[发明专利]一种电控液晶透镜面板及3D/2D可切换立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及电控液晶透镜领域，特别涉及一种电控液晶透镜面板以及包含该电控液晶透镜面板的3D/2D可切换立体显示装置。

背景技术

当前，3D显示装置已越来越为人所熟知，3D显示的模式主要包括眼镜3D模式和裸眼3D模式。眼镜3D模式的显示装置需要佩戴特殊的眼镜，左眼镜片和右眼镜片分别允许不同偏振方向的线偏光透过，从而左眼和右眼观看到的图像为不同偏振方向的线偏光形成的图像，大脑将左眼图像和右眼图像进行整合呈现立体图像。由于人们在观看眼镜3D显示的图像时需要佩戴专用眼镜，否则图像就会变得模糊，使得所述眼镜3D的应用范围受到了局限。因此，裸眼3D模式的显示装置受到越来越多人的追捧。

裸眼3D模式的显示装置主要有两种，一种包括光栅和输出2D图像的显示面板；另一种包括透镜和输出2D图像的显示面板。而为了实现2D显示与3D显示模式的兼容，使得显示装置既可以显示2D图像，也可以显示3D图像，常用的方法是使用电控液晶光栅或电控液晶透镜。

对于电控液晶透镜的作用原理，具体而言，透镜利用透镜组成材料和空气的折射率之差根据给定位置来控制入射光的路径。如果将不同电压施加于液晶层的不同位置来通过不同的电场驱动液晶层，则进入液晶层的入射光经历不同的相位变化，由此，液晶层可以像真实透镜一样控制入射光的路径。

传统的电控液晶透镜面板包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，以及形成在第一基板和第二基板之间的电控液晶透镜。多个条状电极形成在第一基板上，并相互间隔开。与第一基板相对的第二基板的整个表面上形成有平板电极。将高压施加于条状电极并将平板电极接地的条件下形成上述电控液晶透镜。每个透镜可包括多个条状电极，所加电压大小以透镜中心为轴呈对称分布，且位于透镜中心的电极电压与平板电极的电压差最小，越靠近透镜边缘的电极电压与平板电极的电压差越大。在这些电压条件下，垂直电场在位于透镜边缘处的条状电极的中心（即条状电极的中轴线）处最强，而且垂直电场的强度随着远离该条状电极的中心而降低。

然而，参照图1，当施加电压来实现成像时使用电控液晶透镜来实现和抛物面相同的相位面很困难。这里，条状电极的中心O对应于透镜边缘，液晶透镜在透镜边缘处经历分布剖面失真。这种分布剖面失真导致串扰，即非期望的信号，从而将这种信号失真区域称为边缘差错区域。

另一方面，在个人计算机及数字终端等显示器上，要有选择地显示二维图像和立体显示的要求不断高涨。但是，在这些设备中，显示器和观测者之间的距离非常短，约为30cm~60cm。为了在如此短的观看距离下获得立体图像，就要求非常宽的视场角。但上述液晶透镜无法实现宽视场角。

美国专利申请（公开号为US20120069255A1）公开了一种实现液晶的宽视场角的做法，通过设置每个液晶透镜的边缘电极与中心电极的宽度不一致，并按照一定的周期进行排列，利用电场作用的大小控制液晶层的折射率来实现宽视场角。但该专利中公布的电极宽度大小（0.075<W2/D<0.15，0.15<W1/D<0.29）会造成液晶透镜边缘处信号的严重串扰。设定所述液晶透镜区域的间距（pitch）为D，所述中心电极的宽度为W1，所述边缘电极的宽度为W2。

图2所示抽选出的两个液晶透镜在透镜间距方向上的相位分布，即液晶透镜产生的延迟（retardation）。如图2，横坐标为基板所在平面上的位置，200um为一个pitch。以左边透镜的左边缘处为0，随着向右（X轴）延伸而增加距离大小。纵坐标Retardation为入射光的相位延迟量，间接反应了液晶分子的折射率分布。具体说明在实施例中进行详述。如图2中虚线标出的部分所示，理想状态下相邻两个透镜边缘衔接处应该是尖锐的（即图1中虚线所示的理想抛物面），表示左右眼信号的相位延迟分布为两条独立不发生串扰的抛物线，而图中虚线所示的衔接处的曲线趋于平坦，表明相位延迟分布相对于理想状态有明显偏差，即信号产生串扰。仿真所用条件：设定pitch为D，W2/D分别为0.075、0.1、0.125和0.15，W1/D为0.15。

中国专利申请（公开号为CN101339345B）中公开了一种改善信号串扰的做法，在传统的电控液晶透镜面板的第一基板上对应于相应的透镜区域的边缘处设置一层黑色遮挡层（BM），从而减小电极中心处出现的串扰现象，如图3-1和3-2所示。但由于遮挡层的存在，整个显示装置的亮度会降低，同时会产生摩尔纹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术的电控液晶透镜面板中透镜边缘处信号产生严重串扰。