CN115421312B - 三维显示装置及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种三维显示装置及驱动方法。所述三维显示装置包括：背光模组，用于提供目标方向的背光；显示模组，位于所述背光模组的出光面，用于在与目标方向匹配的区域提供三维显示图像；第一柱透镜阵列，位于所述显示模组的出光面，用于调整所述显示模组出射光线使其形成多个视点；以及图案化偏振切换元件和图案化偏振片，分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上；其中，所述图案化偏振切换元件能够改变所述出射光线的偏振态，进而与所述图案化偏振片配合对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示。

Description

三维显示装置及驱动方法

技术领域

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种三维显示装置及驱动方法。

背景技术

裸眼三维(three dimensional，缩写3D)显示面板，是一种可以利用人两眼具有视差的特性，在不需要任何辅助设备(如3D眼镜、3D头盔等)的情况下，即可获得具有空间、深度的逼真立体形象的显示系统。由于裸眼立体影像具有真实生动的表现力、优美高雅的环境感染力和强烈震撼的视觉冲击力等优点，裸眼3D显示面板的应用场景越来越广泛。然而，目前裸眼三维显示的可视范围较小，难以满足用户对大可视范围的需求。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种三维显示装置及驱动方法，以实现大可视范围的三维图像显示。

基于上述目的，第一方面，本公开提供了一种三维显示装置，包括：

背光模组，用于提供目标方向的背光；

显示模组，位于所述背光模组的出光面，用于在与目标方向匹配的区域提供三维显示图像；

第一柱透镜阵列，位于所述显示模组的出光面，用于调整所述显示模组出射光线使其形成多个视点；以及

图案化偏振切换元件和图案化偏振片，分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上；其中，所述图案化偏振切换元件能够改变所述出射光线的偏振态，进而与所述图案化偏振片配合对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示。

进一步地，所述背光模组包括：

背光组件，用于在与所述目标方向匹配的部位发光；以及

第二柱透镜阵列，用于将所述背光组件发射的光线准直成目标方向的背光。

进一步地，所述背光组件包括：

面光源；以及

动态液晶光栅，用于屏蔽所述面光源与所述目标方向不匹配部位的光线。

进一步地，所述动态液晶光栅的节距为所述第二柱透镜阵列节距的1/A；其中，A为≥2的正整数。

进一步地，所述显示模组上设置有多个像素岛；

其中，任意一个所述像素岛包括沿所述第二柱透镜阵列节距方向的多个子像素；和/或

每一所述像素岛对应至少一所述第二柱透镜阵列的单元柱镜。

进一步地，所述显示模组包括：

显示面板；以及

图像渲染单元，用于在所述显示面板上渲染三维显示图像。

进一步地，所述图案化偏振切换元件包括多个图案化单元，每一所述图案化单元能够动态切换偏振态且相邻图案化单元的偏振态为正交状态；和/或

所述图案化偏振片包括多个偏振单元；相邻所述偏振单元的偏振态为正交状态。

进一步地，所述图案化单元基于不同的目标方向切换偏振态。

进一步地，所述图案化单元的正交状态和所述偏振单元的正交状态类型一致。

进一步地，所述显示模组上设置有多个像素岛；

在所述第一柱透镜阵列节距的方向，每一所述像素岛与所述图案化单元、所述偏振单元以及每一所述第一柱透镜阵列的单元透镜的尺寸相等。

进一步地，所述目标方向根据采集单元获取的用户位置确定。

第二方面，本公开还提供一种三维显示装置的驱动方法，所述驱动方法包括：

利用背光模组提供目标方向的背光；

控制位于所述背光模组的出光面的显示模组，于所述目标方向匹配的区域提供三维显示图像；

通过位于所述显示模组的出光面的第一柱透镜阵列，调整所述显示模组出射光线使其形成多个视点；以及

借助分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上的图案化偏振切换元件和图案化偏振片，对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示；

其中，所述图案化偏振切换元件能够改变所述出射光线的偏振态，进而与所述图案化偏振片配合对所述出射光进行筛选。

进一步地，所述驱动方法还包括：

借助采集单元获取用户信息；所述用户信息包括用户数量和用户位置；

根据所述用户数量，启用单用户模式或多用户模式；

响应于启用单用户模式，所述驱动方法还包括：

根据所述用户位置，调整所述背光模组使其提供与所述用户位置对应方向的背光，并控制所述显示模组在对应区域提供三维显示图像；以及

控制所述图案化偏振切换元件使得所述显示模组出射的光线转换为偏振态，且经所述第一透镜阵列和所述图案化偏振片后在用户所在的可视范围形成三维显示图像；

响应于启用多用户模式，所述驱动方法包括：

采用时分复用在一个显示周期不同时序分别调整所述背光模组使其提供与各用户位置对应方向的背光，并在一个显示周期不同时序在所述显示模组对应区域提供相应三维显示图像；以及

控制所述图案化偏振切换元件在一个显示周期不同时序将所述显示模组出射的光线分别转换为对应的偏振态，且经所述第一透镜阵列和所述图案化偏振片后在用户所在可视的范围分别形成三维显示图像。

进一步地，所述背光模组包括面光源、动态液晶光栅和第二透镜阵列；所述动态液晶光栅包括多个动态液晶单元；所述驱动方法，还包括：

控制每一所述动态液晶单元的开闭状态，使所述面光源发出且与所述目标方向匹配的光线射出并经所述第二透镜阵列后形成目标方向的背光。

进一步地，所述显示模组包括图像渲染单元；

所述驱动方法，还包括：

根据所述目标方向，控制所述图像渲染单元，对所述显示模组的对应区域进行图像渲染。

进一步地，所述图案化偏振切换元件包括多个图案化单元；

所述驱动方法，还包括：

根据所述目标方向，控制每一所述图案化单元切换状态且相邻所述图案化单元的偏振态为正交状态。

从上面所述可以看出，本公开提供的三维显示装置及驱动方法，利用背光模组获取目标方向的背光，目标方向的背光通过显示模组、图案化偏振切换元件、第一柱透镜阵列和图案化偏振片实现一个观看范围，通过改变背光的方向可以保证视点密集度的情况下实现大的观看范围。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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。在附图中，为了更好地理解和易于描述，可以夸大一些层和区域的厚度和形状。

图1为现有技术中普通多视点裸眼3D显示的部分结构示意图；

图2为现有技术中普通多视点裸眼3D显示中辐辏调节冲突的示意图；

图3A为现有技术中超多视点裸眼3D显示中人眼聚焦显示屏的光路示意图；

图3B为现有技术中超多视点裸眼3D显示中人眼聚焦3D图像的光路示意图；

图4A为现有技术中普通多视点裸眼3D的显示景深示意图；

图4B为现有技术中超多视点裸眼3D的显示景深示意图；

图5为现有技术中超多视点裸眼3D显示的主瓣宽度示意图；

图6为现有技术中超多视点裸眼3D显示的大主瓣宽度示意图；

图7A为本公开提供的超多视点三维显示装置的单用户模式的一种实施例的示意图；

图7B为本公开提供的超多视点三维显示装置的单用户模式的又一种实施例的示意图；

图7C为本公开提供的超多视点三维显示装置的单用户模式的再一种实施例的示意图；

图8为本公开提供的超多视点三维显示装置的多用户模式的一种实施例的示意图；

图9为本公开实施例提供的三维显示装置的驱动方法的流程示意图。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例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。本公开实施例中使用的“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。“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。

多视点裸眼3D显示是目前常用的一种裸眼3D显示方式，其部分结构如图1所示。具体地，通过将显示元件300’和光线调控元件400’(柱透镜阵列、光学屏障等)叠加，每一个柱透镜单元对应显示元件300’的一组像素，显示元件300’上所有与柱透镜相对位置相同的像素通过柱透镜后的光线相交后在空间上会形成多个视区。通过图形渲染可以为同一柱透镜下的各个像素的图像设置一定的视差，因此空间上各个视区位置的图像具有视差。观察者的左右眼通过处于不同视点而观察到有视差的图像，人脑对左右眼观察到的图像进行合成形成3D显示图像。

在多视点裸眼3D显示中，每个视点的分辨率和视点数目的乘积等于显示元件的总信息量(总子像素数目)。较高的视点分辨率和视点密集度提供了更好的裸眼3D视觉效果：较高的视点分辨率提供了更清晰的3D图像，而较高的视点密集度提供了相邻视点视差的平滑过渡。在显示元件总信息量有限的情况下，需要在视点分辨率和视点密集度之间进行平衡以获得更好的3D显示效果。

进一步地，如图2所示，在普通的多视点裸眼3D显示中，基于立体视觉产生3D感，存在辐辏调节冲突。辐辏(vergence)是人为了看清目标，首先要调节两个眼球，将两眼移动至目标的方向；调节(accommodation)是为了看清目标，还需要将眼球调节至正确的焦距。立体显示原理是基于双目视差，通过左右眼的视差融合产生具有一定立体效果的场景。由于单目所看到的显示屏10’示出的图像到眼睛的距离是固定的(调节距离S2)，而双目看到的是利用双目辐辏作用成像于空间的像(辐辏距离S1)，辐辏距离S1和调节距离S2的不一致产生了冲突，人眼由于辐辏和调节距离的不匹配产生疲劳，这也是双目视差立体显示造成人眼不适的重要原因。

为解决辐辏和调节距离的不匹配，超多视点裸眼3D显示技术应运而生。请参阅图3A所示，由于具有视差的两个或多个视点的图像同时进入一个瞳孔，当人眼聚焦显示屏10’的时候，视网膜上会出现两个或多个光斑；当人眼聚焦三维图像的时候，视网膜会出现一个较为清晰的光斑，如图3B所示；人眼聚焦会主动地进行调节使视网膜上成像一个较为清晰的光斑，使得聚焦位置和辐辏位置趋于一致，这样辐辏和调节冲突能得到缓解。

此外，在视距相同的情况下，视觉景深df范围由成像透镜的口径确定，口径越小，景深范围越大。景深df是指可以清晰成像的深度范围。在普通多视点3D显示中，如图4A所示，由于一个视点宽度w1大于人眼瞳孔直径d，所以整个视觉系统的景深范围由瞳孔直径d决定。如图4B所示，在超多视点3D显示中，如果一个视点间隔小于瞳孔直径d，视觉系统的景深范围由视点间隔w1确定，使得景深范围增大。在景深范围内，人眼可以聚焦得到清晰的图像，如果辐辏距离在景深范围内，辐辏会引导人眼聚焦到正确的3D图像深度位置，进而解决辐辏调节冲突问题。

由此可见，调节多视点3D显示中的视点密度，实现超多视点3D显示可以有效缓解三维显示中的辐辏调节冲突，缓解人眼不适感。

然而，在超多视点3D显示中，为了保证视点密集度，即单视区的宽度T小于一定的数值，在满足人眼3D图像分辨率的要求下，其主瓣宽度W的大小受到一定的限制，因此用户的可视范围受限，请参考图5。

多视点3D显示的单视区宽度T和主瓣宽度W可以由以下公式计算：

其中，n为一个透镜单元下对应的子像素数目，即视区的数目；L为光线调控元件400’所处位置与视区间的距离，即观看距离；h为透镜阵列的放置高度，即透镜阵列厚度；p为显示元件的子像素的宽度。

如果要扩大主瓣宽度，需要降低光线调控元件400’的放置高度，如图6所示，但此时单视区的宽度增加，降低了3D显示的视点密集度，降低了3D显示图像的图像连续性，影响了3D显示的效果。

可见，依靠调节光线调控元件400’的位置难以平衡视点密集度和可视范围的冲突。

基于此，本公开实施例提供一种三维显示装置。请参阅图7A～7C，所述三维显示装置包括：

采集单元100，用于采集用户信息。这里，采集单元100可以是毫米波雷达、图像采集设备等。可选地，图像采集设备包括但不限于照相机、摄像机。

可选地，用户信息包括用户数量和用户相对于所述三维显示装置的位置(后文简写为用户位置)。

本领域技术人员能够理解的，采集单元100获取原始数据后，可以利用自身的处理器进行解析得到用户信息。处理器采用的数据解析方法属于现有技术，这里不作限定。

进一步地，三维显示装置包括控制单元600，控制单元600连接采集单元100。在一些可替代的实施例中，控制单元600可以接收原始数据进行解析得到用户信息。也就是说，控制单元600可以接收原始数据，也可以接收用户信息。

应当理解的是，控制单元600能够基于用户信息对三维显示装置进行驱动控制。

背光模组，用于提供目标方向的背光；其中，所述目标方向根据所述用户信息确定。具体地，用户信息包括用户相对于三维显示装置的位置信息，目标方向基于用户位置信息确定。

在一些实施例中，背光模组包括：

背光组件，用于在与所述目标方向匹配的部位发光；以及

第二柱透镜阵列203，用于将所述背光组件发射的光线准直成目标方向的背光。

例如，如图7A所示，用户1位于三维显示装置的中间位置，为便于用户观看设定中间位置为目标方向，由此与每一第二柱透镜单元对应的背光组件中的中间部位发光，第二柱透镜阵列203将该中间部位发射的光线准直成朝向用户所在范围的光线。

又如，如图7B所示，用户2位于三维显示装置的右边位置(这里，右边是以用户2的视角确定)，为便于用户观看设定右边位置为目标方向，为使光线朝向右边，确定与每一第二柱透镜单元对应的背光组件中的左边部位发光，第二柱透镜阵列203将该左边部位发射的光线准直成朝向右边也即用户所在范围的光线。

再如，如图7C所示，用户3位于三维显示装置的左边位置，为便于用户观看设定左边位置为目标方向，为使光线朝向左边，确定与每一第二柱透镜单元对应的背光组件中的右边部位发光，第二柱透镜阵列203将该右边部位发射的光线准直成朝向左边也即用户所在范围的光线。

在一些实施例中，所述背光组件包括：

面光源201；本领域技术人员能够理解的，面光源201的具体结构为现有技术，不再详述；以及

动态液晶光栅202，用于屏蔽所述面光源与所述目标方向不匹配部位的光线。

可选地，动态液晶光栅202包括第一液晶层、第一驱动电路和第三偏振片，借助驱动电压调整液晶的旋转角度，利用液晶的旋光特性使得面光源发出的光线变成偏振光，若偏振光的方向和第三偏振片的偏振方向一致，光线能够通过；若偏振光的方向和第三偏振片的偏振方向垂直，则光线被屏蔽无法通过。

进一步地，所述动态液晶光栅203的节距为第二柱透镜阵列203节距的1/A；其中，A为≥2的正整数，例如2、3……。通过设定动态液晶光栅203的节距为第二柱透镜阵列203节距的1/A，能够实现一个第二柱透镜单元对于多个动态液晶单元，不同的动态液晶单元可以分别开启或关闭，从而实现对面光源不同部位发出的光线的选择性屏蔽。本领域技术人员能够理解的是，节距是相邻两个单元中心间的距离，这里相邻两个单元可以是动态液晶光栅单元、第二柱透镜阵列单元、第一柱透镜阵列单元。

示例性的，请参阅图7A～7C，每一第二柱透镜单元对应6个动态液晶光栅单元。当需要中部发光时，则屏蔽左右两侧4个动态液晶光栅单元；当需要右侧发光时，则屏蔽左侧和中间4个动态液晶光栅单元；当需要左侧发光时，则屏蔽右侧和中间4个动态液晶光栅单元。

作为一个可替换的实施例，背光组件包括Micro LED(light-emitting diode，缩写为LED)阵列。通过分别控制不同部位Micro LED的开闭状态，实现在目标方向匹配的部位发光。采用Micro LED能够使得背光模组的结构更加简单，方便控制。

需要说明的是，控制单元600可以驱动动态液晶光栅202或者Micro LED阵列，具体的驱动方法属于现有技术，这里不再赘述。

显示模组，位于背光模组的出光面，用于在与目标方向匹配的区域提供三维显示图像；显示模组用于在与用户位置匹配的区域提供三维显示图像，以使用户能在对应可视范围看到三维显示图像。

在一些实施例中，显示模组包括：

显示面板301；可选地，显示面板301包括像素层和封装层；以及

图像渲染单元302，用于在所述显示面板301上渲染三维显示图像。需要说明的是，控制单元600连接并驱动显示面板301和图像渲染单元302。控制单元600驱动图像渲染单元302在显示面板301与目标方向匹配的区域实现图像渲染并实现三维显示。这里，图像渲染技术采用现有技术，这里不再赘述。

进一步地，显示模组上设置有多个像素岛；本领域技术人员能够理解的，显示模组的像素层设置有多个像素岛。

可选地，任意一个所述像素岛包括沿所述第二柱透镜阵列节距方向的多个子像素；如图7A～7C所示，每一像素岛包括6个子像素。应当理解的，这里，每一像素岛至少包括4个子像素，用于实现超多视点三维显示。像素岛包括N×M个子像素。其中，N表示第二柱透镜阵列节距方向的子像素数量。

可选地，每一所述像素岛对应至少一所述第二柱透镜阵列的单元柱镜。例如，图7A～7C中每一想到对应一第二柱透镜单元。也就是说，多个第二柱透镜单元可以对应一个像素岛。这样的设置，可以保证与目标方向匹配的区域的每一像素岛均有目标方向的光线射入，以实现三维显示。此外，多个第二柱透镜单元对应一个像素岛，能够降低第二柱透镜阵列的厚度，进而降低整个三维显示装置的厚度。

进一步地，显示装置还包括第一柱透镜阵列400，位于显示模组的出光面，用于调整显示模组出射光线使其形成多个视点；以及图案化偏振切换元件501和图案化偏振片502，分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上。

可选地，如图7A～7C所示，图案化偏振切换元件501位于显示模组上，图案化偏振片502位于第一柱透镜阵列400上。需要说明的是，将图案化偏振切换元件501和图案化偏振片502的位置互换也能满足筛选出射光线的功能，图中未示出。

具体地，图案化偏振切换元件501能够改变所述出射光线的偏振态，进而与图案化偏振片502配合对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示。示例性地，图案化偏振切换元件501改变出射光线的偏振态为左旋圆偏振光，若对应位置图案化偏振片502的偏振态与之相同(左旋圆偏振)，则出射光线能够通过；若对应位置图案化偏振片502的偏振态与之不同(右旋圆偏振)，则出射光线无法通过。

控制单元600连接图案化偏振切换元件501，实现对图案化偏振切换元件501的驱动。

作为一个可选的实施例，图案化偏振切换元件501为液晶模组。所述液晶模组包括第二液晶层和第二驱动电路。第二驱动电路驱动液晶转动改变光线的偏振角度。这里，控制单元600可以控制第二驱动电路。

可选地，如图7A～7C所示，图案化偏振切换元件501包括多个图案化单元(图中采用白色或灰色表示)，每一所述图案化单元能够动态切换偏振态且相邻图案化单元的偏振态为正交状态。这样的方式，使得显示面板出射的光线转化为具有正交状态的偏振光。

应当理解的是，第二驱动电路可以对每一图案化单元分别进行驱动，以控制每一图案化单元中的液晶偏转角度。

可选地，图案化偏振片502包括多个偏振单元；相邻所述偏振单元的偏振态为正交状态。

这里，正交状态为p线偏振光和s线偏振光；或者左旋圆偏振光和右旋圆偏振光等，图中分别用“|”和“·”表示正交的两个状态。每一图案化单元可以在p线偏振光和s线偏振光之间，或者左旋圆偏振光和右旋圆偏振光之间转换。

可选地，所述图案化单元基于不同的目标方向切换偏振态。也就是说，当目标方向发生变化时，则需要对图案化单元的偏振态进行适应性调整控制。

通过设定相邻图案化单元、相邻偏振单元的偏振态为正交状态，使得经过相邻图案化单元的出射光线因为具有不同的偏振态只能通过偏振态与其对应的偏振单元射出，而无法通过偏振态不同的偏振单元，由此实现目标范围的三维显示图像，避免干扰。

示例性的，如图7A所示，用户1所在的范围为三位显示装置的正面，则图案化单元与其正对的偏振单元的偏振态一致，使得出射光线能够正向射出。

示例性的，如图7B所示，用户2所在的范围为三位显示装置的右侧，则图案化单元与其右侧偏振单元的偏振态一致，使得出射光线能够右侧射出。

示例性的，如图7C所示，用户3所在的范围为三位显示装置的左侧，则图案化单元与其左侧的偏振单元的偏振态一致，使得出射光线能够左侧射出。

可选地，图案化单元的正交状态和所述偏振单元的正交状态类型一致。这样的方式，偏振单元能够对通过图案化单元的出射光线进行有效筛选。

在一些实施例中，显示模组上设置有多个像素岛；在第一柱透镜阵列502节距的方向，每一所述像素岛与所述图案化单元、所述偏振单元以及每一所述第一柱透镜阵列的单元透镜的尺寸相等。采用这样的方式，图案化单元、偏振单元和第一柱透镜单元能够对像素岛的出射光进行有效调整，实现针对用户所在位置的三维图像显示。

本公开实施例还提供一种三维显示装置的驱动方法，以使显示装置实现分区域裸眼3D显示。具体地，所述驱动方法包括：

利用背光模组提供目标方向的背光；

控制位于所述背光模组的出光面的显示模组，于所述目标方向匹配的区域提供三维显示图像；

通过位于所述显示模组的出光面的第一柱透镜阵列，调整所述显示模组出射光线使其形成多个视点；以及

借助分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上的图案化偏振切换元件和图案化偏振片，对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示；

其中，所述图案化偏振切换元件能够改变所述出射光线的偏振态，进而与所述图案化偏振片配合对所述出射光进行筛选。

在一些实施例中，请参阅图9，所述驱动方法还包括：

步骤901：借助采集单元获取用户信息；所述用户信息包括用户数量和用户位置；

步骤902：根据所述用户数量，启用单用户模式或多用户模式；这里，用户数量为1，对应单用户模式；用户数量大于1，对应多用户模式。

响应于启用单用户模式，请参阅图7A～7C，所述驱动方法进一步包括：

步骤9031：根据所述用户位置，调整所述背光模组使其提供与所述用户位置对应方向的背光，并控制所述显示模组在对应区域提供三维显示图像；

示例性地，用户1位于中央位置，对应提供中央方向的背光，显示模组在中央区域提供三维显示图像。

示例性地，用户2位于右侧位置，对应提供左侧方向的背光，显示模组在背光传播路径对应区域提供三维显示图像。

示例性地，用户3位于左侧位置，对应提供右侧方向的背光，显示模组在背光传播路径对应区域提供三维显示图像。

步骤9041：控制所述图案化偏振切换元件使得所述显示模组出射的光线转换为偏振态，且经所述第一透镜阵列和所述图案化偏振片后在用户所在的可视范围形成三维显示图像；这里，三维显示图像的区域通常是一个主瓣的范围。超过该区域，其他用户无法看到该三维显示图像。

由于在用户可以在多个可视范围内都能正确的观察到具有不同视差的三维图像，所以本公开上述的驱动方法能扩大超多视点三维显示的可视范围。

响应于启用多用户模式，请参阅图8，所述驱动方法包括：

步骤9032：采用时分复用在一个显示周期不同时序分别调整所述背光模组使其提供与各用户位置对应方向的背光，并在一个显示周期不同时序在所述显示模组对应区域提供相应三维显示图像。

这里，显示周期的频率要高于人眼的刷新频率，一般为30Hz。由此，在一个显示周期内，可以根据用户的数量，将时间划分为对应的时段。每一时段分别用于向对应的用户提供三维显示图像。

步骤9042：控制所述图案化偏振切换元件在一个显示周期不同时序将所述显示模组出射的光线分别转换为对应的偏振态，且经所述第一透镜阵列和所述图案化偏振片后在用户所在的可视范围分别形成三维显示图像。

示例性的，时序1向处于中央位置的用户1提供三维显示图像；时序2向处于右侧的用户2提供三维显示图像；时序3向处于左侧的用户3提供三维显示图像。

这样的技术方案，在一个显示周期各个时序内将单用户模式分时进行显示，背光模组分时提供对应方向的背光，显示模组分时显示不同的三维显示图像；图案化偏振切换元件在一个显示周期各个时序内进行相应的分时偏振态切换，由于图案化偏振切换元件的偏振态切换和图案化偏振片的光筛选作用，多个用户能分别看到不同视差的三维显示图像且彼此之间不会发生干扰，从而扩展了超多视点三维显示的观看范围。

由此可见，本公开的三维显示装置的驱动方法，在单人观看时，可根据用户位置实时调整指向性背光方向，同时在显示模组实时渲染用户位置所需观看的三维图像，保证用户在大可视范围内都能观察到三维图像；在多人观看时，可以通过时分复用分时开启多个方向的指向性背光，同时渲染相应三维图像，实现大可视范围同时观看到三维图像，这样可以保证可视范围内的视点密度，提升三维显示观看效果。

通过时分复用在一个显示周期内在O个时序分别进行三维显示，可实现可视范围宽度W＝OnpL/h，也就是W可以根据用户人数进行调整，且视区宽度为T＝p L/h，其中p为子像素宽度，L为观看距离，h为第一透镜阵列放置高度，由此实现保证了视点密度的同时可进行可视范围的调整。

在一些实施例中，所述背光模组包括面光源、动态液晶光栅和第二透镜阵列；所述动态液晶光栅包括多个动态液晶单元；所述驱动方法，还包括：

控制每一所述动态液晶单元的开闭状态，使所述面光源发出且与所述目标方向匹配的光线射出并经所述第二透镜阵列后形成目标方向的背光。

在多用户模式下，控制动态液晶光栅单元在各个时序进行快速切换，在各个时序内分别打开动态液晶单元的一部分并关闭其他部分，让光通过动态液晶光栅及第二透镜阵列后形成各个方向的目标方向的背光。

在一些实施例中，所述显示模组包括图像渲染单元；所述驱动方法，还包括：

根据所述目标方向，控制所述图像渲染单元，对所述显示模组的对应区域进行图像渲染。

在一些实施例中，所述图案化偏振切换元件包括多个图案化单元；

所述驱动方法，还包括：

根据所述目标方向，控制每一所述图案化单元切换状态且相邻所述图案化单元的偏振态为正交状态。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、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)

1.一种三维显示装置，其特征在于，包括：

背光模组，用于提供目标方向的背光；其中，所述目标方向根据采集单元获取的用户位置确定；

显示模组，位于所述背光模组的出光面，用于在与目标方向匹配的区域提供三维显示图像；

第一柱透镜阵列，位于所述显示模组的出光面，用于调整所述显示模组出射光线使其形成多个视点；以及

图案化偏振切换元件和图案化偏振片，分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上；其中，所述图案化偏振切换元件能够改变所述出射光线的偏振态，进而与所述图案化偏振片配合对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示；其中，所述背光模组包括：

背光组件，用于在与所述目标方向匹配的部位发光；以及

第二柱透镜阵列，用于将所述背光组件发射的光线准直成目标方向的背光；所述背光组件包括：

面光源；以及

动态液晶光栅，用于屏蔽所述面光源与所述目标方向不匹配部位的光线。

2.根据权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，所述动态液晶光栅的节距为所述第二柱透镜阵列节距的1/A；其中，A为≥2的正整数。

3.根据权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，所述显示模组上设置有多个像素岛；

其中，任意一个所述像素岛包括沿所述第二柱透镜阵列节距方向的多个子像素；和/或

每一所述像素岛对应至少一所述第二柱透镜阵列的单元柱镜。

4.根据权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，所述显示模组包括：

显示面板；以及

图像渲染单元，用于在所述显示面板上渲染三维显示图像。

5.根据权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，所述图案化偏振切换元件包括多个图案化单元，每一所述图案化单元能够动态切换偏振态且相邻图案化单元的偏振态为正交状态；和/或

所述图案化偏振片包括多个偏振单元；相邻所述偏振单元的偏振态为正交状态。

6.根据权利要求5所述的三维显示装置，其特征在于，所述图案化单元的正交状态和所述偏振单元的正交状态类型一致。

7.根据权利要求5所述的三维显示装置，其特征在于，所述图案化单元基于不同的目标方向切换偏振态。

8.根据权利要求5所述的三维显示装置，其特征在于，所述显示模组上设置有多个像素岛；

在所述第一柱透镜阵列节距的方向，每一所述像素岛与所述图案化单元、所述偏振单元以及每一所述第一柱透镜阵列的单元透镜的尺寸相等。

9.一种三维显示装置的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法包括：

利用采集单元获取用户位置；

利用背光模组提供目标方向的背光；

控制位于所述背光模组的出光面的显示模组，于所述目标方向匹配的区域提供三维显示图像；

通过位于所述显示模组的出光面的第一柱透镜阵列，调整所述显示模组出射光线使其形成多个视点；以及

借助分别位于所述显示模组和所述第一柱透镜阵列上的图案化偏振切换元件和图案化偏振片，对所述出射光线进行筛选，使得所述三维显示图像能够在与目标方向对应的可视范围显示；

其中，所述图案化偏振切换元件能够改变所述出射光线的偏振态，进而与所述图案化偏振片配合对所述出射光进行筛选；其中，所述目标方向根据所述用户位置确定；

所述背光模组包括：用于在与所述目标方向匹配的部位发光的背光组件和用于将所述背光组件发射的光线准直成目标方向的背光的第二柱透镜阵列；所述背光组件包括：面光源以及动态液晶光栅；所述动态液晶光栅用于屏蔽所述面光源与所述目标方向不匹配部位的光线。

10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

借助采集单元获取用户信息；所述用户信息包括用户数量和用户位置；

根据所述用户数量，启用单用户模式或多用户模式；

响应于启用单用户模式，所述驱动方法还包括：

根据所述用户位置，调整所述背光模组使其提供与所述用户位置对应方向的背光，并控制所述显示模组在对应区域提供三维显示图像；以及

控制所述图案化偏振切换元件使得所述显示模组出射的光线转换为偏振态，且经所述第一柱透镜阵列和所述图案化偏振片后在用户所在的可视范围形成三维显示图像；

响应于启用多用户模式，所述驱动方法包括：

采用时分复用在一个显示周期不同时序分别调整所述背光模组使其提供与各用户位置对应方向的背光，并在一个显示周期不同时序在所述显示模组对应区域提供相应三维显示图像；以及

控制所述图案化偏振切换元件在一个显示周期不同时序将所述显示模组出射的光线分别转换为对应的偏振态，且经所述第一柱透镜阵列和所述图案化偏振片后在用户所在的可视范围分别形成三维显示图像。

11.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述背光模组包括面光源、动态液晶光栅和第二透镜阵列；所述动态液晶光栅包括多个动态液晶单元；所述驱动方法，还包括：

控制每一所述动态液晶单元的开闭状态，使所述面光源发出且与所述目标方向匹配的光线射出并经所述第二透镜阵列后形成目标方向的背光。

12.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述显示模组包括图像渲染单元；

所述驱动方法，还包括：

根据所述目标方向，控制所述图像渲染单元，对所述显示模组的对应区域进行图像渲染。

13.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述图案化偏振切换元件包括多个图案化单元；

所述驱动方法，还包括：

根据所述目标方向，控制每一所述图案化单元切换状态且相邻所述图案化单元的偏振态为正交状态。