JP2017152108A - Ｌｅｄ素子用基板及びｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際の放熱性能を十分に向上させることができるＬＥＤ素子用基板であって、ＬＥＤ実装モジュールを固定する放熱基材の形状に対し追従性の高いＬＥＤ素子用基板を提供すること。【解決手段】支持基板１１の一方の表面側にＬＥＤ素子が実装可能な金属配線部１３が形成され、且つ、支持基板１１の他方の表面側に金属層１６が積層され、支持基板１１がポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムであり、金属配線部１３が銅であり、金属層１６がアルミニウム箔であって、アルミニウム箔の厚さは、金属配線部１３の厚さより大きいＬＥＤ素子用基板１である。【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ素子用基板及びそれに用いられるＬＥＤ表示装置に関する。より詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を光源とする直下型のバックライトを備える、液晶テレビ等のＬＥＤ素子用基板及びＬＥＤ表示装置に関する。

近年、ブラウン管型のモニターに代わって、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の光源として用いた液晶テレビ等の各種のＬＥＤ表示装置の普及が急速に進展している。

ＬＥＤ表示装置として、例えば、直下型のＬＥＤ表示装置を挙げることができる。直下型のＬＥＤ表示装置とは、画面の直下に画素のようにＬＥＤを縦横にマトリックス状に敷き詰められたＬＥＤバックライトである。直下型のＬＥＤ表示装置は、エッジ式のＬＥＤ表示装置に比べて細かいエリアコントロールがしやすく、光を均一に全体に広げることができる。

しかしながら、直下型のバックライトは、エッジ式に比べて多数のＬＥＤを基板上に配置することが必要なため、ＬＥＤ素子からの発熱量の増加は、ＬＥＤ素子の発光能力の低下や、それによる消費電力の増加につながる。又、放熱によって基板等の周辺部材を膨張させ、更にはＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで、反りや亀裂等、周辺部材を劣化させる要因にもなる。このため、直下型はエッジ式に比べて放熱性の向上が強く求められる。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。

例えば、樹脂フィルム基材に金属回路を形成したフレキシブル基板であって、放熱機能を発現させるために導通回路とは別途に設けられる金属層を別途形成した回路基板が提案されている（特許文献１）。

特開２００９−８１１９４号公報

直下型のバックライト用のＬＥＤ実装モジュールは、金属シャーシ等の放熱基材に固定することが一般的である。この場合、ＬＥＤ実装モジュールを固定する放熱基材の面が平面状であれば問題はないが、例えば、ＬＥＤ表示装置を曲面状にする目的で放熱基材が曲面状であったり、放熱基材の一部が凹凸部を有する面である場合、金属層を別途形成したＬＥＤ素子用基板を放熱基材に固定するときに、放熱基材の面に追従することは容易ではない。

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、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際の放熱性能を十分に向上させることができるＬＥＤ素子用基板であって、ＬＥＤ実装モジュールを固定する放熱基材の形状に対し追従性の高いＬＥＤ素子用基板を提供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実装モジュールを支持基板の放熱基材表面に金属層としてアルミニウム箔が積層された構成とし、且つ、支持基板の材質、支持基板の厚さを最適化することにより、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。

（１）支持基板の一方の表面側にＬＥＤ素子が実装可能な金属配線部が形成され、且つ、前記支持基板の他方の表面側に金属層が積層され、
前記支持基板がポリエチレンナフタレート又はポリイミド樹脂を含む樹脂フィルムを含む樹脂フィルムであり、
前記金属配線部が銅であり、前記金属層がアルミニウム箔であって、前記アルミニウム箔の厚さは、前記金属配線部の厚さより大きいＬＥＤ素子用基板。

（２）前記アルミニウム箔の厚さは、３０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載のＬＥＤ素子用基板。

（３）前記支持基板の厚さは、３０μｍ以上２００μｍ以下（１）又は（２）に記載のＬＥＤ素子用基板。

（４）（１）から（３）のいずれかに記載のＬＥＤ素子用基板にＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ実装モジュールの金属層積層側の表面と、放熱基材と、が接着部材を介して配置されてなるＬＥＤ表示装置。

（５）前記放熱基材の前記ＬＥＤ実装モジュール積層側の表面が凹凸を有する表面であって、
前記放熱基材の前記凹凸を有する表面には深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の凹凸部を有する（４）に記載のＬＥＤ表示装置。

本発明のＬＥＤ素子用基板は、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際の放熱性能を十分に向上させることができるＬＥＤ素子用基板であって、ＬＥＤ実装モジュールを固定する放熱基材の形状に対し追従性の高いＬＥＤ素子用基板である。

本発明の一実施形態の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。 本発明の一実施形態のＬＥＤ表示装置に関するＬＥＤ実装モジュールの構成概略を示す平面図である。 図２のＡ―Ａ線における断面図であり、本発明の一実施形態のＬＥＤ表示装置の層構成の一例を模式的示す断面図である。

以下、本発明のＬＥＤ表示装置の一実施形態について詳細に説明する。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。

＜ＬＥＤ表示装置＞
図１は、本実施形態のＬＥＤ表示装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。ＬＥＤ表示装置１００は、例えばＬＥＤ表示装置の外部筐体である金属シャーシの背面側の金属プレートでもある放熱基材５と、放熱基材５に接着部材４を介して固定されているＬＥＤ実装モジュール１０と、液晶表示パネル等の表示画面３とを含んで構成される。これらのＬＥＤ表示装置１００を構成する各部材は、外部筐体内において、それぞれ所望の光学性能を発揮しうる適切な位置に配置されてＬＥＤ表示装置１００を構成する。尚、本発明に関する放熱基材は、金属シャーシの背面側の金属プレートに限定されるものではない。

又、本実施形態に関するＬＥＤ実装モジュール１０は、放熱基材５上に接着テープにより形成された接着部材４を介してＬＥＤ素子用基板が配置されている。尚、本発明に関する接着部材は、接着テープ（両面テープ）により形成された接着部材に限定されるものではないが、接着テープ（両面テープ）により形成されることにより、ＬＥＤ表示装置の製造時の作業性は向上する。

ＬＥＤ実装モジュール１０においては、支持基板１１の表面に形成されている金属配線部１３上にＬＥＤ素子２が所定の間隔でマトリックス状に実装されている（図２）。ＬＥＤ素子用基板の金属配線部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は、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。

又、支持基板１１の放熱基材５側の表面には接着層１５を介して金属層１６が積層されている（図３）。支持基板１１の表面に金属層１６が積層されることにより、後述するようにＬＥＤ素子から発生した熱を効果的に放熱することができる。又、金属層１６は、アルミニウム箔であって、アルミニウム箔の厚さは、金属配線部１３の厚さよりも大きい。アルミニウム箔は、銅等と比較して軟らかく、応力を与えることにより容易に放熱基材の形状に変形することができる。又、アルミニウム箔は、形状が変形した状態でその形状を保持しやすい特性を有する。そのため、放熱基材の形状に対する形状追従性が高い。

本発明のＬＥＤ素子用基板は、支持基板１１の表面に金属層１６としてアルミニウム箔が積層され、アルミニウム箔の厚さが金属配線部１３の厚さよりも大きい構成とすることにより、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際に求められる放熱性と放熱基材の形状に対する形状追従性とを両立することができる点に大きな特徴がある。従来にも、金属箔を支持基板の表面に積層したＬＥＤ素子用基板は開発されてきたが、放熱性と放熱基材の形状に対する形状追従性とを両立させるために、金属層１６をアルミニウム箔とし、アルミニウム箔の厚さが金属配線部１３の厚さよりも大きい構成としたＬＥＤ素子用基板は従来にはない新規のＬＥＤ素子用基板である。

尚、本実施形態のＬＥＤ表示装置１００の放熱基材を除く部分に、より可撓性を有するものとするには、本実施形態のＬＥＤ表示装置１００の放熱基材を除く部分の厚さを６００μｍ以下とすることが好ましく、本実施形態のＬＥＤ表示装置１００の放熱基材を除く部分を屈曲させたとしても耐久性を有するものとするためには、本実施形態のＬＥＤ表示装置１００の放熱基材を除く部分の厚さを５０μｍ以上とすることが好ましい。

［放熱基材］
本実施形態に関する放熱基材５とは、例えば、外部筐体である金属シャーシの背面側の金属プレート等の熱伝導性が高いＬＥＤ表示装置の一構成部品である。本実施形態に関するＬＥＤ実装モジュール１０は、ＬＥＤ実装モジュールの金属層積層側の表面と、放熱基材５と、が接着部材４を介して積層されてなる構成である。放熱基材５が備わることにより、ＬＥＤ素子２から発生した熱を支持基板１１及び金属層１６を通じて、放熱基材５へと放熱することが可能となる。

又、本発明のＬＥＤ素子用基板は放熱基材の形状に対する形状追従性を有するため、放熱基材５のＬＥＤ実装モジュール積層側の表面が凹凸を有する表面である場合に特に好適に使用することができる。凹凸を有する表面とは、例えば、深さ０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の凹凸部があるものを例示することができる。

［ＬＥＤ素子］
ＬＥＤ素子２は、Ｐ型半導体とＮ型半導体が接合されたＰＮ接合部で発光するＬＥＤチップ２１を内蔵する発光素子である。ＬＥＤ素子２は、通常、カソード（−）側（負極側配線部）の電極にＬＥＤチップを接合し、アノード（＋）側（正極側配線部）の電極に金線により導通を確保する態様で実装されることが一般的である。

［ＬＥＤ素子用基板］
ＬＥＤ実装モジュール１０を構成するＬＥＤ素子用基板１は、図３に示す通り、支持基板１１の一方の表面に、複数のＬＥＤ素子２を実装可能な態様で金属配線部１３が形成されている配線基板である。

そして、本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板１は、ＬＥＤ素子が実装される表面の反対側の面であって、支持基板１１の放熱基材側の表面に、金属層１６が積層されている。金属層１６は、ＬＥＤ素子２から発生した熱を放熱基材へと放熱するための熱伝導経路としての役割を有する。

尚、本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板１は、図３に示す通り、支持基板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１７が形成されている。この絶縁性保護膜１７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、支持基板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。

更に、本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板は、図３に示す通り、支持基板１１及び金属配線部１３上に、白色樹脂等からなる反射層１８が、絶縁性保護膜１７の上に積層されている。ただし、絶縁性保護膜１７に反射機能を備えさせることにより、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も担保することもできる。又、反射層１８を絶縁性の高い樹脂で構成することによって、絶縁性保護膜１７を特に配置せず、反射層１８によってＬＥＤ素子用基板に必要な絶縁機能を担保することもできる。尚、本発明のＬＥＤ素子用基板及びＬＥＤ表示装置においては、絶縁性保護膜及び反射層は必須ではない。

本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板のサイズについては、特段の限定はない。本実施形態に係る支持基板１１は後述するようにポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムであり、基板のサイズ加工の自由度が極めて高い。そのため、例えば、対角線の長さが３２インチ以上、より好ましくは６５インチ以上の大型の表示画面３を備えるＬＥＤ表示装置であっても本発明を容易且つ好適に適用することができる。

本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板１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ることによりＬＥＤ実装モジュール１０が構成される。

（金属層）
本実施形態に関する金属層１６は、支持基板１１のＬＥＤ素子が実装される表面の反対側の面に積層される金属の層である。支持基板１１の放熱基材５側の表面に金属層１６が積層されることにより金属層１６は、ＬＥＤ素子２から発生した熱を支持基板１１を通じて蓄熱し、放熱基材へと放熱することが可能となる。そのため、ＬＥＤ実装モジュールに金属シャーシ等の放熱基材を接着する際に熱伝導率の低い接着部材によって放熱基材の取付けを行ったとしても、放熱性を十分に向上させることができる。

金属層１６にはアルミニウム箔を用いる。金属層１６にはアルミニウム箔を用いることにより、放熱基材の形状に対する形状追従性を向上させることができる。尚、これらのアルミニウム箔は単層であってもよく、アルミニウム箔を複数張り合わせた積層体でもよい。

アルミニウム箔は、ＬＥＤ素子用基板１に追従性を付与することのできるアルミニウム箔であれば、純アルミニウムでもよいし、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケルとの合金であってもよい。

金属層の厚さは金属配線部より大きければ特に限定されるものではないが、例えば、３０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。金属層の厚さが３０μｍ以上であることにより、ＬＥＤ素子２から発生した熱を支持基板１１を通じて十分に蓄熱可能となり、ＬＥＤ素子から発生した熱をより効果的に放熱することができる。又、放熱基材の形状に対する形状追従性を高くすることができる。金属層の厚さが１５０μｍ以下であることにより、ＬＥＤ素子用基板の十分なフレキシブル性を維持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下等も防止できる。

尚、金属層は金属箔で構成されていることが好ましい。又、ＬＥＤ素子用基板１の表面への金属層１６の積層は、接着層１５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。この接着層１５を形成する接着剤は、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。接着層１５の厚さはドライラミネート法によって行う場合には、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。

（支持基板）
本実施形態に関する支持基板１１の材料として樹脂を用いる場合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）や、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用いることができる。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）を好ましく用いることができる。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムは、可撓性を有する樹脂フィルムであり、且つ、耐熱性及び絶縁性が高い。更に、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムをアニール処理等の耐熱性向上処理を施すことによって更に耐熱性と寸法安定性を向上させることができる。

例えば、厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる二軸延伸の樹脂フィルムであれば、２００℃の温度で３０秒程度アニール処理することにより、ＪＩＳ Ｋ７１３３：１９９９に基づき測定されたＭＤ方向（二軸延伸の流れ方向）とＴＤ方向（ＭＤ方向と直行する方向）の熱収縮率（１５０℃×３０分）の平均値が、０．５％（アニール処理前）から０．１％（アニール処理後）にすることができる。

尚、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムには必要に応じて難燃性の無機フィラー等を添加してもよい。

支持基板１１を形成する熱可塑性樹脂は、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ものを用いることが好ましい。通常ＬＥＤ素子から発せられる熱により同素子周辺部は９０℃程度の温度に達する場合がある。この観点から、支持基板１１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１１には、ＬＥＤ実装モジュール１０としての一体化時に、ＬＥＤ素子用基板１に必要な絶縁性を付与し得るだけの高い絶縁性を有することが求められる。一般的には、支持基板１１は、そ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。

支持基板１１の厚さは、特に限定されないが、好ましくは、３０μｍ以上２００μｍ以下である。支持基板１１の厚さが３０μｍ以上であることで耐熱性及び絶縁性を有するものとすることができる。支持基板１１の厚さが２００μｍ以下であることで、ＬＥＤ素子からの発熱に対する放熱性を十分に向上させることができる。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。

（接着層）
ＬＥＤ素子用基板１の表面への金属配線部１３の形成は、接着層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。この接着層１２を形成する接着剤は、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。この接着層１２は、通常、金属配線部１３のエッチング処理後に支持基板１１上に残存しているものである。

（金属配線部）
金属配線部１３とは、ＬＥＤ素子用基板の一方の表面にＬＥＤ素子を実装可能な金属箔によって形成される配線パターンである。

金属配線部１３を構成する金属箔の熱伝導率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を構成する金属箔の電気抵抗率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。

本発明において、金属配線部１３を構成する金属箔には銅箔が用いられる。金属配線部１３を構成する金属箔には銅箔が用いられることにより、放熱性と電気伝導性を高い水準で両立させることができる。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、ＬＥＤ表示装置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。

又、金属配線部１３は電解銅箔であり、支持基板１１との積層面側の表面粗さＲｚが１．０以上１０．０以下であることがより好ましい。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１１との積層面側の表面積を増大でき、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１１との密着性を向上できるので、これによっても放熱性を向上できる。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。

金属配線部１３の配置は、ＬＥＤ素子の導通可能な配置、好ましくはマトリックス状の配置で実装できる配置であれば特定の配置に限定されない。但し、本実施形態に関するＬＥＤ素子用基板においては、支持基板１１の一方の表面の好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％、最も好ましくは９５％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２を高密度で配置したＬＥＤ実装モジュール１０において発生する過剰な熱を十分に放熱することができる優れた放熱性をＬＥＤ実装モジュール１０に備えさせることができる。

又、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１３の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましい。又、導電性基材の厚みが上記下限値に満たないと、支持基板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１の十分なフレキシブル性を維持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下等も防止できる。

（絶縁保護膜）
絶縁性保護膜１７は、熱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ＬＥＤ素子用基板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素子用基板の絶縁性保護膜１７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１７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１７を白色化することで、意匠性の向上を図ることができる。絶縁性の熱硬化型インキによる絶縁性保護膜１７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１８は、主として可視光波長域の光に対する高い反射性を有する反射部材である。そして、反射層１８は、ＬＥＤ実装モジュール１０の発光能力の向上を目的として、ＬＥＤ素子用基板の発光面側の最表面に、ＬＥＤ素子実装領域を除く領域を覆って積層されている。

反射層１８は、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、ＬＥＤ素子用基板１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。

［接着部材］
本実施形態に関する接着部材４は、特に限定されない。例えば、従来公知の粘着テープ等により形成されていてもよい。従来公知の粘着テープを用いることにより、ＬＥＤ実装モジュールの放熱基材への取付け作業が簡便に行えるため作業性は良好である。又、接着剤等により形成される層を接着部材としてもよい。

接着部材４を従来公知の接着テープ等によって形成される場合、ＬＥＤ素子用基板の背面側全面に形成されていてもよいが、背面側の面の一部に形成されていてもよい。接着部材４が支持基板の背面側の面の一部にのみ形成されたようなＬＥＤ表示パネルは、ＬＥＤ実装モジュールの放熱基材への取付け作業が簡便に行えるため作業性は良好であるものの、ＬＥＤ素子用基板と放熱基材が接触しない部分が発生し、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際の放熱性能は悪化する。しかしながら、ＬＥＤ素子用基板の支持基板の放熱基材表面に金属層１６が積層されている本実施形態のＬＥＤ表示装置の場合には、ＬＥＤ素子から発生した熱が支持基板１１を通じて金属層１６に蓄熱することが可能であり、金属層１６に蓄積された熱が金属層１６から接着部材４を通じて徐々に放熱基材に放熱することが可能である。よって、本発明のＬＥＤ表示パネルは、極めて簡便な構造でＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際の放熱性能をも優れる。

接着部材４を形成することのできる接着テープは特に限定されない。例えば、「ＮＩＴＴＯ５０００ＮＳ（日東電工）」等を用いることができる。又、熱伝導性粘着フィルムを用いてもよい。熱伝導性粘着フィルムを用いることにより、金属層１６に蓄積された熱を接着部材４を通じて放熱基材により放熱しやすくなる。熱伝導性粘着フィルムとしては例えば、「ＴＲ−５３１０（日東電工）（熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ）」や、「ＴＲ−５９１２Ｆ（日東電工）（熱伝導率１．１Ｗ／ｍ・Ｋ）」等の市販の熱伝導性テープを挙げることができる。

接着部材４の厚さ方向の熱伝導率は特に限定されるものではないがレーザーフラッシュ法に基づき測定された接着部材４の厚さ方向の２５℃における熱伝導率は０．１Ｗ／Ｋ・ｍ以上であることが好ましく、０．２Ｗ／Ｋ・ｍ以上であることがより好ましい。接着部材４の厚さ方向の熱伝導率は０．１Ｗ／Ｋ・ｍ以上であることにより、金属層１６に蓄積された熱を接着部材４を通じて放熱基材により放熱しやすくなる。接着部材４の厚さ方向の熱伝導率の上限は特に限定されないが、１０Ｗ／Ｋ・ｍ以下程度を挙げることができる。尚、レーザーフラッシュ法に基づく熱伝導率の測定はレーザーフラッシュ法熱定数測定装置（真空理工社製「ＴＣ−７０００」）等を用いることにより測定することができる。

接着部材４は、ＬＥＤ素子用基板の面積にもよるが、ＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部材４の面積の割合が２％以上１００％以下であることが好ましい。接着部材４の面積の割合が２％以上であることにより、放熱基材とＬＥＤ実装モジュールを安定的に固定することができ、且つ、金属層１６に蓄積された熱を接着部材４を通じて放熱基材により放熱しやすくなる。接着部材４の面積の割合が１００％以下であることにより、接着部材４を形成するための粘着テープ等の使用量を軽減することができ、且つ、放熱基材への取付け作業が簡便となり作業性がより向上する。

対角線の長さが少なくとも６５インチ以上の大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板の場合、接着部１９を形成するための粘着テープ等の使用量が増加するため、上記接着部１９の面積の割合を増加させることは好ましくない。大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板の場合には、ＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部１９の面積の割合が２％以上１０％以下程度になるように形成されていることが好ましい。尚、大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板の場合には、接着部１９は、ＬＥＤ実装領域直下とその周辺にのみに形成されていることが好ましい。

一方、上記の大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板とは異なり、面積の小さいＬＥＤ素子用基板の場合、接着部１９を形成するための粘着テープ等の使用量は減少するため、上記接着部１９の面積の割合を増加させることが好ましい。このようなＬＥＤ素子用基板の場合、ＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部１９の面積の割合が８０％以上１００％以下程度になるように形成されていることが好ましい。面積の小さいＬＥＤ素子用基板としては、例えば、ＬＥＤ素子が直線状に配置されるような短冊形状のＬＥＤ素子用基板を挙げることができる。

接着部材４の厚さは１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。接着部材４の厚さが１００μｍ以上であることにより、放熱基材５とＬＥＤ実装モジュールとの接着性を向上させることができる。接着部材４の厚さが２００μｍ以下であることにより、放熱基材へ熱が伝わる性能が向上し、ＬＥＤ表示装置の放熱性を向上させることができる。

＜ＬＥＤ実装モジュールの製造方法＞
以下、本実施形態に関するＬＥＤ実装モジュール１０の製造方法の一例について説明する。ＬＥＤ実装モジュール１０は、先ず、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を用いて、ＬＥＤ素子用基板を製造し、これにＬＥＤ素子２を実装し、その後に、接着部材４を形成することによって製造することができる。

［ＬＥＤ素子用基板の製造］
（金属層積層工程）
支持基板１１の両表面に、金属層１６及び金属配線部１３の材料とする金属箔等の金属配線部１３を積層して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、或いは、支持基板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支持基板１１の表面に接着する方法が有利である。

（エッチング工程）
次に、上記の積層体の金属配線部１３の材料を積層した側の金属箔の表面に、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成形する。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成形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成形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フィルムの表面にエッチングマスクを成形してもよいし、インクジェットプリンター等の印刷技術により積層フィルムの表面にエッチングマスクを成形してもよい。

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。そして、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。

（絶縁性保護膜形成工程）
金属配線部形成後、必要に応じて絶縁性保護膜１７を積層する。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。

（反射層積層工程）
金属配線部１３の形成後、その上に反射層１８を直接或いは絶縁性保護膜を介して、更に積層する。この積層は、上記製造方法によって得た反射層用のフィルムを、金属配線部１３等及び支持基板１１の表面に加熱圧着する熱ラミネーション法により好ましく行うことができる。この熱ラミネーションはＬＥＤ素子２の実装の前後の段階で、適宜、反射層を金属配線部１３等に圧着させるための独立した加熱処理として行ってもよい。ただし、下記に記す通り、ＬＥＤ実装モジュールの製造のプロセス内で、ＬＥＤ素子２の実装のためのハンダ処理時にハンダを溶融するための熱によって、ＬＥＤ素子２の実装のためのハンダ処理と反射層１８の金属配線部１３等への熱ラミネーション処理を同時に行うこともできる。

［ＬＥＤ素子用基板の実装］
（ＬＥＤ素子実装工程）
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、支持基板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表示装置の製造方法＞
上記各工程を経て得たＬＥＤ素子用基板１の金属層積層側の表面に、上述の両面テープ等を、ＬＥＤ素子用基板の金属層積層側の表面に貼付する。そして、ＬＥＤ素子用基板に適度な押圧をかけることによって放熱基材に接着する。

以下、実施例を示して、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例のＬＥＤ表示装置の製造＞
本発明の実施例及び比較例のＬＥＤ素子用基板を製造した。具体的には、サイズが４００ｍｍ×５００ｍｍのフィルム状の支持基板（厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレート、熱伝導率０．２Ｗ／Ｋ・ｍ）の表面の一方の面に、配線用の銅層（厚み３５μｍ）を積層し、支持基板の表面の他方の面に、金属層（アルミニウム箔 厚さは表１に表記した。）を、接着剤（ウレタン系の接着剤（「ＫＴＥＰ」、ロックペイント社製）を用いて積層した。その後、配線用の銅層についてエッチング処理をし、実施例のＬＥＤ素子用基板を製造した。尚、比較例のＬＥＤ素子用基板については、実施例のＬＥＤ素子用基板において、金属層として銅箔（厚さは表１に表記した。）を用いたこと以外実施例のＬＥＤ素子用基板と同様に製造し、比較例のＬＥＤ素子用基板とした。

＜追従性試験＞
実施例及び比較例のＬＥＤ素子用基板について追従性試験を行った。具体的には、深さ１ｍｍの凹状の凹凸部がある金属プレート（放熱基材）に実施例及び比較例のＬＥＤ素子用基板を追従させ、その追従性を確認した。金属プレートの形状に追従しその形状を維持することができたものを「○」、金属プレートの形状に追従しなかったものを「×」とした。評価結果を表１に示す。

＜放熱性試験＞
実施例及び比較例のＬＥＤ素子用基板からＬＥＤ表示装置を作成し、放熱性試験を行った。上記ＬＥＤ素子用基板の金属配線部にリフロー方式により同様の条件にてＬＥＤ素子を実装し、ＬＥＤ実装モジュールを製造した。そして、ＬＥＤ実装モジュールの金属配線部が形成されていない金属層の積層面に接着部材として粘着テープ（「ＮＩＴＴＯ５０００ＮＳ（日東電工）」）を用いてＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部材の面積の割合が１００％になるように貼付け、金属シャーシに貼付することにより、実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置を製造した。配線用の銅層の被覆率はいずれも８０％であった。

実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置に同様の条件にて通電をし、ハンダ層の温度を温度計にて測定した。表１に金属層が積層されていないＬＥＤ表示装置のハンダ層の温度（８５．２℃）に対する、各実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置のハンダ層の温度の差（表１中、温度差と表記）を記載した。評価結果を表１に示す。

表１より、本発明の支持基板の放熱基材表面には金属層としてアルミニウム箔が積層されているＬＥＤ表示装置は、追従性を有し、ＬＥＤ素子からの発熱に対する放熱性を十分に向上させることができるＬＥＤ表示装置であることが分かる。

以上より、本発明のＬＥＤ素子用基板は、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際の放熱性能を十分に向上させることができるＬＥＤ素子用基板であって、ＬＥＤ実装モジュールを固定する放熱基材の形状に対し追従性の高いＬＥＤ素子用基板であることが分かる。

１００ ＬＥＤ表示装置
１ ＬＥＤ素子用基板
１０ ＬＥＤ実装モジュール
１１ 支持基板
１２ 接着層
１３ 金属配線部
１４ ハンダ層
１５ 接着層
１６ 金属層
１７ 絶縁性保護膜
１８ 反射層
２ ＬＥＤ素子
３ 表示画面
４ 接着部材
５ 放熱基材

Claims (5)

1. 支持基板の一方の表面側にＬＥＤ素子が実装可能な金属配線部が形成され、且つ、前記支持基板の他方の表面側に金属層が積層され、
   前記支持基板がポリエチレンナフタレート又はポリイミド樹脂を含む樹脂フィルムであり、
   前記金属配線部が銅であり、前記金属層がアルミニウム箔であって、前記アルミニウム箔の厚さは、前記金属配線部の厚さより大きいＬＥＤ素子用基板。
2. 前記アルミニウム箔の厚さは、３０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載のＬＥＤ素子用基板。
3. 前記支持基板の厚さは、３０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１又は２に記載のＬＥＤ素子用基板。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤ素子用基板にＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ実装モジュールの金属層積層側の表面と、放熱基材と、が接着部材を介して配置されてなるＬＥＤ表示装置。
5. 前記放熱基材の前記ＬＥＤ実装モジュール積層側の表面が凹凸を有する表面であって、
   前記放熱基材の前記凹凸を有する表面には深さ０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の凹凸部を有する請求項４に記載のＬＥＤ表示装置。

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