CN105588042A - 一种高亮度视差照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高亮度视差照明装置，包括一个半封闭的光收集机构，所述的半封闭的光收集机构包括上层狭缝反射膜和底层反射膜，狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板即透明导光板上或分别镀制在各自不同的两块基板上形成中空结构的半封闭的光收集机构。光控制板位于狭缝反射膜层上方，可形成平面照明光源与视差照明光源的切换，可以在光全透明与光扩散两种状态之间切换。

Description

一种高亮度视差照明装置

技术领域

本发明涉及一种高亮度视差照明装置，可以构成面阵的高亮度视差照明的面光源，也可以切换成普通的平面光源，特别是涉及一种高亮度背光照明装置及其图像显示方法，属于信息显示技术领域。

背景技术

在电子工业中，背光是一种照明的形式，常被用于液晶显示屏、广告灯箱、可擦写招牌等。多数场合下，一般会采用导光板、扩散膜、亮度增强膜等将不均匀的光源变成均匀的光束分布，使背光模组形成三个维度都一致的均匀的光能量输出。

如果把背光模组的面光源方向设为X-Y平面，对于平面照明光源而言，宏观的角度上照明光源整个表面均匀的光能量输出，并且不同方向的光能量分布尽量一致。微观角度上背光模组在X-Y平面上的光能量分布也是均匀的、连续的。这种均匀的照明光源对于平面显示灯场合是基本的性能要求。对于视差照明光源而言，宏观角度上背光模组视差照明光源整个表面均匀的光能量输出、并且不同方向的光能量分布尽量一致的特点；微观角度上背光模组在X-Y平面上的光能量分布也是均匀的、非连续的，具有一定的分布图案，例如提供具有等间隔光照分布的光源。

美国专利US6239830提出了一种立体显示方案，应用了视差照明光源，这是视差照明技术在立体显示领域的应用实例。美国专利US5897184提出了一种视差照明结构，该方法是在导光板的底部制作了一系列的凹坑(grooves)，利用凹坑的后向散射光，形成一系列的照明光条(lightlines)。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种高亮度视差照明装置，采用侧射式照明结构，光线往复反射的上下反射面反射膜的反射率80％以上，自行形成平面光照明。

本发明的技术方案是：一种高亮度视差照明装置，包括一个半封闭的光收集机构，所述的半封闭的光收集机构包括上层狭缝反射膜和底层反射膜，狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板(一块透明导光板)上或分别镀制在各自不同的两块基板上形成中空结构的半封闭的光收集机构。

上下两块基板上形成的半封闭的光收集机构中，狭缝反射膜的狭缝之间印制折射率大于基板折射率的漫射体，基板上下表面还增加漫射体，或者底层反射膜基板和狭缝反射膜基板的内侧增加漫射体。

对于使用透明导光板的结构，导光板的底部可以不用镀制反射膜，可以利用导光板的底部全反射特性实现光线的反射。

光收集机构其特征在于在与光源相对的基板侧面还镀制有一侧面反射膜，所述的侧面反射膜与狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板上或分别镀制在各自不同的基板上形成中空结构，侧面反射膜置于在基板光源的相对侧面，侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间构成四边形的三个边。为了提高对光线的捕获能力，可以将侧面反射膜与狭缝反射膜之间的位置关系(原为垂直)加以改进，使其两者之间有所倾斜，形成一个夹角。这样侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间就构成一个梯形一角的三角形。为了提高照明光条源亮度的均匀性，基板上下表面可增加有规律性分布的漫射体，或者底层反射膜基板和狭缝反射膜基板的内侧增加有规律性分布的漫射体；所谓规律性分布系指漫射体的分布密度不同，靠近光源处的漫射体稀疏，距离光源越远、漫射体的密度越密。

光源与中空结构之间形成光线的多侧面光收集结构，光源相对的基板侧面还镀制有一侧面反射膜，所述的侧面反射膜与狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板上或分别镀制在各自不同的基板上形成中空结构，侧面反射膜置于在基板光源的相对侧面，侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间构成一个四边形的三个边。

前述的高亮度视差照明装置，其特征在于在狭缝反射膜的狭缝处印制折射率大于基板折射率的漫射体，所述的折射率至少在80％以上。以减小光收集机构内光的反射次数、增加照明光条源的发散角。

前述的高亮度视差照明装置，其特征在于在狭缝反射膜的前面还添加一片柱面光栅或液晶柱面透镜。

前述的利用高亮度视差照明装置获得高亮度平面兼容的视差照明方法，其中所述的光束经来回反射后从狭缝中射出包括以下几种情况：

(1)光束投射到狭缝反射膜后被反射并经底层反射膜再次反射，这样经至少两次反射之后，最终从狭缝射出；

(2)或光束直接投射到狭缝处，因基板折射率大于狭缝处介质的折射率，光被全反射回基板，再经底层反射膜反射，经至少两次往复反射后从狭缝射出；

(3)或光束投射到狭缝处，并且入射角小于全反射临界角，从狭缝射出。

本发明的有益效果，采用侧射式照明结构，光线往复反射的上下反射面反射膜的反射率80％以上，透射率为零，没有任何透射光线；不需要散射层构成均匀的平面光源，也不需要平面形状的发光体，自行形成平面光照明，具有收集率高，亮度高的特点。

附图说明

图1是高亮度狭缝背光的光收集原理；

图2是本发明带柱面光栅板的结构示意图。

图中主要附图标记含义：

1、狭缝反射膜；2、基板；3、狭缝；4、底层反射膜；5、导光板(可为基板一体化)；6、漫射体；7、柱面光栅板；8、侧面反射膜。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步的分析：

基于本发明方案，本发明提出利用“光收集”而非遮挡的办法，得到高亮度的照明光条源，其原理性结构如图1所示。本发明是一个半封闭的光收集机构和光控制板相结合的结构。所述的半封闭的光收集机构包括狭缝反射膜、底层反射膜和侧面反射膜，狭缝反射膜、底层反射膜和侧面反射膜镀制在同一块基板上或分别镀制在各自不同的基板上形成中空结构。光控制板位于狭缝反射膜层上方，可形成平面照明光源与视差照明光源的切换，可以在光全透明与光扩散两种状态之间切换。当光控制板处于全透明状态时，高亮度视差照明装置为视差照明光源，当光控制板处于扩散状态时，高亮度视差照明装置为平面照明光源。

本发明狭缝反射膜、底层反射膜具有足够高的可见光反射率(一般要求大于80％)，导入基板的光束在狭缝反射膜与底层反射膜之间来回反射，可归纳为三种情况。

本发明一种高亮度视差照明装置是采取以下的技术方案来实现的：一种高亮度视差照明装置，主要结构是光收集机构，包括狭缝反射膜和底层反射膜，狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板上或分别镀制在各自不同的基板上形成中空结构；光收集机构狭缝反射膜的狭缝处印制折射率大于基板折射率的漫射体，基板上下表面还增加漫射体，或者底层反射膜基板和狭缝反射膜基板的内侧增加漫射体。

第一种单块导光板结构如图2中的光束a，投射到狭缝反射膜后被反射并经底层反射膜再次反射，这样多次往复反射之后，最终从狭缝射出；第二种如图2中的光束b，投射到狭缝处，如果导光板基板(界面处)折射率大于狭缝处介质的折射率，则被全反射回基板，经底层反射膜反射，多次往复反射后从狭缝射出；第三种如图2中的光束c，投射到狭缝处，并且入射角小于全反射临界角，从狭缝射出。

图2中与光源相对的基板侧面还镀制有一侧面反射膜8(图1也可设置)，侧面反射膜置于在基板光源的相对侧面，侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间构成四边形的三个边。为了提高对光线的捕获能力，可以将侧面反射膜与狭缝反射膜之间的位置关系(原为垂直)加以改进，使其两者之间有所倾斜，形成一个夹角。这样侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间就构成一个三角形。为了提高照明光条源亮度的均匀性，基板上下表面可增加有规律性分布的漫射体，或者底层反射膜基板和狭缝反射膜基板的内侧增加有规律性分布的漫射体；所谓规律性分布系指漫射体的分布密度不同，靠近光源处的漫射体稀疏，距离光源越远、漫射体的密度越密。

图1中的基板也可以不采用导光板，而直接使用空气。这样，狭缝反射膜、底层反射膜分别镀制在不同的基板上，两者之间形成“中空”(Hollowstructure)式的结构，而不是采用基板那样的实心结构。为了提高照明光条源亮度的均匀性，基板上下表面可增加有规律性分布的漫射体，或者底层反射膜基板和狭缝反射膜基板的内侧增加有规律性分布的漫射体(常见的多反射微面结构)。

如图2所示，利用液晶显示器原有的导光板构成光收集式高亮度狭缝照明模块。在导光板的上端面镀制狭缝反射膜，在透光狭缝处印制高折射率漫射体。反射狭缝也可以不直接镀制在导光板上，而制作在独立的基体上再与导光板相连接。导光板的底部和没有光源的侧面加镀反射膜。

为了进一步减小照明光条的宽度或相互之间的间隔，同时也为了压缩照明光条发散角，在导光板上部可以增加柱面光栅板7。并且通过调节柱面光栅板的位置，可以改变照明光条的空间位置。

应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，作适当修改或者替换，这些修改或者替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高亮度视差照明装置，其特征在于包括一个半封闭的光收集机构，所述的半封闭的光收集机构包括上层狭缝反射膜和底层反射膜，狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板即透明导光板上或分别镀制在各自不同的两块基板上形成中空结构的半封闭的光收集机构。

2.根据权利要求1所述的高亮度视差照明装置，其特征在于狭缝反射膜的狭缝之间印制折射率大于基板折射率的漫射体。

3.根据权利要求1所述的高亮度视差照明装置，其特征在于上下两块基板上形成的半封闭的光收集机构中，基板上下表面还增加漫射体，或者底层反射膜基板和狭缝反射膜基板的内侧增加漫射体。

4.根据权利要求1所述的高亮度视差照明装置，其特征在于半封闭的光收集机构中使用透明导光板的结构时，导光板的底部不镀制反射膜，利用导光板的底部全反射特性实现光线的反射。

5.根据权利要求1所述的高亮度视差照明装置，其特征在于半封闭的光收集机构中，在与光源相对的基板侧面还镀制有一侧面反射膜，所述的侧面反射膜与狭缝反射膜和底层反射膜镀制在同一块基板上或分别镀制在各自不同的基板上形成中空结构，侧面反射膜置于在基板光源的相对侧面，侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间构成四边形的三个边。

6.根据权利要求5所述的半封闭的光收集机构，其特征在于为了提高对光线的捕获能力，将侧面反射膜与狭缝反射膜之间的位置关系加以改进，使侧面反射膜与狭缝反射膜两者之间有所倾斜，形成一个夹角；这样侧面反射膜、狭缝反射膜与底层反射膜之间就构成一个梯形一角的三角形。

7.根据权利要求2所述的半封闭的多侧面光收集结构，其特征在于狭缝反射膜、底层反射膜具有至少大于80％的可见光反射率，导入基板的光束在狭缝反射膜与底层反射膜之间来回反射。

8.根据权利要求1-7之一所述的高亮度视差照明装置，其特征在于导光板上部增加柱面光栅板。