一种显示装置及其驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，更具体地说，涉及一种显示装置及其驱动方法。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，显示装置越来越广泛地应用在人们的工作和日常生活中。现有的显示装置按照显示图像的维度划分为2D显示装置和3D显示装置。由于能够显示更加真实、更加富有立体感以及更加接近人眼实际感受的三维图像，因此，3D显示装置已经成为当今显示技术领域的一个重要发展方向。

参考图1，图1为现有的一种3D显示装置的俯视结构示意图，该3D显示装置包括显示器和设置在显示器表面的透镜组，显示器包括多个图像块1a，透镜组包括多个透镜1b，且透镜1b与图像块1a一一对应设置。由于各个图像块1a显示的相同的图像通过对应透镜1b的折射作用后，在显示器出光侧的上方合成悬浮图像1c。

但是，参考图2，图2为图1所示的3D显示装置沿切割线AA’的剖面结构示意图，由于每个图像块1a和对应的透镜1b的位置关系即中心距离r是固定不变的，因此，一个3D显示装置只能在显示器上方的一个固定距离d处显示悬浮图像，显示区域有限、显示模式单一，从而限制了3D显示技术的发展和应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种显示装置及其驱动方法，以在显示器上方不同位置处形成悬浮图像，增强3D显示效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种显示装置，包括：

显示面板，所述显示面板包括相对设置的第一基板和第二基板；所述第二基板朝向所述第一基板的一侧设置有多个像素单元和驱动所述像素单元进行图像显示的驱动单元；

设置在所述第一基板背离所述第二基板一侧表面的多个透镜；任意两个所述透镜之间的中心距离大于或等于一预设值；

所述驱动单元还用于根据待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和所述透镜(Xr，Yr，Zr)的坐标值计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)，并控制所述坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像块对应的所述像素单元进行图像的显示、控制其他的所述像素单元不进行图像的显示，以使所述多个图像块显示的相同图像在所述第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成所述待显示的悬浮图像；

1≤i≤n，1≤r≤m，1≤t≤x，i、r、t均为整数，x、m、n均为大于或等于2的整数。

一种显示装置的驱动方法，应用于如上所述的显示装置，包括：

根据待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和所述透镜的坐标值(Xr，Yr，Zr)计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)；

控制所述坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像区对应的像素单元进行图像的显示、控制其他的像素单元不进行图像的显示，以使所述多个图像块显示的相同图像在所述第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成所述待显示的悬浮图像；

1≤i≤n，1≤r≤m，1≤t≤x，i、r、t均为整数，x、m、n均为大于或等于2的整数。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的显示装置及其驱动方法，由于驱动单元能够根据待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和透镜(Xr，Yr，Zr)的坐标值计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)，并控制该坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像块对应的像素单元进行图像的显示、控制其他的像素单元不进行图像的显示，因此，可以使多个图像块显示的相同图像在第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成待显示的悬浮图像，从而可以在不同预设坐标位置处形成悬浮图像。

当不同预设坐标处的悬浮图像的切换时间间隔足够小时，在人眼的视觉残留作用下，多个悬浮图像可以构成3D的悬浮图像，从而增强了显示装置的3D显示效果；并且，当不同预设坐标处的悬浮图像的坐标值的差值足够小时，会产生悬浮图像连续移动的动画效果，从而进一步增强了显示装置的3D显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的一种3D显示装置的俯视结构示意图；

图2为图1所示的3D显示装置沿切割线AA’的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的显示装置的俯视结构示意图；

图4为图3所示的显示装置沿BB’切割线的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的显示装置的显示原理示意图；

图6为本发明实施例提供的图像块坐标值的计算原理的一种示意图；

图7为本发明实施例提供的图像块坐标值的计算原理的另一种示意图；

图8为本实施例提供的第二基板的俯视结构示意图；

图9为图8所示的第二基板沿切割线CC’的一种剖面结构示意图；

图10为图8所示的第二基板沿切割线CC’的另一种剖面结构示意图；

图11为本发明实施例提供的显示装置的可视角度和悬浮图像的高度关系曲线图；

图12为本发明实施例提供的显示装置的驱动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置为3D显示装置。如图3和图4所示，图3为本发明实施例提供的显示装置的俯视结构示意图，图4为图3所示的显示装置沿BB’切割线的剖面结构示意图，该显示装置包括显示面板1以及设置在显示面板1出光侧的多个透镜2。

本发明实施例中的显示面板1可以是液晶显示面板，也可以是等离子体显示面板、阴极射线管显示面板和有机发光显示面板等。本实施例中仅以显示面板1是液晶显示面板为例进行说明，但并不仅限于此。

如图4所示，本实施例中的显示面板1包括相对设置的第一基板10、第二基板11以及位于第一基板10和第二基板11之间的液晶层12等。第二基板11朝向第一基板10的一侧设置有多个像素单元110和驱动像素单元110进行图像显示的驱动单元111。

如图4所示，多个透镜2设置在第一基板10背离第二基板11的一侧表面。可选地，本实施例中的透镜2为平凸透镜，该平凸透镜具有相对的平侧面和凸侧面，并且，该平凸透镜的平侧面与第一基板10的表面贴合。

本实施例中，每个透镜2的位置即每个透镜2的坐标值是固定不变的。并且，需要注意的是，任意两个透镜2之间的中心距离L大于或等于一预设值，以避免两个透镜2之间的中心距离L过小而出现显示图像的串扰，如出现鬼影、重轮廓和图像模糊等现象。可选地，该预设值大于或等于3*R；R为透镜2在第一基板10上的圆形投影的半径。

如图5所示，图5为本发明实施例提供的显示装置的显示原理示意图，驱动单元111还用于根据待显示的悬浮图像3的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和透镜2的坐标值(Xr，Yr，Zr)计算出多个图像块4的坐标值(Xt，Yt，Zt)，并控制坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像块4对应的像素单元110进行图像的显示、控制其他的像素单元110不进行图像的显示，以使多个图像块4显示的相同图像在第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成待显示的悬浮图像。其中，1≤i≤n，1≤r≤m，1≤t≤x，i、r、t均为整数，x、m、n均为大于或等于2的整数。本实施例中，仅以图像块4显示的图像为“TM”为例进行说明，但是并不仅限于此。其中，图像块4是由多个相邻的进行图像显示的像素单元10构成的，这些相邻的像素单元10显示的图像即为图像块4显示的图像。

也就是说，本实施例中的显示装置可以在n个预设坐标位置A1至An处显示悬浮图像3，如图5所示，这n个悬浮图像3的坐标值分别与第1个预设坐标值(X1，Y1，Z1)至第n个预设坐标值(Xn，Yn，Zn)对应。当显示装置显示n个悬浮图像3中的任一图像时，驱动单元111可以根据该悬浮图像3的预设坐标值和透镜2的坐标值计算出与该透镜2对应的图像块4的坐标值，从而可以控制相应的像素单元110进行图像的显示，进而可以使各个图像块4显示的相同的图像通过透镜2的折射作用后，在显示面板1出光侧上方的预设坐标位置处形成待显示的悬浮图像3。

本实施例中，由于透镜2的位置即坐标值是固定不变的，而进行图像显示的像素单元10的位置是可以变化的，也就是说，每个图像块4的位置即坐标值是可以变化的，因此，多个图像块4显示的相同图像可以在显示面板1出光侧上方的不同位置即坐标值处形成悬浮图像3，从而解决了现有技术中一个显示装置只能在一个固定位置处显示悬浮图像，导致的显示区域有限、显示模式单一的问题，进而可以促进3D显示技术的发展和应用。

此外，本实施例提供的显示装置可以依次在n个预设坐标位置处显示悬浮图像3，基于此，当不同预设坐标处的悬浮图像3的切换时间间隔足够小时，在人眼的视觉残留作用下，多个悬浮图像3可以构成3D的悬浮图像，从而增强了显示装置的3D显示效果；并且，当不同预设坐标处的悬浮图像3的坐标值的差值足够小时，即X轴、Y轴和Z轴的坐标值的差值都足够小时，会产生悬浮图像3连续移动的动画效果，从而进一步增强了显示装置的3D显示效果。

可选地，本实施例中的显示面板1的每一帧扫描时间对应显示1个预设坐标位置处的悬浮图像3，n帧扫描时间对应n个预设坐标位置处的悬浮图像3，这n帧扫描时间即可构成显示装置3D悬浮显示的一个循环周期。由于每一帧扫描时间之间的切换时间间隔足够小，因此，n个预设坐标位置处的悬浮图像3可以构成3D的悬浮图像。可选地，n＝3，当然，本发明并不仅限于此。

下面以任一悬浮图像3和任一透镜2为例，对图像块4坐标值的计算过程进行说明。如图6所示，图6为本发明实施例提供的图像块坐标值的计算原理的一种示意图，假设悬浮图像3的坐标值为(Xi，Yi，Zi)、透镜2的坐标值为(Xr，Yr，Zr)，根据相似三角形可知，(Xi-Xr)/(Xi-Xt)＝(Yi-Yr)/Yi，同理，(Zi-Zr)/(Zi-Zt)＝(Yi-Yr)/Yi。

由于悬浮图像3的坐标值(Xi，Yi，Zi)和透镜2的坐标值(Xr，Yr，Zr)是已知的，因此，可以计算出图像块4的X轴坐标值Xt和Z轴坐标值Zt。由于本实施例中以图像块4所在平面为X轴和Z轴所成的平面为例进行说明，因此，所有图像块4的Y轴坐标值Yt都是相等的，也就是说，Yt＝0。

当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，如图7所示，图7为本发明实施例提供的图像块坐标值的计算原理的另一种示意图，Yt也可以是一已知的常数。当Yt为一常数时，就需要根据公式(Xi-Xr)/(Xi-Xt)＝(Yi-Yr)/(Yi-Yt)和(Zi-Zr)/(Zi-Zt)＝(Yi-Yr)/(Yi-Yt)计算出Xt和Zt的值。基于此，就可以获得与透镜2对应的图像块4的坐标值(Xt，Yt，Zt)。

本实施例中，图像块4由多个像素单元110构成，而根据上述计算过程计算出的图像块4的坐标值(Xt，Yt，Zt)为位于图像块4中心的像素单元110的坐标值。获得图像块4中心的像素单元110的坐标值后，即可根据预设的图像块4的形状获得该像素单元110周边的像素单元110的坐标值，进而可以控制与该图像块4对应的像素单元110进行图像的显示。此外，本实施例中所述悬浮图像3的坐标值也是指悬浮图像3的中心坐标值，透镜2的坐标值也是指透镜2的中心坐标值，在此不再赘述。

本实施例中，图像块4的形状可以是方形、圆形或正多边形等规则的图案，当然，在其他实施例中，也可以是其他不规则的图案等。本实施例中仅以图像块4的形状为方形为例进行说明，但并不仅限于此。

需要说明的是，当Yt＝0时，悬浮图像3的Y轴坐标值Yi＝h+f，h为悬浮图像3距离第一基板10的高度，f为透镜2的焦距，其中，显示面板1位于透镜2的焦平面。基于此，本发明的一个实施例中也可以预先设定悬浮图像3距离第一基板10的高度h，然后根据高度h和焦距f计算出悬浮图像3的Y轴坐标值Yi，来获得悬浮图像3的预设坐标值。

可选地，Xi≠Xj，和/或，Yi≠Yj，和/或，Zi≠Zj；其中，(Xi，Yi，Zi)为待显示的悬浮图像3的第i个预设坐标值；(Xj，Yj，Zj)为待显示的悬浮图像3的第j个预设坐标值；1≤j≤n，且i≠j。也就是说，任意两个预设坐标处的悬浮图像3可以在X轴和Y轴方向上保持位置不变，仅在Z轴方向上移动；或者，在X轴和Z轴方向上保持位置不变，仅在Y轴方向上移动；或者，在Y轴和Z轴方向上保持位置不变，仅在X轴方向上移动；或者，在X轴、Y轴和Z轴方向上都发生了移动，在此不再一一赘述。

本实施例中，如图8所示，图8为本实施例提供的第二基板的俯视结构示意图，该第二基板11设置有多条栅极线112和多条数据线113，多条栅极线112和多条数据线113交叉限定出所述像素单元110。该像素单元110包括薄膜晶体管114和像素电极115。

此外，本发明实施例中的第一基板10或第二基板11还设置有公共电极116，本实施例中，仅以公共电极116设置在第二基板11上为例进行说明。具体地，公共电极116与像素电极115之间形成的电场通过驱动液晶层12中的液晶分子转动，来实现像素单元110的显示，进而实现图像块4的显示。

本实施例中，如图9和图10所示，图9为图8所示的第二基板沿切割线CC’的一种剖面结构示意图，图10为图8所示的第二基板沿切割线CC’的另一种剖面结构示意图，薄膜晶体管114的栅极114g与对应的栅极线112电连接，该薄膜晶体管114的源极114s与对应的数据线113电连接，该薄膜晶体管114的漏极114d与像素电极115电连接。其中，图9所示的公共电极116位于像素电极115和薄膜晶体管114的上方，图10所示的公共电极116位于像素电极115和薄膜晶体管114之间。

本实施例中，驱动单元111包括计算模块、栅极驱动电路和数据驱动电路(图中未示出)。计算模块用于根据待显示的悬浮图像3的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和透镜2的坐标值(Xr，Yr，Zr)计算出多个图像块4的坐标值(Xt，Yt，Zt)。栅极驱动电路与多条栅极线112电连接；数据驱动电路与多条数据线113电连接；该栅极驱动电路用于向像素单元110提供栅极驱动信号，数据驱动电路用于向像素单元110提供数据驱动信号，以控制像素单元110进行图像的显示。可选的，驱动单元111可以包括一个或者多个IC芯片(Integrated Circuit，简称IC)。计算模块、栅极驱动电路和数据驱动电路中的任意一者的电路元件可以设置在第二基板上，也可以集成在IC芯片中。

也就是说，计算模块计算出多个图像块4的坐标值(Xt，Yt，Zt)后，栅极驱动电路和数据驱动电路控制每个图像块4对应的像素单元110进行图像的显示，控制其他的像素单元110不进行图像的显示。此外，该驱动单元111还与公共电极116电连接，该驱动单元111还用于在控制像素单元110进行图像显示时，向公共电极116传输公共电压信号，以使公共电极116和像素电极115之间形成驱动像素单元110进行图像显示的电场。

需要说明的是，本实施例中的图像块4的个数与透镜2的个数相等，即m＝x，且图像块4的坐标值与透镜2的坐标值一一对应，即透镜2在第一基板10上的投影至少部分覆盖对应的图像块4。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，图像块4的个数也可以与透镜2的个数不相等，透镜2在第一基板10上的投影也可以不覆盖任何图像块4，以便观察者从不同角度观看显示装置时，都能看到悬浮图像，从而扩大了显示装置的观看视角。

下面以显示装置的屏幕尺寸为8寸即屏幕对角线长度为20.32cm为例，对显示装置的可视角度和悬浮图像的高度的关系进行说明。根据公式θ＝2arctan[(18.86-a)/2h]可得悬浮图像大小分别为5×5cm²(θ₁)和8×8cm²(θ₂)时可视角度和悬浮图像高度的关系曲线，其中，θ为可视角度，h为悬浮图像高度、单位为cm，a为悬浮图像的大小、单位为cm2。

如图11所示，图11为本发明实施例提供的显示装置的可视角度和悬浮图像的高度关系曲线图，当可视角度θ达到60°以上时，悬浮图像的高度的移动范围可超过5cm，从而可以产生清晰的立体效果。

本发明实施例所提供的显示装置，由于驱动单元能够根据待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和透镜(Xr，Yr，Zr)的坐标值计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)，并控制该坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像块对应的像素单元进行图像的显示、控制其他的像素单元不进行图像的显示，因此，可以使多个图像块显示的相同图像在第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成待显示的悬浮图像，从而可以在不同预设坐标位置处形成悬浮图像。

当不同预设坐标处的悬浮图像的切换时间间隔足够小时，在人眼的视觉残留作用下，多个悬浮图像可以构成3D的悬浮图像，从而增强了显示装置的3D显示效果；并且，当不同预设坐标处的悬浮图像的坐标值的差值足够小时，会产生悬浮图像连续移动的动画效果，从而进一步增强了显示装置的3D显示效果。

本发明实施例还提供了一种显示装置的驱动方法，应用于上述任一实施例提供的显示装置，如图12所示，图12为本发明实施例提供的显示装置的驱动方法的流程图，该方法包括：

S101：根据待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和所述透镜的坐标值(Xr，Yr，Zr)计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)；

S102：控制所述坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像区对应的像素单元进行图像的显示、控制其他的像素单元不进行图像的显示，以使所述多个图像块显示的相同图像在所述第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成所述待显示的悬浮图像；1≤i≤n，1≤r≤m，1≤t≤x，i、r、t均为整数，x、m、n均为大于或等于2的整数。

可选地，本实施例中图像块的个数与透镜的个数相等，即m＝x，且图像块的坐标值与透镜的坐标值一一对应，即透镜在第一基板上的投影至少部分覆盖对应的图像块，当然，本发明并不仅限于此。

本实施例中，显示装置可以在n个预设坐标位置处显示悬浮图像，基于此，本实施例中的显示方法还包括：

依次在第1个预设坐标值(X1，Y1，Z1)至第n个预设坐标值(Xn，Yn，Zn)处形成所述待显示的悬浮图像，以使所述第1个预设坐标值(X1，Y1，Z1)至第n个预设坐标值(Xn，Yn，Zn)处的所述待显示的悬浮图像形成3D悬浮图像。

当不同预设坐标处的悬浮图像3的切换时间间隔足够小时，在人眼的视觉残留作用下，多个悬浮图像3可以构成3D的悬浮图像，从而增强了显示装置的3D显示效果；并且，当不同预设坐标处的悬浮图像3的坐标值的差值足够小时，会产生悬浮图像3连续移动的动画效果，从而进一步增强了显示装置的3D显示效果。

本实施例中，Xi≠Xj，和/或，Yi≠Yj，和/或，Zi≠Zj；(Xi，Yi，Zi)为所述待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值；(Xj，Yj，Zj)为所述待显示的悬浮图像的第j个预设坐标值；1≤j≤n，且i≠j。也就是说，任意两个预设坐标处的悬浮图像3可以在X轴和Y轴方向上保持位置不变，仅在Z轴方向上移动；或者，在X轴和Z轴方向上保持位置不变，仅在Y轴方向上移动；或者，在Y轴和Z轴方向上保持位置不变，仅在X轴方向上移动；或者，在X轴、Y轴和Z轴方向上都发生了移动，在此不再一一赘述。

本实施例中，依次在第1个预设坐标值(X1，Y1，Z1)至第n个预设坐标值(Xn，Yn，Zn)处形成所述待显示的悬浮图像的过程中，在第i预设坐标值(Xi，Yi，Zi)处形成所述待显示的悬浮图像之后，还包括：

判断i-n是否小于0；

若是，i＝i+1；

若否，i＝1。

若i-n小于0，则说明一个循环周期还未完成，则i＝i+1，根据待显示的悬浮图像的第i+1个预设坐标值(Xi+1，Yi+1，Zi+1)和透镜的坐标值(Xr，Yr，Zr)计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)，并进行后续步骤。

若i-n等于0，则说明一个循环周期已经完成，即已经在第n个预设坐标值(Xn，Yn，Zn)处形成了待显示的悬浮图像，此时，就需令i＝1，以进入下一个循环周期。

本发明实施例所提供的显示装置的显示方法，根据待显示的悬浮图像的第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)和透镜(Xr，Yr，Zr)的坐标值计算出多个图像块的坐标值(Xt，Yt，Zt)，控制该坐标值(Xt，Yt，Zt)处的图像块对应的像素单元进行图像的显示、控制其他的像素单元不进行图像的显示，以使多个图像块显示的相同图像在第i个预设坐标值(Xi，Yi，Zi)位置处形成待显示的悬浮图像，从而可以在不同预设坐标位置处形成悬浮图像；

本发明实施例提供的显示装置的显示方法，依次在第1个预设坐标值(X1，Y1，Z1)至第n个预设坐标值(Xn，Yn，Zn)处形成待显示的悬浮图像，当不同预设坐标处的悬浮图像的切换时间间隔足够小时，在人眼的视觉残留作用下，多个悬浮图像可以构成3D的悬浮图像，从而增强了显示装置的3D显示效果；并且，当不同预设坐标处的悬浮图像的坐标值的差值足够小时，会产生悬浮图像连续移动的动画效果，从而进一步增强了显示装置的3D显示效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。