WO2023216186A1 - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，包括显示面板（01），显示面板（01）包括：沿行方向（X）和列方向（Y）阵列排布的多个像素岛（S），每个像素岛（S）包括沿行方向（X）间隔排列的n个子像素（08）；其中，n为大于1的整数；分光组件（02），位于显示面板（01）的显示侧；分光组件（02）包括沿列方向（Y）延伸并沿行方向（X）连续排列的多个分光重复单元（03）；分光重复单元（03）包括沿列方向（Y）延伸并沿行方向（X）连续排列的M个分光结构（A）；每一分光重复单元（03）对应覆盖K列像素岛（S）；M、K均为大于1的整数，M与K互质。还公开了一种显示装置的驱动方法。

Description

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，尤其涉及一种显示装置及其驱动方法。
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。为实现超多视点3D显示和光场显示兼容，将传统亚像素做成像素岛结构，每个像素岛包含多个子像素，当多个子像素的显示信息均不同且当单眼进入多个视点时，可以实现普通光场显示，当多个子像素的显示信息均不同且单眼进入单个视点时，可实现超多视点光场3D显示。
然而，现有技术的3D显示产品存在开口率低、视图间串扰大等问题。
发明内容
本公开实施例提供的一种显示装置，包括：
显示面板，显示面板包括：沿行方向和列方向阵列排布的多个像素岛；每个像素岛包括沿行方向间隔排列的n个子像素；其中，n为大于1的整数；
分光组件，位于显示面板的显示侧；分光组件包括沿列方向延伸并沿行方向连续排列的多个分光重复单元；分光重复单元包括沿列方向延伸并沿行方向连续排列的M个分光结构；每一分光重复单元对应覆盖K列像素岛；M、K均为大于1的整数，M与K互质。
在一些实施例中，K*n与M互质。
在一些实施例中，K个像素岛内各子像素的发光区经M个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区。
在一些实施例中，在水平方向上，M个分光结构的宽度等于K列像素岛宽度。
在一些实施例中，子像素包括子像素开口区；在行方向上，n个子像素开口区的总宽度与像素岛的宽度之比大于等于0.9/M且小于等于1。
在一些实施例中，在行方向上，在K个像素岛内各子像素的发光区在空间上互补拼接。
在一些实施例中，在行方向上，子像素开口区的宽度与像素岛的宽度之比为1/M。
在一些实施例中，在行方向上，在K个像素岛内各子像素的发光区之间在空间上具有交叠。
在一些实施例中，在行方向上，在K个像素岛内各子像素的发光区之间在空间上均匀交叠。
在一些实施例中，在行方向上，子像素开口区的宽度与像素岛的宽度之比为i/M；i为大于1且小于或等于M-1的整数。
在一些实施例中，在行方向上，不同子像素开口区的宽度之差的绝对值小于或等于2.5微米。
在一些实施例中，显示装置还包括：
隔垫介质层，位于分光组件与显示面板之间。
在一些实施例中，分光结构为柱透镜。
在一些实施例中，柱透镜包括具有凸起的第一树脂层，以及位于第一树脂层背离显示面板一侧的平坦化树脂层；平坦化树脂层的折射率小于第一树脂层的折射率。
在一些实施例中，柱透镜为液晶透镜。
在一些实施例中，柱透镜的曲率半径大于等于0.87r且小于等于1.33r；其中，
Figure PCTCN2022092469-appb-000001
n1为第一树脂层的折射率或液晶透镜的e光折射率，n2为平坦化树脂层的折射率或液晶透镜的o光折射率，n3为隔垫介质层的折 射率，L1为显示装置的最佳观看距离，P1为在行方向上柱透镜的宽度，W为子像素发出的光线形成的主瓣视角在最佳观看距离处的投影宽度。
在一些实施例中，M为5，K为4，n为4；M为5，K为4，n为16；或者，M为3，K为4，n为32。
在一些实施例中，在列方向上连续排列的每三个像素岛为一个像素重复单元；
在一个像素重复单元内，同一像素岛的子像素的显示颜色相同，不同像素岛的子像素的显示颜色不同。
在一些实施例中，显示装置还包括：
人眼追踪系统，用于实时确定用户眼睛的位置。
本公开实施例提供的一种显示装置的驱动方法，其中，包括：
在二维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各像素岛的第一图像驱动信号，并向像素岛中的全部子像素加载对应的第一图像驱动信号，以形成二维图像；
在三维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各视点的第二图像驱动信号，并施加到各像素岛的子像素中，以形成具有多个视点的三维图像。
在一些实施例中，在三维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各视点的第二图像驱动信号，具体包括：
通过人眼追踪系统确定用户眼睛坐标，根据用户眼睛坐标确定左眼视图以及右眼视图；
确定各像素岛组中对应左眼视图的子像素以及对应右眼视图的子像素；其中，每一像素岛组包括一个分光重复单元对应覆盖的K列像素岛，用户左右眼连线方向与行方向平行；
向对应左眼视图的子像素提供左眼视图对应的驱动信号，并向对应右眼视图的子像素提供右眼视图对应的驱动信号。
在一些实施例中，确定各像素岛组中对应左眼视图的子像素以及对应右眼视图的子像素，具体包括：
获取各子像素的出光角谱，得到角谱边界数据库；
根据用户眼睛的坐标确定用户双眼中心的坐标；
确定用户双眼中心与各像素岛组中心的夹角；
根据用户双眼中心与各像素岛组中心的夹角以及各子像素的出光角谱，确定用户双眼中心对应的中心子像素；
若N＝K*n为偶数，且用户双眼中心的坐标在所述中心子像素的左半部，则所述中心子像素以及其右侧的(N/2)-1个子像素对应左眼视图，中心子像素左侧的N/2个子像素对应右眼视图；
若N＝K*n为偶数，且用户双眼中心的坐标在中心子像素的右半部，则中心子像素右侧的N/2个子像素对应左眼视图，中心子像素及其左侧的(N/2)-1个子像素对应右眼视图；
若N＝K*n为奇数，则中心子像素右侧的(N-1)/2个子像素对应左眼视图，中心子像素左侧的(N-1)/2个子像素对应右眼视图；当用户双眼中心的坐标在中心子像素的左半部分，则中心子像素对应左眼视图，当用户双眼中心的坐标在中心子像素的右半部分，则中心子像素对应右眼视图。
在一些实施例中，向对应左眼视图的子像素提供左眼视图对应的驱动信号，并向对应右眼视图的子像素提供右眼视图对应的驱动信号，具体包括：
向第j个像素岛组中的第a个左眼子像素提供左眼视图中第M(j-1)+a个视点的驱动信号，向第j个像素岛组中的第a个右眼子像素提供右眼视图中第M(j-1)+a个视点的驱动信号；其中，j为大于等于1且小于等于X的整数，X为像素岛组的总数量，a为大于等于1且小于等于M的整数。
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要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为相关技术的一种显示装置的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的一种显示装置的子像素出光光路图；
图4为本公开实施例提供的一种显示装置的子像素拼接后的出光光路图；
图5为本公开实施例提供的另一种显示装置的子像素出光光路图；
图6为本公开实施例提供的另一种显示装置的子像素拼接后的出光光路图；
图7为本公开实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的一种显示装置的子像素出光角谱图；
图9为本公开实施例提供的另一种显示装置的子像素出光角谱图；
图10为本公开实施例提供的又一种显示装置的子像素出光角谱图；
图11为本公开实施例提供的一种相邻视点串扰随曲率半径变化关系图；
图12为本公开实施例提供的一种不同位置下的子像素的示意图；
图13为本公开实施例提供的一种摩尔纹对比度随子像素开口偏差变化示意图；
图14为本公开实施例提供的一种显示装置的驱动方法的流程示意图；
图15为本公开实施例提供的一种子像素角谱边界示意图；
图16为本公开实施例提供的一种左眼视图以及右眼视图对应的子像素的示意图；
图17为本公开实施例提供的一种左眼视图及右眼视图对应的子像素的驱动信号示意图；
图18为本公开实施例提供的一种人眼观看到的视图效果的示意图。
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。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。并且在不 冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本公开的实施例，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他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
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。
相关技术中，如图1所示，显示装置包括：沿行方向X和列方向Y间隔排列的多个像素岛S以及多个柱透镜Z；每个像素岛S具有沿行方向X间隔排列的多个子像素08；一列像素岛S对应m个柱透镜Z；图1中m＝2；子像素的行方向的开口率为1/m。但当m的数量越大子像素的横向开口率就越低。并且随着子像素开口波动即不同位置子像素开口存在偏差，容易产生摩尔纹风险，子像素开口偏差越大，越容易增加摩尔纹风险。即便增加子像素开口率，使得子像素的行方向的开口率大于1/m，当柱透镜数量增加，行方向上柱透镜的尺寸逐渐减小，增加了柱透镜制作难度。通过小尺寸的柱透镜衍射导致子像素出光发散角增大，视图间串扰增大，影响显示效果。并且，随着柱透镜数量的增加导致尺寸减小，柱透镜的焦距会减小，因此柱透镜的放置高度也需要同步减小，对于液晶显示屏来说放置高度过小的结构难以实现。此外，子像素横向开口率增大后，各视点间出光交叠，形成串扰，导致视差图像交叠而显示模糊。
针对相关技术中存在的上述技术问题，本公开实施例提供了一种显示装 置，如图2所示，包括：
显示面板01，显示面板01包括：沿行方向X和列方向Y阵列排布的多个像素岛S；每个像素岛S包括沿行方向X间隔排列的n个子像素08；其中，n为大于1的整数；
分光组件02，位于显示面板01的显示侧；分光组件02包括沿列方向Y延伸并沿行方向X连续排列的多个分光重复单元03；分光重复单元03包括沿列方向Y延伸并沿行方向X连续排列的M个分光结构A；每一分光重复单元对应覆盖K列像素岛S；M、K均为大于1的整数，M与K互质。
本公开实施例提供的显示装置，M个分光结构对应覆盖K列像素岛，M、K均为大于1的整数，即分光结构与像素岛列为多对多的对应关系。可以避免分光结构在行方向上的尺寸过小，可以避免增加分光组件制备难度，还可以避免尺寸过小的分光结构衍射导致子像素出光发散角增大，视图间串扰增大，影响显示效果。
需要说明的是，本公开实施例提供的显示装置，可以应用于三维(3D)显示，还可以实现3D与2D显示切换。像素岛可作为2D显示的一个亚像素，由于一个像素岛内包括多个子像素，在3D显示模式下可以保持与2D显示同样的分辨率，结合人眼追踪(eye-tracking)系统能够实现大视角的多视点(view)显示，还能够实现更高像素密度(ppi)的3D显示，信息量更大，相邻视点间的颜色串扰更低。
在具体实施时，分光结构用于控制各个子像素的出光角，使其定向发光。
在具体实施时，显示面板可以为液晶显示面板(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示面板、量子点发光二极管(QLED)、微型无机发光二极管(micro LED)显示面板、迷你发光二极管(mini LED)显示面板中的一种。
在一些实施例中，如图2所示，在列方向Y上连续排列的每三个像素岛S为一个像素重复单元04；
在一个像素重复单元04内，同一像素岛S的子像素08的显示颜色相同，不同像素岛S的子像素08的显示颜色不同。
在一些实施例中，如图2所示，一个像素重复单元04包括：第一像素岛05、第二像素岛06以及第三像素岛07；第一像素岛05包括多个红色子像素R，第二像素岛06包括多个绿色子像素G，第三像素岛07包括多个蓝色子像素B。
在一些实施例中，如图2所示，一行像素岛S中的各子像素08的显示颜色相同。
在一些实施例中，K*n与M互质。
在一些实施例中，在水平方向上，M个分光结构的宽度等于K列像素岛宽度。
在一些实施例中，K个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布，以使K个像素岛内各子像素发出的光经M个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区。
需要说明的是，“K个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布”中的空间是指显示装置的可视空间。
在本公开实施例提供的显示装置中，K个像素岛上覆盖M个分光结构，K个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布，由于分光结构在行方向上的尺寸较小，对于M个分光结构覆盖的K个像素岛，人眼无法分辨光线具体是从哪个分光结构出射的，因此人眼看起来K个像素岛经其上方的M个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区，人眼在可视空间移动时不会看到“黑区”。
需要说明的是，视角包括主瓣视角和旁瓣视角。主瓣视角指子像素发出的光经过其正上方的分光结构分光后在空间形成的视角。旁瓣视角是指子像素发出的光线经过其正上方分光结构旁边的分光结构在空间形成的视角，比如经过与正上方分光结构相邻的第一个分光结构为一级旁瓣视角，经过与正上方分光结构相邻的第二个分光结构为二级旁瓣视角，以此类推。
为更好地理解本方案，接下来以主瓣视角为例，对K个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布、K个像素岛内各子像素的发光区经M个分光 结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区进行举例说明。
在具体实施时，在行方向上排列的M个分光结构中，每个分光结构对应的多个子像素中，相邻两个子像素的视点之差为M。
在一些实施例中，K为4，M为5，n为4，K列像素岛的光路图如图3、图4所示。5个分光结构对应的4个像素岛包括16个子像素，分别标记为第一子像素1～第十六子像素16，各子像素的序号即代表其对应的视点。4个像素岛分别为第一像素岛S1、第二像素岛S2、第三像素岛S3、第四像素岛S4，第一像素岛S1包括：第一子像素1、第六子像素6、第十一子像素11以及第十六子像素16；第二像素岛S2包括：第五子像素5、第十子像素10、第十五子像素15以及第四子像素4；第三像素岛S3包括：第九子像素9、第十四子像素14、第三子像素3以及第八子像素8；第四像素岛S4包括：第十三子像素13、第二子像素2、第七子像素7以及第十二子像素12。与16个子像素对应的分光结构分别标记为第一分光结构A1～第五分光结构A5；其中，如图3所示，第一分光结构A1覆盖第一子像素1、第六子像素6、第十一子像素11以及第十六子像素16，第二分光结构A2覆盖第五子像素5、第十子像素10以及第十五子像素15，第三分光结构A3覆盖第四子像素4、第九子像素9以及第十四子像素14，第四分光结构A4覆盖第三子像素3、第八子像素8以及第十三子像素13，第五分光结构A5覆盖第二子像素2、第七子像素7以及第十二子像素12。如图3所示，4个像素岛内中各个子像素与分光结构的相对位置关系不构成重复单元，若将各子像素按照视点顺序拼接，保持各子像素与分光结构的相对位置不变，如图4所示，各分光结构对应的子像素拼接后，子像素的位置互补，即各子像素之间间隙为0，与分光结构的相对位置关系形成了错位互补的排列方式，相应的，4个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布，并且4个像素岛内各子像素的发光区在空间上也形成了错位互补的排列方式。如图3所示。由于第一子像素1至第5子像素5之间有间隙，因此同一个分光结构对应的相邻子像素发出的光线经过同一个分光结构A后在空间的出光角度是不连续的，但由于4个像素岛内各子像素与5个分光结 构A的相对位置是错位排布的关系，4个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布，因此各个分光结构A的出光角度也是错位互补的。由于分光结构A的尺寸很小，对于人眼来说无法分辨光线具体出射自哪个分光结构A，因此，如图4所示，人眼看起来4个像素岛内16个子像素发出的光经5个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区，人眼在空间移动时不会看到“黑区”。
而旁瓣视角的连续性与上述主瓣视角连续性同理，K个像素岛经过相邻分光结构的两个不连续的一级旁瓣视角可互补为一个连续的一级旁瓣视角。并且在水平方向上M个分光结构的宽度等于K列像素岛宽度，因此主瓣视角边界与旁瓣视角边界平行，由于人眼不能分辨主瓣视角边界与旁瓣视角边界之间的间距，所以观察到主瓣视角与旁瓣视角也是连续的。同样的道理，一级旁瓣视角与二级旁瓣视角也是连续的，二级旁瓣视角与三级旁瓣视角也是连续的，等等。这样，就得到了连续的可视角度。
在一些实施例中，子像素包括子像素开口区；在行方向上，各个子像素开口区的宽度相同，均为h1。
在一些实施例中，在行方向上，n个子像素开口区的总宽度n×h1与像素岛的宽度h2之比大于等于0.9/M且小于等于1。即像素岛中子像素的开口率大于等于0.9/M且小于等于1。
在一些实施例中，如图3、图4所示，在行方向X上，在K个像素岛1内各子像素08的发光区在空间上互补拼接。
在一些实施例中，如图3所示，在行方向X上，n个子像素08开口区的总宽度与像素岛1的宽度之比为1/M。即像素岛中子像素的开口率为1/M。如此设置，可以使得每个分光重复单元下方的各个子像素，相对于对应分光结构的位置错位互补排列，从而在K个像素岛内各子像素的发光区在空间上互补拼接，即各视点光路密接，可以消除摩尔纹，提高显示效果。
在一些实施例中，如图5、图6所示，在行方向上，在K个像素岛内各子像素的发光区在空间上之间具有交叠。
在一些实施例中，如图5、图6所示，在行方向上，在K个像素岛内各子像素的发光区之间在空间上均匀交叠。
接下来，仍以主瓣视角为例，对K个像素岛内各子像素的发光区经M个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区进行举例说明。
在一些实施例中，K为4，M为5，n为4，K列像素岛的光路图如图5、图6所示。5个分光结构对应的4个像素岛包括16个子像素，分别标记为第一子像素1～第十六子像素16，各子像素的序号即代表其对应的视点。4个像素岛分别为第一像素岛S1、第二像素岛S2、第三像素岛S3、第四像素岛S4，第一像素岛S1包括：第一子像素1、第六子像素6、第十一子像素11以及第十六子像素16；第二像素岛S2包括：第五子像素5、第十子像素10、第十五子像素15以及第四子像素4；第三像素岛S3包括：第九子像素9、第十四子像素14、第三子像素3以及第八子像素8；第四像素岛S4包括：第十三子像素13、第二子像素2、第七子像素7以及第十二子像素12。与16个子像素对应的分光结构分别标记为第一分光结构A1～第五分光结构A5；其中，如图5所示，第一分光结构A1覆盖第一子像素1、第六子像素6、第十一子像素11以及部分第十六子像素16，第二分光结构A2覆盖部分第十六子像素16、第五子像素5、第十子像素10以及部分第十五子像素15，第三分光结构A3覆盖部分第十五子像素15、第四子像素4、第九子像素9以及部分第十四子像素14，第四分光结构A4覆盖部分第十四子像素14、第三子像素3、第八子像素8以及第十三子像素13，第五分光结构A5覆盖第二子像素2、第七子像素7以及第十二子像素12。如图5所示，4个像素岛内中各个子像素与分光结构的相对位置关系不构成重复单元，若将各子像素按照视点顺序拼接，保持各子像素与分光结构的相对位置不变，如图4所示，各分光结构对应的子像素拼接后，子像素的位置具有交叠，与分光结构的相对位置关系形成了错位交叠的排列方式，相应的，4个像素岛内各子像素的发光区在空间上错位排布，并且4个像素岛内各子像素的发光区在空间上也形成了错位互补的排列方式。如图5所示。由于第一子像素1至第5子像素5之间有间隙，因此同 一个分光结构对应的相邻子像素发出的光线经过同一个分光结构A后在空间的出光角度是不连续的，但由于4个像素岛内各子像素与5个分光结构A的相对位置是错位均匀交叠排布的关系，4个像素岛内各子像素的发光区在空间上均匀交叠排布，因此各个分光结构A的出光角度也是错位均匀交叠的。由于分光结构A的尺寸很小，对于人眼来说无法分辨光线具体出射自哪个分光结构A，因此，如图6所示，人眼看起来4个像素岛内16个子像素发出的光经5个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区，人眼在空间移动时不会看到“黑区”。
在一些实施例中，如图5所示，在行方向上，n个子像素开口区的总宽度n×h1与像素岛的宽度h2之比为i/M；i为大于1且小于或等于M-1的整数。即像素岛中子像素的开口率为i/M。如此设置，可以使得每个分光重复单元下方的各个子像素，相对于对应分光结构的位置错位均匀交叠排列，从而在K个像素岛内各子像素的发光区在空间上均匀交叠，即各视点光路均匀交叠，同样可以消除摩尔纹，提高显示效果。
在具体实施时，当在K个像素岛内各子像素的发光区在空间上均匀交叠时，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的发光区的面积之比为(i-1)/i。相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的面积之比为(i-1)/M。
需要说明的是，当在行方向上n个子像素开口区的总宽度n×h1与像素岛的宽度h2之比为1/M时，即i＝1时，各子像素的发光区在空间上无交叠。当i＝2时，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的发光区的面积之比为1/2，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的面积之比为1/M；当i＝3时，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的发光区的面积之比为2/3，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的面积之比为2/M；当i＝4时，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的发光区的面积之比为3/4，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子 像素的面积之比为3/M；当i＝M-1时，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的发光区的面积之比为(M-2)/(M-1)，相邻序号的两子像素发光区的交叠区域的面积与其中一个子像素的面积之比为(M-2)/M；以此类推，不再赘述。
需要说明的是，本公开实施例提供的显示装置，M个分光结构对应K列像素岛，M、K均为大于1的整数，即像素岛与分光结构为多对多的关系，当在行方向上M个分光结构的宽度等于K列像素岛宽度时，即便增加分光结构的数量，分光结构在行方向上的尺寸也不会过小而导致其难以制作。且当像素岛中子像素的开口率为i/M、i为大于1且小于或等于M-1的整数时，相比于相关技术中子像素与分光结构为一对多的情况，分光结构的数量相同的情况下，可以提高子像素开口率。
需要说明的是，图5以行方向上，n个子像素开口区的总宽度与像素岛的宽度之比为(M-1)/M为例进行举例说明，即图5中像素岛中子像素的开口率为4/5。像素岛中子像素的开口率为(M-1)/M时，可以在满足在行方向上在K个像素岛内各子像素的发光区之间在空间上均匀交叠的情况下，最大限度的提升子像素的开口率。当然，在具体实施时，像素岛中子像素的开口率也可以为2/M、3/M等。
在一些实施例中，M为5，K为4，n为4；M为5，K为4，n为16；或者，M为3，K为4，n为32。
在一些实施例中，如图7所示，显示装置还包括：
隔垫介质层09，位于分光组件02与显示面板01之间。
在一些实施例中，分光结构为柱透镜。
在一些实施例中，如图7所示，柱透镜010包括具有凸起的第一树脂层011，以及位于第一树脂层011背离显示面板01一侧的平坦化树脂层012；平坦化树脂层012的折射率小于第一树脂层011的折射率。
或者，在一些实施例中，柱透镜为液晶透镜。
当然，在具体实施时，分光结构还可以是几何透镜、衍射透镜、液体透 镜等能实现控制子像素出光方向的结构装置。
在一些实施例中，分光结构的放置高度即隔垫介质层的厚度H满足如下条件：
Figure PCTCN2022092469-appb-000002
其中，L1为显示装置的最佳观看距离；W为子像素发出的光线形成的主瓣视角在最佳观看距离处的投影宽度，即W为在最佳观看距离处不出现重复视点的视点宽度总和；n3为隔垫介质层的折射率。
在一些实施例中，柱透镜包括具有凸起的第一树脂层，以及位于第一树脂层背离显示面板一侧的平坦化树脂层；平坦化树脂层的折射率小于第一树脂层的折射率。
或者，在一些实施例中，柱透镜为液晶透镜。
在一些实施例中，柱透镜的曲率半径R大于等于0.87r且小于等于1.33r；其中，
Figure PCTCN2022092469-appb-000003
n1为第一树脂层的折射率或液晶透镜的e光折射率，n2为平坦化树脂层的折射率或液晶透镜的o光折射率，n3为隔垫介质层的折射率，H为隔垫介质层的厚度。
需要说明的是，
Figure PCTCN2022092469-appb-000004
为按照理想透镜焦面设计即像素发光面位于透镜的焦面上获得的柱透镜的曲率半径的理想值。在具体实施时，可以根据实际需要根据曲率半径的理想值对柱透镜曲率半径进行调节。
接下来以分光结构为柱透镜为例，对本公开实施例提供的显示装置种的分光结构的参数设计进行介绍。在具体实施时，例如，K＝4、M＝5、n＝16，显示装置包括3840×2160个像素岛，h2＝181.8微米(μm)。
在一些实施例中，当在行方向上M个分光结构的宽度等于K列像素岛宽度时，在行方向上分柱透镜的宽度P1＝K×h2/M。K＝4、M＝5，则P1＝145.44μm。
需要说明的是，由于显示装置包括的像素岛的总数量即为2D显示的分辨率，因此对于本公开实施列提供的显示装置的像素岛大小，要实现视网膜级别分辨率的2D显示即像素岛相对人眼的夹角为1°，因此L1＝630mm为最 佳观看距离。为了确保3D显示在最佳观看距离处的左右眼无串扰，需要设计左右眼在最佳观看距离下的视点间隔数量最大化，由此得到在最佳观看距离处不出现重复视点的视点宽度总和与瞳距D满足：
Figure PCTCN2022092469-appb-000005
其中m为大于等于0的整数。根据该条件可以看出，随着m的增加，视点密集度会逐渐增大，但人眼移动范围会逐渐减小，本公开实施例优选较大的人眼移动范围，故取m＝0，人的瞳距D通常为65mm，即W＝2*D＝130mm。隔垫介质层的材料通常为玻璃，n3＝1.5。将L1＝630mm、W＝130mm、n3＝1.5、P1＝145.44μm带入
Figure PCTCN2022092469-appb-000006
得到H＝1057μm。
在具体实施时，若n 1＝1.55、n 2＝1.42、n3＝1.5，H＝1057μm，
Figure PCTCN2022092469-appb-000007
接下来，对柱透镜的曲率半径大于等于0.87r且小于等于1.33r的仿真结果进行介绍。根据上述计算的参数：P 1＝145.44μm、H＝1057μm、r＝91.6μm、h2＝11.3625μm进行建模，再扫描曲率半径，如图8～图10分别为曲率半径为97μm、110μm、122μm下的各个子像素出光角谱。可以看出，不同曲率半径下的子像素的角谱不同，因此得到的各视点间的串扰也不同，我们根据所得到的各视点角谱进行视点间的串扰计算，得到了如图11所示的相邻视点串扰随曲率半径变化关系。为了获得相对较小的相邻视点串扰，并且不随曲率半径波动有明显的变化，以及较大左右眼零串扰的观看范围，在正视角下优选曲率半径R＝97μm，大视角下优选曲率半径R＝122μm。并且，根据加衍射和无衍射的串扰数据对比可以看出，由于本公开实施列通过采用4个像素岛对应5个柱透镜，使得柱透镜的宽度增大，使得衍射对串扰的影响较小，在有利于柱透镜制备工艺可行性的同时，还有效的避免了柱透镜尺寸较小发生衍射影响串扰的问题。
在具体实施时，当柱透镜为可以变焦的液晶透镜时，便可以实现不同视角下柱透镜曲率半径不同，可以获得相对较小的相邻视点串扰且不随曲率半径波动有明显的变化以及较大左右眼零串扰的观看范围。
基于上述仿真模型：P 1＝145.44μm、H＝1057μm、R＝97μm、h2＝11.3625μm子像素开口9.09μm，扫描子像素开口，获取不同开口位置下的子像素出光角谱，不同子像素位置如图12所示。根据角谱计算，得到如图13所示的摩尔纹对比度随子像素开口偏差的波动情况。可以看出，本公开实施例增大子像素开口率后，可以有效的减小像素开口波动对摩尔纹影响的灵敏度。
在一些实施例中，在行方向上，不同子像素开口区的宽度之差的绝对值小于或等于2.5微米。从而可以避免不同位置子像素开口偏差较大产生摩尔纹，可以提高显示效果。
在具体实施时，为了进一步避免子像素开口波动对摩尔纹的影响，也可以设置为，在行方向上，不同子像素的宽度之差的绝对值小于或等于0.6微米。
在一些实施例中，显示装置还包括：
人眼追踪系统，用于实时确定用户眼睛的位置。
本公开实施例提供的上述显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、智能手表、健身手环、个人数字助理等任何具有显示功能的产品或部件。对于显示装置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，也不应作为对本公开的限制。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种显示装置的驱动方法，如图14所示，包括：
S101、在二维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各像素岛的第一图像驱动信号，并向像素岛中的全部子像素加载对应的第一图像驱动信号，以形成二维图像；
S102、在三维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各视点的第二图像驱动信号，并施加到各像素岛的子像素中，以形成具有多个视点的三维图像。
在一些实施例中，在三维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各视点的第二图像驱动信号，具体包括：
通过人眼追踪系统确定用户眼睛坐标，根据用户眼睛坐标确定左眼视图以及右眼视图；
确定各像素岛组中对应左眼视图的子像素以及对应右眼视图的子像素；其中，每一像素岛组包括一个分光重复单元对应覆盖的K列像素岛，用户左右眼连线方向与行方向平行；
向对应左眼视图的子像素提供左眼视图对应的驱动信号，并向对应右眼视图的子像素提供右眼视图对应的驱动信号。
需要说明的是，显示装置还包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，可以利用GPU渲染加速，即调用GPU加速图形的渲染可以提升图像加载速度。但由于GPU渲染能力不足，对于像素岛包括多个子像素的显示装置，GPU渲染能力无法满足所有子像素视图排满的需求。
本公开实施例提供的显示装置的驱动方法，通过人眼追踪系统确定用户眼睛坐标，根据用户眼睛坐标确定左眼视图以及右眼视图，后续通过子像素视图合并仅需要对各子像素进行左眼视图以及右眼视图排图，可以避免相邻视点串扰的问题，可以提高显示效果。并且，仅进行左眼视图以及右眼视图排图，还可以使得子像素视图排布在GPU渲染能力范围内。
在一些实施例中，确定各像素岛组中对应左眼视图的子像素以及对应右眼视图的子像素，具体包括：
获取各子像素的出光角谱，得到角谱边界数据库；
根据用户眼睛的坐标确定用户双眼中心的坐标；
确定用户双眼中心与各像素岛组中心的夹角；
根据用户双眼中心与各像素岛组中心的夹角以及各子像素的出光角谱，确定用户双眼中心对应的中心子像素；
若N＝K*n为偶数，且用户双眼中心的坐标在中心子像素的左半部分，则包含中心子像素及其右的(N/2)-1个子像素对应左眼视图，中心子像素左侧的N/2个子像素对应右眼视图；
若N＝K*n为偶数，且用户双眼中心的坐标在中心子像素的右半部分，则 中心子像素右侧的N/2个子像素对应左眼视图，中心子像素及其左侧的(N/2)-1个子像素对应右眼视图；
若N＝K*n为奇数，则中心子像素右侧的(N-1)/2个子像素对应左眼视图，中心子像素左侧的(N-1)/2个子像素对应右眼视图；当用户双眼中心的坐标在中心子像素的左半部分，则中心子像素对应左眼视图，当用户双眼中心的坐标在中心子像素的右半部分，则中心子像素对应右眼视图。
需要说明的是，中心子像素的左半部分是指中心子像素的中心靠左一侧，中心子像素的右半部分是指中心子像素的中心靠右一侧。
接下来，以K＝4、M＝5、n＝16、显示装置包括3840×2160个像素岛为例，对本公开实施例提供的显示装置的驱动方法进行说明。
在具体实施时，通过人眼追踪系统确定用户眼睛坐标，根据人眼追踪系统确定的眼睛坐标设置左右眼相机位置以及根据图像深度设置相机的方向，实时确定左眼视图以及右眼视图，每个视图的分辨率为(960*5)*2160。
在具体实施时，例如可以是通过仿真预先测得各子像素的出光角谱，显示装置包括存储出光角谱的驱动芯片，从而可以通过驱动芯片获取存储的各子像素的出光角谱。或者，显示装置还可以包括子像素出光角谱测量模块，通过该模块实时测得子像素的出光角谱。
在具体实施时，当在行方向上M个分光结构的宽度等于K列像素岛宽度时，各像素岛的子像素出光角谱是相同的。根据获取的子像素出光角谱判断每个子像素的角谱边界，以相邻子像素角谱的交点为边界点，判断每个子像素所占的角度范围，如图15所示，其中，图15仅示意出部分子像素角谱边界。在具体实施时可以将所有边界点及对应的子像素序号之间的关系作为子像素角谱边界数据库进行存储，例如可以存储至驱动芯片。根据用户双眼中心与各像素岛组中心连线的行方向夹角以及各子像素的出光角谱，确定用户双眼中心对应的中心子像素，具体的，可以根据用户双眼中心与各像素岛组中心连线夹角和子像素角谱边界数据库进行对比，判断用户双眼中心位于各像素岛组的哪一个子像素角谱范围内，将该子像素作为此像素岛组的中心子 像素。例如，用户双眼中心对应于第j个像素岛组的第21个子像素，那么该子像素就作为此像素岛组的中心子像素。需要说明的是，子像素序号为子像素对应的视点。确定中心子像素时，如图16所示，子像素按照视点顺序拼接，按照视点从小到大的顺序排列各子像素，并按照视点排列顺序的子像素位置确定中心子像素以及左眼视图、右眼视图分别对应的子像素。如图16所示，当用户双眼中心坐标落在第j个像素岛组的第21个子像素左半部分，则该像素岛组包含第21个子像素及其右侧的31个子像素对应左眼视图，第21个子像素左侧的32个子像素对应右眼视图。这样，便完成了子像素视图合并，只排左眼视图以及右眼视图。
需要说明的是，在具体实施时，视点从小到大的顺序并不代表子像素在各像素岛组中的实际位置，每个视点对应的子像素具体在像素岛组中的那个位置，可以根据实际需要进行设置，例如可以设置为分光结构对应的相邻两个子像素的视点之差为M。
在一些实施例中，向对应左眼视图的子像素提供左眼视图对应的驱动信号，并向对应右眼视图的子像素提供右眼视图对应的驱动信号，具体包括：
向第j个像素岛组中的第a个左眼子像素提供左眼视图中第M(j-1)+a个视点的驱动信号，向第j个像素岛组中的第a个右眼子像素提供右眼视图中第M(j-1)+a个视点的驱动信号；其中，j为大于等于1且小于等于X的整数，X为像素岛组的总数量，a为大于等于1且小于等于M的整数。
需要说明的是，相比于1个像素岛对应M个分光结构，K个像素岛对应M个分光结构，会使得3D显示分辨率降低。当以K＝4、M＝5、显示装置包括3840×2160个像素岛时，采用上述左右眼视图的排图方法，每个视图分辨率为(960*5)*2160。而本公开实施例提供的显示装置的驱动方法，每个像素岛上覆盖5个分光结构，如图17所示，将第1个分光结构对应的子像素标记为1，第2个分光结构下的子像素标记为2，第3个分光结构下的子像素标记为3，第4个分光结构下的子像素标记为4，第5个分光结构下的子像素标记为5。将左眼视图第5(j-1)+1的驱动信号提供给标记为1的左眼子像素(具体为图中 的L1)，将左眼视图第5(j-1)+2的驱动信号提供给标记为2的左眼子像素(具体为图中的L2)，第5(j-1)+3的驱动信号提供给标记为3的左眼子像素(具体为图中的L3)，第5(j-1)+4的驱动信号提供给标记为4的左眼子像素(具体为图中的L4)，第5(j-1)+5的驱动信号提供给标记为5的左眼子像素(具体为图中的L5)。右眼视图同样处理。经过上述排图处理后，人眼将看到如图18所示的视图效果，此时人眼观看到的已经不是串扰视图，而是正确的提升分辨率的左眼左视图，右眼右视图，视图分辨率为4800×2160，即3D显示实现4800×2160的分辨率，满足视网膜级别的分别率需求，其中视网膜分辨率为：3840×2160。
综上所述，本公开实施例提供的显示装置及其驱动方法，M个分光结构对应覆盖K列像素岛，M、K均为大于1的整数，即分光结构与像素岛列为多对多的对应关系。可以避免分光结构在行方向上的尺寸过小，可以避免增加分光组件制备难度，还可以避免尺寸过小的分光结构衍射导致子像素出光发散角增大，视图间串扰增大，影响显示效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (23)

  1. 一种显示装置，其中，包括：
    显示面板，所述显示面板包括：沿行方向和列方向阵列排布的多个像素岛；每个所述像素岛包括沿所述行方向间隔排列的n个子像素；其中，n为大于1的整数；
    分光组件，位于所述显示面板的显示侧；所述分光组件包括沿所述列方向延伸并沿所述行方向连续排列的多个分光重复单元；所述分光重复单元包括沿所述列方向延伸并沿所述行方向连续排列的M个分光结构；每一所述分光重复单元对应覆盖K列所述像素岛；M、K均为大于1的整数，M与K互质。
  2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，K*n与M互质。
  3. 根据权利要求2所述的显示装置，其中，K个所述像素岛内各所述子像素的发光区经所述M个分光结构分光后的出射光线在空间上形成连续发光区。
  4. 根据权利要求3所述的显示装置，其中，在所述水平方向上，M个所述分光结构的宽度等于K列所述像素岛宽度。
  5. 根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述子像素包括子像素开口区；在所述行方向上，n个所述子像素开口区的总宽度与所述像素岛的宽度之比大于等于0.9/M且小于等于1。
  6. 根据权利要求5所述的显示装置，其中，在所述行方向上，在K个所述像素岛内各所述子像素的发光区在空间上互补拼接。
  7. 根据权利要求6所述的显示装置，其中，在所述行方向上，所述子像素开口区的宽度与所述像素岛的宽度之比为1/M。
  8. 根据权利要求5所述的显示装置，其中，在所述行方向上，在K个所述像素岛内各所述子像素的发光区之间在空间上具有交叠。
  9. 根据权利要求8所述的显示装置，其中，在所述行方向上，在K个所 述像素岛内各所述子像素的发光区之间在空间上均匀交叠。
  10. 根据权利要求9所述的显示装置，其中，在所述行方向上，所述子像素开口区的宽度与所述像素岛的宽度之比为i/M；i为大于1且小于或等于M-1的整数。
  11. 根据权利要求5～10任一项所述的显示装置，其中，在所述行方向上，不同所述子像素开口区的宽度之差的绝对值小于或等于2.5微米。
  12. 根据权利要求1～11任一项所述的显示装置，其中，所述显示装置还包括：
    隔垫介质层，位于所述分光组件与所述显示面板之间。
  13. 根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述分光结构为柱透镜。
  14. 根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述柱透镜包括具有凸起的第一树脂层，以及位于所述第一树脂层背离所述显示面板一侧的平坦化树脂层；所述平坦化树脂层的折射率小于所述第一树脂层的折射率。
  15. 根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述柱透镜为液晶透镜。
  16. 根据权利要求14或15所述的显示装置，其中，所述柱透镜的曲率半径大于等于0.87r且小于等于1.33r；
    其中，
    Figure PCTCN2022092469-appb-100001
    n1为第一树脂层的折射率或液晶透镜的e光折射率，n2为平坦化树脂层的折射率或液晶透镜的o光折射率，n3为所述隔垫介质层的折射率，L1为所述显示装置的最佳观看距离，P1为在所述行方向上所述柱透镜的宽度，W为所述子像素发出的光线形成的主瓣视角在所述最佳观看距离处的投影宽度。
  17. 根据权利要求1-16任一项所述的显示装置，其中，M为5，K为4，n为4；M为5，K为4，n为16；或者，M为3，K为4，n为32。
  18. 根据权利要求1-17任一项所述的显示装置，其中，在所述列方向上连续排列的每三个所述像素岛为一个像素重复单元；
    在一个所述像素重复单元内，同一所述像素岛的所述子像素的显示颜色 相同，不同所述像素岛的所述子像素的显示颜色不同。
  19. 根据权利要求1-18任一项所述的显示装置，其中，所述显示装置还包括：
    人眼追踪系统，用于实时确定用户眼睛的位置。
  20. 一种根据权利要求1-19任一项所述的显示装置的驱动方法，其中，包括：
    在二维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各像素岛的第一图像驱动信号，并向所述像素岛中的全部子像素加载对应的所述第一图像驱动信号，以形成二维图像；
    在三维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各视点的第二图像驱动信号，并施加到各所述像素岛的子像素中，以形成具有多个视点的三维图像。
  21. 根据权利要求20所述的方法，其中，在三维显示模式下，根据待显示图像，确定对应于各视点的第二图像驱动信号，具体包括：
    通过人眼追踪系统确定用户眼睛坐标，根据所述用户眼睛坐标确定左眼视图以及右眼视图；
    确定各像素岛组中对应所述左眼视图的所述子像素以及对应所述右眼视图的所述子像素；其中，每一所述像素岛组包括一个所述分光重复单元对应覆盖的K列所述像素岛，用户左右眼连线方向与行方向平行；
    向对应所述左眼视图的所述子像素提供所述左眼视图对应的驱动信号，并向对应所述右眼视图的所述子像素提供所述右眼视图对应的驱动信号。
  22. 根据权利要求21所述的方法，其中，确定各像素岛组中对应所述左眼视图的所述子像素以及对应所述右眼视图的所述子像素，具体包括：
    获取各所述子像素的出光角谱，得到角谱边界数据库；
    根据用户眼睛的坐标确定用户双眼中心的坐标；
    确定所述用户双眼中心与各所述像素岛组中心的夹角；
    根据所述用户双眼中心与各像素岛组中心的夹角以及各所述子像素的出 光角谱，确定所述用户双眼中心对应的中心子像素；
    若N＝K*n为偶数，且所述用户双眼中心的坐标在所述中心子像素的左半部，则所述中心子像素以及其右侧的(N/2)-1个子像素对应所述左眼视图，所述中心子像素左侧的N/2个子像素对应所述右眼视图；
    若N＝K*n为偶数，且所述用户双眼中心的坐标在所述中心子像素的右半部，则所述中心子像素右侧的N/2个子像素对应所述左眼视图，所述中心子像素及其左侧的(N/2)-1个子像素对应所述右眼视图；
    若N＝K*n为奇数，则所述中心子像素右侧的(N-1)/2个子像素对应所述左眼视图，所述中心子像素左侧的(N-1)/2个子像素对应所述右眼视图；当所述用户双眼中心的坐标在所述中心子像素的左半部分，则所述中心子像素对应所述左眼视图，当所述用户双眼中心的坐标在所述中心子像素的右半部分，则所述中心子像素对应所述右眼视图。
  23. 根据权利要求22所述的方法，其中，向对应所述左眼视图的所述子像素提供所述左眼视图对应的驱动信号，并向对应所述右眼视图的所述子像素提供所述右眼视图对应的驱动信号，具体包括：
    向第j个像素岛组中的第a个左眼子像素提供所述左眼视图中第M(j-1)+a个视点的驱动信号，向第j个像素岛组中的第a个右眼子像素提供所述右眼视图中第M(j-1)+a个视点的驱动信号；其中，j为大于等于1且小于等于X的整数，X为像素岛组的总数量，a为大于等于1且小于等于M的整数。
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