(57)【要約】【課題】導体配線と、それを支持する支持材との間の歪を低減してクラックが生じる可能性を低減可能な、伸縮配線を備えた電子部品及び表示装置を提供する。【解決手段】伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材１１と、一の方向に延びる軸線の周りに螺旋状に巻回され、少なくとも内側が前記支持材１１に支持された導体配線１２と、を備えた伸縮配線１０と、当該伸縮配線１０が埋設された、伸縮性を備える基板３と、を備える、電子部品２を提供する。【選択図】図１
2020031099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材と、
一の方向に延びる軸線の周りに螺旋状に巻回され、少なくとも内側が前記支持材に支持された導体配線と、
を備えた伸縮配線と、
当該伸縮配線が埋設された、伸縮性を備える基板と、を備える、電子部品。
【請求項２】
前記基板は、前記支持材と同じ材質により形成されている、請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記導体配線の材料が、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、及びこれらの合金のいずれかである、請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記支持材はエラストマーである、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項５】
前記伸縮配線が前記導体配線を複数備え、複数の前記導体配線が前記一の方向に間隔を開けた多重螺旋構造で設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項６】
前記支持材は、断面形状が円状、楕円状、または角丸長方形の芯材であり、前記導体配線は、前記芯材の周りに巻回されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項７】
前記基板は、第１支持部と第２支持部を備え、
当該第１及び第２の支持部は、前記伸縮配線を挟んで互いに対向して接合されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の電子部品。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の電子部品と、
表示素子を備え、
前記基板に前記表示素子が埋設され、
前記伸縮配線は前記表示素子に接続されている、表示装置。
【請求項９】
前記表示素子は発光素子である、請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウェアラブル端末が普及しつつある。ウェアラブル端末は、例えば睡眠、歩数、運動量を測定することで健康を管理し、あるいはスマートフォン等と連動して着信を通知する等、様々な目的、用途で使用されている。
ウェアラブル端末としては、特に、直接肌に貼りつける等の手法により、体に直に装着するものにおいては、体の動きに追従するために伸縮性能が要求されることがある。このため、ウェアラブル端末を実現する基板や配線においても、伸縮性能が求められている。
【０００３】
従来では、伸縮可能な配線、すなわち伸縮配線としては、導電性エラストマーや、特許文献１に記載されているような湾曲配線、または、予め伸ばした状態のゴム基板に配線等を貼り合せて収縮させ、伸ばした状態から解放するプレストレッチ構造等が公知である。
導電性エラストマーは、導電性が低いうえに伸縮時の抵抗変化が大きいため、端末の安定した動作を保障するのが容易ではない。
特許文献１の湾曲配線においては、伸長や繰り返し変形による破損を生じる可能性がある。
プレストレッチ構造においても、配線の原材料として金属を用いる以上、応力解消には限界があるため、伸長や繰り返し変形により破損が生じる可能性がある。
【０００４】
これに対し、特許文献２には、伸縮性を有する糸状体の周面に導体を巻回した構造の伸縮配線が開示されている。本構造は、上記の湾曲配線やプレストレッチ構造等の、二次元平面内で配線を伸縮させる構造よりも破断伸びが大きくなり、三次元曲面に対する追従性も優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２１９７８２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１２９１２１号公報
【非特許文献１】ＪＩＳＢ２７０４−１：２０１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された伸縮配線においても、伸縮時に、糸状体と導体の間に歪が生じ、破損する可能性がある。
導体配線と、それを支持する支持材との間の歪を低減して破損する可能性を低減可能な、伸縮配線が望まれている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、導体配線と、それを支持する支持材との間の歪を低減してクラックが生じる可能性を低減可能な、伸縮配線を備えた電子部品及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材と、一の方向に延びる軸線の周りに螺旋状に巻回され、少なくとも内側が前記支持材に支持された導体配線と、を備えた伸縮配線と、当該伸縮配線が埋設された、伸縮性を備える基板と、を備える、電子部品を提供する。
上記のような構成によれば、伸縮配線は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材と、螺旋状に巻回された導体配線を備えているため、軸線方向に引張力が作用した場合に容易に伸長し、引張力から開放された場合に原形へと収縮する。導体配線は螺旋状に巻回されているため、二次元平面内で配線を伸縮させる構造よりも破断伸びが大きくなり、三次元曲面に対する追従性も優れている。
上記のような伸縮配線が、伸縮性を備える基板に埋設されて電子部品が形成されており、導体配線の周囲が基板や支持材に広く接触するように、電子部品を実現可能であるため、電子部品全体が良好な伸縮性を備えつつも、伸長収縮の際に導体配線と周囲の物質の間に生じる応力が広く分散され、クラックが生じる可能性を低減することができる。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記基板は、前記支持材と同じ材質により形成されている。
上記のような構成によれば、導体配線の周囲が、同じ材質の物質、すなわち基板と支持材に接触するように、伸縮配線を実現可能である。このため、支持材や基板が伸長し、また伸長後に原形へと収縮した際においても、異なる材質を用いた場合に生じ得る、異なる材質の接触界面への応力の集中等が抑制される。すなわち、支持材や基板における特定の部分への応力の集中が抑制されるため、支持材や基板と導体配線の界面における剥離や、導体配線の破断の発生を低減可能である。
【００１０】
本発明の別の態様においては、前記導体配線の材料が、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、及びこれらの合金のいずれかである。
上記のような構成によれば、上記のような伸縮配線を適切に実現可能である。
【００１１】
本発明の別の態様においては、前記支持材はエラストマーである。
上記のような構成によれば、上記のような伸縮配線を適切に実現可能である。
【００１２】
本発明の別の態様においては、前記伸縮配線が前記導体配線を複数備え、複数の前記導体配線が前記一の方向に間隔を開けた多重螺旋構造で設けられている。
上記のような構成によれば、導体配線の電気抵抗をいっそう低減可能である。
また、複数の導体配線の中の一本が破断した際においても、他の導体配線による導通が保障される。
【００１３】
本発明の別の態様においては、前記支持材は、断面形状が円状、楕円状、または角丸長方形の芯材であり、前記導体配線は、前記芯材の周りに巻回されている。
上記のような構成によれば、伸縮配線が、芯材と、その周りに巻回された導体配線を備えている。すなわち、導体配線単体であると柔らかすぎるために取り扱いが難しいところ、芯材が導体配線をその中心位置で支持する構造となっているために取り扱いが容易であり、これを使用した電子部品、装置の製造が容易となる。
また、導体配線の内側に位置する支持材の断面形状が円状、楕円状、または角丸長方形であるため、導体配線と支持材との接触面を広くすることができる。したがって、支持材により導体配線を効果的に支持できる。
【００１４】
本発明の別の態様においては、前記基板は、第１支持部と第２支持部を備え、当該第１及び第２の支持部は、前記伸縮配線を挟んで互いに対向して接合されている。
上記のような構成によれば、上記のような電子部品を適切に実現可能である。
【００１５】
本発明の別の態様においては、上記のような電子部品と、表示素子を備え、前記基板に前記表示素子が埋設され、前記伸縮配線は前記表示素子に接続されている、表示装置を提供する。
上記のような構成によれば、例えば、ウェアラブルな表示装置を適切に実現可能である。
【００１６】
本発明の別の態様においては、前記表示素子は発光素子である。
上記のような構成によれば、上記のような表示装置を適切に実現可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、導体配線と、それを支持する支持材との間の歪を低減してクラックが生じる可能性を低減可能な、伸縮配線を備えた電子部品及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態における伸縮配線、電子部品を用いた表示装置の、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ）は模式的な断面図である。
【図２】上記伸縮配線の、（ａ）は非伸長時の側面図、（ｂ）は伸長時の側面図である。
【図３】上記伸縮配線のピッチ長半径比の設定に関する説明図である。
【図４】上記伸縮配線の、導体配線の製造方法の説明図である。
【図５】上記伸縮配線の、導体配線の製造方法の説明図である。
【図６】上記伸縮配線の、導体配線の製造方法の説明図である。
【図７】上記第１実施形態の第１変形例における伸縮配線の側面図である。
【図８】上記第１実施形態の第２変形例における伸縮配線、電子部品を用いた表示装置の模式的な断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における伸縮配線、電子部品、表示装置の説明図である。
【図１０】上記第２実施形態の変形例における伸縮配線、電子部品、表示装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態における電子部品は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材と、一の方向に延びる軸線の周りに螺旋状に巻回され、少なくとも内側が前記支持材に支持された導体配線と、を備えた伸縮配線と、当該伸縮配線が埋設された、伸縮性を備える基板と、を備える。
【００２０】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態における伸縮配線、電子部品を用いた表示装置の模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図である。
表示装置１は、電子部品２と表示素子６を備えている。電子部品２は、基板３と伸縮配線１０を備えている。
【００２１】
基板３は、平板状に形成された第１支持部４と第２支持部５を備えている。第１支持部４と第２支持部５の各々は、例えばエラストマー等の、伸縮性を備える絶縁体により形成されている。より具体的には、熱硬化性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン、シリコーン、ポリ塩化ビニル、天然ゴム、および、エチレンプロピレンゴムなどの各種合成ゴムなどが適用可能である。また、可視光線に対して少なくとも部分的に透明であることがより好ましく、熱硬化性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン、シリコーン、および、ポリ塩化ビニルが例示できる。第１及び第２の支持部４、５は、後に構造の詳細を説明する伸縮配線１０を挟んで、互いに対向して接合されている。これにより、基板３には伸縮配線１０が埋設されており、伸縮配線１０は基板３により支持されている。図１（ａ）においては、基板３が透視されて、基板３内に埋設された伸縮配線１０等の各部品が示されている。
本実施形態においては、伸縮配線１０は、格子状に設けられている。
【００２２】
表示素子６は、電子部品２の基板３に、特に本実施形態においては第２支持部５に、埋設されている。表示素子６は、伸縮配線１０によって形成された格子の各々に対応して設けられて、はんだ７により伸縮配線１０に接続されている。
本実施形態においては、表示素子６は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、電子線や光によって励起される蛍光体を利用した素子等の発光素子である。上記の中でも例えばＬＥＤが発光素子として好適であり、本実施形態においては発光素子はＬＥＤである。ＬＥＤは、各々の画素に１以上の発光部を有している。ＬＥＤの寸法は特に限定されないが、発光面の一辺の長さは、精細度の点から上限は１０ｍｍ以下であり、製造の容易さと出力の点から１０μｍ以上であるのが望ましい。またＬＥＤはパッケージ化されていてもよいが、されていなくても良く、反射材を備えていても良いが、備えていなくてもよい。表示素子６は、１つの発光素子に対し、複数のダイを備えることで多色化を実現していても良いし、１つの発光素子当たりのダイは１つであってもよい。表示素子の多色化を実現する方法として、複数種のダイを備えていてもよいし、単一色のダイに対して複数種の蛍光体と組み合わせてもよく、白色発光素子とカラーフィルターを組み合わせても良い。
【００２３】
図２（ａ）は、伸縮配線１０の非伸長時の側面図、（ｂ）は伸長時の側面図である。伸縮配線１０は、支持材１１と導体配線１２を備えている。
支持材１１は、例えばエラストマー等の、伸縮性を備える絶縁体により形成されている。特に本実施形態においては、支持材１１は、基板３と同じ材質により形成されている。
支持材１１は、断面形状が円状の、糸状に形成された芯材である。
【００２４】
導体配線１２は、一の方向（図２における横方向、以下、軸線方向と呼称する）に延びる軸線Ｃの周りに、螺旋状に巻回されている。本実施形態においては、軸線Ｃは支持材１１の中心軸線であり、導体配線１２は、支持材１１の周りに巻回されて、少なくとも螺旋状に巻回された部分の内側において支持材１１に支持されている。導体配線１２は、一定の間隔で支持材１１の周りに巻回されている。より詳細には、導体配線１２の螺旋が支持材１１の周りを一周するときの軸線Ｃ方向における長さ、すなわちピッチ長Ｐが一定となるように、導体配線１２は形成されている。
導体配線１２の材料は、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、及びこれらの合金のいずれかであるが、導電性の高い物質であればこれに限られない。導体配線１２の断面形状は、どのような形状であってもよいが、具体的には、円形や楕円形、角丸長方形および長方形円形が挙げられる。
本実施形態においては、伸縮配線１０の自然長は、支持材１１の自然長と同一となっている。
既に説明したように、伸縮配線１０が、すなわち導体配線１２が、基板３に埋設されている。
【００２５】
上記のような構成のため、図２（ａ）に示される伸縮配線１０は、軸線Ｃ方向に引張力ＰＦが作用すると、図２（ｂ）に示されるように伸長する。また、引張力ＰＦから開放された場合に、図２（ａ）に示される原形、すなわち伸長前の状態へと収縮する。図２（ｂ）においては、図２（ａ）に示される支持材１１の伸長前の形状が破線で示されている。
より詳細には、引張力ＰＦが作用すると、これに対応して応力が支持材１１の内部で発生する。支持材１１は、伸びが発生するとともに、応力に比例して断面が収縮する。図２（ｂ）においては、支持材１１は、長さがＬからΔＬだけ伸長してＬ＋ΔＬとなり、断面の直径がＷからΔＷだけ収縮してＷ−ΔＷとなっている。
【００２６】
この支持材１１の変形に伴い、導体配線１２も変形する。軸線Ｃ方向においては、導体配線１２は支持材１１の伸長に伴い、ピッチ長Ｐが伸長するように変形する。図２（ｂ）においては、伸長後のピッチ長はＰ’として示されている。
【００２７】
伸縮配線１０が伸長したときに、導体配線１２と、これを支持する支持材１１との間の歪を低減してクラックが生じる可能性を低減するためには、導体配線１２の非伸長状態の導体配線１２における、ピッチ長Ｐを螺旋の半径ｒで除算した値であるピッチ長半径比Ｐ／ｒを適切に設定することが重要である。ここで、螺旋の半径ｒとは、軸線Ｃを中心とした、導体配線１２の断面中心部分における半径である。
仮に、ピッチ長半径比Ｐ／ｒが過度に大きいと、支持材１１の単位長さあたりの導体配線１２の巻回量が少なくなるため、伸縮配線１０が伸長した際の導体配線１２の内径の収縮量が大きくなる。導体配線１２の内径の収縮量が支持材１１の断面の収縮量ΔＷを超えると、導体配線１２が支持材１１を締め付ける力が作用し、支持材１１と導体配線１２の間に歪が生じる。
【００２８】
以下では、ピッチ長半径比Ｐ／ｒの適切な設定について説明する。ここでは、支持材１１の断面に比べると導体配線１２の断面直径φは十分に小さいものとし、導体配線１２の内径と外径は同等であるものとする。すなわち、導体配線１２の内径、外径の各々における半径は螺旋の半径ｒと略等しいものとし、なおかつ、支持材１１の断面における軸線Ｃを中心とした半径も、螺旋の半径ｒと略等しいものとする。
また、一般に、支持材１１を形成するものとして想定されるエラストマーは、ポアソン比、すなわち図２におけるΔＷ／ΔＬが０．４以上０．５以下であるものが多い。このため、本実施形態においては０．５であると仮定する。
【００２９】
図３は、ピッチ長半径比Ｐ／ｒの設定において用いる伸縮配線１０のモデルの説明図である。図３（ａ）は、非伸長時の伸縮配線１０を導体配線１２のピッチ長Ｐで切り出したものの斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される伸縮配線１０を、軸線Ｃ方向の長さがＰ’となるように伸長させた状態の斜視図である。図３（ｃ）、（ｄ）は、図３（ａ）、（ｂ）の各々の、伸縮配線１０の外側表面を、導体配線１２の２つの端部１２ａ、１２ｂの位置において軸線Ｃ方向に切断し、展開したものである。
【００３０】
図３において、ｒは非伸長時の支持材１１の断面の半径であり、導体配線１２の螺旋の半径である。ｒ’は伸長時の支持材１１の断面の半径、ｒ’ ’は伸長時の導体配線１２の螺旋の半径である。
また、Ｄは非伸長時の支持材１１の円周長であり、導体配線１２の、軸線Ｃに直交する円周方向における長さである。Ｄ’は伸長時の支持材１１の円周長、Ｄ’ ’は伸長時の導体配線１２の、軸線Ｃに直交する円周方向における長さである。
これらの長さＤ、Ｄ’、Ｄ’ ’は、次の数式１〜３により表わされる。
【００３１】
【数１】
2020031099.tif 000003
【００３２】
【数２】
2020031099.tif 000004
【００３３】
【数３】
2020031099.tif 000005
【００３４】
Ｑは、非伸長時における１ピッチ長Ｐ分の導体配線１２を、直線状に延ばした際の長さである。Ｑ’は、伸長時における１ピッチ長Ｐ’分の導体配線１２を、直線状に延ばした際の長さである。
これらの長さＱ、Ｑ’は、次の数式４、５により表わされる。
【００３５】
【数４】
2020031099.tif 000006
【００３６】
【数５】
2020031099.tif 000007
【００３７】
長さＱとＱ’は、伸縮配線１０の非伸長時と伸長時の双方において、長さが変化せずに同じ値であり、次の数式６が成立するものとする。
【００３８】
【数６】
2020031099.tif 000008
【００３９】
ここで、伸縮配線１０の伸長率、すなわち伸縮配線１０の非伸長時の長さ（図２におけるＬ、図３（ａ）におけるＰ）と伸長後の長さ（図２におけるＬ＋ΔＬ、図３（ｂ）におけるＰ’）の比が、例えば最大で１．５であり、伸縮配線１０が１．５倍の長さまで伸長するものとする。
また、支持材１１は、伸縮の前後で体積が変化しないものとする。すなわち、非伸長時の支持材１１の体積をＶ、伸長時の支持材１１の体積をＶ’とすると、次の数式７〜９が成立する。
【００４０】
【数７】
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【００４１】
【数８】
2020031099.tif 000010
【００４２】
【数９】
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【００４３】
螺旋状に巻回された導体配線１２は、伸長すると、その螺旋の半径が小さくなる。導体配線１２が伸びきった状態からは収縮が困難なため、上記のように最大伸長率を例えば１．５とした場合の、非伸長状態におけるピッチ長半径比Ｐ／ｒは、５．６２未満である必要がある。
導体配線１２の、非伸長状態におけるピッチ長半径比Ｐ／ｒは、好ましくは、次の方法で算出された値を上限とするのが望ましい。
変形量が微小な場合には、応力歪み曲線は、原点に対して対称であるとみなすことができ、かつ歪みの絶対値が小さい方が好ましい。即ち、原点を中心に歪みの最大値及び最小値が、正負同値であることが好ましい。変位量は、上記の数式１〜９を基にした次式から計算することができる。
【００４４】
【数１０】
2020031099.tif 000012
【００４５】
最大伸長率を例えば１．５としたときのピッチ長半径比Ｐ／ｒは３．３８であり、変位量の絶対値は２．３％である。
上記の方法で算出したピッチ長半径比Ｐ／ｒを用いることにより、導体配線１２と支持体１１との間の歪みを低減することができ、導体配線１２の伸縮性能の劣化と、導体配線１２が破損する可能性を抑制可能である。
【００４６】
ピッチ長半径比Ｐ／ｒの下限値は、０．０１である。但し、密着コイルを含まない。密着コイルである場合、初張力を持つために、上記のような伸縮配線１０を用いて作製した電子部品２及び表示装置１の引張応力が不連続になり好ましくない。ピッチ長半径比Ｐ／ｒを小さくすることで、導体配線１２の伸縮時における歪み量を低減することができるため、小さい方が望ましいが、コイルが密着しやすいことから、ピッチ長半径比Ｐ／ｒの下限値は、好ましくは、０．１であり、より好ましくは、１である。
なお、導体配線１２の半径は、いずれであってもよいが、電気抵抗による電圧降下を防ぐため、２０ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。
【００４７】
次に、伸縮配線１０の、特に導体配線１２の製造方法を説明する。図４は、導体配線１２の製造方法の一形態（第１の形態）を説明する説明図である。
まず、図４（ａ）に示されるように、平板状の伸縮基板２０の上に、第１の感光性ポリマー層２１を形成し、更にグレイスケールマスク２２を形成する。ここで、グレイスケールマスク２２は、露光光２３を透過する透過部２２ａと透過しない不透過部２２ｂとが、互いに連続して繰り返されるようなパターンとなっている。
この状態において露光光２３を照射し、透過部２２ａ近傍の第１の感光性ポリマー層２１を硬化させた後に洗浄すると、図４（ｂ）に示されるような波型感光性ポリマー層２４が形成される。
更に、波型感光性ポリマー層２４の上に金属層２５と第２の感光性ポリマー層２６を形成した後に、露光光２７を照射して露光し、現像することにより、図４（ｃ）に示されるように、螺旋状の導体配線１２が形成される。
【００４８】
図５は、図４（ｃ）に示される工程における、波型感光性ポリマー層２４と金属層２５の斜視図である。図６（ａ）は、図５に示される３方向Ｘ、Ｙ、Ｚにおける、ＸＹ方向での平面図であり、図６（ｂ）はＹＺ方向での側面図である。各図において、２４ａは波型感光性ポリマー層２４の頂部を示し、２４ｂは波型感光性ポリマー層２４の凹部を示す。
図４（ｃ）の導体配線１２の形成において、これら図５、図６に示されるように、ＸＹ方向と、ＹＺ方向の波長を、１／４波長分だけずらした露光光２７により露光を行うことにより、螺旋状の導体配線１２が形成される。
なお、使用する感光性材料は、ポジ型およびネガ型のいずれであってもよく、これらの組み合わせであっても良い。
【００４９】
伸縮配線１０の、導体配線１２の製造方法の第２の形態は、上記第１の形態のうち、波型感光性ポリマー層を、各種の印刷法で作製する。ディスペンス法、スクリーン法、インクジェット法、ナノインプリント法を含める各種凹版印刷法や凸版印刷法などが挙げられる。材料は光硬化以外の硬化方法によって成形されてもよく、硬化方法の例としては例えば、光硬化、熱硬化、湿気硬化などが挙げられる。すなわち、感光性ポリマー以外のポリマーであってよい。
伸縮配線１０の、導体配線１２の製造方法の第３の形態は、金属素線を円柱状もしくは円筒状の芯材に巻きつけることで作製する。
伸縮配線１０の、導体配線１２の製造方法の第４の形態は、露光光２７をレーザー光の走査照射によって露光する。レーザー光の走査方法としては、例えば、ガルバノミラ―や、各種モーターなどが挙げられる。
伸縮配線１０の、導体配線１２の製造方法の第５の形態は、円柱状もしくは円筒状の芯材の外周に金属層を蒸着したのち、感光性ポリマーを金属層のさらに外周に塗布し、全体を長手方向を軸に回転させながら露光することで、作製する。
伸縮配線１０は絶縁被覆を有していても良い。製造方法は特に限定されないが、エナメル配線の製造法と同様の方法をとることができる。例えば、絶縁被覆材料の塗布と硬化を繰り返し行う方法や、コーンの中を伸縮配線と絶縁被覆材料とを同時に流すことにより被覆する方法などが挙げられる。
【００５０】
次に、上記の伸縮配線１０を備えた電子部品２及び表示装置１の効果について説明する。
【００５１】
本実施形態における電子部品２は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材１１と、一の方向に延びる軸線Ｃの周りに螺旋状に巻回され、少なくとも内側が支持材１１に支持された導体配線１２と、を備えた伸縮配線１０と、伸縮配線１０が埋設された、伸縮性を備える基板３と、を備える。
上記のような構成によれば、伸縮配線１０は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材１１と、螺旋状に巻回された導体配線１２を備えているため、軸線Ｃ方向に引張力ＰＦが作用した場合に容易に伸長し、引張力ＰＦから開放された場合に原形へと収縮する。導体配線１２は螺旋状に巻回されているため、二次元平面内で配線を伸縮させる構造よりも破断伸びが大きくなり、三次元曲面に対する追従性も優れている。
上記のような伸縮配線１０が、伸縮性を備える基板３に埋設されて電子部品２が形成されており、導体配線１２の周囲が基板３や支持材１１に広く接触するように、電子部品２を実現可能であるため、電子部品２全体が良好な伸縮性を備えつつも、伸長収縮の際に導体配線１２と周囲の物質の間に生じる応力が広く分散され、クラックが生じる可能性を低減することができる。
【００５２】
また、基板３は、支持材１１と同じ材質により形成されている。
上記のような構成によれば、導体配線１２の周囲が、同じ材質の物質、すなわち基板３と支持材１１に接触するように、伸縮配線１０を実現可能である。このため、支持材１１や基板３が伸長し、また伸長後に原形へと収縮した際においても、異なる材質を用いた場合に生じ得る、異なる材質の接触界面への応力の集中等が抑制される。すなわち、支持材１１や基板３における特定の部分への応力の集中が抑制されるため、支持材１１や基板３と導体配線１２の界面における剥離や、導体配線１２の破断の発生を低減可能である。
【００５３】
また、導体配線１２の材料が、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、及びこれらの合金のいずれかである。
また、支持材１１はエラストマーである。
上記のような構成によれば、伸縮配線１０を適切に実現可能である。
【００５４】
また、支持材１１は、断面形状が円状の芯材であり、導体配線１２は、芯材１１の周りに巻回されている。
上記のような構成によれば、伸縮配線１０が、芯材１１と、その周りに巻回された導体配線１２を備えている。すなわち、導体配線１２単体であると柔らかすぎるために取り扱いが難しいところ、芯材１１が導体配線１２をその中心位置で支持する構造となっているために取り扱いが容易であり、これを使用した電子部品２、装置１の製造が容易となる。
また、導体配線１２の内側に位置する支持材１１の断面形状が円状であるため、導体配線１２と支持材１１との接触面を広くすることができる。したがって、支持材１１により導体配線１２を効果的に支持できる。
【００５５】
また、基板３は、第１支持部４と第２支持部５を備え、第１及び第２の支持部４、５は、伸縮配線１０を挟んで互いに対向して接合されている。
上記のような構成によれば、上記のような電子部品２を適切に実現可能である。
【００５６】
また、本実施形態における表示装置１は、上記のような電子部品２と、表示素子６を備え、基板３に表示素子６が埋設され、伸縮配線１０は表示素子６に接続されている。
また、表示素子６は発光素子である。
上記のような構成によれば、ウェアラブルな表示装置１を適切に実現可能である。
【００５７】
［第１実施形態の第１変形例］
次に、図７を用いて、上記第１実施形態として示した伸縮配線１０の第１変形例を説明する。図７は、本変形例における伸縮配線の側面図である。本変形例における伸縮配線３０は、第１実施形態として示した伸縮配線１０とは、ピッチ長半径比Ｐ／ｒが同じ導体配線１２を複数備え、複数の導体配線１２が一の方向すなわち軸線Ｃの延在する方向に間隔Ｇを開けた多重螺旋構造で設けられている点が異なっている。
特に、本変形例においては、伸縮配線３０は２つの導体配線１２Ａ、１２Ｂを備え、これら導体配線１２Ａ、１２Ｂにより２重螺旋構造が形成されている。
【００５８】
本変形例が、既に説明した第１実施形態と同様な他の効果を奏することは言うまでもない。
特に、上記のような構成によれば、導体配線１２の電気抵抗をいっそう低減可能である。
また、複数の導体配線１２Ａ、１２Ｂの中の一本が破断した際においても、他の導体配線１２Ａ、１２Ｂによる導通が保障される。
【００５９】
［第１実施形態の第２変形例］
次に、図８を用いて、上記第１実施形態として示した表示装置１の第２変形例を説明する。図８は、本変形例における表示装置の模式的な断面図である。本変形例における表示装置４０は、第１実施形態として示した表示装置１とは、基板４３が第１実施形態のように第１支持部４と第２支持部５を備えておらず単体の部品として形成されており、表示装置４０を形成する各部品が、この単体として形成されている基板４３の内部に埋設されている点が異なっている。
【００６０】
本変形例の電子部品４２は、第１実施形態と同様に、伸縮配線１０と、伸縮配線１０が埋設された基板４３を備え、基板４３は、伸縮配線１０を形成する支持材１１と同じ材質により形成されている。基板４３と支持材１１とが同じ材質により形成されていることにより、応力印加時の内部歪み量の非連続性が生じにくくなることから、長大伸長や繰り返し変形による破損や永久歪みの発生を抑制することが可能であり、より好ましい。
本変形例の表示装置４０は、上記のような電子部品４２と、表示素子６を備え、基板４３に表示素子６が埋設され、伸縮配線１０は表示素子６に接続されている。
【００６１】
本変形例が、既に説明した第１実施形態と同様な他の効果を奏することは言うまでもない。
【００６２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図９は、第２実施形態における電子部品５２、伸縮配線６０の説明図である。
本第２実施形態における伸縮配線６０においては、第１実施形態において説明した導体配線１２が、基板５３内に埋設されている。基板５３は、第１支持部５４と第２支持部５５を備え、第１及び第２の支持部５４、５５は、導体配線１２を挟んで互いに対向して接合されている。
これにより、特に本実施形態においては、導体配線１２の螺旋の内側にまで、基板５３を形成する材質が充満されている。ここで、例えば、図９において、図３（ａ）と同様に、導体配線１２の内側に、導体配線１２の螺旋形状が巻回して沿うような円筒体５３Ｃを想定することができる。この円筒体５３Ｃは、図３（ａ）における、断面形状が円状の芯材すなわち支持材１１に相当する。このように、導体配線１２の少なくとも螺旋の内側は、基板（支持材）５３により接触、支持されている。
【００６３】
表示装置５０は、上記のような電子部品５２と、図示されない、ＬＥＤ等である表示素子を備え、基板５３に表示素子が埋設され、伸縮配線６０は表示素子に接続されている。
【００６４】
次に、上記の伸縮配線６０を備えた電子部品５２及び表示装置５０の効果について説明する。
【００６５】
本実施形態における電子部品５２は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材５３Ｃと、一の方向に延びる軸線の周りに螺旋状に巻回され、少なくとも内側が支持材５３Ｃに支持された導体配線１２と、を備えた伸縮配線６０と、伸縮配線６０が埋設された、伸縮性を備える基板５３と、を備える。
上記のような構成によれば、伸縮配線６０は、伸縮性を備える絶縁体により形成された支持材５３Ｃと、螺旋状に巻回された導体配線１２を備えているため、軸線方向に引張力が作用した場合に容易に伸長し、引張力から開放された場合に原形へと収縮する。導体配線６０は螺旋状に巻回されているため、二次元平面内で配線を伸縮させる構造よりも破断伸びが大きくなり、三次元曲面に対する追従性も優れている。
上記のような伸縮配線６０が、伸縮性を備える基板５３に埋設されて電子部品５２が形成されており、導体配線１２の周囲が基板５３や支持材５３Ｃに広く接触するように、電子部品５２を実現可能であるため、電子部品５２全体が良好な伸縮性を備えつつも、伸長収縮の際に導体配線１２と周囲の物質の間に生じる応力が広く分散され、クラックが生じる可能性を低減することができる。
【００６６】
また、基板５３は、支持材５３Ｃと同じ材質により形成されている。
上記のような構成によれば、導体配線１２の周囲が、同じ材質の物質、すなわち基板５３と支持材５３Ｃに接触するように、伸縮配線６０を実現可能である。このため、支持材５３Ｃや基板５３が伸長し、また伸長後に原形へと収縮した際においても、異なる材質を用いた場合に生じ得る、異なる材質の接触界面への応力の集中等が抑制される。すなわち、支持材５３Ｃや基板５３における特定の部分への応力の集中が抑制されるため、支持材５３Ｃや基板５３と導体配線１２の界面における剥離や、導体配線１２の破断の発生を低減可能である。
【００６７】
また、導体配線１２の材料が、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、及びこれらの合金のいずれかである。
また、支持材５３Ｃはエラストマーである。
上記のような構成によれば、伸縮配線６０を適切に実現可能である。
【００６８】
また、基板５３は、第１支持部５４と第２支持部５５を備え、第１及び第２の支持部５４、５５は、伸縮配線６０を挟んで互いに対向して接合されている。
上記のような構成によれば、上記のような電子部品５２を適切に実現可能である。
【００６９】
また、本実施形態における表示装置５０は、上記のような電子部品５２と、表示素子を備え、基板５３に表示素子が埋設され、伸縮配線６０は表示素子に接続されている。
また、表示素子は発光素子である。
上記のような構成によれば、ウェアラブルな表示装置５０を適切に実現可能である。
【００７０】
［第２実施形態の変形例］
次に、図１０を用いて、上記第２実施形態として示した表示装置５０、電子部品５２の変形例を説明する。図１０は、本変形例における表示装置７０、電子部品７２、伸縮配線８０の説明図である。本変形例における表示装置７０は、第２実施形態として示した表示装置５０とは、基板７３が第２実施形態のように第１支持部５４と第２支持部５５を備えておらず単体の部品として形成されており、表示装置７０を形成する各部品が、この単体として形成されている基板７３の内部に埋設されている点が異なっている。
本変形例においても、図３（ａ）と同様に、導体配線１２の内側に、導体配線１２の螺旋形状が巻回して沿うような円筒体７３Ｃを想定することができる。この円筒体７３Ｃは、図３（ａ）における、断面形状が円状の芯材すなわち支持材１１に相当する。
【００７１】
本変形例が、既に説明した第２実施形態と同様な他の効果を奏することは言うまでもない。
【００７２】
なお、本発明の伸縮配線を備えた電子部品及び表示装置は、図面を参照して説明した上述の各実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
【００７３】
例えば、第１実施形態として示したような、断面形状が円状の芯材を支持材１１とした導体配線１２は、直線状の配線を、支持材１１と同様な形状の芯材の周囲に巻きつけて変形させることにより形成されてもよい。
また、第１実施形態の第１変形例においては、２つの導体配線１２により二重螺旋構造が形成されていたが、多重螺旋構造を形成する導体配線１２の数は、３以上であってもよい。
【００７４】
また、例えば第１実施形態において、支持材１１は、断面形状が円状であったが、これに代えて、断面形状が楕円状、または角丸長方形であってもよい。
また、例えば第１実施形態において、伸縮配線１０の自然長は、支持材１１の自然長と同一であったが、これに限られない。すなわち、伸縮配線の自然長は、支持材の自然長と同一で無くてもよい。例えば、伸縮配線を自然長から圧縮した状態で、自然長の支持体に設置することで、伸縮配線の自然長を支持材の長さが自然長よりも長い点におくことができる。また、同様の構成は、伸縮配線を自然長に維持したまま、支持材を伸長させた状態で設置することでも可能である。このような構成にすることで、最大の歪み量の絶対値を低減することができ、支持材のより長大な伸長に対応できる。
【００７５】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記各実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、第２実施形態として示した伸縮配線６０が、第１実施形態の第１変形例として示したような、多重螺旋構造を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１、４０、５０、７０    表示装置
２、４２、５２、７２    電子部品
３、４３、５３、７３    基板
４、５４                第１支持部
５、５５                第２支持部
６                      表示素子
１０、３０、６０、８０  伸縮配線
１１、５３Ｃ、７３Ｃ    支持材
１２、１２Ａ、１２Ｂ    導体配線
Ｃ              軸線
【図１】
2020031099.tif 000013
【図２】
2020031099.tif 000014
【図３】
2020031099.tif 000015
【図４】
2020031099.tif 000016
【図５】
2020031099.tif 000017
【図６】
2020031099.tif 000018
【図７】
2020031099.tif 000019
【図８】
2020031099.tif 000020
【図９】
2020031099.tif 000021
【図１０】
2020031099.tif 000022