一種量子點(diǎn)激光器指向型背光模組及裸眼3d顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及平板裸眼3D顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種指向型背光模組和基于該背光 模組制作而成的裸眼3D顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，平面2D顯示已經(jīng)越來(lái)越難以滿足人們的需求，人們 開始追求具有深度感的3D顯示，可以更加清楚的感受物體存在的真實(shí)性。從1838年 Wheatstone首先提出利用立體鏡實(shí)現(xiàn)3D顯示以來(lái)，經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，3D顯示方面的 研究進(jìn)行的如火如荼，各種實(shí)現(xiàn)3D顯示的方式依次被提出。
[0003] 裸眼3D顯示技術(shù)觀看時(shí)不需要佩戴任何的助視工具（像眼睛、頭盔等），目前較 為成熟的裸眼3D顯示技術(shù)有視差屏障和柱透鏡陣列等，而這些技術(shù)有一些不能克服的缺 陷，圖像分辨率低，觀看久了易產(chǎn)生視差疲勞等。左右交替的指向性背光技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高分辨 率的圖像3D顯示，如2005年臺(tái)灣Yu-MiounChu提出利用兩個(gè)契形結(jié)構(gòu)導(dǎo)光板、兩組光源 和一個(gè)吸收層來(lái)制作指向性背光，并結(jié)合快速變換LCD平板實(shí)現(xiàn)3D顯示；09年日本John c.Schultz等利用一個(gè)導(dǎo)光板、兩個(gè)LED光源、3D薄膜配合120HzIXD平板來(lái)實(shí)現(xiàn)全分辨率 3D顯示；同時(shí)中國(guó)專利CN201320143064. 8提出指向性背光3D成像系統(tǒng)，采用兩個(gè)投影鏡 頭結(jié)合指向性3D光學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)裸眼3D顯示；上述指向性背光技術(shù)雖然得到的圖像分辨率 高，但卻只限于單個(gè)視角觀看，為此2011年臺(tái)灣Chih-HungTing等提出一種多用戶3D薄膜 結(jié)構(gòu)應(yīng)用在單對(duì)視角指向性背光系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)多視角3D顯示，這種3D薄膜是一個(gè)倒梯形 結(jié)構(gòu)，可以將出射光分3個(gè)方向（或更多方向）投射，可供3個(gè)（或多個(gè)）用戶同時(shí)觀看； 另外中國(guó)專利CN201410187534.X提出一種裸眼3D背光模，采用一組或多組LED時(shí)序光源 結(jié)合凸透鏡、多邊棱鏡、視差屏障，可實(shí)現(xiàn)多視角3D顯示；然而背光源結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和精密加 工精度在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)，且很容易產(chǎn)生光線的串?dāng)_。
[0004] 在一塊導(dǎo)光板表面制作出多個(gè)按需設(shè)定的不同取向角和周期的納米衍射光柵之 后，理論上就可以獲得足夠多的具有不同視角指向的光線，將每一個(gè)納米衍射光柵視為一 個(gè)像素的話，配合顏色和灰度的控制，就能實(shí)現(xiàn)多視角下的裸眼3D顯示?，F(xiàn)有將納米衍射 光柵的導(dǎo)光板應(yīng)用到背光模組，但存在如下的問題：對(duì)于一個(gè)納米衍射光柵來(lái)說(shuō)，無(wú)論從X 正方向還是X負(fù)方向，入射的光都會(huì)形成衍射出射，當(dāng)這樣的納米衍射光柵作為像素點(diǎn)應(yīng) 用在矩形導(dǎo)光板上時(shí)，由于矩形導(dǎo)光板只有2對(duì)非平行的對(duì)邊，而實(shí)現(xiàn)色彩的表達(dá)必須依 賴RGB三種顏色（或者其他三色）的搭配，這就意味著在一塊矩形導(dǎo)光板中使用3顏色光 源的話，必定有一對(duì)平行對(duì)邊上出現(xiàn)兩種不同顏色的光源，這種情況下，這兩種光源的光會(huì) 以正反兩個(gè)方向入射到同一個(gè)納米衍射光柵上，導(dǎo)致一個(gè)像素點(diǎn)上同時(shí)出射兩種顏色的 光，因而形成"混光"。專利US20140300960A1提出一種指向性背光結(jié)構(gòu)，采用像素化光柵 調(diào)制出射光場(chǎng)分布，同時(shí)提出采用六邊形或者三角形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)耦合R、G、B三色光，實(shí)現(xiàn)彩 色光的定向調(diào)制。專利US20140293759A1提出一種多視角3D手腕手表結(jié)構(gòu)，采用像素化光 柵結(jié)構(gòu)調(diào)制光場(chǎng)，配合LCD圖像的刷新，實(shí)現(xiàn)3D效果顯示，然而同樣，該結(jié)構(gòu)采用的是六邊 形或者三角形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)耦合R、G、B三色光，實(shí)現(xiàn)彩色顯示。國(guó)際專利W02014/051624Al上公開了利用集成混合激光波導(dǎo)陣列指向性背光來(lái)實(shí)現(xiàn)多視角顯示，采用波導(dǎo)陣列來(lái)耦合 紅、綠、藍(lán)三色光，通過像素型光柵實(shí)現(xiàn)光線的定向?qū)С?，這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)彩色3D顯 示，但是由于采用的是多波導(dǎo)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到的圖像分辨率有很大的降低，同時(shí)對(duì)指向性 背光結(jié)構(gòu)制作工藝精度要求很高。上述專利采用的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)都為六邊形或者三角形，很難 與現(xiàn)今的主流顯示方式相結(jié)合，特別是很難應(yīng)用于像智能手機(jī)這種長(zhǎng)方形規(guī)格的顯示方式 中，這將不利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005] 因此，業(yè)界亟需一種結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更實(shí)用，在矩形導(dǎo)光板中不會(huì)出現(xiàn)兩束方向相同 或相反的"異色光"的像素指向型背光模組及裸眼3D顯示裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提出了一種量子點(diǎn)激光器指向型背光模組及基于該背光模組制 作而成的裸眼3D顯示裝置，包括至少兩個(gè)互相緊密疊合的矩形導(dǎo)光板，一層矩形導(dǎo)光板出 光面含有不同納米光柵取向的像素，導(dǎo)光板出光面的多組像素陣列將導(dǎo)光板內(nèi)部的光耦合 出導(dǎo)光板表面，形成不同取向的出射光，出射光照射在另一層導(dǎo)光板表面對(duì)應(yīng)的紅色量子 點(diǎn)像素激光器和綠色量子點(diǎn)像素激光器上，分別激發(fā)出紅色和綠色光線，紅、綠、藍(lán)三色光 線處于相同的出射方向，形成了具有不同出射角度的指向型白光背光源，這些出射角度與 液晶顯示器IXD的多視角圖像對(duì)應(yīng)，從而形成彩色3D顯示，可以裸眼觀察。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種量子點(diǎn)激光器指向型背光模組，其特征在于：包括 至少兩個(gè)互相疊合的矩形導(dǎo)光板，所述矩形導(dǎo)光板的出光面上設(shè)有多個(gè)像素陣列，各個(gè)像 素陣列之間以有序或無(wú)序的方式將各自的像素彼此互相嵌合，并均勻分布在所述導(dǎo)光板的 出光面上，同一個(gè)像素陣列中的像素發(fā)出的光指向同一視角，不同的像素陣列具有不同的 視角，所述一層矩形導(dǎo)光板的一條側(cè)邊上設(shè)有一光源組，所述這層矩形導(dǎo)光板上的單個(gè)像 素為納米衍射光柵，所述其他層矩形導(dǎo)光板上的單個(gè)像素為像素化的量子點(diǎn)激光器結(jié)構(gòu)， 所述光源組發(fā)出的光進(jìn)入對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光板內(nèi)部后，激發(fā)所述量子點(diǎn)激光器發(fā)光，在所述導(dǎo)光 板出光面的多個(gè)像素陣列的各個(gè)像素上形成出射光，在所述導(dǎo)光板內(nèi)部的其余地方進(jìn)行全 反射。
[0008] 優(yōu)選的，所述矩形導(dǎo)光板的數(shù)量為兩個(gè)，其中第一矩形導(dǎo)光板包括兩組像素化量 子點(diǎn)激光器結(jié)構(gòu)，第二矩形導(dǎo)光板在其一對(duì)平行對(duì)邊的一側(cè)設(shè)置一個(gè)光源組，光源組發(fā)出 的光能夠激發(fā)所述量子點(diǎn)激光器，使各組量子點(diǎn)激光器發(fā)出不同的顏色光。
[0009] 優(yōu)選的，所述第二矩形導(dǎo)光板的出光面為整個(gè)導(dǎo)光板幅面，第一矩形導(dǎo)光板的出 光面為部分出光面，占整個(gè)出光面的三分之二。
[0010] 優(yōu)選的，所述第一矩形導(dǎo)光板的像素在所述第二矩形導(dǎo)光板上的投影位置，與第 二矩形導(dǎo)光板的至少部分像素對(duì)準(zhǔn)。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一矩形導(dǎo)光板中，每一個(gè)像素包括兩種不同顏色的子像素，其中來(lái) 自第一組量子點(diǎn)激光器發(fā)出的光作為第一子像素出射，來(lái)自第二組量子點(diǎn)激光器發(fā)出的光 作為第二子像素出射，并且同一個(gè)像素的兩個(gè)子像素出射的光的方向相同。
[0012] 優(yōu)選的，所述第二矩形導(dǎo)光板中的每一個(gè)像素發(fā)出的光經(jīng)過所述第一矩形導(dǎo)光板 后射出，同時(shí)激發(fā)所述第一矩形導(dǎo)光板中的量子點(diǎn)激光器發(fā)光，第一矩形導(dǎo)光板中每個(gè)像 素的射出方向與該像素在第二矩形導(dǎo)光板上投影位置相鄰的一個(gè)像素射出的光具有相同 的方向。
[0013] 優(yōu)選的，所述矩形導(dǎo)光板的數(shù)量為三個(gè)，其中第一矩形導(dǎo)光板包括第一組像素化 量子點(diǎn)激光器結(jié)構(gòu)，第二矩形導(dǎo)光板包括第二組像素化量子點(diǎn)激光器結(jié)構(gòu)，第三矩形導(dǎo)光 板僅在其一對(duì)平行對(duì)邊的一側(cè)上設(shè)有一光源組，光源組發(fā)出的光能夠激發(fā)所述量子點(diǎn)激光 器結(jié)構(gòu)，使各組量子點(diǎn)激光器結(jié)構(gòu)發(fā)出不同的顏色光。
[0014] 優(yōu)選的，所述第三矩形導(dǎo)光板的出光面為整個(gè)幅面、所述第二矩形導(dǎo)光板的出光 面面向所述第一矩形導(dǎo)光板的非出光面，并且第一、第二矩形導(dǎo)光板出光面各占整個(gè)幅面 的三分之一，三者進(jìn)行疊合。
[0015] 優(yōu)選的，所述第一矩形導(dǎo)光板中單個(gè)像素在所述第二矩形導(dǎo)光板的投影位置、以 及所述第二矩形導(dǎo)光板中的每個(gè)像素，二者形成錯(cuò)位，所述第一矩形導(dǎo)光板中單個(gè)像素在 所述第三矩形導(dǎo)光板的投影位置和所述第二矩形導(dǎo)光板中的單個(gè)像素在所述第三矩形導(dǎo) 光板的投影位置，與第三矩形導(dǎo)光板中的部分像素對(duì)準(zhǔn)。
[0016] 優(yōu)選的，所述第一矩形導(dǎo)光板中單個(gè)像素在所述第二矩形導(dǎo)光板的投影位置、以 及所述第二矩形導(dǎo)光板中的每個(gè)像素，二者形成錯(cuò)位，所述第一矩形導(dǎo)光板中單個(gè)像素在 所述第三矩形導(dǎo)光板的投影位置和所述第二矩形導(dǎo)光板中的單個(gè)像素在所述第三矩形導(dǎo) 光板的投影位置，與第三矩形導(dǎo)光板中的部分像素對(duì)準(zhǔn)。
[0017] 優(yōu)選的，所述第三矩形導(dǎo)光板中每一個(gè)像素發(fā)出的光進(jìn)過第二矩形導(dǎo)光板、第一 矩形導(dǎo)光板后射出，同時(shí)激發(fā)所述第一、第二矩形導(dǎo)光板中的量子點(diǎn)激光器發(fā)光，最后經(jīng)過 第一矩形導(dǎo)光板后射出，并且所述第一矩形導(dǎo)光板中每一個(gè)像素，和所述投影位置與其相 鄰的一個(gè)對(duì)應(yīng)第三矩形導(dǎo)光板，以及一個(gè)對(duì)應(yīng)第二矩形導(dǎo)光板上的像素發(fā)出的光