直下式指向性背光源的制作方法

本发明涉及立体图像显示领域，特别涉及一种直下式指向性背光源。

背景技术：

裸眼3D显示(又称自由立体显示)是显示技术未来的发展趋势，该技术采用视差图像在空间多路复用的方法，以实现人眼深度信息图像的视觉感知。相应地，左眼位于于左视区接收到左视差图像，而右眼位于右眼视区接收到右视差图像。由于左右视差图像构成一对视差立体图像，经过大脑的融合机制，使得观看者感知到图像中相应的深度信息，从而形成立体视觉。

目前主流裸眼3D显示技术主要包括柱面透镜阵列(Lenticular)、视差挡板(Barrier)以及指向性背光技术(directional backlight)三种。其中基于指向性背光技术的多视点全高清裸眼3D显示装置包括直下式背光源、透镜阵列和透射式图像显示单元，背光源发出的光线依次经过透镜阵列和透射式图像显示单元在特定视区中聚焦。

如图1所示的现有的指向性背光立体显示装置100中，每一个背光模组110包含若干发光区域单元111及不发光区域112(图1中120所指为透镜阵列的某一单元，130所指为图像显示单元被背光110及透镜120负责照明的部分)，发光单元110及不发光区域112相应地聚焦于对应的视区140中的视区单元141及视觉暗区142，提供该视点的均匀照明和保证背光传输的指向性。由于背光模组110之间存在暗区(如图1中不发光区域112所示)，则会导致人眼在视区单元141边缘(即图1中142所示)感受到屏幕亮度的不均匀(屏幕某部分较亮而某部分较暗)。如此，人眼在横向移动过程中，会经过左、右眼视区的交界之处。这些交界之处被称为视觉暗区，视觉暗区的存在使得人眼即使位于最佳的屏幕观看距离上，也会感受到明显的屏幕上的暗区，严重影响视觉体验。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种直下式指向性背光源，用以改善现有立体显示设备在显示图像时存在暗区的技术缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种直下式指向性背光源，包括：

背光分隔结构，所述背光分隔结构包括主体及设于主体的一具有敞口的容置腔；所述容置腔内设有若干反光隔件将所述容置腔分为若干子容腔；所述背光分隔结构为金属结构；所述反光隔件的两侧面为反光面；

半导体光源列，包括单列基板和半导体光源

及沿单列基板长度方向分布地设于所述单列基板上的半导体光源；每个子容腔内紧贴地设有一半导体光源列，所述单列基板贴合在所述子容腔的底部；所述单列基板为金属基板；

光学扩散片，所述光学扩散片以盖合的方式设于所述容置腔的敞口，所述光学扩散片紧贴所述子容腔。

作为优选，所述半导体光源列为半导体光源阵列一部分；

所述半导体光源阵列包括阵列基板及半导体光源；

所述半导体光源阵列设置在所述阵列基板上；

所述阵列基板划分为若干个分区；每个分区具有一列半导体光源；

每个分区上设有N个半导体光源；

每个分区的基板为所述单列基板，所述每个分区的基板及每个分区的半导体光源组成一半导体光源列。

作为优选，所述半导体光源列的N个半导体光源中：

N/3＝整数；

每三个半导体光源串联，每三个串联的半导体光源相互并联；

N个半导体光源共阳极，每个半导体光源的负极分别通过三极管与光源控制电路连接。

作为优选，相邻两个分区之间设有槽孔；

设于所述容置腔内的若干反光分隔件组成一具有周期性的齿形结构；

每一个反光分隔件为一齿部，所述齿部的垂直于所述容置腔底部的垂直截面大致呈等腰三角形；所述齿部的两个侧面设有高反光材料电镀层；

所述半导体光源阵列通过槽孔套设于所述反光隔件，安装在所述容置腔内。

作为优选，所述齿部的垂直截面的顶部为一圆弧，所述圆弧的半径R的取值范围为0.25mm以下。

作为优选，所述光学扩散片的厚度为0.05mm～1.5mm，透过率为80％以上，雾度为80％以上。

作为优选，还包括若干导光管，所述导光管设有凹槽；

所述导光管与所述半导体光源列一一对应嵌入所述容置腔，所述凹槽罩设于所述半导体光源列；

所述导光管的凹槽的侧壁的外表面设有作为反光分隔件的所述高反光薄膜。

作为优选，所述高反光薄膜的厚度在0.05～0.2mm之间。

作为优选，所述光学扩散片的厚度在0.1～1mm之间。

作为优选，所述单列基板为铝基板，所述背光分隔结构为铝材结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过上述结构，本发明所述的直下式可独立控制的背光源，用以改善现有立体显示设备在现实图像时存在暗区的技术缺陷。在既保证3D播放时光线传播的指向性，又能在2D显示时实现均匀的照明。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明所述的直下式指向性背光源的示意图；

图3是本发明所述的半导体光源阵列的示意图；

图4是本发明所述的半导体光源阵列所贴合的PCB板的结构示意图；

图5是本发明所述的背光分隔的结构示意图；

图6是本发明实施例1所述直下式背光源结构的剖面示意图；

图7是本发明实施例2所述直下式背光源结构的剖面示意图；

图8是本发明实施例2所述的导光管的结构示意图。

图中：

1—半导体光源阵列；11—LED；12—槽孔；13—探针；14—基板；2—背光分隔结构；21—容置腔；211—分槽；22—齿部；221—电镀高反光材料；23—导光管；231—高反光薄膜；232—凹槽；3—光学扩散片。

现结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

参阅图2所示，本发明所述的直下式指向性背光源包括：半导体光源阵列1、背光分隔结构2与光学扩散片3。

参阅图3及图5所示，半导体光源阵列1包括：长方形的铝基板14及若干贴合在铝基板14上的半导体光源，如LED11，本实施例中以LED11作为例子对半导体光源阵列1进行说明。LED11以贴片封装的方式设于铝基板14；LED11阵列排布。铝基板14由模具冲压方式制备。

铝基板14上相邻两列LED11的间隔处皆设有槽孔12，每列LED11及其所在基板14形成一半导体光源列。

每一半导体光源阵列1上的LED阵列的电子布局方案为：贴片式LED11三三串联，每三个串联的LED11并联；每列LED11共阳极，每个LED11的负极分别通过三极管与光源控制电路连接，以实现电子控制LED11的亮灭信号，每列LED11以铝基板14上的一探针13为外部接口，适合立体显示装置的接线需要。

参阅图4所示，背光分隔结构2包括主体及设于主体的一具有敞口的容置腔21，容置腔21为长方体腔体。容置腔21内设有具有周期性的齿形结构，即齿形结构包括若干齿部22，相邻齿部22相互之间的间隔相同。每个齿部22垂直于所述容置腔21底部的垂直截面为等腰三角形，每个齿部22的两个侧面设有高反光材料电镀层，例如铝。若干齿部22将容置腔21分隔为若干分槽211，齿部22的顶边与容置腔21的敞口边缘位于同一水平面。

背光分隔结构2采用精密模具倒模挤压成型工艺制作，背光分隔结构2为挤压成型铝型材。由于背光分隔结构2是由挤压成型工艺制成，在冷却流程中，热熔铝材料会在齿部22的顶边出现向下流动趋势，从而使齿部22的垂直截面的顶部为一圆弧，所述圆弧的半径R在0.25mm以下。

由于齿部22的垂直截面的顶部的R值的存在，使得每一列LED11对应的光学扩散片3前表面上的照明面积不能完全连续，因此，光学扩散片3具有一定的厚度，一般控制在0.05mm～1.5mm以内，透过率在80％以上、雾度在80％以上。

参阅图6所示，半导体光源阵列1的若干个槽孔12对应背光分隔结构2上的若干齿部22，槽孔12套设在齿部22，从而使半导体光源阵列1安装在容置腔21内，半导体光源阵列1的铝基板14紧贴容置腔21的底部。光学扩散片3盖合于容置腔21的槽口，光学扩散片3紧贴分槽211的槽腔，即光学扩散片3贴合在背光分隔结构2的容置腔21的敞口边缘与齿部22的定边共同所在的平面上。齿部22的两个侧面电镀高反光材料，使得处于分槽211底部的LED光源发出的光能在每一个齿部22的侧壁出发生多次反射，最后出射在顶部的光学扩散片3上，从而增加光效。

半导体光源阵列1设有槽孔12，以方便半导体光源阵列1的安装且准确贴合在背光分隔结构2的容置腔21的底部。槽孔12宽度略宽于齿部22底部宽度(宽0.5mm)，以适合半导体光源阵列1紧密贴合在所述背光分隔结构2的容置腔21底部。背光分隔结构2的分槽211的底部宽度略宽于半导体光源列的基板14的宽度，以适合安装。

实施例2

参阅图7所示，本发明所述的直下式指向性背光源包括：半导体光源阵列1、背光分隔结构2与光学扩散片3。

参阅图3及图5所示，半导体光源阵列1包括：长方形的铝基板14及若干贴合分布在铝基板14上的半导体光源，如LED11，本实施例中以LED11作为例子对半导体光源阵列1进行说明；LED11以贴片封装的方式设于铝基板14；半导体光源阵列1排布。铝基板14由模具冲压方式制备。

每列LED11及其所在基板14形成一半导体光源列。

半导体光源阵列1上的LED阵列的电子布局方案为：每一列上的没三个贴片式LED11串联，每三个串联的LED11并联；每列LED11共阳极，每个负极分别对应一个三极管连接电子控制LED11的亮灭信号，每列LED11以铝基板14上的一探针13为外部接口，适合立体显示装置的接线需要。

背光分隔结构2为一凹型铝型材，铝型材的凹陷部位为具有敞口的容置腔21，容置腔21的底部尺寸精确接近铝基板14的尺寸；半导体光源阵列1置入容置腔21且紧贴容置腔21的底部。容置腔21为长方体腔体

对应半导体光源阵列1上的每个半导体光源列设有一导光管23。导光管23的结构参考图7所示，导光管23为长方体，导光管23具有凹槽232，凹槽232的侧壁外表面贴上高反光薄膜231(反光膜层厚度在0.05～0.2mm之间)。导光管23与半导体光源列一一对应导光管23镶嵌入凹型部位内，导光管23以凹槽232罩设在半导体光源列上，凹槽232的内侧面与半导体光源列之间留有空间，即凹槽232的槽腔较大，方便导光管23安装。相邻导光管23紧密贴合，高反光薄膜231形成反光隔件。

导光管23横向排布的总宽、铝基板14的宽度、容置腔21的宽度控制一致；导光管23装入容置腔21后，各个导光管23的凹槽232底壁的外表面的高度应保持一致且与容置腔21的敞口口边缘位于同一平面；光学扩散片3(扩散片厚度在0.1～1mm之间)贴合在导光管23凹槽232底壁的外表面和容置腔21的敞口边缘，最终封装成本发明所述的指向性背光源器件。

导光管23可以采用注塑成型工艺制备；导光管23凹槽232的侧壁外表面贴高反光薄膜231，以达到反射利用对应的LED11列的光能以及阻隔相邻LED11列的光能的效果；导光管23的凹槽232覆盖住半导体光源列的贴片式LED11单元上，保证封装的紧密性和防止漏光。

本发明中半导体光源可以为LED光源，也可以是有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)等能够实现小型化、高封装密度的半导体光源类别。所述背光源阵列开关状态能实现单列独立控制。

本发明中的背光分隔结构2、半导体光源阵列1和光学扩散片3通过紧密贴合方式组装成一组背光源，实现功能如下：光源阵列全开状态发光面均匀性达到80％以上，光源每一列可根据立体显示实际需要控制其亮灭，光源某一列点亮后照明光学扩散膜的光能串扰至相邻区域的占比低于5％。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。