(57)【要約】【課題】基板を多層化することなく、発光ダイオード素子を基板上に高密度実装することができる発光ダイオード表示装置を提供すること。また、発光ダイオード素子を基板上に高密度実装しても放熱性能の低下を防止することができる発光ダイオード表示装置を提供すること。【解決手段】発光ダイオード表示装置１において、発光ダイオード素子１０を４個一組として発光ダイオード素子１０の共通電極１１が互いに隣接するように各発光ダイオード素子１０を９０度ずつ順に回転配置して構成した発光ダイオードモジュール１５を、両面基板２０に対して複数実装する。そして、各共通電極１１の相互接続を共通電極用導体パターン２５で行うとともに、共通電極用導体パターン２５を貫通導体２６を介して両面基板２０の非実装面に形成した共通電極用導体パターン２８に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の４端子面実装型発光ダイオード素子を基板上に実装して構成される発光ダイオード表示装置において、
前記発光ダイオード素子を４個一組として前記各発光ダイオード素子の共通電極が互いに隣接するように前記各発光ダイオード素子をそれぞれ９０度ずつ回転配置した発光ダイオード素子群を、前記基板上に複数実装したことを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載する発光ダイオード表示装置において、
前記基板の実装面に前記発光ダイオード素子群における４つの共通電極を相互接続する第１導体が形成されていることを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載する発光ダイオード表示装置において、
前記基板の実装面とは反対側の面に第２導体が形成され、この第２導体と前記第１導体とが前記基板を貫通する貫通導体により接続されていることを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載する発光ダイオード表示装置において、
前記第２導体は、前記発光ダイオード群の実装面積よりも大きい面積を有することを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの発光ダイオード表示装置において、
前記基板は、両面に導体層が形成された両面基板であることを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオード素子を基板上に実装されて構成された発光ダイオード表示装置に関する。より詳細には、発光ダイオード素子を基板上に高密度で実装することができる発光ダイオード表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、低消費電力、長寿命であるため、数多くの電子機器に利用されている。そして、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を利用した表示装置は、例えば、屋外の広告や駅の行き先案内板など各種の屋外用ディスプレイ、各種の信号機や自動車等のインディケータ、自動車のウィンカーやブレーキランプ、各種の照明、あるいは競技場のスクリーンなどフルカラーの大型ディスプレイ等に広く使用されている。
【０００３】
このような発光ダイオード表示装置は、図８に示すように、複数の発光ダイオード素子１０を基板１２０上に配置して構成されている。ここで、発光ダイオード素子１０には、共通電極（アノードまたはカソード）１１と各色信号（Ｒ，Ｇ，Ｇ信号）用電極１２，１３，１４の４つの端子が備わっている。そして、このような発光ダイオード素子１０が同一方向に（例えば、図８に示す表示装置では共通電極１１が右下に配置されるように）、基板１２０上に配置され、共通電極１１同士が相互接続されるとともに、発色パターンに応じて各色信号用電極１２，１３，１４が接続されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９９７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した発光ダイオード表示装置では、各発光ダイオード素子１０が同一方向に配置されているため、各発光ダイオード素子１０同士の間隔ｄを各電極１１〜１４の突出量ｔの２倍以上にしなければ隣接する電極が相互に干渉（短絡）してしまう。また、複数の共通電極１１同士の相互接続を、各色信号用電極１２，１３，１４同士を接続する導体を迂回して行わなければならなかった。このため、各色信号用電極１２，１３，１４同士を接続する導体、および複数の共通電極１１同士の相互接続する導体のそれぞれのパターンを互いに考慮してパターン設計を行う必要があった。これらのことから、上記した発光ダイオード表示装置では、基板１２０上に対する発光ダイオード素子の実装位置が制限されてしまうために、高密度実装を実現することが非常に困難であるという問題があった。
【０００６】
ここで、基板を多層化して貫通導体を介して共通電極１１同士の相互接続を行うことにより、発光ダイオード素子１０間の距離を短くすることができる。つまり、基板に対して発光ダイオード素子を高密度で実装することができる。
ところが、基板を多層化することにより、コスト面で不利になるばかりでなく、基板の厚みが増加して絶縁層が増大するため、放熱性能が低下するという問題が生じてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、基板を多層化することなく、発光ダイオード素子を基板上に高密度実装することができる発光ダイオード表示装置を提供することを課題とする。また、発光ダイオード素子を基板上に高密度実装しても放熱性能の低下を防止することができる発光ダイオード表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明に係る発光ダイオード表示装置は、複数の４端子面実装型発光ダイオード素子を基板上に実装して構成される発光ダイオード表示装置において、前記発光ダイオード素子を４個一組として前記各発光ダイオード素子の共通電極が互いに隣接するように前記各発光ダイオード素子をそれぞれ９０度ずつ回転配置した発光ダイオード素子群を、前記基板上に複数実装したことを特徴とする。
【０００９】
この発光ダイオード表示装置では、発光ダイオード素子を４個一組として各発光ダイオード素子の共通電極が互いに隣接するように各発光ダイオード素子をそれぞれ９０度ずつ回転配置した発光ダイオード素子群を構成し、その発光ダイオード素子群を基板上に複数実装しているため、隣接する電極同士を相互に干渉（短絡）させることなく、各発光ダイオード素子１０同士の間隔を各端子（各電極）の突出量の２倍以下にして配置することができる。これにより、基板に対する発光ダイオード素子の実装を高密度化することができる。
【００１０】
本発明に係る発光ダイオード表示装置においては、前記基板の実装面に前記発光ダイオード素子群における４つの共通電極を相互接続する第１導体が形成されていることが望ましい。
【００１１】
基板の実装面に第１導体を設けるだけで、発光ダイオード素子群における４つの共通電極を１カ所で相互接続することができる。そして、発光ダイオード素子群がマトリクス状に配置されるため、第１導体も基板上にマトリクス状に形成されることになる。このため、各色信号用電極同士を接続する導体のパターン設計を効率的に行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る発光ダイオード表示装置においては、前記基板の実装面とは反対側の面に第２導体が形成され、この第２導体と前記第１導体とが前記基板を貫通する貫通導体により接続されていることが望ましい。
【００１３】
これにより、第１導体と第２導体とが貫通導体により接続されるため、発光ダイオード素子の点灯に伴って発生する熱を、共通電極から第１導体、貫通導体、第２導体へと伝達することができる。このため、発光ダイオード素子が発生する熱を基板の反対側へ伝達して効率的に放出することができる。
【００１４】
そして、前記第２導体が前記発光ダイオード群の実装面積よりも大きい面積を有するように構成することにより、第２導体から効率良く放熱することができる。従って、発光ダイオード素子および基板の温度上昇を抑制することができる。これにより、基板に対して発光ダイオード素子を高密度に実装しても、発光ダイオード表示装置における放熱性能を低下させないようにすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る発光ダイオード表示装置においては、前記基板として、両面に導体層が形成された両面基板を使用することが望ましい。
【００１６】
こうすることにより、両面基板の各外層に第１導体および第２導体を形成して、両面基板内に形成した貫通導体により第１導体と第２導体とを接続することができる。従って、中間層（内層）を設けることなく、つまり多層化することなく、基板に対して発光ダイオード素子を高密度で実装することができる。また、基板を多層化せずに両面基板を使用するため、コスト面でも有利であるとともに、絶縁層が増大しないので放熱性能面でも有利である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る発光ダイオード表示装置によれば、上記した通り、基板を多層化することなく、発光ダイオード素子を基板上に高密度実装することができる。また、本発明に係る発光ダイオード表示装置によれば、発光ダイオード素子を基板上に高密度実装しても、放熱性能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の発光ダイオード表示装置を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。そこで、本実施の形態に係る発光ダイオード表示装置の概略構成について、図１〜図２を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る発光ダイオード表示装置の概略構成を示す平面図である。図２は、本実施の形態に係る発光ダイオード表示装置に使用されている発光ダイオード素子の概略構成を示す平面図である。図３は、図１に示すＡ−Ａ線における発光ダイオード表示装置の部分断面図である。
【００１９】
発光ダイオード表示装置１は、図１に示すように、複数の発光ダイオード素子１０を両面基板２０上に配置（実装）されて構成されている。ここで、両面基板２０上に実装される発光ダイオード素子１０は、図２に示すように、共通電極（アノードまたはカソード）１１、Ｒ信号用電極１２、Ｇ信号用電極１３、およびＢ信号用電極１４の４つの端子（電極）を備える４端子面実装型発光ダイオード素子である。
【００２０】
そして、このような発光ダイオード素子１０が４個一組で発光ダイオードモジュール１５が構成されている。この発光ダイオードモジュール１５では、発光ダイオード素子１０の共通電極１１が互いに隣接するように（４個の発光ダイオード素子１０の中心部に位置するように）、各発光ダイオード素子１０を９０度ずつ順に回転した状態で配置されている。具体的には、図１に示すように、発光ダイオードモジュール１５の左上には、共通電極１１が右下に位置するように発光ダイオード１０が配置されている。また、発光ダイオードモジュール１５の右上には、共通電極１１が左下に位置するように発光ダイオード１０が配置されている。また、発光ダイオードモジュール１５の右下には、共通電極１１が左上に位置するように発光ダイオード１０が配置されている。また、発光ダイオードモジュール１５の左下には、共通電極１１が右上に位置するように発光ダイオード１０が配置されている。そして、このように構成された発光ダイオードモジュール１５が、両面基板２０上に複数実装されている。
【００２１】
このように、発光ダイオード表示装置１では、発光ダイオード素子１０を４個一組として各発光ダイオード素子１０の共通電極１１が互いに隣接するように各発光ダイオード素子１０をそれぞれ９０度ずつ回転配置した発光ダイオードモジュール１５を構成し、その発光ダイオードモジュールを両面基板２０上に複数実装しているため、隣接する電極同士を相互に干渉（短絡）させることなく、各発光ダイオード素子１０同士の間隔ｄを各電極の突出量ｔの２倍以下にして配置することができる。これにより、発光ダイオード表示装置１では、基板を多層化することなく、両面基板２０に対して各発光ダイオード素子１０を高密度で実装することができる。
【００２２】
ここで、両面基板２０の実装面には、各発光ダイオード１０の共通電極１１を相互接続するための導体パターンが形成されている。具体的には、図２に示すように、１つの発光ダイオードモジュール１５に対して、その発光ダイオードモジュール１５のおける４つの共通電極１１同士を相互接続するための共通電極用導体パターン２５が形成されている。従って、両面基板２０の実装面には、両面基板２０に実装する発光ダイオードモジュール１５の個数分だけ共通電極用導体パターン２５が規則的（マトリックス状）に形成されている。なお、共通電極用導体パターン２５は、図４に示すように、発光ダイオードモジュール１５の実装位置の中心部に形成された四角形状のパターンである。この共通電極用導体パターン２５が本発明の「第１導体」に相当する。そして、共通電極用導体パターン２５の中央には、両面基板２０を貫通する貫通導体２６（本実施の形態では５個）が設けられている。なお。図４は、両面基板の実装面に形成された導体パターンの一部を模式的に示す図である。
【００２３】
また、両面基板２０の実装面には、図４に示すように、各発光ダイオード１０の各色信号用電極１２，１３，１４間を接続するための信号電極用導体パターン２７も形成されている。この信号電極用導体パターン２７は、発光ダイオード表示装置１の使用用途によって定まる発光パターンに応じて適切なパターン設計が行われる。このとき、両面基板２０の実装面には、共通電極用導体パターン２５も形成しなければならないが、共通電極用導体パターン２５は四角形状であって規則的（マトリックス状）に配置されるため、信号電極用導体パターン２７の設計を非常に効率よく行うことができる。
【００２４】
一方、両面基板２０の非実装面（実装面と反対側の面）には、図２に示すように、１つの発光ダイオードモジュール１５に対して、共通電極用導体パターン２８が形成されている。従って、両面基板２０の非実装面には、両面基板２０に実装する発光ダイオードモジュール１５の個数分だけ共通電極用導体パターン２８が規則的（マトリックス状）に形成されている。なお、共通電極用導体パターン２８が本発明の「第２導体」に相当する。この共通電極用導体パターン２８は、貫通導体２６を介して両面基板２０の実装面に形成された共通電極用導体パターン２５に接続されるようになっている。そして、共通電極用導体パターン２８は、図５に示すように、発光ダイオードモジュール１５の実装面積よりも大きい面積を有する四角形状に形成されている。なお、図５は、両面基板の非実装面に形成された導体パターンの一部を模式的に示す図である。
【００２５】
これにより、発光ダイオード素子１０の点灯に伴って発生する熱を、共通電極１１から共通電極用導体パターン２５、貫通導体２６、共通電極用導体パターン２８へと伝達することができる。このため、発光ダイオード素子１０が発生する熱を両面基板２０の非実装面へ伝達して効率的に放出することができる。そして、共通電極用導体パターン２８は発光ダイオードモジュール１５の実装面積よりも大きい面積を有するので、発光ダイオード素子１０の点灯に伴って発生する熱を、共通電極用導体パターン２８から非常に効率よく放出することができる。従って、発光ダイオード素子１０および両面基板２０の温度上昇を抑制することができる。
【００２６】
そして、上記した構成を有する発光ダイオード表示装置１では、外部から入力される制御信号により各発光ダイオード素子１０の点灯が制御され、各種の画像（発光パターン）が表示される。ここで、発光ダイオード表示装置１においては、発光ダイオード素子１０を高密度実装しているため、各種の画像（発光パターン）を表示させる際にかなりの発熱を伴う。ところが、発光ダイオード表示装置１では、発光ダイオード素子１０の点灯に伴って発生する熱は、共通電極１１から共通電極用導体パターン２５、貫通導体２６、共通電極用導体パターン２８へと伝達されて外部へ放出される。従って、発光ダイオード表示装置１では、両面基板２０に対して発光ダイオード素子１０が高密度で実装されているが、放熱性能が低下することはない。
【００２７】
また、発光ダイオード表示装置１では、両面基板２０を使用して発光ダイオード素子１０の高密度実装を実現しているため、従来のように基板を多層化する必要がない。これにより、基板コストが抑えられるためコスト面で有利になるととともに、基板の樹脂層の厚さが小さいため放熱性能も向上する。
【００２８】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る発光ダイオード表示装置１によれば、発光ダイオード素子１０を４個一組として発光ダイオード素子１０の共通電極１１が互いに隣接するように各発光ダイオード素子１０を９０度ずつ順に回転配置して構成した発光ダイオードモジュール１５を、両面基板２０に対して複数実装している。このような発光ダイオードモジュール１５を構成することにより、隣接する電極同士を相互に干渉（短絡）させることなく、各発光ダイオード素子１０同士の間隔ｄを各電極の突出量ｔの２倍以下にして配置することができる。従って、発光ダイオード表示装置１では、両面基板２０に対して各発光ダイオード素子１０を高密度で実装することができる。
【００２９】
また、発光ダイオード表示装置１によれば、発光ダイオードモジュール１５における４つの共通電極１１を１カ所で共通電極用導体パターン２５により相互接続することができる。このため、効率的な配線パターンの設計を行うことができる。さらに、共通電極用導体パターン２５が貫通導体２６を介して両面基板２０の非実装面に形成された共通電極用導体パターン２８に接続されている。このため、発光ダイオード素子１０の点灯に伴って発生する熱が、共通電極１１から共通電極用導体パターン２５、貫通導体２６、共通電極用導体パターン２８へと伝達されて効率よく外部へ放出される。これにより、発光ダイオード表示装置１では、両面基板２０に対して発光ダイオード素子１０が高密度で実装されているが、放熱性能の低下を防止することができる。
【００３０】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態で例示した発光素子ダイオード１０の代わりに、図６に示すようなリードレスタイプの端子（電極）を備える発光ダイオード素子、図７に示すようなハンダボールタイプの端子（電極）を備える発光ダイオード素子、あるいは端子長を短くした発光ダイオード素子を使用することもできる。このような発光ダイオード素子を使用することにより、発光ダイオード素子間の間隔をさらに縮めることができるため、更なる高密度実装を実現することができる。
【００３１】
また、上記した実施の形態では、両面基板２０の実装面に形成された共通電極用導体パターン２５と、両面基板２０の非実装面に形成された共通電極用導体パターン２８とを接続する貫通導体２６を５個設けたものを例示したが、貫通導体２６は少なくとも１個以上あればよい。ただし、貫通導体２６の数を増やすことにより、放熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施の形態に係る発光ダイオード表示装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本実施の形態に係る発光ダイオード表示装置に使用されている発光ダイオード素子の概略構成を示す平面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線における発光ダイオード表示装置の部分断面図である。
【図４】両面基板の実装面に形成された導体パターンの一部を模式的に示す図である。
【図５】両面基板の非実装面に形成された導体パターンの一部を模式的に示す図である。
【図６】リードレスタイプの端子を備える発光ダイオード素子の概略構成図である。
【図７】ハンダボールタイプの端子を備える発光ダイオード素子の概略構成図である。
【図８】従来の発光ダイオード表示装置の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    発光ダイオード表示装置
１０  発光ダイオード素子
１１  共通電極
１２  Ｒ信号用電極
１３  Ｇ信号用電極
１４  Ｂ信号用電極コイル
１５  発光ダイオードモジュール
２０  両面基板
２５  共通電極用導体パターン（実装面側）
２６  貫通導体
２７  信号電極用導体パターン
２８  共通電極用導体パターン（非実装面側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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