JP2017199736A - 発光ダイオード実装モジュール、発光ダイオード実装モジュール用光反射部材 - Google Patents

発光ダイオード実装モジュール、発光ダイオード実装モジュール用光反射部材 Download PDF

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【課題】光量や輝度のばらつきが抑制され、かつ良好な輝度を示すLED実装モジュールを提供する。【解決手段】発光ダイオード実装用基板10と、発光ダイオード実装用基板の少なくとも一方の面側に配置される、発光ダイオード20と、発光ダイオード実装用基板の発光ダイオードが配置される面と同じ面側に、発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される、光反射部材15と、を備え、光反射部材が、第1面151と第1面の反対側の第2面152とを有し、第1面および第2面から入射した光を反射する光反射部153と、第1面から第2面に光を透過する光透過部154とを有し、光反射部の第2面側から入射角60度で測定する光沢度の値が、光反射部の第1面側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも高く、発光ダイオードが、光反射部材の第1面側に配置されるものである。【選択図】図1

Description

本開示は、発光ダイオード実装モジュール、および発光ダイオード実装モジュール用光反射部材に関する。
近年、表示装置や照明装置の光源として、発光ダイオード(下記で「LED」と記載する場合がある。)が実装されたLED実装モジュールの普及が進んでいる。LED実装モジュールでは、照射する光量や輝度のばらつきを抑制するために、光反射部および光透過部を有する光反射部材をLEDと向かい合ってかつ離れて配置することがある。
特許文献1には、前面が開放した箱体の底部に設置された配線板と、該配線板に設置された複数の発光素子と、該発光素子間のスペースを埋めるように敷き詰められた光反射板と、該箱体の前面開口部に設置された透光性の光拡散表面板からなるライトボックスであって、該発光素子の発光部と該光反射板との間には空隙が有り、前記発光素子の発光部と前記光拡散表面板との間に、複数の貫通孔を有する光拡散反射板が設置され、該光拡散反射板の両面における可視光の拡散反射率が共に90%以上であるライトボックスが開示されている。
特許第4316556号公報
LED実装モジュールの開発では、光源の単位面積あたりの明るさである輝度を可能な限り高めることが重要である。
本開示は、照射する光量や輝度のばらつきが抑制され、かつ良好な輝度を示すLED実装モジュールを提供することを目的とする。また、LED実装モジュールから照射する光量や輝度のばらつきを抑制することができ、かつLED実装モジュールの輝度を良好にすることができる、LED実装モジュール用光反射部材を提供することを目的とする。
本開示の発光ダイオード実装モジュールの一つは、前記発光ダイオード実装モジュールが、発光ダイオード実装用基板と、前記発光ダイオード実装用基板の少なくとも一方の面側に配置される、発光ダイオードと、前記発光ダイオード実装用基板の前記発光ダイオードが配置される面と同じ面側に、前記発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される、光反射部材と、を備え、前記光反射部材が、第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、前記光反射部の前記第2面側から入射角60度で測定する光沢度の値が、前記光反射部の前記第1面側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも高く、前記発光ダイオードが、前記光反射部材の前記第1面側に配置されるものである。
本開示の発光ダイオード実装モジュールの他の一つは、前記発光ダイオード実装モジュールが、発光ダイオード実装用基板と、前記発光ダイオード実装用基板の少なくとも一方の面側に配置される、発光ダイオードと、前記発光ダイオード実装用基板の前記発光ダイオードが配置される面と同じ面側に、前記発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される、光反射部材と、を備え、前記光反射部材が、第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、前記光反射部の前記第2面側で測定する表面の算術平均粗さの値が、前記光反射部の前記第1面側で測定する表面算術平均粗さの値よりも小さく、前記発光ダイオードが、前記光反射部材の前記第1面側に配置されるものである。
本開示の発光ダイオード実装モジュール用光反射部材の一つは、発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、前記光反射部の前記第2面側から入射角60度で測定する光沢度の値が、前記光反射部の前記第1面側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも大きいものである。
本開示の発光ダイオード実装モジュール用光反射部材の他の一つは、発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、前記光反射部の前記第2面側で測定する表面の算術平均粗さの値が、前記光反射部の前記第1面側で測定する表面算術平均粗さの値よりも小さいものである。
本開示によれば、照射する光量や輝度のばらつきが抑制され、かつ良好な輝度を示すLED実装モジュールが得られる。また、LED実装モジュールから照射する光量や輝度のばらつきを抑制することができ、かつLED実装モジュールの輝度を良好にすることができる、LED実装モジュール用光反射部材が得られる。
本開示のLED実装モジュールの一つの実施形態を模式的に示す断面図である。 本開示のLED実装モジュールに用いられる光反射部材の実施形態の一つを模式的に示す平面図である。 本開示のLED実装モジュールに用いられる光反射部材の実施形態の一つを模式的に示す断面図である。 本開示のLED実装モジュールに用いられる光反射部材の実施形態の他の一つを模式的に示す断面図である。 本開示のLED実装モジュールに用いられる光反射部材の実施形態の他の一つを模式的に示す断面図である。 本開示のLED実装モジュールに用いられる光反射部材の実施形態の他の一つを模式的に示す断面図である。 本開示のLED実装モジュールに用いられる光反射部材の実施形態の他の一つを模式的に示す断面図である。 本開示のLED実装用基板を備えた表示装置を模式的に示す斜視図である。
下記に、本開示のLED実装モジュールおよびLED実装モジュール用光反射部材の実施形態について、説明する。ただし、本開示は、下記の実施形態に何ら限定されず、本開示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。また、「シート」と「フィルム」と「ボード」は区別せずに、「シート」には「フィルム」および「ボード」が含まれる。
図1は、本開示のLED実装モジュールの実施形態の一つを示している。LED実装モジュール1は、LED実装用基板10と、LED実装用基板10の少なくとも一方の面側に配置されたLED20と、LED実装用基板10のLED20が配置された面と同じ面側に、LED20と向かい合ってかつ離れて配置される、第1光反射部材15とを備えている。第1光反射部材15は、第1面151と第1面の反対側の第2面152とを有しており、第1面151および第2面152から入射した光を反射する光反射部153と、前記第1面151から前記第2面153に光を透過する光透過部154とを有している。
図1の実施形態では、光反射部153は、光反射性を示すシート部153である。また、光透過部154は、シート部153の一方の表面から他方の表面まで貫通している複数の貫通穴154である。なお、光透過部154は、光を透過することができればよく、例えば、図1の貫通穴154が透明な材料で充填されている形態であってもよい。また、光反射部は、光を反射することができればよく、後述する多孔質樹脂シートを用いる以外に、例えば、プリズムやレンズを用いてもよい。なお、第1光反射部材15とLED実装用基板10との間には間隙ができている。図1の間隙には、空気が充填されているが、窒素や希ガスなどの不活性ガスや、ポリマーやガラスなどの透明な材料が充填されていてもよい。
図1の実施形態では、第1光反射部材15の光反射部153の第2面152側から入射角60度で測定する光沢度の値が、第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも大きくなっている。または/および、第1光反射部材15は、第1光反射部材15の光反射部153の第2面152側で測定する表面の算術平均粗さの値が、第1光反射部材15の光反射部153の前記第1面151側で測定する表面の算術平均粗さの値よりも小さくなっている。そして、LED20は、第1光反射部材15の第1面151側に配置されている。
LED20から出射した光は、第1光反射部材15の方に向かい、その一部が、第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側で反射されてLED実装用基板10の方に向かい、さらにLED実装用基板10の表面で反射されて第1光反射部材15の方に向かう。この第1光反射部材15の方に向かった光の一部は、第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側で反射される。このように、第1光反射部材15とLED実装用基板10との間で反射を繰り返すことによって、光は、第1光反射部材15とLED実装用基板10との間の間隙内でLED実装用基板10の面に水平な方向へ広がっていく。すなわち、光は、LED実装用基板10の面に水平な方向へ広がりながら、その一部が、第1光反射部材15の光透過部154を通過して、LED実装モジュールから出射する。LED20から出射した光をLED実装用基板10の面に水平な方向へ広げて均一化できるので、第1光反射部材15を備えるLED実装モジュールでは、照射する光量や輝度のばらつきを抑制することができる。
ところで、光の反射には正反射の寄与と拡散反射の寄与があり、正反射では、入射角と反射角が反射面に対して同じになるのに対して、拡散反射では、一部の光が入射角よりも大きい反射角で反射される。そのため、光を第1光反射部材15とLED実装用基板10との間の間隙内でLED実装用基板10の面に水平な方向へ広がりやすくするには、拡散反射の寄与が大きくなるようにすることが考えられる。本実施形態の第1光反射部材15では、光反射部153の第1面151側は、光沢度の値が第2面152側よりも小さいまたは表面の算術平均粗さの値が第2面側よりも大きいので、拡散反射の寄与が第2面152側よりも大きい。そのため、LED20やLED実装用基板10は、第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側に配置することが好ましい。
一方、第1光反射部材15の光反射部153は、第1面151側だけでなく、第2面152側も光を反射することが、LED実装モジュールの輝度を高めるために重要である。例えば、枠体(図示しない)や、後述する拡散部材17や固定部材18などの影響により、第2面152側から光が入射する場合があるためである。このような第2面152側から入射する光は、できる限り早くLED実装モジュールから出射させたいので、第1光反射部材15の光反射部153の第2面152側では、正反射の寄与が大きくなるようにすることが考えられる。本実施形態の第1光反射部材15では、光反射部153の第2面152側は、光沢度の値が第1面151側より大きいまたは表面の算術平均粗さの値が第1面側よりも小さいので、正反射の寄与が第1面151側よりも大きい。そのため、第2面152側の光沢度の値が第1面151側と同じかより小さい場合や、第2面152側の表面の算術平均粗さの値が第1面151側と同じかより大きい場合と比較して、LED実装モジュールの輝度を向上させることができる。
上記より、本実施形態のLED実装モジュールは、照射する光量や輝度のばらつきが抑制され、かつ輝度が良好である。
図1の実施形態では、第1光反射部材15の光反射部153の第2面152側から入射角60度で測定する光沢度の値が、第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも大きくなっている。光沢度は、屈折率1.567であるガラス表面を入射角60度で測定した反射率10%を光沢度100として、その相対値をJIS Z8741:1997「鏡面光沢度−測定方法」に基づいて測定することができる。具体的には、光沢度計(堀場製作所製高光沢グロスチェッカ IG−410)で測定することができる。
第1光反射部材15の光反射部153では、第2面152側の光沢度の値と第1面151側の光沢度の値との差は、特に限定されないが、10以上であることが好ましく、20以上であることがより好ましく、40以上であることがさらに好ましい。差が大きいほど、本実施形態のLED実装モジュールの特長が明確化するためである。なお、上限は、特に限定されないが、例えば、90以下である。
光反射部材15の光反射部153では、第1面151側から測定した光沢度の値は、特に限定されないが、70未満であることが好ましく、60以下であることがより好ましく、50以下であることがさらに好ましい。なお、下限は、特に限定されないが、例えば、0以上である。
光反射部材15の光反射部153では、第2面152側から測定した光沢度の値は、特に限定されないが、70以上であることが好ましく、80以上であることがより好ましく、90以上であることがさらに好ましい。なお、上限は、特に限定されないが、例えば、110以下である。
図1の実施形態では、第1光反射部材15の光反射部153の第2面152側から測定する表面の算術平均粗さの値が、第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側から測定する表面の算術平均粗さの値よりも大きくなっている。表面の算術平均粗さ(Ra)は、JIS B0601:2013「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメータ」に基づいて測定することができる。具体的には、白色干渉型表面形状計測顕微鏡(Zygo製NewView6300)で測定することができる。
第1光反射部材15の光反射部153では、第1面151側の表面の算術平均粗さは、特に限定されないが、400nm以上であることが好ましく、500nm以上であることがより好ましく、600nm以上であることがさらに好ましい。なお、上限は、特に限定されないが、例えば、10000nm以上である。
第1光反射部材15の光反射部153では、第2面152側の表面の算術平均粗さは、特に限定されないが、400nm未満であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることがより好ましい。なお、下限は、特に限定されないが、例えば、1nm以上である。
第1光反射部材15の光反射部153では、特に限定されないが、第1面151側および第2面152側から測定する波長450nm以上650nm以下の範囲内の所定の波長における光反射率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。第1光反射部材15の光反射部153の第1面151側および第2面152側の光反射が高いことで、光の利用効率が高まるためである。光反射率は、正反射による寄与と拡散反射による寄与とが総合的に影響される特性である。光反射率は、分光光度計(例えば、日本分光株式会社製の分光光度計V−670DS)に積分球付属装置(例えば、積分球ユニットISN−723)を取り付け、硫酸バリウムを標準板として測定することができる。なお、光反射率は、硫酸バリウムに対する相対値であるため、100%を上回ることがある。上限は、特に限定されないが、例えば、110%である。
第1光反射部材15の光透過部154では、特に限定されないが、第1面側および第2面側から測定する波長450nm以上650nm以下の範囲内の所定の波長における光透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。光透過率は、上述した光反射率と同様の測定装置で測定することができる。上限は、特に限定されないが、例えば、100%以下である。
第1光反射部材15の厚みは、特に限定されないが、例えば、100μm以上で1mm以下である。
図1の実施形態では、複数の貫通穴154は、LED20から第1光反射部材15に向けた垂線と第1光反射部材15との交点を中心点として、第1光反射部材15の面内で中心点に遠い方の貫通穴154の大きさが、中心点に近い方の貫通穴154の大きさよりも大きくなるように配置されている。LED20から出射する光は、指向性が強く、上記の中心点に向かう指向性をもつので、中心点近傍の貫通穴154の穴の大きさを比較的小さくして、中心点から離れるにつれて穴の大きさを大きくすることによって、LED実装モジュール1の面内から照射する光の均一化を図ることができる。
図1の実施形態では、第1光反射部材15は、固定部材18で所望の位置に固定されている。固定部材18は、例えば、第1光反射部材15の面の法線方向に延びる柱状のピンである。
図1の実施形態では、LED実装モジュール1は、LED実装用基板10のLED20が配置された面と同じ面側に配置され、LED実装用基板10のLED20が配置された領域を除くLED実装用基板10の面の少なくとも一部を覆っている、第2光反射部材16を備えている。第2光反射部材16は、貫通穴164を有しており、貫通穴164のなかにLED20が配置されている。第2光反射部材16を配置することで、LED実装用基板10の光反射性を高めることができる。第2光反射部材は、第1光反射部材と同様のものを使用することができる。第2光反射部材16の第1光反射部材15が配置される面側は、第1光反射部材15の第2面と同様の光反射率、光沢度、または表面の算術平均粗さなどの数値範囲であることが好ましい。
図1の実施形態では、LED実装モジュール1は、第1光反射部材15のLED実装用基板10が配置されている面とは反対側の面には、光拡散透過部材17が第1光反射部材15と向かい合ってかつ離れて配置されている。光拡散透過部材17を配置することで、照射する光量や輝度のばらつきがより抑制され、また、第1光反射部材15を隠蔽することができる。光拡散透過部材17を配置する場合、光拡散透過部材17には様々な入射角の光が入射されるので、光拡散透過部材17に入射した光の一部がLED実装用基板10に向かって反射される。そのため、光拡散透過部材17が配置されたLED実装モジュール1では、本実施形態の第1光反射部材15を配置することによる利点がより大きいと言える。光拡散透過部材17としては、例えば、光透過率が20%以上で50%以下かつ光反射率が50%以上で80%以下のものを用いることができる。具体的には、透明な樹脂に多数の粒子を含有させた樹脂シートを用いることができる。
図1の実施形態では、LED実装用基板10は、支持体11の一方の面側に、配線部12が、接着剤層(図視せず)を介して形成されている。なお、配線部12は、LED20と例えば導電性接合部13によって電気的に接続される。また、図1の実施形態では、LED実装用基板10は、支持体11の一方の面側に、配線部12の一部を覆うように絶縁性保護部14が配置されている。絶縁性保護部14は、マイグレーション現象による絶縁不良を抑制するために配置することができるが、必須ではない。絶縁性保護部14は、例えば熱硬化性樹脂で形成することができる。
LED実装用基板10の支持体11は、例えば、ガラスや樹脂などを用いることができる。LED実装モジュールが折り曲げられても破損し難くなるので、可撓性を有するガラスシートや樹脂シートが好ましい。樹脂シートで使用される樹脂の具体例は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリナイロン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アクリル、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルなどである。
支持体11の構成する材料の熱収縮開始温度は、特に限定されないが、90℃を超えることが好ましい。一般に、LEDから発生する熱により、LEDの周辺の基板の温度は90℃程度まで上昇する場合があるためである。なお、熱収縮開始温度は、次の手順で決定する。まず、支持体11から試料を採取して、その試料を熱機械分析(TMA)装置に入れ、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)を記録する。次に、温度と収縮量の関係を記録したグラフを使って、収縮によって0%のベースラインから離れる温度を読み取り、その温度を熱収縮開始温度とする。
支持体11の構成する材料の体積固有抵抗率は、特に限定されないが、1014Ω・cm以上であることが好ましく、1018Ω・cm以上であることがより好ましい。一般に、LED実装用基板には一定の絶縁性が要求される場合があるためである。
支持体11の厚さは、特に限定されないが、例えば、10μm以上かつ100μm以下である。
LED実装用基板10の配線部12は、導電性の配線のパターンを有しており、配線は、例えば、金属や導電性プラスチックなどの導電性材料を用いることができる。
LED20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半導体素子を用いることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子もLEDに含まれる。本実施形態では、図1に示すとおり、LED20は、LED実装用基板10の配線部12と例えば導電性接合部13によって電気的に接合されている。導電性接合部13は、例えば、金属や導電性プラスチックなどの導電性材料を有する接合剤やハンダを用いることができる。
図2および図3に、第1光反射部材15の一つの実施形態を示す。図2の平面図に示す通り、第1光反射部材15は、光反射部としてシート部153および光透過部として多数の貫通穴154を有する。また、図3の断面図に示す通り、シート部153は、第1樹脂シート155および第2樹脂シート156の積層体を有している。第1樹脂シート155が第1光反射部材15の第1面151側に配置され、第2樹脂シート156が第1光反射部材15の第2面152側に配置されている。
図3の実施形態では、第1樹脂シート155は、内部に複数の空隙が存在する多孔質樹脂シートである。第2樹脂シート156は、多孔質樹脂シートよりも光沢度が高くかつ表面の平均粗さが低い光沢シートである。第1樹脂シート155と第2樹脂シート156は、接着剤(図示しない)で接合されている。
第1樹脂シート155として用いられている多孔質樹脂シートは、内部の比表面積が大きく、かつその空隙の形状が不均一であるため、光反射性を示す。
多孔質樹脂シートは、特に限定されないが、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンシートであることが好ましい。ポリオレフィンシートは、汚れが付着し難く、経時的な加水分解による形状変化が起こり難いため、光反射性能が低下し難いためである。多孔質樹脂シートは、耐熱性が比較的高いので、ポリプロピレンシートがより好ましい。多孔質樹脂シートにおける樹脂の含有量は、特に限定されないが、例えば、50質量%以上で100質量%以下である。なお、ポリオレフィンシートに、ポリオレフィン以外の樹脂が混ざっていてもよく、多孔質樹脂シートを構成する樹脂のうち50質量%を超えてポリオレフィンが含有していればよい。
多孔質樹脂シートには、製造時に空隙を形成するため、あるいはシート強度を高めるため、複数の粒子を含有させることができる。粒子の材料は、例えば、炭酸カルシウム、タルク、ケイ素酸化物、チタン酸化物である。粒子の大きさは、例えば、0.1μm以上で1.5μm以下である。多孔質樹脂シートにおける微小な粒子の含有量は、特に限定されないが、例えば、0.1質量%以上で50質量%以下である。
多孔質樹脂シートの厚さは、特に限定されないが、例えば、20μm以上で300μm以下である。
多孔質樹脂シートの内部に存在する空隙の大きさは、特に限定されないが、例えば、1μm以上で50μm以下である。
多孔質樹脂シートの空隙率は、特に限定されないが、例えば、20%以上で80%以下である。光反射性が良好で、過度に脆くならないため、30%以上で60%以下であることがより好ましい。空隙率は、空隙の単位体積当たりの量であり、下記の式(1)にしたがって計算することができる。
空隙率(%)={(ρo−ρ)/ρo}×100 式(1)
式(1)において、ρは多孔質樹脂シートの密度であり、JIS P8118に基づいて測定することができる。ρoは多孔質樹脂シートの真密度である。真密度は、多孔質樹脂シートを構成する主要な材料成分の種類とそれらの構成比率を分析して、材料成分の種類の一般的な値を用いることで決定することができる。例えば、ポリプロピレンの密度は0.9g/cm3、炭酸カルシウムの密度は2.7g/cm3である。なお、多孔質樹脂シートが延伸処理されたものであるときは、延伸前の材料が多量の空気を含有するものでない限り、真密度は延伸前の材料の密度にほぼ等しい。そのため、真密度は、延伸前の材料から求めてもよく、定容積膨張法による乾式密度測定方法で求めることができ、測定装置としては、例えば、島津製作所製の乾式自動密度計アキュピック1330が挙げられる。
多孔質樹脂シートは、例えば、入射角60度での光沢度が70未満であり、50以下であることもある。多孔質樹脂シートは、例えば、光反射率が90%以上であり、95%以上であることもある。
多孔質樹脂シートの作成方法は、例えば、樹脂と多数の粒子を有する組成物を成形および延伸する方法を挙げることができる。複数の組成物を使用して多孔質樹脂シートを製造してもよく、その場合、複数の組成物は、同一の配合であっても異なる配合であってもよい。
多孔質樹脂シートの作成方法の具体例は、粒子の含有量が後述する第2の組成物よりも多い第1の組成物を押出成形した後に一軸延伸して第1シートを作成する。第1シートの片面側また両面側に粒子の含有量が第1の組成物よりも少ない第2の組成物を押出成形して第2シートを作成する。そして、その積層体を第1シートの延伸方向とは異なる方向に延伸する。このような方法により、光反射性が良好な多孔質樹脂シートを得ることができる。あるいは、別の具体例として、別々に作成した第1シートと第2シートを接着剤などで接合した後に延伸する方法が挙げられる。
図示しないが、第1樹脂シート155は、多孔質樹脂シートの一方の面に配置された、複数の光反射粒子および複数の光反射粒子を保持するための樹脂バインダーを有する、光拡散反射層を備えていてもよい。複数の光反射粒子により、多孔質樹脂シートよりも光反射率を向上させつつ、光沢度をより低くかつ表面の平均粗さをより高くすることができるためである。光拡散反射層は、第1光反射部材15の第1面151側に配置される。
光拡散反射層では、光反射粒子は、例えば、チタン酸化物、アルミニウム酸化物、シリカ酸化物、炭酸カルシウム、硫酸バリウムがあり、チタン酸化物がより好ましい。樹脂バインダーは、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、アクリルがある。第2光反射層中の光反射粒子と樹脂バインダーとの質量比(光反射粒子の質量/樹脂バインダーの質量)は、特に限定されないが、例えば、1以上で25以下である。
光拡散反射層の厚みは、特に限定されないが、0.1μm以上で20μm以下であり、好ましくは、0.5μm以上で5μm以下である。
光拡散反射層の作成方法は、例えば、複数の光反射粒子と樹脂バインダーを有する組成物を多孔質樹脂シート上にコーティングする方法を挙げることができる。あるいは、例えば、複数の光反射粒子と樹脂バインダーを有する組成物を樹脂シート上にコーティングした後、樹脂シートと多孔質樹脂シートとを接着剤で接合する方法を挙げることができる。
第2樹脂シート156は、多孔質樹脂シートよりも光沢度が高くかつ表面の算術平均粗さが低い光沢シートである。一般に、多孔質樹脂シートは、内部に複数の空隙が存在するため、光沢度が低くかつ表面の算術平均粗さが高くなる傾向がある。そこで、多孔質樹脂シートと光沢シートとを積層して用いることで、本実施形態の第1光反射部材15は、第1光反射部材15の光反射部153の一方の面側で測定する光沢度の値が、第1光反射部材15の光反射部153の他方の面側で測定する光沢度の値よりも大きくなっている。また、本実施形態の第1光反射部材15は、第1光反射部材15の光反射部153の一方の面側で測定する表面の算術平均粗さの値が、第1光反射部材15の光反射部153の他方の面側で測定する表面の算術平均粗さの値よりも小さくなっている。
また、第1光反射部材15が、後述する支持シートを有する場合、支持シートと多孔質樹脂シートとは、力や熱に対する機械的特性が大きく相違するので、支持シートの片方の面側にのみ多孔質樹脂シートを積層しただけでは、光反射部材15がカールする可能性がある。特に、本実施形態の光反射部材15は、LED実装モジュールで用いられるので、LEDから発生する熱の影響を受けて、それぞれのシートが収縮する可能性がある。そのため、支持シートを有する場合に、第2樹脂シート156は第1光反射部材15のカールを抑制することもできる。
光沢シートで使用される樹脂の具体例は、ポリイミド、ポリナイロン、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどである。
光沢シートは、第1樹脂シート155で使用されている樹脂と同じ種類の樹脂を使用することが好ましい。力や熱に対する機械的特性が近似するため、カールをより抑制しやすいためである。例えば、第1樹脂シート155が多孔質ポリオレフィンシートである場合には、第2樹脂シート156もポリオレフィンシートであることが好ましい。また、光沢シートは、多孔質でない、内部が緻密な緻密質樹脂シートであることが好ましい。一般に、緻密質樹脂シートは、緻密質樹脂シートは、一般に、多孔質樹脂シートに比べて表面が平坦であるため、表面の算術平均粗さが低くなり、光沢度が高くなるためである。
光沢シートの厚みは、特に限定されないが、光沢シートが緻密質樹脂シートの場合には、第1樹脂シート155である多孔質樹脂シートの厚みよりも小さくてもよい。例えば、第2樹脂シート156である緻密質樹脂シートの厚みは、第1樹脂シート155である多孔質樹脂シートの厚みに対して、0.2倍以上で0.5倍以下であってもよい。
図示しないが、第2樹脂シート156は、光沢シートの一方の面に配置された、透明樹脂膜や透明金属膜を有する、光正反射層を備えていてもよい。光沢シートの光沢度をより高くかつ表面の平均粗さをより低くすることができるためである。光正反射層は、第1光反射部材15の第2面152側に配置される。
光正反射層では、透明樹脂膜として、例えばアクリルやポリエステルが挙げられ、透明金属膜として、例えば銀、酸化アルミニウム、酸化珪素、スズドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化スズが挙げられる。
光正反射層の厚みは、特に限定されないが、0.1μm以上で20μm以下であり、好ましくは、0.5μm以上で5μm以下である。
光正反射層の作成方法は、例えば、透明樹脂やその前駆体を有する組成物を多孔質樹脂シート上にコーティングする方法を挙げることができる。あるいは、透明金属やその前駆体を多孔質樹脂シート上に蒸着する方法を挙げることができる。
図3に示す第1光射部材15は、例えば、第2樹脂シート156の一方の面側に、内部に複数の空隙が存在する多孔質樹脂シートである第1樹脂シート155を配置する工程、によって得ることができる。
第1光反射部材15は、上述の実施形態に限定されない。
図4に、第1光反射部材15の他の一つの実施形態を示す。図4の断面図に示す通り、光反射部153は、第1樹脂シート155、第3樹脂シート157、および第2樹脂シート156の積層体を有している。第1樹脂シート155が第1光反射部材15の第1面151側に配置され、第2樹脂シート156が第1光反射部材15の第2面152側に配置されている。なお、図4の第1光反射部材15の平面図は、上述の図2と同様である。
図4の実施形態では、第3樹脂シート157は、多孔質樹脂シートを支持するために設けている支持シートである。第1樹脂シート155と第3樹脂シート157、および第3樹脂シート157と第2樹脂シート156は、接着剤(図示しない)で接合されている。なお、第1樹脂シート155および第2樹脂シート156は、上述の図3の実施形態と同様である。
内部に複数の空隙が存在する多孔質樹脂シートは、内部に多くの空隙が存在するためにそれぞれ自体が単体で脆くなる傾向があり、耐久性や加工性に心配がある。図4の実施形態では、光反射部材15は、第1樹脂シート155を支持する第2樹脂シート156を支持シートとして有するため、良好な耐久性と加工性を示す。なお、支持シートは必須ではなく、上述の光沢シートが多孔質樹脂シートを支持することができる場合もある。
支持シートは、多孔質樹脂シートを支持することができれば特に限定されないが、ガラスシートや樹脂シートなどを用いることができる。樹脂シートで使用される樹脂の具体例は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリナイロン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アクリル、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどである。
支持シートは、多孔質でない、内部が緻密な緻密質樹脂シートであることが好ましい。支持シートの厚さは、特に限定されないが、例えば、25μm以上で500μm以下である。支持シートの判断強度は、特に限定されないが、例えば、厚さ25μmにおける破断強度が15MPa以上であってもよく、80MPa以上であることが好ましく、200MPa以上であることがより好ましい。また、支持シートの厚さ25μmにおける破断進度が20%以上であり、70%以上であることが好ましく、100%以上であることがより好ましい。
支持シートは、融点が180℃以上の樹脂シートであることが好ましい。LEDから発生する熱に対する耐久性を付与することができるためである。ポリエチレンナフタレートシートやポリエチレンテレフタレートシートなどのポリエステルシートは、耐熱性が比較的高く、引張強度や破断伸度などの機械的性質にも優れているため、支持シート150として好適である。なお、ポリエステルシートに、ポリエステル以外の樹脂が混ざっていてもよく、シートを構成する樹脂のうち50質量%を超えてポリエステルが含有していればよい。
図5に、第1光反射部材15の他の一つの実施形態を示す。図5の断面図に示す通り、光反射部153は、第4樹脂シート158、第1樹脂シート155、第3樹脂シート157、および第2樹脂シート156の積層体を有している。第4樹脂シート158および第1樹脂シート155が第1光反射部材15の第1面151側に配置され、第2樹脂シート156が第1光反射部材15の第2面152側に配置されている。なお、図5の第1光反射部材15の平面図は、上述の図2と同様である。
図5の実施形態では、第4樹脂シート158は、内部に複数の空隙が存在する多孔質樹脂シートである。第4樹脂シート158と第1樹脂シート155は、接着剤(図示しない)で接合されている。なお、第1樹脂シート155、第3樹脂シート157、および第2樹脂シート156は、上述の図3の実施形態と同様である。
第4樹脂シート158により、複数の多孔質樹脂シートが配置されるので、第1光反射部材15の光反射性をより高めることができる。第4樹脂シート158の多孔質樹脂シートとしては、上述の第1樹脂シート155の多孔質樹脂シートと同様のものを用いることができる。
図6に、第1光反射部材15の他の一つの実施形態を示す。図6の断面図に示す通り、光反射部153は、第5樹脂シート159を有している。第5樹脂シート159は、多孔質樹脂シートであるが、一方の表面159aのみが平滑面化されているため、一方の表面159aが他方の表面159bよりも光沢度が高くかつ表面の平均粗さが低い。平坦面化する方法としては、例えば、カレンダー加工やラスター加工、エッチング液やプラズマによるエッチバック加工、上述の光正反射層の形成加工などが挙げられる。図6の実施形態では、第5樹脂シート159の平坦面化された平坦面159aが、第1光反射部材15の第2面152側に配置される。なお、図6の第1光反射部材15の平面図は、上述の図2と同様である。
図7に、第1光反射部材15の他の一つの実施形態を示す。また、図7の断面図に示す通り、光反射部153は、第6樹脂シート160を有している。第6樹脂シート160は、緻密質樹脂シートであるが、一方の表面160bのみが粗面化されているため、一方の表面160bが他方の表面160aよりも光沢度が低くかつ表面の平均粗さが高い。粗面化する方法としては、例えば、粒子やエッチング液やプラズマによるブラスト加工、上述の光拡散反射層の形成加工などが挙げられる。図7の実施形態では、第6樹脂シート160の粗面化された粗面160bが、第1光反射部材15の第1面151側に配置される。なお、図6の第1光反射部材15の平面図は、上述の図2と同様である。
上述のLED実装モジュール用光反射部材15は、LED実装用基板10に配置されて、LED実装モジュール1の構成部品として好適に使用することができる。LED実装モジュールから照射する光量や輝度のばらつきを抑制することができ、かつ発光ダイオード実装モジュールの輝度を良好にすることができるためである。
LED実装モジュール1の製造方法は、LED実装用基板10を準備する第1工程と、LED実装用基板10の少なくとも一方の面側にLED20を配置する第2工程と、LED実装用基板10のLED20が配置される面と同じ面側に第1光反射部材15をLED20と向かい合ってかつ離れるように配置する第3工程とを備える。第2工程をおこなってから第3工程をおこなっても、第3工程をおこなってから第2工程をおこなってもよい。
第1工程は、LED実装用基板10を準備する工程である。LED実装用基板10は、公知の基板の作成方法を使って得ることができる。基板の作成方法は、例えば、エッチング技術を含む。具体的には、まず、支持体に銅などの金属層を配置する。金属層を覆うようにパターニングされたマスクを配置する。マスクに覆われていない箇所の金属層をエッチング液により除去する。最後に、マスクをアルカリ液で除去する。
第2工程は、LED20をLED実装用基板10に配置する工程である。LED20は、金属や導電性プラスチックなどの導電性材料を有する接合剤やハンダなどを使って、LED実装用基板10の配線部12に電気的に接合する。
第3工程は、第1光反射部材15をLED実装用基板10にLED20と向かい合ってかつ離れるように配置する工程である。第1光反射部材15は、必要に応じて貫通穴154をカッターやレーザーで形成することができる。貫通穴154は、LED実装用基板10を配置する前に形成してもよいし、LED実装用基板10を配置した後に形成してもよい。ただし、本工程を後述する第2工程の後におこなうときは、LED20が既に配置されているので、貫通穴154は、LED実装用基板10を配置する前に形成することが好ましい。
本実施形態のLED実装モジュール1は、表示装置や照明装置の光源として用いることができる。
表示装置や照明装置は、上述のLED実装モジュール1の好適な用途である。上述のLED実装モジュール1は、照射する光量や輝度のばらつきが抑制されかつ良好な輝度を示すので、表示装置や照明装置の高品質化に寄与するためである。
図8は、表示装置100の模式図である。表示装置100は、表示パネル2の背面にLED実装モジュール1が配置されている。LED実装モジュール1は、上述の通り、LED実装用基板10、LED20、および第1反射材15を備えている。LED実装モジュール1の背面には、LED20の熱を排出するための放熱部材3が配置されている。
以下、実施例により本開示を更に具体的に説明するが、本開示は、以下の参考例に限定されるものではない。
<多孔質樹脂シートの準備>
プロピレン単独重合体(日本ポリケム(株)製、商品名「ノバテックPP:MA−8」、融点164℃) 65.5質量%、高密度ポリエチレン(日本ポリケム(株)製、商品名「ノバテックHD:HJ580」、融点134℃、密度0.960g/cm3) 6.5質量%、および、平均粒子径が1.5μmの炭酸カルシウム粉末 28質量%、を有する内層用の組成物を、押出機を用いて無延伸シートを得た。この無延伸シートを流れ方向(MD)に4倍の延伸をおこない、一軸延伸シートを得た。なお、この参考例では、流れ方向(MD)は、押出機を用いて組成物を押し出した時の押出方向を意味する。
プロピレン単独重合体(日本ポリケム(株)製、商品名「ノバテックPP:MA−8」、融点164℃) 51.5質量%、高密度ポリエチレン(日本ポリケム(株)製、商品名「ノバテックHD:HJ580」、融点134℃、密度0.960g/cm3) 3.5質量%、平均粒子径が1.5μmの炭酸カルシウム粉末 42質量%、平均粒子径が0.8μmの酸化チタン粉末 3質量%、を有する外層用の組成物を、押出機を用いて上述で得られた一軸延伸シートの両面側にダイを用いて押し出して、三層構成(外層、内層、および外層)の積層シートを得た。
この積層体を幅方向(内層に積層された一軸延伸シートの流れ方向に直交する方向、TD)に7倍の延伸を行なうことによって、全体の厚みが145μm(外層 31μm、内層 83μm、外層 31μm)の多孔質樹脂シートを得た。多孔質樹脂シートの空隙率は55%であった。
<実施例1>
支持シート(第3樹脂シート157)であるポリエチレンテレフタレートシート(厚さ188μm、東レ社製 ルミラー)の片面に、ポリウレタン系接着剤(ロックペイント社製 主剤アドロックRU−77T、ロックペイント社製 硬化剤ロックボンドJ H−7、主剤:硬化剤=10:1)を使用して、緻密質の光沢シート(第2樹脂シート156)であるポリプロピレンシート(厚さ40μm、三井化学東セロ社製)を接合した。そして、支持シートの光沢シートが接合された面とは反対側の面に、上述のポリウレタン系接着剤を使用して、上述の多孔質樹脂シート(第1樹脂シート155)を接合した。それによって、図4に示す構成の実施例1の光反射部材を得た。
<実施例2>
実施例1の光反射部材の多孔質樹脂シート側の面に、上述のポリウレタン系接着剤を使用して、上述の多孔質樹脂シート(第4樹脂シート158)を接合した。それによって、図5に示す構成の実施例2の光反射部材を得た。
<比較例1>
ポリエチレンテレフタレートシート(厚さ188μm、東レ社製 ルミラー)の両面にそれぞれ、上述のポリウレタン系接着剤を使用して、上述の多孔質樹脂シートを1枚ずつ接合した。それによって、比較例の光反射部材を得た。
<光反射部材の評価>
実施例1の光反射部材は、第1面側(支持シートの多孔質樹脂シートが配置された面側)の波長560nmにおける光反射率が100%、入射角60度における光沢度が36、表面の算術平均粗さが600nmであり、第2面側(支持シートの光沢シートが配置された面側)の波長560nmにおける光反射率が98%、入射角60度における光沢度が95、表面の算術平均粗さが150nmであった。
実施例2の光反射部材は、第1面側(支持シートの多孔質樹脂シートが配置された面側)の波長560nmにおける光反射率が101%、入射角60度における光沢度が36、表面の算術平均粗さが600nmであり、第2面側(支持シートの光沢シートが配置された面側)の波長560nmにおける光反射率が99%、入射角60度における光沢度が95、表面の算術平均粗さが150nmであった。
比較例1の光反射部材は、第1面側および第2面側の波長560nmにおける光反射率が100%、入射角60度における光沢度が36、表面の算術平均粗さが600nmであった。
実施例1および実施例2の光反射部材が第1光反射部材15である図1に示すLED実装モジュールの輝度は、比較例1の光反射部材が第1光反射部材15である図1に示すLED実装モジュールの輝度よりも高くなる。
1 LED実装モジュール
10 LED実装用基板
11 支持体
12 配線部
13 導電性接合部
14 絶縁性保護部
15 第1光反射部材
151 第1光反射部材の第1面
152 第1光反射部材の第2面
153 第1光反射部材の光反射部(シート部)
154 第1光反射部材の光透過部(貫通穴)
155 第1樹脂シート(多孔質樹脂シート)
156 第2樹脂シート(光沢シート)
157 第3樹脂シート(支持シート)
158 第4樹脂シート(多孔質樹脂シート)
159 第5樹脂シート
160 第6樹脂シート
16 第2光反射部材
17 光拡散透過部材
18 固定部材
20 LED
2 表示パネル
3 放熱部材
100 表示装置

Claims (11)

  1. 発光ダイオード実装モジュールであって、
    前記発光ダイオード実装モジュールが、
    発光ダイオード実装用基板と、
    前記発光ダイオード実装用基板の少なくとも一方の面側に配置される、発光ダイオードと、
    前記発光ダイオード実装用基板の前記発光ダイオードが配置される面と同じ面側に、前記発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される、光反射部材と、を備え、
    前記光反射部材が、
    第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有し、
    前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、
    前記光反射部の前記第2面側から入射角60度で測定する光沢度の値が、前記光反射部の前記第1面側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも高く、
    前記発光ダイオードが、前記光反射部材の前記第1面側に配置される、
    発光ダイオード実装モジュール。
  2. 前記光反射部材の前記光反射部の前記第2面側から測定する光沢度の値と前記光反射部材の前記光反射部の前記第1面側から測定する光沢度の値との差が10以上である、請求項1に記載の発光ダイオード実装モジュール。
  3. 前記光反射部材の前記光反射部の前記第2面側から測定した光沢度の値が、70以上である、請求項1または請求項2に記載の発光ダイオード実装モジュール。
  4. 前記光反射部材の前記光反射部の前記第1面側から測定した光沢度の値が、70未満である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光ダイオード実装モジュール。
  5. 前記光反射部材の前記光反射部の前記第2面側で測定する表面の算術平均粗さの値が、前記光反射部材の前記光反射部の前記第1面側で測定する表面の算術平均粗さの値よりも小さい、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光ダイオード実装モジュール。
  6. 発光ダイオード実装モジュールであって、
    前記発光ダイオード実装モジュールが、
    発光ダイオード実装用基板と、
    前記発光ダイオード実装用基板の少なくとも一方の面側に配置される、発光ダイオードと、
    前記発光ダイオード実装用基板の前記発光ダイオードが配置される面と同じ面側に、前記発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される、光反射部材と、を備え、
    前記光反射部材が、
    第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有し、
    前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、
    前記光反射部の前記第2面側で測定する表面の算術平均粗さの値が、前記光反射部の前記第1面側で測定する表面の算術平均粗さの値よりも小さく、
    前記発光ダイオードが、前記光反射部材の前記第1面側に配置される、
    発光ダイオード実装モジュール。
  7. 請求項1から請求項18のいずれか一項に記載の発光ダイオード実装モジュールに配置される、光反射部材。
  8. 発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有し、
    前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、
    前記光反射部の前記第2面側から入射角60度で測定する光沢度の値が、前記光反射部の前記第1面側から入射角60度で測定する光沢度の値よりも大きい、発光ダイオード実装モジュール用光反射部材。
  9. 発光ダイオードと向かい合ってかつ離れて配置される第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有し、
    前記第1面および前記第2面から入射した光を反射する光反射部と、前記第1面から前記第2面に光を透過する光透過部とを有し、
    前記光反射部の前記第2面側で測定する表面の算術平均粗さの値が、前記光反射部の前記第1面側で測定する表面の算術平均粗さの値よりも小さい、発光ダイオード実装モジュール用光反射部材。
  10. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発光ダイオード実装モジュールを備える、表示装置。
  11. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発光ダイオード実装モジュールを備える、照明装置。
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