WO2006003913A1

WO2006003913A1 - 面状光源および電飾看板

Info

Publication number: WO2006003913A1
Application number: PCT/JP2005/011913
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Sakai
Original assignee: Asagicreate Co., Ltd.
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2006-01-12
Also published as: JP4290196B2; US7637045B2; JPWO2006003913A1; US20080047181A1

Abstract

　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。

Description

明細書

面状光源および電飾看板

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ヽ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力もなる光反射ケース (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 -ゥムなど力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、蛍光管力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、る。

特許文献 1：特開 2003 - 330394号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[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 LE D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 LE D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力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力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力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、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チップ力離れると暗くなり、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 L ED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、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 1Z2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イングされ、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榭脂でモールドされた構造で、 Vヽゎ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 1Z2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 1Z2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 1Z2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一するように 1個の光拡散部材が設けられて、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〖こより、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!/、。

[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 1Z2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ィ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力照射される光は、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、中心力広がる光は、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 1Z4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、導光板の側面力 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力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、余り斜めに光が行力ないようにすると、導光板内で均一に拡散しに《なる。さらに、直接光拡散板の下側力も照射しょうとすると、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 ¾V、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、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、非常に輝度が大きぐかつ、薄型の面状光源を実現することができる。し力も、 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ぐ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ュ-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〜： LC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。

圆 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。

圆 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

1 面状光源ユニット

2 ケース

3 光拡散板

4 表示ノネノレ

5 透明シート

11 箱体

11a アルミニウム板

l ib 光反射部材

11c 側壁

l id 貫通孔

l ie リベット用孔

l lf 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

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〜： LC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 l ib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 LE D12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 LE D12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〜 1 2d)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が設けられている力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の表面力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ぐ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 (180 m 程度厚のポリエステルの発泡シート）からなる反射部材 1 lb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 5 4.4mm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 l ib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 l ibとしては、その他にも、たとえば l〜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 1 lb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、正面側力も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 l id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、る。

[0028] 箱体 11の光反射部材 l ibの表面には、酸化チタン粉末などがコートされ、 LEDなど力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ぐ光触媒として作用させ、光反射部材 1 lb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つ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チップをマゥントしてその周囲を透光性榭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、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ぐ 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、榭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力箱体 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力上面に光拡散部材 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の表面力照射され、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 1Z2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 1Z2の空間を受け持ち、 LED12c、 12dも順次回転する 1Z2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 1Z4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つている。厳密には、箱体 11内で乱反射を繰り返すため、他の LED 12の光も混合される力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 1Z2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ぐ箱体 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 1 lc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力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 1Z4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 LED 12の光を有効に利用しながら、 LED 12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つたが、 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、 LED 12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 l id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、 l ie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 I lea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 l lcb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 l lcc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 11 cdとで囲まれる領域を照射することは前述の例と同じで、それぞれの隅に追カロされる LED12eは、対角線 N1の垂直面と 1つの側壁 1 led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 l lcc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 l lcbとで囲まれる領域を照射し、 LE D12fは、対角線 N2の垂直面と 1つの側壁 I lea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、逆方向に半分づっ重なるように設けられて、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力 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 1Z2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 1 2c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、 12 g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、全面力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ノ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力も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、。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 1 lb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 LED 12の照射領域が順次箱体 11内の 1Z2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ぐ箱体 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の開口面力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力 OOcd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、入力力のものを用いて、 100mm角のものを形成すると、 200 Ocd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、 LED 12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ぐ 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ぐ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、箱体がトレィ状で開口面側の面積より底面側の面積が小さぐ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、トレィ状 (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〜： LC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、榭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ュ-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力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力もも望ましい。

[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ぐたとえば図 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 l ie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 2 5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力とくに光拡散部材 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 l ib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 l idを除いて全て光反射部材 l ib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力の光が来ないため、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 lmm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 l lclの高さを、他方の箱体 112の側壁の l lc2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 l lc2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、面状光源ュ- 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力図 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 l lcl 上に被さるように設けられた箱体 112の側壁 1 lc2の端面を被覆するように、若干低くされた側壁 1 lclの内面に反射部材 1 lbと同様の光反射シート 1 Ifが貼り付けられている。その結果、この光反射シート 1 Ifは、前述の反射部材 l ib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 l lc2の端部は光反射シート 1 If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 l lf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 1 1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 1 Ifは高い方の側壁 l lc2の内面に貼り付けられても、同様に正面側力も見た場合、側壁 l lc2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力面状光源の光拡散部材 13の表面から 5〜： LOmm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] し力し、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榭脂（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力なり、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、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、背面側力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タリル板またはガラス板など力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） X 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 X 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 X 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角の面状光源ュ-ット 1を用、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 1Z4 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 V、箱体から乱反射した強、光を照射し得るようにして、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力もである。し力も、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の底面力も上面までの距離）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。

Claims

請求の範囲

[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 1Z2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。

[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記載の面状光源ュニット。

[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 1Z2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。

[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 1Z2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ュ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。

[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。

[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。

[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 1Z2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ュニットの表面側に、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。

[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。

[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。

[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 1Z2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。

[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。

[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。