。

【0048】

つまり、各屈曲部１４の内周部に引っ張り荷重が作用し、一方で、各屈曲部１４の外周部に圧縮荷重が作用する。よって、縦ひずみゲージ３４Ａを、縦ヒンジ部１２Ａの端に沿って延在させても、引っ張り荷重と圧縮荷重の両方が作用し、縦ヒンジ部１２Ａに作用した荷重を正確に検出できない。なお、縦ヒンジ部１２Ａの幅方向の中央部（仮想線Ｋと重なる範囲）は、内周部及び外周部よりも発生する歪み量が少ない。

【0049】

図９は、実施形態１のアレイ層のうち縦ヒンジ部に積層された部分を第２樹脂板の方から視た平面図である。図１０は、図９のＸ－Ｘ線矢視断面図である。図１１は、縦ヒンジ部の第１基部を第２樹脂板の方から視た平面図である。次に、アレイ層３０のうち縦ヒンジ部１２Ａに積層されている部分について説明する。また、説明の順番は、断面構造、平面視でのレイアウトの順で説明する。

【0050】

図１０に示すように、アレイ層３０のうち縦ヒンジ部１２Ａに積層されている部分に、信号線３２、縦ひずみゲージ３４Ａ、第１出力線３５、第２出力線３６、及び絶縁層４６、４７が含まれている。

【0051】

縦ヒンジ部１２Ａの上には、信号線３２が積層されている。絶縁層４６は、信号線３２と縦ヒンジ部１２Ａを上方から覆っている。絶縁層４６の上には、第１出力線３５及び第２出力線３６が積層されている。絶縁層４７は、第１出力線３５、第２出力線３６及び絶縁層４６を上方から覆っている。絶縁層４７の上には、縦ひずみゲージ３４Ａが設けられている。縦ひずみゲージ３４Ａは、第２樹脂板７０に覆われている。絶縁層４６、４７は、柔軟性が高いポリイミドで形成されている。

【0052】

平面視した場合のレイアウトに関し、図９に示すように、縦ひずみゲージ３４Ａは、平面視で屈曲部１４と重なる複数のひずみ検出部３７を有している。複数のひずみ検出部３７は、第１円弧部２１と重なる第１ひずみ検出部３７Ａと、第２円弧部２２と重なる第２ひずみ検出部３７Ｂと、第３円弧部２３と重なる第３ひずみ検出部３７Ｃと、第４円弧部２４と重なる第４ひずみ検出部３７Ｄと、を有している。

【0053】

第１ひずみ検出部３７Ａは、平面視で第１内周部２１Ｎと重なっている。第２ひずみ検出部３７Ｂは、平面視で第２内周部２２Ｎと重なっている。第３ひずみ検出部３７Ｃは、平面視で第３内周部２３Ｎと重なっている。第４ひずみ検出部３７Ｄは、平面視で第４内周部２４Ｎと重なっている。

【0054】

以上から、縦ひずみゲージ３４Ａは、各屈曲部１４の内周部のみと重なるように配置され、外周部と重なっていない。よって、縦ヒンジ部１２Ａの伸縮時、縦ひずみゲージ３４Ａに対し引っ張り荷重と圧縮荷重の両方が入力される、ということが回避される。この結果、縦ヒンジ部１２Ａに作用する荷重（ひずみ量）を正確に検出することができる。なお、本開示は、ひずみゲージが各屈曲部１４の外周部のみと重なるように配置されていてもよい。また、縦ヒンジ部１２Ａの幅方向の中央部（仮想線Ｋと重なる範囲）は、内周部及び外周部よりも発生する歪み量が少ない。

【0055】

信号線３２は、縦ヒンジ部１２Ａに積層される屈曲部用信号線５１及び基部用信号線５２を有している。なお、基部用信号線５２は、第１基部１３ａ及び第２基部１３ｂのそれぞれに設けられている。よって、基部用信号線５２の説明では、第１基部１３ａに積層された方を説明する。

【0056】

屈曲部用信号線５１は、複数の屈曲部１４に積層されている。屈曲部用信号線５１は、縦ヒンジ部１２Ａの幅方向の中央部を通っている。よって、屈曲部用信号線５１は、複数の屈曲部１４に沿って蛇行している。以上から、屈曲部用信号線５１は、屈曲部１４の内周部及び外周部よりもひずみ量が少ない仮想線Ｋと平面視で重なっている。これにより、屈曲部用信号線５１に発生するひずみ量が小さく抑えられている。

【0057】

図１１に示すように、屈曲部用信号線５１の幅方向の長さＷ１は、縦ひずみゲージ３４Ａの幅方向の長さＷ２よりも小さい。屈曲部用信号線５１が太くなると（屈曲部用信号線５１の幅方向の長さＷ１が大きくなると）、屈曲部用信号線５１に発生するひずみ量も多くなり、ノイズ成分が増える。よって、本実施形態では、屈曲部用信号線５１の幅方向の長さＷ１が小さくし（屈曲部用信号線５１が細くし）、含まれるノイズ成分を少なくしている。なお、本開示は、屈曲部用信号線５１の幅方向の長さＷ１は、縦ひずみゲージ３４Ａの幅方向の長さＷ２よりも小さければよく、また縦ひずみゲージ３４Ａの幅方向の長さＷ２の１／３以上の長さ以上であればよい（Ｗ２＞Ｗ１≧Ｗ２×１／３）。

【0058】

図１１に示すように、基部用信号線５２は、基部１３に積層されている。また、基部用信号線５２は、１つの信号線本体５３と、信号線本体５３を挟んで配置される２つのダミー配線５４と、を有している。

【0059】

信号線本体５３及びダミー配線５４は、それぞれ、第１基部１３ａに沿って直線状に延びている。信号線本体５３は、一端がボディ部用信号線５０と接続し、他端が屈曲部用信号線５１と接続している。よって、電流配線９（図１参照）から流れる電流は、ボディ部用信号線５０、屈曲部用信号線５１、信号線本体５３を介して第１方向Ｄｘに流れる。一方で、ダミー配線５４の両端は、他の配線に接続していない。よって、ダミー配線５４は断線している。なお、図９において、２つのダミー配線５４のうち縦ひずみゲージ３４Ａと重なる方は図示を省略している。

【0060】

信号線本体５３の幅方向の長さＷ３は、屈曲部用信号線５１の幅方向の長さＷ１と同じである。よって、縦ヒンジ部１２Ａの長さ方向における単位長さあたりの専有面積は、屈曲部用信号線５１よりも基部用信号線５２（信号線本体５３及びダミー配線５４）の方が大きい。つまり、２つのダミー配線５４を有している分だけ、基部用信号線５２の方が屈曲部用信号線５１よりも単位長さ当たりの専有面積が大きい。よって、２つのダミー配線５４を有していない場合と比べ、第１基部１３ａの剛性が向上している。この結果、縦ヒンジ部１２Ａの伸縮時、第１基部１３ａに発生ずるひずみ量が低減する。そして、これに伴い、信号線本体５３に発生するひずみ量も低減する。

【0061】

また、ダミー配線５４の幅方向の長さＷ４は、信号線本体５３の幅方向の長さＷ３よりも長い。よって、ダミー配線５４の幅方向の長さＷ４が信号線本体５３の長さＷ３と同じ場合よりも第１基部１３ａの剛性が向上し、信号線本体５３に発生するひずみ量が低減する。なお、本開示は、ダミー配線５４の幅方向の長さＷ４に関し、実施形態１で示した例に限定されず、信号線本体５３の長さＷ３と同じ、若しく長さＷ３よりも小さくてもよい。

【0062】

以上、実施形態１のストレッチャブルデバイス１では、屈曲部用信号線５１及び信号線本体５３に発生するひずみ量が少なく、ヒンジ部１２のひずみ量が精度良く検出することができる。なお、実施形態１では、２つのダミー配線５４が設けられているが、本開示は、ダミー配線５４の個数に関し、特に制限はない。また、実施形態１のダミー配線５４は直線状となっているが、本開示は、直線状以外の形状のダミー配線であってもよく、特に形状は問わない。次に実施形態１の一部を変形した他の実施形態について説明する。下記の説明は、実施形態１との相違点に絞って説明する。

【0063】

（実施形態２）
図１２は、実施形態２の縦ヒンジ部の第１基部を第２樹脂板の方から視た平面図である。図１３は、図１２のＸＩＩ－ＸＩＩ線矢視断面図である。図１２、図１３に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ａの基部用信号線５２Ａは、屈曲部用信号線５１と接続する信号線本体５３Ａのみを有している点で、実施形態１のストレッチャブルデバイス１と相違する。つまり、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ａの基部用信号線５２Ａは、ダミー配線５４を有していない。

【0064】

信号線本体５３Ａの幅方向の長さＷ５は、第１基部１３ａの幅方向の長さと同じとなっている。つまり、信号線本体５３Ａの幅方向の長さＷ５は、屈曲部用信号線５１の幅方向の長さＷ１よりも大きい。よって、実施形態２であっても、信号線３２の長さ方向における単位長さあたりの専有面積は、屈曲部用信号線５１よりも基部用信号線５２Ａの方が大きい。以上から、第１基部１３ａの剛性が向上し、信号線本体５３に発生するひずみ量が低減する。これに伴い、ヒンジ部１２のひずみ量が精度良く検出することができる。

【0065】

（実施形態３）
図１４は、実施形態３の縦ヒンジ部を第２樹脂板の方から視た平面図である。なお、図１４においては、縦ひずみゲージ３４Ａの図示を省略している。図１４に示すように、実施形態３のストレッチャブルデバイス１Ｂは、信号線３２の基部用信号線５２Ｂが屈曲部用信号線５１Ｂと接続する信号線本体５３Ｂのみを有している点で、実施形態１のストレッチャブルデバイス１と相違する。また、信号線本体５３Ｂの一部に、環状部５６が設けられている点で、実施形態１の信号線本体５３と相違する。

【0066】

環状部５６は、第３方向Ｄｚから視て環状を成している。本実施形態の環状部５６は、楕円形状となっている。なお、本開示の環状部は、楕円形状に限定されず、円形状や四角形状であってもよい。環状部５６は、仮想線Ｋに対し第２方向Ｄｙの一方に配置される第１配線５６ａと、仮想線Ｋに対し第２方向Ｄｙの他方に配置される第２配線５６ｂと、を有している。この環状部５６によれば、縦ヒンジ部１２Ａの伸縮時、第１配線５６ａと第２配線５６ｂに応力が分散され、ひずみ量が低減する。

【0067】

また、第３実施形態の屈曲部用信号線５１Ｂにも、２つの環状部５７、５８が設けられている。環状部５７は、第２円弧部２２の長さ方向の中央部に位置している。環状部５８は、第３円弧部２３の長さ方向の中央部に位置している。この第２円弧部２２と第３円弧部２３における長さ方向の中央部は、４つの屈曲部１４のうち、ひずみ量が比較的多く発生し易い箇所である。これによれば、屈曲部用信号線５１Ｂに発生するひずみ量も低減させることができる。

【0068】

以上、実施形態３について説明したが、本開示は、信号線本体５３Ｂにのみ環状部５６が設けられていてもよい。また、信号線本体５３Ｂに対し、環状部５６を２つ設けてもよく、数に制限はない。本開示は、信号線本体５３Ｂの少なくとも一部に、環状部５６が設けられていればよい。よって、実施形態３で示すように、信号線本体５３Ｂの一部が環状部５６となっていてもよいし、若しくは、信号線本体５３Ｂの全体が環状部５６となっていてもよい。また、屈曲部用信号線５１Ｂに設けられた環状部５６、５７を実施形態１のストレッチャブルデバイス１や、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ａに適用してもよい。

【符号の説明】

【0069】

１、１Ａ、１Ｂ ストレッチャブルデバイス
１０ 樹脂基材
１１ ボディ部
１２ ヒンジ部
１２Ａ 縦ヒンジ部
１２Ｂ 横ヒンジ部
１３ 基部
１４ 屈曲部
１９ 肉抜き部
２１ 第１円弧部
２１Ｇ 第１外周部
２１Ｎ 第１内周部
２２ 第２円弧部
２２Ｇ 第２外周部
２２Ｎ 第２内周部
２３ 第３円弧部
２３Ｇ 第３外周部
２３Ｎ 第３内周部
２４ 第４円弧部
２４Ｇ 第４外周部
２４Ｎ 第４内周部
３０ アレイ層
３１ トランジスタ
３２ 信号線
３３ ゲート線
３４ ひずみゲージ
３５ 第１出力線
３６ 第２出力線
３７ ひずみ検出部
３７Ａ 第１ひずみ検出部
３７Ｂ 第２ひずみ検出部
３７Ｃ 第３ひずみ検出部
３７Ｄ 第４ひずみ検出部
５０ ボディ部用信号線
５１ 屈曲部用信号線
５２ 基部用信号線
５３ 信号線本体
５４ ダミー配線
５６、５７、５８ 環状部

【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】