JP6620464B2 - フレキシブル透明基板及びそれを用いたシースルー型のled表示装置 - Google Patents
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Description
以上より、(1)の発明によれば、信頼性及び経済性に優れる金属配線部が形成された回路基板を用いて、背面側にある視覚情報の視認性にも優れるシースルー型のLED表示装置を構成することができるフレキシブル透明基板を得ることができる。尚、本明細書における「ヘーズ値」とは、JISK7136に準じた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。
(6) 前記銅箔が、相対的に表面粗さが大きい粗化面と相対的に表面粗さが小さい光沢面を有する銅箔であって、前記粗化面が前記接着剤層側に向けられて積層されている(5)に記載のフレキシブル透明基板。
[全体構成]
本発明のフレキシブル透明基板1は、図1及び図4に示す通り、LED素子2を実装することによって本発明のLED表示装置10を構成することができるLED素子用の配線基板である。
本発明のシースルー型のLED表示装置10に用いるフレキシブル透明基板1を構成する支持基板11は、先ず、フレキシブル透明基板1の可撓性と透光性を有するフィルム又はシートであることが求められる。例えば、具体的には、支持基板11はヘーズ値が20%以下、好ましくは10%以下の樹脂フィルムとする。又、「透光性を有する」とは、無色透明、或いは、有色の半透明であって、当該透明又は半透明であるフィルム又はシートを通して、それらの背面側に位置する視覚情報を、所望の使用環境の下で、視認可能であることを意味する。上記ヘーズ値の他、可視光域における光線透過率が80%程度以上であることがその目安となる。支持基板11の厚さは、特に限定されないが、フレキシブル透明基板1としての耐熱性及び絶縁性等を担保できる範囲であれば、フレキシブル透明基板1に透光性、可撓性を付与し、製造コストも抑制するという観点からは、できるだけ薄いものであることが一般的には好ましい。具体的には、概ね10μm以上100μm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。
フレキシブル透明基板1の表面への金属配線部13の形成は、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。接着剤層12を形成する接着剤は、主剤樹脂、硬化剤及び溶剤を含んでなり、又、必要に応じてその他の各種の添加剤を含有する。その他の添加剤としては、密着性助剤等を例として挙げることができる。接着剤は、主剤樹脂と硬化剤を使用直前に混合する2液タイプのものであることが好ましい。主剤樹脂は、接着剤層を形成する際に、硬化剤と反応して架橋され高分子量化する。そのような主材樹脂としてウレタン系、アクリル系、及びエポキシ系の樹脂を適宜選択することができる。これらの主材樹脂のうち、特に機械特性、電気特性の観点からは、屈曲性、絶縁性に優れるウレタン系の接着剤を、接着剤層12を形成する接着剤として好ましく用いることができる。又、上記接着剤のうち、光学特性の観点からは、透明性に優れるアクリル系の接着剤を、接着剤層12を形成する接着剤として好ましく用いることができる。フレキシブル透明基板1の使用環境によっては、耐熱性、耐薬品性に優れるエポキシ系の接着剤も好ましく使用することができる。
図2及び図3に示す通り、金属配線部13は、フレキシブル透明基板1の表面に金属箔等の導電性基材によって形成される配線パターンである。金属配線部13は、例えば、1000個以上のLED素子2の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、フレキシブル透明基板1における放熱部としての作用をも発揮するものである。
絶縁保護膜15は、熱硬化型又は紫外線硬化型インキによって、金属配線部13と支持基板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、主としてフレキシブル透明基板1の耐マイグレーション特性を向上させるために、必要に応じて積層される。絶縁保護膜15には、支持基板11と同様、フレキシブル透明基板1の可撓性と透光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15に具体的に求められるヘーズ値及びその他の光学特性は、支持基板11に求められる同特性と同様であり、ヘーズ値が20%以下、好ましくは10%以下とする。
フレキシブル透明基板1は、上述の可撓性と透光性、耐熱性、絶縁性、及び耐光性や耐候性等の要件を阻害しない範囲で、必要に応じて更に他の機能層を備えるものであってもよい。特に屋外使用時における、耐UV特性、耐熱性、防水性、防汚性を向上させるために、例えば、絶縁保護膜15の表面等に、例えば、フッ素樹脂からなるオーバーコート層等、これらの特性を向上させることが可能なコーティング層を別途積層するものについても、フレキシブル透明基板の好ましい実施形態の一例として挙げることができる。
図4に示すLED表示装置10は、フレキシブル透明基板1に、LED素子2を実装し、その他必要な部材と一体化することにより得ることができる。LED表示装置10は、例えば図5に示すように、ショーウインドー等の前面に配置する実施態様が想定される。この場合、LED表示装置10の前面側に位置する者が、LED表示装置10に表示される情報の認知と同時並行的に、LED表示装置10の背面側にある視覚情報を視認することができる。例えば、図4に模式的に示されている通り、LED表示装置10の背面側に位置するショーウインドー内の商品等の様子をLED表示装置10に表示される文字情報等と同時に視認することができる等の実施形態をLED表示装置10の好ましい実施形態の一例として挙げることができる。
フレキシブル透明基板1に実装されることによりシースルー型のLED表示装置10を構成するLED素子2は、P型半導体とN型半導体が接合されたPN接合部での発光を利用した発光素子である。P型電極、N型電極を素子上面、下面に設けた構造と、素子片面にP型、N型電極の双方が設けられた構造が提案されている。いずれの構造のLED素子2も、本発明のLED表示装置10に用いることができるが、特に、1素子におけるRGB発光のコントロールを最小現の回路配置によって実現可能な、ドライバIC付LED素子(Wordsemi製 WS2812C 等)を、シースルー型のLED表示装置10に搭載するLED素子として、特に好ましく用いることができる。
フレキシブル透明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を積層してフレキシブル透明基板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支持基板11の表面に接着する方法により金属配線部13を積層する。次に、上記の積層体の金属箔の表面に、金属配線部13の形状にパターニングされたエッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、将来、金属配線部13となる金属箔の配線パターン形成部分がエッチング液による腐食を免れるために設けられる。エッチングマスクを形成する方法は特に限定されず、例えば、フォトレジスト又はドライフィルムをフォトマスクを通して感光させた後で現像することにより積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよいし、インクジェットプリンター等の印刷技術により積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよい。次に、エッチングマスクに覆われていない箇所における金属箔を浸漬液により除去する。これにより、金属箔のうち、金属配線部13となる箇所以外の部分が除去される。最後に、アルカリ性の剥離液を使用して、エッチングマスクを除去する。これにより、エッチングマスクが金属配線部13の表面から除去される。尚、上述の通り、このエッチング工程においてはマスキングされていない部分の銅箔等は除去されて非導通部分が形成されるが、当該部分の接着剤層12は支持基板11表面に残存し、完成したフレキシブル透明基板1の支持基板11の略全面において接着剤層12として存在することとなる。
金属配線部形成後、絶縁保護膜15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。接着剤層12の表面の微細な凹凸への埋まり込みをより完全に確保する観点からは、上記各方法の中でも、スクリーン印刷による方法が特に好ましい。
金属配線部13へのLED素子2の接合は、ハンダ加工により行うことができる。このハンダ加工による接合は、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、フレキシブル透明基板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。この処理における加熱は使用するハンダの種類によって様々であるが、一般に170℃程度であり、特に低融点のハンダを用いた場合には135℃程度である。
(実施例1)
本発明のLED表示装置の実施例として、サイズが400mm×500mmのフィルム状の支持基板の表面に、電解銅箔からなる金属配線部をエッチング処理(電解銅箔マット面を基材側に向けて積層した)によって、又、ウレタン系の絶縁性樹脂からなる絶縁保護膜をスクリーン印刷によって順次形成することによって、図3と同様の層構成からなるフレキシブル透明基板の試験用サンプルを作成し、これに、LED素子を16×16のマトリックス状に配置して実施例及び比較例の各LED表示装置の試験用サンプルとした。
支持基板とする透明な樹脂フィルムとしては厚さ75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。
金属配線部は、フレキシブル透明基板上における金属配線部による被覆率が、各実施例、比較例毎に、それぞれ下記表1の割合(%)となるように配線幅を調整した。
金属配線部を構成する銅箔を支持基板に接着する接着剤は、ウレタン系の接着剤1(「KTEP」、ロックペイント社製)を用いた。但し、実施例4と比較例2のフレキシブル透明基板の試験用サンプルにおいては、アクリル系の接着材2(「RCA−3000」、太陽インキ社製)を用いた。
絶縁保護膜を形成する樹脂はウレタン系樹脂を主材樹脂とする絶縁性樹脂1(「FR−IT−NSD9」、アサヒ化研社製)を用いた。但し、実施例4と比較例3のフレキシブル透明基板の試験用サンプルにおいては、アクリル系樹脂を主材樹脂とする絶縁性樹脂2(「RCA―3000」、太陽インキ社製)を用いた。各絶縁保護膜の厚さは、いずれも10μmとした。
LED素子として、ドライバIC付LED素子(Wordsemi製、「WS2812C」)を用いた。
各実施例の透明部分、即ち、基板に対する垂直線上において、金属配線部が存在せず、フレキシブル透明基板―接着剤層―絶縁保護膜のみが存在する透明部分のヘーズ値(%)を、JISK7136に準じて、株式会社村上色彩研究所 ヘーズ値・透過率系HM150にて測定した。結果を表1に示す。
尚、同試験方法によって、上記のPETからなる支持基板、絶縁性樹脂1又は絶縁性樹脂2からなる絶縁保護膜について、それぞれの積層前の単独樹脂層としてのヘーズ値(%)、を別途測定した。結果を併せて表1に示す。
実施例及び比較例のLED表示装置を屋外の地面に垂直に設置して、その背面側に文字を表示した板と、図4に示すような3体の形態や色彩の異なる複数体のマネキンで構成した展示品とを、それぞれ配置して、それらを各実施例及び比較例のLED表示装置の試験用サンプルの前面側から視認可能であるか否かを検証した。各実施例、比較例について、各10人の試験者による感応試験を行い結果を集計して評価した。評価基準は下記の通りとした。結果を表1に示す。評価基準は下記の通りとした。
(マネキンからなる展示物の視認性についての評価基準)
A:10人中8人以上が、表示装置が展示物の前にあることによるストレスなく良好に視認できると感じた。
B:10人中5人以上が、上記ストレスなく良好に視認できると感じた。
C:10人中上記ストレスなく良好に視認できると感じた試験者は4人以下。且つ、上記ストレスは感じるが十分に視認できと感じた者が5人以上。
D:上記ストレスの有無に限らず視認できると感じた試験者が4人以下。
(文字情報の視認性についての評価基準)
A:10人中8人以上が、表示装置が展示物の前にあることによるストレスなく文字を読みとれると感じた。
B:10人中5人以上が、上記ストレスなく文字を読み取れると感じた。
C:10人中上記ストレスなく文字を読み取れると感じた試験者は4人以下。且つ、上記ストレスは感じるが十分に文字を読み取れると感じた者が5人以上。
D:上記ストレスの有無に限らず文字を読み取れると感じた試験者が4人以下。
11 支持基板
12 接着剤層
13 金属配線部
15 絶縁保護膜
151 LED素子実装用貫通孔
2 LED素子
10 LED表示装置
Claims (4)
- フレキシブル透明基板にLED素子を実装してなるLED表示装置であって、
前記フレキシブル透明基板は、
可撓性を有し、対角線の長さが32インチ以上であって、ヘーズ値が20%以下である、透光性の支持基板と、
前記支持基板の表面に、接着剤層を介して積層されている金属配線部と、
LED素子の実装用領域を除く領域を覆って前記支持基板及び前記金属配線部上に積層されていて、ヘーズ値が20%以下である、透光性の絶縁保護膜と、を備え、
前記支持基板の表面における前記金属配線部による被覆率が10%以下であって、
前記接着剤層を形成する接着剤が、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、又はエポキシ系樹脂から選択された一の樹脂を主材樹脂とする接着剤であって、
前記絶縁保護膜を形成する絶縁性樹脂の主材樹脂が、前記接着剤の主材樹脂と同一の樹脂であって、
前記金属配線部が、相対的に表面粗さが大きい粗化面と相対的に表面粗さが小さい光沢面を有する銅箔であって、前記粗化面が前記接着剤層側に向けられて積層されている、
シースルー型のLED表示装置。 - 前記接着剤及び前記絶縁保護膜の主材樹脂が、いずれもウレタン系樹脂である請求項1に記載のシースルー型のLED表示装置。
- 前記接着剤及び前記絶縁保護膜の主材樹脂が、いずれもアクリル系樹脂である請求項1に記載のシースルー型のLED表示装置。
- 前記LED素子がドライバIC付LED素子である請求項1から3の何れかに記載のシースルー型のLED表示装置。
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