[發(fā)明專(zhuān)利]一種電控液晶透鏡面板及3D/2D可切換立體顯示裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310062756.4
• 申請(qǐng)日: 2013-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103969911B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓立靜;羅麗媛;沈柏平;曾章和
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海天馬微電子有限公司;天馬微電子股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/29
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/29;G02F1/1343;G02F1/133;G02B27/22
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司11332
• 代理人: 孟金喆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電控液晶透鏡領(lǐng)域，特別涉及一種電控液晶透鏡面板以及包含該電控液晶透鏡面板的3D/2D可切換立體顯示裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前，3D顯示裝置已越來(lái)越為人所熟知，3D顯示的模式主要包括眼鏡3D模式和裸眼3D模式。眼鏡3D模式的顯示裝置需要佩戴特殊的眼鏡，左眼鏡片和右眼鏡片分別允許不同偏振方向的線偏光透過(guò)，從而左眼和右眼觀看到的圖像為不同偏振方向的線偏光形成的圖像，大腦將左眼圖像和右眼圖像進(jìn)行整合呈現(xiàn)立體圖像。由于人們?cè)谟^看眼鏡3D顯示的圖像時(shí)需要佩戴專(zhuān)用眼鏡，否則圖像就會(huì)變得模糊，使得所述眼鏡3D的應(yīng)用范圍受到了局限。因此，裸眼3D模式的顯示裝置受到越來(lái)越多人的追捧。

裸眼3D模式的顯示裝置主要有兩種，一種包括光柵和輸出2D圖像的顯示面板；另一種包括透鏡和輸出2D圖像的顯示面板。而為了實(shí)現(xiàn)2D顯示與3D顯示模式的兼容，使得顯示裝置既可以顯示2D圖像，也可以顯示3D圖像，常用的方法是使用電控液晶光柵或電控液晶透鏡。

對(duì)于電控液晶透鏡的作用原理，具體而言，透鏡利用透鏡組成材料和空氣的折射率之差根據(jù)給定位置來(lái)控制入射光的路徑。如果將不同電壓施加于液晶層的不同位置來(lái)通過(guò)不同的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)液晶層，則進(jìn)入液晶層的入射光經(jīng)歷不同的相位變化，由此，液晶層可以像真實(shí)透鏡一樣控制入射光的路徑。

傳統(tǒng)的電控液晶透鏡面板包括彼此相對(duì)設(shè)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間的電控液晶透鏡。多個(gè)條狀電極形成在第一基板上，并相互間隔開(kāi)。與第一基板相對(duì)的第二基板的整個(gè)表面上形成有平板電極。將高壓施加于條狀電極并將平板電極接地的條件下形成上述電控液晶透鏡。每個(gè)透鏡可包括多個(gè)條狀電極，所加電壓大小以透鏡中心為軸呈對(duì)稱(chēng)分布，且位于透鏡中心的電極電壓與平板電極的電壓差最小，越靠近透鏡邊緣的電極電壓與平板電極的電壓差越大。在這些電壓條件下，垂直電場(chǎng)在位于透鏡邊緣處的條狀電極的中心（即條狀電極的中軸線）處最強(qiáng)，而且垂直電場(chǎng)的強(qiáng)度隨著遠(yuǎn)離該條狀電極的中心而降低。

然而，參照?qǐng)D1，當(dāng)施加電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)成像時(shí)使用電控液晶透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)和拋物面相同的相位面很困難。這里，條狀電極的中心O對(duì)應(yīng)于透鏡邊緣，液晶透鏡在透鏡邊緣處經(jīng)歷分布剖面失真。這種分布剖面失真導(dǎo)致串?dāng)_，即非期望的信號(hào)，從而將這種信號(hào)失真區(qū)域稱(chēng)為邊緣差錯(cuò)區(qū)域。

另一方面，在個(gè)人計(jì)算機(jī)及數(shù)字終端等顯示器上，要有選擇地顯示二維圖像和立體顯示的要求不斷高漲。但是，在這些設(shè)備中，顯示器和觀測(cè)者之間的距離非常短，約為30cm~60cm。為了在如此短的觀看距離下獲得立體圖像，就要求非常寬的視場(chǎng)角。但上述液晶透鏡無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬視場(chǎng)角。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)為US20120069255A1）公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)液晶的寬視場(chǎng)角的做法，通過(guò)設(shè)置每個(gè)液晶透鏡的邊緣電極與中心電極的寬度不一致，并按照一定的周期進(jìn)行排列，利用電場(chǎng)作用的大小控制液晶層的折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)寬視場(chǎng)角。但該專(zhuān)利中公布的電極寬度大小（0.075<W2/D<0.15，0.15<W1/D<0.29）會(huì)造成液晶透鏡邊緣處信號(hào)的嚴(yán)重串?dāng)_。設(shè)定所述液晶透鏡區(qū)域的間距（pitch）為D，所述中心電極的寬度為W1，所述邊緣電極的寬度為W2。

圖2所示抽選出的兩個(gè)液晶透鏡在透鏡間距方向上的相位分布，即液晶透鏡產(chǎn)生的延遲（retardation）。如圖2，橫坐標(biāo)為基板所在平面上的位置，200um為一個(gè)pitch。以左邊透鏡的左邊緣處為0，隨著向右（X軸）延伸而增加距離大小。縱坐標(biāo)Retardation為入射光的相位延遲量，間接反應(yīng)了液晶分子的折射率分布。具體說(shuō)明在實(shí)施例中進(jìn)行詳述。如圖2中虛線標(biāo)出的部分所示，理想狀態(tài)下相鄰兩個(gè)透鏡邊緣銜接處應(yīng)該是尖銳的（即圖1中虛線所示的理想拋物面），表示左右眼信號(hào)的相位延遲分布為兩條獨(dú)立不發(fā)生串?dāng)_的拋物線，而圖中虛線所示的銜接處的曲線趨于平坦，表明相位延遲分布相對(duì)于理想狀態(tài)有明顯偏差，即信號(hào)產(chǎn)生串?dāng)_。仿真所用條件：設(shè)定pitch為D，W2/D分別為0.075、0.1、0.125和0.15，W1/D為0.15。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)為CN101339345B）中公開(kāi)了一種改善信號(hào)串?dāng)_的做法，在傳統(tǒng)的電控液晶透鏡面板的第一基板上對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的透鏡區(qū)域的邊緣處設(shè)置一層黑色遮擋層（BM），從而減小電極中心處出現(xiàn)的串?dāng)_現(xiàn)象，如圖3-1和3-2所示。但由于遮擋層的存在，整個(gè)顯示裝置的亮度會(huì)降低，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩爾紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)的電控液晶透鏡面板中透鏡邊緣處信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重串?dāng)_。