CN105116560A

CN105116560A - 3d显示装置

Info

Publication number: CN105116560A
Application number: CN201510649248.5A
Authority: CN
Inventors: 陆国华; 朱伟
Original assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-10-09
Also published as: CN105116560B

Abstract

本申请提供了一种3D显示装置。该3D显示装置包括：背光模块、控制模块与显示模块，其中，控制模块设置在背光模块的表面上，控制模块包括光控制膜与3D膜；显示模块设置在控制模块的远离背光模块的表面上，3D膜包括：透明基材层、第一微结构层与第二微结构层，第一微结构层设置在透明基材层的表面上；第二微结构层设置在第一微结构层的远离透明基材层的一侧，其中，第一微结构层与第二微结构层的接触面包括多个3D微结构表面，各3D微结构表面包括N个棱镜面，其中，2≤N≤30。该3D显示装置中的3D膜有利于显示装置的轻薄化，并且裸眼3D膜与显示模块的全贴合不影响显示装置的3D显示效果。

Description

3D显示装置

技术领域

本申请涉及薄膜技术领域，具体而言，涉及一种3D显示装置。

背景技术

裸眼3D显示一般有柱状透镜和视差屏障这两种实现方式，一般柱状透镜的实现方式是将3D膜对位贴合于液晶显示屏上，3D显示装置通过液晶面板来显示多幅连续视差的图像，通过柱状透镜实现视差图像的投影，由于柱状透镜的折射作用，多幅图像被投射向不同的观看空间，观察者左右眼分别看到两幅具有视差的图像，进入观看者左右眼的图像分辨率至少降低了2倍，另一方面由于在液晶显示面板上添加了柱镜结构，造成了对2D显示内容的分割，使得2D内容看起来线条断裂，字迹模糊。

由于柱状透镜具有极强的聚焦性，采用柱状透镜聚焦后会导致3D视区之间转换不平滑，在观看时亮度不均匀，出现强烈的明暗对比条纹，影响观看效果；并且，现有器件中为了防止柱状透镜阵列和显示模块发生粘滞，两者必须保持一定的间隙，这不利于产品测定轻薄化，且由于柱状透镜阵列和显示模块之间有空气，又会导致整体光学透过率降低。

发明内容

本申请旨在提供一种3D显示装置，以解决现有技术中的3D显示装置不轻薄且显示效果差问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种3D显示装置，上述3D显示装置包括：背光模块、控制模块与显示模块，其中，控制模块设置在上述背光模块的表面上，上述控制模块包括光控制膜与3D膜；显示模块设置在上述控制模块的远离上述背光模块的表面上，3D膜包括：透明基材层、第一微结构层与第二微结构层，第一微结构层设置在上述透明基材层的表面上；第二微结构层设置在上述第一微结构层的远离上述透明基材层的一侧，其中，上述第一微结构层与上述第二微结构层的接触面包括多个3D微结构表面，各上述3D微结构表面包括N个棱镜面，其中，2≤N≤30。

进一步地，上述3D微结构表面包括N个平面及N-1个位于相邻两个上述平面之间的光滑曲面组成。

进一步地，上述第一微结构层的折射率与上述第二微结构层的折射率中较大的为n1，且1.5≤n1≤1.7。

进一步地，上述第一微结构层的折射率与上述第二微结构层的折射率中较小的为n2，且1.3≤n2≤1.55。

进一步地，0.1≤n1-n2≤0.4。

进一步地，n1＝1.61，n2＝1.45。

进一步地，上述光控制膜包括交替设置的多个第一区域与多个第二区域，上述第一区域与上述第二区域均为矩形，上述第一区域与上述第二区域均具有遮光与透光两种状态。

进一步地，上述第一区域与上述第二区域的形状和尺寸均相同。

进一步地，上述3D显示装置还包括时序控制模块，用于对上述显示模块与上述光控制膜进行同步控制。

进一步地，上述3D膜的厚度在0.02mm～0.3mm之间。

应用本申请的技术方案，在3D显示装置中，采用第一微结构层与第二微结构层形成可以直接全贴合的3D膜，减小了3D显示装置的厚度，有利于其轻薄化，并且裸眼3D膜与显示模块的全贴合不影响显示装置的3D显示效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请一种典型实施方式提出的显示装置的立体示意图；

图2示出了图1所示的显示装置的剖面结构示意图；

图3示出了一个实施例提供的3D膜的剖面结构示意图；

图4示出了一个实施例提供的3D膜的剖面结构示意图；

图5示出了一个实施例提供的3D膜的剖面结构示意图；

图6示出了一个实施例提供的光控制膜的俯视结构示意图；

图7示出了一个实施例提供的显示装置的剖面结构示意图；

图8示出了实施例1的显示装置的3D显示性能测试曲线；

图9示出了实施例2的显示装置的3D显示性能测试曲线；

图10示出了对比例1的显示装置的3D显示性能测试曲线；以及

图11示出了对比例2的显示装置的3D显示性能测试曲线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有显示装置中为了防止柱状透镜阵列和显示模块发生粘滞，两者必须保持一定的间隙，这不利于产品测定轻薄化。为了解决如上，本申请提出了一种3D显示装置。

本申请一种典型的实施方式中，如图1与图2所示，提出了一种3D显示装置，该3D显示装置包括：背光模块1、控制模块3与显示模块5，控制模块3设置在上述背光模块1的表面上，上述控制模块3包括光控制膜31与3D膜33，显示模块5设置在上述控制模块3的远离上述背光模块1的表面上。

如图3所示，上述3D膜33包括透明基材层10、第一微结构层20与第二微结构层30。其中，第一微结构层20设置在上述透明基材层10的表面上；第二微结构层30设置在上述第一微结构层20的远离上述透明基材层10的一侧；并且，上述第一微结构层20与上述第二微结构层30的接触面23包括多个依次排列的3D微结构表面230，各上述3D微结构表面230包括N个棱镜面，其中，2≤N≤30。

背光模块1用以提供稳定，均匀的光源，光经过控制模块3之后将光线调制成特定出射方向的光线，并供给显示模块5，显示模块5根据时序信息对调制后的光线进行图像的对应显示。该显示装置中的3D膜33包括透明基材层10、第一微结构层20与第二微结构层30，由于在设计时就考虑了全贴合结构，所以该显示装置中的3D膜33可以直接全贴合到显示模块5上，有利于产品的轻薄化，并且将该3D膜33利用粘结层贴合到显示模块5上，不影响器件的3D的显示效果。并且，当N设置在上述范围内，显示装置可以达到较好的3D显示效果的同时具有良好的视点之间的过渡性。

如图3至图5所示，多个上述3D微结构表面230依次排列，每个3D微结构表面230可以只由多个平面形成，也可以由曲面和平面共同形成。

本申请的一种优选的实施例中，如图4所示，多个3D微结构表面230依次排列，每个3D微结构表面230包括3个平面与2个光滑曲面，相邻上述平面间通过光滑曲面过渡，这样该膜片为具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜33，不仅能够有效地改善光线亮度的不均匀性，使得3D视区转换较均匀，克服了现有技术中3D视区转换不均匀的问题。并且，由曲面进行过渡的多面型棱镜3D膜33，有利于后期装配和维护3D膜33时减少对膜片的划伤，可以同时保证光学性能和工艺性能。

并且，一种实施例中，光滑曲面两端分别与相邻两平面相切，进一步实现平滑过渡，进一步提高3D视区转换的均匀性，并进一步保证3D的光学性能和工艺性能。

本领域技术人员可以根据实际情况设置3D微结构表面230的数量及排列方式，并且，光滑曲面的边线可以为圆弧、正弦余弦线、波浪线与自由曲线中的一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择光滑曲面的边线的形状。

一种实施例中，上述第一微结构层20的折射率与上述第二微结构层30的折射率中较大的为n1，1.5≤n1≤1.7，上述第一微结构层20的折射率与上述第二微结构层30的折射率较小的为n2，1.3≤n2≤1.55。上述0.1≤n1-n2≤0.4，这样使得显示装置有较好的光学显示效果。

为了简化3D膜33的制作工艺，降低制作成本，本申请一种实施例中，上述第一微结构层20与上述透明基材层10的材料相同。透明基材层10可以是PET，PE，PVC或者其他透明材料或者透明材料的复合体。

第一微结构层20和第二微结构层30是具有不同折射率的树脂材料层，该树脂材料在紫外光或者一定温度下可以固化。在制作该3D膜时，在透明基材层10上涂覆一层紫外光固化树脂层，用模具轮对紫外光固化树脂进行压膜，可使紫外光固化树脂层形成所需的包含多个3D微结构表面230的接触面23，随后再用紫外光照射，使已形成微结构的紫外光固化树脂层固化，从而形成第一微结构层20，也可以将高分子材料加热至半融化状态，再使用上述模具轮进行压膜，而后冷却成型，形成透明基材层10与第一微结构层20一体的结构。再用同样的方式在第一微结构层20的表面上涂覆形成第二微结构层30。

如图6所示，一种实施例中，上述光控制膜31包括交替设置的多个第一区域310与多个第二区域330，并且，第一区域310与上述第二区域330均为矩形，上述第一区域310与上述第二区域330均具有遮光与透光两种状态，第一区域310和第二区域330沿着屏幕的某一方向延伸，第一区域310和第二区域330交替排列且第一区域310和第二区域330都具有透光和遮光两种状态。

上述光控制膜31中的第一区域310与第二区域330的形状不限于矩形，可以是圆形、椭圆形或菱形等形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的形状。

在3D模式下，第一区域310和第二区域330同时处于不同的状态，且第一区域310和第二区域330处于透光模式和遮光模式交替切换状态，即某区域在此刻为透光状态，在下一时刻即为遮光状态。在2D模式下，第一区域310和第二区域330同时处于透光状态。

本申请的另一种实施例中，上述第一区域310与上述第二区域330的形状和尺寸均相同。

本申请一种实施例中，上述3D显示装置还包括时序控制模块，用于对上述显示模块5与上述控制模块3中的光控制膜31进行同步控制。上述控制膜31通过时序控制模块提供的时序信号来控制液晶分子的偏转，进而来控制光线的通过与阻止。

显示模块5显示两组具有视差的图像，分别为第一视差图像和第二视差图像，通过时序控制模块来控制显示不同视差图像的时间，实现两组视差图像的高频率的交替显示，以此配合控制模块3实现左右眼图像图像的分离显示。

时序控制模块控制控制模块3和显示模块5处于同一种偏正状态。即如果从控制模块3出射的光是P偏正态，则显示模块5也应是P偏正态，以此实现光的正常通过。

在正常工作时，时序控制模块在某一时刻调制光控制膜31中的第一区域310处于透光状态，第二区域330处于遮光状态，并且相应的调制显示模块5对应显示第一视差图像，控制模块3将调制之后的光附带图像信息投射到观看者左眼的位置，下一时刻调制第一区域310处于遮光状态，第二区域330处于透光状态，并且相应的调制显示模块5对应显示第二视差图像，控制模块3将调制之后的光附带图像信息投射到观看者右眼的位置。通过时序控制模块对控制模块3与显示模块5高频率的调制与显示，达到观察者左右眼看到不同图像的目的，实现3D显示的效果。

通过使用全贴合3D膜33可以将显示模块5和光控制膜31片之间用水胶或光学胶粘合在一起，使之成为一个整体，做到轻薄化且能避免3D膜33和显示屏之间发生粘滞，另一方便多面结构可以使得3D视区转换过渡更加均匀。

为了进一步减小显示装置的厚度，优选3D膜33的厚度在0.02mm～0.3mm之间。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合实施例进行详细地说明。

实施例1

如图1与图2所示的一种立体显示装置，背光模块1，控制模块3与显示模块5，其中，控制模块3设置在上述背光模块1的表面上，并且控制模块3包含了光控制膜31与3D膜33；显示模块5设置在上述控制模块3的远离上述背光模块1的表面上。

并且，如图3所示，3D膜33包括透明基材层10、第一微结构层20与第二微结构层30。其中，透明基材层10为PET层，其厚度为125μm，第一微结构层20为树脂层，第一微结构层20的折射率为1.65，厚度为24μm；第二微结构层30为树脂层，第二微结构层30的折射率为1.47，厚度为2μm。第一微结构层20与上述第二微结构层30的接触面23包括多个3D微结构表面230，每个上述3D微结构表面230为多面棱镜结构，其宽度W为138μm。每个上述3D微结构表面230包括3个平面，3D膜33通过透明基材层10自带的硅胶与光控制膜31粘合，3D膜33通过水胶与显示模块5粘合，水胶干后形成的粘结膜的厚度为0.005μm。

同时，显示装置中包含时序控制模块，用于同步控制显示模块5和控制模块3，时序控制模块同步控制光控制模块3和显示模块5。时序控制模块调制光控制膜31与显示模块5进行视差图像与透光区域的高频交替与显示。其中光控制膜31的第一区域310与第二区域330均为矩形，并且形状与尺寸完全相同。

采用3D专用测量设备对该装置的3D显示性能进行测试，测试结果曲线如图8所示。其中，L代表左视点能量曲线，R代表右视点能量曲线，T代表总能量曲线，纵坐标表示归一化的能量，横坐标代表观看位置左右移动的距离。

实施例2

如图7所示一种立体显示装置，背光模块1，控制模块3与显示模块5，其中，控制模块3设置在上述背光模块1的表面上，并且控制模块3包含了3D膜33以及光控制膜31；显示模块5设置在上述控制模块3的远离上述背光模块1的表面上。

并且，如图5所示，3D膜33包括透明基材层10、第一微结构层20与第二微结构层30。其中，透明基材层10为PET层，其厚度为125μm，第一微结构层20为树脂层，第一微结构层20的折射率为1.63，厚度为23μm；第二微结构层30为树脂层，第二微结构层30的折射率为1.47，厚度为2μm。第一微结构层20与上述第二微结构层30的接触面23包括多个3D微结构表面230，上述3D微结构表面230为多面棱镜结构，其宽度W为157μm。每个上述3D微结构表面230包括3个平面，每2个相邻的平面之间具有光滑曲面，3D膜33通过透明基材层10自带的硅胶与光控制膜31粘合，3D膜33通过水胶与显示模块5粘合，水胶干后形成的粘结膜的厚度为0.005μm。

同时，显示装置中包含时序控制模块，用于同步控制显示模块5和光控制膜31，时序控制模块控制光控制膜31与显示模块5进行视差图像与透光区域的高频交替与显示。其中，光控制膜31的第一区域310与第二区域330均为矩形，并且形状与尺寸完全相同。

采用3D专用测量设备对该装置的3D显示性能进行测试，测试结果曲线如图9所示。其中L代表左视点能量曲线，R代表右视点能量曲线，T代表总能量曲线，纵坐标表示归一化的能量，横坐标代表观看位置左右移动的距离。

对比例1

与实施例1的显示装置相似，将其中全贴合3D膜替换成普通非全贴合柱透镜3D膜，该3D膜包括透明基材层与设置在其上的微结构层，透明基材层材料为PET，厚度为125μm，微结构层的材料为树脂材料，折射率为1.65，厚度为24μm，并且其远离透明基材层的表面与实施例1的接触面23相同。

采用3D专用测量设备对该装置的3D显示性能进行测试，得到图10中的3D测量曲线。其中L代表左视点能量曲线，R代表右视点能量曲线，T代表总能量曲线，纵坐标表示归一化的能量，横坐标代表观看位置左右移动的距离。

对比例2

与实施例2相同的显示相似，将其中全贴合3D膜替换成普通非全贴合柱透镜3D膜。3D膜包括透明基材层与微结构层。其中，透明基材层为PET层，其厚度为125μm，微结构层为树脂层，微结构层的折射率为1.63，厚度为23μm，并且其远离透明基材层的表面与实施例2的接触面23相同。

采用3D专用测量设备对该装置的3D显示性能进行测试，得到图11中的3D测量曲线。其中L代表左视点能量曲线，R代表右视点能量曲线，T代表总能量曲线，纵坐标表示归一化的能量，横坐标代表观看位置左右移动的距离。

图8与图10的测试曲线可以看出，该显示装置和传统的非全贴合框贴装配的3D膜效果相比，显示效果并没有差别，都可以达到较好的3D显示效果；并且，该立体显示装置具有多面棱镜的3D膜，在3D视点转换时能量平滑，没有明暗对比条纹出现，可以提高3D视区转换的均匀性，观察者可以获得更好的观看效果且观看更加舒适。

由图9与图11的测试曲线可以看出，该显示装置和传统的非全贴合框贴装配的3D膜效果相比，显示效果并没有差别，都可以达到较好的3D显示效果；并且，该立体显示装置采用具有光滑曲面过渡的多面棱镜的3D膜，进一步使得3D视点转换时能量平滑，没有明暗对比条纹出现，可以进一步提高3D视区转换的均匀性，观察者可以获得更好的观看效果且观看更加舒适。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

该显示装置中的3D膜可以直接全贴合到触摸屏上，减少了3D显示装置的厚度，有利于产品的轻薄化，并且将该3D膜利用粘结层贴合到触摸屏上，不影响器件的3D的显示效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置包括：

背光模块(1)；

控制模块(3)，设置在所述背光模块(1)的表面上，所述控制模块(3)包括光控制膜(31)与3D膜(33)；以及

显示模块(5)，设置在所述控制模块(3)的远离所述背光模块(1)的一侧，其中，所述3D膜(33)包括：

透明基材层(10)；

第一微结构层(20)，设置在所述透明基材层(10)的表面上；以及

第二微结构层(30)，设置在所述第一微结构层(20)的远离所述透明基材层(10)的一侧，其中，所述第一微结构层(20)与所述第二微结构层(30)的接触面(23)包括多个3D微结构表面(230)，各所述3D微结构表面(230)包括N个棱镜面，其中，2≤N≤30。

2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，各所述3D微结构表面(230)包括N个平面及N-1个位于相邻两个所述平面之间的光滑曲面组成。

3.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一微结构层(20)的折射率与所述第二微结构层(30)的折射率中较大的为n1，且1.5≤n1≤1.7。

4.根据权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一微结构层(20)的折射率与所述第二微结构层(30)的折射率中较小的为n2，且1.3≤n2≤1.55。

5.根据权利要求4所述的3D显示装置，其特征在于，0.1≤n1-n2≤0.4。

6.根据权利要求5所述的3D显示装置，其特征在于，n1＝1.61，n2＝1.45。

7.根据权利要求6所述的3D显示装置，其特征在于，所述光控制膜(31)包括交替设置的多个第一区域(310)与多个第二区域(330)，所述第一区域(310)与所述第二区域(330)均为矩形，所述第一区域(310)与所述第二区域(330)均具有遮光与透光两种状态。

8.根据权利要求7中任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一区域(310)与所述第二区域(330)的形状和尺寸均相同。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置还包括时序控制模块，用于对所述显示模块(5)与所述光控制膜(31)进行同步控制。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D膜(33)的厚度在0.02mm～0.3mm之间。