专利名称：平面平行光光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种产生平行光的平面光源，特别是一种高效率、长寿命、高亮度的平行光光源和一种可依次产生红、兰、绿平行光脉冲的彩色平行光光源。
我们知道散射式液晶显示器(例如PDLCD-聚合物分散型液晶显示器等)需要平行光的背照明。目前现有技术的平行光光源通常由一个点光源，例如金属-卤素灯(M-H灯)或短弧氙灯，及一个抛物面反射器或一个椭球面反射器加一聚光透镜组成，它们可产生良好的平行光，但它们的体积很大，且这些点光源的寿命都不长，也不能产生红、兰、绿三基色脉冲平行光，在应用上有很大的局限性。
本发明克服了上述缺点，提供了一种平板型结构、高效率、长寿命、高亮度的平行光光源，且可产生红、兰、绿三基色依次发光的脉冲平行光。可用于散射式液晶显示的背照明及其它需要平行光的场合。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的一组相互平行的荧光灯；一个有一系列反射腔的反射腔阵列板；一个有一系列透镜的透镜阵列板；所说的荧光灯的外壁上有高反射层，它的近反射腔板的一面有一条或几条与荧光灯轴平行的细长无反射层的透明窄缝。荧光灯所发的光可集中由此缝射出。
所说的反射腔有一光输入窄缝，它与所说的荧光灯光输出缝对齐，由荧光灯发出的光可有效地耦合射入反射腔。
所说的反射腔的上部有一个或几个光输出小孔，光可有效地从这些小孔射出。
所说的各小孔，位于所说透镜板的各透镜的焦点上，所说的透镜可将由小孔出射的光变成平行光，从而得到平行光输出的平面光源。
下面结合附图详细描述本发明的平行光光源的实施例。其中
图1为现有技术中的一种平行光光源的示意图。
图2为本发明的平行光光源的结构示意图。
图3为本发明的平行光光源的二个方向的剖面示意图。
图4为一种使输出光均匀分布的结构示意图。
图5为本发明的一种多输出光孔的平行光光源结构示意图。
图6为本发明的又一种结构示意图。
图7为本发明的可产生红、兰、绿三基色平行光的光源示意图。
图1为现有技术的一种平行光光源的结构示意图。其中101为一个点光源，例如金属--卤素灯(M-H灯)或短弧氙灯。102为一椭球面反射器。点光源101位于此反射器的一个焦点F1上，由点光源101所发的光经反射器102反射集中在第二焦点F2上。103为一透镜，其焦点位于F2，因此经F2的光经透镜后都变成平行光104。
此系统可有效地产生平行光，但它的体积大，若要得一个很大发光面的平行光源，它的体积就更大。另一方面，M-H灯和氙灯等光源，寿命都较短，而且不能产生红、兰、绿的脉冲光。因此用途有限。
图2为本发明的平面平行光光源的结构示意图。图中201为一组相互平行的冷阴极或热阴极荧光灯。202为荧光灯外壁上的高反射层，如铝膜或银膜等。203为荧光灯的光出射缝。204为反射腔阵列板，它由一系列反射腔205组成。反射腔的连接荧光灯的地方有一个光入射窄缝206，与荧光灯的光输出缝203对齐，由荧光灯所发的光可有效地耦合射入反射腔。反射腔的上部有一透明的光出射小孔207。反射腔的其它表面都为高反射层208，此反射层可为铝膜、银膜或其它高反射漫射面。由入射缝206入射的光可经反射腔有效地由小孔207出射。209为透镜阵列板，它由一系列透镜210组成。反射腔阵列板的光输出孔207位于各相对应的透镜焦点上，因此由小孔出射的光经透镜后可有效地变为平行光211，从而得到一个平行光光源。
所说的反射腔，可以是锥形的，也可以是其它更有利于光输出和均匀分布的形状。
图3(a)和(b)分别给出上述光源垂直和平行荧光灯二个方向的截面图。图中201、202、203、204、205、206、207和208的意义和图2相同。其中(a)为垂直荧光灯方向的截面图。φ为光入射反射腔的入射角。图中301为由荧光灯直接经窄缝203、206后由小孔207出射的光。其出射光的出射角为θ，为总输入光通F0的1/2(θ/φ)。其余部分将由反射腔反射再由小孔207出射，如图3(a)中302所示。图3(b)为平行荧光灯方向的截面图。其中303为直接由窄缝203、206和小孔207出射的光，此光的出射角为θ，且此部分的光为总入射光通F0的1/2(θ/2π)。
若反射面304为一高反射的漫射面，其反射系数为RA，光线由漫射面经小孔207出射的立体角为Ω，反射面305的反射系数为RB，则此系数的总的光利用X可写成 (1+Σn=1∞(1-Ra•Rb•Ω2π)n}]]>由上式和图3(a)，可见，上式第一项，即由缝203、206直接由小孔207出射的光相对较强，特别是在光入射角φ较小时。这会使出射光在荧光灯光轴处的光较强，造成出射光不均匀。为此，可在透镜阵列板的近小孔207的一面，加上一个柱面镜，如图4中401所示，使光线发散，从而得到均匀的平行光。所说的柱面镜可以是非园柱面的，以得到均匀的光输出。图4中201、202、203、206、207、209和210的意义与图2所示相同。
图4中401也可以是一个漫射面，使由小孔207出射的光漫射，也可得到均匀的平行光输出。
为了得到更均匀的光输出和提高光输出的效率，所说的反射腔的上部可有多于一个的光输出小孔。
为了得到平行度很好的平行光，上述透镜板上的透镜201可以是非球面的透镜。
图5为一个反射腔有多个出射小孔的光源的剖面示意图。其中501为反射腔阵列板。502为一系列反射腔。503为反射腔的高反射墙。504为荧光灯。505为荧光灯外壁上的反射层。与每一荧光灯相对应的有几个光输出孔506。507为透镜阵列板。光输出孔506位于各透镜的焦点上。从小孔506出射的光，经透镜507后变成平行光，从而得到一个平行光光源。
图6为另一种平行光光源结构的剖面示意图。其中601为荧光灯，每一支荧光灯有二条光输出窄缝602。603为荧光灯外壁上的高反射层。604为反射腔。605为反射腔上部的光输出孔。606为各输出孔之间的锥形高反射隔墙。607为反射腔的高反射墙。与一支荧光灯相对应的反射腔有几个光输出小孔。608为透镜阵列板，各小孔位于各透镜的焦点上。由小孔605出射的光，经透镜后变成平行光，从而得到一平行光源。
图7为可产生红、兰、绿三基色平行光的平行光光源示意图。其中701为红、兰、绿三基色荧光灯。702为反射腔，它的近荧光灯一面为三条窄缝703，分别与红、兰、绿三荧光灯的输出缝704对齐。705为反射腔的高反射面。706为反射腔上部的光输出小孔。707透镜阵列板上的聚光透镜，小孔706位于此透镜707的焦点上，从而得到平行光708输出。
若红、兰、绿荧光灯依次发光，即可得到红、兰、绿依次发光的彩色脉冲平行光源。
本发明的平行光光源具有如下优点1.可得到很大发光面积而光源深度很小的平面平行光光源；2.可得到红、兰、绿依次发光的彩色脉冲平行光光源；3.寿命长，效率高，亮度高。
权利要求
1.一种高效率、长寿命、高亮度的输出平行光的平面光源。它包括一组相互平行放置的荧光灯，一个有一系列光输入缝、一系列反射腔和一系列光输出孔的反射腔阵列板，一个透镜阵列板组成。所说的荧光灯的外壁上有高反射层，所说荧光灯与所说反射腔阵列板相接的一面有一条或几条与荧光灯轴平行的没有反射层的透明细长窄缝。荧光灯所发的光可集中从窄缝出射。所说出射缝与反射腔板的光输入窄缝对齐。由荧光灯出射的光有效地偶合射入反射腔。入射光经反射腔由位于反射腔上部的小孔出射。所说各出射孔位于透镜板各透镜的焦点上。由小孔出射的光经透镜后变成相互平行的平行光，从而得到一个输出平行光的平行光光源。
2.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的荧光灯为冷阴极或热阴极荧光灯。
3.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的荧光灯外壁上的高反射层，此高反射层为铝膜、银膜或高反射率的漫射面。
4.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的反射腔为一锥形腔，它的腔壁上除入射光缝和出射光小孔为全透明外，其余均有高反射涂层，所说的高反射层为铝膜或银膜或高反射率的漫射面。
5.一种如权利要求4所述的反射腔的形状为一更有利于光输出并均匀分布的形状的腔体。
6.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的反射腔上部有多于一个的小输出光孔，各小孔之间有锥形高反射隔墙，以提高光输出效率和均匀度。
7.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的透镜阵列板上的各透镜为球面或非球面的透镜，可有效地将由小孔出射光变成平行度很好的平行光。
8.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的透镜阵列板的近反射腔板小孔的一面有一系列与荧光灯出射光缝相平行的柱面镜。所说的柱面镜为将由出射孔直接偶合射向小孔的光发散，以得到均匀的输出平行光。
9.一种如权利要求8所述的透镜阵列板，其特征在于所说的柱面镜为非园柱面透镜，以得到均匀的输出平行光。
10.一种如权利要求1所述的平行光光源，其特征在于所说的透镜阵列板的近反射腔光出射孔的一面为漫射面，使由小孔出射的光漫射，从而得到均匀的输出平行光。
11.一种可输出红、兰、绿三基色平行光的平行光光源。它包括一组由红、兰、绿荧光灯相互交替且平行排列的光源、一个反射腔阵列板和一个透镜阵列板组成。所说的各红、兰、绿荧光灯的外壁有高反射层，在与反射腔阵列板相接的一面各有一与荧光灯轴平行的无反射层的透明窄缝，荧光灯所发的光可集中由此光缝输出。所说的反射腔阵列板的每一个反射腔有三条光射入缝，分别与一支红、兰、绿荧光灯的光输出缝对齐。各荧光灯的光可有效地偶合射入反射腔。所说反射腔的上部有一个或几个光输出小孔。各小孔位于透镜阵列板的各透镜的焦点上，从而把由小孔出射的光变成平行光输出。
12.一种如权利要求11所述的红、兰、绿三基色平行光光源，其特征在于所说的红、兰、绿荧光灯可按显示颜色的要求，红、兰、绿依次发光，从而得到红、兰、绿依次发光的彩色平行光光源。
全文摘要
一种高效率、长寿命、高亮度的输出平行光的平行光源。它由一组相互平行放置的冷阴极或热阴极荧光灯、一个包括输入光缝、高反射率反射腔和一系列光输出孔的反射腔和一个透镜阵列组成。荧光灯外壁有高反射层，与反射腔相接的一面有透明细长窄缝。荧光灯的光集中从此缝出射，并有效地射入反射腔，再经反射腔由位于反射腔上端的输出小孔射出，并经透镜板得到平行的输出光。它可用于液晶显示器背照明及其它需要平行光的照明。
文档编号G02F1/1335GK1125304SQ9411962
公开日1996年6月26日 申请日期1994年12月7日 优先权日1994年12月7日
发明者葛世潮, 葛晓勤, 黄晞 申请人:葛晓勤