定向显示设备

技术领域

本公开大体上涉及来自光调制装置的照明，并且更具体地涉及用于提供用于包含隐私显示器和夜间显示器的显示器中的照明控制的光学堆叠。

背景技术

隐私显示器对通常在同轴位置上的主要用户提供图像可见性，并且对于通常在离轴位置上的窥探者提供图像内容的降低的可见性。隐私功能可以通过微型百叶窗光学膜来提供，微型百叶窗光学膜使来自显示器的一些光在同轴方向上透射，而在离轴位置上亮度低。然而，这样的膜对于正面照明具有高损耗，并且微型百叶窗由于随空间光调制器的像素跳动，可以引起摩尔伪像。微型百叶窗的间距可能需要针对面板分辨率做出选择，增加了库存和成本。

可切换隐私显示器可以通过离轴光学输出的控制来提供。

控制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。显示器背光源一般采用波导和边缘发射源。某些成像定向背光源具有引导照明通过显示器面板进到观看窗口中的附加能力。成像系统可以被形成在多个源和各自的窗口图像之间。成像定向背光源的一个示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示例。光可以在一个方向上基本上没有损耗地传播通过光学阀，而逆向传播的光可以通过反射出倾斜小平面的反射而被提取，如美国专利No.9,519,153中所描述，该专利整体通过引用并入本文。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供一种显示装置，显示装置包括：空间光调制器；显示偏振器，显示偏振器被布置在空间光调制器的一侧上，显示偏振器是线性偏振器；第一附加偏振器，第一附加偏振器被布置在空间光调制器的与显示偏振器相同的侧上，第一附加偏振器是线性偏振器；至少一个第一极控制延迟器，至少一个第一极控制延迟器被布置在第一附加偏振器和显示偏振器之间；第二附加偏振器，第二附加偏振器是线性偏振器；以及至少一个第二极控制延迟器，其中或者：第二附加偏振器被布置在空间光调制器的与第一附加偏振器相同的侧上、第一附加偏振器的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间；或者显示装置进一步包括被布置为输出光的背光源，空间光调制器包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器，所述显示偏振器是被布置在空间光调制器的输入侧上的输入显示偏振器，并且显示装置进一步包括被布置在空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器被布置在空间光调制器的输出侧上，并且至少一个第二极控制延迟器被布置在第二附加偏振器和输出显示偏振器之间，其中：至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的每个都包括各自的可切换液晶延迟器，可切换液晶延迟器包括液晶材料层和两个表面取向层，两个表面取向层被设置为与液晶材料层相邻并且在液晶材料层的相对侧上，关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的一个，表面取向层中的一个被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀(homogenous)取向，并且表面取向层中的另一个被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面(homeotropic)取向，并且关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层都被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向或者两个表面取向层都被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向。有利地，可切换隐私显示器可以被提供有延伸的极区，在极区上，期望的安全性级别可以被实现。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光可以具有延迟，延迟具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在850nm到1800nm的范围内的第一延迟值。有利地，期望的极区上的亮度可以被降低；在包括反射偏振器的实施方案中，在宽极区域上的反射率可以被提高并且安全性级别可以以期望的级别在宽极区上被提供。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个可以进一步包括至少一个无源补偿延迟器。有利地，亮度降低的区域可以被增大。进一步地，公共模式下亮度的均匀性可以被提高。

空间光调制器可以包括布置为输出光的发射空间光调制器，显示偏振器可以是被布置在发射空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器可以被布置在空间光调制器的输出侧上、第一附加偏振器的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器可以被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间。有利地，具有高安全性因子的可切换隐私显示器可以被提供用于发射空间光调制器。

显示装置可以进一步包括被布置为输出光的背光源，并且空间光调制器可以包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器。有利地，具有高安全性因子的可切换隐私显示器可以被提供用于透射空间光调制器。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的至少一个无源补偿延迟器可以被布置在可切换液晶延迟器的与被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向的表面取向层相同的侧上。至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的至少一个无源补偿延迟器可以包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴。无源单轴延迟器对波长550nm的光可以具有在-400nm到-2100nm的范围内、优选地在-700nm到-1700nm的范围内的延迟。有利地，针对期望的安全性级别的极区的尺寸被增大。

显示装置可以进一步包括反射偏振器，反射偏振器是线性偏振器，并且或者：所述显示偏振器可以是被布置在空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器可以被布置在空间光调制器的与第一附加偏振器相同的侧上、第一附加偏振器的外侧，至少一个第二极控制延迟器可以被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间，并且反射偏振器可以被布置在第一附加偏振器和至少一个第二极控制延迟器之间；或者显示装置可以进一步包括被布置为输出光的背光源，空间光调制器可以包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器，所述显示偏振器可以是被布置在空间光调制器的输入侧上的输入显示偏振器，并且显示装置可以进一步包括被布置在空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器可以被布置在空间光调制器的输出侧上，至少一个第二极控制延迟器可以被布置在第二附加偏振器和输出显示偏振器之间，并且反射偏振器可以被布置在输出显示偏振器和至少一个第二极控制延迟器之间。有利地，在隐私操作模式下，提高的显示器反射率可以被提供。在环境照度下，显示器的提高的安全性级别可以针对窥探者地点被实现。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个可以是至少一个第二极控制延迟器，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以是至少一个第一极控制延迟器。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光可以具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光可以具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值大于第二延迟值。第一延迟值的一半和第二延迟值之间的差值的幅值可以至多为400nm。第一极控制延迟器和第二极控制延迟器可以针对不同的极区提供亮度降低和反射增加。有利地，在其上实现期望的视觉安全性的极区被增大。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个，两个表面取向层都可以被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在450nm到900nm的范围内、优选地在550nm到800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴，并且每个都对波长550nm的光具有在250nm到800nm的范围内、优选地在400nm到625nm范围内的延迟。关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm(优选地600nm到850nm)的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-700nm的范围内、优选地在-350nm到-600nm范围内的延迟。关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm的范围内、优选地在600nm到850nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-900nm的范围内、优选地在-400nm到-800nm范围内的延迟。有利地，针对与至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟中的一个的亮度降低互补的极区，可以实现高的亮度降低和反射。安全性级别可以被提高并且针对期望的视觉安全性的极区的尺寸可以被增大。

空间光调制器可以包括被布置为输出光的发射空间光调制器，显示偏振器可以是被布置在发射空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器可以被布置在空间光调制器的输出侧上、第一附加偏振器的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间。有利地，发射显示器可以在期望的极角范围内被提供有期望的安全性级别。

发射空间光调制器可以具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至少为40度、优选地至少50度的全宽半高。有利地，公共操作模式可以在宽的极角范围内被提供有高的图像可见性。

显示装置可以进一步包括被布置为输出光的背光源，并且空间光调制器可以包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器。背光源可以具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至少为40度、优选地至少50度的全宽半高。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光可以具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光可以具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值的一半小于第二延迟值。关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在850nm到1800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴，并且每个都对波长550nm的光具有在600nm到1600nm的范围内、优选地在750nm到1300nm的范围内的延迟。关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在1000nm到1800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-700nm到-2500nm的范围内、优选地在-900nm到-1800nm的范围内的延迟。有利地，可切换隐私显示可以被提供以实现窄的隐私接通角(privacy switch-on angle)。

空间光调制器可以包括被布置为输出光的发射空间光调制器，显示偏振器可以是被布置在发射空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器可以被布置在空间光调制器的输出侧上、第一附加偏振器的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器可以被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间。发射空间光调制器可以包括被布置在像素层中的像素阵列，并且显示装置可以进一步包括形成孔口的阵列的视差屏障，其中视差屏障沿着沿像素层的平面的法线的轴线与像素层间隔视差距离，每个像素与孔口对准。发射空间光调制器和视差屏障可以具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至多为40度的全宽半高。有利地，可切换隐私显示可以针对离轴窥探者地点被提供有提高的安全性级别。发射显示器可以被提供来针对横屏操作和竖屏操作两者在隐私模式下进行操作。

显示装置可以包括被布置为输出光的背光源，并且空间光调制器可以包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器。背光源可以具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至多为40度的全宽半高。有利地，隐私显示可以被提供用于透射显示器。背光源可以被提供有减小的锥角。针对期望的安全性级别的极区可以被增大。

所述显示偏振器可以是被布置在空间光调制器的输入侧上的输入显示偏振器；第一附加偏振器可以被布置在背光源和输入显示偏振器之间；并且第二附加偏振器可以被布置在空间光调制器的与第一附加偏振器相同的侧上、背光源和第一附加偏振器之间，并且至少一个第二极控制延迟器可以被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间。有利地，来自显示装置的前表面的正面(frontal)反射的可见性可以被降低。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的所述表面取向层可以具有预倾角，预倾角具有预倾角方向，预倾角方向具有在液晶材料层的平面中的、在第一对反平行方向上的分量，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个的所述表面取向层可以具有预倾角，预倾角具有预倾角方向，预倾角方向具有在液晶材料层的平面中的、在第二对反平行方向上的分量，第一对反平行方向与第二对反平行方向相交。从正交至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器的液晶材料层的平面观看，第一对反平行方向与第二对反平行方向可以成90度。有利地，具有期望的安全性级别的极区可以在侧向方向和仰角方向两者上被实现。可切换隐私显示可以在横屏方向和竖屏方向上被提供。在汽车使用中，来自挡风玻璃的反射可以被减小。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光可以具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值大于第二延迟值。第一延迟值的一半与第二延迟值之间的差值的幅值至多为400nm。有利地，针对期望的安全性级别的极区的尺寸被增大。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在450nm到900nm的范围内、优选地在550nm到800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴，并且每个都对波长550nm的光具有在250nm到800nm的范围内、优选地在400nm到625nm的范围内的延迟。关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm的范围内、优选地在600nm到850nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-700nm的范围内、优选地在-350nm到-600nm的范围内的延迟。关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm的范围内、优选地在600nm到850nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-800nm的范围内、优选地在-400nm到-800nm范围内的延迟。

空间光调制器可以包括被布置为输出光的发射空间光调制器，显示偏振器是被布置在发射空间光调制器的输出侧上的输出显示偏振器，第二附加偏振器被布置在空间光调制器的输出侧上、第一附加偏振器的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间。至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以进一步包括至少一个无源补偿延迟器。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器的所述另一个的至少一个无源补偿延迟器可以包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴。有利地，厚度和成本可以被降低。有利地，在极控制延迟器进一步包括两个垂面取向层的情况下，在其上实现期望的安全性级别的极区被增大。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器的所述另一个的至少一个无源补偿延迟器可以包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴。有利地，在极控制延迟器进一步包括两个沿面取向层的情况下，在其上实现期望的安全性级别的极区被增大。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向。有利地，在公共操作模式下的功耗被降低。

显示装置可以进一步包括被布置为输出光的背光源，空间光调制器包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个可以在背光源和透射空间光调制器之间。布置在显示器的前面的组件的厚度被降低。增加的前表面漫射可以被提供有低像素模糊、增加图像保真度并且降低镜面反射的可见性。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供沿面取向。有利地，在施加的压力下，伪像的可见性可以被降低。针对期望的安全性级别的极区域可以被增大。

本公开的各方面中的任何一个可以按任何组合被应用。

本公开的实施方案可以被用于各种光学系统中。实施方案可以包含各种投影仪、投影系统、光学部件、显示器、微型显示器、计算机系统、处理器、自含投影仪系统、视觉和/或视听系统、以及电气装置和/或光学装置，或者与各种投影仪、投影系统、光学部件、显示器、微型显示器、计算机系统、处理器、自含投影仪系统、视觉和/或视听系统、以及电气装置和/或光学装置一起工作。本公开的各方面可以与光学装置和电气装置、光学系统、演示系统相关的几乎任何设备、或可以包含任何类型的光学系统的任何设备一起使用。因此，本公开的实施方案可以被用于光学系统、视觉呈现和/或光学呈现中使用的装置、视觉外设等中、以及若干计算环境中。

在继续详细地讨论所公开的实施方案之前，应理解本公开在其应用或创建中不限于所示的具体布置的细节，因为本公开能够有其他实施方案。而且，本公开的各方面可以按不同的组合和布置被阐述以限定其本身独特的实施方案。此外，本文中使用的术语是出于描述、而非限制的目的。

本公开的这些及其他优点和特征对于本领域的普通技术人员来说，在完整地阅读本公开后，将变得显而易见。

附图说明

实施方案在附图中被举例图示，在附图中，相似的标号指示类似的部分，并且在附图中：

图1A是在侧透视图中图示说明用于在环境照明中使用的可切换隐私显示器的示意图，可切换隐私显示器包括发射空间光调制器、被布置在发射空间光调制器的显示偏振器和第一附加偏振器之间的第一极控制延迟器、以及被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的反射偏振器和第二极控制延迟器；

图1B是在前透视图中图示说明用于图1A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图；

图1C是在侧透视图中图示说明图1A的可切换隐私显示器的示意图，其中反射偏振器被省略，并且第一附加偏振器是反射偏振器；

图2是在侧透视图中图示说明用于在图1A的布置中使用的空间光调制器的可替代结构的示意图，可替代结构进一步包括视差屏障；

图3是在侧透视图中图示说明用于在图1A的布置中使用的空间光调制器的可替代结构的示意图，可替代结构包括透射空间光调制器和背光源；

图4A是在侧透视图中图示说明用于在环境照明中使用的可切换隐私显示器的示意图，可切换隐私显示器包括图3的透射空间光调制器和背光源、被布置在空间光调制器的输出显示偏振器和第一附加偏振器之间的反射偏振器和第一极控制延迟器、以及被布置在空间光调制器的输入显示偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器；

图4B是在前透视图中图示说明用于图4A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图；

图5A是在侧透视图中图示说明可切换隐私显示器的示意图，可切换隐私显示器包括图3的透射空间光调制器和背光源、被布置在空间光调制器的输入显示偏振器和第一附加偏振器之间的第一极控制延迟器、以及被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器；

图5B是在前透视图中图示说明用于图1A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图；

图6A是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构的示意图，其中极控制延迟器包括无源C板和包括一垂面取向层和一沿面取向层的有源液晶层，其中取向层的预倾角方向具有在取向层的平面中的反平行的分量，并且分量在取向层的平面中的第一方向上定向；

图6B是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构的示意图，其中极控制延迟器包括无源C板和包括两个沿面取向层的有源液晶层，其中取向层的预倾角方向具有在取向层的平面中的反平行的分量；

图6C是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构和包括两个沿面取向层的有源液晶层的示意图，其中极控制延迟器包括相交的A板；

图6D是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构的示意图，其中极控制延迟器包括无源C板和包括两个垂面取向层的有源液晶层，其中取向层的预倾角方向具有在取向层的平面中的反平行的分量；

图6E是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构和包括两个沿面取向层的有源液晶层的示意图，其中极控制延迟器包括相交的A板；

图7A是在侧视图中图示说明图1A的布置在公共操作模式下对来自空间光调制器的透射光的操作的示意图；

图7B是在侧视图中图示说明图1A的布置在公共操作模式下对环境光的操作的示意图；

图7C是在侧视图中图示说明图1A的布置在隐私操作模式下以环境光的高反射率对来自空间光调制器的透射光的操作的示意图；

图7D是在侧视图中图示说明图1A的布置在隐私操作模式下以环境光的高反射率对环境光的操作的示意图；

图8A是在前透视图中图示说明用于图1A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图，其中第一极控制延迟器包括一垂面取向层和一沿面取向层以及C板；并且第二极控制延迟器包括两个沿面取向层和相交的A板；

图8B是图示说明发射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线(polarprofile)的曲线图；

图8C是图示说明被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的图8A的第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；

图8D是图示说明被布置在反射偏振器和第二附加偏振器之间的图8A的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；

图8E是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图8D的反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳(Fresnel)反射率；

图8F是图示说明被布置在显示偏振器和第一附加偏振器之间的图8A的第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的并且其中第一极控制延迟器的预倾角方向平行于或反平行于第二极控制延迟器的预倾角方向；

图8G是图示说明图8A的空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图；

图8H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图8A的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图8I是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图8A的布置的视觉安全性因子(visual security factor)的零度仰角的模拟侧向曲线的曲线图；

图8J是图示说明对于为以nit为单位测量的并且在公共模式下操作的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图8A的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图9A是图示说明通过准直背光源照明的透射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图；

图9B是图示说明第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；

图9C是图示说明第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图；

图9D是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图9C的反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率；

图9E是图示说明第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中第一极控制延迟器的预倾角方向平行于或反平行于第二极控制延迟器的预倾角方向；

图9F是图示说明空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图；

图9G是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图9H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的对于布置的视觉安全性因子的零度仰角的模拟侧向曲线的曲线图；

图9I是图示说明对于为以nit为单位测量的并且在公共模式下操作的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10A是图示说明通过准直背光源照明的透射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10B是图示说明第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10C是图示说明对于没有反射偏振器的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10D是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图10C的反射率和来自对于没有反射偏振器的显示装置的前表面的菲涅耳反射率；

图10E是图示说明第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中第一极控制延迟器的预倾角方向与第二极控制延迟器的预倾角方向平行或者反平行；

图10F是图示说明空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10G是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的不具有反射偏振器的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的布置的视觉安全性因子的零度仰角的模拟侧向曲线的曲线图；

图11A是图示说明通过准直背光源照明的透射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图；

图11B是图示说明第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；

图11C是图示说明第二极控制延迟的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图；

图11D是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图11C的反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率；

图11E是图示说明第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中第一极控制延迟器的预倾角方向与第二极控制延迟器的预倾角方向正交；

图11F是图示说明空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图；

图11G是图示说明对于图11A-F的极坐标曲线的对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的不具有反射偏振器的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图12A是图示说明具有图2的屏障结构的发射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图；

图12B是图示说明来自发射空间光调制器的像素的光的图2的屏障结构的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；

图12C是图示说明被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；

图12D是图示说明被布置在反射偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；

图12E是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率；

图12F是图示说明被布置在显示偏振器和第一附加偏振器之间的第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；

图12G是图示说明空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图；

图12H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图12I是图示说明其中第一极控制延迟器是图12H的第二极控制延迟器并且第二极控制延迟器是图11H的第一极控制延迟器的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图12J是图示说明对于为以nit为单位测量的并且在公共模式下操作的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；

图13是在侧透视图中图示说明用于与空间光调制器一起使用的可切换隐私显示组件的示意图，空间光调制器包括第一极控制延迟器和第一附加偏振器、反射偏振器、以及被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器；

图14是关于图15A-F、图16A-F、图17A-C和图18A-F的可替代堆叠布置的图例；

图15A、图15B、图15C、图15D、图15E和图15F是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器的光学组件堆叠的替代的示意图，其中第一极控制延迟器和第二极控制延迟器被布置为接收来自透射空间光调制器和背光源的光；

图16A、图16B、图16C、图16D、图16E和图16F是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器的光学组件堆叠的替代的示意图，其中第一极控制延迟器和第二极控制延迟器中的一个被布置为接收来自空间光调制器的光，并且透射空间光调制器被布置为接收来自第一极控制延迟器和第二极控制延迟器中的另一个和背光源的光；

图17A、图17B和图17C是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器的光学组件堆叠的替代的示意图，其中透射空间光调制器被布置为接收来自第一极控制延迟器和第二极控制延迟器以及背光源的光；以及

图18A、图18B、图18C、图18D、图18E和图18F是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器的光学组件堆叠的替代的示意图，其中第一极控制延迟器和第二极控制延迟器被布置为接收来自发射空间光调制器的光。

具体实施方式

现在将描述与用于本公开的目的的光学延迟器相关的术语。

在包括单轴双折射材料的层中，存在控制光学各向异性的方向，而垂直于其(或者与其成给定角度)的所有方向都具有等同的双折射。

光学延迟器的光轴是指其中不经历双折射的单轴双折射材料中的光线的传播方向。这不同于光学系统的可以例如与对称线平行或垂直于主光线沿其传播的显示器表面的光轴。

对于在与光轴正交的方向上传播的光，当具有平行于慢轴的电矢量方向的线偏振光以最慢的速度传播时，光轴是慢轴。慢轴方向是以设计波长具有最高折射率的方向。类似地，快轴方向是以设计波长具有最低折射率的方向。

对于正介电各向异性单轴双折射材料，慢轴方向是双折射材料的非寻常轴。对于负介电各向异性单轴双折射材料，快轴方向是双折射材料的非寻常轴。

术语半波长和四分之一波长是指延迟器对于设计波长λ

延迟器提供入射在其上的光波的两个垂直的偏振分量之间的相移，并且相移通过其赋予两个偏振分量的相对相位量Г表征；相对相位量Г通过以下方程与延迟器的双折射Δn和厚度d相关：

Γ＝2.π.Δn.d/λ

在方程1中，Δn被定义为非寻常折射率和寻常折射率之间的差值，即，

Δn＝n

对于半波延迟器，d、Δn和λ

本文中的术语半波延迟器通常是指垂直于延迟器并且垂直于空间光调制器传播的光。

现在将描述通过一对偏振器之间的透明延迟器的光线传播的一些方面。

光线的偏振态(SOP)通过任何两个正交偏振分量之间的相对振幅和相移来描述。透明延迟器不改变这些正交偏振分量的相对振幅，而是仅作用于它们的相对相位。提供正交偏振分量之间的净相移改变SOP，而保持净相对相位保持SOP。在当前的说明书中，SOP可以被称为偏振态。

线性SOP具有非零振幅的偏振分量和具有零振幅的正交偏振分量。

线性偏振器使独特的线性SOP透射(该独特的线性SOP具有平行于线性偏振器的电矢量透射方向的线偏振分量)，并且使具有不同的SOP的光衰减。术语“电矢量透射方向”是指偏振器的非定向轴，入射光的电矢量被平行于该轴透射，即使透射的“电矢量”总是具有瞬时方向。术语“方向”通常被用来描述该轴。

吸收偏振器是吸收入射光的一个偏振分量并且使第二正交偏振分量透射的偏振器。吸收线性偏振器的示例是二向色偏振器。

反射偏振器是使入射光的一个偏振分量反射并且使第二正交偏振分量透射的偏振器。是线性偏振器的反射偏振器的示例是多层聚合物膜堆叠(如来自3M公司的DBEF

被布置在线性偏振器和不引入相对净相移的平行的线性分析偏振器之间的延迟器提供除了线性偏振器内的残留吸收的光的全透射。

提供正交偏振分量之间的相对净相移的延迟器改变SOP，并且在分析偏振器处提供衰减。

在本公开中，“A板”是指利用双折射材料层的光学延迟器，其中其光轴平行于层的平面。

“正性A板”是指正双折射A板，即，具有正Δn的A板。

在本公开中，“C板”是指利用双折射材料层的光学延迟器，其中其光轴垂直于层的平面。“正性C板”是指正双折射C板，即，具有正Δn的C板。“负性C板”是指负双折射C板，即，具有负Δn的C板。

“O板”是指利用双折射材料层的光学延迟器，其中其光轴具有平行于层的平面的分量和垂直于层的平面的分量。“正性O板”是指正双折射O板，即，具有正Δn的O板。

消色差延迟器可以被提供，其中延迟器的材料被提供具有如下随着波长λ而变化的延迟Δn.d：

Δn.d/λ＝κ 方程3

其中κ基本上为常数。

合适的材料的示例包含来自Teijin Films的改性聚碳酸酯。如下面将描述的，消色差延迟器可以在本申请实施方案中被提供来有利地使具有低亮度降低的极角观看方向和具有提高的亮度降低的极角观看方向之间的颜色变化最小化。

现在将描述本公开中使用的与延迟器和液晶相关的各种其他的术语。

液晶盒具有由Δn.d给出的延迟，其中Δn是液晶盒中的液晶材料的双折射，并且d是液晶盒的厚度，与液晶盒中的液晶材料的取向无关。

沿面取向是指可切换液晶显示器中的液晶的取向，其中分子基本上平行于基板取向。沿面取向有时被称为平面取向。沿面取向通常可以被提供有小的预倾角，诸如2度，以使得如下面将描述的，液晶盒的取向层的表面处的分子略微倾斜。预倾角被布置为使盒的切换中的简并性最小化。

在本公开中，垂面取向是棒状液晶分子基本上垂直于基板取向的状态。在盘状液晶中，垂面取向被定义为其中由盘状液晶分子形成的柱状结构的轴线垂直于表面取向的状态。在垂面取向中，预倾角是靠近取向层的分子的倾斜角度，并且通常接近于90度，并且例如可以是88度。

在扭曲液晶层中，向列型液晶分子的扭曲构型(也被称为螺旋线结构或螺旋状物)被提供。扭曲可以借助于取向层的非平行取向来实现。此外，胆甾型掺杂剂可以被添加到液晶材料以破坏扭曲方向(顺时针或逆时针)的简并性并且进一步控制松弛(通常为未被驱动)状态下的扭曲的间距(pitch)。超扭曲液晶层具有大于180度的扭曲。空间光调制器中使用的扭曲向列型层通常具有90度的扭曲。

具有正介电各向异性的液晶分子借助于施加的电场从沿面取向(如A板延迟器方位)被切换到垂面取向(如C板或O板延迟器方位)。

具有负介电各向异性的液晶分子借助于施加的电场从垂面取向(如C板或O板延迟器方位)被切换到沿面取向(如A板延迟器方位)。

棒状分子具有正双折射，以使得如方程2中所描述的，n

正延迟器(如A板、正性O板和正性C板)通常可以通过拉伸膜或棒状液晶分子来提供。负延迟器(如负性C板)可以通过拉伸膜或盘状液晶分子来提供。

平行液晶盒取向是指平行的或更通常地反平行的沿面取向层的取向方向。在预倾斜的垂面取向的情况下，取向层可以具有基本上平行的或反平行的分量。混合取向的液晶盒可以具有一个沿面取向层和一个垂面取向层。扭曲液晶盒可以通过不具有平行取向(例如，彼此成90度定向)的取向层来提供。

透射空间光调制器可以在输入显示偏振器和输出显示偏振器之间进一步包括延迟器，例如如美国专利No.8,237,876中所公开的(该专利通过引用被整体并入本文)。这样的延迟器(未被示出)在与本申请实施方案的无源延迟器不同的位置。这样的延迟器补偿对于离轴观看地点的对比度递降，这是与对于本申请实施方案的离轴观看位置的亮度降低不同的效果。

显示器的隐私操作模式是观察者看见低对比度灵敏性以使得图像不清晰可见的操作模式。对比度灵敏性是分辨静态图像中的不同级别的亮度的能力的测度。反向对比度灵敏性可以被用作视觉安全性的测度，因为高视觉安全性级别(VSL)对应于低图像可见性。

对于向观察者提供图像的隐私显示器，视觉安全性可以被给出为：

V＝(Y+R)/(Y–K)方程4

其中V是视觉安全性级别(VSL)，Y是以窥探者观看角度处的显示器的白色状态的亮度，K是以窥探者观看角度处的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。

面板对比率被给出为：

C＝Y/K方程5

所以视觉安全性级别可以被进一步给出为：

V＝(P.Y

其中：Y

显示器的亮度随着角度而变化，所以显示器的最大亮度Y

在许多显示器中，最大亮度Y

可替代地，本文中描述的任何显示器都可以被布置为具有在与显示装置的法线成大于0°的极角处发生的最大亮度Y

离轴相对亮度P有时被称为隐私水平。然而，这样的隐私水平P描述显示器在给定的极角处的与正面亮度相比的相对亮度，并且事实上不是隐私外观的测度。

照度I是入射在显示器上并且从显示器朝向观察者地点反射的、每一单位面积的光通量。对于朗伯照明，并且对于具有朗伯前置漫射器照明的显示器，照度I不随极角和方位角变化。对于具有其中非朗伯前置漫射被布置在具有定向(非朗伯)环境光的环境中的显示器的布置，照度I随着观察的极角和方位角变化。

因此在完全黑暗的环境中，高对比度显示器具有大约1.0的VSL。随着环境照度增大，感知到的图像对比度递降，VSL增大，并且隐私图像被感知到。

对于典型的液晶显示器，面板对比度C对于几乎所有的观看角度都高于100:1，使得视觉安全性级别被逼近为：

V＝1+I.ρ/(π.P.Y

在当前的实施方案中，除了方程4的示例性定义之外，视觉安全性级别V的其他测量也可以被提供，例如，以包含对于窥探者地点的窥探者的图像可见性、图像对比度、图像颜色和白点、以及对向图像特征大小上的效果。因此视觉安全性级别可以是显示器的隐私程度的测度，但可以不限于参数V。

感知图像安全性可以由眼睛的对数响应确定，以使得

S＝log

对于S的期望的限值以以下方式被确定。在第一步中，隐私显示装置被提供。显示装置的隐私水平P(θ)随着极观看角的变化和显示装置的反射率ρ(θ)随着极观看角的变化的测量使用明视测量装备来进行。诸如基本均匀亮度的灯箱的光源被布置来从被照明区域提供照明，照明被布置为沿着入射方向对隐私显示装置进行照明以用于反射到与显示装置的法线成大于0°的极角的观看者位置。基本朗伯的发射灯箱的照度随着极观看角的变化I(θ)通过测量记录的反射亮度随着极观看角的变化并且考虑到反射率ρ(θ)的变化来确定。P(θ)、r(θ)和I(θ)被用来确定沿着零仰角轴线安全性因子S(θ)随着极观看角的变化。

在第二步中，一系列高对比度图像被提供在隐私显示器上，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、以及(iii)移动图像。

在第三步中，每个观察者(在适当的情况下，对于在1000m处观看，有视力矫正)从1000m的距离观看图像中的每个，并且调整它们在零仰角处的极观看角，直到从近乎显示器上的在显示器的中心线处的或者靠近显示器的中心线的位置、对于一只眼睛实现图像不可见性。观察者的眼睛的极坐标地点被记录。从关系S(θ)，极坐标地点处的安全性因子被确定。对于不同的图像、对于各种显示器亮度Y

从以上测量，S＜1.0提供低视觉安全性或者不提供视觉安全性，1.0≤S＜1.5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性，1.5≤S＜1.8提供对于大多数图像和大多数观察者可接受的图像不可见性(也就是说，观察不到图像对比度)，并且S≥1.8提供完全的图像不可见性，与对于所有的观察者的图像内容无关。

在实际的显示装置中，这意味着期望的是为是窥探者的离轴观看者提供满足关系S≥S

与隐私显示相比，期望的广角显示在标准的环境照度条件下容易被观察。图像可见性的一个测度由对比度灵敏性(诸如迈克尔逊对比度)给出，由以下方程给出迈克尔逊对比度：

M＝(I

并且因此：

M＝((Y+R)–(K+R))/((Y+R)+(K+R))＝(Y-K)/(Y+K+2.R) 方程10。

因此，视觉安全性级别(VSL)V等于1/M(但是与1/M不相同)。在本讨论中，对于给定的离轴相对亮度P，广角图像可见性W被逼近为：

W＝1/V＝1/(1+I.ρ/(π.P.Y

以上讨论集中于降低显示的图像对于离轴观看者(其是窥探者)的可见性，但是类似的考虑适用于显示的图像对于显示装置的预期用户(其通常是同轴)的可见性。在这种情况下，视觉安全性级别(VSL)V的级别的降低对应于图像对于观看者的可见性的提高。在观看期间，S＜0.1可以提供显示的图像的可接受的可见性。在实际的显示装置中，这意味着期望的是对于同轴观看者(其是显示装置的预期用户)提供满足关系S≤S

在本讨论中，来自期望的白点(u

Δε＝(Δu’

现在将描述各种定向显示装置的结构和操作。在该描述中，共同的元件具有共同的标号。注意到，与任何元件相关的公开内容适用于其中相同的或对应的元件被提供的每个装置。因此，为了简洁起见，这样的公开内容不被重复。

图1A是在侧透视图中图示说明用于在环境照明604中使用的可切换隐私显示装置100的示意图，可切换隐私显示装置100包括发射空间光调制器48、被布置在发射空间光调制器48的显示偏振器218和第一附加偏振器318A之间的第一极控制延迟器300A、以及被布置在第一附加偏振器318A和第二附加偏振器318B之间的反射偏振器302和第二极控制延迟器300B；并且图1B是在前透视图中图示说明用于图1A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图。

显示装置100包括空间光调制器48；其中空间光调制器48包括被布置为输出光的发射空间光调制器48，显示偏振器218是被布置在发射空间光调制器48的输出侧上的输出显示偏振器，显示偏振器218是线性偏振器。

四分之一波片202被布置在显示偏振器218和像素平面214之间以减小来自像素平面214的正面反射。基板212、216被布置为提供像素平面214的支撑。

第一附加偏振器318A被布置在空间光调制器48的与显示偏振器218相同的侧上，第一附加偏振器318是线性偏振器。第一附加偏振器318A是吸收偏振器，诸如拉伸PVA上的碘偏振器。

至少一个第一极控制延迟器300A被布置在第一附加偏振器318A和显示偏振器218之间。

显示装置100进一步包括第二附加偏振器318B和至少一个第二极控制延迟器300B，第二附加偏振器是线性偏振器。第二附加偏振器318B被布置在空间光调制器48的输出侧上、第一附加偏振器318A的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器318B被布置在第一附加偏振器318A和第二附加偏振器31B之间。

所述显示偏振器218是被布置在空间光调制器48的输出侧上的输出显示偏振器，并且显示装置进一步包括被布置在第一附加偏振器318A和至少一个第二极控制延迟器300B之间的反射偏振器302，反射偏振器是线性偏振器。

至少一个第一极控制延迟器300A和至少一个第二极控制延迟器300B中的每个都包括各自的可切换液晶延迟器301A、301B，可切换液晶延迟器301A、301B包括分别被布置在透明的基板312A、312B和316A、316B之间的液晶材料层314A、314B。

至少一个第一极控制延迟器300A和至少一个第二极控制延迟器300B中的每个都分别进一步包括至少一个无源补偿延迟器330A、330B。

在可替代的实施方案(未被示出)中，反射偏振器302可以被省略。

图1C是在侧透视图中图示说明图1A的可切换隐私显示装置100的示意图，其中反射偏振器302被省略，并且第一附加偏振器318A是反射偏振器。有利地，厚度和成本可以被缩减。图1A的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

空间光调制器48可以采取任何合适的形式。一些可能的替代如下。

图2是在侧透视图中图示说明对于用于在图1A的布置中使用的发射空间光调制器48的结构的替代的示意图。空间光调制器48进一步包括视差屏障700，视差屏障700包括与像素平面214的像素220、222、224对准的光吸收区704和孔口702。视差屏障700与像素平面214间隔距离d，并且与像素对准，以使得像素在轴上具有高亮度，并且离轴具有降低的亮度。

在操作中，视差屏障700被布置为提供光线440从法线方向上的像素224到空间光调制器48的透射，并且对准的孔口702被布置有提供高透射的孔口尺寸。通过比较，以非零极角倾斜的光线442可以在吸收区704中被吸收。间隔d被提供来在至少一个方位角方向上的期望的极角处实现最小的透射。有利地，离轴亮度被降低，从而实现提高的安全性因子。

进一步，当入射的环境光在吸收区704被吸收时，像素平面的反射率可以被降低。图1A-1B的四分之一波片202可以被省略，从而实现降低的成本和复杂性。

图2的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

现在将描述对于用于在图1A-B的布置中使用的发射空间光调制器48的另一替代。

图3是在侧透视图中图示说明用于在图1A的布置中使用的空间光调制器的替代结构的示意图，替代结构包括透射空间光调制器48和被布置为输出光的背光源20。空间光调制器48包括被布置为接收来自背光源20的输出光的透射空间光调制器。图1A的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

背光源可以包括导光板(LGP)1、光提取层5和后反射器3。光提取层可以包括漫射器、光转向膜或棱镜膜。光可以从光源阵列(如被布置在LGP 1的边缘处的LED 15)提供。

输出可以提供如使用来自3M公司的相交的BEF

现在将针对包括背光源20的显示装置100描述极控制延迟器和附加偏振器的可替代布置。

图4A是在侧透视图中图示说明用于在环境照明604中使用的可切换隐私显示装置100的示意图，可切换隐私显示装置100包括透射空间光调制器48和图3的背光源20；并且图4B是在前透视图中图示说明用于图4A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图。

显示装置100进一步包括被布置在空间光调制器48的输入侧上的输入显示偏振器210，并且显示装置100进一步包括被布置在空间光调制器48的输出侧上的输出显示偏振器218，第一附加偏振器318A被布置在空间光调制器48的输入侧上，并且第一极控制延迟器300A被布置在第一附加偏振器318A和输入显示偏振器210之间。第二附加偏振器318B被布置在空间光调制器48的输出侧上，并且至少一个第二极控制延迟器300B被布置在第二附加偏振器318B和输出显示偏振器218之间。

第二极控制延迟器300B被布置在空间光调制器48的输入显示偏振器210和第二附加偏振器318B之间。反射偏振器302被布置在输出显示偏振器218和第二极控制延迟器318B之间。在可替代的实施方案(未被示出)中，反射偏振器302可以被省略。

有利地，与图1A-B的布置相比，第二附加偏振器318B对于像素平面214的输出的间隔缩小。由于层数减少，被看见的图像的对比度可以被提高。气隙可以被提供在输入偏振器210和第二极延迟器300B之间，从而有利地降低组装成本和复杂性。

在当前的实施方案中，至少一个第一极控制延迟器300A和至少一个第二极控制延迟器300B中的所述一个是至少一个第二极控制延迟器，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个是至少一个第一极控制延迟器。

图4A的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

图1A-B和图4A的实施方案可以可替代地不被提供有反射偏振器302。有利地，正面反射在增大的反射被认为不期望的环境中、在隐私模式下被减小。现在将描述不具有反射偏振器的另一替代布置。

图5A是在侧透视图中图示说明可切换隐私显示装置100的示意图，可切换隐私显示装置100包括透射空间光调制器48和图3的背光源20；并且图5B是在前透视图中图示说明用于图1A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图。

第一极控制延迟器300A被布置在空间光调制器48的输入显示偏振器210和第一附加偏振器318A之间；并且第二极控制延迟器300B被布置在第一附加偏振器318A和第二附加偏振器318B之间。

反射偏振器302被省略。在一些环境(如某些汽车环境)中，反射操作可能是不期望的，并且显示器正面反射率可以被降低。进一步的成本可以被降低。

与图1和图4A的布置相比，输出显示偏振器218是显示装置100输出偏振器。有利地，漫射器可以被布置在偏振器218上以提供提高的图像雾度与减小的图像模糊。气隙可以被提供在空间光调制器输入偏振器210和多个延迟器300A、300B之间。有利地，图像对比度不被递降，并且组装成本和复杂性被降低。

图5A的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

现在将描述用于在图1、图4A和图5A的延迟器300A、300B中使用的液晶取向的布置。

图6A是在侧透视图中图示说明极控制延迟器300的结构的示意图，其中极控制延迟器300包括无源C板延迟器330和有源液晶层314。

电极413、415被布置为从驱动器350在层314中的整个液晶材料421上施加电压。在第一被驱动状态下，液晶分子被布置为不对极控制延迟器的法线方向上的输入偏振态提供相位修改，并且对与极控制延迟器300的法线方向成一角度的方向上的输入偏振态提供修改的相位。这样的被驱动状态可以被提供用于隐私模式操作。

在第二被驱动状态下，液晶分子被布置为不对极控制延迟器的法线方向上的输入偏振态提供相位修改，并且对与极控制延迟器300的法线方向成一角度的方向上的输入偏振态提供修改的相位。这样的被驱动状态可以被提供用于公共(或共享)模式操作。

两个表面取向层被设置为与液晶材料层相邻并且在其相对侧上。表面取向层中的一个被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，并且表面取向层中的另一个被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向。取向层因此包括垂面取向层417A和沿面取向层417B。

取向层的预倾角方向419A、419B具有在取向层417A、417B的平面中的反平行的分量。预倾角方向419A、419B是指与所述层相邻的液晶分子421的取向。分量419Ay、419By是平面内分量并且彼此反平行。垂面取向层417A处的分量419Az远大于分量419Ay，而沿面取向层417B处的分量419Bz远小于分量41By。预倾角角度分别是方向419A和419Ay之间、以及方向419B和419By之间的角度。

分量419Ay、419By在取向层的平面中的平行于y-轴的第一方向上定向。

在当前的说明性实施方案中并且如图6A中所图示说明的，至少一个第一极控制延迟器330A和至少一个第二极控制延迟器330B中的所述一个的至少一个无源补偿延迟器330被布置可切换液晶延迟器314的与表面取向层417A相同的侧上，表面取向层417A被布置为在相邻的液晶材料421中提供垂面取向。至少一个第二极控制延迟器330包括一无源单轴延迟器(即C板)，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器330的平面的光轴。

在可替代的实施方案中，无源延迟器330可以包括“相交的”A板。在本公开中，相交的A板指一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴，如通过图6C中的延迟器330A、330B所图示说明的。

图6B是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构的示意图，其中极控制延迟器包括无源C板和包括两个沿面取向层的有源液晶层，其中取向层的预倾角方向具有在取向层的平面中的反平行的分量。

图6C是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构和包括两个沿面取向层的有源液晶层的示意图，其中极控制延迟器包括相交的A板。

图6D是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构的示意图，其中极控制延迟器包括无源C板和包括两个垂面取向层的有源液晶层，其中取向层的预倾角方向具有在取向层的平面中的反平行的分量。

图6E是在侧透视图中图示说明极控制延迟器的结构和包括两个沿面取向层的有源液晶层的示意图，其中极控制延迟器包括相交的A板。有利地，相比于图6D的C板330实施方案，无源延迟器330A、330B的更高的延迟可以以较低的成本被提供。

在当前的实施方案中，极控制延迟器300A、300B中的一个可以包括图6A的极控制延迟器300，并且极控制延迟器300A、300B中的另一个可以包括图6B-E的极控制延迟器300中的一个。至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个的至少一个无源补偿延迟器或者包括：一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴；或者包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向。有利地，相比于其中两个取向层具有沿面取向的布置，降低的电压和功耗可以在公共模式被提供。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层可以被布置为在相邻的液晶材料中提供沿面取向。有利地，相比于其中两个取向层具有垂面取向的布置，对于施加的电压的缺陷的可见性可以被降低。

图6A-C的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

参考图1A-B、图4A-B和图5A-B的布置，关于至少一个第一极控制延迟器300A和至少一个第二极控制延迟器300B中的一个，表面取向层417A或417B中的一个被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，并且表面取向层417B或417A中的另一个被布置为在相邻的液晶材料421中提供垂面取向，并且关于至少一个第一极控制延迟器300A和至少一个第二极控制延迟器300B中的另一个，两个表面取向层417A、417B被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，或者两个表面取向层417A、417B被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向。

平行偏振器之间的极控制延迟器的操作在美国专利No.10,126,575中以及在美国专利公布No.2019-0086706(Atty.Ref.No.412101)中被进一步描述，其中的两者在本文中通过引用被整体并入。现在将描述公共操作模式下的本实施方案的复数个极控制延迟器的操作。

图7A是在侧视图中图示说明图1A的布置在公共操作模式下对来自空间光调制器的透射光的操作的示意图。在下面将描述的实施方案中，垂直于显示器(或者在正面方向上)的光线400被显示偏振器219以偏振态360透射，偏振态360未被极控制延迟器300A、300B和偏振器318A、302和318B修改。这样的光被以高亮度透射。

在公共模式下，与法线方向具有非零极角的光线402也被以相同的偏振态360透射，偏振态360基本上没有被极控制延迟器300A、300B和偏振器318A、302和318B修改。来自空间光调制器的亮度的极坐标曲线可能基本上没有被修改。有利地，显示器从范围广泛的极坐标观看位置可见，并且多个显示器用户可观看。

图7B是在侧视图中图示说明图1A的布置在公共操作模式下对入射的环境光604的操作的示意图。光线404、406以基本上非偏振态370入射在显示装置100上。偏振器318B提供偏振态360，偏振态360入射在第一极控制延迟器上，并且对于正面光线404和离轴光线406，基本上没有被修改。因此，基本上不被显示器反射的光线被吸收在空间光调制器48和背光源20(如果存在)中。显示器反射率对于范围广泛的观看方向，保持在低水平，并且有利地，高对比度图像被多个显示器用户看见。

现在将描述极控制延迟器在隐私操作模式下的操作。

图7C是在侧视图中图示说明图1A的布置在隐私操作模式下以环境光的高反射率对来自空间光调制器的透射光的操作的示意图。正面光线400具有偏振态360，偏振态360基本上没有被极控制延迟器300A、300B修改。通过比较，离轴光线402具有来自第一极控制延迟器的输出，输出具有给予的相位差以提供一般来说的椭圆态362A。在向第一附加偏振器318A入射时，光线402的亮度被以输出态360降低。所述光线402以小损耗透射通过反射偏振器302，并且入射在第二极控制延迟器300B上，在第二极控制延迟器300B处，进一步的相位调制被提供，并且输出偏振态362B被实现。这样的状态362B至少部分被第二附加偏振器318B吸收。光线402因此在离轴极坐标地点处被以与图7A中的光线402相比降低的亮度透射。

图7D是在侧视图中图示说明图1A的布置在隐私操作模式下以环境光的高反射率对环境光的操作的示意图。正面入射环境光线404被透射，伴随着基本上从反射偏振器302反射。

通过比较，光线406在极控制延迟器300B处经历相位调制，以使得状态364照明反射偏振器。与反射偏振器302的电矢量透射方向303正交的解析的偏振态366被反射，并且通过极延迟器，以使得偏振态368入射到第二附加偏振器。状态368的平行于偏振器318B的电矢量透射方向的分量因此被透射。对于离轴观察者，显示器看起来具有提高的反射率。如上所述，所述提高的反射率有利地实现提高的安全性因子S。

图7A-D的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

图7A-D的操作与图1A-B和图4A的布置是共同的。

图1A-B和图4A的实施方案可以进一步不被提供有反射偏振器302。在这样的无反射结构中以及在图5A中，图7A和7C的操作才适用，也就是说，在其中反射偏振器302被省略的实施方案中，反射率不提高。有利地，显示器在隐私操作模式下可以被提供有低反射率。例如，用于在明亮的周围环境中使用的(如用于汽车中的白天操作)显示器在隐私模式下可以不提供反射率增强。

可能期望的是提供具有窄角隐私接通和广角公共模式的可切换隐私显示器。

图8A是在前透视图中图示说明用于图1A的实施方案的布置偏振器和极控制延迟器的示意图，其中第一极控制延迟器300A包括垂面取向层419AA和沿面取向层419AB以及C板330A；并且第二极控制延迟器300B包括两个沿面取向层419BA、419BB，并且无源控制延迟器包括相交的A板330BA、330BB。

图8A的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

在当前的实施方案中，具有两个垂面取向层的液晶延迟器301优选地被提供有无源延迟器330，无源延迟器330包括负性C板。在可替代的实施方案中，这样的延迟器还可以通过相交的A板被提供，然而这样的实施方案未在本文中进一步详细描述。

在当前的实施方案中，具有两个沿面取向层的液晶延迟器301优选地被提供有无源延迟器330，无源延迟器330包括相交的A板或者至少一个负性C板。

在当前的实施方案中，具有一个沿面取向层和一个垂面取向层的液晶延迟器301优选地被提供有无源延迟器330，无源延迟器330包括相交的至少一个负性C板。优选地，负性C板在液晶层314的与垂面取向层相同的侧上，即垂面取向层417A在液晶层314和无源延迟器330之间。在可替代的实施方案中，这样的延迟器还可以通过相交的A板被提供，然而这样的实施方案未在本文中进一步详细描述。

现在将参照图8B-J来讨论表1A的说明性实施方案。

表1A

在当前的实施方案中，至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的被布置为在相邻的液晶材料提供均匀取向的所述一个(具有一垂面取向层和一沿面取向层)并且表面取向层中的另一个被布置为在相邻的液晶材料提供垂面取向的可切换液晶延迟器314是第一极控制延迟器300A。所述延迟器具有对波长550nm的光具有延迟的液晶延迟器314，延迟具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在850nm到1800nm的范围内的第一延迟值。至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个300A进一步包括至少一个无源补偿延迟器。

如表1A所公开的，无源单轴延迟器330A对波长550nm的光具有在-400nm到-2100nm的范围内、优选地在-700nm到-1700nm的范围内的延迟。

所述一个(具有一垂面取向层和一沿面取向层)第一极控制延迟器的所述可切换液晶延迟器314A对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且第二极控制延迟器300B的所述另一个(具有两个沿面取向层)的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值大于第二延迟值。

第一延迟值的一半和第二延迟值之间的差值的幅值至多为400nm，并且优选地至多为200nm。

图8B是图示说明发射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图。如图1A中所图示说明的，空间光调制器48包括被布置为输出光的发射空间光调制器，显示偏振器是被布置在发射空间光调制器48的输出侧上的输出显示偏振器218，第二附加偏振器318B被布置在空间光调制器48的输出侧上、第一附加偏振器318A的外侧，并且至少一个第二极控制延迟器300B被布置在第一附加偏振器318A和第二附加偏振器318B之间。图8B图示说明发射空间光调制器48具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至少为40度、优选地至少50度的全宽半高。

在可替代布置(如图3中所图示说明的)中，显示装置可以进一步包括被布置为输出光的背光源20，并且空间光调制器48包括被布置为接收来自背光源20的输出光的透射空间光调制器。背光源可以具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至少为40度、优选地至少50度的全宽半高。

图8C是图示说明被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的图8A和表1A的第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；图8D是图示说明被布置在反射偏振器和第二附加偏振器之间的图8A的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；并且图8E是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图8D的反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率。

图8F是图示说明被布置在显示偏振器和第一附加偏振器之间的图8A和表1A的第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的。第一极控制延迟器300A的预倾角方向平行于或反平行于第二极控制延迟器300B的预倾角方向。

图8G是图示说明对于图8B-F的极坐标曲线的图8A和表1A的空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图。

如上所述，显示器的安全性性能可以使用视觉安全性级别S随着极观看角的极坐标变化来确定。

图8H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图8A和表1的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；并且图8I是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的对于图8A和表1A的布置的视觉安全性因子的零度仰角的模拟侧向曲线的曲线图。因此，使用图1A的发射显示器的典型的亮度曲线的图8A和表1A的布置可以实现大约37度的隐私接通角度140。有利地，针对零度仰角的在45度极角处的观察者可能基本上看不见任何图像信息，与对于这样的环境照明条件的图像内容无关。此外，显示器在上象限(自向北的方位角大约+/-45度的方位角)中实现了提高的安全性级别。在操作中，针对俯视观看象限中的窥探者，隐私显示器合乎期望地提供了更高的安全性级别。在所述俯视象限中，高安全性因子被合乎期望地实现。

图8J是图示说明对于为以nit为单位测量的并且在公共模式下操作的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图8A的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图。有利地，图像可见性(S<0.1)保持至宽的观看角度，以使得显示器可以从大于45度的极观看角以高对比度被容易地看见。

其他说明性实施方案在表1B-F中被例示说明，并且表2对于每个说明性实施方案，比较了隐私接通角度140。与表1A的布置相比，包括与相交的A板相比的C板的实施方案可以有利地更薄且更便宜。包括与两个沿面取向层相比的两个垂面取向层的实施方案可以有利地实现具有零电压的公共模式操作，并且可以具有较低的功耗。其中第一延迟器300A包括一垂面取向层和一沿面取向层的实施方案有利地实现较小的隐私接通角度140，同时保持在较高的极角处的高安全性级别。

表1B

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供沿面取向。

通过与表1A的说明性实施方案的对比，表1B提供了所述一个(具有一垂面取向层和一沿面取向层)第二极控制延迟器的可切换液晶延迟器314B对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且第一极控制延迟器300B中的所述另一个(具有两个沿面取向层)的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值大于第二延迟值。

关于为表1A中的第二极控制延迟器300A和表1B中的第一极控制延迟器的至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在450nm到900nm的范围内、优选地在550nm到800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面中的相交的光轴并且每个都对波长550nm的光具有在250nm到800nm的范围内、优选地在400nm到625nm的范围内的延迟。

表1C

表1D

针对表1C-D的说明性实施方案，关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm(优选地600nm到850nm)的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-700nm的范围内、优选地在-350nm到-600nm范围内的延迟。

表1E

表1F

针对表1E-F的说明性实施方案，关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm的范围内、优选地在600nm到850nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-900nm的范围内、优选地在-400nm到-800nm范围内的延迟。

表2

表2图示说明隐私接通140可以针对小于40度的角度被实现。有利地，在45度极角处的窥探者可以至少在一些方位角处具有低的图像可见性。

在图4A和图5A中图示说明的本公开的可替代的实施方案中，显示装置可以进一步包括被布置为输出光的背光源20，空间光调制器48包括被布置为接收来自背光源20的输出光的透射空间光调制器48，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)在背光源20和透射空间光调制器48之间。有利地，由于垂面取向层的高恢复时间而导致的流动的可见性(visibility of flow)可以被降低。

可能期望的是提供具有小的接通角度140的显示器，同时针对离轴观看保持高的安全性级别。现在将参考图9A-H讨论表3A的说明性实施方案。

在表3A-D的实施方案中，至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个(具有一垂面取向层和一沿面取向层)的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值的一半小于第二延迟值。

表3A

图9A是图示说明通过准直背光源20照明的透射空间光调制器48的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图。显示装置100因此进一步包括被布置为输出光的背光源20，并且空间光调制器48包括被布置为接收来自背光源的输出光的透射空间光调制器。背光源具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至多为40度的全宽半高。如下面关于图12A-B所描述的，空间光调制器可以可替代地包括发射空间光调制器和视差屏障700。

现在将讨论包括表3A的层和准直背光源20的图8A的光学堆叠。

图9B是图示说明表3A的第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；图9C是图示说明表3A的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图；图9D是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图9C的反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率。

图9E是图示说明表3A的第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图。第一极控制延迟器300A的预倾角方向平行于或反平行于第二极控制延迟器300B的预倾角方向。

图9F是图示说明对于图9A-E的极坐标曲线的空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图。

图9G是图示说明对于图9A-E的极坐标曲线的对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图8A的布置和图9A-F的曲线的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；并且图9H是图示说明对于图9A-E的极坐标曲线的对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的对于布置的视觉安全性因子的零度仰角的、模拟侧向曲线的曲线图。

其他说明性实施方案在表3B-D中被例示说明，并且表4对于每个说明性实施方案，比较了隐私接通角度140。实施方案可以针对图1A-B的布置或者可替代地针对图4A-B的布置被提供，其中布置包括反射偏振器302。

与表3A的布置相比，包括与相交的A板相比的C板的实施方案可以有利地更薄且更便宜。包括与两个沿面取向层相比的两个垂面取向层的实施方案可以有利地实现具有零电压的公共模式操作，并且可以具有较低的功耗。其中第一延迟器300A包括一垂面取向层和一沿面取向层的实施方案有利地实现较小的隐私接通角度140，同时保持在较高的极角处的高安全性级别。

表3B

表3C

表3D

针对表3A-D的说明性实施方案，所述一个延迟器(具有一垂面取向层和一沿面取向层)具有液晶延迟器314，液晶延迟器314对波长550nm的光具有延迟，延迟具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在850nm到1800nm的范围内的第一延迟值。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，其中两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在850nm到1800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面内的相交的光轴，并且每个都对波长550nm的光具有在600nm到1600nm的范围内、优选地在750nm到1300nm范围内的延迟。

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个，其中两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在700nm到2500nm的范围内、优选地在1000nm到1800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-700nm到-2500nm的范围内、优选地在-900nm到-1800nm范围内的延迟。

表4

图9I是图示说明对于为以nit为单位测量并且在公共模式下操作的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图9A的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图。与使用图8B的宽角度发射的布置相比，具有图9A的亮度曲线的准直背光源实现提高的隐私视角，但是具有较窄的极角范围，在该较窄的极角范围内，其他观察者可以在隐私模式下看见高对比度的图像(S<0.1)。这样的显示器非常适合于主要用于单个观看者以及偶尔多个用户使用的显示应用。

可能期望的是提供不具有反射偏振器302的可切换隐私显示器。现在将参考图10A-H讨论表3A的说明性实施方案。进一步地，表3B-D的布置可以在这样的实施方案中被提供。

图10A是图示说明通过准直背光源照明的透射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图；显示器可以包括图5A-B的布置。可替代地，图1A-B的布置不被提供有反射偏振器302并且被提供有图3的空间光调制器。可替代地，图4A-B的布置可以不被提供有反射偏振器302。

图10B是图示说明第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；图10C是图示说明对于没有反射偏振器的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图；

图10D是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图9C的反射率和来自对于没有反射偏振器的显示装置的前表面的菲涅耳反射率。

图10E是图示说明第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图。第一极控制延迟器300A的预倾角方向与第二极控制延迟器300B的预倾角方向平行或者反平行。

图10F是图示说明针对图10A-E的极坐标曲线的空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图。

图10G是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的不具有反射偏振器的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图；并且图10H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的布置的视觉安全性因子的零度仰角的模拟侧向曲线的曲线图。

接通角度140的相对性能在表5中被图示说明。第一极控制延迟器300A和第二极控制延迟器300B的顺序不改变输出极坐标曲线。

表5

有利地，与具有反射偏振器302的布置相比，显示器可以被提供有更低的反射率。这样的布置在某些操作环境(如在明亮的太阳光下的汽车座舱)中可能是期望的。

可能期望的是提供对于横屏操作模式和竖屏操作模式两者下的离轴观看，实现高安全性因子的隐私显示器。现在将参考图11A-G讨论表6A的说明性实施方案。

表6A

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在450nm到900nm的范围内、优选地在550nm到800nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一对无源单轴延迟器，无源单轴延迟器对具有在延迟器的平面内的相交的光轴，并且每个都对波长550nm的光具有在250nm到800nm的范围内、优选地在400nm到625nm范围内的延迟。

图11A是图示说明通过准直背光源照明的透射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图；图11B是图示说明第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图；图11C是图示说明第二极控制延迟的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图；并且图11D是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括图11C的反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)的所述表面取向层具有预倾角，预倾角具有预倾角方向，预倾角方向具有在液晶材料层的平面中的、在第二对反平行方向上的分量。

图11E是图示说明第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中第一极控制延迟器的预倾角方向与第二极控制延迟器的预倾角方向正交。第一极控制延迟器300A的预倾角方向与第二极控制延迟器300B的预倾角方向正交。至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个(具有一垂面取向层和一沿面取向层)的所述表面取向层具有预倾角，预倾角具有预倾角方向，预倾角方向具有在液晶材料层的平面中的、在第一对反平行方向上的分量。

在图11A-G和图12A-J的说明性实施方案中，第一对反平行方向与第二对反平行方向相交。从垂直于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器的液晶材料层的平面来看，第一对反平行方向与第二对反平行方向成90度。

至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述一个(具有一垂面取向层和一沿面取向层)的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第一延迟值，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个(具有相同类型的取向层)的可切换液晶延迟器对波长550nm的光具有延迟，延迟具有第二延迟值，第一延迟值大于第二延迟值。

第一延迟值的一半与第二延迟值之间的差值的幅值至多为400nm，并且优选地至多为200nm。

图11F是图示说明空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图。

图11G是图示说明对于图11A-F的极坐标曲线的对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的没有反射偏振器的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图。

有利地，对于隐私模式下的显示器的横屏操作和竖屏操作具有高视觉安全性、对于离轴观看地点具有高安全性因子的显示器可以被提供。这样的显示器可以以类似于图9J中所图示说明的安全性级别被切换到公共操作模式。

表6B-C中图示说明其他说明性实施方案。实施方案可以针对图1A-B的布置或者可替代地针对图4A-B的布置被提供，其中布置包括反射偏振器302。在其他实施方案中，反射偏振器302可以被省略。

与表6A的布置相比，包括与相交的A板相比的C板的实施方案可以有利地更薄且更便宜。包括与两个沿面取向层相比的两个垂面取向层的实施方案可以有利地实现具有零电压的公共模式操作，并且可以具有较低的功耗。其中第一延迟器300A包括一垂面取向层和一沿面取向层的实施方案有利地实现较小的隐私接通角度140，同时保持在较高的极角处的高安全性级别。

表6B

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供均匀取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm的范围内、优选地在600nm到850nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-700nm的范围内、优选地在-350nm到-600nm范围内的延迟。

表6C

关于至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的另一个(具有相同类型的取向层)，两个表面取向层被布置为在相邻的液晶材料中提供垂面取向，相邻的液晶材料对波长550nm的光具有在500nm到900nm的范围内、优选地在600nm到850nm的范围内的延迟，并且至少一个第一极控制延迟器和至少一个第二极控制延迟器中的所述另一个进一步包括一无源单轴延迟器，无源单轴延迟器具有其垂直于延迟器的平面的光轴，并且对波长550nm的光具有在-300nm到-800nm的范围内、优选地在-400nm到-800nm范围内的延迟。

表7对比了图6A-C的实施方案的延迟。

表7

可能期望的是提供对于对发射显示器的横屏操作模式和竖屏操作模式两者下的离轴观看、实现高安全性级别的隐私显示器。现在将参照图12A-G、针对图2的说明性像素平面214和视差屏障700布置来讨论表9A的说明性实施方案。

图12A是图示说明发射空间光调制器的亮度输出的模拟极坐标曲线的曲线图。

如图1A中所图示说明的，空间光调制器48包括被布置为输出光的发射空间光调制器，显示偏振器是被布置在发射空间光调制器48的输出侧上的输出显示偏振器218。发射空间光调制器包括被布置在像素层214中的像素220、222、224的阵列，并且显示装置进一步包括形成孔口702的阵列的视差屏障700，其中视差屏障700沿着沿像素层214的平面的法线的轴线与像素层214间隔视差距离d，每个像素220、222、224与孔口702对准。

图12B是图示说明来自发射空间光调制器的像素的光的图2的屏障结构的透射的模拟极坐标曲线的曲线图。说明性示例被提供在表8中，其中发射空间光调制器48和对准的视差屏障700具有输出亮度曲线，输出亮度曲线具有至多为40度的全宽半高。

表8

表9A

图12C是图示说明被布置在第一附加偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；图12D是图示说明被布置在反射偏振器和第二附加偏振器之间的第二极控制延迟器的反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的；并且图12E是图示说明总反射率的模拟极坐标曲线的曲线图，总反射率包括反射率和来自显示装置的前表面的菲涅耳反射率。

图12F是图示说明被布置在显示偏振器和第一附加偏振器之间的第一极控制延迟器的透射的模拟极坐标曲线的曲线图，其中偏振器的电矢量透射方向是平行的，并且第一极控制延迟器300A的预倾角方向与第二极控制延迟器300B的预倾角方向正交。

图12G是图示说明图12A-F中所图示说明的空间光调制器以及第一极控制延迟器和第二极控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极坐标曲线的曲线图；并且图12H是图示说明对于为以nit为单位测量的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的图12A-G的极坐标曲线的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图。

有利地，在横屏操作和竖屏操作中提供期望的安全性因子S的显示器可以被提供。与表6A的实施方案相比，第一极控制延迟器的期望的延迟被缩短。这样的极控制延迟器提供高角度亮度降低，而视差屏障700提供更低角度亮度降低。有利地，安全性级别的提高的一致性在发射显示器中被实现。

图12I是图示说明安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图，其中第一极控制延迟器是图11H的第二极控制延迟器，并且第二极控制延迟器是图11H的第一极控制延迟器，如表9B中所例示说明的。与图9A的布置相比，隐私接通角在侧向方向上被有利地减小。

表9B

在其他实施方案中，第一极控制延迟器可以包括垂面取向层，以有利地实现降低的功耗。在其他实施方案中，如本文其他地方所描述的，第一极控制延迟器可以包括无源C板延迟器，以有利地实现降低的成本和复杂性。

图12J是图示说明针对图12A-H的布置，对于为以nit为单位测量的并且在公共模式下操作的正面显示亮度的两倍的以lux为单位测量的环境照度的布置的安全性级别S的模拟极坐标曲线的曲线图。有利地，图像可见性(S<0.1)被保持，以使得显示器可以从横屏方位和竖屏方位两者下的大于30度的极观看角、以高对比度被容易地看见。

图13是在侧透视图中图示说明用于与空间光调制器48一起使用的可切换隐私显示组件102的示意图，空间光调制器48包括第一极控制延迟器300A和第一附加偏振器318A、反射偏振器302、以及被布置在第一附加偏振器318A和第二附加偏振器318B之间的第二极控制延迟器300B。有利地，空间光调制器48可以在工厂里或者在实地被重新配置以用作可切换隐私显示器。图13的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

现在将描述当前的实施方案的光学堆叠的各种替代。

图14是关于图15A-F、图16A-F、图17A-C和图18A-F的可替代的堆叠布置的图例。

图15A-F是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器100的光学组件堆叠的替代的示意图，其中第一极控制延迟器300A和第二极控制延迟器300B被布置为接收来自透射空间光调制器48和背光源20的光。图15A-F的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

图16A-F是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器100的光学组件堆叠的替代的示意图，其中第一极控制延迟器300A和第二极控制延迟器300B中的一个被布置为接收来自透射空间光调制器48的光，并且空间光调制器48被布置为接收来自第一极控制延迟器300A和第二极控制延迟器300B中的另一个和背光源20的光；并且图17A-C是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器的光学组件堆叠的替代的示意图，其中空间光调制器48被布置为接收来自第一极控制延迟器300A和第二极控制延迟器300B以及背光源20的光。图16A-F和图17A-C的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

图18A-F是在侧视图中图示说明对于用于可切换隐私显示器100的光学组件堆叠的替代的示意图，其中第一极控制延迟器300A和第二极控制延迟器300B被布置为接收来自发射空间光调制器48的光。图18A-F的实施方案的没有被进一步详细讨论的特征可以被假定对应于如以上所讨论的具有等同的标号的特征，包含特征中的任何可能的变化。

在图15-F、图16A-F、图17A-C和图18A-F的替代中，各种替代被图示说明，并且可以更一般地被如下描述。

对于包括具有两个沿面取向层417A、417B的液晶延迟器314A、314B的每个极控制延迟器300A、300B，各自的无源延迟器330A、330B或一对相交的无源延迟器330AA、330AB或330BA、330BB可以被布置为或者接收来自各自的液晶延迟器314A、314B的光；或者液晶延迟器314A、314B可以被布置作为接收来自各自的无源延迟器330A、330B或一对相交的无源延迟器330AA、330AB或330BA、330BB的光。

针对包括具有一个沿面取向层417A和一个垂面取层417B的液晶延迟器314A、314B的每个极控制延迟器300A、300B，优选地垂面取向层被布置在各自的液晶材料层421A、421B和各自的无源延迟器330A、330B之间。有利地，针对在隐私模式下的降低的亮度的极区的尺寸被增大。

对于图15A、15C、15E、图16A、16C、16E和图18A、18C、18E的替代，极控制延迟器300A、300B中的一个可以被布置在反射偏振器302和进一步的附加偏振器318B之间。有利地，显示器100在隐私操作模式下的反射率可以被提高，并且安全性因子被提高。

图15A-F、图16A-F和图17A-C的其中透射空间光调制器48和背光源20被省略的替代、或者图18A-F的其中发射空间光调制器48被省略的替代可以提供如图13中所图示说明的替代组件。

如在本文中可以使用的，术语“基本上”和“大约”为其对应的术语和/或术语之间的相关性提供行业接受的公差。这样的行业接受的公差在从百分之零到百分之十的范围内，并且对应于(但不限于)分量值、角度等。术语之间的这样的相关性在大约百分之零到百分之十的之间的范围内。

虽然根据本文中公开的原理的各种实施方案已经在上面被描述，但是应理解它们仅仅是作为示例而呈现的，而不是限制。因此，本公开的广度和范围不应受上述示例性实施方案中的任何一个限制，而是应仅根据从本公开公布的任何权利要求和它们的等同形式限定。此外，以上优点和特征是在所描述的实施方案中提供的，但是不应使这样的公布的权利要求的应用限于实现以上优点中的任何一个或所有优点的过程和结构。

此外，本文的段落标题是被提供用于37CFR 1.77下的建议一致性，或者用于提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从该公开公布的任何权利要求中所阐述的一个或多个实施方案。具体地并且作为示例，尽管标题指“技术领域”，但是权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的技术领域。进一步，“背景技术”部分中的技术的描述不是要被解读为承认某个技术是该公开中的任意一个或多个实施方案的现有技术。“发明内容”也不是要被认为是在公布的权利要求书中所阐述的一个或多个实施方案的特征描述。另外，该公开中对单数的“发明”的任何引用不应被用于证明在该公开中仅有一个新颖点。根据从该公开公布的多个权利要求的限定，可以阐述多个实施方案，并且这些权利要求相应地定义了由其保护的一个或多个实施方案，以及它们的等同形式。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据该公开按照这些权利要求本身的实质来理解，而不应被本文中所列的标题限制。