CN100585268C - 面状照射光源及面状照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面状照射光源，是具有配置在保持基板上的一个以上点光源，和覆盖该点光源的发光观察侧的圆柱形透镜的面状照射光源，所述圆柱形透镜与保持基板的垂直方向(y方向)上具有凹透镜功能，至少在水平方向的部分方向(x方向)上具有凸透镜功能。这种光源即使采用无导光板结构也能使面状导光作用提高，防止色度不均，实现具有适当亮度的均匀发光，具有高亮度、均匀发光和高混色性等综合性能，轻、薄型、消耗电力少。

Description

面状照射光源及面状照射装置

技术领域

本发明涉及面状照射光源及面状照射装置，更详细地讲本发明涉及信道字母(channel letter)以及电脑、文字处理器、电视机等图像显示用液晶显示元件的背光灯光源等用的面状照射光源。

背景技术

近年来，具有背光灯光源的液晶显示装置开始用在便携式电子仪器或各种图像显示装置上。液晶显示装置通常由导光板、液晶单元、棱镜片、扩散片及背光灯光源等构成(例如参见专利文献1)。但是，随着采用液晶显示装置的显示仪器的大型化，开始开发一种不使用作为过去液晶显示装置所必须的构成要素的导光板的液晶显示装置。这是因为大型导光板制作困难，并为实现大型显示仪器的轻量化和薄型化的缘故。

而且背光灯光源，通常利用由FL(荧光灯)等形成了芯光源的线型光源作为面光源使用。但是，考虑到电力消耗低和寿命长，人们要利用快速推进高亮度化的发光二极管作为背光灯光源。

另一方面，不仅在显示仪器中，而且在方便储藏柜等中设置的陈列饮料水等的展示用冷藏柜等中过去使用FL等。FL由于低温下的温度特性差，所以作为冷藏柜在FL附近有因加热器加热而变暖的矛盾。于是为了回避此矛盾，并考虑到消耗电力低和寿命长，开始用发光二极管代替FL(荧光灯)等光源。

专利文献1：特开2003-57622号公报

在显示仪器等中一旦在面状照射光源中采用无导光板结构，以面状导光的作用就会减弱。在背光灯光源中，采用FL等线型光源作为芯光源，得到了面状，即二维光源。因此，芯光源若是线型光源即一维光源，则在维数仅提高一维。

但是，一旦采用点光源，即0维光源作为芯光源，由于需要提高二维，所以很难实现适当亮度和均匀发光等。也就是说，在无导光板结构的面状光源中利用发光二极管的情况下，存在于发光二极管正下方的部分将变成亮点，很难使面内均匀发光。而且通过分别安装红、蓝、绿发光二极管芯片将其组合成白色光的情况下，将会产生色度不均。

而且在显示用冷柜中各面均衬有玻璃，不能将光源设置在此玻璃部分上。因此不得不采用在推拉门的端部纵列设置发光二极管的方式。这种情况下，虽然试验在每个发光二极管上安装侧面发射用透镜和朗柏型(ランバ-シヤン)型透镜，使光在大范围内出射。由于源于与发光二极管的物理距离差的光程差，使得防止亮线和亮点产生出现困难。

发明内容

本发明提供一种面状照射光源，是具有配置在保持基板上的一个以上的点光源，和覆盖该点光源的发光观察侧的圆柱形透镜的面状照射光源，所述圆柱形透镜在相对于保持基板的垂直方向(y方向)上具有凹透镜功能，在相对于保持基板为水平方向且与圆柱形透镜的纵向(z方向)正交的方向(x方向)上具有凸透镜功能。

这种面状照射光源中，优选使点光源位于具有圆柱形透镜的凸透镜功能的部位与该部位焦点之间。

而且点光源优选使在x、y方向所确定的面上具有余弦曲线的配光特性的光出射，透过圆柱形透镜的光，具有相对于在x、y方向所确定的面左右对称的两个峰的配光特性。

此外，上述圆柱形透镜优选是与所述点光源之间具有空间的中空结构，而且上述圆柱形透镜由具有凹透镜功能部位与具有凸透镜功能部位的折射率不同的材料构成，形成具有凹透镜功能部位的材料比形成具有凸透镜功能部位的材料的折射率低。

而且，优选在上述圆柱形透镜的具有凹透镜功能的部位中仅混入扩散剂。

按照本发明的面状照射光源，即使采用无导光板结构的情况下，也能使面状导光作用提高。而且能够防止产生亮线和亮点，以及色度不均，因而能够实现适当亮度和均匀发光。此外，能够得到一种高亮度化、均匀发光、高混色性等具有优良综合性能的面状照射光源。由此能够提供一种轻量、薄型、消耗电力少的面状照射光源。

特别是当在x方向以一定间隔配置本发明的面状照射光源的情况下，能够实现范围更广的均匀的面状照射。而且在展览橱窗和陈列柜等中使用的情况下，能够均匀照射商品，不会产生亮线和亮点地展示商品。

附图说明

图1(a)是表示本发明的面状照射光源的一种实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图、(d)是要部的放大视图。

图2(a)是表示本发明的面状照射光源的另一实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图、(d)是要部的放大视图。

图3(a)是表示本发明的面状照射光源的又一实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图、(d)是要部的放大视图。

图4(a)表示本发明的面状照射光源的另外一种实施方式的侧视图、(b)立体图、(c)透视立体图和(d)要部的放大视图。

图5(a)是表示本发明的面状照射光源的另一实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图。

图6(a)是表示本发明的面状照射光源的又一实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图。

图7(a)是表示本发明的面状照射光源的其他实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图。

图8(a)是表示本发明的面状照射光源的另外实施方式的侧视图、(b)是立体图、(c)是透视立体图。

图9是表示朗柏型(lambertian)配光特性的曲线图。

图10是表示蝙蝠翼型(batwing)配光特性的曲线图。

图11是表示侧发射型配光特性的曲线图。

图12是表示采用本发明的面状照射光源的背光灯的立体图。

图13是表示采用本发明的面状照射光源的显示用冰箱的立体图。

图14是表示在显示用冰箱中使用的相当于一列面状照射光源的照射面照度分布的曲线图。

图15是表示在显示用冰箱中使用的相当于三列合计的面状照射光源的照射面照度分布的曲线图。

图中：12、22、32、42、52、62、72、82-具有凹透镜功能的部位；14、24、34、44、54、64、74、84-具有凸透镜功能的部位；16、26、36、46、56、66、76、86-发光二极管；123-圆柱形透镜；125、133-扩散板；127-显示板；128-散热片；135-饮料水；137-隔板。

具体实施方式

以下参照附图说明实施本发明用的最佳实施方式。但是以下所示的实施方式，是用于使本发明的技术思想具体化的面状照射光源及面状照射装置的举例，不受其任何限制。而且为了明确说明各附图所示的部件大小和位置关系等而有些做了夸张。

本发明的面状照射光源，由具有配置在保持基板上的一个以上的光源，和覆盖点光源的发光观察侧，在相对于保持基板垂直的高度方向(y方向)上具有凹透镜功能，在至少水平方向的一个方向(X方向)上具有凸透镜功能的圆柱形透镜构成。

保持基板只要是能够保持点光源和圆柱形透镜的，由任何材料构成均可。例如可以举出氧化铝基板、铜基板、玻璃环氧基板等。所谓氧化铝基板，是指用绝缘膜将铝板的安装面覆盖的，在此绝缘膜上配置有点光源用布线图案的，实际布线的基板。所谓铜基板是指将氧化铝基板的铝用铜置换的基板。而玻璃环氧基板是指用玻璃环氧树脂置换铝的基板。保持基板既可以是一体成形的，也可以是由多个部件组成的。优选对这些基板的背面实施风扇等散热处理的。

点光源虽然能够举出各种，但是从高亮度和节省能量的观点来看，发光二极管为适用。这是因为有可能形成消耗电力低、寿命长的面状光源。而且即使在冷藏设备中用的冷环境下使用时，也能使发光效率维持和提高。作为封装类型虽然有炮弹型、表面安装型(例如顶部嵌入型、侧面嵌入型等)，但是优选表面安装型，从高亮度和高散热性观点来看优选顶部嵌入型。

点光源特别优选从中出射的光相对于xy方向具有余弦曲线的取向特性的。所谓相对于xy方向的取向特性具有余弦曲线，是指以圆形面状发光，点光源正面位置的光强度最强，光随着从正面位置朝侧向移动而减弱，移动到正面方向侧方的90度处不能检出光，因而叫作显示余弦曲线形式的取向特性。而且也将这种配光特性叫作朗柏型配光特性(参见图9，表示以正面方向为0°)。

作为点光源的最佳实例的发光二极管，优选是用密封树脂将发光二极管芯片封装的元件，并在封装内以将发光二极管芯片的光波长变换的荧光物质覆盖的方式配置。这样，不管从发光二极管发出光的波长如何，都可以得到任意波长的光，能够容易将多个波长的光混色。特别优选将由发光二极管发出的光变换成长波长的、发光效率变好。其结果，能够得到高亮度的白色光。而且对于发光二极管而言，既可以封装两个以上发光二极管芯片，也可以将一种荧光物质封装单层状，将两种以上荧光物质以混合状态封装成单层状、以分离状态封装成单层状、或者以混合或分离状态封装成层叠状。

荧光物质，优选光吸收效率及转换效率高的，从激发波长范围宽的观点来看优选中心粒径为1～100微米的范围，更优选6～50微米的范围，特别优选15～30微米范围内的。作为荧光物质可以举出以下示出的荧光体的各种物质。

(铝氧化物系荧光体)

铝氧化物系荧光体，正如WO03/034508号公报记载的那样，是含有Al，而且含有从Y、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu和Sm中选出的至少一种元素和从Ga和In中选出的一种元素，用从稀土元素中选出的至少一种元素激活的荧光体，是被发光二极管芯片发出的可见光和紫外线激发而发光的荧光体。

例如，可以举出YAlO₃:Ce、Y₃Al₅O₁₂:Ce、Y₄Al₂O₉:Ce、(Y_0.8Gd_0.2)₃Al₅O₁₂:Ce、Y₃(Al_0.8Gd_0.2)₅O₁₂:Ce、Tb_2.95Ce_0.05Al₅O₁₂、Y_2.90Ce_0.05Tb_0.05Al₅O₁₂、Y_2.94Ce_0.05Pr_0.01Al₅O₁₂、Y_2.90Ce_0.05Pr_0.05Al₅O₁₂等。特别优选含有Y，而且被Ce或Pr激活、组成不同的两种以上的作为铝氧化物系荧光体中一种的钇铝石榴石系荧光体(以下叫作“YAG荧光体”)，更优选(Re_1-xSm_x)₃(Al_1-yGa_y)₅O₁₂:Ce(0≤x≤1，0≤y≤1，式中Re是从Y、Gd、La中选出的至少一种元素。)等。

(镥-铝-石榴石系荧光体)

镥-铝-石榴石系荧光体，正如特开2005-8844号公报中所记载的那样，是由通式(Lu_1-a-bR_am_b)₃(Al_1-cGa_c)₅O₁₂(式中R是以Ce为必要成分的至少一种稀土元素。M是从Sc、Y、La、Gd中选出的至少一种元素，0.0001≤a≤0.5，0≤b≤0.5，0.0001≤a+b≤1，0≤c≤0.8。)表示的荧光体。例如可以举出用组成式(Lu_0.99Ce_0.01)₃Al₅O₁₂、(Lu_0.90Ce_0.10)₃Al₅O₁₂、(Lu_0.99Ce_0.01)₃(Al_0.5Ga_0.5)₅O₁₂表示的物质。

(氮化物系荧光体)

氮化物系荧光体，正如WO03/034508号公报中所记载的那样，是含氮，且含从Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中选出的至少一种元素，和从C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf中选出的至少一种元素，并被从稀土元素中选出的至少一种元素激活的荧光体。例如可以举出Sr₂Si₅N₈:Eu，Pr、Ba₂Si₅N₈:Eu，Pr、Mg₂Si₅N₈:Eu，Pr、Zn₂Si₅N₈:Eu，Pr、SrSi₇N₁₀:Eu，Pr、BaSi₇N₁₀:Eu，Ce、MgSi₇N₁₀:Eu，Ce、ZnSi₇N₁₀:Eu，Ce、Sr₂Ge₅N₈:Eu，Ce、Ba₂Ge₅N₈:Eu，Pr、Mg₂Ge₅N₈:Eu，Pr、Zn₂Ge₅N₈:Eu，Pr、SrGe₇N₁₀:Eu，Ce、BaGe₇N₁₀:Eu，Pr、MgGe₇N₁₀:Eu，Pr、ZnGe₇N₁₀:Eu，Ce、Sr_1.8Ca_0.2Si₅N₈:Eu，Pr、Ba_1.8Ca_0.2Si₅N₈:Eu，Ce、Mg_1.8Ca_0.2Si₅N₈:Eu，Pr、Zn_1.8Ca_0.2Si₅N₈:Eu，Ce、Sr_0.8Ca_0.2Si₇N₁₀:Eu，La、Ba_0.8Ca_0.2Si₇N₁₀:Eu，La、Mg_0.8Ca_0.2Si₇N₁₀:Eu，Nd、Zn_0.8Ca_0.2Si₇N₁₀:Eu，Nd、Sr_0.8Ca_0.2Ge₇N₁₀:Eu，Tb、Ba_0.8Ca_0.2Ge₇N₁₀:Eu，Tb、Mg_0.8Ca_0.2Ge₇N₁₀:Eu，Pr、Zn_0.8Ca_0.2Ge₇N₁₀:Eu，Pr、Sr_0.8Ca_0.2S₆iGeN₁₀:Eu，Pr、Ba_0.8Ca_0.2S₆iGeN₁₀:Eu，Pr、Mg_0.8Ca_0.2S₆iGeN₁₀:Eu，Pr，Y、Zn_0.8Ca_0.2S₆iGeN₁₀:Eu，Y、Sr₂Si₅N₈:Pr、Ba₂Si₅N₈:Pr、Sr₂Si₅N₈:Tb、BaGe₇N₁₀:Ce、(Ca，Sr，Ba)Si₂O₂N₂:Eu、CaSiAlN₃:Eu、所谓硅铝氧氮耐热陶瓷(sialon)荧光体等。，但是并不限于这些。

(氮氧化物系荧光体)

L_xM_yO_zN_{[(2/3)x+(4/3)y-(2/3z)]}:R(式中L表示从Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中选出的至少一种元素，M表示从C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf中选出的至少一种元素，N表示氮、O表示氧，R表示稀土元素。x、y、z满足以下关系式：x＝2，4.5≤y≤6，0.01＜z＜1.5，或者x＝1，6.5≤y≤7.5，0.01＜z＜1.5，或者x＝1，1.5≤y≤2.5，1.5≤z≤2.5)。

(碱土金属硅酸盐系荧光体)

正如特开2005-85895号公报中所记载的那样，可以举出(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO₂·aP₂O₅bAl₂O₃cB₂O₃dGeO₂:yEu²⁺(式中，0＜x＜1.6，0.005＜y＜0.5，0＜a，b，c，d＜0.5)、(2-x-y)Ba0·x(Sr，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO₂·aP₂O₅bAl₂O₃cB₂O₃dGeO₂:yEu²⁺(式中，0.01＜x＜1.6，0.005＜y＜0.5，0＜a，b，c，d＜0.5)、Me(3-x-y)MgSi₂0₃·xEu，yMn(式中，0.005＜x＜0.5，0.005＜y＜0.5，Me表示Ba和/或Sr和/或Ca)。

(其他荧光体)(1)被Eu、Mn或Eu与Mn激活的碱土金属卤化物磷灰石型荧光体，例如M₅(PO₄)₃(Cl，Br):Eu(式中M是从Sr、Ca、Ba、Mg中选出的至少一种)、Ca₁₀(PO₄)₆ClBr:Mn，Eu等。(2)被Eu、Mn或Eu与Mn激活的碱土金属铝酸盐荧光体，例如BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu、BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu，Mn、Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu、SrAl₂O₄:Eu、CaAl₂O₄:Eu、BaMgAl₁₀O₁₇:Eu、BaMg₂Al₁₀O₁₇:Eu，Mn等。(3)被Eu激活的稀土元素氧硫化物荧光体，例如La₂O₂S:Eu、Y₂O₂S:Eu、Gd₂O₂S:Eu等。(4)(Zn，Cd)S:Cu、Zn₂GeO₄:Mn、3.5MgO·0.5MgF·GeO₂:Mn、Mg6As₂O₁₁:Mn、(Mg，Ca，Sr，Ba)Ga₂S₄:Eu、Ca10(PO₄)₆FCl:Sb，Mn。(5)被Eu激活的有机配位化合物荧光体。

从点光源出射的光优选是白色光。例如仅用一个发光二极管的情况下，优选出射白色光的。采用两个以上多个发光二极管的情况下，既可以将出射白色光的发光二极管加以组合，也可以是每个发光二极管各有不同的发光颜色，但作为整体出射白色光的。例如，当发光二极管的发光颜色呈现红、绿、蓝等不同颜色的情况下，通过将z方向发光颜色不同的发光二极管加以排列，可以得到任意混色的光。而且当由多个发光二极管芯片构成一个发光二极管的情况下，使用发光颜色不同的多个发光二极管芯片，和一种或两种以上荧光物质，用一个发光二极管也可以得到白色光。其中组合使用多个具有不同发光颜色的发光二极管实现白色光的情况下，为了提高混色性优选如后述那样在圆柱形透镜中混入扩散剂。

所谓圆柱形透镜是一种圆柱状的透镜，具有在圆柱内部配置光源用的中空结构。采用这种形状能覆盖点光源的发光观察侧。通过制成中空结构，借助于圆柱形透镜的内面和外面之间的相互作用，可以使之出现凹透镜功能和凸透镜功能。所述的观察侧是指能够直视面状照射光源的一侧，换句话说是指与保持基板相对向的一侧。

圆柱形透镜在相对于保持基板的垂直方向(y方向)上具有凹透镜的功能，至少在水平方向的一个方向(x方向)上具有凸透镜的功能。所述的凹透镜功能，是指通过圆柱形透镜的内面与外面的相互作用使光发散的功能。所述的凸透镜功能，是指通过圆柱形透镜的内面与外面的相互作用使光束具有集束的功能。通过具有这种功能，可以用点光源实现面状照射光源。也就是说，因为芯光源是点光源，所以一旦越过圆柱形透镜直视面状照射光源就能确认点光源的存在，另一方面，被面状照射光源照射的面没有亮度不均，不会产生亮点和亮线，尽管不会以面状均匀发光，但是照射面却具有均匀的照度分布。另外，在圆柱形透镜中，一方具有凸透镜功能部位的焦点位置，或处于保持基板表面的下侧，或处于从圆柱形透镜的中空结构的中央向他方具有凸透镜功能的部位侧。

本说明书中，所述的x方向，如图1所示，是指相对于保持基板的水平方向，与圆柱的纵向正交的方向，所述的y方向是指相对于保持基板垂直的方向。后述的z方向是指与保持基板水平的方向，圆柱的纵向。x y z方向分别正交。正如后述那样，当沿着圆柱纵向延伸的形状成直线以外形状的情况下，也可以将z方向定义为仅与x方向和y方向之一正交的方向。其中垂直方向(y方向)及水平方向(x方向)不一定是严格意义上的，可以说是指与保持基板的方向相对的方向或其两侧的方向。

圆柱形透镜可以用具有透光性，能够使之出现透镜功能的任何材料形成。但是特别优选使用对于从紫外线至可见光和近红外之间波长的光具有一定以上透光性的材料形成。具体讲，从透光性和加工性等观点来看，适用的有丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、非晶形聚烯烃系树脂、聚苯乙烯树脂、降冰片烯树脂、环状烯烃系树脂(COP)、环氧树脂、硅树脂、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯树脂(ABS树脂)、蓝宝石、石英、钠玻璃、硼硅酸玻璃、氧化硅玻璃、氧氮化物玻璃、稀土玻璃等。其中丙烯酸树脂因透光性好、很难产生因光劣化而变黄，经时变化引起输出的降低少而适用。而且聚碳酸酯树脂因耐冲击性优良，而适于在机械环境恶劣的条件下使用。作为圆柱形透镜的折射率，可以适当使用1.3～2.0的。

圆柱形透镜虽然全体可用同一材料形成，但是优选在具有凹透镜功能的部位和具有凸透镜功能的部位用折射率不同的材料制成。具体讲，形成具有凹透镜功能部位的材料，优选比形成具有凸透镜功能部位的材料的折射率低。由于依靠折射率差可以出现透镜功能，折射率越高越能提高透镜的功能，所以具有凸透镜功能的部位优选折射率高的。具有凹透镜功能的部位虽然也是同样的，但是折射率一旦过高就容易产生全反射，光的输出效率降低。因此，折射率的最佳值在具有凹透镜功能的部位和具有凸透镜功能的部位应当不同。所以优选根据所需的面状照射光源的取向特性，分别适当调整最佳材料和折射率。

另外，圆柱形透镜，也可以根据使用的点光源仅在具有凹透镜功能的部位混入扩散剂。作为这种扩散剂，例如可以举出钛酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化硅、碳酸钙、白炭黑、滑石粉、碳酸镁等一种以上物质。这样能使光在凹透镜部位有效地扩散，其结果能够防止最容易在点光源最上部分产生的亮点、亮线出现。而且使用多色光源作为点光源的情况下，能够期待提高混色性，而且可以抑制亮点、亮线的产生。另一方面，使用扩散剂的情况下，尽管因圆柱形透镜形状产生的透镜功能将控制工学特性，但是却可以使光扩散。因此，优选使混入的扩散剂局限在作为光路长度短的凹透镜部分内。这样能够在不使凸透镜部分的功能降低的情况下，提高混色性。此外，既可以在圆柱形透镜的全体或其一部分中混入上述荧光物质，也可以涂布在其内面和/或外面的全部或一部分上。

对于圆柱的形状并无特别限制，可以呈沿着纵向延伸的直线状、曲线状、拱形、折线状、L形、圆形等。而且近覆盖一个点光源的情况下，也可以是在中心部分有孔隙的半圆形、杯形等。此外，不管点光源的数目如何，优选在其端部呈将点光源覆盖的形状(拱形或杯形)。圆柱形透镜既可以是一体成形的，也可以是由多个机械和物理的个体拼成而在功能方面一体化的。

本发明的面状照射光源，既可以使点光源，如图1～图4所示以两个以上多个在保持基板上配置成列状(在保持基板的纵向成列)，也可以如图5～图8所示仅仅配置一个点光源。其中，这些面状照射光源中虽然在z方向上的长度各异，但是却能大体分成xy平面形状相同的点共同的数组(图1和图5组、图2和图6组、图3和图7组、图4和图8组)。xyz的各方向在各图中与图1中的相同。图中未示出保持基板。

图1和图5所示的圆柱形透镜，由于xy平面内在凹透镜部分和凸透镜部分二者都没有出现可变曲面，所以最难产生亮线或暗线。这种情况下凹透镜功能由于仅在圆柱形透镜的内面出现，所以优选使内面凸出的角度成锐角。

图2和图6所示的圆柱形透镜，由于在圆柱形透镜的内面和外面二者均出现凹透镜功能，所以与图1和图5组相比，能使凹透镜功能更强。

图3和图7所示的圆柱形透镜，能使凹透镜功能最强。另一方面，因为凸透镜功能仅可以在内面实现，所以凸透镜功能较弱。

图4和图8所示的圆柱形透镜，是加工成菲涅耳透镜的。因此与其他实施方式相比可以实现薄型和轻量化。

本发明中，优选将点光源配置在圆柱形透镜的具有凸透镜功能的部位与该部位的焦点之间。另外，圆柱形透镜，由于在x方向上备有具有两个凸透镜功能的部位，所以，优选相对于这两个具有凸透镜功能的部位，同时配置在具有凸透镜功能的部位与该部位的焦点之间。或者，优选点光源配置在圆柱形透镜的具有凸透镜功能的部位的焦点间。通过配置在此位置上，透过圆柱形透镜的光不但能保持所需的聚光能力，而且不会形成平行光，能够在光之间没有损失的情况下使光发散，因而能够降低光源亮度不均的影响。

而且从面状照射光源出射的光，即透过圆柱形透镜的光，优选是相对于xy方向左右对称，具有双峰取向特性。所谓配光特性左右对称并具有双峰配光特性，是指不同于正面方向上发光强度的峰有两个，在正面方向的两侧具有相对于正面方向对称的强度峰的取向特性。这种发光特性叫作蝙蝠翼配光特性(图10)及侧向发射配光特性(图11)。这样可以在大体全面上得到均匀的照度分布。

(实施例1)

本实施例中，如图12所示，制成具备背光灯光源的图像显示装置，该背光灯光源采用的是将图1所示类型的圆柱形透镜与具有朗柏型配光特性的发光二极管组合而成的面状照射光源。

采用金属散热片作为保持基板，是一种能够提高散热性，提高发光二极管流入电流的结构。将本发明的面状照射光源，在使发光二极管的热量散热，向外部大气散热用的金属散热片上，配置得具有由光源与照射面的距离和配光特性求出的适当间隔，这样能够制成在照射面中看不到亮线或暗线，具有均匀照度分布的光源装置。

这里所述的照射面，是指在扩散板、棱镜片(未图示)、偏光变换元件板(未图示)单体或将其组合而成的物体上，组装了显示板(LCD、印刷膜等)的面。

而且店铺显示板、通道内显示板之类大型显示板，通过增强面状照射光源之间的干涉效果，能够在无需扩散板的情况下，仅用显示板就能达成同样的效果。使用本发明的面状照射光源作为这种形态的背光灯光源的情况下，能够缩短防止亮点和亮线所必须的光源与照射面之间的距离，因而能使装置全体薄型化。

(实施例2)

本实施例中，如图13所示，构成采用面状照射光源、设置在方便橱柜上的显示用冰箱的面状照射装置。将冰箱的高度为1600毫米，玻璃门端部的柱间隔为762毫米(30英寸)，使照射面与柱背面相对，将面状照射光源按照高度设置成列状，光源与作为照射面的商品陈列面间距离为177.8毫米(7英寸)的形状。

其中使用的圆柱形透镜，是用丙烯酸树脂注射成形的、呈x方向19.26毫米、y方向6.1毫米、z方向400毫米的，x方向厚度(凸透镜厚度)10毫米、y方向厚度(凹透镜厚度)2毫米。采用了以相当于一个圆柱形透镜的等间隔(80毫米)排列的五个发光二极管覆盖的结构。其中发光二极管，例如被配置在保持基板的表面上，位于圆柱形透镜中空的x方向上的中央部，即具有凸透镜功能的圆柱形透镜的焦点，与具有凸透镜功能的圆柱形透镜的焦点之间。该情况下，具有凸透镜功能的圆柱形透镜的焦点，位于比保持基板表面还下侧。每个发光二极管的亮度，使用了801m以上的。每列柱中使用了四个圆柱形透镜和20各发光二极管。

其中使用的面状照射光源的配光，被控制得其特性在x方向±80度附近有两个峰，而0度的峰强度处于10％以下。

图14中，表示各面状照射光源的照射面的照度分布。图14表示与各列相当的照射面照度分布，图15中表示这些全部照射面的照度分布。正如图15所表明的那样，可以得到大体遍及全面的均匀照度分布。

用这种面状照射光源，制成具有上述结构的显示型冰箱的情况下，在陈列商品面上能够获得看不见亮线或暗线等、平均亮度为1000勒克斯的均匀的照度分布。通过采用本发明，不但无需在使用通常的FL(荧光灯)时所需的光源的加热器，而且由于圆柱形透镜的功能而是光不会朝着光源的后方射出，所以不会使无用的光射入购物顾客的视线中而产生令人不愉快的昏眩感。而且实用FL时因其无指向性的特性使得光源的正面，即柱的背面最亮，而商品区的中央部分最暗，但是采用本发明能使直至商品区的中央部分亮度均匀地照射。

(实施例3)

实施例3是采用本发明的面状照射光源的、被设置在堤坝地下通道等天井中的道路照明装置。这种场所中，由于一切外部光均被切断，而且道路宽度仅能容纳一名操作者移动，所以在发光二极管的亮度下能够得到移动和操作所需的充分亮度。此外，由于在难于维护的场所，所以能够充分发挥发光二极管的寿命长这一优点。不仅如此，由于发明的配光特性所产生的特征功能，不用说底面，甚至直至道路的壁面都能明亮地照射，因而能够制成可以确保移动安全、检修操作所需的充分照度的照明装置。

本发明能够用于薄型、轻量化要求迫切的液晶显示装置等各种显示装置用的背光灯、简单显示板用背光灯、显示用冰箱和陈列橱柜、一般照明等的各种照明上。

Claims (6)

1、一种面状照射光源，是具有配置在保持基板上的一个以上的点光源，和覆盖该点光源的发光观察侧的圆柱形透镜的面状照射光源，其中

所述圆柱形透镜在相对于保持基板的垂直方向即y方向上具有凹透镜功能，在相对于保持基板为水平方向且与圆柱形透镜的纵向即z方向正交的方向即x方向上具有凸透镜功能。

2、根据权利要求1所述的面状照射光源，其中使所述点光源位于具有所述圆柱形透镜的凸透镜功能的部位与该部位的焦点之间。

3、根据权利要求1或2所述的面状照射光源，其中所述点光源出射在x、y方向所确定的面上具有余弦曲线的配光特性的光，透过圆柱形透镜的光具有相对于在x、y方向所确定的面左右对称并具有两个峰的配光特性。

4、根据权利要求1所述的面状照射光源，其中

所述圆柱形透镜是与所述点光源之间具有空间的中空结构。

5、根据权利要求1所述的面状照射光源，其中所述圆柱形透镜由具有凹透镜功能部位与具有凸透镜功能部位的折射率不同的材料构成，形成具有凹透镜功能部位的材料比形成具有凸透镜功能部位的材料的折射率低。

6、根据权利要求1所述的面状照射光源，其中仅在所述圆柱形透镜的具有凹透镜功能的部位混入扩散剂。

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