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TW202107181A - 定向顯示裝置 - Google Patents

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TW202107181A
TW202107181A TW108140291A TW108140291A TW202107181A TW 202107181 A TW202107181 A TW 202107181A TW 108140291 A TW108140291 A TW 108140291A TW 108140291 A TW108140291 A TW 108140291A TW 202107181 A TW202107181 A TW 202107181A
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TW
Taiwan
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polarizer
retarder
light
display device
display
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TW108140291A
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English (en)
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TWI908709B (zh
Inventor
麥可 羅賓森
葛拉漢 伍蓋
班 伊哈斯
Original Assignee
美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司
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Abstract

本發明提供一種可切換式隱私顯示器，包含一空間光調變器，以及可切換式液晶延遲片，其設置在交叉的四分之一波片與偏光片之間。在隱私操作模式下，來自該空間光調變器的正軸光會導向而無損失，然而偏軸光具有降低的亮度以降低該顯示器對偏軸窺探者之能見度。該顯示器可旋轉，以達成橫式和直式取向上的隱私操作。又，顯示器反射率可對環境光之正軸反射降低，而反射率對偏軸光提高以達成提高的視覺安全性。在公開操作模式下，該液晶相位延遲會調整，以使偏軸亮度和反射率不會修改。該顯示器也可操作以在日間與夜間操作之間切換，例如用於車用環境中。

Description

定向顯示裝置
此揭示內容一般係關於來自光調變裝置的照明，更具體而言係關於用於提供顯示器(包括隱私顯示器和夜間顯示器)中使用的照明之控制的光學堆疊。
隱私顯示器對通常在正軸位置上的主要使用者提供影像能見度，並對通常在偏軸位置上的窺探者降低影像內容之能見度。隱私功能透過微遮光體(micro-louvre)光學薄膜提供，其在正軸方向上透射(transmit)來自顯示器的一些光(偏軸位置上的亮度低)。然而，這樣的薄膜對迎面照明具有高損失，且該等微遮光體由於與該空間光調變器之該等像素的差頻(beating)而造成摩爾紋假影(Moiré artefacts)。該微遮光體之傾斜度(pitch)需要針對面板解析度做選擇，從而提高庫存和成本。
可通過控制該偏軸光學輸出來提供切換式隱私顯示器。
控制藉助亮度降低提供，例如藉助用於液晶顯示器(Liquid crystal display，LCD)空間光調變器的可切換式背光。一般來說，顯示器背光採用波導和邊緣發射源。某些成像定向背光具有將該照明穿越顯示面板導向到視察窗之附加功能。成像系統形成在多個來源與該等各自窗口影像之間。成像定向背光之一個範例為採用折疊式光學系統的光學閥(optical valve)，因此也為折疊式成像定向背光之範例。光實質上在一個方向上穿越該光學閥傳遞而無損失，而反向傳遞的光透過傾斜刻面反射提取，如美國專利號No. 9,519,153中所說明，於文中將其完整併入作為參考。
依據本發明所揭示內容之第一態樣，提供一種顯示裝置包含：一空間光調變器，其設置成沿著一輸出方向輸出光；一顯示偏光片，其設置在該空間光調變器之一側上；一附加偏光片，其設置在該空間光調變器與該顯示偏光片相同的側上，該顯示偏光片和該附加偏光片設置成通過各自線性偏光的偏光狀態；以及第一和第二四分之一波片，其設置在該附加偏光片與該顯示偏光片之間，該第一四分之一波片設置在該第二四分之一波片之該輸入側上，並設置成將該顯示偏光片及其該輸入側上的該附加偏光片之該一所通過的一線性偏光的偏光狀態轉換(convert)為一圓形偏光的偏光狀態，且該輸出側上的該第二四分之一波片設置成將入射到其上的一圓形偏光的偏光狀態轉換為其該輸出側上的該顯示偏光片和該附加偏光片之另一所通過的一線性偏光的偏光狀態；以及至少一個延遲片(retarder)，其設置在該對四分之一波片之間。
其優勢在於，提供隱私顯示器或低雜散光顯示器，可在橫式和直式模式下操作。其優勢在於，輸出光之修改無關於方位角，並因此提供具有一定圓形對稱程度之對稱。此外，還可操作於車用應用的顯示器，以減少夜間操作期間來自擋風玻璃和側窗的反射。
該對四分之一波片每個皆包含一被動四分之一波片，其包含一對準單軸雙折射材料層。其優勢在於，該等延遲片具有低成本並可以大量和大面積便利製造。
該對四分之一波片具有交叉的光軸。該對四分之一波片之每個皆具有與該相鄰顯示偏光片或附加偏光片之該電向量透射方向成45度設置的光軸。該對四分之一波片每個皆具有在110nm至175nm的範圍內、且較佳為在130nm至140nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲(retardance)。其優勢在於，光在正軸方向上高效率透射。其優勢在於，該亮度滾降(roll-off)之顏色變化減少。
該延遲片包含一液晶延遲片，其包含一液晶材料層。其優勢在於，該延遲片之相位延遲增加，以達成透射率(transmission)和反射率之極性(polar)變化改進。
該液晶延遲片為可切換式液晶延遲片。該液晶延遲片更包含電極，其設置成為了切換該液晶材料層而施加一電壓。其優勢在於，該顯示器在用於隱私的窄角模式與其他低雜散光應用；以及用於由多個使用者公開觀看的廣角模式或公開模式之間切換。又，顯示亮度均勻性在公開操作模式下改善。
該液晶延遲片包含兩個表面排列(alignment)層，其佈置與該液晶材料層相鄰並在其相對側上。該等兩個表面排列層之每層皆可設置成在該相鄰液晶材料中提供沿面(homogeneous)排列。該液晶材料具有正介電異方性。其優勢在於，該顯示器抵抗在壓縮下物質流動之能見度。
該等兩個表面排列層之每層皆具有與該顯示偏光片和附加偏光片中至少一者之該電向量透射方向成45度設置的排列方向。其優勢在於，該顯示器之彩度(chromaticity)可以改善。
該液晶材料層具有一扭轉。其優勢在於，該顯示器可在具有圓形對稱度之透射率和反射率對稱的廣角模式與窄角模式之間切換。
該扭轉為(90 + m * 180)度，其中m為零或正整數。其優勢在於，可調整穿越該等延遲片的該透射率隨著極角(polar angle)之變化。
該液晶材料層具有90度之扭轉，以及在420nm至550nm的範圍內、且最佳為在460nm至480nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。該液晶材料層具有270度之扭轉，以及在650nm至800nm的範圍內、且最佳為在700nm至720nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。該液晶材料層具有450度之扭轉，以及在820nm至1000nm的範圍內、且最佳為在880nm至920nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。該液晶材料層具有360度之扭轉，以及在1100nm至1400nm的範圍內、且最佳為在1150nm至1300nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。該液晶材料層具有225度之扭轉，以及在750nm至1200nm的範圍內、且最佳為在900nm至1100nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。其優勢在於，該窄角模式之對稱度透過選擇該液晶材料層之扭轉和相位延遲調整。
該等第一和第二四分之一波片及該至少一個延遲片設置成將相位移位引入到造成該顯示偏光片和該附加偏光片之另一者之該一沿著向該光學軸傾斜的軸所通過的光之該亮度之降低的該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片之該一所通過的光之偏光分量，且該液晶延遲片具有對550nm之波長之光的總相位延遲，其與以下公式所給出以奈米為單位的數值R相差10%以內 |R| = -0.02947*
Figure 02_image001
^3 + 5.81385*
Figure 02_image001
^2 - 397.950*
Figure 02_image001
+ 10090 其中
Figure 02_image001
為該傾斜軸之該側向角(lateral angle)，在該角度對具有0度之仰角(elevation angle)的傾斜軸，發生亮度最大降低。該液晶延遲片對550nm之波長之光具有與該數值R相差4%以內的相位延遲。其優勢在於，在隱私操作模式下，可以選擇該最小透射率之極性位置。
該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片。其優勢在於，可以降低隱私顯示器或其他低雜散光顯示器之成本、厚度及複雜性。
該至少一個被動延遲片包含一被動延遲片，其具有垂直於該被動延遲片之該平面的一光軸。其優勢在於，可以減少該被動延遲片之厚度。
該至少一個被動延遲片包含多個被動延遲片，其具有平行於該被動延遲片之該平面的交叉的光軸。其優勢在於，該等多個被動延遲片可以提供較低成本。
該至少一個被動延遲片包含一液晶材料層，其在-400nm至-1000nm的一範圍內或在+500nm至+1200nm的一範圍內、且較佳為在-750nm至-850nm的一範圍內或較佳為在+950nm至+1050nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。其優勢在於，可以減少厚度，且可針對窄角模式提供所需視野。
該至少一個被動延遲片包含一被動延遲片對，其具有平行於該被動延遲片之該平面的交叉的光軸。該被動延遲片對具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，分別以45º及以135º延伸的慢軸。該顯示裝置更包含一附加被動延遲片對，其佈置在首先所提到的該被動延遲片對之間。該附加被動延遲片對在該等被動延遲片之該平面中具有交叉的慢軸。該附加被動延遲片對具有慢軸，每個慢軸以相對平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，分別以0º及以90º延伸。其優勢在於，該等被動延遲片可以提供較低成本。透射和反射之彩度變化減少。在薄型結構中提供具有一定圓形對稱程度的透射率和反射率之對稱。
該等第一和第二四分之一波片及該至少一個延遲片設置成，將相位移位引入到造成該顯示偏光片和該附加偏光片之另一者之該一沿著向該光軸傾斜的軸所通過的光之該亮度之降低的該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片之該一所通過的光之偏光分量，且該至少一個被動延遲片具有對550nm之一波長之光的一總相位延遲，其與以下公式所給出以奈米為單位的一數值R相差10%以內 |R| = -0.02947*
Figure 02_image001
^3 + 5.81385*
Figure 02_image001
^2 - 397.950*
Figure 02_image001
+ 100900 其中
Figure 02_image001
為該傾斜軸之該側向角，在該角度對具有0度之仰角的傾斜軸，發生亮度最大降低。該至少一個被動延遲片對550nm之波長之光具有與該數值R相差4%以內的相位延遲。其優勢在於，可選擇該最小透射率之極性位置。
該顯示偏光片和該附加偏光片具有平行的電向量透射方向。其優勢在於，在公開模式下並對該法線方向上的輸出達成高效率。
該至少一個延遲片包含一延遲片，其包含一對準單軸雙折射材料。其優勢在於，可提供較低成本。
該至少一個延遲片設置成將相位移位引入到該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片和該四分之一波片之該一沿著向該延遲片之該光軸傾斜的軸所通過的光之偏光分量。其優勢在於，該透射率和反射率可隨著極角而變化。
該至少一個延遲片包含至少一個可切換式液晶延遲片。該至少一個延遲片設置成在該可切換式液晶延遲片之可切換模式下，將相位移位引入到該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片和該四分之一波片之該一沿著向該延遲片之該光軸傾斜的軸所通過的光之偏光分量。其優勢在於，該顯示器可切換成其該透射率和反射率隨著極角而變化的模式。
該至少一個延遲片設置成未將相位移位引入到該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片和該四分之一波片之一沿著該延遲片之該光學軸的軸所通過的光之偏光分量。其優勢在於，該迎面透射具有高效率。
該顯示偏光片為設置在該空間光調變器之該輸出側上的輸出偏光片。該附加偏光片設置在該顯示偏光片之該輸出側上。該顯示偏光片及其輸入側上的附加偏光片之一為該顯示偏光片。其優勢在於，厚度和效率可最佳化。
反射式偏光片設置在該顯示偏光片與該第一四分之一波片之間。該顯示偏光片和該反射式偏光片設置成通過相同線性偏光的偏光狀態。其優勢在於，該顯示器提高對偏軸極性位置的反射率。其優勢在於，偏軸視覺安全性層級(Visual security level，VSL)在環境照明中提高。
可以在該首先所提到的附加偏光片之該輸出側上再設置一附加偏光片，該另一附加偏光片設置成通過線性偏光的偏光狀態；以及至少一個另一延遲片設置在該首先所提到的附加偏光片與該另一附加偏光片之間。其優勢在於，在隱私操作模式下可進一步降低偏軸亮度，從而提高視覺安全性層級。
該另一附加偏光片為反射式偏光片，且該至少一個的另一延遲片包含一可切換式液晶延遲片，其包含一液晶材料層，以及電極，其設置成施加一電壓來切換該液晶材料層。其優勢在於，高偏軸反射率在隱私操作模式下可以提高視覺安全性層級，且低偏軸反射率在公開操作模式下可以提高影像能見度。
設置在該四分之一波片對之間的該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片，其具有在-100nm至-400nm的一範圍內或在+200nm至+600nm的一範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的一範圍內或較佳為在+300nm至+500nm的一範圍內，對550nm之一波長之光具有一相位延遲。這樣的延遲片可提供偏軸視角(viewing angles)處的空間光調變器亮度升高，其中非所需視覺安全性層級可以以其他方式實現。其優勢在於，偏軸亮度會隨著顏色改變之低能見度而降低；提高隱私模式下的視覺安全性層級；在公開模式下提供可接受的偏軸影像能見度；發射式(emissive)顯示器提供高視覺安全性層級。
該顯示偏光片為設置在該空間光調變器之該輸入側上的輸入偏光片。該附加偏光片設置在該顯示偏光片之該輸入側上。該顯示偏光片及其輸入側上的附加偏光片之一為該附加偏光片。其優勢在於，與具有附加前表面組件的設置相比，可提高該顯示器之對比。此外，可降低該至少一個液晶層中的物質流動之能見度。
輸出偏光片設置在該空間光調變器之該輸出側上；另一附加偏光片設置在該輸出偏光片之該輸出側上，該輸出偏光片和該另一附加偏光片設置成通過各自線性偏光的偏光狀態；以及至少一個另一延遲片設置在該輸出偏光片與該另一附加偏光片之間。該顯示裝置更包含一反射式偏光片，其設置在該輸出偏光片與該至少一個另一延遲片之間，該輸出偏光片和該反射式偏光片設置成通過相同線性偏光的偏光狀態，且該至少一個另一延遲片包含一可切換式液晶延遲片，其包含一液晶材料層，以及電極，其設置成施加一電壓來切換該液晶材料層。其優勢在於，可減少前表面組件之數量。
設置在該四分之一波片對之間的該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片，其具有在-100nm至-400nm的一範圍內或在+200nm至+600nm的一範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的一範圍內或較佳為在+300nm至+500nm的一範圍內，對550nm之一波長之光具有一相位延遲。其優勢在於，偏軸亮度會隨著顏色改變之低能見度而降低。
該附加偏光片與相同材料之第二概念上(notional)偏光片交叉時，對520nm至560nm的波長具有的透射率小於對450nm至490nm的波長的該透射率。對450nm至490nm的波長的該透射率大於1%、較佳為大於2%、且最佳為大於3%；且對520nm至560nm的波長的該透射率小於3%、較佳為小於2%、且最佳為小於1%。其優勢在於，與寬頻(broadband)偏光片相比，可減少偏軸顏色變化；透射效率提高，且隱私模式下的反射率提高，從而提供較高的視覺安全性層級。
該第一態樣不包括以下情況：其中該四分之一波片對具有交叉的慢軸，其中該延遲片更包含一附加被動延遲片對，其佈置在該等四分之一波片之間，且其在該等被動延遲片之該平面中具有交叉的慢軸。
該第一態樣不包括以下情況：其中該四分之一波片對之一具有慢軸，其平行於該顯示偏光片之該電子向量透射的電子向量透射方向，以至少40º及至多50º延伸，且該四分之一波片對之另一具有慢軸，其平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，以至少130º及至多140º延伸，其中該延遲片更包含一附加被動延遲片對，其佈置在該等四分之一波片之間，附加被動延遲片對之一在該等被動延遲片之該平面中具有慢軸，其平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，以至少-10º及至多10º延伸，且附加被動延遲片對之另一在該等被動延遲片之該平面中具有慢軸，其平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，以至少-10º及至多10º延伸。
依據本發明所揭示內容之第二態樣，提供一種應用於在環境照明中使用的顯示裝置之輸出側的視角控制光學元件，包含一空間光調變器，其設置成輸出光；其中該空間光調變器包含一輸出偏光片，該視角控制光學元件包含一附加偏光片；第一和第二四分之一波片；以及至少一個延遲片，其設置在該等第一和第二之四分之一波片之間。
其優勢在於，該視角控制光學元件提供用於附接到現有顯示器以形成在橫式和直式模式下操作的顯示裝置的售後隱私控制元件。其優勢在於，輸出光之修改獨立於方位角，並因此提供具有一定圓形對稱程度的對稱。
該視角控制元件更包含一反射式偏光片。該等第一和第二四分之一波片及延遲片設置在該反射式偏光片與附加偏光片之間。其優勢在於，顯示器反射率在環境照明中之修改提高反射率，其中具有一定程度之圓形對稱的對稱。
本發明所揭示內容之該等態樣任一者以任何組合應用。
本發明所揭示內容之具體實施例，在多種光學系統中使用。該等具體實施例包括或與多種投影機、投影系統、光學組件、顯示器、微顯示器、電腦系統、處理器、獨立投影機系統、視覺和/或視聽系統及電氣和/或光學裝置配合使用。實際上，本發明所揭示內容之態樣與有關光學和電氣裝置、光學系統、簡報系統的任何裝置或內含任何類型之光學系統的任何裝置一起使用。據此，本發明所揭示內容之具體實施例，在光學系統、視覺和/或光學簡報中使用的裝置、視覺週邊設備等中以及在許多運算環境中採用。
在詳細繼續進行該等所揭示具體實施例之前，應可理解由於所揭示內容能夠用於其他具體實施例，因此所揭示內容之應用或創建不限於所示該等特定設置之該等詳細資訊。而且，所揭示內容之態樣以不同組合和設置闡述，以定義在其自身權利上獨特的具體實施例。此外，文中所使用的術語係為了說明而非限制之目的。
本發明所揭示內容之這些及其他優勢和特徵對此領域一般技術者而言，將在完整閱讀此揭示內容後立即變得顯而易見。
為了本發明所揭示內容之目的，將說明有關光學延遲片的用語。
在包含一單軸雙折射材料的層中，有主控該光學各向異性的方向，然而與其垂直(或與其成給定角度)的所有方向皆具有等效雙折射。
光學延遲片之光軸指稱光線在其中未經歷雙折射的單軸雙折射材料中之傳遞方向。這不同於光學系統之光軸，其例如平行於對稱線或垂直於主光線沿著其傳遞的顯示器表面。
對在正交於該光軸的方向上傳遞的光而言，當電向量方向平行於慢軸的線性偏光的光以最慢速度行進時，該光軸為該慢軸。該慢軸方向為在設計波長下的折射率最高的方向。同樣地，快軸方向為在該設計波長下的折射率最低的方向。
對正介電各向異性單軸雙折射材料而言，該慢軸方向為該雙折射材料之異常(extraordinary)軸。對負介電各向異性單軸雙折射材料而言，該快軸方向為該雙折射材料之異常軸。
該等用語「波長的一半」(half a wavelength)和「波長的四分之一」(quarter a wavelength)指稱延遲片對通常為介於500nm至570nm之間的設計波長
Figure 02_image003
之操作。在本發明例示性具體實施例中，示例性對於550nm之波長提供相位延遲數值，除非另有指定。
該延遲片在入射到其上的光波之兩個垂直偏光分量之間提供相位移位，且其特徵在於給予該等兩個偏光分量的相對相位量Γ；其與該延遲片之雙折射Δn和厚度d的關係如下 Γ= 2.π. Δn. d /
Figure 02_image003
方程式1
在方程式1中，Δn定義為該異常折射率與該尋常(ordinary)折射率之間的差值，即
Figure 02_image005
n = ne - no 方程式2
對半波延遲片而言，d、Δn與
Figure 02_image003
之間的關係會選擇以使偏光分量之間的相位移位為Γ = π。對四分之一波延遲片而言，d、Δn與
Figure 02_image003
之間的關係會選擇以使偏光分量之間的相位移位為Γ = π/2。
文中的用語「半波延遲片」(half-wave retarder)通常指稱垂直於該延遲片且垂直於該空間光調變器傳遞的光。
現在將說明穿越偏光片對之間的透明延遲片的光線之傳遞之一些態樣。
光線之偏光狀態(State of polarisation，SOP)會透過任兩個正交偏光分量之間的相對幅度和相位移位說明。透明延遲片不會更改這些正交偏光分量之該等相對振幅，而只會對其相對相位作用。在該等正交偏光分量之間提供淨相位移位會更改該SOP，然而維持淨相對相位會維護該SOP。在該目前說明中，該SOP稱為該偏光狀態。
線性SOP具有振幅非零的偏光分量，以及具有零振幅的正交偏光分量。
線性偏光片可透射具有平行於該線性偏光片之電向量透射方向的線性偏光分量的獨特線性SOP，並減弱SOP不同的光。
吸附偏光片為吸附入射光之一個偏光分量並透射第二正交偏光分量的偏光片。吸附線性偏光片之範例為二向色(dichroic)偏光片。
反射式偏光片為反射入射光之一個偏光分量並透射第二正交偏光分量的偏光片。作為線性偏光片的反射式偏光片之範例為多層聚合物薄膜堆疊(例如3M公司的DBEFTM 或APFTM )，或線柵(wire grid)偏光片(例如Moxtek的ProFluxTM )。反射式線性偏光片更包含依序設置的膽固醇狀(cholesteric)反射式材料和一四分之一波片。
設置在線性偏光片與平行線性分析偏光片之間的延遲片(其未引入相對淨相位移位)除了該線性偏光片內的剩餘吸附以外，會提供該光之完全透射。
在正交偏光分量之間提供相對淨相位移位的延遲片會改變該SOP，並在該分析偏光片處提供減弱。
在本發明所揭示內容中，「A板」(A-plate)指稱利用雙折射材料層的光學延遲片，其光軸平行於該層之平面。
「正A板」(positive A-plate)指稱正雙折射A板，即Δn為正的A板。
在本發明所揭示內容中，「C板」(C-plate)指稱利用雙折射材料層的光學延遲片，其光軸垂直於該層之平面。「正C板」(positive C-plate)指稱正雙折射C板，即Δn為正的C板。「負C板」(negative C-plate)指稱負雙折射C板，即Δn為負的C板。
「O板」(O-plate)指稱利用雙折射材料層的光學延遲片，其光軸具有平行於該層之平面的分量及垂直於該層之平面的分量。「正O板」(positive O-plate)指稱正雙折射O板，即Δn為正的O板。
消色差(achromatic)延遲片，其中該延遲片之材料提供隨著波長
Figure 02_image007
而變化的相位延遲Δn.d如下 Δn.d /
Figure 02_image007
= κ                                        方程式3
其中κ實質上為常數。
合適材料之範例包括Teijin Films的改性(modified)聚碳酸酯。消色差延遲片在本發明具體實施例中提供，其優勢在於盡量減少具有低亮度降低的極角觀看方向與具有提高的亮度降低的極角觀看方向與之間的顏色改變，如以下將說明。
現在將說明在本發明所揭示內容中使用的有關延遲片和液晶的各種其他用語。
液晶晶胞(cell)具有透過Δn.d給定的相位延遲，其中Δn為該液晶晶胞中的液晶材料之雙折射，且d為該液晶晶胞之厚度，無關於該液晶晶胞中的液晶材料之排列。
沿面排列指稱液晶在可切換式液晶顯示器中之排列，其中分子實質上平行於基板排列。沿面排列有時指稱為平面排列。沿面排列通常提供小的預傾斜(例如2度)，以使該液晶晶胞之該等排列層之該等表面處的該等分子稍微傾斜，如以下將說明。預傾斜會設置以盡量減少晶胞之切換上的退化(degeneracies)。
在本發明所揭示內容中，垂面(homeotropic)排列為其中棒狀(rod-like)液晶分子實質上垂直於該基板排列的狀態。在圓盤狀(discotic)液晶中，垂面排列定義為其中圓盤狀(disc-like)液晶分子所形成的柱狀(column)結構之軸垂直於表面排列的狀態。在垂面排列中，預傾斜為接近該排列層的該等分子之傾斜角，且通常為接近90度並例如為88度。
在扭轉液晶層中，提供向列型液晶分子之扭轉構造(也稱為螺旋結構或螺旋)。該扭轉藉助排列層之非平行排列達成。又，膽固醇狀摻雜物添加於該液晶材料以中斷(break)該扭轉方向(順時針或逆時針)之退化，並進一步控制處於該鬆弛(通常未驅動)狀態的扭轉之傾斜度。超扭轉液晶層具有大於180度之扭轉。在空間光調變器中使用的扭轉向列型層通常具有90度之扭轉。
正介電各向異性的液晶分子藉助外加電場，從沿面排列(例如A板延遲片取向)切換成垂面排列(例如C板或O板延遲片取向)。
負介電各向異性的液晶分子藉助外加電場，從垂面排列(例如C板或O板延遲片取向)切換成沿面排列(例如A板延遲片取向)。
棒狀分子具有正雙折射，以使如方程式2中所說明ne > no 。圓盤狀分子具有負雙折射，以使ne > no 。
正延遲片(例如A板、正O板及正C板)通常透過延伸(stretched)薄膜或棒狀液晶分子來提供。負延遲片(例如負C板)透過延伸薄膜或圓盤狀液晶分子提供。
平行液晶晶胞排列指稱沿面排列層之排列方向為平行或更通常為反向平行(antiparallel)。在預傾斜垂面排列之情況下，該等排列層具有實質上平行或反向平行的分量。混合排列液晶晶胞具有一個沿面排列層和一個垂面排列層。扭轉液晶晶胞透過沒有平行排列的排列層提供，例如彼此成90度取向。
透射式空間光調變器更包含延遲片，其在該輸入顯示偏光片與該輸出顯示偏光片之間，例如美國專利號No. 8,237,876中所揭示，於文中將其完整併入作為參考。這樣的延遲片(未顯示)與本發明具體實施例之該等被動延遲片處於不同位置。這樣的延遲片會補償對偏軸觀看位置的對比下降，這與對本發明具體實施例之偏軸觀看位置的亮度降低為不同效果。
顯示器之隱私操作模式為其中觀測者看到低對比靈敏度，使得影像無法清楚可見的一種操作模式。對比靈敏度為辨別靜態影像中不同亮度位準的能力之測量。反向對比靈敏度用作視覺安全性之測量，因為高視覺安全性層級(VSL)對應於低影像能見度。
對向觀測者提供影像的隱私顯示器而言，視覺安全性給定為： VSL = (Y + R) / (Y – K)                          方程式4
其中VSL為該視覺安全性層級、Y為該顯示器之白色狀態在窺探者視角下之亮度、K為該顯示器之黑色狀態在該窺探者視角下之亮度，且R為來自該顯示器的反射光之亮度。
面板對比度給定為： C = Y / K                                                 方程式5
對高對比光學LCD模式而言，該白色狀態透射率實質上維持隨著視角而不變。在本發明具體實施例之該等對比降低的液晶模式下，白色狀態透射率通常會隨著黑色狀態透射率提高而降低，使得 Y + K ~ P.L                                             方程式6
然後，該視覺安全性層級進一步給定為： VSL =(C + I.ρ/π.(C+1)/(P.L)) 方程式7 (C-1)
其中偏軸相對亮度P通常會定義為在該窺探者角度的迎面亮度L之百分比，且該顯示器具有影像對比度C，且該表面反射率為ρ。
該偏軸相對亮度P有時指稱為該隱私層級。然而，這樣的隱私層級P說明與迎面亮度相比，顯示器在給定極角處之相對亮度，而非隱私外觀之測量。
該顯示器透過朗伯(Lambertian)環境照度I照明。因此，在完全黑暗的環境中，高對比顯示器具有約為1.0之VSL。隨著環境照度提高，該所感知到影像對比下降、VSL提高，且隱私影像會感知到。
對一般液晶顯示器而言，該面板對比C對幾乎所有視角皆高於100:1，從而使得該視覺安全性層級能夠近似： VSL = 1 + I.ρ/(π.P.L)                               方程式8
與隱私顯示器相比，所需廣角顯示器在標準環境照度條件下容易觀測到。影像能見度之一種測量係透過該對比靈敏度(例如邁克生(Michelson)對比)給定，其係透過以下給定： M = (Imax – Imin) / (Imax + Imin)                         方程式9
因此： M = ((Y+R) – (K+R)) / ((Y+R) + (K+R)) = (Y-K) / (Y+K+2.R)       方程式10
因此，該視覺安全性層級(VSL)相當於(但不等同於) 1/M。在本發明討論中，對給定偏軸相對亮度P而言，該廣角影像能見度W近似為 W = 1/VSL = 1/(1 + I.ρ/(π.P.L))               方程式11
在本發明討論中，來自所需白色點(uw ’, vw ’)的輸出顏色(uw ’ + ∆u’, vw ’ +∆v’)之顏色變化∆ε透過該CIELUV顏色差異度量決定，假設一般顯示光譜光源並透過以下給定： ∆ε = (∆u’2 + ∆v’2 )1/2 方程式12
現在將說明各種定向顯示裝置之結構和操作。在此說明內容中，共同元件具有共同參考號碼。應注意，有關任何元件的所揭示內容皆適用於其中提供相同或對應元件的每個裝置。據此，為了簡化，這樣的揭示內容不再重複。
所需將為提供具有一定程度之圓形對稱的對稱的可切換式隱私顯示器。
第一A圖為以側視透視圖例示，在環境照明604中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一透射式空間光調變器48、反射式偏光片302、多個延遲片300包含：一可切換式延遲片301；以及設置在四分之一波片296A、296B之間的一被動延遲片330，以及設置在該空間光調變器48之該輸出側上的一附加偏光片318。該可切換式隱私顯示器為顯示裝置100之範例。
在環境照明604中使用的顯示裝置100包含一空間光調變器48，其設置成沿著一輸出方向輸出光；一顯示偏光片，其設置在該空間光調變器48之一側上；一附加偏光片318，其設置在該空間光調變器48之與該顯示偏光片相同的側上，該顯示偏光片和該附加偏光片318設置成通過各自線性偏光的偏光狀態；第一四分之一波片296A和第二四分之一波片296B，其設置在該附加偏光片318與該顯示偏光片之間，該第一四分之一波片296A設置在該第二四分之一波片296B之該輸入側上，並設置成將該顯示偏光片及其該輸入側上的該附加偏光片318之該一所通過的一線性偏光的偏光狀態轉換為一圓形偏光的偏光狀態，且該輸出側上的該第二四分之一波片296B設置成將入射到其上的一圓形偏光的偏光狀態轉換為其該輸出側上的該顯示偏光片和該附加偏光片318之另一所通過的一線性偏光的偏光狀態；以及至少一個延遲片，其設置在該四分之一波片對296A、296B之間。
本發明所揭示內容藉助該等四分之一波片296A、296B之間的該至少一個延遲片提供圓形偏光的光之所透射出相位之修改。相位之修改無關於方位角，並因此提供具有一定程度之圓形對稱的對稱。藉由比較，第二十三A圖中所例示的設置在主導側向方向上提供相位之控制，其中在仰角方向上較少控制。其優勢在於，提供在橫式和直式模式下隱私顯示器的操作。
此外，在二維上達成圓錐視角之減小的顯示裝置100，例如以在車用車輛600中達成夜間模式操作，其減少來自擋風玻璃的反射並減少對車輛600之其他乘客和內表面的雜散光。
四分之一波片對296A、296B，每個皆包含一被動四分之一波片，包含一對準單軸雙折射材料層，如以上所討論。被動四分之一波片是由在顯示裝置100之操作期間存在於未改變的狀態的材料形成。該材料層之該等分子之排列視為該材料之狀態。這與包含在顯示裝置100之操作期間在至少一第一狀態與一第二狀態之間切換的一可切換式材料的層形成對比。
四分之一波片對296A、296B每個皆具有在110nm至175nm的範圍內、且較佳為在130nm至140nm的範圍內，對於550nm之波長之光的相位延遲。這樣的四分之一波片為第一階(first-order)四分之一波片。其優勢在於，被動四分之一波片可以大量、大面積及低成本製造。
該顯示偏光片為顯示裝置100之輸出偏光片218。顯示裝置100更包含一反射式偏光片302，其設置在該等多個延遲片300與輸出偏光片218之間，輸出偏光片218和反射式偏光片302設置成通過相同線性偏光的偏光狀態。在這種情況下，反射式偏光片302之電向量透射方向303平行於附加偏光片318之電向量透射方向319。反射式偏光片302之電向量透射方向303平行於輸出偏光片218之電向量透射方向219。
在環境照明604中使用的顯示裝置100包含一空間光調變器48，其設置成輸出光400。在本發明所揭示內容中，空間光調變器48包含一液晶顯示器，包含輸入偏光片210、具有基板212、216的輸出偏光片218、液晶層214，以及紅色、綠色及藍色像素220、222、224。背光20設置成照明空間光調變器48，並包含輸入光源15、波導1、後側反射片3及光學堆疊5，包含漫射片、光轉向薄膜及其他已知光學背光結構。不對稱漫射片(其包含例如不對稱表面起伏(relief)特徵)在光學堆疊5中提供，其中與該側向方向相比，增加該仰角方向上的漫射。其優勢在於，影像均勻性提高。
在本發明具體實施例中，背光20設置成提供角度光分佈，其與迎面亮度相比，對偏軸觀看位置具有降低的亮度。一般廣角背光在較高角度具有滾降，使得相對亮度之全寬半高值(full-width half-maximum)較佳為大於40º、更佳為大於60º、且最佳為大於80º。
背光20為在與空間光調變器48的法線成大於45度的極角提供亮度的定向背光，其沿著空間光調變器48的法線至多為該亮度之30%、較佳為沿著空間光調變器48的法線至多為該亮度之20%、且更佳為沿著空間光調變器48的法線至多為該亮度之10%。在第一A圖之例示性具體實施例中，在與該空間光調變器的法線成大於45度的極角的亮度為至多18%。
背光20更包含一可切換式背光，其設置成切換該輸出角度亮度分佈狀況(profile)，以便在隱私操作模式下提供降低的偏軸亮度，而在公開操作模式下提供較高的偏軸亮度。在窄角模式(例如隱私顯示模式)下，這樣的定向背光提供一些偏軸亮度降低，從而其優勢在於提高迎面效率並對偏軸位置降低顯示器能見度和雜散光。在公開操作模式(例如可切換式隱私顯示器之公開模式)下，這樣的可切換式背光對偏軸觀看方向提供提高的亮度。其優勢在於，影像能見度對偏軸使用者提高，且影像均勻性對正軸使用者提高。
以下參照第二十八圖至第三十一圖說明背光20之例示性具體實施例。
該顯示器更包含一反射式再循環偏光片208，其設置在背光20與空間光調變器48之間。反射式再循環偏光片208與本發明具體實施例之反射式偏光片302不同。反射式再循環偏光片208提供來自該背光(其具有正交於二向色輸入偏光片210之電向量透射方向的偏光)的偏光的光之反射。反射式再循環偏光片208未向窺探者反射環境光604。
輸出偏光片218設置在空間光調變器48之輸出側上，且附加偏光片318設置在輸出偏光片218之輸出側上，憑此前述其該輸入側上的輸出偏光片218和該附加偏光片之一為輸出偏光片218。輸出偏光片218設置成為來自空間光調變器48之該等像素220、222、224的光提供高消光比(extinction ratio)，並防止從反射式偏光片302朝向該等像素220、222、224的後反射(back reflections)。
附加偏光片318設置在輸出偏光片218之輸出側上。該等偏光片210、218、318之一個或多個為二向色偏光片。
在第一A圖之具體實施例中，該等多個延遲片300包含四分之一波片對296A、296B、一被動延遲片330及一可切換式液晶延遲片301，但一般來說置換為設置在該等四分之一波片296A、296B之間的至少一個延遲片之其他配置，其一些範例在以下所說明該等裝置中呈現。該等延遲片300不會影響沿著該等延遲片300之平面法線的軸199通過反射式偏光片302、該等延遲片300及附加偏光片318的光之亮度，但該等延遲片300確實會降低沿著向該等延遲片300之平面法線傾斜的軸通過其間的光之亮度，至少在可切換式延遲片301之該等可切換狀態之一下。以下參照第三十二A圖至第三十六圖更詳細說明導致這種效果的原理，這是由該等延遲片300對沿著關於該等延遲片300之液晶材料成不同角度的軸的光所引入相位移位之存在或不存在產生。類似效果會在以下所說明所有該等裝置中皆達成。
可切換式液晶延遲片301之該等基板312、316包含電極，其設置成橫跨該液晶材料414之層314提供一電壓。控制系統352設置成控制電壓驅動器350橫跨可切換式液晶延遲片301之該等電極所施加的電壓。
所討論該等層任一者皆可藉助黏著劑(例如壓敏黏著劑和光學膠)貼附，並可採用溶劑黏合。其優勢在於，可改進影像對比。該等界面之一些可提供空氣間隙。其優勢在於，組裝產量提高，從而降低成本。又，前反射(frontal reflections)增加，且視覺安全性層級提高。
第一B圖為以前視圖例示，第一A圖之光學堆疊中的光學層之排列的示意圖。
顯示該堆疊中的該等偏光片之電向量透射方向。外偏光片218之電向量透射方向219、反射式偏光片302之電向量透射方向303及附加偏光片318之電向量透射方向319之任兩者皆彼此平行。輸入偏光片210之電向量透射方向211及反射式再循環偏光片208之電向量透射方向207垂直於該堆疊中的其他偏光片之電向量透射方向。
如第一B圖中所例示，在輸入偏光片210處的輸入電向量透射方向211提供輸入偏光狀態，其透過液晶層214變換(transformed)以提供輸出偏光片218之電向量透射方向219所決定的輸出偏光狀態。當空間光調變器48為液晶顯示器時，這種設置較為適當。被動延遲片330包含延遲(retardation)層，其由材料430形成，可切換式液晶延遲片301包含液晶材料414之一層314，且第一和第二四分之一波片296A、296B包含延遲層，其分別由材料496A和496B形成，如以下將詳細說明。
四分之一波片對296A、296B具有交叉的光軸。這意指從平行於顯示器100之觀看表面的方向觀看時，第一四分之一波片296A之光軸與該第二四分之一波片之光軸成90度設置。每對四分之一波片對296A、296B皆具有與相鄰輸出偏光片218或附加偏光片318之電向量透射方向成45度設置的光軸。
沿著軸199在該迎面方向上穿越該等延遲片301、330透射的光線，具有未受到該等延遲片301、330修改的偏光狀態。在這樣的正軸操作中，該等交叉的四分之一波片296A、296B設置成不提供來自輸出偏光片218的偏光狀態之修改，使得該偏光狀態透過附加偏光片318透射。其優勢在於，對正軸光觀看方向可達成高效率。
顯示裝置100更包含反射式偏光片302時，與反射式偏光片302相鄰的第一四分之一波片296A具有與反射式偏光片302之電向量透射方向303成45度設置的光軸。在反射式偏光片302之電向量透射方向303平行於輸出偏光片218之電向量透射方向219的情況下，第一四分之一波片296A因此具有與輸出偏光片218和反射式偏光片302之電向量透射方向成45度設置的光軸。
在第一B圖中所示範例中，顯示該等偏光片之電向量透射方向平行於定義該顯示器之垂直和水平方向的x和y方向。然而，該設置不限於這種取向，且該整個堆疊旋轉成任何特定角度(例如90度)，只要維持該等偏光片之該等各種電向量透射方向之該等相對角度及該等延遲片之光軸即可。
空間光調變器48為例如平面轉換(In-Plane-Switching，IPS)型液晶顯示器、邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)型液晶顯示器或垂直排列(Vertically Aligned，VA)向列型液晶顯示器。這樣的空間光調變器具有通常為水平或垂直的輸出電向量方向219。
相較之下，扭轉向列型(TN)液晶顯示器具有輸出偏光片218電向量透射方向219，其通常會與該水平方向成45度排列。所需將為提供具有垂直的垂直輸出電向量透射方向219的TN-LCD顯示器，使得前述顯示器在至少一個取向上與偏光的太陽眼鏡(sunglasses) (其通常具有垂直電向量透射方向)一起使用。
第一C圖為以前視圖例示，用於扭轉向列型空間光調變器48之輸出以達成垂直輸出偏光狀態的光學層之排列的示意圖。
定義空間光調變器48的該等層未顯示，但該等層及其性質與以上所討論的空間光調變器48相同。在第一C圖中所示範例中，垂直於顯示裝置100之觀看表面觀看時，輸出偏光片218之電向量透射方向219與該顯示器之水平和垂直方向成45度設置。第一四分之一波片496A之光軸與相鄰輸出偏光片218之電向量透射方向219成45度設置。第一C圖中所示該等剩餘層之取向，並未從第一B圖中所示的設置修改。
輸出偏光片218之電向量透射方向219因此不再平行於附加偏光片318之電向量透射方向319，而是成45度角取向。四分之一波片對296A和296B之光軸因此在第一C圖中所示的範例中未交叉，而是彼此成45度角設置。然而，第一C圖中所示的設置仍然以與第一A圖和第一B圖中所示的設置類似的方式作用，以減少光400在偏軸方向上之透射。這種設置特別適合應用於太陽眼鏡。又，TN-LCD其優勢在於，以低於其他LCD類型的成本製造，並適合在高溫環境(例如車用艙室)中操作。
在其他具體實施例中，附加偏光片318提供平行於輸出偏光片218電向量透射方向219的透射方向319。其優勢在於，該顯示器在橫式和直式操作模式下皆可以偏光的太陽眼鏡看到。
第二圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片218、302、318之間的複數延遲片層300之設置並包含設置在四分之一波片296A、296B之間的一被動正C板補償延遲片330和一270度超扭轉可切換式液晶延遲片301的示意圖。
第二圖描繪出以上所說明的具體實施例之範例。該至少一個延遲片包含一液晶延遲片301，包含液晶材料414之一層。可切換式液晶延遲片301包含兩個表面排列層413、415，其佈置與液晶材料414相鄰並在其相對側上，且設置成向相鄰液晶材料414提供沿面排列。該等排列層(設置在電極413、415上但未分開顯示)之該等排列方向417a、417b彼此垂直。每對該等四分之一波片296A、296B皆由分別具有光軸方向497A、497B的材料形成。如以上所討論，該等兩個四分之一波片層之光軸平行於該等層之平面，並分別與輸出偏光片218、附加偏光片318及反射式偏光片302之電向量透射方向定義角度298A、298B。在第二圖中所示範例中，第一四分之一波片296A之光軸方向497A分別與該等偏光片218、302之該等電向量透射方向219、303定義45度角度298A。第二四分之一波片296B之光軸方向497B與該等偏光片所定義的電向量透射導向(director)定義135度角度298B。該等第一和第二四分之一波片296A、296B之光軸方向497A、497B因此彼此成90度設置，並因此交叉。
該等四分之一波片296A、296B具有交叉的光軸497A、497B，以盡量減少顯示裝置100所輸出的光400之彩度變化。這是因為對正軸操作而言，該等交叉的四分之一波片296A、296B設置在一起而未提供來自輸出偏光片218的偏光狀態之修改，使得正軸光線有效穿越附加偏光片318透射。另外，第一四分之一波片497A之彩度在該等操作模式中至少一者下，可透過第二四分之一波片497B之彩度校正。
在本發明具體實施例中，「交叉的」(crossed)指稱在該等四分之一波片之平面中，該等四分之一波片之該等光軸497A、497B之間實質上90º之角度。為了降低延遲片材料之成本，所需為提供由於例如薄膜製造期間的延伸誤差及組裝期間的薄膜排列而具有延遲片取向之一些變化的材料。延遲片取向背離較佳方向的變化可降低該迎面亮度，並提高該最小透射率。較佳為，角度298A為至少35º且至多55º、更佳為至少40º且至多50º、且最佳為至少42.5º且至多47.5º。較佳為，角度298B為至少125º且至多145º、更佳為至少130º且至多135º、且最佳為至少132.5º且至多137.5º。
該等四分之一波片296A、296B設置成提供圓形輸出偏光。該等四分之一波片296A、296B具有以下之相位延遲 ∆n.d = (2q+1).λ/4                                   方程式13 其中n為(零或)整數，且λ為如以上所討論的設計波長。在範例中，每個該等四分之一波片296A、296B之一或兩者皆具有在110nm至175nm的範圍內、且較佳為在130nm至140nm的範圍內的550nm之波長之相位延遲光。這樣的四分之一波片296A、296B在方程式13中的q = 0時，為零階四分之一波片之範例。
更高階的波片(q > 0)使用。文中別處所說明的亮度和反射率變化之該等極性性質之調整提供。
至少一個延遲片300為可切換式液晶延遲片301，並更包含電極413、415，其設置成為了切換可切換式液晶延遲片301之材料414而施加一電壓V。可切換式液晶延遲片301之材料414可在兩種狀態之間切換。處於為零伏的第一電壓透過該等電極層413、415施加的第一狀態，材料414處於層314之材料414之該等分子平行於可切換式液晶延遲片301所定義的層314之平面排列的狀態。這種狀態之範例為該扭轉向列型狀態或超扭轉向列型狀態。
處於與該第一電壓不同的第二電壓透過該等電極層413、415施加的第二狀態，可切換式液晶延遲片301之材料414之該等分子重新排列成垂直排列，其中層314之材料414之該等分子垂直於可切換式液晶延遲片301所定義的層314之平面排列。在這種情況下，液晶材料414具有如以上所討論的正介電各向異性。
入射到該等複數延遲片300上的光400提供來自輸出偏光片218或附加偏光片318的特定線性偏光的狀態。光400通過第一四分之一波片296A或第二四分之一波片296B時，該線性偏光會轉換成圓形偏光的狀態。光400通過至少一個延遲片301、330時，光400之圓形偏光依至少一個延遲片301、330之材料之狀態而定，經歷偏光之該等分量之一之一延遲。該延遲基於光400相對於垂直於顯示裝置100之觀看表面的軸199之入射角而變化。特別是，通過該至少一個延遲片的正軸光410所經歷的偏光之延遲，與如以下詳細所討論的偏軸光412所經歷的延遲不同。
該至少一個延遲片包含一延遲片，其包含一對準單軸雙折射材料。該至少一個延遲片設置成將相位移位引入到輸出偏光片218及該等多個延遲片300之該輸入側上的附加偏光片318和四分之一波片296A、296B之該一沿著向該至少一個延遲片之該光軸傾斜的軸所通過的光400之偏光分量。
然後，光400通過第二四分之一波片296B和第一四分之一波片296A之另一，且該延遲的圓形偏光的狀態轉換成線性偏光狀態。然而，依光400通過該至少一個延遲片時之延遲而定，變化該所得到的線性偏光的狀態。然後，附加偏光片318或輸出偏光片218之另一所通過的光400之亮度，隨後依光400通過該至少一個延遲片時之延遲而定變化。如以下更詳細所討論，這種設置用於控制通過該等複數延遲片300的正軸光410和偏軸光412之亮度。
至少一個延遲片301、330設置成未將相位移位引入到輸出偏光片218及該等多個延遲片300之該輸入側上的附加偏光片318和四分之一波片296A、296B之一沿著該至少一個延遲片之該光軸的軸所通過的光400之偏光分量。
當該至少一個延遲片包含至少一個可切換式液晶延遲片301時，該至少一個延遲片可設置成在可切換式液晶延遲片301之可切換模式下，將相位移位引入到輸出偏光片218及該等多個延遲片300之該輸入側上的附加偏光片318和四分之一波片296A、296B之該一沿著向該至少一個延遲片之該光軸傾斜的軸所通過的光400之偏光分量。
如以上所討論，液晶材料414之層314具有一扭轉。該扭轉τ透過方程式14給定，其中m為零或正整數。 τ = (90 + m * 180)度                                     方程式14
該液晶材料之扭轉定義為液晶材料層301之材料之該等分子橫跨液晶材料層301所定義的厚度之總旋轉角。在第二圖中所示具體實施例中，液晶材料層301之扭轉為270度。液晶材料層301之扭轉也為90度或450度任一者。
該等複數延遲片300更包含至少一個被動延遲片330。至少一個被動延遲片330包含一被動延遲片，其具有垂直於該被動延遲片之該平面的一光軸431。被動延遲片300為C板延遲片。
除了可切換式液晶延遲片301以外，至少一個被動延遲片330之存在提供顯示裝置100之輸出之第二階改進。除了可切換式液晶延遲片301以外，至少一個被動延遲片330之存在改進顯示裝置100之輸出之視野，並補償隨著極角和方位角的彩度變化。
如以上所討論，可切換式液晶延遲片301具有針對顯示裝置100所輸出的光400之特定波長最佳化的厚度。該等複數延遲片300之性能因此在此波長下最為最佳化，而在不同於此波長的顯示裝置100所輸出的光400之波長下最不最佳化。
被動延遲片330其優勢在於達成降低亮度並提高反射率的極區之大小增加。
第三A圖為以側視圖例示，在公開操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自空間光調變器48的輸出光之傳遞的示意圖。
在該公開操作模式下，背光20在正軸方向上所發出的光線400、402在出射(exiting)空間光調變器48時，具有平行於輸出偏光片218之電向量透射方向219的偏光狀態360。然後，正軸光線400穿過(traverses)該等多個延遲片層300 (其中該偏光透過第一四分之一波片296A轉換成圓形偏光)、通過可切換式液晶延遲片301和被動延遲片330，隨後並透過第一四分之一波片296B從圓形偏光的狀態轉換回線性偏光的狀態362。在公開模式下，可切換式液晶延遲片301處於通常(但不必然)未施加電壓的關閉狀態。在可切換式液晶延遲片301具有正介電各向異性的情況下，可切換式液晶延遲片301因此在該第一狀態下以與A板延遲片類似的方式作用。
因此正軸光線400之圓形偏光的狀態在通過可切換式液晶延遲片301時，經歷延遲。然而，液晶延遲片301之可切換式液晶層314之延遲可配置，使得該圓形偏光的光線之該等分量受到相同量延遲。在被動延遲片330為C板延遲片的情況下，正軸光線400在實質上平行於被動延遲片330之光軸的方向上傳遞。正軸光線400因此在通過被動延遲片330時經歷最小延遲。離開該等複數延遲片300的組合效果，導致正軸光線400出射具有與正軸光線400進入該等複數延遲片300所具有的線性偏光狀態360相同或類似線性偏光狀態362的該等複數延遲片300。這種線性偏光狀態362平行於附加偏光片318之電向量透射方向319，且正軸光線400因此出射具有相對未改變亮度的顯示裝置100。
在該公開模式下，偏軸光線402以與正軸光線400類似的方式穿過該等複數延遲片300。因此，可切換式液晶延遲片301處於前述兩種狀態之第一狀態時，該等複數延遲片300不會提供垂直於該可切換式延遲片之平面通過其間的光線400或與該垂直於可切換式延遲片300之平面成銳角通過其間的光線402之偏光狀態360、361之整體變換。
偏光狀態362實質上與偏光狀態360相同，且偏光狀態364實質上與偏光狀態361相同。因此，該角度透射率分佈狀況實質上在整個寬廣極區中均勻透射。
換言之，液晶材料414之層314處於前述兩種狀態之第一狀態時，該等多個延遲片300不會向垂直於該等延遲片之平面或與該垂直於該等多個延遲片300之平面成銳角通過其間的光提供整體相位延遲。
其優勢在於，顯示器亮度在該第一狀態下隨著視角之變化實質上未修改。多位使用者可便利地從大範圍視角觀看該顯示器。
第三B圖為以側視圖例示，在公開操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自環境光源604的光線之傳遞的示意圖。
環境光604之正軸光線410以與以上所討論的背光20所發出的正軸光線400類似的方式，穿過該等複數延遲片300。儘管正軸光線410在與背光20所發出的正軸光線400相反的方向上穿過該等複數延遲片300，但在相反方向上穿過該等複數延遲片300不會如以上對背光20所發出的光所討論，改變該等複數延遲片300對該光線之效果。正軸光410因此到達背光20，在此其如同顯示裝置100所發出的光400受到吸附或再循環。
以類似方式，偏軸光線402不會在通過該等複數延遲片300時經歷偏光狀態之整體變換。環境光604為未偏光，且該偏軸光線最初沒有偏光370。附加偏光片318通過平行於該附加偏光片之電向量透射方向319的偏光分量372。附加偏光片318吸附垂直於附加偏光片318之電向量透射方向319的大部分偏光狀態372。在該外部空氣界面處，一些光會透過菲涅耳(Fresnel)反射從偏光片318之前表面反射。在穿過該等複數延遲片300之後，偏軸光線402之線性偏光狀態374因此平行於反射式偏光片302之電向量透射方向303，且該偏軸光線不會反射而是通過反射式偏光片302以到達空間光調變器48，在此其受到輸入偏光片210吸附或透射到背光20中。
其優勢在於，在該公開模式下，該顯示器反射率會在整個大範圍視角中降低。多位使用者便利地從具有高影像對比的大範圍視角觀看該顯示器。
第三C圖為以側視圖例示，在隱私操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自空間光調變器48的輸出光之傳遞的示意圖。
在該隱私模式下，可切換式液晶延遲片301處於電壓施加於液晶層314的開啟狀態。可切換式液晶延遲片301因此處於該等前述兩種狀態之第二狀態。在可切換式液晶延遲片301具有正介電各向異性的情況下，可切換式液晶延遲片301因此以與C板延遲片類似的方式在該第二狀態下作用。這意指可切換式液晶延遲片301之光軸實質上平行於正軸光線400穿越層314之厚度之至少一些之傳遞方向。正軸光線400因此不會在該第二狀態下通過可切換式液晶延遲片301時經歷延遲，且因此正軸光線400穿過該等複數延遲片300之前之線性偏光狀態360與穿過該等複數延遲片300之後的線性偏光狀態362相同。正軸光線400因此經由附加偏光片318出射該顯示器，在該隱私操作模式下具有在很大程度上未改變的亮度。
背光20所發出的偏軸光線402在通過可切換式液晶延遲片301之材料時經歷偏光之變換。這是由於偏軸光線402之進入角為銳角，如以下進一步詳細所討論。偏軸光線402因此抵達附加偏光片318，具有與線性偏光狀態361相比時至少部分旋轉的線性偏光狀態364。線性偏光狀態364具有至少一些與附加偏光片318之電向量透射方向319垂直的分量，且偏軸光線402之亮度因此降低(與正軸光線400相比)。
其優勢在於，在廣視角處的顯示器亮度在該第二狀態下降低。因此，能防止窺探者在廣視角處觀看顯示裝置100所發出的影像。雜散光可在夜間操作中減少，而該迎面使用者能看到影像。
第三D圖為以側視圖例示，在隱私操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自環境光源604的光線之傳遞的示意圖。
在隱私模式操作中，來自環境光源604的入射正軸光線410如關於第三C圖所說明，以與背光20所發出的正軸光線400類似的方式穿過該等複數延遲片300。儘管正軸光線410在與背光20所發出的正軸光線400相反的方向上穿過該等複數延遲片300，但如對背光20所發出的光所討論，穿過該等複數延遲片300進入或離開該顯示器之方向不會改變該等複數延遲片300對該光線之效果。正軸光線410因此可到達背光20，在此將其吸附或再循環為來自顯示裝置100的所發出的光400。
與此形成對比，環境光源604所發出的偏軸光線412在通過可切換式液晶延遲片301之材料414時經歷偏光之變換。這是由於偏軸光線412之進入角為銳角，如以下進一步詳細所討論。偏軸光線412因此抵達反射式偏光片302，具有與線性偏光狀態372相比時至少部分旋轉的線性偏光狀態374。線性偏光狀態374具有至少一些與反射式偏光片302之電向量透射方向303垂直的狀態，並因此至少部分受到反射式偏光片302反射。然後，光線412在該相反方向上穿過該等複數延遲片300，從而反轉來自該等複數延遲片300之第一通過的偏光變換，並得到平行於附加偏光片318之電向量透射方向的偏光狀態376。偏軸光線412因此具有偏光狀態378離開顯示裝置100，從而得到該堆疊近似鏡子(從廣角觀看時)。附加偏光片318吸附垂直於該附加偏光片之電向量透射方向319的大部分偏光狀態372，但反射一小部分垂直狀態404。
其優勢在於，在廣視角處的反射率在該第二狀態下提高。由於該所反射的光降低該顯示裝置所發出的影像之對比，因此防止窺探者在廣視角處觀看顯示裝置100所發出的影像，並因此提高如方程式4中所說明的視覺安全性層級VSL，以上由於反射率R提高。
第四A圖為針對第三A圖中的該等所透射出光線，例示透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第四B圖為針對第三B圖中的該等所透射出光線，例示反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第四C圖為針對第三C圖中的該等所透射出光線，例示透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第四D圖為針對第三D圖中的該等所透射出光線，例示反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
因此，可看到顯示裝置100之隱私模式之操作效果。在第四A圖中所示公開模式下，該透射率在整個側向角和仰角之寬廣範圍中皆很高。與此相比，如第四C圖中所示的顯示裝置100在隱私模式下操作時，該透射率在0度周圍的側向角和仰角之狹窄範圍內維持很高，但很快隨著該側向角和仰角兩者皆增加而降低，如第四C圖中所示。透射率(transmittance)的降低實質上在該方位角周圍對稱。因此顯示裝置100在水平和垂直方向上皆用作隱私顯示器，因為在廣角處的窺探者不會接收到該顯示裝置所透射出的光。
顯示裝置100之隱私模式之效果，也可透過比較來自第四B圖和第四D圖中的顯示裝置100的反射率看到。在第四D圖中所示隱私模式下，該反射率在該0角度周圍的側向角和仰角之狹窄範圍內維持很低，但很快隨著該側向角和仰角兩者皆增加而提高。反射率的提高實質上在該方位角周圍對稱。顯示裝置100因此在水平和垂直方向上皆用作隱私顯示器，因為窺探者接收到顯示裝置100所反射出的光增加，並將因此無法分辨該顯示裝置在廣角處所透射出的影像。
第四A圖至第四D圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第一A表中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
液晶排列層和預傾斜方向 液晶層314扭轉 液晶層314相位延遲 (範圍) 附加被動延遲片330類型 附加被動延遲片330相位延遲 偏光片取向
沿面
Figure 02_image009
/
Figure 02_image011
Figure 02_image013
 720nm (650nm ~ 800nm) 正C板 +200nm 平行
第一A表
延遲片 標稱相位延遲 相位延遲範圍 延遲片取向
正A板296A +135nm +110nm ~ +175nm
Figure 02_image009
正A板296B +135nm +110nm ~ +175nm
Figure 02_image015
第一B表
在第一A表中所示具體實施例中，液晶材料之層314具有270度之扭轉，以及在650nm至800nm的範圍內、且最佳為在700nm至720nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。其優勢在於，在提供反射式偏光片302的情況下，可達到對於透射率和反射率所需的對稱視角分佈狀況。
第五A圖為以前視透視圖例示，在公開模式下操作的第一A圖之顯示裝置100之外觀的示意圖。
第五B圖為以前視透視圖例示，在隱私模式下操作的第一A圖之顯示裝置100之外觀的示意圖。
在第五A圖中所示公開模式下，顯示裝置100在對應於上觀看象限530、532、下觀看象限534、536、側向觀看位置526、528及上下中央觀看區522、524的取向處觀看，且正軸位置520沒有來自顯示器100的輸出光400之很大亮度變化。如在正軸區520中所觀看到顯示器100所發出的影像，因此可在如透過代表顯示裝置100所發出的影像的白色指示的所有該等取向上皆看到。
在第五B圖中所示隱私模式下，顯示裝置100之正軸區520之觀看不會受到該模式改變影響，且顯示裝置100在該正軸區中所發出的影像因此可看到。然而，對其他觀看區而言，該模式改變導致在這些區域中可看到的內容改變。如以上所討論，在隱私模式下所透射出偏軸光402之亮度降低。顯示裝置100所發出的影像之影像能見度W，因此在從對應於上觀看象限530、532、下觀看象限534、536、側向觀看位置526、528及上下中央觀看區522、524的該等取向觀看時降低。除此之外，如以上所討論，在隱私模式下環境光604會反射離開反射式偏光片302，並作為偏軸光線402出射顯示裝置100，且環境光反射在該偏軸取向上之亮度因此提高。如在偏軸取向處觀看顯示裝置100的窺探者所看到來自該顯示裝置的輸出光400，因此會透過反射式偏光片302所反射的光及輸出透射率決定，且顯示裝置100因此在一些偏軸取向上近似鏡子。
第六A圖為以透視圖例示，在公開模式下的行動裝置之亮度之外觀的示意圖，包含第一A圖之顯示裝置100，其外觀從左上方以順時針次序顯示：迎面橫式、迎面直式、俯視直式及從右側看橫式。
顯示裝置100之觀看方向199垂直於顯示裝置100之觀看表面。在所示所有該等取向上，在公開模式下顯示裝置100所發出的影像如透過代表顯示裝置100所發出的影像的白色代表，對觀測者來說皆可看到。該影像可在所有正軸橫式和直式取向520、俯視直式取向522及從右側看橫式取向528上皆看到。
第六B圖為以透視圖例示，在隱私模式下的行動裝置之亮度之外觀的示意圖，包含第一A圖之顯示裝置100，其外觀從左上方以順時針次序顯示：迎面橫式、迎面直式、俯視直式及從右側看橫式。
在該隱私模式下，對觀測者來說的觀看在正軸橫式和直式取向520上維持未改變，且顯示裝置100所發出的影像對觀測者來說可看到。然而，在俯視直式取向522和從右側看橫式取向528上，該顯示裝置所發出的影像不再可看到。改為從廣角觀測的窺探者，觀測到如以上所說明的反射式偏光片302所提供的鏡子般表面。
第六C圖為以透視圖例示，在隱私模式下的行動裝置之反射率之外觀的示意圖，包含第一A圖之顯示裝置100，其外觀從左上方以順時針次序顯示：迎面橫式、迎面直式、俯視直式及從右側看橫式。
在該隱私模式下，對觀測者來說的觀看在正軸橫式和直式取向520上維持未改變，因為來自附加偏光片318的反射率最小。然而，在俯視直式取向522和從右側看橫式取向528上，來自附加偏光片318之表面的反射導致如以上所說明的前反射，從而如所需提高視覺安全性層級VSL。
第七A圖為以俯視圖例示在夜間操作模式下，具有設置在車輛艙室602內的可切換式定向顯示器100的車用車輛600的示意圖。
可切換式定向顯示器100之夜間模式對應於以上所討論的隱私模式。光錐620 (例如代表其內該亮度大於可切換式定向顯示器100所發出的峰值亮度之50%的光錐)指示其中可切換式定向顯示器100所發出的影像可辨別的角度範圍。如第七A圖中所示，可切換式定向顯示器100在夜間模式下時，駕駛606落在光錐620在水平方向上所定義的區域內，且可切換式定向顯示器100所發出的影像因此對駕駛606來說可辨別。與此形成對比，在水平方向上落在光錐620外部的高角度光線622具有降低的亮度，且可切換式定向顯示器100所發出的影像因此對車輛600中的乘客608來說不可辨別。若該乘客試圖在該夜間睡覺或放鬆，則這可具優勢。
在這樣的設置中，若對其他使用者的一些影像能見度可接受，則反射式偏光片302省略。其優勢在於，顯示器效率提高，而雜散光之能見度降低。
第七B圖為以側視圖例示在夜間操作模式下，具有設置在車輛艙室602內的可切換式定向顯示器100的車用車輛600的示意圖。
在夜間模式下，該駕駛之臉部所占用的體積606在垂直方向上落在光錐620所定義的區域內，且可切換式定向顯示器100所發出的影像因此對體積606中的駕駛來說可辨別。然而，在垂直方向上落在光錐620外部的高角度光線622在夜間模式操作中具有降低的亮度。反射離開車用車輛600之擋風玻璃618的高角度光線622之亮度降低。其優勢在於減少體積606中的駕駛在擋風玻璃618上所感知到的顯示器100之該等反射。
第八A圖為以側視透視圖例示，在環境照明604中使用的可切換式隱私顯示器100的示意圖，包含四分之一波片296A、296B之間的一發出式空間光調變器48和可切換式液晶延遲片301、一反射式偏光片302，以及一附加偏光片318。
第八A圖描繪出顯示裝置100之具體實施例，其中空間光調變器48是透過具有輸出偏光片218的透過發出提供輸出光400的顯示器類型提供，例如有機發光二極體顯示器(Organic LED displays，OLED)。輸出偏光片218藉助插入輸出偏光片218與OLED像素平面之間的一個或多個延遲片518，對從該OLED像素平面反射的環境光提供亮度之降低。該一個或多個延遲片518為四分之一波片，且不同於本發明所揭示內容之該等複數延遲片300任一者。未進一步詳細討論的第八A圖之具體實施例之特徵，假設成對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，包括該等特徵中的任何潛在變化。
發出式空間光調變器48之另一種類型透過形成為發光像素之可定址陣列的微型LED提供。該等微型LED為無機半導體，並具有小於該各自像素區域的大小。不同半導體材料(例如GaN和InP以及電激發光量子點和量子棒結構)用於提供不同發出波長。該等微型LED半導體也由例如直接發出藍光或紫外光(UV light)的相同半導體形成。該直接所發出的光藉助顏色轉換材料(例如磷光體或量子點材料)轉換成其他波長。在顏色頻帶(colour band)中提供一個以上的發出波長。每個顏色頻帶的多個發出波長可增加該顯示器之色域(colour gamut)。又，黃色發出體(emitter)提供以增加該顯示器之色域。
該等微型LED透過位於或靠近該等微型LED像素本身，並也位於該陣列之周邊的定址電極和驅動電路定址。該驅動和控制電路位於該局部微型LED像素區域與該列和行之末端之間。該驅動和定址電路也位於與該等微型LED之平面不同的平面(如底板)中。
與第一A圖相比，省略補償延遲片330。這樣的省略可提供該等視野分佈狀況之變化。其優勢在於，厚度、成本及複雜性降低。
第八B圖為以側視透視圖例示視角控制元件260的示意圖，包含一反射式偏光片302、四分之一波片之間296A、296B的一可切換式液晶延遲片301，以及一附加偏光片318。
該視角控制光學元件260應用於在環境照明604中使用的顯示裝置100之輸出側，並包含一空間光調變器48，其設置成輸出光；其中該空間光調變器48包含一輸出偏光片218，其設置在該空間光調變器48之該輸出側上；該視角控制光學元件260包含一附加偏光片318；第一和第二四分之一波片296A和296B，以及至少一個延遲片，其設置在該等第一和第二四分之一波片296A和296B之間。
視角控制光學元件260更包含一反射式偏光片302，其在將視角控制光學元件260應用於顯示裝置100時設置在輸出偏光片218與附加偏光片318之間；包括該等第一和第二四分之一波片296A和296B以及至少一個延遲片的該等延遲片300設置在反射式偏光片302與附加偏光片318之間。
在使用中，視角控制光學元件260分開組裝到形成顯示裝置100的其他組件。視角控制光學元件260後續由使用者附接或出廠裝配到偏光的輸出空間光調變器48。視角控制光學元件260提供為用於曲面和彎曲顯示器的撓性薄膜。視角控制光學元件260提供在剛性基板(例如玻璃基板)上。
視角控制光學元件260其優勢在於提供無需與該面板像素解析度匹配以避免摩爾紋假影的售後隱私控制元件及/或雜散光控制元件。透過將第八B圖之視角控制光學元件260附接到現有顯示裝置，形成如第一A圖至第一C圖中所示的顯示裝置100。
第九圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片218、318之間的複數延遲片300之設置並包含設置在四分之一波片296A、296B之間的一270度超扭轉可切換式液晶延遲片301的示意圖；
第九圖顯示與第二圖中所示的設置不同，對該等複數延遲片300的設置。除了該目前設置不包括被動延遲片330以外，該等複數延遲片300之設置與對第二圖中所示的設置相同。未進一步詳細討論的第九圖之設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十A圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十B圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十C圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第十D圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
因此可看到，除了反射隨著側向角和仰角兩者皆增加而增加以外，也達成透射率隨著側向角和仰角兩者皆增加而降低之所需效果之優勢，而無需在該等複數延遲片300中存在被動延遲片330。其優勢在於，厚度、複雜性及成本降低。
第十A圖至第十D圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第二A表之第一列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
第十一A圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十一B圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十一C圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第十一D圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
因此可看到，除了反射隨著側向角和仰角兩者皆增加而增加以外，使用扭轉為450º的液晶材料可以有利地實現透射率隨著側向角和仰角兩者皆增加而降低之所需效果。與第十C圖至第十D圖相比，第十一C圖至第十一D圖之該等極性分佈狀況達成透射率和反射率隨著極角之更快速滾降。其優勢在於，提高的視覺安全性層級VSL會在較小極角處達成。窺探者無法在更接近該使用者的極角處看到該所顯示的影像，從而達成提高的隱私效果。
第十一A圖至第十一D圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第二A表之第二列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
液晶排列層和預傾斜方向 液晶扭轉 液晶層314相位延遲 (範圍) 附加被動延遲片330 偏光片取向
沿面
Figure 02_image009
/
Figure 02_image011
Figure 02_image013
 720nm (650nm ~ 800nm) - 平行
沿面
Figure 02_image009
/
Figure 02_image015
Figure 02_image017
 900nm (820nm ~ 1000nm) - 平行
第二A表
在對應於第二A表之第一列的具體實施例中，液晶材料414之層314具有270度之扭轉，以及在650nm至800nm的範圍內、且最佳為在700nm至720nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。
在對應於第二A表之第二列的具體實施例中，液晶材料414之層314具有450度之扭轉，以及在820nm至1000nm的範圍內、且最佳為在880nm至920nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。
第十二A圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片218、318之間的複數延遲片300之設置並包含設置在四分之一波片296A、296B之間的一90º扭轉向列型可切換式液晶延遲片301的示意圖。
第十二A圖顯示與第九圖中所示的設置不同，對該等複數延遲片300的設置。除了可切換式液晶延遲片301為扭轉為90度的扭轉向列型層以外，該等複數延遲片300之設置與對第九圖中所示的設置相同。未進一步詳細討論的第十二A圖之設置之特徵，假設成對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十二B圖為針對第十二A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十二C圖為針對第十二A圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十二D圖為針對第十二A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第十二E圖為針對第十二A圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
因此可看到，除了反射隨著側向角和仰角兩者皆增加而增加以外，使用扭轉為90度的液晶材料可以有利地達到透射率隨著側向角和仰角兩者皆增加而降低之所需效果。與以上所說明該等超扭轉具體實施例相比，提供在仰角和側向方向上最狹窄的極性分佈狀況。這樣的分佈狀況，其優勢在於，在側向和垂直方向上提供減少的雜散光，例如在所需為對擋風玻璃和側車窗的雜散光減少的車用應用中使用時。
第十二B圖至第十二E圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第二B表之第一列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
第十三A圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片218、318之間的複數延遲片300之設置的示意圖，包含扭轉為一90度的一扭轉向列型液晶延遲片301，以及設置在四分之一波片296A和296B之間的正C板補償延遲片330。
第十三A圖顯示與第十二A圖中所示的設置不同，對該等複數延遲片300的設置。除了該目前設置包括一被動延遲片330以外，該等複數延遲片300之設置與對第十二A圖中所示的設置相同。被動延遲片330包括對以上所討論的第二圖之設置中所包括的被動延遲片330所討論該等特徵任一者。未進一步詳細討論的第十三A圖之設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十三B圖為針對第十三A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十三C圖為針對第十三A圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十三D圖為針對第十三A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十三E圖為針對第十三A圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
以與在第二圖之設置中的該等複數延遲片300中包括被動延遲片330類似的方式，在該目前設置中的被動延遲片330提供顯示裝置100之輸出之第二階改進。除了可切換式液晶延遲片301以外，至少一個被動延遲片330之存在改進顯示裝置100之輸出之彩度。
第十三B圖至第十三E圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第二B表之第二列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
液晶排列層和預傾斜方向 液晶扭轉 液晶相位延遲 (範圍) 附加被動延遲片 偏光片取向
沿面
Figure 02_image009
/
Figure 02_image011
Figure 02_image019
 470nm (420nm ~ 550nm) - 平行
沿面
Figure 02_image009
/
Figure 02_image015
Figure 02_image019
 470nm (420nm ~ 550nm) C板 +400nm 平行
第二B表
在對應於第二B表之第一和第二列的具體實施例中，該液晶材料層具有90度之扭轉，以及在420nm至550nm的範圍內、且最佳為在460nm至480nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。在對應於該第二列的具體實施例中，該等複數延遲片300更包含一被動延遲片330。
補償延遲片330其優勢在於在小於第十二A圖之非補償型結構的極角處可達成提高的視覺安全性層級，以及改進隱私性能。
在隱私模式下，需要為可達成最小透射率，並在提供反射式偏光片302情況下，在小於例如第十C圖至第十D圖中所例示的極角處達成最大反射率。
第十四A圖為以透視側視圖例示可切換式液晶延遲片301之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片296A、296B之間扭轉為一360度的一扭轉向列型液晶延遲片。未進一步詳細討論的第十四A圖之設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十四B圖為針對第十四A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第十四C圖為針對第十四A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖，其中第十四B圖至第十四C圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第三表之第一列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。
液晶排列層和預傾斜方向 液晶扭轉 液晶相位延遲 (範圍) 附加被動延遲片 偏光片取向
沿面
Figure 02_image019
/
Figure 02_image019
Figure 02_image021
 1220nm (1100nm ~ 1400nm) - 平行
沿面
Figure 02_image023
/
Figure 02_image025
Figure 02_image027
 1000nm (750nm ~ 1200nm) - 平行
第三表
該液晶材料層具有360度之扭轉，以及在1100nm至1400nm的範圍內、且最佳為在1150nm至1300nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。其優勢在於，在該側向方向上55度及該仰角方向上50度之極角處達成最小亮度。這樣的顯示器提供，以在橫式和直式操作中達成最佳隱私的不同極角，例如第十四C圖例示橫式取向上的操作。其優勢在於，側向均勻性可在橫式模式下提高，而在直式模式下能達成最大隱私。
最好為在該亮度降低中提供一些旋轉對稱，例如在固定式取向顯示器(例如桌上型螢幕顯示器和筆記型電腦顯示器)中。能提供與與方程式14所定義的扭轉不同的具體實施例。
第十五A圖為以透視側視圖例示可切換式液晶延遲片之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片之間扭轉為一225度的一扭轉向列型液晶延遲片。未進一步詳細討論的第十五A圖之設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十五B圖為針對第十五A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第十五C圖為針對第十五A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖，其中第十四B圖至第十四C圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第三表之第二列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。
該液晶材料層具有225度之扭轉，以及在750nm至1200nm的範圍內、且較佳為在900nm至1100nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。這樣的顯示器能提供在橫式和直式操作中達成最佳隱私的不同極角，例如第十五C圖例示直式取向上的操作。其優勢在於，側向均勻性在橫式模式下提高，而在直式模式下達成最大隱私。
最好為在該隱私操作模式下，在所需極角處提供透射率最小值。
第十六圖為針對設置在四分之一波片296A、296B之間的延遲片301，例示延遲片相位延遲R 隨著歸零之極角
Figure 02_image001
之變化的示意曲線圖。
該等第一和第二四分之一波片296A、296B及至少一個延遲片301設置成將相位移位引入到造成顯示偏光片218和附加偏光片318之另一者之該一沿著向光軸199傾斜的軸所通過的光之該亮度之降低的顯示偏光片218及至少一個延遲片301之該輸入側上的附加偏光片318之該一所通過的光之偏光分量，且液晶延遲片301具有對550nm之波長之光的相位延遲之總絕對值，其與以下公式所給出如分佈狀況800所例示以奈米為單位的數值R 相差10%以內：|R| = -0.02947*
Figure 02_image001
3 + 5.81385*
Figure 02_image001
2 - 397.950*
Figure 02_image001
+ 10090        方程式15
該歸零之極角
Figure 02_image001
為該傾斜軸之該側向角，在該角度對具有0度之仰角的傾斜軸發生亮度之最大降低。該液晶延遲片進一步具有對550nm之波長之光的相位延遲，其如分佈狀況802、804所例示與該數值R 相差4%以內。
換言之，分佈狀況800例示對給定歸零角
Figure 02_image001
的所需最佳相位延遲R ，其中該歸零角
Figure 02_image001
為該等平行偏光片218、318之間透射率最小的極角(從法線199傾斜)。分佈狀況802和804代表達成所需該歸零之極角所需的最大和最小相位延遲。
第十六圖進一步例示對如文中別處所說明的各種延遲片扭轉角的所需相位延遲。在一個例示性範例中，270度之扭轉角τ在層301標稱相位延遲為710nm的約為63º之極角處提供歸零位置。
該所需扭轉角不會隨著所需相位延遲增加而單調增加，如文中別處所例示。該等扭轉對應於方程式14或具有其他數值，例如在接近52度的歸零位置之例示性具體實施例中的225度。
所需歸零位置
Figure 02_image001
藉助選擇液晶延遲片301之相位延遲R 和扭轉角τ提供。其優勢在於，在隱私操作模式下，該最小透射率之極性位置
Figure 02_image001
可選擇。視覺安全性層級隨著視角而滾降設置，以提供所需隱私外觀。
所需將為在橫式和直式顯示取向上達成對偏軸窺探者的高視覺安全性層級的同時，降低隱私顯示器之成本和厚度。
第十七A圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片218、318之間的複數延遲片300之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片296A、296B之間的一負C板被動延遲片330及設置在該等平行偏光片218、318之間的一反射式偏光片302。
未進一步詳細討論的第十七A圖之該等複數延遲片300之該等特徵任一者，皆假設成對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，包括該等特徵中的任何潛在變化。第十七A圖之設置與已討論的複數延遲片300之該等設置的不同之處在於，該等複數延遲片300未包含一可切換式延遲片301。因此，第十七A圖之設置為被動設置。被動設置為其中該等複數延遲片300中的該等延遲片層，維持處於在該裝置之操作期間不會改變的特定取向狀態的設置。被動設置因此無需任何功率即可操作。因此，該被動設置連續在隱私模式下操作。
該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片。該至少一個被動延遲片包括以上所討論的被動延遲片330之該等特徵任一者。該至少一個被動延遲片具有垂直於該被動延遲片之平面的光軸431。該至少一個被動延遲片包含一延遲片，包含一對準單軸雙折射材料。
該C板延遲片之材料430具有負介電各向異性。C板包含透明雙折射材料例如：聚碳酸酯或反應性液晶原(reactive mesogens)，其澆鑄(cast)在提供例如垂面排列的一基板上；ZeonexTM 環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)；圓盤狀聚合物；以及Nitto DenkoTM 雙延伸聚碳酸酯。
該等第一和第二四分之一波片296A、296B及至少一個延遲片330設置成將相位移位引入到造成該顯示偏光片和該附加偏光片之另一者之該一沿著向光軸199傾斜的軸所通過的光之該亮度之降低的顯示偏光片218及至少一個延遲片330之該輸入側上的附加偏光片318之該一所通過的光之偏光分量，且至少一個被動延遲片330具有對550nm之波長之光以奈米(nm)為單位的相位延遲R (其透過方程式15之公式給定)。
其優勢在於，與第一A圖之主動液晶延遲片具體實施例相比，隱私顯示器或低雜散光顯示器之成本、複雜性及厚度降低。又，透過如在下文中將進一步說明提供進一步附加偏光片，偏軸亮度在有或無液晶延遲片301的顯示器中降低。
至少一個被動延遲片330之相位延遲R 之絕對值和所需範圍，透過第十六圖及依所需歸零之極角
Figure 02_image001
而定的方程式15提供。其優勢在於，所需角度滾降可提供用於隱私顯示器。
第十七B圖為針對第十七A圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十七C圖為針對第十七A圖之設置，例示該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
如第十七B圖中所示，該透射率在該0度角周圍的側向角和仰角之狹窄範圍內維持很高，但很快隨著該側向角和仰角兩者皆增加而降低。亮度的降低實質上在該方位角周圍對稱。包括第十七A圖中所示該等複數延遲片300之該設置的顯示裝置100可因此在水平和垂直方向上皆作為隱私顯示器，因為窺探者不會接收到顯示裝置100在廣角處所透射出的光。
如第十七C圖中所示，該反射率在該0度角周圍的側向角和仰角之狹窄範圍內維持很低，但很快隨著該側向角和仰角兩者皆增加而提高。反射率的提高實質上在該方位角周圍對稱。包括第十七A圖中所示該等複數延遲片300之該設置的顯示裝置100可因此在水平和垂直方向上皆作為隱私顯示器，因為窺探者接收到顯示裝置100所反射出的光增加，並將因此無法分辨顯示裝置100所透射出的影像。此外，與包括一可切換式層的設置相比，包含複數延遲片300 (其中所有該等複數延遲片300皆為被動延遲片)的顯示裝置100具有降低的功耗、厚度及成本。
第十七B圖至第十七C圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第四A表之第一列中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
視覺安全性層級效果 被動延遲片330 標稱相位延遲 相位延遲範圍 偏光片取向
高 負C板 -800nm -400nm ~ -1000nm 平行
低 負C板 -250nm -100nm ~ -400nm 平行
第四A表
在對應於第四A表之第一列的具體實施例中，該至少一個被動延遲片包含一液晶材料層，其具有在-400nm至-1000nm的一範圍內、且較佳為在-750nm至-850nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
在對應於第四A表之第二列的具體實施例中，該至少一個被動延遲片包含一液晶材料層，其具有在-100nm至-400nm的一範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
最好為提供偏軸亮度之被動降低，如以下將針對第二十四A圖至第二十四D圖和第二十五A圖至第二十五E圖之該等具體實施例進一步說明。
第十八A圖為以透視側視圖例示，設置在四分之一波片296A、296B (其設置在該顯示偏光片218與反射式偏光片302之間)之間的負C板延遲片330之設置的示意圖。與第十七A圖之設置相比，該等複數延遲片300設置成僅提供亮度降低，而不會改變該顯示器之該等反射性質。
第十八B圖為針對第十八A圖之設置(包含第四A表之第二列中所說明該等參數)，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
與廣角背光和透射式顯示器或發出式顯示器結合，第十八A圖至第十八B圖之該等延遲片300達成偏軸亮度之一些降低，在無進一步亮度降低及/或反射增加元件的情況下未達成所需視覺安全性層級。在公開操作模式下，其優勢在於，可提供所需偏軸影像能見度。
結合進一步偏軸亮度降低及視需要反射，其優勢在於，可達成隱私操作模式下所需視覺安全性層級。
在另一設置中，該等複數延遲片300設置在第一A圖之反射式再循環偏光片208與輸入顯示偏光片210之間，如將在第十九A圖、第二十七G圖、第二十七H圖、第二十七K圖、第二十七L圖之該等具體實施例中例示。其優勢在於，螢幕前厚度能減少。
在另一設置中，該等複數延遲片300設置在透射式空間光調變器(SLM) 48之另一附加吸附偏光片318A與輸入偏光片210之間，如以下將在第二十七M圖、第二十七N圖、第二十七Q圖及第二十七R圖中例示。
與第十六A圖至第十六C圖之設置相比，該隨著極角的亮度滾降會透過延遲片330之較低相位延遲降低，且反射率不會隨著極角之變化。其優勢在於，在來自該背光或發出式空間光調變器的輸出在高極角處具有升高的亮度，以達成高角度視覺安全性層級。
未進一步詳細討論的第十八A圖至第十八B圖之該等設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十八C圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片218、318之間的複數延遲片300之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片296A、296B之間的一被動正C板延遲片330及設置在該等平行偏光片218、318之間的一反射式偏光片302。
第十八C圖顯示與第十七A圖中所示的設置不同，對該等複數延遲片300的設置。除了在該目前設置中，C板延遲片330之材料430具有正介電各向異性(其光軸431垂直於延遲片330之平面)以外，該等複數延遲片300之設置與對第十七A圖中所示的設置相同。未進一步詳細討論的第十八C圖之設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第十八D圖為針對第十八C圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；第十八E圖為針對第十八C圖之設置，例示該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
因此可看到，除了反射隨著側向角和仰角兩者皆增加而增加以外，使用具有正介電各向異性的被動延遲片可有利地達成透射率隨著側向角和仰角兩者皆增加而降低之所需效果。與第十七A圖之負C板相比，第十八C圖之正C板330可透過液晶材料提供，例如與通常用於提供負C板的延伸薄膜相比具有高相位延遲的反應性液晶原材料。上方可向偏軸窺探者提供所需視覺安全性層級的區域可有利地增加。
第十九A圖至第十九D圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第四B表中所說明該等參數的複數延遲片300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
視覺安全性層級效果 被動延遲片330 標稱相位延遲 相位延遲範圍 偏光片取向
高 正C板 +1000nm +500nm ~ +1200nm 平行
低 正C板 +400nm +200nm ~ +600nm 平行
第四B表
在對應於第四B表之第一列的具體實施例中，該至少一個被動延遲片包含一液晶材料層，其具有在+500nm至+1200nm的一範圍內、且較佳為在+800nm至+1100nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
在對應於第四B表之第二列的具體實施例中，該至少一個被動延遲片包含一液晶材料層，其具有在+200nm至+600nm的一範圍內、且較佳為在+300nm至+500nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
所需為提供偏軸亮度之被動降低，如以下將針對第二十四A圖至第二十五C圖之該等具體實施例進一步說明。
第十九A圖為以透視側視圖例示，設置在四分之一波片296A、296B (其設置在顯示輸入偏光片210與反射式再循環偏光片208之間)之間的正C板延遲片330之設置的示意圖。與第十八C圖之設置相比，該等複數延遲片300設置成僅提供亮度降低，而不會改變該顯示器之該等反射性質。
第十九B圖為針對第十九A圖之設置(包含第四B表之第二列中所說明該等參數)，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
因此，與廣角背光或發出式顯示器結合，第十九A圖至第十九B圖之該等延遲片300達到偏軸亮度些許降低，而未達成所需視覺安全性層級，然而結合進一步偏軸亮度降低及可選反射增加來達成隱私操作模式下所需視覺安全性層級。
在另一設置(未顯示)中，該等複數延遲片300設置在第一A圖之反射式偏光片302與輸出顯示偏光片218之間，如在第十八A圖之例示性具體實施例中所說明。其優勢在於，發出式顯示器提供所需隱私層級。
與第十八D圖至第十八F圖之設置相比，該隨著極角的亮度滾降會透過延遲片330之較低相位延遲降低，且沒有反射率隨著極角之變化。其優勢在於，該設置與設置在附加偏光片(其為反射式偏光片302)與另一附加偏光片318之間的多個延遲片配合使用時，高角度視覺安全性層級可在高角度處的亮度提高的顯示器中降低。
未進一步詳細討論的第十九A圖至第十九B圖之該等設置之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
針對在隱私模式下操作的顯示器100，所需將為達成視覺安全性層級之進一步提高。
第二十A圖為以側視透視圖例示可切換式隱私顯示裝置100的示意圖，包含一背光20、一附加偏光片318、設置在一第一四分之一波片對296A、296B之間的一第一液晶延遲片301、一空間光調變器48、設置在一第二四分之一波片對296AA、296AB之間的一第二液晶延遲片301A，以及一另一附加偏光片318A。
該顯示偏光片為設置在空間光調變器48之輸入側上的輸入偏光片210。另一附加偏光片308A設置在該顯示偏光片之輸入側上。該顯示偏光片及其輸入側上的另一附加偏光片308A之一為該附加偏光片。
第二十A圖顯示對顯示裝置100的另一具體實施例。未進一步詳細討論的第二十A圖中所示的具體實施例之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。第二十A圖中所示的具體實施例為在空間光調變器48之輸入側上包括進一步複數延遲片300A的設置之範例。儘管該具體實施例也在該空間光調變器之輸出側上包括複數延遲片300，但無需在該輸出側上包括該等複數延遲片300，且僅該等進一步複數延遲片300A包括在顯示器100中，以達成如以上所討論的隱私效果。
該等進一步複數延遲片300A包含如以上所討論該等複數延遲片300之該等特徵任一者。在第二十A圖中所示具體實施例中，該等進一步複數延遲片300A包含進一步第一和第二四分之一波片296AA和296AB及一另一可切換式延遲片301A。另一可切換式延遲片301A包含一另一液晶材料層314A，其具有基板312A、316A。在該另一可切換式延遲片之情況下，空間光調變器48之輸入偏光片210用作該顯示偏光片。反射式偏光片302未包括在第二十A圖中所示的具體實施例中。被動延遲片330未包括在第二十A圖中所示的具體實施例中。
該等進一步複數延遲片300A作用以與以上所討論對該等複數延遲片300相同的方式，降低廣視角處所透射出光之亮度。除了該等複數延遲片300以外，將該等進一步複數延遲片300A包括在該顯示裝置中可因此有利地透過在隱私模式下操作時的顯示裝置100進一步降低廣角處的光400之亮度，並因此改進顯示裝置100之隱私模式之有效性。
第二十B圖為以側視透視圖例示可切換式隱私顯示器100的示意圖，包含一背光20、設置在一反射式再循環偏光片208與一透射式空間光調變器48之間的進一步複數延遲片1330、一反射式偏光片302、複數延遲片300，以及一附加偏光片318。未進一步詳細討論的特徵，可假設成對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
該等進一步複數延遲片1300設置在反射式偏光片302與附加偏光片318之間。在第二十B圖之具體實施例中，該等多個延遲片1300包含被動延遲片1330和可切換式液晶延遲片1301，但一般來說置換為至少一個延遲片之其他配置，其一些範例以上已說明。該等延遲片1300不會影響沿著該等延遲片1300之平面法線的軸通過反射式偏光片302、該等延遲片1300及附加偏光片318的光之亮度，但該等延遲片1300確實會降低沿著向該等延遲片1300之平面法線傾斜的軸通過其間的光之亮度，至少在可切換式延遲片1301之該等可切換狀態之一下。以下參照第三十二A圖至第三十六圖更詳細說明導致這種效果的原理，這是由該等延遲片1300對沿著關於該等延遲片1300之液晶材料成不同角度的軸的光所引入相位移位之存在或不存在產生。可切換式液晶延遲片1301之該等基板1312、1316包含電極，其設置成橫跨該液晶材料層1421提供一電壓。
第二十A圖中所示的具體實施例為除了在空間光調變器48之輸出側上包含第一和第二四分之一波片296A、296B以外，在空間光調變器48之輸入側上包括進一步複數延遲片1300的設置之範例。除了以上所討論該等複數延遲片300以外，透過使用該等進一步複數延遲片1300，能因此有利地提高隱私效果。
最好為提高該亮度滾降，其中具有圓形對稱的對稱。
第二十一圖為以側視透視圖例示視角控制元件260的示意圖，包含四分之一波片296AB、296BB之間的一被動補償延遲片330B、一反射式偏光片302，以及設置在該反射式偏光片302與一附加偏光片318之間的四分之一波片296AA、296BA之間的一可切換式液晶延遲片301A。
第二十一圖之視角控制元件260代表第八B圖中所示的視角控制元件260之具體實施例。未進一步詳細討論的特徵，可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
該視角控制光學元件260應用於在環境照明604中使用的顯示裝置之輸出側，包含一空間光調變器48，其設置成輸出光；其中該空間光調變器48包含一輸出偏光片218，其設置在該空間光調變器48之該輸出側上；該視角控制光學元件260包含一附加偏光片318；以及該等延遲片300A和進一步複數延遲片300B，其設置在該輸出偏光片218與該附加偏光片318之間。
在使用中，視角控制光學元件260由使用者附接或出廠裝配到偏光的輸出空間光調變器48。視角控制光學元件260提供為用於曲面和彎曲顯示器的撓性薄膜。視角控制光學元件260提供在剛性基板(例如玻璃基板)上。
其優勢在於，提供結合如以上所討論該等複數延遲片300A及進一步複數延遲片300B之效果的售後隱私控制元件及/或雜散光控制元件。視角控制光學元件260進一步提供用於出廠裝配到空間光調變器48。該等複數延遲片300B與例如第十八C圖中所例示該等複數延遲片300相似。
透過將第二十一圖之視角控制光學元件260附接到現有顯示裝置，能形成如第二十B圖中所示的顯示裝置。
在顯示器100中的操作中，提供用於透射式空間光調變器48的廣角背光20，以照明該結構260。與以下所說明的第二十八圖至第三十一圖之該等窄角背光相比，背光20以減小的公差製造。其優勢在於，成本能降低。
在顯示器100中的操作中，提供發出式空間光調變器48，以照明該結構260。該等延遲片300B提供偏軸亮度之降低，其優勢在於能提高視覺安全性層級。與具有背光20的透射式空間光調變器48相比，顯示器厚度能減少。
現在將說明可提供亮度之降低且在側向方向上沒有實質上圓形對稱的對稱的設置。
第二十二圖為以側視透視圖例示視角控制元件260的示意圖，包含一反射式偏光片1302、一被動補償延遲片1330、一可切換式液晶延遲片1301、一另一附加偏光片1318，以及設置在該另一附加偏光片1318與一附加偏光片318之間的四分之一波片296A、296B之間的一可切換式液晶延遲片301。第二十二圖之視角控制元件260代表第八B圖中所示的視角控制元件260之具體實施例。未進一步詳細討論的特徵，假設成對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，包括該等特徵中的任何潛在變化。
該視角控制光學元件260應用於顯示裝置之輸出側，包含一空間光調變器48，其設置成輸出光；其中該空間光調變器48包含一輸出偏光片218，其設置在該空間光調變器48之該輸出側上；該視角控制光學元件260包含一附加偏光片318；以及該等延遲片300和進一步複數延遲片1300，其設置在該輸出偏光片218與該附加偏光片318之間。
在使用中，視角控制光學元件260由使用者附接或出廠裝配到偏光的輸出空間光調變器48。視角控制光學元件260提供為用於曲面和彎曲顯示器的撓性薄膜。視角控制光學元件260提供在剛性基板(例如玻璃基板)上。
其優勢在於，提供結合如以上所討論該等複數延遲片300及如以下參照第二十三A圖所說明的進一步複數延遲片1300之效果的售後隱私控制元件及/或雜散光控制元件。視角控制光學元件260進一步提供用於出廠裝配到空間光調變器48。
透過將第二十二圖之視角控制光學元件260附接到現有顯示裝置，形成與第二十B圖中所示相似的顯示裝置。
第二十三A圖為以側視透視圖例示該等進一步複數延遲片1300之範例設置的示意圖，包含一被動控制延遲片1308B、一被動補償延遲片1308A，以及一可切換式液晶延遲片1301。第二十三A圖中所示的設置應用為顯示裝置中的附加組件，如在以上該等範例任一者中所說明。
第二十三B圖為在隱私模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第二十三C圖為在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
現在將更詳細說明該等進一步複數延遲片1300。可切換式液晶延遲片1301包含兩個表面排列層1419a、1419b，其布置與該液晶材料層1421相鄰並在其相對側上，且每個皆設置成在該相鄰液晶材料1421中提供沿面排列。可切換式液晶延遲片1301之液晶材料層1421包含一液晶材料1421，其具有一正介電各向異性。液晶材料層1421具有在500nm至900nm的範圍內、較佳為在600nm至850nm的範圍內、且最佳為在700nm至800nm的範圍內，對550nm之波長之光的相位延遲。該等進一步複數延遲片1300更包含一被動延遲片對1308A、1308B，其在該等延遲片之該平面中具有交叉的光軸，該被動延遲片對之每個被動延遲片皆具有在300nm至800nm的一範圍內、較佳為在350nm至650nm的一範圍內、且最佳為在450nm至550nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
可切換式液晶延遲片1301之該等基板1312、1316包含電極，其設置成橫跨該液晶材料之層1421提供一電壓。電壓驅動器1350橫跨可切換式液晶延遲片1301之該等電極施加電壓。
被動延遲片1330透過具有交叉的光軸1309A和1309B的A板對1308A、1308B提供。在本發明具體實施例中，「交叉的」(crossed)指稱在該等延遲片之平面中，該等兩個延遲片之該等光軸之間實質上90º之角度。為了降低延遲片材料之成本，最好為提供由例如薄膜製造期間的延伸誤差而具有延遲片取向之一些變化的材料。延遲片取向背離較佳方向的變化可降低該迎面亮度，並提高該最小透射率。較佳為，角度1310A為至少35º且至多55º、更佳為至少40º且至多50º、且最佳為至少42.5º且至多47.5º。較佳為，角度1310B為至少125º且至多145º、更佳為至少130º且至多135º、且最佳為至少132.5º且至多137.5º。
可使用延伸薄膜提供該等被動延遲片，來有利地達成低成本和高均勻性。又，具有沿面排列的液晶延遲片的視野，會在壓力施加期間對液晶材料之流動之能見度提供彈性的同時增加。
第二十四A圖和第二十四B圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第五表之該等第一和第二列中所說明該等參數的該等進一步複數延遲片1300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
模式 被動延遲片 主動液晶延遲片
類型 ∆n.d /nm 排列層 預傾斜 /度(deg) ∆n.d / nm ∆ε 電壓 /V
寬廣 交叉的A +500 @ 45º +500 @ 135º 沿面 沿面 2 2 750 13.2 10
隱私 2.3
第五表
第二十三D圖為針對與第二十三A圖相似並使用第五表之該等參數的設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖，其中輸出偏光片210透過附加偏光片318提供且輸入偏光片1318透過反射式偏光片302提供，例如在第二十七A圖、第二十七G圖及第二十七M圖中進一步所例示。偏軸反射率之控制提供，以提供具有高偏軸視覺安全性層級的可切換式隱私顯示器。
最好為提供比可透過準直背光達成的亮度分佈狀況更寬廣的空間光調變器，這將參照第二十九A圖至第三十一圖說明。
第二十四A圖為以側視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一透射式空間光調變器48，包含一再循環背光20。未進一步詳細討論的第二十四A圖之具體實施例之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，包括該等特徵中的任何潛在變化。
另一附加偏光片1318設置在首先所提到的附加偏光片318之輸出側上。另一附加偏光片1318設置成通過線性偏光的偏光狀態。至少一個另一延遲片1300設置在首先所提到的附加偏光片318、302與另一附加偏光片1318之間。第二十四A圖之具體實施例中的另一延遲片為第二十三A圖中所例示的類型，但為文中別處所例示的其他延遲片1300或300。
在第二十四A圖中，附加偏光片318為反射式偏光片302，且至少一個另一延遲片1300包含一可切換式液晶延遲片1301，包含一液晶材料層1421和電極1413、1415，其設置成為了切換該液晶材料層而施加一電壓。設置在四分之一波片對296A、296B之間的至少一個延遲片330包含至少一個被動延遲片，其具有在-100nm至-400nm的範圍內或在+200nm至+600nm的範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的範圍內或較佳為在+300nm至+500nm的範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
再循環背光20包含光學堆疊5，其包含漫射片804和稜鏡薄膜806、808。在操作中，來自該等輸入光源15的光在波導1中引導，並輸出到漫射片804上。光透過稜鏡薄膜806、808處的折射和全內反射再循環，並透過受到反射式再循環偏光片208反射以提供分佈狀況(例如分佈狀況850所例示)。其優勢在於，再循環背光可在高均勻性的薄型封裝中達成高效率。
可切換式延遲片1300設置在反射式偏光片302與附加偏光片318之間。包含設置在四分之一波片296A、296B之間的被動延遲片330的該等複數被動延遲片300，設置在空間光調變器48之反射式偏光片302與輸出偏光片218之間。該被動延遲片包含第十七C圖之該設置及第四A表之該第二列之該等參數。
第二十四B圖為針對第二十四A圖之堆疊之各種組件，例示輸出亮度隨著側向視角之變化的示意曲線圖。分佈狀況852透過該等多個延遲片300提供，其延遲片數值如第四A表之第二列中所例示；且分佈狀況854針對在隱私模式下操作的可切換式延遲片1300，其延遲片參數如第五表中所例示。可切換式延遲片1300的極角
Figure 02_image001
1顯示為45度，而該等多個延遲片1300的極角
Figure 02_image001
2大於90度，亦即該歸零未在該等最廣視角處到達。
因此，最小透射率的極角
Figure 02_image001
對該等延遲片300而言與該等延遲片1300所提供的不同。
第二十四C圖為針對第二十四A圖之設置，例示輸出亮度隨著側向視角之變化的示意曲線圖。
在公開操作模式下，分佈狀況856透過設置在顯示偏光片218與反射式偏光片302之間的該等多個延遲片300提供，從而修改循環背光20之分佈狀況850。其優勢在於，該迎面亮度實質上未修改，且該顯示器在大於50度的側向角處具有些許能見度。
在隱私操作模式下，分佈狀況858透過反射式偏光片302與附加偏光片318之間切換的多個延遲片1300之進一步效果提供。其優勢在於，該迎面亮度實質上未修改，且進一步在偏軸觀看區862R和862L的亮度降低。其優勢在於，高效率且薄型再循環背光在高視角處提供高視覺安全性層級。
藉由比較，第二十四D圖為針對與第二十四A圖相似的設置，例示輸出亮度隨著側向視角之變化的示意曲線圖，其中省略設置在四分之一波片之間的被動延遲片及該等四分之一波片。藉由與第二十四C圖之設置相比，區域862R、862L中的亮度非所需提高，且向偏軸窺探者提供的視覺安全性層級降低。
第二十四C圖之設置特別是在較高視角處，由於相位延遲隨著該等各自延遲片330、296A、296B之波長之變化而提供隨著視角的一些顏色變化。
最好為通過視角降低顏色變化之能見度。
第二十五A圖為針對附加偏光片318為寬頻吸附的情況及針對附加偏光片318為滲漏吸附的情況，例示輸出亮度隨著波長之變化的示意曲線圖。分佈狀況870例示透過平行寬頻偏光片所透射出亮度之變化；分佈狀況872例示透過平行滲漏偏光片所透射出亮度之變化；分佈狀況874例示透過交叉的寬頻偏光片所透射出亮度之變化；且分佈狀況876例示透過交叉的滲漏偏光片所透射出亮度之變化。滲漏偏光片318在該藍色光譜帶(spectral band)中的滲漏增加且透射率提高。
該附加偏光片與相同材料之第二概念上偏光片交叉時，對520nm至560nm的波長具有的透射率小於對450nm至490nm的波長的該透射率。對450nm至490nm的波長的該透射率大於1%、較佳為大於2%、且最佳為大於3%；且對520nm至560nm的波長的該透射率小於3%、較佳為小於2%、且最佳為小於1%。
第二十五B圖為針對第二十五A圖之寬頻吸附偏光片318及第十八A圖至第十八B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色∆ε隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第二十五C圖為針對第二十五A圖之滲漏吸附偏光片318及第十八A圖至第十八B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色∆ε隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
其優勢在於，與對寬頻偏光片318的該等顏色變化相比，包含滲漏吸附偏光片318的顯示器中的該等顏色變化減少。此外，透射效率會提高。
第二十五D圖為針對第二十五A圖之寬頻吸附偏光片及第十九A圖至第十九B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色∆ε隨著極性方向之變化的示意曲線圖；且第二十五E圖為針對第二十五A圖之滲漏吸附偏光片及第十九A圖至第十九B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色∆ε隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
與第二十五B圖至第二十五C圖之該等設置相比，其優勢在於，隨著極角的顏色變化會減少，而達到對偏軸位置的亮度降低。
最好為進一步減少隨著視角的顏色變化。
第二十六A圖為以側視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一發出式空間光調變器48、設置在該反射式偏光片302 (即該附加偏光片318)與另一附加偏光片1318之間的一可切換式延遲片1300；多個延遲片300包含設置在該空間光調變器48之該反射式偏光片302與該輸出偏光片218之間的四分之一波片296A、296B之間的一被動延遲片330，以及設置在該輸出偏光片218與該反射式偏光片302之間的一空氣間隙619和漫射片805。
該顯示裝置更包含一反射式偏光片302，其設置在該輸出偏光片218與該至少一個另一延遲片1300之間，該輸出偏光片218和該反射式偏光片302設置成通過相同線性偏光的偏光狀態，且該至少一個另一延遲片包含一可切換式液晶延遲片，包含一液晶材料層，以及電極，其設置成為了切換該液晶材料之層1314而施加一電壓。設置在四分之一波片對296A、296B之間的至少一個延遲片330包含至少一個被動延遲片330，其具有在-100nm至-400nm的一範圍內或在+200nm至+600nm的一範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的一範圍內或較佳為在+300nm至+500nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
在空氣間隙619處的漫射片805達成來自被動延遲片330的輸出角度之混合，其優勢在於降低隨著極視角(polar viewing angle)的顏色變化之能見度。漫射片805和空氣間隙619透過內含例如散射元件的大塊(bulk)漫射片層提供。
最好為在空間光調變器48之輸入側上提供用於顏色混合的漫射片。
第二十六B圖為以側視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一透射式空間光調變器48、一再循環背光20、設置在該反射式偏光片302與另一附加偏光片1318之間的一可切換式延遲片1300；多個延遲片300包含設置在該空間光調變器48之該反射式再循環偏光片208 (即該附加偏光片318)與該輸入偏光片210之間的四分之一波片296A、296B之間的一被動延遲片330，以及一空氣間隙619和漫射片805。
反射式再循環偏光片208在操作中與反射式偏光片302不同，如文中別處所說明。該等多個延遲片300所提供的角度變化與例如第二十五C圖中所示相似。表面起伏漫射片805提供來自該顯示器的光之角度混合，從而減少顏色改變之變化。其優勢在於，在使用薄型且有效再循環背光的同時，提升隱私性能。此外，被動延遲片330之相位延遲增加，從而在較小極角處達成亮度之降低，並有利地盡量減少顏色差異的同時，提高隱私性能。
在其他具體實施例中，提供該等準直背光(例如以下關於第二十九A圖至第三十一圖所說明)。偏軸亮度能降低，且有利地達到厚度和偏軸顏色變化。
未進一步詳細討論的第二十六A圖至第二十六B圖之該等具體實施例之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
現在將例示用於多個延遲片300、1300和多個延遲片300A、300B的各種堆疊設置。
第二十七A圖至第二十七F圖為以側視圖例示，與發出式空間光調變器48依序設置的被動和主動延遲片之各種設置的示意圖。未進一步詳細討論的第二十七A圖至第二十七F圖之該等具體實施例之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
第二十七G圖至第二十七X圖和第二十七AA圖至第二十七AF圖為以側視圖例示，與透射式空間光調變器48依序設置的被動和主動延遲片之各種設置的示意圖。為清楚表示，省略一些組件(例如背光)。未進一步詳細討論的第二十七G圖至第二十七X圖和第二十七AA圖至第二十七AF圖之該等具體實施例之特徵，故可假設對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。該等多個延遲片300、300A、300B包含被動或主動延遲片組件，如文中別處所說明。
該等多個延遲片300、1300或300A、300B之位置最佳化以提供性能改進，包括視覺安全性層級、影像能見度、透射效率、螢幕前厚度、總厚度及成本。
第二十六B圖、第二十七G圖、第二十七H圖、第二十七K圖及第二十七L圖例示其中交叉的四分之一波片之間的至少一個延遲片設置在反射式再循環偏光片208與顯示輸入偏光片210之間的具體實施例。
第二十七M圖、第二十七N圖、第二十七Q圖及第二十七R圖例示其中交叉的四分之一波片之間的至少一個延遲片設置在吸附附加偏光片318與顯示輸入偏光片210之間的具體實施例。
因此，輸出偏光片218設置在空間光調變器48之輸出側上；另一附加偏光片1318、318B設置在輸出偏光片210之輸出側上，輸出偏光片210和該另一附加偏光片設置成通過各自線性偏光的偏光狀態；以及至少一個另一延遲片1300、300B設置在輸出偏光片218與另一附加偏光片1318、318B之間。
第二十八A圖為以側視透視圖例示視角控制元件260的示意圖，包含一被動補償延遲片堆疊700、一反射式偏光片302，以及設置在該反射式偏光片302與一附加偏光片318之間的四分之一波片296A、296B之間的一可切換式液晶延遲片301。
第二十八A圖顯示對與第八B圖中所示不同的視角控制元件260的具體實施例。除了第八B圖之具體實施例以外，視角控制元件260包含一被動延遲片堆疊700，包含被動延遲片702A、702B、702C及702D。未進一步詳細討論的特徵，故可假設成對應於具有如以上所討論的等效參考號碼的該等特徵，以及包括該等特徵中的任何潛在變化。
在使用中，視角控制元件260由使用者附接到偏光的輸出空間光調變器。視角控制元件260提供用於曲面和彎曲顯示器的撓性薄膜，以及視角控制元件260可提供在剛性基板(例如玻璃基板)上。
其優勢在於，提供結合如以上所討論該等複數延遲片300及如以下所說明的被動延遲片堆疊700之效果的售後隱私控制元件及/或雜散光控制元件。該視角控制元件能切割成輸出偏光片218之大小和取向。
第二十八B圖為以側視透視圖例示包含一被動控制延遲片的被動延遲片堆疊700之範例的示意圖，包含一連串四個對準A板。
現在將更詳細討論被動延遲片堆疊700。該平面內角度指稱該延遲片材料之該等慢軸取向分別與輸入偏光片210和另一附加偏光片1318之該等電向量透射方向211、1319相比之平面內旋轉。
被動延遲片堆疊700包含一被動延遲片對702A、702D，其在該等延遲片之該平面中具有交叉的慢軸。該延遲片對每個皆包含多個A板，其具有彼此成不同角度對準的各自慢軸。被動延遲片堆疊700更包含一附加被動延遲片對702B、702C，其設置在該首先所提到的被動延遲片對702A、702D之間。被動延遲片對702B、702C具有每個皆關於平行於輸入偏光片210之電向量透射211的電向量透射方向，分別以90º及以0º延伸的慢軸。被動延遲片對702B、702C因此為被動延遲片330之範例，包含多個被動延遲片，其具有平行於該被動延遲片之該平面的交叉的光軸。
每個被動延遲片702A、702B、702C、702D皆包含雙折射分子704A、704B、704C、704D，其為固定式液晶，例如UV固化反應性液晶原、延伸聚合物或其他已知雙折射材料。
被動延遲片對702A、702D具有關於分別平行於輸入偏光片210之該電向量透射的電向量透射方向211，分別以45º及以135º延伸的慢軸。
第二十八C圖為針對第二十八B圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
該等曲線圖代表平行輸入偏光片210與附加偏光片1318之間的延遲片700之堆疊之相對透射率之極性變化。因此，除了來自偏光片迎面透射的損失及菲涅耳反射損失以外，正軸光線實質上沒有亮度改變。偏軸光線如所例示具有降低的亮度。
第二十八C圖中所例示該等示意曲線圖，使用包含第六表中所說明該等參數的該等進一步複數延遲片1300得到。對該等層之延遲及其他性質的所需範圍，已藉助延遲片堆疊之模擬及採用顯示光學堆疊的實驗確立。
被動控制延遲片
層 類型 平面外角度/ º 平面內角度/ º ∆n.d /nm
272A 正A 0 45 135
272B 90 700
272C 0 700
272D 135 135
第六表
第七表為另一被動延遲片堆疊700之範例，其除了該表中所闡述該等不同參數以外，與第六表中所示相同。第六表之該等四分之一波片702A、702D為零階波片，然而第七表之該等四分之一波片702A、702D為第二階四分之一波片(方程式13中的q = 2)。
視需要，本發明所揭示內容不包括第六表和第七表中所示該等情況任一者或兩者。
視需要，本發明所揭示內容不包括以下情況：其中該四分之一波片對具有交叉的分別以45º及以135º延伸的慢軸，且該延遲片更包含一附加被動延遲片對，其布佈置在該等四分之一波之間，且其在該等被動延遲片之該平面中具有交叉的慢軸。
視需要，本發明所揭示內容不包括以下情況：其中該四分之一波片對之一具有關於平行於該顯示偏光片之該電子向量透射的電子向量透射方向，以至少40º及至多50º延伸的慢軸，且該四分之一波片對之另一具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，以至少130º及至多140º延伸的慢軸，其中該延遲片更包含一附加被動延遲片對，其布置在該等四分之一波片之間，附加被動延遲片對之一在該等被動延遲片之該平面中具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，以至少-10º及至多10º延伸的慢軸，且附加被動延遲片對之另一在該等被動延遲片之該平面中具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的電向量透射方向，以至少-10º及至多10º延伸的慢軸。
被動控制延遲片
層 類型 平面外角度/ º 平面內角度/ º ∆n.d /nm
272A 正A 0 45 700
272B 90
272C 0
272D 135
第七表
第二十九A圖為例示成像波導1在窄角操作模式下之操作之後視透視圖的示意圖。第二十九A圖中所示的波導1之範例，與如以上所討論的顯示裝置100之該等具體實施例任一者結合。
光源之輸入設置15所提供的光線400A、400B會引導到反射端4，並藉助波導1內的全內反射在波導1內引導到提取特徵12。波導1包含一光輸入表面2，其沿著該定向波導1之一第一端延伸，以及一反射端4，其沿著該定向波導1相對於該第一端2 (用於將該輸入光沿著該波導1反射回)之一第二端延伸，該反射端4在該側向方向上具有正光功率。第二引導表面8包含光提取特徵12，以及中間區10，其在該等光提取特徵12之間，該等光提取特徵12取向成將該所反射出輸入光400A、400B偏轉穿越該第一引導表面6作為輸出光，且該等中間區10設置成引導光穿越該波導1而未將其提取。
成像波導及併入成像波導的光學系統在美國專利號No. 9,519,153和美國專利號No. 10,054,732中說明，於文中將其兩者完整併入作為參考。
如第二十九A圖中所例示，該等光提取特徵在該側向方向上具有正光功率，這樣的光功率與曲面反射端4之光功率配合，以提供光源之設置15之成像。
然後，反射光線400A、400B在該z方向上引導到窗口平面中的光學窗口26。光學窗口26為在光源之設置15之側向方向(y軸)上的影像。
第二引導表面8因此設置成將所反射出輸入光400A、400B偏轉穿越第一引導表面6作為輸出光，且波導1設置成在該側向方向上成像光源之設置15，以使來自該等光源的輸出光引導到依光源之設置15之該等光源之輸入位置而定分佈的輸出方向上的各自光學窗口26中。
其優勢在於，成像波導已證明45度之側向角處的偏軸相對亮度P小於1.5%。在該目前範例中，這樣的波導1可在該液晶延遲片適當驅動時，在隱私模式下達成小於0.1%之偏軸亮度。視覺影像安全性之非常高層級VSL可達成，包括VSL > 4。這樣的顯示器在所需為> 1尼特/勒克斯(nits/lux)顯示設定時，可在低照度環境中具有改進性能。
第二十九B圖為在無可切換式液晶延遲片的顯示裝置中使用時，例示第二十九A圖之輸出之視野亮度繪圖的示意曲線圖。
其優勢在於，由於該波導之成像，偏軸亮度之相對較低位準對偏軸觀看系統可實現。舉例來說，提供45度之側向角及0度之仰角處小於5%之迎面亮度。
這樣的波導1具有受限於該等光源之高度及反射端4和輸入端2之相對高度所決定的效率的厚度。最好為提供減少的厚度。
第三十圖為例示包含準直波導901的背光20之側視圖的示意圖。第三十圖中所示的背光20之範例，與如以上所討論的顯示裝置100之該等具體實施例任一者結合。
定向波導901包含：第一和第二光輸入表面902A、902B，其沿著該波導901之相對端在一側向方向上延伸；光源之該等設置915、917，其沿著每個各自光輸入表面902A、902B布置；以及相對第一和第二光引導表面906、908，其為了透過全內反射沿著該波導901引導該輸入光400而從光輸入表面902A橫跨該波導901延伸，該波導設置成將穿越該波導所引導的輸入光偏轉以穿越該第一引導表面906出射。
該至少一個光輸入表面包含一第一輸入表面902A，其沿著該波導901之一第一端延伸，以及一第二輸入表面902B，其沿著該波導901之一第二光輸入端延伸，其中該第二光輸入端面向該第一光輸入端。
反射片903設置成將散射到背光20之後側的光偏轉以提高效率。輸出光線400從該波導輸出且進一步透過轉向薄膜927偏轉，並透過設置在轉向薄膜927之輸出上或附近的表面950散射。
第三十一圖為在無可切換式液晶延遲片的顯示裝置中使用時，例示第三十圖之輸出之視野亮度繪圖的示意曲線圖。
其優勢在於，這樣的照明分佈狀況可達成對迎面使用者的照明之高效率。又，這樣的分佈狀況實質上均勻沿著光波導901之長度，從而達成高亮度均勻性並降低功耗。這樣的分佈狀況也可用於對隱私顯示器100提供背光20之隱私模式操作。
現在將進一步說明用於偏軸照明的平行偏光片之間的延遲片層之操作。在以上所說明該等各種裝置中，至少一個延遲片會以各種不同配置設置在反射式偏光片318與附加偏光片218之間。在每種情況下，該至少一個延遲片會配置以使不會影響沿著該(等)延遲片之平面法線的軸通過反射式偏光片318、該至少一個延遲片及附加偏光片218的光之亮度，但其確實會降低沿著向該(等)延遲片之平面法線傾斜的軸通過反射式偏光片318、該至少一個延遲片及附加偏光片218的光之亮度，至少在補償型可切換式延遲片300之該等可切換狀態之一下。現在將更詳細說明這種效果，其原理一般來說應用於以上所說明所有該等裝置。
第三十二A圖為以透視圖例示，透過偏軸光照明延遲片層的示意圖。校正延遲片630包含光軸方向634與該x軸成0度的折射率橢圓形632所代表的雙折射材料，並具有厚度631。法線光線636傳遞以使該材料中的路徑長度與厚度631相同。光線637在該y-z平面中具有增加的路徑長度；然而該材料之雙折射實質上與該等光線636相同。藉由比較，在該x-z平面中的光線638在該雙折射材料中具有增加的路徑長度，且進一步該雙折射與法線光線636不同。
因此，延遲片630之相位延遲會依該各自光線之入射角以及該入射平面而定，亦即該x-z中的光線638將具有不同於該y-z平面中的該等法線光線636和該等光線637的相位延遲。
現在將說明偏光的光與延遲片630之交互作用。為在以定向背光操作期間分辨該等第一和第二偏光分量，下列解說將參照第三和第四偏光分量。
第三十二B圖為以透視圖例示，透過與該x軸成90度的第三線性偏光狀態之偏軸光照明延遲片層的示意圖，且第三十二C圖為以透視圖例示，透過與該x軸成0度的第四線性偏光狀態之偏軸光照明延遲片層的示意圖。在這樣的設置中，該等入射線性偏光狀態與橢圓632所代表的雙折射材料之該等光軸對準。所以，不會在該等第三和第四正交偏光分量之間提供相位差值，且對每條光線636、637、638皆沒有結果所致的線性偏光的輸入之偏光狀態之改變。因此，延遲片630未將相位移位引入到延遲片630之該輸入側上的延遲片沿著延遲片630之平面法線的軸所通過的光之偏光分量。據此，延遲片630不會影響通過延遲片630及延遲片630之每側上的偏光片(未顯示)的光之亮度。儘管第二十九A圖至第二十九B圖具體而言係關於被動的延遲片630，但類似效果會透過以上所說明該等裝置中的該等延遲片達成。
第三十二D圖為以透視圖例示，透過45度的線性偏光狀態之偏軸光照明延遲片630層的示意圖。該線性偏光狀態解析(resolved)為分別正交和平行於光軸634方向的第三和第四偏光分量。對設計波長而言，延遲片厚度631及折射率橢圓形632所代表的材料相位延遲，提供將光線636所代表在法線方向上入射到其上的該等第三和第四偏光分量之相位相對移位半個波長之淨效果。該設計波長例如在500至550nm之範圍內。
在該設計波長下且對沿著光線636在法線上傳遞的光而言，隨後該輸出偏光旋轉90度成-45度的線性偏光狀態640。沿著光線637傳遞的光看到與由於厚度改變而沿著光線637的相位差值相似但不等同的相位差值，因此橢圓偏光狀態639可輸出，其具有與該輸出光對光線636之線性偏光軸相似的主軸。
藉由對比，對沿著光線638的入射線性偏光狀態的相位差值顯著不同，特別是較低的相位差值。這樣的相位差值提供在給定傾角(inclination angle) 642處實質上圓形的輸出偏光狀態644。因此，延遲片630將相位移位引入到延遲片630之該輸入側上的延遲片沿著向延遲片630之平面法線傾斜的對應於光線638的軸所通過的光之偏光分量。儘管第二十九B圖係關於被動的延遲片630，但在該可切換式液晶延遲片對應於該隱私模式之可切換狀態下，類似效果會透過以上所說明該等延遲片達成。
為例示延遲片堆疊之偏軸行為，現在將參照該等平行偏光片500、210之間的C板之操作，針對各種偏軸照明設置說明附加偏光片318與輸出顯示偏光片218之間的C板308A、308B之角度亮度控制。
第三十三A圖為以透視圖例示，透過具有正仰角的偏軸偏光的光照明C板層的示意圖。入射線性偏光分量704入射到垂直於延遲片560之平面的延遲片560 (即光軸方向507的C板)之雙折射材料632上。偏光分量704在穿越該液晶分子的透射上看不到淨相位差值，因此該輸出偏光分量與分量704相同。因此，最大透射會穿越偏光片210看到。因此，延遲片560具有垂直於延遲片560之平面(即該x-y平面)的光軸561。具有垂直於該延遲片之平面的光軸的延遲片560包含一C板。
第三十三B圖為以透視圖例示，透過具有負側向角的偏軸偏光的光照明C板層的示意圖。如同第三十三A圖之設置，偏光狀態704看不到淨相位差值，並會以最大亮度透射。因此，延遲片560未將相位移位引入到延遲片560之該輸入側上的偏光片沿著延遲片560之平面法線的軸所通過的光之偏光分量。據此，延遲片560不會影響通過延遲片560及延遲片560之每側上的偏光片(未顯示)的光之亮度。儘管第二十九A圖至第二十九B圖具體而言係關於被動的延遲片560，但類似效果會透過以上所說明該等裝置中的該等延遲片達成。
第三十三C圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和負側向角的偏軸偏光的光照明C板層的示意圖。與第三十三A圖至第三十三B圖之設置相比，偏光狀態704關於在穿越延遲片560的透射上提供淨相位差值的雙折射材料632解析為本徵態703、705。結果所致的橢圓偏光分量656會穿越偏光片210透射，其亮度與第三十三A圖至第三十三B圖中所例示該等光線相比降低。
第三十三D圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和正側向角的偏軸偏光的光照明C板層的示意圖。以與第三十三C圖相似的方式，偏光分量704解析為經歷淨相位差值的本徵態703、705，且橢圓偏光分量660會提供，其在穿越該偏光片的透射之後降低該各自偏軸光線之亮度。因此，延遲片560將相位移位引入到延遲片560之該輸入側上的偏光片沿著向延遲片560之平面法線傾斜的軸所通過的光之偏光分量。儘管第二十九B圖係關於被動的延遲片560，但在該可切換式液晶延遲片對應於該隱私模式之可切換狀態下，類似效果會透過以上所說明該等延遲片達成。
第三十四圖為針對第三十三A圖至第三十三D圖中所透射出光線，例示輸出透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。因此，該C板在極象限中提供亮度降低。結合文中別處所說明的可切換式液晶延遲片層314，(i) 在操作之第一廣角狀態下提供該C板之亮度降低之去除 (ii) 在操作之第二隱私狀態下達成用於亮度降低的極區之延伸。
為例示延遲片堆疊之偏軸行為，現在將針對各種偏軸照明設置說明附加偏光片318與輸出顯示偏光片218之間的交叉的A板308A、308B之角度亮度控制。
第三十五A圖為以透視圖例示，透過具有正仰角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖。具有電向量透射方向219的線性偏光片218用於將平行於該側向方向的線性偏光狀態704提供到該等交叉的A板308A、308B之第一A板308A上。光軸方向309A以+45度向該側向方向傾斜。延遲片308A對該正仰角方向上的偏軸角
Figure 02_image001
1 之相位延遲，提供在輸出上一般來說橢圓的結果所致的偏光分量650。偏光分量650入射到該等交叉的A板308A、308B之第二A板308B上，其具有正交於第一A板308A之光軸方向309A的光軸方向309B。在第三十五A圖之入射平面中，第二A板308B對該偏軸角
Figure 02_image001
1 之相位延遲等同且相對於第一A板308A之相位延遲。因此，會對於入射偏光分量704提供一淨零延遲，且該輸出偏光分量與輸入偏光分量704相同。
該輸出偏光分量會與附加偏光片318之電向量透射方向對準，因此有效透射。其優勢在於，對於具有零側向角角度分量的光線提供無實質上損失，以使完全透射效率達成。
第三十五B圖為以透視圖例示，透過具有負側向角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖。因此，輸入偏光分量會透過第一A板308A轉換成一般來說橢圓偏光狀態的中間偏光分量652。第二A板308B再次向該第一A板提供等同且相對延遲，以使該輸出偏光分量與輸入偏光分量704相同，且光有效穿越偏光片318透射。
因此，該延遲片包含一延遲片對308A、308B，其在該等延遲片308A、308B之該平面(即本發明具體實施例中的x-y平面)中具有交叉的光軸。延遲片對308A、308B具有每個皆關於平行於偏光片318之電向量透射的電向量透射方向以45º延伸的光軸309A、309B。
其優勢在於，會對於具有零仰角角度分量的光線提供無實質上損失，以使完全透射效率達成。
第三十五C圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和負側向角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖。偏光分量704會透過第一A板308A轉換成橢圓偏光分量654。結果所致的橢圓分量656會從第二A板308B輸出。橢圓分量656會透過輸入偏光片318分析，其亮度與第一偏光分量704之輸入亮度相比降低。
第三十五D圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和正側向角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖。偏光分量658和660會透過第一和第二A板308A、308B提供，因為第一和第二延遲片之淨相位延遲不會提供補償。
因此，亮度會對具有非零側向角和非零仰角分量的光線降低。其優勢在於，顯示隱私可對設置在觀看象限中的窺探者提高，而對主要顯示使用者的發光效率實質上未降低。
第三十六圖為針對第三十五A圖至第三十五D圖中所透射出光線，例示輸出透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。與第三十四圖之設置相比，亮度降低之區域會對偏軸觀看增加。然而，與在操作之第一寬廣模式狀態下用於偏軸觀看的該等C板設置相比，可切換式液晶延遲片層301提供降低的均勻性。
如文中所使用，該等用語「實質上」(substantially)和「約為」(approximately)對其對應用語提供業界接受的公差及/或項目之間的相對性。這樣的業界接受的公差在百分之零至百分之十的範圍內，並對應於(但不限於)組件數值、角度等。這樣的項目之間的相對性在約為百分之零至百分之十之間的範圍內。
儘管以上已說明依據文中所揭示該等原理的各種具體實施例，但應可理解這些僅是藉由範例而非限制所呈現。因此，此揭示內容之廣度和範疇不應受到該等以上所說明示例性具體實施例任一者限制，而是應僅依據從此揭示內容發布的任何申請專利範圍及其相等物定義。再者，該等以上優勢和特徵係在所說明具體實施例中提供，但不應將這樣的所發布諸申請專利範圍之應用限於完成任何或所有該等以上優勢的程序和結構。
此外，文中該等段落標題為了與根據37 CFR 1.77的該等建議一致而提供，或除此之外為了提供組織提示。這些標題不應限制或描繪從此揭示內容發布的任何申請專利範圍中所闡述的該(等)具體實施例特徵。具體而言且藉由範例，儘管該等標題指稱「技術領域」(Technical Field)，但諸申請專利範圍不應受到在此標題下為了說明該所謂的領域而選擇的語言限制。又，在該「先前技術」(Background)中對技術之說明，不應理解為承認某些技術對此揭示內容中的任何具體實施例而言為先前技術。該「發明內容」(Summary)也不應視為描繪所發布諸申請專利範圍中所闡述該(等)具體實施例特徵。再者，在此揭示內容中以該單數形式對「發明」(invention)的任何參考，皆不應用於主張在此揭示內容中僅有單點之新穎性。多個具體實施例能依據從此揭示內容發布的該等多個申請專利範圍之該等限制闡述，且這樣的諸申請專利範圍據此定義由此所保護的該(等)具體實施例及其相等物。在所有實例中，這樣的諸申請專利範圍之範疇皆應根據此揭示內容對其自身優點考慮，但不應受到文中所闡述該等標題約束。
1:波導；成像波導 2:光輸入表面；第一端；輸入端 3:後側反射片 4:反射端；曲面反射端 5:光學堆疊 6:第一引導表面 8:第二引導表面 10:中間區 12:提取特徵；光提取特徵 15:輸入光源；光源之輸入設置；光源之設置 20:背光；廣角背光；再循環背光 26:光學窗口 48:透射式空間光調變器；空間光調變器；偏光的輸出空間光調變器；透射式空間光調變器(SLM)；發出式空間光調變器 100:顯示裝置；顯示器；可切換式定向顯示器；可切換式隱私顯示裝置；隱私顯示器 199:軸；觀看方向；法線 207、211、303、1319:電向量透射方向 208:反射式再循環偏光片 210:輸入偏光片；二向色輸入偏光片；偏光片；輸入顯示偏光片；顯示輸入偏光片 212、216、312、316、312A、316A、1312、1316:基板 214:液晶層 218:輸出偏光片；偏光片；外偏光片；線性偏光片 219:電向量透射方向；輸出電向量方向 220、222、224:紅色、綠色及藍色像素 260:視角控制元件；視角控制光學元件；結構 296A:第一四分之一波片；四分之一波片 296B:第二四分之一波片；四分之一波片 296A、296B:第一四分之一波片對；四分之一波片 296AA、296BA、296AB、296BB四分之一波片 296AA、296AB:第二四分之一波片對；進一步第一和第二四分之一波片 298A、298B、1310A、1310B:角度 300:延遲片；延遲片層；補償型可切換式延遲片 300A、300B:延遲片 301:可切換式延遲片；可切換式液晶延遲片；液晶延遲片；延遲片；第一液晶延遲片；可切換式液晶延遲片層 301A:第二液晶延遲片；另一可切換式延遲片；可切換式液晶延遲片 302:反射式偏光片 308A:另一附加偏光片；第一A板；延遲片 308B:第二A板 308A、308B:C板；交叉的A板；延遲片對；延遲片 309A、309B、634:光軸方向；光軸 312、316:基板 314:層；可切換式液晶延遲片層 314A:另一液晶材料層 318:附加偏光片；偏光片；滲漏吸附偏光片；滲漏偏光片；吸附附加偏光片；輸入偏光片 318A:另一附加吸附偏光片；另一附加偏光片 318B:另一附加偏光片 319:電向量透射方向；透射方向 330:被動延遲片；延遲片；補償延遲片；負C板被動延遲片 330B:被動補償延遲片 350、1350:電壓驅動器 352:控制系統 360、361、364:偏光狀態；線性偏光狀態 362:線性偏光的狀態；線性偏光狀態；偏光狀態 370:偏光 372、658:偏光分量 374、640:線性偏光狀態 376、378:偏光狀態 400:光；光線；正軸光線；正軸光線；輸出光；輸入光；輸出光線 400A、400B:光線；所反射出輸入光；反射光線 402:光線；偏軸光線；偏軸光線 404:垂直狀態 410:正軸光 412:偏軸光；偏軸光線 413、415:表面排列層；電極；電極層 414:液晶材料；材料 417a、417b:排列方向 430、496A、496B:材料 431、561、1309A、1309B:光軸 497A、497B:光軸方向；交叉的光軸 507:光軸方向 518、560:延遲片 520:正軸位置；正軸區；正軸橫式和直式取向 522、524:上下中央觀看區 522:俯視直式取向 526、528:側向觀看位置 528:從右側看橫式取向 530、532:上觀看象限 534、536:下觀看象限 600:車用車輛；車輛 602:車輛艙室 604:環境照明；環境光；環境光源 606:駕駛；體積 608:乘客 618:擋風玻璃 619:空氣間隙 620:光錐 622:高角度光線 630:校正延遲片；延遲片 631:厚度；延遲片厚度 632:折射率橢圓形；橢圓；雙折射材料 636:法線光線；光線；法線光線 637、638:光線；光線 639:橢圓偏光狀態 642:給定傾角 644:輸出偏光狀態 650:結果所致的偏光分量；偏光分量 652:中間偏光分量 654:橢圓偏光分量 656:結果所致的橢圓偏光分量；橢圓分量 660:橢圓偏光分量；偏光分量 700:被動延遲片堆疊 702A、702B、702C、702D:被動延遲片 703、705:本徵態 704:入射線性偏光分量；偏光分量；分量；偏光狀態；線性偏光狀態；入射偏光分量；輸入偏光分量；第一偏光分量 704A、704B、704C、704D:雙折射分子 800、802、804、850、852、854、856、858、870、872、874、876:分佈狀況 804:漫射片 805:漫射片；表面起伏漫射片 806、808:稜鏡薄膜 862L、862R:偏軸觀看區 901:準直波導；定向波導；波導；光波導 902A、902B:第一和第二光輸入表面；光輸入表面 902A:第一輸入表面 902B:第二輸入表面 903:反射片 906、908:相對第一和第二光引導表面 906:第一引導表面 915、917:光源之該等設置 927:轉向薄膜 950:表面 1300:延遲片；可切換式延遲片 1301:可切換式液晶延遲片 1308A:被動補償延遲片 1308B:被動控制延遲片 1308A、1308B:被動延遲片對；A板對 1314:層 1318:另一附加偏光片 1330:被動延遲片；被動補償延遲片 1413、1415:電極 1419a、1419b:表面排列層 1421:液晶材料層；液晶材料；層
具體實施例在該等所附圖式中藉由範例例示，其中同樣的參考號碼指示相似的部分，且其中：
第一A圖為以側視透視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一透射式(transmissive)空間光調變器、反射式偏光片、設置在四分之一波片之間的一可切換式延遲片，以及設置在該空間光調變器之該輸出側上的一附加偏光片；
第一B圖為以前視圖例示，第一A圖之光學堆疊中的光學層之排列的示意圖；
第一C圖為以前視圖例示，用於扭轉向列型(Twisted nematic，TN)空間光調變器之輸出以達成垂直輸出偏光狀態的光學層之排列的示意圖；
第二圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片之間的複數延遲片層之設置並包含設置在四分之一波片之間的一被動正C板補償延遲片和一270度超扭轉(supertwisted)可切換式液晶延遲片的示意圖；
第三A圖為以側視圖例示，在公開操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自空間光調變器的輸出光之傳遞的示意圖；
第三B圖為以側視圖例示，在公開操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自環境光源的光線之傳遞的示意圖；
第三C圖為以側視圖例示，在隱私操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自空間光調變器的輸出光之傳遞的示意圖；
第三D圖為以側視圖例示，在隱私操作模式下穿越第一A圖之光學堆疊，來自環境光源的光線之傳遞的示意圖；
第四A圖為針對第三A圖中的該等所透射出光線，例示透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖(graph)；
第四B圖為針對第三B圖中的該等所透射出光線，例示反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第四C圖為針對第三C圖中的該等所透射出光線，例示透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第四D圖為針對第三D圖中的該等所透射出光線，例示反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第五A圖為以前視透視圖例示，在公開模式下操作的第一A圖之顯示器之外觀的示意圖；
第五B圖為以前視透視圖例示，在隱私模式下操作的第一A圖之顯示器之外觀的示意圖；
第六A圖為以透視圖例示，在公開模式下的行動裝置之亮度之外觀的示意圖，包含第一A圖之顯示器，其外觀從左上方以順時針次序顯示：迎面橫式、迎面直式、俯視直式及從右側看橫式；
第六B圖為以透視圖例示，在隱私模式下的行動裝置之亮度之外觀的示意圖，包含第一A圖之顯示器，其外觀從左上方以順時針次序顯示：迎面橫式、迎面直式、俯視直式及從右側看橫式；
第六C圖為以透視圖例示，在隱私模式下的行動裝置之反射率之外觀的示意圖，包含第一A圖之顯示器，其外觀從左上方以順時針次序顯示：迎面橫式、迎面直式、俯視直式及從右側看橫式；
第七A圖為以俯視圖例示在夜間操作模式下，具有設置在該車輛艙室內的可切換式定向顯示器的車用車輛的示意圖；
第七B圖為以側視圖例示在夜間操作模式下，具有設置在該車輛艙室內的可切換式定向顯示器的車用車輛的示意圖；
第八A圖為以側視透視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含四分之一波片之間的一發射式空間光調變器和補償型(compensated)可切換式液晶延遲片、一反射式偏光片，以及一附加偏光片；
第八B圖為以側視透視圖例示視角控制元件的示意圖，包含一反射式偏光片、四分之一波片之間的一可切換式液晶延遲片，以及一附加偏光片；
第九圖為以透視側視圖例示，設置在平行偏光片之間的延遲片層之設置並包含設置在四分之一波片之間的一270度超扭轉可切換式液晶延遲片的示意圖；
第十A圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十B圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十C圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十D圖為針對扭轉為270度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十一A圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十一B圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十一C圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十一D圖為針對扭轉為450度的第九圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十二A圖為以透視側視圖例示可切換式液晶延遲片之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片之間扭轉為一90度的一扭轉向列型液晶延遲片；
第十二B圖為針對第十二A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十二C圖為針對第十二A圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十二D圖為針對第十二A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十二E圖為針對第十二A圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十三A圖為以透視側視圖例示可切換式液晶延遲片之設置的示意圖，包含扭轉為一90度的一扭轉向列型液晶延遲片及設置在四分之一波片之間的正C板補償延遲片；
第十三B圖為針對第十三A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十三C圖為針對第十三A圖之設置，例示在公開模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十三D圖為針對第十三A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十三E圖為針對第十三A圖之設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十四A圖為以透視側視圖例示可切換式液晶延遲片之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片之間扭轉為一360度的一扭轉向列型液晶延遲片；
第十四B圖為針對第十四A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十四C圖為針對第十四A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十五A圖為以透視側視圖例示可切換式液晶延遲片之設置的示意圖，包含設置在四分之一波片之間扭轉為一225度的一扭轉向列型液晶延遲片；
第十五B圖為針對第十五A圖之設置，例示在公開模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十五C圖為針對第十五A圖之設置，例示在隱私模式下該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十六圖為針對設置在四分之一波片之間的延遲片層，例示延遲片相位延遲隨著歸零(null)之極角之變化的示意曲線圖；
第十七A圖為以透視側視圖例示，設置在四分之一波片之間的負C板延遲片及設置在平行偏光片之間的反射式偏光片之設置的示意圖；
第十七B圖為針對第十七A圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十七C圖為針對第十七A圖之設置，例示該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十八A圖為以透視側視圖例示，設置在四分之一波片(其設置在該顯示偏光片與反射式偏光片之間)之間的負C板延遲片之設置的示意圖；
第十八B圖為針對第十八A圖之設置(對第十八B圖之設置的延遲片數值不同)，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十八C圖為以透視側視圖例示，設置在四分之一波片之間的正C板延遲片及設置在平行偏光片之間的反射式偏光片之設置的示意圖；
第十八D圖為針對第十八C圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十八E圖為針對第十八C圖之設置，例示該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第十九A圖為以透視側視圖例示，在該顯示偏光片與反射式偏光片之間，負C板延遲片設置介於四分之一波片之間的示意圖；
第十九B圖為針對第十九A圖之設置(對第十八D圖之設置的延遲片數值不同)，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十A圖為以側視透視圖例示可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一背光、一附加偏光片、設置在一第一四分之一波片對之間的一第一液晶延遲片、一空間光調變器48、設置在一第二四分之一波片對之間的一第二液晶延遲片，以及一另一附加偏光片；
第二十B圖為以側視透視圖例示可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一背光、設置在一反射式再循環(recirculation)偏光片與一透射式空間光調變器之間的進一步複數延遲片、一反射式偏光片、複數延遲片，以及一附加偏光片；
第二十一圖為以側視透視圖例示視角控制元件的示意圖，包含四分之一波片之間的一被動補償延遲片、一反射式偏光片，以及設置在該反射式偏光片與一附加偏光片之間的四分之一波片之間的一可切換式液晶延遲片301；
第二十二圖為以側視透視圖例示視角控制元件的示意圖，包含一被動補償延遲片、一可切換式液晶延遲片及一另一附加偏光片，以及設置在該另一附加偏光片與一附加偏光片之間的四分之一波片之間的一可切換式液晶延遲片301；
第二十三A圖為以側視透視圖例示進一步複數延遲片之範例設置的示意圖，包含一被動控制延遲片、一被動補償延遲片，以及一可切換式液晶延遲片；
第二十三B圖為在隱私模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十三C圖為在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十三D圖為針對與第二十三A圖相似的設置，例示在隱私模式下該等所反射出光線的反射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖，其中該輸出偏光片透過附加偏光片提供且該輸入偏光片透過反射式偏光片提供；
第二十四A圖為以側視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一透射式空間光調變器，包含一再循環背光；且在該空間光調變器之該輸出側上：一反射式偏光片、設置在該反射式偏光片與一附加偏光片之間的一可切換式延遲片；以及設置在該空間光調變器之該反射式偏光片與該輸出偏光片之間的第十七C圖之四分之一波片設置之間的該被動延遲片；
第二十四B圖為針對第二十四A圖之堆疊之各種組件，例示輸出亮度隨著側向視角之變化的示意曲線圖；
第二十四C圖為針對第二十四A圖之設置，例示輸出亮度隨著側向視角之變化的示意曲線圖；
第二十四D圖為針對與第二十四A圖相似的設置，例示輸出亮度隨著側向視角之變化的示意曲線圖，其中省略設置在四分之一波片之間的被動延遲片及該等四分之一波片；
第二十五A圖為針對寬頻吸附(absorbing)偏光片及針對滲漏(leaking)吸附偏光片，例示輸出亮度隨著波長之變化的示意曲線圖；
第二十五B圖為針對第二十五A圖之寬頻吸附偏光片及第十八A圖至第十八B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十五C圖為針對第二十五A圖之滲漏吸附偏光片及第十八A圖至第十八B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十五D圖為針對第二十五A圖之寬頻吸附偏光片及第十九A圖至第十九B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十五E圖為針對第二十五A圖之滲漏吸附偏光片及第十九A圖至第十九B圖之多個延遲片300，在公開模式下針對第二十三A圖之設置，例示該等所透射出光線的輸出顏色隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十六A圖為以側視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一發出式空間光調變器、設置在該反射式偏光片與一附加偏光片之間的一可切換式延遲片；設置在該空間光調變器之該反射式偏光片與該輸出偏光片之間的四分之一波片之間的一被動延遲片，以及一空氣間隙(air gap)和漫射片(diffuser)；
第二十六B圖為以側視圖例示，在環境照明中使用的可切換式隱私顯示器的示意圖，包含一透射式空間光調變器、一再循環背光、設置在該反射式偏光片與一附加偏光片之間的一可切換式延遲片；設置在該空間光調變器之該反射式輸入偏光片與該輸入偏光片之間的四分之一波片之間的一被動延遲片，以及一空氣間隙和漫射片；
第二十七A圖至第二十七X圖和第二十七AA圖至第二十七AF圖為以側視圖例示，與透射式或發出式空間光調變器依序(in series)設置的被動和主動延遲片之各種設置的示意圖；
第二十八A圖為以側視透視圖例示視角控制元件的示意圖，包含一被動補償延遲片堆疊、一反射式偏光片，以及設置在該反射式偏光片與一附加偏光片之間的四分之一波片之間的一可切換式液晶延遲片；
第二十八B圖為以側視透視圖例示包含一被動控制延遲片的被動延遲片堆疊之範例的示意圖，包含一連串四個對準A板；
第二十八C圖為針對第二十八B圖之設置，例示該等所透射出光線的透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第二十九A圖為例示成像波導在窄角操作模式下之操作之後視透視圖的示意圖；
第二十九B圖為在無可切換式液晶延遲片的顯示裝置中使用時，例示第二十九A圖之輸出之視野亮度繪圖(plot)的示意曲線圖；
第三十圖為例示包含準直(collimating)波導的背光之側視圖的示意圖；
第三十一圖為在無可切換式液晶延遲片的顯示裝置中使用時，例示第三十圖之輸出之視野亮度繪圖的示意曲線圖；
第三十二A圖為以透視圖例示，透過偏軸光照明延遲片層的示意圖；
第三十二B圖為以透視圖例示，透過0度的第一線性偏光狀態之偏軸光照明延遲片層的示意圖；
第三十二C圖為以透視圖例示，透過90度的第一線性偏光狀態之偏軸光照明延遲片層的示意圖；
第三十二D圖為以透視圖例示，透過45度的第一線性偏光狀態之偏軸光照明延遲片層的示意圖；
第三十三A圖為以透視圖例示，透過具有正仰角(elevation)的偏軸偏光的光照明C板延遲片的示意圖；
第三十三B圖為以透視圖例示，透過具有負側向角的偏軸偏光的光照明C板延遲片的示意圖；
第三十三C圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和負側向角的偏軸偏光的光照明C板延遲片的示意圖；
第三十三D圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和正側向角的偏軸偏光的光照明C板延遲片的示意圖；
第三十四圖為針對第三十三A圖至第三十三D圖中所透射出光線，例示輸出透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖；
第三十五A圖為以透視圖例示，透過具有正仰角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖；
第三十五B圖為以透視圖例示，透過具有負側向角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖；
第三十五C圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和負側向角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖；
第三十五D圖為以透視圖例示，透過具有正仰角和正側向角的偏軸偏光的光照明交叉的A板延遲片層的示意圖；以及
第三十六圖為針對第三十五A圖至第三十五D圖中所透射出光線，例示輸出透射率隨著極性方向之變化的示意曲線圖。
1:波導
3:後側反射片
5:光學堆疊
15:輸入光源
20:背光
48:透射式空間光調變器
100:顯示裝置
199:軸
208:反射式再循環偏光片
210:輸入偏光片
212:基板
214:液晶層
218:輸出偏光片
220、222、224:紅色、綠色及藍色像素
296A、296B:四分之一波片
300:延遲片
301:可切換式延遲片
302:反射式偏光片
314:層
312、316:基板
318:附加偏光片
330:被動延遲片
350:電壓驅動器
352:控制系統
400:正軸光線
604:環境照明

Claims (50)

  1. 一種顯示裝置，包含： 一空間光調變器，其設置成沿著一輸出方向輸出光； 一顯示偏光片，其設置在該空間光調變器之一側上； 一附加偏光片，其設置在該空間光調變器之與該顯示偏光片相同的側上，該顯示偏光片和該附加偏光片設置成通過各自線性偏光的偏光分量； 第一和第二四分之一波片，其設置在該附加偏光片與該顯示偏光片之間，該第一四分之一波片設置在該第二四分之一波片之該輸入側上，並設置成將該顯示偏光片及其該輸入側上的該附加偏光片之該一所通過的一線性偏光的偏光狀態轉換為一圓形偏光的偏光狀態，且該輸出側上的該第二四分之一波片設置成將入射到其上的一圓形偏光的偏光狀態轉換為其該輸出側上的該顯示偏光片和該附加偏光片之另一所通過的一線性偏光的偏光狀態；以及 至少一個延遲片，其設置在該四分之一波片對之間。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該四分之一波片對每個皆包含一被動四分之一波片，其包含一對準單軸雙折射材料層。
  3. 如請求項2所述之顯示裝置，其中該四分之一波片對具有交叉的光軸。
  4. 如請求項2至3任一項所述之顯示裝置，其中該四分之一波片對之每個皆具有與該相鄰顯示偏光片或附加偏光片之該電向量透射方向成45度設置的一光軸。
  5. 如請求項2至4所述之顯示裝置，其中該四分之一波片對每個皆具有在110nm至175nm的一範圍內、且較佳為在130nm至140nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  6. 如請求項1至5任一項所述之顯示裝置，其中該延遲片包含一液晶延遲片，其包含一液晶材料層。
  7. 如請求項6所述之顯示裝置，其中該液晶延遲片為一可切換式液晶延遲片，更包含電極，其設置成為了切換該液晶材料層而施加一電壓。
  8. 如請求項6或7所述之顯示裝置，其中該液晶延遲片包含兩個表面排列(alignment)層，其布置與該液晶材料層相鄰並在其相對側上，且每個表面排列層皆設置成在該相鄰液晶材料中提供沿面排列。
  9. 如請求項6至8任一項所述之顯示裝置，其中該等兩個表面排列層之每個皆具有與該顯示偏光片和附加偏光片中至少一者之該電向量透射方向成45度設置的一排列方向。
  10. 如請求項6至9任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料具有一正介電各向異性。
  11. 如請求項6至10任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料層具有一扭轉。
  12. 如請求項11所述之顯示裝置，其中該扭轉為(90 + m * 180)度，其中m為零或一正整數。
  13. 如請求項6至12任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料層具有90度之一扭轉，以及在420nm至550nm的一範圍內、且最佳為在460nm至480nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  14. 如請求項6至12任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料層具有270度之一扭轉，以及在650nm至800nm的一範圍內、且最佳為在700nm至720nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  15. 如請求項6至12任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料層具有360度之一扭轉，以及在1100nm至1400nm的一範圍內、且最佳為在1150nm至1300nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  16. 如請求項6至12任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料層具有450度之一扭轉，以及在820nm至1000nm的一範圍內、且最佳為在880nm至920nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  17. 如請求項6至11任一項所述之顯示裝置，其中該液晶材料層具有225度之一扭轉，以及在750nm至1200nm的一範圍內、且最佳為在900nm至1100nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  18. 如請求項6至17任一項所述之顯示裝置，其中 該等第一和第二四分之一波片及該至少一個延遲片設置成將相位移位引入到造成該顯示偏光片和該附加偏光片之另一者之該一沿著向該光軸傾斜的軸所通過的光之該亮度之降低的該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片之該一所通過的光之偏光分量，且 該液晶延遲片具有對550nm之一波長之光的一總相位延遲，其與以下公式所給出以奈米為單位的一數值R相差10%以內 |R| = -0.02947*
    Figure 03_image001
    ^3 + 5.81385*
    Figure 03_image001
    ^2 - 397.950*
    Figure 03_image001
    + 10090 其中
    Figure 03_image001
    為該傾斜軸之該側向角，在該角度對具有0度之一仰角的傾斜軸發生亮度之一最大降低。
  19. 如請求項18所述之顯示裝置，其中該液晶延遲片具有對550nm之一波長之光的一相位延遲，其與該數值R相差4%以內。
  20. 如請求項6至19任一項所述之顯示裝置，其中該至少一個延遲片更包含至少一個被動延遲片。
  21. 如請求項20所述之顯示裝置，其中該至少一個被動延遲片包含一被動延遲片，其具有垂直於該被動延遲片之該平面的一光軸。
  22. 如請求項1至5任一項所述之顯示裝置，其中該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片。
  23. 如請求項22所述之顯示裝置，其中該至少一個被動延遲片包含一被動延遲片，其具有垂直於該被動延遲片之該平面的一光軸。
  24. 如請求項22或23所述之顯示裝置，其中該至少一個被動延遲片具有在-400nm至-1000nm的一範圍內或在+500nm至+1200nm的一範圍內、且較佳為在-750nm至-850nm的一範圍內或較佳為在+950nm至+1050nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  25. 如請求項22或23所述之顯示裝置，其中該至少一個被動延遲片包含一被動延遲片對，其具有平行於該被動延遲片之該平面的交叉的光軸。
  26. 如請求項25所述之顯示裝置，其中該被動延遲片對具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的一電向量透射方向，分別以45º及以135º延伸的慢軸。
  27. 如請求項25或26所述之顯示裝置，更包含一附加被動延遲片對，其布置在該首先所提到的被動延遲片對之間，且其在該等被動延遲片之該平面中具有交叉的慢軸。
  28. 如請求項27所述之顯示裝置，其中該附加被動延遲片對具有每個皆關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的一電向量透射方向，分別以0º及以90º延伸的慢軸。
  29. 如請求項22至28任一項所述之顯示裝置，其中 該等第一和第二四分之一波片及該至少一個延遲片設置成將相位移位引入到造成該顯示偏光片和該附加偏光片之另一者之該一沿著向該光軸傾斜的軸所通過的光之該亮度之降低的該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片之該一所通過的光之偏光分量，且 該至少一個被動延遲片具有對550nm之一波長之光的一總相位延遲，其與以下公式所給出以奈米為單位的一數值R相差10%以內 |R| = -0.02947*
    Figure 03_image001
    ^3 + 5.81385*
    Figure 03_image001
    ^2 - 397.950*
    Figure 03_image001
    + 10090 其中
    Figure 03_image001
    為該傾斜軸之該側向角，在該角度對具有0度之一仰角的傾斜軸發生亮度之一最大降低。
  30. 如請求項29所述之顯示裝置，其中該至少一個被動延遲片具有對550nm之一波長之光的一相位延遲，其與該數值R相差4%以內。
  31. 如請求項1至30任一項所述之顯示裝置，其中該顯示偏光片和該附加偏光片具有平行的電向量透射方向。
  32. 如請求項1至31任一項所述之顯示裝置，其中該至少一個延遲片包含一延遲片，其包含一對準單軸雙折射材料。
  33. 如請求項1至32任一項所述之顯示裝置，其中該至少一個延遲片設置成將一相位移位引入到該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片和該四分之一波片之該一沿著向該延遲片之該光軸傾斜的一軸所通過的光之偏光分量。
  34. 如請求項33所述之顯示裝置，其中該至少一個延遲片包含至少一個可切換式液晶延遲片，並設置成在該可切換式液晶延遲片之一可切換模式下，將一相位移位引入到該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片和該四分之一波片之該一沿著向該延遲片之該光軸傾斜的一軸所通過的光之偏光分量。
  35. 如請求項1至34任一項所述之顯示裝置，其中該至少一個延遲片設置成未將相位移位引入到該顯示偏光片及該至少一個延遲片之該輸入側上的該附加偏光片和該四分之一波片之一沿著該延遲片之該光軸的一軸所通過的光之偏光分量。
  36. 如請求項1至35任一項所述之顯示裝置，其中該顯示偏光片為設置在該空間光調變器之該輸出側上的一輸出偏光片，且該附加偏光片設置在該顯示偏光片之該輸出側上，憑此前述該顯示偏光片及其該輸入側上的該附加偏光片之一為該顯示偏光片。
  37. 如請求項36所述之顯示裝置，更包含一反射式偏光片，其設置在該顯示偏光片與該第一四分之一波片之間，該顯示偏光片和該反射式偏光片設置成通過相同線性偏光的偏光狀態。
  38. 如請求項36或37所述之顯示裝置，更包含： 一另一附加偏光片，其設置在該首先所提到的附加偏光片之該輸出側上，該另一附加偏光片設置成通過線性偏光的偏光狀態；以及 至少一個另一延遲片，其設置在該首先所提到的附加偏光片與該另一附加偏光片之間。
  39. 如請求項38所述之顯示裝置，其中 該附加偏光片為一反射式偏光片，且 該至少一個另一延遲片包含一可切換式液晶延遲片，包含一液晶材料層，以及電極，其設置成為了切換該液晶材料層而施加一電壓。
  40. 如請求項38或39所述之顯示裝置，其中設置在該四分之一波片對之間的該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片，其具有在-100nm至-400nm的一範圍內或在+200nm至+600nm的一範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的一範圍內或較佳為在+300nm至+500nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  41. 如請求項1至35任一項所述之顯示裝置，其中該顯示偏光片為設置在該空間光調變器之該輸入側上的一輸入偏光片，且該附加偏光片設置在該顯示偏光片之該輸入側上，憑此前述該顯示偏光片及其該輸入側上的該附加偏光片之一為該附加偏光片。
  42. 如請求項41所述之顯示裝置，更包含： 一輸出偏光片，其設置在該空間光調變器之該輸出側上； 一另一附加偏光片，其設置在該輸出偏光片之該輸出側上，該輸出偏光片和該另一附加偏光片設置成通過各自線性偏光的偏光狀態；以及 至少一個另一延遲片，其設置在該輸出偏光片與該另一附加偏光片之間。
  43. 如請求項42所述之顯示裝置，其中 該顯示裝置更包含一反射式偏光片，其設置在該輸出偏光片與該至少一個另一延遲片之間，該輸出偏光片和該反射式偏光片設置成通過相同線性偏光的偏光狀態，且 該至少一個另一延遲片包含一可切換式液晶延遲片，包含一液晶材料層，以及電極，其設置成為了切換該液晶材料層而施加一電壓。
  44. 如請求項42或43所述之顯示裝置，其中設置在該四分之一波片對之間的該至少一個延遲片包含至少一個被動延遲片，其具有在-100nm至-400nm的一範圍內或在+200nm至+600nm的一範圍內、且較佳為在-200nm至-300nm的一範圍內或較佳為在+300nm至+500nm的一範圍內，對550nm之一波長之光的一相位延遲。
  45. 如請求項1至44任一項所述之顯示裝置，其中該附加偏光片與相同材料之一第二概念上(notional)偏光片交叉時，對520nm至560nm的波長具有的透射率小於對450nm至490nm的波長的該透射率。
  46. 如請求項45所述之顯示裝置，其中 對450nm至490nm的波長的該透射率大於1%、較佳為大於2%、且最佳為大於3%；且 對520nm至560nm的波長的該透射率小於3%、較佳為小於2%、且最佳為小於1%。
  47. 如請求項1至46任一項所述之顯示裝置不包括以下情況： 其中該四分之一波片對具有交叉的慢軸，且 該延遲片更包含一附加被動延遲片對，其布置在該等四分之一波片之間，且其在該等被動延遲片之該平面中具有交叉的慢軸。
  48. 如請求項1至47任一項所述之顯示裝置不包括以下情況： 其中該四分之一波片對之一具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的一電向量透射方向，以至少40º及至多50º延伸的慢軸，且該四分之一波片對之另一具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的一電向量透射方向，以至少130º及至多140º延伸的慢軸， 其中該延遲片更包含一附加被動延遲片對，其布置在該等四分之一波片之間，附加被動延遲片對之一在該等被動延遲片之該平面中具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的一電向量透射方向，以至少-10º及至多10º延伸的慢軸，且附加被動延遲片對之另一在該等被動延遲片之該平面中具有關於平行於該顯示偏光片之該電向量透射的一電向量透射方向，以至少-10º及至多10º延伸的慢軸。
  49. 一種應用於在環境照明中使用的顯示裝置之該輸出側的視角控制光學元件，包含一空間光調變器，其設置成輸出光； 其中該空間光調變器包含一輸出偏光片 該視角控制光學元件包含 一附加偏光片； 第一和第二四分之一波片； 以及至少一個延遲片，其設置在該等第一和第二四分之一波片之間。
  50. 如請求項49所述之視角控制光學元件更包含一反射式偏光片，其中該等第一和第二四分之一波片及延遲片設置在該反射式偏光片與附加偏光片之間。
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