CN107783304B - 显示装置和显示装置的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置和显示装置的驱动方法。该显示装置包括显示阵列层和微透镜阵列层。显示阵列层包括多个显示像素集；微透镜阵列层设置在显示阵列层的出光侧，且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜组，每个焦距可调型微透镜组对应至少一个显示像素集；每个焦距可调型微透镜组配置为改变焦距使得每个显示像素集形成不同的视点。该显示装置和显示装置的驱动方法可以在不牺牲分辨率的前提下，增加显示装置的视点个数。

Description

显示装置和显示装置的驱动方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种显示装置和显示装置的驱动方法。
背景技术
近年来，3D显示已经成为显示领域的一大发展趋势。一种3D显示装置的原理是：使人的左右眼分别接收具有视差的不同图像(例如，具有视差的第一图像和第二图像)，然后大脑可以基于左眼观察到的第一图像(左眼图像)和右眼观察到的第二图像(右眼图像)产生立体视觉(例如距离感、深度感和立体感)。
发明内容
本公开的至少一个实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括显示阵列层和微透镜阵列层，所述显示阵列层包括多个显示像素集，每个显示像素集包括至少一个显示像素；所述微透镜阵列层设置在所述显示阵列层的出光侧，且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜组，每个焦距可调型微透镜组包括至少一个焦距可调型微透镜，每个焦距可调型微透镜组对应至少一个显示像素集；每个焦距可调型微透镜组配置为改变焦距使得每个显示像素集在不同的显示阶段形成不同的视点。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置中，每个焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜，每个显示像素集包括至少两个显示像素，所述一个焦距可调型微透镜对应所述显示像素集的至少两个显示像素；每个所述显示像素根据对应的所述焦距可调型微透镜的焦距变化在不同显示阶段形成不同的视点。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置中，该显示装置还包括控制器。所述控制器配置为使得在同一显示阶段多个所述焦距可调型微透镜的焦距相同，且使得在不同显示阶段每个所述焦距可调型微透镜的焦距不同；所述控制器还配置为使得多个所述微透镜的焦距的变化与所述显示阵列层的显示图像的变化同步。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置中，所述显示阵列层与所述微透镜阵列层在垂直于所述显示阵列层方向上的间距等于所述焦距可调型微透镜的焦距在时域上的平均值。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置中，多个所述焦距可调型微透镜组与多个所述显示像素集一一对应。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置中，多个所述显示像素集中的所述显示像素的个数相等。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置中，所述显示阵列层还包括多个间隔像素集，每个所述间隔像素集设置在相邻的所述显示像素集之间且包括至少一个间隔像素。
本公开的至少一个实施例还提供了一种上述显示装置的驱动方法，每个显示周期依次包括第一显示阶段和第二显示阶段，所述驱动方法包括：在所述第一显示阶段，控制所述微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，驱动所述显示阵列层显示第一组视点图像；以及在所述第二显示阶段，控制所述微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，驱动所述显示阵列层的多个所述显示像素集显示第二组视点图像；每个所述焦距可调型微透镜的焦距在第一显示阶段和第二显示阶段是不同的。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置的驱动方法中，在所述显示装置中，每个焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜，每个显示像素集包括至少两个显示像素，所述一个焦距可调型微透镜对应一个所述显示像素集的至少两个显示像素；所述驱动方法包括：
在所述第一显示阶段，驱动所述显示阵列层显示第一组视点图像，驱动所述微透镜阵列层以使多个所述焦距可调型微透镜的焦距均为第一焦距；以及
在所述第二显示阶段，驱动所述显示阵列层的多个所述显示像素集显示第二组视点图像，驱动所述微透镜阵列层以使多个所述焦距可调型微透镜的焦距均为第二焦距；
其中，所述第一焦距不等于所述第二焦距。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置的驱动方法中，每个所述显示周期包括在所述第二显示阶段之后的第三显示阶段，所述驱动方法还包括：
在所述第三显示阶段，控制所述微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，驱动所述显示阵列层的多个所述显示像素集显示第三组视点图像；
其中，在所述第三显示阶段,每个所述焦距可调型微透镜的焦距与在第一显示阶段和第二显示阶段是不同的。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置的驱动方法中，所述显示阵列层的刷新频率不小于所述微透镜阵列层的刷新频率。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置的驱动方法中，在所述显示装置中，每个焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜，每个显示像素集包括至少两个显示像素，所述一个焦距可调型微透镜对应一个所述显示像素集的至少两个显示像素；所述第一组视点图像的所包括的视点图像的个数、所述第二组视点图像所包括的视点图像的个数均等于每个所述显示像素集中的所述显示像素的个数。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置的驱动方法中，在所述第一显示阶段，驱动位于多个所述显示像素集的相同位置处的所述显示像素显示对应于同一个所述视点图像的图像像素。
例如，在本公开的至少一个实施例提供的显示装置的驱动方法中，所述显示阵列层还包括多个间隔像素集，每个所述间隔像素集设置在相邻的所述显示像素集之间且包括至少一个间隔像素。所述驱动方法还包括：在所述第一显示阶段和所述第二显示阶段，使得所述显示阵列层的多个所述间隔像素集不发光。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1A是一种3D显示装置的剖面示意图；
图1B是一种柱透镜阵列的示意图；
图2A是实施例一提供的一种显示装置的平面示意图；
图2B是图2A所示的显示装置的剖面示意图；
图2C是图2A所示的显示装置的显示阵列层的平面示意图；
图2D是图2C所示的显示阵列层的显示像素集的平面示意图；
图3A是一种透镜阵列层的示意图；
图3B是另一种透镜阵列层的示意图；
图3C是再一种透镜阵列层的示意图；
图3D是再一种透镜阵列层的示意图；
图3E是一种透镜通光孔径的定义方式；
图4A是一种液晶透镜阵列的示例性结构图；
图4B是一种液体透镜的示例性结构图；
图5是图2A所示的显示装置的示例性光路图；
图6A是微透镜的焦距为第一焦距情况下的示例性光路图；
图6B是微透镜的焦距为第二焦距情况下的示例性光路图；
图7是实施例二提供的一种显示装置的剖面示意图；
图8是用于示出显示像素集与感测范围之间关系的示例性光路图；
图9A是实施例三提供的一种显示装置的剖面示意图；
图9B是图9A示出的显示装置的局部放大图；
图9C是图9A示出的显示装置的平面示意图；
图10A是图9A示出的显示装置的一种显示像素集排布图；
图10B是图9A示出的显示装置的另一种显示像素集排布图；
图10C是图9A示出的显示装置的再一种显示像素集排布图；
图11A为实施例四提供的显示装置的剖面示意图；以及
图11B为实施例五提供的显示装置的剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在发明人所知的技术中，图1A示出了一种3D显示装置的剖面示意图，该3D显示装置包括2D显示面板511和柱透镜阵列512。例如，图1A中示出的柱透镜阵列512的剖面示意图是沿图1B所示的A-A’线剖切得到。例如，如图1A和图1B所示，柱透镜阵列512包括沿第一方向D1排布的多个柱透镜。例如，如图1A所示，2D显示面板511可以包括在第一方向D1上排布的多个显示像素集513，每个显示像素集513可以包括沿第一方向D1顺次排布的第一显示像素112L、第二显示像素113C和第三显示像素R。例如，如图1A所示，柱透镜与显示像素集513一一对应，也即，每个柱透镜对应于一个第一显示像素112L、一个第二显示像素113C和一个第三显示像素R。
例如，如图1A所示，第一显示像素L用于形成第一视点(第一视点图像)，第二显示像素C用于形成第二视点(第二视点图像)，第三显示像素R用于形成第三视点(第三视点图像)，也即，图1A所示的显示装置可以为三视点型3D显示装置。例如，第一视点图像、第二视点图像和第三视点图像是用于形成3D图像的2D图像，且第一视点图像、第二视点图像和第三视点图像之间存在视差信息。需要说明的是，为清楚起见，图1A夸大了第一视点图像、第二视点图像和第三视点图像的差别。
例如，在人眼观察到第一视点图像和第二视点图像时，大脑可以合成一幅3D图像(第一立体图像)；又例如，在人眼观察到第二视点图像和第三视点图像时，大脑可以合成另一幅3D图像(第二立体图像)，第二立体图像与第一立体图像略有差别。因此，相比于两视点型3D显示装置(也即，仅能显示两幅视点图像)，图1A所示的3D显示装置不仅可以使得用户在观看3D图像/视频时可以在一定的范围内移动，并且还可以使得用户在不同位置处观看到不同的3D图像，也即，图1A所示的3D显示装置不仅可以提升用户的使用自由度，还可以提升显示图像的3D效果。
本申请的发明人在研究中注意到，图1A所示的3D显示装置显示在第一方向D1上的分辨率N3为2D显示面板511在第一方向D1上的分辨率N2与显示像素集513在第一方向D1上的所包括的显示像素个数Np的比值，也即N3＝N2/Np。例如，如图1A所示，在每个显示像素集513在第一方向D1上的所包括的显示像素个数为3的情况下，3D显示装置显示在第一方向D1上的分辨率为2D显示面板511在第一方向D1上的分辨率的1/3。
例如，为了增加3D显示装置显示的视点图像个数(也即，3D显示装置的视点个数)，以及进一步提升3D显示装置的用户使用自由度和显示图像的3D效果，可以增加每个显示像素集513在第一方向D1上的所包括的显示像素个数，然而，这将进一步地降低3D显示装置的分辨率。例如，在将每个显示像素集513在第一方向D1上的所包括的显示像素个数增加至6个的情况下，3D显示装置显示在第一方向D1上的分辨率为2D显示面板511在第一方向D1上的分辨率的1/6。
本申请的发明人在研究中还注意到，对于图1A所示的3D显示装置，当用户在垂直于第一方向D1和第二方向D2的方向(也即，第三方向，图中未示出)上运动(例如，用户的双眼和3D显示装置的相对位置在第三方向上发生改变)时，用户看到的视点图像不发生改变，因此用户感受到的3D图像也将不发生改变，由此降低了3D显示效果和用户使用体验。
本公开的实施例提供了一种显示装置和显示装置的驱动方法，该显示装置和显示装置的驱动方法可以在不牺牲分辨率的前提下，增加显示装置的视点个数。
下面通过几个实施例对本公开实施例提供的显示装置和显示装置的驱动方法进行详细的说明。
本公开的实施例提供了一种显示装置，显示阵列层包括多个显示像素集，每个显示像素集包括至少一个显示像素；微透镜阵列层设置在显示阵列层的出光侧，且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜组，每个焦距可调型微透镜组包括至少一个焦距可调型微透镜，每个焦距可调型微透镜组对应至少一个显示像素集；每个焦距可调型微透镜组配置为改变焦距使得每个显示像素集在不同的显示阶段形成不同的视点。
基于所提供的显示装置，在显示周期的不同显示阶段，例如以每个显示周期依次包括第一显示阶段和第二显示阶段为例，在第一显示阶段，控制微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，所述显示阵列层显示第一组视点图像；在第二显示阶段，控制微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，显示阵列层的多个所述显示像素集显示第二组视点图像；以此方式驱动显示装置，在不牺牲显示装置物理分辨率的情况下提升显示装置的用户使用自由度以及显示图像的3D效果。
例如，在本公开的一些实施例中，每个显示像素集包括一个显示像素，每个焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜。这种结构的显示装置可用作单眼立体显示装置。在这种结构中，在同一显示阶段，同一像素对应的焦距可调型微透镜的焦距是相同的，每个所述显示像素根据对应的所述焦距可调型微透镜的焦距变化在不同显示阶段形成不同的视点，从而使得人眼产生立体感。由于增加的视点是通过透镜焦距变化形成的，因此所提供的显示装置可以增加视点个数，在不牺牲分辨率的情况下进一步地提升显示装置的用户使用自由度以及显示图像的3D效果。
例如，在本公开的一些实施例中，每个显示像素集包括一个显示像素，每个焦距可调型微透镜组包括两个焦距可调型微透镜。这种结构的显示装置可用作双眼立体显示装置。在这种结构中，在同一显示阶段，对应一个显示像素的两个焦距可调型微透镜的焦距是不同的。在每个显示阶段，通过调整对应同一像素的两个焦距可调型微透镜的焦距，使得该显示像素形成的视点分别进入人的双眼；在不同的显示阶段，每个所述显示像素根据对应的所述焦距可调型微透镜的焦距变化形成不同的视点，从而使得人眼产生立体感。由于增加的视点是通过透镜焦距变化形成的，因此所提供的显示装置可以增加视点个数，在不牺牲分辨率的情况下进一步地提升显示装置的用户使用自由度以及显示图像的3D效果。
例如，在本公开的一些实施例中，每个显示像素集包括两个显示像素，每个焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜。这种结构的显示装置可用作双眼立体显示装置。在每个显示阶段，两个显示像素通过焦距可调型微透镜形成的视点分别进入人的双眼；在不同的显示阶段，每个显示像素根据焦距可调型微透镜的焦距变化形成不同的视点，从而使得人眼产生立体感。由于增加的视点是通过透镜焦距变化形成的，因此所提供的显示装置可以增加视点个数，在不牺牲分辨率的情况下进一步地提升显示装置的用户使用自由度以及显示图像的3D效果。
为了详尽的说明本申请技术方案的实现，如下提供多个具体实施例以说明本申请显示装置的工作原理。
实施例一
本实施例提供一种显示装置。例如，图2A和图2B分别示出了实施例一提供的显示装置的平面示意图和剖面示意图。例如，图2B示出的剖面示意图是沿图2A所示的B-B’线剖切得到。例如，如图2A和图2B所示，该显示装置包括显示阵列层110和微透镜阵列层120。例如，可以通过调节微透镜阵列层120所包括的焦距可调型微透镜121的焦距增加显示装置对应的视点个数(也即，人眼所能感受到的显示装置所形成的显示视图的位置的个数)。
例如，如图2C和图2D所示，显示阵列层110可以包括阵列排布的多个显示像素集111。例如，每个显示像素集111可以包括至少两个显示像素。
例如，多个显示像素集111中的显示像素的个数可以相等。
例如，如图2C和图2D所示，每个显示像素集111可以包括第一显示像素112，第二显示像素113、第三显示像素114、第四显示像素1121，第五显示像素1131、第六显示像素1141、第七显示像素1122，第八显示像素1132和第九显示像素1142，也即，每个显示像素集111可以包括九个显示像素。
需要说明的是，本公开的实施例的显示像素集111所包括的显示像素的个数不限于九个。根据实际应用需求，还可以使得每个显示像素集111包括更多的或更少的显示像素，例如，每个显示像素集111还可以包括四个显示像素或十六个显示像素。
例如，显示像素的具体类型和发光原理可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。例如，每个像素单元可以包括液晶层，也即，该显示阵列可以实现为液晶显示面板；又例如，每个像素单元还可以包括自发光层(例如，有机发光层)，例如，该显示阵列可以实现为有机发光二极管显示面板或量子点显示面板。
例如，如图2B所示，微透镜阵列层120设置在显示阵列层110的出光侧，且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜121。例如，每个焦距可调型微透镜121作为一个焦距可调型微透镜组。
例如，多个焦距可调型微透镜121可以与多个显示像素集111一一对应；每个焦距可调型微透镜121对应每个显示像素集111的至少两个显示像素。例如，每个焦距可调型微透镜121可以对应于九个显示像素。
例如，如图2A所示，位于显示阵列层110左上角的显示像素集111可以对应于位于微透镜阵列层120左上角的焦距可调型微透镜121；又例如，位于显示阵列层110右下角的显示像素集111可以对应于位于微透镜阵列层120右下角的焦距可调型微透镜121。
需要说明的是，多个焦距可调型微透镜121与多个显示像素集111一一对应是指每个显示像素集111所包括的多个显示像素出射的光线可以经由对应的一个焦距可调型微透镜121传输并用于形成不同的视点(参见图5)，而不要求每个显示像素集111与对应的焦距可调型微透镜121在垂直于显示阵列方向上完全重叠。
例如，焦距可调型微透镜121的面型包括球面、非球面或自由曲面。焦距可调型微透镜121不限于图3A示出的双凸球面透镜。例如，根据实际应用需求，焦距可调型微透镜还可以为平凸透镜等，由此可以降低微透镜阵列层120的制作难度。例如，根据实际应用需求，焦距可调型微透镜的面型还可以为非球面或自由曲面，由此可以校正显示装置的像差，进而可以提升所显示图像的质量。
例如，图3A示出了图2A和图2B所示的微透镜阵列层120的一种示例性的俯视图，显然，多个焦距可调型微透镜121的阵列排布的形式不限于图3A示出的形式。例如，多个焦距可调型微透镜121还可以呈矩形排布(参见图3B)、三角形排布(参见图3C)或六边形排布(参见图3D)。例如，多个焦距可调型微透镜121之间可以不存在间隙，也即，相邻的焦距可调型微透镜121之间相互接触。需要说明的是，图3A-图3D旨在示意性的说明微透镜阵列在一种焦距下的形状，而并未限定其是焦距可调型的微透镜阵列。
例如，每个所述焦距可调型微透镜121的焦距和通光孔径可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。例如，每个焦距可调型微透镜121的焦距可以位于2毫米-9厘米之间(例如，3毫米-5毫米或4厘米-6厘米)。例如，每个所述焦距可调型微透镜121的通光孔径可以位于30微米-3厘米之间(例如，50微米-80微米或0.6厘米-0.9厘米)；例如，在通光孔径的取值较大的情况下，每个焦距可调型微透镜121对应的显示像素的个数可以设置的较多，由此，在显示装置的任一显示阶段，显示装置形成的视点个数较多。
需要说明的是，在焦距可调型微透镜121在显示阵列层110上的正投影为圆形的情况下，焦距可调型微透镜121的通光孔径为上述圆形正投影的半径；在焦距可调型微透镜121在显示阵列层110上的正投影不是圆形的情况下，如图3E所示，焦距可调型微透镜121的通光孔径为能够包括该非圆形正投影123的圆形的最小半径。
例如，微透镜阵列层120上的焦距可调型微透镜121可以为多层，以对焦距实现更细致的调节。
例如，微透镜阵列层120的具体结构可以调节焦距的原理可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。
例如，如图4A所示，微透镜阵列层120可以实现为液晶透镜阵列，也即，每个焦距可调型微透镜121可以包括液晶透镜。例如，图4A示出了一种液晶透镜的剖面示意图。例如，如图4A所示，该液晶透镜阵列500包括彼此对置的第一基板511和第二基板512以及二者之间的液晶层530。对于每个液晶透镜单元510，第一基板511上例如设置有面状电极521，第二基板512上例如设置有条状电极522，这些条状电极522至少部分可以被施加不同的电压由此可以驱动液晶分子具有不同的偏转程度从而得到具有不同焦距的透镜单元。
例如，如图4B所示，微透镜阵列层120还可以实现为液体透镜阵列，也即，每个焦距可调型微透镜121可以包括一个液体变焦透镜。例如，图4B示出了一种液体透镜的剖面示意图。例如，如图4B所示，该液体变焦透镜可以包括透明弹性薄膜611、透明基板612、设置在由透明弹性薄膜611和透明基板612构成的腔体内的透明液体613以及注液孔613。例如，可以通过改变腔体内的透明液体613的体积可以改变液体变焦透镜的焦距。例如，在微透镜阵列层120实现为液体变焦透镜阵列的情况下，液体变焦透镜的实现方式不限于图3B示出的结构；例如，液体变焦透镜还可以实现为基于介质上电润湿原理(Electrowetting onDielectric，EWOD)的双液体透镜；例如，液体变焦透镜的原理和具体实现方式可以参见液体变焦透镜的常规实现方式，在此不再赘述。
例如，图5示出了图2B所示的显示装置的示例性光路图。例如，如图5所示，每个显示像素集111的第一显示像素112用于形成第一视点VP1，每个显示像素集111的第二显示像素113用于形成第二视点VP2，每个显示像素集111的第三显示像素114用于形成第三视点VP3。例如，在人眼观察到第一视点VP1处形成的图像和第二视点VP2处形成的图像时，大脑可以合成一幅3D图像(第一立体图像)；又例如，在人眼观察到第二视点VP2处形成的图像和第三视点VP3处形成的图像时，大脑可以合成另一幅3D图像(第二立体图像)，第二立体图像与第一立体图像略有差别。
需要说明的是，根据实际应用需求，显示装置可以配置为如下形式，也即，使得用户可以看到两个非相邻的视点图像。例如，用户位于第一位置时，左眼和右眼可以分别观察到第一视点VP1处形成的图像和第三视点VP3处形成的图像时；用户位于第二位置时，左眼和右眼可以分别观察到第二视点VP2处形成的图像以及位于第二视点VP2右侧的第四视点处形成的图像(图中未示出)。
例如，焦距可调型微透镜121的焦距可以随时间发生改变，对应地，每个显示像素用于根据对应的焦距可调型微透镜121的焦距变化在不同显示阶段(例如，第一显示阶段和第二显示阶段)形成不同的视点。例如，为清楚起见，下面结合图6A和图6B示出的一个微透镜和两个显示像素(也即，第一显示像素112和第二显示像素113)，对本公开的实施例提供的显示装置视点个数提升的原理做示例性说明。
例如，如图6A所示，在第一显示阶段，每个微透镜的焦距可以为第一焦距f1，第一显示像素112显示第一视点图像的图像像素，且第一显示像素112出射的光线被焦距为第一焦距的微透镜折射后形成第一视点VP1；第二显示像素113显示第二视点图像的图像像素，且第二显示像素113出射的光线被焦距为第一焦距的微透镜折射后形成第二视点VP2。例如，如图6B所示，在第二显示阶段，每个微透镜的焦距为第二焦距f2，第一显示像素112显示第一新增视点图像的图像像素，且第一显示像素112出射的光线被焦距为第二焦距的微透镜折射后形成第一新增视点VP1’；第二显示像素113显示第二新增视点图像的图像像素，且第二显示像素113出射的光线被焦距为第二焦距的微透镜折射后形成第二新增视点VP2’。
例如，微透镜的焦距可以进行高频变化(刷新)，对应地，显示阵列层110可以进行高频率的图像刷新。例如，在微透镜的焦距的刷新频率和显示阵列层110的图像刷新频率均为120赫兹的情况下，第一视点VP1、第二视点VP2、第一新增视点VP1’和第二新增视点VP2’处图像的刷新频率可以均为60赫兹，因此，第一视点VP1、第二视点VP2、第一新增视点VP1’和第二新增视点VP2’处形成的图像对于用户均为连续的图像，由此，本公开的实施例提供的显示装置可以增加视点个数，进而，可以在不牺牲分辨率的情况下进一步地提升显示装置的用户使用自由度以及显示图像的3D效果。
需要说明的是，为了清楚起见，图6B示例性的示出了第一新增视点VP1’和第二新增视点VP2’的位置相对于第一视点VP1和第二视点VP2在第一方向D1移动，但本公开的实施例不限于此。例如，根据实际应用需求，第一新增视点VP1’和第二新增视点VP2’的位置还可以相对于第一视点VP1和第二视点VP2在第三方向D3(也即，垂直于第一方向D1和第二方向D2的方向上，参见图2A)移动；又例如，根据实际应用需求，第一新增视点VP1’和第二新增视点VP2’的位置还可以相对于第一视点VP1和第二视点VP2在第二方向D2上移动。
例如，如图2B所示，该显示装置还可以包括控制器130。例如，控制器130可以使得显示装置的每个显示周期包括多个显示阶段(例如，第一显示阶段和第二显示阶段)，控制器130可以配置为使得在同一显示阶段多个焦距可调型微透镜121的焦距相同，且使得在不同显示阶段每个焦距可调型微透镜121的焦距不同；控制器130还可以配置为使得多个微透镜的焦距的变化与显示阵列层110的显示图像的变化同步。
例如，控制器130可以通过中央处理器CPU、数字信号处理器DSP、单片机MCU、特定功能集成电路ASIC、可编程逻辑控制器PLC或其它各种具有指令执行功能的处理器等逻辑电路实现。
例如，显示阵列层110与微透镜阵列层120在垂直于显示阵列层110方向上的间距可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。例如，显示阵列层110与微透镜阵列层120在垂直于显示阵列层110方向上的间距可以等于焦距可调型微透镜121的焦距在时域上的平均值，由此可以提升显示图像每个图像像素的尺寸，进而可以提升显示装置的显示效果。
例如，在每个显示周期包括第一显示阶段(持续时长为t1)和第二显示阶段(持续时长为t2)，且每个微透镜在第一显示阶段和第二显示阶段的焦距分别为第一焦距f1和第二焦距f2的情况下，显示阵列层110与微透镜阵列层120在垂直于显示阵列层110方向上的间距d满足下述方程，也即，d＝(f1×t1+f2×t2)/(t1+t2)；例如，在第一显示阶段的持续时长t1与第二显示阶段的持续时长t2相等的情况下，D＝(f1+f2)/2。例如，在每个显示周期还包括第三显示阶段(持续时长为t3)，且第三显示阶段的焦距为第三焦距f3的情况下，显示阵列层110与微透镜阵列层120在垂直于显示阵列层110方向上的间距d满足下述方程，也即，d＝(f1×t1+f2×t2+f3×t3)/(t1+t2+t3)。
需要说明的是，本公开的实施例的每个显示周期所包括的显示阶段的个数不限于两个或三个，根据实际应用需求，还可以使得每个显示周期包括更多的显示阶段，例如，每个显示周期包括六个显示阶段或九个显示阶段，进而可以进一步提升显示装置的视点个数。
本实施例进一步地提供了一种用于上述的显示装置的驱动方法。例如，上述显示装置的每个显示周期可以依次包括第一显示阶段和第二显示阶段。例如，上述驱动方法可以包括以下的步骤。
步骤S110：在第一显示阶段，驱动显示阵列层110显示第一组视点图像，驱动微透镜阵列层120以使多个微透镜121的焦距均为第一焦距。
步骤S120：在第二显示阶段，驱动显示阵列层110的多个显示像素集111显示第二组视点图像，驱动微透镜阵列层120以使多个微透镜121的焦距均为第二焦距。
例如，第一组视点图像的所包括的视点图像的个数、第二组视点图像所包括的视点图像的个数均等于每个焦距可调型微透镜121对应的显示像素的个数。例如，对于图2A示出的显示装置，第一组视点图像的所包括的视点图像的个数以及第二组视点图像所包括的视点图像的个数均等于9个。例如，第一组视点图像所包括的视点图像与第二组视点图像所包括的视点图像不相同。
例如，步骤S110包括驱动位于多个显示像素集111的相同位置处的显示像素显示对应于同一个视点图像的图像像素。例如，驱动第一显示像素112显示对应于第一视点图像的图像像素；驱动第二显示像素113显示对应于第二视点图像的图像像素。例如，步骤S110还包括驱动微透镜阵列层120以使多个微透镜的焦距均为第一焦距f1，例如，多个第一显示像素112出射的光线被焦距为第一焦距的微透镜折射后形成第一视点VP1，多个第二显示像素113出射的光线被焦距为第一焦距的微透镜折射后形成第二视点VP2。例如，多个第三显示像素114-第九显示像素1142出射的光线被焦距为第一焦距的微透镜折射后分别形成第三视点VP3-第九视点VP9(图中未示出)。
例如，步骤S120包括驱动位于多个显示像素集111的相同位置处的显示像素显示对应于同一个视点图像的图像像素。例如，驱动第一显示像素112显示对应于第一新增视点图像的图像像素；驱动第二显示像素113显示对应于第二新增视点图像的图像像素。例如，步骤S120还包括驱动微透镜阵列层120以使多个微透镜的焦距均为第二焦距f2，第二焦距f2不等于第一焦距f1。例如，多个第一显示像素112出射的光线被焦距为第二焦距的微透镜折射后形成第一新增视点VP1’，多个第二显示像素113出射的光线被焦距为第二焦距的微透镜折射后形成第二新增视点VP2’。例如，多个第三显示像素114-第九显示像素1142出射的光线被焦距为第二焦距的微透镜折射后分别形成第三新增视点-第九新增视点(图中未示出)，也即，显示装置的视点数目可以增加至18个。
例如，根据实际应用需求，每个显示周期还可以包括在第二显示阶段之后的第三显示阶段；例如，上述驱动方法还可以包括以下的步骤S130。
步骤S130：在第三显示阶段，驱动显示阵列层110显示第三组视点图像，驱动微透镜阵列层120以使多个微透镜的焦距均为第三焦距。
例如，第三组视点图像所包括的视点图像的个数等于每个焦距可调型微透镜121对应的显示像素的个数。例如，对于图2A示出的显示装置，第三组视点图像所包括的视点图像的个数等于9个。例如，第三组视点图像所包括的视点图像既与第一组视点图像所包括的视点图像不相同，又与第二组视点图像所包括的视点图像不相同。
例如，在步骤S130中，驱动微透镜阵列层120以使多个微透镜的焦距均为第三焦距，第三焦距既不等于第一焦距也不等于第二焦距。例如，通过驱动显示阵列层110显示第三组视点图像，可以使得显示装置的视点个数增加至27个。
例如，显示阵列层110的刷新频率可以等于微透镜阵列层120的刷新频率，也即，显示阵列层110在进行一次显示图像刷新时，对应地，微透镜阵列层120也进行一次焦距刷新(也即，将微透镜原有的焦距改变为新的焦距)。
例如，根据实际应用需求，显示阵列层110的刷新频率也可以大于微透镜阵列层120的刷新频率。例如，在第一显示阶段，在驱动显示阵列层110显示第一组视点图像之后，还可以驱动显示阵列层110显示第一组中间图像；又例如，在第二显示阶段，在驱动显示阵列层110显示第二组视点图像之后，还可以驱动显示阵列层110显示第二组中间图像；由此，可以降低微透镜阵列层120的刷新频率。
例如，本实施例提供的显示装置和驱动方法可以在不牺牲分辨率的情况下进一步地增加视点个数，由此可以在不牺牲分辨率的情况下提升显示装置的用户使用自由度以及显示图像的3D效果。
实施例二
本实施例提供一种显示装置。该显示装置例如可以实现为手机、电视、显示器、平板电脑等。例如，图7示出了实施例二提供的显示装置的剖面示意图。例如，图7示出的显示装置与图2B示出的显示装置类似，因此，本实施例将仅阐述不同之处，重复之处不再赘述。
例如，如图7所示，该显示装置包括显示阵列层110和微透镜阵列层120。例如，如图7所示，显示阵列层110还可以包括多个间隔像素集115，每个间隔像素集115设置在相邻的显示像素集111之间且包括多个间隔像素116。
例如，在驱动显示装置进行图像显示时，驱动显示阵列层110的多个间隔像素集115不发光，由此可以减少该显示装置的观测范围，进而可以提升该显示装置的保密性。下面将结合图8，对实施例二提供的显示装置提升保密性的原理做示例性说明。
例如，如图8所示，显示阵列与微透镜之间的距离为d，观测平面与微透镜之间的距离为D，在每个显示像素集111在第一方向D1上的宽度为2h的情况下，该显示装置的观测范围为2H＝2h×(D/d)。因此，在显示阵列与微透镜之间的距离d以及观测平面与微透镜之间的距离D为固定值的情况下，该显示装置的观测范围2H随每个显示像素集111的宽度2h的减少而减少，进而可以通过设置间隔像素集115以及驱动显示阵列层110的多个间隔像素集115不发光提升该显示装置的保密性。
实施例三
本实施例提供一种显示装置。例如，图9A示出了实施例二提供的显示装置的剖面示意图。例如，图9A示出的显示装置与图2B示出的显示装置类似，因此，本实施例将仅阐述不同之处，重复之处不再赘述。
例如，如图9A和图9B所示，各显示像素集111中相邻显示像素之间的距离w1小于相邻的显示像素集111之间的距离w2，因此，对于图9A示出的显示装置，在显示像素尺寸固定的情况下，可以减少每个显示像素集的尺寸(在第一方向D1上的尺寸)以及该显示装置的观测范围，进而可以增强该显示装置的保密性。
例如，如图9C所示，该显示阵列层110还可以包括间隔区域150，间隔区域150围绕多个显示像素集111设置，间隔区域150为非显示区域。例如，如图9C所示，该显示阵列层110还可以包括驱动元件141，驱动元件141例如可以包括薄膜晶体管。例如，驱动元件141例如可以位于间隔区域150中，由此可以在显示像素集111中设置更多的显示像素，进而可以提升显示装置的分辨率。例如，每个驱动元件141可以与对应的显示像素通过导线142相连接。
例如，如图10A-图10C所示，多个焦距可调型微透镜121可以呈三角形排布(参见图10A)、矩形排布(参见图10B)或六边形排布(参见图10C)。例如，如图10A-图10C所示，多个显示像素集111可以在显示面板的显示面内非均匀设置，由此可以使得位于显示像素集111中同一位置处的显示像素出射的光线可以会聚到同一视点，由此可以提升成像质量。
例如，本实施例提供的显示装置不仅可以提升该显示装置的保密性，还可以提升该显示装置的分辨率。
实施例四
实施例四提供了一种显示装置，在本公开的一个实施例中，显示装置可以实现为单眼立体视觉型显示装置。如图11A所示，该显示装置包括显示阵列层和微透镜阵列层。显示阵列层包括多个显示像素集510，每个显示像素集包括一个显示像素511。微透镜阵列层设置在显示阵列层的出光侧，并且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜组513，每个焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜512，并且每个显示像素511对应于一个焦距可调型微透镜512。
例如，单目立体视觉的原理与双目立体视觉不同，对于双目立体视觉而言，是由于两个眼睛之间存在间距，因此对于同一目标物，左右眼的相对位置是不同的，这就产生了双目视差，形成左右眼看到的是有差异的图像。这样，当人用双眼观察同一目标物时，双眼的着眼点在同一点使得人的左右眼和在目标物上的着眼点构成了一个三角形，从而形成了目标物对于人眼的距离感，这种情况下，人眼肌肉牵引眼球转动，肌肉活动反馈到大脑，使双眼得到的视差图像在大脑中融合形成立体感受。对于单眼而言，尽管无法形成类似双眼那样的立体感受，但单眼存在另一种生理调节机制，也就是人眼的主动焦距调节，通过眼睛的晶状体依赖于所述连接的肌肉的收缩和舒张来实现晶状体的调节，晶状体的焦距的变化使一个眼睛可以看清远近不同的景物和同一景物的不同深度部位，在这个过程中，晶状体所附属的肌肉的运动信息反馈给大脑协助立体感的感受。基于这样的生理机制，在本实施例提供的单眼立体视觉型显示装置中，一个像素对应一个透镜时，通过透镜的快速焦距变化使得一个像素所形成的视点在人眼视网膜上有一定差异，这种视点的差异会使得人眼的晶状体会进行相应的调节，从而基于上述机制获得深度上的立体感。由此，本实施例提供的显示装置能够在不降低物理分辨率的情况下实现单眼的立体显示。
例如，为了使得透镜形成的视点不出现超出视野的情况，在相邻时刻，同一焦距可调型微透镜的焦距变化导致的视点偏离不超过人眼的瞳孔宽度。
实施例五
实施例五提供了一种显示装置。如图11B所示，该显示装置包括显示阵列层和微透镜阵列层。显示阵列层包括多个显示像素集520，每个显示像素集包括一个显示像素521。微透镜阵列层设置在显示阵列层的出光侧，并且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜组523，每个焦距可调型微透镜组包括两个焦距可调型微透镜522，且两个焦距可调型微透镜522的焦距不同，例如，每个显示像素521对应于两个焦距可调型微透镜522。
例如，对于显示像素521，通过为其配置焦距不同的两个透镜，可以使得同一个像素点形成的两个像分别位于人的左眼和右眼，由此可以实现立体视觉。
例如，为了使得透镜形成的视点不出现超出视野的情况，在相邻时刻，同一焦距可调型微透镜的焦距变化导致的视点偏离不超过人眼的瞳孔宽度。
本公开的至少一个实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括显示阵列层和微透镜阵列层。显示阵列层包括多个显示像素；微透镜阵列层设置在显示阵列层的出光侧，且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜，每个焦距可调型微透镜对应至少两个显示像素；每个显示像素用于根据对应的焦距可调型微透镜的焦距变化在不同显示阶段形成不同的视点。该显示装置可以在不牺牲分辨率的前提下，增加显示装置的视点个数。
本公开的至少一个实施例还提供了一种用于上述的显示装置的驱动方法，每个显示周期依次包括第一显示阶段和第二显示阶段，驱动方法包括：在第一显示阶段，驱动显示阵列层显示第一组视点图像，驱动微透镜阵列层以使多个微透镜的焦距均为第一焦距；在第二显示阶段，驱动显示阵列层的多个显示像素集显示第二组视点图像，驱动微透镜阵列层以使多个微透镜的焦距均为第二焦距；第一焦距不等于第二焦距。该显示装置的驱动方法可以在不牺牲分辨率的前提下，增加显示装置的视点个数。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
显然，本领域的技术人员可以对本公开的实施例进行各种改动、变型、组合而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的实施例的这些修改、变型、组合属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (14)

1.一种显示装置，包括控制器、显示阵列层和微透镜阵列层，其中，
所述显示阵列层包括多个显示像素集，每个所述显示像素集包括至少一个显示像素；
所述微透镜阵列层设置在所述显示阵列层的出光侧，且包括阵列排布的多个焦距可调型微透镜组，每个所述焦距可调型微透镜组包括至少一个焦距可调型微透镜，每个所述焦距可调型微透镜组对应至少一个所述显示像素集；
每个所述焦距可调型微透镜组配置为改变焦距使得每个所述显示像素集在不同的显示阶段形成不同的视点；
每个所述焦距可调型微透镜组包括一个焦距可调型微透镜，每个所述显示像素集包括至少两个所述显示像素，所述一个焦距可调型微透镜对应所述一个显示像素集的所述至少两个显示像素；每个所述显示像素根据对应的所述焦距可调型微透镜的焦距变化在不同显示阶段形成不同的视点；以及
所述控制器配置为使得多个所述焦距可调型微透镜的焦距的变化与所述显示阵列层的显示图像的变化同步。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述控制器还配置为使得在同一显示阶段多个所述焦距可调型微透镜的焦距相同，且使得在不同显示阶段每个所述焦距可调型微透镜的焦距不同。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述显示阵列层与所述微透镜阵列层在垂直于所述显示阵列层方向上的间距等于所述焦距可调型微透镜的焦距在时域上的平均值。
4.根据权利要求1-3任一所述的显示装置，其中，
多个所述焦距可调型微透镜组与多个所述显示像素集一一对应。
5.根据权利要求1-3任一所述的显示装置，其中，
多个所述显示像素集中的所述显示像素的个数相等。
6.根据权利要求1-3任一所述的显示装置，其中，
所述显示阵列层还包括多个间隔像素集，每个所述间隔像素集设置在相邻的所述显示像素集之间且包括至少一个间隔像素。
7.一种如权利要求1所述的显示装置的驱动方法，每个显示周期依次包括第一显示阶段和第二显示阶段，所述驱动方法包括：
在所述第一显示阶段，控制所述微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，驱动所述显示阵列层显示第一组视点图像；以及
在所述第二显示阶段，控制所述微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，驱动所述显示阵列层的多个所述显示像素集显示第二组视点图像；
其中，每个所述焦距可调型微透镜的焦距在所述第一显示阶段和所述第二显示阶段是不同的。
8.根据权利要求7所述的显示装置的驱动方法，在所述显示装置中，每个所述焦距可调型微透镜组包括一个所述焦距可调型微透镜，每个所述显示像素集包括至少两个所述显示像素，所述一个焦距可调型微透镜对应所述至少两个显示像素；所述驱动方法包括：
在所述第一显示阶段，驱动所述显示阵列层显示第一组视点图像，驱动所述微透镜阵列层以使多个所述焦距可调型微透镜的焦距均为第一焦距；以及
在所述第二显示阶段，驱动所述显示阵列层的多个所述显示像素集显示第二组视点图像，驱动所述微透镜阵列层以使多个所述焦距可调型微透镜的焦距均为第二焦距；
其中，所述第一焦距不等于所述第二焦距。
9.根据权利要求7所述的显示装置的驱动方法，其中，每个所述显示周期包括在所述第二显示阶段之后的第三显示阶段，所述驱动方法还包括：
在所述第三显示阶段，控制所述微透镜阵列层的多个焦距可调型微透镜组中的焦距可调型微透镜的焦距，驱动所述显示阵列层的多个所述显示像素集显示第三组视点图像；
其中，在所述第三显示阶段,每个所述焦距可调型微透镜的焦距与在第一显示阶段和第二显示阶段是不同的。
10.根据权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其中，每个所述显示周期包括在所述第二显示阶段之后的第三显示阶段，所述驱动方法还包括：
在所述第三显示阶段，驱动所述显示阵列层显示第三组视点图像，驱动所述微透镜阵列层以使多个所述焦距可调型微透镜的焦距均为第三焦距；
其中，所述第三焦距既不等于所述第一焦距也不等于所述第二焦距。
11.根据权利要求7-10任一所述的显示装置的驱动方法，其中，
所述显示阵列层的刷新频率不小于所述微透镜阵列层的刷新频率。
12.根据权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其中，
所述第一组视点图像的所包括的视点图像的个数、所述第二组视点图像所包括的视点图像的个数均等于每个所述显示像素集中的所述显示像素的个数。
13.根据权利要求12所述的显示装置的驱动方法，其中，
在所述第一显示阶段，驱动位于多个所述显示像素集的相同位置处的所述显示像素显示对应于同一个所述视点图像的图像像素。
14.根据权利要求12所述的显示装置的驱动方法，其中，
所述显示阵列层还包括多个间隔像素集，每个所述间隔像素集设置在相邻的所述显示像素集之间且包括至少一个间隔像素；
所述驱动方法还包括：
在所述第一显示阶段和所述第二显示阶段，使得所述显示阵列层的多个所述间隔像素集不发光。
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