JP2006201217A

JP2006201217A - 配線基板、電気光学装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2006201217A
Application number: JP2005009960A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kamakura; 知之鎌倉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2006-08-03
Also published as: US20060157855A1; US7795796B2

Abstract

【課題】基板上に形成した絶縁膜層の引張り応力および圧縮応力の発生を抑制し、仮に応力が発生してもそれを低減することのできる配線基板、且つ配線間に発生する寄生容量を低減し配線遅延を抑制する基板、それを用いた電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】基板１、８上に導電膜からなる配線２、３を備え、前記配線が交差する配線間のみに絶縁層部６を配置した配線基板である。配線交差部の絶縁層の膜厚任意にコントロールされた配線基板である。最終的には、保護層として最上部に一層のみ絶縁層を形成しても良い。基板の大面積化やフレキシブル化しても、応力の発生を抑制且つ配線遅延の低減をすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板に関し、特に、基板上に形成する絶縁層膜の圧縮応力及び引張り応力を抑制し、且つ配線の寄生容量を局所毎に抑制し、高い頼性を有する配線基板、これを用いた電気光学回路及び電子機器に関する。

導電膜を用いた配線基板は、電子回路や表示装置などを用いたあらゆる電気機器に用いられており、その用途に応じて種々のものが提案されている。このような導電膜を用いた配線基板は、基板上に多層の配線構造を備えていることが多い。また、表示装置など素子に十分な電流を供給する必要がある場合には、配線幅、配線膜厚を大きくする必要がある。それにより多層配線基板の絶縁膜層も厚くなる。従って、絶縁膜からなる多層絶縁層と導電膜からなる多層配線との引張り応力又は圧縮応力により、基板に反り、変形を発生させることがある。そのため製造工程に支障を来たし、品質及び歩留まりの低下を引き起こしてしまう。

また、配線基板の大型化や素子の性能向上により、高速な駆動が要求される素子においても、寄生容量が発生し配線遅延などの問題も発生する。そのため、一般的には配線材料を低抵抗にするか、絶縁材料を低誘電率（Low-ｋ）材料に変更しなければならない。しかし、材料コストの増加や膜応力などによる基板変形などの問題も顕著にあらわれる。

配線基板に発生する反りを抑止するための方法として、例えば特開平６−２８３８５９号公報は、多層配線基板の絶縁膜層を形成する工程において、絶縁膜の横方向に圧縮力を付与しながら冷却することを開示している。

特開平６−２８３８５９号公報

しかしながら、上記特開平６−２８３８５９号公報は絶縁膜の引張り応力を低減するとしても、冷却時に加える圧縮力をどのように調整するかが困難であり、調整を誤ると、引張り応力の低減が十分でなかったり、逆に圧縮応力を生んでしまったりする可能性もある。また、製造時には応力が低減できても、使用時に熱膨張して応力が発生する場合もある。多層配線の応力と寄生容量による配線遅延を同時に解決することは大変困難である。

多層配線間の配線容量を抑えるため、絶縁層膜厚を厚くすると基板全体の応力が大きくなってしまう。ガラスまたはフレキシブル基板に配線を形成したときは、圧縮応力にも引張り応力にも、その他のストレスやねじれにも耐えられるようにする必要がある。また、大面積の基板を用いる場合には、わずかな応力であっても無視できないほどの基板の反りや変形が発生する可能性が高くなる。

本発明は、上記従来技術の問題を同時に解決し、基板上に形成した絶縁膜層の引張り応力および圧縮応力の発生を抑制し、仮に応力が発生してもそれを低減することのできる配線基板、且つ配線間に発生する寄生容量を低減し配線遅延を抑制する基板、それを用いた電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の配線基板は、基板上に導電膜からなる配線を備え、且つ絶縁層を備えた配線からなる、配線基板において、導電膜間の絶縁層を任意に配置及び形成した多層配線を有することを特徴とする。

この配線基板において、前記配線のうち並走する配線間には、絶縁層を設けない様に絶縁層を形成されることが望ましい。

また、前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、前記交差部に前記絶縁層部が形成されていることが望ましく、前記行方向線のうち１つと前記列方向線のうち１つにそれぞれ接続された表示素子が、前記行方向線と前記列方向線との交差部ごとに設けられ、隣接する前記表示素子の間に前記絶縁層が設けられていないことが望ましい。

また、前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線からなり、行方向配線直下に絶縁層が形成され、配線と同じパターンで絶縁層も形成されていることが望ましい。

また、前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線からなり、列方向配線直下に絶縁層が形成され、配線と同じパターンで絶縁層も形成されていることが望ましい
また、前記絶縁層部の形状は、ドーム型形状、円筒形状のいずれでもよい。

また、上記配線基板において、前記絶縁層部は、基板表面と平行な基準面に対して同一距離をもって形成していてもよく、前記絶縁層部は、基板表面と平行な基準面に対する距離が変化しながら形成されてもよい。
また、上記配線基板において、前記導電膜と前記絶縁層は、２層構造以上の構成であることを特徴とする。

また、上記配線基板において、前記基板はガラス基板であってもよく、前記基板はフレキシブル基板であってもよい。

本発明の電気光学装置は、導電膜からなり複数の行方向線及び複数の列方向線が交差してなる配線と、前記行方向線のうち１つと前記列方向線のうち１つにそれぞれ接続され前記交差部ごとに設けられる表示素子と、前記配線にそれぞれ接続される駆動回路と、が基板上に形成された電気光学装置であって、前記配線の交差部のみに絶縁層を有することを特徴とする。

本発明の電子機器は、導電膜からなり複数の行方向線及び複数の列方向線が交差してなる配線と、前記行方向線のうち１つと前記列方向線のうち１つにそれぞれ接続され前記交差部ごとに設けられる表示素子と、前記配線にそれぞれ接続される駆動回路と、が基板上に形成された電気光学装置を備え、この電気光学装置を表示装置として機能させる電子回路を備えている。

次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１．電気光学装置＞
図１は、本発明の実施形態による配線基板を備えた電気光学装置の１例を示す概略平面図である。電気光学装置の１例である有機ＥＬ表示装置は、透明基板であるガラス基板１上に、導電膜からなる複数の電源線（行方向線）２および導電膜からなる複数の走査線（列方向線）３が交差してなる交差配線と、マトリクス状に配置された表示素子である有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子４とが形成されている。フレキシブル印刷配線（ＦＰＣ）基板８には、信号及び電源の供給を行う駆動回路５が形成され、この駆動回路５が外側配線７を介してガラス基板１上の電源線２及び走査線３に接続されている。ガラス基板１とＦＰＣ基板８とは、互いに接着剤等により固定されている。

有機ＥＬ素子４は、電源線２と走査線３の交差部ごとに設けられており、有機ＥＬ素子４は、各交差部において、図示しない薄膜トランジスタや保持容量などを介して電源線２及び走査線３と接続されている。ここでは２０画素分しか図示していないが、例えば１００万画素以上が配置される。

＜２．絶縁層＞
上記ガラス基板１上の電源線２、走査線３及びＦＰＣ基板８上の外側配線７には、複数の多層配線７が形成されている。多層配線間には、多層絶縁層６が形成されている。図２は、ガラス基板１上の交差部を例にとって、絶縁層６の形状を示している。図２は平面を、図３（ａ），（ｂ）は断面を、図３（ｃ）は斜めから見た状態をそれぞれ示す。図２乃至図３では有機ＥＬ素子４などの回路素子は図示を省略している。絶縁層６の形状は、図２のような円形でも、図２、図３のような配線上にあり、より具体的にはドーム形状、円筒形状など任意の形状をとることができる。

また、絶縁層６は、図２、図３のように交差する電源線２と走査線３の間に配置され、寸法も任意に変更されている。

図２（ｂ）のように形状が規則性をもって、配置されても良い。このようにすることで、膜全体の応力をパターンにて抑制することができ、配線基板の信頼性を向上することができる。

この絶縁層６は、図３（ｂ）のように膜厚を配線に応じて、任意に制御しながら形成されている。このようにすることで、膜全体で抑制することでなく、ポイントごとで配線間に発生する寄生容量を低減し配線遅延の発生を抑制することができる。従い、応力の緩和と配線遅延の発生とを同時に抑制でき、配線基板の信頼性を向上することができる。

このように絶縁層に絶縁層６を設けることで、電源線２や走査線３よりなる導電膜と、ガラス基板１や絶縁層６（図３（ａ））との間に、熱膨張の差などの応力発生原因となりうるものが生じても、絶縁層６のみの発生で応力を抑制することができる。また、応力が生じても、絶縁層６が微細且つパターン配置されているため、応力を軽減することができる。このような応力の抑制あるいは軽減の作用は、圧縮応力に対しても引張り応力に対しても同様に期待できるので、基板材料、配線材料の自由度や、製造工程の選択の自由度が飛躍的に向上する。

また、必要個所に応じて任意に絶縁層６の膜厚をコントロールできるため、応力を低減しつつも、配線間に発生する寄生容量を低減し配線遅延の発生を抑制することが期待できるので、絶縁材料、配線材料の自由度や、製造工程の選択の自由度が飛躍的に向上し、また回路設計に置いても自由度が飛躍的に向上し、信頼性も向上する。

また、ガラス基板１である場合は非可撓性であり、ＦＰＣ基板８等のフレキシブル基板である場合は、撓ませることも可能となる。フレキシブル基板に本実施形態を適用することで、撓ませたり丸めたりしても、ストレスの発生を低減でき、配線や基板が損傷するような事態を防止することができる。

＜３．製造方法＞
以上のような配線基板は、例えばガラス基板１上に形成する場合、以下のような方法により製造することができる。すなわち、ガラス基板１上にアルミ等の金属膜を成膜し、その上に感光性レジストを塗布しマスクを介して露光し現像してパターニングし、パターニングされたレジストをマスクとしてエッチングする。これにより、基板上に第１の配線、例えば走査線３が形成される。

走査線３上に絶縁層６を成膜後、同様の方法により第２の配線（電源線２）を更に形成する。この絶縁層６の形成にあたって、絶縁層の形状は、円形・多角形形状からなり、形成する場合には、インクジェット法または印刷法を用いて任意な形状に形成する。寄生容量の低減から絶縁層の膜厚を制御する場合は、インクジェット法であれば、数回吐出させコントロールする。印刷法も同様に数回スキャンさせる。任意に絶縁層の膜厚を制御させればよい。

電気光学装置として有機ＥＬ表示装置を製造する場合には、他の基板上に予め形成した図示しない薄膜トランジスタなどの薄膜素子を、チップ転写法を用いて上記配線基板に転写する。本実施形態の配線構造によれば、チップ転写の際に配線基板に熱や圧力が加わっても、応力の発生を抑制することができる。次に、配線基板に転写された薄膜素子上に、図示しない絶縁層を形成し、コンタクトホールを介して図示しない画素電極を形成し、画素電極上に有機ＥＬ素子４となる有機ＥＬ層を形成する。そして、有機ＥＬ層の上に図示しない共通電極及び保護膜を形成する。

ＦＰＣ基板８上の外側配線７も、上記と同様の方法により形成し、絶縁層６を形成することができる。駆動回路５及び外側配線７を形成したＦＰＣ基板８を上記ガラス基板１に接着し配線同士の導通を取ることで、有機ＥＬ表示装置が完成する。

なお、上記の例では有機ＥＬ素子４をガラス基板１上に配置した例について説明したが、本発明は、フレキシブル基板上に配線及び表示素子を配置することで、撓めたり曲げたりすることのできる表示装置にも適用することができる。

＜４．電子機器の例＞
図４に本実施形態の電気光学装置である有機ＥＬ表示装置を使用した電子機器の例を挙げる。同図（ａ）は携帯電話への適用例であり、携帯電話２３０は、アンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、及び本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００を備えている。

同図（ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、ビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００を備えている。

同図（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータへの適用例であり、コンピュータ２５０は、カメラ部２５１、操作部２５２、及び本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００を備えている。

同図（ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、ヘッドマウントディスプレイ２６０は、バンド２６１、光学系収納部２６２及び本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００を備えている。

同図（ｅ）はリア型プロジェクタへの適用例であり、プロジェクタ２７０は、筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、ミラー２７５、スクリーン２７６、及び本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００を備えている。

同図（ｆ）はフロント型プロジェクタへの適用例であり、プロジェクタ２８０は、筐体２８３に光学系２８１及び本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。

上記例に限らず本実施形態の有機ＥＬ表示装置は、種々の電子機器に適用可能である。例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。

本発明の配線基板を用いることで、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置以外にも、液晶表示装置、プラズマディスプレイなどの電気光学装置を製造することができ、その他基板上に形成された電子回路を製造することができる。

本発明の実施形態による配線基板を備えた電気光学装置の１例を示す概略平面図である。導電膜と絶縁層部の例を示す平面図である。（ａ），（ｂ）は導電膜と絶縁層を示す断面図であり、図（ｃ）は導電膜と絶縁層を示す斜視図である。本発明の実施形態による電気光学装置を使用した電子機器の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ガラス基板
２電源線（行方向線）
３走査線（列方向線）
４有機ＥＬ素子（表示素子）
５駆動回路
６絶縁層
７外側配線
８ＦＰＣ基板

Claims

基板上に導電膜からなる配線と、絶縁層と、を備えた配線からなる、配線基板において、導電膜間の前記絶縁層を任意に配置及び形成した多層配線を有することを特徴とする、配線基板。
請求項１において、
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
その交差部に前記絶縁層が形成される配線基板。
請求項１において、
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
前記行方向線のうち１つと前記列方向線のうち１つにそれぞれ接続された表示素子が、前記行方向線と前記列方向線との交差部ごとに設けられ、交差部以外の隣接する前記表示素子の間に前記絶縁層が設けられていない、配線基板。
請求項１において、
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
前記行方向線の配線直下に絶縁層が形成され、配線と同じパターニング形状である配線基板。
請求項１において
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
前記列方向線の配線直下に絶縁層が形成され、配線と同じパターニング形状である配線基板。
請求項１乃至請求項５の何れか一項において
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
その交差部の前記絶縁層の膜厚は、任意に変更できる、配線基板
請求項１乃至請求項５の何れか一項において、
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
その交差部の前記絶縁層は、ドーム型形状又は、円筒形状である配線基板。
請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記配線は、複数の行方向線と複数の列方向線とが交差してなり、
その交差部の前記絶縁層は、ドーム型形状又は、円筒形状であり、規則性配列を持つ配線基板。
請求項１乃至請求項８の何れか一項において、
前記多層配線は、２層構造以上である、配線基板。
請求項１乃至請求項９の何れか一項において、
前記基板はガラス基板である、配線基板。
請求項１乃至請求項９の何れか一項において、
前記基板はフレキシブル基板である、配線基板。
導電膜からなり複数の行方向線及び複数の列方向線が交差してなる配線と、
前記行方向線のうち１つと前記列方向線のうち１つにそれぞれ接続され前記交差部ごとに設けられる表示素子と、
前記配線にそれぞれ接続される駆動回路と、が基板上に形成された電気光学装置であって、
前記配線が蛇行部を有することを特徴とする、電気光学装置。
導電膜からなり複数の行方向線及び複数の列方向線が交差してなる配線と、
前記行方向線のうち１つと前記列方向線のうち１つにそれぞれ接続され前記交差部ごとに設けられる表示素子と、
前記配線にそれぞれ接続される駆動回路と、が基板上に形成された電気光学装置を備え、
この電気光学装置を表示装置として機能させる電子回路を備えた電子機器。