CN113167953B - 定向显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可切换防窥显示器，该可切换防窥显示器包括空间光调制器，以及布置在交叉的四分之一波片和偏振器之间的可切换液晶延迟片。在防窥操作模式下，来自该空间光调制器的同轴光被导向而不损失，而离轴光具有减小的亮度，以降低显示器对离轴窥探者的可见度。可旋转该显示器以实现横向取向和纵向取向的防窥操作。另外，对于环境光的同轴反射可降低显示器反射率，而对于离轴光则可提高反射率以实现提高的视觉安全性。在公共操作模式下，调节液晶延迟量，使得离轴亮度和反射率不变。该显示器还可被操作以在日间操作和夜间操作之间切换，例如用于汽车环境中。

Description

定向显示设备

技术领域

本公开整体涉及来自光调制设备的照明，并且更具体地讲，涉及为用于包括防窥显示器和夜间显示器的显示器的照明提供控制的光学叠堆。

背景技术

防窥显示器向通常处于同轴位置的主要用户提供图像可见性，并且减小了通常处于离轴位置的窥探者对图像内容的可见性。防窥功能可由微型百叶窗光学膜提供，该微型百叶窗光学膜在离轴位置以低亮度在同轴方向上透射来自显示器的一些光。然而，此类膜在正面照明方面具有高损耗，并且由于与空间光调制器的像素一起跳动，微型百叶窗可造成摩尔纹伪影。微型百叶窗的间距可能需要选择面板分辨率，从而增加库存和成本。

可通过对离轴光学输出的控制来提供可切换防窥显示器。

可通过亮度减小(例如通过液晶显示器(LCD)空间光调制器的可切换背光源)来提供控制。显示器背光源通常采用波导和边缘发光源。某些成像定向背光源具有将照明导向穿过显示器面板到观察窗中的另外的能力。成像系统可在多个源和相应的窗图像之间形成。成像定向背光源的一个示例是可采用折叠式光学系统的光学阀，因此也可以是折叠式成像定向背光源的示例。光可在基本上无损耗的情况下在一个方向上传播穿过光学阀，同时反向传播光可通过反射离开倾斜小平面而被提取，如美国专利号9,519,153中所述，该专利全文以引用方式并入本文。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了显示设备，该显示设备包括：空间光调制器，该空间光调制器被布置成沿输出方向输出光；显示偏振器，所述显示偏振器布置在所述空间光调制器的一侧上；附加偏振器，该附加偏振器布置在空间光调制器的与显示偏振器相同的侧上，该显示偏振器和该附加偏振器被布置成传递相应的线性偏振的偏振态；和布置在附加偏振器和显示偏振器之间的第一四分之一波片和第二四分之一波片，该第一四分之一波片布置在该第二四分之一波片的输入侧上并且被布置成将由其输入侧上的显示偏振器及附加偏振器中的一者传递的线性偏振的偏振态转换成圆形偏振的偏振态，并且输出侧上的第二四分之一波片被布置成将入射到其上的圆形偏振的偏振态转换成由其输出侧上的显示偏振器及附加偏振器中的另一者传递的线性偏振的偏振态；和至少一个延迟片，所述至少一个延迟片布置在该对四分之一波片之间。

有利地，可提供可在横向模式和纵向模式下操作的防窥显示器或低杂散光显示器。有利地，输出光的修改可与方位角无关，并且因此提供具有一定圆对称度的对称性。另外，用于汽车应用的显示器可被操作以在夜间操作期间减少来自挡风玻璃和侧窗的反射。

该对四分之一波片可各自包括无源四分之一波片，该无源四分之一波片包括配向的单轴双折射材料层。有利地，延迟片可具有低成本并且可方便地大批量和大面积地制造。

该对四分之一波片可具有交叉的光轴。该对四分之一波片中的每一者可具有光轴，该光轴被布置成与相邻显示偏振器或附加偏振器的电矢量传输方向成45度。该对四分之一波片各自对波长为550nm的光的延迟量可在110nm至175nm的范围内，以及优选地在130nm至140nm的范围内。有利地，光可在同轴方向上以高效率透射。有利地，可减小亮度衰减的颜色变化。

延迟片可包括液晶延迟片，该液晶延迟片包括液晶材料层。有利地，可增加延迟片的延迟量以实现透射率和反射率的改善的极性变化。

液晶延迟片可为可切换液晶延迟片。液晶延迟片还可包括电极，这些电极被布置成施加电压以便切换液晶材料层。有利地，显示器可在以下两种模式之间切换：用于防窥和其他低杂散光应用的窄角模式；和广角模式，或用于由多个用户公共观看的公共模式。另外，显示器亮度均匀度可在公共操作模式下得到改善。

液晶延迟片可包括被设置成与液晶材料层相邻且在其相对两侧上的两个表面配向层。两个表面配向层可各自被布置成在相邻液晶材料中提供水平配向。液晶材料可具有正介电各向异性。有利地，显示器可抵抗压缩下材料流的可见度。

两个表面配向层中的每个表面配向层可具有配向方向，该配向方向被布置成与显示偏振器和附加偏振器中的至少一者的电矢量传输方向成45度。有利地，可改善显示器的色度。

液晶材料层可具有扭曲。有利地，显示器可在广角模式和窄角模式之间切换，其中透射率和反射率的对称性具有一定圆对称度。

扭曲可为(90+m*180)度，其中m为零或正整数。有利地，可调节通过延迟片的透射率随极角的变化。

液晶材料层的扭曲可为90度，并且对波长为550nm的光的延迟量可在420nm至550nm的范围内，以及最优选地在460nm至480nm的范围内。液晶材料层的扭曲可为270度，并且对波长为550nm的光的延迟量可在650nm至800nm的范围内，以及最优选地在700nm至720nm的范围内。液晶材料层的扭曲可为450度，并且对波长为550nm的光的延迟量可在820nm至1000nm的范围内，以及最优选地在880nm至920nm的范围内。液晶材料层的扭曲为360度，并且对波长为550nm的光的延迟量在1100nm至1400nm的范围内，以及最优选地在1150nm至1300nm的范围内。液晶材料层的扭曲为225度，并且对波长为550nm的光的延迟量在750nm至1200nm的范围内，以及最优选地在900nm至1100nm的范围内。有利地，可通过选择液晶材料层的扭曲和延迟量来调节窄角模式的对称度。

第一四分之一波片和第二四分之一波片以及至少一个延迟片可被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片的输入侧上的显示偏振器和附加偏振器中的一者传递的光的偏振分量，这导致由显示偏振器和附加偏振器中的另一者的一者沿着倾斜于光轴的轴传递的光的亮度降低，并且液晶延迟片对于波长为550nm的光的总延迟量与由下式给出的以纳米为单位的值R相差在10％以内

|R|＝-0.02947*θ^3+5.81385*θ^2-397.950*θ+10090其中θ为倾斜轴的横向角度，对于仰角为0度的倾斜轴，在该横向角度处出现亮度的最大降低。液晶延迟片对于波长为550nm的光的延迟量可与值R相差在4％以内。有利地，在防窥操作模式下，可选择最小透射率的极性位置。

所述至少一个延迟片可包括至少一个无源延迟片。有利地，可降低防窥显示器或其他低杂散光显示器的成本、厚度和复杂性。

所述至少一个无源延迟片可包括无源延迟片，该无源延迟片具有垂直于该无源延迟片的平面的光轴。有利地，可降低该无源延迟片的厚度。

所述至少一个无源延迟片可包括多个无源延迟片，所述多个无源延迟片具有平行于该无源延迟片的平面的交叉的光轴。有利地，可以低成本提供多个无源延迟片。

所述至少一个无源延迟片可包括液晶材料层，该液晶材料层对波长为550nm的光的延迟量在-400nm至-1000nm的范围内或在+500nm至+1200nm的范围内，以及优选地在-750nm至-850nm的范围内或优选地在+950nm至+1050nm的范围内。有利地，厚度可减小，并且可提供窄角模式的期望视场。

所述至少一个无源延迟片可包括一对无源延迟片，该对无源延迟片具有平行于该无源延迟片的平面的交叉的光轴。该对无源延迟片可具有相对于平行于显示偏振器的电矢量传输的电矢量传输方向分别成45°和135°延伸的慢轴。显示设备还可包括设置在最初提到的一对无源延迟片之间的附加对无源延迟片。所述附加对无源延迟片可具有在无源延迟片的平面中交叉的慢轴。所述附加对无源延迟片可具有各自相对于平行于显示偏振器的电矢量传输的电矢量传输方向分别成0°和90°延伸的慢轴。有利地，可以低成本提供无源延迟片。可减小透射和反射的色度变化。可在薄结构中提供具有一定圆对称度的透射率和反射率对称性。

第一四分之一波片和第二四分之一波片以及至少一个延迟片可被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片的输入侧上的显示偏振器和附加偏振器中的一者传递的光的偏振分量，这导致由显示偏振器和附加偏振器中的另一者的一者沿着倾斜于光轴的轴传递的光的亮度降低，并且至少一个无源延迟片对于波长为550nm的光的总延迟量与由下式给出的以纳米为单位的值R相差在10％以内

|R|＝-0.02947*θ^3+5.81385*θ^2-397.950*θ+10090其中θ为倾斜轴的横向角度，对于仰角为0度的倾斜轴，在该横向角度处出现亮度的最大降低。至少一个无源延迟片对于波长为550nm的光的延迟量可与值R相差在4％以内。有利地，可选择最小透射率的极性位置。

显示偏振器和附加偏振器可具有平行的电矢量传输方向。有利地，可在公共模式下以及在法线方向上输出时实现高效率。

所述至少一个延迟片可包括延迟片，该延迟片包括配向的单轴双折射材料。有利地，可提供低成本。

所述至少一个延迟片可被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片的输入侧上的显示偏振器和附加偏振器以及四分之一波片中的一者沿着倾斜于延迟片的光轴的轴传递的光的偏振分量。有利地，透射率和反射率可随极角变化。

所述至少一个延迟片可包括至少一个可切换液晶延迟片。所述至少一个延迟片可被布置成在可切换液晶延迟片的可切换模式下，将相移引入至由所述至少一个延迟片的输入侧上的显示偏振器和附加偏振器以及四分之一波片中的一者沿着倾斜于延迟片的光轴的轴传递的光的偏振分量。有利地，可将显示器切换到其中透射率和反射率可随极角变化的模式。

所述至少一个延迟片可被布置成不将相移引入至由所述至少一个延迟片的输入侧上的显示偏振器和附加偏振器以及四分之一波片中的一者沿着顺着延迟片的光轴的轴传递的光的偏振分量。有利地，正面透射可具有高效率。

显示偏振器可以是布置在空间光调制器的输出侧上的输出偏振器。附加偏振器可布置在显示偏振器的输出侧上。其输入侧上的显示偏振器及附加偏振器中的一者可为显示偏振器。有利地，可优化厚度和效率。

反射偏振器可布置在显示偏振器和第一四分之一波片之间。显示偏振器和反射偏振器可被布置成传递相同的线性偏振的偏振态。有利地，显示器可具有针对离轴极性位置的增加的反射率。有利地，离轴视觉安全性水平在环境照明中提高。

另外的附加偏振器可布置在最初提到的附加偏振器的输出侧上，该另外的附加偏振器被布置成传递线性偏振的偏振态；并且至少一个另外的延迟片可布置在最初提到的附加偏振器和另外的附加偏振器之间。有利地，离轴亮度可在防窥操作模式下进一步减小，从而提高视觉安全性水平。

另外的附加偏振器可为反射偏振器，并且至少一个另外的延迟片可包括可切换液晶延迟片，该可切换液晶延迟片包括液晶材料层和电极，这些电极被布置成施加电压以便切换液晶材料层。有利地，可在防窥操作模式下提供高离轴反射率以提高视觉安全性水平，并且可在公共操作模式下提供低离轴反射率以提高图像可见度。

布置在一对四分之一波片之间的至少一个延迟片可包括至少一个无源延迟片，所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内或在+200nm至+600nm的范围内，以及优选地在-200nm至-300nm的范围内或优选地在+300nm至+500nm的范围内。此类延迟片可设置有空间光调制器，该空间光调制器在离轴视角处具有提高的亮度，其中以其他方式达到不期望的视觉安全性水平。有利地，离轴亮度随着颜色变化的低可见度而降低。防窥模式下提高的视觉安全性水平可在公共模式下具有可接受的离轴图像可见度。发射显示器可具有高视觉安全性水平。

显示偏振器可以是布置在空间光调制器的输入侧上的输入偏振器。附加偏振器可布置在显示偏振器的输入侧上。其输入侧上的显示偏振器及附加偏振器中的一者可为附加偏振器。有利地，与具有附加的前表面部件的布置相比，可提高显示器的对比度。另外，至少一个液晶层中的材料流的可见度可降低。

输出偏振器可布置在空间光调制器的输出侧上；另外的附加偏振器可布置在该输出偏振器的输出侧上，该输出偏振器和该另外的附加偏振器被布置成传递相应的线性偏振的偏振态；并且至少一个另外的延迟片可布置在输出偏振器和另外的附加偏振器之间。显示设备还可包括布置在输出偏振器和至少一个另外的延迟片之间的反射偏振器，输出偏振器和反射偏振器被布置成传递相同的线性偏振的偏振态，并且所述至少一个另外的延迟片可包括可切换液晶延迟片，该可切换液晶延迟片包括液晶材料层和电极，这些电极被布置成施加电压以便切换液晶材料层。有利地，可减少前表面部件的数量。

布置在一对四分之一波片之间的至少一个延迟片可包括至少一个无源延迟片，所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内或在+200nm至+600nm的范围内，以及优选地在-200nm至-300nm的范围内或优选地在+300nm至+500nm的范围内。有利地，离轴亮度随着颜色变化的低可见度而降低。

附加偏振器在与相同材料的第二假想偏振器交叉时对520nm至560nm的波长的透射率可小于对450nm至490nm的波长的透射率。对450nm至490nm的波长的透射率可大于1％，优选地大于2％，并且最优选地大于3％；并且对520nm至560nm的波长的透射率可小于3％，优选地小于2％，并且最优选地小于1％。有利地，与宽带偏振器相比，离轴颜色变化可减小。可提高透射效率，并且可提高防窥模式下的反射率，从而提供更高的视觉安全性水平。

第一方面可排除如下情况，其中一对四分之一波片具有交叉的慢轴，其中延迟片还包括设置在四分之一波片之间的附加对无源延迟片，并且所述附加对无源延迟片在无源延迟片的平面中具有交叉的慢轴。

第一方面可排除如下情况，其中该对四分之一波片中的一者具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少40°和至多50°延伸的慢轴，并且该对四分之一波片中的另一者具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少130°和至多140°延伸的慢轴，其中延迟片还包括设置在四分之一波片之间的附加对无源延迟片，所述附加对无源延迟片中的一者在无源延迟片的平面中具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少-10°和至多10°延伸的慢轴，并且所述附加对无源延迟片中的另一者在无源延迟片的平面中具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少-10°和至多10°延伸的慢轴。

根据本公开的第二方面，提供了一种应用于在环境照明中使用的显示设备的输出侧的视角控制光学元件，该显示设备包括被布置成输出光的空间光调制器；其中该空间光调制器包括输出偏振器，该视角控制光学元件包括：附加偏振器；第一四分之一波片和第二四分之一波片；以及至少一个延迟片，所述至少一个延迟片布置在第一四分之一波片和第二四分之一波片之间。

有利地，视角控制光学元件可提供售后防窥控制元件，用于附接到现有显示器以形成可在横向模式和纵向模式下操作的显示设备。有利地，输出光的修改可与方位角无关，并且因此提供具有一定圆对称度的对称性。

视角控制元件还可包括反射偏振器。第一四分之一波片和第二四分之一波片以及延迟片可布置在反射偏振器和附加偏振器之间。有利地，修改环境照明中的显示器反射率可以具有一定圆对称度的对称性来提供增加的反射率。

本公开的任一方面均可以任何组合应用。

本公开的实施例可用于多种光学系统中。实施方案可包括或利用各种投影仪、投影系统、光学部件、显示器、微型显示器、计算机系统、处理器、独立成套的投影仪系统、视觉和/或视听系统以及电和/或光学装置。实际上，本公开的方面可以几乎跟与光学和电气装置、光学系统、演示系统有关的任何设备，或者可包括任何类型的光学系统的任何设备一起使用。因此，本公开的实施例可用于光学系统、视觉和/或光学演示中使用的装置、视觉外围设备等，并且可用于多种计算环境。

在详细讨论所公开的实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用或形成限于所示的具体布置的细节，因为本发明能够采用其他实施例。此外，可以不同的组合和布置来阐述本公开的各个方面，以限定实施例在其本身权利内的独特性。另外，本文使用的术语是为了说明的目的，而非限制。

本领域的普通技术人员在阅读本公开的全文后，本公开的这些和其他优点以及特征将变得显而易见。

附图说明

实施例通过示例的方式在附图中示出，其中类似的附图标号表示类似的部件，并且其中：

图1A是以侧透视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括透射式空间光调制器、反射偏振器、布置在四分之一波片之间的可切换延迟片以及布置在空间光调制器的输出侧上的附加偏振器；

图1B是以前视图示出了图1A的光学叠堆中的光学层的配向的示意图；

图1C是以正视图示出了用于扭曲向列空间光调制器的输出的光学层的配向以实现垂直输出偏振态的示意图；

图2是以透视侧视图示出了多个延迟层的布置的示意图，所述多个延迟层布置在平行偏振器之间并且包括无源正C板补偿延迟片和布置在四分之一波片之间的270度超扭曲可切换液晶延迟片；

图3A是以侧视图示出了公共操作模式下输出光从空间光调制器穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图；

图3B是以侧视图示出了公共操作模式下光线从环境光源穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图；

图3C是以侧视图示出了防窥操作模式下输出光从空间光调制器穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图；

图3D是以侧视图示出了防窥操作模式下光线从环境光源穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图；

图4A是示出了图3A中的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图4B是示出了图3B中的透射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图4C是示出了图3C中的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图4D是示出了图3D中的透射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图5A是以前透视图示出了在公共模式下操作的图1A的显示器的外观的示意图；

图5B是以前透视图示出了在防窥模式下操作的图1A的显示器的外观的示意图；

图6A是以透视图示出了在公共模式下的移动设备的亮度的外观的示意图，该移动设备包括图1A的显示器，该显示器具有从左上角顺时针依次示出的外观：正面横向、正面纵向、向下看纵向和从右看横向；

图6B是以透视图示出了在防窥模式下的移动设备的亮度的外观的示意图，该移动设备包括图1A的显示器，该显示器具有从左上角顺时针依次示出的外观：正面横向、正面纵向、向下看纵向和从右看横向；

图6C是以透视图示出了在防窥模式下的移动设备的反射率的外观的示意图，该移动设备包括图1A的显示器，该显示器具有从左上角顺时针依次示出的外观：正面横向、正面纵向、向下纵向和从右横向；

图7A是以顶视图示出了具有可切换定向显示器的机动车辆的示意图，该可切换定向显示器以夜间操作模式布置在车辆车厢内；

图7B是以侧视图示出了具有可切换定向显示器的机动车辆的示意图，该可切换定向显示器以夜间操作模式布置在车辆车厢内；

图8A是以侧透视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括发射式空间光调制器以及位于四分之一波片之间的补偿的可切换液晶延迟片、反射偏振器和附加偏振器；

图8B是以侧透视图示出了包括反射偏振器、位于四分之一波片之间的可切换液晶延迟片和附加偏振器的视角控制元件的示意图；

图9是以透视侧视图示出了延迟层的布置的示意图，该延迟层布置在平行偏振器之间并且包括布置在四分之一波片之间的270度超扭曲可切换液晶延迟片；

图10A是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图10B是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图10C是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图10D是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图11A是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图11B是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图11C是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图11D是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图12A是以透视侧视图示出了可切换液晶延迟片的布置的示意图，该可切换液晶延迟片包括布置在四分之一波片之间的具有90度扭曲的扭曲向列液晶延迟片；

图12B是示出了对于图12A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图12C是示出了对于图12A的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图12D是示出了对于图12A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图12E是示出了对于图12A的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图13A是以透视侧视图示出了可切换液晶延迟片的布置的示意图，该可切换液晶延迟片包括布置在四分之一波片之间的正C板补偿延迟片和具有90度扭曲的扭曲向列液晶延迟片；

图13B是示出了对于图13A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图13C是示出了对于图13A的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图13D是示出了对于图13A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图13E是示出了对于图13A的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图14A是以透视侧视图示出了可切换液晶延迟片的布置的示意图，该可切换液晶延迟片包括布置在四分之一波片之间的具有360度扭曲的扭曲向列液晶延迟片；

图14B是示出了对于图14A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图14C是示出了对于图14A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图15A是以透视侧视图示出了可切换液晶延迟片的布置的示意图，该可切换液晶延迟片包括布置在四分之一波片之间的具有225度扭曲的扭曲向列液晶延迟片；

图15B是示出了对于图15A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图15C是示出了对于图15A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图16是示出了对于布置在四分之一波片之间的延迟层，延迟片延迟量随零极角的变化的示意曲线图；

图17A是以透视侧视图示出了布置在四分之一波片之间的负C板延迟片与布置在平行偏振器之间的反射偏振器的布置的示意图；

图17B是示出了对于图17A的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图17C是示出了对于图17A的布置，反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图18A是以透视侧视图示出了布置在四分之一波片之间的负C板延迟片的布置的示意图，该四分之一波片布置在显示偏振器和反射偏振器之间；

图18B是示出了对于具有与图18B的布置不同的延迟值的图18A的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图18C是以透视侧视图示出了布置在四分之一波片之间的正C板延迟片与布置在平行偏振器之间的反射偏振器的布置的示意图；

图18D是示出了对于图18C的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图18E是示出了对于图18C的布置，反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；

图19A是以透视侧视图示出了布置在四分之一波片之间的负C板延迟片的布置的示意图，该四分之一波片布置在显示偏振器和反射偏振器之间；

图19B是示出了对于具有与图18D的布置不同的延迟值的图19A的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图20A是以侧透视图示出了可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括背光源、附加偏振器、布置在第一对四分之一波片之间的第一液晶延迟片、空间光调制器48、布置在第二对四分之一波片之间的第二液晶延迟片以及另外的附加偏振器；

图20B是以侧透视图示出了可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括背光源、布置在反射再循环偏振器和透射式空间光调制器之间的另外的多个延迟片、反射偏振器、多个延迟片和附加偏振器；

图21是以侧透视图示出了视角控制元件的示意图，该视角控制元件包括位于四分之一波片之间的无源补偿延迟片、反射偏振器和位于四分之一波片之间的可切换液晶延迟片301，该可切换液晶延迟片布置在反射偏振器和附加偏振器之间；

图22是以侧透视图示出了视角控制元件的示意图，该视角控制元件包括无源补偿延迟片、可切换液晶延迟片、另外的附加偏振器和位于四分之一波片之间的可切换液晶延迟片301，该可切换液晶延迟片布置在另外的附加偏振器和附加偏振器之间；

图23A是以侧透视图示出了另外的多个延迟片的示例布置的示意图，所述另外的多个延迟片包括无源控制延迟片、无源补偿延迟片和可切换液晶延迟片；

图23B是示出了对于图23A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图23C是示出了对于图23A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图23D是示出了对于类似于图23A的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图，其中输出偏振器由附加偏振器提供，并且输入偏振器由反射偏振器提供；

图24A是以侧视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：透射式空间光调制器，该透射式空间光调制器包括再循环背光源；以及在该空间光调制器的输出侧上：反射偏振器、布置在反射偏振器和附加偏振器之间的可切换延迟片；以及图17C的四分之一波片布置之间的无源延迟片，该无源延迟片布置在空间光调制器的反射偏振器和输出偏振器之间；

图24B是示出了图24A的叠堆的各个部件的输出亮度随横向视角的变化的示意曲线图；

图24C是示出了对于图24A的布置，输出亮度随横向视角的变化的示意曲线图；

图24D是示出了对于类似于图24A的布置，输出亮度随横向视角的变化的示意曲线图，其中省略了四分之一波片和布置在该四分之一波片之间的无源延迟片；

图25A是示出了宽带吸收偏振器和泄漏吸收偏振器的输出亮度随波长的变化的示意曲线图；

图25B是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的宽带吸收偏振器和图18A至图18B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色随极方向的变化的示意曲线图；

图25C是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的泄漏吸收偏振器和图18A至图18B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色随极方向的变化的示意曲线图；

图25D是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的宽带吸收偏振器和图19A至图19B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色随极方向的变化的示意曲线图；

图25E是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的泄漏吸收偏振器和图19A至图19B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色随极方向的变化的示意曲线图；

图26A是以侧视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：发射式空间光调制器以及布置在反射偏振器和附加偏振器之间的可切换延迟片；无源延迟片，该无源延迟片位于四分之一波片之间，该四分之一波片布置在该空间光调制器的反射偏振器和输出偏振器之间；以及空气间隙和漫射器；

图26B是以侧视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：发射式空间光调制器、再循环背光源以及布置在反射偏振器和附加偏振器之间的可切换延迟片；无源延迟片，该无源延迟片位于四分之一波片之间，该四分之一波片布置在该空间光调制器的反射输出偏振器和输出偏振器之间；以及空气间隙和漫射器；

图27A至图27X和图27AA至图27AF是以侧视图示出了与透射式或发射式空间光调制器串联布置的无源和有源延迟片的各种布置的示意图；

图28A是以侧透视图示出了视角控制元件的示意图，该视角控制元件包括无源补偿延迟片叠堆、反射偏振器和位于四分之一波片之间的可切换液晶延迟片，该可切换液晶延迟片布置在反射偏振器和附加偏振器之间；

图28B是以侧透视图示出了包括无源控制延迟片的无源延迟片叠堆的示例的示意图，该无源控制延迟片包括一系列四个配向的A板；

图28C是示出了对于图28B的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图29A是示出了在窄角操作模式下的成像波导的操作的后透视图的示意图；

图29B是示出了在没有可切换液晶延迟片的显示设备中使用时图29A的输出的视场亮度图的示意曲线图；

图30是示出了包括准直波导的背光源的侧视图的示意图；

图31是示出了在没有可切换液晶延迟片的显示设备中使用时图30的输出的视场亮度图的示意曲线图；

图32A是以透视图示出了通过离轴光对延迟层的照明的示意图；

图32B是以透视图示出了通过0度处的第一线性偏振态的离轴光对延迟层的照明的示意图；

图32C是以透视图示出了通过90度处的第一线性偏振态的离轴光对延迟层的照明的示意图；

图32D是以透视图示出了通过45度处的第一线性偏振态的离轴光对延迟片层的照明的示意图；

图33A是以透视图示出了通过具有正仰角的离轴偏振光对C板延迟片的照明的示意图；

图33B是以透视图示出了通过具有负横向角度的离轴偏振光对C板延迟片的照明的示意图；

图33C是以透视图示出了通过具有正仰角和负横向角度的离轴偏振光对C板延迟片的照明的示意图；

图33D是以透视图示出了通过具有正仰角和正横向角度的离轴偏振光对C板延迟片的照明的示意图；

图34是示出了图33A至图33D中的透射光线的输出透射率随极方向的变化的示意曲线图；

图35A是以透视图示出了通过具有正仰角的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图；

图35B是以透视图示出了通过具有负横向角度的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图；

图35C是以透视图示出了通过具有正仰角和负横向角度的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图；

图35D是以透视图示出了通过具有正仰角和正横向角度的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图；并且

图36是示出了图35A至图35D中的透射光线的输出透射率随极方向的变化的示意曲线图。

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片相关的术语。

在具有单轴双折射材料的层中，存在控制光学各向异性的方向，而与之垂直(或与之成给定角度)的所有方向具有等同的双折射。

光学延迟片的光轴是指单轴双折射材料中不会经历双折射的光线的传播方向。这不同于光学系统的光轴，该光轴可例如平行于对称线或垂直于主光线沿其传播的显示表面。

对于在正交于光轴的方向上传播的光，光轴是慢轴，此时具有平行于慢轴的电矢量方向的线性偏振光以最慢速度行进。慢轴方向是在设计波长下具有最高折射率的方向。类似地，快轴方向是在设计波长下具有最低折射率的方向。

对于正电介质各向异性单轴双折射材料，慢轴方向是双折射材料的非常轴。对于负电介质各向异性单轴双折射材料，快轴方向是双折射材料的非常轴。

术语半波长和四分之一波长是指延迟片对于可通常在500nm至570nm之间的设计波长λ₀的操作。在本例示性实施方案中，除非另外指明，否则提供550nm波长的示例性延迟值。

延迟片在入射在其上的光波的两个垂直偏振分量之间提供相移，其特征在于它赋予两个偏振分量的相对相位的量Γ；其通过以下等式与延迟片的双折射Δn和厚度d相关

Γ＝2.π.Δn.d/λ0 等式1

在等式1中，Δn被定义为非常折射率和普通折射率之间的差值，即

Δn＝n_e-n_o 等式2

对于半波长延迟片，选择d、Δn和λ₀之间的关系，使得偏振分量之间的相移为Γ＝π。对于四分之一波长延迟片，选择d、Δn和λ₀之间的关系，使得偏振分量之间的相移为Γ＝π/2。

本文术语半波长延迟片通常是指垂直于延迟片传播并且垂直于空间光调制器传播的光。

现在将描述光线传播穿过一对偏振器之间的透明延迟片的一些方面。

光线的偏振态(SOP)由任何两个正交偏振分量之间的相对振幅和相移来描述。透明延迟片不改变这些正交偏振分量的相对振幅，而仅作用于其相对相位。在正交偏振分量之间提供净相移改变SOP，而保持净相对相位保持SOP。在本说明书中，SOP可被称为偏振态。

线性SOP具有非零振幅的偏振分量和零振幅的正交偏振分量。

线性偏振器透射独特的线性SOP，该线性SOP的线性偏振分量与线性偏振器的电矢量传输方向平行，并且衰减具有不同SOP的光。

吸收偏振器是吸收入射光的一个偏振分量并透射第二正交偏振分量的偏振器。吸收线性偏振器的示例为二向色性偏振器。

反射偏振器是反射入射光的一个偏振分量并透射第二正交偏振分量的偏振器。作为线性偏振器的反射偏振器的示例为多层聚合物膜叠堆(诸如得自3M公司的DBEF^TM或APF^TM)或线栅偏振器(诸如得自Moxtek的ProFlux^TM)。反射线性偏振器还可包括串联布置的胆甾型反射材料和四分之一波片。

布置在线性偏振器与不引入相对净相移的平行的线性分析偏振器之间的延迟片提供光的完全透射，而不是线性偏振器内的残余吸收。

在正交偏振分量之间提供相对净相移的延迟片改变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片，该双折射材料层的光轴平行于该层的平面。

“正A板”是指正双折射A板，即Δn为正的A板。

在本公开中，“C板”是指利用双折射材料层的光学延迟片，其中该双折射材料层的光轴垂直于该层的平面。“正C板”是指正双折射C板，即Δn为正的C板。“负C板”是指负双折射C板，即Δn为负的C板。

“O板”是指利用双折射材料层的光学延迟片，其中该双折射材料层的光轴具有平行于该层的平面的分量和垂直于该层的平面的分量。“正O板”是指正双折射O板，即具有正Δn的O板。

可提供消色差延迟片，其中该延迟片的材料具有随波长λ变化的延迟量Δn.d

Δn.d/λ＝κ 等式3

其中κ基本上是一个常数。

合适的材料的示例包括得自帝人膜(Teijin Films)的改性聚碳酸酯。在本发明的实施方案中可提供消色差延迟片，以有利地最小化具有低亮度减小的极角观察方向和具有增加的亮度减小的极角观察方向之间的颜色变化，如下文将描述的。

现在将描述本公开中所使用的与延迟片和液晶相关的各种其他术语。

液晶单元具有由Δn.d给出的延迟量，其中Δn是液晶单元中的液晶材料的双折射，并且d是液晶单元的厚度，它们与液晶单元中的液晶材料的配向无关。

水平配向是指可切换液晶显示器中的液晶的配向，其中分子基本上与基底平行配向。水平配向有时被称为平面配向。水平配向通常可具有诸如2度的小预倾角，使得液晶单元的配向层的表面处的分子轻微倾斜，如下文将描述。预倾角被布置成使单元切换时的简并最小化。

在本公开中，垂直配向是棒状液晶分子基本上与基底垂直配向的状态。在盘状液晶中，垂直配向被定义为由盘状液晶分子形成的柱状结构的轴线与表面垂直配向的状态。在垂直配向中，预倾角是靠近配向层的分子的倾角，并且通常接近90度，例如可为88度。

在扭曲液晶层中，提供了向列型液晶分子的扭曲构型(也称为螺旋结构或螺旋)。扭曲可通过配向层的非平行配向来实现。另外，可将胆甾型掺杂剂添加到液晶材料中，以破坏扭曲方向(顺时针或逆时针)的简并性，并进一步控制松弛(通常为未驱动)状态下的扭曲间距。超扭曲液晶层具有大于180度的扭曲。用于空间光调制器的扭曲向列层通常具有90度的扭曲。

具有正电介质各向异性的液晶分子在施加的电场的作用下从水平配向(诸如A板延迟片取向)切换到垂直配向(诸如C板或O板延迟片取向)。

具有负电介质各向异性的液晶分子在施加的电场的作用下从垂直配向(诸如C板或O板延迟片取向)切换到水平配向(诸如A板延迟片取向)。

棒状分子具有正双折射，使得n_e>n_o，如等式2所述。盘状分子具有负双折射，使得n_e<n_o。

正延迟片诸如A板、正O板和正C板通常可由拉伸膜或棒状液晶分子来提供。负延迟片诸如负C板可由拉伸膜或盘状液晶分子来提供。

平行液晶单元配向是指水平配向层平行或更通常反平行的配向方向。就预倾垂直配向而言，配向层可具有基本上平行或反平行的部件。混合配向的液晶单元可具有一个水平配向层和一个垂直配向层。扭曲的液晶单元可由不具有平行配向(例如彼此以90度取向)的配向层提供。

透射式空间光调制器还可包括输入显示偏振器和输出显示偏振器之间的延迟片，例如美国专利No.8,237,876中所公开的，该专利全文以引用方式并入本文。此类延迟片(未示出)与本发明实施方案的无源延迟片处于不同的位置。此类延迟片补偿了离轴观察位置的对比度劣化，这与本发明实施方案的离轴观察位置的亮度减小的效果不同。

显示器的防窥操作模式是其中观察者看到低对比灵敏度使得图像不清晰可见的模式。对比灵敏度是对静态图像中不同级别的亮度进行区分的能力的量度。逆对比灵敏度(Inverse contrast sensitivity)可用作视觉安全性的量度，因为高视觉安全性水平(VSL)对应于低图像可见度。

对于向观察者提供图像的防窥显示器，视觉安全性可给定为：

VSL ＝ (Y + R) / (Y – K) 等式4

其中VSL为视觉安全性水平，Y为在窥探者视角下显示器的白态的亮度，K为在窥探者视角下显示器的黑态的亮度，并且R为来自显示器的反射光的亮度。

面板对比度给定为：

C ＝ Y / K 等式5

对于高对比度光学LCD模式，白态透射率随视角保持基本上恒定。在本发明实施方案的对比度降低液晶模式中，白态透射率通常随着黑态透射率的增加而降低，使得

Y+K～P.L等式6

然后视觉安全性水平可进一步给定为：

其中离轴相对亮度P通常被定义为在窥探者角度处的正面亮度L的百分比，并且显示器可具有图像对比度C，并且表面反射率为ρ。

离轴相对亮度P有时被称为防窥级别。然而，此类防窥级别P描述了在给定极角下显示器相对于正面亮度的相对亮度，而不是防窥外观的量度。

显示器可由朗伯环境照度I照明。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。随着环境照度提高，感知到的图像对比度降低，VSL提高并且感知到防窥图像。

对于典型的液晶显示器，几乎所有视角的面板对比度C均高于100:1，使得视觉安全水平近似于：

VSL＝1+I.ρ/(π.P.L) 等式8

与防窥显示器相比，理想的广角显示器在标准环境照度条件下容易观察到。图像可见度的一个量度由对比灵敏度(诸如Michelson对比度)给出，其由下式给出：

M＝(I_max–I_min)/(I_max+I_min) 等式9

因此：

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

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

W＝1/VSL＝1/(1+I.ρ/(π.P.L)) 等式11

在本讨论中，来自期望白点(u_w’,v_w’)的输出颜色(u_w’+Δu’,v_w’+Δv’)的颜色变化Δε可通过CIELUV色差度量来确定，假设为典型的显示光谱照明体并且由下式给出：

Δε＝(Δu’²+Δv’²)^1/2 等式12

现在将描述各种定向显示设备的结构和操作。在本说明书中，公共元件具有共同的附图标记。应当注意，涉及任何元件的公开内容适用于其中提供了相同或对应元件的每个设备。因此，为了简洁起见，不重复此类公开内容。

期望提供具有对称性的可切换防窥显示器，该对称性具有一定圆对称度。

图1A是以侧透视图示出了用于环境照明604的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：透射式空间光调制器48、反射偏振器302、多个延迟片300，所述多个延迟片包括：可切换延迟片301；以及布置在四分之一波片296A、296B之间的无源延迟片330；以及布置在空间光调制器48的输出侧上的附加偏振器318。可切换防窥显示器是显示设备100的示例。

用于环境照明604的显示设备100包括：空间光调制器48，该空间光调制器被布置成沿输出方向输出光；显示偏振器，该显示偏振器布置在空间光调制器48的一侧上；附加偏振器318，该附加偏振器布置在空间光调制器48的与显示偏振器相同的侧上，该显示偏振器和附加偏振器318被布置成传递相应的线性偏振的偏振态；和布置在附加偏振器318和该显示偏振器之间的第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B，第一四分之一波片296A布置在第二四分之一波片296B的输入侧上并且被布置成将由其输入侧上的该显示偏振器及附加偏振器318中的一者传递的线性偏振的偏振态转换成圆形偏振的偏振态，并且输出侧上的第二四分之一波片296A被布置成将入射到其上的圆形偏振的偏振态转换成由其输出侧上的显示偏振器及附加偏振器318中的另一者传递的线性偏振的偏振态；和至少一个延迟片，所述至少一个延迟片布置在该对四分之一波片296A、296B之间。

本公开通过四分之一波片296A、296B之间的至少一个延迟片提供对圆形偏振光的透射相位的修改。相位的修改与方位角无关，并且因此提供具有一定圆对称度的对称性。通过比较的方式，图23A所示的布置提供对主要横向方向上的相位的控制，而对仰角方向上的控制较少。有利地，可提供可在横向模式和纵向模式下操作的防窥显示器。

另外，实现二维视锥角减小的显示设备100被实现，例如以实现机动车辆600中的夜间模式操作，该夜间模式操作减少了来自挡风玻璃的反射以及减少了到其他乘客和车辆600的内表面的杂散光。

该对四分之一波片296A、296B可各自包括无源四分之一波片，该无源四分之一波片包括配向的单轴双折射材料层，如上所述。无源四分之一波片是由以在显示设备100的操作期间不改变的状态存在的材料形成的板。材料层的分子的配向可被认为是材料的状态。这与包含可切换材料的层形成对比，该可切换材料可在显示设备100的操作期间在至少第一状态和第二状态之间切换。

该对四分之一波片296A、296B各自对波长为550nm的光的延迟量可在110nm至175nm的范围内，以及优选地在130nm至140nm的范围内。此类四分之一波片为一阶四分之一波片。有利地，无源四分之一波片可以大批量、大面积和低成本地制造。

显示偏振器可以是显示设备100的输出偏振器218。显示设备100还可包括布置在多个延迟片300与输出偏振器218之间的反射偏振器302，输出偏振器218和反射偏振器302被布置成传递相同的线性偏振的偏振态。在这种情况下，反射偏振器302的电矢量传输方向303平行于附加偏振器318的电矢量传输方向319。反射偏振器302的电矢量传输方向303可平行于输出偏振器218的电矢量传输方向219。

用于环境照明604的显示设备100可包括：空间光调制器48，该空间光调制器被布置成输出光400。在本公开中，空间光调制器48可包括液晶显示器，该液晶显示器包括输入偏振器210、具有基底212、216的输出偏振器218、液晶层214以及红色、绿色和蓝色像素220、222、224。背光源20被布置成照明空间光调制器48，并且包括输入光源15、波导1、后反射器3和光学叠堆5，该光学叠堆包括漫射器、光转向膜和其他已知的光学背光结构。可在光学叠堆5中提供可包括例如非对称表面浮雕特征结构的非对称漫射器，使得与横向方向相比，可在仰角方向上提供增加的漫射。有利地，可增加图像均匀度。

在本发明的实施方案中，背光源20可被布置成提供角光分布，与正面亮度相比，该角光分布对于离轴观察位置具有减小的亮度。典型广角背光源具有更高角度的滚降，使得相对亮度的半高全宽可优选地大于40°，更优选地大于60°，并且最优选地大于80°。

此外，背光源20可为定向背光源，该定向背光源以与空间光调制器48的法线成大于45度的极角提供亮度，即为沿空间光调制器48的法线的亮度的至多30％，优选地为沿空间光调制器48的法线的亮度的至多20％，并且更优选地为沿空间光调制器48的法线的亮度的至多10％。在图1A的例示性实施方案中，与空间光调制器的法线成大于45度的极角处的亮度可为至多18％。

背光源20还可包括可切换背光源，该可切换背光源被布置成切换输出角亮度分布，以便在防窥操作模式下提供减小的离轴亮度并且在公开操作模式下提供更高的离轴亮度。在窄角模式诸如防窥显示模式下，此类定向背光源提供了一些离轴亮度降低，有利地提高了正面效率并降低了显示器可见度和离轴位置的杂散光。在公共操作模式诸如可切换式防窥显示器的公共模式下，此类可切换背光源为离轴观察方向提供增加的亮度。有利地，离轴用户的图像可见度增加，而同轴用户的图像均匀度增加。

下文参考图28至图31描述背光源20的例示性实施方案。

显示器还可包括布置在背光源20和空间光调制器48之间的反射再循环偏振器208。反射再循环偏振器208不同于本发明实施方案的反射偏振器302。反射再循环偏振器208提供来自背光源的偏振光的反射，该背光源具有与二向色性输入偏振器210的电矢量传输方向正交的偏振。反射再循环偏振器208可不将环境光604反射到窥探者。

输出偏振器218可布置在空间光调制器48的输出侧上，并且附加偏振器318可布置在输出偏振器218的输出侧上，由此及其输入侧上的输出偏振器218附加偏振器中的所述一者为输出偏振器218。输出偏振器218可被布置成为来自空间光调制器48的像素220、222、224的光提供高消光率，并且防止从反射偏振器302朝向像素220、222、224的背反射。

附加偏振器318可布置在输出偏振器218的输出侧上。偏振器210、218、318中的一者或多者可以是二向色性偏振器。

在图1A的实施方案中，多个延迟片300包括一对四分之一波片296A、296B、无源延迟片330和可切换液晶延迟片301，但通常可被布置在四分之一波片296A、296B之间的至少一个延迟片的其他配置代替，这些配置的一些示例存在于下文所述的设备中。延迟片300不影响沿着顺着延迟片300的平面的法线的轴199穿过反射偏振器302、延迟片300和附加偏振器318的光的亮度，但至少在可切换延迟片301的可切换状态中的一者下，延迟片300会减小沿着倾斜于延迟片300的平面的法线的轴穿过其中的光的亮度。引起该效果的原理将在下文参考图32A至图36更详细描述，并且是由于延迟片300引入到沿着相对于延迟片300的液晶材料成不同角度的轴的光的相移的存在或不存在而引起。所有下述设备中实现了类似效果。

可切换液晶延迟片301的基底312、316可包括被布置成跨液晶材料414的层314提供电压的电极。控制系统352可被布置成控制由电压驱动器350在可切换液晶延迟片301的电极上施加的电压。

所讨论的任何层都可通过粘合剂诸如压敏粘合剂和光学透明粘合剂附接，并且可通过溶剂粘合。有利地，可提高图像对比度。一些界面可具有空气间隙。有利地，可提高组装成品率，从而降低成本。另外，可增加正面反射并且提高视觉安全性水平。

图1B是以前视图示出了图1A的光学叠堆中的光学层的配向的示意图。

示出了叠堆中偏振器的电矢量传输方向。外偏振器218的电矢量传输方向219、反射偏振器302的电矢量传输方向303和附加偏振器318的电矢量传输方向319中的任两者可彼此平行。输入偏振器210的电矢量传输方向211和反射再循环偏振器208的电矢量传输方向207可垂直于叠堆中其他偏振器的电矢量传输方向。

如图1B所示，输入偏振器210处的输入电矢量传输方向211可提供可由液晶层214变换的输入偏振态，以提供由输出偏振器218的电矢量传输方向219确定的输出偏振态。当空间光调制器48是液晶显示器时，这种布置可能是合适的。无源延迟片330可包括由材料430形成的延迟层，可切换液晶延迟片301可包括液晶材料414的层314，并且第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B可包括分别由材料496A和496B形成的延迟层，如将在下文详细描述。

该对四分之一波片296A、296B可具有交叉的光轴。这意味着当从平行于显示器100的观察表面的方向观察时，第一四分之一波片296A的光轴被布置成与第二四分之一波片的光轴成90度。该对四分之一波片296A、296B中的每一者可具有光轴，该光轴被布置成与相邻输出偏振器218或附加偏振器318的电矢量传输方向成45度。

沿轴199在正面方向上透射穿过延迟片301、330的光线具有未被延迟片301、330修改的偏振态。在此类同轴操作中，交叉的四分之一波片296A、296B被布置成不提供来自输出偏振器218的偏振态的修改，使得偏振态被附加偏振器318透射。有利地，对于同轴光观察方向实现了高效率。

当显示设备100还包括反射偏振器302时，与反射偏振器302相邻的第一四分之一波片296A可具有与反射偏振器302的电矢量传输方向303成45度布置的光轴。在反射偏振器302的电矢量传输方向303平行于输出偏振器218的电矢量传输方向219的情况下，第一四分之一波片296A因此可具有与输出偏振器218和反射偏振器302的电矢量传输方向成45度布置的光轴。

在图1B所示的示例中，偏振器的电矢量传输方向被示为平行于限定显示器的垂直方向和水平方向的x方向和y方向。然而，布置不限于这种取向，并且只要偏振器的各种电矢量传输方向与延迟片的光轴的相对角度得以保持，整个叠堆就可旋转到任何特定角度，例如90度。

空间光调制器48可为例如平面内切换(IPS)型液晶显示器、边缘场切换(FFS)型液晶显示器或垂直配向向列(VA)型液晶显示器。此类空间光调制器具有通常为水平或垂直的输出电矢量方向219。

相比之下，扭曲向列(TN)液晶显示器可具有通常与水平方向成45度配向的输出偏振器218的电矢量传输方向219。期望提供具有垂直输出电矢量传输方向219的TN-LCD显示器，该垂直输出电矢量传输方向是垂直的，使得所述显示器可在至少一个取向上与偏光太阳镜(通常具有垂直电矢量传输方向)一起使用。

图1C是以正视图示出了用于扭曲向列空间光调制器48的输出的光学层的配向以实现垂直输出偏振态的示意图。

没有示出限定空间光调制器48的层，但这些层及其属性可与上面讨论的空间光调制器48的层及其特性相同。在图1C所示的示例中，当垂直于显示设备100的观察表面观察时，输出偏振器218的电矢量传输方向219被布置成与显示器的水平方向和垂直方向成45度。第一四分之一波片496A的光轴被布置成与相邻输出偏振器218的电透射矢量方向219成45度。图1C所示的剩余层的取向没有从图1B所示的布置中修改。

因此，输出偏振器218的电矢量传输方向219不再平行于附加偏振器318的电矢量传输方向319，而是以45度角取向。因此，在图1C所示的示例中，一对四分之一波片296A和296B的光轴不交叉，而是以彼此成45度角布置。然而，图1C所示的布置仍然可以与图1A和图1B所示的布置类似的方式起作用，以减少光400在离轴方向上的透射。这种布置可特别适用于太阳镜。另外，TN-LCD可有利地以比其他LCD类型更低的成本制造，并且适合于在具有高温范围的环境诸如汽车舱中操作。

在其他实施方案中，附加偏振器318可具有平行于输出偏振器218电矢量传输方向219的传输方向319。有利地，使用偏光太阳镜在横向和纵向操作模式下均可看到显示器。

图2是以透视侧视图示出了多个延迟层300的布置的示意图，所述多个延迟层布置在平行偏振器218、302、318之间并且包括无源正C板补偿延迟片330和布置在四分之一波片296A、296B之间的270度超扭曲可切换液晶延迟片301。

图2示出了上述实施方案的示例。所述至少一个延迟片可包括液晶延迟片301，该液晶延迟片包括液晶材料414的层。可切换液晶延迟片301包括两个表面配向层413、415，这两个表面配向层被设置成与液晶材料414相邻且在其相对两侧上，并且被布置成向相邻液晶材料414提供水平配向。配向层(布置在电极413、415上，但未单独示出)的配向方向417A、417B彼此垂直。四分之一波片296A、296B中的每一者分别由具有光轴方向497A、497B的材料形成。如上所述，两个四分之一波片层的光轴平行于层的平面，并且分别与输出偏振器218、附加偏振器318和反射偏振器302的电矢量传输方向限定角298A、298B。在图2所示的示例中，第一四分之一波片296A的光轴方向497A分别与偏振器218、302的电矢量传输方向219、303限定45度角298A。第二四分之一波片296B的光轴方向497B与由偏振器限定的电矢量传输方向限定135度角298B。第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B的光轴方向497A、497B因此被布置成彼此成90度并因此交叉。

四分之一波片296A、296B可具有交叉的光轴497A、497B以使由显示设备100输出的光400的色度变化最小化。这是因为对于同轴操作，交叉的四分之一波片296A、296B被布置在一起而不提供来自输出偏振器218的偏振态的修改，使得同轴光线有效地透射穿过附加偏振器318。另外，在至少一种操作模式下，第一四分之一波片497A的色度可通过第二四分之一波片497B的色度来校正。

在本发明的实施方案中，“交叉”是指四分之一波片平面中的四分之一波片的光轴497A、497B之间基本上90°的角。为降低延迟片材料的成本，期望提供例如由于膜制造期间的拉伸误差和组装期间的膜配向而导致延迟片取向有些变化的材料。延迟片取向远离优选方向的变化可减小正面亮度并增加最小透射率。角497A优选地为至少35°，并且优选地为至多55°，更优选地为至少40°，并且更优选地为至多50°，最优选地为至少42.5°，并且最优选地为至多47.5°。角497B优选地为至少125°，并且优选地为至多145°，更优选地为至少130°，并且更优选地为至多135°，最优选地为至少132.5°，并且最优选地为至多137.5°。

四分之一波片296A、296B可被布置成提供圆形输出偏振。四分之一波片296A、296B的延迟量可为

Δn.d＝(2q+1).λ/4 等式13

其中m为(零或)整数并且λ为如上所述的设计波长。在一个示例中，四分之一波片296A、296B中的一者或两者各自对波长为550nm的光的延迟量可在110nm至175nm的范围内，以及优选地在130nm至140nm的范围内。此类四分之一波片296A、296B是在等式13中q＝0时的零阶四分之一波片的示例。

可使用更高阶的波片(q>0)。可提供本文别处所述的亮度和反射率变化的极性特性的调谐。

所述至少一个延迟片300可为可切换液晶延迟片301并且还可包括电极413、415，这些电极被布置成施加电压V以用于切换可切换液晶延迟片301的材料414。可切换液晶延迟片301的材料414可在两种状态之间切换。在第一状态下，其中可为零伏的第一电压由电极层413、415施加，材料414可处于其中层314的材料414的分子平行于由可切换液晶延迟片301限定的层314的平面配向的状态。该状态的示例为扭曲向列状态或超扭曲向列状态。

在第二状态下，其中与第一电压不同的第二电压由电极层413、415施加，可切换液晶延迟片301的材料414的分子可重新配向为垂直配向，其中层314的材料414的分子垂直于由可切换液晶延迟片301限定的层314的平面配向。在这种情况下，液晶材料414具有如上所述的正介电各向异性。

入射在多个延迟片300上的光400具有来自输出偏振器218或附加偏振器318的特定线性偏振态。当光400穿过第一四分之一波片296A或第二四分之一波片296B时，线性偏振被转换成圆形偏振态。当光400穿过至少一个延迟片301、330时，光400的圆形偏振可经历偏振分量之一的延迟，这取决于至少一个延迟片301、330的材料的状态。延迟可基于光400相对于与显示设备100的观察表面垂直的轴199的入射角而变化。具体地，穿过至少一个延迟片的同轴光410所经历的偏振延迟可不同于如下文所详述的离轴光420所经历的延迟。

所述至少一个延迟片可包括延迟片，该延迟片包括配向的单轴双折射材料。所述至少一个延迟片可被布置成将相移引入至由多个延迟片300的输入侧上的输出偏振器218和附加偏振器318以及四分之一波片296A、296B中的一者沿着倾斜于所述至少一个延迟片的光轴的轴传递的光400的偏振分量。

然后光400穿过第二四分之一波片296B和第一四分之一波片296A中的另一者，并且延迟的圆形偏振态被转换成线性偏振态。然而，取决于光400在穿过所述至少一个延迟片时的延迟，所得的线性偏振态可变化。然后由附加偏振器318或输出偏振器218中的另一者传递的光400的亮度随后可根据光400在穿过所述至少一个延迟片时的延迟而变化。如下文更详细地讨论，该布置可用于控制穿过多个延迟片300的同轴410和离轴420光的亮度。

所述至少一个延迟片301、330可被布置成不将相移引入至由多个延迟片300的输入侧上的输出偏振器218和附加偏振器318以及四分之一波片296A、296B中的一者沿着顺着所述至少一个延迟片的光轴的轴传递的光400的偏振分量。

当所述至少一个延迟片包括至少一个可切换液晶延迟片301时，所述至少一个延迟片可被布置成在可切换液晶延迟片301的可切换模式下，将相移引入至由多个延迟片300的输入侧上的输出偏振器218和附加偏振器318以及四分之一波片296A、296B中的一者沿着倾斜于所述至少一个延迟片的光轴的轴传递的光400的偏振分量。

如上所述，液晶材料414的层314可具有扭曲。扭曲τ可由等式14给出，其中m为零或正整数。

τ ＝ (90 + m * 180)度 等式14

液晶材料的扭曲可被定义为液晶材料301的层的材料的分子在由液晶材料301的层限定的整个厚度上的总旋转角度。图2所示实施方案中液晶材料301的层的扭曲为270度。液晶材料301的层的扭曲也可为90度或450度中的任一者。

多个延迟片300还可包括至少一个无源延迟片330。所述至少一个无源延迟片330可包括无源延迟片，该无源延迟片具有垂直于该无源延迟片的平面的光轴431。无源延迟片300可为C板延迟片。

除了可切换液晶延迟片301之外，至少一个无源延迟片330的存在可提供显示设备100的输出的二阶改善。除了可切换液晶延迟片301之外，至少一个无源延迟片330的存在可改善显示设备100的输出的视场并且可补偿具有极角和方位角的色度变化。

如上所述，可切换液晶延迟片301具有针对由显示设备100输出的光400的特定波长而优化的厚度。因此，多个延迟片300的性能可在该波长下最优化，并且在由显示设备100输出的与该波长不同的光400的波长下不太优化。

无源延迟片330可有利地实现极性区域的增大的尺寸，对于该极性区域，亮度降低并且反射率提高。

图3A是以侧视图示出了公共操作模式下输出光从空间光调制器48穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图。

在公共操作模式下，背光源20在同轴方向上发射的光线400、402在离开空间光调制器48时具有平行于输出偏振器218的电矢量传输方向219的偏振态360。同轴光线400随后横穿多个延迟层300，其中偏振由第一四分之一波片296A转换成圆形偏振，穿过可切换液晶延迟片301和无源延迟片330，然后由第一四分之一波片296B从圆形偏振态转换回线性偏振态362。在公共模式下，可切换液晶延迟片301处于断开状态，其中通常(但不一定)不施加电压。在可切换液晶延迟片301具有正介电各向异性的情况下，可切换液晶延迟片301因此以类似于A板延迟片的方式在第一状态下起作用。

因此，同轴光线400的圆形偏振态在穿过可切换液晶延迟片301时经历延迟。然而，液晶延迟片301的可切换液晶层314的延迟可被配置为使得圆形偏振光线的分量被延迟相同的量。在无源延迟片330为C板延迟片的情况下，同轴光线400在基本上平行于无源延迟片330的光轴的方向上传播。因此，同轴光线400在穿过无源延迟片330时经历最小延迟。多个延迟片300的组合效果导致同轴光线400以与同轴光线400进入多个延迟片300的线性偏振态360相同或相似的线性偏振态362离开多个延迟片300。该线性偏振态362平行于附加偏振器318的电矢量传输方向319，并且因此同轴光线400以相对不变的亮度离开显示设备100。

在公共模式下，离轴光线402以与同轴光线400类似的方式横穿多个延迟片300。因此，当可切换液晶延迟片301处于所述两种状态中的第一状态时，多个延迟片300不向垂直于可切换延迟片的平面穿过其中的光线400或以与可切换延迟片301的平面的垂线成锐角穿过其中的光线402提供偏振态360、361的总体变换。

偏振态362与偏振态360基本上相同，并且偏振态364与偏振态361基本上相同。因此角透射分布基本上均匀地跨宽极区透射。

换句话讲，当液晶材料414的层314处于所述两种状态中的第一状态时，多个延迟片300不向垂直于延迟片的平面或以与多个延迟片300的平面的垂线成锐角穿过其中的光提供总体延迟。

有利地，基本上未修改第一状态下显示器亮度随视角的变化。多个用户可方便地从宽范围的视角观察显示器。

图3B是以侧视图示出了公共操作模式下光线从环境光源604穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图。

环境光604的同轴光线410以与从上述背光源20发射的同轴光线400类似的方式横穿多个延迟片300。尽管同轴光线410在与从背光源20发射的同轴光线400相反的方向上横穿多个延迟片300，但多个延迟片300在相反的方向上的横穿可能不会改变多个延迟片300对光线的影响，如上文针对从背光源20发射的光所述的。因此，同轴光线410到达背光源20，在此处该同轴光线可作为来自显示设备100的发射光400被吸收或再循环。

以类似的方式，离轴光线402在穿过多个延迟片300时不经历偏振态的总体变换。环境光604为非偏振的，并且离轴光线最初不具有偏振370。附加偏振器318传递平行于附加偏振器的电矢量传输方向319的偏振分量372。附加偏振器318吸收垂直于附加偏振器318的电矢量传输方向319的大部分偏振态372。一些光通过外部空气界面处的菲涅耳反射从偏振器318的前表面反射。在横穿多个延迟片300之后，离轴光线402的线性偏振态374因此平行于反射偏振器302的电矢量传输方向303，并且该离轴光线不被反射，而是穿过反射偏振器302到达空间光调制器448，在此处该离轴光线可被输入偏振器210吸收或透射到背光源20中。

有利地，公共模式下的显示器反射率在宽视角范围内降低。多个用户可方便地从宽视角范围以高图像对比度观察显示器。

图3C是以侧视图示出了防窥操作模式下输出光从空间光调制器48穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图。

在防窥模式下，可切换液晶延迟片301处于导通状态，其中电压被施加到液晶层314。因此，可切换液晶延迟片301可处于所述两种状态中的第二状态。在可切换液晶延迟片301具有正介电各向异性的情况下，可切换液晶延迟片301因此以类似于C板延迟片的方式在第二状态下起作用。这意味着可切换液晶延迟片301的光轴基本上平行于通过层314的至少一些厚度的同轴光线400的传播方向。因此，当以第二状态穿过可切换液晶延迟片301时，同轴光线400不经历延迟，因此同轴光线400在横穿多个延迟片300之前的线性偏振态360与在横穿多个延迟片300之后的线性偏振态362相同。因此，在防窥操作模式下，同轴光线400经由附加偏振器318以大体上不变的亮度离开显示器。

从背光源20发射的离轴光线402在穿过可切换液晶延迟片301的材料时经历偏振变换。这是因为离轴光线402以锐角进入，如下文进一步详细讨论的。因此，离轴光线402以线性偏振态364到达附加偏振器318，该线性偏振态与线性偏振态361相比至少部分地旋转。线性偏振态364具有至少部分垂直于附加偏振器318的电矢量传输方向319的分量，并且因此离轴光线402的亮度与同轴光线400相比减小。

有利地，宽视角下的显示器亮度在第二状态下可降低。因此，可防止窥探者以宽视角观看由显示设备100发射的图像。在夜间操作中杂散光可减少，同时正面用户可看到图像。

图3D是以侧视图示出了防窥操作模式下光线从环境光源604穿过图1A的光学叠堆的传播的示意图。

在防窥操作模式下，来自环境光源604的入射同轴光线410以与从背光源20发射的同轴光线400类似的方式横穿多个延迟片300，如参考图3C所述。尽管同轴光线410在与从背光源20发射的同轴光线400相反的方向上横穿多个延迟片300，但多个延迟片300横穿进入或离开显示器的方向不会改变多个延迟片300对光线的影响，如上文针对从背光源20发射的光所述的。因此，同轴光线410到达背光源20，在此处该同轴光线可作为来自显示设备100的发射光400被吸收或再循环。

与此形成对比的是，从背光源20发射的离轴光线412在穿过可切换液晶延迟片301的材料414时经历偏振变换。这是因为离轴光线412以锐角进入，如下文进一步详细讨论的。因此，离轴光线412以线性偏振态374到达反射偏振器302，该线性偏振态与线性偏振态372相比至少部分地旋转。线性偏振态374具有至少部分垂直于反射偏振器302的电矢量传输方向303的状态，并且因此至少部分地被反射偏振器302反射。光线412随后沿相反方向横穿多个延迟片300，使来自多个延迟片300的第一次传递的偏振转换反向，并产生与附加偏振器318的电矢量传输方向平行的偏振态376。因此，离轴光线412以偏振态378离开显示设备100，从而导致当从广角观察时叠堆看起来是镜子。附加偏振器318吸收垂直于附加偏振器的电矢量传输方向319的大部分偏振态372，但可反映垂直态404的一小部分。

有利地，宽视角的反射率在第二状态下可增加。因此，由于反射光降低了由显示设备发射的图像的对比度，并且因此由于反射率R增加而提高了视觉安全性水平VSL，如上文等式4中所述，所以可防止窥探者以宽视角观看由显示设备100发射的图像。

图4A是示出了图3A中的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图4B是示出了图3B中的透射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；图4C是示出了图3C中的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图4D是示出了图3D中的透射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

因此，可看到显示设备100的防窥模式的操作的效果。在图4A所示的公共模式下，透射率在横向角度和仰角的宽范围内都很高。与此相比，如图4C所示，当显示设备100在防窥模式下操作时，透射率在大约0度的横向角度和仰角的紧密范围内保持较高，但是随着横向角度和仰角两者增大而快速减小，如图4C所示。透射率的减小围绕方位角基本上对称。因此，显示设备100可充当水平方向和垂直方向上的防窥显示器，因为处于广角的窥探者不会接收到由显示设备透射的光。

通过比较图4B和图4D中来自显示设备100的反射率，也可看到显示设备100的防窥模式的效果。在图4D所示的防窥模式下，反射率在大约0度的横向角度和仰角的紧密范围内保持较低，但随着横向角度和仰角两者增大而快速增大。反射率的增大围绕方位角基本上对称。因此，当窥探者接收到从显示设备100反射的光的增加时，显示设备100可充当水平方向和垂直方向上的防窥显示器，并且因此将不能在广角下区分由显示设备透射的图像。

使用包含表1A中所述参数的多个延迟片300获得图4A至图4D中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

表1A

延迟片	标称延迟量	延迟量范围	延迟片取向
				正A板296A	+135nm	+110nm～+175nm	45°
正A板296B	+135nm	+110nm～+175nm	135°

表1B

在表1A所示的实施方案中，液晶材料的层314的扭曲为270度，并且对波长为550nm的光的延迟量在650nm至800nm的范围内，以及最优选地在700nm至720nm的范围内。有利地，在提供反射偏振器302的情况下，可实现透射率和反射率的期望对称视角分布。

图5A是以前透视图示出了在公共模式下操作的图1A的显示设备100的外观的示意图。

图5B是以前透视图示出了在防窥模式下操作的图1A的显示设备100的外观的示意图。

在图5A所示的公共模式下，可在对应于上观察象限530、532、下观察象限534、536、横向观察位置526、528和下中心观察区域522、524以及同轴位置520的取向上观察显示设备100，而来自显示器100的输出光400的亮度没有较大变化。因此，在同轴区域520中观察到的由显示器100发射的图像在所有取向上都是可见的，如表示由显示设备100发射的图像的白色所指示的。

在图5B所示的防窥模式下，显示设备100的同轴区域520的视图不受模式变化的影响，并且由显示设备100在同轴区域中发射的图像因此是可见的。然而，对于其他观察区域，模式的变化导致这些区域中可见内容的变化。如上所述，在防窥模式下，透射离轴光402的亮度降低。因此，当从对应于上观察象限530、532、下观察象限534、536、横向观察位置526、528和下中心观察区域522、524的取向观察时，由显示设备100发射的图像的图像可见度W减小。除此之外，如上所述，在防窥模式下，环境光604从反射偏振器302反射，并且作为离轴光线402离开显示设备100，环境光反射在离轴取向上的亮度因此增加。因此，如通过在离轴取向下观察显示设备100的窥探者所看到的来自显示设备的输出光400由反射偏振器302所反射的光和输出透射率来确定，并且因此显示设备100在一些离轴取向上看起来是镜子。

图6A是以透视图示出了在公共模式下的移动设备的亮度的外观的示意图，该移动设备包括图1A的显示设备100，该显示设备具有从左上角顺时针依次示出的外观：正面横向、正面纵向、向下纵向和从右横向。

显示设备100的观察方向199垂直于显示设备100的观察表面。在所示的所有取向中，在公共模式下，由显示设备100发射的图像对于观察者是可见的，如表示由显示设备100发射的图像的白色所指示的。图像在同轴横向和纵向取向520、向下纵向取向522和从右横向取向528中的全部取向上都是可见的。

图6B是以透视图示出了在防窥模式下的移动设备的亮度的外观的示意图，该移动设备包括图1A的显示设备100，该显示设备具有从左上角顺时针依次示出的外观：正面横向、正面纵向、向下纵向和从右横向。

在防窥模式下，观察者的视野在同轴横向和纵向取向520上保持不变，并且由显示设备100发射的图像对于观察者是可见的。然而，在向下纵向取向522和从右横向取向528中，由显示设备发射的图像不再可见。相反，从广角观察的窥探者观察由如上所述的反射偏振器302提供的镜状表面。

图6C是以透视图示出了在防窥模式下的移动设备的反射率的外观的示意图，该移动设备包括图1A的显示设备100，该显示设备具有从左上角顺时针依次示出的外观：正面横向、正面纵向、向下纵向和从右横向。

在防窥模式下，当来自附加偏振器318的反射率最小时，观察者的视野在同轴横向和纵向取向520上保持不变。然而，在向下纵向取向522和从右横向取向528中，来自附加偏振器318的表面的反射可导致如上所述的正面反射，从而有利地提高视觉安全性水平VSL。

图7A是以顶视图示出了具有可切换定向显示器100的机动车辆600的示意图，该可切换定向显示器以夜间操作模式布置在车辆车厢602内。

可切换定向显示器100的夜间模式可对应于上述防窥模式。光锥620(例如，表示其中亮度大于由可切换定向显示器100发射的峰值亮度的50％的光锥)可指示其中可识别由可切换定向显示器100发射的图像的角度范围。如图7A所示，当可切换定向显示器100处于夜间模式时，驾驶员604落入由光锥620在水平方向上限定的区域内，并且由可切换定向显示器100发射的图像因此可被驾驶员604识别。与此形成对比的是，沿水平方向落在光锥620之外的高角度光线622的亮度降低，因此由可切换定向显示器100发射的图像可能无法被车辆600中的乘客608识别。如果乘客试图在夜间睡觉或放松，则这可能是有利的。

在此类布置中，如果对于其他用户的某些图像可见度是可接受的，则可省略反射偏振器302。有利地，可提高显示效率并降低杂散光的可见度。

图7B是以侧视图示出了具有可切换定向显示器100的机动车辆600的示意图，该可切换定向显示器以夜间操作模式布置在车辆车厢602内。

在夜间模式下，由驾驶员的面部占据的体积606落入由光锥620在垂直方向上限定的区域内，因此由可切换定向显示器100发射的图像可被体积606中的驾驶员识别。然而，在夜间模式操作中，沿垂直方向落在光锥620之外的高角度光线622的亮度可降低。可降低可从机动车辆600的挡风玻璃618反射的高角度光线622的亮度。这可有利地减少由体积606中的驾驶员在挡风玻璃618上感知到的显示器100的反射。

图8A是以侧透视图示出了用于环境照明604的可切换防窥显示器100的示意图，该可切换防窥显示器包括发射式空间光调制器48以及位于四分之一波片296A、296B之间的可切换液晶延迟片301、反射偏振器302和附加偏振器318。

图8A示出了显示设备100的实施方案，其中空间光调制器48由通过发射提供输出光400的显示器类型提供，诸如具有输出偏振器218的有机LED显示器(OLED)。输出偏振器218可通过插入在输出偏振器218与OLED像素平面之间的一个或多个延迟片518来提供从OLED像素平面反射的环境光的亮度减小。所述一个或多个延迟片518可为四分之一波片，并且不同于本公开的多个延迟片300中的任一个延迟片。未进一步详细讨论的图8A的实施方案的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

另一种类型的发射式空间光调制器48可由形成为发光像素的可寻址阵列的微型LED提供。微型LED可为无机半导体并且可具有小于相应像素面积的尺寸。不同的半导体材料(例如GaN和InP)以及电致发光量子点和量子棒结构可用于提供不同的发射波长。微型LED半导体也可由例如直接发射蓝光或UV光的相同半导体形成。直接发射的光可通过颜色转换材料诸如磷光体或量子点材料转换成其他波长。可在一个色带中提供一个以上的发射波长。每个色带的多个发射波长可增加显示器的色域。另外，可提供黄色发射器来增加显示器的色域。

微型LED可通过寻址电极和驱动电路来寻址，该寻址电极和驱动电路可位于微型LED像素本身处或附近，也可位于阵列的外围。驱动和控制电路可在局部微型LED像素区域与行和列的末端之间划分。驱动和寻址电路还可位于与微型LED的平面不同的平面(例如，背板)中。

与图1A相比，省略了补偿延迟片330。这样的省略提供了视场分布的变化。有利地，可以降低厚度、成本和复杂性。

图8B是以侧透视图示出了包括反射偏振器302、位于四分之一波片296A、296B之间的可切换液晶延迟片301和附加偏振器318的视角控制元件260的示意图。

视角控制光学元件260应用于在环境照明604中使用的显示设备100的输出侧，并且包括被布置成输出光的空间光调制器48；其中空间光调制器48包括布置在空间光调制器48的输出侧上的输出偏振器218；视角控制光学元件260包括附加偏振器318；第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B以及布置在第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B之间的至少一个延迟片。

视角控制光学元件260还可包括在将视角控制光学元件260应用于显示设备100时布置在输出偏振器218和附加偏振器318之间的反射偏振器302；包括第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B以及至少一个延迟片的延迟片300可布置在反射偏振器302和附加偏振器318之间。

在使用中，视角控制光学元件260可单独组装到形成显示设备100的其他部件。视角控制光学元件260随后可由用户附接或可在出厂时配合到偏振输出空间光调制器48。视角控制光学元件260可作为曲面和弯曲显示器的柔性膜提供。视角控制光学元件260可设置在刚性基底诸如玻璃基底上。

视角控制光学元件260可有利地提供不需要匹配面板像素分辨率以避免摩尔纹伪影的售后防窥控制元件和/或杂散光控制元件。通过将图8B的视角控制光学元件260附接到现有显示设备，可以形成如图1A至图1C所示的显示设备100。

图9是以透视侧视图示出了多个延迟片300的布置的示意图，所述多个延迟片布置在平行偏振器218、318之间并且包括布置在四分之一波片296A、296B之间的270度超扭曲可切换液晶延迟片301。

图9示出了不同于图2所示布置的多个延迟片300的布置。多个延迟片300的布置与图2所示的布置相同，不同的是本布置不包括无源延迟片330。未进一步详细讨论的图9的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图10A是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图10B是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；图10C是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图10D是示出了对于具有270度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

因此，可以看出，除了随着横向角度和仰角两者的增大而增大的反射之外，随着横向角度和仰角两者的增大而减小透射的期望效果可有利地在多个延迟片300中不存在无源延迟片330的情况下实现。有利地，可以降低厚度、复杂性和成本。

使用包含表2A的第一行中所述参数的多个延迟片300获得图10A至图10D中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

图11A是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图11B是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；图11C是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图11D是示出了对于具有450度扭曲的图9的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

因此，可以看出，除了随着横向角度和仰角两者的增大而增大的反射之外，随着横向角度和仰角两者的增大而减小透射的期望效果可有利地使用具有450°扭曲的液晶材料来实现。与图10C至图10D相比，图11C至图11D的极坐标分布实现了透射率和反射率随极角的更快速滚降。有利地，以较小的极角实现了提高的视觉安全性水平VSL。窥探者在更靠近用户的极角处看不到显示的图像，从而实现了增强的防窥效果。

使用包含表2A的第二行中所述参数的多个延迟片300获得图11A至图11D中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

表2A

在对应于表2A的第一行的实施方案中，液晶材料414的层314的扭曲为270度，并且对波长为550nm的光的延迟量在650nm至800nm的范围内，以及最优选地在700nm至720nm的范围内。

在对应于表2A的第二行的实施方案中，液晶材料414的层314的扭曲为450度，并且对波长为550nm的光的延迟量在820nm至1000nm的范围内，以及最优选地在880nm至920nm的范围内。

图12A是以透视侧视图示出了多个延迟片300的布置的示意图，所述多个延迟片布置在平行偏振器218、318之间并且包括布置在四分之一波片296A、296B之间的90°扭曲向列可切换液晶延迟片301。

图12A示出了不同于图9所示布置的多个延迟片300的布置。多个延迟片300的布置与图9所示的布置相同，不同的是可切换液晶延迟片301是具有90度扭曲的扭曲向列层。未进一步详细讨论的图12A的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图12B是示出了对于图12A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图12C是示出了对于图12A的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；图12D是示出了对于图12A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图12E是示出了对于图12A的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

因此，可以看出，除了随着横向角度和仰角两者的增大而增大的反射之外，随着横向角度和仰角两者的增大而减小透射的期望效果可有利地使用具有90度扭曲的液晶材料来实现。与上述的超扭曲实施方案相比，提供了在仰角方向和横向方向上最窄的极坐标分布。此类分布可有利地在横向方向和垂直方向上提供减少的杂散光，例如当用于其中需要减少到挡风玻璃和侧窗的杂散光的汽车应用中时。

使用包含表2B的第一行中所述参数的多个延迟片300获得图12B至图12E中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

图13A是以透视侧视图示出了多个延迟片300的布置的示意图，所述多个延迟片布置在平行偏振器218、318之间并且包括布置在四分之一波片296A和296B之间的正C板补偿延迟片330和具有90度扭曲的扭曲向列液晶延迟片301。

图13A示出了不同于图12A所示布置的多个延迟片300的布置。多个延迟片300的布置与图12A所示的布置相同，不同的是本布置包括无源延迟片330。无源延迟片330可包括针对包括在上文所述的图2的布置中的无源延迟片330所讨论的任何特征结构。未进一步详细讨论的图13A的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图13B是示出了对于图13A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图13C是示出了对于图13A的布置，在公共模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图；图13D是示出了对于图13A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图13E是示出了对于图13A的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

以与图2的布置中的多个延迟片300中包括无源延迟片330类似的方式，本布置中的无源延迟片330可提供显示设备100的输出的二阶改善。除了可切换液晶延迟片301之外，至少一个无源延迟片330的存在可改善显示设备100的输出的色度。

使用包含表2B的第二行中所述参数的多个延迟片300获得图13B至图13E中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

表2B

在对应于表2B的第一行和第二行的实施方案中，液晶材料层的扭曲为90度，并且对波长为550nm的光的延迟量在420nm至550nm的范围内，以及最优选地在460nm至480nm的范围内。在对应于第二行的实施方案中，多个延迟片300还包括无源延迟片330。

补偿延迟片330有利地在小于图12A的未补偿结构的极角处实现了提高的视觉安全性水平。改善了防窥性能。

在防窥模式下，可能有利的是实现最小透射率，并且在提供反射偏振器302的情况下，例如在比图10C至图10D所示的那些更小的极角处实现最大反射率。

图14A是以透视侧视图示出了可切换液晶延迟片301的布置的示意图，该可切换液晶延迟片包括布置在四分之一波片296A、296B之间的具有360度扭曲的扭曲向列液晶延迟片；未进一步详细讨论的图14A的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图14B是示出了对于图14A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图14C是示出了对于图14A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图，其中图14B至图14C所示的示意曲线图是使用包括表3的第一行中所述参数的多个延迟片300获得的。

表3

液晶材料层的扭曲为360度，并且对波长为550nm的光的延迟量在1100nm至1400nm的范围内，以及最优选地在1150nm至1300nm的范围内。有利地，最小亮度可在横向方向上以55度的极角并且在仰角方向上以50度的极角实现。可提供此类显示器以实现在横向和纵向操作中用于最佳防窥的不同极角，例如图14C可示出在横向取向中的操作。有利地，可在横向模式下提高横向均匀度，并在纵向模式下实现最大防窥。

可能有利的是，例如在固定取向显示器诸如台式监视器显示器和笔记本电脑显示器中，在亮度减小方面提供一些旋转对称性。实施方案可具有与由等式14定义的那些不同的扭曲。

图15A是以透视侧视图示出了可切换液晶延迟片的布置的示意图，该可切换液晶延迟片包括布置在四分之一波片之间的具有225度扭曲的扭曲向列液晶延迟片。未进一步详细讨论的图15A的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图15B是示出了对于图15A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图15C是示出了对于图15A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图，其中图14B至图14C所示的示意曲线图是使用包括表3的第二行中所述参数的多个延迟片300获得的。

液晶材料层的扭曲为225度，并且对波长为550nm的光的延迟量在750nm至1200nm的范围内，以及优选地在900nm至1100nm的范围内。可提供此类显示器以实现在横向和纵向操作中用于最佳防窥的不同极角，例如图15C可示出在纵向取向中的操作。有利地，可在横向模式下提高横向均匀度，并在纵向模式下实现最大防窥。

期望在防窥操作模式下以期望的极角提供透射率最小值。

图16是示出了对于布置在四分之一波片296A、296B之间的延迟层301，延迟片延迟量R随零极角θ的变化的示意曲线图。

第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B以及至少一个延迟片301可被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片301的输入侧上的显示偏振器218和附加偏振器318中的一者传递的光的偏振分量，这导致由显示偏振器218和附加偏振器318中的另一者的一者沿着倾斜于光轴199的轴传递的光的亮度降低，并且液晶延迟片301对于波长为550nm的光的总延迟量绝对值与由下式给出的如通过分布800所示的以纳米为单位的值R相差在10％以内：

|R| ＝ -0.02947*θ³ + 5.81385*θ² - 397.950*θ + 10090 等式15

零极角θ为倾斜轴的横向角度，对于仰角为0度的倾斜轴，在该横向角度处出现亮度的最大降低。液晶延迟片对于波长为550nm的光的延迟量还可与如通过分布802、804所示的值R相差在4％以内。

换句话说，分布800示出了对于给定的零角θ的期望最佳延迟量R，其中零角θ是平行偏振器218、318之间的最小透射率的极角(相对于法线199的倾角)。分布802和804表示实现期望零极角的期望最大延迟量和最小延迟量。

图16还示出了如本文别处所述的各种延迟片扭曲角的期望延迟量。在一个例示性示例中，270度的扭曲角τ在大约63°的极角处提供零位置，其中层301的标称延迟量为710nm。

如本文其他地方所示，期望的扭曲角可能不会随着期望延迟量的增加而单调增加。扭曲可对应于等式14或者可具有其他值，例如在接近52度的零位置的例示性实施方案中为225度。

可通过选择液晶延迟片301的延迟量R和扭曲角τ来提供期望的零位置θ。有利地，在防窥操作模式下，可选择最小透射率的极性位置θ。具有视角的视觉安全性水平滚降可被布置成提供期望的防窥外观。

期望降低防窥显示器的成本和厚度，同时在横向和纵向显示取向上实现对离轴窥探者的高视觉安全性水平。

图17A是以透视侧视图示出了布置在平行偏振器218、318之间的多个延迟片300的布置的示意图，所述多个延迟片包括布置在四分之一波片296A、296B之间的负C板无源延迟片330以及布置在平行偏振器218、318之间的反射偏振器303。

未进一步详细讨论的图17A的多个延迟片300的任何特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。图17A的布置与已讨论的多个延迟片300的布置的不同之处在于，多个延迟片300不包括可切换延迟片301。因此，图17A的布置是无源布置。无源布置可为其中多个延迟片300中的延迟层保持在特定取向状态的布置，该特定取向状态在设备操作期间不改变。因此，无源布置可能不需要任何电力来操作。因此，无源布置可在防窥模式下连续地操作。

所述至少一个延迟片可包括至少一个无源延迟片。所述至少一个无源延迟片可包括上述无源延迟片330的任何特征结构。所述至少一个无源延迟片可具有垂直于该无源延迟片的平面的光轴431。所述至少一个无源延迟片可包括延迟片，该延迟片包括配向的单轴双折射材料。

C板延迟片的材料430可具有负介电各向异性。C板可具有透明双折射材料，诸如：浇铸到提供例如垂直配向的基底上的聚碳酸酯或反应性介晶基元；Zeonex^TM环烯烃聚合物(COP)；盘状聚合物；以及Nitto Denko^TM双拉伸聚碳酸酯。

第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B以及至少一个延迟片330可被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片330的输入侧上的显示偏振器218和附加偏振器318中的一者传递的光的偏振分量，这导致由显示偏振器和附加偏振器中的另一者的一者沿着倾斜于光轴199的轴传递的光的亮度降低，并且至少一个无源延迟片330对于波长为550nm的光的以nm为单位的延迟量R由等式15的公式给出。

有利地，与图1A的有源液晶延迟片实施方案相比，可降低防窥显示器或低杂散光显示器的成本、复杂性和厚度。另外，通过提供另外的附加偏振器，可在具有或不具有液晶延迟片301的显示器中降低离轴亮度，如下文将进一步描述的。

至少一个无源延迟片330的延迟量R的绝对值和期望范围可由图16和等式15提供，具体取决于所需的零极角θ。有利地，可为防窥显示器提供期望的角度滚降。

图17B是示出了对于图17A的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图17C是示出了对于图17A的布置，反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

如图17B所示，透射率在大约0度角的横向角度和仰角的紧密范围内保持较高，但随着横向角度和仰角两者增大而快速减小。亮度的减小围绕方位角基本上对称。因此，包括图17A所示的多个延迟片300的布置的显示设备100可充当水平方向和垂直方向上的防窥显示器，因为处于广角的窥探者不会接收到由显示设备100透射的光。

如图17C所示，反射率在大约0度角的横向角度和仰角的紧密范围内保持较低，但随着横向角度和仰角两者增大而快速增大。反射率的增大围绕方位角基本上对称。因此，当窥探者接收到从显示设备100反射的光的增加时，包括图17A所示的多个延迟片300的布置的显示设备100可充当水平方向和垂直方向上的防窥显示器，并且因此将不能区分由显示设备100透射的图像。另外，与包括可切换层的布置相比，包括多个延迟片300(其中多个延迟片300中的全部延迟片均为无源延迟片)的显示设备100可具有降低的功耗、厚度和成本。

使用包含表4A的第一行中所述参数的多个延迟片300获得图17B至图17C中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

视觉安全性水平效果	无源延迟片330	标称延迟量	延迟量范围	偏振器取向
					高	负C板	-800nm	-400nm～-1000nm	平行
低	负C板	-250nm	-100nm～-400nm	平行

表4A

在对应于表4A的第一行的实施方案中，所述至少一个无源延迟片包括液晶材料层，该液晶材料层对波长为550nm的光的延迟量在-400nm至-1000nm的范围内，以及优选地在-750nm至-850nm的范围内。

在对应于表4A的第二行的实施方案中，所述至少一个无源延迟片包括液晶材料层，该液晶材料层对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内，以及优选地在-200nm至-300nm的范围内。

可能有利的是提供离轴亮度的无源降低，如将在下文针对图24A至图24D和图25A至图25E的实施方案进一步所述的。

图18A是以透视侧视图示出了布置在四分之一波片296A、296B之间的负C板延迟片330的布置的示意图，该四分之一波片布置在显示偏振器218和反射偏振器302之间。与图17A的布置相比，多个延迟片300被布置成仅提供亮度降低而不改变显示器的反射特性。

图18B是示出了对于包括表4A的第二行中所述参数的图18A的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图。

图18A至图18B的延迟片300实现了离轴亮度的某种降低，这种降低在没有另外的亮度降低和/或反射增加元件的情况下与广角背光源和透射式显示器或发射式显示器相结合无法实现期望的视觉安全性水平。在公共操作模式下，可有利地提供期望的离轴图像可见度。

与进一步的离轴亮度降低和任选的反射有利增加相结合，在防窥操作模式下实现了期望的视觉安全性水平。

在另一种布置中，多个延迟片300可布置在图1A的反射再循环偏振器208和输入显示偏振器210之间，如将在图19A、图27G、图27H、图27K、图27L的实施方案中所示。有利地，可减小屏前厚度。

在另一种布置中，多个延迟片300可布置在透射式SLM 48的另外的附加吸收偏振器318A和输入偏振器210之间，如将在下面的图27M、图27N、图27Q和图27R中所示。

与图17A至图17C的布置相比，通过延迟片330的较低延迟量来降低亮度随极角的滚降，并且反射率不随极角变化。有利地，当来自背光源或发射式空间光调制器的输出在高极角下具有升高的亮度时，可实现高角度视觉安全性水平。

未进一步详细讨论的图18A至图18B的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图18C是以透视侧视图示出了布置在平行偏振器218、318之间的多个延迟片300的布置的示意图，所述多个延迟片包括布置在四分之一波片296A、296B之间的负C板无源延迟片330以及布置在平行偏振器218、318之间的反射偏振器303。

图18C示出了不同于图17A所示布置的多个延迟片300的布置。多个延迟片300的布置与图17A所示的布置相同，不同的是在本布置中，C板延迟片330的材料430可具有正介电各向异性，其中光轴431垂直于延迟片330的平面。未进一步详细讨论的图18C的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图18D是示出了对于图18C的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；图18E是示出了对于图18C的布置，反射光线的反射率随极方向的变化的示意曲线图。

因此，可以看出，除了随着横向角度和仰角两者的增大而增大的反射之外，随着横向角度和仰角两者的增大而减小透射的期望效果还可有利地使用具有正介电各向异性的无源延迟片来实现。与图17A的负C板相比，图18C的正C板330可由液晶材料提供，诸如与通常用于提供负C板的拉伸膜相比具有高延迟量的反应性液晶元材料。可有利地增加可向离轴窥探者提供期望的视觉安全性水平的区域。

使用包含表4B中所述参数的多个延迟片300获得图19A至图19B中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

视觉安全性水平效果	无源延迟片330	标称延迟量	延迟量范围	偏振器取向
					高	正C板	+1000nm	+500nm～+1200nm	平行
低	正C板	+400nm	+200nm～+600nm	平行

表4B

在对应于表4B的第一行的实施方案中，所述至少一个无源延迟片包括液晶材料层，该液晶材料层对波长为550nm的光的延迟量在+500nm至+1200nm的范围内，以及优选地在+800nm至+1100nm的范围内。

在对应于表4B的第二行的实施方案中，所述至少一个无源延迟片包括液晶材料层，该液晶材料层对波长为550nm的光的延迟量在+200nm至+600nm的范围内，以及优选地在+300nm至+500nm的范围内。

可能有利的是提供离轴亮度的无源降低，如将在下文针对图24A至图25C的实施方案进一步所述的。

图19A是以透视侧视图示出了布置在四分之一波片296A、296B之间的正C板延迟片330的布置的示意图，该四分之一波片布置在显示输入偏振器210和反射再循环偏振器208之间。与图18C的布置相比，多个延迟片300被布置成仅提供亮度降低而不改变显示器的反射特性。

图19B是示出了对于包括表4B的第二行中所述参数的图19A的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图。

因此，图19A至图19B的延迟片300实现了离轴亮度的某种降低，这种降低与广角背光源或发射显示器相结合无法实现期望的视觉安全性水平，而与进一步的离轴亮度降低和任选的反射增加相结合在防窥操作模式下实现了期望的视觉安全性水平。

在另一种布置(未示出)中，多个延迟片300可布置在图1A的反射偏振器302和输出显示偏振器218之间，如将在图18A的例示性实施方案中所述。有利地，发射显示器可具有期望的防窥等级。

与图18D至图18E的布置相比，通过延迟片330的较低延迟量来降低亮度随极角的滚降，并且反射率不随极角变化。有利地，当该布置与布置在附加偏振器(其可为反射偏振器302)和另外的附加偏振器318之间的多个延迟片配合使用时，高角度视觉安全性水平可在高角度下具有提高的亮度的显示器中降低。

未进一步详细讨论的图19A至图19B的布置的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

期望实现在防窥模式下操作的显示器100的视觉安全性水平的进一步提高。

图20A是以侧透视图示出了可切换防窥显示设备100的示意图，该可切换防窥显示设备包括背光源20、附加偏振器318、布置在第一对四分之一波片296A、296B之间的第一液晶延迟片301、空间光调制器48、布置在第二对四分之一波片296AA、296AB之间的第二液晶延迟片301A以及另外的附加偏振器318A。

显示偏振器可以是布置在空间光调制器48的输入侧上的输入偏振器210。另外的附加偏振器308A可布置在显示偏振器的输入侧上。其输入侧上的显示偏振器及另外的附加偏振器308A中的一者可为附加偏振器。

图20A示出了显示设备100的另一个实施方案。未进一步详细讨论的图20A所示的实施方案的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。图20A所示的实施方案是在空间光调制器48的输入侧上包括另外的多个延迟片300A的布置的示例。尽管该实施方案还包括在空间光调制器的输出侧上的多个延迟片300，但是不需要在输出侧上包括多个延迟片300，并且显示器100中可仅包括另外的多个延迟器300A以实现上述防窥效果。

另外的多个延迟片300A可包括如上所述的多个延迟片300的任何特征结构。在图20A所示的实施方案中，另外的多个延迟片300A包括另外的第一四分之一波片296AA和第二四分之一波片296AB以及另外的可切换延迟片301A。另一可切换延迟片301A包括具有基底312A、316A的另一层液晶材料314A。就另一可切换延迟片而言，空间光调制器48的输入偏振器210充当显示偏振器。反射偏振器302可不包括在图20A所示的实施方案中。无源延迟片330可不包括在图20A所示的实施方案中。

另外的多个延迟片300A可用于以与上述多个延迟片300相同的方式降低宽视角下的透射光的亮度。除了多个延迟片300之外，在显示设备中包括另外的多个延迟片300A可因此有利地进一步降低当在防窥模式下操作时穿过显示设备100的广角光400的亮度，并且因此可改善显示设备100的防窥模式的有效性。

图20B是以侧透视图示出了可切换防窥显示器100的示意图，该可切换防窥显示器包括背光源20、布置在反射再循环偏振器208和透射式空间光调制器48之间的另外的多个延迟片1330、反射偏振器302、多个延迟片300和附加偏振器318。进一步详细讨论的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

另外的多个延迟片1300可布置在反射偏振器302和附加偏振器318之间。在图20B的实施方案中，多个延迟片1300包括无源延迟片1330和可切换液晶延迟片1301，但通常可替换为至少一个延迟片的其他配置，其一些示例已在上文中描述。延迟片1300不影响沿着顺着延迟片1300的平面的法线的轴穿过反射偏振器302、延迟片1300和附加偏振器318的光的亮度，但至少在可切换延迟片1301的可切换状态中的一者下，延迟片1300会减小沿着倾斜于延迟片1300的平面的法线的轴穿过其中的光的亮度。引起该效果的原理将在下文参考图32A至图36更详细描述，并且是由于延迟片1300引入到沿着相对于延迟片1300的液晶材料成不同角度的轴的光的相移的存在或不存在而引起。可切换液晶延迟片1301的基底1312、1316包括被布置成跨液晶材料1421的层提供电压的电极。

图20A所示的实施方案为除了在空间光48的输出侧上包括第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B的多个延迟片300之外，还包括在空间光调制器48的输入侧上的另外的多个延迟片1300的布置的示例。因此，除了如上所述的多个延迟片300之外，通过使用另外的多个延迟片1300可有利地获得增强的防窥效果。

可能有利的是通过具有圆对称的对称性来增加亮度滚降。

图21是以侧透视图示出了视角控制元件260的示意图，该视角控制元件包括位于四分之一波片296AB、296BB之间的无源补偿延迟片330BB、反射偏振器302和位于四分之一波片296AA、296BA之间的可切换液晶延迟片301A，该可切换液晶延迟片布置在反射偏振器302和附加偏振器318之间。

图21的视角控制元件260表示图8B所示的视角控制元件260的实施方案。未进一步详细讨论的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

视角控制光学元件260应用于在环境照明604中使用的显示设备的输出侧，并且包括被布置成输出光的空间光调制器48；其中空间光调制器48包括布置在空间光调制器48的输出侧上的输出偏振器218；视角控制光学元件260包括附加偏振器318；以及布置在输出偏振器218和附加偏振器318之间的延迟片300A和另外的多个延迟片300B。

在使用中，视角控制光学元件260可由用户附接或可在出厂时配合到偏振输出空间光调制器48。视角控制光学元件260可作为曲面和弯曲显示器的柔性膜提供。视角控制光学元件260可设置在刚性基底诸如玻璃基底上。

有利地，可提供售后防窥控制元件和/或杂散光控制元件，其组合如上所述的多个延迟片300A和另外的多个延迟片300B的效果。还可提供用于在出厂时配合到空间光调制器48的视角控制光学元件260。多个延迟片300B可类似于例如图18C中所示的多个延迟片300。

通过将图21的视角控制光学元件260附接到现有显示设备，可以形成如图20B所示的显示设备。

在显示器100的操作中，可提供用于透射式空间光调制器48的广角背光源20以照明结构260。与下文所述的图28至图31的窄角度背光源相比，背光源20可被制造成具有减小的公差。成本便可有利地降低。

在显示器100的操作中，可提供发射式空间光调制器48以照明结构260。延迟片300B提供离轴亮度的降低并且有利地提高视觉安全性水平。与具有背光源20的透射式空间光调制器48相比，显示器厚度可减小。

现在将描述在不具有基本上圆对称的对称性的横向方向上提供亮度降低的布置。

图22是以侧透视图示出了视角控制元件260的示意图，该视角控制元件包括反射偏振器1302、无源补偿延迟片1330、可切换液晶延迟片1301、另外的附加偏振器1318和位于四分之一波片296A、296B之间的可切换液晶延迟片301，该可切换液晶延迟片布置在另外的附加偏振器1318和附加偏振器318之间。图22的视角控制元件260表示图8B所示的视角控制元件260的实施方案。未进一步详细讨论的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

视角控制光学元件260应用于显示设备的输出侧，并且包括被布置成输出光的空间光调制器48；其中空间光调制器48包括布置在空间光调制器48的输出侧上的输出偏振器218；视角控制光学元件260包括附加偏振器318；以及布置在输出偏振器218和附加偏振器318之间的延迟片300和另外的多个延迟片1300。

在使用中，视角控制光学元件260可由用户附接或可在出厂时配合到偏振输出空间光调制器48。视角控制光学元件260可作为曲面和弯曲显示器的柔性膜提供。视角控制光学元件260可设置在刚性基底诸如玻璃基底上。

有利地，可提供售后防窥控制元件和/或杂散光控制元件，其组合如上所述的多个延迟片300和如下面将参考图23A所述的另外多个延迟片1300的效果。还可提供用于在出厂时配合到空间光调制器48的视角控制光学元件260。

通过将图22的视角控制光学元件260附接到现有显示设备，可以形成类似于图20B所示的显示设备。

图23A是以侧透视图示出了另外的多个延迟片1300的示例布置的示意图，所述另外的多个延迟片包括无源控制延迟片1308B、无源补偿延迟片1308A和可切换液晶延迟片1301。图23A所示的布置可作为附加部件应用于显示设备中，如在以上任何示例中所述。

图23B是示出了对于图23A的布置，在防窥模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图；并且图23C是示出了对于图23A的布置，在公共模式下的透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图。

现在将更详细地描述另外的多个延迟片1300。可切换液晶延迟片1301可包括两个表面配向层1419a、1419b，这两个表面配向层被设置成与液晶材料1421的层相邻且在其相对两侧上，并且各自被布置成在相邻液晶材料1421中提供水平配向。可切换液晶延迟片1301的液晶材料1421的层可包括具有正介电各向异性的液晶材料1421。液晶材料1421的层对波长为550nm的光的延迟量可在500nm至900nm的范围内、优选地在600nm至850nm的范围内并且最优选地在700nm至800nm的范围内。所述另外的多个延迟片1300还可包括一对无源延迟片1308A、1308B，该对无源延迟片可具有在延迟片的平面中交叉的光轴，该对无源延迟片中的每个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在300nm至800nm的范围内、优选地在350nm至650nm的范围内并且最优选地在450nm至550nm的范围内。

可切换液晶延迟片1301的基底1312、1316可包括被布置成跨液晶材料的层1421提供电压的电极。电压驱动器1350可跨可切换液晶延迟片1301的电极施加电压。

无源延迟片1330可由具有交叉光轴1309A和1309B的一对A板1308A、1308B提供。在本发明的实施方案中，“交叉”是指延迟片平面中的两个延迟片的光轴之间基本上90°的角。为降低延迟片材料的成本，可期望提供例如由于膜制造期间的拉伸误差而导致延迟片取向有些变化的材料。延迟片取向远离优选方向的变化可减小正面亮度并增加最小透射率。优选地，角1310A为至少35°且至多55°，更优选地至少40°且至多50°，并且最优选地至少42.5°且至多47.5°。优选地，角1310B为至少125°且至多145°，更优选地至少130°且至多135°，并且最优选地至少132.5°且至多137.5°。

可使用拉伸膜提供无源延迟片以有利地实现低成本和高均匀度。另外，增加了具有水平配向的液晶延迟片的视场，同时在施加压力期间提供了对液晶材料流可见度的回复性。

使用包含表5的第一行和第二行中所述参数的另外的多个延迟片1300获得图24A和图24B中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

表5

图23D是示出了对于类似于图23A的布置，在防窥模式下的反射光线的反射率随极方向的变化并使用表5的参数的示意曲线图，其中输出偏振器210由附加偏振器318提供，并且输入偏振器1318由反射偏振器302提供，诸如在图27A、图27G和图27M中进一步示出的。可提供对离轴反射率的控制，以提供具有高离轴视觉安全性水平的可切换防窥显示器。

可能有利的是，提供具有比将参考图29A至图31描述的准直背光源可实现的更宽的亮度分布的空间光调制器。

图24A是以侧视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：透射式空间光调制器48，该透射式空间光调制器包括再循环背光源20。未进一步详细讨论的图24A的实施方案的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

另外的附加偏振器1318布置在最初提到的附加偏振器318的输出侧上。另外的偏振器1318被布置成传递线性偏振的偏振态。至少一个另外的延迟片1300布置在最初提到的附加偏振器318、302和另外的附加偏振器1318之间。图24A的实施方案中的另外的延迟片是图23A所示的类型，但可以是本文其他地方所示的其他延迟片1300或300。

在图24A中，附加偏振器318可为反射偏振器302，并且至少一个另外的延迟片1300包括可切换液晶延迟片1301，该可切换液晶延迟片包括液晶材料1421的层和电极1413、1415，这些电极被布置成施加电压以便切换液晶材料层。布置在一对四分之一波片296A、296B之间的至少一个延迟片330包括至少一个无源延迟片，所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内或在+200nm至+600nm的范围内，以及优选地在-200nm至-300nm的范围内或优选地在+300nm至+500nm的范围内。

再循环背光源20包括光学叠堆5，该光学叠堆包括漫射器804和棱镜膜806、808。在操作中，来自输入光源15的光在波导1中被引导并输出到漫射器804上。光通过在棱镜膜806、808处的折射和全内反射以及通过反射再循环偏振器208反射而再循环，以提供诸如由分布850所示的分布。有利地，再循环背光源可在具有高均匀度的薄封装中实现高效率。

可切换延迟片1300布置在反射偏振器302与附加偏振器318之间。包括布置在四分之一波片296A、296B之间的无源延迟片330的多个无源延迟片300布置在空间光调制器48的反射偏振器302和输出偏振器218之间。无源延迟片包括图17C的布置和表4A的第二行的参数。

图24B是示出了图24A的叠堆的各个部件的输出亮度随横向视角的变化的示意曲线图。分布852由多个延迟片300提供，其中延迟值如表4A的第二行所示；以及用于在防窥模式下操作的可切换延迟片1300的分布854，其中延迟片参数如表5所示。可切换延迟片1300的极角θ1被示出为45度，而多个延迟片1300的极角θ2大于90度，即在最宽视角处未达到零点。

因此，延迟片300的最小透射的极角θ不同于由延迟片1300提供的极角。

图24C是示出了对于图24A的布置，输出亮度随横向视角的变化的示意曲线图。

在公共操作模式下，分布856由布置在显示偏振器218和反射偏振器302之间的多个延迟片300提供，从而修改再循环背光源20的分布850。有利地，正面亮度为基本上未修改的，并且显示器在大于50度的横向角度下具有一些可见度。

在防窥操作模式下，分布858由在反射偏振器302和附加偏振器318之间切换的多个延迟片1300的另外效果提供。有利地，正面亮度基本上未改变，并且离轴观察区域862R和862L处的亮度进一步减小。有利地，可在高视角下为高效率和薄的再循环背光源提供高视觉安全性水平。

通过比较的方式，图24D是示出了对于类似于图24A的布置，输出亮度随横向视角的变化的示意曲线图，其中省略了四分之一波片和布置在该四分之一波片之间的无源延迟片。通过与图24C的布置进行比较，区域862R、862L中的亮度不期望地增加，并且降低了提供给离轴窥探者的视觉安全性水平。

图24C的布置可提供随视角的一些颜色变化，特别是在较高视角下，因为延迟量随相应延迟片330、296A、296B的波长的变化。

期望提供颜色变化随视角而降低的可见度。

图25A是示出了对于附加偏振器318是宽带吸收的情况和附加偏振器318是泄漏吸收的情况，输出亮度随波长变化的示意曲线图。分布870示出了由平行的宽带偏振器透射的亮度的变化；分布872示出了由平行的泄漏偏振器透射的亮度的变化；分布874示出了由交叉的宽带偏振器透射的亮度的变化；并且分布876示出了由交叉的泄漏偏振器透射的亮度的变化。泄漏偏振器318在蓝色光谱带中的泄漏增加并且透射率增加。

附加偏振器在与相同材料的第二假想偏振器交叉时对520nm至560nm的波长的透射率小于对450nm至490nm的波长的透射率。对450nm至490nm的波长的透射率大于1％，优选地大于2％，并且最优选地大于3％；并且对520nm至560nm的波长的透射率小于3％，优选地小于2％，并且最优选地小于1％。

图25B是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的宽带吸收偏振器318和图18A至图18B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色Δε随极方向的变化的示意曲线图；并且图25C是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的泄漏吸收偏振器318和图18A至图18B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色Δε随极方向的变化的示意曲线图。

有利地，与宽带偏振器318的颜色变化相比，包括泄漏吸收偏振器318的显示器中的颜色变化减小。进一步提高了透射效率。

图25D是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的宽带吸收偏振器和图19A至图19B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色Δε随极方向的变化的示意曲线图；并且图25E是示出了对于图23A的布置，在针对图25A的泄漏吸收偏振器和图19A至图19B的多个延迟片300的公共模式下，透射光线的输出颜色Δε随极方向的变化的示意曲线图。

与图25B至图25C的布置相比，有利地，减小了颜色随极角的变化，同时实现了离轴位置的降低的亮度。

期望进一步减小颜色随视角的变化。

图26A是以侧视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：发射式空间光调制器48、布置在反射偏振器302(即，附加偏振器318)和另外的附加偏振器1318之间的可切换延迟片1300；多个延迟片300，包括：布置在空间光调制器48的反射偏振器302和输出偏振器218之间的四分之一波片296A、296B之间的无源延迟片330，以及布置在输出偏振器218和反射偏振器302之间的空气间隙619和漫射器805。

显示设备还包括布置在输出偏振器218和至少一个另外的延迟片1300之间的反射偏振器302，输出偏振器218和反射偏振器302被布置成传递相同的线性偏振的偏振态，并且所述至少一个另外的延迟片包括可切换液晶延迟片，该可切换液晶延迟片包括液晶材料层和电极，这些电极被布置成施加电压以便切换液晶材料的层1314。布置在一对四分之一波片296A、296B之间的至少一个延迟片330包括至少一个无源延迟片330，所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内或在+200nm至+600nm的范围内，以及优选地在-200nm至-300nm的范围内或优选地在+300nm至+500nm的范围内。

空气间隙619处的漫射器805实现了来自无源延迟片330的输出角的混合，从而有利地降低了颜色变化随极视角的可见度。漫射器805和空气间隙619可由例如包含散射元件的体漫射层提供。

可能有利的是，在空间光调制器48的输入侧上提供用于颜色混合的漫射器。

图26B是以侧视图示出了用于环境照明的可切换防窥显示器的示意图，该可切换防窥显示器包括：发射式空间光调制器48、再循环背光源20以及布置在反射偏振器302和另外的附加偏振器1318之间的可切换延迟片1300；多个延迟片300包括布置在空间光调制器48的反射再循环偏振器208(即，附加偏振器318)和输入偏振器210之间的四分之一波片296A、296B之间的无源延迟片330，以及空气间隙619和漫射器805。

反射再循环偏振器208在操作上不同于如本文别处所述的反射偏振器302。由多个延迟片300提供的角度变化可类似于例如图25C所示的角度变化。表面浮雕漫射器805可提供来自显示器的光的角混合，从而减少颜色变化的改变。有利地，可在使用薄而有效的再循环背光源的同时提高防窥性能。此外，可增加无源延迟片330的延迟量，从而在较小的极角处实现亮度的降低，并有利地提高防窥性能，同时使色差最小化。

在其他实施方案中，可提供准直背光源，诸如下文结合图29A至图31所述的那些准直背光源。离轴亮度可降低，并且有利地可实现厚度和离轴颜色变化。

未进一步详细讨论的图26A至图26B的实施方案的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

现在将示出用于多个延迟片300、1300和多个延迟片300A、300B的各种叠堆布置。

图27A至图27F是以侧视图示出了与发射式空间光调制器48串联布置的无源和有源延迟片的各种布置的示意图。未进一步详细讨论的图27A至图27F的实施方案的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

图27G至图27X和图27AA至图27AF是以侧视图示出了与透射式空间光调制器48串联布置的无源和有源延迟片的各种布置的示意图。为了清楚起见，省略了一些部件诸如背光源。未进一步详细讨论的图27G至图27X和图27AA至图27AF的实施方案的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。多个延迟片300、300A、300B可包括如本文别处所述的无源或有源延迟片部件。

可优化多个延迟片300、1300或300A、300B的位置，以提供改善的性能，包括视觉安全性水平、图像可见度、透射效率、屏前厚度、总厚度和成本。

图26B、图27G、图27H、图27K和图27L示出了其中交叉的四分之一波片之间的至少一个延迟片布置在反射再循环偏振器208和显示输入偏振器210之间的实施方案。

图27M、图27N、图27Q和图27R示出了其中交叉的四分之一波片之间的至少一个延迟片布置在吸收型附加偏振器318和显示输入偏振器210之间的实施方案。

因此，输出偏振器218布置在空间光调制器48的输入侧上；另外的附加偏振器1318、318B布置在输出偏振器210的输出侧上，输出偏振器210和另外的附加偏振器被布置成传递相应的线性偏振的偏振态；并且至少一个另外的延迟片1300、300B布置在输出偏振器218和另外的附加偏振器1318、318B之间。

图28A是以侧透视图示出了视角控制元件260的示意图，该视角控制元件包括无源补偿延迟片叠堆700、反射偏振器302和位于四分之一波片296A、296B之间的可切换液晶延迟片301，该可切换液晶延迟片布置在反射偏振器302和附加偏振器318之间。

图28A示出了视角控制元件260的一个实施方案，其不同于图8B所示的视角控制元件。除了图8B的实施方案之外，视角控制元件260可包括无源延迟片叠堆700，该无源延迟片叠堆包括无源延迟片702A、702B、702C和702D。未进一步详细讨论的特征结构可被假定为对应于具有如上所讨论的等效附图标号的特征结构，包括特征结构中的任何潜在变化。

在使用中，视角控制元件260可由用户附接到偏振输出空间光调制器。视角控制元件6260可设置为曲面和弯曲显示器的柔性膜。视角控制元件601可设置在刚性基底诸如玻璃基底上。

有利地，可提供售后防窥控制元件和/或杂散光控制元件，其组合如上所述的多个延迟片300和如下所述的无源延迟片叠堆700的效果。可将视角控制元件切割成输出偏振器218的尺寸和取向。

图28B是以侧透视图示出了包括无源控制延迟片的无源延迟片叠堆700的示例的示意图，该无源控制延迟片包括一系列四个配向的A板。

现在将更详细地讨论无源延迟片叠堆700。平面内角是指延迟片材料的慢轴取向分别与显示偏振器210和另外的附加偏振器1318的电矢量传输方向211、1319相比的平面内旋转。

无源延迟片叠堆700可包括一对无源延迟片702A、702D，该对无源延迟片具有在延迟片的平面中交叉的慢轴。该对延迟片各自包括多个A板，所述多个A板具有以不同角度彼此对准的相应慢轴。无源延迟片叠堆700还可包括设置在最初提到的一对无源延迟片702A、702D之间的附加对无源延迟片702B、702C。该对无源延迟片702B、702C可具有各自相对于平行于输入偏振器210的电矢量传输211的电矢量传输方向分别成90°和0°延伸的慢轴。因此，该对无源延迟片702B、702C为包括多个无源延迟片的无源延迟片330的示例，所述多个无源延迟片具有平行于该无源延迟片的平面的交叉的光轴。

每个无源延迟片702A、702B、702C、702D可包括双折射分子704A、704B、704C、704D，它们可为固定液晶诸如UV固化反应性液晶元、拉伸聚合物或其他已知的双折射材料。

该对无源延迟片702A、702D可具有相对于平行于输入偏振器210的电矢量传输的电矢量传输方向211分别成45°和135°延伸的慢轴。

图28C是示出了对于图28B的布置，透射光线的透射率随极方向的变化的示意曲线图。

这些曲线图表示平行输入偏振器210和附加偏振器1318之间的延迟片700的叠堆的相对透射率的极性变化。因此，除了偏振器正面传输的损耗和菲涅耳反射损耗之外，同轴光线基本上没有亮度变化。离轴光线具有降低的亮度，如图所示。

使用包含表6所述参数的多个延迟片1300获得图28C中所示的示意性曲线图。通过对延迟片叠堆的模拟和对显示器光学叠堆的实验，已确立了层的延迟和其他特性的理想范围。

表6

表7为另一个无源延迟片叠堆700的示例，除了该表中列出的不同参数之外，该无源延迟片叠堆与表6中所示相同。表6的四分之一波片702A、702D为零阶波片，而表7的四分之一波片702A、702D为二阶四分之一波片(在等式13中q＝2)。

任选地，本公开可排除表6和表7中所示情况中的任一者或两者。

任选地，本公开可排除如下情况，其中一对四分之一波片具有分别以45°和135°延伸的交叉的慢轴，并且延迟片还包括设置在四分之一波片之间并且在无源延迟片的平面中具有交叉的慢轴的附加对无源延迟片。

任选地，本公开可排除如下情况，其中该对四分之一波片中的一者具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少40°和至多50°延伸的慢轴，并且该对四分之一波片中的另一者具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少130°和至多140°延伸的慢轴，其中延迟片还包括设置在四分之一波片之间的附加对无源延迟片，所述附加对无源延迟片中的一者在无源延迟片的平面中具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少-10°和至多10°延伸的慢轴，并且所述附加对无源延迟片中的另一者在无源延迟片的平面中具有相对于与显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少-10°和至多10°延伸的慢轴。

表7

图29A是示出了在窄角操作模式下的成像波导1的操作的后透视图的示意图。图29A所示的波导1的示例可与如上所述的显示设备100的实施方案中的任一个实施方案组合。

由光源的输入组15提供的光线400A、400B被导向至反射端4，并且通过波导1内的全内反射在波导1内被导向至提取特征结构12。波导1包括沿定向波导1的第一端延伸的光输入表面2，以及沿定向波导1的与第一端2相对的第二端延伸以用于沿波导1反射回输入光的反射端4，该反射端4在横向方向上具有正光焦度。第二引导表面8包括光提取特征结构12以及光提取特征结构12之间的中间区域10，该光提取特征结构12被取向成将所反射的输入光400A、400B偏转穿过第一引导表面6作为输出光，并且中间区域10被布置成导向光穿过波导1而不提取光。

成像波导和结合了成像波导的光学系统在美国专利9,519,153和美国专利10,054,732中有所描述，这两个专利均全文以引用方式并入本文。

如图29A所示，光提取特征结构在横向方向上可具有正光焦度，此类光焦度与曲面反射端4的光焦度相配合，以提供光源组15的成像。

在反射之后，光线400A、400B在z方向上被导向窗口平面106中的光学窗口26。光学窗口26是在光源组15的横向方向(y轴)上的图像。

因此，第二引导表面8被布置成使反射的输入光400A、400B偏转穿过第一引导表面6作为输出光，并且波导1被布置成在横向方向上对光源组15成像，使得来自光源的输出光在输出方向上被导向到相应的光学窗口26中，该输出方向根据光源组15的光源的输入位置而分布。

有利地，成像波导在45度的横向角度处表现出小于1.5％的离轴相对亮度P。在本示例中，当适当地驱动液晶延迟片时，此类波导1可在防窥模式下实现小于0.1％的离轴亮度。可实现非常高的视觉图像安全性水平VSL，包括VSL>4。当可能需要大于1尼特/勒克斯的显示器设置时，此类显示器在低照度环境中具有改善的性能。

图29B是示出了在没有可切换液晶延迟片的显示设备中使用时图29A的输出的视场亮度图的示意曲线图。

有利地，由于波导的成像，对于离轴观察系统可实现相对低水平的离轴亮度。例如，可在45度的横向角度和0度的仰角下提供小于5％的正面亮度。

此类波导1具有受光源高度限制的厚度以及由反射端4和输入端2的相对高度确定的效率。期望提供减小的厚度。

图30是示出了包括准直波导901的背光源20的侧视图的示意图。图30所示的背光源20的示例可与如上所述的显示设备100的实施方案中的任一个实施方案组合。

定向波导901包括：沿波导901的相对端在横向方向上延伸的第一光输入表面902A和第二光输入表面902B，沿每个相应的光输入表面902A、902B设置的光源组915、917；以及相对的第一光引导表面906和第二光引导表面908，该第一光引导表面和第二光引导表面从光输入表面902A跨波导901延伸，以通过全内反射沿波导901引导输入光400，该波导被布置成偏转被引导穿过波导的输入光以通过第一引导表面906离开。

所述至少一个光输入表面包括沿波导901的第一端延伸的第一输入表面902A和沿波导901的第二光输入端延伸的第二输入表面902B，其中第二光输入端面向第一光输入端。

反射器903可被布置成使散射到背光源20后部的光偏转，以提高效率。输出光线400从波导输出并且被转向膜927进一步偏转，并且可被布置在转向膜927的输出上或附近的表面950漫射。

图31是示出了在没有可切换液晶延迟片的显示设备中使用时图30的输出的视场亮度图的示意曲线图。

有利地，此类照明分布可实现对正面用户的高照明效率。另外，此类分布沿着光波导901的长度为基本上均匀的，从而实现高亮度均匀度和降低的功耗。此类分布还可用于为防窥显示器100提供背光源20的防窥模式操作。

现在将进一步描述用于离轴照明的平行偏振器之间的延迟片层的操作。在上述各种设备中，至少一个延迟片以各种不同的配置布置在反射偏振器318和附加偏振器218之间。在每种情况下，所述至少一个延迟片被配置为使得它不影响沿着顺着延迟片的平面的法线的轴穿过反射偏振器318、至少一个延迟片和附加偏振器218的光的亮度，但至少在补偿可切换延迟片300的可切换状态中的一者下，它会减小沿着倾斜于延迟片的平面的法线的轴穿过反射偏振器318、至少一个延迟片和附加偏振器218的光的亮度。现在将更详细地给出该效果的描述，其原理一般可应用于上述所有设备。

图32A是以透视图示出了通过离轴光对延迟层的照明的示意图。校正延迟片630可包括双折射材料，其由折射率椭圆体632表示，其具有与x轴成0度的光轴方向634，并且具有厚度631。法线光线636传播使得材料中的路径长度与厚度631相同。光线637在y-z平面中具有增加的路径长度；然而，材料的双折射与光线636基本相同。通过比较，位于x-z平面中的光线638在双折射材料中具有増加的路径长度，并且另外双折射不同于法线636。

因此，延迟片630的延迟量取决于相应光线的入射角，并且也取决于入射平面，即x-z中的光线638将具有与y-z平面中的法线636和光线637不同的延迟量。

现在将描述偏振光与延迟片630的相互作用。为了在定向背光源101的操作期间与第一偏振分量和第二偏振分量区分，以下解释将涉及第三偏振分量和第四偏振分量。

图32B是以透视图示出延迟层通过与x轴成90度的第三线性偏振态的离轴光的照明的示意图，并且图32C是以透视图示出延迟层通过与x轴成0度的第四线性偏振态的离轴光的照明的示意图。在此类布置中，入射线性偏振态与由椭圆形632表示的双折射材料的光轴对齐。因此，不提供第三正交偏振分量和第四正交偏振分量之间的相位差，并且对于每个光线636、637、638线性偏振输入的偏振态不产生变化。因此，延迟片630不将相移引入至由延迟片630的输入侧上的偏振器沿着顺着延迟片630的平面的法线的轴线传递的光的偏振分量。因此，延迟片630不影响穿过延迟片630及延迟片630的每一侧上的偏振器(未示出)的光的亮度。虽然图29A至图29B具体地涉及无源的延迟片630，但由上述设备中的延迟片实现了类似效果。

图32D是以透视图示出延迟片630层通过45度处的线性偏振态的离轴光的照明的示意图。线性偏振态可被分解成分别正交于并平行于光轴634方向的第三偏振分量和第四偏振分量。由折射率椭圆体632表示的延迟片厚度631和材料延迟可提供将入射在其上的第三偏振分量和第四偏振分量的相位在由光线636表示的法向方向上对于设计波长相对移动半波长的净效应。设计波长可例如在500nm至550nm的范围内。

在设计波长下并且对于沿着光线636通常传播的光，则在-45度处输出偏振可旋转90度至线性偏振态640。沿着光线637传播的光可看到相位差，该相位差类似于但不同于由于厚度变化而沿光线637的相位差，并且因此可输出椭圆偏振态639，其可具有类似于光线636的输出光的线性偏振轴的长轴。

相比之下，沿光线638的入射线性偏振态的相位差可显著不同，具体地讲可提供较低的相位差。此类相位差可提供在给定倾斜角642下为基本上圆形的输出偏振态644。因此，延迟片630将相移引入至由延迟片630的输入侧上的偏振器沿着与倾斜于延迟片630的平面的法线的光线638相对应的轴线传递的光的偏振分量。虽然图29BD涉及无源的延迟片630，但由上述延迟片在与防窥模式相对应的可切换液晶延迟片的可切换状态下实现了类似效果。

为了示出延迟片叠堆的离轴行为，现在将参照平行偏振器500、210之间的C板的操作，针对各种离轴照明布置来描述附加偏振器318与输出显示偏振器218之间的C板308A、308B的角亮度控制。

图33A是以透视图示出了通过具有正仰角的离轴偏振光对C板层的照明的示意图。入射线性偏振分量704在垂直于延迟片560(其为C板)的平面的光轴方向上507入射到延迟片560的双折射材料632上。偏振分量704在通过液晶分子传输时看不到净相位差，因此输出偏振分量与分量704相同。因此，通过偏振器210可看到最大传输。因此，延迟片560具有垂直于延迟片560的平面即x-y平面的光轴561。具有垂直于延迟片平面的光轴的延迟片560包括C板。

图33B是以透视图示出了通过具有负横向角度的离轴偏振光对C板层的照明的示意图。与图33A的布置一样，偏振态704没有净相位差，并且以最大亮度透射。因此，延迟片560不将相移引入至由延迟片560的输入侧上的偏振器沿着顺着延迟片560的平面的法线的轴线传递的光的偏振分量。因此，延迟片560不影响穿过延迟片560及延迟片560的每一侧上的偏振器(未示出)的光的亮度。虽然图29A至图29B具体地涉及无源的延迟片560，但由上述设备中的延迟片实现了类似效果。

图33C是以透视图示出了通过具有正仰角和负横向角度的离轴偏振光对C板层的照明的示意图。与图33A至图33B的布置相比，偏振态704相对于双折射材料632分解为本征态703、705，从而在通过延迟片560传输时提供净相位差。与图33A至图33B所示的光线相比，所得椭圆偏振分量656以减小的亮度透射穿过偏振器210。

图33D是以透视图示出了通过具有正仰角和正横向角度的离轴偏振光对C板层的照明的示意图。以与图33C类似的方式，偏振分量704被分解成经历净相位差的本征态703、705，并且提供了椭圆偏振分量660，该椭圆偏振分量在通过偏振器传输之后减小了相应的离轴光线的亮度。因此，延迟片560将相移引入至由延迟片560的输入侧上的偏振器沿着倾斜于延迟片560的平面的法线的轴线传递的光的偏振分量。虽然图29BD涉及无源的延迟片560，但由上述延迟片在与防窥模式相对应的可切换液晶延迟片的可切换状态下实现了类似效果。

图34是示出了图33A至图33D中的透射光线的输出传输随极方向的变化的示意曲线图。因此，C板可在极性象限中提供亮度减小。与本文其他地方所述的可切换液晶延迟层314相结合，(i)可在第一广角操作状态下提供C板的亮度减小的消除，(ii)可在第二防窥操作状态下实现亮度减小的扩展极区。

为了示出延迟片叠堆的离轴行为，现在将针对各种离轴照明布置来描述附加偏振器318和输出显示偏振器218之间的交叉的A板308A、308B的角亮度控制。

图35A是以透视图示出了通过具有正仰角的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图。具有电矢量传输方向219的线性偏振器218用于在交叉的A板308A、308B的第一A板308A上提供与横向方向平行的线性偏振态704。光轴方向309A相对于横向方向倾斜+45度。延迟片308A在正仰角方向上对离轴角θ₁的延迟量提供所得的偏振分量650，该偏振分量在输出时是大致椭圆形的。偏振分量650入射到交叉的A板308A、308B中的第二A板308B上，该第二A板具有与第一A板308A的光轴方向309A正交的光轴方向309B。在图35A的入射平面中，第二A板308B对离轴角θ₁的延迟量等于第一A板308A的延迟量并且与之相反。因此，为入射偏振分量704提供净零延迟，并且输出偏振分量与输入偏振分量704相同。

输出偏振分量与附加偏振器318的电矢量传输方向对准，从而被有效地透射。有利地，对具有零横向角度角分量的光线基本上不提供损耗，以便实现完全透射效率。

图35B是以透视图示出了通过具有负横向角度的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图。因此，输入偏振分量被第一A板308A转换为通常为椭圆偏振态的中间偏振分量652。第二A板308B再次提供与第一A板大小相等、方向相反的延迟，使得输出偏振分量与输入偏振分量704相同，并且光有效地透射穿过偏振器318。

因此，该延迟片包括一对延迟片308A、308B，该对延迟片具有在延迟片308A、308B的平面中交叉的光轴，在本发明的实施方案中，该平面为x-y平面。该对延迟片308A、308B具有各自相对于与偏振器318的电矢量传输平行的电矢量传输方向成45°延伸的光轴309A,309B。

有利地，对具有零仰角分量的光线基本上不提供损耗，以便实现完全透射效率。

图35C是以透视图示出了通过具有正仰角和负横向角度的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图。偏振分量704被第一A板308A转换为椭圆偏振分量654。所得椭圆分量656从第二A板308B输出。与第一偏振分量704的输入亮度相比，输入偏振片318以减小的亮度对椭圆分量656进行分析。

图35D是以透视图示出了通过具有正仰角和正横向角度的离轴偏振光对交叉的A板延迟层的照明的示意图。由第一A板308A和第二A板308B提供偏振分量658和660，因为第一延迟片和第二延迟片的净延迟不提供补偿。

因此，对于非零横向角度和非零仰角分量的光线，亮度减小。有利地，可增加布置在观察象限中的窥探者的显示防窥性，而基本上不降低主要显示用户的发光效率。

图36是示出了图35A至图35D中的透射光线的输出透射随极方向的变化的示意曲线图。与图34的布置相比，针对离轴观察增加了亮度减小的区域。然而，针对第一广角模式操作状态下的离轴观察，可切换液晶延迟层301可提供与C板布置相比降低的均匀度。

如在本文中可使用的，术语“基本上”和“大约”为其相应术语和/或术语之间的相对性提供业内可接受的公差。此类业内可接受的公差在0％至10％的范围内，并对应于但不限于分量值、角度等。在各项之间的此相对性在大约0％至10％的范围内。

虽然上文描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但应理解，这些实施方案仅以举例的方式示出，而并非进行限制。因此，本公开的广度和范围不应受到上述任何示例性实施方案的限制，而应该仅根据本公开发布的任何权利要求及其等同物来限定。另外，所描述的实施方案中提供了上述优点和特征结构，但不应将发布的这些权利要求的应用限于实现任何或全部上述优点的方法和结构。

除此之外，本文章节标题是为符合37CFR 1.77的建议而提供，或者用于提供组织线索。这些标题不应限制或表征可产生于本公开的任何权利要求中所列出的一个或多个实施方案。具体来说并且以举例的方式，虽然标题是指“技术领域”，但权利要求书不应受到在该标题下选择用于描述所谓的领域的语言的限制。另外，“背景技术”中对技术的描述不应被理解为承认某些技术对本公开中的任何一个或多个实施方案而言是现有技术。“发明内容”也并非要被视为是对发布的权利要求书中所述的一个或多个实施方案的表征。此外，本公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应用于辩称在本公开中仅有单一新颖点。可根据产生于本公开的多项权利要求的限制来阐述多个实施方案，并且此类权利要求因此限定由其保护的一个或多个实施方案及其等同物。在所有情况下，应根据本公开基于所述权利要求书本身的特点来考虑其范围，而不应受本文给出的标题的约束。

Claims (43)

1.一种显示设备，包括：

空间光调制器，所述空间光调制器被布置成沿输出方向输出光；

显示偏振器，所述显示偏振器布置在所述空间光调制器的一侧上；

附加偏振器，所述附加偏振器布置在所述空间光调制器的与所述显示偏振器相同的侧上，所述显示偏振器和所述附加偏振器被布置成传递相应的线性偏振的偏振分量；和

布置在所述附加偏振器和所述显示偏振器之间的第一四分之一波片和第二四分之一波片，所述第一四分之一波片布置在所述第二四分之一波片的输入侧上并且被布置成将由其输入侧上的所述显示偏振器及所述附加偏振器中的一者传递的线性偏振的偏振态转换成圆形偏振的偏振态，并且输出侧上的所述第二四分之一波片被布置成将入射到其上的圆形偏振的偏振态转换成由其输出侧上的所述显示偏振器及所述附加偏振器中的另一者传递的线性偏振的偏振态；和

至少一个延迟片，所述至少一个延迟片布置在所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片之间，其中所述至少一个延迟片包括液晶延迟片，所述液晶延迟片包括液晶材料层，并且

所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片以及所述至少一个延迟片被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片的输入侧上的所述显示偏振器和所述附加偏振器中的一者传递的光的偏振分量，这导致由所述显示偏振器和所述附加偏振器中的另一者的一者沿着倾斜于光轴的轴传递的光的亮度降低，并且

所述液晶延迟片对于波长为550nm的光的总延迟量与由下式给出的以纳米为单位的值R相差在10％以内

|R|＝-0.02947*θ^3+5.81385*θ^2-397.950*θ+10090

其中θ为倾斜轴的横向角度，对于仰角为0度的倾斜轴，在所述横向角度处出现亮度的最大降低。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片各自包括无源四分之一波片，所述无源四分之一波片包括配向的单轴双折射材料层。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片具有交叉的光轴。

4.根据权利要求2或3所述的显示设备，其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片中的每一者具有光轴，所述光轴被布置成与相邻显示偏振器或附加偏振器的电矢量传输方向成45度。

5.根据权利要求4所述的显示设备，其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片各自对波长为550nm的光的延迟量在110nm至175nm的范围内。

6.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶延迟片为可切换液晶延迟片，所述可切换液晶延迟片还包括被布置成施加电压以便切换所述液晶材料层的电极。

7.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶延迟片包括两个表面配向层，所述两个表面配向层被设置成与所述液晶材料层相邻且在其相对两侧上并且各自被布置成在相邻液晶材料层中提供水平配向。

8.根据权利要求7所述的显示设备，其中所述两个表面配向层中的每个表面配向层具有配向方向，所述配向方向被布置成与所述显示偏振器和所述附加偏振器中的至少一者的电矢量传输方向成45度。

9.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层具有正介电各向异性。

10.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层具有扭曲。

11.根据权利要求10所述的显示设备，其中所述扭曲为(90+m*180)度，其中m为零或正整数。

12.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层的扭曲为90度，并且对波长为550nm的光的延迟量在420nm至550nm的范围内。

13.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层的扭曲为270度，并且对波长为550nm的光的延迟量在650nm至800nm的范围内。

14.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层的扭曲为360度，并且对波长为550nm的光的延迟量在1100nm至1400nm的范围内。

15.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层的扭曲为450度，并且对波长为550nm的光的延迟量在820nm至1000nm的范围内。

16.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶材料层的扭曲为225度，并且对波长为550nm的光的延迟量在750nm至1200nm的范围内。

17.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述液晶延迟片对于波长为550nm的光的延迟量与所述值R相差在4％以内。

18.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述至少一个延迟片包括至少一个无源延迟片。

19.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述至少一个无源延迟片包括垂直于所述至少一个无源延迟片的平面的光轴。

20.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-400nm至-1000nm的范围内或在+500nm至+1200nm的范围内。

21.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述至少一个无源延迟片包括一对无源延迟片，所述一对无源延迟片具有平行于所述无源延迟片的平面的交叉的光轴。

22.根据权利要求21所述的显示设备，其中所述一对无源延迟片具有相对于平行于所述显示偏振器的电矢量传输的电矢量传输方向分别成45°和135°延伸的慢轴。

23.根据权利要求21所述的显示设备，还包括附加对无源延迟片，所述附加对无源延迟片设置在所述一对无源延迟片之间并且在所述无源延迟片的所述平面中具有交叉的慢轴。

24.根据权利要求23所述的显示设备，其中所述附加对无源延迟片具有各自相对于平行于所述显示偏振器的电矢量传输的电矢量传输方向分别成0°和90°延伸的慢轴。

25.一种显示设备，所述显示设备包括：

空间光调制器，所述空间光调制器被布置成沿输出方向输出光；

显示偏振器，所述显示偏振器布置在所述空间光调制器的一侧上；

附加偏振器，所述附加偏振器布置在所述空间光调制器的与所述显示偏振器相同的侧上，所述显示偏振器和所述附加偏振器被布置成传递相应的线性偏振的偏振分量；和

布置在所述附加偏振器和所述显示偏振器之间的第一四分之一波片和第二四分之一波片，所述第一四分之一波片布置在所述第二四分之一波片的输入侧上并且被布置成将由其输入侧上的所述显示偏振器及所述附加偏振器中的一者传递的线性偏振的偏振态转换成圆形偏振的偏振态，并且输出侧上的所述第二四分之一波片被布置成将入射到其上的圆形偏振的偏振态转换成由其输出侧上的所述显示偏振器及所述附加偏振器中的另一者传递的线性偏振的偏振态；和

至少一个延迟片，所述至少一个延迟片布置在所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片之间，

其中所述至少一个延迟片包括至少一个无源延迟片，

其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片以及所述至少一个延迟片被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片的所述输入侧上的所述显示偏振器和所述附加偏振器中的一者传递的光的偏振分量，这导致由所述显示偏振器和所述附加偏振器中的另一者的一者沿着倾斜于光轴的轴传递的光的亮度降低，并且

所述至少一个无源延迟片对于波长为550nm的光的总延迟量与由下式给出的以纳米为单位的值R相差在10％以内

|R|＝-0.02947*θ^3+5.81385*θ^2-397.950*θ+10090

其中θ为倾斜轴的横向角度，对于仰角为0度的倾斜轴，在所述横向角度处出现亮度的最大降低。

26.根据权利要求25所述的显示设备，其中所述至少一个无源延迟片对于波长为550nm的光的延迟量与所述值R相差在4％以内。

27.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述显示偏振器和所述附加偏振器具有平行的电矢量传输方向。

28.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述至少一个延迟片被布置成将相移引入至由所述至少一个延迟片的所述输入侧上的所述显示偏振器和所述附加偏振器以及所述四分之一波片中的一者沿着倾斜于所述延迟片的光轴的轴传递的光的偏振分量。

29.根据权利要求28所述的显示设备，其中所述至少一个延迟片包括至少一个可切换液晶延迟片，并且被布置成在所述可切换液晶延迟片的可切换模式下，将相移引入至由所述至少一个延迟片的所述输入侧上的所述显示偏振器和所述附加偏振器以及所述四分之一波片中的一者沿着倾斜于所述延迟片的光轴的轴传递的光的偏振分量。

30.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述至少一个延迟片被布置成不将相移引入至由所述至少一个延迟片的所述输入侧上的所述显示偏振器和所述附加偏振器以及所述四分之一波片中的一者沿着顺着所述延迟片的光轴的轴传递的光的偏振分量。

31.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述显示偏振器为布置在所述空间光调制器的输出侧上的输出偏振器，并且所述附加偏振器布置在所述显示偏振器的输出侧上。

32.根据权利要求31所述的显示设备，还包括布置在所述显示偏振器和所述第一四分之一波片之间的反射偏振器，所述显示偏振器和所述反射偏振器被布置成传递相同的线性偏振的偏振态。

33.根据权利要求31所述的显示设备，还包括：

布置在所述最初提到的附加偏振器的输出侧上的另外的附加偏振器，所述另外的附加偏振器被布置成传递线性偏振的偏振态；和

布置在所述最初提到的附加偏振器和所述另外的附加偏振器之间的至少一个另外的延迟片。

34.根据权利要求33所述的显示设备，其中

所述附加偏振器为反射偏振器，并且

所述至少一个另外的延迟片包括可切换液晶延迟片，所述可切换液晶延迟片包括液晶材料层和电极，所述电极被布置成施加电压以便切换所述液晶材料层。

35.根据权利要求33所述的显示设备，其中布置在所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片之间的所述至少一个延迟片包括至少一个无源延迟片，所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内或在+200nm至+600nm的范围内。

36.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述显示偏振器为布置在所述空间光调制器的输入侧上的输入偏振器，并且所述附加偏振器布置在所述显示偏振器的输入侧上，由此其输入侧上的所述显示偏振器及所述附加偏振器中的所述一者为所述附加偏振器。

37.根据权利要求36所述的显示设备，还包括：

输出偏振器，所述输出偏振器布置在所述空间光调制器的所述输出侧上；

布置在所述输出偏振器的输出侧上的另外的附加偏振器，所述输出偏振器和所述另外的附加偏振器被布置成传递相应的线性偏振的偏振态；和

至少一个另外的延迟片，所述至少一个另外的延迟片布置在所述输出偏振器和所述另外的附加偏振器之间。

38.根据权利要求37所述的显示设备，其中

所述显示设备还包括布置在所述输出偏振器和所述至少一个另外的延迟片之间的反射偏振器，所述输出偏振器和所述反射偏振器被布置成传递相同的线性偏振的偏振态，并且

所述至少一个另外的延迟片包括可切换液晶延迟片，所述可切换液晶延迟片包括液晶材料层和电极，所述电极被布置成施加电压以便切换所述液晶材料层。

39.根据权利要求37所述的显示设备，其中布置在所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片之间的所述至少一个延迟片包括至少一个无源延迟片，所述至少一个无源延迟片对波长为550nm的光的延迟量在-100nm至-400nm的范围内或在+200nm至+600nm的范围内。

40.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述附加偏振器在与相同材料的第二偏振器交叉时对520nm至560nm的波长的透射率小于对450nm至490nm的波长的透射率。

41.根据权利要求40所述的显示设备，其中

对450nm至490nm的波长的透射率大于1％；并且

对520nm至560nm的波长的透射率小于3％。

42.根据权利要求1所述的显示设备，不包括以下情况：

其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片具有交叉的慢轴，并且

所述延迟片还包括附加对无源延迟片，所述附加对无源延迟片设置在所述四分之一波片之间并且在所述无源延迟片的平面中具有交叉的慢轴。

43.根据权利要求1所述的显示设备，不包括以下情况：

其中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片中的一者具有相对于与所述显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少40°和至多50°延伸的慢轴，并且所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片中的另一者具有相对于与所述显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少130°和至多140°延伸的慢轴，

其中所述延迟片还包括设置在所述四分之一波片之间的附加对无源延迟片，所述附加对无源延迟片中的一者在所述无源延迟片的平面中具有相对于与所述显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少-10°和至多10°延伸的慢轴，并且所述附加对无源延迟片中的另一者在所述无源延迟片的平面中具有相对于与所述显示偏振器的电矢量传输平行的电矢量传输方向成至少-10°和至多10°延伸的慢轴。