JP7291444B2 - ディスプレイデバイスおよび視野角制御光学素子 - Google Patents

Description

本開示は、概して、光変調デバイスからの照明に関し、より具体的には、プライバシーディスプレイを含むディスプレイで使用するための反射光学スタックに関する。

プライバシーディスプレイは、通常、軸上位置にある主ユーザに、画像視認性を提供し、通常、軸外位置にある覗き見者に、画像内容の低減された視認性を提供する。プライバシー機能は、ディスプレイから軸上方向には高輝度を透過し、軸外位置では低輝度となるマイクロルーバー光学フィルムによって提供される場合があるが、このようなフィルムは切り替え可能でないため、ディスプレイはプライバシーのみの機能に制限される。

軸外の光出力を制御することにより、切り替え可能なプライバシーディスプレイが提供される場合がある。

制御は、輝度低減によって、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）空間光変調器（ＳＬＭ）のための切り替え可能なバックライトによって、提供され得る。ディスプレイのバックライトは、一般に、導波路と、導波路の少なくとも１つの入力エッジに沿って配設された光源と、を使用する。特定のイメージング指向性バックライトは、ディスプレイパネルを通して照明を視認ウィンドウに向ける追加機能を有する。イメージングシステムは、複数の光源とそれぞれのウィンドウ画像との間に形成され得る。イメージング指向性バックライトの一例は、折り畳まれた光学システムを使用し得る光学バルブであり、それゆえ、折り畳まれたイメージング指向性バックライトの一例でもあり得る。光は、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９，５１９，１５３号に記載されているように、光学バルブを通して一方向に実質的に損失なく伝搬することができ、同時に逆伝搬光が、チルトしたファセットからの反射によって抽出され得る。

軸外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の液晶面バイアスチルトを調整することによって、さらに提供され得る。

本開示の第１の態様によれば、周囲照明で使用するためのディスプレイデバイスが提供され、ディスプレイデバイスは、光を出力するように配設されたＳＬＭであって、ＳＬＭが、ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器を備え、出力偏光器が、直線偏光器である、ＳＬＭと、出力偏光器の出力側上に配設された追加の偏光器であって、追加の偏光器が、直線偏光器である、追加の偏光器と、出力偏光器と追加の偏光器との間に配設された反射偏光器であって、反射偏光器が、直線偏光器である、反射偏光器と、反射偏光器と追加の偏光器の間に配設された少なくとも１つの極性制御リターダと、を備え、少なくとも１つの極性制御リターダが、同時に、少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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、かつ少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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可能である。

少なくとも１つの極性制御リターダが、少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入しないように、および／または少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入するように、配設されてもよい。

有利なことに、軸外の視認位置に対して高反射率および低輝度を提供し、かつ軸上の視認位置に対して低反射率および高輝度を提供する、指向性ディスプレイを提供することができる。このような増加した反射率および低下した輝度により、周囲照明された環境でのディスプレイの軸外の視認者に対して高められた視覚的セキュリティレベル（ＶＳＬ）を含む、強化されたプライバシー性能を提供する。周囲条件でディスプレイを視認する軸外の覗き見者に対して画像の低視認性を有するプライバシーディスプレイを提供することができる。軸上の視認者は、実質的に変更されないディスプレイを観測することができる。一部の視認者に対する低画像視認性と他の視認者に対する高画像視認性とを有する低迷光ディスプレイを提供することができる。ディスプレイは、乗客または運転者の視認を妨げるために自動車に使用されてもよい。

少なくとも１つの極性制御リターダが、ＬＣ材料の層を備える切り替え可能な液晶（ＬＣ）リターダを備えてもよく、少なくとも１つの極性制御リターダが、切り替え可能なＬＣリターダの切り替え可能な状態において、同時に、少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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しないように、かつ少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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設されていてもよい。

有利なことに、覗き見者に対して高反射率および低輝度を有するプライバシーモードまたは低迷モードと、軸外のユーザに対して増加した輝度および減少した反射率を有する広視認角度モードと、の間でディスプレイを切り替えて、複数のディスプレイユーザに対して高コントラスト画像を達成することができる。主ユーザは、両方の動作モードで実質的に同じ高輝度および低反射率でディスプレイを観測することができる。

少なくとも１つの極性制御リターダは、少なくとも１つのパッシブリターダであって、少なくとも１つのパッシブリターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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しないように、かつ少なくとも１つのパッシブリターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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設され得る少なくとも１つのパッシブリターダをさらに備えてもよい。

有利なことに、高ＶＳＬが達成され得る極領域を、切り替え可能なＬＣ極性制御リターダを有さずにパッシブ極性制御リターダを有するディスプレイと比較して、実質的に増加させることができる。

少なくとも１つの極性制御リターダが切り替え可能なＬＣリターダを備える場合、一代替形態では、切り替え可能なＬＣリターダは、切り替え可能なＬＣリターダの両側上にＬＣ材料に隣接して配置され、かつ隣接するＬＣ材料でホメオトロピック整合を提供するように各々が配設された、２つの表面整合層を備えてもよい。切り替え可能なＬＣリターダのＬＣ材料の層は、負の誘電異方性を有するＬＣ材料を含んでもよい。ＬＣ材料の層は、５００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有してもよい。

ホメオトロピック整合を提供する２つの表面整合層が設けられる場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダをさらに備えてもよく、パッシブリターダが、－３００ｎｍ～－９００ｎｍの範囲で、好ましくは－４５０ｎｍ～－８００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－５００ｎｍ～７２５ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

代替的に、ホメオトロピック整合を提供する２つの表面整合層が設けられる場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備え、パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは５００ｎｍ～７００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは５５０ｎｍ～６７５ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。有利なことに、この場合、電圧が印加されない広視野にわたって、高透過率および低反射率を提供することができる。さらに、プライバシー動作モードでは、狭い視野を横方向に提供することができ、電力消費が少ない。

少なくとも１つの極性制御リターダが切り替え可能なＬＣリターダを備える場合、別の代替形態では、切り替え可能なＬＣリターダは、切り替え可能な層ＬＣリターダの両側上にＬＣ材料の層に隣接して配置され、かつ隣接するＬＣ材料でホモジニアス整合を提供するように各々が配設された、２つの表面整合層を備えてもよい。有利なことに、ＬＣの両側上のホメオトロピック整合と比較して、圧力が加えられている間のＬＣ材料の流れの視認性に対する増加した回復力を達成することができる。

切り替え可能なＬＣリターダのＬＣ材料の層は、正の誘電異方性を有するＬＣ材料を含んでもよい。ＬＣ材料の層は、５００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有してもよい。

ホモジニアス整合を提供する２つの表面整合層が設けられる場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダをさらに備えてもよく、パッシブリターダが、－３００ｎｍ～－７００ｎｍの範囲で、好ましくは－３５０ｎｍ～－６００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－４００ｎｍ～５００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

代替的に、ホモジニアス整合を提供する２つの表面整合層が設けられる場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備えてもよく、パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは３５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは４５０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を使用する視野は、プライバシー動作モードにおける輝度の低下および反射率の増加を向上させることができる。

少なくとも１つの極性制御リターダが切り替え可能なＬＣリターダを備える場合、別の代替形態では、切り替え可能なＬＣリターダが、ＬＣ材料の層に隣接して切り替え可能なＬＣリターダの両側上に配置された２つの表面整合層を備えてもよく、表面整合層のうちの一方が、隣接するＬＣ材料にホモジニアス整合を提供するように配設されており、表面整合層のうちの他方が、隣接するＬＣ材料にホモジニアス整合を提供するように配設されている。

ホモジニアス整合を提供するように配設された表面整合層がＬＣ材料の層と極性制御リターダとの間にある場合、ＬＣ材料の層は、７００ｎｍ～２０００ｎｍの範囲で、好ましくは１０００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは１２００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有してもよい。

ホモジニアス整合を提供するように配設された表面整合層がＬＣ材料の層と極性制御リターダとの間にある場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダをさらに備えてもよく、少なくとも１つのパッシブリターダが、－４００ｎｍ～－１８００ｎｍの範囲で、好ましくは－７００ｎｍ～－１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－９００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

ホモジニアス整合を提供するように配設された表面整合層がＬＣ材料の層と極性制御リターダとの間にある場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備えてもよく、パッシブリターダ対の各リターダが、４００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲で、好ましくは７００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは９００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。有利なことに、圧力が加えられている間のＬＣ材料の流れの視認性に対する増加した回復力を達成することができる。

ホメオトロピック整合を提供するように配設された表面整合層がＬＣ材料の層と極性制御リターダとの間にある場合、ＬＣ材料の層は、５００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲で、好ましくは７００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは９００ｎｍ～１３５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有してもよい。

ホメオトロピック整合を提供するように配設された表面整合層がＬＣ材料の層と極性制御リターダとの間にある場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダをさらに備えてもよく、少なくとも１つのパッシブリターダが、－３００ｎｍ～－１６００ｎｍの範囲で、好ましくは－５００ｎｍ～－１３００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－７００ｎｍ～－１１５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

ホメオトロピック整合を提供するように配設された表面整合層がＬＣ材料の層と極性制御リターダとの間にある場合、少なくとも１つの極性制御リターダが、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備えてもよく、パッシブリターダ対の各リターダが、４００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは８００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。有利なことに、ＬＣの両側上のホメオトロピック整合と比較して、圧力が加えられている間のＬＣ材料の流れの視認性に対する増加した回復力を達成することができる。

各整合層は、電気ベクトル透過方向に対して平行であるかまたは逆平行であるかまたは直交するＬＣ材料の層の平面内に成分を有するプレチルト方向を有するプレチルトを有してもよい。有利なことに、正面の視認位置に対して高輝度を達成することができる。

各整合層は、電気ベクトル透過方向に対して平行であるかまたは逆平行であるかまたは直交するＬＣ材料の層の平面内に成分を有するプレチルト方向を有するプレチルトを有してもよい。

少なくとも１つの極性制御リターダが切り替え可能なＬＣリターダを備える場合、少なくとも１つのパッシブリターダはさらに２つのパッシブリターダを備えてもよく、切り替え可能なＬＣリターダは２つのパッシブリターダの間に設けられる。ディスプレイデバイスは、切り替え可能なＬＣリターダに隣接する２つのパッシブリターダの各々の側面上に形成された透過電極およびＬＣ表面整合層をさらに備えてもよい。ディスプレイデバイスは、間に切り替え可能なＬＣリターダが設けられた第１の基板および第２の基板をさらに備えてもよく、第１の基板および第２の基板が各々２つのパッシブリターダのうちの１つを備える。２つのパッシブリターダは各々、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダを備えてもよく、パッシブリターダが、－３００ｎｍ～－７００ｎｍの範囲で、好ましくは－３５０ｎｍ～－６００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－４００ｎｍ～－５００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対する合計のリターダンスを有する。２つのパッシブリターダの各々は、リターダの平面内に光学軸を有してもよく、光学軸は交差しており、パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、１５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは２００ｎｍ～７００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは２５０ｎｍ～６００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。有利なことに、厚さ、コスト、および複雑さを低減することができる。

切り替え可能なＬＣリターダは、ＬＣ材料の層を制御するための電圧を印加するように配設された透過性電極をさらに備えてもよい。透過性電極は、ＬＣ材料の層の両側上にあってもよい。ディスプレイデバイスは、切り替え可能なＬＣリターダの電極間に印加される電圧を制御するように配設された制御システムをさらに備えてもよい。有利なことに、ディスプレイを制御して、プライバシー動作モードとパブリック動作モードとの間で切り替えることができる。

電極は、少なくとも２つのパターン領域を提供するようにパターン化されていてもよい。有利なことに、迷彩パターンを、輝度および反射率のためにプライバシーモードで適用することができ、正面の輝度および反射率を実質的に変更しないことが可能である。

少なくとも１つの極性制御リターダが、少なくとも１つのパッシブリターダであって、少なくとも１つのパッシブリターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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しないように、かつ少なくとも１つのパッシブリターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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設された少なくとも１つのパッシブリターダを備えてもよい。有利なことに、切り替え可能なＬＣ極性制御リターダが設けられない場合、厚さおよびコストを低減することができ、効率を高めることができる。

少なくとも１つの極性制御リターダは、少なくとも１つのパッシブリターダを備えてもよい。少なくとも１つのパッシブリターダは、少なくとも２つの異なる向きの光学軸を有する少なくとも２つのパッシブリターダを備えてもよい。有利なことに、低コストのプライバシーディスプレイおよび低迷光ディスプレイを提供することができる。

一代替形態では、少なくとも１つのパッシブリターダは、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するリターダを備えてもよい。有利なことに、厚さを低減することができる。

別の代替形態では、少なくとも１つのパッシブリターダは、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備えてもよい。有利なことに、パッシブリターダのコストを低減することができ、高い均一性の延伸フィルムがパッシブリターダに使用される。

リターダ対は、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対して、それぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有してもよい。

ディスプレイデバイスは、第１の言及したパッシブリターダ対間に配置され、かつ前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有する、追加のパッシブリターダ対をさらに備えてもよい。有利なことに、プライバシーディスプレイまたは低迷光ディスプレイを、横向きおよび縦向きの両方に提供することができる。自動車では、フロントガラスおよび他のガラス表面からの反射を低減することができる。

追加のパッシブリターダ対は、出力偏光器の電気ベクトル透過に対して平行である電気ベクトル透過方向に対して、各々がそれぞれ０°および９０°で延在する光学軸を有してもよい。有利なことに、いくらかの回転対称性を有する極領域に高ＶＳＬを提供することができる。

別の代替形態では、少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダは、リターダの平面に対して垂直な成分とリターダの平面内の成分とを有して方向付けられた光学軸を有するパッシブリターダを備えてもよい。パッシブリターダの面内の成分は、ディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過に対して平行または垂直である電気ベクトル透過方向に対して０°で延在してもよい。少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダは、パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダ、またはパッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備えてもよい。

有利なことに、低いコストおよび複雑さで輝度の低下および横方向の反射の増加を達成するプライバシーディスプレイを提供することができる。モバイルディスプレイを、主ユーザにとって快適な画像の視認性を達成しながら、水平軸を中心に回転させることができる。

ディスプレイデバイスは、出力偏光器と反射偏光器との間に配設された少なくとも１つのさらなる極性制御リターダをさらに備えてもよい。有利なことに、視野プロファイルのさらなる変更を透過光に提供することができる。覗き見者に対して輝度を低下させることができると同時に、主ユーザは実質的に同じ輝度を観測することができる。

ディスプレイデバイスは、光を出力するように配設されたバックライトをさらに備えてもよく、ＳＬＭは、バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭであり、バックライトは、４５度よりも大きいＳＬＭの法線に対してある極角で、ＳＬＭの法線に沿った輝度の最大３０％、好ましくはＳＬＭの法線に沿った輝度の最大２０％、および最も好ましくはＳＬＭの法線に沿った輝度の最大１０％である輝度を提供する。有利なことに、薄い厚さおよび低コストで高ＶＳＬを提供することができる。さらに、周囲照度が低下した環境では、ＶＳＬが高くなり得る。

さらなる偏光制御リターダと反射偏光器との間に、さらなる追加の偏光器が配設されていてもよい。ディスプレイデバイスは、少なくとも１つのさらなる極性制御リターダおよびさらなる追加の偏光器をさらに備えてもよく、少なくとも１つのさらなる極性制御リターダは、第１の言及したさらなる偏光器とさらなる追加の偏光器との間に配設されている。有利なことに、覗き見者に対して輝度を低下させることができる。

少なくとも１つのさらなる極性制御リターダは、少なくとも１つのさらなるパッシブリターダを備えてもよい。有利なことに、厚さおよびコストの増加を小さくすることができる。

第１の言及した少なくとも１つの極性制御リターダは、ＬＣ材料の第１の層を備える第１の切り替え可能なＬＣリターダを備えてもよく、少なくとも１つのさらなる極性制御リターダは、ＬＣ材料の第２の層を備える第２の切り替え可能なＬＣリターダを備えてもよい。さらなる切り替え可能なＬＣリターダは、反射偏光器に対して平行にまたは逆平行にまたは直交して整合したＬＣ材料の層の平面内の成分を有するプレチルト方向を有するプレチルトを有するＬＣ材料に隣接して配置された少なくとも１つの表面整合層を備えてもよい。

有利なことに、パブリック動作モードでの視野を実質的に変更しないことが可能であると同時に、プライバシー動作モードでの透過光に視野プロファイルのさらなる変更を提供することができる。覗き見者に対して輝度を低下させることができると同時に、主ユーザは実質的に同じ輝度を観測することができる。第１のＬＣリターダと第２のＬＣリターダとは、異なるリターダンスを有してもよい。視認角度による色変化を低減することができる。

反射偏光器の電気ベクトル透過方向は、追加の偏光器の電気ベクトル透過方向と平行であってもよく、および／または出力偏光器の電気ベクトル透過方向と平行であってもよい。

第１の切り替え可能なＬＣリターダおよび第２の切り替え可能なＬＣリターダの各々のＬＣ材料の層は、４５０ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、好ましくは５００ｎｍ～７５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは５５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有してもよい。高極視認角度でのＶＳＬを高めることができる。

第１の言及した少なくとも１つの極性制御リターダは、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備え、パッシブリターダ対の第１のものは、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有し、パッシブリターダ対の第２のものは、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対して１３５°で延在する光学軸を有し、少なくとも１つのさらなる極性制御リターダは、リターダの平面内で交差する光学軸を有するさらなるパッシブリターダ対を備え、さらなるパッシブリターダ対の第１のものは、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有し、互いに最も近い、第１の言及したパッシブリターダ対の一方と、さらなるパッシブリターダ対の一方と、の光学軸は、同じ方向に延在する。

有利なことに、軸外の覗き見者に対する反射光および透過光の色の出現は、正および負の横視認角度に対して対称であり得る。最小限のＶＳＬを高めることができる。

第１の言及したパッシブリターダ対の各パッシブリターダとさらなるパッシブリターダ対の各パッシブリターダとが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは３５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは４００ｎｍ～５５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。高極視認角度でのＶＳＬを高めることができる。

ディスプレイデバイスは、光を出力するように配設されたバックライトであって、ＳＬＭが、バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭであり、ＳＬＭが、ＳＬＭの入力側上に配設された入力偏光器をさらに備え、入力偏光器が、直線偏光器である、バックライトと、入力偏光器の入力側上に配設されたさらなる追加の偏光器であって、さらなる追加の偏光器が、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器と、さらなる追加の偏光器と入力偏光器との間に配設された少なくとも１つのさらなる極性制御リターダと、をさらに備えてもよい。有利なことに、ＳＬＭと視認者との間の厚さの増加が低減される。画像の忠実度を高めて提供することができ、拡散を増加させて正面のユーザに対する鏡面前面反射の出現を低減することができる。積層ステップ数を低減することができ、ＶＳＬを高めることができる。広視認角度でパブリックモードを提供することができる。

ディスプレイデバイスは、第１の切り替え可能なＬＣリターダおよび第２の切り替え可能なＬＣリターダの両端間に共通電圧を印加することを制御するように配設された制御システムをさらに備えてもよく、第１のＬＣリターダのＬＣ材料が、第２のＬＣリターダのＬＣ材料とは異なっている。有利なことに、制御システムのコストを低減することができる。視認角度による色変化を低減することができる。

反射偏光器および出力偏光器は、平行である電気ベクトル透過方向を有することができる。反射偏光器および追加の偏光器は、平行である電気ベクトル透過方向を有することができる。反射偏光器および追加の偏光器は、平行でない電気ベクトル透過方向を有してもよく、ディスプレイデバイスは、反射偏光器と追加の偏光器との間に配設された回転器リターダをさらに備えてもよく、回転器リターダは、ディスプレイ偏光器と追加の偏光器との電気ベクトル透過方向間で回転器リターダに入射する偏光の偏光方向を回転させるように配設されている。有利なことに、高効率を提供することができる。追加の偏光器は、電気ベクトル透過方向に整合して、一般的なユーザの向きに対して偏光サングラスを通して光を透過させることができる。ＴＮ－ＬＣＤなどの非並列出力電気ベクトル透過方向を有するＳＬＭを使用することができる。

本開示の第２の態様によれば、光を出力するように配設されたＳＬＭを備える、周囲照明で使用するためのディスプレイデバイスの出力側に適用するための視野角制御光学素子が提供され、ＳＬＭは、ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器を備え、視野角制御光学素子は、追加の偏光器と、ディスプレイデバイスへの視野角制御光学素子の適用時に出力偏光器と追加の偏光器との間に配設される反射偏光器と、反射偏光器と追加の偏光器の間に配設された少なくとも１つの極性制御リターダと、を備え、少なくとも１つの極性制御リターダが、同時に、少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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、かつ少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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可能である。

有利なことに、ディスプレイユーザによってアフターマーケット素子をディスプレイに取り付けることができる。素子は、複雑な整合を必要としない。素子とディスプレイのピクセルとの間のモアレビートは存在せず、ピクセルピッチに関する成分の選択は必要とされない。在庫コストが低減される。代替的に、視野角制御光学素子を、好都合に工場でディスプレイモジュールに備え付けることができる。

本開示の第１の態様に関して上記で述べた様々な特徴および代替形態は、本開示の第２の態様に同様に適用され得る。

本開示の第３の態様によれば、ディスプレイデバイスが提供され、ディスプレイデバイスは、ＳＬＭと、ＳＬＭの少なくとも一方側上に配設されたディスプレイ偏光器であって、ディスプレイ偏光器が、直線偏光器である、ディスプレイ偏光器と、少なくとも１つのディスプレイ偏光器の１つとＳＬＭの同じ側上に配設された第１の追加の偏光器であって、第１の追加の偏光器が、直線偏光器である、第１の追加の偏光器と、第１の追加の偏光器と少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの１つとの間に配設された第１の複数の極性制御リターダと、第１の追加の偏光器の外側に、少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの上記の１つとＳＬＭの同じ側上に配設されたさらなる追加の偏光器であって、さらなる追加の偏光器が、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器と、さらなる第１の追加の偏光器と少なくとも１つのディスプレイ偏光器さらなる追加の偏光器のうちの１つとの間に配設されたさらなる複数の極性制御リターダと、を備え、第１の言及した複数の極性制御リターダが、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備え、パッシブリターダ対の第１のものは、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対して４５°で延在する光学軸を有し、パッシブリターダ対の第２のものは、出力偏光器であるディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に対して１３５°で延在し、かつ出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有し、さらなる複数の極性制御リターダは、リターダの平面内で交差する光学軸を有するさらなるパッシブリターダ対を備え、さらなるパッシブリターダ対の第１のものは、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対して１３５°で延在する光学軸を有し、さらなるパッシブリターダ対の第２のものは、出力偏光器であるディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に対して４５°で延在し、かつ出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有し、互いに最も近い、第１のパッシブ極性制御リターダ対の一方と、さらなるパッシブ極性制御リターダ対の一方と、の光学軸が同じ方向に延在する。

有利なことに、パブリック動作モードにおいて広視野にわたって高い画像視認性を有する、切り替え可能なプライバシーディスプレイを提供することができる。コリメート化バックライトと比較してコストが低減され、かつ耐久性が高められた、広角バックライトを提供することができる。プライバシー動作モードでは、低ディスプレイ反射率で、軸外の覗き見者が位置し得る広視野にわたって高ＶＳＬを達成することができる。正面反射の視認性を最小限に抑えながら高いピクセル忠実度を達成するための表面粗さを有するディフューザがディスプレイの前面上に配設され得るように、リターダおよび追加の偏光器がバックライトとＳＬＭとの間に配設されていてもよい。色度および輝度のロールオフは対称であってもよい。

本開示の第４の態様によれば、バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭと、ＳＬＭの入力側上に配設された入力偏光器、およびＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器であって、入力偏光器および出力偏光器が、直線偏光器である、入力偏光器および出力偏光器と、出力偏光器の出力側上に配設された第１の追加の偏光器であって、第１の追加の偏光器が、直線偏光器である、第１の追加の偏光器と、第１の追加の偏光器と出力偏光器との間に配設された第１の極性制御リターダと、バックライトと入力偏光器との間に配設されたさらなる追加の偏光器であって、さらなる追加の偏光器が、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器と、第１の追加の偏光器と入力偏光器との間に配設されたさらなる極性制御リターダと、が提供され、第１の極性制御リターダが、交差し、かつ出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸をリターダの面内に有するパッシブリターダ対を備え、さらなる極性制御リターダが、交差し、かつ出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有するさらなるパッシブリターダ対を備え、互いに最も近い、第１のパッシブ極性制御リターダ対の一方と、パッシブ極性制御リターダ対の一方と、の光学軸が、同じ方向に延在する。

有利なことに、パブリック動作モードにおいて広視野にわたって高い画像視認性を有する、切り替え可能なプライバシーディスプレイを提供することができる。コリメート化バックライトと比較してコストが低減され、かつ耐久性が高められた、広角バックライトを提供することができる。プライバシー動作モードでは、低ディスプレイ反射率で、軸外の覗き見者が位置し得る広い視野にわたって高ＶＳＬを達成することができる。正面反射の視認性を最小限に抑えながら高ピクセル忠実度および高画像コントラストを達成するための表面粗さを有するディフューザがディスプレイの前面上に配設され得るように、リターダおよび追加の偏光器がバックライトとＳＬＭとの間に配設されてもよい。色度および輝度のロールオフは対称であってもよい。ＳＬＭからの散乱は、リターダのうちの１つと追加の偏光器とを透過する光に影響を与えないことが可能であるため、ＶＳＬを高めることができる。

本開示の各実施形態は、広範な光学システムで使用することができる。実施形態は、様々なプロジェクタ、投影システム、光学部品、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、自内蔵型プロジェクタシステム、ビジュアルシステムおよび／またはオーディオビジュアルシステム、ならびに電気デバイスおよび／または光学デバイスを含んでもよく、またはこれらと共に作動してもよい。本開示の態様は、光学デバイス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包含してもよい任意の装置に関連する、実質的にいかなる装置に使用されてもよい。したがって、本開示の実施形態は、視覚および／または光学プレゼンテーション、視覚周辺機器などで使用される光学システム、デバイス、およびいくつかのコンピューティング環境で使用することができる。

詳細に開示する複数の実施形態に進む前に、本開示は、他の実施形態が可能であるので、用途または作成において、示される特定の配置の詳細に限定されないことを理解するべきである。さらに、本開示の態様は、独自の固有の実施形態を規定するために異なる組み合わせおよび配設で述べられてもよい。また、本明細書で使用する用語は、説明の目的のためのものであって、限定するためのものではない。

本開示の前述および他の利点ならびに特徴は、本開示をその全体にわたって読むことで、当業者に明白となるであろう。

例示のために、実施形態が添付の図面に例示され、添付の図面において、同様の参照符号は、類似の部分を示す。
透過型ＳＬＭ、反射偏光器、および補償された切り替え可能なリターダを備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示している図である。 放出型ＳＬＭおよび補償された切り替え可能なリターダを備える、周囲照明において使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示している図である。 図１Ａの光学スタックにおける光学層の整合を正面図で例示している図である。 反射偏光器、パッシブ極性制御リターダ、切り替え可能なＬＣリターダ、および追加の偏光器を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示している図である。 プライバシーモードでのパッシブ負のＣ－プレート極性制御リターダを備える切り替え可能なＬＣリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１Ａの光学スタックを通したＳＬＭからの出力光の伝搬を側面図で例示している図である。 図４Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１Ａの光学スタックを通した周囲照明光の伝搬を上面図で例示している図である。 図５Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 図５Ａの反射光線について横方向による反射率の変化の測定値を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおけるディスプレイの透過出力光の観測を正面斜視図で例示している図である。 ディスプレイのインターフェース表面からの反射された周囲光の観測を正面斜視図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１Ａおよび図１Ｂのディスプレイについて反射された周囲光の観測を正面斜視図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１Ａおよび図１Ｂのディスプレイの外観を正面斜視図で例示している図である。 反射偏光器を有する配設および有さない配設について、プライバシーモードにおける図１Ａおよび図１Ｂの切り替え可能なプライバシーディスプレイの軸外の覗き見者の周囲照度に対する知覚ダイナミックレンジの変化を例示しているグラフである。 コリメート化バックライトを備える図１Ａのディスプレイについて極方向によるＶＳＬの変化を例示しているグラフである。 複数のリターダを備えないディスプレイについて極方向によるＶＳＬの変化を例示しているグラフである。 エンターテインメントモードと共有モードとの両方について車両内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示している図である。 エンターテインメントモードにある、車両内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示している図である。 共有モードにある、車両内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示している図である。 夜間モードと昼間モードとの両方について、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示している図である。 夜間モードにある、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示している図である。 昼間モードにある、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示している図である。 パブリックモードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示している図であり、切り替え可能なリターダが、ホメオトロピック整合を有する切り替え可能なＬＣ層とパッシブＣ－プレート極性制御リターダとを備える。 パブリックモードにおける図１Ａの光学スタックを通したＳＬＭからの出力光の伝搬を側面図で例示している図である。 図９Ｂの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１Ａの光学スタックを通した周囲照明光の伝搬を上面図で例示している図である。 図９Ｄの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードでのディスプレイの透過出力光の観測を正面斜視図で例示している図である。 パブリックモードにおける図１Ａの切り替え可能なディスプレイからの反射された周囲光の観測を正面斜視図で例示している図である。 パブリックモードにおける図１Ａのディスプレイの外観を正面斜視図で例示している図である。 パブリックモードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示している図であり、切り替え可能なリターダが、ホモジニアス整合を有する切り替え可能なＬＣ層と交差Ａ－プレート極性制御リターダとを備える。 プライバシーモードにおける図１１Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１１Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１１Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１１Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 交差Ａ－プレートパッシブ極性制御リターダおよびホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダを備え、パッシブ回転リターダをさらに備える、プライバシーモードにある切り替え可能な補償リターダの配設を透視側面図で例示している図である。 ホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダと、第１の電圧で駆動されるパッシブ負のＣ－プレートリターダと、を備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を斜視側面図で例示している図である。 ホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダと、第１の電圧とは異なる第２の電圧で駆動されるパッシブ負のＣ－プレートリターダと、を備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を斜視側面図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１２Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１２Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１２Ｂの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１２Ｂの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 ホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダを備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を斜視側面図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１３Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１３Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１３Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１３Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 反射偏光器、切り替え可能なＬＣリターダ、および追加の偏光器を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示している図である。 交差Ａ－プレートパッシブリターダとホメオトロピック整合した切り替え可能なＬＣリターダとを備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を斜視側面図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１４Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１４Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 交差Ａ－プレートパッシブリターダとホメオトロピック整合した切り替え可能なＬＣリターダとを備える、パブリックモードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 パブリックモードにおける図１４Ｄの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１４Ｄの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 ホモジニアス整合およびホメオトロピック整合した切り替え可能なＬＣリターダおよびパッシブ負のＣ－プレートリターダを備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 プライバシーモードにおける図１５Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図１５Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１５Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示しているグラフである。 パブリックモードにおける図１５Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 非コリメートバックライト、反射再循環偏光器と透過型ＳＬＭとの間に配設されたパッシブリターダ、反射偏光器、補償された切り替え可能なリターダ、および追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面透視図で例示している図である。 放出型ＳＬＭ、パッシブコントロールリターダ、追加の偏光器、反射偏光器、補償された切り替え可能なリターダ、および追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示している図である。 パッシブ制御リターダ、第１の追加の偏光器、反射偏光器、パッシブ極性制御リターダ、切り替え可能なＬＣリターダ、および第２の追加の偏光器を備える、視野角制御素子を側面斜視図で例示している図である。 広角バックライトを備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示している図であり、第１の複数のリターダがバックライトとＳＬＭとの間に配設され、さらに複数のリターダがＳＬＭから光を受け取るように配設されている。 反射偏光器と追加の偏光器との間に配設された複数のリターダと、透過型ＳＬＭの入力偏光器とさらなる追加の偏光器との間に配設された複数のリターダと、を備える光学スタックの光学層の配設を正面図で例示している図であり、複数のリターダおよびさらなる複数のリターダが各々、交差Ａ－プレートを備える。 交差パッシブＡ－プレートおよびホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダを備える複数のリターダの透過光線について極方向による対数出力輝度の変化を例示しているグラフである。 交差パッシブＡ－プレートおよびホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダを備える複数のリターダの透過光線について横視認角度による対数出力輝度の変化を横方向に例示しているグラフである。 放出型ＳＬＭ、第１の補償された切り替え可能なＬＣリターダ、第１の追加の偏光器、反射偏光器、第２の補償された切り替え可能なＬＣリターダ、および第２の追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示している図である。 反射偏光器と追加の偏光器との間に配設された複数のリターダと、出力偏光器と反射偏光器であるさらなる追加の偏光器との間に配設されたさらなる複数のリターダと、を備える光学スタックの光学層の配設を正面図で例示している図であり、複数のリターダおよびさらなる複数のリターダが各々、交差Ａ－プレートを備える。 さらなる追加の光吸収偏光器と追加の偏光器との間に配設された複数のリターダと、出力偏光器とさらなる追加の偏光器との間に配設されたさらなる複数のリターダと、を備える光学スタックの光学層の配設を正面図で例示している図であり、複数のリターダおよびさらなる複数のリターダが各々、交差Ａ－プレートを備える。 さらなる追加の光吸収偏光器と追加の偏光器との間に配設された複数のリターダと、入力偏光器とさらなる追加の偏光器との間に配設されたさらなる複数のリターダと、を備える透過型ＳＬＭ用光学スタックの光学層の配設を正面図で例示している図であり、複数のリターダおよびさらなる複数のリターダが各々、交差Ａ－プレートを備える。 さらなる追加の偏光器と透過型ＳＬＭの入力偏光器との間に配設された複数のリターダと、出力偏光器と追加の偏光器との間に配設されたさらなる複数のリターダと、を備える透過型ＳＬＭ用光学スタックの光学層の配設を正面図で例示している図であり、複数のリターダおよびさらなる複数のリターダが各々、交差Ａ－プレートを備える。 出力偏光器と反射偏光器との間に配設された、第１の負のＣ－プレートパッシブリターダおよび第１のホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダと、反射偏光器とさらなる追加の偏光器との間に配設された、第２の負のＣ－プレートパッシブリターダおよび第２のホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダと、を備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 第１の補償された切り替え可能なＬＣリターダ、第１の追加の偏光器、反射偏光器、第２の補償された切り替え可能なＬＣリターダ、および第２の追加の偏光器を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示している図である。 昼間モードおよび／または共有モードについて、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示している図である。 昼間モードおよび／または共有モードについて、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示してる図である。 夜間モードおよび／またはエンターテインメントモードについて、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示してる図である。 夜間モードおよび／またはエンターテインメントモードについて、車室内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示している図である。 バックライト、透過型ＳＬＭ、反射偏光器、リターダスタック、および追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するためのプライバシーディスプレイを側面透視図で例示している図である。 反射偏光器、リターダスタック、および追加の偏光器を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示している図である。 第１のリターダスタックおよび追加の偏光器、反射偏光器、第２のリターダスタックおよびさらなる追加の偏光器を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示してる図である。 バックライト、反射再循環偏光器、入力リターダスタック、透過型ＳＬＭ、反射偏光器、リターダスタック、および追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するためのプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示している図である。 負のＣ－プレートを備え、かつディスプレイデバイスの視野変更を提供するように配設された、パッシブリターダの光学スタックを側面斜視図で例示してる図である。 図２１Ａのパッシブリターダにおける透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 ディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に直交する平面でチルトした負のＯプレートと、負のＣ－プレートと、を備え、かつディスプレイデバイスの視野変更を提供するように配設された、パッシブリターダの光学スタックを側面斜視図で例示している図である。 図２１Ｃのパッシブリターダにおける透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 ディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に直交する平面内でチルトした正のＯ－プレートと、交差Ａ－プレートと、を備え、かつディスプレイデバイスの視野変更を提供するように配設された、パッシブリターダの光学スタックを側面斜視図で例示している図である。 図２１Ｅのパッシブリターダにおける透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 ２つの交差Ａ－プレート対を備えるディスプレイデバイスの視野変更を提供するように配設された光学スタックを側面斜視図で例示している図である。 図２２Ａのパッシブリターダにおける透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 透過型ＳＬＭ、反射偏光器、ＬＣリターダ、補償リターダ、および追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するためのプライバシーディスプレイを側面図で例示している図である。 透過型ＳＬＭ、反射偏光器、ＬＣリターダ、補償リターダ、および追加の偏光器を備える、周囲照明で使用するためのプライバシーディスプレイを側面図で例示している図である。 第１のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダと第２のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダとの間に配設されたホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダを備える、プライバシーモードにある切り替え可能な補償されたリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 パブリックモードにおける図２４Ａの光学スタックの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図２４Ａの光学スタックの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図２４Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示しているグラフである。 第１のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ基板と第２のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ基板との間に配設された切り替え可能な補償されたリターダを備えるディスプレイを斜視側面図で例示している図である。 第１のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ基板と第２のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ基板との間に配設された切り替え可能な補償されたリターダを備えるディスプレイの一部を側面図で例示している図である。 第１の交差Ａ－プレートパッシブ極性制御リターダと第２の交差Ａ－プレートパッシブ極性制御リターダとの間に配設されたホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダを備える、パブリックモードにある切り替え可能な補償されたリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 広角モードにおける図２５Ｃの配設に対する透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける図２５Ｃの配設に対する透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 負のＣ－プレートパッシブリターダおよびホメオトロピック整合した切り替え可能なＬＣリターダを備え、パターン化された電極層をさらに備える、プライバシーモードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 カモフラージュ輝度制御されるプライバシーディスプレイによる主視認者および覗き見者の照明を透視正面図で例示している図である。 カモフラージュ輝度制御されるプライバシーディスプレイによる覗き見者の照明を透視側面図で例示している図である。 ホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 第１の印加電圧に対する図２７Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 第１の印加電圧よりも大きい第２の印加電圧に対する図２７Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 平行な偏光器間に配設されたＣ－プレートを透視側面図で例示している図である。 図２７Ｄの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 平行な偏光器間に配設されたＣ－プレートと直列に平行な偏光器間に配設されたホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダの配設を透視側面図で例示している図である。 第１の印加電圧に対する図２８Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 第１の印加電圧よりも大きい第２の印加電圧に対する図２８Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 Ｃ－プレートの極性制御リターダと直列のホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣリターダの配設を透視側面図で例示している図であり、ホモジニアス整合した切り替え可能なＬＣおよびＣ－プレート極性制御リターダが、単一の平行な偏光器対間に配設されている。 第１の印加電圧に対する図２９Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 第１の印加電圧よりも大きい第２の印加電圧に対する図２９Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 指向性バックライトを正面斜視図で例示している図である。 無指向性バックライトを正面斜視図で例示している図である。 異なる視野を有するディスプレイの横視認角度による輝度の変化を例示しているグラフである。 イメージング導波路および切り替え可能なＬＣリターダを備える切り替え可能な指向性ディスプレイ装置を側面図で例示している図である。 狭角モードにおけるイメージング導波路の動作を背面斜視図で例示している図である。 切り替え可能なＬＣリターダを有さないディスプレイ装置で使用される場合の図３１Ｂの出力の視野輝度プロットを例示しているグラフである。 プライバシーモードにおける切り替え可能なコリメート導波路および切り替え可能なＬＣリターダを備える切り替え可能な指向性ディスプレイ装置を側面図で例示している図である。 コリメート導波路の出力を上面図で例示している図である。 図３２Ａのディスプレイ装置の等輝度視野の極座標プロットを例示しているグラフである。 軸外光によるリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 ０度の第１の直線偏光状態の軸外光によるリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 ９０度の第１の直線偏光状態の軸外光によるリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 ４５度の第１の直線偏光状態の軸外光によるリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 正の高度を有する軸外偏光によるＣ－プレートリターダの照明を斜視図で例示している図である。 負の横角を有する軸外偏光によるＣ－プレートリターダの照明を斜視図で例示している図である。 正の高度および負の横角を有する軸外偏光によるＣ－プレートリターダの照明を斜視図で例示している図である。 正の高度および正の横角を有する軸外偏光によるＣ－プレートリターダの照明を斜視図で例示している図である。 図３４Ａ～図３４Ｄにおける透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。 正の高度を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 負の横角を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 正の高度および負の横角を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 正の高度および正の横角を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示している図である。 図３５Ａ～図３５Ｄにおける透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示しているグラフである。

ここで、本開示の目的のための光学リターダに関する用語について記載する。

一軸複屈折材料を含む層には、光学異方性を支配する方向があるのに対して、それに対して垂直な（またはそれに対して所与の角度である）すべての方向には、等価な複屈折がある。

光学リターダの光学軸は、複屈折が発生しない一軸性複屈折材料における光線の伝搬方向を指す。これは、例えば、主光線が沿って伝搬する対称軸またはディスプレイ面の法線に平行であり得る、光学システムの光学軸とは異なる。

光学軸に直交する方向に伝搬する光の場合、遅相軸に対して平行な電気ベクトル方向を有する直線偏光が最も遅い速度で進行するとき、光学軸は遅相軸である。遅相軸方向は、設計波長における最も高い屈折率を有する方向である。同様に、進相軸方向は、設計波長における最も低い屈折率を有する方向である。

正の誘電異方性一軸複屈折材料の場合、遅相軸方向は、複屈折材料の異常軸である。負の誘電異方性一軸複屈折材料の場合、進相軸方向は、複屈折材料の異常軸である。

半波長および四分の一波長という用語は、通常５００ｎｍ～５７０ｎｍであり得る設計波長λ_０に対するリターダの動作に関連している。本発明の例示的実施形態では、例示的なリターダンス値は、特に指定のない限り、５５０ｎｍの波長で提供される。

リターダは、リターダに入射する光波の２つの直交偏光成分間の相対位相シフトを提供し、２つの偏光成分に付与する相対位相、Γの量によって特徴付けられる。状況によっては、「位相シフト」という用語は、「相対」という語を伴わずに使用されるが、それでも相対位相シフトを意味する。相対位相シフトは、次によって、リターダの複屈折Δｎおよび厚さｄに関連する。
Γ＝２．π．Δｎ．ｄ／λ_０ 式１

式１中、Δｎは、異常屈折率と常屈折率との差として定義され、すなわち、
Δｎ＝ｎ_ｅ－ｎ_ｏ 式２

半波長リターダの場合、ｄ、Δｎ、およびλ_０の間の関係は、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。四分の一波長リターダの場合、ｄ、Δｎ、およびλ_０の間の関係は、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。

本明細書における半波長リターダという用語は、通常、リターダに対して直角にかつ空間光変調器（ＳＬＭ）に対して直角に伝搬する光を指す。

ここで、偏光器対間の透明なリターダを通る光線の伝搬のいくつかの態様について記載する。

光線の偏光状態（ＳＯＰ）は、２つの直交偏光成分間の相対振幅および相対位相シフトによって記述される。透明なリターダは、これら直交偏光成分の相対振幅を変更せずに、それらの相対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が変更される一方、正味の相対位相を維持するとＳＯＰが保持される。

直線ＳＯＰには、振幅がゼロでない偏光成分と、ゼロの振幅を有する直交偏光成分と、がある。

直線偏光器は、直線偏光器の電気ベクトル透過方向に対して平行な直線偏光成分を有し、かつ異なるＳＯＰの光を減衰させる固有の直線ＳＯＰを透過させる。

吸収偏光器は、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器である。吸収直線偏光器の例は、二色性偏光器である。

反射偏光器は、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させる偏光器である。反射直線偏光器の例は、３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＤＢＥＦ（商標）またはＡＰＦ（商標）などの多層高分子フィルムスタック、またはＭｏｘｔｅｋ製のＰｒｏＦｌｕｘ（商標）などのワイヤーグリッド偏光器である。反射直線偏光器は、直列に配設された、コレステリック反射材料および四分の一波長板をさらに備えてもよい。

正味の相対位相シフトを導入しない直線偏光器と平行直線分析偏光器との間に配設されたリターダは、直線偏光器内の残留吸収以外の光の完全な透過を提供する。

直交偏光成分間の正味の相対位相シフトを提供するリターダは、ＳＯＰを変更し、分析偏光器での減衰を提供する。

本開示において、「Ａ－プレート」は、光学軸が層の平面に対して平行な複屈折材料層を利用する光学リターダを指す。

「正のＡ－プレート」は、正の複屈折Ａ－プレート、すなわち、正のΔｎを有するＡ－プレートを指す。

本開示において、「Ｃ－プレート」は、光学軸が層の平面に対して垂直な複屈折材料層を利用する光学リターダを指す。「正のＣ－プレート」は、正の複屈折Ｃ－プレート、すなわち、正のΔｎを有するＣ－プレートを指す。「負のＣ－プレート」は、正の複屈折Ｃ－プレート、すなわち、正のΔｎを有するＣ－プレートを指す。

「Ｏ－プレート」は、層の平面に対して平行な成分と層の平面に対して垂直な成分とを有する光学軸を有する複屈折材料層を利用する光学リターダを指す。「正のＯ－プレート」は、正の複屈折Ｏ－プレート、すなわち、正のΔｎを有するＯ－プレートを指す。

リターダの材料に、次のように波長λと共に変化するリターダンスΔｎ．ｄを具備する無色リターダが提供されてもよい。
Δｎ．ｄ／λ＝κ 式３

式中、κは、実質的に一定である。

好適な材料の例として、Ｔｅｉｊｉｎ Ｆｉｌｍｓ製の変性ポリカーボネートが挙げられる。本実施形態では、以下に記載するように、輝度低下が少ない極角視認方向と、輝度低下が増大する極角視認方向と、の間の色変化を有利に最小化するために、無色リターダを設けることができる。

ここで、リターダ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について説明する。

液晶セルは、Δｎ．ｄによって与えられるリターダンスを有し、ここで、Δｎは液晶セル内の液晶材料の複屈折であり、ｄは、液晶セル内の液晶材料の整合とは独立した液晶セルの厚さである。

ホモジニアス整合は、分子が基板に対して実質的に対して平行に整合する、切り替え可能なＬＣＤにおける液晶の整合を指す。ホモジニアス整合は、プラナー整合と呼ばれることがある。ホモジニアス整合は、通常、２度などの小さいプレチルトを具備している場合があり、これにより、以下に説明するように、液晶セルの整合層の表面の分子はわずかに傾斜している。プレチルトは、セルの切り替えの悪化を最小限に抑えるように配設されている。

本開示において、ホメオトロピック整合は、棒状液晶分子が基板に対して実質的に垂直に整合する状態である。ディスコティック液晶では、ホメオトロピック整合は、円盤状の液晶分子によって形成された柱状構造の軸が、表面に対して垂直に整合する状態と定義される。ホメオトロピック整合では、プレチルトは、整合層に近い分子の傾斜角であり、通常、９０度に近く、例えば８８度であり得る。

ツイスト液晶層では、ネマチック液晶分子のツイスト構成（らせん構造またはらせんとしても知られている）が設けられる。ツイストは、整合層の非平行整合によって達成され得る。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、ツイスト方向（時計回りまたは反時計回り）の悪化を解決し、緩和（通常は駆動されない）状態でのツイストのピッチをさらに制御することができる。スーパーツイスト液晶層は１８０度より大きいツイストを有する。ＳＬＭで使用されるツイストネマティック層は、通常、９０度のツイストを有する。

正の誘電異方性を有する液晶分子は、印加された電界によって、ホモジニアス整合（Ａ－プレートリターダの配向など）からホメオトロピック整合（Ｃ－プレートまたはＯ－プレートリターダの配向など）に切り替えられる。

負の誘電異方性を有する液晶分子は、印加された電界によって、ホメオトロピック整合（Ｃ－プレートまたはＯ－プレートリターダの配向など）からホモジニアス整合（Ａ－プレートリターダの配向など）に切り替えられる。

棒状分子は、式２に記載されるように、ｎ_ｅ＞ｎ_ｏであるように、正の複屈折を有する。円盤状分子は、ｎ_ｅ＜ｎ_ｏであるように、負の複屈折を有する。

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リターダは、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リターダは、延伸フィルムまたは円盤様液晶分子によって提供され得る。

平行な液晶セル整合は、ホモジニアス整合層の整合方向が平行であるか、またはより典型的には逆平行を指す。予めチルトしたホメオトロピック整合の場合、整合層は、実質的に平行または逆平行である成分を有し得る。ハイブリッド整合した液晶セルは、１つのホモジニアス整合層および１つのホメオトロピック整合層を有し得る。ツイスト液晶セルは、例えば、互いに９０度に配向した、平行な整合を有さない整合層によって提供され得る。

透過型ＳＬＭ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号に開示されているように、入力ディスプレイ偏光器と出力ディスプレイ偏光器との間にリターダをさらに備えてもよい。このようなリターダ（図示せず）は、本実施形態のパッシブリターダとは異なる箇所にある。このようなリターダは、軸外視認場所のコントラスト劣化を補償し、これは、本実施形態の軸外視認場所の輝度低下に異なる効果である。

ディスプレイのプライベート動作モードは、画像が鮮明に見えないような低いコントラスト感度を観測者が見る動作モードである。コントラスト感度は、静止画像の異なるレベルの輝度を区別する能力の尺度である。逆コントラスト感度は、高視覚的セキュリティレベル（ＶＳＬ）が低画像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され得る。

観測者に画像を提供するプライバシーディスプレイの場合、視覚的セキュリティは次のように与えられ得る。
ＶＳＬ＝（Ｙ＋Ｒ）／（Ｙ－Ｋ） 式４

式中、ＶＳＬは、視覚的セキュリティレベル、Ｙは、覗き見者の視認角度でのディスプレイの白状態の輝度、Ｋは、覗き見者の視認角度でのディスプレイの黒状態の輝度、Ｒは、ディスプレイからの反射光の輝度である。

パネルのコントラスト比は次のように与えられる。
Ｃ＝Ｙ／Ｋ 式５

高コントラストの光学ＬＣＤモードの場合、白状態の透過率は視認角度に対して実質的に一定のままである。本実施形態のコントラスト減少液晶モードでは、白状態の透過率は、通常、次のように、黒状態の透過率が増加するにつれて減少する。
Ｙ＋Ｋ～Ｐ．Ｌ 式６

次に、視覚的セキュリティレベルは、次のようにさらに与えられ得る。

式中、軸外相対輝度Ｐは、通常、覗き見者角度での正面輝度Ｌのパーセンテージとして定義され、ディスプレイは、画像コントラスト比Ｃを有することができ、表面反射率はρである。

軸外相対輝度Ｐは、プライバシーレベルと呼ばれることがある。ただし、このようなプライバシーレベルＰは、正面輝度と比較した所与の極角でのディスプレイの相対輝度を表し、プライバシーの外観の尺度ではない。

ディスプレイは、ランバートの周囲照度Ｉで照明される場合がある。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、およそ１．０のＶＳＬを有する。周囲照度が増加するにつれて、知覚される画像コントラストが低下し、ＶＳＬが増加し、プライベート画像が知覚される。

典型的な液晶ディスプレイの場合、パネルコントラストＣは、ほぼすべての視認角度で１００：１を超えるため、視覚的なセキュリティレベルを次のように近似することができる。
ＶＳＬ＝１＋Ｉ．ρ／（π．Ｐ．Ｌ） 式８

プライバシーディスプレイと比較して、広角ディスプレイは標準的な周囲照度条件で容易に観測されることが望ましい。画像視認性の１つの尺度は、次によって与えられるマイケルソンコントラストなどのコントラスト感度によって与えられる。
Ｍ＝（Ｉ_ｍａｘ－Ｉ_ｍｉｎ）／（Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ） 式９

したがって、
Ｍ＝（（Ｙ＋Ｒ）－（Ｋ＋Ｒ））／（（Ｙ＋Ｒ）＋（Ｋ＋Ｒ））＝（Ｙ－Ｋ）／（Ｙ＋Ｋ＋２．Ｒ） 式１０

したがって、視覚的セキュリティレベル（ＶＳＬ）は、１／Ｍと等価である（ただし、同一ではない）。本考察では、与えられた軸外相対輝度Ｐについて、広角画像の視認性Ｗは、次のように近似される。
Ｗ＝１／ＶＳＬ＝１／（１＋Ｉ．ρ／（π．Ｐ．Ｌ）） 式１１

例えばプライバシーディスプレイで使用するための、ディスプレイ偏光器と追加の偏光器との間に配設された複数のリターダを備える切り替え可能な指向性ディスプレイ装置は、米国特許第１０，１２６，５７５号と、２０１８年９月１４日に出願された「Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｃｋ ｆｏｒ ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｓｐｌａｙ」（代理人整理番号４１２１０１）と題する米国特許出願第１６／１３１，４１９号と、に記載されており、その両方は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。ディスプレイ偏光器とリターダとの間に配設された反射偏光器をさらに備える指向性ディスプレイデバイスは、米国特許公開第２０１８／０３２９２４５号に記載されており、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ディスプレイ偏光器と追加の偏光器との間に配設されたパッシブリターダを備える指向性ディスプレイ偏光器は、米国特許公開第２０１８／０３２１５５３号に記載されており、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

ここで、様々な切り替え可能なディスプレイデバイスの構造および動作について記載する。この説明では、共通の要素は共通の参照符号を有する。任意の要素に関する開示は、同じまたは対応する要素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、このような開示を繰り返さない。

図１Ａは、周囲照明で使用するためのディスプレイデバイスの光学スタックを側面斜視図で例示する概略図であり、図１Ｂは、放出型空間光変調器（ＳＬＭ）および補償された切り替え可能なリターダを備える、周囲照明において使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示する概略図であり、図２Ａは、図１Ａの光学スタックにおける光学層の整合を正面図で例示する概略図である。

周囲照明６０４で使用するためのディスプレイデバイス１００は、光４００を出力するように配設されたＳＬＭ４８であって、ＳＬＭ４８が、ＳＬＭ４８の出力側上に配設された出力偏光器２１８を備え、出力偏光器２１８が、直線偏光器である、ＳＬＭ４８と、出力偏光器２１８の出力側上に配設された追加の偏光器３１８であって、追加の偏光器３１８が、直線偏光器である、追加の偏光器３１８と、出力偏光器２１８と追加の偏光器３１８との間に配設された反射偏光器３０２であって、反射偏光器３０２が、直線偏光板である、反射偏光器３０２と、を備える。典型的な偏光器２１０、２１８、３１８は、二色性偏光器などの偏光器であってもよい。

反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に、少なくとも１つの極性制御リターダ３００が配設されている。反射偏光器３０２の電気ベクトル透過方向３０３は、追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向３１９に対して平行である。反射偏光器３０２の電気ベクトル透過方向３０３は、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向２１９に対して平行である。

したがって、周囲照明６０４で使用するためのディスプレイデバイスは、光４００を出力するように配設されたＳＬＭ４８を備える。本開示では、ＳＬＭ４８は、基板２１２、２１６、液晶層２１４、および赤、緑および青のピクセル２２０、２２２、２２４を伴って、入力偏光器２１０と、出力偏光器２１８と、を備える液晶ディスプレイを備え得る。バックライト２０は、ＳＬＭ４８を照明するように配設され得、入力光源１５と、導波路１と、後部反射器３と、拡散器、光転向フィルム、および他の知られている光学バックライト構造を備える光学スタック５と、を備え得る。例えば、横方向と比較して高度方向に増大した拡散を伴う非対称表面レリーフフィーチャを備え得る非対称ディフューザが光学スタック５に設けられていてもよい。有利なことに、画像の均一性を高めることができる。

プライバシーディスプレイで使用するためのバックライト２０の構造および動作について、以下の図３０Ａ～３２Ｃを参照してさらに記載する。図１Ａの例示的な実施形態では、４５度よりも大きい、ＳＬＭの法線に対する極角での輝度は、最大１８％であり得る。

ディスプレイは、バックライト２０とＳＬＭ４８との間に配設された反射再循環偏光器２０８をさらに備え得る。反射再循環偏光器２０８は、本実施形態の反射偏光器３０２とは異なる。反射再循環偏光器２０８は、二色性入力偏光器２１０の電気ベクトル透過方向に対して直交する偏光を有するバックライトからの偏光の反射を提供する。反射再循環偏光器２０８は、周囲光６０４を覗き見者に反射しない。

図１Ｂに示されるように、ＳＬＭ４８は、代替的に、出力偏光器２１８を有する有機ＬＥＤディスプレイ（ＯＬＥＤ）などの、放出によって出力光４００を提供する他のディスプレイタイプによって提供されてもよい。出力偏光器２１８は、出力ディスプレイ偏光器２１８とＯＬＥＤピクセル平面との間に挿入された１つ以上のリターダ５１８によって、ＯＬＥＤピクセル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つ以上のリターダ５１８は、四分の一波長板であってもよく、本開示のリターダ３３０とは異なる。

したがって、ＳＬＭ４８は、ＳＬＭ４８の出力側上に配設された出力偏光器２１８を備える。出力偏光器２１８は、ＳＬＭ４８のピクセル２２０、２２２、２２４からの光に高い消光比を提供し、かつ反射偏光器３０２からピクセル２２０、２２２、２２４に向かう後方反射を防止するように構成されていてもよい。

極性制御リターダ３００は、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に配設されている。図１Ａ～図１Ｂの実施形態では、極性制御リターダ３００は、パッシブ極性制御リターダ３３０および切り替え可能な液晶リターダ３０１を備えるが、一般に、少なくとも１つのリターダの他の構成によって置き換えられてもよく、そのいくつかの例が、以下に記載されるデバイスに存在する。

少なくとも１つの極性制御リターダ３００は、同時に、少なくとも１つの極性制御リターダ３００の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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、かつ少なくとも１つの極性制御リターダ３００の平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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。極性制御リターダ３００は、極性制御リターダ３００の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器３０２、極性制御リターダ３００、および追加の偏光器３１８を通過する光の輝度に影響を与えないが、極性制御リターダ３００は、少なくとも切り替え可能なリターダ３０１の切り替え可能な状態のうちの１つにおいて、極性制御リターダ３００の平面の法線に対して傾斜した軸に沿ってそこを通過する光の輝度を低減する。この効果につながる原理は、図３３Ａ～図３５Ｅを参照して以下により詳細に記載されており、極性制御リターダ３００の結晶材料に対して異なる角度をなす軸に沿った光に極性制御リターダ３００によって導入される位相シフトの有無を基に生じる。以下に記載するすべてのデバイスで同様の効果が達成される。

極性制御リターダ３００は、液晶材料層３１４を備える切り替え可能な液晶リターダ３０１と、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に配設された基板３１２、３１６と、を備える。したがって、少なくとも１つの極性制御リターダ３００は、液晶材料４１４の層３１４を備える切り替え可能な液晶リターダ３０１を備え、少なくとも１つの極性制御リターダ３００は、切り替え可能な液晶リターダ３０１の切り替え可能な状態において、同時に、少なくとも１つの極性制御リターダ３００の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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しないように、かつ少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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設される。

図２Ａに例示されるように、ＳＬＭ４８が液晶ディスプレイである場合、入力偏光器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る入力偏光成分を提供し、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向２１９によって決定される出力偏光成分を提供する。反射偏光器３０２の電気ベクトル透過方向は、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向に対して平行である。さらに、反射偏光器３０２の電気ベクトル透過方向３０３は、追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向３１９に対して平行である。

切り替え可能な液晶リターダ３０１の図１Ａに例示される基板３１２、３１６は、液晶材料４１４の層３１４の両端間に電圧を提供するように配設された電極４１３、４１５（図３に例示される）を備える。制御システム３５２は、切り替え可能な液晶リターダ３０１の電極間に電圧ドライバ３５０によって印加される電圧を制御するように配設されている。

極性制御リターダ３００は、以下にさらに記載されるように、パッシブ極性制御リターダ３３０をさらに備える。少なくとも１つの極性制御リターダ３００は、少なくとも１つのパッシブリターダ３３０を備え、少なくとも１つのパッシブリターダ３３０が、少なくとも１つのパッシブリターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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しないように、かつ少なくとも１つのパッシブリターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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設されている。

以下に記載されるように、パッシブ極性制御リターダ３３０は、固体複屈折材料４３０を有するリターデーション層を備えてもよい一方、切り替え可能な液晶リターダ３０１は、液晶材料４１４の層３１４を備えてもよい。

図２Ｂは、反射偏光器３０２と、パッシブ極性制御リターダ３３０、切り替え可能な液晶リターダ３０１を備える極性制御リターダ３００と、追加の偏光器と、を備える視野角制御素子２６０を側面斜視図で例示する概略図である。さらに詳細には考察されていない図２Ｂの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

視野角制御光学素子２６０は、光を出力するように配設されたＳＬＭ４８を備える周囲照明６０４で使用するためのディスプレイデバイスの出力側に適用するための視野角制御光学素子２６０が提供され、ＳＬＭ４８は、ＳＬＭ４８の出力側上に配設された出力偏光器２１８を備え、視野角制御光学素子２６０は、追加の偏光器３１８と、ディスプレイデバイスへの視野角制御光学素子２６０の適用時に出力偏光器２１８と追加の偏光器３１８との間に配設される反射偏光器３０２と、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に配設された少なくとも１つの極性制御リターダ３００と、を備え、少なくとも１つの極性制御リターダ３００が、同時に、少なくとも１つの極性制御リターダ３００の平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器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、かつ少なくとも１つの極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器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可能である。

使用中、視野角制御光学素子２６０は、ユーザによって取り付けられてもよいか、または偏光出力ＳＬＭ４８に工場で取り付けられてもよい。視野角制御光学素子２６０は、湾曲ディスプレイおよび屈曲ディスプレイのための可撓性フィルムとして提供されてもよい。代替的に、視野角制御光学素子２６０は、ガラス基板などの剛性基板上に設けられていてもよい。

有利なことに、モアレアーチファクトを回避するためにパネルピクセル解像度へのマッチングを必要としないアフターマーケットプライバシー制御素子および／または迷光制御素子を設けることができる。ＳＬＭ４８に工場で取り付けるために、視野角制御光学素子２６０をさらに設けることができる。

図２Ｂの視野角制御光学素子２６０を既存のディスプレイデバイスに取り付けることにより、図１Ａ～図２Ａのいずれかに示されるようなディスプレイデバイスを形成することが可能である。

ここで、切り替え可能な液晶リターダ３０１を備える極性制御リターダ３００の配設および動作について考察する。

図３は、プライバシー動作モードにある負のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ３３０およびホメオトロピック整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１を備える、プライバシー動作モードにある極性制御リターダ３００の配設を斜視側面図で例示する概略図である。

図３および以下の他の概略図では、明確にするために、光学スタックのいくつかの層が省略されている。例えば、切り替え可能な液晶リターダ３０１は、基板３１２、３１６を省略して示されている。さらに詳細には考察されていない図３の配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、負の誘電異方性を有する液晶材料４１４の層３１４を備える。パッシブ極性制御リターダ３３０は、円盤状材料４３０の配向によって概略的に例示される、リターダ３３０の平面に対して垂直な光学軸を有する負のＣ－プレートを備える。

液晶リターダ３０１は、液晶材料を制御するように配設された透過性電極４１３、４１５をさらに備え、液晶材料層は、電極に印加されている電圧を調整することによって切り替え可能である。電極４１３、４１５は、層３１４を挟むことができ、液晶リターダ３０１を制御するための電圧を印加するように配設されている。透過性電極は、液晶材料４１４の層の両側上にあり、例えば、ＩＴＯ電極によってもよい。

電極４１３、４１５と層３１４の液晶材料４１４との間に、整合層が形成されていてもよい。各整合層がプレチルトを有するように、整合層のプレチルト方向によって、ｘ－ｙ平面での液晶分子の配向が決定され、各整合層のプレチルトは、反射偏光器３０２の電気ベクトル透過方向３０３に対して平行であるか、または逆平行であるか、または直交する、層３１４の平面内の成分４１７ａ、４１７ｂを有するプレチルト方向を有する。

ドライバ３５０は、液晶分子が垂直に対してチルト角で傾斜し、Ｏプレートを形成するように、切り替え可能な液晶材料４１４の層３１４の両端間の電圧Ｖを電極４１３、４１５に提供する。チルトの平面は、基板３１２、３１６の内面上に形成された整合層のプレチルト方向によって決定される。

パブリックモードとプライバシーモードとを切り替える一般的な使用では、液晶材料層は、２つの状態間で切り替え可能であり、第１の状態はパブリックモードであるため、複数のユーザがディスプレイを使用することができ、第２の状態は、覗き見者による視認性を最小限に抑えて主ユーザが使用するためのプライバシーモードである。切り替えは、電極間に印加されている電圧によるものであり得る。

一般に、このようなディスプレイは、第１の広角状態および第２の低下した軸外輝度状態を有すると見なすことができる。このようなディスプレイは、プライバシーディスプレイを提供することができる。さもなくば、別の使用では、例えば、乗客または運転者が中間の電圧レベルによって、十分な不明瞭さを伴わずに、表示された画像のある程度の視認性を望み得る自動車環境において、軸外の観測者に制御された輝度を提供する。夜間の動作では迷光を低減することができる。

ここで、出力偏光器２１８からの偏光の伝搬を、軸上方向および軸外方向について考慮する。

図４Ａは、プライバシー動作モードにおける図１Ａの光学スタックを通したＳＬＭからの出力光の伝搬を側面図で例示する概略図であり、図４Ｂは、図４Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフである。液晶材料層３１４が上記の２つの状態のうちの第２の状態にあるとき、極性制御リターダ３００は、偏光成分３６０の全体的な変換を提供せずに、切り替え可能なリターダの平面に対して垂直な軸に沿って極性制御リターダ３００を通過する光線４００を出力するが、リターダの平面に対する垂線に対して鋭角をなすいくつかの極角で極性制御リターダ３００を通過する光線４０２への偏光成分３６１の全体的な変換を提供する。さらに詳細には考察されていない図４Ａの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

出力偏光器２１８からの偏光成分３６０は、反射偏光器３０２を透過し、リターダ３００に入射する。軸上光は、成分３６０から変更されていない偏光成分３６２を有する一方、軸外光は、極性制御リターダ３００によって変換される偏光成分３６４を有する。最低限、偏光成分３６１は、直線偏光成分３６４に変換され、追加の偏光器３１８によって吸収される。より一般的には、偏光成分３６１は楕円偏光成分に変換され、楕円偏光成分は追加の偏光器３１８によって部分的に吸収される。

したがって、プライバシーモードにおける極性制御リターダ３００および追加の偏光器３１８による透過の極表示では、図４Ｂに例示されるように、高透過率領域および低透過率領域が提供される。

図４Ｂに例示される光透過の極分布は、下にあるＳＬＭ４８の輝度出力の極分布を変更する。ＳＬＭ４８が指向性バックライト２０を備える場合、上述のように、軸外輝度がさらに低下し得る。

有利なことに、軸上観測者のために高輝度を維持しながら、軸外の覗き見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。

ここで、周囲光源６０４からの光に対する反射偏光器３０２の動作について記載する。

図５Ａは、プライバシー動作モードにおける図１Ａの光学スタックを通した周囲照明光の伝搬を上面図で例示する概略図であり、図５Ｂは、図５Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図５Ａの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

周囲光源６０４は、非偏光でディスプレイ１００を照明する。追加の偏光器３１８は、追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向３１９に対して平行な直線偏光成分である第１の偏光成分３７２で、ディスプレイ表面に対して直角をなす光線４１０を透過させる。

両方の動作状態において、偏光成分３７２は、偏光制御リターダ３００によって変更されないままであり、そのため、透過偏光成分３８２は、反射偏光器３０２および出力偏光器２１８の透過軸に対して平行であり、そのため、周囲光は、ＳＬＭ４８を通して方向付けられ、消失する。

比較すると、光線４１２の場合、軸外光は、反射偏光器３０２に入射する偏光成分３７４が反射され得るように、極性制御リターダ３００を通して方向付けられる。このような偏光成分は、リターダ３００を通過した後に成分３７６に再変換され、追加の偏光器３１８を透過する。

したがって、液晶材料層３１４が上記の２つの状態のうちの第２の状態にあるとき、反射偏光器３０２は、極性制御リターダ３００の平面に対して垂直な軸に沿って追加の偏光器３１８、次いで極性制御リターダ３００を通過する周囲光線４１０に対して反射光を提供せずに、極性制御リターダ３００の平面に対する垂線に対して鋭角をなすいくつかの極角度をなして追加の偏光器３１８、次いで極性制御リターダ３００を通過する周囲光に反射光線４１２を提供し、反射光４１２は、極性制御リターダ３００を再度通過し、次いで、追加の偏光器３１８を透過する。

したがって、極性制御リターダ３００は、切り替え可能なリターダの平面に対して垂直な軸に沿って追加の偏光器３１８、次いで極性制御リターダ３００を通過する周囲光線４１０に偏光成分３８０の全体的な変換を提供せずに、極性制御リターダ３００の平面に対する垂線に対して鋭角をなすいくつかの極角をなして吸収型偏光器３１８、次いで極性制御リターダ３００を通過する周囲光４１２に偏光成分３７２の全体的な変換を提供する。

したがって、図５Ｂに例示される光反射の極分布は、極性制御リターダ３００のプライバシー状態によって、典型的な覗き見者の場所で高反射率を提供することができることを例示している。したがって、プライバシー動作モードでは、図４Ｂに例示されるように、軸外の視認位置の反射率が増加し、ＳＬＭからの軸外光の輝度が低下する。

有利なことに、軸上の観測者に対して低反射率を維持しながら、軸外の覗き見者に対して高反射率を有するプライバシーディスプレイが提供される。上述したように、このような増加した反射率は、周囲照明環境におけるディスプレイの高められた視覚的セキュリティレベルを提供する。

別の用途では、このようなディスプレイは、切り替え可能なミラーの外観を提供することができる。このようなディスプレイは、動作していないディスプレイの美的外観を向上させることができる。例えば、家庭環境でのテレビへの適用では、ディスプレイは、軸外の視認のためのミラーとして提供されてもよく、そのため周囲の光を反射することにより、大面積テレビに典型的な「ブラックホール」を隠し、有利なことに、生活空間の知覚される拡大を提供する。

ここで、図５Ａの配設の反射率の測定について記載する。

図５Ｃは、いくつかの反射光線４１２に対する横視認角度３９２での反射率３９０の変化の測定値を例示する概略グラフである。プロファイル３９４は、プライバシーモードにおけるディスプレイの反射率の変化を例示している一方、プロファイル３９６は、パブリックモードにおけるディスプレイの反射率の変化を例示している。

図５Ｂと比較して、ピーク反射率はおよそ２０％であり、ここで５０％は、完全な反射偏光器３０２の反射率を表す。このような低下した反射率は、追加の偏光器３１８からの透過損失、反射偏光器偏光反射効率、極性制御リターダ３００の同調点の色変化、および光学スタック内の他の反射および散乱損失によるものである。

ここで、図１Ａのディスプレイのプライバシーモードの動作についてさらに記載する。

図６Ａは、プライバシーモードで動作しているディスプレイの透過出力光の観測を正面斜視図で例示する概略図である。ディスプレイ１００は、白領域６０３および黒領域６０１を具備し得る。覗き見者は、観測領域６０１、６０３間の輝度差が知覚され得る場合、ディスプレイ上の画像を観測し得る。動作中、主ユーザ４５は、指向性ディスプレイの光学窓であり得る視認場所２６までの光線４００によって全輝度画像を観測する。覗き見者４７は、例えば、イメージング導波路を備える指向性ディスプレイの光学窓であり得る視認場所２７において、低減された輝度光線４０２を観測する。領域２６、２７は、極グラフ４Ｂおよび５Ｂの軸上および軸外の領域をさらに表す。

図６Ｂは、ディスプレイのインターフェース表面からの反射周囲光の観測を正面斜視図で例示する概略図である。したがって、図５Ａに例示されるいくつかの光線４０４は、追加の偏光器３１８の前面とディスプレイの他の表面とによって反射され得る。通常、このような反射率は、空気偏光器インターフェースでのフレネル反射に起因して、法線入射の結合光学スタックでは４％、４５度入射の結合光学スタックではおよそ５％であり得る。したがって、光源６０４の低輝度反射画像６０５は、ディスプレイ１００の前面に対する覗き見者によって観測され得る。

図６Ｃは、プライバシーモードで動作している図１Ａのディスプレイに対する反射周囲光の観測を正面斜視図で例示する概略図である。図６Ｂと比較すると、実質的により高い反射輝度が、光源６０４の反射６０６から観測可能である。さらに詳細には考察されていない図６Ａ～図６Ｃの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

反射画像６０６の形状および分布は、周囲光源６０４の空間分布によって決定されるが、特に追加の偏光器３１８の出力表面における拡散層によってさらに決定されてもよい。

図７Ａは、異なる視認位置からでは図４Ｂおよび図５Ｂに例示されるような輝度および反射率の変化を伴うプライバシーモード１で動作している図１Ａのディスプレイの外観を正面斜視図で例示する概略図である。したがって、９つの視認５２０、５２２、５２４、５２６、５２８、５３０、５３２、５３４、および５３６の各々は、それらの視認の斜視によって示されるように、対応する視認位置からの視認に対応する。

したがって、上方視認象限視認５３０、５３２、下方視認象限視認５３４、５３６、および横視認位置視認５２６、５２８は、周囲光源６０４の低下した輝度と増加した反射６０６、６０５との両方を提供するのに対して、上方／下方中央視認領域視認５２２、５２４および正面視認５２０は、反射偏光器３０２からの反射の視認性が実質的にない、はるかにより高輝度および低反射率の領域６０５を提供する。

図７Ｂは、反射偏光器３０２を有するプロファイル６２４と反射偏光器３０２を有さないプロファイル６２６との配設のための、および表１の例示的な実施形態のためのプライバシー動作モードにおける図１Ａの切り替え可能なプライバシーディスプレイの軸外の覗き見者の正面輝度に対する周囲照度の比６２２に対する視覚的セキュリティレベル６２０の変化を例示する概略グラフである。

したがって、図７Ｂは、有利なことに反射偏光器３０２によって視覚的セキュリティレベルが高まることを例示している。

本実施形態と比較して、反射偏光器３０２の省略は、典型的な周囲照度に対して４．０未満である視覚的セキュリティレベルＶを提供する。このような視覚的なセキュリティレベルは、覗き見者２７に対する望ましいプライバシーを達成しない。本実施形態は、２０％以下のルクス／ニト比に対して４．０を上回る高視覚的セキュリティレベルを達成する。例えば、４０ニトの周囲照度を有する環境において２００ニトの画像を観測する正面のユーザ２６に対して望ましい視覚的セキュリティが達成され得る。周囲照度が増加するにつれて、視覚的セキュリティレベルが高まる。

図７Ｃは、図３２Ａ～図３２Ｃと２０％の正面輝度（ニト）に対する周囲照度（ルクス）の比（ルクス／ニト）に関して以下にさらに記載されるように、コリメート化バックライト２０を備える図１Ａのディスプレイについて極方向による視覚的セキュリティレベルの変化を例示する概略グラフである。

図７Ｃは、１．２未満の視覚的セキュリティレベルＶが達成され、８３％よりも大きい画像視認性、Ｗをもたらす、主ユーザ２６が視認するための第１の極領域６９０を例示している。有利なことに、ディスプレイ１００を、好都合に高コントラストで見ることができる。第２の極領域６９２では、視覚的セキュリティレベルＶは４．０よりも大きく、この領域に位置する覗き見者の目は、ディスプレイ上の情報を容易に識別することができないようになっている。極領域６９４は、領域６９０および６９２の中間にあり、視覚的セキュリティの望ましいレベルではないが、画像視認性が低下した領域である。有利なことに、本実施形態は、主ユーザのための大きな極領域６９０、および覗き見者のための大きな極領域６９２と、小さな遷移領域６９４と、を達成する。

図７Ｄは、図７Ｃと同じルクス／ニト比に対して複数のリターダを備えないディスプレイについて極方向による視覚的セキュリティレベルの変化を例示する概略グラフである。本実施形態と比較して、望ましい視覚的セキュリティレベルＶ＞４の極領域６９２は大幅に低減され、画像視認性は低下するが不十分な視覚的セキュリティレベルの極領域６９４が増加する。

本開示と比較すると、狭い角度範囲にわたって高反射率を提供する単一のリターダ（単一のリターダ層に典型的であり、例えば図２７Ａ～図２７Ｂを参照して記載される、「ブルズアイ」パターンなど）は、広い角度範囲にわたって高反射率を達成しない。特に、図５Ａに例示される反射光の二重通過は、高反射率である非常に狭い領域を提供する。反射光は、ディスプレイの法線に対して入力と出力との光線方向を反転させてリターダを２回通過しなければならない。これにより、光学効果が倍増し、設計角度に近い高度（例えば、＋／－４５度の横角および０度の高度）を有する光線に対して高反射率が限定される。本実施形態の水平についての根本的な拡張プライバシー性能は、はるかにより大きな高視覚的セキュリティ領域、例えば極領域６９２を生じる。

本実施形態の本複数のリターダは、広い角度範囲にわたって高反射率を提供し、軸外の覗き見者に対する望ましいプライバシーを達成する。さらに、本リターダは、パブリック動作モードで低反射率および高画像視認性を提供するように切り替えられ得る。有利なことに、複数のリターダは、極領域６９０において主ユーザに対して快適な画像視認性を達成しながら、大幅に増加した極領域６９２と大幅に低減された極領域６９４とを達成する。

自動車に制御可能なディスプレイ照明を提供することが望ましい場合がある。

図８Ａは、エンターテインメント動作モードと共有動作モードとの両方について、自動車６００の車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイ１００を有する自動車を側面図で例示する概略図である。光円錐６１０（例えば、輝度がピーク輝度の５０％よりも大きい光の円錐を表す）は、高度方向におけるディスプレイ１００の輝度分布によって提供されてもよく、切り替え可能ではない。さらに、ディスプレイ反射率は、この光円錐６１０の外側の正面反射率と比較して増加し得る。

図８Ｂは、エンターテインメント動作モードで車室６０２内に配設され、プライバシーディスプレイと同様に動作する切り替え可能な指向性ディスプレイ１００を有する自動車を上面図で例示する概略図である。光円錐６１２は、狭い角度範囲を具備しており、これにより、乗客６０６にはディスプレイ１００が見え得るが、運転者６０４には低下した輝度および増加した反射率の結果としてディスプレイ１００上の画像は見ることができない。有利なことに、エンターテインメント画像は、運転者６０４の邪魔になることなく乗客６０６に表示され得る。

図８Ｃは、共有動作モードで車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイ１００を有する自動車を上面図で例示する概略図である。光円錐６１４は、例えばディスプレイが動いていないとき、または邪魔にならない画像が提供されるときに、すべての搭乗者がディスプレイ１００上の画像を知覚し得るように、広い角度範囲を具備している。

図８Ｄは、夜間動作モードと昼間動作モードとの両方について、車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイ１００を有する自動車を上面図で例示する概略図である。図８Ｂおよび図８Ｃの配設と比較して、光出力は、ディスプレイの高度方向が運転者６０４と乗客６０６との場所間の軸に沿うように回転される。光円錐６２０は、運転者６０４と乗客６０６との両方を、低ディスプレイ反射率で照明する。

図８Ｅは、夜間動作モードで車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイ１００を有する自動車を上面図で例示する概略図である。したがって、ディスプレイは、狭い角度の出力光円錐６２２を提供することができる。車室６０２の内面および搭乗者を照明し、かつ運転者６０４に注意散漫を引き起こす迷光は、有利なことに実質的に低減され得る。運転者６０４と乗客６０６との両方が、有利なことに画像を観測することができる。

図８Ｆは、夜間動作モードで車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイ１００を有する自動車を上面図で例示する概略図である。したがって、ディスプレイは、狭い角度の出力光円錐６２４を提供することができる。有利なことに、ディスプレイは、好都合に室６０２のすべての搭乗者が観測することができる。

図８Ａ～図８Ｆのディスプレイ１００は、運転者計器ディスプレイ、センターコンソールディスプレイ、およびシートバックディスプレイなどの他の車室場所に配設されてもよい。

ここで、第１の状態を表すパブリックモードでのディスプレイデバイス１００の動作について記載し、極性制御リターダ３００のさらなる詳細を例示する。

図９Ａは、パブリック動作モードにおける極性制御リターダ３００の配設を斜視側面図で例示する概略図である。本実施形態では、液晶リターダ３０１の両端間にゼロ電圧が提供され、表２は、図９Ａの構成の例示的な実施形態について記載している。さらに詳細には考察されていない図９Ａの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、電極４１３、４１５上に、かつ液晶材料４１４の層に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダ３０１の両側上に配置された２つの表面整合層を備え、各々は、隣接する液晶材料４１４にホメオトロピック整合を提供するように配設される。切り替え可能な液晶リターダ３０１の液晶材料４１４の層は、負の誘電異方性を有する液晶材料を含む。Ｔ液晶分子４１４は、切り替えにおける縮退を除去するために、例えば水平から８８度のプレチルトを具備し得る。

本実施形態では、リターダスタックのシミュレーションとディスプレイ光学スタックを用いた実験とによって、リターデーションおよび電圧の望ましい範囲が確立されている。ここで、様々な光学層の設計構成を提供するリターダンスの範囲について記載する。

液晶材料層３１４は、５００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有し、リターダ３３０は、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダをさらに備え、パッシブリターダは、－３００ｎｍ～－９００ｎｍの範囲で、好ましくは－４５０ｎｍ～－８００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－５００ｎｍ～－７２５ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

代替的に、パッシブ極性制御リターダ３３０は、リターダの平面に対して垂直な成分とリターダの平面内の成分とを有して方向付けられた光学軸を有するＯプレートリターダを備えてもよい。このようなリターダは、液晶材料４１４の残留チルトに対する補償をさらに提供することができる。

図９Ｂは、パブリック動作モードにおける図１Ａの光学スタックを通したＳＬＭからの出力光の伝搬を側面図で例示する概略図であり、図９Ｃは、図９Ｂの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図９Ｂ～図９Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

したがって、液晶リターダ３０１が上記の２つの状態のうちの第１の状態にあるとき、極性制御リターダ３００は、切り替え可能なリターダ３０１の平面に対して垂直に、または切り替え可能なリターダ３０１の平面に対する垂線に対して鋭角をなして極性制御リターダ３００を通過する光に、偏光成分３６０、３６１の全体的な変換を提供しない。すなわち、偏光成分３６２は、偏光成分３６０と実質的に同じであり、偏光成分３６４は、偏光成分３６１と実質的に同じである。したがって、図９Ｃの角度透過プロファイルは、広い極領域にわたって実質的に均一に透過している。有利なことに、ディスプレイを広視野に切り替えることができる。

図９Ｄは、パブリック動作モードにおける図１Ａの光学スタックを通した周囲照明光の伝搬を上面図で例示する概略図であり、図９Ｅは、図９Ｄの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図９Ｄ～図９Ｅの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

したがって、液晶リターダ３０１が上記の２つの状態のうちの第１の状態にあるとき、極性制御リターダ３００は、極性制御リターダ３００の平面に対して垂直であるか、または極性制御リターダ３００の平面に対する垂線に対して鋭角をなす、追加の偏光器３１８、次いで極性制御リターダ３００を通過する周囲光線４１２に、偏光成分３７２の全体的な変換を提供しない。

パブリック動作モードでは、入力光線４１２は、追加の偏光器３１８を透過した後、偏光状態３７２を有する。正面方向と軸外方向との両方で、偏光変換は行われず、したがって、反射偏光器３０２からの光線４０２の反射率は低い。光線４１２は、反射偏光器３０２を透過し、ディスプレイ偏光器２１８、２１０、または図１Ａのバックライト、または図１Ｂの放出型ＳＬＭ３８の光アイソレータ２１８、５１８で消失する。

有利なことに、パブリック動作モードでは、広視野にわたって高輝度および低反射率が提供される。このようなディスプレイは、好都合に複数の観測者によって高いコントラストで視認され得る。

ここで、第１の状態のパブリックモードにおける図１Ａのディスプレイの外観について記載する。

図１０Ａは、パブリックモードで動作しているディスプレイの透過出力光の観測を正面斜視図で例示する概略図であり、図１０Ｂは、パブリックモードにおける図１Ａの切り替え可能なディスプレイからの反射周囲光の観測を正面斜視図で例示する概略図であり、図１０Ｃは、パブリックモードで動作している図１Ａのディスプレイの外観を正面斜視図で例示する概略図である。

したがって、ユーザ４９にとって望ましい軸外の観測位置は、高ディスプレイ輝度を有し、反射偏光器３０２からの反射が実質的にない。高画像視認性値を達成し、ディスプレイ情報を好都合に複数のユーザに弁別することができる。フレネル反射６０５は、従来のディスプレイのように依然として存在し、通例の低レベルである。高性能のパブリックモードが提供される。

ここで、リターダのさらなる配設について記載する。

図１１Ａは、パブリック動作モードにおける切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図であり、切り替え可能なリターダは、ホモジニアス整合を有する切り替え可能な液晶層と交差Ａ－プレート極性制御リターダとを備え、図１１Ｂは、プライバシー動作モードにおける図１１Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１１Ｃは、プライバシー動作モードにおける図１１Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフであり、図１１Ｄは、パブリック動作モードにおける図１１Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１１Ｅは、表３Ａに例示される実施形態を含むパブリック動作モードにおける図１１Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図１１Ａ～図１１Ｅの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、液晶材料４２１の層に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダ３０１の両側上に配置された２つの表面整合層４１９ａ、４１９ｂを備え、各々は、隣接する液晶材料４２１にホモジニアス整合を提供するように配設されている。切り替え可能な液晶リターダ３０１の液晶材料４２１の層３１４は、正の誘電異方性を有する液晶材料４２１を含む。液晶材料４２１の層は、５００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。リターダ３３０は、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対をさらに備え、パッシブリターダ対の各パッシブリターダは、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは３５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは４５０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

表２の実施形態と比較して、パッシブ極性制御リターダ３３０は、交差した軸を有するＡ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂの対によって提供される。本実施形態において、「交差した」とは、リターダの平面内の２つのリターダの光学軸間の実質的に９０°の角度を指す。リターダ材料のコストを低減するために、例えば、フィルム製造中の延伸誤差に起因するリターダ配向のいくらかの変動を材料に提供することが望ましい。好ましい方向から離れたリターダの配向の変化は、正面輝度を低減し、最小透過率を増加させることができる。好ましくは、角度３１０Ａは、少なくとも３５°かつ最大５５°、より好ましくは少なくとも４０°かつ最大５０°、および最も好ましくは少なくとも４２．５°かつ最大４７．５°である。好ましくは、角度３１０Ｂは、少なくとも１２５°かつ最大１４５°、より好ましくは少なくとも１３０°かつ最大１３５°、および最も好ましくは少なくとも１３２．５°かつ最大１３７．５°である。

表２の実施形態と比較して、液晶リターダの整合は、ホメオトロピック整合ではなくホモジニアス整合によって提供される。ホモジニアス整合は、有利なことに、ディスプレイにタッチしたときなど、機械的な歪みの際の短縮された回復時間を提供する。

パッシブリターダは、低コストおよび高い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されてもよい。さらに、加えられた圧力中の液晶材料の流れの視認性に回復性を提供しながら、ホモジニアス整合を有する液晶リターダの視野を増大させる。

追加の偏光器３１８に、出力偏光器２１８および反射偏光器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。

図１１Ｆは、交差Ａ－プレートパッシブ極性制御リターダ３３０Ａ、３３０Ｂおよびホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１を備え、表３Ｂに例示される実施形態を含むパッシブ回転リターダ４６０をさらに備える、プライバシー動作モードにおけるリターダ３００の配設を透視側面図で例示する概略図である。さらに詳細には考察されていない図１１Ｆの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

反射偏光器３０２および追加の偏光器３１８は、平行でない電気ベクトル透過方向３０３、３１９を有し、ディスプレイデバイス１００は、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に配設された回転器リターダ４０６をさらに備え、回転器リターダ４０６は、回転器リターダ４０６に入射する偏光の偏光方向を、ディスプレイ偏光器２１８の電気ベクトル透過方向と追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向との間で回転させるように配設されている。

出力偏光器２１８および反射偏光器３０２は、例えば、ツイストネマチックＬＣＤディスプレイの場合、４５度の角度３１７であり得る電気ベクトル透過方向２１９、３０３を具備し得る。追加の偏光器３１８は、通常垂直偏光を透過させる偏光サングラスを着用し得るユーザに垂直偏光を提供するように配設されていてもよい。

パッシブ回転リターダ４６０は、本実施形態の極性制御リターダ３３０とは異なり、ここでその動作について記載する。パッシブ回転リターダ４６０は、複屈折材料４６２を含み、例えば５５０ｎｍの波長でリターダンスを有する、２７５ｎｍの半波長板であってもよい。パッシブ回転リターダ４６０は、追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向３１９に対して２２．５度であり得る角度４６６で傾斜した進相軸の向き４６４を有する。したがって、パッシブ回転リターダ４６０は、極性制御リターダ３３０Ｂへと入射する光の偏光方向が方向３１９に対して平行であるように、出力偏光器２１８からの偏光を回転させる。

動作中、パッシブ回転リターダ４６０は、出力偏光器２１８からの偏光成分の角回転を提供することにより、軸上偏光状態を変更する。極性制御リターダ３３０Ａ、３３０Ｂを合わせたものと比較して、軸上偏光状態を変更しない。さらに、パッシブ回転リターダ４６０は、軸外方向の視認角度による出力輝度の小さな変化のみを提供する偏光の回転を提供する。比較すると、極性制御リターダ３３０Ａ、３３０Ｂは、視認角度による出力輝度の実質的な変更を提供する。

有利なことに、ディスプレイは、例えば偏光サングラスでの視界を提供するために、ディスプレイ偏光器偏光方向２１９とは異なる出力偏光方向３１９を具備することができる。

代替の実施形態では、半波回転を提供するために、別個のリターダ４６０を省略し、図１１Ａのリターダ３３０Ｂのリターダンスを増加させてもよい。例示的な実施形態を続けて、５５０ｎｍの波長でのリターダ３３０Ｂのリターダンスは、リターダ３３０Ａのリターダンスよりも２７５ｎｍ大きくてもよい。有利なことに、層数、複雑さ、およびコストを低減することができる。

他の実施形態では、パッシブ回転リターダ４６０は、反射偏光器３０２および追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向３０３、３１９が平行であるように、ディスプレイ出力偏光器２１８と反射偏光器３０２との間に設けられていてもよい。

図１２Ａは、第２の電圧Ｖ１で駆動される液晶４２１とパッシブ負のＣ－プレートリターダ３３０とを備えるホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダを備えるプライバシー動作モードにおける切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図であり、図１２Ｂは、第１の電圧Ｖ１とは異なる第２の電圧Ｖ２で駆動されるホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダとパッシブ負のＣ－プレートリターダとを備えるプライバシー動作モードにおける切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。さらに詳細には考察されていない図１２Ａ～図１２Ｂの配設の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含めて、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

図１２Ａの配設と比較して、液晶リターダの層３１４の中心にある液晶材料４１４の分子の増加したチルトを提供するために、駆動電圧Ｖ２を増加させる。このような増加したチルトは、プライバシーモードとパブリックモードとの間で、切り替え可能な液晶リターダ３０１のリタデーションを変化させる。

図１２Ｃは、プライバシー動作モードにおける図１２Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１２Ｄは、プライバシー動作モードにおける図１２Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。図１２Ｅは、パブリック動作モードにおける図１２Ｂの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１２Ｆは、パブリック動作モードにおける図１２Ｂの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。パッシブリターダと組み合わせたホモジニアス整合の配設の例示的な実施形態を表４Ａに示す。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、液晶材料の層に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダ３０１の両側上に配置された２つの表面整合層を備え、各々は、隣接する液晶材料４１４にホモジニアス整合を提供するように配設されている。切り替え可能な液晶リターダ３０１の液晶材料４１４の層３１４は、正の誘電異方性を有する液晶材料４１４を含む。液晶材料４１４の層は、５００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。リターダ３３０は、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダをさらに備え、パッシブリターダが、－３００ｎｍ～－７００ｎｍの範囲で、好ましくは－３５０ｎｍ～－６００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－４００ｎｍ～－５００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

図１１Ａと比較して、有利なことに、リターダ３３０の厚さおよび複雑さを低減することができる。

ここで、パッシブ極性制御リターダ３３０を省略した構造について記載する。

図１３Ａは、プライバシー動作モードにあるホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１を備えるプライバシー動作モードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。切り替え可能な液晶リターダ３０１は、液晶材料４２１の層に隣接して配置され、かつ隣接する液晶材料４２１でホモジニアス整合を提供するように配設された表面整合層４１９ａ、４１９ｂを備える。図１３Ｂは、プライバシー動作モードにおける図１３Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１３Ｃは、プライバシー動作モードにおける図１３Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフであり、図１３Ｄは、パブリック動作モードにおける図１３Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１３Ｅは、パブリック動作モードにおける図１３Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。

図１３Ａの配設の例示的な実施形態が表４Ｂに与えられている。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、液晶材料の層に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダ３０１の両側上に配置された２つの表面整合層を備え、各々は、隣接する液晶材料４１４にホモジニアス整合を提供するように配設されている。切り替え可能な液晶リターダの液晶材料層は、正の誘電異方性を有する液晶材料を含む。液晶リターダ３０１は、５００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、好ましくは７００ｎｍ～１２００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは８００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有することができる。

図１３Ａ～図１３Ｅの実施形態は、有利なことに、パッシブリターダが設けられないため、低減されたコストおよび複雑さを達成する。さらに、パブリックモードは、層３１４の液晶材料の非駆動状態であり得、プライバシーモードで比較的低い電圧が使用される。さらに、ホメオトロピック整合と比較して、ホモジニアス整合層は、有利なことに、例えば、タッチパネルが使用される場合に、ディスプレイ表面の取り扱いから生じる液晶材料の流れの低減された視認性を提供することができる。

図１３Ｆは、反射偏光器、切り替え可能な液晶リターダ、および追加の偏光器を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示する概略図である。切り替え可能な「ブルズアイ」視野プロファイルを有するプライバシーを提供する、低コストの切り替え可能なアフターマーケット層を提供することができる。

ここで、切り替え可能なリターダ３００のさらなる配設について記載する。

図１４Ａは、交差Ａ－プレートパッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂとホメオトロピック整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１とを備える、プライバシー動作モードにおける切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。図１４Ｂは、プライバシー動作モードにおける図１４Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１４Ｃは、プライバシー動作モードにおける図１４Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図１４Ａ～図１４Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

図１４Ｄは、交差Ａ－プレートパッシブリターダとホメオトロピック整合した切り替え可能なＬＣリターダとを備える、パブリック動作モードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。図１４Ｅは、パブリック動作モードにおける図１４Ｄの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１４Ｆは、パブリック動作モードにおける図１４Ｄの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図１４Ｄ～図１４Ｆの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

したがって、パッシブ極性制御リターダ３３０は、リターダの平面内で交差する光学軸を有するリターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対を備える。リターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対は、出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対して各々＋／－４５°で延在する光学軸を有する。リターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対は各々、単一のＡ－プレートを備える。表５に、例示的な実施形態が記載されている。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、電極４１３、４１５上に、かつ液晶材料４１４の層に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダ３０１の両側上に配置された２つの表面整合層を備え、各々は、隣接する液晶材料４１４にホメオトロピック整合を提供するように配設されている。切り替え可能な液晶リターダ３０１の液晶材料４１４の層は、負の誘電異方性を有する液晶材料を含む。液晶材料層３１４は、５００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。リターダ３０１は、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備え、パッシブリターダ対の各パッシブリターダは、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは５００ｎｍ～７００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは５５０ｎｍ～６７５ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

有利なことに、プライバシーモードでは、広視野にわたって高反射率を提供することができる。Ａ－プレートを、より好都合に、Ｃ－プレートリターダの場合よりも低コストで製造することができる。

ここで、ハイブリッド整合液晶リターダ３０１について記載する。

図１５Ａは、液晶材料４２３を含むホモジニアス整合およびホメオトロピック整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１と、パッシブ負のＣ－プレートリターダ３３０と、を備える、プライバシー動作モードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。図１５Ｂは、プライバシー動作モードにおける図１５Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１５Ｃは、プライバシー動作モードにおける図１５Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。図１５Ｄは、パブリック動作モードにおける図１５Ａの透過光線について極方向による出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１５Ｅは、パブリック動作モードにおける図１５Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図１５Ａ～図１５Ｅの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

パッシブリターダと組み合わせたホメオトロピック整合層とホモジニアス整合層との両方を備えるハイブリッド整合の配設の実施形態が、表６に例示されている。

切り替え可能な液晶リターダ３０１は、液晶材料４１４の層３１４に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダ３０１の両側上に配置された２つの表面整合層４１９ａ、４１９ｂを備え、表面整合層４１９ａのうちの一方は、隣接する液晶材料４１４にホメオトロピック整合を提供するように配設されており、表面整合層４１９ｂのうちの他方は、隣接する液晶材料４１４においてホモジニアス整合を提供するように配設されている。

２つのホメオトロピック整合層または２つのホモジニアス整合層を有する実施形態と比較して、ホメオトロピック整合層４１９ａの側に設置されるか、またはホモジニアス整合層４１９ｂの側に設置されるかで、パッシブ極性制御リターダ３３０の設計は異なり得る。

ホモジニアス整合を提供するように配設された表面配向層４１９ｂが液晶材料４１４の層３１４と極性制御リターダ３３０との間にある場合、液晶リターダ３０１は、７００ｎｍ～２０００ｎｍの範囲で、好ましくは１０００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは１２００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。極性制御リターダ３００は、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブ極性制御リターダ３３０をさらに備えてもよく、パッシブ極性制御リターダ３３０は、－４００ｎｍ～－１８００ｎｍの範囲で、好ましくは－７００ｎｍ～－１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－９００ｎｍ～－１３００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

図１５ＡのＣ－プレートは、交差Ａ－プレートによって置き換えられてもよい。極性制御リターダ３００が、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備える場合、リターダ対の各リターダは、４００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲で、好ましくは７００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは９００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

ホメオトロピック整合を提供するように配設された表面配向層４１９ａが液晶材料４１４の層３１４と極性制御リターダ３３０との間にある場合、液晶リターダ３０１は、５００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲で、好ましくは７００ｎｍ～１５００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは９００ｎｍ～１３５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。極性制御リターダ３００は、リターダ３３０の平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブ極性制御リターダ３３０をさらに備えてもよく、パッシブ極性制御リターダ３３０は、－３００ｎｍ～－１６００ｎｍの範囲で、好ましくは－５００ｎｍ～－１３００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－７００ｎｍ～－１１５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有し、または、リターダ３３０は、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備えてもよく、リターダ対の各リターダは、４００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは８００ｎｍ～１３００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

有利なことに、図１５Ａのハイブリッド整合は、反射偏光器３０２からの反射率が増加する、増大した極角範囲を達成する。

ここで、プライバシーまたは低迷光ディスプレイ装置の視野の制御を達成するための複数の光学スタックを備える、さらなるディスプレイ構造について記載する。

図１６は、非コリメートバックライト２０、反射再循環偏光器３１８Ｂと透過型ＳＬＭ４８との間に配設されたさらなるパッシブ極性制御リターダ３００Ｂ、反射偏光器３０２、極性制御リターダ３００Ａ、および追加の偏光器３１８Ａを備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイ１００を側面斜視図で例示する概略図である。したがって、図１Ａのディスプレイと比較して、図１６は、透過型ＳＬＭ４８の入力偏光器２１０とさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設されたさらなるパッシブ極性制御リターダ３００Ｂをさらに備える。バックライト２０内で光を再循環させ、かつ図１Ａの反射偏光器２０８と同様の方法で効率を有利に増加させるように配設された反射偏光器３１８Ｂによって、さらなる追加の偏光器３１８Ｂが提供される。

有利なことに、ディスプレイの視野は、ＳＬＭ４８からの軸外輝度を低減するように、さらなる追加の偏光器３１８Ｂによって変更される。迷光が軽減され、覗き見者に対する視覚的セキュリティレベルが高まる。追加の偏光器３１８Ｂは、反射偏光器であり得る。これは、反射偏光器３０２とは異なる。追加の反射偏光器３１８Ｂは、バックライト２０に光再循環を提供し、プライバシーモードでは前面反射を増加させない。有利なことに、効率が増大する。

図１７Ａは、放出型ＳＬＭ４８、パッシブコントロールリターダ３００Ｂ、さらなる追加の偏光器３１８Ｂ、反射偏光器３０２、複数のリターダ３００、および追加の偏光器３１８Ａを備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示する概略図である。出力偏光器２１８と反射偏光器３０２との間に、さらなる偏光制御リターダ３００Ｂが配設されている。さらなる偏光制御リターダ３００Ｂと反射偏光器３０２との間に、さらなる追加の偏光器３１８Ａが配設されている。

図１７Ｂは、放出型ディスプレイのための視野角制御素子２６０を側面斜視図で例示する概略図である。

動作中、ディスプレイ出力偏光器２１８からの光は、パッシブ極性制御リターダ３００Ｂおよびさらなる追加の偏光器３１８Ｂからの視野変更を有する。有利なことに、放射型ディスプレイからの視野が縮小される。反射偏光器３０２、複数の極性制御リターダ３００Ａ、および追加の偏光器３１８Ａは、ＳＬＭ４８、リターダ３００Ｂ、およびさらなる追加の偏光器３１８Ｂによって決定されるパブリックモードと、図１Ｂのディスプレイ１００によって達成されるものと比較して高軸外反射率および低軸外輝度を有するプライバシーモードと、の切り替えを提供する。

図１Ｂのディスプレイと比較して、図１７Ａは、さらなる極性制御リターダ３００Ｂおよびさらなる追加の偏光器３１８Ｂをさらに備え、さらなる極性制御リターダ３００Ｂは、第１の言及した追加の偏光器とさらなる追加の偏光器３１８との間に配設されている。

軸外視認に対する高画像視認性有するパブリックモードと、高視覚的セキュリティレベルを有するプライバシーモードと、が提供されれば、望ましいことである。ここで、さらなる複数のリターダおよびさらなる追加の偏光器を備える切り替え可能なプライバシーディスプレイの実施形態について記載する。

図１８Ａは、広角バックライト２０を備える、周囲照明６０４で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイ１００を側面斜視図で例示する概略図であり、第１の極性制御リターダ３００Ａは、バックライト２０とＳＬＭ４８との間に配設されており、さらなる極性制御リターダ３００Ｂは、ＳＬＭ４８からの光を受け取るように配設されている。さらに詳細には考察されていない図１６～図１８Ｂの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

図１８Ａは、ＳＬＭの出力偏光器２１８からの光を受け取るように設けられた視野角制御素子２６０Ａを有する図１Ａと同様の構造を有する。

比較として、バックライト２０は、指向性バックライト以外の他の箇所に記載されるように、広角バックライト２０によって提供されてもよい。ＳＬＭ４８は、バックライト２０からの出力光４００を受け取るように配設された透過型ＳＬＭであり、ＳＬＭ４８は、ＳＬＭ４８の入力側上に配設された入力偏光器２１０をさらに備え、入力偏光器２１０は直線偏光器である。さらなる追加の偏光器３１８Ｂは、入力偏光器２１０の入力側上に配設されており、さらなる追加の偏光器３１８Ｂは、直線偏光器である。さらなる追加の偏光器３１８Ｂと入力偏光器２１０との間に、少なくとも１つのさらなる極性制御リターダ３００Ｂが配設されている。

第１の言及した少なくとも１つの極性制御リターダ３００Ａは、第１の液晶材料層３１４Ａを備える第１の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａを備え、少なくとも１つのさらなる極性制御リターダ３００Ｂは、第２の液晶材料層３１４Ｂを備える第２の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ｂを備える。

極性制御リターダ３００Ａは、パッシブ極性制御リターダ３３０Ａおよび切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａを備える。さらなる極性制御リターダ３００Ｂは、パッシブ極性制御リターダ３３０Ｂおよび切り替え可能な液晶リターダ３０１Ｂを備える。本明細書の他の箇所に記載するように、極性制御リターダ３００Ｂは、出力透過極輝度プロファイルの変更を提供し、極性制御リターダ３００Ａは、出力透過極輝度および反射率のプロファイルの変更を提供する。

図１６と比較して、バックライト２０が軸外の極場所に対してより高い輝度を有するため、パブリックモードで増加した軸外輝度が達成され、それにより、両方の液晶層３１４Ａ、３１４Ｂの制御によって、軸外のユーザに対して画像の視認性が増大する。プライバシーモードでは、軸外輝度が２つの乗算型輝度制御極性制御リターダ３００Ａ、３００Ｂおよびそれぞれの追加の偏光器３１８Ａ、３１８Ｂによって減少するため、軸外の覗き見者に対して視覚的セキュリティレベルが高まる。さらに、軸外のユーザには高反射率が提供される。

有利なことに、図１Ａを参照して記載した動作を有する反射再循環偏光器（反射偏光器３０２とは機能が異なる）は、さらなる追加の偏光器３１８Ｂを提供して、プライバシー動作に対する高効率および縮小された視野をさらに達成することができる。

図１８Ａの配設は、ＳＬＭ４８の前面に単一の視野角制御素子２６０Ａを有する。有利なことに、スクリーン前面の厚さを低減することができる。さらに、偏光器３１８の前面上に、または視野角制御素子２６０Ａと出力偏光器２１８との間に、ディフューザが配設されてもよい。有利なことに、前面反射の視認性を低下させることができる。さらに、視野角制御素子２６０Ｂを、好都合にＳＬＭ４８とバックライト２０との間に設けることができる。組み立てのコストおよび複雑さを低減することができる。ピクセル層２１４とディスプレイユーザ２６との間の表面の数を低減し、有利なことに増大した画像コントラストを達成することができる。

ここで、パッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂが各々パッシブな複数のリターダの対を備える図１８Ａと同様の配設について記載する。

図１８Ｂは、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８Ａとの間に配設された極性制御リターダ３００Ａと、透過型ＳＬＭ４８の入力偏光器２１０とさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設されたさらなる極性制御リターダ３００Ｂと、を備える光学スタックの光学層の整合を正面図で例示する概略図であり、極性制御リターダ３００Ａおよびさらなる極性制御リターダ３００Ｂは各々、交差Ａ－プレートを備える。表７および表８Ａに、例示的な実施形態が提供されている。

図１１Ａの実施形態と比較して、図１８Ａ～図１８Ｆの実施形態は、広視野で高輝度を有する透過型ＳＬＭ４８および広角バックライト２０、または放射型ＳＬＭ４８のいずれかを備える。

さらに、実施形態は、極性制御リターダ３００Ａ、追加の偏光器３１８Ａ、さらなる極性制御リターダ３００Ｂ、およびさらなる追加の偏光器３１８Ｂを備える。このような配設の透過プロファイルは乗算的である。したがって、＋／－４５度の横角および０度の高度などの設計極角では、非常に低い輝度を達成することができる。ただし、設計の極角よりも高い角度でのバックライトまたは放出型ＳＬＭからの高輝度は、高められた光レベルと低下した反射率とを提供する。高角度の覗き見者に対して、視覚的セキュリティレベルが低下する可能性がある。少なくとも１つのさらなる極性制御リターダ３００Ｂは、少なくとも１つのさらなるパッシブリターダを備え、図１８Ｂの実施形態では、２つの交差パッシブ極性制御リターダ３３０ＢＡ、３３０ＢＢが提供される。

４５度よりも大きい、例えば５０度と６５度との間の横角をなす最小値に調整された設計を提供することが望ましい場合がある。さらなる極性制御リターダ３００Ｂを有する配設では、切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａ、３０１Ｂの液晶材料４１４の層３１４Ａ、３１４Ｂは各々、４５０ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、好ましくは５００ｎｍ～７５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは５５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有してもよい。

第１の言及した複数のリターダおよびさらなる複数のリターダは各々、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備えてもよく、パッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂの第１の言及した対の各パッシブリターダは、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは３５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲で、および最も好ましくは４００ｎｍ～５５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

有利なことに、高角度での輝度および反射率を低減することができ、高視認角度での覗き見者に対して視覚的セキュリティレベルを高めることができる。ここで、切り替え可能なプライバシーディスプレイにおける色の非対称性の低減について考察する。

図１８Ｃは、表８Ａの交差Ａ－プレートリターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢおよび液晶層３１４Ａを備える極性制御リターダ３００Ｂのうちの１つに対する、交差パッシブＡ－プレートと、ホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダと、を備える複数のリターダの透過光線について、極方向による対数出力輝度の変化を例示する概略グラフであり、図１８Ｄは、表８Ｂのリターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢ、３１４Ａを備える極性制御リターダリターダ３００Ｂのうちの１つに対する、交差パッシブＡ－プレートと、ホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダと、を備える複数のリターダの透過光線について、横視認角度による対数出力輝度の変化４７０Ａを横方向に例示する概略グラフである。

図１８Ｃおよび図１８Ｄは、交差Ａ－プレート３３０ＡＡ、３３０ＡＢのシーケンスによって提供されるいくらかの輝度非対称性があることを例示している。輝度プロファイルは波長依存性であるため、動作中、このような非対称性は、角度領域４７２Ｌ、４７２Ｒに例示されるように、ディスプレイのいずれかの側で異なる外観を有する顕著な色変化を提供する可能性がある。図１１Ａの配設では、コリメート化バックライト２０の低輝度に起因して、このような色シフトは通常はあまり見られない。しかしながら、高角度での増加したバックライト２０の輝度により、または放出型ＳＬＭの場合、非対称性がより鮮明に見える。非対称の色外観が提供されれば、望ましいことである。

図１８Ｂに戻ると、第１の言及した極性制御リターダ３００Ａは、リターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢの平面内で交差する光学軸３３１ＡＡ、３３１ＡＢを有するパッシブリターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢの対を備え、パッシブリターダ３３０ＡＡの対の第１のものは、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向２１９に対して４５°で延在する光学軸３３１ＡＡを有し、パッシブリターダ３３１ＡＢの対の第２のものは、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向２１９に対して１３５°で延在する光学軸３３１ＡＢを有する。

少なくとも１つのさらなる極性制御リターダ３００Ｂは、リターダ３３０ＢＡ、３３０ＢＢの平面内で交差する光学軸３３１ＢＡ、３３１ＢＢを有するパッシブリターダ３３０ＢＡ、３３０ＢＢのさらなる対を備え、パッシブリターダ３３０ＢＡのさらなる対の第１のものは、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向２１９に対して１３５°で延在する光学軸３３１ＢＡを有し、パッシブリターダ３３０ＢＢのさらなる対の第２のものは、出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向２１９に対して４５°で延在する光学軸３３１ＢＢを有する。各パッシブリターダ対の第２のリターダ３３０ＡＢ、３３０ＢＢは、それぞれのパッシブ極性制御リターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対の第１のリターダ３３０ＡＡ、３３０ＢＡからの光を受け取るように配設されている。したがって、互いに最も近い、第１の対のパッシブリターダ３３０ＡＡとさらなる対のパッシブリターダ３３０ＢＢとは、同じ方向に延在するそれぞれの光学軸３３１ＡＡおよび３３１ＡＢを有する。

本開示では、パッシブリターダの光学軸の回転方向は、各パッシブリターダ対内の光学軸のうちのいずれか１つがそれぞれ４５°および１３５°に延在するように、時計回りまたは反時計回りであってもよい。例示的な例では、回転方向は、時計回りである。

図１８Ｄに戻ると、交差Ａ－プレート３３０ＢＡ、３３０ＢＢおよび液晶リターダ３１４Ｂの輝度プロファイルは、プロファイル４７０Ｂによって例示されている。組み合わせでは、プロファイル４７０Ａ、４７０Ｂは、乗算的である。したがって、図１８Ｂのリターダの配設は、２つの輝度プロファイルの平均化を達成し、さらに色対称性を達成する。有利なことに、角度均一性が向上する。

任意選択で、図１８Ａおよび１８Ｂの例では、反射偏光器３１８Ｂは省略されてもよい。その場合、反射偏光器３１８Ｂは、任意選択で、二色性吸収偏光器（図示せず）によって置き換えられてもよい。

ここで、極性制御リターダ３００Ａ、およびさらなる極性制御リターダ３００Ｂの別の配設が与えられる。

図１８Ｅは、放出型ＳＬＭ４８、第１の極性制御リターダ３００Ａ、第１の追加の偏光器３１８Ａ、反射偏光器３０２、第２の極性制御リターダ３００Ｂ、および第２の追加の偏光器３１８Ｂを備える、周囲照明で使用するための切り替え可能なプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示する概略図であり、図１８Ｆは、追加の光吸収偏光器３１８Ａと反射偏光器３０２であるさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設された極性制御リターダ３００Ａと、出力偏光器２１８とさらなる追加の偏光器３１８Ｂ、３０２との間に配設されたさらなる極性制御リターダ３００Ｂと、を備える光学スタックの光学層の配設を正面図で例示する概略図であり、極性制御リターダ３００Ａおよびさらなる複数のリターダ３００Ｂは各々、交差Ａ－プレート３３０ＡＡ、３３０ＡＢ、３３０ＢＡおよび３３０ＢＢを備える。

表８Ｂに、例示的な実施形態が提供されている。

図１８Ａの配設と比較して、ＳＬＭ４８からの散乱が視野角制御素子２６０Ｂからの輝度プロファイルの視野を変更しないため、軸外の視認場所に対して低減された輝度が有利に提供され得る。さらに、単一の光学部品スタックが、好都合なアフターマーケットまたは工場での取り付けのために提供されてもよい。

図１８Ｅ～図１８Ｆの実施形態は、反射偏光器３０２がさらなる複数のリターダ３００Ｂの追加の偏光器３１８Ｂをさらに提供できることを、さらに例示している。有利なことに、コストおよび厚さが低減され、効率が向上する。

ここで、対称な色および輝度の出力を有する輝度制御ディスプレイの実施形態について記載する。

図１８Ｇは、追加の光吸収偏光器３１８Ａとさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設された偏光制御リターダ３００Ａと、出力偏光器２１８とさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設されたさらなる極性制御リターダ３００Ｂと、を備える光学スタックの光学層の整合を正面図で例示する概略図であり、極性制御リターダ３００Ａおよびさらなる複数のリターダ３００Ｂは各々、交差Ａ－プレートリターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢ、３３０ＢＡ、および３３０ＢＢを備える。

したがって、ディスプレイデバイスは、ＳＬＭ４８と、ＳＬＭの少なくとも一方側上に配設されたディスプレイ偏光器であって、ディスプレイ偏光器は、直線偏光器である、ディスプレイ偏光器と、少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの１つとＳＬＭ４８の同じ側上に配設された第１の追加の偏光器３１８Ａであって、第１の追加の偏光器３１８Ａは、直線偏光器である、第１の追加の偏光器３１８Ａと、第１の追加の偏光器３１８Ａと少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの１つとの間に配設された第１の極性制御リターダ３００Ａと、第１の追加の偏光器３１８Ａの外側に、少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの上記の１つとＳＬＭの同じ側上に配設されたさらなる追加の偏光器３１８Ｂであって、さらなる追加の偏光器３１８Ｂは、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器３１８Ｂと、第１の追加の偏光器３１８Ａとさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設されたさらなる極性制御リターダ３００Ｂと、を備え、第１の極性制御リターダは、交差し、かつ出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸３３１ＡＡ、３３１ＡＢをリターダの平面内に有するパッシブリターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢの対を備え、さらなる極性制御リターダは、交差し、かつ出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸３３１ＢＡ、３３１ＢＢをリターダの平面内に有するパッシブリターダ３３０ＢＡ、３３０ＢＢの対を備え、互いに最も近い、第１のパッシブ極性制御リターダ対の一方とさらなるパッシブ極性制御リターダの一方との光学軸３３１ＢＢ、３３１ＡＡは、同じ方向に延在する。

第１の極性制御リターダ３００Ａおよびさらなる極性制御リターダ３００Ｂは各々、液晶材料４１４Ａ、４１４Ｂの層３１４Ａ、３１４Ｂを備える切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａ、３０１Ｂをさらに備え、第１の極性制御リターダ３００Ａおよびさらなる極性制御リターダ３００Ｂは各々、切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａ、３０１Ｂの切り替え可能な状態において、同時に、極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの上記の１つ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しないように、かつ極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの上記の１つ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設されている。

図１８Ｇの例は、反射偏光器３０２がさらなる追加の偏光器３１８Ｂによって置き換えられていることを除いて、図１８Ｅおよび図１８Ｆの例と同じである。有利なことに、図１８Ｃ～図１８Ｄによって例示されるのと同じ方法で、対称の色および輝度の出力を有する輝度制御ディスプレイを達成することができる。さらに、高軸外反射率が望ましくない環境では、反射偏光器３０２の反射率が排除される。

図１８Ｈは、さらなる追加の光吸収偏光器３１８Ｂと追加の偏光器３１８Ａとの間に配設されたさらなる複数のリターダ３００Ｂと、入力偏光器２１０と追加の偏光器３１８Ａとの間に配設された複数のリターダ３００Ａと、を備える透過型ＳＬＭ４８用光学スタックの光学層の配設を正面図で例示する概略図であり、複数のリターダ３００Ａおよびさらなる複数のリターダ３００Ｂが各々、交差Ａ－プレートを備える。

図１８Ｈの例は、光学スタックがＳＬＭの入力側上に、かつバックライト２０とＳＬＭ４８との間に配設されていることを除いて、図１８Ｇの例と同じである。有利なことに、画面の前面の厚さが低減され、ピクセルをぼかすことなく前面に、増大させた拡散を供給することができる。さらに、画像コントラストを増加させることができる。

図１８Ｉは、さらなる追加の偏光器３１８Ｂと入力偏光器２１０との間に配設されたさらなる複数のリターダ３００Ｂと、出力偏光器２１８と追加の偏光器３１８Ａとの間に配設された複数のリターダ３００Ａと、を備える透過型ＳＬＭ４８用光学スタックの光学層の整合を正面図で例示する概略図であり、複数のリターダ３００Ａ、３００Ｂおよびさらなる複数のリターダは各々、交差Ａ－プレート３３０ＡＡ、３３０ＡＢ、３３０ＢＡ、３３０ＢＢを備える。

ディスプレイデバイスは、光を出力するように配設されたバックライト２０と、バックライト２０からの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭ４８と、ＳＬＭ４８の入力側上に配設された入力偏光器２１０、およびＳＬＭ４８の出力側上に配設された出力偏光器２１８であって、入力偏光器２１０および出力偏光器２１８は、直線偏光器である、入力偏光器２１０および出力偏光器２１８と、出力偏光器２１８の出力側上に配設された第１の追加の偏光器３１８Ａであって、第１の追加の偏光器３１８Ａは、直線偏光器である、第１の追加の偏光器３１８Ａと、第１の追加の偏光器３１８Ａと出力偏光器２１８との間に配設された第１の極性制御リターダ３００Ａと、バックライト２０と入力偏光器２１０との間に配設されたさらなる追加の偏光器３１８Ｂであって、さらなる追加の偏光器３１８Ｂは、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器３１８Ｂと、入力偏光器２１０とさらなる追加の偏光器３１８Ｂとの間に配設されたさらなる極性制御リターダ３００Ｂと、を備え、第１の極性制御リターダ３００Ａは、交差し、かつ出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸３３１ＡＡ、３３１ＡＢをリターダの平面内に有するパッシブリターダ３３０ＡＡ、３３０ＡＢのさらなる対を備え、さらなる極性制御リターダ３００Ｂは、交差し、かつ出力偏光器２１８の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸３３１ＢＡ、３３１ＢＢをリターダの平面内に有するパッシブリターダ３３０ＢＡ、３３０ＢＢのさらなる対を備え、互いに最も近い、第１のパッシブ極性制御リターダ対の一方とさらなるパッシブ極性制御リターダ対の一方との光学軸３３１ＢＢ、３３１ＡＡは、同じ方向に延在する。

図１８Ｉの例は、光学スタックがＳＬＭ４８の両側上に、かつバックライト２０とＳＬＭ４８との間に配設されていることを除いて、図１８Ｈの例と同じである。有利なことに、ＳＬＭからの散乱は、覗き見者に迷光を提供せず、より高い視覚的セキュリティレベルを達成することができる。

図１８Ｊは、プライバシー動作モードにある、出力偏光器２１８と反射偏光器３０２との間に配設された、負のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ３３０Ａ、およびホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａと、吸収型偏光器３１８と反射偏光器３０２との間に配設された、負のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ３３０Ｂおよびホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダ３０１Ｂと、を備える、プライバシー動作モードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。したがって、ディスプレイデバイスは、出力偏光器２１８と反射偏光器３０２との間に配設されたリターダンス制御層３００Ａをさらに備えることができる。リターダンス制御層３００Ａは、出力偏光器２１８と反射偏光器３０２との間に配設されたさらなる切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａを備えることができる。

第１の言及した極性制御リターダ３００Ｂは、第１の液晶材料層４１４Ｂを備える第１の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ｂを備え、さらなる極性制御リターダ３００Ａは、第２の液晶材料層４１４Ａを備える第２の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａを備える。さらなる切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａは、反射偏光器に対して平行に、または逆平行に、または直交して整合する成分を液晶材料層の平面内に有するプレチルト方向を有するプレチルトを有する、液晶材料４１４Ａに隣接して配置された表面整合層３０７Ａを備える。

さらなる切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａの整合層のプレチルト方向３０７Ａ、３３１Ａは、第１の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ｂの整合層３０７Ｂ、３３１Ｂのプレチルト方向に対して平行に、または逆平行に、または直交して整合する成分を液晶層３１４Ａの平面内に有してもよい。パブリック動作モードでは、両方の切り替え可能な液晶層３０１Ｂ、３０１Ａは、広視認角度を提供するように駆動される。プライバシー動作モードでは、切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａ、３０１Ｂは、協働して、増強された輝度低減を有利に達成し、したがって単一軸におけるプライバシーを向上させることができる。

第１の液晶リターダ３０１Ａと第２の液晶リターダ３０１Ｂとは、異なるリターダンスを有し得るる。第１の液晶リターダ３０１Ｂおよびさらなる液晶層３１４Ａによって提供されるリタデーションは、異なり得る。制御システム３５２は、第１の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａおよび第２の切り替え可能な液晶リターダ３０１Ｂの両端間に共通電圧を印加することを制御するように配設され得る。第１の液晶リターダ３０１Ｂの液晶材料４１４Ｂは、第２の液晶層３０１Ａの液晶材料４１４Ａとは異なり得る。軸外の色外観が有利に向上するように、本明細書の他の箇所に例示されている極輝度プロファイルの色変化を低減することができる。

代替的に、切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａ、３０１Ｂは、水平方向と垂直方向との両方で低下した輝度が達成されるように直交整合を有して、ランドスケープおよびポートレートのプライバシー動作を有利に達成してもよい。

リターダンス制御層３００Ａは、出力偏光器２１８と反射偏光器３０２との間に配設されたパッシブ極性制御リターダ３３０Ａを備え得る。より一般的には、切り替え可能な液晶リターダ３０１Ａは、省略されてもよく、パッシブリターダ３３０Ａによって固定輝度低下が提供されてもよい。例えば、視認象限における輝度低下は、層３３０Ａ単独によって提供されてもよい。有利なことに、輝度低下のための極領域を達成することができる。

図１８Ｊは、反射偏光器３０２がさらなる追加の偏光器３１８Ｂを提供し得ること、および例えば図１８Ｆの二色性偏光器３１８Ｂが省略され得ることをさらに例示している。有利なことに、増大した効率および低減された厚さを達成することができる。

図１８Ｋは、第１の極性制御リターダ３００Ａ、第１の追加の偏光器３１８Ａ、反射偏光器３０２、第２の極性制御リターダ３００Ｂ、および第２の追加の偏光器３１８Ｂを備える視野角制御素子２６０を側面斜視図で例示する概略図である。有利なことに、モアレアーチファクトを回避するためにパネルピクセル解像度へのマッチングを必要としないアフターマーケットプライバシー制御素子および／または迷光制御素子を設けることができる。ＳＬＭ４８に工場で取り付けるために、視野角制御光学素子２６０をさらに設けることができる。さらに詳細には考察されていない図１８Ｅ～図１８Ｈの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

自動車においてエンターテインメント動作モードと夜間動作モードとの両方を提供することが望ましい場合がある。

図１９Ａは、昼間動作モードおよび／または共有動作モードのために車室６０２内に配設された図１９Ａ～図１９Ｂに例示されるものなどの切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示する概略図であり、図１９Ｂは、昼間動作モードおよび／または共有動作モードのために車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示する概略図である。光円錐６３０、６３２は、広視野角を具備し、したがって、ディスプレイは、有利なことに、低反射率により複数の搭乗者に見える。

図１９Ｃは、夜間動作モードおよび／またはエンターテインメント動作モードのために車室６０２内に配設された図１９Ａ～図１９Ｂに例示されるものなどの切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を上面図で例示する概略図であり、図１９Ｄは、夜間動作モードおよび／またはエンターテインメント動作モードのために車室６０２内に配設された切り替え可能な指向性ディスプレイを有する自動車を側面図で例示する概略図である。光円錐６３４、６３６は、狭視野角を具備し、したがって、ディスプレイは、有利なことに、単一の搭乗者にのみ見える。軸外の搭乗者には、ディスプレイからの増加した反射が見え、視認性が低下する。有利なことに、夜間動作に対する迷光が低減され、運転者の安全性が高まる。さらに、フロントガラス６０１からのディスプレイの反射が低減され、運転者６０４の注意散漫が最小限に抑えられる。さらに詳細には考察されていない図１９Ａ～図１９Ｄの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

ここで、パッシブリターダ２７２である極性制御リターダ３００を備え、かつ反射偏光器３０２および追加の偏光器３１８を備えるディスプレイ１００についてさらに記載する。

図２０Ａは、バックライト２０と、透過型ＳＬＭ４８と、反射偏光器３０２と、パッシブリターダ２７２Ａ、２７２Ｂ、２７２Ｃ、および２７２Ｃを備えるパッシブ極性制御リターダ３００と、追加の偏光器３１８と、を備える、周囲照明６０４で使用するためのプライバシーディスプレイ１００を側面斜視図で例示する概略図であり、図２０Ｂは、反射偏光器３０２と、パッシブ極性制御リターダ３００と、追加の偏光器３１８と、を備える視野角制御素子を側面斜視図で例示する概略図である。

このようなディスプレイの動作が、図２２Ａ～図２２Ｂを参照して以下に記載される。有利なことに、低コストのプライバシーディスプレイ、または他のタイプの低迷光ディスプレイを提供することができる。さらに、切り替え可能なディスプレイ１００と比較して、ディスプレイの複雑さおよび厚さが低減される。

図２０Ｃは、追加の偏光器３１８Ａと反射偏光器３０２との間に配設されたパッシブリターダ２７２ＡＡ、２７２ＡＢ、２７２ＡＣ、２７２ＡＤを備えるパッシブ極性制御リターダ３００Ａと、さらなる追加の偏光器３１８Ｂ、および反射偏光器３０２の入力側上に配設されたパッシブリターダ２７２ＢＡ、２７２ＢＢ、２７２ＢＣ、２７２ＢＤを備えるさらなるパッシブ極性制御リターダ３００Ｂと、を備える視野角制御素子２６０を側面斜視図で例示する概略図である。追加の偏光器および追加図２０Ｂと比較して、有利なことに、ＳＬＭの出力に取り付けられたときに正面輝度が実質的に維持され得る一方で、軸外輝度がさらに低減され得る。

図２０Ｄは、周囲照明で使用するためのプライバシーディスプレイを側面斜視図で例示する概略図である。図２０Ａと比較すると、ＳＬＭへの入力に、反射偏光器であるさらなる追加の偏光器３１８Ｂと、リターダ２７２ＢＡ、２７２ＢＢを備えるさらなる極性制御リターダ３００Ｂと、が配設されている。さらなる追加の偏光器３１８Ｂおよび３００Ｂは、広角バックライト２０の増大した輝度低減を達成する。有利なことに、広角バックライトに対して視覚的セキュリティレベルを高めることができる。他の箇所に記載された切り替え可能な配設と比較して、厚さおよびコストが低減される。さらに詳細には考察されていない図２０Ａ～図２０Ｄの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

図２０Ａ～図２０Ｄの実施形態は、以下の図２２Ａ～図２２Ｂに例示するように、４つのパッシブリターダを備えるパッシブ極性制御リターダ３００のスタックを例示している。ただし、他のタイプのパッシブリターダスタックについても以下に記載し、これを組み込んでもよい。ここで、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に配設されたパッシブリターダ２７２を備える極性制御リターダ３００の様々な組み合わせについて記載する。

図２１Ａは、負のＣ－プレートを備え、かつディスプレイデバイスの視野変更提供するように配設されたパッシブリターダの光学スタックを側面斜視図で例示する概略図であり、図２１Ｂは、図２１Ａのパッシブリターダの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。

図２１Ｃは、ディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に直交する平面内でチルトした負のＯ－プレートと、ディスプレイデバイスの視野変更を提供するように配設された負のＣ－プレートと、を備えるパッシブリターダの光学スタックを側面斜視図で例示する概略図であり、図２１Ｄは、表９Ａに例示される構造を備える図２１Ｃのパッシブリターダの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。

したがって、パッシブ極性制御リターダ３００Ｂは、パッシブリターダ２７２Ａの平面内の成分とパッシブリターダ２７２Ａの平面に対して垂直な成分とを有する光学軸を有する負のＯ－プレートであるパッシブリターダ２７２Ａを備える。さらに、パッシブリターダの平面内の成分は、ディスプレイ偏光器２１８の電気ベクトル透過２１９に対して平行である電気ベクトル透過方向に対して９０°で延在する。パッシブリターダ２７２Ｂは、パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダを備える。

有利なことに、横視認方向に対して輝度を低下させることができる。横方向の軸外の覗き見者に対するプライバシーを達成しながら、水平軸を中心にモバイルディスプレイを快適に回転させることができる。

図２１Ｅは、交差Ａ－プレートおよび正のＯ－プレートを備えるパッシブリターダの光学スタックを側面斜視図で例示する概略図であり、図２１Ｆは、表９Ｂに例示される構造を備える図２１Ｅのパッシブリターダの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。

したがって、パッシブ極性制御リターダ３００Ｂは、交差Ａ－プレートであるパッシブリターダ２７２Ａ、２７２Ｂと、パッシブリターダ２７２Ｃの平面内の成分とパッシブリターダ２７２Ｃの平面に対して垂直な成分とを有する光学軸を有するリターダ２７２Ｃと、を備える。パッシブリターダの平面内の成分は、ディスプレイ偏光器２１８の電気ベクトル透過２１９に対して平行である電気ベクトル透過方向に対して９０°で延在する。有利なことに、横視認方向に対して輝度を低下させることができる。横方向の軸外の覗き見者に対するプライバシーを達成しながら、水平軸を中心にモバイルディスプレイを快適に回転させることができる。

横方向および高度方向の両方で輝度の低下を提供することが望ましい場合がある。

図２２Ａは、２つの交差Ａ－プレート対を備えるパッシブリターダ２７２Ａ～２７２Ｄの光学スタックを側面斜視図で例示する概略図であり、図２２Ｂは、表１０に例示される構造を備える図２２Ａのパッシブリターダの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図２２Ａ～図２２Ｂの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

したがって、リターダは、リターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ２７２Ａ、２７２Ｄの対を備える。リターダ対は各々、互いに異なる角度で整合したそれぞれの光学軸を有する複数のＡ－プレートを備える。パッシブリターダ２７２Ｂ、２７２Ｃの対は、ディスプレイ偏光器２１０の電気ベクトル透過２１１に対して平行である電気ベクトル透過方向に対して、それぞれ９０°および０°で延在する光学軸を有する。

パッシブリターダ２７２Ａ、２７２Ｄの対は、それぞれディスプレイ偏光器２１８の電気ベクトル透過に対して平行である電気ベクトル透過方向２１１に対して、それぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する。

ディスプレイは、第１の言及したパッシブリターダ２７２Ａ、２７２Ｄの対間に配置され、かつリターダの平面内で交差する光学軸を有する、パッシブリターダ２７２Ｂ、２７２Ｃの追加の対をさらに備える。パッシブ極性制御リターダ２７２Ｂ、２７２Ｃの追加の対は、ディスプレイ偏光器２１０、３１６の電気ベクトル透過に対して平行である電気ベクトル透過方向２１１、３１７に対して、各々がそれぞれ０°および９０°で延在する光学軸を有する。

５５０ｎｍの波長の光に対する各Ａ－プレートのリターダンスは、６００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲、好ましくは６５０ｎｍ～７３０ｎｍの範囲、および最も好ましくは６７０ｎｍ～７１０ｎｍの範囲であってもよい。中心の視認場所から軸外の視認場所への吸収光の色変化を、有利に低減することができる。

さらなる例示的な実施形態では、好ましくは、角度２７３Ａは、少なくとも４０°かつ最大５０°、より好ましくは少なくとも４２．５°かつ最大４７．５°、および最も好ましくは少なくとも４４°かつ最大４６°である。好ましくは、角度２７３Ｄは、少なくとも１３０°かつ最大１４０°、より好ましくは少なくとも１３２．５°かつ最大１３７．５°、および最も好ましくは少なくとも１３４°かつ最大１３６°である。

さらなる例示的な実施形態では、内側のリターダ対２７２Ｂ、２７２Ｃは、外側のリターダ対２７２Ａ、２７２Ｄよりも緩い許容範囲を有することができる。好ましくは、角度２７３Ｂは、少なくとも－１０°かつ最大１０°、最も好ましくは少なくとも－５°かつ最大５°、および最も好ましくは少なくとも－２°かつ最大２°である。好ましくは、角度２７３Ｃは、少なくとも８０°かつ最大１００°、より好ましくは少なくとも８５°かつ最大９５°、および最も好ましくは少なくとも８８°かつ最大９２°である。

本実施形態は、いくらかの回転対称性を有する透過率プロファイルを提供する。有利なことに、プライバシーディスプレイは、覗き見者の横視認位置または高い視認位置の広い視野からの低減された画像視認性を具備することができる。さらに、このような配設を使用して、モバイルディスプレイのランドスケープおよびポートレート動作の強化されたプライバシー動作を達成することができる。このような配設を車両に提供して、軸外の乗客への迷光を低減し、また車両のフロントガラスおよび他のガラス表面に当たる光を低減してもよい。

図２３Ａ～図２３Ｂは、切り替え可能な補償されたリターダおよび光学結合層３８０を備えるディスプレイの一部を側面図で例示する概略図である。さらに詳細には考察されていない図２３Ａ～図２３Ｂの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。フィルムおよび基板を積層するために光学結合層３８０を提供し、プライバシーモードで高視認角度で増大した効率および低下した輝度を達成してもよい。さらに、ＳＬＭ４８と極性制御リターダ３００との間にエアギャップ３８４が設けられていてもよい。エアギャップ３８４での２つの表面の濡れを低減するために、極性制御リターダ３００またはＳＬＭ４８のうちの少なくとも１つに抗濡れ表面３８２が設けられていてもよい。

リターダ３３０は、図２３Ｂに例示されるように、切り替え可能な液晶層３１４とＳＬＭ４８との間に設けられていてもよく、または図２３Ａに例示されるように、追加の偏光器３１８と切り替え可能な液晶層３１４との間に設けられていてもよい。本明細書の他の箇所に記載されたハイブリッド整合ト以外の両方のシステムで、実質的に同じ光学性能が提供される。光学部品の低減された厚さと低減された総数とが提供されれば、望ましいことである。

図２４Ａは、第１および第２のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ間に配設されたホメオトロピック整合の切り替え可能な液晶リターダを備えるプライバシー動作角度モードにおける切り替え可能な補償されたリターダの配設を透視側面図で例示する概略図であり、図２４Ｂおよび図２４Ｃは、それぞれ、パブリック動作モードおよびプライバシー動作モードにおける図２４Ａの光学スタックの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフであり、図２４Ｄは、表１１に例示される実施形態を含む、プライバシー動作モードにおける図２４Ａの反射光線について極方向による反射率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図２４Ａ～図２４Ｂの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

パッシブ極性制御リターダ３３０は、第１のＣ－プレート３３０Ａおよび第２のＣ－プレート３３０Ｂを備え、切り替え可能な液晶層３１４は、第１のＣ－プレート３３０Ａと第２のＣ－プレー３３０Ｂとの間に設けられている。切り替え可能な液晶リターダは、液晶材料４１４の層３１４に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダの両側上に配置された２つの表面整合層４１９ａ、４１９ｂを備え、各々は、隣接する液晶材料４１４にホモジニアス整合を提供するように配設されている。切り替え可能な液晶リターダの液晶材料４１４の層は、負の正の誘電異方性を有する液晶材料４１４を含む。

液晶材料３１４の層は、５００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。２つのパッシブリターダは各々、－３００ｎｍ～－７００ｎｍの範囲で、好ましくは－３５０ｎｍ～－６００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは－４００ｎｍ～－５００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対する合計のリターダンスを有する、リターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダを備える。

図２５Ａは、第１および第２のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ基板間に配設された切り替え可能な補償されたリターダを備えるディスプレイを透視側面図で例示する概略図であり、図２５Ｂは、第１および第２のＣ－プレートパッシブ極性制御リターダ基板間に配設された切り替え可能な補償されたリターダを備えるディスプレイの一部を側面図で例示する概略図である。

極性制御リターダ３００は、２つのパッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂと、２つのパッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂ間に設けられた液晶材料層３１４を備える切り替え可能な液晶リターダ３０１と、を備える。ディスプレイデバイス１００は、切り替え可能な液晶リターダ層３１４に隣接する２つのパッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂの各々の側面上に形成された、透過性電極４１３、４１５および液晶表面整合層４０９、４１１を備える。ディスプレイデバイス１００は、切り替え可能な液晶リターダ層３１４が間に設けられる第１の基板および第２の基板をさらに備え、第１の基板および第２の基板は各々、２つのパッシブリターダ３３０Ａ、３３０Ｂのうちの一方を備える。

したがって、第１のＣ－プレート３３０Ａは、一方側に形成された透明電極層４１５および液晶整合層４１１を有し、第２のＣ－プレート３３０Ｂは、一方側に形成された透明電極層４１３および液晶整合層４０９を有する。

液晶層３１４は、第１の基板３１２と第２の基板３１６との間に設けられており、第１の基板３１２および第２の基板３１６は各々、第１のＣ－プレート３３０Ａおよび第２のＣ－プレート３３０Ｂのうちの一方を備える。Ｃ－プレートは、ＩＴＯコーティングされて電極４１３、４１５を提供し、かつ液晶整合層４０９、４１１が上に形成された二重延伸ＣＯＰフィルムに設けられていてもよい。

有利なことに、図１Ａおよび図１Ｂの配設と比較して、総数を低減することができ、厚さ、コスト、および複雑さが低減される。さらに、Ｃ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂは、可撓性基板とすることができ、可撓性のプライバシーディスプレイを提供することができる。

第１および第２のＡ－プレート基板間に液晶層３１４が設けられれば、望ましいことである。

図２５Ｃは、第１および第２の交差Ａ－プレートパッシブ極性制御リターダ間に配設されたホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダを備える、パブリック動作モードにおける切り替え可能な補償されたリターダの配設を透視側面図で例示する概略図であり、図２５Ｄおよび図２５Ｅは、表１１にさらに例示される実施形態を含む、それぞれ広角動作モードおよびプライバシー動作モードで駆動されるときの図２５Ｃの構造の透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図２５Ａ～図２５Ｅの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

切り替え可能な液晶リターダは、液晶材料４１４の層３１４に隣接して、かつ切り替え可能な液晶リターダの両側上に配置された２つの表面整合層４１９ａ、４１９ｂを備え、各々は、隣接する液晶材料４１４にホモジニアス整合を提供するように配設されている。切り替え可能な液晶リターダの液晶材料４１４の層は、負の正の誘電異方性を有する液晶材料４１４を含む。

液晶材料３１４の層は、５００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、好ましくは６００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは７００ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。２つのパッシブリターダの各々は、パッシブリターダの平面内に光学軸を有し、光学軸は交差し、パッシブリターダ対の各パッシブリターダは、１５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、好ましくは２００ｎｍ～７００ｎｍの範囲で、および最も好ましくは２５０ｎｍ～６００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する。

図２４Ａの配設と比較して、有利なことに、Ａ－プレートを、Ｃ－プレートと比較して低減されたコストで製造することができる。

プライバシー動作モードで覗き見者４７が見るプライベート画像にカモフラージュを追加することにより、向上した画像外観が提供されれば、望ましいことである。

図２６Ａは、負のＣ－プレートパッシブリターダと、パターン化電極４１５層をさらに備えるホメオトロピック整合した切り替え可能な液晶リターダと、を備える、プライバシー動作モードにある切り替え可能なリターダの配設を透視側面図で例示する概略図である。電極４１３、４１５のうちの少なくとも一方をパターン化することができ、この例では、電極４１５は、領域４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃを有してパターン化され、電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃでそれぞれの電圧ドライバ３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃにより駆動される。電極領域４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃ間にギャップ４１７を設けることができる。したがって、分子４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃのチルトは、軸外視認に対して異なる輝度レベルを有するカモフラージュパターンを出現させるために独立して調整され得る。

したがって、反射偏光器３０２と追加の偏光器３１８との間に配設された切り替え可能な液晶リターダ３０１は、アドレッシング電極４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃおよび均一電極４１３によって制御される。アドレッシング電極は、電極４１５ａおよびギャップ４１７を備える少なくとも２つのパターン領域を提供するようにパターン化されてもよい。

図２６Ｂは、カモフラージュ輝度制御されるプライバシーディスプレイによる主視認者および覗き見者の照明を透視正面図で例示する概略図である。ディスプレイ１００は、視認ウィンドウ２６ｐの主視認者４５に見える、暗画像データ６０１および白背景データ６０３を有することができる。比較すると、覗き見者４７には、カモフラージュ輝度制御されるプライバシーディスプレイによる覗き見者の照明を透視側面図で例示する概略図である図２６Ｃに例示されるように、カモフラージュ画像が見え得る。さらに詳細には考察されていない図２６Ａ～図２６Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

したがって、白背景領域６０３には、白領域６０３の混合された輝度を有するカモフラージュ構造が設けられ得る。したがって、電極４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃのパターン領域は、カモフラージュパターンである。パターン領域のうちの少なくとも１つは、個別にアドレス可能であり、プライバシー動作モードで動作するように配設されている。

パターン領域は、プライバシー動作モード中にどのパターンが提供されるかを制御することにより、複数の空間周波数のカモフラージュを提供するように配設されていてもよい。例示的な例では、高さ２０ｍｍのテキストを有するプレゼンテーションが提供されてもよい。第１の電極パターン制御で同様のパターンサイズを有するカモフラージュパターンが提供されてもよい。第２の例では、覗き見者４７が最も見やすい大面積のコンテンツを有する写真が提供されてもよい。第１の電極領域と第２の電極領域とを組み合わせて電圧を提供して結果として得られるより低い空間周波数パターンを達成することにより、カモフラージュパターンの空間周波数を低減して、より大きな面積の構造を隠蔽することができる。

有利なことに、層８９２の両端間の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの調整によって、制御可能なカモフラージュ構造を提供することができる。カモフラージュ構造は、正面の動作に対して実質的に全く見えないことが可能である。さらに、Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃを同じに提供することにより、カモフラージュ画像を除去することができる。

プライベート画像の輝度変調に基づくカモフラージュを提供することに加えて、本実施形態は、周囲照明６０４を基とするカモフラージュ反射を提供し、主ユーザ４５への非カモフラージュ反射を達成しながら、覗き見者４７へのプライベート画像のさらなる隠蔽を有利に達成する。

ここで、直列に配設されたときの平行な偏光器間のリターダの性能について記載する。最初に、ホモジニアス整合した液晶リターダ３０１の視野がここで、２つの異なる駆動電圧に対して記載される。

図２７Ａは、ホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダの配設を透視側面図で例示する概略図であり、図２７Ｂは、第１の印加電圧に対する図２７Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフであり、図２７Ｃは、表１２に例示される構造を備える、第１の印加電圧よりも大きい第２の印加電圧に対する図２７Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。

図２７Ｄは、平行な偏光器の間に配設されたＣ－プレートを透視側面図で例示する概略図であり、図２７Ｅは、表１２に例示される構造を備える、図２７Ｄの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。

図２８Ａは、平行な偏光器３９４、３９６の間に配設されたＣ－プレートリターダ３９２を備える視野制御パッシブリターダ３９２を有する、平行な偏光器３９４、３９６の間に直列に配設されたホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダ３９０の配設を透視側面図で例示する概略図であり、図２８Ｂは、第１の印加電圧に対する、図２８Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフであり、図２８Ｃは、表１２に例示される構造を備える、第１の印加電圧よりも大きい第２の印加電圧に対する図２８Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。

図２９Ａは、Ｃ－プレート極性制御リターダと直列のホモジニアス整合した切り替え可能な液晶リターダの配設を透視側面図で例示する概略図であり、ホモジニアス整合した切り替え可能な液晶およびＣ－プレート極性制御リターダは、平行な偏光器の単一の対の間に配設されており、図２９Ｂは、第１の印加電圧に対する、図２９Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフであり、図２９Ｃは、表１２に例示される構造を備える、第１の印加電圧よりも大きい第２の印加電圧に対する図２９Ａの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図２７Ａ～図２９Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

予期せぬことに、最大視野動作の最適条件は、非駆動状態の切り替え可能な液晶リターダ層３１４と比較して、極性制御リターダ３３０の等しく反対の正味のリターデーションによって提供される。理想的な極性制御リターダ３３０および切り替え可能な液晶リターダ層３１４は、（ｉ）入力光からのパブリックモード性能の変更なし、および（ｉｉ）狭角度状態を提供するように配設されたときにすべての高度の軸外位置の横視認角度の最適な減少、を達成することができる。この教示は、本明細書に開示されるすべてのディスプレイデバイスに適用され得る。

ＳＬＭ４８からの指向性照明によって、軸外輝度のさらなる低下が提供されれば、望ましいことである。ここで、指向性バックライト２０によるＳＬＭ４８の指向性照明について記載する。

図３０Ａは、指向性バックライト２０（または「狭角」もしくは「コリメート」バックライト）を正面斜視図で例示する概略図であり、図３０Ｂは、非指向性バックライト２０（または「広角」バックライトもしくは「非コリメート」バックライト）を正面斜視図で例示する概略図であり、そのいずれも、本明細書に記載されるデバイスのうちの任意のものに適用され得る。したがって、図３０Ａに示されるような指向性バックライト２０は、狭円錐４５０を提供するのに対して、図３０Ｂに示されるような非指向性バックライト２０は、光出力光線の広角度分布円錐４５２を提供する。

図３０Ｃは、様々な異なるバックライト構成について横視認角度による輝度の変化を例示する概略グラフである。図３０Ｃのグラフは、本明細書に記載される極視野プロファイルの断面であり得る。さらに詳細には考察されていない図３０Ａ～図３０Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

ランバートのバックライトは、視野角に依存しない輝度プロファイル８４６を有する。本実施形態では、バックライト２０は、正面輝度と比較して、軸外視認位置に対して低下した輝度を有する角度光分布を提供するように配設されていてもよい。

典型的な広角バックライトは、相対輝度の半値全幅が好ましくは４０°よりも大きく、より好ましくは６０°よりも大きく、および最も好ましくは８０°よりも大きいことが可能であるように、より高い角度でロールオフを有する。典型的な広角バックライトは、相対的な輝度の半値全幅８６６が４０°よりも大きく、好ましくは６０°よりも大きく、および最も好ましくは８０°よりも大きいことが可能であるように、より高い角度でロールオフを有する。さらに、＋／－４５°での相対輝度８６４は、好ましくは７．５％よりも大きく、より好ましくは１０％よりも大きく、および最も好ましくは２０％よりも大きい。有利なことに、広角バックライトと同様のロールオフを達成するディスプレイは、軸外のユーザに高画像視認性を提供することができる。

広角バックライト２０、唯一の追加の偏光器３１８、および極性制御リターダ３３０（さらなる偏光制御リターダ３００Ｂおよびさらなる追加の偏光器３１８Ｂを備えない）を備えるディスプレイは、通常、プライバシー動作モードで軸外のユーザに対する望ましい視覚的セキュリティレベルを達成しない。望ましくは、このようなディスプレイは、ここで記載するように、指向性バックライト２０を備え得る。

バックライト２０は、ＳＬＭの法線に沿った輝度の最大３０％、好ましくはＳＬＭの法線に沿った輝度の最大２０％、およびより好ましくはＳＬＭの法線に沿った輝度の最大１０％である、少なくとも１つの方位角方向で４５度よりも大きい、ＳＬＭの法線に対する極角での輝度を提供する指向性バックライトであり得る。指向性バックライト２０は、相対輝度の半値全幅８６２が６０°未満、好ましくは４０°未満、および最も好ましくは２０°未満であり得るように、より高い角度でロールオフを有し得る。例示的な例では、４５度の輝度８６８は、バックライト２０からの正面輝度の１８％であり得る。

このような輝度プロファイルは、以下に記載する指向性バックライト２０によって提供されてもよいし、またあるいは本明細書の他の箇所に記載されるようなさらなる追加の偏光器３１８Ｂおよび極性制御リターダ３００Ｂと組み合わせた広角バックライトによって提供されてもよい。

ここで、切り替え可能なバックライト２０の１つのタイプについて記載する。

図３１Ａは、切り替え可能な液晶極性制御リターダ３００およびバックライト２０を備える切り替え可能な指向性ディスプレイ装置１００を側面図で例示する概略図である。図３１Ａのバックライト２０は、本明細書に記載され、かつ入力端２を通して光源アレイ１５によって照明されるイメージング導波路１を備えるデバイスのうちのいずれにも適用され得る。図３１Ｂは、狭角動作モードでの図３１Ａのイメージング導波路１の動作を背面斜視図で例示する概略図である。

イメージング導波路１は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，５１９，１５３号に記載されたタイプのものである。導波路１は、導波路１に沿って横方向に延在する入力端２を有する。光源１５のアレイは、入力端２に沿って配置されており、光を導波路１に入力する。

導波路１はまた、入力端２での光入力を導波路１に沿って前後にガイドするために入力端２から反射端４まで導波路１を横切って延在する、対向する第１のガイド表面６および第２のガイド表面８を有する。第２のガイド表面８は、反射端４に面し、かつ反射端４から導波路１を通して戻るようにガイドされた光の少なくとも一部を、入力端２を横切る異なる入力位置から、入力位置に依存する第１のガイド表面６を通る異なる方向に偏向するように配設された複数の光抽出機構１２を有する。

動作中、光線は、光源アレイ１５から入力端を通して導かれ、反射端４へ損失なしに第１のガイド表面６と第２のガイド表面８との間でガイドされる。反射光線は、ファセット１２へと入射し、反射によって光線２３０として出力されるか、または光線２３２として透過する。透過光線２３２は、背部反射器８００のファセット８０３、８０５によって導波路１を通して戻るように導かれる。背部反射器の動作は、米国特許第１０，０５４，７３２号にさらに記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図３１Ｂに例示されるように、湾曲した反射端４およびファセット１２の光パワーは、ＳＬＭ４８を透過し、通常は導波路１の光学軸１９９に整合される軸１９７を有する光学窓２６を提供する。同様の光学窓２６が、背部反射器８００によって反射される透過光線２３２によって提供される。

図３１Ｃは、切り替え可能な液晶リターダを有さないディスプレイ装置で使用されるときの図３１Ｂの出力の視野輝度プロットを例示する概略グラフである。さらに詳細には考察されていない図３１Ａ～図３１Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

したがって、覗き見者４７によって観測された軸外の視認位置については、例えば、０度の高度および＋／－４５度の横角で中央ピーク輝度の１％～３％の輝度が低下し得る。本実施形態の複数のリターダ３０１、３３０によって、軸外輝度のさらなる低減が達成される。

したがって、バックライト２０は、プライバシー動作モードでは低下した軸外輝度を、またパブリック動作モードではより高い軸外輝度を提供するために、出力角輝度プロファイルを切り替えるように配設された切り替え可能なバックライトをさらに備えることができる。

ここで、低い軸外輝度を有する別のタイプの指向性バックライトについて記載する。

図３２Ａは、切り替え可能なコリメート導波路９０１と切り替え可能な液晶極性制御リターダ３００と追加の偏光器３１８とを備えるバックライト２０を備える切り替え可能な指向性ディスプレイ装置を側面図で例示する概略図である。図３２Ａのバックライト２０は、本明細書に記載されたデバイスのうちの任意のものに適用することができ、以下のように配設される。

導波路９０１は、導波路９０１に沿って横方向に延在する入力端９０２を有する。光源９１５のアレイは、入力端９０２に沿って配置されており、光を導波路１に入力する。導波路９０１はまた、入力端２での光入力を導波路１に沿って前後にガイドするために入力端２から反射端４まで導波路１を横切って延在する、対向する第１のガイド表面９０６および第２のガイド表面９０８を有する。動作中、光は、第１のガイド表面９０６と第２のガイド表面９０８との間でガイドされる。

第１のガイド表面９０６は、複数の長尺のレンチキュラー素子９０５を備えるレンチキュラー構造９０４を具備することができ、第２のガイド表面９０８は、傾斜して光抽出機能として機能するプリズム構造９１２を具備することができる。レンチキュラー構造９０４の複数の長尺のレンチキュラー素子９０５と複数の傾斜した光抽出機構とは、導波路９０１を通してガイドされた入力光を偏向させて、第１のガイド表面９０６を通して出す。

平面反射器であり得る背部反射器９０３は、表面９０８を透過した光を導波路９０１を通して戻すように導くために提供される。

プリズム構造９１２とレンチキュラー構造９０４のレンチキュラー素子９０５との両方に入射する出力光線は、表面９０６へのグレージング入射に近い角度で出力される。ファセット９２７を備えるプリズム転向フィルム９２６は、ＳＬＭ４８および補償された切り替え可能な液晶極性制御リターダ３００を介した全反射によって出力光線２３４を方向転換するように配設されている。

図３２Ｂは、コリメート導波路９０１の出力を上面図で例示する概略図である。プリズム構造９１２は、臨界角未満であり、したがって逃れることができるレンチキュラー構造９０４への入射角で光を提供するように配設されている。レンチキュラー表面のエッジでの入射時に、表面の傾斜が光線を逃がすための光偏向を提供し、コリメート効果を提供する。光線２３４は、コリメート化導波路９０１のレンチキュラー構造９０４の位置１８５に入射する光線１８８ａ～１８８ｃおよび光線１８９ａ～１８９ｃによって提供されてもよい。

図３２Ｃは、図３２Ａのディスプレイ装置の等輝度視野の極プロットを例示する概略グラフである。したがって、構造９０４、９１２および転向フィルム９２６の構造によって決定されるサイズを有する、狭出力光円錐を提供することができる。さらに詳細には考察されていない図３２Ａ～図３２Ｃの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

有利なことに、例えば４５度以上の横角で覗き見者が位置取る領域では、ディスプレイからの出力の輝度は小さく、通常２％未満である。出力輝度のさらなる低下が達成されれば、望ましいことである。このようなさらなる低下は、図３２Ａに例示されるように、補償された切り替え可能な液晶極性制御リターダ３００および追加の偏光器３１８によって提供される。有利なことに、低軸外輝度を有する高性能プライバシーディスプレイを広視野にわたって提供することができる。

本実施形態の複数のリターダ３０１、３３０を併せ持つ図３１Ａおよび図３２Ａに記載されるタイプのような指向性バックライトは、典型的な覗き見者４７の場所に対して、１．５％未満、好ましくは０．７５％未満、および最も好ましくは０．５％未満の軸外輝度を達成することができる。さらに、主ユーザ４５には、高軸上輝度および均一性を提供することができる。有利なことに、低軸外輝度を有する高性能プライバシーディスプレイを広視野にわたって提供することができ、それを、図１Ａに例示される制御システム３５２による切り替え可能なリターダ３０１の制御によってパブリックモードに切り替えることができる。

ここで、軸外照明のための平行な偏光器間の極性制御リターダ層の動作についてさらに記載する。上述の様々なデバイスでは、少なくとも１つの極性制御リターダが、様々な異なる構成で反射偏光器３１８と追加の偏光器２１８との間に配設されている。各場合に、少なくとも１つの極性制御リターダは、少なくとも、補償された切り替え可能な極性制御極性制御リターダ３００の切り替え可能な状態のうちの１つにおいて、（単数または複数の）極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って反射偏光器３１８、少なくとも１つの極性制御リターダ、および追加の偏光器２１８を通過する光の輝度に影響を与えないが、（単数または複数の）極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って反射偏光器３１８、少なくとも１つの極性制御リターダ、および追加の偏光器２１８を通過する光の輝度を低減するように構成されている。ここで、この効果のより詳細な説明が与えられ、その原理は、上述のデバイスのすべてに一般的に適用することができる。

図３３Ａは、軸外光による極性制御リターダ層の照明を斜視図で例示する概略図である。極性制御リターダ６３０は、ｘ軸に対して０度の光学軸方向６３４を有する屈折率楕円体６３２によって表された、複屈折材料を含むことができ、厚さ６３１を有する。さらに詳細には考察されていない以下の図３３Ａ～図３５Ｅの実施形態の特徴は、特徴の任意の潜在的な変形を含む、上で考察された等価な参照符号を有する特徴に対応するものとすることができる。

直角をなす光線６３６は、材料内の経路長が厚さ６３１と同じであるように伝搬する。光線６３７は、ｙ－ｚ平面内にあり、経路長が増加するが、材料の複屈折は光線６３６と実質的に同じである。比較すると、ｘ－ｚ平面内にある光線６３８は、複屈折材料の増加した経路長を有し、さらに複屈折は通常光線６３６とは異なる。

したがって、極性制御リターダ６３０のリターダンスは、それぞれの光線の入射角に依存し、かつ、入射平面、すなわちｘ－ｚにおける光線６３８は、通常光線６３６およびｙ－ｚ平面における光線６３７とは異なるリターダンスを有するものとなる。

ここで、偏光と極性制御リターダ６３０との相互作用について記載する。指向性バックライト１０１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、以下の説明は第３および第４の偏光成分に言及する。

図３３Ｂは、ｘ軸に対して９０度をなす第３の直線偏光状態の軸外光による極性制御リターダ層の照明を斜視図で例示する概略図であり、図３３Ｃは、ｘ軸に対して０度をなす第４の直線偏光状態の軸外光による極性制御リターダ層の照明を斜視図で例示する概略図である。このような配設では、入射直線偏光状態は、楕円６３２によって表される複屈折材料の光学軸に整合する。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の位相差は提供されず、各光線６３６、６３７、６３８に対する直線偏光入力の偏光状態の変化は生じない。したがって、極性制御リターダ６３０は、極性制御リターダ６３０の平面の法線に沿った軸に沿って極性制御リターダ６３０の入力側で偏光器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、極性制御リターダ６３０は、極性制御リターダ６３０と極性制御リターダ６３０の各々の側の偏光器（図示せず）とを通過する光の輝度に影響を与えない。図２９Ａ～図２９Ｃは、具体的には、パッシブである極性制御リターダ６３０に関連するが、同様の効果が、上述のデバイスの極性制御リターダによって達成される。

図３３Ｄは、４５度の直線偏光状態の軸外光による極性制御リターダ６３０層の照明を斜視図で例示する概略図である。直線偏光状態を、光学軸６３４方向に対してそれぞれ直交する、および平行である第３の偏光成分と第４の偏光成分とに分解してもよい。極性制御リターダの厚さ６３１と屈折率楕円体６３２によって表される材料リターダンスとは、設計波長に対して、光線６３６で表される法線方向に入射する第３の偏光成分および第４の偏光成分の位相を半波長だけ、相対シフトする正味の効果を提供することができる。設計波長は、例えば、５００～５５０ｎｍの範囲であってもよい。

設計波長において、光線６３６に沿って正常に伝搬する光の場合には、出力偏光は、９０度回転して－４５度の直線偏光状態６４０となることができる。光線６３７に沿って伝搬する光は、厚さの変化に起因する光線６３７に沿った位相差と同様であるが同一ではない位相差を見ることができ、したがって、楕円偏光状態６３９は、光線６３６の出力光の直線偏光学軸と同様の主軸を有し得る出力であってもよい。

対照的に、光線６３８に沿った入射直線偏光状態の位相差は、大幅に異なってもよく、特に、より少ない位相差が提供されてもよい。このような位相差は、所与の傾斜角６４２で実質的に円形である出力偏光状態６４４を提供し得る。したがって、極性制御リターダ６３０は、極性制御リターダ６３０の平面の法線に対して傾斜した光線６３８に対応する軸に沿って、極性制御リターダ６３０の入力側で偏光器を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入する。図３３Ｄは、パッシブである極性制御リターダ６３０に関連するが、同様の効果が、プライバシーモードに対応する切り替え可能な液晶極性制御リターダの切り替え可能な状態において、上述の極性制御リターダによって達成される。

極性制御リターダスタックの軸外挙動を例示するために、ここで、追加の偏光器３１８と出力ディスプレイ偏光器２１８との間のＣ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂの角度輝度制御が、様々な軸外照明配設に対して、平行な偏光器５００、２１０間のＣ－プレートの動作を参照して記載される。

図３４Ａは、正の高度を有する軸外偏光によるＣ－プレート層の照明を斜視図で例示する概略図である。入射直線偏光成分７０４は、極性制御リターダ５６０の平面に対して垂直である光学軸方向５０７を有するＣ－プレートである極性制御リターダ５６０の複屈折材料６３２へと入射する。偏光成分７０４は、液晶分子の透過に正味の位相差を見ないため、出力偏光成分は成分７０４と同じである。したがって、偏光器２１０を通して最大の透過が見られる。したがって、極性制御リターダ５６０は、極性制御リターダ５６０の平面、すなわちｘ－ｙ平面に対して垂直な光学軸５６１を有する。極性制御リターダの平面に対して垂直な光学軸を有する極性制御リターダ５６０は、Ｃ－プレートを備える。

図３４Ｂは、負の横角を有する軸外偏光によるＣ－プレート層の照明を斜視図で例示する概略図である。図３４Ａの配設と同様に、偏光状態７０４は、正味の位相差を見ず、最大の輝度で透過する。したがって、極性制御リターダ５６０は、極性制御リターダ５６０の平面の法線に沿った軸に沿って極性制御リターダ５６０の入力側で偏光器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、極性制御リターダ５６０は、極性制御リターダ５６０と極性制御リターダ５６０の各々の側の偏光器（図示せず）とを通過する光の輝度に影響を与えない。図２９Ａ～図２９Ｃは、具体的には、パッシブである極性制御リターダ５６０に関連するが、同様の効果が、上述のデバイスの極性制御リターダによって達成される。

図３４Ｃは、正の高度および負の横角を有する軸外偏光によるＣ－プレート層の照明を斜視図で例示する概略図である。図３４Ａ～図３４Ｂの配設と比較して、偏光状態７０４は、複屈折材料６３２に対して固有状態７０３、７０５に分解し、極性制御リターダ５６０の透過の際に正味の位相差を提供する。合成楕円偏光成分６５６は、図３４Ａ～図３４Ｂに例示される光線と比較して、低下した輝度を有して偏光器２１０を透過する。

図３４Ｄは、正の高度および正の横角を有する軸外偏光によるＣ－プレート層の照明を斜視図で例示する概略図である。図３４Ｃと同様の方法で、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、偏光器の透過後に、それぞれの軸外光線の輝度を低下させる楕円偏光成分６６０が提供される。したがって、極性制御リターダ５６０は、極性制御リターダ５６０の平面の法線に対して傾斜した軸に沿って、極性制御リターダ５６０の入力側で偏光器を通過する光の偏光成分に位相シフトを導入する。図３４Ｄは、パッシブである極性制御リターダ５６０に関連するが、同様の効果が、プライバシーモードに対応する切り替え可能な液晶極性制御リターダの切り替え可能な状態において、上述の極性制御リターダによって達成される。

図３４Ｅは、図３４Ａ～図３４Ｄの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。したがって、Ｃ－プレートは、極象限における輝度低下を提供し得る。本明細書の他の箇所に記載された切り替え可能な液晶層３１４と組み合わせて、（ｉ）Ｃ－プレートの輝度低下の除去を、第１の広角動作状態で提供してもよく、（ｉｉ）輝度低下のための拡張極領域を、第２のプライバシー動作状態で達成してもよい。

極性制御リターダスタックの軸外挙動を例示するために、ここで、追加の偏光器３１８と出力ディスプレイ偏光器２１８との間の交差Ａ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂの角度輝度制御について、様々な軸外照明配設に対して記載する。

図３５Ａは、正の高度を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示する概略図である。電気ベクトル透過方向２１９を有する直線偏光器２１８は、交差Ａ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂの第１のＡ－プレート３３０Ａ上に、横方向に対して平行である直線偏光状態７０４を提供するために使用される。光学軸方向３３１Ａは、横方向に対して＋４５度傾斜している。正の高度方向における軸外角度θ_１に対する極性制御リターダ３３０Ａのリターダンスは、出力上で概ね楕円形である合成偏光成分６５０を提供する。偏光成分６５０は、第１のＡ－プレート３３０Ａの光学軸方向３３１Ａに直交する光学軸方向３３１Ｂを有する、交差Ａ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂの第２のＡ－プレート３３０Ｂへと入射する。図３５Ａの入射面では、軸外角度θ_１に対する第２のＡ－プレート３３０Ｂのリターダンスは、第１のＡ－プレート３３０Ａのリターダンスと等しくかつ反対である。したがって、正味のゼロリターデーションが入射偏光成分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。

出力偏光成分は、追加の偏光器３１８の電気ベクトル透過方向に整合し、したがって効率的に透過する。有利なことに、ゼロの横角角度成分を有する光線に対して実質的に損失がもたらされないため、完全な透過効率が達成される。

図３５Ｂは、負の横角を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示する概略図である。したがって、入力偏光成分は、第１のＡ－プレート３３０Ａによって、概ね楕円偏光状態である中間偏光成分６５２に変換される。ここでも、第２のＡ－プレート３３０Ｂは、出力偏光成分が入力偏光成分７０４と同じであり、かつ光が偏光器３１８を効率的に透過するように、第１のＡ－プレートに等しくかつ反対のリタデーションを提供する。

したがって、極性制御リターダは、本実施形態においてｘ－ｙ平面内にある、リターダ３３０Ａ、３３０Ｂの平面内で交差する光学軸を有するリターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対を備える。リターダ３３０Ａ、３３０Ｂの対は、偏光器３１８の電気ベクトル透過に対して平行である電気ベクトル透過方向に対して各々が４５°で延在する光学軸３３１Ａ、３３１Ｂを有する。

有利なことに、完全な透過効率が達成されるように、ゼロ高度の角度成分を有する光線に対して実質的に損失がもたらされない。

図３５Ｃは、正の高度および負の横角を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示する概略図である。偏光成分７０４は、第１のＡープレート３３０Ａによって、楕円偏光成分６５４に変換される。合成楕円成分６５６は、第２のＡ－プレート３３０Ｂ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、輝度が低下した入力偏光器３１８によって分析される。

図３５Ｄは、正の高度および正の横角を有する軸外偏光による交差Ａ－プレートリターダ層の照明を斜視図で例示する概略図である。第１のリターダおよび第２のリターダの正味リターダンスは補償を提供しないため、偏光成分６５８および６６０は、第１および第２のＡ－プレート３３０Ａ、３３０Ｂによって提供される。

したがって、輝度は、ゼロでない横角成分およびゼロでない高度成分を有する光線に対して低下する。有利なことに、主ディスプレイユーザの視感度が実質的に低減されない一方で、視認象限に配設された覗き見者については、ディスプレイのプライバシーを高めることができる。

図３５Ｅは、図３５Ａ～図３５Ｄの透過光線について極方向による出力透過率の変化を例示する概略グラフである。図３４Ｅの配設と比較して、軸外視認に対して輝度低下の領域が増大する。ただし、切り替え可能な液晶層３１４は、第１のパブリック動作モードでの軸外視認のためのＣ－プレート配設と比較して、低下した均一性をもたらし得る。

本明細書で使用され得るとき、用語「実質的に」および「およそ（ほぼ）」は、それに対応する用語および／または項目間の相対性に対して、業界で受け入れられる許容範囲を付与するものである。このような業界で受け入れられる許容範囲は、０パーセント～１０パーセントの範囲であり、成分値、角度などが該当するが、これらに限定されない。このような項目間の相対性は、およそ０パーセント～１０パーセントの範囲である。

本明細書に開示される原理による様々な実施形態を上述してきたが、それらは限定としてではなく単なる一例として提示されていることを理解されたい。したがって、この開示の広さおよび範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても制限されてはならず、特許請求の範囲のいずれか、および本開示に由来するそれらの均等物に従ってのみ規定されるべきである。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ているが、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に対して、かかる由来の特許請求の範囲の適用を限定しない。

さらに、本明細書における節の見出しは、米国特許法施行規則１．７７に基づく示唆との一貫性を持たせるために、またはそれ以外では構成上の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、本開示から生じ得る特許請求の範囲に定める（単数または複数の）実施形態を限定したり、または特徴付けたりしないものとする。具体的には、単に例示ではあるが、「技術分野」という見出しがあるが、いわゆる分野を説明するためにこの見出しの下に選択された表現によって、特許請求の範囲が限定されることはない。さらに、「背景技術」に記載された技術に関する記述は、特定の技術が、本開示における任意の（単数または複数の）実施形態に対する先行技術であることの承認として、解釈されるべきではない。「発明の概要」についても、公開される特許請求の範囲で述べられる（単数または複数の）実施形態を特徴付けるものとして考慮されるべきでない。さらに、本開示内での単数形の「発明」の言及は、本開示において単一の新規性のみ存在すると主張するために使用されるべきではない。複数の実施形態は、本開示により、公開される複数の特許請求の範囲の限定に従って、述べられる場合がある。したがって、かかる特許請求の範囲は、この（単数または複数の）実施形態およびそれらの均等物を定義することによって、それらを保護している。すべての例では、かかる請求項の範囲は、本開示に照らしてそれら自体のメリットを考慮されるであろうが、本明細書内で記載された見出しによって制約されるべきではない。

Claims (62)

1. 周囲照明で使用するためのディスプレイデバイスであって、
   光を出力するように配設された空間光変調器（ＳＬＭ）であって、
   前記ＳＬＭが、前記ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器を備え、前記出力偏光器が、直線偏光器である、ＳＬＭと、
   前記出力偏光器の出力側上に配設された追加の偏光器であって、前記追加の偏光器が、直線偏光器である、追加の偏光器と、
   前記出力偏光器と前記追加の偏光器との間に配設された反射偏光器であって、前記反射偏光器が、直線偏光器である、反射偏光器と、
   前記反射偏光器と前記追加の偏光器との間に配設された複数の極性制御リターダと、を備え、
   前記反射偏光器と前記追加の偏光器との間には更なる偏光器は存在せず、
   前記複数の極性制御リターダが、液晶材料の層を備える切り替え可能な液晶リターダと少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダとを備え、前記複数の極性制御リターダが、前記切り替え可能な液晶リターダの切り替え可能な状態において、同時に、前記複数の極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って前記反射偏光器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しないように、かつ前記複数の極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って前記反射偏光器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設されている、ディスプレイデバイス。
2. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って前記反射偏光器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しないように、かつ前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って前記反射偏光器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設されている、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
3. 前記切り替え可能な液晶リターダが、前記切り替え可能な液晶リターダの両側上に、前記液晶材料の前記層に隣接して配置され、かつ隣接する前記液晶材料の前記層でホメオトロピック整合を提供するように各々が配設された、２つの表面整合層を備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
4. 前記切り替え可能な液晶リターダの前記液晶材料の層が、負の誘電異方性を有する液晶材料を含む、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
5. 前記液晶材料の層が、５００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項３または４に記載のディスプレイデバイス。
6. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダを備え、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有し、前記パッシブリターダが、－３００ｎｍ～－９００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有するか、または
   前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備え、前記パッシブ極性制御リターダ対の各パッシブリターダが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項３～５のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
7. 前記切り替え可能な液晶リターダが、前記液晶材料の層に隣接して前記切り替え可能な液晶リターダの両側上に配置され、かつ前記液晶材料の層にホモジニアス整合を提供するように各々が配設された、２つの表面整合層を備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
8. 前記切り替え可能な液晶リターダの前記液晶材料の層が、正の誘電異方性を有する液晶材料を含む、請求項７に記載のディスプレイデバイス。
9. 前記液晶材料の層が、５００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項７または８に記載のディスプレイデバイス。
10. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダを備え、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有し、前記パッシブリターダが、－３００ｎｍ～－７００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有し、または
    前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備え、前記パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項７～９のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
11. 前記切り替え可能な液晶リターダが、前記液晶材料の層に隣接して前記切り替え可能な液晶リターダの両側上に配置された２つの表面整合層を備え、前記表面整合層のうちの一方が、前記液晶材料にホメオトロピック整合を提供するように配設されており、前記表面整合層のうちの他方が、前記液晶材料の層にホモジニアス整合を提供するように配設されている、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
12. ホモジニアス整合を提供するように配設された前記表面整合層が、前記液晶材料の層と前記極性制御リターダとの間にあり、
    前記液晶材料の層が、７００ｎｍ～２０００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有し、
    前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダを備え、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有し、前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、－４００ｎｍ～－１８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有し、
    前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備え、前記パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、４００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
13. ホメオトロピック整合を提供するように配設された前記表面整合層が、前記液晶材料の層と前記極性制御リターダとの間にあり、
    前記液晶材料の層が、５００ｎｍ～１８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有し、かつ
    前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダを備え、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有し、前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、－３００ｎｍ～－１６００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有するか、または
    前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対を備え、前記パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、４００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
14. 各整合層が、前記反射偏光器の電気ベクトル透過方向に対して平行であるか、または逆平行であるか、または直交する成分を前記液晶材料の層の平面内に有するプレチルト方向を有するプレチルトを有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
15. 前記少なくとも１つの極性制御リターダが２つのパッシブリターダをさらに備え、前記切り替え可能な液晶リターダが、前記２つのパッシブリターダ間に設けられている、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
16. 前記切り替え可能な液晶リターダに隣接する前記２つのパッシブリターダの各々の側面上に形成された透過電極および液晶表面整合層をさらに備える、請求項１５に記載のディスプレイデバイス。
17. 前記切り替え可能な液晶リターダが間に設けられた第１の基板および第２の基板をさらに備え、前記第１の基板および前記第２の基板が各々前記２つのパッシブリターダのうちの一方を備える、請求項１５または１６に記載のディスプレイデバイス。
18. 前記２つのパッシブリターダが各々、－３００ｎｍ～－７００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対する合計のリターダンスを有する、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダを備える、請求項１５～１７のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
19. 前記２つのパッシブリターダの各々が、前記パッシブリターダの平面内に光学軸を有し、
    前記光学軸が交差しており、
    パッシブリターダ対の各パッシブリターダが、１５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項１５～１８のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
20. 前記切り替え可能な液晶リターダが、前記液晶材料の層を制御するための電圧を印加するように配設された透過性電極をさらに備える、請求項１～１９のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
21. 前記透過性電極が、前記液晶材料の層の両側上にある、請求項２０に記載のディスプレイデバイス。
22. 前記透過性電極が、少なくとも２つのパターン領域を提供するようにパターン化されている、請求項２０または２１に記載のディスプレイデバイス。
23. 前記切り替え可能な液晶リターダの前記透過性電極間に印加された前記電圧を制御するように配設された制御システムをさらに備える、請求項２０～２２のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
24. 前記少なくとも１つの極性制御リターダが、少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダであって、前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って前記反射偏光器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しないように、かつ前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って前記反射偏光器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設されている少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダを備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
25. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、少なくとも２つの異なる向きの光学軸を有する少なくとも２つのパッシブリターダを備える、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
26. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダを備え、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有する、請求項２４または２５に記載のディスプレイデバイス。
27. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダ対であって、前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有する、パッシブリターダ対を備える、請求項２４～２６のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
28. 前記パッシブリターダ対が、前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対して、それぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、請求項２７に記載のディスプレイデバイス。
29. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、第１の言及したパッシブリターダ対間に配置され、かつ前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有する追加のパッシブリターダ対をさらに備える、請求項２７または２８に記載のディスプレイデバイス。
30. 前記追加のパッシブリターダ対が、前記出力偏光器の電気ベクトル透過に対して平行である電気ベクトル透過方向に対して、各々がそれぞれ０°および９０°で延在する光学軸を有する、請求項２９に記載のディスプレイデバイス。
31. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、パッシブリターダを備え、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な成分と前記パッシブリターダの平面内の成分とを有して方向付けられている光学軸を有する、請求項２４～３０のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
32. 前記パッシブリターダの平面内の前記成分が、前記出力偏光器の電気ベクトル透過に対して平行または垂直である電気ベクトル透過方向に対して０°で延在する、請求項３１に記載のディスプレイデバイス。
33. 前記少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダが、前記パッシブリターダの平面に対して垂直な光学軸を有するパッシブリターダ、または前記パッシブリターダの平面内で交差する光学軸を有するパッシブリターダ対をさらに備える、請求項３１または３２に記載のディスプレイデバイス。
34. 前記出力偏光器と前記反射偏光器との間に配設された少なくとも１つのさらなる極性制御リターダをさらに備える、請求項１～３３のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
35. さらなる追加の偏光器が、前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダと前記反射偏光器との間に配設されている、請求項３４に記載のディスプレイデバイス。
36. 第１の言及した前記少なくとも１つの極性制御リターダが、第１の液晶材料の層を備える第１の切り替え可能な液晶リターダを備え、前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダが、第２の液晶材料の層を備える第２の切り替え可能な液晶リターダを備える、請求項３４または３５に記載のディスプレイデバイス。
37. 前記第１の切り替え可能な液晶リターダと前記第２の切り替え可能な液晶リターダとが、異なるリターダンスを有する、請求項３６に記載のディスプレイデバイス。
38. 前記第１の切り替え可能な液晶リターダおよび前記第２の切り替え可能な液晶リターダの両端間に共通電圧を印加することを制御するように配設された制御システムをさらに備え、前記第１の切り替え可能な液晶リターダの前記第１の液晶材料が、前記第２の切り替え可能な液晶リターダの前記第２の液晶材料とは異なっている、請求項３７に記載のディスプレイデバイス。
39. 前記第１の切り替え可能な液晶リターダおよび前記第２の切り替え可能な液晶リターダの各々の前記第１および第２の液晶材料の層が、４５０ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項３６～３８のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
40. 第１の言及した前記少なくとも１つの極性制御リターダが、パッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、パッシブリターダ対をさらに備え、
    前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダが、さらなるパッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、さらなるパッシブリターダ対を備え、
    互いに最も近い、第１の言及した前記パッシブリターダ対の一方と、前記さらなるパッシブリターダ対の一方と、の前記光学軸が、同じ方向に延在する、請求項３６～３９のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
41. 第１の言及した前記パッシブリターダ対の各パッシブリターダと前記さらなるパッシブリターダ対の各パッシブリターダとが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項４０に記載のディスプレイデバイス。
42. 前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダが、少なくとも１つのさらなるパッシブリターダを備える、請求項３４～３９のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
43. 光を出力するように配設されたバックライトであって、前記ＳＬＭが、前記バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭであり、前記ＳＬＭが、前記ＳＬＭの入力側上に配設された入力偏光器をさらに備え、前記入力偏光器が、直線偏光器である、バックライトと、
    前記入力偏光器の入力側上に配設されたさらなる追加の偏光器であって、前記さらなる追加の偏光器が、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器と、
    前記さらなる追加の偏光器と前記入力偏光器との間に配設された少なくとも１つのさらなる極性制御リターダと、をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
44. 第１の言及した前記少なくとも１つの極性制御リターダが、第１の液晶材料の層を備える第１の切り替え可能な液晶リターダを備え、前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダが、第２の液晶材料の層を備える第２の切り替え可能な液晶リターダを備える、請求項４３に記載のディスプレイデバイス。
45. 前記第１の切り替え可能な液晶リターダと前記第２の切り替え可能な液晶リターダとが、異なるリターダンスを有する、請求項４４に記載のディスプレイデバイス。
46. 前記第１の切り替え可能な液晶リターダおよび前記第２の切り替え可能な液晶リターダの両端間に共通電圧を印加することを制御するように配設された制御システムをさらに備え、前記第１の切り替え可能な液晶リターダの前記第１の液晶材料が、前記第２の切り替え可能な液晶リターダの前記第２の液晶材料とは異なっている、請求項４５に記載のディスプレイデバイス。
47. 前記第１の切り替え可能な液晶リターダおよび前記第２の切り替え可能な液晶リターダの各々の前記第１および第２の液晶材料の層が、４５０ｎｍ～８５０ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項４４～４６のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
48. 第１の言及した前記少なくとも１つの極性制御リターダが、パッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、パッシブリターダ対をさらに備え、
    前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダが、さらなるパッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、さらなるパッシブリターダ対を備え、
    互いに最も近い、第１の言及した前記パッシブリターダ対の一方と、前記さらなるパッシブリターダ対の一方と、の前記光学軸が、同じ方向に延在する、請求項４４～４７のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
49. 第１の言及した前記パッシブリターダ対の各パッシブリターダと前記さらなるパッシブリターダ対の各パッシブリターダとが、３００ｎｍ～８００ｎｍの範囲で、５５０ｎｍの波長の光に対するリターダンスを有する、請求項４８に記載のディスプレイデバイス。
50. 前記少なくとも１つのさらなる極性制御リターダが、少なくとも１つのさらなるパッシブリターダを備える、請求項４３～４９のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
51. 光を出力するように配設されたバックライトであって、前記ＳＬＭが、前記バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭである、バックライトをさらに備え、
    前記バックライトが、前記ＳＬＭの法線に沿った輝度の最大３０％である、４５度よりも大きい、前記ＳＬＭの法線に対する極角での輝度を提供する、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
52. 前記ＳＬＭが放出型ＳＬＭである、請求項１から５１のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
53. 前記反射偏光器および前記出力偏光器が、平行である電気ベクトル透過方向を有する、請求項１～５２のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
54. 前記反射偏光器および前記追加の偏光器が、平行である電気ベクトル透過方向を有する、請求項１～５３のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
55. 前記反射偏光器および前記追加の偏光器が、平行でない電気ベクトル透過方向を有し、
    前記ディスプレイデバイスが、前記反射偏光器と前記追加の偏光器との間に配設された回転器リターダをさらに備え、前記回転器リターダが、前記出力偏光器および前記追加の偏光器の前記電気ベクトル透過方向間で前記回転器リターダに入射する偏光の偏光方向を回転させるように配設されている、請求項１～５２のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
56. 光を出力するように配設された空間光変調器（ＳＬＭ）を備える、周囲照明で使用するためのディスプレイデバイスの出力側に適用するための視野角制御光学素子であって、
    前記ＳＬＭが、前記ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器を備え、
    前記視野角制御光学素子が、
    追加の偏光器と、
    前記ディスプレイデバイスに前記視野角制御光学素子を適用する際に、前記出力偏光器と前記追加の偏光器との間に配設された反射偏光器と、
    前記反射偏光器と前記追加の偏光器との間に配設された複数の極性制御リターダと、を備え、
    前記反射偏光器と前記追加の偏光器との間には更なる偏光器は存在せず、
    前記複数の極性制御リターダが、液晶材料の層を備える切り替え可能な液晶リターダと少なくとも１つのパッシブ極性制御リターダとを備え、前記複数の極性制御リターダが、前記切り替え可能な液晶リターダの切り替え可能な状態において、同時に、前記複数の極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って前記反射偏光器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しないように、かつ前記複数の極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って前記反射偏光器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設されている、
    視野角制御光学素子。
57. ディスプレイデバイスであって、
    空間光変調器（ＳＬＭ）と、
    前記ＳＬＭの少なくとも一方側上に配設されたディスプレイ偏光器であって、前記ディスプレイ偏光器が、直線偏光器である、ディスプレイ偏光器と、
    前記少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの１つと前記ＳＬＭの同じ側上に配設された、第１の追加の偏光器であって、前記第１の追加の偏光器が、直線偏光器である、第１の追加の偏光器と、
    前記第１の追加の偏光器と前記少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの前記１つとの間に配設された第１の極性制御リターダと、
    前記第１の追加の偏光器の外側に、前記少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの前記１つと前記ＳＬＭの同じ側上に配設されたさらなる追加の偏光器であって、前記さらなる追加の偏光器が、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器と、
    前記第１の追加の偏光器と前記さらなる追加の偏光器との間に配設されたさらなる極性制御リターダと、を備え、
    前記第１の極性制御リターダが、パッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記ディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、パッシブリターダ対を備え、
    前記さらなる極性制御リターダが、さらなるパッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記ディスプレイ偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、さらなるパッシブリターダ対を備え、
    互いに最も近い、第１の前記パッシブリターダ対の一方と、前記さらなるパッシブリターダ対の一方と、の前記光学軸が、同じ方向に延在する、ディスプレイデバイス。
58. 前記第１の極性制御リターダおよび前記さらなる極性制御リターダが各々、液晶材料の層を備える切り替え可能な液晶リターダをさらに備え、前記第１の極性制御リターダおよび前記さらなる極性制御リターダが各々、前記切り替え可能な液晶リターダの切り替え可能な状態において、同時に、前記極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って前記少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの前記１つ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しないように、かつ前記極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って前記少なくとも１つのディスプレイ偏光器のうちの前記１つ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設されている、請求項５７に記載のディスプレイデバイス。
59. 光を出力するように配設されたバックライトをさらに備え、前記ＳＬＭが、前記バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型ＳＬＭであり、前記ディスプレイデバイスが、前記ＳＬＭの入力側上に配設された入力偏光器であるディスプレイ偏光器と前記ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器と、を備える、請求項５７または５８に記載のディスプレイデバイス。
60. 前記ＳＬＭが、放出型ＳＬＭであり、前記ディスプレイ偏光器が、前記ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器である、請求項５７または５８に記載のディスプレイデバイス。
61. ディスプレイデバイスであって、
    光を出力するように配設されたバックライトと、
    前記バックライトからの出力光を受け取るように配設された透過型空間光変調器（ＳＬＭ）と、
    前記ＳＬＭの入力側上に配設された入力偏光器、および前記ＳＬＭの出力側上に配設された出力偏光器であって、前記入力偏光器および前記出力偏光器が、直線偏光器である、入力偏光器および出力偏光器と、
    前記出力偏光器の出力側上に配設された第１の追加の偏光器であって、前記第１の追加の偏光器が、直線偏光器である、第１の追加の偏光器と、
    前記第１の追加の偏光器と前記出力偏光器との間に配設された第１の極性制御リターダと、
    前記バックライトと入力偏光器との間に配設されたさらなる追加の偏光器であって、前記さらなる追加の偏光器が、直線偏光器である、さらなる追加の偏光器と、
    前記さらなる追加の偏光器と前記入力偏光器との間に配設されたさらなる極性制御リターダと、を備え、
    前記第１の極性制御リターダが、パッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、パッシブリターダ対を備え、
    前記さらなる極性制御リターダが、さらなるパッシブリターダの平面内で、交差し、かつ前記出力偏光器の電気ベクトル透過方向に対してそれぞれ４５°および１３５°で延在する光学軸を有する、さらなるパッシブリターダ対を備え、
    互いに最も近い、第１の前記パッシブリターダ対の一方と、前記さらなるパッシブリターダ対の一方と、の前記光学軸が、同じ方向に延在する、ディスプレイデバイス。
62. 前記第１の極性制御リターダおよび前記さらなる極性制御リターダが各々、液晶材料の層を備える切り替え可能な液晶リターダをさらに備え、前記第１の極性制御リターダおよび前記さらなる極性制御リターダが各々、前記切り替え可能な液晶リターダの切り替え可能な状態において、同時に、前記極性制御リターダの平面の法線に沿った軸に沿って少なくとも１つの偏光器のうちの１つ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しないように、かつ前記極性制御リターダの平面の法線に対して傾斜した軸に沿って少なくとも１つの偏光器のうちの１つ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設されている、請求項６１に記載のディスプレイデバイス。

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