JP2016197675A - Ｌｅｄ素子用のフレキシブル多層回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル多層回路基板における、支持基板の可撓性や、支持基板と金属配線部との曲げ弾性率の差異に起因して起こる、折れ曲がり損傷のリスクを低減すること。【解決手段】前記支持基板１１１の一方の最表面及び他方の最表面に少なくとも備えられる金属配線部１２を、複数の導電プレート部によって形成し、一の金属配線部１２を構成する導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部と、他の金属配線部１２を構成する導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部との、多層回路基板の平面視上における重なり部分を最小化する所定の条件を満たす位置関係となるように配置されているフレキシブル多層回路基板とする。【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ素子用のフレキシブル多層回路基板及びそれを用いたＬＥＤドットマトリックス表示装置に関する。尚、「ＬＥＤドットマトリックス表示装置」とは、ＬＥＤを実装してなるドット状に形成された発光単位が二次元配列され、それらの発光単位を任意の組合せで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発光表示装置のことを言う。

このＬＥＤドットマトリックス表示装置を用いれば、選択されて発光する各発光ドットの組合せによって、それらの配置関係に文字や記号等、意味のある二次元配列を構成しつつ表示することができる。しかも、このＬＥＤドットマトリックス表示装置においては、ＬＥＤ素子から発光される光が直接的に上記の二次元配列として認識されることとなるので、液晶等を用いた表示に比べて、高輝度、高コントラストが実現しやすい。又、表示装置の表示面に外乱光が照射されても、高い視認性が得られやすい点でも有利である。このようなＬＥＤドットマトリックス表示装置として、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表示装置等が知られている（特許文献１参照）。

又、ＬＥＤドットマトリックス表示装置において、多数のＬＥＤ素子の発光制御を可能とする各素子への導通については、多くの場合において、支持基板の両面に金属配線部が配置されている多層回路基板（特許文献２参照）が用いられている。この配線部の多層化により、例えば、３色のＬＥＤを内蔵したＬＥＤ素子における各ＬＥＤを任意に選択して発光させるマルチカラーの表示装置等、複雑な回路構成が要求される場合であっても、各発光単位が占めるＬＥＤ実装用領域の面積を最小限に抑えて装置全体の小型化を可能とし、尚且つ、回路構成の一層の緻密化、精密化の要請にも対応して、ＬＥＤドットマトリックス表示装置の生産性や品質安定性の向上が実現されている。

又、このような多層回路基板の更なる改良型として、樹脂フィルム等可撓性を有する支持基板の両面に金属配線部を配置してなるフレキシブル多層回路基板も提案されている（特許文献３参照）。このようなフレキシブル多層回路基板によれば、薄型化やＬＥＤ素子２の配置密度の高密度化、或いは、支持基板の形状やサイズを変更するための様々な加工が容易に行えるため、ＬＥＤドットマトリックス表示装置の設計の自由度が飛躍的に拡大する。

しかし、これらのフレキシブル多層回路基板においては、ＬＥＤドットマトリックス表示装置等に組込まれるまでのいずれかの工程において、支持基板の可撓性や、支持基板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素子の実装部の破損等、ＬＥＤドットマトリックス表示装置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ドットマトリックス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２００６−１４５６８２号公報 特開２００１−３４５４８５号公報 特開２０１０−１４０９８９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、フレキシブル多層回路基板における、支持基板の可撓性や、支持基板と金属配線部との曲げ弾性率の差異に起因して起こる、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、ＬＥＤ素子用のフレキシブル多層回路基板において垂直方向の異なる位置に配置される各金属配線部を、垂直方向において、絶縁スリット部が重なることがないように配置することにより、上記の折れ曲がり損傷のリスクを低減することが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） ＬＥＤ素子用のフレキシブル多層回路基板であって、可撓性を有する支持基板と、前記支持基板の一方の最表面及び他方の最表面を少なくとも含む複数の垂直位置に水平配置されている金属配線部と、を備え、前記金属配線部は、いずれも複数の導電プレート部によって形成されており、一の金属配線部を構成する前記導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部と、他の金属配線部を構成する前記導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部とが、以下の（Ａ）又は（Ｂ）の条件を満たす位置関係となるように配置されているフレキシブル多層回路基板。
（Ａ） 互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリット部のうちから選択した任意の一群において、少なくとも一の絶縁スリット部は、他の絶縁スリット部とは、多層回路基板の平面視上において重ならない水平位置に配置されている。
（Ｂ） 前記任意の一群において、一の絶縁スリット部が、他の絶縁スリット部と、多層回路基板の平面視上においてその一部が重なる水平位置に配置されていることにより重なり部分を形成していて、
且つ、前記重なり部分は、多層回路基板の平面視上において、隣接する他の絶縁スリット部における前記重なり部分と連通していない。

（２） 前記金属配線部が、全て同一形状のパターニングによって形成されている（１）に記載のフレキシブル多層回路基板。

（３） 前記金属配線部の表面積が、前記支持基板の表面積に対する面積比において８０％以上の面積である（１）又は（２）に記載のフレキシブル多層回路基板。

（４） 前記支持基板が対角線の長さが６５インチ以上である単一の樹脂フィルムからなる（１）から（３）のいずれかに記載のフレキシブル多層回路基板。

（５） （１）から（４）のいずれかに記載のフレキシブル多層回路基板にＬＥＤ素子を実装してなる、ＬＥＤドットマトリックス表示装置。

本発明によれば、フレキシブル多層回路基板における、支持基板の可撓性や、支持基板と金属配線部との曲げ弾性率の差異に起因して起こる、当該基板の折れ曲がり損傷のリスクを低減することができる。

本発明のフレキシブル多層回路基板にＬＥＤ素子を実装してなる、ＬＥＤドットマトリックス表示装置の構成概略を模式的に示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面におけるＬＥＤドットマトリックス表示装置の層構成を模式的に示す部分断面図である。 本発明のＬＥＤドットマトリックス表示装置のＬＥＤ素子の実装面の表面の部分拡大図であり、本発明のフレキシブル多層回路基板の金属配線部の配置態様の説明に供する図面である。 本発明のフレキシブル多層回路基板であって、条件（Ａ）を満たす金属配線部を備えるフレキシブル多層回路基板の一例についての模式的な部分透視平面図である。 本発明のフレキシブル多層回路基板であって、条件（Ｂ）を満たす金属配線部を備えるフレキシブル多層回路基板の一例についての模式的な部分透視平面図である。 本発明のフレキシブル多層回路基板の金属配線部の形状についての他の一実施形態についての説明に供する平面図である。

以下、本発明のＬＥＤ素子用のフレキシブル多層回路基板（以下、単に「フレキシブル多層回路基板」とも言う）と、当該フレキシブル多層回路基板にＬＥＤ素子を実装してなるＬＥＤドットマトリックス表示装置の各実施形態について順次説明する。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。

＜フレキシブル多層回路基板＞
［全体構成］
本発明のフレキシブル多層回路基板１は、図１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ドットマトリックス表示装置１０を構成することができるフレキシブル配線基板である。

フレキシブル多層回路基板１は、図２に示す通り、一方の最表面に発光面側の金属配線部１２１が配置されている。そして、発光面側の金属配線部１２１が配置されている面とは反対側の他方の最表面に、背面側の金属配線部１２２が積層されている。又、背面側の金属配線部１２２の表面には、通常、ソルダーレジスト等の絶縁層（図示せず）が形成されており、更に、必要に応じて、樹脂基材等からなり、裏面保護層としての機能も有する絶縁保護膜１１２が接着剤層１３３を介して更に積層されている。又、フレキシブル多層回路基板１には、発光面側の金属配線部１２１と背面側の金属配線部１２２とを導通するスルーホール１５が形成されている。

フレキシブル多層回路基板１が、２層の金属配線基板を有するものである場合には、図２に示すように、支持基板１１１の表面上及び発光面側の金属配線部１２１の表面上であって、ＬＥＤ実装用領域を除く部分を覆って、直接、或いは、他の機能層を介して、コントラスト向上用黒色層１４が配置されている。このコントラスト向上用黒色層１４は、黒色顔料を含有させた樹脂基材等によって形成することができる。尚、本明細書における「ＬＥＤ素子実装用領域」とは、フレキシブル多層回路基板１におけるＬＥＤ素子２の発光面側の金属配線部１２１への接合箇所となる部分及びその周辺部分からなる領域であり、ＬＥＤ素子２の設置と同ＬＥＤ素子から発光する光の外部への光路として必要となる空間の直下の領域のことを言う。図２においては、発光面側の金属配線部１２１の表面上のうち、コントラスト向上用黒色層１４が配置されていない部分がＬＥＤ素子実装用領域である。

又、フレキシブル多層回路基板１は、３層以上の金属配線部を有するものであってもよい。この場合、当該フレキシブル多層回路基板１の発光面側の金属配線部１２１より当該フレキシブル多層回路基板１の背面側寄りであって背面側の金属配線部１２２よりも当該フレキシブル多層回路基板１の発光面側寄りの垂直位置に、中間金属配線部（図視せず）が形成される。そして、この中間金属配線部とその他の各金属配線部とを導通可能なスルーホールが形成されることにより、３層の多層の回路構成を有するフレキシブル多層回路基板とすることもできる。更には、同様にして４層以上の多層の回路構成を有するフレキシブル多層回路基板とすることもできる。本明細書においては、３層以上の多層の回路構成を有するフレキシブル多層回路基板１において、発光面側の表面に配置される発光面側の金属配線部１２１と、背面側の最外層寄りに配置される背面側の金属配線部１２２との間の位置にあるいずれかの層間に積層されている金属配線部のことを、いずれも中間金属配線部と言うものとする。

フレキシブル多層回路基板１のサイズについては、特に限定されないが、本発明は、従来のリジットタイプの配線基板では製造効率が低いものであった大型のＬＥＤ表示装置や、表示面が曲面からなる表示装置等に広く適用可能である。例えば、対角線の長さが、６５インチ以上であって、Ｘ方向に４０個程度、Ｙ方向に３０個程度、計１２００個程度のＬＥＤ素子２が実装されている大型のＬＥＤドットマトリックス表示装置１０にも、本発明のフレキシブル多層回路基板１を好ましく用いることができる。尚、本発明のフレキシブル多層回路基板の平面形状は、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６５ンチ以上である」とは、例えば、フレキシブル多層回路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。

［支持基板］
支持基板１１１としては、フレキシブル多層回路基板１の可撓性を保持しうるフィルム又はシートであれば特に限定されず、例えば熱可塑性樹脂から樹脂フィルムを好ましく用いることができる。但し、支持基板１１１の材料には一定の耐熱性や絶縁性が求められる。このような材料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）、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、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、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。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ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）も樹脂基材の材料樹脂として用いることができる。

支持基板１１１を形成する材料樹脂は、熱収縮開始温度が１００℃以上のもの、又は、上記のアニール処理等によって、同温度が１００℃以上となるように耐熱性を向上させた樹脂であることが好ましい。通常、ＬＥＤ素子２から発せられる熱により、その周辺部は９０℃程度の温度に達する。この観点から、支持基板１１１を形成する熱可塑性樹脂は、上記温度以上の耐熱性を有するものであることが好ましい。

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フィルムをセットし、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。

又、支持基板１１１には、ＬＥＤドットマトリックス表示装置１０としての一体化時に、フレキシブル多層回路基板１に必要とされる絶縁性を付与しうる樹脂であることが求められる。一般的には、支持基板１１１は、ＪＩＳ Ｃ６４８１に準拠して測定した体積固有抵抗率（本明細書において「体積固有抵抗率」とはこの値のことを言うものとする）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。尚、体積固有抵抗率の測定は、例えばエーディーシー製デジタル超高抵抗／微少電流計５４５０／５４５１等を用いることによって測定することができる。

支持基板１１１の厚さは、特に限定されないが、可撓性を有する樹脂基板とする場合には、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。

尚、絶縁保護膜１１２の材料、厚さ等も上記の支持基板１１１と同様のものを用いることができる。但し、絶縁保護膜１１２がフレキシブル多層回路基板１の最外層に配置される場合は保護層としての耐候性や水蒸気バリア性をも有するものとすることが好ましい。この場合に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等からなる樹脂フィルムを裏面保護層としての機能も果たす絶縁保護膜１１２として好ましく用いることができる。

［金属配線部］
発光面側の金属配線部１２１及び背面側の金属配線部１２２（以下、これらの両配線部と中間金属配線部とを、まとめて「金属配線部１２」とも言う）は、銅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り、フレキシブル多層回路基板１において、支持基板１１１の両面にそれぞれ配置される。金属配線部１２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、フレキシブル多層回路基板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。そして、本発明のフレキシブル多層回路基板１は、その金属配線部の配置を独自の態様に限定することによって、折れ曲がりリスクを低減させたものである点に主たる特徴がある。以下、この金属配線部の配置の詳細について説明する。

図３に示す通り金属配線部１２は、フレキシブル多層回路基板１の支持基板１１１の表面上に、導電性基材によって発光面側に形成されている多角形形状の導電プレート部１２３（背面側においては図４に示す導電プレート部１２４）からなる配線パターンである。金属配線部１２を構成する導電プレート部の平面視形状は、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６に示すような凹多角形であってもよい。

金属配線部１２は、ＬＥＤ素子２の金属配線部１２への接合部分である実装の基本単位が、図３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３等に示す通り、発光面側においては、フレキシブル多層回路基板１における隣接する一組の導電プレート部１２３と、その間の隙間部分である発光面側の絶縁スリット部１２３Ｘ、１２３Ｙとからなる部分のことを言う。背面側についても同様である。

絶縁スリット部とは、詳しくは、図４及び図５に示す通り、フレキシブル多層回路基板１において金属配線部１２が配置されている支持基板１１１の表面上における金属配線部１２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１２３、１２４の間の非導通部分であり、発光面側の絶縁スリット部１２３Ｘ、１２３Ｙ及び背面側の絶縁スリット部１２４Ｘ、１２４Ｙのことを言う。

尚、図３に示す通り、金属配線部１２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の間を接続するコネクター配線や、行又は列の末端部分においてＬＥＤドットマトリックス表示装置１０と外部電源等との電気的接続を行うための端子を含んで構成される。フレキシブル多層回路基板１において、金属配線部１２を構成する導電プレート部１２３、１２４、コネクター配線、端子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ドットマトリックス表示装置１０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。

本発明のフレキシブル多層回路基板１の金属配線部１２は、上述した折れ曲がり損傷のリスクを低減するために、絶縁スリット部の配置が、以下に詳細を説明する本発明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、金属配線部の配置を特定の配置に最適化したものである。本発明特有の絶縁スリット部の配置条件とは、一の金属配線部（例えば表面側の金属配線部１２１）を構成する導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部（例えば表面側の絶縁スリット部１２３Ｙ）と、他の金属配線部（例えば背面側の金属配線部１２２）を構成する導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部（例えば背面側の絶縁スリット部１２４Ｙ）とが、以下の（Ａ）又は（Ｂ）の条件を満たす位置関係となるように配置されていることである。

（条件（Ａ））
条件（Ａ）は、以下の通りである。
「互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリット部のうちから選択した任意の一群において、少なくとも一の絶縁スリット部は、他の絶縁スリット部とは、多層回路基板の平面視上において重ならない水平位置に配置されている。」

図４は、条件（Ａ）を満たす金属配線部１２の配置の一例である。図４において、互いに平行な表面側の絶縁スリット部１２３Ｘと背面側の絶縁スリット部１２４Ｘは、フレキシブル多層回路基板１の平面視上において重ならない水平位置に配置されている。又、絶縁スリット部１２３Ｙと絶縁スリット部１２４Ｙにおいても、更に、その他の互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリットの間においても同様である。図４において金属配線部は２層構成であるが、これに一又は複数の中間金属層が配置された場合であっても、条件（Ａ）は同様に適用される。つまり、垂直方向において全層に亘って同方向に形成されている絶縁スリット部が全て重なる位置にあると、折れ曲りリスクが高まるため、これを回避する配置とするのが条件（Ａ）の目的である。

尚、上述の折れ曲りリスクを更に小さくするためには、上記の条件（Ａ）を充足し、更に、互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある、全ての絶縁スリット部が、多層回路基板の平面視上において互いに重ならない水平位置に配置されていることがより好ましい。

（条件（Ｂ））
条件（Ｂ）は、以下の通りである。
「互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリット部のうちから選択した任意の一群において、一の絶縁スリット部が、他の絶縁スリット部と、多層回路基板の平面視上においてその一部が重なる水平位置に配置されていることにより重なり部分を形成していて、
且つ、前記重なり部分は、多層回路基板の平面視上において、隣接する他の絶縁スリット部における前記重なり部分と連通していない。」
ここで、「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。

図５は、条件（Ｂ）を満たす金属配線部１２の配置の一例である。図５の金属配線部の配置は、図４に示す配置から発光面側の金属配線部１２１を、その形状を維持したまま、Ｘ方向にのみ発光面側の絶縁スリット部の幅の１／２の距離だけ配置位置が重なる方向に位置を平行に移動させた配置である。図５において、互いに平行な表面側の絶縁スリット部１２３Ｙと背面側の絶縁スリット部１２４Ｙの一部がフレキシブル多層回路基板１の平面視上において一部重なっている。但し、当該重なり部分Ｓ_０は、隣接する他の絶縁スリット部における重なり部分Ｓ_１、Ｓ_２とは連通していない。又、絶縁スリット部１２３Ｘと絶縁スリット部１２４Ｘにおいても、更に、その他の互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリットの間においても同様である。図５において金属配線部は２層構成であるが、これに一又は複数の中間金属層が配置された場合であっても、条件（Ｂ）は同様に適用される。つまり、垂直方向において全層に亘って同方向に形成されている絶縁スリット部の一部が重なっていて、且つ、当該重なり部が複数の隣接する絶縁スリット部の重なり部分と連通されていると、折れ曲りリスクが高まるため、これを回避する配置とするのが条件（Ｂ）の目的である。

尚、上述の折れ曲りリスクを更に小さくするためには、上記の条件（Ｂ）を充足し、更に、全ての上述の重なり部分が、多層回路基板の平面視上において互いに隣接する他の絶縁スリット部における同重なり部分と連通していないことがより好ましい。

又、絶縁スリット部として支持基板１１１が矩形状である場合におけるＸ方向Ｙ方向に沿ったスリット部を上記では例示したが、絶縁スリット部はこれに限られない。例えば、支持基板に対して斜め方向に形成されているスリット部や曲線を含んでなるスリット部も本発明で言う絶縁スリット部に含まれる。

フレキシブル多層回路基板１は、金属配線部の形状については、一般的な形状と異なる特段の追加的な形状加工を必要とはせずに、その配置位置の最適化のみによって、フレキシブル多層回路基板１の折れ曲り損傷リスクを著しく低減させることができる。例えば、図４に示す通り、発光面側の金属配線部１２１と背面側の金属配線部１２２とが、同一形状の導電プレート部１２３、１２４の繰り返しからなる同一のパターニングによって形成されているものであっても、その配置を最適化することで、上記の配置条件を満たして、上記リスクを生産性の低下や加工費用の追加を伴わずに実現することができる。詳しくは、上記の「本発明特有の絶縁スリット部の配置条件」を満たす限り、フレキシブル多層回路基板１において、折れ曲がり損傷の起点となりやすい部分、即ち、絶縁スリット部が、垂直方向において重なって配置されている部分をなくすことができる。よって、これにより、フレキシブル多層回路基板１を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。

尚、絶縁スリット部１２３Ｘ、１２３Ｙ、１２４Ｘ、１２４Ｙ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１２３Ｘ、１２３Ｙ、１２４Ｘ、１２４Ｙの幅が０．５ｍｍ以下であることによって、各導電プレート部の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、大型のＬＥＤドットマトリックス表示装置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から相対的に低い温度のままである導電プレート部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ドットマトリックス表示装置１０における局所的な高温度をフレキシブル多層回路基板１全体に放散して局所的な温度上昇による各ＬＥＤ素子２の機能低下や故障を防止することができる。

フレキシブル多層回路基板１は、支持基板１１１の発光面側の表面の８０％以上、好ましくは９０％、より好ましくは９５％以上の範囲が、発光面側の金属配線部１２１によって被覆されているものとなるように発光面側の金属配線部が配置されていることが好ましい。又、支持基板１１１の背面側については、一般に発光面側の金属配線部よりも、例えばＬＥＤ素子の実装にかかる制約が少なく配置範囲の自由度が高いため、９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上の範囲が背面側の金属配線部１２２によって被覆されているものとなるように背面側の金属配線部１２２が配置されている。更に、中間金属配線部が配置されている場合は、全ての中間金属配線部が、支持基板１１１の表面積に対する面積比において８５％以上の面積を有するように配置されていることが好ましい。このように金属配線部が配置されていることにより、発光面側で発生した熱を、極めて高効率で背面側に移動させて放出することができる。

金属配線部１２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１２を構成する金属の電気抵抗率Ｒは３．００×１０−８Ω・ｍ以下が好ましく、２．５０×１０−８Ω・ｍ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１．５５×１０−８Ω・ｍ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２からの放熱性が安定し、電気抵抗の増加を防げるので、ＬＥＤ素子２の間での発光のバラツキが小さくなる。又、ＬＥＤ素子の寿命も延長される。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、フレキシブル多層回路基板１を用いたＬＥＤドットマトリックス表示装置１０の製品寿命も延長することができる。

金属配線部１２の材料として用いられる金属としては、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１２の厚さは、フレキシブル多層回路基板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以上５０μｍ以下が挙げられる。放熱性向上の観点から、金属配線部１２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、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１２の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。同厚さが、５０μｍ以下であることによって、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等も防止できる。

［接着剤層］
フレキシブル多層回路基板１において、支持基板１１１の両面における発光面側の金属配線部１２１及び背面側の金属配線部１２２の形成は、いずれも接着剤層１３１、１３２（以下これらを含む全ての接着剤層をまとめて「接着剤層１３」とも言う）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。これらの接着剤層１３を形成する接着剤は、いずれも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。又、必要に応じて、更に有色の顔料を添加することも出来る。例えば、発光面側の金属配線部１２１の直下の接着剤層１３１に黒色の顔料を添加することによって、ＬＥＤドットマトリックス表示装置１０の表面の意匠性を向上させることができる。尚、中間金属配線部を配置する場合に用いる接着剤についても同様である。

フレキシブル多層回路基板１において、接着剤層１３には、いずれも所定の絶縁性が求められる。具体的には、接着剤層１３は、ＪＩＳ Ｃ６４８１に準拠して測定した体積抵抗値が１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは、１０^１６Ω・ｃｍであればよい。これにより、金属配線部１２の短絡を防ぎ、十分な安全性を確保することができる。

接着剤層１３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、有色顔料、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、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の公知の樹脂を適宜選択することができる。

［コントラスト向上用黒色層］
コントラスト向上用黒色層１４は、ＬＥＤドットマトリックス表示装置１０の表示する情報の視認性を向上させることを目的として、支持基板１１１の表面上及び金属配線部１２１の表面上であって、ＬＥＤ実装用領域を除く部分を覆って、それらの各表面に直接、或いは、他の機能層を介して配置される。

コントラスト向上用黒色層１４は、フレキシブル多層回路基板１の耐マイグレーション特性を向上させるために配置される絶縁保護層（図示せず）を、黒色化或いは暗色化したものであってもよい。

或いは、コントラスト向上用黒色層１４は、発光面側の金属配線部１２１を覆って配置されている絶縁保護層（レジスト層）上の最表面に別途黒色又は暗色の樹脂層等を積層したものであってもよい。例えば、屋外使用を前提とするＬＥＤドットマトリックス表示装置において個々のＬＥＤ素子の実装領域を取り囲んでＬＥＤ素子の防水目的も兼ねて立設される壁状の部材等も、黒色又は暗色の外観を有することにより、コントラストの向上に寄与しうる部材であれば、このコントラスト向上用黒色層１４に含まれる。

以下、本発明のフレキシブル多層回路基板１実施形態の一例として、コントラスト向上用黒色層１４が、上記の絶縁保護層に黒色又は暗色の色味を付与した黒色の絶縁保護層である場合について説明する。このような、絶縁機能をも併せ持つコントラスト向上用黒色層１４は、金属配線部１２１及び支持基板１１１上におけるＬＥＤ素子２の実装領域を除いた部分に形成される。このコントラスト向上用黒色層１４は、例えば、上記において説明した第１接着剤に用いるものと同様の黒色又は暗色の顔料を適量添加した絶縁性の熱硬化型インキによって形成することができる。

コントラスト向上用黒色層１４を形成す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、フレキシブル多層回路基板１のコントラスト向上用黒色層１４を形成するための材料として特に好ましい。

コントラスト向上用黒色層１４の色味については、ＪＩＳ−Ｚ８７２２に準拠して、Ｄ６５光源、１０°視野角の条件によって測定したΔＬ＊値が、６０以下、好ましくは１０以下であることが好ましい。コントラスト向上用黒色層１４のΔＬ＊の値を上記範囲とすることにより、コントラスト向上用黒色層１４の色味を十分に黒色又は暗色とし、コントラストの向上による表示情報の視認性を十分に向上させることができる。又、コントラスト向上用黒色層１４のΔＬ＊が６０以下であることにより、同層で可視光が拡散反射することによってＬＥＤドットマトリックス表示装置１０の表示にかかる輝度調整が困難になることも防ぐことができる。

［スルーホール］
上述の通り、フレキシブル多層回路基板１には、発光面側の金属配線部１２１と背面側の金属配線部１２２とを導通するスルーホール１５が形成されている。スルーホール１５は、フレキシブル多層回路基板１内に形成されている直径０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度の円筒形状の貫通孔であり、その内部には、導電性材料１５１が充填されているか、又はスルーホール１５の内壁にめっき加工等により塗布されている。この導電性材料１５１により、発光面側の金属配線部１２１と背面側の金属配線部１２２の間等、各金属配線部間の導通が確保されている。又、スルーホール１５は、高い熱伝導性を有するため金属配線部間の熱伝導経路として放熱を促進する機能も有する。

［ハンダ層］
フレキシブル多層回路基板１においては、金属配線部１２とＬＥＤ素子２との接合については、ハンダ層１６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。

＜ＬＥＤドットマトリックス表示装置＞
図１に示すＬＥＤドットマトリックス表示装置１０は、フレキシブル多層回路基板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素子］
フレキシブル多層回路基板１に実装されることによりＬＥＤドットマトリックス表示装置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。

フレキシブル多層回路基板１における発光面側の金属配線部１２１へのＬＥＤ素子２の接合は、ハンダ層１６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、発光面側の金属配線部１２１にハンダを介してＬＥＤ素子２を搭載し、その後、フレキシブル多層回路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１２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１２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１２にハンダ付けする手法である。

＜フレキシブル多層回路基板の製造＞
フレキシブル多層回路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。例えば、特許文献３に記載の通り、エッチング工程によって基板フィルムの各表面に各金属配線部をそれぞれ形成する工程を経る従来方法によって製造することができる。尚、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、当該部分の直下の接着剤層は支持基板上に残存し、完成したフレキシブル多層回路基板１の支持基板１１１の略全面において接着剤層として存在することとなる。

以上説明した本発明のフレキシブル多層回路基板及びそれを用いたＬＥＤドットマトリックス表示装置によれば、以下のような効果を奏する。

（１） ＬＥＤ素子用のフレキシブル多層回路基板１において、一の金属配線部を構成する前記導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部と、他の金属配線部を構成する前記導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部とが、以下の（Ａ）又は（Ｂ）の条件を満たす位置関係となるように配置されているフレキシブル多層回路基板。
（Ａ） 互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリット部のうちから選択したいかなる任意の一群においても、少なくとも一の絶縁スリット部は、他の絶縁スリット部とは、多層回路基板の平面視上において重ならない水平位置に配置されている。
（Ｂ） 前記任意の一群において、一の絶縁スリット部が、他の絶縁スリット部と、多層回路基板の平面視上においてその一部が重なる水平位置に配置されていることにより重なり部分を形成していて、且つ、前記重なり部分は、多層回路基板の平面視上において、隣接する他の絶縁スリット部における前記重なり部分と連通していない。
これにより、フレキシブル多層回路基板１は、金属配線部１２の形状については、一般的な形状と異なる特段の追加的な形状加工を行うことを必須とせずに、その配置の最適化により、フレキシブル多層回路基板１の折れ曲り損傷リスクを著しく低減させることができる。

（２）多層配置される各金属配線部が、同一形状のパターニングによって形成されているものとした。
これにより、（１）の発明の実施にかかる材料や工程の追加負担を極めて小さくすることができる。よって、（１）の発明を、経済性の面において、好ましい態様で実施することができる。

（３） 各金属配線部の支持基板の面積に対する相対的面積を一定以上の面積とした。
これにより、ＬＥＤ表示装置の大型化やＬＥＤ素子配置の高密度化等に伴うＬＥＤドットマトリックス表示装置１０の放熱性向上の要求に十分に対応することができる。

（４） 支持基板１１１が対角線の長さが６５インチ以上である単一の樹脂フィルムからなるものとした。
これにより、特に製造過程における折れ曲りリスクが大きい大型のフレキシブル多層回路基板に（１）から（３）の発明を適用することができる。

（５） （１）から（４）のいずれかに記載のフレキシブル多層回路基板にＬＥＤ素子を実装してなる、ＬＥＤドットマトリックス表示装置とした。
これにより、多数のＬＥＤ素子の発光制御を可能とする各素子への導通が必要なＬＥＤドットマトリックス表示装置において、（１）から（５）の発明の各効果を享受しつつ、優れた経済性、生産性の下でＬＥＤドットマトリックス表示装置１０を製造することができる。

以上の通り、本発明によれば、フレキシブル多層回路基板における、支持基板の可撓性や、支持基板と金属配線部との曲げ弾性率の差異に起因して起こる、当該基板の折れ曲がり損傷のリスクを低減することができる。

１ フレキシブル多層回路基板
１１１ 支持基板
１１２ 絶縁保護膜
１２１ 発光面側の金属配線部
１２２ 背面側の金属配線部
１２３、１２４ 導電プレート部
１２３Ｘ、１２３Ｙ 発光面側の絶縁スリット部
１２４Ｘ、１２４Ｙ 背面側の絶縁スリット部
１３１ 接着剤層
１３２ 接着剤層
１３３ 接着剤層
１４ コントラスト向上用黒色層
１５ スルーホール
１５１ 導電性材料
１６ ハンダ層
２ ＬＥＤ素子
１０ ＬＥＤドットマトリックス表示装置

Claims (5)

1. ＬＥＤ素子用のフレキシブル多層回路基板であって、
   可撓性を有する支持基板と、
   前記支持基板の一方の最表面及び他方の最表面を少なくとも含む複数の垂直位置に水平配置されている金属配線部と、を備え、
   前記金属配線部は、いずれも複数の導電プレート部によって形成されており、
   一の金属配線部を構成する前記導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部と、他の金属配線部を構成する前記導電プレート部の間の非導通部分である絶縁スリット部とが、以下の（Ａ）又は（Ｂ）の条件を満たす位置関係となるように配置されているフレキシブル多層回路基板。
   （Ａ） 互いに平行で、且つ、互いに異なる垂直位置にある絶縁スリット部のうちから選択した任意の一群において、少なくとも一の絶縁スリット部は、他の絶縁スリット部とは、多層回路基板の平面視上において重ならない水平位置に配置されている。
   （Ｂ） 前記任意の一群において、一の絶縁スリット部が、他の絶縁スリット部と、多層回路基板の平面視上においてその一部が重なる水平位置に配置されていることにより重なり部分を形成していて、
   且つ、前記重なり部分は、多層回路基板の平面視上において、隣接する他の絶縁スリット部における前記重なり部分と連通していない。
2. 前記金属配線部が、全て同一形状のパターニングによって形成されている請求項１に記載のフレキシブル多層回路基板。
3. 前記金属配線部の表面積が、前記支持基板の表面積に対する面積比において８０％以上の面積である請求項１又は２に記載のフレキシブル多層回路基板。
4. 前記支持基板が対角線の長さが６５インチ以上である単一の樹脂フィルムからなる請求項１から３のいずれかに記載のフレキシブル多層回路基板。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のフレキシブル多層回路基板にＬＥＤ素子を実装してなる、ＬＥＤドットマトリックス表示装置。

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