CN110824725A - 3d显示基板、3d显示装置及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D显示基板，包括多个亚像素，驱动单元以及位于所述多个亚像素的出光侧的多个平凸透镜；所述多个亚像素与所述多个平凸透镜一一对应设置，且每个所述亚像素的发光面位于相应的所述平凸透镜的焦平面上，每个所述亚像素包括阵列排布的多个子像素；所述驱动单元用于驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像。本发明还涉及一种3D显示装置及一种显示方法。

Description

3D显示基板、3D显示装置及显示方法

技术领域

本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种3D显示基板、3D显示装置及显示方法。

背景技术

随着5G、云计算、大数据等技术的深入开发和推广，大信息量、高分辨率、多维度、多形态的新型平板显示技术也进入技术风口，OLED(OrganicLight-Emitting Diode)、QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes)、Micro-LED等显示技术应运而生并迅速扩张。然而，遍观历年的3D显示技术状况，仍旧集中在LCD(Liquid Crystal Display)面板显示中，基于OLED的3D显示甚是罕见。统计2010～2018年间的数量发现，3D显示品牌上市品牌(2013年除外)和出货量一直处于递增状态，市场需求旺盛。但是，当前的3D显示技术在Mobile上应用，仍旧存在PPI(Pixels Per Inch)低、信息量少(视图数少)、3D视角小等缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D显示基板、3D显示装置及显示方法，解决3D显示像素密度低、信息量少等问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种3D显示基板，包括多个不同颜色的亚像素，驱动单元以及位于所述多个亚像素的出光侧的多个平凸透镜；

所述多个亚像素与所述多个平凸透镜一一对应设置，且每个所述亚像素的发光面位于相应的所述平凸透镜的焦平面上，每个所述亚像素包括阵列排布的多个子像素；

所述驱动单元用于驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像。

可选的，所述亚像素包括发光层，和位于所述发光层两侧的阴极和阳极，所述阳极包括多个相互独立的第一电极区域，以使得所述亚像素形成多个包括所述第一电极区域的所述子像素。

可选的，同一所述亚像素的多个子像素的所述第一电极区域之间彼此绝缘、相互独立，且同一所述亚像素的多个子像素的发光层为一体结构。

可选的，所述驱动单元还用于驱动所述多个子像素显示相同的灰阶的图像，以形成2D显示图像，还包括切换单元，用于控制所述驱动单元的工作状态以实现3D显示和2D显示的切换。

可选的，所述驱动单元包括用于独立驱动每个所述子像素的驱动子单元。

可选的，所述亚像素包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素。

可选的，所述平凸透镜为透明的透镜。

可选的，所述平凸透镜为与对应的所述亚像素的颜色相同的单色透镜。

可选的，所述平凸透镜和所述亚像素之间设置有阻挡外界环境光的圆偏光片。

本发明还提供一种3D显示装置，包括上述的3D显示基板。

本发明还提供一种显示方法，应用于上述的3D显示装置，包括：

控制所述驱动单元在所述第一状态和所述第二状态之间切换；

其中，所述第一状态下，所述驱动单元驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像；

所述第二状态下，所述驱动单元驱动所述多个子像素显示相同的灰阶的图像，以形成2D显示图像。

本发明的有益效果是：将亚像素划分为阵列排布的多个子像素，并设置与每个子像素对应的多个平凸透镜，通过多个子像素的灰阶调节实现多视点的3D显示，由于是在亚像素内进行的子像素细分，并没有降低原有显示屏的分辨率，能够实现更高像素密度的3D显示，信息量更大。

附图说明

图1表示本发明实施例中显示基板结构示意图；

图2表示本发明实施例中将亚像素划分为多个子像素的示意图；

图3表示本发明实施例中多个子像素的分布示意图；

图4表示本发明实施例中子像素发出的光经过平凸透镜后的路径示意图；

图5表示本发明实施例中子像素的发光面离焦19um时的视图分布曲线；

图6表示本发明实施例中子像素的发光面置于焦面上时的视图分布曲线；

图7表示本发明实施例中双眼接收到不同灰阶的图像的示意图；

图8表示本发明实施例中双眼接收到相同灰阶的图像的示意图；

图9表示本发明实施例中子像素的发光面之间具有间隙的视图分布示意图；

图10表示本发明实施例中子像素的发光面之间的间隙为零的视图分布示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

针对相关3D显示技术在Mobile上的应用，仍旧存在PPI(像素密度)低、信息量少(视图数少)、3D视角小等缺陷，本发明提供一种3D显示基板，将亚像素划分为阵列排布的多个子像素，并设置与每个子像素对应的多个平凸透镜，通过多个子像素的灰阶调节实现多视点的3D显示，由于是在亚像素内进行的子像素细分，并没有降低原有显示屏的分辨率，相比其他3D显示方案，能够实现更高像素密度的3D显示，信息量更大。

具体的，如图1所示，本实施例中，提供一种3D显示基板，包括多个亚像素2，驱动单元以及位于所述多个亚像素2的出光侧的多个平凸透镜1；

所述多个亚像素2与所述多个平凸透镜1一一对应设置，且每个所述亚像素2的发光面位于相应的所述平凸透镜1的焦平面上，每个所述亚像素2包括阵列排布的多个子像素；

所述驱动单元用于驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像。

本实施例中，所述平凸透镜1的平面一侧面向所述亚像素设置。

平凸透镜具有以下特点：过第一焦点(前焦点或物方焦点)且垂直于平凸透镜的主光轴的平面称第一焦平面，又称前焦面或物方焦面。过第二焦点(后焦点或象方焦点)且垂直于平凸透镜主光轴的平面称第二焦平面，又称后焦面或象方焦面。由第一焦平面上一点发出(或指向第一焦平面上一点)的光线，经光学系统(平凸透镜)后，成为一束与主光轴有一固定夹角的平行光。平行光束的方向决定于发光点在第一焦平面上的位置。与主光轴成一定夹角的平行光束，经光学系统后，出射光线(或其反向延长线)交于第二焦平面上的某一点。该点在第二焦平面上的位置，决定于入射的平行光束的方向。焦平面不是一对共轭平面，过焦点的与主光轴垂直的平面叫焦平面。

本实施例中，利用了平凸透镜的以上特点，以显示面板内的亚像素为基础，分成m*n个阵列排布的多个子像素，并在亚像素的出光侧制作平凸透镜，多个子像素的位置置于平凸透镜的焦平面上，则每个子像素的发光在人眼观察空间上对应一近似准直的平行光束区域，由于多个子像素是连续发光，形成的平行光束则连续形成m*n个3D View(视点)，观察者的左右眼分别接收一个View的视图，通过子像素的灰阶调节，使得各个View的灰阶不同，双眼会存在时差，形成3D效果。且由于形成了m*n个3D View(视点)，随着人眼移动，view实现切换，能够实现多View的3D显示功能。

由于是在亚像素内进行的子像素细分，并没有降低原有显示屏的分辨率，因此与其他方案相比，采用上述方案能够实现更高ppi(像素密度)的3D显示，信息量更大，相邻View间的颜色串扰更低。

本实施例中，所述亚像素包括发光层211，和位于所述发光层211两侧的阴极213和阳极212，所述阳极212包括多个相互独立的第一电极区域，以使得所述亚像素形成多个包括所述第一电极区域的所述子像素，即所述亚像素中与所述第一电极区域对应的区域形成一个所述子像素，对多个所述第一电极区域独立控制，从而可以控制每个所述子像素的发光状态。

本实施例中，所述亚像素包括RGB亚像素，但并不以此为限。图1中表示出了RGB亚像素，即红色亚像素21、绿色亚像素22、蓝色亚像素23。

图1中表示出了所述多个亚像素2与所述多个平凸透镜1一一对应关系，这样有利于将所述平凸透镜制成具有单色透镜，并使得平凸透镜与相同颜色的亚像素对应，大幅提升平凸透镜的D/f(相对孔径)，增大3D视角。

一个亚像素划分的子像素的数量可以根据实际需要设定，图2中表示出了部分子像素的划分示意图，红色亚像素21、绿色亚像素22、蓝色亚像素23分别划分出了4个子像素100，但并不以此为限。

需要说明的是，每个亚像素至少包括2个子像素，这样可以保证每个亚像素至少包括可以形成两个视点的两个子像素，其中一个子像素形成进入左眼的视点，另一个子像素形成进入右眼的视点，例如，一个亚像素包括标号分别为1、2、3的三个子像素，则可以划分为三组形成分别进入左右眼的立体视点的子像素组，第一子像素组：1号子像素、2号子像素，第二子像素组：2号子像素、3号子像素，第三子像素组1号子像素、3号子像素，观察者相对显示屏的位置不同，则可接收到不同的子像素组形成的视点，只需要调节进入左右眼的视点，使得左右眼接收视差图像，即可获得3D图像。

亚像素的发光区域细分成m*n个子像素，如图3所示，由于各所述子像素的发光面位于平凸透镜1的焦平面上，则每个子像素在空间都有自己独立的投影区域，如图4所示；且投影光束近似于平行光束，此时的串扰最小，参考图5和图6，图5所示为子像素的发光面距离平凸透镜的焦平面19um时的视图分布曲线，图6所示为子像素的发光面置于平凸透镜的焦平面上时的视图分布曲线。

本实施例中，所述驱动单元还用于驱动所述多个子像素显示相同的灰阶的图像，以形成2D显示图像，还包括切换单元，用于控制所述驱动单元的工作状态以实现3D显示和2D显示的切换。

采用上述技术方案，可以通过控制驱动单元，对所述多个子像素的灰阶进行调节，使得各所述子像素的显示不同的灰阶(形成进入左眼的视图的子像素的灰阶与形成进入右眼的视图的子像素的灰阶不同)，以实现3D显示效果，使得各所述子像素显示相同的灰阶，从而实现2D显示效果，这样观察者可以根据自己的观看需要进行选择，提高用户体验。

本实施例中，所述驱动单元包括用于独立驱动每个所述子像素的驱动子单元。

通过独立驱动每个所述第一电极区域，从而独立驱动每个所述子像素，可以单独对每个子像素的灰阶进行调节，更加灵活便利。单个所述子像素单独驱动发光，当形成进入左眼的视图的所述子像素与形成进入右眼的视图的子像素显示不同的灰阶时，双眼接收到不同的视差图像，形成3D视觉，如图7所示，当多个所述子像素显示相同灰阶时，双眼就收到相同的图像，形成正常的2D视觉，如图8所示。

本实施例中，同一所述亚像素的多个子像素的所述第一电极区域之间彼此绝缘、相互独立，且同一所述亚像素的多个子像素的发光层为一体结构，即同一亚像素的多个子像素的发光面之间是连续的。

若同一亚像素内的多个子像素的发光面之间存在Gap，该Gap就会在空间上投影成一个小黑区，整屏所有的子像素边上黑区综合起来的宏观效果就是3D Moire(三维云纹)了，各视图同时点255灰阶时，即形成2D显示时，会出现摩尔纹的情况，如图9所示，为此，将同一亚像素内的多个子像素尽可能发光连续，其Gap接近于0，则可消除2D显示时的摩尔纹现象，如图10所示。也就是说，同一所述亚像素的多个子像素的发光层为一体结构，可以使得同一亚像素的多个子像素发光连续，这样，同一亚像素的多个子像素发出的光经过相应的所述平凸透镜后形成的、多个平行光区域是连续的，从而由所述多个子像素形成的所述多个视图是连续的。

需要说明的是，为了保证同一亚像素内的相邻两个子像素的发光层为一体结构，即保证同一亚像素的多个子像素的发光面之间是连续的，但同时保证同一所述亚像素的多个子像素的所述第一电极区域之间彼此绝缘、相互独立，本实施例中采用以下两种方式实现：

第一种实现方式，如果同一亚像素的相邻两个子像素处在同一平面上，可以通过刻蚀工艺，使得同一亚像素的相邻两个子像素形成独立的图案；

第二种实现方式，可以将同一亚像素的两个相邻的子像素通过断差实现，即将同一亚像素的两个相邻子像素的第一电极区域制作形成在有断差的两个平面上。

本实施例的另一实施方式中，所述平凸透镜为与对应的所述亚像素的颜色相同的单色透镜。

将多个所述平凸透镜制成为与对应的所述亚像素的颜色相同的单色透镜，可以大幅提升D/f(相对孔径)，增大3D视角。

本实施例中，所述平凸透镜和所述亚像素之间设置有阻挡外界环境光的圆偏光片。

圆偏光片的设置可以阻挡外界环境光，从而提高对比度。

所述显示基板可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示面板还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。

本发明还提供一种3D显示装置，包括上述的3D显示基板。

此方案的优势在于，使用平凸透镜，利用了平凸透镜的焦平面的相关特点，将亚像素细分为阵列排布的多个子像素，通过子像素的灰阶调节，将多个子像素的图像投影在空间上不同的区域，形成基于OLED显示屏(并不限于此)的多视点、多角度的连续3D显示，随着人眼移动，可以看到不同的3D画面；将子像素的发光面置于平凸透镜的焦平面上，且连续显示，可使各视图间的串扰最小化，视图区低串扰区域最大；通过驱动多个子像素发出不同的灰阶或相同的灰阶的视图，可在3D显示与2D显示间切换；将一个平凸透镜对应的M*N个子像素的发光面尽可能连续，致使空间投影连续，消除摩尔纹现象；由于是在亚像素内进行的子像素细分，并没有降低原有显示屏的分辨率，因此与其他方案相比，本方案能够实现更高ppi的3D显示，信息量更大，相邻View间的颜色串扰更低。

本实施例还提供一种显示方法，应用于上述的3D显示装置，包括：

控制所述驱动单元在所述第一状态和所述第二状态之间切换；

其中，所述第一状态下，所述驱动单元驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像；

所述第二状态下，所述驱动单元驱动所述多个子像素显示相同的灰阶的图像，以形成2D显示图像。

以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种3D显示基板，其特征在于，包括多个不同颜色的亚像素，驱动单元以及位于多个所述亚像素的出光侧的多个平凸透镜；

多个所述亚像素与所述多个平凸透镜一一对应设置，且每个所述亚像素的发光面位于相应的所述平凸透镜的焦平面上，每个所述亚像素包括阵列排布的多个子像素；

所述驱动单元用于驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像。

2.根据权利要求1所述的3D显示基板，其特征在于，所述亚像素包括发光层，和位于所述发光层两侧的阴极和阳极，所述阳极包括多个相互独立的第一电极区域，以使得所述亚像素形成多个包括所述第一电极区域的所述子像素。

3.根据权利要求2所述的3D显示基板，其特征在于，同一所述亚像素的多个子像素的所述第一电极区域之间彼此绝缘、相互独立，且同一所述亚像素的多个子像素的发光层为一体结构。

4.根据权利要求1所述的3D显示基板，其特征在于，所述驱动单元包括用于独立驱动每个所述子像素的驱动子单元。

5.根据权利要求1所述的3D显示基板，其特征在于，所述驱动单元还用于驱动所述多个子像素显示相同的灰阶的图像，以形成2D显示图像，所述3D显示基板还包括切换单元，用于控制所述驱动单元的工作状态以实现3D显示和2D显示的切换。

6.根据权利要求1所述的3D显示基板，其特征在于，所述亚像素包括红色亚像素、绿色亚像素和蓝色亚像素。

7.根据权利要求1所述的3D显示基板，其特征在于，所述平凸透镜为与对应的亚像素的颜色相同的单色透镜。

8.根据权利要求2所述的3D显示基板，其特征在于，所述平凸透镜和所述亚像素之间设置有阻挡外界环境光的圆偏光片。

9.一种3D显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的3D显示基板。

10.一种显示方法，其特征在于，应用于权利要求9所述的3D显示装置，包括：

控制所述驱动单元在第一状态和第二状态之间切换；

其中，所述第一状态下，所述驱动单元驱动所述多个子像素显示不同的灰阶的图像、以形成3D显示图像；

所述第二状态下，所述驱动单元驱动所述多个子像素显示相同的灰阶的图像，以形成2D显示图像。

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