WO2018045827A1 - 一种全息显示面板、全息显示装置及其显示方法 - Google Patents

一种全息显示面板、全息显示装置及其显示方法 Download PDF

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Abstract

一种全息显示面板、全息显示装置和用于该全息显示装置的全息显示方法。全息显示面板包括多个显示单元（10，10'），每个显示单元（10，10'）包括至少两个相邻的像素（101，101'），每个像素（101，101'）包括多个亚像素（1011）。每个显示单元（10，10'）包括多个相位板（102），每个亚像素（1011）沿其出光方向上对应多个相位板（102）中的一个。经同一个像素（101，101'）中的亚像素（1011）对应的各个相位板（102）射出的光线的衍射角度相同，且经一个显示单元（10，10'）中的第一像素（101）对应的相位板（102）出射的第一光线的衍射角度与经同一显示单元（10，10'）的与第一像素（101）不同的第二像素（101'）对应的相位板（102）出射的第二光线的衍射角度不同，并且第一光线的反向延长线与第二光线的反向延长线交于一像面位置（DF1，DF2）。

Description

一种全息显示面板、全息显示装置及其显示方法 技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种全息显示面板、具有该全息显示面板的全息显示装置及其用于所述全息显示装置的全息显示方法。
背景技术
随着显示技术的不断发展，三维(3D)显示技术日益普及和使用。在实现3D显示的过程中，用户左眼和右眼可以接受不同的图像，上述两幅图像可以构成了具有水平视差的立体图像对，通过大脑的融合作用，最终形成一幅具有深度感的立体图像。然而，由于用户的左眼和右眼接受的图像不同，因此长时间观看3D显示画面的用户后容易出现眩晕现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全息显示面板、全息显示装置及其显示方法，以克服或缓解前文提到的缺陷中的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供了一种全息显示面板。
根据一个示例性实施例，全息显示面板包括多个显示单元，每个所述显示单元包括至少两个相邻的像素，每个所述像素包括多个亚像素。每个所述显示单元还包括多个相位板，每个所述亚像素沿其出光方向上对应所述多个相位板中的一个，所述相位板用于控制经所述相位板出射光线的衍射角度。经同一个像素中的亚像素对应的各个相位板射出的光线的衍射角度相同，且经一个显示单元中的第一像素对应的相位板出射的第一光线的衍射角度与经同一显示单元的与第一像素不同的第二像素对应的相位板出射的第二光线的衍射角度不同，并且第一光线的反向延长线与第二光线的反向延长线交于一像面位置。
根据另一示例性实施例，所述多个显示单元可划分为阵列排布的多个显示 组，每个显示组由至少两个显示单元组成，且所述至少两个显示单元的位置相邻。同一个显示组中各个显示单元的像面位置不同。
根据另一示例性实施例，所述多个显示单元中的一个显示单元可与任意相邻的显示单元具有的像面位置不同。
根据另一示例性实施例，每个像素可包括第一亚像素、第二亚像素以及第三亚像素。全息显示面板中的第一亚像素、第二亚像素和第三亚像素被布置在相邻的两行中。在所述相邻的两行中的一行中，所述第一亚像素和所述第二亚像素交替设置，在所述相邻两行的另一行仅由所述第三亚像素形成。每个像素的第三亚像素在所述行的方向上位于同一像素的第一亚像素和第二亚像素之间。
根据另一示例性实施例，每个像素的所述多个亚像素可布置在同一行中。
根据另一示例性实施例，所述相位板可以是透射光栅。
根据另一示例性实施例，全息显示面板可包括阵列基板和与所述阵列基板相对设置在彩膜基板。所述彩膜基板包括滤光层和所述多个相位板，所述多个相位板设置于所述滤光层靠近或远离阵列基板的一侧。
根据本发明的另一方面，提供了一种全息显示装置。
根据一个示例性实施例，全息显示装置可包括前述任一实施例所示的全息显示面板。
根据另一示例性实施例，所述全息显示面板可包括液晶显示面板和向所述液晶显示面板提供背光的准直背光源。
根据本发明的又一方面，提供了一种全息显示方法。
根据一个示例性实施例，所述全息显示方法可应用于前述任一实施例所述的全息显示装置。该全息显示方法可包括获取一帧全息图像的编码信息。所述编码信息包括所述图像的每个特征区域中各个像素的灰阶值，并且所述灰阶值叠加有该特征区域的像面位置数据。一个所述特征区域的像面位置数据所指示的像面位置唯一。所述全息显示方法还包括：将所述各个像素的灰阶值转化为 所述像素中每个亚像素的电压数据；和在对每行亚像素进行逐行扫描的过程中，按照所述电压数据对所述像素中各个亚像素进行充电。
根据另一示例性实施例，多个显示单元划分为阵列排布的多个显示组，每个显示组由具有不同像面位置的至少两个显示单元组成，且每个所述显示单元包括至少两个相邻的像素，并且所述特征区域的像面位置数据所指示的像面位置与任一种所述显示单元具有的像面位置不相同。叠加一特征区域的像面位置数据以得到该特征区域中各个像素的灰阶值的方法包括：从所述至少两个不同的显示单元中各选取出一个像素并开启，其中，与开启的像素对应的相位板出射的光线的反向延长线交于所述特征区域的像面位置数据所指示的像面位置。
附图说明
通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述，本发明的上述和其他特点将变得更加显而易见，其中：
图1a为一种全息图像的记录过程的示意图；
图1b为对图1a所示的记录于全息干板上的全息图像的再现过程的示意图；
图2为根据本发明的一个实施例的全息显示面板的工作原理的示意图，其中示意性地示出了全息图像的再现以及设置再现后的图像的像面位置；
图3为根据本发明的一个实施例的一个显示单元的示意图，并示意性地示出了经不同像素的相位板出射后的光线的反向延长线交于一像面位置；
图4a为可用于本发明的相位板的一个实施例，其中该相位板为单阶光栅，并且图4a还示意性地示出了光线经过相位板的衍射过程；
图4b为可用于本发明的相位板的另一实施例，其中该相位板为多阶光栅；
图5为根据本发明的一个实施例的全息显示装置的示意图；
图6为根据本发明的另一实施例的全息显示装置的示意图；
图7为通过组合两个不同显示单元中的像素实现像面位置设置的原理示意图；
图8为根据本发明的又一实施例的全息显示装置的示意图；
图9为通过组合三个不同显示单元中的像素实现像面位置设置的原理示意图；
图10为根据本发明的一个实施例的亚像素的排布的示意图；
图11为根据本发明的另一实施例的亚像素的排布的示意图；
图12为根据本发明的另一实施例的全息显示装置的全息显示原理的示意图；
图13为根据本发明的一个实施例的全息显示装置的显示方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图详细地描述本发明的示例性实施例。附图中的类似的附图标记指代类似的特征。本发明也可以其他不同的形式实现，因此本发明不应当被解释为仅限于在本文中阐述的实施例。提供这些实施例的目的是为了使本领域技术人员能够充分和完全的理解本发明的构思。
为了解决本公开的背景技术提出的问题，目前存在一种全息显示技术，以使得用户左、右眼接受到的图像一致。这种全息显示的具体过程简要介绍如下。
如图1所示，激光器21发出的光线被分成两束，一束光照射至物体22并在物体22的表面发生反射和散射，物体22的表面的反射光和散射光到达全息干板23后形成物光波A。另一束光线作为参考波B照射至全息干板23，对全息干板23进行曝光，获得记录有物光波A的全部信息，例如振幅和相位信息的干涉图像。接下来，如图1b所示，采用再现光波C(与上述参考光波B相同)照射记录有物光波全部信息的全息干板23，可以使得原始物光波A得以重现，从而显示出逼真的立体虚像24。其中，当再现光波C与参考光波B的共轭光波相同时，可以得到物体22的实像25，通常在全息显示技术中，用户看到的为上述虚像24。
上述全息干板23上设置有感光材料，因此在参考波B对其进行曝光的过 程中能够对物光波A的全部信息进行记录。但是曝光后全息干板23上记录的振幅和相位无法改变，因此只能显示一幅立体图像。在此基础上，即使对全息干板23进行叠加曝光，形成的干涉图像的数量有限，从而无法实现动态全息显示，降低了全息显示的用户体验。
图2示出了根据本发明的一个实施例的全息显示面板。该全息显示面板包括多个显示单元10，每个显示单元10包括至少两个相邻的像素101，每个像素101包括多个亚像素1011，如图3所示。
一个像素101中的亚像素1011的类型和数量可根据需要而变化。例如，一个像素101可以包括三个亚像素1011，这三个亚像素可以分别为红色亚像素、绿色亚像素以及蓝色亚像素，或者这三个亚像素可以分别为品红色亚像素、青色亚像素、黄色亚像素。在另一个实例中，除红色亚像素、绿色亚像素、蓝色亚像素之外，像素101还可以包括白色亚像素或黄色亚像素。
在显示之前，可以将经全息计算得出的一帧全息图像的编码信息转化为像素中每个亚像素上施加的电压数据。当全息图像发生变化时，编码信息也相应地变化，施加在每个亚像素上的电压数据也发生变化，从而实现动态全息显示。
如图3所示，每个显示单元10还包括多个相位板102，每个亚像素1011沿其出光方向上对应一个相位板102。相位板102用于控制经相位板102出射的光线的衍射角度β。衍射角度β为相位板102的出射光的方向与入射光的方向之间的夹角。
经过同一个像素101中的亚像素1011对应的各个相位板102的光的衍射角度β相同，且经过一个显示单元10中一个像素101对应的相位板102的光的衍射角度与经过同一显示单元10中另一个像素101对应的相位板102的光的衍射角度不同。
根据图3所示的实施例，同一个像素101(例如左侧像素101)中的亚像素1011发出的光线在经过各自对应的相位板102后具有相同的衍射角度。同时右侧像素101’中的亚像素1011发出的光线在经过各自对应的相位板102后 也具有相同的衍射角度。然而，在同一个显示单元10中，左侧像素101发出的光线在经过相位板102后向左偏转，右侧像素101发出的光线在经过相位板102后向右偏转，因此，从同一个显示单元10发出的光线的反向延长线交于像面位置DF1。
需要说明的是，由于相位板102用于对入射光进行衍射，因此该相位板102可以采用相位型光栅(即，衍射光栅)，并且优选地，为了提高光线的利用率，相位板102可采用投射光栅。由于光线在透射光栅的凸起和凹陷部分的相位不同，因此能够使得光线经过该透射光栅时发生衍射。
透射光栅可以是如图4a所示为单阶光栅或者如图4b所示为多阶光栅。由于透射光栅m级衍射波的衍射角β仅由光栅周期P、入射波的波长λ以及入射角β0决定，即sinβ-sinβ0＝mλ/P(m＝0,±1,±2,…)，因此，在入射波的波长λ相同的情况下，可以通过调节透射光栅的周期P，达到调节衍射角β的目的。
图5示出了全息显示面板的一个实施例。如图5所示，该全息显示面板包括对盒设置的阵列基板11和对盒基板12，该对盒基板12可以包括滤光层103以及上述相位板102。相位板102设置于滤光层103靠近阵列基板11的一侧，背光源13发出的光线先经过相位板102的衍射后再经过滤光层103。在这种情况下，入射至该相位板102的入射光的波长λ均相同。为了使同一个显示单元10中的一个像素101发出的光在经过对应的相位板102后的衍射角度与另一或其他像素101发出的光在经过对应的相位板102后的衍射角度不同，可以同一个显示单元10中不同像素101对应的相位板102的周期(P)进行调整，使得对同一个显示单元10中一个像素101对应的相位板102的周期与另一或其他像素101对应的相位板102的周期不相同。
图6示出了全息显示面板的另一个实施例。如图6所示，其与图5所示的结构的区别在于相位板102被设置在滤光层103的远离阵列基板11的一侧。背光源13发出的光线先经过滤光层103后再入射至相位板。经过滤光层103的滤光作用，不同颜色的光照射到不同的相位板102。例如，在像素101包括 红色亚像素、绿色亚像素以及蓝色亚像素的情况下，该像素101能够发出红光、绿光以及蓝光。由于红光、绿光以及蓝光的波长λ不同，因此入射至该相位板102的入射光的波长λ不相同。为了使得同一个像素101(例如左侧像素101)中的三个亚像素1011发出的光在经过各自对应的相位板102后具有相同的衍射角度β，需要改变与这三个亚像素1011对应的三个相位板102的周期P，使得这三个相位板102的周期P各不相同。例如，当以绿光穿过相位板102后的衍射角度β为基准时，由于红光波长λ相对于绿光和蓝光而言较长，因此需要增大与红色亚像素对应的相位板102的周期P，同时减小与蓝色亚像素对应的相位板102的周期。
综上所述，由于红光的波长λr、绿光的波长λg以及蓝光的波长λb存在以下关系λr＞λg＞λb，因此与红色亚像素对应的相位板102的周期Pr、与绿色亚像素对应的相位板102的周期Pg以及与蓝色亚像素对应的相位板102的周期Pb存在以下关系Pr＞Pg＞Pb。因此，图6中位于同一个显示单元10中的各个相位板102的周期P各不相同。
此外，当相位板102为透射光栅时，能够衍射出m级衍射波，例如如图4a所示，相位板为单阶光栅，并且出了2级衍射波(m＝2)。由于0级衍射波是沿入射光方向，因此无法对其衍射角度β进行调整，因此可以将光栅设置成使得栅条处的相位和空隙处的相位的位相差为半波长的奇数倍，从而0级衍射波出现相消干涉，以达到减弱0级衍射波的目的。此外，对于大于或等于±2级衍射波而言，由于衍射角度β太大因此光线强度较小，本发明实施例中不作为衍射角度调整的对象。综上所述，本发明的实施例中进行衍射角度调整的衍射波为±1级衍射波。
在另一实施例中，相位板102为图4b所示的多阶光栅。光栅的单个相位台1021的阶数越多，±1级衍射波的出光效率越高，能够集中出射的光的能量越大。当相位台1021的阶数小于4阶时，提高±1级衍射波的出光效率的效果不明显，而当上述相位台1021的阶数大于8阶时，虽然有利于提高±1级衍射 波的出光效率，但是还需要相应的提高制作精度，不利于控制制作成本。因此，优选的，单个相位台1021的阶数为4～8阶，并且图4b示出了每个相位台具有4阶的实施例，其可以在控制制作成本的同时，有利于提高±1级衍射波的出光效率，以提升全息显示的显示效果。
综上所述，通过调整相位板102的周期可以对经过相位板102光线的衍射角度β进行调整，以便对同一个显示单元10的出射光线的反向延长线的交点位置(即，像面位置，例如像面位置DF1)进行调整，从而改变该像面位置与人眼之间的距离。可以通过像面位置对全息显示的图像的空间位置进行限定，从而使得该全息显示面板再现出的图像具有一定的立体效果。
当全息显示面板具有多个显示单元10并且每个显示单元10具有不同的像面位置时，立体显示的效果更佳。以下对具有这种结构的全息显示面板进行详细的说明。
具体的，如图2所示，全息显示面板中的多个显示单元10划分为阵列排布的多个显示组01，每个显示组01由至少两个显示单元10组成，且至少两个显示单元10的位置相邻。同一个显示组01中各个显示单元10的像面位置不同。例如，当一个显示组01由两个具有不同像面位置的显示单元10组成时，其中一个显示单元10的像面位置为DF1，与该显示单元10位于同一显示组01中的另一个显示单元10’的像面位置为DF2。
如图2所示，像面位置DF1处重现的画面距离人眼较近，假设此时像面位置DF1与人眼之间的距离为18cm至22cm，从而保证人眼能够清楚的观测到距离人眼较近的画面。像面位置DF2处重现的画面距离人眼较远，假设此时像面位置DF2与人眼之间的距离为280cm至320cm，从而保证人眼能够清楚的观测到距离人眼较远的画面。
在图2所示的实施例中，每个显示组01由两个显示单元10组成，其中一个显示单元10的像面位置为DF1，另一个显示单元10’的像面位置为DF2；此外，每个显示单元10包括相邻的两个像素101。接下来将结合图2所示的实施 例进行详细的举例说明。
当需要使全息显示面板再现的图像具有像面位置DF1时，可以将具有像面位置DF1的显示单元10中的两个像素101均开启，并将具有像面位置DF2的显示单元10’中的两个像素101均关闭，以使得全息显示面板中只有具有像面位置DF1的显示单元10能够有光线出射，从而使得全息显示面板再现的图像具有像面位置DF1。
当需要使全息显示面板再现的图像具有像面位置DF2时，可以将具有像面位置DF2的显示单元10’中的两个像素101均开启，并将具有像面位置DF1的显示单元10中的两个像素101均关闭，以使得全息显示面板中只有具有像面位置DF2的显示单元10’能够有光线出射，从而使得全息显示面板再现的图像具有像面位置DF2。
当需要使全息显示面板再现的图像具有像面位置DF1和像面位置DF2时，可以将具有像面位置DF1的显示单元10中的两个像素101以及具有像面位置DF2的显示单元10’中的两个像素101均开启，以使得全息显示面板中具有像面位置DF1的显示单元10和像面位置DF2的显示单元10’均能够有光线出射，从而使得全息显示面板再现的图像具有像面位置DF1和像面位置DF2。
当需要使全息显示面板再现的图像具有像面位置DF3，且像面位置DF3位于像面位置DF1和像面位置DF2之间时(如图2所示)，可通过下述方式实现。图7示出了显示单元的一种排布形式(如图7的左侧图所示)，并且每个显示单元包括两个像素101(如图7的右侧图所示)。图7中示出了两种不同的显示单元10和10’，其分别具有第一像面位置DF1和第二像面位置DF2。如图7的右侧图所示，将具有像面位置DF1的显示单元10中的其中一个像素101开启(其中开启的像素101未涂覆颜色)，另一个像素101关闭，并将具有像面位置为DF2的显示单元10’中的其中一个像素101开启，另一个像素101关闭。结合如图2所示，为DF1的显示单元10中的上侧像素开启，下侧像素关闭，并且像面位置为DF2的显示单元10’中的下侧像素开启，上侧像素关闭。 显示单元10的开启的上侧像素101发出的光线与显示单元10’中开启的下侧像素101发出的光线经过的与其各自相对应的相位板102出射后的光线的反向延长线交于介于像面位置DF1和像面位置DF2之间的像面位置DF3，从而使得全息显示面板再现的图像具有像面位置DF3。对于位于像面位置DF1和像面位置DF2之间的其他像面位置的调节同上所述，此处不再赘述。可见，上述像面位置DF3可以通过两个位于不同显示单元10中的像素组合而得出。
当每个显示单元10包括相邻的三个像素101时，且如图8所示在相位板102设置于滤光层103远离阵列基板11的一侧的情况下，背光源13发出的光线先经过滤光层103后再入射至相位板102(例如，相位板102为透射光栅)。经过滤光层103的滤光作用，不同颜色的光线照射到不同的相位板102。例如，在像素101包括红色亚像素、绿色亚像素以及蓝色亚像素的情况下，该像素101能够发出红光、绿光以及蓝光。由于红光、绿光以及蓝光的波长λ不同，因此入射至该相位板102的入射的波长λ不相同。为了使得同一个像素101(例如左侧像素101)中的三个亚像素1011发出的光在经过各自对应的相位板102后具有相同的衍射角度β，需要改变与这三个亚像素1011对应的三个相位板102的周期P，使得这三个相位板102的周期P各不相同。例如，当以绿光穿过相位板102后的衍射角度β为基准时，由于红光波长λ相对于绿光和蓝光而言较长，因此需要增大与红色亚像素对应的相位板102的周期P，同时减小与蓝色亚像素对应的相位板102的周期。因此，图8中位于同一个显示单元10中的各个相位板102的周期P各不相同。
在图9所示的另一实施例中，显示组01可包括三种不同的显示单元10，这三种显示单元分别具有三个不同的像面位置，即，像面位置DF1、像面位置DF2以及像面位置DF3。在此情况下，如图9所示，开启不同的三个显示单元10中的一个像素101(其中开启的像素101未涂覆颜色)，使得开启的像素101发出的光线经过与其各自对应的相位板102后，出射光线衍射角度β不同，从而使得上述具有三个衍射角度β的出射光线的反向延长线交于上述像面位置 DF4处。综上所述，上述像面位置DF4可以通过三个位于不同显示单元10中的像素101组合使用而得出。此外，上述是以三个位于不同显示单元10中的像素101发出光线的反向延长线交于一点以确定出像面位置DF4为例进行的说明。当然三个位于不同显示单元10中的像素101发出光线还可以两两相交于一点，以确定出两个不同于上述像面位置DF1、像面位置DF2以及像面位置DF3的其他像面位置。从而有利于像面位置调节的多样化。
需要说明的是，当一个显示组01由三个以上具有不同像面位置的显示单元10组成时，像面位置的调节同上所述，此处不再赘述。
为了使得一显示单元10中的像素101能够与该显示单元10相邻的任意显示单元10中的像素101进行组合。优选的，如图7或如图9所示，一显示单元10与该显示单元10相邻的任意显示单元10具有的像面位置不同。
综上所述，由于同一个显示组01中各个显示单元10的像面位置不同，当控制同一显示组01的各个显示单元10中的像素101的开启和关闭时，同一显示组01可以限定出多个全息显示的图像空间位置，从而提升动态全息显示的立体效果。
以下是对构成上述像素101的亚像素1011的排列方式进行举例说明。
在一个实施例中，在构成像素101的多个亚像素1011包括第一亚像素(例如红色亚像素R)、第二亚像素(例如绿色亚像素G)以及第三亚像素(例如蓝色亚像素B)的情况下，如图10所示，相邻的两亚像素行的其中一行中，第一亚像素R和第二亚像素G交替设置，另一行均为第三亚像素B。此外，每个像素101的三个亚像素呈三角形排布，如图10所示。
在此情况下，当每个显示单元10包括相邻的两个像素时，该相邻的两个像素如图10所示，可以为位于同一水平方向上相邻的像素101和像素101’。或者位于不同水平方向上相邻的像素101和像素101”。此外，当每个显示单元10包括相邻的三个像素时，该相邻的三个像素如图10所示包括位于同一水平方向上相邻的像素101和像素101’，以及位于不同水平方向上与上述像素101 和像素101’相邻的像素101”。当然，上述仅仅是以每个显示单元10包括相邻的两个或三个像素101为例进行的说明，当一个显示单元10包括其他数量的像素101时，显示单元10的划分过程同上所述，此处不再赘述。
在另一实施例中，构成像素101的多个亚像素1011可以依次排列。具体的，在亚像素1011包括第一亚像素(例如红色亚像素R)、第二亚像素(例如绿色亚像素G)以及第三亚像素(例如蓝色亚像素B)的情况下，如图11所示，上述第一亚像素R、第二亚像素G以及第三亚像素B依次排列。
在此情况下，当每个显示单元10包括相邻的两个像素时，该相邻的两个像素如图11所示，可以为位于同一水平方向上相邻的像素101和像素101。或者位于不同水平方向上相邻的像素101和像素101’。此外，当每个显示单元10包括相邻的三个像素时，该相邻的三个像素如图10所示包括位于同一水平方向上依次排列的三个像素101；或者包括位于同一水平方向上相邻两个像素101，以及位于不同水平方向上与上述像素101相邻的像素101’。当然，上述仅仅是以每个显示单元10包括相邻的两个或三个像素101为例进行的说明，当一个显示单元10包括其他数量的像素101时，显示单元10的划分过程同上所述，此处不再赘述。
本发明实施例提供一种全息显示装置，包括如上所述的任意一种全息显示面板，具有与前述实施例提供的全息显示面板相同的结构和有益效果，由于前述实施例已经对该全息显示面板的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。
在此基础上，上述全息显示面板可以包括有机发光二极管显示面板，或者包括液晶显示面板。当该全息显示面板包括液晶显示面板时，该全息显示装置还包括如图12所示的背光源13，用于向液晶显示面板提供背光，并为全息显示面板对全息图像进行再现时提供参考光。本发明对背光源13不作限定，例如在结构上可以为直下式或侧入式，在发光类型上可以为面状光源或者点阵光源。此外，在全息计算时需要考虑该背光源13提供的参考光的特征。由于准 直光线的特征较简单，因此为了降低全息计算的难度，当该背光源13为直下式背光源时，优选的该背光源13为准直光源。
这样一来，在显示之前，可以将全息计算得出的一帧全息图像的编码信息转化为施加在像素中每个亚像素上的电压数据。当全息图像发生变化时，编码信息相应变化，使得如图12所示的液晶显示面板20上的每个亚像素上施加的电压数据也发生变化，从而实现动态全息显示。此外，采用该全息显示面板进行全息显示时，背光源13能够提供全息图像再现所用的参考光，该参考光可以通过液晶显示面板20入射至相位板102。通过调整相位板102能够控制经该相位板出射光线的衍射角度β，以使得经同一显示组10出射的光线，其反向延长线交于同一像面位置处。例如具有像面位置DF1的显示组10出射的光线，其反向延长线交于像面位置DF1处，具有像面位置DF2的显示组10出射的光线，其反向延长线交于像面位置DF2处。因此，可以通过像面位置对全息显示的图像的空间位置进行限定。在此基础上，由于同一个显示组中各个显示单元的像面位置不同，因此通过控制同一显示组的各个显示单元中的像素的开启和关闭，同一显示组可以限定出多个全息显示的图像空间位置，从而提升动态全息显示的立体效果。
另一方面，本发明还提供了一种适用于任一上述实施例所述的全息显示装置的显示方法。如图13所示，该方法包括：
S101、获取一帧全息图像的编码信息，该编码信息包括：该图像的每个特征区域中各个像素101的灰阶值。其中，该灰阶值叠加有该特征区域的像面位置数据。此外，一特征区域的像面位置数据所指示的像面位置唯一。
需要说明的是，上述全息图像的编码信息由全息计算得出。其中，该全息计算是利用计算机计算全息图像。它不需要物体实际存在，而是把物波的数学描述输入计算机处理后，绘制出全息图像，然后用光学方法重现。
具体的，采用全息计算绘制全息图像包括以下步骤：
首先，抽样得到物体或波面在离散样点上的值；
接下来，计算物光波在全息平面上的光场分布；
接下来，进行编码，即把全息平面上光波的复振幅分布编码成为全息图像的透过率变化；
最后，进行成图，具体的在计算机控制下，将全息图像的透过率变化绘制成图。其中，该全息图像的透过率变化绘制成图时，该绘制成的图中每个亚像素的灰阶值已确定。
此外，上述特征区域是指将显示面板用于显示整个图像的有效显示区域根据需要显示的画面特征进行划分，且该特征区域为具有封闭边界的区域，且一个特征区域的像面位置唯一。
例如，需要再现的一帧全息图像包括以下特征：位于近处的人、位于远处的山，以及位于人和山之间的水。在此情况下，可以将上述有效显示区域划分为特征人所在的第一特征区域、特征山所在的第二特征区域以及特征水所在的第三特征区域。第一特征区域、第二特征区域以及第三特征区域的像面位置数据所指示的像面位置不同，例如第一特征区域的像面位置数据所指示的像面位置为如图2所示的像面位置DF1，第二特征区域的像面位置数据所指示的像面位置为像面位置DF2，第三特征区域的像面位置数据所指示的像面位置为像面位置DF3。上述DF1＜DF3＜DF2。
假设显示组01由两个显示单元10组成，其中一个显示单元10的像面位置为DF1，另一个显示单元10’的像面位置为DF2，并且每个显示单元10包括相邻的两个像素101，下文将对叠加一特征区域的像面位置数据以得到该特征区域中各个像素101的灰阶值的方法进行说明。
例如，对于特征人所在的第一特征区域而言，由于该第一特征区域的像面位置数据所指示的像面位置为像面位置DF1，因此在第一特征区域中，将如图2所示的具有像面位置为DF1的显示单元10中的两个像素101均开启，并将具有像面位置为DF2的显示单元10’中的两个像素101均关闭，以使得全息显示面板中对应第一特征区域的位置，只有具有像面位置DF1的显示单元10能 够有光线出射，从而使得具有像面位置DF1的显示单元10中各个像素101的灰阶值叠加有上述像面位置数据，从而使得全息显示面板上对应第一特征区域的位置再现的图像具有该像面位置数据所指示的像面位置DF1。
此外，对于特征山所在的第二特征区域而言，由于该第二特征区域的像面位置数据所指示的像面位置为像面位置DF2，因此在第二特征区域中，将如图2所示的具有像面位置为DF2的显示单元10’中的两个像素101均开启，并将具有像面位置为DF1的显示单元10中的两个像素101均关闭，以使得全息显示面板中对应第二特征区域的位置，只有具有像面位置DF2的显示单元10’能够有光线出射从而使得具有像面位置DF2的显示单元10’中各个像素101的灰阶值叠加有上述像面位置数据，从而使得全息显示面板中对应第二特征区域的位置再现的图像具有该像面位置数据所指示的像面位置DF2。
此外，当特征区域的像面位置数据所指示的像面位置与任一种显示单元10具有的像面位置不相同时，上述叠加一特征区域的像面位置数据以得到该特征区域中各个像素101的灰阶值的方法包括从至少两个不同的显示单元10中各选取出一个像素101并开启。与开启的像素101对应的相位板102出射的光线，其反向延长线交于特征区域的像面位置数据所指示的像面位置。
具体的，对于特征水所在的第三特征区域而言，由于该第三特征区域的像面位置数据所指示的像面位置为像面位置DF3，而上述显示组01中仅包括具有像面位置DF1的显示单元10和具有像面位置DF2的显示单元10’。因此该第三特征区域的的像面位置数据所指示的像面位置与任一种显示单元10具有的像面位置不相同。在此情况下，由于像面位置DF3位于像面位置DF1和像面位置DF2之间，因此可以如图7所示，将具有像面位置为DF1的显示单元10中的其中一个像素101开启，另一个像素101关闭，并将具有像面位置为DF2的显示单元10’中的其中一个像素101开启，另一个像素101关闭，从而使得具有像面位置DF1的显示单元10和具有像面位置DF2的显示单元10’中各个像素101的灰阶值叠加有上述像面位置数据。
在此情况下，如图2所示，像面位置为DF1的显示单元10中开启的一个像素101发出的光线与具有像面位置为DF2的显示单元10’中开启的一个像素101发出的光线经过的与其各自相对应的相位板102后出射光线的反向延长线交于像面位置DF3，从而使得全息显示面板对应第三特征区域的位置所再现的图像具有该像面位置数据所指示的像面位置DF3。
此外，对于位于像面位置DF1和像面位置DF2之间的其他像面位置的调节同上所述，此处不再赘述。
S102、将每个像素101的灰阶值转化为像素101中每个亚像素1011的电压数据Vdata。
S103、在对每行亚像素1011进行逐行扫描的过程中，按照电压数据Vdata对像素101中各个亚像素1011进行充电。
在执行上述步骤103的过程中，图13所示的背光源13可以提供参考光，而液晶显示面板20能够控制各个亚像素1011的颜色和灰阶，使得液晶显示面板20再现的图像与步骤S101绘制的全息图像相匹配，从而完成全息显示的再现过程。
这样一来，在显示之前，可以将全息计算得出的一帧全息图像的编码信息，转化为像素中每个亚像素的电压数据，在此情况下，当全息图像发生变化时，编码信息相应变化，使得每个亚像素的电压数据也发生变化，从而实现动态全息显示。
如图3所示，全息显示面板的每个显示单元10还包括多个相位板102，通过上述相位板102可以对经相位板102出射光线的衍射角度β进行调整，以对同一个显示单元10出射的光线，其反向延长线交于一像面位置处(像面位置DF1)的该像面位置与人眼之间的距离进行调整，从而使得该全息显示面板再现出的图像具有一定的立体效果。当该全息显示面板具有多个不同像面位置的显示单元10时，上述立体效果更佳。
尽管已经结合附图示出并描述了多个示例性的实施例，但本领域技术人员 将会意识到，可以在不背离本发明的原理和实质的前提下对这些实施例作出各种修改和变化。因此，本发明的范围应由所附权利要求及其等同技术方案限定。

Claims (11)

  1. 一种全息显示面板，其特征在于，包括多个显示单元，每个所述显示单元包括至少两个相邻的像素，每个所述像素包括多个亚像素；每个所述显示单元还包括多个相位板，每个所述亚像素沿其出光方向上对应所述多个相位板中的一个，所述相位板用于控制经所述相位板出射光线的衍射角度，其中，经同一个像素中的亚像素对应的各个相位板射出的光线的衍射角度相同，且经一个显示单元中的第一像素对应的相位板出射的第一光线的衍射角度与经同一显示单元的与第一像素不同的第二像素对应的相位板出射的第二光线的衍射角度不同，并且第一光线的反向延长线与第二光线的反向延长线交于一像面位置。
  2. 根据权利要求1所述的全息显示面板，其特征在于，所述多个显示单元划分为阵列排布的多个显示组，每个显示组由至少两个显示单元组成，且所述至少两个显示单元的位置相邻；其中，同一个显示组中各个显示单元的像面位置不同。
  3. 根据权利要求2所述的全息显示面板，其特征在于，所述多个显示单元中的一个显示单元与任意相邻的显示单元具有的像面位置不同。
  4. 根据权利要求1所述的全息显示面板，其特征在于，每个像素包括第一亚像素、第二亚像素以及第三亚像素；并且全息显示面板中的第一亚像素、第二亚像素和第三亚像素被布置在相邻的两行中，其中，在所述相邻的两行中的一行中，所述第一亚像素和所述第二亚像素交替设置，在所述相邻两行的另一行仅由所述第三亚像素形成；
    每个像素的第三亚像素在所述行的方向上位于同一像素的第一亚像素和第二亚像素之间。
  5. 根据权利要求1所述的全息显示面板，其特征在于，每个像素的所述多个亚像素布置在同一行中。
  6. 根据权利要求1所述的全息显示面板，其特征在于，所述相位板为透射光栅。
  7. 根据权利要求1所述的全息显示面板，其特征在于，包括阵列基板和与所述阵列基板相对设置在彩膜基板；并且，所述彩膜基板包括滤光层和所述多个相位板，所述多个相位板设置于所述滤光层靠近或远离阵列基板的一侧。
  8. 一种全息显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7中的任一项所述的全息显示面板。
  9. 根据权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，所述全息显示面板包括液晶显示面板和向所述液晶显示面板提供背光的准直背光源。
  10. 一种用于权利要求8或9所述的全息显示装置的全息显示方法，其特征在于，所述方法包括：
    获取一帧全息图像的编码信息，所述编码信息包括所述图像的每个特征区域中各个像素的灰阶值，所述灰阶值叠加有该特征区域的像面位置数据，其中，一个所述特征区域的像面位置数据所指示的像面位置唯一；
    将所述各个像素的灰阶值转化为所述像素中每个亚像素的电压数据；和
    在对每行亚像素进行逐行扫描的过程中，按照所述电压数据对所述像素中各个亚像素进行充电。
  11. 根据权利要求10所述的方法，其中，多个显示单元划分为阵列排布的多个显示组，每个显示组由具有不同像面位置的至少两个显示单元组成，且每个所述显示单元包括至少两个相邻的像素，并且所述特征区域的像面位置数据所指示的像面位置与任一种所述显示单元具有的像面位置不相同，叠加一特征区域的像面位置数据以得到该特征区域中各个像素的灰阶值的方法包括：
    从所述至少两个不同的显示单元中各选取出一个像素并开启，其中，与开启的像素对应的相位板出射的光线的反向延长线交于所述特征区域的像面位置数据所指示的像面位置。
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