（排2个版）

（排2个版）

基于液晶显示装置的防窥显示

王明超 黄亚明

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 江苏苏州 215163

【摘要】本文主要对关于防窥模式液晶显示的专利申请进行分析。对现有的主要防窥技术进行了梳理，得出各技术类型的占比，并筛选出具有代表性的主要专利，对防窥模式专利申请的重点以及相应的优缺点进行了分析，以期对防窥技术的应用提供参考。

【关键词】防窥，外置偏振装置，指向矢，驱动电极

一、引言

近年来，液晶显示已经成为主流的显示技术，由于液晶显示装置具有轻薄、节能、无辐射等诸多优点，广泛应用于电视、个人电脑、平板电脑、手机、数码相机等电子设备中。人们可以据以随时随地进行拨打电话、收发信息、上网、处理文件等事务，不管是跟日常生活相关的事务还是工作上的事务，利用这些便携式电子设备处理起来非常方便，但是也存在一定的问题，因为在公共场合，处理个人信息时十分容易被他人看到，即对于个人隐私以及重要信息的保密需求是越来越高，由此，防窥显示技术应运而生，以满足使用者不同情形下的使用需求。

二、液晶显示中防窥显示技术

2.1常见的防窥显示技术

2.1.1附加偏振装置

附加偏振装置的防窥技术是一种技术上较为简单、出现较早的一种防窥技术。一般的液晶显示面板的结构为上下偏振片，处于上下偏振片之间的上下衬底基板，以及处于上下衬底基板之间封装的液晶层，在上下衬底基板与液晶层之间具有控制液晶分子偏转的电极等结构，光线首先通过下偏振片进入液晶层，通过液晶层的调制，使得光线的偏振角度与上偏振片呈所需角度，以控制光线的透射率，从而实现灰度变化，形成显示图像。而附加偏振装置的防窥技术中使用的显示面板为仅具有下偏振片的显示面板，该显示面板与附加的偏振装置配合，实现防止旁人窥视的效果。具体结构如下图1所示。当光线通过下偏光片后，无论液晶层是否处于通电状态，光线皆会由衬底基板穿出去，因为未设置上偏光片，出射的光线并不能形成图像，由此，无法辨认电脑荧幕显现的资料内容。当涉及的图像信息为隐私信息时，调整旋光基板与外置偏光装置的偏振方向匹配，达到防窥的目的。

图1

附加偏振装置的防窥显示技术，技术上比较简单，无需再另外改变显示装置内部的结构，加工方便；缺点是使用不便，需要另外携带外置装置。

2.1.2 视角切换

视角切换技术主要三种方式：第一种是通过防窥膜来实现，当需要进行防窥时，利用防窥膜缩小视角；第二种是在液晶显示器中设置指向矢光源背光系统用于调节液晶显示器的视角；第三种是在液晶显示器的面板上的驱动电极分为两种，其中一种是广视角显示驱动电极，另一种是控制视角电极，当在控制视角电极上施加适当的电压时可使得液晶显示器产生适当的漏光，进而实现广视角与窄视角的切换。

（1）防窥膜

一种防窥膜的设置方式是在显示装置中设置微百叶窗结构，利用百叶窗结构遮住屏幕，缩小视角，但是这样会便图象亮度降低，必须增加应用于背光的功率和/或使用各种增亮薄膜来进行补偿。

另外可以利用光栅膜形成不同的视角从而达到防窥的目的。

较早的光栅膜层是不可调试光栅层，例如，如下图2所示，包括显示面板以及设置在显示面板出光面侧的光栅，这样在第一视区Q1和第二视区Q2可分别看到显示面板的不同位置（即第一显示区和第二显示区），这样只要在第一显示 区和第二显示区分别显示不同图像，即可在一个显示面板上同时为不同用户显示两幅图不同的图像，提高私密性。

图2

另一种是利用可调光栅膜层进行视角转换，可以满足依照需求要选择和调整显示画面的视角宽窄。具体是利用动态光栅，例如液晶光栅、电润湿光栅、电子墨水光栅等，对光栅的开口的宽度和位置进行改变，从而使得光线透过光栅后的出射方向发生改变，观看的图像的视角可调。

（2）指向矢背光

指向矢背光系统具有双光源背光系统和单光源背光系统

（2.1）双光源背光系统

双光源背光系统由两层层叠的导光板结合防窥片构成，防窥片设置在两导光板之间，两导光板各自有光源与之对应，如下图3a所示，其中具有显示屏包括背光模组和显示面板200，背光模组包括背光源、导光板以及防窥片103；导光板包括第一导光板101和第二导光板102，第一导光板101位于第二导光板102朝向显示面板200的一侧，且防窥片103位于第一导光板101与第二导光板102之间；背光源包括第一光源110和第二光源120，第一光源110设置于第一导光板的第一入光面101a，且第一光源110所发出的光线进入第一导光板101；第二光源120设置于第二导光板102的第二入光面102a，且第二光源120所发出的光线进入第二导光板102。显示屏处于一种防窥模式时，其中，第一光源110关闭，第二光源120开启时，第一导光板101中无光线通过，呈自然透明状态，第二导光板102中有光线通过，光线从第二导光板101的出光面112进入防窥片103，通过防窥片103的聚光作用，成为出射方向仅在一定视角范围之内的光线，而后通过呈自然透明状态的第一导光板101后，进入显示面板200，从而实现了显示屏的防窥效果。

图3a                                 图3b

如图3b所示，显示屏处于一种非防窥模式时，其中，第一光源110开启，第二光源120关闭时，第二导光板120中无光线通过，因此，防窥片103中也无光线通过；第一导光板101中有光线通过，部分光线从出光面101射出，另有部分光线从第一导光板101朝向防窥片103的表面上射出，而设置于该表面上的网点型微结构将从该表面射出的光线进行散射，在提升第一导光板101内光线均匀性的同时，将一部分光线散射进第一导光板101内，并从第一导光板101的出光面111射出，使得从第一光源110发出的大部分光线进入显示面板200，提升了光学利用率。

（2.2） 单光源背光系统

单光源背光系统是通过在显示屏与导光板之间加入防窥膜和可切换扩散片，利用防窥膜与可切换扩散片改变光线的入射角度，实现视角的切换。可切换扩散片处于透明态时，不改变背光的传播方向，实现窄视角显示；可切换散射片处于散射态时，对背光进行散射从而获得宽视角显示。基本结构如下图4所示。

图4

（2.3） 驱动电极设置

驱动电极的设置是利用电极的具体设置方式的不同改变驱动液晶分子的电场，从而使得液晶分子的透光状态不同，形成不同的视角，从而实现防窥显示。由于驱动电极的设置方式的特殊性，也会相应的需要改变驱动方式，由此，该实现防窥的技术较为复杂，但是该种设置方式并不需要另外携带外置装置，使用方便。其中对于电极的具体设置方式也有多种形式，以下介绍两种常见的电极设置方式。

比较简单的一种方式是采用三电极结构，如下图5所示，在上玻璃基板13上设置有上面电极12，在下玻璃基板3上设置有公共面电极4和条状的像素电极6和7，两玻璃基板之间夹有液晶层。宽视角模式液晶分子全部垂面排列，在正交偏振片和补偿膜的作用下得到一个很好的暗态，实现宽视角。窄视角模式多数液晶分子垂面排列，只有条状ITO像素电极边缘处的液晶分子在偏置电压的作用下稍有倾斜，使暗态产生漏光，实现窄视角。由此，实现视角的切换，达到防窥的目的。

图5

一种是在常规的像素中加入视角控制像素，如下图6所示，包括上下对置设置的第一基板20和第二基板40，在基板上设置有普通的第一电极21以及第二电极22以控制彩色像素RP\GP\BP，以及用于改变视角的第二电极23、第三电极24，在第二基板40上设置有第五电极25以控制视角控制像素VRC，当在广视角显示模式下，视角控制次像素可贡献亮度，而在窄视角显示模式下，视角控制次像素则可提供侧向漏光，由此干扰侧视方向的观看者，达到防窥的效果。

图6

2.2常见的防窥显示技术的专利申请比例

图7

由图7可知看出，三种技术中，驱动电极申请量较多，而指向矢背光技术的申请量最少。对于驱动电极的技术来说，虽然技术方案上比较复杂，但是可以实现宽窄视角的快速切换，使用者只需根据使用需求进行选择即可，无需携带外置装置，使用方便快捷，所以是防窥显示技术中最受关注的技术。而使用背光技术完成视角切换，虽然也无需携带外置装置，但是背光使用效率会明显降低，背光效率的降低会明显的提高显示装置的电量使用量，而且会较严重的影响显示质量，而且加入的光学膜片成本提高，制作以及装配成本高，使得使用指向矢背光的技术应用上较为受限。外置偏振装置在制作以及技术与以上所述的两种技术相比较来说，结构设置上简单，成本低，但是由于需要另外携带外置装置，使用上不方便使得该技术的关注度并没有驱动电极技术高。

小结

本文对基于液晶显示的防窥显示技术进行了简要的介绍，主要涉及外置偏振装置、指向矢和驱动电极设置三种技术，分别对三种技术的技术手段、优缺点进行了说明，并通过专利申请量进行了比较。简明、清楚的对基于液晶显示的防窥技术进行了说明，使得读者可以对防窥技术有一定的了解。