[发明专利]用于定向显示器的光学叠堆

说明书

本发明提供了一种防窥显示器，该防窥显示器包括空间光调制器和布置在与空间光调制器串联布置的第一偏振器和第二偏振器之间的无源延迟片。来自空间光调制器的同轴光被导向而不损失，并且离轴光具有减小的亮度。通过减小宽极性视场中的亮度来减小显示器对离轴窥探者的可见性。可减小汽车车辆中的显示器的离轴可见性。

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，涉及用于显示器，包括防窥显示器、低杂散光显示器和汽车显示器的光学叠堆。

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。

另选地，可由实现离轴亮度减小的液晶显示器(LCD)空间光调制器的定向背光来提供防窥性。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。

还可通过减小对比度来提供对离轴防窥性的控制，例如通过调节平面内切换LCD中的液晶偏置倾斜。

在LCD的偏振器诸如扭转向列型LCD显示器内部添加的补偿膜是已知的。这些膜的用途通常被描述为“增大视角”，但更准确地说，膜的作用在于在高倾斜角度下改善显示器的对比度。所添加的膜用于减小液晶在高角度下对图像的黑色部分的不需要的漏光，从而避免“对比度反转”现象。当图像灰度反转时就发生对比度反转，即图像的黑色部分变得比白色部分更亮，从而反转预期图像的对比度。因此，在发生对比度反转之前，添加膜增大了角度范围。在像素化液晶显示层与其偏振器之间插入这些膜。

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；布置在空间光调制器的一侧上的至少一个显示偏振器；与显示偏振器布置在空间光调制器的同侧上的附加偏振器；以及布置在附加偏振器和显示偏振器之间的至少一个无源延迟片。显示偏振器可具有平行于附加偏振器的电矢量传输方向的电矢量传输方向。有利地，对于离轴观察位置，显示器亮度可能会减小。可减小所显示的图像对离轴窥探者的可见性，同时可保持对正面用户的同轴亮度。可减小离轴用户的杂散光，从而实现减少夜间使用的室内照明度。

至少一个无源延迟片可包括具有至少两个不同取向的慢轴的至少两个无源延迟片。有利地，减少了视场，在该视场中窥探者可对防窥显示器或其中提供了杂散光的区域的图像可见性较低。

至少一个无源延迟片可包括一对无源延迟片，该对无源延迟片在无源延迟片交叉的平面内具有慢轴。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。有利地，可减少观察象限中的亮度减小。

显示设备还可包括另一对无源延迟片，该另一对无源延迟片设置在最初提到的一对无源延迟片之间并且其在无源延迟片交叉的平面内具有慢轴。该另一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。该对延迟片各自包括多个A板，该多个A板具有以不同角度彼此对准的相应慢轴。有利地，可减小用于观察象限以及竖直和水平观察方向上的显示器可见性。可针对移动显示设备的横向操作和纵向操作提供防窥操作。