JP2018010169A - Ｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば３Ｄ表示が可能なＬＥＤ表示装置等、複数の透明基板が表示面に対して垂直方向に分離配置されたＬＥＤ表示装置における、上記の好ましくない乱反射を防止して、表示品位の劣化を回避することができるＬＥＤ表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】支持基板の表面に金属配線部が形成されている配線基板２１、２２、２３が、複数枚積層されてなる多層ＬＥＤ素子基板２０の各層にＬＥＤ素子１１、１２、１３が分離配置されているＬＥＤ表示装置１であって、各層に分離配置されている各ＬＥＤ素子１２、１３の発光面上に配置されている配線基板２１、２２を構成する支持基板の可視光線透過率が８０％以上であり、且つ、当該支持基板におけるＬＥＤ素子の非実装面側の表面の可視光線反射率が３．５％以下であるＬＥＤ表示装置とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ表示装置に関する。

ＬＥＤ素子を選択的に発光させることにより、所望の文字、記号、又は図柄を構成して表示するドットマトリックス表示装置等の各種のＬＥＤ表示装置の普及が進んでいる。例えば、電子部品を収納した筐体面に表示窓を形成し、複数のＬＥＤ素子をマトリックス状に配線基板上に配列したＬＥＤ表示パネルを設け、表示制御装置でこのＬＥＤ表示パネルのＬＥＤ素子を表示制御するように構成されているＬＥＤ表示装置等が、その一般的な態様として知られている（特許文献１参照）。

近年のＬＥＤ表示装置の広範な普及の中で、ＬＥＤ表示装置の応用的な実施形態として、ＬＥＤ素子を実装した透明基板を表示面に対して垂直方向に分離配置することにより、文字や映像等を、視認者に３次元的な奥行きを感じさせることができる態様で表示することができる、所謂３Ｄ表示が可能なＬＥＤ表示装置の開発も進みつつある。

特開２００６−１４５６８２号公報

しかしながら、上記のような構成からなるＬＥＤ表示装置においては、視認者側の最表面層に以外の層の基板に実装したＬＥＤ素子の光が、当該ＬＥＤ素子の上方に配置される基板の裏側で乱反射を起こすことに起因して、表示品位が劣化する場合がった。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、例えば３Ｄ表示が可能なＬＥＤ表示装置等、複数の透明基板が表示面に対して垂直方向に分離配置されたＬＥＤ表示装置における、上記の好ましくない乱反射を防止して、表示品位の劣化を回避することができるＬＥＤ表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記態様のＬＥＤ表示装置において、分離配置された各透明基板の背面に反射防止加工を施すことにより、上記課題を解決できることを見出すに至った。具体的に本発明は以下のものを提供する。

（１） 支持基板の表面に金属配線部が形成されている配線基板が、複数枚積層されてなる多層ＬＥＤ素子基板の各層にＬＥＤ素子が分離配置されているＬＥＤ表示装置であって、前記各層に分離配置されている各ＬＥＤ素子の発光面上に配置されている配線基板を構成する支持基板の可視光線透過率が８０％以上であり、且つ、該支持基板におけるＬＥＤ素子の非実装面側の表面の可視光線反射率が３．５％以下であるＬＥＤ表示装置。

（１）の発明は、従来、回路基板の同一表面上に配置されていた複数のＬＥＤ素子を、多層ＬＥＤ素子基板を構成する各単層の配線基板にふり分けて、即ち、ＬＥＤ素子を垂直方向に分離配置したＬＥＤ表示装置において、表示面側の最表面層以外の各内層に実装されたＬＥＤ素子から発光された光が、それらのＬＥＤ素子の発光面上に配置されている、上記の各単層の配線基板の裏面で乱反射することによる表示品位の低下を防ぐことができる。

（２） 前記配線基板を構成する全ての支持基板の可視光線透過率が９０％以上である（１）に記載ＬＥＤ表示装置。

（２）の発明によれば、（１）のＬＥＤ表示装置を、例えば、図６に示すような、表示画面の背面側に配置される視覚情報の視認性が高いシースルー型のＬＥＤ表示装置とすることができる。

（３） 前記配線基板を構成する全ての支持基板のＪＩＳ−Ｋ７１３６に基づいて測定されたヘーズ値が８．０％以下である（１）又は（２）に記載ＬＥＤ表示装置。

（３）の発明によれば、（１）又は（２）に記載のＬＥＤ表示装置において表示すべき表示情報の色みをより忠実に表示することができ、又、ＬＥＤ表示装置がシースルー型の表示装置である場合には、表示画面の背面側に配置される視覚情報の視認性を更に向上させることができる。尚、本明細書において、「ヘーズ値」とは、ＪＩＳＫ７１３６の透明性試験によって測定したヘーズ値（％）のことを言うものとする。

（４） 前記金属配線部が銅箔である（１）から（３）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。

（４）の発明は、配線基板の金属配線部を電気抵抗が極めて小さく、熱伝導性が高い銅箔で形成したものである。よって、金属配線部の基板表面の被覆率に対する相対的な電気供給安定性と放熱性は極めて高い水準となる。これにより、様々な製造条件、使用条件に係る所望の回路設計の下で、電気供給安定性と放熱性を好ましい範囲に保持することができる。

（５） 前記配線基板上における前記金属配線部による表面被覆率が、全ての前記配線基板上において２．０％以上１０％以下であることにより、前記多層ＬＥＤ素子基板の基板開口率が、８５％以上である（１）から（４）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。

（５）の発明は、（１）から（４）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置において、全ての前記配線基板上における金属配線部による支持基板の表面被覆率を１０％以下とした。これらの配線基板からなる多層ＬＥＤ素子基板において、十分な透光性を有する部分の割合である基板開口率が概ね８５％以上となることによって、例えば、図６に示すような、表示画面の背面側に配置される視覚情報の視認性が極めて良好なシースルー型のＬＥＤ表示装置とすることができる。

（６） 前記配線基板上の前記金属配線部による表面被覆率が、全ての前記配線基板上において８０％以上９５％以下である（１）から（４）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。

（６）の発明は、（１）から（４）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置において、全ての前記配線基板上における金属配線部による支持基板の表面被覆率を８０％以上とした。ＬＥＤ素子において発生する熱の放出経路となる金属配線部の表面被覆率が高いことによって、放熱性と低電気抵抗性に優れた配線基板となる。これにより、それぞれのＬＥＤ素子の消費電力が小さく、且つ、発光輝度のバラツキも抑えることができる。又、熱による基板等の周辺部材の劣化も防止して製品寿命を延長することができる。

（７） 前記多層ＬＥＤ素子基板の厚さが１０ｍｍ以下である（１）から（６）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。

（７）の発明は、（１）から（６）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置を、極めて薄型の表示装置としたものである。ＬＥＤ素子の配置位置の垂直方向のずれのデメリットを最小化することができる。又、薄型化、軽量化によって、設置条件の自由度が著しく拡大する。このような薄型化を実現可能な実施形態としては、例えば、多層ＬＥＤ素子基板を構成する配線基板を、可撓性を有する樹脂基板を支持基板とする所謂フレキシブル基板とした実施形態を挙げることができる。

（８） 前記ＬＥＤ素子が表面実装用のチップ型ＬＥＤ素子であって、前記多層ＬＥＤ素子基板の水平面視上において相互に近接して配置されて単位画素を構成している前記ＬＥＤ素子の発光チップ同士が、該水平面視上においては重ならない位置に配置されていて、尚且つ、該ＬＥＤ素子の発光チップ以外の部分の一部が、該水平面視上において相互に重なる位置に配置されている（１）から（７）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。

（８）の発明によれば、表面実装用のチップ型ＬＥＤ素子を基板の同一面上に近接して実装する場合のＬＥＤ素子の全体形状やサイズによる制約（図５（ａ）参照）から逃れて、単位画素内における発光チップ間の水平方向における距離を、上記の制約による限界よりも更に縮小したものである。これにより、更に、３Ｄ表示等に係る（１）から（７）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置の品位を向上させることができる。

（９） 前記配線基板の各表面には、各前記配線基板毎にそれぞれ異なる、同一発光色のＬＥＤ素子が実装されており、相互に異なる層に実装されていて発光色が異なる複数のＬＥＤ素子が、前記多層ＬＥＤ素子基板の水平面視上において相互に近接する位置に配置されていることによって、多色表示が可能な単位画素を構成している（１）から（８）のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。

（９）の発明は、発光色別に多層ＬＥＤ素子基板を構成する各配線基板層に垂直方向に分離配置したＬＥＤ素子が、更には、多層ＬＥＤ素子基板の水平面視上において、発光色の混色が可能な程度に近接配置することにより、多色表示が可能な単位画素を構成できるようにした。回路基板の同一面上に全ての必要な回路を形成する場合よりも、各層毎の回路構成は格段にシンプルな構成とすることができる。これにより、カラー表示が可能なＬＥＤ表示装置の生産コストの上昇を抑制しながら、表示色の品位を十分に向上させることができる。

（１０） 前記多層ＬＥＤ素子基板が、３枚の配線基板が積層されてなる３層構造を有する多層基板であって、前記多色表示が、ＲＧＢ３原色混光によるフルカラー表示である（９）に記載のＬＥＤ表示装置。

（１０）の発明は、ＲＧＢ３原色混光によるフルカラー表示が可能なＬＥＤ表示装置である。多層ＬＥＤ素子基板の各層を構成する材料基板を薄くて透明な配線基板とすることにより、ＲＧＢそれぞれのＬＥＤ素子群の上記の垂直方向への適切な分離配置を容易に行うことが可能となっている。これにより、表示色の品位を保持したまま、従来よりも経済的にＲＧＢ方式によるフルカラー表示が可能なＬＥＤ表示装置を得ることができる。

本発明によれば、例えば３Ｄ表示が可能なＬＥＤ表示装置等、複数の透明基板が表示面に対して垂直方向に分離配置されたＬＥＤ表示装置における、内層側に実装されているＬＥＤ素子から発する光線の多層ＬＥＤ素子基板の内部での乱反射を防止して、表示品位の劣化を回避することができるＬＥＤ表示装置を提供することができる。

本発明のＬＥＤ表示装置の好ましい一実施形態であるＲＧＢ方式によるフルカラー表示タイプのＬＥＤ表示装置の情報表示面側の平面図、及び、その部分拡大図である。 図１のＡ−Ａ部分の断面の拡大断面図であり、本発明のＬＥＤ表示装置におけるＬＥＤ素子の垂直方向における配置態様の説明に供する図面である。 本発明のＬＥＤ表示装置の好ましい一実施形態であるＲＧＢ方式によるフルカラー表示タイプのＬＥＤ表示装置の構造を模式的に示す分解斜視図である。 本発明のＬＥＤ表示装置の好ましい一実施形態であるＲＧＢ方式によるフルカラー表示タイプのＬＥＤ表示装置において１単位の単位画素を構成する３個のＬＥＤ素子の配線部への実装態様及び回路構成の一例を模式的に示す平面図である。 単位画素を構成する３個のＬＥＤ素子の配線部へのより好ましい実装態様を模式的に示す平面図である。 本発明のＬＥＤ表示装置の実施形態の１つであるシースルー型のＬＥＤ表示装置を模式的に示す正面図である。

以下、本発明のＬＥＤ表示装置及び同ＬＥＤ表示装置に用いる多層ＬＥＤ素子基板について順次説明する。

＜ＬＥＤ表示装置＞
本発明のＬＥＤ表示装置は、各層にＬＥＤ素子を垂直分離配置して視認者対して奥行のある視覚情報（３Ｄ情報）を表示可能な表示装置において、表示品位の劣化の回避等の上記効果を奏する表示装置である。

又、本発明のＬＥＤ表示装置は、好ましくは任意の多色、より好ましくはフルカラーで発光可能な表示単位である複数の単位画素が、多層ＬＥＤ素子基板の各層に実装されてなるＬＥＤ表示装置とすることもできる。

図１に示す、ＬＥＤ表示装置１は、単位画素１０がＲＧＢの３色のＬＥＤ素子１１、１２、１３で構成されていることにより、フルカラーでの表示が可能な表示装置である。以下、本発明の好ましい実施形態として、ＲＧＢ方式によりフルカラーで発光可能な表示単位である複数の単位画素１０が、多層ＬＥＤ素子基板２０に実装されてなるＬＥＤ表示装置について、その詳細を説明する。但し、本発明は、この実施形態に限定されない。

尚、本発明のＬＥＤ表示装置は、多層ＬＥＤ素子基板の各層を構成する全ての配線基板を、いずれも可視光線透過率が８０％以上である支持基板を用いることにより、図６に示すように、シースルータイプのＬＥＤ表示装置１Ａとして実施することができる。シースルータイプのＬＥＤ表示装置１Ａは、例えば図６に示すように、ショーウインドー等の前面に配置して用いられる実施形態が想定される。この場合、ＬＥＤ表示装置１Ａの前面側に位置する者が、ＬＥＤ表示装置１Ａに表示される情報の認知と同時並行的に、ＬＥＤ表示装置１Ａの背面側にある視覚情報を視認することができる。

本発明のＬＥＤ表示装置を、シースルータイプのＬＥＤ表示装置１Ａとして用いる場合には、後に詳述する通り、同ＬＥＤ表示装置を構成する多層ＬＥＤ素子基板の各層を構成する配線基板は、その金属配線部による表面被覆率が、全ての配線基板上において、いずれも２．０％以上１０％以下であることが好ましい。金属配線部による表面被覆率が、いずれも２．０％以上１０％以下であることにより、多層ＬＥＤ素子基板の基板開口率を、８５％以上９０％以上として、十分なシースルー機能をＬＥＤ表示装置に備えさせることができる。尚、「多層ＬＥＤ素子基板の基板開口率」とは、多層ＬＥＤ素子基板の基板開口率の表面のうち、水平面視上、金属配線部が存在しない部分の面積比率として定義される比率のことを言うものとする。

［単位画素］
単位画素１０は、近接配置される複数の単色発光のＬＥＤ素子の組合せによって構成される。１つの単位画素１０を構成する複数のＬＥＤ素子の具体的な個数は特定の個数に限定されないが、赤（Ｒ）色のＬＥＤ素子１１、緑（Ｇ）色のＬＥＤ素子１２、及び青（Ｂ）色のＬＥＤ素子１３との、３個のＬＥＤ素子の組合せにより、ＲＧＢ方式によるフルカラーでの発光が可能な単位画素１０を構成することができる。

（ＬＥＤ素子）
ＬＥＤ表示装置１においては、ＬＥＤ素子として、表面実装用のチップ型ＬＥＤ素子を好ましく用いることができる。チップ型ＬＥＤ素子とは、回路上に直接実装するための電極（アノード及びカソード）や反射板等を一体化した樹脂製等の微細な梱包体に、Ｐ型半導体とＮ型半導体が接合されてなる発光体であるダイオード型の発光チップを内蔵した素子である。このチップ型ＬＥＤ素子を、発光色毎に、多層ＬＥＤ素子基板２０を構成する配線基板２１、２２、２３の所定位置に実装することにより単位画素１０を構成することができる。

ＬＥＤ素子１１、１２、１３としては、赤色発光する発光チップ１１１を内蔵した赤色のＬＥＤ素子１１と、緑発光する発光チップ１２１を内蔵した緑色のＬＥＤ素子１２と、青色発光する発光チップ１３１を内蔵した青色のＬＥＤ素子１３（以上図４及び図５参照）との組合せが好ましく用いられる。これら各色のＬＥＤ素子１１、１２、１３は、各色１個ずつ計３個の組合せによって、１つの単位画素１０を形成することができるように、一定の配列パターンに基づいて、多層ＬＥＤ素子基板２０に実装される。

［多層ＬＥＤ素子基板］
図２及び図３に示す通り、ＬＥＤ表示装置１においては、ＬＥＤ素子１１、１２、１３を実装するための回路基板として、多層ＬＥＤ素子基板２０が用いられる。多層ＬＥＤ素子基板２０は、実装されるＬＥＤ素子の発光色の種類数（本実施形態では３種類）と同数以上の枚数の配線基板（２１、２２、２３）が積層されてなる多層構成の回路基板である。図２及び３においては、ＬＥＤ素子がＲ、Ｇ、Ｂの３色３種類のＬＥＤ素子１１、１２、１３からなり、３枚の配線基板２１、２２、２３が積層されてなる多層ＬＥＤ素子基板２０が用いられている。そして、配線基板２１、２２、２３からなる各層に、これらのＬＥＤ素子１１、１２、１３がそれぞれ分離配置されている。

図２に示す通り、多層ＬＥＤ素子基板２０においては、ＬＥＤ素子１２、１３の発光面上に配置されている各単層の配線基板２１、２２は、所定の透明性を有する支持基板からなる。具体的には、各単層の配線基板２１、２２を構成する支持基板は、可視光線透過率が８０％以上であり、より好ましくは９０％以上である。又、配線基板２３も含め、垂直方向に分離配置される全ての配線基板を上記範囲の可視光線透過率を有するものとすることにより、ＬＥＤ表示装置１をシースルータイプのＬＥＤ表示装置１Ａとすることが可能となる。尚、本明細書における「可視光線透過率」とは、波長４００ｎｍから８００ｎｍの光の透過率のことを言い、分光光度計（例えば、日本分光社製、紫外分光光度計「Ｖ−６７０」又は株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「Ｕ−４１００」）にて測定することができる。

又、図２に示す通り、多層ＬＥＤ素子基板２０においては、ＬＥＤ素子１２、１３の発光面上に配置されている各配線基板２１、２２のＬＥＤ素子１１、１２の非実装面側の表面は、その可視光線反射率が３．５％以下、より好ましくは２．０％以下となるような反射防止加工が施されている反射防止面２１１、２２１とされている。反射防止加工は、配線基板２１、２２の光線透過性を低下させないもの、具体的には、上述の支持基板の可視光線透過率を、上述の通り、８０％以上に保持できる方法である限りは、従来公知の様々な加工方法によることが可能である。例えば、特開平０９−１４５９０３号公報等に記載の反射防止（ＡＲ＝Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルムを、光学粘着シート（ＯＣＡ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）を用いて加工対象とする面の表面に積層することにより、反射防止面２１１、２２１を形成することができる。或いは、特許第４４１４１８８号公報等に記載の防眩性層と同様に、加工対象とする面に防眩性剤を樹脂に分散させた液体組成物を塗工することによっても、反射防止面２１１、２２１を形成することができる。

例えば、可視光線透過率が８０％程度である一般的な透明ＰＥＴからなる支持基板のＬＥＤ素子の非実装面側に反射防止面２１１、２２１を形成した場合、可視光線透過率を８０％程度に維持したまま、反射防止面形成後の同表面の可視光線反射率を３．５％以下とすることが可能である。又、反射防止面２１１、２２１を形成した場合、例えば、ヘーズ値が４％程度である一般的な透明ＰＥＴのヘーズ値も同様に８％以下程度に保持することができる。

尚、本明細書における「可視光線反射率」とは、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下における反射率を測定し、各波長における数値を平均した値である。尚、絶対反射率の厳密な測定は困難であるため、上記の反射率については、通常比較標準試料との相対反射率を使用する。本発明においては、比較標準試料として硫酸バリウムを使用している。本発明における反射率は、分光光度計（例えば、日本分光社製、紫外分光光度計「Ｖ−６７０」又は株式会社日立ハイテクノロジーズ製、「Ｕ−４１００」）に積分球付属装置（例えば、積分球ユニットＩＳＮ−７２３）を取り付け、硫酸バリウムを標準板とし、標準板を１００％とした相対反射率を測定した値とする。

多層ＬＥＤ素子基板２０のサイズについては、特段の限定はない。但し、基板材料として配線基板を用いていることより、基板のサイズ加工の自由度が高いため、特に屋外での使用を前提とした大型のＬＥＤ表示装置に好ましく用いることができる。例えば、対角線の長さが３２インチ以上、より好ましくは６５インチ以上の大型の表示画面を備えるＬＥＤ表示装置においても、多層ＬＥＤ素子基板２０を回路基板として好ましく用いることができる。

図２及び図３に示す通り、１つの単位画素１０を構成するために近接配置される複数のそれぞれ異なる光を発光するＬＥＤ素子１１、１２、１３は、各色のＬＥＤ素子毎に、多層ＬＥＤ素子基板２０を構成する配線基板２１、２２、２３の表面に実装されている。例えば、表示面側から順に配線基板２１、２２、２３がこの順で積層されている図２及び図３の例においては、赤色のＬＥＤ素子１１を、全て配線基板２１上に、緑色のＬＥＤ素子１２が、全て配線基板２２上に、そして、青色のＬＥＤ素子１３が、全て配線基板２３上に配置されている。このようなＬＥＤ素子１１、１２、１３の配置により、高品位でフルカラーの発光が可能な単位画素１０を構成することができる。尚、ＲＧＢの各素子の垂直方向における配置の順序は、必ずしもこの順序に限られない。

３層の各配線基板２１、２２、２３に分離配置される、発光色の異なる各ＬＥＤ素子間の垂直方向における配置位置の差異は、実装されるＬＥＤ素子の発光性能、例えば輝度や発光の指向性にもよって異なるが、概ね、各ＬＥＤ素子（例えば、図２におけるＬＥＤ素子１１と１２）の、それぞれの発光面側の表面の垂直位置の差異が１０ｍｍ以内であることが好ましい。例えば、各ＬＥＤ素子の厚さが１ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であれば、各配線基板２１、２２、２３の厚さを、５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲とすることで、上記の通り、ＬＥＤ素子間の垂直方向における配置位置の差異を１０ｍｍ程度とすることができる。従来の汎用的なリジット基板では、この厚さの基板を形成することは実質的に不可能であるが、基板材料を配線基板とすることにより、上記厚さ範囲にある多層ＬＥＤ素子基板を容易に形成することができる。

複数種類のＬＥＤ素子は、垂直方向においては、上記の通り発光色毎に多層ＬＥＤ素子基板２０の内部において垂直方向に分配されるが、図１及び図３に示す通り、多層ＬＥＤ素子基板２０の水平方向においては、一組のＬＥＤ素子１１、１２、１３が、１つの単位画素１０を構成してフルカラーの表示機能を発現可能な程度に、平面視上において相互に十分に近接するように配置される。１つの単位画素１０を構成するＬＥＤ素子間の平面視上における距離については、チップ型ＬＥＤ素子を用いる場合においては、上記の通り、ＬＥＤ素子の垂直位置の差異が１０ｍｍ以内であることを前提とした場合には、平面視上における、発光チップ（例えば、図２における発光チップ１１１と１２１）の各中心間の距離が、概ね１０ｍｍ以内であることが好ましい。

図５に示す通り、ＬＥＤ素子が、チップ型ＬＥＤ素子である場合、１つの単位画素１０を構成する各ＬＥＤ素子１１、１２、１３は、多層ＬＥＤ素子基板２０の水平面視上において各ＬＥＤ素子の発光チップ１１１、１２１、１３１同士が、いずれも、それぞれ、上記水平面視上において重ならない位置に配置することが必要である。更に、従来品においては、図５（ａ）に示す通り、各ＬＥＤ素子１１、１２、１３の発光チップ以外の部分、具体的には上述した電極（アノード及びカソード）や反射板等を一体化した梱包体の外縁が、ＬＥＤ素子同士で相互に干渉しない位置にまで各ＬＥＤ素子を引き離して配置する必要があった。しかし、ＬＥＤ表示装置１においては、図５（ｂ）に示す通り、各ＬＥＤ素子の発光チップ以外の部分の一部を、上記水平面視上において相互に重なる位置に配置することもできる（単位画素１０Ａ）。これにより、この重なり部分の分だけ、従来品よりも、各ＬＥＤ素子の発光チップ同士の距離を短くして、単位画素毎のカラー発光の色品位を更に向上させることができる。又、それぞれの単位画素１０の外縁が縮小されることにより、単位画素１０の間のピッチを縮小して、表示画面単位面積当りの画素数を増やして、表示品位を向上させることもできる。

又、図４に示す通り、多層ＬＥＤ素子基板２０において、各ＬＥＤ素子を実装するための金属配線部３０は、各ＬＥＤ素子１１、１２、１３がそれぞれ積層される配線基板２１、２２、２３の各表面に形成される。図４に示すように、例えば、最下層側に配置される青色のＬＥＤ素子１３が実装される金属配線部３３については、平面視において他の色のＬＥＤ素子の発光チップと垂直方向に置いて重なっていたとしても、その他のＬＥＤ素子からの発光の障害とはならない。ところが、例えば、緑色のＬＥＤ素子１２が実装される金属配線部３２については図４に示す通り、それよりも下層に配置されるＬＥＤ素子１３の発光チップ１３１と、水平面視において重なる位置を回避させて形成させる。

多層ＬＥＤ素子基板２０は、複数の配線基板を、ＬＥＤ素子１１、１２、１３が実装された状態で、重ね合わせる方法や或いは積層することによって積層一体化し製造することができる。

（配線基板）
多層ＬＥＤ素子基板２０の各層を形成する配線基板２１、２２、２３としては、少なくとも配線基板２１、２２については上述の透明性を有する支持基板を用いたものであれば、従来公知の配線基板を適宜用いることができる。又、通常、配線基板２１、２２、２３は、絶縁保護膜（図視せず）が、樹脂基板及び金属配線部３０上におけるＬＥＤ素子１１、１２、１３の実装領域を除く領域を覆って積層されている。

配線基板２１、２２は、「透明性」を有する回路基板であることが必要である。但し、必ずしもその全体が透明であることを必須とはしない。少なくとも、単位画素１０から発光される光を、外部から視認するために必要な範囲が「透明」であればよい。本明細書においては、配線基板において、「透明性を有する」とは、当該部分の可視光線透過率が８０％以上、より好ましくは９０％以上であることを言うものとする。

配線基板２１、２２、２３として、支持基板として可撓性を有する樹脂フィルムを用いた所謂フレキシブル基板を好ましく用いることができる。配線基板２１、２２、２３をフレキシブル基板とすることにより、設計の自由度が高まり、又、多層ＬＥＤ素子基板２０の薄型化及び軽量化も容易となる。尚、本明細書における「可撓性を有する」とは、「曲率半径を通常直径１ｍ、好ましくは５０ｃｍ、より好ましくは３０ｃｍ、更に好ましくは１０ｃｍ、特に好ましくは５ｃｍに曲げることが可能であることをいうものとする。

透明性、耐熱性、絶縁性等が求められる配線基板２１、２２、２３の支持基板として用いる樹脂の好ましい例として、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、非晶ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマー等を挙げることができる。中でも、アニール処理等の耐熱性向上処理を施すことによって耐熱性と寸法安定性を向上させたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を特に好ましく用いることができる。

配線基板２１、２２、２３の支持基板の厚さは、特に限定されないが、多層ＬＥＤ素子基板２０として積層された際におけるＬＥＤ素子の垂直方向への分離配置を上述の垂直位置の差異の範囲に保持する観点から、概ね５０μｍ以上２００μｍ以下程度であることが好ましい。又、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも上記厚さ範囲であることが好ましい。

配線基板２１、２２、２３の表面には、金属箔等の導電性基材によって金属配線部３０が形成される。金属配線部３０は、ＬＥＤ素子間を導通して必要な電流を流して電気を供給する機能を有するとともに、配線基板２１、２２、２３における放熱部としての作用をも発揮する。

尚、配線基板のシースルー機能を最大化するために、金属配線部を透明電極で形成することも考えられる。しかしながら、透明電極は、ＬＥＤ素子用基板の全面に配置される回路全体に安定的に均一な電圧を正確にかける上での信頼性や、製造コストの面で、従来、広く用いられている銅箔等の金属配線に劣る。又、基板からの放熱を促進するために金属配線は熱伝導性が高いものであることが好ましいが、この点においても、銅箔等が明らかに優位である。この金属箔優位の傾向は、特に、表示面の画面サイズが大型になるほど顕著となる。よって、本発明のＬＥＤ表示装置１においては、シースルータイプのもととして用いる場合であっても、金属配線部は銅等の熱伝導率の高い金属であることがより好ましい。

金属配線部３０を構成する金属の熱伝導率λは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましい。金属配線部３０を構成する金属の電気抵抗率Ｒは３．００×１０^−８Ωｍ以下が好ましく、２．５０×１０^−８Ωｍ以下がより好ましい。ここで、熱伝導率λの測定は、例えば、京都電子工業社製の熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いることができ、電気抵抗率Ｒの測定は、例えば、ケースレー社製の６５１７Ｂ型エレクトロメータを用いることができる。これによれば、例えば、銅の場合、熱伝導率λは４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、電気抵抗率Ｒは１．５５×１０^−８Ωｍとなる。これにより、ＬＥＤ素子間の発光バラツキが小さくなってＬＥＤ表示装置としての安定した発光が可能となり、又、ＬＥＤ素子の寿命も延長される。

配線基板２１、２２、２３においては、支持基板の一表面における金属配線部３０による基板表面被覆率が４０％以下、好ましくは１０％以下となるような配置とすることにより、ＬＥＤ表示装置１を図６に示すようなシースルー型のＬＥＤ表示装置１Ａとして十分なシースルー機能を発揮するものとすることができる。

金属配線部３０を構成する金属としては、アルミニウム、金、銀、銅等の金属箔が例示できる。金属配線部３０の厚さは、配線基板２１、２２、２３に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、一例として厚さ１０μｍ〜５０μｍが挙げられる。放熱性向上の観点から、金属配線部３０の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましい。又、金属層厚みが上記下限値に満たないと、支持基板の熱収縮の影響が大きく、はんだリフロー処理時に処理後の反りが大きくなりやすいため、この観点からも金属配線部３０の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。一方、同厚さが、５０μｍ以下であることによって、配線基板２１、２２、２３の十分な可撓性を保持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下も防止できる。

金属配線部３０は、各配線基板２１、２２、２３の一方の表面に形成されている構成のみならず、各配線基板２１、２２、２３の両面に形成されているものであってもよい。配線基板２１、２２、２３の両面、即ち、計６層構成の金属配線部３０からなる多層回路を備える多層透明基板とすることによって、フルカラーのドットマトリックス表示等、より多彩な表示が可能となる。尚、この場合には、ＬＥＤ素子としてドライバＩＣ付ＬＥＤ素子を用いることにより回路構成をより簡素化することも可能である。

金属配線部３０と支持基板の表面上の電気的接合が必要となる一部分を除いた他の部分には、必要に応じて絶縁保護膜が積層される。絶縁保護膜には、支持基板と同様、配線基板２１、２２、２３の透明性を保持しうるものであることが求められる。絶縁保護膜に求められる光線透過率及びその他の光学特性は、支持基板に求められる同特性と同様であり、可視光域における光線透過率が８０％以上、好ましくは９０％以上とする。

ＬＥＤ表示装置１においては、各配線基板２１、２２、２３の間には微細な空隙が形成されるが、この空隙部分については、必要に応じて透明な樹脂封止材を充填することが好ましい。

配線基板の製造方法については、特に限定されるものではなく、従来公知の配線基板を用いた電子基板の製造方法によって製造することができる。具体的な製造方法の例を以下に説明する。先ず、支持基板の表面に、金属配線部３０の材料とする銅箔等の金属配線部３０をドライラミネーション法により積層して配線基板２１、２２、２３の材料とする積層体を得る。次に、上記の積層体に対して公知のエッチング処理を行なうことにより所望の形状の金属配線部３０を形成することができる。

尚、配線基板２１、２２、２３における金属配線部３０へのＬＥＤ素子１１、１２、１３の接合は、ハンダ層を介したハンダ接合により好ましく行うことができる。このハンダ接合は、リフロー方式、或いは、レーザー方式によることができる。リフロー方式は、金属配線部３０にハンダを介してＬＥＤ素子１１、１２、１３を搭載し、その後、配線基板をリフロー炉内に搬送して、リフロー炉内で金属配線部３０に所定温度の熱風を吹きつけることで、ハンダペーストを融解させ、ＬＥＤ素子１１、１２、１３を金属配線部３０にハンダ付けする方法である。又、レーザー方式とは、レーザーによってハンダを局所的に加熱して、ＬＥＤ素子１１、１２、１３を金属配線部３０にハンダ付けする手法である。

金属配線部３０の形成後、絶縁保護膜を更に積層する。この積層は公知の方法によって行うことができる。採用する材料によりスクリーン印刷等の印刷法或いは、ドライラミネーション、熱ラミネーション法等、各種のラミネート処理方法によることができる。以上の工程を経ることによってＬＥＤ表示装置１を製造することができる。

１ ＬＥＤ表示装置
１Ａ シースルー型のＬＥＤ表示装置
１０ 単位画素
１１、１２、１３ ＬＥＤ素子
１１１、１２１、１３１ 発光チップ
２０ 多層ＬＥＤ素子基板
２１、２２、２３ 配線基板
２１１、２２１ 反射防止加工面
３０（３１、３２、３３） 金属配線部

Claims (10)

1. 支持基板の表面に金属配線部が形成されている配線基板が、複数枚積層されてなる多層ＬＥＤ素子基板の各層にＬＥＤ素子が分離配置されているＬＥＤ表示装置であって、
   前記各層に分離配置されている各ＬＥＤ素子の発光面上に配置されている配線基板を構成する支持基板の可視光線透過率が８０％以上であり、且つ、該支持基板におけるＬＥＤ素子の非実装面側の表面の可視光線反射率が３．５％以下であるＬＥＤ表示装置。
2. 前記配線基板を構成する全ての支持基板の可視光線透過率が９０％以上である請求項１に記載ＬＥＤ表示装置。
3. 前記配線基板を構成する全ての支持基板のＪＩＳ−Ｋ７１３６に基づいて測定されたヘーズ値が８．０％以下である請求項１又は２に記載ＬＥＤ表示装置。
4. 前記金属配線部が銅箔である請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
5. 前記配線基板上における前記金属配線部による表面被覆率が、全ての前記配線基板上において２．０％以上１０％以下であることにより、前記多層ＬＥＤ素子基板の基板開口率が、８５％以上である請求項１から４のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
6. 前記配線基板上の前記金属配線部による表面被覆率が、全ての前記配線基板上において８０％以上９５％以下である請求項１から４のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
7. 前記多層ＬＥＤ素子基板の厚さが１０ｍｍ以下である請求項１から６のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
8. 前記ＬＥＤ素子が表面実装用のチップ型ＬＥＤ素子であって、
   前記多層ＬＥＤ素子基板の水平面視上において相互に近接して配置されて単位画素を構成している前記ＬＥＤ素子の発光チップ同士が、該水平面視上においては重ならない位置に配置されていて、尚且つ、該ＬＥＤ素子の発光チップ以外の部分の一部が、該水平面視上において相互に重なる位置に配置されている請求項１から７のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
9. 前記配線基板の各表面には、各前記配線基板毎にそれぞれ異なる、同一発光色のＬＥＤ素子が実装されており、
   相互に異なる層に実装されていて発光色が異なる複数のＬＥＤ素子が、前記多層ＬＥＤ素子基板の水平面視上において相互に近接する位置に配置されていることによって、多色表示が可能な単位画素を構成している請求項１から８のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
10. 前記多層ＬＥＤ素子基板が、３枚の配線基板が積層されてなる３層構造を有する多層基板であって、
    前記多色表示が、ＲＧＢ３原色混光によるフルカラー表示である請求項９に記載のＬＥＤ表示装置。

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