一种量子点激光器指向型背光模组及裸眼3d显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及平板裸眼3D显示领域，尤其涉及一种指向型背光模组和基于该背光 模组制作而成的裸眼3D显示装置。
【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平的提高，平面2D显示已经越来越难以满足人们的需求，人们 开始追求具有深度感的3D显示，可以更加清楚的感受物体存在的真实性。从1838年 Wheatstone首先提出利用立体镜实现3D显示以来，经过一个多世纪的发展，3D显示方面的 研究进行的如火如荼，各种实现3D显示的方式依次被提出。
[0003] 裸眼3D显示技术观看时不需要佩戴任何的助视工具（像眼睛、头盔等），目前较 为成熟的裸眼3D显示技术有视差屏障和柱透镜阵列等，而这些技术有一些不能克服的缺 陷，图像分辨率低，观看久了易产生视差疲劳等。左右交替的指向性背光技术可实现高分辨 率的图像3D显示，如2005年台湾Yu-MiounChu提出利用两个契形结构导光板、两组光源 和一个吸收层来制作指向性背光，并结合快速变换LCD平板实现3D显示；09年日本John c.Schultz等利用一个导光板、两个LED光源、3D薄膜配合120HzIXD平板来实现全分辨率 3D显示；同时中国专利CN201320143064. 8提出指向性背光3D成像系统，采用两个投影镜 头结合指向性3D光学结构，实现裸眼3D显示；上述指向性背光技术虽然得到的图像分辨率 高，但却只限于单个视角观看，为此2011年台湾Chih-HungTing等提出一种多用户3D薄膜 结构应用在单对视角指向性背光系统中，可实现多视角3D显示，这种3D薄膜是一个倒梯形 结构，可以将出射光分3个方向（或更多方向）投射，可供3个（或多个）用户同时观看； 另外中国专利CN201410187534.X提出一种裸眼3D背光模，采用一组或多组LED时序光源 结合凸透镜、多边棱镜、视差屏障，可实现多视角3D显示；然而背光源结构的设计和精密加 工精度在技术上难以实现，且很容易产生光线的串扰。
[0004] 在一块导光板表面制作出多个按需设定的不同取向角和周期的纳米衍射光栅之 后，理论上就可以获得足够多的具有不同视角指向的光线，将每一个纳米衍射光栅视为一 个像素的话，配合颜色和灰度的控制，就能实现多视角下的裸眼3D显示。现有将纳米衍射 光栅的导光板应用到背光模组，但存在如下的问题：对于一个纳米衍射光栅来说，无论从X 正方向还是X负方向，入射的光都会形成衍射出射，当这样的纳米衍射光栅作为像素点应 用在矩形导光板上时，由于矩形导光板只有2对非平行的对边，而实现色彩的表达必须依 赖RGB三种颜色（或者其他三色）的搭配，这就意味着在一块矩形导光板中使用3颜色光 源的话，必定有一对平行对边上出现两种不同颜色的光源，这种情况下，这两种光源的光会 以正反两个方向入射到同一个纳米衍射光栅上，导致一个像素点上同时出射两种颜色的 光，因而形成"混光"。专利US20140300960A1提出一种指向性背光结构，采用像素化光栅 调制出射光场分布，同时提出采用六边形或者三角形波导结构耦合R、G、B三色光，实现彩 色光的定向调制。专利US20140293759A1提出一种多视角3D手腕手表结构，采用像素化光 栅结构调制光场，配合LCD图像的刷新，实现3D效果显示，然而同样，该结构采用的是六边 形或者三角形波导结构耦合R、G、B三色光，实现彩色显示。国际专利W02014/051624Al上公开了利用集成混合激光波导阵列指向性背光来实现多视角显示，采用波导阵列来耦合 红、绿、蓝三色光，通过像素型光栅实现光线的定向导出，这种方法虽然可以实现彩色3D显 示，但是由于采用的是多波导阵列来实现，得到的图像分辨率有很大的降低，同时对指向性 背光结构制作工艺精度要求很高。上述专利采用的波导结构都为六边形或者三角形，很难 与现今的主流显示方式相结合，特别是很难应用于像智能手机这种长方形规格的显示方式 中，这将不利于工业大规模生产。
[0005] 因此，业界亟需一种结构更简单、更实用，在矩形导光板中不会出现两束方向相同 或相反的"异色光"的像素指向型背光模组及裸眼3D显示装置。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提出了一种量子点激光器指向型背光模组及基于该背光模组制 作而成的裸眼3D显示装置，包括至少两个互相紧密叠合的矩形导光板，一层矩形导光板出 光面含有不同纳米光栅取向的像素，导光板出光面的多组像素阵列将导光板内部的光耦合 出导光板表面，形成不同取向的出射光，出射光照射在另一层导光板表面对应的红色量子 点像素激光器和绿色量子点像素激光器上，分别激发出红色和绿色光线，红、绿、蓝三色光 线处于相同的出射方向，形成了具有不同出射角度的指向型白光背光源，这些出射角度与 液晶显示器IXD的多视角图像对应，从而形成彩色3D显示，可以裸眼观察。
[0007] 根据本发明的目的提出的一种量子点激光器指向型背光模组，其特征在于：包括 至少两个互相叠合的矩形导光板，所述矩形导光板的出光面上设有多个像素阵列，各个像 素阵列之间以有序或无序的方式将各自的像素彼此互相嵌合，并均匀分布在所述导光板的 出光面上，同一个像素阵列中的像素发出的光指向同一视角，不同的像素阵列具有不同的 视角，所述一层矩形导光板的一条侧边上设有一光源组，所述这层矩形导光板上的单个像 素为纳米衍射光栅，所述其他层矩形导光板上的单个像素为像素化的量子点激光器结构， 所述光源组发出的光进入对应的导光板内部后，激发所述量子点激光器发光，在所述导光 板出光面的多个像素阵列的各个像素上形成出射光，在所述导光板内部的其余地方进行全 反射。
[0008] 优选的，所述矩形导光板的数量为两个，其中第一矩形导光板包括两组像素化量 子点激光器结构，第二矩形导光板在其一对平行对边的一侧设置一个光源组，光源组发出 的光能够激发所述量子点激光器，使各组量子点激光器发出不同的颜色光。
[0009] 优选的，所述第二矩形导光板的出光面为整个导光板幅面，第一矩形导光板的出 光面为部分出光面，占整个出光面的三分之二。
[0010] 优选的，所述第一矩形导光板的像素在所述第二矩形导光板上的投影位置，与第 二矩形导光板的至少部分像素对准。
[0011] 优选的，所述第一矩形导光板中，每一个像素包括两种不同颜色的子像素，其中来 自第一组量子点激光器发出的光作为第一子像素出射，来自第二组量子点激光器发出的光 作为第二子像素出射，并且同一个像素的两个子像素出射的光的方向相同。
[0012] 优选的，所述第二矩形导光板中的每一个像素发出的光经过所述第一矩形导光板 后射出，同时激发所述第一矩形导光板中的量子点激光器发光，第一矩形导光板中每个像 素的射出方向与该像素在第二矩形导光板上投影位置相邻的一个像素射出的光具有相同 的方向。
[0013] 优选的，所述矩形导光板的数量为三个，其中第一矩形导光板包括第一组像素化 量子点激光器结构，第二矩形导光板包括第二组像素化量子点激光器结构，第三矩形导光 板仅在其一对平行对边的一侧上设有一光源组，光源组发出的光能够激发所述量子点激光 器结构，使各组量子点激光器结构发出不同的颜色光。
[0014] 优选的，所述第三矩形导光板的出光面为整个幅面、所述第二矩形导光板的出光 面面向所述第一矩形导光板的非出光面，并且第一、第二矩形导光板出光面各占整个幅面 的三分之一，三者进行叠合。
[0015] 优选的，所述第一矩形导光板中单个像素在所述第二矩形导光板的投影位置、以 及所述第二矩形导光板中的每个像素，二者形成错位，所述第一矩形导光板中单个像素在 所述第三矩形导光板的投影位置和所述第二矩形导光板中的单个像素在所述第三矩形导 光板的投影位置，与第三矩形导光板中的部分像素对准。
[0016] 优选的，所述第一矩形导光板中单个像素在所述第二矩形导光板的投影位置、以 及所述第二矩形导光板中的每个像素，二者形成错位，所述第一矩形导光板中单个像素在 所述第三矩形导光板的投影位置和所述第二矩形导光板中的单个像素在所述第三矩形导 光板的投影位置，与第三矩形导光板中的部分像素对准。
[0017] 优选的，所述第三矩形导光板中每一个像素发出的光进过第二矩形导光板、第一 矩形导光板后射出，同时激发所述第一、第二矩形导光板中的量子点激光器发光，最后经过 第一矩形导光板后射出，并且所述第一矩形导光板中每一个像素，和所述投影位置与其相 邻的一个对应第三矩形导光板，以及一个对应第二矩形导光板上的像素发出的光