显示器的制作方法
专利名称：显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器。这种显示器可以包括有源矩阵显示器件，并且可以在 两个或多个操作模式之间电切换。在第一种模式下，显示器可以表现如同标准显示器， 示出二维图像信息，并且对于所有观看者通常具有尽可能宽的视角范围，以及最大亮度 和分辨率。在另外模式下，显示器可以具有增加功能的一些形式，例如，三维图像(3D) 能力、私密观看模式、或双视图模式，在双视图模式中，从一个显示器将两个不同的图 像显示到不同的视角范围。可以将这种显示器应用于许多设备，其中，用户可以受益于多功能显示器的增 加能力，或者显示器的最优光学特性可以根据正使用显示器的情形而改变。这种设备的 示例包括移动电话、个人数字助理、膝上型计算机、台式监视器、自动出纳机(ATM)、 电子销售终端(EPOS)设备。这样的设备还有益于特定观看者(例如司机或操纵重型机 械的人)在特定时刻分神看到特定图像(例如当汽车运动时车内电视屏幕中的图像)而因 而不安全的情形。
背景技术：
已经制造出具有可切换光学功能的电子显示设备，例如，与计算机一起使用的监视器以及置于电话和便携式信息设备中的屏幕。这样的设备包括Sharp Actius RD3D 膝上型计算机，具有在正常二维观看模式与立体三维观看模式之间可切换的液晶显示 (LCD)设备，在立体三维观看模式中针对显示在屏幕上的对象产生深度表示。另一示 例是Sharp Sh902i移动电话设备，具有可以在公共模式与私密模式之间切换的LCD显示 器，在公共模式下，可以从宽角度范围观看设备上显示的信息，在私密模式下，仅仅可 以在减小的视角范围内(通常以显示屏幕的法线为中心)分辨出由设备显示的信息。在上述多功能显示设备产品中，从标准二维(2D)显示模式至增加功能模式的切 换需要改变除了标准显示设备(根据需要仅显示标准2D图像)以外而存在的一些有源光 学布置的物理状态，或者切换设备所显示的图像数据，或这二者。简单通过改变(可能与以下无源光学布置协作)提供给显示器的图像数据就可 以在观看模式之间进行切换的多功能显示设备可以认为具有以下优点不需要昂贵的 额外切换硬件；相对于标准2D模式，显示器不需要汲取在增加功能模式下工作的额外 功率；以及使修改现有产品显示器的硬件以合并增加功能所需的成本最小化。这种设 备的示例是已知的基于LCD显示器和附加双凸透镜光学布置的3D显示方式，在EP 0625861 (Sharp, 1993)中公开了其示例，以及在 US20050111100A1 (Sharp，2003)和 US20050200781A1 (Sharp, 2004)中公开的基于 LCD 和附加视差栅栏(parallax barrier)光 学布置的双视图显示类型。在这样的显示器中，多视图显示模式通过以下操作来实现在单个透镜或栅 栏元件下将像素的列组合在一起，以及在列组上显示多个交织的图像，使得多个图像 针对不同观看区域是分离的。在这样的显示器中，2D模式可以通过在组中的所有像素列上显示相同图像数据来实现。然而，这些显示模式均导致有效显示分辨率的损失， 因为每只眼睛或每个观看者仅看到包括下层显示的TFT切换像素的一部分。因此，已 经开发出具有一些有源光学布置的多视图显示器，这些有源光学布置允许在2D模式下 所有像素对于所有观看区域可见，从而保持分辨率。这些多视图显示器的示例包括在 US6046849 (Sharp, 1996)和 W003015424A2 (Ocuity，2001)中公开的 3D 显示器。然 而，由于在单个显示器上交织多幅图像而在增加功能模式下将这些图像分离到不同观看 区域，这些显示器类型仍遭受不可避免的分辨率损失，并且还遭受附加有源光学布置的 增加的开销。
具有私密模式能力并在任一模式下不具有分辨率损失的显示设备的一个示例是 Sharp Sh702iS移动电话。该示例使用结合在显示器中使用的液晶模式固有的角度数据亮 度属性对电话的LCD上显示的图像数据的操作，来产生私密模式，在该私密模式下显示 的信息对于从偏心位置观看显示器的观看者而言不可见。然而，在私密模式下显示给合 法的轴上观看者的图像的质量严重劣化。US 4973135 (Canon, 1洲4)描述了具有多个条带对电极(counter electrode)的有
源矩阵LCD显示器的结构。该结构包括定义矩阵阵列的多个信号和栅极线、在栅极和 信号线的每个交叉点处的TFT开关、以及连接至一个基板上的每个TFT的输出(漏极) 的电极区域。在对向基板上，布置了多个按组布置的条带对电极区域，每个组的对电极 与有源矩阵基板上的TFT控制电极区域的每一列对准，以定义受有源矩阵和无源矩阵寻 址的组合控制的一组显示器像素区域。这样，在不增加所需TFT的数目的情况下，可以 增加有源矩阵显示器的有效分辨率。然而，该方案引起的问题是，由于向列液晶对所施 加的电场的响应与场极性无关，因此利用在整个显示器上全局地施加给多个对电极的电 压，而不管数据电压如何，不能实现用于接收数据电压的单个TFT控制区域内的像素区 域之一的单独选择。为此，具体地，该方案适用于铁电液晶设备，铁电液晶设备是双稳 态的并是场极性切换的。在Journal of the SID, 4/1 1996，pp 9-17中给出了一种方法， 根据数据信号将补偿信号应用于对电极，并因此使得上述方案适用于向列LCD的分辨率 改善。在US20060267905A1 (Casio，2005)中公开了一种边缘场切换(FFS)型 LCD 显
示器，该显示器具有布置在与有源矩阵基板相对的基板上的对电极。在该方案中，施加 于对电极的电压用于在某种程度上将LC指向矢重定向至单元平面之外，从而产生不对称 的角度光透射曲线，并从而在一定程度上保持私密性。然而，所描述的对电极在整个显 示器上是均勻的，并因此不能用于仅关闭显示像素的一部分，因为这将导致对所有观看 者产生黑图像。也没有提到结合一些无源光学布置使用对电极开关来改变从显示器输出 的光的方向。在US6421033(ITL，2000)中给出了应用于LED和OLED显示器的类似的混合
寻址方案。由于OLED显示器的发光机制的二极管特性，针对LCD的上述问题不适用， 并且可以在OLED显示器中使用类似的有源矩阵和多个对电极(阴极)布置，来增加显示 器中每TFT寻址区域的有效像素数目。然而，这种组合的有源-无源矩阵寻址方案需要 在图像帧时间内按时间顺序对每个TFT寻址区域内的多个像素进行寻址，这与全有源矩 阵寻址OLED显示器相比引起总的亮度损失，在全有源矩阵寻址OLED显示器中，在帧的整个持续时间内所有像素可以是“开启”的。此外，US6421033没有提出使用多个对 电极来控制显示光学功能的任何方面，仅在不增加TFT总数的情况下向有源矩阵显示器 提供有效分辨率改善。在OLED型显示器中合并与有源矩阵基板相对的多个阴电极的其他设备已在以 下文献中提出US 2006 027981 Al (Au Optronics, 2004)，其中，将两个对电极布置在交替的顶
部和底部发光OLED像素上，以产生双面显示器；US 26012708 Al (Philips, 2002)，其中，针对红、绿和蓝像素组中的每一个，使
用分离的对电极，以便单独控制针对相应彩色发光材料的占空比，从而减轻它们不同的 老化问题；以及US 2006 038752 Al (Eastman Kodak, 2004),其中，将显示像素分组成对，这些
对具有共享电源线，以便减少有源矩阵阵列所需的金属线的总数，从而相对于显示器的 总面积增加发光区域的总面积。使用双阴极布置，使得每对中的像素可以具有相反的二 极管极性，通过使该共享电源线仅提供通过对中的像素的电流的差而不是电流的和，从 而最小化共享电源线上的当前负载。因此，可以看出。尽管上述文献中的一些描述了一种电致发光显示设备中的多 个对电极布置，以便选择TFT寻址像素区中的哪个区域在给定时间内发射光，在现有技 术中，没有现有技术用于切换显示器的光学功能，也没有任何地方建议，在使所有TFT 切换像素区发射光与仅使该像素区的一部分发射光之间进行的切换可以改变显示器观看 特性。因此，期望提供一种多功能显示器 ，其中，有源矩阵显示器的每个TFT切换像 素区域中的一些或全部在所有显示模式下对处于至少一个位置处的观看者可见，显示模 式之间的切换在不对提供给有源矩阵阵列的图像数据进行操作的情况下通过以下操作来 实现控制多个对电极上的电压、允许控制整个显示区上的光学特性。
发明内容
根据本发明，提供了一种显示器，包括显示器件和无源光学器件，显示器件包 括置于第一和第二电极布置之间的光发射或调制层，第一电极布置包括定义显示器件的 像素的多个像素电极，第二电极布置包括多个对电极，所述多个对电极被布置为使得每 个像素电极面对每个对电极的一部分，其中对电极是可控的，以便选择每个像素的哪个 部分是活动的，从而与光学器件协作来提供具有不同角度观看特性的多个显示观看模 式。因此，能够在多功能有源矩阵显示器件中提供显示模式之间的切换，而无需除 了显示面板以外存在的有源光学布置中的硬件开关，并且无需操作至有源矩阵阵列的图 像数据输入。切换可以通过对提供给多个对电极的电信号进行改变来执行，多个对电极 中的每一个被布置为与有源矩阵阵列的独立寻址像素中的每一个的一部分相对。这样， 提供给对电极布置的信号确定发射光的独立受控有源矩阵像素的区域。这与一些无源光 学布置相结合控制肉眼可见观看特性，例如，显示器的光方向性。
图1是示出了具有模式切换机制的显示器的实施例的主要组件的分解示意图；图2是图1所示实施例的截面图，其示出了多个阴极控制显示器发射的光的方向 的方法；图3是示出了针对器件的每个像素的示例控制电路的电路图；图4是示出了具有提供低功率、光定向显示器的模式切换机制的另一实施例的 主要组件的分解示意图；图5示出了头戴跟踪显示器中图4所示实施例的使用；图6是向双观看显示模式(以3D模式示出)提供可切换立体3D的另一实施例 的截面图；图7是向双视图显示模式(以双视图模式示出)提供可切换立体3D的另一实施 例的截面图；图8是提供可切换双视图显示器的又一实施例的示意图；图9是提供二维方向控制的显示器的图；图10是提供改善亮度均勻性的显示器的图；图11是提供双面操作的显示器的图；图12是示出了公共观看模式的液晶显示器的图；以及图13是示出了私密观看模式下图12的显示器的图。
具体实施例方式在优选实施例中，显示面板是包括基板1 (通常为玻璃)的有源矩阵OLED显示 器，在基板1上形成独立可寻址的画面元素或“像素”的阵列的图案。像素包括电切换 装置2，电切换装置2从包括阵列的多条栅极线3和数据线4中的每一条接收图像和定时 数据，这在有源矩阵显示器中是标准的，并且向阳电极区域5输出电流。在OLED显示 器中，同样标准的是，向每个像素提供来自也包括矩阵阵列的多条电源线6中的一条的 电流。像素还包括实质上覆盖阳电极区域的电致发光层7形式的发光层，其根据通过电 切换装置提供给其的电流来发射一定强度的光。该电致发光层可以包括不同有机材料的 多个层，例如但不限于空穴注入层、空穴传输层、发射层以及电子传输层，这也是标准 的。(SID，07Digest, pp 1691-1694)。与标准OLED显示器对比(其中所有像素共享在整个显示区上延伸的公共阴电 极)，该实施例的器件具有多个阴电极区域8，其中的每一个被布置为覆盖显示像素的每 个阳极区域的一部分。由于通过流经有机层、从阳极到阴极的电流的幅度来确定任何像 素的亮度，发射光的每个像素的一部分由像素阳极与在适合电压下接收电流的任何一个 阴极之间的交叠区来确定。这样，可以通过控制多个阴电极上的电压来控制发射光的每 个像素的区域。通常，在OLED显示器中，阳电极或阴电极区域中的任一个可以由透明导电材 料形成，例如，氧化铟锡，另一个由可以由反射金属导体组成，这取决于期望像素所发 射的实质上所有的光以离开玻璃基板还是通过玻璃基板的方式离开显示器。
在该实施例中，然后利用视差光学装置形式的无源光学器件9，该视差光学装置包括视差元件(例如双凸透镜阵列或视差栅栏或组合的双凸透镜和视差栅栏装置)的一 维阵列，使得发射光的像素区域的电切换引起来自像素的光所射入的观看区域的改变。 每个像素与视差元件对准。在图1中，每个视差元件包括与像素的列对准的柱面会聚透镜。在图1中给出了所述实施例的组件的分解示意图。图2是这种器件的截面示意图，示出了切换各个阴极区域10、11的方式可以在 被引入轴上观看窗12与侧面观看区域13之间切换像素所发射的光，轴上观看窗12提供 私密模式操作，侧面观看区域13与轴上观看区域12相结合来提供宽视图公共模式。应 当注意到，该示意图仅出于示意目的，并没有按比例示出。无源光学器件9的每个光学 元件与发光区域之间的间隔，以及光学元件的光学特性(例如，透镜焦距)和发光区域本 身的几何形状确定观看区域的角度范围，并且这些可以根据器件应用来指定。在图3中给出了电切换装置2的可能电路图的示例。在这种装置中，通过施加 于栅极线3的定时信号来激活像素，标准方法是在图像帧内顺序地激活显示器的所有像 素行。对晶体管12的栅极端子施加栅极信号，允许存储电容器13由数据线4提供的图 像数据电压来充电。然后，在移除晶体管12上的栅极信号之后，第二晶体管14的栅极 端子在帧时间的持续时间内保持为该数据电压。晶体管14在线性区进行操作，使得针对 从电源线6流到阳电极5的电流，施加于栅极端子的数据电压的值确定晶体管14的有效 电阻。这样，如果恒定正电压保持在电源线与像素阴极中间，则电致发光层的二极管结 构处于正向偏置条件下，并且施加于数据线4的数据电压控制通过电致发光层7的电流并 因此控制像素的亮度。这在OLED显示驱动方案中是非常标准的。在该实施例中，因此存在与像素的不同区域相对应的多个阴极区域。如果这些 阴极均保持在低于电源线电压的某电压(例如，地)，则电流流到所有阴极，并且实质 上整个像素发光。然而，如果一个或多个阴极上的电压上升至实质上与电源线上的电压 匹配，则没有电流流到那些阴极，而不管数据电压如何，并且与阴极相对应的像素区域 不发射光，改变光被定向的角范围。由于每个阴极覆盖整个显示器中的每个像素的一部 分，可以通过控制一些阴极电压来全局切换显示器的视角特性，而不管图像数据如何。如图2所示，如果第一阴极10覆盖每个像素中实质上以像素区域和光学元件的 透镜为中心的区域，并且第二阴极11覆盖像素的剩余侧面区域，则仅需要两个阴极区 域，并且简单通过改变施加于两个阴电极之一的电压，来提供可以在公共与私密观看模 式之间全局切换的显示器。应当注意，尽管在图1和2中，所示的电致发光层7在TFT切换电极区域5的区 域上是连续的，但是不必是这种情况。分离的阴极区域8之间的电致发光层中缝隙的存 在可以帮助防止在阴极保持在不同电压时电流经由电致发光层在阴极之间流动，这是有 利的。将二极管元件添加至与阴电极8的连接也可以用于确保电流仅可以从电致发光层 流至阴极，而不会从阴极流至不期望的阴极。在另一实施例中，每像素阴极区域数目增加到超过两个，以提供对显示像素所 发射的光的方向的精细控制。这样，显示器可以与一些用户跟踪设备结合使用，以便将 显示器所发射的光引向移动观看者。由于减少了显示器发射、并引入到没有观看者的观 看区域中的光的量，实现了相比于传统显示器的功率节省。图4示出了用于控制垂直角范围的显示器的示例。图5示出了针对图4所示类型的显示器15的可能应用。水平条带阴极8以及水 平布置的双凸透镜阵列允许对其中显示了图像的垂直角范围的控制。双凸透镜阵列9将 显示器15输出的光会聚到以观看者的头部为中心的锥体16中，节省了功率。并入显示 器15中的用户跟踪设备检测观看者的位置，并输出信号，该信号能够调整阴极电压，以 根据观看者的当前高度(即，坐17或站18)来垂直地重定向图像锥体。这种类型的系统 还可以通过在帧内顺序向多个角度区域显示图像来供应多个观看者。在又一实施例中 ，条带阴极被布置为，使得在立体3D显示模式与双视图显示模 式之间提供切换。在该实施例中，与阳电极19、20相关联的第一和第二独立受控像素区 域置于透镜阵列的每个段(segment)之下。在3D模式下，施加于第一和第二阴极10、 11的电压使得光从与第一阴极10而非第二阴极11相对应的区域发射。阴电极与光学元 件的相对位置使来自第一像素的光被引入第一观看锥体21中，该第一观看锥体21以显示 器法线的左部为中心，并具有实质上平行于显示法线22的边缘，而来自第二像素的光被 引入第二观看锥体23中，该第二观看锥体23以显示器法线的右部为中心，并具有一个实 质上平行于显示法线22的边缘。在图6中示出了这种装置。该布置提供了一种装置，从而构成立体对的两幅图像可以以交织的方式在交替 的显示像素上显示，并从而被引向位于实质上沿着显示器法线的位置的观看者的两只眼 睛。在这种情况下，观看者可以感知到具有深度的3D图像。为了从3D切换到双视图模式，交换阴极上的电压，使得两个像素区域中的每一 个发射与第二阴极11而不是第一阴极10相对应的光。阴电极与光学元件之间的相对位 置引起来自第一像素的光被引入第一观看锥体24中，第一观看锥体24以显示器法线的左 部为中心，而来自第二像素的光被引入第二观看锥体25中，第二观看锥体25以显示器法 线的右部为中心。两个视图的角距使得在显示器上以交织方式显示的两幅图像可以被分 离至显示器两个相对侧面的两个不同的观看者，从而提供双视图显示器。在图7中示出 了这种情况。在又一实施例中，提供了一种全分辨率双视图显示器。单个阳极区域5位于无 源光学器件9的每个元件下，无源光学器件9可以是如图8所示组合的双凸透镜和栅栏 装置，其中，相应透镜被布置在栅栏的每个孔径(aperture)中。然后两个阴极区域10和 11被设置为，使得将从电致发光层7中与第一阴极区域10相对应的区域发射的光引入到 第一观看窗24中，第一观看窗24在显示器法线的一个侧面，以及将从与第二阴极区域 11相对应的区域发射的光引入到第二观看窗25，第二观看窗25在显示器法线的相对侧 面。每个阴极区域上的电压使得在帧周期内顺序地从两个阴极区域发射光，并且针对帧 周期的每个相应部分改变图像数据电压，使得将两幅不同的图像按时间顺序显示至提供 双视图显示的两个不同的观看区域，其中，每个观看者看到每个TFT受控像素元件的一 部分，并从而保持显示分辨率。该实施例然后切换至标准2D模式，其中，通过切换阴极 电压，使得两个区域发射光，在整个帧时间内将单幅图像同时显示至两个观看区域。在上述实施例中，对应的附图仅示出了水平和垂直条带形状的阴极区域和光学 特征，然而，实施例不限于这种几何形状。如图9所示，水平和垂直定义的阴极区域26 可以与二维双凸透镜阵列27的形式的无源光学器件相结合使用，以便允许对像素发射的光的方向的垂直和水平控制。阵列27形成视差元件的二维阵列。同样，可以通过相对于双凸透镜阵列调整阴极条带的角度，来提高与经由相邻 阴极区域发射的光相对应的观看锥体之间的像素亮度的均勻性。在图10中示出了这一点。可以看出，在多模式显示器件中可以采用多种阴极区域几何形状以及光学装 置，来产生各种光学特性之间的切换，而不背离这里描述的基本切换机制。在又一实施例中，用透明导电材料(例如，ITO)来形成像素阳极区域的第一部 分28，并且用反射传导材料(例如，金属层)来制造像素阳极区域的第二部分29。于 是，第一阴极10是反射导体，并且被布置为实质上与第一阳极区域28相对，而第二阴极 11是透明导体，并且被布置为实质上与第二阳极区域29相对。第一阴极10和阳极区域 的第二部分29形成图案化的反射镜。这样，如图11所示，类似于在US 2006027981 Al 中描述的设备，由显示器的每个像素发射的光既被引开又通过玻璃基板。在该实施例中，顶部和底部发射区域不具有对光发射的独立控制，这是由于两 个区域使用单个电控制装置2，从而可以从显示器的两侧观察到相同的图像。然而，该实 施例具有以下优点通过以先前实施例中描述的方式来改变阴极电压，使得光从仅与一 个阴极相对应的区域发射，可以对从中发射光的显示器的侧面进行控制，从而在仅从单 个侧面观看显示器的情况下节省功率，并相对于现有技术减少了 TFT切换元件的数目。 一种应用(针对该应用，这种器件是有利的)是翻盖移动电话，其中，其上显示图像的显 示器的侧面可以根据电话处于打开还是闭合位置来自动切换。所描述的实施例还能够通过以下操作在显示器的相反侧面上显示不同的图像 在帧周期内切换施加于阴极的电压并与该切换同步地改变图像数据。这样，在每个帧周 期的一半周期内在显示器的一个侧面上显示第一图像，并且在帧周期的另一半周期内在 显示器的另一侧面显示第二图像。这与同时双面显示相比导致由于共享占空比而引起的 针对每幅图像的亮度损失，但是所需独立切换元件的数目也减少了一半。在又一实施例中，显示面板是LED类型而并非OLED类型。在该实施例中，在 图1和3中实质上示出了器件结构和电操作；但所使用的发光二极管材料是标准半导体材 料，而非有机等同材料。同样事实是，以上实施例所提供的、经由阴极阵列选择每个活动像素内的电致 发光材料的活动区域的能力可以用于优化像素寿命并使显示器内不同颜色像素的劣化级 别相等。在又一实施例中，显示面板是直流切换类型的液晶显示器，例如，双稳态挠曲 电模式显示器，其中，液晶材料形成光调制层。事实上，模式切换机制可以与任何显示 类型一起使用，其中，像素状态的控制需要对像素上的电压的极性进行控制。这包括所 讨论的电致发光显示器，而且还包括诸如E-Ink类型等电泳显示器以及电湿润显示器。在又一实施例中，图12和13所示的显示面板是面内切换(IPS)或边缘场切换 (FFS)、AFFS (高级边缘场切换，AFFS+;见 http://www.boehydis.com/eng/main.htm)类 型的向列液晶显示器。在该类型的LCD中，可以回避通过控制多个对电极上的电压来关 闭每个像素的一部分的通常限制，即不存在可以施加于对电极的电压，这对于所有数据 电压导致通过LC的零电场。
这是由于以下事实在这些器件中，在平面配置中排列形成正介电各向异性的 光调制层30的液晶材料，其中，LC的光轴实质上平行于基板表面，并且平行于或垂直 于交叉的显示偏振器35、35’中的一个的透射轴。然后，施加于有源矩阵阵列中的像素 的数据电压在像素电极31与公共电极32之间产生电场，公共电极32同样置于有源矩阵 基板1上，在IPS的情况下与指状像素电极相互交叉，或者在FFS的情况下(SID Digest 2005，pp 1848-1851)利用其间的分离绝缘层置于像素电极的顶部。该电场使LC指向矢 实质上在单元的平面内旋转，引起光通过显示偏振器35、35’透射到宽范围的视角36。 这在面内切换LCDOJS6646707)中是标准的。在该实施例中，一个或多个附加电极33、以及无源光学器件9置于LC单元的 对向基板34上(这将该实施例与US20060267905A1中公开的使用单个统一对电极并且不 使用附加无源光学装置的实施例加以区分)。在不对这些电极施加电压的情况下，如图 12所示，显示器作为具有宽视角特性的实质上不变的IPS或FFS LCD进行操作。可以对 这些对电极中的一个或多个施加电压，该电压足够大以致于脱离单元平面重定向LC，使 LC实质上对准单元基板的表面的法线。在这种情况下，由每个像素上的数据电压产生的 面内场对LC对准没有影响，受该场影响的显示像素的区域在针对所有数据电压的显示器 的交叉偏振器之间出现黑色。因此，尽管没有对于所有数据电压在LC层中实现零场条 件，但是使得像素区域的一部分始终不呈现。如图13所示，无源光器件9可以置于显示器对向基板34上，显示器对向基板使 像素区域所透射的光不会离开平面场，并因此根据像素数据电压仍在一定程度对光进行 透射，将其引入有限的视角范围12中。这样，提供向列LCD，其中，通过对与有源矩阵 基板相对的一个或多个对电极上的电压进行控制，来可以在整个显示器上全局切换视角 特性。
应当注意，尽管以上说明书和附图概述了使用该机制来提供公共至私密切换模 式LCD显示器的方法，但是，可以改变对电极几何形状与无源光学装置的组合，以提供 如其他实施例中描述的其他多模式功能，例如可切换双视图等。
权利要求
1.一种显示器，包括显示器件和无源光学器件，所述显示器件包括置于第一和第二 电极装置之间的光发射或调制层，所述第一电极装置包括定义显示器件的像素的多个像 素电极，所述第二电极装置包括多个对电极，所述多个对电极被布置为使得每个像素电 极面对每个对电极的一部分，其中，对电极是可控的，以便选择每个像素的哪个部分是 活动的，从而与光学器件协作来提供具有不同角度观看特性的多个显示观看模式。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中，第一观看模式是受限视角的私密模式。
3.根据权利要求1或2所述的显示器，其中，第二观看模式是不受限视角的公共模式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，第三观看模式是立体三维模式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，第四观看模式是多视图模式。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，光学器件包括视差光学装置。
7.根据权利要求6所述的显示器，其中，视差光学装置包括视差元件的一维阵列。
8.根据权利要求6所述的显示器，其中，视差光学装置包括视差元件的二维阵列。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的显示器，其中，视差光学装置包括透镜阵列。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的显示器，其中，视差光学装置包括视差栅栏。
11.根据权利要求10所述的显示器，包括置于视差栅栏的每个孔径中的相应透 镜。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的显示器，其中，每个像素与视差元件对准。
13.根据权利要求12所述的显示器，其中，对电极的面对每个像素电极的一个部分实 质上与像素电极的中心对准。
14.根据权利要求13所述的显示器，其中，所述一个部分的面积比对电极的面对每个 像素电极的其他部分的面积小。
15.根据权利要求12所述的显示器，其中，对电极的面对每个像素电极的第一和第二 部分偏离像素电极的中心。
16.根据权利要求15所述的显示器，其中，对电极的第一和第二部分被布置为使得能 够交替地提供时间顺序图像显示。
17.根据权利要求6至11中任一项所述的显示器，其中，每个视差元件与对电极之一 的与多个像素电极部分交叠的相应部分对准。
18.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器，其中，光学器件包括形成图案的反 射镜。
19.根据权利要求18所述的显示器，其中，反射镜具有沿着实质上相反的方向面对的 交替的第一和第二部分。
20.根据权利要求19所述的显示器，其中，第一部分包括对电极的一些部分，第二部 分包括像素电极的部分。
21.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，光发射或调制层是发光二极管层。
22.根据权利要求21所述的显示器，其中，发光二极管层是有机发光二极管层。
23.根据权利要求21或22所述的显示器，包括与对电极之间的缝隙对准的发光二 极管层中的缝隙。
24.根据权利要求1至20中任一项所述的显示器，其中，光发射或调制层具有可控的 光透射率。
25.根据权利要求24所述的显示器，其中，光发射或调制层包括液晶层。
26.根据权利要求25所述的显示器，其中，液晶层包括面内切换或边缘场切换类型的 向列液晶层。
27.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，显示器件是有源矩阵显示器件。
全文摘要
一种用于提供不同角度观看特性的若干观看模式的显示器，包括显示器件和具有固定光学特性的视差光学装置的无源光学器件(9)。显示器件包括第一和第二电极装置(5，10，11)之间的光发射或调制层(7)。第一电极装置包括定义显示器件的像素的多个像素电极。第二电极装置包括多个对电极(10，11)，多个对电极被布置为使得每个像素电极(5)面对每个对电极的一部分。对电极是可控的，以便选择每个像素哪个部分是活动的。这与光学器件(9)协作来提供多个显示观看模式。
文档编号G09F9/30GK102016961SQ20098010572
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月21日
发明者内森·詹姆斯·史密斯, 戴安娜·乌尔里克·基恩, 本杰明·约翰·布劳顿, 艾伦·埃文斯, 莱斯利·安妮·帕里-琼斯, 迈克尔·萨加多布鲁 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明涉及一种显示器。这种显示器可以包括有源矩阵显示器件，并且可以在 两个或多个操作模式之间电切换。在第一种模式下，显示器可以表现如同标准显示器， 示出二维图像信息，并且对于所有观看者通常具有尽可能宽的视角范围，以及最大亮度 和分辨率。在另外模式下，显示器可以具有增加功能的一些形式，例如，三维图像(3D) 能力、私密观看模式、或双视图模式，在双视图模式中，从一个显示器将两个不同的图 像显示到不同的视角范围。可以将这种显示器应用于许多设备，其中，用户可以受益于多功能显示器的增 加能力，或者显示器的最优光学特性可以根据正使用显示器的情形而改变。这种设备的 示例包括移动电话、个人数字助理、膝上型计算机、台式监视器、自动出纳机(ATM)、 电子销售终端(EPOS)设备。这样的设备还有益于特定观看者(例如司机或操纵重型机 械的人)在特定时刻分神看到特定图像(例如当汽车运动时车内电视屏幕中的图像)而因 而不安全的情形。
背景技术：
已经制造出具有可切换光学功能的电子显示设备，例如，与计算机一起使用的监视器以及置于电话和便携式信息设备中的屏幕。这样的设备包括Sharp Actius RD3D 膝上型计算机，具有在正常二维观看模式与立体三维观看模式之间可切换的液晶显示 (LCD)设备，在立体三维观看模式中针对显示在屏幕上的对象产生深度表示。另一示 例是Sharp Sh902i移动电话设备，具有可以在公共模式与私密模式之间切换的LCD显示 器，在公共模式下，可以从宽角度范围观看设备上显示的信息，在私密模式下，仅仅可 以在减小的视角范围内(通常以显示屏幕的法线为中心)分辨出由设备显示的信息。在上述多功能显示设备产品中，从标准二维(2D)显示模式至增加功能模式的切 换需要改变除了标准显示设备(根据需要仅显示标准2D图像)以外而存在的一些有源光 学布置的物理状态，或者切换设备所显示的图像数据，或这二者。简单通过改变(可能与以下无源光学布置协作)提供给显示器的图像数据就可 以在观看模式之间进行切换的多功能显示设备可以认为具有以下优点不需要昂贵的 额外切换硬件；相对于标准2D模式，显示器不需要汲取在增加功能模式下工作的额外 功率；以及使修改现有产品显示器的硬件以合并增加功能所需的成本最小化。这种设 备的示例是已知的基于LCD显示器和附加双凸透镜光学布置的3D显示方式，在EP 0625861 (Sharp, 1993)中公开了其示例，以及在 US20050111100A1 (Sharp，2003)和 US20050200781A1 (Sharp, 2004)中公开的基于 LCD 和附加视差栅栏(parallax barrier)光 学布置的双视图显示类型。在这样的显示器中，多视图显示模式通过以下操作来实现在单个透镜或栅 栏元件下将像素的列组合在一起，以及在列组上显示多个交织的图像，使得多个图像 针对不同观看区域是分离的。在这样的显示器中，2D模式可以通过在组中的所有像素列上显示相同图像数据来实现。然而，这些显示模式均导致有效显示分辨率的损失， 因为每只眼睛或每个观看者仅看到包括下层显示的TFT切换像素的一部分。因此，已 经开发出具有一些有源光学布置的多视图显示器，这些有源光学布置允许在2D模式下 所有像素对于所有观看区域可见，从而保持分辨率。这些多视图显示器的示例包括在 US6046849 (Sharp, 1996)和 W003015424A2 (Ocuity，2001)中公开的 3D 显示器。然 而，由于在单个显示器上交织多幅图像而在增加功能模式下将这些图像分离到不同观看 区域，这些显示器类型仍遭受不可避免的分辨率损失，并且还遭受附加有源光学布置的 增加的开销。
具有私密模式能力并在任一模式下不具有分辨率损失的显示设备的一个示例是 Sharp Sh702iS移动电话。该示例使用结合在显示器中使用的液晶模式固有的角度数据亮 度属性对电话的LCD上显示的图像数据的操作，来产生私密模式，在该私密模式下显示 的信息对于从偏心位置观看显示器的观看者而言不可见。然而，在私密模式下显示给合 法的轴上观看者的图像的质量严重劣化。US 4973135 (Canon, 1洲4)描述了具有多个条带对电极(counter electrode)的有
源矩阵LCD显示器的结构。该结构包括定义矩阵阵列的多个信号和栅极线、在栅极和 信号线的每个交叉点处的TFT开关、以及连接至一个基板上的每个TFT的输出(漏极) 的电极区域。在对向基板上，布置了多个按组布置的条带对电极区域，每个组的对电极 与有源矩阵基板上的TFT控制电极区域的每一列对准，以定义受有源矩阵和无源矩阵寻 址的组合控制的一组显示器像素区域。这样，在不增加所需TFT的数目的情况下，可以 增加有源矩阵显示器的有效分辨率。然而，该方案引起的问题是，由于向列液晶对所施 加的电场的响应与场极性无关，因此利用在整个显示器上全局地施加给多个对电极的电 压，而不管数据电压如何，不能实现用于接收数据电压的单个TFT控制区域内的像素区 域之一的单独选择。为此，具体地，该方案适用于铁电液晶设备，铁电液晶设备是双稳 态的并是场极性切换的。在Journal of the SID, 4/1 1996，pp 9-17中给出了一种方法， 根据数据信号将补偿信号应用于对电极，并因此使得上述方案适用于向列LCD的分辨率 改善。在US20060267905A1 (Casio，2005)中公开了一种边缘场切换(FFS)型 LCD 显
示器，该显示器具有布置在与有源矩阵基板相对的基板上的对电极。在该方案中，施加 于对电极的电压用于在某种程度上将LC指向矢重定向至单元平面之外，从而产生不对称 的角度光透射曲线，并从而在一定程度上保持私密性。然而，所描述的对电极在整个显 示器上是均勻的，并因此不能用于仅关闭显示像素的一部分，因为这将导致对所有观看 者产生黑图像。也没有提到结合一些无源光学布置使用对电极开关来改变从显示器输出 的光的方向。在US6421033(ITL，2000)中给出了应用于LED和OLED显示器的类似的混合
寻址方案。由于OLED显示器的发光机制的二极管特性，针对LCD的上述问题不适用， 并且可以在OLED显示器中使用类似的有源矩阵和多个对电极(阴极)布置，来增加显示 器中每TFT寻址区域的有效像素数目。然而，这种组合的有源-无源矩阵寻址方案需要 在图像帧时间内按时间顺序对每个TFT寻址区域内的多个像素进行寻址，这与全有源矩 阵寻址OLED显示器相比引起总的亮度损失，在全有源矩阵寻址OLED显示器中，在帧的整个持续时间内所有像素可以是“开启”的。此外，US6421033没有提出使用多个对 电极来控制显示光学功能的任何方面，仅在不增加TFT总数的情况下向有源矩阵显示器 提供有效分辨率改善。在OLED型显示器中合并与有源矩阵基板相对的多个阴电极的其他设备已在以 下文献中提出US 2006 027981 Al (Au Optronics, 2004)，其中，将两个对电极布置在交替的顶
部和底部发光OLED像素上，以产生双面显示器；US 26012708 Al (Philips, 2002)，其中，针对红、绿和蓝像素组中的每一个，使
用分离的对电极，以便单独控制针对相应彩色发光材料的占空比，从而减轻它们不同的 老化问题；以及US 2006 038752 Al (Eastman Kodak, 2004),其中，将显示像素分组成对，这些
对具有共享电源线，以便减少有源矩阵阵列所需的金属线的总数，从而相对于显示器的 总面积增加发光区域的总面积。使用双阴极布置，使得每对中的像素可以具有相反的二 极管极性，通过使该共享电源线仅提供通过对中的像素的电流的差而不是电流的和，从 而最小化共享电源线上的当前负载。因此，可以看出。尽管上述文献中的一些描述了一种电致发光显示设备中的多 个对电极布置，以便选择TFT寻址像素区中的哪个区域在给定时间内发射光，在现有技 术中，没有现有技术用于切换显示器的光学功能，也没有任何地方建议，在使所有TFT 切换像素区发射光与仅使该像素区的一部分发射光之间进行的切换可以改变显示器观看 特性。因此，期望提供一种多功能显示器 ，其中，有源矩阵显示器的每个TFT切换像 素区域中的一些或全部在所有显示模式下对处于至少一个位置处的观看者可见，显示模 式之间的切换在不对提供给有源矩阵阵列的图像数据进行操作的情况下通过以下操作来 实现控制多个对电极上的电压、允许控制整个显示区上的光学特性。
发明内容
根据本发明，提供了一种显示器，包括显示器件和无源光学器件，显示器件包 括置于第一和第二电极布置之间的光发射或调制层，第一电极布置包括定义显示器件的 像素的多个像素电极，第二电极布置包括多个对电极，所述多个对电极被布置为使得每 个像素电极面对每个对电极的一部分，其中对电极是可控的，以便选择每个像素的哪个 部分是活动的，从而与光学器件协作来提供具有不同角度观看特性的多个显示观看模 式。因此，能够在多功能有源矩阵显示器件中提供显示模式之间的切换，而无需除 了显示面板以外存在的有源光学布置中的硬件开关，并且无需操作至有源矩阵阵列的图 像数据输入。切换可以通过对提供给多个对电极的电信号进行改变来执行，多个对电极 中的每一个被布置为与有源矩阵阵列的独立寻址像素中的每一个的一部分相对。这样， 提供给对电极布置的信号确定发射光的独立受控有源矩阵像素的区域。这与一些无源光 学布置相结合控制肉眼可见观看特性，例如，显示器的光方向性。
图1是示出了具有模式切换机制的显示器的实施例的主要组件的分解示意图；图2是图1所示实施例的截面图，其示出了多个阴极控制显示器发射的光的方向 的方法；图3是示出了针对器件的每个像素的示例控制电路的电路图；图4是示出了具有提供低功率、光定向显示器的模式切换机制的另一实施例的 主要组件的分解示意图；图5示出了头戴跟踪显示器中图4所示实施例的使用；图6是向双观看显示模式(以3D模式示出)提供可切换立体3D的另一实施例 的截面图；图7是向双视图显示模式(以双视图模式示出)提供可切换立体3D的另一实施 例的截面图；图8是提供可切换双视图显示器的又一实施例的示意图；图9是提供二维方向控制的显示器的图；图10是提供改善亮度均勻性的显示器的图；图11是提供双面操作的显示器的图；图12是示出了公共观看模式的液晶显示器的图；以及图13是示出了私密观看模式下图12的显示器的图。
具体实施例方式在优选实施例中，显示面板是包括基板1 (通常为玻璃)的有源矩阵OLED显示 器，在基板1上形成独立可寻址的画面元素或“像素”的阵列的图案。像素包括电切换 装置2，电切换装置2从包括阵列的多条栅极线3和数据线4中的每一条接收图像和定时 数据，这在有源矩阵显示器中是标准的，并且向阳电极区域5输出电流。在OLED显示 器中，同样标准的是，向每个像素提供来自也包括矩阵阵列的多条电源线6中的一条的 电流。像素还包括实质上覆盖阳电极区域的电致发光层7形式的发光层，其根据通过电 切换装置提供给其的电流来发射一定强度的光。该电致发光层可以包括不同有机材料的 多个层，例如但不限于空穴注入层、空穴传输层、发射层以及电子传输层，这也是标准 的。(SID，07Digest, pp 1691-1694)。与标准OLED显示器对比(其中所有像素共享在整个显示区上延伸的公共阴电 极)，该实施例的器件具有多个阴电极区域8，其中的每一个被布置为覆盖显示像素的每 个阳极区域的一部分。由于通过流经有机层、从阳极到阴极的电流的幅度来确定任何像 素的亮度，发射光的每个像素的一部分由像素阳极与在适合电压下接收电流的任何一个 阴极之间的交叠区来确定。这样，可以通过控制多个阴电极上的电压来控制发射光的每 个像素的区域。通常，在OLED显示器中，阳电极或阴电极区域中的任一个可以由透明导电材 料形成，例如，氧化铟锡，另一个由可以由反射金属导体组成，这取决于期望像素所发 射的实质上所有的光以离开玻璃基板还是通过玻璃基板的方式离开显示器。
在该实施例中，然后利用视差光学装置形式的无源光学器件9，该视差光学装置包括视差元件(例如双凸透镜阵列或视差栅栏或组合的双凸透镜和视差栅栏装置)的一 维阵列，使得发射光的像素区域的电切换引起来自像素的光所射入的观看区域的改变。 每个像素与视差元件对准。在图1中，每个视差元件包括与像素的列对准的柱面会聚透镜。在图1中给出了所述实施例的组件的分解示意图。图2是这种器件的截面示意图，示出了切换各个阴极区域10、11的方式可以在 被引入轴上观看窗12与侧面观看区域13之间切换像素所发射的光，轴上观看窗12提供 私密模式操作，侧面观看区域13与轴上观看区域12相结合来提供宽视图公共模式。应 当注意到，该示意图仅出于示意目的，并没有按比例示出。无源光学器件9的每个光学 元件与发光区域之间的间隔，以及光学元件的光学特性(例如，透镜焦距)和发光区域本 身的几何形状确定观看区域的角度范围，并且这些可以根据器件应用来指定。在图3中给出了电切换装置2的可能电路图的示例。在这种装置中，通过施加 于栅极线3的定时信号来激活像素，标准方法是在图像帧内顺序地激活显示器的所有像 素行。对晶体管12的栅极端子施加栅极信号，允许存储电容器13由数据线4提供的图 像数据电压来充电。然后，在移除晶体管12上的栅极信号之后，第二晶体管14的栅极 端子在帧时间的持续时间内保持为该数据电压。晶体管14在线性区进行操作，使得针对 从电源线6流到阳电极5的电流，施加于栅极端子的数据电压的值确定晶体管14的有效 电阻。这样，如果恒定正电压保持在电源线与像素阴极中间，则电致发光层的二极管结 构处于正向偏置条件下，并且施加于数据线4的数据电压控制通过电致发光层7的电流并 因此控制像素的亮度。这在OLED显示驱动方案中是非常标准的。在该实施例中，因此存在与像素的不同区域相对应的多个阴极区域。如果这些 阴极均保持在低于电源线电压的某电压(例如，地)，则电流流到所有阴极，并且实质 上整个像素发光。然而，如果一个或多个阴极上的电压上升至实质上与电源线上的电压 匹配，则没有电流流到那些阴极，而不管数据电压如何，并且与阴极相对应的像素区域 不发射光，改变光被定向的角范围。由于每个阴极覆盖整个显示器中的每个像素的一部 分，可以通过控制一些阴极电压来全局切换显示器的视角特性，而不管图像数据如何。如图2所示，如果第一阴极10覆盖每个像素中实质上以像素区域和光学元件的 透镜为中心的区域，并且第二阴极11覆盖像素的剩余侧面区域，则仅需要两个阴极区 域，并且简单通过改变施加于两个阴电极之一的电压，来提供可以在公共与私密观看模 式之间全局切换的显示器。应当注意，尽管在图1和2中，所示的电致发光层7在TFT切换电极区域5的区 域上是连续的，但是不必是这种情况。分离的阴极区域8之间的电致发光层中缝隙的存 在可以帮助防止在阴极保持在不同电压时电流经由电致发光层在阴极之间流动，这是有 利的。将二极管元件添加至与阴电极8的连接也可以用于确保电流仅可以从电致发光层 流至阴极，而不会从阴极流至不期望的阴极。在另一实施例中，每像素阴极区域数目增加到超过两个，以提供对显示像素所 发射的光的方向的精细控制。这样，显示器可以与一些用户跟踪设备结合使用，以便将 显示器所发射的光引向移动观看者。由于减少了显示器发射、并引入到没有观看者的观 看区域中的光的量，实现了相比于传统显示器的功率节省。图4示出了用于控制垂直角范围的显示器的示例。图5示出了针对图4所示类型的显示器15的可能应用。水平条带阴极8以及水 平布置的双凸透镜阵列允许对其中显示了图像的垂直角范围的控制。双凸透镜阵列9将 显示器15输出的光会聚到以观看者的头部为中心的锥体16中，节省了功率。并入显示 器15中的用户跟踪设备检测观看者的位置，并输出信号，该信号能够调整阴极电压，以 根据观看者的当前高度(即，坐17或站18)来垂直地重定向图像锥体。这种类型的系统 还可以通过在帧内顺序向多个角度区域显示图像来供应多个观看者。在又一实施例中 ，条带阴极被布置为，使得在立体3D显示模式与双视图显示模 式之间提供切换。在该实施例中，与阳电极19、20相关联的第一和第二独立受控像素区 域置于透镜阵列的每个段(segment)之下。在3D模式下，施加于第一和第二阴极10、 11的电压使得光从与第一阴极10而非第二阴极11相对应的区域发射。阴电极与光学元 件的相对位置使来自第一像素的光被引入第一观看锥体21中，该第一观看锥体21以显示 器法线的左部为中心，并具有实质上平行于显示法线22的边缘，而来自第二像素的光被 引入第二观看锥体23中，该第二观看锥体23以显示器法线的右部为中心，并具有一个实 质上平行于显示法线22的边缘。在图6中示出了这种装置。该布置提供了一种装置，从而构成立体对的两幅图像可以以交织的方式在交替 的显示像素上显示，并从而被引向位于实质上沿着显示器法线的位置的观看者的两只眼 睛。在这种情况下，观看者可以感知到具有深度的3D图像。为了从3D切换到双视图模式，交换阴极上的电压，使得两个像素区域中的每一 个发射与第二阴极11而不是第一阴极10相对应的光。阴电极与光学元件之间的相对位 置引起来自第一像素的光被引入第一观看锥体24中，第一观看锥体24以显示器法线的左 部为中心，而来自第二像素的光被引入第二观看锥体25中，第二观看锥体25以显示器法 线的右部为中心。两个视图的角距使得在显示器上以交织方式显示的两幅图像可以被分 离至显示器两个相对侧面的两个不同的观看者，从而提供双视图显示器。在图7中示出 了这种情况。在又一实施例中，提供了一种全分辨率双视图显示器。单个阳极区域5位于无 源光学器件9的每个元件下，无源光学器件9可以是如图8所示组合的双凸透镜和栅栏 装置，其中，相应透镜被布置在栅栏的每个孔径(aperture)中。然后两个阴极区域10和 11被设置为，使得将从电致发光层7中与第一阴极区域10相对应的区域发射的光引入到 第一观看窗24中，第一观看窗24在显示器法线的一个侧面，以及将从与第二阴极区域 11相对应的区域发射的光引入到第二观看窗25，第二观看窗25在显示器法线的相对侧 面。每个阴极区域上的电压使得在帧周期内顺序地从两个阴极区域发射光，并且针对帧 周期的每个相应部分改变图像数据电压，使得将两幅不同的图像按时间顺序显示至提供 双视图显示的两个不同的观看区域，其中，每个观看者看到每个TFT受控像素元件的一 部分，并从而保持显示分辨率。该实施例然后切换至标准2D模式，其中，通过切换阴极 电压，使得两个区域发射光，在整个帧时间内将单幅图像同时显示至两个观看区域。在上述实施例中，对应的附图仅示出了水平和垂直条带形状的阴极区域和光学 特征，然而，实施例不限于这种几何形状。如图9所示，水平和垂直定义的阴极区域26 可以与二维双凸透镜阵列27的形式的无源光学器件相结合使用，以便允许对像素发射的光的方向的垂直和水平控制。阵列27形成视差元件的二维阵列。同样，可以通过相对于双凸透镜阵列调整阴极条带的角度，来提高与经由相邻 阴极区域发射的光相对应的观看锥体之间的像素亮度的均勻性。在图10中示出了这一点。可以看出，在多模式显示器件中可以采用多种阴极区域几何形状以及光学装 置，来产生各种光学特性之间的切换，而不背离这里描述的基本切换机制。在又一实施例中，用透明导电材料(例如，ITO)来形成像素阳极区域的第一部 分28，并且用反射传导材料(例如，金属层)来制造像素阳极区域的第二部分29。于 是，第一阴极10是反射导体，并且被布置为实质上与第一阳极区域28相对，而第二阴极 11是透明导体，并且被布置为实质上与第二阳极区域29相对。第一阴极10和阳极区域 的第二部分29形成图案化的反射镜。这样，如图11所示，类似于在US 2006027981 Al 中描述的设备，由显示器的每个像素发射的光既被引开又通过玻璃基板。在该实施例中，顶部和底部发射区域不具有对光发射的独立控制，这是由于两 个区域使用单个电控制装置2，从而可以从显示器的两侧观察到相同的图像。然而，该实 施例具有以下优点通过以先前实施例中描述的方式来改变阴极电压，使得光从仅与一 个阴极相对应的区域发射，可以对从中发射光的显示器的侧面进行控制，从而在仅从单 个侧面观看显示器的情况下节省功率，并相对于现有技术减少了 TFT切换元件的数目。 一种应用(针对该应用，这种器件是有利的)是翻盖移动电话，其中，其上显示图像的显 示器的侧面可以根据电话处于打开还是闭合位置来自动切换。所描述的实施例还能够通过以下操作在显示器的相反侧面上显示不同的图像 在帧周期内切换施加于阴极的电压并与该切换同步地改变图像数据。这样，在每个帧周 期的一半周期内在显示器的一个侧面上显示第一图像，并且在帧周期的另一半周期内在 显示器的另一侧面显示第二图像。这与同时双面显示相比导致由于共享占空比而引起的 针对每幅图像的亮度损失，但是所需独立切换元件的数目也减少了一半。在又一实施例中，显示面板是LED类型而并非OLED类型。在该实施例中，在 图1和3中实质上示出了器件结构和电操作；但所使用的发光二极管材料是标准半导体材 料，而非有机等同材料。同样事实是，以上实施例所提供的、经由阴极阵列选择每个活动像素内的电致 发光材料的活动区域的能力可以用于优化像素寿命并使显示器内不同颜色像素的劣化级 别相等。在又一实施例中，显示面板是直流切换类型的液晶显示器，例如，双稳态挠曲 电模式显示器，其中，液晶材料形成光调制层。事实上，模式切换机制可以与任何显示 类型一起使用，其中，像素状态的控制需要对像素上的电压的极性进行控制。这包括所 讨论的电致发光显示器，而且还包括诸如E-Ink类型等电泳显示器以及电湿润显示器。在又一实施例中，图12和13所示的显示面板是面内切换(IPS)或边缘场切换 (FFS)、AFFS (高级边缘场切换，AFFS+;见 http://www.boehydis.com/eng/main.htm)类 型的向列液晶显示器。在该类型的LCD中，可以回避通过控制多个对电极上的电压来关 闭每个像素的一部分的通常限制，即不存在可以施加于对电极的电压，这对于所有数据 电压导致通过LC的零电场。
这是由于以下事实在这些器件中，在平面配置中排列形成正介电各向异性的 光调制层30的液晶材料，其中，LC的光轴实质上平行于基板表面，并且平行于或垂直 于交叉的显示偏振器35、35’中的一个的透射轴。然后，施加于有源矩阵阵列中的像素 的数据电压在像素电极31与公共电极32之间产生电场，公共电极32同样置于有源矩阵 基板1上，在IPS的情况下与指状像素电极相互交叉，或者在FFS的情况下(SID Digest 2005，pp 1848-1851)利用其间的分离绝缘层置于像素电极的顶部。该电场使LC指向矢 实质上在单元的平面内旋转，引起光通过显示偏振器35、35’透射到宽范围的视角36。 这在面内切换LCDOJS6646707)中是标准的。在该实施例中，一个或多个附加电极33、以及无源光学器件9置于LC单元的 对向基板34上(这将该实施例与US20060267905A1中公开的使用单个统一对电极并且不 使用附加无源光学装置的实施例加以区分)。在不对这些电极施加电压的情况下，如图 12所示，显示器作为具有宽视角特性的实质上不变的IPS或FFS LCD进行操作。可以对 这些对电极中的一个或多个施加电压，该电压足够大以致于脱离单元平面重定向LC，使 LC实质上对准单元基板的表面的法线。在这种情况下，由每个像素上的数据电压产生的 面内场对LC对准没有影响，受该场影响的显示像素的区域在针对所有数据电压的显示器 的交叉偏振器之间出现黑色。因此，尽管没有对于所有数据电压在LC层中实现零场条 件，但是使得像素区域的一部分始终不呈现。如图13所示，无源光器件9可以置于显示器对向基板34上，显示器对向基板使 像素区域所透射的光不会离开平面场，并因此根据像素数据电压仍在一定程度对光进行 透射，将其引入有限的视角范围12中。这样，提供向列LCD，其中，通过对与有源矩阵 基板相对的一个或多个对电极上的电压进行控制，来可以在整个显示器上全局切换视角 特性。
应当注意，尽管以上说明书和附图概述了使用该机制来提供公共至私密切换模 式LCD显示器的方法，但是，可以改变对电极几何形状与无源光学装置的组合，以提供 如其他实施例中描述的其他多模式功能，例如可切换双视图等。
权利要求
1.一种显示器，包括显示器件和无源光学器件，所述显示器件包括置于第一和第二 电极装置之间的光发射或调制层，所述第一电极装置包括定义显示器件的像素的多个像 素电极，所述第二电极装置包括多个对电极，所述多个对电极被布置为使得每个像素电 极面对每个对电极的一部分，其中，对电极是可控的，以便选择每个像素的哪个部分是 活动的，从而与光学器件协作来提供具有不同角度观看特性的多个显示观看模式。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中，第一观看模式是受限视角的私密模式。
3.根据权利要求1或2所述的显示器，其中，第二观看模式是不受限视角的公共模式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，第三观看模式是立体三维模式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，第四观看模式是多视图模式。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，光学器件包括视差光学装置。
7.根据权利要求6所述的显示器，其中，视差光学装置包括视差元件的一维阵列。
8.根据权利要求6所述的显示器，其中，视差光学装置包括视差元件的二维阵列。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的显示器，其中，视差光学装置包括透镜阵列。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的显示器，其中，视差光学装置包括视差栅栏。
11.根据权利要求10所述的显示器，包括置于视差栅栏的每个孔径中的相应透 镜。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的显示器，其中，每个像素与视差元件对准。
13.根据权利要求12所述的显示器，其中，对电极的面对每个像素电极的一个部分实 质上与像素电极的中心对准。
14.根据权利要求13所述的显示器，其中，所述一个部分的面积比对电极的面对每个 像素电极的其他部分的面积小。
15.根据权利要求12所述的显示器，其中，对电极的面对每个像素电极的第一和第二 部分偏离像素电极的中心。
16.根据权利要求15所述的显示器，其中，对电极的第一和第二部分被布置为使得能 够交替地提供时间顺序图像显示。
17.根据权利要求6至11中任一项所述的显示器，其中，每个视差元件与对电极之一 的与多个像素电极部分交叠的相应部分对准。
18.根据权利要求1至5中任一项所述的显示器，其中，光学器件包括形成图案的反 射镜。
19.根据权利要求18所述的显示器，其中，反射镜具有沿着实质上相反的方向面对的 交替的第一和第二部分。
20.根据权利要求19所述的显示器，其中，第一部分包括对电极的一些部分，第二部 分包括像素电极的部分。
21.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，光发射或调制层是发光二极管层。
22.根据权利要求21所述的显示器，其中，发光二极管层是有机发光二极管层。
23.根据权利要求21或22所述的显示器，包括与对电极之间的缝隙对准的发光二 极管层中的缝隙。
24.根据权利要求1至20中任一项所述的显示器，其中，光发射或调制层具有可控的 光透射率。
25.根据权利要求24所述的显示器，其中，光发射或调制层包括液晶层。
26.根据权利要求25所述的显示器，其中，液晶层包括面内切换或边缘场切换类型的 向列液晶层。
27.根据前述权利要求中任一项所述的显示器，其中，显示器件是有源矩阵显示器件。
全文摘要
一种用于提供不同角度观看特性的若干观看模式的显示器，包括显示器件和具有固定光学特性的视差光学装置的无源光学器件(9)。显示器件包括第一和第二电极装置(5，10，11)之间的光发射或调制层(7)。第一电极装置包括定义显示器件的像素的多个像素电极。第二电极装置包括多个对电极(10，11)，多个对电极被布置为使得每个像素电极(5)面对每个对电极的一部分。对电极是可控的，以便选择每个像素哪个部分是活动的。这与光学器件(9)协作来提供多个显示观看模式。
文档编号G09F9/30GK102016961SQ20098010572
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月21日
发明者内森·詹姆斯·史密斯, 戴安娜·乌尔里克·基恩, 本杰明·约翰·布劳顿, 艾伦·埃文斯, 莱斯利·安妮·帕里-琼斯, 迈克尔·萨加多布鲁 申请人:夏普株式会社
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