TW202119106A - 防窺顯示設備 - Google Patents

Abstract

一種用於一可切換防窺顯示設備之控制系統包括：一環境光感測器；及一顯示明度控制器，其經配置以回應於所量測照度而控制顯示器之明度。為公開模式操作提供高影像可見性，而在防窺模式中，可回應於該環境光感測器之輸出而藉助於控制影像明度來獲得高於一所感知防窺性臨限值之視覺安全等級。

Description

防窺顯示設備

本揭示案大體上係關於來自光調變裝置之照明，且更具體而言，係關於防窺顯示器的控制。

防窺顯示器向通常在軸上位置中之主要使用者提供影像可見性，且向通常在離軸位置中之窺探者提供影像內容之降低可見性。可由微型百葉窗式光學膜提供防窺功能，該等光學膜透射在軸上方向上之來自顯示器的光且在離軸位置中具有低明度。然而，此類膜對於正面（head-on）照明具有高損耗，且微型百葉窗可能會由於空間光調變器之像素的跳動而引起莫列波紋假影（Moiré artefacts）。可能需要根據面板解析度而選擇微型百葉窗之間距，從而增加庫存及成本。

可藉由離軸光學輸出的控制來提供可切換防窺顯示器。

可藉助於減少明度來提供控制，例如藉助於用於液晶顯示器（LCD）空間光調變器之可切換背光來提供控制。顯示器背光通常使用波導及邊緣發射源。某些成像定向背光具有將照明光經由顯示面板導引至檢視窗中的額外能力。成像系統可形成於多個源與各別窗影像之間。成像定向背光之一個實例為可使用摺疊式光學系統之光閥，且因此亦可為摺疊式成像定向背光之實例。光可實質上在一個方向上無損耗地傳播通過光閥，而反向傳播之光可藉由自傾斜刻面反射來提取，如美國專利第9,519,153號中描述，以全文引用之方式併入本文中。

在已知的防窺顯示器中，藉由添加諸如由3M公司出售之可移除型百葉窗式膜來提供防窺模式，使用者可能無法可靠地裝配或移除該百葉窗式膜，且因此實際上，使用者不必每次在辦公室外部時皆費力地附接該百葉窗式膜。在另一已知的防窺顯示器中，以電子方式啟動對防窺模式之控制，但控制權歸於必須執行鍵擊以鍵入防窺模式之使用者。

根據本揭示案之第一態樣，提供一種防窺顯示設備，其包括：顯示裝置，其經配置以顯示影像，該顯示裝置能夠提供防窺功能，在該防窺功能中，相較於影像對軸上檢視者之可見性，影像對離軸檢視者之可見性降低；控制系統，其經配置以控制顯示裝置；及環境光感測器，其經配置以偵測環境光之照度位準，其中該控制系統經配置以根據轉移函數基於環境光之所偵測位準而控制所顯示影像之明度，且當提供防窺功能時，該轉移函數維持關係Y _max ≤Y_upper ，其中Y _max 為顯示裝置之最大輸出明度且Y_upper 由以下等式給出：

其中Y_upper 之等式適用於在圍繞顯示裝置之法線的至少一個方位角下與顯示裝置之法線具有45º之極角θ 的觀察方向，I為環境光之所偵測位準，I 之單位為Y _max 之單位乘以單位為立體弧度之立體角，ρ （θ=45º ）為顯示裝置沿著觀察方向之反射率，P （θ=45º ）為顯示裝置沿著觀察方向之明度與顯示裝置之最大輸出明度Y _max 的比率，且S_min 具有1.0或大於1.0之值。

期望基於環境光之所偵測位準控制所顯示影像之明度以最佳化所顯示影像對軸上檢視者之可見性。當提供防窺功能時，藉由根據維持關係Y _max ≤Y_upper 之轉移函數執行此控制，顯示裝置之操作的視覺安全等級在觀察方向上可維持於或低於限值S_min ，甚至在環境光之照度位準及顯示裝置之明度發生變化時亦如此。藉由將視覺安全等級維持於或低於限值S_min ，觀察方向上之離軸檢視者實際上無法感知所顯示影像。

有利地，S_min 可具有1.5或大於1.5之值。此增加的限值S_min 達成較高視覺安全等級，其中對於大部分影像及大部分觀察者，影像對離軸檢視者不可見，亦即，檢視者甚至無法感知到正顯示影像。

有利地，S_min 可具有1.8或大於1.8之值。此增加的限值S_min 達成較高視覺安全等級，其中對於所有觀察者，影像獨立於影像內容而不可見。

其中顯示裝置具有對稱的長軸及短軸，Y_max 之等式可適用於在對應於長軸（以便達成關於以橫向定向使用顯示裝置之離軸檢視者的優點）或短軸（以便達成關於以縱向定向使用顯示裝置之離軸檢視者的優點）中之任一者或兩者的方位角下與顯示裝置之法線具有45º之極角θ 的觀察方向。

有利地，控制系統可經配置以在提供防窺功能時根據維持關係Y _max ≥Y_lower 之轉移函數基於環境光之所偵測位準而控制所顯示影像之明度，其中Y_lower 由以下等式給出：

其中Y_lower 之等式適用於在圍繞顯示裝置之最大輸出明度之方向的至少一個方位角下與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向，ρ （Δθ=10º ）為顯示裝置沿著與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向的反射率，P （Δθ=10º ）為顯示裝置沿著與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向的明度與顯示裝置之最大輸出明度Y _max 的比率，且S_max 具有1.0或小於1.0之值。

當提供防窺功能時，藉由根據維持關係Y _max ≥Y_lower 之轉移函數進一步控制所顯示影像之明度，維持所顯示影像對軸上檢視者之可見性。

在一些狀況下，環境光感測器可偵測以非定向方式入射於顯示裝置上之環境光的照度位準。在此等狀況下，所偵測位準I 表示平均位準，使得對於在變化部位中之離軸檢視者，達成本揭示案技術之效應。

在其他狀況下，環境光感測器可偵測沿著入射方向入射於顯示裝置上以用於向觀察方向反射之環境光的照度位準。在此等狀況下，可特定地針對觀察方向上之離軸檢視者而最佳化本揭示案技術之效應。

該顯示裝置可能夠至少在公開模式及防窺模式中操作，其中在防窺模式中，提供防窺功能且相較於公開模式，影像對離軸檢視者之可見性降低，該控制系統能夠針對顯示裝置之至少一個區而在公開模式或防窺模式中選擇性地操作顯示裝置。此提供取決於顯示裝置之用途而在公開模式或防窺模式中選擇性地操作。作為實例，可在諸如咖啡館或火車之公開場所中使用防窺模式，以便使得主要使用者能夠繼續工作，但防止旁觀者或窺探者能夠自螢幕看到或拍攝資料，且可在與例如公司辦公室內之同事論述螢幕上之內容時使用公開模式。

控制系統可經配置以回應於環境光之所偵測位準而在公開模式或防窺模式中選擇性地操作顯示裝置。

在顯示裝置包括背光及經配置以自背光接收光之透射式空間光調變器的狀況下，控制系統可經配置以藉由控制背光之明度及/或藉由控制空間光調變器對光之透射來控制所顯示影像之明度。

在顯示裝置包括發射式空間光調變器之狀況下，控制系統可經配置以藉由控制空間光調變器對光之發射來控制所顯示影像之明度。

根據本揭示案之第二態樣，提供一種顯示設備，其包括：顯示裝置，其經配置以顯示影像且能夠至少在公開模式及防窺模式中操作，其中相較於公開模式，在防窺模式中，影像對離軸檢視者之可見性降低；且在防窺模式中，維持影像在軸上之可見性；及控制系統，其經配置以控制顯示裝置，能夠在公開模式或防窺模式中選擇性地操作顯示裝置之控制系統包括經配置以偵測環境光之位準的環境光感測器。

可在諸如咖啡館或火車之公開場所中使用防窺模式，以便使得主要使用者能夠繼續工作，但防止旁觀者或窺探者能夠自螢幕看到或拍攝資料。可在與例如公司辦公室內之同事論述螢幕上之內容時使用公開模式。

有利地，防窺模式之操作可獨立於使用者偏好，使得當在公開場所中使用而未經使用者同意時，可向組織提供對防窺資料之曝露的控制。

控制系統可經配置以回應於環境光之所偵測位準而在公開模式或防窺模式中選擇性地操作顯示裝置。

控制系統可經配置以在防窺模式中回應於環境光之所偵測位準而選擇性地控制影像之明度、對比度、白點及空間頻率中的任何一或多者。控制系統可經配置以在公開模式中回應於環境光之所偵測位準而選擇性地控制影像之明度、對比度、白點及空間頻率中的任何一或多者。有利地，可針對所照明環境而最佳化顯示器之操作的視覺安全等級。可回應於所顯示之防窺影像的類型而增加在防窺顯示操作期間對主要使用者之進一步影像外觀。

控制系統可經配置以考慮環境光之所偵測位準而選擇性地控制顯示裝置以顯示表示影像對離軸檢視者之可見性的資訊。有利地，可向顯示器使用者提供關於環境之視覺安全性的資訊，以達成檢視機密資料之可靠決策。

控制系統可經配置以控制顯示裝置以顯示資訊，該資訊表示能夠降低影像對離軸檢視者之可見性的使用者可控制參數之改變。有利地，可降低視覺安全等級，同時達成主要使用者對影像資料之舒適檢視，此取決於影像檢視之使用者偏好。

控制系統可經配置以在公開模式及防窺模式中回應於環境光之所偵測位準而使用不同轉移函數選擇性地控制所顯示影像之明度，該等轉移函數在公開模式及防窺模式中使明度位準與環境光之所偵測位準相關。

相比防窺模式中之轉移函數，公開模式中之轉移函數可使較高明度位準與環境光之所偵測位準相關。有利地，可在防窺模式中針對廣泛範圍之環境光條件向窺探者提供高視覺安全等級，且可在公開模式中針對廣泛範圍之環境光條件向使用者提供高影像可見性。

控制系統可經配置以在防窺模式中回應於環境光之所偵測位準而根據轉移函數選擇性地控制所顯示影像之明度，該轉移函數維持關係Y_max /I≥1勒克斯/尼特，其中Y_max 為以尼特計量之顯示裝置的最大輸出明度，且I為以勒克斯計量之所偵測環境光位準。有利地，針對變化的環境光位準觀察到高視覺安全等級，且向顯示器使用者提供期望的影像可見性。

控制系統可經配置以在防窺模式中回應於環境光之所偵測位準而根據轉移函數選擇性地控制所顯示影像之明度，該轉移函數維持關係Y_max ≤Y_lim ，其中Y_lim 由以下等式給出：

其中V_lim 具有值10，Rθ為在與顯示裝置之法線側向地成45度之觀察角θ及零度之仰角下的所反射周圍照度，Kθ為在觀察角下之顯示器黑色狀態明度，且Pθ為在觀察角θ下相較於最大顯示輸出明度Y_max 之相對明度。

控制系統可經配置以控制顯示裝置以顯示資訊，該資訊表示影像對離軸檢視者之可見性。有利地，可最佳化顯示裝置之視覺安全等級。

在此文件中，公開及防窺係指顯示器之模式而非部位之性質。舉例而言，通常在諸如咖啡店之公開場所中選擇防窺（顯示）模式，且通常在諸如家中之防窺部位中選擇公開（顯示）模式。

本揭示案之任一態樣皆可以任何組合應用。

本揭示案之實施例可用於多種光學系統中。實施例可包含以下各者或對以下各者起作用：多種投影儀、投影系統、光學組件、顯示器、微型顯示器、電腦系統、處理器、獨立投影儀系統、視覺及/或視聽系統以及電及/或光學裝置。實際上，本揭示案之態樣可與相關於光學及電裝置、光學系統、呈現系統的任何設備或可含有任何類型之光學系統的任何設備一起使用。因此，本揭示案之實施例可用於光學系統、視覺及/或光學呈現中使用之裝置、視覺周邊裝置等中及數個計算環境中。

在詳細進行所揭示實施例之前，應理解，因為本揭示案能夠具有其他實施例，所以本揭示案之應用或建立不限於所展示之特定配置的細節。此外，本揭示案之態樣可以不同組合及配置來闡述以定義其自身唯一的實施例。又，本文中所使用之術語係出於描述而非限制之目的。

在閱讀本揭示案之全部內容後，本揭示案之此等及其他優點與特徵對於本領域中一般熟習此項技術者將變得顯而易見。

現將描述與防窺顯示器外觀相關之術語。

顯示器之防窺操作模式為觀察者看到低對比敏感性使得影像無法清晰可見之模式。對比敏感性為在靜態影像中不同位準之明度進行區分的能力之量度。反對比敏感性可用作視覺安全性之量度，此係因為高視覺安全等級（VSL）對應於低影像可見性。

對於向觀察者提供影像之防窺顯示器，視覺安全性可給定為： V = (Y + R) / (Y – K)     等式1

其中V為視覺安全等級（VSL），Y為在窺探者視角下顯示器之白色狀態的明度，K為在窺探者視角下顯示器之黑色狀態的明度，且R為來自顯示器之反射光的明度。

面板對比率給定為： C = Y / K   等式2

因此，視覺安全等級可進一步給定為： V = (P.Y_max + I. ρ/π) / (P.(Y_max – Y_max /C))      等式3

其中：Y_max 為顯示器之最大明度；P為通常定義為窺探者角度下之明度與最大明度Y_max 之比率的離軸相對明度；C為影像對比率；ρ為表面反射率；且I為照度。Y _max 之單位為I 之單位除以單位為立體弧度之立體角。

顯示器之明度隨角度而變化，且因此顯示器之最大明度Y_max 在取決於顯示器之組態的特定角度下出現。

在許多顯示器中，最大明度Y_max 出現在正面，亦即，正交於顯示器。本文中所揭示之任何顯示裝置可經配置以具有在正面出現之最大明度Y_max ，在此狀況下，對顯示裝置之最大明度Y_max 的參考可由對正交於顯示裝置之明度替換。

替代地，本文中所描述之任何顯示器可經配置以具有在與顯示裝置之法線成大於0º之極角下出現的最大明度Y_max 。作為實例，最大明度Y_max 可在非零極角及具有例如零側向角之方位角下出現，使得最大明度用於正俯視顯示裝置之軸上使用者。極角可例如為10度，且方位角可為向北方向（自向東方向逆時針90度）。檢視者可因此期望在典型的非法線視角下看到高明度。

離軸相對明度P有時被稱作防窺等級。然而，此防窺等級P描述在給定極角下相較於正面明度之顯示器相對明度，而實際上並非防窺外觀之量度。

照度I為入射於顯示器上且自顯示器朝向觀察者部位反射之每單位面積的光通量。對於朗伯（Lambertian）照度且對於具有朗伯前漫射體之顯示器，漫射體照度I不隨極座標及方位角度而變化。對於顯示器具有配置於具有定向（非朗伯）環境光之環境中之非朗伯前擴散的配置，照度I隨觀察之極座標及方位角而變化。

因此，在完全黑暗環境中，高對比度顯示器具有大約1.0之VSL。隨著周圍照度增加，所感知影像對比度降級，VSL增加且感知到防窺影像。

對於典型的液晶顯示器，面板對比度C對於幾乎所有視角皆高於100:1，從而允許視覺安全等級近似為： V = 1 + I.ρ/(π.P.Y_max )    等式4

在本揭示案實施例中，除等式4之例示性定義以外，亦可提供視覺安全等級V之其他量測，例如以包含窺探者部位、影像對比度、影像色彩及白點以及所對影像特徵大小對於影像對窺探者之可見性的效應。因此，視覺安全等級可為顯示器之防窺度的量度，但可能不限於參數V。

可自眼睛之對數回應判定所感知影像安全性，使得 S = log₁₀ (V)     等式5

按以下方式判定S之期望限值。在第一步驟中，提供防窺顯示裝置。使用明視覺量測裝備量測顯示裝置之防窺等級P(θ)隨極座標視角之變化及顯示裝置之反射率ρ(θ)隨極座標視角之變化。諸如大體上均勻明度之燈箱的光源經配置以自照明區提供照明，該照明區經配置以沿著入射方向照明防窺顯示裝置，以用於反射至與顯示裝置之法線成大於0º之極角的檢視者位置。藉由及在考慮反射率ρ(θ)之變化的情況下量測所記錄反射明度隨極座標視角之變化來判定大體上朗伯發射式燈箱之照度隨極座標視角之變化I(θ)。P(θ)、r(θ)及I(θ)之量測用於判定安全因數S(θ)沿著零仰角軸線隨極座標視角之變化。

在第二步驟中，在防窺顯示器上提供一系列高對比度影像，包含（i）最大字型高度為3毫米之小文字影像，（ii）最大字型高度為30毫米之大文字影像，及（iii）移動影像。

在第三步驟中，每一觀察者（在適當的情況下，進行視力矯正以用於在1000毫米處進行檢視）自1000米之距離檢視影像中之每一者，且在零仰角下調整其極座標視角，直至自顯示器上在顯示器之中心線處或附近的位置，一隻眼睛看不見影像。記錄觀察者眼睛之極座標部位。自關係S(θ)，判定該極座標部位處之安全因數。針對不同影像、各種顯示明度Y_max 、不同燈箱照度I(θ=0)、不同背景光照條件及不同觀察者，重複量測。

自以上量測，S＜1.0（V＜10）提供低視覺安全性或不提供視覺安全性，1.0≤S＜1.5（10≤V＜32）提供取決於影像內容之對比度、空間頻率及時間頻率的視覺安全性，1.5≤S＜1.8（32≤V＜63）提供對於大部分影像及大部分觀察者可接受之影像不可見性（無法觀察到影像對比度），且S≥1.8（V≥63）提供對於所有觀察者獨立於影像內容的完全影像不可見性。

在實際顯示裝置中，此意謂期望為離軸檢視者提供滿足關係S≥S_min 之S值，該離軸檢視者為窺探者，其中：S_min 具有1.0或大於1.0之值以達成離軸檢視者無法感知所顯示影像之效應，S_min 具有1.5或大於1.5之值以達成所顯示影像不可見之效應，亦即，對於大部分影像及大部分觀察者，檢視者甚至無法感知到正顯示影像；或S_min 具有1.8或大於1.8之值以達成對於所有觀察者，所顯示影像獨立於影像內容而不可見的效應。

相較於防窺顯示器，在標準的周圍照度條件下易於觀察到期望的廣角顯示。影像可見性之一個量度由諸如邁克爾遜（Michelson）對比度之對比敏感性給出，該邁克爾遜對比度由下式給出： M = (I_max - I_min ) / (I_max + I_min )      等式6

且因此： M = ((Y+R) - (K+R)) / ((Y+R) + (K+R)) = (Y-K) / (Y+K+2.R)      等式7

因此，視覺安全等級（VSL） V等效於（但不相同於）1/M。在本揭示案論述中，對於給定的離軸相對明度P，廣角影像可見性W近似為 W = 1/V = 1/(1 + I. ρ/(π.P.Y_max ))       等式8

以上論述聚焦於降低所顯示影像對為窺探者之離軸檢視者的可見性，但類似考慮因素應用於所顯示影像對顯示裝置之通常在軸上之預期使用者的可見性。在此狀況下，視覺安全等級（VSL） V之位準的減小對應於影像對檢視者之可見性的增加。在觀察期間，S≤0.1（V≤1.25，W≥0.8）可提供所顯示影像之可接受的可見性。在實際顯示裝置中，此意謂期望為軸上檢視者提供滿足關係S≤S_max 的值S，該軸上檢視者為顯示裝置之預期使用者，其中S_max 具有值0.1。

將期望提供控制可切換防窺顯示器。

圖 1 為說明在具有第一視覺安全等級之防窺模式中操作的防窺顯示設備200之正視圖的示意圖，該防窺顯示設備包括藉由防窺控制系統500控制的防窺顯示裝置100。該顯示裝置100顯示影像。

顯示設備200可包括能夠實現防窺模式之顯示裝置100以及控制系統500。顯示裝置100經配置以顯示器影像且能夠至少在公開模式及防窺模式中操作，其中在防窺模式中，提供防窺功能且相較於公開模式，影像對離軸檢視者之可見性降低，且影像對軸上位置中之主要使用者的可見性在防窺模式及公開模式兩者中均保持可見。對於所顯示影像之至少一個區，通常為整個所顯示影像，控制系統500在公開模式或防窺模式中選擇性地操作顯示裝置100。

顯示裝置100通常可用任何方式提供防窺功能。下文進一步描述適合用作顯示裝置100之合適類型的顯示裝置之實例。

現將描述判定防窺模式操作之手段。

對於典型的周圍照度環境中之正面使用者，期望顯示裝置100在防窺操作模式及公開操作模式兩者中均提供明度達成高影像可見性W之所顯示影像101。

顯示設備200亦可包括與期望情形相關之輸入以提供防窺影像，或相反地與不期望的情形有關以提供公開影像。此期望及不期望的情形可由策略240判定，該策略例如由公司策略、政府策略、醫學倫理策略或由使用者偏好設定來提供。

控制系統500可經配置以回應於環境光之所偵測位準而在公開模式或防窺模式中選擇性地操作顯示裝置100。顯示設備200具有偵測環境光之照度位準的環境光感測器232。環境光感測器232可屬於任何合適的類型，諸如可具有明視覺濾光片或明視覺光回應電流或電壓或數位值之光電二極體。

一些類型之顯示器具有多個光學效應以改善防窺效能，下文描述例示性光學效應。若可獲得多於一個防窺光學效應，則可藉由控制系統500選擇為主要使用者提供最大檢視自由度同時仍在所體驗之環境光位準下維持足夠的視覺安全等級的模式。有利地，保護防窺性且維持使用者生產力。

可選擇飛航模式270，其指示可存在低光位準周圍環境且因此調適視覺安全等級控制。

有利地，在公開模式中，顯示裝置100對於主要使用者可具有較大影像均勻性及檢視自由度，以及自多個檢視部位可見。

可在顯示器上提供視覺安全等級指示器280，其為所達成之防窺等級的程度。在圖1之說明性實例中，指示器282可為琥珀色防窺警告，其指示對於離軸窺探者可能存在一些殘餘影像可見性。當切換至防窺模式中時，控制系統500可經配置以控制顯示裝置100以顯示具有諸如指示器280之資訊的影像101，該資訊表示影像對離軸檢視者之可見性，例如以提供視覺安全等級V。有利地，使用者或其監督者可對其正操作所在之特定環境中所達成的防窺等級充滿信心。

現將連同用於控制視覺安全等級之其他輸入一起描述在防窺模式中如窺探者所見的顯示器外觀。

圖 2 為說明在具有第一視覺安全等級之防窺模式中操作的防窺顯示器之俯視透視圖的示意圖，該防窺顯示器包括防窺控制系統500。

如下文將描述，可藉由控制由可切換防窺顯示裝置100提供至不期望的窺探者之影像103的離軸明度、反射率及影像對比度來提供離軸防窺性。

在一個實例中，顯示設備可包括發射式空間光調變器。在此狀況下，防窺控制系統500可藉由控制空間光調變器對光之發射來控制所顯示影像之明度。

在另一實例中，顯示裝置可包括背光及經配置以自背光接收光之透射式空間光調變器。在此狀況下，控制系統可經配置以藉由控制背光之明度及/或藉由控制空間光調變器對光之透射來控制所顯示影像之明度。

在防窺模式中之操作中，提供通常以光軸199為中心之有限輸出錐角402C，該光軸通常為顯示裝置100之表面法線。離軸明度減少。環境光源604用光線610照明顯示表面。來自顯示器之反射光606提供增加之視覺安全等級V，如上文所描述。

一些光線608可入射於環境光感測器ALS 232上。ALS 232可為分開的元件或可併入攝影機230偵測系統中。

環境照度偵測234提供環境照度之計算且將其輸入至控制系統500中。VSL計算250用以判定期望的顯示設定特性且將其輸出至顯示控制件710。顯示控制件710可控制顯示明度設定278，且可進一步用以提供視覺安全等級指示符280位準282。下文關於防窺顯示器之實例進一步描述顯示控制件710。

可假定未進一步詳細論述的圖2之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

在公開顯示模式中，可自可切換防窺顯示裝置100提供如圖13中所說明之較大的立體角輸出光錐402D，可將其調整為比防窺模式中大，使得離軸顯示明度增加。

可在顯示器上提供視覺安全等級指示器280，其為所達成之防窺等級的量度。

現將描述例示性防窺明度量變曲線與公開明度量變曲線之間的切換。

圖 3 為說明典型準直背光之輸出明度隨視角之變化的示意圖，該背光經配置以與複數個延遲器300協作以向廣泛範圍之窺探者部位提供高視覺安全等級。可假定未進一步詳細論述的圖3之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

圖3說明在防窺模式中操作以與圖13之可切換液晶延遲器300一起在防窺模式中使用的背光20之期望的明度量變曲線486。量變曲線486由可切換液晶延遲器300修改以提供說明性量變曲線490，該說明性量變曲線有利地在45度側向角及零度仰角下達成小於0.5%之離軸相對明度。

現將進一步描述控制視覺安全等級。

圖 4 為說明作為可切換防窺顯示器100之例示性實施例的可切換防窺顯示器之視覺安全等級隨離軸相對明度之變化的示意圖，該可切換防窺顯示器在防窺模式中且參考圖13之防窺顯示器而操作。可假定未進一步詳細論述的圖4之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

圖4說明視覺安全等級V（在每一說明性實施例中根據以上等式4計算）及隨如表1中所說明的在目標窺探者檢視部位26L、26R處達成之變化防窺等級之說明性實施例的量變曲線。可針對包括反射式偏振器302之顯示器達成30%或大於30%之顯示反射率，而可針對不包括反射式偏振器302之顯示器達成大約5%之顯示反射率。

量變曲線	顯示反射率ρ （%）)	環境照度I（勒克斯）	正面明度 Ymax （尼特）	視覺安全等級V @ 45º側向角458	感知影像安全性S
-	30	500	200	48.7	1.69
-	30	500	300	32.8	1.52
450	30	300	300	20.1	1.30
452	30	150	300	10.5	1.02
-	5	500	100	16.9	1.23
-	5	500	200	9.0	0.95
454	5	300	300	4.2	0.62
456	5	150	300	2.6	0.41

表 1

在0.5%防窺等級下，可取決於顯示器結構、環境照度及顯示明度而提供各種視覺安全等級點458。本揭示案實施例進一步提供用於顯示視覺安全等級之指示符280，該指示器可例如藉助於交通信號燈指示器來提供。

現將描述顯示反射率隨視角之變化。

圖 5 為說明兩種類型之防窺顯示器的反射率隨極座標視角（可為針對零仰角之側向角）之變化的示意圖。量變曲線820說明圖13之說明性實施例的反射率之變化，且量變曲線822說明不具有圖13之反射式偏振器302之實施例的反射率之變化。兩個量變曲線包含外部偏振器318處之菲涅爾反射率且因此在高極角下增加。

現將描述視覺安全等級V隨視角之變化。

圖 6 為說明圖5之兩種類型之防窺顯示器的視覺安全等級隨極座標視角之變化的示意圖。VSL量變曲線824說明具有反射式偏振器302之圖13之類型的顯示器之輸出，且VSL量變曲線826說明省略反射式偏振器302之圖13的顯示器之輸出。VSL量變曲線係針對相同環境照度I 說明。下文進一步描述限值V_lim ，高於該限值，則不存在影像可見性。因此，用於量變曲線824之窺探者部位的角度範圍825大於用於量變曲線826之角度範圍827。反射式偏振器302在較寬極角範圍上達成超過臨限值之視覺安全等級，從而有利地達成針對窺探者之增強保護。另外，可針對給定周圍照度增加正面明度，從而增加對顯示器使用者之影像可見性。

現將描述對期望顯示明度與環境光照度之間的關係之選擇性控制。

控制系統500根據轉移函數基於環境光之所偵測位準而控制所顯示影像之明度。可選擇轉移函數以最佳化所顯示影像對軸上檢視者之可見性。基於環境光之所偵測位準而最佳化所顯示影像之可見性的類似技術通常用於諸如行動電話之攜帶型裝置的顯示裝置，且可在此處應用。然而，當提供防窺功能時，轉移函數可經調適以如下與防窺顯示裝置100一起使用。

通常，相比在防窺模式中，轉移函數在公開模式中提供所顯示影像之較高明度。現將描述一些說明性實例。

圖 7A 為說明以尼特計量之顯示正面明度與以勒克斯計量之所偵測環境照度之間的轉移函數量變曲線802、804、852、854的示意圖；且圖 7B 為說明所量測環境照度對正面顯示明度之以勒克斯/尼特量測的比率與以勒克斯計量之周圍照度之間的轉移函數量變曲線803、805、853、857的示意圖。

控制系統500經配置以在公開模式及防窺模式中回應於環境光之所偵測位準而根據不同轉移函數802、804、852、854、856選擇性地控制所顯示影像之明度，該等轉移函數分別在公開模式及防窺模式中使明度位準與環境光之所偵測位準相關。

考慮圖7A之量變曲線856及圖7B之對應量變曲線857，相較於所量測環境照度，對於所有照度位準，以0.5勒克斯/尼特之恆定比率提供顯示明度Y0之線性變化。在操作中，相較於背景照度，此顯示器在所有照度範圍上具有高明度。

量變曲線802、803與量變曲線856、857的不同之處在於，勒克斯/尼特比率隨明度增加而增加。有利地，此等量變曲線達成視覺上舒適的影像，該等影像在寬照度範圍上具有高影像可見性及低感知眩光。

在諸如下文關於圖13所描述之可切換防窺顯示器的可切換防窺顯示器中，此等量變曲線856、857及802、803可為公開操作模式所期望的。量變曲線856、857、802、803有利地在寬極座標區上達成軸上及離軸檢視部位之高影像可見性（期望地，W≥0.8）及低影像安全因數（期望地，S≤0.1），如下文將進一步描述。

考慮圖7A之量變曲線854及圖7B之對應量變曲線855，相較於所量測環境照度，對於所有照度位準，以3.0勒克斯/尼特之恆定比率提供顯示明度Y0之線性變化。在操作中，相較於具有量變曲線802、803之顯示器，此顯示器在所有照度範圍上具有相較於背景照度減少的明度。

量變曲線804、805與量變曲線854、855的不同之處在於，對於低於150尼特之明度位準，勒克斯/尼特比率隨明度增加而增加。

在諸如下文關於圖13所描述之可切換防窺顯示器的可切換防窺顯示器中，此等量變曲線可為防窺操作模式所期望的。量變曲線856、857、802、803有利地在寬極座標區上達成軸上及離軸檢視部位之高影像可見性（期望地，W≥0.8）及低影像安全因數（期望地，S≤0.1），如下文將進一步描述。有利地，此等量變曲線854、855及804、805可在較低照度位準下達成對顯示器使用者之期望明度及影像可見性。其他此等量變曲線856、857、802、803在較高照度位準下達成增加的影像安全性。

當在防窺模式中操作時，選擇防窺轉移函數804，且控制系統使用所量測環境光位準以控制顯示明度，使得針對不同的環境照明位準在至少一個離軸窺探者觀察角下提供期望的視覺安全等級V。有利地，可在不同光照條件下維持顯示安全性。

當在公開模式中操作時，可選擇公開轉移函數802以針對不同的環境照明位準提供期望的影像可見性W。有利地，可在不同光照條件下為離軸觀察者維持顯示器可見性。

現將進一步描述安全因數隨顯示控制及環境照度位準之變化。

圖 8A 為說明在勒克斯/尼特比率為3.0之情況下在防窺模式中操作之說明性防窺顯示器的安全因數隨極角之變化的示意圖；圖 8B 為說明在勒克斯/尼特比率為0.5之情況下在防窺模式中操作之說明性防窺顯示器的安全因數隨極角之變化的示意圖；圖 8C 為說明在勒克斯/尼特比率為0.5之情況下在公開模式中操作之說明性防窺顯示器的安全因數隨極角之變化的示意圖；且圖 8D 為說明在勒克斯/尼特比率為3.0之情況下在公開模式中操作之說明性防窺顯示器的安全因數隨極角之變化的示意圖。

圖8A至圖8D之量變曲線由下文圖13之說明性實施例針對如現將描述之照度與正面明度Y0之不同比率而提供。主要顯示器使用者位於側向角0º、仰角0º附近的極座標區中。窺探者通常位於具有側向角＞25º之極座標部位中，且更通常位於具有側向角＞35º之極座標部位中。

在圖8A中，顯示器100經配置以提供低離軸明度（諸如在側向方向上由圖3之量變曲線490說明）及高離軸反射率（諸如在側向方向上由圖5之量變曲線820說明）。顯示正面明度Y0藉由控制背光20之光源15來控制，使得以尼特計量之明度Y0為以勒克斯計量之照度（假定對於所有極角皆相同）的三分之一。圍繞軸上方向，S≤0.1且以高影像可見性W≥0.8看到影像。有利地，配置8A為用於防窺操作之安全因數S的期望極座標量變曲線。

作為與圖8A的比較，圖8B說明針對以尼特計量之明度Y0的安全因數S隨極角的變化，該明度為以勒克斯計量之照度的兩倍（其為適合於公開模式檢視之配置）。不期望顯著減小安全因數S≥1.5之極座標區。相比於圖8A之配置，離軸顯示器使用者可看到較多影像資料。

在圖8C中，藉由控制極座標控制延遲器300來配置顯示器100，以提供增加的離軸明度（諸如在側向方向上由圖3之量變曲線486說明）及減小的離軸反射率（諸如在側向方向上由圖5之量變曲線822說明）。將以尼特為單位之顯示正面明度Y0控制為以勒克斯計量之照度的三倍。圍繞軸上方向，S≤0.1且以高影像可見性W≥0.8看到影像。配置8A為用於防窺操作之安全因數S的期望的極座標量變曲線。有利地，顯著增大S≤0.1之極座標區，使得離軸觀察者可以高影像可見性看到顯示器100上之影像。

作為與圖8C的比較，圖8D說明針對以尼特計量之明度Y0的安全因數S隨極角的變化，該明度為以勒克斯計量之照度的三分之一（其為適合於防窺檢視之配置）。不期望顯著減小安全因數S＞1.5之極座標區。相比於圖8C之配置，離軸顯示器使用者可不期望地看到較少影像資料。

有利地，對於不同照度位準，本揭示案實施例之控制系統在防窺操作模式及公開操作模式兩者中均達成期望效能。

對於使用者或控制系統，可能期望選擇轉移函數以達成對正面使用者之期望明度位準，在防窺模式中為正面使用者調整極座標區之大小，調整極座標區之大小以用於離軸窺探者之安全檢視及/或調整極座標區之大小以用於公開操作，如現將描述的。

圖 9A 為說明正面顯示明度與環境照度之間的使用者可選擇轉移函數之示意圖。相較於圖7A之配置，可提供可選擇量變曲線830、832、834、836、838、840、842、844、846、848，其中之每一者經塑形為所顯示影像之明度隨環境光之所偵測位準增加而變化的階梯函數。

有利地，由於轉移函數之階梯函數形狀，可以低成本及複雜度提供圖9A之量變曲線控制。控制系統500可類似地提供量變曲線中之單一者以達成相同益處。

現將描述操作之說明性實例。顯示器可在諸如450勒克斯之明亮環境中操作。在此環境中，顯示器可預設為提供至正面使用者之250尼特的其最大峰值明度。使用者可視期望進一步減少顯示明度。有利地，可針對廣泛範圍之環境照度提供高視覺安全性。可選擇如所說明之具有階梯函數的量變曲線，以藉由選擇不同量變曲線來減少設定數目且減少驅動成本。替代地，可提供隨環境照度連續地變化之平滑量變曲線。

在預設設定838中，當環境照度降低時，例如介於250勒克斯與175勒克斯之間，顯示器在150尼特至100尼特之間切換。用於窺探者之視覺安全等級維持在臨限值以上。可將時間常數應用於量變曲線之切換，使得變化由於顯示器閃爍而不可見。舉例而言，時間常數可為若干秒。

在高照度位準下，可針對如所說明之所有量變曲線提供單個顯示正面明度Y_max ，或階梯函數可繼續隨明度而變化。

在一些環境中，使用者可偏好較亮正面影像，但視覺安全性具有一些有限降低，且因此可代替預設設定而選擇量變曲線832。在期望高視覺安全等級之其他環境中，可選擇具有較低正面明度及增加之視覺安全等級的量變曲線848。

換言之，使用者可自藉由圖中之預設量變曲線838說明的量變曲線改變預設顯示亮度設定。若周圍照度改變，則顯示器可遵循所選擇之亮度階梯量變曲線，例如，如所展示之量變曲線830。

在周圍照度正變化或量變曲線之使用者選擇經改變的時段期間，可在諸如幾秒之延長時間段內提供量變曲線之間的切換以達成顯示器外觀之無縫變化。

圖 9B 為說明用於操作使用者可選擇轉移函數之方法的示意性流程圖。

顯示設備（例如，筆記型電腦）可具有系統層級脈寬調變（PWM）產生器860。至系統層級PWM產生器860之輸入可包含由作業系統設定且可將分開的環境光感測器（未圖示）之輸出用作輸入的全域亮度868之設定。

至全域亮度868設定之輸入亦可包含可偏置或調整預設顯示亮度之使用者輸入。PWM輸入878由時序控制器（TCON）板862接收，該板可包含微控制器以執行處理功能。TCON板862亦包含來自防窺啟用876信號之輸入，該信號判定顯示器是否在防窺模式中。若顯示器不在防窺模式中，則PWM輸出880可遵循PWM輸入878。TCON板862進一步包含來自環境光感測器ALS 872之輸入，該環境光感測器不同於由系統提供之環境光感測器ALS。特定而言，環境光感測器872可具備至TCON 862之直接連接，如所說明。此連接可獨立於作業系統控制。發送至LED控制器864之PWM輸出880能夠由TCON 862修改。時間回應功能874自ALS 872獲取輸入，且使得TCON 862能夠提供PWM輸出880，使得環境照度之改變導致至LED控制器864之信號的改變，該信號隨時間逐漸變化使得使用者不會體驗到顯示亮度之閃爍或跳變。時間回應功能874亦可抑制可由螢光管或其類似者產生之周圍照明（例如，50或60 Hz）之頻率分量的效應。

LED控制器864連接至防窺顯示器100之LED條15，該LED條可為併入防窺顯示器100之背光20內的PCB或可撓性PCB，如在例如下文圖13中所說明。在其他配置（未圖示）中，LED控制器864可由顯示控制器提供，該顯示控制器可經配置以控制諸如發射式OLED顯示器或發射式微型LED顯示器之發射式空間光調變器48的明度。

當在防窺模式中提供防窺功能時，轉移函數可維持關係Y _max ≤Y_upper ，其中Y _max 為顯示裝置之最大輸出明度且Y_upper 由以下等式給出：

等式9

其中Y_upper 之等式適用於在圍繞顯示裝置之法線的至少一個方位角下與顯示裝置之法線具有45º之極角θ 的觀察方向，I為環境光之所偵測位準，I 之單位為Y _max 之單位乘以單位為立體弧度之立體角，ρ （θ=45º ）為顯示裝置沿著觀察方向之反射率，P （θ=45º ）為顯示裝置沿著觀察方向之明度與顯示裝置之最大輸出明度Y _max 的比率，且S_min 具有1.0或大於1.0之值。

Y_upper 之值的公式自等式4導出，考慮沿著觀察方向之關於檢視者的反射率ρ 及比率（相對明度）P ，該觀察方向在圍繞顯示裝置之法線的至少一個方位角下與顯示裝置之法線具有45º的極角θ 。藉由滿足關係Y _max ≤Y_{upper ，} 有可能確保用於在觀察方向上之為窺探者之離軸檢視者的S值滿足關係S≥S_min ，其中S_min 具有1.0或大於1.0之值，而無關於環境光之照度位準及顯示裝置之明度如何變化。藉由維持關係S≥S_min ，其中S_min 具有1.0或大於1.0之值，在該觀察方向上之離軸檢視者實際上無法辨別處於或低於限值S_min 的視覺安全等級，因此離軸檢視者無法感知所顯示影像，如上文所描述。

有利地，S_min 可具有1.5或大於1.5之值。此增加的限值S_min 達成較高視覺安全等級，其中對於大部分影像及大部分觀察者，此影像對沿著觀察方向之離軸檢視者實際上不可見。

有利地，S_min 可具有1.8或大於1.8之值。此增加的限值S_min 達成較高視覺安全等級，其中對於所有觀察者，影像獨立於影像內容而不可見。

其中顯示裝置具有對稱的長軸及短軸，Y_max 之等式可適用於在對應於長軸（以便達成關於以橫向定向使用顯示裝置之離軸檢視者的優點）或短軸（以便達成關於以縱向定向使用顯示裝置之離軸檢視者的優點）中之任一者或兩者的方位角下與顯示裝置之法線具有45º之極角θ 的觀察方向。

當提供防窺功能時，根據維持關係Y _max ≥Y_lower 之轉移函數基於環境光之所偵測位準而控制所顯示影像之明度，其中Y_lower 由以下等式給出：

等式10 其中Y_lower 之等式適用於在圍繞顯示裝置之最大輸出明度之方向的至少一個方位角下與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向，ρ （Δθ=10º ）為顯示裝置沿著與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向的反射率，P （Δθ=10º ）為顯示裝置沿著與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向的明度與顯示裝置之最大輸出明度Y _max 的比率，且S_max 具有0.1或小於0.1之值。

Y_lower 之值的公式自等式4導出，考慮關於觀察方向之反射率ρ 及比率（相對明度）P ，該觀察方向在圍繞顯示裝置之最大輸出明度之方向的至少一個方位角下與顯示裝置之最大輸出明度之方向具有10º的極角θ 。軸上檢視者將通常沿著此觀察方向或以可見性較佳之較小極角定位。

藉由滿足關係Y _max ≥Y_lower ，有可能確保用於軸上檢視者之S值滿足關係S≤S_max ，其中S_max 具有0.1或小於0.1之值，而無關於環境光之照度位準及顯示裝置之明度如何變化。藉由維持關係S≤S_max ，其中S_max 具有0.1或小於0.1之值，維持所顯示影像對軸上檢視者之可見性，如上文所描述。

現將描述在防窺模式中操作之顯示器的正面明度之期望限值。

圖 10 為說明在觀察角θ下所感知視覺安全性隨視覺安全等級V之變化806的示意圖。視覺安全等級V為任何給定顯示器之所量測量且隨極座標視角而變化。

相較於視覺安全等級V，所感知視覺安全性為對在觀察角下由人類視覺系統回應產生之所顯示防窺影像之可見性的主觀判斷。

在操作中已發現，高於視覺安全等級V之臨限限值V_lim ，則無法感知影像資訊。所感知可見性隨視覺安全等級V之改變的此轉變極快，如由圍繞臨限限值V_lim 之圖7B中之曲線的陡度所展示。亦即，隨著視覺安全等級V增加，所感知可見性最初僅逐漸降低且影像基本上可檢視。然而，在達到臨限限值V_lim 時，所感知影像以實際上出人意料的方式快速停止可見。

在觀察到出人意料的結果時，對於防窺應用所關注之文字文件影像，發現由窺探者看到之所感知影像在V為10時快速停止可見。在V值高於10之區810中，所有所顯示文字皆具有零可見性。換言之，在V為10或大於10時，所感知文字以實際上出人意料的方式快速停止可見。

在低於V_lim 之區812中，文字以低對比度可見，且在低於V'之區814，文字清晰可見。

將期望最大化正面顯示明度以達成對主要顯示器使用者之高影像可見性。對於窺探者，將進一步期望在觀察角下達成高影像安全等級。現將進一步詳細描述對正面明度之選擇性控制。

對於觀察角θ，防止最大顯示輸出明度Y_max （通常為正面明度）超過明度限值Y_lim ，在該限值下，視覺安全等級V高於臨限限值V_lim ，使得在觀察角θ下，影像無法感知為可見，明度限值Y_lim 由下式等出：

等式11 其中Rθ為在觀察角θ下之所反射環境照度，Kθ為在觀察角下之顯示器黑色狀態明度，且Pθ為在觀察角θ下之相較於最大顯示輸出明度Y_max （通常為正面明度且以尼特計量）的相對明度。對於顯示反射率ρθ及在觀察角下具有由顯示器反射之以勒克斯θ量測之照度Iθ的朗伯照明體，明度限值Y0_lim 亦由下式給出：

等式12

由於照度Iθ取決於環境光之量，因此顯示裝置之明度可藉由控制系統500根據此等關係控制。具體而言，可選擇由如上文所描述之控制系統500使用的防窺轉移函數804以維持關係Y_max ≤Y_lim ，使得在期望觀察角θ下，例如在與顯示裝置之法線側向地成45度之觀察角θ及零度之仰角下，影像無法感知為可見。

在經受彼限制之情況下，明度較佳儘可能高以便最佳化正面視圖之效能。因此，可另外選擇由如上文所描述之控制系統500使用的防窺轉移函數804以維持關係Y_max /Iθ≥1勒克斯/尼特，如由圖7B中之量變曲線805所說明。照度Iθ可為自所照明場景平均化之所感測周圍照度。

有利地，可提供一種顯示器，其具有對離軸窺探者之高影像安全性，同時針對不同照度位準達成對正面使用者之高影像可見性。

現將描述控制防窺顯示器之進一步描述。

圖 11 說明圖1至圖2及圖3至圖4之防窺控制系統的流程圖。

顯示器操作環境261可包含（但不限於）網路ID 201、日期/時間262、GPS 206資料、環境光感測器232偵測及飛航模式270設定。

公司防窺策略240可包含定義，根據該等定義，顯示器應在防窺模式中操作，該等定義包含時間及部位；文件及應用程式；以及視覺安全等級規格。

其他輸入可包含顯示器設計參數272以及關於所檢視文件及應用程式274之資訊。

資料處理器290用以分析顯示器操作環境261、顯示器設計參數272、所檢視文件及應用程式274且與公司防窺策略240進行比較。輸出判定在防窺模式中抑或公開模式中操作，使得針對防窺或公開模式，基於資料處理器290輸出而設定切換292。

在防窺模式操作之狀況下，提供使用顯示控制系統710應用於顯示裝置100及使用影像控制系統296應用於影像101以便達成期望的視覺安全等級的設定。可使用指示符280提供視覺安全等級之進一步指示。

在公開模式操作之狀況下，使用LED驅動器715將包含顯示控制系統710之錐角改變以及明度的適當照明控制提供至顯示裝置100。

控制器500可繼續監視顯示器操作環境261之狀態及策略240之適當改變，且適當地調整顯示裝置100及影像101以維持目標視覺安全等級。

有利地，控制系統500可實現視覺安全等級，該視覺安全等級可為可靠地計算且與針對裝置之電流環境設定之公司策略240等級相當的視覺安全等級。可將視覺安全等級調整至顯示裝置100環境所需的等級，使得主要使用者保持與達成規定公司防窺策略防窺等級一致之最佳檢視自由度及舒適度。

可假定未進一步詳細論述的圖11之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

環境光感測器232可屬於偵測以非定向方式入射於顯示裝置上之環境光之照度位準的類型。在此等狀況下，所偵測照度位準I 表示平均位準，使得對於在變化部位中之離軸檢視者，達成上文所描述之效應。

替代地，環境光感測器232可屬於偵測沿著入射方向入射於顯示裝置上以用於向觀察方向反射之環境光之照度位準的類型。在此狀況下，有可能在對應於環境光反射率有助於窺探者安全性之部位的方向上量測周圍照度。此允許特定地針對觀察方向上之離軸檢視者而最佳化上文所描述之效應。此方法之一些實例如下。

圖 12A 為說明防窺顯示器及離軸環境光感測器之俯視圖的示意圖。環境光源604藉由防窺顯示器100反射至窺探者45。環境光感測器232經配置以量測光錐605R中之周圍照度。在操作中，環境光感測器232之輸出經配置以調整至使用者47之明度，從而針對周圍照度達成期望的視覺安全等級。在操作中，對於不具有漫射體或具有有限漫射體（例如，具有AG50或小於AG50之漫射的前表面漫射體）之典型顯示器，窺探者僅看到自圍繞光錐605R之方向之區反射的環境光。

圖 12B 為說明用於量測防窺顯示器之環境照度之極座標區的示意圖。因此，圖12B指示極座標部位605R、605L，在該等部位內，環境光源可經配置以有助於如由離軸窺探者觀察到的視覺安全等級。位於別處之環境光源不會影響視覺安全因數。不期望提供減少之正面明度來補償不提供增加之視覺安全等級的環境照度，亦即，在區605L、605R外部之光源。

現將描述優先量測極座標區605L、605R中之照度的環境光感測器。

圖 12C 至圖 12E 為說明用於量測圖12B之極座標區中之環境照度的離軸環境光感測器之俯視圖的示意圖。

圖12C說明環境光感測器232，該環境光感測器包括具有孔隙241R、241L之遮罩237，該等孔隙藉由間隔物239與遮罩237分開。感測器235L量測來自離軸環境光源604L之環境照度，而感測器235R量測來自離軸環境光源604R之環境照度。有利地，在防窺操作模式中，可回應於適當地置放之環境光源604R、605L而增加提供至窺探者之視覺安全等級。

圖12D類似於圖12C，除兩個感測器235L、235R由單個感測器235C替換以外。有利地，減少成本。

圖12E說明如下實施例：其中感測器235L、235R及遮罩237L、237R相對於顯示裝置100之法線方向傾斜，其中光軸299L、299R導向區605L、605R之中心。有利地，相較於圖12C之配置，可減少雜散光且改善量測準確性。

在圖12C至圖12E之實施例中，孔隙241及感測器232可經塑形以達成與圖12B之極座標部位605L、605R匹配的量測方向。

ALS可包含能夠偵測例如不同光譜帶或紅外線之數個偵測器或偵測通道。一個通道亦可用以偵測來自例如脈衝式LED或螢光照明之閃爍效應。以上個別偵測器可經多工至類比轉數位轉換器，以減少成本。

現將描述能夠在防窺模式與公開模式之間切換的顯示器之說明性實例。

圖 13 為以正面透視圖說明可切換定向顯示裝置100之示意圖，該可切換定向顯示裝置包括背光20、可切換液晶延遲器300及空間光調變器48。

顯示裝置100包括諸如準直背光之定向背光20，該背光經配置以輸出光，背光20包括定向波導1；及複數個光源15，其經配置以將輸入光輸入至波導1中，波導1、後反射體及光控膜5經配置以將來自光源15之光導引至立體角範圍402A中。舉例而言，光控膜5可包括轉向膜及漫射體。

在本揭示案中，立體角範圍為光錐之立體角，在該光錐內，明度大於相對於峰值明度之給定相對明度。舉例而言，明度衰減可達到50%相對明度，使得立體角範圍在給定方向上具有與半高全寬（FWHM）相同之角寬。

背光20可經配置以提供角光立體角範圍402A，相較於正面明度，該角光立體角範圍對於離軸檢視位置具有減少的明度。

顯示控制系統710經配置以提供對光源驅動器715之控制。可藉由控制系統控制LED 15之明度，使得可控制對窺探者之絕對離軸明度。

空間光調變器48可包括液晶顯示器，該液晶顯示器包括基板212、216以及具有紅色像素220、綠色像素222及藍色像素224之液晶層214。空間光調變器48在其相對側上具有輸入顯示偏振器210及輸出顯示偏振器218。輸出顯示偏振器218經配置以為來自空間光調變器48之像素220、222、224的光提供高消光比。典型偏振器210、218可為諸如二向色偏振器之吸收式偏振器。

視情況，反射式偏振器208可設置於二向色輸入顯示偏振器210與背光210之間以提供再循環光且提高顯示效率。有利地，可提高效率。

現將描述用以提供控制離軸明度之光學堆疊。

反射式偏振器302、複數個延遲器300及額外偏振器318經配置以自空間光調變器48接收輸出光。

複數個延遲器300配置於反射式偏振器302與額外偏振器318之間。偏振器210、218、318可為吸收型偏振器，諸如碘偏振器，而反射式偏振器302可為拉伸雙折射膜堆疊（諸如，來自3M公司之APF）或線柵偏振器。

複數個延遲器300包括可切換液晶延遲器301，該可切換液晶延遲器包括液晶材料層314及配置於反射式偏振器302與額外偏振器318之間的基板312、316。延遲器300進一步包括被動延遲器330，如下文進一步描述。

如下文所描述，複數個延遲器300不影響沿著軸線（沿著延遲器300之平面的法線）穿過反射式偏振器302、延遲器300及額外偏振器318之光的明度，但延遲器300至少在可切換延遲器301之可切換狀態中之一者中減少沿著相對於延遲器300之平面之法線傾斜的軸線穿過其的光之明度。此起因於由延遲器300引入至沿著相對於延遲器300之液晶材料成不同角度的軸線之光的相移之存在或不存在。

可切換液晶延遲器301之透明基板312、316包括電極，該等電極經配置以在其間的液晶材料414之層314上提供電壓。控制系統752經配置以控制藉由電壓驅動器350在可切換液晶延遲器301之電極上施加的電壓。

可假定未進一步詳細論述的圖13之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

如下文將進一步描述，額外偏振器318、複數個延遲器300及反射式偏振器302可經配置以提供對來自環境照明604之輸出亮度及前反射率的極座標控制。

現將描述用以提供對離軸明度之控制的光學堆疊之實例。

圖 14 為以透視側視圖說明在防窺操作模式中之複數個延遲器300的配置，該複數個延遲器包括在防窺操作模式中之負C板被動延遲器330及垂直配向之可切換液晶延遲器301。在圖14中，為了清楚起見，省略光學堆疊之一些層。舉例而言，展示省略了基板312、316之可切換液晶延遲器301。

可切換液晶延遲器301包括兩個表面配向層，該等配向層安置於電極413、415上且鄰近於液晶材料414之層並在其相對側上，且各自經配置以在鄰近液晶材料414中提供垂直配向。可切換液晶延遲器301之液晶材料414的層包括具有負介電各向異性之液晶材料。液晶分子414可設置成自水平預傾斜例如88度以移除切換時的退化。

反射式偏振器302之電向量傳輸方向平行於輸出偏振器218之電向量傳輸方向。另外，反射式偏振器302之電向量傳輸方向303平行於額外偏振器318之電向量傳輸方向319。

可切換液晶延遲器301包括具有負介電各向異性之液晶材料414的層314。被動延遲器330包括負C板，該板具有垂直於延遲器330之平面的光軸，該平面由盤狀材料430之定向示意性地說明。

液晶延遲器301進一步包括經配置以控制液晶材料之透射電極413、415，液晶材料層可藉助於調整施加至電極之電壓來切換。電極413、415可跨越層314，且經配置以施加用於控制液晶延遲器301之電壓。透射電極位於液晶材料414之層的相對側上，且可例如為ITO電極。

配向層可形成於電極413、415與層314之液晶材料414之間。液晶分子在x-y平面中之定向由配向層之預傾斜方向判定，使得每一配向層具有預傾斜，其中每一配向層之預傾斜具有預傾斜方向，該預傾斜方向在層314之平面中具有分量417a、417b，該分量平行或反平行或正交於反射式偏振器302之電向量傳輸方向303。

驅動器350跨越可切換液晶材料414之層314將電壓V提供至電極413、415，使得液晶分子相對於豎直以傾斜角傾斜。傾斜平面由形成於基板312、316之內表面上的配向層之預傾斜方向判定。

在用於在公開模式與防窺模式之間切換的典型用途中，液晶材料層可在兩個狀態之間切換，第一狀態為公開模式使得顯示器可由多個使用者使用，第二狀態為供主要使用者使用之防窺模式，其中對窺探者之可見性最小。該切換可藉助於在電極上施加的電壓進行。一般而言，可考慮此顯示器具有第一廣角狀態及離軸明度減少之第二狀態。

可假定未進一步詳細論述的圖14之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

現將描述圖13之堆疊的說明性實施例之各種元件的極座標量變曲線。

圖 15A 為說明準直背光及空間光調變器之輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 15B 為說明表2之說明性實施例的配置於平行偏振器之間的可切換延遲器之透射之極座標及方位角變化的示意圖。

模式	被動延遲器（s）	主動LC延遲器
類型	Δn.d /奈米	配向層	預傾斜 /度	Δn.d /奈米	Δε	電壓 /伏
寬	負C	-660	垂直 垂直	88 88	750	-4.3	0
防窺	2.2

表 2

圖 15C 為說明表2之說明性實施例的配置於反射式偏振器與吸收式偏振器之間的可切換延遲器之相對反射之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 15D 為說明在防窺操作模式中用於圖13之配置的總顯示反射率之極座標及方位角變化的示意圖，其為反射率ρ(θ,ϕ )之極座標量變曲線，其中θ為極角且ϕ為方位角。

圖 15E 為說明在防窺操作模式中用於圖13之配置的輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖，其為防窺等級P(θ, ϕ)之極座標量變曲線。

圖 15F 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度而在防窺操作模式中用於圖13之配置的視覺安全等級S(θ, ϕ)之極座標及方位角變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半。說明S=1.0、S=1.5及S=1.8之等高線以展示具有影像防窺性及影像不可見性之極座標區。說明S=0.1之等高線以展示具有高影像可見性之極座標區。

圖 15G 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度在防窺操作模式中用於圖13之配置的零仰角之視覺安全等級S之極座標變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半。在45度下，控制顯示器使得顯示器之I/Y_max 比率（勒克斯/尼特）設定為2.0且影像在+/-45度之極角下不可見。

現將描述在公開模式中之圖13的顯示器之操作。

圖 16 為以透視側視圖說明在公開操作模式中之延遲器300之配置的示意圖。在本揭示案實施例中，在液晶延遲器301上提供零伏特，如在表2中。

相較於圖14之配置，不施加電壓且液晶材料414之分子大體上正交於配向層及電極413、415而配置。

可假定未進一步詳細論述的圖16之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

圖 17A 為說明在公開操作模式中用於之圖13之配置的輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖；且圖 17B 為說明針對以尼特計量之值Y_max 的顯示正面明度而在公開操作模式中用於圖13之配置的零仰角之視覺安全等級S之極座標變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半。相較於圖15F之配置，在軸線附近之具有最高可見性的寬極座標區上，顯示器保持對使用者可見。

圖 17C 為說明背光之輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖，該背光之最大明度Y_max 的方向不正交於顯示器。相較於在部位890（其為顯示器法線）處具有Y_max 之圖17A，圖17C說明Y_max 在處於軸線上方之部位892處。有利地，可針對俯視顯示器之使用者增加顯示明度。與如描述於等式10中之顯示裝置的最大輸出明度之方向具有10º之極角θ 的觀察方向由極座標區894說明。期望至少在區894內，影像對主要使用者之影像可見性為高的，亦即，安全因數S低於0.1。

現將考慮在防窺模式中操作之顯示器的軸上及離軸方向上來自輸出偏振器218之偏振光的傳播。

圖 18A 為以側視圖說明在防窺操作模式中輸出光自空間光調變器傳播通過圖13之光學堆疊的示意圖。

當驅動液晶材料414之層314以在防窺模式中操作時，延遲器300不會將偏振分量360整體變換為沿著垂直於可切換延遲器之平面之軸線穿過延遲器的輸出光線400，但針對與延遲器之平面之垂線成銳角的一些極角會將偏振分量361整體變換成穿過延遲器的光線402。

來自輸出偏振器218之偏振分量360由反射式偏振器302透射且入射於延遲器300上。軸上光具有自分量360未修改之偏振分量362，而離軸光具有由延遲器300變換之偏振分量364。偏振分量361至少被變換為線性偏振分量364且由額外偏振器318吸收。更一般而言，偏振分量361被變換為由額外偏振器318部分吸收之橢圓偏振分量。

圖15B中所說明之光透射的極座標分佈修改底層空間光調變器48之明度輸出的極座標分佈。在空間光調變器48包括定向背光20之狀況下，則可進一步減少離軸明度，如上文所描述。

可假定未進一步詳細論述的圖18A之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

有利地，提供一種防窺顯示器，其具有對離軸窺探者之低明度，同時為軸上觀察者維持高明度。

現將針對在防窺模式中操作之顯示器描述反射式偏振器302對來自環境光源604之光的操作。

圖 18B 為以俯視圖說明在防窺操作模式中周圍照明光傳播通過圖13之光學堆疊的示意圖。

環境光源604用非偏振光照明顯示裝置100。額外偏振器318透射正交於顯示裝置100之具有第一偏振分量372的光線410，該第一偏振分量為平行於額外偏振器318之電向量傳輸方向319的線性偏振分量。

在兩個操作狀態下，偏振分量372保持未由延遲器300修改，且因此透射之偏振分量382平行於反射式偏振器302及輸出偏振器218之透射軸線，因此環境光經導引穿過空間光調變器48且被損耗。

相比之下，對於光線412，離軸光導引穿過延遲器300，使得可反射入射於反射式偏振器302上之偏振分量374。此偏振分量在穿過延遲器300之後重新轉換成分量376，且透射穿過額外偏振器318。

因此，當液晶材料之層314處於該兩個狀態中之第二狀態下時，反射式偏振器302不提供沿著垂直於延遲器300之平面的軸線穿過額外偏振器318及接著穿過延遲器300之環境光線410的反射光，但提供以一些極角穿過額外偏振器318及接著穿過延遲器300之環境光的反射光線412，該等極角與延遲器300之平面的垂線成銳角；其中反射光412往回穿過延遲器300且接著由額外偏振器318透射。

因此，延遲器300不會將偏振分量380整體變換為沿著垂直於可切換延遲器之平面之軸線穿過額外偏振器318及接著穿過延遲器300的環境光線410，但會將偏振分量372整體變換為以一些極角穿過吸收式偏振器318及接著穿過延遲器300之環境光線412，該等極角與延遲器300之平面的垂線成銳角。

因此，圖15C中所說明之光反射的極座標分佈說明可藉助於延遲器300之防窺狀態在典型的窺探者部位處提供高反射率。因此，在防窺操作模式中，增加用於離軸檢視位置之反射率，如圖15C中所說明，且減少來自空間光調變器之離軸光的明度，如圖15B中所說明。

在公開操作模式中，控制系統710、752、350經配置以將可切換液晶延遲器301切換至第二延遲器狀態中，在該第二延遲器狀態中，相移被引入至沿著相對於可切換液晶延遲器301之平面之法線傾斜的軸線穿過延遲器的光之偏振分量中。

作為比較，在公開操作模式中，立體角範圍402D可與立體角範圍402B大體上相同。對輸出立體角範圍402C、402D之此類控制可藉由對光源之集合15、17及至少一個可切換液晶延遲器300的同步控制來達成。

有利地，對於離軸檢視，可達成具有低影像可見性之防窺模式，且對於公開操作模式，可高效率地提供大的立體角範圍，以用於在多個使用者之間共用顯示影像且增加影像空間均勻度。

額外偏振器318與顯示輸出偏振器218配置於空間光調變器48之相同輸出側上，該顯示輸出偏振器可為吸收式二向色偏振器。顯示偏振器218及額外偏振器318具有平行之電向量傳輸方向219、319。如下文將描述，此平行配向為中心檢視部位提供高透射率。

透射式空間光調變器48經配置以自背光接收輸出光；輸入偏振器210配置於空間光調變器之輸入側上處於背光20與空間光調變器48之間；輸出偏振器218配置於空間光調變器48之輸出側上；額外偏振器318配置於輸出偏振器218之輸出側上；且包括液晶材料層314之可切換液晶延遲器300配置於至少一個額外偏振器318與輸出偏振器318之間，在此狀況下，額外偏振器318配置於輸出偏振器218之輸出側上；且控制系統710經配置以同步地控制光源15、17及至少一個可切換液晶延遲器300。

控制系統710進一步包括對電壓控制器752之控制，該電壓控制器經配置以提供對電壓驅動器350之控制，以便達成對可切換液晶延遲器301之控制。

可假定未進一步詳細論述的圖18B之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

有利地，提供一種防窺顯示器，其具有對離軸窺探者之高反射率，同時為軸上觀察者維持低反射率。如上文所描述，此增加之反射率為周圍照明環境中之顯示器提供增強之防窺效能。

現將描述公開模式中之操作。

圖 19A 為以側視圖說明在公開操作模式中輸出光自空間光調變器傳播通過圖1之光學堆疊的示意圖；且圖 19B 為說明圖19A中之透射光線的輸出明度隨極座標方向之變化的示意圖。

可假定未進一步詳細論述的圖19A及圖19B之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

當液晶延遲器301處於該兩個狀態中之第一狀態下時，延遲器300不會將偏振分量360、361整體變換為垂直於可切換延遲器301之平面或以與可切換延遲器301之平面之垂線成銳角而穿過其的輸出光。亦即，偏振分量362與偏振分量360大體上相同，且偏振分量364與偏振分量361大體上相同。因此，圖19B之角度透射量變曲線跨越寬極座標區大體上均勻地透射。有利地，顯示器可切換至寬視場。

圖 19C 為以俯視圖說明在公開操作模式中環境照明光傳播通過圖1之光學堆疊的示意圖；且圖 19D 為說明圖19C中之反射光線的反射率隨極座標方向之變化的示意圖。

因此，當液晶延遲器301處於該兩個狀態中之第一狀態下時，延遲器300不會將偏振分量372整體變換為穿過額外偏振器318及接著穿過延遲器300之環境光線412，該等光線垂直於延遲器300之平面或與延遲器300之平面的垂線成銳角。

在公開模式中之操作中，輸入光線412在透射穿過額外偏振器318之後具有偏振狀態372。對於正面方向及離軸方向兩者，不會發生偏振變換，且因此來自反射式偏振器302之光線402的反射率為低的。光線412由反射式偏振器302透射且在圖1之顯示偏振器218、210或背光或圖2之發射式空間光調變器38之光學隔離器218、518中損耗。

可假定未進一步詳細論述的圖19C及圖19D之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

有利地，在公開操作模式中，跨越寬視場提供高明度及低反射率。此顯示器可由多個觀察者以高對比度方便地檢視。

現將描述包括發射式顯示器之顯示設備。

圖 20 為以正面透視圖說明可切換定向顯示裝置之示意圖，該可切換定向顯示裝置包括定向背光及各自配置於一對偏振器之間的兩個可切換液晶延遲器。相較於圖13之配置，諸如OLED顯示器或微型LED顯示器之發射式顯示器包括像素層214與輸出偏振器218之間的另一四分之一波板202。有利地，減小自背板214之不期望的反射率。

可假定未進一步詳細論述的圖20之實施例的特徵對應於具有如上文所論述之等效參考編號的特徵，包含特徵中之任何潛在變化。

圖 21A 為說明發射式空間光調變器之輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 21B 為說明表3之說明性實施例的配置於第一對平行偏振器之間的第一可切換延遲器之透射之極座標及方位角變化的示意圖。

層	配向 類型	預傾斜/度	平面內配向方向	LC層314延遲	額外被動延遲器330類型	額外被動延遲器330延遲
301B	均勻	2	270	1250奈米
垂直	88	90
330B		負C板	-1000奈米
301A	均勻	2	180	1250奈米
垂直	88	0
330A		負C板	-1000奈米

表 3

圖 21C 為說明表3之說明性實施例的配置於反射式偏振器302與吸收式偏振器318A之間的第一可切換延遲器300A之相對反射之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 21D 為說明在防窺操作模式中用於圖20之配置的總顯示反射率ρ(θ, ϕ)之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 21E 為說明表3之說明性實施例的配置於第二對平行偏振器之間的第二可切換延遲器300B之透射之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 21F 為說明在防窺操作模式中用於圖20之配置的輸出明度P(θ, ϕ)之極座標及方位角變化的示意圖。

圖 21G 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度在防窺操作模式中用於圖20之配置的視覺安全等級S之極座標及方位角變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半；

圖 21H 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度而在防窺操作模式中用於圖20之配置的零仰角之視覺安全等級S之極座標變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半。期望安全等級S在+/-−45º下大於1.8。

現將描述其他類型之可切換防窺顯示器。

可在防窺操作模式與公開操作模式之間切換的顯示裝置100包括成像波導及光源陣列，如描述於以全文引用之方式併入本文中的美國專利第9,519,153號中。成像波導使光源陣列成像至光學窗，該等光學窗可經控制以在防窺模式中提供軸上高明度及離軸低明度，且針對公開操作提供具有大立體角錐之高明度。

可切換角對比度量變曲線液晶顯示器描述於日本專利公開案第JPH1130783號及美國專利公開案第2017-0123241號中，其兩者均以全文引用之方式併入本文中。此類顯示器可在防窺操作模式中提供液晶顯示器之液晶層214中的液晶分子之平面外傾斜，且可達成減小的離軸影像對比度。顯示裝置100控制系統500可進一步包括控制液晶分子之平面外傾斜。

如本文中可使用，術語「大體上」及「大約」為其對應術語及/或項目之間的相關性提供行業可接受之容限。此行業可接受之容限的範圍介於零百分比至十百分比，且對應於但不限於分量值、角度等。項目之間的此相關性的範圍介於大約零百分比至十百分比之間。

雖然上文已描述根據本文中所揭示之原理的各種實施例，但應理解，各種實施例僅作為實例呈現且並非限制性的。因此，本揭示案之廣度及範圍不應受上文所描述之例示性實施例中之任一者限制，而是應僅根據由本揭示案發佈之任何技術方案及其等效物來界定。此外，以上優點及特徵在所描述實施例中提供，但不應將此發佈之技術方案的應用限於實現任何或所有以上優點的程序及結構。

另外，本文中之章節標題係為了與依據37 CFR 1.77之建議保持一致或以其他方式提供以提供組織提示。此等標題不應限制或特性化在可能由本揭示案發佈之任何技術方案中闡述的實施例。具體而言且作為實例，儘管標題提及「技術領域」，但技術方案不應受此標題下選擇之語言限制以描述所謂的領域。另外，「背景技術」中的技術描述不應被解釋為承認某些技術係本揭示案中之任何實施例的先前技術。「發明內容」亦不應被視為在所發佈之技術方案中闡述的實施例之特性化。此外，本揭示案中對呈單數形式之「發明」的任何參考不應用以論證在本揭示案中僅存在單個新穎點。可根據由本揭示案發佈之多個技術方案的限制來闡述多個實施例，且此類技術方案因此界定藉此受保護之實施例及其等效物。在所有情況下，此類技術方案之範圍應鑒於本揭示案根據其自身的優點來考慮，但不應受本文中所闡述之標題約束。

1:波導 5:光控膜 15:光源之集合/光源/LED條/LED 17:光源之集合/光源 20:定向背光 26L:目標窺探者檢視部位 26R:目標窺探者檢視部位 45:窺探者 47:使用者 48:發射式空間光調變器/透射式空間光調變器 100:可切換防窺顯示裝置/可切換防窺顯示器 101:所顯示影像 103:影像 199:光軸 200:防窺顯示設備 201:網路ID 202:四分之一波板 206:GPS 208:反射式偏振器 210:二向色輸入顯示偏振器 212:基板 214:液晶層/像素層/背板 216:基板 218:輸出顯示偏振器/光學隔離器 219:電向量傳輸方向 220:紅色像素 222:綠色像素 224:藍色像素 230:攝影機 232:環境光感測器ALS 234:環境照度偵測 235L:感測器 235R:感測器 235C:感測器 237:遮罩 237L:遮罩 237R:遮罩 239:間隔物 240:公司防窺策略 241:孔隙 241R:孔隙 241L:孔隙 250:VSL計算 261:顯示器操作環境 262:日期/時間 270:飛行模式 272:顯示器設計參數 274:所檢視文件及應用程式 278:顯示明度設定 280:安全等級指示器 282:指示器/位準 290:資料處理器 292:切換 296:影像控制系統 299L:光軸 299R:光軸 300:可切換液晶延遲器 300A:第一可切換延遲器 300B:第二可切換延遲器 301:可切換液晶延遲器 301A:層 301B:層 302:反射式偏振器 303:電向量傳輸方向 312:透明基板 314:液晶材料層 316:透明基板 318:外部偏振器/額外偏振器 318A:吸收式偏振器 319:電向量傳輸方向 330:負C板被動延遲器 330A:層 350:電壓驅動器/控制系統 360:偏振分量 361:偏振分量 362:偏振分量 364:偏振分量 372:第一偏振分量/偏振狀態 374:偏振分量 376:分量 380:偏振分量 382:偏振分量 400:光線 402:光線 402A:角光立體角範圍 402B:立體角範圍 402C:有限輸出錐角/輸出立體角範圍 402D:立體角輸出光錐/輸出立體角範圍 410:環境光線 412:環境光線/反射光/輸入光線/反射光線 413:透射電極 414:可切換液晶材料/液晶分子 415:透射電極 417a:分量 417b:分量 430:盤狀材料 450:量變曲線 452:量變曲線 454:量變曲線 456:量變曲線 458:視覺安全等級點 486:期望的明度量變曲線 490:量變曲線 500:防窺控制系統 518:光學隔離器 604:環境光源/周圍照明 604L:離軸環境光源 604R:離軸環境光源 605R:極座標部位/極座標區/光錐 605L:極座標部位/極座標區 606:反射光 608:光線 610:光線 710:顯示控制件/顯示控制系統 715:LED驅動器/光源驅動器 752:控制系統/電壓控制器 802:轉移函數量變曲線/公開轉移函數 803:轉移函數量變曲線 804:轉移函數量變曲線/防窺轉移函數 805:轉移函數量變曲線 806:變化 810:區 812:區 814:區 820:量變曲線 822:量變曲線 824:VSL量變曲線 825:角度範圍 826:VSL量變曲線 827:角度範圍 832:量變曲線 834:量變曲線 836:量變曲線 838:預設設定/預設量變曲線 840:量變曲線 842:量變曲線 844:量變曲線 846:量變曲線 848:量變曲線 852:轉移函數量變曲線/轉移函數 853:轉移函數量變曲線 854:轉移函數量變曲線/轉移函數 855:量變曲線 856:量變曲線/轉移函數 857:轉移函數量變曲線 860:系統層級脈寬調變（PWM）產生器 862:時序控制器（TCON）板 864:LED控制器 868:全域亮度 872:環境光感測器ALS 874:時間回應功能 876:防窺啟用 878:PWM輸入 880:PWM輸出 890:部位 892:部位 894:極座標區

在隨附圖式中作為實例說明實施例，在隨附圖式中，相同參考編號指示類似部分，且其中：

圖 1 為說明在具有第一視覺安全等級之防窺模式中操作的防窺顯示器之正視圖的示意圖，該防窺顯示器包括防窺控制系統；

圖 2 為說明在具有第一視覺安全等級之防窺模式中操作的防窺顯示器之俯視透視圖的示意圖，該防窺顯示器包括防窺控制系統；

圖 3 為說明典型準直背光之輸出明度隨視角之變化的示意圖，該背光經配置以與可切換延遲器協作以向廣泛範圍之窺探者部位提供高視覺安全等級；

圖 4 為說明在防窺模式中操作之可切換防窺顯示器的視覺安全等級隨離軸相對明度之變化的示意圖；

圖 5 為說明兩種類型之防窺顯示器的反射率隨極座標視角之變化的示意圖；

圖 6 為說明圖5之兩種類型之防窺顯示器的視覺安全等級隨極座標視角之變化的示意圖；

圖 7A 為說明正面顯示明度與環境照度之間的轉移函數之示意圖；

圖 7B 為說明所量測環境照度對正面顯示明度之比率與環境照度之間的轉移函數之示意圖；

圖 8A 為說明在勒克斯/尼特比率為3.0之情況下在防窺模式中操作的說明性防窺顯示器之安全因數隨極角之變化的示意圖；

圖 8B 為說明在勒克斯/尼特比率為0.5之情況下在公開模式中操作的說明性防窺顯示器之安全因數隨極角之變化的示意圖

圖 8C 為說明在勒克斯/尼特比率為0.5之情況下在公開模式中操作的說明性防窺顯示器之安全因數隨極角之變化的示意圖；

圖 8D 為說明在勒克斯/尼特比率為3.0之情況下在防窺模式中操作的說明性防窺顯示器之安全因數隨極角之變化的示意圖；

圖 9A 為說明正面顯示明度與環境照度之間的使用者可選擇轉移函數之示意圖；

圖 9B 為說明用於操作使用者可選擇轉移函數之方法的示意性流程圖；

圖 10 為說明所感知防窺性隨視覺安全等級之變化的示意圖；

圖 11 說明圖1至圖2及圖3至圖4之防窺控制系統的流程圖；

圖 12A 為說明防窺顯示器及離軸環境光感測器之俯視圖的示意圖；

圖 12B 為說明用於量測防窺顯示器之環境照度之極座標區的示意圖；

圖 12C 、圖 12D 及圖 12E 為說明用於量測圖12B之極座標區中之環境照度的離軸環境光感測器之俯視圖的示意圖；

圖 13 為以正面透視圖說明可切換定向顯示裝置之示意圖，該可切換定向顯示裝置包括定向背光及可切換液晶延遲器；

圖 14 為以透視側視圖說明在防窺操作模式中之可切換液晶延遲器之配置的示意圖，該可切換液晶延遲器包括被動負C板補償延遲器；

圖 15A 為說明準直背光及空間光調變器之輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 15B 為說明配置於平行偏振器之間的可切換延遲器之透射之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 15C 為說明配置於反射式偏振器與吸收式偏振器之間的可切換延遲器之相對反射之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 15D 為說明在防窺操作模式中用於圖13之配置的總顯示反射率之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 15E 為說明在防窺操作模式中用於圖13之配置的輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 15F 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度而在防窺操作模式中用於圖13之配置的視覺安全等級S之極座標及方位角變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半；

圖 15G 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度而在防窺操作模式中用於圖13之配置的零仰角之視覺安全等級S之極座標變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半；

圖 16 為以透視側視圖說明公開操作模式中之可切換延遲器之配置的示意圖，其中可切換延遲器包括具有垂直配向之可切換液晶層以及被動C板補償延遲器；

圖 17A 為說明在公開操作模式中用於圖13之配置的輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 17B 為說明針對以尼特計量之值Y_max 的顯示正面明度而在公開操作模式中用於圖13之配置的零仰角之視覺安全等級S之極座標變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半；

圖 17C 為說明背光之輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖，該背光之最大明度Y_max 的方向不正交於顯示器；

圖 18A 為以側視圖說明在防窺操作模式中輸出光自空間光調變器傳播通過圖13之光學堆疊的示意圖；

圖 18 B為以俯視圖說明在防窺操作模式中周圍照明光傳播通過圖13之光學堆疊的示意圖；

圖 19A 為以側視圖說明在公開操作模式中輸出光自空間光調變器傳播通過圖13之光學堆疊的示意圖；

圖 19B 為說明圖19A中之透射光線的輸出明度隨極座標方向之變化的示意圖；

圖 19C 為以俯視圖說明在公開操作模式中周圍照明光傳播通過圖13之光學堆疊的示意圖；

圖 19D 為說明圖19C中之反射光線的反射率隨極座標方向之變化的示意圖；

圖 20 為以正面透視圖說明可切換定向顯示裝置之示意圖，該可切換定向顯示裝置包括定向背光及各自配置於一對偏振器之間的兩個可切換液晶延遲器；

圖 21A 為說明發射式空間光調變器之輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 21B 為說明配置於第一對平行偏振器之間的第一可切換延遲器之透射之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 21C 為說明配置於反射式偏振器與吸收式偏振器之間的第一可切換延遲器之相對反射之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 21D 為說明在防窺操作模式中用於圖20之配置的總顯示反射率之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 21E 為說明配置於第二對平行偏振器之間的第二可切換延遲器之透射之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 21F 為說明在防窺操作模式中用於圖20之配置的輸出明度之極座標及方位角變化的示意圖；

圖 21G 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度而在防窺操作模式中用於圖20之配置的視覺安全等級S之極座標及方位角變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半；及

圖 21H 為說明針對以尼特計量之值Y_max 之顯示正面明度而在防窺操作模式中用於圖20之配置的零仰角之視覺安全等級S之極座標變化的示意圖，該顯示正面明度為以勒克斯計量之值I的照度之一半。

47:使用者

100:可切換防窺顯示裝置/可切換防窺顯示器

101:所顯示影像

200:防窺顯示設備

224:藍色像素

232:環境光感測器ALS

240:公司防窺策略

270:飛航模式

278:顯示明度設定

280:安全等級指示器

282:指示器/位準

500:防窺控制系統

Claims (27)

1. 一種防窺顯示設備，其包括： 一顯示裝置，其經配置以顯示一影像，該顯示裝置能夠提供一防窺功能，在該防窺功能中，相較於該影像對一軸上檢視者之可見性，該影像對一離軸檢視者之該可見性降低； 一控制系統，其經配置以控制該顯示裝置；及 一環境光感測器，其經配置以偵測環境光之照度位準， 其中該控制系統經配置以根據一轉移函數基於該環境光之所偵測位準而控制所顯示影像之明度，且當提供該防窺功能時，該轉移函數維持一關係Y _max ≤Y_upper ，其中Y _max 為該顯示裝置之最大輸出明度且Y_upper 由以下等式給出：

   

   其中Y_upper 之該等式適用於在圍繞該顯示裝置之法線的至少一個方位角下與該顯示裝置之該法線具有45º之一極角θ 的一觀察方向， I為該環境光之該所偵測位準，I 之單位為Y _max 之單位乘以單位為立體弧度之立體角，ρ （θ=45º ）為該顯示裝置沿著該觀察方向之反射率，P （θ=45º ）為該顯示裝置沿著該觀察方向之明度與該顯示裝置之該最大輸出明度Y _max 的比率，且S_min 具有1.0或大於1.0之一值。
2. 如請求項1之防窺顯示設備，其中S_min 具有1.5或大於1.5之一值。
3. 如請求項1之防窺顯示設備，其中S_min 具有1.8或大於1.8之一值。
4. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中該顯示裝置具有對稱之一長軸及一短軸，且Y_upper 之該等式適用於在對應於該長軸及該短軸中之至少一者的一方位角下與該顯示裝置之該法線具有45º之一極角θ 的一觀察方向。
5. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以在提供該防窺功能時根據一轉移函數基於該環境光之該所偵測位準而控制該所顯示影像之明度，該轉移函數維持一關係Y _max ≥Y_lower ，其中Y_lower 由以下等式給出：

   

   其中Y_lower 之該等式適用於在圍繞該顯示裝置之該最大輸出明度之方向的至少一個方位角下與該顯示裝置之該最大輸出明度之該方向具有10º之一極角θ 的一觀察方向，ρ （Δθ=10º ）為該顯示裝置沿著與該顯示裝置之該最大輸出明度之方向具有10º之一極角θ 的該觀察方向的該反射率，P （Δθ=10º ）為該顯示裝置沿著與該顯示裝置之該最大輸出明度之該方向具有10º之一極角θ 的該觀察方向的該明度與該顯示裝置之該最大輸出明度Y _max 的該比率，且S_max 具有0.1或小於0.1之一值。
6. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中該轉移函數經塑形為該所顯示影像之明度隨該環境光之所偵測位準增加而變化的一階梯函數。
7. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中I為沿著一入射方向入射於該顯示裝置上以用於向該觀察方向反射之該環境光的該所偵測位準。
8. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中該顯示裝置能夠至少在一公開模式及一防窺模式中操作，其中在該防窺模式中，提供該防窺功能且相較於該公開模式，該影像對一離軸檢視者之該可見性降低，該控制系統能夠針對該顯示裝置之至少一個區而在該公開模式或該防窺模式中選擇性地操作該顯示裝置。
9. 如請求項7之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以回應於該環境光之該所偵測位準而在公開模式或防窺模式中選擇性地操作該顯示裝置。
10. 如請求項8或9之防窺顯示設備，其中相比在該防窺模式中，該轉移函數在該公開模式中提供該所顯示影像之較高明度。
11. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中 該顯示裝置包括一背光及經配置以自該背光接收光之一透射式空間光調變器，且 該控制系統經配置以藉由控制該背光之明度及/或藉由控制該空間光調變器對光之透射來控制該所顯示影像之明度。
12. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中 該顯示裝置包括一發射式空間光調變器，且 該控制系統經配置以藉由控制該空間光調變器對光之發射來控制該所顯示影像之明度。
13. 如請求項1至3中任一項之防窺顯示設備，其中該顯示裝置之該最大輸出明度係沿著該顯示裝置之該法線。
14. 一種防窺顯示設備，其包括： 一顯示裝置，其經配置以顯示一影像且能夠至少在一公開模式及一防窺模式中操作，其中相較於該公開模式，該影像對一離軸檢視者之可見性在該防窺模式中降低；及 一控制系統，其經配置以控制該顯示裝置，該控制系統能夠在該公開模式或該防窺模式中選擇性地操作該顯示裝置； 其中該顯示設備包括經配置以偵測環境光之照度位準的一環境光感測器。
15. 如請求項14之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以回應於該環境光之所偵測位準而在該公開模式或該防窺模式中選擇性地操作該顯示裝置。
16. 如請求項14或15之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以回應於該環境光之該所偵測位準而選擇性地控制所顯示影像之明度、對比度、白點及空間頻率中之任何一或多者，以維持一選定防窺等級。
17. 如請求項14至15中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以在該防窺模式中回應於該環境光之該所偵測位準而選擇性地控制該所顯示影像之明度、對比度、白點及空間頻率中之任何一或多者。
18. 如請求項14至15中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以在該公開模式中回應於該環境光之該所偵測位準而選擇性地控制該所顯示影像之明度、對比度、白點及空間頻率中之任何一或多者。
19. 如請求項14至15中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以在該公開模式及該防窺模式中回應於該環境光之該所偵測位準而根據不同轉移函數選擇性地控制該所顯示影像之明度，該等轉移函數在該公開模式及該防窺模式中使明度位準與該環境光之所偵測位準相關。
20. 如請求項19之防窺顯示裝置，其中相比該防窺模式中之該轉移函數，該公開模式中之該轉移函數使較高明度位準與該環境光之所偵測位準相關。
21. 如請求項14至15中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以在該防窺模式中回應於該環境光之該所偵測位準而根據一轉移函數選擇性地控制該所顯示影像之明度，該轉移函數維持一關係Y_max /Iθ≥θ勒克斯/尼特，其中Y_max 為該顯示裝置之最大輸出明度且Iθ為所偵測環境光位準。
22. 如請求項14至15中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以在該防窺模式中回應於該環境光之該所偵測位準而根據一轉移函數選擇性地控制該所顯示影像之明度，該轉移函數維持一關係Y_max ≤Y_lim ，其中Y_max 為該顯示裝置之該最大輸出明度，且Y_lim 由以下等式給出：

    

    其中V_lim 具有一值10，Rθ為在與該顯示裝置之法線側向地成45度之一觀察角θ及零度之仰角下的所反射周圍照度，Kθ為在該觀察角下之顯示器黑色狀態明度，且Pθ為在該觀察角θ下相較於最大顯示輸出明度Y_max 之相對明度。
23. 如請求項14至15中任一項之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以選擇性地控制至少一個光源之明度，該至少一個光源經配置以在配置於顯示器之輸出側上的一照明區中提供照明； 其中該照明區經配置以與該顯示器之該法線成一銳角而照明該顯示裝置之前表面。
24. 如請求項23之防窺顯示設備，其中該控制系統經配置以將在側向上-45度之一銳角及零度之仰角下的一照度Iθ提供至該顯示器上，使得：

    

    其中ρθ為該觀察角θ下之該相對明度，且S_lim 大於1.0，較佳大於1.5且最佳大於2.0。
25. 一種光學配置，其包括： 如請求項14至24中任一項之防窺顯示裝置，及該顯示器之該輸出側上的至少一個光源。
26. 如請求項25之光學配置，其中該光源經配置以照明一光反射表面。
27. 一種載具，其包括如請求項26之一光學配置，其中該光反射表面包括該載具之一內部門板。

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