CN113574445B - 电子设备、显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电子设备、显示装置及显示装置的驱动方法，涉及显示技术领域。该显示装置包括显示面板、偏振转换层和透镜层。显示面板用于在一帧的时间内分时显示多个景深图像。偏振转换层设于显示面板的出光侧，用于将不同的景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。透镜层设于偏振转换层背离显示面板的一侧，且包括多个透镜单元，每个透镜单元包括超表面透镜。

Description

电子设备、显示装置及其驱动方法

技术领域

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种电子设备、显示装置及显示装置的驱动方法。

背景技术

集成成像技术是一种常见的三维显示技术，其一般是通过微透镜阵列或者微孔阵列使显示面板上的图像在空间中光学再现原有场景中的空间位置，从而形成三维图像。其中，景深范围的大小是集成成像显示的重要指标，它表示在多大空间范围内能显示清晰的三维图像。但是，现有集成成像的显示装置的景深范围较小，显示效果有待提高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种电子设备、显示装置及显示装置的驱动方法。

根据本公开的一个方面，提供一种显示装置，包括：

显示面板，用于在一帧的时间内分时显示多个景深图像；

偏振转换层，设于所述显示面板的出光侧，用于将不同的景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光；

透镜层，设于所述偏振转换层背离所述显示面板的一侧，且包括多个透镜单元，每个所述透镜单元包括超表面透镜。

在本公开的一种示例性实施例中，所述景深图像包括第一景深图像和第二景深图像，所述偏振转换层用于将所述第一景深图像的光线转换为第一偏振光，将所述第二景深图像的光线转换为第二偏振光；所述第一偏振光和所述第二偏振光为旋转方向相反的圆偏振光。

在本公开的一种示例性实施例中，每个所述透镜单元还包括微透镜，所述超表面透镜位于所述微透镜和所述偏振转换层之间，所述透镜单元对所述第一偏振光和所述第二偏振光成像的像距符合以下条件：

其中，l₁为所述透镜单元对所述第一偏振光成像的像距；l₂为所述透镜单元对所述第二偏振光成像的像距；

f_a为所述微透镜的焦距，f_b为所述超表面透镜对所述第一偏振光的焦距；-f_b为所述超表面透镜对所述第二偏振光的焦距；

d为所述微透镜和所述超表面透镜的距离，D为所述显示面板与所述超表面透镜的距离。

在本公开的一种示例性实施例中，所述显示面板包括多个子像素，所述透镜单元对所述第一偏振光和所述第二偏振光成像的景深范围符合以下条件：

其中，ΔZ₁为所述透镜单元对所述第一偏振光成像的景深范围，ΔZ₂为所述透镜单元对所述第二偏振光成像的景深范围；P_X为所述子像素的尺寸；P_MLA为相邻两所述透镜单元的间距。

在本公开的一种示例性实施例中，每个所述透镜单元还包括微透镜，所述超表面透镜位于所述微透镜和所述偏振转换层之间；所述显示面板包括一一对应于各所述微透镜的多个像素岛，每个所述像素岛包括阵列排布的多个子像素；多个所述子像素被划分为多个像素，每个所述像素包括多个颜色不同的子像素。

在本公开的一种示例性实施例中，同一所述像素岛的子像素的颜色相同，多个所述像素岛被划分为多个像素岛组，每个所述像素岛组包括颜色不同的多个像素岛，在同一所述像素岛组中，与各所述像素岛对应的微透镜相对位置相同的子像素，构成一个像素。

在本公开的一种示例性实施例中，每个所述像素包括三个呈三角形分布的所述子像素。

在本公开的一种示例性实施例中，所述透镜单元还包括微透镜，所述超表面透镜的数量为多个，各所述超表面透镜层叠于所述微透镜和所述偏振转换层之间。

在本公开的一种示例性实施例中，每个所述透镜单元还包括微透镜，所述超表面透镜位于所述微透镜和所述偏振转换层之间，所述偏振转换层和所述超表面透镜间设有透明的第一分隔层；所述超表面透镜和所述微透镜之间设有透明的第二分隔层。

在本公开的一种示例性实施例中，所述显示装置还包括：

偏振控制电路，用于控制所述偏振转换层将不同的所述景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光；

图像渲染电路，用于控制所述显示面板在一帧的时间内分时显示多个景深图像。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述透镜单元的微透镜为一体式结构，各所述透镜单元的超表面透镜为一体式结构。

根据本公开的一个方面，提供一种显示装置的驱动方法，所述显示装置为上述任意一项所述的显示装置，所述驱动方法包括：

在一帧的时间内使所述显示面板分时显示各所述景深图像；

控制所述偏振转换层将不同景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。

根据本公开的一个方面，提供一种电子设备，包括上述任意一项所述的显示装置。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。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为本公开显示装置一实施方式的示意图。

图2为本公开显示装置一实施方式的电路原理框图。

图3为本公开显示装置一实施方式的成像原理图。

图4为本公开显示装置一实施方式中超表面透镜的正光焦度的示意图。

图5为本公开显示装置一实施方式中超表面透镜的负光焦度的示意图。

图6为本公开显示装置一实施方式的像素分布示意图。

图7为本公开显示装置一实施方式的透镜单元的光路原理图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提出了一种显示装置，该显示装置可通过集成成像的方式显示三维图像，如图1所示，该显示装置包括显示面板1、偏振转换层2和透镜层3，其中：

显示面板1用于在一帧的时间内分时显示多个景深图像。

偏振转换层2设于所述显示面板1的出光侧，用于将不同的景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。

透镜层3设于偏振转换层2背离显示面板1的一侧，且透镜层3包括多个透镜单元31，每个透镜单元31包括超表面透镜301。

本公开实施方式的显示装置，可通过偏振转换层2将显示面板1显示景深图像的光线转换为不同的偏振光；由于超表面透镜301具有偏振选择性，使得透镜单元31对不同的偏振态的偏振光具有不同的焦距，从而可通过透镜单元31产生不同的中心深度平面和景深范围，多个景深范围叠加形成三维图像的可视范围，从而扩大了显示装置1的可视范围。同时，通过包含超表面透镜301的透镜单元31可以更好的进行像差的矫正，提升三维显示的显示效果。

下面对本公开实施方式显示装置的各部分进行详细说明：

如图1所示，显示面板1可以是OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)显示面板，也可以是液晶显示面板，只要能显示图像即可。显示面板1可向一侧发光，该出光的一侧为出光侧，背向出光层的一侧为背光层。

显示面板1显示图像的一帧时间可分为多个时段，每个时段可显示一景深图像，也就是，在一帧的时间内分时显示多个景深图像。景深图像的具体内容在此不做特殊限定，只要能在通过透镜层3后产生三维图像即可。举例而言，一帧时间可分为两个时段，景深图像的数量为两个，包括第一景深图像和第二景深图像，每个时段显示一景深图像。

为了控制显示面板1显示景深图像，如图2所示，在本公开的一些实施方式中，本公开的显示装置还可包括图像渲染电路4，图像渲染电路4与显示面板1连接，并可控制显示面板1在一帧的时间内分时显示多个景深图像。

如图1所示，偏振转换层2设于显示面板1的出光侧，其可将不同的景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。其中，偏振转换层2可包括液晶相位调制器，对光线的偏振态进行转换，以便得到偏振态不同的偏振光，例如，将显示面板1发出的光线转换为旋转方向不同的圆偏振光。

在本公开的一些实施方式中，景深图像包括第一景深图像和第二景深图像，偏振转换层2可将第一景深图像的光线转换为第一偏振光，将第二景深图像的光线转换为第二偏振光，其中，第一偏振光和第二偏振光为旋转方向相反的圆偏振光，举例而言，第一偏振光为左旋圆偏振光，第二偏振光为右旋圆偏振光。

在本公开的一些实施方式中，如图2所示，显示装置还可包括偏振控制电路5，其可与偏振转换层2连接，并可控制偏振转换层2将不同的景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。同时，偏振控制电路5还可与图像渲染电路4连接，保证景深图像与偏振转换层2的状态同步变化，例如，在显示面板1显示第一景深图像时，偏振转换层2将第一景深图像的光线转换为第一偏振光，在显示面板1显示第二景深图像时，偏振转换层2将第二景深图像的光线转换为第二偏振光。

如图1所示，透镜层3设于偏振转换层2背离显示面板1的一侧，且透镜层3可包括多个透镜单元31，各透镜单元31阵列分布，每个透镜单元31包括超表面透镜301。

超表面透镜301具有偏振选择性，对于不同偏振态的入射光线表现为不同的光焦度特性。因此，可通过超表面透镜301使不同偏振态的光线形成不同的景深范围，且各景深范围的中心深度平面的位置不同，各景深范围叠加构成显示装置的景深范围，从而增大了显示装置可视范围。

在本公开的一些实施方式中，如图3所示，景深图像包括第一景深图像和第二景深图像，第一偏振光为左旋圆偏振光(图3中的L旋向)，第二偏振光为右旋圆偏振光R(图3中的R旋向)。如图4所示，在左旋圆偏振光通过超表面透镜301时，超表面透镜301表现为正光焦度，此时，根据集成成像的原理，显示装置在第一中心深度平面S₁的形成第一景深范围ΔZ₁的三维图像，即第一三维图像X₁。如图5所示，在右旋圆偏振光通过超表面透镜301时，超表面透镜301表现为负光焦度，此时，根据集成成像的原理，显示装置在第二中心深度平面S₂的形成第二景深范围ΔZ₂的三维图像，即第二三维图像X₂。第一景深范围ΔZ₁和第二景深范围ΔZ₂叠加构成显示装置的景深范围。

在本公开的一些实施方式中，如图3所示，每个透镜单元31还可包括微透镜302，超表面透镜301位于微透镜302和偏振转换层2之间，显示面板1显示景深图像的光线在通过超表面透镜301和微透镜302后，可形成三维图像。微透镜101的具体结构在此不做特殊限定。

各透镜单元31的超表面透镜301阵列分布，且为一体式结构。各透镜单元31的微透镜302阵列分布，且与超表面透镜301一一对应设置，各超表面透镜102为一体式结构。

进一步的，如图1所示，偏振转换层2和超表面透镜301间可设有透明的第一分隔层6，超表面透镜301和微透镜302之间设有透明的第二分隔层7。第一分隔层6和第二分隔层7的材料在此不做特殊限定，只要是透明材料即可。

透镜单元31的超表面透镜301的数量为多个，每个透镜单元31的各超表面透镜301层叠于微透镜302和偏振转换层2之间。从而可以进一步进行景深范围的扩展，同时通过多个超表面透镜301和微透镜302的叠加形成的透镜单元31可以更好的进行像差的矫正，提升三维显示的显示效果，例如，获得更好的对比度、更大的视角等。

在本公开的一些实施方式中，如图6所示，显示面板1可包括多个像素岛100，各像素岛100与各微透镜302一一对应设置，即各像素岛100在透镜层3的投影一一对应的位于各微透镜302的范围内，每个像素岛100发出光线可通过对应的透镜层3。

每个像素岛100包括阵列排布的多个子像素，且多个子像素被划分为多个像素200，每个像素200包括多个颜色不同的子像素，例如，每个像素200包括三个不同颜色的子像素，即红色的R子像素、绿色的G子像素和蓝色的B子像素。

进一步的，同一像素岛100的子像素的颜色相同，多个像素岛100被划分为多个像素岛组300，每个像素岛组300包括颜色不同的多个像素岛100，例如，每个像素岛组300包括三个像素岛100，其中一个像素岛100的子像素均为R子像素，一个像素岛100的子像素均为G子像素，一个像素岛100的子像素均为B子像素。

如图6所示，在同一像素岛组300中，与各像素岛100对应的微透镜302相对位置相同的子像素，构成一个像素200，即每个像素岛组300中，每个像素岛100的第n行第m列的子像素构成一个像素200。也就是说，一个像素200的各个子像素一一对应的分布于同一像素岛组300的各像素岛100中，且三个子像素呈三角形分布。

在本公开的一些实施方式中，如图3所示，景深图像包括第一景深图像和第二景深图像，透镜单元31对第一偏振光和第二偏振光成像的像距符合以下条件：

其中，l₁为透镜单元31对第一偏振光成像的像距；l₂为透镜单元31对第二偏振光成像的像距；

f_a为微透镜302的焦距，f_b为超表面透镜301对第一偏振光的焦距；-f_b为超表面透镜301对第二偏振光的焦距；

d为微透镜302和超表面透镜301的距离，D为显示面板1与超表面透镜301的距离。

显示面板1包括多个子像素，透镜单元31对第一偏振光和第二偏振光成像的景深范围符合以下条件：

其中，ΔZ₁为透镜单元31对第一偏振光成像的景深范围，ΔZ₂为透镜单元31对第二偏振光成像的景深范围；P_X为子像素的尺寸，例如，子像素为矩形，P_X为子像素的宽度；P_MLA为相邻两透镜单元31的间距。

下面以景深图像包括第一景深图像和第二景深图像为例，如图7所示，对式(1)、式(2)、式(3)和式(4)的推导过程进行说明：

透镜的成像公式为：

其中，f为透镜单元31的焦距，l＇为透镜单元31的物距，即显示面板1相对于透镜单元31的物距。

对于左旋圆偏振光，透镜单元31的焦距f的计算公式为：

对于右旋圆偏振光，透镜单元31的焦距f＇的计算公式为：

其中，f_a为微透镜302的焦距，f_b为超表面透镜301对第一偏振光的焦距；-f_b为超表面透镜301对第二偏振光的焦距，d为微透镜302和超表面透镜301的距离。

对于左旋偏振光，透镜单元31的后截距B(即超表面透镜301与焦点的距离)由以下公式得出：

对于右旋偏振光，透镜单元31的后截距B＇(即超表面透镜301与焦点的距离)由以下公式得出：

P₁为透镜单元31的第一主平面位置，P₂为透镜单元31的第二主平面位置，假设显示面板11与超表面透镜301的距离为D，则对于左旋偏振光的物距为：

l′₁＝f-B+D；(10)

对于右旋偏振光的物距为：

l′₂＝f′-B′+D；(11)

透镜单元31对第一偏振光成像的像距l₁为：

透镜单元31对第二偏振光成像的像距l₂为：

根据上述的式(5)-(13)可得到上述的式(1)-(4)

本公开实施方式还提供一种显示装置的驱动方法，该显示装置可为上述任意实施方式的显示装置，其结构在此不再赘述。该驱动方法包括步骤S110和步骤S120，其中：

步骤S110、在一帧的时间内使所述显示面板分时显示各所述景深图像。

步骤S120、控制所述偏振转换层将不同景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。

本公开实施方式的驱动方法的有益效果可参考上述显示装置的实施方式，在此不再赘述。

在本公开的一些实施方式中，可将一帧的时间分为两个时段，例如，第一时段和第二时段，一帧的时间小于人眼的刷新时间，一般人眼的刷新时间可为1/30秒。

在第一时段，显示面板1显示第一景深图像，偏振转换层2使第一景深图像的光线转换为第一偏振光(左旋圆偏振光)，第一偏振光通过透镜单元31后形成第一景深范围的第一三维图像；

在第二时段，显示面板1显示第二景深图像，偏振转换层2使第一景深图像的光线转换为第二偏振光(右旋圆偏振光)，第二偏振光通过透镜单元31后形成第二景深范围的第二三维图像；

第一三维图像和第二三维图像的景深范围叠加，合成三维图像。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本公开实施方式还提供一种电子设备，包括上述任意实施方式的显示装置，其结构有益效果在此不再详述。该电子设备可以是手机、平板电脑、电视等，但不限于此，还可以是其他可以进行三维显示的电子设备。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (11)

1.一种显示装置，其中，包括：

显示面板，用于在一帧的时间内分时显示多个景深图像；所述景深图像包括第一景深图像和第二景深图像；

偏振转换层，设于所述显示面板的出光侧，用于将所述第一景深图像的光线转换为第一偏振光，将所述第二景深图像的光线转换为第二偏振光；所述第一偏振光和所述第二偏振光为旋转方向相反的圆偏振光；

透镜层，设于所述偏振转换层背离所述显示面板的一侧，且包括多个透镜单元，每个所述透镜单元包括超表面透镜和微透镜，所述超表面透镜位于所述微透镜和所述偏振转换层之间；

所述景深图像的光线在通过所述超表面透镜和所述微透镜后，形成三维图像；所述第一偏振光通过所述透镜单元后形成第一景深范围的第一三维图像；所述第二偏振光通过所述透镜单元后形成第二景深范围的第二三维图像；

所述显示面板包括一一对应于各所述微透镜的多个像素岛，每个所述像素岛包括阵列排布的多个子像素；多个所述子像素被划分为多个像素，每个所述像素包括多个颜色不同的子像素。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述透镜单元对所述第一偏振光和所述第二偏振光成像的像距符合以下条件：

其中，l₁为所述透镜单元对所述第一偏振光成像的像距；l₂为所述透镜单元对所述第二偏振光成像的像距；

f_a为所述微透镜的焦距，f_b为所述超表面透镜对所述第一偏振光的焦距；-f_b为所述超表面透镜对所述第二偏振光的焦距；

d为所述微透镜和所述超表面透镜的距离，D为所述显示面板与所述超表面透镜的距离。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述显示面板包括多个子像素，所述透镜单元对所述第一偏振光和所述第二偏振光成像的景深范围符合以下条件：

其中，ΔZ₁为所述透镜单元对所述第一偏振光成像的景深范围，ΔZ₂为所述透镜单元对所述第二偏振光成像的景深范围；P_X为所述子像素的尺寸；P_MLA为相邻两所述透镜单元的间距。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，同一所述像素岛的子像素的颜色相同，多个所述像素岛被划分为多个像素岛组，每个所述像素岛组包括颜色不同的多个像素岛，在同一所述像素岛组中，与各所述像素岛对应的微透镜相对位置相同的子像素，构成一个像素。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，每个所述像素包括三个呈三角形分布的所述子像素。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述超表面透镜的数量为多个，各所述超表面透镜层叠于所述微透镜和所述偏振转换层之间。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述偏振转换层和所述超表面透镜间设有透明的第一分隔层；所述超表面透镜和所述微透镜之间设有透明的第二分隔层。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示装置还包括：

偏振控制电路，用于控制所述偏振转换层将不同的所述景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光；

图像渲染电路，用于控制所述显示面板在一帧的时间内分时显示多个景深图像。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，各所述透镜单元的微透镜为一体式结构，各所述透镜单元的超表面透镜为一体式结构。

10.一种显示装置的驱动方法，所述显示装置为权利要求1-9任一项所述的显示装置，其中，所述驱动方法包括：

在一帧的时间内使所述显示面板分时显示各所述景深图像；

控制所述偏振转换层将不同景深图像的光线转换为不同偏振态的偏振光。

11.一种电子设备，其中，包括权利要求1-9任一项所述的显示装置。