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)：
當前，3D顯示裝置已越來越為人所熟知，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，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行整合呈現(xiàn)立體圖像。由于人們在觀看眼鏡3D顯示的圖像時需要佩戴專用眼鏡，否則圖像就會變得模糊，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通過不同的電場驅(qū)動液晶層，則進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。多個條狀電極形成在第一基板上，并相互間隔開。與第一基板相對的第二基板的整個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。每個透鏡可包括多個條狀電極，所加電壓大小以透鏡中心為軸呈對稱分布，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，而且垂直電場的強度隨著遠離該條狀電極的中心而降低。然而，參照圖1，當施加電壓來實現(xiàn)成像時使用電控液晶透鏡來實現(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致串擾，即非期望的信號，從而將這種信號失真區(qū)域稱為邊緣差錯區(qū)域。另一方面，在個人計算機及數(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角。但上述液晶透鏡無法實現(xiàn)寬視場角。美國專利申請(公開號為US20120069255A1)公開了一種實現(xiàn)液晶的寬視場角的做法，通過設(shè)置每個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行排列，利用電場作用的大小控制液晶層的折射率來實現(xiàn)寬視場角。但該專利中公布的電極寬度大小(0.075<W2/D<0.15，0.15<W1/D<0.29)會造成液晶透鏡邊緣處信號的嚴重串擾。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，橫坐標為基板所在平面上的位置，200um為一個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?？v坐標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。具體說明在實施例中進行詳述。如圖2中虛線標出的部分所示，理想狀態(tài)下相鄰兩個透鏡邊緣銜接處應(yīng)該是尖銳的(即圖1中虛線所示的理想拋物面)，表示左右眼信號的相位延遲分布為兩條獨立不發(fā)生串擾的拋物線，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于理想狀態(tài)有明顯偏差，即信號產(chǎn)生串擾。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。中國專利申請(公開號為CN101339345B)中公開了一種改善信號串擾的做法，在傳統(tǒng)的電控液晶透鏡面板的第一基板上對應(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)的串擾現(xiàn)象，如圖3-1和3-2所示。但由于遮擋層的存在，整個顯示裝置的亮度會降低，同時會產(chǎn)生摩爾紋。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)的電控液晶透鏡面板中透鏡邊緣處信號產(chǎn)生嚴重串擾。本發(fā)明進一步所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)的電控液晶透鏡面板中亮度會降低，同時會產(chǎn)生摩爾紋。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種電控液晶透鏡面板以及包括該電控液晶透鏡的3D/2D立體顯示裝置。所述電控液晶透鏡面板通過減小透鏡邊緣處電極的寬度來實現(xiàn)電極中心處串擾的降低，同時可以實現(xiàn)高析像度下的寬視場角。所述電控液晶透鏡面板，包括：相對設(shè)置的第一基板和第二基板；電控液晶透鏡面板，設(shè)置于所述第一基板和第二基板之間；公共電極，設(shè)置于所述第一基板的內(nèi)側(cè),所述公共電極為塊狀，覆蓋整個第一基板；平行排列的多個帶狀電極，設(shè)置于所述第二基板的內(nèi)側(cè)，所述帶狀電極為透明導電性材料，包括多個重復(fù)單元，每一所述重復(fù)單元包括第一電極以及位于所述第一電極兩側(cè)的第二電極，設(shè)定所述液晶透鏡區(qū)域的間距為D，所述第一電極的寬度為W1，所述第二電極的寬度為W2的情況下，滿足如下關(guān)系：0.005<W2/D<0.05，W2<W1。優(yōu)選地，相鄰所述重復(fù)單元公用一第二電極。優(yōu)選地，每一所述重復(fù)單元內(nèi)所述第二電極之間包括n個第一電極，n為正整數(shù)。所述公共電極與所述第一電極的電位差V1小于所述液晶層的閾值電壓Vth；所述公共電極與所述第二電極的電位差V2大于所述液晶層的閾值電壓Vth；并且V1小于V2。通常來說，所述第一電極和第二電極的電位要么同時大于公共電極電位，要么同時小于公共電極電位，且V1，V2，Vth都是正數(shù)。優(yōu)選地，所述公共電極和第一電極為接地電位。本發(fā)明的實施例還提供一種包含上述液晶透鏡面板的3D/2D可切換立體顯示裝置。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明實施例提供的液晶透鏡面板和3D/2D可切換立體顯示裝置的優(yōu)點和有益效果如下：本發(fā)明的實施例設(shè)定了電控液晶面板中每個液晶透鏡的邊緣電極(第二電極)與中心電極(第一電極)的寬度大小關(guān)系，在設(shè)定液晶透鏡區(qū)域的間距為D，第一電極的寬度為W1，第二電極的寬度為W2的情況下，滿足如下關(guān)系：0.005<W2/D<0.05，W2<W1。從而改善液晶透鏡邊緣處的信號串擾。附圖說明所包括的附圖用于提供對本發(fā)明的進一步理解，被并入且構(gòu)成本申請的一部分，示出了本發(fā)明的實施方式，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中：圖1為穿過傳統(tǒng)電控液晶透鏡時入射光的相位變化與理想拋物面對比的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中減小液晶透鏡邊緣電極寬度后入射光穿過液晶透鏡時的相位延遲(retardation)示意圖；圖3-1為現(xiàn)有技術(shù)中在透鏡邊緣處的電極對應(yīng)位置設(shè)置黑色遮擋層的截面示意圖；圖3-2為現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置黑色遮擋層后入射光穿過液晶透鏡時的相位變化與理想拋物面對比的示意圖；圖4為本發(fā)明的3D/2D可切換立體圖像顯示裝置示意圖；圖5為第一實施方式中電控液晶透鏡面板的下基板和帶狀電極的俯視圖；圖6為本發(fā)明電控液晶透鏡面板中抽選出一個液晶透鏡在透鏡間距方向上的截面示意圖(不加電壓)；圖7為本發(fā)明電控液晶透鏡面板中抽選出一個液晶透鏡在透鏡間距方向上的截面示意圖(加電壓)；圖8-1和8-2為本發(fā)明中入射光穿過液晶透鏡時的相位延遲(retardation)示意圖。圖9為圖3、圖8-1、圖8-2中虛線框內(nèi)的圖形進行放大比較的示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下列說明，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。圖4是表示本實施方式的3D/2D可切換立體圖像顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6和圖7是圖4所示的顯示裝置中虛線方框的放大圖。圖6表示對液晶透鏡面板的液晶層未施加電壓，液晶指向矢(director)與密封液晶的基板(玻璃基板)平行的狀態(tài)(對應(yīng)2D顯示模式)。圖7表示對液晶透鏡的液晶層施加電壓，液晶指向矢在液晶層的厚度方向上變化并形成液晶透鏡而發(fā)揮功能的狀態(tài)(對應(yīng)2D顯示模式)。如圖4所示，本實施方式的3D/2D可切換立體圖像顯示裝置20包括：作為圖像顯示元件的顯示面板21；被配置于從顯示面板21所發(fā)出的圖像光的射出側(cè)的、持有三個液晶透鏡的電控液晶透鏡面板22。在顯示面板21的兩個外表面設(shè)有偏光板(未圖示)，使得具有偏振的圖像光射出。且圖像光的偏振方向與液晶分子的指向矢24A方向相匹配。顯示面板21具有多個像素，通常這些像素被分割成三個像素群211、212、213，分別與該三個液晶透鏡一一對應(yīng)設(shè)置。需要說明的是，雖然本實施方式中，由三個液晶透鏡構(gòu)成電控液晶透鏡面板為例，但本發(fā)明并不限定這個數(shù)字。另外，本實施方式雖然構(gòu)成顯示面板21的多個像素構(gòu)成三個像素群為例，但是并不限定于此，能夠根據(jù)需要采取任意形態(tài)。設(shè)置于顯示面板21之上的液晶透鏡面板23包括：相對設(shè)置的第一基板231和第二基板232；設(shè)置于第一基板231和第二基板232之間液晶層24；公共電極(平板電極)25，設(shè)置在第一基板231的內(nèi)側(cè)(即第一基板231朝向液晶層24的一側(cè))；平行排列的多個帶狀電極26，設(shè)置于第二基板232的內(nèi)側(cè)(即第二基板232朝向液晶層24的一側(cè))。所述帶狀電極為透明導電電極，可以采用ITO、IZO等。其中，第二基板232設(shè)置于顯示面板21與第一基板231之間。圖5為第二基板及其上的帶狀電極的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。從圖5中可以看出，帶狀電極26在與透鏡間距方向(X方向)垂直的方向(Y方向)上進行延伸。帶狀電極26包括多個重復(fù)單元260，每個重復(fù)單元260包括第一電極261和位于第一電極261兩側(cè)的第二電極262，相鄰兩個重復(fù)單元可以共用一個第二電極，如此進行周期性排列。通常位于第一電極261兩側(cè)的兩個第二電極262關(guān)于該第一電極261對稱。每一重復(fù)單元260限定一液晶透鏡區(qū)域，當重復(fù)單元260的第一電極261、第二電極262與公共電極25之間施加電壓時，在該液晶透鏡區(qū)域內(nèi)就形成了一柱狀透鏡，其長軸平行于帶狀電極26。液晶層24中所有的柱狀透鏡共同構(gòu)成透鏡陳列。電控液晶透鏡面板22中，X方向上，各液晶透鏡的中心部的折射率和端部的折射率大不相同。電控液晶透鏡面板22具有較大的光焦度(focalpower)，可以使液晶透鏡產(chǎn)生理想的延遲(retardation)。從而，從電控液晶透鏡面板22所射出的圖像光受到上述光焦度而進行較大的偏向，并能夠通過寬范圍的擴展而獲得較大的視場角。光焦度等于像方光束會聚度與物方光束會聚度之差，它表征光學系統(tǒng)偏折光線的能力。光焦度常用字母表示，折射球面光焦度其中n′為像方折射率，n為物方折射率，r為球面半徑，f′為像焦距，f為物焦距。一般光焦度表示為像方焦距的倒數(shù)(認為空氣的折射率為1)。上述光焦度等式對任何光學系統(tǒng)都是普適的。參照圖6和圖7所示的液晶透鏡的截面構(gòu)成圖，就上述的作用效果進行詳述。對第一基板231和第二基板232進行表面摩擦處理，通常是公共電極25的內(nèi)側(cè)和/或帶狀電極26的內(nèi)側(cè)設(shè)置有表面進行過摩擦處理的配向?qū)?未圖示)，這樣在公共電極25、第一電極261和第二電極262之間未施加電壓的狀態(tài)下，如圖6所示，液晶層24的液晶指向矢24A與透鏡基板231和232的主面相平行。此時，液晶分子在與指向矢的軸正交的方向上產(chǎn)生的雙折射就恒定，因而在透鏡間距方向上幾乎不產(chǎn)生折射率分布。在圖6所示情況下，電控液晶透鏡面板22中的液晶層24沒有起到液晶透鏡的作用。此時顯示面板21射出的偏振光直接穿過電控液晶透鏡面板22，但光的傳播方向不發(fā)生改變，因此顯示的是2D圖像，這一狀態(tài)為2D顯示模式。另一種情況，設(shè)定公共電極25與所述第一電極261的電位差為V1，V1小于液晶層24的閾值電壓(開啟電壓)Vth；所述公共電極25與所述第二電極262的電位差為V2，V2大于液晶層24的閾值電壓Vth；并且V1小于V2。本文中的閾值電壓指的是使指向矢平行于基板的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的電壓大小。需要說明的是，V1，V2，Vth都是正數(shù)。通常，第一電極和第二電極的電位要么同時大于公共電極電位，要么同時小于公共電極電位。舉例來說，設(shè)定公共電極25為接地電位，第一電極261為接地電位，同時對第二電極262施加電壓V3，且V3大于液晶層24中液晶的閾值電壓Vth。如圖7所示，在第二電極262附近的液晶分子的指向矢24A呈現(xiàn)與透鏡基板接近垂直的方向。位于第一電極261上方，靠近公共電極25的液晶分子，指向矢24A與透鏡基板大致平行。在液晶透鏡的邊緣處，從顯示面板射出的圖像光在其偏振方向與液晶層的指向矢24A相匹配，即圖像光的偏振方向與液晶指向矢24A垂直的比例變小，所以受液晶分子的雙折射影響較小。隨著接近液晶透鏡的中心，從顯示面板射出的圖像光的偏光方向與液晶指向矢24A垂直的比例變大，所以受液晶分子的雙折射影響較大。最終導致在液晶透鏡內(nèi)，產(chǎn)生如虛線A所示的較大的折射率分布，液晶透鏡具有較大的光焦度，所以電控液晶透鏡面板22的視場角增大。此時，液晶層24起到了液晶透鏡的作用。此時顯示面板21射出的偏振光穿過電控液晶透鏡面板22后，光的傳播方向發(fā)生改變，因此顯示的是3D圖像，這一狀態(tài)為3D顯示模式。綜上所述，本發(fā)明可實現(xiàn)3D/2D可切換立體圖像顯示。如圖7所示，通過對第二電極262施加電壓使液晶層24產(chǎn)生折射率分布，從而實現(xiàn)液晶透鏡的功能，顯示立體圖像(3D圖像)。如圖6所示，當不對電極施加電壓時，液晶層24不形成透鏡從而可以顯示二維圖像(2D圖像)。下面以具體實施例來說明本發(fā)明在解決透鏡邊緣處信號串擾的優(yōu)越之處。液晶透鏡的焦距其中D為液晶透鏡間距(pitch)，d為液晶層的厚度，Δn為透鏡前后媒質(zhì)的折射率之差。圖8-1和8-2所示是對本發(fā)明的電控液晶透鏡面板對入射光的控制作用進行的仿真。仿真所用條件為：公共電極25加電壓V1＝7V，第一電極261電壓V2＝7V，第二電極262加電壓V3＝0V，液晶透鏡間距D為200um，液晶層厚度為35um。設(shè)定第一電極261的寬度為W1，第二電極262的寬度為W2，取W1/D為0.1，W2/D分別取0.004、0.005、0.01、0.02、0.03和0.05。圖8-1和8-2中，橫坐標為基板所在平面的位置，200um為一個pitch，圖中給出了兩個pitch大小，縱坐標Retardation為入射光的相位延遲量，即公式的Δnd，由于液晶層厚度d是固定值，所以相位延遲量間接反應(yīng)了Δn的變化。從圖中虛線框標示的可以看出，W2/D越小，仿真出來的液晶透鏡的延遲圖像兩個透鏡銜接處越尖銳，越接近理想拋物面，說明在透鏡邊緣處產(chǎn)生的信號串擾越小。同時由圖8-2虛線框內(nèi)所示可以看出，W2/D為0.005時，曲線的尖銳程度達到臨界狀態(tài)，小于0.005時也不會再有明顯改善。而8-1和8-2所示液晶分子的折射率分布在波峰處越接近拋物面，說明液晶透鏡的視場角越寬。如圖9所示，將圖3、圖8-1、圖8-2中虛線框內(nèi)的圖形進行放大比較，從上至下，分別是圖3、圖8-1、圖8-2。圖3中第二電極的寬度范圍為0.075<W2/D<0.15，可以看出透鏡銜接處的信號串擾區(qū)域的寬度在20um左右，圖8-1中第二電極的寬度范圍在0.02<W2/D<0.05，透鏡銜接處的信號串擾區(qū)域的寬度在12um左右，圖8-2中第二電極的寬度范圍在0.004<W2/D<0.01，透鏡銜接處的信號串擾區(qū)域的寬度接近于0。為了實現(xiàn)本發(fā)明改善信號串擾的目的，滿足0.005<W2/D<0.05，W2<W1。本實施例中設(shè)定的電壓參數(shù)并不限定于此，公共電極25和第一電極261可以是接地電位，第二電極可以接高電壓。只要滿足所述公共電極與所述第一電極的電位差小于所述液晶層的閾值電壓Vth,且小于所述公共電極與所述第二電極的電位差，同時，所述公共電極與所述端部電極的電位差大于所述液晶層的閾值電壓Vth即可。本發(fā)明電控液晶透鏡面板面板的結(jié)構(gòu)，不限定由三個電極構(gòu)成透鏡重復(fù)單元。每個透鏡可以包括多個電極，以兩個第二電極中間包含n個第一電極的周期性進行排列，并保證每個透鏡邊緣的電極為第二電極，n為正整數(shù)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。