專利名稱：面光源設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種照射液晶顯示器等的面光源設備。
技術背景已經提出了多種用于從后面照射透射型液晶顯示器等的面光源設 備，并且將其投諸實用。這些面光源設備大致分成邊緣光型和直接型。 這些類型在從非面光源到面光源的轉換模式方面彼此不同。例如，直接型的面光源設備被構造成使得光通過平行排列的冷陰極管從該該面光源設備的后面引入。冷陰極管和透射型顯示元件如LCD (液晶顯示器)面板彼此適當間隔。在該間隔中，放置散射板 (diffusing sheet)和能夠聚光的兩個或多個板的組合。 這種傳統(tǒng)的面光源設備盡管需要大量的光學板，但聚光特性差。因此，改善了 LCD以補償聚光特性，從而即使傾斜入射的光也能產生優(yōu)良質量的圖^^。然而，這種改善遭受光學效率的降低，并且使LCD面板的結構復雜， 而這導致成本增加。特別地，光強度(亮度)容易依據(jù)離冷陰極管的距離(即，該點是 靠近某個冷陰極管還是靠近平行排列的各冷陰極管之間的空隙)而變 得不均勻(容易發(fā)生亮度的不均勻)。避免不均勻的一種可能的方法 是冷陰極管和LCD面板彼此之間的間隔足夠大。然而，該方法增加了 顯示器的厚度，這并不是人們所期望的。避免不均勻的另一種可能的 方法是加強散射或者控制透射光的量。然而，該方法的缺點是降低了 光學效率。例如，JP-A-5-119703和JP-A-11-242219可以作為背景^支術文檔。 在這些文檔披露的面光源設備中，通過提供光屏蔽元件(光簾、光屏 蔽點層)來保持光強度(亮度)的均勻。然而，該方法的缺點與上述 方法類似，即，降低了光學效率。JP-A-2005-115372披露了使用獨立的紅、綠和藍(光的三原色)
點光源的發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光源來代替冷陰極管。然而，并排使用獨立的不同發(fā)光顏色的LED除了帶來上述亮度的不均勻外，還可能帶來顏色的不均勻。此外，由于LED基本上是點光源，因此與冷陰極管相比，容易在二維方向上發(fā)生亮度不均勻。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種具有較少亮度不均勻和較少顏色不均勻的 面光源設備。基于通過基本上點光源實現(xiàn)具有較少亮度不均勻和較少顏色不均勻 的面光源設備的研究和試驗，本發(fā)明的發(fā)明者找到了關于柱面鏡板 (lenticular lens sheet )的形狀以及柱面鏡板相對于發(fā)光源的位 置關系的最優(yōu)條件。本發(fā)明通過下列特征實現(xiàn)上述目的。要注意，盡管將參照附圖標記 描述本發(fā)明的實施例以便于理解，但本發(fā)明不應當限于對附圖標記基 礎上的特定理解。本發(fā)明是一種面光源設備(17)，包括通過在二維方向上排列多 個發(fā)光源(13、 13R、 13G、 13B)而構造的光源單元(18 )，所述多個 發(fā)光源基本上是二維方向上的點光源；和通過排列一種類型或多種類 型的多個單元透鏡(141-1)而構造的柱面鏡板(14-1)，每個單元透 鏡是基本上橢圓柱面的一部分，使得單元透鏡的透鏡面面對光出現(xiàn) 側；其中，當各發(fā)光源在與柱面鏡板的單元透鏡的排列方向相同的方向上排列的間隔定義為L，各發(fā)光源與柱面鏡板的后表面之間的間隔定 義為d，單元透鏡末端角度定義為e，并且形成柱面鏡板的單元透鏡的 材料的折射率定義為n時，滿足關系cos"(n x cos((D+e))^e;和 d)=sin"(sin(tan"(L/2d))/n);或者關系n x COS((D+0)>1;和d>=sin— 乂sin(tan"(L/2d))/n);其中單元透鏡末端角度是在柱面鏡板的彼此相鄰的 單元透鏡之間的槽上接觸單元透鏡的透鏡面的接觸面和柱面鏡板的法 線之間的角度。根據(jù)本發(fā)明，通過滿足上述關系公式，可以有效地防止亮度不均勻 的產生，盡管發(fā)光源是點光源。最好，面光源設備還包括通過排列一種類型或多種類型的單元透鏡
而構造的笫二柱面鏡板(14-2)，每個單元透鏡是基本上橢圓柱面的 一部分，使得單元透鏡的凸面面對光出現(xiàn)側，其中，第二柱面鏡板 (14-2)以堆疊的方式置于柱面鏡板(14-1)上，笫二柱面鏡板的單 元透鏡所排列的排列方向與柱面鏡板的單元透鏡(14-1)所排列的排 列方向垂直，以及當發(fā)光源在與第二柱面鏡板的單元透鏡的排列方向 相同的方向上排列的間隔定義為L，，各發(fā)光源與第二柱面鏡板的后表 面之間的間隔定義為d，，單元透鏡末端角度定義為e，，并且形成第二 柱面鏡板的單元透鏡的材料的折射率定義為n，時，滿足關系cos"(n， x cos(0，+e，))^e，；和①，二sin"(sin(tan"(LV2d，))/n，)；或者關系n， x cos(①,+e')〉l;和①，-sin"(sin(tan"(LV2d，))/n，)；其中單元透鏡末端角度 是在第二柱面鏡板的彼此相鄰的單元透鏡之間的槽上接觸單元透鏡的 透鏡面的接觸面和第二柱面鏡板的法線之間的角度。在這種情況下，盡管發(fā)光源是點光源，但可以在彼此垂直的兩個方 向上有效地防止亮度不均勻的產生。此外優(yōu)選的，光源單元(18)是通過按預定順序在二維方向上排列 多種類型的多個發(fā)光源(13R、 13G、 13B)而構造的，各發(fā)光源基本上 是不同發(fā)光顏色的點光源，以及當在與柱面鏡板(14-1)的單元透鏡 的排列方向相同的方向上相同類型的發(fā)光源所排列的間隔當中的最大 間隔定義為U時，滿足關系cos"(n x cos((D"+e))蘭e;和0>"=sin-乂sin(tan"(W2d))/n);或者關系n x cos(O，，+0)〉1;和0'^sin—乂sin(tan— 乂W2d))/n)。在這種情況下，盡管使用不同發(fā)光顏色的多種類型的發(fā)光源，但 不僅可以有效防止亮度不均勻的產生，還可以有效防止顏色不均勻的 產生。因此，可以有選擇地調節(jié)任何色彩，從而可以實現(xiàn)沒有亮度不 均勻和顏色不均勻的優(yōu)良面光源。此外優(yōu)選的，各發(fā)光源(13R、 13G、 13B)是發(fā)光二極管。發(fā)光二 極管的顏色再現(xiàn)性優(yōu)良，并且具有長的使用壽命。此外，發(fā)光二極管 的優(yōu)點在于其中不使用水銀。特別地，使用三種顏色R、 G和B的發(fā)光 二極管是最有效的。即使在這種情況下，也足以防止顏色不均勻的產 生。此外優(yōu)選的，在光源單元(18)中，至少在發(fā)光源之間的間隔的 位置上形成具有散射功能的反射層(12)。 在這種情況下，反射層散射和反射由柱面鏡板(14-1、 14-2 )反 射和返回的光，從而光能夠以不同的入射角、在不同的入射位置再次 進入柱面鏡板(14-1、 14-2)。因此，可以進一步提高減少亮度不均 勻和顏色不均勻的功能。此外優(yōu)選的，對垂直入射在柱面鏡板(14-1、 14-2)上的光的反 射率不小于40%。在這種情況下，可以進一步提高減少亮度不均勻和顏 色不均勻的效果。此外優(yōu)選的，向柱面鏡板(14-1、 14-2)添加具有反射效果的顆 粒?；蛘?，柱面鏡板(14-1、 14-2)的透鏡面覆蓋有具有反射效果的 顆粒。在這些情況下，可以容易地獲得期望的反射率，因此容易設置 亮度不均勻防止效果的程度以及顏色不均勻防止效果的程度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、包括面光源設備的透射型顯示 設備的分解透視圖；圖2是柱面鏡板的結構示例的透視圖；圖3是沿著線S1-S2取的圖2所示的柱面鏡板的縱向截面圖；圖4是顯示入射在圖2所示的柱面鏡板上的光的行進路線的截面圖；圖5是當從觀察側看去，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的面光源設備的 發(fā)光源的圖；圖6是顯示入射在圖5所示的第二柱面鏡板上的光的行進路線的 圖；以及圖7是顯示入射在圖2所示的柱面鏡板上的光的行進路線的另一 截面圖。
具體實施方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。附圖是簡圖，并且為 了便于理解，附圖中所示的各個部分的尺寸和形狀被夸大。 (第一實施例)圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、包括面光源設備的透射型顯示 設備的分解透視圖。如圖1所示，透射型顯示設備10包括LCD面板11、
反射體12、發(fā)光源13、柱面鏡板14-1、第二柱面鏡板14-2和反射偏 振板15。透射型液晶發(fā)光顯示設備10是從其后面照射LCD面板11來 顯示LCD面板11上產生的圖像信息的設備。從LCD面板11的后面照 射LCD面板11的面光源設備17由反射體12、發(fā)光源13、柱面鏡板 14-1、第二柱面鏡板14-2和反射偏振板15形成。LCD面板11由所謂的透射型液晶顯示元件構成。LCD面板11大小 有30英寸，并且被構造為可以達到800 x 600點矩陣顯示。該實施例中的發(fā)光源13是點光源，它們構成用作背光的光源單 元。具體地說，該實施例中的每個發(fā)光源13由白光發(fā)光二極管構成， 作為基本上發(fā)射白光的點光源。發(fā)光源13在二維方向上以網(wǎng)格的形式 排列，彼此間隔L=50mm。反射體12位于發(fā)光源13的背面。反射體12完全覆蓋在柱面鏡板 14-1的反面(背面)的各個發(fā)光源13的表面，從而支撐各個發(fā)光源 13。反射體12具有散射和反射從各個發(fā)光源13向后行進的照射光的 功能，從而使照射光朝著柱面鏡板14-1 (在光應當出現(xiàn)的方向上)行 進。由于反射體12的這個功能，可以使入射光的發(fā)光強度基本均勻。反射偏振板15是能夠增強亮度且不縮窄視角的偏振光分離板，并 且放置在LCD面板11與第二柱面鏡板14-2之間。在該實施例中，使 用DBEF (由日本Sumitomo 3M Limited制造)作為反射偏振板15。圖2是柱面鏡板14-1的透視圖。如圖2所示，為了減少從發(fā)光源 13出現(xiàn)的光的亮度不均勻以使光的亮度均勻，柱面鏡板14-1在其光出 現(xiàn)側上具有單位透鏡(透鏡面)141-1,用于匯聚和發(fā)射光。每個單元 透鏡141-1具有對應于橢圓柱面的一部分的形狀。多個這樣的單元透 鏡141-1平行排列在柱面鏡板14-1的出現(xiàn)光的表面上，從而構成柱面 鏡表面。在該實施例中，單位透鏡141-1所排列的方向是屏幕的垂直 方向。該實施例中的柱面鏡板14-1是通過擠壓具有1.49的折射率的透 明PMMA樹脂(丙烯樹脂)形成的。然而，并不限于PMMA，可以適合 地、有選擇地使用其他具有透光特性的熱塑樹脂?；蛘撸谑褂糜蒛V 固化的樹脂時，可以通過稱為UV定模的方法制造柱面鏡板14-1。圖3是沿著線SI-S2取的圖2所示的柱面鏡板14-1的縱向截面圖。 如圖3所示，每個單元透鏡141-1的橫截面形成具有0. 12mm長半 軸和0. 06mm的短半軸的橢圓的一部分。橢圓的長半軸垂直于柱面鏡板 14-1的板面。單元透鏡141-1以0. lmm的間距排列。柱面鏡板14-1 的總厚度是lmm。在單元透鏡141-1之間形成平面部分。平面部分142-1 寬度是0. Glmm。當按照上述尺寸形成(排列)單元透鏡141-1時，在彼此相鄰的 單元透鏡141-1之間的平面部分142-1的接觸點上接觸每個單元透鏡 141-1的透鏡面的接觸面，與柱面鏡板14-1的法線之間的角度，即單 元透鏡末端角0為30°。柱面鏡板14-1通過單元透鏡141-1的透鏡面反射垂直進入柱面鏡 板14-1的光的50%，以便將其返回。這防止了在發(fā)光源13正上方的 區(qū)域變得過亮。此外，反射和返回的光被反射體12散射和反射，并且 在遠離發(fā)光源13的位置再次進入柱面鏡板14-1。因此，還可以提供減 少亮度不均勻的效果。為了充分獲得防止產生亮度不均勻的效果，優(yōu)選柱面鏡板14-l對 垂直入射在柱面鏡板14-1上的光的反射率不小于40%。圖4是顯示入射在圖2所示的柱面鏡板14-1上的光的行進路線的 截面圖。面光源設備上的亮度不均勻通常是由這樣的事實引起的，即，在 發(fā)光源13正上方的區(qū)域亮，而遠離發(fā)光源13的另一位置，即，彼此 相鄰的發(fā)光源13之間的中間位置的正上方區(qū)域暗。因此，柱面鏡板 14-1的每個單元透鏡141-1具有這樣的功能，即，在發(fā)光源13正上 方區(qū)域中完全反射基本垂直入射在柱面鏡板14-1上的光，以將光朝光 源側返回(見圖4中的光線A)。因此，可以防止在發(fā)光源13正上方 的區(qū)域變得過亮。然而，通過單元柱面鏡141 - 1的上述功能并不能完全防止亮度不 均勻。為了完全防止亮度不均勻，有必要在靠近前方向(光以0°角出 現(xiàn)的方向上)的方向上，高效地折射到達彼此相鄰的發(fā)光源13之間的 中間位置的正上方區(qū)域的光，以便增加從中間位置正上方區(qū)域出現(xiàn)的 到達觀看者的光(的量)。如果到達單元透鏡141-1上非?？拷矫娌糠?42-1的位置的照 射光基本上在法線方向上出現(xiàn)，則可以說，很好地實現(xiàn)了校正亮度不
均勻的效果(使亮度不均勻均勻化的效果)。然而，當光以大于一定閾值角度的角度入射在單元透鏡141-1上時，從該單元透鏡基本上在 法線方向上出現(xiàn)的光的量突然急劇降低，這導致看起來暗的點(該點 稱為"暗點，，)。是否觀測到這樣的暗點取決于單元透鏡的末端上的 透鏡面角度(單元透鏡末端角度)與照射光的入射角度之間的關系。 入射角度是根據(jù)發(fā)光源13與柱面鏡板14-1之間的位置關系確定的。 在從發(fā)光源13直接到達柱面鏡板14-1的光線中，以最大角度入射到 柱面鏡板14-1上的光線是入射在發(fā)光源13之間的中間位置的正上方 區(qū)域的光線。因此，在該實施例中，考慮單元透鏡末端角度e以及發(fā)光源13和 柱面鏡板14-1之間的位置關系，該位置關系對防止產生亮度不均勻具 有大的影響，確定防止亮度不均勻所需要的條件。首先，發(fā)光源13A和發(fā)光源13B所排列的間隔定義為L，并且發(fā)光 源13A和13B與柱面鏡板14-1之間的距離定義為d。如圖4所示，檢 查到光線B從特定發(fā)光源13A按照與朝著相鄰發(fā)光源13B的方向成一 定角度的方向行進，并且直接進入柱面鏡板14-1。考慮光線B入射在發(fā)光源13A與發(fā)光源13B之間距離的50%的位 置上，即，在其中間位置上的情況。如果光線B到達單元透鏡的末端 然后從該單元透鏡基本上在法線方向上或者在比法線方向更靠近單元 透鏡的方向上出現(xiàn)，則可以期望滿意的校正亮度不均勻的效果。更具 體地說，如圖7所示，當透鏡切線與光線B之間的角度定義為vi/時， 通過斯涅耳定律獲得下列公式(0)。n x sin(90。-(輔))=sin(90。-\|/)…公式(0 )這里，n代表形成柱面透鏡141-1的材料的折射率，而O代表光 線B入射在柱面鏡板14-1上的折射角。由于sin (90°-(①+0))-cos (①+e)，因此公式(0)可以寫為如下。cos—1=( n x cos(0>+e))= \|/ …公式(0，)當1|/不大于0時，入射在單元透鏡141-1上的光線B基本上在柱 面鏡板14-1的法線方向上或者在比法線方向更靠近單元透鏡的方向上 從單元透鏡的末端出現(xiàn)。因此，從單元透鏡141-1出現(xiàn)的光具有在基 本上垂直方向上出現(xiàn)的光分量，從而可以期望滿意的校正亮度不均勻 的效果。通過將這些關系數(shù)學化，可以獲得下列公式(1)和(2)。cos"(n x cos(①+e)， …公式(1 ) (D二sin"(sin(tan"(L/2d))/n) …公式(2 )該實施例中的參數(shù)是L=50mm， d=40mm，以及11=1.49。因此，得 出€ =21°。此外，由于0=30°，因此滿足上述公式(1)和(2)?；貋韰⒄請Dl，描述了第二柱面鏡板14-2。第二柱面鏡板14-2的 結構基本上與柱面鏡板14-1的相同。例如，在第二柱面鏡板14-2的 光出現(xiàn)側上形成的每個單元透鏡141-2的形狀與柱面鏡板14-1的單元 透鏡141-1的形狀相同。要注意，柱面鏡板14-1和14-2以堆疊的方 式放置，使得第二柱面鏡板14-2的單元透鏡141-2排列的方向垂直于 柱面鏡板14-1的單元透鏡141-1排列的方向。發(fā)光源13和第二柱面鏡板14-2之間的距離d，大于發(fā)光源13與柱 面鏡板14-1之間的距離d。具體地說，d，-41m邁。然而，第二柱面鏡板 14-2的其他相關參數(shù)與柱面鏡板14-1的相關參數(shù)相同。即，發(fā)光源 在與第二柱面鏡板14-2的單元透鏡141-2的排列方向相同的方向上排 列的間隔L，對應于間隔L。此外，如上所述，第二柱面鏡板14-2的單元末端角度e，對應于單元透鏡末端角度e，并且形成第二柱面鏡板i4-2的單元透鏡141-2的材料的折射率n，對應于折射率n。在該實施例中，滿足下列公式(3)和(4)。cos"(n， x cos(0，+e，))《 …公式(3 ) (D，二sin"(sin(tan"(L，/2d，))/n，) …/〉式(4 )由于該排列，光可以在彼此垂直的兩個方向上匯聚，并且不僅在 垂直方向上，還能在水平方向上獲得減少亮度不均勻的效果。如上所述，根據(jù)該實施例，由于柱面鏡板14-1和14-2滿足公式 (1)到(4)，因此到達發(fā)光源13之間的中間位置正上方區(qū)域的光可 以有效地在靠近前方向(光在0。角度出現(xiàn)的方向)的方向上出現(xiàn)，從 而可以增加從發(fā)光源13之間的中間位置正上方區(qū)域出現(xiàn)的光到達觀察 者的量。因此，沒有亮度不均勻的均勻照射光可以以提高的光學效率 送往觀察者。柱面鏡板14-1和第二柱面鏡板14-2被排列成使得前者的單元透 鏡141-1和后者的單元透鏡141-2彼此垂直。因此，可以在水平方向 和垂直方向上控制光，從而可以進一步提高限制亮度不均勻的效果， 同時可以增強前向亮度。
在該實施例中，可以使用與柱面鏡板14-1相同形狀的板作為第二 柱面鏡板14-2。然而并不限于此，可以放置例如形狀和/或材料與柱面 鏡板14-1完全不同的任何其他板作為第二柱面鏡板14-2。圖5是當從觀察者一方看去時，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的面光源 設備的發(fā)光源的圖。盡管該實施例在光源單元18，方面與第一實施例不同，但該實施例 的其他結構基本上與第一實施例相同。與第一實施例相同的部分用相 同的附圖標記指示，并且省略其詳細描述。該實施例中的光源單元18，包括三種類型的、不同發(fā)光顏色的發(fā)光 源，它們在二維方向上以預定的規(guī)則順序排列。這三種類型的發(fā)光源 被分成發(fā)射藍光的藍光發(fā)光源13B、發(fā)射綠光的綠光發(fā)光源13G和發(fā)射 紅光的紅光發(fā)光源13R。這些發(fā)光源13B、 13G和13R按下列順序排列。 即，從圖5中的水平方向上左起，排列紅光發(fā)光源13R、綠光發(fā)光源 13G、藍光發(fā)光源13B、綠光發(fā)光源13G、紅光發(fā)光源13R…。關于列 (垂直方向)，藍光發(fā)光源13B垂直排列在紅光發(fā)光源13R下面(圖5 中向下方向)，紅光發(fā)光源13R排列在藍光發(fā)光源13B下面，并且綠 光發(fā)光源13G排列在綠光發(fā)光源13G下面。各個發(fā)光源13B、 13G和 13R排列的間隔L。在水平方向和垂直方向上都是12. 5mm。因此，在水平方向上，發(fā)射相同顏色光的紅光發(fā)光源13R排列的 間隔I^是50mm，這是通過將L。乘以4得到的。綠光發(fā)光源13G排列 的間隔Lm是25mm，這是通過將L。乘以2得到的。藍光發(fā)光源13B排 列的間隔Lhb是50mm，這是通過將L。乘以4得到的。類似地，在垂直 方向上，發(fā)射相同顏色光的紅光發(fā)光源13R排列的間隔"是25mm，這 是通過將L。乘以2得到的。綠光發(fā)光源13G排列的間隔Lm是12. 5mm， 這等于LO。藍光發(fā)光源13B排列的間隔LvB是25mm，這是通過將L。乘 以2得到的。應當注意，上述各個13B、 13G和13R的排列僅僅是示例，可以采 用其他排列和/或順序。在第一實施例中，使用白光發(fā)光二極管作為發(fā)光源13。通過滿足 公式(1)和(2)，可以成功地防止亮度不均勻。另一方面，在笫二 實施例中，發(fā)光源13B、 13G和13R分別發(fā)射不同顏色的光。因此，即 使采用各個發(fā)光源排列的間隔當中最短的間隔L。來滿足公式(1)和 (2)，也可能產生顏色不均勻。這是因為，對于發(fā)射相同顏色光的發(fā) 光源，這些發(fā)光源間的間隔大于間隔L。。因此，在該實施例中，通過將發(fā)射相同顏色光的發(fā)光源排列的間 隔當中最大的間隔定義為Lc，采用滿足下列公式(5)和(6)的條件。cos"(n x cos(①，，+0，e …公式(5 ) (D，^sin"(sin(tan"(Lc/2d))/n)…/〉式(6 )圖6是顯示入射在圖5所示的第二柱面鏡板上的光的行進線路的圖。在各個發(fā)光源13R、 13G和13B與柱面鏡板14-2之間放置著柱面 鏡板14-1。然而，由于柱面鏡板14-1對于水平方向上行進的光不具 有明顯的偏振功能，因此只檢查第二柱面鏡板14-2就足夠了。在該實 施例中，當滿足公式(3)和(4)—其中各個發(fā)光源13R、 13G和13B 與第二柱面鏡板14-2之間的位置關系為L，-Lc-LH^LHB時，可以防止水 平方向上的顏色不均勻和亮度不均勻。具體地說，參數(shù)是L，=50mm， d，=41mm，以及n，=n=l. 49。因此， O，=20°， 并且9，-e-30。。因此，該實施例可以滿足公式(3 )和(4 )， 從而可以防止水平方向上的顏色不均勻和亮度不均勻。另一方面，當各個發(fā)光源13R、 13G和13B與柱面鏡板14-1之間 的位置關系滿足公式(5)和(6) —Lc-I^-LvB時，可以防止垂直方向 上的顏色不均勻和亮度不均勻。具體地說，參數(shù)是Lc-25mm， d=40mm，以及n=l. 49。因此，巾，=12°， 并且0=30°。當將這些值代入公式(5)時，(nxcos(①"+0))的值不 小于1，因此計算是不可能的。即，不滿足公式(5)和(6)。然而， 在這種情況下，光被單元透鏡141-1全部反射。此外，在以小于全反 射的閾值角度的角度傾斜的透鏡面的一部分上，光以靠近柱面鏡板 14-1的法線的角度(方向)發(fā)射。結果，可以獲得防止顏色不均勻和 亮度不均勻的效果。換而言之，可以獲得等效于當滿足公式(5)和(6) 時所能提供的效果。根據(jù)該實施例，由于不同發(fā)光顏色的發(fā)光二極管用于光源單元， 因此可以細微地調節(jié)顏色。同時，即使在這樣的光源單元中，也可以 防止顏色不均勻和亮度不均勻的產生。本發(fā)明不限于上述各個實施例，并且各種修改和改變都是可能
的。這些修改和改變在本發(fā)明的范圍內。(1 )在各個實施例中，柱面鏡板14-1和柱面鏡板14-2分別具有 一種類型的單元透鏡141-1和相同類型的單元透鏡141-2,它們平行 排列在柱面鏡板14-1和14-2的光出現(xiàn)側。然而并不限于此，例如， 可以在光出現(xiàn)側上組合排列各種類型的單元透鏡。(2)在各個實施例中，由于單元透鏡141-1和141-2的形狀，柱 面鏡板14-1和14-2可以全反射垂直入射其上的一部分光并返回它。 然而并不限于此，當僅通過單元透鏡的形狀不能獲得期望的反射率 時，例如可以添加具有反射效果的顆粒，并且/或者可以用具有反射效 果的顆粒覆蓋單元透鏡的表面。(3 )在各個實施例中，通過將柱面鏡板14-1和14-2以及反射偏 振板15組合來形成面光源設備。然而并不限于此，例如反射偏振板15 可以被省略，并且/或者可以添加和組合其他類型的光學板來形成面光 源設備。(4)在各個實施例中，發(fā)光源在水平方向和垂直方向上都是以相 等間隔排列的。然而并不限于此，例如可以增加水平間隔。在這種情 況下，對應的第二柱面鏡板14-2可以在形狀和/或尺寸上與柱面鏡板 14一1不同。
權利要求
1.一種面光源設備，包括通過在二維方向上排列多個發(fā)光源而構造的光源單元，所述多個發(fā)光源基本上是點光源；和通過排列一種類型或多種類型的多個單元透鏡而構造的柱面鏡板，每個單元透鏡是基本上橢圓柱面的一部分，使得單元透鏡的透鏡面面對光出現(xiàn)側；其中，當各發(fā)光源在與柱面鏡板的單元透鏡的排列方向相同的方向上排列的間隔定義為L，各發(fā)光源與柱面鏡板的后表面之間的間隔定義為d，單元透鏡末端角度定義為θ，并且形成柱面鏡板的單元透鏡的材料的折射率定義為n時，滿足關系cos-1(n×cos(Φ+θ))≤θ；和Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)；或者關系n×cos(Φ+θ)＞1；和Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)；其中單元透鏡末端角度是以下之間的角度在柱面鏡板的彼此相鄰的單元透鏡之間的槽上接觸單元透鏡的透鏡面的接觸面；和柱面鏡板的法線。
2. 如權利要求1所述的面光源設備，還包括通過排列一種類型或 多種類型的多個單元透鏡而構造的第二柱面鏡板，每個單元透鏡是基 本上橢圓柱面的一部分，使得單元透鏡的凸面面對光出現(xiàn)側，其中，第二柱面鏡板以堆疊的方式置于所述柱面鏡板上， 第二柱面鏡板的單元透鏡排列的排列方向與所述柱面鏡板的單元透鏡排列的排列方向垂直，以及當發(fā)光源在與第二柱面鏡板的單元透鏡的排列方向相同的方向上排列的間隔定義為L，，各發(fā)光源與第二柱面鏡板的后表面之間的間隔定義為d，，單元透鏡末端角度定義為e，，并且形成第二柱面鏡板的單元透鏡的材料的折射率定義為n，時，滿足 關系<formula>formula see original document page 3</formula>或者 關系<formula>formula see original document page 3</formula>其中單元透鏡末端角度是以下之間的角度在第二柱面鏡板的彼 此相鄰的單元透鏡之間的槽上接觸單元透鏡的透鏡面的接觸面；和第 二柱面鏡板的法線。
3. 如權利要求1或2所述的面光源設備，其中 光源單元是通過按預定順序在二維方向上排列多種類型的多個發(fā)光源而構造的，各發(fā)光源基本上是不同發(fā)光顏色的點光源，以及其中，當在與所述柱面鏡板的單元透鏡的排列方向相同的方向上、相同類型的發(fā)光源排列的間隔當中的最大間隔定義為Lc時，滿足 關系<formula>formula see original document page 3</formula>或者 關系<formula>formula see original document page 3</formula>)。
4. 如權利要求1到3之一所述的面光源設備，其中 各發(fā)光源是發(fā)光二極管。
5. 如權利要求l到4之一所述的面光源設備，其中 在所述光源單元中，至少在所述發(fā)光源之間的間隔的位置上形成具有散射功能的反射層。
6. 如權利要求l到5之一所述的面光源設備，其中 對垂直入射在柱面鏡板上的光的反射率不小于40%。
7. 如權利要求l到6之一所述的面光源設備，其中 向所述柱面鏡板添加具有反射效果的顆粒。
8. 如權利要求l到6之一所述的面光源設備，其中 所述柱面鏡板的透鏡面覆蓋有具有反射效果的顆粒。
全文摘要
本發(fā)明是一種面光源設備，包括通過在二維方向上排列多個發(fā)光源而形成的光源單元，所述多個發(fā)光源基本上是點光源；和通過排列一種或多種基本上橢圓柱類型的多個單元透鏡而形成的柱面鏡板，使得單元透鏡的透鏡面面對光出現(xiàn)側，其特征在于，當各發(fā)光源在與柱面鏡板的單元透鏡的排列方向相同的方向上排列的間隔定義為L，各發(fā)光源與柱面鏡板的后表面之間的間隔定義為d，單元透鏡末端角度定義為θ，并且形成柱面鏡板的單元透鏡的材料的折射率定義為n時，滿足關系cos^-1(n×cos(Φ+θ))≤θ；和Φ＝sin^-1(sin(tan^-1(L/2d))/n)；或者關系n×cos(Φ+θ)＞1；和Φ＝sin^-1(sin(tan^-1(L/2d))/n)；其中單元透鏡末端角度是在柱面鏡板的彼此相鄰的單元透鏡之間的槽上與單元透鏡的透鏡面相切的表面和柱面鏡板的法線之間的角度。
文檔編號F21S2/00GK101213400SQ20068002402
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權日2005年7月1日
發(fā)明者后藤正浩 申請人:大日本印刷株式會社