CN105652454A - 一种3d显示层及其3d显示结构 - Google Patents

Abstract

一种3D显示层及其3D显示结构，属于影像显示技术领域。3D显示结构配置于一显示模块上。3D显示层包括一基底构造、一3D光学构造及一胶层。基底构造具有一第一面及一第二面。3D光学构造形成于基底构造的第一面。3D光学构造包括多数个透镜，各透镜的顶部朝向一第一方向凸出，且各透镜具有一曲面。胶层覆盖各透镜的曲面，胶层连接透光层与3D光学构造。其中，胶层与3D光学构造的折射率差异大于一预设差异值，胶层的一厚度大于各透镜的一凸出高度，胶层的黏度大于一预设黏度。本发明透过胶层覆盖各柱状透镜的设计，藉此克服油污、灰尘等杂质累积至该些柱状透镜的凹凸隙缝之问题，以及克服习知技术以该些柱状透镜作为表面之问题。

Description

一种3D显示层及其3D显示结构

技术领域

本发明涉及一种3D显示层及其3D显示结构，属于影像显示技术领域。

背景技术

习知的裸视3D原理系依据聚光及折射原理改变光行进的方向，观视者左、右眼在影像光线集中的设定区域分别看到不同画面，以达到3D立体视觉感受。而现有裸视3D液晶显示器系为一般2D平面显示的液晶显示器结合一3D显示层、3D显示膜或3D显示板。其中观视者在观视区内双眼可能会接收到不同的图像，而这些图像具有视差，因而可在观视者的大脑中合成一副3D立体影像。

但是，3D显示层的柱透镜例如为直条状，并且该些柱状透镜之间紧密排列且与RGB像素结构有序排列设置，有序排列的RGB像素与有序排列的柱透镜之间产生明显的干涉条纹。其中，当3D显示层的柱状透镜与显示模块的RGB像素之间平行排列及对位时，可能会因3D显示层与显示模块的周期性排列结构而产生迭纹(Moire)现象。甚至，严重影响观赏效果。

此外，习知技术大多以该些柱状透镜为表面。其中，因形成该些柱状透镜的材料于紫外光曝晒而固化后，该些柱状透镜往往产生硬度不足、不耐刮或不耐磨擦等问题。再者，因该些柱状透镜的凹凸隙缝易使油污、灰尘等杂质累积，进而使3D显示结构改变折射率而降低3D显示效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种3D显示层及其3D显示结构。

本发明在于提供一种3D显示层及其3D显示结构，透过胶层覆盖各透镜的设计，藉此改善显示模块透过3D显示层或3D显示结构以输出一3D影像的功效。

本发明提供一种3D显示层，用于与一透光层形成一3D显示结构，3D显示结构配置于一显示模块上。3D显示层包括一基底构造、一3D光学构造及一胶层。基底构造具有一第一面及一第二面。3D光学构造形成于基底构造的第一面，3D光学构造包括多数个柱状透镜，各柱状透镜的顶部朝向一第一方向凸出，且各柱状透镜具有一曲面。胶层覆盖各柱状透镜的曲面，胶层连接透光层与3D光学构造。其中，胶层与3D光学构造的折射率差异大于一预设差异值，胶层的一厚度大于各柱状透镜的一凸出高度，胶层的黏度大于一预设黏度。

本发明提供一种3D显示结构，适用于一具有一显示面的显示模块上。3D显示结构包括一3D显示层及一透光层。透光层具有一表面及相对于表面的一贴合面。贴合面连接胶层。

本发明的优点是利用一种3D显示层或3D显示结构，透过胶层覆盖各柱状透镜的设计，藉此克服油污、灰尘等杂质累积至该些柱状透镜的凹凸隙缝之问题，以及克服习知技术以该些柱状透镜作为表面之问题。此外，胶层与3D光学构造的折射率差异大于一预设差异值，藉此改善显示模块透过3D显示层或3D显示结构以输出一3D影像的功效，而观视者可裸视观看较佳质量的3D影像。

以上之概述与接下来的实施例，皆是为了进一步说明本发明之技术手段与达成功效，然所叙述之实施例与图式仅提供参考说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明一实施例之3D显示结构之剖面示意图。

图2为本发明另一实施例之柱状透镜之局部放大示意图。

图3为本发明另一实施例之折射率差异值-柱状透镜之曲率半径的曲线图。

图4为本发明另一实施例之折射率差异值-3D显示之光斑直径的曲线图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4所示，

图1为本发明一实施例之3D显示结构之剖面示意图。请参阅图1。一种3D显示结构1，适用于一具有一显示面的显示模块LCM上。3D显示结构1包括一3D显示层SL及一透光层16。在实务上，透光层16连接3D显示层SL。透光层16的表面161与空气接触。3D显示层SL透过一黏胶层(Adhesive)PSA或OCA以连接显示模块LCM。因此，显示模块LCM透过3D显示结构1以输出3D显示影像至观视者，而观视者可裸视观看3D影像。

为了方便说明，本实施例之显示模块LCM系以一液晶显示模块(LCDModule，LCM)来说明，而3D显示结构1例如透过一3D显示面板或一3D显示膜片来实现。在他实施例中，显示模块LCM例如为LCD面板、数字电视的触控显示器、笔记型计算机的显示器或触控显示器、ATM提款机的显示器或触控显示器、游戏机的触控显示器、商业广告机或是其它家用设备的显示器或触控显示器。本实施例不限制3D显示结构1及显示模块LCM的态样。

进一步来说，3D显示层SL用于与一透光层16形成一3D显示结构1。3D显示结构1配置于一显示模块LCM上。在实务上，3D显示层SL包括一基底构造10、一3D光学构造12及一胶层14。在实务上，基底构造10具有一第一面101及一第二面102。3D光学构造12形成于基底构造10的第一面101。而胶层14覆盖3D光学构造12，且透光层16连接胶层14。

其中，基底构造10例如为一聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneTerephthalate，PET)。而3D光学构造12例如为裸视3D的柱状晶(LenticularLens)构造、数组透镜(LensArray)或是复眼式(Flyeyes)构造。而胶层14例如为一光学胶(OpticalClearAdhesive，OCA)或一含氟聚合物。本实施例不限制基底构造10、3D光学构造12及胶层14的态样。

3D光学构造12包括多数个柱状透镜L1。各柱状透镜L1的顶部T朝向一第一方向D1凸出，且各柱状透镜L1具有一曲面C1。在实务上，柱状透镜L1系用以将显示模块LCM的RGB像素所输出的光束聚焦，使RGB像素所输出的光束能分别聚焦至观视者的左眼或右眼部，藉此达到3D显示的功效。

为了方便说明，本实施例之第一方向D1系以显示模块LCM朝向观视者的方向来说明。本实施例不限制第一方向D1的态样。在其它实施例中，各柱状透镜L1的顶部T亦可朝向与第一方向D1的逆向凸出。也就是说，与第一方向D1的逆向系指示自观视者朝向显示模块LCM的方向。换句话说，图1中的3D光学构造12位于基底构造10的第二面102，而各柱状透镜L1的顶部T朝向显示模块LCM的方向凸出，也就是顶部T朝向与第一方向D1的逆向凸出。本实施例不限制各柱状透镜L1的顶部T凸出方向的态样。

胶层14覆盖各柱状透镜L1的曲面C1。胶层14连接于透光层16与3D光学构造12之间。其中，胶层14与3D光学构造12的折射率差异大于一预设差异值，预设差异值例如为0.1。也就是说，3D光学构造12的折射率大于胶层14的折射率。3D光学构造12为具高折射率的柱状透镜L1。而胶层14系为低折射率的光学胶。其中，柱状透镜L1的折射率大于胶层14的折射率。

例如柱状透镜L1的折射率为1.65。而胶层14的折射率为1.35。3D光学构造12与胶层14的折射率差异值为0.3。又如，柱状透镜L1的折射率为1.55。而胶层14的折射率为1.40。3D光学构造12与胶层14的折射率差异值为0.15。其中，此两例的3D光学构造12与胶层14的折射率差异值均大于0.1的预设差异值。换句话说，此两例中的3D显示层SL均可达到良好的3D显示效果。

值得注意的是，光学产生全反射的条件为，入射光由光密介质射向光疏介质，以及入射角大于临界角的条件下。其中，临界角可透过司乃耳定律(Snell'sLaw)而得知。接着，各柱状透镜L1为高折射率介质(即光密介质)。而胶层14为低折射率介质(即光疏介质)。因此，RGB像素所输出的光束经由各柱状透镜L1进入胶层14时，光束的入射角需小于临界角，以使大部分的光束符合折射定律。若光束的入射角大于临界角时，则找不到任何折射角可符合折射定律，因此光束将依照反射定律全部反射回原介质(即高折射率的各柱状透镜L1)。

所以，当各柱状透镜L1的弧度越大时，柱状透镜L1的凸出高度S1越低，则柱状透镜L1的球面像差(SphericalAberration)越小。也就是，光束经过各柱状透镜L1的临界角越大，藉此较多部分的RGB像素所输出的光束可符合折射定律，并折射进入到低折射率的胶层14，藉此3D显示结构1输出良好的3D显示影像。反之，当各柱状透镜L1的弧度越小时，柱状透镜L1的凸出高度S1越高，则柱状透镜L1的球面像差越大。也就是，光束经过各柱状透镜L1的临界角越小，藉此较多部分的RGB像素所输出的光束不符合折射定律，而符合反射定律。藉此3D显示结构1输出较差、串影或重迭的3D显示影像。

此外，胶层14的一厚度T1大于各柱状透镜L1的一凸出高度S1。厚度T1例如为等于或大于3倍的凸出高度S1。凸出高度S1例如为5毫米，厚度T1例如为15～20毫米。也就是说，胶层14完全覆盖过各柱状透镜L1的顶部T，并高出各柱状透镜L1的顶部T。

另胶层14的黏度大于一预设黏度。预设黏度大于或等于1kg/in²。于此种预设黏度的条件下，胶层14可紧密地黏附着于各柱状透镜L1的曲面C1。反之，若胶层14的黏度小于预设黏度，则胶层14无法完全覆盖各柱状透镜L1的曲面C1，例如两相邻的柱状透镜L1之间的波谷无法被胶层14所覆盖。也就是，两相邻的柱状透镜L1之间的波谷处产生空隙或空气介质(即折射率为1)，则会产生折射率不均匀的区域。

此外，透光层16具有一表面161及相对于表面161的一贴合面162。贴合面162连接胶层14。在实务上，透光层16的表面161涂布一抗刮层、一抗污层及一抗反射层的其中之一或组合。透光层16例如为一聚对苯二甲酸乙二酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、一玻璃(Glass)或一聚碳酸脂(Polycarbonates，PC)。透光层16的雾度例如为2％～7％，透光层16的折射率大于胶层14的折射率。本实施例不限制透光层16的态样。

值得一提的是，胶层14系为低折射率的介质。透光层16系为高折射率的介质。在实务上，透光层16的折射率例如大于或等于各柱状透镜L1的折射率。而各柱状透镜L1的折射率大于胶层14的折射率。其中，RGB像素所输出的光束自低折射率介质进入到高折射率介质之条件下，光束系不会产生全反射现象。因此，3D显示结构1可输出3D显示影像至观视者，而观视者可裸视观看3D影像。

图2为本发明另一实施例之柱状透镜之局部放大示意图。请参阅图2。图2绘示两相邻的柱状透镜L1，其中柱状透镜L1的凸出高度S1、间距P1及曲面C1弧度如图2所绘示。其中，凸出高度S1系自基底构造10的第一面101至柱状透镜L1的顶部T。另基底构造10的厚度bt1如图2所绘示。在实务上，以同样的间距P1的条件下，曲率半径(即柱状透镜L1的聚焦R值)越小，亦即弧度(Curvature)越小且柱状透镜L1的凸出高度S1越高，则柱状透镜L1的球面像差越大。因此，凸出高度S1越高的柱状透镜L1产生对3D显示的干涉作用愈严重。

反之，以同样的间距P1的条件下，曲率半径(即柱状透镜L1的聚焦R值)越大，亦即弧度(Curvature)越大且柱状透镜L1的凸出高度S1越低，则柱状透镜L1的球面像差越小。因此，凸出高度S1越低的柱状透镜L1产生对3D显示的干涉作用愈轻微。简单来说，越小的曲率半径，则柱状透镜L1的弧度越小以及凸出高度S1越高，藉此柱状透镜L1产生3D影像的效果越差。反之，越大的曲率半径，则柱状透镜L1的弧度越大以及凸出高度S1越低，藉此柱状透镜L1产生3D影像的效果越好。

接下来，进一步说明折射率差异值与柱状透镜之曲率半径的仿真数值曲线关系，以及折射率差异值与3D显示之光斑直径的仿真数值曲线关系。其中，上述两仿真数值曲线关系图分别绘示于图3及图4。为了方便说明，表一为数值模拟的柱状透镜折射率、胶层的折射率、折射率差异值、柱状透镜的曲率半径以及3D显示的光斑直径等各项模拟数值。其中，柱状透镜的材质系以聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)来说明。而聚酸甲酯的折射率例如为1.55。在其它实施例中，柱状透镜的材质亦可透过不同折射率的材质来实现。本实施例不限制柱状透镜的材质。

表一

图3为本发明另一实施例之折射率差异值-柱状透镜之曲率半径的曲线图。请参阅图3。如图3中的曲线图，X轴为柱状透镜的折射率与胶层的折射率的折射率差异值。其中，柱状透镜的折射率大于胶层的折射率。折射率差异值自X轴左侧逐渐向X轴右侧递减。Y轴为柱状透镜的曲率半径(即柱状透镜的聚焦R值)。其中，曲率半径自Y轴下侧逐渐向Y轴上侧递增。

举例来说，折射率差异值为0.05时，曲率半径约为0.096mm，光斑直径系为30.810mm。也就是说，柱状透镜的球面像差较大，无法聚焦。因此，球面像差较大的柱状透镜产生对3D显示的干涉作用较严重。

反之，折射率差异值为0.1时，曲率半径约为0.124mm。其中，对应表一中之0.1的折射率差异值的光斑直径系为6.771mm。因此，柱状透镜的球面像差较小。球面像差较小的柱状透镜产生对3D显示的干涉作用较轻微。又如，折射率差异值为0.15时，曲率半径约为0.169mm。也就是说，柱状透镜的球面像差较小。其中，对应表一中之0.15的折射率差异值的光斑直径系为3.14mm。因此，球面像差较小的柱状透镜产生对3D显示的干涉作用较轻微。其余请参考表一的模拟数值，在此不予赘述。

图4为本发明另一实施例之折射率差异值-3D显示之光斑直径的曲线图。请参阅图4。如图4中的曲线图，X轴为柱状透镜的折射率与胶层的折射率的折射率差异值。其中，柱状透镜的折射率大于胶层的折射率。折射率差异值自X轴左侧逐渐向X轴右侧递减。Y轴为3D显示的光斑直径。其中，光斑直径自Y轴下侧逐渐向Y轴上侧递增。

在光学设计3D显示之柱状透镜时，系设定人类双眼距离约为65mm。而在强光下人类瞳孔直径约为1.5mm。在暗淡光线中人类瞳孔直径扩大到8mm左右。一般环境下人类瞳孔直径约在3mm～6mm之间。如果柱状透镜的聚焦的光斑直径已经大于人类瞳孔直径，则3D显示结构无法清晰地把3D显示影像分别送到人类的左右眼去。藉此3D显示结构产生严重的串影或迭影的现象。由此可知，柱状透镜的折射率与胶层的折射率之折射率差异值大于0.1，最佳的折射率差异值是大于1.5以上。其中，折射率差异值为0.1时，各柱状透镜的3D显示之光斑直径约为6.77mm，大致符合一般环境下人类瞳孔直径3mm～6mm的条件的上限。最佳的是折射率差异值为0.15时，各柱状透镜的3D显示之光斑直径约为3.14mm，已符合一般环境下人类瞳孔直径3mm～6mm的条件。藉此达到良好的3D显示效果。

举例来说，折射率差异值为0.15时，曲率半径约为0.169mm。3D显示的光斑直径系为3.140mm。也就是说，柱状透镜的球面像差较小，并符合一般环境下人类瞳孔直径。因此，球面像差较小的柱状透镜产生对3D显示的干涉作用较轻微，并符合一般环境下人类瞳孔直径。因此，显示模块的RGB像素透过3D显示层或3D显示结构以输出良好的3D显示影像。

综上所述，本发明系利用一种3D显示层或3D显示结构，透过低折射率的胶层覆盖高折射率的各柱状透镜，其中柱状透镜的折射率与胶层的折射率之折射率差异值大于预设差异值，预设差异值例如为0.1。藉此3D显示层或3D显示结构可降低3D显示的干涉作用。因此，显示模块透过3D显示层或3D显示结构以输出一3D影像的功效，而观视者可裸视观看较佳质量的3D影像。再者，本发明透过胶层覆盖各柱状透镜的设计，藉此克服「油污、灰尘等杂质累积至该些柱状透镜的凹凸隙缝」，以及「习知技术以硬度不足、不耐刮或不耐磨擦的该些柱状透镜作为表面」等问题。此外，胶层与3D光学构造的折射率差异大于一预设差异值，藉此改善显示模块透过3D显示层或3D显示结构以输出一3D影像的功效，值得一提的是，胶层的厚度大于各柱状透镜的凸出高度，且胶层的黏度大于一预设黏度。因此，本发明的胶层可完全覆盖各柱状透镜的曲面，藉此降低3D显示层或3D显示结构产生3D影像的迭纹以及达到良好的3D视觉效果。

以上之概述与接下来的实施例，皆是为了进一步说明本发明之技术手段与达成功效，然所叙述之实施例与图式仅提供参考说明用，并非用来对本发明加以限制者。

【符号说明】

1：3D显示结构；

10：基底构造；

101：第一面；

102：第二面；

L1：柱状透镜；

12：3D光学构造；

14：胶层；

16：透光层；

161：表面；

162：贴合面；

C1：曲面；

T1：胶层的厚度；

bt1：基底构造的厚度；

S1：凸出高度；

P1：间距；

SL：3D显示层；

SV：波谷；

T：顶部；

D1：第一方向；

PSA：黏胶层；

LCM：显示模块。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3D显示层，用于与一透光层形成一3D显示结构，该3D显示结构配置于一显示模块上，其特征在于该3D显示层包括：

一基底构造，具有一第一面及一第二面；

一3D光学构造，形成于该基底构造的该第一面，该3D光学构造包括多数个透镜，各该透镜的顶部朝向一第一方向凸出，且各该透镜具有一曲面；及

一胶层，覆盖各该透镜的该曲面，该胶层连接该透光层与该3D光学构造；

其中，该胶层与该3D光学构造的折射率差异大于一预设差异值，该胶层的一厚度大于该各该透镜的一凸出高度，该胶层的黏度大于一预设黏度。

2.根据权利要求1所述的一种3D显示层，其特征在于其中该基底构造为一聚对苯二甲酸乙二酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)，该胶层为一光学胶(OpticalClearAdhesive，OCA)。

3.根据权利要求1所述的一种3D显示层，其特征在于其中该3D光学构造的折射率大于该胶层的折射率，该预设差异值为0.1，该预设黏度大于或等于1kg/in²。

4.根据权利要求1所述的一种3D显示层，其特征在于其中该胶层的该厚度为等于或大于3倍的各该透镜的该凸出高度。

5.根据权利要求1所述的一种3D显示层，其特征在于其中该胶层为一含氟聚合物。

6.一种3D显示结构，适用于一具有一显示面的显示模块上，该3D显示结构包括：

一如权利要求1至权利要求5其中之一所述之3D显示层；及

一透光层，具有一表面及相对于该表面的一贴合面，该贴合面连接该胶层。

7.根据权利要求6所述的一种3D显示层，其特征在于其中该透光层的该表面涂布一抗刮层、一抗污层及一抗反射层的其中之一或组合，该透光层为一聚对苯二甲酸乙二酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、一玻璃或一聚碳酸脂(Polycarbonates，PC)。

8.根据权利要求6所述的一种3D显示层，其特征在于其中该透光层的雾度为2％～7％，该透光层的折射率大于该胶层的折射率。

9.根据权利要求6所述的一种3D显示层，其特征在于其中各该透镜的材质为聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)。