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，尤其涉及一种显示装置及其驱动方法。

背景技术：

目前，三维(three-dimensional，3d)显示技术已经备受关注，它可以使画面变得立体逼真，3d显示的原理是观看者的左眼和右眼分别接收具有细微差异的图像，两幅图像经过观看者大脑的综合分析后整合，使观看者感知画面呈现物体的深度，从而产生三维立体感。

现有的裸眼3d显示装置，如图1所示，包括：液晶显示面板100以及位于液晶显示面板100的出光侧的狭缝光栅110；其中，液晶显示面板100包括多个第一显示单元101和多个第二显示单元102，且第一显示单元101显示左眼图像l、第二显示单元102显示右眼图像r；狭缝光栅110包括透光区111和遮光区112，狭缝光栅110具有分像作用，使观看者的左眼只看到左眼图像l，右眼只看到右眼图像r，从而产生三维立体感。

上述3d显示装置需要借助狭缝光栅来实现3d显示，会增加3d显示装置的整体厚度，并且，液晶显示面板中彩膜层的色阻滤光原理会损耗至少60％的光能，通过提高背光模组的亮度来满足3d显示装置的亮度要求，这无疑会增加3d显示装置的功耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种显示装置及其驱动方法，用以减薄3d显示装置的整体厚度并提高其光透过率。

因此，本发明实施例提供了一种显示装置，包括：液晶显示面板和位于所述液晶显示面板的入光侧的背光模组；

所述背光模组面向所述液晶显示面板的表面设置有衍射光栅结构，用于在三维显示模式下，使所述背光模组发出的光入射到所述液晶显示面板后形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案；其中，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各所述明条纹图案的颜色互不相同。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述背光模组，包括：导光板和位于所述导光板的第一侧面的第一光源；

所述衍射光栅结构位于所述导光板面向所述液晶显示面板的表面；

所述导光板的所述第一侧面为斜面，用于使所述第一光源发出的光在所述导光板内发生多次反射并从所述衍射光栅结构出射。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述液晶显示面板，包括：呈矩阵排列的多个亚像素、多条栅线和多条数据线；其中，每相邻的两条所述栅线和每相邻的两条所述数据线限定一个所述亚像素；

每个所述明条纹图案对应一列所述亚像素，每个暗条纹图案对应一列所述亚像素。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述背光模组，还包括：位于所述导光板的第二侧面的第二光源；所述第二侧面与所述第一侧面相对；

所述导光板的所述第二侧面为斜面，用于在二维显示模式下，使所述第二光源发出的光在所述导光板内发生多次反射并从所述衍射光栅结构出射，在每个所述暗条纹图案处形成颜色和与该暗条纹图案相邻的两个所述明条纹图案的颜色不同的明条纹图案。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述第一侧面的倾斜角度与所述第二侧面的倾斜角度不同。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述背光模组，还包括：位于所述导光板背离所述液晶显示面板一侧的反射膜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述背光模组，还包括：位于所述导光板面向所述液晶显示面板一侧的散射膜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述第一光源和所述第二光源为偏振光源；所述液晶显示面板还包括：相对而置的阵列基板和对向基板，以及位于所述阵列基板与所述对向基板之间的液晶层；

所述阵列基板背离所述对向基板的一侧为出光侧，所述液晶显示面板还包括：位于所述阵列基板背离所述对向基板一侧的第一偏光片；或者，

所述对向基板背离所述阵列基板的一侧为出光侧，所述液晶显示面板还包括：位于所述对向基板背离所述阵列基板一侧的第一偏光片。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述第一光源和所述第二光源为非偏振光源；

所述液晶显示面板还包括：相对而置的阵列基板和对向基板，位于所述阵列基板与所述对向基板之间的液晶层，位于所述对向基板背离所述阵列基板一侧的第二偏光片，以及位于所述阵列基板背离所述对向基板一侧的第三偏光片。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述衍射光栅结构为正弦相位光栅结构。

本发明实施例还提供了一种显示装置的驱动方法，包括：

在三维显示模式下，将第一光源处于开启状态，所述第一光源发出的光经衍射光栅后入射到液晶显示面板，形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各所述明条纹图案的颜色互不相同。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，还包括：

在二维显示模式下，将所述第一光源和第二光源处于开启状态，所述第一光源发出的光经所述衍射光栅后入射到所述液晶显示面板，形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，各所述明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各所述明条纹图案的颜色互不相同；所述第二光源发出的光经所述衍射光栅后入射到所述液晶显示面板，在每个暗条纹图案处形成颜色和与该暗条纹图案相邻的两个所述明条纹图案的颜色不同的明条纹图案。

本发明实施例提供的上述显示装置及其驱动方法，该显示装置包括液晶显示面板和位于液晶显示面板的入光侧的背光模组，背光模组面向液晶显示面板的表面设置有衍射光栅结构，在三维显示模式下，背光模组发出的光经衍射光栅结构入射到液晶显示面板后可以形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各明条纹图案的颜色互不相同，这样，利用背光模组表面的衍射光栅结构代替液晶显示面板中的彩膜层以及液晶显示面板的出光侧的狭缝光栅，不仅可以减薄显示装置的整体厚度，而且可以避免由于色阻材料的彩膜层所导致的光损失，从而可以提高显示装置的光透过率，相应地降低显示装置的功耗。

附图说明

图1为现有的三维显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的显示装置在二维显示模式或三维显示模式下的示意图；

图4a为本发明实施例提供的显示装置中的衍射光栅结构的结构示意图；

图4b为图4a沿aa方向的剖视图；

图5和图6分别为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之二；

图7为本发明实施例提供的显示装置中的第一光源和第二光源发出的光形成的条纹图案。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的显示装置及其驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。

附图中各部件的形状和厚度不反映其真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种显示装置，如图2所示，包括：液晶显示面板1和位于液晶显示面板1的入光侧的背光模组2；

背光模组2面向液晶显示面板1的表面设置有衍射光栅结构20，用于在三维显示模式下，使背光模组2发出的光入射到液晶显示面板1后形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案；其中，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各明条纹图案的颜色互不相同。

例如，如图3所示，以依次排列的三个明条纹图案为一组(如图3所示的虚线框所示)，每组包含的三个明条纹图案的颜色分别为红色(r1)、绿色(g1)和蓝色(b1)，从衍射光栅出射的光形成明暗相间的条纹图案，照射到液晶显示面板中的亚像素10，可以使观看者的左眼只看到左眼图像，右眼只看到右眼图像，左眼图像与右眼图像具有细微差异，从而实现3d显示效果。当然，也可以以依次排列的四个明条纹图案为一组，每组包含的四个明条纹图案的颜色分别为红色、绿色、蓝色和黄色，在此不做限定。

本发明实施例提供的上述显示装置，背光模组发出的光经衍射光栅结构入射到液晶显示面板后形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，其中，明条纹图案相当于彩色背光，暗条纹图案相当于狭缝光栅，这样，可以利用背光模组表面的衍射光栅结构代替液晶显示面板中的彩膜层以及液晶显示面板的出光侧的狭缝光栅，不仅可以减薄显示装置的整体厚度，而且可以避免由于色阻材料的彩膜层所导致的光损失，从而可以提高显示装置的光透过率，相应地降低显示装置的功耗。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，衍射光栅结构具体可以为正弦相位光栅结构，可以调制光的出射角度并使光发生色散。当然，本发明实施例提供的上述显示装置中背光模组表面的衍射光栅结构还可以为能够产生明暗相间彩色条纹的其他结构，在此不做限定。具体地，可以通过光刻工艺在背光模组的表面形成衍射光栅结构。

下面对正弦相位光栅结构的具体结构和原理进行详细说明。如图4a和图4b所示，图4b为图4a沿aa方向的剖视图，正弦相位光栅结构的倾斜角度为θg，光栅常数为λ，光栅长度为l，光栅厚度为d呈正弦变化，光栅的折射率为δn(或者，也可以将正弦相位光栅结构的厚度d固定，折射率δn呈正弦变化)，复振幅投射系数为其中，jq代表q阶第一类贝塞尔函数，u＝1/λ代表光栅的空间频率，rq＝(αq,βq,γq)描述出射光的方向余弦，出射光的强度由v＝2πδnd/λ进行调制，其中，λ为出射光的波长。由此可见，正弦相位光栅结构能够调制入射光的相位，方向余弦为(α,β,γ)的入射光经过正弦相位光栅结构后，出射光的方向余弦变为(αq,βq,γq)，出射光的方向余弦与入射光的方向余弦之间具有如下关系：

由此可知，光的出射角度只与光栅的倾斜角度θg，光栅常数λ以及出射光的波长λ相关，通过合理地设置正弦相位光栅结构的参数，可以使经过正弦相位光栅结构后形成的衍射条纹为如图3所示的效果，实现利用背光模组表面的衍射光栅结构代替液晶显示面板中的彩膜层以及液晶显示面板的出光侧的狭缝光栅，不仅可以减薄显示装置的整体厚度，而且可以避免由于色阻材料的彩膜层所导致的光损失，从而可以提高显示装置的光透过率，相应地降低显示装置的功耗。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图5所示，背光模组2，可以包括：导光板21和位于导光板21的第一侧面的第一光源22；衍射光栅结构(图5中未示出)位于导光板21面向液晶显示面板1的表面；导光板21的第一侧面为斜面，用于使第一光源22发出的光在导光板21内发生多次反射并从衍射光栅结构出射(如图5所示的实线所示)；具体地，第一光源22发出的光被反射到导光板21设置有衍射光栅结构的一面时可以从衍射光栅结构出射，第一光源22发出的光被反射到导光板21的另一面时会被反射回设置有衍射光栅结构的一面并从衍射光栅结构出射；第一光源22发出的光为白光，从衍射光栅结构出射的光形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，明条纹图案以依次排列的三个为一组，每组包含的三个明条纹图案的颜色分别为红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，液晶显示面板，可以包括：呈矩阵排列的多个亚像素、多条栅线和多条数据线；其中，每相邻的两条栅线和每相邻的两条数据线限定一个亚像素；具体地，每个明条纹图案可以对应一列亚像素，每个暗条纹图案可以对应一列亚像素；或者，每个明条纹图案也可以对应多列亚像素，每个暗条纹图案也可以对应多列亚像素，在此不做限定。具体地，可以根据实际需要设置衍射光栅结构的参数，调整每个明条纹图案与每个暗条纹图案对应的亚像素的列数。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述显示装置，背光模组中的第一光源发出的光从衍射光栅出射后形成明暗相间的条纹图案，照射到液晶显示面板，可以使观看者的左眼只看到左眼图像，右眼只看到右眼图像；在三维显示模式下，左眼图像与右眼图像具有细微差异，使观看者感知画面呈现物体的深度而产生三维立体感，实现3d显示效果；在二维显示模式下，左眼图像与右眼图像相同，实现2d显示效果。但值得注意的是，本发明实施例提供的上述显示装置在二维显示模式下，观看者的左眼和右眼分别接收由液晶显示面板中一半的亚像素形成的图像，因此，本发明实施例提供的上述显示装置在二维显示模式下的分辨率损失了一半。

基于此，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图6所示，背光模组2，还可以包括：位于导光板21的第二侧面的第二光源23；第二侧面与第一侧面相对；导光板21的第二侧面为斜面，第二光源23发出的光在导光板21内发生多次反射并从衍射光栅结构(图6中未示出)出射(如图6所示的虚线所示)，具体地，第二光源23发出的光被反射到导光板21设置有衍射光栅结构的一面时可以从衍射光栅结构出射，第二光源23发出的光被反射到导光板21的另一面时会被反射回设置有衍射光栅结构的一面并从衍射光栅结构出射；在二维显示模式下，第一光源22和第二光源23均处于开启状态，第一光源22发出的光从衍射光栅出射后形成如图3所示的明暗相间的条纹图案(暗、r1、暗、g1、暗、b1、暗)，第二光源23发出的光从衍射光栅出射后在如图3所示的条纹图案中的每个暗条纹图案处形成颜色和与该暗条纹图案相邻的两个明条纹图案的颜色不同的明条纹图案，从而得到如图7所示的条纹图案(g2、r1、b2、g1、r2、b1、g2)；如图7所示的条纹图案中的每个明条纹图案与液晶显示面板中的一列亚像素相对应，如图7所示的整个条纹图案相当于彩色背光，本发明实施例提供的上述显示装置在二维显示模式下，观看者的左眼和右眼可以分别接收由液晶显示面板中全部的亚像素形成的图像，从而可以使本发明实施例提供的上述显示装置在二维显示模式下的分辨率提高一倍。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图6所示，可以将第一侧面的倾斜角度与第二侧面的倾斜角度设置为不同，这样，可以使第一光源22发出的光射入导光板21的角度与第二光源23发出的光射入导光板21的角度不同，从而使第一光源22发出的光从衍射光栅出射后形成的条纹图案的位置与第二光源23发出的光从衍射光栅出射后形成的条纹图案的位置不同，从而得到如图7所示的条纹图案。

较佳地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图5和图6所示，背光模组2，还可以包括：位于导光板21背离液晶显示面板1一侧的反射膜24；这样，第一光源22发出的光照射到导光板21中未设置衍射光栅结构的一面时，会被全部反射回设置有衍射光栅结构的一面并从衍射光栅结构出射，从而可以提高第一光源22的光利用率；同理，第二光源23发出的光照射到导光板21中未设置衍射光栅结构的一面时，会被全部反射回设置有衍射光栅结构的一面并从衍射光栅结构出射，从而可以提高第二光源22的光利用率。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，由于第一光源发出的光在导光板内发生多次反射，因此，从衍射光栅结构出射的光的出射角度一致，也就是说，第一光源发出的光从衍射光栅结构出射后只沿某一方向传播，这样，会使本发明实施例提供的上述显示装置的视角较窄。基于此，为了实现宽视角显示，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图5和图6所示，背光模组2，还可以包括：位于导光板21面向液晶显示面板1一侧的散射膜25；从衍射光栅结构出射的光经散射膜25后可以沿各个方向均匀传播。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，第一光源和第二光源可以为偏振光源；或者，第一光源和第二光源也可以为非偏振光源，在此不做限定。

具体地，在本发明实施例提供的上述显示装置中的第一光源和第二光源为偏振光源时，液晶显示面板，如图5所示，还可以包括：相对而置的阵列基板11和对向基板12，以及位于阵列基板11与对向基板12之间的液晶层13；如图5所示，可以将对向基板12背离阵列基板11的一侧设置为出光侧，即背光模组2位于阵列基板11背离对向基板12的一侧，或者，也可以将阵列基板背离对向基板的一侧设置为出光侧，即背光模组位于对向基板背离阵列基板的一侧，在此不做限定；如图5所示，在对向基板12背离阵列基板11的一侧为出光侧时，液晶显示面板还可以包括：位于对向基板12背离阵列基板11一侧的第一偏光片14，这样，无需在阵列基板11背离对向基板12的一侧设置偏光片，不仅可以降低显示装置的整体厚度，还可以进一步地提高背光模组2的光利用率；在阵列基板背离对向基板的一侧为出光侧时，液晶显示面板还可以包括：位于阵列基板背离对向基板一侧的第一偏光片，这样，无需在对向基板背离阵列基板的一侧设置偏光片，不仅可以降低显示装置的整体厚度，还可以进一步地提高背光模组的光利用率。

具体地，在本发明实施例提供的上述显示装置中的第一光源和第二光源为非偏振光源时，液晶显示面板，如图6所示，还可以包括：相对而置的阵列基板11和对向基板12，位于阵列基板11与对向基板12之间的液晶层13，位于对向基板12背离阵列基板11一侧的第二偏光片15，以及位于阵列基板11背离对向基板12一侧的第三偏光片16。需要说明的是，如图6所示，可以将对向基板12背离阵列基板11的一侧设置为出光侧，即背光模组2位于阵列基板11背离对向基板12的一侧；或者，也可以将阵列基板背离对向基板的一侧设置为出光侧，即背光模组位于对向基板背离阵列基板的一侧，在此不做限定。

针对本发明实施例提供的上述显示装置，本发明实施例还提供了一种显示装置的驱动方法，包括：

在三维显示模式下，将第一光源处于开启状态，第一光源发出的光经衍射光栅后入射到液晶显示面板，形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各明条纹图案的颜色互不相同。

本发明实施例提供的上述显示装置的驱动方法，第一光源发出的光从衍射光栅出射后形成明暗相间的条纹图案，照射到液晶显示面板，可以使观看者的左眼只看到左眼图像，右眼只看到右眼图像；在三维显示模式下，左眼图像与右眼图像具有细微差异，使观看者感知画面呈现物体的深度而产生三维立体感，实现3d显示效果；在二维显示模式下，左眼图像与右眼图像相同，实现2d显示效果。

需要说明的是，本发明实施例提供的上述驱动方法，在二维显示模式下，观看者的左眼和右眼分别接收由液晶显示面板中一半的亚像素形成的图像，使得二维显示模式下的分辨率损失了一半。

基于此，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，还可以包括：在二维显示模式下，将第一光源和第二光源处于开启状态，第一光源发出的光经衍射光栅后入射到液晶显示面板，形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各明条纹图案的颜色互不相同；第二光源发出的光经衍射光栅后入射到液晶显示面板，在每个暗条纹图案处形成颜色和与该暗条纹图案相邻的两个明条纹图案的颜色不同的明条纹图案；这样，在二维显示模式下，观看者的左眼和右眼可以分别接收由液晶显示面板中全部的亚像素形成的图像，从而可以使二维显示模式下的分辨率提高一倍。

本发明实施例提供的上述驱动方法的实施与本发明实施例提供的上述显示装置的实施例类似，重复之处不再赘述。

需要说明的是，本发明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、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，在此不做限定。

本发明实施例提供的一种显示装置及其驱动方法，该显示装置包括液晶显示面板和位于液晶显示面板的入光侧的背光模组，背光模组面向液晶显示面板的表面设置有衍射光栅结构，在三维显示模式下，背光模组发出的光经衍射光栅结构入射到液晶显示面板后可以形成明暗相间的横向排列、纵向延伸的条纹图案，各明条纹图案以依次排列的至少三个为一组，每组包含的各明条纹图案的颜色互不相同，这样，利用背光模组表面的衍射光栅结构代替液晶显示面板中的彩膜层以及液晶显示面板的出光侧的狭缝光栅，不仅可以减薄显示装置的整体厚度，而且可以避免由于色阻材料的彩膜层所导致的光损失，从而可以提高显示装置的光透过率，相应地降低显示装置的功耗。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明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。