JP2016122820A - Ｌｅｄ素子用基板及びｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル配線基板を用いたＬＥＤ実装モジュールにおける、主として基材樹脂の可撓性やに起因する、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。
【解決手段】フレキシブル配線基板にＬＥＤ素子を実装してなるＬＥＤ実装モジュールを、「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２１ａ〜ｄに属するいずれの他のＬＥＤ素子も、その重心が中心ＬＥＤ素子２０の重心を原点とする二次元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」という条件を充足するものとする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ素子用基板、及び、それを用いたＬＥＤ表示装置に関する。より詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を実装することによりＬＥＤ表示装置のバックライト光源として用いることができて、且つ、ＬＥＤ表示装置の生産性の向上に寄与することができるＬＥＤ素子用基板と、それを用いたＬＥＤ表示装置に関する。

近年、従来のブラウン管型のモニターに代わるものとして、低消費電力化、機器の大型化と薄型化の要請に応え得るものとして、ＬＥＤ素子をバックライト光源として用いた液晶テレビや液晶ディスプレー等のＬＥＤ表示装置の普及が急速に進展している。

ＬＥＤ素子をこれらの表示装置において光源として実装するためには、通常、支持基板と配線部とからなる各種のＬＥＤ素子用基板が用いられている。そして、これらの基板上にＬＥＤ素子を実装した積層体（本明細書では、このような積層体部材を以下「ＬＥＤ実装モジュール」と言う）が、上記の液晶テレビ等の各種表示装置の光源、即ち、ＬＥＤバックライトとして広く用いられている。

これらの表示装置においては、高画質化のために、光源の輝度の向上が要求される。しかし、輝度の向上に伴うＬＥＤ素子からの発熱量の増加は、消費電力の増加やＬＥＤ素子の発光能力の低下につながる。よってＬＥＤ実装モジュールには、輝度向上と併せて、放熱性の向上が強く求められるようになる。この放熱性向上の要求は、近年大型化の進む液晶テレビ等のディスプレー等において特に喫緊の課題となっている。

放熱性を向上させるためのＬＥＤ素子の実装の形態としては、例えば、金属ベース基板の金属面にＬＥＤ素子を直接実装する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この方法は、金属ベースが板状であるために設計の自由度に乏しく、基板１枚ごとのバッチ生産となるため生産性も低い。

これに対し、可撓性を有する樹脂基板に金属回路を形成した基板（以下「フレキシブル配線基板」と言う）であって、放熱機能を発現させるためだけに導通回路とは別途に設けられる金属層（特許文献２）や、或いは、導通のための回路とは分割された部分である熱接続部を別途形成した回路基板も提案されている（特許文献３）。

しかしながら、これらのフレキシブル配線基板においては、ＬＥＤ表示装置等の最終製品に組込まれるまでのいずれかの工程において、基材樹脂の可撓性や、基材樹脂と金属配線部との曲げ弾性率の差異に起因して、復元不能な基板の折れ曲がりや、ＬＥＤ素子実装部の破損等、ＬＥＤ表示装置等にとって致命的な損傷を受けるケースが散見されている。そして、これがＬＥＤ表示装置の生産性の向上を阻害する要因の一つとなっていた。

特開２００９−８１１９４号公報 特開２０１２−５９８６７号公報 特表２０１３−５２２８９３号公報

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、フレキシブル配線基板を用いたＬＥＤ実装モジュールにおける、主に基材樹脂の可撓性に起因して起こる、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を目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、可撓性を有する樹脂フィルム上に金属配線部を形成したフレキシブル配線基板にＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ実装モジュールにおいて、ＬＥＤ素子の配置を本願独自の特定の配置とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に本発明は以下のものを提供する。

（１） 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に配置されている。

（２） 前記樹脂基板は、対角線の長さが３２インチ以上である単一の可撓性樹脂からなり、１００個以上のＬＥＤ素子が略行列状に実装されている（１）に記載のＬＥＤ実装モジュール。

（３） （１）又は（２）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。

本発明によれば、フレキシブル配線基板にＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ実装モジュールであって、主に基材樹脂の可撓性に起因するＬＥＤ素子や金属配線部の折れ曲がり損傷のリスクが低減されたＬＥＤ実装モジュールを提供することができる。

本発明のＬＥＤ素子用基板の金属配線部の全体構成を模式的に示す平面図である。 本発明の素子用基板にＬＥＤ素子を実装してなるＬＥＤ実装モジュールの部分断面図である。 本発明のＬＥＤ素子用基板にＬＥＤ素子を実装してなるＬＥＤ実装モジュールを模式的示す平面図である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールにおけるＬＥＤ素子の配置条件の説明に供するためにＬＥＤ素子の配置を模式的に示した平面図である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールにおけるＬＥＤ素子の配置条件の説明に供するためにＬＥＤ素子の配置の他の一例を模式的に示した平面図である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールにおけるＬＥＤ素子の配置条件の説明に供するためにＬＥＤ素子の好ましくない配置を模式的に示した平面図である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールに好ましく用いることができるＬＥＤ素子用基板の金属配線部の構成の一例を示す平面図である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールに好ましく用いることができるＬＥＤ素子用基板の金属配線部の構成の他の一例を示す平面図である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールを用いてなるＬＥＤ表示装置の層構成の概略を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明のＬＥＤ実装モジュールについて、当該モジュールに好ましく用いることができるフレキシブル基板であるＬＥＤ素子用基板、及びＬＥＤ表示装置の実施形態と併せて説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。例えば、下記のＬＥＤ素子用基板１は本発明のＬＥＤ実装モジュールの構成部材として好ましく用いることができるものであるが、本発明を構成するフレキシブル配線基板はこれに限られるものではない。その他の一般的ないずれのフレキシブル配線基板であっても、後述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範囲内である。

＜ＬＥＤ素子用基板＞
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。

又、ＬＥＤ素子用基板１は、図２に示す通り、樹脂基板１１及び金属配線部１３上に熱硬化型インキ等からなる絶縁性保護膜１５が形成されている。この絶縁性保護膜１５は、ＬＥＤ素子用基板１の耐マイグレーション特性向上のために、金属配線部１３の表面のうちＬＥＤ素子２を実装するための接続部分を除く全面、及び、樹脂基板１１の表面のうち金属配線部１３の非形成部分の概ね全面を覆う態様で形成される。

又、ＬＥＤ素子用基板１は、図２に示す通り、樹脂基板１１及び金属配線部１３上に、更に、白色樹脂等からなる反射層１６が、絶縁性保護膜１５の上に更に積層されているものであることが好ましい。特に、ＬＥＤ素子用基板１にＬＥＤ素子２を実装したＬＥＤ実装モジュール１０を、図９に示すようなＬＥＤ表示装置１００のバックライトとして用いる場合には、この反射層１６をＬＥＤ実装モジュールの最表面に配置することが一般的には必須である。ただし、絶縁性保護膜１５に反射機能を備えさせて、これにより、反射層を設置せずに必要な反射機能を絶縁性保護膜によって担保することもできる。

ＬＥＤ素子用基板１は、図２に示すように、ＬＥＤ素子２が、ハンダ層１４を介して、金属配線部１３の上に導電可能な態様で実装されたＬＥＤ実装モジュール１０となる。そして、このＬＥＤ実装モジュール１０は、ＬＥＤ液晶テレビ等のＬＥＤ表示装置のバックライト光源として好ましく用いることができる。

ＬＥＤ素子用基板１のサイズについては、特に限定されない。例えば、対角線ｄの長さが３２インチ以上であって、１００個以上のＬＥＤ素子２を、マトリックス状に実装する大型のＬＥＤ実装モジュールに、本発明を好ましく適用することができる。図３は、ＬＥＤ素子用基板１へのＬＥＤ素子２の実装態様の一例であるが、Ｘ方向に４０個、Ｙ方向に３０個、計１２００個のＬＥＤ素子２が実装されている例を図示している。尚、本発明のＬＥＤ素子用基板の平面形状は、必ずしも矩形状に限定されない。本明細書において、「対角線の長さが３２インチ以上である」とは、例えば、ＬＥＤ素子用基板が楕円形である場合にはその長径の長さを言うものする。

［樹脂基板］
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。

樹脂基板１１の材料として用いる熱可塑性樹脂には耐熱性及び絶縁性が高いものであることが求められる。このような樹脂として、耐熱性と加熱時の寸法安定性、機械的強度、及び耐久性に優れるポリイミド樹脂（ＰＩ）を用いることができる。又、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その他の各種の熱可塑性樹脂を用いることもできる。例えば、アニール処理によって必要十分な耐熱性と寸法安定性を付与したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等である。又、難燃性の無機フィラー等の添加によって難燃性を向上させたＰＥＴ等も基板フィルムの材料樹脂として選択することができる。

樹脂基板１１を形成する熱可塑性樹脂は上記のアニール処理によって、その熱収縮開始温度が、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以上となるように耐熱性が向上させたものを用いることが好ましい。例えば、絶縁性保護膜１５が、熱硬化温度が８０℃程度の熱硬化型インキで形成されるものである場合、通常８０℃程度であるＰＥＮの熱収縮開始温度を、アニール処理によって１００℃程度まで向上させればよい。これにより、樹脂基板１１の微細な熱損傷をも回避しながら、同時に十分な耐熱性、強度、絶縁性を有する絶縁性保護膜１５を形成することができる。

尚、本明細書における「熱収縮開始温度」とは、ＴＭＡ装置に測定対象の熱可塑性樹脂からなるサンプルシートをセットし、荷重１ｇをかけて、昇温速度２℃／分で１２０℃まで昇温し、その時の収縮量（％表示）を測定し、このデータを出力して温度と収縮量を記録したグラフから、収縮によって、０％のベースラインから離れる温度を読みとり、その温度を熱収縮開始温度としたものである。又、本明細書における「熱硬化温度」とは、測定対象の熱硬化型樹脂を加熱した際の熱硬化反応の立ち上がり位置の温度を測定算出し、その温度を熱硬化温度としたものである。

樹脂基板１１の絶縁性については、例えば、ＬＥＤ素子用基板１を、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして用いる場合において、ＬＥＤ表示装置としての一体化時に、ＬＥＤ素子用基板１に必要とされる絶縁性を付与し得る体積固有抵抗率を有する樹脂であることが求められる。一般的には、樹脂基板１１の体積固有抵抗率が１０^１４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０^１８Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。

樹脂基板１１の厚さは、特に限定されないが、耐熱性及び絶縁性と、製造コストのバランスとの観点から、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。

樹脂基板１１のサイズは特段限定されない。但し、ＬＥＤ素子用基板は、例えば、対角線の長さが３２インチ以上である単一の樹脂フィルムからなるものとすることができる。本明細書において、「単一の樹脂フィルム」とは、当該樹脂フィルムが、複数の樹脂フィルムの集合体或いはそれらが物理的に接合されてなる接合体ではなく、単体の枚様のフィルムからなる樹脂フィルムであることを意味する。このような単一の大型のフィルムは、従来の規格範囲外のフィルムを製造可能な特殊な押出し成形装置によって製造することができる。

［接着剤層］
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。

［金属配線部］
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。

金属配線部１３は、ＬＥＤ素子用基板１の表面上に、導電性基材によって形成されている多角形形状の導電プレート部１３１からなる配線パターンである。導電プレート部１３１の平面視形状は、マトリックス状に配置されるＬＥＤ素子２の間を導通することが可能な多角形形状であれば正多角形等の凸多角形であっても、或いは図７に示すような凹多角形であってもよい。

金属配線部１３は、ＬＥＤ素子２の金属配線部１３への接合部分である実装の基本単位が、図１等に示すように、ＬＥＤ素子２を導通可能な態様で、マトリックス上にＸＹ両方向に繰り返されている配置であることが好ましい。実装の基本単位とは、図２に示す通り、ＬＥＤ素子用基板１における隣接する一組の導電プレート部１３１と、その間の隙間部分である絶縁スリット部１３２とからなる部分のことを言う。絶縁スリット部１３２とは、更に詳しくは、ＬＥＤ素子用基板における金属配線部１３の非形成部分であって、上記の隣接する一組の導電プレート部１３１の間の非導通部分である。

尚、図１に示す通り、金属配線部１３は、上記の実装の基本単位となる部分の他、マトリックス状の配置において異なる行又は列に配置される導電プレート部１３１の間を接続するコネクター配線１３３や、行又は列の末端部分においてＬＥＤ実装モジュール１０と外部電源等との電気的接続を行うための端子１３４を含んで構成される。ＬＥＤ素子用基板１において、金属配線部１３を構成する導電プレート部１３１、コネクター配線１３３、端子１３４の配置とそれらの組合せについての設計の自由度は高く、多数のＬＥＤ素子２の導通の形態について直列、並列いずれの接続によることも可能であり、実装後のＬＥＤ表示装置に求められる特性に応じて両接続を最適に組み合わせた配線とすることができる。

本発明のＬＥＤ素子用基板１の金属配線部１３を、絶縁スリット部１３２の配置が、以下に詳細を説明する「特有の絶縁スリット部の配置条件」を満たすこととなるように、導電プレート部１３１の形状と配置を特定の形状と配置とすることによって、ＬＥＤ素子２のＬＥＤ素子や金属配線部の折れ曲がり損傷のリスクを更に低減することができる。

上記の「特有の絶縁スリット部の配置条件」は、「一の絶縁スリット部が、隣接する他の絶縁スリット部と、同一直線上にはない」ことである。「隣接する絶縁スリット部」とは、一の絶縁スリット部の外縁を構成している一の導電プレート部に隣接する他の導電プレート部がその外縁を構成することとなっている当該一の絶縁スリット部以外の他の絶縁スリット部のことを言う。つまり、上記の「特有の絶縁スリット部の配置条件」を満たす限り、フレキシブル配線基板タイプのＬＥＤ素子用基板において、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部が、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くなる。よって、これにより、ＬＥＤ素子用基板１をＬＥＤ素子や金属配線部の折れ曲がり損傷のリスクを低減させたものとすることができる。

上記の「特有の絶縁スリット部の配置」を実現するための金属配線部の実施形態として様々の具体例が実施可能であるが、以下、代表的な３つの実施形態における金属配線部の形状と配置の具体例について、それぞれ図７及び図８を参照しながら説明する。尚、下記のいずれの実施形態においても、絶縁スリット部１３２の幅は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。又、絶縁スリット部１３２の幅が０．５ｍｍ以下であることによって、導電プレート部１３１間における好ましい熱の伝達が可能となる。好ましい熱の伝達は、例えば、ローカルディミング方式の大型のＬＥＤバックライトにおいて局所的な発熱が発生した場合、相対的に高温度となった部分の導電プレート部１３１から相対的に低い温度のままである導電プレート部１３１への熱の移動させる作用が挙げられる。これにより、大型のＬＥＤバックライトにおける局所的な高温度をＬＥＤ素子用基板全体に放散して局所的な温度上昇による各ＬＥＤ素子の機能低下や故障を防止することができる。

（第１の実施形態）
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。

（第２の実施形態）
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。

金属配線部１３は、上記の各実施形態を好ましい具体例とし、又、ＬＥＤ素子用基板１においては、樹脂基板１１の一方の表面の少なくとも９５％以上、好ましくは９８％以上の範囲が、この金属配線部１３によって被覆されていることが好ましい。これにより、ＬＥＤ素子用基板１を用いてなるＬＥＤ表示装置に好ましい放熱性を付与することができる。

金属配線部１３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１３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、放熱性と電気伝導性の両立を図ることができる。より具体的には、ＬＥＤ素子からの放熱性が安定し、電気抵抗の増加を防げるので、ＬＥＤ間の発光バラツキが小さくなってＬＥＤの安定した発光が可能となり、また、ＬＥＤ寿命も延長される。更に、熱による基板等の周辺部材の劣化も防止できるので、ＬＥＤ素子用基板をバックライトとして組み込んだ画像表示装置自体の製品寿命も延長できる。

尚、金属配線部１３の表面抵抗値は、５００Ω／□以下が好ましく、３００Ω／□以下がより好ましく、更に１００Ω／□以下が好ましく、特に５０Ω／□以下が好ましい。下限は０．００５Ω／□程度である。

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１３の厚さは、ＬＥＤ素子用基板１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１３の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましい。また、金属層厚みが上記下限値に満たないと、樹脂基板１１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１３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、ＬＥＤ素子用基板の十分なフレキシブル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等も防止できる。

［ハンダ層］
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。

［絶縁保護膜］
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。

熱硬化型インキとしては、熱硬化温度が１００℃以下程度のものであれば、公知のインキを適宜好ましく用いることができる。具体的には、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ系及びフェノール系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコーン系樹脂等、を其々ベース樹脂とする絶縁性インキを好ましく用いることができるインキの代表例として挙げることができる。又、これらのうちでも、ポリエステル系の熱硬化型の絶縁インキは、可撓性に優れる点から、ＬＥＤ素子用基板１の絶縁性保護膜１５を形成するための材料として特に好ましい。

又、絶縁性保護膜１５を形成する熱硬化型インキは、例えば、二酸化チタン等の無機白色顔料を更に含有する白色のインキであってもよい。絶縁性保護膜１５を白色化することで、意匠性の向上を図ることができる。

尚、以上の絶縁性の熱硬化型インキによる絶縁性保護膜１５の形成は、スクリーン印刷等公知の方法によって行うことができる。

［反射層］
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素子用基板の製造方法＞
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。

［アニール処理］
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。

［エッチング工程］
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。

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。

［絶縁性保護膜及び反射層形成工程］
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＞
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素子の配置条件）
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。

ＬＥＤ実装モジュール１０におけるＬＥＤ素子の配置条件は以下の（ａ）及び（ｂ）に示す条件を充足することである。ここで
（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。

図４が上記の（ａ）及び（ｂ）の配置条件を充足する配置の一例である。図５においては中心ＬＥＤ素子２０の隣接ＬＥＤ素子群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、その重心（図中黒点で表した位置）が、中心ＬＥＤ素子の重心を原点とする上記のＸＹ座標におけるＸ軸及びＹ軸上から大きくずれた位置となるように配置されている。このような配置とすることにより、フレキシブル基板の可撓性に起因して基板が不要に折れ曲がることを抑制することができる。これにより、ＬＥＤ素子の連鎖的な損傷が発生するリスクを低減することができる。尚、樹脂基板が一般的な矩形上である場合にはその長手方向がＸ軸方向となり、例えば楕円形状等の場合は長軸方向がＸ軸となる。

図５も上記の（ａ）及び（ｂ）の配置条件を充足する配置の一例である。図６は、任意の中心ＬＥＤ素子の周辺の一部のＬＥＤ素子のみを示し、その他のＬＥＤ素子の表示を省略した模式図により、任意の中心ＬＥＤ素子とその隣接ＬＥＤ素子との配置態様を示すものである。この配置においては中心ＬＥＤ素子２０の隣接ＬＥＤ素子群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの重心（図中黒点で表した位置）は、中心ＬＥＤ素子の重心を原点とする上記のＸＹ座標におけるＸ軸及びＹ軸上から僅かではあるが、ずれた位置に配置されている。このような配置とすることによっても、やはり、フレキシブル基板の可撓性に起因したＬＥＤ素子の連鎖的な損傷が発生するリスクを低減することができる。

一方、図６は、（ａ）及び（ｂ）の配置条件を充足しない配置の一例である。図７においては中心ＬＥＤ素子２０の隣接ＬＥＤ素子群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、その重心（図中黒点で表した位置）が、中心ＬＥＤ素子の重心を原点とする上記のＸＹ座標におけるＸ軸及びＹ軸上に位置する態様で配置されている。このような配置により、フレキシブル基板の可撓性に起因して基板が不要に折れ曲がることを抑制することができず、ＬＥＤ素子の連鎖的な損傷が発生するリスクが、本発明特有の配置による場合よりも明らかに大きくなる。

ＬＥＤ実装モジュール１０に実装する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ればよい。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実装モジュール１０に用いることができるが、上記のうち素子片面にＰ型、Ｎ型電極の双方が設けられた構造のＬＥＤ素子を特に好ましく用いることができる。

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実装モジュール１０に用いることができるが、上記のうち素子片面にＰ型、Ｎ型電極の双方が設けられた構造のＬＥＤ素子を特に好ましく用いることができる。

本発明のＬＥＤ実装モジュール１０は、図１に示す通り、１００個以上のＬＥＤ素子２を実装することができる。ＬＥＤ表示装置の画面サイズ換算で概ね３２インチ以上の大型のＬＥＤ表示装置にも好ましく用いることができる。又、概ね３２インチ以上の大型の表示装置の製造においては、従来、定形サイズの小型の基板を複数組合せて使用していたのに対して、単一の樹脂からなる大型のフレキシブル配線基板タイプのＬＥＤ素子用基板１は、回路設計の自由度が高いため、実装されるＬＥＤ素子２の配置間隔等は自在に調整することが可能であり、大型のＬＥＤ表示装置における様々な要求物性に従来よりも低コストで対応することができる。

＜ＬＥＤ実装モジュールの製造方法＞
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。

金属配線部１３へのＬＥＤ素子２のハンダ接合を行う際は、樹脂基板１１における裏面側からのレーザー照射によって、ハンダのリフローを行う方法とすることが好ましい。これにより、加熱によるハンダの有機成分の発火とそれに伴う基材の損傷をより確実に抑制することができる。

＜ＬＥＤ表示装置＞
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。

以上説明した本発明のＬＥＤ実装モジュール及びそれを用いたＬＥＤ表示装置によれば、以下のような効果を奏する。

（１） ＬＥＤ素子や金属配線部の折れ曲がり損傷の低減を課題としていたフレキシブル配線基板を用いたＬＥＤ実装モジュール１０において、ＬＥＤ素子２の配置を本発明独自の配置条件を充足するものとした。これにより、フレキシブル配線基板を用いたＬＥＤ実装モジュールにおける、主として基材樹脂の可撓性に起因する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。

（２） ＬＥＤ実装モジュール１０を、対角線の長さが３２インチ以上である単一の可撓性樹脂からなるものとした。これにより、従来複数のＬＥＤ実装モジュールの接合によってのみ形成していた大型のＬＥＤ表示装置を単一のＬＥＤ素子用基板１により構成することができるため、ＬＥＤ表示装置の生産性と品質安定性を顕著に向上させることができる。又、このような大型の基板でこそ上記の折れ曲がり損傷のリスクは高いことが一般的であるため本発明の効果による生産性の向上の恩恵をより多く享受することができる。

（３） （１）又は（２）に記載のＬＥＤ実装モジュールと、表示用画面と、を積層してなるＬＥＤ表示装置とした。これにより、例えば、画面サイズが３２インチ以上である大型のＬＥＤ表示装置であっても、優れた品質安定性を有するものを高い生産性で提供することができる。

以上、本発明によれば、フレキシブル配線基板を用いたＬＥＤ実装モジュールであって、主として基材樹脂の可撓性に起因するＬＥＤ素子や金属配線部の折れ曲がり損傷のリスクが低減されたＬＥＤ実装モジュールを提供することができる。

１ ＬＥＤ素子用基板
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 (3)

1. 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。
2. 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可撓性樹脂からなり、
   １００個以上のＬＥＤ素子が略行列状に実装されている請求項１に記載のＬＥＤ実装モジュール。
3. 請求項１又は２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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