CN102385195A - 2d/3d可切换显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种2D/3D可切换显示装置及其制造方法,该装置包括:一块第一透明基板、一块第三透明基板及位于其间的一块第二透明基板;第一透明基板与第二透明基板之间夹置有第一液晶层共同构成液晶透镜,第二透明基板与第三透明基板之间夹置有第二液晶层共同构成液晶显示面板;所述第二透明基板为所述液晶透镜和所述液晶显示面板的共用基板;第一透明基板靠近第一液晶层的一侧具有第一透明电极,第二透明基板靠近第一液晶层的一侧具有第二透明电极;第三透明基板靠近第二液晶层的一侧具有薄膜晶体管阵列;第一透明基板与第二透明基板之间、第二透明基板与第三透明基板之间均由框胶粘合固定。本发明的2D/3D可切换显示装置结构简单,制造过程中无需液晶显示面板与液晶透镜组合时的精确对位,提高3D显示质量的同时大大降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域,特别涉及一种2D/3D可切换显示装置及其制造方法。
背景技术
随着显示技术的不断发展,人们愈加追求更加真实的显示画面。近年来,出现了利用不同技术实现的三维(3D)显示(又称为立体显示),3D显示相较于二维(2D)显示,可以给观察者带来更逼真的立体效果,因此,受到了人们的欢迎和青睐。
人之所以看到的物体是三维的,是因为人有两只眼睛,并且两只眼睛具有一定的间距,物体在两眼视网膜上产生两幅具有细微差别的图像,经大脑处理后合成为一幅三维图像。立体显示技术是利用人眼的立体成像原理,人眼看物体时是从不同角度看到两幅稍有差别的图像,大脑将这两幅具有视差的图像合成后形成立体视觉。现有的立体显示方法主要有:偏振镜法、滤色镜法、视差立体法以及体视镜法。其中偏振镜法是最常用的方法,其原理就是利用光的不同偏振角度,让两个镜片分别透过不同偏振状态的光,将两幅具有细微差别的图像分别投射到左右眼中,从而给人以三维立体感。但是,这种立体显示方法需要观察者配戴配套的立体偏振眼镜才能观看到三维图像,配戴立体眼镜常常会造成观察者的观看不舒适,特别是对于自身已经配戴着眼镜的观察者来说,观看立体图像则较为困难。因此,为了避免配戴特殊眼镜的不便,最近出现了不必配戴立体眼镜就能观看立体图像的装置,称为自动立体显示装置(即裸眼立体显示装置),通过立体显示设备可以直接分开分别进入左右眼的左右眼图像光线,从而在观看立体图像时不必配戴立 体眼镜,以满足观察者的需求。另外正在研发一种立体显示设备,其内设置有根据需要可透过开关组件分开左右眼图像的媒体,平时可以让人们观看二维平面图像,但有需要时也可以让人们观看三维立体图像。
图1a和1b分别是现有的一种液晶透镜在不加电和加电状态下的部分剖面结构示意图,现有的这种液晶透镜可以搭配液晶显示面板共同实现2D/3D可切换的液晶显示装置,该液晶透镜的上下基板上靠近液晶层的一侧均具有透明的电极,上电极为整面设置的电极层,下电极为图案化的电极层。如图1a所示,液晶透镜在不加电状态下,上下电极之间没有电场形成,液晶分子的长轴均沿着平行于上下基板的平面排列,线偏振光经过液晶层之后均可以沿着原来的传播方向前进而进入人的左右眼,此时为2D显示模式。如图1b所示,当液晶透镜处在加电状态下,上下电极之间形成电场,不同位置的液晶分子分别受到不同强度的电场力的作用,液晶分子在空间中渐变排列,使其折射率同样产生过渡渐变,线偏振光经过液晶层之后发生折射,形成渐变式折射率棱镜,线偏振光经过液晶层之后均改变原来的传播方向前进而使得液晶显示面板左右像素产生的画面分别进入人的左右眼,此时为3D显示模式。
图2是现有技术中采用液晶透镜实现2D/3D可切换显示的原理结构示意图,从液晶显示面板的像素上发出的光通过液晶透镜的分光作用,可以将液晶显示面板上所有标有L像素所组成的图像传给左眼而不传给右眼,将液晶显示面板上所有标有R像素所组成的图像传给右眼而不传给左眼,这样具有一定视差的左眼图像和右眼图像通过双目视差原理在人脑中形成3D图像。图2中:
其中焦距f为液晶显示面板的彩色滤光片上表面到液晶透镜节点之间的距离,e为人眼瞳距,一般为65mm;i为液晶显示面板的单个子像素窄边宽度,假设其为75um,对于笔记本电脑等视距Z要求较小的情况(取Z=500mm), 采用以上取值计算得到透镜焦距f仅大约为0.6mm。
图3是现有的一种2D/3D可切换显示装置的部分剖面结构示意图,其包括液晶显示面板10、液晶透镜20以及用于粘连液晶显示面板10和液晶透镜20的粘连层30,图3仅为示意性描述现有的2D/3D可切换显示装置,并未完全示出现有的2D/3D可切换显示装置中的所有组成结构,如图3所示,其液晶显示面板10包括第一透明基板11、第二透明基板12以及夹于其间的液晶层13,第一透明基板11上靠近液晶层13的一侧具有薄膜晶体管(TFT)以及像素电极等结构,此处简称为薄膜晶体管阵列层16,第二透明基板12上靠近液晶层13的一侧具有彩色滤光层15,第一透明基板11和第二透明基板12之间通过框胶14粘连固定,第一透明基板11和第二透明基板12的背离液晶层13的一侧分别贴附有第一偏光片17和第二偏光片18。图3所示的液晶透镜20包括第一透明基板21、第二透明基板22以及夹于其间的液晶层23,第一透明基板21靠近液晶层23的一侧具有图案化的第一透明电极25,第二透明基板22靠近液晶层23的一侧具有整层设置的第二透明电极26,第一透明基板21和第二透明基板22之间通过框胶24粘连固定,液晶透镜20的工作原理参照对图1a和1b的描述,液晶透镜20搭配液晶显示面板10的工作原理参照对图2的描述,此处均不再赘述。参照图2和图3,图3所示现有的液晶透镜的焦距f包括了第二透明基板12、第二偏光片18、粘连层30和液晶透镜20的第一透明基板21的厚度的和,对于小焦距透镜尤其是工艺简单的渐变式液晶透镜,需要对所使用的透明基板(例如玻璃)进行薄化以使f接近0.6mm,否则3D显示时串扰现象将会很严重。但是对透明基板(例如玻璃)进行薄化提高成本的同时,还会带来因薄化导致的瑕疵,使得产品良率大大下降;另外,光线从液晶显示面板10发出后到达液晶透镜20的过程中,需要经过多个界面,光线在不同介质的界面处会发生偏折,如果界面存在缺陷或杂质则会发生光的散射等,这种光的不规则传播会通过各界面层层放大,最后到达人眼时图像会发生变形使画质恶化,而对于3D显示其对光线方向的要求是非常严苛的;图3所示现有的2D/3D可切换显示装置 中,液晶显示面板10与液晶透镜20的贴合需要严格对位,否则将会产生严重的串扰现象,因此其对于对位精度要求较高,需要配备高精密的对位设备,而这样的专业设备目前极少,且价格昂贵。
发明内容
有鉴于此,本发明解决的技术问题是:提供一种2D/3D可切换显示装置,其减少了液晶透镜在其棱镜焦距内的界面数,结构简单,无需液晶显示面板与液晶透镜组合时的精确对位,提高3D显示质量的同时大大降低成本。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案具体是这样实现的:
本发明提供了一种2D/3D可切换显示装置,其包括:一块第一透明基板、一块第三透明基板及位于其间的一块第二透明基板;第一透明基板与第二透明基板之间夹置有第一液晶层共同构成液晶透镜,第二透明基板与第三透明基板之间夹置有第二液晶层共同构成液晶显示面板;所述第二透明基板为所述液晶透镜和所述液晶显示面板的共用基板;第一透明基板靠近第一液晶层的一侧具有第一透明电极,第二透明基板靠近第一液晶层的一侧具有第二透明电极;第三透明基板靠近第二液晶层的一侧具有薄膜晶体管阵列;第一透明基板与第二透明基板之间、第二透明基板与第三透明基板之间均由框胶粘合固定。
另一方面,本发明提供了一种2D/3D可切换显示装置的制造方法,其包括步骤:a,提供第一透明基板,其上形成有第一透明电极;提供第二透明基板,其一侧形成有第二透明电极;提供第三透明基板,其上形成有薄膜晶体管阵列;b,组合第二透明基板与第三透明基板,其间夹置有第二液晶层并由框胶粘合固定,形成液晶显示面板;c,组合第一透明基板与所述液晶显示面板,使第一透明基板的具有第一透明电极的一侧靠近所述液晶显示面板中第二透明基板的具有第二透明电极的一侧,其间夹置有第一液晶层并由框胶粘合固定,形成液晶透镜。
本发明的2D/3D可切换显示装置结构简单,制造过程中无需液晶显示面 板与液晶透镜组合时的精确对位,提高3D显示质量的同时大大降低成本。
附图说明
图1a是现有的一种液晶透镜在不加电状态下的部分剖面结构示意图;
图1b是现有的一种液晶透镜在加电状态下的部分剖面结构示意图;
图2是现有技术中采用液晶透镜实现2D/3D可切换显示的原理结构示意图;
图3是现有技术中一种2D/3D可切换显示装置的部分剖面结构示意图;
图4是本发明第一实施例的2D/3D可切换显示装置的部分剖面结构示意图;
图5是本发明第二实施例的2D/3D可切换显示装置的部分剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明,使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
第一实施例
图4是本发明第一实施例的2D/3D可切换显示装置的部分剖面结构示意图,其包括一块第一透明基板100、一块第三透明基板300及位于其间的一块第二透明基板200;第一透明基板100与第二透明基板200之间夹置有第一液晶层LC1共同构成液晶透镜,第二透明基板200与第三透明基板300之间夹置有第二液晶层LC2共同构成液晶显示面板;第二透明基板200为液晶透镜和液晶显示面板的共用基板;第一透明基板100靠近第一液晶层LC1的一侧具有第一透明电极101,第二透明基板200靠近第一液晶层LC1的一侧具有第二透明电极201;第三透明基板300靠近第二液晶层LC2的一侧具有 薄膜晶体管阵列301;第一透明基板100与第二透明基板200之间、第二透明基板200与第三透明基板300之间均由框胶600粘合固定。
本实施例的2D/3D可切换显示装置中的液晶显示面板中的彩色滤光层202位于第二透明基板200靠近第二液晶层LC2的一侧,本实施例的2D/3D可切换显示装置还包括第一偏光片400和第二偏光片500,如图4所示,本实施例中第一偏光片400位于第二透明基板200的靠近第二液晶层LC2的一侧,优选地,如图4所示,第一偏光片400位于彩色滤光层202的靠近第二液晶层LC2的一侧,也即彩色滤光层202位于第二透明基板200和第一偏光片400之间的位置,本实施例的第二偏光片500位于第三透明基板300的背离第二液晶层LC2的一侧,第一偏光片400和第二偏光片500的作用为将光线进行过滤,使具有一定偏振方向的光线通过,通过控制液晶显示面板中对第二液晶层LC2施加的电场的大小控制液晶分子的扭转角度,搭配第一、第二偏光片400、500对光线的过滤作用从而实现液晶显示面板的不同灰阶显示。但本发明并不仅限于此,其中,第一偏光片400可以位于第一透明基板100或者第二透明基板200的任意一个侧面上。
本实施例中,第三透明基板300上靠近第二液晶层LC2的一侧具有薄膜晶体管(TFT)阵列301,在第二透明基板200上靠近第二液晶层LC2的一侧形成有彩色滤光层(CF)202,第二透明基板200和第三透明基板300之间通过框胶600粘合固定。图4所示的本实施例的2D/3D可切换显示装置中的液晶透镜包括与液晶显示面板共用的第二透明基板200、第一透明基板100以及夹于其间的第一液晶层LC1,第一透明基板100靠近第一液晶层LC 1的一侧具有整层设置的第一透明电极101,第二透明基板200靠近第一液晶层LC1的一侧具有图案化的第二透明电极201,第二透明基板200、第一透明基板100以及夹于其间的第一液晶层LC1共同构成的液晶透镜的工作原理参照对图1a和1b的描述,液晶透镜搭配液晶显示面板的工作原理参照对图2的描述,此处均不再赘述。另外,本实施例中第一透明电极101为整层设置,第二透明电极201为图案化的条形电极,同时本实施例中还可以采用第一透 明电极101为图案化的条形电极,而第二透明电极201为整层设置,其同样可以实现液晶透镜的功能,同时,将第二透明基板200上第二透明电极201整层设置,在接下来在第二透明基板200的背离第二透明电极的一侧形成彩色滤光层202以及第一偏光片400时,因第二透明电极201整层设置,因此可以省去在第二透明电极上加上保护膜或者保护胶的步骤,后续制程中即使个别地方出现略微的刮伤,并不妨碍液晶透镜的整体性能,因此可以提高其防刮伤性能。本实施例的2D/3D可切换显示装置实现2D/3D切换的原理同现有技术中的描述,不再赘述。
本实施例的图4与现有技术的图3对比可知,本实施例的液晶透镜的焦距f仅包括了第二透明基板200的厚度,很适用于制作成小焦距透镜尤其是工艺简单的渐变式液晶透镜,不需要对所使用的透明基板(例如玻璃)进行薄化以使f接近0.6mm,大大地节省了制造成本;另外,光线从液晶显示面板发出后到达液晶透镜的过程中,需要经过的界面个数相比现有技术减小,因而明显地减少在界面处会发生的偏折,提高显示画面的品质;另外,现有的2D/3D可切换显示装置制作过程中,液晶显示面板与液晶透镜的贴合需要严格对位,否则将会产生严重的串扰现象,因此需要配备高精密的对位设备,而本发明则不需要液晶透镜与液晶显示面板的严格对位的过程,其在制作过程中即可实现位置的相互精确对位,如下制造过程所述。
本实施例的2D/3D可切换显示装置的制造方法包括步骤a、b和c。步骤a,提供第一透明基板,其上形成有第一透明电极;提供第二透明基板,其一侧形成有第二透明电极;提供第三透明基板,其上形成有薄膜晶体管阵列;步骤b,组合第二透明基板与第三透明基板,其间夹置有第二液晶层并由框胶粘合固定,形成液晶显示面板;步骤c,对位组合第一透明基板与所述液晶显示面板,使第一透明基板的具有第一透明电极的一侧靠近液晶显示面板中第二透明基板的具有第二透明电极的一侧,其间夹置有第一液晶层并由框胶粘合固定,形成液晶透镜。
对于如图4所示的本实施例的2D/3D可切换显示装置,其步骤a具体地 包括:提供第一透明基板100,在其上形成第一透明电极100,第一透明电极100整层设置;提供第二透明基板200,在其一侧形成第二透明电极201,并对第二透明电极201进行图案化使之形成具有条形的电极图案,之后,在形成的图案化的第二透明电极201上加上保护膜或者保护胶,再在第二透明基板200的另一侧依次形成彩色滤光层202和第一偏光片400;提供第三透明基板300,在其上形成薄膜晶体管阵列301,在第三透明基板300的背离第二液晶层LC2的一侧形成(或贴附)第二偏光片500。接着进行步骤b,真空条件下在第三透明基板300具有薄膜晶体管阵列301的一侧或者第二透明基板200背离第二透明电极201的一侧滴注第二液晶层LC2,之后组合第二透明基板200与第三透明基板300,其间由框胶600粘合固定,形成液晶显示面板,或者,步骤b采用真空灌注法将第二液晶层LC2注入,组合第二透明基板与第三透明基板后,采用真空灌注的方法使第二液晶层夹置于所述第二透明基板与所述第三透明基板之间。接着进行步骤c,去除位于图案化的第二透明电极201上的保护膜或者保护胶,组合第一透明基板100与步骤b之后形成的液晶显示面板,使第一透明基板100的具有第一透明电极101的一侧靠近液晶显示面板中第二透明基板200的具有第二透明电极201的一侧,其间夹置有第一液晶层LC1并由框胶粘合固定,形成液晶透镜,步骤c中,因液晶显示面板已经形成,在组合第一透明基板100与步骤b之后形成的液晶显示面板时,若将整个已经形成的液晶显示面板置于真空或者接近真空的环境中时,由于液晶显示面板内外的压强差较大,可能会导致液晶显示面板破损或者内部的第二液晶层LC2因内部压强较大而溢出,因此,优选地,步骤c中组合第一透明基板100与液晶显示面板后,采用真空灌注的方法使第一液晶层LC1夹置于第一透明基板100与液晶显示面板中第二透明基板200之间。完成上述步骤a、b和c之后,形成本实施例的2D/3D可切换显示装置。
本实施例中,可利用形成在第三透明基板上的对位标志来确定对第一透明电极或者第二透明电极进行图案化处理,不再需要在第一透明基板上设置对位标志的制程,因此减少了形成第一基板的制程,形成本实施例的2D/3D 可切换显示装置的整个过程中,在制作过程中即可实现各层薄膜位置的相互精确对位,不再需要配备高精密的对位设备,大大降低生产成本。
第二实施例
本发明第二实施例与第一实施例相同之处不再赘述,其不同点主要在于,本实施例中的液晶显示面板部分采用COA(Color filter On Array)结构,即本实施例中彩色滤光层202形成于薄膜晶体管阵列301之上,本实施例的2D/3D可切换显示装置的具体结构如图5所示,与第一实施例相比,其彩色滤光层202形成在第一透明基板100上的薄膜晶体管阵列301的靠近第二液晶层LC2的一侧,相应地,其制造方法的步骤a中包括在第三透明基板300上形成薄膜晶体管阵列301之后还包括在其上形成彩色滤光层202的步骤,而其第二透明基板200的靠近第二液晶层LC2的一侧则不再包括形成彩色滤光层202的步骤。本实施例中,第二透明基板200靠近第二液晶层LC2的一侧具有第一偏光片400,第三透明基板300的薄膜晶体管阵列301的靠近第二液晶层LC2的一侧具有彩色滤光层202。与第一实施例相比,除此之外的其他结构和制造方法均相同,不再赘述。
本实施例中,第一偏光片400也可以位于第一透明基板100或者第二透明基板200的任意一个侧面上。另外,本实施例中第一透明电极101为整层设置,第二透明电极201为图案化的条形电极,同时本实施例中还可以采用第一透明电极101为图案化的条形电极,而第二透明电极201为整层设置,其同样可以实现液晶透镜的功能,同时,将第二透明基板200上第二透明电极201整层设置,在接下来在第二透明基板200的背离第二透明电极的一侧形成第一偏光片400时,因第二透明电极201整层设置,即使个别地方出现略微的刮伤,并不妨碍液晶透镜的整体性能,因此可以提高其防刮伤性能。
以上各实施例中所示的2D/3D可切换显示装置中,并未完全示出其中液晶显示面板和液晶透镜的所有组成部分,而仅示出与本发明密切相关的部分组成,其他组成部分(例如液晶显示面板中的栅极绝缘层、钝化层、配向层;液晶透镜中的钝化层、配向层等),该未示出的部分为液晶显示领域内的一 般技术人员所公知,对其具体组成、分布位置及其作用等不再赘述。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已,本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (14)
1.一种2D/3D可切换显示装置,其特征在于,包括:一块第一透明基板、一块第三透明基板及位于其间的一块第二透明基板;第一透明基板与第二透明基板之间夹置有第一液晶层共同构成液晶透镜,第二透明基板与第三透明基板之间夹置有第二液晶层共同构成液晶显示面板;所述第二透明基板为所述液晶透镜和所述液晶显示面板的共用基板;第一透明基板靠近第一液晶层的一侧具有第一透明电极,第二透明基板靠近第一液晶层的一侧具有第二透明电极;第三透明基板靠近第二液晶层的一侧具有薄膜晶体管阵列;第一透明基板与第二透明基板之间、第二透明基板与第三透明基板之间均由框胶粘合固定。
2.如权利要求1所述的2D/3D可切换显示装置,其特征在于,还包括第一偏光片和第二偏光片,所述第一偏光片位于第一透明基板或者第二透明基板的任意一个侧面上,所述第二偏光片位于第三透明基板背离第二液晶层的一侧。
3.如权利要求2所述的2D/3D可切换显示装置,其特征在于,所述第二透明基板靠近所述第二液晶层的一侧具有彩色滤光层和第一偏光片,所述彩色滤光层位于所述第二透明基板和所述第一偏光片之间。
4.如权利要求2所述的2D/3D可切换显示装置,其特征在于,所述液晶显示面板采用COA结构,所述第二透明基板靠近所述第二液晶层的一侧具有第一偏光片,第三透明基板的薄膜晶体管阵列的靠近第二液晶层的一侧具有彩色滤光层。
5.如权利要求1所述的2D/3D可切换显示装置,其特征在于,所述第一透明电极为图案化的条形电极,第二透明电极整层设置,或者所述第一透明电极整层设置,第二透明电极为图案化的条形电极。
6.一种2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,包括步骤:
a,提供第一透明基板,其上形成有第一透明电极;提供第二透明基板,其一侧形成有第二透明电极;提供第三透明基板,其上形成有薄膜晶体管阵列;
b,组合第二透明基板与第三透明基板,其间夹置有第二液晶层并由框胶粘合固定,形成液晶显示面板;
c,组合第一透明基板与所述液晶显示面板,使第一透明基板的具有第一透明电极的一侧靠近所述液晶显示面板中第二透明基板的具有第二透明电极的一侧,其间夹置有第一液晶层并由框胶粘合固定,形成液晶透镜。
7.如权利要求6所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤a中,还包括形成第一偏光片和第二偏光片的步骤,使所述第一偏光片位于第一透明基板或者第二透明基板的任意一个侧面上,使所述第二偏光片位于第三透明基板背离第二液晶层的一侧。
8.如权利要求7所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,在所述第二透明基板的相对于第二透明电极的另一侧依次形成彩色滤光层和第一偏光片。
9.如权利要求8所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤a中,提供第二透明基板还包括在形成的第二透明电极上加上保护膜或者保护胶的步骤,且步骤c还包括先去除第二透明电极上的保护膜或者保护胶的步骤。
10.如权利要求7所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤a中,在所述第三透明基板上形成薄膜晶体管阵列之后还包括在其上形成彩色滤光层的步骤。
11.如权利要求6所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤b中,组合第二透明基板与第三透明基板之前包括在真空条件下在第三透明基板具有薄膜晶体管阵列的一侧或者第二透明基板背离第二透明电极的一侧滴注第二液晶层的步骤。
12.如权利要求6所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤b中,组合第二透明基板与第三透明基板后,采用真空灌注的方法使第二液晶层夹置于所述第二透明基板与所述第三透明基板之间。
13.如权利要求6所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤c中,组合第一透明基板与液晶显示面板后,采用真空灌注的方法使第一液晶层夹置于所述第一透明基板与所述液晶显示面板中第二透明基板之间。
14.如权利要求6所述的2D/3D可切换显示装置的制造方法,其特征在于,所述步骤a中,还包括将第一透明电极图案化为条形电极或者将第二透明电极图案化为条形电极的步骤。
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