CN110764273B - 透镜模块、显示装置及显示方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种透镜模块、显示装置及显示方法，属于显示技术领域。透镜模块包括阵列布置的多个透镜单元，每个透镜单元均包括容纳腔、透镜、磁性体和磁场生成部件，透镜和磁性体位于所述容纳腔内，磁场生成部件被配置为能够提供穿过所述多个透镜单元的排布平面的磁场，磁性体被配置为能够在所述磁场生成部件提供的磁场作用下移动透镜，使得透镜的中心与磁场生成部件的距离发生改变。通过调节磁场生成部件提供的磁场强度的大小和磁场方向，可以调节透镜单元的物距，进而获得更好的立体显示效果。

Description

透镜模块、显示装置及显示方法

技术领域

本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种透镜模块、显示装置及显示方法。

背景技术

目前，3D显示的方式主要是基于双目视差方式(binocular parallax)的立体显示，即通过透镜将不同图像分别送至左眼和右眼。由于呈现在两眼前的图像存在差异，人脑在感知图像时，得到三维立体影像。但由于需要借助头盔或眼镜等外部设备，容易引起头部的紧张和神经的眩晕感。

图像集成(Integral Imaging)立体显示技术，将二维平面显示器上的图案，通过显示透镜阵列集成，在空间重建三维物体的影像。由于图像集成立体显示技术在三维空间重建了物体的真实影像，观众采用裸眼观看，不会产生头部紧张和疲劳。

发明内容

本公开实施例提供了一种透镜模块、显示装置及显示方法，能够调节透镜与显示面板之间的物距，从而调节成像高度，获得更好的立体显示效果。所述技术方案如下：

一方面，本公开实施例提供了一种透镜模块，所述透镜模块包括阵列布置的多个透镜单元，每个所述透镜单元均包括容纳腔、透镜、磁性体和磁场生成部件，所述透镜和所述磁性体位于所述容纳腔内，所述磁场生成部件被配置为能够提供穿过所述多个透镜单元的排布平面的磁场，所述磁性体被配置为能够在所述磁场生成部件提供的磁场作用下移动所述透镜，使得所述透镜的中心与所述磁场生成部件的距离发生改变。

可选地，所述磁场生成部件为螺旋线圈，所述螺旋线圈的轴线垂直于所述多个透镜单元的排布平面。

可选地，所述磁性体位于所述透镜的内部。

可选地，所述磁性体包括磁性微粒，所述磁性微粒包括透明的粘合剂和磁粉。

可选地，所述磁性体位于所述透镜与所述容纳腔的侧壁之间。

可选地，所述磁性体为透明的磁性片状结构，所述磁性片状结构平行于所述多个透镜单元的排布平面。

可选地，所述透镜为液体球状透镜，或者，固体透镜。

可选地，每个所述透镜单元还包括相对平行设置的两个基板以及连接在两个所述基板之间的绝缘挡墙，所述基板和所述绝缘挡墙形成所述容纳腔，所述磁场生成部件位于至少一个所述基板上。

可选地，所述绝缘挡墙的侧壁上设有磁场屏蔽层。

可选地，每个所述透镜单元还包括一对第一电极，所述透镜为一液体球状透镜，一对所述第一电极在平行于所述多个透镜单元的排布平面的方向上位于对应的所述液体球状透镜的两侧，所述液体球状透镜包括透明薄膜、以及位于所述透明薄膜中的带电微粒和透明绝缘液体，所述液体球状透镜被配置为所述带电微粒能够在一对所述第一电极提供的电场作用下移动使得所述液体球状透镜发生形变。

可选地，所述液体球状透镜内的所述带电微粒的总体积占所述液体球状透镜体积的0.1％～5％。

另一方面，还提供了一种显示装置，所述显示装置包括显示面板和如前所述的透镜模块，所述透镜模块位于所述显示面板的出光面一侧。

可选地，所述显示面板包括多个像素，在垂直于所述显示面板的出光面的方向上，一个所述透镜单元与一个所述像素相对。

另一方面，还提供了一种显示方法，基于前述任一项所述的透镜模块实现，所述方法包括：

向目标透镜单元的所述磁场生成部件提供驱动电流，以使得所述目标透镜单元的透镜的中心与所述磁场生成部件的距离发生改变，所述目标透镜单元为所述透镜模块中的任一透镜单元。

可选地，所述方法还包括：

向所述目标透镜单元的一对所述第一电极提供驱动电压，以使得所述目标透镜单元的液体球状透镜发生形变。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在本公开实施例中，透镜模块包括阵列布置的多个透镜单元，每个透镜单元均包括容纳腔、透镜磁性体和磁场生成部件，透镜和磁性体位于所述容纳腔内，磁场生成部件被配置为能够提供穿过多个透镜单元的排布平面的磁场，磁性体被配置为能够在磁场生成部件提供的磁场的作用下移动透镜，使得透镜的中心与磁场生成部件的距离发生改变。通过调节磁场生成部件产生的磁场强度的大小和方向，可以控制对应透镜的中心与磁场生成部件的距离。由于磁场生成部件与显示面板的位置不变，控制对应透镜的中心与磁场生成部件的距离，即可调节透镜中心与显示面板的物距，从而调节成像高度，进而获得更好的立体显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种透镜模块的俯视图；

图2是本公开实施例提供的一种处于第一位置的透镜单元的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种处于第二位置的透镜单元的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种处于第一位置和第二位置的透镜单元的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的另一种透镜模块的俯视图；

图6是本公开实施例提供的一种处于第一状态的透镜单元的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的一种处于第二状态的透镜单元的结构示意图；

图8是本公开实施例提供的液体球状透镜在弱电场状态下的示意图；

图9是本公开实施例提供的液体球状透镜在强电场状态下的示意图；

图10是本公开实施例中提供的另一种透镜单元的结构示意图；

图11是本公开实施例中提供的一种控制电路的局部示意图；

图12是本公开实施例中提供的一种透镜模块的结构示意图；

图13是本实施例中透镜曲率半径r为与电场电压U关系图；

图14是根据示例性实施例示出的一种显示方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种透镜模块的俯视图，如图1所示，透镜模块10包括阵列布置的多个透镜单元100。图1中所示数量仅为举例，并不作为对本公开实施例的限定。

如图1所示，每个透镜单元100均包括容纳腔110、透镜120、磁性体140和磁场生成部件160。透镜120和磁性体140位于容纳腔110内，磁场生成部件160被配置为能够提供穿过所述多个透镜单元100的排布平面的磁场，磁性体140被配置为能够在所述磁场生成部件160提供的磁场作用下移动透镜120，使得透镜120的中心与磁场生成部件160的距离发生改变。这里，多个透镜单元100的排布平面与图1中的纸面平行。

可选地，磁场生成部件160为螺旋线圈，该螺旋线圈的轴线垂直于多个透镜单元100的排布平面，通过调节螺旋线圈的电流参数(例如电流大小、电流方向)，可以调节生成螺旋线圈的磁场强度、磁场方向等参数，从而改变磁性生成部件160施加在磁性体140上的作用力，使得磁性体140能够带动透镜120在垂直于排布平面的方向上移动。

示例性地，该螺旋线圈由导线在同一平面内螺旋盘绕而成。该螺旋线圈可以由透明导线制成，例如ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)等，以减少螺旋线圈对透镜单元透光率的影响。

可选地，透镜120可以为固体透镜。固体透镜可以采用玻璃或光敏树脂等材料制成。

在一种可能实施方式中，如图1所示，磁性体140可以为磁性微粒，包含在固体透镜的内部。在这种情况下，可以先将磁性微粒混合在熔融状态的玻璃或者融化状态的光敏树脂中，搅拌使得磁性微粒均匀分布，然后再利用混合有磁性微粒的玻璃和光敏树脂材料固化成型，得到含有磁性微粒的固体透镜。

可替代地，透镜120还可以为液体球状透镜。在一种可能的实施方式中，磁性体140为位于液体球状透镜内部的磁性微粒。例如，液体球状透镜可以包括透明薄膜、以及位于透明薄膜中的磁性微粒和透明液体。

可替代地，在其他实施例中，当透镜120为固定透镜或者液体球状透镜时，磁性体140可以位于透镜120与所述容纳腔120的侧壁之间。在这种情况下，磁性体还可以为透明的磁性片状结构，该磁性片状结构平行于多个透镜单元100的排布平面。

示例性地，透明的磁性片状结构可以采用与固体透镜相同的方式制得，在此不再赘述。

可选地，磁性微粒124包括透明的粘合剂和磁粉。

在图1所示实施例中，透镜单元110包括相对平行设置的两个基板111，容纳腔110以及容纳腔110中的透镜120和磁性体140均位于两个基板111之间。磁场生成部件160位于其中一个基板111上，例如位于透镜120上方的基板111上。需要说明的是，在其他实施例中，磁场生成部件160也可以相对设置在两个基板111上，当磁场生成部件160同时设置在两个基板111上时，可以通过两个磁场生成部件160相互配合，调节透镜120的位置。

可选地，磁性生成部件160可以位于基板111的内表面上，也可以位于基板111的外表面上，这里，内表面为两个基板111相对的表面，外表面为两个基板111相反的表面。

这里，基板111可以采用透明材料制成，例如玻璃、塑料等。

下面结合图2和图3说明通过磁性生成部件160来调节透镜120的位置的过程。

图2是本公开实施例提供的一种处于第一位置的透镜单元的结构示意图，如图2所示，向磁场生成部件160中通入电流，产生磁场。在磁场生成部件160提供的磁场以及透镜120中的磁性微粒的磁性之间的相互作用下，透镜120停留在第一位置，透镜120的中心到离磁场生成部件160较远的基板111(即位于透镜120下方的基板111)的距离为H1。

图3是本公开实施例提供的一种处于第二位置的透镜单元的结构示意图。如图3所示，改变磁场生成部件160中电流的大小，使得磁场生成部件160提供的磁场强度增大，在磁场生成部件160提供的磁场以及透镜120中的磁性微粒的相互作用下，透镜120上移至第二位置，透镜120的中心到离磁场生成部件160较远的基板111(即位于透镜120下方的基板111)的距离为H2，H2大于H1。

当透镜120达到指定位置时，可以调节磁场生成部件160中的电流大小，从而改变磁场生成部件160与磁性微粒之间的吸引力，使得透镜120悬浮在容纳腔110的指定位置。例如，调节电流使透镜120的重力和所受外力平衡，进而使得透镜120悬浮在容纳腔110的指定位置。

通过调整磁场生成部件160中的电流大小和/或方向，改变磁场生成部件160与磁性体之间的吸引力的大小和/或方向，从而调节液体球状透镜在容纳腔110中的高度，即可以调节透镜单元的物距，进而对成像高度进行微调，使得调节透镜单元100的调节更具有灵活性，获得更好的立体显示效果。

下面简单介绍本公开实施例中透镜单元调节成像高度的原理和过程。

根据凸透镜的成像规律，有

公式(1)中，u为物距，v为像距，在本公开实施例中u为透镜中心到显示面板的距离，v为成像位置，也即本公开实施例中透镜中心到像的距离，f为透镜焦距。故，

当输入平行光时，v＝f。也就是说，当经过透镜输入平行光时，像距等于透镜焦距，即成像在焦点上。

故，成像高度h＝u+v＝u+f。

可见，当焦距f不变时，成像高度会随着物距u的变化而变化，也即是，物距u变大，成像高度也变大；物距u变小，成像高度也变小。

各个透镜单元100中的透镜120的位置可以不同，即透镜120的中心到对应的磁场生成部件160之间的距离可以不同。

图4为本公开实施例提供的一种处于第一位置和第二位置的透镜单元的结构示意图。如图4所示，透镜单元100a、100b、100c和100d中透镜120的结构相同，焦距f相同，因此，透镜单元100a、100b、100c和100d中的像距v相同。但由于透镜单元100a和100b的物距u1(等于前述H1)小于透镜单元100c和100d的物距u2(等于前述H2)，因此，透镜单元100a和100b的成像高度小于透镜单元100c和100d的成像高度。

在本公开实施例中，透镜模块包括阵列布置的多个透镜单元，每个透镜单元均包括容纳腔、透镜、磁性体和磁场生成部件，透镜和磁性体位于所述容纳腔内，磁场生成部件被配置为能够提供穿过多个透镜单元的排布平面的磁场，磁性体被配置为能够在磁场生成部件提供的磁场的作用下移动透镜，使得透镜的中心与磁场生成部件的距离发生改变。通过调节磁场生成部件产生的磁场强度的大小和方向，可以控制对应透镜的中心与磁场生成部件的距离。由于磁场生成部件与显示面板的位置不变，控制对应透镜的中心与磁场生成部件的距离，即可调节透镜中心与显示面板的物距，从而调节成像高度，进而获得更好的立体显示效果。

在一些实施例中，参见图2和图3，透镜单元100还包括连接在两个基板111之间的绝缘挡墙112，两个基板111和绝缘挡墙112形成容纳腔110。为了使透镜120可以在容纳腔110内移动，透镜120与两个基板111中的至少一个基板111之间存在间隙，此外，为了实现透镜在容纳腔110内的变形，透镜120与容纳腔110的侧壁之间也存在间隙。

示例性地，再次参见图1，各个透镜单元100中的绝缘挡墙112可以连成一体。例如，可以首先在一个基板111上形成一层绝缘材料层；然后对绝缘材料层进行图形化处理，形成多个凹槽，每个容纳腔110对应一个凹槽，凹槽之间的部分即为绝缘挡墙112；最后，在绝缘挡墙112上设置另一个基板111。两个基板111分别限定容纳腔110的顶面和底面，而绝缘挡墙112限定出容纳腔110的侧壁。

在本公开实施例中，制作绝缘挡墙112的绝缘材料包括但不限于聚酰亚胺材料、聚酯材料或聚烯烃材料。

可选地，可以在绝缘挡墙112上设置磁场屏蔽层，避免相邻透镜单元100之间发生串扰。磁场屏蔽层可以采用磁导率高的材料制作，例如铁等。

示例性地，绝缘挡墙112和螺旋线圈160可以分别形成在两个基板111上，例如，绝缘挡墙112形成在透镜120下方的基板111上，螺旋线圈160形成在透镜120上方的基板111上。

在一些实施例中，螺旋线圈160可以先通过溅射的方式在基板111上成膜，再利用掩膜光刻制作螺旋线圈160。

可选地，螺旋线圈160所在的基板111上还可以具有螺旋线圈160的控制电路。在一种可能的实施方式中，该控制电路可以包括多根线圈控制线，每个螺旋线圈160与两根线圈控制线连接，一根线圈控制线作为输入线，另一根线圈控制线作为输出线。

在一种可能的实施方式中，各个螺旋线圈160所连接的两根线圈控制线各不相同。

在另一种可能的实施方式中，控制电路包括多根沿第一方向延伸的第一线圈控制线和多根沿第二方向延伸的第二线圈控制线，第一方向和第二方向分别为多个透镜单元的行方向和列方向中的一种。多根第一线圈控制线和多根第二线圈控制线交叉限定出多个显示区域，每个显示区域中具有一个螺旋线圈160。一行螺旋线圈160与一根第一线圈控制线连接，一列螺旋线圈160与一根第二线圈控制线连接。

可选地，每个螺旋线圈160可以通过开关器件(例如薄膜晶体管)与第一线圈控制线和/或第二线圈控制线连接；或者，每个螺旋线圈160分别与对应的第一线圈控制线和第二线圈控制线直接连接，而第一线圈控制线和第二线圈控制线中的一个通过控制开关与外部电路连接，从而可以实现对每个螺旋线圈160的单独控制。

如前所述，透镜120可以为液体球状透镜或者固体透镜。下面将以透镜120为液体球状透镜为例，对本公开实施例进行示例性说明。当透镜120为液体球状透镜时，除了相对于两个基板111的距离可变之外，透镜120本身的形状也可以发生变化。

图5是本公开实施例提供的另一种透镜模块的俯视结构示意图。如图5所示，该透镜单元100还包括一对第一电极130。一对第一电极130在平行于多个透镜单元100的排布平面的方向上位于对应的液体球状透镜的两侧。图5为基于前述实施例提出，其中未示出磁场生成部件160和磁性体140。

在图5所示的实施例中，磁场生成部件160未生成磁场，作为透镜的液体球状透镜位于初始位置，例如可以在垂直于基板111的方向上位于两基板111之间的中间位置，或者，也可以是通过磁场生成部件160调节磁场后，使液体球状透镜稳定于两基板111之间的预期位置上，然后再通过第一电极130使液体球状透镜发生形变。

下面结合图6和图7对停留在两基板111之间的某个位置(即距离透镜下方的基板111的距离为H的位置)的液体球状透镜的形状从第一状态变化到第二状态的过程进行详细说明。

图6是本公开实施例提供的一种处于第一状态的透镜单元的结构示意图，如图6所示，液体球状透镜包括透明薄膜121、以及位于透明薄膜121中的带电微粒122和透明绝缘液体123，带电微粒122被配置为能够在一对第一电极130提供的电场作用下移动使得液体球状透镜发生形变。

在图6所示第一状态中，一对第一电极130未提供电场，液体球状透镜未发生形变，基本呈圆球状。

图7是本公开实施例提供的一种处于第二状态的透镜单元的结构示意图。如图7所示，向一对第一电极130通电，例如，向左侧的第一电极130提供负电压，向右侧的第一电极130提供正电压，使得一对第一电极130之间存在压差，从而产生电场。为便于描述，左侧的第一电极130称为负极板131，右侧的第一电极130称为正极板132。正极板132和负极板131之间的电场作用于液体球状透镜中的带电微粒122。液体球状透镜内部的带电微粒122包括带有正电荷微粒1221和负电荷微粒1222，正电荷微粒1221会靠近负极板131，负电荷微粒1222会靠近正极板132。正电荷微粒1221和负电荷微粒1222分别朝向对应的第一电极130运动，使得透明薄膜随着带电微粒122的运动向第一电极130所在侧被拉伸，液体球状透镜产生形变，变为椭球形，椭球形的长轴与排布平面平行。

当正极板132和负极板131之间的电场强度不同时，第一电极130对液体球状透镜内的带电微粒122的吸引力大小不同，因此导致液体球状透镜产生的形变不同，得到的曲率半径也不同，使得透镜单元100的焦距也随之变化。

图8是本公开实施例提供的液体球状透镜在弱电场状态下的示意图，如图8所示，当电场强度较小时，正电荷微粒1221和负电荷微粒1222向两端运动的距离较短，使得液体球状透镜在透镜单元100的排布方向上的曲率半径较小，透镜单元100的焦距也较小。图9是本公开实施例提供的液体球状透镜在强电场状态下的示意图，如图9所示，当电场强度较大时，正电荷微粒1221和负电荷微粒1222向两端运动的距离较长，使得液体球状透镜的曲率半径较大，透镜单元100的焦距也较大。因此，通过调节一对第一电极130之间的电压差大小，可以控制对应的液体球状透镜的形变程度，进而调节透镜单元100的焦距，从而使得在使用过程中，可以根据二维平面显示器上的图案需要，在利用磁场生成部件160调节物距的同时，调节透镜单元100的焦距，进而获得更好的立体显示效果。

示例性地，第一电极130可以为透明电极或者不透明电极。当第一电极130为透明电极时，可以采用ITO制作，当第一电极为不透明电极时，可以采用Cu、Ag等易于溅射成膜的金属材料制作。

在一些实施例中，第一电极130可以先通过溅射的方式在基板111上成膜，再利用掩膜光刻制作第一电极130。示例性地，第一电极130的高度可以小于50μm，可以通过多次溅射薄膜叠加成所需高度或者一次性溅射成膜。

透明薄膜121可以为绝缘的透明有机薄膜。示例性地，其材料可采用非弹性透明绝缘材料，如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜或聚烯烃薄膜等，也可以采用具有弹性的透明绝缘材料，如乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、氯醇橡胶、丁基橡胶等。

带电微粒可以为分别带正负电荷的电泳微粒，例如电子油墨。目前电子油墨颗粒最小可达到1～2μm。由于带电微粒的直径很小，人眼不易察觉，因此，液体球状透镜内的带电微粒122可以为透明或者不透明。电泳微粒可以为主体材料由聚苯乙烯、聚乙烯等高分子聚合物合成的带电微粒，或者主体材料为二氧化钛等的带电微粒。

在一些实施例中，液体球状透镜可以单独制作后再放入容纳腔内，下面以TiO2颗粒制备“微胶囊”为例，阐述液体球状透镜的制备过程。首先，用溶有硬脂酸的甲苯溶剂对TiO₂颗粒进行表面改性处理，以司盘80(Span80，山梨醇酐油酸酯)为电荷控制剂，用三氯乙烯(TCE)作为分散剂配置基液，以明胶作为壁材，通过一步复凝聚法制备。复凝聚法是指以两种带相反电荷的壁材物质做包埋物，芯材分散于其中后，通过改变体系的pH值、温度或水溶液浓度，使两壁材相互作用形成一种复合物，导致溶解度下降而凝聚析出形成微胶囊。

液体球状透镜内的正负电荷微粒数量可视应用情况而定，带电微粒尺寸较大时可相应减少微粒数量，带电微粒尺寸较小时可相应增加微粒数量。此时，磁性微粒124也位于液体球状透镜，且磁性微粒124为电中性。

示例性地，液体球状透镜内的带电微粒122的总体积占液体球状透镜体积的0.1％～5％。以该比例设置带电微粒122可以保证带电微粒获取足够的电场力带动液体球状透镜变形，也可以保证带电微粒122集中在液体球状透镜的靠近第一电极130的边缘，而减少位于液体球状透镜中部的带电微粒，从而减少带电微粒122对光线的干扰。

在一种可能的实现方式中，容纳腔110和液体球状透镜之间可以具有透明填充液体150，以提高液体球状透镜在容纳腔110中的稳定性。透明填充液体150的折射率应小于透明绝缘液体123的折射率，从而保证液体球状透镜可以作为凸透镜使用。并且，液体球状透镜悬浮于透明填充液体150中，可以使得各个液体球状透镜基本位于同一平面，有利于焦距的准确调节。

示例性地，透明填充液体150可以包括纯水或非极性油。示例性地，非极性油可以为硅油。

示例性地，透明绝缘液体123可以为非极性液体。例如，可以为折射率在1～3之间的非极性液体，用于分散带电微粒。例如，一般选择与带电微粒密度相近的非极性烷烃、环烷烃、芳香烃、四氯乙烯和四氯甲烷，或密度相近的不同比例的它们的混合物。

需要说明的是，在其他实施例中，容纳腔110和液体球状透镜之间也可以不填充透明填充液体150，而使用空气或者真空作为光线传播介质，只要液体球状透镜可以在容纳腔110中发生变形即可。

图10是本公开实施例提供的另一透镜单元的结构示意图。如图10所示，可选地，基板111上还可以设置遮光块111a，遮光块111a的中心具有透光孔111b，透光孔111b的中心与液体球状透镜的位置对应，减少透明填充液体150的折射和反射造成的光线干扰。需要说明的是，图1-图3中的透镜单元也可以在基板111上设置遮光块111a，其设置方式与图10中的设置方式相同。

图11是本公开实施例中提供的控制电路的局部示意图。如图11所示，透镜模块11还包括多根栅线(例如图10中的Gate1、Gate2和Gate3)、多根数据线(例如图11中的Data1、Data2、Data3和Data4)，栅线和数据线彼此交叉形成多个显示区域，每个显示区域中具有一个透镜单元100。相邻的两根数据线分别连接一对第一电极130，用于为第一电极130提供电压。

每个显示区域内具有至少一个薄膜晶体管开关，该薄膜晶体管开关的栅极与栅线连接，源极与数据线连接，漏极与对应的数据线连接。栅线用于接收外部控制信号，以控制薄膜晶体管的导通和断开，从而控制数据线中电压的写入。通过在一根栅线控制一行显示区域内的薄膜晶体管全部导通时，通过各根数据线写入的电压大小，可以实现对该行显示区域内的各个透镜单元100的第一电极130的电压进行控制。

示例性地，参见图10和图11，栅线、数据线和薄膜晶体管组成的控制电路在基板111上的正投影可以位于透镜单元100的绝缘挡墙112在基板111上的正投影内，从而可以避免遮挡光线。

形成有栅线、数据线和薄膜晶体管的基板111的结构可以参见显示基板中阵列基板的结构，例如阵列基板包括：一衬底基板，以及依次层叠在栅极金属层、绝缘层、源漏极金属层和平坦层，在此省略详细描述。

可选地，为螺旋线圈160提供电流的控制电路和为第一电极130提供电压的控制电路可以分别设置在两个基板上，避免控制信号互相干涉。

参见图12，本公开实施例还提供的一种显示装置，显示装置包括显示面板20和如前所述的透镜模块10，透镜模块10位于显示面板20的出光面一侧。

可选地，显示面板20包括多个像素20a，在垂直于第一基板111的方向上，一个透镜单元100与一个像素20a相对。例如，如图所示，显示面板的每个像素20a包括三个子像素，分别为红、绿、蓝子像素，三个子像素对应一个透镜单元100。

可选地，本公开实施例中，显示面板20可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示面板，也可以为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)显示面板等。

下面简单介绍本公开实施例中透镜单元调节焦距的原理和过程。

根据凸透镜的成像规律，有前述公式(1)和公式(2)。

另有，

公式(3)中，r为透镜曲率半径，即本公开实施例中液体球状透镜的曲率半径，n为透镜折射率，即本公开实施例中透明绝缘液体123的折射率，n₀为介质折射率，即本公开实施例中填充液体150或空气的折射率。

如图12所示，在透镜中心距离显示面板的距离u不变的情况下，当透镜单元100a和100b中液体球状透镜的曲率半径r较小时，透镜单元100a和100b的透镜焦距f较小，则像距v1也较小，当透镜单元100e和100f中液体球状透镜的曲率半径较大时，透镜单元100e和100f的透镜焦距f较大，则像距v3也较大。即通过液体球状透镜的曲率半径也可以调节像素20的成像距离。

图13为本实施例中透镜曲率半径r为与电场电压U关系图。如图13所示，液体球状透镜的曲率半径r为与电场电压U一一对应，即，

r＝f(U) (4)

其中，r0为原始圆曲率，r1为液体球状透镜的极限曲率。

通过调节电压在0＜U＜U0之间变化，与之相对应的液体球状透镜曲率半径在r0＜r＜r1之间变化，透镜焦距在f0＜f＜f1之间变化，与之相对应的像距在v0＜v＜v1之间变化。即存在第一电极的电压U与像距v之间的映射关系：

在实现时，该映射关系可以通过实验的方式获得，并存储在显示装置的控制器中，以便控制器在通过调节第一电极的电压U时使用。

当透镜单元同时具有磁场生成部件160和第一电极130时，该透镜单元即可以调节焦距也可以调节物距，通过焦距和物距的协同调节，从而实现成像高度的灵活调节。在透镜的焦距变化范围有限的情况下，增加成像高度的调节范围，能够更好地满足立体显示需求。

本公开实施例还提供了一种显示方法，使用前述透镜模块实现。该显示方法包括：向目标透镜单元的所述磁场生成部件提供驱动电流，以使得所述目标透镜单元的透镜的中心与所述磁场生成部件的距离发生改变，所述目标透镜单元为所述透镜模块中的任一透镜单元。

图14是根据示例性实施例示出的一种显示方法的流程图，参见图14，该方法包括：

步骤S11、确定待显示画面中目标像素的像素值。

这里的目标像素可以是待显示画面中的任一像素。

步骤S12、根据目标像素的像素值，确定目标像素所要显示的图像与透镜中心间的物距。

这里，由于图像为3维图像，因此，每个图像的像素值除了包括灰阶外，还应该包括3维空间信息，基于3维空间信息可以确定出目标像素所要显示的图像的成像高度，根据该目标成像高度确定显示面板与透镜中心间的物距u。

步骤S13、根据物距确定驱动电流的大小。

步骤S14、按照确定出的驱动电流的大小向磁场生成部件提供驱动电流。

按照上述方法，可以确定出待显示画面中各个像素对应的驱动电流。

在向各个磁场生成部件提供驱动电流时，若每个磁场生成部件所连接的线圈控制线相互独立，则只需要向对应的线圈控制线输入驱动电流即可；若一行透镜单元中的磁场生成部件连接一根第一线圈控制线，一列透镜单元中的磁场生成部件连接一根第二线圈控制线，则需要通过控制开关来选择向哪个磁场生成部件提供驱动电流。

通过调节驱动电流的大小，可以控制磁场生成部件产生的磁力大小，进而可以控制对应透镜的中心与磁场生成部件的距离。由于磁场生成部件与显示面板的位置不变，控制对应透镜的中心与磁场生成部件的距离，即可调节透镜中心与显示面板的物距，从而调节成像高度，进而获得更好的立体显示效果。

可选地，除了通过调节物距来呈现3维图像之外，对于图5至图11所示的透镜模块，还可以调整透镜的焦距来进一步调整3维显示效果。因此，该方法还可以包括：

步骤S15，根据目标像素的像素值，确定目标像素所要显示的图像与透镜中心间的像距v。

如前所述，每个图像的像素值除了包括灰阶外，还应该包括3维空间信息，基于3维空间信息可以确定出目标像素所要显示的图像的成像高度，根据该目标成像高度与前述步骤确定的物距u可以确定目标像素所要显示的图像与透镜中心间的像距v。

步骤S16，根据像距确定驱动电压的大小。

根据前述公式(5)及相关描述可知，第一电极的电压U与像距v之间的映射关系已经事先确定并存储。本步骤只需要调用存储的电压和像距的对应关系即可。

步骤S17、按照确定出的驱动电压的大小向第一电极提供驱动电压。

按照上述方法，可以确定出待显示画面中各个像素对应的驱动电压。

在写入驱动电压时，可以按照逐行的方式写入，该过程可以包括：

逐行控制栅线写入栅极导通电压，控制该行内的控制开关导通。

示例性地，参见图11，向栅线中通入扫描信号，用于打开控制开关，使得数据线Data1与正极板132以及Data2与负极板131均导通。

示例性地，控制开关可以是TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)，其源漏及分别与数据线和第一电极连接，栅线与栅极连接。当栅线通入扫描信号，TFT打开，使得数据线和第一电极导通。

在一行控制开关导通时，基于确定出的该行的各个透镜单元的驱动电压，控制各个数据线向各个透镜单元的第一电极输出驱动电压。

这里，同一个透镜单元对应的两个数据线中分别输入高电位和低电位，从而产生驱动电压，使得第一电极之间产生电场。示例性地，参见图9，相邻两个数据线Data1和Data2分别通过开关，连接第一电极的正极板132和负极板131。Data1输入高电位，可以为第一电极的正极板132充电，Data2输入低电位，为第一电极的负极板131。

示例性地，正极板132和负极板131之间产生电场，作用在液体球状透镜上，使得液体球状透镜的形状发生变化。

如前所示，在实现时，可逐排扫描栅线，当栅线Gate 1通电时，TFT打开，Data 1和Data 2分别输入高低电位，为正极板132和负极板131供电，由此实现液体球状透镜120a的控制，进而控制单元焦距；当Gate 2通电时，TFT开关打开，Data 1和Data 2分别输入高低电位，实现液体球状透镜120b的控制。

需要说明的是，在本公开实施例中，可以先调节物距，待透镜120的位置(即高度)稳定之后再调节焦距，直至透镜120的形变完成。或者，也可以先调节焦距，待透镜120的形状稳定之后，再调节物距，直至透镜120的位置稳定。

此外，在本实施例中，先根据成像高度确定了物距u，再根据成像高度和物距u确定像距v，在其他实施例中，也可以先根据成像高度确定像距v，再根据成像高度和像距v确定物距u。

当透镜单元同时具有磁场生成部件160和第一电极130时，通过上述方式，该透镜单元既可以调节焦距也可以调节物距，通过焦距和物距的协同调节，从而实现成像高度的灵活调节。在透镜的焦距变化范围有限的情况下，增加成像高度的调节范围，更好地满足立体显示需求。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种透镜模块，其特征在于，所述透镜模块(10)用于实现显示面板的立体显示，所述透镜模块(10)包括阵列布置的多个透镜单元(100)，每个所述透镜单元(100)用于在垂直于所述显示面板的出光面的方向上与所述显示面板的一个像素相对，每个所述透镜单元(100)均包括容纳腔(110)、透镜(120)、磁性体(140)、磁场生成部件(160)和相对平行设置的两个基板(111)，所述透镜(120)和所述磁性体(140)位于所述容纳腔(110)内，所述磁场生成部件(160)位于至少一个所述基板(111)上，所述磁场生成部件(160)为螺旋线圈，所述螺旋线圈的轴线垂直于所述多个透镜单元(100)的排布平面，所述螺旋线圈由透明导线在同一平面内螺旋盘绕而成，所述磁场生成部件(160)被配置为能够提供穿过所述多个透镜单元(100)的排布平面的磁场，所述磁性体(140)被配置为能够在所述磁场生成部件(160)提供的磁场作用下移动所述透镜(120)，使得所述透镜(120)的中心与所述磁场生成部件(160)的距离发生改变。

2.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述磁性体(140)位于所述透镜(120)的内部。

3.根据权利要求2所述的透镜模块，其特征在于，所述磁性体(140)包括磁性微粒，所述磁性微粒包括透明的粘合剂和磁粉。

4.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述磁性体(140)位于所述透镜(120)与所述容纳腔(110)的侧壁之间。

5.根据权利要求4所述的透镜模块，其特征在于，所述磁性体(140)为透明的磁性片状结构，所述磁性片状结构平行于所述多个透镜单元(100)的排布平面。

6.根据权利要求1至5任一项所述的透镜模块，其特征在于，所述透镜(120)为液体球状透镜，或者，固体透镜。

7.根据权利要求1至5任一项所述的透镜模块，其特征在于，每个所述透镜单元(100)还包括连接在两个所述基板(111)之间的绝缘挡墙(112)，所述基板(111)和所述绝缘挡墙(112)形成所述容纳腔(110)。

8.根据权利要求7所述的透镜模块，其特征在于，所述绝缘挡墙(112)的侧壁上设有磁场屏蔽层。

9.根据权利要求7所述的透镜模块，其特征在于，每个所述透镜单元(100)还包括一对第一电极(130)，所述透镜(120)为一液体球状透镜，一对所述第一电极(130)在平行于所述多个透镜单元(100)的排布平面的方向上位于对应的所述液体球状透镜的两侧，所述液体球状透镜包括透明薄膜(121)、以及位于所述透明薄膜(121)中的带电微粒(122)和透明绝缘液体(123)，所述液体球状透镜被配置为所述带电微粒(122)能够在一对所述第一电极(130)提供的电场作用下移动使得所述液体球状透镜发生形变。

10.根据权利要求9所述的透镜模块，其特征在于，所述液体球状透镜内的所述带电微粒(122)的总体积占所述液体球状透镜的体积的0.1％～5％。

11.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括显示面板(20)和如权利要求1至10任一项所述的透镜模块(10)，所述透镜模块(10)位于所述显示面板(20)的出光面一侧。

12.一种显示方法，其特征在于，基于权利要求1至8任一项所述的透镜模块实现，所述方法包括：

向目标透镜单元的所述磁场生成部件提供驱动电流，以使得所述目标透镜单元的透镜的中心与所述磁场生成部件的距离发生改变，所述目标透镜单元为所述透镜模块中的任一透镜单元。

13.根据权利要求12所述的显示方法，其特征在于，每个所述透镜单元(100)还包括一对第一电极(130)，所述透镜(120)为一液体球状透镜，一对所述第一电极(130)在平行于所述多个透镜单元(100)的排布平面的方向上位于对应的所述液体球状透镜的两侧，所述液体球状透镜包括透明薄膜(121)、以及位于所述透明薄膜(121)中的带电微粒(122)和透明绝缘液体(123)，所述液体球状透镜被配置为所述带电微粒(122)能够在一对所述第一电极(130)提供的电场作用下移动使得所述液体球状透镜发生形变，所述方法还包括：

向所述目标透镜单元的一对所述第一电极提供驱动电压，以使得所述目标透镜单元的液体球状透镜发生形变。

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