(57)【要約】  半導体発光素子（ＬＥＤ）を用いながら、小形でも大形でも自由に輝度の大きい均一な面状光源およびそれを用いた薄型で均一に表示することができる低消費電力の電飾看板を提供する。  底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材１１ｂが設けられると共に、側壁１１ｃが外側に傾斜したトレイ状の箱体１１底面の四隅に、ドーム型のＬＥＤ１２が設けられている。このＬＥＤ１２は、底面の対角線Ｎの垂直面と１つの側壁１１ｃとに挟まれる空間を主として照射するように設けられ、四隅に設けられるドーム型ＬＥＤ１２の照射領域が、それぞれ箱体１１内で順次一定方向（同じ方向）に回転するように設けられている。この面状光源ユニットを１個または複数個並べて電飾看板を構成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材が設けられると共に、側壁が外側に傾斜したトレイ状の箱体と、該箱体の底面の少なくとも対向する２隅に、該底面の対角線の垂直面と１つの側壁とに挟まれる前記箱体の１／２の空間を主とした照射領域とするように設けられるドーム型の半導体発光素子とを有し、前記箱体底面の少なくとも２隅に設けられる前記半導体発光素子は、前記箱体の中心点に関して回転対照的な位置に設けられ、かつ、それぞれの発光素子の照射領域も回転対照的に移動するように設けられてなる面状光源ユニット。
【請求項２】
前記箱体の開放面側に光拡散部材が設けられてなる請求項１記載の面状光源ユニット。
【請求項３】
前記少なくとも２隅のそれぞれの隅に２個の半導体発光素子が設けられ、該２個の半導体発光素子の照射領域が該２個の半導体発光素子が設けられる隅を通る対角線を挟んでそれぞれ異なる１／２の空間を主として照射するように前記２個の組の半導体発光素子が設けられてなる請求項１記載の面状光源ユニット。
【請求項４】
底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材が設けられると共に、側壁が外側に傾斜したトレイ状の箱体と、該箱体の底面の少なくとも対向する２隅に、該底面の対角線の垂直面と１つの側壁とに挟まれる前記箱体の１／２の空間を主とした照射領域とするように設けられるドーム型の半導体発光素子とを有する面状光源ユニットが複数個並設され、該複数個の面状光源ユニットをカバーするように１個の光拡散部材が設けられてなる面状光源。
【請求項５】
前記並設される複数個の面状光源ユニットの相互に隣接する部分では、一方の前記面状光源ユニットの側壁が低く形成されることにより、隣接する２個の前記面状光源ユニットの側壁部が表面に並んで露出しないように前記面状光源ユニットが並設されてなる請求項２記載の面状光源。
【請求項６】
前記隣接する面状光源ユニットの隣接する側壁の一方の内面に光反射シートが該側壁の上面より飛び出るように貼り付けられることにより、該側壁の上を覆う隣接する面状光源ユニットの側壁端部を被覆する構造の請求項５記載の面状光源。
【請求項７】
底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材が設けられると共に、側壁が外側に傾斜したトレイ状の箱体と、該箱体の底面の少なくとも対向する２隅に、該底面の対角線の垂直面と１つの側壁とに挟まれる前記箱体の１／２の空間を主とした照射領域とするように設けられるドーム型の半導体発光素子とを有する面状光源ユニットの表面側に、一定距離を介して光拡散板および表示パネルが設けられてなる電飾看板。
【請求項８】
前記面状光源ユニットが、ケースの底面に取り付けられた固定金具に回路基板を介して前記面状光源ユニットの底面が固定されてなる請求項７記載の電飾看板。
【請求項９】
前記面状光源ユニットが複数個並設され、該複数個の面状光源ユニットをカバーするように１個の光拡散部材が設けられてなる請求項７記載の電飾看板。
【請求項１０】
前記少なくとも対向する２隅のそれぞれの隅に２個の半導体発光素子が設けられ、該２個の半導体発光素子の照射領域が該２個の半導体発光素子が設けられる隅を通る対角線を挟んでそれぞれ異なる１／２の空間を主として照射するように前記２個の組の半導体発光素子が設けられてなる請求項７記載の電飾看板。
【請求項１１】
前記並設される複数個の面状光源ユニットの相互に隣接する部分では、一方の前記面状光源ユニットの側壁が低く形成されることにより、隣接する２個の前記面状光源ユニットの側壁部が表面に並んで露出しないように前記面状光源ユニットが並設されてなる請求項７記載の電飾看板。
【請求項１２】
前記隣接する面状光源ユニットの低く形成される側壁の内面に光反射シートが該側壁の上面より飛び出るように貼り付けられることにより、該側壁の上を覆う隣接する面状光源ユニットの側壁端部を被覆する構造の請求項１１記載の電飾看板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電飾看板の照明や液晶表示装置のバックライトなどに用いられる面状光源およびそれを用いた電飾看板に関する。さらに詳しくは、発光ダイオードなどの半導体発光素子を光源として用いながら、電飾看板の照明などにも用いることができる省電力で明るい面状光源およびそれを用いた電飾看板に関する。
【背景技術】
【０００２】
駅などの広告に用いられる電飾看板は、たとえば図８に示されるように、蛍光灯の直管（以下、蛍光管という）１０１などの光源を金属板などからなる光反射ケース（ハウジング）１０２内に数本配列し、光拡散板１０３を介して、または直接表示パネル１０４などを照射する構造になっている。このハウジングとしては、たとえばステンレス、アルミニウムなどからなる金属板により表面側を開口した箱状に形成され、その内部に蛍光管１０１などが設けられている。そして、ハウジングの内部には、光反射材が塗布され、蛍光管からの光が無駄なく正面側に設けられる表示パネル１０４を照射することができるように形成されている（たとえば特許文献１（図９）参照）。【０００３】
一方、半導体発光素子（以下、ＬＥＤともいう）を用いた面状光源としては、導光板のサイドからＬＥＤの光を導入し、導光板の裏面に設けられた反射板により反射させながら、正面側に光を照射させるようにするか（たとえば特許文献１（図７）参照）、導光板の裏面または導光板なしで直接光拡散板の下側にＬＥＤチップを配列して面状光源にすることが考えられている。
【特許文献１】特開２００３−３３０３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電飾看板では、街頭などに展示される場合が多く明るい輝度が要求されること、および大形であることから、一般的には蛍光管が光源として用いられている。しかし、省エネルギーの観点から、低消費電力である半導体発光素子を用いた光源により電飾看板の面状光源を構成することが要望されてきている。しかし、導光板の側面からＬＥＤの光を導入して、導光板の表面から照射する面状光源は、たとえばドーム型のＬＥＤといえどもその指向性を狭くして導光板内に入りやすくすると、真っ直ぐに進みやすいため、導光板内で拡散させて全体で均一に表面側から照射させにくくなり、指向性を広くすると、導光板の側面に対して斜めに入射する光が多くなり、全反射する光が多いため、効率よく導光板に取り込むことができない。そのため、ＬＥＤで発光した光を有効に利用することができず、明るくて均一な面状光源にすることができないという問題がある。【０００５】
また、ドーム型のＬＥＤではなく、チップ型ＬＥＤでも、側面から導光板内に光を導入するのは効率がよくない。さらに、比較的小形の電気製品に用いられる液晶表示装置などの面状光源としては使用し得るが、電飾看板などの大形の面状光源には、導光板の側面にＬＥＤがあるため、継ぎ足すこともできず、大きな面積の面内を継ぎ目がなく均一に照射する面状光源にすることができないという問題もある。【０００６】
一方、ドーム型ＬＥＤを用いないで、たとえばＬＥＤチップを直接光拡散板の裏側に配列して設ける構造にするとも考えられるが、導光板を介さないで直接ＬＥＤチップからの光を光拡散板に当ててもＬＥＤチップの近くは明るいが、ＬＥＤチップから離れると暗くなり、全体を均一な輝度にするには、たとえばＬＥＤチップを２０ｍｍ程度の間隔で並べると共に、ＬＥＤチップと光拡散板との距離を７０ｍｍ程度以上は離さなければならず、薄型の面状光源にすることができない。さらに、ＬＥＤチップではあらゆる方向に光が照射され、横方向に照射される光が非常に多いため、正面側に照射されて利用することができる光が少なくなり、結局光の利用効率が低下し、非常にたくさんのＬＥＤチップが必要な割には余り輝度を向上させることができないという問題がある。【０００７】
本発明は、このような問題を解決し、半導体発光素子（ＬＥＤ）を用いながら、小形でも大形でも自在の寸法で輝度の大きい均一な面状光源を提供することを目的とする。【０００８】
本発明の他の目的は、大形の表示パネルを展示する電飾看板でも、薄型で均一に表示することができる低消費電力の電飾看板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による面状光源ユニットは、底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材が設けられると共に、側壁が外側に傾斜したトレイ状の箱体と、該箱体の底面の少なくとも対向する２隅に、該底面の対角線の垂直面と１つの側壁とに挟まれる前記箱体の１／２の空間を主とした照射領域とするように設けられるドーム型の半導体発光素子とを有し、前記箱体底面の少なくとも２隅に設けられる前記半導体発光素子は、前記箱体の中心点に関して回転対照的な位置に設けられ、かつ、それぞれの発光素子の照射領域も回転対照的に移動するように設けられる構成にされている。【００１０】
ここにドーム型の半導体発光素子とは、湾曲部内に半導体発光素子チップがボンディングされ、その周りを頂部がドーム状の形状にすることにより、湾曲部の形状と共に所望の指向特性を有するように透光性樹脂でモールドされた構造で、いわゆる砲弾型またはランプ型と呼ばれる半導体発光素子を意味する。また、回転対照的にとは、四角形が正方形であれば中心に関して回転対象の位置に設けられるのであるが、正方形でない場合には、完全な回転対象にはならないものの、四角形の隅に同じように１／２の空間に照射し得るような位置および向きで配置されることを意味する。【００１１】
前記箱体の開放面側に光拡散部材が設けられてもよい。また、前記少なくとも２隅のそれぞれの隅に２個の半導体発光素子が設けられ、該２個の半導体発光素子の照射領域が該２個の半導体発光素子が設けられる隅を通る対角線を挟んでそれぞれ異なる１／２の空間を主として照射するように前記２個の組の半導体発光素子が設けられていてもよい。【００１２】
本発明による面状光源は、底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材が設けられると共に、側壁が外側に傾斜したトレイ状の箱体と、該箱体の底面の少なくとも対向する２隅に、該底面の対角線の垂直面と１つの側壁とに挟まれる前記箱体の１／２の空間を主とした照射領域とするように設けられるドーム型の半導体発光素子とを有する面状光源ユニットが複数個並設され、該複数個の面状光源ユニットをカバーするように１個の光拡散部材が設けられている。【００１３】
前記並設される複数個の面状光源ユニットの相互に隣接する部分では、一方の前記面状光源ユニットの側壁が低く形成されることにより、隣接する２個の前記面状光源ユニットの側壁部が表面に並んで露出しないように前記面状光源ユニットが並設されることにより、面状光源ユニットを複数個並設して大形の面状光源としても、継ぎ目が目立たない均一な大形の面状光源とすることができる。【００１４】
前記隣接する面状光源ユニットの隣接する側壁の一方の内面に光反射シートが該側壁の上面より飛び出るように貼り付けられることにより、該側壁の上を覆う隣接する面状光源ユニットの側壁端部を被覆する構造であれば、さらに継ぎ目を目立たなくすることができるため好ましい。【００１５】
本発明による電飾看板は、底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材が設けられると共に、側壁が外側に傾斜したトレイ状の箱体と、該箱体の底面の少なくとも対向する２隅に、該底面の対角線の垂直面と１つの側壁とに挟まれる前記箱体の１／２の空間を主とした照射領域とするように設けられるドーム型の半導体発光素子とを有する面状光源ユニットの表面側に、一定距離を介して光拡散板および表示パネルが設けられている。【００１６】
前記面状光源ユニットが、ケースの底面に取り付けられた固定金具に回路基板を介して前記面状光源ユニットの底面が固定されることにより、半導体発光素子の配線を簡単に行うことができ、メンテナンスも容易となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内面に光反射部材が設けられたトレイ状箱体内の底面の少なくとも２隅にドーム状の半導体発光素子（ＬＥＤ）が設けられ、しかもそのＬＥＤの指向性が、箱体底面の四角形の対角線での垂直面と一つの側壁とで囲まれる空間を照射するように設けられており、さらに、回転対照的な位置および向きで少なくとも２つの隅に設けられているため、ＬＥＤの光の照射方向も回転対照的に順次回転する。そのため、ドーム型のＬＥＤから照射される光は、正面に進む光はＬＥＤと対向する側壁で反射されて箱体内に戻ると共に、中心から広がる光は、箱体の底面または一つの側壁で反射しながら開放面側に進み、開放面側から放射される。しかも少なくとも２隅に設けられるＬＥＤは、照射方向が回転するように設けられているため、４隅にＬＥＤが設けられれば、結局、四角形状箱体の開放面における対角線で仕切られる１／４の面積を２個のＬＥＤでそれぞれ照射することになり、ＬＥＤから照射される光を全て利用しながら、全面から均等に照射される。【００１８】
すなわち、導光板の側面からＬＥＤの光を入射させようとする場合、指向性を広くするとＬＥＤから斜めに出る光は反射して導光板に入らず利用できない光が多くなり、また、余り斜めに光が行かないようにすると、導光板内で均一に拡散しにくくなる。さらに、直接光拡散板の下側から照射しようとすると、指向性が強いため、光拡散板までの距離を大きくとらないと均一な光源にすることができず、距離が大きくなると電飾看板の厚さが厚くなると共に、表示パネルでの輝度が低下するという不都合のみならず、無駄になる光が多くなる。そのため、ＬＥＤの光を有効に利用することができず、明るい輝度を必要とする電飾看板などに用いる面状光源を実現することができていない。【００１９】
しかし、本発明によれば、ＬＥＤの指向性を利用しながら、その全放射光を有効に開放面側から放射しているため、また、箱体内で均等に光を分散させているため、非常に輝度が大きく、かつ、薄型の面状光源を実現することができる。しかも、ＬＥＤは箱体内に設けられているため、外側に出っ張り部分がなく、この箱体を縦横に所望の数だけ並べることにより、所望の大きさの面状光源とすることができる。その結果、大形の電飾看板でも、半導体発光素子を用いて、低消費電力で、かつ、高寿命で、メンテナンスフリーの看板を実現することができる。【００２０】
１個の箱体からなる面状光源ユニットを複数個並べて所望の大きさの面状光源とする場合、面状光源ユニットの相互に隣接する部分では、一方の前記面状光源ユニットの側壁を低くすることにより、箱体側壁の厚さが２個分並んで、光の出ない部分の幅が大きくならないため、面状光源ユニットを複数個並設して大形の面状光源としても、継ぎ目が目立たない均一な大形の面状光源とすることができる。さらに、低い側の箱体側壁の内面に光反射シートが上端より突出するように設けられることにより、上面を覆う隣接する面状光源ユニットの側壁端部を薄い光反射シートで覆うことができ、さらに継ぎ目を目立たなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、本発明による面状光源ユニットの一実施形態を示す平面、一部破断側面および箱体の断面の説明図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｂは、本発明の面状光源ユニットの他の構成例およびその箱体の組立前の平面説明図である。
【図３】図３Ａ〜３Ｂは、本発明の面状光源ユニットのさらに他の例を示す図である。
【図４】図４Ａ〜４Ｂは、図１の面状光源ユニットを用いて電飾看板にした例の平面および断面の説明図である。
【図５】図４Ｂの部分拡大説明図である。
【図６】本発明の電飾看板の他の構成例を示す部分拡大断面説明図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｃは面状光源ユニットを並べた場合の継ぎ目の線をなくする例の説明図である。
【図８】従来の電飾看板の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    面状光源ユニット
２    ケース
３    光拡散板
４    表示パネル
５    透明シート
１１    箱体
１１ａ  アルミニウム板
１１ｂ  光反射部材
１１ｃ  側壁
１１ｄ  貫通孔
１１ｅ  リベット用孔
１１ｆ  光反射シート
１２    ＬＥＤ
１３    光拡散部材
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
つぎに、図面を参照しながら本発明による面状光源およびそれを用いた電飾看板について説明をする。本発明による面状光源ユニットは、図１Ａ〜１Ｃにその一実施形態の平面、一部破断の側面、および箱体の断面の説明図がそれぞれ示されるように、底面が四角形で上面が開放され、内面に光反射部材１１ｂが設けられると共に、側壁１１ｃが外側に傾斜したトレイ状の箱体１１底面の少なくとも２隅に、ドーム型のＬＥＤ１２が設けられている。図１Ａに示される例では、箱体底面の四隅に１個づつのＬＥＤ１２が設けられている。このＬＥＤ１２は、底面の対角線Ｎの垂直面と１つの側壁１１ｃとに挟まれる空間（図１Ａで１個のＬＥＤ１２ａの照射部分として斜線が付されている部分）を主として照射するように設けられ、四隅に設けられるドーム型ＬＥＤ１２（１２ａ〜１２ｄ）の照射領域が、それぞれ箱体１１内で順次一定方向（同じ方向）に回転するように設けられている。【００２４】
図１Ｂに示される例では、箱体１１の開放面側に、たとえば光拡散シート、拡散角調整フィルム、視野角制御フィルムのような光拡散部材１３が設けられているが、このような光拡散部材が設けられることにより、光拡散部材１３の表面から光をほぼ均一に照射することができ、箱体の厚さだけで均一な面光源とすることができるため、薄い厚さの面光源を得ることができる。しかし、このような拡散部材１３を設けなくても、たとえば１０ｍｍ程度間隔をあければほぼ面内で均一な明るさにすることができ、少々厚くはなるものの、光拡散部材による光の減衰もなく、明るい面光源にすることもできる。【００２５】
箱体１１は、たとえば図１Ｃに断面説明図が示されるように、たとえば０.３５ｍｍ厚程度のアルミニウム板１１ａの一面に、たとえば東レ株式会社製の商品名Ｅ６０（１８０μｍ程度厚のポリエステルの発泡シート）からなる反射部材１１ｂを貼り付けたものを、後述する図２Ｂに示されるように打ち抜き、その端面側を、トレイ状に折り曲げることにより形成されている。この折り曲げられる側壁１１ｃの高さおよび折り曲げ角度は、内部で光の反射が効率よく行われ、効果的に開口面側から照射されるように形成される。たとえば外周の一辺Ａが８０ｍｍ角（正方形、以下同じ）の場合、その底面の一辺Ｂは５４.４ｍｍ程度で、高さＣは１４.２ｍｍ程度に形成され、外周の一辺Ａが１００ｍｍ角の場合には、その底面の一辺Ｂは７４.４ｍｍ程度で、高さＣは１９.２ｍｍ程度に形成される。この光反射部材１１ｂは発泡シートであるため、表面に凹凸があり、あらゆる方向に反射する乱反射面となる。光反射部材１１ｂとしては、その他にも、たとえば１〜２ｍｍ程度の厚さの古河電気工業株式会社製の商品名ＭＣＰＥＴ（超微細発泡光反射板）などを用いることもできる。【００２６】
この箱体１１の側壁１１ｃは、面状光源ユニット１個だけで使用する場合は４つの側壁１１ｃがみな同じ高さでよいが、後述するように、このユニットを何個も並べて大きな面状光源とする場合には、継ぎ目の側壁の厚さが２個並ばないようにするため、２つの側壁の高さを低く形成しておくことが好ましい。図１Ａでは、上側と右側の側壁１１ｃの高さが低く形成されているため、Ｄで示される部分に段差が形成されている。また、さらにこの継ぎ目を目立たなくするには、いずれか一方の側壁の内面に光反射部材１１ｂと同様の光反射シートを貼り付けて、高くすることにより、正面側から見た場合に継ぎ目のデッドスペースはシートの厚さの０.１８ｍｍ程度となり、さらに目立たなくすることができる。これらの詳細は、図７Ｂで説明する。【００２７】
また、箱体１１の側壁１１ｃの角部には、後述するＬＥＤ１２を挿入する貫通孔１１ｄが形成され、ＬＥＤ１２のドーム部分のみを箱体１１内に挿入して、そのリード部分を箱体１１の外で回路基板などに接続することができるようになっている。【００２８】
箱体１１の光反射部材１１ｂの表面には、酸化チタン粉末などがコートされ、ＬＥＤなどから紫外線を発生させることにより、光反射率を殆ど低下させることなく、光触媒として作用させ、光反射部材１１ｂの表面などに付着する有機物を分解して除去することができ、塵埃などによる汚れを防止することができる。その結果、非常に寿命の長い半導体発光素子を光源として用いることと相俟って、輝度を低下させることなく長時間に亘ってメンテナンスフリーで使用することができる。【００２９】
ＬＥＤ１２は、たとえば１本のリードの先端部に形成された凹部内にＬＥＤチップをマウントしてその周囲を透光性樹脂によりドーム状にモールドされ、指向特性が４０°〜６０°、さらに好ましくは４５°〜６０°程度（図１では５０°の例が示されている）の白色ＬＥＤが用いられている。このような指向特性を有するドーム状のＬＥＤが用いられている理由について説明をする。【００３０】
ＬＥＤ１２から照射される光は、箱体１１内で無駄なく均一に拡散されてその開口面側に設けられる光拡散部材１３を介して正面側に均一に照射されるようにするため、本発明では、底面の四隅に設けられる１個のＬＥＤ１２ａは、底面の対角線Ｎの垂直面と１つの側壁１１ｃとで挟まれる空間（図１Ａで１個のＬＥＤ１２ａの照射部分として斜線が付されている部分）を主として照射するように設けられ、四隅に設けられるドーム型ＬＥＤ１２（１２ａ〜１２ｄ）の照射領域が、それぞれ箱体１１内で順次一定方向（同じ方向）に回転するように設けられている。そのため、箱体１１内の中心に向けてＬＥＤ１２を配置するのではなく、１つの側壁１１ｃよりに配置される。【００３１】
ここで、リードは箱体１１の外側にあり、樹脂モールド部のみが箱体１１内に入っている。なお、ＬＥＤ１２の指向特性は、立体的であるため、図の紙面内のみならず、紙面と垂直方向にも広がっているが、箱体１１の底面側に広がる光は箱体１１の底面で反射され、底面と反対方向に広がる光の大部分は、そのまま上方に放射されるか、上面に光拡散部材１３が設けられる場合には、その光反射部材１３への入射角が全反射する角度になる光は、反射して箱体１１内で反射をしながら光拡散部材１３の表面から照射され、全反射しない光はそのまま上方に放射される。【００３２】
その結果、１個のＬＥＤ１２ａは、主として箱体１１内の空間の１／２の領域を受け持ち、隣接するＬＥＤ１２ｂは、９０°回転した対角線と隣接する１つの側壁１１ｃとで囲まれる１／２の空間を受け持ち、ＬＥＤ１２ｃ、１２ｄも順次回転する１／２の空間を受け持つようにＬＥＤ１２が設けられている。したがって、箱体１１内の２本の対角線の垂直面と１つの側壁１１ｃとで囲まれる１／４の空間は、それぞれ２個のＬＥＤの光が混合して照射されるようになっている。厳密には、箱体１１内で乱反射を繰り返すため、他のＬＥＤ１２の光も混合されるが、その割合はどの空間でも同程度になる。【００３３】
このように、１個のＬＥＤ１２は、箱体１１内の対角線の垂直面で仕切られる１／２の空間を主として受け持つため、その範囲にＬＥＤ１２の光が照射されるように指向特性が４０°〜６０°、さらに好ましくは４５°〜６０°のものが用いられている。この構造にすることにより、照射範囲の端の方（指向特性の６０°側の外域）でも比較的光の輝度は大きく、箱体１１の隅の方でも明るくすることができ、また、照射領域中心部の光は正面の側壁１１ｃで反射して箱体１１内で分散されるため、箱体１１内部での輝度を均一にさせやすい。そのため、前述の指向特性のものが用いられるが、指向特性の角度が大きすぎても、３個以上のＬＥＤ１２の光を混合することになり、差し支えはない。しかし、ドーム状のＬＥＤであることが、集中して強い光を箱体１１内の光反射部材１２で乱反射させて正面側に照射させることができるのに対して、ＬＥＤチップを直接配設しても、光反射部材で強く反射させることができず、また、隣接するＬＥＤチップに吸収されたりするため、光の利用効率は非常に低下する。【００３４】
さらに、このような構成にすることにより、箱体１１内空間の１／４の領域を、主として２個のＬＥＤの混合した光により照射することになるため、各ＬＥＤ１２の光を有効に利用しながら、ＬＥＤ１２によって輝度や光の色が異なる場合でも、混合されることにより、輝度や光の色を均一化することができる。とくに、白色ＬＥＤの場合、ＬＥＤにより青みがかったり、黄色みがかったりしたり、輝度が大きく変る場合があるが、そのような場合でも少なくとも２個のＬＥＤの光が混色されるため、均一化できる。【００３５】
図１に示される例では、箱体１１の四隅に１個づつのＬＥＤ１２が設けられる例であったが、４隅にそれぞれ２個づつのＬＥＤ１２を設けると、さらに輝度を向上させることができると共に、ＬＥＤ１２それぞれの発光色や輝度にムラがあってもさらに均一化しやすくなり好ましい。その例が図２Ａに示されている。なお、図２Ｂは、このような箱体１１を製造するため、前述のアルミニウム板と反射部材とを貼り合せた板状体を打ち抜いた例で、この打ち抜きの際にＬＥＤ１２挿入用の貫通孔１１ｄも形成されている。この側部を折り曲げることにより箱体１１が形成される。また、１１ｅは、後述する図６に示されるような構造で光源ユニット１をプッシュリベットにより取り付ける際のリベット孔である。【００３６】
すなわち、図２Ａにおいて、ＬＥＤ１２ａは、前述の例と同様に、対角線Ｎ１の垂直面と１つの側壁１１ｃａで囲まれる領域を照射し、ＬＥＤ１２ｂは、対角線Ｎ２の垂直面と１つの側壁１１ｃｂとで囲まれる領域を照射し、ＬＥＤ１２ｃは、対角線Ｎ１の垂直面と１つの側壁１１ｃｃとで囲まれる領域を照射し、ＬＥＤ１２ｄは、対角線Ｎ２の垂直面と１つの側壁１１ｃｄとで囲まれる領域を照射することは前述の例と同じで、それぞれの隅に追加されるＬＥＤ１２ｅは、対角線Ｎ１の垂直面と１つの側壁１１ｃｄとで囲まれる領域を照射し、ＬＥＤ１２ｈは、対角線Ｎ２の垂直面と１つの側壁１１ｃｃとで囲まれる領域を照射し、ＬＥＤ１２ｇは、対角線Ｎ１の垂直面と１つの側壁１１ｃｂとで囲まれる領域を照射し、ＬＥＤ１２ｆは、対角線Ｎ２の垂直面と１つの側壁１１ｃａとで囲まれる領域を照射するように、最初の４個のＬＥＤのグループのそれぞれの照射領域と異なる領域を、逆方向に半分づつ重なるように設けられている。【００３７】
また、前述の各例では、箱体１１の四隅にそれぞれ１個または２個のＬＥＤ１２を設ける例であったが、４隅に設けられないで、たとえば２隅でも、対角線に沿って対向する隅に前述の指向性のＬＥＤ１２を前述の方向で設けられることにより、前述のように、１個のＬＥＤ１２で箱体１１の対角線で区切られた１／２の空間をカバーすることができるため、箱体１１の開放面側からほぼ均一に照射することができる。この例が、図３Ａおよび３Ｂに示されている。すなわち、図３Ａは、図１Ａに示される例のＬＥＤ１２ａおよび１２ｃの２個で構成される例で、図３Ｂは、図２に示される例のＬＥＤ１２ａ、１２ｅと１２ｃ、１２ｇが設けられた例である。このような配置でも前述のように箱体１１内の全体を照射することになり、全面から均一な光を照射する面状光源となる。【００３８】
図１に示される例では、トレイ状の箱体１１の開口面側には、光拡散部材１３が設けられている。光拡散部材１３は、たとえばノートパソコンなどに用いられる液晶表示装置のバックライトの導光板表面に設けられる光拡散シートなどのように、たとえばポリカーボネートなどからなる光透過性が良くて、光を拡散させることができるものが、光の損失が少なく大きな輝度で均一な光として照射することができるため好ましい。しかし、いわゆる乳半と呼ばれる通常の光拡散板でも使用することができる。しかし、これらの光拡散部材１３が設けられると、いくら透過率のよいものを使用しても、少なからず光の減衰があり、また、透過率のよい材料ほど高価になるため、箱体１１の上方に設けられる表示パネルなどまでの距離を１０ｍｍ以上確保することができる余裕があれば、その空間を設けることにより輝度も均一化されるため、光拡散部材１３は設けられなくてもよい。【００３９】
本発明による面状光源ユニット１は、前述のように、ドーム型ＬＥＤ１２が、内面に反射部材１１ｂが設けられたトレイ状の箱体１１内の少なくとも２隅に設けられ、そのＬＥＤ１２の照射領域が順次箱体１１内の１／２の空間を回転するように配置されているため、ＬＥＤ１２から照射される光を全く無駄なく、箱体１１内で乱反射させながら、均一に光拡散部材１３の表面または箱体１１の開口面から照射することができる。そのため、たとえば０.０５７Ｗ入力のＬＥＤ１２を４個用いて、８０ｍｍ角の面状光源ユニットを形成した場合、光拡散部材１３を設けても正面での輝度が４００ｃｄ程度のものが得られ、同じＬＥＤ１２で、１００ｍｍ角のものを形成した場合、３００ｃｄ程度のものが得られた。さらに、ＬＥＤ１２として、入力が１Ｗのものを用いて、１００ｍｍ角のものを形成すると、２０００ｃｄの大きな輝度のものが得られた。このように、所望の輝度またはＬＥＤの出力に応じて、箱体１１の大きさを設定することができる。なお、ＬＥＤ１２の駆動をパルス駆動または交流駆動をすることにより、ＬＥＤ１２が発光しない時間でも、残像で光って見えるため、輝度には余り影響がなく、ＬＥＤ１２の寿命を長くすることができ、電力の節減にもなる。【００４０】
さらに、本発明の面状光源ユニットによれば、トレイ状の箱体内にＬＥＤが設けられているため、ＬＥＤが箱体の外側に出っ張ることがなく、この面状光源ユニットを縦横にそれぞれ所望の数だけ並べることができ、所望の大きさの面状光源とすることができる。なお、ＬＥＤに電気を供給するため配線が必要となるが、箱体がトレイ状で開口面側の面積より底面側の面積が小さく、この面状光源ユニットを並べた場合に、底面側に隙間が形成され、その隙間内に配線を設けることができ、照射面に全くデッドスペースなく面状光源ユニットを並べることができる。なお、後述するように、箱体１１を回路基板上に固定し、トレイ状（台形状）箱体１１を並べた場合の隙間部分の回路基板に配線を形成しておくことにより、ＬＥＤ１２のリードを簡単に配線と接続することができる。【００４１】
この面状光源ユニットを複数個並べて大きな面状光源および電飾看板にする例について、説明をする。図４Ａおよび４Ｂに、表示パネルや光拡散板などを除去した状態の平面説明図および電飾看板の横断面説明図がそれぞれ示されている。【００４２】
図４Ａ〜４Ｂに示されるように、電飾看板の光源が図１Ａ〜１Ｃに示される面状光源ユニット１をたとえばアルミニウム板などにより形成されたケース２内に縦横に並べられることにより形成される面状光源とされている。この面状光源ユニット１は、たとえば図５に一部拡大説明図で示されるように、ケース２の底面に溶接などにより固定して設けられた断面が３角形状の頂部がない構造に形成された固定金具２１に、樹脂製のプッシュリベット２２により固定されている。このようなプッシュリベット２２などにより固定することにより、面状光源ユニット１を動かないように固定しながら、もしＬＥＤ１２などに故障が発生して取り替えるような場合でも、簡単に面状光源ユニット１を取り外すことができ、面状光源ユニット１の取替えが非常に容易になる。このように面状光源ユニット１が何個も並べられる場合で前述の光拡散部材１３が設けられる場合には、光拡散部材１３は、個々の面状光源ユニット１ごとに設けられないで、並べられた複数個の面状光源ユニット１を１枚の光拡散部材１３により覆うように設けられるのが、継ぎ目の線が見えにくいと共に、１個１個設けるよりもコストダウンの面からも望ましい。【００４３】
面状光源ユニット１の取付構造は、この構造に限定されるものではなく、たとえば図６に、図５と同様の電飾看板の一部拡大断面図が示されるような構造で取り付けることもできる。すなわち、図６に示される構造は、ケース２の底に固定金具２３を溶接などにより取り付けておき、その固定金具２３に回路基板２４と面状光源ユニット１とをまとめてプッシュリベット２５により固定される構造になっている。この固定の際に、前述の図３に示されるリベット用孔１１ｅが利用されている。この構造にすることにより、回路基板２４に必要な抵抗や配線を形成しておけば、面状光源ユニット１をプッシュリベット２５により固定して、ＬＥＤ１２のリードを接続するだけで、簡単にＬＥＤ１２を電源に接続することができる。なお、回路基板２４の大きさは、面状光源ユニット１の正面側の外形より若干小さくしておけば、隣接する回路基板２４間に若干（２ｍｍ程度）の隙間を形成することができ、組立ての際に多少のズレがあっても簡単に組み立てることができる。【００４４】
このように面状光源ユニット１を並べて大きな面状光源とする場合、１枚の光拡散部材により複数個の箱体１を覆うように、光拡散部材１３が設けられることにより、ユニット同士の継ぎ目を目立たなくすることができるが、とくに光拡散部材１３が設けられない場合には、多少の継ぎ目が目立つ場合がある。すなわち、前述のように、箱体１１は厚さが０.３５ｍｍ程度のアルミニウム板１１ａの表面に、厚さが０.１８ｍｍ程度の光反射部材１１ｂが貼りつけられたものからなっており、その端部が折り曲げられて形成されている。そのため、厚さは全体で０.５３ｍｍ程度となり、折り曲げられた結果、その端面が上面に露出することとなる。箱体１１の内面はＬＥＤ１２を挿入する貫通孔１１ｄを除いて全て光反射部材１１ｂが露出しており、ＬＥＤからの光が乱反射するため、内面全体で乱反射による反射光が光っているように観測されるが、端面にはＬＥＤからの光が来ないため、端面のみ乱反射光を認識することができない。この乱反射光が出ない端面が、２個の面状光源ユニット１が並べられることにより、倍の１ｍｍ強程度の幅になると、黒い線となって認識される場合がでてくる。【００４５】
このような問題を解決する手段として、たとえば図７Ａに示されるように、隣接する箱体１１１の一方の側壁１１ｃ１の高さを、他方の箱体１１２の側壁の１１ｃ２の高さより低く形成することにより、突合せ部分の端面の厚さを１個分の０.５ｍｍ程度に形成することができ、乱反射光がでない側面は一方の側壁１１ｃ２のみが露出することとなり、光拡散部材１３により、またはその上面側に設けられる表示パネルとの間隔を大きくすることにより、殆ど目立たなくすることができた。したがって、図４Ａに示されるように、縦横に面状光源ユニット１を並べる場合には、図１Ａに示されるように、四角形の４つの側壁のうち、２つの側壁の高さを他の２つより低く形成しておくことにより、面状光源ユニット１を並べて配設する場合に、高い部分と低い部分とが隣接するように並べるだけで、継ぎ目の目立たない大きな面状光源にすることができる。【００４６】
また、さらにこの継ぎ目部分を目立たなくする例が、図７Ｂ〜７Ｃに示されている。すなわち、図７Ｂに図７Ａと同様の断面説明図が示されるように、箱体１１１の側壁１１ｃ１上に被さるように設けられた箱体１１２の側壁１１ｃ２の端面を被覆するように、若干低くされた側壁１１ｃ１の内面に反射部材１１ｂと同様の光反射シート１１ｆが貼り付けられている。その結果、この光反射シート１１ｆは、前述の反射部材１１ｂと同程度の厚さであるため、０.１８ｍｍ程度の厚さであり、正面側から見た場合、側壁１１ｃ２の端部は光反射シート１１ｆに隠れて殆ど目立たなくすることができる。この光反射シート１１ｆは、前述のように、箱体１１の２つの側壁に貼り付けられれば良いため、図７Ｃに１個の箱体１１の斜視説明図が示されるように、２つの側壁に貼り付けられ、他の側壁より若干高くなっている。なお、この光反射シート１１ｆは高い方の側壁１１ｃ２の内面に貼り付けられても、同様に正面側から見た場合、側壁１１ｃ２の端面を殆ど見えなくすることができる。【００４７】
この面状光源を用いて、電飾看板にするには、通常の構成と同じであるが、面状光源の光拡散部材１３の表面から５〜１０ｍｍ程度の間隔ｄ（図５参照）をあけて（光拡散部材１３が設けられない場合は１０〜２５ｍｍ程度の間隔をあけて）光拡散板３が設けられ、その上に画像を描いた表示パネル４、さらに透明カバー５が重ねられて蓋体６に取り付けられた止め金具７により固定できるように形成されている。蓋体６は、光拡散板３や表示パネル４などを光拡散部材１３から一定の距離をおいて周囲で保持するもので、ケース２と同様にアルミニウム板などにより形成され、ネジ６１によりケース２に固定されている。また、止め金具７は、図４Ｂに示される例では、てこ式にして簡単に固定および開放を行えるようになっており、図４Ｂおよび図５では、取り外すために止め金具７を外した状態が一点鎖線で示してある。このような構造にすることにより、表示パネル４などの取替えや、面状光源１の修理などを行う場合に非常に便利である。【００４８】
しかし、このような止め金具７を取り付けないで、前述の図６に示されるように、蓋体６に抑え板６２とネジ６３により光拡散板３、表示パネル４、および透明カバー５を固定しておいて、その蓋体６をネジ６１によりケース２に固定する構造にすることもできる。このような構造にすることにより、余計な出っ張りをなくすることができ、電飾看板全体の厚さを薄くすることができる。【００４９】
光拡散板３は、たとえば３ｍｍ厚程度で、通称乳半と呼ばれる乳白色のアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ガラスなどの板状体からなり、斜め方向からきた光でも表面であらゆる方向に均一に放射されるようにする機能を有している。この光拡散板３は、厚い方が、下面からくる斜め方向の光でも指向性のない光とすることができるため好ましいが、下面の光拡散部材１３から照射される光のムラが殆ど無くなれば、薄いビニールシート（ＦＦシート）などの光拡散シートまたは乳白色シートでも構わない。【００５０】
表示パネル４は、透明なフィルムシートにカラーなどで文字や図形など、表示する画像が印刷されたもので、背面側から照明により照らされることにより鮮やかに表示するものである。表示パネル４の表面側には、表示パネル４を保護するためのアクリル板またはガラス板などからなるフィルム状または数ｍｍ程度厚の透明カバー５が重ねられている。【００５１】
このような構成で、たとえばほぼＡ２サイズである５７ｃｍ（縦）×４１ｃｍ（横）の電飾看板を作製するのに、前述の各隅に１個のＬＥＤを設けた場合に、１０ｃｍ角の面状光源ユニット１で構成する場合、６個×４個＝２４個（全ＬＥＤでの消費電力５.５Ｗ）の面状光源で、８ｃｍ角の面状光源ユニット１を用いると、７個×５個＝３５個（全ＬＥＤでの消費電力８Ｗ）の面状光源で、それぞれ表示面で３００ｃｄ程度、４００ｃｄ程度の電飾看板が得られた。また、面状光源ユニット１の各隅に２個づつのＬＥＤを設けた高輝度用にした場合、１０ｃｍ角の面状光源ユニットでＡ２サイズを構成する場合、１１Ｗの消費電力で６００ｃｄ程度の輝度が得られ、８ｃｍ角の面状光源ユニット１を用いた場合（超高輝度）、１６Ｗの消費電力で、約８００ｃで程度の輝度が得られた。従来の蛍光灯を用いる電飾看板では、６００ｃｄ程度の輝度でＡ２サイズの大きさの看板を形成するのに、２０Ｗの蛍光灯を２本必要としていたので、従来の消費電力に対して、ほぼ１／４程度以下の電力で同程度の輝度が得られる。【００５２】
これは、指向性のあるＬＥＤを用い、箱体内で反射を利用して均等に分散させて浅い箱体から乱反射した強い光を照射し得るようにしているため、光源と表示パネルとの距離を非常に近くすることができ、光の無駄をなくして有効に利用することができるからである。しかも、光源と表示パネルとの距離を小さくすることができるため、全体の厚さ（ケース２の底面から上面までの距離）は、図４Ｂに示されるような止め金具を設けても、５４ｍｍ程度の厚さ、止め金具を設けないで、平らな面で固定するようにすれば、４５ｍｍ程度の厚さで表示パネルを構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、液晶表示装置のバックライトや、駅、公共広場、展示場などに用いられる電飾看板などに用いることができる。
【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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【国際調査報告】
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