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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-09
(45)【発行日】2024-12-17
(54)【発明の名称】軸外の輝度を均一に低減したディスプレイデバイス
(51)【国際特許分類】
G02F 1/13 20060101AFI20241210BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20241210BHJP
G02F 1/13363 20060101ALI20241210BHJP
G02F 1/1337 20060101ALI20241210BHJP
G02F 1/1347 20060101ALI20241210BHJP
【ＦＩ】
G02F1/13 505
G02F1/1335 510
G02F1/13363
G02F1/1337 505
G02F1/1347
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2022526302
(86)(22)【出願日】2020-11-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-20
(86)【国際出願番号】 US2020060155
(87)【国際公開番号】W WO2021097040
(87)【国際公開日】2021-05-20
【審査請求日】2023-11-06
(31)【優先権主張番号】62/934,619
(32)【優先日】2019-11-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/058,300
(32)【優先日】2020-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516384542
【氏名又は名称】リアルディー スパーク エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロビンソン、マイケル、ジー．
(72)【発明者】
【氏名】ウッドゲート、グラハム、ジェイ．
【審査官】植田 裕美子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０５５７５３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／１４７７６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３３１９４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１６０８１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５４２７９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／１３
Ｇ０２Ｆ １／１３３５，１／１３３６３
Ｇ０２Ｆ １／１３３５７
Ｇ０２Ｆ １／１３３７
Ｇ０２Ｆ １／１３４７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ディスプレイデバイスであって、空間光変調器と、
前記空間光変調器の側面上に配置された表示偏光子であって、直線偏光子である、表示偏光子と、
前記空間光変調器の、前記表示偏光子と同じ側面上に配置された追加の偏光子であって、直線偏光子である、追加の偏光子と、
前記追加の偏光子と前記表示偏光子との間に配置された少なくとも１つの極性制御遅延器と、を備え、前記少なくとも１つの極性制御遅延器が、液晶遅延器を含み、前記液晶遅延器が、
液晶材料の層と、
前記液晶材料の層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層であって、前記表面配向層のうちの少なくとも１つが、前記液晶材料の層の平面内にある面内成分との前記隣接する液晶材料における配向を提供するように配置されており、前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、２つの表面配向層と、を備える、ディスプレイデバイス。
【請求項2】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化し、かつ前記所定の軸に垂直なさらなる軸に沿って変化しない、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項3】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化し、かつまた前記所定の軸に垂直なさらなる軸に沿って変化する、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項4】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分が、前記表示偏光子および前記追加の偏光子のうちの少なくとも１つの電気ベクトル透過方向に平行または直交する平均方向を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項5】
前記表示偏光子および前記追加の偏光子が、平行な電気ベクトル透過方向を有する、請求項４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項6】
前記表面配向層のうちの少なくとも１つが、前記隣接する液晶材料におけるホモジニアス配向を提供するように配置されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項7】
前記表面配向層の各々が、前記隣接する液晶材料におけるホモジニアス配向を提供するように配置されている、請求項６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項8】
前記表面配向層のうちの少なくとも１つが、前記面内成分を提供するプレチルトとの前記隣接する液晶材料におけるホメオトロピック配向を提供するように配置されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項9】
前記表面配向層のうちの一方が、前記隣接する液晶材料におけるホモジニアス配向を提供するように配置されており、前記表面配向層のうちの前記一方に隣接する前記液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化し、かつ、前記表面配向層の他方が、前記隣接する液晶材料におけるホメオトロピック配向を提供するように配置されており、前記表面配向層の前記他方に隣接する前記液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化しない、請求項１～３のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項10】
前記表面配向層の各々が、前記液晶材料の層の前記平面内にあるそれぞれの面内成分との前記隣接する液晶材料における配向を提供するように配置されており、前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化する、請求項１～８のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項11】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化し、その結果、前記ディスプレイデバイスの前記少なくとも一部分の点からの前記表示偏光子、前記追加の偏光子、および前記少なくとも１つの極性制御遅延器の最大光透過の方向が、前記ディスプレイデバイスの前の共通の光学窓に向けられる、請求項１～１０のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項12】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイス全体にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項13】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの第１の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項14】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度がまた、前記ディスプレイデバイスの第２の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、請求項１３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項15】
前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの前記第１の部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化し、その結果、前記ディスプレイデバイスの前記第１の部分の点からの前記表示偏光子、前記追加の偏光子、および前記少なくとも１つの極性制御遅延器の最大光透過の方向が、前記ディスプレイデバイスの前の第１の共通の光学窓に向けられ、かつ前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの前記第２の部分にわたって前記所定の軸に沿って単調に変化し、その結果、前記ディスプレイデバイスの前記第２の部分の点からの前記表示偏光子、前記追加の偏光子、および前記少なくとも１つの極性制御遅延器の最大光透過の方向が、前記ディスプレイデバイスの前の、前記第１の共通の光学窓とは異なる第２の共通の光学窓に向けられる、請求項１４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項16】
前記追加の偏光子および前記少なくとも１つの極性制御遅延器が、凹状の曲率で湾曲している、請求項１～１５のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項17】
前記空間光変調器が、凹状の曲率で湾曲している、請求項１６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項18】
前記液晶遅延器が、液晶層を制御するための電圧を印加するように配置された電極をさらに備える切替え可能な液晶遅延器である、請求項１～１７のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項19】
前記切替え可能な液晶遅延器の前記電極に印加される前記電圧を制御するように配置された制御システムをさらに備える、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項20】
前記少なくとも１つの極性制御遅延器が、少なくとも１つの受動補償遅延器をさらに備える、請求項１８または１９に記載のディスプレイデバイス。
【請求項21】
前記空間光変調器が、発光空間光変調器であり、前記表示偏光子が、前記発光空間光変調器の出力側面上に配置された出力偏光子である、請求項１～２０のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項22】
前記空間光変調器が、透過型空間光変調器である、請求項１～２０のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【請求項23】
前記表示偏光子が、前記透過型空間光変調器の出力側面上に配置された出力偏光子である、請求項２２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項24】
前記出力偏光子と前記少なくとも１つの極性制御遅延器との間に配置された反射偏光子をさらに備え、前記反射偏光子が、前記出力偏光子と同じ直線偏光偏光成分を通過するように配置された直線偏光子である、請求項２１または２３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項25】
前記空間光変調器の入力側面上に配置された入力偏光子であって、直線偏光子である、入力偏光子と、前記入力偏光子の前記入力側面上に配置されたさらなる追加の偏光子と、
前記入力偏光子と前記さらなる追加の偏光子との間に配置された少なくとも１つのさらなる極性制御遅延器と、をさらに備え、前記少なくとも１つのさらなる極性制御遅延器が、液晶遅延器を含み、前記液晶遅延器が、
液晶材料の層と、
前記液晶材料の層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層であって、前記表面配向層のうちの少なくとも１つが、前記液晶材料の層の平面内にある面内成分との前記隣接する液晶材料における配向を提供するように配置されており、前記隣接する液晶材料における前記配向の前記面内成分の前記角度が、前記ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、２つの表面配向層と、を備える、請求項２３または２４のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、ディスプレイデバイスにおける輝度均一性に関する。
【背景技術】
【0002】
ディスプレイデバイスは、通常はディスプレイデバイスに垂直な、視軸からオフセットされた方向の輝度を低減するように構成され得る。このような軸外の輝度低減には、様々な目的がある。一例では、軸外の輝度低減をプライバシーディスプレイに適用して、軸上の位置の主たるユーザに対して表示画像の可視性を提供し、軸外の位置の窃視者に対して表示画像の可視性を低減することができる。別の例では、軸外輝度低減を適用して、ディスプレイデバイスの周囲の環境、例えば、自動車内で、望ましくない反射を引き起こし得る迷光を低減することができる。
【0003】
プライバシー機能は、ディスプレイデバイスから軸上方向に高輝度を透過し、軸外の位置に低輝度を伴うマイクロルーブル光学フィルムによって提供され得る。しかしながら、そのようなフィルムは切替え可能ではないため、ディスプレイはプライバシーのみの機能に制限される。
【0004】
切替え可能なプライバシーディスプレイは、軸外の光出力の制御を実施することによって提供することができる。軸外のプライバシーの制御は、コントラスト低減によって、例えば、面内スイッチングＬＣＤにおける液晶バイアス傾斜を調整することによって提供することができる。
【0005】
制御は、軸外の輝度低減によってさらに提供することができる。輝度の低減は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）空間光変調器用の切替え可能なバックライトによって実現することができる。軸外の輝度低減はまた、空間光変調器の入力および／または出力指向性輝度プロファイルを変調するように配置された切替え可能な液晶遅延器および補償遅延器によって提供することができる。
【0006】
制御は、軸外の反射率の増加によって、さらに提供することができる。反射率の増加は、切替え可能な液晶遅延器、反射偏光子に当たる周囲光の偏光を制御するように配置された補償遅延器によって実現することができる。
【0007】
しかしながら、動作中、そのような軸外の輝度低減は、ディスプレイ視聴者のためにディスプレイデバイスの領域全体にわたって輝度の不均一性を提供する可能性がある。多くの用途では、知覚される均一性を高めることが望ましいであろう。
【発明の概要】
【0008】
本開示によれば、ディスプレイデバイスであって、空間光変調器と、空間光変調器の側面上に配置された表示偏光子であって、直線偏光子である、表示偏光子と、空間光変調器の、表示偏光子と同じ側面上に配置された追加の偏光子であって、直線偏光子である、追加の偏光子と、追加の偏光子と表示偏光子との間に配置された少なくとも１つの極性制御遅延器と、を備え、少なくとも１つの極性制御遅延器は、液晶遅延器を含み、液晶遅延器は、液晶材料の層と、液晶材料の層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層であって、表面配向層のうちの少なくとも１つが、液晶材料の層の平面内にある面内成分との隣接する液晶材料における配向を提供するように配置されており、隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度が、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、２つの表面配向層と、を備える、ディスプレイデバイスが提供される。有利なことに、液晶材料の少なくとも１つの状態において、所定の位置にいる視聴者によって知覚されるように、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたる輝度の変化を低減するディスプレイデバイスを提供することができる。例えば、軸外の視聴者、例えば窃視者に対して、ディスプレイデバイスは、ディスプレイの少なくとも一部分にわたって、例えば、ディスプレイの幅全体にわたって、より均一な輝度を提供することができる。そのような場合、輝度は、軸外の視聴者がディスプレイデバイスに沿った任意の点でディスプレイデバイスによって出力された画像を観察できないように、均一に低減された輝度であり得る。同様の様式で、例えば、ディスプレイデバイスの主たるユーザである軸上の視聴者に対して、ディスプレイデバイスはまた、軸上の視聴者のディスプレイの少なくとも一部分にわたってより均一な輝度を提供することができる。ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたるそのような均一な輝度は、軸上の視聴者がディスプレイによって出力された画像を観察できるように、低減されていない、または観察可能な輝度であり得る。したがって、これは、従来技術のディスプレイで発生する「ロールオフ」を低減し得、それにより、軸上の視聴者の場合、輝度がディスプレイの縁に向かって低減する。
【0009】
隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたる所定の軸に沿って単調に変化し得、かつ所定の軸に垂直なさらなる軸に沿って変化し得ない。
【0010】
隣接する液晶材料における配向の当該面内成分は、表示偏光子および追加の偏光子のうちの少なくとも１つの電気ベクトル透過方向に平行または直交する平均方向を有し得る。有利なことに、正面のユーザは、輝度および画像の均一性が向上している可能性がある。
【0011】
表示偏光子および追加の偏光子は、平行な電気ベクトル透過方向を有する。有利なことに、ディスプレイからの望ましい視野角における透過が増加する。
【0012】
代替的に、隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたる所定の軸に沿って単調に変化し得、また所定の軸に垂直なさらなる軸に沿って変化し得る。有利なことに、互いに垂直な２つの方向において、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたる輝度の変化を低減することが可能であり得る。これは、例えば、ディスプレイデバイスに対して２つの異なる方向において、軸外の視聴者に対して、例えば、ディスプレイデバイスの側面への軸外の視聴者に対して、およびディスプレイデバイスの上または下の角度における軸外の視聴者に対して、均一な輝度を作ることを可能にし得る。したがって、均一に低減された輝度を提供するために使用される場合、これは、ディスプレイデバイスによって達成されるプライバシーを改善し得る。
【0013】
表面配向層のうちの少なくとも１つは、隣接する液晶材料におけるホモジニアス配向を提供するように配置することができる。さらに、表面配向層の各々は、隣接する液晶材料におけるホモジニアス配向を提供するように配置することができる。
【0014】
表面配向層のうちの少なくとも１つは、当該面内成分を提供するプレチルトとの隣接する液晶材料におけるホメオトロピック配向を提供するように配置することができる。
【0015】
表面配向層のうちの１つは、隣接する液晶材料におけるホモジニアス配向を提供するように配置され得、表面配向層のうちの当該１つに隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得、かつ、表面配向層の他方は、隣接する液晶材料におけるホメオトロピック配向を提供するように配置され得、表面配向層の当該他方に隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得ない。有利なことに、構造の複雑さを低減することができる。ホモジニアス配向層は、制御された配向方向を伴って、より便利に提供することができる。輝度の低減および反射率の増加に伴う極領域のサイズの増加を達成することができる。
【0016】
表面配向層の各々は、液晶材料の層の平面内にあるそれぞれの面内成分との隣接する液晶材料における配向を提供するように配置され得、隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する。
【0017】
隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得、その結果、ディスプレイデバイスの当該少なくとも一部分の点からの表示偏光子、追加の偏光子、および当該少なくとも１つの極性制御遅延器の最大光透過の方向は、ディスプレイデバイスの前の共通の光学窓に向けられ得る。有利なことに、ディスプレイユーザに対して画像の均一性が増加し得、窃視者に対してセキュリティレベルの均一性が増加し得る。
【0018】
隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイス全体にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得る。有利なことに、複雑さおよびコストを削減させることができる。ディスプレイデバイス全体にわたって均一性を高めることができる。
【0019】
隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの第１の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得る。有利なことに、ディスプレイデバイスのその部分のユーザに対して、ディスプレイデバイスの第１の部分にわたる均一性を高めることができる。さらに、ディスプレイデバイスの第１の部分の窃視者に対して、セキュリティレベルの均一性を高めることができる。
【0020】
隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度はまた、ディスプレイデバイスの第２の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得る。隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの第１の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得、その結果、ディスプレイデバイスの第１の部分の点からの最大光発光の方向は、ディスプレイデバイスの前の第１の共通の光学窓に向けられ得、かつ、隣接する液晶材料における配向の面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの第２の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し得、その結果、ディスプレイデバイスの第２の部分の点からの最大光発光の方向が、ディスプレイデバイスの前の、第１の共通の光学窓とは異なる第２の共通の光学窓に向けられ得る。有利なことに、ディスプレイデバイスのその部分のユーザに対して、ディスプレイデバイスの第２の部分にわたる均一性を高めることができる。さらに、ディスプレイデバイスの第２の部分の窃視者に対して、セキュリティレベルの均一性を高めることができる。自動車のための中央ディスプレイは、乗客および運転者のための第１および第２のプライバシー領域を伴って配置することができる。
【0021】
追加の偏光子および少なくとも１つの極性制御遅延器は、凹状の曲率で湾曲していてもよい。空間光変調器は、凹状の曲率で湾曲していてもよい。追加の偏光子、少なくとも１つの極性制御遅延器、および任意選択で空間光変調器は、凹状の曲率で湾曲していてもよい。有利なことに、軸外および軸上の視聴者の両方に対して、ディスプレイデバイスにわたる輝度の変化をさらに低減することができる。
【0022】
液晶遅延器は、液晶層を制御するための電圧を印加するように配置された電極をさらに備える切替え可能な液晶遅延器であり得る。
【0023】
ディスプレイデバイスは、切替え可能な液晶遅延器の電極間に印加される電圧を制御するように配置された制御システムをさらに備え得る。
【0024】
少なくとも１つの極性制御遅延器は、少なくとも１つの受動補償遅延器をさらに備え得る。
【0025】
空間光変調器は、発光空間光変調器であり得、表示偏光子は、発光空間光変調器の出力側面上に配置された出力偏光子であり得る。
【0026】
空間光変調器は、透過型空間光変調器であり得る。さらに、表示偏光子は、透過型空間光変調器の出力側面上に配置された出力偏光子であり得る。
【0027】
ディスプレイデバイスは、出力偏光子と少なくとも１つの極性制御遅延器との間に配置された反射偏光子をさらに備えてもよく、反射偏光子は、出力偏光子と同じ直線偏光された偏光成分を通過するように配置された直線偏光子である。
【0028】
ディスプレイデバイスは、空間光変調器の入力側面上に配置された入力偏光子であって、直線偏光子である、入力偏光子と、入力偏光子の、入力側面上に配置されたさらなる追加の偏光子と、出力偏光子とさらなる追加の偏光子との間に配置された少なくとも１つのさらなる極性制御遅延器と、をさらに備え得、少なくとも１つの極性制御遅延器は、液晶遅延器を含み、液晶遅延器は、液晶材料の層と、液晶材料の層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層であって、表面配向層のうちの少なくとも１つは、液晶材料の層の平面内にある面内成分との隣接する液晶材料における配向を提供するように配置されており、隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する、２つの表面配向層と、を備える。
【0029】
有利なことに、さらなる極性制御遅延器および関連付けられた偏光子の使用により、軸外の視聴者に対する光の輝度をさらに低減し、それによってディスプレイデバイスのプライバシー機能をさらに改善することが可能であり得る。極性制御遅延器の各々は、関連付けられた偏光子とともに、軸外の方向の輝度を独立して低減することができる。２つの極性制御遅延器およびそれに関連付けられた偏光子を合わせると、軸外の輝度を低減する上で相乗効果が得られる可能性がある。したがって、これにより、軸外の視聴者に対する輝度を大幅に低減することができる。
【0030】
本開示の実施形態は、様々な光学システムにおいて使用することができる。本実施形態は、様々な投影機、投影システム、光学構成要素、ディスプレイ、マイクロディスプレイ、コンピュータシステム、プロセッサ、自己完結型投影システム、視覚的および／または視聴覚システム、ならびに電気的および／または光学的デバイスを含み得、またはそれらとともに動作し得る。本開示の態様は、光学および電気デバイス、光学システム、プレゼンテーションシステム、または任意のタイプの光学システムを含み得る任意の装置に関連する実質的に任意の装置を伴って使用することができる。したがって、本開示の実施形態は、光学システム、視覚的および／または光学的プレゼンテーションにおいて使用されるデバイス、視覚的周辺機器など、ならびに多数のコンピューティング環境において使用することができる。
【0031】
開示された実施形態の詳細に進む前に、開示は他の実施形態が可能であるため、開示は、その適用または作成において、示された特定の配置の詳細に限定されないことを理解されたい。さらに、本開示の態様は、それ自体で固有の実施形態を定義するために、異なる組み合わせおよび配置で説明され得る。また、本明細書で使用される用語は、説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。
【0032】
本開示のこれらおよび他の利点および特徴は、本開示全体を読むことにより当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0033】
実施形態は、添付の図に例として示され、同様の参照番号は、同様の部分を示す。
【0034】
【図1A】方向における輝度の低減を均一にする透過型ディスプレイデバイスの側面斜視図である。
【図2】方向における輝度の低減を均一にする発光ディスプレイデバイスの側面斜視図である。
【図9A】プライバシーディスプレイの観察視野角を示す、ディスプレイデバイスの概略上面図である。
【図9C】視聴者および従来技術デバイスのディスプレイデバイスの表面配向層の斜視図である。
【図10A】９０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10B】８５°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10C】８０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10D】７０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10E】９０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10F】９５°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10G】１００°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図10H】１１０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図11A】９０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11B】８５°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11C】８０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11D】７０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11E】９０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11F】９５°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11G】１００°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図11H】１１０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図12A】平面ディスプレイデバイスの前の視聴者の斜視図である。
【図12B】湾曲したディスプレイデバイスの前の視聴者の斜視図である。
【図13A】自動車用の中央スタックディスプレイの上面図である。
【図13C】自動車用の代替の中央スタックディスプレイの上面図である。
【図14A】互いに対して角度を付けられた一対のタイル状ディスプレイデバイスの上面図および斜視図である。
【図14B】互いに対して角度を付けられた一対のタイル状ディスプレイデバイスの上面図および斜視図である。
【図15A】互いに対して面内にある一対のタイル状ディスプレイデバイスの上面図および斜視図である。
【図15B】互いに対して面内にある一対のタイル状ディスプレイデバイスの上面図および斜視図である。
【図17A】８０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点における、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図17B】９０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点における、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図17C】１００°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点における、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【図17D】８０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点における、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図17E】９０°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点における、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図17F】１００°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点における、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【図19A】図１に適用可能な極性制御遅延器の斜視図であって、極性制御遅延器は、ホメオトロピックおよびホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器と、負のＣプレート遅延器と、を備え、ホメオトロピック配向層の配向方向は、横方向にわたって共通であり、ホモジニアス配向層の配向方向は、横方向にわたって変化する。
【図19C】図１に適用可能な極性制御遅延器の斜視図であって、極性制御遅延器は、負のＣプレート遅延器間にホメオトロピックおよびホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器を備え、ホモジニアス配向層およびホメオトロピック配向層の配向方向が各々、横方向にわたって変化する。
【図21】その領域にわたって様々な配向角度を有する表面配向層を製造するための装置の側面図である。
【図23A】軸外の光による遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図23B】０度における第１の直線偏光状態の軸外の光による遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図23C】９０度における第１の直線偏光状態の軸外の光による遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図23D】４５度における第１の直線偏光状態の軸外の光による遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図24A】正の仰角を伴う軸外の偏光によるＣプレート遅延器の照明を斜視で示す図である。
【図24B】負の横方向角度を伴う軸外の偏光によるＣプレート遅延器の照明を斜視で示す図である。
【図24C】正の仰角および負の横方向角度を伴う軸外の偏光によるＣプレート遅延器の照明を斜視で示す図である。
【図24D】正の仰角および正の横方向角度を伴う軸外の偏光によるＣプレート遅延器の照明を斜視で示す図である。
【図25A】正の仰角を伴う軸外の偏光によるクロスＡプレート遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図25B】負の横方向角度を伴う軸外の偏光によるクロスＡプレート遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図25C】正の仰角および負の横方向角度を伴う軸外の偏光によるクロスＡプレート遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【図25D】正の仰角および正の横方向角度を伴う軸外の偏光によるクロスＡプレート遅延器層の照明を斜視で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
ここで、本開示の目的のための光学遅延器に関連する用語について説明する。
【0036】
一軸複屈折材料を備える層には、光学異方性を支配する方向があるが、それに垂直な（またはそれに対する所与の角度で）すべての方向は同等の複屈折を有する。
【0037】
光遅延器の光軸は、複屈折が発生しない一軸複屈折材料内の光線の伝播方向を指す。これは、例えば対称線に平行であるか、または主光線が伝播するディスプレイ面に垂直であり得る光学システムの光軸とは異なる。
【0038】
光軸に直交する方向に伝搬する光の場合、遅軸に平行な電気ベクトル方向の直線偏光が最も遅い速度で進むとき、光軸は遅軸になる。遅軸方向は、設計波長で屈折率が最も高い方向である。同様に、速軸方向は、設計波長で屈折率が最も低い方向である。
【0039】
正の誘電異方性の一軸複屈折材料の場合、遅軸方向は複屈折材料の異常軸である。負の誘電異方性の一軸複屈折材料の場合、速軸方向は複屈折材料の異常軸である。
【0040】
半波長および四分の一波長という用語は、典型的には５００ｎｍ～５７０ｎｍであり得る設計波長λ０に対する遅延器の動作を指す。本実施形態では、別段の指定がない限り、例示的な遅延値が５５０ｎｍの波長に対して提供される。
【0041】
遅延器は、それに入射する光波の２つの垂直偏光成分間の位相シフトを提供し、２つの偏光成分に与える相対位相の量Γによって特徴付けられており、これは、複屈折Δｎおよび遅延器の厚さｄに次のように関係している。
Γ＝２．π．Δｎ．ｄ／λ０ 式１
Γ＝２．π．Δｎ．ｄ／λ０ 式１
【0042】
式１において、Δｎは、異常な屈折率と通常の屈折率との差として定義される。すなわち、
Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ 式２
Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ 式２
【0043】
半波長遅延器の場合、ｄ、Δｎ、およびλ０の関係は、偏光成分間の位相シフトがΓ＝πであるように選択される。四分の一波長位相差板、ｄ、Δｎ、およびλ０の関係は、偏光成分間の位相シフトがΓ＝π／２であるように選択される。
【0044】
本明細書における半波長遅延器という用語は、典型的には、遅延器に垂直に、かつ空間光変調器に垂直に伝搬する光を指す。
【0045】
ここで、一対の偏光子間の透明な遅延器を通る光線の伝播のいくつかの態様を説明する。
【0046】
光線の偏光状態（ＳＯＰ）は、任意の２つの直交する偏光成分間の相対的な振幅および位相シフトによって表される。透明な遅延器は、これらの直交偏光成分の相対的な振幅を変化させず、それらの相対的な位相にのみ作用する。直交偏光成分間に正味の位相シフトを提供すると、ＳＯＰが変化するが、正味の相対位相を維持すると、ＳＯＰが保たれる。本記載では、ＳＯＰは偏光状態と称する場合がある。
【0047】
直線ＳＯＰは、振幅がゼロではない偏光成分と、振幅がゼロの直交偏光成分と、を有する。
【0048】
直線偏光子は、直線偏光子の電気ベクトル透過方向に平行な直線偏光成分を有し、異なるＳＯＰで光を減衰させる独自の直線ＳＯＰを透過する。
【0049】
吸収偏光子は、入射光の１つの偏光成分を吸収し、かつ第２の直交偏光成分を透過する偏光子である。吸収直線偏光子の例として、ダイクロイック偏光子がある。
【0050】
反射偏光子は、入射光の１つの偏光成分を反射し、かつ第２の直交偏光成分を透過する偏光子である。直線偏光子である反射偏光子の例として、３Ｍ社製のＤＢＥＦ（商標）またはＡＰＦ（商標）のような多層ポリマーフィルムスタック、またはＭｏｘｔｅｋ製のＰｒｏＦｌｕｘ（商標）のようなワイヤグリッド偏光子がある。反射直線偏光子は、コレステリック反射材料と、直列に配置された四分の一波長板と、をさらに備え得る。
【0051】
直線偏光子と平行線形分析偏光子との間に配置され、相対的な正味の位相シフトを導入しない遅延器は、直線偏光子内の残留吸収以外の光の完全な透過を提供する。
【0052】
直交偏光成分間の相対的な正味の位相シフトを提供する遅延器は、ＳＯＰを変化させ、分析偏光子で減衰を提供する。
【0053】
本開示において、「Ａプレート」とは、その光軸が層の平面に平行である複屈折材料の層を利用する光学遅延器を指す。
【0054】
「正のＡプレート」とは、正の複屈折Ａプレート、つまり正のΔｎを伴うＡプレートを指す。
【0055】
本開示において、「Ｃプレート」とは、その光軸が層の平面に垂直である複屈折材料の層を利用する光学遅延器を指す。「正のＣプレート」とは、正の複屈折Ｃプレート、つまり正のΔｎを伴うＣプレートを指す。「負のＣプレート」とは、負の複屈折Ｃプレート、つまり負のΔｎを伴うＣプレートを指す。
【0056】
「Ｏプレート」とは、その光軸が層の平面に平行な成分と層の平面に垂直な成分とを有する複屈折材料の層を利用する光学遅延器を指す。「正のＯプレート」とは、正の複屈折Ｏプレート、つまり正のΔｎを伴うＯプレートを指す。
【0057】
無彩色遅延器を提供することができ、遅延器の材料は、波長λに伴って変化する遅延特性Δｎ．ｄが提供されている。
Δｎ．ｄ／λ＝Ｋ 式３
Δｎ．ｄ／λ＝Ｋ 式３
【0058】
ここで、Ｋは、実質的に一定である。
【0059】
適切な材料の例には、帝人フィルム製の変性ポリカーボネートが含まれる。本実施形態では、以下に説明するように、輝度低減が少ない極角度視方向と輝度低減が増加した極角度視方向との間の色の変化を有利に最小化するために、無彩色遅延器を提供することができる。
【0060】
ここで、遅延器および液晶に関連して本開示で使用される様々な他の用語を説明する。
【0061】
液晶セルは、Δｎ．ｄによって与えられる遅延特性を有し、Δｎは、液晶セル内の液晶材料の複屈折であり、ｄは、液晶セルの厚さであり、液晶セル中の液晶材料の配向には依存していない。
【0062】
均一配向とは、分子が基板に実質的に平行に配向する、切替え可能な液晶ディスプレイにおける液晶の配向を指す。均一配向は、平面配向と呼ばれることもある。均一配向は、典型的には、２度などの小さなプレチルトを伴って提供され得、その結果、液晶セルの配向層の表面における分子は、以下に説明されるようにわずかに傾斜する。プレチルトは、セルの切替えにおける縮退を最小限に抑えるように配置されている。
【0063】
本開示において、垂直配向は、棒状液晶分子が基板に対して実質的に垂直に配向される状態である。ディスコティック液晶では、垂直配向は、ディスク状の液晶分子によって形成される柱構造の軸が表面に垂直に配向される状態として定義される。垂直配向では、プレチルトは配向層に近い分子の傾斜角であり、通常は９０度に近く、例えば８８度になり得る。
【0064】
ねじれ液晶層では、ネマティック液晶分子のねじれ構成（らせん構造またはらせんとしても知られている）が提供される。ねじれは、配向層の非平行配向によって達成することができる。さらに、コレステリックドーパントを液晶材料に添加して、ねじれ方向（時計回りまたは反時計回り）の縮退を解消し、緩和（通常は駆動されていない）状態におけるねじれのピッチをさらに制御することができる。超ねじれ液晶層は、１８０度を超えるねじれを有する。空間光変調器において使用されるねじれネマティック層は、通常、９０度のねじれを有する。
【0065】
正の誘電異方性を伴う液晶分子は、印加された電界によって、均一配向（Ａプレート遅延器配向など）から垂直配向（ＣプレートまたはＯプレート遅延器配向など）に切り替えられる。
【0066】
負の誘電異方性を伴う液晶分子は、印加された電界によって、垂直配向（ＣプレートまたはＯプレート遅延器配向など）から均一配向（Ａプレート遅延器配向など）に切り替えられる。
【0067】
棒状分子は正の複屈折を有するため、式２に記載されているようにｎｅ＞ｎｏとなる。ディスコティック分子は負の複屈折を有するため、ｎｅ＜ｎｏである。
【0068】
Ａプレート、正のＯプレート、および正のＣプレートなどの正の遅延器は、通常、延伸フィルムまたは棒状液晶分子によって提供され得る。負のＣプレートなどの負の遅延器は、延伸フィルムまたはディスコティック様の液晶分子によって提供され得る。
【0069】
平行液晶セル配向とは、平行またはより一般的には逆平行である均一配向層の配向方向を指す。事前傾斜させた垂直配向の場合、配向層は、実質的に平行または逆平行である成分を有し得る。ハイブリッド配向液晶セルは、１つの均一配向層および１つの垂直配向層を有し得る。ねじれ液晶セルは、例えば互いに９０度に向けられた、平行な配向を有しない配向層によって提供され得る。
【0070】
透過型空間光変調器は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第８，２３７，８７６号に開示されるように、入力表示偏光子と出力表示偏光子との間に遅延器をさらに備え得る。そのような遅延器（図示せず）は、本実施形態の受動遅延器とは異なる場所にある。そのような遅延器は、軸外の観察位置に対するコントラスト低下を補償し、これは、本実施形態の軸外の観察位置に対する輝度低減とは異なる効果である。
【0071】
ディスプレイのプライベート動作モードは、画像がはっきりと見えないように、観察者が低いコントラスト感度を見るモードである。コントラスト感度は、静止画像における様々なレベルの輝度を識別する能力の尺度である。逆コントラスト感度は、高い視覚的セキュリティレベル（ＶＳＬ）が低い画像の視認性に対応するという点で、視覚的セキュリティの尺度として使用することができる。
【0072】
観察者に画像を提供するプライバシーディスプレイの場合、視覚的なセキュリティは、以下のように得られる。
Ｖ＝（Ｙ＋Ｒ）／（Ｙ－Ｋ） 式４
Ｖ＝（Ｙ＋Ｒ）／（Ｙ－Ｋ） 式４
【0073】
式中、Ｖは、視覚的セキュリティレベル（ＶＳＬ）であり、Ｙは、窃視者の視聴角度におけるディスプレイの白色状態の輝度であり、Ｋは、窃視者の視聴角度におけるディスプレイの黒色状態の輝度であり、Ｒは、ディスプレイからの反射光の輝度である。
【0074】
パネルのコントラスト比は、以下のように得られる。
Ｃ＝Ｙ／Ｋ式５
Ｃ＝Ｙ／Ｋ式５
【0075】
そこで、視覚的セキュリティレベルは、さらに以下のように与えられ得る。
Ｖ＝（Ｐ．Ｙｍａｘ＋Ｉ．ρ／π）／（Ｐ．（Ｙｍａｘ－Ｙｍａｘ／Ｃ）） 式６
Ｖ＝（Ｐ．Ｙｍａｘ＋Ｉ．ρ／π）／（Ｐ．（Ｙｍａｘ－Ｙｍａｘ／Ｃ）） 式６
【0076】
ここで、Ｙｍａｘは、ディスプレイの最大輝度であり、Ｐは、軸外の相対輝度であり、通常、最大輝度Ｙｍａｘに対する窃視者角度における輝度の比率として定義され、Ｃは、画像のコントラスト比であり、ｐは、表面反射率であり、Ｉは、照度である。Ｙｍａｘの単位は、Ｉの単位をステラジアンの単位の立体角で除算したものである。
【0077】
ディスプレイの輝度は角度によって変化するため、ディスプレイの最大輝度Ｙｍａｘは、ディスプレイの構成に応じた特定の角度で発生する。
【0078】
多くのディスプレイでは、最大輝度Ｙｍａｘは、正面で、つまりディスプレイに垂直に発生する。本明細書に開示される任意のディスプレイデバイスは、正面で発生する最大輝度Ｙｍａｘを有するように構成することができ、その場合、ディスプレイデバイスの最大輝度Ｙｍａｘへの参照は、ディスプレイデバイスに垂直な輝度への参照によって置き換えられ得る。
【0079】
代替的に、本明細書に記載の任意のディスプレイは、０°を超えるディスプレイデバイスの法線に対して極角で発生する最大輝度Ｙｍａｘを有するように構成することができる。例として、最大輝度Ｙｍａｘは、非ゼロの極角と例えばゼロの横方向角度を有する方位角とにおいて発生し得、その結果、最大輝度は、ディスプレイデバイスを見下ろしている軸上のユーザのためのものである。極角は、例えば１０度であり得、方位角は、北方向（東方向から反時計回りに９０度）であり得る。したがって、望ましいことに、視聴者は、通常の非垂直の視野角で高輝度を見ることができる。
【0080】
軸外の相対輝度Ｐは、プライバシーレベルと称することもある。しかしながら、このようなプライバシーレベルＰは、正面の輝度と比較した所与の極角におけるディスプレイの相対輝度を説明するものであり、プライバシーの外観の尺度ではない。
【0081】
照度Ｉは、ディスプレイに入射し、ディスプレイから観測者の位置に向かって反射される単位面積当たりの光束である。ランバート照度の場合、およびランバート前面拡散器照度を伴うディスプレイの場合、Ｉは、極角および方位角で不変である。指向性（非ランバート）周囲光を伴う環境に配置された、非ランバート前面拡散を伴うディスプレイを伴う配置の場合、照度Ｉは観測の極角および方位角によって変化する。
【0082】
したがって、完全に暗い環境では、高コントラストディスプレイは、ほぼ１．０のＶＳＬを有する。周囲照度が増加すると、知覚される画像のコントラストが劣化し、ＶＳＬが増加し、プライベート画像が知覚される。
【0083】
一般的な液晶ディスプレイの場合、パネルのコントラストＣは、ほぼすべての表示角度で１００：１を超えているため、視覚的なセキュリティレベルを以下のように概算することができる。
Ｖ＝１＋Ｉ．ρ／（π．Ｐ．Ｙｍａｘ） 式７
Ｖ＝１＋Ｉ．ρ／（π．Ｐ．Ｙｍａｘ） 式７
【0084】
本実施形態では、式４の例示的な定義に加えて、視覚的セキュリティレベルの他の測定値Ｖが、例えば、窃視者の位置、画像コントラスト、画像色および白色点、ならびに従属画像特徴サイズの窃視者に対する画像可視性への影響を含むように提供され得る。したがって、視覚的セキュリティレベルは、ディスプレイのプライバシーの程度の尺度であり得るが、パラメータＶに制限されない可能性がある。
【0085】
知覚画像のセキュリティは、目の対数応答から判定することができ、それは、
Ｓ＝ｌｏｇ１０（Ｖ） 式８
Ｓ＝ｌｏｇ１０（Ｖ） 式８
【0086】
Ｓの望ましい限界は、以下のように判定された。第１のステップでは、プライバシーディスプレイデバイスが提供された。極視角を伴うディスプレイデバイスのプライバシーレベルＰ（θ）の変化、および極視角を伴うディスプレイデバイスの反射率ρ（θ）の変化の測定が、明所視測定機器を使用して行われた。実質的に均一な輝度のライトボックスなどの光源は、反射のための入射方向に沿って、プライバシーディスプレイデバイスを照らすように配置された照明領域から、ディスプレイデバイスの法線に対する０°を超える極角における視聴者位置への照明を提供するように配置された。極視角を伴う実質的にランバート発光ライトボックスの照度の変化Ｉ（θ）は、反射率ρ（θ）の変化を考慮に入れて、極視角を伴う記録された反射輝度の変化を測定することによって判定された。Ｐ（θ）、ｒ（θ）、およびＩ（θ）の測定値を使用して、ゼロ仰角軸に沿った極視角によるセキュリティ係数Ｓ（θ）の変化を判定した。
【0087】
第２のステップでは、（ｉ）最大フォント高さ３ｍｍの小さなテキスト画像と、（ｉｉ）最大フォント高さ３０ｍｍの大きなテキスト画像と、（ｉｉｉ）動画と、を含む一連の高コントラスト画像が、プライバシーディスプレイに提供された。
【0088】
第３のステップでは、各観察者（必要に応じて１０００ｍｍで見るための視力補正を使用）が１０００ｍの距離から画像の各々を見て、ディスプレイの中心線またはその近くのディスプレイ上の位置から片方の目で画像が見えなくなるまで、ゼロ高度における極座標角度を調整した。観察者の目の極位置が記録された。関係Ｓ（θ）から、当該極位置におけるセキュリティ係数が判定された。測定は、様々な画像、様々なディスプレイ輝度Ｙｍａｘ、様々なライトボックス照度Ｉ（ｑ＝０）、様々な背景照明条件、および様々な観察者に対して繰り返された。
【0089】
上記の測定値から、Ｓ＜１．０は、低い、またはまったくない視覚的セキュリティを提供し、１．０≦Ｓ＜１．５は、画像コンテンツのコントラスト、空間周波数、および時間周波数に依存する視覚的セキュリティを提供し、１．５≦Ｓ＜１．８は、ほとんどの画像およびほとんどの観察者に対して、許容できる画像の不可視性（つまり、画像のコントラストが観察できない）を提供し、Ｓ≧１．８は、すべての観察者に対して、画像コンテンツに関係なく、完全な画像の不可視性を提供する。
【0090】
実際のディスプレイデバイスでは、これは、Ｓ≧Ｓｍｉｎの関係を満たす窃視者である軸外の視聴者に対して、Ｓの値を提供することが望ましいことを意味する。ここで、Ｓｍｉｎの値が１．０以上の場合、軸外の視聴者が、表示された画像を認識できないという効果を実現し、Ｓｍｉｎの値が１．５以上の場合、表示された画像が不可視である、つまり、ほとんどの画像およびほとんどの観察者にとって、画像が表示されていることを視聴者が認識できないという効果を実現し、または、Ｓｍｉｎの値が１．８以上の場合、画像コンテンツに関係なく、すべての観察者にとって、表示された画像が不可視であるという効果を実現する。
【0091】
プライバシーディスプレイと比較して、望ましい広角ディスプレイは、標準的な周囲照度条件において、容易に観察される。画像の視認性の１つの尺度は、以下の式で得られるミシェルソンコントラストなどのコントラスト感度によって得られる。
Ｍ＝（Ｉｍａｘ－Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ） 式９
Ｍ＝（Ｉｍａｘ－Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ） 式９
【0092】
そこで、
Ｍ＝（（Ｙ＋Ｒ）－（Ｋ＋Ｒ））／（（Ｙ＋Ｒ）＋（Ｋ＋Ｒ））＝（Ｙ－Ｋ）／（Ｙ＋Ｋ＋２．Ｒ） 式１０
Ｍ＝（（Ｙ＋Ｒ）－（Ｋ＋Ｒ））／（（Ｙ＋Ｒ）＋（Ｋ＋Ｒ））＝（Ｙ－Ｋ）／（Ｙ＋Ｋ＋２．Ｒ） 式１０
【0093】
したがって、視覚的なセキュリティレベル（ＶＳＬ）は、１／ＭとＶ同等である（ただし、同一ではない）。本考察では、所与の軸外の相対輝度Ｐに対して、広角画像の可視性Ｗは、以下のように概算される。
Ｗ＝１／Ｖ＝１／（１＋Ｉ．ρ／π．Ｐ．Ｙｍａｘ）） 式１１
Ｗ＝１／Ｖ＝１／（１＋Ｉ．ρ／π．Ｐ．Ｙｍａｘ）） 式１１
【0094】
上記の考察は、窃視者である軸外の視聴者に対する表示画像の可視性を低減させることに焦点を当てているが、同様の考慮事項が、通常は軸上にあるディスプレイデバイスの対象ユーザに対する表示画像の可視性にも適用される。この場合、視覚的セキュリティレベル（ＶＳＬ）Ｖのレベルの低下は、視聴者に対する画像の可視性の向上に対応する。観察中、Ｓ＜０．１は、表示された画像の許容可能な可視性を提供し得る。実際のディスプレイデバイスでは、これは、Ｓ≦Ｓｍａｘの関係を満たすディスプレイデバイスの対象ユーザである軸上の視聴者に対してＳの値を提供することが望ましいことを意味し、ここで、Ｓｍａｘの値は０．１である。
【0095】
本考察では、望ましい白色点（ｕｗ'、ｖｗ'）からの出力色（ｕｗ'＋Δｕ'，ｖｗ'＋Δｖ'）の色変化Δεは、典型的なディスプレイのスペクトル光源を想定し、ＣＩＥＬＵＶ色差メトリックによって決定することができ、以下の式で得られる。
Δε＝（Δｕ'２＋Δｖ'２）１／２ 式１２
Δε＝（Δｕ'２＋Δｖ'２）１／２ 式１２
【0096】
例えば、プライバシーディスプレイにおいて使用するための、表示偏光子と追加の偏光子との間に配置された複数の遅延器を備える、切替え可能な指向性ディスプレイ装置が、米国特許公開第２０１９／００８６７０６号、米国特許公開第２０１９／０２５０４５８号、米国特許公開第２０２０／０２２５４０２号、およびＷＩＰＯ公開第２０１９／０５５７５５号に記載されており、これらはすべて参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。表示偏光子と遅延器との間に配置された反射偏光子をさらに備える指向性ディスプレイデバイスが、米国特許公開第２０１９／０２５０４５８号および米国特許公開第２０１９／０２２７３６６号に記載されており、これらは両方とも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。表示偏光子と追加の偏光子との間に配置された受動遅延器を含む指向性表示偏光子は、米国特許公開第２０１８／０３２１５５３号に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0097】
曲率は、湾曲した線の特性であり、本開示では、曲率の逆半径である。平面の曲率はゼロである。
【0098】
ここで、様々な指向性ディスプレイデバイスの構造および動作を説明する。本記載では、共通の素子は共通の参照番号を有する。任意の素子に関する開示は、同じまたは対応する素子が提供される各デバイスに適用されることに留意されたい。したがって、簡潔にするために、そのような開示は繰り返されない。
【0099】
図１Ａは、方向における輝度の低減の均一性を提供するディスプレイデバイス１００の側面斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａのディスプレイデバイスの層のスタックの正面図である。さらに詳細に考察されていない図１Ｂの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変化を含む、図１Ａの同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0100】
図１Ａは、周囲照明６０４で使用するためのディスプレイデバイス１００を示しており、これは、光４００を出力するように配置された空間光変調器（ＳＬＭ）４８を備える。ＳＬＭ４８は、ＳＬＭ４８の入力側面上に配置された入力偏光子２１０と、ＳＬＭ４８の出力側面上に配置された出力偏光子２１８とを備え、入力偏光子２１０および出力偏光子２１８は、ＳＬＭの２つの表示偏光子である。入力偏光子２１０および出力偏光子２１８は、各々が直線偏光子である。
【0101】
ディスプレイデバイス１００はまた、出力偏光子２１８と同じ側面である出力偏光子２１８の出力側面上に配置された追加の偏光子３１８と、出力偏光子２１８と追加の偏光子３１８との間に配置された反射偏光子３０２とを備える。追加の偏光子３１８および反射偏光子３０２は、各々が直線偏光子である。典型的な偏光子２１０、２１８、３１８は、ダイクロイック偏光子などの偏光子であり得る。
【0102】
ディスプレイデバイス１００はまた、追加の偏光子３１８と出力偏光子２１８との間に配置された少なくとも１つの極性制御遅延器３００を備え、極性制御遅延器３００は、液晶遅延器３０１を含む。偏光子制御遅延器３００はまた、反射偏光子３０２と追加の偏光子３１８との間に配置されている。さらに、反射偏光子３０２は、出力偏光子２１８と極性制御遅延器３００との間に配置されている。反射偏光子３０２の電気ベクトル透過方向３０３は、追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向３１９に平行である。すなわち、反射偏光子３０２は、出力偏光子２１８と同じ直線偏光成分を通過させるように配置された直線偏光子である。反射偏光子３０２の電気ベクトル透過方向３０３は、出力偏光子２１８の電気ベクトル透過方向２１９に平行である。
【0103】
入力偏光子２１０の電気ベクトル透過方向２１１は、出力偏光子２１８の電気ベクトル透過方向２１９に直交している。有利なことに、導波路１から入力偏光子２１０を通る部分偏光の透過を増加させることができる。
【0104】
本開示において、ＳＬＭ４８は、基板２１２、２１６と、液晶層２１４と、赤、緑、および青の画素２２０、２２２、２２４と、を備える液晶ディスプレイを備え得る。出力偏光子２１８は、ＳＬＭ４８の画素２２０、２２２、２２４からの光に対して高い消光比を提供し、反射偏光子３０２から画素２２０、２２２、２２４への後方反射を防ぐように構成することができる。
【0105】
バックライト２０は、ＳＬＭ４８を照らすように配置することができ、それによって透過型ＳＬＭ４８を提供し、入力光源１５、導波路１、後部反射器３、ならびに拡散器と、光旋削フィルムと、他の既知の光学バックライト構造と、を備える光学スタック５を備え得る。複数の第１の光源１５が非限定的な例として示されているが、概して、１つ以上の光源１５が任意の数で存在し得る。例えば、非対称表面レリーフの特徴を備え得る非対称拡散器は、光学スタック５に提供され得、横方向と比較して仰角方向への拡散を増加させる。有利なことに、画像の均一性を高めることができる。
【0106】
ディスプレイは、バックライト２０とＳＬＭ４８との間に配置された反射型再循環偏光子２０８をさらに備え得る。反射型再循環偏光子２０８は、本実施形態の反射型偏光子３０２とは異なる。反射型再循環偏光子２０８は、ダイクロイック入力偏光子２１０の電気ベクトル透過方向に直交する偏光を有するバックライト２０からの偏光の反射を提供する。反射型再循環偏光子２０８は、窃視者に周囲光６０４を反射しない。
【0107】
代替的に、ＳＬＭ４８は、出力偏光子２１８を伴う有機ＬＥＤディスプレイ（ＯＬＥＤ）など、発光によって出力光４００を提供する他のディスプレイタイプによって提供することができる。出力偏光子２１８は、出力表示偏光子２１８とＯＬＥＤ画素平面との間に挿入された１つ以上の遅延器５１８によって、ＯＬＥＤ画素平面から反射された光の輝度の低減を提供することができる。１つ以上の遅延器５１８は、４分の１波長板であり得、本開示の遅延器３３０とは異なる。
【0108】
図１の実施形態では、極性制御遅延器３００は、受動極性制御遅延器３３０、すなわち少なくとも１つの受動補償遅延器と、切替え可能な液晶遅延器によって提供される液晶材料の層と、を備える。概して、極性制御遅延器３００は、少なくとも１つの遅延器の任意の構成を備え得、そのいくつかの例は、以下に説明するデバイスに存在する。
【0109】
少なくとも１つの極性制御遅延器３００は、同時に、少なくとも１つの極性制御遅延器３００の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光子３０２を通過する光の直交偏光成分に正味の相対位相シフトを導入せず、少なくとも１つの極性制御遅延器３００の平面の法線に傾斜した軸に沿って反射偏光子３０２を通過する光の直交偏光成分に相対位相シフトを導入することができる。極性制御遅延器３００は、反射偏光子３０２、極性制御遅延器３００、および極性制御遅延器３００の平面の法線に沿った軸に沿って追加の偏光子３１８を通過する光の輝度に影響を与えない。しかしながら、極性制御遅延器３００は、切替え可能な遅延器３０１の切替え可能な状態の少なくとも１つにおいて、極性制御遅延器３００の平面の法線に傾斜した軸に沿ってそれを通過する光の輝度を低減する。この効果をもたらす原理は、図２３Ａ～２５Ｅを参照して以下でより詳細に説明され、極性制御遅延器３００によって導入される位相シフトの有無から極性制御遅延器３００の液晶材料に対して異なる角度が付けられた軸に沿った光まで生じる。以下に説明するすべてのデバイスにおいて、同様の効果が得られる。
【0110】
極性制御遅延器３００は、液晶材料の層３１４を備える切替え可能な液晶遅延器３０１と、反射偏光子３０２と追加の偏光子３１８との間に配置された基板３１２、３１６とを備える。したがって、少なくとも１つの極性制御遅延器３００は、液晶材料４１４の層３１４を備える切替え可能な液晶遅延器３０１を備え、少なくとも１つの極性制御遅延器３００は、同時に、少なくとも１つの極性制御遅延器３００の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光子３０２を通過する光の直交偏光成分に正味の相対位相シフトを導入せず、少なくとも１つの極性制御遅延器の平面の法線に傾斜した軸に沿って反射偏光子３０２を通過した光の直交偏光成分に正味の相対位相シフトを導入するように、切替え可能な液晶遅延器３０１の切替え可能な状態で配置される。
【0111】
切替え可能な液晶遅延器３０１の基板３１２、３１６は、層３１４を制御するために液晶材料４１４の層３１４の両端に電圧を提供するように配置された電極４１３、４１５（図５Ａに図示）を備える。制御システム３５２は、電圧ドライバ３５０によって、切替え可能な液晶遅延器３０１の電極４１３、４１５の間に印加される電圧を制御するように配置されている。
【0112】
極性制御遅延器は、液晶材料４１４の層３１４に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂをさらに備える。表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂの各々は、隣接する液晶材料４１４において、それぞれ液晶材料４１４の層３１４の平面内にある面内成分４１７Ａｐ、４１７Ｂｐとの配向を提供するように配置されている。
【0113】
液晶遅延器３０１の左側の領域において、第１の配向層４１９Ａ上の面内成分４１７ＡＬｐは、配向角６１７ＡＬを有する。液晶遅延器３０１の中心近くの領域において、第１の配向層４１９Ａ上の面内成分４１７ＡＣｐは、配向角６１７ＡＣを有する。液晶遅延器３０１の右側の領域において、第１の配向層４１９Ａ上の面内成分４１７ＡＲｐは、配向角６１７ＡＲを有する。
【0114】
以下でさらに説明するように、液晶遅延器３０１の左側の領域において、第２の配向層４１９Ｂ上の面内成分４１７ＢＬｐは、配向角６１７ＢＬを有する。液晶遅延器３０１の中心近くの領域において、第２の配向層４１９Ｂ上の面内成分４１７ＢＣｐは、配向角６１７ＢＣを有する。液晶遅延器３０１の右側の領域において、第２の配向層４１９Ｂ上の面内成分４１７ＢＲｐは、配向角６１７ＢＲを有する。
【0115】
本実施形態では、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分の角度６１７Ａ、６１７Ｂのうちの少なくとも１つは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたる所定の軸に沿って単調に変化する。これについては、例えば、以下の図４を参照して、以下でさらに説明する。
【0116】
ＳＬＭ４８が液晶ディスプレイである場合の図１Ｂに示されるように、入力偏光子２１０における入力電気ベクトル透過方向２１１は、液晶層２１４によって変換され得、出力偏光子２１８の電気ベクトル透過方向２１９によって判定される出力偏光成分を提供する入力偏光成分を提供する。反射偏光子３０２の電気ベクトル透過方向は、出力偏光子２１８の電気ベクトル透過方向に平行である。さらに、出力偏光子２１８の電気ベクトル透過方向および反射偏光子３０２の電気ベクトル透過方向３０３は、この例では、追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向３１９に平行である。
【0117】
少なくとも１つの極性制御遅延器３００のうちの少なくとも１つの受動遅延器３３０は、少なくとも１つの受動遅延器の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光子３０２を通過する光の直交偏光成分に正味の相対位相シフトを導入せず、少なくとも１つの受動遅延器の平面の法線に傾斜した軸に沿って反射偏光子３０２を通過する光の直交偏光成分に正味の相対位相シフトを導入するように配置されている。
【0118】
例えば、以下の図５Ａの例において記載されるように、液晶材料４１４は、液晶材料４１４の層３１４の平面内にある面内成分と位置合わせされる。図１Ｂは、配向層４１７Ａにおける液晶材料４１４の配向を示している。液晶層３１４の配向層４１７Ａにおける隣接液晶材料４１４における配向の当該面内成分４１７ＡＬｐ、４１７ＡＣｐ、４１７ＡＲｐの角度６１７ＡＬ、６１７ＡＣ、６１７ＡＲは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸５００に沿って単調に変化し、液晶材料４１４分子４１４ＡＬｐ、４１４ＡＣｐおよび４１４ＡＲｐに、配向層４１７Ａにわたる様々な配向を提供する。左から右に見た場合、材料４１４Ｂの面内成分の角度６１７は、材料４１４ＡＬｐの約７０度から、材料４１４ＡＣｐの９０度、材料４１４ＡＲｐの約１１０度に増加する。この場合、角度は、反時計回りに回転する軸５００から液晶材料４１４の面内成分に対して判定されている。この様式で角度６１７ＡＬ、６１７ＡＣ、６１７ＡＲを判定すると、単調に増加する角度になる。代替的に、角度は、軸５００から時計回りの方向に液晶材料の面内成分に対して判定されてもよい。この場合、角度は単調に減少する。
【0119】
受動極性制御遅延器３３０は、以下に説明するように、固体複屈折材料４３０を伴う遅延層を備え得、一方、切替え可能な液晶遅延器３０１は、液晶材料４１４の層３１４を備え得る。
【0120】
次に、発光ディスプレイデバイスについて説明する。
【0121】
図２は、方向における輝度の低減の均一性を提供する発光ディスプレイデバイス１００の側面斜視図である。さらに詳細に考察されていない図２の実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0122】
図２は、空間光変調器４８が、発光空間光変調器であり、表示偏光子２１８が、透過型空間光変調器４８の出力側面上に配置された出力偏光子である代替の実施形態である。画素２２０、２２２、２２４は、ＯＬＥＤ、マイクロＬＥＤまたは他の既知の発光要素などの発光要素によって提供され得る。有利なことに、図１の実施形態と比較して、厚さを低減させることができる。
【0123】
図１Ａおよび１Ｂとの比較として、図２はまた、出力偏光子２１８、反射偏光子３０２、および追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向２１９、３０３、３１９が、面内成分４１７ＡＣｐとの配向方向に直交し得る代替の配置を示している。本実施形態の動作は、隣接する液晶材料４１４ＡＣにおける配向の当該面内成分４１７ＡＣｐとの電気ベクトル透過方向２１９、３０３、３１９の平行または直交配向についても実質的に同じである。有利なことに、ｘ軸に平行な透過方向を伴うサングラスを通る光の透過を増加させることができる。
【0124】
次に、配向層４１９Ａ、４１９Ｂの配置についてさらに説明する。
【0125】
図３Ａは、図１Ａのディスプレイデバイス１００の第１の表面配向層４１９Ａの正面図であり、配向の面内成分の角度は、第１および第２の軸５００、５０２に沿って変化する。さらに詳細に考察されていない図３Ａの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0126】
表面配向層４１９Ａは、以下でさらに説明されるように、表面配向層４１９Ａにわたって異なる配向の向きを提供する材料を有し得る。
【0127】
左上の材料は、軸５００に対して角度６１７ＡＬＵの配向４１７ＡＬＵを有する。上部中央の材料は、軸５００に対して角度６１７ＡＣＵの配向４１７ＡＣＵを有する。右端の材料は、軸５００に対して角度６１７ＡＲＵの配向４１７ＡＲＵを有する。明らかなように、配向層４１９Ａの面内材料の角度６１７ＡＵは、軸５００に沿って左から右に単調に増加する。したがって、この配向層４１９Ａは、隣接する液晶材料４１４、液晶層３１４における配向の面内成分の角度をもたらし、これは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し、これは、配向層４１９Ａの軸５００に対応する。
【0128】
配向層４１９Ａの左下部分において、材料は、軸５００に対して角度６１７ＡＬＤの配向４１７ＡＬＤを有する。
【0129】
配向層４１９Ａの下部中央において、材料は、軸５００に対する角度６１７ＡＣＵと同じ角度６１７ＡＣＤの配向４１７ＡＣＵに対して同じ配向４１７ＡＣＤを有する。代替の実施形態では、角度６１７ＡＣＵ、６１７ＡＣＤは、以下でさらに説明するように、垂直軸５０２において輝度制御を提供するために異なっていてもよい。
【0130】
さらに、配向層４１９Ａの右下部分の材料４１４は、軸５００に対して角度６１７ＡＲＤの配向４１７ＡＲＤを有する。示されているように、角度６１７ＡＬＵは、角度６１９ＡＬＤよりも大きく、角度６１７ＡＲＵは、角度６１９ＡＲＤよりも大きい。したがって、軸５００に沿って単調に変化する角度に加えて、配向層４１９Ａの面内成分の角度、ひいては隣接する液体材料の配向もまた、軸５００に垂直な軸５０２によって示される、さらなる軸に沿って単調に変化する。
【0131】
有利なことに、以下で説明するように、軸上の視聴者への照明の均一性を高めることができる。
【0132】
図３Ｂは、図１Ａのディスプレイデバイスの表面配向層４１９Ａの正面図であり、配向４１７Ａの面内成分の角度は、第２の軸５０２に沿ってではなく、第１の軸５００に沿って変化する。さらに詳細に考察されていない図３Ｂの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0133】
したがって、配向は、所定の軸５００に垂直なさらなる軸に沿って変化しない。有利なことに、軸５００に沿った輝度の均一性の向上を達成するために、配向層を提供することができる。配向層４１９Ａ、４１９Ｂは、図２１および２２を参照して以下でさらに説明されるように、図３Ａの配置よりも便利に製造することができる。
【0134】
第２の表面配向層４１９Ｂ（図示せず）は、第１の表面配向層４１９Ａと同じであり得るか、代替的に、それは異なっていてもよい。第２の表面配向層４１９Ｂ上の配向方向４１７Ｂは、通常、第１の配向層上の配向方向４１７Ａに対して平行または反平行であり得る。以下でさらに説明するように、軸５００に沿って横方向に均一性を有利に高めることができる。
【0135】
第１および第２の配向層４１９Ａ、４１９Ｂにおいて、配向方向４１７Ａ、４１７Ｂ間にいくらかのねじれが提供され得る。有利なことに、出力プロファイルの回転対称性を高めることができる。さらに、配向方向が変化する基板の数を減らすことができ、コストおよび複雑さを低減することができる。
【0136】
次に、配向角度６１７のバリエーションについて説明する。
【0137】
図４は、ディスプレイデバイス１００のアクティブ領域の幅にわたる所定の方向５００において、図３Ａの表面配向層４１９Ａによって提供される配向の角度６１７の面内成分のグラフである。プロファイル５０４、５０６、５０８によって示される配向方向は、ディスプレイ１００の少なくとも一部分にわたって単調に変化する。プロファイル５０４、５０６は、配向角度６１７の線形変化を示している。製造において、プロファイルの勾配は、ディスプレイデバイス１００からの主な視聴者の異なる公称視聴距離に対して最大の均一性を提供するために変更され得る。例えば、短い視聴距離に対しては高い勾配を使用することができ、一方、より長い視聴距離で動作するように配置されたディスプレイには、プロファイル５０６のより低い勾配を提供することができる。有利なことに、均一性を最適化することができる。
【0138】
プロファイル５０８は、所定の方向５００における角度６１７の非線形変化を示している。そのようなプロファイルは、例えば、以下の図１０Ａ～１０Ｈを参照してさらに説明されるように、視野角による輝度プロファイルの非線形変化を補償するために提供され得る。
【0139】
これらの例では、隣接する液晶材料４１４における配向の面内成分の角度６１７Ａ、６１７Ｂのうちの少なくとも１つの角度の当該面内成分は、所定の軸に沿って単調に変化し、出力偏光子２１８および反射偏光子３０２および追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向に平行な平均方向、出力偏光子２１８、反射偏光子３０２および追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向に平行な平均方向を伴う。より一般的には、出力偏光子２１８、反射偏光子３０２、および追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向が平行でない場合、平均方向は、出力偏光子２１８、反射偏光子３０２および追加の偏光子３１８のうちの少なくとも１つの電気ベクトル透過方向に平行または直交し得る。しかしながら、これは必須ではない。他の例では、平均方向は、出力偏光子２１８、反射偏光子３０２、および追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向のうちの１つ以上に対して非ゼロの鋭角であり得る。
【0140】
上記の実施例では、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分の角度６１７Ａ、６１７Ｂのうちの少なくとも１つは、ディスプレイデバイス１００の全体にわたって所定の軸に沿って単調に変化する。以下に説明する他の例では、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分の角度６１７Ａ、６１７Ｂのうちの少なくとも１つは、ディスプレイデバイス１００の一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化し、その場合、技術的効果はその部分で得られる。
【0141】
次に、例示的な極性制御遅延器の配置について説明する。
【0142】
図５Ａは、図１に適用され得る極性制御遅延器３３０、３０１の斜視図であり、極性制御遅延器３３０、３０１は、ホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器３０１と、受動交差Ａプレート遅延器３０８Ａ、３０８Ｂとを備え、図５Ｂは、図５Ａの液晶極性制御遅延器３０１の液晶層３１４における液晶材料４１４の配向の向きの斜視図である。
【0143】
以下の図５Ａおよび５Ｂならびに他の概略図では、明確にするために、光スタックのいくつかの層が省略されている。例えば、切替え可能な液晶遅延器３０１は、基板３１２、３１６を省略して示されている。さらに詳細に考察されていない図５Ａの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0144】
切替え可能な液晶遅延器３０１は、正の誘電異方性を伴う液晶材料４１４の層３１４を備える。
【0145】
切替え可能な液晶遅延器３０１は、液晶材料４２１の層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂを備え、各々が、隣接する液晶材料４１４におけるホモジニアス配向を提供するように配置されている。切替え可能な液晶遅延器３０１の液晶材料４１４の層３１４は、正の誘電異方性を伴う液晶材料４１４を備える。液晶材料４１４の層３１４は、５００ｎｍ～９００ｎｍの範囲、好ましくは６００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲、最も好ましくは７００ｎｍ～８００ｎｍの範囲における５５０ｎｍの波長の光に対する遅延特性を有し得る。受動極性制御遅延器３３０は、遅延器の平面内に光軸を有する、すなわち、それらが交差するＡプレートである一対の受動遅延器３０８Ａ、３０８Ｂをさらに備える。一対の受動遅延器３０８Ａ、３０８Ｂのうちの各受動遅延器３０８Ａ、３０８Ｂは、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲、好ましくは３５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲、最も好ましくは４５０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲の５５０ｎｍの波長の光に対する遅延特性を有する。
【0146】
本実施形態では、「交差」は、遅延器３０８Ａ、３０８Ｂの平面内の２つの遅延器３０８Ａ、３０８Ｂの光軸間の実質的に９０°の角度を指す。遅延器材料のコストを削減するために、例えば、フィルム製造中の延伸誤差に起因する遅延器の向きのいくらかの変動を材料に提供することが望ましい。遅延器の向きを好ましい方向から遠ざけると、正面の輝度が低減し、最小透過率が増加する可能性がある。好ましくは、角度３１０Ａは、少なくとも３５°および最大で５５°、より好ましくは少なくとも４０°および最大で５０°、最も好ましくは少なくとも４２．５°および最大で４７．５°である。好ましくは、角度３１０Ｂは、少なくとも１２５°および最大で１４５°、より好ましくは少なくとも１３０°および最大で１３５°、最も好ましくは少なくとも１３２．５°および最大で１３７．５°である。
【0147】
受動遅延器３０８Ａ、３０８Ｂは、低コストおよび高均一性を有利に達成するために、延伸フィルムを使用して提供することができる。さらに、ホモジニアス配向を伴う液晶遅延器の視野が広がり、圧力印加の間の液晶材料の流れの視認性に復元力がもたらされる。
【0148】
追加の偏光子３１８に、出力偏光子２１８および反射偏光子３０２の電気ベクトル透過方向とは異なる電気ベクトル透過方向を提供することが望ましい場合がある。
【0149】
液晶遅延器３０１は、液晶材料４１４を制御し、それによって液晶遅延器を制御するために、層３１４にわたって配置された透過性の電極４１３、４１５をさらに備える。液晶材料４１４の層３１４は、電極４１３、４１５に印加される電圧を調整することによって切替え可能である。電極４１３、４１５は、液晶材料４１４の層３１４の両側面上にあり、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極であり得る。
【0150】
配向層４１９Ａ、４１９Ｂは、電極４１３、４１５と層３１４の液晶材料４１４との間に形成することができる。
【0151】
次に、液晶分子４１４の向きについてさらに説明する。
【0152】
第１の配向層４１７Ａに隣接する分子４１４Ａを考慮すると、光軸方向４１７Ａは、配向層４１７Ａのプレチルト角６１９Ａによって判定される。非ゼロのプレチルト角６１９Ａの場合、液晶分子４１４Ａの光軸配向方向の成分４１７Ａｚが提供され、これは、液晶遅延器３０１が延在する平面の外にある。光軸方向４１７Ａは、分子４１４Ａが配置された領域における配向層４１７Ａの向きの方向６１７Ａ（ラビング方向とも称され得る）によっても判定される。液晶分子４１４Ａの構成要素４１７Ａｐは、液晶遅延器３０１が延在する平面内にある光軸配向方向が提供される。
【0153】
第２の配向層４１７Ｂに隣接する分子４１４Ｂを考慮すると、光軸方向４１７Ｂは、配向層４１７Ｂのプレチルト角６１９Ｂによって判定される。非ゼロのプレチルト角６１９Ｂの場合、液晶分子４１４Ｂの光軸配向方向の成分４１７Ｂｚが提供され、これは、液晶遅延器３０１が延在する平面の外にある。光軸方向４１７Ｂは、分子４１４Ｂが配置された領域における配向層４１７Ｂの向きの方向６１７Ｂ（ラビング方向とも称され得る）によっても判定される。液晶分子４１４Ｂの構成要素４１７Ｂｐは、液晶遅延器３０１が延在する平面内にある光軸配向方向が提供される。
【0154】
換言すれば、配向角６１７Ａ、６１７Ｂは、各配向層４１９Ａ、４１９Ｂがプレチルトを有するように、配向層４１９Ａ、４１９Ｂのプレチルト方向６１９Ａ、６１９Ｂによって決定される。図５Ａの実施形態では、各配向層４１９Ａ、４１９Ｂのプレチルトは、互いに平行または反平行または直交する層３１４の平面内の構成要素４１７Ａｐ、４１７Ｂｐを伴うプレチルト方向を有する。
【0155】
図５Ａの実施形態では、表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂの各々は、隣接する液晶材料４１４におけるホモジニアス配向を提供するように配置されている。そのようなホモジニアス配向層４１９Ａ、４１９Ｂは、例えば２°であるプレチルト角６１９Ａ、６１９Ｂを備えていてもよい。
【0156】
ドライバ３５０は、液晶分子が垂直に対する傾斜角で傾斜し、Ｏプレートを形成するように、切替え可能な液晶材料４１４の層３１４にわたって電極４１３、４１５に電圧Ｖを提供する。傾斜の平面は、基板３１２、３１６（図１に見られる）の内面上に形成される電極４１３、４１５上に形成される配向層４１９Ａ、４１９Ｂのプレチルト方向によって判定される。
【0157】
典型的な使用において、パブリックモードとプライバシーモードを切り替えるために、液晶材料４１４の層３１４は、２つの状態の間で切り替えることができる。第１の状態は、ディスプレイ１００が複数のユーザによって使用され得るように、パブリックモードであり、第２の状態は、窃視者による最小の可視性を伴う、主たるユーザによって使用されるプライバシーモードである。スイッチングは、電極４１３、４１５の間に印加される電圧によるものであり得る。
【0158】
概して、そのようなディスプレイ１００は、第１の広角状態および第２の低減された軸外の輝度状態を有すると見なされ得る。そのようなディスプレイ１００は、プライバシーディスプレイを提供することができる。別の用途では、または軸外の観察者に制御された輝度を提供するために、例えば、乗客または運転手が中間電圧レベルによって完全に不明瞭にすることなく、表示された画像のある程度の可視性を望み得る自動車環境において。夜間の操作では、迷光が低減する場合がある。ディスプレイ１００はまた、軸外の視聴者のためにディスプレイ１００の少なくとも一部分にわたってより均一な輝度低減を提供し得、一方、軸上の視聴者のためにディスプレイの少なくとも一部にわたってより均一な輝度を提供し得る。
【0159】
図５Ｂの実施形態は、横軸５００に沿った位置による配向方向の変化をさらに示す。配向層４１９Ａ、４１９Ｂは、それぞれ同じ大きさであるプレチルト６１９Ａ、６１９Ｂを備え、かつ隣接する液晶材料４１４におけるホモジニアス配向を提供するように配置されている。
【0160】
第１の配向層４１９Ａのディスプレイの左側において、液晶分子４１４ＡＬは、面外成分４１７ＡＬｚを伴う配向方向４１７ＡＬと、軸５００方向から鋭角６１７ＡＬを有する面内成分４１７ＡＬｐとを有する。第２の配向層４１９Ｂの場合、液晶分子４１４ＢＬは、面外成分４１７ＢＬｚを伴う配向方向４１７ＢＬと、軸５００方向から鋭角６１７ＢＬを有する面内成分４１７ＢＬｐとを有する。方向４１７ＡＬｐ、４１７ＢＬｐは、逆平行である。
【0161】
第１の配向層４１９Ａのディスプレイの右側において、液晶分子４１４ＡＲは、面外成分４１７ＡＲｚを伴う配向方向４１７ＡＲと、軸５００方向から鋭角６１７ＡＲを有する面内成分４１７ＡＲｐとを有する。第２の配向層４１９Ｂの場合、液晶分子４１４ＢＲは、面外成分４１７ＢＲｚを伴う配向方向４１７ＢＲと、軸５００方向から鈍角６１７ＢＲを有する面内成分４１７ＢＲｐとを有する。方向４１７ＡＲｐ、４１７ＢＲｐは、逆平行である。
【0162】
ディスプレイの中央において、第１の配向層４１９Ａ上で、液晶分子４１４ＡＣは、面外成分４１７ＡＣｚを伴う配向方向４１７ＡＣと、軸５００方向から鋭角６１７ＡＣを有する面内成分４１７ＡＣｐとを有する。第２の配向層４１９Ｂの場合、液晶分子４１４ＢＣは、面外成分４１７ＢＣｚを伴う配向方向４１７ＢＣと、軸５００方向から直角６１７ＢＣを有する面内成分４１７ＢＣｐとを有する。方向４１７ＡＣｐ、４１７ＢＣｐは、逆平行である。
【0163】
次に、液晶層３１４を通る液晶分子４１４の向きの変化について説明する。
【0164】
図６は、図５Ａのホモジニアス配向の切替え可能なＬＣのその厚さにわたるＬＣディレクタ角度のグラフであり、様々な異なる印加電圧のための、切替え可能な液晶遅延器３０１を通る画分の位置４４０に対する液晶ディレクタ角度４０７を示している。プロファイル４４１は、印加電圧なしの液晶材料４１４の傾斜角度を示し、傾斜プロファイル４４３は、プライバシーモードで使用される第１の印加電圧のディレクタの向きを示し、傾斜プロファイル４４５は、広角動作モードで使用されるより高い印加電圧のディレクタの向きを示す。したがって、液晶層は、通常、望ましい切替え状態で広げられ、補償遅延器３３０によって補償される。電圧を増加させると、広がりが存在する遅延器３０１の厚さが徐々に低減し、プライバシー動作のレベルを超えると、透過率が最大になる極視野が有利に増加する。
【0165】
プロファイル４４３、４４５による図６に示される広がりは、液晶層３１４の厚さを通り抜けており、配向層４１９における配向方向の角度６１７の変化とは異なる。
【0166】
次に、出力偏光子２１８からの偏光の伝搬について、軸上の方向および軸外の方向において考える。
【0167】
図７は、プライバシーモードでの図１Ａの光スタックを通るＳＬＭ４８からの出力光の伝搬の側面図である。図５Ａに見られる、切替え可能な液晶遅延器３０１の層３１４が当該２つの状態のうちの第２の状態にあるとき、極性制御遅延器３００は、偏光成分３６０の全体的な変換を提供せず、切替え可能な遅延器の平面に垂直な軸に沿って、それを通過する光線４００を出力する。しかしながら、極性制御遅延器は、遅延器の平面に垂直に鋭角であるいくつかの極角において、それを通過する光線４０２に対して、偏光成分３６１の全体的な変換を提供する。さらに詳細に考察されていない図７の実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0168】
出力偏光子２１８からの偏光成分３６０は、反射偏光子３０２によって透過され、切替え可能な液晶遅延器３０１と、受動偏光子制御遅延器３３０とを備える極性制御遅延器３００に入射する。軸上の光は、極性制御遅延器３００を出るときに、成分３６０から改変されていない偏光成分３６２を有する。軸外の光は、偏光成分３６４を有するが、極性制御遅延器３００を出ると、それは極性制御遅延器３００によって変換される。偏光成分３６１は、追加の偏光子３１８によって吸収される直線偏光成分３６４に変換され得る。より一般的には、偏光成分３６１は、追加の偏光子３１８によって部分的に吸収される楕円偏光成分に変換され得る。
【0169】
したがって、異なる極角におけるプライバシーモードでの極性制御遅延器３００および追加の偏光子３１８による透過の極表現では、高透過の領域および低透過の領域が提供される。
【0170】
光透過の極分布は、基礎となるＳＬＭ４８の輝度出力の極分布を改変する。ＳＬＭ４８が指向性バックライト２０を備える場合、軸外の輝度は、上記のようにさらに低減することができる。
【0171】
有利なことに、軸上の観察者に対して高輝度を維持しながら、軸外の窃視者に対して低輝度を有するプライバシーディスプレイが提供される。
【0172】
図８は、プライバシーモードにおける図１Ａの光学スタックを通る周囲照明光の伝播の側面図である。さらに詳細に考察されていない図８の実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0173】
周囲光源６０４は、偏光されていない光でディスプレイデバイス１００を照らす。追加の偏光子３１８は、追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向３１９に平行な直線偏光成分である第１の偏光成分３７２を伴って、ディスプレイ表面に垂直な光線４１０を透過する。
【0174】
図示のように、光線４１０は、反射偏光子３０２に入射する前に、極性制御遅延器３００を通過する。両方の動作状態において、偏光成分３７２は、遅延器３００によって改変されないままであり、その結果、透過された偏光成分３８２は、反射偏光子３０２および出力偏光子２１８の透過軸に平行である。したがって、周囲光はＳＬＭ４８を通過し、失われる。
【0175】
それと比較して、軸外である光線４１２の場合、追加の偏光子３１８は、追加の偏光子の電気ベクトル透過方向３１９に平行な直線偏光成分である第１の偏光成分３７２を伴って、光線４１２の一部分を透過する。軸外の光線４１２は、極性制御遅延器３００を通って向けられ、その第１の偏光成分３７２は、改変された偏光成分３７４になるように改変される。改変された偏光成分３７４を有する光線４１２は、反射偏光子３０２に入射する。改変された偏光成分３７４は、反射偏光子３０２の透過軸とは異なるので、光線４１２は、反射偏光子３０２によって反射され得る。改変された偏光成分３７４は、遅延器３００を通過した後、偏光成分３７６に再変換され、追加の偏光子３１８を透過する。
【0176】
したがって、液晶材料の層３１４がこの状態にあるとき、極性制御遅延器３００は、偏光成分３７２を、追加の偏光子３１８を通過し、次いで、切替え可能な遅延器の平面に垂直な軸に沿って極性制御遅延器３００を通過する周囲光線４１０に全体的に変換しない。したがって、反射偏光子３０２は、追加の偏光子３１８を通過し、次いで、極性制御遅延器３００の平面に垂直な軸に沿って極性制御遅延器３００を通過する周囲光線４１０の反射光を提供しない。しかしながら、極性制御遅延器３００は、偏光成分３７２を、吸収性偏光子３１８を通過し、次いで、極性制御遅延器３００の平面に垂直に鋭角であるいくつかの極角において極性制御遅延器３００を通過する周囲光線４１２に全体的に変換する。これにより、周囲光の反射光線４１２が、追加の偏光器３１８を通過し、次いで、極性制御遅延器３００の平面に垂直に鋭角であるいくつかの極性角度で、極性制御遅延器３００を通過し、反射偏光器３０２によって反射された光線４１２は、極性制御遅延器３００を通過して戻り、次いで、追加の偏光器３１８によって透過される。
【0177】
有利なことに、光反射の極分布は、軸上の観測者に対して低い反射率を維持しながら、極性制御遅延器３００のプライバシー状態によって、典型的な窃視者位置において高い反射率を提供する。したがって、プライバシー動作モードでは、軸外の視聴位置の反射率が増加し、ＳＬＭからの軸外の光の輝度が低減する。上記のように、そのような増加した反射率は、周囲に照らされた環境におけるディスプレイの視覚的セキュリティレベルを増加させる。
【0178】
次に、視聴者および窃視者に対するプライバシー表示の動作について、さらに説明する。
【0179】
図９Ａは、その幅にわたるディスプレイデバイス１００の視野角の変化を示す、ディスプレイデバイス１００の概略上面図である。図９Ｂは、図５Ａの極性制御遅延器３００を含むディスプレイデバイス１００の中心点から出力される光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。図９Ｃは、従来技術のディスプレイデバイス１のユーザ４５および表面配向層の斜視図である。
【0180】
ディスプレイ１００は、液晶極性制御遅延器３０１を備え、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分４１７の角度６１７は、本書の他の場所に示すように、ディスプレイデバイスの少なくとも一部分にわたる所定の軸５００に沿って単調に変化する。
【0181】
図９Ａの代替の実施形態では、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分４１７の角度は、ディスプレイデバイス１００全体にわたって所定の軸に沿って単調に変化する。
【0182】
ディスプレイデバイス１００の当該少なくとも一部分の点４７０Ｒ、４７０Ｃ、４７０Ｌからの表示偏光子２１８、追加の偏光子３１８、および当該少なくとも１つの極性制御遅延器３００の最大光透過の光線４５０Ｒ、４５０Ｃ、４５０Ｌによって示される方向は、ディスプレイデバイス１００の前の共通の光学窓２６に向けられている。動作中、窓面１９７内の光学窓２６は、通常、公称視距離４８０以上である窓距離Ｚｗで提供され得る。代替的に、光学窓２６は、光学瞳孔と称され得、ディスプレイ１００の出力は、瞳孔形成されていると説明され得る。ディスプレイ１００にわたって有利に望ましい均一性の変化が、ユーザ４５に提供され得る。
【0183】
図９Ａを参照すると、ディスプレイ１００に対して中央に位置付けられた軸上の観察者４５は、ディスプレイに垂直な光軸１９９と位置合わせされている。したがって、中心位置点４７０Ｃから０度の極角を伴う光線４５０Ｃは、法線方向において主たるユーザ４５に向けられる。
【0184】
ディスプレイ１００の右側の点４７０Ｒから伝播する第１の光線４５０Ｒは、法線１９９に対して第１の角度４５３で、ユーザ４５に向かってディスプレイ１００に伝播する。ディスプレイ１００から右側にある距離に位置付けられた窃視者４７の場合、ディスプレイ１００の左端の点４７０Ｌから窃視者４７に向かって伝播する第２の光線４５６は、法線１９９に対して第２の角度４５７で、ディスプレイ１００に伝播する。
【0185】
図示のように、第１の角度４５３および第２の角度４５７は、サイズが比較的類似している可能性がある。
【0186】
図９Ｂを参照すると、図９Ｃに示すように、遅延器の平面内の液晶の面内成分の角度がディスプレイにわたって均一である、主たるユーザ４５に対して大きな視野角４６０を伴うディスプレイデバイス１００において、光線４５０Ｒが角度４５３で放射されるディスプレイ上の点４７０Ｒの輝度４６３は、点４７０Ｌから角度４５７における光線４５６の窃視者４７の輝度４６７と同じか、または類似しており、ユーザ４５にとって望ましくない。
【0187】
図９Ｃに示されるように、これはさらに、ディスプレイ１００にわたって輝度ロールオフをもたらし、輝度は、ディスプレイの中央で最も明るく、ディスプレイ１００の縁で最小に向かって徐々に低減する。ディスプレイ１００にわたる輝度の変化は、観察者４５によって気付かれ得、望ましくない場合がある。
【0188】
図９Ｃの配置と比較して、光線４５０Ｒがユーザ４５によって観察可能であり、光線４５６が窃視者４７に対して低輝度および高反射率を有することが概して望ましい。さらに、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたる輝度が、公称視距離４８０でユーザ４５に高い均一性で提供されることが望ましい。
【0189】
本実施形態では、ディスプレイ１００は、液晶材料３１４の層の面内にある面内成分との隣接する液晶材料４１４の配向を提供し、隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度は、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する。ディスプレイの少なくとも一部分にわたる異なる点４７０Ｃ、４７０Ｒ、４７０Ｌにおいて、異なる角度依存輝度が達成される。したがって、液晶材料３１４の適切な面内角度により、第１の光線４５０Ｒは、ユーザ４５によって観察可能な輝度を有し得、第１の光線４５０Ｒの角度４５３と同様の角度４５７で進む光線４５６は、窃視者４７によって観察できない輝度の低減を有し得る。これは、２つの表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂに隣接する液晶材料３１４によって、ディスプレイ１００の全幅にわたって達成され得、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたる軸にわたって単調に変化する角度を有する面内成分を有する。
【0190】
見てわかるように、ディスプレイ上の中心点の輝度は、０°の横方向角度における最大値から約４５°の横方向角度における最小値に減少する。したがって、軸上のユーザは、ディスプレイデバイス１００の中心から最大輝度を見るが、その一方で、約４５°の横方向角度に位置付けられた窃視者、すなわち軸外の観察者は、ディスプレイデバイス１００の中心から最小輝度を見るであろう。したがって、最小輝度が十分に小さく、窃視者がディスプレイデバイス１００を観察できなくなり得る。
【0191】
次に、例示的な実施形態の極出力について説明する。
【0192】
図１０Ａ～１０Ｄは、それぞれ９０°、８５°、８０°、７０°の配向の面内成分の角度６１７Ｌを伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイス１００から出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフであり、図１０Ｅ～１０Ｈは、それぞれ９０°、９５°、１００°、１１０°の配向の面内成分の角度６１７Ｒを伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による輝度の変化を示すグラフである。
【0193】
例示的な実施形態は、表１の特性のために提供される。
【表1】
【0194】
窃視者４７に高い反射率を提供しながら、主たるユーザ４５に低い反射率を提供することがさらに望ましいであろう。
【0195】
図１１Ａ～１１Ｄは、それぞれ９０°、８５°、８０°、７０°の配向の面内成分の角度６１７Ｌを伴うディスプレイの中央の左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから反射された光の極方向による反射率の変化を示すグラフであり、図１１Ｅ～１１Ｈは、それぞれ９０°、９５°、１００°、１１０°の配向の面内成分の角度６１７Ｒを伴うディスプレイの左側におけるディスプレイデバイス上の異なる点における、図５Ａの複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極方向による反射率の変化を示すグラフである。
【0196】
各グラフは、ディスプレイ１００上の所与の点における、軸１９９からの極方向による輝度の変化を示している。各グラフには、配向方向の角度６１７がラベル付けされている。さらに、輝度が特定のレベルを下回る角度、つまり、窃視者には点が見えない角度は、ディスプレイの幅全体で変化する。したがって、これは、窃視者の所与の位置において、ディスプレイの様々な部分の輝度が異なることを意味する。
【0197】
プロファイルの各々は、極輪郭４９０によって示されるように、主たるユーザ４５のディスプレイのなす角サイズをさらに示している。プロファイルはさらに、ゼロ仰角の最大輝度の極位置４９２と、ユーザ４５から見たディスプレイデバイス１００の上部における光の仰角の最大輝度の位置４９４とを示している。
【0198】
角度６１７が９０度から変化するにつれて、最大輝度の極位置４９２、４９６は、極方向にシフトする。図３Ａの実施形態に示されるように、角度６１７は、空間的位置によって変化し、したがって、ピーク輝度の方向もまた、空間的位置によって変化する。有利なことに、主たるユーザ４５に対する表示輝度が増加する。さらに、ディスプレイの少なくとも一部分にわたるポイントにおいて、窃視者に対する削減が増加する。さらに、窃視者４７に対する輝度低減の均一性が増加する。ディスプレイの視覚的なセキュリティレベルが向上する。
【0199】
図１１Ａ～１１Ｈは、図１０Ａ～１０Ｈの点４９０、４９２の極位置を示し、したがって、主たるユーザ４５によって見られるような反射率を提供する。有利なことに、主たるユーザに対する反射率が低減し得、窃視者に対する反射率が増加し得る。
【0200】
組み合わせて、窃視者４７によって見られる最小視覚的セキュリティレベルＶＳＬは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたる点において増加し、ＶＳＬの均一性が増加し得る。
【0201】
次に、平面表示および曲線表示の配向方向の配置について説明する。
【0202】
図１２Ａは、配向層４１７Ａを備える液晶遅延器３０１を備える極性制御遅延器３００を備える平面ディスプレイデバイス１００の前のユーザ４５の斜視図である。さらに詳細に考察されていない図１２Ａの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0203】
２つの配向層４１９Ａ、４１９Ｂのうちの一方のみが示され、配向層のうちの他方が示されていない本明細書の実施形態では、例えば、本明細書の他の場所に示されているように、図５Ａ、図５Ｂ、図１６、図１８Ａ、図１９Ａ、図１９Ｃまたは図２０Ｂに示されているように、対応する配向方向で配置され得る。
【0204】
図１２Ａでは、ディスプレイデバイス１００は、それが平坦であるような平面構造を有する。ディスプレイ１００上のあらゆる点に対して、軸上のユーザ４５は、図９Ａに示されるように、異なる横方向角度および仰角で各点を見る。上記の図１０Ａ～１０Ｈおよび１１Ａ～１１Ｈに見られるように、これらの角度は、各点の軸上の観測者に対する輝度と反射率に影響を与える。
【0205】
したがって、配向角６１７ＡＬ、６１７ＡＣ、６１７ＡＲをそれぞれ伴う異なる配向方向４１７ＡＬｐ、４１７ＡＣｐ、４１７Ａｒｐは、本明細書の他の場所で説明されるように、ディスプレイの角度サイズにわたって最大輝度の方向の変化を提供するように配置されている。有利なことに、変化する配向方向は、表示距離４８０でユーザ４５によって観察されるような輝度および反射率の両方において、ディスプレイデバイス１００にわたる均一性の向上を達成する。軸外の窃視者４７の視覚的セキュリティも向上する。
【0206】
【0207】
次に、湾曲したディスプレイ１００の代替の配置について説明する。
【0208】
図１２Ｂは、配向層４１７Ａを備える液晶遅延器３０１を備える極性制御遅延器３００を備える湾曲したディスプレイデバイス１００の前のユーザ４５の斜視図である。ディスプレイデバイス１００は、ｙ軸を中心に湾曲しており、ディスプレイデバイス１００の、ユーザ４５と同じ側面上に曲率中心を有する。さらに詳細に考察されていない図１２Ｂの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0209】
図１２Ｂの代替案では、ディスプレイ１００は、図１Ａに示されるような配置を備え、追加の偏光子３１８Ａおよび少なくとも１つの極性制御遅延器３００は、凹状の曲率で湾曲している。空間光変調器４８およびバックライト２０もまた、凹状の曲率で湾曲している。
【0210】
図１２Ｂは、ディスプレイデバイス１００が湾曲している代替構造を示している。そのような場合、追加の偏光子３１８、少なくとも１つの極性制御遅延器３００、および任意選択で空間光変調器４８は、凹状の曲率で湾曲している。デバイス１００の他の構成要素は、上記のように、凹状の曲率で湾曲していてもよい。
【0211】
湾曲したディスプレイデバイス１００は、ディスプレイにわたる個々の点の横方向角度が低減し得るので、ディスプレイデバイスの軸上の観察者の輝度をさらに改善することができる。
【0212】
この場合、配向層４１９Ａ、４１９Ｂに隣接する液晶材料４１４の面内成分は、所望の効果を生み出すためにそれほど大きくする必要はない場合がある。配向方向４１７ＡＬｐ'、４１７ＡＲｐ'は、配向方向４１７ＡＬｐ、４１７ＡＲｐとは異なり、９０度（すなわち、軸５００に直交する方向）からの角度６１７ＡＬ'、６１７ＡＲ'の偏差が低減している。有利なことに、ディスプレイの均一性を向上させ、軸外の窃視者に対するディスプレイの視認性を低減させることができる。
【0213】
図１３Ａは、自動車６５０の中央スタックディスプレイの上面図である。ディスプレイ１００は、ユーザ４５である乗客に最も適した改変された配向方向が提供される第１の部分１０１Ｐを備え、一方、第２の部分１０１Ｄは、ユーザ４７である運転手に最も適した改変された配向方向が提供される。本明細書の他の場所に示されている実施形態と比較して、図１３Ａの代替案は、ディスプレイ１００が、第１および第２の部分１０１Ｄ、１０１Ｐを備えることを示している。
【0214】
図９Ａの実施形態と比較して、ディスプレイ１００の左部分１０１Ｄは、運転者４７の領域に光学窓２６Ｄを提供し、ディスプレイ１００の右部分１０１Ｐは、乗客４５の領域に光学窓２６Ｐを提供する。有利なことに、運転者４７が部分１０１Ｄを見るための輝度の均一性が増加し、乗客４５が部分１０１Ｐを見るための均一性が増加する。さらに、運転者４７が部分１０１Ｐを見るためのセキュリティ係数の均一性が増加し、乗客４５が部分１０１Ｄを見るためのセキュリティ係数の均一性が増加する。
【0215】
他の実施形態（図示せず）では、第１および第２の部分１０１Ｐ、１０１Ｄは、例えば、幅が数ミリメートル以下の特徴を伴う、例えばカモフラージュ効果を提供するためにインターリーブすることができる。有利なことに、画像データの不明瞭さが増す可能性がある。
【0216】
図１３Ｂは、図１Ａの配置を備え、さらに第１および第２の部分１０１Ｐ、１０１Ｄを備える、図１３Ａのディスプレイ１００の配向層４１９Ａの上面図である。さらに詳細に考察されていない図１３Ｂの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0217】
一対の配向層４１９Ａ、４１９Ｂの１つの配向層４１７Ａを考慮すると、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分４１７ＤＡＬｐ、４１７ＤＡＣｐ、４１７ＤＡＲｐの角度６１７ＤＡＬ、６１７ＤＡＣ、６１７ＤＡＲは、ディスプレイデバイス１００の第１の部分１０１Ｄにわたって所定の軸５００に沿って単調に変化する。隣接する液晶材料４０４における配向の当該面内成分４１７ＰＡＬｐ、４１７ＰＡＣｐ、４１７ＰＡＲｐの角度６１７ＰＡＬ、６１７ＰＡＣ、６１７ＰＡＲもまた、ディスプレイデバイスの第２の部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する。
【0218】
さらに図１３Ａを参照すると、隣接する液晶材料４１４における配向４１７Ｄｐの当該面内成分の角度６１７Ｄは、ディスプレイデバイス１００の第１の部分１０１Ｄにわたって所定の軸５００に沿って単調に変化し、その結果、ディスプレイデバイス１００の第１の部分の点４７０ＤＬ、４７０ＤＣ、４７０ＤＲからの表示偏光子２１８、追加の偏光子３１８、および当該少なくとも１つの極性制御遅延器３００の最大光透過の方向は、ディスプレイデバイス１００の前の第１の共通光学窓２６Ｄに向けられ、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分４１７Ｐｐの角度６１７Ｐは、ディスプレイデバイス１００の第２の部分１０１Ｐにわたって所定の軸５００に沿って単調に変化し、その結果、ディスプレイデバイス１００の第２の部分１０１Ｐの点からの表示偏光子２１８、追加の偏光子３１８、および当該少なくとも１つの極性制御遅延器３００の最大光透過の方向は、ディスプレイデバイス１００の前の、第１の共通光学窓２６Ｄとは異なる、第２の共通光学窓２６Ｐに向けられている。
【0219】
図１３Ｂは、第１の部分１０１Ｐにおける、角度６１７ＰＡＬ、６１７ＰＡＣ、６１７ＰＡＲを伴う配向層４１８Ａの配向方向４１７ＰＡＬｐ、４１７ＰＡＣｐ、４１７ＰＡＲｐを示している。このような配向は、ディスプレイ１００の右側から乗客ユーザ４５までの均一性の向上を有利に達成する。図１３Ｂは、第２の部分１０１Ｄにおける、角度６１７ＤＡＬ、６１７ＤＡＣ、６１７ＤＡＲを伴う配向層４１８Ａの配向方向４１７ＤＡＬｐ、４１７ＤＡＣｐ、４１７ＤＡＲｐをさらに示している。このような位置合わせは、ディスプレイ１００の右側から運転者ユーザ４７までの均一性の向上を有利に達成する。
【0220】
したがって、液晶材料４１４の層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂにおいて、表面配向層のうちの少なくとも１つは、液晶材料４１４の層３１４の平面内にある面内成分４１７との隣接する液晶材料における配向を提供するように配置されており、隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分の角度６１７は、ディスプレイデバイス１００の第１の部分１０１Ｄにわたって所定の軸に沿って単調に変化し、かつディスプレイデバイス１００の第２の部分１０１Ｐにわたって所定の軸に沿って単調に変化する。
【0221】
図１３Ｂに示されるように、この例では、第１の部分１０１Ｄおよび第２の部分１０１Ｐの各々において、隣接する液晶材料における配向の面内成分のそれぞれの平均方向は、出力偏光子２１８、反射偏光子３０２、および追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向に対して非ゼロの鋭角である。
【0222】
次に、軸外の表示用の代替の切替え可能なプライバシー表示について説明する。
【0223】
図１３Ｃは、反射偏光子３０２が省略された図１Ａのディスプレイ１００と、以下の図１９Ａの極性制御遅延器とを備える、自動車６５０用の代替の中央スタックディスプレイ１００の上面図である。さらに詳細に考察されていない図１３Ｃの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0224】
図１３Ａの配置と比較して、図１３Ｃの代替ディスプレイでは、中央プライバシーディスプレイが、乗客４５によって使用され、運転者４７に画像の不可視性を提供するために提供されている。乗客４５のために、単一の光学窓２６が提供されている。有利なことに、画像の不可視性が運転者４７に提供され得、一方、乗客はそうではなく、娯楽情報などの気晴らしのコンテンツを見ることができる。
【0225】
図１３Ｄは、図１３Ｃのディスプレイのための配向層４１９Ａの上面図である。さらに詳細に考察されていない図１３Ｄの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。図１３Ｂの実施形態と比較して、ディスプレイ１００にわたる平均角度６１７ＤＡＬ、６１７ＤＡＣ、６１７ＤＡＲは非ゼロである。
【0226】
図１３Ｅは、図１３Ｃの点４７０Ｌ、４７０Ｃ、４７０Ｒからのディスプレイの観察視野角４５０Ｌ、４５０Ｃ、４５０Ｒを示す、ディスプレイデバイスの概略上面図である。さらに詳細に考察されていない図１３Ｅの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0227】
最大透過の角度６３Ｌ、６３ｃ、６３Ｒはすべて軸１９９に対して傾斜しており、軸外にある共通の光学窓２６に向けられている。
【0228】
図１３Ｆ～１３Ｈは、ディスプレイ１００にわたって異なる位置からの図１３Ｃのディスプレイデバイスから出力される光の極性方向による輝度の変化を示すグラフである。有利なことに、窓２６において均一な輝度を乗客４５に提供することができ、かつ運転者４７に均一なセキュリティ係数を提供することができ、気を散らす画像データの可視性を低減する。
【0229】
次に、タイル表示の配向方向の配置について説明する。
【0230】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、それぞれ、ユーザ４５が各それぞれのディスプレイデバイス１００Ａ、１００Ｂの中心の光軸１９９Ａ、１９９Ｂに位置合わせされるように、互いに対して角度が付けられた一対のタイル状ディスプレイデバイス１００の上面図および斜視図である。さらに詳細に考察されていない図１４Ａおよび１４Ｂの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0231】
ディスプレイ１００Ａからの光線４５０ＬＡの方向は、ディスプレイ１００Ｂからの光線４５０ＲＢに平行である。配向方向４１７ＲＡ、４１７ＣＡ、４１７ＬＡの配置は、配置４１７ＲＢ、４１７ＣＢ、４１７ＬＢと同じであってもよい。有利なことに、同じ配置を両方のディスプレイに使用することができ、コストが削減される。
【0232】
【0233】
図１５Ａおよび１５Ｂの配置と比較して、配向層４１９の異なる配置が、ディスプレイデバイス１００Ａ、１００Ｂに使用されている。
【0234】
図１５Ａから明らかなように、ユーザ４５は、もはや各ディスプレイの中心に対して軸上に配置されない。代わりに、ユーザは、概ね、各ディスプレイの縁で軸上に位置付けられ得る。したがって、図１５Ｂに示されるように、少なくとも配向層４１９Ｂは、例えば、図３Ａに示すように、ディスプレイ１００の中心を伴う軸上のユーザによって見られるディスプレイ１００の配向とは異なる、隣接する液晶材料４１４における配向を提供するように配置することができる。ディスプレイ１００のこの配置における配向は、観察者４５がディスプレイ１００の中心を伴う軸上に配置されていないにもかかわらず、輝度がディスプレイの少なくとも一部分にわたる点において均一に見えるように配置することができる。
【0235】
次に、さらなる例示的な実施形態について説明する。
【0236】
図１６は、図１Ａに見られるディスプレイデバイス１００に適用され得る極性制御遅延器３００の斜視図である。極性制御遅延器３００は、ホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器３０１を備える。これは、電極４１３、４１５上の配向された方向４１７Ａ、４１７Ｂによって示されている。極性制御遅延器３００は、負のＣプレート遅延器３３０によって提供される受動極性制御遅延器をさらに備える。負のＣプレートは、ディスコティック材料４３０の向きによって概略的に示される、遅延器３３０の平面に垂直な光軸を有する。
【0237】
さらに詳細に考察されていない図１６の実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0238】
図１７Ａ～１７Ｃは、それぞれ８０°、９０°、１００°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点に対して、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極性方向による輝度の変化を示すグラフであり、図１７Ｄ～１７Ｆは、それぞれ８０°、９０°、１００°の配向の面内成分の角度を伴うディスプレイデバイス上の異なる点に対して、図１６の複数の遅延器を使用した、図１Ａのディスプレイデバイスから出力された光の極性方向による反射率の変化を示すグラフである。
【0239】
【0240】
有利なことに、図５Ａの実施形態と比較して、厚さおよびコストを削減させることができる。
【0241】
図１８Ａは、プライバシー動作モードにおけるホメオトロピック配向の切替え可能なＬＣ遅延器と負のＣプレート遅延器とを備える、図１に適用され得る極性制御遅延器３００の斜視図である。図１８Ｂは、図１７Ｄおよび１７Ｅのホメオトロピック配向された切替え可能なＬＣ４１４のＬＣディレクタ角度４０７の厚さ全体のグラフであり、ＬＣ遅延器３０１を通る画分４４０として示されている。極性制御遅延器３００は、ホメオトロピック配向の切替え可能なＬＣ遅延器３０１と負のＣプレート遅延器３３０とを備える。さらに詳細に考察されていない図１８Ａの配置の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0242】
図５Ａおよび５Ｂのホモジニアス配向と比較して、図１８Ａは、ホメオトロピック配向の切替え可能なＬＣ遅延器３０１が２つの表面配向層４１９Ａ、４１９Ｂを有し、各々が面内成分を提供するプレチルトとの隣接する液晶材料４１４におけるホメオトロピック配向プレチルトを提供する配向方向４１７ＡＬ、４１７ＡＣ、４１７ＡＲ、４１７ＢＬ、４１７ＢＣ、４１７ＢＲを有することを示しており、これらの面内成分４１７ＡＬｐ、４１７ＡＣｐ、４１７ＡＲｐおよび４１７ＢＬｐ、４１７ＢＣｐ、４１７ＢＲｐは、大きさが比較的小さく、平面外にある成分４１７ＡＬｚ、４１７ＡＣｚ、４１７ＡＲｚおよび４１７ＢＬｚ、４１７ＢＣｚ、４１７ＢＲｚは、大きさが比較的大きい。
【0243】
図１８Ｂは、駆動電圧が印加されたときのプロファイル４４４によって示されるＬＣディレクタ角度４０７を示し、プロファイル４４２は、電圧が印加されていないときのＬＣディレクタ角度４０７を示す。このグラフは、駆動電圧が印加されたとき、液晶材料４１４が、層３１４の厚さ全体に変化するディレクタ角度４０７を有し、電圧が印加されていないとき、液晶材料４１４が、正確には９０°ではない一定のＬＣディレクタ角度を有することを示している。
【0244】
図５Ａおよび図１６の均一な液晶の実施形態と比較して、液晶材料４１４は、電圧を印加せずに広い視野角を提供することができる。配向層４１９におけるホメオトロピック配向は、プロファイル４４２によって示されるように、小さなプレチルトを伴って配置することができ、その結果、層３１４内に好ましい配向方向６１７の配置が残り、したがって、分子４１４には、所定の方向５００に変化する層内の優先配向が提供される。
【0245】
図１９Ａは、図１に適用可能な極性制御遅延器３００の斜視図であって、極性制御遅延器３０１は、ホメオトロピックおよびホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器と、負のＣプレート遅延器と、を備え、ホメオトロピック配向層４１９Ａの配向方向は、横方向にわたって共通であり、ホモジニアス配向層４１９Ｂの配向方向は、横方向にわたって変化する。さらに詳細に考察されていない図１９Ａの配置の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。例示的な実施形態を表６に示す。
【表3】
【0246】
図１９Ａの代替の実施形態では、表面配向層４１９Ｂのうちの当該一方は、隣接する液晶材料４１４においてホモジニアス配向を提供するように配置されており、表面配向層４１９Ｂのうちの一方に隣接する液晶材料４１４における配向の当該面内成分の角度６１７ＢＬ、６１７ＢＣ、６１７ＢＲは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸５００に沿って単調に変化し、表面配向層４１９Ａのうちの他方は、隣接する液晶材料４１４においてホメオトロピック配向を提供するように配置されており、表面配向層６１９Ａのうちの当該他方に隣接する液晶材料における配向の当該面内成分の角度６１７Ａは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸５００に沿って変化しない。
【0247】
ホメオトロピック配向を提供するように配置された表面配向層４１９ａが、液晶材料４１４の層３１４と極性制御遅延器３３０との間にある場合、液晶遅延器３０１は、５００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲、好ましくは７００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲、最も好ましくは９００ｎｍ～１３５０ｎｍの範囲における５５０ｎｍの波長の光に対する遅延特性を有する。極性制御遅延器３００は、遅延器３３０の平面に垂直である光軸を有する受動極性制御遅延器３３０をさらに備え得、受動極性制御遅延器３３０は、－３００ｎｍ～－１６００ｎｍの範囲、好ましくは－５００ｎｍ～－１３００ｎｍの範囲、最も好ましくは－７００ｎｍ～－１１５０ｎｍの範囲における５５０ｎｍの波長の光に対する遅延特性を有し、または、遅延器３３０は、交差する遅延器の平面内に光軸を有する一対の受動遅延器をさらに備え得、一対の遅延器の各遅延器は、４００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲、好ましくは６００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲、最も好ましくは８００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲における５５０ｎｍの波長の光に対する遅延特性を有する。
【0248】
図１９Ａは、配向された切替え可能なＬＣ遅延器３０１が表面配向層４１９Ａを有し、表面配向層４１９Ａが、隣接する液晶材料４１４におけるホモジニアス配向を提供する配向方向４１７Ａと、面内成分を提供するプレチルトとの隣接する液晶材料４１４におけるホメオトロピック配向を提供する配向方向４１７Ｂとを有することを示している。図１９Ａはさらに、ホメオトロピック配向層４１９Ａが受動遅延器３３０と液晶遅延器３０１との間に配置されていることを示している。
【0249】
図５Ａ～５Ｂおよび１８Ａの実施形態と比較して、ホメオトロピック配向層は、軸５００に平行な方向に共通の配向方向を有する。さらに、構成要素４１７ＡＬｐ、４１７ＡＣｐおよび４１７ＡＲｐが小さいので、それぞれの配向層４１７ＡＬｐ、４１７ＢＬｐおよび４１７Ａｒｐ、４１７ＢＲｐが平行または逆平行でないことの影響は小さい。したがって、出力の瞳孔形成、つまり最大透過方向の方向転換は、主にホモジニアス配向層に起因し、出力の望ましい瞳孔形成が達成される。有利なことに、配向層４１７Ａは、コストおよび複雑さを低減した。
【0250】
【0251】
図１９Ｂは、駆動電圧が印加されたときのプロファイル４４４によって示されるＬＣディレクタ角度４０７を示し、プロファイル４４２は、電圧が印加されていないときのＬＣディレクタ角度４０７を示す。このグラフは、駆動電圧が印加されたとき、液晶材料４１４が、層３１４の厚さ全体に変化するディレクタ角度４０７を有し、電圧が印加されていないとき、液晶材料４１４が、一定に変化するＬＣディレクタ角度を有することを示している。
【0252】
図１８Ａの配置と比較して、図１９Ａの配置は、望ましい視覚的セキュリティレベルのために増加した極域を提供することができる。有利なことに、軸外の窃視者に対するプライバシーパフォーマンスおよび均一性が向上し得る。
【0253】
図１９Ｃは、図１に適用可能な極性制御遅延器３００の斜視図であって、極性制御遅延器３００は、負のＣプレート遅延器３３０Ａ、３３０Ｂ間に配置されたホメオトロピックおよびホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器３０１を備え、ホモジニアス配向層およびホメオトロピック配向層の配向方向が各々、横方向にわたって変化する。さらに詳細に考察されていない図１９Ｃの実施形態の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0254】
【0255】
図１９Ｃは、図１９Ａの別の代替案を示しており、両方の配向層４１７Ａ、４１７Ｂは、軸５００の方向に沿って単調に変化する面内配向を有する。有利なことに、ディスプレイの中心から外れた場所では、透過効率が向上し得る。
【0256】
次に、単調に変化する配向を伴う配向層を備える、積み重ねられた複数の遅延器および追加の偏光子について説明する。
【0257】
図２０Ａは、図１Ａのディスプレイデバイス１００と比較して改変されたディスプレイデバイス１００の側面斜視図である。図２０Ｂは、図１に適用され得る２組の極性制御遅延器３００、３００Ａの斜視図であり、各々は、ホモジニアス配向の切替え可能なＬＣ遅延器３０１、３０１Ａと、負のＣプレート遅延器３３０、３３０Ａとを備える。さらに詳細に考察されていない図２０Ａおよび２０Ｂの配置の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、特に図１を参照して上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0258】
図１Ａの配置と比較して、ディスプレイデバイス１００は、ＳＬＭ４８の入力側面上に配置された入力偏光子２１０の入力側面上に配置されたさらなる追加の偏光子３１８Ｂを備える。前述のように、入力偏光子２１０は、直線偏光子である。
【0259】
【0260】
したがって、ディスプレイデバイス１００は、出力偏光子２１８（および反射偏光子３０２）と追加の偏光子３１８Ａとの間に配置された極性制御遅延器３００Ａを備える。
【0261】
少なくとも１つの極性制御遅延器３００Ａは、液晶材料３１４Ａの層と、液晶材料３１４Ａの層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層４１９ＡＡ、４１９ＡＢと、を備える液晶遅延器３０１Ａを含む。表面配向層４１９ＡＡ、４１９ＡＢのうちの少なくとも１つは、隣接する液晶材料３１４Ａにおいて、液晶材料３１４Ａの層の平面内にある面内成分との配向を提供するように配置されている。隣接する液晶材料３１４Ａにおける配向の当該面内成分の角度６１７ＡＡは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸５００に沿って単調に変化する。これは、隣接する液晶材料３１４Ａにおける配向の面内成分を判定する配向層４１９ＡＡの面内成分を示す矢印４１７ＡＬｐ、４１７ＡＣｐ、４１７ＡＲｐによって図２０Ａに示されている。
【0262】
ディスプレイデバイス１００はまた、入力偏光子２１０とさらなる追加の偏光子３１８Ｂとの間に配置された少なくとも１つのさらなる極性制御遅延器３００Ｂを備える。少なくとも１つのさらなる極性制御遅延器３００Ｂは、液晶材料３１４Ｂの層と、液晶材料３１４Ｂの層に隣接して、かつその両側面上に配設された２つの表面配向層４１９ＢＡ、４１９ＢＢと、を備える液晶遅延器３０１Ｂを含む。表面配向層４１９ＢＡ、４１９ＢＢのうちの少なくとも１つは、隣接する液晶材料３１４Ｂにおいて、液晶材料３１４Ｂの層の平面内にある面内成分との配向を提供するように配置されている。隣接する液晶材料３１４Ｂにおける配向の当該面内成分４１７ＢＡの角度６１７ＢＡは、ディスプレイデバイス１００の少なくとも一部分にわたって所定の軸に沿って単調に変化する。これは、隣接する液晶材料３１４Ｂにおける配向の面内成分を決定する配向層４１９ＢＡの面内成分を示す矢印４１７ＢＬｐ、４１７ＢＣｐ、４１７ＢＲｐによって図２０Ａに示されている。上記のように、２つの極性制御遅延器３００Ａ、３００Ｂの使用は、極性制御遅延器３００、３００Ａの各々によって達成される輝度の低減の相乗効果を通じて、軸外の窃視者に対する輝度をさらに低減することを可能にし得る。
【0263】
極性制御遅延器３００Ａ、３００Ｂは、図１９Ａに見られる極性制御遅延器３００と同一である。図示のように、電圧Ｖを極性制御遅延器３００Ａに印加し、電圧ＶＡをさらなる極性制御遅延器３００Ａに印加することが可能であり得る。極性制御遅延器３００Ａ、３００Ｂは、遅延器３０１Ａ、３３０Ａおよび３０１Ｂ、３３０Ｂの特性について、同じまたは異なる規定を有し得る。異なる規定は、異なる極視野角の制御を提供し得る。有利なことに、主たるユーザに対するプライバシー画像の均一性および軸外の窃視者に対する視覚的セキュリティの均一性を高めることができる。
【0264】
図２０Ａ～２０Ｂの代替の実施形態では、両方の極性制御遅延器３００Ａ、３００Ｂは、透過型空間光変調器４８の入力側面上に配置してもよく、または両方の極性制御遅延器３００Ａ、３００Ｂは、透過性空間光の出力側変調器４８もしくは発光空間光変調器４８の出力側面上に配置してもよい。
【0265】
図２１は、表面配向層４１９、例えば、その領域にわたって様々な配向角度を有する上記の配向層４１９Ａ、４１９Ｂを製造するための装置６００の側面図である。装置６００は、その上に配向層４１９を伴う基板６０４を並進させるように構成された回転ローラ６０２を備える。装置６００は、配向層４１９に向けて光ビーム６０７を提供するように配置された紫外線光源などの光源６０６をさらに備える。光源６０６の光路には、偏光子６０８およびマスク６１０が配置されている。マスク６１０は、光ビーム６０７が配向層４１９の所望の部分６０５に入射することを可能にするようにのみ機能する。この装置は、偏光子６０８およびローラ６０２から偏光６０３を回転させるために手段６１０に動作可能に接続されたコントローラ６１２をさらに備える。偏光子６０８は、物理的に回転される直線偏光子であり得るか、または固定された直線偏光子と制御可能な遅延器とを備え得る。
【0266】
次に、装置６００の動作について説明する。使用中、ローラ６０２は、光ビーム６０７が光配向層であり得る配向層４１９の異なる部分に入射し得るように、光源６０６およびマスク６１０に対して、基板６０４、よって配向層４１９を並進させることができる。ローラ６０２が基板６０４を移動させるとき、偏光子６０８は、配向層４１９に入射する光線６０７が所望の偏光方向６０３を有するように同時に制御され得る。光ビームによって照らされた配向層４１９の部分は、入射光線６０７の偏光に基づいて配向させることができる。光ビーム６０７はまた、配向層４１９を硬化させることができる。ローラ６０２が基板６０４を移動させるときに光ビーム６０７の偏光方向６０３を変更するために偏光子６０８の向きを制御することにより、配向層４１９の異なる部分において異なる偏光方向６０３で配向層４１９を照らし、したがって、配向層４１９に沿って配向角を変更することが可能になり得る。適切な制御により、配向層４１９における単調に変化する面内材料の配向角度を達成することが可能であり得る。ローラ６０２について上記で説明したが、光線６０７と配向層４１９との間に相対運動を引き起こすために、他の任意の適切な手段を提供することができる。例えば、光源６０６は、表面層４１９上で光線６０７を走査するように移動可能に取り付けることができる。
【0267】
図２２は、配向層４１９の異なる部分６０５、６０５Ｒ、およびそれらの対応する部分における光線６０７の偏光方向６０３、６０３Ｒにわたって、図２１に見られる装置６００のマスク６１０を示す正面図である。両端矢印４１９、４１９Ｒは、配向層４１９の異なる部分における、光６０７を伴う配向層４１９における配向の方向を示している。図２２に矢印４１７、４１７Ｒで示されるように、配向層の材料は、入射光の偏光方向６０３、６０３Ｒに対して９０°、すなわち垂直に配向する。光ビーム６０７はまた、配向層４１９内の材料のプレチルトを達成するために、配向層４１９の平面に対してある角度で向けることができる。
【0268】
図２３Ａは、軸外の光による極性制御遅延器６３０層の照明を斜視で示す概略図である。極性制御遅延器６３０は、ｘ軸に対して０度で光軸方向６３４を伴う屈折率楕円体６３２によって表される複屈折材料を含み得、厚さ６３１を有する。極性制御遅延器６３０は、ホモジニアス配向を有する上記の受動的または切替え可能な遅延器のいずれかを代表するものである。さらに詳細に考察されていない下記の図２３Ａ～２５Ｅの配置の特徴は、特徴の潜在的な変化を含む、上で考察した同様の参照番号を伴う特徴に対応すると想定され得る。
【0269】
通常の光線６３６は、材料内の経路長が厚さ６３１と同じになるように伝播する。光線６３７はｙｚ平面にあり、経路長が長くなっているが、材料の遅延特性は光線６３６と実質的に同じである。比較として、ｘｚ平面にある光線６３８は、複屈折材料において増加した経路長を有し、さらに、遅延特性は、通常の光線６３６とは異なる。
【0270】
したがって、極性制御遅延器６３０の遅延特性は、それぞれの光線の入射角に依存し、また、入射面、すなわち、ｘｚの光線６３８は、ｙｚ平面における通常の光線６３６および光線６３７とは異なる遅延特性を有する。
【0271】
次に、偏光と極性制御遅延器６３０との相互作用について説明する。指向性バックライト２０における動作中の第１および第２の偏光成分と区別するために、以下の説明では、第３および第４の偏光成分に言及する。
【0272】
図２３Ｂは、ｘ軸に対して９０度における第３の直線偏光状態の軸外の光による極性制御遅延層の照明を斜視で示す概略図であり、図２３Ｃは、ｘ軸に対して０度における第４の直線偏光状態の軸外光による極性制御遅延層の照明を斜視で示す概略図である。このような配置では、入射直線偏光状態は、楕円６３２で表される複屈折材料の光軸に配向される。その結果、第３の直交偏光成分と第４の直交偏光成分との間に位相差は提供されず、各光線６３６、６３７、６３８の直線偏光入力の偏光状態に結果として生じる変化はない。したがって、極性制御遅延器６３０は、極性制御遅延器６３０の平面の法線に沿った軸に沿って、極性制御遅延器６３０の入力側の偏光子を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入しない。したがって、極性制御遅延器６３０、および極性制御遅延器６３０の両側の偏光子（図示せず）は、それを通過する光の輝度に影響を及ぼさない。図２３Ａ～２３Ｃは、特に、受動的である極性制御遅延器６３０に関連しているが、同様の効果が、上記のデバイスにおける極性制御遅延器によって達成される。
【0273】
図２３Ｄは、４５度における直線偏光状態の軸外の光による極性制御遅延器６３０層の照明を斜視で示す概略図である。直線偏光状態は、光軸６３４方向にそれぞれ直交および平行である第３および第４の偏光成分に分解することができる。極性制御遅延器の厚さ６３１および屈折率楕円体６３２によって表される材料遅延特性は、設計波長のために、半波長で光線６３６によって表される法線方向にそれに入射する第３および第４の偏光成分の位相を比較的シフトさせる正味の効果を提供し得る。設計波長は、例えば、５００～５５０ｎｍの範囲であり得る。
【0274】
設計波長で、かつ光線６３６に沿って正常に伝搬する光の場合、出力偏光は、－４５度で直線偏光状態６４０に９０度回転することができる。光線６３７に沿って伝搬する光は、厚さの変化のために光線６３６に沿った位相差と類似しているが同一ではない位相差を見る可能性があり、したがって、光線６３６の出力光の直線偏光軸と同様の主軸を有し得る楕円偏光状態６３９が出力され得る。
【0275】
対照的に、光線６３８に沿った入射直線偏光状態の位相差は、著しく異なる可能性があり、特に、より低い位相差が提供され得る。そのような位相差は、所与の傾斜角６４２で実質的に円形である出力偏光状態６４４を提供することができる。したがって、極性制御遅延器６３０は、極性制御遅延器６３０の平面の法線に対して傾斜している光線６３８に対応する軸に沿って、極性制御遅延器６３０の入力側の偏光子を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入する。図２３Ｄは、受動的である極性制御遅延器６３０に関するが、同様の効果は、プライバシーモードに対応する切替え可能な液晶極性制御遅延器の切替え可能な状態において、上記の極性制御遅延器によって達成される。
【0276】
次に、極性制御遅延器スタックの軸外の挙動を示すために、Ｃプレート、例えば追加の偏光子３１８と出力表示偏光子２１８との間のＣプレート３３０、またはＣプレート３３０Ａの角輝度制御について説明し、次に、平行偏光子５００、２１０間のＣプレートの動作に関連する様々な軸外の照明構成について説明する。
【0277】
図２４Ａは、正の仰角を伴う軸外の偏光６３８によるＣプレート層の照明を斜視で示す概略図である。電気ベクトル透過方向５０１を伴う偏光子５００によって達成される入射直線偏光成分７０４は、極性制御遅延器５６０の平面に垂直である光軸方向５０７を伴うＣプレートである極性制御遅延器５６０の複屈折材料５６１に入射する。偏光成分７０４は、液晶分子を透過する際の正味の位相差を見ないので、出力偏光成分は、成分７０４と同じである。したがって、分極方向が電気ベクトル透過方向２１１に平行であるため、偏光子２１０を通して最大透過が見られる。同じことが、ゼロの横方向角度およびゼロの仰角で移動する入射光６３６にも当てはまる。したがって、極性制御遅延器５６０は、極性制御遅延器５６０の平面、すなわちｘｙ平面に垂直な光軸５０７を有する。極性制御遅延器の平面に垂直な光軸５０７を有する極性制御遅延器５６０は、Ｃプレートを備える。
【0278】
図２４Ｂは、負の横方向角度を伴う軸外の偏光によるＣプレート層の照明を斜視で示す概略図である。図２４Ａの配置と同様に、偏光状態７０４は、正味の位相差を認識せず、最大輝度で透過される。したがって、極性制御遅延器５６０は、極性制御遅延器５６０の平面の法線に沿った軸に沿って、極性制御遅延器５６０の入力側の偏光子を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入しない。したがって、極性制御遅延器５６０は、極性制御遅延器５６０および極性制御遅延器５６０の両側の偏光子５００、２１０を通過する光の輝度に影響を及ぼさない。
【0279】
図２４Ｃは、正の仰角と負の横方向角度とを伴う軸外の偏光によるＣプレート層の照明を斜視で示す概略図である。図２４Ａ～２４Ｂの配置と比較して、偏光状態７０４は、複屈折材料５６１に対して固有状態７０３、７０５に分解し、極性制御遅延器５６０を透過する際の正味の位相差を提供する。結果として生じる楕円偏光成分６５６は、図２４Ａ～２４Ｂに示される光線と比較して、低減された輝度で偏光子２１０を透過する。図２４Ａ～２４Ｃは、特に、受動的である極性制御遅延器５６０に関連しているが、同様の効果が、上記のデバイスにおける極性制御遅延器によって達成される。
【0280】
図２４Ｄは、正の仰角と負の横方向角度とを伴う軸外の偏光によるＣプレート層の照明を斜視で示す概略図である。図２４Ｃと同様の様式で、偏光成分７０４は、正味の位相差を受ける固有状態７０３、７０５に分解され、楕円偏光成分６６０が提供され、偏光子を透過した後、それぞれの軸外の光線の輝度を低減する。したがって、極性制御遅延器５６０は、極性制御遅延器５６０の平面の法線に対して傾斜している軸に沿って、極性制御遅延器５６０の入力側の偏光子を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入する。図２４Ｄは、受動的である極性制御遅延器５６０に関するが、同様の効果は、プライバシーモードに対応する切替え可能な液晶極性制御遅延器の切替え可能な状態において、上記の極性制御遅延器によって達成される。
【0281】
図２４Ｅは、図２４Ａ～２４Ｄの透過光線の極方向による出力透過の変化を示す概略的なグラフである。したがって、Ｃプレートは、極象限の輝度低減をもたらし得る。本明細書の他の場所で説明される切替え可能な液晶遅延器３０１と組み合わせて、これは、（ｉ）第１の広角動作状態において、Ｃプレートの輝度低減の除去、および（ｉｉ）第２のプライバシー動作状態において、輝度低減のための拡張された極領域を達成することができる。
【0282】
極性制御遅延器スタックの軸外の動作を説明するために、追加の偏光子３１８と出力表示偏光子２１８との間の交差したＡプレート３０８Ａ、３０８Ｂの角度輝度制御を、様々な軸外の照明配置について説明する。
【0283】
図２５Ａは、正の仰角を伴う軸外の偏光による交差したＡプレート遅延器層の照明を斜視で示す概略図である。電気ベクトル透過方向２１９を伴う直線偏光子２１８を使用して、交差したＡプレート３０８Ａ、３０８Ｂの第１のＡプレート３０８Ａ上に横方向に平行な直線偏光状態７０４を提供する。第１のＡプレート３０８Ａは、光軸方向３０９Ａが横方向に＋４５度傾斜している屈折率楕円体４０８によって表される複屈折材料を備え得る。第１のＡプレート３０８Ａは、第１の厚さ５３１を有する。正の仰角方向における軸外の角度θ１に対する極性制御遅延器３０８Ａの遅延特性は、出力において一般に楕円形である結果として生じる偏光成分６５０を提供する。偏光成分６５０は、交差したＡプレート３０８Ａ、３０８Ｂの第２のＡプレート３０８Ｂに入射する。第２のＡプレート３０８Ａは、第１のＡプレート３３０Ａの光軸方向３０９Ａに直交する光軸方向３０９Ｂを有する屈折率楕円体４１０によって表される複屈折材料を備え得る。第２のＡプレート３０８Ｂは、第２の厚さ５３３を有する。第１の厚さ５３１および第２の厚さ５３３は、同じであっても異なっていてもよい。図２５Ａの入射面では、軸外の角度θ１に対する第２のＡプレート３０８Ｂの遅延特性は、第１のＡプレート３０８Ａの遅延特性と等しく、かつ反対である。したがって、正味のゼロの遅延特性が入射偏光成分７０４に提供され、出力偏光成分は、入力偏光成分７０４と同じである。同じことが、ゼロの横方向角度とゼロの仰角とを有する光線６３６にも当てはまる。
【0284】
出力偏光成分は、追加の偏光子３１８の電気ベクトル透過方向に配向され、したがって、効率的に透過される。有利なことに、ゼロの横方向角度の角度成分を有する光線に対して実質的に損失が提供されないため、完全な透過効率が達成される。
【0285】
図２５Ｂは、負の横方向角度を伴う軸外の偏光による、図２５Ａに見られる交差したＡプレート遅延器層３０８Ａ、３０８Ｂの照明を斜視で示す概略図である。したがって、線形入力偏光成分７０４は、第１のＡプレート３０８Ａによって、概して楕円偏光状態である中間偏光成分６５２に変換される。第２のＡプレート３０８Ｂは、第１のＡプレート３０８Ａと等しく、かつ反対の遅延特性を再び提供し、その結果、出力偏光成分７０４は、入力偏光成分７０４と同じであり、光は偏光子３１８を効率的に透過する。
【0286】
したがって、極性制御遅延器は、交差する遅延器３３０Ａ、３３０Ｂの平面、すなわち本実施形態ではｘｙ平面において、光軸３０９Ａ、３０９Ｂを有する一対の遅延器３０８Ａ、３０８Ｂを備える。一対の遅延器３０８Ａ、３０８Ｂは、偏光子３１８の電気ベクトル透過に平行な電気ベクトル透過方向に対して各々４５°で延在する光軸３０９Ａ、３０９Ｂを有する。
【0287】
有利なことに、完全な透過効率が達成されるように、ゼロ仰角成分を有する光線に対して実質的に損失が提供されない。
【0288】
図２５Ｃは、正の仰角と負の横方向角度とを伴う軸外の偏光による交差したＡプレート遅延器層の照明を斜視で示す図である。偏光成分７０４は、第１のＡプレート３０８Ａによって楕円偏光成分６５４に変換される。結果として生じる楕円形の構成要素６５６は、第２のＡプレート３０８Ｂから出力される。楕円成分６５６は、第１の偏光成分７０４の入力輝度と比較して、低減された輝度を伴う入力偏光子３１８によって分析される。
【0289】
図２５Ｄは、正の仰角と正の横方向角度とを伴う軸外の偏光によるクロスＡプレート遅延器層３０８Ａ、３０８Ｂの照明を斜視で示す図である。第１および第２のＡプレート３０８Ａ、３０８Ｂの正味の遅延特性は補償を提供しないので、偏光成分６５８および６６０は、第１および第２のＡプレート３０８Ａ、３０８Ｂによって提供される。
【0290】
したがって、非ゼロの横方向角度と非ゼロの仰角成分とを有する光線の輝度は低減する。有利なことに、表示象限において配置された窃視者に対するディスプレイプライバシーを向上させることができるが、主たるディスプレイユーザに対する発光効率は大幅に低減しない。
【0291】
図２５Ｅは、図２５Ａ～２５Ｄの透過光線の極方向による出力透過の変化を示す概略的なグラフである。図２４Ｅの配置と比較して、輝度低減の領域は、軸外の視聴のために増加している。しかしながら、切替え可能な液晶層３１４は、第１のパブリック動作モード状態における軸外の視聴のためのＣプレート配置と比較して、均一性の低減を提供し得る。
【0292】
本明細書に開示された原理による様々な実施形態が上記で説明されたが、それらは単なる例として提示されたものであり、限定ではないことを理解されたい。したがって、本開示の幅および範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、本開示から発行される請求項およびそれらの同等物に従ってのみ定義されるべきである。さらに、上記の利点および特徴は、記載された実施形態において提供されるが、上記の利点のいずれかまたはすべてを達成するプロセスおよび構造へのそのような発行された請求項の適用は制限されるべきではない。
【0293】
加えて、本書のセクションの見出しは、３７ＣＦＲ １．７７に基づく提案との一貫性を保つため、または組織的な手がかりを提供するために提供されている。これらの見出しは、本開示から発行され得る請求項に記載されている実施形態を制限または特徴付けるべきではない。具体的には、例として、見出しは「技術分野」に言及しているが、請求項は、いわゆる分野を説明するために、この見出しの下で、選択された言語によって制限されるべきではない。さらに、「背景」における技術の説明は、特定の技術が本開示における任意の実施形態の先行技術であることを認めるものとして解釈されるべきではない。また、「要約」は、発行された請求項において記載された実施形態の特徴と見なされるべきではない。さらに、本開示における単数形の「発明」への言及は、本開示における新規性の単一の点のみがあると主張するために使用されるべきではない。本開示から発行される複数の請求項の制限に従って複数の実施形態を説明することができ、したがって、そのような請求項は、それによって保護される実施形態およびそれらの同等物を定義する。すべての場合において、そのような請求項の範囲は、この開示に照らしてそれ自体のメリットで考慮されるべきであるが、本書に記載された見出しによって制約されるべきではない。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図10G】
【図10H】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図11G】
【図11H】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図13F】
【図13G】
【図13H】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図17F】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図23D】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図24D】
【図24E】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図25D】
【図25E】
