(57)【要約】  チップＬＥＤの発光軸がばらつかないため、安定した発光面が得られるＬＥＤ素子搭載用基板、ならびにこの基板を用いた光源およびＬＥＤディスプレイを提供する。ＬＥＤ素子搭載用基板１は、ＬＥＤ素子を搭載できる基板１ａと、ＬＥＤ素子７に給電するための配線層２とを備えている。ＬＥＤ素子７に給電するための配線層２は、ＬＥＤ素子の端子間を絶縁できる絶縁隙間４を残して、ＬＥＤ素子が搭載される基板全面に鏡面に形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を搭載できる基板と、前記ＬＥＤ素子に給電するための配線層とを備えてなるＬＥＤ素子搭載用基板であって、
前記配線層は、前記ＬＥＤ素子の端子間を絶縁できる絶縁隙間を残して、前記ＬＥＤ素子が搭載される基板全面に鏡面に形成されていることを特徴とするＬＥＤ素子搭載用基板。
【請求項２】
前記絶縁隙間とともに、前記ＬＥＤ素子周囲より光が透過できる透光隙間を前記配線層に設けたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ素子搭載用基板。
【請求項３】
前記基板が鏡面ガラス基板であり、前記配線層が前記鏡面ガラス基板の鏡面上に形成された給電回路であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤ素子搭載用基板。
【請求項４】
前記給電回路が前記鏡面ガラス基板上に形成された金属薄膜配線層であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ素子搭載用基板。
【請求項５】
前記金属薄膜配線層がアルミニウム薄膜配線層であることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ素子搭載用基板。
【請求項６】
密閉容器基板とフェースガラスとスペーサガラスとで形成される密閉容器内にＬＥＤ素子が配設されてなる光源であって、
前記密閉容器基板が請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のＬＥＤ素子搭載用基板であることを特徴とするＬＥＤ光源。
【請求項７】
前記密閉容器内の雰囲気が酸素および水分を含まないことを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ光源。
【請求項８】
前記密閉容器内の雰囲気が真空であることを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ光源。
【請求項９】
密閉容器基板とフェースガラスとスペーサガラスとで形成される密閉容器内にＬＥＤ素子が配設されてなるＬＥＤディスプレイであって、
ＬＥＤディスプレイの前面フェースガラスは、前記ＬＥＤ素子が密閉容器内面側に配置される請求項２記載のＬＥＤ素子搭載用基板であり、
前記密閉容器基板は前記密閉容器内面方向に光を反射できる光反射面を有していることを特徴とするＬＥＤディスプレイ。
【請求項１０】
前記フェースガラスとなるＬＥＤ素子搭載用基板は、前記透光隙間周縁を残して遮光層が形成され、
前記密閉容器基板は、前記遮光層領域下部に基板遮光層が形成されていることを特徴とする請求項９記載のＬＥＤディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ素子搭載用基板およびこの基板を用いたＬＥＤ光源、およびＬＥＤディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で低消費電力のＬＥＤ素子を搭載した光源は、表示の視認性を向上させるための照明や家電・工業製品の動作状況の表示などの分野で多用されている。
このような光源は、ＬＥＤ素子に給電するため、セラミック基板に銀ペーストを用いて配線を印刷して焼結することにより給電回路を形成している。
しかし、給電回路を形成する銀配線層の色相や配線幅で光の反射率が異なるという問題がある。また、セラミック基板にサーフェスマウントチップＬＥＤなどを実装する場合、チップＬＥＤ自体にリフレクターが必要になる。
さらに、発光状態の均一性、位置精度に優れている光源とするためには、高度な実装技術が必要になる。
従来、気密容器内にＬＥＤ素子を内蔵した発光装置として、無機材料からなる基板上にＬＥＤを収納し、かつ、気密容器内面に蛍光体層が塗布され、内部が真空雰囲気または不活性ガス雰囲気になっている気密容器とした発光装置が知られている（特許文献１）。【０００３】
しかしながら、チップＬＥＤをセラミック基板に搭載する場合、セラミック基板の平坦度、取り付けられるリフレクターの角度、サーフェスマウントの平坦度を調整することが困難である。そのため、チップＬＥＤの発光軸がばらつくため安定した発光面を得ることが困難であった。【０００４】
また、１つのＬＥＤ素子を１つの画素としてＬＥＤディスプレイを構成する場合、従来のＬＥＤ素子は砲弾型ＬＥＤ素子のように樹脂等による外囲器形成が必要であり、その外形寸法、ＬＥＤの発光間隔を高精細化することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１９６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、チップＬＥＤの発光軸がばらつかないため、安定した発光面が得られるＬＥＤ素子搭載用基板、ならびにこの基板を用いたＬＥＤ光源およびＬＥＤディスプレイの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＬＥＤ素子搭載用基板は、ＬＥＤ素子を搭載できる基板と、上記ＬＥＤ素子に給電するための配線層とを備えている。ＬＥＤ素子に給電するための配線層は、上記ＬＥＤ素子の端子間を絶縁できる絶縁隙間を残して、上記ＬＥＤ素子が搭載される基板全面に鏡面に形成されていることを特徴とする。
また、上記絶縁隙間とともに、ＬＥＤ素子周囲より光が透過できる透光隙間を上記配線層に設けたことを特徴とする。
本発明のＬＥＤ素子搭載用基板は、上記基板が鏡面ガラス基板であり、上記配線層が鏡面ガラス基板の鏡面上に形成された給電回路であることを特徴とする。
この給電回路を形成する配線層が鏡面ガラス基板上に形成された金属薄膜であることを特徴とする。特に該金属薄膜がアルミニウム薄膜であることを特徴とする。【０００８】
本発明のＬＥＤ光源は、密閉容器基板とフェースガラスとスペーサガラスとで形成される密閉容器内にＬＥＤ素子が配設されてなる光源であって、密閉容器基板が上記本発明のＬＥＤ素子搭載用基板であることを特徴とする。【０００９】
本発明のＬＥＤディスプレイは、密閉容器基板とフェースガラスとスペーサガラスとで形成される密閉容器内にＬＥＤ素子が配設されてなるＬＥＤディスプレイであって、
ＬＥＤディスプレイの前面フェースガラスは、ＬＥＤ素子が密閉容器内面側に配置されるＬＥＤ素子搭載用基板であり、このＬＥＤ素子搭載用基板はＬＥＤ素子の端子間を絶縁できる絶縁隙間とＬＥＤ素子周囲より光が透過できる透光隙間を配線層に設けた基板であり、上記密閉容器基板は密閉容器内面方向に光を反射できる光反射面を有していることを特徴とする。
また、上記フェースガラスとなるＬＥＤ素子搭載用基板は、上記透光隙間周縁を残して遮光層が形成され、上記密閉容器基板は、上記遮光層領域下部に基板遮光層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＬＥＤ素子搭載用基板は、ＬＥＤ素子を搭載する基板全面が僅かな隙間の絶縁部を残して鏡面に形成されているので、ＬＥＤ素子を用いて全面発光させることができる。
また、本発明の光源は、上記ＬＥＤ素子搭載用基板とフェースガラスとスペーサガラスとで形成される密閉容器内にＬＥＤ素子が配設されているので、耐湿、耐熱、退色等の劣化が少なく耐環境特性を大幅に向上させることができる。また、透光隙間を設けたＬＥＤ素子搭載用基板をフェースガラスに用いることで、５×７ドット構成、１６×１６ドット構成などのＬＥＤアレイ、文字表示ディスプレイとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】ＬＥＤ素子搭載用基板上の配線層パターンを示す平面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ部拡大平面図である。
【図２Ａ】ＬＥＤ素子搭載用基板上にＬＥＤ素子が実装された状態を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】密閉型のＬＥＤ光源の一例を示す図である。
【図４Ａ】ＬＥＤディスプレイの断面図の一例である。
【図４Ｂ】図４ＡのＣ部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に使用できる基板としては、ガラス基板、セラミックス基板、プラスチック基板など、表面を鏡面にすることができ、また、光源を形成するときの密閉容器の一部を形成できる基板であれば使用できる。特にガラス基板が密閉性に優れ、表面が鏡面となるので好ましい。鏡面とは光が乱反射することなく、光が均一に反射できるように表面が平滑な面をいう。
ガラス基板としては、蛍光表示管用のガラス板、液晶表示装置用のガラス板として使用されているガラス板を使用することができる。そのようなガラス基板としては、例えば、ソーダライムガラス、ホワイトクラウンガラス、アルミノけい酸ガラス、ホウけい酸ガラス、合成シリカガラス等が挙げられる。
【００１３】
ガラス基板上には、後述する絶縁隙間、または絶縁隙間および透光隙間を残して基板全面に配線層が形成されている。
配線層は、電気伝導性を有し、表面が鏡面となる材料であれば使用できる。好ましくは金属薄膜である。この金属薄膜はガラス基板上にスパッタリング法、蒸着法等で形成することができる。金属薄膜の材料としては、アルミニウム、金、銀、銅等が挙げられ、アルミニウムが工業的に利用しやすく、またガラス基板上に薄膜化しやすいので好ましい。
【００１４】
密閉容器内で本発明の基板を使用する場合、ＬＥＤ素子の放熱性を向上させる目的でガラス基板とアルミニウム薄膜との間に高熱伝導性の層を設けることができる。高熱伝導性の層としては、酸化モリブデン薄膜、チタン薄膜、酸化チタン薄膜、酸化マグネシウム薄膜等を挙げることができる。
また、密閉容器のガラス基板外側に放熱板を取り付けることができる。
【００１５】
配線層パターンの平面図を図１Ａに、図１ＡのＡ部拡大平面図を図１Ｂにそれぞれ示す。
ＬＥＤ素子搭載用基板１は、ＬＥＤ素子を搭載できる基板１ａの全面に鏡面に配線層２が形成されており、この配線層２にはＬＥＤ素子を載置する空間３が形成されているとともに、ＬＥＤ素子の端子間を絶縁できる絶縁隙間４が形成されている。この配線層２の端部には給電端子となるリード部６が形成されている。
絶縁隙間４の幅ｔ1、ｔ2は、給電されるＬＥＤ素子の端子間が相互に短絡しない範囲で狭くすることが好ましい。例えば、５μｍ〜３００μｍであることが好ましい。絶縁隙間４の幅を狭くすることにより目視で基板全面が鏡面となる。すなわち、人間の裸眼で基板をみた場合、基板全体が鏡面となる。
また、絶縁隙間４を設けることにより、例えば配線層２ａと配線層２ｂとは電気的に絶縁されることになる。
【００１６】
ＬＥＤ素子を載置する空間３は、基板全面の鏡面化を損なわない範囲で、ＬＥＤ素子の種類、平面図でみた大きさおよび形状等により設定することができる。
図１Ｂに示すように、平面図でみた搭載されるＬＥＤ素子７の大きさ以上の空間３とすることにより、搭載されるＬＥＤ素子７の周囲が透光隙間５となる。
なお、配線層パターンは公知のフォトリソグラフィ法を用いることにより形成できる。
【００１７】
本発明で使用できるＬＥＤ素子は、発光ダイオードとして市販されている発光ダイオードチップ（フリップチップ、ベアチップ）、パッケージされた表面実装タイプの発光ダイオード（チップＬＥＤ）、半導体レーザチップ等が挙げられる。
また基板への実装方法として、ワイヤボンディングによる方法、チップ底面に設けられた端子を直接半田付けする方法等がある。
ＬＥＤ素子の配列方法は、基板の形状に合わせて面状およびアレイ状などに配列して実装できる。また、配列は規則的な整列であってもよいし不規則な配列であってもよい。
【００１８】
図２Ａは図１Ａに示すＬＥＤ素子搭載用基板１上にＬＥＤ素子が実装された状態を示す平面図であり、図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
ＬＥＤ素子を搭載できる基板１ａ上に形成された配線層２は、例えば配線層２ａと配線層２ｂとで絶縁隙間４を介して電気的に絶縁されている。このため、図２Ｂに示すように、ワイヤボンディング８により配線層２に接続されるＬＥＤ素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは電気的に直列配列となり、リード部６により同時に給電される。
ＬＥＤ素子７が搭載されたＬＥＤ素子搭載用基板１は、この状態で光源となり得る。配線層２が全面鏡面となり、かつＬＥＤ素子７が表面平滑な基板上に搭載されるので光軸が均一となり、さらに基板全面に配設された配線層２が放熱層を形成するので、持続的に一様に発光する面発光光源が得られる。
【００１９】
ＬＥＤ素子搭載用基板１を用いることで、密閉型のＬＥＤ光源、およびＬＥＤディスプレイを容易に製造できる。
密閉型のＬＥＤ光源の一例を図３に示す。ＬＥＤ光源９は、ＬＥＤ素子７が配設されたＬＥＤ素子搭載用基板１を密閉容器基板とし、この密閉容器基板の周囲に配されるスペーサガラス１１と、光照射面となるフェースガラス１０とで箱型の密閉容器を形成する。この箱型密閉容器内に配設されたＬＥＤ素子７が、矢印で示す出射光１２として、図面上方に光を照射することで、照明用ＬＥＤ光源となる。
【００２０】
箱型密閉容器の形成は、接着剤による接着、または低融点ガラスなどにより、ＬＥＤ素子搭載用基板１、フェースガラス１０およびスペーサガラス１１を相互に封着することで得られる。密閉容器の内部は酸素ガスおよび水分を除くことが好ましい。酸素ガスおよび水分を除去することで、ＬＥＤ素子７の経時的劣化を防ぎ、ＬＥＤ光源の寿命が向上する。
低融点ガラスによる封着は４３０℃〜５８０℃で行ない、密閉容器内部の圧力は大気圧とすることができる。または、封着時に真空ポンプにより、容器内の空気、ガスを排気減圧し、真空容器とすることができる。
【００２１】
密閉型のＬＥＤ光源への給電は、箱型密閉容器を形成するときに、ガラス端面からリード部６等を引き出し、外部回路との電気的接続を形成することでなされる。または、異方導電性フィルムとＦＰＣの圧着接合による接続することで電気的接続ができる。
また、ＬＥＤ素子搭載用基板１の裏面に図示を省略したアルミニウム放熱板を装着することができる。
【００２２】
図４ＡはＬＥＤディスプレイの断面図の一例であり、図４Ｂは図４ＡのＣ部拡大断面図である。
ＬＥＤディスプレイ１３は、配置されているＬＥＤ素子７が密閉容器内面側に配置されて前面フェースガラス１ａを形成しており、１つのＬＥＤ素子７より放射される光１８は、密閉容器基板１ｂの光反射面２ｃで反射されて透光隙間５より放射されるので、前面フェースガラス１ａで１つのドットとして視認できる。ＬＥＤ素子７を５×７ドット構成、１６×１６ドット構成などと配置することで、ＬＥＤアレイ、文字表示ディスプレイとできる。
ＬＥＤディスプレイ１３においては、図１に示すＬＥＤ素子４が搭載された基板１ａがフェースガラスとなり、光反射面を有する密閉容器基板１ｂと、スペーサガラス１１とで密閉容器が形成される。
ＬＥＤ素子を搭載できる基板１ａは、酸化モリブデンなどの放熱層１４、アルミニウム薄膜などの配線層２を順にスパッタリング法、蒸着法等でガラス基板上に形成し、フォトリソグラフィによりパターニングする公知の方法で製造できる。また、配線層２の上であって、１つのドットを形成する領域以外の領域に光遮蔽層１５を形成することが好ましい。
【００２３】
密閉容器基板１ｂはガラス基板全面にアルミニウム薄膜などの光反射層２ｃ、上記光遮蔽層１５に対向する位置に光遮蔽層１５ａを設けることが好ましい。
上記構成のＬＥＤディスプレイ１３において、ＬＥＤ素子７より発光して出射される光は、配線層２に設けられた透光隙間５より出射光１６として出射する。また、一部光１８が光遮蔽層１５ａに吸収される。なお１７はＬＥＤディスプレイ１３に向かう外光を表す。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のＬＥＤ素子搭載用基板を用いたＬＥＤ光源は、高効率、低消費電力および光軸が均一で安定した光源であるので、携帯電話、家電製品、工業用機器、制御システム、コンピュータ周辺機器などの照明として利用できる。また、ＬＥＤディスプレイは視認性に優れたＬＥＤアレイ、文字表示ディスプレイとして利用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１  ＬＥＤ素子搭載用基板
２  配線層
３  ＬＥＤ素子を載置する空間
４  絶縁隙間
５  透光隙間
６  リード部
７  ＬＥＤ素子
８  ワイヤボンディング
９  ＬＥＤ光源
１０  フェースガラス
１１  スペーサガラス
１２  出射光
１３  ＬＥＤディスプレイ
１４  放熱層
１５  光遮蔽層
１６  出射光
１７  ＬＥＤディスプレイに向かう外光
１８  ＬＥＤ素子より放射される光
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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