TW201727314A - 3D display layer and 3D display structure thereof - Google Patents
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本創作係有關於一種3D顯示層及其3D顯示結構,尤指一種運用於3D影像顯示的3D顯示層及其3D顯示結構。The present invention relates to a 3D display layer and a 3D display structure thereof, and more particularly to a 3D display layer applied to 3D image display and a 3D display structure thereof.
習知的裸視3D原理係依據聚光及折射原理改變光行進的方向,觀視者左、右眼在影像光線集中的設定區域分別看到不同畫面,以達到3D立體視覺感受。而現有裸視3D液晶顯示器係為一般2D平面顯示的液晶顯示器結合一3D顯示層、3D顯示膜或3D顯示板。其中觀視者在觀視區內雙眼可能會接收到不同的圖像,而這些圖像具有視差,因而可在觀視者的大腦中合成一副3D立體影像。 但是,3D顯示層的柱透鏡例如為直條狀,並且該些柱狀透鏡之間緊密排列且與RGB像素結構有序排列設置,有序排列的RGB像素與有序排列的柱透鏡之間產生明顯的干涉條紋。其中,當3D顯示層的柱狀透鏡與顯示模組的RGB像素之間平行排列及對位時,可能會因3D顯示層與顯示模組的週期性排列結構而產生疊紋(Moire)現象。甚至,嚴重影響觀賞效果。 此外,習知技術大多以該些柱狀透鏡為表面。其中,因形成該些柱狀透鏡的材料於紫外光曝曬而固化後,該些柱狀透鏡往往產生硬度不足、不耐刮或不耐磨擦等問題。再者,因該些柱狀透鏡的凹凸隙縫易使油汙、灰塵等雜質累積,進而使3D顯示結構改變折射率而降低3D顯示效果。The conventional naked-eye 3D principle changes the direction of light travel according to the principle of concentrating and refracting. The left and right eyes of the viewer see different images in the set regions of the image light concentrating to achieve 3D stereoscopic perception. The conventional naked-view 3D liquid crystal display is a liquid crystal display with a general 2D flat display combined with a 3D display layer, a 3D display film or a 3D display panel. Among them, the viewer may receive different images in the viewing area, and these images have parallax, so that a pair of 3D stereo images can be synthesized in the viewer's brain. However, the cylindrical lens of the 3D display layer is, for example, a straight strip shape, and the cylindrical lenses are closely arranged and arranged in an orderly arrangement with the RGB pixel structure, and an ordered array of RGB pixels is generated between the aligned cylindrical lenses. Obvious interference fringes. Wherein, when the lenticular lens of the 3D display layer and the RGB pixels of the display module are arranged in parallel and aligned, a Moire phenomenon may occur due to the periodic arrangement structure of the 3D display layer and the display module. Even, it seriously affects the viewing effect. In addition, conventional techniques mostly use the lenticular lenses as surfaces. Wherein, since the materials forming the lenticular lenses are cured by ultraviolet light exposure, the lenticular lenses tend to have problems such as insufficient hardness, scratch resistance or abrasion resistance. Further, the uneven grooves of the lenticular lenses tend to accumulate impurities such as oil stains and dust, and the 3D display structure changes the refractive index to lower the 3D display effect.
本創作在於提供一種3D顯示層及其3D顯示結構,透過膠層覆蓋各透鏡的設計,藉此改善顯示模組透過3D顯示層或3D顯示結構以輸出一3D影像的功效。 本創作提供一種3D顯示層,用於與一透光層形成一3D顯示結構,3D顯示結構配置於一顯示模組上。3D顯示層包括一基底構造、一3D光學構造及一膠層。基底構造具有一第一面及一第二面。3D光學構造形成於基底構造的第一面,3D光學構造包括多數個柱狀透鏡,各柱狀透鏡的頂部朝向一第一方向凸出,且各柱狀透鏡具有一曲面。膠層覆蓋各柱狀透鏡的曲面,膠層連接透光層與3D光學構造。其中,膠層與3D光學構造的折射率差異大於一預設差異值,膠層的一厚度大於各柱狀透鏡的一凸出高度,膠層的黏度大於一預設黏度。 本創作提供一種3D顯示結構,適用於一具有一顯示面的顯示模組上。3D顯示結構包括一3D顯示層及一透光層。透光層具有一表面及相對於表面的一貼合面。貼合面連接膠層。 本創作的具體手段為利用一種3D顯示層或3D顯示結構,透過膠層覆蓋各柱狀透鏡的設計,藉此克服油汙、灰塵等雜質累積至該些柱狀透鏡的凹凸隙縫之問題,以及克服習知技術以該些柱狀透鏡作為表面之問題。此外,膠層與3D光學構造的折射率差異大於一預設差異值,藉此改善顯示模組透過3D顯示層或3D顯示結構以輸出一3D影像的功效,而觀視者可裸視觀看較佳品質的3D影像。 以上之概述與接下來的實施例,皆是為了進一步說明本創作之技術手段與達成功效,然所敘述之實施例與圖式僅提供參考說明用,並非用來對本創作加以限制者。The present invention provides a 3D display layer and a 3D display structure thereof, and covers the design of each lens through a glue layer, thereby improving the effect of the display module transmitting a 3D image through the 3D display layer or the 3D display structure. The present invention provides a 3D display layer for forming a 3D display structure with a light transmissive layer, and the 3D display structure is disposed on a display module. The 3D display layer includes a substrate structure, a 3D optical structure, and a glue layer. The base structure has a first side and a second side. The 3D optical structure is formed on the first side of the base structure, and the 3D optical structure includes a plurality of cylindrical lenses, the tops of the respective cylindrical lenses are convex toward a first direction, and each of the cylindrical lenses has a curved surface. The glue layer covers the curved surface of each lenticular lens, and the glue layer connects the light transmission layer with the 3D optical structure. The difference in refractive index between the adhesive layer and the 3D optical structure is greater than a predetermined difference value, and a thickness of the adhesive layer is greater than a protruding height of each of the lenticular lenses, and the viscosity of the adhesive layer is greater than a predetermined viscosity. The present invention provides a 3D display structure suitable for a display module having a display surface. The 3D display structure includes a 3D display layer and a light transmissive layer. The light transmissive layer has a surface and a bonding surface with respect to the surface. The bonding surface is connected to the adhesive layer. The specific means of the present invention is to use a 3D display layer or a 3D display structure to cover the design of each lenticular lens through a glue layer, thereby overcoming the problem that oil, dust and the like are accumulated to the concave and convex slits of the lenticular lenses, and overcome Conventional techniques use these lenticular lenses as a problem with the surface. In addition, the refractive index difference between the adhesive layer and the 3D optical structure is greater than a predetermined difference value, thereby improving the function of the display module to output a 3D image through the 3D display layer or the 3D display structure, and the viewer can view the image by naked viewing. Good quality 3D imagery. The above summary and the following examples are intended to further illustrate the technical means and the efficiencies of the present invention, and the embodiments and drawings are merely provided for reference and are not intended to limit the present invention.
圖1為本創作一實施例之3D顯示結構之剖面示意圖。請參閱圖1。一種3D顯示結構1,適用於一具有一顯示面的顯示模組LCM上。3D顯示結構1包括一3D顯示層SL及一透光層16。在實務上,透光層16連接3D顯示層SL。透光層16的表面161與空氣接觸。3D顯示層SL透過一黏膠層(Adhesive)PSA或OCA以連接顯示模組LCM。因此,顯示模組LCM透過3D顯示結構1以輸出3D顯示影像至觀視者,而觀視者可裸視觀看3D影像。 為了方便說明,本實施例之顯示模組LCM係以一液晶顯示模組(LCD Module,LCM)來說明,而3D顯示結構1例如透過一3D顯示面板或一3D顯示膜片來實現。在他實施例中,顯示模組LCM例如為LCD面板、數位電視的觸控顯示器、筆記型電腦的顯示器或觸控顯示器、ATM提款機的顯示器或觸控顯示器、遊戲機的觸控顯示器、商業廣告機或是其他家用設備的顯示器或觸控顯示器。本實施例不限制3D顯示結構1及顯示模組LCM的態樣。 進一步來說,3D顯示層SL用於與一透光層16形成一3D顯示結構1。3D顯示結構1配置於一顯示模組LCM上。在實務上,3D顯示層SL包括一基底構造10、一3D光學構造12及一膠層14。在實務上,基底構造10具有一第一面101及一第二面102。3D光學構造12形成於基底構造10的第一面101。而膠層14覆蓋3D光學構造12,且透光層16連接膠層14。 其中,基底構造10例如為一聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)。而3D光學構造12例如為裸視3D的柱狀晶(Lenticular Lens)構造、陣列透鏡(Lens Array)或是複眼式(Fly eyes)構造。而膠層14例如為一光學膠(Optical Clear Adhesive,OCA)或一含氟聚合物。本實施例不限制基底構造10、3D光學構造12及膠層14的態樣。 3D光學構造12包括多數個柱狀透鏡L1。各柱狀透鏡L1的頂部T朝向一第一方向D1凸出,且各柱狀透鏡L1具有一曲面C1。在實務上,柱狀透鏡L1係用以將顯示模組LCM的RGB像素所輸出的光束聚焦,使RGB像素所輸出的光束能分別聚焦至觀視者的左眼或右眼部,藉此達到3D顯示的功效。 為了方便說明,本實施例之第一方向D1係以顯示模組LCM朝向觀視者的方向來說明。本實施例不限制第一方向D1的態樣。在其他實施例中,各柱狀透鏡L1的頂部T亦可朝向與第一方向D1的逆向凸出。也就是說,與第一方向D1的逆向係指示自觀視者朝向顯示模組LCM的方向。換句話說,圖1中的3D光學構造12位於基底構造10的第二面102,而各柱狀透鏡L1的頂部T朝向顯示模組LCM的方向凸出,也就是頂部T朝向與第一方向D1的逆向凸出。本實施例不限制各柱狀透鏡L1的頂部T凸出方向的態樣。 膠層14覆蓋各柱狀透鏡L1的曲面C1。膠層14連接於透光層16與3D光學構造12之間。其中,膠層14與3D光學構造12的折射率差異大於一預設差異值,預設差異值例如為0.1。也就是說,3D光學構造12的折射率大於膠層14的折射率。3D光學構造12為具高折射率的柱狀透鏡L1。而膠層14係為低折射率的光學膠。其中,柱狀透鏡L1的折射率大於膠層14的折射率。 例如柱狀透鏡L1的折射率為1.55。而膠層14的折射率為1.20。3D光學構造12與膠層14的折射率差異值為0.35。又如,柱狀透鏡L1的折射率為1.55。而膠層14的折射率為1.40。3D光學構造12與膠層14的折射率差異值為0.15。其中,此兩例的3D光學構造12與膠層14的折射率差異值均大於0.1的預設差異值。換句話說,此兩例中的3D顯示層SL均可達到良好的3D顯示效果。 值得注意的是,光學產生全反射的條件為,入射光由光密介質射向光疏介質,以及入射角大於臨界角的條件下。其中,臨界角可透過司乃耳定律(Snell's Law)而得知。接著,各柱狀透鏡L1為高折射率介質(即光密介質)。而膠層14為低折射率介質(即光疏介質)。因此,RGB像素所輸出的光束經由各柱狀透鏡L1進入膠層14時,光束的入射角需小於臨界角,以使大部分的光束符合折射定律。若光束的入射角大於臨界角時,則找不到任何折射角可符合折射定律,因此光束將依照反射定律全部反射回原介質(即高折射率的各柱狀透鏡L1)。 所以,當各柱狀透鏡L1的弧度越大時,柱狀透鏡L1的凸出高度S1越低,則柱狀透鏡L1的球面像差(Spherical Aberration)越小。也就是,光束經過各柱狀透鏡L1的臨界角越大,藉此較多部分的RGB像素所輸出的光束可符合折射定律,並折射進入到低折射率的膠層14,藉此3D顯示結構1輸出良好的3D顯示影像。反之,當各柱狀透鏡L1的弧度越小時,柱狀透鏡L1的凸出高度S1越高,則柱狀透鏡L1的球面像差越大。也就是,光束經過各柱狀透鏡L1的臨界角越小,藉此較多部分的RGB像素所輸出的光束不符合折射定律,而符合反射定律。藉此3D顯示結構1輸出較差、串影或重疊的3D顯示影像。 此外,膠層14的一厚度T1大於各柱狀透鏡L1的一凸出高度S1。厚度T1例如為等於或大於3倍的凸出高度S1。凸出高度S1例如為5毫米,厚度T1例如為15~20毫米。也就是說,膠層14完全覆蓋過各柱狀透鏡L1的頂部T,並高出各柱狀透鏡L1的頂部T。 另膠層14的黏度大於一預設黏度。預設黏度大於或等於1 kg/in2
。於此種預設黏度的條件下,膠層14可緊密地黏附著於各柱狀透鏡L1的曲面C1。反之,若膠層14的黏度小於預設黏度,則膠層14無法完全覆蓋各柱狀透鏡L1的曲面C1,例如兩相鄰的柱狀透鏡L1之間的波谷無法被膠層14所覆蓋。也就是,兩相鄰的柱狀透鏡L1之間的波谷處產生空隙或空氣介質(即折射率為1),則會產生折射率不均勻的區域。 此外,透光層16具有一表面161及相對於表面161的一貼合面162。貼合面162連接膠層14。在實務上,透光層16的表面161塗佈一抗刮層、一抗污層及一抗反射層的其中之一或組合。透光層16例如為一聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、一玻璃(Glass)或一聚碳酸脂(Polycarbonates,PC)。透光層16的霧度例如為2%~7%,透光層16的折射率大於膠層14的折射率。本實施例不限制透光層16的態樣。 值得一提的是,膠層14係為低折射率的介質。透光層16係為高折射率的介質。在實務上,透光層16的折射率例如大於或等於各柱狀透鏡L1的折射率。而各柱狀透鏡L1的折射率大於膠層14的折射率。其中,RGB像素所輸出的光束自低折射率介質進入到高折射率介質之條件下,光束係不會產生全反射現象。因此,3D顯示結構1可輸出3D顯示影像至觀視者,而觀視者可裸視觀看3D影像。 圖2為本創作另一實施例之柱狀透鏡之局部放大示意圖。請參閱圖2。圖2繪示兩相鄰的柱狀透鏡L1,其中柱狀透鏡L1的凸出高度S1、間距P1及曲面C1弧度如圖2所繪示。其中,凸出高度S1係自基底構造10的第一面101至柱狀透鏡L1的頂部T。另基底構造10的厚度bt1如圖2所繪示。在實務上,以同樣的間距P1的條件下,曲率半徑(即柱狀透鏡L1的聚焦R值)越小,亦即弧度(Curvature)越小且柱狀透鏡L1的凸出高度S1越高,則柱狀透鏡L1的球面像差越大。因此,凸出高度S1越高的柱狀透鏡L1產生對3D顯示的干涉作用愈嚴重。 反之,以同樣的間距P1的條件下,曲率半徑(即柱狀透鏡L1的聚焦R值)越大,亦即弧度(Curvature)越大且柱狀透鏡L1的凸出高度S1越低,則柱狀透鏡L1的球面像差越小。因此,凸出高度S1越低的柱狀透鏡L1產生對3D顯示的干涉作用愈輕微。簡單來說,越小的曲率半徑,則柱狀透鏡L1的弧度越小以及凸出高度S1越高,藉此柱狀透鏡L1產生3D影像的效果越差。反之,越大的曲率半徑,則柱狀透鏡L1的弧度越大以及凸出高度S1越低,藉此柱狀透鏡L1產生3D影像的效果越好。 接下來,進一步說明折射率差異值與柱狀透鏡之曲率半徑的模擬數值曲線關係,以及折射率差異值與3D顯示之光斑直徑的模擬數值曲線關係。其中,上述兩模擬數值曲線關係圖分別繪示於圖3及圖4。為了方便說明,表一為數值模擬的柱狀透鏡折射率、膠層的折射率、折射率差異值、柱狀透鏡的曲率半徑以及3D顯示的光斑直徑等各項模擬數值。其中,柱狀透鏡的材質係以聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)來說明。而聚酸甲酯的折射率例如為1.55。在其他實施例中,柱狀透鏡的材質亦可透過不同折射率的材質來實現。本實施例不限制柱狀透鏡的材質。 表一
1‧‧‧3D顯示結構
10‧‧‧基底構造
101‧‧‧第一面
102‧‧‧第二面
L1‧‧‧柱狀透鏡
12‧‧‧3D光學構造
14‧‧‧膠層
16‧‧‧透光層
161‧‧‧表面
162‧‧‧貼合面
C1‧‧‧曲面
T1‧‧‧膠層的厚度
bt1‧‧‧基底構造的厚度
S1‧‧‧凸出高度
P1‧‧‧間距
SL‧‧‧3D顯示層
SV‧‧‧波谷
T‧‧‧頂部
D1‧‧‧第一方向
PSA‧‧‧黏膠層
LCM‧‧‧顯示模組1‧‧‧3D display structure
10‧‧‧Base structure
101‧‧‧ first side
102‧‧‧ second side
L1‧‧‧ lenticular lens
12‧‧‧3D optical construction
14‧‧‧ glue layer
16‧‧‧Transparent layer
161‧‧‧ surface
162‧‧‧Fitting surface
C1‧‧‧ surface
Thickness of T1‧‧‧ adhesive layer
Thickness of bt1‧‧‧ base structure
S1‧‧‧ protruding height
P1‧‧‧ spacing
SL‧‧‧3D display layer
SV‧‧ trough
Top of T‧‧‧
D1‧‧‧ first direction
PSA‧‧ ‧ adhesive layer
LCM‧‧‧ display module
圖1為本創作一實施例之3D顯示結構之剖面示意圖。 圖2為本創作另一實施例之柱狀透鏡之局部放大示意圖。 圖3為本創作另一實施例之折射率差異值-柱狀透鏡之曲率半徑的曲線圖。 圖4為本創作另一實施例之折射率差異值-3D顯示之光斑直徑的曲線圖。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a 3D display structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged schematic view showing a lenticular lens according to another embodiment of the present invention. Fig. 3 is a graph showing the refractive index difference value of another embodiment of the present invention - the radius of curvature of the lenticular lens. Fig. 4 is a graph showing the spot diameter of the refractive index difference value - 3D display of another embodiment of the present invention.
1‧‧‧3D顯示結構 1‧‧‧3D display structure
10‧‧‧基底構造 10‧‧‧Base structure
101‧‧‧第一面 101‧‧‧ first side
102‧‧‧第二面 102‧‧‧ second side
L1‧‧‧透鏡 L1‧‧ lens
12‧‧‧3D光學構造 12‧‧‧3D optical construction
14‧‧‧膠層 14‧‧‧ glue layer
16‧‧‧透光層 16‧‧‧Transparent layer
161‧‧‧表面 161‧‧‧ surface
162‧‧‧貼合面 162‧‧‧Fitting surface
C1‧‧‧曲面 C1‧‧‧ surface
T1‧‧‧膠層厚度 T1‧‧‧ glue layer thickness
S1‧‧‧凸出高度 S1‧‧‧ protruding height
SL‧‧‧3D顯示層 SL‧‧‧3D display layer
T‧‧‧頂部 Top of T‧‧‧
D1‧‧‧第一方向 D1‧‧‧ first direction
PSA‧‧‧黏膠層 PSA‧‧ ‧ adhesive layer
LCM‧‧‧顯示模組 LCM‧‧‧ display module
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TW105101932A TWI597527B (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | 3d display layer and 3d display structure thereof |
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Cited By (1)
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TWI836810B (en) * | 2022-09-08 | 2024-03-21 | 友達光電股份有限公司 | 3d display device |
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- 2016-01-21 TW TW105101932A patent/TWI597527B/en not_active IP Right Cessation
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TWI836810B (en) * | 2022-09-08 | 2024-03-21 | 友達光電股份有限公司 | 3d display device |
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