定向显示设备的制作方法

1.本公开大体上涉及来自光调制装置的照明，且更确切地说，涉及用于提供对包含隐私显示器和夜间显示器的显示器中使用的照明的控制的光学堆叠。


背景技术：

2.隐私显示器向主要用户(通常位于轴上位置)提供图像可见性，并且向窥探者(通常位于离轴位置)减少图像内容的可见性。可以通过微百叶窗光学膜来提供隐私功能，所述微百叶窗光学膜在轴上方向上从显示器透射一些光，而在离轴位置上透射低亮度。然而，此类膜对于正面照明具有高损耗，并且由于与空间光调制器的像素跳动，微百叶窗可能引起莫尔伪影(moir
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artefacts)。微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。
3.可以通过控制离轴光学输出来提供可切换隐私显示器。
4.可以借助于亮度降低，例如借助于用于液晶显示器(lcd)空间光调制器的可切换背光来提供控制。显示器背光通常采用波导和边缘发射源。某些成像定向背光具有将照明引导穿过显示面板到观察窗中的另外的能力。可以在多个源与相应窗口图像之间形成成像系统。成像定向背光的一个实例是可以采用折叠光学系统的光学阀，并且因此也可以是折叠成像定向背光的实例。光可以在一个方向上基本上没有损耗地传播通过光学阀，而反向传播的光可以通过反射倾斜的小平面(facet)而被提取，如美国专利第9,519,153号中所述，所述美国专利通过引用整体并入本文。


技术实现要素：

5.根据本公开的第一方面，提供一种显示装置，包括：发射空间光调制器，所述发射空间光调制器包括布置在像素层中的像素阵列；视差屏障，，所述视差屏障形成孔阵列，其中所述视差屏障沿着沿所述像素层的平面的法线的轴线与所述像素层间隔视差距离；每个像素与孔对准。视差屏障可以将光从每个像素引导到共同观察窗中。有利地，可以实现具有低反射率和降低的离轴亮度的全分辨率图像。
6.沿着孔最接近的方向，孔具有宽度a且像素具有宽度w，这可以满足要求a≥w。有利地，可以在至少一个观察方向上实现全亮度。
7.沿着孔最接近的方向，孔具有宽度a，像素具有间距p且像素具有宽度w，这可以满足要求a≤(p-w/2)。有利地，对于至少一个观察方向，离轴亮度可以降低到至多50％。
8.视差屏障具有与像素的间隔d且像素沿着孔最接近的方向具有间距p，并且视差屏障与像素之间的材料具有折射率n，这可以满足要求最小亮度的方向可以为至少45度，以有利地实现用于隐私显示器的期望离轴亮度。
9.视差屏障具有与像素的间隔d且孔沿着孔最接近的方向具有宽度a，并且视差屏障与像素之间的材料具有折射率n，这可以满足要求以90度的极角提供至多50％亮度，以有利地实现用于隐私显示器的期望离轴亮度。
10.视差屏障具有与像素的间隔d且孔沿着孔最接近的方向具有宽度a，并且视差屏障与像素之间的材料具有折射率n，这可以满足要求以60度的极角提供至多50％亮度，以有利地实现用于隐私显示器的期望离轴亮度。
11.沿着孔最接近的方向的间距p'可以小于沿着像素最接近的方向的相应对准像素的间距p；并且观察窗可以形成于在空间光调制器的输出侧上的观察窗平面处。有利地，对于正面显示器用户增加亮度均匀性。
12.视差屏障可以形成孔的二维阵列，每个像素与相应孔对准。可以实现侧角和仰角的亮度降低。有利地，可以为隐私显示器提供横向和纵向隐私操作。可以减小显示器反射率并且提高正面方向上的显示器效率。
13.像素可以布置成列和行，孔最接近的方向可以相对于输出线性偏振器的电矢量透射方向成45度；并且每个像素可以具有正方形形状的发光区，其中边缘相对于输出线性偏振器的电矢量透射方向旋转45度。孔可以具有正方形形状，其中边缘相对于输出线性偏振器的电矢量透射方向旋转45度，或孔可以具有圆形形状。有利地，可以沿着横向和仰角方位角方向实现高极角下的均匀亮度衰减和亮度降低。
14.对于像素中的至少一些，发光区可以包括发光子区和非发光子区。对于红色、绿色和蓝色像素，发光子区与非发光区的面积比可能不同。可以用类似的驱动电压驱动彩色像素，以实现与不提供视差屏障的显示器中提供的那些像素匹配的输出亮度。有利地，控制和驱动器电子装置降低复杂性并提高效率。
15.视差屏障可以形成孔的一维阵列，像素布置成列，每个像素列与相应孔对准。可以减少对像素布置的修改，从而降低成本。每个像素可以具有在孔延伸的方向上延伸的发光区；红色、绿色和蓝色发光区的宽度对于每个像素可以相同；并且发光区的高度对于红色、绿色和蓝色发光像素可以不同。显示器可以方便地围绕轴线在一个方向上旋转，以有利地为正面观察者提供舒适的观察高度。可以降低视差屏障的对准的产率和成本。
16.视差屏障可以被布置成吸收入射在其上的光。可以减少显示器反射，从而有利地增加在灯光明亮的环境中的显示器对比度。
17.孔之间的视差屏障区的吸收率可以小于100％且可以大于80％，优选地大于90％并且更优选地大于95％。与在吸收区中具有100％吸收率的视差屏障相比，可以增加显示器的离轴图像可见性。
18.显示装置可以用于环境照明，并且视差屏障可以吸收从像素层反射的通过孔透射的环境照明中的至少一些。减少反射，从而有利地增加观察到的图像对比度。
19.显示装置可以具有在像素层与视差屏障之间的一个或更多个额外层，其中像素、一个或更多个额外层和视差屏障可以形成为单片堆叠。有利地，像素层和视差屏障层的分离可以在所施加的机械力期间具有高稳定性。
20.一个或更多个额外层可以包括至少一个光透射无机层，所述光透射无机层被布置成提供对水和氧气的屏障。视差屏障可以包括至少一个光透射无机材料，所述光透射无机材料被布置成提供对水和氧气的屏障。视差屏障可以布置在像素层与至少一个光透射无机层之间，所述光透射无机层可以被布置成提供对水和氧气的屏障。有利地，可以增加显示器的寿命。
21.输出偏振器可以布置在空间光调制器的输出上，输出偏振器是线性偏振器；并且
反射控制四分之一波延迟器可以布置在输出偏振器与空间光调制器之间。有利地，可以减少来自像素层的反射。
22.视差屏障可以布置在像素层与反射控制四分之一波延迟器之间。有利地，可以方便地实现像素层与视差屏障之间的小间隔。
23.显示装置可以进一步包括布置在输出偏振器的输出侧上的额外偏振器，所述额外偏振器是线性偏振器；以及布置在输出偏振器与额外偏振器之间的至少一个极性控制延迟器。可以有利地提供具有高视觉安全级别的隐私显示器。
24.当与相同材料的概念偏振器交叉时，输出偏振器和额外偏振器中的至少一个针对520nm至560nm波长的透射率可以小于针对450nm至490nm波长的透射率。针对450nm至490nm波长的透射率可以大于1％，优选地大于2％并且最优选地大于3％；并且针对波长520nm至560nm的透射率可以小于3％，优选地小于2％并且最优选地小于1％。与宽带吸收偏振器相比，可以增加显示器的透射率。有利地增加显示器效率。对于蓝色波长，透射率可能相对较大。有利地，可以增加显示器的寿命。
25.至少一个极性控制延迟器可以进一步包括至少一个无源延迟器。
26.至少一个极性控制延迟器可能够同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器的平面的法线的轴线由输出偏振器传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器的平面的法线的轴线由反射偏振器传递的光的正交偏振分量引入相对相移。至少一个无源延迟器可以包括具有与延迟器的平面垂直的光轴的延迟器，所述至少一个无源延迟器对波长为550nm的光的延迟在-150nm至-900nm的范围内，优选地在-200nm至-500nm的范围内并且最优选地在-250nm至-400nm的范围内。可以实现亮度降低的较大离轴极性区。有利地，对于许多窥探者位置，视觉安全级别高。
27.至少一个延迟器可以包括：布置在额外偏振器与输出偏振器之间的第一四分之一波片和第二四分之一波片，第一四分之一波片被布置在第二四分之一波片的输入侧上且被布置成将由其输入侧上的输出偏振器传递的线性偏振的偏振状态转换成圆偏振的偏振状态，并且在输出侧上的第二四分之一波片被布置成将入射在其上的圆偏振的偏振状态转换成由其输出侧上的额外偏振器传递的线性偏振的偏振状态；以及布置在四分之一波片对之间的至少一个延迟器。布置在所述四分之一对波片之间的延迟器可以包括具有与延迟器的平面垂直的光轴的延迟器，所述至少一个无源延迟器对波长为550nm的光的延迟在-150nm至-500nm的范围内，优选地在-200nm至-400nm的范围内并且最优选地在-250nm至-350nm的范围内。可以提供可旋转对称的极性亮度降低曲线。有利地，可以在横向和纵向模式下操作隐私显示器。对于从用户头顶向下看的窥探者，可以获得高视觉安全性。
28.至少一个极性控制延迟器可以包括可切换液晶(lc)延迟器，所述可切换液晶延迟器包括液晶材料层和电极，所述电极被布置成施加电压以切换液晶材料层。至少一个极性控制延迟器可以在可切换液晶延迟器的第一可切换状态下布置成同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器的平面的法线的轴线由反射偏振器传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器的平面的法线的轴线由反射偏振器传递的光的正交偏振分量引入净相对相移；并且在可切换液晶延迟器的第二可切换状态下同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器的平面的法线的轴线由反射偏振器传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及不向沿着倾斜于至少一个极
性控制延迟器的平面的法线的轴线由反射偏振器传递的光的正交偏振分量引入净相对相移。有利地，显示器可在隐私操作模式与公共操作模式之间切换。延伸在隐私模式下将高视觉安全性提供给离轴窥探者且在公共模式下将高图像可见性提供给离轴用户的区。正面用户在两种模式下都以高效率和高图像可见性看到图像。
29.显示装置可以进一步包括布置在输出偏振器与至少一个极性控制延迟器之间的反射偏振器，所述反射偏振器是被布置成传递与输出偏振器相同的线性偏振的偏振分量的线性偏振器。在隐私操作模式下，隐私显示器可以具有高反射率。在隐私模式下，可以针对各种环境照明条件保持视觉安全级别。在公共模式下，降低显示器反射率以针对各种观察位置实现高图像可见性。
30.输出偏振器可以是反射偏振器。有利地，可以增加显示器效率。与不具有视差屏障的显示器相比，可以降低显示器反射率。
31.像素可以包括发光二极管。有利地，可以通过宽色域实现高发光效率、高对比度和高亮度。
32.发光二极管可以是包括有机发光材料的有机发光二极管。有利地，可以提供薄且稳固的显示器。对于红色、绿色和蓝色发光区中的每一个，发光材料的厚度可以不同。对于所有颜色，像素大小在名义上可以相同，使得颜色衰减对于所有极角基本上相同。可以降低驱动电子装置的成本和复杂性。
33.发光二极管中的至少一些可以是无机微型发光二极管。有利地，可以实现极高亮度。可以省略用于水和氧气的屏障层，从而有利地降低成本。可以在微型led之间提供较大区域。有利地，可以降低像素层的反射率。可以为可切换隐私显示器提供泄漏偏振器以实现增加的输出效率。
34.孔具有一吸收率，在孔的边缘处所述吸收率可以具有透射率梯度，所述透射率梯度具有大于1微米，优选地大于2微米并且更优选地大于3微米的透射率梯度宽度。可以减少衍射效应以有利地实现增加的均匀性。亮度衰减曲线可以具有增加的极性宽度，以改进离轴使用的均匀性。
35.孔阵列可以形成于触摸传感器电极阵列上。视差屏障的至少一个吸收区可以包括触摸传感器电极阵列。有利地，可以方便地提供低反射率触摸电极。
36.视差屏障的孔中的至少一些可以包括滤色器。视差屏障的孔包括红色、绿色和蓝色滤色器的阵列。有利地，可以减少相邻像素之间的交叉干扰。可以增加色域。
37.根据本公开的第二方面，提供一种形成显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：通过引导发射材料通过精细金属掩模而在背板上形成发射像素阵列，所述精细金属掩模在发射像素阵列上形成包括至少一个透明无机层的包封层；通过引导光吸收材料通过精细金属而在包封层的表面上形成包括孔阵列的视差屏障。有利地，可以使用用于形成oled显示器的相同设备形成视差屏障，从而降低成本。
38.根据本公开的第三方面，提供一种形成显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：通过引导发射材料通过精细金属掩模而在背板上形成发射像素阵列，所述精细金属掩模在发射像素阵列上形成包括至少一个透明无机层的包封层；通过光刻图案化在包封层的表面上形成包括孔阵列的视差屏障。有利地，精确的视差屏障可以方便地与像素层对准。
39.根据本公开的第四方面，提供一种用于环境照明的反射率控制显示装置，所述反
射率控制显示装置包括第一方面的显示装置，其中视差屏障吸收环境照明中的至少一些。有利地，可以增加输出效率，同时维持或降低显示器反射率。
40.本公开的任何方面可以任何组合的形式应用。
41.本公开的实施例可以用于各种光学系统。所述实施例可以包含或与多种投影仪、投影系统、光学组件、显示器、微型显示器、计算机系统、处理器、自含式投影仪系统、视觉和/或视听系统以及电气和/或光学装置一起使用。本公开的各个方面实际上可以与以下设备一起使用：与光学装置和电气装置、光学系统、呈现系统有关的任何设备或可以含有任何类型的光学系统的任何设备。因此，本公开的实施例可以用于光学系统、用于视觉和/或光学展示的装置，可视外围设备等以及多种计算环境中。
42.在进入详细的公开的实施例之前，应当理解，本公开在其应用或创建方面不限于所示的特定设置的细节，因为本公开能够有其它实施例。此外，本公开的各方面可以以不同的组合和设置来阐述，以定义其自身权利上独特的实施例。而且，本文使用的术语是出于描述的目的，而非限制。
43.通过阅读本公开的全部内容，本公开的这些和其它优点和特征对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
44.在附图中通过实例的方式说明实施例，其中相同的附图标记指示相似的部分，并且其中：
45.图1a是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器的示意图，所述可切换隐私显示器包括oled发射空间光调制器、视差屏障、输出偏振器和反射控制四分之一波延迟器、反射偏振器、可切换极性控制延迟器以及布置在空间光调制器的输出侧上的额外偏振器；
46.图1b是以正视图说明图1a的光学堆叠中的光学层的对准的示意图；
47.图2a和2b是以侧视图说明用于图1a-b的隐私显示器的视差屏障的示意图；
48.图3a是以侧面透视图说明针对非瞳孔输出的视差屏障与图1a的像素的对准的示意图；
49.图3b是以侧面透视图说明针对瞳孔输出的视差屏障与图1a的像素的对准的示意图；
50.图4是以俯视图说明针对各种极性视角的均匀发射像素和眼点位置的布置的示意图；
51.图5是以俯视图说明针对各种极性视角的结构化发射像素和眼点位置的布置的示意图；
52.图6是以侧视图说明空间光调制器以及包括上入射减少层的对准视差屏障的结构的示意图；
53.图7是以侧视图说明空间光调制器以及包括玻璃罩层的对准视差屏障的结构的示意图；
54.图8a、8b和8c是说明视差屏障透射率随各种视差屏障结构的位置的变化的示意图；
55.图9是以透视侧视图说明可切换延迟器在公共模式下的布置的图式，其中可切换延迟器包括水平配向的可切换lc层和交叉的a板极性控制延迟器；
56.图10a是以侧视图说明在公共操作模式下来自空间光调制器的输出光穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图；
57.图10b是以侧视图说明在公共操作模式下来自环境光源的光线穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图；
58.图10c是以侧视图说明在隐私操作模式下来自空间光调制器的输出光穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图；
59.图10d是以侧视图说明在隐私操作模式下来自环境光源的光线穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图；
60.图11a是图1a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及针对勒克斯/尼特比1.0的视觉安全级别的极坐标图；
61.图11b是图11a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括方位角为0度(东方向)、90度(北方向)、45度(东北方向)和225度(西南方向)的线性曲线；
62.图11c是勒克斯/尼特比为0.25的图11a-b的说明性实施例的极性曲线图和线性极性曲线图；
63.图12a是用于其中移除视差屏障的说明性布置的图1a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
64.图12b是图12a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
65.图13a是用于其中移除可切换延迟器的说明性布置的图1a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
66.图13b是图13a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
67.图14是以侧视图说明在图1a的显示器中的环境光的反射的示意图；
68.图15是说明输出亮度随宽带吸收偏振器和泄漏吸收偏振器的波长的变化的示意图；
69.图16a是说明偏振器透射率随宽带吸收偏振器和泄漏吸收偏振器的波长以及相对于图14的透射光线的红色、绿色和蓝色发射像素的光谱输出的变化的示意图；
70.图16b是说明反射率随宽带吸收偏振器和泄漏吸收偏振器的波长以及相对于图14的反射光线的红色、绿色和蓝色发射像素的光谱输出的变化的示意图；
71.图17a是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器的示意图，包括微型led发射空间光调制器、视差屏障、输出偏振器和反射控制四分之一波延迟器、无源极性控制延迟器、反射偏振器、可切换极性控制延迟器以及布置在空间光调制器的输出侧上的额外偏振器。
72.图17b是以正视图说明图17a的光学堆叠中的光学层的对准的示意图；
73.图17c是以俯视图说明针对各种极性视角的微型led发射像素和眼点位置的布置的示意图；
74.图17d是以侧面透视图说明布置在输出偏振器与反射偏振器之间的无源极性控制延迟器的示意图；
75.图18a是以侧视图说明空间光调制器以及包括渐晕视差屏障孔的对准视差屏障的结构的示意图；
76.图18b、18c和18d是说明视差屏障透射率随各种视差屏障结构的位置的变化的示意图；
77.图19a是图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、无源极性控制延迟器、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
78.图19b是图19a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
79.图19c是图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、无源极性控制延迟器、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
80.图19d是图19c的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
81.图20a是用于其中移除视差屏障的说明性布置的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
82.图20b是图20a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
83.图21a是用于其中移除可切换延迟器和无源偏振控制延迟器并且视差屏障在光吸收区中提供透射的说明性布置的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列；包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度和视觉安全级别的极坐标图；
84.图21b是图21a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
85.图21c是用于其中移除可切换延迟器和无源偏振控制延迟器并且视差屏障在光吸收区中不提供透射的说明性布置的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列；包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度和视觉安全级别的极坐标图；
86.图21d是图21a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
87.图22a是以透视侧视图说明可切换延迟器在隐私模式下的布置的图式，其中可切换延迟器包括具有布置在c板无源极性控制延迟器之间的水平配向的可切换lc层；
88.图22b是以透视侧视图说明可切换延迟器在公共模式下的布置的图式，其中可切换延迟器包括具有布置在c板无源极性控制延迟器之间的水平配向的可切换lc层；
89.图23a是以透视侧视图说明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器的延迟器层的布置的示意图；
90.图23b是图23a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、视差屏障透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
91.图23c是图23b的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
92.图24a是以透视图说明移动装置在公共模式下的亮度外观的示意图，包括图1a的显示器和图23a的极性控制延迟器，其外观从左上顺时针的顺序显示：正面横向、正面纵向、俯视纵向和右视横向；
93.图24b是以透视图说明移动装置在隐私模式下的亮度的外观的示意图，包括图1a的显示器和图23a的极性控制延迟器，其外观从左上顺时针的顺序显示：正面横向、正面纵向、俯视纵向和右视横向；
94.图24c是以透视图说明移动装置在隐私模式下的反射率的外观的示意图，包括图1a的显示器和图23a的极性控制延迟器，其外观从左上顺时针的顺序显示：正面横向、正面纵向、俯视纵向和右视横向；
95.图25a是以俯视图说明在夜间操作模式下具有布置在车辆座舱内的可切换定向显示器的机动车的示意图；
96.图25b是以侧视图说明在夜间操作模式下具有布置在车辆座舱内的可切换定向显示器的机动车的示意图；
97.图26是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器的示意图，包括oled发射空间光调制器、一维视差屏障、输出偏振器和反射控制四分之一波延迟器、反射偏振器、可切换极性控制延迟器，以及布置在空间光调制器的输出侧上的额外偏振器；
98.图27是以正视图说明图26的光学堆叠中的光学层的对准的示意图；
99.图28是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器的示意图，包括微型led发射空间光调制器、视差屏障和作为反射偏振器的输出偏振器、反射控制四分之一波延迟器、可切换极性控制延迟器，以及布置在空间光调制器的输出侧上的额外偏振器；
100.图29是以侧视图说明在图28的显示器中的环境光的反射的示意图；
101.图30是以侧面透视图说明用于环境照明的低反射率显示器的示意图，包括oled发射空间光调制器、二维视差屏障、泄漏输出偏振器以及布置在空间光调制器的输出侧上的反射控制四分之一波延迟器；
102.图31是以侧视图说明在图30的显示器中的环境光的反射的示意图；
103.图32是以侧面透视图说明用于环境照明的触摸屏低反射率显示器的示意图，包括oled发射空间光调制器、包括触摸传感器电极层的二维视差屏障、泄漏输出偏振器，以及布置在空间光调制器的输出侧上的反射控制四分之一波延迟器；
104.图33是以正视图说明在图32的显示器中的环境光的反射的示意图；
105.图34是以侧视图说明图32的结构的示意图；
106.图35a是以侧面透视图说明用于环境照明的低反射率显示器的示意图，包括oled发射空间光调制器、二维视差屏障且没有布置在空间光调制器的输出侧上的输出偏振器；
107.图35b是以侧视图说明在图35a的显示器中的环境光的反射的示意图；
108.图36a是以侧面透视图说明用于环境照明的低反射率显示器的示意图，包括oled发射空间光调制器、两个一维视差屏障且没有布置在空间光调制器的输出侧上的输出偏振器；
109.图36b是以侧视图说明在图36a的显示器中的环境光的反射的示意图；
110.图37a是以侧视图说明布置在空间光调制器的像素与视差屏障之间的反射折射光学元件阵列的示意图；
111.图37b是说明输出亮度随图37a的布置的极角的变化的示意图；
112.图38a、38b、38c和38d是以侧视图说明使用精细金属掩模制造发射显示器的视差屏障的方法的示意图；
113.图39a、39b、39c、39d、39e和39f是以侧视图说明使用光刻制造发射显示器的视差屏障的方法的示意图；
114.图40a、40b、40c和40d是以侧视图说明使用打印制造发射器的视差屏障的方法的示意图；
115.图41是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器的示意图，包括含有有形oled像素的oled发射空间光调制器、输出偏振器和反射控制四分之一波延迟器、反射偏振器、可切换极性控制延迟器，以及布置在空间光调制器的输出侧上的额外偏振器；
116.图42是以侧面透视图说明oled发射空间光调制器的像素的示意图，其中oled像素是包括有形阱和高折射率填充材料的有形oled像素；
117.图43是以侧视图说明oled发射空间光调制器的一个像素的示意图，其中oled像素包括有形阱和高折射率填充材料；
118.图44是说明有形和非有形oled像素的发光强度的变化的示意图；
119.图45a是图41的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器亮度、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；
120.图45b是图45a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线；
121.图46是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器的示意图，包括发射空间光调制器、视差屏障、布置在发射空间光调制器的显示偏振器与第一额外偏振器之间的第一极性控制延迟器；以及布置在第一额外偏振器与第二额外偏振器之间的反射偏振器和第二极性控制延迟器；
122.图47a是以前透视图说明对于图46的实施例的偏振器和极性控制延迟器的布置的示意图，其中第一和第二极性控制延迟器交叉；
123.图47b是说明不具有屏障结构的发射空间光调制器的亮度输出的模拟极性曲线的图形；
124.图47c是说明来自发射空间光调制器的像素的光的屏障结构的透射率的模拟极性曲线的图形；
125.图47d是说明布置在第一和第二额外偏振器之间的图47a的第二极性控制延迟器的透射率的模拟极性曲线的图形，其中偏振器的电矢量透射方向平行；
126.图47e是说明布置在反射偏振器与第二额外偏振器之间的图47a的第二极性控制延迟器的反射率的模拟极性曲线的图形，其中偏振器的电矢量透射方向平行；
127.图47f是说明包括图47e的反射率和从显示装置的前表面的菲涅耳反射率的总反射率的模拟极性曲线的图形；
128.图47g是说明布置在显示偏振器与第一额外偏振器之间的图47a的第一极性控制延迟器的透射率的模拟极性曲线的图形，其中偏振器的电矢量透射方向平行；
129.图47h是说明图47a的空间光调制器以及第一和第二极性控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极性曲线的图形；
130.图47i是说明图47a的布置在隐私模式下对于以勒克斯为单位测量的环境照度的安全级别s的模拟极性曲线的图形，所述环境照度是以尼特为单位测量的正面显示器亮度的两倍；以及
131.图47j是说明图47a的布置在公共模式下对于以勒克斯为单位测量的环境照度的安全级别s的模拟极性曲线的图形，所述环境照度是以尼特为单位测量的正面显示器亮度的两倍。
具体实施方式
132.现在将描述用于本公开目的的与光学延迟器相关的术语。
133.在包括单轴双折射材料的层中，存在控制光学各向异性的方向，而与它垂直(或与它成给定角度)的所有方向具有相等的双折射。
134.光学延迟器的光轴是指光线在未经历双折射的单轴双折射材料中的传播方向。这不同于光学系统的光轴，光学系统的光轴例如可以平行于对称线或垂直于主光线沿着其传播的显示表面。
135.对于在与光轴正交的方向上传播的光，当具有与慢轴平行的电矢量方向的线偏振光以最慢的速度传播时，光轴是慢轴。慢轴方向是在设计波长处具有最高折射率的方向。类似地，快轴方向是在设计波长处具有最低折射率的方向。
136.对于正介电各向异性单轴双折射材料，慢轴方向是双折射材料的非寻常轴。对于负介电各向异性单轴双折射材料，快轴方向是双折射材料的非寻常轴。
137.术语半波长和四分之一波长指的是延迟器对于典型地可以在500nm与570nm之间的设计波长λ0的操作。在本说明性实施例中，除非另有说明，对于550nm的波长提供示例性的延迟值。
138.延迟器在入射在其上的光波的两个垂直偏振分量之间提供相移，并且其特征在于其赋予在两个偏振分量上的相对相位γ的量；所述相对相位与双折射δn和延迟器的厚度d有关：
139.γ＝2.π.δn.d/λ0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式1
140.在等式1中，δn被定义为非寻常折射率与寻常折射率之间的差值，即
141.δn＝n
e-noꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式2
142.对于半波延迟器，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。对于四分之一波延迟器，选择d、δn与λ0之间的关系，使得偏振分量之间的相移为γ＝π/2。
143.本文的术语半波延迟器通常是指垂直于延迟器且垂直于空间光调制器传播的光。
144.现在将描述光线通过一对偏振器之间的透明延迟器进行传播的一些方面。
145.光线的偏振态(sop)由任意两个正交偏振分量之间的相对振幅和相移来描述。透明延迟器不改变这些正交偏振分量的相对振幅，而仅作用于它们的相对相位。在正交偏振分量之间提供净相移改变了sop，而维持净相对相位保持了sop。在当前描述中，sop可以称为偏振状态。
146.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。
147.线性偏振器透射具有平行于线性偏振器的电矢量透射方向的线性偏振分量的唯一线性sop，并衰减具有不同sop的光。
148.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。吸收线性偏振器的实例是二色性偏振器。
149.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。为线性偏振器的反射偏振器的实例是多层聚合物膜堆叠，例如来自3m corporation的dbef
tm
或apf
tm
，或者线栅偏振器，例如来自moxtek的proflux
tm
。反射线性偏振器可以进一步包括串联布置的胆甾型反射材料和四分之一波片。
150.设置在线性偏振器和不引入相对净相移的平行线性分析偏振器之间的延迟器提供除了线性偏振器内的残余吸收之外的光的完全透射。
151.在正交偏振分量之间提供相对净相移的延迟器改变sop并在分析偏振器处提供衰减。
152.在本公开中，“a板”是指利用其光轴平行于层的平面的双折射材料层的光学延迟器。
[0153]“正a板”是指正双折射a板，即具有正δn的a板。
[0154]
在本公开中，“c板”是指利用双折射材料层的光学延迟器，所述光学延迟器的光轴垂直于所述层的平面。“正c板”是指正双折射c板，即，具有正δn的c板。“负c板”是指负双折射c板，即具有负δn的c板。
[0155]“o板”是指利用双折射材料层的光学延迟器，所述光学延迟器的光轴具有平行于所述层的平面的分量和垂直于所述层的平面的分量。“正o板”是指正双折射o板，即正δn的o板。
[0156]
可以提供消色差延迟器，其中所述延迟器的材料具有随波长λ变化的延迟值δn.d，如
[0157]
δn.d/λ＝κ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式3
[0158]
其中κ基本上是常数。
[0159]
合适材料的实例包含来自teijin films的改性聚碳酸酯。在本实施例中可以提供消色差延迟器，以有利地使在具有低亮度降低的极角观察方向和具有增加的亮度降低的极角观察方向之间的颜色变化最小化，如下所述。
[0160]
现在将描述本公开中使用的涉及延迟器和液晶的各种其它术语。
[0161]
液晶单元具有由δn.d给出的延迟，其中δn是液晶单元中液晶材料的双折射且d是液晶单元的厚度，与液晶单元中液晶材料的配向无关。
[0162]
水平配向是指可切换液晶显示器中液晶的配向，其中分子基本上平行于基板而配向。水平配向有时被称为平面配向。水平配向通常可以提供小的预倾角，例如2度，使得液晶
单元的配向层表面上的分子稍微倾斜，如下所述。预倾角被设置为使单元切换中的退化最小化。
[0163]
在本公开中，垂直配向是杆状液晶分子基本上垂直于衬底配向的状态。在盘状液晶中，垂直配向定义为由盘状液晶分子形成的柱结构的轴垂直于表面配向的状态。在垂直配向中，预倾角是接近配向层并且通常接近90度和例如可以是88度的分子的预倾角。
[0164]
在扭曲液晶层中，提供了向列液晶分子的扭曲构造(也称为螺旋结构或螺旋)。可以通过配向层的非平行配向来实现扭曲。此外，可以向液晶材料中添加胆甾型掺杂剂，以打破扭曲方向(顺时针或逆时针)的简并性，并进一步控制松弛(通常未驱动)状态下的扭曲节距。超扭曲液晶层具有大于180度的扭曲。空间光调制器中使用的扭曲向列型层通常具有90度的扭曲。
[0165]
具有正介电各向异性的液晶分子通过施加的电场从水平配向(例如a板延迟器取向)切换为垂面配向(例如c板或o板延迟器取向)。
[0166]
具有负介电各向异性的液晶分子通过施加的电场从垂直配向(例如c板或o板延迟器取向)切换为水平配向(例如a板延迟器取向)。
[0167]
棒状分子具有正双折射，使得ne》no，如等式2中所描述的。盘状分子具有负双折射，使得ne《no。
[0168]
正延迟器例如a板、正o板和正c板通常可以由拉伸膜或杆状液晶分子提供。负延迟器例如负c板可由拉伸膜或盘状液晶分子提供。
[0169]
平行液晶单元配向是指水平配向层的配向方向平行或更典型地反平行。在预倾斜垂直配向的情况下，配向层可以具有基本上平行或反平行的分量。混合配向的液晶单元可以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的配向(例如，彼此取向成90度)的配向层提供。
[0170]
透射式空间光调制器可进一步包括在输入显示偏振器与输出显示偏振器之间的延迟器，例如，如第8,237,876号美国专利中所公开的，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。此类延迟器(未示出)处于与本实施例的无源延迟器不同的位置。此类延迟器补偿离轴观察位置的对比度下降，这对于本实施例的离轴观察位置的亮度降低是不同的效果。
[0171]
现将描述与隐私显示器外观相关的术语。
[0172]
显示器的专用操作模式是观察者看到低对比灵敏度使得图像不清晰可见的模式。对比敏感度是区分静态图像中不同等级的亮度的能力的度量。反向对比敏感度可以用作视觉安全性的量度，因为高视觉安全性级别(vsl)对应于低图像可见性。
[0173]
对于向观察者提供图像的隐私显示器，视觉安全性可以如下给出：
[0174]
vsl＝(y+r)/(y-k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式4
[0175]
其中vsl是视觉安全级别，y是在窥探者视角的显示器的白色状态的亮度，k是在窥探者视角的显示器的黑色状态的亮度，r是来自显示器的反射光的亮度。
[0176]
面板对比率给定为：
[0177]
c＝y/k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式5
[0178]
对于高对比度光学lcd模式，白色状态透射随视角基本保持恒定。在本实施例的对比度降低液晶模式中，白色状态透射通常随着黑色状态透射的增加而降低，使得
[0179]
y+k～p.l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式6
[0180]
然后，视觉安全级别可以进一步给出为：
[0181][0182]
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，并且显示器可以具有图像对比度c，并且表面反射率是ρ。
[0183]
离轴相对亮度p有时称为保密级别。然而，这样的保密级别p描述了与正面亮度相比在给定极角的显示器的相对亮度，并且不是保密外观的度量。
[0184]
显示器可以由朗伯(lambertian)环境照度i照射。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。当环境照度增加时，所感知的图像对比度降低，vsl增加并且感知到私密图像。
[0185]
对于典型的液晶显示器，对于几乎所有的视角，面板对比度c都在100:1以上，允许视觉安全级别接近：
[0186]
vsl＝1+i.ρ/(π.p.l)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式8
[0187]
感知图像安全性可以从眼睛的对数响应确定，使得
[0188]
s＝log
10
(v)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式9
[0189]
通过以下方式确定s的所需限值。在第一步骤中，提供隐私显示装置。使用亮光测量设备对极性视角下显示装置的隐私级别p(θ)的变化以及在极性视角下显示装置的反射率ρ(θ)的变化进行测量。例如基本上均匀亮度的灯箱的光源被布置成从照明区提供照明，所述照明区被布置成沿着入射方向照射隐私显示装置，以便以与显示装置的法线成大于0
°
的极角反射到观察者位置。考虑到反射率ρ(θ)的变化，通过测量在极性视角下所记录的反射亮度的变化来确定在极性视角下基本上朗伯发射灯箱的照度的变化i(θ)。p(θ)、r(θ)和i(θ)的测量用于确定在沿着零仰角轴的极性视角下安全系数s(θ)的变化。
[0190]
在第二步骤中，在隐私显示器上提供一系列高对比度图像，包含(i)具有最大字体高度3mm的小文本图像、(ii)具有最大字体高度30mm的大本文图像，以及(iii)移动图像。
[0191]
在第三步骤中，每个观察者(在适当的情况下进行视力校正以在1000mm处观察)从1000m的距离观察每个图像，并且在零仰角下调整其极视角，直到从显示器中心线处或附近在显示器上附近的位置处实现一只眼睛看不到图像。记录观察者的眼睛的极性位置。根据关系s(θ)确定在所述极性位置处的安全系数。对于不同图像、各种显示亮度y
max
、不同灯箱照度i(q＝0)、不同背景照明条件和不同观察者，重复测量。
[0192]
根据以上测量，s《1.0提供低视觉安全性或无视觉安全性，1.0≤s《1.5提供取决于图像内容的对比度、空间频率和时间频率的视觉安全性，1.5≤s《1.8提供针对大部分图像和大部分观察者的可接受的图像不可见性(即，不可观察到图像对比度)，并且s≥1.8提供与所有观察者的图像内容无关的完整图像不可见性。
[0193]
与隐私显示器相比，在标准环境照度条件下很容易观察到期望的广角显示器。图像可见性的一种度量是对比灵敏度，例如迈克尔逊对比度(michelson contrast)，其由下式给出：
[0194]
m＝(i
max-i
min
)/(i
max
+i
min
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式10
[0195]
并且因此：
[0196]
m＝((y+r)-(k+r))/((y+r)+(k+r))＝(y-k)/(y+k+2.r)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式11
[0197]
因此，视觉安全级别(vsl)等于(但不同于)1/m。在本讨论中，对于给定的离轴相对亮度p，广角图像可见性w近似为
[0198]
w＝1/vsl＝1/(1+i.ρ/(π.p.l))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式12
[0199]
在本讨论中，假设典型的显示器光谱发光体，输出颜色(uw'+δu',vw'+δv')从所需白点(uw',vw')的颜色变化δε可以通过cieluv色差度量确定且通过下式给出：
[0200]
δε＝(δu'2+δv'2)
1/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式13
[0201]
反射折射元件采用折射和反射两者，这可能是全内反射或从金属化表面的反射。
[0202]
现将描述各种定向显示装置的结构和操作。在本说明书中，共同的元件具有共同的附图标记。注意，与任何元件有关的公开适用于其中提供相同或对应元件的每一个装置。因此，为了简洁起见，不再重复此类公开。
[0203]
需要提供一种使用发射空间光调制器的可切换隐私显示器。
[0204]
图1a是以侧面透视图说明用于环境照明604的可切换隐私显示器100的示意图，包括oled发射空间光调制器48、视差屏障700、输出偏振器218和反射控制四分之一波延迟器228、反射偏振器302、可切换极性控制延迟器300，以及布置在空间光调制器48的输出侧上的额外偏振器318；并且图1b是以正视图说明图1a的光学堆叠中的光学层的对准的示意图。
[0205]
发射空间光调制器48包括在背板衬底212上布置在像素层214中的红色、绿色和蓝色像素220、222、224的阵列。像素被布置成沿着输出方向输出光400。像素220、222、224包括发光二极管，所述发光二极管是包括有机发光材料232的有机发光二极管。
[0206]
像素220、222、224之间的区226包括控制电子装置，并且对于oled像素层214而言，区226通常是具有反射性的。
[0207]
视差屏障700包括孔702的阵列，在孔之间具有光吸收区704。视差屏障700布置成孔702的二维阵列，每个像素220、222、224与相应孔对准。
[0208]
视差屏障700布置在分隔层216上，所述分隔层沿着沿像素层214的平面的法线的轴线199以视差距离d提供与像素层214的间隔。
[0209]
输出偏振器218布置在空间光调制器48的输出上，输出偏振器218是具有电矢量透射方向219的线性偏振器。具有光轴方向229的反射控制四分之一波延迟器228布置在输出偏振器218与空间光调制器48之间。延迟器228可以由例如聚碳酸酯的拉伸双折射膜提供。有利地，可以提供低成本延迟器228。
[0210]
在图1a-b的实施例中，视差屏障700布置在像素层214与反射控制四分之一波延迟器228之间。在其它实施例(未示出)中，四分之一波延迟器228可以通过形成于像素层214与视差屏障700之间的层形成。例如，此类延迟器228可以包括固化的反应性液晶元液晶层。有利地，延迟器可以具有等于或小于所需厚度d的厚度，如下文将进一步描述。
[0211]
额外偏振器318布置在输出偏振器218的输出侧上，额外偏振器318是线性偏振器。极性控制延迟器300布置在输出偏振器218与额外偏振器318之间。输出偏振器218和额外偏振器318被布置成通过相应的线性偏振的偏振状态。
[0212]
极性控制延迟器300包括无源延迟器330a、330b和可切换液晶延迟器301，所述可切换液晶延迟器包括透明衬底312、316和可切换液晶层314。电压驱动器350可以用于选择操作模式，并且可以由控制器352控制。
[0213]
关于图9、图17d、图22a-b和图23a描述了说明性实施例，如下文将进一步详细描述。
[0214]
图1a的实施例进一步包括布置在输出偏振器218与至少一个极性控制延迟器300之间的反射偏振器302，反射偏振器302是具有电矢量透射方向303的线性偏振器，所述偏振器被布置成通过与输出偏振器218相同的线性偏振的偏振状态。
[0215]
在第2019-0086706号美国专利公开案、第2019-0250458号美国专利公开案、第2018-0321553号美国专利公开案、第2020-0159055美国专利公开案以及第wo 2018/208618号wipo公开案中更详细地描述极性控制延迟器300和反射偏振器302的结构和操作，所有美国专利公开案以全文引用的方式并入本文中。本说明书中的极性控制延迟器可以由其中所描述的极性控制延迟器中的任一个替换。
[0216]
下文将参考图10a-d进一步描述可切换液晶延迟器的操作。在隐私操作模式下，至少一个极性控制延迟器300能够同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线199由输出偏振器218传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线197由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入相对相移。在公共操作模式下，至少一个极性控制延迟器300能够同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线199由输出偏振器218传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及基本上不向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线197由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入相对相移。
[0217]
当与反射偏振器302组合时，输出光的这种相位控制有利地实现在隐私模式下降低离轴亮度且增加图1a的显示器的离轴反射率。在公共模式下，在各种极角上实现高透射率和低显示器反射率。此外，在两个操作模式下，对于轴上显示器用户实现高透射率和低反射率。有利地，显示器用户在两个模式下看到高亮度和高对比度图像，而离轴窥探者在隐私模式下看到高视觉安全级别且离轴用户在公共模式下看到高图像可见性。
[0218]
现将描述视差屏障700的结构和操作。
[0219]
在发射显示器中，通常以高极角提供高亮度。例如oled显示器的典型发射显示器可以例如在60度的极角下提供大于正面亮度的25％的亮度。包括无机led的微型led显示器可以具有基本上朗伯亮度输出，因此在60度下的亮度可以接近正面亮度的100％。
[0220]
如将在图11a-b中描述，极性控制延迟器300通常被布置成在设计极性位置处提供最佳的视觉安全级别。例如，此极性位置可以是+/-45度侧角和0度仰角。在与设计极性位置有5度差异的侧角下，亮度的降低和反射率的增加会减小。
[0221]
需要提供一种在大于45度的极角下在隐私模式中具有高视觉安全性且在大于45度的极角下在公共模式中具有高图像可见性的可切换隐私显示器。为了在典型环境照明条件下的高图像可见性，离轴亮度理想地可以是正面亮度的至少2.5％且优选地至少5％。为了在典型环境照明条件下的高图像安全性，离轴亮度理想地可以小于1％且优选地小于0.5％。将进一步需要提供在极性视角下的低色度变化。
[0222]
图2a-b是以侧视图说明用于图1a-b的隐私显示器100的视差屏障700的示意图。图2a-b说明在孔702最接近的方向θ上的截面。
[0223]
可假设未进一步详细讨论的图2a-2b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等
效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0224]
出于描述的目的，布置在视差屏障的输出处的例如偏振器和延迟器的各种输出层由单片层110指示。
[0225]
通过模拟延迟器堆叠、视差屏障、像素布置以及通过显示器光学堆叠的实验，已经建立视差屏障结构的理想范围。
[0226]
将沿着垂直于空间光调制器48的轴线199引导的光线710引导通过宽度a的相应对准孔702。孔大小a大于像素宽度w以实现正面方向的100％亮度。因此，沿着孔702最接近的方向，孔702具有宽度a且像素220、222、224具有满足以下要求的宽度w：
[0227]
a≥w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式14
[0228]
在离轴方向上引导一些光线726，使得与光线710的正面亮度相比，在所述离轴方向上的亮度降低。视差屏障所提供的最小吸收率理想地为50％，使得沿着孔702最接近的方向，孔702具有宽度a，像素220、222、224具有间距p且像素220、222、224具有满足以下要求的宽度w：
[0229]
a≤(p-w/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式15
[0230]
来自像素220、222、224的一些光线712可以入射在视差屏障吸收区704的下侧上并且可以被吸收。当来自像素中心的光线712入射在吸收区704的中心上时，提供最小透射角。空气中的极角可以是至少45度，使得沿着孔702最接近的方向，视差屏障700与像素220、222、224之间的材料具有满足以下要求的折射率n：
[0231][0232]
来自像素220、222、224的中心的入射在视差屏障700吸收区的边缘上的光线716在空气中处于极角处，亮度在所述极角处为正面亮度的至多50％。理想地，(在空气中)是至多90度，并且因此视差屏障与像素220、222、224具有满足以下要求的间隔d：
[0233][0234]
在其它实施例中，的理想角度优选地至多60度，且因此视差屏障具有与像素220、222、224的间隔d，其满足以下要求：
[0235][0236]
表1中给出在像素最接近的方向上像素间距为50微米的以微米为单位的说明性尺寸，以及像素层214与视差屏障700之间的介质折射率1.5。
[0237][0238]
表1
[0239]
因此，视差屏障分隔层216的厚度d约为30μm。如下文将进一步描述，此种厚度是oled面板的典型包封层的典型厚度。视差屏障700可以理想地接近像素层214形成，以有利地实现可切换隐私显示器的期望性能。
[0240]
通过与本发明的实施例的比较，表2说明用于相同像素间距和像素宽度的双视图视差屏障自动立体显示器的结构，其中像素列指向观察窗，每个窗口提供左眼或右眼图像。
为最小窗口大小60mm、最大窗口大小67mm、最小观察距离250mm和最大窗口距离700mm提供理想厚度范围。
[0241][0242]
表2
[0243]
有利地，与用于自动立体显示器的实施例相比，本发明的实施例实现增加的亮度和更低的厚度。自动立体显示器视差屏障并不会实现理想的隐私显示器亮度控制特性。
[0244]
一些光线714可以以大于临界角的角度穿过孔702且因此全内反射。此类光线可以由视差屏障吸收区704的顶部吸收。下文将进一步论述其它吸收机构。
[0245]
吸收区704可以是部分吸收的。由于吸收材料的吸收率减小，因此一些光线712可以穿过吸收区704。另外或替代地，吸收区704可以布置在子孔722内，所述子孔被布置成允许光线712的传播。子孔722可以具有布置成在公共操作模式下提供所需照明分布的大小和密度。
[0246]
在说明性实例中，屏障区704可以借助于子孔722透射5％的入射光线。对于朗伯发射像素220、222、224，通过控制子孔722的密度和大小以及给定像素间距p和像素大小a的孔宽度，可以将60度角处的亮度布置为5％。在隐私模式下，亮度可以小于1％。有利地，可以增加在公共操作模式下的图像可见性，同时可以借助于极性控制延迟器300在隐私模式下实现高视觉安全级别。
[0247]
现将描述与像素间距p相比的视差屏障间距p'的布置。
[0248]
图3a是以侧面透视图说明针对非瞳孔输出的视差屏障700与图1a的像素220、222、224的对准的示意图。
[0249]
视差屏障700将光从每个像素220、222、224引导到共同观察窗26中。在图3a中，共同观察窗成角度地对准，换句话说，来自每个像素的共同子窗26与对准的屏障孔702在无穷远处重叠且进行准直。窗口表示来自每个狭缝的光的角分布。有利地，此布置提供跨越显示器100的与极性控制延迟器300和偏振器218、318相似的空间衰减。对于移动的观察者，实现跨越显示区域的图像均匀性的自然变化，也就是说，离用户最近的显示器的部分看起来最亮。
[0250]
图3b是以侧面透视图说明针对瞳孔输出的视差屏障700与图1a的像素220、222、224的对准的示意图。沿着孔702最接近的方向的间距p'小于相应对准像素220、222、224沿着像素220、222、224最接近的方向的间距p。在任何给定方向上，最接近的孔702的间距s'小于相应对准像素220、222、224的间距s。
[0251]
观察窗26形成于距离v处的观察窗平面处，所述观察窗平面在空间光调制器48的输出侧上，使得观察窗重叠处的共同观察窗处于有限距离处。有利地，对于位于窗口平面处的正面观察者，跨越显示器区域的亮度均匀性增加。
[0252]
视差屏障的孔中的至少一些可以包括滤色器703r、703g、703b，因此视差屏障的孔包括红色、绿色和蓝色滤色器的阵列。滤色器可以对应于相应对准像素220、222、224的颜色。濾光器减少来自例如泄漏到红色像素孔中的蓝光的颜色串扰，从而有利地实现增加的
色域。
[0253]
或者，孔702中的仅一些可以包括滤色器，例如对应于红色和绿色发射像素220、222的孔702可以包括黄色透射滤光器。在一些实施例中，彩色发射可以通过例如蓝色发射像素以及与像素220、222对准以实现彩色输出的颜色转换材料来实现。孔702的黄色滤色器可以提供残余蓝光的吸收，从而有利地实现增加的色域。
[0254]
孔702的滤色器的材料可以包括非散射或低散射材料，使得保持孔702和吸收区704的角控制功能。
[0255]
可以假设未进一步详细讨论的图3a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0256]
图4是以俯视图说明针对各种极性视角的均匀发射像素220、222、224和眼点位置260、262、264的布置的示意图。
[0257]
像素220、222、224布置成列和行，孔702最接近的方向相对于输出线性偏振器的电矢量透射方向219成45度；并且每个像素220、222、224具有正方形形状的发光区，其中边缘相对于输出线性偏振器的电矢量透射方向旋转45度。
[0258]
孔702具有正方形形状，其中边缘相对于输出线性偏振器的电矢量透射方向旋转45度。
[0259]
眼点位置260、262、264表示在由孔702提供的像素层214处的观察者瞳孔的图像。眼点位置260表示正面观察者的瞳孔的位置。由于点位置260具有大于像素的大小，因此观察者看到与像素亮度相同的亮度且实现100％亮度。
[0260]
对于位置262，观察者的眼睛位于显示器象限(具有非零侧角和仰角)中且具有透射率最小值。对于位置262，观察者的眼睛以零仰角定位，具有横向偏移且具有透射率最小值。
[0261]
眼点位置264与位置262相比具有与轴上位置更大的间隔，使得透射率最小值在象限中，而不是在横向方向上最接近。有利地，可以优化观察象限中的抑制。
[0262]
此外，图4的像素布置实现水平和垂直线的理想呈现，同时与绿色像素的数目相比减少红色和蓝色像素的数目。
[0263]
由于用于相应材料系统的不同发光度(lumen/mm2)，因此oled显示器通常提供红色、绿色和蓝色像素的不同发射区。借助于在图4的实施例中的比较，当与二维孔702阵列一起使用时，本公开的像素220、222、224包括对于所有像素具有基本上相同区域的发射区。有利地，可以最小化白点随视角的变化。
[0264]
需要补偿oled显示器中的红色、绿色和蓝色发射器的不同发光度，以实现所需白点。
[0265]
可以通过调整不同彩色像素之间的驱动电流来改变每个像素220、222、224的发光度，因此保持白点。因此，绿色像素222可以具有例如常规使用的发射面积两倍的发射面积。可以减小绿色像素222和红色像素220的驱动电流以实现所需白点。
[0266]
可能需要提供与用于典型oled显示器的驱动电流相同的驱动电流。
[0267]
图5是以俯视图说明针对各种极性视角的结构化发射像素220、222、224和眼点位置的布置的示意图。
[0268]
对于像素220、222、224中的至少一些，至少一些像素的发光区包括发光子区232r、
232g、232b和非发光子区234。对于红色、绿色和蓝色像素220、222、224，发光子区与非发光区的面积比不同。对于每个像素，可以在相同区域内提供子区232r、232g、232b。子区232的分布和眼点260大小可以被布置成提供亮度随极角的基本上均匀衰减，以有利地实现白点随视角的最小变化；并且可以针对彩色像素220、222、224中的每一个提供所需的驱动电流。
[0269]
可以假设未进一步详细讨论的图4到5的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0270]
现将描述包括视差屏障700的oled显示器的结构。
[0271]
图6是以侧视图说明空间光调制器48以及包括上入射减少层750、752的对准视差屏障700的结构的示意图。
[0272]
像素层214形成于衬底212上且包括薄膜控制电路系统240，所述薄膜控制电路系统包括薄膜晶体管、电容器、电极和其它电子控制组件。电通孔242提供与通常具有反射性的电极230的连接。发射层232r、232g、232b布置在电子传输层236r、232g、232b与空穴传输层238r、238g、238b之间。透明电极244被布置成提供输出侧电连接。
[0273]
可以调整发射层厚度233r、233g 233b和电子转移层厚度237r、237g、237b以提供合适的光输出特性。对于像素220、222、224中的红色、绿色和蓝色发光区中的每一个，发光材料的厚度233r、233g、233b不同。
[0274]
在另一布置(未示出)中，孔穴和电子传输层236、238可以交替地布置在发射区232下方和上方。像素层214的总厚度可以通常为1微米或更小，且因此与分隔层216的距离相比，发射层232的位置的差异较小。
[0275]
显示器100装置具有布置在像素层214与视差屏障700之间的分隔层216中的一个或更多个额外层750、752，其中像素220、222、224、一个或更多个额外层以及视差屏障700形成为单片堆叠。一个或更多个额外层包括至少一个光透射无机层752，其布置成提供对水和氧气的屏障。例如，材料752可以是例如siox的氧化物材料。
[0276]
层750可以具有有机材料。衬底212可以进一步具有层750、752(未示出)。在保持具有所需机械性能的柔性显示器结构的同时，可以抑制水和氧气的进入。有利地，可以增加显示器寿命。
[0277]
可以调整总厚度d以有利地实现如本文中其它地方描述的所需亮度衰减。
[0278]
视差屏障700进一步包括至少一个光透射无机材料，所述光透射无机材料被布置成提供对水和氧气的屏障。有利地，可以增加寿命。此外，可以在吸收区704中提供非透射屏障层，以在屏障的至少一部分上实现对进入的增强抑制。
[0279]
可能需要进一步减少进入。视差屏障700布置在像素层214与至少一个光透射无机层752之间，所述光透射无机层被布置成提供对水和氧气的屏障。无机层752通过有机层750分离。有利地，可以在柔性衬底中提供对水和氧气进入的高抵抗性。
[0280]
图7是以侧视图说明空间光调制器48以及包括玻璃材料110的对准视差屏障的结构的示意图。与图6的布置相比，可以为覆盖层217提供玻璃材料110，所述覆盖层与图6的层752、750相比提供对氧气和水进入的高阻隔屏障层。分隔层216可以由粘合剂材料或聚合物材料提供。或者，分隔层216可以由玻璃材料提供，所述玻璃材料在制造背板212和像素层214之后通过化学机械抛光变薄以实现所需厚度d。
[0281]
可以假设未进一步详细讨论的图6a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有
等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0282]
现在将更详细描述视差屏障700的透射率曲线的布置。
[0283]
图8a-c是说明视差屏障700透射率随各种视差屏障700结构的位置的变化的示意图。
[0284]
图8a说明相对于在孔最接近的方向θ上的位置的相对透射率的第一透射率曲线701；其中吸收区704具有100％吸收率。有利地，在大于45度的极角下，可以在隐私模式下实现极低亮度。
[0285]
图8b说明例如通过控制用于形成吸收区704的材料的厚度而增加的吸收区704的透射率705。孔702之间的视差屏障700区的吸收率小于100％且大于80％，优选地大于90％并且更优选地大于95％。透射率705可以例如小于5％或小于2.5％。有利地，在公共操作模式下，可以在更高极性视角下提供增加的亮度。
[0286]
图8c说明通过例如图2a中所说明的子孔区722而增加的吸收区704的透射率。跨越光吸收区704的平均透射率705可以例如小于5％或小于2.5％。有利地，在公共操作模式下，可以在更高极性视角下提供增加的亮度。
[0287]
现将描述图1a的极性延迟器的说明性实施例的结构。
[0288]
可以假设未进一步详细讨论的图8a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0289]
在图1a-b的实施例中，极性控制延迟器300包括无源极性控制延迟器330和可切换液晶延迟器301，但是通常可以由至少一个延迟器的其它配置替代，其中一些实例存在于下文描述的装置中。
[0290]
图9是以透视侧视图说明包括液晶延迟器301的可切换极性控制延迟器300的布置的图式，所述液晶延迟器包括具有水平配向的可切换液晶层314以及交叉的a板极性控制延迟器330a、330b。可以假设未进一步详细讨论的图9的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0291]
表3中提供说明性实施例以及在隐私和公共模式下的极性曲线。
[0292][0293]
表3
[0294]
可切换液晶延迟器301包括两个表面配向层419a、419b，所述两个表面配向层邻近于液晶材料421层以及在其相对侧上安置，并且每一个被布置成在相邻液晶材料421中提供水平配向。可切换液晶延迟器301的液晶材料421的层314包括具有正介电各向异性的液晶材料421。
[0295]
无源极性控制延迟器330由具有交叉轴的一对a板330a、330b提供。在本实施例中，“交叉”是指在延迟器的平面中两个延迟器的光轴之间成基本上90
°
的角度。为了降低延迟器材料的成本，期望提供例如归因于在薄膜制造期间的拉伸误差而使延迟器取向有些变化的材料。远离优选方向的延迟器取向的变化可减少正面亮度且增加最小透射率。优选地，角度310a为至少35
°
且至多55
°
，更优选地至少40
°
且至多50
°
，以及最优选地至少42.5
°
且至多
47.5
°
。优选地，角度310b为至少125
°
且至多145
°
，更优选地至少130
°
且至多135
°
，以及最优选地至少132.5 1}
°
且至多137.5
°
。
[0296]
水平配向有利地在机械变形期间(例如在触摸显示器时)提供减少的恢复时间。可以使用拉伸膜提供无源延迟器330a、330b，以有利地实现低成本和高度均匀性。另外，增加具有水平配向的液晶延迟器的视场，同时在施加压力期间为液晶材料的流动的可见性提供弹性/
[0297]
至少一个极性控制延迟器300在可切换液晶延迟器301的第一可切换状态下布置成同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线199由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线197由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入净相对相移；并且在可切换液晶延迟器301的第二可切换状态下同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线199由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入净相对相移，以及不向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器300的平面的法线的轴线197由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入净相对相移。
[0298]
此类相移提供实现以下项的极性透射率和反射率曲线：(i)轴上高透射率和低反射率；(ii)在隐私模式下，离轴减小的透射率和增加的反射率；(ii)以及在公共模式下，离轴高透射率和低反射率。有利地，如现在将描述，可切换隐私显示器向正面用户提供高图像质量，向离轴窥探者提供高视觉安全级别并且向离轴显示器用户提供高图像可见性。
[0299]
图10a是以侧视图示出在公共操作模式下来自空间光调制器48的输出光穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图。
[0300]
在公共操作模式下，在轴上方向上由像素220、222、224发射且通过屏障700孔702透射的光线710具有与输出偏振器218的电矢量透射方向219平行的偏振状态360。轴上光线710然后穿过包括可切换液晶延迟器301和无源延迟器330的多个延迟器层300。在公共模式下，可切换液晶延迟器301处于关闭状态，其中跨越液晶层314的控制电压不同。
[0301]
因此，轴上光线710的偏振状态在穿过可切换液晶延迟器301时经历延迟。在无源延迟器330是c板延迟器的情况下，轴上光线710在基本上平行于无源延迟器330的光轴的方向上传播。因此，轴上光线710在穿过无源延迟器330时经历最小延迟。多个延迟器300的组合效应导致轴上光线710离开多个延迟器300，具有与轴上光线710进入多个延迟器300的线性偏振360相同或相似的线性偏振状态362。此线性偏振状态362平行于额外偏振器318的电矢量透射方向319，因此轴上光线710以相对不变的亮度离开显示装置100。
[0302]
在公共模式下，由屏障700孔702透射的离轴光线726以与轴上光线710类似的方式穿过多个延迟器300。因此，当可切换液晶延迟器301处于所述两个状态中的第一状态时，多个延迟器300不提供以下光线的偏振状态360、361的总体变换：垂直于可切换延迟器的平面穿过其的光线710或与垂直于可切换延迟器301的平面成锐角穿过其的光线726。
[0303]
偏振状态362与偏振状态360基本上相同，并且偏振状态364与偏振状态361基本上相同。因此，角透射曲线基本上均匀地透射过宽的极性区。
[0304]
换句话说，当液晶材料414的层314处于所述两个状态中的第一状态时，多个延迟器300不向垂直于延迟器的平面或与垂直于多个延迟器300的平面成锐角穿过其的光提供整体延迟。
[0305]
有利地，在第一状态下显示器亮度随视角的变化基本上是未改变的。多个用户可以方便地从大范围的视角观察显示器。
[0306]
图10b是以侧视图说明在公共操作模式下来自环境光源604的光线穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图。
[0307]
环境光604的轴上光线410以与从上文所论述的发射像素220、222、224发射的轴上光线710类似的方式穿过多个延迟器300。尽管轴上光线410穿过多个延迟器300的方向与轴上光线710从发射像素220、222、224发射的方向相反，但是多个延迟器300在相反方向上穿过不会改变多个延迟器300对光线的影响，如以上对于从发射像素220、222、224发射的光所讨论。因此，轴上光线410到达它被吸收的视差屏障700吸收区704；或它可以被吸收或反射的像素层214，如下文将进一步描述。
[0308]
以类似方式，离轴光线412在穿过多个延迟器300时没有经历偏振状态的整体变换。环境光604是非偏振的，并且离轴光线最初没有偏振370。额外偏振器318使平行于额外偏振器的电矢量透射方向319的偏振分量372穿过。额外偏振器318吸收与额外偏振器318的电矢量透射方向319垂直的大部分偏振状态372。一些光在外部空气界面处通过菲涅耳(fresnel)反射从偏振器318的前表面反射。在穿过多个延迟器300之后，离轴光线412的线性偏振状态374因此平行于反射偏振器302的电矢量透射方向303，并且离轴光线不被反射，而是穿过反射偏振器302到达视差屏障700，此处它可以由视差屏障吸收区吸收或透射到像素层214。如下文进一步描述，反射光线412中的一些将进一步通过视差屏障700的吸收区704吸收。
[0309]
有利地，在公共模式中的显示器反射率在宽视角范围内减小。多个用户可方便地从大范围的视角以高图像对比度观察显示器。
[0310]
图10c是以侧视图说明在隐私操作模式下来自空间光调制器48的输出光穿过图1a的光学堆叠的传播的示意图。
[0311]
在隐私模式中，可切换液晶延迟器301处于导通状态，其中电压被施加到液晶层314。可切换液晶延迟器301因此可以处于所述两个状态中的第二状态。在可切换液晶延迟器301具有正介电各向异性的情况下，可切换液晶延迟器301因此以类似方式在第二状态中起作用，以调整输出的入射偏振状态的相位。当在第二状态下穿过可切换液晶延迟器301时，轴上光线710不经历延迟，因此轴上光线710在穿过多个延迟器300之前的线性偏振状态360与穿过多个延迟器300之后的线性偏振状态362相同。因此，轴上光线710通过额外偏振器318离开显示器，在隐私操作模式中亮度基本不变。
[0312]
从发射像素220、222、224发射且透射穿过屏障700的孔702的离轴光线726在穿过可切换液晶延迟器301的材料时经历偏振的变换。这是因为离轴光线726以锐角入射。因此，离轴光线726到达额外偏振器318，具有与线性偏振状态361相比至少部分地旋转的线性偏振状态364。线性偏振364具有垂直于额外偏振器318的电矢量透射方向319的至少一些分量，因此离轴光线726的亮度与轴上光线710相比降低。
[0313]
有利地，可以在第二状态下减小在宽视角下的显示器亮度。因此可以防止窥探者以宽视角观察由显示装置100发射的图像。在夜间操作中可以减少杂散光，而正面用户可以看到图像。
[0314]
图10d是以侧视图说明在隐私操作模式下来自环境光源604的光线穿过图1a的光
学堆叠的传播的示意图。
[0315]
在隐私模式操作下，来自环境光源604的入射轴上光线410以类似于如关于图10c所描述的从发射像素220、222、224发射轴上光线710的方式穿过多个延迟器300。尽管轴上光线410穿过多个延迟器300的方向与轴上光线710从发射像素220、222、224发射的方向相反，但是多个延迟器300进出显示器的方向并不改变多个延迟器300对光线的影响，如对于从发射像素220、222、224发射的光所讨论。因此，轴上光线410到达视差屏障700，其中所述轴上光线可以由视差屏障吸收区吸收或透射到像素层214。如下文进一步描述，反射光线412中的一些将进一步通过视差屏障700的吸收区704吸收。
[0316]
与此相反，离轴光线412在穿过可切换液晶延迟器301的材料414时经历偏振的变换。这是因为离轴光线412以锐角入射，如下面进一步详细讨论。因此，离轴光线412到达反射偏振器302，具有与线性偏振状态372相比至少部分地旋转的线性偏振状态374。线性偏振状态374具有垂直于反射偏振器302的电矢量透射方向303的至少一些状态，因此至少部分地由反射偏振器302反射。然后，光线412在相反方向上穿过多个延迟器300，从而反转来自多个延迟器300的第一次通过的偏振转换并且产生平行于额外偏振器318的电矢量透射方向的偏振状态376。因此，离轴光线412以偏振状态378离开显示装置100，从而导致当从广角观察时堆叠呈现为镜子。额外偏振器318吸收垂直于额外偏振器的电矢量透射方向319的大部分偏振状态372，但是可以反射小部分的垂直状态404。
[0317]
有利地，在第二状态中，可以增加在宽视角的反射率。因此，可以防止窥探者以宽视角观察由显示装置100发射的图像，这是由于反射光降低由显示装置发射的图像的对比度，并且因此由于增加的反射率r而增加视觉安全级别vsl，如上面的等式7中所述。
[0318]
可以假设未进一步详细讨论的图10a-d的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0319]
现在将描述说明性实施例的模拟输出。
[0320]
图11a是图1a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器300透射率、归一化的可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及针对勒克斯/尼特比1.0的视觉安全级别的极坐标图；以及图11b是图11a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括方位角为0度(东方向)、90度(北方向)、45度(东北方向)和225度(西南方向)的线性曲线。出于当前描述的目的，在图11a的slm亮度图上说明图11b中的曲线的方位角取向。
[0321]
图11a-b的说明性视差屏障700和oled像素参数在像素最接近的方向上参考50μm的间距p在表4的第一行中提供。在图4的菱形布置中提供像素220、222、224。像素最接近的方向针对45度的方位角。
[0322][0323]
表4
[0324]
考虑到偏振器318对偏振光的透射和反射偏振器302对偏振光的反射后，使用36％
的峰值eqm反射率，其对应于归一化可切换延迟器反射的曲线图上的100％轮廓。
[0325]
slm 48亮度图说明oled显示器提供非朗伯亮度衰减，其通常具有大于在50度的极角处提供的正面亮度的20％。
[0326]
视差屏障700透射率图说明由于像素在此定向上的不同分离而导致的对于0度和45度方位角的曲线的差异。
[0327]
可切换延迟器300透射率和反射率图说明使用图9的结构沿着横向方向控制相位。
[0328]
通过来自空间光调制器48的光的视差屏障700的透射率确定公共模式照度。可切换极性控制延迟器300仅提供此亮度曲线的较小调制。
[0329]
隐私模式亮度说明在横向方向上以及在上观察象限中提供少于1％亮度。显示器对于0度侧角以及对于围绕水平轴的旋转具有高可见性。有利地，可以设置舒适视角以供用户从轴上位置观察显示器。
[0330]
现将描述环境光级对视觉安全级别的影响。
[0331]
图11c是勒克斯/尼特比为0.25的图11a-b的说明性实施例的极性曲线图和线性极性曲线图。在表4的第二行中描述显示器100特性。
[0332]
视觉安全级别(vsl)图取决于环境照度条件。环境照度作为正面亮度的比率提供。因此，在典型的办公室环境中，正面亮度为300尼特且落入显示器上环境照度为300勒克斯的显示器具有勒克斯/尼特比率1.0。在变暗的飞机座舱中，可以针对25尼特的环境照度提供100尼特的正面亮度，从而提供0.25的勒克斯/尼特比。
[0333]
本发明的实施例的可切换反射率在低勒克斯/尼特比下实现增加的视觉安全级别。此外，视差屏障700可以进一步减小离轴亮度，以有利地在低照度条件下实现进一步增加的视觉安全性。
[0334]
已借助于实验和模拟确定，对于所显示图像与离轴窥探者的高度隔离，需要在隐私模式下大于3.0且优选地大于4.0的视觉安全级别。还已经借助于实验和模拟确定，大于50％且优选地大于83.3％(在公共模式下小于2.0且优选地小于1.2的视觉安全级别v)的图像可见性w对于离轴用户实现所显示图像的期望图像可见性。
[0335]
图11b-c的视觉安全级别线曲线说明对于侧角以及在至少45度的侧角下的观察象限中，以及对于横向方向上以及在小于0.25勒克斯/尼特的照明条件下的观察象限中的方位角，可以实现大于4.0的视觉安全级别。有利地，可以在各种极性位置上针对离轴用户实现高视觉安全级别。视觉安全级别不会在横向方向上在更高极角下降级。
[0336]
通过与本发明的实施例的比较，现将描述省略视差屏障700的图1a的布置的模拟外观。
[0337]
图12a是用于其中移除视差屏障700的说明性布置的图1a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及1.0勒克斯/尼特下的视觉安全级别的极坐标图；以及图12b是图12a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。在表4的第三行中描述显示器100特性。
[0338]
通过与如将在图12a-b中描述的本发明的实施例比较，极性控制延迟器300在具有高离轴亮度水平的显示器中可能无法实现所需视觉安全级别，如通常由其中不存在视差屏障700的发射空间光调制器48提供。
[0339]
考虑到在大于60度的角度下在横向(0度)方向上的视觉安全级别的线性极性曲线图，对于1.0勒克斯/尼特，vsl低于4.0。此布置向离轴窥探者提供不期望的视觉安全性，尽管在大约45度的角度下具有高vsl。
[0340]
通过与本发明的实施例的比较，现将描述省略极性控制延迟器300的图1a的布置的模拟外观。
[0341]
图13a是用于其中移除可切换延迟器的说明性布置的图1a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及对于1.0勒克斯/尼特的视觉安全级别的极坐标图；以及图13b是图13a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。
[0342]
在表4的第四行中描述显示器100特性。视差屏障厚度700被设计成最小厚度，以在横向方向上在45度极角的至少一个方位角处提供大于4.0的vsl。
[0343]
此显示器在大范围的极性视角内，特别是在观察象限上具有不期望的隐私性能，而不会大幅减小孔大小和随后的不期望的透射效率损失。
[0344]
现将进一步考虑在公共操作模式下来自图1a的显示器100的表面的环境光的光谱透射和光谱反射。
[0345]
图14是以侧视图说明在图1a的显示器100中的环境光的反射的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图14的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0346]
光线710由线性偏振器218、318传递，其中由偏振器218、318的光谱透射提供来自像素220、222、224的光的光谱修改。
[0347]
光线714、715从显示器100的外表面全内反射。将在入射时被吸收的光线714引导到视差屏障700吸收区704上。光线715从反射像素层214反射。反射减少四分之一波延迟器228提供在反射时经历相变的圆偏振状态442，以在反射后提供圆偏振状态444，所述圆偏振状态被转换为与方向219正交并被吸收的偏振状态。
[0348]
因此，光线714、715经过偏振器218、318两次或三次，因此修改光谱吸收率。
[0349]
视差屏障700被布置成吸收入射在其上的光。来自环境源604的光线410由偏振器218、318传递且由屏障区704吸收。穿过屏障且反射的光线412可以在反射之后由屏障吸收。显示器100装置可以用于环境照明604，并且视差屏障700吸收从像素层214反射的通过孔702透射的环境照明604光线412中的至少一些。
[0350]
需要增加图1a的显示器100的光谱透射率。另外，需要在不降级显示器反射的外观时增加蓝色透射率。
[0351]
图15是说明输出亮度随额外偏振器318是宽带吸收偏振器的情况以及额外偏振器318是泄漏吸收偏振器的情况的波长的变化的示意图。曲线870说明由平行宽带偏振器透射的亮度的变化；曲线872说明由平行泄漏偏振器透射的亮度的变化；曲线874说明由交叉的宽带偏振器透射的亮度的变化；以及曲线876说明由交叉的泄漏偏振器透射的亮度的变化。泄漏偏振器318增加蓝色光谱带中的泄漏且增加透射率。
[0352]
当与相同材料的第二概念偏振器交叉时，输出偏振器218和额外偏振器318针对520nm至560nm波长的透射率小于针对450nm至490nm波长的透射率。针对450nm至490nm波长
的透射率大于1％，优选地大于2％以及最优选地大于3％；并且针对520nm至560nm的波长的透射率小于3％，优选地小于2％以及最优选地小于1％。
[0353]
现将描述图1a的显示器100在使用泄漏偏振器时的操作。
[0354]
图16a是说明偏振器218、318透射率随宽带吸收偏振器和泄漏吸收偏振器的波长以及相对于图14的透射光线710的红色、绿色和蓝色发射像素220、222、224的光谱输出890r、890g、890b的变化的示意图。
[0355]
曲线882说明包括泄漏偏振器218、318的图1a的实施例的光谱透射率。
[0356]
通过与本发明的实施例的比较，曲线880说明包括宽带吸收偏振器218、318的图1a的实施例的光谱透射率。有利地，与包括宽带偏振器218、318的布置相比，由曲线882说明的本发明的实施例在红色、绿色和蓝色通道中的基本上更高透射率。
[0357]
通过与本发明的实施例的进一步比较，曲线870说明显示器的光谱输出，所述显示器包括宽带吸收偏振器和宽带反射率控制四分之一波延迟器，并且不包括屏障700、极性控制延迟器300或额外偏振器318。有利地，由曲线882说明的本发明的实施例与不包括额外偏振器318的显示器具有基本上相同的蓝光透射率。高效的蓝光发射为oled显示器提供更长的使用寿命。有利地，本发明的实施例实现与不具有额外偏振器318的常规显示器相同的显示器寿命。
[0358]
图16b是说明反射率随宽带吸收偏振器218、318和泄漏吸收偏振器218、318的波长以及相对于图14的透射光线的红色、绿色和蓝色发射像素220、222、224的光谱输出890r、890g、890b的变化的示意图。
[0359]
反射率至少部分地由图14中的光线440在反射减少四分之一波延迟器228后通过偏振器218、318的透射率并且由视差屏障700的吸收率确定。
[0360]
为了继续表4的第一行的说明性实施例，视差屏障的孔径比是25％，使得图14的光线410、412的屏障吸收率是75％。返回到包括泄漏偏振器218、318的图14的实施例，曲线888说明集成在视角上的显示器的平均光谱透射率。有利地，可以由显示器提供极低平均反射率。如图16a中所说明，进一步增加显示器效率。
[0361]
曲线884说明图14的显示器对于由视差屏障700的孔702透射和反射的光线440的光谱透射率。曲线884与曲线876相比，在峰值蓝色光谱波长的泄漏小于1％时，显著改进消光。有利地，实现低反射率。
[0362]
通过与本发明的实施例的进一步比较，曲线886说明显示器的光谱输出，所述显示器包括宽带吸收偏振器和宽带反射率控制四分之一波延迟器，并且不包括屏障700、极性控制延迟器300或额外偏振器318。此显示器在宽光谱范围内实现低反射率，但降低光谱透射率。
[0363]
通过与本发明的实施例的进一步比较，曲线876说明显示器的光谱输出，所述显示器包括泄漏吸收偏振器和宽带反射率控制四分之一波延迟器，并且不包括屏障700、极性控制延迟器300或额外偏振器318。此显示器在宽光谱范围内实现低反射率。此显示器提供光的不期望的反射率，特别是在光谱的蓝色和绿色部分中。因此，具有光谱透射率曲线872、876的泄漏偏振器不适合于发射显示器中的反射率控制。
[0364]
现将描述包括无机微型led的实施例的操作。
[0365]
图17a是以侧面透视图说明用于环境照明604中的可切换隐私显示器100的示意
图，包括微型led发射空间光调制器48、视差屏障700、输出偏振器218和反射控制四分之一波延迟器228、无源极性控制延迟器380、反射偏振器302、可切换极性控制延迟器300，以及布置在空间光调制器48的输出侧上的额外偏振器318；以及图17b是以正视图说明图17a的光学堆叠中的光学层的对准的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图18a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0366]
与oled材料相比，包括无机微型led的像素220、222、224可以具有大于103的发光度(lm/mm2)。为了实现相同亮度，微型led像素220、222、224的面积可以显著地小于用于oled像素220、222、224的面积。由于减少单片半导体面积的使用，其它较小的微型led像素220、222、224成本更低。例如，对于在像素最接近的方向上50微米的像素间距，微型led可以具有小于5微米的宽度或直径。
[0367]
需要实现在宽极性范围内具有高图像可见性的公共操作模式以及对离轴窥探者具有高视觉安全级别的隐私模式。
[0368]
像素层214可以包括光吸收材料227，以与图1a的oled像素层214的典型反射像素层相比有利地实现降低的反射率。
[0369]
图17a与图1a的不同之处还在于包括具有圆形形状的孔702。有利地，可以增加透射率曲线对称性。
[0370]
像素220、222、224布置在正方形网格上，而不是菱形网格上。此布置在横向方向上降低亮度，而在象限中增加亮度。有利地，隐私模式下的视觉安全级别可以针对小仰角增加，如下文所说明。
[0371]
在实施例(未示出)中，可以提供(未示出)包括oled和微型led像素的混合物的显示器。例如，可以提供蓝色微型led以及绿色和蓝色oled像素。有利地，可以增加蓝色寿命且不使用对微型led的颜色转换。
[0372]
图17c是以俯视图说明针对各种极性视角的微型led发射像素220、222、224和眼点位置的布置的示意图。
[0373]
图17d是以侧面透视图说明布置在输出偏振器218与反射偏振器302之间的无源极性控制延迟器380的示意图。
[0374]
无源极性控制延迟器380布置在输出偏振器218与反射偏振器302之间。无源极性控制延迟器380能够同时进行以下操作：不向沿着沿至少一个极性控制延迟器380的平面的法线的轴线199由输出偏振器218传递的光线的正交偏振分量引入净相对相移，以及向沿着倾斜于至少一个极性控制延迟器380的平面的法线的轴线197由反射偏振器302传递的光的正交偏振分量引入相对相移。
[0375]
至少一个无源延迟器380包括具有与延迟器的平面垂直的光轴431的延迟器材料430，所述至少一个无源延迟器330对波长为550nm的光的延迟在-150nm至-900nm的范围内，优选地在-200nm至-500nm的范围内以及最优选地在-250nm至-400nm的范围内。
[0376]
下面将关于图19a-b进一步描述无源极性控制延迟器380的操作。
[0377]
需要优化包括微型led像素220、222、224的显示器100的空间亮度均匀性。
[0378]
图18a是以侧视图说明空间光调制器以及包括渐晕视差屏障孔的对准视差屏障的结构的示意图。
[0379]
孔702具有一吸收率，在孔702的边缘处所述吸收率具有透射率梯度，所述透射率
梯度具有大于1微米，优选地大于2微米并且更优选地大于3微米的透射率梯度宽度ε。
[0380]
在操作中，像素222内的点发射器720朝向孔702发射球面波前711。在波前711在孔702处入射时，残余波前曲率导致近场菲涅耳衍射，使得在远场以非预期角度提供光线714。
[0381]
在具有硬边缘，使得透射率梯度宽度ε小于1微米的视差屏障中，此类光线可以提供来自点源的不期望的极性亮度变化，并且提供观察者可以在显示器100的区域上看到的可见均匀性变化。
[0382]
在说明性微型led实施例中，像素的间隔p可以是50微米并且像素宽度可以是3微米。在说明性oled实施例中，像素的间隔p可以是50微米并且像素宽度可以是25微米。在两种布置中，孔702宽度a可以是16微米。在具有例如图1a中所示的那些有机发射器的显示器中，衍射光线由于与大像素区域的卷积而模糊。有利地，可以实现高显示均匀性。由于微型led发射器220、222、224的小尺寸，因此oled布置中的卷积模糊可能基本上大于微型led显示器。
[0383]
在本发明的实施例中，透射率梯度宽度ε提供衍射光线714的衍射变迹，特别是对于小发射区域，例如没有提供大量卷积模糊的微型led。衍射光线714的亮度变化因透射率梯度宽度ε减小。有利地，降低使用微型led像素220、222、224的显示器上的空间亮度变化的可见性。
[0384]
现将进一步描述各种视差屏障700的透射率曲线。
[0385]
图18b-d是说明视差屏障透射率随各种视差屏障700结构的位置的变化的示意图。
[0386]
图18b说明相对于在孔最接近的方向θ上的位置的相对透射率的第一变迹透射率曲线701；其中吸收区704具有100％吸收率。斜率可以由吸收材料的厚度变化和/或跨宽度ε的半色调图案形成。有利地，可以最小化跨越显示器的亮度变化。在曲线701的斜率的宽度ε区内，如参考图18a所描述，透射率变化以使输出变迹。
[0387]
图18c说明例如通过控制用于形成吸收区704的材料的厚度而增加的吸收区704的透射率705。孔702之间的视差屏障700区的吸收率小于100％且大于80％，优选地大于90％并且更优选地大于95％。透射率705可以例如小于5％或小于2.5％。有利地，在公共操作模式下，可以在更高极性视角下提供增加的亮度。
[0388]
图18d说明通过例如图2a中所说明的子孔区722而增加的吸收区704的透射率。跨越光吸收区704的平均透射率705可以例如小于5％或小于2.5％。有利地，在公共操作模式下，可以在更高极性视角下提供增加的亮度。
[0389]
现在将描述图17a的说明性实施例的模拟输出。
[0390]
图19a是省略无源极性控制延迟器380的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器300透射率、归一化可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及对于1.0的勒克斯/尼特比的视觉安全级别的极坐标图；以及图19b是图19a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列。
[0391]
图19a-b的说明性视差屏障700和微型led像素220、222、224参数在像素最接近的方向上参考50μm的间距p在表5的第一行中提供。像素220、222、224以图17c的正方形包装布置提供并且提供正方形视差屏障700孔702(与所说明的圆形孔相比)。像素最接近的方向针对0度的方位角。
[0392][0393]
表5
[0394]
与图11a的输出相比，来自微型led像素220、222、224的亮度曲线被示为朗伯，因此在更高的极角下提供更高水平的亮度。
[0395]
来自视差屏障700的极性输出曲线具有高中心输出区，然后使用例如图2a的布置在高极性角下倾斜到5％亮度。有利地，公共操作模式在高视角下保持所需的图像可见性。
[0396]
公共模式下的亮度衰减的斜率由在本说明性实施例中为硬边的屏障边缘的轮廓确定。图18a-d的软边视差屏障可以进一步在公共操作模式中实现亮度曲线的更平滑衰减。有利地，提高正面使用的亮度均匀性以及离轴极性观察区的均匀性。
[0397]
在隐私操作模式中，对于大于45度的极角且尤其在观察象限中有利地实现大于4.0的视觉安全级别。在未示出的其它实施例中，可以通过降低视差屏障700吸收区704的透射水平来进一步增加视觉安全级别。
[0398]
可能需要在观察象限中提供进一步的亮度降低。
[0399]
图19c是图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700光吸收区704透射率、无源极性控制延迟器380透射率、可切换延迟器300透射率、可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；以及图19d是图19c的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。在表5的第二行中描述显示器100特性。无源极性控制延迟器380降低观察象限中的亮度。有利地，可以提高观察象限中的视觉安全级别。
[0400]
通过与本发明的实施例的比较，现将描述省略视差屏障700和极性控制延迟器380的图17a的布置的模拟外观。
[0401]
图20a是用于其中移除视差屏障700的说明性布置的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700光吸收区704透射率、可切换延迟器300透射率、可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；以及图20b是图20a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。在表5的第三行中描述显示器100特性。
[0402]
通过与本发明的实施例的比较，极性控制延迟器300在具有高离轴亮度水平的显示器中可能无法实现所需视觉安全级别，如通常由包括其中不存在视差屏障700的微型led的发射空间光调制器48提供。
[0403]
考虑到在大于60度的角度下在横向(0度)方向上的视觉安全级别的线性极性曲线图，对于几乎全部极性视角，对于1.0勒克斯/尼特，vsl保持低于4.0。此布置为离轴窥探者提供不期望的视觉安全性。
[0404]
通过与本发明的实施例的比较，现将描述省略极性控制延迟器300、380的图1a的
布置的模拟外观。
[0405]
图21a是用于其中移除可切换延迟器300和无源偏振控制延迟器380并且视差屏障700在光吸收区704中提供透射的说明性布置的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列；包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器300透射率、可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度和视觉安全级别的极坐标图；以及图21b是图21a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。在表5的第四行中描述显示器100特性。为了在公共模式下实现所需图像可见性，在高极性视角下的亮度是5％。然而，视觉安全级别对于所有极性视角低于4.0且对于大部分极性视角低于2.0。此显示器并不提供令人满意的隐私操作模式。
[0406]
图21c是用于其中省略可切换延迟器300和无源偏振控制延迟器380并且视差屏障700在光吸收区704中不提供透射的说明性布置的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列；包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器300透射率、可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度和视觉安全级别的极坐标图；以及图21d是图21c的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。在表5的第五行中描述显示器100特性。为了在隐私模式下实现所需视觉安全级别，在高极性视角下的亮度是0％，即吸收区704是高度吸收的。然而，对于超过约45度的极性视角，没有图像可见性。此显示器并不提供令人满意的公共操作模式。0％与5％之间的透射水平并不提供隐私操作模式与公共操作模式之间的令人满意的折衷。
[0407]
有利地，本发明的实施例在隐私模式下在宽极性范围内实现高视觉安全级别，并且在公共模式下实现宽极性范围的高图像可见性。此外，在隐私和公共操作模式两者下实现高正面图像可见性。
[0408]
现将描述极性控制延迟器的其它布置。
[0409]
图22a是以透视侧视图说明可切换延迟器在隐私模式下的布置的图式，其中可切换延迟器包括具有布置在c板无源极性控制延迟器330a、330b之间的水平配向的可切换lc层；以及图22b是以透视侧视图说明可切换延迟器在公共模式下的布置的图式，其中可切换延迟器包括具有布置在c板无源极性控制延迟器330a、330b之间的水平配向的可切换lc层。可以假设未进一步详细讨论的图22a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0410]
延迟器330a、330b可以包括用于可切换液晶层314的衬底。有利地，可以减小厚度。此外，可以提供柔性衬底。可以在有源柔性实施例(可由用户多次弯曲)中或在无源柔性实施例(在制造期间可弯曲)中提供显示器100以实现自由形式的显示器轮廓。
[0411]
需要提供针对隐私操作模式和公共操作模式两者在横向和纵向取向上操作的显示器。
[0412]
图23a是以透视侧视图说明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器301的延迟器层的布置的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图23a-c的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。在第2020-0159055号美国专利公开案中描述实现对称极性分布的极性控制延迟器的其它实施例，所述美国专利公开案以全文引用的方式并入本文中。
[0413]
第一四分之一波片296a和第二四分之一波片296b布置在额外偏振器318与输出偏
振器218。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，并且被布置成将在其输入侧上由输出偏振器218传递的线性偏振的偏振状态转换成圆偏振的偏振状态。在输出侧上的第二四分之一波片296b被布置成将入射在其上的圆偏振的偏振状态转换成在其输出侧上由额外偏振器318传递的线性偏振的偏振状态。至少一个延迟器301布置在所述一对四分之一波片296a、296b之间。
[0414]
至少一个极性控制延迟器300包括可切换液晶延迟器301，所述可切换液晶延迟器包括液晶材料层和电极，所述电极被布置成施加电压以切换液晶材料层。液晶材料层具有360度的扭转并且对在以下范围内的550nm波长的光具有延迟：在1100nm到1400nm的范围内，并且最优选地在1150nm到1300nm的范围内。
[0415]
现将描述包括图23a的可切换极性控制延迟器的图17a的说明性实施例的模拟输出。
[0416]
图23b是省略无源极性控制延迟器380的图17a的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括空间光调制器48亮度、视差屏障700透射率、可切换延迟器300透射率、归一化可切换延迟器300反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及对于1.0的勒克斯/尼特比的视觉安全级别的极坐标图；以及图23c是图23a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列。
[0417]
表6中描述说明性液晶延迟器300。图23b-c的说明性视差屏障700和oled像素220、222、224在像素最接近的方向上参考50μm的间距p在表7中描述。像素220、222、224以图4的正方形包装布置提供并且提供正方形视差屏障700孔702。像素最接近的方向针对0度的方位角。
[0418][0419]
表6
[0420][0421]
表7
[0422]
有利地，与通过使用极性控制延迟器300(例如图9的那些)的实施例实现的横向对称曲线相比，可以实现旋转对称的隐私模式。
[0423]
图24a是以透视图说明移动装置在公共模式下的亮度外观的示意图，包括图1a的显示装置100和图23的极性控制延迟器300，其外观从左上顺时针的顺序显示：正面横向、正面纵向、俯视纵向和右视横向。
[0424]
沿着显示装置100的轴线199的观察方向垂直于显示装置100的观察表面。在所有所示取向上，在公共模式中，由显示装置100发射的图像对观察者可见，如表示由显示装置100发射的图像的白色所表示。图像在所有轴上横向和纵向取向520、俯视纵向取向522和右视横向取向528上可见。
[0425]
图24b是以透视图说明移动装置在隐私模式下的亮度外观的示意图，包括图1a的显示装置100和图23的可切换极性控制延迟器300，其外观从左上顺时针的顺序显示：正面横向、正面纵向、俯视纵向和右视横向。
[0426]
在隐私模式中，观察者的视野在轴上横向和纵向取向520上保持不变，并且由显示装置100发射的图像对于观察者可见。然而，在俯视纵向取向522和右视横向取向528上，由显示装置发射的图像不再可见。替代地，从广角观察的窥探者观察由如上文所述的反射偏振器302提供的镜状表面。
[0427]
图24c是以透视图说明移动装置在隐私模式下的反射率外观的示意图，包括图1a的显示装置100和图23的可切换极性控制延迟器300，其外观从左上顺时针的顺序显示：正面横向、正面纵向、俯视纵向和右视横向。
[0428]
在隐私模式中，由于来自额外偏振器318的反射率最小，观察者的视野在轴上横向和纵向取向520上保持不变。然而，在俯视纵向取向522和右视横向取向528上，从额外偏振器318的表面的反射可以产生如上文所述的前端反射，从而理想地增加视觉安全级别vsl。
[0429]
图25a是以俯视图说明在夜间操作模式下具有布置在车辆座舱602内的可切换定向显示器100的机动车600的示意图。
[0430]
可切换定向显示器100的夜间模式可以对应于上文所论述的隐私模式。光锥620(例如，表示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)可以指示由可切换定向显示器100发射的图像可辨别的角度范围。如图25a中所示，当可切换定向显示器100处于夜间模式时，驾驶员604处于由光锥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发射的图像因此对于驾驶员604可辨别。与此相反，在水平方向上落在光锥620外部的高角度光线622具有降低的亮度，且因此由可切换定向显示器100发射的图像对于车辆600中的乘客608可能无法辨别。如果乘客试图在夜间睡觉或放松，这可能是有利的。
[0431]
在此布置中，如果对其它用户的某一图像可见性是可接受的，则可以省略反射偏振器302。有利地，可以增加显示器效率且降低杂散光的可见性。
[0432]
图25b是以俯视图说明在夜间操作模式下具有布置在车辆座舱602内的可切换定向显示器100的机动车600的示意图。
[0433]
在夜间模式下，由驾驶员的面部占据的体积606在垂直方向上处于由光锥620限定的区域内，且因此由可切换定向显示器100发射的图像对于体积606中的驾驶员可辨别。然而，在垂直方向上落在光锥620外部的高角度光线622在夜间操作模式下可以具有降低的亮度。可以降低可以从机动车600的挡风玻璃618反射的高角度光线622的亮度。这可以有利地减少在体积606中驾驶员在挡风玻璃618上感知的显示器100的反射。
[0434]
需要为显示器100围绕水平轴的旋转提供增加的均匀性，并且放宽视差屏障700与像素层214之间的对准公差。
[0435]
图26是以侧面透视图说明用于环境照明604的可切换隐私显示器100的示意图，包括oled发射空间光调制器48、一维视差屏障700、输出偏振器218和反射控制四分之一波延迟器228、反射偏振器302、可切换极性控制延迟器300，以及布置在空间光调制器48的输出侧上的额外偏振器318；以及图27是以正视图说明图26的光学堆叠中的光学层的对准的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图26-27的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等
效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0436]
极性控制延迟器300在图22a-b中说明。
[0437]
视差屏障700形成孔702的一维阵列，像素220、222、224布置成列，像素220、222、224的每个列与相应孔对准。
[0438]
像素220、222、224具有在孔702延伸的方向上延伸的发光区；红色、绿色和蓝色发光区的宽度对于每个像素220、222、224相同；并且发光区的高度对于红色、绿色和蓝色发光像素220、222、224不同。
[0439]
有利地，可切换隐私显示器可以分别在公共模式和隐私模式下具有针对横向方向上的离轴用户的高图像可见性以及针对横向方向上的离轴窥探者的高视觉安全性。可以增加围绕水平轴的旋转的观察自由度。有利地，可以在仰角方向上以高亮度均匀性方便地调整正面用户位置。
[0440]
此外，与其中对准在横向、垂直和定向轴上控制的图1a的布置相比，视差屏障700与像素层的对准可以在横向和取向轴上控制。有利地，可以增加产率且降低成本。
[0441]
需要增加显示器100的效率，同时提供光从反射像素层214的低反射率。
[0442]
图28是以侧面透视图说明用于环境照明604的可切换隐私显示器100的示意图，包括微型led发射空间光调制器48、视差屏障700和作为反射偏振器302的输出偏振器218、反射控制四分之一波延迟器228、可切换极性控制延迟器300，以及布置在空间光调制器48的输出侧上的额外偏振器318；以及图29是以侧视图说明在图28的显示器100中的环境光的反射的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图28-29的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0443]
与图1a和17a的布置相比，提供反射输出偏振器218、302。省略吸收性偏振器218，使得有利地增加显示器的透射率，从而实现对于所需图像亮度的增加的亮度和降低的功耗。
[0444]
与图14的实施例相比，来自环境光源604的光线760具有基本上从反射输出偏振器218、302反射的偏振状态，以提供由视差屏障700的吸收性区704吸收的光线762。由反射偏振器218、302透射的光线764由偏振器318吸收。有利地，减小环境光线760的反射。
[0445]
需要提供一种具有高效率的低反射率显示器。
[0446]
图30是以侧面透视图说明用于环境照明604的低反射率显示器200的示意图，包括oled发射空间光调制器48、二维视差屏障700、泄漏输出偏振器218以及布置在空间光调制器48的输出侧上的反射控制四分之一波延迟器228；以及图31是以侧视图说明在图30的显示器200中的环境光的反射的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图30-31的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0447]
用于环境照明的反射率控制显示器200装置包括显示器200，其中视差屏障700吸收环境照明604中的至少一些。
[0448]
与图1a的布置相比，显示器200不提供为隐私显示器100。例如，可以如在图21a-b中所说明且在表5的第四行的说明性实施例中提供输出，使得孔702的孔径比是25％且视差屏障700的吸收区704的透射率是5％。偏振器218包括例如图15中所说明的泄漏偏振器。有利地，与具有高消光型偏振器的布置相比，增加正面方向上的输出效率。
[0449]
需要提供一种用于低反射率显示器200的触摸传感器。
[0450]
图32是以侧面透视图说明用于环境照明604的触摸屏低反射率显示器200的示意图，包括oled发射空间光调制器48、包括触摸传感器电极层的二维视差屏障700、泄漏输出偏振器218，以及布置在空间光调制器48的输出侧上的反射控制四分之一波延迟器228；图33是以正视图说明在图32的显示器200中的环境光的反射的示意图；以及图34是以侧视图说明图32的结构的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图32-34的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0451]
孔702的阵列形成于触摸传感器电极阵列500上。通过触摸电极阵列500、502、触摸驱动器452、454和触摸控制系统450检测在保护盖层320处或附近的手指25位置。触摸电极阵列500可以形成于视差屏障700的表面上或四分之一波延迟器的表面上。
[0452]
所述一对触摸电极阵列500、502布置在由介电层504分离的层中。介电层504布置在可切换液晶层314与额外偏振器318之间。第一触摸电极阵列500和第二触摸电极阵列502布置在介电层504上以及介电层504的相对侧上。
[0453]
触摸电极阵列500、502布置在像素层214与视差屏障700之间，或如图32中所说明，布置在视差屏障700与四分之一波反射控制延迟器228之间。
[0454]
触摸输入显示装置100进一步包括控制系统450，其中控制系统450被布置成寻址用于电容式触摸感测的触摸电极阵列500、502。
[0455]
控制系统450进一步被布置成对slm 48进行寻址。控制系统包括系统控制器，所述系统控制器被布置成通过触摸驱动器452、454控制施加到触摸电极阵列500、502并从触摸电极阵列500、502测量的控制。
[0456]
电极500、502布置在视差屏障的孔702之间。有利地，可以实现高效率。
[0457]
在如图34中所说明的其它实施例中，视差屏障700的至少一个吸收区704包括触摸传感器电极阵列502。有利地，触摸传感器电极阵列500、502可以具有减小的反射率。此外，可以在像素层214处提供触摸电极504。
[0458]
在其它实施例(未示出)中，触摸感测电极层可以布置在像素层214处。有利地，感测电极的控制可以与像素数据的控制一起提供，从而降低成本和复杂性。
[0459]
进一步需要实现增加的透射效率。
[0460]
图35a是以侧面透视图说明用于环境照明604的低反射率显示器200的示意图，包括oled发射空间光调制器48、二维视差屏障700以及没有布置在空间光调制器48的输出侧上的输出偏振器；以及图35b是以侧视图说明在图35a的显示器200中的环境光的反射的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图35a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0461]
与图30的实施例相比，省略输出偏振器218。有利地增加效率。
[0462]
环境光线410、412由吸收区704吸收，而法线中的输出光线710被无损耗地透射。进一步吸收来自像素220的高角度光线712。因此，吸收一些环境光线，从而有利地增加图像对比度。
[0463]
需要进一步降低环境光线的反射率。
[0464]
图36a是以侧面透视图说明用于环境照明的低反射率显示器的示意图，包括oled发射空间光调制器、两个一维视差屏障700a、700b以及没有布置在空间光调制器48的输出侧上的输出偏振器；以及图36b是以侧视图说明在图36a的显示器中的环境光的反射的示意
图。可以假设未进一步详细讨论的图36a-b的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0465]
屏障700a、700b可以布置在提供屏障的间隔的单独衬底216a、216b上。光可以截留在衬底216b内并且被吸收。
[0466]
与图35a-b的实施例相比，可以放松每个屏障700a、700b的对准公差，从而增加产率并降低成本。此外，可以吸收额外高光线713，从而减少像素之间的泄漏。有利地，可以增加图像对比度。
[0467]
可能需要减少来自发射像素的离轴光且增加指向前向方向的效率。
[0468]
图37a是以侧视图说明布置在空间光调制器48的像素220、222、224与视差屏障700之间的反射折射光学元件阵列的示意图；以及图37b是说明输出亮度随图37a的布置的极角的变化的示意图。可以假设未进一步详细讨论的图37a的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0469]
用于发射显示器的反射折射光学元件在第wo 2019/138243号wipo公开案(代理人参考号442002)中描述，所述公开案以全文引用的方式并入本文中。
[0470]
反射折射光学结构800与发射像素220、222、224对准，以提供来自空间光调制器48的定向光输出分布，其类似于图11a或图19a中所说明的定向光输出分布。反射折射光学结构800包括布置在反射折射光学元件阵列中的多个反射折射光学元件838，多个反射折射光学元件800中的每个反射折射光学元件838与多个像素220、222、224的像素中的相应一个或更多个对应地对准，多个led的像素中的每一个仅与反射折射光学结构800的反射折射光学元件838中的相应一个对准。
[0471]
多个反射折射光学元件838中的每一个在通过其光轴199的至少一个反射折射截面平面中包括第一截面外部界面804a以及面向第一截面外部界面804a的第二截面外部界面804b。
[0472]
第一截面外部界面804a和第二截面外部界面804b各自包括弯曲界面，所述弯曲界面包括第一外部界面区840和第二外部界面区842。
[0473]
第一截面外部界面804a和第二截面外部界面804b从反射折射光学元件838的第一端延伸到反射折射光学元件838的第二端，反射折射光学元件838的第二端面向反射折射元件的第一端。
[0474]
位于像素层处的反射折射光学元件的第一端处的第一和第二截面外部界面之间的距离小于位于反射折射光学元件838的输出侧处的反射折射光学元件838的第二端处的第一和第二截面外部界面804a、804b之间的距离。
[0475]
至少一个透明内部界面810布置在第一和第二端之间以及第一和第二外部界面804a、804b之间。
[0476]
反射折射光学结构838包括：(i)具有第一折射率的第一透明非气体材料，其布置在第一和第二截面外部界面与至少一个透明内部界面之间以及反射折射光学元件中的每一个的第一和第二端之间；(ii)具有小于第一折射率的第二折射率的第二透明非气体材料，其布置在相应对准像素220、222、224与反射折射光学元件中的每一个的透明内部接口之间；(iii)具有小于第一折射率的第三折射率的第三透明非气体材料，其布置在第一反射折射光学元件的第一截面外部界面与多个反射折射光学元件中的相邻反射折射光学元件
的第二截面外部界面之间，以及反射折射光学元件中的每一个的第一和第二端之间。
[0477]
相对于第一截面外部界面804a和第二截面外部界面804b中的每一个的界面法线的光轴199的倾斜角随着从第一端朝向第二端的距离c连续地变化。倾斜角相对于距光轴199的距离ξ的导数在第一和第二截面外部界面804a、804b的相应第一和第二外部界面区840、842之间的边界844处具有不连续性。
[0478]
材料802、814可以是透明的且方便地提供于层800中，从而降低制造成本和复杂性。
[0479]
本发明的实施例通过具有界面804a、804b的固体反射折射光学元件838实现oled像素的包封，所述界面被布置成有利地实现具有对窥探者的低水平串扰的定向照明。图37b的曲线850可以由表8的说明性实施例提供。
[0480][0481]
表8
[0482]
在接近平行于光轴199的方向上通过全内反射引导第二外部界面区842中的大多数主要光线820，从而针对从外表面804a、804b反射的光线提供高水平的准直。在与固体反射折射光学元件38中的已知低成本材料的准直方向靠近但不相同的方向上，引导入射在区840上的光线822。
[0483]
有利地，减少损失并且提高轴上光线的效率。
[0484]
在其它实施例中，界面804可以由金属表面提供以提供输出光的某种准直。
[0485]
需要减小在较高极角处的光线的数目。视差屏障700吸收区704可以被布置成减小在较高极角处的亮度。
[0486]
在其它实施例中，表面804a、804b的形状可以被布置成在高极角处提供受控光线，以在较高极角处实现增加的亮度，例如在正面亮度的2.5％与15％之间。可以提供具有高图像可见性的公共模式亮度。偏振器218、318和极性控制延迟器300可以被布置成实现公共模式与隐私模式之间的切换。其它像素可以布置在反射折射光学元件838之间的像素层上，以在高极角下实现增加的光，如在第wo 2018/185475号wipo公开案(代理人参考号439002)中描述，所述公开案以全文引用的方式并入本文中。
[0487]
现将描述制造本发明的实施例的显示设备的方法。
[0488]
图38a-d是以侧视图说明使用精细金属掩模900制造发射显示器100、200的视差屏障700的方法的示意图。
[0489]
图38a说明在第一步骤中，借助于将发射材料802引导通过精细金属掩模而在背板上形成发射像素220、222、224的阵列。例如，在图6中进一步描述像素220、222、224的结构。
[0490]
图38b说明在第二步骤中，添加无机层752和有机层750以提供衬底216作为像素层214的包封层。在发射像素220、222、224的阵列上形成包封层的步骤因此包括形成至少一个透明无机层752。至少一个透明无机层可以是玻璃层。通过对较厚玻璃层进行化学机械抛光，玻璃层可以具有适当厚度d。可以省略有机层750。可以在像素层214与衬底216之间提供粘合层244。
[0491]
图38c说明通过将光吸收材料903引导通过精细金属掩模904而在包封层衬底216
的表面上形成包括孔702的阵列的视差屏障700。掩模904可以与掩模900相同。掩模904的对准相对于掩模900的对准在横向位置中移位，以实现孔702与像素220、222、224的中心的对准。
[0492]
图38d说明在视差屏障上布置例如其它包封层、反射减少延迟器228、偏振器218、318和极性控制延迟器300的层之前在层216上形成的屏障。
[0493]
有利地，可以使用用于形成像素220、222、224的类似设备和掩蔽技术来形成视差屏障700。可以有利地降低应用视差屏障700的成本。
[0494]
像素220、222、224沿着孔702最接近的方向具有间距p，视差屏障700与像素220、222、224之间的材料具有整体折射率n，并且包封层具有满足要求的厚度d。孔702沿着孔702最接近的方向具有宽度a，视差屏障700与像素220、222、224之间的材料具有整体折射率n且包封层具有满足要求且优选地满足要求的厚度d。
[0495]
需要通过高精度光刻提供视差屏障。
[0496]
图39a-f是以侧视图说明使用光刻制造发射显示器的视差屏障700的方法的示意图。
[0497]
一种形成显示装置的方法包括以下步骤：通过引导发射材料通过精细金属掩模而在背板上形成发射像素220、222、224的阵列，所述精细金属掩模在发射像素220、222、224的阵列上形成包括至少一个透明无机层的包封层；通过光刻图案化在包封层的表面上形成包括孔702的阵列的视差屏障700。
[0498]
在第一和第二步骤中，如图38a-b所说明提供发射显示器。
[0499]
图39a说明在第三步骤中，屏障材料904形成于层216的上表面上。
[0500]
图39b说明在第四步骤中，光刻掩蔽材料906布置在材料904的上表面上。
[0501]
图39c说明在第五步骤中，光掩模908布置成与像素220、222、224对准并且暴露于uv辐射910。
[0502]
图39d说明在第六蚀刻步骤中，移除材料904。
[0503]
图39e说明在第七步骤中，移除光刻材料。
[0504]
图39f说明在添加另一包封层之后的最终装置。
[0505]
有利地，可以提供高分辨率且准确地对准的视差屏障，从而减少成本和复杂性并且在与轴线199对准的法线方向上提供最高亮度。
[0506]
可能需要在单独层上提供视差屏障且与空间光调制器48对准。
[0507]
图40a-d是以侧视图说明使用打印制造发射显示器100、200的视差屏障700的方法的示意图。
[0508]
图40a说明可以使用例如喷墨打印、光刻、弹性打印或其它已知打印技术的打印方法来提供视差屏障700以将吸收材料应用于区704中。视差屏障700可以设置在衬底110上。
[0509]
图40b说明可以将视差屏障与像素层214对准。将材料246输入衬底216与视差屏障700之间的间隙中。
[0510]
图40c说明在固化粘合剂材料246之后的装置结构。
[0511]
图40d说明例如通过衬底110的化学机械抛光来薄化衬底110。
[0512]
有利地，可以在制造发射显示器之后形成视差屏障。
[0513]
可以假设未进一步详细讨论的图38a-d、图39a-f和图40a-d的布置的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0514]
需要提供具有增加的正面效率和降低的离轴亮度的发射隐私显示器。
[0515]
图41是以侧面透视图说明用于环境照明的可切换隐私显示器100的示意图，包括含有有形oled像素220、222、224的oled发射空间光调制器48、输出偏振器218和反射控制四分之一波延迟器228、反射偏振器302、可切换极性控制延迟器300，以及布置在空间光调制器48的输出侧上的额外偏振器318；以及图42是以侧面透视图说明oled发射空间光调制器48的像素的示意图，其中oled像素220、222、224是包括有形阱272和高折射率填充材料270的有形oled像素。可以假设未进一步详细讨论的图41-42的布置的特征对应于如上文和下文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0516]
现将描述像素220中的一个的结构和操作。
[0517]
图43是以侧视图说明oled发射空间光调制器的一个像素的示意图，其中oled像素包括有形阱272和高折射率填充材料270。像素220由包括电极243、245的像素电路系统249以及包括半导体和介电层的层241、251、253驱动，以提供晶体管、电容器和其它驱动电路系统元件。如图6到7中所说明，通孔242被布置成连接到电极234，所述电极又与后反射器240接触，所述后反射器可以例如是银电极。电子传输层236、发射层232、空穴透明电极层238和透明电极244设置在电极234上以实现发射像素220。
[0518]
像素220具有阱轮廓272且可以进一步具有平面表面或弯曲表面，所述阱轮廓具有可以基本上是平面的中心区273以及倾斜的倾斜区271。
[0519]
填充材料270设置在倾斜区271之间。填充材料可以例如具有大致1.8的折射率。填充材料的折射率可以类似于发射层232材料的折射率。
[0520]
在操作中，光线由源269提供，所述源具有由波长、反射层的反射、相干波前之间的干扰、层内引导以及金属层中的表面等离子体吸收率确定的发光强度的角分布。此类传播特性通常称为微腔发射效应。
[0521]
在本发明的实施例中，朝向法线方向发射的光线276直接输出，而不入射到像素220的外部区域271处。光线274在入射到倾斜区271的反射层处之后输出。光线276被引导在填充材料270内且在入射到倾斜区271之后输出。
[0522]
有利地，在向前方向上引导将通过在覆盖层246内引导而丢失的光线274、276。与其它地方描述的布置相比，可以省略视差屏障700并且降低成本。在其它实施例中，可以提供图41-43的未示出的有形像素以及视差屏障700。有利地，对于隐私操作模式增加效率且增加离轴视觉安全级别。
[0523]
返回到图42，对于红色、绿色和蓝色像素220、222、224，倾斜区271的轮廓可能不同。此类差异可以补偿微腔干扰效应的不同颜色衰减。有利地，可以改进颜色均匀性。
[0524]
图44是说明有形和非有形oled像素的发光强度的变化的示意图。与亮度对极角的曲线相比，提供发光强度对侧角的曲线。因此，朗伯输出曲线280具有cosθ曲线。提供用于常规oled像素的曲线282以及可以由具有倾斜区271的有形像素220提供的所需曲线284、286。理想地，在至少45度的极角下的发光强度小于最大发光强度的15％，且优选地小于最大发光强度的10％。此外，在至少60度的极角下的最大发光强度小于最大发光强度的7.5％，且
优选地小于最大发光强度的5％。
[0525]
图45a是图41的布置的分量比重和输出的极坐标图阵列，包括图44中的发光强度曲线286的空间光调制器亮度、可切换延迟器透射率、可切换延迟器反射率、公共模式亮度、隐私模式亮度，以及视觉安全级别的极坐标图；以及图45b是图45a的布置的分量比重和输出的线性曲线图阵列，包括在0、90、45和225度的方位角处的线性曲线。
[0526]
有形oled像素220、222、224被布置成提供增加的正面亮度和降低的离轴亮度。有利地，在隐私操作模式下针对离轴窥探者增加视觉安全级别。此外，针对正面用户增加输出效率。
[0527]
可能需要提供在横向和纵向操作模式下提供隐私功能的显示器。
[0528]
图46是以侧面透视图说明用于环境照明604中的可切换隐私显示装置100的示意图，包括发射空间光调制器48、视差屏障700、布置在发射空间光调制器48的显示器偏振器218与第一额外偏振器318a之间的第一极性控制延迟器300a；以及布置在第一额外偏振器318a与第二额外偏振器318b之间的反射偏振器302和第二极性控制延迟器300b。
[0529]
图47a是以前透视图说明对于图46的实施例的偏振器和极性控制延迟器的布置的示意图，其中第一和第二极性控制延迟器交叉并且空间光调制器包括视差屏障700。在此实施例中，可切换极性控制延迟器301a中的液晶配向由具有带预倾斜方向419aay的配向方向419aaz的垂直配向层以及具有预倾斜方向419ab的水平配向层提供，其中方向419aay、419ab反向平行；并且可切换极性控制延迟器301b中的液晶配向由具有带预倾斜方向419bay的配向方向419baz的垂直配向层以及具有预倾斜方向419bb的水平配向层提供，其中方向419bay、419bb反向平行并且方向419aay、419ab垂直于方向419bay、419bb。
[0530]
可以假设未进一步详细讨论的图47a的实施例的特征对应于如上文所讨论的具有等效附图标记的特征，包含特征中的任何潜在变化。
[0531]
图47b是说明不具有图46的屏障结构700的发射空间光调制器的亮度输出的模拟极性曲线的图形。
[0532]
图47c是说明来自发射空间光调制器的像素的光的图2的屏障结构的透射的模拟极性曲线的图形。表9中提供说明性实例，其中发射空间光调制器48和对准的视差屏障700具有输出亮度曲线，所述输出亮度曲线具有至多40度的半幅值全宽。
[0533]
参数，x轴方向说明性值像素224间距20微米像素224发射宽度10微米屏障孔702宽度10微米屏障间隔，d20微米
[0534]
表9
[0535][0536]
表10
[0537]
图47d是说明布置在第一和第二额外偏振器之间的图47a和表10的第二极性控制延迟器的透射率的模拟极性曲线的图形，其中偏振器的电矢量透射方向平行；图47e是说明布置在反射偏振器与第二额外偏振器之间的图47a和表10的第二极性控制延迟器的反射率的模拟极性曲线的图形，其中偏振器的电矢量透射方向平行；图47f是说明包括图47e和表10的反射率和从显示装置的前表面的菲涅耳反射率的总反射率的模拟极性曲线的图形；图47g是说明布置在显示偏振器与第一额外偏振器之间的图47a和表10的第一极性控制延迟器的透射率的模拟极性曲线的图形，其中偏振器的电矢量透射方向平行；以及图47h是说明图47a的空间光调制器以及第一和第二极性控制延迟器的总输出亮度的对数的模拟极性曲线的图形。
[0538]
图47i是说明图47a、表9和表10的布置在隐私模式下对于以勒克斯为单位测量的环境照度的安全级别s的模拟极性曲线的图形，所述环境照度是以尼特为单位测量的正面显示器亮度的两倍。有利地，发射显示器可以具有对于横向和纵向操作两者所需的安全级别的极性曲线。
[0539]
图47j是说明图47a、表9和表10的布置在隐私模式下对于以勒克斯为单位测量的环境照度的安全等级s的模拟极性曲线的图形，所述环境照度是以尼特为单位测量的正面显示器亮度的两倍。在公共模式下，通过曲线47b乘以曲线47c来确定输出。图47j中说明安全系数。有利地，安全系数s在宽极角范围内小于0.1，使得可以在显示器上清楚地看到图像。
[0540]
作为表10的实施例的替代方案，可以通过两个水平配向层或两个垂直配向层提供第一和/或第二极性控制延迟器301a、301b的延迟和配向层。与表10的布置相比，可以修改高安全系数的极性范围和对施加压力的恢复力，以实现期望的替代特性。
[0541]
如在此可以使用的，术语“基本上”和“大约”为其对应的术语和/或项目之间的相关性提供了工业上可接受的容差。这种工业上可接受的容差范围从百分之零到百分之十，并且对应于但不限于分量值、角度等。项目之间的此类相关性的范围在大约百分之零到百分之十之间。
[0542]
尽管上面已经描述了根据在此公开的原理的各种实施例，但是应当理解，这些实施例仅作为实例而非限制来呈现。因此，本公开的广度和范围不应受任何上述示范性实施例的限制，而是应仅根据从本公开发出的任何权利要求及其等同物来限定。此外，在所描述的实施例中提供了上述优点和特征，但是不应当将此类发布的权利要求的应用限制于实现
上述优点中的任何一个或全部的过程和结构。
[0543]
另外，本文中提供的章节标题是为了与37cfr 1.77下的建议一致，或提供组织线索。这些标题不应当限制或表征本公开可能发布的任何权利要求中阐述的实施例。具体地并且通过实例的方式，虽然标题指的是“技术领域”，但是权利要求不应被在所述标题下选择来描述所谓的领域的语言限制。此外，“背景技术”中的技术描述不应被解释为承认某些技术是本公开中的任何实施例的现有技术。“发明内容”也不被认为是所发布的权利要求中阐述的实施例的特性。此外，在本公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应当被用于论证在本公开中仅存在单个新颖点。可以根据从本公开发布的多个权利要求的限制来阐述多个实施例，并且此类权利要求相应地限定了受其保护的实施例及其等同物。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开根据其自身的优点来考虑，但不应受本文所述的标题的限制。