CN114730549A

CN114730549A - 隐私显示设备

Info

Publication number: CN114730549A
Application number: CN202080079843.9A
Authority: CN
Inventors: G·J·伍德盖特; J·哈罗德; M·G·鲁宾逊; R·A·拉姆西
Original assignee: RealD Inc
Current assignee: RealD Inc
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2020-10-01
Publication date: 2022-07-08
Also published as: US20210104209A1; WO2021067638A1; EP4038605A1; KR20220074941A; TW202119106A; EP4038605A4; US11114063B2; US11462193B2; US20220059052A1

Abstract

一种用于可切换隐私显示设备的控制系统包括环境光传感器和显示亮度控制器，所述显示亮度控制器被布置成响应于测得的照度来控制显示器的亮度。为公共模式操作提供了高图像可见性，而在隐私模式下，可以响应于所述环境光传感器的输出，通过控制图像亮度来获得高于感知隐私阈值的视觉安全水平。

Description

隐私显示设备

技术领域

本公开总体上涉及来自光调制装置的照明，并且更具体地涉及隐私显示的控制。

背景技术

隐私显示器向主要用户(通常位于同轴位置)提供图像可见性，并且向窥探者(通常位于离轴位置)减少图像内容的可见性。可以通过微百叶窗光学膜来提供隐私功能，所述微百叶窗光学膜在同轴方向上从显示器透射一些光，而在离轴位置上透射低亮度。然而，此类膜对于正面照明具有高损耗，并且由于与空间光调制器的像素跳动，微百叶窗可能引起莫尔伪影(Moiré artefacts)。微百叶窗的间距可能需要选择面板分辨率，从而增加库存和成本。

可以通过控制离轴光学输出来提供可切换隐私显示器。

可以借助于亮度降低，例如借助于用于液晶显示器(LCD)空间光调制器的可切换背光源来提供控制。显示器背光源通常采用波导和边缘发射源。某些成像定向背光源具有将照明引导穿过显示面板到观察窗中的另外的能力。可以在多个源与相应窗口图像之间形成成像系统。成像定向背光源的一个实例是可以采用折叠光学系统的光学阀，并且因此也可以是折叠成像定向背光源的实例。光可以在一个方向上基本上没有损耗地传播通过光学阀，而反向传播的光可以通过反射倾斜的小平面(facet)而被提取，如美国专利第9,519,153号中所述，所述美国专利通过引用整体并入本文。

在已知的隐私显示器中，隐私模式是通过添加如由3M公司销售的可移除的百叶窗膜来提供的，用户可能无法可靠地安装或移除所述百叶窗膜，并且因此在实践中，用户不会每次在办公室外时刻意地贴附所述百叶窗膜。在另一种已知的隐私显示器中，隐私模式的控制是以电子方式激活的，但是控制归属于必须执行键击才能进入隐私模式的用户。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种隐私显示设备，所述隐私显示设备包括：显示装置，所述显示装置被布置成显示图像，所述显示装置能够提供隐私功能，其中与所述图像对于同轴观看者的可见性相比，所述图像对于离轴观看者的可见性降低；控制系统，所述控制系统被布置成控制所述显示装置；以及环境光传感器，所述环境光传感器被布置成检测环境光的照度水平，其中所述控制系统被布置成根据传递函数基于所述环境光的检测到的水平来控制显示的图像的亮度，并且当提供所述隐私功能时，所述传递函数维持关系Y_最大≤Y_上限，其中Y_最大是所述显示装置的最大输出亮度，并且Y_上限由以下等式给出：

其中Y_上限的等式适用于在围绕所述显示装置的法线的至少一个方位角处与所述显示装置的法线成45°极角θ的观察方向，I是所述环境光的所述检测到的水平，I的单位是Y_最大的单位乘以以立体弧度为单位的立体角，ρ(θ＝45°)是所述显示装置沿所述观察方向的反射率，P(θ＝45°)是所述显示装置沿所述观察方向的亮度与所述显示装置的所述最大输出亮度Y_最大的比率，并且S_最小的值为1.0或更大。

期望基于环境光的检测到的水平的对显示的图像的亮度控制来优化显示的图像对于同轴观看者的可见性。通过在提供隐私功能时根据维持关系Y_最大≤Y_上限的传递函数执行此类控制，即使环境光的照度水平和显示装置的亮度发生变化，显示装置的操作的视觉安全水平也可以在观察方向上维持在极限S_最小或以下。通过将视觉安全水平维持在极限S_最小或以下，在此观察方向上的离轴观看者实际上无法感知显示的图像。

有利地，S_最小的值可以为1.5或更大。此类增加的S_最小的极限实现了更高的视觉安全水平，其中图像对于离轴观看者是不可见的，即，对于大多数图像和大多数观察者来说，即使正在显示图像，观看者也无法感知。

有利地，S_最小的值可以为1.8或更大。此类增加的S_最小的极限实现了更高的视觉安全水平，其中图像对于所有观察者来说不可见，与图像内容无关。

其中所述显示装置具有对称的长轴和短轴，Y_最大的等式可以适用于在对应于所述长轴(为了在横向朝向使用显示装置的情况下实现关于离轴观看者的优势)或所述短轴(为了在纵向朝向使用显示装置的情况下实现关于离轴观看者的优势)中的一者或两者的方位角处与所述显示装置的法线成45°极角θ的观察方向。

有利地，所述控制系统被布置成当所述隐私功能被提供时，根据维持关系Y_最大≥Y_下限的传递函数基于所述环境光的所述检测到的水平来控制所述显示的图像的亮度，其中Y_下限由以下等式给出：

其中Y_下限的等式适用于在围绕所述显示装置的所述最大输出亮度的方向的至少一个方位角处与所述显示装置的所述最大输出亮度的方向成10°极角θ的观察方向，ρ(Δθ＝10°)是所述显示装置沿与所述显示装置的所述最大输出亮度的方向成10°极角θ的所述观察方向的反射率，P(Δθ＝10°)是所述显示装置沿与所述显示装置的所述最大输出亮度的方向成10°极角θ的所述观察方向的亮度与所述显示装置的所述最大输出亮度Y_最大的比率，并且S_最大的值为0.1或更小。

通过当隐私功能被提供时根据维持关系Y_最大≥Y_下限的传递函数进一步控制显示的图像的亮度，维持了显示的图像对于同轴观看者的可见性。

在一些情况下，环境光传感器可以检测以非定向方式入射在显示装置上的环境光的照度水平。在此类情况下，检测到的水平I表示平均水平，使得本发明技术的效果为在不同位置的离轴观看者实现。

在其它情况下，环境光传感器可以检测沿入射方向入射在所述显示装置上以反射到所述观察方向的环境光照度水平。在此类情况下，本发明技术的效果可以针对在观察方向上的离轴观看者特别优化。

所述显示装置可以能够至少在公共模式下和在隐私模式下操作，其中在所述隐私模式下提供所述隐私功能，并且与所述公共模式相比，所述图像对于离轴观看者的可见性降低，所述控制系统能够针对所述显示装置的至少一个区域选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置。这提供了在公共模式或隐私模式下的选择性操作，取决于显示装置的使用。通过举例的方式，隐私模式可以用于如咖啡馆或火车等公共场所，以使主要用户能够继续工作，但防止旁观者或窥探者能够从屏幕上看到或拍摄数据，并且公共模式可以在例如在公司办公室内与同事讨论屏幕上的内容时使用。

所述控制系统可以被布置成响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置。

在显示装置包括背光源和被布置成从所述背光源接收光的透射空间光调制器的情况下，所述控制系统可以被布置成通过控制所述背光源的亮度和/或通过控制由所述空间光调制器进行的光透射来控制所述显示的图像的亮度。

在显示装置包括发射空间光调制器的情况下，所述控制系统可以被布置成通过控制由所述空间光调制器进行的光发射来控制所述显示的图像的亮度。

根据本公开的第二方面，提供了一种显示设备，所述显示设备包括：显示装置，所述显示装置被布置成显示图像并且能够至少在公共模式下和在隐私模式下操作，其中与所述公共模式相比，在所述隐私模式下，所述图像对于离轴观看者的可见性降低；并且在所述隐私模式下维持同轴图像的可见性；以及控制系统，所述控制系统被布置成控制所述显示装置，能够选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置的所述控制系统包括被布置成检测环境光水平的环境光传感器。

隐私模式可以用于如咖啡馆或火车等公共场所，以使主要用户能够继续工作，但防止旁观者或窥探者能够从屏幕上看到或拍摄数据。当例如在公司办公室内与同事讨论屏幕上的内容时，可以使用公共模式。

有利地，隐私模式的操作可以与用户偏好无关，使得可以在未经用户同意的情况下在公共场所使用时向组织提供对私有数据的暴露的控制。

所述控制系统可以被布置成响应于所述环境光的检测到的水平，选择性地在所述隐私模式下控制图像的亮度、对比度、白点和空间频率中的任一项或更多项。所述控制系统可以被布置成响应于所述环境光的检测到的水平，选择性地在所述公共模式下控制图像的亮度、对比度、白点和空间频率中的任一项或更多项。有利地，显示器操作的视觉安全水平可以针对被照明环境进行优化。可以响应于显示的隐私图像的类型来增加隐私显示操作期间主要用户的另外的图像外观。

考虑到环境光的检测到的水平，控制系统可以被布置成选择性地控制显示装置向离轴观看者显示表示图像的可见性的信息。有利地，可以向显示器用户提供关于环境的视觉安全的信息，以实现做出查看机密数据的可靠决策。

控制系统可以被布置成控制显示装置显示表示对用户可控参数的改变的信息，所述用户可控参数能够降低图像对于离轴观看者的可见性。有利地，可以降低视觉安全水平，同时为主要用户实现图像数据的舒适观看，这取决于用户对图像观看的偏好。

所述控制系统可以被布置成使用在所述公共模式下和在所述隐私模式下使亮度水平与所述环境光的检测到的水平相关的不同传递函数，响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述公共模式下和在所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度。

与在所述隐私模式下的传递函数相比，在所述公共模式下的传递函数可以使更高的亮度水平与所述环境光的检测到的水平相关。有利地，可以针对宽范围的环境光条件在隐私模式下向窥探者提供高视觉安全水平，并且可以针对宽范围的环境光条件在公共模式下向用户提供高图像可见性。

所述控制系统可以被布置成根据维持关系Y_最大/I≥1勒克斯/尼特的传递函数，响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度，其中Y_最大是以尼特为单位测量的所述显示装置的所述最大输出亮度，并且I是以勒克斯为单位测量的环境光的所述检测到的水平。有利地，针对变化的环境光水平观察到高视觉安全水平并且向显示器用户提供期望的图像可见性。

所述控制系统可以被布置成根据维持关系Y_最大≤Y_极限的传递函数，响应于所述环境光的检测到的水平，选择性地在所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度，其中Y_极限由以下等式给出：

其中V_极限的值为10，Rθ是在与所述显示装置的法线侧向成45度的观察角θ和零度仰角处反射的环境照度，Kθ是在所述观察角处的显示器黑色状态亮度，并且Pθ是与所述最大显示输出亮度Y_最大相比在所述观察角θ处的相对亮度。

控制系统可以被布置成控制显示装置显示表示图像对于离轴观看者的可见性的信息。有利地，可以优化显示装置的视觉安全水平。

在本文档中，公共和隐私是指显示的模式，而不是位置的性质。例如，通常在如咖啡店等公共场所中选择隐私(显示)模式，而通常在如在家等私人场所中选择公共(显示)模式。

本公开的任何方面都可以任何组合的形式应用。

本公开的实施例可以用于各种光学系统。所述实施例可以包含或与多种投影仪、投影系统、光学组件、显示器、微型显示器、计算机系统、处理器、自含式投影仪系统、视觉和/或视听系统以及电气和/或光学装置一起使用。本公开的各个方面实际上可以与以下设备一起使用：与光学装置和电气装置、光学系统、呈现系统有关的任何设备或可以含有任何类型的光学系统的任何设备。因此，本公开的实施例可以用于光学系统、用于视觉和/或光学展示的装置、可视外围设备等以及多种计算环境中。

在进入详细的公开的实施例之前，应当理解，本公开在其应用或创建方面不限于所示的特定设置的细节，因为本公开能够有其它实施例。此外，本公开的各方面可以以不同的组合和设置来阐述，以定义其自身权利上独特的实施例。而且，本文使用的术语是出于描述的目的，而非限制。

通过阅读本公开的全部内容，本公开的这些和其它优点和特征对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

在附图中通过举例的方式展示了实施例，其中相似的附图标记指示类似的部分，并且其中：

图1是展示包括以第一视觉安全水平在隐私模式下操作的隐私控制系统的隐私显示器的前视图的示意图；

图2是展示包括以第一视觉安全水平在隐私模式下操作的隐私控制系统的隐私显示器的俯视视角的示意图；

图3是展示典型准直背光源的输出亮度随视角变化的示意图，所述准直背光源被布置成与可切换延迟器配合以向宽范围的窥探者位置提供高视觉安全水平；

图4是展示视觉安全水平随在隐私模式下操作的可切换隐私显示器的离轴相对亮度的变化的示意图；

图5是展示两种类型的隐私显示器的反射率随极视角变化的示意图；

图6是展示图5的两种类型的隐私显示器的视觉安全水平随极视角变化的示意图；

图7A是展示正面显示亮度与环境照度之间的传递函数的示意图；

图7B是展示测得的环境照度与正面显示亮度的比率与环境照度之间的传递函数的示意图；

图8A是展示以3.0的勒克斯/尼特比率在隐私模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；

图8B是展示以0.5的勒克斯/尼特比率在公共模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；

图8C是展示以0.5的勒克斯/尼特比率在公共模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；

图8D是展示以3.0的勒克斯/尼特比率在隐私模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；

图9A是展示正面显示亮度与环境照度之间的用户可选择传递函数的示意图；

图9B是展示用于操作用户可选择传递函数的方法的示意流程图；

图10是展示感知隐私随视觉安全水平变化的示意图；

图11展示了图1-2和图3-4的隐私控制系统的流程图；

图12A是展示隐私显示器和离轴环境光传感器的俯视图的示意图；

图12B是展示用于隐私显示器的环境照度测量的极区的示意图；

图12C、12D和12E是展示用于测量图12B的极区中的环境照度的离轴环境光传感器的俯视图的示意图；

图13是以前透视图展示包括定向背光源和可切换液晶延迟器的可切换定向显示装置的示意图；

图14是以透视侧视图展示在隐私操作模式下可切换液晶延迟器的布置的示意图，所述可切换液晶延迟器包括无源负C板补偿延迟器；

图15A是展示准直背光源和空间光调制器的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；

图15B是展示布置在平行偏振器之间的可切换延迟器的透射的极变化和方位角变化的示意图；

图15C是展示布置在反射偏振器与吸收偏振器之间的可切换延迟器的相对反射的极变化和方位角变化的示意图；

图15D是展示图13的布置在隐私操作模式下的总显示器反射率的极变化和方位角变化的示意图；

图15E是展示图13的布置在隐私操作模式下的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；

图15F是展示对于图13的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的视觉安全水平S的极变化和方位角变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半；

图15G是展示对于图13的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的零仰角视觉安全水平S的极变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半；

图16是以透视侧视图展示在公共操作模式下的可切换延迟器的布置的示意图，其中所述可切换延迟器包括具有垂直配向的可切换液晶层和无源C板补偿延迟器；

图17A是展示图13的布置在公共操作模式下的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；

图17B是展示对于图13的布置在公共操作模式下显示器正面亮度的零仰角视觉安全水平S的极变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半；

图17C是展示最大亮度Y_最大的方向不垂直于显示器的背光源的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；

图18A是以侧视图展示在隐私操作模式中来自空间光调制器的输出光通过图13的光学堆叠的传播的示意图；

图18B是以俯视图展示在隐私操作模式中环境照明光通过图13的光学堆叠的传播的示意图；

图19A是以侧视图展示在公共操作模式中来自空间光调制器的输出光通过图13的光学堆叠的传播的示意图；

图19B是展示图19A中透射光线的输出亮度随极方向变化的示意图；

图19C是以俯视图展示在公共操作模式中环境照明光通过图13的光学堆叠的传播的示意图；

图19D是展示图19C中反射光线的反射率随极方向变化的示意图；

图20是以前透视图展示包括定向背光源和各自被布置在一对偏振器之间的两个可切换液晶延迟器的可切换定向显示装置的示意图；

图21A是展示发射空间光调制器的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；

图21B是展示布置在第一对平行偏振器之间的第一可切换延迟器的透射的极变化和方位角变化的示意图；

图21C是展示布置在反射偏振器与吸收偏振器之间的第一可切换延迟器的相对反射的极变化和方位角变化的示意图；

图21D是展示图20的布置在隐私操作模式下的总显示器反射率的极变化和方位角变化的示意图；

图21E是展示布置在第二对平行偏振器之间的第二可切换延迟器的透射的极变化和方位角变化的示意图；

图21F是展示图20的布置在隐私操作模式下的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；

图21G是展示对于图20的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的视觉安全水平S的极变化和方位角变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半；以及

图21H是展示对于图20的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的零仰角视觉安全水平S的极变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半。

具体实施方式

现在将描述与隐私显示器外观相关的术语。

显示器的隐私操作模式是观察者看到低对比灵敏度而使得图像不清晰可见的模式。对比灵敏度是对静态图像中不同亮度水平之间进行区分的能力的度量。反向对比灵敏度可以用作视觉安全的度量，因为高视觉安全水平(VSL)对应于低图像可见度。

对于向观察者提供图像的隐私显示器，视觉安全可以给出为：

V＝(Y+R)/(Y–K) 等式1

其中V是视觉安全水平(VSL)，Y是在窥探者视角下显示器的白色状态的亮度，K是在窥探者视角下显示器的黑色状态的亮度，并且R是来自显示器的反射光的亮度。

面板对比度给定为：

C＝Y/K 等式2

因此，视觉安全水平可以进一步给出为：

V＝(P.Y_最大+I.ρ/π)/(P.(Y_最大–Y_最大/C)) 等式3

其中：Y_最大为显示器的最大亮度；P为离轴相对亮度，通常被定义为窥探者角度处的亮度与最大亮度Y_最大的比率；C为图像对比度；ρ为表面反射率；并且I为照度。Y_最大的单位为I的单位除以以立体弧度为单位的立体角。

显示器的亮度随角度而变化，并且因此显示器的最大亮度Y_最大出现在取决于显示器的配置的特定角度。

在许多显示器中，最大亮度Y_最大出现在正面，即垂直于显示器。本文所公开的任何显示装置可以被布置成具有出现在正面的最大亮度Y_最大，在此情况下，对显示装置的最大亮度Y_最大的引用可以由对垂直于显示装置的亮度的引用替代。

可替代地，本文所描述的任何显示器可以被布置成具有发生在与显示装置的法线成大于0°的极角处的最大亮度Y_最大。通过举例的方式，最大亮度Y_最大可以出现在非零极角处和具有例如零侧向角的方位角处，使得最大亮度用于俯视显示装置的同轴用户。例如，极角可以为10度，并且方位角可以为向北方向(从向东方向逆时针90度)。因此，观看者可能期望在典型的非垂直视角下看到高亮度。

离轴相对亮度P有时被称为隐私水平。然而，此类隐私水平P描述了与正面亮度相比在给定极角处显示器的相对亮度，而实际上不是隐私外观的度量。

照度I是入射在显示器上并且从所述显示器朝观察者位置反射的每单位面积的光通量。对于朗伯(Lambertian)照度和具有朗伯前漫射器的显示器，照度I不随极角和方位角变化。对于在具有定向(非朗伯)环境光的环境中布置的具有非朗伯前扩散的显示器的布置，照度I随观察的极角和方位角而变化。

因此，在完全黑暗的环境中，高对比度显示器的VSL为大约1.0。随着环境照度的增加，感知到的图像对比度降低，VSL增加，并且感知到隐私图像。

对于典型的液晶显示器，对于几乎所有视角，面板对比度C都高于100:1，从而允许视觉安全水平近似为：

V＝1+I.ρ/(π.P.Y_最大) 等式4

在本发明的实施例中，除了等式4的示例性定义之外，可以提供视觉安全水平V的其它测量，例如以包含图像对于窥探者位置的窥探者的可见性、图像对比度、图像颜色和白点以及对向图像特征大小的影响。因此，视觉安全水平可以是显示器隐私程度的度量，但可能不限于参数V。

感知图像安全可以从眼睛的对数响应确定，使得

S＝log₁₀(V) 等式5

按以下方式确定S的期望极限。在第一步骤中，提供隐私显示装置。使用明视测量设备测量了具有极视角的显示装置的隐私水平的变化P(θ)和具有极视角的显示装置的反射率的变化ρ(θ)。如基本上均匀亮度的灯箱等光源被布置成提供来自被照明区域的照明，所述被照明区域被布置成沿入射方向对隐私显示装置进行照明，以反射到与显示装置的法线成大于0°的极角的观看者位置。基本上朗伯发射灯箱的具有极视角的照度变化I(θ)是通过测量记录的反射亮度随极视角的变化来确定的，同时考虑到反射率ρ(θ)的变化。P(θ)、r(θ)和I(θ)的测量用于确定安全系数S(θ)沿零仰角轴随极视角的变化。

在第二步骤中，在隐私显示器上提供一系列高对比度图像，包含(i)具有最大字体高度3mm的小文本图像，(ii)具有最大字体高度30mm的大文本图像和(iii)移动图像。

在第三步骤中，每个观察者(在适当的情况下具有用于在1000mm处观看的视力校正)从1000m的距离观看每个图像，并且在零仰角处调整它们的极角，直到对于一只眼睛从显示器上靠近或接近显示器中心线的位置实现图像不可见性。记录观察者的眼睛的极位置。根据关系S(θ)，确定了所述极位置处的安全系数。对于不同的图像、对于各种显示亮度Y_最大、不同的灯箱照度I(θ＝0)、对于不同的背景照明条件和对于不同的观察者重复测量。

从上述测量中，S<1.0(V<10)提供低视觉安全或没有视觉安全，1.0≤S<1.5(10≤V<32)提供取决于图像内容的对比度、空间频率和时间频率的视觉安全，1.5≤S<1.8(32≤V<63)对于大多数图像和大多数观察者提供可接受的图像不可见性(即没有可观察到的图像对比度)，并且S≥1.8(V≥63)提供完全的图像不可见性，与所有观察者的图像内容无关。

在实际显示装置中，这意味着期望针对离轴观看者提供满足关系S≥S_最小的S值，其中：S_最小的值为1.0或更大以实现离轴观看者无法感知显示的图像的效果；S_最小的值为1.5或更大以实现显示的图像不可见的效果，即对于大多数图像和大多数观察者而言，即使正在显示图像，观看者也无法感知；或者S_最小的值为1.8或更大以实现显示的图像对于所有观察者而言不可见的效果，而与图像内容无关。

与隐私显示相比，在标准环境照度条件下很容易观察到期望的广角显示。图像可见度的一种度量是由对比灵敏度给出的，如由下式给出的迈克尔逊对比度：

M＝(I_最大–I_最小)/(I_最大+I_最小) 等式6

并且因此：

M＝((Y+R)–(K+R))/((Y+R)+(K+R))＝(Y-K)/(Y+K+2.R)等式7

因此，视觉安全水平(VSL)V等于(但不同于)1/M。在本讨论中，对于给定的离轴相对亮度P，广角图像可见度W近似为

W＝1/V＝1/(1+I.ρ/(π.P.Y_最大)) 等式8

上述讨论聚焦于降低显示的图像对于作为窥探者的离轴观看者的可见性，但是类似的考虑适用于显示的图像对于通常是同轴用户的显示装置的预期用户的可见性。在此情况下，视觉安全水平(VSL)V的水平的降低对应于图像对于观看者的可见性的增加。在观察期间，S≤0.1(V≤1.25，W≥0.8)可以提供显示的图像的可接受的可见性。在实际显示装置中，这意味着期望针对是显示装置的预期用户的同轴观看者提供满足关系S≤S_最大，其中S_最大的值为0.1的S值。

期望的是提供对可切换隐私显示器的控制。

图1是展示隐私显示设备200的前视图的示意图，所述隐私显示设备包括由以第一视觉安全水平在隐私模式下操作的隐私控制系统500控制的隐私显示装置100。显示装置100显示图像。

显示设备200可以包括具有隐私模式的显示装置100和控制系统500。显示装置100被布置成显示图像并且能够至少在公共模式下和在隐私模式下操作，其中在隐私模式下提供隐私功能，并且与公共模式相比，图像对于离轴观看者的可见性降低，并且在隐私模式和公共模式两者下，图像对于在同轴位置的主要用户的可见性仍然可见。对于显示的图像的至少一个区域，通常是整个显示的图像，控制系统500选择性地在公共模式或隐私模式下操作显示装置100。

显示装置100通常可以以任何方式提供隐私功能。下文进一步描述了用作显示装置100的合适类型的显示装置的实例。

现在将描述用于确定隐私模式操作的方式。

对于在典型环境照度环境中的正面用户，期望地显示装置100提供显示的图像101，所述显示的图像具有在隐私操作模式下和在公共操作模式下均实现高图像可见度W的亮度。

显示设备200还可以包括与期望情况相关的输入以提供隐私图像，或者相反地包括与不期望情况相关的输入以提供公共图像。此类期望的和不期望的情况可以由例如由公司政策、政府政策、医学伦理政策或由用户偏好设置提供的政策240来确定。

控制系统500可以被布置成响应于环境光的检测到的水平，选择性地在公共模式或隐私模式下操作显示装置100。显示设备200具有检测环境光的照度水平的环境光传感器232。环境光传感器232可以是任何合适的类型，如可以具有明视滤光器或明视光响应电流或电压或数字值的光电二极管。

一些类型的显示器具有多种光学效果以改进隐私性能，并且下文描述了示例性光学效果。如果多于一种隐私光学效果可用，则控制系统500可以选择为主要用户提供最广泛的观看自由同时在所经历的环境光水平下仍维持足够的视觉安全水平的模式。有利地保护了隐私并且维持了用户生产力。

可以选择飞行模式270，指示可能存在低光水平周围环境并且相应地适配视觉安全水平控制。

有利地，在公共模式下，显示装置100对于主要用户可以具有更大的图像均匀性和观看自由，并且从多个观看位置可见。

可以在显示器上提供视觉安全水平指示器280，所述视觉安全水平指示器是所达到的隐私水平的度量。在图1的说明性实例中，指示器282指示对于离轴窥探者可能存在一些残余图像可见性的可以是琥珀色隐私警告。当切换到隐私模式时，控制系统500可以被布置成控制显示装置100显示图像101，以及如表示图像对于离轴观看者的可见性的指示器280的信息，例如以提供视觉安全水平V。有利地，用户或其主管可以对在他们进行操作的特定环境中实现的隐私水平充满信心。

现在将描述如窥探者看到的隐私模式下的显示外观以及用于控制视觉安全水平的进一步输入。

图2是展示包括以第一视觉安全水平在隐私模式下操作的隐私控制系统500的隐私显示器的俯视视角的示意图。

如下文将描述的，可以通过控制由可切换隐私显示装置100向不期望的窥探者提供的图像103的离轴亮度、反射率和图像对比度来提供离轴隐私。

在一个实例中，显示设备可以包括发射空间光调制器。在此情况下，隐私控制系统500可以通过控制由空间光调制器进行的光发射来控制显示的图像的亮度。

在另一个示例中，显示装置可以包括背光源和被布置成接收来自所述背光源的光的透射空间光调制器。在此情况下，控制系统可以被布置成通过控制背光源的亮度和/或通过控制由空间光调制器进行的光透射来控制显示的图像的亮度。

在隐私模式下的操作中，提供了通常以光轴199为中心的受限输出锥角402C，所述光轴通常是垂直于显示装置100的表面。离轴亮度降低。环境光源604用光线610对显示表面进行照明。来自显示器的反射光606提供增加的视觉安全水平V，如上文所描述的。

一些光线608可以入射在环境光传感器ALS 232上。ALS 232可以是单独的元件或可以结合在相机230检测系统中。

环境照度检测234提供环境照度的计算并且被输入到控制系统500中。VSL计算250用于确定期望的显示设置特性并输出到显示控制710。显示控制710可以控制显示亮度设置278并且可以进一步用于提供视觉安全水平指示器280水平282。下文结合隐私显示器的实例进一步描述显示控制710。

可以假设未进一步详细讨论的图2的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

在公共显示模式下，可以由可切换隐私显示装置100提供如图13所展示的更大立体角输出光锥402D，可以将所述立体角输出光锥调整为比在隐私模式下更大，使得离轴显示亮度增加。

可以在显示器上提供视觉安全水平指示器280，所述视觉安全水平指示器是所达到的隐私水平的度量。

现在将描述示例性隐私与公共亮度轮廓之间的切换。

图3是展示典型准直背光源的输出亮度随视角变化的示意图，所述准直背光源被布置成与多个延迟器300配合以向宽范围的窥探者位置提供高视觉安全水平。可以假设未进一步详细讨论的图3的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

图3展示了在隐私模式下操作以与图13的可切换液晶延迟器300在隐私模式下一起使用的背光源20的期望亮度轮廓486。轮廓486由可切换液晶延迟器300修改以提供说明性轮廓490，所述说明性轮廓有利地实现在45度侧向角和零度仰角处小于0.5％的离轴相对亮度。

现在将进一步描述视觉安全水平的控制。

图4是展示视觉安全水平随在隐私模式下操作的可切换隐私显示器的离轴相对亮度的变化的示意图，并且参考图13的隐私显示器，作为可切换隐私显示器100的示例性实施例。可以假设未进一步详细讨论的图4的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

图4展示了视觉安全水平V的轮廓(在每个说明性实施例中从上面的等式4计算)以及如表1中展示的示例性实施例，用于在目标窥探者查看位置26L、26R处实现的不同隐私水平。对于包括反射偏振器302的显示器，可以实现30％或更高的显示器反射率，而对于不包括反射偏振器302的显示器，可以实现大约5％的显示器反射率。

表1

在0.5％隐私水平下，可以提供各种视觉安全水平点458，取决于显示结构、环境照度和显示亮度。本发明的实施例进一步提供了用于显示视觉安全水平的指示器280，所述视觉安全水平可以例如通过交通灯指示器来提供。

现在将描述显示器反射率随视角的变化。

图5是展示两种类型的隐私显示器的反射率随极视角(可以是零仰角的侧向角)变化的示意图。轮廓820展示了图13的说明性实施例的反射率的变化，并且轮廓822展示了没有图13的反射偏振器302的实施例的反射率的变化。两种轮廓都包含外偏振器318处的菲涅耳反射率，并且因此在高极角处增加。

现在将描述视觉安全水平V随视角的变化。

图6是展示图5的两种类型的隐私显示器的视觉安全水平随极视角变化的示意图。VSL轮廓824展示了具有反射偏振器302的图13类型的显示器的输出，并且VSL轮廓826展示了省略了反射偏振器302的图13的显示器的输出。VSL轮廓针对相同的环境照度I进行展示。下文进一步描述了在其之上不存在图像可见性的极限V_极限。轮廓824的窥探者位置的角度范围825因此大于轮廓826的角度范围827。反射偏振器302在更宽的极范围内实现高于阈值的视觉安全水平，从而有利地增强免于被防止窥探者窥探。此外，对于给定的环境亮度，可以增加正面照度，从而增加对显示器用户的图像可见性。

现在将描述对期望的显示亮度与环境光照度之间的关系的选择性控制。

控制系统500根据传递函数基于环境光的检测到的水平来控制显示的图像的亮度。可以选择传递函数以优化显示的图像对于同轴观看者的可见性。用于基于环境光的检测到的水平来优化显示的图像的可见性的类似技术通常用于如移动电话等便携式装置的显示装置，并且可以在此应用。然而，如下所述，当提供隐私功能时，传递函数可以被适配成与隐私显示装置100一起使用。

通常，传递函数在公共模式下比在隐私模式下提供所述显示的图像的更高的亮度。现在将描述一些说明性实例。

图7A是展示以尼特为单位测得的显示器正面亮度与以勒克斯为单位测得的检测到的环境照度之间的传递函数轮廓802、804、852、854的示意图；并且图7B是展示以勒克斯每尼特为单位测得的环境照度与正面显示亮度的比率与以勒克斯为单位测得的环境照度之间的传递函数轮廓803、805、853、857的示意图。

控制系统500被布置成根据分别在公共模式下和在隐私模式下使亮度水平与环境光的检测到的水平相关的不同传递函数802、804、852、854、856，响应于环境光的检测到的水平，选择性地在公共模式下和在隐私模式下控制显示的图像的亮度。

考虑图7A的轮廓856和图7B的对应轮廓857，与测得的环境照度相比，提供了显示亮度Y0的线性变化，其中所有照度水平的恒定比率为0.5勒克斯/尼特。在操作中，此类显示器在所有照度范围内都具有比背景照度高的亮度。

轮廓802、803与轮廓856、857的不同之处在于随亮度的增加而增加勒克斯/尼特比率。有利地，此类轮廓在宽照度范围内实现具有高图像可见性和低感知眩光的视觉舒适图像。

在如下文关于图13所描述的可切换隐私显示器中，此类轮廓856、857和802、803对于公共操作模式可能是期望的。轮廓856、857、802、803有利地实现高图像可见性(期望地W≥0.8)和低图像安全系数(期望地S≤0.1)用于跨宽极区的同轴和离轴观看位置，如将在下文中进一步描述的。

考虑图7A的轮廓854和图7B的对应轮廓855，与测得的环境照度相比，提供了显示亮度Y0的线性变化，其中所有照度水平的恒定比率为3.0勒克斯/尼特。在操作中，与具有轮廓802、803的显示器相比，此类显示器跨所有照度范围具有与背景照度相比降低的亮度。

轮廓804、805与轮廓854、855的区别在于对于低于150尼特的亮度水平随着亮度的增加而增加勒克斯/尼特比率。

在如下文关于图13所描述的可切换隐私显示器中，此类轮廓对于隐私操作模式可能是期望的。轮廓856、857、802、803有利地实现高图像可见性(期望地W≥0.8)和低图像安全系数(期望地S≤0.1)用于跨宽极区的同轴和离轴观看位置，如将在下文中进一步描述的。有利地，此类轮廓854、855和804、805可以在较低照度水平下实现对显示器用户的期望的亮度和图像可见性。进一步地，此类轮廓856、857、802、803在更高照度水平下实现了增加的图像安全。

当在隐私模式下操作时，选择隐私传递函数804并且控制系统使用测得的环境光水平来控制显示亮度，使得针对不同环境照明水平在至少一个离轴窥探者观察角处提供期望的视觉安全水平V。有利地，可以在不同的照明条件下维持显示安全。

当在公共模式下操作时，可以选择公共传递函数802以针对不同环境照明水平提供期望的图像可见性W。有利地，对于离轴观察者，可以在不同的照明条件下维持显示可见性。

现在将进一步描述安全系数随显示控制和环境照度水平的变化。

图8A是展示以3.0的勒克斯/尼特比率在隐私模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；图8B是展示以0.5的勒克斯/尼特比率在隐私模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；图8C是展示以0.5的勒克斯/尼特比率在公共模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图；并且图8D是展示以3.0的勒克斯/尼特比率在公共模式下操作的说明性隐私显示器的安全系数随极角变化的示意图。

图8A-D的轮廓由下文图13的说明性实施例提供，用于如现在将描述的照度与正面亮度Y0的不同比率。主要显示器用户位于在侧向角0°、仰角0°附近的极区中。窥探者通常位于侧向角>25°的极位置中，并且更通常地位于侧向角>35°的极位置中。

在图8A中，显示器100被布置成提供低离轴亮度(如在横向方向上由图3的轮廓490所展示的)和高离轴反射率(如在横向方向上由图5的轮廓820所展示的)。正面显示亮度Y0通过控制背光源20的光源15来控制，使得以尼特为单位测得的亮度Y0是以勒克斯为单位测得的照度(假定对于所有极角都相同)的三分之一。围绕同轴方向，S≤0.1并且看到具有高图像可见性W≥0.8的图像。有利地，布置8A是隐私操作的安全系数S的期望的极性轮廓。

通过与图8A进行比较的方式，图8B展示了针对以尼特为单位测得的亮度Y0的安全系数S随极视角的变化，所述亮度是以勒克斯为单位测得的照度(即适合于公共模式观看的布置)的两倍。安全系数S≥1.5的极区不期望地基本上减少。离轴显示器用户可以看到比图8A的布置更多的图像数据。

在图8C中，通过对极控制延迟器300的控制来布置显示器100以提供增加的离轴亮度(如由图3的轮廓486在侧向方向上所展示的)和降低的离轴反射率(如由图5的轮廓822在侧向方向上所展示的)。以尼特为单位的显示器正面亮度Y0被控制为以勒克斯为单位测得的照度的三倍。围绕同轴方向，S≤0.1并且看到具有高图像可见性W≥0.8的图像。布置8A是隐私操作的安全系数S的期望的极性轮廓。有利地，S≤0.1的极区显著增加，使得离轴观察者可以在显示器100上看到具有高图像可见性的图像。

通过与图8C进行比较的方式，图8D展示了针对以尼特为单位测得的亮度Y0的安全系数S随极视角的变化，所述亮度是以勒克斯为单位测得的照度(即适合于隐私观看的布置)的三分之一。安全系数S>1.5的极区不期望地基本上减少。离轴显示器用户不期望地可以看到比图8C的布置更少的图像数据。

有利地，本发明的实施例的控制系统对于不同照度水平在隐私和公共操作模式下都实现了期望的性能。

用户或控制系统可能期望选择传递函数以实现正面用户所期望的亮度水平，在隐私模式下为正面用户调整极区的大小，调整极区的大小以供离轴窥探者安全观看和/或调整极区的大小以供公共操作，如现在将描述的。

图9A是展示正面显示亮度与环境照度之间的用户可选择传递函数的示意图。与图7A的布置相比，可以提供可选择的轮廓830、832、834、836、838、840、842、844、846、848，其中每个轮廓被成形为显示的图像的亮度随环境光的检测到的水平增加的阶跃函数。

有利地，由于传递函数的阶跃函数形状，可以以低成本和复杂性提供图9A的轮廓控制。控制系统500可以类似地提供单个轮廓以实现相同的益处。

现在将描述操作的说明性实例。显示器可以在如450勒克斯的明亮环境中操作。在此类环境中，显示器可以默认为其提供给正面用户的最大峰值亮度250尼特。如果需要的话，用户可以进一步降低显示亮度。有利地，可以针对宽范围的环境照度提供高视觉安全。可以使用如所展示的阶跃函数来选择轮廓，以通过选择不同的轮廓来减少设置的数量并且降低驱动成本。可替代地，可以提供随环境照度连续变化的平滑轮廓。

在默认设置838中，当环境照度下降，例如在250勒克斯与175勒克斯之间时，显示器在150尼特与100尼特之间切换。窥探者的视觉安全水平维持在阈值以上。可以将时间常数应用于轮廓的切换，使得所述变化不以显示闪烁的形式可见。例如，时间常数可以是若干秒。

在高照度水平下，可以为所展示的所有轮廓提供单个显示正面亮度Y_最大，或者阶跃函数可以继续随亮度变化。

在一些环境中，用户可能更喜欢更明亮的正面图像，以及视觉安全性的一些有限降低，并且因此可以选择轮廓832来替代默认设置。在期望高视觉安全水平的其它环境中，可以选择具有较低正面亮度和增加的视觉安全水平的轮廓848。

换句话说，用户可以从图中默认轮廓838所展示的轮廓改变默认显示明亮度设置。如果环境照度改变，则显示器可以遵循所选择的明亮度阶梯轮廓，例如，如所示出的轮廓830。

在环境照度变化或用户对轮廓的选择改变期间，轮廓之间的切换可以在如若干秒的延长时间段内提供，以实现显示外观的无缝变化。

图9B是展示用于操作用户可选择传递函数的方法的示意流程图。

显示设备，例如笔记本电脑，可以具有系统级PWM(脉冲宽度调制)发生器860。系统级PWM发生器860的输入可以包含由操作系统设置的全局明亮度868的设置并且可以用作单独的环境光传感器(未示出)的输出的输入。

对全局明亮度868设置的输入还可以包含可以偏置或调整默认显示明亮度的用户输入。PWM输入878由时序控制器(TCON)板862接收，所述板可以包含用于执行处理功能的微控制器。TCON板862还包含来自隐私启用876信号的输入，所述信号确定显示器是否在隐私模式下。如果显示器不在隐私模式下，则PWM输出880可以跟随PWM输入878。TCON板862进一步包含来自可以不同于由系统提供的环境光传感器ALS的环境光传感器ALS 872的输入。具体地，环境光传感器872可以被提供为直接连接到如所展示的TCON 862。这种连接可以与操作系统控制无关。发送到LED控制器864的PWM输出880能够被TCON 862修改。时间响应函数874从ALS 872获取输入，并且使TCON 862能够提供PWM输出880，使得环境照度的变化导致到LED控制器864的信号随时间逐渐变化，使得用户不经历显示明亮度闪烁或跳跃。时间响应函数874还可以抑制可能由荧光管等引起的环境照明的频率分量(例如，50Hz或60Hz)的影响。

LED控制器864连接到隐私显示器100的LED条15，所述LED条可以是结合在例如下文如图13中所展示的隐私显示器100的背光源20内的PCB或柔性PCB。在其它布置(未示出)中，LED控制器864可以由显示控制器提供，所述显示控制器被布置成控制如发射OLED显示器或发射微型LED显示器等发射空间光调制器48的亮度。

当在隐私模式下提供隐私函数时，传递函数可以维持关系Y_最大≤Y_上限，其中Y_上限是显示装置的最大输出亮度并且Y_上限由以下等式给出：

Y_上限的公式来源于等式4，考虑关于沿观察方向的观看者的反射率ρ和比率(相对亮度)P两者，所述观察方向在围绕显示装置的法线的至少一个方位角处与显示装置的法线成45°极角θ。通过满足关系Y_最大≤Y_上限，可以确保在观察方向上的为窥探者的离轴观看者的S值满足关系S≥S_最小，其中S_最小的值为1.0或更大，无论环境光的照度水平和显示装置的亮度如何变化。通过维持关系S≥S_最小，其中S_最小的值为1.0或更大，在此观察方向上的离轴观看者实际上无法辨别处于或低于极限S_最小的视觉安全水平，这样的离轴观看者无法感知显示的图像，如上文所描述的。

有利地，S_最小的值可以为1.5或更大。此类增加的S_最小的极限实现了更高的视觉安全水平，其中对于大多数图像和大多数观察者而言，这样的图像对于沿着观察方向的离轴观看者是有效地不可见的。

有利地，S_最小的值可以为1.8或更大。此类增加的S最小的极限实现了更高的视觉安全水平，其中图像对于所有观察者来说不可见，与图像内容无关。

所述控制系统还可以被布置成当所述隐私功能被提供时，根据维持关系Y_最大≥Y_下限的传递函数基于所述环境光的所述检测到的水平来控制所述显示的图像的亮度，其中Y_下限由以下等式给出：

其中Y_下限的等式适用于在围绕显示装置的最大输出亮度的方向的至少一个方位角处与所述显示装置的最大输出亮度的方向成10°极角θ的观察方向，ρ(Δθ＝10°)是显示装置沿与显示装置的最大输出亮度的方向成10°极角θ的观察方向的反射率，P(Δθ＝10°)是显示装置沿与所述显示装置的最大输出亮度的方向成10°极角θ的观察方向的亮度与显示装置的最大输出亮度Y_最大的比率，并且S_最大的值为0.1或更小。

Y_下限的公式来源于等式4，考虑关于观察方向的反射率ρ和比率(相对亮度)P两者，所述观察方向在围绕显示装置的最大输出亮度的方向的至少一个方位角处与显示装置的最大输出亮度的方向成10°极角θ。同轴观看者通常将沿这样的观察方向定位或位于可见性更好的较小极角处。

通过满足关系Y_最大≥Y_下限，可以确保同轴观看者的S值满足关系S≤S_最大，其中S_最大的值为0.1或更小，无论环境光的照度水平和显示装置的亮度如何变化。通过维持关系S≤S_最大，其中S_最大的值为0.1或更小，显示的图像对于同轴观看者的可见性被维持，如上文所描述的。

现在将描述在隐私模式下操作的显示器的正面亮度的期望极限。

图10是展示感知视觉安全随在观察角θ处的视觉安全水平V的变化806的示意图。视觉安全水平V是任何给定显示器的所测量的量，并且随极视角而变化。

与视觉安全水平V相比，感知视觉安全是由人类视觉系统在观察角处的反应而产生的对显示的隐私图像的可见性的主观判断。

在操作中已经发现，在视觉安全水平V的阈值极限V_极限之上，则感知不到图像信息。感知可见性随视觉安全水平V的变化的这种转变非常迅速，如图7B中的图在围绕阈值极限V_极限的陡度所示出的。也就是说，随着视觉安全水平V的增加，最初感知的可见性只会逐渐降低，并且图像基本上是可观看的。然而，在达到阈值极限V_极限时，感知图像迅速地以实际上令人惊讶的方式不再可见。

在观察令人惊讶的结果时，对于隐私应用程序所关注的文本文档图像，发现在V为10时，窥探者看到的感知图像迅速不再可见。在V值高于10的区域810中，所有显示的文本的可见性为零。换句话说，在V为10或更大时，感知文本迅速地以实际上令人惊讶的方式不再可见。

在V_极限下方的区域812中，文本以低对比度可见，并且在V'下方的区域814中，文本清晰可见。

期望最大化正面显示亮度以实现对主要显示器用户的高图像可见性。进一步期望针对在观察角处的窥探者实现高图像安全水平。现在将更详细地描述正面亮度的选择性控制。

对于观察角θ，防止最大显示输出亮度Y_最大(通常为正面亮度)超过视觉安全水平V高于阈值极限V_极限处的亮度极限Y_极限，使得图像在此观察角θ处不感知为可见的，亮度极限Y_极限由以下等式给出：

其中Rθ是在观察角θ处的反射的环境照度，Kθ是在观察角处的显示器黑色状态亮度，并且Pθ是与最大显示输出亮度Y_最大(通常为正面亮度并且以尼特为单位进行测量)相比在观察角θ处的相对亮度。对于显示器反射率ρθ和具有以勒克斯为单位测量的在观察角处由显示器反射的照度Iθ的朗伯光源，亮度极限Y0_极限也由以下等式给出：

由于照度Iθ取决于环境光的量，显示装置的亮度可以由控制系统500根据这些关系来控制。具体地，如上问所描述的由控制系统500使用的隐私传递函数804可以被选择以维持关系Y_最大≤Y_极限，以便使图像在期望的观察角θ处，例如在侧向成45度并且与显示装置的法线成零度仰角的观察角θ处不被感知为可见的。

受制于此极限，亮度优选地尽可能高，以便优化正面视图的性能。因此，如上文所描述的由控制系统500使用的隐私传递函数804可以另外被选择以维持关系Y_最大/Iθ≥1勒克斯/尼特，如图7B中的轮廓805所展示的。照度Iθ可以是从被照明场景平均的感测到的环境照度。

有利地，可以提供对离轴窥探者具有高图像安全同时对于不同照度水平的正面用户实现高图像可见性的显示器。

现在将描述对隐私显示的控制的进一步描述。

图11展示了图1-2和图3-4的隐私控制系统的流程图。

显示器操作环境261可以包含(但不限于)网络ID 201、日期/时间262、GPS 206数据、环境光传感器232检测和飞行模式270设置。

公司隐私政策240可以包含显示器应该在隐私模式下操作的定义，包含时间和位置；文件和应用程序；和视觉安全水平规范。

其它输入可以包含显示设计参数272和关于查看的文档和应用程序的信息274。

数据处理器290用于分析显示器操作环境261、显示设计参数272、观看的文档和应用程序274并且与公司隐私政策240进行比较。输出确定是以隐私模式还是公共模式操作显示器，使得开关292基于数据处理器290的输出被设置用于隐私模式或公共模式操作。

在隐私模式操作的情况下，提供了应用到使用显示控制系统710的显示装置100和使用图像控制系统296的图像101以实现期望的视觉安全水平的设置。可以提供使用指示器280的视觉安全水平的进一步指示。

在公共模式操作的情况下，包含由显示控制系统710进行的锥角改变和使用LED驱动器715的亮度的适当的照明控制被提供给显示装置100。

控制器500可以继续监测显示器操作环境261的状态和策略240的适当变化并且适当地调整显示装置100和图像101以维持目标视觉安全水平。

有利地，控制系统500可以启用视觉安全水平，所述视觉安全水平可以是可靠地计算并且与为装置的当前环境设置的公司策略240水平进行比较的视觉安全水平。可以将视觉安全水平调整到显示装置100环境所需的水平，使得主要用户保持与达到规定的公司隐私政策隐私水平一致的最佳观看自由度和舒适度。

可以假设未进一步详细讨论的图11的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

环境光传感器232可以是检测以非定向方式入射在显示装置上的环境光的照度水平的类型。在此类情况下，检测到的照度水平I表示平均水平，使得上文所描述的效果为在不同位置的离轴观看者实现。

可替代地，环境光传感器232可以是检测沿入射方向入射在显示装置上以反射到观察方向的环境光照度水平的类型。在这种情况下，可以测量与环境光反射率有助于窥探者安全的位置相对应的方向上的环境照度。这允许针对观察方向上的离轴观看者特别地优化上文所描述的效果。这种方法的一些实例如下。

图12A是展示隐私显示器和离轴环境光传感器的俯视图的示意图。环境光源604被隐私显示器100反射到窥探者45。环境光传感器232被布置成测量光锥605R中的环境照度。在操作中，环境光传感器232的输出被布置成调整到用户47的亮度，以实现环境照度的期望的视觉安全水平。在操作中，对于没有或具有有限漫射器的典型显示器(例如，具有AG50或更少漫射的前表面漫射器)，窥探者仅看到来自围绕光锥605R方向的区域的反射环境光。

图12B是展示用于隐私显示器的环境照度测量的极区的示意图。图12B因此指示了极位置605R、605L，在所述极位置中，环境光源可以被布置成有助于如由离轴窥探者观察到的视觉安全水平。位于其它地方的环境光源不会有助于视觉安全因素。不期望提供正面亮度的降低以补偿没有提供增加的视觉安全水平的环境照度，即在区域605L、605R之外的光源。

现在将描述优先测量极区605L、605R中的照度的环境光传感器。

图12C-E是展示用于测量图12B的极区中的环境照度的离轴环境光传感器的俯视图的示意图。

图12C展示了环境光传感器232，所述环境光传感器包括具有孔241R、241L的掩模237，所述孔由间隔物239从掩模237分离。传感器235L测量来自离轴环境光源604L的环境照度，而传感器235R测量来自离轴环境光源604R的环境照度。有利地，在隐私操作模式中，提供给窥探者的视觉安全水平可以响应于适当放置的环境光源604R、605L而增加。

图12D类似于图12C，除了两个传感器235L、235R由单个传感器235C替代。有利地，成本减少。

图12E展示了其中传感器235L、235R和掩模237L、237R相对于显示装置100的法线方向倾斜的实施例，其中光轴299L、299R指向区域605L、605R的中心。有利地，与图12C的布置相比，可以减少杂散光并且提高测量准确性。

在图12C-E的实施例中，孔241和传感器232可以被成形为实现与图12B的极位置605L、605R匹配的测量方向。

ALS可以包含例如能够检测不同光谱带或红外线的多个检测器或检测通道。一个通道还可以用于检测来自例如脉冲LED或荧光照明的闪烁效应。上文的单个检测器可以多路复用到模数转换器以减少成本。

现在将描述能够在隐私模式与公共模式之间切换的显示器的说明性实例。

图13是以前透视图展示包括背光源20、可切换液晶延迟器300和空间光调制器48的可切换定向显示装置100的示意图。

显示装置100包括定向背光源20，如被布置成输出光的准直背光源，背光源20包括定向波导1；以及被布置成将输入光输入到波导1中的多个光源15，波导1、后反射器和光控制膜5被布置成将来自光源15的光引导到立体角范围402A中。光控制膜5可以包括例如转向膜和漫射器。

在本公开中，立体角范围是光锥的立体角，在所述立体角内亮度大于峰亮度的给定相对亮度。例如，亮度滚降可以是到50％的相对亮度，使得立体角范围在给定方向(如横向方向)上具有与半峰全宽(FWHM)相同的角宽度。

背光源20可以被布置成提供与正面亮度相比对于离轴观看位置具有减小的亮度的角光立体角范围402A。

显示控制系统710被布置成提供对光源驱动器715的控制。LED 15的亮度可以由控制系统控制，使得可以控制对于窥探者的绝对离轴亮度。

空间光调制器48可以包括液晶显示器，所述液晶显示器包括基板212、216和具有红色、绿色和蓝色像素220、222、224的液晶层214。空间光调制器48在其相对侧上具有输入显示偏振器210和输出显示偏振器218。输出显示偏振器218被布置成为来自空间光调制器48的像素220、222、224的光提供高消光比。典型偏振器210、218可以是吸收偏振器，如二色性偏振器。

任选地，可以在二色性输入显示偏振器210与背光源210之间设置反射偏振器208，以提供再循环光并提高显示效率。有利地，效率可以增加。

现在将描述提供控制离轴亮度的光学堆叠。

反射偏振器302、多个延迟器300和另外的偏振器318被布置成接收来自空间光调制器48的输出光。

多个延迟器300布置在反射偏振器302与另外的偏振器318之间。偏振器210、218、318可以是吸收偏振器，如碘偏振器，而反射偏振器302可以是拉伸双折射膜叠层，如来自3M公司(3M Corporation)的APF或线栅偏振器。

多个延迟器300包括可切换液晶延迟器301，所述可切换液晶延迟器包括液晶材料层314和布置在显示偏振器302与另外的偏振器318之间的基板312、316。延迟器300进一步包括无源延迟器330，如将在下文进一步描述的。

如下文所描述的，多个延迟器300不影响沿着沿延迟器300的平面的法线的轴穿过反射偏振器302、延迟器300和另外的偏振器318的光的亮度，但是延迟器300至少在可切换延迟器301的可切换状态之一中确实降低了沿着倾斜于延迟器300的平面的法线的轴从其中穿过的光的亮度。这是由于存在或不存在由延迟器300引入到沿相对于延迟器300的液晶材料成不同角度的轴的光的相移。

可切换液晶延迟器301的透明基板312、316包括电极，所述电极被布置成跨其之间的液晶材料414的层314提供电压。控制系统752被布置成控制由电压驱动器350跨可切换液晶延迟器301的电极施加的电压。

可以假设未进一步详细讨论的图13的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

如将在下文进一步描述的，另外的偏振器318、多个延迟器300和反射偏振器302可以被布置成提供对来自环境照明604的输出亮度和正面反射率的极性控制。

现在将描述提供离轴亮度控制的光学堆叠的实例。

图14是以透视侧视图展示在隐私操作模式下的多个延迟器300的布置的示意图，所述多个延迟器包括负C板无源延迟器330和在隐私操作模式中垂直配向的可切换液晶延迟器301。在图14中，为了清楚起见，省略了光学堆叠的一些层。例如，可切换液晶延迟器301被示出为省略了基板312、316。

可切换液晶延迟器301包括两个表面配向层，所述两个表面配向层被安置在电极413、415上并且邻近于液晶材料414的层并且在其相对侧上，并且各自被布置成在邻近的液晶材料414中提供垂面配向。可切换液晶延迟器301的液晶材料414的层包括具有负介电各向异性的液晶材料。液晶分子414可以提供有例如与水平成88度的预倾斜以去除切换中的简并性。

反射偏振器302的电矢量传输方向平行于输出偏振器218的电矢量传输方向。进一步地，反射偏振器302的电矢量传输方向303平行于另外的偏振器318的电矢量传输方向319。

可切换液晶延迟器301包括具有负介电各向异性的液晶材料414的层314。无源延迟器330包括具有垂直于延迟器330的平面的光轴的负C板，通过盘状材料430的朝向示意性地展示。

液晶延迟器301进一步包括透射电极413、415，所述透射电极被布置成控制液晶材料，液晶材料层可通过调节施加到电极的电压来切换。电极413、415可以横跨层314并且被布置成施加用于控制液晶延迟器301的电压。透射电极位于液晶材料层414的相对侧并且可以例如是ITO电极。

配向层可以形成在电极413、415与层314的液晶材料414之间。x-y平面中液晶分子的朝向由配向层的预倾斜方向确定，使得每个配向层具有预倾斜，其中每个配向层的预倾斜具有与反射偏振器302的电矢量传输方向303平行或反平行或正交的层314的平面中的分量417a、417b的预倾斜方向。

驱动器350跨可切换液晶材料414的层314向电极413、415提供电压V，使得液晶分子以相对于垂直的倾斜角度倾斜。倾斜的平面由形成在基板312、316的内表面上的配向层的预倾斜方向确定。

在公共模式与隐私模式之间切换的典型用途中，液晶材料层可在两种状态之间切换，第一状态是公共模式，使得显示器可以被多个用户使用，第二状态是隐私模式，供主要用户使用并且窥探者的可见性最低。可以通过跨电极施加电压进行切换。通常，此类显示器可以被认为具有第一广角状态和第二降低的离轴亮度状态。

可以假设未进一步详细讨论的图14的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

现在将描述图13的堆叠的说明性实施例的各种元件的极性轮廓。

图15A是展示准直背光源和空间光调制器的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图。

图15B是展示针对表2的示例性实施例的布置在平行偏振器之间的可切换延迟器的透射的极变化和方位角变化的示意图。

表2

图15C是展示针对表2的示例性实施例的布置在反射偏振器与吸收偏振器之间的可切换延迟器的相对反射的极变化和方位角变化的示意图。

图15D是展示图13的布置在隐私操作模式下的总显示器反射率的极变化和方位角变化的示意图，即反射率ρ(θ,φ)的极性轮廓，其中θ是极角并且φ是方位角。

图15E是展示图13的布置在隐私操作模式下的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图，即隐私水平P(θ,φ)的极性轮廓。

图15F是展示对于图13的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的视觉安全水平S(θ,φ)的极变化和方位角变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半。展示了S＝1.0、S＝1.5和S＝1.8的等高线，以示出图像隐私和图像不可见性的极区。S＝0.1的等高线被展示为示出高图像可见性的极区。

图15G是展示对于图13的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的零仰角视觉安全水平S的极变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半。在45度时，显示器被控制为使得显示器的I/Y_最大比率(勒克斯/尼特)设置为2.0，并且图像在+/-45度的极角处不可见。

现在将描述图13的显示器在公共模式下的操作。

图16是以透视侧视图展示在公共操作模式下的延迟器300的布置的示意图。在本实施例中，跨液晶延迟器301提供零伏，如表2中所示。

与图14的布置相比，没有施加电压并且液晶材料414的分子基本上垂直于配向层和电极413、415布置。

可以假设未进一步详细讨论的图16的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

图17A是展示图13的布置在公共操作模式下的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图；并且图17B是展示对于图13的布置在公共操作模式下显示器正面亮度的零仰角视觉安全水平S的极变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半。与图15F的布置相比，显示在宽的极区之上对用户保持可见，并且在轴附近具有最高的可见性。

图17C是展示最大亮度Y_最大的方向不垂直于显示器的背光源的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图。与在显示器法线的位置890处具有Y_最大的图17A相比，图17C展示了Y_最大在位于轴之上的位置892处。有利地，对于向下看显示器的用户，可以增加显示亮度。与等式10中描述的显示装置的最大输出亮度方向成10°极角θ的观察方向由极区894展示。期望地，至少在区域894内，图像对于主要用户的图像可见性高，即安全系数S低于0.1。

现在将针对在隐私模式下操作的显示器的同轴和离轴方向考虑来自输出偏振器218的偏振光的传播。

图18A是以侧视图展示在隐私操作模式中来自空间光调制器的输出光通过图13的光学堆叠的传播的示意图。

当液晶材料414的层314被驱动以在隐私模式下操作时，延迟器300不提供偏振分量360到沿着垂直于可切换延迟器的平面的轴穿过其中的输出光线400的总体变换，而是提供偏振分量361到对于与延迟器的平面的垂线成锐角的某些极角穿过其中的光线402的总体变换。

来自输出偏振器218的偏振分量360被反射偏振器302透射并入射到延迟器300上。同轴光具有未从分量360修改的偏振分量362，而离轴光具有由延迟器300变换的偏振分量364。至少，偏振分量361被转换成线性偏振分量364并且被另外的偏振器318吸收。更一般地，偏振分量361被转换成椭圆偏振分量，其被另外的偏振器318部分地吸收。

图15B所展示的光透射的极性分布改变了底层空间光调制器48的亮度输出的极性分布。在空间光调制器48包括定向背光源20的情况下，如上文所描述的可以进一步降低离轴亮度。

可以假设未进一步详细讨论的图18A的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

有利地，提供了一种隐私显示器，其对于离轴窥探者具有低亮度，同时对于同轴观察者维持高亮度。

现在将针对在隐私模式下操作的显示器来描述反射偏振器302对来自环境光源604的光的操作。

图18B是以俯视图展示在隐私操作模式中环境照明光通过图13的光学堆叠的传播的示意图。

环境光源604用非偏振光对显示装置100进行照明。另外的偏振器318以第一偏振分量372透射垂直于显示装置100的光线410，所述第一偏振分量是平行于另外的偏振器318的电矢量透射方向319的线性偏振分量。

在两种操作状态下，偏振分量372保持不被延迟器300修改，并且因此透射的偏振分量382平行于反射偏振器302和输出偏振器218的透射轴，因此环境光被引导通过空间光调制器48并丢失。

通过比较，对于光线412，离轴光被引导通过延迟器300，使得入射在反射偏振器302上的偏振分量374可以被反射。此类偏振分量在通过延迟器300之后被重新转换为分量376，并通过另外的偏振器318透射。

因此，当液晶材料层314处于所述两种状态中的第二种状态时，反射偏振器302不提供穿过另外的偏振器318然后沿垂直于延迟器300的平面的轴穿过延迟器300的环境光线410的反射光，而是提供以穿过另外的偏振器318然后与延迟器300的平面的垂线成锐角的某些极角穿过延迟器300的环境光的反射光线412；其中反射光线412返回穿过延迟器300，并且然后由另外的偏振器318透射。

因此，延迟器300不提供偏振分量380到穿过另外的偏振器318然后沿垂直于可切换延迟器平面的轴穿过延迟器300的环境光线410的总体变换，而是提供偏振分量372到穿过吸收偏振器318然后以与延迟器300的平面的垂线成锐角的某些极角穿过延迟器300的环境光线412的总体变换。

因此，图15C中所示的光反射的极性分布展示了可以通过延迟器300的隐私状态在典型的窥探者位置提供高反射率。因此，在隐私操作模式中，离轴观看位置的反射率如图15C中所展示的增加，并且来自空间光调制器的离轴光的亮度如图15B中所展示的降低。

在公共操作模式中，控制系统710、752、350被布置成将可切换液晶延迟器301切换到第二延迟器状态，在第二延迟器状态中，相移被引入到沿向可切换液晶延迟器301的平面的法线倾斜的轴穿过其中的光的偏振分量。

通过比较，立体角范围402D可以与公共操作模式下的立体角范围402B基本上相同。这种对输出立体角范围402C、402D的控制可以通过光源组15、17和至少一个可切换液晶延迟器300的同步控制来实现。

有利地，对于离轴观看，可以实现具有低图像可见性的隐私模式，并且对于公共操作模式，可以提供具有高效率的较大立体角范围，以用于在多个用户之间共享显示图像并增加图像空间均匀性。

另外的偏振器318与显示输出偏振器218布置在空间光调制器48的同一输出侧上，所述显示输出偏振器可以是吸收二色性偏振器。显示偏振器218和另外的偏振器318具有平行的电矢量透射方向219、319。如下文所描述的，此类平行配向为中央观察位置提供高透射。

透射空间光调制器48被布置成接收来自背光源的输出光；输入偏振器210被布置在背光源20与空间光调制器48之间的空间光调制器的输入侧上；输出偏振器218被布置在空间光调制器48的输出侧上；另外的偏振器318被布置在输出偏振器218的输出侧上；并且可切换液晶延迟器300包括布置在至少一个另外的偏振器318与输出偏振器318之间的液晶材料层314，在此情况下，另外的偏振器318被布置在输出偏振器218的输出侧上；并且控制系统710被布置成同步地控制光源15、17和至少一个可切换液晶延迟器300。

控制系统710进一步包括对电压控制器752的控制，所述电压控制器被布置成提供对电压驱动器350的控制，以便实现对可切换液晶延迟器301的控制。

可以假设未进一步详细讨论的图18B的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

有利地，提供了一种隐私显示器，其对于离轴窥探者具有高反射率，同时对于同轴观察者维持低反射率。如上文所描述的，此类增加的反射率为周围照明环境中的显示器提供了增强的隐私性能。

现在将描述在公共模式下的操作。

图19A是以侧视图展示在公共操作模式中来自空间光调制器的输出光通过图1的光学堆叠的传播的示意图；并且图19B是展示图19A中透射光线的输出亮度随极方向变化的示意图。

可以假设未进一步详细讨论的图19A和图19B的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

当液晶延迟器301处于所述两个状态中的第一状态时，延迟器300不提供偏振分量360、361到垂直于可切换延迟器301的平面或与可切换延迟器301的平面的垂线成锐角地穿过其中的输出光的总体变换。也就是说，偏振分量362与偏振分量360基本相同，而偏振分量364与偏振分量361基本相同。因此，图19B的角透射轮廓在宽极区上基本上均匀地透射。有利地，显示器可以切换到宽视场。

图19C是以俯视图展示在公共操作模式中环境照明光通过图1的光学堆叠的传播的示意图；并且图19D是展示图19C中反射光线的反射率随极方向变化的示意图。

因此，当液晶延迟器301处于所述两种状态中的第一状态时，延迟器300不提供偏振分量372到穿过另外的偏振器318然后穿过延迟器300的环境光线412的总体变换，即垂直于延迟器300的平面或与延迟器300的平面的垂线成锐角。

在公共模式下的操作中，输入光线412在通过另外的偏振器318透射后具有偏振态372。对于正面方向和离轴方向，不发生偏振变换，并且因此来自反射偏振器302的光线402的反射率低。光线412被反射偏振器302透射并且在显示偏振器218、210或图1的背光源或图2的发射空间光调制器38中的光学隔离器218、518中丢失。

可以假设未进一步详细讨论的图19C和图19D的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

有利地，在公共操作模式中，在宽视场上提供高亮度和低反射率。此类显示器可以由多个观察者以高对比度方便地观看。

现在将描述包括发射显示器的显示设备。

图20是以前透视图展示包括定向背光源和各自被布置在一对偏振器之间的两个可切换液晶延迟器的可切换定向显示装置的示意图。与图13的布置相比，如OLED显示器或微型LED显示器的发射显示器在像素层214与输出偏振器218之间包括另外的四分之一波片202。有利地，来自背板214的不期望的反射率降低。

可以假设未进一步详细讨论的图20的实施例的特征对应于具有如上文所讨论的等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在的变化。

图21A是展示发射空间光调制器的输出亮度的极变化和方位角变化的示意图。

图21B是展示针对表3的示例性实施例的布置在第一对平行偏振器之间的第一可切换延迟器的透射的极变化和方位角变化的示意图。

表3

图21C是展示针对表3的示例性实施例的布置在反射偏振器302与吸收偏振器318A之间的第一可切换延迟器300A的相对反射的极变化和方位角变化的示意图。

图21D是展示图20的布置在隐私操作模式下的总显示器反射率ρ(θ,φ)的极变化和方位角变化的示意图。

图21E是展示针对表3的示例性实施例的布置在第二对平行偏振器之间的第二可切换延迟器300B的透射的极变化和方位角变化的示意图。

图21F是展示图20的布置在隐私操作模式下的输出亮度P(θ,φ)的极变化和方位角变化的示意图。

图21G是展示对于图20的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的视觉安全水平S的极变化和方位角变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半。

图21H是展示对于图20的布置在隐私操作模式下显示器正面亮度的零仰角视觉安全水平S的极变化的示意图，所述显示器正面亮度的以尼特为单位测得的值Y_最大是以勒克斯为单位测得的值I的照度一半。期望地，安全水平S在+/-45°处大于1.8。

现在将描述其它类型的可切换隐私显示器。

可以在隐私操作模式与公共操作模式之间切换的显示装置100包括成像波导和光源阵列，如在美国专利第9,519,153号中所述，所述美国专利通过引用整体并入本文。成像波导将光源阵列成像到光学窗口，所述光学窗口可以被控制以在隐私模式下提供高同轴亮度和低离轴亮度，以及为公共操作提供具有大立体角锥的高亮度。

在日本专利公开第JPH1130783号中和在美国专利公开第2017-0123241号中描述了可切换角度对比度轮廓液晶显示器，所述两个专利公开通过引用整体并入本文。此类显示器可以在液晶显示器的液晶层214中提供液晶分子的平面外倾斜并且可以在隐私操作模式下实现降低的离轴图像对比度。显示装置100的控制系统500可以进一步包括对液晶分子的平面外倾斜的控制。

如在此可以使用的，术语“基本上”和“大约”为其对应的术语和/或项目之间的相关性提供了行业上可接受的容差。此类行业上可接受的容差范围从百分之零到百分之十，并且对应于但不限于分量值、角度等。项目之间的此类相关性的范围在大约百分之零到百分之十之间。

尽管上面已经描述了根据在此公开的原理的各种实施例，但是应当理解，这些实施例仅作为示例而非限制来呈现。因此，本公开的广度和范围不应受任何上述示范性实施例的限制，而是应仅根据从本公开发出的任何权利要求及其等同物来限定。此外，在所描述的实施例中提供了上述优点和特征，但是不应当将此类发布的权利要求的应用限制于实现上述优点中的任何一个或全部的过程和结构。

另外，本文中提供的章节标题是为了与37CFR 1.77下的建议一致，或提供组织线索。这些标题不应当限制或表征本公开可能发布的任何权利要求中阐述的实施例。具体地并且通过示例的方式，虽然标题指的是“技术领域”，但是权利要求不应被在所述标题下选择来描述所谓的领域的语言限制。此外，“背景技术”中的技术描述不应被解释为承认某些技术是本公开中的任何实施例的现有技术。“发明内容”也不被认为是所发布的权利要求中阐述的实施例的特性。此外，在本公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应当被用于论证在本公开中仅存在单个新颖点。可以根据从本公开发布的多个权利要求的限制来阐述多个实施例，并且此类权利要求相应地限定了受其保护的实施例及其等同物。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开根据其自身的优点来考虑，但不应受本文所述的标题的限制。

Claims

1.一种隐私显示设备，所述隐私显示设备包括：

显示装置，所述显示装置被布置成显示图像，所述显示装置能够提供隐私功能，其中与所述图像对于同轴观看者的可见性相比，所述图像对于离轴观看者的可见性降低；

控制系统，所述控制系统被布置成控制所述显示装置；以及

环境光传感器，所述环境光传感器被布置成检测环境光的照度水平，

其中所述控制系统被布置成根据传递函数基于所述环境光的检测到的水平来控制显示的图像的亮度，并且当提供所述隐私功能时，所述传递函数维持关系Y_最大≤Y_上限，其中Y_最大是所述显示装置的最大输出亮度，并且Y_上限由以下等式给出：

其中

Y_上限的等式适用于在围绕所述显示装置的法线的至少一个方位角处与所述显示装置的法线成45°极角θ的观察方向，

I是所述环境光的所述检测到的水平，I的单位是Y_最大的单位乘以以立体弧度为单位的立体角，

ρ(θ＝45°)是所述显示装置沿所述观察方向的反射率，

P(θ＝45°)是所述显示装置沿所述观察方向的亮度与所述显示装置的所述最大输出亮度Y_最大的比率，并且

S_最小的值为1.0或更大。

2.根据权利要求1所述的隐私显示设备，其中S_最小的值为1.5或更大。

3.根据权利要求1所述的隐私显示设备，其中S_最小的值为1.8或更大。

4.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中所述显示装置具有对称的长轴和短轴，并且Y_上限的等式适用于在对应于所述长轴和所述短轴中的至少一个的方位角处与所述显示装置的法线成45°极角θ的观察方向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成当所述隐私功能被提供时，根据维持关系Y_最大≥Y_下限的传递函数基于所述环境光的所述检测到的水平来控制所述显示的图像的亮度，其中Y_下限由以下等式给出：

其中

Y_下限的等式适用于在围绕所述显示装置的所述最大输出亮度的方向的至少一个方位角处与所述显示装置的所述最大输出亮度的方向成10°极角θ的观察方向，

ρ(Δθ＝10°)是所述显示装置沿与所述显示装置的所述最大输出亮度的方向成10°极角θ的所述观察方向的反射率，

P(Δθ＝10°)是所述显示装置沿与所述显示装置的所述最大输出亮度的方向成10°极角θ的所述观察方向的亮度与所述显示装置的所述最大输出亮度Y_最大的比率，并且

S_最大的值为0.1或更小。

6.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中所述传递函数被成形为所述显示的图像的亮度随所述环境光的检测到的水平增加的阶跃函数。

7.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中I是沿入射方向入射在所述显示装置上以反射到所述观察方向的所述环境光的所述检测到的水平。

8.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中所述显示装置能够至少在公共模式和隐私模式下操作，其中在所述隐私模式下提供所述隐私功能，并且与所述公共模式相比，所述图像对于离轴观看者的可见性降低，所述控制系统能够针对所述显示装置的至少一个区域选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置。

9.根据权利要求7所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置。

10.根据权利要求8或9所述的隐私显示设备，其中所述传递函数在所述公共模式下比在所述隐私模式下提供所述显示的图像的更高的亮度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中

所述显示装置包括背光源和被布置成接收来自所述背光源的光的透射空间光调制器，并且

所述控制系统被布置成通过控制所述背光源的亮度和/或通过控制由所述空间光调制器进行的光透射来控制所述显示的图像的亮度。

12.根据权利要求1到10中任一项所述的隐私显示设备，其中

所述显示装置包括发射空间光调制器，并且

所述控制系统被布置成通过控制由所述空间光调制器进行的光发射来控制所述显示的图像的亮度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的隐私显示设备，其中所述显示装置的所述最大输出亮度沿所述显示装置的法线。

14.一种隐私显示设备，所述隐私显示设备包括：

显示装置，所述显示装置被布置成显示图像并且能够至少在公共模式和隐私模式下操作，其中与所述公共模式相比，在所述隐私模式下，所述图像对于离轴观看者的可见性降低；以及

控制系统，所述控制系统被布置成控制所述显示装置，所述控制系统能够选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置；

其中所述显示设备包括环境光传感器，所述环境光传感器被布置成检测所述环境光的照度水平。

15.根据权利要求14所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成响应于所述环境光的检测到的水平，选择性地在所述公共模式或所述隐私模式下操作所述显示装置。

16.根据权利要求14或15所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地控制显示的图像的亮度、对比度、白点和空间频率中的任一项或更多项，以维持所选隐私水平。

17.根据权利要求14到16中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度、对比度、白点和空间频率中的任一项或更多项。

18.根据权利要求14到17中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述公共模式下控制所述显示的图像的亮度、对比度、白点和空间频率中的任一项或更多项。

19.根据权利要求14到18中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成根据在所述公共模式下和在所述隐私模式下使亮度水平与所述环境光的检测到的水平相关的不同传递函数，响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述公共模式和所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度。

20.根据权利要求19所述的隐私显示装置，其中与在所述隐私模式下的传递函数相比，在所述公共模式下的传递函数使更高的亮度水平与所述环境光的检测到的水平相关。

21.根据权利要求14到20中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成根据维持关系Y_最大/Iθ≥1勒克斯/尼特的传递函数，响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度，其中Y_最大是所述显示装置的最大输出亮度，并且Iθ是所述检测到的环境光水平。

22.根据权利要求14到21中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成根据维持关系Y_最大≤Y_极限的传递函数，响应于所述环境光的所述检测到的水平，选择性地在所述隐私模式下控制所述显示的图像的亮度，其中Y_最大是所述显示装置的所述最大输出亮度，并且Y_极限由以下等式给出：

23.根据权利要求14到22中任一项所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成选择性地控制至少一个光源的亮度，所述至少一个光源被布置成在被布置在显示器的输出侧上的被照明区域中提供照明；

其中所述被照明区域被布置成在与所述显示器的法线成锐角处对所述显示装置的前表面进行照明。

24.根据权利要求23所述的隐私显示设备，其中所述控制系统被布置成以侧向-45度锐角和零度仰角将照度Iθ提供到所述显示器上，使得：

其中ρθ是在所述观察角θ处的相对亮度，并且S_极限大于1.0，优选地大于1.5并且最优选地大于2.0。

25.一种光学布置，所述光学布置包括

根据权利要求14到24中任一项所述的隐私显示装置以及在所述显示器的输出侧上的至少一个光源。

26.根据权利要求25所述的光学布置，其中所述光源被布置成对光反射表面进行照明。

27.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求26所述的光学布置，其中所述光反射表面包括所述车辆的内部门板。