[发明专利]定向显示设备

说明书

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。

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。