3D膜及具有其的3D显示装置的制作方法

本实用新型涉及薄膜技术领域，具体而言，涉及一种3D膜及具有其的3D显示装置。

背景技术：

随着智能显示产品的不断普及和竞争的加剧，现实产品越来越往轻薄化发展，同时，伴随着显示技术的革新，显示技术正在经历从平面到立体的过渡，立体显示特别是裸眼3D立体技术已经成为显示领域的新发展趋势，越来越多的显示产品开始整合裸眼3D显示。裸眼3D显示一般有柱状透镜和视差屏障两种实现方式，一般柱状透镜实现方式是将3D膜对位贴合于显示屏上，之后将触摸屏置于3D膜之上进行整合。

3D膜通常包括由柱状透镜构成的微结构层，现有的柱状透镜通常有两种结构，其中，第一种柱状透镜的表面为圆弧表面，第二种柱状透镜的表面为多棱镜平面。

在使用采用第一种柱状透镜的微结构层制成的3D膜时，相邻的两个柱状透镜的连接处会形成较严重的暗纹，这样便降低了3D显示装置的显示清晰度，影响了3D显示装置的成像效果；此外，在使用采用第一种柱状透镜的微结构层制成的3D膜时，只有当使用者所处位置时的视线垂直于3D显示装置的显示屏时，使用者才能观看到比较好的3D效果画面，而当使用者的所处位置较偏，即使用者的视线与3D显示装置的显示屏之间的夹角过小时，使用者便无法看到明显的3D效果画面，从而降低了使用者对3D显示装置的3D视觉体验。

在使用采用第二种柱状透镜的微结构层制成的3D膜时，会限制使用者的视线偏移自由度，也就是说，当使用者两眼的与3D膜的距离差值过大时，例如使用者转动头部的幅度过大后，使用者便无法可靠地看到3D显示装置的3D效果画面，因此，由第二种柱状透镜制成的3D膜在使用时，仍然会存在影响使用者对3D显示装置的3D视觉体验的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种3D膜及具有其的3D显示装置，以解决现有技术中的3D显示装置带给使用者的3D视觉体验差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种3D膜，包括：透明基材层；

第一微结构层，第一微结构层设置在透明基材层的表面上；第二微结构层，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，第一微结构层和第二微结构层的接触面包括多个3D微结构表面，3D微结构表面包括顺次连接的多个光滑曲面段。

进一步地，3D膜具有第一参考平面，第一参考平面垂直于透明基材层的朝向第一微结构层的表面，各3D微结构表面为几何中心对称曲面，且3D微结构表面对称设置在一个第一参考平面的两侧。

进一步地，3D微结构表面包括两个光滑曲面段，两个光滑曲面段对称设置在第一参考平面的两侧，两个光滑曲面段的交线处形成凸起部或凹陷部。

进一步地，3D膜具有第二参考平面，第二参考平面在3D膜的厚度方向延伸，且第二参考平面垂直于第一参考平面，交线在第二参考平面内形成投影点A，两个光滑曲面段的远离交线的一端分别在第二参考平面内形成投影点B和投影点C。

进一步地，投影点B和投影点C之间的距离大于等于0.03毫米且小于等于1毫米。

进一步地，投影点A到投影点B和投影点C之间的连线的垂直距离大于等于0.01毫米且小于等于0.5毫米。

进一步地，3D膜具有第二参考平面，第二参考平面在3D膜的厚度方向延伸，且第二参考平面垂直于第一参考平面，光滑曲面段在第二参考平面内的投影为样条曲线的部分线段、抛物线的部分线段、圆锥曲线的部分线段、正弦曲线的部分线段、双曲线的部分线段或椭圆曲线的部分线段中的一种。

进一步地，第一微结构层包括多个3D柱状透镜，多个3D柱状透镜依次设置在透明基材层上，多个3D柱状透镜的朝向第二微结构层的表面一一对应地形成多个3D微结构表面。

进一步地，第二微结构层与第一微结构层处处适配性贴合。

进一步地，第一微结构层的折射率为n1，第二微结构层的折射率为n2，其中，n1与n2之间差值的绝对值大于等于0.1且小于等于0.4。

进一步地，n1大于n2，其中，1.5≤n1≤1.7，且1.3≤n2≤1.55；或n2大于n1，其中，1.3≤n1≤1.55，且1.5≤n2≤1.7。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种3D显示装置，包括显示屏；3D膜，3D膜设置在显示屏的表面上；以及触摸屏，触摸屏黏贴在3D膜的远离显示屏一侧的表面上；其中，3D膜为上述的3D膜。

应用本实用新型的技术方案，通过将第一微结构层和第二微结构层的接触面设置成多个3D微结构表面，且各3D微结构表面包括顺次连接的多个光滑曲面段。这样，不仅减少了3D膜处形成的暗纹，而且提高了光线在3D微结构表面处的聚焦性能，使用者能够观看到更为清晰的3D画面，而且即使当使用者的视线与3D显示装置的显示屏之间的夹角较小时，使用者同样能够观看到明显的3D效果画面；此外，在使用设置有本实用新型的3D膜的3D显示装置时，使用者的视线偏移自由度被增大，使用者不会因旋转头部的角度过大而失去3D视觉体验，本实用新型的3D显示装置具有很高的实用性，能够带给使用者舒适的3D视觉体验，因此，设置有本实用新型的3D膜的3D显示装置可靠地提升了用户对产品的3D视觉体验的满意度。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例一的3D膜的剖视示意图；

图2示出了图1中的3D膜的部分第一微结构层的剖视示意图；

图3示出了根据本实用新型的实施例二的3D膜的剖视示意图；

图4示出了图3中的3D膜的部分第一微结构层的剖视示意图；

图5示出了一种使用现有的3D膜的3D显示装置的3D测试曲线；

图6示出了使用实施例一中的3D膜的3D显示装置的3D测试曲线；

图7示出了使用实施例二中的3D膜的3D显示装置的3D测试曲线。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、透明基材层；20、第一微结构层；21、3D微结构表面；211、光滑曲面段；30、第二微结构层；40、第一参考平面；50、第二参考平面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

为了解决现有技术中的3D显示装置带给使用者的3D视觉体验差的问题，本实用新型提供了一种3D膜及具有其的3D显示装置，其中，3D显示装置包括显示屏、上述的3D膜和触摸屏；3D膜设置在显示屏的表面上，触摸屏黏贴在3D膜的远离显示屏一侧的表面上；其中，3D膜指的也是下述的3D膜。

如图1至图4所示，3D膜包括透明基材层10、第一微结构层20和第二微结构层30；第一微结构层20设置在透明基材层10的表面上，第二微结构层30设置在第一微结构层20的远离透明基材层10的一侧；其中，第一微结构层20和第二微结构层30的接触面包括多个3D微结构表面21，3D微结构表面21包括顺次连接的多个光滑曲面段211。

通过将第一微结构层20和第二微结构层30的接触面设置成多个3D微结构表面21，且各3D微结构表面21包括顺次连接的多个光滑曲面段211。这样，不仅减少了3D膜处形成的暗纹，而且提高了光线在3D微结构表面21处的聚焦性能，使用者能够观看到更为清晰的3D画面，而且即使当使用者的视线与3D显示装置的显示屏之间的夹角较小时，使用者同样能够观看到明显的3D效果画面；此外，在使用设置有本实用新型的3D膜的3D显示装置时，使用者的视线偏移自由度被增大，使用者不会因旋转头部的角度过大而失去3D视觉体验，本实用新型的3D显示装置具有很高的实用性，能够带给使用者舒适的3D视觉体验，因此，设置有本实用新型的3D膜的3D显示装置可靠地提升了用户对产品的3D视觉体验的满意度。

如图1和图3所示，3D膜具有第一参考平面40，第一参考平面40垂直于透明基材层10的朝向第一微结构层20的表面，各3D微结构表面21为几何中心对称曲面，且3D微结构表面21对称设置在一个第一参考平面40的两侧。

具体地，如图1和图2示出的本实用新型的实施例一中的3D膜，或如图3和图4示出的本实用新型的实施例二中的3D膜，3D微结构表面21包括两个光滑曲面段211，两个光滑曲面段211对称设置在第一参考平面40的两侧，两个光滑曲面段211的交线处形成凸起部或凹陷部。这样，进一步改善了第一微结构层20和第二微结构层30连接处的3D微结构表面21的结构，完善了3D显示装置的显示性能，可靠地统一了3D膜的2D显示性能和3D显示性能，使用者在无论在相对于3D显示装置的显示屏处于中心视角还是边缘视角时，使用者观看3D显示装置时都能有同样好的3D视觉体验。

如图1和图3所示，3D膜具有第二参考平面50，第二参考平面50在3D膜的厚度方向延伸，且第二参考平面50垂直于第一参考平面40，交线在第二参考平面50内形成投影点A，两个光滑曲面段211的远离交线的一端分别在第二参考平面50内形成投影点B和投影点C。

优选地，为了使3D膜具有更好的光线汇聚效果，提高3D膜的光学性能，投影点B和投影点C之间的距离大于等于0.03毫米且小于等于1毫米。

同样优选地，为了使3D膜具有更好的光线汇聚效果，提高3D膜的光学性能，投影点A到投影点B和投影点C之间的连线的垂直距离大于等于0.01毫米且小于等于0.5毫米。

可选地，3D膜具有第二参考平面50，第二参考平面50在3D膜的厚度方向延伸，且第二参考平面50垂直于第一参考平面40，光滑曲面段211在第二参考平面50内的投影为样条曲线的部分线段、抛物线的部分线段、圆锥曲线的部分线段、正弦曲线的部分线段、双曲线的部分线段或椭圆曲线的部分线段中的一种。对光滑曲面段211在第二参考平面50内的投影进行函数方程优化，能够根据实际情况使光线在光滑曲面段211按需分配，从而3D膜达到更好的3D显示效果及更大的可变自由度。

在本实用新型的图1至图4示出的可选实施例中，第一微结构层20包括多个3D柱状透镜22，多个3D柱状透镜22依次设置在透明基材层10上，多个3D柱状透镜22的朝向第二微结构层30的表面一一对应地形成多个3D微结构表面21。当然，在一个未图示的可选实施例中，第一微结构层20还包括基层，多个3D柱状透镜22设置在基层上以与透明基材层10间隔基层设置。

可选地，为了保证光线在第二微结构层30与第一微结构层20的连接处的折射效果，保证3D膜具有足够良好的光线聚焦性能，第二微结构层30与第一微结构层20处处适配性贴合。

在本实用新型的实施例一和实施例二中，第一微结构层20的折射率为n1，第二微结构层30的折射率为n2，其中，n1与n2之间差值的绝对值大于等于0.1且小于等于0.4，这样能够保证3D膜具有较好的光学效果。

进一步优选的，n1大于n2，其中，1.5≤n1≤1.7，且1.3≤n2≤1.55；或n2大于n1，其中，1.3≤n1≤1.55，且1.5≤n2≤1.7。

为了简化3D膜的制作工艺，降低制作成本，可选地，上述第一微结构层20和第二微结构层30的材料相同。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，优选地，该树脂材料可以是在紫外光或者一定温度下固化的紫外光固化树脂层。

可选地，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。同样可选地，透明基材层10由PET、PE、PVC、玻璃或硅胶中的一种或多种制成。其中，PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯、PE为聚乙烯、PVC为聚氯乙烯。

需要说明的是，在制作本实用新型中的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21的接触面，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。

还需要说明的是，采用3D专用测量设备对该装置的3D显示性能进行测试，得

图5示出了采用3D专用测量设备对一种使用现有的3D膜的3D显示装置进行测试得到的3D测试曲线，具体地，现有的3D膜的第一微结构层和第二微结构层处的微结构表面为一段连续地圆弧表面。

图6示出了采用3D专用测量设备对使用图1和图2(实施例一)中的3D膜的3D显示装置进行测试得到的3D测试曲线，图7示出了采用3D专用测量设备对使用图3和图4(实施例二)中的3D膜的3D显示装置进行测试得到的3D测试曲线，图3和图4中的实施例二中的3D膜的3D微结构表面21的光滑曲面段211在第二参考平面50内的投影为样条曲线的部分线段，图1和图2中的实施例一中的3D膜的3D微结构表面21的光滑曲面段211在第二参考平面50内的投影为抛物线的部分线段。

在图5至图7中，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。

由图5与图6对比可以看出，实施例一中的3D显示装置的3D测量曲线相比于现有技术中的3D显示装置的3D测量曲线，实施例一中的3D显示装置在各个起伏区域内均在一个较小起伏范围内波动，而且由曲线T可以看出处于中心视角或边缘视角的观看位置的能量起伏状态基本一致，没有出现中心视角能量起伏小，边缘视角能量起伏大的情况，或中心视角能量起伏大，边缘视角能量起伏小的情况，且左右图像在中心视角和边缘视角都能够达到或者接近0值，边缘视角的能量没有出现严重上浮现象，实施例一中的3D显示装置的总能量起伏平缓稳定，实施例一中的3D显示装置比现有技术中的显示装置的3D具有更好的3D显示效果。

由图5与图7对比可以看出，实施例二中的3D显示装置的3D测量曲线相比于现有技术中的3D显示装置的3D测量曲线，实施例二中的3D显示装置在各个起伏区域内均在一个较小起伏范围内波动，而且由曲线T可以看出处于中心视角或边缘视角的观看位置的能量起伏状态基本一致，没有出现中心视角能量起伏小，边缘视角能量起伏大的情况，或中心视角能量起伏大，边缘视角能量起伏小的情况，且左右图像在中心视角和边缘视角都能够达到或者接近0值，边缘视角的能量没有出现严重上浮现象，实施例二中的3D显示装置的总能量起伏平缓稳定，实施例二中的3D显示装置比现有技术中的显示装置的3D具有更好的3D显示效果。

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、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

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