CN113631990B - 三维显示装置及其驱动方法、制作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种三维显示装置及其驱动方法、制作方法，包括具有沿行方向和列方向依次排列的多个像素的显示面板；位于显示面板显示侧且具有多个分光结构的分光组件，多个分光结构彼此平行设置且沿行方向依次排列；至少一个分光结构所覆盖的像素分成至少一个像素重复单元，至少一个像素重复单元沿分光结构的延伸方向依次排列；全部像素重复单元中处于相同位置处的像素发出的光线通过各自对应的分光结构后形成一个视点；每个分光结构沿行方向的宽度为D，每个像素重复单元包括至少两行像素，每行像素包括N1个像素，且其中，L为人眼观测点到分光结构的垂直距离，h为像素到分光结构的垂直距离，Px为像素沿行方向的尺寸。

Description

三维显示装置及其驱动方法、制作方法
相关申请的交叉引用
本公开要求在2020年03月06日提交中国专利局、申请号为202010153032.0、申请名称为“N视点三维显示装置及其驱动方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本公开中。
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种三维显示装置及其驱动方法、制作方法。
背景技术
随着显示技术的不断发展，三维(three dimensional，3D)显示技术越来越备受关注。三维显示技术可以使显示画面变得立体逼真。其原理在于：利用人的左右眼分别接收具有一定视差的左眼图像和右眼图像，当两幅视差图像分别被人的左右眼接收后，经过大脑对图像信息进行叠加融合，可以构建出3D的视觉显示效果。
发明内容
一方面，本公开实施例提供了一种三维显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板包括沿行方向和列方向依次排列的多个像素；
分光组件，设置于所述显示面板的显示侧；所述分光组件包括多个分光结构，所述多个分光结构彼此平行布置且沿所述行方向依次排列；
至少一个所述分光结构所覆盖的所述显示面板的像素分成至少一个像素重复单元，所述至少一个像素重复单元沿所述分光结构的延伸方向依次排列；全部所述像素重复单元中处于相同位置处的像素发出的光线通过各自对应的所述分光结构后形成一个视点；每个所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度为D；每个像素重复单元包括至少两行像素，每行像素包括N1个像素；N1与D满足以下公式：
其中，L为人眼观测点到该分光结构的垂直距离，h为像素到该分光结构的垂直距离，Px为像素沿所述行方向的尺寸。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，在所述分光结构的延伸方向上连续排列的三个所述像素重复单元中同一视点的像素发光颜色不同。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述像素重复单元包括N2行像素，N2满足以下公式：
其中，w为所述像素重复单元中沿所述行方向相邻的两个像素的光线通过对应的分光结构后所形成的两个视点之间的间隔，该间隔w小于人的两眼球之间的距离且w≤32.5mm，k为所要达到的视点密集度，在本方案中，为保证3D移动观看平滑的运动视差，视点密集度是指相邻两视点之间的距离，在多视点裸眼3D显示中k≤10mm；该三维显示装置的视点总数为N，N＝N1×N2。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度D满足以下公式：
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度D满足以下公式：
其中，Q为该三维显示装置所要达到的最小可视宽度。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度D与像素到该分光结构的垂直距离h的比值的范围为0.1-0.5。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述多个分光结构沿与所述列方向成锐角的方向延伸。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光结构的延伸方向与所述列方向之间具有夹角θ，θ满足以下公式：
其中，K为像素沿列方向的尺寸与沿行方向的尺寸之间的比值，M≥1，且M为整数，M与N2的最大公约数为1。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，5°≤θ≤16°。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述像素沿列方向的尺寸与沿行方向的尺寸之间的比值K为3；其中，N1为14，N2为2，θ为9.46°；或者，N1为9，N2为3，θ为15.5°；或者，N1为8，N2为2，θ为9.46°。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，同一所述像素重复单元中各行像素沿所述行方向依次错开一个像素的距离；并且，N2为2时，在所述分光结构的延伸方向上连续排列的两个所述像素重复单元中相邻行的像素沿列方向对齐；N2为3时，在所述分光结构的延伸方向上第2n个与第2n-1个所述像素重复单元中相邻行的像素沿所述行方向错开一个像素的距离，第2n个与第2n+1个所述像素重复单元中相邻行的像素沿列方向对齐，n≥1，且n为整数。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光结构配置为，使其所覆盖的所述像素重复单元中各像素发出的光线形成的视点，在空间上沿所述行方向依次排列。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光结构为柱透镜。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述分光组件包括沿所述行方向依次交替排列的多个遮光条和多个透光条；
所述分光结构包括一个所述透光条和分别位于该所述透光条两侧的半个所述遮光条。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述透光条沿所述行方向的宽度a满足以下公式：
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，所述多个像素中的每个像素为一个子像素，所述多个像素包括：沿所述行方向依次循环排列的红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，同时被相邻的两个所述分光结构覆盖的像素包括第一分部和第二分部；其中，
所述第一分部被其中一个所述分光结构覆盖，所述第二分部被另一个所述分光结构所覆盖，并且所述第一分部的面积小于所述第二分部的面积；
所述显示面板还包括黑矩阵，所述黑矩阵覆盖所述第一分部且与所述第二分部互不交叠。
另一方面，本公开实施例还提供了一种上述三维显示装置的驱动方法，包括：
根据要显示的图像信息，确定对应于各视点的图像驱动信号；
向不同的像素重复单元中处于相同位置处的像素施加对应于同一视点的图像驱动信号，以形成具有多个视点的三维图像；并使得各所述像素重复单元中沿行方向相邻的两个像素所对应的视点之间的水平间隔w，w满足以下公式：
其中，E为人的两眼球之间的距离，n≥2。
可选地，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，以分光结构的延伸方向上连续排列的三个所述像素重复单元内相同视点的三个不同发光颜色的像素为三维图像驱动单元，进行色彩融合，形成无色偏的多视点三维图像。
另一方面，本公开实施例还提供了一种上述三维显示装置的制作方法，包括：
制作具有多个分光结构的分光组件，以及具有沿行方向和列方向依次排列的多个像素的显示面板；
将所述分光组件沿所述分光结构的延伸方向竖直放置，并分别沿着与水平方向成第一夹角和第二夹角的方向按照预设尺寸进行裁切，获得沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构；所述第一夹角与所述第二夹角之和为90°；
将沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构覆盖在所述显示面板的显示侧，获得所述三维显示装置。
可选地，在本公开实施例提供的上述制作方法中，制作包括多个分光结构的分光组件，具体包括：
在基底上形成高折树脂层；
利用卷对卷纳米压印方式将所述高折树脂层形成多个柱透镜；
在所述多个柱透镜上形成低折树脂层，且在垂直于所述基底的方向上，所述低折树脂层的厚度大于所述柱透镜的拱高。
可选地，在本公开实施例提供的上述制作方法中，在将所述分光组件沿所述分光结构的延伸方向竖直放置之后，且在分别沿着与水平方向成第一夹角和第二夹角的方向按照预设尺寸进行裁切之前，还包括：
调整隔垫玻璃与所述分光结构的对位，使得所述隔垫玻璃与所述分光结构之间成第二夹角放置后，固定所述隔垫玻璃与所述分光结构；
将沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构覆盖在所述显示面板的显示侧，具体包括：
将沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构具有所述隔垫玻璃的一侧覆盖在所述显示面板的显示侧上。
附图说明
图1为本公开实施例提供的三维显示装置的一种结构示意图；
图2为本公开实施例提供的三维显示装置的又一种结构示意图；
图3为本公开实施例提供的三维显示装置的又一种结构示意图；
图4为本公开实施例提供的三维显示装置的又一种结构示意图；
图5为本公开实施例提供的三维显示装置中28视点的空间分布示意图；
图6为本公开实施例提供的三维显示装置的又一种结构示意图；
图7为本公开实施例提供的三维显示装置的又一种结构示意图；
图8为本公开实施例提供的三维显示装置的又一种结构示意图；
图9为本公开实施例提供的像素重复单元内各子像素与柱透镜的相对位置关系示意图；
图10为本公开实施例提供的包括柱透镜的分光组件的结构示意图；
图11为图5所示28视点的白光亮度曲线；
图12为本公开实施例提供的三维显示装置的驱动方法的流程图；
图13为本公开实施例提供的三维显示装置的制作方法的流程图；
图14为本公开实施例提供的制作包括柱透镜的分光组件的流程图；
图15为本公开实施例提供的采用卷对卷纳米压印技术制作柱透镜的示意图；
图16为本公开实施例提供的图14所示分光组件与隔垫玻璃的贴合及裁切示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“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。“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。“内”、“外”、“上”、“下”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。
传统的视差3D显示技术因存在聚焦和辐辏的问题，导致用户容易视疲劳，因而极大地限制了其应用。而光场显示技术可以利用几何光学的原理还原光场，解决了传统的视差3D显示中存在的聚焦和辐辏问题，因此日益受到人们的关注。然而，受限于像素的大小和数量等，仍存在3D分辨率低，景深和观看视角不足的问题，影响了显示效果。
超级多视点(Super multi-view，SMV)3D显示技术因能够提升裸眼3D显示效果，且能够较好的还原光场信息，而在一些场景具有较大的应用，例如展览展示、广告宣传、医疗教育等。
然而，受限于显示面板1的像素密度，在提升3D分辨率的同时为了避免2D分辨率的损失，通常采用垂直方向上的像素对应的视点对水平方向上的像素对应的视点进行增益的方式实现超多视点显示，但是这样会形成较大的串扰，从而造成3D图像的清晰度差，立体感较小。
针对相关技术中存在的上述问题，本公开实施例提供了一种三维显示装置，如图1至图4所示，可以包括：
显示面板1，该显示面板1包括沿行方向X和列方向Y依次排列的多个像素；在一些实施例中，显示面板1中的各像素可以是红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B中的任一个；在另一些实施例中，显示面板1中的各像素还可以是红色子像素R、绿色子像素G、蓝色子像素B、白色子像素W中的任一个。可选地，显示面板1可以包括阵列基板101、彩膜基板102和偏光片103，对于显示面板1的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。在具体实施时，显示面板1优选为高PPI的液晶显示面板(LCD)或电致发光显示面板(OLED)，以有利于提高3D显示分辨率。
分光组件2，设置于显示面板1的显示侧；分光组件2包括多个分光结构201，多个分光结构201彼此平行布置且沿行方向X依次排列；
至少一个分光结构201所覆盖的显示面板1的像素分成至少一个像素重复单元A，至少一个像素重复单元A沿分光结构201的延伸方向依次排列；全部像素重复单元A中处于相同位置处的像素发出的光线通过各自对应的分光结构201后形成一个视点；每个分光结构201在显示面板1所在平面的正投影沿行方向X的宽度为D；每个像素重复单元A包括至少两行像素，每行像素包括N1个像素；N1与D满足以下公式：
其中，L为人眼观测点到该分光结构201的垂直距离(例如L可以为1m-3m)，h为像素到该分光结构201的垂直距离，Px为像素沿行方向的尺寸。在一些实施例中，可在显示面板1与分光结构201之间设置隔垫玻璃3，并将隔垫玻璃3与分光组件2通过光学胶4进行贴合固定。隔垫玻璃3为光学透明玻璃，折射率为1.5，隔垫玻璃3的实际厚度根据整体器件设计而定，通常隔垫玻璃3的厚度有2mm、3mm、5mm。
本公开中通过设置N1与D满足上述公式，可以使得每个分光结构21沿行方向X所覆盖像素的个数N1增多。而显示面板1中沿行方向X相邻的两个像素发出的光线通过与其对应的分光结构21后形成的两个视点的间隔为w，且将这两个公式结合可知，即N1与w之间呈负相关的关系，因此，相较相关技术而言，在N1增大的同时，该间隔w会相应地减小，这样，在达到与相关技术中相同视点数量和密集度(例如视点密集度为10mm)的情况下，可以减少列方向Y上的像素的数量，也即减少了列方向Y上的像素对应的视点数，这样在利用列方向Y上的像素对应的视点对行方向X上的像素对应的视点进行增益实现多视点显示时，可以降低相邻视点之间的串扰，从而使得该三维显示装置所形成的三维图像更加清晰，提高了显示效果。另外，显示面板1在行方向X上的像素数目大于在列方向Y上的像素数目，通过将视点优先分布在行方向，可以有效平衡横纵两个方向的分辨率。需要说明的是，在本公开中分光结构201所覆盖的像素具体指通过该分光结构201进行分光的像素，并且一个分光结构201与一个像素的交叠面积超过该像素面积的50％时，该像素才通过该分光结构201进行分光。
图1中示例性地给出了一个像素重复单元A对应三个分光结构201，并且一个像素重复单元A包括28个像素，这28个像素与对应分光结构201的相对位置不同，因此可以通过对应的分光结构201形成28个视点，即可以在每个像素重复单元A内加载28个不同方向的光强信息。如图5所示，2号像素、8号像素、14号像素、20号像素、26号像素、5号像素、11号像素、17号像素和23号像素通过对应的左侧分光结构201进行分光后，对应形成2视点、8视点、14视点、20视点、26视点、5视点、11视点、17视点和23视点；4号像素、10号像素、16号像素、22号像素、1号像素、7号像素、13号像素、19号像素、25号像素和28号像素通过对应的中间分光结构201进行分光后，对应形成4视点、10视点、16视点、22视点、1视点、7视点、13视点、19视点、25视点和28视点；6号像素、12号像素、18号像素、24号像素、3号像素、9号像素、15号像素、21号像素和27号像素通过对应的右侧分光结构201进行分光后，对应形成6视点、12视点、18视点、24视点、3视点、9视点、15视点、21视点和27视点。由图5可以看出，分光结构201所覆盖的像素重复单元A中各像素发出的光线形成的28个视点，在空间上沿行方向X依次排列。
并且，在本公开中全部像素重复单元A中处于相同位置处的像素(即图中编号相同的像素)发出的光线通过各自对应的分光结构201后形成一个视点。换言之，本公开中全部像素重复单元A中编号相同的像素均形成该编号的视点。例如，全部像素重复单元A中的2号像素均形成2视点。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，如图1所示，在分光结构201的延伸方向上连续排列的三个像素重复单元A中同一视点的像素发光颜色不同。
具体地，由图1可以看出，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，在分光结构201的延伸方向上连续排列的三个像素重复单元A中同一视点的像素发光颜色可以均包括红、绿、蓝三种不同的颜色，从而在将沿分光结构201的延伸方向连续排列的三个像素重复单元A作为一个3D显示单元时，每个视点的图像均可以通过红、绿、蓝三种颜色的光线进行呈现，因此可以有效防止3D图像发生色偏。另外，在一个像素重复单元A与至少两个分光结构201对应设置时，可以满足人眼的分辨率，有效提高3D图像显示效果。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，如图6所示，存在同时被两个分光结构201覆盖的像素(例如1号像素、2号像素、3号像素、4号像素、25号像素、26号像素、27号像素、28号像素)，这类像素会对其附近的视点形成串扰，因此，在同时被相邻的两个分光结构201覆盖的像素包括第一分部和第二分部；其中，第一分部被其中一个分光结构201覆盖，第二分部被另一个分光结构201所覆盖，并且第一分部的面积小于第二分部的面积的情况下，可以通过修改显示面板1中制作黑矩阵BM所用的掩膜板(Mask)，使得黑矩阵BM的图案遮挡第一分部且不遮挡第二分部，这样可以通过与该类像素交叠面积较大的分光结构201对其进行分光，避免了该类像素同时被两个分光结构201分光而造成的串扰不良。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，像素重复单元A可以包括N2行像素，并且，为了保证3D移动观看平滑的运动视差为基准，N2满足以下公式：
其中，w为像素重复单元中沿行方向相邻的两个像素的光线通过对应的分光结构201后所形成的两个视点之间的间隔，该间隔w小于人的两眼球之间的距离，通过将传统视点间距(一般人眼瞳距E＝65mm)进行至少两次分割所得，即其中n为大于1的正整数；k为所要达到的视点密集度，在本方案中，视点密集度是指相邻两视点之间的距离，为保证3D移动观看平滑的运动视差，在多视点裸眼3D显示中k≤10mm；该三维显示装置的视点总数为N，N＝N1×N2。
需要说明的是，在具体实施时，k的选择与3D显示分辨率及分光结构201的倾斜角度有关，为达到理想的显示效果，可以通过有限次实验获取最优的k取值。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，分光结构201在显示面板1所在平面的正投影沿行方向的宽度D满足以下公式：
这样设置，可以使得分光结构201在显示面板1所在平面的正投影沿行方向的宽度D以视网膜分辨率1角分为上限，从而可以保证不影响2D显示的效果，同时分光结构201的分辨率最低可达到视网膜角分辨率。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，为了保证足够的可视空间，分光结构201在显示面板1所在平面的正投影沿行方向的宽度D满足以下公式：
其中，Q为该三维显示装置所要达到的最小可视宽度。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，分光结构201在显示面板1所在平面的正投影沿行方向X的宽度D与像素到该分光结构201的垂直距离h的比值的范围可以为0.1-0.5。
在此比例范围内，利于分光结构201的工艺加工制作和分光效果。例如在分光结构201为柱透镜时，若比值较大的话，柱透镜的形状太拱导致不易加工；其次比值太大，柱透镜本身分光性能也会变差。
另外，在分光结构201在显示面板1所在平面的正投影沿行方向的宽度D与像素到该分光结构201的垂直距离h的比值满足0.1-0.5的情况下，三维显示装置中各膜层的厚度可以进行变动。在一些实施例中，图2所示PET材质的基底202的厚度为0.25mm，低折树脂层201b的厚度为0.03mm，隔垫玻璃3的厚度为3mm，光学胶4的厚度为0.3mm，彩膜基板102的厚度为0.5mm，偏光片103的厚度为0.17mm，阵列基板101的厚度为0.5mm，此时，像素到该分光结构201的垂直距离h为4±0.2mm。其中，隔垫玻璃3、光学胶4、彩膜基板102、偏光片103的折射率均为1.5。
需要说明的是，在一些实施例中，上述分光结构201可以为柱透镜。通过设置分光结构201为柱透镜，有利于提高各像素发出的光线的透过率，从而有利于提高该三维显示装置显示的3D图像的亮度。
在另一些实施例中，分光组件2可以包括沿行方向X依次交替排列的多个遮光条和多个透光条；每个分光结构201可以包括一个透光条和分别位于该透光条两侧的半个遮光条。可选地，透光条沿行方向的宽度a满足以下公式：以利于减小相邻视点间的串扰。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，为了改善摩尔纹，如图1所示，多个分光结构201可以沿与列方向Y成锐角θ的方向延伸。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，分光结构201的延伸方向与列方向Y之间的锐角θ满足以下公式：
其中，K为像素沿列方向的尺寸与沿行方向的尺寸之间的比值，M≥1，且M为整数，M与N2的最大公约数为1。
满足上述倾斜角度的分光结构201具有两个作用：一是可以充分利用列方向Y上的像素提高在行方向X上的视点数目，二是可以降低摩尔纹对3D显示效果的影响。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，可以设置5°≤θ≤16°的范围内，以满足实际观看的需要，达到有效减弱摩尔纹的效果。
需要说明的是，上述像素沿列方向Y的尺寸与沿行方向X的尺寸之间的比值K可以根据需求进行设置，示例性地，可以设置像素沿列方向Y的尺寸与沿行方向X的尺寸之间的比值为3:1，此时，每个像素为一个用于显示不同颜色的子像素，例如红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素，且沿行方向X以沿行方向X依次排列的红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素三个子像素为一循环周期进行重复排列，此时三个子像素整体沿列方向的尺寸与该子像素整体三个沿行方向的尺寸的比值大致为1，这样，有利于提高彩色显示面板的显示效果。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，为实现较好的3D显示效果，可以设置像素沿列方向Y的尺寸与沿行方向X的尺寸之间的比值K为3；并设置N1为14，N2为2，θ为9.46°，如图1所示；或者，设置N1为9，N2为3，θ为15.5°，如图7所示；或者，设置N1为8，N2为2，θ为9.46°，如图8所示。
可选地，在本公开实施例提供的上述三维显示装置中，同一像素重复单元A中各行像素沿行方向X依次错开一个像素的距离Px，如图1、图7和图8所示；并且，N2为2时，在分光结构201的延伸方向上连续排列的两个像素重复单元A中相邻行的像素沿列方向Y对齐，如图1和图7所示；N2为3时，在分光结构201的延伸方向上第2n个与第2n-1个像素重复单元A中相邻行的像素沿行方向X错开一个像素的距离Px，第2n个与第2n+1个像素重复单元A中相邻行的像素沿列方向Y对齐，n≥1，且n为整数，如图8所示。另外，由图1和图8可以看出，在行方向X连续排列的三个像素重复单元A中同一视点的三个像素的发光颜色不同；而在图7中，在行方向X连续排列的三个像素重复单元A中同一视点的三个像素的发光颜色相同。
下面以图1所示排图方式为例，对本公开提供的超多视点的3D显示技术方案进行进一步说明。
在图1中，子像素的长宽比例为3:1，分光结构201为柱透镜，每个像素重复单元A形成的总视点为28个，其中垂直视点2个，水平视点14个，柱透镜的角度θ满足：即柱透镜倾角θ为9.46°，其中图1中第一行第一列的2视点对应的子像素为屏幕的中心位置，且3D柱透镜膜的对位原则是由屏幕中心往左右两边延伸。再根据透镜与子像素的相对位置关系进行编码排图，就设计成图1所示28视点排图。图1中的柱透镜是三个柱透镜为一个透镜周期，且每个透镜周期水平覆盖像素重复单元A的14个子像素，每一个柱透镜又覆盖四又三分之二个子像素宽度。为了防止3D显示图像的色偏问题，可以将沿柱透镜延伸方向范围内的28*3个子像素定义为一个3D图像显示单元，这样一个3D图像显示单元周期里面的同一视点均包含红、绿、蓝三种色彩，可有效防止图像色偏。
如图9所示，为了进一步分析各个子像素之间的相对位置关系，可以根据它们左边缘到其对应柱透镜左边缘距离的不同来判断(这种方法等效于判断各个子像素中心到透镜光轴中心的距离)。假设子像素的宽度为单位长度，并将一个像素重复单元A内的28个子像素分为6个区域，分别为定义为区域(1)-(6)；从图9中可以看出，区域(1)的子像素组左端起始位置距离其对应柱透镜左端的距离为0；区域(2)的子像素组左端起始位置距离其对应柱透镜左端的距离为1/3；区域(3)的子像素组左端起始位置距离其对应柱透镜左端的距离为2/3；区域(4)的子像素组左端起始位置距离其对应柱透镜左端的距离为1/2；区域(5)的子像素组左端起始位置距离其对应柱透镜左端的距离为-1/6；区域(6)的子像素组左端起始位置距离其对应柱透镜左端的距离为1/6。
进一步说明在不同区域内各子像素与透镜的相对位置关系及28视点形成过程，区域(1)中的像素相对柱透镜左端的距离分别为0、1、2、3、4；区域(2)中的像素相对柱透镜左端的距离分别为1/3、4/3、7/3、10/3、13/3；区域(3)中的像素相对柱透镜左端的距离分别为2/3、5/3、8/3、11/3；区域(4)中的像素相对柱透镜左端的距离分别为1/2、3/2、5/2、7/2；区域(5)中的像素相对柱透镜-1/6、5/6、11/6、17/6、23/6；区域(6)中的像素相对柱透镜左端的距离分别为1/6、7/6、13/6、19/6、25/6。由此可以看出，所有子像素与其对应的柱透镜都有不同的相对位置，因此，每个子像素在其正上方对应的柱透镜作用下，在行方向X上被折射到空间中不同的位置(如图5所示)，实现超多视点3D显示。
在一些实施例中，如图10所示，本公开实施例提供的柱透镜的栅距P为实际透镜的口径，即垂直方向上的口径大小，其中柱透镜的栅距P与柱透镜在水平方向的口径(即分光结构201在行方向X的宽度D)两者之间满足：P＝D×COSθ。示例性地，D等于0.2889215mm，θ等于9.46°，则根据公式P＝D×COSθ可得，栅距P等于0.284909。可选地，柱透镜的曲率半径为0.55039mm，拱高为0.018766mm。
此外，如图2至图4所示，分光结构201可以为高折树脂层201a和低折树脂层201b形成的复合透镜，具体高折树脂层201a由多个柱透镜构成，低折树脂层201b填充各柱透镜的间隙且低折树脂层的厚度大于柱透镜的拱高。柱透镜可以是有棱、无棱结构，高折树脂层201a与低折树脂层201b两者的折射率差值Δn＝0.2，比如：高折树脂层201a的折射率为1.61、低折树脂层201b的折射率为1.41，但不限于这种折射率组合。针对不同的Δn数值，柱透镜的形貌会有所差异，相同Δn数值的不同折射率组合，对柱透镜的本身特性几乎不产生影响。可选地，如图2至图4所示，该复合透镜可以透明材质的材料为基底202，示例性地，基底202的材料可以为折射率为1.54的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
本公开以上述28视点排图设计方案为例，模拟最佳观看距离L＝2m处的3D效果，当获得的视点密集度10mm左右(对应视点角度间隔0.3°左右)，对应用水平视点间隔在60mm-70mm范围内，符合普通人眼的瞳距大小，具体各视点白光亮度曲线如图11所示。可以看出一级串扰比值为84.599％,二级串扰比值为45.877％，三级串扰比值为9.386％，四级串扰比值为0％，在相同视点密集度的前提下，有效的降低了单视区内的串扰，提升了3D图像的立体感。
另一方面，本公开实施例还提供了一种上述三维显示装置的驱动方法，由于该驱动方法解决问题的原理与上述三维显示装置解决问题的原理相似，因此，该驱动方法的实施可以参见上述三维显示装置的实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本公开实施例提供的一种三维显示装置的驱动方法，如图12所示，可以包括以下步骤：
S1201、根据要显示的图像信息，确定对应于各视点的图像驱动信号；
S1202、向不同的像素重复单元中处于相同位置处的像素施加对应于同一视点的图像驱动信号，以形成具有多个视点的三维图像；并使得各所述像素重复单元中沿行方向相邻的两个像素所对应的视点之间的水平间隔w，w满足以下公式：
其中，E为人的两眼球之间的距离，n≥2。
可选地，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，为有效解决3D显示图像的色偏问题，在执行步骤S1202后，还可以执行以下步骤：
S1203、以分光结构的延伸方向上连续排列的三个像素重复单元内相同视点的三个不同发光颜色的像素为三维图像驱动单元，进行色彩融合，形成无色偏的多视点三维图像。
需要说明的是，如图1和图8所示，在行方向X连续排列的三个像素重复单元A内相同视点的三个像素的发光颜色不同，因此也可将在行方向X连续排列的三个像素重复单元A内相同视点的三个不同发光颜色的像素作为三维图像驱动单元，进行色彩融合，形成无色偏的多视点三维图像。
另一方面，本公开实施例还提供了一种上述三维显示装置的制作方法，由于该制作方法解决问题的原理与上述三维显示装置解决问题的原理相似，因此，该制作方法的实施可以参见上述三维显示装置的实施例。
具体地，本公开实施例还提供了一种上述三维显示装置的制作方法，如图13所示，可以包括以下步骤：
S1301、制作具有多个分光结构的分光组件，以及具有沿行方向和列方向依次排列的多个像素的显示面板；
S1302、将分光组件沿分光结构的延伸方向竖直放置，并分别沿着与水平方向成第一夹角和第二夹角的方向按照预设尺寸进行裁切，获得沿水平方向排列并与竖直方向成第一夹角的多个分光结构；第一夹角与第二夹角之和为90°；
S1303、将沿水平方向排列并与竖直方向成第一夹角的多个分光结构覆盖在显示面板的显示侧，获得三维显示装置。
为更好地理解本公开制作方法的技术方案，下面以图2所示三维显示装置的制作为例进行说明。
第一步，如图14所示，制作分光组件2，具体可以包括：在基底202上涂覆一层高折树脂201a’；利用卷对卷(R2R)纳米压印方式将高折树脂201a’形成包括多个柱透镜的高折树脂层201a；在多个柱透镜上形成低折树脂层201b，且在垂直于基底202的方向上，低折树脂层201b的厚度大于柱透镜的拱高。其中，如图15所示，利用R2R纳米压印技术，制备出所需的大尺寸3D柱透镜。其中压印轮表面刻有所需的柱透镜互补结构，并使用气压调节压印轮来控制压印的结构，同时结构轮作为一个辅助轮对压印过程的力度进行调控，压印速度约为1m/min；PET软膜作为基底202，并在其表面涂上粘度为1500cp-2000cp的压印胶(即高折树脂201a’)，而涂胶过程是采用点胶的方式进行涂敷，并且保证涂敷的胶量大于压印所需胶量，压印时多余胶材会被滚轮压出，再利用紫外(UV)固化大约20s，形成所需的多个柱透镜。
第二步，如图16所示，由于光学设计减弱摩尔纹的需要，多个柱透镜需与显示面板1成一定的倾角θ，且实际成型的柱透镜是竖直的，因此首先可将多个柱透镜竖直放置，再调整隔垫玻璃3与柱透镜的对位，使得两者之间成约80.54°的λ角放置，对位调整完成，并用光学胶4(图中未示出)贴合隔垫玻璃3与低折树脂层201b并固化，最后沿着图16中虚线框的隔垫玻璃3进行裁切，这样就可以得到相对隔垫玻璃3成80.54°角周期性排布的大尺寸柱透镜结构。其中表示裁切线的虚线框的长边为(1440.48±0.5)mm，短边为(818.02±0.5)mm；显示区AA的长边A660为(1438.08±0.5)mm，短边AA352为(812.82±0.5)mm；一个柱透镜在水平方向的口径(即分光结构201在行方向X的宽度D)为(288.9215±0.5)μm，在垂直方向上的口径(即栅距P)为(284.99±0.5)μm，在延伸方向上的长度为(1428.427896±0.02)mm，曲率半径(Radius)为(550.39±0.5)μm。
第三步，如图1和图2所示，将与隔垫玻璃3贴合好的分光组件2覆盖在显示面板1的显示侧，获得三维显示装置。
综上所述，本公开通过调整相邻视点的间隔，优化器件结构膜层的参数，以及多视点图像在像素面板上的排布方式，使得多视点图像发出的光在主视区的观看范围内的相互之间的串扰减小，同时视点图像间的过渡更加平滑，弱化死区，消除摩尔纹，实现了无色偏的超多视点裸眼3D显示。
显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开实施例的精神和范围。这样，倘若本公开实施例的这些修改和变型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。

Claims (21)

1.一种三维显示装置，其中，包括：
显示面板，所述显示面板包括沿行方向和列方向依次排列的多个像素；
分光组件，设置于所述显示面板的显示侧；所述分光组件包括多个分光结构，所述多个分光结构彼此平行布置且沿所述行方向依次排列；
至少一个所述分光结构所覆盖的所述显示面板的像素分成至少一个像素重复单元，所述至少一个像素重复单元沿所述分光结构的延伸方向依次排列；全部所述像素重复单元中处于相同位置处的像素发出的光线通过各自对应的所述分光结构后形成一个视点；
每个所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度为D；每个像素重复单元包括至少两行像素，且所述行方向上的像素数目大于所述列方向上的像素数目，将各个视点优先分布在所述行方向上，每行像素包括N1个像素；N1与D满足以下公式：
其中，L为人眼观测点到该分光结构的垂直距离，h为像素到该分光结构的垂直距离，Px为像素沿所述行方向的尺寸，且满足以下表达式：
其中，w为所述像素重复单元中沿所述行方向相邻的两个像素的光线通过对应的分光结构后所形成的两个视点之间的间隔；其中，在所述分光结构的延伸方向上连续排列的三个所述像素重复单元中同一视点的像素发光颜色不同。
2.如权利要求1所述的三维显示装置，其中，所述像素重复单元包括N2行像素，N2满足以下公式：
其中，w小于人的两眼球之间的距离且w≤32.5mm，k为所要达到的视点密集度且k≤10mm；该三维显示装置的视点总数为N，N＝N1×N2。
3.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度D满足以下公式：
4.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度D满足以下公式：
其中，Q为该三维显示装置所要达到的最小可视宽度。
5.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述分光结构在所述显示面板所在平面的正投影沿所述行方向的宽度D与像素到该分光结构的垂直距离h的比值的范围为0.1-0.5。
6.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述多个分光结构沿与所述列方向成锐角的方向延伸。
7.如权利要求2所述的三维显示装置，其中，所述分光结构的延伸方向与所述列方向之间具有夹角θ，θ满足以下公式：
其中，K为像素沿列方向的尺寸与沿行方向的尺寸之间的比值，M≥1，且M为整数，M与N2的最大公约数为1。
8.如权利要求7所述的三维显示装置，其中，5°≤θ≤16°。
9.如权利要求8所述的三维显示装置，其中，所述像素沿列方向的尺寸与沿行方向的尺寸之间的比值K为3；其中，N1为14，N2为2，θ为9.46°；或者，N1为9，N2为3，θ为15.5°；或者，N1为8，N2为2，θ为9.46°。
10.如权利要求9所述的三维显示装置，其中，同一所述像素重复单元中各行像素沿所述行方向依次错开一个像素的距离；并且，N2为2时，在所述分光结构的延伸方向上连续排列的两个所述像素重复单元中相邻行的像素沿列方向对齐；N2为3时，在所述分光结构的延伸方向上第2n个与第2n-1个所述像素重复单元中相邻行的像素沿所述行方向错开一个像素的距离，第2n个与第2n+1个所述像素重复单元中相邻行的像素沿列方向对齐，n≥1，且n为整数。
11.如权利要求10所述的三维显示装置，其中，所述分光结构配置为，使其所覆盖的所述像素重复单元中各像素发出的光线形成的视点，在空间上沿所述行方向依次排列。
12.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述分光结构为柱透镜。
13.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述分光组件包括沿所述行方向依次交替排列的多个遮光条和多个透光条；
所述分光结构包括一个所述透光条和分别位于该所述透光条两侧的半个所述遮光条。
14.如权利要求13所述的三维显示装置，其中，所述透光条沿所述行方向的宽度a满足以下公式：
15.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，所述多个像素中的每个像素为一个子像素，所述多个像素包括：沿所述行方向依次循环排列的红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
16.如权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，同时被相邻的两个所述分光结构覆盖的像素包括第一分部和第二分部；其中，
所述第一分部被其中一个所述分光结构覆盖，所述第二分部被另一个所述分光结构所覆盖，并且所述第一分部的面积小于所述第二分部的面积；
所述显示面板还包括黑矩阵，所述黑矩阵覆盖所述第一分部且与所述第二分部互不交叠。
17.一种如权利要求1-16中任一项所述三维显示装置的驱动方法，其中，包括：
根据要显示的图像信息，确定对应于各视点的图像驱动信号；
向不同的像素重复单元中处于相同位置处的像素施加对应于同一视点的图像驱动信号，以形成具有多个视点的三维图像；并使得各所述像素重复单元中沿行方向相邻的两个像素所对应的视点之间的水平间隔w，w满足以下公式：
其中，E为人的两眼球之间的距离，m≥2，且为整数。
18.如权利要求17所述的驱动方法，其中，在形成具有多个视点的三维图像之后，还包括：
以分光结构的延伸方向上连续排列的三个所述像素重复单元内相同视点的三个不同发光颜色的像素为三维图像驱动单元，进行色彩融合，形成无色偏的多视点三维图像。
19.一种如权利要求1-16中任一项所述三维显示装置的制作方法，其中，包括：
制作具有多个分光结构的分光组件，以及具有沿行方向和列方向依次排列的多个像素的显示面板；
将所述分光组件沿所述分光结构的延伸方向竖直放置，并分别沿着与水平方向成第一夹角和第二夹角的方向按照预设尺寸进行裁切，获得沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构；所述第一夹角与所述第二夹角之和为90°；
将沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构覆盖在所述显示面板的显示侧，获得所述三维显示装置。
20.如权利要求19所述的制作方法，其中，制作包括多个分光结构的分光组件，具体包括：
在基底上形成高折树脂层；
利用卷对卷纳米压印方式将所述高折树脂层形成多个柱透镜；
在所述多个柱透镜上形成低折树脂层，且在垂直于所述基底的方向上，所述低折树脂层的厚度大于所述柱透镜的拱高。
21.如权利要求19所述的制作方法，其中，在将所述分光组件沿所述分光结构的延伸方向竖直放置之后，且在分别沿着与水平方向成第一夹角和第二夹角的方向按照预设尺寸进行裁切之前，还包括：
调整隔垫玻璃与所述分光结构的对位，使得所述隔垫玻璃与所述分光结构之间成第二夹角放置后，固定所述隔垫玻璃与所述分光结构；
将沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构覆盖在所述显示面板的显示侧，具体包括：
将沿水平方向排列并与竖直方向成所述第一夹角的多个所述分光结构具有所述隔垫玻璃的一侧覆盖在所述显示面板的显示侧上。
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