一種3d顯示層及其3d顯示結構的制作方法
【專利摘要】一種3D顯示層及其3D顯示結構，屬于影像顯示技術領域。3D顯示結構配置于一顯示模塊上。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光學構造形成于基底構造的第一面。3D光學構造包括多數個透鏡，各透鏡的頂部朝向一第一方向凸出，且各透鏡具有一曲面。膠層覆蓋各透鏡的曲面，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于一預設差異值，膠層的一厚度大于各透鏡的一凸出高度，膠層的黏度大于一預設黏度。本實用新型透過膠層覆蓋各柱狀透鏡的設計，藉此克服油污、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。
【專利說明】
-種3D顯示層及其3D顯示結構
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種3D顯示層及其3D顯示結構，屬于影像顯示技術領域。
【背景技術】
[0002] 習知的裸視3D原理系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，W達到3D立體視覺感受。而現有裸視3D液晶 顯示器系為一般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，而運些圖像具有視差，因而可在觀視者的 大腦中合成一副3D立體影像。
[0003] 但是，3D顯示層的柱透鏡例如為直條狀，并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設條 紋。其中，當3D顯示層的柱狀透鏡與顯示模塊的RGB像素之間平行排列及對位時，可能會因 3D顯示層與顯示模塊的周期性排列結構而產生迭紋(Moire)現象。甚至，嚴重影響觀賞效 果。
[0004] 此外，習知技術大多W該些柱狀透鏡為表面。其中，因形成該些柱狀透鏡的材料于 紫外光曝曬而固化后，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污、灰塵等雜質累積，進而使3D顯示結構改變折射率而 降低3D顯不效果。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種3D顯示層及其3D顯示結構。
[0006] 本實用新型在于提供一種3D顯示層及其3D顯示結構，透過膠層覆蓋各透鏡的設 計，藉此改善顯示模塊透過3D顯示層或3D顯示結構W輸出一 3D影像的功效。
[0007] 本實用新型提供一種3D顯示層，用于與一透光層形成一 3D顯示結構，3D顯示結構 配置于一顯示模塊上。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光學構造形成于基底構造的第一面，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于一預 設差異值，膠層的一厚度大于各柱狀透鏡的一凸出高度，膠層的黏度大于一預設黏度。
[000引本實用新型提供一種3D顯示結構，適用于一具有一顯示面的顯示模塊上。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于表面的一貼合面。貼合面連 接膠層。
[0009]本實用新型的優點是利用一種3D顯示層或3D顯示結構，透過膠層覆蓋各柱狀透鏡 的設計，藉此克服油污、灰塵等雜質累積至該些柱狀透鏡的凹凸隙縫之問題，W及克服習知 技術W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于一預設 差異值，藉此改善顯示模塊透過3D顯示層或3D顯示結構W輸出一 3D影像的功效，而觀視者 可裸視觀看較佳質量的3D影像。
[0010] W上之概述與接下來的實施例，皆是為了進一步說明本實用新型之技術手段與達 成功效，然所敘述之實施例與圖式僅提供參考說明用，并非用來對本實用新型加 W限制者。
【附圖說明】
[0011] 當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本實用新 型W及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一 步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用 新型，并不構成對本實用新型的不當限定，如圖其中：
[0012] 圖1為本實用新型一實施例之3D顯示結構之剖面示意圖。
[0013] 圖2為本實用新型另一實施例之柱狀透鏡之局部放大示意圖。
[0014] 圖3為本實用新型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。
[0015] 圖4為本實用新型另一實施例之折射率差異值-3D顯示之光斑直徑的曲線圖。
[0016] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
【具體實施方式】
[0017] 顯然，本領域技術人員基于本實用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬于本實用 新型的保護范圍。
[0018] 實施例1:圖1為本實用新型一實施例之3D顯示結構之剖面示意圖。請參閱圖1。一 種3D顯示結構1，適用于一具有一顯示面的顯示模塊LCM上。3D顯示結構1包括一 3D顯示層化 及一透光層16。在實務上，透光層16連接3D顯示層化。透光層16的表面161與空氣接觸。3D顯 示層化透過一黏膠層(A化esive)PSA或0CAW連接顯示模塊LCM。因此，顯示模塊LCM透過3D 顯示結構輸出3D顯示影像至觀視者，而觀視者可裸視觀看3D影像。
[0019] 為了方便說明，本實施例之顯示模塊LCM系W-液晶顯示模塊化CD 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 示模塊LCM例如為LCD面板、數字電視的觸控顯示器、筆記型計算機的顯示器或觸控顯示器、 ATM提款機的顯示器或觸控顯示器、游戲機的觸控顯示器、商業廣告機或是其它家用設備的 顯示器或觸控顯示器。本實施例不限制3D顯示結構1及顯示模塊LCM的態樣。
[0020] 進一步來說，3D顯示層化用于與一透光層16形成一 3D顯示結構1。30顯示結構1配 置于一顯示模塊LCM上。在實務上，3D顯示層化包括一基底構造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。30光學構造12形成于基底構 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。
[0021 ] 其中，基底構造10例如為一聚對苯二甲酸乙二醋(polyeth^ene Ter邱hthalate， PET)。而3D光學構造12例如為裸視3D的柱狀晶化enticular Lens)構造、數組透鏡化ens Array)或是復眼式(Fly eyes)構造。而膠層14例如為一光學膠(Optical Clear A化esive， OCA)或一含氣聚合物。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。
[0022] 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系用W將顯示模塊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。
[0023] 為了方便說明，本實施例之第一方向D1系W顯示模塊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。在其它實施例中，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的逆向系指示自觀視者朝向顯示模塊 LCM的方向。換句話說，圖1中的3D光學構造12位于基底構造10的第二面102,而各柱狀透鏡 L1的頂部T朝向顯示模塊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。
[0024] 膠層14覆蓋各柱狀透鏡L1的曲面C1。膠層14連接于透光層16與3D光學構造12之 間。其中，膠層14與3D光學構造12的折射率差異大于一預設差異值，預設差異值例如為0.1。 也就是說，3D光學構造12的折射率大于膠層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系為低折射率的光學膠。其中，柱狀透鏡L1的折射率大于膠層14的折射 率。
[0025] 例如柱狀透鏡L1的折射率為1.65。而膠層14的折射率為1.35。30光學構造12與膠 層14的折射率差異值為0.3。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 折射率差異值均大于0.1的預設差異值。換句話說，此兩例中的3D顯示層化均可達到良好的 3D顯不效果。
[0026] 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，W及 入射角大于臨界角的條件下。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，光束的入射角需小于臨界角， W使大部分的光束符合折射定律。若光束的入射角大于臨界角時，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)。
[0027] 所W，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（S地erical 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，并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、串影或重迭的3D顯示影像。
[00%]此外，膠層14的一厚度T1大于各柱狀透鏡L1的一凸出高度S1。厚度T1例如為等于 或大于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，并高出各柱狀透鏡L1的頂部T。
[0029]另膠層14的黏度大于一預設黏度。預設黏度大于或等于Ikg/in2。于此種預設黏度 的條件下，膠層14可緊密地黏附著于各柱狀透鏡L1的曲面C1。反之，若膠層14的黏度小于預 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。
[0030] 此外，透光層16具有一表面161及相對于表面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涂布一抗刮層、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醋（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的折射率大于膠層14的折射率。本實施例不限制透光層16的態樣。
[0031] 值得一提的是，膠層14系為低折射率的介質。透光層16系為高折射率的介質。在實 務上，透光層16的折射率例如大于或等于各柱狀透鏡L1的折射率。而各柱狀透鏡L1的折射 率大于膠層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，光束系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。
[0032] 圖2為本實用新型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系自基底構造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btl如圖2所繪示。在實務上，W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(Curva化re)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顯示的干設作用愈嚴重。
[0033] 反之，W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(化rvature)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顯示的干設作用愈輕微。簡單來說，越小的曲率 半徑，則柱狀透鏡L1的弧度越小W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W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。
[0034] 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仿真數值曲線關系， W及折射率差異值與3D顯示之光斑直徑的仿真數值曲線關系。其中，上述兩仿真數值曲線 關系圖分別繪示于圖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W及3D顯示的光斑直徑等各項模擬數值。其中， 柱狀透鏡的材質系W聚酸甲醋(P〇lymethylmethacrylate，PMMA)來說明。而聚酸甲醋的折 射率例如為1.55。在其它實施例中，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。
[0035] 表一
[0036]
[0037] 圖3為本實用新型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。請 參閱圖3。如圖3中的曲線圖，X軸為柱狀透鏡的折射率與膠層的折射率的折射率差異值。其 中，柱狀透鏡的折射率大于膠層的折射率。折射率差異值自X軸左側逐漸向X軸右側遞減。Y 軸為柱狀透鏡的曲率半徑（即柱狀透鏡的聚焦R值）。其中，曲率半徑自Y軸下側逐漸向Y軸上 側遞增。
[003引舉例來說，折射率差異值為0.05時，曲率半徑約為0.096mm，光斑直徑系為 30.810mm。也就是說，柱狀透鏡的球面像差較大，無法聚焦。因此，球面像差較大的柱狀透鏡 產生對3D顯示的干設作用較嚴重。
[0039] 反之，折射率差異值為0.1時，曲率半徑約為0.124mm。其中，對應表一中之0.1的折 射率差異值的光斑直徑系為6.771mm。因此，柱狀透鏡的球面像差較小。球面像差較小的柱 狀透鏡產生對3D顯示的干設作用較輕微。又如，折射率差異值為0.15時，曲率半徑約為 0.169mm。也就是說，柱狀透鏡的球面像差較小。其中，對應表一中之0.15的折射率差異值的 光斑直徑系為3.14mm。因此，球面像差較小的柱狀透鏡產生對3D顯示的干設作用較輕微。其 余請參考表一的模擬數值，在此不予寶述。
[0040] 圖4為本實用新型另一實施例之折射率差異值-3D顯示之光斑直徑的曲線圖。請參 閱圖4。如圖4中的曲線圖，X軸為柱狀透鏡的折射率與膠層的折射率的折射率差異值。其中， 柱狀透鏡的折射率大于膠層的折射率。折射率差異值自X軸左側逐漸向X軸右側遞減。Y軸為 3D顯示的光斑直徑。其中，光斑直徑自Y軸下側逐漸向Y軸上側遞增。
[0041 ] 在光學設計3D顯示之柱狀透鏡時，系設定人類雙眼距離約為65mm。而在強光下人 類瞳孔直徑約為1.5mm。在暗淡光線中人類瞳孔直徑擴大到8mm左右。一般環境下人類瞳孔 直徑約在3mm~6mm之間。如果柱狀透鏡的聚焦的光斑直徑已經大于人類瞳孔直徑，則3D顯 示結構無法清晰地把3D顯示影像分別送到人類的左右眼去。藉此3D顯示結構產生嚴重的串 影或迭影的現象。由此可知，柱狀透鏡的折射率與膠層的折射率之折射率差異值大于0.1， 最佳的折射率差異值是大于1.5W上。其中，折射率差異值為0.1時，各柱狀透鏡的3D顯示之 光斑直徑約為6.77mm，大致符合一般環境下人類瞳孔直徑3mm~6mm的條件的上限。最佳的 是折射率差異值為0.15時，各柱狀透鏡的3D顯示之光斑直徑約為3.14mm，已符合一般環境 下人類瞳孔直徑3mm~6mm的條件。藉此達到良好的3D顯示效果。
[0042] 舉例來說，折射率差異值為0.15時，曲率半徑約為0.169mmD3D顯示的光斑直徑系 為3.140mm。也就是說，柱狀透鏡的球面像差較小，并符合一般環境下人類瞳孔直徑。因此， 球面像差較小的柱狀透鏡產生對3D顯示的干設作用較輕微，并符合一般環境下人類瞳孔直 徑。因此，顯示模塊的RGB像素透過3D顯示層或3D顯示結構W輸出良好的3D顯示影像。
[0043] 綜上所述，本實用新型系利用一種3D顯示層或3D顯示結構，透過低折射率的膠層 覆蓋高折射率的各柱狀透鏡，其中柱狀透鏡的折射率與膠層的折射率之折射率差異值大于 預設差異值，預設差異值例如為0.1。藉此3D顯示層或3D顯示結構可降低3D顯示的干設作 用。因此，顯示模塊透過3D顯示層或3D顯示結構W輸出一3D影像的功效，而觀視者可裸視觀 看較佳質量的3D影像。再者，本實用新型透過膠層覆蓋各柱狀透鏡的設計，藉此克服「油污、 灰塵等雜質累積至該些柱狀透鏡的凹凸隙縫」，W及「習知技術W硬度不足、不耐刮或不耐 磨擦的該些柱狀透鏡作為表面」等問題。此外，膠層與3D光學構造的折射率差異大于一預設 差異值，藉此改善顯示模塊透過3D顯示層或3D顯示結構W輸出一 3D影像的功效，值得一提 的是，膠層的厚度大于各柱狀透鏡的凸出高度，且膠層的黏度大于一預設黏度。因此，本實 用新型的膠層可完全覆蓋各柱狀透鏡的曲面，藉此降低3D顯示層或3D顯示結構產生3D影像 的迭紋W及達到良好的3D視覺效果。
[0044] W上之概述與接下來的實施例，皆是為了進一步說明本實用新型之技術手段與達 成功效，然所敘述之實施例與圖式僅提供參考說明用，并非用來對本實用新型加 W限制者。
[0045] 【符號說明】
[0046] 1:3D顯示結構；
[0047] 10:基底構造；
[004引 101:第一面；
[0049] 102:第二面；
[0化0] L1:柱狀透鏡；
[0化1] 12:3D光學構造；
[005^ 14:膠層；
[0化3] 16:透光層；
[0化4] 161:表面；
[0化5] 162:貼合面；
[0化6] C1:曲面；
[0化7] T1:膠層的厚度；
[005引 btl:基底構造的厚度；
[0化9] S1:凸出高度；
[0060] P1:間距；
[0061] SL 3D 顯示層；
[0062] SV:波谷；
[006；3] T:頂部；
[0064] D1:第一方向；
[0065] PSA:黏膠層；
[0066] LCM:顯示模塊。
[0067] 如上所述，對本實用新型的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離 本實用新型的發明點及效果可W有很多的變形，運對本領域的技術人員來說是顯而易見 的。因此，運樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種3D顯示層，用于與一透光層形成一3D顯示結構，該3D顯示結構配置于一顯示模 塊上，其特征在于該3D顯示層包括： 一基底構造，具有一第一面及一第二面； 一 3D光學構造，形成于該基底構造的該第一面，該3D光學構造包括多數個透鏡，各該透 鏡的頂部朝向一第一方向凸出，且各該透鏡具有一曲面;及 一膠層，覆蓋各該透鏡的該曲面，該膠層連接該透光層與該3D光學構造； 其中，該膠層與該3D光學構造的折射率差異大于一預設差異值，該膠層的一厚度大于 該各該透鏡的一凸出高度，該膠層的黏度大于一預設黏度。2. 根據權利要求1所述的一種3D顯示層，其特征在于其中該3D光學構造的折射率大于 該膠層的折射率，該預設差異值為0.1，該預設黏度大于或等于lkg/in 2。3. 根據權利要求1所述的一種3D顯示層，其特征在于其中該膠層的該厚度為等于或大 于3倍的各該透鏡的該凸出高度。4. 一種3D顯示結構，適用于一具有一顯示面的顯示模塊上，該3D顯示結構包括： 一如權利要求1至權利要求3其中之一所述之3D顯示層;及 一透光層，具有一表面及相對于該表面的一貼合面，該貼合面連接該膠層。5. 根據權利要求4所述的一種3D顯示結構，其特征在于其中該透光層的該表面涂布一 抗刮層、一抗污層及一抗反射層的其中之一或組合，該透光層為一聚對苯二甲酸乙二酯 Polyethylene Terephthalate、一玻璃或一聚碳酸脂PoIycarbonates。
【文檔編號】G02B27/22GK205485088SQ201620062021
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月21日
【發明人】陳盈同
【申請人】詠巨科技有限公司