CN108027528A

CN108027528A - 显示设备和驱动方法

Info

Publication number: CN108027528A
Application number: CN201680055735.1A
Authority: CN
Inventors: B.克鲁恩
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2018-05-11
Also published as: EP3353599A1; KR20180058756A; WO2017050631A1; TW201728965A; US20180259799A1; US10451906B2

Abstract

一种显示设备具有用于选择性地遮挡已经或将要在大横向角度处发射的光的光遮挡装置。显示器可以配置为使得要么允许到达这些元件的光到达观看者，要么遮挡到达这些元件的光以防到达观看者。这意味着，可以选择公众观看模式或隐私观看模式。光遮挡元件被光学地控制以便简化构造和控制。

Description

显示设备和驱动方法

技术领域

本发明涉及一种显示设备，所述显示设备能够提供隐私模式和公众模式。它特别地但非排他地涉及一种自动立体显示设备，所述自动立体显示设备具有显示面板以及用于将不同视图引导至不同空间位置的成像装置，所述显示面板具有用于产生显示的显示像素的阵列。

背景技术

用于在这种类型的显示器的自动立体显示设备中使用的成像装置的第一示例是屏障，其例如具有狭缝，该狭缝关于显示器的底层像素而被尺寸设置和定位。在双视图设计中，观看者能够感知到3D图像，条件是他/她的头部位于固定位置处。屏障定位在显示面板前方，并且设计为使得来自奇数和偶数像素列的光分别朝观看者的左眼和右眼引导。

这种类型的双视图显示设计的缺点在于，观看者不得不处在固定位置处，并且仅可以向左或右移动大概3cm。在更为优选的实施例中，在每一个狭缝下方不存在两个子像素列，而是若干个。以这种方式，允许观看者向左和右移动，并且始终在他/她的眼睛中感知到立体图像。

屏障装置制造起来简单，但并非是光高效的。因此优选的可替换方案是使用透镜装置作为成像装置。平行于彼此延伸的细长透镜的阵列叠覆显示像素阵列并且充当视图形成部件。这些被称为“柱状透镜”。穿过这些柱状透镜投射来自显示像素的输出，所述柱状透镜起作用以修改输出的方向。

柱状元件作为元件的片材而提供，每一个元件包括细长的半圆柱形透镜元件。柱状元件一般在显示面板的列方向上延伸，每一个柱状元件叠覆显示子像素的两个或更多个相邻列的相应群组。

显示面板例如包括具有显示像素的行与列阵列的二维液晶显示面板（其中“像素”典型地包括“子像素”的集合，并且“子像素”是最小的单独可寻址的单色图片元件）。子像素一起充当图像形成部件以产生显示。

在其中例如每一个柱镜与显示子像素的两列相关联的装置中，每一列中的显示子像素提供相应二维子图像的竖直片。柱状片材将这两个片以及来自与其它柱镜相关联的显示像素列的对应片引导至定位于片材前方的用户的左眼和右眼，使得用户观察到单个立体图像。柱状元件的片材因而提供光输出引导功能。

在其它装置中，每一个柱镜与在行方向上的四个或更多个相邻显示子像素的群组相关联。在每一个群组中的显示子像素的对应列适当地布置以提供来自相应二维子图像的竖直片。当用户的头部从左向右移动时，感知到一系列连续的不同的立体视图，从而例如创建环顾印象。

增加视图数目改进了3D印象，但是降低了如由观看者感知到的图像分辨率，因为所有视图都由本地显示器同时显示。典型地找到折衷，其中数个视图（诸如，9个或15个）显示在所谓的视锥中，并且这些视锥跨视场重复。最终结果是具有大观看角度的显示，尽管观看者并非完全自由地选择从其观看3D监视器或电视的他们的位置：在视锥之间的边界处，3D效果缺失，并且重像出现。这种宽观看角度在以下情况下成问题：显示器的用户将偏好没有关于显示内容的全部或某些部分的偷看（eavesdropping）。一种典型的示例是在通勤期间对邮件和文档的阅读。

已经提出提供一种具有隐私和公众观看模式的显示器。这也已经针对3D自动立体显示器而提出，例如，在WO2013/179190中。

这个文档公开了一种基于透镜的自动立体显示设备，其中在相邻透镜位置之间提供光遮挡装置，并且显示器可配置在至少两个不同的模式中：第一隐私模式，其中光遮挡装置遮挡在透镜之间引导的光；以及第二公众模式，其中光遮挡装置不遮挡在透镜之间引导的光。

可切换的隐私模式能够接通和切断锥体重复。在有锥体重复的情况下，利用类似于常规3D柱状显示器的宽观看角度，显示器正像常规的基于透镜的自动立体显示器那样起作用。在没有锥体重复的情况下（由于透镜之间的遮挡功能），仅主要锥体可见，并且所有其它锥体看起来为黑的。在隐私模式中，去往期望视锥的输出明亮度没有降低，并且使用完整的显示分辨率。

3D柱状显示器还可以在2D和3D模式之间可切换，这或者因为透镜为电光可切换的，或者因为透镜是双折射的并且可以控制显示面板的偏振。尤其是当通过光遮挡装置的光调制没有基于偏振时，这两个功能可以是独立的，并且可以存在四个组合模式（2D隐私、2D公众、3D隐私和3D公众）。

然而，光遮挡结构潜在地难以制造，因为它们是竖直结构。

因此存在针对一种用于实现公众和隐私模式的光遮挡装置的需要，所述光遮挡装置可以利用低成本和低复杂性实现。

发明内容

根据本发明，提供了一种如在独立权利要求中限定的显示器和方法。

在一个方面中，本发明提供了一种具有隐私模式和公众模式的显示设备，其包括：

显示面板；

用于照射显示面板的背光装置；以及

用于选择性地遮挡从显示面板引导至横向输出方向的光的光遮挡装置；

其中显示器可配置在隐私模式中和公众模式中，在隐私模式中，光遮挡装置遮挡横向引导的光，在公众模式中，光遮挡装置不遮挡横向引导的光，

其中光遮挡装置包括由光致变色材料形成的元件，其遮挡功能取决于入射在光遮挡装置上的具体波长的光刺激，

其中背光装置具有：

第一非可见光输出，所述第一非可见光输出是用于引发光遮挡元件朝不透明状态的切换的光刺激；

第二可见光输出；以及

用于引发光遮挡元件朝透明状态的切换的第三输出。

光遮挡元件可以防止从大的横向角度看到显示输出。例如，光遮挡装置可以遮挡具有围绕法线方向居中的，大于60度（即，在法线的每一侧＞30度）或者大于40度（即，在法线的每一侧＞20度）或者大于20度（即，在法线的每一侧＞10度）的横向发射角度的光。较窄范围的输出角度表示较大的隐私性。因而，“遮挡横向引导的光”意味着在具有横向远离法线的大于阈值的角度的方向上的光被遮挡。该角度将取决于光遮挡元件的高度（即，在法线方向上的尺寸）及其横向间距。它们形成光管。

光遮挡功能由光学输入来控制。这意味着，不需要控制电极的复杂装置，并且光遮挡元件的结构和制造可以简化。切换使用背光主动地控制。

切换可以基于例如经由开关（或者是物理的，诸如笔记本电脑按键，或者在软件中）从用户接收的在两个状态之间切换的输入。可以将隐私模式分配给在设备上运行的应用，使得当具有这个隐私模式的至少一个应用运行时，观看角度限于单个锥体。

设备具有用于照射显示面板的背光装置。这可以用于在显示像素本身不发射时（例如，对于液晶显示器）生成光输出。背光还用于通过并入适合的发光元件而实现光遮挡元件的光学控制。

出于这个目的，背光装置包括用于引发光遮挡元件朝不透明状态的切换的非可见光输出以及可见光输出。背光装置可以具有分离的经叠覆的单元，或它们可以作为公共衬底之上的单个结构而集成在一起。

作为示例，背光装置可以包括具有散射点以提供光从波导的耦出的单个波导，以及向波导中提供光的多个LED或LED封装体。散射点然后应当充分地与波长无关，以提供所有的需要的光的耦出。

可以在显示面板输出部处提供UV滤波器。这用于防止设备的用户暴露于由背光生成的UV光，并且还用于防止环境UV光到达光遮挡元件并且由此引发不期望的切换。

用于引发光遮挡元件朝透明状态的切换的第三输出用于增加光遮挡元件的响应速度，特别地，用于向透明状态切换。第三输出优选地是非可见光输出，例如，IR光输出。这用于引发加热，其可以加速光致变色材料的恢复。

背光装置然后可以包括具有散射元件以提供光从波导的耦出的单个波导，以及向波导中提供光的UV、IR和可见光LED。然而，可以替代地存在三个堆叠的分离背光单元，或两个或更多个可以集成到公共结构中。

IR滤波器然后可以提供在显示面板输出部处以防止IR辐射到达用户。

光遮挡装置例如包括光致变色材料，其包括溶剂、树脂或聚合物与光致变色染料的混合物。

显示设备可以包括：

布置在显示面板前方的透镜的阵列，

其中光遮挡装置用于选择性地遮挡在透镜之间引导的光，其中光遮挡装置包括提供在相邻透镜位置之间的元件，

其中在隐私模式中，光遮挡装置遮挡在透镜之间引导的光，并且在公众模式中，光遮挡装置不遮挡在透镜之间引导的光。

“在透镜之间引导”意味着光在到达透镜输出部之前具有从一个透镜传递到相邻透镜的方向。

在这个方面中，本发明提供了一种基于透镜的自动立体显示设备，其中可切换的隐私模式能够接通和切断锥体重复。在有锥体重复的情况下，显示正像常规的基于透镜的自动立体显示器那样起作用。在没有锥体重复的情况下（由于透镜之间的遮挡功能），观看角度限于一个锥体。单个视锥的敞开角度是基于透镜间距和片材厚度之间的关系的透镜设计选择。

依照本发明的另一方面的示例提供了一种操作具有隐私模式和公众模式的显示设备的方法，其中显示设备包括显示面板、用于照射显示面板的背光装置、以及用于选择性地遮挡从显示面板引导至横向输出方向的光的光遮挡装置，其中光遮挡装置由光致变色材料形成，其遮挡功能取决于入射在光遮挡装置上的具体波长的光刺激，

其中方法包括取决于入射在光遮挡装置上的光的频谱，将显示器配置在隐私模式和公众模式之一中，

其中该方法包括：

使用背光装置以提供第一非可见光输出，所述第一非可见光输出是用于引发光遮挡元件朝不透明状态的切换以实现隐私模式的光刺激，在隐私模式中，光遮挡装置遮挡横向引导的光；

使用背光装置以提供第二可见光输出；以及

从光遮挡装置中移除光刺激，并且使用背光装置以提供第三输出以用于引发光遮挡元件朝透明状态的切换以实现公众模式，在公众模式中，光遮挡装置不遮挡横向引导的光。

该方法可以用于操作自动立体显示设备，所述自动立体显示设备包括布置在显示面板前方的透镜的阵列，并且光遮挡装置用于选择性地遮挡在透镜之间引导的光，其中光遮挡装置包括提供在相邻透镜位置之间的元件，

其中在隐私模式中，光遮挡装置遮挡在透镜之间引导的光；并且

在公众模式中，光遮挡装置不遮挡在透镜之间引导的光。

附图说明

现在将单纯地通过示例的方式参照附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是已知自动立体显示设备的示意性透视图；

图2示出了柱状阵列如何向不同空间位置提供不同视图；

图3示出了多视图自动立体显示器的布局的截面；

图4是图3的特写；

图5示出了其中在锥体的每一个集合中产生的视图相等的9视图系统；

图6示出了如在WO2013/179190中公开的显示设备的示例；

图7示出了本发明的显示设备的第一示例；

图8示出了本发明的显示设备的第二示例；以及

图9示出了视锥内的视图的强度可以如何适配以改进隐私观看模式中的截止。

具体实施方式

本发明提供了一种显示设备，所述显示设备具有用于选择性地遮挡已经或将要在大横向角度处发射的光的光遮挡装置。显示器可以配置为使得要么允许到达这些元件的光到达观看者，要么遮挡到达这些元件的光以防到达观看者。这意味着可以选择公众观看模式或隐私观看模式。光学地控制光遮挡元件以便简化构造和控制。

将参照自动立体显示设备描述本发明，但是它可以一般地用于提供隐私和公众观看模式。

图1是已知的直视式自动立体显示设备1的示意性透视图。已知设备1包括有源矩阵类型的液晶显示面板3，所述液晶显示面板3充当产生显示的空间光调制器。

显示面板3具有在行和列中布置的显示子像素5的正交阵列。为了清楚起见，在图中仅示出小数目的显示子像素5。在实践中，显示面板3可以包括大约一千行和几千列的显示子像素5。在黑白显示面板中，子像素事实上构成完整的像素。在彩色显示器中，子像素是完整彩色像素的一个颜色分量。根据通用术语，完整彩色像素包括对于创建所显示的最小图像部分的所有颜色而言必要的所有子像素。

完整彩色像素可以具有红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）子像素，可能地，扩增以白色子像素或一个或多个其它基础颜色的子像素。例如，RGB（红色、绿色、蓝色）子像素阵列是公知的，不过其它子像素配置是已知的，诸如RGBW（红色、绿色、蓝色、白色）或RGBY（红色、绿色、蓝色、黄色）。

液晶显示面板3的结构完全是常规的。特别地，面板3包括一对间隔的透明玻璃衬底，在它们之间提供经对准的扭曲向列相液晶材料或其它液晶材料。衬底在其面向的表面上承载透明氧化铟锡（ITO）电极的图案。在衬底的外表面上还提供偏振层。

每一个显示子像素5包括在衬底上的对置电极，在它们之间具有中间液晶材料。显示子像素5的形状和布局由电极的形状和布局确定。显示子像素5通过间隙与彼此规律地间隔。

每一个显示子像素5与切换元件相关联，所述切换元件诸如是薄膜晶体管（TFT）或薄膜二极管（TFD）。操作显示子像素以通过将寻址信号提供给切换元件而产生显示，并且适合的寻址方案将是本领域技术人员已知的。

显示面板3由光源7照射，所述光源7在这个情况下包括在显示子像素阵列的区域之上延伸的平面背光。将来自光源7的光引导穿过显示面板3，单独的显示子像素5被驱动以调制光并且产生显示。

显示设备1还包括布置在显示面板3的显示侧之上的柱状片材9，所述柱状片材9执行视图形成功能。柱状片材9包括彼此平行延伸的柱状元件11的行，为了清楚起见，柱状元件11的行中仅有一个柱状元件11以夸大的尺寸示出。

柱状元件11的形式为凸圆柱透镜，并且它们充当光输出引导部件以从显示面板3向定位于显示设备1前方的用户的眼睛提供不同的图像或视图。

设备具有控制背光和显示面板的控制器13。

在图1中示出的自动立体显示设备1能够在不同方向上提供若干不同的透视视图。特别地，每一个柱状元件11叠覆每一行中的显示子像素5的小群组。柱状元件11在不同方向上投射群组的每一个显示子像素5，以便形成若干不同视图。当用户的头部从左向右移动时，他/她的眼睛将轮流接收到若干视图中的不同视图。

技术人员将理解，必须与上文描述的阵列结合地使用光偏振部件，因为液晶材料是双折射的，折射率切换仅应用于具体偏振的光。光偏振部件可以提供为设备的成像装置或显示面板的部分。

图2示出了如上文描述的柱状类型成像装置的操作原理，并且示出了背光20、显示设备24（诸如，LCD）和透镜27的柱状阵列28。图2示出了柱状装置28如何将不同像素输出引导至三个不同的空间位置。

当应用于自动立体显示器时，本发明涉及在这样的显示器中的视图重复，这在下文解释。

图3示出了多视图自动立体显示器的布局的截面。在某一个柱状透镜27下面的每一个子像素31^I到31^VII将贡献于特定视图32^I到32^VII。在这个透镜下面的所有子像素将一起贡献于视图的锥体。这个锥体的宽度（在线37'和37''之间）由若干参数的组合来确定：它取决于从像素平面到柱状透镜的平面的距离34（D）。它还取决于透镜间距35（P_L）。

图4是图3的特写，并且示出了由显示器24的像素发射（或调制）的光被最接近于该像素的柱状透镜27收集，但是还被柱状装置28的相邻透镜27'和27''收集。这是视图的重复锥体的发生的起源。像素31^IV例如贡献于如所示出的视锥29'、29''和29'''。

在每一个锥体中产生的对应视图相等。这种效果在图5中针对9视图系统（即，在每一个锥体中有9个视图）示意性示出。

对于在3D效果和分辨率障碍之间的可接受折衷，视图的总数目限于典型地9个或15个。这些视图具有典型地1到2度的角宽度。视图和锥体具有以下性质：它们为周期性的。

图6示出了WO2013/179190的一种示例装置，其中光遮挡元件62提供在透镜之间。可以将该装置作为整体（未必是透镜之间的部分）切换到光透射或遮挡模式。以这种方式，从相邻透镜离开显示器的来自像素的光可以被遮挡，而主要视锥没有更改。系统可以实现为附加层和柱镜之间的光学元件，其提供对进入/离开柱状透镜的光的控制，使得启用或禁用光遮挡功能。

在WO2013/179191中公开的可能的光遮挡装置的示例为：

（i）光遮挡结构为偏振器，并且光学路径包括至少一个纠正器（retarder）。

（ii）光遮挡结构是纠正器，并且光学路径包括偏振器。

（iii）光遮挡结构是电泳基元。

图6基于使用偏振器作为光遮挡元件。第一偏振器60提供在显示面板24和柱状阵列28之间。第二偏振器62的装置提供在透镜元件之间。光学纠正器64提供在偏振器60、62之间。

通过模压（embossing）柱状片材并且利用在干燥时具有偏振功能的材料填充它，可以制作柱状片材。可替换方案是分开产生柱镜和偏振条带，并且然后将它们胶合在一起以形成柱状片材。该片材然后可以放置在其它显示层的顶部上。

纠正器64例如可以是在两侧上覆盖有单个透明（例如，ITO）电极的单个液晶基元，使得纠正器作为整体可以在极性状态之间切换。可替换地，延迟器64可以图案化为使得LC基元覆盖单个子像素、像素或像素集合。在这种情况下，可以独立地切换基元。这顾及了内容、任务或应用隐私模式，使得在显示器上的敏感信息（例如，邮件）仅在小视锥中可见，而非敏感信息并非如此。

所公开的结构要求具有其相关联的电极装置的经电气控制的层或条带，并且这增加了柱状结构的设计的复杂性。

已经在WO2013/048847中提出可替换方案，其中由电致变色材料形成屏障，使得屏障透过率通过电场的应用而电气可控制。这再次要求作为柱状结构的部分的控制电极装置。

本发明利用经光学控制的光遮挡元件。该设计因而利用光致变色材料。

图7示出了示例。

光遮挡元件70由光致变色材料形成。它们具有取决于光刺激的光学吸收比。

选择可以在相对短的时间（例如，几秒或几十秒，但是优选地，小于一分钟，或小于30秒）中切换的光致变色材料。优选地，切换时间小于10秒。

光致变色材料一般是溶剂、树脂或聚合物与光致变色染料的混合物。存在可以使用的许多光致变色分子。例如，光致变色分子可以属于各种分类：三芳基甲烷、芪类、氮杂芪类、硝酮、俘精酸酐、螺吡喃、萘并吡喃、螺恶嗪、醌以及其它分类。

光致变色材料的一种公知的使用是在光反应太阳镜中。在光反应太阳镜中使用的典型光致变色材料是基于具有氯化银或卤化银的溶液。在缺少UV光的情况下，分子对于可见光是透明的，这对于人造照明是常见的。当暴露于UV射线时，如在直射太阳光下，分子经历引起形状改变的化学过程。新分子结构吸收部分的可见光，引起透镜变暗。改变形状的分子的数目随着UV光的强度而变化。

UV辐射的随后缺失使得分子返回到其原始形状，导致其光吸收性质的损失。

光致变色染料的切换速度典型地在溶液中比存于聚合基体时更高。然而，存在向光致变色染料添加化学组分以改进针对聚合基体的切换速度的已知解决方案。一示例公开于R.A.Evans等人的The generic enhancement of photochromic dye switching speedsin a rigid polymer matrix, Nature Materials, 卷4，第249-253页，2005年。

用于增加切换速度的另一种方案在WO2013/132123中公开，WO2013/132123公开了一种基于油核胶囊的光致变色材料。

光致变色染料可以具有任何期望的颜色。氯化银或卤化银是银色/灰色的，但是可以选择其它材料以在期望的情况下提供其它颜色。

为了提供光刺激，将背光72设计为提供可切换的UV输出。例如，背光72可以包括LED背光，所述LED背光包括LED的阵列。在一个示例中，背光装置包括具有散射点以提供光从波导的耦出的单个波导，以及多个LED或LED封装体，包括向波导中提供光的UV和可见光LED二者。这提供了具有提供至波导的多种光波长的侧光式波导背光设计。散射点（或其它光耦出结构，诸如抬起或凹入的轮廓）选择为充分地与波长无关以提供所有需要的光的耦出。

光致变色材料的使用意味着不需要电极在公众和隐私模式之间切换。

当UV LED被切断时，显示器（逐渐地）返回到公众模式。图7还示出了在遮挡元件70前方（即，在显示输出侧上）的UV滤波器76，其用于在太阳光存在的情况下防止显示器切换到隐私模式，并且还防止用户受到延长的UV辐射。

当切换到隐私模式时，可以使用高强度的UV光输出，以使得能够快速切换，并且可以使用较低强度的UV光以维持隐私模式。因而，第二背光单元可以具有可变输出强度，其中在两种操作模式之间的过渡期间控制强度。

通过实现加热（例如，使用红外（IR）LED）而使得向公众模式的切换更为快速，因为在UV LED被切断时返回透明状态利用了基于热量的过程。IR LED起热量源作用，并且它们热学地耦合到光遮挡元件以将所生成的IR光变换成热量。

现在将展示针对上文概述的单个波导方案的一些可替换方案。

第一可替换方案是仅提供UV LED，并且并入磷光体的图案化层或量子点的混合物的图案化层，以便获得可见频谱中的窄的红色、绿色和蓝色峰，以及还有IR峰。以这个方式，可能从UV光源生成可见光以及还有IR辐射。

另一可替换方案是提供在背光单元与光致变色元件70之间的滤波器层，所述滤波器层吸收或反射UV频率的窄带。这可以实现为布拉格反射器，并且这用于沿整个背光以及因而在每一个光遮挡元件处生成热量。另一UV带然后可以透射通过滤波器以用于实现切换功能。在这个情况下，可以存在用于所有功能的UV LED的两个或三个不同的集合。再次还可能使用量子点层或磷光体层由第一UV带生成第二UV带。

原则上，存在许多其它的一般背光配置，其可以用于提供UV（或一般地，非可见）光输出和可见光输出。示例包括：

顶部上有直接照射UV LED阵列的可见光侧光式波导，其（对可见光）基本上透明；

顶部上有侧光式UV波导的可见光侧光式波导，其（对可见光）基本上透明；

顶部上有可见侧光式波导的UV侧光式波导，其（对UV）基本上透明；

顶部上有直接照射可见LED阵列的UV侧光式波导，其（对UV）基本上透明；

顶部上有基本上透明的UV直接照射LED阵列的直接照射LED阵列；

顶部上有侧光式UV背光的直接照射可见LED阵列；以及

在单个支撑面板上的散开的直接光UV和可见LED。

漫射器可以用于散布UV和可见光输出（以及还有IR，如果使用的话）。

可以选择针对UV光和可见光的不同强度。例如通过占据共享背光区域的较大比例的UV LED实现的较大UV强度将增加切换速度，但是可能降低显示均匀性。不同光源（UV、RGB、IR）可以提供在侧光式背光的不同侧上。

IR LED可以以与UV LED相同的方式（并且以及）以如上文解释的任一种方式集成到背光中。在这个情况下，滤波器76包括遮挡UV和IR光二者的带通滤波器。系统然后利用两种波长，并且在光致变色层中的化学过程对那些波长起反应以切换透明度以及由此在隐私和公众模式之间切换。

光遮挡元件可以定位在介于背光和观看者之间的任何位置处。在上文的示例中，它们处于透镜元件之间并且因此在显示面板之上。然而，它们可以处于背光和显示面板之间。这种布置可以降低莫尔效应。

上文的示例是在隐私和公众模式之间主动可切换的。

在观看者与光遮挡元件之间的UV滤波器可以用于防止太阳光切换显示器。显示器因而可以在任何环境光情况下处于公众或隐私模式中。

可以通过对聚合物进行模制和固化以形成透镜来制得根据图7的透镜阵列。光致变色材料（聚合物和染料）然后提供在透镜之间，并且还固化光致变色聚合物。

上文的示例示出了背离显示面板24的柱状阵列28的柱镜的弯曲面。具有在宽观看角度之上的更好性能的可替换设计在WO2009/147588中被详细地描述。这种类型的设计的应用在图8中示出。

胶合剂80（典型地，聚合物）具有与柱状透镜阵列28的折射率不同的折射率。玻璃或聚碳酸酯板片82具有类似于胶合剂80的折射率，并且用于创建使柱状透镜聚焦于显示面板24上的足够距离。柱状阵列28的柱镜的弯曲面然后面朝显示面板24。

板片82并入光遮挡元件70。

图8对于制造而言更为直接，因为光遮挡元件处在间隔物中并且柱状透镜在顶部上。因而，它们可以分离地制作。光致变色材料可以是溶剂和染料以使得能够实现快速响应，在该情况下，必须密封两个衬底。可替换地，可以使用聚合基体设计以避免需要密封。

从上文的示例可以看出，光遮挡元件被集成到显示面板的结构中，所以它们处在显示输出表面（例如，柱状透镜）和显示背光之间，即，在显示输出表面下面，并且在背光输出表面上方。它们可以：

在柱状阵列的独立的透镜之间（图7）；

在柱状阵列层和显示面板之间（图8）；或

在背光和显示面板之间。

如上文所解释的，背光优选地利用LED，诸如白色LED。这给予了良好的能量效率，并且它们可以快速地接通和切断，并且由此允许基于帧的局部调光以便改进黑暗水平和电力效率。另一步骤是使用RGB LED而不是白色LED，其益处在于，可以增加色域。LED可以放置于显示面板后方或在图案化波导的侧面上以产生侧光式显示器。

然而，可以替代地使用冷阴极荧光灯（“CCFL”）背光，其典型地包括沿着白色且漫射（朗伯体）的背面排列的放置于腔体中的CCFL灯的行。来自CCFL灯的光要么直接地要么经由背衬而穿过漫射器，以隐藏灯并且确保足够均匀的屏幕强度。

还可以使用有机发光二极管（OLED）、有机发光晶体管（OLET）和量子点LED（QLED）来创建背光，因为技术允许创建均匀发射表面。这移除了对于漫射器和波导的需要，并且因而能够降低组件的数目并且使显示器甚至更薄。然而，为了使用这些技术的全部潜力，像素本身可以是发射体以改进效率。

如果使用直接发射显示技术，对于要显示的图像的生成而言，背光然后可以省去。对于上文的可控实现，于是仅需要UV照明装置来实现对光遮挡元件的控制。

本发明可以应用于所有这些类型的显示器。

上文的示例示出了不可切换的自动立体显示器。

通过使多视图显示器的透镜可切换，变得可能的是使高2D分辨率模式与3D模式结合。可切换透镜的其它使用是随时间顺序地增加视图的数目（WO2007/072330）并且允许多个3D模式（WO2007/072289）。产生2D/3D可切换显示器的已知方法通过以下而取代柱状透镜：

（i）填充有液晶材料的透镜形状的腔体，其透镜功能通过控制LC分子的取向的电极而接通/切断，或通过改变光的偏振（经由可切换纠正器）而接通/切断。

（ii）填充有液晶的箱形腔体，其中电极控制LC分子的取向以创建折射率渐变的透镜（参见例如WO2007/072330）。

（iii）液滴的电湿润透镜，其形状由电场控制。

（iv）填充有在不同折射率的流体中的透明电泳颗粒的透镜形状的腔体（WO2008/032248）。

本发明可以应用于例如上文概述类型的可切换自动立体显示器。

上文的示例利用UV光照来控制整个显示器的切换。UV光源可以如像素化光源局部地可控制，以使得能够实现局部地设定的可切换隐私模式。在这个情况下，设备可以操作为使得隐私模式以对于用户而言清楚且便捷的方式来局部地设定。

上文的示例示出了本发明在自动立体显示器中的使用。然而，本发明可以用于2D显示器，以提供隐私和公众观看模式。

当应用于自动立体显示器时，光遮挡元件可以放置在叠层中的不同位置处（例如，在透镜阵列前方或后面，或在背光与显示面板之间）。光遮挡元件的功能基本上是提供光的准直。为了保持准直，应当不存在位于隐私滤波器前方的强漫射元件，因为益处将丢失。

如上文所解释的，光致变色装置不会不会干扰3D柱状显示器的3D功能，尤其是当光遮挡元件被优化以使主要锥体通过并且减少次要视锥时。

特定于3D柱状显示器的重要益处在于，由光遮挡元件引起的强度在主要锥体中的下降（至少在隐私模式中）可以通过沿视图设定校正强度轮廓来部分地补偿。

这种方案在图9中示出。图9（a）示出了在公众模式中作为角度（x轴）的函数的强度（y轴）。主要锥体90具有在法线的每一侧大约15度的宽度。图9（b）示出了在没有任何补偿的情况下，在隐私模式中作为角度（x轴）的函数的强度（y轴）。

图9（c）示出了作为角度（x轴）的函数的强度（y轴）以表示应用于隐私模式中的补偿功能。没有这种补偿的情况下，在隐私模式中作为角度（x轴）的函数的所得强度（y轴）在图9（d）中示出。

主要锥体90内（并且实际上每一个锥体内）的中心视图适配为具有比外部视图低的强度。由于锥体重复，向次要锥体的下降将更急剧，如图9（d）中所示出的。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除复数。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能用于获利。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims

1.一种显示设备，具有隐私模式和公众模式，所述显示设备包括：

显示面板（24）；

用于照射所述显示面板的背光装置；以及

用于选择性地遮挡从所述显示面板引导至横向输出方向的光的光遮挡装置（70），

其中显示器可配置在隐私模式中和公众模式中，在所述隐私模式中，所述光遮挡装置（70）遮挡横向引导的光，在所述公众模式中，所述光遮挡装置（70）不遮挡横向引导的光，

其中所述光遮挡装置包括由光致变色材料形成的元件（70），其遮挡功能取决于入射在所述光遮挡装置上的具体波长的光刺激，

其中所述背光装置具有：

第一非可见光输出，所述第一非可见光输出是用于引发所述光遮挡元件（70）朝不透明状态的切换的光刺激；

第二可见光输出；以及

用于引发所述光遮挡元件（70）朝透明状态的切换的第三输出。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一非可见输出是UV光输出。

3.如权利要求2所述的设备，还包括在显示面板输出部处的UV滤波器。

4.如权利要求2或3所述的设备，其中所述第三输出是IR光输出。

5.如权利要求4所述的设备，还包括在显示面板输出部处的IR滤波器。

6.如权利要求4或5所述的设备，其中背光包括单个波导以及向所述波导中提供光的UV、可见和IR光LED，所述单个波导具有散射元件以提供光从所述波导的耦出。

7.如任一项前述权利要求所述的设备，其中所述光遮挡装置包括光致变色材料，所述光致变色材料包括溶剂、树脂或聚合物与光致变色染料的混合物。

8.如任一项前述权利要求所述的显示设备，包括：

布置在所述显示面板（24）前方的透镜（27）的阵列（28），

其中所述光遮挡装置（70）用于选择性地遮挡在所述透镜（27）之间引导的光，其中所述光遮挡装置包括提供在相邻透镜位置之间的元件，

其中，在所述隐私模式中，所述光遮挡装置（70）遮挡在所述透镜之间引导的光，并且在所述公众模式中，所述光遮挡装置（70）不遮挡在所述透镜之间引导的光。

9.一种操作显示设备的方法，所述显示设备具有隐私模式和公众模式，其中所述显示设备包括显示面板（24）、用于照射所述显示面板的背光装置、以及用于选择性地遮挡从所述显示面板引导至横向输出方向的光的光遮挡装置（70），其中所述光遮挡装置由光致变色材料形成，所述光致变色材料的遮挡功能取决于入射在所述光遮挡装置上的具体波长的光刺激，

其中所述方法包括根据入射在所述光遮挡布置上的光的频谱而将显示器配置在隐私模式和公众模式之一中，

其中所述方法包括：

使用所述背光装置以提供第一非可见光输出，所述第一非可见光输出是用于引发所述光遮挡元件（70）朝不透明状态的切换以实现所述隐私模式的光刺激，在所述隐私模式中，所述光遮挡装置（70）遮挡横向引导的光；

使用所述背光装置以提供第二可见光输出；以及

从所述光遮挡装置中移除所述光刺激，并且使用所述背光装置以提供用于引发所述光遮挡元件（70）朝透明状态的切换以实现所述公众模式的第三输出，在所述公众模式中，所述光遮挡装置（70）不遮挡横向引导的光。

10.如权利要求9所述的方法，其中第一非可见输出是UV光输出，并且第三输出是IR光输出。

11. 如权利要求9或10所述的方法，用于操作自动立体显示设备，所述自动立体显示设备包括布置在所述显示面板（24）前方的透镜（27）的阵列（28），并且所述光遮挡装置（70）用于选择性地遮挡在所述透镜之间引导的光，其中所述光遮挡装置包括提供在相邻透镜位置之间的元件，

其中，在所述隐私模式中，所述光遮挡装置（70）遮挡在所述透镜之间引导的光；并且

在所述公众模式中，所述光遮挡装置（70）不遮挡在所述透镜之间引导的光。