JP2017216272A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画面の面積が５０ｍ２を超えるような巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置を構成するために用いる多層回路基板の軽量化を、その目的とする。【解決手段】樹脂フィルムからなる支持基板１１１と、支持基板１１１の一方の表面に積層されている発光面側金属配線部１２１と、支持基板１１１の他方の表面に積層されている背面側金属配線部１２２と、を備えるＬＥＤ素子用の多層回路基板１において、支持基板１１１を、面積が１ｍ２以上、厚さが１００μｍ以上５００μｍ以下であり、密度１．４０ｇ／ｃｍ３以下の単層又は多層の樹脂フィルムとする。【選択図】図１

Description

本発明は、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。又、本発明は、更に詳しくは、そのようなＬＥＤドットマトリックス表示装置のうちでも、特に、表示画面の面積が１００ｍ^２を超えるような巨大な表示装置に特に好ましく用いることができるＬＥＤ素子用の多層回路基板に関する。

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形成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。

ここで、ＬＥＤドットマトリックス表示装置は、多数のＬＥＤ素子を高密度で多層回路基板上に配置することが必要なため、ＬＥＤドットマトリックス表示装置全体の重量が増加する。特に、ＬＥＤドットマトリックス表示装置に用いられている多層回路基板は、配線部が多層化されており、ＬＥＤドットマトリックス表示装置全体の重量を大幅に増加させる要因となる。

ＬＥＤドットマトリックス表示装置全体の重量が増加すれば、搬送及び設置作業時の取り扱い等が困難となる。特にＬＥＤドットマトリックス表示装置を天井や壁等の高い位置に設置する場合には、ＬＥＤドットマトリックス表示装置が落下した場合にその危険性は極めて高い。特に、近年、屋外や巨大スタジアム内での使用を中心に急速に普及が進みつつある表示画面の面積が５０ｍ^２〜１００ｍ^２以上にも及ぶような巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置においては、総重量の増加による上記問題は更に深刻となる。このため、このような巨大な表示装置を構成するために用いる多層回路基板について、軽量化の促進が強く望まれている。

特開２００６−１４５６８２号公報 特開２００１−３４５４８５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、表示画面の面積が５０ｍ^２〜１００ｍ^２以上にも及ぶような巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置を構成するために用いる多層回路基板の軽量化を、その目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、多層回路基板の支持基板を所定密度以下の樹脂フィルムからなる支持基板とすることで、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） ＬＥＤドットマトリックス表示装置用の多層回路基板であって、樹脂フィルムからなる支持基板と、前記支持基板の一方の表面に積層されている発光面側金属配線部と、前記支持基板の他方の表面に積層されている背面側金属配線部と、備えるＬＥＤ素子用の多層回路基板であって、前記支持基板は、面積が１ｍ^２以上、厚さが１００μｍ以上５００μｍ以下であり、該支持基板は、密度１．４０ｇ／ｃｍ^３以下の単層又は多層の樹脂フィルムからなる、多層回路基板。

（１）の発明によれば、巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置への使用が想定可能な面積が１ｍ^２以上のＬＥＤ素子用の多層回路基板の支持基板を密度１．４０ｇ／ｃｍ^３以下の樹脂フィルムとした。これにより、従来のリジット基板との対比におけるばかりでなく、一般的にポリイミド（ＰＩ）等で基板を構成していた従来のフレキシブル基板よりも、更なる軽量化の促進が達成され、例えば、この多層回路基板を、表示画面の面積が１００ｍ^２程度の巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置に用いた場合であっても、十分に軽量化された表示装置とすることができる。又、樹脂フィルムの厚さを１００μｍ以上とすることで、巨大な表示装置を構成する多層回路基板としての強度、耐熱性、及び絶縁性を十分に兼ね備える多層回路基板とすることができる。

（２） 前記支持基板は、短辺の長さが１．５ｍ以上の長方形であって面積が３ｍ^２以上である（１）に記載の多層回路基板。

（２）の発明によれば、更に、（１）の多層回路基板の支持基板を、短辺の長さが１．５ｍ以上の長方形であって面積が３ｍ^２以上の支持基板とした。このように大型の多層回路基板であっても、十分に軽量化されていることによりハンドリング性に優れるものとすることができ、又より少ない設置枚数で、巨大な表示装置を構成することができるため、巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置の生産性と設置後の安全性の向上に寄与することできる。

（３） 前記支持基板は、厚さ２００μｍ以上である（１）又は（２）に記載の多層回路基板。

（３）の発明によれば、樹脂フィルムの厚さを２００μｍ以上とすることで、大型の多層回路基板の強度を向上させることができる。又、厚さの増加に伴う重量増加を従来構成品よりも少ない範囲に制御することができる。

（４） 前記樹脂フィルムがポリエチレンナフタレートである（１）から（３）のいずれかに記載の多層回路基板。

（４）の発明によれば、樹脂フィルムとしてポリエチレンナフタレートを用いることで、多層回路基板の可撓性、耐熱性、及び絶縁性を十分に担保した上で、十分な軽量化が実現されている多層回路基板とすることができる。

（５） 単一の又は複数のＬＥＤ実装モジュールが水平配置されて構成されてなる光源を備え、表示画面の面積が６４ｍ^２以上であるＬＥＤドットマトリックス表示装置であって、前記ＬＥＤ実装モジュールは、（１）から（４）のいずれかに記載の多層回路基板にＬＥＤ素子が実装されてなるモジュールであるＬＥＤドットマトリックス表示装置。

（５）の発明によれば、重量増大による上述のリスクが大きくなる表示画面の面積が６４ｍ^２以上のＬＥＤドットマトリックス表示装置において、当該表示装置の十分な軽量化が可能である。

（６） 前記表示画面の面積が１２８ｍ^２以上である（５）に記載のＬＥＤドットマトリックス表示装置。

（６）の発明によれば、重量増大による上述のリスクが更に大きくなる表示画面の面積が１２８ｍ^２以上のＬＥＤドットマトリックス表示装置において、当該表示装置の十分な軽量化が可能である。

本発明の多層回路基板は、巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置を構成するために用いる多層回路基板の軽量化を実現し、生産性が高く安全性にも優れる巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の多層回路基板に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。 本発明の一実施形態の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、本発明の一実施形態の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。

以下、本発明の多層回路基板と、当該多層回路基板に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。

＜多層回路基板＞
多層回路基板１は、例えば図１に示す通り、ＬＥＤ素子２を実装することによって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多層回路基板である。

多層回路基板１は、図２に示す通り、支持基板１１１の一方の表面に接着剤層１３１を介して、発光面側金属配線部１２１が形成されている。そして、支持基板１１１において発光面側金属配線部１２１が形成されている面とは反対側の他方の表面（以下「支持基板１１１の背面」とも言う）に接着剤層１３２を介して背面側金属配線部１２２が積層されている。又、背面側金属配線部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）が形成されている。そして、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を介する等して積層されている。又、多層回路基板１には、発光面側金属配線部１２１と背面側金属配線部１２２とを導通するスルーホール１５が形成されている。

多層回路基板１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が形成されている。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、多層回路基板１におけるＬＥＤ素子２の発光面側金属配線部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が形成されていない部分がＬＥＤ素子実装用領域である。

尚、多層回路基板１には、多層回路基板１の発光面側金属配線部１２１より多層回路基板１の背面側寄りであって背面側金属配線部１２２よりも多層回路基板１の発光面側寄りの位置に、中間金属配線部（図示せず）が形成されていてもよい。このような中間金属配線部は、例えば、支持基板１１１を、複数の樹脂フィルムを積層してなる多層の樹脂フィルムからなる構成とし、支持基板の両最表面以外の内部に位置する上記樹脂フィルムのいずれかの表面上に上記の発光面側金属配線部１２１と背面側金属配線部１２２の形成と同様の方法で形成することができる。

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１５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多層回路基板１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多層回路基板１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。以下、発光面側金属配線部１２１と背面側金属配線部１２２と中間金属配線部とを、まとめて「金属配線部１２」とも言う。

多層回路基板１は、面積が１ｍ^２以上、好ましくは対角線の長さが６５インチ以上の長方形である支持基板１１１の表面に、金属配線部１２が形成されている多層回路基板である。金属配線部１２は、マトリックス状に配置される１０００個以上のＬＥＤ素子２を導通可能に配置されている。ここで支持基板の「面積」とは、フィルム状物である支持基板における一の表面の面積のことを言い、支持基板を一定の厚みを有する立体物として見た場合の全表面積の一部を構成する側面等の面積を含むものではない。

そして、多層回路基板１は、支持基板１１１に樹脂フィルムを用いており、尚且つ、当該樹脂フィルムを密度１．４０ｇ／ｃｍ^３以下の低密度の樹脂フィルムに限定している。このため、支持基板１１１の面積が１ｍ^２以上、好ましくは対角線の長さが６５インチ以上であって、且つ、マトリックス状に配置される１０００個以上のＬＥＤ素子２を導通可能な大型の多層回路基板１であっても十分に軽量化された多層回路基板１とすることができる。又、これらを単数又は複数配置して形成する表示画面の面積が５０ｍ^２〜１００ｍ^２にも及ぶ大型のＬＥＤドットマトリックス表示装置の軽量化にも有意に寄与することができる。尚、本明細書における樹脂フィルムには、可撓性を有する物である限り、フィルム状物のみならずシート状物のものも包含されるものとする。

支持基板１１１としては、密度１．４０ｇ／ｃｍ^３以下の樹脂フィルムを用いる。ガラスエポキシ板等からなるいわゆるリジット基板ではなく、樹脂フィルムからなる支持基板１１１を用いることにより、多層回路基板を軽量化することができるが、多層回路基板１においては、大型の表示装置への使用を視野に入れて更なる軽量化を図るために、支持基板１１１を構成する樹脂の密度を、特に１．４０ｇ／ｃｍ^３以下に限定している。

支持基板１１１を構成する樹脂フィルムは、上記密度範囲にあると同時に、多層回路基板１の可撓性を保持し、耐熱性や絶縁性を有するフィルムであればよい。このような要求を満たす樹脂フィルムであれば、様々な樹脂の使用が可能ではあるが、好ましい樹脂の具体例として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を挙げることができる。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、耐熱性や絶縁性に極めて優れＬＥＤ素子用の基板として従来汎用的に用いられてきたポリイミド（ＰＩ）等と比較して、低密度でありながら、実用上、ＰＩと遜色ない耐熱性や絶縁性を有するからである。尚、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の密度は、１．３６ｇ／ｃｍ^３程度、ポリイミド（ＰＩ）の密度は、１．５０ｇ／ｃｍ^３程度である。

支持基板１１１を構成する樹脂フィルムとして、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用いる場合、支持基板１１１の厚さは、多層回路基板１が大面積の表示画面を備える大型の表示装置に用いられることを想定した場合における十分な強度と重量のバランス、及び十分な耐熱性、絶縁性を担保する観点から、１００μｍ以上５００μｍ以下であればよく、２００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。支持基板の厚さが１００μｍ未満であると、面積が１ｍ^２以上である大型の多層回路基板１の自重を長期に亘って安定的に支持するための強度としては、不十分となる怖れがある。この厚さが５００μｍを超えると自重が増すことによるデメリットが強度の向上のメリットを上回る場合があり、又、コスト面でも好ましくない。

支持基板１１１を形成する樹脂フィルムは、熱収縮開始温度が１００℃以上のもの、又は、アニール処理等によって、熱収縮開始温度が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を形成する樹脂フィルムは、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、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。

［絶縁保護膜］
尚、絶縁保護膜１１２の材料も上記の支持基板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］
金属配線部１２は、多層回路基板１において、支持基板１１１の両面にそれぞれ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、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。

発光面側金属配線部１２１の配置は、ＬＥＤ素子２を所望のピッチでマトリックス状に実装することができる配置であれば、特定の配置に限定されず、従来公知の多層回路基板と同様の配置も含めて任意の配置とすることができる。又、背面側金属配線部１２２及び中間金属配線部についても、スルーホール１５を介して各ＬＥＤ素子２に対して、必要な導通を確保できる配置である限り、上記同様任意の配置とすることできる。又、各中間配線部の垂直方向における配置についてもスルーホール１５による導通を確保できる配置である限り特段の限定はない。

但し、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金属配線部１２１が形成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、一般に発光面側金属配線部１２１よりも、例えば、ＬＥＤ素子２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金属配線部１２２が形成されていることが好ましい。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形成されていることが好ましい。このように金属配線部１２が形成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。

図３に示す通り、マトリックス上にＸＹ両方向に繰り返し配置されている発光面側金属配線部１２１は異なる行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を必要とする。又、発光面側金属配線部１２１は、その末端部分において、多層回路基板１と外部電源等との電気的接続を行うための端子を必要とする。多層回路基板１は単一の樹脂フィルムを支持基板として構成することができるため、ベークライト等で製造された従来のいわゆるリジット基板タイプの配線基板よりも、コネクター配線や端子の配置も含めて、回路設計の自由度が高く、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、ＬＥＤ素子２を実装した後のＬＥＤドットマトリックス表示装置１０の画面サイズや画面の形状に応じて最適な回路構成を実現することが容易である。このような多層回路基板１においては、最も回路設計における配置の制約が大きい発光面側においても、所望の導通態様を可能とした上で、上記の被覆率を実現することは比較的容易である。

金属配線部１２を構成する導電プレート間の絶縁域である絶縁スリット部の幅は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のスリット状であることが好ましく、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。ここでスリット状とは全体としてスリット状の意味であり、必ずしも単純な線状（もちろん曲線も含む）に限らず、例えば、ＬＥＤのハンダ接続部として平面視で一部に凹凸部が配置されているものも含む意味である。導電プレート間の短絡を防止するためには、絶縁スリット部の幅は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。又、絶縁スリット部の幅が１．０ｍｍ以下であることによって、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。

好ましい熱の伝達態様の例として、例えば、大型のＬＥＤドットマトリックス表示装置１０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、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、多層回路基板１内で先ずは速やかに水平方向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。そして、更には、それらの熱はスルーホール１５等を通じて背面側に移動し、背面側の表面の大部分を占める背面側金属配線部１２２が放熱板としての機能を発揮することにより、外部への放熱が効率よく行われる。

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、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（密度：２．７ｇ／ｃｍ^３）、金（密度：１９．３ｇ／ｃｍ^３）、銀（密度：１０．５ｇ／ｃｍ^３）、銅（密度：８．９ｇ／ｃｍ^３）等の金属箔が例示できる。多層回路基板１の重量を小さくすることができるという観点からは、金属配線部１２の材料として用いられる金属としてアルミニウムを用いることが好ましい。金属配線部１２の厚さは、多層回路基板１に要求される耐電流の大きさや重量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。金属配線部１２の厚さが５０μｍ以下であることによって、多層回路基板１の重量を小さくすることができる。

又、金属配線部１２は電解銅箔であり、支持基板１１１との積層面側の表面粗さＲｚが１．０以上１０．０以下であることが好ましい。ここで、ＲｚはＪＩＳＢ０６０１で規定される十点平均粗さである。放熱性の観点から、表面粗さを上記範囲内とすることで、特に支持基板１１１との積層面の面積を増大することで、放熱性を更に高めることができる。又、表面凹凸によって支持基板１１１との密着性を向上できるので、このことによっても放熱性を向上させることができる。このような表面粗さＲｚは、電解銅箔の粗面側（マット面側）を好適に用いることができる。

［接着剤層］
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金属配線部１２１及び背面側金属配線部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できる。例えば、発光面側金属配線部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、中間金属配線部を例えば、中間層として配置する樹脂基板に更に形成する場合に用いる接着剤についても同様である。

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、体積固有抵抗率が１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは、１０^１６Ω・ｃｍ以上であればよい。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の表面上及び発光面側金属配線部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、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１０において個々のＬＥＤ素子２の実装領域を取り囲んでＬＥＤ素子２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、発光面側金属配線部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、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］
図２の多層回路基板１には、発光面側金属配線部１２１と背面側金属配線部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、多層回路基板１内に形成されている直径０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下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、発光面側金属配線部１２１と背面側金属配線部１２２の間等、各金属配線部１２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１２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］
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、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。

多層回路基板１にＬＥＤ素子２を実装してなるＬＥＤドットマトリックス表示装置１０は、軽量化された多層回路基板１を用いているため、ＬＥＤドットマトリックス表示装置１０を軽量化することができる。そのため、搬送及び設置作業時の取り扱い等が容易となる。特に、ＬＥＤドットマトリックス表示装置１０を天井や壁等の高い位置に設置し落下した場合であっても、危険性は低い。

更に、重量の問題が更に深刻となる表示画面を大きくした大型のＬＥＤドットマトリックス表示装置１０であっても、搬送及び設置作業時の取り扱い等が容易となる。

［ＬＥＤ素子］
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。

多層回路基板１における発光面側金属配線部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、多層回路基板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。

＜多層回路基板の製造方法＞
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、エッチング工程によって樹脂フィルムの各表面に各金属配線部１２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。

＜多層回路基板の軽量化について＞
本発明による多層回路基板の軽量化について、具体的な効果の例を以下に示す。好ましい一例として、表示画面の面積が１２８ｍ^２（８ｍ×１６ｍ）のサイズの大型のＬＥＤドットマトリックス表示装置１０を、多層回路基板１によって構成する場合について説明する。この場合、多層回路基板１を構成する支持基板１１１の総面積を同様に１２８ｍ^２とし、その十分な強度を担保するために厚さを２００μｍとした場合、仮にポリイミド（ＰＩ）を支持基板の材料樹脂として用いると、支持基板の総重量が、それぞれ３８ｋｇ程度となるところ、これをポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）に代替した場合には、同総重量が、それぞれ３４ｋｇ程度となり、他の部分の構成を変更せずに、４ｋｇ程度の軽量化を達成することができる。又、同様に、表示画面の面積が６４ｍ^２の場合であれば、２ｋｇ程度の軽量化が可能である。以上より、本発明の多層回路基板によれば、巨大なＬＥＤドットマトリックス表示装置を構成するために用いる多層回路基板について設置前後における安全性を高めるための有意な軽量化を実現できることが分かる。

１ 多層回路基板
１１１ 支持基板
１１２ 絶縁保護膜
１２ 金属配線部
１２１ 発光面側金属配線部
１２２ 背面側金属配線部
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 (6)

1. ＬＥＤドットマトリックス表示装置用の多層回路基板であって、
   樹脂フィルムからなる支持基板と、
   前記支持基板の一方の表面に積層されている発光面側金属配線部と、
   前記支持基板の他方の表面に積層されている背面側金属配線部と、備えるＬＥＤ素子用の多層回路基板であって、
   前記支持基板は、面積が１ｍ^２以上、厚さが１００μｍ以上５００μｍ以下であり、
   該支持基板は、密度１．４０ｇ／ｃｍ^３以下の単層又は多層の樹脂フィルムからなる、多層回路基板。
2. 前記支持基板は、短辺の長さが１．５ｍ以上の長方形であって面積が３ｍ^２以上である請求項１に記載の多層回路基板。
3. 前記支持基板は、厚さ２００μｍ以上である請求項１又は２に記載の多層回路基板。
4. 前記樹脂フィルムがポリエチレンナフタレートである請求項１から３のいずれかに記載の多層回路基板。
5. 単一の又は複数のＬＥＤ実装モジュールが水平配置されて構成されてなる光源を備え、表示画面の面積が６４ｍ^２以上であるＬＥＤドットマトリックス表示装置であって、
   前記ＬＥＤ実装モジュールは、請求項１から４のいずれかに記載の多層回路基板にＬＥＤ素子が実装されてなるモジュールであるＬＥＤドットマトリックス表示装置。
6. 前記表示画面の面積が１２８ｍ^２以上である請求項５に記載のＬＥＤドットマトリックス表示装置。

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