RU2785432C2 - Optical stack for switchable directional display device - Google Patents
Optical stack for switchable directional display device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785432C2 RU2785432C2 RU2020112461A RU2020112461A RU2785432C2 RU 2785432 C2 RU2785432 C2 RU 2785432C2 RU 2020112461 A RU2020112461 A RU 2020112461A RU 2020112461 A RU2020112461 A RU 2020112461A RU 2785432 C2 RU2785432 C2 RU 2785432C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- retardation layer
- liquid crystal
- polarizer
- layer
- switchable
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical Effects 0.000 title claims abstract description 165
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 329
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims abstract description 104
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 127
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 60
- 230000000979 retarding Effects 0.000 claims description 27
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 49
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 208000008918 Voyeurism Diseases 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 145
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 34
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 17
- 230000000873 masking Effects 0.000 description 16
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 10
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 7
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 244000144985 peep Species 0.000 description 7
- 230000001154 acute Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 4
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 239000004985 Discotic Liquid Crystal Substance Substances 0.000 description 2
- 241000023320 Luma <angiosperm> Species 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010192 crystallographic characterization Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее описание по существу относится к освещению с использованием устройств световой модуляции и более конкретно относится к переключаемым оптическим стопам для обеспечения управления освещением при использовании в дисплее, в том числе в конфиденциальном дисплее.The present description pertains essentially to illumination using light modulation devices, and more particularly to switchable optical stops for providing illumination control for use in a display, including a privacy display.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention
Конфиденциальные дисплеи обеспечивают возможность просмотра изображения основным пользователем, который, как правило, находится на основной оси, и уменьшенную видимость содержимого изображения для подглядывающего, который, как правило, располагается вне основной оси. Функцию сохранения конфиденциальности можно обеспечить микрожалюзийными оптическими пленками, которые пропускают некоторую часть света по основной оси и дают низкую яркость вне основной оси. Вместе с тем такие пленки отличаются высокими потерями прямой яркости, и микрожалюзи могут создавать интерференционные артефакты из-за биений при взаимодействии с пикселями пространственного модулятора света. Может возникнуть необходимость подбирать расстояние между створками жалюзи с учетом разрешения экрана, что приведет к накоплению нереализованных изделий и росту затрат.Privacy displays allow the primary user to view the image, which is typically located on the primary axis, and reduce the visibility of the image content to the viewer, which is typically located off the primary axis. The privacy function can be provided by micro louvre optical films that transmit some light along the main axis and give low brightness off the main axis. At the same time, such films are characterized by high losses of direct brightness, and microlouvers can create interference artifacts due to beats when interacting with pixels of a spatial light modulator. It may be necessary to select the distance between the shutters of the blinds, taking into account the screen resolution, which will lead to the accumulation of unsold products and an increase in costs.
Переключаемые конфиденциальные дисплеи можно обеспечить за счет регулирования выходного оптического излучения вне основной оси.Switchable privacy displays can be achieved by adjusting the output optical radiation off the main axis.
Подобное регулирование можно обеспечить посредством снижения яркости, например за счет переключаемой подсветки пространственного модулятора света жидкокристаллического дисплея (ЖКД). В устройствах направленной подсветки, как правило, используют волноводы и торцевые источники света. Некоторые создающие изображение устройства направленной подсветки обладают дополнительной способностью направления освещения через панель отображения в окно просмотра. Система создания изображения может быть сформирована между множеством источников и соответствующими изображениями окон. Одним примером создающего изображение устройства направленной подсветки является оптический вентиль, в котором могут использовать оптическую систему с изломанной оптической осью и который поэтому также может быть примером устройства направленной подсветки, создающего изображение, с изломанной оптической осью. Свет может проходить по существу без потерь в одном направлении через оптический вентиль, но при этом свет, проходящий в обратном направлении, может быть выведен путем отражения от наклоненных граней, как описано в патенте США № 9,519,153, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.Such control can be achieved by reducing the brightness, for example by switching the backlight of a spatial light modulator of a liquid crystal display (LCD). In directional illumination devices, as a rule, waveguides and end light sources are used. Some directional lighting imaging devices have the additional ability to direct illumination through the display panel into the viewport. The imaging system may be formed between the plurality of sources and the corresponding window images. One example of a directional illumination imaging device is an optical isolator, which may use an optical system with a broken optical axis, and therefore can also be an example of a directional illumination device with a broken optical axis for imaging. Light may pass substantially losslessly in one direction through the optical isolator, but light passing in the opposite direction may be output by reflecting off tilted edges as described in US Pat. No. 9,519,153, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Регулирование степени видимости вне основной оси можно дополнительно обеспечивать посредством снижения контрастности, например за счет корректировки смещения наклона жидких кристаллов в ЖКД с планарной коммутацией.Adjustment of the off-major-axis visibility can be further provided by lowering the contrast, for example by correcting for tilt offset of liquid crystals in an in-plane switch LCD.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
В соответствии с первым аспектом настоящего описания предложено устройство отображения, содержащее: пространственный модулятор света; поляризатор дисплея, расположенный на стороне пространственного модулятора света; дополнительный поляризатор, расположенный на той же стороне пространственного модулятора света, что и поляризатор дисплея; и множество замедляющих слоев, расположенных между дополнительным поляризатором и поляризатором дисплея; причем множество замедляющих слоев содержат: переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, содержащий слой жидкокристаллического материала, расположенный между поляризатором дисплея и дополнительным поляризатором; и по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой.In accordance with the first aspect of the present description, a display device is provided, comprising: a spatial light modulator; a display polarizer located on the side of the spatial light modulator; an additional polarizer located on the same side of the spatial light modulator as the display polarizer; and a plurality of retardation layers located between the additional polarizer and the display polarizer; wherein the plurality of retardation layers comprise: a switchable liquid crystal retardation layer comprising a layer of liquid crystal material disposed between the display polarizer and the secondary polarizer; and at least one passive compensating retardation layer.
Множество замедляющих слоев могут располагаться таким образом, чтобы не оказывать воздействия на интенсивность света, проходящего через поляризатор дисплея, дополнительный поляризатор и множество замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости замедляющих слоев, и/или чтобы снижать интенсивность света, проходящего через поляризатор дисплея, дополнительный поляризатор и множество замедляющих слоев вдоль оси, расположенной под углом к нормали к плоскости замедляющих слоев.The plurality of retardation layers may be arranged so as not to affect the intensity of light passing through the display polarizer, the secondary polarizer, and the plurality of retardation layers along an axis normal to the plane of the retardation layers, and/or to reduce the intensity of light passing through the display polarizer, the secondary a polarizer and a plurality of retarding layers along an axis located at an angle to the normal to the plane of the retarding layers.
По меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может быть выполнен с возможностью невнесения сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя, и/или внесения сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси, расположенной под углом к нормали к плоскости по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя.At least one passive compensating retardation layer may be configured to not introduce a phase shift into the polarization components of light passing through one of the display polarizer and an additional polarizer on the input side of the plurality of retardation layers along an axis normal to the plane of at least one passive compensating retardation layer , and/or introducing a phase shift into the polarization components of the light passing through one of the display polarizer and the additional polarizer on the input side of the plurality of retardation layers along an axis located at an angle to the normal to the plane of at least one passive compensating retardation layer.
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой может быть выполнен с возможностью невнесения сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, и/или внесения сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси, расположенной под углом к нормали к плоскости переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя в переключаемом состоянии такого переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.The switchable liquid crystal retardation layer may be configured to not introduce a phase shift into the polarization components of light passing through one of the display polarizer and the additional polarizer on the input side of the plurality of retardation layers along an axis normal to the plane of the switchable liquid crystal retardation layer, and/or to introduce a phase shift into polarization components of light passing through one of the display polarizer and the additional polarizer on the input side of the plurality of retardation layers along an axis at an angle to the normal to the plane of the switchable liquid crystal retardation layer in the switched state of such a switchable liquid crystal retardation layer.
Преимуществом является то, что переключаемый конфиденциальный дисплей может быть сконструирован таким образом, чтобы переключаться между широкоугольным режимом работы и конфиденциальным режимом работы. Поле зрения для конфиденциального режима может расширяться по сравнению с известными конфигурациями, и могут быть достигнуты более низкие уровни яркости вне основной оси, что увеличивает степень конфиденциальности, ограничивающей находящегося вне основной оси подглядывающего. Кроме того, для находящихся на основной оси первичных пользователей можно сохранять уровень яркости по основной оси как в широкоугольном режиме работы, так и в конфиденциальном режиме работы.Advantageously, the switchable privacy display can be designed to switch between a wide-angle mode of operation and a privacy mode of operation. The field of view for privacy mode can be expanded compared to known configurations, and lower off-primary-axis brightness levels can be achieved, which increases the degree of privacy that limits the off-primary-axis peeper. In addition, for primary users located on the main axis, it is possible to maintain the brightness level along the main axis in both wide-angle operation and confidential operation.
Возможны параллельные направления пропускания электрического вектора для поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора.Parallel electrical vector transmission directions are possible for the display polarizer and the additional polarizer.
В одном альтернативном варианте осуществления переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой может содержать два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала и на его противоположных сторонах, и каждый из них выполнен с возможностью обеспечения поперечного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале. Слой жидкокристаллического материала переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя может содержать жидкокристаллический материал с отрицательной диэлектрической анизотропией. Слой жидкокристаллического материала может обеспечивать фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1000 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 900 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 850 нм.In one alternative embodiment, the switchable liquid crystal retardation layer may comprise two surface alignment layers adjacent to and on opposite sides of the liquid crystal material layer, each configured to provide transverse alignment in the adjacent liquid crystal material. The liquid crystal material layer of the switchable liquid crystal retardation layer may comprise a liquid crystal material with a negative dielectric anisotropy. The liquid crystal material layer can provide a phase shift for 550 nm light in the range of 500 nm to 1000 nm, preferably in the range of 600 nm to 900 nm, and most preferably in the range of 700 nm to 850 nm.
При использовании двух поверхностных ориентирующих слоев, обеспечивающих поперечное упорядочение, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -900 нм, предпочтительно в диапазоне от -450 нм до -800 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -500 нм до -725 нм.When using two surface alignment layers that provide transverse alignment, at least one passive compensating retardation layer may contain a retardation layer with an optical axis perpendicular to the plane of the retardation layer, and at least one passive retardation layer provides a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in the range -300 nm to -900 nm, preferably in the range -450 nm to -800 nm, and most preferably in the range -500 nm to -725 nm.
В альтернативном варианте осуществления при использовании двух поверхностных ориентирующих слоев, обеспечивающих поперечное упорядочение, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, причем каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 300 нм до 800 нм, предпочтительно в диапазоне от 500 нм до 700 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 550 нм до 675 нм. В этом случае преимуществом является возможность обеспечить расширенное поле зрения в широкоугольном режиме работы. Более того, для широкоугольного режима работы можно добиться нулевого рабочего напряжения, что позволяет снизить потребление энергии.In an alternative embodiment, when using two surface alignment layers providing transverse alignment, at least one passive compensating retardation layer may comprise a pair of retardation layers with intersecting optical axes in the plane of the retardation layers, each retardation layer of the pair of retardation layers providing a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in the range from 300 nm to 800 nm, preferably in the range from 500 nm to 700 nm, and most preferably in the range from 550 nm to 675 nm. In this case, the advantage is the ability to provide an extended field of view in wide-angle operation. What's more, zero operating voltage can be achieved for wide-angle operation, which can reduce power consumption.
В другом альтернативном варианте осуществления переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой может содержать два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала и на его противоположных сторонах, и каждый из них выполнен с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале. Преимуществом является возможность добиться более высокой устойчивости по отношению к визуализации потока жидкокристаллического материала под действием приложенного давления по сравнению с поперечным упорядочением.In another alternative embodiment, the switchable liquid crystal retardation layer may comprise two surface alignment layers adjacent to and on opposite sides of the liquid crystal material layer, each configured to provide longitudinal alignment in the adjacent liquid crystal material. An advantage is the ability to achieve higher stability with respect to visualization of the flow of liquid crystal material under the action of applied pressure compared to transverse ordering.
Слой жидкокристаллического материала переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя может содержать жидкокристаллический материал с положительной диэлектрической анизотропией. Слой жидкокристаллического материала может обеспечивать фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 900 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 850 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 800 нм.The liquid crystal material layer of the switchable liquid crystal retardation layer may comprise a liquid crystal material with a positive dielectric anisotropy. The liquid crystal material layer can provide a phase shift for 550 nm light in the range of 500 nm to 900 nm, preferably in the range of 600 nm to 850 nm, and most preferably in the range of 700 nm to 800 nm.
При использовании двух поверхностных ориентирующих слоев, обеспечивающих продольное упорядочение, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -700 нм, предпочтительно в диапазоне от -350 нм до -600 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -400 нм до -500 нм.When using two surface alignment layers that provide longitudinal alignment, at least one passive compensating retardation layer may contain a retardation layer with an optical axis perpendicular to the plane of the retardation layer, and at least one passive retardation layer provides a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in the range -300 nm to -700 nm, preferably in the range -350 nm to -600 nm, and most preferably in the range -400 nm to -500 nm.
В альтернативном варианте осуществления при использовании двух поверхностных ориентирующих слоев, обеспечивающих продольное упорядочение, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, причем каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 300 нм до 800 нм, предпочтительно в диапазоне от 350 нм до 650 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 450 нм до 550 нм. Преимуществом в данном случае является возможность добиться более высокой устойчивости по отношению к визуализации потока жидкокристаллического материала под действием приложенного давления.Alternatively, when using two surface alignment layers providing longitudinal alignment, at least one passive compensating retardation layer may comprise a pair of retardation layers with intersecting optical axes in the plane of the retardation layers, each retardation layer of the pair of retardation layers providing a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in the range from 300 nm to 800 nm, preferably in the range from 350 nm to 650 nm, and most preferably in the range from 450 nm to 550 nm. The advantage in this case is the ability to achieve a higher stability with respect to the visualization of the flow of liquid crystal material under the action of the applied pressure.
В другом альтернативном варианте осуществления переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой может содержать два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала и на его противоположных сторонах, и один из поверхностных ориентирующих слоев выполнен с возможностью обеспечения поперечного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале, а другой из поверхностных жидкокристаллических слоев выполнен с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале.In another alternative embodiment, the switchable liquid crystal retardation layer may comprise two surface alignment layers adjacent to and on opposite sides of the liquid crystal material layer, and one of the surface alignment layers is configured to provide transverse alignment in the adjacent liquid crystal material and the other of the surface alignment layers. layers is configured to provide longitudinal ordering in the adjacent liquid crystal material.
Если поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем, слой жидкокристаллического материала может обеспечивать фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 700 нм до 2000 нм, предпочтительно в диапазоне от 1000 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 1200 нм до 1500 нм.If a surface alignment layer capable of providing longitudinal alignment is located between the liquid crystal material layer and the compensating retardation layer, the liquid crystal material layer can provide a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in the range of 700 nm to 2000 nm, preferably in the range of 1000 nm to 1500 nm and most preferably in the range from 1200 nm to 1500 nm.
Если поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -400 нм до -1800 нм, предпочтительно в диапазоне от -700 нм до -1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -900 нм до -1300 нм.If a surface alignment layer capable of providing longitudinal alignment is located between the liquid crystal material layer and the compensating retardation layer, at least one passive compensating retardation layer may comprise a retardation layer with an optical axis perpendicular to the plane of the retardation layer, wherein at least one passive retardation the layer provides a phase shift for 550 nm light in the range of -400 nm to -1800 nm, preferably in the range of -700 nm to -1500 nm, and most preferably in the range of -900 nm to -1300 nm.
Если поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, причем каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 400 нм до 1800 нм, предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 900 нм до 1300 нм.If a surface alignment layer capable of providing longitudinal alignment is located between the liquid crystal material layer and the compensating retardation layer, at least one passive compensating retardation layer may comprise a pair of retardation layers with intersecting optical axes in the plane of the retardation layers, each retardation layer from a pair The retardation layers provide a phase shift for 550 nm light in the range of 400 nm to 1800 nm, preferably in the range of 700 nm to 1500 nm, and most preferably in the range of 900 nm to 1300 nm.
Если поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем, слой жидкокристаллического материала может обеспечивать фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1800 нм, предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 900 нм до 1350 нм.If a surface alignment layer capable of providing transverse alignment is between the liquid crystal material layer and the compensating retardation layer, the liquid crystal material layer can provide a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in the range of 500 nm to 1800 nm, preferably in the range of 700 nm to 1500 nm, and most preferably in the range of 900 nm to 1350 nm.
Если поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -1600 нм, предпочтительно в диапазоне от -500 нм до -1300 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -700 нм до -1150 нм.If a surface alignment layer capable of providing transverse alignment is located between the liquid crystal material layer and the compensating retardation layer, at least one passive compensating retardation layer may comprise a retardation layer with an optical axis perpendicular to the plane of the retardation layer, at least one passive retardation layer provides a phase shift for 550 nm light in the range -300 nm to -1600 nm, preferably in the range -500 nm to -1300 nm, and most preferably in the range -700 nm to -1150 nm.
Если поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем, по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, причем каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 400 нм до 1600 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 1400 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 800 нм до 1300 нм. Преимуществом в данном случае является возможность добиться более высокой устойчивости по отношению к визуализации потока жидкокристаллического материала под действием приложенного давления.If a surface alignment layer capable of providing transverse alignment is located between the liquid crystal material layer and the compensating retardation layer, at least one passive compensating retardation layer may comprise a pair of retardation layers with intersecting optical axes in the plane of the retardation layers, each retardation layer from a pair The retardation layers provide a phase shift for 550 nm light in the range of 400 nm to 1600 nm, preferably in the range of 600 nm to 1400 nm, and most preferably in the range of 800 nm to 1300 nm. The advantage in this case is the ability to achieve a higher stability with respect to the visualization of the flow of liquid crystal material under the action of the applied pressure.
Каждый ориентирующий слой может иметь преднаклон, и направление такого преднаклона содержит компонент в плоскости жидкокристаллического слоя, который параллелен, или антипараллелен, или ортогонален направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея. Преимуществом является то, что в дисплее может быть предусмотрен узкий угол обзора в боковом направлении и более широкое пространство для обзора при повороте дисплея вокруг горизонтальной оси. Такой дисплей может быть удобен для обзора пользователем напрямую и затрудняет обзор для пользователя вне основной оси.Each alignment layer may have a pretilt, and the direction of such pretilt has a component in the plane of the liquid crystal layer that is parallel, or antiparallel, or orthogonal to the transmission direction of the electric vector of the display polarizer. The advantage is that the display can be provided with a narrow viewing angle in the side direction and a wider viewing area when the display is rotated about the horizontal axis. Such a display may be convenient for viewing by a user directly and makes it difficult for a user to view outside the main axis.
По меньшей мере один пассивный замедляющий слой может содержать по меньшей мере два пассивных замедляющих слоя с по меньшей мере двумя различными ориентациями оптических осей, оптические оси которых могут пересекаться в плоскости замедляющих слоев. Поле зрения для жидкокристаллических замедляющих слоев с продольным упорядочением увеличивается, одновременно обеспечивая устойчивость по отношению к визуализации потока жидкокристаллического материала под действием приложенного давления.The at least one passive retardation layer may comprise at least two passive retardation layers with at least two different optical axes orientations, the optical axes of which may intersect in the plane of the retardation layers. The field of view for longitudinally ordered liquid crystal retardation layers is increased while providing resistance to visualization of liquid crystal material flow under applied pressure.
Пара пассивных замедляющих слоев может иметь оптические оси, которые проходят под углами 45° и 135° соответственно по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея. Преимуществом является то, что пассивные замедляющие слои могут быть произведены с использованием натянутых пленок, чтобы обеспечить низкую стоимость и высокую однородность.The pair of passive retardation layers may have optical axes that extend at 45° and 135°, respectively, with respect to the electrical vector transmission direction, which is parallel to the electrical vector transmission direction of the display polarizer. The advantage is that passive retardation layers can be produced using stretched films to provide low cost and high uniformity.
Между парой пассивных замедляющих слоев может располагаться переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой. Преимуществом является возможность снижения толщины и упрощения сложности конструкции множества замедляющих слоев.Between the pair of passive retardation layers, a switchable liquid crystal retardation layer may be disposed. An advantage is the possibility of reducing the thickness and simplifying the complexity of the design of multiple retardation layers.
Прозрачный электрод и жидкокристаллический ориентирующий слой могут быть сформированы на стороне каждого из пары пассивных замедляющих слоев, смежных с переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем; и могут дополнительно содержать первую и вторую подложки, между которыми располагается переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, причем каждая из первой и второй подложек содержит один из пары пассивных замедляющих слоев, причем каждый из пары пассивных замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 150 нм до 800 нм, предпочтительно в диапазоне от 200 нм до 700 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 250 нм до 600 нм.The transparent electrode and the liquid crystal alignment layer may be formed on the side of each of the pair of passive retardation layers adjacent to the switchable liquid crystal retardation layer; and may further comprise first and second substrates between which a switchable liquid crystal retardation layer is located, wherein each of the first and second substrates contains one of a pair of passive retardation layers, each of the pair of passive retardation layers providing a phase shift for light with a wavelength of 550 nm in in the range from 150 nm to 800 nm, preferably in the range from 200 nm to 700 nm, and most preferably in the range from 250 nm to 600 nm.
В одном альтернативном варианте осуществления по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя. Преимуществом является возможность снижения толщины и упрощения сложности конструкции стопы пассивных замедляющих слоев.In one alternative embodiment, at least one passive compensating retardation layer may comprise a retardation layer with an optical axis perpendicular to the plane of the retardation layer. The advantage is the ability to reduce the thickness and simplify the design complexity of the passive retardation layers.
По меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать два пассивных замедляющих слоя с оптической осью, перпендикулярной плоскости пассивных замедляющих слоев, и между двумя пассивными замедляющими слоями размещен переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой. Преимуществом является возможность снижения толщины и упрощения сложности конструкции множества замедляющих слоев. Высокая эффективность при прямом обзоре может быть достигнута как в широкоугольном, так и конфиденциальном режиме, при широком поле зрения в широкоугольном режиме, и подглядывающие будут не в состоянии видеть данные изображения в широком диапазоне положений обзора вне основной оси.At least one passive compensating retardation layer may comprise two passive retardation layers with an optical axis perpendicular to the plane of the passive retardation layers, and a switchable liquid crystal retardation layer is placed between the two passive retardation layers. An advantage is the possibility of reducing the thickness and simplifying the complexity of the design of multiple retardation layers. High direct viewing performance can be achieved in both wide and privacy modes, with a wide field of view in wide mode, and peepers will not be able to see image data in a wide range of off-principal-axis viewing positions.
Прозрачный электрод и жидкокристаллический ориентирующий слой могут быть сформированы на стороне каждого из двух пассивных замедляющих слоев, смежных с переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем. Первая и вторая подложки, между которыми может быть размещен переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, причем каждая из первой и второй подложек содержит один из двух пассивных замедляющих слоев. Два пассивных замедляющих слоя могут обеспечивать общий фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -700 нм, предпочтительно в диапазоне от -350 нм до -600 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -400 нм до -500 нм.The transparent electrode and the liquid crystal alignment layer may be formed on the side of each of the two passive retardation layers adjacent to the switchable liquid crystal retardation layer. The first and second substrates, between which a switchable liquid crystal retardation layer can be placed, and each of the first and second substrates contains one of two passive retardation layers. The two passive retardation layers can provide a common phase shift for 550 nm light in the range of -300 nm to -700 nm, preferably in the range of -350 nm to -600 nm, and most preferably in the range of -400 nm to -500 nm. nm.
В другом альтернативном варианте осуществления по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой с оптической осью с компонентом, перпендикулярным плоскости замедляющего слоя, и с компонентом в плоскости замедляющего слоя. Преимуществом является то, что поля зрения в широкоугольном режиме могут увеличиваться, и подглядывающие могут быть не в состоянии видеть данные изображения в широком диапазоне положений обзора вне основной оси.In another alternative embodiment, the at least one passive compensating retardation layer may comprise an optical axis retardation layer with a component perpendicular to the plane of the retardation layer and with a component in the plane of the retardation layer. The advantage is that the fields of view in wide-angle mode may increase and peeps may not be able to see image data in a wide range of off-major axis viewing positions.
Компонент в плоскости пассивного замедляющего слоя может проходить под углом 0° по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно или перпендикулярно направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея. По меньшей мере один пассивный замедляющий слой может дополнительно содержать замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости пассивного замедляющего слоя, или пару пассивных замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости пассивных замедляющих слоев.The in-plane component of the passive retardation layer may extend at 0° with respect to the electrical vector transmission direction, which is parallel or perpendicular to the electrical vector transmission direction of the display polarizer. At least one passive retardation layer may further comprise a retardation layer with an optical axis perpendicular to the plane of the passive retardation layer, or a pair of passive retardation layers with intersecting optical axes in the plane of the passive retardation layers.
Фазовый сдвиг по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя может быть равным и противоположным фазовому сдвигу переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.The phase shift of the at least one passive compensating retardation layer may be equal to and opposite to the phase shift of the switchable liquid crystal retardation layer.
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой может содержать первый и второй преднаклоны; и по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать компенсирующий замедляющий слой с первым и вторым преднаклонами, при этом первый преднаклон компенсирующего замедляющего слоя равен первому преднаклону жидкокристаллического замедляющего слоя, а второй преднаклон компенсирующего замедляющего слоя равен второму преднаклону жидкокристаллического замедляющего слоя.The switchable liquid crystal retardation layer may comprise first and second pretilts; and at least one passive compensating retardation layer may comprise a compensating retardation layer with first and second pretilts, wherein the first pretilt of the compensating retardation layer is equal to the first pretilt of the liquid crystal retardation layer, and the second pretilt of the compensating retardation layer is equal to the second pretilt of the liquid crystal retardation layer.
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой может дополнительно содержать электроды, выполненные с возможностью подачи напряжения для управления слоем жидкокристаллического материала. Электроды могут находиться на противоположных сторонах слоя жидкокристаллического материала. Преимуществом является то, что дисплей может быть переключен посредством управления жидкокристаллическим слоем, что позволяет получить переключаемый конфиденциальный дисплей или другой тип дисплея с уменьшенной яркостью рассеянного света вне основной оси. Дисплей может дополнительно содержать систему управления, выполненную с возможностью управления напряжением, приложенным к электродам по меньшей мере одного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.The switchable liquid crystal retardation layer may further comprise electrodes configured to supply a voltage to drive the liquid crystal material layer. The electrodes may be on opposite sides of the layer of liquid crystal material. Advantageously, the display can be switched by driving the liquid crystal layer, which makes it possible to obtain a switchable privacy display or other type of display with reduced stray light brightness off the main axis. The display may further comprise a control system configured to control the voltage applied to the electrodes of the at least one switchable liquid crystal retardation layer.
Электроды могут иметь упорядоченную структуру, чтобы обеспечивать по меньшей мере две структурированных области. Преимуществом является то, что повышенный уровень конфиденциальности можно обеспечить за счет ухудшения видимости данных изображения. Дисплей можно переключать между широкоугольным режимом без визуализации маскирующей структуры и конфиденциальным режимом с дополнительной маскировкой, чтобы обеспечить снижение видимости для находящегося вне основной оси подглядывающего без существенной видимости маскирующей структуры при обзоре пользователем напрямую.The electrodes may have an ordered structure to provide at least two structured areas. The advantage is that an increased level of privacy can be achieved at the cost of reduced visibility of the image data. The display can be switched between a wide-angle mode without visualization of the masking structure and a confidential mode with additional masking to provide reduced visibility for an off-principal peeper without significant visibility of the masking structure when viewed directly by the user.
Система управления может дополнительно содержать средство определения положения подглядывающего относительно дисплея, и система управления выполнена с возможностью корректировки напряжения, приложенного к электродам по меньшей мере одного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, в зависимости от положения подглядывающего. Преимуществом является то, что видимость изображения для обнаруженного подглядывающего может быть сведена к минимуму для целого ряда положений подглядывающего.The control system may further comprise means for determining the position of the peeper relative to the display, and the control system is configured to adjust the voltage applied to the electrodes of the at least one switchable liquid crystal retardation layer depending on the peeper's position. Advantageously, the visibility of the image to the detected peep can be minimized for a range of peep positions.
Устройство отображения может дополнительно содержать по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой и еще один дополнительный поляризатор, причем по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой расположен между первым упомянутым дополнительным поляризатором и еще одним дополнительным поляризатором. Преимуществом является то, что можно дополнительно снизить яркость вне основной оси для ограничения видимости изображения для находящегося вне основной оси подглядывающего.The display device may further comprise at least one additional retardation layer and another additional polarizer, wherein at least one additional retardation layer is located between the first mentioned additional polarizer and another additional polarizer. The advantage is that the off-principal axis brightness can be further reduced to limit the visibility of the image to an off-principal viewer.
В одном альтернативном варианте осуществления устройства отображения пространственный модулятор света представляет собой трансмиссионный пространственный модулятор света, выполненный с возможностью приема отдаваемого подсветкой света. Преимуществом является то, что подсветка может обеспечивать сниженный уровень яркости вне основной оси по сравнению с эмиссионными дисплеями.In one alternative embodiment of the display device, the spatial light modulator is a transmissive spatial light modulator configured to receive light emitted by the backlight. The advantage is that the backlight can provide a reduced off-axis brightness level compared to emissive displays.
Подсветка может обеспечивать яркость при полярных углах по отношению к нормали к пространственному модулятору света, превышающих 45 градусов, что составляет максимально 33% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору света, предпочтительно максимально 20% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору света и наиболее предпочтительно максимально 10% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору света. Преимуществом является то, что яркость может быть ограничена для подглядывающих вне основной оси.The backlight can provide brightness at polar angles with respect to the normal to the spatial light modulator greater than 45 degrees, which is a maximum of 33% brightness along the normal to the spatial light modulator, preferably a maximum of 20% brightness along the normal to the spatial light modulator, and most preferably a maximum of 10% brightness along the normal to the spatial light modulator. The advantage is that the brightness can be limited for peepers off the main axis.
Подсветка может содержать: набор источников света; направленный волновод, содержащий: входной конец, проходящий в боковом направлении вдоль стороны направленного волновода, причем источники света расположены вдоль входного конца и выполнены с возможностью ввода вводимого света в волновод; и противоположные первую и вторую направляющие поверхности, проходящие по направленному волноводу от входного конца для направления вводимого света на входном конце вдоль волновода, при этом такой волновод выполнен с возможностью преломления вводимого света, направляемого через направленный волновод, для выхода через первую направляющую поверхность. Преимуществом является возможность обеспечить высокую эффективность равномерного освещения большой площади поверхности.The backlight may contain: a set of light sources; a directional waveguide comprising: an input end extending laterally along a side of the directional waveguide, wherein the light sources are arranged along the input end and configured to introduce the injected light into the waveguide; and opposite first and second guide surfaces passing along the directional waveguide from the input end to direct the input light at the input end along the waveguide, wherein such a waveguide is configured to refract the input light directed through the directional waveguide to exit through the first guiding surface. The advantage is the ability to provide high efficiency uniform illumination of a large surface area.
Подсветка может дополнительно содержать светоотражающую пленку, а направленный волновод представляет собой коллимирующий волновод. Коллимирующий волновод может содержать (i) множество удлиненных линзовых элементов; и (ii) множество наклонных элементов вывода света, причем множество удлиненных линзовых элементов и множество наклонных элементов вывода света ориентированы таким образом, чтобы преломлять вводимый свет, направляемый через направленный волновод, для выхода через первую направляющую поверхность. Преимуществом является то, что подсветка может обеспечивать узкий угловой выход света.The backlight may further comprise a reflective film, and the directional waveguide is a collimating waveguide. The collimating waveguide may include (i) a plurality of elongated lens elements; and (ii) a plurality of inclined light output elements, wherein the plurality of elongate lens elements and the plurality of inclined light output elements are oriented to refract input light guided through the directional waveguide to exit through the first guide surface. Advantageously, the backlight can provide a narrow angle light output.
Направленный волновод может представлять собой создающий изображение волновод, выполненный с возможностью формирования изображения источников света в боковом направлении так, чтобы отдаваемый источниками свет направлялся в соответствующие оптические окна в выходных направлениях, распределенных в зависимости от входных положений источников света. Создающий изображение волновод может содержать отражающий конец для отражения вводимого света вдоль создающего изображение волновода, причем вторая направляющая поверхность выполнена с возможностью преломления отраженного вводимого света через первую направляющую поверхность в качестве отдаваемого света, вторая направляющая поверхность содержит элементы вывода света и промежуточные области между элементами вывода света, при этом элементы вывода света ориентированы таким образом, чтобы преломлять отраженный вводимый свет через первую направляющую поверхность в качестве отдаваемого света, а промежуточные области выполнены с возможностью направления света через волновод без его отведения; и отражающий конец может иметь положительную оптическую силу в боковом направлении, проходящем между сторонами волновода, который проходит между первой и второй направляющими поверхностями. Преимуществом является возможность обеспечить переключаемое направленное освещение, которое можно переключать между узким углом и широким углом освещения.The directional waveguide may be an imaging waveguide configured to image the light sources in a lateral direction so that the light emitted by the sources is directed to respective optical windows in output directions distributed depending on the input positions of the light sources. The imaging waveguide may include a reflective end for reflecting the input light along the imaging waveguide, the second guide surface being configured to refract the reflected input light through the first guide surface as emitted light, the second guide surface comprising light output elements and intermediate regions between the light output elements wherein the light output members are oriented to refract reflected input light through the first guide surface as output light, and the intermediate regions are configured to guide light through the waveguide without diverting it; and the reflective end may have a positive power in a lateral direction extending between the sides of the waveguide that extends between the first and second guide surfaces. An advantage is the ability to provide switchable directional lighting that can be switched between narrow angle and wide angle illumination.
В одном альтернативном варианте осуществления, в котором пространственный модулятор света представляет собой трансмиссионный пространственный модулятор света, поляризатор дисплея может представлять собой входной поляризатор дисплея, расположенный на входной стороне пространственного модулятора света между подсветкой и пространственным модулятором света, а дополнительный поляризатор при этом размещен между входным поляризатором дисплея и подсветкой. Преимуществом является увеличение эффективности дисплея. Дополнительный поляризатор может представлять собой отражающий поляризатор.In one alternative embodiment, in which the spatial light modulator is a transmissive spatial light modulator, the display polarizer may be an input display polarizer located on the input side of the spatial light modulator between the backlight and the spatial light modulator, with an additional polarizer placed between the input polarizer display and backlight. The advantage is an increase in display efficiency. The additional polarizer may be a reflective polarizer.
В этом случае устройство отображения может дополнительно содержать выходной поляризатор, расположенный на выходной стороне пространственного модулятора света.In this case, the display device may further comprise an output polarizer located on the output side of the spatial light modulator.
В одном альтернативном варианте осуществления, в котором пространственный модулятор света представляет собой трансмиссионный пространственный модулятор света, поляризатор дисплея может представлять собой выходной поляризатор, расположенный на выходной стороне пространственного модулятора света. Преимуществом является увеличение эффективности дисплея.In one alternative embodiment, in which the spatial light modulator is a transmissive spatial light modulator, the display polarizer may be an output polarizer located on the output side of the spatial light modulator. The advantage is an increase in display efficiency.
Устройство отображения может дополнительно содержать входной поляризатор, расположенный на входной стороне пространственного модулятора света.The display device may further comprise an input polarizer located on the input side of the spatial light modulator.
Устройство отображения может дополнительно содержать дополнительный поляризатор, расположенный на входной стороне пространственного модулятора света, и по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой, расположенный между по меньшей мере одним дополнительным поляризатором и входным поляризатором. Преимуществом является то, что яркость может быть ограничена для подглядывающих вне основной оси.The display device may further comprise an additional polarizer located on the input side of the spatial light modulator, and at least one additional retardation layer located between at least one additional polarizer and the input polarizer. The advantage is that the brightness can be limited for peepers off the main axis.
В одном альтернативном варианте осуществления устройства отображения пространственный модулятор света может содержать эмиссионный пространственный модулятор света, выполненный с возможностью отдачи света. В этом случае поляризатор дисплея может представлять собой выходной поляризатор дисплея, расположенный на выходной стороне эмиссионного пространственного модулятора света. Преимуществом является возможность уменьшить толщину дисплея по сравнению с дисплеями с подсветкой и возможность с легкостью изготовить гибкие и сгибаемые дисплеи.In one alternative embodiment of the display device, the spatial light modulator may comprise an emissive spatial light modulator capable of emitting light. In this case, the display polarizer may be an output display polarizer located on the output side of the ESM. The advantage is the ability to reduce the thickness of the display compared to backlit displays and the ability to easily produce flexible and foldable displays.
Устройство отображения может содержать по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой и еще один дополнительный поляризатор, причем по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой расположен между первым упомянутым дополнительным поляризатором и еще одним дополнительным поляризатором. Преимуществом является то, что яркость может быть ограничена для подглядывающих вне основной оси.The display device may comprise at least one additional retardation layer and another additional polarizer, wherein at least one additional retardation layer is located between the first mentioned additional polarizer and another additional polarizer. The advantage is that the brightness can be limited for peepers off the main axis.
Различные необязательные элементы и альтернативные варианты осуществления, изложенные выше в отношении первого аспекта настоящего изобретения, могут быть применены вместе в любой комбинации.The various optional elements and alternative embodiments set forth above with respect to the first aspect of the present invention may be applied together in any combination.
В соответствии со вторым аспектом настоящего описания предложен оптический элемент управления углом обзора для применения в устройстве отображения, содержащем пространственный модулятор света и поляризатор дисплея, расположенный на стороне пространственного модулятора света, причем оптический элемент управления угломобзора содержит управляющий поляризатор и множество замедляющих слоев для размещения между дополнительным поляризатором и поляризатором дисплея для применения оптического элемента управления углом обзора в устройстве отображения, при этом множество замедляющих слоев содержат: переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, содержащий слой жидкокристаллического материала; и по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой.In accordance with the second aspect of the present description, a viewing angle control optical element for use in a display device containing a spatial light modulator and a display polarizer located on the side of the spatial light modulator, and the optical viewing angle control element contains a control polarizer and a plurality of retardation layers for placement between additional a polarizer and a display polarizer for applying an optical viewing angle control element in the display device, the plurality of retardation layers comprising: a switchable liquid crystal retardation layer containing a layer of liquid crystal material; and at least one passive compensating retardation layer.
Преимуществом является то, что оптический элемент управления углом обзора может быть предложен в качестве дополнительного устройства на рынке компонентов и может быть установлен на устройствах отображения пользователями дисплеев. Такой элемент не требует сложной настройки. При этом отсутствуют интерференционные биения между элементом и пикселями дисплея, и нет необходимости выбирать компонент с учетом шага пикселя. Сокращаются затраты на хранение запасов.Advantageously, the optical viewing angle control element can be offered as an option in the component market and can be installed on display devices by display users. Such an element does not require complex configuration. There is no interference beat between the element and display pixels, and there is no need to select a component based on the pixel pitch. Reduce inventory holding costs.
В альтернативном варианте осуществления оптический элемент управления углом обзора в целях удобства может быть установлен в устройствах отображения в заводских условиях.In an alternative embodiment, the optical viewing angle control may be factory installed in display devices for convenience.
Различные элементы и альтернативные варианты осуществления, изложенные выше в отношении первого аспекта настоящего описания, могут аналогичным образом применяться и ко второму аспекту настоящего описания.The various elements and alternative embodiments set forth above with respect to the first aspect of the present disclosure may similarly apply to the second aspect of the present disclosure.
Варианты осуществления настоящего описания можно использовать во множестве оптических систем. Варианты осуществления могут включать в себя множество проекторов, проекционных систем, оптических компонентов, дисплеев, микродисплеев, компьютерных систем, процессоров, автономных проекционных систем, визуальных и/или аудиовизуальных систем и электрических и/или оптических устройств или работать с ними. Аспекты настоящего описания можно использовать практически с любым прибором, относящимся к оптическим и электрическим устройствам, оптическим системам, системам презентации или любому прибору, которые могут содержать любой тип оптической системы. Соответственно, варианты осуществления настоящего описания можно использовать в оптических системах, устройствах, используемых для визуальных и/или оптических презентаций, в периферийных устройствах для визуализации и т. п. в ряде вычислительных сред.Embodiments of the present disclosure can be used in a variety of optical systems. Embodiments may include or operate with a variety of projectors, projection systems, optical components, displays, microdisplays, computer systems, processors, stand-alone projection systems, visual and/or audiovisual systems, and electrical and/or optical devices. Aspects of the present disclosure can be used with virtually any device related to optical and electrical devices, optical systems, presentation systems, or any device that may contain any type of optical system. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be used in optical systems, devices used for visual and/or optical presentations, imaging peripherals, and the like in a variety of computing environments.
До перехода к подробному изучению описанных вариантов осуществления следует понять, что описание не ограничено в его сферах применения или реализации подробностями конкретных показанных конфигураций, так как описание допускает другие варианты осуществления. Более того, аспекты описания можно представить в разных комбинациях и конфигурациях для определения вариантов осуществления, которые сами по себе уникальны. Кроме того, используемая в настоящем документе терминология применяется для целей описания и не предполагает ограничений.Before proceeding to a detailed examination of the described embodiments, it should be understood that the description is not limited in its scope or implementation to the details of the specific configurations shown, as the description allows for other embodiments. Moreover, aspects of the description can be presented in various combinations and configurations to define embodiments that are unique in their own right. In addition, the terminology used herein is for purposes of description and is not intended to be limiting.
Данные и другие преимущества и элементы настоящего описания будут очевидны специалистам в данной области после полного изучения данного описания.These and other advantages and elements of the present description will be apparent to those skilled in the art after a full study of this description.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Варианты осуществления представлены в качестве примера на сопроводительных фигурах, на которых одинаковыми номерами указаны аналогичные части, причем:Embodiments are shown by way of example in the accompanying figures, in which like numbers indicate like parts, wherein:
Фиг. 1A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащего передний переключаемый замедляющий слой;Fig. 1A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device including a front switchable retardation layer;
Фиг. 1B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди порядка оптических слоев в оптической стопе, представленной на фиг. 1A;Fig. 1B is a circuit diagram illustrating a front view of the order of optical layers in the optical stack shown in FIG. 1A;
Фиг. 1C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащего эмиссионный пространственный модулятор света и переключаемый компенсирующий замедляющий слой, расположенные на выходной стороне эмиссионного пространственного модулятора света;Fig. 1C is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device having an emission light modulator and a switchable compensating retardation layer disposed on an output side of the emission light light modulator;
Фиг. 1D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптического элемента управления углом обзора, содержащего пассивный компенсирующий замедляющий слой, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и управляющий поляризатор;Fig. 1D is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical viewing angle control element comprising a passive compensating retardation layer, a switchable liquid crystal retardation layer, and a control polarizer;
Фиг. 2A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащей подсветку, задний переключаемый компенсирующий замедляющий слой и трансмиссионный пространственный модулятор света, причем дополнительный поляризатор содержит отражающий поляризатор;Fig. 2A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device comprising a backlight, a rear switchable compensating retardation layer, and a transmission spatial light modulator, the additional polarizer comprising a reflective polarizer;
Фиг. 2B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди порядка оптических слоев в оптической стопе, представленной на фиг. 2A;Fig. 2B is a schematic diagram illustrating a front view of the order of optical layers in the optical stack shown in FIG. 2A;
Фиг. 2С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащей подсветку, задний переключаемый компенсирующий замедляющий слой и трансмиссионный пространственный модулятор света, причем дополнительный поляризатор содержит дихроичный поляризатор;Fig. 2C is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device comprising a backlight, a rear switchable compensating retardation layer, and a transmission spatial light modulator, the additional polarizer comprising a dichroic polarizer;
Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку конструкции компенсирующего переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя;Fig. 3 is a circuit diagram illustrating a side view of a structure of a compensating switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 4A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, содержащего отрицательную С-пластину в широкоугольном режиме работы;Fig. 4A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a design of a switchable compensating retardation layer including a negative C-plate in wide-angle operation;
Фиг. 4B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую график изменения угла директора жидкого кристалла в зависимости от фракции прохождения через ячейку переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя;Fig. 4B is a circuit diagram illustrating a plot of liquid crystal director angle versus cell passage fraction of a switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 4C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку распространения отдаваемого света из пространственного модулятора света через оптическую стопу, представленную на фиг. 4A, в широкоугольном режиме работы;Fig. 4C is a circuit diagram illustrating a side view of the propagation of emitted light from a spatial light modulator through the optical stack shown in FIG. 4A, in wide-angle operation;
Фиг. 4D представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 4С;Fig. 4D is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 4C;
Фиг. 5A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, содержащего отрицательную С-пластину в конфиденциальном режиме работы;Fig. 5A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a design of a switchable compensating retardation layer having a negative C-plate in a confidential mode of operation;
Фиг. 5В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку распространения отдаваемого света из пространственного модулятора света через оптическую стопу, представленную на фиг. 5A, в конфиденциальном режиме работы;Fig. 5B is a circuit diagram illustrating a side view of the propagation of emitted light from a spatial light modulator through the optical stack shown in FIG. 5A, in confidential mode;
Фиг. 5С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 5В;Fig. 5C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 5V;
Фиг. 6A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе при наблюдении пропускаемого отдаваемого света для дисплея, работающего в конфиденциальном режиме;Fig. 6A is a circuit diagram illustrating a front perspective view of a transmitted light emission for a display operating in the privacy mode;
Фиг. 6В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе дисплея, представленного на фиг. 1А-1С, при работе в конфиденциальном режиме;Fig. 6B is a circuit diagram illustrating a front perspective view of the display shown in FIG. 1A-1C, when operating in confidential mode;
Фиг. 6C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства для развлекательного и совместного режимов работы;Fig. 6C is a schematic diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle for entertainment and co-op modes;
Фиг. 6D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства, в развлекательном режиме работы;Fig. 6D is a circuit diagram illustrating a top view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle in an entertainment mode;
Фиг. 6Е представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства, в совместном режиме работы;Fig. 6E is a circuit diagram illustrating a top view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle, in a co-operation mode;
Фиг. 6F представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства для ночного и дневного режимов работы;Fig. 6F is a circuit diagram illustrating a top view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle for night and day operation;
Фиг. 6G представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства, в ночном режиме работы;Fig. 6G is a circuit diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle during night operation;
Фиг. 6Н представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства, в дневном режиме работы;Fig. 6H is a circuit diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle during daytime operation;
Фиг. 7A, фиг. 7B, фиг. 7C и фиг. 7D представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления при различных управляющих напряжениях;Fig. 7A, FIG. 7B, FIG. 7C and FIG. 7D are circuit diagrams illustrating output transmittance versus polar direction at various drive voltages;
Фиг. 8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление конфиденциальным дисплеем;Fig. 8 is a flowchart illustrating the control of the private display;
Фиг. 9A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в широкоугольном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои с перекрестными А-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой;Fig. 9A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a design of a switchable compensating retardation layer in wide-angle operation, comprising passive compensating retardation layers with crossed A-plates and a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 9В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои с перекрестными А-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой;Fig. 9B is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising passive compensating retardation layers with crossed A-plates and a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 9C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 9А в широкоугольном режиме работы;Fig. 9C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 9A in wide-angle mode;
Фиг. 9D представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 9В в конфиденциальном режиме работы;Fig. 9D is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 9V in confidential mode;
Фиг. 10A и фиг. 10B представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в широкоугольном и конфиденциальном режимах работы соответственно, содержащего продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и пассивный замедляющий слой с отрицательными С-пластинами;Fig. 10A and FIG. 10B are circuit diagrams illustrating a side perspective view of a design of a switchable compensating retardation layer in wide-angle and confidential modes of operation, respectively, comprising a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer and a passive C-plate negative retardation layer;
Фиг. 10С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую график изменения угла директора жидкого кристалла в зависимости от фракции прохождения через ячейку переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, представленную на фиг. 10А, для различных приложенных напряжений;Fig. 10C is a circuit diagram illustrating a plot of the liquid crystal director angle as a function of the passage fraction through the cell of the switchable liquid crystal retardation layer shown in FIG. 10A, for various applied voltages;
Фиг. 11A, фиг. 11B и фиг. 11C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления пропускаемых лучей света переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, содержащего продольно упорядоченную жидкокристаллическую ячейку и отрицательную С-пластину, в конфиденциальном режиме и двух различных широкоугольных режимах с указанием управляющих напряжений соответственно;Fig. 11A, FIG. 11B and FIG. 11C are schematic graphs illustrating output transmittance versus polar direction of transmitted light beams of a switchable compensating retardation layer comprising a longitudinally aligned liquid crystal cell and a negative C-plate in confidential mode and two different wide-angle modes, indicating control voltages, respectively;
Фиг. 12А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои с перекрестными А-пластинами и продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой;Fig. 12A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a structure of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising passive compensating retardation layers with crossed A-plates and a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 12В, фиг. 12С и фиг. 12D представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления пропускаемых лучей света переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, содержащего продольно упорядоченную жидкокристаллическую ячейку и перекрестные А-пластины, в конфиденциальном режиме и двух различных широкоугольных режимах для различных управляющих напряжений;Fig. 12B, FIG. 12C and FIG. 12D are schematic graphs illustrating output transmittance versus polar direction of transmitted light beams of a switchable compensating retardation layer comprising a longitudinally aligned liquid crystal cell and crossed A-plates in confidential mode and two different wide-angle modes for different control voltages;
Фиг. 13A и фиг. 13B представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие вид сбоку части дисплея, содержащего переключаемый компенсирующий замедляющий слой и оптические связующие слои;Fig. 13A and FIG. 13B are schematic diagrams illustrating a side view of a portion of a display including a switchable compensating retardation layer and optical coupling layers;
Фиг. 14 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои с перекрестными А-пластинами и продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, дополнительно содержащего пассивный вращающий замедляющий слой;Fig. 14 is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising passive compensating retardation layers with crossed A-plates and a longitudinally arranged switchable liquid crystal retardation layer, further comprising a passive rotating retardation layer;
Фиг. 15А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, размещенный между первым и вторым пассивными компенсирующими замедляющими слоями с С-пластинами;Fig. 15A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer sandwiched between the first and second C-plate passive compensating retardation layers;
Фиг. 15В и фиг. 15C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в оптической стопе, представленной на фиг. 15А, в широкоугольном и конфиденциальном режиме работы соответственно;Fig. 15B and FIG. 15C are schematic graphs illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams in the optical stack shown in FIG. 15A in wide-angle and privacy modes, respectively;
Фиг. 16А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе дисплея, содержащего переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, размещенный между первой и второй подложками, каждая из которых содержит пассивные компенсирующие замедляющие слои с С-пластинами;Fig. 16A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a display comprising a switchable liquid crystal retardation layer sandwiched between first and second substrates each comprising C-plate passive compensating retardation layers;
Фиг. 16В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку части дисплея, содержащего переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, размещенный между первой и второй подложками, каждая из которых содержит пассивные компенсирующие замедляющие слои с С-пластинами;Fig. 16B is a circuit diagram illustrating a side view of a portion of a display comprising a switchable liquid crystal retardation layer sandwiched between first and second substrates each comprising C-plate passive compensating retardation layers;
Фиг. 17А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в широкоугольном режиме работы, содержащего продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, размещенный между первой и второй пассивными компенсирующими замедляющими слоями с перекрестными А-пластинами;Fig. 17A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a design of a switchable compensating retardation layer in a wide-angle mode of operation, comprising a longitudinally arranged switchable liquid crystal retardation layer disposed between the first and second passive compensating retardation layers with crossed A-plates;
Фиг. 17В и фиг. 17C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света для конструкции, представленной на фиг. 17А, в широкоугольном и в конфиденциальном режиме работы соответственно;Fig. 17B and FIG. 17C are schematic graphs illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams for the design shown in FIG. 17A in wide-angle and privacy modes, respectively;
Фиг. 18А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего продольно и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и пассивный замедляющий слой с отрицательными С-пластинами;Fig. 18A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable compensating retardation layer in confidential mode, comprising a longitudinally and transversely arranged switchable liquid crystal retardation layer and a passive C-plate negative retardation layer;
Фиг. 18B представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 18А в конфиденциальном режиме работы;Fig. 18B is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 18A in confidential mode;
Фиг. 18C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 18А в широкоугольном режиме работы;Fig. 18C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 18A in wide-angle mode;
Фиг. 19А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции продольно упорядоченного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя;Fig. 19A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a structure of a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 19В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 19А для первого приложенного напряжения;Fig. 19B is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 19A for the first applied voltage;
Фиг. 19С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 19А для второго приложенного напряжения, которое больше первого приложенного напряжения;Fig. 19C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 19A for a second applied voltage that is greater than the first applied voltage;
Фиг. 19D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе С-пластины, расположенной между параллельными поляризаторами;Fig. 19D is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a C-plate positioned between parallel polarizers;
Фиг. 19E представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 19D;Fig. 19E is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 19D;
Фиг. 20А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции продольно упорядоченного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, размещенного между параллельными поляризаторами, последовательно с С-пластинами, размещенными между параллельными поляризаторами;Fig. 20A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a structure of a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer placed between parallel polarizers in series with C-plates placed between parallel polarizers;
Фиг. 20В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 20А для первого приложенного напряжения;Fig. 20B is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 20A for the first applied voltage;
Фиг. 20С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 20А для второго приложенного напряжения, которое больше первого приложенного напряжения;Fig. 20C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 20A for a second applied voltage that is greater than the first applied voltage;
Фиг. 21A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции продольно упорядоченного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, расположенного последовательно с компенсирующим замедляющим слоем с С-пластинами, при этом продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и компенсирующий замедляющий слой с С-пластинами расположены между одной парой параллельных поляризаторов;Fig. 21A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of a construction of a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer arranged in series with a C-plate compensating retardation layer, with a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer and a C-plate compensating retardation layer disposed between one pair. parallel polarizers;
Фиг. 21В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 21А для первого приложенного напряжения;Fig. 21B is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 21A for the first applied voltage;
Фиг. 21С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 21А для второго приложенного напряжения, которое больше первого приложенного напряжения;Fig. 21C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 21A for a second applied voltage that is greater than the first applied voltage;
Фиг. 22А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивный компенсирующий замедляющий слой с отрицательными С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, расположенные между выходным поляризатором и дополнительным поляризатором; а также пассивный компенсирующий замедляющий слой с отрицательными С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, расположенные между первым упомянутым дополнительным поляризатором и еще одним дополнительным поляризатором, в конфиденциальном режиме работы;Fig. 22A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a confidential mode switchable compensating retardation layer design comprising a negative C-plate passive compensating retardation layer and a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer disposed between an output polarizer and an additional polarizer; as well as a passive compensating retardation layer with negative C-plates and a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer located between the first mentioned additional polarizer and another additional polarizer, in a confidential mode of operation;
Фиг. 22B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции первого переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, расположенного на входе жидкокристаллического дисплея, и второго переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, расположенного на выходе жидкокристаллического дисплея;Fig. 22B is a circuit diagram illustrating a side perspective view of the structure of the first switchable compensating retardation layer located at the input of the liquid crystal display and the second switchable compensating retardation layer located at the output of the liquid crystal display;
Фиг. 22C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптического элемента управления углом обзора, содержащего первый пассивный компенсирующий замедляющий слой, первый переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, первый управляющий поляризатор, второй пассивный компенсирующий замедляющий слой, второй переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и второй управляющий поляризатор;Fig. 22C is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical viewing angle control element comprising a first passive compensating retardation layer, a first switchable liquid crystal retardation layer, a first driving polarizer, a second passive compensating retardation layer, a second switchable liquid crystal retardation layer, and a second driving polarizer;
Фиг. 22D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства для дневного и/или совместного режимов работы;Fig. 22D is a schematic diagram illustrating a plan view of a vehicle with a switchable directional display device placed in the interior of the vehicle for daytime and/or co-operation modes;
Фиг. 22Е представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства для дневного и/или совместного режимов работы;Fig. 22E is a schematic diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable directional display placed in the interior of the vehicle for daytime and/or shared modes of operation;
Фиг. 22F представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства для ночного и/или развлекательного режимов работы;Fig. 22F is a circuit diagram illustrating a top view of a motor vehicle with a switchable directional display placed in the interior of the vehicle for night and/or entertainment operation;
Фиг. 22G представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне транспортного средства для ночного и/или развлекательного режимов работы;Fig. 22G is a circuit diagram illustrating a side view of a motor vehicle with a switchable directional display placed in the interior of the vehicle for night and/or entertainment operation;
Фиг. 23А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции отражающего дополнительного поляризатора и пассивного замедляющего слоя, расположенных на входе жидкокристаллического дисплея, и переключаемого компенсирующего замедляющего слоя и дополнительного поляризатора, расположенных на выходе жидкокристаллического дисплея;Fig. 23A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of the construction of a reflective secondary polarizer and a passive retardation layer located at the input of the liquid crystal display, and a switchable compensating retardation layer and the secondary polarizer located at the output of the liquid crystal display;
Фиг. 23В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптического элемента управления углом обзора, содержащего пассивный замедляющий слой, первый управляющий поляризатор, пассивный компенсирующий замедляющий слой, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и второй управляющий поляризатор;Fig. 23B is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical viewing angle control element comprising a passive retardation layer, a first driving polarizer, a passive compensating retardation layer, a switchable liquid crystal retardation layer, and a second driving polarizer;
Фиг. 24A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы пассивного замедляющего слоя, содержащего отрицательную О-пластину, наклоненную в плоскости, ортогональной направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея, и отрицательную С-пластину, и выполненной с возможностью обеспечения изменения поля зрения устройства отображения;Fig. 24A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a passive retardation layer comprising a negative O-plate inclined in a plane orthogonal to the transmission direction of the electric vector of the display polarizer and a negative C-plate, and configured to provide a change in the field of view of the device. display;
Фиг. 24В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в пассивном замедляющем слое, представленном на фиг. 24А;Fig. 24B is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams in the passive retardation layer shown in FIG. 24A;
Фиг. 24С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы пассивного замедляющего слоя, содержащего перекрестные А-пластины и положительную О-пластину;Fig. 24C is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a passive retardation layer comprising crossed A-plates and a positive O-plate;
Фиг. 24D представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в пассивном замедляющем слое, представленном на фиг. 24С;Fig. 24D is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams in the passive retardation layer shown in FIG. 24C;
Фиг. 24Е представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы пассивного замедляющего слоя, содержащего две пары перекрестных А-пластин;Fig. 24E is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a passive retardation layer comprising two pairs of crossed A-plates;
Фиг. 24F представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в пассивном замедляющем слое, представленном на фиг. 24Е;Fig. 24F is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams in the passive retardation layer shown in FIG. 24E;
Фиг. 25А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивный компенсирующий замедляющий слой с С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, дополнительно содержащего структурированный электродный слой;Fig. 25A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising a passive compensating retardation layer with C-plates and a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer, further comprising a patterned electrode layer;
Фиг. 25B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид спереди в перспективе) для основного наблюдателя и подглядывающего на конфиденциальном дисплее с маскировкой и контролем яркости;Fig. 25B is a circuit diagram illustrating lighting (perspective front view) for the main viewer and peeper on a privacy display with masking and brightness control;
Фиг. 25C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид сбоку в перспективе) для подглядывающего на конфиденциальном дисплее с маскировкой и контролем яркости;Fig. 25C is a circuit diagram illustrating lighting (side perspective view) for a peeper on a privacy display with masking and brightness control;
Фиг. 26A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе направленной подсветки;Fig. 26A is a circuit diagram illustrating a front perspective view of the directional illumination;
Фиг. 26В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе ненаправленной подсветки;Fig. 26B is a circuit diagram illustrating a front perspective view of an omnidirectional backlight;
Фиг. 26C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение яркости в зависимости от бокового угла обзора дисплеев с различными полями зрения;Fig. 26C is a schematic graph illustrating the change in brightness depending on the lateral viewing angle of displays with different fields of view;
Фиг. 27А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку переключаемого устройства направленного отображения, содержащего создающий изображение волновод и переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой;Fig. 27A is a circuit diagram illustrating a side view of a switchable directional display device including an imaging waveguide and a switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 27B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сзади в перспективе режима работы создающего изображение волновода в узкоугольном режиме работы;Fig. 27B is a circuit diagram illustrating a rear perspective view of an imaging waveguide mode of operation in a narrow-angle mode of operation;
Фиг. 27C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий диаграмму яркости поля зрения для выходного сигнала, представленного на фиг. 27В, при использовании в устройстве отображения без переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя;Fig. 27C is a schematic graph illustrating a field-of-view luma pattern for the output signal shown in FIG. 27B when used in a display device without a switchable liquid crystal retardation layer;
Фиг. 28А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку переключаемого устройства направленного отображения, содержащего переключаемый коллимирующий волновод и переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой в конфиденциальном режиме работы;Fig. 28A is a circuit diagram illustrating a side view of a switchable directional display device comprising a switchable collimating waveguide and a switchable liquid crystal retardation layer in a confidential mode of operation;
Фиг. 28В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху выхода коллимирующего волновода;Fig. 28B is a circuit diagram illustrating a top view of the output of a collimating waveguide;
Фиг. 28C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий полярную зависимость равной яркости поля зрения для устройства отображения в соответствии с фиг. 28А;Fig. 28C is a schematic graph illustrating the polarity of equal field of view luminance for the display device of FIG. 28A;
Фиг. 29A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси;Fig. 29A is a circuit diagram illustrating illumination (perspective view) of the retardation layer with light off the main axis;
Фиг. 29В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси для первого состояния линейной поляризации под углом 0 градусов;Fig. 29B is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of the slow-wave layer with off-principal-axis light for a first linear polarization state at 0 degrees;
Фиг. 29С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси для первого состояния линейной поляризации под углом 90 градусов;Fig. 29C is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of the slow-wave layer with off-principal-axis light for a first linear polarization state at 90 degrees;
Фиг. 29D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси для первого состояния линейной поляризации под углом 45 градусов;Fig. 29D is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of the slow-wave layer with off-principal-axis light for a first linear polarization state at 45 degrees;
Фиг. 30A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя с С-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией;Fig. 30A is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the C-plate retardation layer with off-principal-axis polarized light with positive elevation;
Фиг. 30B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя с С-пластинами поляризованным светом вне основной оси с отрицательным боковым углом;Fig. 30B is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the C-plate retardation layer with off-major-axis negative side angle polarized light;
Фиг. 30C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя с С-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и отрицательным боковым углом;Fig. 30C is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the C-plate retardation layer with off-major-axis polarized light with positive elevation and negative side angle;
Фиг. 30D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя с С-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и положительным боковым углом;Fig. 30D is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the C-plate retardation layer with off-major-axis polarized light with positive elevation and positive side angle;
Фиг. 30E представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 30A-D;Fig. 30E is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 30A-D;
Фиг. 31A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией;Fig. 31A is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of crossed A-plate retardation layers with off-principal axis positive elevation polarized light;
Фиг. 31B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами 157 поляризованным светом вне основной оси с отрицательным боковым углом;Fig. 31B is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the retardation layers with crossed A-plates 157 with off-major-axis negative side angle polarized light;
Фиг. 31C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и отрицательным боковым углом;Fig. 31C is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of crossed A-plate retardation layers with off-major-axis polarized light with positive elevation and negative side angle;
Фиг. 31D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и положительным боковым углом; иFig. 31D is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of crossed A-plate retardation layers with off-major-axis polarized light with positive elevation and positive lateral angle; and
Фиг. 31Е представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 31A-D.Fig. 31E is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 31A-D.
Подробное описаниеDetailed description
Для целей настоящего описания ниже приведены определения терминов, относящихся к оптическим замедляющим слоям.For the purposes of this description, the following are definitions of terms relating to optical retardation layers.
В слое, содержащем одноосный материал с двойным преломлением, существует направление, определяющее оптическую анизотропию, при которой все направления, перпендикулярные ему (или под заданным углом к такому направлению) будут демонстрировать одинаковое двойное преломление.In a layer containing a uniaxial birefringent material, there is an optical anisotropy defining direction in which all directions perpendicular to it (or at a given angle to that direction) will exhibit the same birefringence.
Оптическая ось относится к направлению распространения луча света в одноосном материале с двойным преломлением, в котором не наблюдается двойного преломления. Для света, проходящего в направлении, ортогональном оптической оси, такая оптическая ось представляет собой ось наименьшей скорости распространения света, если линейно поляризованный свет с направлением электрического вектора, параллельным оси наименьшей скорости распространения света, распространяется с наименьшей скоростью. Направление оси наименьшей скорости распространения света является направлением с наибольшим показателем преломления при заданной длине волны. Аналогичным образом направление оси наибольшей скорости распространения света является направлением с наименьшим показателем преломления при заданной длине волны.The optical axis refers to the direction of propagation of a light beam in a uniaxial birefringent material in which no birefringence is observed. For light traveling in a direction orthogonal to the optical axis, such an optical axis is the axis of slowest light velocity if linearly polarized light with an electrical vector direction parallel to the axis of slow light travels at the slowest speed. The direction of the axis of slowest light velocity is the direction with the highest refractive index for a given wavelength. Similarly, the direction of the axis of the highest speed of light is the direction with the lowest refractive index for a given wavelength.
В случае положительной диэлектрической анизотропии в одноосных материалах с двойным преломлением направление оси с наименьшей скоростью распространения света представляет собой необыкновенную ось материала с двойным преломлением. В случае отрицательной диэлектрической анизотропии в одноосных материалах с двойным преломлением направление оси с наибольшей скоростью распространения света представляет собой необыкновенную ось материала с двойным преломлением.In the case of positive dielectric anisotropy in uniaxial birefringent materials, the direction of the axis with the slowest light velocity is the extraordinary axis of the birefringent material. In the case of negative dielectric anisotropy in uniaxial birefringent materials, the direction of the axis with the highest velocity of light is the extraordinary axis of the birefringent material.
Термины «половина длины волны» и «четверть длины волны» относятся к функции замедляющего слоя для заданной длины волны λ0, которая обычно может составлять от 500 нм до 570 нм. В настоящих иллюстративных вариантах осуществления, если не указано иное, значения фазового сдвига приведены для длины волны 550 нм.The terms "half wavelength" and "quarter wavelength" refer to the function of the slowing layer for a given wavelength λ 0 , which can typically be between 500 nm and 570 nm. In the present illustrative embodiments, unless otherwise indicated, phase shift values are given for a wavelength of 550 nm.
Замедляющий слой обеспечивает сдвиг фазы между двумя перпендикулярными компонентами поляризации падающей на него световой волны и отличается величиной относительной фазы, Γ, которую он придает двум компонентам поляризации и которая связана с двойным преломлением Δn и толщиной d замедляющего слоя следующим соотношением:The retarding layer provides a phase shift between two perpendicular polarization components of the light wave incident on it and differs in the amount of relative phase, Γ, which it imparts to the two polarization components and which is related to the double refraction Δn and the thickness d of the retarding layer by the following relationship:
Γ = 2 . π . Δn. d / λ0 урав. 1Γ = 2 . π . Δn. d / λ 0 eq. one
В урав. 1 Δn определяют как разность между необыкновенным и обыкновенным показателем преломления, т. е.In eq. 1 Δn is defined as the difference between the extraordinary and ordinary refractive index, i.e.
Δn = ne - no урав. 2Δn = n e - n o eq. 2
Для полуволнового замедляющего слоя соотношение между d, Δn и λ0 выбирают таким образом, чтобы сдвиг фазы между компонентами поляризации составлял Γ = π. Для четвертьволнового замедляющего слоя соотношение между d, Δn и λ0 выбирают таким образом, чтобы сдвиг фазы между компонентами поляризации составлял Γ = π / 2.For a half-wave retarding layer, the ratio between d, Δn and λ 0 is chosen so that the phase shift between the polarization components is Γ = π. For a quarter-wave retarding layer, the ratio between d, Δn and λ 0 is chosen so that the phase shift between the polarization components is Γ = π / 2.
В настоящем документе термин «полуволновой замедляющий слой», как правило, относится к свету, распространяющемуся по нормали к замедляющему слою и по нормали к пространственному модулятору света.As used herein, the term "half wave retardation layer" generally refers to light propagating along the normal to the retardation layer and normal to the spatial light modulator.
В настоящем описании термин «А-пластина» относится к оптическому замедляющему слою, в котором использован слой материала с двойным преломлением с оптической осью, параллельной (x-y) плоскости слоя.As used herein, the term "A-plate" refers to an optical retardation layer that uses a layer of birefringent material with an optical axis parallel (x-y) to the plane of the layer.
Термин «положительная А-пластина» относится к А-пластинам с положительным двойным преломлением, то есть к А-пластинам с положительным Δn.The term "positive A-plate" refers to A-plates with positive birefringence, that is, A-plates with positive Δn.
В настоящем описании термин «С-пластина» относится к оптическому замедляющему слою, в котором использован слой материала с двойным преломлением с оптической осью, перпендикулярной плоскости слоя. Термин «положительная С-пластина» относится к С-пластине с положительным двойным преломлением, т. е. к С-пластине с положительным Δn. Термин «отрицательная С-пластина» относится к С-пластине с отрицательным двойным преломлением, т. е. к С-пластине с отрицательным Δn.In the present description, the term "C-plate" refers to an optical retardation layer that uses a layer of birefringent material with an optical axis perpendicular to the plane of the layer. The term "positive C-plate" refers to a C-plate with positive birefringence, i.e., a C-plate with positive Δn. The term "negative C-plate" refers to a C-plate with negative birefringence, i.e., a C-plate with negative Δn.
Термин «О-пластина» относится к оптическому замедляющему слою, в котором использован слой материала с двойным преломлением с оптической осью, которая включает компонент, параллельный плоскости слоя, и компонент, перпендикулярный плоскости слоя. Термин «положительная О-пластина» относится к О-пластинам с положительным двойным преломлением, то есть к О-пластинам с положительным Δn.The term "O-plate" refers to an optical retardation layer that uses a layer of birefringent material with an optical axis that includes a component parallel to the layer plane and a component perpendicular to the layer plane. The term "positive O-plate" refers to O-plates with positive birefringence, ie O-plates with positive Δn.
Могут быть обеспечены ахроматические замедляющие слои, в которых использован материал замедляющего слоя с фазовым сдвигом Δn. d, который изменяется в зависимости от длины волны λ следующим образом:Achromatic retardation layers can be provided using a retardation layer material with a phase shift Δn. d, which varies depending on the wavelength λ as follows:
Δn. d / λ = κ урав. 3,Δn. d / λ = κ eq. 3,
где κ по существу является константой.where κ is essentially a constant.
К примерам подходящих материалов относятся модифицированные поликарбонаты, поставляемые компанией Teijin Films. В представленных вариантах осуществления могут быть обеспечены ахроматические замедляющие слои, преимущество которых заключается в том, чтобы свести к минимуму изменения цвета между полярными угловыми направлениями обзора, где отмечается небольшое уменьшение яркости, и полярными угловыми направлениями обзора, где отмечается повышенное уменьшение яркости, как будет описано ниже.Examples of suitable materials include modified polycarbonates available from Teijin Films. In the illustrated embodiments, achromatic retardation layers can be provided, which have the advantage of minimizing color variations between polar angle viewing directions, where there is little decrease in brightness, and polar angle viewing directions, where there is increased decrease in brightness, as will be described. below.
Ниже приведены различные другие термины, используемые в настоящем описании и относящиеся к замедляющим слоям и жидким кристаллам.The following are various other terms used in the present description and related to retardation layers and liquid crystals.
Жидкокристаллическая ячейка обладает фазовым сдвигом, который определяют как Δn. d, где Δn представляет собой двойное преломление жидкокристаллического материала в жидкокристаллической ячейке, и d обозначает толщину жидкокристаллической ячейки независимо от упорядочения жидкокристаллического материала в жидкокристаллической ячейке.The liquid crystal cell has a phase shift, which is defined as Δn. d, where Δn is the birefringence of the liquid crystal material in the liquid crystal cell, and d denotes the thickness of the liquid crystal cell regardless of the alignment of the liquid crystal material in the liquid crystal cell.
Продольное упорядочение относится к упорядочению жидких кристаллов в переключаемых жидкокристаллических дисплеях, при котором молекулы ориентируются по существу параллельно подложке. Продольное упорядочение иногда называют планарным упорядочением. Продольное упорядочение может, как правило, быть обеспечено с небольшим преднаклоном, например 2 градуса, так что молекулы на поверхностях ориентирующих слоев жидкокристаллической ячейки будут незначительно наклонены, как это будет описано ниже. Преднаклон формируют с тем, чтобы свести к минимуму дефекты при переключении ячеек.Longitudinal ordering refers to the ordering of liquid crystals in switchable liquid crystal displays in which the molecules are oriented substantially parallel to the substrate. Longitudinal ordering is sometimes called planar ordering. Longitudinal alignment can typically be provided with a slight pretilt, such as 2 degrees, so that the molecules on the surfaces of the alignment layers of the liquid crystal cell will be slightly tilted, as will be described below. The pre-tilt is formed in order to minimize defects when switching cells.
В настоящем описании под поперечным упорядочением понимается состояние, при котором стержневидные жидкокристаллические молекулы ориентированы по существу перпендикулярно подложке. В дискотических жидких кристаллах поперечное упорядочение определяют как состояние, при котором ось столбчатой структуры, которая образована дисковидными молекулами жидких кристаллов, ориентирована перпендикулярно подложке. При поперечном упорядочении преднаклон определяют как угол наклона молекул, находящихся вблизи от ориентирующего слоя, и он, как правило, приближается к 90 градусам и, например, может составлять 88 градусов.In the present description, the transverse ordering refers to the state in which the rod-shaped liquid crystal molecules are oriented essentially perpendicular to the substrate. In discotic liquid crystals, lateral ordering is defined as a state in which the axis of a columnar structure, which is formed by discoid liquid crystal molecules, is oriented perpendicular to the substrate. In transverse ordering, the pretilt is defined as the angle of inclination of molecules close to the alignment layer and is typically close to 90 degrees and may be 88 degrees for example.
Молекулы жидких кристаллов с положительной диэлектрической анизотропией переключают из продольного упорядочения (например, ориентация замедляющего слоя с А-пластинами) в поперечное упорядочение (например, ориентация замедляющего слоя с С-пластинами или О-пластинами) посредством приложенного электрического поля.Liquid crystal molecules with positive dielectric anisotropy are switched from longitudinal alignment (eg, A-plate retardation layer orientation) to transverse alignment (eg, C-plate or O-plate retardation layer orientation) by an applied electric field.
Молекулы жидких кристаллов с отрицательной диэлектрической анизотропией переключают из поперечного упорядочения (например, ориентация замедляющего слоя с С-пластинами или О-пластинами) в продольное упорядочение (например, ориентация замедляющего слоя с А-пластинами) посредством приложенного электрического поля.Liquid crystal molecules with negative dielectric anisotropy are switched from transverse ordering (eg, retardation layer orientation with C-plates or O-plates) to longitudinal ordering (eg, retardation layer orientation with A-plates) by an applied electric field.
Стержневидные молекулы обладают положительным двойным преломлением, так что ne > no, как это описано в уравнении 2. Дискотические молекулы обладают отрицательным двойным преломлением, так что ne < no.Rod-like molecules have positive birefringence so that n e > n o , as described in
Положительные замедляющие слои, например А-пластины, положительные О-пластины и положительные С-пластины, как правило, могут быть произведены из натянутых пленок или стержневидных молекул жидких кристаллов. Отрицательные замедляющие слои, например отрицательные С-пластины, могут быть произведены из натянутых пленок или дискотических молекул жидких кристаллов.Positive retardation layers, such as A-plates, positive O-plates, and positive C-plates, can typically be made from stretched films or rod-shaped liquid crystal molecules. Negative retardation layers, such as negative C-plates, can be made from stretched films or discotic liquid crystal molecules.
Параллельным упорядочением жидкокристаллической ячейки называют параллельное или, чаще всего, антипараллельное направление упорядочения продольных ориентирующих слоев. В случае поперечного упорядочения с преднаклоном ориентирующие слои могут включать в себя компоненты, которые по существу параллельны или антипараллельны. Жидкокристаллические ячейки с гибридным упорядочением могут включать в себя один продольный ориентирующий слой и один поперечный ориентирующий слой. Ячейки со скрученными жидкими кристаллами могут быть образованы ориентирующими слоями, которые не имеют параллельного упорядочения, например ориентированы под углом 90 градусов друг к другу.Parallel ordering of a liquid crystal cell refers to the parallel or, more commonly, antiparallel direction of ordering of the longitudinal alignment layers. In the case of a pretilted transverse ordering, the alignment layers may include components that are substantially parallel or anti-parallel. The hybrid ordering liquid crystal cells may include one longitudinal alignment layer and one transverse alignment layer. Twisted liquid crystal cells can be formed by alignment layers that do not have a parallel alignment, such as oriented at 90 degrees to each other.
Трансмиссионный пространственный модулятор света может дополнительно содержать замедляющие слои между входным поляризатором дисплея и выходным поляризатором дисплея, например, как описано в патенте США № 8,237,876, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки. Такие замедляющие слои (не показаны) отличаются от пассивных замедляющих слоев настоящих вариантов осуществления. Такие замедляющие слои компенсируют ухудшение контрастности для положений обзора вне основной оси, и такой эффект отличается от уменьшения яркости для положений обзора вне основной оси настоящих вариантов осуществления.The transmission spatial light modulator may further comprise retardation layers between the input display polarizer and the output display polarizer, for example, as described in US Pat. No. 8,237,876, which is incorporated herein by reference in its entirety. Such retardation layers (not shown) are different from the passive retardation layers of the present embodiments. Such retardation layers compensate for the deterioration in contrast for off-principal-axis viewing positions, and such an effect is different from the decrease in brightness for off-primary-axis viewing positions of the present embodiments.
Замедляющие слои оптической развязки, которые располагаются между поляризатором дисплея и эмиссионным слоем ОСИД-дисплея, дополнительно описаны в патенте США № 7,067,985. Замедляющие слои оптической развязки отличаются от пассивных замедляющих слоев настоящих вариантов осуществления. Замедляющие слои развязки снижают прямое отражение от эмиссионного слоя ОСИД-дисплея, и такой эффект отличается от уменьшения яркости для положений обзора вне основной оси настоящих вариантов осуществления.Optical decoupling retardation layers that are located between the display polarizer and the OLED emissive layer are further described in US Pat. No. 7,067,985. Optical decoupling retardation layers are different from the passive retardation layers of the present embodiments. The retardation decoupling layers reduce the direct reflection from the emissive layer of the OLED display, and such an effect is different from the decrease in brightness for off-principal-axis viewing positions of the present embodiments.
Ниже будут описаны структура и функции различных переключаемых устройств отображения. В этом описании одинаковые элементы имеют одинаковые номера позиций. Следует отметить, что описание, относящееся к любому элементу, применимо и к каждому устройству, в котором установлен один и тот же или соответствующий элемент. Соответственно, для краткости такое описание не повторяется.The structure and functions of various switchable display devices will be described below. In this description, the same elements have the same reference numbers. It should be noted that the description that applies to any element is applicable to each device in which the same or a corresponding element is installed. Accordingly, for the sake of brevity, such a description is not repeated.
Фиг. 1A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства отображения.Fig. 1A is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a display device.
Устройство 100 отображения содержит пространственный модулятор 48 света, содержащий по меньшей мере один поляризатор дисплея, который представляет собой выходной поляризатор 218. Подсветка 20 выполнена с возможностью отдачи света, а пространственный модулятор 48 света содержит трансмиссионный пространственный модулятор 48 света, выполненный с возможностью приема отдаваемого подсветкой 20 света. Как будет описано ниже, устройство 100 отображения выполнено с возможностью отдачи света 400 с характеристиками угловой яркости.The
В настоящем описании пространственный модулятор 48 света может содержать жидкокристаллический дисплей, содержащий подложки 212, 216, и жидкокристаллический слой 214 с красными, зелеными и синими пикселями 220, 222, 224. Пространственный модулятор 48 света имеет входной поляризатор 210 дисплея и выходной поляризатор 218 дисплея на его противоположных сторонах. Выходной поляризатор 218 дисплея выполнен с возможностью обеспечения высокого коэффициента экстинкции для света от пикселей 220, 222, 224 пространственного модулятора 48 света. Стандартные поляризаторы 210, 218 могут представлять собой поглощающие поляризаторы, такие как, например, дихроичные поляризаторы.In the present description, the spatial
Отражающий поляризатор 208 необязательно может быть установлен между дихроичным входным поляризатором 210 дисплея и подсветкой 210, чтобы обеспечивать подачу рециркулирующего света и увеличивать эффективность дисплея. Преимуществом является возможность повышения эффективности.A
Подсветка 20 может содержать источники 15 вводимого света, волновод 1, задний отражатель 3 и оптическую стопу 5, содержащую рассеиватели, светоотражающие пленки и другие известные структуры оптической подсветки. Асимметричные рассеиватели, которые могут содержать асимметричные элементы рельефа поверхности, например, могут входить в состав оптической стопы 5 с повышенными рассеиванием в вертикальном направлении по сравнению с боковым направлением. Преимуществом является возможность улучшить однородность изображения.The
В настоящих вариантах осуществления подсветка 20 может быть выполнена с возможностью обеспечения такого углового распределения света, которое отличается уменьшенной яркостью для положений обзора вне основной оси по сравнению с прямой яркостью, как будет описано ниже на фиг. 26А-28С. Подсветка 20 может дополнительно содержать переключаемую подсветку, выполненную с возможностью изменения характеристик выходной угловой яркости, чтобы обеспечить уменьшенную яркость вне основной оси в конфиденциальном режиме работы и более высокую яркость вне основной оси в широкоугольном режиме работы. Такая переключаемая подсветка 20 может взаимодействовать с переключаемым компенсирующим замедляющим слоем 300 настоящих вариантов осуществления.In the present embodiments,
Дополнительный поляризатор 318 размещен на той же выходной стороне пространственного модулятора 48 света, что и выходной поляризатор 218 дисплея, который может представлять собой поглощающий дихроичный поляризатор.An
Поляризатор 218 дисплея и дополнительный поляризатор 318 характеризуются параллельными направлениями пропускания электрического вектора 219, 319. Как будет описано ниже, такое параллельное упорядочение обеспечивает высокое пропускание для центральных положений обзора.The
Множество замедляющих слоев, которые в настоящем документе в совокупности называются переключаемым компенсирующим замедляющим слоем 300, располагается между дополнительным поляризатором 318 и поляризатором 218 дисплея и содержит: (i) переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, содержащий слой 314 жидкокристаллического материала, расположенный между поляризатором 218 дисплея и дополнительным поляризатором 318; и (ii) пассивный компенсирующий замедляющий слой 330.A plurality of retardation layers, collectively referred to herein as a switchable compensating
Фиг. 1B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди порядка оптических слоев в оптической стопе, представленной на фиг. 1A. Направление пропускания входного электрического вектора 211 на входном поляризаторе 210 дисплея пространственного модулятора 48 света обеспечивает входной компонент поляризации, который может быть преобразован жидкокристаллическим слоем 214, чтобы получить выходной компонент поляризации, определяемый направлением пропускания электрического вектора 219 выходного поляризатора 218 дисплея. Пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 может содержать слой фазового сдвига с дискотическим материалом 430 с двойным преломлением, тогда как переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 может содержать жидкокристаллический материал.Fig. 1B is a circuit diagram illustrating a front view of the order of optical layers in the optical stack shown in FIG. 1A. The direction of transmission of the input
Таким образом, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 содержит переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, содержащий переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, подложки 312, 316 и пассивный компенсирующий замедляющий слой 330, расположенный между дополнительным поляризатором 318 и поляризатором 218 дисплея.Thus, the switchable liquid
Подложки 312, 316 могут представлять собой стеклянные подложки или полимерные подложки, такие как полиимидные подложки. Могут быть обеспечены гибкие подложки, в которых можно легко устанавливать прозрачные электроды. Преимуществом является возможность получать искривленные, изогнутые и складываемые дисплеи.The
Устройство 100 отображения дополнительно содержит систему 352 управления, выполненную с возможностью управления напряжением, приложенным источником 350 напряжения к электродам переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301.The
Возможно, будет желательно обеспечивать снижение рассеянного света или управление режимом конфиденциальности эмиссионного дисплея.It may be desirable to provide stray light reduction or privacy control of the emissive display.
Фиг. 1C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащего эмиссионный пространственный модулятор 48 света и переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300, расположенные на выходной стороне эмиссионного пространственного модулятора 48 света.Fig. 1C is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device including an emission spatial
Пространственный модулятор 48 света в альтернативном варианте осуществления может быть предусмотрен в других типах дисплеев, которые обеспечивают отдаваемый свет 400 за счет эмиссии, например органические СИД-дисплеи (ОСИД) с выходным поляризатором 218 дисплея, подложками 512, 516 и световым эмиссионным слоем 514. Выходной поляризатор 218 может обеспечивать уменьшение яркости для света, отражаемого от плоскости пикселей ОСИД, с помощью одного или более замедляющих слоев 518, установленных между выходным поляризатором 218 дисплея и плоскостью пикселей ОСИД. Один или более замедляющих слоев 518 может представлять собой четвертьволновую пластину и отличается от компенсирующего замедляющего слоя 330 настоящего описания.The spatial
Таким образом, в варианте осуществления, представленном на фиг. 1С, пространственный модулятор 48 света содержит эмиссионный пространственный модулятор света, и поляризатором дисплея является выходной поляризатор 218 дисплея.Thus, in the embodiment shown in FIG. 1C, the spatial
В других случаях устройство направленного отображения, представленное на фиг. 1С, идентично таковому на фиг. 1А, как описано выше.In other cases, the directional display device shown in FIG. 1C, identical to that in FIG. 1A as described above.
Ниже будет описан оптический элемент 260 управления углом обзора для применения в устройстве отображения. К пространственным модуляторам света, содержащим поляризатор 210, 218 дисплея, можно добавлять оптические элементы 260 управления углом обзора, чтобы обеспечивать возможность переключения характеристик поля зрения.An optical viewing
Фиг. 1D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптического элемента 260 управления углом обзора для применения в устройстве отображения, содержащего пассивный компенсирующий замедляющий слой 330, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 и управляющий поляризатор 250.Fig. 1D is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical viewing
В процессе эксплуатации оптический элемент 260 управления углом обзора может быть установлен пользователем или встроен в пространственный модулятор 48 света с поляризованным отдаваемым светом в заводских условиях. Оптический элемент 260 управления углом обзора может быть выполнен в виде гибкой пленки для искривленных и изогнутых дисплеев. В альтернативном варианте осуществления оптический элемент 260 управления углом обзора может быть изготовлен на жесткой подложке, такой как стеклянная подложка.In operation, the viewing angle control
Преимуществом является то, что может быть обеспечен предлагаемый на рынке компонентов элемент управления режимом конфиденциальности и/или элемент управления рассеянным светом, который не требует настройки в зависимости от разрешения плоскости пикселей, чтобы избежать интерференционных артефактов. Оптический элемент 260 управления углом обзора может быть дополнительно встроен в пространственный модулятор 48 света в заводских условиях.Advantageously, a commercially available privacy mode control and/or ambient light control can be provided that does not require adjustment depending on the resolution of the pixel plane to avoid interference artifacts.
При установке оптического элемента 260 управления углом обзора, представленного на фиг. 1D, на существующее устройство отображения появляется возможность получить устройство отображения, представленное на любой из фиг. 1A-C.When installing the
Варианты осуществления, представленные на фиг. 1A-D, обеспечивают управление полярной яркостью для света 400, который выходит из пространственного модулятора 48 света. Таким образом, переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300 (содержащий переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 и пассивный компенсирующий замедляющий слой 330) не влияет на яркость света, проходящего через входной поляризатор 210 дисплея, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 и дополнительный поляризатор 318 вдоль оси по нормали к плоскости переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300, но переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300 действительно снижает яркость света, проходящего через него вдоль оси, наклоненной к нормали к плоскости переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300, по меньшей мере в одном из переключаемых состояний переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300. Принципы, лежащие в основе такого эффекта, более подробно описаны ниже применительно к фиг. 29A-31E и обусловлены наличием или отсутствием сдвига фазы, вносимого переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301 и пассивным компенсирующим замедляющим слоем 330, для света, проходящего вдоль осей, которые наклонены под разными углами по отношению к жидкокристаллическому материалу переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 и пассивного компенсирующего замедляющего слоя 330. Аналогичный эффект достигнут во всех устройствах, описанных ниже.The embodiments shown in FIG. 1A-D provide polar brightness control for light 400 that exits light
Более того, использование пассивного компенсирующего замедляющего слоя 330 в дополнение к переключаемому жидкокристаллическому замедляющему слою 301 улучшает характеристики, как будет более подробно описано ниже на примере ряда конкретных устройств отображения и в сопоставлении с рядом сравнительных примеров, описанных применительно к фиг. 19A-E.Moreover, the use of the passive compensating
Возможно, будет желательно уменьшить число оптических слоев между пространственным модулятором 48 света и наблюдателем. Ниже будет описана конструкция, в которой множество замедляющих слоев 300 установлено на входной стороне пространственного модулятора 48 света.It may be desirable to reduce the number of optical layers between the spatial
Фиг. 2A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащей подсветку 20, задний переключаемый замедляющий слой 300, трансмиссионный пространственный модулятор 48 света, причем дополнительный поляризатор 318 содержит отражающий поляризатор; и фиг. 2B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди порядка оптических слоев в оптической стопе, представленной на фиг. 2A.Fig. 2A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device comprising a
Устройство 100 отображения содержит пространственный модулятор 48 света; поляризатор 210 дисплея, расположенный на входной стороне пространственного модулятора 48 света. Дополнительный поляризатор 318 расположен на той же стороне пространственного модулятора 48 света, что и поляризатор 210 дисплея. Дополнительный поляризатор 318 представляет собой отражающий поляризатор, который функционирует во взаимодействии с подсветкой 20 для достижения повышенной эффективности.The
Множество замедляющих слоев 300 размещены между дополнительным отражающим поляризатором 318 и поляризатором 210 дисплея. В соответствии с фиг. 1A множество замедляющих слоев 300 содержат: переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, содержащий слой 314 жидкокристаллического материала, расположенный между поляризатором 210 дисплея и отражающим дополнительным поляризатором 318; и пассивный компенсирующий замедляющий слой 330. Таким образом, отражающий дополнительный поляризатор 318 расположен на входной стороне входного поляризатора 210 дисплея между входным поляризатором 210 дисплея и подсветкой 20, и множество замедляющих слоев 300 установлено между отражающим дополнительным поляризатором 318 и входным поляризатором 210 дисплея.A plurality of retardation layers 300 are placed between the additional
Как будет описано ниже в настоящем документе, направление пропускания электрического вектора 319 отражающего дополнительного поляризатора 318 параллельно направлению пропускания электрического вектора 211 входного поляризатора 210, чтобы обеспечить возможность переключения параметров направления.As will be described hereinafter, the transmission direction of the
В альтернативных вариантах осуществления дополнительный поляризатор 318 может содержать как отражающий поляризатор, так и поглощающий дихроичный поляризатор, или может содержать только дихроичный поляризатор.In alternative embodiments, the
Отражающий дополнительный поляризатор 318 может, например, представлять собой многослойную пленку, например DBEF™, выпускаемую 3M Corporation, или может представлять собой сетчатый поляризатор. Преимуществом является возможность повышения эффективности дисплея за счет рециркуляции света от поляризованного отражения от поляризатора 372. Более того, можно сократить затраты и уменьшить толщину по сравнению с использованием поглощающего дихроичного поляризатора вместе с отражающим поляризатором в качестве дополнительного поляризатора 318.The reflective
По сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 1A, вариант на фиг. 2A может обеспечивать улучшенную контрастность фронтального изображения на экране за счет уменьшения числа слоев между пикселями 220, 222, 224 и наблюдателем.Compared to the design shown in Fig. 1A, the variant of FIG. 2A can provide improved frontal screen image contrast by reducing the number of layers between
Фиг. 2С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы устройства направленного отображения, содержащей подсветку 20, задний переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300 и трансмиссионный пространственный модулятор 48 света, причем дополнительный поляризатор 318 содержит дихроичный поляризатор. По сравнению с отражающим дополнительным поляризатором 318, представленным на фиг. 2A, дихроичный дополнительный поляризатор 318 не возвращает свет под большими углами обратно в подсветку, а потому может снижать яркость вне основной оси по сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 2A. Преимуществом является возможность улучшить характеристики конфиденциальности.Fig. 2C is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a directional display device comprising a
Ниже будут описаны конструкция и функции переключаемых компенсирующих замедляющих слоев 300 и дополнительного поляризатора 318, представленных на фиг. 1A-1C и фиг. 2A-2B.The construction and functions of the switchable compensating
Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку примерной конструкции переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301, содержащего слой 314 жидкокристаллического материала 414 с отрицательной диэлектрической анизотропией. Подложки 312, 316 могут содержать расположенные на них прозрачные электроды 413, 415 и поперечные поверхностные ориентирующие слои 409, 411, расположенные на противоположных сторонах переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301. Поперечные ориентирующие слои 409, 411 могут обеспечивать поперечное упорядочение в смежном жидкокристаллическом материале 414 с углом 407 преднаклона.Fig. 3 is a schematic diagram illustrating a side view of an exemplary construction of a switchable liquid
Ориентация жидкокристаллического материала 414 в плоскости x-y определяется направлением преднаклона ориентирующих слоев, так что в каждом ориентирующем слое существует преднаклон, причем для преднаклона каждого ориентирующего слоя существует направление преднаклона с компонентом 417a, 417b в плоскости переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301, которое параллельно, или антипараллельно, или ортогонально направлению пропускания электрического вектора 303 выходного поляризатора 218 дисплея.The orientation of the
Преднаклон 407a, 407b может, например, составлять 88 градусов, так что компонент 417 будет небольшого размера, что позволит добиться сокращения дисклинаций в разряженном (нулевое напряжение) состоянии упорядочения слоя 314 жидкокристаллического материала 414. Таким образом, слой 314 сформирован по существу посредством положительной С-пластины в варианте конструкции с нулевым напряжением. На практике жидкокристаллический слой дополнительно обладает незначительными характеристиками О-пластины, обеспеченными преднаклоном поперечного ориентирующего слоя под углом 407a и остаточного компонента 417.The preslope 407a, 407b may, for example, be 88 degrees so that the
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 содержит электроды 413, 415, расположенные вблизи от замедляющего слоя, переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 и на противоположных сторонах переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301. Слой 314 жидкокристаллического материала 414 можно переключать с помощью напряжения, приложенного к электродам 413, 415.The switchable liquid
В отключенном состоянии жидкокристаллический материал 414 упорядочен так, что компонент 418 оказывается перпендикулярным плоскости замедляющего слоя 301, а компонент 417 оказывается в плоскости замедляющего слоя.In the off state, the
Замедляющий слой 330 на рисунке представляет собой отрицательную пассивную О-пластину, содержащую дискотический материал 430 с двойным преломлением. Фазовый сдвиг пассивного компенсирующего замедляющего слоя 330 может быть равным и противоположным фазовому сдвигу переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301. Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 может содержать первый и второй преднаклоны 407a, 407b; а пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит компенсирующий замедляющий слой с первым и вторым преднаклонами 405a, 405b, причем первый преднаклон 405а компенсирующего замедляющего слоя 330 равен первому преднаклону 407а жидкокристаллического замедляющего слоя 301, а второй преднаклон 405b компенсирующего замедляющего слоя 330 равен второму преднаклону 307b жидкокристаллического замедляющего слоя 301.The
Пассивные О-пластины могут содержать, например, отвержденные слои реакционноспособного мезогена, которые могут представлять собой дискотические реакционноспособные мезогены. Преднаклон компенсирующего замедляющего слоя можно обеспечить посредством отверждения реакционноспособных мезогенных материалов после упорядочения с помощью подходящего ориентирующего слоя. О-пластины могут также содержать двойные натянутые полимерные пленки, например из поликарбоната.Passive O-plates may contain, for example, cured reactive mesogen layers, which may be discotic reactive mesogens. The pretilt of the compensating retardation layer can be provided by curing the reactive mesogenic materials after alignment with a suitable alignment layer. The O-plates can also comprise double stretched polymer films, such as polycarbonate.
В процессе эксплуатации переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 выполнен с возможностью переключения между двумя состояниями ориентации. Первое состояние может обеспечивать обзор дисплея для нескольких наблюдателей. Второе состояние может обеспечивать узкоугольный режим для конфиденциальной работы или уменьшение рассеянного света, например, для работы в ночное время. Как будет описано ниже, такие элементы могут обеспечивать высокое пропускание для широкого диапазона полярных углов в широкоугольном режиме работы и ограниченную яркость у границ поля зрения в конфиденциальном режиме работы.During operation, the switchable liquid
Ниже будет описана работа дисплея, представленного на фиг. 1A, в широкоугольном режиме, представляющим первое состояние.The operation of the display shown in FIG. 1A in wide mode representing the first state.
Фиг. 4A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300 в широкоугольном режиме работы. На переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 не подают напряжение. На фиг. 4А и других приведенных ниже принципиальных схемах некоторые слои оптической стопы опущены для ясности. Например, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 показан без подложек 312, 316.Fig. 4A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of the design of the switchable compensating
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 содержит два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно с жидкокристаллическим материалом 414 на его противоположных сторонах и выполненных с возможностью обеспечения поперечного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале 414. Как описано выше, жидкокристаллический материал 414 может быть обеспечен преднаклоном, например, на 88 градусов от горизонтали, чтобы устранить дефекты упорядочения жидкокристаллического материала 414.The switchable liquid
Пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит замедляющий слой с отрицательными С-пластинами с оптической осью, которая представляет собой ось с наибольшей скоростью распространения света, перпендикулярную плоскости замедляющего слоя. Таким образом, материал 430 замедляющего слоя с С-пластинами может иметь отрицательную диэлектрическую анизотропию. C-пластины могут содержать прозрачные материалы с двойным преломлением, такие как: поликарбонаты или реакционноспособные мезогены, которые нанесены на подложку, обеспечивающую поперечное упорядочение, например: циклоолефиновый полимер Zeonex™ (COP); дискотические полимеры; и двойные натянутые поликарбонаты Nitto Denko™.The passive compensating
Фиг. 4B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую график зависимости угла 407 директора жидкого кристалла от фракции 440 прохождения через ячейку переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, где фракция 440 прохождения меняется от 0 для положения на поверхности слоя 409 до 1 для положения на поверхностном ориентирующем слое 411.Fig. 4B is a schematic diagram illustrating a graph of liquid
Для вертикально упорядоченного режима без приложенного напряжения, как показано на фиг. 4A, директоры жидкого кристалла находятся под наклоном 407, равным 88 градусов, через толщину ячейки, как показывает профиль 442 наклона. Профиль наклона для слоя 314 может быть таким же, как профиль 442. Компенсирующий замедляющий слой 330 может обеспечивать коррекцию направления преднаклона переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301. В альтернативном варианте осуществления компенсирующий замедляющий слой 330 может иметь общий угол наклона 90 градусов, причем такое различие по сравнению с преднаклоном жидкокристаллического слоя обеспечивает лишь малое различие характеристик обзора вне основной оси.For the vertically ordered mode with no applied voltage, as shown in FIG. 4A, the liquid crystal directors are tilted 407 by 88 degrees through the cell thickness as shown by the
Таким образом, фазовый сдвиг вне основной оси для компенсирующего замедляющего слоя 330 по существу равен и противоположен фазовому сдвигу вне основной оси для переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 при отсутствии приложенного напряжения.Thus, the off-major-axis phase shift for the compensating
Фиг. 4C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку распространения отдаваемого света из пространственного модулятора 48 света через оптическую стопу, представленную на фиг. 1A, в широкоугольном режиме работы; и фиг. 4D представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 4С в широкоугольном режиме работы.Fig. 4C is a circuit diagram illustrating a side view of the propagation of emitted light from the spatial
Идеальный компенсирующий переключаемый замедляющий слой 300 содержит компенсирующий замедляющий слой 330 в комбинации с изменяемым переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301, причем диэлектрические постоянные, анизотропия и дисперсия анизотропии компенсирующего замедляющего слоя 330 характеризуются равными и противоположными диэлектрическими постоянными по сравнению с параметрами анизотропии и дисперсии анизотропии слоя 314. Фазовый сдвиг пассивного компенсирующего замедляющего слоя 330 равен и противоположен фазовому сдвигу переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301.An ideal compensating
Такой идеальный компенсирующий переключаемый замедляющий слой обеспечивает компенсацию для пропускаемого света в первом широкоугольном режиме слоя 314 жидкокристаллического материала 414 для всех полярных углов; и узкое поле обзора в боковом направлении во втором режиме конфиденциальности переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301.Such an ideal compensating switchable retardation layer provides compensation for transmitted light in the first wide-angle mode of the
Кроме того, направление оптической оси компенсирующего замедляющего слоя 330 совпадает направлением оптической оси жидкокристаллического замедляющего слоя 301 в его широкоугольном состоянии. Такой компенсирующий замедляющий слой 330 компенсирует фазовый сдвиг жидкокристаллического замедляющего слоя для всех углов обзора и обеспечивает идеальный обзор в широкоугольном состоянии без потери яркости для всех направлений обзора.In addition, the direction of the optical axis of the compensating
Ниже будет описан полярный профиль широкоугольного пропускания для неидеальных выборов материала.The wide-angle transmission polar profile for non-ideal material selections will be described below.
В иллюстративных вариантах осуществления настоящего описания рассмотрены компенсирующие замедляющие слои 330, которые могут не полностью компенсировать фазовый сдвиг переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 из-за небольших различий в свойствах материала, которые характерны для замедляющих слоев 330, 301. Вместе с тем такие отклонения преимущественно невелики, и при таких отклонениях можно обеспечивать высокие показатели для широкоугольного и узкоугольного состояний, которые могут быть близки к идеальным характеристикам.In exemplary embodiments of the present disclosure, compensating
Таким образом, если переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 находится в первом состоянии из указанных двух состояний, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 обеспечивает полное отсутствие преобразования компонента 360, 361 поляризации, чтобы выводить световые лучи 400, проходящие через нее перпендикулярно плоскости переключаемого замедляющего слоя или под острым углом к перпендикуляру к плоскости переключаемого замедляющего слоя, например световые лучи 402.Thus, if the switchable liquid
Компонент 362 поляризации по существу совпадает с компонентом 360 поляризации, а компонент 364 поляризации по существу совпадает с компонентом 361 поляризации. Поэтому угловой профиль пропускания на фиг. 4D является по существу равномерно пропускающим по всей широкой полярной области.The
Иными словами, если слой жидкокристаллического материала 414 находится в первом состоянии ориентации из упомянутых двух состояний ориентации, множество замедляющих слоев 330, 301 обеспечивают полное отсутствие фазового сдвига для света, проходящего через них перпендикулярно плоскости замедляющих слоев или под острым углом к перпендикуляру к плоскости замедляющих слоев 330, 301.In other words, if the liquid
Преимуществом является то, что различные уровни яркости дисплея с углом обзора в первом состоянии остаются по существу без изменений. Множество пользователей могут без труда видеть дисплей в широком диапазоне углов обзора.The advantage is that the different brightness levels of the viewing angle display in the first state remain substantially unchanged. Many users can easily see the display in a wide range of viewing angles.
Ниже будут описаны функции компенсирующего замедляющего слоя 300 и дополнительного поляризатора 318 в узкоугольном режиме, например, для использования в конфиденциальном режиме работы.Below will be described the functions of the compensating
Фиг. 5А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300 в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 с отрицательными С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 в конфиденциальном режиме работы.Fig. 5A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable compensating
Жидкокристаллический замедляющий слой 301 дополнительно содержит прозрачные электроды 413, 415, например ITO электроды, проходящие через переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301. Электроды 413, 415 управляют переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301 путем корректировки напряжения, приложенного к электродам 413, 415.The liquid
Система 352 управления выполнена с возможностью управления напряжением, приложенным источником 350 напряжения к электродам 413, 415 переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301.The
Как показано на фиг. 4B, если прикладывают напряжение, у переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 наблюдается такой скошенный профиль наклона 444, при котором происходит изменение фазового сдвига для слоя 314 жидкокристаллического материала 414.As shown in FIG. 4B, if a voltage is applied, the switchable liquid
Путем управления управляющим напряжением можно корректировать направление, чтобы получить оптимальные характеристики конфиденциальности в зависимости от положения наблюдателя. В другом варианте применения или для обеспечения контролируемой яркости для наблюдателей вне основной оси, например, в поездке на автомобиле, если пассажир или водитель могут пожелать задать определенную видимость выводимого изображения без полного затемнения, этого можно добиться посредством промежуточных уровней напряжения.By controlling the control voltage, the direction can be adjusted to obtain optimal privacy performance depending on the position of the observer. In another application, or to provide controlled brightness to off-axis viewers, such as in a car ride, if a passenger or driver may wish to set a particular visibility of the displayed image without total blackout, this can be achieved by intermediate voltage levels.
Фиг. 5В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку распространения отдаваемого света из пространственного модулятора 48 света через оптическую стопу, представленную на фиг. 1A, в конфиденциальном режиме работы, причем переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 ориентируется посредством приложенного напряжения.Fig. 5B is a circuit diagram illustrating a side view of the propagation of emitted light from the spatial
В настоящих вариантах осуществления компенсирующий переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 330 может быть выполнен в комбинации с поляризатором 210, 218, 316 дисплея и дополнительным поляризатором 318, чтобы добиться эффекта, при котором яркость отдаваемого света от устройства отображения под острым углом к оптической оси (вне основной оси) снижается, а именно по сравнению с ситуацией отсутствия замедляющего слоя. Компенсирующий переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 330 может также быть выполнен в комбинации с поляризатором 210, 218, 316 дисплея и дополнительным поляризатором 318, чтобы добиться эффекта, при котором яркость отдаваемого света от устройства отображения вдоль оптической оси (по основной оси) не снижается, а именно по сравнению с ситуацией отсутствия замедляющего слоя.In the present embodiments, the compensating switchable liquid
Компонент 360 поляризации от выходного поляризатора 218 дисплея передается выходным поляризатором 218 дисплея и попадает на переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300. Свет по основной оси содержит компонент 362 поляризации, который не отличается от компонента 360, тогда как свет вне основной оси содержит компонент 364 поляризации, который преобразуется замедляющими слоями переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300. Компонент 361 поляризации по меньшей мере преобразуется в компонент 364 линейной поляризации и поглощается дополнительным поляризатором 318. В более общем случае компонент 361 поляризации преобразуется в компонент круговой поляризации, который частично поглощается дополнительным поляризатором 318.The
Таким образом, если замедляющий слой переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 находится во втором состоянии ориентации из указанных двух состояний ориентации, множество замедляющих слоев 301, 330 обеспечивают полное отсутствие фазового сдвига для проходящего через них света вдоль оси, перпендикулярной плоскости замедляющих слоев, и обеспечивают ненулевой полный фазовый сдвиг для света, проходящего через них под определенными полярными углами 363, которые оказываются под острым углом к перпендикуляру к плоскости замедляющих слоев 301, 330.Thus, if the retardation layer of the switchable liquid
Иными словами, если переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 находится во втором состоянии из указанных двух состояний, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 330 не обеспечивает полного преобразования компонента 360 поляризации в проходящих через него лучах 400 света вдоль оси, перпендикулярной плоскости переключаемого замедляющего слоя 301, но обеспечивает полное преобразование компонента 361 поляризации в проходящих через нее лучах 402 света под определенными полярными углами, которые оказываются под острым углом к перпендикуляру к плоскости замедляющих слоев 301, 330.In other words, if the switchable liquid
Для узкоугольного режима работы ниже приведен пример системы материалов.For narrow angle operation, below is an example of a material system.
Фиг. 5С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 5В при параметрах, описанных в таблице 1.Fig. 5C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 5V with the parameters described in Table 1.
Таблица 1Table 1
(-ие) замедляющий
(-ие) слой (-и)Passive(s) compensating
(s) slowing down
layer(s)
/нмΔn. d
/nm
/град.pretilt
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
/ВVoltage
/AT
угольныйWide-
carbonic
тельная С-пластинаNegative-
body C-plate
Поперечныеtransverse
transverse
8888
88
циальныйConfidential
social
В настоящих вариантах осуществления желательные диапазоны для фазовых сдвигов и напряжений определяли посредством моделирования стоп замедляющих слоев и эксперимента с оптическими стопами дисплея.In the present embodiments, the desired ranges for phase shifts and voltages have been determined by simulating retardation layer stops and experimenting with optical display stops.
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 содержит первый поверхностный ориентирующий слой 409, расположенный на первой стороне слоя жидкокристаллического материала 414, и второй поверхностный ориентирующий слой 411, расположенный на второй стороне слоя жидкокристаллического материала 414, которая противоположна первой стороне; причем первый поверхностный ориентирующий слой 409 представляет собой поперечный ориентирующий слой, и второй поверхностный ориентирующий слой 411 представляет собой поперечный ориентирующий слой, при этом слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм от 500 нм до 1000 нм, предпочтительно от 600 нм до 900 нм и наиболее предпочтительно от 700 нм до 850 нм.The switchable liquid
Если пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит замедляющий слой с оптической осью перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, то пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм от -300 нм до -900 нм, предпочтительно от -450 нм до -800 нм и наиболее предпочтительно от -500 нм до -725 нм.If the passive compensating
Полярное распределение пропускания света, представленное на фиг. 5C приводит к изменению полярного распределения яркости для света, выходящего из подложки пространственного модулятора 48 света и в соответствующих случаях из подсветки 20.The polar distribution of light transmission shown in FIG. 5C results in a change in the polarity distribution of brightness for the light exiting from the spatial
Преимуществом является возможность обеспечить конфиденциальный дисплей с низкой яркостью для подглядывающего вне основной оси при сохранении высокой яркости для наблюдателя на основной оси. Обеспечена большая полярная область, в пределах которой уменьшена яркость дисплея для подглядывающего вне основной оси. Более того, в конфиденциальном режиме работы яркость по основной оси остается по существу неизменной для основного пользователя дисплея.The advantage is the ability to provide a low-brightness privacy display for a peeper off the main axis while maintaining high brightness for a main-axis viewer. A large polar area is provided, within which the display brightness is reduced for a peeper outside the main axis. Moreover, in the privacy mode of operation, the primary axis brightness remains substantially unchanged for the primary user of the display.
Напряжение, приложенное к электродам, равно нулю для первого состояния ориентации и является ненулевым для второго состояния ориентации. Преимуществом является то, что в широкоугольном режиме работы можно обойтись без дополнительного энергопотребления, и в широкоугольном режиме работы для управления переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301 использован режим отказа.The voltage applied to the electrodes is zero for the first orientation state and is non-zero for the second orientation state. It is advantageous that in the wide-angle operation mode, additional power consumption can be dispensed with, and in the wide-angle operation mode, a failure mode is used to drive the switchable liquid
Ниже приведено описание работы конфиденциального режима дисплея, представленного на фиг. 1А.The following is a description of the operation of the private display mode shown in FIG. 1A.
Фиг. 6A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе при наблюдении пропускаемого отдаваемого света для дисплея, работающего в конфиденциальном режиме. Устройство 100 отображения может содержать белые области 603 и черные области 601. Подглядывающий может видеть изображение на дисплее, если можно ощутить разницу в яркости между видимыми областями 601, 603. В процессе работы основной пользователь 45 видит полностью освещенные изображения, сформированные лучами 400 в положениях 26 обзора, которые могут представлять собой оптические окна направленного отображения. Подглядывающий 47 видит лучи 402 с уменьшенной яркостью в положениях 27 обзора, которые могут представлять собой оптические окна направленного отображения. Области 26, 27 также соответствуют областям на основной оси и вне основной оси, представленным на фиг. 5C.Fig. 6A is a circuit diagram illustrating a front perspective view of a transmitted light emission for a display operating in the privacy mode. The
Фиг. 6В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе дисплея, представленного на фиг. 1А, при работе в конфиденциальном режиме 1 с изменениями яркости, как показано на фиг. 5С. Таким образом, верхние квадранты 530, 532 обзора, нижние квадранты 534, 536 обзора и боковые положения 526, 528 обзора обеспечивают уменьшенную яркость, тогда как центральные верхние/нижние области 522, 520 обзора и прямой обзор обеспечивают гораздо более высокую яркость.Fig. 6B is a circuit diagram illustrating a front perspective view of the display shown in FIG. 1A when operating in
Возможно, будет желательно обеспечивать регулируемую яркость дисплея в автотранспортном средстве.It may be desirable to provide a dimmable display in a motor vehicle.
Фиг. 6C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством 100 направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства 600 для развлекательного и совместного режимов работы. Световой конус 610 (например, представляющий собой конус света, внутри которого яркость больше 50% пиковой яркости) может быть сформирован за счет распределения яркости в дисплее 100 в вертикальном направлении, и он не является переключаемым.Fig. 6C is a schematic diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable
Фиг. 6D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством 100 направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства и функционирующим подобно конфиденциальному дисплею, в развлекательном режиме работы. Световой конус 612 сформирован с узким угловым диапазоном, так что пассажир 606 может видеть дисплей 100, тогда как водитель 604 не может видеть изображение на дисплее 100. Преимуществом является то, что развлекательные изображения могут отображаться для пассажира 606, не отвлекая водителя 604.Fig. 6D is a schematic diagram illustrating a top view of a motor vehicle with a switchable
Фиг. 6Е представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством 100 направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства, в совместном режиме работы. Световой конус 614 сформирован с широким угловым диапазоном, так что все находящиеся в салоне могут видеть изображение на дисплее 100, например, если дисплей не работает или если на дисплей выводятся не отвлекающие внимание изображения.Fig. 6E is a schematic diagram illustrating a top view of a motor vehicle with a switchable
Фиг. 6F представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством 100 направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства для ночного и дневного режимов работы. По сравнению с конструкциями, представленными на фиг. 6C-E, оптический выход поворачивается, так что вертикальное направление дисплея проходит вдоль оси между положениями водителя 604 и пассажира 606. Световой конус 620 обеспечивает яркость как для водителя 604, так и для пассажира 606.Fig. 6F is a schematic diagram illustrating a top view of a vehicle with a switchable
Фиг. 6G представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством 100 направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства в ночном режиме работы. В этом случае дисплей может формировать световой конус 622 с узкоугольным выходом. Преимуществом является возможность существенно уменьшить яркость рассеянного света, который освещает внутренние поверхности и находящихся в салоне 602 транспортного средства и отвлекает водителя 604. Преимуществом является то, что и водитель 604, и пассажир 606 могут наблюдать отображаемые изображения.Fig. 6G is a schematic diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable
Фиг. 6H представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством 100 направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства, в дневном режиме работы. В этом случае дисплей может формировать световой конус 624 с узкоугольным выходом. Преимуществом является то, что все находящиеся в салоне 602 могут без труда видеть дисплей.Fig. 6H is a schematic diagram illustrating a side view of a vehicle with a switchable
Дисплеи 100, представленные на фиг. 6C-H, можно устанавливать в других положениях в салоне транспортного средства, например в качестве дисплеев приборов для водителя, дисплеев центральной консоли и дисплеев на спинках сидений.The
Фиг. 7A-D представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для четырех различных управляющих напряжений от 2,05 В до 2,35 В с шагом 0,1 В. Таким образом, приложенное напряжение может обеспечивать управление положениями минимумов яркости поля зрения в конфиденциальном режиме работы. Более того, минимумами яркости можно управлять, начиная с элевации, равной нулю или менее, до элеваций, которые оказываются в верхних квадрантах полярного профиля.Fig. 7A-D are circuit diagrams illustrating output transmittance versus polar direction for four different control voltages from 2.05V to 2.35V in 0.1V steps. Thus, an applied voltage can control the positions of the dimming minima. field of view in confidential mode. Moreover, brightness minima can be controlled from elevations of zero or less to elevations that are in the upper quadrants of the polar profile.
Фиг. 8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую управление конфиденциальным дисплеем, которое осуществляют с помощью системы управления. Управлять можно каждым из устройств, описанных в настоящем документе.Fig. 8 is a block diagram illustrating the control of the privacy display by the control system. Each of the devices described in this document can be controlled.
На первом шаге 870 пользователь может активировать конфиденциальный режим работы.In the
Если предусмотрены первая и дополнительные компенсирующие переключаемые жидкокристаллические замедляющие слои 300B (как, например, в устройстве, представленном на фиг. 22А, которое описано ниже), система управления находится во втором состоянии ориентации, чтобы управлять напряжением, приложенным к электродам 413, 415 первого упомянутого переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 314A, и чтобы управлять напряжением, приложенным к электродам дополнительного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 314B; причем полный фазовый сдвиг для света, проходящего через первым упомянутый переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 314A и первый упомянутый пассивный компенсирующий замедляющий слой 330А при определенных полярных углах под острым углом к перпендикуляру к плоскости замедляющих слоев 31A, 330A, отличается от полного фазового сдвига для света, проходящего через дополнительный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 314B и дополнительный пассивный компенсирующий замедляющий слой 330B при тех же полярных углах.If the first and additional compensating switchable liquid crystal retardation layers 300B are provided (as, for example, in the device shown in Fig. 22A, which is described below), the control system is in the second orientation state to control the voltage applied to the
Такие параметры конфиденциального режима можно вводить при настройке вручную (например, с помощью клавиатуры) или посредством автоматического определения с использованием датчика для определения наличия подглядывающего, как описано, например, в патентной публикации США № 2017-0236494, которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки. Необязательно ориентация дисплея относительно подглядывающего может быть дополнительно определена с помощью детектора 873.Such confidential mode parameters can be entered manually (for example, using a keyboard) or through automatic detection using a sensor to detect the presence of a peeping person, as described, for example, in US Patent Publication No. 2017-0236494, which is hereby incorporated by reference in its entirety. . Optionally, the orientation of the display relative to the peeper can be further determined using the
На втором шаге 872 может быть определено положение подглядывающего, например, с помощью камеры, или установкой параметров с клавиатуры, или другим способом. В иллюстративном примере может быть предусмотрена установка «ОФИС», при которой может быть желательно оптимизировать уровень конфиденциальности для подглядывающих, которые перемещаются вокруг общего пространства офиса, и, таким образом, оптимизировать характеристики для квадрантов обзора, видимых при взгляде сверху. Для сравнения при установке «ПОЛЕТ» может быть желательно обеспечить оптимизацию уровня конфиденциальности для сидящих подглядывающих с повышением уровня конфиденциальности для более низких элеваций, чем это было желательно для установки «ОФИС».In the
На третьем шаге 876 можно корректировать напряжение, приложенное к переключаемому жидкокристаллическому замедляющему слою 301 и на четвертом шаге 878 с помощью системы управления можно настраивать профиль СИД.In the
Таким образом, система управления может дополнительно содержать средство 872 определения положения подглядывающего 47 относительно устройства 100 отображения, и система управления выполнена с возможностью корректировки напряжения, приложенного источником 350 к электродам 413, 415 переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 314, в зависимости от установленного положения подглядывающего 47.Thus, the control system may further comprise means 872 for determining the position of the
Преимуществом является то, что конфиденциальным режимом работы дисплея можно управлять для оптимизации с учетом геометрии обзора подглядывающего.The advantage is that the privacy mode of the display can be controlled to be optimized based on the viewer's viewing geometry.
Возвращаясь к обсуждению настоящих вариантов осуществления, ниже будут описаны дополнительные конструкции компенсирующих переключаемых замедляющих слоев 300.Returning to the discussion of the present embodiments, additional designs for compensating switchable retardation layers 300 will be described below.
Фиг. 9А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои 308А, 308В с перекрестными А-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301; а фиг. 9В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои с перекрестными А-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой.Fig. 9A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable retardation layer in a private mode, comprising passive compensating
По сравнению с конструкциями, представленными на фиг. 4А и фиг. 5А, компенсирующий замедляющий слой 330 в альтернативном варианте осуществления может содержать пару замедляющих слоев 308A, 308B с оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, которые пересекаются. Таким образом, компенсирующий замедляющий слой 330 содержит пару замедляющих слоев 308A, 308B, каждый из которых содержит одну А-пластину.Compared to the structures shown in Fig. 4A and FIG. 5A, compensating
Каждый из пары замедляющих слоев 308A, 308B содержит множество A-пластин с соответствующими оптическими осями 309A, 309B, проходящими под различными углами относительно друг друга. Каждая из оптических осей 309A, 309B пары замедляющих слоев проходят под 45° по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению 211 пропускания электрического вектора входного поляризатора 210 дисплея в случае, если дополнительный поляризатор 318 размещен на входной стороне входного поляризатора дисплея, или параллельно направлению 219 пропускания электрического вектора выходного поляризатора 218 дисплея в случае, если дополнительный поляризатор 318 размещен на выходной стороне входного поляризатора 218 дисплея.Each of the pair of retardation layers 308A, 308B comprises a plurality of A-plates with respective
Фиг. 9C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 9А в широкоугольном режиме работы; а фиг. 9D представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 9В в конфиденциальном режиме работы, который продемонстрирован в иллюстративном варианте осуществления таблицы 2.Fig. 9C is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 9A in wide-angle mode; and fig. 9D is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 9B in the confidential mode of operation as shown in the exemplary embodiment of Table 2.
Таблица 2table 2
(-ие) замедляющий
(-ие) слой (-и)Passive(s) compensating
(s) slowing down
layer(s)
/нмΔn. d
/nm
/град.Prednac-lon
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
/ВVoltage
/AT
угольныйWide-
carbonic
ные A-пластиныCross-
A-inserts
+650 при 135°+650 at 45°
+650 at 135°
Поперечныеtransverse
transverse
8888
88
циальныйConfidential
social
Если пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющего слоя, то каждая замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм от 300 нм до 800 нм, предпочтительно от 500 нм до 700 нм и наиболее предпочтительно от 550 нм до 675 нм.If the passive compensating
Преимуществом является то, что можно упростить производство А-пластин и снизить затраты по сравнению с замедляющим слоем с С-пластинами, представленным на фиг. 4А и фиг. 5А. Более того, для широкоугольного режима работы может быть обеспечено состояние с нулевым напряжением, что сводит к минимуму энергопотребление в широкоугольном режиме работы.The advantage is that it is possible to simplify the production of the A-plates and reduce costs compared to the C-plate retardation layer shown in FIG. 4A and FIG. 5A. Moreover, a zero-voltage state can be provided for the wide-angle operation, which minimizes power consumption in the wide-angle operation.
В настоящих вариантах осуществления термин «перекрестный» относится к углу, по существу составляющему 90° между оптическими осями двух замедляющих слоев в плоскости замедляющих слоев. В целях снижения стоимости материалов замедляющих слоев желательно обеспечивать материалы с определенной степенью отклонений ориентации замедляющего слоя из-за ошибок растяжения, например, в процессе производства пленки. Отклонения от предпочтительных направлений в ориентации замедляющего слоя могут снижать прямую яркость и увеличивать минимальное пропускание. Угол 310A предпочтительно составляет по меньшей мере 35° и максимально 55°, более предпочтительно 40° и максимально 50° и наиболее предпочтительно по меньшей мере 42,5° и максимально 47,5°. Угол 310B предпочтительно составляет по меньшей мере 125° и максимально 145°, более предпочтительно 130° и максимально 135° и наиболее предпочтительно по меньшей мере 132,5° и максимально 137,5°.In the present embodiments, the term "cross" refers to an angle of substantially 90° between the optical axes of two retardation layers in the plane of the retardation layers. In order to reduce the cost of retardation layer materials, it is desirable to provide materials with a certain degree of deviation in the orientation of the retardation layer due to stretching errors, such as during film production. Deviations from the preferred directions in the orientation of the retardation layer can reduce forward luminance and increase minimum transmission.
В момент механической деформации, например при прикосновении к дисплею, поперечно упорядоченные жидкокристаллические замедляющие слои 301, представленные на фиг. 9A-9B, могут отличаться нежелательно длинными периодами восстановления, создавая видимые артефакты несовпадения. Было бы желательно обеспечить быстрое восстановление после механической деформации.At the moment of mechanical deformation, such as when a display is touched, the transversely ordered liquid crystal retardation layers 301 shown in FIG. 9A-9B may have undesirably long recovery times, creating visible mismatch artifacts. It would be desirable to provide a fast recovery after mechanical deformation.
Фиг. 10A-10B представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого замедляющего слоя в широкоугольном и конфиденциальном режимах работы соответственно, содержащей продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, содержащий жидкокристаллический материал 414 с положительной диэлектрической анизотропией и пассивный замедляющий слой 330 с отрицательными С-пластинами для первого и второго управляющего напряжений соответственно.Fig. 10A-10B are schematic diagrams illustrating a side perspective view of a design of a switchable retardation layer in wide-angle and confidential modes of operation, respectively, comprising a longitudinally ordered switchable liquid crystal retardation layer comprising a
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой дополнительно содержит поверхностные ориентирующие слои 431, 433, расположенные смежно со слоем жидкокристаллического материала 414, и каждый из них выполнен с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале. Иными словами, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой содержит два поверхностных ориентирующих слоя 431, 433, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала 414 и на его противоположных сторонах, и каждый из них выполнен с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале 414.The switchable liquid crystal retardation layer further comprises surface alignment layers 431, 433 adjacent to the liquid
Фиг. 10С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую график изменения угла 407 директора жидкого кристалла в зависимости от фракции прохождения 440 через переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, представленный на фиг. 10А, для ряда различных приложенных напряжений. Фиг. 10C отличается от фиг. 4B меньшим углом преднаклона и его ростом в зависимости от приложенного напряжения. Профиль 441 иллюстрирует угол наклона для жидкокристаллического материала 414 при приложенном напряжении, равном 0 В, а профиль 443 наклона иллюстрирует ориентации директора для 2,5 В, и профиль 445 наклона иллюстрирует ориентации директора для 5 В. Таким образом, жидкокристаллические слои в желательных состояниях переключения обычно скошены, и компенсацию обеспечивают компенсирующие замедляющие слои 330. Повышение напряжения с 2,5 В до 10 В постепенно уменьшает толщину замедляющего слоя 301, в котором отмечается скошенность, и преимущественно увеличивает полярное поле зрения, в пределах которого пропускание максимально увеличено.Fig. 10C is a schematic diagram illustrating a plot of the liquid
Результирующий компонент 419a, 419b жидкокристаллического наклона существенно больше компонентов 417a, 417b, представленных на фиг. 5A, по сравнению с направлением, перпендикулярным плоскости замедляющего слоя.The resulting liquid
Возросшая амплитуда результирующего компонента 419a, 419b может обеспечивать повышенную силу восстановления после механической деформации по сравнению, например, с фиг. 9A. Преимуществом является возможность уменьшить чувствительность к механическим деформациям, например при прикосновении к дисплею.The increased amplitude of the resulting
Рабочее напряжение может быть снижено ниже 10 В для приемлемого широкоугольного поля зрения, что приводит к уменьшению энергопотребления; сокращает затраты и упрощает электрическое управление.The operating voltage can be reduced below 10V for an acceptable wide-angle field of view, resulting in reduced power consumption; reduces costs and simplifies electrical control.
Фиг. 11A-11C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания для полярного направления проходящих лучей света в переключаемом компенсирующем замедляющем слое, содержащем продольно упорядоченный жидкокристаллический замедляющий слой 301 и пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 с отрицательными С-пластинами, подобно устройству отображения, представленному на фиг. 10A и 10B, в конфиденциальном режиме и двух широкоугольных режимах для различных управляющих напряжений, включая варианты осуществления, показанные в таблице 3.Fig. 11A-11C are schematic graphs illustrating the change in output transmission for the polar direction of transmitted light beams in a switchable compensating retardation layer comprising a longitudinally aligned liquid
Таблица 3Table 3
(-ие) замедляющий (-ие)
слой (-и)Passive(s) compensating
(s) slowing down (s)
layer(s)
/нмΔn. d
/nm
/град.Prednac-lon
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
/ВVoltage
/AT
22
2
ныйwide-angle-
ny
ныйwide-angle-
ny
Желательные диапазоны оптического фазового сдвига для активного ЖК замедляющего слоя 301, содержащего продольные ориентирующие слои 431, 433 на обеих подложках и пассивном компенсирующем замедляющем слое 330 с отрицательными С-пластинами, описаны ниже в таблице 4.Desirable optical phase shift ranges for an active
Таблица 4Table 4
фазовый сдвиг /нмActive LCD layer
phase shift /nm
С-пластины /нмMinimum negative phase shift
C-plates /nm
С-пластины /нмMaximum negative phase shift
C-plates /nm
Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300, таким образом, содержит первый поверхностный ориентирующий слой 431, расположенный на первой стороне слоя жидкокристаллического материала 414, и второй поверхностный ориентирующий слой 433, расположенный на второй стороне слоя жидкокристаллического материала 414, которая противоположна первой стороне; причем первый поверхностный ориентирующий слой 409 представляет собой продольный ориентирующий слой, и второй поверхностный ориентирующий слой представляет собой продольный ориентирующий слой; при этом слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1000 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 850 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 800 нм. Таким образом, если первый и второй ориентирующие слои в каждом случае представляют собой продольные ориентирующие слои, и если пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, то пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -700 нм, предпочтительно в диапазоне от -350 нм до -600 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -400 нм до -500 нм.The switchable liquid
Преимуществом является возможность обеспечить конфиденциальность вне основной оси за счет уменьшения яркости и повышения уровня конфиденциальности в широких полярных областях. Кроме того, по сравнению с поперечным упорядочением может быть повышена устойчивость к визуальным артефактам, обусловленным потоком жидкокристаллического материала в слое 314.The advantage is the ability to provide privacy off the main axis by reducing the brightness and increasing the level of privacy in the wide polar regions. In addition, compared to transverse ordering, resistance to visual artifacts caused by the flow of liquid crystal material in
Ниже будет описан ряд других конфигураций оптической структуры и управления, представленный на фиг. 10A.A number of other optical structure and control configurations will be described below as shown in FIG. 10A.
Режим работы при 5 В обеспечивает более низкое энергопотребление и позволяет использовать более дешевую электронику, одновременно добиваясь приемлемой развертки яркости в широкоугольном режиме. Поле зрения в широкоугольном режиме может быть еще дополнительно расширено в режиме работы при 10 В.The 5V mode provides lower power consumption and allows the use of cheaper electronics while still achieving an acceptable brightness sweep in wide-angle mode. The field of view in wide-angle mode can be further extended in 10 V mode.
Фиг. 12А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, причем конструкция содержит пассивные компенсирующие замедляющие слои 308А, 308В с перекрестными А-пластинами и продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301; и фиг. 12B-D представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в полярном направлении для проходящих лучей света в переключаемом компенсирующем замедляющем слое 301, содержащем продольно упорядоченный жидкокристаллический материал 414 и пассивные замедляющие слои 308A, 308B с перекрестными А-пластинами, в конфиденциальном режиме и широкоугольном режиме для различных управляющих напряжений, включая соответствующие варианты осуществления, показанные в таблице 5. Fig. 12A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a switchable compensating retardation layer structure in a confidential mode of operation, the structure comprising passive compensating
Таблица 5Table 5
слой (-и)Passive(s) Compensating(s) Slowing(s)
layer(s)
/нмΔn. d
/nm
рующие слоиOrientation
rubbing layers
клон
/град.Predna-
clone
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
/ВVoltage
/AT
циальныйConfi-den-
social
ные A-пластиныCross-
A-inserts
+500 при 135°+500 at 45°
+500 at 135°
ПродольныеLongitudinal
Longitudinal
22
2
угольныйWide-
carbonic
угольныйWide-
carbonic
Желательные диапазоны оптического фазового сдвига для активного ЖК замедляющего слоя 301, содержащего продольные ориентирующие слои 409, 411 на обеих подложках и замедляющих слоях 308А, 308В с перекрестными положительными А-пластинами, описаны ниже в таблице 6.Desirable optical phase shift ranges for an active
Таблица 6Table 6
фазовый сдвиг /нмActive LCD layer
phase shift /nm
фазовый сдвиг
A-пластины /нмMinimum positive
phase shift
A-plates /nm
фазовый сдвиг
A-пластины /нмstandard positive
phase shift
A-plates /nm
фазовый сдвиг
A-пластины /нмMaximum positive
phase shift
A-plates /
Таким образом, если каждый из первого и второго ориентирующих слоев представляет собой продольный ориентирующий слой; слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1000 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 850 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 800 нм; и пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющего слоя, то каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм от 300 нм до 800 нм, предпочтительно от 350 нм до 650 нм и наиболее предпочтительно от 450 нм до 550 нм.Thus, if each of the first and second alignment layers is a longitudinal alignment layer; the liquid crystal material layer provides a phase shift for 550 nm light in the range of 500 nm to 1000 nm, preferably in the range of 600 nm to 850 nm, and most preferably in the range of 700 nm to 800 nm; and the passive compensating
Более того, перекрестные А-пластины можно без труда изготавливать из дешевых материалов.Moreover, cross A-plates can be easily made from cheap materials.
В качестве примера ниже будет описан ряд других конфигураций оптической структуры и управления, представленный на фиг. 12A. фиг. 12C и фиг. 12D дополнительно показывают, что за счет корректировки приложенного напряжения и фазовых сдвигов можно обеспечивать различные широкоугольные поля зрения, что является преимуществом.By way of example, a number of other optical structure and control configurations will be described below as shown in FIG. 12A. fig. 12C and FIG. 12D further show that by correcting for applied voltage and phase shifts, various wide-angle fields of view can be achieved, which is advantageous.
Ниже будут дополнительно описаны конструкции структур оптической стопы.The structures of the optical stack structures will be further described below.
Фиг. 13A и фиг. 13B представляют собой принципиальные схемы, иллюстрирующие виды сбоку части дисплея, содержащего переключаемый компенсирующий замедляющий слой и оптические связующие слои 380. Оптические связующие слои 380 могут быть обеспечены для ламинирования пленок и подложек, достижения повышенной эффективности и уменьшенной яркости при больших углах обзора в конфиденциальном режиме. Более того, может быть обеспечен воздушный зазор 384 между пространственным модулятором 48 света и переключаемым компенсирующим замедляющим слоем 300. Для снижения смачивания двух поверхностей в воздушном зазоре 384 может быть обеспечена по меньшей мере одна предотвращающая смачивание поверхность 382 на переключаемом компенсирующем замедляющем слое 300 или на пространственном модуляторе 48 света.Fig. 13A and FIG. 13B are schematic diagrams illustrating side views of a portion of a display comprising a switchable compensating retardation layer and optical bonding layers 380. Optical bonding layers 380 may be provided for laminating films and substrates, achieving increased efficiency and reduced brightness at large viewing angles in confidential mode. Moreover, an
Пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 может быть обеспечен между переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301 и пространственным модулятором 48 света, как показано на фиг. 13А, или может быть обеспечен между дополнительным поляризатором 318 и переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301, как показано на фиг. 13B. В обеих системах обеспечены по существу одинаковые оптические характеристики.A passive compensating
На фиг. 13A показано, что оптические слои связаны с внешними сторонами подложек 312, 316. Преимуществом является возможность снизить изгиб подложек 312, 316 под воздействием связанных с ними слоев из-за накопленных напряжений в процессе ламинирования, а также сохранить плоскопараллельность дисплея.In FIG. 13A shows that the optical layers are bonded to the outer sides of the
Аналогичным образом может быть сформирована конструкция переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300, в котором выходным поляризатором 218 является поляризатор дисплея. Рассеивание, которое может обеспечивать пространственный модулятор 48 света, например от фазовых структур у пикселей 220, 222, 224, не ухудшает профиль выходной яркости по сравнению с конструкциями, в которых переключаемый компенсирующий замедляющий слой 301 находится позади пространственного модулятора 48 света.Similarly, a switchable compensating
Может быть желательно установить дополнительный поляризатор с направлением пропускания электрического вектора, которое отличается от направления пропускания электрического вектора поляризатора дисплея.It may be desirable to install an additional polarizer with an electrical vector transmission direction that is different from the electrical vector transmission direction of the display polarizer.
Фиг. 14А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивные компенсирующие замедляющие слои 308А, 308В с перекрестными А-пластинами и продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, как описано выше, но дополнительно содержащего пассивный вращающий замедляющий слой 460.Fig. 14A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of the construction of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising passive compensating
Поляризатор 218 дисплея может предусматривать направление 219 пропускания электрического вектора, которое может проходить, например, под углом 317, равным 45 градусов в случае ЖКД дисплея со скрученными нематическими жидкими кристаллами. Дополнительный поляризатор 318 может быть выполнен с возможностью обеспечения вертикально поляризованного света для пользователя, который может носить поляризованные солнечные очки, которые, как правило, пропускают свет с вертикальной поляризацией.The
Пассивный вращающий замедляющий слой 460 отличается от компенсирующего замедляющего слоя 330 настоящих вариантов осуществления, и ниже приводится принцип его работы.The passive
Пассивный вращающий замедляющий слой 460 может содержать материал 462 с двойным преломлением и представлять собой полуволновую пластину с фазовым сдвигом при длине волны 550 нм, например 275 нм.The passive
Пассивный вращающий замедляющий слой 460 отличается такой ориентацией 464 оси с наибольшей скоростью распространения света, наклоненной под углом 466, который может составлять 22,5 градуса к направлению 319 пропускания электрического вектора дополнительного поляризатора 318. Таким образом, пассивный вращающий замедляющий слой 460 поворачивает поляризацию после выходного поляризатора 218 так, что направление поляризации света, падающего на компенсирующий замедляющий слой 308B, параллельно направлению 319.The passive
Пассивный вращающий замедляющий слой 460 изменяет состояние поляризации по основной оси, обеспечивая угловое вращение компонента поляризации после поляризатора 218 дисплея. В отличие от него компенсирующие замедляющие слои 308A, 308B вместе не изменяют состояние поляризации по основной оси.The passive
Более того, пассивный вращающий замедляющий слой 460 вызывает вращение поляризации, которое может по существу не зависеть от угла обзора. В отличие от него компенсирующие замедляющие слои 308A, 308B приводят к существенным изменениям выходной яркости в зависимости от угла обзора.Moreover, the passive
Преимуществом является то, что может быть обеспечен дисплей с направлением 319 выходной поляризации, которое отличается от направления 219 поляризации поляризатора дисплея, например, чтобы обеспечить обзор в поляризующих солнечных очках.Advantageously, a display can be provided with an
В альтернативном варианте осуществления можно исключить независимый замедляющий слой 460, и фазовый сдвиг замедляющего слоя 308В, представленного на фиг. 11А, возрастет, чтобы обеспечить дополнительное полуволновое вращение по сравнению с фазовым сдвигом замедляющего слоя 308A. В продолжение иллюстративного варианта осуществления, фазовый сдвиг замедляющего слоя 308B при длине волны 550 нм может быть на 275 нм больше, чем фазовый сдвиг замедляющего слоя 308A. Преимуществом является возможность уменьшить число слоев, снизить сложность и затраты.In an alternative embodiment, the
Было бы желательно обеспечить снижение толщины и уменьшение общего числа оптических компонентов.It would be desirable to achieve a reduction in thickness and a reduction in the total number of optical components.
Фиг. 15А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, размещенный между первым и вторым пассивными компенсирующими замедляющими слоями 330А, 330В с С-пластинами, представленный ниже в таблице 7.Fig. 15A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable compensating retardation layer in a confidential mode of operation, comprising a longitudinally ordered switchable liquid
Таблица 7Table 7
/нмΔn. d
/nm
/град.Pre-tilt
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
жение
/ВVoltage
ing
/AT
угольныйWide-
carbonic
C-пластина, 330A
Отрицательная
C-пластина, 330Bnegative
C-plate, 330A
negative
C-plate, 330B
-275-275
-275
Продоль-ныеLongitudinal
Longitudinal
22
2
циальныйConfidential
social
угольныйWide-
carbonic
A-пластина, 330BA-plate, 330A
A-plate, 330B
575575
575
Продоль-ныеLongitudinal
Longitudinal
22
2
циальныйConfidential
social
Фиг. 15В и фиг. 15C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в оптической стопе, представленной на фиг. 15А, в широкоугольном и в конфиденциальном режиме работы соответственно.Fig. 15B and FIG. 15C are schematic graphs illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams in the optical stack shown in FIG. 15A in wide-angle and privacy modes, respectively.
Пассивный компенсирующий замедляющий слой 330 содержит первую и вторую С-пластины 330A, 330B; и переключаемый жидкокристаллический слой 301 находится между первой и второй C-пластинами 330A, 330B.The passive compensating
Пассивный компенсирующий замедляющий слой 330A, 330B содержит два пассивных замедляющих слоя с оптической осью, перпендикулярной плоскости пассивных замедляющих слоев, и между такими двумя пассивными замедляющими слоями размещен переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301. Таким образом, каждая из первой и второй подложек 312, 316 на фиг. 1A содержит один из двух пассивных замедляющих слоев 330A, 330B.The passive compensating
Комбинация двух пассивных замедляющих слоев 330A, 330B обеспечивает общий фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -800 нм, предпочтительно в диапазоне от -350 нм до -700 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -400 нм до -600 нм.The combination of two
Фиг. 16А содержит принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе дисплея, содержащего переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, размещенный между первой и второй подложками, каждая из которых содержит пассивные компенсирующие замедляющие слои 330A, 330B с С-пластинами; и фиг. 16В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку части дисплея, содержащего переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, размещенный между первой и второй подложками, каждая из которых содержит пассивные компенсирующие замедляющие слои 330A, 330B с С-пластинами.Fig. 16A contains a circuit diagram illustrating a side perspective view of a display comprising a switchable liquid
Первая С-пластина 330A содержит слой 415 прозрачного электрода и жидкокристаллический ориентирующий слой 411, образованный на одной стороне, и вторая С-пластина 330B содержит слой 413 прозрачного электрода и жидкокристаллический ориентирующий слой 409, образованный на одной стороне.The first C-
Слой 314 жидкокристаллического материала расположен между первой и второй подложками 312, 316, и каждая из первой и второй подложки 312, 316 содержит одну из первой и второй С-пластин 330A, 330B. C-пластины могут быть изготовлены из двойных натянутых пленок COP, которые покрыты ITO, чтобы сформировать электроды 413, 415, и содержат нанесенные на них жидкокристаллические ориентирующие слои 409, 411.The liquid
Преимуществом является возможность сокращения числа слоев по сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 1, что приводит к снижению толщины, стоимости и сложности изготовления. Более того, С-пластины 330A, 330B могут представлять собой гибкие подложки и могут обеспечивать гибкий конфиденциальный дисплей.The advantage is that the number of layers can be reduced compared to the design shown in FIG. 1, resulting in reduced thickness, cost, and manufacturing complexity. Moreover, the C-
Слой 314 жидкокристаллического материала желательно размещать между первой и второй подложками А-пластин.The liquid
Фиг. 17А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя 300 в широкоугольном режиме работы, содержащего продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, размещенный между первым и вторым пассивными компенсирующими замедляющими слоями 330А, 330В с перекрестными А-пластинами, как описано выше; и фиг. 17В и фиг. 17C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света для структуры, представленной на фиг. 17А, при переводе в широкоугольный и в конфиденциальный режим работы соответственно, содержащие дополнительные иллюстративные варианты осуществления, приведенные в таблице 7.Fig. 17A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of the design of the switchable compensating
В отличие от конструкции, представленной на фиг. 15A, преимуществом является возможность изготовления А-пластин с более низкими затратами по сравнению с С-пластинами.In contrast to the design shown in Fig. 15A, the advantage is that A-plates can be manufactured at a lower cost than C-plates.
Ниже будут описаны гибридные упорядоченные структуры, содержащие продольные и поперечные ориентирующие слои.Hybrid ordered structures containing longitudinal and transverse alignment layers will be described below.
Фиг. 18А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего продольно и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301, содержащий жидкокристаллический материал 423 и пассивный замедляющий слой 330 с отрицательными С-пластинами.Fig. 18A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable retardation layer in a private mode, comprising a longitudinally and transversely ordered switchable liquid
Фиг. 18B-18C представляют собой схематичные графики, иллюстрирующие изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 18А в широкоугольном и конфиденциальном режиме работы соответственно, которые предусмотрены конструкцией, показанной в таблице 8.Fig. 18B-18C are schematic graphs illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 18A in wide-angle and privacy modes, respectively, which are provided by the design shown in Table 8.
Таблица 8Table 8
/нмΔn. d
/nm
/град.Pre-tilt
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
/ВVoltage
/AT
угольныйWide-
carbonic
С-пластина negative
C-plate
882
88
угольныйWide-
carbonic
A-пластиныCross
A-plates
при 45°
+1100
при 135°+1100
at 45°
+1100
at 135°
Продольныеtransverse
Longitudinal
882
88
Гибридный упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 имеет переменный наклон, так что для заданного материала и выбранной толщины ячейки обеспечено снижение эффективного двойного преломления. Поэтому структура замедляющего слоя должна быть скорректирована, с тем, чтобы обеспечивать компенсацию по сравнению с конструкциями с одинаковыми ориентирующими слоями. Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 330 содержит первый поверхностный ориентирующий слой 441, расположенный на первой стороне слоя жидкокристаллического материала 423, и второй поверхностный ориентирующий слой 443, расположенный на второй стороне слоя жидкокристаллического материала 423, которая противоположна первой стороне. Первый поверхностный ориентирующий слой 441 представляет собой поперечный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале 423, и второй поверхностный ориентирующий слой 443 представляет собой продольный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале 423.The hybrid ordered switchable liquid
Более того, оптимальные конструкции замедляющих слоев связаны с относительным положением пассивного компенсирующего замедляющего слоя 330 по отношению к поперечному и продольному ориентирующим слоям.Moreover, the optimal designs of the retardation layers are related to the relative position of the passive compensating
Если поверхностный ориентирующий слой 443, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала 423 и компенсирующим замедляющим слоем 330, то слой жидкокристаллического материала 423 обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1800 нм, предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 900 нм до 1350 нм. Если поверхностный ориентирующий слой 443, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала 423 и компенсирующим замедляющим слоем 330, пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой 330 с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, как показано на фиг. 18А, причем пассивный замедляющий слой 330 обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -1600 нм, предпочтительно в диапазоне от -500 нм до -1300 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -700 нм до -1150 нм; или в альтернативном варианте осуществления пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать пару замедляющих слоев (не показаны) с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, при этом каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 400 нм до 1600 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 1400 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 800 нм до 1300 нм.If the
Если поверхностный ориентирующий слой 441, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала 423 и компенсирующим замедляющим слоем 330, то слой жидкокристаллического материала 423 обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 700 нм до 2000 нм, предпочтительно в диапазоне от 1000 нм до 1700 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 1200 нм до 1500 нм. Если поверхностный ориентирующий слой 441, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения, находится между слоем жидкокристаллического материала 423 и компенсирующим замедляющим слоем 330, пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать замедляющий слой 330 с оптической осью, перпендикулярной плоскости фазовой пластины, как показано на фиг. 18А, причем пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -400 нм до -1800 нм, предпочтительно в диапазоне от -700 нм до -1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -900 нм до -1300 нм; или в альтернативном варианте осуществления пассивный компенсирующий замедляющий слой может содержать пару замедляющих слоев (не показаны) с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, при этом каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 400 нм до 1800 нм, предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 900 нм до 1300 нм.If the
По сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 5А, конфиденциальный режим работы может преимущественно обеспечивать повышенную устойчивость к визуализации потока материала при нажатии на жидкокристаллический замедляющий слой.Compared to the design shown in Fig. 5A, the confidential mode of operation can advantageously provide increased resistance to material flow visualization when the liquid crystal retardation layer is pressed.
Для сравнения с настоящими вариантами осуществления ниже будет описаны характеристики замедляющих слоев, размещенных между параллельными поляризаторами при последовательном размещении. Прежде всего, ниже будет описано поле зрения продольно упорядоченного жидкокристаллического замедляющего слоя 301 для двух различных управляющих напряжений.For comparison with the present embodiments, the characteristics of retardation layers placed between parallel polarizers in serial placement will be described below. First of all, the field of view of the longitudinally ordered liquid
Фиг. 19А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции продольно упорядоченного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 390; фиг. 19В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 19А для первого приложенного напряжения; и фиг. 19С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 19А для второго приложенного напряжения, которое больше первого приложенного напряжения, содержащий структуру, представленную в таблице 9. Продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 390 соответствует переключаемому жидкокристаллическому замедляющему слою 330, описанному выше, и может быть применен в качестве переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя в любом из устройств, описанных в настоящем документе.Fig. 19A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a structure of a longitudinally ordered switchable liquid
Фиг. 19D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе пассивного замедляющего слоя 392 с С-пластинами, расположенного между параллельными поляризаторами; и фиг. 19Е представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 19D, содержащий структуру, представленную в таблице 9. Пассивный замедляющий слой 392 с С-пластинами соответствует пассивному компенсирующему замедляющему слою 330 и может быть применен в качестве по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя в любом из устройств, описанных в настоящем документе.Fig. 19D is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a passive C-
Таблица 9Table 9
/нмΔn. d
/nm
наклон
/град.Pre-
incline
/ deg.
/нмΔn. d
/nm
жение
/ВVoltage
ing
/AT
ПродольныеLongitudinal
Longitudinal
С-пластинаNegative
C-plate
С-пластинаNegative
C-plate
ПродольныеLongitudinal
Longitudinal
С-пластинаNegative
C-plate
ПродольныеLongitudinal
Longitudinal
Фиг. 20А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции продольно упорядоченного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 390, размещенного между параллельными поляризаторами 394, 396, последовательно с управляющим полем зрения пассивным замедляющим слоем, содержащим замедляющий слой 392 с С-пластинами, размещенный между параллельными поляризаторами 396, 398; фиг. 20В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 20А для первого приложенного напряжения; фиг. 20С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 20А для второго приложенного напряжения, которое больше первого приложенного напряжения, содержащий структуру, представленную в таблице 9.Fig. 20A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of the construction of a longitudinally ordered switchable liquid
Фиг. 21A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции продольно упорядоченного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301 последовательно с компенсирующим замедляющим слоем 330 с С-пластинами, при этом продольно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический материал 712 и компенсирующий замедляющий слой 330 с С-пластинами располагаются между одной парой параллельных поляризаторов; фиг. 21В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 21А для первого приложенного напряжения; и фиг. 21С представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 21А для второго приложенного напряжения, которое больше первого приложенного напряжения, содержащий структуру, представленную в таблице 9.Fig. 21A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of the structure of the longitudinally ordered switchable liquid
Неожиданно оказалось, что оптимальные условия для работы при максимальном поле зрения обеспечивают равные и противоположные результирующие фазовые сдвиги компенсирующего замедляющего слоя 330 по сравнению с переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301 в его отключенном состоянии. Идеальный компенсирующий замедляющий слой 330 и переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 могут обеспечивать (i) отсутствие изменений в характеристиках вводимого света в широкоугольном режиме работы и (ii) оптимальное снижение бокового угла обзора для положений вне основной оси для всех элеваций, если они выполнены с возможностью обеспечения узкоугольного состояния. Такую концепцию можно применять ко всем устройствам отображения, описанным в настоящем документе.Surprisingly, optimal conditions for operating at maximum field of view provide equal and opposite net phase shifts for the compensating
Возможно, будет желательно усиливать уменьшение яркости для положений обзора вне основной оси. В частности, было бы желательно обеспечить более значительное снижение конфиденциальности жидкокристаллического дисплея с широкоугольной подсветкой.It may be desirable to increase brightness reduction for off-major-axis viewing positions. In particular, it would be desirable to provide a greater privacy reduction for a wide-angle backlit liquid crystal display.
Фиг. 22А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе (и отметим, перевернутый вид, где ось z, вдоль которой направлен отдаваемый свет, направлена вниз) конструкции переключаемого компенсирующего замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего: первый переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300А (в данном случае пассивный компенсирующий замедляющий слой 330А с отрицательными С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301А, но это только пример, их можно заменить любыми конструкциями множества замедляющих слоев, описанных в настоящем документе), расположенный между выходным поляризатором 218 дисплея и дополнительным поляризатором 318А; и дополнительный переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300B (в данном случае пассивный компенсирующий замедляющий слой 330B с отрицательными С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301В, но это только пример, их можно заменить любыми конструкциями множества замедляющих слоев, описанных в настоящем документе), расположенный между первым упомянутым дополнительным поляризатором 318А и еще одним дополнительным поляризатором 318B с направлением 319B пропускания электрического вектора.Fig. 22A is a circuit diagram illustrating a side perspective view (and note, an inverted view where the z-axis along which the emitted light is directed downwards) of a switchable compensating retardation layer structure in a private mode of operation, comprising: a first switchable compensating
В альтернативном варианте осуществления первым упомянутый дополнительный поляризатор 318А может располагаться на входной стороне входного поляризатора 210 дисплея, в это случае еще один дополнительный поляризатор 318B может располагаться на входной стороне входного поляризатора 210 дисплея между первым упомянутым дополнительным поляризатором дисплея 318A и подсветкой 20, а дополнительный переключаемый компенсирующий замедляющий слой 300B может располагаться между еще одним дополнительным поляризатором 318B и первым упомянутым дополнительным поляризатором 318A.In an alternative embodiment, the first mentioned
В этих двух альтернативных вариантах осуществления каждый из первого множества замедляющих слоев 300A и дополнительного множества замедляющих слоев 300B располагается между соответствующей парой поляризаторов, а потому действует подобно соответствующей структуре в описанных выше устройствах.In these two alternative embodiments, each of the first plurality of
Направления 307A, 309AA преднаклона ориентирующих слоев дополнительного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301A могут включать в себя компонент в плоскости жидкокристаллического слоя, который упорядочен параллельно, или антипараллельно, или ортогонально направлениям преднаклона ориентирующих слоев 307B, 309AB первого переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 301B. В широкоугольном режиме работы активированы оба переключаемых жидкокристаллических замедляющих слоя 301A, 301B, чтобы обеспечить широкий угол обзора. В конфиденциальном режиме работы переключаемые жидкокристаллические замедляющие слои 301B, 301A могут взаимодействовать друг с другом, чтобы добиваться более значительного уменьшения яркости и тем самым повышать уровень конфиденциальности на единственной оси, что является преимуществом.The
Фазовые сдвиги, которые обеспечивает первый переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301B и дополнительные жидкокристаллические замедляющие слои 301А, могут отличаться друг от друга. Переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301В и дополнительный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301А могут активироваться общим напряжением, и жидкокристаллический материал 408B в первом переключаемом жидкокристаллическом замедляющем слое 301B может отличаться от жидкокристаллического материала 408A в дополнительном переключаемом жидкокристаллическом замедляющем слое 301A. Таким образом, могут быть уменьшены хроматические изменения полярных профилей яркости, как показано в других разделах настоящего документа, с тем чтобы преимущественно улучшить цветовую визуализацию вне основной оси.The phase shifts provided by the first switchable liquid
В альтернативном варианте осуществления переключаемые жидкокристаллические замедляющие слои 301B, 301A могут иметь ортогональное упорядочение, так что и в горизонтальном, и в вертикальном направлениях достигнуто уменьшение яркости, чтобы преимущественно обеспечить конфиденциальный режим работы в альбомной и книжной ориентациях.In an alternative embodiment, the switchable liquid crystal retardation layers 301B, 301A may have orthogonal ordering such that both horizontal and vertical dimming is achieved to advantageously provide privacy in landscape and portrait.
В альтернативном варианте осуществления слои 301A, 301B могут предусматривать различные управляющие напряжения. Преимуществом является возможность более эффективного управления разверткой профиля яркости или переключением между альбомной ориентацией и конфиденциальным режимом.In an alternative embodiment, layers 301A, 301B may provide different control voltages. The advantage is the ability to more effectively control the sweep of the brightness profile or switch between landscape and confidential mode.
Слой 330B регулирования фазового сдвига может содержать пассивный компенсирующий замедляющий слой 330A, расположенный между первым дополнительным поляризатором 318A и еще одним дополнительным поляризатором 318B. В более общем случае можно исключить переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301A и обеспечить фиксированное уменьшение яркости за счет пассивных компенсирующих замедляющих слоев 330A. Например, уменьшение яркости в квадрантах обзора можно получить за счет одного только слоя 330А. Преимуществом является возможность обеспечить расширение площади полярной области для уменьшения яркости. Кроме того, можно использовать подсветку с более широким углом выходной яркости по сравнению с коллимирующей подсветкой, увеличивая видимость дисплея в широкоугольном режиме работы.The phase
Фиг. 22B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции первого переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, расположенного на входе жидкокристаллического дисплея, и второго переключаемого компенсирующего замедляющего слоя, расположенного на выходе жидкокристаллического дисплея.Fig. 22B is a circuit diagram illustrating a side perspective view of the construction of the first switchable compensating retardation layer located at the input of the liquid crystal display and the second switchable compensating retardation layer located at the output of the liquid crystal display.
Первым упомянутый дополнительный поляризатор 318А расположен на входной стороне входного поляризатора 210 дисплея между входным поляризатором 210 дисплея и подсветкой 20, и устройство отображения дополнительно содержит: еще один дополнительный поляризатор 318B, расположенный на выходной стороне выходного поляризатора 218 дисплея; и дополнительные замедляющие слои 301В, 330В, расположенные между еще одним дополнительным поляризатором 318В и выходным поляризатором 218 дисплея. Дополнительные замедляющие слои содержат дополнительный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301B со слоем жидкокристаллического материала 414B и электродами 413B, 415B на противоположных сторонах слоя жидкокристаллического материала 414В, при этом слой жидкокристаллического материала 414B может переключаться между двумя состояниями ориентации под действием напряжения, приложенного к электродам 413B, 415B.The first mentioned
Фиг. 22C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптического элемента управления углом обзора, содержащего первый пассивный компенсирующий замедляющий слой, первый переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, первый управляющий поляризатор 250, второй пассивный компенсирующий замедляющий слой, второй переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой и второй управляющий поляризатор 250. Такой элемент может обеспечивать характеристики, аналогичные конструкции, представленной на фиг. 22B, при использовании с устройством 100 отображения, содержащим пространственный модулятор 48 света.Fig. 22C is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical viewing angle control element comprising a first passive compensating retardation layer, a first switchable liquid crystal retardation layer, a
Может быть желательно обеспечить развлекательный и ночной режимы работы в автотранспортном средстве.It may be desirable to provide entertainment and nighttime modes of operation in a motor vehicle.
Фиг. 22D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, таким как представленное на фиг. 22В, размещенным в салоне 602 транспортного средства для дневного и/или совместного режимов работы; и фиг. 22Е представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства для дневного и/или совместного режимов работы. Световой конус 630, 632 сформирован с широкоугольным полем зрения, и поэтому дисплей преимущественно виден многим находящимся в салоне.Fig. 22D is a circuit diagram illustrating a top view of a motor vehicle with a switchable directional display device such as that shown in FIG. 22B housed in
Фиг. 22F представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, таким как представленное на фиг. 22В, размещенным в салоне 602 транспортного средства для ночного и/или развлекательного режимов работы; и фиг. 22G представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку автотранспортного средства с переключаемым устройством направленного отображения, размещенным в салоне 602 транспортного средства для ночного и/или развлекательного режимов работы. Световой конус 634, 636 сформирован с узкоугольным полем зрения, и поэтому дисплей преимущественно виден только одному из находящихся в салоне. Преимуществом является возможность ограничить интенсивность рассеянного света в ночном режиме работы, что повышает безопасность водителя. Более того, уменьшается отражение дисплея на лобовом стекле 601, что минимизирует вероятность отвлечения водителя 604.Fig. 22F is a circuit diagram illustrating a top view of a motor vehicle with a switchable directional display device such as that shown in FIG. 22B placed in the
Было бы желательно обеспечить ограниченное поле зрения для световых конусов, которые формирует подсветка широкоугольного освещения и эмиссионные пространственные модуляторы света, и при этом с низкими затратами.It would be desirable to provide a limited field of view for the light cones that wide-angle illumination and emissive light modulators provide, and at low cost.
Фиг. 23A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции отражающего дополнительного поляризатора 318A и пассивного замедляющего слоя 270, расположенных на входе пространственного модулятора 48 света. На выходе пространственного модулятора 48 света располагается множество замедляющих слоев 300, подобных использованным в устройстве, представленном на фиг. 22В. По сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 22В пассивный замедляющий слой 270 предусмотрен вместо заднего компенсирующего переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя 300A. Преимуществом является снижение затрат и уменьшение толщины при одновременном обеспечении низкой яркости вне основной оси в конфиденциальном режиме работы и приемлемого значения угла обзора в широкоугольном режиме работы.Fig. 23A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of the structure of the reflective
Фиг. 23В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптического элемента управления углом обзора, содержащего пассивный замедляющий слой 270, первый управляющий поляризатор 250А, пассивный компенсирующий замедляющий слой 330, переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 и второй управляющий поляризатор 250В. Оптический элемент расположен перед пространственным модулятором 48 света, чтобы обеспечить устройство отображения.Fig. 23B is a circuit diagram illustrating a side perspective view of an optical viewing angle control element comprising a
Ниже приведено описание различных пассивных замедляющих слоев 270, любой из которых может быть применен в любом из описанных выше устройств.The following is a description of various passive retardation layers 270, any of which may be applied to any of the devices described above.
Фиг. 24A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы пассивного замедляющего слоя 270, содержащего замедляющий слой 272А с отрицательными О-пластинами, наклоненными в плоскости, ортогональной направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея, и замедляющий слой 272В с отрицательными С-пластинами, и выполненной с возможностью обеспечения изменения поля зрения устройства отображения; и фиг. 24В представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в пассивном замедляющем слое в соответствии с фиг. 24А, содержащий структуру, приведенную в таблице 10.Fig. 24A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a
Таблица 10Table 10
/нмΔn. d
/nm
Таким образом, пассивный замедляющий слой 270 содержит пассивный замедляющий слой 272A, который представляет собой отрицательную О-пластину с оптической осью с компонентом в плоскости пассивного замедляющего слоя 272А и компонентом, перпендикулярным плоскости пассивного замедляющего слоя 272А. Более того, компонент в плоскости пассивного замедляющего слоя проходит под углом 90° по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания 219 электрического вектора поляризатора 218 дисплея. Пассивный замедляющий слой 272B содержит пассивный замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости пассивного замедляющего слоя.Thus, the
Преимуществом является возможность снизить яркость для боковых направлений обзора. Мобильный дисплей можно без труда поворачивать вокруг горизонтальной оси, обеспечивая при этом конфиденциальность в случае присутствия подглядывающих вне основной оси в боковом направлении.The advantage is the ability to reduce the brightness for lateral viewing directions. The mobile display can be easily rotated around a horizontal axis, while maintaining privacy in case of peepers outside the main axis in the lateral direction.
Фиг. 24С представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы пассивного замедляющего слоя 270, содержащего перекрестные А-пластины и положительную О-пластину; и фиг. 24D представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в пассивном замедляющем слое в соответствии с фиг. 24C, содержащий структуру, представленную в таблице 11.Fig. 24C is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of a
Таблица 11Table 11
/нмΔn. d
/nm
Таким образом, пассивный замедляющий слой 270 содержит пассивные замедляющие слои 272A, 272В, которые представляют собой перекрестные А-пластины, и замедляющий слой 272С с оптической осью с компонентом в плоскости пассивного замедляющего слоя 272С и компонентом, перпендикулярным плоскости пассивного замедляющего слоя 272С. Компонент в плоскости пассивного замедляющего слоя проходит под углом 90° по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания 219 электрического вектора поляризатора 218 дисплея. Преимуществом является возможность снизить яркость для боковых направлений обзора. Мобильный дисплей можно без труда поворачивать вокруг горизонтальной оси, обеспечивая при этом конфиденциальность в случае присутствия подглядывающих вне основной оси в боковом направлении.Thus, the
Может быть желательно обеспечить снижение яркости и в боковом, и в вертикальном направлениях.It may be desirable to provide brightness reduction in both the lateral and vertical directions.
Фиг. 24Е представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе оптической стопы пассивных замедляющих слоев 272A-D, содержащих две пары перекрестных А-пластин; и фиг. 24F представляет собой график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в пассивном замедляющем слое в соответствии с фиг. 24Е, содержащий структуру, представленную в таблице 12.Fig. 24E is a schematic diagram illustrating a side perspective view of an optical stack of passive retardation layers 272A-D comprising two pairs of crossed A-plates; and fig. 24F is a graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams in the passive retardation layer according to FIG. 24E containing the structure shown in Table 12.
Таблица 12Table 12
плоскости /°Angle in
plane /°
/нмΔn. d
/nm
Таким образом, замедляющий слой 270 содержит пару пассивных замедляющих слоев 272A, 272D с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев. Каждый из пары замедляющих слоев содержит множество A-пластин с соответствующими оптическими осями, проходящими под различными углами относительно друг друга. Пара пассивных замедляющих слоев 272B, 272C имеет оптические оси, которые проходят под углами 90° и 0° соответственно по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания 211 электрического вектора поляризатора 210 дисплея.Thus,
Пара пассивных замедляющих слоев 272A, 272D имеет оптические оси, которые проходят под углами 45° и 135° соответственно по отношению к направлению 211 пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания электрического вектора поляризатора 218 дисплея.The pair of
Дисплей дополнительно содержит еще одну пару пассивных замедляющих слоев 272B, 272C, расположенных между первой упомянутой парой пассивных замедляющих слоев 272A, 272D с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев. Дополнительная пара пассивных замедляющих слоев 272B, 272C имеет оптические оси, которые проходят под углами 0° и 90° соответственно по отношению к направлению 211, 317 пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания электрического вектора поляризатора 210, 316 дисплея.The display further comprises another pair of passive retardation layers 272B, 272C located between the first mentioned pair of
Фазовый сдвиг каждой А-пластины для света с длиной волны 550 нм может находиться в диапазоне от 600 нм до 850 нм, предпочтительно в диапазоне от 650 нм до 730 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 670 нм до 710 нм. Преимуществом является возможность снизить изменение цвета поглощаемого света от центрального положения обзора до положения обзора вне основной оси.The phase shift of each A-plate for 550 nm light may be in the range of 600 nm to 850 nm, preferably in the range of 650 nm to 730 nm, and most preferably in the range of 670 nm to 710 nm. An advantage is the ability to reduce the change in color of the absorbed light from the central viewing position to the viewing position off the main axis.
В дополнительных иллюстративных вариантах осуществления угол 273А предпочтительно составляет по меньшей мере 40° и максимально 50°, более предпочтительно по меньшей мере 42,5° и максимально 47,5° и наиболее предпочтительно по меньшей мере 44° и максимально 46°. Угол 273D предпочтительно составляет по меньшей мере 130° и максимально 140°, более предпочтительно по меньшей мере 132,5° и максимально 137,5° и наиболее предпочтительно по меньшей мере 134° и максимально 136°.In further exemplary embodiments,
В дополнительных иллюстративных вариантах осуществления внутренняя пара замедляющих слоев 272B, 272C может быть изготовлена с менее строгими допусками, чем внешняя пара замедляющих слоев 272A, 272D. Угол 273B предпочтительно составляет по меньшей мере -10° и максимально 10°, более предпочтительно -5° и максимально 5° и наиболее предпочтительно по меньшей мере -2° и максимально 2°. Угол 273С предпочтительно составляет по меньшей мере 80° и максимально 100°, более предпочтительно по меньшей мере 85° и максимально 95° и наиболее предпочтительно по меньшей мере 88° и максимально 92°.In additional exemplary embodiments, the inner pair of retardation layers 272B, 272C may be manufactured to less stringent tolerances than the outer pair of retardation layers 272A, 272D.
В настоящем варианте осуществления предложен профиль пропускания, который обладает определенной вращательной симметрией. Преимуществом является возможность обеспечить конфиденциальный дисплей со сниженной видимостью изображения при широком поле зрения для боковых или вертикальных положений обзора подглядывающего. Кроме того, такую конструкцию можно использовать для обеспечения улучшенного конфиденциального режима работы для альбомной и книжной ориентации мобильного дисплея. Такую конструкцию можно устанавливать в транспортном средстве, чтобы снизить интенсивность рассеянного света для пассажиров вне основной оси, а также уменьшить интенсивность света, падающего на лобовое стекло и другие стеклянные поверхности транспортного средства.In the present embodiment, a transmission profile is provided that has a certain rotational symmetry. The advantage is the ability to provide a confidential display with reduced visibility of the image with a wide field of view for lateral or vertical viewing positions of the peeping. In addition, such a design can be used to provide an improved privacy mode of operation for landscape and portrait orientations of a mobile display. Such a structure can be installed in a vehicle in order to reduce the intensity of stray light for passengers outside the main axis, as well as to reduce the intensity of light falling on the windshield and other glass surfaces of the vehicle.
Было бы желательно обеспечить улучшенную визуализацию изображения за счет добавления маскировки к конфиденциальному изображению, которое видит подглядывающий 47 в конфиденциальном режиме работы.It would be desirable to provide improved image rendering by adding masking to the confidential image seen by the peeping 47 in the confidential mode of operation.
Фиг. 25А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку в перспективе конструкции переключаемого замедляющего слоя в конфиденциальном режиме работы, содержащего пассивный компенсирующий замедляющий слой с отрицательными С-пластинами и поперечно упорядоченный переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, дополнительно содержащего структурированный электродный слой 415. Таким образом, электроды 415a, 415b, 415c являются структурированными с возможностью обеспечения по меньшей мере двух структурированных областей.Fig. 25A is a schematic diagram illustrating a side perspective view of a construction of a switchable retardation layer in a confidential mode of operation, comprising a passive compensating retardation layer with negative C-plates and a transversely ordered switchable liquid crystal retardation layer, further comprising a
По меньшей мере один из электродов 413, 415 может быть структурированным, в данном примере структурированным является электрод 415 с областями 415a, 415b, 415c, которыми управляют соответствующие источники напряжения 350a, 350b, 350c со значениями напряжений Va, Vb, Vc. Между областями 415a, 415b, 415с электродов могут быть предусмотрены зазоры 417. Таким образом, наклон материала 414a, 414b, 414c можно регулировать независимо для визуализации маскирующей структуры с различными уровнями яркости при обзоре вне основной оси.At least one of the
Таким образом, переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем, расположенным между поляризатором 218 дисплея и дополнительным поглощающим поляризатором 318, управляют адресные электроды 415a, 415b, 415c и общий электрод 413. Адресные электроды могут быть структурированы с возможностью обеспечения по меньшей мере двух структурированных областей, содержащих электрод 415a и зазор 417.Thus, the switchable liquid crystal retardation layer located between the
Фиг. 25B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид спереди в перспективе) для основного наблюдателя и подглядывающего на конфиденциальном дисплее с маскировкой и контролем яркости. Устройство 100 отображения может включать данные 601 темного изображения и данные 603 белого фона, видимые основному наблюдателю 45 в окне просмотра 26p. Для сравнения: подглядывающий 47 может видеть замаскированное изображение, как показано на фиг. 25C, которая представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид сбоку в перспективе) для подглядывающего на конфиденциальном дисплее с маскировкой и контролем яркости. Таким образом, в областях 603 белого фона может быть предусмотрена маскирующая структура, которая создает смешанную яркость в белой области 603. Таким образом, структурированные области электродов 415a, 415b, 415c представляют собой маскирующие структуры. По меньшей мере одна из структурированных областей имеет независимую адресацию и выполнена с возможностью работы в конфиденциальном режиме.Fig. 25B is a circuit diagram illustrating illumination (front perspective view) for the main viewer and peeper on a privacy display with masking and brightness control. The
Структурированные области могут быть выполнены с возможностью обеспечения маскировки для множества пространственных частот посредством управления структурами, которые активируются в конфиденциальном режиме работы. В иллюстративном примере может быть представлена презентация с текстом высотой 20 мм. Маскирующая структура с аналогичным размером структуры может отображаться с помощью первого управления структурой электродов. Во втором примере может быть представлена фотография с большой площадью, которая лучше всего видна подглядывающему 47. Пространственная частота маскирующей структуры может быть снижена, чтобы скрыть структуры большей площади за счет комбинирования областей первого и второго электродов, с тем чтобы подавать напряжение и добиваться итоговой структуры с более низкой пространственной частотой.The structured regions may be configured to provide masking for a plurality of spatial frequencies by controlling the structures that are activated in the confidential mode of operation. In an illustrative example, a presentation with
Преимуществом является то, что за счет корректировки напряжений Va, Vb, Vc в слое 892 может быть обеспечена управляемая маскирующая структура. При работе в режиме прямого просмотра маскирующая структура может оставаться по существу невидимой. Более того, маскирующее изображение можно удалить, если подать одинаковые Va, Vb и Vc.Advantageously, by adjusting the voltages Va, Vb, Vc in layer 892, a controllable masking structure can be provided. When operating in live view mode, the masking structure may remain substantially invisible. Moreover, the masking image can be removed by applying the same Va, Vb and Vc.
Было бы желательно обеспечить такую яркость вне основной оси для подглядывающего, которая составляет, например, менее 1%. Ниже будут описаны устройства направленной подсветки с низкой яркостью вне основной оси, которые можно использовать с вместе с компенсирующими переключаемыми жидкокристаллическими замедляющими слоями настоящих вариантов осуществления. Ниже будут дополнительно описаны устройства направленной подсветки.It would be desirable to provide such an off-principal-axis luminosity to the peeper that is, for example, less than 1%. The off-major-axis low-brightness directional backlight devices that can be used with the compensating switchable liquid crystal retardation layers of the present embodiments will be described below. Directional illumination devices will be further described below.
Аналогичное структурирование можно применять в любых устройствах, описанных в настоящем документе.Similar structuring can be applied to any of the devices described herein.
Было бы желательно обеспечить дополнительное уменьшение яркости вне основной оси за счет направленного освещения от пространственного модулятора 48 света. Ниже будет описано направленное освещение от пространственного модулятора 48 света за счет использования устройств направленной подсветки 20.It would be desirable to provide additional brightness reduction off the main axis due to directional illumination from the spatial
Фиг. 26A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе направленной подсветки 20, а фиг. 26B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид спереди в перспективе ненаправленной подсветки 20, причем любую из них можно применять в любом из устройств, описанных в настоящем документе. Таким образом, направленная подсветка 20, как показано на фиг. 26A, формирует узкий конус 450, тогда как ненаправленная подсветка 20, как показано на фиг. 26B, формирует конус 452 с широкоугольным распределением выходящих лучей света.Fig. 26A is a circuit diagram illustrating a front perspective view of the
Фиг. 26C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую изменение яркости в зависимости от бокового угла обзора для ряда различных конструкций подсветки. График, представленный на фиг. 26С, может представлять собой поперечное сечение полярных профилей поля зрения, описанных в настоящем документе.Fig. 26C is a schematic diagram illustrating brightness variation with side viewing angle for a number of different backlight designs. The graph shown in Fig. 26C may be a cross section of the polar field profiles described herein.
Подсветка с излучателем Ламберта отличается профилем 846 яркости, который не зависит от угла обзора.The Lambert emitter backlight features an 846 brightness profile that is independent of the viewing angle.
Стандартная широкоугольная подсветка характеризуется разверткой при больших углах, так что полная ширина на половине максимума 866 относительной яркости может быть больше 40°, предпочтительно больше 60° и наиболее предпочтительно больше 80°. Кроме того, относительная яркость 864 при +/-45° предпочтительно больше 7,5%, более предпочтительно больше 10% и наиболее предпочтительно больше 20%.Conventional wide-angle backlights are characterized by sweeping at large angles such that the full width at half maximum 866 relative brightness may be greater than 40°, preferably greater than 60°, and most preferably greater than 80°. In addition, the
Для сравнения: направленная подсветка 20 характеризуется разверткой при больших углах, так что полная ширина на половине максимума 862 относительной яркости может быть меньше 60°, предпочтительно меньше 40° и наиболее предпочтительно меньше 20°. Более того, подсветка 20 может обеспечивать яркость при полярных углах по отношению к нормали к пространственному модулятору 48 света, превышающих 45 градусов, которая составляет максимально 33% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору 48 света, предпочтительно максимально 20% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору 48 света и наиболее предпочтительно максимально 10% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору 48 света.In comparison,
Рассеяние и дифракция пространственного модулятора 48 света могут снижать эффективность конфиденциального режима работы, если переключаемый замедляющий слой 300 располагается между входным поляризатором 210 дисплея и дополнительным поляризатором 318. Яркость при полярных углах относительно нормали к пространственному модулятору света, превышающая 45 градусов, может увеличиваться в тех конструкциях, в которых переключаемый замедляющий слой 300 располагается между выходным поляризатором 218 дисплея и дополнительным поляризатором 318, по сравнению с конструкциями, в которых переключаемый замедляющий слой 300 располагается между входным поляризатором 210 дисплея и дополнительным поляризатором 318.Scattering and diffraction of the spatial
Преимуществом является возможность обеспечить уменьшенную яркость вне основной оси для конструкции, представленной на фиг. 1А, по сравнению с фиг. 2А с той же подсветкой 20.An advantage is the ability to provide reduced brightness off the main axis for the design shown in FIG. 1A compared to FIG. 2A with the
В иллюстративном варианте осуществления, представленном на фиг. 1А, яркость при полярных углах относительно нормали к пространственному модулятору 48 света, превышающих 45 градусов, может составлять максимально 18%, тогда как в иллюстративном варианте осуществления, представленном на фиг. 2А, яркость при полярных углах относительно нормали к пространственному модулятору 48 света, превышающих 45 градусов, может составлять максимально 10%. Преимуществом является то, что вариант осуществления, представленный на фиг. 1А, может обеспечивать более широкое пространство обзора в широкоугольном режиме работы, одновременно обеспечивая пространство обзора в конфиденциальном режиме работы, аналогичное варианту осуществления, представленному на фиг. 2А.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1A, brightness at polar angles with respect to the normal to the spatial
Такие профили яркости могут быть обеспечены направленными подсветками 20, описанными ниже, или также могут быть обеспечены широкоугольными подсветками в комбинации с еще одним дополнительным поляризатором 318B и пассивными замедляющими слоями 270 или дополнительным компенсирующим переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 300B.Such brightness profiles may be provided by the
Фиг. 27А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку переключаемого устройства 100 направленного отображения, содержащего переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 и подсветку 20. Подсветку 20, представленную на фиг. 27А можно применять в любом из устройств, описанных в настоящем документе и содержащих создающий изображение волновод 1, освещаемый набором источников света 15 через входной конец 2. Фиг. 27B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сзади в перспективе режима работы создающего изображение волновода 1, представленного на фиг. 27А, в узкоугольном режиме работы.Fig. 27A is a circuit diagram illustrating a side view of a switchable
Создающие изображение волноводы 1 относятся к тому же типу волноводов, что и описанные в патенте США № 9,519,153, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки. Волновод 1 имеет входной конец 2, проходящий в боковом направлении вдоль волновода 1. Набор источников 15 света расположен вдоль входного конца 2 и подает свет в волновод 1.The
[409] Волновод 1 также имеет противолежащие первую и вторую направляющие поверхности 6, 8, проходящие через волновод 1 от входного конца 2 до отражающего конца 4 для направления вводимого света на входном конце 2 вперед и назад вдоль волновода 1. Вторая направляющая поверхность 8 имеет множество элементов 12 вывода света, обращенных к отражающему концу 4 и выполненных с возможностью отражения по меньшей мере части света, направленного обратно через волновод 1 от отражающего конца 4 из различных входных положений вдоль входного конца 2 в различных направлениях, которые зависят от положения ввода, через первую направляющую поверхность 6.[409] The
В рабочем режиме лучи света проходят от набора 15 источников света через входной конец и направляются на отражающий конец 4 между первой и второй направляющими поверхностями 6, 8 без потерь. Отраженные лучи падают на грани 12 и выходят при отражении в виде лучей 230 света или при пропускании в виде лучей 232 света. Пропущенные лучи 232 света направляются обратно через волновод 1 гранями 803, 805 заднего отражателя 800. Принцип работы задних отражателей дополнительно описан в патенте США № 10,054,732, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.In operation, the light rays pass from the set of
Как показано на фиг. 27B, оптическая сила изогнутого отражающего конца 4 и граней 12 формирует оптическое окно 26, которое пропускают через пространственный модулятор 48 света, и оно содержит ось 197, которая, как правило, проходит вдоль оптической оси 199 волновода 1. Аналогичное оптическое окно 26 формируют пропускаемые лучи 232 света, которые отражает задний отражатель 800.As shown in FIG. 27B, the optical power of the curved
Фиг. 27C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий диаграмму яркости поля зрения для выходного сигнала, представленного на фиг. 27В при использовании в устройстве отображения без переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.Fig. 27C is a schematic graph illustrating a field-of-view luma pattern for the output signal shown in FIG. 27B when used in a display device without a switchable liquid crystal retardation layer.
Таким образом, для положения обзора вне основной оси, наблюдаемые подглядывающими 47, могут иметь уменьшенную яркость, например от 1% до 3% от центральной пиковой яркости при элевации 0 градусов и значении бокового угла +/-45 градусов. Дополнительного уменьшения яркости вне основной оси достигают за счет множества замедляющих слоев 301, 330 настоящих вариантов осуществления.Thus, for an off-major-axis viewing position, those observed by
Ниже будет описан другой тип направленной подсветки с низкой яркостью вне основной оси.Below, another type of directional backlight with low brightness outside the main axis will be described.
Фиг. 28А представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сбоку переключаемого устройства направленного отображения, содержащего подсветку 20, в том числе переключаемый коллимирующий волновод 901 и переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 и дополнительный поляризатор 318. Подсветку 20, представленную на фиг. 28А, можно использовать в любых устройствах, описанных в настоящем документе, и она имеет следующую конструкцию.Fig. 28A is a circuit diagram illustrating a side view of a switchable directional display device including a
Волновод 901 имеет входной конец 902, проходящий в боковом направлении вдоль волновода 901. Набор источников 915 света расположен вдоль входного конца 902 и подает свет в волновод 1. Волновод 901 также имеет противолежащие первую и вторую направляющие поверхности 906, 908, проходящие через волновод 1 от входного конца 2 до отражающего конца 4 для направления вводимого света на входном конце 2 вперед и назад вдоль волновода 1. В рабочем режиме свет направляется между первой и второй направляющими поверхностями 906, 908.
На первой направляющей поверхности 906 может быть предусмотрена линзовая структура 904, содержащая множество удлиненных линзовых элементов 905, а на второй направляющей поверхности 908 могут быть предусмотрены призматические структуры 912, которые наклонены и выполняют функции элементов вывода света. Множество удлиненных линзовых элементов 905 линзовой структуры 904 и множество наклоненных элементов вывода света отражают вводимый свет, направляемый через волновод 901, чтобы он выходил через первую направляющую поверхность 906.The
Задний отражатель 903, который может представлять собой плоский отражатель, обеспечен, для того чтобы направлять свет, который пропускают через поверхность 908, обратно через волновод 901.A
Выходные лучи света, которые падают как на призматические структуры 912, так и линзовые элементы 905 линзовой структуры 904, выходят под углами, близкими к падению под малым углом к поверхности 906. Призматическая отражающая пленка 926, содержащая грани 927, выполнена с возможностью перенаправления выводимых лучей 234 света за счет полного внутреннего отражения через пространственный модулятор 48 света и компенсирующий переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300.The output light rays that are incident on both the
Фиг. 28В представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую вид сверху выхода коллимирующего волновода 901. Призматические структуры 912 выполнены с возможностью направления света под углами падения на линзовую структуру 904, и такие лучи проходят под углом ниже критического, а потому могут отклоняться. При падении на края линзовой поверхности наклон поверхности обеспечивает отражение света для отклоняющихся лучей и создает коллимирующий эффект. Луч 234 света может быть образован лучами 188a-c света и лучами 189a-c света с падением на положения 185 в линзовой структуре 904 коллимирующего волновода 901.Fig. 28B is a schematic diagram illustrating a plan view of the output of a
Фиг. 28C представляет собой схематичный график, иллюстрирующий полярную зависимость равной яркости поля зрения для устройства отображения в соответствии с фиг. 28А. Таким образом, может быть обеспечен узкий выходной световой конус, размер которого определяют структуры 904, 912 и отражающая пленка 926.Fig. 28C is a schematic graph illustrating the polarity of equal field of view luminance for the display device of FIG. 28A. In this way, a narrow exit light cone can be provided, the size of which is determined by the
Преимуществом является то, что в областях с боковыми углами, например, 45 градусов или более, где могут находиться подглядывающие, яркость выхода на дисплей будет незначительной, как правило, менее 2%. Было бы желательно добиться дополнительного уменьшения выходной яркости. Такое дополнительное уменьшение обеспечивают компенсирующий переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 300 и дополнительный поляризатор 318, как показано на фиг. 28А. Преимуществом является то, что может быть обеспечен высокоэффективный конфиденциальный дисплей с низкой яркостью вне основной оси в пределах широкого поля зрения.The advantage is that in areas with side angles, such as 45 degrees or more, where peepers may be present, the display output brightness will be negligible, typically less than 2%. It would be desirable to achieve an additional reduction in the output brightness. This additional reduction is provided by a compensating switchable liquid
Направленные подсветки, такие как типы подсветок, приведенные на фиг. 27А и фиг. 28А, вместе с множествами замедляющих слоев 301, 330 настоящих вариантов осуществления, могут обеспечивать яркость вне основной оси менее 1,5%, предпочтительно менее 0,75% и наиболее предпочтительно менее 0,5% для характерных положений подглядывающего 47. Кроме того, для основного наблюдателя 45 может быть обеспечена высокая яркость и однородность света по основной оси. Преимуществом является то, что может быть обеспечен высокоэффективный конфиденциальный дисплей с низкой яркостью вне основной оси в пределах широкого поля зрения, который можно переключать в широкоугольный режим посредством управления переключаемым замедляющим слоем 301 с помощью системы 352 управления, представленной на фиг. 1А.Directional illuminations, such as the types of illuminations shown in FIG. 27A and FIG. 28A, together with the plurality of retardation layers 301, 330 of the present embodiments, can provide an off-major-axis luminance of less than 1.5%, preferably less than 0.75%, and most preferably less than 0.5% for the characteristic positions of the
Ниже приведено дополнительное описание функции замедляющих слоев, расположенных между параллельными поляризаторами, для яркости вне основной оси. В различных описанных выше устройствах замедляющие слои располагаются между парой поляризаторов (как правило, дополнительным поляризатором 318 и либо входным поляризатором 210 и выходным поляризатором 218) в ряде различных конфигураций. В каждом случае замедляющие слои выполнены с возможностью исключения воздействия на яркость для света, проходящего через пару поляризаторов и множество замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости замедляющих слоев, но они не снижают яркость для света, проходящего через пару поляризаторов и множество замедляющих слоев, наклоненных к нормали к плоскости замедляющих слоев, по меньшей мере в одном из переключаемых состояний компенсирующего переключаемого замедляющего слоя 300. Ниже приведено более подробное описание этого эффекта, принципы которого можно применять в целом ко всем устройствам, описанным выше.Below is a further description of the function of the retardation layers located between parallel polarizers for brightness off the main axis. In the various devices described above, retardation layers are placed between a pair of polarizers (typically an
Фиг. 29A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси. Корректирующий замедляющий слой 630 может содержать материал с двойным преломлением, представленный эллипсоидом 632 показателя преломления с направлением 634 оптической оси при 0 градусов к оси х, имеющий толщину 631. Обычные лучи 636 света распространяются таким образом, что длина пути в материале совпадает с толщиной 631. Лучи 637 света находятся в плоскости y-z с увеличенной длиной пути; вместе с тем двойное преломление материала является по существу таким же, как для лучей 636. Для сравнения: лучи 638 света, которые находятся в плоскости x-z, отличаются увеличенной длиной пути в материале с двойным преломлением, и, кроме того, двойное преломление отличается от обычных лучей 636.Fig. 29A is a circuit diagram illustrating the illumination (perspective view) of the retardation layer with light off the main axis. The
Таким образом, фазовый сдвиг замедляющего слоя 630 зависит от угла падения соответствующего луча, а также плоскость падения, то есть лучи 638 в плоскости x-z, будет иметь фазовый сдвиг, отличающийся от обычных лучей 636 и лучей 637 в плоскости y-z.Thus, the phase shift of the
Ниже будет описано взаимодействие поляризованного света с замедляющим слоем 630. Чтобы выделить отличия первого и второго компонентов поляризации во время функционирования в направленной подсветке 101, в приведенном ниже пояснении будут рассмотрены третий и четвертый компоненты поляризации.The interaction of polarized light with the
Фиг. 29B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси для третьего состояния линейной поляризации под углом 90 градусов к оси х, и фиг. 29C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя светом вне основной оси для четвертого состояния линейной поляризации под углом 0 градусов к оси х. В таких конструкциях состояния линейной поляризации падающего света совпадают с оптическими осями материала с двойным преломлением, представленного эллипсом 632. В результате не возникает никаких разностей фаз между третьим и четвертым компонентами ортогональной поляризации, и отсутствует какое-либо результирующее изменение состояния поляризации линейно поляризованного вводимого света для каждого луча 636, 637, 638. Таким образом, замедляющий слой 630 не вносит сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через поляризатор на входной стороне замедляющего слоя 630 вдоль оси по нормали к плоскости замедляющего слоя 630. Соответственно, замедляющий слой 630 не влияет на яркость света, проходящего через замедляющий слой 630 и поляризаторы (не показаны) на каждой стороне замедляющего слоя 630. Несмотря на то, что фиг. 29A-C относятся исключительно к замедляющему слою 630, который является пассивным, аналогичного эффекта достигают при применении в описанных выше устройствах переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя и множества замедляющих слоев.Fig. 29B is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of the slow-wave layer with off-principal-axis light for a third linear polarization state at 90 degrees to the x-axis, and FIG. 29C is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of the slow-wave layer with off-principal-axis light for a fourth linear polarization state at 0 degrees to the x-axis. In such designs, the linear polarization states of the incident light are aligned with the optical axes of the birefringent material represented by the 632 ellipse. each
Фиг. 29D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющего слоя 630 светом вне основной оси для состояния линейной поляризации под углом 45 градусов. Состояние линейной поляризации может быть разложено на третий и четвертый компоненты поляризации, которые ортогональны и параллельны направлению оптической оси 634 соответственно. Толщина замедляющего слоя 631 и фазовый сдвиг материала, представленные эллипсоидом 632 показателя преломления, могут обеспечивать результирующий эффект относительного сдвига фазы падающих на слой третьего и четвертого компонентов поляризации на половину волны для заданной длины волны в направлении по нормали, представленным лучом 636. Заданная длина волны может находиться в диапазоне, например, от 500 до 550 нм.Fig. 29D is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of the
При заданной длине волны и для света, распространяющегося по нормали вдоль луча 636, выходная поляризация может поворачиваться на 90 градусов по отношению линейному состоянию 640 поляризации при -45 градусов. У света, распространяющегося вдоль луча 637, можно наблюдать разность фаз, которая близка, но не совпадает с разностью фаз вдоль луча 637 из-за изменений в толщине, а потому на выходе может отмечаться состояние 639 эллиптической поляризации с главной осью, подобной оси линейной поляризации отдаваемого света для луча 636.For a given wavelength, and for light propagating normally along
Напротив, разность фаз для состояния линейной поляризации вдоль луча 638 может существенно отличаться, в частности, может быть достигнуто меньшее значение разности фаз. Такая разность фаз может обеспечивать состояние 644 выходной поляризации, которое при заданной величине угла 642 наклона по существу круговое. Таким образом, замедляющий слой 630 вносит сдвиг фазы в компоненты поляризации света, проходящего через поляризатор на входной стороне замедляющего слоя 630 вдоль оси, соответствующей лучу 638, который наклонен относительно нормали к плоскости замедляющего слоя 630. Несмотря на то, что фиг. 29D относится к замедляющему слою 630, который является пассивным, аналогичного эффекта достигают при применении переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя и множества замедляющих слоев, описанных выше, в переключаемом состоянии переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, соответствующем конфиденциальному режиму.On the contrary, the phase difference for the state of linear polarization along the
Чтобы проиллюстрировать пример характеристик стоп замедляющих слоев вне основной оси, ниже будет описано управление угловой яркостью для C-пластин 308A, 308B, расположенных между дополнительным поляризатором 318 и выходным поляризатором 218 дисплея, для различных вариантов освещения вне основной оси с учетом функций C-пластины 560, расположенной между параллельными поляризаторами 500, 210.To illustrate an example of off-major axis stop retardation layer characteristics, the angular luminance control for the C-
Фиг. 30A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) слоя С-пластины поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией. Падающий компонент 704 линейной поляризации попадает на материал 632 с двойным преломлением замедляющего слоя 560, который представляет собой С-пластину с направлением 507 оптической оси, которое перпендикулярно плоскости замедляющего слоя 560. У компонента 704 поляризации не наблюдают результирующей разности фаз при прохождении через молекулу жидкого кристалла, а потому выходной компонент поляризации идентичен компоненту 704. Таким образом, при прохождении через поляризатор 210 отмечают максимальное пропускание. Таким образом, замедляющий слой содержит замедляющий слой 560 с оптической осью 561, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя 560, которая представляет собой плоскость x-y. Замедляющий слой 560 с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, содержит С-пластину.Fig. 30A is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the C-plate layer with polarized light off the main axis with positive elevation. The incident
Фиг. 30B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) слоя С-пластины поляризованным светом вне основной оси с отрицательным боковым углом. Как и в конструкции, представленной на фиг. 30A, у состояния 704 поляризации не наблюдают результирующей разности фаз, и пропускание происходит с максимальной яркостью. Таким образом, замедляющий слой 560 не вносит сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через поляризатор на входной стороне замедляющего слоя 560 вдоль оси по нормали к плоскости замедляющего слоя 560. Соответственно, замедляющий слой 560 не влияет на яркость света, проходящего через замедляющий слой 560 и поляризаторы (не показаны) на каждой стороне замедляющего слоя 560. Несмотря на то, что фиг. 29A-C относятся исключительно к замедляющему слою 560, который является пассивным, аналогичного эффекта достигают при применении в описанных выше устройствах переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя и множества замедляющих слоев.Fig. 30B is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of a C-plate layer with off-major-axis negative side angle polarized light. As in the design shown in Fig. 30A, no resulting phase difference is observed in the
Фиг. 30C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) слоя С-пластины поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и отрицательным боковым углом. По сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 30A-B, состояние 704 поляризации разделяется на собственные состояния 703, 705 по отношению к материалу 632 с двойным преломлением, что обеспечивает результирующую разность фаз при пропускании через замедляющий слой 560. Результирующий компонент 656 эллиптической поляризации пропускают через поляризатор 210 с уменьшенной яркостью по сравнению с лучами, представленными на фиг. 30A-B.Fig. 30C is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of a C-plate layer with off-major-axis polarized light with positive elevation and negative side angle. Compared to the design shown in Fig. 30A-B, the
Фиг. 30D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) слоя С-пластины поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и положительным боковым углом. Аналогичным образом, как показано на фиг. 30C, компонент 704 поляризации разделяется на собственные состояния 703, 705, которые подвергаются результирующей разности фаз, и обеспечивается компонент 660 эллиптической поляризации, у которого после пропускания через поляризатор отмечают уменьшение яркости соответствующего луча вне основной оси. Таким образом, замедляющий слой 560 вносит сдвиг фазы в компоненты поляризации света, проходящего через поляризатор на входной стороне замедляющего слоя 560 вдоль оси, которая наклонена относительно нормали к плоскости замедляющего слоя 560. Несмотря на то, что фиг. 29D относится к замедляющему слою 560, который является пассивным, аналогичного эффекта достигают при применении переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя и множества замедляющих слоев, описанных выше, в переключаемом состоянии переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, соответствующем конфиденциальному режиму.Fig. 30D is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of a C-plate layer with off-major-axis polarized light with positive elevation and positive lateral angle. Similarly, as shown in FIG. 30C, the
Фиг. 30E представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 30A-D. Таким образом, С-пластина может обеспечивать уменьшение яркости в полярных квадрантах. В комбинации с переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем 301, описанным в других разделах настоящего документа, (i) в первом состоянии широкоугольного режима работы можно исключить уменьшение яркости С-пластиной, и (ii) во втором состоянии узкоугольного режима работы может быть достигнуто уменьшение яркости в расширенной полярной области.Fig. 30E is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 30A-D. Thus, the C-plate can provide brightness reduction in the polar quadrants. In combination with the switchable liquid
Чтобы проиллюстрировать пример характеристик стоп замедляющих слоев вне основной оси, ниже будет описано управление угловой яркостью для перекрестных А-пластин 308A, 308B, расположенных между дополнительным поляризатором 318 и выходным поляризатором 218 дисплея, для различных вариантов освещения вне основной оси.To illustrate an example of the characteristics of stop retardation layers off the main axis, the corner brightness control for
Фиг. 31A представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией. Линейный поляризатор 218 с направлением 219 пропускания электрического вектора используют, чтобы обеспечить состояние 704 линейной поляризации, которое параллельно боковому направлению для первой А-пластины 308A из перекрестных А-пластин 308A, 308B. Направление 309A оптической оси наклонено под углом +45 градусов по отношению к боковому направлению. Фазовый сдвиг замедляющего слоя 308A для угла θ1 вне основной оси в направлении положительной элевации приводит к формированию результирующего компонента 650 поляризации, который обычно является эллиптическим на выходе. Компонент 650 поляризации попадает на вторую А-пластину 308B из перекрестных А-пластин 308A, 308B с направлением 309B оптической оси, которое ортогонально направлению 309A оптической оси первой А-пластины 308A. В плоскости падения, представленной на фиг. 31A, фазовый сдвиг второй А-пластины 308B для угла θ1 вне основной оси равен и противоположен фазовому сдвигу первой А-пластины 308A. Таким образом, для падающего компонента 704 поляризации обеспечен результирующий нулевой фазовый сдвиг, а выходной компонент поляризации идентичен входному компоненту 704 поляризации.Fig. 31A is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of crossed A-plate retardation layers with off-principal-axis polarized light with positive elevation. A
Выходной компонент поляризации совпадает с направлением пропускания электрического вектора дополнительного поляризатора 318, а потому его пропускание является эффективным. Преимуществом является возможность обеспечить по существу отсутствие потерь для лучей света, которые содержат угловой компонент с нулевым боковым углом, поэтому достигают эффективности полного пропускания.The output polarization component coincides with the direction of transmission of the electric vector of the
Фиг. 31B представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) слоев фазовой пластины с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с отрицательным боковым углом. Таким образом, первая А-пластина 308A преобразует входной компонент поляризации в промежуточный компонент 652 поляризации, который обычно представляет собой состояние эллиптической поляризации. Вторая А-пластина 308B снова формирует фазовый сдвиг, равный по величине и противоположный фазовому сдвигу первой А-пластины, так что выходной компонент поляризации идентичен входному компоненту 704 поляризации, и свет эффективно пропускают через поляризатор 318.Fig. 31B is a schematic diagram illustrating the illumination (perspective view) of the layers of a crossed A-plate phase plate with off-major-axis polarized light with a negative side angle. Thus, the
Таким образом, замедляющий слой содержит пару замедляющих слоев 308A, 308B с пересекающимися осями в плоскости замедляющих слоев 308A, 308B, которые образуют плоскость x-y в настоящих вариантах осуществления. Пара замедляющих слоев 308A, 308B имеет оптические оси 309A, 309B, которые проходят под углом 45° по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания электрического вектора поляризатора 318.Thus, the retardation layer comprises a pair of retardation layers 308A, 308B with intersecting axes in the plane of the retardation layers 308A, 308B, which form the x-y plane in the present embodiments. The pair of retardation layers 308A, 308B has
Преимуществом является возможность обеспечить по существу отсутствие потерь для лучей света, которые содержат угловой компонент с нулевой элевацией, поэтому достигают эффективности полного пропускания.An advantage is the ability to provide substantially no loss for light beams that contain a zero elevation corner component, therefore achieving full transmission efficiency.
Фиг. 31C представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и отрицательным боковым углом. Первая A-пластина 308A преобразует компонент 704 поляризации в компонент 654 эллиптической поляризации. Результирующий эллиптический компонент 656 выходит из второй А-пластины 308B. Входной поляризатор 318 анализирует эллиптический компонент 656 с уменьшенной яркостью по сравнению с входной яркостью первого компонента 704 поляризации.Fig. 31C is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of crossed A-plate retardation layers with off-major-axis polarized light with positive elevation and negative side angle. The
Фиг. 31D представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую освещение (вид в перспективе) замедляющих слоев с перекрестными А-пластинами поляризованным светом вне основной оси с положительной элевацией и положительным боковым углом. Первая и вторая A-пластины 308A, 308B формируют компоненты 658 и 660 поляризации, так как результирующий фазовый сдвиг первого и второго замедляющих слоев не обеспечивает компенсации.Fig. 31D is a schematic diagram illustrating illumination (perspective view) of crossed A-plate retardation layers with off-major-axis polarized light with positive elevation and positive lateral angle. The first and
Таким образом, снижается яркость для лучей света с ненулевым боковым углом и ненулевыми компонентами элевации. Преимуществом является возможность повысить уровень конфиденциальности дисплея для подглядывающих, которые оказываются в квадрантах обзора дисплея, при этом не происходит существенного снижения эффективности яркости для основных пользователей дисплея.Thus, the brightness is reduced for light rays with non-zero side angle and non-zero elevation components. The advantage is the ability to increase the level of privacy of the display for peeps who find themselves in the viewing quadrants of the display, while not significantly reducing the effectiveness of brightness for the main users of the display.
Фиг. 31E представляет собой схематичный график, иллюстрирующий изменение выходного пропускания в зависимости от полярного направления для пропускаемых лучей света в соответствии с фиг. 31A-D. По сравнению с конструкцией, представленной на фиг. 30E, для обзора вне основной оси происходит расширение области уменьшения яркости. Вместе с тем переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой 301 может обеспечивать снижение однородности по сравнению с конструкциями С-пластин для обзора вне основной оси в первом широкоугольном режиме рабочего состояния.Fig. 31E is a schematic graph illustrating output transmittance versus polar direction for transmitted light beams according to FIG. 31A-D. Compared to the design shown in Fig. 30E, for off-major-axis viewing, the dimming region is expanded. However, the switchable liquid
При использовании в настоящем документе термины «по существу» и «приблизительно» выражают общепринятые в отрасли степени допуска для соответствующих терминов и/или степени относительности между элементами. Такие общепринятые в отрасли степени допуска составляют от нуля процентов до десяти процентов и, без ограничений, соответствуют значениям компонентов, величинам углов и т.п. Такая взаимозависимость между элементами находится в диапазоне от приблизительно нуля процентов до десяти процентов.As used herein, the terms "substantially" and "approximately" express degrees of tolerance generally accepted in the industry for the respective terms and/or degrees of relativity between elements. Such industry-accepted degrees of tolerance are from zero percent to ten percent, and are consistent with component values, angle values, and the like, without limitation. Such interdependence between elements ranges from about zero percent to ten percent.
Хотя выше описаны различные варианты осуществления в соответствии с принципами, описанными в настоящем документе, следует понимать, что они представлены исключительно для примера, а не для ограничения. Таким образом, широта и объем настоящего описания не должны быть ограничены любыми из описанных выше примеров осуществления, но должны определяться только в соответствии с любыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами, следующими из данного описания. Кроме того, указанные выше преимущества и элементы представлены в описанных вариантах осуществления, но не должны ограничивать сферу применения таких опубликованных пунктов формулы изобретения в отношении процессов и структур, реализуемых с помощью любого или всех из указанных выше преимуществ.While various embodiments have been described above in accordance with the principles described herein, it should be understood that they are presented by way of example only and not by way of limitation. Thus, the breadth and scope of the present description should not be limited by any of the exemplary embodiments described above, but should only be determined in accordance with any of the claims and their equivalents following from this description. In addition, the above advantages and elements are presented in the described embodiments, but should not limit the scope of such published claims in relation to processes and structures implemented using any or all of the above advantages.
Кроме того, заголовки разделов в настоящем документе предложены для единообразия в соответствии с предложениями 37 CFR 1.77 (Свод федеральных правил) или иным образом для обеспечения организации текста. Данные заголовки не должны ограничивать или характеризовать вариант (-ы) осуществления, изложенный (-ые) в любых пунктах формулы изобретения, которые могут быть следствием настоящего описания. В частности и для примера, хотя заголовки относятся к «области техники», пункты формулы изобретения не должны быть ограничены языком, выбранным в данном заголовке для описания так называемой области. Кроме того, описание технологии в разделе «Предпосылки создания изобретения» не должно толковаться как признание того, что определенная технология представляет собой предшествующий уровень техники для любого (-ых) варианта (-ов) осуществления данного описания. Кроме того, раздел «Краткое описание» не должен считаться характеристикой варианта (-ов) осуществления, изложенного (-ых) в опубликованных пунктах формулы изобретения. Дополнительно в данном описании любая ссылка на «изобретение» в единственном числе не должна использоваться в качестве аргумента для утверждения того, что в данном описании присутствует лишь один новый элемент. В объем множества вариантов осуществления, вытекающих из данного описания, может входить множество изобретений, и, соответственно, в таких пунктах формулы изобретения заявлено (-ы) охраняемое (-ые) ими изобретение (-ия) и его (их) эквиваленты. Во всех случаях объем таких пунктов формулы изобретения рассматривается согласно их существу в свете настоящего описания и не должен быть ограничен приведенными в настоящем документе заголовками разделов.In addition, section headings in this document are proposed for consistency in accordance with 37 CFR 1.77 (Code of Federal Regulations) or otherwise to provide text organization. These headings are not intended to limit or characterize the embodiment(s) set forth in any claims that may follow from the present description. In particular and by way of example, although the headings refer to the "field of technology", the claims should not be limited to the language chosen in this heading to describe the so-called field. In addition, the description of technology in the Background of the Invention section should not be construed as an admission that a particular technology is prior art to any embodiment(s) of this disclosure. In addition, the "Summary" section should not be considered as characterization of the embodiment(s) set forth in the published claims. Additionally, in this description, any reference to "invention" in the singular should not be used as an argument for asserting that only one new element is present in this description. A variety of inventions may be included within the scope of the many embodiments flowing from this specification, and accordingly, such claims claim(s) the invention(s) protected by them and its (their) equivalents. In all cases, the scope of such claims is considered on their merits in light of the present description and should not be limited by the section headings given herein.
Claims (52)
Applications Claiming Priority (17)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762559187P | 2017-09-15 | 2017-09-15 | |
US62/559,187 | 2017-09-15 | ||
US201762565836P | 2017-09-29 | 2017-09-29 | |
US62/565,836 | 2017-09-29 | ||
US201762582052P | 2017-11-06 | 2017-11-06 | |
US62/582,052 | 2017-11-06 | ||
US201762592085P | 2017-11-29 | 2017-11-29 | |
US62/592,085 | 2017-11-29 | ||
US201862634168P | 2018-02-22 | 2018-02-22 | |
US62/634,168 | 2018-02-22 | ||
US201862641657P | 2018-03-12 | 2018-03-12 | |
US62/641,657 | 2018-03-12 | ||
US201862673359P | 2018-05-18 | 2018-05-18 | |
US62/673,359 | 2018-05-18 | ||
US201862699914P | 2018-07-18 | 2018-07-18 | |
US62/699,914 | 2018-07-18 | ||
PCT/US2018/051021 WO2019055753A1 (en) | 2017-09-15 | 2018-09-14 | Optical stack for switchable directional display |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020112461A RU2020112461A (en) | 2021-10-15 |
RU2020112461A3 RU2020112461A3 (en) | 2022-04-08 |
RU2785432C2 true RU2785432C2 (en) | 2022-12-07 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6204904B1 (en) * | 1996-10-31 | 2001-03-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Reflective liquid crystal device |
US20140232836A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-08-21 | ReaID Inc. | Temporally multiplexed display with landscape and portrait operation modes |
US20140340617A1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | Fujifilm Corporation | Liquid crystal display device |
WO2016152311A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | シャープ株式会社 | Mirror display |
TWM537663U (en) * | 2016-10-25 | 2017-03-01 | 揚昇照明股份有限公司 | Viewing angle control device and viewing angle controllable display apparatus |
WO2017117570A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Two mode electro-optic filter |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6204904B1 (en) * | 1996-10-31 | 2001-03-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Reflective liquid crystal device |
US20140232836A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-08-21 | ReaID Inc. | Temporally multiplexed display with landscape and portrait operation modes |
US20140340617A1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | Fujifilm Corporation | Liquid crystal display device |
WO2016152311A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | シャープ株式会社 | Mirror display |
WO2017117570A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Two mode electro-optic filter |
TWM537663U (en) * | 2016-10-25 | 2017-03-01 | 揚昇照明股份有限公司 | Viewing angle control device and viewing angle controllable display apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102610147B1 (en) | Optical stack for switchable directional displays | |
JP7291444B2 (en) | Display device and viewing angle control optical element | |
US11016318B2 (en) | Optical stack for switchable directional display | |
WO2021097040A1 (en) | Display device with uniform off-axis luminance reduction | |
CN110809732A (en) | Optical stack for imaging directional backlights | |
RU2785432C2 (en) | Optical stack for switchable directional display device | |
RU2790932C2 (en) | Reflecting optical stack for display with display protection | |
TW202332973A (en) | Display device with uniform off-axis luminance reduction |