JP2006091871A - プライバシーを保護するため表示を混乱させるパターン化された電極のあるゲストホスト液晶層 - Google Patents

Abstract

【課題】 広視野角と狭視野角との間の切換を好適に行うディスプレイを提供する。
【解決手段】 本発明のディスプレイのプライバシー装置はゲストホスト液晶材料（８）を備え、パブリックモード（広視野角）とプライベートモード（狭視野角）との間で切換可能である。プライベートモードにおいて、プライバシー装置は所定のビューイング方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、所定の方向とは異なる方向に沿うディスプレイ（７）に表示されたイメージは、第１のイメージおよび第２のイメージの重ね合わせである。第２のイメージは観測されたイメージを低下させ、ディスプレイの側に位置づけられた観測者が第１のイメージをはっきりと理解できないようにする。第２のイメージは意図されたビューイング方向に表示されず、その結果、第１のイメージが、意図されたビューイング方向に沿うディスプレイを見る観測者にはっきりと見える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光の角度出力範囲が制御可能で、ディスプレイが広視野角モードと狭視野角モードとの間で切り換えられるディスプレイに関係する。

たとえば、コンピュータに使用されるモニター、および携帯電話や他の携帯情報装置に組み込まれるスクリーンなどのような電子ディスプレイ装置は、可能な限り広視野角を有し、装置によって表示されるイメージが多くの異なるビューイング位置から見られるように通常設計される。しかしながら、装置によって表示されるイメージが狭視野角度範囲のみから見えることが望まれる状況がいくつかある。たとえば、込み合った電車でポータブル・コンピュータを使用する人は、コンピュータのディスプレイ画面が小さな視野角を有し、コンピュータ画面に表示される文書が電車の他の乗客から読まれないことを望む可能性がある。このため、２つの動作モード間で電気的に切替可能なディスプレイ装置の開発に多大な努力が捧げられてきた。このディスプレイ装置は、「パブリック」ディスプレイモードでは、一般的な使用のために広視野角を有するが、狭視野角を有する「プライベート」ディスプレイモードに切り換えられることができ、公共の場で装置のユーザー以外の人に見られないで個人情報が表示されることが可能である。

そのようなディスプレイの別の応用は、自動車でのディスプレイとしてであり得る。ディスプレイの視野角は制御され、乗客がディスプレイを見られないか、または、運転手がディスプレイを見られない。代わりに、フロントガラスおよび窓でのディスプレイの反射を減少するために視野角は制御され、たとえば、夜または暗い状況において視野角が減少するようにする。広視野角と狭視野角との間で自動切換えができるように、また、ディスプレイの明るさの自動制御ができるように、輝度センサーが提供され得る。
（関連技術）
ディスプレイが見られる角度または位置の範囲を制限する多くの装置が周知である。

米国特許第６ ５５２ ８５０号は、現金自動預入支払機（ＡＴＭ）における個人情報の表示方法を記載している。装置のディスプレイから放出された光は、固定偏光状態を有し、装置とそのユーザーは、その偏光状態の光を吸収するが直交偏光状態の光を放出するシート偏光子の大きな画面に囲まれる。通行者はユーザーと装置を見ることはできるが、装置の画面に表示される情報を見ることはできない。

光の方向を制御する１つの周知の要素は「ルーバー」フィルムで、べネチアン・ブラインドに類似の配置において提供される交互な透明層と不透明層から成る。フィルムはべネチアン・ブラインドと同様の原理で動作し、光が不透明層と平行かまたはほぼ平行に進む場合に、光がフィルムを通り抜けることができる。しかしながら、不透明層の平面に大きな角度で進む光は、１つの不透明層への入射であり、吸収される。図１に示されるように、層はフィルムの表面に垂直であり得るか、または、フィルムの表面に対する他の角度であり得る。

このタイプのルーバーフィルムは、透明材料および不透明材料のシートを交互に多く積み重ねて、それから、層に垂直にそのブロックを薄く切ることによって製造され得る。この方法は何年も前から周知で、たとえば、米国特許第２ ０５３ １７３号、第２ ６８９ ３８７号、第３ ０３１ ３５１号に記載されている。

他の製造方法も周知である。たとえば、米国特許第ＲＥ２７６１７号は、ルーバーフィルムが積み重ねられた層の円柱状ビレットから連続的に切断されるプロセスを記載している。米国特許第４ ７６６ ０２３号はそのフィルムの光学機器の質および機械的堅強性がＵＶキュア可能なモノマーを用いてコーティングし、それからそのフィルムをＵＶ放射に露光することでどのように改善されるかを記載している。米国特許第４ ７６４ ４１０号は、ＵＶキュア可能な材料がルーバーシートを保護フィルムに接続するために用いられる同様のプロセスを、記載している。

ルーバーフィルムに同様の特性を用いてフィルムを作る他の方法が存在する。たとえば、米国特許第５ １４７ ７１６号は、フィルムの平面に垂直方向に並ぶ細長い粒子を多く含む光制御フィルムを記載している。それゆえ、この方向に大きな角度を作る光線は強く吸収されるのに対して、この方向に伝搬する垂直の光線は放出される。

光制御フィルムの別の例は米国特許第５ ５２８ ３１９号に記載される。このフィルムは、一般的にフィルムの平面に平行に伸びる不透明領域に埋め込まれた透明ボデーを有する。不透明領域は積み重ねられて配置され、それぞれの積み重ねは、隣接の積み重ねと空間を空けている。不透明領域は、特定の方向においてフィルムを通る光の透過を遮断する一方で、他の方向において光が透過できるようにする。

従来技術の光制御フィルムは、ディスプレイパネルの前、または、透過型ディスプレイパネルとバックライトとの間のどちらかに設置され得て、ディスプレイが見られる角度の範囲を制限する。つまり、従来技術の光制御フィルムは、ディスプレイを「プライベート」にする。しかしながら、従来技術の光制御フィルムがプライバシー機能を有効にし、スイッチをオフに切り換えて、広角度範囲から見ることを可能にしたものはない。

パブリックモード（広視野角を有する）とプライベートモード（狭視野角を有する）との間で切り換えられるディスプレイに関する報告がある。たとえば、米国特許出願第２００２／０１５８９６７号は、光制御フィルムはディスプレイに移動可能的に実装され得て、光制御フィルムが、ディスプレイの前に設置され得てプライベートモードを提供するようにするか、またはホルダーの後ろまたはディスプレイの近くに機械的に撤回され得てパブリックモードを提供するようにすることを示唆している。この方法は、失敗し得るかまたは使用において損傷され得て、またディスプレイにバルクを加える可動部を含むという不利な点を有する。

可動部を用いずにパブリックモードからプライベートモードにディスプレイパネルを切り換える方法は、光制御フィルムをディスプレイパネルの後ろに実装し、光制御フィルムとパネルとの間で電気的にスイッチを切り換えられるディフューザーを設置することである。ディフューザーが不活性の場合、光制御フィルムは視野角度範囲を制限し、ディスプレイはプライベートモードである。ディフューザーのスイッチが入れられると、光制御フィルムから出力される狭い角度範囲を有する光はディフューザーへの入射であり、ディフューザーは光の角度拡散を増大させるように作用する。つまり、ディフューザーは光制御フィルムの効果を無効にする。このように、ディスプレイは、広い角度範囲で進む光によって照射され、ディスプレイはパブリックモードで動作する。同様の効果を達成するために、光制御フィルムをパネルの前に実装し、切換可能なディフューザーを光制御フィルムの前に設置することもまた可能である。

上記のタイプの切換可能なプライバシー装置は、米国特許第５ ８３１ ６９８号、第６ ２１１ ９３０号、第５ ８７７ ８２９号に記載されている。ディスプレイがパブリックモードであっても、プライベートモードであっても、光制御フィルムは常に光入射の多くの部分を吸収するという不利な点を有する。それゆえ、ディスプレイは光の使用において本質的に非効率的である。さらに、ディフューザーはパブリックモードにおいて広い角度範囲を通して光を拡散するため、これらのディスプレイはまたプライベートモードよりもパブリックモードにおいて調光器である（補償のために、装置がパブリックモードで動作しているときにバックライトがより明るくされない場合）。

これらの装置の別の不利な点は、装置の電力消費に関係する。そのような装置はしばしば切換可能ポリマー分散型の液晶ディフューザーを用いる。これは、電圧が液晶層に印加されていない場合には拡散性でなく、電圧を印加することでスイッチが入れられる（拡散性状態に）。このように、動作のパブリックモードを獲得するためには、電圧をディフューザーに印加し、ディフューザーのスイッチが入れられるようにする必要がある。それゆえ、プライベートモードよりもパブリックモードにおいてより多くの電力が消費される。このことは、パブリックモードにおいてほとんどの時間が使われ、限定の電池残量を有するモバイル装置には不利な点である。

切換可能なパブリック／プライベートディスプレイを作る別の方法が米国特許第５ ８２５ ４３６号に提供されている。この特許における光制御装置は構成の点で、上記のルーバーフィルムに類似する。しかしながら、従来のルーバーフィルムにおけるそれぞれの不透明要素は、不透明状態から透明状態に電気的に切り換えられる液晶セルに置換される。光制御装置はディスプレイパネルの前または後ろに設置される。セルが不透明な場合、ディスプレイはプライベートモードで動作し、セルが透明な場合、ディスプレイはパブリックモードで動作する。

この装置の１つの著しい不利な点は、適切な形の液晶セルを製造する困難さおよび費用である。第２の不利な点は、プライベートモードにおいて、光線が、まず透明な材料を通って、次に液晶セルの部分を通るような角度で入射し得る。そのような光線は液晶セルに完全に吸収されず、このことが装置のプライバシーを低下させ得る。

日本特許出願第２００３−２８２６３号は、液晶（ＬＣ）パネルのための切換可能な視野角制御メカニズムが記載されている。これは、格子じま模様にパターン化された、さらなるツイストネマティック（ＴＮ）ＬＣパネルを用いる。狭いビューイングモードにおいて、標準的なＴＮ ＬＣパネルの制限された視野角特性は、ＬＣパネルが垂直方向からかなり離れた角度から見られる場合に見える格子じま模様を作るために用いられる。この格子じま模様はビューアを混乱させ、垂直方向からかなり離れた角度から見られるイメージの質を低下させる。これは、さらなるＬＣパネルおよびさらなる偏光子が必要とされる不利な点を有する。

日本特許出願第２０００−１１１ ８９５号は、表示されたイメージのコントラストを低下させるためにゲストホスト液晶層の使用を開示している。

ＷＯ２００４／０３２６ ２８６は、異なるイメージに異なるビューイングを有するマルチプルビューディスプレイを開示している。ビューイング操作は、それぞれのイメージに対する視野角を制御するプライバシーフィルムまたはレンズ状アレイなどを意味する。

米国特許第５ ８７７ ８２９号は、液晶ディスプレイ装置から放射する光の進行方向を電気的に制御し、ディスプレイに調節可能な視野角特性を提供するための、液晶ディスプレイ装置、照明装置、制御装置を有するディスプレイを公開している。

日本特許出願第２０００−１１１ ８９５号は、ツイストネマティック液晶層を有する制御可能なプライバシー装置を有するディスプレイを開示している。

本発明は、第１のイメージを表示するためのイメージディスプレイパネルとイメージディスプレイパネルを通る光路に配置される切換可能なプライバシー装置とを備えるディスプレイを提供する。プライバシー装置はゲストホスト液晶材料を備え、パブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能である。プライベートモードにおいて、プライバシー装置は所定の方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、それによって、所定の方向とは異なる方向に沿ってディスプレイにより表示されたイメージは、第１のイメージおよび第２のイメージの重ねあわせである。

イメージディスプレイ装置によって表示された第１のイメージは、所定の方向（ディスプレイの意図されたビューイング方向）に沿うディスプレイを見る観測者に表示することが望まれるイメージである。たとえば、本発明がＡＴＭに適用される場合、第１のイメージは、従来のＡＴＭの表示画面に表示される指示、キーパッドなどから成る。

プライバシー装置がプライベートモードの時に、プライバシー装置によって表示される第２のイメージは、ディスプレイの意図された視野角とは異なる方向に沿って表示される。第２のイメージが意図された視野角方向に沿って表示されないのは、意図された視野角方向に沿うディスプレイを見ている観測者が第１のイメージのみを見るためである（つまり、観測者に表示することが望まれるイメージのみを見る）。

しかしながら、意図された視野角方向からかなり離れた方向からディスプレイを見る観測者は、第１のイメージおよび第２のイメージの重ね合わせのイメージの全体を見る。第２のイメージは、第１のイメージを不明瞭にするイメージであるように選択され（たとえば、明るい部分および暗い部分のパターン）、意図されたビューイング方向ではない方向からディスプレイを見る観測者が、第１のイメージをはっきりと見て理解するのが困難であるようにする。たとえば、ＡＴＭに適用された本発明の例において、側方からＡＴＭを見ている犯罪者にとって、ＡＴＭに表示されるイメージを理解し、暗証番号（ＰＩＮ）すなわちＡＴＭを使う人についての個人情報を手に入れることは困難である。

プライバシー装置は複数の第１の領域を備え得る。各第１の領域は、領域が所定の偏光成分に透過性の光透過性状態と、領域が所定の方向とは異なる方向において伝搬する所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である。所定の方向は、ディスプレイに対して垂直方向であり得るが、それに限定されていない。

各第１の領域を光透過性状態に切り換えることでパブリックモードが得られる。第１の領域のいくつかを光吸収状態に切り換える一方で、第１の領域のその他を光透過性状態のままにしておくことで、プライベートモードが得られる。プライベートモードにおいて広視野角からディスプレイを見ている人は、表示されたイメージに重ね合わされた明るい部分と暗い部分のパターンを見るであろう。そのパターンの明るい部分は、光透過性状態である第１の領域のそれに対応し、暗い部分は、光吸収状態である第１の領域のそれに対応する。明るい部分および暗い部分のパターンは広視野角から見られるイメージの質を低下させ、それによってディスプレイのプライバシーを改善する。しかしながら、明るい部分および暗い部分のパターンは所定のビューイング方向に沿うディプレイを見る観測者には見えず、表示されるイメージがそのようなビューアに明らかであるようにする。

ここで用いられている「広視野角」という用語は、ディスプレイの所定のビューイング方向から離れた視野角を示す。一般的に、ディスプレイは、意図された視野角方向を中心とする意図された視野角度範囲を有する。意図された視野角度範囲は、ディスプレイの意図されたビューイング距離、および意図されたビューイング距離におけるディスプレイのビューイングウインドウの望ましい幅によって決定される。典型的な視野角度範囲は、意図される視野角方向（常にではないがしばしば、ディスプレイのディスプレイ表面に対する垂直方向）のそれぞれの側において３０°までの範囲であるが、特定の装置に対する視野角度範囲はこれよりも大きいかまたは小さい。ディスプレイに関連する「広視野角」という用語は、そのディスプレイの意図された視野角度範囲の外側のいかなる視野角をも含むよう意図されている。

ディスプレイがプライベートモードにあるとき、広視野角からディスプレイを見ている観測者によって感知される明るい部分と暗い部分のパターンは、利便性のために「混乱パターン」として言及される。なぜなら、明るい部分と暗い部分は、広視野角で見られるイメージを混乱させ、低下させるように作用するからである。しかしながら、「パターン」という用語は、明るい部分と暗い部分が必ずしも繰り返してある方法で配置されているということを意味しない。

最高のプライバシーを提供する明るい部分と暗い部分のパターンは、たとえば、表示されたイメージ、イメージが文字であるか絵であるか、文字イメージの場合における文字のサイズなどによって決まる。従って、各第１の領域は、光透過性状態と光吸収状態との間で独立的に切換可能であり得る。これによって、所望であれば明るい部分と暗い部分のパターンが再構成され、それにより、特定のイメージに良いプライバシーを提供するパターンが表示される。

代わりに、ディスプレイがある特定の適用を意図されている場合、明るい部分と暗い部分のパターンはあらかじめ選択され得てこの適用に適するようにし、そのような場合、各第１の部分がそれぞれに切換可能である必要はない。

プライバシー装置は、第１の領域を規定するためにパターン化された電極を備え得る。これは、液晶層において第１の領域を規定する単純な方法である。

光吸収状態において、プライバシー装置の第１の領域の少なくとも１つは、第１の液晶配向を有する第１のサブ領域、および第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を有する第２のサブ領域を備え得る。これによって、プライベートモードにおいて見られる明るい部分と暗い部分のパターンは、垂直に近い視野角においてより強く表れる。これによって、表示されたイメージが明るい部分と暗い部分の混乱パターンによって不明瞭にならない部分における角度範囲を減少させ、高められたプライバシーをプライベートモードに提供する。

第１の液晶配向は垂直配向から傾斜し得て、第２の液晶配向は垂直配向から傾斜し得る。第１および第２の液晶配向は垂直配向から異なる方向に傾斜し得る。

第１の領域が光透過性状態にある場合、第１の液晶配向における液晶分子の方向および第２の液晶配向における液晶分子の方向は、第１の領域における液晶分子の配向に対して垂直な共通平面に位置し得る。

プライバシー装置は複数の第２の領域をさらに備え得て、各第２の領域は、プライバシー装置がパブリックモードにある場合に光透過性状態である。

各第２の領域の透過性は、プライバシー装置のパブリックモードとプライベートモードとの間において実質的に一定であり得る。

各第２の領域は、ゲストホスト液晶材料の選択的重合（ｐｏｌｙｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ）によって形成され得る。

プライバシー装置がプライベートモードにある場合、各第１の領域における液晶材料の配向ベクトル（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）は、ディスプレイの垂直方向に対して傾斜している可能性があり、配向ベクトルの傾斜の方向および角度は、第１の各領域において実質的に同じである。これは、プライベートモードにおいて、ディスプレイに対する垂直方向と一致しない所定のビューイング方向から見られるディスプレイ、を提供する。

本発明の第２の局面は、イメージディスプレイパネルに表示されるイメージの角度範囲を制御する方法を提供し、その方法は、イメージディスプレイパネルを通る光路にゲストホスト液晶材料を備える切換可能プライバシー装置を配置することと、パブリックモードとプライベートモードとの間でプライバシー装置を切り換えることを含む。

イメージディスプレイパネルは第１のイメージを表示し得て、プライバシー装置はプライベートモードにおいて第２のイメージを所定の方向とは異なる方向に表示し得る。それによって、所定の方向とは異なる方向に沿ってディスプレイによって表示されたイメージは、第１のイメージと第２のイメージとの重ねあわせである。

プライバシー装置は複数の第１の領域を備え得る。各第１の領域は、領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、領域が所定の方向とは異なる方向に伝搬する所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である。そして、その方法は、１つ以上の第１の領域を切り換え、それによってプライベートモードにおいて、意図されたビューイング方向以外の方向において見えるイメージを生成することを含む。

本発明の第３の局面は、ディスプレイのための制御可能プライバシー装置としてゲストホスト液晶パネルの使用を提供する。プライバシー装置は複数の第１の領域を備え、第１の各領域は、領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、領域が所定の方向とは異なる方向に伝搬する所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である。

本発明は、さらに以下の手段を提供する。

（項目１）
第１のイメージを表示するためのイメージディスプレイパネル（１）と、該イメージディスプレイパネル（１）を通る光路に配置される切換可能なプライバシー装置（１４）とを備えるディスプレイ（７、７’）であって、
該プライバシー装置（１４）はゲストホスト液晶材料（８）を備え、パブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能であり、
該プライバシー装置（１４）は、該プライベートモードにおいて、所定の方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、
それによって、該所定の方向とは異なる方向に沿う該ディスプレイ（７，７’）に表示されるイメージは、該第１のイメージおよび該第２のイメージの重ね合わせである、ディスプレイ。

（項目２）
上記プライバシー装置（１４）は複数の第１の領域（Ａ）を備え、各第１の領域（Ａ）は、該領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、該領域が該所定の方向とは異なる方向において伝搬する該所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である、項目１に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目３）
各第１の領域（Ａ）が、上記光透過性状態と上記光吸収状態との間で独立的に切換可能である、項目２に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目４）
上記プライバシー装置（１４）は、第１の領域（Ａ）を規定するためにパターン化された電極（１５Ａ、１５Ｂ）を備える、項目２または３に記載のディスプレイ（７，７’）
。

（項目５）
上記プライバシー装置（１４）の少なくとも１つの第１の領域は、上記光吸収状態において、第１の液晶配向を有する第１のサブ領域（Ｃ）と、該第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を有する第２のサブ領域（Ｄ）とを備える、項目２，３または４に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目６）
上記第１の液晶配向が垂直配向から傾斜していて、該第２の液晶配向が垂直配向から傾斜している、項目５に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目７）
上記第１および第２の液晶配向が、上記垂直配向とは異なる方向において傾斜している、項目６に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目８）
上記第１の領域が光透過性状態にある場合、上記第１の液晶配向における液晶分子の配向ベクトルおよび上記第２の液晶配向における液晶分子の配向ベクトルが、該第１の領域において液晶分子の該配向ベクトルに垂直な共通平面に位置している、項目５，６または７に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目９）
上記プライバシー装置（１４）は複数の第２の領域（Ｂ)をさらに備え、該プライバシー装置がパブリックモードにある場合に、各第２の領域（Ｂ)は光透過性状態である、項目１から８のいずれかに一項に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目１０）
各第２の領域（Ｂ)の透過率が、上記プライバシー装置の上記パブリックモードと上記プライベートモードとの間で実質的に一定である、項目９に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目１１）
各第２の領域（Ｂ)が、上記ゲストホスト液晶材料（８）の選択的重合によって形成される、項目１０に記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目１２）
上記プライバシー装置がプライベートモードにある場合、各第１の領域（Ａ）における上記液晶材料の配向ベクトルは、上記ディスプレイの垂直方向に対して傾斜していて、該配向ベクトルの傾斜の方向および角度が各第１の領域において実質的に同一である、項目１〜４のいずれかに記載のディスプレイ（７，７’）。

（項目１３）
イメージディスプレイパネル（１）に表示されたイメージの角度範囲を制御する方法であって、
該イメージディスプレイパネル（１）を通る光路に、ゲストホスト液晶材料（８）を備える切換可能プライバシー装置（１４）を配置することと、
パブリックモードとプライベートモードとの間で該プライバシー装置を切り替えることと
を包含する、方法。

（項目１４）
上記イメージディスプレイパネル（１）が第１のイメージを表示し、
上記プライバシー装置（１４）は、プライベートモードにおいて、所定の方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、
それによって、該所定の方向とは異なる方向に沿うディスプレイ（７，７’）に表示されるイメージが、上記第１のイメージおよび上記第２のイメージの重ね合わせである、項目１３に記載の方法。

（項目１５）
上記プライバシー装置（１４）が複数の第１の領域（Ａ）を備え、各第１の領域（Ａ）は、該領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、該領域が該所定の方向とは異なる方向において伝搬する該所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能であり、
該方法は、
１つ以上の該第１の領域を切り換え、それによって、上記プライベートモードにおいて、意図されたビューイング方向以外の方向において見えるイメージを生成することを包含する、項目１３または１４に記載の方法。

（項目１６）
ディスプレイのための制御可能プライバシー装置（１４）としてゲストホスト液晶パネルの使用であって、
該プライバシー装置（１４）は複数の第１の領域（Ａ）を備え、各第１の領域は、該領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、該領域が該所定の方向とは異なる方向において伝搬する該所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である、使用。

（摘要）
ディスプレイ（７）は、第１のイメージを表示するためのイメージディスプレイパネル（１）およびイメージディスプレイパネル（１）を通る光路に配置された切換可能なプライバシー装置（１４）を備える。プライバシー装置はゲストホスト液晶材料（８）を備え、パブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能である。プライベートモードにおいて、プライバシー装置は所定のビューイング方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、それによって、所定の方向とは異なる方向に沿うディスプレイ（７）に表示されたイメージは、第１のイメージおよび第２のイメージの重ね合わせである。第２のイメージは観測されたイメージを低下させ、たとえばディスプレイの側に位置づけられた観測者が第１のイメージをはっきりと理解できないようにする。第２のイメージは意図されたビューイング方向に表示されず、その結果、第１のイメージが、意図されたビューイング方向に沿うディスプレイを見る観測者によってはっきりと見える。

本発明の好ましい実施形態は、添付の図に参照して記載される。

同一の参照番号は同一の構成部分を示す。

図１（ａ）は、本発明の原理を示すディスプレイ７の平面概略図である。ディスプレイ７は、バックライト３に照らされる透過型イメージディスプレイパネル１を備える。バックライト３は、観測者６にとって透過型イメージディスプレイパネル１と反対側に配置される。

バックライト３は、図１（ａ）に概略的に示されるように広い角度範囲を有する光を放射する。イメージディスプレイパネル１がバックライト３によって単純に照らされる場合、バックライト３に放射される光の広い角度範囲は、広い角度広がりを有するディスプレイ７から出される光となり、広視野角となる。ディスプレイ７からの光の角度分布を制御するために、プライバシー装置２がバックライト３とイメージディスプレイパネル１との間に設置される。プライバシー装置２はパブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能である。プライベートモードにおいて、プライバシー装置２は比較的狭い出力光角度分布４を有するのに対し、パブリックモードにおいては、プライバシー装置２は出力光の広い出力光角度分布５を有する。このように、パブリックモードとプライベートモードとの間でプライバシー装置２を切り換えることで、ディスプレイ７からの出力光は広い角度分布か狭い角度分布かが選択される。

イメージディスプレイパネル１の構成および動作は、プライバシー装置２の規定の影響を受けない。プライバシー装置２は、イメージディスプレイパネル１を通過した光の角度範囲を単純に変調する。

図１（ｂ）はディスプレイ７’のさらなる例を示す。これは、プライバシー装置２がイメージディスプレイ層１の前に設置されるという点を除いて（つまり、プライバシー装置２は観測者６とイメージディスプレイパネル１との間に設置される）、一般的に図１（ａ）のディスプレイ７に対応する。イメージディスプレイパネル１は再度通常に機能し、広い角度分布を有する光を放射する。イメージディスプレイパネル１からの光は、図１（ａ）のディスプレイ７のようにパブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能なプライバシー装置２へ入射する。パブリックモードにおいてプライバシー装置２はイメージディスプレイパネル１からの光を透過し、その角度分布にはなんら顕著な影響を及ぼさず、プライバシー装置２によって広い角度分布５を有する光が透過されるようにする。しかしながら、プライバシー装置２がプライベートモードに切り換わると、プライバシー装置２は狭い角度範囲４のみを透過し、イメージディスプレイパネル１に表示されるイメージがディスプレイ７の垂直に近い角度のみから見ることができ、ディスプレイの垂直から離れた角度から見ることができない。

図１（ｂ）のディスプレイ７’において、イメージディスプレイパネル１は、透過型ディスプレイパネルまたは反射型ディスプレイパネルまたは放射型ディスプレイパネルであり得る。イメージディスプレイパネル１が透過型ディスプレイパネルである場合、別のバックライト（図示されず）が必要とされる。ディスプレイパネルの構成および動作は従来式で、ディスプレイ７’の出力光角度範囲の制御はプライバシー装置２の影響を受ける。

本発明に従うと、プライバシー装置２はゲストホスト液晶層を備える。プライバシー装置は、適切な電圧を液晶層に印加することで、パブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能であり得る。それゆえ、上記のいくつかの従来ディスプレイとは対照的に、パブリックモードを獲得するためにプライバシー要素を機械的に取り除く必要がない。

図２（ａ）は本発明のディスプレイのブロック断面概略図である。ディスプレイは一般的に図１（ａ）のディスプレイ７に対応し、バックライト３に照らされるイメージディスプレイパネル１を備える。図２（ａ）において、イメージディスプレイパネル１は、直線偏光子１０と１１の間に配置される液晶材料から成る層９を有する液晶イメージディスプレイパネルとして示される。液晶層はいかなる適切な方法においてもアドレス可能で、イメージが表示され、液晶パネルはたとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶パネルであり得る。しかしながら、イメージディスプレイパネル１の正確な性質は、本発明と関連がなく、原理的に、いかなる適切な透過型ディスプレイパネルも使用され得る。

ゲストホスト液晶材料から成る層８がバックライト３とイメージディスプレイパネル１との間に提供されている。ゲストホスト液晶層８は、以下に詳細が記されるように、図１（ａ）のプライバシー装置２として作用する。

図２（ｂ）は、一般的に図１（ｂ）のディスプレイ７’に対応する本発明のディスプレイの断面概略図である。これは、ゲストホスト液晶層８がイメージディスプレイパネル１の前に提供されるという点を除いて、一般的に図２（ａ）のディスプレイに対応する。

図２（ｂ）において、イメージディスプレイパネル１はバックライト３に照らされる透過型ディスプレイパネルである。しかしながら、図１（ｂ）に参照して上記に説明されたように、イメージディスプレイパネルは代わりに反射型ディスプレイパネルまたは放射型ディスプレイパネルであり得る。

本発明のゲストホスト液晶層８の動作は図３（ａ）および３（ｂ）に示されている。周知のように、ゲストホスト液晶材料は液晶材料ホストにゲスト色素分子を含む。液晶材料はいかなる標準的液晶材料でもあり得て、ポジティブまたはネガティブの誘電異方性を有することがあり得る。液晶材料は色素分子によってドープされ、光吸収を提供する。液晶材料はスペクトルの可視領域全体を吸収する広帯域色素を含むことがあり得るか、または、赤スペクトル領域において吸収する色素と、緑スペクトル領域において吸収する色素と、青スペクトラル領域において吸収する色素との混合を含むことがあり得る（または、可視領域全体で高い吸収率を提供する色素のいかなる混合）。二色性色素分子は非常に異方性で、色素分子の長軸に平行な方向に平面偏光な光を吸収する。しかしながら、色素分子の長軸に垂直な方向に平面偏光な光は、色素分子によって大幅に吸収されない。

可能な液晶材料は、たとえばメルクから利用可能なＥ７またはＺＬＩ−４６１９−０００を含む。適切な色素は、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ｂｌａｃｋ ｄｙｅ ４で、１重量％〜３重量％の濃度である。

色素分子は、液晶分子と同じ方向に沿って並ぶ傾向にある。図３（ａ）は平行配向の液晶層８を示し、液晶分子は一般的に基板１２、１３の平面に平行に伸びる。液晶層８は、一般的に色素分子の長軸に垂直な方向に平面偏光の光によって照らされることが想定される。偏光方向は色素の長軸に垂直なので、この偏光成分は、大幅に吸収されることなく液晶層８を介して透過される。

図３（ａ）において、ｘ−ｙ平面に並列に方向づけられた基板１２、１３が示され、液晶分子は一般的にｘ軸に沿って伸びている（図３（ａ）における書面の平面に向かう）。液晶層８は、ｙ方向に平面偏光の光によって照らされることが想定される（⇔シンボルに示されるように図３（ａ）における書面の平面に平行）。それゆえ、図３（ａ）に示されるように、ｙ偏光成分は、広い角度範囲を通って液晶層８を介して透過される。図３（ａ）におけるシンボル

に示されるように、ｘ軸に沿って配置される吸収軸を有することで、液晶層は直線偏光子として作用する。

図３（ｂ）は垂直配向を有する液晶分子を示し、液晶分子は一般的に基板に垂直に伸びる、（つまり、図３（ａ）におけるｚ方向に沿う）。ｙ方向に沿う平面偏光で、液晶分子が伸びる方向に沿って伝搬する光は大幅に吸収されることなく透過される。なぜなら、この方向に沿って伝搬する光は、色素分子の端のみを「見」て、大幅に吸収されないからである。しかしながら、一方における光の伝搬の方向と、他方における液晶分子が伸びる方向との間の角がゼロから増えるにつれ、入射光はますます色素の長軸を「見」る。それゆえ、ｙ平面偏光成分は色素分子によって吸収され、吸収は、一方における光の伝搬の方向と他方における液晶分子が伸びる方向との角度が大きくなるにつれてますます高まる。

ゲストホスト液晶層８は、このようにｙ平面偏光に対するプライバシー装置として作用する。液晶材料が図３（ａ）の平行配向に切り換えられる場合、ｙ偏光成分は広い角度範囲でほとんど吸収されずに透過される。しかしながら、液晶材料が図３（ｂ）の垂直配向に切り換えられる場合、ｙ偏光成分は垂直方向において大幅に吸収されずに透過されるが、入射角が垂直方向から離れるにつれてますます多く吸収される。

図４は、視野角に対するゲストホスト液晶層の透過率の変動を示す。トレース（ａ）は、液晶層が図３（ａ）の平行配向を有する場合の平面偏光のｙ成分に対する液晶層の透過率を示す。図４のトレース（ｂ）は、液晶材料が図３（ｂ）の垂直配向を有する場合のｙ偏光成分に対する液晶層８の透過率を示す。液晶層が図３（ｂ）の垂直配向を有する場合に視野角が垂直方向から離れるにつれて、透過率は著しく減少することが見られる。それゆえ、ゲストホスト液晶層は、プライベートモード（図３（ｂ）の垂直配向に対応する）とパブリックモード（図３（ａ）の平行配向に対応する）との間で切換可能である。

図２（ｂ）の実施態様において、プライバシー装置１４が図３（ａ）に示されるように方向づけられる場合、イメージディスプレイパネル１の出口偏光子は、好ましくは、ｘ方向に沿う吸収軸とともに配置され、その結果、イメージディスプレイパネル１からの出力光がｙ偏光成分のみを含む。それゆえ、ディスプレイからの出力光の角度範囲は、平行配向と垂直配向との間のゲストホスト液晶層８の配向を切り換えることによって制御され、ゲストホスト液晶層８が、広い角度範囲（平行配向）または狭い角度範囲（垂直配向）のどちらかを有するｙ偏光成分を透過できるようにする。

逆に、図２（ａ）のディスプレイにおいて、プライバシー装置１４が再び図３（ａ）に示されるように方向付けられている場合、イメージディスプレイパネル１の入力偏光子１０は、好ましくは、ｘ方向に沿うその吸収軸を備えて配置され、ゲストホスト液晶層８を通るいかなるｘ偏光も入力偏光子１０で吸収され、ディスプレイの出力の一因にならないようにする。

液晶層８はポジティブの誘電異方性を有する液晶材料を含み得る。この場合、電界が液晶層に印加されていないとき、液晶材料は図３（ａ）の平行配向を導入し、適切な電界を液晶層に印加することで実質的に垂直配向に切り換えられる。代わりに、液晶層はネガティブの誘電異方性を有することがあり得て、基板は実質的に垂直配向を有することがあり得る。この場合、液晶材料は、印加電界がない状況で垂直配向を導入し、適切な電界の印加によって液晶材料を平行配向に切り換える。（実際には、電界が印加される場合に液晶分子を切り換える方向に影響を及ぼすために、ネガティブの誘電異方性液晶材料が用いられる場合、液晶配向は垂直配向からわずかに離れることが必要とされ得る）。ディスプレイがパブリックモードにおいて主に動作する場合、（ディスプレイの電力消費から）プライバシー装置においてポジティブの誘電液晶材料を用いて、電圧が液晶層に印加されていない場合にパブリックモードが獲得されるようにすることが好ましい。逆に、ディスプレイがプライベートモードにおいて主に動作する場合、プライバシー装置において（ディスプレイの電力消費から）ネガティブの誘電液晶材料を用いることは好ましい。

図４に示されるように、本発明のゲストホスト液晶層８を用いることで、単純な視野角制御メカニズムを提供する。しかしながら、視野角が大きくなるにつれて、プライベートモードにおける透過率の減少は比較的減速し、図４におけるトレース（ｂ）が示すように十分に狭い視野角を有するプライベートモードを獲得することは困難であり得て、垂直方向から離れた視野角においてさえイメージは依然読み取り可能であり得る。軸外の視野角での透過率がさらに減少する一方で、図４のトレース（ｂ）と比較すると、液晶材料における色素ドーピングの非常に高いレベルを用いることで、垂直方向におけるイメージの高い減衰を引き起こし、それゆえ望ましくないことがある。

それゆえ、本発明に従うと、本発明のプライバシー装置１４はパターン化されている。パターン化されたプライバシー装置の一つの可能な実施形態は図５に示される。

図５はプライバシー装置１４を示す。プライバシー装置１４は、ゲストホスト液晶層８と上基板および下基板の１２、１３に加えて、液晶層８に電界を印加するための電極１５Ａ、１５Ｂを備える。電極はたとえばＩＴＯ（インジウムおよびスズの酸化物）電極のように透明で、下基板１３の上に配置されている（実際には、対向電極が上基板１２の上に配置されるが、これは明確さのために図５では省略される）。電極はパターン化され、図５は２つの領域１５Ａおよび１５Ｂを示す。電極領域１５Ａおよび１５Ｂはたがいに独立して制御可能で、液晶層８における２つの対応する領域（Ａ、Ｂで示される）を規定する。

プライバシー装置のプライベートモードにおいて、液晶材料および液晶層８の領域Ｂの色素分子は平行配向を導入させられる（ポジティブの誘電異方性を有する液晶材料の場合、液晶層８の領域Ｂに電界が印加されていないことが必要とされるのに対して、ネガティブの誘電異方性を有する液晶材料の場合、液晶層８の領域Ｂに電圧が印加さてれていることを必要とする。）それゆえ、ｙ偏光成分は、広い角度範囲を有するゲストホスト液晶層８の領域Ｂを通って透過される。

プライバシー装置のプライベートモードにおいて、液晶層８の領域Ａの液晶材料および色素分子は垂直配向を適用させられる。（ポジティブの誘電液晶材料の場合、電極１５Ａによって電界は液晶層の領域Ａに印加されることを必要とするのに対して、ネガティブの誘電異方性を有する液晶材料の場合、液晶層の領域Ａに電圧が印加されないことを要する）。それゆえ、ｙ偏光成分は大幅に吸収されることなくゲストホスト液晶層８の領域Ａを通って意図されたビューイング方向付近のみ（図５における垂直方向）へ透過される。意図されたビューイング方向は視野角と意図されたビューイング方向との間の分離角が大きくなるにつれて、ｙ成分は、既に説明されたように、ますます強く吸収される。

図５のプライバシー装置１４を組み入れるディスプレイが、広い視野角から見られる場合、観測者は明るい部分（領域Ｂに対応）と暗い部分（領域Ａに対応）のパターンを見る。明るい部分と暗い部分のパターンは、イメージディスプレイパネル１に表示されるいかなるイメージにも重ねられる。明るい部分と暗い部分のパターンは「混乱パターン」を提供する。「混乱パターン」は、広視野角からディスプレイを見ている観測者によって見られるイメージを低下させる。プライベートモードにおいて広視野角からのディスプレイを見ている観測者によって見られる「混乱パターン」の明るさにおける急激な変動は、低く（しかしゼロではない）遅く変動する透過率を生み出すプライバシー装置よりもはるかに効率的に、表示されたイメージを不明瞭にする。

図６は、図５のプライバシー装置を組み込むディスプレイが広視野角において観測者によってどのように見えるのかという例を示す。領域Ａおよび領域Ｂは「格子じま」配置に配列され、明るい四角と暗い四角の交互のパターンを生成する。図６に見られるように、明るい四角と暗い四角のパターンはイメージの質を大幅に低下させ、図６にあるテキスト（イメージディスプレイパネル１に表示されるイメージに対応する）の解読を困難にする。

ディスプレイが垂直方向から見られるとき、明るい部分と暗い部分のパターンは存在しない。なぜなら、図５における領域Ａおよび領域Ｂの両方は、垂直方向に沿って伝搬する光に対する高い透過率を有するからである。それゆえ、垂直方向に沿うディスプレイを見る観測者は、均一な白い背景に対するイメージディスプレイパネル１に表示されるイメージを見るであろう。

図６の明るい部分と暗い部分から成る「格子じま」のパターンが、図７（ａ）において、いかなる不明瞭なテキストもなく見られる。

発明は、図７（ａ）の明るい部分と暗い部分から成る特定の「格子じま」のパターンに制限されない。イメージを不明瞭にするいかなるパターンも用いられ得る。他の可能なパターンの例は図７（ｂ）〜７（ｄ）に示される。図７（ｂ）においては、それぞれの暗い部分は一般的な正弦波の形を有し、隣接した正弦波の間の部分は明るい。図７（ｃ）において、暗い部分はアルファベットの文字の形を有する。アルファベットの文字はランダムに配置され、「混乱パターン」を生成する。いくつかの文字は他の文字に重なり、パターンをより混乱させている。

図７（ｄ）において、暗い部分は水平線および垂直線の形に配置される。明るい部分は四辺形で、２つの隣接する水平線と２つの隣接する垂直線によって決められる。

明るい部分と暗い部分のパターンは、ディスプレイ装置に表示されるイメージ次第で選択される。一部のパターンは不明瞭なテキストにとって良く、一部のパターンは不明瞭な図面にとって良い。さらに、パターンがイメージを不明瞭にする範囲は、イメージのサイズに関連するの明るい部分と暗い部分のサイズによって決まる。これを立証するために、図６は異なるフォントと異なるサイズを有するテキストを含み、特定のサイズの明るい部分と暗い部分を有する格子じま模様は、他のテキストの特定のフォントおよびサイズを不明瞭にするのにより効率的であると見られる。それゆえ、明るい部分と暗い部分のサイズは、好ましくは、イメージディスプレイパネルに表示されるように意図されたイメージの不明瞭化に効率的であるように、選択される。

図５は説明のために単純化され、ゲストホスト液晶層８の２つの領域のみを示す。図７（ａ）〜７（ｅ）に見られるように、液晶層は一般的に２つの領域より多い多くを含む。所望であれば、ゲストホスト液晶層８のすべての領域は１つおきに独立して制御され得る。これにより、明るい部分と暗い部分のパターンは再構成され、イメージディスプレイパネル１が多くのタイプのイメージを表示するように意図される場合に有益であり得る。例として、図７（ａ）の格子じま模様が明るい部分と暗い部分を有すると想定する場合、１ユニット×１ユニットのサイズを有し、ゲストホスト液晶層８のそれぞれの部分を独立的に制御可能にするそれぞれの部分によって、格子じま模様は、それぞれがたとえば２ユニット×２ユニットのサイズを有する明るい部分と暗い部分を提供するように再構成される。

しかしながら、原理的には、液晶層８のそれぞれの領域が独立的にアドレス可能である必要がない。たとえば、すべての領域Ａ（パターンにおいて暗い部分を生成する）は一緒に制御され得て、液晶層８のすべての領域Ｂ（パターンにおいて明るい部分を生成する）もまた一緒に制御され得る。これによって必要な切り換え成分の数が減少し、すべての領域Ａが１つの切換要素によって制御されるプライバシー装置にかかる製造コストが、最も低くなるようにする。実際、すべての領域が１つの切換要素によって制御される場合、切り換えられるすべての領域をつなげる導電性パスが存在する必要があるであろうから、たとえば本実施形態において図７（ａ）〜（ｄ）におけるすべての暗い部分は互いに電気的に結合している必要があるであろう（そして、これらの結合は電極１５Ａ、１５Ｂが規定される層に最も好都合に提供される）。

本発明のゲストホスト液晶材料プライバシー装置が、偏光子を含むイメージディスプレイパネルとともに用いられる場所で、プライバシー装置が別の偏光子を含む必要はない。それゆえ本発明のプライバシー装置は、さらなる成分の最小値がディスプレイに加えられることを必要とする。さらに、プライバシー装置がイメージディスプレイパネルのピクセルと正確に並ぶ必要はない。それゆえ、本発明のプライバシー装置は製造するのに容易で、ディスプレイに組み入れるのに容易である。

さらに、プライバシー装置がパブリックモードである場合、ゲストホスト液晶層はプライバシー装置（図３（ａ）に示されるように、プライバシー装置に方向づけられたｙ偏光）を通った偏光成分の光を大幅に吸収しない。それゆえ、プライバシー装置はパブリックモードにおいてディスプレイの明るさを著しく減少しない。

図８は本発明の別のプライバシー装置の概略図である。このプライバシー装置は再び、上方および下方の基板１２、１３の間に配置されたゲストホスト液晶材料から成る層８から構成される。これらの基板には電極が提供され、選択された液晶層８の領域に渡って電界が印加されるが、これらの電極は明確さのために図８から省略されている。図８はまた偏光１０を示し、これはイメージディスプレイパネルの入口偏光子であり得る（別の偏光である可能性があるが）。偏光子１０は、平行配向（領域Ｂ）における液晶分子の方向に平行に配置される吸収軸を有し、図８にあるように偏光子１０の吸収軸に方向づけられた成分は、図８の

シンボルに示されるように、ｘ軸に沿う。

この実施形態において、液晶層の配向はまたパターン化され、プライベートモードにおける液晶層の配向が正確な垂直配向でないようにする。

図８に示される領域ＡおよびＢは図５の領域ＡおよびＢに対応する。このように、領域Ａはプライベートモードにあって、垂直配向を有するのに対し、領域Ｂはパブリックモードにあって、平行配向を有する。（プライバシー装置を通る光はｙ方向に沿って平面偏光であることがふたたび想定される。）
液晶材料の配向のパターニングの効果は領域ＣおよびＤに示される。両領域ＣおよびＤにおいて、領域がプライベートモードの場合、液晶配向は垂直配向から傾き、領域Ｃにおける傾きの方向は領域Ｄにおける傾きの方向とは反対方向である。その結果、液晶層８によって生成される「混乱パターン」の暗い部分は、本実施形態において意図されたビューイング方向である垂直方向からのある角度において一層強く見える。なぜなら、領域Ｃは垂直方向からθ_Ｃ方向の光を領域Ａよりも強く吸収するからである。それに対して、領域Ｄは垂直方向に対してθ_Ｄ角（θ_Ｃに対する垂直方向の反対側）方向の光を領域Ａよりも強く吸収する。領域ＣおよびＤにおよそ等しい部分を提供することによって、このようにプライベートモードにおける軸外のビューイング方向に対する液晶層８の透過率を減少することが可能である。（領域ＣおよびＤに示されるように傾く液晶分子は、プライベートモードにおける垂直方向の透過率をわずかに減少させるが、この不利な点は軸外方向における透過率の減少によって通常補償されることが留意されるべきである。）
パブリックモードにおいて、図３（ａ）に示されるように、領域ＣおよびＤは共に平面液晶配向を有する。

図８のパターン化された配向実施形態が図５のプライバシー装置に適用される場合、図５の各領域Ａは、一部は領域Ｃに、一部は領域Ｄに置換され得る。このように、プライベートモードにおいて、プライバシー装置は領域Ｂおよび、領域Ｃの一部およびＤの一部であった部分から成る。しかしながら、この不利点となる可能性があるのは、領域Ｂと領域ＣおよびＤとの間の透過における差のために、垂直入射で見るビューアは、プライベートモードにおいていくつかのパターニングを見る可能性があるということである。

領域Ｂの透過と領域ＣおよびＤの透過をマッチングすることで上記の問題を克服できる可能性がある。しかしながら、より好ましい実施形態において、領域ＣおよびＤはプライバシー装置に存在する唯一の領域である。この方法で図８が図７（ａ）の実施形態に適用される場合、図７（ａ）に示される各領域は、プライベートモードであって、領域の一部は液晶方向が図８の領域Ｃに示されるようであって、領域の一部は液晶方向が図８の領域Ｄに示されるようである。これらは通常入射角において同じ透過率を有し、垂直方向に沿うディスプレイを見る観測者はパターニングを見ることはないが、ビューアがディスプレイの片側からもう片側に動くにつれて反対方向で変化する透過率を有するようにして、それにより、プライバシー装置が広い角度から見られる場合にパターニング効果を生成する。プライバシー装置がパブリックモードに切り換わる場合、ずべての領域は図８の領域Ｂの液晶方向を適用し、いずれの視野角からもパターニングが見られないようにする。（本実施形態は位相差板（ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）をさらに使用する必要があり得る。なぜなら、以下に述べられるように、スイッチのダウンはこれら２つの領域においてプレチルトに対して異なる方向にあるからである。）
領域ＣおよびＤは、基板１２、１３の一方または両方にパターン化された配向フィルムを提供することで制限され得る。プレチルトはパターン化され、垂直配向から数度傾いた領域ＣおよびＤに配向を提供し、領域Ｃにおける配向は領域Ｄにおける配向よりも大きく通常と反対方向に傾く。本実施形態はネガティブの誘電異方性を有する液晶材料を用いて実施され、傾いた垂直配向状態はゼロ印加フィールドのもと安定状態にあるようにする。適切な電界の印加は領域Ｃおよび領域Ｄを平行配向に切り換えてパブリックモードを生成する。

代わりに、本実施形態は、ポジティブの誘電異方性を有する液晶材料によって影響を受けることがある。電界が印加される場合、フリンジフィールド効果が用いられ、オフ垂直配向を生成する。（ゼロ印加フィールドのもと、平面状態は両領域Ｃおよび領域Ｄにおいて安定状態である。）
本実施形態において、プライベートモードにおける色素分子は平面配置の場合において色素分子の軸に垂直な平面にあるのが理想的である。領域Ｂのように、色素分子が平面配置においてｘ方向に沿って伸びている場合、ｙ偏光成分は実質的に吸収されずに液晶層を通って透過される。液晶層がプライベートモードにある場合、ｙ偏光成分の最大の吸収を得るために、色素分子は好ましくはｙ−ｚ平面に伸びて、ｙ偏光成分が色素分子の最大の長さを「見る」ことができるようにし、また、ｙ成分の可能な最大の吸収が生じるようにする。しかしながら、これは実際に達成するのは困難である。それゆえ、より現実的な実施形態において、切換可能な２分の１波長版がゲストホスト液晶層８と偏光子１０との間に設置される。プライベートモードにおいて、液晶分子はｘ方向に沿って配向され、切換可能な２分の１波長版は切り換えられてゼロ遅延を提供する。ｙ偏光成分はこのように実質的に吸収されることなく液晶層８に通され、それから偏光子１０（ｘ軸に沿って配置される吸収軸を有すると想定される）に通される。

液晶層がプライベートモードに切り換わる場合、領域Ｃおよび領域Ｄにおける分子は書面の平面に対して傾き、ｘ偏光成分が最大吸収を行えるようにする。切換可能な２分の１波長板は切り換えられ、２分の１遅延を提供し、液晶層８によって透過されるｘ偏光成分は２分の１波長板によってｙ偏光に変換され、それから偏光子１０に通される。液晶層を通るｙ偏光成分は２分の１波長板に対するｘ偏光成分に切り換えられ、それから偏光子１０によって遮断される。本実施形態における液晶分子の典型的なプレチルトは基板の平面から８０°〜９０°の間である。

代わりとして、プライベートモードにおいて領域ＣおよびＤにおいて必要な液晶配向を生成するためにパターンまたは互いにかみ合う（ｉｎｔｅｒ−ｄｉｇｉｔａｔｅｄ）の電極からのフリンジフィールドが用いられ得る。これらのフリンジフォールドは、プライベートモードの図８に示されるパターン化されたチルト方向を生成するために実質的に液晶セルに向けられ得て、この場合、パターン化された配向フィルムの使用は不必要である。代わりに、フリンジフィールドは実質的に液晶層の平面に存在し得て、パブリックモードのために平行配向を生成する（この場合、プライベートモードにおけるパターン化されたチルト方向を生成するためにパターン化された配向フィルムが必要とされる）。

上記の実施形態において、液晶層８はプライバシー装置の部分に連続的で、液晶層の他の領域の分子の配向の独立した層の１つまたは２つ以上の領域における液晶分子配向を変えるための方法が提供される。代わりに、液晶層がプライバシー装置の平面に非連続であることは可能であり、この特性を有する本発明のさらなる実施形態が図９に示される。図９は再び本発明のプライバシー装置を通る断面概略図である。

図９のプライバシー装置において、液晶材料は上方および下方基板１２，１３の間の複数の個別の領域８Ａ、８Ｂに配置される。液晶領域８Ａ、８Ｂはここでも二色性色素を含み、平行配向（図９の領域Ｂのように）と垂直配向（図９の領域Ａのように）との間で切換可能である。図９はまた偏光子１０を示し、これがイメージディスプレイパネルの入口偏光子であり得る（分離された偏光子である可能性があるが）。偏光子１０は、平行配向（領域Ｂ）における液晶分子の方向に平行に配置される吸収軸を有し、図９のように偏光子１０の吸収軸に方向づけられた成分は図９において

のシンボルで示されるように、ｘ軸に沿う。

液晶領域８Ａ、８Ｂに隣接する領域８Ｅ、８Ｆは、非スイッチング、光透過性材料を含む。領域８Ｅ、８ＦはたとえばポリマーＳＵ−８のような光透過性ポリマー材料を含み得る。液晶領域８Ａ、８Ｂがプライベートモードに切り換わり、プライバシー装置によって発生した「干渉パターン」における光領域に反応する場合、光透過性材料の領域は光透過性のままである。たとえば、図７（ａ）のパターンにおいて、白い領域はポリマー材料の領域に対応し得るのに対して、黒い領域は切換可能な液晶材料の領域８Ａ、８Ｂに対応する。

非スイッチング領域８Ｅ、８Ｆの透過率が、プライベートモードでの液晶領域の透過率とマッチすることが望ましい。これは、プライバシー装置がパブリックモードにおける全体の部分に実質的に均一な透過性を有することを確かにする。固定領域８Ｅ、８Ｆが光透過性ポリマー材料で形成される場合、パブリックモードにおいてポリマーの透過率を液晶領域の透過率にマッチするために、ポリマー材料に色素を加える必要があり得る。

固定された光透過性領域８Ｅ、８Ｆおよび切換可能液晶領域８Ａ、８Ｂは、プライバシー装置がプライベートモードである場合、任意の望ましい干渉パターンをも提供するために再び配置され得る。

図９の実施形態は、「ルーバー」として動作しないことが留意されるべきである。固定された領域８Ｅ、８Ｆおよび切換可能な液晶領域８Ａ、８Ｂは、「混乱イメージ」を提供するように再び意図される。「混乱イメージ」はビューアによって広い角度で見られるイメージを低下させる。領域のサイズは、すでに図６へ参照して説明されたように、その性質および不明瞭なイメージのフォントサイズによって決定される。原理的には、領域は、ディスプレイ層のピクセルほど小さいか（典型的に３００μｍ^２）またはミリメートルの１０倍ほどの大きさであり得るが、実際には、領域はミリメートル二乗の次数の次元を有する可能性がある。

液晶領域８Ａ、８Ｂにおける液晶分子は、すでに図８へ参照して説明されたように、外軸方向における透過性をさらに減少するために、プライベートモードにおける垂直配向から傾く可能性がある。

図９の固定された透明領域８Ｅ、８Ｆは、任意の光透過性、非スイッチング材料でも形成される。光透過性ポリマー材料の使用の１つの代わりとして、固定された透明領域８Ｅ、８Ｆは、ゲストホスト液晶層８のその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）のポリマー化によって形成される。これは、たとえば、固定された光透過性領域８Ｅ、８Ｆの望ましい位置に対応する開口を有するマスクを用いることで液晶層の選択的照射によってなされる。

図１０は本発明のプライバシー装置のさらなる実施形態を示すが、図８および９の偏光子１０は存在しない。パブリックモードにおいて、ゲストホスト液晶層８は平行配向を有し、偏光子として動作する。これは図１０の領域Ｂによって示される。この領域において、液晶分子はｙ方向に沿って配向し、ｙ偏光成分を吸収する一方で、ｘ偏光成分を透過する。それゆえ、図１０における領域Ｂは、ｙ方向に沿って吸収軸を有する直線偏光子として作用する。

プライベートモードにおいて、図８の実施形態のように、液晶層８はパターン化されたチルト配向を有する。これは、図１０の液晶領域ＣおよびＤに示されている（図８の液晶領域ＣおよびＤに対応）。ディスプレイが通常の軸に沿って見られる場合、液晶領域ＣおよびＤは偏光子として作用する（特定の効果的な偏光子ではないが）。（すでに説明されたように、液晶配向の傾斜は大きすぎるべきではない。なぜなら、配向の傾斜が増大すると、垂直方向における吸収が増大するからである。）
領域Ｃは、垂直方向に対して方向θ１に伝搬するｙ偏光成分のために吸収するが、垂直方向に対して方向θ２に沿って伝搬するｙ成分のために大幅に吸収しない。逆に、領域Ｄは、垂直方向に対する方向θ１に沿って伝搬するｙ成分に透過的であるが、垂直方向に対して方向θ２に沿って伝搬するｙ成分のために吸収する。このように、広視野角から見られる場合、プライベートモードにおいて、液晶層はパターン化された第１の偏光子として作用する。このように、プライバシー装置が広視野角から見られる場合、領域ＣおよびＤのいずれかは、垂直方向から見られる場合よりもより高質なイメージを提供する一方、領域ＣおよびＤのもう一方はより低質なイメージ（またはイメージがない可能性もある）を提供する。なぜなら、効率的に１つの偏光子のみしか存在しないからである。プライベートモードにおいて、外軸方向から見ている観測者によって見られるイメージは、液晶配向の傾斜のために、上質なコントラストの部分および低質なコントラストの部分にパターン化される。プライベートモードにおいて角θ１に沿う装置を見ている観測者は、明るい部分（領域Ｄに対応）および暗い部分（領域Ｃに対応）のパターンを感知し、プライベートモードにおいて方向θ２に沿うプライバシー装置を見ている観測者は、同様に、明るい部分および暗い部分のパターンを見る。これは、外軸方向から見られるイメージは、パターン化された第１の偏光子に等しいからである。

図１１（ａ）は、本発明のさらなる実施形態に従ったプライバシー装置の概略図である。これは、液晶配向が、プライベートモードにおいて、図１１（ａ）に示されるように、垂直方向に対して液晶分子が均一的に傾いている点を除いて、一般的に図３（ａ）および３（ｂ）の実施形態に対応する。図８または１０の実施形態に対して、液晶分子の傾斜方向は、プライバシー装置部分において実質的に均一である。基板１２，１３それぞれに均一な配向層を提供し、互いに反対の方向における垂直方向からのプレチルトオフセットを生成するために配置された２つの配向層を備えることで、本実施形態は獲得され得る。

図１１（ａ）の実施形態は、すでに図３（ａ）および３（ｂ）へ参照して記載された方法において一般的に作用する。しかしながら、プライベートモードにおいて傾斜した液晶配向のために、プライベートモードにおいて表示されたイメージの最大視感度の方向は垂直方向でない。最大視感度の方向は、図１１（ａ）における方向θＭによって示される。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示されるタイプのプライバシー装置の透過率を示す。図１１（ａ）において、液晶分子は垂直方向に対して２０°に配向されている。プライベートモード（トレースｂ）において、最大透過率の方向は、垂直方向からおよそ３０°のオフセットであることが見て取れる。それゆえ、図１１（ａ）の実施形態は、一人のビューアが垂直方向以外の方向からディスプレイを見るように意図される場合の適用において使用することに適している。

図１１（ａ）の実施形態は、本発明のプライバシー装置の意図したビューイング方向が垂直方向ではなく、たとえば、図８，９または１０のような上記の実施形態に適用され得る。

パターン化された液晶配向が必要とされる実施形態において、これは任意の適切な方法においても達成され得る。たとえば、配向層は標準的なマスキングおよびラビング技術を用いてパターン化され得、配向層は、たとえば、標準的なＵＶ感応写真材料を用いてパターン化され得、または、電極構造は、ゲストホスト液晶層のバルク内で必要な傾斜を生成するためにパターン化され得る。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明に従ったディスプレイの平面概略図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）および図１（ｂ）の部分的拡大図である。 図３（ａ）はパブリックモードにおける発明のプライバシー装置を示し、図３（ｂ）はプライベートモードにおける図３（ａ）のプライバシー装置を示す。 図３（ａ）のプライバシー装置に対して視野角に対するコントラストの変化を示す。 本発明の実施形態に従ったディスプレイの断面図である。 プライベートモードにおいて本発明のディスプレイに見られる外軸のイメージの例図である。 図７（ａ）、７（ｂ）、７（ｃ）、７（ｄ）は本発明のディスプレイに対する明るい部分と暗い部分の「混乱パターン」のさらなる例を示す。 本発明のさらなる実施形態に従ったディスプレイの断面概略図である。 本発明のさらなる実施形態に従ったディスプレイの断面概略図である。 本発明のさらなる実施形態に従ったディスプレイの断面概略図である。 本発明のさらなる実施形態に従ったディスプレイの断面概略図である。 図１１（ａ）のディスプレイの視野角に対する透過の変化を示す。

符号の説明

１ イメージディスプレイパネル
３ バックライト
７、７’ ディスプレイ
８ ゲストホスト液晶材料
９ 液晶層
１０、１１ 偏光子
１２、１３ 基板
１４ プライバシー装置
１５Ａ 電極
１５Ｂ 電極

Claims (16)

1. 第１のイメージを表示するためのイメージディスプレイパネル（１）と、該イメージディスプレイパネル（１）を通る光路に配置される切換可能なプライバシー装置（１４）とを備えるディスプレイ（７、７’）であって、
   該プライバシー装置（１４）はゲストホスト液晶材料（８）を備え、パブリックモードとプライベートモードとの間で切換可能であり、
   該プライバシー装置（１４）は、該プライベートモードにおいて、所定の方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、
   それによって、該所定の方向とは異なる方向に沿う該ディスプレイ（７，７’）に表示されるイメージは、該第１のイメージおよび該第２のイメージの重ね合わせである、ディスプレイ。
2. 前記プライバシー装置（１４）は複数の第１の領域（Ａ）を備え、各第１の領域（Ａ）は、該領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、該領域が該所定の方向とは異なる方向において伝搬する該所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である、請求項１に記載のディスプレイ（７，７’）。
3. 各第１の領域（Ａ）が、前記光透過性状態と前記光吸収状態との間で独立的に切換可能である、請求項２に記載のディスプレイ（７，７’）。
4. 前記プライバシー装置（１４）は、第１の領域（Ａ）を規定するためにパターン化された電極（１５Ａ、１５Ｂ）を備える、請求項２または３に記載のディスプレイ（７，７’）
   。
5. 前記プライバシー装置（１４）の少なくとも１つの第１の領域は、前記光吸収状態において、第１の液晶配向を有する第１のサブ領域（Ｃ）と、該第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を有する第２のサブ領域（Ｄ）とを備える、請求項２，３または４に記載のディスプレイ（７，７’）。
6. 前記第１の液晶配向が垂直配向から傾斜していて、該第２の液晶配向が垂直配向から傾斜している、請求項５に記載のディスプレイ（７，７’）。
7. 前記第１および第２の液晶配向が、前記垂直配向とは異なる方向において傾斜している、請求項６に記載のディスプレイ（７，７’）。
8. 前記第１の領域が光透過性状態にある場合、前記第１の液晶配向における液晶分子の配向ベクトルおよび前記第２の液晶配向における液晶分子の配向ベクトルが、該第１の領域において液晶分子の該配向ベクトルに垂直な共通平面に位置している、請求項５，６または７に記載のディスプレイ（７，７’）。
9. 前記プライバシー装置（１４）は複数の第２の領域（Ｂ)をさらに備え、該プライバシー装置がパブリックモードにある場合に、各第２の領域（Ｂ)は光透過性状態である、請求項１から８のいずれかに一項に記載のディスプレイ（７，７’）。
10. 各第２の領域（Ｂ)の透過率が、前記プライバシー装置の前記パブリックモードと前記プライベートモードとの間で実質的に一定である、請求項９に記載のディスプレイ（７，７’）。
11. 各第２の領域（Ｂ)が、前記ゲストホスト液晶材料（８）の選択的重合によって形成される、請求項１０に記載のディスプレイ（７，７’）。
12. 前記プライバシー装置がプライベートモードにある場合、各第１の領域（Ａ）における前記液晶材料の配向ベクトルは、前記ディスプレイの垂直方向に対して傾斜していて、該配向ベクトルの傾斜の方向および角度が各第１の領域において実質的に同一である、請求項１〜４のいずれかに記載のディスプレイ（７，７’）。
13. イメージディスプレイパネル（１）に表示されたイメージの角度範囲を制御する方法であって、
    該イメージディスプレイパネル（１）を通る光路に、ゲストホスト液晶材料（８）を備える切換可能プライバシー装置（１４）を配置することと、
    パブリックモードとプライベートモードとの間で該プライバシー装置を切り替えることと
    を包含する、方法。
14. 前記イメージディスプレイパネル（１）が第１のイメージを表示し、
    前記プライバシー装置（１４）は、プライベートモードにおいて、所定の方向とは異なる方向に第２のイメージを表示し、
    それによって、該所定の方向とは異なる方向に沿うディスプレイ（７，７’）に表示されるイメージが、前記第１のイメージおよび前記第２のイメージの重ね合わせである、請求項１３に記載の方法。
15. 前記プライバシー装置（１４）が複数の第１の領域（Ａ）を備え、各第１の領域（Ａ）は、該領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、該領域が該所定の方向とは異なる方向において伝搬する該所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能であり、
    該方法は、
    １つ以上の該第１の領域を切り換え、それによって、前記プライベートモードにおいて、意図されたビューイング方向以外の方向において見えるイメージを生成することを包含する、請求項１３または１４に記載の方法。
16. ディスプレイのための制御可能プライバシー装置（１４）としてゲストホスト液晶パネルの使用であって、
    該プライバシー装置（１４）は複数の第１の領域（Ａ）を備え、各第１の領域は、該領域が所定の偏光成分に対して透過性である光透過性状態と、該領域が該所定の方向とは異なる方向において伝搬する該所定の偏光成分を吸収する光吸収状態との間で切換可能である、使用。

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