顯示裝置和液晶顯示面板的製作方法

2023-05-03 06:03:31 1

專利名稱：顯示裝置和液晶顯示面板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示裝置和用於顯示裝置的液晶顯示面板。
背景技術：
諸如用於計算機的監視器以及內置於電話和可攜式信息裝置的屏幕等電子顯示裝置一般被設計成具有儘可能寬的視角，由此能從儘可能多的觀看位置進行閱覽。
然而，在某些情況下，具有只能從一狹窄的角度範圍內可見的顯示器是有利的。例如，當人在擁擠的地方閱讀移動裝置顯示屏上的機密或私密文檔時，他會希望將他周圍的其它人也能看見顯示屏上的該文檔的風險減至最小。
因此，具有可在兩種操作模式之間切換的顯示裝置是有利的。在「公眾」模式下，顯示裝置具有面向一般使用的寬視角。在「私密」模式下，顯示裝置具有窄視角，由此可在公共場所閱讀私密信息。
例如，當訪問某個安全網頁(例如，銀行站點網頁)或將某一PIN(個人識別號)輸入到鍵盤(例如銀行帳戶PIN)時，顯示器能自動地進入私密模式。在私密模式中，將指示符或圖標顯示在屏幕上以指示私密模式處於活動狀態。
可將這種概念應用於使用者希望查看機密信息但無法控制其它人也在查看的多種其它類型的裝置。例子有行動電話、個人數字助理(PDA)、膝上型PC、桌面監視器、自動取款機(ATM)和電子銷售點(EPoS)設備。
已知多種限制能觀看顯示器的角度或位置範圍的裝置。
US6,552,850描述了一種在自動提款機上顯示私密信息的方法。由機器顯示器發射出的光具有固定的偏振狀態。機器及其使用者由吸收該偏振狀態的光而透射正交狀態的薄片偏振器的大屏幕包圍。過路人能看到使用者和機器，但無法看到顯示在屏幕上的信息。
用於控制光方向的一種方法是使用「百葉窗」膜。這種膜由交替透明和不透明的層以類似於軟百葉窗簾(Venetian blind)的排列構成。這些層可垂直於膜表面或與之形成某一其它角度。與軟百葉窗簾相同，當光沿幾乎平行於諸層的平面的方向行進時，它允許光通過，但吸收以與諸層的平面成大角度行進的光。生產這類膜的方法在USRE 27,617、US 4,766,023和US 4,764,410中有描述。
還存製造與百葉窗膜具有相似特性的膜的其它方法。這些方法例如在US5,147,716和US 5,528,319中有描述。
上述技術可用於限制能查看到顯示器的角度範圍；換言之，它們能被用來使顯示器「私密」。然而，它們中的任何一種並沒有給出能夠用來方便地關閉私密功能以允許從寬角度範圍進行查看的方法。
已知若干用於提供能在公眾模式(具有寬視角)以及私密模式(具有窄視角)之間進行切換的顯示器的方法。
US 2002/0158967描述了對一種安裝在顯示器上的光控制膜的使用，使得光控制膜能夠在顯示器的前面移動而提供私密模式，或機械地收回到顯示器後或顯示器旁的支持物中以提供公眾模式。該方法的缺點是它需要可能會發生故障或損壞的移動部分，並且這為顯示器增加了顯著的體積。
不用移動部分來從公眾模式切換到私密模式的一種方法是將光控制膜安裝在顯示面板後，並將能夠電子地打開/關閉的散射器設置在光控制膜和面板之間。當散射器處於非活動狀態，則光控制膜限制視角的範圍並且顯示器處於私密模式。當散射器被打開時，它使光以寬角度範圍行進以通過面板且顯示器處於公眾模式。還可將光控制膜安裝在面板前並將可切換散射器設置在光控制膜前以實現相同的效果。
這種類型的可切換私密裝置在US 5,831,698、US 6,211,930和US5,877,829中有描述。它們的缺點是光控制膜吸收入射到其上的很大一部分光，而不管顯示器處於公眾模式還是私密模式。因此，這些顯示器對光的使用是低效的。由於散射器在公眾模式中通過寬角度範圍傳播光，因此這些顯示器在公眾模式下也比私密模式下更暗淡，除非使背光更亮以進行補償。
另一缺點涉及這類裝置的功耗。在公眾操作模式下，散射器被關閉。這一般意味著將電壓施加於可切換聚合物分散液晶散射器。因此，在公眾模式中比私密模式消耗更多的功率。這對於大多數時間在公眾模式中使用的顯示器而言是一個缺點。
提供可切換公眾/私密顯示器的另一種已知方法在US 5,825,436中有描述。所公開光控制裝置在結構上與上述百葉窗膜的結構類似。然而，百葉窗膜中的每個不透明元件由可從不透明狀態向透明狀態進行電子切換的液晶單元所代替。該光控制裝置被設置在顯示面板前或顯示面板後。當該單元為不透明時，顯示器處於私密狀態；當該單元為透明時，顯示器處於公眾狀態。
該方法的一個缺點涉及製造具有適當形狀的液晶顯示單元的難度和費用。其它缺點是在私密模式中，光線以一使其首先通過透明材料並隨後通過部分液晶單元的角度進入。這種光線不會完全由液晶單元吸收，並可能降低裝置的私密性。
生產可切換公眾/私密顯示裝置的另一種方法在JP 3607272中有描述。所公開的裝置使用一附加的液晶面板，它具有圖案化的液晶取向。面板的不同取向的部分以不同的方式修正顯示器的不同區域的觀看特性，其結果是整個顯示面板僅從中央位置完全可讀。
GB-A-2405544和JP 2005-078093描述了基於百葉窗的可切換私密裝置，它僅對一種光偏振工作。通過旋轉百葉窗中的染色液晶分子或通過使用單獨的元件旋轉入射光的偏振面來打開和關閉百葉窗。
GB-A-2410116(WO 2005/071449)公開了在能夠在公眾和私密模式之間切換視角的顯示裝置中所使用的各種背光裝置。該領域內其它已知的系統和技術也已在其中描述。
GB-A-2413394(US 2005/0243265)公開了一種可切換的私密裝置，它通過將一個或多個額外的液晶層和偏振器加至顯示面板來構造。這些額外元件的固有視角依賴性可通過電子地切換液晶而改變。
US 2003/0146893(0427303.3號英國專利申請)公開了一種置於液晶顯示面板的出射偏振器後的偏振修正層(PML)。PML的某些部分是透明的。其它部分改變通過它們的光的偏振以使通過這些部分觀看的像素在顏色上反轉(亮像素變為暗像素而暗像素變為亮像素)。發送至直接位於這些部分後面的像素的數據被反轉，由此當從中央位置觀看顯示器時，圖像正常地呈現。然而，當從不同角度觀看顯示器時，不同的像素通過延遲器元件被觀察到並且圖像被破壞。軸外的觀看者看見混淆的圖像，例如隨機點圖案。PML可由液晶製成，並且可被關閉以提供公眾模式。
GB-A-2418518公開了一種將具有圖案化電極的客戶主機(染色的)LC層添加到標準的TFT LC顯示器的裝置。該染色的LC層可在吸收(私密)和非吸收狀態(公眾)之間切換。染料分子吸收取決於入射角和光偏振。對於給定的偏振和方向，染料的吸收隨視角變大而增加，這導致高角度下的低亮度(窄模式)。
0510422.9號共同待批的英國專利申請公開了一種由單個附加切換單元提供的私密功能和3D功能的組合。該顯示器具有三個工作狀態寬模式、私密模式和3D模式。其中描述了圖案化和非圖案化的LC取向的例子。
使用全息圖提供私密功能的概念最先在GB-A-2404991(US 2005/006-3029)中有描述。然而，由於全息圖對來自顯示器的光的不需要的衍射，觀看者看到的圖像的顏色將受到影響。此外，對於使用安裝在顯示器前面的觸控螢幕的應用，使用者的手會阻擋全息圖的照明，並降低私密模式的有效性。
0511536.5號待批英國專利申請公開了對位於LCD面板的現有偏振器之間的額外液晶層的使用。在該位置，額外的切換單元能修正軸外光的灰度曲線。這為圖像提供了比例如GB-A-2413394(US 2005/0243265)中所公開的技術更高的私密等級。
US 5,109,219描述了一種通過將數字視角參數轉換成施加於LC的模擬偏壓來控制LC顯示器的視角的方法。然而，該技術僅用於修正顯示器的視角特性，並且不傾向於在寬角度下隱藏圖像。
US 5,936,596和JP 2003-295160(US 2006/0126156)描述了改變施加給LC顯示器中的像素的電壓範圍以改變視角。使用查找表以在窄和寬視角模式之間改變顯示器。然而，這種方法在窄模式中不隱蔽所顯示的信息，它僅修正灰度級映射以使圖像失真。
論文「A Method for Concealment of Displayed Data」M.Dogruel、Displays、卷24、第三期、2003年10月描述了一種通過以比人眼能察覺的速率更快的速率、按時間順序呈現圖像及其反轉而將在顯示器上示出的數據隱蔽起來的方法。隨意觀看者的眼睛由此對圖像求平均並因此看到均一的灰度顯示屏。為了看到私密圖像，使用者必須帶上與顯示器同步的裝有快門的眼鏡，從而遮住了反轉圖像。這種方法具有多個缺陷首先，使用者必須佩戴裝有快門的眼鏡以觀察正確的圖像；其次，通過使鋸齒物體快速地移過顯示器的視野並因此使抵消圖像的某些部分模糊，這樣也會損害圖像私密性；再者，由於很難設計兩個圖像以完美地抵消，因此會觀察到幻象。該論文還描述了添加第三圖像以將其作為混淆圖像，但這要求顯示器三倍於正常視頻速率地運行。
Rocket Software公司(http://www.rocketsoftware.com)已開發出一種軟體包，它使用LC顯示器的固有特性提供某一程度的私密性。該軟體通過跨整個圖像施加額外的圖案化(這降低了該圖像的灰度級或對比度)來修正發送至顯示器的圖像。由於顯示器的非線性響應，降低程度是這樣的當在軸上查看時，圖像僅略微地受到幹擾，但當從軸外查看時，顯示器的非線性響應導致增強的對比度圖案化。然而，這種解決方案不可避免地在某一程度上影響到顯示器的軸上性能，並且當在私密模式下使用顯示器時，圖案可見性甚至會干擾授權的使用者。此外，在實踐中，圖案化不足以提供足夠的軸外私密等級。
WO 03/015424公開一種包括無源雙折射透鏡和可切換偏振器的光切換裝置。通過切換偏振，提供了輸出光的不同方向分布。然而，當被激活時，透鏡不對光成像的角度予以區分。
US 6,369,949公開了一種光學各向異性的微透鏡窗。所述的成像元件是不可切換的，結果利用這種技術的裝置無法在公眾和私密操作模式之間進行切換。
GB-A-2410339公開在偏振光學轉換系統中對多個偏振敏感透鏡陣列的使用。
JP 09-230377和US 5,844,640描述了一種改變單層LCD面板的視角特性的方法。這是對垂直取向向列(VAN)LC模式實現的。顯示面板的平面中的電場被用來控制LC材料如何在像素區中傾斜。像素中不同傾斜域的數量和方向可由平面內場來控制。具有若干傾斜域的像素具有寬視角，而具有一個傾斜域的像素具有較窄的視角。描述了使用這種方法來改變顯示器的視角。然而，所描述的VAN模式的單個傾斜域的視角一般不夠窄以提供良好的私密模式。
JP 3405972描述了一種單LC面板，它使用圖案化的LC取向以提供窄視角模式LCD。然而，該窄模式是固定的，並且不存在寬視角模式。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種顯示裝置，包括用於通過空間光調製來顯示圖像的液晶顯示面板；以及用於將面板中的液晶在具有第一模式中的第一配置與具有第二模式中的第二配置之間進行切換的電路，該第一配置使採用該面板顯示的圖像從寬視角範圍可辨，該第二配置使採用該面板顯示的圖像僅從窄視角範圍大致可辨。
液晶的第二配置可使圖像混淆的圖案在由窄視角範圍外的觀看者辨識的圖像中變得可見。
第一配置中的液晶可包括橫跨顯示裝置的單個液晶排列。
第一配置中的液晶可包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同液晶排列中的一種。
第一配置區的尺寸可被設置成無法由觀看者分辨的大小。
第二配置中的液晶可包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同的液晶排列中的一種。
第二配置區的尺寸可被設置成可由觀看者分辨的大小。
第二配置區的橫向尺寸至少是面板的像元的橫向尺寸的兩倍。
第二配置區的橫向尺寸至少是面板的像元的橫向尺寸的五倍。
第二配置區的橫向尺寸至少是面板的像元的橫向尺寸的十倍。
可按預定的方式空間地排列具有相同或相似液晶排列的第二配置區。
可按棋盤格圖案或文本或標誌圖案空間地排列具有相同或相似液晶排列的第二配置區。
該電路可包括用於將液晶切換至第二配置的多個面內電極。
該電路可包括至少設置於每個第二配置區的每側或朝向每個第二配置區的每側設置的面內電極。
該電路可包括設置於每個第二配置區中的三個或更多面內電極。
可將該面內電極在至少兩個不同的方向上圖案化，以產生至少兩個不同的排列。
可將該電極設置在液晶顯示面板的相同側，作為用於切換面板的像元的電極。
可將相鄰區排列成具有不同的液晶排列。
至少兩種排列可包括具有各自不同的基本均一的液晶方向的液晶。
至少兩種排列可包括一對或多對方向，該對或每一對中的方向基本上關於預定軸對稱地設置。
預定軸可位於窄視角範圍內。
至少兩種不同的液晶排列可具有各自不同的角度透射函數。
各角度透射函數可關於一位於窄視角範圍內的軸為非對稱的。
第二配置的各角度透射函數可對窄範圍內的視角而言基本相等，而對窄範圍之外的視角而言不同。
可由觀看者在第一模式中將第一配置的各角度透光函數從空間上求平均，以提供橫跨寬視角範圍的至少一部分的平滑變化的平均透射函數。
平均透射函數可橫跨整個寬視角範圍而平滑地變化。
第一和第二配置可以是垂直取向向列配置。
第一和第二配置可以是雙穩態或多穩態液晶狀態，並且電路適用於在這些狀態之間切換液晶。
顯示裝置可包括用於產生雙穩態或多穩態狀態的取向層。
第一配置可以是連續的輪轉焰火(pinwheel)取向的配置。
圖像可由多個像元來表示，並且顯示裝置可包括用於修正至少一些像元的各個數據值的裝置，由此當在採用具有對觀看者的第一數據值-亮度響應的顯示面板的第一情形中顯示經修正的圖像時，由觀看者通過空間求平均察覺到的圖像基本與原始圖像相同，並且當在採用具有對觀看者的與第一數據值-亮度響應不同的第二數據值-亮度響應的顯示面板的第二情形中顯示經修正的圖像時，由觀看者通過空間求平均察覺到的圖像與原始圖像不同，並且其中，第一和第二液晶配置被安排成對窄範圍外的視角，分別為顯示面板提供基本第一和第二數據值-亮度響應，並且這兩個配置均被安排成對窄範圍內的視角基本提供第一數據-亮度響應。
第二數據值-亮度響應可以是非線性數據值-亮度響應。
第一數據值-亮度響應基本上可以是線性數據值-亮度響應。
可調整第一配置區以使以窄視角範圍外的角度行進的光通過具有不同液晶排列的至少兩個區，以具有第一數據值-亮度響應。
可調整第二配置區以使以窄視角範圍外的角度行進的光具有第二數據值-亮度響應。
第一和第二配置可以是扭轉向列配置。
該顯示裝置可包括用於產生第一和第二配置的至少一個圖案化取向層。
該電路可用來施加電場以改變至少一個取向層的取向特性，以將液晶在第一和第二配置之間進行切換。
該電路可用來橫跨液晶面和/或在液晶面中施加電場以將液晶在第一和第二配置之間進行切換。
該電路可用來施加邊緣電場。
原始圖像基本可被隱藏在第二情形中所察覺到的圖像中。
可根據屏蔽圖像對至少一些數據值進行修正。
可根據屏蔽圖像相應位置處的數據值來修正每個數據值。
在第二情形中察覺到的圖像可與屏蔽圖像至少一定程度地相似。
屏蔽圖像可在第二情形中提供高度視覺混淆信息。
屏蔽圖像可包括棋盤格圖案或文本或標誌圖案。
不同的屏蔽圖像可用於不同的時幀中。
可根據屏蔽參數對至少一些數據值進行修正。
可至少部分地通過屏蔽參數來確定修正的程度。
可修正數據值以使所顯示像元的局部組在第一情形中通過空間求平均來察覺，從而無需這樣的修正即可具有與那些像元所具有相同的整體亮度。
可根據屏蔽圖像中與像元對應的位置處的數據值來確定一組中的每個像元的修正程度。
如果要對一組進行任何修正，則該組中的至少一個像元的數據值增加，同時該組中的至少另一像元的數據值減少。
增加量基本上與減少量相同。
可根據第一值-亮度響應來確定相對於減少量的增加量。
指定增加和減少的像元可在不同時幀內交換。
對於至少一個像元的每一個，將與各相應屏蔽圖像數據值有關的量加至像元數據值，並且對至少另一個像元的每一個，從像元數據值中減去與各相應屏蔽圖像數據值有關的量。
該量可以等於相應屏蔽圖像數據值。
可根據圖像數據值與最大或最小數據值之差(取更接近的那個)來確定該量。
該量可以與該差乘以相應的屏蔽圖像數據值成比例。
每個組包括兩個像元。
至少一些像元的數據值可在一個組中求平均。
至少一些屏蔽像元的數據值可在一個組中求平均。
已進行相應修正的像元可以按圖像的行來排列。
已進行相應修正的像元可以按圖像的列來排列。
已進行相應修正的像元可以按棋盤格圖案或文本或標誌圖案來排列。
要確保經修正的數據值不落在所允許數據值的正常範圍外。
可在修正前對圖像的數據值範圍進行壓縮。
可在修正前對屏蔽圖像的數據值範圍進行壓縮。
僅對圖像子部分中的像元的數據值進行這樣的修正。
每個像元可與對應於顯示裝置的一個像素的多個色彩分量有關。
每個像元可與對應於顯示裝置的一個子像素的單個色彩分量有關。
觀看者可離開顯示裝置至少一預定的距離。
該電路適用於操作該顯示面板以在第一和第二模式中分別以第一和第二不同方式施加電場，從而實現第一和第二液晶配置。
該電路適用於在第一和第二模式中使用各自不同的所施加電場的強度範圍來操作該顯示面板。
該電路適用於在第一和第二模式中使用各自不同的所施加的電場的方向來操作該顯示面板。
該電路適用於在第一模式中採用面內切換而在第二模式採用電控制的雙折射切換來操作該顯示面板。
該電路可包括用於執行面內切換的第一組電極以及用於執行電控制雙折射切換的第二組電極。
可將第一組電極設置在顯示面板的相同側，以基本上在面板的平面內施加電場。
可將第二組電極設置在顯示面板的相對側，以橫跨面板地施加電場。
該顯示面板可包括第一和第二組區，並且該電路適用於分別在第一和第二組區中以第一和第二方式施加電場。
每個顯示像素可包括來自第一組的一個區和來自第二組的一個區。
該電路可工作於第二模式，從而以第一方式操作一些像素而以第二方式操作其它像素，由此對窄視角範圍外的使用者引起圖像混淆圖案。
每個顯示像素可包括具有分別有第一和第二配置的液晶的第一和第二區。
該電路可工作於第二模式，以使用第一區操作一些像素而使用第二區操作其它像素，從而對於窄視角範圍之外的使用者引起圖像混淆圖案。
該電路可工作於第二模式，以採用各自不同的激勵電壓範圍而產生至少兩種不同的液晶排列，該液晶排列對選自每個激勵電壓範圍的各自不同的電壓，對於在窄視角範圍內的觀看者而言具有基本相同的透射，而對那些所選的電壓，對窄視角範圍外的觀看者而言具有各自不同的透射。
激勵電壓範圍的第一個具有適於對窄視角範圍外的觀看者進行圖像顯示的透射-電壓函數，而激勵電壓範圍的第二個具有不適於對窄視角範圍外的觀看者進行圖像顯示的透射-電壓函數。
激勵電壓範圍的第二個對於至少跨大多數範圍的電壓，對窄視角範圍外的觀看者而言具有基本恆定的、低的透射。
基本恆定的、低的透射可以基本為零透射。
激勵電壓範圍的第二個對於至少跨大多數範圍的電壓，對窄視角範圍外的觀看者而言具有基本恆定的、高的透射。
該電路適用於工作在第一模式，以對於每個橫向區僅使用激勵電壓範圍的第一個，從而產生跨面板的基本均一的液晶排列。
該電路適用於工作在第二模式，以利用各自不同的接地電極電壓安排而產生至少兩種不同的液晶排列，該液晶排列對於各自不同的電壓安排，對窄視角範圍內的觀看者而言具有基本相同的透射，而對於那些電壓，對窄視角範圍外的觀看者而言具有各自不同的透射。
該電路適用於使第一和第二液晶排列相對於彼此偏斜。
該電路可包括一個圖案化的電極。
窄視角範圍圍繞顯示面板的法線來設置。
根據本發明的第二方面，提供了一種在用於通過空間光調製來顯示圖像的顯示裝置中使用的液晶顯示面板，該顯示面板適用於使面板中的液晶能夠在具有第一模式中的第一配置與具有第二模式中的第二配置之間進行切換，該第一配置使採用該面板顯示的圖像從寬視角範圍可辨，而該第二配置使採用該面板顯示的圖像僅從窄視角範圍基本可辨。
根據本發明的第二方面，提供了一種操作程序，當被加載至裝置時，該程序使該裝置成為根據本發明第一方面的裝置。
該操作程序可在載體介質上攜帶。載體介質可以是傳輸介質。載體介質可以是存儲介質。


下面作為示例對所附附圖進行參考，在附圖中
圖1是根據本發明第一實施例的顯示面板的側視圖，它示出了在寬和窄觀看模式中的操作；圖2是用來解釋第一實施例的操作的曲線圖；圖3是示出用來解釋本發明第二實施例的顯示裝置的框圖；圖4是用於第二實施例的顯示面板的平面圖，它示出在寬和窄觀看模式中的操作；圖5是示出根據第二實施例的第一個例子的操作的流程圖；圖6(A)-圖6(C)是示出第二實施例中的數據值修正的示意圖；圖7(A)是示出第二實施例中的線性數據值-亮度響應的曲線圖；圖7(B)是示出第二實施例中的非線性數據值-亮度響應的曲線圖；圖8示出了第二實施例的第一個例子中的原始圖像和屏蔽圖像的縮放；圖9示出了第二實施例的第一例子中的經縮放的原始圖像和屏蔽圖像的組合；圖10示出了第二實施例的第二個例子中的屏蔽圖像的縮放；圖11(A)-圖11(C)示出各種數據值實施例；圖12示出第二實施例中的屏蔽圖像的尖銳變化的可能效應；圖13示出根據本發明第三實施例的顯示面板的平面圖和側視圖，它分別示出在寬視角模式和窄視角模式下的操作；圖14(A)和圖14(B)分別為根據本發明第四實施例的顯示面板的軸上和軸外灰度響應的示意圖；圖15示出了適用於第四實施例的顯示面板；圖16是示出對於圖15的顯示面板的軸上和軸外灰度響應的曲線圖；以及圖17(A)和圖17(B)示出分別對於第四實施例中所使用的兩個電壓範圍的視角依賴性；圖18(A)和圖18(B)示出本發明的第五實施例；圖19(A)和圖19(B)示出本發明的第六實施例；圖20示出第六實施例中的補充電極的使用；圖21示出本發明的第七實施例；
圖22示出本發明的第八實施例；圖23(A)-圖23(C)示出第八實施例的操作；圖24示出第八實施例中的圖案化電極的交錯排列；以及圖25示出第八實施例中的軸外觀察的亮度的差異。
具體實施例方式
圖1示出包含根據本發明第一實施例的液晶顯示面板100的顯示裝置。液晶顯示面板100使用橫跨液晶材料層105設置的對置電極101、103，通過空間光調製來顯示圖像。電極103被分段以允許在單個像元中將液晶切換成兩個或多個不同的方向。在單個像元中，相同的電壓被施加至分段電極103的所有區域。較佳地，在單個像元中形成兩個或多個不同方向的若干區。對不同方向的切換是由分段電極103邊緣處產生的邊緣電場控制的。或者，可採用其它產生邊緣電場的方法，例如通過電極表面上的凸起。
正如下文中更詳細說明的那樣，液晶顯示面板100還包括採用面內電極形式的電路107，用來將液晶105在第一模式(公眾或寬模式)中具有第一配置C1與在第二模式(私密模式)中具有第二配置C2之間切換。第一液晶配置C1使使用面板100顯示的圖象可由觀察者從寬視角範圍分辨出，而第二液晶配置C2使使用面板100顯示的圖象僅能由觀察者從窄視角範圍內基本分辨出。如圖1所示，根據第一實施例的顯示裝置僅包括單個液晶顯示面板100。在第一實施例中不需要附加的光學部件或層來實現兩種操作模式之間的切換。
圖1在左手部分示出了第一操作模式(寬模式)中的第一液晶配置C1的一個合適的例子。該例中的第一液晶配置C1具有單個像素中的不同液晶方向的兩個或多個區或域(此處開始在下文中稱為區)。所示出的是四個不同的區R1-R4，其中R1和R3具有第一液晶排列，而R2和R4具有與第一液晶排列不同的第二液晶排列。在圖1中，四個不同區R1-R4的組合形成單個像元。
第一排列包括具有基本均一的第一液晶方向的液晶，而第二排列包括具有基本均一的第二液晶方向的液晶，該第二方向與第一方向不同，其中第一和第二方向按區對來排列。第一和第二方向被設置成關於顯示面板100的法線基本對稱。在圖1所示例子中，第一液晶配置是雙域垂直取向向列(VAN)配置。
在第一(寬)模式中，這些區R1-R4的尺寸小於觀看者所能分辨的尺寸，例如10-25μm的數量級。不可分辨區的特性求平均，以產生液晶顯示面板100的寬視角特性。這在下面將結合圖2進行進一步說明。像素中不同液晶方向的多個區由來自圖案化電極103或來自電極表面的凸起的邊緣電場形成。通過跨液晶層105施加切換電壓V1來以已知方式將圖象顯示在液晶顯示面板100上。
在第二(窄)模式中，面內電極107用來提供基本位於液晶層105平面內的電場。為此，跨相鄰的面內電極107而施加電壓V2，其中V2一般小於V1。這些面內電場克服來自分段電極103的邊緣電場的效應，並將液晶層切換至具有較大區R5、R6的第二液晶配置C2，如圖1右手部分所示。區R5、R6具有各自不同的液晶排列，這兩個液晶排列具有基本均一的各自不同的液晶方向。這兩個不同方向關於顯示面板100的法線基本對稱地設置。
第二(窄)模式中的區R5、R6大到足以使觀看者分辨出，並且一般遠大於一個像素，例如1mm數量級或更大。結果，正如下面更詳細解釋的那樣，區R5、R6的效果可由軸外觀看者清楚地看到(但對軸上觀看者而言，則該區的效果被隱藏)。第二(窄)模式中的區R5、R6被排列成提供在第二(窄)模式中對軸外觀看者令底層圖像變得模糊和混淆的圖案。這種圖案的一個例子是棋盤格，儘管可使用任何適當的圖案。
第一實施例的功能進一步如圖2所示。圖2的曲線1示出作為單個VAN區的視角的函數的透射，該視角相對面板的垂向，即對單個液晶方向測量得到。由於液晶分子的軸外方向，角度透射函數相對於軸上方向是不對稱的。
假設曲線1表示對這些區的角度透射函數具有區R1所示的液晶方向，則具有區2所示液晶方向的這些區的角度透射函數如曲線1，但沿垂直軸反射。
如上所述，在第一(寬)模式中，相鄰區，例如圖1中的區R1和R2無法由觀看者分辨出。由於這兩個區R1、R2是不可分辨的，因此觀看者對所有視角觀察到這兩個區R1和R2的平均透射。所得的角度透射函數如圖2的曲線2所示，它跨可接受界限內的視角而變化。
如上所述，在第二(窄)模式中，由於對特定視角兩區之間的透射之差，VAN區R5、R5的尺寸不是兩個域的平均值，而是觀看者將諸域視為一個截然不同的圖案。該差隨著視角而增大。
由於液晶方向關於顯示面板100的錘線的對稱性，當從軸上觀察時，區R5、R6均表現出相同的透射，因此不同區的效果對軸上觀看者而言是不明顯的。通過跨液晶層105而施加切換電壓V1，從而以標準方式顯示圖像。
遠離垂直方向，兩區R5、R6對所施加的相同電壓給出不同的透射。因此軸外觀看者將VAN域的圖案看成具有不同亮度的圖案。該圖案將使底層圖像變得模糊。第二(私密)模式中的兩區之間的對比如圖2的曲線3所示，它是對每一視角毗鄰區R5、R6之間透射之差。
以此方式，通過切換液晶層105自身，對本發明的第一實施例能夠實現良好的私密功能，而無需附加的層。
作為使用如上所述的液晶層105的電場切換的代替或除使用電場切換之外，可切換取向層以產生寬和窄的觀看模式。切換取向的一種方法是使用非常精細的取向層圖案，如Kim等人的「Surface alignment bistability of nematicliquid crystals by orientationaly frustrated surface patterns」應用物理論文、卷78、Is 20(2001)3055中所描述的。EP0856164和Kitson與Geisow的「Controllable alignment of nematic liquid crystals aroundmicroscopic postsStabilization of multiple states」應用物理論文、卷80、Is 19(2002)3635中所公開的另一種方法使用由周期性微觀結構構成的取向層。這些微觀結構還包括液晶的雙穩態或多穩態取向。US 6,549,255中公開的另一方法使用其取向特性可用施加的電場來切換的聚合物取向層。
下面將參考圖3-12對同樣利用面板內液晶切換技術來實現公眾模式和私密模式之間的切換的本發明的第二實施例進行說明。
圖3是示出用於解釋本發明的第二實施例的圖像顯示系統1的框圖。圖像顯示系統1包括圖像處理器10、顯示控制器20和顯示裝置30。顯示裝置30包括顯示面板32和非線性部件34。根據第二實施例的液晶顯示面板200在圖4中示出，並且旨在代替圖3的顯示面板32和非線性部件34，如下面所述那樣。參閱圖3，原始圖像I要被顯示在顯示裝置30的顯示面板32上。原始圖像I由多個像元表示，這些像元與顯示面板32的像素或顯示面板32的子像素對應。如果原始圖像I直接顯示在顯示裝置30上，則可由在位置P1處位於軸上的觀看者以及在位置P2處位於軸外的觀看者觀看到。第一和第二位置P1、P2分別位於第一和第二觀看區R1和R2中。
本發明的第二實施例允許這樣一種操作模式，其中由位於相對於顯示裝置30的位置P1處的第一觀看者看到的圖像基本與原始圖像I相同，而由位於相對於顯示裝置30的位置P2處的第二觀看者看到的圖像與原始圖像I不同。屏蔽圖像M為了該目的而使用，如結合第二實施例的第一例子所解釋的那樣。
下面將結合圖5-圖9對第二實施例的第一例子的操作進行說明。圖5是提供第二實施例的第一例子中由圖像處理器10執行的操作總覽的流程圖。在詳細考慮由圖像處理器10執行的步驟前，首先參考圖6和圖7對本發明實施例所蘊含的概念進行更一般的說明。
當觀看者的位置離顯示裝置30的顯示面板32大於預定距離時，觀看者無法分辨所顯示的每個單獨像素或像元。為這一情況在估算適當的觀看者-顯示器間隔時所使用的準則在「Color and Light in Nature」D.Lynch WLivingston，劍橋大學出版社、1995中提供，該準則提議眼睛的解析度限於1弧度分。將該準則應用於本實施例，兩像素或像元較佳地應對向少於1弧度分的角度。要理解，這僅是一種準則，並且其它解析度適用於不同的場合。
作為能夠辨別每個單獨的像素或像元的代替，人眼能空間地對所顯示像元的局部組求平均以察覺出單個總亮度。應注意，比如由於像元可在顯示前交錯或以其它方式重新排列，所顯示的像元的局部組可能不對應於原始圖像中的這些像元的排列。本發明的第二實施例將利用這一現象以及顯示裝置30的數據值-亮度響應，正如現在所說明的那樣。
圖6(A)示出包含兩個具有相同數據值的像元的一個這樣的局部組。在顯示前，本發明實施例中的圖像處理器10將原始數據值相等地分割成兩個新的數據值，以使一個像元的數據值等於原始數據值減去分割量，而另一像元的數據值等於原始數據值加上分割量。
在具有線性數據值-亮度響應的顯示裝置上顯示時，觀看者能察覺局部組的兩個經修正的數據值具有與那些未經如此修正的像元所具有的相同的總亮度。這是因為由於顯示裝置的非線性響應，單個原始數據值映射到與兩個經修正像元的平均亮度相同的亮度。這在圖6B和7A中示出。
另一方面，當局部組中經修正的像元被顯示在對相對於顯示裝置處於預設位置處的觀看者而言具有非線性數據值-亮度響應的顯示裝置時，這些像元的亮度不再由觀看者的眼睛在空間上求平均以使其具有與未經如此修正的像元所具有的相同的總亮度。作為代替的是，觀看者察覺到與直接平均值相差一定量的亮度，該量取決於顯示器的非線性度。這在圖7B和圖6C中示出。
施加於液晶顯示(LCD)裝置的像素的切換電壓一般受到補償，以使當在軸上觀看時，發送至該像素的數據改變引起觀察到的亮度成比例的改變。然而，沿除垂直於面板32之外的角度通過面板32的光將沿不同的光學路徑長度通過液晶(LC)並因此受到不同的影響。光學路徑長度的這一改變會在像素數據和所觀察到的軸外亮度之間引入非線性關係。
因此，對處於基本上垂直於顯示面板32的第一位置P1的觀看者而言，數據值-亮度響應基本上是線性的，並且由觀看者通過空間求平均察覺到的圖像基本與原始圖像相同。
另一方面，對相對於顯示面板32處於軸外位置P2的第二觀看者而言，數據值-亮度響應是非線性的，並且由該觀看者察覺到的圖像與原始圖像不同。
第一和第二數據值-亮度響應中所要求的差有時在顯示裝置自身特性上是固有的。然而，對一些顯示器進行補償以消除LC的非線性度，以使軸上和軸外響應都基本上呈線性。對於這些裝置，可通過引入圖3所示的非線性部件34而重新引入軸外非線性度，以修正顯示器的觀看特性。該非線性部件34可以是簡單的未圖案化的LC層。非線性部件34也可以是可切換的，以使其僅在需要時被激活。然而要理解，儘管使用這樣的非線性部件能增強性能，但對固有地在軸上和軸外具有不同亮度響應的顯示裝置而言，非線性部件34不是必須的。
或者，LC面板自身可操作以在兩種操作模式之間切換其一是顯示器具有恆定亮度響應，另外一個是顯示器對觀看者P2具有非線性亮度響應，這是本發明的第二實施例中所採用的方法。這可實現相同效果，然而不需要額外的非線性部件34。本發明第二實施例的面內切換技術旨在保證上述待批申請中所公開的方法所使用的軸外非線性數據值-亮度響應。下面將參考圖4對用於第二實施例的顯示面板進行更詳細的說明。
圖4示出根據第二實施例的單層液晶顯示面板200。該顯示面板200旨在執行顯示面板32和非線性部件34組合的功能。在顯示面板200中的液晶被操作以在圖4頂部所示的第一操作模式(寬模式)中的第一配置C1與圖4底部所示的第二工作模式(窄模式)中的第二配置C2之間進行切換。
在圖4的例示中，第一液晶配置C1是四域(四區)扭轉向列(TN)配置，其中示出了四個區R11-R14。四個區R11-R14中的每一個具有不同的TN排列，每種排列相對於另一排列呈90度地定向。
第二液晶配置C2是兩域(兩區)扭轉向列(TN)配置，其中示出兩個區R15、R16。區R15佔據與區R11和R12相同的空間，而區R16佔據與區R13和R14相同的空間。區R15具有相對於區R16的TN排列呈180°地定向的TN排列。
可通過對液晶取向圖案化(例如通過多次摩擦或光取向)來製造四區液晶配置C1。在第一模式(寬模式)中，四個區的平均透射提供對以傾斜角度透射的光的線性數據值-亮度響應。在該模式下，光通過具有不同液晶排列的所有四個區。對於每個單獨的區，存在使以傾斜角行進的光具有線性數據值-亮度的某些方向，以及使以傾斜角行進的光具有非線性數據值-亮度的響應的其它方向。然而，由於對四個區上的透射光求平均，總的數據值-亮度響應基本上沿所有方向都是線性的。
在第二模式(窄模式)中，將取向切換至兩區TN配置C2，其中諸區被定向成使在水平觀察面(垂直於頁面並平行於頁面的頂邊和底邊的面)中，對於以傾斜角透射的光而言，數據值-亮度響應是非線性的。在這種模式下，區R15和R16都被安排成使以傾斜角行進的光透射具有非線性數據值-亮度響應的方向處於水平觀察面內。因此，作為兩個區的響應的平均的總數據值-亮度響應是非線性的。當將這種模式與上述待批申請中所公開的圖像處理方法組合使用時，能獲得良好的私密功能。
切換取向的一種方法是使用Kim等人「Surface alignment bistability ofnematic liquid crystals by orientationaly frustrated surface patterns」應用物理論文、卷78、Is 20(2001)3055中所描述的非常精細的取向層圖案化。EP 0856164和Kitson與Geisow的「Controllable alignment of nematicliquid crystals around microscopic postsStabilization of multiplestates」應用物理論文、卷80、Is 19(2002)3635中公開的另一種方法使用由周期性微觀結構構成的取向層。這些微觀結構還包括液晶的雙穩態或多穩態取向。US 6,549,255中公開的另一方法使用了其取向特性可用所施加的電場來切換的聚合物取向層。
作為如上所述地切換取向層的代替或除此之外，液晶層還可使用電場切換以產生寬和窄觀看模式。例子有跨液晶層施加電場，在液晶層的平面內施加電場，以及施加來自圖案化電極的邊緣電場。
下面將參考圖5、圖8和圖9對第二實施例的第一個例子的操作進行更詳細地說明。
原始圖像I中的像元一般取0-255範圍內的任何值。由此，參考圖6如上所述的對接近最大或最小數據值的數據值分割導致經修正的數據值落在所允許的數據值正常範圍外。為了防止這個現象，在第二實施例的第一個例子的步驟S1中，將原始圖像I縮放並居中以使其具有新的、經壓縮的數據值範圍；這在圖8的上半部分中示出。在步驟S2中，屏蔽圖像M的數據值範圍被縮放，以使最小數據值為0而最大數據值等於經縮放的原始圖像的最小值；這在圖8的下半部示出。
圖9示出通過經縮放的原始圖像I和經縮放的屏蔽圖像M的示例性橫截面。屏蔽圖像在任一點的數據值確定要用於經縮放的原始圖像I的相應位置處的像元的分割等級。分割等級與屏蔽圖像M的經縮放的數據值成比例，其中經縮放的原始圖像I的相鄰像元分別增加和減少從經縮放的屏蔽圖像M確定的分割等級。圖9的右手部分示出將經縮放的原始圖像I和屏蔽圖像M組合的結果，其中最大程度的分割發生在屏蔽圖像M的最大值位置處。
在第二實施例的第一個例子中，通過首先在步驟S3中將經縮放的屏蔽圖像M的一半反轉，並隨後在步驟S4將所得的數據值的圖案添加至經縮放的原始圖像I，由此分別對經縮放的原始圖像I添加或減去分割量。隨後在步驟S5由觀看者觀察所得的圖像。軸上觀看者將通過空間求平均察覺到與縮放後的原始圖像基本相同的圖像，而位於P2處的軸外觀看者察覺到與原始圖像不同的圖像，它至少在一定程度上類似於屏蔽圖像M。對於良好的私密模式，屏蔽圖像向軸外觀看者提供高度的視覺混淆信息。
下面將參考圖10對本發明第二實施例的第二個例子進行說明。第二實施例的第二個例子與第二實施例的第一個例子相似，它採用圖3的裝置，並因此在這裡僅對其進行簡單說明。第二實施例的第一和第二個例子之間的差異源自縮放和組合原始圖像I和屏蔽圖像M的方式。在第二實施例的第一個例子中，將原始圖像I縮放成較窄的數據值範圍導致圖像對比度的下降，而在第二實施例的第二個例子中執行的方法是不犧牲原始圖像的對比度。
在第二實施例的第二個例子中，通過特定像元的數據值離開所允許的數據值範圍的最近端有多遠來部分地確定分割程度。具有該範圍中間的數據值的像元被最大程度地分割，而靠近0或255的像元被最小程度地分割。該範圍的任何一個極值處的像元完全不被分割。這保證經修正的數據值不落在所允許的數據值範圍外。
因此，在第二實施例的第二個例子中，計算與原始數據值和最大或最小數據值的差(看哪個更接近)，並且這樣有效地設置最大分割等級。這在圖10的上半部分示出。
然後，根據每個像元所允許的最大分割等級而對屏蔽圖像M進行縮放，以產生要與原始圖像I組合的經縮放的屏蔽圖像M。實際的組合可通過如上參考第二實施例的第一個例子的所述的相同方式來執行。
因此，第二實施例的第二例子中的整個過程與第二實施例的第一個例子中的整個過程相似。參閱圖5，在第二實施例的第二個例子中將步驟S1省去，同時步驟S2中的屏蔽圖像M的縮放如上參考圖10所述的那樣來執行。與第二實施例的第一個例子相比，第二實施例的第二個例子在具有圖畫內容的圖像上形成很強的效果，但是由於飽和像素受到很少的分割或不受到分割，因此第二實施例的第二個例子在純黑白文本中沒有效果。
其上執行相應修正(例如向上分割或向下分割)的像元可被排列成與顯示裝置30的行對應，如圖11(A)所示。或者，相應像元可按列排列，或按圖11(B)所示的棋盤格圖案排列。採用圖11(A)和圖11(B)所示的排列，每一像元包括三個單獨的RGB色彩分量，每個色彩分量由一個數據值表示。像元的每個數據值以相同的方式修正。
或者，在每個像元包括三個單獨的RGB色彩分量的情況下，可獨立地對每個色彩分量進行處理，由此可對同一像元的不同色彩分量數據值進行不同的分割。一種可行的排列如圖11(C)所示。
其它用於組合原始圖像I和屏蔽圖像M的方法也是可行的。例如，就第二實施例的第一個例子，可減少原始圖像I的對比度，但可使用非對稱壓縮和分割而不是將壓縮的原始圖像I居中。這意味著明、暗區域的對比度被優先地維持，而屏蔽圖像M如第二實施例的第一個例子中所述的那樣被壓縮，但也根據原始圖像來縮放，以使經修正的數據值不落在數據值的允許範圍之外。技術人員可以容易地明白其它方法，且可使用上述方法的任何組合。
儘管上文中一般假設顯示裝置30的軸上亮度響應是線性的，以使數據值的等量分割導致觀看者通過空間求平均基本上能觀察到原始圖像，然而如果事實上軸上亮度響應是非線性的，則可方便地對分割進行補償以將非線性考慮在內，由此軸上觀看者仍然能通過空間求平均來基本上觀察到原始圖像。
可使用任何類型的屏蔽圖像M，這取決於所希望的應用。例如，屏蔽圖像包括彩色或黑白棋盤格圖案或公眾/私密模式應用中的隨機噪聲。屏蔽圖像還可包括標誌或其它圖像、文本或任何其它形式的信息，用來僅顯示在特定類型的顯示裝置上或僅顯示給位於特定位置的觀看者。另外還能採用動畫屏蔽圖像。
一組中的像元，例如圖6(A)-圖6(C)所示的兩個像元，可在對屏蔽圖像進行加減前求平均，或假設它們取相同的值。
對於不以任何方式與所顯示的圖像對齊的屏蔽圖像，情況可能是任何局部組中的像元根據屏蔽圖像M的相應數據值按不同的量來分割。另外，也可能對屏蔽圖像數據值求平均，以使相同的分割程度被應用於組中的兩個像元或所有像元。一起求平均的像元的數量可以是兩個或多個。儘管上面參考圖6所述的例子示出像元是成對地考慮的，但這不是必需的，並且可按照像元的局部組來考慮任何數量的像元，所需要的僅僅是使得由軸上觀看者通過空間求平均察覺到像元的局部組具有與未經修正的像元能具有的基本相同的總亮度。經空間平均的像素也可以是逆時間順序的，使得在一幀中，像素可添加屏蔽圖像，而在後續時幀改為減去屏蔽圖像(對其相鄰幀具有等量反轉)。
儘管第二實施例的上述說明是參考了所顯示的像元的局部組，但要理解，這是一種有用的概念，以用來保證提供正確的空間平均，但不一定意味著以分開的、單獨的組來處理像元。可不參照任何分組而對像元進行處理，而是採用適當的全局圖案修正來確保正確的局部空間平均(例如圖11(A)-圖11(C)所示的那樣)。
由於在某些情況下，任何突變會對所察覺到的軸上圖像產生副效應，因此屏蔽圖像較佳地應具有平滑變化的數據值。圖12示出為什麼屏蔽圖像的突變會在所察覺到的圖像中留下假象(artifact)。這可通過對用於第二實施例的方法進行適當的修正而抵消，例如通過預處理階段來改變屏蔽圖像以避免或減少這種效應，或改變到用於組合屏蔽圖像的算法以防止或減少這種效應。
總的來說，根據第二實施例的顯示裝置包括用於通過空間光調製來顯示圖像的液晶顯示面板；以及用於將面板中的液晶在具有第一(公眾)模式中的第一配置與具有第二(私密)模式中的第二配置之間進行切換的電路，該第一配置使得用該面板顯示的圖像可從寬視角範圍辨認出，而該第二配置使得用該面板顯示的圖像僅在窄視角範圍內基本辨認出。第二液晶配置是使圖像混淆圖案在可由位於窄視角範圍外的觀看者辨認出的圖像中可見。第一配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩個不同液晶排列中的一個。第一配置區的尺寸是使觀看者無法辨識的尺寸。第二配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩個不同的液晶排列，或者第二配置中的液晶可包括單個區。第二配置中的液晶被排列成對窄範圍內的視角向顯示面板提供基本線性數據值-亮度響應，而對窄範圍外的視角提供非線性數據值-亮度響應。對第一配置區進行調整以使以窄視角範圍外的角度行進的光線通過具有不同液晶排列的至少兩個區，以使其具有基本線性的數據值-亮度響應。對第二配置區進行調整以使以窄視角範圍外的角度行進的光線具有基本非線性的數據值-亮度響應。
如上所述，在本發明第二實施例的第一個例子中，相鄰的數據值被修正以產生圖像，當通過線性顯示裝置(軸上)觀察時，該圖像由人眼空間求平均回到原始圖像，然而當通過非線性顯示裝置(軸外)觀察時，該圖像引入所使用的分割程度的分量。如果分割程度跨圖像改變與第二圖像成比例的量，則當從軸外觀察時，原始圖像和第二圖像均為可見。第二圖像是上述的屏蔽圖像M。如果屏蔽M具有諸如棋盤格或公司標誌之類的混淆圖案，則原始圖像將對軸外觀看者而言基本上被隱藏。這提供一種私密操作模式，其中僅軸上觀看者對原始圖像的觀看不受幹擾。
本發明的第二實施例提供一種用於產生視角約束的電可切換方法。可使用自定義的屏蔽圖像，該屏蔽圖像可以是移動圖像以向未授權用戶進一步提供增強的混淆。第二實施例不象一些已知技術那樣需要裝有快門的眼鏡，並且可適用於整個或部分的顯示器。如果在兩個平面內都存在非線性，則可在水平和垂直這兩個方向上產生私密性。私密性等級和面積取決於所顯示的內容，並且可通過改變所使用的分割程度而提供可變的視角約束。本發明的一個實施例提供一種用於產生切換視角約束的低成本的可切換系統。
第二實施例的圖像處理部分可用硬體、軟體或它們的組合來實現。儘管具體化本發明的操作程序無需被存儲在計算機可讀介質上，並且可例如具體化在諸如從網際網路站點提供的可下載數據信號等信號中，但用於實現第二實施例的操作程序可被存儲在計算機可讀介質上。所附權利要求被解釋為覆蓋操作程序自身，或是作為載體上的記錄，或是作為信號，或採用任何其它形式。
要注意第二實施例的圖像處理技術可與本文中所述的任何其它實施例結合使用以增強私密模式的有效性。在這方面，本文中所述的每一實施例中所使用的顯示面板至少在一定程度上表現出圖像處理技術所要求的非線性特性，從而在私密模式中提供至少一些額外的優點。
圖13示出包含根據本發明第三實施例的液晶顯示面板300的顯示裝置。在第三實施例中，通過用基本平行於使用第一組(面內)電極307、308的層的電場切換液晶層305來提供液晶顯示的第一模式(寬模式)。已知該面內切換(IPS)提供寬視角。第一操作模式(寬模式)中的液晶配置C1在圖13的上部示出，它是一個液晶面內切換單元的平面圖。
通過用跨使用第二組電極301、303的液晶層施加的電場切換液晶層305(電控制的雙折射或ECB切換)來提供第二操作模式(窄模式)。將液晶層305切換出該層平面之外會產生窄視角。第二操作模式(窄模式)中的液晶配置C2在圖13的下部示出，它是一個液晶ECB切換單元的側視圖。
或者，在本發明的一個實施例中，可通過以兩種各自不同的電壓範圍激勵液晶顯示面板來提供第一(寬)和第二(窄)觀看模式。這樣一種合適的裝置的例子如圖15所示，其相關聯的視角特性如圖17所示。
下面參考圖14(A)-圖17對第四實施例進行說明。在該實施例中，使用LC模式來實現可切換私密模式，該LC模式在軸上具有灰度變化相似的兩種電壓範圍，在圖14(A)和圖14(B)中表示為範圍A和B；然而在軸外只有灰度變化正常的一種電壓範圍，在圖14(A)和圖14(B)中表示為A。在公眾模式中，使用在軸上(圖14(A))和軸外(圖14(B))均具有正常灰度變化的電壓範圍A，並且在所有視角上都能看到良好的圖像質量。在私密模式中，使用第一電壓範圍A使一些像素獲得期望的軸上灰度(圖14(A))，並且使用第二電壓範圍B使其它像素獲得相同的軸上灰度(圖14(A))。使用第一電壓範圍A的像素在軸上和軸外均正常呈現(見圖14(A)和圖14(B)中右手側的由指向電壓範圍A的箭頭連接的示例圖像中的像素)。然而，使用第二電壓範圍B的像素在軸外無法正常呈現(見圖14(B)的右手側的由指向電壓範圍B的箭頭連接的示例圖像中的像素)。通過對使用第一和第二電壓範圍A和B的像素進行圖案化，在軸外將呈現混淆圖像(見圖14(B)的右手側的示例圖像)。
這種灰度響應的一個例子在圖14(A)和圖14(B)中示出。對於軸上每種灰度(圖14(A))而言，存在可以使用的兩種電壓。然而，這兩種電壓不提供相同的軸外灰度(圖14(B))。通過對使用第一和第二電壓範圍A和B的像素進行圖案化，在軸外則看見混淆圖像(圖14(B))。由於兩種電壓範圍A、B與該視角的相同灰度匹配，因此在軸上不會看見該圖案(圖14(A))。
能實現該目的的液晶模式的一個例子如圖15所示，並且本領域的技術人員能容易地理解。圖16示出對於0.9V-1.6V的第一電壓範圍，軸上灰度曲線與軸外灰度曲線相似(+/-45°)。然而，對1.6V-2.4V的第二電壓範圍，灰度曲線反轉，在軸上的範圍相似然而在軸外實際上不變。因此可選擇兩種電壓以提供相同的軸上灰度，然而這些電壓會給出差異很大的軸外灰度。圖17(A)和圖17(B)示出對於兩種電壓範圍的灰度的視角依賴性。對公眾模式僅使用低電壓範圍，而對私密模式使用低和高電壓範圍；通過匹配軸上灰度，圖案僅在軸外可見。
因此，在第四實施例中，兩種電壓範圍被用來實現相似的軸上灰度，這些電壓範圍中的一個提供正常的軸外灰度變化，其另一個提供反常的軸外灰度。僅在第一電壓範圍內激勵面板在所有角度下都給出良好的觀察。在第二電壓範圍內激勵面板給出反常的軸外觀察。通過對使用第一和第二電壓範圍的像素圖案化而增強私密性，從而使反常的軸外觀察導致混淆軸外觀看者所看到的圖像的圖案。
下面將參考圖18(A)和圖18(B)對本發明第五實施例進行說明。在第五實施例中，相對第一配置(公眾模式)，對第二配置(私密模式)中的液晶方向的數量或特性進行了修正，由此使第二配置(私密模式)中顯示的圖像相比第一配置(公眾模式)在更窄的視角範圍內可見。液晶區的數量和方向的切換是通過使用面內電場來實現的。
所採用的液晶模式是連續輪轉焰火取向(CPA)模式。在該模式中，當沒有施加電壓時，液晶分子垂直取向。當施加基本均一的電場時，電極表面上「鉚釘(rivet)」凸起的存在以及像素邊緣的邊緣電場導致在凸起的相對側上對稱地傾斜的液晶方向對。當從垂直於液晶層的方向觀察時，這些方向對按連續的「輪轉焰火」結構排列。連續輪轉焰火液晶方向的平均提供了沿所有方位角方向的固有寬視角。該第一配置如圖18(A)所示。電極如下所述那樣被分段，但基本上相同的電壓被施加於電極的每一段以獲得基本均一的電場。
如圖18(B)所示，通過dui電極圖案化並將不同電壓施加於不同的電極段而提供第二(寬)視角配置。圖案化的電極產生基本落在液晶層平面內的附加電場。這些面內電場克服了液晶方向上的凸起的效應，並減少方向的數量；在圖18(B)所述的例子中，方向數量減少為2。所得的兩種液晶方向的平均對某些方位角方向具有寬視角，而對其它方位角方向具有較窄的視角。
因此，在第一(寬)視角配置中，在給定像素內，圖案化電極被設置成基本上相同的電壓，並且凸起產生連續的輪轉焰火液晶方向。在第二(窄)視角配置中，電壓被施加在相鄰面內電極之間以修正液晶方向的數量或特性。
面內電極分段的方向可按大至足以使觀看者能看見的比例被排列在區內。對於特定的方位角方向，這些區中的一些具有寬視角，而另一些具有窄視角。因此，軸外觀看者觀察到不同的區域是具有不同亮度的圖案。該圖像混淆圖案使地層圖像變得模糊。
如果經圖案化的面內電極分段形成像素的接地電極而不是薄膜電晶體(TFT)電極，則這樣是較為有利的。在這種情況下，可將增量電壓-ΔV施加於面內電極的一半，並且將+ΔV施加於另一半。這一增量電壓產生面內電場，但使液晶層一側上的電極平均電壓保持在零電壓(接地)。可將單個增量電壓ΔV跨整個面板施加於所有面內電極，以從第一(寬)視角配置切換至第二(窄)視角配置。像素處無需額外的TFT以在兩配置之間切換。
修正液晶方向的數量或特性所需的面內電極分段的間距根據液晶模式而變化。該間距可從基本等於液晶層厚度改變至使得對每像素僅有兩個面內電極分段的間距。在每像素兩個面內電極分段的情況下，這些電極分段位於像素邊緣，並且可位於像素的透光孔的外部。一般而言，形成第一液晶配置的趨勢越強，充分切換至第二液晶配置所需的每像素電極數量越多。
下面將參考圖19A、圖19B和圖20對本發明的第六實施例進行說明。在該實施例中，由周期性微觀結構構成的取向層被用來允許具有寬視角範圍的第一配置和具有窄視角範圍的第二配置之間的切換。
一種光柵取向向列液晶單元具有由於周期性微觀結構而可在近乎同型的連續液晶定向器結構與近乎平面取向的「缺陷」結構之間切換。這些狀態是雙穩態的，並且兩者之間的切換是通過柔性版電印刷(flexoelectrically)耦合於八字面以及定向器電場的彎曲部分的DC場脈衝而實現的。本實施例中這些用於連續輪轉焰火取向(CPA)液晶的表面允許普通同型取向VAN結構與類混合取向向列(HAN)結構之間的切換，在普通同型取向VAN結構中，所施加高頻電場引起圍繞像素中心的徑嚮導向體分布，而在類混合取向向列(HAN)結構中，該徑向分布受到由光柵造成的優先取向方向幹擾。這在圖19(A)和圖19(B)中示出。
由於從連續狀態至缺陷狀態的切換需要DC脈衝，因此用於ASV像素的普通AC施加電場仍然可用於提供灰度級控制。連續狀態中的徑嚮導向器對所有方位角提供固有的寬視角，而兩「類HAN」液晶方向對某些方位角方向具有寬視角，而對其它方位角方向具有較窄的視角。周期性微觀結構的方向大至足以使觀看者看見的比例在各區中形成圖案。對於特定的方位角方向，一些區具有寬視角，而另外一些區具有窄視角。因此，軸外觀看者將這些不同的區看成不同亮度的圖案。該圖像混淆圖案會使地層圖像變得模糊。
與中心的「鉚釘」凸起一起促成徑嚮導向器分布的像素邊緣的邊緣場在缺陷狀態中仍然有效。這將妨礙在缺陷狀態下向更線性的導向器取向的切換。為此，單元下基板上的電極面積可擴大到超過像素的透光孔，以將這些邊緣場效應從可見區中除去。這可通過具有僅當顯示器處於缺陷狀態時才導通的補充電極區來實現，從而協助對視角的約束；這在圖20中示出。
下面將參考圖21對本發明的第七實施例進行說明。在第七實施例中，顯示器由像素組成，每一像素被細分成具有窄視角LC模式的部分以及具有寬視角LC模式的部分。可將兩不同的LC模式部分排列在單獨的列(如圖21所示)或以某種其它方式圖案化(例如棋盤格圖案)。LC模式的一種具有固有的寬視角特性，而另一種模式具有固有的窄視角特性。寬視角模式的一個例子是面內切換(IPS)模式，而窄視角模式的一個例子是電控制的雙折射(ECB)模式，由此可將第七實施例認為與上述第三實施例相似(並因此第三實施例和第七實施例之間的主要區別如此處所述)。在如圖21所示的寬LC模式和窄LC模式以交替列排列的情況下，對每個像素均存在寬和窄視角子像素。
在公眾模式中，顯示面板可被操作以使僅具有寬視角LC模式的像素工作。或者，寬視角模式像素和窄視角模式像素可同時工作，由此軸上使用者能得到圖像具有兩倍的亮度或空間解析度的優點。在私密模式中，顯示面板可被操作以僅使具有窄視角LC模式的像素工作。或者，可通過在某些區中使窄視角LC模式像素工作而在其它區中使寬視角LC模式像素工作而實現私密模式。軸外觀看者將不同的區看成不同亮度的圖案。該圖像混淆圖案將使地層圖像變得模糊。
下面將參考圖22-25對本發明第八實施例進行說明。第八實施例與上述第四實施例相似地採用兩種不同的電壓範圍以獲得相似的軸上灰度級並獲得不同的軸外灰度級。
對於連續輪轉焰火取向(CPA)模式液晶顯示器(LCD)，通過像素中央的上單元表面上的凸起「鉚釘」以及來自下基板上的正方形電極區邊緣的邊緣電場引起徑向分布的導向器結構。下基板包含薄膜電晶體(TFT)陣列，而上基板具有共同的接地電極。
在第八實施例中，該共同的接地電極被分成兩個交叉電極，每個電極覆蓋每個子像素輪轉焰火域的一側，如圖22的平面圖所示。相等但相反的偏壓被施加於子像素的每一側，即施加於每個像素以顯示圖像的激勵電壓對子像素的一半改變+ΔV，而對子像素的另一半改變-ΔV。以這種方式對接地電極圖案化的一個優點是可將單個偏壓ΔV跨整個面板施加於所有電極。另外，在像素處無需額外的TFT。
由於如圖23(A)所示，從軸上CPA像素觀察到主要呈線性的灰度(電壓-亮度)曲線，因此激勵電壓的增加和減少產生基本平均至原始亮度的亮度，該原始亮度可通過0V處的共同接地電極觀察到，由此發生非常小的改變，並且所察覺到的圖像保持不變。
然而，對軸外觀察者而言，所得的亮度很大程度地取決於觀察者是否位於具有增加電場的子像素側，或者位於具有減少電場的子像素側。電壓響應的這一非對稱性如圖23(B)和圖23(C)所示，並且這是由於朝向觀看者或遠離觀看者傾斜的液晶導向器產生的。
因此，所施加的偏壓使顯示器在一側比另一側更亮。如果交叉電極是交錯設置以使顯示器的一些部分對左側表現得較亮而對右側表現得較暗，並且其餘區具有相反的效果，則可對兩側上的觀看者產生圖像混淆圖案，並且對除了軸上觀察者外的任何人隱匿顯示器上的信息。圖24示出對交錯對置電極的一種可行的交錯配置。
對處於顯示器一側的觀看者而言，向左偏置的子像素和向右偏置的子像素之間的亮度差決定該混淆圖案的強度。已對用於行動電話LCD的消色圓偏振器之間的CPA型像素在+/-偏壓的範圍內進行了計算，並且已發現如圖25所示的對初始(未偏置的)灰度級電壓的依賴性。這表示對像素顯示中等亮度圖像可獲得最佳私密性。
要理解，上述實施例的每一個均不限於使用上述特定液晶配置的操作。本發明的每個實施例適用於下列類型的液晶顯示器中的任一個兩域或四域扭轉向列(TN)或超扭轉向列(STN)；兩域或四域垂直取向向列(VAN)和扭轉垂直取向向列(TVAN)；兩域或四域混合取向向列(HAN)；多域垂直取向(MVA)；以及連續輪轉焰火取向(CPA)。另外，可採用具有固有雙穩態的液晶模式，例如雙穩態扭轉向列(BTN)、雙穩態混合取向詳列(BHAN)、天頂(Zenthally)雙穩態向列(ZBN)和由光柵或其它表面結構產生的方位角雙穩態模式。本領域內技術人員還能容易地推出其它合適的液晶模式。
本發明的一個實施例可應用於任何類型的顯示裝置，例如行動電話、個人數字助理(PDA)、電子銷售點(EPoS)亭、膝上型計算機或桌面監視器的顯示器。
權利要求
1.一種顯示裝置，包括用於通過空間光調製來顯示圖像的液晶顯示面板；以及將面板中的液晶在具有第一模式中的第一配置與具有第二模式的第二配置之間進行切換的電路，所述第一配置使採用所述面板顯示的圖像從寬視角範圍可辨，所述第二配置使採用所述面板顯示的圖像僅從窄視角範圍基本可辨。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二液晶配置使圖像混淆圖案在由所述窄視角範圍外的觀看者辨識的圖像中可見。
3.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置中的液晶包括跨所述顯示裝置的單個液晶排列。
4.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同的液晶排列中的一種。
5.如權利要求4所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置區的尺寸被設置成無法由觀看者分辨的大小。
6.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同的液晶排列中的一種。
7.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置區的尺寸被設置成可由觀看者分辨的大小。
8.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置區的橫向尺寸至少比所述面板的像元的橫向尺寸大兩倍。
9.如權利要求8所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置區的橫向尺寸至少比所述面板的像元的橫向尺寸大五倍。
10.如權利要求9所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置區的橫向尺寸至少比所述面板的像元的橫向尺寸大十倍。
11.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於，具有相同或相似液晶排列的所述第二配置區被以預定方式在空間上排列。
12.如權利要求11所述的顯示裝置，其特徵在於，具有相同或相似液晶排列的第二配置區以棋盤格圖案或文本或標誌圖案被空間地排列。
13.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路包括用於將液晶切換至所述第二配置的多個面內電極。
14.如權利要求13所述的顯示裝置，其特徵在於，包括至少設置於每個第二配置區的每側的面內電極。
15.如權利要求13所述的顯示裝置，其特徵在於，包括設置於每個第二配置區中的三個或更多面內電極。
16.如權利要求13所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置中的液晶包括多個橫向區，每個所述橫向區具有至少兩種不同液晶排列中的一種，並且其中，所述面內電極在至少兩個不同的方向上圖案化，以產生所述至少兩種不同的排列。
17.如權利要求13所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電極被設置在所述液晶顯示面板的相同側，作為用於切換所述面板的像元的電極。
18.如權利要求13所述的顯示裝置，其特徵在於，將相鄰區排列成使其具有不同的液晶排列。
19.如權利要求4所述的顯示裝置，其特徵在於，所述至少兩種排列包括具有各自不同的基本均一的液晶方向的液晶。
20.如權利要求19所述的顯示裝置，其特徵在於，所述至少兩種排列包括一對或多對方向，所述對中的方向或每一對關於預定軸基本對稱地設置。
21.如權利要求20所述的顯示裝置，其特徵在於，所述預定軸位於所述窄視角範圍內。
22.如權利要求4所述的顯示裝置，其特徵在於，所述至少兩種不同的液晶排列具有各自不同的角度透射函數。
23.如權利要求22所述的顯示裝置，其特徵在於，所述各角度透射函數關於位於所述窄視角範圍內的一條軸是非對稱的。
24.如權利要求22所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同的液晶排列中的一種，並且其中，所述第二配置的各自的角度透射函數對所述窄範圍內的視角而言基本相等，而對所述窄範圍之外的視角而言不同。
25.如權利要求22所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置區的尺寸被設置成使觀看者不可分辨的大小，並且其中，在所述第一模式中，所述第一配置的各角度透射函數由觀看者在空間上求平均，以提供跨所述寬視角範圍的至少一部分的平滑變化的平均透射函數。
26.如前述任何一項權利要求所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一和第二配置是垂直取向向列配置。
27.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一和第二配置是雙穩態或多穩態液晶狀態，並且其中，所述電路適用於在這些狀態之間切換液晶。
28.如權利要求27所述的顯示裝置，其特徵在於，包括用於產生雙穩態或多穩態狀態的取向層。
29.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置是連續輪轉焰火取向配置。
30.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述圖像由多個像元表示，並且包括用於修正至少一些所述像元的各自的數據值的裝置，以使當在採用對觀看者具有第一數據值-亮度響應的顯示面板的第一情形中顯示經修正的圖像時，由觀看者通過空間求平均察覺到的圖像基本與原始圖像相同，並且當在採用對觀看者具有與所述第一數據值-亮度響應不同的第二數據值-亮度響應的顯示面板的第二情形中顯示經修正的圖像時，由觀看者通過空間求平均察覺到的圖像與原始圖像不同，並且其中，所述第一和第二液晶配置被排列成對所述窄範圍外的視角為所述顯示面板基本提供所述第一和第二數據值-亮度響應，並且均被排列成對所述窄範圍內的視角基本提供所述第一數據-亮度響應。
31.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二數據值-亮度響應基本上是非線性的數據值-亮度響應。
32.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一數據值-亮度響應基本上是線性的數據值-亮度響應。
33.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同液晶排列中的一種，並且其中，調整所述第一配置區，以使以所述窄視角範圍外的角度行進的光通過具有不同液晶排列的至少兩個區，以具有所述第一數據值-亮度響應。
34.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二配置中的液晶包括多個橫向區，每個橫向區具有至少兩種不同的液晶排列中的一種，並且其中，調整所述第二配置區以使以所述窄視角範圍外的角度行進的光具有所述第二數據值-亮度響應。
35.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一和第二配置是扭轉向列配置。
36.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述顯示裝置包括用於產生所述第一和第二配置的至少一個圖案化取向層。
37.如權利要求36所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路可用來施加電場以改變所述至少一個取向層的取向特性，以在所述第一和第二配置之間切換液晶。
38.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路可用來跨所述液晶的平面和/或在所述液晶的平面中施加電場，以在所述第一和第二配置之間切換液晶。
39.如權利要求38所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路可用來施加邊緣電場。
40.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述原始圖像在所述第二情形中所察覺的圖像中基本被隱藏。
41.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，至少一些所述數據值根據屏蔽圖像來進行修正。
42.如權利要求41所述的顯示裝置，其特徵在於，每個數據值根據在所述屏蔽圖像的相應位置處的數據值來進行修正。
43.如權利要求41所述的顯示裝置，其特徵在於，在所述第二情形中察覺到的圖像與所述屏蔽圖像至少一定程度地相似。
44.如權利要求41所述的顯示裝置，其特徵在於，所述原始圖象在所述第二情形中所察覺到的圖象中基本被隱藏，並且所述屏蔽圖像在所述第二情形中將提供高度視覺混淆信息。
45.如權利要求44所述的顯示裝置，其特徵在於，所述屏蔽圖像包括棋盤格圖案或文本或標誌圖案。
46.如權利要求41所述的顯示裝置，其特徵在於，不同的屏蔽圖像用於不同的時幀中。
47.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，至少一些所述數據值根據屏蔽參數來進行修正。
48.如權利要求47所述的顯示裝置，其特徵在於，所述修正的程度至少部分地通過所述屏蔽參數來確定。
49.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，修正所述數據值，以使所顯示的像元的局部組在所述第一情形中通過空間求平均來察覺，以具有與無需這樣的修正的像元能具有的相同的全局亮度。
50.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，至少一些所述數據值根據屏蔽圖像來進行修正，並且一組中的每個像元的修正程度根據所述屏蔽圖像中與所述像元對應的位置處的數據值來確定。
51.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，如果對一個組進行任何修正，則所述組中的至少一個像元的數據值增加，同時所述組中的至少另一個像元的數據值減少。
52.如權利要求51所述的顯示裝置，其特徵在於，增加量基本上與減少量相同。
53.如權利要求51所述的顯示裝置，其特徵在於，相對於所述減少量的所述增加量根據所述第一值-亮度響應來確定。
54.如權利要求51所述的顯示裝置，其特徵在於，指定增加和減少的像元在不同時幀內交換。
55.如權利要求51所述的顯示裝置，其特徵在於，至少一些數據值根據屏蔽圖像來進行修正，並且一個組中的每個像元的修正程度根據所述屏蔽圖像中與所述像元對應的位置處的數據值來確定，並且對於所述至少一個像元的每一個，與相應的各屏蔽圖像數據值有關的量被加至所述像元數據值，並且對所述至少另一個像元的每一個，將與相應的各屏蔽圖像數據值有關的量從所述像元數據值中減去。
56.如權利要求55所述的顯示裝置，其特徵在於，所述量等於所述相應的屏蔽圖像數據值。
57.如權利要求55所述的顯示裝置，其特徵在於，所述量根據所述圖像數據值與最大或最小數據值中更接近的那個之差來確定。
58.如權利要求57所述的顯示裝置，其特徵在於，所述量與所述差乘以所述相應的屏蔽圖像數據值成正比。
59.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，每個組包括兩個像元。
60.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，所述至少一些像元的數據值在一個組中求平均。
61.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，至少一些所述屏蔽像元的數據值在一個組中求平均。
62.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，已進行相應修正的像元按圖像的行來排列。
63.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，已進行相應修正的像元按圖像的列來排列。
64.如權利要求49所述的顯示裝置，其特徵在於，已進行相應修正的像元按棋盤格圖案或文本或標誌圖案來排列。
65.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，確保經修正的數據值不落在所允許數據值的正常範圍外。
66.如權利要求65所述的顯示裝置，其特徵在於，至少一些所述數據值根據屏蔽圖像來進行修正，並且一個組中的每個像元的修正程度根據所述屏蔽圖像中與所述像元對應的位置處的數據值來確定，並且在修正前對所述圖像的數據值範圍進行壓縮。
67.如權利要求65所述的顯示裝置，其特徵在於，在修正前對所述屏蔽圖像的數據值範圍進行壓縮。
68.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，僅所述圖像子部分中的像元的數據值被如此修正。
69.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，每個像元與對應於所述顯示裝置的一個像素的多個色彩分量有關。
70.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，每個像元與對應於所述顯示裝置的一個子像素的單個色彩分量有關。
71.如權利要求30所述的顯示裝置，其特徵在於，所述觀看者距離所述顯示裝置至少一預定的距離。
72.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於操作所述顯示面板，以分別在所述第一和第二模式中以第一和第二不同方式施加電場，從而實現所述第一和第二液晶配置。
73.如權利要求72所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於在所述第一和第二模式中採用各自不同的所施加的電場強度範圍來操作所述顯示面板。
74.如權利要求72所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於在所述第一和第二模式中採用各自不同的所施加的電場的方向來操作所述顯示面板。
75.如權利要求74所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於在所述第一模式中採用面內切換，而在所述第二模式採用電控制的雙折射切換來操作所述顯示面板。
76.如權利要求75所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路包括用於執行面內切換的第一組電極以及用於執行電控制的雙折射切換的第二組電極。
77.如權利要求76所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第一組電極被設置在所述顯示面板的相同側，以基本上在所述面板的平面內施加電場。
78.如權利要求76所述的顯示裝置，其特徵在於，所述第二組電極被設置在所述顯示面板的相反側，以跨所述面板施加電場。
79.如權利要求72所述的顯示裝置，其特徵在於，所述顯示面板包括第一和第二組區，並且所述電路適用於在所述第一和第二組區中分別以所述第一和第二方式施加電場。
80.如權利要求79所述的顯示裝置，其特徵在於，所述顯示器的像素中的每一個都包括來自所述第一組的一個區和來自所述第二組的一個區。
81.如權利要求80所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路在所述第二模式中操作，從而以所述第一方式操作一些像素而以所述第二方式操作其它像素，以對於在所述窄視角範圍外的使用者引起圖像混淆圖案。
82.如權利要求1所述的顯示裝置，其特徵在於，所述顯示器的像素的每一個都包括具有分別具有所述第一和第二配置的液晶的第一和第二區。
83.如權利要求82所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路在所述第二模式中操作，以使用所述第一區操作一些像素並使用所述第二區操作其它像素，從而對所述窄視角範圍外的使用者引起圖像混淆圖案。
84.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於在所述第二模式中工作，以採用各自不同的激勵電壓範圍來產生至少兩種不通的液晶排列，所述液晶排列對於選自每個所述激勵電壓範圍的各自不同的電壓，對所述窄視角範圍內的觀看者而言具有基本相同的透射，而對那些所選擇的電壓，對所述窄視角範圍外的觀看者而言具有各自不同的透射。
85.如權利要求84所述的顯示裝置，其特徵在於，所述激勵電壓範圍的第一個對所述窄視角範圍外的觀看者而言具有適用於圖像顯示的透射-電壓函數，而所述激勵電壓範圍的第二個對所述窄視角範圍外的觀看者而言具有不適用於圖像顯示的透射-電壓函數。
86.如權利要求85所述的顯示裝置，其特徵在於，所述激勵電壓範圍的第二個對至少跨大多數範圍的電壓，對所述窄視角範圍外的觀看者而言具有基本恆定的、低的透射。
87.如權利要求85所述的顯示裝置，其特徵在於，所述激勵電壓範圍的第二個對至少跨大多數範圍的電壓，對所述窄視角範圍外的觀看者而言具有基本恆定的、高的透射。
88.如權利要求85所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於在所述第一模式中操作，以對於每個所述橫向區僅使用所述激勵電壓範圍的第一個，來產生跨所述面板的基本不均一的液晶排列。
89.如權利要求6所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於在所述第二模式中工作，以利用各自不同的接地電極電壓排列來產生至少兩種不同的液晶排列，所述液晶排列對於各自不同的電壓排列，對所述窄視角範圍內的觀看者而言具有基本相同的透射，而對於那些電壓，對所述窄視角範圍外的觀看者而言具有各自不同的透射。
90.如權利要求89所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路適用於使所述第一和第二液晶排列相對於彼此而偏斜。
91.如權利要求90所述的顯示裝置，其特徵在於，所述電路包括一經圖案化的電極。
92.一種在用於通過空間光調製來顯示圖像的顯示裝置中使用的液晶顯示面板，所述顯示面板適用於允許將所述面板中的液晶在具有第一模式中的第一配置與具有第二模式中的第二配置之間進行切換，所述第一配置使採用所述面板顯示的圖像在寬視角範圍中可辨，所述第二配置使採用所述面板顯示的圖像僅在窄視角範圍中基本可辨。
93.一種操作程序，當被加載至裝置時，使所述裝置成為如權利要求1所述的裝置。
94.如權利要求93所述的操作程序，其特徵在於，所述操作程序在載體介質上攜帶。
95.如權利要求94所述的操作程序，其特徵在於，所述載體介質是傳輸介質。
96.如權利要求94所述的操作程序，其特徵在於，所述載體介質是存儲介質。
全文摘要
提供一種顯示裝置，包括用於通過空間光調製來顯示圖像的液晶顯示面板；以及將面板中的液晶在具有第一模式中的第一配置與具有第二模式的第二配置之間進行切換的電路，該第一配置使採用該面板顯示的圖像在寬範圍視角中可辨，該第二配置使採用該面板顯示的圖像僅在窄範圍視角中大致可辨。公開了實現公眾觀看模式和私密觀看模式之間的這一面內切換的若干種的顯示面板。
文檔編號G06T5/20GK1892323SQ20061010133
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月7日 優先權日2005年7月8日
發明者P·A·加斯, D·U·基恩, N·史密斯, T·M·溫-鮑威爾, A·艾文斯, B·J·布魯頓 申請人:夏普株式會社