JP6519176B2 - Led素子用基板及びled表示装置 - Google Patents
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Description
(a) 任意の一のLED素子を中心LED素子とし、該中心LED素子の周囲に配置される他のLED素子のうち、該中心LED素子との距離が最も小さいものから、順に4番目に近いものまでを選ぶとき、そのようにして選ばれる4つの他のLED素子を隣接LED素子群と言うものとする。
(b) フレキシブル配線基板上の一のLED素子の重心を原点とし、樹脂基板の長手方向又は長軸方向をX軸方向とする二次元XY座標を想定したとき、隣接LED素子群に属するいずれの他のLED素子も、その重心が前記二次元XY座標のX軸及びY軸上からずれた位置に配置されている。
LED素子用基板1は、図1及び図2に示す通り、可撓性を有する樹脂からなる樹脂基板11の表面に、金属箔からなる導電性の金属配線部13が、接着剤層12を介して形成されている。金属配線部13は、樹脂基板11上において、マトリックス状又は略マトリックス状に配置されるLED素子2を導通することができる態様で形成されている。本発明の特徴的部分であるLED素子2の配置に係る条件の詳細については後述する。
樹脂基板11の材料としては、シート状に成形された可撓性を有する熱可塑性樹脂を用いることができる。ここで、シート状とはフィルム状を含む概念であり、いずれも可撓性を有する物である限り本発明において両者に差はない。
LED素子用基板1の表面上への金属配線部13の接合は、接着剤層12を介したドライラミネート法によって行われることが好ましい。この接着剤層12を形成する接着剤は、絶縁性保護膜15を形成する熱硬化型インキの熱硬化温度における耐熱性を有するものであれば公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。
LED素子用基板は、その金属配線部の形状と配置を独自の態様に限定することによっても、折れ曲がりリスクを更に低減させることができる。
LED素子用基板1の第1の実施形態における、金属配線部13の形状と配置は、図7に示す通りである。図7に示す通り、凹多角形形状の導電プレート部131Aの間に形成される絶縁スリット部132A〜Dは、いずれも「特有の絶縁スリット部の配置」の条件を満たしている。具体的には、絶縁スリット部132A〜Dのいずれもが相互に同一直線状には配置されていない。これにより、LED素子や金属配線部の折れ曲がり損傷の起点となりやすい一の絶縁スリット部が、隣接する導電プレート部131からなる他の絶縁スリット部と、複数の実装の基本単位をまたいで直線状に連通することをなくして、LED素子用基板1のLED素子や金属配線部の折れ曲がり損傷のリスクを低減することができる。
本発明のLED素子用基板1の第2の実施形態における、金属配線部13の形状と配置は、図8に示す通りである。図8に示す通り、正六価形の導電プレート部131Cの間に形成される絶縁スリット部132A〜Fは、第1の実施形態同様、いずれも「特有の絶縁スリット部の配置」の条件を満たしている。LED素子や金属配線部の折れ曲がり損傷の起点となりやすい絶縁スリットが、複数の実装の基本単位をまたいで直線状に連通することがないため、LED素子や金属配線部の折れ曲がり損傷のリスクを低減することができる。又、第2の実施形態は所謂ハニカム構造を形成することにより、LED素子用基板1の折れ曲がり強度を著しく向上させることが可能である。
LED素子用基板1においては、金属配線部13とLED素子2との接合については、ハンダ層14を介した接合を行う。このハンダによる接合方法の詳細は後述するが、大きく分けて、リフロー方式、或いは、レーザー方式の2方式のいずれかによって行うことができる。
絶縁性保護膜15は、上述の通り、熱硬化型インキによって、金属配線部13と樹脂基板11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、主としてLED素子用基板1の耐マイグレーション特性を向上させるために形成される。
反射層16は、上記のLED実装モジュール10において、発光能力を向上させることを目的として、本実施形態では、LED素子用基板の発光面側の最表面に、LED素子2の実装部分を除いて積層される。LED素子の発光を反射し、所定の方向へ導くための反射面を持つ部材であれば特に限定されないが、白色ポリエステル発泡タイプの白色ポリエステル、白色ポリエチレン樹脂、銀蒸着ポリエステル等を、最終製品の用途とその要求スペック等に応じて適宜用いることができる。
LED素子用基板1は、従来公知の電子基板の製造方法の一つであるエッチング工程と、によって製造することができる。又、選択する材料樹脂に応じて、予め当該樹脂にアニール処理による耐熱性向上処理を施すことが好ましい。
本発明において必須ではないが、アニール処理は、従来公知の熱処理手段を用いることができる。アニール処理温度の一例としては、樹脂基板11を形成する熱可塑性樹脂がPENである場合、ガラス転移温度から融点の範囲、更に具体的には160℃から260℃、より好ましくは180℃から230℃の範囲である。アニール処理時間としては、10秒から5分程度が例示できる。このような熱処理条件によれば、一般的に80℃程度であるPENの熱収縮開始温度を、100℃程度に向上させることができる。
必要に応じて、アニール処理を経た樹脂基板11の表面に、金属配線部13の材料とする銅箔等の金属配線部13を積層してLED素子用基板1の材料とする積層体を得る。積層方法としては、金属箔を接着剤によって樹脂基板11の表面に接着する方法、或いは、樹脂基板11の表面に直接にメッキ方法や気相製膜法(スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等)により金属配線部13を蒸着させる方法を挙げることができる。コストや生産性の面からは、金属箔をウレタン系の接着剤によって樹脂基板11の表面に接着する方法が有利である。
金属配線部形成後、必要に応じて絶縁性保護膜15及び反射層16を更に積層する。これら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。
LED実装モジュール10は、上述のLED素子用基板1に代表されるフレキシブル配線基板に、LED素子を実装することにより、得ることができる。上述の通り、本発明のLED実装モジュール10に用いる配線基板は上記のLED素子用基板1に限定されるものではない。以下に詳細を説明する本発明独自の配置条件を充足する態様でフレキシブル配線基板にLED素子が配置されているものである限り本発明のLED実装モジュールと均等の範囲内である。
LED実装モジュール10におけるLED素子の配置条件について、図4から図6を参照しながら説明する。
(a) 任意の一のLED素子を中心LED素子とし、該中心LED素子の周囲に配置される他のLED素子のうち、該中心LED素子との距離が最も小さいものから、順に4番目に近いものまでを選ぶとき、そのようにして選ばれる4つの他のLED素子を隣接LED素子群と言うものとする。
(b) フレキシブル配線基板上の一のLED素子の重心を原点とし、樹脂基板の長手方向又は長軸方向をX軸方向とする二次元XY座標を想定したとき、隣接LED素子群に属するいずれの他のLED素子も、その重心が前記二次元XY座標のX軸及びY軸上からずれた位置となるように配置されている。
尚、上記におけるLED素子間の距離とは、LED素子上面の重心間の距離のことを言う。又、金属配線部13の最外周に配置されるLED素子は、上記の中心LED素子とは想定しないものとする。
LED素子用基板1を用いたLED実装モジュール10の製造方法について説明する。金属配線部13へのLED素子2の接合は、ハンダ加工により好ましく行うことができる。このハンダによる接合は、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13にハンダを介してLED素子2を搭載し、その後、LED素子用基板1をリフロー炉内に搬送して、リフロー炉内で金属配線部13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2を金属配線部13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2を金属配線部13にハンダ付けする手法である。
図9は、LED実装モジュール10を用いたLED表示装置100の層構成の概略を模式的に示す斜視図である。LED表示装置100は、所定の間隔で略マトリクス状に配列された複数のLED素子2を駆動(発光)することによって、文字や映像等の情報(画像)をモニター3に表示する。LED素子2は、LED素子用基板1の金属配線部13に実装されている。又、LED実装モジュール10から放熱される熱を更に効率よく外部に放射するための放熱構造4が樹脂基材の裏面側に設置されていることが更に好ましい。本発明のLED実装モジュール10を用いることにより、例えば、画面サイズ(対角線の長さ)が32インチ以上の大型LED表示装置を、従来よりも低コストで且つ品質の安定性を向上させて製造することができる。
11 樹脂基板
12 接着剤層
13 金属配線部
131 導電プレート部
132 絶縁スリット部
133 コネクター配線
134 端子
14 ハンダ層
15 絶縁性保護膜
16 反射層
2 LED素子
20 中心LED素子
21a、21b、21c、21d 隣接LED素子群
3 モニター
4 放熱構造
10 LED実装モジュール
100 LED表示装置
Claims (2)
- 可撓性樹脂からなる樹脂基板上に金属配線部を形成してなるフレキシブル配線基板にLED素子をマトリックス状に実装してなるLED実装モジュールであって、
前記樹脂基板は、対角線の長さが少なくとも32インチ以上である単一の樹脂フィルムからなり、
X方向及びY方向の何れの方向にも30個以上で計1200個以上の前記LED素子が、略行列状に実装されていて、
前記LED素子は、下記の(a)及び(b)の条件を充足する位置に配置されていることを特徴とするLED実装モジュール。
(a) 任意の一のLED素子を中心LED素子とし、該中心LED素子の周囲に配置される他のLED素子のうち、該中心LED素子との距離が最も小さいものから、順に4番目に近いものまでを選ぶとき、そのようにして選ばれる4つの他のLED素子を隣接LED素子群と言うものとする。
(b) フレキシブル配線基板上の一のLED素子の重心を原点とし、樹脂基板の長手方向又は長軸方向をX軸方向とする二次元XY座標を想定したとき、隣接LED素子群に属するいずれの他のLED素子も、その重心が前記二次元XY座標のX軸及びY軸上からずれた位置となるように配置されている。 - 請求項1に記載のLED実装モジュールを、バックライト光源とするLED表示装置。
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