一种全息显示装置和全息显示装置的驱动方法与流程

文档序号:17693058发布日期:2019-05-17 21:13
一种全息显示装置和全息显示装置的驱动方法与流程

本申请涉及但不限于全息显示技术领域,尤指一种全息显示装置和全息显示装置的驱动方法。



背景技术:

随着显示技术的发展以及显示器件的广泛应用,全息显示技术以逐步应用于三维(3Dimensions,简称为:3D)显示中。

彩色全息显示需要重构由不同波长(即不同颜色)记录的图像,而且产生的重构图像必须精确的叠加以得到正确的色彩显示。然而,现有彩色全息显示技术中由于不同像素的波长不同而引起色差,在实际应用中,透镜对三基色波长的光,即红色、绿色和蓝色(Red、Green、Blue,简称为:RGB)产生了不同的焦距,使得RGB无法准确的聚焦在一起,因此最终叠加得到的彩色全息显示会有色差。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种全息显示装置和全息显示装置的驱动方法,以解决现有全息显示技术中,由于RGB的波长不同、且透镜对RGB产生的焦距不同,而导致最终叠加得到的彩色全息显示存在色差的问题。

本发明实施例提供一种全息显示装置,包括:显示面板和设置于所述显示面板出光侧的相位调制模块,其中,所述显示面板包括:对盒设置的第一基板和第二基板,设置于所述第一基板与所述第二基板之间的像素单元,以及设置于所述像素单元出光侧、且与所述像素单元一一对应的微流体透镜;

所述微流体透镜,用于通过控制所述微流体透镜中导电液滴的形态,以调节所述微流体透镜的焦距;

所述相位调制模块,用于对到达所述相位调制模块的图像进行相位调制后进行全息显示。

可选地,如上所述的全息显示装置中,所述微流体透镜包括:依次设置于所述像素单元接近所述第二基板一侧的第一电极、所述导电液滴、隔水层、疏水层和第二电极。

可选地,如上所述的全息显示装置中,还包括:与所述微流体透镜相连接的处理模块;

所述处理模块,用于对所述微流体透镜的所述第一电极和所述第二电极施加电压,改变所述导电液滴的高度、接触角和曲率半径,以调节所述微流体透镜的焦距。

可选地,如上所述的全息显示装置中,还包括:设置于所述第一基板与所述像素单元之间的像素阵列层;

所述微流体透镜的第一电极为所述像素阵列层中薄膜晶体管TFT的公共电极,且所述第一电极与所述导电液滴之间设置有绝缘层。

可选地,如上所述的全息显示装置中,所述处理模块还与所述像素阵列层中的TFT和所述相位调制模块相连接;

所述处理模块,还用于将待显示全息图像的颜色信息和亮度信息发送给所述像素阵列层中的TFT,使得所述TFT控制对应像素单元进行发光;

所述处理模块,还用于将待显示全息图像的相位信息发送给所述相位调制模块,使得所述相位调制模块根据所述相位信息对所述图像进行相位调制后进行全息显示。

可选地,如上所述的全息显示装置中,所述显示面板为有机电致发光显示OLED面板,所述像素单元为设置于对应微流体透镜与所述像素阵列层之间的发光单元。

可选地,如上所述的全息显示装置中,所述显示面板为液晶显示LCD面板,所述像素单元包括设置于对应微流体透镜与像素阵列层之间的液晶层和滤光单元,所述全息显示装置还包括设置于所述第一基板侧面或者设置于所述第一基板远离所述像素阵列层一侧的背光源。

本发明实施例还提供一种全息显示装置的驱动方法,所述驱动方法由上述任一项所述的全息显示装置执行,所述驱动方法包括:

通过控制微流体透镜中导电液滴的形态,调节所述微流体透镜的焦距,使得像素单元发出的光线经过对应微流体透镜后到达相位调制模块;

对到达所述相位调制模块的图像进行相位调制后进行全息显示。

可选地,如上所述的全息显示装置的驱动方法中,所述微流体透镜包括第一电极、所述导电液滴和第二电极,所述调节所述微流体透镜的焦距,包括:

对所述微流体透镜的所述第一电极和所述第二电极施加电压,改变所述导电液滴的高度、接触角和曲率半径,以调节所述微流体透镜的焦距。

可选地,如上所述的全息显示装置的驱动方法中,所述全息显示装置还包括像素阵列层,所述方法还包括:

将待显示全息图像的颜色信息和亮度信息发送给所述像素阵列层中的薄膜晶体管TFT,使得所述TFT控制对应像素单元进行发光;

将所述待显示全息图像的相位信息发送给所述相位调制模块,使得所述相位调制模块根据所述相位信息对所述图像进行相位调制后进行全息显示。

可选地,如上所述的全息显示装置的驱动方法中,所述相位调制模块中存储有每个像素中红色、绿色和蓝色RGB像素单元发出的光线到达重构平面的光程信息,所述相位调制模块根据所述相位信息对所述图像进行相位调制后进行全息显示,包括:

所述相位调制模块根据所述相位信息和存储的所述光程信息对所述图像进行相位调制后进行全息显示。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有可执行指令,所述可执行指令被处理器执行时可以实现如上述任一项所述的全息显示装置的驱动方法。

本发明实施例提供的全息显示装置和全息显示装置的驱动方法,全息显示装置包括显示面板和设置于该显示面板出光侧的相位调制模块,其中,该显示面板包括对盒设置的第一基板和第二基板,设置于第一基板与第二基板之间的像素单元,以及设置于像素单元出光侧、且与像素单元一一对应设置的微流体透镜,通过控制微流体透镜中导电液滴的形态可以调整微流体透镜的焦距大小,相位调整模块可以对到达该相位调整模块的图像进行相位调制后进行全息显示。本发明提供的全息显示装置,采用微流体透镜具有焦距可调性的性能,可以将不同像素单元,例如RGB三色形成的全息图像精确的叠加到一起,从而改善甚至消除了现有全息显示中的色差问题。另外,采用本发明实施例中的微流体透镜焦距可调节的性能,实现将多个像素单元(即RGB)记录的图像叠加时,无需考虑像素单元发出光线的偏振性,因此,采用微流体透镜作为全息显示装置中重构图像的重要结构,不会造成光强度的损失,可以保证全息显示装置具有较高的显示亮度,且有利于节省电能。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为透镜对不同波长的光产生不同焦距的原理示意图;

图2为现有全息显示技术中一种全息显示效果的示意图;

图3为本发明实施例提供的一种全息显示装置的结构示意图;

图4为本发明实施例提供的另一种全息显示装置的结构示意图;

图5所示为采用本发明实施例提供的全息显示装置进行示意图;

图6为本发明实施例提供的又一种全息显示装置的结构示意图;

图7为本发明实施例提供的全息显示装置中一种微流体透镜的工作原理示意图;

图8为本发明实施例提供的又一种全息显示装置的结构示意图;

图9为本发明实施例提供的一种全息显示装置的驱动方法的流程图;

图10为本发明实施例提供的另一种全息显示装置的驱动方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

现有彩色全息显示技术中,以RGB基色的像素为例予以说明,需要重构一个像素中(包括RGB)记录的图像,然而,透镜对不同波长的光(即RGB)产生不同的焦距,波长越长,焦距越大。图1为透镜对不同波长的光产生不同焦距的原理示意图,图2为现有全息显示技术中一种全息显示效果的示意图,图1和图2均以一组RGB为例予以示出,图1中可以看出,由于红色光的波长最大因此焦距最大,基于透镜对RGB产生的焦距不同,采用透镜重构RGB记录的图像时,RGB的光线通过空间光调制器(Spatial Light Modulator,简称为:SLM)后照射到同一透镜上,并通过该透镜将RGB的图像照射的重构平面上,可以看出,一个像素内(一组RGB)的图像难以精确的叠加得到正确的彩色全息显示图像,从而产生色差。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图3为本发明实施例提供的一种全息显示装置的结构示意图。本实施例提供的全息显示装置10可以包括:显示面板100和设置于该显示面板100出光侧的相位调制模块200,其中,显示面板包括100包括:对盒设置的第一基板110和第二基板120,设置于第一基板110与第二基板120之间的像素单元130,以及设置于像素单元130出光侧、且与像素单元130一一对应的微流体透镜140。

本发明实施例的上述结构中,微流体透镜140,用于通过控制该微流体透镜140中导电液滴142的形态,以调节该微流体透镜140的焦距;

相位调制模块200,用于对到达所述相位调制模块的图像进行相位调制后进行全息显示。

本发明实施例提供的全息显示装置10,为一种可以实现全息3D显示的显示装置,该全息显示装置10中的显示面板可以是有机电致发光显示(Organic Light-Emitting Diode,简称为:OLED)面板,也可以是液晶显示(Liquid Crystal Display,简称为:LCD)面板,也可以为其它类型的显示面板。图3所示全息显示装置10以第一基板110为下基板,第二基板120为上基板,第一基板110和第二基板120都可以为透明基板,像素单元130的出光侧为朝向第二基板120的一侧为例予以示出,即微流体透镜140位于像素单元130与第二基板120之间,且图3中示仅意出了三个不同颜色(RGB)的像素单元130,基于显示面板100的常规结构,相邻像素单元130之间还设置有黑矩阵131,该黑矩阵131用于分隔像素单元130,第一基板110接近像素单元130的一侧还设置有像素阵列层150,第一基板110和第二基板120的周边通过封框胶(图3中未示出)封装,上述像素阵列层150中的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,简称为:TFT)用于控制对应像素单元130进行发光。

在本发明实施例中,微流体透镜140的数量与像素单元130相同,为一一对应设置的,即每个像素单元130的出光侧具有一个微流体透镜140,位置关系上,微流体透镜140在像素单元130所在平面的正投影区域与对应像素单元130重叠,本发明实施例中的微流体透镜140是降低全息显示装置10中色差问题的核心功能器件,由于该微流体透镜140不同现有全息显示技术中焦距固定的透镜,其焦距具有可调节的能力,因此,在全息显示技术中,针对需要重构并叠加的不同像素单元130(例如红色的像素单元130、绿色的像素单元130和蓝色的像素单元130)记录的图像时,可以调节不同像素单元130(即RGB)对应的微流体透镜140中导电液滴142的形状,使这几个像素单元130(即RGB)记录的图像得以精确的叠加。

需要说明的是,图3中示意性的表示出与像素单元130对应的微流体透镜140的结构,该微流体透镜140的内部空间可以填充有导电液滴142和水,导电液滴142具有形变的能力,也是整个微流体透镜140内具有透镜功能的结构,导电液滴142的形状决定透镜的曲率半径、焦距等参数,微流体透镜140内部除导电液滴142之外的空间填充有水,导电液滴142的形状发生变化时,与导电液滴142相接触的水由于流动性始终填充微流体透镜140内部除导电液滴142之外的其余空间。在一种实现方式中,相邻微流体透镜140之间采用阻光材料隔离开,如图3所示结构;在另一种实现方式中,如图4所示,为发明实施例提供的另一种全息显示装置的结构示意图,图4示意出仅在相邻导电液滴142之间采用阻光材料隔离开,相邻的微流体透镜140可以共用填充的水和其它结构。

在本发明实施例中,相位调制模块200也与每个像素单元130对应,图3所示相位调制模块200设置于第二基板120远离微流体透镜140的一侧,即位于整个显示面板100的外部,并且可以接收到像素单元130发出的、且经过微流体透镜140进行色差校准后的图像,这些到达相位调制模块200的图像仅具有颜色和亮度信息,即为二维图像,相位调制模块200对二维图像中的每个像素(即由每个像素单元130形成的图像)进行相位调制后形成全息图像,从而可以实现全息显示。

需要说明的是,本发明实施例中的相位调制模块200例如为一空间光调制器,可以改变光相位,实现全息显示;相位调制模块200进行相位调制的方式可以是根据已知的相位图(即待显示图像中每个亚像素的相位信息)进行调制的,即对每个像素的相位调制大小可能不同,该相位信息可以是预先存储在相位调制模块200中的,也可以是全息显示装置10的处理器实时发送给相位调制模块200的;例如,全息显示装置10通过内部的存储器将待显示全息图像每帧的相位图(即待显示图像中每个亚像素的相位信息)存储于相位调制模块200中,相位调制模块200在每帧的显示处理中,根据上述预存的相位图对当前帧中每个亚像素的图像进行相位调制。另外,本发明实施例不限制相位调制模块200的具体结构,例如可以是采用液晶组件中液晶层的偏转对待显示全息图像的像素进行相位调制,液晶的偏转方向不同,相位改变则不同,也可以是采用其它结构进行相位调制。

与现有全息显示技术中的固体透镜相比,本发明实施例中的微流体透镜140非常灵活,可以通过调整微流体透镜140内导电液滴的形状来改变微流体透镜140的焦距,该微流体透镜140采用电湿润(electrofluid)技术,电湿润是指通过外加电场,来改变导电液滴在固体表面的润湿性,即改变接触角,使导电液滴发生形变、位移等现象。本发明以下各实施例以显示面板100中的像素单元130均以包括R、G、B为例予以示出,每个R/G/B为一个像素单元130,每个像素单元130的出光侧具有与其一一对应的微流体透镜140,也就是说,每个微流体透镜140的焦距可以依据其对应像素单元130发出光线的波长和重构图形的需求进行调节,这样,在全息显示装置10重构图像时,由不同波长(即不同颜色,例如RGB)记录的图像经过设定焦距的微流体透镜140的汇聚效果,可以精确的叠加以得到正确的彩色全息显示效果。如图5所示,为采用本发明实施例提供的全息显示装置进行图像重构的原理示意图,图中的R、G和B表示相应颜色的像素单元130与对应微流体透镜140的组合结构,可以看出,图4所示一个像素内包括R、G、B三个亚像素(即R、G、B三个颜色的像素单元130),一个像素中R、G、B三个像素单元130发出的光线经过微流体透镜140的汇聚后被重构到重构平面的同一区域,即RGB三色形成的全息图像精确的叠加在一起,从而减小甚至消除现有彩色全息显示中的色差。

需要说明的是,本发明实施例采用微流体透镜140来改善彩色全息显示技术中的色差问题,全息显示装置10采用传统光刻工艺和蒸镀工艺可以实现,或者,采用3D打印/3D印刷工艺也可以实现。

本发明实施例提供的全息显示装置10,包括显示面板100和设置于该显示面板100出光侧的相位调制模块200,其中,该显示面板100包括对盒设置的第一基板110和第二基板120,设置于第一基板110与第二基板120之间的像素单元130,以及设置于像素单元130出光侧、且与像素单元130一一对应设置的微流体透镜140,通过控制微流体透镜140中导电液滴142的形态可以调整微流体透镜140的焦距大小,相位调整模块200可以对到达该相位调整模块200的图像进行相位调制后进行全息显示。本发明提供的全息显示装置10,采用微流体透镜140具有焦距可调性的性能,可以将不同像素单元130,例如RGB三色形成的全息图像精确的叠加到一起,从而改善甚至消除了现有全息显示中的色差问题。

通常地,显示设备的背光源或者自发光的OLED所发出的光线都为非偏振光,本发明实施例中像素单元130发出的光线也为非偏振光。另外,本发明实施例中的微流体透镜140对通过的光线没有偏振选择性,也就是说,调节某个微流体透镜140为一确定的焦距,则其对任意偏振方向上的单色光的汇聚效果相同。因此,采用本发明实施例中的微流体透镜140焦距可调节的性能,实现将多个像素单元130(即RGB)记录的图像叠加时,无需考虑像素单元130发出光线的偏振性,因此,采用微流体透镜140作为全息显示装置10中重构图像的重要结构,不会造成光强度的损失,可以保证全息显示装置10具有较高的显示亮度,且有利于节省电能。

可选地,图6为本发明实施例提供的又一种全息显示装置的结构示意图。在上述实施例提供的全息显示装置10的结构基础上,本发明实施例中,微流体透镜140包括:依次设置于像素单元130接近第二基板120一侧的第一电极141、导电液滴142、隔水层143、疏水层144和第二电极145,且图6中示意出封框胶160。

本发明实施例的微流体透镜140的结构如图6所示,第一电极141为导电液滴142的下电极,第二电极145为导电液滴142的上电极,该微流体透镜140中导电液滴142的形态具有可调性,即由导电液滴142的形态决定微流体透镜140的焦距大小。

需要说明的是,相邻微流体透镜140的导电液滴142之间具有隔离柱146,多个微流体透镜140可以具有共用的第一电极141、隔水层143和疏水层144,不同微流体透镜140之间,导电液滴142和第二电极145为独立的结构。另外,多个微流体透镜140也可以具有独立的第一电极141,施加电压时每个微流体透镜140为独立控制的。图6所示实施例以多个微流体透镜140采用共用的第一电极141为例予以示出。

在实际应用中,微流体透镜140中的导电液滴可以为导电油墨,隔水层143中可以为去离子水,隔离柱146也即像素墙(Pixel Wall),用于分隔相邻微流体透镜140,由于导电液滴142是微流体透镜140中对焦距起关键作用的结构,该导电液滴142的形态决定微流体透镜140的焦距大小,因此,隔离柱146实际用于分隔相邻微流体透镜140中的导电液滴142。

可选地,在本发明实施例中,还包括:与微流体透镜140相连接的处理模块(图6中未示出该处理模块);

该处理模块,用于对微流体透镜140的第一电极141和第二电极145施加电压,改变导电液滴142的高度、接触角和曲率半径。

在本发明实施例中,用于控制微流体透镜140中导电液滴142形态的可以为以处理模块,例如可以是全息显示装置10的中央处理器(Central Processing Unit,简称为:CPU)。在本发明实施例的一种可能的实现方式中,多个微流体透镜140采用共用的第一电极141,处理模块可以对多个微流体透镜140共用的第一电极141施加一基准电压,该基准电压恒定不变,对不同微流体透镜140的第二电极145施加独立的电压,以控制不同微流体透镜140内导电液滴142的形态;在本发明实施例的一种可能的实现方式中,不同微流体透镜140采用独立的第一电极141,处理模块可以对不同微流体透镜140的第一电极141和第二电极145分别施加电压,从而控制不同微流体透镜内导电液滴的形态。本发明实施例通过改变微流体透镜140两端电极的电压,改变导电液滴142在固体表面的润湿性,即改变导电液滴142的接触角,如图7所示,为本发明实施例提供的全息显示装置中一种微流体透镜的工作原理示意图,可以看出,对第一电极141与第二电极145之间施加的电压逐渐增加,导电液滴142的接触角逐渐减小,与固体界面接触面积逐渐增大,导电液滴142高度下降,导电液滴142顶点的曲率半径随着所加电压的增加而增大,从而可以达到变焦的目的。

需要说明的是,图6中仅示意性的表示出导电液滴142在微流体透镜140的整体结构中的膜层关系。实际应用中,通过对导电液滴142容量的控制,上下电极形成电场所施加力的作用,以及导电液滴142表面张力的影响,其形态通常为半球形,类似一个半凸透镜的形状,可以参考图7中导电液滴142的形状,去离子水则填充微流体透镜140内部除导电液滴142之外的空间,即微流体透镜140内部的空间被导电液滴142和去离子水填充满,虽然导电液滴142的形状会随所施加的电压发生变化,由于流动性去离子水也随之发生相应的变化,即去离子水始终与导电液滴142接触且填充微流体透镜140除导电液滴142之外的其余空间。

上述实施例中已经说明,本发明实施例提供的全息显示装置中包括用于控制像素单元130发光的像素阵列层150,且该像素阵列层150位于第一基板110与像素单元130之间。

可选地,图8为本发明实施例提供的又一种全息显示装置的结构示意图。在图6所示全息显示装置10的结构基础上,本发明实施例提供的全息显示装置10中,多个微流体透镜140采用共用的第一电极141,这些微流体透镜140的第一电极141为像素阵列层150中TFT151的公共电极,第一电极141与导电液滴142之间设置有绝缘层147,该绝缘层147可以起到保护第一电极141和平坦化的作用,第一电极141和第二电极145上施加的电压可以产生一个电场,从而控制导电液滴142的形态;另外,在图8所示的一个像素内(包括R、G、B三个像素单元130),公共电极(即第一电极141)连接到用于控制该像素发光的一个TFT141的漏极上。

在本发明实施例中,可以采用微流体透镜140和像素阵列层150共用电极的方式,减少全息显示装置10中电极层的数量,该共用电极为微流体透镜140的第一电极141和像素阵列层150中的公共电极,由于像素阵列层150中的公共电极可以为一恒定不变的电压,多个微流体透镜140共用的第一电极141也可以设置为恒定不变的电压,因此上述两个结构中可以设置为恒定电压的电极层可以共用。

在实际应用中,像素阵列层150可以包括栅极电极151、第一绝缘层152、源极(或漏极)153、有源层154、第二绝缘层155和过孔156,上述结构中,一个栅极电极151与其两侧的源极153和漏极153为一个TFT的三个管脚,第一绝缘层152和第二绝缘层155的材料可以为氮化硅(SiNx),有源层154的材料可以为非晶硅(a-Si),过孔156的材料可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxide,简称为:ITO),过孔156的作用是连接TFT的漏极153与公共电极(即第一电极141)或者连接TFT的漏极153与对应像素单元130,如图8所示,用于向公共电极施加基准电压的TFT(图8最左边的TFT),其漏极153通过过孔156连接到公共电极上,公共电极提供的基准电压为三个像素单元130所共用,用于控制R、G、B三个像素单元130发光的TFT(图8右边的三个TFT)中,每个TFT的漏极153连接到对应的像素单元130上,并与像素单元130的另一个电极(图8中未示出)相连接,上述这些TFT的源极153都连接到驱动电路板上,例如可以是连接到电路板的处理模块上,所有电压都是通过处理模块提供的。需要说明的是,TFT的源极和漏极是可以互换的,通常将连接驱动电路板上的一极定义为源极,连接到像素单元130或公共电极上的一极定义为漏极。

可选地,在本发明实施例中,处理模块还与像素阵列层中150的TFT和相位调制模块200相连接(图8中未示出该处理模块)。

本发明实施例中的处理模块,还用于将待显示全息图像的颜色信息和亮度信息发送给像素阵列层150中的TFT,使得TFT控制对应像素单元130进行发光;

该处理模块,还用于将待显示全息图像的相位信息发送给相位调制模块200,使得相位调制模块200根据接收到的相位信息对图像进行相位调制后进行全息显示。

如图8所示全息显示装置10,显示面板100中示意出R、G、B三个颜色的像素单元130,该全息显示装置10的工作原理为:处理模块将待显示全息图像的颜色信息和亮度信息以电信号的方式传输给控制像素单元130发光的TFT的电极(例如是源极153)上,像素单元130发出的光线经过对应微流体透镜140,基于微流体透镜140的焦距具有可调性的能力,R、G、B三个像素单元130发出的光线先经过对应微流体透镜140形成与该透镜焦距相应的汇聚效果,再经过相位调制模块200对光线的相位进行调制,在微流体透镜140的汇聚作用下光线在重构平面上被叠加到一起,且R、G、B三路光线叠加后形成的图像是经过相位调制后的全息图像。需要说明的是,基于微流体透镜140的焦距对光线的汇聚作用,R、G、B三个像素单元130发出的光线在经过对应微流体透镜140后,R、G、B三路光线并不是汇聚在相位调制模块200上,而是汇聚在如图5所示的重构平面上,因此,相位调制模块200对R、G、B三路光线分别进行相位调制。在上述过程中,微流体透镜140的焦距随着加在两端电极上电压的变化而变化,使得R、G、B三路光线形成的全息图像精确的叠加在一起,从而减小甚至消除现有彩色全息显示技术中的色差。

需要说明的是,参考图5所示图像重构的原理,一个像素内,R、G、B三个像素单元130对应的微流体透镜140的焦距不同,对R、G、B三路光线的汇聚效果不同,则R、G、B三个像素单元130发出的R、G、B三路光线分别经过相应的微流体透镜140后,到达重构平面的光程也不同,该R、G、B三路光线具有光程差,也就是该三路光线本身就具有相位差,相位调制模块200对R、G、B三路光线分别进行相位调制时,可以考虑这三路光线自身的相位差,即相位调制模块200对图像相位进行相位调制时,结合接收到的相位信息和R、G、B三路光线的相位差。实际应用中,在一个像素内,以其中一路光线(例如R光线)作为基准,R光线以相位信息中的相位值进行调制,G光线和B光线则先计算与R光线的相位差,在相应亚像素的调制相位值中补充上述相位差后进行相位调制。

上述实施例中说明本发明实施例中的显示面板可以为OLED面板,也可以为LCD面板。以下以不同类型面板说明全息显示装置10的实现方式:

在本发明实施例的一种可能的实现方式中,显示面板100为OLED面板,像素单元130为设置于对应微流体透镜140与像素阵列层150之间的发光单元,由于OLED面板为自发光类型,发光单元为其中的自发光光源,本发明实施例中的图3、图4、图6和图8以OLED面板为例予以示出;

在本发明实施例的另一种可能的实现方式中,显示面板100为LCD面板,像素单元130包括设置于对应微流体透镜140与像素阵列层150之间的液晶层和滤光单元,在该实现方式中,全息显示装置10还包括背光源和上下偏光片,该背光源设置于第一基板110的侧面或者设置于第一基板110远离像素阵列层150的一侧,上下偏光片一一对应的设置于上下基板(例如第一基板110为下基板,第二基板120的上基板)的外侧,以图6为例说明,下偏光片设置于第一基板110远离像素阵列层150的一侧,上偏光片设置于第二基板120与相位调制模块200之间。

本发明实施例提供的全息显示装置10,结合电湿润技术,在物理结构上优化了现有彩色全息显示技术中存在的色差问题,有利于提高显示质量,提升使用者观看体验。另外,本发明实施例提供的全息显示装置10中,相位调制模块200集成在显示面板100的外部,像素单元130发出的光线经过微流体透镜140进行色差校准,在经过相位调制模块200进行相位调制,上述全息显示装置10的结构中,将相位调制模块200作为一个独立的器件集成在显示面板100的外部,具有独立的电路控制系统,因此在工艺制程上更加易于实现。

基于本发明上述实施例提供的全息显示装置10,本发明实施例还提供一种全息显示装置的驱动方法,该全息显示装置的驱动方法由本发明上述任一实施例提供的全息显示装置执行,如图9所示,为本发明实施例提供的一种全息显示装置的驱动方法的流程图,该驱动方法包括如下步骤:

S310,通过控制微流体透镜中导电液滴的形态,调节该微流体透镜的焦距,使得像素单元发出的光线经过对应微流体透镜后到达相位调制模块;

S320,对到达相位调制模块的图像进行相位调制后进行全息显示。

本发明实施例提供的驱动方法由上述图3到图8所示任一实施中的全息显示装置10执行,该全息显示装置10的具体结构,其中各个器件和膜层所实现的功能在上述实施例中已经详细描述,故在此不再赘述。本发明实施例中驱动方法对全息显示装置的要求为:要求设置于像素单元出光侧的透镜的焦距具有可调性,这样,通过控制微流体透镜中导电液滴的形态,可以调节微流体透镜的焦距。由于现有全息显示技术中采用焦距固定的固体透镜,又由于透镜对不同波长的光会产生不同的焦距,因此,在彩色全息显示中,重构由不同波长(即不同颜色)记录的图像时,由于不同波长的光的焦距不同会导致重构图形难以精确的叠加得到正确的彩色全息显示效果;本发明实施例中将电湿润技术结合到透镜中,选用的微流体透镜是降低全息显示装置中色差问题的核心功能器件,利用微流体透镜具有焦距可变性的特性,在全息显示技术中,针对需要重构并叠加的不同像素单元(例如R、G、B像素单元)记录的图像时,可以通过调节不同像素单元对应的微流体透镜中导电液滴的形态,即调节这些微流体透镜的焦距大小,使得这几个像素单元的重构图像精确的叠加在一起,从而减少甚至消除现有彩色全息显示中的色差。

另外,本发明实施例中,相位调制模块可以接收到像素单元发出的、且经过微流体透镜进行色差校准后的图像,这些到达相位调制模块的图像仅具有颜色和亮度信息,即为二维图像,相位调制模块对二维图像中的每个像素(即由每个像素单元形成的图像)进行相位调制后形成全息图像,从而可以实现全息显示。

与现有全息显示技术中的固体透镜相比,本发明实施例中的微流体透镜非常灵活,可以通过调整微流体透镜内导电液滴的形状来改变微流体透镜的焦距,该微流体透镜采用电湿润技术,电湿润是指通过外加电场,来改变导电液滴在固体表面的润湿性,即改变接触角,使导电液滴发生形变、位移等现象。本发明以下各实施例以显示面板中的像素单元均以包括R、G、B为例予以示出,每个R/G/B为一个像素单元,每个像素单元的出光侧具有与其一一对应的微流体透镜,也就是说,每个微流体透镜的焦距可以依据其对应像素单元发出光线的波长和重构图形的需求进行调节,这样,在全息显示装置重构图像时,由不同波长(即不同颜色,例如RGB)记录的图像经过设定焦距的微流体透镜的汇聚效果,可以精确的叠加以得到正确的彩色全息显示效果。参考图5所示图像重构的原理,可以看出,不同像素单元(例如一个R、一个G和一个B)发出的光线被重构到重构平面的同一区域,即RGB三色形成的全息图像精确的叠加在一起,从而减小甚至消除现有彩色全息显示中的色差。

本发明实施例提供的全息显示装置的驱动方法,采用上述任一实施例中的全息显示装置执行,通过控制微流体透镜中导电液滴的形态可以调整微流体透镜的焦距大小,相位调整模块可以对到达该相位调整模块的图像进行相位调制后进行全息显示。本发明提供的全息显示装置的驱动方法,采用微流体透镜具有焦距可调性的性能,可以将不同像素单元,例如RGB三色形成的全息图像精确的叠加到一起,从而改善甚至消除了现有全息显示中的色差问题。

可选地,本发明实施例提供的驱动方法中,微流体透镜的主要结构可以包括第一电极、导电液滴和第二电极,该微流体透镜的具体结构可以参照上述图6和图8所示全息显示装置,其中,第一电极和第二电极的设置方式在上述实施例中已经详细描述,即多个微流体透镜可以具有共用的第一电极,或者,多个微流体透镜140也可以具有独立的第一电极,第一电极的设置方式不同,施加电压的方式不同。

本发明实施例提供的驱动方法中,调节微流体透镜焦距,即S310的实现方式,可以包括:

对微流体透镜的第一电极和第二电极施加电压,改变导电液滴的高度、接触角和曲率半径,以调节该微流体透镜的焦距。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中,多个微流体透镜采用共用的第一电极,可以对多个微流体透镜共用的第一电极施加一基准电压,该基准电压恒定不变,对不同微流体透镜的第二电极施加独立的电压,以控制不同微流体透镜内导电液滴的形态;在本发明实施例的一种可能的实现方式中,不同微流体透镜采用独立的第一电极,可以对不同微流体透镜的第一电极和第二电极分别施加电压,从而控制不同微流体透镜内导电液滴的形态。本发明实施例通过改变微流体透镜两端电极的电压,改变导电液滴在固体表面的润湿性,即改变导电液滴的接触角,参考图7所示微流体透镜的工作原理,可以看出,对第一电极与第二电极之间施加的电压逐渐增加,导电液滴的接触角逐渐减小,与固体界面接触面积逐渐增大,导电液滴高度下降,导电液滴顶点的曲率半径随着所加电压的增加而增大,从而可以达到变焦的目的。

上述实施例中已经说明,本发明实施例提供的全息显示装置中包括用于控制像素单元发光的像素阵列层,且该像素阵列层位于第一基板与像素单元之间。

可选地,当多个微流体透镜采用共用的第一电极时,本发明实施例中像素阵列层中TFT的公共电极可以共用微流体透镜中的第一电极,具体结构在上述图8所示实施例中已经详细描述,故在此不再赘述。图10为本发明实施例提供的另一种全息显示装置的驱动方法的流程图,在图9所示流程的基础上,本发明实施例提供的驱动方法还可以包括:

S300,将待显示全息图像的颜色信息和亮度信息发送给像素阵列层中的TFT,使得TFT控制对应像素单元进行发光;

本发明实施例在S320之前,还可以包括:

S311,将待显示全息图像的相位信息发送给相位调制模块;

相应地,本发明实施例中S320的实现方式可以包括:

相位调制模块根据接收到的相位信息对到达该相位调制模块图像进行相位调制后进行全息显示。

在本发明实施例中,该全息显示装置执行全息显示的工作原理为:将待显示全息图像的颜色信息和亮度信息以电信号的方式传输给控制像素单元发光的TFT的电极(例如是源极)上,像素单元发出的光线经过对应微流体透镜,基于微流体透镜的焦距具有可调性的能力,RGB像素单元的光线被叠加到一起,再经过相位调制模块对光的相位进行调制。在上述过程中,微流体透镜的焦距随着加在两端电极上电压的变化而变化,使得R、G、B三色形成的全息图像精确的叠加在一起,从而减小甚至消除现有彩色全息显示技术中的色差。

可选地,在本发明实施例中,基于全息显示装置的硬件设计,可知一个像素内,R、G、B三个像素单元发出的光线到达重构平面的距离,即可知R、G、B三路光线的光程差,为了实现高性能的全息显示效果,相位调制模块进行相位调制时可以考虑一个像素内R、G、B三路光线的相位差,该相位差可以通过上述光程差计算得到,因此,本发明实施例的相位调制模块中可以存储有每个像素中RGB像素单元发出的光线到达重构平面的光程信息。

相应地,本发明实施例中S320的实现方式可以包括:

相位调制模块根据接收到的相位信息和存储的光程信息对到达该相位调制模块图像进行相位调制后进行全息显示。实际应用中,在一个像素内,以其中一路光线(例如R光线)作为基准,R光线以相位信息中的相位值进行调制,G光线和B光线则先计算与R光线的相位差,在相应亚像素的调制相位值中补充上述相位差后进行相位调制。

需要说明的是,本发明实施例中用于执行驱动方法的全息显示装置的显示面板,可以为OLED面板,也可以为LCD面板,上述实施例中已经说明不同类型显示面板的实现方式,故在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有可执行指令,该可执行指令被处理器执行时可以实现本发明上述任一实施例提供的全息显示装置的驱动方法,该全息显示装置的驱动方法可以用于驱动本发明上述实施例提供的全息显示装置进行显示,从而实现全息显示装置的全息显示效果。本发明实施例提供的计算机可读存储介质的实施方式与本发明上述实施例提供的全息显示装置的驱动方法基本相同,在此不做赘述。

虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

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