JP2007207752A

JP2007207752A - 面状光源および電飾看板

Info

Publication number: JP2007207752A
Application number: JP2006349032A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sakai; 善弘酒井
Original assignee: ASAGI CREATE KK
Current assignee: ASAGI CREATE KK
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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箱体１１の底面の少なくとも対向する２隅に、チップ型ＬＥＤ７が箱体内を照射するように設けられ、１個のＬＥＤ７（７１）の照射領域が順次一定方向（同じ方向）に回転するように複数個のＬＥＤ７（７１）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトや、電飾看板の照明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、薄型で大形のテレビなどの液晶表示装置用バックライトとしても用いることができる表面の輝度および色度を均一にすることができる面状光源およびそれを用いた電飾看板に関する。

近年、テレビやパソコンのモニターなどの薄型化に伴い、液晶表示装置が表示画面として用いられるようになり、さらに、テレビなどでは大形化の傾向にある。これらの液晶表示装置のバックライトとしては、冷陰極管が一般的に用いられているが、最近では低電圧駆動が可能な半導体発光素子（以下、ＬＥＤともいう）を用いることが検討されている。この場合、たとえば図１１に示されるように、導光板１１１の側面からＬＥＤ１１２などの光を導入し、その裏面側に光反射面を設けてその表面側から光を取り出す構成（たとえば特許文献１参照）か、図１２に示されるように、反射板１１３上に設けられた発光素子１１２（チップまたはＬＥＤ製品）を並べて、その光の自然拡散により光拡散部材１１４の位置で、面内の光強度（輝度）の均一性を図り、光拡散部材１１４の表面から均一な輝度の光を放射することによりバックライトとしている。

前者の場合、たとえば一辺が５０ｍｍ以下程度の小形の液晶パネルであれば、導光板でほぼ面内の輝度を均一化することができるが、それより大きい画面の液晶表示装置では、面内を完全には均一化することができず、導光板を何枚か並べないと大形の光源にすることができない。しかし、導光板１１１には、側面から光を導入しなければならず、その光源（ＬＥＤ１１２）の部分が邪魔になり、導光板を並べて大形の均一な輝度の光源にすることができない（ＬＥＤ１１２の部分で面内輝度の不均一が生じる）。すなわち、導光板を何枚も並べて（タイリングして）所望の大きさの面状光源とすることができない。一方、最近の薄型テレビの大形化に伴い、液晶表示装置用バックライトも大形化が不可欠である。

また、後者の場合、配列されたＬＥＤを必要な大きさになるまで並べればよいため、所望の大きさの面状光源を実現することができ、今日の大形液晶テレビのバックライトなどに実用化されている。しかし、この方式では、個々のＬＥＤからの光が光拡散部材１１４を介して直接液晶パネルに照射されるため、隣接するＬＥＤ１１２間も均一な輝度にするには、ＬＥＤ１１２の底面から光拡散部材１１４までの距離ｄを７０ｍｍ程度はとらないとＬＥＤ１１２の中間部で輝度低下が生じる（光拡散部材１１４が設けられていても光の指向性をなくするだけで、導光板のように光を混合する作用はない）。さらに、白色ＬＥＤでも、その色度が個々のＬＥＤでばらつき、また、ＲＧＢそれぞれのＬＥＤを用いて混色することにより白色光にしようとすると、さらに光拡散部材１１４までの距離を大きくしないと完全には混色されず、均一な色度が得られないという問題がある。

また、駅などの広告に用いられる電飾看板は、たとえば図１３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２（図９）参照）。これらの光源をＬＥＤ化しようとする場合でも、前述の液晶表示装置用バックライトと同様の問題がある。
特開平７−３２０５１４号公報特開２００３−３３０３９４号公報

前述のように、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、光源の部分が出っ張り、面状光源の面積を大形化するため何枚も並べる（タイリングする）ことができない。この場合、たとえばＬＥＤ１１２の上面を反射板などにより覆って表面に光源が露出しないようにしても、その部分は均一な光を放射する部分ではないため、導光板の部分と輝度を合せることができない。また、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、明るくて均一な大形の面状光源にすることができないという問題もある。また、ドーム型のＬＥＤではなく、チップ型ＬＥＤでも、光束量も少なく間接光になるため、明るくて大形の面状光源は得られていない。

一方、ＬＥＤチップなどを直接光拡散部材１１４の裏側に並べて配列する直下型の場合は、前述のように、個々のＬＥＤ１１２の光をミキシングしないで、直接照射するため、個々の色度のばらつきが現れ、繊細なカラー画像を表示できないと共に、Ｒ、Ｇ、Ｂなどの混色を考慮すると、ＬＥＤチップと光拡散板との距離をそのＬＥＤの間隔にもよるが、７０ｍｍ程度は離さなければならず、薄型化を達成しにくい。さらに、光源からの距離が大きくなるとその距離の２乗に反比例して輝度が低下するため、光の利用効率が低下し、たとえば出力が１Ｗ程度の出力の大きいＬＥＤを３５〜４５ｍｍ間隔程度に並べなければならない。そのため、入力も大きくなり、発熱によりＬＥＤの経時変化も大きいと共に、放熱の必要が生じ、ヒートシンクを設けるスペースも必要となり、ますます薄型化に反することとなるが、実際の大形テレビでは、そのようなヒートシンク（５０〜６０ｍｍ厚）付きのバックライトが用いられている。

要するに、従来のＬＥＤを用いた面状光源では、導光板を利用することによっては、大形の面状光源にすることができないという問題があり、また、表示面の下側に直接ＬＥＤをマトリクス状に並べて配置する直下型方式では、ＬＥＤの位置と光拡散部材との距離を大きくする必要があり、ＬＥＤの出力を大きくし、放熱手段が必要になって薄型化を達成できなくなるという問題がある。さらに、この直下型方式では、各ＬＥＤの光がミキシングされ難いため、ＬＥＤを選別して輝度および色度の一定のものを使用しなければならず、非常にコストアップになるという問題がある。

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、薄型で大形の液晶テレビにも用いることができ、さらに小形でも大形でも自在の寸法にし得るような高輝度で、しかも均一な輝度の面状光源を提供することを目的とする。

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。

本発明者は、表面に凹凸が設けられ乱反射面とされた光反射部材が内面に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）を設けることにより、ＬＥＤの光を有効に利用することができ、均一な面状光源を得ることができ、非常に少ない電力で明るい電飾看板を形成することができ、ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０１１９１３により開示している。その後、さらに鋭意検討を重ねた結果、ドーム状ＬＥＤではなく、チップ型ＬＥＤでもレンズ付きや反射壁付きやサイドビュー型のように光を集光するタイプは勿論、集光性の殆どない正面側が平坦なチップ型発光素子を用いても、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隅に発光素子を、その照射方向が一定方向に回転対照的になるように設けることにより、多少の輝度の低下があっても、従来のＬＥＤチップを平面的に並べて配置することにより形成する面状光源に比べて半分程度の入力で同程度の輝度が得られることを見出した。

さらに、鋭意検討を重ねた結果、このようなトレイ状の箱体内で、その底面の角部（隅）からその隅と対向する側壁に向けて光を放射するようにＬＥＤを配置することにより、箱体の底面および側壁で乱反射をして、他の隅に設けられるＬＥＤの光ともミキシングされるため、ＬＥＤの輝度や色度（色味）にバラツキがあっても平均化され、非常に安定した輝度および色度の面状光源になることを見出した。この意味からは、出力を小さくしてできるだけ多いＬＥＤを用いた方が、すなわち、各角部（隅）にＬＥＤを設けた方が、さらには各隅に２以上のＬＥＤを設けた方が好ましいが、箱体の底面が四角形の必要はない。大形の面状光源にするには、四角形の方がタイリングしやすいため好ましいが、三角形状でも同様にミキシングすることができる。また、ＬＥＤは角部（隅）に設けた方が、放射する光の影（直接照射されない部分）が箱体内にできないため好ましいが、その影のできる部分に別のＬＥＤで照射する構造にすれば角部でない部分にＬＥＤを設けることは可能である。なお、箱体内の輝度を均一にするには、ＬＥＤの向きおよび側壁の傾斜角度および高さを変えることにより調整することができ、試作段階でＬＥＤの指向特性、向きおよび側壁の高さなどを調整して、均一な輝度になる条件（側壁の高さ、幅、角度など）を設定し、その条件で設計することにより、量産化が可能である。

本発明による面状光源ユニットは、底面が三角形以上の多角形で上面が開放され、内面に光乱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、該箱体の底面の角部である少なくとも２つの隅に該箱体の側壁に向かって光を照射するように設けられる半導体発光素子とを有し、前記少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子の光が、前記箱体の底面および側壁で乱反射して該箱体内で相互にミキシングされ、前記少なくとも２つの隅に設けられる発光素子の輝度、色度および発光色が平均化されて前記箱体の開放された上面から放射されるように形成されている。この場合、半導体発光素子としては、ドーム型およびチップ型のいずれのタイプも使用することができる。また、ＬＥＤは、白色発光のＬＥＤでも、ＲＧＢそれぞれの別々のＬＥＤで混色するものでも良い。

また、本発明による面状光源ユニットの他の形態は、底面が三角形以上の多角形で上面が開放され、内面に光乱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、該箱体の底面の各角部である少なくとも２つの隅に該箱体の側壁に向かって光を照射するように設けられる半導体発光素子とを有し、前記少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子は、発光する光が前記箱体の底面および側壁で反射して該箱体内で相互にミキシングされるように設けられ、該箱体の開放された上面で、前記箱体の側壁側および中心部側で、実質的に等しい輝度となるように前記箱体の側壁の傾斜角度および高さが設定されている。

ここに実質的に等しい輝度とは、表示パネルなどを置いた場合に、輝度ムラなどが目立たない程度を意味し、たとえば輝度の変化にすれば３０％程度以下の差があるものも含む意味である。

前記箱体の底面が四角形に形成され、前記発光素子がチップ型発光素子からなり、前記箱体の底面の少なくとも対向する２隅に該箱体内を照射するように前記半導体発光素子が設けられ、該半導体発光素子は、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いてもよい。

ここにチップ型の半導体発光素子とは、湾曲凹部内に半導体発光素子チップをマウントするタイプではなく、リードまたは基板の平坦面に発光素子チップが設けられてその周囲が樹脂で被覆されるタイプの全ての半導体発光素子を意味し、その外側の樹脂部にレンズ部が形成されているものや、周囲に反射壁を有するものなども全て含む。

前記チップ型の発光素子が、一対のリードの一方の平坦面上に発光素子チップがマウントされると共に正面側にレンズ部を有するように透光性樹脂でモールドされた構造、一対のリードの一方の平坦面上に発光素子チップがマウントされると共に正面側が平坦面となるように透光性樹脂でモールドされた構造、一対のリードのそれぞれの一端部が凹部内に露出し他端部が外壁に位置するように樹脂で固定され、前記凹部内に発光素子チップがマウントされ、前記一対のリードの他端部が接続される面と直角方向に光が放射されるサイドビュー型構造、絶縁性基板上に発光素子チップがマウントされ、その周囲が透光性樹脂により被覆されると共に前記絶縁性基板の対向する両端部に一対の端子電極またはリードが設けられる構造、および該絶縁性基板が用いられる構造で前記透光性樹脂の周囲に反射壁が設けられる反射型構造、の少なくとも１種の構造のものを用いることができる。

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る構造にすることができる。

本発明による面状光源は、底面が三角形以上の多角形で上面が開放され、内面に光乱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、および該箱体の底面の角部である少なくとも２つの隅に該箱体の側壁に向かって光を照射するように設けられる半導体発光素子を有し、前記少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子の光が、前記箱体の底面および側壁で乱反射して該箱体内で相互にミキシングされるように前記半導体発光素子が設けられる面状光源ユニットと、前記面状光源ユニットが隙間なく縦横に配列される複数個の面状光源ユニットとを有し、前記配列された面状光源ユニットの上面から少なくと２５ｍｍ上方の面内で、前記面状光源ユニットそれぞれの中央部の上方および前記配列される面状光源ユニットの継ぎ目の上方で輝度が実質的に同じになるように前記面状光源ユニットが形成されている。

前記面状光源ユニットの上面から５〜３０ｍｍの高さの位置に、光拡散部材、集光用プリズム、および表示用パネルの少なくとも１つが設けられることにより、面状光源としてそのまま利用できたり、表示装置を構成したりすることができる。

前記面状光源ユニットの少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子の光が、前記箱体の底面および側壁で乱反射して該箱体内で相互にミキシングされ、前記少なくとも２つの隅に設けられる発光素子の輝度、色度および発光色が平均化されるように、前記箱体の側壁の傾斜角度および高さが設定されることにより、薄型液晶表示装置などに用いても、非常に演色性が高く、見栄えのよい表示をすることができる。

前記配列される面状光源ユニットの隣接する箱体の底面の外側に形成される空間部に、前記発光素子の電極と接続されるリードが導出されて電源と接続されることにより、配線などにより光源ユニット間に隙間が生じることがなく、全面でほぼ均一な輝度の光を放射することができる。

前記配列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。

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、該箱体内を照射するように設けられるチップ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列されることにより面状光源が形成され、該面状光源の表面側に、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。

本発明によれば、箱体の内面に光を乱反射する光乱反射部材が設けられ、その底面に側壁に向かって光を放射するように半導体発光素子が設けられているため、発光素子の指向特性により広がる光量のほぼ半分は、箱体の底面で乱反射され、また、直進する光は側壁で反射し、箱体の底面隅に設けられるそれぞれの発光素子が同様に乱反射するため、それぞれの発光素子の光は、箱体内で相互にミキシングされる。そのため、半導体発光素子の輝度や色度に少々のばらつきがあっても、平均化され、直下型のように直接ＬＥＤの色度が部分的に表れることがない。この箱体の大きさは、一辺がたとえば３０ｍｍ〜１３０ｍｍ程度の大きさで自由に設定することができるため、たとえば液晶テレビなどで、部分的に（エリアごとに）光源の輝度を調整したい場合でも、箱体ごとにその輝度を調整することができ、従来の細長い冷陰極線で光量を調整するよりも、遥かに微細な調整をすることができ、表示画像の品位を向上させることができる。

また、箱体は、その側壁が傾斜して外側に広がる構造になっているため、この箱体を何個も並べてタイリングする場合でも、その光を放射する表面側は隙間無く並べながら、底面側には、隣接する箱体間に空間が形成され、その箱体の底面角部に発光素子が設けられているため、その発光素子を駆動するためのリードへの電源の接続を箱体底面の外側にリード線を這わせたり、箱体の底面を回路基板上に固定して回路基板の配線に直接接続したりすることができ、何個並べても表面側は隙間なく均一な輝度となりながら、各発光素子への電源の接続を容易にすることができ、大画面用の光源でも、簡単に、かつ、均一な輝度で照射することができる。なお、箱体が四角形状であれば、液晶テレビや電飾看板のように表示画面が四角形の場合には、無駄なく簡単にタイリングすることができるため好ましいが、他の多角形でも同様にタイリングすることができる。

たとえば、内面に光反射部材が設けられたトレイ状（断面が台形状）の箱体内の底面の少なくとも２隅にチップ型の半導体発光素子（ＬＥＤ）が設けられ、しかもそのＬＥＤが、箱体内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ことにより、ＬＥＤの光の照射方向も回転対照的に順次回転して、ＬＥＤから照射される光は、箱体内全体に均等に照射され、ミキシングされる。また、レンズ付きや反射壁付きのチップ型半導体発光素子であれば、ドーム状のＬＥＤと同様に、４５〜６０°程度の所望の指向特性に形成することができ、１個の発光素子で発光素子が設けられる隅を通る底面の対角線で分割される半分の領域をカバーすることができ、レンズ部や反射壁のないチップ型発光素子の場合でも、指向特性は広がるが、中心部の光強度が強く、周りに広がった光もトレイの開口部側に設けられる光拡散部材およびトレイの側壁により反射され、基本的には対角線で分割される箱体の半分の領域を主体として放射され、箱体内で均一化されて光拡散部材から均一な輝度の光として放射される。開口部側に光拡散部材がなくても、とくに大形の液晶表示装置や電飾看板として用いる場合などでは、開口部上に表示パネルなどが設けられ、開口部から外に出る光は斜めに進む光でも殆ど全て有効に利用することができる。しかし、各ＬＥＤの照射方向、ＬＥＤの配置などは、これらの例には限定されず、発光素子の照射方向、指向特性、側壁の傾斜角度および高さなどを調整して、表面側の輝度が一定になるように調整することにより、面状光源ユニットを作製すれば、その後はその寸法で面状光源ユニットを大量生産することができる。

その結果、薄型で、大形の液晶テレビでも薄くて均一な輝度のバックライトを実現することができ、面状光源ユニットごとに輝度制御もすることができ、エリアごとにバックライトの輝度などを制御をすることができ、演色性の改善のみならず、冷陰極管よりも画質の優れた表示をすることができる光源となる。また、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。

なお、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。しかし、光反射部材と金属板とを貼り合わせた箱体の厚さが０.２ｍｍ程度に薄く形成されれば、光反射シートを設けなくても、高低差だけで継ぎ目を目立たなくさせることができる。

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１（ａ）〜（ｄ）にその一実施形態の平面、側面、箱体の断面、および発光素子の側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、内面に乱光反射部材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箱体１１の底面の少なくとも対向する２隅に、チップ型ＬＥＤ７が箱体内を照射するように設けられ、１個のＬＥＤ７（７１）の照射領域が順次一定方向（同じ方向）に回転するように複数個のＬＥＤ７（７１）が設けられている。図１（ａ）に示される例では、箱体１１底面の四隅に１個づつのＬＥＤ７が設けられている。この場合、それぞれのＬＥＤ７は、対向する側壁１１ｃの上面の中点を中心として放射されるように設定されることが好ましい。チップ型ＬＥＤ７は、一般的には指向特性が広いため、底面側に広がる光も有効に利用するためであるが、レンズ部や反射壁などが設けられ指向性の狭いチップ型ＬＥＤ７であれば、箱体１１の底面の方を中心とするように設定することもできる。その結果、四隅に設けられるチップ型ＬＥＤ７（７ａ〜７ｄ）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。

チップ型ＬＥＤ７１は、図１（ｄ）に示されるように、取付基板７６にＬＥＤ７１のリード７１１、７１２が挿入されて固定され、その取付基板７６が配線基板２４に固定されることにより、固定されている。その結果、配線基板２４にＬＥＤ７１が固定された取付基板７６を固定しておいて、底面の隅部に孔部１１ｄが設けられた箱体１１を被せるだけで、箱体１１の底面隅部にＬＥＤ７（７１）を配置することができる。

図１に示されるＬＥＤ７１は、図２（ａ）に断面図およびリード部分の斜視説明図がそれぞれ示されるように、リードフレームなどにより形成された２本のリード７１１、７１２のそれぞれがコ字型に折り曲げられ、その一方の平坦部にＬＥＤチップ７１３をマウントしてその一対の電極を２本のリード７１１、７１２とワイヤ７１４などにより電気的に接続し、その近傍を透光性樹脂７１５でモールド成形することにより形成されている。この例では、透光性樹脂７１５の光出射面に凸形のレンズ部７１６が形成されている。このようなレンズ部７１６が形成されることにより、光をある程度集光させることができ、チップ型のＬＥＤで横に漏れる光は多少あるものの、たとえば４５°〜６０°程度の広がり角に絞ることができる。また、このＬＥＤ７（図２（ｂ）〜（ｅ）などの例も含む）は、たとえば青色を発光するＬＥＤチップ７１３の周囲に発光色変換部材を混ぜた樹脂を塗布することにより、白色光を放射するように形成されている。

ＬＥＤ７は、レンズ部７１６が形成されている方が光を集光させやすいため有効に利用しやすく好ましいが、反射特性の優れた光反射部材１１ｂが内面に設けられた箱体１１内に光を放射し、その表面側には光拡散部材１３および／または後述する光拡散板や表示パネルなどが設けられているため、たとえば図２（ｂ）に示されるように、必ずしもレンズ部はなくても構わない。なお、この構造のＬＥＤ７２はレンズ部がないだけで、図２（ａ）の構造と殆ど同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

ＬＥＤ７は、また、図２（ｃ）に上面図が示されるようなサイドビュータイプ構造のＬＥＤ７３でもよい。すなわち、図２（ｃ）において、リードフレームなどにより形成された一対のリード７３１、７３２を、それぞれの一端部が内部の凹部内に露出し、他端部が外部に導出されるように、たとえば不透光性樹脂７３５などにより固着され、その凹部内に露出する一対のリードの端部にＬＥＤチップ７３３のボンディングとワイヤ７３４による接続がなされ、その周囲が透光性樹脂７３６で固定され、外部に露出した一対のリード７３１、７３２を配線基板などに直接ハンダ付けなどにより接続し固定することにより、配線基板などと平行方向に光を放射するサイドビュータイプに形成されている。

さらに、ＬＥＤ７は、図２（ｄ）に示されるような構造のものでもよい。すなわち、図２（ｄ）において、絶縁性基板７４５の両端部に一対の端子電極７４１、７４２が形成され、ＬＥＤチップ７４３がその一対の端子電極７４１、７４２とワイヤ７４４や導電性接着剤などにより電気的に接続されるように設けられ、その周囲が透光性樹脂７４６で被覆される構造である。また、図２（ｅ）に示されるように、透光性樹脂７４５の周囲に反射壁７４７が設けられた反射型構造のＬＥＤ７５にすることにより、照射光のビームを絞ることができる。なお、図２（ｅ）で図２（ｄ）と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

箱体１１は、たとえば図１（ｃ）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）からなる光乱反射部材１１ｂを貼り付けたものを、後述する図４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。この光乱反射部材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。すなわち、箱体１１の底面の大きさにもよるが、箱体１１の高さＣは１０〜２０ｍｍ程度に納まり、その上面で輝度をほぼ（実質的に）均一にすることができる。光乱反射部材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。

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１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つの側壁の高さを高く形成しておくことが好ましい。図１（ａ）では、上側と右側の側壁１１ｃの高さが高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乱反射部材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１０（ｂ）で説明する。一方、このアルミニウム板と光乱反射部材とを貼り付けたものも薄板化されており、０.２ｍｍ程度の厚さに形成されれば、前述の高さの段差だけで表面に露出するのは０.２ｍｍ程度の側面だけとなるため、光反射シートがなくても殆ど目立たなくすることができる。

また、箱体１１の側壁１１ｃの底面側角部には、後述するＬＥＤ７を挿入する貫通孔１１ｄが形成され、ＬＥＤ７の発光面側が箱体１１内をのぞくように設けられ、そのリード部分を箱体１１の外で配線基板２４などに接続することができるようになっている（図１（ｂ）では、ＬＥＤ７１のリード７１１、７１２と配線基板２４との接続を省略してある）。

箱体１１の光乱反射部材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、光乱反射部材１１ｂの表面などに付着する有機物を分解して汚れを目立たなくすることができ、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。

ＬＥＤ７１から照射される光は、箱体１１内で無駄なく均一に拡散（箱体１１内での拡散を１次拡散領域という）されてその開口面の中央部と側壁側とでほぼ均一に照射されるようにするため、本発明では、底面の１つの隅に設けられるＬＥＤ７１ａは、図１（ａ）にＬＥＤ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄから矢印で示されるように、対向する１つの側壁１１ｃの中心部に向くように配置され、さらに指向性が広い場合には、その側壁の上端部に指向性の中心部が向くように配置されている。そして、各隅に設けられるＬＥＤ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄは、箱体１１の中心を回転中心として回転させたように同様の方向の向きに配置されている。そのため、箱体１１内の中心に向けてＬＥＤ７１を配置するのではなく、１つの側壁１１ｃの中心部に向けて配置される。

ここで、リード７１１、７１２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、ＬＥＤ７１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。

その結果、上述のＬＥＤ７の配置では、１個のＬＥＤ７１ａは、照射光の広がりが広いと箱体１１内の全体に広がるが、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ＬＥＤ７１ｂ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、ＬＥＤ７１ｃ、７１ｄも順次回転する１／２の空間を受け持つようにＬＥＤ７１が設けられている。したがって、少なくとも２つのＬＥＤの光は完全にミキシングされ、照射光の広がりを広くすれば４個のＬＥＤの光をミキシングすることができ、平均化した光で面内を均一化することができ、正面側から均一な光が面光源として照射される。

図１に示される例では、箱体１１の四隅に１個づつのＬＥＤ７１が設けられる例であったが、４隅にそれぞれ２個づつのＬＥＤ７１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、ＬＥＤ７１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３に示されている。なお、図３（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）〜（ｂ）と同様の図で、（ｃ）は配線基板上にＬＥＤ７１を配置して箱体１１を載せる前の図、（ｄ）はその側面図をそれぞれ示している。

このような箱体１１を製造するには、たとえば前述のアルミニウム板と光乱反射部材とを貼り合せた板状体を図４に示されるように、ＬＥＤ７１の挿入用の貫通孔１１ｄおよび側壁１１ｃを有するように打ち抜き、その側壁１１ｃを折り曲げて固着することにより所望の傾斜を有する側壁を形成することができる。なお、１１ｅは、図１（ｂ）に示されるように、箱体１１を底板２３に固定する際の樹脂リベット２５を挿入するリベット孔で、後述するように向きを間違えないようにずらせてある。

図５は、ＬＥＤ７として、前述のサイドビュー型のＬＥＤ７３を用いた例で、図１（ａ）と同様の図が示されている。この場合には、図示しない配線基板上に直接サイドビュー型ＬＥＤ７３の一対のリードをハンダ付けなどにより接続することにより、配線基板と水平方向に光が放射され、図３に示される例と同様に、この上に箱体１１を被せるだけで、光源ユニット１を形成することができる。

図１に示される構造で、たとえば０.０５７Ｗ入力のＬＥＤ７１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５００ｃｄ程度のものが得られ、同じＬＥＤ７１で、１００ｍｍ角のものを形成した場合、４００ｃｄ程度のものが得られた。さらに、ＬＥＤ７１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、ＬＥＤの駆動をパルス駆動または交流駆動をすることにより、ＬＥＤ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、ＬＥＤの寿命を長くすることができ、電力の節減にもなる。

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ＬＥＤ７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各ＬＥＤ７を前述の方向で設けられてもよいし、対向する２つの隅にそれぞれ２個のＬＥＤを設けても、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ユニットとなる。

さらに、面状光源ユニットの平面形状（箱体１１の平面形状）は、四角形でなくても、たとえば図６に三角形の例が示されるように、三角形や六角形などの多角形でも並べて大形の面状光源にすることができる。このような多角形で、その角部（隅）にドーム状のＬＥＤ８を設けることにより、たとえば三角形ならＬＥＤ８の指向特性が７０〜９０°程度のものを使用して、その隅に対向する側壁を向くように配置すれば、箱体内の端から端までを照射することができ、六角形であれば１２０〜１５０°の指向特性のＬＥＤを使用するか、７０〜９０°程度の指向特性のＬＥＤを各角に２個づつ設けることにより、箱体内に陰を作ることなく照射することができ、しかも他の角部に設けられたＬＥＤの光とミキシングすることができる。なお、図６で１は面状光源ユニット、１１は側壁を一点鎖線はＬＥＤ８の照射領域を示す。

前述の構造の箱体１１で、たとえば指向特性が６０°のドーム型ＬＥＤを用いて、マトリクス状に配列して大形の面状光源にすると、その側面図による照射領域は、図７（ａ）に示されるようになり、側壁１１上まで広がる。従って、隣接する面状光源ユニット１からの光ともミキシングされる。そして、光量が弱くなるＬＥＤ８から離れた側壁１１上でも、隣接する面状光源ユニット１からの光と混合されること、さらには側壁１１の一番高い部分で反射する光は表示面側、すなわち光拡散部材１３に一番近いことから大きい輝度を得ることができ（輝度は光源（乱反射部）からの距離の２乗に反比例する）、この側壁１１の高さや傾斜角などを調整することにより、容易に面内での輝度を均一にすることができる。その結果、側壁が上面に露出する部分では輝度が落ち、この面状光源ユニット１を縦横に並べて大形の面状光源とする場合、その継ぎ目の部分で輝度が落ちるが、箱体１１の上面より５ｍｍ以上上方では、ＬＥＤや箱体内面からの反射光や隣の面状光源ユニット１からの光とも混合されて、中央部とほぼ同一の輝度にすることができ、箱体の上面から５〜３０ｍｍの距離（Ｄ）の位置では、継ぎ目部分も含めてほぼ均一な輝度にすることができる。

この輝度がほぼ均一になる箱体上面からの距離は、箱体１１の上方で光が拡散する、２次拡散領域になり、薄型の面状光源という観点からは小さい方が好ましい。前述の箱体１１の側壁の角度や高さ、ＬＥＤ８の指向特性などにより調整することができるが、５〜３０ｍｍの範囲で均一化されれば、箱体１１の高さが、前述のように１０〜２０ｍｍであるため、全体で５０ｍｍ以下にすることができ、非常に薄型にできる。しかし、その側壁の調整などにより、５〜２５ｍｍ、さらには５〜２０ｍｍ程度（箱体（１次拡散領域）の高さＣも含めた全体の厚さ（Ｃ＋Ｄ）は１５〜５０ｍｍ）にも調整することができる。なお、図７（ｂ）は、箱体１内部の光乱反射部材により乱反射する光の状態（１次拡散の状態）を模式的に示した図である。すなわち、前述のように、光反射部材は表面に凹凸が形成されているため、底面に向かう光は、底面であらゆる方向に乱反射しながら進むため、より一層、他のＬＥＤ８の光とミキシングされる。このような２次拡散領域を確保したＤの距離の位置に、光拡散部材１３（光拡散板）やプリズムシート（光を集光して輝度をアップさせる素材）を介して、または直接液晶パネルや看板用表示パネルを配置することにより、液晶表示装置や電飾看板などの表示装置を構成することができ、均一な輝度で画像を表示することができる。

前述の例では、四角形状の箱体の１つの角部に設けられたＬＥＤの守備範囲を箱体のほぼ１／２の空間の例で説明したが、ＬＥＤの指向特性に応じて、１／２の空間に限定しないで、たとえば１２０°程度の指向特性を有するＬＥＤを各角部に設けても、その角部から対向する角部に向けて放射させることにより、四角形状の箱体内の全体を１個のＬＥＤで受け持ち、各角にＬＥＤを配置すれば、全てのＬＥＤの光を完全にミキシングすることができる。要するに、ＬＥＤの指向特性に応じて、箱体の側壁の高さ、およびその傾斜角などを調整する（試作段階で面内の輝度が均一になる側壁の高さなどを求める）ことにより、その後はその指向特性のＬＥＤ用の箱体を量産することができる。しかし、前述のように、１／２の領域を順次回転するようにそれぞれのＬＥＤが照射する構造が望ましい。

このように、面状光源ユニットを複数個並べて大きな面状光源として利用する例として、電飾看板にする例を説明をする。図８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。

図８に示されるように、電飾看板の光源が図１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フレーム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９に一部拡大説明図で示されるように、ケース２の底に固定された複合板からなる底板２３に形成される貫通孔に戻り止めが形成された樹脂リベット２５により配線基板２４と面状光源ユニット１とをまとめて固定される構造になっている。この固定の際に、前述の図１または図４など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、配線基板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を樹脂リベット２５により固定して、ＬＥＤ７１のリードを接続するだけで、簡単にＬＥＤ７１を電源に接続することができる。

このような樹脂リベット２５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ＬＥＤ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を並べて大きな面状光源とする場合、光拡散板３が箱体１１に近い場合には、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ＬＥＤ７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。

このような問題を解決する手段として、たとえば図１０（ａ）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、殆ど目立たなくすることができた。したがって、図８（ａ）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１（ａ）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つより高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。

また、さらにこの継ぎ目部分を目立たなくする例が、図１０（ｂ）〜（ｃ）に示されている。すなわち、図１０（ｂ）に図１０（ａ）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１０（ｃ）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。

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、面状光源ユニットの上面から５〜３０ｍｍ程度の間隔Ｄ（図９参照）をあけてアルミケース２の支持部２１に光拡散板３、画像を描いた表示パネル４、および透明カバー５を固定しておいて、アルミケース２に回転自在に取り付けられる押え部材２２によりアルミケース２に固定されている。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。

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。また、この光拡散板３の代りに、または光拡散板３上に光を集光させるプリズムを設けることにより、表面輝度を倍程度に向上させることができる。

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。

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４００ｃｄ程度、５００ｃｄ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７００ｃｄ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９００ｃｄ程度の輝度で、それぞれ全面で１０％以下のバラツキに入っていた。従来の蛍光灯を用いる電飾看板では、８００ｃｄ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。

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、４５ｍｍ程度の厚さで表示パネルを構成することができる。

本発明は、大形液晶テレビなどの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。

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、側面、箱体の断面、およびＬＥＤの固定部分の説明図である。本発明のチップ型発光素子の構造例を説明する図である。本発明の面状光源ユニットの他の例を示す説明図である。図１の箱体を製造する前の展開図を示す平面説明図である。本発明の面状光源ユニットのさらに他の例を示す説明図である。本発明の面状光源ユニットに用いる箱体の他の例を示す説明図である。図１の箱体を用いて、ドーム上ＬＥＤを用いたときにＬＥＤの照射領域およびＬＥＤによる光の箱体内部で乱反射する様子を模式的に示す説明図である。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６の部分拡大説明図である。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。従来の導光板を用いたバックライトの例を示す説明図である。従来のＬＥＤを並べた直下型バックライトの例を示す説明図である。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表示パネル
５透明シート
７チップ型発光素子（ＬＥＤ）
８ＬＥＤ
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
１３光拡散部材

Claims

底面が三角形以上の多角形で上面が開放され、内面に光乱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、該箱体の底面の角部である少なくとも２つの隅に該箱体の側壁に向かって光を照射するように設けられる半導体発光素子とを有し、前記少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子の光が、前記箱体の底面および側壁で乱反射して該箱体内で相互にミキシングされ、前記少なくとも２つの隅に設けられる発光素子の輝度、色度および発光色が平均化されて前記箱体の開放された上面から放射されるように形成されてなる面状光源ユニット。
底面が三角形以上の多角形で上面が開放され、内面に光乱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、該箱体の底面の各角部である少なくとも２つの隅に該箱体の側壁に向かって光を照射するように設けられる半導体発光素子とを有し、前記少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子は、発光する光が前記箱体の底面および側壁で反射して該箱体内で相互にミキシングされるように設けられ、該箱体の開放された上面で、前記箱体の側壁側および中心部側で、実質的に等しい輝度となるように前記箱体の側壁の傾斜角度および高さが設定されてなる面状光源ユニット。
前記箱体の底面が四角形に形成され、前記発光素子がチップ型発光素子からなり、前記箱体の底面の少なくとも対向する２隅に該箱体内を照射するように前記半導体発光素子が設けられ、該半導体発光素子は、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請求項１または２記載の面状光源ユニット。
前記チップ型の発光素子が、一対のリードの一方の平坦面上に発光素子チップがマウントされると共に正面側にレンズ部を有するように透光性樹脂でモールドされた構造、一対のリードの一方の平坦面上に発光素子チップがマウントされると共に正面側が平坦面となるように透光性樹脂でモールドされた構造、一対のリードのそれぞれの一端部が凹部内に露出し他端部が外壁に位置するように樹脂で固定され、前記凹部内に発光素子チップがマウントされ、前記一対のリードの他端部が接続される面と直角方向に光が放射されるサイドビュー型構造、絶縁性基板上に発光素子チップがマウントされ、その周囲が透光性樹脂により被覆されると共に前記絶縁性基板の対向する両端部に一対の端子電極またはリードが設けられる構造、および該絶縁性基板が用いられる構造で前記透光性樹脂の周囲に反射壁が設けられる反射型構造、の少なくとも１種の構造である請求項３記載の面状光源ユニット。
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３または４記載の面状光源ユニット。
底面が三角形以上の多角形で上面が開放され、内面に光乱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、および該箱体の底面の角部である少なくとも２つの隅に該箱体の側壁に向かって光を照射するように設けられる半導体発光素子を有し、前記少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子の光が、前記箱体の底面および側壁で乱反射して該箱体内で相互にミキシングされるように前記半導体発光素子が設けられる面状光源ユニットとが、隙間なく縦横に配列され、
前記配列された面状光源ユニットの上面から少なくと２５ｍｍ上方の面内で、前記面状光源ユニットそれぞれの中央部の上方および前記配列される面状光源ユニットの継ぎ目の上方で輝度が実質的に同じになるように前記面状光源ユニットが形成されてなる面状光源。
前記面状光源ユニットの上面から５〜３０ｍｍの高さの位置に、光拡散部材、集光用プリズム、および表示用パネルの少なくとも１つが設けられてなる請求項６記載の面状光源。
前記面状光源ユニットの少なくとも２つの隅に設けられる前記半導体発光素子の光が、前記箱体の底面および側壁で乱反射して該箱体内で相互にミキシングされ、前記少なくとも２つの隅に設けられる発光素子の輝度、色度および発光色が平均化されるように、前記箱体の側壁の傾斜角度および高さが設定されてなる請求項６または７記載の面状光源。
前記配列される面状光源ユニットの隣接する箱体の底面の外側に形成される空間部に、前記発光素子の電極と接続されるリードが導出されて電源と接続される請求項６、７または８記載の面状光源。
前記配列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配列されてなる請求項６ないし９のいずれか１項記載の面状光源。
底面が四角形で上面が開放され、内面に光乱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、該箱体内を照射するように設けられるチップ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列されることにより面状光源が形成され、該面状光源の表面側に、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。