CN101828142A - 液晶设备 - Google Patents

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Abstract

一种液晶设备，包括有源矩阵基板(6)和反基板(7)，所述有源矩阵基板(6)和反基板(7)具有相对的垂面取向表面(11)。在取向表面(11)之间提供向列液晶材料层，以便形成垂直取向向列设备。基板(6，7)承载像素电极布置和反电极布置，像素电极布置和反电极布置限定了多个像素区域。至少一些像素区域分别具有：像素电极(13)，可以被分成两个半部；以及反电极(8)，被布置为施加用于对液晶指向矢(12)面外倾斜角加以控制的第一电场。另外电极与其他电极(8，13)协作，以施加用于对指向矢面内方位角加以控制的第二电场。例如，这样的设备可以用作可切换公共/私密显示器。

Description

液晶设备
技术领域
本发明涉及一种液晶(LC)设备。这种设备的示例可以具有公共观看模式和私密观看模式。在用作显示器的这种设备的典型示例中，使用单个LC层来显示图像，相同的LC层可以在两种状态之间切换，一种状态是为所述图像提供宽视角范围，另一种状态提供可以观看到所显示的图像的有限角度范围。
根据上下文，本文中术语“LCD”用于表示液晶设备或液晶显示器。
背景技术
电子显示设备，诸如与计算机一起使用的监视器、嵌入电话和便携式信息设备中的屏幕，通常被设计成具有尽可能宽的视角，从而可以从任何观看位置阅读。然而，存在这样一些情况，其中仅从窄角度范围可见的显示器是有用的。例如，人们可能期望在拥挤的列车上使用便携式计算机来阅读私密文档。
存在将光控装置添加到本质上宽观看范围的显示器的若干方法。
一种用于对光的方向加以控制的结构是“百叶窗”膜。该膜包括在类似于活动百叶窗的布置中的交替的透明和不透明层。类似于活动百叶窗，当光沿着平行于或几乎平行于层的方向传播时，该膜允许光通过，但是吸收与层的平面成大角度传播的光。这些层可以与膜的表面垂直或成某一其他角度。在USRE27617(F.O.Olsen；3M 1973)、US4766023(S.-L.Lu，3M 1988)和US4764410(R.F.Grzywinski；3M 1988)中描述了这种膜的制造方法。
存在用于制造具有与百叶窗膜类似特性的膜的其他方法。例如在US05147716(P.A.Bellus；3M 1992)和US05528319(R.R.Austin；Photran Corp.1996)中进行了描述。
百叶窗膜可以放置在显示面板前、或放置在透射显示器及其背光之间，以限制可以观看到显示器的角度范围。换言之，实现了显示器“私密性”。
这种膜的主要局限在于需要机械操作，即，将膜移除，以将显示器在公共观看模式与私密观看模式之间改变。
US 2002/0158967(J.M.Janick；IBM，2002年公开)示出了如何在显示器上安装光控膜，使得光控膜可以移动到显示器的前面以给出私密模式、或者机械地缩进到显示器后面或侧面的支架中以给出公共模式。该方法的缺点是，包含可能出故障或损坏的可移动部件，并且增大了显示器的体积。
一种在无可移动部件的情况下从公共模式切换到私密模式的方法是，在显示面板后面安装光控膜，以及在光控膜和面板之间放置可以被电子开启和关闭的漫射器。当漫射器未启用时，光控膜限制视角的范围，显示器处于私密模式。当漫射器开启时，漫射器使光以宽角度范围传播，以通过面板，显示器处于公共模式。也可以在面板的前面安装光控膜，并在光控膜前面放置可开关的漫射器，以实现相同的作用。
US5831698(S.W.Depp；IBM 1998)、US6211930(W.Sautter；NCRCorp.2001)和US05877829(M.Okamoto；Sharp K.K.2001)中描述了这些类型的可切换的私密性设备。这些设备共有的缺陷是，不管显示器处于公共模式还是处于私密模式，光控膜始终吸收入射到其上的光的相当一部分。因此，显示器在光的使用方面效率低。由于在公共模式下漫射器使光发散通过宽角度范围，所以这些显示器在公共模式下也比在私密模式下更暗，除非使背光更亮以进行补偿。
另一缺陷涉及这些设备的功耗。在操作的公共模式中，将漫射器开启以便进行光学漫射。这通常意味着向可开关的聚合物分散的液晶漫射器施加电压。因此，在公共模式下比在私密模式下消耗更多的功率。这对于大多数时间在公共模式下使用的显示器来说是不利的。
在US5825436(K.R.Knight；NCR Corp.1998)中给出了用于制造可切换的公共/私密显示器的另一已知方法。光控设备在结构上类似于前述的百叶窗膜。然而，将百叶窗膜中每一个不透明元件由液晶单元代替，该液晶单元可以从不透明状态电子切换至透明状态。光控设备放置在显示面板的前面或后面。当单元不透明时，显示器处于私密模式；当单元透明时，显示器处于公共模式。
该方法的第一不利之处在于，制造适合形状的液晶单元很困难并且成本高。第二不利之处在于，在私密模式下，光线可能以一定角度入射，从而首先通过透明材料，然后通过液晶单元的一部分。这样的光线将不能完全被液晶单元吸收，从而可能降低设备的私密性。
在GB2404991中公开了使用全息图来提供私密性功能的构思，但是这种显示器具有两个缺点。首先，由于全息图对来自显示器的光具有不期望的衍射，因此，观看者看到的图像颜色不正确。其次，对于使用安装于显示器前面的触摸屏的应用来说，用户的手可能阻挡全息图的照射，从而降低私密性的有效性。GB2428128公开了针对这些问题的解决方案。
在GB2410116中，通过使用产生具有不同角度范围的光的两种不同背光，来将显示器从公共模式切换至私密模式。
GB2405544(Sharp)描述了基于百叶窗的可切换私密性设备，该设备仅针对光的一种偏振进行操作。可以通过旋转百叶窗自身中的染色的液晶分子，或者可以通过使用分离的元件旋转入射光的偏振面，来开启或关闭百叶窗。
在GB2421346(Sharp)中，偏振修改层(PML)可以放置在液晶显示面板的出射偏振器的后面。PML的一些部分简单地是透明的。其他部分改变通过其的光的偏振，从而通过这些部分所观看到的像素在颜色上被反转(亮像素变暗，暗像素变亮)。将发送至直接在这些部分之后的像素的数据反转，从而当从中心部分观看显示器时，图像看起来正常。然而，当从不同角度观看显示器时，通过延迟元件观看到不同像素，并且图像被破坏。偏轴的观看者看到随机点图案的混乱图像。PML可以由液晶制成，并被关闭以给出公共模式。
在JP3607272(Toshiba 2005)中给出了用于制造可切换公共/私密显示设备的另一方法。该设备使用具有图案化液晶取向的附加液晶面板。面板的不同取向分段以不同方式修改显示器不同区域的观看特性，结果全部显示面板仅从中心位置才完全可见。
在GB2413394(Sharp)中，可以通过向显示面板添加一个或多个额外的液晶层和偏振器来构造可切换的私密性设备。可以通过以公知的方式对液晶进行电切换来改变这些额外元件的固有的视角依赖性。
GB2418518向标准薄膜晶体管(TFT)LC显示器添加具有图案化电极的宾主(染色的)LC层。可以在吸收(私密)状态和非吸收(公共)状态之间切换该染色的LC层。染色分子吸收依赖于光的入射角和偏振。对于给定的偏振和方向，染色的吸收随着视角的增大而提高，从而在大角度(窄模式)处亮度低。
WO06132384A1(Sharp，2005)公开了对位于液晶显示器(LCD)面板的现有偏振器之间的额外液晶层的使用。在该位置处，额外的开关单元可以修改偏轴光的灰度级曲线。与GB2413394中公开的技术相比，这为图像提供了更高的私密性级别。
GB2439961公开了使用通过向显示面板添加额外的胆固醇晶态层和圆偏振器而构造的可切换的私密性设备。可以在公共(宽观看)模式和私密(窄观看)模式之间切换胆固醇晶态层，这可以提供360°方位私密性。
Adachi等人(SID06，pp.228)和Okumura(US20050190329)公开了混合取向向列(HAN)单元的使用，以提供可切换的私密性功能。由Adachi和Okumura所使用的HAN单元可以结合底层图像面板来使用。
上述方法都具有的缺点是，这些方法都需要向显示器添加额外的设备以提供对视角范围进行电切换的功能。这增加了显示器的成本，并尤其增大了显示器的体积，这具体在诸如移动电话和膝上型计算机之类的应用中是非常不期望的。
JP09230377和US5844640(Sharp，1996)描述了一种改变单层LCD面板的视角特性的方法。这是对于垂直取向向列(VAN)LC模式而实现的。显示器面板的平面中的电场可以用来控制LC材料在像素区域中的倾斜方式。像素内不同倾斜域的数目和方向可以由面内场来控制。具有若干倾斜域的像素将具有宽视角，具有一个倾斜域的像素将具有较窄视角。描述了使用该方法来改变显示器的视角。然而，所述VAN模式的单个倾斜域的视角不够窄，以致于不能提供良好私密性。
US20070040975A1(LG Philips，2005)公开了LCD面板的设计，其中，LC取向在显示器的不同子像素区域中是不同的。这允许一些子像素区域将图像显示到宽观看区域，而其他子像素区域允许仅向侧面观看方向的光透射。从而这些第二类型的子像素用于降低由第一类型的子像素向侧面观看者示出的图像的总体对比度，从而使图像信息模糊。在SID’07Digest pp 756-759中公开了与此相类似的方法，在该方法中，使用在像素电极中成角度的间隙，而不是不同的LC取向，来确定LC指向矢的方位方向。
在US20070121047A1(LG Philips，2005)及相关文献SID’06digestpp729-731中公开了类似的方法。在这些方案中，LC在整个显示器面板上是均匀地取向的，然而向一些子像素区域施加了面内场，而向其他子像素区域施加了面外场。这使得一些子像素区域可以将图像显示到宽的观看区域，而其他子像素区域仅允许向侧面观看方向的光透射。这些第二类型的子像素然后可以用于降低由第一类型的子像素向侧面观看者示出的图像的总体对比度，从而使图像信息模糊。
这些方法具有的缺点是，并不是面板的所有子像素区域都用于向轴上观看者显示图像数据，因此与包含相同数目的独立TFT切换子像素(这些像素都向轴上观察者显示信息)在内的标准LCD相比，显示器损失了亮度和分辨率。
US20060109224(Au Optronics，2005)描述了一种LCD面板，其中，LCD取向在像素内的两个区域之间变化，每个区域具有非对称视角特性，这两个区域具有相反的非对称性。在宽视角模式下，同等地驱动这两个像素区域，从而来自这两个区域的组合的总体视角特性是对称的。在窄视角模式下，以彼此不同的电压来驱动这两个区域，从而得到了显示器的总体非对称性以及对于侧面观察者而言模糊的图像。然而，该方法还导致了私密模式下降低的显示器分辨率以及降低的亮度。
除了通过改变对LC取向和面板的电极布局进行布置的方式以提供视角范围切换的方案之外，还描述了向标准LCD显示器应用仅软件切换以产生私密模式的方法。这些方法包括US20040207594(Sharp，2003)、GB2428152A1(Sharp，2005)和Rocket Software，Inc.(http://www.rocketsoftware.com)。然而，所有这些方法都在私密模式下降低了向合法观看者所显示的图像的质量。
JP 1999-11-30783(Mitsubishi，1999)描述了面内切换(IPS)显示器，其中，由布置在具有固有的非常宽的视角的单元基板之一上的两个交指型电极之间的电压，来确定在两个模式(灰度级别)下从任何像素向轴上观看者显示的亮度。通过在相对的单元基板上添加第三电极，以允许向所有像素施加面外场分量，产生亮度分布的非对称性，来为该显示器类型提供可切换的私密性功能。该方法在两种模式下均维持了显示器的几乎完全的亮度和分辨率，然而该方法仅可以应用于IPS类型显示器，并且认为私密性能不如本文所描述的显示器类型那样强。
US6646707(BOE Hydis，2001)描述了边缘场切换(FFS)型显示器，其中，像素电极和反电极都形成在显示器的下玻璃基板上，彼此重叠，并且被透明绝缘体材料层隔开。两个电极之间的电压所引起的边缘场延伸到LC层主体中并且用于在单元的平面中旋转LC指向矢，以控制光透射，所述LC指向矢是与基板的表面平行地平面取向的。在反基板上没有使用第三电极，并且没有描述可变视角功能。
在US20060267905A1(Casio，2005)中描述了类似于JP1999-11-30783的方案，该方案使用FFS显示器，其中，将两个电极以一个在另一个之上的方式布置在一个单元基板上，在这两个电极之间施加有灰度级电压，并且这两个电极之间具有绝缘层。同样，在相对的单元基板上布置允许可切换视角特性的第三电极。该方案虽然维持原始显示亮度和分辨率，但是也提供了不充足的私密性强度。该文献也仅描述了平面取向的LC设备，其中始终是由来自下基板上的两个电极的边缘场来控制光透射。
在US20070046881(Casio，2005)中公开了一种方法，其中针对垂直取向向列(VAN)型显示器来实现可切换的视角。该方案使用在与像素电极相对的基板上的两个电极集合，其中一个集合垂直对齐在像素电极上方，以产生对称的视角范围，另一集合偏移，以产生倾斜施加的电场和非对称观看特性。然而，该方案极大地提高了显示面板的复杂度，从而极大地减小了显示器中的透射孔径，降低了亮度。
US20070040780A1公开了用于为单层LC面板提供可切换视角特性的多个方案，包括：使连续针轮取向(CPA)型显示器(也称作ASV)改变每个子像素区域内的LC指向矢的取向布置，以改变像素的视角特性的方法。然而，该文献中提出的在两个基板上仅使用单层电极的方法，由于提供面内场的两个电极之间的间隙在公共模式下破环LC取向并使得宽视角变差，因此存在问题。该文献还描述了一种方法，通过该方法，向面板中的每个CPA液晶域的两个半部施加偏置电压，产生视角的亮度分布的非对称性。该效果被示为具有私密性能，然而该私密性能不如本文所描述的设备的私密性能那样强。
因此，希望提供一种LCD显示面板，该LCD显示面板可以在公共观看模式和私密观看模式之间切换，不需要额外的LC层或其他增大体积的组件，并且具有与包含相同数据的TFT切换元件在内的标准仅公共模式LCD相同的亮度、分辨率和质量。
发明内容
根据本发明，提供了一种液晶设备，包括有源矩阵基板和反基板，所述有源矩阵基板和反基板具有相面对的垂面取向表面，在相面对的垂面取向表面之间布置了向列液晶材料层，并且所述有源基板和反基板分别承载有像素电极布置和反电极布置，像素电极布置和反电极布置限定了多个像素区域，至少一些像素区域中每一个均具有：像素电极和反电极，被布置为施加用于对液晶指向矢面外倾斜角进行控制的第一电场；以及与像素电极和反电极电绝缘的另一电极，被布置为与像素电极和反电极中的至少一个协作，以施加用于对指向矢面内方位角进行控制的第二电场。
液晶材料可以是负介电各向异性的。
第一场可以实质上确定至少一些区域中每个区域的液晶材料的轴上电光效应。轴上电光效应可以实质上与第二场无关。第二场可以实质上确定电光效应的角变化。
第一场可以实质上与取向表面垂直。
第二场可以实质上与取向表面平行。
层可以被布置为以第一场的有限值针对可见光提供半波长的延迟。
另一电极可以被布置在第一层中，所述第一层通过连续电绝缘的第三层与包含像素电极或反电极在内的第二层分开。
至少一些像素区域中每个像素区域的像素电极可以被分成以间隙分开的第一半部和第二半部。
至少一些像素区域中的每个像素区域可以被布置为具有处于至少一个工作状态的多域液晶结构。多域结构可以至少覆盖像素电极。
至少一些区域中的每个区域可以被布置为针对第二场的第一值具有连续针轮取向。
至少一些区域中的每个区域可以被布置为针对第二场的第二值工作在二域垂直取向向列模式下。至少一些区域的每个另一电极可以包括多个平行的指状物部分。
至少一些区域的每个像素电极可以被分成以间隙分开的第一半部和第二半部，每个另一电极可以被布置在有源矩阵基板上并且可以具有覆盖间隙的部分。每个半部可以被分成内部分和外部分。
至少一些区域的每个反电极可以被分成以间隙分开的第一半部和第二半部，每个另一电极可以被布置在反基板上并且可以具有覆盖间隙的部分。
每个另一电极的指状物实质上垂直于所述另一电极的部分而延伸。
所有的另一电极的指状物部分可以实质上是平行的。
至少一些区域可以被布置为交错的第一集合和第二集合，其中第二集合的另一电极指状物部分实质上与第一集合的另一电极指状物部分垂直。
至少一些区域的每个像素电极可以具有多个实质上平行的伸长切口。至少一些区域的每个另一电极可以具有被布置在切口后面的部分。
像素区域可以被布置为由相邻区域组成的组，每个组构成像素并且具有至少一些像素区域中的至少一个像素区域。每个组可以包括不具有另一电极的至少一个其他像素。至少一个其他像素区域可以分别具有连续针轮取向。作为备选，至少一个其他像素区域可以分别具有多域垂直取向。
有源矩阵基板和反基板可以被布置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间，所述第一线性偏振器和第二线性偏振器的透射轴彼此垂直。第一偏振器和第二偏振器的透射轴可以被定向为实质上与指状物部分平行或垂直。作为备选，第一偏振器和第二偏振器的透射轴可以被定向为与指状物部分实质上成45°。
至少一些像素区域可以被布置为交错的第三集合和第四集合，第三集合的第一电极半部被布置为相对于第三集合的第二电极半部接收具有第一极性的第一偏置电压，第四集合的第一电极半部被布置为相对于第四集合的第二电极半部接收具有与第一极性相反的第二极性的第二偏置电压。第三集合和第四集可以足够大，使得交错对于设备的观看者而言是可见的。作为备选，第三集合和第四集合可以分别包括单个像素，这些像素可以被布置为显示在空间上交错的第一图像和第二图像。
显示器可以包括：显示控制器，被布置为修改针对至少一些像素区域的相应数据值，使得当向相对于设备处于第一位置的第一观看者显示修改后的图像时，第一观看者通过空间求平均而感知到的图像与原始图像实质上相同，以及使得当向相对于第二显示设备处于第二位置的第二观看者显示修改后的图像时，第二观看者通过空间求平均而感知到的图像与原始图像不同。原始图像可以实质上隐藏于第二观看者感知到的图像中。至少一些数据值可以是根据掩蔽图像来修改的。
控制器可以被布置为修改数据值，使得第一观看者通过空间求平均感知到所显示图像元素的局部化的组具有与没有经过所述修改的图像元素的总亮度相同的总亮度。
因此，可以提供一种针对垂直取向向列液晶显示器的新的像素几何结构和驱动方法。例如，这样的技术允许单个液晶层在两个可能的模式下显示图像，一个模式具有宽视角特性(公共模式)，在另一个模式中仅从有限的视角范围可以辨别图像(私密模式)。在这两种模式下，图像实质上具有与包含相同数目的独立切换显示元件(子像素)在内的等同传统LCD相同的亮度、分辨率和质量(对比度、运动响应时间等)。
在公共模式下，显示器可以作为标准“高级超视觉”(ASV)(IDW’02 Digest，pp 203-206)或多域垂直取向(MVA)(SID’98Digest，p1077)型面板来进行操作，其中LC指向矢被取向为与单元基板的表面垂直，并且施加在相对单元基板上的电极之间的面外电场使得指向矢向下倾斜到基板的平面中，从而确定通过该像素的光的透射。在至少一些像素区域中的每一个像素区域内，由于(例如，由电极几何结构和/或在单元基板表面上成形的突起所确定的)所施加的场的影响，使得指向矢可以向多个方位方向(多域)倾斜，从而产生非常对称的视角特性和良好的公共模式。
在私密模式下，任何像素的亮度仍然是由施加在单元基板之间的面外场来确定的，同时，在布置于通过绝缘层分开的不同层上的单元基板之一上的电极之间产生的边缘场可以用于修改多域的方位方向，从而改变显示器的视角特性。
根据以下结合附图对本发明的详细描述，将更容易理解本发明的前述和其他目的、特征以及优点。
附图说明
图1示出了具有宽视角(公共)模式2和窄视角(私密)模式5的的LCD显示器1，在所述宽视角(公共)模式2下，所显示的图像对轴上观看者3和侧面观看者4均可见，在所述窄视角(私密)模式5下，所显示的图像仅对合法的轴上观看者3可见；
图2a至2d是标准CPA或ASV型子像素区域的示意图，其中，示出了在场关闭(field off)状态下像素的俯视图(图2a)以及通过像素的横截面(图2b)，并且从这两个方向示出了场开启(field on)状态下的像素(分别是图2c和2d)；
图3a至3c是在可切换私密显示设备的实施例的下基板上的CPA域区域的电极几何结构的示意图，其中，示出了被绝缘层分开的像素电极13(图3a)、梳状电极14(图3b)以及这两个电极的组合15(图3c)的俯视图；
图4示出了图3所示的9个这种电极区域的放大图，其中还示出了绝缘层；
图5a至5c是可切换私密显示设备的实施例的子像素区域的示意图，其中，在图5a中示出了该子像素区域的俯视图，在图5b和5c中分别示出了通过设备的在线段b-b和c-c上的两个正交的横截面；
图6a和6b是在像素和梳状电极之间没有边缘场(图6a)以及在像素和梳状电极之间有边缘场(图6b)的情况下，在面外场开启(透射)状态下设备的实施例的示意图；
图7a至7d是在像素和梳状电极之间具有边缘场，在像素电极的两个半部之间没有施加偏置(图7a和7b)以及在像素电极的两个半部之间施加了偏压的情况下(图7c和7d)，在面外场开启状态下的设备的实施例的示意图，其中示出了这两种状态的俯视图(图7a和7c)和横截面(图7b和7d)；
图8是设备的实施例的横截面的示意图，所述设备被示为工作在图7(b)所示的私密模式状态下，被布置在典型地为VAN型LCD显示器的标准光学堆叠内；
图9是示出了针对施加在像素电极13与反电极8之间的若干不同电压，在工作于公共模式下的设备的原型实施例的水平面中，根据视角的相对亮度的曲线图；
图10是示出了针对施加在像素电极13与反电极8之间的若干不同电压，在工作于私密模式下的设备的原型实施例的水平面中，根据视角的相对亮度的曲线图；
图11是如在轴上和从+/-40°观看的，按照图9所示的测量结果可以在工作于私密模式下的原型设备上显示的画面的仿真图像；
图12是示出了针对相对轴上透射亮度(灰度级)的范围，在私密模式下的设备的区域之间的亮度对比度的曲线图，其中施加在像素电极13的两个半部之间的偏置电压的极性相反；
图13a和13b是分开的像素电极几何结构的示意图，所示分开的像素电极几何结构用于驱动ASV域，具有针对私密模式的左右偏置电压以及针对改进的公共模式的空间抖动；
图14a和14b是工作在公共模式(图14a)和私密模式(图14b)下的设备的另一实施例的子像素区域的示意图；
图15a至15c是设备的另一实施例的下基板6上的像素电极22(15b)和梳状电极21(图15a)以及“等效固态电极区域”23(图5c)的示意图；以及
图16a和16b是另一实施例的子像素区域的示意图，其中，在公共模式(图16a)和私密模式(图16b)下均向所有观看者透射光的显示器区域是MVA型配置。
在所有附图中，相同的参考数字表示相同的部分。
具体实施方式
在本发明的优选实施例中，LCD是工作在高级超视觉模式(ASV)下的垂直取向向列(VAN)型LCD，由此子像素显示元件包括典型地是30-100μm平方的一个或更多个连续针轮取向(CPA)域。
图2a至2d是形成液晶设备的一部分的液晶单元或像素区域的示意图，其中所述液晶设备包括这样的单元或区域的阵列。图2a至2d示出了在施加零电压的情况下从LC单元上方角度看的标准CPA的俯视图(图2a)和通过该单元的切片(图2b)，在布置于相对玻璃基板的内表面上的电极之间施加了电压的情况下从LC单元上方角度看标准CPA的俯视图和通过该单元的切片(图2c和图2d)。ASV型显示器包括以预定间隔彼此相对的下部有源矩阵玻璃基板6和反基板7。以实质上占据域(反电极8)的整个面积的透明电极材料(如，氧化铟锡ITO)来涂覆反基板。为下基板配置有多条栅极线和数据线，所述栅极线和数据线被布置成限定了多个子像素区域的矩阵。每个子像素区域可以包括多个CPA域。薄膜晶体管(TFT)位于栅极线和数据线的每个交叉点附近，并对施加到子像素区域中像素电极9的电压信号加以控制。像素电极也由ITO制成，并且被限制到每个CPA内小于均匀的反电极8的面积中。在与像素电极9相对的基板上，在CPA域的中心布置了颜色矩阵层并且还布置了“铆钉”型突起10。以取向层11来涂覆两个基板的内表面，所述取向层11形成了垂面取向表面，以促进其中包含的向列液晶材料层的LC分子12的垂面取向，如JALS 2017(可从Japan Synthetic Rubber Co.获得)。
从而，在基板之间施加零电压的情况下LC指向矢(LC分子的长轴的平均方向)在单元内是垂直取向的，并且在交叉的偏振器之间单元呈现黑色。当在电极8和9之间施加电压时，这产生了第一电场以控制液晶面外倾斜角。得到的面外场使得负介电各向异性LC(如，MerckGmbH材料MLC6884)的指向矢重定向为与场正交。沿着与单元基板表面正交的方向(轴上)传播的光经历双折射，从而导致其偏振状态的转换，并且该光透射过交叉的偏振器。液晶层被布置为以第一电场的有限值为可见光提供半波长的延迟。由于面外场并不针对LC指向矢的方位方向提供优选，所以中心铆钉10和像素电极9边沿处的边缘场用于在域中引起围绕中心铆钉的指向矢径向取向。这种径向取向使得与基板法线(偏轴)成角度传播的由域透射的光对称地分布，即，透射到实质上与其传播的方位方向无关的程度，从而导致显示器的非常宽的视角特性。
优选实施例具有与标准CPA像素结构不同的以下特征，并且提供了可切换视角的附加功能。
像素电极以5-15μm间隙被分成两个半部，产生分裂像素电极13，使得可以独立地对CPA域的每个半部进行寻址。形成像素电极的ITO层的图案化可以通过任何标准光刻工艺来进行，如，对光致抗蚀剂层(例如S1805)进行沉积和图案化，然后对ITO进行湿法蚀刻。在像素区域被布置成在至少一个工作状态下具有多域液晶结构的情况下，多域结构至少覆盖像素电极。
将绝缘材料16的层沉积到该分裂像素电极上。优选的绝缘层是经由等离子增强化学汽相沉积(PECVD)而沉积的200nm厚的SiOx和200nm的SiNx的组合。应注意，尽管该优选的绝缘层是双层的(仅仅因为发现双层比单层提供更高效的电绝缘)，但是设备不以任何方式具限于需要这样的多层。还应注意，在使用多层绝缘层16的情况下，该多层绝缘层16可以被布置为功能性多层，如，布拉格反射器，如果这增强了设备的光学特性的话。
在该绝缘层上沉积另外的电材料层，如ITO或铝，用于形成另外的电极。这是可以通过任何已知的方法来沉积的，如，RF溅射或真空蒸发。ITO具有的优点是，其是透明的，从而不降低通过像素的光的透射。然后以与像素电极类似的方式，将这个另外的电极层图案化。这个另外的电极被图案化为具有中心带，该中心带实质上取向为覆盖分裂像素电极13中的中心间隙，并具有2-10μm厚的、在像素范围上与中心带正交地延伸的多个指状物。这样，形成了梳状电极14。
在优选的几何结构中，在梳状电极上，每个CPA域有三个指状物，这三个指状物实质上在像素电极的边沿和中心上延伸。然而，指状物的数目和相对厚度可以较大程度改变，同时仍然提供下述所需的功能性。当从上方15看下基板6时，组合的分裂像素电极13和梳状电极14看起来形成了实质上固态的电极区域15。在图3a至3c中示出了这些电极几何结构。以上给定的尺寸是被发现适于50μm平方的典型CPA域的尺寸。这些尺寸可以发生较大范围的变化，同时仍保持它们的设计功能。
如在ASV型显示器中标准的是，相邻CPA域区域的分裂像素电极和梳状电极可以相连，以便使得多个CPA域可以形成经由单个TFT开关来驱动的子像素。典型的显示器具有每个颜色子像素三个CPA域，以及每个白色像素三个颜色子像素。如在LCD中标准的是，利用有源矩阵阵列来对显示器中的子像素进行寻址。在图4中示出了下部基板的区域的分解示意图，所述下部基板的区域包括用于驱动9个这样的CPA域的像素电极区域和梳状电极区域。
如在标准CPA设备中一样，以形成了垂面取向表面的垂面取向层来涂覆两个基板的内表面，基板被组装为以填充有向列液晶材料层的预定单元间隙(通常是3-5μm)而彼此相对，使得当在单元上施加电场时，重新定向的LC层具有光学延迟，使其实质上是针对550nm波长光的二分之一波片。可以通过插入具有均匀直径的玻璃隔离珠，或通过任何其他已知方法，来控制单元间隙。在图5b和5c中以两个正交的横截面的形式示出了组装后的单元。
在公共模式下，对像素进行寻址，使得施加在反电极8与分裂像素电极13之间的电压产生第一电场，所述第一电场控制液晶指向矢面外倾斜角，并从而确定LC材料主体的面外重新定向，进而确定光通过像素的透射。选择施加到梳状电极14的电压，以提升在反电极8与像素电极13之间的均匀电场。在绝缘层16引起的场强的介电减小是微不足道的情况下，像素电极13和梳状电极14上的电压实质上相同。如果场强的介电损耗不是微不足道的，则施加到梳状电极14上的电压将是在像素电极13和反电极8上的电压之间的某一值，该值被选择为使得LC层主体中电场的均匀性最优化。
在这种情况下，均匀电场的施加使得负介电各向异性LC重新定向为与所施加的电场的方向正交，如在标准CPA设备中一样，LC指向矢的方位方向将由中心铆钉10和来自像素电极13边沿的边缘场的影响来确定。从而，LC指向矢将具有图2所示的CAP设备的径向取向特性，导致针对显示器的宽视角特性。
在私密模式下，施加在像素电极13与反电极8之间的电压仍然确定第一电场，并从而确定LC材料主体的面外重新定向，进而确定光通过像素的透射。然而，改变梳状电极14上的电压，使得在像素电极13与梳状电极14之间存在与公共模式下的电场实质上不同的电场。该电场的边缘将延伸至LC层主体中，从而在像素的区域上产生非均匀场。该边缘场对LC指向矢的方位方向的影响将超过中心铆钉10和由像素电极13的边沿引起的边缘场的影响，从而导致单元平面内的LC指向矢的重新定向。随着来自梳状电极14的边缘场的强度的增大，LC指向矢渐进地从其初始的径向布置向着与梳状电极14的指状物平行而变形，最终形成二域VAN结构。从而，梳状或“另外的”电极与其他电极之一协作，以形成对指向矢面内方位角加以控制的第二电场。
以这种方式，利用施加在像素电极13与反电极8之间用于控制LC面外倾斜的电压、以及施加在梳状电极14与像素电极13之间用于确定面内方位方向的电压，仅利用三个电极就实现了LC指向矢的良好的三维控制。
图6a和6b示出了在梳状电极14和像素电极13之间没有施加边缘场的情况下(图6a)以及在施加了边缘场的情况下(图6b)，在施加了面外场时LC分子12的方位方向，示出了从单元平面内的径向LC取向到二域取向的变化。对于第二电场的第一(零)值，提供连续针轮取向(图6a)。对于第二电场的第二(非零)值，操作处于二域垂直取向向列模式。
LC指向矢的这种面内重新定向可能不会独自获得由像素透射的光的足够大的非对称性以产生私密效果。然而，如果改变分裂像素电极13的两个半部上的电压，使得向一半施加正偏置电压而向另一半施加负偏置电压，则通过轴上像素的光的总体透射不会改变，但是对于偏轴观看者的光透射将极为不对称。在图7a至7d中示出了这一点，示出了在没有向像素电极13的两个半部施加偏置电压的情况下(图7a和7b)以及在向像素电极13的两个半部施加了偏置电压的情况下(图7c和7d)，由于来自像素电极13与梳状电极14之间的电压的边缘场而处于二域VAN状态下的设备的俯视图和横截面图。
图8示出了在私密模式下被驱动并且被置于LCD显示器的典型堆叠中的像素，包括：偏振器17(可以包括反射偏振器)、光学补偿膜18、分析器19(可以包括在其外表面上的抗反射和/或抗眩光膜)以及背光单元20(可以包括其背面的散射镜表面以及在其正面的亮度增强棱镜膜)。另外的电极被布置在第一层中，所述第一层通过连续电绝缘的第三层与包含像素电极(或在备选布置中包括反电极)的第二层分开。
以表示光通过量21的不同宽度的箭头来指示所透射的光的非对称强度。为了使像素向轴上观看者透射最大亮度，同时处于私密模式，必须将偏振器和分析器的透射轴定向成与梳状电极的指状物成+/-45°。
在图9中示出了上述说明中原型设备的测量性能。该曲线图示出了针对像素电极13与反电极8之间0到5V的电压范围，由像素透射的光的角分布。在该模式下，像素电极13与梳状电极14之间的电压保持在0.5V。(给定的值是r.m.s电压，因为LC单元是以120Hz下的a.c方波形来驱动的。为了维持电极之间恒定的电压差，施加到电极的所有波形都是相同频率的并且彼此同相)。
图10示出了针对与前述曲线图相同的在像素电极13和反电极8之间电压范围，由像素透射的光的角分布。然而在这种情况下，梳状电极上的电压变成了-0.5V(负号指示方波与向像素电极13和反电极8提供电压的波形是不同相的)，并且1.5V的偏置电压被施加到了像素电极13的两个半部。这使得LC采用了图7b所示的二域VAN布置，并包括非对称私密模式。
为了产生更强的私密效果，可以在足够大以至于眼睛从正常观看距离可见的区域上，将施加到分裂像素电极13的两个半部上的偏置电压的极性反转。从而，像素区域被布置为“第三”和“第四”交错的集合。第三集合的第一电极半部相对于第三集合的第二电极半部接收具有第一极性的第一偏置电压。第四集合的第一电极半部相对于第四电极的第二电极半部接收具有与第一极性相反的第二极性的第二偏置电压。第三集合和第四集合足够大以至于交错对于设备的观看者而言是可见的。这将使图10所示的非对称亮度曲线的方向反转。
对于偏轴观看者，这将产生由亮区域和暗区域构成的图案，使得正显示给轴上观看者的图像模糊。轴上观看者观看的图像仍不会受到影响，因为非对称的方向并不影响轴上透射的亮度。从图10所示的数据得到的在+40°和-40°视角处的相对亮度值可以用于在这样的显示器中产生私密效果的仿真图像，图11中示出了仿真结果。
该私密效果的强度的度量是偏轴观看者在相反的偏置电压的区域观看到的亮度的差异，或者是对比率。图12示出了针对相对轴上亮度值(灰度级)范围的、根据视角的对比率。
应注意，尽管图9-12描述了所述优选实施例的说明中的原型设备的测量性能，然而这并不代表这种类型的设备的最优性能。在权利要求的范围之内，可以对电极几何结构、单元厚度、LC材料、驱动电压以及其他设备参数进行各种修改，并且期望其中的一些修改会使得任何或所有显示度量的性能提高。
从而可以看出，本发明实施例的在标准CPA设备之上的两个附加电极特征提供了两个所需的功能，以使得私密模式可以由与在公共模式下提供图像的LC层相同的LC层来产生。梳状电极14提供了对LC指向矢的方位方向的控制，分裂像素电极允许CPA域的两个半部可以被独立地寻址，或者允许在这两个半部之间施加偏置电压。应注意，尽管针对本实施例这些附加的电极特征被描述为均在下单元基板6上，然而在其他实施例中，这些特征中的任何一个或两者均可以被制造在反基板7上，同时仍然提供标准ASV型显示器之上的相同的附加功能。用于定位这些附加特征的优选布置依赖于制造以及在电极位置的各种组合的公共模式和私密模式中对显示器进行寻址的相对容易程度。
此外，在另外的实施例中，像素电极不分裂，并且与软件适配相结合使用由梳状电极控制的LC指向矢的方位重新定向，以获得强私密性，而不是在CPA或MVA域的两个半部之间施加偏置电压以获得偏轴私密性图案。
该软件适配可以是所显示的图像的灰度级的直接亮度增大，如在Sharp Sh702is移动电话中使用的，其将显示给侧面观看者的图像对比度降低到不可分辨的等级。该软件适配也可以是一种另外的已知方法，如，GB2428152A1描述的方法或“Rocket Shades”软件方法。与本文所描述的实施例相结合使用软件私密方法的优点在于，这些实施例所提供的附加功能允许经由已知的软件方法来实现强私密性，同时相对于单独使用的软件方法，使得至合法观看者的图像变差程度减轻。还可以增强私密性效果的类型，例如设备可以向侧面观看者4显示高信息内容、或者全色分散或模糊图像，或者可以重新配置侧面图像的内容和外观，以允许根据向轴上观看者3显示的主要图像内容来实现用户定制的或自适应私密性。本文所描述的任何实施例可以与图像处理技术结合使用，以使实现设备和增强私密性效果所需的附加制造步骤最少。
如在GB2428152A1中公开的，其全部内容一并在此作为参考，显示器控制器30修改应用到像素区域的数据值，以增强显示器的私密性。当以这种方式修改图像并显示给观看者3时，观看者感知到的图像被在空间上求平均，使得该图像表现为与原始图像基本上相同。然而，通过空间求平均，在私密观看范围之外的观看者4感知到与原始图像不同的图像。从而原始图像可以实质上隐藏于观看者4所感知到的图像中。根据掩蔽图像来修改至少一些数据值，以向观看者4隐藏原始图像。对于观看者3，控制器修改数据值，使得观看者通过空间求平均而观看到所显示图像元素的局部化的组，其中，这些图像元素与在没有这种修改的情况下实现的图像元素具有相同的总亮度。
例如，如在GB2428152A1中描述的，观看者不能分辨相邻的像素对或像素区域对，因为像素或像素区域过小以至于无法被独立地感知。对提供给相邻像素(或像素集合)对的数据值进行修改，使得根据掩蔽图案，提供给一个像素的数据值增大，而提供给其他像素的数据值减小。对于显示器轴上或附近的观看者3，像素所显示的亮度被求平均，并且看起来与没有修改像素数据情况下的相同。然而，对于私密观看区域外部的观看者4，掩蔽图像或图案变成可见的，并且被选择以使得“私密”图像更模糊。从而，通过使用这样的成像处理技术，可以提高显示器所提供的私密效果。在GB2428152A1中公开的任何技术都可以用于该目的。
应注意，可以尤其有利的是，对于要定位在反基板7上的两个附加电极特征，即，反电极(Vcom)8被分成两个区域，每个区域覆盖每个CPA域的二分之一，将绝缘层11沉积到该分裂反电极上，然后将梳状电极14沉积到该绝缘层上并图案化。然后可以将颜色滤波器层和铆钉10阵列照常沉积到该修改后的反基板上。这将使得下基板6保持不变，而该下基板6通常包括有源矩阵薄膜晶体管(TFT)阵列，从而制造起来更复杂且昂贵。这样，可以简单地通过与现有的下TFT基板一起使用修改后的反基板，来提供附加的功能。这种布置也可能仅需要对显示驱动电子装置作出小改动：可以照常对下TFT基板进行寻址，同时可以使通常施加到反电极8的Vcom电压可切换，以允许在私密模式下向CPA域的两个半部施加偏置电压，以及可以进行与梳状电极14的额外连接。
然而更有利的是，将分裂像素电极定位在下TFT基板上，并且使附加的TFT开关完全独立地驱动CPA域的两个半部。预期这会允许更优化的私密效果，因为施加到CPA域的两个半部的电压差的幅度可以在显示器的区域上发生变化，并可以用于根据每个像素的轴上亮度来使私密性最优化。
还已知的是，针对空间抖动效应来独立地驱动LCD显示器的分离的子像素区域的能力可以允许改善在公共模式下显示器的视角特性和切换速度(SID’07Digest pp 1003-1006，SID’07Digest，pp1725-1728)。因为抖动可以被限于CPA或MVA域的左半部或右半部，所以针对这样的空间抖动功能而使用如图3a至3c所描述的分裂像素电极13(图13a)会导致对于公共模式而言不期望的视角特性的非对称性。这可以通过以下方式来缓解：对于每个子像素区域或每个帧周期，将针对低灰度级状态而接通的子像素的一半反转，以将非对称性平均掉；或采用更复杂的电极设计，如图13b所示的，其能够针对抖动效应来驱动域26的每个半部的缩减的区域，或针对私密性独立地驱动域的整个左半部24或右半部25。例如，在公共模式下，可以相对于电极区域的其余部分，向区域26施加正偏置电压。这些区域包含CPA域的左半部和右半部的区域，因此针对所有图像灰度级，光对称地透射至所有观看者，而不管区域26比域电极区域的其余部分透射更大或更小比例的光。在私密模式下，相对于区域25在区域24之间施加偏置电压，该偏置电压近似于前述分裂像素电极的区域13之间的偏置电压。这些区域中的每个区域包含CPA域的二分之一，从而使得一个区域比另一个区域透射更大比例的光，这获得了总体上的非对称，通过该非对称可以得到私密效果。
此外，这些实施例所提供的对LCD指向矢进行3D控制的附加功能允许新的像素寻址方案，以进一步优化在公共和私密模式下的视角、在宽视角下的对比率、视角发生变化情况下的颜色稳定性、切换速度以及其他显示度量。
还应注意，尽管上述实施例被描述为作为在公共模式下的标准ASV型显示器进行操作，然而在其他实施例中，公共模式下显示器的液晶模式可以是在每个子像素区域内具有任何数目的多域的任何垂直取向向列型显示器，例如，单域VAN模式、MVA模式(SID’98Digestp1077)、PVA模式、S-PVA模式(SID’04Digest pp760-763)、PSA模式(SID’04Digest pp 1200-1203)等。
此外，除了私密功能以外，在私密模式下设备提供的非对称视角允许设备向相对侧的观看者4显示分离的图像，即“双视图显示”。在这种应用中，与以上描述的在私密模式下产生模糊图案的图案化相比，在更小的尺度上对分裂像素电极13的偏置方向进行图案化，例如，每隔一个颜色子像素进行图案化。然后，两个不同的图像按照与偏置方向相同的图案交错并显示，从而显示器的非对称视角使得图像对于分离的偏轴观看者而言是实质上分离的。例如，第三集合和第四集合可以分别包括单个像素，这些像素可以被布置为显示在空间上交错的第一图像和第二图像。
由于分裂像素电极位于下TFT基板上，因此CPA域的每个半部可以以其自己的TFT开关来独立地寻址，从而偏置方向的图案是完全可重配置的，并且设备可以在公共模式、私密模式(其中显示单个图像并使用宏观偏置图案)以及双视图模式(其中显示两个交错的图像，并针对两个分离的侧面观看者，使用匹配的宏观交错的偏置图案将两个图像分离)之间切换。
在另一实施例中，梳状电极14的指状物被布置为与偏振器17或分析器19的透射轴平行或垂直。以这种方式，当在像素电极13与梳状电极14之间施加电压时，边缘场使得对LC指向矢的方位取向进行重新定向，LC取向配置从一个配置(其中至少一些或大多数LC实质上取向成与偏振器透射轴18成45°)变成另一个配置(其中所有LC实质上取向为与偏振器透射轴平行)。
在这种配置下，实质上没有在轴上通过设备的光透射，但是，由施加在像素电极13和反电极8之间的电压所引起的面外场将控制透射至侧面观看者的光的量。以这种方式，如果梳状电极在所有显示区域的有限比例部分上延伸，则没有梳状电极的那些像素区域继续向轴上观看者3和侧面观看者4显示图像，同时由于存在梳状电极而使得LC的方位方向被重新定向的那些像素区域可以用于向侧面观看者4透射一定等级的余量光。可以控制该余量光等级，使得该该余量光等级对于所显示的图像的暗区域来说较大，而对于图像的亮区域来说较小，使得侧面观看者4在显示器的整个面积上观察到实质上均匀的亮度，而与正在向轴上观看者3显示图像无关。以这种方式，侧面观看者4观察不到图像对比度，并实现了私密效应。还可以将余量光等级控制为超过显示给侧面观看者的图像的亮度，从而显示不同的模糊的图像。该实施例具有的优点是，不需要像素电极9的分裂，简化了设备的制造。该实施例还具有的优点是，不会制造出具有非对称视角特性的不同显示器区域，对于轴上观看者不会出现图案可见性。
图14a和14b示出了在公共模式下(图14a)和在私密模式下(图14b)的像素电极几何结构和LC方向。像素区域被布置为由三个相邻的区域构成的组，每个组构成像素并且包括具有梳状电极的至少一个(在这种情况下是一个)像素区域和不具有梳状电极但具有连续针轮取向的至少一个(在这种情况下是两个)其他像素区域。
这种方法与US20070040975A1和SID’07Digest pp 756-759中描述的方法相类似，通过以下方式来获得私密性：使用显示器的、其中面外场使得LC重新定向到在单元平面之外与显示器偏振器透射轴成方位方向45°的区域，来向所有观看者显示图像；同时使用显示器的、其中LC的方位方向与显示器偏振器透射轴平行的一些区域，来向侧面观看者透射余量光。然而，该实施例具有的优点是，在私密模式下使方位LC方向与偏振器透射轴平行、从而不向轴上观看者3透射光的显示器区域，可以在公共模式下使其自身的方向旋转回与偏振器透射轴成45°，从而与现有技术相比在公共模式下显示器的亮度和分辨率提高了。
在另一实施例中，在足够大以至于从正常观看距离可见的区域上，使梳状电极14的指状物从水平变成垂直。从而像素被布置为交错的第一集合和第二集合，其中第二集合的梳状电极或“另外的”电极的指状物与第一集合的另外的电极的指状物实质上垂直。这导致了其中显示器的视角特性在水平面内非对称的区域，与其中光透射在垂直平面内非对称的区域形成对比。这导致模糊的图像在水平方向和垂直方向上都对于偏轴观看者4可见，并且可以允许像素电极9保持不分裂。
应注意，在上述实施例中，梳状电极14位于下基板6上的像素电极13之上。由于梳状电极14的总面积相对于像素电极13而言较小，所以LC层的大部分受到由像素电极13与反电极8之间的电压而引起的面外场，因此是该电压确定了在公共模式和私有模式下向轴上用户3的光透射，而不是反电极8和梳状电极14之间的电压。
在图15a至15c所描述的另一实施例中，将像素电极和梳状电极的位置反转，使得直接在下基板6上图案化梳状电极21(图15a)，将绝缘层16沉积到梳状电极21上，然后在绝缘层16上沉积并图案化像素电极22(图15b)。在该实施例中，像素电极中具有线间隙或“实质上平行的伸长切口”，这在受到面外场时，按照SID’07Digest pp 756-759中描述的方式来确定LC的方位方向。由于像素电极区域中电极材料的面积实质上比像素电极22内间隙的面积大，所以仍然是像素电极22与反电极8之间的电压所引起的面外电场确定了通过像素的光透射。
梳状电极可以具有与像素电极中的间隙对齐的指状物，或者可以是以像素电极形状但不具有间隙的均匀固态的。在公共模式下，像素电极22和梳状电极21上的电压被设置为使得在像素电极区域上的面外场的均匀性最优化，所述像素电极区域包括在像素电极中间隙上的区域。如第一实施例中所述，在绝缘层上的介电损耗微不足道的情况下，这些电压实质上相同。由于像素电极22与梳状电极21的组合看起来形成固态电极区域23(图15c)，所以由域区域中像素电极边沿处的边缘场或任何突起的影响来确定LC的方位方向。在优选实施例中，这将获得具有关联的宽视角特性的CPA域布置或MVA布置。
在私密模式下，改变梳状电极上的电压，使得在像素电极中的间隙中出现显著的边缘场。这些对LC指向矢方位方向的影响超过了突起和像素电极的边沿边缘场的影响，LC指向矢采用不同的配置，如，二域VAN。
如前述实施例一样，该二域VAN状态可以取向为与显示器偏振器的透射轴成45°。两个域之间的偏置电压导致非对称的视角特性，这可以被图案化以产生私密效果。
二域VAN状态还可以被布置为取向与显示器偏振器的透射轴平行，以仅向侧面观看者4透射光，并产生针对这些观看者的图像对比度的损失以及前述相关联的私密效果。图16a和16b示出了在公共模式(图16a)和私密模式(图16b)下，在后面这种配置下工作的显示器子像素区域的示意图。向所有观看者透射光的显示器区域被示为工作在PSA或MVA型模式下，其中，像素电极23中的成角度的间隙使得LC指向矢12在面外场的影响下形成具有正交的方位方向的四个域。将在向所有观看者透射光和仅向侧面观看者透射光之间可切换的显示器区域，在CPA配置和二域VAN配置之间切换。图16的像素区域被配置为构成像素的组，与图14所示的方式相同，区别在于不具有梳状电极的像素区域采用多域垂直取向。
在另一实施例中，像素电极9同样不具有中心分裂，并且可以位于梳状电极上方或下方。在该模式下，如前述的，LC指向矢的方位方向由像素电极与梳状电极之间的电压来控制，以从公共模式切换到私密模式，而不是在像素电极的不同区域之间施加偏置电压，或在私密模式下对二域VAN区域进行取向以便仅向侧面观看者透射光，从而提高了私密效果，如在US20040207594中描述的，所述设备与软件应用相结合使用，以加强私密性。
描述了本发明，显然相同的方法可以以多种方式来实现。这样的变型不被示为脱离本发明的精神和范围，对于本领域技术人员显而易见，所有这样的修改都包含于所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (37)

1.一种液晶设备，包括有源矩阵基板和反基板，所述有源矩阵基板和反基板具有相面对的垂面取向表面，在相面对的垂面取向表面之间布置了向列液晶材料层，并且所述有源基板和反基板分别承载有像素电极布置和反电极布置，像素电极布置和反电极布置限定了多个像素区域，至少一些像素区域中每一个均具有：像素电极和反电极，被布置为施加用于对液晶指向矢面外倾斜角进行控制的第一电场；以及与像素电极和反电极电绝缘的另一电极，被布置为与像素电极和反电极中的至少一个协作，以施加用于对指向矢面内方位角进行控制的第二电场。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，液晶材料是负介电各向异性的。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，第一电场实质上确定所述至少一些像素区域中每个区域的液晶材料的轴上电光效应。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，轴上电光效应实质上与第二电场无关。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，第二电场实质上确定电光效应的角变化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，第一电场实质上与取向表面垂直。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，第二电场实质上与取向表面平行。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述层被布置为以第一电场的有限值，针对可见光提供半波长的延迟。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述另一电极被布置在第一层中，所述第一层通过连续电绝缘的第三层与包含像素电极或反电极在内的第二层分开。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少一些像素区域中每个像素区域的像素电极被分成以间隙分开的第一半部和第二半部。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少一些像素区域中的每个像素区域被布置为具有处于至少一个工作状态的多域液晶结构。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，多域结构至少覆盖像素电极。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少一些像素区域中的每个区域被布置为针对第二电场的第一值，具有连续针轮取向。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少一些像素区域中的每个区域被布置为针对第二电场的第二值，工作在二域垂直取向向列模式下。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述至少一些像素区域的每个另一电极包括多个平行的指状物部分。
16.根据直接或间接引用权利要求10时权利要求15所述的设备，其中，每个另一电极被布置在有源矩阵基板上，并且具有覆盖所述间隙的部分。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，每个半部被分成内部分和外部分。
18.根据权利要求15所述的设备，其中，所述至少一些像素区域的每个反电极被分成以间隙分开的第一半部和第二半部，每个另一电极被布置在反基板上并且具有覆盖所述间隙的部分。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其中，每个另一电极的指状物实质上垂直于该另一电极的所述部分而延伸。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的设备，其中，所有的另一电极的指状物部分实质上是平行的。
21.根据权利要求15至19中任一项所述的设备，其中，所述至少一些像素区域被布置成交错的第一集合和第二集合，其中第二集合的另一电极指状物部分实质上与第一集合的另一电极指状物部分垂直。
22.根据权利要求14所述的设备，其中，所述至少一些像素区域的每个像素电极具有多个实质上平行的伸长切口。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述至少一些像素区域的每个另一电极具有被布置在切口后面的部分。
24.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，像素区域被布置成由相邻区域组成的组，每个组构成像素并且具有所述至少一些像素区域中的至少一个像素区域。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，每个组包括不具有另一电极的至少一个其他像素。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，至少一个其他像素区域分别具有连续针轮取向。
27.根据权利要求25所述的设备，其中，至少一个其他像素区域分别具有多域垂直取向。
28.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，有源矩阵基板和反基板被布置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间，所述第一线性偏振器和第二线性偏振器的透射轴彼此垂直。
29.根据直接或间接应用权利要求11的权利要求28所述的设备，其中，第一偏振器和第二偏振器的透射轴被定向为实质上与指状物部分平行或垂直。
30.根据直接或间接引用权利要求15时权利要求28所述的设备，其中，第一偏振器和第二偏振器的透射轴被定向为与指状物部分实质上成45°。
31.根据权利要求10或直接或间接引用权利要求10时权利要求11至30中任一项所述的设备，其中，所述至少一些像素区域被布置成交错的第三集合和第四集合，第三集合的第一电极半部被布置为相对于第三集合的第二电极半部而接收具有第一极性的第一偏置电压，第四集合的第一电极半部被布置为相对于第四集合的第二电极半部而接收具有与第一极性相对的第二极性的第二偏置电压。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，第三集合和第四集合足够大，以使所述交错对于所述设备的观看者而言是可见的。
33.根据直接或间接引用权利要求24时权利要求31所述的设备，其中，第三集合和第四集合中每一个均包括单个像素，这些像素被布置为显示在空间上交错的第一图像和第二图像。
34.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：显示控制器，被布置为针对所述至少一些像素区域来修改相应的数据值，使得在向相对于所述设备处于第一位置的第一观看者显示修改后的图像时，第一观看者通过空间求平均而感知到的图像与原始图像实质上相同，以及使得在向相对于第二显示设备处于第二位置的第二观看者显示修改后的图像时，第二观看者通过空间求平均而感知到的图像与原始图像不同。
35.根据权利要求34所述的设备，其中，原始图像实质上隐藏在由第二观看者感知的图像中。
36.根据权利要求35所述的设备，其中，至少一些数据值是根据掩蔽图像来修改的。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的设备，其中，所述控制器被布置为修改所述数据值，使得由第一观看者通过空间求平均而感知到所显示的图像元素的局部化的组实质上具有与没有经过所述修改的图像元素的总亮度相同的总亮度。
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