CN101213400A - 面光源设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种面光源设备，包括：通过在二维方向上排列多个发光源而形成的光源单元，所述多个发光源基本上是点光源；和通过排列一种或多种基本上椭圆柱类型的多个单元透镜而形成的柱面镜板，使得单元透镜的透镜面面对光出现侧，其特征在于，当各发光源在与柱面镜板的单元透镜的排列方向相同的方向上排列的间隔定义为L，各发光源与柱面镜板的后表面之间的间隔定义为d，单元透镜末端角度定义为θ，并且形成柱面镜板的单元透镜的材料的折射率定义为n时，满足关系：cos－1(n×cos(Φ+θ))≤θ；和Φ＝sin－1(sin(tan－1(L/2d))/n)；或者关系：n×cos(Φ+θ)＞1；和Φ＝sin－1(sin(tan－1(L/2d))/n)；其中单元透镜末端角度是在柱面镜板的彼此相邻的单元透镜之间的槽上与单元透镜的透镜面相切的表面和柱面镜板的法线之间的角度。

Description

面光源设备
技术领域
本发明涉及一种照射液晶显示器等的面光源设备。
背景技术
已经提出了多种用于从后面照射透射型液晶显示器等的面光源设备，并且将其投诸实用。这些面光源设备大致分成边缘光型和直接型。这些类型在从非面光源到面光源的转换模式方面彼此不同。
例如，直接型的面光源设备被构造成使得光通过平行排列的冷阴极管从该该面光源设备的后面引入。冷阴极管和透射型显示元件如LCD(液晶显示器)面板彼此适当间隔。在该间隔中，放置散射板(diffusing sheet)和能够聚光的两个或多个板的组合。
这种传统的面光源设备尽管需要大量的光学板，但聚光特性差。因此，改善了LCD以补偿聚光特性，从而即使倾斜入射的光也能产生优良质量的图像。
然而，这种改善遭受光学效率的降低，并且使LCD面板的结构复杂，而这导致成本增加。
特别地，光强度(亮度)容易依据离冷阴极管的距离(即，该点是靠近某个冷阴极管还是靠近平行排列的各冷阴极管之间的空隙)而变得不均匀(容易发生亮度的不均匀)。避免不均匀的一种可能的方法是冷阴极管和LCD面板彼此之间的间隔足够大。然而，该方法增加了显示器的厚度，这并不是人们所期望的。避免不均匀的另一种可能的方法是加强散射或者控制透射光的量。然而，该方法的缺点是降低了光学效率。
例如，JP-A-5-119703和JP-A-11-242219可以作为背景技术文档。在这些文档披露的面光源设备中，通过提供光屏蔽元件(光帘、光屏蔽点层)来保持光强度(亮度)的均匀。然而，该方法的缺点与上述方法类似，即，降低了光学效率。
JP-A-2005-115372披露了使用独立的红、绿和蓝(光的三原色)点光源的发光二极管(LED)作为发光源来代替冷阴极管。
然而，并排使用独立的不同发光颜色的LED除了带来上述亮度的不均匀外，还可能带来颜色的不均匀。
此外，由于LED基本上是点光源，因此与冷阴极管相比，容易在二维方向上发生亮度不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较少亮度不均匀和较少颜色不均匀的面光源设备。
基于通过基本上点光源实现具有较少亮度不均匀和较少颜色不均匀的面光源设备的研究和试验，本发明的发明者找到了关于柱面镜板(lenticular lens sheet)的形状以及柱面镜板相对于发光源的位置关系的最优条件。
本发明通过下列特征实现上述目的。要注意，尽管将参照附图标记描述本发明的实施例以便于理解，但本发明不应当限于对附图标记基础上的特定理解。
本发明是一种面光源设备(17)，包括：通过在二维方向上排列多个发光源(13、13R、13G、13B)而构造的光源单元(18)，所述多个发光源基本上是二维方向上的点光源；和通过排列一种类型或多种类型的多个单元透镜(141-1)而构造的柱面镜板(14-1)，每个单元透镜是基本上椭圆柱面的一部分，使得单元透镜的透镜面面对光出现侧；其中，当各发光源在与柱面镜板的单元透镜的排列方向相同的方向上排列的间隔定义为L，各发光源与柱面镜板的后表面之间的间隔定义为d，单元透镜末端角度定义为θ，并且形成柱面镜板的单元透镜的材料的折射率定义为n时，满足关系：cos-1(n×cos(Φ+θ))≤θ；和Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)；或者关系：n×cos(Φ+θ)＞1；和Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)；其中单元透镜末端角度是在柱面镜板的彼此相邻的单元透镜之间的槽上接触单元透镜的透镜面的接触面和柱面镜板的法线之间的角度。
根据本发明，通过满足上述关系公式，可以有效地防止亮度不均匀的产生，尽管发光源是点光源。
最好，面光源设备还包括通过排列一种类型或多种类型的单元透镜而构造的第二柱面镜板(14-2)，每个单元透镜是基本上椭圆柱面的一部分，使得单元透镜的凸面面对光出现侧，其中，第二柱面镜板(14-2)以堆叠的方式置于柱面镜板(14-1)上，第二柱面镜板的单元透镜所排列的排列方向与柱面镜板的单元透镜(14-1)所排列的排列方向垂直，以及当发光源在与第二柱面镜板的单元透镜的排列方向相同的方向上排列的间隔定义为L’，各发光源与第二柱面镜板的后表面之间的间隔定义为d’，单元透镜末端角度定义为θ’，并且形成第二柱面镜板的单元透镜的材料的折射率定义为n’时，满足关系：cos-1(n’×cos(Φ’+θ’))≤θ’；和Φ’＝sin-1(sin(tan-1(L’/2d’))/n’)；或者关系：n’×cos(Φ’+θ’)＞1；和Φ’＝sin-1(sin(tan-1(L’/2d’))/n’)；其中单元透镜末端角度是在第二柱面镜板的彼此相邻的单元透镜之间的槽上接触单元透镜的透镜面的接触面和第二柱面镜板的法线之间的角度。
在这种情况下，尽管发光源是点光源，但可以在彼此垂直的两个方向上有效地防止亮度不均匀的产生。
此外优选的，光源单元(18)是通过按预定顺序在二维方向上排列多种类型的多个发光源(13R、13G、13B)而构造的，各发光源基本上是不同发光颜色的点光源，以及当在与柱面镜板(14-1)的单元透镜的排列方向相同的方向上相同类型的发光源所排列的间隔当中的最大间隔定义为Lc时，满足关系：cos-1(n×cos(Φ”+θ))≤θ；和Φ”＝sin-1(sin(tan-1(Lc/2d))/n)；或者关系：n×cos(Φ”+θ)＞1；和Φ”＝sin-1(sin(tan-1(Lc/2d))/n)。
在这种情况下，尽管使用不同发光颜色的多种类型的发光源，但不仅可以有效防止亮度不均匀的产生，还可以有效防止颜色不均匀的产生。因此，可以有选择地调节任何色彩，从而可以实现没有亮度不均匀和颜色不均匀的优良面光源。
此外优选的，各发光源(13R、13G、13B)是发光二极管。发光二极管的颜色再现性优良，并且具有长的使用寿命。此外，发光二极管的优点在于其中不使用水银。特别地，使用三种颜色R、G和B的发光二极管是最有效的。即使在这种情况下，也足以防止颜色不均匀的产生。
此外优选的，在光源单元(18)中，至少在发光源之间的间隔的位置上形成具有散射功能的反射层(12)。
在这种情况下，反射层散射和反射由柱面镜板(14-1、14-2)反射和返回的光，从而光能够以不同的入射角、在不同的入射位置再次进入柱面镜板(14-1、14-2)。因此，可以进一步提高减少亮度不均匀和颜色不均匀的功能。
此外优选的，对垂直入射在柱面镜板(14-1、14-2)上的光的反射率不小于40％。在这种情况下，可以进一步提高减少亮度不均匀和颜色不均匀的效果。
此外优选的，向柱面镜板(14-1、14-2)添加具有反射效果的颗粒。或者，柱面镜板(14-1、14-2)的透镜面覆盖有具有反射效果的颗粒。在这些情况下，可以容易地获得期望的反射率，因此容易设置亮度不均匀防止效果的程度以及颜色不均匀防止效果的程度。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的、包括面光源设备的透射型显示设备的分解透视图；
图2是柱面镜板的结构示例的透视图；
图3是沿着线S1-S2取的图2所示的柱面镜板的纵向截面图；
图4是显示入射在图2所示的柱面镜板上的光的行进路线的截面图；
图5是当从观察侧看去，根据本发明第二实施例的面光源设备的发光源的图；
图6是显示入射在图5所示的第二柱面镜板上的光的行进路线的图；以及
图7是显示入射在图2所示的柱面镜板上的光的行进路线的另一截面图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。附图是简图，并且为了便于理解，附图中所示的各个部分的尺寸和形状被夸大。
(第一实施例)
图1是根据本发明第一实施例的、包括面光源设备的透射型显示设备的分解透视图。如图1所示，透射型显示设备10包括LCD面板11、反射体12、发光源13、柱面镜板14-1、第二柱面镜板14-2和反射偏振板15。透射型液晶发光显示设备10是从其后面照射LCD面板11来显示LCD面板11上产生的图像信息的设备。从LCD面板11的后面照射LCD面板11的面光源设备17由反射体12、发光源13、柱面镜板14-1、第二柱面镜板14-2和反射偏振板15形成。
LCD面板11由所谓的透射型液晶显示元件构成。LCD面板11大小有30英寸，并且被构造为可以达到800×600点矩阵显示。
该实施例中的发光源13是点光源，它们构成用作背光的光源单元。具体地说，该实施例中的每个发光源13由白光发光二极管构成，作为基本上发射白光的点光源。发光源13在二维方向上以网格的形式排列，彼此间隔L＝50mm。
反射体12位于发光源13的背面。反射体12完全覆盖在柱面镜板14-1的反面(背面)的各个发光源13的表面，从而支撑各个发光源13。反射体12具有散射和反射从各个发光源13向后行进的照射光的功能，从而使照射光朝着柱面镜板14-1(在光应当出现的方向上)行进。由于反射体12的这个功能，可以使入射光的发光强度基本均匀。
反射偏振板15是能够增强亮度且不缩窄视角的偏振光分离板，并且放置在LCD面板11与第二柱面镜板14-2之间。在该实施例中，使用DBEF(由日本Sumitomo 3M Limited制造)作为反射偏振板15。
图2是柱面镜板14-1的透视图。如图2所示，为了减少从发光源13出现的光的亮度不均匀以使光的亮度均匀，柱面镜板14-1在其光出现侧上具有单位透镜(透镜面)141-1，用于汇聚和发射光。每个单元透镜141-1具有对应于椭圆柱面的一部分的形状。多个这样的单元透镜141-1平行排列在柱面镜板14-1的出现光的表面上，从而构成柱面镜表面。在该实施例中，单位透镜141-1所排列的方向是屏幕的垂直方向。
该实施例中的柱面镜板14-1是通过挤压具有1.49的折射率的透明PMMA树脂(丙烯树脂)形成的。然而，并不限于PMMA，可以适合地、有选择地使用其他具有透光特性的热塑树脂。或者，在使用由UV固化的树脂时，可以通过称为UV定模的方法制造柱面镜板14-1。
图3是沿着线S1-S2取的图2所示的柱面镜板14-1的纵向截面图。
如图3所示，每个单元透镜141-1的横截面形成具有0.12mm长半轴和0.06mm的短半轴的椭圆的一部分。椭圆的长半轴垂直于柱面镜板14-1的板面。单元透镜141-1以0.1mm的间距排列。柱面镜板14-1的总厚度是1mm。在单元透镜141-1之间形成平面部分。平面部分142-1宽度是0.01mm。
当按照上述尺寸形成(排列)单元透镜141-1时，在彼此相邻的单元透镜141-1之间的平面部分142-1的接触点上接触每个单元透镜141-1的透镜面的接触面，与柱面镜板14-1的法线之间的角度，即单元透镜末端角θ为30°。
柱面镜板14-1通过单元透镜141-1的透镜面反射垂直进入柱面镜板14-1的光的50％，以便将其返回。这防止了在发光源13正上方的区域变得过亮。此外，反射和返回的光被反射体12散射和反射，并且在远离发光源13的位置再次进入柱面镜板14-1。因此，还可以提供减少亮度不均匀的效果。
为了充分获得防止产生亮度不均匀的效果，优选柱面镜板14-1对垂直入射在柱面镜板14-1上的光的反射率不小于40％。
图4是显示入射在图2所示的柱面镜板14-1上的光的行进路线的截面图。
面光源设备上的亮度不均匀通常是由这样的事实引起的，即，在发光源13正上方的区域亮，而远离发光源13的另一位置，即，彼此相邻的发光源13之间的中间位置的正上方区域暗。因此，柱面镜板14-1的每个单元透镜141-1具有这样的功能，即，在发光源13正上方区域中完全反射基本垂直入射在柱面镜板14-1上的光，以将光朝光源侧返回(见图4中的光线A)。因此，可以防止在发光源13正上方的区域变得过亮。
然而，通过单元柱面镜141-1的上述功能并不能完全防止亮度不均匀。为了完全防止亮度不均匀，有必要在靠近前方向(光以0°角出现的方向上)的方向上，高效地折射到达彼此相邻的发光源13之间的中间位置的正上方区域的光，以便增加从中间位置正上方区域出现的到达观看者的光(的量)。
如果到达单元透镜141-1上非常靠近平面部分142-1的位置的照射光基本上在法线方向上出现，则可以说，很好地实现了校正亮度不均匀的效果(使亮度不均匀均匀化的效果)。然而，当光以大于一定阈值角度的角度入射在单元透镜141-1上时，从该单元透镜基本上在法线方向上出现的光的量突然急剧降低，这导致看起来暗的点(该点称为“暗点”)。是否观测到这样的暗点取决于单元透镜的末端上的透镜面角度(单元透镜末端角度)与照射光的入射角度之间的关系。入射角度是根据发光源13与柱面镜板14-1之间的位置关系确定的。在从发光源13直接到达柱面镜板14-1的光线中，以最大角度入射到柱面镜板14-1上的光线是入射在发光源13之间的中间位置的正上方区域的光线。
因此，在该实施例中，考虑单元透镜末端角度θ以及发光源13和柱面镜板14-1之间的位置关系，该位置关系对防止产生亮度不均匀具有大的影响，确定防止亮度不均匀所需要的条件。
首先，发光源13A和发光源13B所排列的间隔定义为L，并且发光源13A和13B与柱面镜板14-1之间的距离定义为d。如图4所示，检查到光线B从特定发光源13A按照与朝着相邻发光源13B的方向成一定角度的方向行进，并且直接进入柱面镜板14-1。
考虑光线B入射在发光源13A与发光源13B之间距离的50％的位置上，即，在其中间位置上的情况。如果光线B到达单元透镜的末端然后从该单元透镜基本上在法线方向上或者在比法线方向更靠近单元透镜的方向上出现，则可以期望满意的校正亮度不均匀的效果。更具体地说，如图7所示，当透镜切线与光线B之间的角度定义为ψ时，通过斯涅耳定律获得下列公式(0)。
n×sin(90°-(Φ+θ))＝sin(90°-ψ)…公式(0)
这里，n代表形成柱面透镜141-1的材料的折射率，而Φ代表光线B入射在柱面镜板14-1上的折射角。由于sin(90°-(Φ+θ))＝cos(Φ+θ)，因此公式(0)可以写为如下。
cos-1＝(n×cos(Φ+θ))＝ψ       ...公式(0’)
当ψ不大于θ时，入射在单元透镜141-1上的光线B基本上在柱面镜板14-1的法线方向上或者在比法线方向更靠近单元透镜的方向上从单元透镜的末端出现。因此，从单元透镜141-1出现的光具有在基本上垂直方向上出现的光分量，从而可以期望满意的校正亮度不均匀的效果。通过将这些关系数学化，可以获得下列公式(1)和(2)。
cos-1(n×cos(Φ+θ))≤θ    ...公式(1)
Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)  ...公式(2)
该实施例中的参数是L＝50mm，d＝40mm，以及n＝1.49。因此，得出Φ＝21°。此外，由于θ＝30°，因此满足上述公式(1)和(2)。
回来参照图1，描述了第二柱面镜板14-2。第二柱面镜板14-2的结构基本上与柱面镜板14-1的相同。例如，在第二柱面镜板14-2的光出现侧上形成的每个单元透镜141-2的形状与柱面镜板14-1的单元透镜141-1的形状相同。要注意，柱面镜板14-1和14-2以堆叠的方式放置，使得第二柱面镜板14-2的单元透镜141-2排列的方向垂直于柱面镜板14-1的单元透镜141-1排列的方向。
发光源13和第二柱面镜板14-2之间的距离d’大于发光源13与柱面镜板14-1之间的距离d。具体地说，d’＝41mm。然而，第二柱面镜板14-2的其他相关参数与柱面镜板14-1的相关参数相同。即，发光源在与第二柱面镜板14-2的单元透镜141-2的排列方向相同的方向上排列的间隔L’对应于间隔L。此外，如上所述，第二柱面镜板14-2的单元末端角度θ’对应于单元透镜末端角度θ，并且形成第二柱面镜板14-2的单元透镜141-2的材料的折射率n’对应于折射率n。在该实施例中，满足下列公式(3)和(4)。
cos-1(n’×cos(Φ’+θ’))≤θ’  ...公式(3)
Φ’＝sin-1(sin(tan-1(L’/2d’))/n’)  ...公式(4)
由于该排列，光可以在彼此垂直的两个方向上汇聚，并且不仅在垂直方向上，还能在水平方向上获得减少亮度不均匀的效果。
如上所述，根据该实施例，由于柱面镜板14-1和14-2满足公式(1)到(4)，因此到达发光源13之间的中间位置正上方区域的光可以有效地在靠近前方向(光在0°角度出现的方向)的方向上出现，从而可以增加从发光源13之间的中间位置正上方区域出现的光到达观察者的量。因此，没有亮度不均匀的均匀照射光可以以提高的光学效率送往观察者。
柱面镜板14-1和第二柱面镜板14-2被排列成使得前者的单元透镜141-1和后者的单元透镜141-2彼此垂直。因此，可以在水平方向和垂直方向上控制光，从而可以进一步提高限制亮度不均匀的效果，同时可以增强前向亮度。
在该实施例中，可以使用与柱面镜板14-1相同形状的板作为第二柱面镜板14-2。然而并不限于此，可以放置例如形状和/或材料与柱面镜板14-1完全不同的任何其他板作为第二柱面镜板14-2。
图5是当从观察者一方看去时，根据本发明第二实施例的面光源设备的发光源的图。
尽管该实施例在光源单元18’方面与第一实施例不同，但该实施例的其他结构基本上与第一实施例相同。与第一实施例相同的部分用相同的附图标记指示，并且省略其详细描述。
该实施例中的光源单元18’包括三种类型的、不同发光颜色的发光源，它们在二维方向上以预定的规则顺序排列。这三种类型的发光源被分成发射蓝光的蓝光发光源13B、发射绿光的绿光发光源13G和发射红光的红光发光源13R。这些发光源13B、13G和13R按下列顺序排列。即，从图5中的水平方向上左起，排列红光发光源13R、绿光发光源13G、蓝光发光源13B、绿光发光源13G、红光发光源13R...关于列(垂直方向)，蓝光发光源13B垂直排列在红光发光源13R下面(图5中向下方向)，红光发光源13R排列在蓝光发光源13B下面，并且绿光发光源13G排列在绿光发光源13G下面。各个发光源13B、13G和13R排列的间隔L0在水平方向和垂直方向上都是12.5mm。
因此，在水平方向上，发射相同颜色光的红光发光源13R排列的间隔LHR是50mm，这是通过将L0乘以4得到的。绿光发光源13G排列的间隔LHG是25mm，这是通过将L0乘以2得到的。蓝光发光源13B排列的间隔LHB是50mm，这是通过将L0乘以4得到的。类似地，在垂直方向上，发射相同颜色光的红光发光源13R排列的间隔LVR是25mm，这是通过将L0乘以2得到的。绿光发光源13G排列的间隔LVG是12.5mm，这等于L0。蓝光发光源13B排列的间隔LVB是25mm，这是通过将L0乘以2得到的。
应当注意，上述各个13B、13G和13R的排列仅仅是示例，可以采用其他排列和/或顺序。
在第一实施例中，使用白光发光二极管作为发光源13。通过满足公式(1)和(2)，可以成功地防止亮度不均匀。另一方面，在第二实施例中，发光源13B、13G和13R分别发射不同颜色的光。因此，即使采用各个发光源排列的间隔当中最短的间隔L0来满足公式(1)和(2)，也可能产生颜色不均匀。这是因为，对于发射相同颜色光的发光源，这些发光源间的间隔大于间隔L0。
因此，在该实施例中，通过将发射相同颜色光的发光源排列的间隔当中最大的间隔定义为Lc，采用满足下列公式(5)和(6)的条件。
cos-1(n×cos(Φ”+θ’))≤θ  ...公式(5)
Φ”＝sin-1(sin(tan-1(Lc/2d))/n)  ...公式(6)
图6是显示入射在图5所示的第二柱面镜板上的光的行进线路的图。
在各个发光源13R、13G和13B与柱面镜板14-2之间放置着柱面镜板14-1。然而，由于柱面镜板14-1对于水平方向上行进的光不具有明显的偏振功能，因此只检查第二柱面镜板14-2就足够了。在该实施例中，当满足公式(3)和(4)-其中各个发光源13R、13G和13B与第二柱面镜板14-2之间的位置关系为L’＝Lc＝LHR＝LHB时，可以防止水平方向上的颜色不均匀和亮度不均匀。
具体地说，参数是L’＝50mm，d’＝41mm，以及n’＝n＝1.49。因此，Φ’＝20°，并且θ’＝θ＝30°。因此，该实施例可以满足公式(3)和(4)，从而可以防止水平方向上的颜色不均匀和亮度不均匀。
另一方面，当各个发光源13R、13G和13B与柱面镜板14-1之间的位置关系满足公式(5)和(6)-Lc＝LVR＝LVB时，可以防止垂直方向上的颜色不均匀和亮度不均匀。
具体地说，参数是Lc＝25mm，d＝40mm，以及n＝1.49。因此，Φ’＝12°，并且θ＝30°。当将这些值代入公式(5)时，(n×cos(Φ”+θ))的值不小于1，因此计算是不可能的。即，不满足公式(5)和(6)。然而，在这种情况下，光被单元透镜141-1全部反射。此外，在以小于全反射的阈值角度的角度倾斜的透镜面的一部分上，光以靠近柱面镜板14-1的法线的角度(方向)发射。结果，可以获得防止颜色不均匀和亮度不均匀的效果。换而言之，可以获得等效于当满足公式(5)和(6)时所能提供的效果。
根据该实施例，由于不同发光颜色的发光二极管用于光源单元，因此可以细微地调节颜色。同时，即使在这样的光源单元中，也可以防止颜色不均匀和亮度不均匀的产生。
本发明不限于上述各个实施例，并且各种修改和改变都是可能的。这些修改和改变在本发明的范围内。
(1)在各个实施例中，柱面镜板14-1和柱面镜板14-2分别具有一种类型的单元透镜141-1和相同类型的单元透镜141-2，它们平行排列在柱面镜板14-1和14-2的光出现侧。然而并不限于此，例如，可以在光出现侧上组合排列各种类型的单元透镜。
(2)在各个实施例中，由于单元透镜141-1和141-2的形状，柱面镜板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，当仅通过单元透镜的形状不能获得期望的反射率时，例如可以添加具有反射效果的颗粒，并且/或者可以用具有反射效果的颗粒覆盖单元透镜的表面。
(3)在各个实施例中，通过将柱面镜板14-1和14-2以及反射偏振板15组合来形成面光源设备。然而并不限于此，例如反射偏振板15可以被省略，并且/或者可以添加和组合其他类型的光学板来形成面光源设备。
(4)在各个实施例中，发光源在水平方向和垂直方向上都是以相等间隔排列的。然而并不限于此，例如可以增加水平间隔。在这种情况下，对应的第二柱面镜板14-2可以在形状和/或尺寸上与柱面镜板14-1不同。

Claims (8)

1.一种面光源设备，包括：
通过在二维方向上排列多个发光源而构造的光源单元，所述多个发光源基本上是点光源；和
通过排列一种类型或多种类型的多个单元透镜而构造的柱面镜板，每个单元透镜是基本上椭圆柱面的一部分，使得单元透镜的透镜面面对光出现侧；
其中，当各发光源在与柱面镜板的单元透镜的排列方向相同的方向上排列的间隔定义为L，各发光源与柱面镜板的后表面之间的间隔定义为d，单元透镜末端角度定义为θ，并且形成柱面镜板的单元透镜的材料的折射率定义为n时，满足
关系：
cos-1(n×cos(Φ+θ))≤θ；和
Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)；或者
关系：
n×cos(Φ+θ)＞1；和
Φ＝sin-1(sin(tan-1(L/2d))/n)；
其中单元透镜末端角度是以下之间的角度：在柱面镜板的彼此相邻的单元透镜之间的槽上接触单元透镜的透镜面的接触面；和柱面镜板的法线。
2.如权利要求1所述的面光源设备，还包括通过排列一种类型或多种类型的多个单元透镜而构造的第二柱面镜板，每个单元透镜是基本上椭圆柱面的一部分，使得单元透镜的凸面面对光出现侧，
其中，第二柱面镜板以堆叠的方式置于所述柱面镜板上，
第二柱面镜板的单元透镜排列的排列方向与所述柱面镜板的单元透镜排列的排列方向垂直，以及
当发光源在与第二柱面镜板的单元透镜的排列方向相同的方向上排列的间隔定义为L’，各发光源与第二柱面镜板的后表面之间的间隔定义为d’，单元透镜末端角度定义为θ’，并且形成第二柱面镜板的单元透镜的材料的折射率定义为n’时，满足
关系：
cos-1(n’×cos(Φ’+θ’))≤θ’；和
Φ’＝sin-1(sin(tan-1(L’/2d’))/n’)；或者
关系：
n’×cos(Φ’+θ’)＞1；和
Φ’＝sin-1(sin(tan-1(L’/2d’))/n’)；
其中单元透镜末端角度是以下之间的角度：在第二柱面镜板的彼此相邻的单元透镜之间的槽上接触单元透镜的透镜面的接触面；和第二柱面镜板的法线。
3.如权利要求1或2所述的面光源设备，其中
光源单元是通过按预定顺序在二维方向上排列多种类型的多个发光源而构造的，各发光源基本上是不同发光颜色的点光源，以及
其中，当在与所述柱面镜板的单元透镜的排列方向相同的方向上、相同类型的发光源排列的间隔当中的最大间隔定义为Lc时，满足
关系：
cos-1(n×cos(Φ”+θ))≤θ；和
Φ”＝sin-1(sin(tan-1(Lc/2d))/n)；或者
关系：
n×cos(Φ”+θ)＞1；和
Φ”＝sin-1(sin(tan-1(Lc/2d))/n)。
4.如权利要求1到3之一所述的面光源设备，其中
各发光源是发光二极管。
5.如权利要求1到4之一所述的面光源设备，其中
在所述光源单元中，至少在所述发光源之间的间隔的位置上形成具有散射功能的反射层。
6.如权利要求1到5之一所述的面光源设备，其中
对垂直入射在柱面镜板上的光的反射率不小于40％。
7.如权利要求1到6之一所述的面光源设备，其中
向所述柱面镜板添加具有反射效果的颗粒。
8.如权利要求1到6之一所述的面光源设备，其中
所述柱面镜板的透镜面覆盖有具有反射效果的颗粒。
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