CN1089416C

CN1089416C - 作为定向线光源用的棱边发射器

Info

Publication number: CN1089416C
Application number: CN96100604A
Authority: CN
Inventors: G·O·米勒; R·B·米勒-马哈; K·文森特; P·M·胡贝尔
Original assignee: AGARLENT TECHNOLOGIES Inc
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 1995-01-06
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 2002-08-21
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: EP0721293B1; EP0721293A1; JPH08293382A; US5525866A; DE69521676T2; CN1166585A; TW312020B; KR100397416B1; DE69521676D1

Abstract

一种宽带的线光源包括一第一薄膜场致发光堆块，它至少具有一下部电极、一上部电极和位于其间的第一活性薄膜。此活性薄膜能在具有一定宽度和一定长度的区域内产生辐射，且其长度大于宽度。此区域的长度设定为线辐射的长度，其沿此线基本上是均匀的。

Description

作为定向线光源用的棱边发射器

本发明与94.10.27提出的序列号为08/330.152、发明名称为《带帽的棱边发射器》的共同转让及共同未决的美国申请的Mach等人的发明有关。

一般说来，本发明涉及一种棱边发射器，更确切地说，涉及用作线光源的棱边发射器。

许多年来，用于扫描一篇文件的最好光源是荧光灯。图1表示这种荧光灯管。在荧光灯管两端的电极之间产生的高电位差，将使管中的惰性气体如氩击穿。于是将通过管内蒸发和离子化了的水银微滴产生出电流。当汞离子被激励之后重新结合时，便产生紫外辐射。管内涂敷以荧光物质，可将入射的紫外辐射转换为可见光。

荧光灯通常之所以被用作文件扫描设备中的光源，因其相对于其它可行的光源具有低的成本。然而当荧光灯为此目的使用时，具有某些缺陷。最显著地是，荧光灯并不是稳定的光源。它是一种弧光灯，光的输出很大程度取决于电弧、惰性气体和汞蒸汽的局部温度动态。因此，光的强度不仅随其长度有空间变化，而且又随时间变化。这种变化会使被扫描图象的精度降低。而且荧光灯在使用之前要预热，因为必须要由电弧产生的热来使水银的不同液滴汽化并保持均匀分布。此外，荧光灯的体积非常大，并且应当屏蔽，以避免热及杂散光对扫描设备中探测器的影响。

在图2A所示的彩色扫描设备中，问题还要更尖锐。在这种扫描设备中，人们通常需要三种不同的宽波段照明器作光源，以覆盖可见光谱区。为对一区域进行彩色扫描，每一照明器依次对其照射。来自每一照明器的反射被进行测量，以再现该区域的颜色。

荧光灯通常为一些宽波段器件。典型情况下，每支灯中的荧光物质被选择为能够辐射出可见光谱区的红、绿或者蓝色，以使三支灯便能完全覆盖整个可见光谱区。在现有技术的实施例中，三支灯被放在一个光学系统中，以使它们能够完全照明目标上的一条共同扫描线，而且反射光可由探测器进行测量。该系统能够工作，但可能是不精确的、不经济的和复杂的，这是因为除了上面发现的荧光灯所有缺陷之外，每支荧光灯中的荧光物质以不同的速率在老化。这可导致彩色偏差。而且如图2A所示，每支灯产生的光均非定向的。在扫描过程中，人们观察的是特定区域。并未指向该区域的光则被荒废。事实上，这种被荒废的光能量通常趋于产生无用的热。隔热就可能是需要的。

图2B表示现有技术的另一种方法，即使用单一白光荧光灯作为普通扫描设备的光源。在此实例中，反射光束被分束成不同的光路，以便由对不同颜色敏感的探测器分别进行测量。对于不同颜色敏感度方面的不同，可以通过将不同的滤色片加到探测器上而取得。这种方法又一次为荧光灯带来缺陷。

应当指出，激光器或者发光二极管(LED)并不非常适合作宽波段照明器。这是因为不论激光器还是LED都是固有的窄带器件。假如光源是红、绿和蓝色的LED构成，那么对于并非基色的红或绿或蓝的目标区就可能产生颜色偏差。

由上文中应该明白，对于宽波段光源的需求仍然是存在的，这种光源应当是稳定的、空间和时间上均匀的、坚固、高效而紧凑的、比较容易实现的，并且不需要预热周期。此光源最好能以不同的颜色进行照明。

本发明能够提供一种宽波段的定向薄膜线光源，它是稳定的、空间和时间上均匀的、坚固的、高效的、紧凑的，比较容易实现且不需要预热阶段。

而且本发明的至少某些实施例能够以白光或许多颜色进行照明。

该光源是一种薄膜场致发光的棱边发射器，至少在两电极间有一活性薄膜。在此活性薄膜中的掺杂物离子被激励，且当此受激励的离子弛豫时便产生光。通过精心地选择掺杂物离子，便可使此发射的带宽满足提高光源色度学精度的要求。

此活性薄膜横过一表面进行延伸，以在该表面的边缘形成一条发射线。该线光源是非常坚固的，因为它能将薄膜堆块制做在玻璃基片上。打算应用在扫描设备中作光源，该线光源是非常高效的，这是因为其辐射光是往一条与被扫描的目标线重合的窄线发射的。该光源在广阔的温度范围内是固有稳定的。遍及本发明的温度是相当均匀的，而且不需要预热。此外，所产生的光是既在空间又在时间上均匀或单色的，因为薄膜的工艺是均匀的。

此活性薄膜能在具有一定长度和宽度的平面区域内产生辐射，且其长度大于宽度。此活性薄膜的长度设定为此棱边发射器棱边的长度，即设定为此棱边发射器产生的辐射线的长度。沿此辐射线的辐射光基本上是均匀的。

三个或者更多个上述薄膜堆块可以通过薄膜加工工艺集成在一起，以形成彩色的线光源。由于所有这些堆块均能集成在一个外壳内，所以此光源是非常紧凑的。尽管存在有许多堆块，但它们全都处在一个薄膜外壳内，而且所产生的辐射光是从一个棱边发出的，以构成此线光源的线。

彩色光源的一种最佳实施例包括有处在帽盖底下的一或多个堆块，而且帽盖一词用在本申请中是作为光导。在有三个堆块的情况下，每一堆块最好能发出红、绿、蓝三基色中的一种辐射光。

彩色光源的另一最佳实施例，包括三个薄膜场致发光堆块和两个帽盖。这些堆块被嵌在两个帽盖之间。

第一个堆块包括底部的反射电极、顶部的透明电极以及位于此两电极之间的第一活性薄膜。底部的反射电极是同第一个帽盖的上表面接触的，而且顶部的透明电极是同第二个帽盖接触的。第二个堆块则包括与第一个帽盖的上表面耦合的底部透明电极、顶部的反射电极以及位于此两电极间的第二活性薄膜。第二个堆块又与一滤光膜耦合，以使来自第二堆块的光幅射在进入第一帽盖之前即被滤光。第三个薄膜场致发光堆块，包括底部的反射电极、与第二帽盖耦合的顶部透明电极以及位于此两电极之间的第三活性薄膜。第三个堆块被耦合在不同的滤光膜上，以使来自第三堆块的光辐射在其进入第二帽盖之前即被滤光。

这两个帽盖都有一些侧面、一个上表面及一个下表面。由第二个堆块产生的辐射光，在第一帽盖的一个侧面上的透射强度，要比该帽盖其余表面上高。此第一帽盖的透射更强的侧面，称之为第一发射侧面；而且反射更强的一些表面称之为第一反射面。与此类似，由第一及第三个堆块产生的辐射光在第二帽盖的一个侧面上的透射强度，要比该帽盖其余表面上高。此透射更强的侧面称之为第二发射侧面，而且反射更强的一些表面称之为第二反射面。这两个发射侧面是邻近的，并且基本上相互平行。

这两个帽盖能将显著部分的辐射光聚集、导向及重新定向，以使这些堆块产生的幅射光从发射侧面发出的百分比要比从反射面高。最好是让发射侧面高度为几十微米的数量级。对于这些发射侧面来说，来自三个堆块的辐射光被看出带有此三个堆块的辐射光组合在一起的颜色。因此，通过用电子学方法控制来自每一堆块的辐射光功率，便可控制来自此发射面的辐射光的颜色。

根据本发明的一个方面，一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：有由第一电极、第二电极以及位于两电极之间的第一活性薄膜构成的第一个薄膜场致发光堆块；其中，第一堆块的第一电极是反射的，且其第二电极是透明的；而且此棱边发射器进一步包括一带有许多侧面、一上表面及一下表面的帽盖；以致于：该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；此区域的长度被设定为此线辐射的长度；此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；帽盖的下表面是同第一堆块的第二电极相接触的；所产生的辐射光，在帽盖的被称之为第一发射侧面的一个侧面上的透射，要比其称之为第一反射面的至少另一表面要高，而且从活性薄膜进入帽盖中的辐射光，其由发射表面辐射出去的百分比，要比从反射表面辐射出去的高。

根据本发明的另一方面，一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：有由第一电极、第二电极以及位于两电极之间的第一活性薄膜构成的第一个薄膜场致发光堆块；第一堆块的第一电极是透明的，第二电极是反射的；带有多个侧面、一个上表面及一个下表面的第一帽盖；以及包括第一透明电极、第二电极和位于两电极之间的第二活性薄膜的第二个薄膜场致发光堆块，以致于，该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；此区域的长度被设定为此线辐射的长度；此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；第二活性薄膜有一个具有一定宽度和一定长度的区域，且此长度大于宽度；第二个堆块是和第一堆块相邻的；第一帽盖是同这些堆块的透明电极相连的；从活性薄膜进入帽盖中的辐射光，其由发射表面中辐射出去的百分比，要比从反射表面辐射出去的高；而且来自发射表面的辐射光，看上去具有来自两个堆块的辐射光组合在一起的颜色。

根据本发明再一方面，一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：有由第一电极、第二电极以及位于两电极之间的第一活性薄膜构成的第一个薄膜场致发光堆块；一带有多个侧面、一上表面及一下表面的第一帽盖；由两个电极和位于其间的第二活性薄膜组成的第二个薄膜场致发光堆块，其中两个电极是第一个透明电极和第二个电极；以及耦合在第二薄膜堆块上的滤光薄膜，以致于：第一堆块的该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；此区域的长度被设定为此线辐射的长度；此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；第二活性薄膜有一具有一定宽度及一定长度的区域，且此长度大于宽度；第二个堆块与第一个堆块相邻；第一个帽盖耦合在这些堆块的透明电极上；滤光薄膜对由第二堆块到帽盖的辐射进行滤光；所产生的辐射光，在此帽盖的被称为第一发射侧面的一个侧面上的透射，至少要比其称之为第一反射表面另一表面上高；从活性薄膜进入帽盖中的辐射光，从发射表面上辐射出去的百分比要比从反射表面上更高，而且来自发射表面的辐射光，看上去具有来自两个堆块的辐射光组合在一起的颜色。

根据本发明的再一个方面，一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：有由第一电极、第二电极以及位于两电极之间的第一活性薄膜构成的第一个薄膜场致发光堆块；第一堆块的第一电极是透明的，第二电极是反射的；带有多个侧面、一个上表面及一个下表面的第一帽盖；由两个电极和位于其间的第二活性薄膜组成的第二个薄膜场致发光堆块，其中两个电极是第一个透明电极和第二个电极；以及由两个电极和位于其间的第三活性薄膜组成的第三个薄膜场致发光堆块，其中两个电极是第一个透明电极和第二个电极；耦合在第三薄膜堆块上的滤光薄膜；以致于：第一堆块的该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；此区域的长度被设定为此线辐射的长度；此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；第二和第三这两个活性薄膜都有一具有一定宽度及一定长度的区域，且此长度大于宽度；第二和第三这两个堆块都和第一个堆块相邻；第一个帽盖被耦合在这些堆块的透明电极上；滤光薄膜对由第三堆块到帽盖的辐射进行滤光；所产生的辐射光，在此帽盖被称为第一发射侧面的一个侧面上的透射，至少要比其称之为第一反射面的另一表面上要高；从活性薄膜进入帽盖的辐射光，从发射表面辐射出去的百分比，要比从反射表面上更高，而且来自发射表面的辐射光，看上去具有来自三个堆块的辐射光组合在一起的颜色。

根据本发明再一方面，一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：有由反射电极、透明电极以及位于两电极之间的活性薄膜构成的一个薄膜场致发光堆块；以及带有许多侧面、一上表面及一下表面的帽盖，该透明电极位于帽盖和活性薄膜之间；以致于：该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；此区域的长度被设定为此线辐射的长度；所产生的辐射光，在帽盖的被称之为发射侧面的一个侧面上的透射，要比其称之为反射面的至少另一表面要高，而且从活性薄膜进入帽盖中的辐射光，其由发射表面辐射出去的百分比，要比从反射表面辐射出去的高。

本发明的其它方面和优点，由以下结合附图所作的详细描述中将变得明白，通过实例来解释本发明的原理。

图1表示现有技术的荧光灯管；

图2A至2B表示现有技术中利用荧光灯作为彩色光源；

图3表示本发明第一个最佳实施例；

图4表示本发明另一最佳实施例；

图5A-C表示本发明的第二最佳实施例；

图6表示本发明第三个最佳实施例；

图7表示本发明第四个最佳实施例；

图8表示本发明第五个最佳实施例；

图9表示本发明从薄膜堆块中制备出来的能量；

图10表示采用本发明最佳实施例的扫描设备；

图11表示驱动本发明最佳实施例的最好手段。

图1～11中相同的编号赋予所有这些图中的相同元件。

本发明的实施例将参照图1～11在下面进行讨论。然而本领域的技术熟练人员很容易理解，相对这些附图在此给出的详细描述是为了解释的目的，本发明则扩展到这些有限的实施例之外。

图3表示本发明第一个最佳实施例50。它包括一个位于基片54(如玻璃)上的薄膜场致发光堆块。在本实施例中，整个堆块不是被激活就是使其去活，以产生出线辐射光。

堆块52包括下部的反射电极56、绝缘膜58、活性薄膜60、另一绝缘膜62和上部的反射电极64。如图3所示，下部的电极56可以在基片的整个表面上伸展。

此薄膜堆块上的两个电极，与电压源66相连接。该电压源66的电压能够在活性薄膜中产生出受激励的掺杂物离子。当受激励的掺杂物发生弛豫时，便产生出光子辐射。通过控制该电压的电平和频率，便可控制所发出的辐射光的功率电平。应当指出的是，掺杂物是在上部和下部电极共同覆盖的区域72中受到激励的。此区域72具有长度68和宽度70，且其长度设定为此棱边发射器棱边的长度，即被设定为此棱边发射器产生的辐射光74线的长度。在此最佳实施例中，长度68大于宽度70。在另一最佳实施例中，长度比宽度大10倍以上。

让线光源的长度大于宽度更有效，因为活性薄膜能使所产生的辐射光衰减。对于离开此棱边发射器的棱边太远产生的辐射光来说，将无法到达此棱边。作为一个例子测得的在硫化锌活性薄膜中产生的辐射光的衰减长度，是在0.07~0.5mm的范围内，这就意味着让宽度比0.5mm大很多可能并无很多优点。

电极和绝缘膜通常要比活性薄膜薄很多。活性薄膜60的四个侧面之一要比其余侧面更加透光，例如表面68比70更加透光。这个更加透光的侧面就是发射面，其余侧面则为反射面。可以采用不同的手段来提高其透光性，例如表面68可以做得粗糙，而且其余侧面可以镀以反射膜。

此线光源是非常坚固的，因其可以将薄膜堆块制做在玻璃基片、陶瓷基片或其它类型的基片上。它是高效率的，因其是定向的，所产生的光是由一棱边发出的。由于是通过场致发光产生的光，故此光源是非常稳定的，且无非均匀性温升或预热阶段。此外，由于制做此棱边发射器过程中薄膜加工的均匀性，故所产生的光既在空间又在时间上基本上是均匀或者是单色的。然而活性薄膜的长度并不是无限的。在辐射线两端处的间断如76，将导致这些位置产生的辐射光的细小不均匀性。减少这种非均匀性的途径之一是增加此光源在其两端处的宽度。

在一工作实例中，反射电极是由铝制做的，两绝缘膜是由氧氮化硅制成，而且活性薄膜是由硫化锌掺杂以锰制成。

反射电极沿y-方向具有的厚度约为1000A，两绝缘膜具有的厚度约为2000A，而且活性薄膜约为1微米厚。区域72的长度约为200mm，且其宽度70约为1mm。这样产生的线光源为200mm长，而且辐射光是从厚约1微米的区域中发出的。

在另一实施例中，可以只有一个绝缘膜来替代两个绝缘膜。尽管这些膜层是当作薄膜来描述的，但它们并不局限于非常薄的膜层。这些膜层可通过不同的工艺制做，例如通过汽相淀积或者厚膜工艺方法，而且绝缘膜高达10微米厚可作为一个例子。

在又一最佳实施例中，上部的反射电极64变成了上部的透明电极，可以由氧化铟锡或氧化锌制成，且其厚度约可为2000A。在本实施例中，此透明电极的顶上沉积出一个帽盖。图4表示这种实施例80，在薄膜堆块85的顶上带有一帽盖86。此帽盖的折射率基本上与活性薄膜83的折射率相匹配，其沿y-方向的厚度大于堆块85的厚度，而且辐射光在帽盖中的衰减小于在活性薄膜中的衰减。

称之为发射侧面88的帽盖的一个侧面，要比称之为反射面(如90)的其他侧面更加透光。此帽盖之所以能够提高此线光源的效率，是由于取代了堆块中跳动而产生的辐射光的显著部分传送到帽盖中，并且射向帽盖86的发射侧面88。此线光源要比第一实施例具有更高的效率，是由于通常制做帽盖的材料所具有的单位长度衰减要比活性薄膜低。由于几乎没有内反射，故此线光源能够提供更高的效率。在改进的模型中，发射侧面88要比侧面之一(如反射面92)更加透光。所产生的辐射光是离开反射侧面92射出而射向发射侧面88的。对于图4表示的实例来说，帽盖的发射侧面88基本上与堆块的棱边之一共面。在另一改进类型中，帽盖86超出堆块85伸出，这样可以提高该实施例的工艺性。

可以将所描述的许多薄膜堆块组合在一起，以提高其功率或产生许多颜色。例如，可以将红、绿、蓝三个独立的光源按照现有技术中图2A所示的几何配置组合在一起。

图5A-C表示本发明第二个最佳实施例100。它包括位于基片112(如玻璃)之上的反射膜110上面的两个以上的薄膜场致发光堆块102、104及106。此实施例100还包括此堆块上方的顶部帽盖108。

每一薄膜堆块都有一个下部的反射电极(如120)、一个绝缘膜(如122)、一个活性薄膜(如124)、另一个绝缘膜(如126)以及一个上部的透明电极(如128)。在一实施例中，三个活性薄膜是由不同的材料制成的。在另一实施例中，三个活性薄膜是由同样的材料制成的，它们全都发白光。于是如后面将要描述的那样，需要加进滤光片以产生不同的颜色。

在第二个最佳实施例中，第一个滤光薄膜130是耦合在第一个薄膜堆块上的，以从堆块106中滤过从帽盖108的辐射光。第二个滤光薄膜132是耦合在第二个堆块104上的，以从第二个堆块104滤过向帽盖108的辐射光。在本实施例中，两个滤光薄膜均在每一堆块的顶部，例如第一滤光薄膜130位于透明电极128的顶部。

由每一堆块传送到帽盖中的辐射光，将围绕不同的波长对准。当这三组辐射光组合在一起时，最好能产生所需要的颜色。

一般情况下，活性薄膜的折射率不同于绝缘膜、滤光薄膜和透光薄膜的折射率。然而绝缘膜、滤光膜和透光膜相对于活性薄膜中产生的辐射光的波长是非常薄的。因此在折射率方面失调的影响是非常小的。

帽盖的材料应根据它们的电磁性能加以选择。其中包括它们的折射率应当与活性薄膜的折射率近似，以便增强活性薄膜中产生的辐射光对帽盖中的耦合。最好使活性薄膜和帽盖两者的折射率尽量高，以便在所发辐射光很宽的入射角范围内能够引起内反射。帽盖应当由其对所产生的辐射光的单位长度衰减比活性薄膜要小的材料制做。需要考虑的其它因素是按需要规格制做帽盖的工艺性。这包括可以达到的表面光洁度。

帽盖108带有四个侧面(如136、137及138)、一个顶面140及一个底面142。其中一个侧面(发射侧面)要比其余侧面(反射面)做得更加透光，例如表面136做得更加透光。这可以通过许多方法来实现，例如让表面136变粗糙及在表面138上镀反射膜，或采用技术上公知的其它措施。使表面粗糙可以通过各种蚀刻工艺来达到，例如化学或等离子体蚀刻。使用这种结构，进入帽盖中的辐射光便能够从发射面136中射出去。

在本最佳实施例中，帽盖沿y方向的厚度要比堆块的厚度大得多。而且堆块的侧面做成反光的，例如通过对每个侧面镀反射膜。使用这种结构，从第二实施例中将有更多的辐射光能从帽盖的发射侧面136上辐射出去，而且由其余表面发出的辐射光量则比较低。

在一工作实例中，帽盖沿y方向约为10微米厚，并且由硫属化物玻璃制成。每一堆块中除活性薄膜之外的其它材料，均与第一实施例工作实例中描述的那些材料类似。

图5B表示来自第二个最佳实施例的堆块中的辐射光。在一实例中，第一堆块106中的活性薄膜是由掺以铈⁺³的硫化锶制成的，以在蓝-绿区内发出辐射光。第一个滤光膜130是由着色的聚酰亚胺制成的，能对蓝光衰减而剩下绿光150从堆块发射到帽盖108中。第二个堆块104中的活性薄膜与第一堆块中的活性薄膜相同。然而第二个滤光膜132是由着色不同的聚酰亚胺制成的，能对绿光衰减而留下蓝光152从此堆块发射到帽盖108中。第三个堆块102中的活性薄膜是由掺以铕⁺²的硫化锶制成的，以在红光区内由此堆块将辐射光发射到帽盖108中。

处在帽盖108底面142上面的区域如156，是反光的。采用这种结构，传播到帽盖108中的红、绿、蓝三色光便射向发射侧面136以由此第二实施例发出去。

图5C表示来自第二实施例100的由侧面136发出的线辐射光170入射在一篇材料172上。此线辐射光则从材料172反射给线性探测器174，后者可以包括许多象素。

在另一实施例中，反射薄膜110被用作三个堆块底部的反射电极。在这种情况下，所有三个堆块共有一个电极。

在又一实施例中，反射薄膜110和三个堆块的底部电极之间存在一个附加的绝缘膜层，例如二氧化硅层。另外一种让三个堆块绝缘的方法是使其并不具有共同的反射膜110，但在三个堆块分开之后将此膜层分开。每一堆块安置在一反射膜上，并且与以很小间隙隔开的其它反射膜邻近，且此间隙可充填以绝缘材料(如氧化物)。

在第二个实施例中，帽盖108位于堆块的顶部。在另一最佳实施例中，堆块处在帽盖的顶部，帽盖位于基片上，反射面则在帽盖和基片之间。在这个不同的实施例中，堆块的下部电极是透光的，而且上部电极是反光的，且其滤光薄膜位于相应的透光电极和帽盖之间。最好在帽盖上表面不存在堆块的地方存在一反射面。此外，帽盖上存在一比其余表面更加透光的侧面，此面又是发射侧面。

图6表示本发明的第三最佳实施例300。它包括两个帽盖(308和310)、两或更多个堆块(如302、304和306)和滤光膜(312和314)。第二个帽盖310安置在反射膜370上面，反射膜370则在基片372上面。

第三实施例300中的三个薄膜堆块和第一个帽盖308，其结构与第二实施例100中的这些元件类似。然而第二个堆块304的上部电极318和下部电极320，分别为反射电极和透射电极；而且耦合在该堆块304上的滤光膜312安置在下部的透明电极320和第二个帽盖310之间。

第二帽盖310的材料和结构，与第一帽盖308的材料和结构相似。

第二帽盖带有一个侧面322，比其上表面319和其余侧面(如326)更加透光。此第二帽盖310的更加透光的侧面(发射侧面)322，与第一帽盖308的发射侧面324相邻近而且平行。这两个发射侧面322和324不必与第一堆块的一条棱边齐平。这两个帽盖可以伸出这些薄膜堆块之外，如图6实例所示。

来自第一堆块302的辐射光350，被集中在蓝光区附近，在被第一滤光膜314滤光之后，从发射侧面324上发射出去。第一滤光膜314的材料，与第二实施例中第二滤光膜132的材料相似。来自第二堆块304的辐射光352，中心波长在绿光区附近，在被第二滤光膜312滤光之后，从发射侧面322上发射出去。作为第二滤光膜312的一种类型的材料是硫化镉，它吸收蓝光并且透过绿、红光。最后，来自第三堆块306的辐射光354，中心波长在红光区附近，也从发射侧面324上发出去。

这些帽盖要比带滤光膜的三个堆块厚一些。在一实施例中，每一帽盖的厚度约为带有相应滤光膜的每一堆块厚度的十倍。此外，帽盖的折射率基本上要与活性薄膜的折射率匹配。因此，所产生的大多数辐射光都传播到这些帽盖中，以替代每一堆块的活性薄膜中的跳动。

与第二实施例相比，第三实施例有一个额外的好处。在作为第二实施例讨论过的实例中，来自第二堆块104的蓝光152可以进入第一堆块106，然后将被第一滤光膜130衰减。与此类似，来自第一堆块106的绿光150可以进入第二堆块104，并且将被第二滤光膜132衰减。

然而在第三实施例讨论的实例中，如果来自第二堆块304的蓝光352入射到第一个薄膜堆块上，那么此光将被下部的反射电极320反射。与此类似，来自第一堆块302的绿光350并不传播到第二帽盖130中。这又是由于下部反射电极320的作用。因此，第三个实施例比第二个实施例具有更高的功率实效。

在第三个最佳实施例中，第二个帽盖310上表面340上面未被薄膜堆块覆盖住的面积(如356)，是由反射薄膜(如铝膜)356覆盖的。

这些帽盖不必覆盖所有三个堆块。例如通过重新布置这些堆块，可以将第一和第三个堆块编组在一起，而且第一帽盖308只封装这两个堆块。

应当指出的是，图6中的三个堆块不必都在同一个帽盖中。图7表示本发明的第四个最佳实施例375。它仍包括两或更多个堆块(如383，385和387)。一个堆块位于第一帽盖377之上，而且两个堆块为第二个帽盖381所封装，且此帽盖381位于带反射膜382的基片389之上。

这两个帽盖是通过反射膜379隔开的。第一个堆块387可以与第三实施例300中的第二堆块304类似。第二和第三个堆块(383和385)可以与第三个实施例300中第一和第三个堆块(302和306)相似。

对于第四个实施例来说，第一帽盖377上的堆块387可以由帽盖377进行封装，正象第二个堆块383被第二个帽盖381封装那样。

图8表示本发明的第五个最佳实施例。仍然存在两或更多个堆块(如402、404和406)，但这些堆块一个位于另一个顶部，其间没有任何帽盖，而且这些堆块位于基片408上面。每一堆块发一种颜色的光辐射。

就结构而言，每一堆块均与图3中表示的堆块类似，除了相邻的堆块可以共用一个公共电极之外，例如堆块402和404共用一个公共电极410。而且堆块406的下部电极可以在基片的表面上延伸，如图3所示。

区域472的长度468被设定为此棱边发射器400的棱边的长度，即被设定为此棱边发射器400产生的辐射光474的线长度。

每一堆块均受电压源(如420、422和424)控制。此电压源通常为一些交流电源，能够为其相应的场致发光器件产生出电场。在一最佳实施例中，此电压源带有内装开关，例如对于未被接通的器件来说，此电压源是短路的。举例来说，如果第一堆块402和第三堆块406被导通，但第二堆块404是断开的，那么此电压源422就转换为短路。

应当指出的是，这些实施例中的元件可以混合和匹配。例如第五实施例中的帽盖可以插在两相邻的堆块之间。此插入的帽盖仍然带有一个比剩余表面更透光的表面，以将发出的辐射光导向该表面。

在本发明的很多实施例中，彩色的线光源是由于从一些发射侧面出来的辐射光产生的。一或两个帽盖能够收集、导向及重新定向显著部分的辐射光，以使这些堆块产生的辐射光有更高的百分比能从发射侧面中发出去。由于发射侧面约为10微米高，所以大多数的辐射光被看出是从一条线发射出去的，也就是发射侧面。因此，来自发射表面的辐射光具有的颜色，就是来自三个堆块的辐射光的组合。所以，通过电子学方法控制每一堆块的辐射光功率，便能控制来自发射表面的光的颜色。

本发明中描述的线光源并不需要预热阶段。由于电极上施加了适当的电压，故将产生出辐射光。由于是基于场致发光效应，故此线光源也是非常稳定的。

在不同的情况下，将每一堆块的功率控制在不同电平可能是有利的。举例来说，象电荷耦合器件之类的探测器可能对一定颜色更加敏感。故对此颜色的辐射光可以不需要入射功率那么高。另外一个例子是通过滤光来降低功率。对于带有滤光膜的堆块来说，可能需要产生更大的功率以补偿损失。

可以采用不同的方法来控制每一堆块的辐射功率。图9表示一最佳实施例中三个堆块502、504和506的顶视图。通过控制每一堆块的面积，便要使每一堆块的辐射功率满足特定需要。假如并不需要第三堆块502的功率那么高，那么就可使其面积小于其它堆块。

控制每一堆块辐射功率的其它方法是，控制施加在每一堆块电极上的电压的电平和/或频率。这将使每一堆块的辐射功率能够满足人们需要的水平。

这三个堆块不必同时被激励。事实上，人们可能喜欢按顺序激励它们。

于是只需要一线性列阵的探测器来检测发出的辐射。举例来说，假如线光源被用作扫描器把辐射光照射到一篇文件上，象此线光源照射在该文件上那样，那么此线性阵列的探测器便能够检测被反射的光辐射，且以每个探测元件能对被反射图象的一个象素响应。由于这三个堆块是按顺序受到激励的，所以只需要一个探测器阵列来测量此图象的颜色，即通过让探测器的电路与发光频率同步。

结论

本发明不是描述一种一个堆块的单色线光源，就是描述三个堆块的多色线光源。然而根据本发明，人们还能够用两个堆块产生出覆盖整个彩色范围一部分的彩色线光源。就结构而言，两个堆块的线光源与图5A所示的第二实施例相似。差别在于只有两个堆块取代原来的三个堆块。这两个堆块带有不同的活性薄膜以发出不同颜色的光，例如一个为红色，另一个为蓝—绿色。

在此实施例中将不存在任何滤光膜，而且透射电极是同帽盖相接触的。此外还可控制每一堆块的辐射功率以设定从发射侧面发出的光的颜色。在另一实施例中，将为两堆块之一提供滤光膜。在带有三个堆块的又一实施例中，仅在堆块之一上面存在一个滤光膜。

对于彩色的线光源来说，所描述的这些最佳实施例都不具有三个以上的堆块。然而本发明并不局限于三个或者少些堆块。本发明完全能够应用于具有三个以上堆块的光源。如在上述一些实施例中那样，一或两个帽盖耦合在这些堆块上，以为辐射光导向并将其重新定向到发射侧面上。

应当指出的是，本实施例中的活性薄膜可以包括附加的活性薄膜，以使每一薄膜的辐射波长定在特定波长附近。作为实例，一个活性薄膜发出红色辐射光，另一个发蓝—绿色辐射光，以使组合后的辐射看上去为白色。

本发明描述许多带有三个堆块的使用滤光膜的彩色线光源实施例，以其活性薄膜产生一定颜色(如红或者蓝—绿)的辐射。带有类似或不同滤光膜的其它活性薄膜同样也可应用，以使来自不同堆块的不同辐射被组合时，通过电子学方法控制每一堆块的辐射功率，可以覆盖住大的彩色范围。大彩色范围的实例是拥有目标的色空间。在一实例中，具有三种不同的光谱分布的三个堆块，集中在红、绿、蓝三原色附近。

在另一实施例中，来自各堆块的辐射光可以组合以给出宽波段的白光光源。这种光源的功率分布应能覆盖可见光谱区，且在此分布中不应有任何明显的空缺。

如果本发明被用在扫描设备中，那么这些堆块可以起到分选器的作用，以给出被检测材料精确的彩色再现。事实上，如果存在能够产生出色度学均匀照明的活性薄膜，那么滤光膜可能是不需要的。举例来说，覆盖了三种不同光谱分布的三个堆块，非常趋近于国际照明委员会(CIE)的三个配色函数的任意线性组合。

所描述的薄膜场致发光堆块是由五种薄膜构成的，即透明电极、第一绝缘膜、活性薄膜、第二绝缘膜和反射电极。然而其它薄膜堆块也可以使用。

例如此堆块可以只有第一绝缘膜，或者只有第二绝缘膜。

本发明描述的发射侧面具有比其余侧面更高的透射性。在另一实施例中，发射侧面具有至少比一个侧面(如表面137)更高的透射性，其在图5A中与发射侧面136方向相反。例如这可以通过让发射侧面变粗糙，或者通过让一侧面反光来达到。由于这种结构，所产生的辐射具有一定的最佳方向性；而且从粗糙面发射出来的辐射比从反射面更多，或者说更多的辐射是沿着背离反射面方向传播的。

对于最佳实施例的另外一种改进，是将帽盖的发射侧面弯曲成透镜结构，或者产生梯度折射率透镜，或者产生出能产生透镜作用的折射光学元件，以改进所发辐射光的偏离耦合和/或角度分布，类似的结果可以通过将发射侧面刻成菲涅耳凹槽来达到。对于本领域的技术熟练人员来说，实现这种弯曲或刻槽的方法是公知的，将不作进一步描述。

应当指出的是，可以在发射表面的前面放置一或多块透镜以控制所发的光。例如可将透镜放置在邻近图8的堆块处，以进一步将辐射光474组合成一条窄线。另一种透镜可以放在图4中邻近堆块的地方，以将其线展长使其具有更宽的宽度。

本发明描述的帽盖为长方形块。此帽盖也可做成带更多侧面的其它结构。

这些最佳实施例可以应用在图10所示的扫描设备600中。该扫描设备可以是台式的扫描装置或者轻便的扫描装置。它可以用作独立的扫描装置，或者也可以结合在复印机、传真机或打印机的“消象条”中。对于本领域技术熟练人员来说，这些设备是公知的，在本申请中将不作进一步描述。事实上，此最佳实施例可被应用在需要宽带单色或多色线光源的任何设备中。

假如扫描设备是为典型的A4规格纸(8.5″×11″)用的，那么此线光源可能需要大于8.5英寸的长度。

本发明是通过带有五个膜层的一种类型的薄膜场致发光器件进行说明的，具体说来就是第一电极、第一绝缘膜、活性薄膜、第二绝缘膜和第二电极。然而其它类型的薄膜场致发光器件，例如薄膜厚一些的器件，也可以应用。

在另一实施例中，本发明中描述的滤光膜可以由荧光薄膜替代。由于活性薄膜中产生的适当辐射入射在荧光薄膜上，故可以发出具有需要颜色的光辐射。

存在着驱动所有不同实施例的不同手段。一种优选的方法700表示在图11中。在该实例中，棱边发射器以其电容702与电感704并连在一起。此电感可以是变压器的次级线圈。电压源708耦合在此LC电路上，以将能量输送给棱边发射器。这种耦合可以通过让电压源与变压器的初级线圈相连来达到。电压源708的辐射频率等于此电容702和电感704的谐振频率。

由上文可以理解，一种单色或多色的宽带线光源已被发明。这种线光源是定向和高效率的，因其发射表面可以为几十微米数量级的宽度。这种线光源还是非常均匀的、坚固的和紧凑的。此外，最大的可能是所发明的线光源

比类似荧光灯便宜。在此公开中给出的实例，纯粹是用来示范本发明使用的。对于本领域的技术熟练人员来说，本发明的其它一些实施例，由考虑在此公开的本发明说明书或实践中将会明白。仅打算让此说明书和实例作为示范来考虑，本发明的真正范围和精神则由下述权利要求书表明。

Claims

1.一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：

有由第一电极、第二电极以及位于两电极之间的第一活性薄膜构成的第一个薄膜场致发光堆块；

其中：

第一堆块的第一电极(84)是反射的，且其第二电极(82)是透明的；而且

此棱边发射器进一步包括一带有许多侧面、一上表面及一下表面的帽盖(86)；以致于：

该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；

此区域的长度被设定为此线辐射的长度；

此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；

帽盖(86)的下表面是同第一堆块(85)的第二电极(82)相接触的；

所产生的辐射光，在帽盖(86)的被称之为第一发射侧面的一个侧面(88)上的透射，要比其称之为第一反射面的至少另一表面(92)要高，而且

从活性薄膜进入帽盖(86)中的辐射光，其由发射表面(88)辐射出去的百分比，要比从反射表面(92)辐射出去的高。

2.一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：

第一堆块(102)的第一电极是透明的，第二电极是反射的；

带有多个侧面、一个上表面及一个下表面的第一帽盖(108)；以及

包括第一透明电极、第二电极和位于两电极之间的第二活性薄膜的第二个薄膜场致发光堆块(104)，以致于：

此区域的长度被设定为此线辐射的长度；

此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；

第二活性薄膜有一个具有一定宽度和一定长度的区域，且此长度大于宽度；

第二个堆块(104)是和第一堆块(102)相邻的；

第一帽盖(108)是同这些堆块的透明电极(128)相连的；

从活性薄膜进入帽盖中的辐射光，其由发射表面中辐射出去的百分比，要比从反射表面辐射出去的高；而且

来自发射表面的辐射光，看上去具有来自两个堆块的辐射光组合在一起的颜色。

3.如权利要求2所述的棱边发射器(100)，其特征在于进一步包括有：

由两个电极和位于其间的第三活性薄膜组成的第三个薄膜场致发光堆块(106)，其中的电极是与帽盖(108)耦合的第一个透明电极和第二个电极；

与第三个薄膜堆块(106)耦合的滤光薄膜(130)，以对由此堆块到帽盖(108)的辐射进行滤光；

与第二个薄膜堆块(104)耦合的不同滤光薄膜(132)，以对由此堆块到帽盖的辐射进行滤光，以致于：

第三活性薄膜(106)有一个具有一定宽度和一定长度的区域，且此长度大于宽度；

第三个堆块(106)是和第二堆块(104)相邻的；

所产生的辐射光，在发射面上的透射要比反射面上高，以及

来自发射表面的辐射光，看上去具有来自三个堆块的辐射光组合在一起的颜色。

4.如权利要求2所述的棱边发射器(300)，其特征在于进一步包括有：

由两个电极和位于其间的第三活性薄膜组成的第三个薄膜场致发光堆块(304)，其中的两个电极是第一个透明电极以及与第一帽盖(308)耦合的第二个反射电极；

与第三个堆块(304)的透明电极耦合的第二个帽盖(310)；

耦合在第三个堆块(304)上的滤光膜(312)，以对由此堆块(304)到第二帽盖(310)的辐射进行滤光，以及

与第二个薄膜堆块(302)耦合的不同滤光膜(314)，以对由此堆块到第一帽盖(308)的辐射进行滤光，以致于：

第三活性薄膜有一个具有一定宽度和一定长度的区域，且此长度大于宽度；

第三个堆块(304)是和第二堆块(302)相邻的；

第二个帽盖(310)具有许多侧面、一个上表面及一个下表面；

从第三堆块产生的辐射光，在第二帽盖(310)的被称之为第二发射侧面(322)的一个侧面上的透射，至少要比第二帽盖(310)的被称之为第二反射表面(326)的另一侧面要高；

5.如权利要求2所述的棱边发射器(375)，其特征在于进一步包括有：

位于第一帽盖(381)上表面上的反射膜(379)；

带有许多侧面、一个上表面及一个下表面的第二帽盖(377)，且其下表面耦合在第一帽盖(381)上表面上的反射膜(379)上；

由两个电极和位于其间的第三活性薄膜组成的第三个薄膜场致发光堆块(387)，其中的两个电极是耦合在第二帽盖(377)上的第一个透明电极，以及第二个电极；

耦合在第三个堆块(387)上的滤光薄膜，以对由此堆块(387)到第二帽盖(377)的辐射进行滤光，以及

耦合在第二薄膜堆块(385)上的不同的滤光薄膜，以对由此堆块到第一帽盖(381)的辐射进行滤光，以致于：

由第三堆块产生的辐射光，在第二帽盖(377)的被称之为第二发射侧面的一个侧面上的透射，至少要比第二帽盖的被称之为第二反射面的另一侧面上高，以及

6.如权利要求1所述的棱边发射器(400)，其特征在于进一步包括一由两个电极和位于其间的第二活性薄膜组成的第二个薄膜场致发光堆块(404)，

这两个电极是第一和第二电极，以致于：

第二堆块的第一个电极，也是第一个堆块的第一个电极；

第二个活性薄膜是在一具有一宽度及一长度的区域中产生辐射的，且此长度大于宽度，以及

来自两个堆块的辐射光，被集中在两种不同的波长上。

7.一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：

一带有多个侧面、一上表面及一下表面的第一帽盖(108)；

由两个电极和位于其间的第二活性薄膜组成的第二个薄膜场致发光堆块(104)，其中两个电极是第一个透明电极和第二个电极；以及

耦合在第二薄膜堆块(104)上的滤光薄膜(132)，以致于：

第一堆块的该活性薄膜能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；

此区域的长度被设定为此线辐射的长度；

此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；

第二活性薄膜有一具有一定宽度及一定长度的区域，且此长度大于宽度；

第二个堆块(104)与第一个堆块(102)相邻；

第一个帽盖(108)耦合在这些堆块的透明电极上；

滤光薄膜(132)对由第二堆块(104)到帽盖的辐射进行滤光；

所产生的辐射光，在此帽盖的被称为第一发射侧面的一个侧面(136)上的透射，至少要比其称之为第一反射表面另一表面(137)上高；

从活性薄膜进入帽盖中的辐射光，从发射表面上辐射出去的百分比要比从反射表面上更高，而且

8.一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：

第一堆块(102)的第一电极是透明的，第二电极是反射的；

带有多个侧面、一个上表面及一个下表面的第一帽盖(108)；

由两个电极和位于其间的第三活性薄膜组成的第三个薄膜场致发光堆块(106)，其中两个电极是第一个透明电极和第二个电极；

耦合在第三薄膜堆块(106)上的滤光薄膜(130)；以致于：

此区域的长度被设定为此线辐射的长度；

此线辐射沿此辐射线基本上是均匀的；

第二和第三这两个活性薄膜都有一具有一定宽度及一定长度的区域，且此长度大于宽度；

第二和第三这两个堆块都和第一个堆块(102)相邻；

第一个帽盖(108)被耦合在这些堆块的透明电极上；

滤光薄膜(130)对由第三堆块(106)到帽盖的辐射进行滤光；

所产生的辐射光，在此帽盖被称为第一发射侧面的一个侧面(136)上的透射，至少要比其称之为第一反射面的另一表面(137)上要高；

从活性薄膜进入帽盖的辐射光，从发射表面辐射出去的百分比，要比从反射表面上更高，而且

9.如权利要求1所述的棱边发射器，其特征在于进一步包括一与第一活性薄膜相邻的第二活性薄膜，以使第二活性薄膜能在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且其长度大于宽度。

10.如权利要求4所述的棱边发射器(300)，其特征在于每一堆块的面积被定出大小，以控制来自每一薄膜堆块的辐射光的功率。

11.如权利要求4所述的棱边发射器(300)，其特征在于：

由每一堆块产生的辐射光，受电压源控制，而且

每一电压源的电压电平，要适合控制每一堆块辐射光功率的要求。

12.如权利要求4所述的棱边发射器(300)，其特征在于：

由每一薄膜堆块产生的辐射光，受电压源的控制，而且

每一电压源的频率，要适合控制每一堆块辐射光功率的要求。

13.如权利要求4所述的棱边发射器(300)，其特征在于第二帽盖(310)的未被薄膜堆块覆盖处的上表面(340)，镀以反射薄膜(356)。

14.如权利要求4所述的棱边发射器(300)，其特征在于来自三个堆块的辐射光能够覆盖三种光谱分布，通过电子学方法控制每一堆块辐射光的功率，可以将三种光谱分布组合以覆盖大的彩色范围。

15.如权利要求4所述的棱边发射器(300)，其特征在于来自三个堆块的辐射光覆盖三种光谱分布，可被组合以产生宽带的白光。

16.一种使用权利要求1所述棱边发射器的扫描设备(600)，用来扫描一篇材料。

17.一种使用权利要求4所述棱边发射器的扫描设备(600)，用于扫描一篇材料。

18.如权利要求17所述的棱边发射器(300)，其特征在于其中的堆块起彩色分选器的作用，以给出被扫描材料的精确彩色再现。

19.一种电路(700)，其特征在于它包括：

如权利要求1所述的棱边发射器，其中的发射器具有电容(702)；

一与该棱边发射器并连的电感(704)；

一与该电感和棱边发射器耦合的电压源(708)，其中电压源(708)的辐射频率，等于此电感和发射器电容的谐振频率。

20.一种能够产生出线辐射的棱边发射器，该发射器包括：

有由反射电极(120)、透明电极(128)以及位于两电极之间的活性薄膜(124)构成的一个薄膜场致发光堆块(106)；以及

带有许多侧面、一上表面及一下表面的帽盖(108)，该透明电极(128)位于帽盖(108)和活性薄膜(124)之间；

以致于：

该活性薄膜(124)能够在具有一定宽度和一定长度的区域内产生出辐射光，且此长度大于宽度；

此区域的长度被设定为此线辐射的长度；

所产生的辐射光，在帽盖(108)的被称之为发射侧面的一个侧面(136)上的透射，要比其称之为反射面的至少另一表面(138)要高，而且

从活性薄膜(124)进入帽盖(108)中的辐射光，其由发射表面(136)辐射出去的百分比，要比从反射表面(136)辐射出去的高。