CN111312073A - 防窥显示屏及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防窥显示屏，其包括第一显示屏，和设置于所述第一显示屏下方的第二显示屏；其中，所述第一显示屏显示的第一图像和所述第二显示屏显示的第二图像在3D空间叠加，以使得所述防窥显示屏的正视区域内生成第一整合图像，所述防窥显示屏的非正视区域内生成第二整合图像。

Description

防窥显示屏及电子设备
技术领域
本发明涉及显示装置，尤其涉及一种防窥显示屏及电子设备。
背景技术
液晶显示器例如垂直配向型(VA mode)液晶显示器因具有宽视角(wideviewingangle)的特点，当使用者在公共场所使用个人显示器时，显示器中的隐私数据可能会被邻近者窥视到。由于需求的多样化，人们要求除了满足防窥显示状态的显示要求，还需要同时实现普通显示状态的显示能力，这对相关显示设备的开发提出了较高的要求。
因此现有技术中有提出非对称转向膜可与多个光源结合使用，以提供可用或所需的光输出分布。具体地，专利WO2015/153329A2的显示设备给出了一种防窥显示装置，如图1所示。通过在背光模组中增加一层107光线控制膜材，并搭配背光源101和102分别实现正常显示模式和防窥显示模式的切换。当打开背光源101时，光线由膜材的侧面103进入从而形成105的光束，进行防窥显示；当打开背光源102时，光线由膜材的侧面104进入从而形成106的光束，进行正常视角显示让使用者在正视角会看到正确信号，而在大视角(也即倾斜视角)则会受到信号干扰而看不到正确信号。但是该专利所给出的方案中光线控制膜材107制作难度较大，且由于背光光线的杂散光较多，其最后形成的防窥视角较大，防窥效果达不到理想的状态。另外，这样的防窥方式因为必须通过增加额外子像素来显示干扰信号，因此会牺牲显示面板的亮度，也会牺牲对比度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种防窥显示屏，旨在通过多个图像在3D空间叠加，实现正视视角区域内可叠加生成正常显示图像以满足观看者阅读需求，其在防窥视角区域内叠加生成混排防窥显示效果，使得正视视角以外的角度无法识别正视图像的显示内容。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是一种防窥显示屏，其包括第一显示屏，和设置于所述第一显示屏下方的第二显示屏；其中，所述第一显示屏显示的第一图像和所述第二显示屏显示的第二图像在3D空间叠加，以使得所述防窥显示屏的正视区域内生成第一整合图像，所述防窥显示屏的非正视区域内生成第二整合图像。所述第一显示屏的像素单元与所述第二显示屏显示的像素单元相对应。
在一个优选实施例中，所述第一显示屏设有滤光片以显示彩色信息，所述第二显示屏无滤光片。第一显示屏的面板具有滤光片以显示RGB彩色信息，第二显示屏的面板无滤光片结构，只进行灰阶显示。显示驱动芯片，图像处理芯片，通过拆分算法根据原始图像和防窥显示效果来生成第一图像和第二图像并传输给显示屏幕进行显示。从不同的视角观看屏幕时，所观看到的图像内容是第一显示屏幕上像素和第二显示屏幕上的像素相乘的结果。由于像素点灰阶值的差别，各像素点叠加相乘的结果差别较大，同时通过图像处理算法得出第一显示屏和第二显示屏上各像素点的赋值以保证正视角和防窥视角像素叠加后的图像显示内容满足防窥视角的需求。
根据空间像素的光场叠加性，假设正视图像的亮度为g(x,y)，侧视图像的亮度为f(x,y)，可以计算出对应屏幕上同一位置，观看者从不同角度观看时所看到的图像差异可表示为：
Δd(x,y)＝g(x,y)－f(x,y)＝ga1*fb1－ga1*fb2。
从而根据图像处理算法，计算出第一显示屏和第二显示屏上的像素点各个像素值，以实现上述不同视角的光场叠加效果。
在一个优选实施例中，所述第一显示屏设有第一偏振片，所述第二显示屏设有上偏振片和下偏振片，所述第一偏振片的偏振方向与所述上偏振片的偏振方向正交。
在一个优选实施例中，所述第一显示屏包括液晶面板，所述第一偏振片设置于所述液晶面板的上层或下层。
在一个优选实施例中，所述第二显示屏的显示驱动为持续式驱动或脉冲式驱动。
在一个优选实施例中，所述第一显示屏的显示驱动为脉冲式驱动。
在一个优选实施例中，所述第二显示屏采用灰阶显示。本发明防窥显示屏可以进行正常显示模式和防窥显示模式的切换，并具有HDR显示功能。当处于防窥显示模式时，第一显示屏和第二显示屏分别加载防窥图像内容，通过像素对应关系从而形成防窥显示效果；当处于HDR显示模式时，第一屏幕加载实际显示图像，第二屏幕加载HDR亮度图像，通过两个屏幕的亮度叠加从而实现HDR画面显示效果。
本发明中的防窥显示屏的显示信息生成方法有两种方式。第一种方式是空间频域叠加方式。根据显示信息的光场叠加性，所生成第一整合图像和第二整合图像满足相乘运算法则，即观看者在不同位置处所看到的单个像素点内容为第一防窥图像和第二防窥图像的各个对应像素点进行乘法运算后的结果，观看者所接收到的显示图像内容为第一图像和第二图像相乘后的亮度信息。第二种方式是时间频域叠加方式。通过图像处理芯片的时序控制器，在连续的两帧时间内分别显示第一图像和第二图像，从而使得两图像满足加法运算，最终形成观看者所观看到的显示画面。
在一个优选实施例中，通过调节所述第一显示屏和所述第二显示屏之间的距离，以调节所述第一图像和所述第二图像在3D空间的叠加效果。
根据本发明之实施例，本发明之防窥显示屏用于一种电子设备，其用于防窥终端设备。
附图说明
本发明及其优点将通过研究以非限制性实施例的方式给出，并通过所附附图所示的特定实施方式的详细描述而更好的理解，其中：
图1是现有技术的一种的防窥显示装置。
图2是本发明实施例1的防窥显示屏的剖视图，示出了实施例1的结构示例。
图3是本发明实施例1的防窥显示屏的爆炸视图，示出了实施例1的第一显示屏和第二显示屏的像素单元对应关系和一般光学原理。
图4是本发明实施例1的防窥显示屏的正视图，示出了实施例1的防窥显示光学原理。
具体实施方式
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的环境中来举例说明。以下的说明是基于所示例的本发明的具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
本说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证。此外，本说明书和所附权利要求中所使用的冠词“一”一般地可以被解释为意指“一个或多个”，除非另外指定或从上下文清楚导向单数形式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1
首先，通过图2-4，就本发明的实施例1的防窥显示屏进行说明。本实施例之防窥显示屏包括第一显示屏201，和设置于所述第一显示屏201下方的第二显示屏202；其中，所述第一显示屏201显示的第一图像和所述第二显示屏202显示的第二图像在3D空间叠加，以使得所述防窥显示屏的正视区域内生成第一整合图像V1，所述防窥显示屏的非正视区域内生成第二整合图像V2。所述第一显示屏201的像素单元与所述第二显示屏202显示的像素单元相对应。
如图2所示，所述第一显示屏201设有滤光片2011以显示彩色信息，所述第二显示屏202无滤光片。第一显示屏201的面板具有滤光片2011以显示RGB彩色信息，第二显示屏202的面板无滤光片结构，只进行灰阶显示。显示驱动芯片203，图像处理芯片204，通过拆分算法根据原始图像和防窥显示效果来生成第一图像和第二图像并传输给显示屏幕进行显示。如图3所示，从不同的视角观看屏幕时，所观看到的图像内容是第一显示屏201上像素和第二显示屏202上的像素相乘的结果。由于像素点灰阶值的差别，各像素点叠加相乘的结果差别较大，同时通过图像处理算法得出第一显示屏201和第二显示屏202上各像素点的赋值以保证正视角和防窥视角像素叠加后的图像显示内容满足防窥视角的需求。
根据空间像素的光场叠加性，假设正视图像的亮度为g(x,y)，侧视图像的亮度为f(x,y)，可以计算出对应屏幕上同一位置，观看者从不同角度观看时所看到的图像差异可表示为：
Δd(x,y)＝g(x,y)－f(x,y)＝ga1*fb1－ga1*fb2。
从而根据图像处理算法，计算出第一显示屏201和第二显示屏202上的像素点各个像素值，以实现上述不同视角的光场叠加效果。
实施例1的防窥显示屏实现防窥显示的空间分布情况如图4所示，通过空间位置的对应关系从而计算出所需的防窥视角400的大小，通常防窥视角设定为±30°。在大于防窥角度之外的区域401在防窥模式下显示第二整合图像V2，通常为杂乱无章的显示内容。依据实施例中给出的第一显示屏201和第二显示屏202之间的相对关系，可得出视角在防窥视角400内才能满足叠加产生正常显示图像即第一整合图像V1。
所述第一显示屏201设有第一偏振片2012，所述第二显示屏202设有上偏振片2021和下偏振片2022，所述第一偏振片2012的偏振方向与所述上偏振片2021的偏振方向正交。
所述第一显示屏201包括液晶面板，所述第一偏振片设置于所述液晶面板的上层。
所述第二显示屏202的显示驱动为持续式驱动。所述第一显示屏201的显示驱动为脉冲式驱动。
所述第二显示屏202采用灰阶显示。本实施例的防窥显示屏可以进行正常显示模式和防窥显示模式的切换，并具有HDR显示功能。当处于防窥显示模式时，第一显示屏201和第二显示屏202分别加载防窥图像内容，通过像素对应关系从而形成防窥显示效果；当处于HDR显示模式时，第一屏幕加载实际显示图像，第二屏幕加载HDR亮度图像，通过两个屏幕的亮度叠加从而实现HDR画面显示效果。
本实施例中的防窥显示屏的显示方式是空间频域叠加方式。根据显示信息的光场叠加性，所生成第一整合图像V1和第二整合图像V2满足相乘运算法则，即观看者在不同位置处所看到的单个像素点内容为第一整合图像V1和第二整合图像V2的各个对应像素点进行乘法运算后的结果，观看者所接收到的显示图像内容为第一图像和第二图像相乘后的亮度信息。通过调节所述第一显示屏和所述第二显示屏之间的距离，以调节所述第一图像和所述第二图像在3D空间的叠加效果。
实施例2
以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。所述第二显示屏202的显示驱动为脉冲式驱动。
防窥显示屏的显示方式是时间频域叠加方式。通过图像处理芯片204的时序控制器，第一显示屏201和第二显示屏202在连续的两帧时间内分别显示第一图像和第二图像，从而使得两图像满足加法运算，最终形成观看者在防窥视角400内看到的第一整合图像V1和区域401内看到的第二整合图像V2。
实施例3
以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。所述第一显示屏201和第二显示屏202之间的距离可调。
通过调节第一显示屏201和第二显示屏202之间的距离，以调节所述第一图像和所述第二图像在3D空间的叠加效果。
实施例4
以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。所述第二显示屏设有滤光片以显示彩色信息，所述第一显示屏无滤光片。第二显示屏的面板具有滤光片以显示RGB彩色信息，第一显示屏的面板无滤光片结构，只进行灰阶显示。显示驱动芯片203，图像处理芯片204，通过拆分算法根据原始图像和防窥显示效果来生成第一图像和第二图像并传输给显示屏幕进行显示。
虽然在上文中已经参考一些实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种防窥显示屏，其特征在于，包括：
第一显示屏；
设置于所述第一显示屏下方的第二显示屏；
其中，所述第一显示屏显示的第一图像和所述第二显示屏显示的第二图像在3D空间叠加，以使得所述防窥显示屏的正视区域内生成第一整合图像，所述防窥显示屏的非正视区域内生成第二整合图像。
2.根据权利要求1所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第一显示屏的像素单元与所述第二显示屏显示的像素单元相对应。
3.根据权利要求2所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第一显示屏设有滤光片以显示彩色信息，所述第二显示屏无滤光片。
4.根据权利要求3所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第一显示屏设有第一偏振片，所述第二显示屏设有上偏振片和下偏振片，所述第一偏振片的偏振方向与所述上偏振片的偏振方向正交。
5.根据权利要求4所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第一显示屏包括液晶面板，所述第一偏振片设置于所述液晶面板的上层或下层。
6.根据权利要求1所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第二显示屏的显示驱动为持续式驱动或脉冲式驱动。
7.根据权利要求6所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第一显示屏的显示驱动为脉冲式驱动。
8.根据权利要求1-7任一所述的防窥显示屏，其特征在于：所述第二显示屏采用灰阶显示。
9.根据权利要求1所述的防窥显示屏，其特征在于：通过调节所述第一显示屏和所述第二显示屏之间的距离，以调节所述第一图像和所述第二图像在3D空间叠加效果。
10.一种电子设备，其包括权利要求1-9中任一所述的防窥显示屏。
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