CN115210634B - 隐私显示器、隐私显示系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种为第一视区提供隐私图像并且为第二视区提供静态图像的静态图像增强隐私显示器、模式可切换的隐私显示系统和方法。静态图像增强隐私显示器包括隐私背光，被配置为向第一视区提供定向发射光；以及光阀阵列，被配置为调制定向发射光，以在第一视区内提供隐私图像。静态图像增强隐私显示器还包括静态显示层，被配置为在第二视区提供静态图像。模式可切换的隐私显示器包括广角背光，被配置为在共享模式期间向第一视区和第二视区提供广角发射光，通过使用光阀阵列对广角发射光进行调制而提供共享图像。

Description

隐私显示器、隐私显示系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月2日提交的美国临时专利申请序列号62/983,918的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
关于联邦赞助的研究或开发的声明
N/A
背景技术
显示器，尤其是“电子”显示器，是一种几乎无处不在的媒介，用于向各种设备和产品的用户传递信息。例如，电子显示器可以存在于各种设备和应用中，包括但不限于移动电话(如智能电话)、手表、平板电脑、移动电脑(如笔记本电脑)、个人电脑和电脑显示器、汽车显示控制台、照相机显示器，以及其他各种移动和非移动显示应用和设备。电子显示器通常采用像素强度的差异模式来表示或显示正在传播的图像或类似信息。不同的像素强度模式可以通过反射入射在显示器上的光来提供，如在无源电子显示器中的情形。或者，电子显示器可以提供或发射光来提供不同的像素强度模式。发光的电子显示器通常称为有源显示器。
附图说明
参照以下结合附图的详细描述，可以更容易理解符合本文所述原理的示例和实施例的各种特征，其中类似的附图标记表示类似的结构元素，并且其中：
图1A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的多视图显示器的透视图。
图1B示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的具有与多视图显示器的视图方向相对应的特定主角方向的光束的角度分量的图形表示。
图2示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中衍射光栅的横截面图。
图3A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中静态图像增强隐私显示器的横截面图。
图3B示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的另一个示例中图3A的静态图像增强隐私显示器的横截面图。
图4A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中静态显示层的平面图。
图4B示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中静态显示层的透视图。
图5A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中隐私背光的横截面图。
图5B示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中隐私背光的透视图。
图6示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的模式可切换的隐私显示系统的方框图。
图7A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的模式可切换的隐私显示系统的俯视图。
图7B示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的另一示例中的模式可切换的隐私显示系统的俯视图。
图8示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中静态图像增强隐私显示器操作方法的流程图。
一些示例和实施例具有其他特征，这些特征是上述参考附图中示出的特征的补充和替代之一。这些和其他特征将在下文中参照上述参考附图详细解释。
具体实施方式
根据本文所述原理的示例和实施例提供了一种静态图像增强的隐私显示器。具体地，根据所述原理相一致的实施例通过使用从覆盖隐私显示器的静态显示层发射的多个定向光束提供静态图像以增强隐私显示器。多个定向光束中的单个定向光束的强度和方向依次对应于正在显示的静态图像的视图中的各种视图像素。根据各种实施例，提供隐私图像给第一视区，而提供静态图像给与第一视区相互排斥的第二视区。在一些实施例中，隐私图像和静态图像中的一个或两个是多视图图像，即隐私多视图图像和静态多视图图像。此外，根据各种实施例，隐私显示器可以包括一个或多个附加层，例如，分别在隐私模式和共享操作模式下提供隐私图像和共享图像中的一个或二者。
本文中的“二维显示器”或“2D显示器”定义为被配置为提供图像视图的显示器，其中无论从哪个方向观看图像(即在二维显示器的预定视角或范围内)，视图都基本相同。许多智能手机和电脑显示器中的传统液晶显示器(LCD)是2D显示器的例子。相比之下，在本文中，“多视图显示器”被定义为电子显示器或显示系统，被配置为在不同的视角方向或从不同的视角方向提供多视图图像的不同视图。具体地，不同的视图可以代表多视图图像的场景或对象的不同透视图。本文所述的单侧背光和单侧多视图显示器的使用包括但不限于移动电话(如智能手机)、手表、平板电脑、移动计算机(如笔记本电脑)、个人计算机和计算机显示器、汽车显示控制台、照相机显示器和各种其他移动以及实质非移动的显示应用和设备。
本文的“多视图显示器”定义为电子显示器或显示系统，被配置为在不同的视角方向提供多视图图像的不同视图。“静态多视图显示器”被定义为被配置为显示预定或固定(即静态)多视图图像的多视图显示器，尽管是作为多个不同的视图。“准静态多视图显示器”在本文中被定义为可在不同的固定多视图图像或多个多视图图像状态之间通常随时间进行切换的静态多视图显示器。例如，在不同的固定多视图图像或多视图图像状态之间的切换可以提供一种基本形式的动画。此外，如本文所定义，准静态多视图显示是静态多视图显示的一种类型。因此，在纯静态多视图显示或图像和准静态多视图显示或图像之间没有区别，除非这种区别对于正确理解是必要的。
图1A为根据与本文所述原理相一致的实施例示出示例中多视图显示器10的透视图。如图1A所示，多视图显示器10包括屏幕12上的衍射光栅，被配置为在多视图图像16(或等同于多视图显示器10的视图14)内或视图14中显示视图像素。例如，屏幕12可以是汽车、电话(如移动电话、智能电话等)、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑的计算机显示器、相机显示器或实质任何其他设备的电子显示器等的显示屏。
多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向18(即在不同的主角方向)提供多视图图像16的不同视图14。视图方向18被示为从屏幕12在各种不同的主角方向延伸的箭头。不同的视图14在箭头的终止处被示为灰色多边形框(即，描述视图方向18)。因此，当多视图显示器10(例如，如图1A所示)围绕y轴旋转时，观看者看到不同的视图14。另一方面(如图所示)，当图1A中的多视图显示器10围绕x轴旋转时，所看到的图像是不变的，直到没有光到达观看者的眼睛(如图所示)。
需要注意的是，虽然不同的视图14示出在屏幕12上，但当多视图图像16在多视图显示器10上显示并被观看者观看时，视图14实际上出现在屏幕12上或在屏幕12附近。在图1A中，将多视图图像16的视图14在屏幕12上示出，仅为简单说明，旨在表示从对应于特定视图14的任一视图方向18中观看多视图显示器10。此外，在图1A中仅说明了三个视图14以及三个视图方向18，所有方法是示例说明而并非限制。
视图方向或等同于具有对应于根据本文的定义的多视图显示器的视图方向的光束通常具有由角度分量{θ,φ}给出的主角方向。角度分量θ在此称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角度分量φ称为光束的“方位角分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面内的角度(例如，垂直于多视图显示屏的平面)，而方位角φ是水平平面内的角度(例如，平行于多视图显示屏平面)。
图1B根据与本文描述的原理相一致的实施例，在示例中示出具有对应于多视图显示器的视图方向(例如，图1A中的视图方向18)的特定主角方向的光束20的角分量{θ,φ}的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20是从一个特定点发射或发出的。即是，根据定义，光束20有一个与多视图显示器内特定原点相关联的中心射线。图1B还示出了光束(或视图方向)的原点O。
此外，在本文中，在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图”被定义为代表不同视角的多个视图或包括多个视图的角度差异的多个视图。此外，根据本文的定义，本文的术语“多视图”明确地包括两个以上的不同视图(即，最少三个视图，通常超过三个视图)。因此，本文采用的“多视图显示”明确区别于立体显示，后者仅包括两个不同的视角以表示场景或图像。然而要注意，虽然多视图图像和多视图显示器可以包括两个以上的视图，但根据本文的定义，多视图图像可通过每次仅选择多视图中的两个观看(例如，每个眼睛一个视图)作为一对立体图像来观看(例如，在多视图显示器上)。
在多视图显示器中，本文定义的“多视图像素”为一组或多个视图像素，代表多视图显示的类似多个不同视图中的每个视图的像素。等效地，多视图像素可具有单独的视图像素，对应于或表示将由多视图显示器显示的多视图图像的每个不同视图中的像素。此外，根据本文的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“方向性像素”，因为每个视图像素都与不同视图中相对应的一个预定的视图方向相关。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素的视图像素表示的不同视图像素在每个不同的视图中可具有相等或至少基本相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可具有对应于多视图图像的在每个不同视图中位于{x1,y1}的视图像素的单个视图像素，而第二多视图像素可具有对应于每个不同视图中位于{x2,y2}的视图像素的单个视图像素，以此类推。
在一些实施例中，多视图像素中的视图像素的数量可以等于多视图显示器的视图数量。例如，多视图像素可提供与具有八(8)个不同视图的多视图显示器相关联的8个视图像素。或，多视图像素可以提供与具有六十四(64)个不同视图的多视图显示器相关的64个视图像素。在另一个示例中，多视图显示器可提供一个8乘4的视图阵列(即32个视图)且多视图像素可包括32个视图像素(即每个视图1个)。此外，根据一些实施例，多视图显示器的多视图像素的数量可基本等于构成多视图显示器的选定视图的像素的数量。
本文中，“光导”被定义为利用全内反射或“TIR”在结构内引导光的结构。具体地，光导可包括在光导的工作波长上实质透明的核心。在各种示例中，术语“光导”通常是指采用全内反射的介质光波导，在光导的介质材料和环绕该光导的材料或介质之间的界面上引导光。根据定义，全内反射的条件是，光导的折射率大于与光导材料表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，光导可以包括除了上述折射率差之外或代替上述折射率差的涂层，以进一步促进全内反射。例如，该涂层可以是反射涂层。光导可以是数种光导中的任何一种，包括但不限于板状或片状光导和条状光导中的一种或两种。
本文中还，术语“板”在应用于“板状光导”时，定义为片状或差异性平面的层或片，有时称为“片状”光导。特别地，板状光导被定义为这样的光导，它被配置为在光导的顶面和底面(即相对的表面)为界限的两个基本正交方向上引导光。进一步地，根据本文的定义，顶面和底面是相互分离的，并且至少在差分意义上可以基本相互平行。即，在板状光导的任何有差别的小的部分内，顶面和底面基本上是平行或共面的。
在一些实施例中，板状光导可以是本质上平坦的(即限定在平面内)，因此，板状光导是平面光导。在其他实施例中，板状光导可以在一个或两个正交维度上弯曲。例如，板状光导可以在一个维度上弯曲，形成一个圆柱形的板状光导。然而，任何曲率都有一个足够大的曲率半径，以确保在板状光导内保持全内反射以引导光。
本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布置以提供入射到衍射光栅上的光衍射的多个特征(即衍射特征)。在一些示例中，多个特征可以以周期性或准周期性的方式排列，这些特征对之间有一个或多个光栅间隔。例如，衍射光栅可以包括在一维(1D)阵列中排列的多个特征(例如，材料表面中的多个槽或脊)。在其他示例中，衍射光栅可以是特征的二维(2D)阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸起或孔的二维阵列。根据各种实施例和示例，衍射光栅可以是亚波长的光栅，其相邻衍射特征之间的光栅间距或距离小于要被衍射光栅衍射的光的波长。
因此，根据本文的定义，“衍射光栅”是在衍射光栅上提供入射光的衍射的结构。若光从光导入射到衍射光栅，可能会导致所提供的衍射或衍射散射，并因此被称为“衍射耦合”，即衍射光栅可以通过衍射将光从光导上耦合出来。衍射光栅还可通过衍射重定向或改变光的角度(即以衍射角度)。具体地，作为衍射的结果，离开衍射光栅的光通常具有与入射到衍射光栅上的光(即入射光)的传播方向不同的传播方向。通过衍射改变光的传播方向在这里被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可理解为包括衍射特征的结构，其对入射在衍射光栅上的光进行衍射重定向，若光是从光导上入射，衍射光栅也可对光导上的光进行衍射耦合。
进一步地，根据本文的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，可以是在材料表面处、表面中和表面上(即两种材料之间的边界)的一个或多个。例如，该表面可以是光导的表面。衍射特征可包括各种衍射光的结构中的任何一种，包括但不限于在表面处、表面中或表面上的槽、脊、孔和凸起中的一种或多种。例如，衍射光栅可包括材料表面中的多个基本平行的槽。在另一个例子中，衍射光栅可包括多个从材料表面凸起的平行脊。衍射特征(例如，槽、脊、孔、凸起等)可具有各种提供衍射的截面形状或轮廓中的任何一种，包括但不限于正弦曲线、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿轮廓(例如，闪耀光栅)中的一种或多种。
如下文进一步所述，本文中的衍射光栅可具有光栅特性，包括特征间隔或间距、方向和尺寸(如衍射光栅的宽度或长度)中的一个或多个。此外，光栅特性可选择或挑选为光束在衍射光栅上的入射角、衍射光栅与光源的距离或两者的函数。具体地，根据一些实施例，衍射光栅的光栅特性可以选择为取决于光源的相对位置和衍射光栅的位置。通过适当改变衍射光栅的光栅特性，由衍射光栅衍射(例如，衍射耦合出光导)的光束(即“定向光束”)的强度和主角方向与多视图图像的视图像素的强度和视图方向相对应。
根据本文描述的各个示例，衍射光栅(例如，如下文所述多视图像素的衍射光栅)可用于将光从光导(例如，板状光导)中衍射或耦合出作为光束。具体地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm，或由局部周期性衍射光栅提供的衍射角θm可由公式(1)给出，即：
其中，λ是光的波长，m是衍射阶数，n是光导的折射率，d是衍射光栅的特征之间的距离或间距，θi是光在衍射光栅上的入射角。为简单起见，公式(1)假设衍射光栅与光导的表面相邻，并且光导外的材料的折射率等于1(即nout＝1)。通常地，衍射阶数m是由整数给定。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm，可由公式(1)给出，其中衍射阶数为正(例如，m>0)。例如，当衍射阶数m等于1(即m＝1)时提供一阶衍射。
图2示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面图。例如，衍射光栅30可位于光导40的表面上。此外，图2示出光束(或光束集)50以入射角θi入射到衍射光栅30上。光束50是光导40内的被引导光束。图2中还示出了由于入射光束20的衍射，通过衍射光栅30的衍射产生并耦合输出的耦合出光束(或光束集)60。耦合输出光束60具有由公式(1)给出的衍射角θm(或本文的“主角方向”)。例如，耦合输出光束60可以对应于衍射光栅30的衍射阶数“m”。
根据本文的定义，“多光束元件”是背光或显示器的结构或元件，其产生包括多个光束的光。在一些实施例中，多光束元件可光学耦合至背光的光导，通过耦合或散射出光导中的部分被引导光以提供多个光束。进一步地，根据本文的定义，多光束元件产生的多个光束中的光束的主角方向相互不同。具体地，根据定义，多个光束中的光束具有与多个光束中的另一光束不同的预定的主角方向。因此，该光束称为“定向光束”，根据本文的定义，该多个光束可被称为“多个定向光束”(directional light beam plurality)。
此外，多个定向光束可以表示光场。例如，多个定向光束可以限制在一个基本为锥形的空间区域内，或者有预定的角度分布，该角度分布包括多个光束中的光束的不同主角方向。因此，光束(即多个光束)的预定角度分布组合起来可表示光场。
根据各种实施例，多个定向光束中各个定向光束的不同主角方向是由包括但不限于多光束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性确定的。在一些实施例中，多光束元件可被视为“扩展的点光源”，即根据本文的定义，在多光束元件的范围中分布多个点光源。进一步地，根据本文的定义并且如上文关于图1B的描述，多光束元件产生的定向光束具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向。
本文中，“准直光”或“准直光束”通常被定义为光束中的光线在光束(例如，光导中的被引导光束)中基本上彼此平行的光束。进一步地，根据本文的定义，从准直光束中发散或被散射的光不被视为准直光束的一部分。此外，本文的“准直器”实质上被定义为任何被配置以准直光的光学设备或装置。
本文中，“准直因子”被定义为光准直的程度。具体地，根据本文的定义，准直因子定义了准直光束中的光的角度分布。例如，准直因子σ可指定准直光束中的大部分光在特定的角度分布范围内(例如，围绕准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光可在角度方面具有高斯分布，而角度分布是由准直光束的峰值强度的二分之一确定的角度。
本文中的“准直器”实质上被定义为任何被配置以准直光的光学设备或装置。例如，准直器可包括但不限于准直镜或反射器、准直透镜、衍射光栅、锥形光导以及其各种组合。根据各种实施例，准直器提供的准直量可在一个实施例与另一个实施例之间以预定的度数或数量变化。进一步地，准直器可被配置为在两个正交方向(例如，垂直方向和水平方向)的一个或二者中提供准直。即，根据一些实施例，准直器可在两个正交方向中的一个或二者中包括提供光准直的形状或类似的准直特性。
本文中，“准直因子”被定义为光准直的程度。具体地，根据本文的定义，准直因子定义了准直光束中的光的角度分布。例如，准直因子σ可指定准直光束中的大部分光在特定的角度分布范围内(例如，围绕准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光可在角度方面具有高斯分布，而角度分布是由准直光束的峰值强度的二分之一确定的角度。
本文中，“光源”被定义为光的源头(例如，配置以产生和发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，如当激活或打开时发射光的发光二极管(LED)。具体地，本文中的光源实质上可是任何光源或实质上包括任何光学发射器，包括但不限于发光二极管(LED)、激光、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯以及实际任何其他光源中的一个或多个。光源产生的光可具有颜色(即可以包括特定波长的光)，也可以是一个范围的波长(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可包括光学发射器的集合或一组光学发射器，其中至少一个光学发射器产生的光具有某种颜色，或等效于具有某种波长，该颜色或波长不同于该组中至少一个其他光学发射器产生的光的颜色或波长。例如，不同的颜色可包括三原色(例如，红、绿、蓝)。本文中定义的“偏振”光源实质上被定义为产生或提供具有预定偏振的光的任何光源。例如，偏振光源可包括在光源的光学发射器的输出端的起偏器。
本文中，“多视图像”被定义为多个图像(即大于三个图像)，其中多个图像中的每个图像表示与多视图图像的不同视角方向相对应的不同视图。因此，多视图图像是图像(例如，二维图像)的集合，例如，当在多视图显示器上显示时，可促进对深度的感知，因此对观看者而言是似乎是三维场景的图像。
根据定义，“广角”发射光被定义为具有大于多视图图像或多视图显示器视图的锥角的锥角的光。具体地，在一些实施例中，广角发射光可具有大于约二十度的锥角(例如，>±20°)。在其他实施例中，广角发射光的锥角可以大于约三十度(例如，>±30°)，或大于约四十度(例如，>±40°)，或大于约五十度(例如，>±50°)。例如，广角发射光的锥角可以大于约六十度(例如，>±60°)。
在一些实施例中，广角发射光锥角可被定义为与液晶电脑显示器、液晶平板电脑、液晶电视或类似的数字显示设备的广角观看角度大致相同(例如，约±40-65°)。在其他实施例中，广角发射光还可定性或描述为漫射光、实质漫射光、非定向光(即缺乏任何具体或确定的方向性)，或具有单一或实质一致方向的光。
与本文所述原理相一致的实施例可使用各种装置和电路来实现，包括但不限于集成电路(IC)、超大规模集成电路(VLSI)、特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、图形处理器单元(GPU)等、固件、软件(例如程序模块或指令集)中的一种或多种，以及上述两种或多种的组合。例如，其中的实施例或其元件可在ASIC或VLSI电路中作为电路元素实现。采用ASIC或VLSI电路实施例是基于硬件的电路实施例的示例。
在另一个示例中，实施例可以以使用计算机编程语言(例如，C/C++)的软件实现，该编程语言在操作环境或基于软件的建模环境(例如，MathWorks,Inc.,Natick,MA)中执行，该操作环境或基于软件的建模环境进一步由计算机(执行例如，存储在存储器中并由通用计算机的处理器或图形处理器执行)。需要注意的是，一个或多个计算机程序或软件可构成一个计算机程序机制，并且编程语言可被编译或解释，例如，可配置或被配置(在本文中可互换使用)，以便由计算机的处理器或图形处理器执行。
在另一个示例中，本文所述的装置、设备或系统(例如，图像处理器、相机等)的块、模块或元件可通过实际或物理电路(例如，IC或ASIC)实现，而另一个块、模块或元件可通过软件或固件实现。具体地，例如，根据本文的定义，一些实施例可通过实质上基于硬件的电路方法或设备(例如，IC、VLSI、ASIC、FPGA、DSP、固件等)实现，而其他实施例还可通过计算机处理器或图形处理器以执行软件或固件，或者作为软件或固件和基于硬件的电路的组合实现。
进一步地，如本文所使用的，冠词“一”旨在具有其在专利技术中的普通含义，即“一个或多个”。例如，“一个多光束元件”是指一个或多个多光束元件，并且因此，“所述多光束元件”是指本文的“多光束元件”。另外，本文中提到的“顶”、“底”、“较上”、“较下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”并不旨在成为本文中的限制。本文中，当术语“大约”应用于一个数值时，通常指在用于产生该数值的装备的公差范围内，除非另有明确规定，或可指正负10％、或正负5％、或正负1％。此外，本文所用的术语“实质上”是指大部分，或几乎全部，或全部，或在约51％至约100％范围内的数量。此外，本文中的示例仅为说明和表现为讨论目的，而并非限制。
根据本文所述原理的一些实施例，提供静态图像增强隐私显示器，该显示器被配置为同时向不同的视区提供隐私图像和静态图像。图3A是根据与本文所述原理一致的实施例的示例中示出的静态图像增强隐私显示器100的横截面图。图3B是根据与本文所述原则相一致的实施例的另一示例中示出的图3A的静态图像增强隐私显示器100的横截面图。根据各种实施例，静态图像增强隐私显示器100被配置为向第一视区I提供隐私图像100a。本文中，第一视区I也可被称为隐私视区。进一步地，根据各种实施例，图3A-3B中示出的静态图像增强隐私显示器100被配置为向第二视区II提供静态图像100b。如图所示，第一视区I和第二视区II彼此相互排斥。即，根据本文的定义，第一视区I的角度范围与第二视区II的角度范围不重叠或相交。因此，静态图像增强隐私显示器100提供的隐私图像100a被配置为仅在第一视区I中对用户可见或可被用户查看，而静态图像100b被配置为仅在第二视区II中对用户可见或可被用户查看。根据一些实施例，隐私图像100a可以是多视图图像，即隐私多视图图像。同样地，根据一些实施例，静态图像100b可以是静态多视图图像。
如图所示，静态图像增强隐私显示器100包括隐私背光110。隐私背光110被配置为向第一视区I提供定向发射光102a。具体地，根据各种实施例，定向发射光102a的角度范围限制在第一视区I的角度范围内。
在一些实施例中，隐私背光110可包括光导112。例如，光导112可以是板状光导(如图所示)。根据各种实施例，光导112被配置为引导光作为被引导光104。在一些实施例中，光导112内的被引导光104可具有非零传播角度或根据非零传播角度引导。此外，被引导光104可以根据预定准直因子σ被引导或者具有预定准直因子σ。根据一些实施例，非零传播角和预定准直因子σ中的一个或两个可被选择以控制或确定定向发射光102a的方向和角度分布中的一个或两个。
光导112被配置为沿着光导112的长度引导光，作为被引导光104。例如，光导112可包括被配置为光波导的电介质材料。介质材料可具有第一折射率，该折射率大于介质光波导周围介质的第二折射率。例如，折射率差异被配置为便于根据光导112的一个或多个引导模式对被引导光104(或被引导光束)进行全内反射。
在一些实施例中，光导112可以是片状或板状光波导，包括延伸的、实质上是平面的光学透明的电介质材料片。介质材料的基本平面片被配置为使用全内反射(TIR)引导被引导光104。根据不同的例子，光导112的光学透明材料可包括各种电介质材料中的任何一种或由各种电介质材料中的任何一种组成，包括但不限于各种类型的玻璃(如硅玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)和实质光学透明的塑料或聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯或“丙烯酸玻璃”、聚碳酸酯等)中的一种或多种。在一些示例中，光导112可以还包括光导112的至少部分表面(例如，顶面和底面中的一个或两个)上的包覆层(未图示)。根据一些例子，包覆层可用于还促进全内反射。
根据各种实施例，光导112被配置为根据光导112的第一表面112'(例如，“前”表面)和第二表面112"(例如，“后”或“底”表面)之间的非零传播角的全内反射引导被引导光104。具体地，被引导光104通过在光导112的第一表面112'和第二表面112"之间以非零传播角反射或“反弹”传播(例如，作为被引导光束)。因此，第一和第二表面112’，112”也可称为光导112的“引导面”。注意，简要起见，图3A中未明确描述非零传播角。然而，图3A确实示出了一个指向平面的箭头，描述沿光导长度的被引导光104的一般传播方向103。
如本文定义，“非零传播角”是相对于光导112的表面(例如，第一表面112'或第二表面112")的角度。此外，根据各种实施例，非零传播角既大于零，又小于光导112内全内反射的临界角。例如，被引导光104的非零传播角可以在大约十度(10°)和大约五十度(50°)之间，或在一些例子中，在大约二十度(20°)和大约四十度(40°)之间，或在大约二十五度(25°)和大约三十五度(35°)之间。例如，非零传播角可以是大约三十度(30°)。此外，只要特定的非零传播角被选择为小于光导112内全内反射的临界角，就可以为特定的实施例选择(例如，任意地)特定的非零传播角。
如图3A-3B所示，隐私背光110还包括定向散射特征114。定向散射特征114被配置为将被引导光散射出光导，作为定向发射光102a。具体地，定向散射特征114被配置为散射出具有与第一视区I的角度范围或分布相对应的角度范围的被引导光。根据各种实施例，定向散射特征114可包括衍射光栅、反射散射元件和折射散射元件中的一个或多个。在一些实施例中(例如，如图3A-3B所示)，定向散射特征114可布置在光导112的引导面(例如，第一或第二表面112'，112")附近、上面或甚至内部。例如，图3A-3B示出了与光导112的第二表面112"相邻的定向散射特征114。在其他实施例中(未示出)，定向散射特征114可位于光导112的引导面之间并与之间隔开。在另一些实施例中，定向散射特征114可同时分布在引导面临近(例如，在上或在)和引导面之间。
图3A-3B中示出的静态图像增强隐私显示器100还包括光阀120的阵列。光阀120的阵列或光阀阵列被配置为调制定向发射光102a以在第一视区I内提供隐私图像100a。具体地，由于或作为由隐私背光110发射的定向发射光102a的角度范围或分布的结果，调制提供的隐私图像100a被限制在并因此在第一视区I内可见。在各种实施例中，可采用不同类型的光阀作为光阀阵列的光阀120，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电泳的光阀中的一种或多种。
在一些实施例中，定向散射特征114可包括多光束元件阵列，在光导112上相互隔开。例如，多光束元件阵列的多光束元件可以是邻近引导面和光导112的相对引导面之间的一个或二者。根据各种实施例，多光束元件阵列中的每个多光束元件被配置为散射出部分被引导光作为定向发射光102a，该定向发射光102a包括具有对应于第一视区I内的多视区图像的不同视图方向的定向光束。在这些实施例中，隐私图像100a是多视图图像，其不同视角方向的不同视图被限制在第一视区I内，并可完全在第一视区I内看到。进一步地，在这些实施例中，隐私背光110和光阀阵列120的组合可称为多视图显示器。
根据各种实施例并如图3A-3B所示的，静态图像增强隐私显示器100还包括静态显示层130。静态显示层130被配置为在第二视区II中提供静态图像100b。如图所示，静态显示层130与光阀阵列的发射面相邻并分离。根据定义，光阀阵列的发射面是一个表面，定向发射光102a经光阀阵列调制后表示隐私图像100a，发射并指向第一视区I。根据各实施例，静态显示层130透明或实质上对表示隐私图像100a的光(即，调制的，定向发射光102a)透明。具体地，根据各种实施例，离开光阀阵列的调制的、定向发射光102a被配置为通过静态显示层130，以在第一视区I中提供隐私图像100a。
如上所述，由静态显示层130提供的静态图像100b被配置为仅在第二视区II中可见。因此，由静态显示层130作为静态定向发射光102b发射的、代表静态图像100b的像素的光束被静态显示层130选择性地引导到第二视区II。此外，根据各种实施例，静态显示层130被配置为排除将发射的光引导到第一视区I。
在一些实施例中(例如，如图所示)，静态显示层130包括光导132和光源134。光导132被配置以引导来自光源134的光或由光源134提供的光作为光导132内的被引导光106。例如，光导132可以是板状光导(例如，如图所示)。根据一些实施例，光导132可以与上文所述的光导112实质相似。例如，光导132可包括一片或一层光学透明材料，被配置为通过或根据全内反射被引导光。光学透明材料可包括或由各种电介质材料中的任何一种组成，包括但不限于各种类型的玻璃(如硅玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)和实质光学透明的塑料或聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯或“丙烯酸玻璃”、聚碳酸酯等)的一种或多种。根据各种实施例，光源134光学连接至光导132的边缘(例如，如图所示)。光源134可以包括一个或多个光发射器，例如，但不限于，发光二极管(LED)。
在一些实施例中，静态显示层130可以使用“低指数”粘合剂粘贴到光阀阵列的发射面，该粘合剂的折射率小于静态显示层130的光导132材料的折射率。例如，光导132和发射表面之间的间隙可以低指数粘合剂填充。在其他实施例中，该间隙可以空气或另一种低指数材料填充，该材料折射率小于光导132的折射率，以促进和保持光导132内被引导光106的全内反射。
静态显示层130还包括多个定向散射元件136。多个定向散射元件被配置为将被引导光106作为静态定向发射光102b散射出光导132，以在第二视区II内提供静态图像100b。具体地，静态定向发射光102b包括表示静态图像100b的像素的定向光束。即，由多个定向散射元件中的定向散射元件136散射出光导132的静态定向发射光102b中的定向光束具有和对应静态图像100b的像素相对应的主角方向和强度。进一步地，根据各种实施例，静态定向发射光102b散射出的、光束的主角方向被限制在第二视区II的角度范围内。多个定向散射元件136提供的、具有主角方向和强度的静态定向发射光102b中的各种定向光束组合起来创造或提供构成静态图像100b的像素。由于静态定向发射光102b被限制在第二视区II内，静态图像100b仅对第二视区II内的用户可见。
在一些实施例中，被引导光106包括多个被引导光束，这些被引导光束在光导132内具有相互不同的径向方向。例如，光源134可以包括光学耦合(例如对接耦合)到光导132的输入边缘的LED。因此，光源134可作为或近似于光导边缘的“点光源”，并提供具有不同径向方向的被引导光束。例如，对接的光源134可促进以扇形模式引入光，以提供各个被引导光的不同径向方向。根据各种实施例，多个定向散射元件的定向散射元件136可分布在整个光导上，以拦截和散射出具有不同径向方向的被引导光束。
图4A示出的是根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的静态显示层130的平面图。图4B是根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的静态显示层130的透视图。如图所示，作为点光源的光源134光学耦合到光导132的边缘。进一步地，如图所示，由光源134发出的光在光导132内作为被引导光传播，包括多个具有不同径向方向的被引导光束106'。图4A还示出了分布在光导132上的定向散射元件136，以拦截和散射出部分被引导光束106'。如图4B所示，定向散射元件136提供的散射出的被引导光束106'，反过来又提供了表示静态图像100b的像素的静态定向发射光束102b'的各个静态定向光束。实际上，多个定向散射元件的单个定向散射元件136的特征编码了静态图像100b的像素。
在一些实施例中，多个定向散射元件136被配置为将被引导光106散射为静态定向发射光102b以提供作为静态多视图图像100b’的静态图像100b。也就是说，由对应一组定向散射元件136所提供的静态定向发射光102b的静态定向光束102b’的集合被引导到对应于静态多视图图像100b’的观看方向的不同方向。在这些实施例中，多个定向散射元件中的每个定向散射元件136(例如，不同的定向散射元件136a、136b)被配置为从多个被引导光束的部分被引导光束106’提供静态定向光光束102b’，其具有对应于静态多视图图像100b’的视图像素的强度和视图方向的强度和主角方向。静态定向发射光102b中的多个静态定向光束102b’一起表示静态多视图图像100b’的一组视图的各个视图像素。在一些实施例中，视图像素可以被组织成多视图像素以表示静态多视图图像100b’的各种不同视图。
图4B示出了由定向散射元件136散射出光导132的静态定向发射光102b中的静态定向光束102b’。这些散射出的静态定向光束102b’代表静态多视图图像的视图像素100b’。特别地，静态多视图图像100b’包括在第二视区II内的三个不同视图方向上的三个不同视图，如图所示。不同视图是对象的不同视角，允许观看者以三维感知对象，例如，作为对象的三维(3D)图像。
根据一些实施例，多个定向散射元件中的定向散射元件136可以包括衍射光栅。在这些实施例中，衍射光栅的光栅特性被配置为确定由定向散射元件136发射或散射出的定向光束的强度和主角方向。在一些实施例中，光栅特性可以包括光栅深度、光栅间距和光栅取向中的一个或多个。光栅深度可以被配置为确定由衍射光栅提供的定向光束的强度。此外，光栅间距和光栅取向之一或两者可以被配置为确定由衍射光栅提供的定向光束的主角方向。在其他实施例中，其他散射元件例如但不限于微反射散射元件和微折射散射元件可用作定向散射元件136。
再次参考图3A-3B，在一些实施例中，静态图像增强隐私显示器100还可以包括广角背光140。广角背光140被配置为提供广角发射光102c。如图所示，广角背光140设置在隐私背光110的与隐私背光110的发射表面相对的一侧附近。具体而言，隐私背光110位于广角背光140和光阀阵列120之间，隐私背光110被配置为传输广角发射光102c以通过隐私背光110的厚度，如图3B所示。此外，光阀阵列被配置为调制广角发射光102c以提供共享图像100c。根据各种实施例，广角发射光102c具有包括第一视区I和第二视区II的角度范围。在一些实施例中，共享图像100c在第一视区和所述第二视区I、II中都是可见的，并且可以是或表示二维(2D)图像。
在一些实施例中，广角背光140可以包括光源142，其在被激活时使得广角背光140能够提供广角发射光102c。图3B中的光源142的交叉影线图示了广角背光140的激活。根据各种实施例，当隐私背光110被停用时，广角背光140被激活。可选地，当隐私背光110被激活时，广角背光140可以不被激活。图3A使用光源116的交叉影线来图示激活隐私背光110。图3A还使用光源134的交叉影线来图示激活静态显示层130。
如上所述，隐私背光110的定向散射特征114可以包括多光束元件阵列并且隐私图像100a可以是多视图图像。图5A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的隐私背光110的截面图。图5B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的隐私背光110的透视图。特别地，图5A-5B中所示的隐私背光110包括光导112和定向散射特征114，定向散射特征114包括多光束元件114’的阵列。图5A-5B还示出了静态图像增强隐私显示器100和广角背光140的光阀阵列120。为了便于说明而非限制，在图5A-5B中省略了静态图像增强隐私显示器100的静态显示层130。
如图所示，多光束元件阵列的每个多光束元件114’从隐私背光110的光导112散射出一部分被引导光104，以提供包括定向光束的定向发射光102a。根据各种实施例，定向发射光102a中的定向光束(在图5A-5B中被示为发散箭头)具有对应于第一视区I内的多视图图像的不同视图方向的不同方向。由隐私背光110提供的不同方向的光束通过光阀阵列120的不同光阀120并被调制以提供多视图图像。如图5A所示，定向光束在被光阀阵列调制之后并且在作为第一视区I中的多视图图像可见之前也穿过静态显示层130。
如图5A-5B所示，光阀120的阵列可以被划分为多个多视图像素122，每个多视图像素122包括光阀120的子集并且对应于多光束元件阵列中不同的多光束元件114’。特别地，在一些实施例中，在多视图像素122和多光束元件114’之间可能存在一对一的对应关系。在一些实施例中，多光束元件114’的位置可以与多视图像素122的中心对齐，例如，如图所示。在其他实施例中，多光束元件114’可以从多视图像素122的中心偏移或偏离以倾斜包括定向光束的定向发射光102a。例如，可以采用定向发射光102a的倾斜来选择性地调整第一视区I的方向。
根据一些实施例，多光束元件114’的尺寸在光阀阵列的光阀120的尺寸的百分之二十五和百分之二百之间。这里，“尺寸”可以以多种方式中的任一种来定义，以包括但不限于长度、宽度或面积。例如，光阀120的尺寸可以是其长度，并且多光束元件114’的可比尺寸也可以是多光束元件114’的长度。在另一示例中，尺寸可以指使得多光束元件114’的面积可以与光阀120的面积相当的面积。在其他示例中，多光束元件尺寸大于光阀尺寸的约百分之五十(50％)、或者光阀尺寸的约百分之六十(60％)、或光阀尺寸的约百分之七十(70％)、或大于光阀尺寸的约百分之八十(80％)，或大于光阀尺寸的约百分之九十(90％)，并且多光束元件114’小于光阀尺寸的约百分之一百八十(180％)，或小于约百分之一百六十(160％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百四十(140％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百二十(120％)。根据一些实施例，可以选择多光束元件114’和光阀120的可比尺寸以减少或在一些示例中最小化多视图图像的视图之间的暗区，同时减少或在一些示例最小化多视图图像的视图之间的重叠。
根据各种实施例，多光束元件阵列的多光束元件114’可以包括以下中的一个或多个：被配置成衍射地散射出被引导光的一部分的衍射光栅，被配置成反射性地散射出被引导光的一部分的微反射多光束元件，以及被配置为折射地散射出被引导光的一部分的微折射多光束元件。在一些实施例中，衍射光栅可以包括多个子光栅，所述子光栅被配置为将被引导光的一部分作为包括定向光束的发射光一起散射出去。在一些实施例中，微反射多光束元件可以包括多个反射子元件，所述反射子元件被配置为将被引导光的一部分作为包括定向光束的发射光一起散射出去。
此外，在一些实施例中，多光束元件阵列中的多光束元件114’可以包括具有倾斜反射侧壁的微缝多光束元件，该倾斜反射侧壁的倾斜角远离光导112内的引导光104的传播方向倾斜。根据各种实施例，倾斜反射侧壁被配置为将被引导光104的一部分散射为包括定向光束的定向发射光102a。在这些实施例中的一些实施例中，微缝多光束元件可以包括在微缝多光束元件的范围内的多个微缝子元件，多个微缝子元件中的微缝子元件是被配置为将被引导光的一部分作为包括定向光束的发射光一起散射出去。
根据一些实施例，静态图像增强隐私显示器100的隐私背光110可以包括光耦合到光导112的输入边缘的光源116，例如，如图3和5A-5B所示。光源116被配置为提供光，以在光导112内被引导作为被引导的光104。在一些实施例中，光源116可以被配置为提供光，以在光导112内被引导作为如上所述的具有非零传播角和预定准直因子σ中之一或二者的被引导的光104。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种模式可切换的隐私显示系统。模式可切换的隐私显示系统被配置为在隐私模式和共享模式之间切换。在隐私模式期间，可以将隐私图像提供给第一视区，并且可以将静态图像提供给第二视区。模式可切换显示器还被配置为在共享模式期间向第一视区和第二视区提供共享图像。此外，根据一些实施例，隐私图像和静态图像之一或两者可以包括多视图图像以促进三维(3D)内容的显示。
根据一些实施例，第一视区和第二视区相互排斥。结果，隐私图像被配置为仅在第一视域中对模式可切换的隐私显示系统的用户可见。类似地，在这些实施例中，静态图像被配置为仅在第二视区中对用户可见。
根据各种实施例，模式可切换的隐私显示系统可以在操作期间在隐私模式和共享模式之间切换。在共享模式下，共享图像可以在第一和第二视图区域中对用户可见。此外，根据各种实施例，隐私模式和共享模式是互斥的操作模式，从而模式可切换的隐私显示系统在操作期间被切换为隐私模式或共享模式。
模式可切换的隐私显示系统可用作各种应用中的显示系统，包括但不限于智能手机、平板电脑或膝上型电脑，以及车辆(例如汽车或飞机)中的信息/娱乐显示系统。例如，当在汽车中使用时，在隐私模式期间，第一视区可以将隐私图像指向乘客，而第二视区可以将静态图像指向汽车的驾驶员。隐私图像可用于向乘客提供信息和娱乐内容，而不会分散驾驶员的注意力。例如，静态图像可以是徽标或类似的静态图像。或者，根据一些实施例，在共享模式期间，可以将共享图像提供给驾驶员和乘客。因此，共享图像可以包含对乘客和驾驶员都可能有用的信息或其他内容，而不会过度分散驾驶员的注意力，例如地图显示、音乐系统用户界面、控制舱的用户界面环境之类的。
图6图示了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的模式可切换的隐私显示系统200的框图。图6所示的模式可切换的隐私显示系统200被配置为在隐私模式期间将隐私图像提供给第一视区I并且将静态图像提供给第二视区II。图6的模式可切换的隐私显示系统200还被配置为在共享模式期间将共享图像提供给第一视区和所述第二视区I、II。
如图所示，模式可切换的隐私显示系统200包括广角背光210。广角背光210被配置为在共享模式期间向第一视区I和第二视区II提供广角发射光202。在一些实施例中，广角背光210可以基本上类似于上文关于静态图像增强隐私显示器100描述的广角背光140。
图6中所示的模式可切换的隐私显示系统200还包括隐私背光220。隐私背光220被配置为在隐私模式期间专门向第一视区I提供定向发射光204。在一些实施例中，隐私背光220可以基本上类似于上述静态图像增强隐私显示器100的隐私背光110。
例如，隐私背光220可以包括光导222，该光导222被配置为将光引导为被引导光，如图6中以示例而非限制的方式示出的。光导222可以基本上类似于上面描述的隐私背光110的光导112。例如，光导222可以包括被配置为根据全内反射引导光的透明介电材料的片或平面层。
在一些实施例中，隐私背光220可以包括与上述定向散射特征114基本相似的定向散射特征。特别地，如图6中进一步说明的，隐私背光220可以包括在光导222上彼此间隔开的多光束元件224的阵列，用作定向散射特征。在这些实施例中，多光束元件阵列中的每个多光束元件224可以被配置为将被引导光的一部分散射出去，作为包括定向光束的定向发射光204。根据各种实施例，定向光束具有与多视图图像的视图方向相对应的方向。在一些实施例中，多光束元件224可以基本上类似于上文关于隐私背光110描述的多光束元件114’。
根据各种实施例，模式可切换的隐私显示系统200还包括光阀阵列230，如图6所示。光阀阵列230被配置为调制来自隐私背光220的定向发射光204以提供在隐私模式期间第一视区I中的隐私图像。光阀阵列230还被配置为在共享模式期间调制广角发射光202以在第一视区I和第二视区II两者中提供共享图像。在一些实施例中，光阀阵列可以基本上类似于上述静态图像增强隐私显示器100的光阀阵列120。在图6中，虚线用于指示由光阀阵列230对广角发射光202和定向发射的光204的调制。
如图6所示，模式可切换的隐私显示系统200还包括静态显示层240。静态显示层240被布置为与光阀阵列的发射面相邻并分离。在各种实施例中，静态显示层240之间的间隙可用低指数材料填充，例如，但不限于，空气或低指数粘合剂。静态显示层240被配置为在隐私模式期间在第二视区II提供静态图像。具体地，静态显示层240被配置为发射表示静态图像像素的静态定向发射光206。静态显示层240可与上文关于静态图像增强的隐私显示器100所述的静态显示层130实质相似。
例如，静态显示层130可包括光导，在一些实施例中，光导被配置为将光引导为被引导光，被引导光包括具有相互不同的径向方向的多个引导光束。进一步地，静态显示层130可包括光源和多个定向散射元件。光源可光学地耦合到光导的边缘，并被配置为向光导提供光以引导为被引导光。多个定向散射元件可被配置为将被引导光散射出光导，作为表示第二视区II内静态图像的静态定向发射光206。进一步地，根据各种实施例，多个定向散射元件中的各个定向散射元件的特性可对静态图像的像素进行编码。
在图6中，使用实线描述来自静态显示层240的静态定向发射光206，以强调静态定向发射光206未经光阀阵列调制。图6还示出了共享模式下的广角发射光202和隐私模式下来自隐私背光220的定向发射光204，广角发射光202和定向发射光204在由光阀阵列调制后通过或传输到静态显示层240。
在一些实施例中，多个定向散射元件可被配置为将被引导光作为定向光束散射出，以提供静态图像作为静态多视图图像。因此，静态显示层可表示静态多视图显示器。在这些实施例中，多个定向散射元件中的每个定向散射元件被配置为从多个定向光束的一部分提供定向光束，该定向光束具有对应于静态多视图图像的视图像素的强度和视图方向的强度和主角方向。
在一些实施例中(如图6所示)，模式可切换的隐私显示系统200还包括模式控制器250。模式控制器250被配置为选择性地激活广角背光210以在共享模式期间提供广角发射光，或激活隐私背光220与静态显示层240以在隐私模式期间一起提供定向发射光以提供静态图像。模式控制器250也可协调光阀阵列的控制。在各种实施例中，模式控制器250可作为包括电路(例如，ASIC)的硬件和包括软件或固件的模块之一或二者实现，这些软件或固件由处理器或类似电路执行，以实现模式控制器250的各种操作特性。
图7A根据与本文描述的原理一致的实施例，在示例中示出了模式可切换的隐私显示系统200的俯视图。图7B是根据与本文所述原理一致的实施例，在另一个示例中示出了模式可切换的隐私显示系统200的俯视图。如图7A和7B所示，模式可切换的隐私显示系统200安装在汽车上。如图7A所示，在隐私模式期间，模式可切换的隐私显示系统200被配置为向第一视区I的乘客提供隐私图像200a，向第二视区II的司机提供静态图像。进一步地，如图7B所示，模式可切换的隐私显示系统200被配置为向第一视区I的乘客和第二视区II的司机提供共享图像200c。
根据本文所述原理的其他实施例，提供了一种静态图像增强隐私显示器操作的方法。图8示出了根据与本文所述原理一致的实施例的静态图像增强隐私显示器操作的方法300的流程图。根据各种实施例，静态图像增强隐私显示器操作的方法300可用于向第一视区提供隐私图像，并向第二视区提供静态图像。根据各种实施例，第一视区和第二视区相互排斥。进一步地，根据各种实施例，隐私图像可仅在第一视区中可见，而静态图像可仅在第二视区中可见。
如图8所示，静态图像增强的隐私显示器操作的方法300包括使用隐私显示器向第一视区提供310隐私图像。在一些实施例中，隐私显示器可实质类似于上文就静态图像增强隐私显示器100所述的隐私背光110和光阀阵列120的组合。
具体地，在一些实施例中，使用隐私显示器向第一视区提供310隐私图像包括使用隐私背光发射具有对应第一视区的角度范围的定向发射光。根据各种实施例，隐私背光可包括被配置为引导光的光导和被配置为将光从光导散射出的作为定向发射光的定向散射特征。使用隐私显示器向第一视区提供310隐私图像还包括使用光阀阵列调制定向发射光以产生隐私图像。
在一些实施例中，定向散射特征可包括多光束元件阵列，该阵列在光导上相互间隔。多光束元件阵列被配置为散射出部分被引导光，作为包括定向光束的发射光，这些光束的方向与第一视区内的多视图图像的视图方向相对应。在这些实施例中，隐私图像是多视图图像，隐私显示器是多视图显示器。根据一些实施例，多光束元件可实质类似于如上文关于隐私背光110描述的多光束元件114'。
图8中说明的静态图像增强隐私显示器操作的方法300还包括320使用静态显示层向第二视区提供静态图像。静态显示层与隐私显示器的发射面相邻并分离。进一步地，在各种实施例中，静态显示层对表示隐私图像的光是透明的。在一些实施例中，静态显示层可与上述关于静态图像增强的隐私显示器100的静态显示层130实质相似。例如，在一些实施例中，使用静态显示层提供静态图像320可包括在静态显示层的光导中引导光作为被引导光，并使用与光导光学耦合的多个定向散射元件将光散射出光导，作为多个定向光束(即，静态定向发射光)。在这些实施例中，定向光束的强度和主角方向或包括定向光束的静态定向光的强度和主角方向表示静态图像的视图像素。此外，在一些实施例中，静态图像可以是多视图图像。此外，根据一些实施例，第一视区和所述第二视区可以是相互排斥的。
在一些实施例中(在图8中未说明)，静态图像增强隐私显示器操作的方法300还包括使用广角背光向第一视区和第二视区提供共享图像330。具体地，提供330共享图像包括使用广角背光提供广角发射光，并使用隐私显示器的光阀阵列调制广角发射光以提供共享图像。在各种实施例中，共享图像在第一视区和第二视区中都是可见的。在一些实施例中，广角背光可与上述静态图像增强的隐私显示器100的广角背光140实质相似。在一些实施例中，共享图像是在共享模式期间提供的，而隐私图像和静态图像都是在隐私模式期间提供的。
因此，在此已描述了静态图像增强隐私显示器、模式可切换的隐私显示系统和静态图像增强隐私显示器操作方法的示例和实施例，这些示例和实施例向第一视区提供隐私图像，向第二视区提供静态图像。应该理解的是，上面描述的例子仅为说明表示本文所述原则的许多具体示例中的部分。显然，本领域的技术人员可以在不脱离以下权利要求所定义的范围的情况下容易地设计出许多其他的配置。

Claims (23)

1.一种静态图像增强隐私显示器，包括：
隐私背光，被配置为向第一视区提供定向发射光；
光阀阵列，被配置为调制所述定向发射光，以在所述第一视区内提供隐私图像；以及
静态显示层，包括：
光导，被配置为引导来自光源的光作为被引导光；以及
多个定向散射元件，被配置为将所述被引导光散射出所述光导，以在第二视区中提供静态图像，所述静态显示层与所述光阀阵列的发射面相邻且分离，并且对表示所述隐私图像的光透明，
其中，所述第一视区和所述第二视区相互排斥，所述隐私图像被配置为仅在所述第一视区中可见，并且所述静态图像被配置为仅在所述第二视区中可见。
2.如权利要求1所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述隐私背光包括：
光导，被配置为引导光作为被引导光；以及
定向散射特征，被配置以将所述被引导光散射出所述光导作为所述定向发射光，所述定向发射光具有对应于所述第一视区的角度范围。
3.如权利要求2所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述定向散射特征包括在所述光导上相互隔开的多光束元件阵列，所述多光束元件阵列中的多光束元件具有以下特征之一或二者：临近所述光导的导光表面、和在所述光导的相对导光表面之间；并且其中，所述多光束元件阵列中的每个多光束元件被配置以散射出所述被引导光的部分，作为包括定向光束的所述定向发射光，所述定向光束具有对应于所述第一视区内的多视图图像的不同视图方向的方向，所述隐私图像是所述多视图图像。
4.如权利要求3所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述多光束元件包括以下的一个或多个：被配置为衍射地散射出所述被引导光的部分的衍射光栅、被配置为反射地散射出所述被引导光的部分的微反射多光束元件、以及被配置为折射地散射出所述被引导光的部分的微折射多光束元件。
5.如权利要求4所述的静态图像增强隐私显示器，其特征在于以下一个或二者：
所述衍射光栅包括多个子光栅，所述多个子光栅被配置为共同散射出所述被引导光的部分，作为包括所述定向光束的所述定向发射光；以及
所述微反射多光束元件包括多个反射子元件，所述多个反射子元件被配置为共同散射出所述被引导光的部分，作为包括所述定向光束的所述定向发射光。
6.如权利要求3所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述多光束元件包括微缝多光束元件，所述微缝多光束元件具有倾斜反射侧壁，其倾斜角倾斜远离所述光导内的所述被引导光的传播方向，所述倾斜反射侧壁被配置为散射出所述被引导光的部分，作为包括所述定向光束的所述定向发射光。
7.如权利要求6所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述微缝多光束元件包括所述微缝多光束元件范围内的多个微缝子元件，所述多个微缝子元件中的微缝子元件被配置为共同散射出所述被引导光的部分，作为包括所述定向光束的所述定向发射光。
8.如权利要求3所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述多光束元件的尺寸在所述光阀阵列的光阀尺寸的百分之二十五和百分之两百之间。
9.如权利要求2所述的静态图像增强隐私显示器，所述隐私背光还包括光学耦合到所述光导的输入边缘的光源，并且所述光源被配置为提供光以在所述光导内被引导作为所述被引导光，其中所述光导内的所述被引导光具有非零传播角和预定准直因子。
10.如权利要求9所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述被引导光包括具有相互不同的径向方向的多个被引导光束，所述多个定向散射元件被配置为将所述被引导光散射出作为定向光束，以提供作为静态多视图图像的所述静态图像，并且其中，所述多个定向散射元件中的每个定向散射元件被配置为散射出所述被引导光的部分被引导光束，作为具有与所述静态多视图图像的视图像素的强度和视图方向相对应的强度和主角方向的定向光束。
11.如权利要求10所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述多个定向散射元件中的定向散射元件包括衍射光栅，所述衍射光栅的光栅特性被配置为确定由所述定向散射元件散射出的所述定向光束的强度和主角方向。
12.如权利要求11所述的静态图像增强隐私显示器，其中所述光栅特性包括光栅深度、光栅间距和光栅取向中的一个或多个，所述光栅深度被配置为确定由所述衍射光栅提供的所述定向光束的强度，并且所述光栅间距和光栅取向中的一个或两个被配置为确定由所述衍射光栅提供的所述定向光束的所述主角方向。
13.如权利要求1所述的静态图像增强隐私显示器，还包括与所述隐私背光相邻布置的广角背光，所述广角背光被配置为提供广角发射光，所述隐私背光被配置为使所述广角发射光通过所述隐私背光的厚度，并且所述光阀阵列被配置为调制所述广角发射光以提供共享图像，
其中所述广角发射光具有包括所述第一视区和所述第二视区的角度范围，所述共享图像在所述第一视区和所述第二视区中均可见。
14.一种模式可切换的隐私显示系统，包括：
广角背光，被配置为在共享模式期间向第一视区和第二视区二者提供广角发射光；
隐私背光，被配置为在隐私模式期间仅向所述第一视区提供定向发射光；
光阀阵列，被配置为调制所述定向发射光以在所述第一视区中提供隐私图像，并且调制所述广角发射光以在所述第一视区和所述第二视区二者中提供共享图像；以及
静态显示层，包括：
光导，被配置为引导光作为被引导光，所述被引导光包括具有相互不同的径向方向的多个被引导光束；以及
多个定向散射元件，被配置为将所述被引导光散射出所述光导，以在第二视区中提供静态图像，
所述静态显示层与所述光阀阵列的发射面相邻且分离，所述静态显示层被配置为在所述隐私模式期间在所述第二视区中提供所述静态图像。
15.如权利要求14所述的模式可切换的隐私显示系统，其中所述第一视区和所述第二视区相互排斥，所述隐私图像被配置为仅在所述第一视区中可见，并且所述静态图像被配置为仅在所述第二视区中可见。
16.如权利要求14所述的模式可切换的隐私显示系统，其中所述隐私背光包括：
光导，被配置为引导光作为被引导光；以及
多光束元件阵列，所述多光束元件阵列在所述光导上相互隔开，所述多光束元件阵列中的每个多光束元件被配置为散射出所述被引导光的部分，作为所述定向发射光，所述定向发射光包括具有与多视图图像的视图方向对应的方向的定向光束，
其中所述隐私图像是所述多视图图像，并且仅在所述第一视区内可见。
17.如权利要求14所述的模式可切换的隐私显示系统，其中所述静态显示层还包括：
光源，光学耦合到所述光导的边缘，被配置为向所述光导提供光，以被引导作为所述被引导光
其中所述多个定向散射元件中的各个定向散射元件的特性编码所述静态图像的像素。
18.如权利要求17所述的模式可切换的隐私显示系统，其中所述多个定向散射元件被配置为散射出所述被引导光作为定向光束，以提供作为静态多视图图像的所述静态图像，并且所述静态显示层表示静态多视图显示器，所述多个定向散射元件中的每个定向散射元件被配置为从所述多个被引导光束的部分被引导光束中提供定向光束，所述定向光束的强度和主角方向对应于所述静态多视图图像的视图像素的强度和视图方向。
19.如权利要求14所述的模式可切换的隐私显示系统，还包括模式控制器，所述模式控制器被配置为选择性地激活所述广角背光以在所述共享模式期间提供所述广角发射光，或者激活所述隐私背光以提供所述定向发射光并且激活所述静态显示层以在所述隐私模式期间提供所述静态图像。
20.一种静态图像增强隐私显示器操作的方法，所述方法包括：
使用隐私显示器向第一视区提供隐私图像；以及
使用与所述隐私显示器的发射面相邻且分离的静态显示层向第二视区提供静态图像，所述静态显示层对表示所述隐私图像的光透明，
其中所述第一视区和所述第二视区相互排斥，所述隐私图像仅在所述第一视区内可见，并且所述静态图像仅在所述第二视区内可见，
其中使用所述静态显示层提供所述静态图像包括：
在所述静态显示层的光导中引导光作为被引导光；以及
使用光学耦合到所述光导的多个定向散射元件将所述被引导光散射出所述光导，作为多个定向光束，所述定向光束的强度和主角方向表示所述静态图像的视图像素。
21.如权利要求20所述的静态图像增强隐私显示器操作的方法，其中使用所述隐私显示器向所述第一视区提供所述隐私图像包括：
使用隐私背光发射具有对应于所述第一视区的角度范围的定向发射光，所述隐私背光包括：光导，被配置为引导光作为被引导光；以及定向散射特征，被配置为将所述被引导光散射出所述光导作为所述定向发射光；以及
使用光阀阵列调制所述定向发射光以产生所述隐私图像。
22.如权利要求21所述的静态图像增强隐私显示器操作的方法，其中所述定向散射特征包括在所述光导上相互隔开的多光束元件阵列，其被配置为散射出所述被引导光的部分作为所述定向发射光，所述发射光包括具有与所述第一视区内多视图图像的视图方向对应的方向的定向光束，所述隐私图像是所述多视图图像，并且所述隐私显示器是多视图显示器。
23.如权利要求21所述的静态图像增强隐私显示器操作的方法，还包括：
使用广角背光提供广角发射光；以及
使用所述光阀阵列调制所述广角发射光以提供共享图像，所述共享图像在所述第一视区和所述第二视区二者中均可见，
其中，所述共享图像在共享模式期间提供，所述隐私图像和所述静态图像在隐私模式期间提供。
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