JP2019016629A - LED module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDモジュールに関する。 The present invention relates to an LED module.
近年、車載用のディスプレー装置等、LEDバックライトを光源として用いた各種のLED表示装置が急速に普及している。 In recent years, various LED display devices using an LED backlight as a light source, such as an in-vehicle display device, are rapidly spreading.
これらの表示装置において、LED素子を光源とするバックライトを構成するためには、通常、支持基板上に金属配線部が形成されてなるLED素子用の回路基板(本明細書において「LED素子用基板」と言う)が用いられる。そして、このような基板上にLED素子を実装した積層体(本明細書では、このような構成の積層体のことを「LEDモジュール」と言う)が、各種のLED表示装置のバックライトを構成するための光源モジュールとして広く用いられている。 In these display devices, in order to construct a backlight using an LED element as a light source, a circuit board for an LED element in which a metal wiring portion is formed on a support substrate (referred to as “LED element use in this specification”). Substrate ") is used. A laminate in which LED elements are mounted on such a substrate (in this specification, a laminate having such a configuration is referred to as an “LED module”) constitutes backlights of various LED display devices. Widely used as a light source module.
LEDバックライトは、LED素子を表示面の側方に配置するエッジライト方式のバックライトと、光源とするLED素子を表示面の背面側に配置して面光源を構成する直下型のバックライトとに大別される。これらのうち、特に直下型のLEDバックライトにおいては、LED素子から発光される光をより効率的に利用するために、LEDバックライトの背面側に漏れる光を表示画面側に反射するための反射材が、LED素子実装用領域の周囲に配置されている(特許文献1参照)。 The LED backlight includes an edge light type backlight in which LED elements are arranged on the side of the display surface, and a direct-type backlight that constitutes a surface light source by arranging LED elements as light sources on the back side of the display surface; It is divided roughly into. Among these, in particular, in the direct type LED backlight, in order to use the light emitted from the LED element more efficiently, the reflection for reflecting the light leaking to the back side of the LED backlight to the display screen side. The material is arranged around the LED element mounting region (see Patent Document 1).
ここで、LED素子から発光される光をより効率的に利用するためには、LED素子の周囲を取り囲んで形成されている反射材の開口部の周縁と、当該開口部に取り囲まれている個々のLED素子との外縁との間の距離(隙間幅)を可能な限り最小化することが望ましい。 Here, in order to use the light emitted from the LED element more efficiently, the periphery of the opening of the reflecting material formed surrounding the periphery of the LED element and the individual surrounded by the opening. It is desirable to minimize the distance (gap width) between the LED element and the outer edge as much as possible.
しかしながら、反射材の開口部の位置やサイズの加工精度、及び、LED素子の実装の位置精度には、いずれも一定の限界がある。具体的には、上記の隙間幅を、0.1mm程度、或いは、それ以下とすることは、極めて困難であった。 However, the processing accuracy of the position and size of the opening of the reflector and the positional accuracy of mounting the LED element both have certain limits. Specifically, it was extremely difficult to make the gap width about 0.1 mm or less.
一方で、LEDモジュールを組込んだLEDバックライトは多数のLED素子をハンダ加工によって実装するものであるので、最終製品の出荷前の点灯検査は必須である。ところが、例えば、上記の隙間幅を、0.1mm程度の加工技術上の限界値にまで狭めた場合、反射材の下方に位置するハンダ部分の接合状態を視認により観察することができないため、点灯不良の素子が1つでもあると、反射材やその他の積層部材を破壊的に剥離してハンダ部の接合状態を再検査する必要があった。この破壊検査は作業負担の増加と生産性低下につながるため、これを回避するために、光学特性を敢えて犠牲にしてでも、点灯検査容易性を重視して、上記の隙間幅については、敢えて、0.6mm程度の幅を残す設計とされる場合もあった。 On the other hand, since an LED backlight incorporating an LED module is one in which a large number of LED elements are mounted by soldering, a lighting inspection before shipment of the final product is essential. However, for example, when the gap width is narrowed to the limit value in processing technology of about 0.1 mm, it is not possible to visually observe the bonding state of the solder portion located below the reflector. When there is even one defective element, it is necessary to destructively peel off the reflective material and other laminated members and reinspect the bonding state of the solder portion. Since this destructive inspection leads to an increase in work load and productivity reduction, in order to avoid this, even if sacrificing the optical characteristics, emphasizing ease of lighting inspection, the above gap width is dared. In some cases, it was designed to leave a width of about 0.6 mm.
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、直下型のバックライトを構成するために用いるLEDモジュールであって、光源としての輝度の高さと、製品出荷時等における点灯検査容易性と、を両立させたLEDモジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the situation as described above, and is an LED module used for constituting a direct type backlight, which has high luminance as a light source and lighting inspection at the time of product shipment, etc. An object of the present invention is to provide an LED module that is compatible with ease.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、LEDモジュールに配置する反射材に形成する開口部の周縁の特定部分について、LED素子を取り囲んで立ち上がるLED素子包囲側壁が形成されている形態とし、このLED素子包囲側壁の内側の面をLED素子の側面に着接させる構造として、個々のLED素子と反射材の開口部周縁との間の隙間幅を最小化しつつ、LED素子の接合部における導通方向に対する特定方向のLED素子周縁には、ハンダ部の状態を視認可能な程度の隙間幅を残す構造とすることにより、上記課題を解決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。 As a result of intensive research, the present inventors have formed a form in which an LED element-enclosing side wall that surrounds the LED element and rises is formed with respect to a specific portion of the periphery of the opening formed in the reflective material arranged in the LED module, As a structure in which the inner surface of the LED element surrounding side wall is attached to the side surface of the LED element, the gap width between the individual LED elements and the peripheral edge of the opening of the reflector is minimized, and conduction at the LED element junction is performed. The present invention has been completed by finding that the above problem can be solved by forming a gap width that allows the state of the solder portion to be visually recognized at the periphery of the LED element in a specific direction with respect to the direction. . Specifically, the present invention provides the following.
(1) 支持基板の表面に金属配線部が形成されているLED素子用基板と、前記金属配線部に実装されている複数のLED素子と、前記LED素子の実装用領域を除く領域を覆って、前記LED素子用基板上に積層されている反射材と、を備えるLEDモジュールであって、前記LED素子は、前記金属配線部の一部であって相互に離間して対向する位置に形成されている一対の導電プレートからなる実装部分にハンダ部を介して実装されており、前記反射材は、可撓性を有する樹脂シートからなり、前記実装用領域に対応する位置に開口部が形成されていて、前記開口部の周縁のうち、一対の導電プレート間の導通方向に対して平行又は略平行な部分には、前記樹脂シートの一部が前記LED素子の頂部方向に向けて屈曲して立ち上がることにより、LED素子包囲側壁が形成されていて、該LED素子包囲側壁の頂部を含む内側の面の少なくとも一部、前記LED素子の側面に着接していて、前記開口部の周縁のうち、前記導通方向に直交する方向に対して平行又は略平行な部分には、前記LED素子包囲側壁が形成されておらず、前記LEDモジュールの発光面側からの平面視において、前記開口部の周縁のうち前記LED素子包囲側壁が形成されていない部分の近傍に、前記LED素子を前記金属配線部に固定しているハンダ部が視認可能に露呈している、LEDモジュール。 (1) Covering the area excluding the LED element substrate on which the metal wiring part is formed on the surface of the support substrate, the plurality of LED elements mounted on the metal wiring part, and the LED element mounting area And a reflective material laminated on the LED element substrate, wherein the LED element is a part of the metal wiring part and is formed at a position facing and spaced apart from each other. Mounted on a mounting portion consisting of a pair of conductive plates, and the reflective material is made of a flexible resin sheet, and an opening is formed at a position corresponding to the mounting region. A portion of the resin sheet is bent toward the top of the LED element at a portion of the periphery of the opening that is parallel or substantially parallel to the conduction direction between the pair of conductive plates. stand up An LED element surrounding side wall is formed, and at least a part of an inner surface including the top of the LED element surrounding side wall is in contact with a side surface of the LED element, and among the peripheral edges of the opening, In the portion parallel to or substantially parallel to the direction orthogonal to the conduction direction, the LED element surrounding side wall is not formed, and in the plan view from the light emitting surface side of the LED module, out of the periphery of the opening An LED module in which a solder part fixing the LED element to the metal wiring part is visibly exposed in the vicinity of a part where the LED element surrounding side wall is not formed.
(1)の発明においては、LED素子用基板に配置する反射材の開口部周縁のうち実装されたLED素子の導通方向に対して平行又は略平行な部分にのみ、開口部内に位置する個々のLED素子を取り囲んで従立するLED素子包囲側壁が形成されていて、このLED素子包囲側壁の頂部を含む内側の面の少なくとも一部を、個々のLED素子の側面に着接させる構成とした。これにより、直下型のバックライトを構成するために用いるLEDモジュールにおいて、個々のLED素子と反射材の開口部の周縁との間の隙間幅を減少させてLED素子から発光される光の利用効率を高めることができる。一方で、開口部周縁における上記以外の部分には最小限の隙間幅を敢えて残存させて、LEDモジュール10の発光面側からの平面視において、LED素子2を金属配線部13(導電プレート131、132)に固定しているハンダ部17が視認可能に露呈している構成とした。これにより、LED素子から発光される光の利用効率向上の上記効果を享受しつつ、ハンダ部の導通状態を、反射材及びその他の部材も含め、LEDモジュールのいずれの部分をも破壊することなく検査することができるLEDモジュール、即ち、光学特性に優れ、尚且つ、非破壊点灯検査が可能なLEDモジュールとすることができる。
In the invention of (1), individual portions located in the opening only in the portion parallel to or substantially parallel to the conduction direction of the mounted LED element, of the periphery of the opening of the reflector disposed on the LED element substrate. The LED element surrounding side wall surrounding the LED element is formed, and at least a part of the inner surface including the top of the LED element surrounding side wall is attached to the side surface of each LED element. Thereby, in the LED module used to construct a direct type backlight, the use efficiency of light emitted from the LED element by reducing the gap width between each LED element and the peripheral edge of the opening of the reflecting material Can be increased. On the other hand, a minimum gap width is intentionally left in the portion other than the above in the periphery of the opening, and the
ここで、本明細書における「LED素子実装用領域」とは、LED素子用基板におけるLED素子の金属配線部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素子の実装と当該LED素子から発光する光の外部への光路として最低限必要となる空間の直下の領域のことを言う。 Here, the “LED element mounting region” in the present specification is a region composed of a portion to be a joint portion to the metal wiring portion of the LED element on the LED element substrate and its peripheral portion, and the mounting of the LED element. It refers to a region immediately below a space that is at least required as an optical path to the outside of the light emitted from the LED element.
(2) 前記反射材を形成する前記樹脂シートのASTM−D790に基づく曲げ応力が、10MPa以上40MPa以下である、(1)に記載のLEDモジュール。 (2) The LED module according to (1), wherein a bending stress based on ASTM-D790 of the resin sheet forming the reflective material is 10 MPa or more and 40 MPa or less.
(2)の発明においては、(1)の発明における反射材の材料樹脂シートの曲げ応力を、所定範囲に限定する構成とした。これにより、反射材を構成する可撓性の樹脂シートの一部を容易に屈曲させて従立させることができる。尚且つ、従立したLED素子包囲側壁の好ましい形態についても、これを維持しやすいものとすることができる In invention of (2), it was set as the structure which limits the bending stress of the material resin sheet of the reflector in invention of (1) to a predetermined range. Thereby, a part of flexible resin sheet which comprises a reflecting material can be easily bent and made to follow. In addition, the preferred form of the subordinate LED element surrounding side wall can be easily maintained.
(3) 前記反射材の裏面には粘着層が形成されていて、該反射材は該粘着層を介して、前記LED素子用基板及び前記LED素子に貼着されている、(1)又は(2)に記載のLEDモジュール。 (3) An adhesive layer is formed on the back surface of the reflective material, and the reflective material is adhered to the LED element substrate and the LED element via the adhesive layer. LED module as described in 2).
(3)の発明においては、反射材の内側の面に粘着層を形成し、この層を介した貼着により、LED素子用基板上における、反射材の位置ずれと、LED素子包囲側壁のLED素子の側面からの剥離をより確実に防止することができる構成とした。これにより、(1)又は(2)のLEDモジュールを用いた直下型のLEDバックライトの輝度向上の効果を、より長期にわたって安定的に維持することができる。 In the invention of (3), an adhesive layer is formed on the inner surface of the reflecting material, and by sticking through this layer, the position of the reflecting material on the LED element substrate and the LED on the LED element surrounding side wall are reduced. A configuration in which peeling from the side surface of the element can be prevented more reliably. Thereby, the effect of the brightness improvement of the direct type LED backlight using the LED module of (1) or (2) can be stably maintained over a longer period.
(4) 前記LED素子包囲側壁は、前記開口部の周縁において前記LED素子用基板の表面に対して略垂直に立ち上がっていて、該LED素子包囲側壁の内側の面の略全面が、前記LED素子の側面に着接している、(1)から(3)のいずれかに記載のLEDモジュール。 (4) The LED element-enclosing side wall stands up substantially perpendicularly to the surface of the LED element substrate at the periphery of the opening, and the entire surface of the inner surface of the LED element-enclosing side wall is the LED element. The LED module according to any one of (1) to (3), which is attached to a side surface of the LED.
(4)の発明においては、(1)から(3)のいずれかに記載のLEDモジュールにおけるLED素子包囲側壁の内側の面と、LED素子の側面との間の着接面を最大化して、この界面における両部剤の着接又は貼着の安定性を更に高めることができる。 In the invention of (4), the contact surface between the inner surface of the LED element surrounding side wall and the side surface of the LED element in the LED module according to any one of (1) to (3) is maximized, It is possible to further enhance the stability of adhesion or sticking of both parts at this interface.
(5) 前記LED素子包囲側壁の裏面のうち頂部側寄りの一部の面のみが、前記LED素子の側面の頂部寄りの一部に着接していて、該LED素子包囲側壁は、前記開口部の周縁から前記LED素子の頂部に向けて開口径が狭まるテーパー状に立ち上がっている、(1)から(4)のいずれかに記載のLEDモジュール。 (5) Only a part of the back surface of the LED element surrounding side wall near the top side is in contact with a part of the LED element side wall near the top, and the LED element surrounding side wall has the opening portion. The LED module according to any one of (1) to (4), wherein the LED module rises in a tapered shape with an opening diameter narrowing from the periphery of the LED toward the top of the LED element.
(5)の発明においては、(1)から(3)のいずれかに記載のLEDモジュールにおけるLED素子包囲側壁が構成する反射面を、光源近傍から光源の遠方に向けて反射することができる方向に向けて形成した。これにより、各LED素子を中心とした場合の外側方向に向けて光の拡散を促進して、(1)から(3)のいずれかに記載のLEDモジュールの発光面全体における輝度の均一性を向上させることができる。 In the invention of (5), the direction in which the reflecting surface formed by the LED element surrounding side wall in the LED module according to any one of (1) to (3) can be reflected from the vicinity of the light source toward the far side of the light source. Formed towards. Thereby, the diffusion of light is promoted toward the outer side when each LED element is the center, and the luminance uniformity over the entire light emitting surface of the LED module according to any one of (1) to (3) is achieved. Can be improved.
(6) 前記LED素子包囲側壁が、前記支持基板側に向けて凸な凹曲面形状からなる、(5)に記載のLEDモジュール。 (6) The LED module according to (5), wherein the LED element surrounding side wall has a concave curved surface shape convex toward the support substrate side.
(6)の発明においては、(5)に記載のLEDモジュールにおけるLED素子包囲側壁が構成する反射面を、凹曲面形状からなる反射面とした。これにより、(5)に記載のLEDモジュールを備えるLEDバックライトにおいて、LED素子により近い位置で反射することとなる、より輝度の高い光を、より遠方に向けて反射することができる。これにより、より高い輝度を保持しながら、面光源全体としての輝度の均一性を向上させることができる。 In invention of (6), the reflective surface which the LED element surrounding side wall in the LED module as described in (5) comprises was made into the reflective surface which consists of concave curved surface shape. Thereby, in LED backlight provided with the LED module as described in (5), the light with higher brightness | luminance which will reflect in a position nearer to an LED element can be reflected toward a distant place. Thereby, it is possible to improve the uniformity of the brightness of the entire surface light source while maintaining a higher brightness.
(7) 前記支持基板が可撓性を有する樹脂フィルムであることにより、LED素子用基板がフレキシブル基板とされている、(1)から(6)のいずれかに記載のLEDモジュール。 (7) The LED module according to any one of (1) to (6), wherein the LED substrate is a flexible substrate because the support substrate is a flexible resin film.
(7)の発明においては、(1)から(6)のいずれかに記載のLEDモジュールを構成するLED素子用基板を、硬質のリジット基板ではなく、所謂フレキシブル基板とした。これによれば、(1)から(6)のいずれかに記載のLEDモジュールが奏する効果を享受するものであって、尚且つ、様々な形状の設置面への形状追随性に優れるLEDバックライトを構成することができる。 In the invention (7), the LED element substrate constituting the LED module according to any one of (1) to (6) is not a rigid rigid substrate but a so-called flexible substrate. According to this, the LED backlight which enjoys the effect which the LED module in any one of (1) to (6) show | plays, and is excellent in the shape followability to the installation surface of various shapes Can be configured.
(8) (1)から(7)のいずれかに記載のLEDモジュールを含んでなるバックライトを備えるLED表示装置。 (8) An LED display device comprising a backlight comprising the LED module according to any one of (1) to (7).
(8)の発明においては、(1)から(7)のいずれかに記載のLEDモジュールを用いて構成するLEDバックライトを備えるLED表示装置とした。これによれば、(1)から(7)のいずれかのLEDモジュールが奏する効果によって、高輝度のLEDバックライトを備えるLED表示装置を得ることができる。 In invention of (8), it was set as the LED display apparatus provided with the LED backlight comprised using the LED module in any one of (1) to (7). According to this, an LED display device including a high-brightness LED backlight can be obtained by the effect produced by any one of the LED modules (1) to (7).
(9) (1)から(7)のいずれかに記載のLEDモジュールの点灯検査方法であって、前記LEDモジュールの発光面側からの平面視によって前記開口部の周縁近傍に視認可能に露呈している前記ハンダ部の導通状態を、前記のLEDモジュールのいずれの部分をも破壊することなく検査する工程を含んでなる、LEDモジュールの点灯検査方法。 (9) The lighting inspection method for an LED module according to any one of (1) to (7), wherein the LED module is exposed in the vicinity of the periphery of the opening by a plan view from the light emitting surface side of the LED module. A method for inspecting lighting of an LED module, comprising a step of inspecting a conduction state of the solder part without destroying any part of the LED module.
(9)の発明においては、LEDモジュールを(1)から(7)のいずれかに記載の通りの構成とすることにより、これらのLEDモジュールの奏しうる発光される光の利用効率向上の効果を享受しつつ、製品出荷前に行う点灯検査において、LEDモジュールの発光面側からの平面視によって開口部の周縁近傍に視認可能に露呈しているハンダ部の導通状態を、非破壊検査によって検査することができる。 In the invention of (9), by making the LED module as described in any one of (1) to (7), the effect of improving the use efficiency of emitted light that can be achieved by these LED modules is achieved. In the lighting inspection performed before product shipment, the conduction state of the solder portion exposed in the vicinity of the periphery of the opening portion in a plan view from the light emitting surface side of the LED module is inspected by nondestructive inspection while enjoying the product. be able to.
本発明によれば、直下型のバックライトを構成するために用いるLEDモジュールであって、光源としての輝度の高さと、製品出荷時等における点灯検査容易性と、を両立させたLEDモジュールを提供することができる。 According to the present invention, there is provided an LED module that is used for constituting a direct type backlight, and has both high luminance as a light source and easy lighting inspection at the time of product shipment. can do.
以下、本発明のLEDモジュール、及び、LED表示装置の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されず、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。 Hereinafter, embodiments of the LED module and the LED display device of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention.
<LEDモジュール>
図1から図3に示す通り、本発明のLEDモジュール10は、LED素子用基板1に、複数のLED素子2がマトリックス状に実装されることにより面光源が構成されている光源モジュールである。この光源モジュールは、主として直下型のLEDバックライトの光源として好ましく用いることができる。
<LED module>
As shown in FIGS. 1 to 3, the
LEDモジュール10を構成するLED素子用基板1は、支持基板11の表面に金属配線部13が形成されてなり、複数のLED素子2の実装領域を除く他の部分を被覆する態様で、可撓性を有する樹脂シートからなる反射材15が、LED素子用基板1上に積層されている。又、LEDモジュール10は、図3に示す通り、絶縁性保護膜14が、金属配線部13を覆って形成されているものであることが好ましく、この場合、反射材15は、絶縁性保護膜14上に配置される。
The
そして、LEDモジュール10の「LED素子実装用領域」においては、LED素子2がハンダ部17を介して金属配線部13に実装されており、この状態において、反射材15の開口部の周縁のうち、一対の導電プレート131、132間の導通方向に対して平行又は略平行な部分にのみ、反射材15の開口部の周縁から従立するLED素子包囲側壁151が形成されていて、このLED素子包囲側壁151の内側の面が、LED素子2の側面に着接している。
In the “LED element mounting region” of the
従来のLEDモジュールにおいては、反射材の開口部の周縁と、当該開口部内に位置するLED素子の側面との間には、上述の通り、通常、0.1mm程度以上の隙間幅が不可避的に存在した。しかしながら、本発明のLEDモジュール10においては、LED素子包囲側壁151の頂部を含む内側の面の少なくとも一部を、LED素子2の側面に着接させることにより、この隙間幅を0とすることができる。ここで本明細書における「着接」とは、着接の対象物が隙間なく接している態様全般を指し、その着接の構造が、物品(例えばLEDモジュール)の全体構成の中で所望の安定性を備えている態様であれば足り、必ずしも粘着材や接着材等による化学的な結合構造が存在しない接触の態様をも含むものとする。例えば、反射材を構成する樹脂シートの弾性によって、LED素子包囲側壁151の内側の面の頂部よりの極微少な一部や、或いはLED素子包囲側壁151の頂部の面と内側の面との間の角部が線接触する態様で、LED素子2への接触状態が保持されている場合も上記の「着接」の一態様である。
In the conventional LED module, a gap width of about 0.1 mm or more is normally unavoidable between the peripheral edge of the opening of the reflector and the side surface of the LED element located in the opening as described above. Were present. However, in the
但し、反射材15のLED素子包囲側壁151の内側の面と、開口部内に位置するLED素子2の側面との間の着接は、図3に示す通り、適切な粘着性を有する粘着層16を介した態様であることがより好ましい。粘着層16を有する反射材15の詳細については後述する。
However, the adhesion between the inner surface of the LED element-enclosing
一方、LEDモジュール10の「LED素子実装用領域」においては、図7に示す通り、LEDモジュール10の発光面側からの平面視において、開口部の周縁のうちLED素子包囲側壁151が形成されていない部分、即ち、開口部の周縁のうち上記の導通方向に直交する方向に対して平行又は略平行な部分の近傍において、LED素子2を金属配線部13(導電プレート131、132)に固定しているハンダ部17が視認可能に露呈している構成とされている。このような構成とすることにより、LED素子2から発光される光の利用効率向上の上記効果を享受しつつ、ハンダ部の導通状態を、反射材15及びその他の部材も含め、LEDモジュール10のいずれの部分をも破壊することなく検査することができるLEDモジュール、即ち、非破壊検査による点灯検査が可能なLEDモジュールとすることができる。
On the other hand, in the “LED element mounting region” of the
以上説明した構成からなるLEDモジュール10は、図10に示すLED表示装置100や、その他の様々な形態のLED表示装置全般における直下型のLEDバックライトを構成する光源用モジュールとして好ましく用いることができる。
The
尚、LEDモジュール10を用いて直下型のLEDバックライトを構成する際には、LED素子2の発光面から、それぞれ所定の距離だけ離間した位置に、透過反射材や拡散板(いずれも図示せず)等の光学部材を、更に配置することが一般的である。
When a direct-type LED backlight is configured using the
[LED素子用基板]
次に、LEDモジュール10を構成するLED素子用基板1の詳細を説明する。LED素子2を実装する配線基板であるLED素子用基板1は、図1から図3に示す通り、樹脂フィルム等からなる支持基板11の表面に、金属箔等からなる導電性の金属配線部13が、接着剤層12を介して積層されている。支持基板11及び金属配線部13上における「LED素子実装用領域」を除く領域には絶縁性保護膜14が形成されている。そして、支持基板11及び金属配線部13上における「LED素子実装用領域」を除く領域を覆って、LEDモジュール10の発光面側の最表面に反射材15が積層されている。
[Substrate for LED element]
Next, the detail of the board |
(支持基板)
支持基板11としては、従来、LED素子用基板の支持基板として用いられている各種の基板材料を適宜用いることができる。但し、この基板材料は、可撓性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。尚、本明細書において「可撓性を有する」とは、「曲率半径を少なくとも1m以下、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmに曲げることが可能であること」を言う。
(Support substrate)
As the
支持基板11の材料として可撓性を有する樹脂フィルムを用いる場合、当該フィルムには、高い耐熱性及び絶縁性が求められる。このような樹脂フィルムとして、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(PI)や、ポリエチレンナフタレート(PEN)等からなる樹脂フィルムを好ましく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)からなるもの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)からなる樹脂フィルムも支持基板11の材料として好ましく用いることができる。
When a flexible resin film is used as the material for the
支持基板11を形成する基板材料が、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムである場合、その熱収縮開始温度が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。
When the substrate material for forming the
支持基板11には、LED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樹脂であ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。
The
支持基板11の厚さは、特に限定されない。但し、放熱経路としてボトルネックとはならないこと、耐熱性及び絶縁性を有するものであること、及び、製造コストのバランスとの観点から、支持基板11の厚さは、12μm以上500μm以下であることが好ましく、好ましくは、20μm以上250μm以下であることがより好ましい。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。
The thickness of the
(接着剤層)
LED素子用基板1において支持基板11の表面への金属配線部13の形成は、接着剤層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。この接着剤層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、アクリル系、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。
(Adhesive layer)
In the
(金属配線部)
図2及び図3に示す通り、金属配線部13は、LED素子用基板1を構成する支持基板11の表面に、各種の金属箔等からなる導電性基材によって形成される配線パターンである。
(Metal wiring part)
As shown in FIGS. 2 and 3, the
金属配線部13は、図3に示す実装の基本単位、即ち、一対の導電プレート131、132の組合せからなる基本単位が、X方向及びこれと直交するY方向に繰り返し形成されている形態であることが好ましい。このような配線パターンに、複数のLED素子2をマトリックス状に実装することにより、直下型のLEDバックライトの面光源を構成することができる。
The
個々のLED素子2は、図3に示すように、金属配線部13の一部であって、相互に離間して対向する位置に形成されている一対の導電プレート131、132からなる実装部分にハンダ部17を介して実装される。
As shown in FIG. 3, each
尚、金属配線部13は、上述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モジュール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。LED素子用基板1において、金属配線部13を構成する導電プレート131、132、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モジュール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。
The
金属配線部13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13を構成する金属の電気抵抗率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。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り、又、LED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素子用基板をバックライトとして組み込んだ画像表示装置自体の製品寿命も延長できる。
The metal thermal conductivity λ constituting the
金属配線部13を構成する金属としては、アルミニウム、金、銀、銅等を例示することができる。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〜50μm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、金属層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素子用基板の十分なフレキシブル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。
Examples of the metal constituting the
(絶縁性保護膜)
絶縁性保護膜14を形成する樹脂組成物としては、従来公知の各種の熱硬化型インキを用いることができる。熱硬化型インキとしては、熱硬化温度が120℃以下程度のものであることが好ましい。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、フッ素系樹脂等、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1の絶縁性保護膜14を形成するための材料として特に好ましい。尚、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。
(Insulating protective film)
As the resin composition for forming the insulating
又、絶縁性保護膜14を形成する熱硬化型インキに白色顔料を添加して、これを白色インキとすることにより、絶縁性保護膜14を、光反射機能を有する光反射層とすることができる。この場合に用いる白色顔料としては、二酸化チタン等の無機白色顔料を好ましい顔料の例として挙げることができる。
Further, by adding a white pigment to the thermosetting ink for forming the insulating
(反射材)
反射材15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って、尚且つ、下記に詳細を説明する通り、開口部の周縁にLED素子包囲側壁151を形成可能な、可撓性を有する樹脂シートからなるものであればよい。このような反射材15は、LEDモジュール10を用いたLEDバックライトの発光能力の向上を目的として、LED素子実装用領域を除く領域を覆って、LEDモジュール10の発光面側の最表面に、積層される。
(Reflective material)
The
図1及び図3に示す通り、反射材15には、LED素子実装用領域に対応する位置に開口部が形成されている。反射材15を構成する樹脂シートへの開口部の形成は、パンチング処理やレーザー処理等、従来公知の各種の孔開け加工によることができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
尚、この開口部の形状は、LED素子2が図3に示すような直方体形状である場合には、この外周形状に対応する矩形状とすることが好ましい。本発明のLEDモジュールは、LED素子の側面の外周形状がこのような矩形形状である場合に特に好ましく適用することができる。但し、LED素子2が円柱形状である場合には、これに対応して開口部の形状も円形とすることで、同様の効果を享受することは可能であり、そのような形態のLEDモジュールも本発明の範囲内である。LED素子の側面の外周形状がこのように円形或いは楕円形である場合は、開口部の形状をそれらの各形状と略相似形状としたものに変形し、更には、伸縮性の大きな樹脂シートを用いて、シートの伸び代によって側壁の一部を構成するか、或いは、開口部周辺に適切な切り込み加工を入れることにより、矩形形状のLED素子2が実装されたLEDモジュール10における場合と同様に、上述の隙間幅を無くして、LED素子から発光される光の利用効率を向上させることができる。以下においては、LED素子2が、図3に示すような直方体形状である場合、即ち開口部の形状が矩形状である場合における反射材15及びLED素子包囲側壁151の詳細を説明する。
In addition, when the
図3に示す通り、反射材15には、各開口部の周縁において、LED素子包囲側壁151が形成されている。LED素子包囲側壁151は、反射材15を構成する樹脂シートの一部が、当該開口部に実装されているLED素子2の頂部方向に向けて屈曲して従立することにより形成されている。
As shown in FIG. 3, the LED element surrounding
LEDモジュール10においては、LED素子包囲側壁151は、LED素子2の側面に着接している。これにより、LEDモジュール10は、このLED素子包囲側壁151が形成されている部分において、LED素子2から発光される光の利用効率低下の要因となる反射材15の開口部の周縁とLED素子2との間の隙間幅を無くした構造とされている。
In the
LED素子包囲側壁151の形態として、例えば、図4に示すように、LED素子用基板1の表面に対して略垂直に従立している形態をLED素子包囲側壁151の一の好ましい実施形態として例示することができる。この形態においては、LED素子包囲側壁151の内側の面の略全面をLED素子2の側面に着接させて、LED素子包囲側壁151の内側の面とLED素子2の側面との接触の安定性をより高いものとすることができる。
As a form of the LED element surrounding
LED素子包囲側壁151の形態として、例えば、図5に示すように、開口部の周縁からLED素子2の頂部に向けて開口部の幅が狭まるテーパー状に形成されている形態をLED素子包囲側壁151の他の好ましい実施形態として例示することができる。この形態においては、LED素子包囲側壁151の内側の面のうち頂部側寄りの一部の面のみが、前記LED素子の側面の頂部寄りの一部に着接する構造となる。この形態においては、個々のLED素子2から発光される光の拡散を促がして、LEDモジュール10の発光面全体における輝度の均一性を向上させることができる。
As the form of the LED element surrounding
又、LED素子包囲側壁151を上記のようなテーパー状の形態とする場合には、図5に示すように、ハンダ部17と、反射材15若しくは粘着層16との間に空間Eが形成されることにより、LED素子2の点灯時の発熱によって高温となるハンダ部17と、反射材15との接触を回避して、反射材の高熱による劣化を防止することができる。
Further, when the LED element surrounding
又、LED素子包囲側壁151は、図5に示すように、更に、支持基板11の側に向けて凸な凹曲面形状からなる凹面反射部152を有するものであってもよい。このような形態のLED素子包囲側壁151によれば、LED素子により近い位置で反射することとなる、より輝度の高い光を、より遠方に向けて反射することができる。これにより、LEDモジュール10において、より高い輝度を保持しながら、面光源全体としての輝度の均一性を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the LED element surrounding
尚、LED素子包囲側壁151の再頂部の鉛直方向位置と、これに着接しているLED素子2の頂部の鉛直方向位置との差である両者の高さのギャップG(図4)については、輝度の向上を目的とした場合における光学特性、この大きさが、0.1mm以内であることが好ましく、0であることが最も好ましい。
In addition, about the gap G (FIG. 4) of both height which is a difference of the vertical direction position of the re-top part of LED element surrounding
又、反射材15は、図6に示すように、開口部の周縁にLED素子包囲側壁151の形成を容易にするための複数の切り込み153を形成したものとすることができる。この切り込み153は、その終点部分を含む線に沿って反射材15を構成する樹脂シートを屈曲させることにより、LED実装用領域を取り囲む位置に従立するLED素子包囲側壁151の形成がより容易となり、且つ、より高い位置や形状の精度を保ってこれらを形成することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the reflecting
反射材15を構成する樹脂シートは、光学特性の面においては、LED素子2から発光される光を反射し、所定の方向へ導くための反射性を有する部材であればよい。この点において、より具体的には、反射材15は、波長450nm以上650nm以下の光の光線反射率が95%以上であることが好ましく、97%以上であることがより好ましい。又、LEDモジュールの発光面全体における輝度の均一性を向上させるためには、更に、拡散反射率が高い反射面を有する物であることがより好ましい。好ましい拡散反射率の指標として、正反射率が30%以下である反射面を有する樹脂シートを好ましい樹脂シートの一例として挙げることができる。
The resin sheet constituting the
ここで、本明細書における光線反射率、拡散反射率、正反射率の定義は以下の通りである。
450nm以上650nm以下における反射率を測定し、各波長における数値を平均して反射率及び拡散反射率とした。更に正反射率は、各波長における反射率及び拡散反射率から下記式(1)にて計算し、各波長における数値を平均して正反射率とした。尚、絶対反射率の厳密な測定は困難であるため、上記の反射率については、通常比較標準試料との相対反射率を使用する。本発明においては、比較標準試料として硫酸バリウムを使用している。本発明における反射率は、分光光度計(例えば、日本分光株式会社 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、標準板を100%とした相対反射率を測定した値とする。
Here, the definitions of the light reflectance, diffuse reflectance, and regular reflectance in the present specification are as follows.
The reflectance at 450 nm to 650 nm was measured, and the numerical values at each wavelength were averaged to obtain the reflectance and diffuse reflectance. Further, the regular reflectance was calculated from the reflectance and diffuse reflectance at each wavelength by the following formula (1), and the numerical values at each wavelength were averaged to obtain the regular reflectance. In addition, since it is difficult to strictly measure the absolute reflectance, the relative reflectance with the reference standard sample is usually used for the reflectance. In the present invention, barium sulfate is used as a comparative standard sample. The reflectance in the present invention is determined by attaching an integrating sphere attachment device (for example, integrating sphere unit ISN-723) to a spectrophotometer (for example, JASCO Corporation V-670DS), using barium sulfate as a standard plate, and using 100 as the standard plate. It is a value obtained by measuring the relative reflectance in%.
正反射率(%)=反射率(%)−拡散反射率(%)・・・(1) Regular reflectance (%) = reflectance (%) − diffuse reflectance (%) (1)
反射材15の上記の光線反射率が95%以上であれば、LED素子2から発光される光のうちのLEDモジュール10の側面や背面側に漏れる光の大部分を表示画面側に反射することができる。そして、これにより、LED素子2から発光される光を極めて効率的に利用することができる。
If the light reflectance of the
上記方法で算出される反射材15の正反射率は30%以下であることが好ましく1%以上25%以下であることがより好ましい。光の反射率に占める拡散反射率の割合を極力増やすことにより、LED素子2から発光される光を、LED表示装置100の画面全面により均一に拡散して、輝度ムラを低減し画質を向上させることができる。拡散反射率向上の観点においては正反射率は小さいほど好ましいが、粒径分布が極めて狭いフィラー等、特殊な材料や製造方法を必要とするためコスト面から好ましくない。正反射率が30%を超えては拡散反射率の割合が低下し、光反射によるハレーションが強くなりすぎるために、表示画面が眩しく感じるようになり好ましくない。
The regular reflectance of the
LEDモジュール10においては、反射材15は、上記の光学特性上の要求に加えて、機械的強度として、特定の曲げ応力を有するものであることも求められる。反射材15を構成する樹脂シートは、その一部を容易に屈曲させて、LED素子包囲側壁151を形成することができ、更には、その側壁の形態を維持することがしやすいものであることが好ましい。この要求を満たすために、反射材15を形成する樹脂シートは、ASTM−D790に基づく曲げ応力が、10MPa以上40MPa以下の樹脂シートであることが好ましい。この曲げ応力が、10MPa未満であると、特に粘着層16が存在しない場合において、LED素子包囲側壁151の従立とLED素子2の側面への着接を安定的に保持することが難しい。又、粘着層16が存在する場合であっても、この曲げ応力は、反射材15を折曲げ変形して従立させてLED素子包囲側壁151を形成し、尚且つ、その好ましい形状を保持するために、10MPa以上であることが好ましい。一方で、この曲げ応力が、40MPaを超える場合には、反射材15を従立させて、所望の形状のLED素子包囲側壁151を形成することが困難となる点において好ましくない。
In the
反射材15を、上記の光学特性及び機械的強度に係る各要求を満たしうるものとするための樹脂シートの例として、例えば、オレフィン系樹脂を用いた発泡樹脂フィルム、発泡タイプの白色ポリエステル、銀蒸着ポリエステル等を挙げることができる。これらのいずれかの樹脂シートを、最終製品であるLED表示装置の形態や用途、及び、その要求スペックに応じて適宜選択することができる。例えば、LEDモジュール10を、比較的小型でありながら高輝度であり、尚且つ、様々な設置面の形状への追従性が求められる車載用のLED表示装置のバックライトとして用いる場合には、上記の中でも、オレフィン系樹脂を用いた発泡樹脂フィルムを好ましく用いることができる。又、車載用のLED表示装置には、難燃性も求められるので、この点においても、自己消化性を有する、ポリプロピレン系樹脂をベースとする発泡樹脂等、オレフィン系の発砲樹脂は、この用途向けの表示装置の材料として極めて好適である。
Examples of the resin sheet for making the
反射材15を構成する樹脂シートとして、特に好ましく用いることができる発泡樹脂シートの一例として、国際公開2007/132826号に開示されている「発泡樹脂フィルム」と同様の組成からなる樹脂シートを、好ましい具体例として挙げることができる。この発泡樹脂シートは、上記文献にも開示されている通り、オレフィン系の樹脂をベース樹脂としフィラーを含有する樹脂組成物を、延伸成形して得ることができる。以下、この発泡樹脂シートの詳細を説明する。
As an example of a foamed resin sheet that can be particularly preferably used as the resin sheet constituting the
反射材15を構成する上記の発泡樹脂シートのベース樹脂は、オレフィン系樹脂の中でも、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレン共重合体等のポリプロピレン系樹脂であることが特に好ましい。この他、高密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂等も用いることできる。これらは2種以上混合して用いることもできる。これらのうち、耐水性、撥水性、耐薬品性や生産コスト等の観点から、プロピレン系樹脂を用いることがより好ましい。
Among the olefin resins, the base resin of the foamed resin sheet constituting the reflecting
上記のプロピレン系樹脂として、プロピレン単独重合体や、主成分であるプロピレンと、エチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン,4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィンとの共重合体を用いることができる。立体規則性は特に制限されず、アイソタクティックないしはシンジオタクティック及び種々の程度の立体規則性を示すものを用いることができる。又、共重合体は2元系でも3元系でも4元系でもよく、又、ランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。 Copolymerization of propylene homopolymer, propylene as a main component, and α-olefin such as ethylene, 1-butene, 1-hexene, 1-heptene, 4-methyl-1-pentene as the propylene resin Coalescence can be used. The stereoregularity is not particularly limited, and isotactic or syndiotactic and those showing various degrees of stereoregularity can be used. The copolymer may be a binary system, a ternary system, or a quaternary system, and may be a random copolymer or a block copolymer.
反射材15を構成する上記の発泡樹脂シートには、フィラーが20質量%以上75質量%以下含有されていることが好ましい。発泡樹脂シート中に含有されるフィラーが、総計75質量%以下であれば、発泡樹脂シートの強度が高く、実地使用に十分に耐えるものが得られやすい。フィラー含有量が、20質量%以上であれば、十分な空孔の形成が容易となり、好ましい拡散反射性が得られやすい。
The foamed resin sheet constituting the
上記の発泡樹脂シートに含有させる上記のフィラーとしては、各種の無機フィラー又は有機フィラーを使用することができる。無機フィラーとしては、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム、焼成クレー、タルク、酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、珪藻土等を例示することができる。 As said filler contained in said foamed resin sheet, various inorganic fillers or organic fillers can be used. Examples of the inorganic filler include heavy calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, calcined clay, talc, titanium oxide, barium sulfate, aluminum sulfate, silica, zinc oxide, magnesium oxide, diatomaceous earth, and the like.
上記の発泡樹脂シートからなる反射材15によれば、反射材15の厚さを、50μm以上200μm以下の範囲とすることにより、光線反射率が95%以上で、且つ、正反射率が30%以下の光学特性を反射材15に付与することができる。又、必要に応じて、更に、この反射材15を厚くすることで、それ以上の反射率を反射材15に付与することもできる。
According to the
又、発泡樹脂シートからなる反射材15の厚さを、上記同様50μm以上200μm以下の範囲とすることにより、反射材15のASTM−D790に基づく曲げ応力を、10MPa以上40MPa以下の範囲に最適化することができる。
Further, by setting the thickness of the
尚、上記の発泡樹脂シートは、一般的な非発泡の樹脂シートと比較して表面の摩擦が大きい。よって、反射材15として、このような発泡樹脂シートを用いる場合、表面が滑らかな非発泡樹脂シートを用いる場合と比較して、反射材15の裏面とLED素子2の側面とが着接する界面に粘着層が存在しない場合や、着接面積が微少な場合であっても、樹脂シートの弾性と上記の摩擦力とによって、上記の着接状態を好ましい形状のまま保持しやすくなる。
The above-mentioned foamed resin sheet has a larger surface friction than a general non-foamed resin sheet. Therefore, when such a foamed resin sheet is used as the
反射材15は、LEDモジュール10への積層時に内側となる面、即ち、LEDモジュールの最表面に露出する表面とは反対側の裏面側に、粘着層16が形成されているものであることが好ましい。反射材15が、この粘着層16を介して、LED素子用基板1の表面に貼着されている構成とすることによって、反射材15を最終的にモジュール内で他の固定手段によって固定する前の段階における位置ずれを防ぐことができる。又、反射材15の一部であるLED素子包囲側壁151が、同様に、この粘着層16を介して、LED素子2の側面に貼着されている構成とすることによって、両面間の着接の強度を強めて、LEDモジュール10の奏しうる輝度向上効果の長期安定性を高めることができる。
The
この粘着層16は、100℃程度の高温にも耐えうる程度の耐熱性を有する両面接着テープを用いて構成することが好ましい。例えば、その程度の耐熱性を有するアクリル接着材系の両面接着テープを用いて、粘着層16を構成することにより、LED素子2から発せられる高温によってLED素子包囲側壁151がLED素子2の側面から剥離してしまうことを防止することができる。このような耐熱性を有する両面接着テープとしては、例えば、市販の「耐熱両面接着テープ:No.5919ML(日東電工社製)」等を用いることができる。
The pressure-
[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。いずれの構造のLED素子2も、本発明のLEDモジュール10に用いることができるが、上記のうち素子片面にP型、N型電極の双方が設けられた構造のLED素子を特に好ましく用いることができる。
[LED element]
The
LEDモジュール10においてムラのない高品位な映像を表示するために、光源となる各LED素子から発光される指向性を有する光をバックライトの発光面全体により均一に拡散させるために、LED素子用基板1においては個々のLED素子2に光拡散型レンズ(図示せず)を装着してもよい。光拡散型レンズはLED素子2から出射された光を拡散させる光拡散型のレンズであり、例えば非球面レンズである。例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂(EP)等の透明樹脂材料、又は透明なガラスにより形成することができる。例えば、特開2013−12417号公報に開示されている従来の公知のレンズ部材も含め所望の光拡散効果を奏しうる光学部材を適宜用いることができる。
In order to display a high-quality image without unevenness in the
[ハンダ部]
LED素子用基板1においては、金属配線部13とLED素子2との接合は、ハンダ部17を介した接合を行う。このハンダによる接合方法は大別して、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。
[Solder part]
In the
<LED素子用基板の製造方法>
LED素子用基板1は、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と、本発明特有の反射材載置工程と、によって、製造することができる。
<Method for producing LED element substrate>
The
[エッチング工程]
必要に応じてアニール処理等の耐熱処理を施した支持基板11の表面に、金属配線部13の材料とする銅箔等の金属配線部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。
[Etching process]
A laminated body made of a material is obtained by laminating a
次に、上記の積層体の金属箔の表面に、金属配線部13に要求される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。
Next, an etching mask patterned into a shape required for the
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。
Next, the metal foil in a portion not covered with the etching mask is removed with an immersion liquid. Thereby, parts other than the location used as the
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。
(エッチング工程)
支持基板11の表面に、金属配線部13の材料とする銅箔等の金属配線部13を積層してLED素子用基板1の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。
Finally, the etching mask is removed using an alkaline stripping solution. As a result, the etching mask is removed from the surface of the
(Etching process)
On the surface of the
次に、上記の積層体の金属箔の表面に、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形成する。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形成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形成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、積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよいし、インクジェットプリンター等の印刷技術により積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよい。
Next, an etching mask patterned in the shape of the
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。
Next, the metal foil in a portion not covered with the etching mask is removed with an immersion liquid. Thereby, parts other than the location used as the
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。
Finally, the etching mask is removed using an alkaline stripping solution. As a result, the etching mask is removed from the surface of the
(絶縁性保護膜形成工程)
金属配線部形成後、絶縁性保護膜14を積層形成する。この積層は、絶縁性インキを均一に塗工できる塗工手段であれば特に限定されず、例えば、スクリーン印刷、スプレーコータ、ホンメルトコータ、バーコータ、アプリケータ、ブレードコータ、ナイフコータ、エアナイフコータ、カーテンフローコータ、ロールコータ、グラビアコータ、オフセット印刷、ディップコータ、刷毛塗り、その他通常の方法は全て使用することができる。但し、これらの中でも、インキ粘度、スクリーンメッシュの番手(スクリーン孔サイズ)、その他の印刷加工条件(主に版離れのスピード)の調整により、絶縁性保護膜14の表面に所望の表面粗さを生じさせて任意の拡散反射面141を形成しやすいスクリーン印刷によることが好ましい。特に上述のように絶縁性保護膜14を多層構成とする場合には、絶縁性インキを、スクリーン印刷によって複数回重ね塗りする工程によって絶縁性保護膜14を形成することが極めて好ましい。又、図6に示すような光反射層を密着層上に離間形成する多層構成からなる白色の絶縁性保護膜を形成する場合にも、白色の絶縁性インキを、各層毎に所望のパターンでスクリーン印刷法にて塗布する製法によることが好ましい。
(Insulating protective film formation process)
After forming the metal wiring part, the insulating
又、絶縁性保護膜14を多層構成とする場合におけるスクリーン印刷による重ね塗りに際しては、密着層を形成する絶縁性インキの塗布範囲を光反射層を形成する絶縁性インキの塗布範囲よりも、よりLED素子2の外縁に近接する領域まで広げて、(光反射層を形成する絶縁性インキの塗布範囲について密着層の外縁にまで達しないようにその手前0.1〜0.2mm程度の範囲に止めて)、これらの各層の印刷を行うことが好ましい。上記の重ね塗りを、このような態様で行うことにより、相対的に塗布厚さが大きい光反射層を形成する絶縁性インキの塗布域からの微細な漏れ広がりやごく微細な版ずれ等により、光学設計上確保すべきLED素子実装用領域が、侵食されてしまうことを防止することができる。
In addition, in the case of overcoating by screen printing when the insulating
<LEDモジュールの製造方法>
上記の製造方法によって製造したLED素子用基板1、LED素子2、及び反射材15を一体化してLEDモジュールとする、LEDモジュールの製造方法について説明する。
<Manufacturing method of LED module>
An LED module manufacturing method in which the
[LED素子実装工程]
LED素子用基板1へのLED素子2の実装は、金属配線部13へLED素子2をハンダ加工により接合することによって行う。このハンダ加工による接合は、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のハンダ接合は、支持基板11における裏面側からのレーザー照射による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。尚、この工程において、図7に示す位置にハンダ部17が形成されることとなる。
[LED element mounting process]
The
[反射材積層工程]
複数のLED素子2がマトリックス状に実装されたLED素子用基板1上に予め開口部が形成されている反射材15を、全ての開口部が個々のLED実装領域に重なるように適切な位置に載置する処理を行う。又、反射材15に粘着層16が形成されている場合には、粘着層16をLED素子用基板1の各部剤の側に向けて反射材15を同様の適切な位置に載置することにより反射材15をLED素子用基板1に仮着する。
[Reflecting material lamination process]
反射材15をLED素子用基板1上の適切な位置に載置した後、図9に示すようにし押し込み用フィルム18を更に反射材15上に載置する。押し込み用フィルム18は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等からなる樹脂フィルムであって反射材15の開口部に対応する位置に押し込み用開口部が形成されているものを用いることができる。
After the reflecting
押し込み用フィルム18の載置後、押し込み用フィルム18の全表面をローラ等により均等に押圧することによって、図9に示すような態様により、開口部の周縁において反射材15を構成する樹脂シートの一部を、LED素子2の頂部方向に向けて屈曲させてLED素子包囲側壁151を形成する。この時に反射材15の裏側の面をLED素子用基板1の表面に圧着し、同時に、従立させたLED素子包囲側壁151の内側の面をLED素子2の側面に圧着する。LED素子包囲側壁151が形成された後、押し込み用フィルム18は、LEDモジュール10から離脱させる。
After the
ここで、図9に示す通り、反射材押し込み工程に用いる押し込み用フィルム18の開口部の幅S3と、LED素子2の外形幅S2と、反射材の開口部の幅S1との大小関係は、S1<S2<S3としておく。S1とS2の差、S2とS3の差については、反射材を構成する樹脂シートの厚さや曲げ応力、及び引張り伸び度等に応じて、又、粘着層16の有無に応じて適宜最適化すればよい。例えば、厚さ50μm以上200μmのポリプロピレン発泡フィルムに厚さ20μm以上100μmの耐熱性の両面テープを積層して、これを反射材とした場合であれば、LED素子の外形幅S2に対して、S1は、(S2−1200)(μm)以上(S2−140)(μm)以下、S3は、(S2+140)(μm)以上(S2+5000)(μm)の範囲とすることによって、LED素子包囲側壁151を図9に示すような態様で形成することが可能である。
Here, as shown in FIG. 9, the size relationship between the width S3 of the opening of the
尚、反射材15が粘着層16を有さない構成である場合には、上記押し込み後に、反射材15をプッシュリベット等により適切な位置に固定することにより、反射材15の位置と形態を適切に保持することができる。
In the case where the
<LEDモジュールの点灯検査方法>
上述の通り、LEDモジュール10は、図7及び図8に示すように、反射材15の開口部の周縁のうち、一対の導電プレート131、132間の導通方向に対して平行又は略平行な部分にのみ、LED素子包囲側壁151が形成されているので、LEDモジュール10の発光面側からの平面視によって開口部の周縁近傍に視認可能に露呈しており、製品としてのLEDモジュールの出荷時、或いは、その後の流通販売にかかる様々な場面において、ハンダ部17の導通状態を、非破壊検査によって検査することができる。
<LED module lighting inspection method>
As described above, as shown in FIGS. 7 and 8, the
<LED表示装置>
図10は、本発明のLEDモジュール10を用いてなる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、LEDモジュール10と液晶表示パネル等の画像表示パネル3とを含んで構成される。又、この実施形態におけるLEDモジュール10は、LED素子用基板1と、LED素子2と、反射材15とを少なくとも含んで構成される。LED素子用基板1の発光面側の最表面には、LEDモジュール10の発光能力の向上を目的として、LED素子実装用領域を除く領域を覆って反射材15が形成されている。
<LED display device>
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration of an
LED表示装置100においては、LEDモジュール10から放熱される熱を更に効率よく外部に放射するために、LED素子用基板1の裏面側にアルミニウム等からなる放熱構造4が更に設置されていることが好ましい。これらの各部材は、実際には、金属製等の外部フレーム(図示せず)の内部に、それぞれ適切な位置に固定配置されてLED表示装置100を構成する。
In the
1 LED素子用基板
11 支持基板
12 接着剤層
13 金属配線部
131、132 導電プレート
14 絶縁性保護膜
15 反射材
151 LED素子包囲側壁
152 凹面反射部
153 切り込み
16 粘着層
17 ハンダ部
18 押し込み用フィルム
2 LED素子
3 画像表示パネル
4 放熱構造
10 LEDモジュール
100 LED表示装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記金属配線部に実装されている複数のLED素子と、
前記LED素子の実装用領域を除く領域を覆って、前記LED素子用基板上に積層されている反射材と、を備えるLEDモジュールであって、
前記LED素子は、前記金属配線部の一部であって相互に離間して対向する位置に形成されている一対の導電プレートからなる実装部分にハンダ部を介して実装されており、
前記反射材は、可撓性を有する樹脂シートからなり、前記実装用領域に対応する位置に開口部が形成されていて、
前記開口部の周縁のうち、一対の導電プレート間の導通方向に対して平行又は略平行な部分には、前記樹脂シートの一部が前記LED素子の頂部方向に向けて屈曲して立ち上がることにより、LED素子包囲側壁が形成されていて、該LED素子包囲側壁の頂部を含む内側の面の少なくとも一部が、前記LED素子の側面に着接していて、
前記開口部の周縁のうち、前記導通方向に直交する方向に対して平行又は略平行な部分には、前記LED素子包囲側壁が形成されておらず、
前記LEDモジュールの発光面側からの平面視において、前記開口部の周縁のうち前記LED素子包囲側壁が形成されていない部分の近傍に、前記LED素子を前記金属配線部に固定しているハンダ部が視認可能に露呈している、LEDモジュール。 A substrate for an LED element in which a metal wiring part is formed on the surface of the support substrate;
A plurality of LED elements mounted on the metal wiring part;
A LED module that covers a region excluding the mounting region of the LED element and is laminated on the LED element substrate;
The LED element is mounted via a solder portion on a mounting portion formed of a pair of conductive plates that are part of the metal wiring portion and formed at positions facing each other apart from each other,
The reflective material is made of a flexible resin sheet, and an opening is formed at a position corresponding to the mounting area.
A part of the resin sheet is bent toward the top of the LED element and rises at a portion parallel to or substantially parallel to the conduction direction between the pair of conductive plates in the periphery of the opening. The LED element surrounding side wall is formed, and at least a part of the inner surface including the top of the LED element surrounding side wall is in contact with the side surface of the LED element,
Of the periphery of the opening, the LED element-enclosing side wall is not formed in a portion parallel or substantially parallel to the direction orthogonal to the conduction direction,
In a plan view from the light emitting surface side of the LED module, a solder portion that fixes the LED element to the metal wiring portion in the vicinity of a portion of the periphery of the opening where the LED element surrounding side wall is not formed Is an LED module that is visible.
前記LEDモジュールの発光面側からの平面視によって前記開口部の周縁近傍に視認可能に露呈している前記ハンダ部の導通状態を、前記のLEDモジュールのいずれの部分をも破壊することなく検査する工程を含んでなる、LEDモジュールの点灯検査方法。 It is the lighting inspection method of the LED module in any one of Claim 1 to 7,
Inspecting the conductive state of the solder part exposed in the vicinity of the periphery of the opening part in a plan view from the light emitting surface side of the LED module without destroying any part of the LED module. A lighting inspection method for an LED module, comprising a step.
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