面狀照射光源及面狀照射裝置的制作方法

專利名稱：面狀照射光源及面狀照射裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及面狀照射光源及面狀照射裝置，更詳細地講本發明涉及信道字母(channel letter)以及電腦、文字處理器、電視機等圖像顯示用液晶顯示元件的背光燈光源等用的面狀照射光源。
背景技術：
近年來，具有背光燈光源的液晶顯示裝置開始用在便攜式電子儀器或各種圖像顯示裝置上。液晶顯示裝置通常由導光板、液晶單元、棱鏡片、擴散片及背光燈光源等構成(例如參見專利文獻1)。但是，隨著采用液晶顯示裝置的顯示儀器的大型化，開始開發一種不使用作為過去液晶顯示裝置所必須的構成要素的導光板的液晶顯示裝置。這是因為大型導光板制作困難，并為實現大型顯示儀器的輕量化和薄型化的緣故。
而且背光燈光源，通常利用由FL(熒光燈)等形成了芯光源的線型光源作為面光源使用。但是，考慮到電力消耗低和壽命長，人們要利用快速推進高亮度化的發光二極管作為背光燈光源。
另一方面，不僅在顯示儀器中，而且在方便儲藏柜等中設置的陳列飲料水等的展示用冷藏柜等中過去使用FL等。FL由于低溫下的溫度特性差，所以作為冷藏柜在FL附近有因加熱器加熱而變暖的矛盾。于是為了回避此矛盾，并考慮到消耗電力低和壽命長，開始用發光二極管代替FL(熒光燈)等光源。
專利文獻1特開2003-57622號公報在顯示儀器等中一旦在面狀照射光源中采用無導光板結構，以面狀導光的作用就會減弱。在背光燈光源中，采用FL等線型光源作為芯光源，得到了面狀，即二維光源。因此，芯光源若是線型光源即一維光源，則在維數僅提高一維。
但是，一旦采用點光源，即0維光源作為芯光源，由于需要提高二維，所以很難實現適當亮度和均勻發光等。也就是說，在無導光板結構的面狀光源中利用發光二極管的情況下，存在于發光二極管正下方的部分將變成亮點，很難使面內均勻發光。而且通過分別安裝紅、藍、綠發光二極管芯片將其組合成白色光的情況下，將會產生色度不均。
而且在顯示用冷柜中各面均襯有玻璃，不能將光源設置在此玻璃部分上。因此不得不采用在推拉門的端部縱列設置發光二極管的方式。這種情況下，雖然試驗在每個發光二極管上安裝側面發射用透鏡和朗柏型(ランバ-シヤン)型透鏡，使光在大范圍內出射。由于源于與發光二極管的物理距離差的光程差，使得防止亮線和亮點產生出現困難。

發明內容
本發明提供一種面狀照射光源，是具有配置在保持基板上的一個以上的點光源，和覆蓋該點光源的發光觀察側的圓柱形透鏡的面狀照射光源，所述圓柱形透鏡在相對于保持基板的垂直方向(y方向)上具有凹透鏡功能，至少在水平方向的部分方向(x方向)上具有凸透鏡功能。
這種面狀照射光源中，優選使點光源位于具有圓柱形透鏡的凸透鏡功能的部位，與該部位焦點之間。
而且點光源優選使具有余弦曲線配光特性的光相對于xy方向出射，透過圓柱形透鏡的光，具有相對于xy方向左右對稱的兩個峰的配光特性。
此外，上述圓柱形透鏡在與所述點光源之間優選是具有空間的中空結構，而且上述圓柱形透鏡由具有凹透鏡功能部位與具有凸透鏡功能部位的折射率不同的材料構成，形成具有凹透鏡功能部位材料比形成具有凸透鏡功能部位材料的折射率低。
而且，優選在上述圓柱形透鏡的具有凹透鏡功能的部位中僅混入擴散劑而成。
按照本發明的面狀照射光源，即使采用無導光板結構的情況下，也能使面狀導光作用提高。而且能夠防止產生亮線和亮點，以及色度不均，因而能夠實現適當亮度和均勻發光。此外，能夠得到一種高亮度化、均勻發光、高混色性等具有優良綜合性能的面狀照射光源。由此能夠提供一種輕量、薄型、消耗電力少的面狀照射光源。
特別是當在x方向以一定間隔配置本發明的面狀照射光源的情況下，能夠實現范圍更廣的均勻的面狀照射。而且在展覽櫥窗和陳列柜等中使用的情況下，能夠均勻照射商品，不會產生亮線和亮點地展示商品。


圖1(a)是表示本發明的面狀照射光源的一種實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖、(d)是要部的放大視圖。
圖2(a)是表示本發明的面狀照射光源的另一實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖、(d)是要部的放大視圖。
圖3(a)是表示本發明的面狀照射光源的又一實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖、(d)是要部的放大視圖。
圖4(a)表示本發明的面狀照射光源的另外一種實施方式的側視圖、(b)立體圖、(c)透視立體圖和(d)要部的放大視圖。
圖5(a)是表示本發明的面狀照射光源的另一實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖。
圖6(a)是表示本發明的面狀照射光源的又一實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖。
圖7(a)是表示本發明的面狀照射光源的其他實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖。
圖8(a)是表示本發明的面狀照射光源的另外實施方式的側視圖、(b)是立體圖、(c)是透視立體圖。
圖9是表示朗柏型(lambertian)配光特性的曲線圖。
圖10是表示蝙蝠翼型(batwing)配光特性的曲線圖。
圖11是表示側發射型配光特性的曲線圖。
圖12是表示采用本發明的面狀照射光源的背光燈的立體圖。
圖13是表示采用本發明的面狀照射光源的顯示用冰箱的立體圖。
圖14是表示在顯示用冰箱中使用的相當于一列面狀照射光源的照射面照度分布的曲線圖。
圖15是表示在顯示用冰箱中使用的相當于三列合計的面狀照射光源的照射面照度分布的曲線圖。
圖中12、22、32、42、52、62、72、82-具有凹透鏡功能的部位；14、24、34、44、54、64、74、84-具有凸透鏡功能的部位；16、26、36、46、56、66、76、86-發光二極管；123-圓柱形透鏡；125、133-擴散板；127-顯示板；128-散熱片；135-飲料水；137-隔板。
具體實施例方式
以下參照

實施本發明用的最佳實施方式。但是以下所示的實施方式，是用于使本發明的技術思想具體化的面狀照射光源及面狀照射裝置的舉例，不受其任何限制。而且為了明確說明各附圖所示的部件大小和位置關系等而有些做了夸張。
本發明的面狀照射光源，由具有配置在保持基板上的一個以上的光源，和覆蓋點光源的發光觀察側，在相對于保持基板垂直的高度方向(y方向)上具有凹透鏡功能，在至少水平方向的一個方向(X方向)上具有凸透鏡功能的圓柱形透鏡構成。
保持基板只要是能夠保持點光源和圓柱形透鏡的，由任何材料構成均可。例如可以舉出氧化鋁基板、銅基板、玻璃環氧基板等。所謂氧化鋁基板，是指用絕緣膜將鋁板的安裝面覆蓋的，在此絕緣膜上配置有點光源用布線圖案的，實際布線的基板。所謂銅基板是指將氧化鋁基板的鋁用銅置換的基板。而玻璃環氧基板是指用玻璃環氧樹脂置換鋁的基板。保持基板既可以是一體成形的，也可以是由多個部件組成的。優選對這些基板的背面實施風扇等散熱處理的。
點光源雖然能夠舉出各種，但是從高亮度和節省能量的觀點來看，發光二極管為適用。這是因為有可能形成消耗電力低、壽命長的面狀光源。而且即使在冷藏設備中用的冷環境下使用時，也能使發光效率維持和提高。作為封裝類型雖然有炮彈型、表面安裝型(例如頂部嵌入型、側面嵌入型等)，但是優選表面安裝型，從高亮度和高散熱性觀點來看優選頂部嵌入型。
點光源特別優選從中出射的光相對于xy方向具有余弦曲線的取向特性的。所謂相對于xy方向的取向特性具有余弦曲線，是指以圓形面狀發光，點光源正面位置的光強度最強，光隨著從正面位置朝側向移動而減弱，移動到正面方向側方的90度處不能檢出光，因而叫作顯示余弦曲線形式的取向特性。而且也將這種配光特性叫作朗柏型配光特性(參見圖9，表示以正面方向為0°)。
作為點光源的最佳實例的發光二極管，優選是用密封樹脂將發光二極管芯片封裝的元件，并在封裝內以將發光二極管芯片的光波長變換的熒光物質覆蓋的方式配置。這樣，不管從發光二極管發出光的波長如何，都可以得到任意波長的光，能夠容易將多個波長的光混色。特別優選將由發光二極管發出的光變換成長波長的、發光效率變好。其結果，能夠得到高亮度的白色光。而且對于發光二極管而言，既可以封裝兩個以上發光二極管芯片，也可以將一種熒光物質封裝單層狀，將兩種以上熒光物質以混合狀態封裝成單層狀、以分離狀態封裝成單層狀、或者以混合或分離狀態封裝成層疊狀。
熒光物質，優選光吸收效率及轉換效率高的，從激發波長范圍寬的觀點來看優選中心粒徑為1～100微米的范圍，更優選6～50微米的范圍，特別優選15～30微米范圍內的。作為熒光物質可以舉出以下示出的熒光體的各種物質。
(鋁氧化物系熒光體)鋁氧化物系熒光體，正如WO03/034508號公報記載的那樣，是含有Al，而且含有從Y、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu和Sm中選出的至少一種元素和從Ga和In中選出的一種元素，用從稀土元素中選出的至少一種元素激活的熒光體，是被發光二極管芯片發出的可見光和紫外線激發而發光的熒光體。
例如，可以舉出YAlO3:Ce、Y3Al5O12:Ce、Y4Al2O9:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Gd0.2)5O12:Ce、Tb2.95Ce0.05Al5O12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al5O12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al5O12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al5O12等。特別優選含有Y，而且被Ce或Pr激活、組成不同的兩種以上的作為鋁氧化物系熒光體中一種的釔鋁石榴石系熒光體(以下叫作“YAG熒光體”)，更優選(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce(0≤x≤1，0≤y≤1，式中Re是從Y、Gd、La中選出的至少一種元素。)等。
(镥-鋁-石榴石系熒光體)镥-鋁-石榴石系熒光體，正如特開2005-8844號公報中所記載的那樣，是由通式(Lu1-a-bRamb)3(Al1-cGac)5O12(式中R是以Ce為必要成分的至少一種稀土元素。M是從Sc、Y、La、Gd中選出的至少一種元素，0.0001≤a≤0.5，0≤b≤0.5，0.0001≤a+b≤1，0≤c≤0.8。)表示的熒光體。例如可以舉出用組成式(Lu0.99Ce0.01)3Al5O12、(Lu0.90Ce0.10)3Al5O12、(Lu0.99Ce0.01)3(Al0.5Ga0.5)5O12表示的物質。
(氮化物系熒光體)氮化物系熒光體，正如WO03/034508號公報中所記載的那樣，是含氮，且含從Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中選出的至少一種元素，和從C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf中選出的至少一種元素，并被從稀土元素中選出的至少一種元素激活的熒光體。例如可以舉出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、Sr1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Pr、Ba1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Ce、Mg1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Pr、Zn1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Ce、Sr0.8Ca0.2Si7N10:Eu，La、Ba0.8Ca0.2Si7N10:Eu，La、Mg0.8Ca0.2Si7N10:Eu，Nd、Zn0.8Ca0.2Si7N10:Eu，Nd、Sr0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Tb、Ba0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Tb、Mg0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Pr、Zn0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Pr、Sr0.8Ca0.2S6iGeN10:Eu，Pr、Ba0.8Ca0.2S6iGeN10:Eu，Pr、Mg0.8Ca0.2S6iGeN10:Eu，Pr，Y、Zn0.8Ca0.2S6iGeN10:Eu，Y、Sr2Si5N8:Pr、Ba2Si5N8:Pr、Sr2Si5N8:Tb、BaGe7N10:Ce、(Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu、CaSiAlN3:Eu、所謂硅鋁氧氮耐熱陶瓷(sialon)熒光體等。，但是并不限于這些。
(氮氧化物系熒光體)LxMyOzN[(2/3)x+(4/3)y-(2/3z)]:R(式中L表示從Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中選出的至少一種元素，M表示從C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf中選出的至少一種元素，N表示氮、O表示氧，R表示稀土元素。x、y、z滿足以下關系式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)。
(堿土金屬硅酸鹽系熒光體)正如特開2005-85895號公報中所記載的那樣，可以舉出(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)MgSi2O3·xEu，yMn(式中，0.005＜x＜0.5，0.005＜y＜0.5，Me表示Ba和/或Sr和/或Ca)。
(其他熒光體)(1)被Eu、Mn或Eu與Mn激活的堿土金屬鹵化物磷灰石型熒光體，例如M5(PO4)3(Cl，Br):Eu(式中M是從Sr、Ca、Ba、Mg中選出的至少一種)、Ca10(PO4)6ClBr:Mn，Eu等。(2)被Eu、Mn或Eu與Mn激活的堿土金屬鋁酸鹽熒光體，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熒光體，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激活的有機配位化合物熒光體。
從點光源出射的光優選是白色光。例如僅用一個發光二極管的情況下，優選出射白色光的。采用兩個以上多個發光二極管的情況下，既可以將出射白色光的發光二極管加以組合，也可以是每個發光二極管各有不同的發光顏色，但作為整體出射白色光的。例如，當發光二極管的發光顏色呈現紅、綠、藍等不同顏色的情況下，通過將z方向發光顏色不同的發光二極管加以排列，可以得到任意混色的光。而且當由多個發光二極管芯片構成一個發光二極管的情況下，使用發光顏色不同的多個發光二極管芯片，和一種或兩種以上熒光物質，用一個發光二極管也可以得到白色光。其中組合使用多個具有不同發光顏色的發光二極管實現白色光的情況下，為了提高混色性優選如后述那樣在圓柱形透鏡中混入擴散劑。
所謂圓柱形透鏡是一種圓柱狀的透鏡，具有在圓柱內部配置光源用的中空結構。采用這種形狀能覆蓋點光源的發光觀察側。通過制成中空結構，借助于圓柱形透鏡的內面和外面之間的相互作用，可以使之出現凹透鏡功能和凸透鏡功能。所述的觀察側是指能夠直視面狀照射光源的一側，換句話說是指與保持基板相對向的一側。
圓柱形透鏡在相對于保持基板的垂直方向(y方向)上具有凹透鏡的功能，至少在水平方向的一個方向(x方向)上具有凸透鏡的功能。所述的凹透鏡功能，是指通過圓柱形透鏡的內面與外面的相互作用使光發散的功能。所述的凸透鏡功能，是指通過圓柱形透鏡的內面與外面的相互作用使光束具有集束的功能。通過具有這種功能，可以用點光源實現面狀照射光源。也就是說，因為芯光源是點光源，所以一旦越過圓柱形透鏡直視面狀照射光源就能確認點光源的存在，另一方面，被面狀照射光源照射的面沒有亮度不均，不會產生亮點和亮線，盡管不會以面狀均勻發光，但是照射面卻具有均勻的照度分布。另外，在圓柱形透鏡中，一方具有凸透鏡功能部位的焦點位置，或處于保持基板表面的下側，或處于從圓柱形透鏡的中空結構的中央向他方具有凸透鏡功能的部位側。
本說明書中，所述的x方向，如圖1所示，是指相對于保持基板的水平方向，與圓柱的縱向正交的方向，所述的y方向是指相對于保持基板垂直的方向。后述的z方向是指與保持基板水平的方向，圓柱的縱向。xyz方向分別正交。正如后述那樣，當沿著圓柱縱向延伸的形狀成直線以外形狀的情況下，也可以將z方向定義為僅與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)不一定是嚴格意義上的，可以說是指與保持基板的方向相對的方向或其兩側的方向。
圓柱形透鏡可以用具有透光性，能夠使之出現透鏡功能的任何材料形成。但是特別優選使用對于從紫外線至可見光和近紅外之間波長的光具有一定以上透光性的材料形成。具體講，從透光性和加工性等觀點來看，適用的有丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、非晶形聚烯烴系樹脂、聚苯乙烯樹脂、降冰片烯樹脂、環狀烯烴系樹脂(COP)、環氧樹脂、硅樹脂、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯樹脂(ABS樹脂)、藍寶石、石英、鈉玻璃、硼硅酸玻璃、氧化硅玻璃、氧氮化物玻璃、稀土玻璃等。其中丙烯酸樹脂因透光性好、很難產生因光劣化而變黃，經時變化引起輸出的降低少而適用。而且聚碳酸酯樹脂因耐沖擊性優良，而適于在機械環境惡劣的條件下使用。作為圓柱形透鏡的折射率，可以適當使用1.3～2.0的。
圓柱形透鏡雖然全體可用同一材料形成，但是優選在具有凹透鏡功能的部位和具有凸透鏡功能的部位用折射率不同的材料制成。具體講，形成具有凹透鏡功能部位的材料，優選比形成具有凸透鏡功能部位的材料的折射率低。由于依靠折射率差可以出現透鏡功能，折射率越高越能提高透鏡的功能，所以具有凸透鏡功能的部位優選折射率高的。具有凹透鏡功能的部位雖然也是同樣的，但是折射率一旦過高就容易產生全反射，光的輸出效率降低。因此，折射率的最佳值在具有凹透鏡功能的部位和具有凸透鏡功能的部位應當不同。所以優選根據所需的面狀照射光源的取向特性，分別適當調整最佳材料和折射率。
另外，圓柱形透鏡，也可以根據使用的點光源僅在具有凹透鏡功能的部位混入擴散劑。作為這種擴散劑，例如可以舉出鈦酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化硅、碳酸鈣、白炭黑、滑石粉、碳酸鎂等一種以上物質。這樣能使光在凹透鏡部位有效地擴散，其結果能夠防止最容易在點光源最上部分產生的亮點、亮線出現。而且使用多色光源作為點光源的情況下，能夠期待提高混色性，而且可以抑制亮點、亮線的產生。另一方面，使用擴散劑的情況下，盡管因圓柱形透鏡形狀產生的透鏡功能將控制工學特性，但是卻可以使光擴散。因此，優選使混入的擴散劑局限在作為光路長度短的凹透鏡部分內。這樣能夠在不使凸透鏡部分的功能降低的情況下，提高混色性。此外，既可以在圓柱形透鏡的全體或其一部分中混入上述熒光物質，也可以涂布在其內面和/或外面的全部或一部分上。
對于圓柱的形狀并無特別限制，可以呈沿著縱向延伸的直線狀、曲線狀、拱形、折線狀、L形、圓形等。而且近覆蓋一個點光源的情況下，也可以是在中心部分有孔隙的半圓形、杯形等。此外，不管點光源的數目如何，優選在其端部呈將點光源覆蓋的形狀(拱形或杯形)。圓柱形透鏡既可以是一體成形的，也可以是由多個機械和物理的個體拼成而在功能方面一體化的。
本發明的面狀照射光源，既可以使點光源，如圖1～圖4所示以兩個以上多個在保持基板上配置成列狀(在保持基板的縱向成列)，也可以如圖5～圖8所示僅僅配置一個點光源。其中，這些面狀照射光源中雖然在z方向上的長度各異，但是卻能大體分成xy平面形狀相同的點共同的數組(圖1和圖5組、圖2和圖6組、圖3和圖7組、圖4和圖8組)。xyz的各方向在各圖中與圖1中的相同。圖中未示出保持基板。
圖1和圖5所示的圓柱形透鏡，由于xy平面內在凹透鏡部分和凸透鏡部分二者都沒有出現可變曲面，所以最難產生亮線或暗線。這種情況下凹透鏡功能由于僅在圓柱形透鏡的內面出現，所以優選使內面凸出的角度成銳角。
圖2和圖6所示的圓柱形透鏡，由于在圓柱形透鏡的內面和外面二者均出現凹透鏡功能，所以與圖1和圖5組相比，能使凹透鏡功能更強。
圖3和圖7所示的圓柱形透鏡，能使凹透鏡功能最強。另一方面，因為凸透鏡功能僅可以在內面實現，所以凸透鏡功能較弱。
圖4和圖8所示的圓柱形透鏡，是加工成菲涅耳透鏡的。因此與其他實施方式相比可以實現薄型和輕量化。
本發明中，優選將點光源配置在圓柱形透鏡的具有凸透鏡功能的部位與該部位的焦點之間。另外，圓柱形透鏡，由于在x方向上備有具有兩個凸透鏡功能的部位，所以，優選相對于這兩個具有凸透鏡功能的部位，同時配置在具有凸透鏡功能的部位與該部位的焦點之間。或者，優選點光源配置在圓柱形透鏡的具有凸透鏡功能的部位的焦點間。通過配置在此位置上，透過圓柱形透鏡的光不但能保持所需的聚光能力，而且不會形成平行光，能夠在光之間沒有損失的情況下使光發散，因而能夠降低光源亮度不均的影響。
而且從面狀照射光源出射的光，即透過圓柱形透鏡的光，優選是相對于xy方向左右對稱，具有雙峰取向特性。所謂配光特性左右對稱并具有雙峰配光特性，是指不同于正面方向上發光強度的峰有兩個，在正面方向的兩側具有相對于正面方向對稱的強度峰的取向特性。這種發光特性叫作蝙蝠翼配光特性(圖10)及側向發射配光特性(圖11)。這樣可以在大體全面上得到均勻的照度分布。
(實施例1)本實施例中，如圖12所示，制成具備背光燈光源的圖像顯示裝置，該背光燈光源采用的是將圖1所示類型的圓柱形透鏡與具有朗柏型配光特性的發光二極管組合而成的面狀照射光源。
采用金屬散熱片作為保持基板，是一種能夠提高散熱性，提高發光二極管流入電流的結構。將本發明的面狀照射光源，在使發光二極管的熱量散熱，向外部大氣散熱用的金屬散熱片上，配置得具有由光源與照射面的距離和配光特性求出的適當間隔，這樣能夠制成在照射面中看不到亮線或暗線，具有均勻照度分布的光源裝置。
這里所述的照射面，是指在擴散板、棱鏡片(未圖示)、偏光變換元件板(未圖示)單體或將其組合而成的物體上，組裝了顯示板(LCD、印刷膜等)的面。
而且店鋪顯示板、通道內顯示板之類大型顯示板，通過增強面狀照射光源之間的干涉效果，能夠在無需擴散板的情況下，僅用顯示板就能達成同樣的效果。使用本發明的面狀照射光源作為這種形態的背光燈光源的情況下，能夠縮短防止亮點和亮線所必須的光源與照射面之間的距離，因而能使裝置全體薄型化。
(實施例2)本實施例中，如圖13所示，構成采用面狀照射光源、設置在方便櫥柜上的顯示用冰箱的面狀照射裝置。將冰箱的高度為1600毫米，玻璃門端部的柱間隔為762毫米(30英寸)，使照射面與柱背面相對，將面狀照射光源按照高度設置成列狀，光源與作為照射面的商品陳列面間距離為177.8毫米(7英寸)的形狀。
其中使用的圓柱形透鏡，是用丙烯酸樹脂注射成形的、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(凸透鏡厚度)10毫米、y方向厚度(凹透鏡厚度)2毫米。采用了以相當于一個圓柱形透鏡的等間隔(80毫米)排列的五個發光二極管覆蓋的結構。其中發光二極管，例如被配置在保持基板的表面上，位于圓柱形透鏡中空的x方向上的中央部，即具有凸透鏡功能的圓柱形透鏡的焦點，與具有凸透鏡功能的圓柱形透鏡的焦點之間。該情況下，具有凸透鏡功能的圓柱形透鏡的焦點，位于比保持基板表面還下側。每個發光二極管的亮度，使用了801m以上的。每列柱中使用了四個圓柱形透鏡和20各發光二極管。
其中使用的面狀照射光源的配光，被控制得其特性在x方向±80度附近有兩個峰，而0度的峰強度處于10％以下。
圖14中，表示各面狀照射光源的照射面的照度分布。圖14表示與各列相當的照射面照度分布，圖15中表示這些全部照射面的照度分布。正如圖15所表明的那樣，可以得到大體遍及全面的均勻照度分布。
用這種面狀照射光源，制成具有上述結構的顯示型冰箱的情況下，在陳列商品面上能夠獲得看不見亮線或暗線等、平均亮度為1000勒克斯的均勻的照度分布。通過采用本發明，不但無需在使用通常的FL(熒光燈)時所需的光源的加熱器，而且由于圓柱形透鏡的功能而是光不會朝著光源的后方射出，所以不會使無用的光射入購物顧客的視線中而產生令人不愉快的昏眩感。而且實用FL時因其無指向性的特性使得光源的正面，即柱的背面最亮，而商品區的中央部分最暗，但是采用本發明能使直至商品區的中央部分亮度均勻地照射。
(實施例3)實施例3是采用本發明的面狀照射光源的、被設置在堤壩地下通道等天井中的道路照明裝置。這種場所中，由于一切外部光均被切斷，而且道路寬度僅能容納一名操作者移動，所以在發光二極管的亮度下能夠得到移動和操作所需的充分亮度。此外，由于在難于維護的場所，所以能夠充分發揮發光二極管的壽命長這一優點。不僅如此，由于發明的配光特性所產生的特征功能，不用說底面，甚至直至道路的壁面都能明亮地照射，因而能夠制成可以確保移動安全、檢修操作所需的充分照度的照明裝置。
本發明能夠用于薄型、輕量化要求迫切的液晶顯示裝置等各種顯示裝置用的背光燈、簡單顯示板用背光燈、顯示用冰箱和陳列櫥柜、一般照明等的各種照明上。
權利要求
1.一種面狀照射光源，是具有配置在保持基板上的一個以上的點光源，和覆蓋該點光源的發光觀察側的圓柱形透鏡的面狀照射光源，其中所述圓柱形透鏡在相對于保持基板的垂直方向即y方向上具有凹透鏡功能，至少在水平方向的部分方向即x方向上具有凸透鏡功能。
2.根據權利要求1所述的面狀照射光源，其中使所述點光源位于具有所述圓柱形透鏡的凸透鏡功能的部位，與該部位的焦點之間。
3.根據權利要求1或2所述的面狀照射光源，其中所述點光源出射相對于xy方向具有余弦曲線配光特性的光，透過圓柱形透鏡的光具有相對于xy方向左右對稱并具有兩個峰的配光特性。
4.根據權利要求1～3中任何一項所述的面狀照射光源，其中所述№與所述點光源之間是具有空間的中空結構。
5.根據權利要求1～4中任何一項所述的面狀照射光源，其中所述圓柱形透鏡由具有凹透鏡功能部位與具有凸透鏡功能部位的折射率不同的材料構成，形成具有凹透鏡功能部位材料比形成具有凸透鏡功能部位材料的折射率低。
6.根據權利要求1～5中任何一項所述的面狀照射光源，其中僅在所述圓柱形透鏡的具有凹透鏡功能的部位混入擴散劑而成。
全文摘要
本發明提供一種面狀照射光源，是具有配置在保持基板上的一個以上點光源，和覆蓋該點光源的發光觀察側的圓柱形透鏡的面狀照射光源，所述圓柱形透鏡與保持基板的垂直方向(y方向)上具有凹透鏡功能，至少在水平方向的部分方向(x方向)上具有凸透鏡功能。這種光源即使采用無導光板結構也能使面狀導光作用提高，防止色度不均，實現具有適當亮度的均勻發光，具有高亮度、均勻發光和高混色性等綜合性能，輕、薄型、消耗電力少。
文檔編號F21Y101/02GK1831422SQ20061005970
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月3日 優先權日2005年3月7日
發明者宮入洋, 渡邊和憲 申請人:日亞化學工業株式會社