(57)【要約】【課題】自由観察モード用のＢ１及び制限観察モード用のＢ２という、少なくとも二つの動作モードにおいて動作し得るスクリーンを提供する。【解決手段】スクリーン１は、画像表示ユニット２と、観察方向において観察された場合に画像表示ユニット２の前面において配設されたプレート形状の透明な光ガイド３と、光ガイド３のエッジにおいて横方向において配置された光源４と、を具備する。動作モードＢ１においては、画像表示ユニット２に由来する光が、画像情報によって変調された状態において、本質的に影響を受けることなしに光ガイド３を通過するように、光源４は、スイッチオフされる。動作モードＢ２においては、光源４は、スイッチオンされる。画像表示ユニット２に由来する光は、画像情報によって変調された状態において、光ガイド３の表面によって放射される光と重畳され、画像情報の視認性が減少する。【選択図】図３
2020013161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの動作モード、即ち、自由観察モード用のＢ１及び制限観察モード用のＢ２、において動作し得るスクリーン（１）であって、
−画像表示ユニット（２）と、
−観察方向において観察された場合に前記画像表示ユニット（２）の前面において配設されたプレート形状の透明な光ガイド（３）と、
−前記光ガイドのエッジにおいて横方向において配置された光源（４）と、
を具備するスクリーン（１）において、
−前記画像表示ユニット（２）は、前記観察方向において観察された場合に前記光ガイド（３）の背後において配置され、
−前記光ガイド（３）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された２０％未満のヘイズ値を有し、
−動作モードＢ１においては、前記画像表示ユニット（２）に由来する光が、画像情報によって変調された状態において、本質的に影響を受けることなしに前記光ガイド（３）を通過するように、前記光源（４）は、スイッチオフされ、
−動作モードＢ２においては、前記光源（４）は、スイッチオンされ、且つ、第一代替肢においては、空間内において且つ／又はその濃度との関連において前記光ガイド内において分散された散乱粒子（５）に起因して、或いは、前記光ガイド（３）の大きな面の少なくとも一つ、の上部において配置又は形成された出射結合要素に起因して、０°≦α≦θである、前記光ガイド（３）の前記少なくとも一つの大きな面の前記表面法線との関係において角度αにおいて計測された、平均輝度が、Ｘ≧１．２である、少なくとも係数Ｘだけ、１０°≦θ≦６０°である、前記表面法線との関係における角度α＞θにおいて放射された、前記光ガイド（３）の同一の大きな面Ｆ１上における最大計測可能輝度よりも小さい、光放射特性が生成され、且つ／又は、第二代替肢においては、前記画像表示ユニット（２）は、前記画像表示ユニット（２）の前記表面法線の方向において実現される輝度が、その表面法線との関係におけるα≧θの角度において実現されるものを上回っている、光放射特性を有し、
−その結果、動作モードＢ２においては、前記画像表示ユニット（２）に由来する前記光は、画像情報によって変調された状態において、広い角度範囲にわたって前記光ガイド（３）の前記表面によって放射された光と重畳され、これにより、観察角度α＞θにおいて、前記画像表示ユニット（２）上において提示された前記画像情報の視認性が、減少されるか、或いは、さらには妨げられる、
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記光ガイド（３）の前記ヘイズ値は、１０％未満、好ましくは、５％未満であり、且つ／又は、前記角度θは、１０°、３０°、３０°、又は４５°であり、且つ／又は前記係数Ｘは、≧２．５であることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン（１）。
【請求項３】
前記角度θは、前記照射される光の量の関数として規定され得ることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のスクリーン（１）。
【請求項４】
散乱粒子（５）が提供されている場合に、前記光ガイド（４）は、透明な熱可塑性又は熱弾性材料から構成され、前記散乱粒子（５）は、本質的に均一に分散され、前記散乱粒子（５）は、好ましくは、二酸化チタン、硫酸バリウム、又はシルセスキオキサン粒子、或いは、架橋ポリスチレン粒子から構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項５】
前記透明な光ガイド（３）は、マトリックスプラスチックＡと、その内部に分散された重合体Ｂの散乱粒子（５）と、から構成され、重合体Ｂの前記散乱粒子の占有率は、前記マトリックスプラスチックＡとの関係において、０．００００１〜５ｗｔ．−％であり、且つ、前記重合体Ｂの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、少なくとも０．００２単位だけ、前記マトリックスプラスチックＡの屈折率ｎＤ（Ａ）を上回っていることを特徴とする、請求項４に記載のスクリーン（１）。
【請求項６】
前記光ガイド（３）は、二つの層（３ａ、３ｂ）から構成され、これらの層自体が、押出しプロセスによって製造された光ガイドであり、前記層（３ａ、３ｂ）は、その押出し方向が互いに交差するように、その大きな面が互いに圧接するようにしていることを特徴とする、第二代替肢である、請求項１に記載の、或いは、請求項２〜５のいずれか一項に記載の、スクリーン（１）。
【請求項７】
別の光ガイドが、前記観察方向において観察された場合に前記光ガイド（３）の前面において配置され、且つ、出射結合要素が、前記光ガイド（３）及び前記その他の光ガイドの前記大きな面のうちの一つの上部において配置又は形成され、光源（４）が、前記光ガイド（３）の一つのエッジにおいて、且つ、前記その他の光ガイドの、前記光ガイドのエッジに対向する、エッジにおいて、配置され、且つ、前記出射結合要素は、光が照射方向において位置する４分の１空間内に放射されるように、非対称な光放射特性を定義していることを特徴とする、第一代替肢である、請求項１に記載のスクリーン（１）。
【請求項８】
前記光源（４）は、前記画像表示ユニット（２）上において提示された画像内において発生しない色の光を放射することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項９】
前記光源（４）は、前記画像表示ユニット（２）上において提示された前記画像内において発生する、或いは、色スペクトル内においてそのような色に近接している、色の光を放射することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１０】
前記光源（４）は、前記画像表示ユニット（２）上において提示された前記画像内において発生する色とほぼ補色の関係にある色の光を放射することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１１】
−前記光ガイド（３）は、プラスチックから構成され、
−平行な又は交差した長円のルーバ（６）の形態における散乱粒子（５）が、前記光ガイド（３）内において分散しているが、前記散乱粒子（５）は、前記ルーバ（６）の外部の前記光ガイド（３）内には、含まれておらず、且つ／又は、出射結合要素が、前記光ガイド（３）の前記大きな面の少なくとも一つの上部において形成されているか又はこれに対して適用され、
−これにより、前記光源（４）がスイッチオフされる、動作モードＢ１においては、前記画像表示ユニット（２）から到来する前記光は、本質的に影響を受けることなしに前記光ガイド（３）を通過し、且つ、
−これにより、前記光源（４）がスイッチオンされる、動作モードＢ２においては、前記画像表示ユニット（２）から到来する前記光は、前記光ガイド（３）が、いまや、ほとんど排他的にルーバ形態（６）において構成された前記散乱粒子（５）から放射する光と重畳され、これにより、傾斜した状態において前記画像表示ユニット（２）を観察している者にとって、前記画像表示ユニット（２）上において提示された画像の視認性が制限される、
ことを特徴とする、請求項１の一般的部分において記載のスクリーン（１）。
【請求項１２】
前記透明な光ガイド（３）内において利用される前記散乱粒子（５）は、前記光ガイドの重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ．−ｐｐｍの濃度における１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの二酸化チタンであることを特徴とする、請求項１１に記載のスクリーン（１）。
【請求項１３】
前記透明な光ガイド（３）は、マトリックスプラスチックＡと、この内部において分散された重合体Ｂの散乱粒子（５）と、から構成され、重合体Ｂの前記散乱粒子（５）の占有率は、前記マトリックスプラスチックＡとの関係において０．０１〜３ｗｔ．−％であり、且つ、前記重合体Ｂの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、少なくとも０．００２単位だけ、前記マトリックスプラスチックＡの屈折率ｎＤ（Ａ）を上回っていることを特徴とする、請求項１１に記載のスクリーン（１）。
【請求項１４】
利用される前記散乱粒子（５）は、ＵＶ光によって照明された際に可視光を放射する蛍光粒子であり、且つ、利用される前記光源（４）は、ＵＶ光を放出するＬＥＤであることを特徴とする、請求項１１に記載のスクリーン（１）。
【請求項１５】
例えば、防眩及び／又は反射防止被覆などの反射減少手段が、前記画像表示ユニット（２）の上部表面上において且つ／又は前記光ガイド（３）の前記大きな面の少なくとも一つの上部において配置されていることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１６】
前記光源（４）は、一つ又は複数の規定された色において光を放出するように適合されていることを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１７】
例えば、ＡＴＭ、支払端末、又はモバイル装置において、ＰＩＮ、電子メール、ＳＭＳテキスト、又はパスワードなどのコンフィデンシャルデータを入力又は表示するための請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のスクリーン（１）の使用。
【請求項１８】
請求項１１〜１６のいずれか一項に従って使用される光ガイド（３）を製造する方法であって、
−散乱粒子（５）がドーピングされたプレーナーなシリコーンゴム層との間において交互に変化する多数のプレーナーな透明なシリコーンゴム層のプレーナーなラミネーション又は接着接合のステップと、
−前記プレーナーなラミネーション又は接着接合の結合部を硬化させるステップと、
−このようにして得られた前記ラミネーション又は接着接合体から望ましい厚さの少なくとも一つの光ガイド（３）を切断するステップであって、前記切断方向は、前記シリコーンゴム層の表面に対してほぼ垂直である、ステップと、
を具備する方法。
【請求項１９】
前記光ガイド（３）の一方又は両方の大きな面は、一つ又は複数のカバー層を個々の該大きな面上に適用することにより、封止されていることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
近年、ＬＣＤの視認角度が大幅に拡大している。但し、しばしば、スクリーンのこのような大きな観察角度範囲が不利となり得る状況が存在している。バンキングデータ又はその他の個人的事項及び機密データなどの情報が、益々、ノートブック及びタブレットＰＣなどのモバイル装置上において利用可能となっている。従って、ユーザは、このような機密データの観察が許容される人物に関するなんらかの制御を必要としており、ユーザは、例えば、休暇のスナップ写真を見る又は広告を読む際に、表示された情報をその他の者と共有するための広い観察角度と、表示された情報を秘密の状態において維持するための狭い観察角度と、の間において選択可能でなければならない。
【背景技術】
【０００２】
所謂プライバシモードにおける光学データの保護を実現するべく、マイクロルーバ（micro-louver）に基づいたアクセサリフィルムが、モバイル表示スクリーンにおいて既に使用されている。但し、このようなフィルムは、モードの間におけるスイッチングが可能ではなく、手作業により、適用及び除去しなければならない。又、これらは、使用されていない際に、表示スクリーンとは別個に搬送しなければならない。別の大きな欠点は、このようなルーバフィルムの使用に伴う光の損失である。
【０００３】
特許文献１は、マイクロルーバのフィルタによって提供されるプライバシ保護について記述している。この場合に、最大の欠点は、フィルタを機械的に装着又は除去するニーズと、保護されたモードにおける光の損失と、である。
【０００４】
特許文献２は、プライバシモードを生成するべく、小さな規則的に配列されたプリズムストリップがその表面に提供されたフィルムの使用について記述している。このフィルムの開発及び製造は、非常に複雑である。
【０００５】
特許文献３においては、所謂「クロモニック（chromonic）」層の間において配置された液晶をトリガすることにより、自由な観察と制限された観察との間のスイッチングが実現されている。これは、光の損失を伴っており、且つ、実装も、かなり複雑である。
【０００６】
特許文献４は、照明システム及び表示装置を構成するための多数の概念を開示している。具体的には、この特許文献の図３Ａ及び図３Ｂに示されているバージョンは、ウェッジ形状の光ガイドから構成された二つのバックライトと、ＬＣＤパネルと、を使用しており、この場合に、後部バックライト４０は、広い照明角度を肯定的に生成するように意図されており、且つ、前部バックライト３８は、狭い照明角度を肯定的に生成するように意図されている。但し、バックライト３８を通過する際にバックライト４０に由来する広い照明角度を有する光を本質的に狭い照明角度を有する光に変換することなしに、バックライト３８が狭い照明角度を生成しようとする方式が不明瞭な状態に留まっている。
【０００７】
特許文献４の図５において示されている構成との関連においては、二つの光ガイド４６及び４８が、それぞれ、「狭い光」、即ち、狭い照明角度を有する光、を生成していることに留意されたい。光ガイド４８内における、「広い光」、即ち、広い照明角度を有する光、への光の変換は、部分的ミラー５０によってのみ実現されているが、この部分的ミラー５０には、複雑なプロセスにおいてプリズム構造を提供しなければならない。この変換は、光の強度を大幅に減少させ、その理由は、最初に狭い照明角度において出射する光（利用可能な唯一の光）が、結果的に、広い照明角度内に、原則的には半空間内に、広がっているからである。この結果、（輝度と関係付けられる）明るさは、パラメータに応じて、５分の１以下に、低減されることになる。従って、この構成は、実際的な適用性をほとんど有していない。
【０００８】
特許文献４の図７による実施形態においては、ＵＶ光を可視光に変換するリン層が絶対的な必要条件である。これは、その実行にかなり手間がかかり、且つ、読み取られ得るようにＬＣＤを照明するべくバックライトから十分な光を得る狙いが存在している場合には、非常に大きなＵＶ強度を必要としている。従って、この構成は、費用を所要し、且つ、複雑であって、ＵＶ放射の遮蔽による除去のみに起因し、実行不能なものとなっている。
【０００９】
特許文献５は、スクリーン内における非常に複雑なバックライトについて記述している。図１及び図１５によれば、この設計は、いくつかの光ガイドのみならず、マイクロレンズ要素４０及びプリズム構造などのその他の複雑な光学要素をも利用しており、これらの複雑な光学要素は、後部照明から到来する光をその途上において前部照明に変換している。これは、実装が費用を所要すると共に複雑であり、且つ、これには、光の損失が伴っている。特許文献５の図１７に示されているバージョンによれば、両方の光源４Ｒ及び１８が狭い照明角度を有する光を生成しており、後部光源１８によって放射された光が、まず、手間をかけることにより、大きな照明角度を有する光に変換されている。この複雑な変換は、既に上述したように、明るさを大幅に減少させる。
【００１０】
特許文献６によれば、光入射角度に応じて、光を変化する狭い又は広い領域内に偏向させるべく、演算及び製造が困難である特別な光学表面１９が使用されている。これらの構造は、フレネルレンズに類似している。更には、無効なエッジが存在しており、これらは、光を望ましくない方向に偏向させる。従って、本当に有用な光分布が実現され得るかどうかが、不確実な状態に留まっている。
【００１１】
特許文献７によって教示されている制限された視野の実現においては、横方向の視野を特別な波長とオーバーレイするように、スクリーンから特定の距離において配置されると共にスクリーンに装着されたホログラムを照明する更なる光源が使用されている。この場合の欠点は、必要とされるスクリーンからの光源までの間隔と、適切なホログラムを製造するための複雑さと、である。
【００１２】
特許文献８は、階段の提供された特別な光ガイドについて記述しており、この光ガイドは、エッジから照明される方向に応じて、大きな面積を有する光を様々な方向に放射している。例えば、ＬＣディスプレイなどの透過性イメージャとの相互作用において、自由観察モードと制限観察モードとの間においてスイッチング可能であるスクリーンを生成することができる。この場合には、例えば、制限された視野効果が、特定の支払動作において望ましい、同時に左／右／上／下においてではなく、左／右方向又は上／下方向においてしか、生成されえないという点が欠点である。これに加えて、制限観察モードにおいても、阻止された観察角度から、ある程度の残留光が可視状態にある。
【００１３】
最後に、特許文献９は、画像の認識性の任意選択による制限のための方法及び構成について記述している。これを目的として、スクリーンから出射する光の少なくとも７０％に対して透明であると共に横方向光源から入射する光を制限された角度範囲内に偏向させる特別な光学要素が必要とされており、この結果、γ＞２０°であるγを上回る角度αにおいてスクリーンの表面法線まで延在する方向において、スクリーンから出射した光は、スクリーンの表面法線に対して角度β＜γからのみ、光学要素によって偏向された光と重畳するようになっている。
【００１４】
上述の方法及び構成は、原則として、基本的なスクリーンの明るさを顕著に低減し、且つ／又は、モードの間におけるスイッチングのための能動的な、但し、少なくとも特別な、光学要素を必要とし、且つ／又は、製造が複雑であると共に費用を所要し、且つ／又は、自由観察モードにおける分解能を劣化させる、という共通的な欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６７６５５５０号明細書
【特許文献２】米国特許第５９９３９４０号明細書
【特許文献３】国際特許出願公開第２０１２／０３３５８３号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／００６７１５６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１２／０２３５８９１号明細書
【特許文献６】特開２００７−１５５７８３号
【特許文献７】英国特許出願公開第２４２８１２８Ａ号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１３／０３０８１８５号明細書
【特許文献９】独国特許出願公開第１０２０１４００３２９８Ａ１号明細書
【発明の概要】
【００１６】
以上の内容に鑑み、本発明の課題は、第二動作モードが可能な限り制限されていない観察角度を有する自由視野を可能にする状態において、任意選択によって制限された観察モードにより、情報の安全な提示を実装し得るスクリーン及び方法について記述するというものである。本発明は、単純な手段により、且つ、可能な限り低廉に、実装可能である。両方の動作モードにおいて、最大可能分解能、特に、使用されているスクリーンの固有の分解能が、可視状態にある。更には、本発明の解決策は、最小限の可能な光損失しか生成しない。好ましくは、例えば、ＬＣＤ及びＯＬＥＤスクリーンなどの可能な最大数のスクリーンタイプについて利用され得るように、スクリーンの前面において本解決策を配設することが望ましい。
【００１７】
このタスクは、少なくとも二つに動作モード、即ち、自由観察モード用のＢ１及び制限観察モード用のＢ２、において動作し得るスクリーンによって解決されている。このようなスクリーンは、画像表示ユニットと、観察方向において観察された場合に画像表示ユニットの前面において配置された一つ又は複数のプレート形状の、且つ、透明な、光ガイドと、原則的に、光ガイドのエッジの少なくとも一つに沿って横方向において配置された光源と、を具備する。画像表示ユニットは、観察方向において観察された場合に光ガイドの背後において配置されている。光ガイドは、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された２０％未満の、或いは、好適な実施形態においては、１０％未満の、或いは、特に好適な実施形態においては、５％又は４％未満の、平均ヘイズ値を有する。
【００１８】
動作モードＢ１においては、画像情報によって変調された、画像表示ユニットに由来する光が、影響を受けることなしに光ガイドを本質的に通過するように、光源がスイッチオフされている。動作モードＢ２においては、光源は、スイッチオンされている。このモードの第一の代替肢においては、空間内において且つ／又はその濃度との関連において光ガイド内において分散された散乱粒子に起因して、或いは、光ガイドの大きな面の少なくとも一つの上部において構成又は形成された出射結合要素に起因して、０°≦α≦θである、光ガイドの少なくとも一つの大きな面の表面法線との関係において角度αにおいて計測された平均輝度が、Ｘ≧１．２である係数Ｘだけ、１０°≦θ≦６０°である、表面法線との関係において角度α＞θにおいて放射された、光ガイドの同一の大きな面Ｆ１上において計測可能である最大輝度よりも小さい、光放射特性が生成される。その他の実施形態においては、係数Ｘは、≧２．５であってもよく、且つ／又は、角度θは、１０°、３０°、３０°、４５°又は任意のその他の有意な値であってもよい。
【００１９】
第一代替肢と組み合わせることもできる、第二代替肢においては、画像表示ユニットは、表面法線との関係においてα≧θの角度におけるよりも、画像表示ユニットの表面法線の方向において、大きな輝度が実現される、光放射特性を有する。この種の画像表示ユニットは、例えば、ＬＣＤにおいては、ＬＣＤパネルとバックライトとの間において、ＯＬＦ（Optical Lighting Film）及びＢＥＦ（Brightness Enhancement Film）の交差シートを使用する場合に、生成することができる。
【００２０】
この結果、動作モードＢ２においては、画像表示ユニットに由来する、且つ、画像情報によって変調された、光は、広い角度範囲にわたって光ガイド表面によって放出された光と重畳されており、これにより、観察角度α＞θにおいて、画像表示ユニット上において提示された画像情報の可視性が、低減され、或いは、場合によっては、妨げられる。
【００２１】
又、この場合に、本発明の以下の実施形態と同様に、Ｘの値は、例えば、Ｘ≧４、５、６、１０、２０、５０、１００、又は更に大きなものなどのように、異なるように選択することもできる。この値は、表面法線の方向において放射された光との比較において、どれだけ多くの光が、光ガイドにより、横方向に延在する観察角度内に放射されるのかの尺度である。具体的には、角度θは、光の量の関数として規定することが可能であり、即ち、角度θは、照射された光の量の影響を受ける可能性があり、光の量が多いほど、多くの光が表面法線の方向において放射される。
【００２２】
本発明のスクリーンの有利な一実施形態においては、光ガイドのエッジの少なくとも一つに沿って動作モードＢ２においてスイッチオンされた光源は、光ガイドの大きな面Ｆ１の少なくとも一つの上部において、角度範囲０°≦α≦３０°において、Ｘ≧２．５（或いは、４又は５超など）である、係数Ｘだけ、表面法線との関係において３０°≦α≦９０°の角度範囲において計測される最大（単一の）輝度よりも、小さい平均輝度を有する、光放射特性を生成している。
【００２３】
理想的なケースにおいては、光ガイドの大きな面Ｆ１の少なくとも一つの上部において、表面法線との関係において角度範囲０°≦α≦３０°においては、ほとんど光が出射結合されず、且つ、表面法線との関係において角度範囲３０°≦α≦９０°においては、光が、恐らくは、この方向におけるスクリーンの輝度とほとんど同一の、或いは、場合によっては、これを上回る、輝度を伴って、照射される、光照射特性が支配的となろう。但し、この理想的なケースは、実際には、実現することがほとんど不可能である。
【００２４】
ここで、角度αは、スクリーン上において、水平方向、垂直方向、及び／又は任意のその他の方向に沿って、但し、いずれの場合にも、表面法線との関係において、計測することができる。所与の条件が水平方向及び垂直方向の角度計測に適用される場合には、動作モードＢ２におけるスクリーンは、左、右、上、及び下からの傾斜角度においては、観察することができない。但し、所与の条件が水平方向の角度計測にのみ適用される場合には、動作モードＢ２におけるスクリーンは、左及び右からの傾斜角度においては、観察することができないが、上及び下からの観察は、原則的に可能である。
【００２５】
本発明の有利な一実施形態においては、光ガイド内の散乱粒子―第一代替肢に準拠した状態において提供される限り―は、マイクロルーバの形態において内蔵されており、この場合に、マイクロルーバは、透明な非散乱材料内において埋め込まれている。通常、マイクロルーバは、３０μｍ〜１５０μｍの厚さと、３０μｍ〜３００μｍの高さと、を有することができる。マイクロルーバからマイクロルーバへの平均中心距離は、４０μｍ〜１５０μｍであってもよいが、原則的に、その他の値も可能である。重要なことは、マイクロルーバが傾斜角度において観察された際に十分な光を出射結合するように、中心距離に対する高さの比率が十分に大きいという点にある。
【００２６】
更には、マイクロルーバは、平行な状態において、且つ／又は、なんらかの角度において交差した状態において、構成することができる。これらが平行である場合には、これらからの光出射結合の結果は、提示された画像情報上における光重畳により、例えば、左−右又は上−下などの、一つの次元においてのみ、視認性が低減されることになるというものである。但し、マイクロルーバが、例えば、直交方式により、互いに交差するように構成されている場合には、これらからの光出射結合の結果は、提示された画像情報上における光重畳により、二つの次元において、即ち、同時に左−右及び上−下において、視認性が低減されることになるというものである。
【００２７】
その一つの可能な実装形態においては、マイクロルーバは、散乱粒子と混合されたシリコーンゴムから構成されている。このケースにおいては、散乱粒子は、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、又はシルセスキオキサン粒子、及び／又は架橋ポリスチレン粒子であってもよく、この場合には、マイクロルーバは、透明なシリコーンゴム内において埋め込まれている。
【００２８】
この結果、光ガイドの表面法線との関係における狭い角度において、これとの関係における広い角度（例えば、３０又は４５度よりも広い）におけるよりも、顕著に少ない光が出射結合される、光ガイドの放射特性を実現することが可能であり、これは、望ましい。
【００２９】
本発明の究極的な本質的目的は、観察が阻止されるべき角度における画像表示ユニットに由来する光との比較における、光ガイドに由来する光の大きな（相対的な）明るさであり、その一方において、この真逆が、阻止されてはいない角度に対して適用されることを意図しており、即ち、このような観察角度において観察された場合に、画像表示ユニットの光は、光ガイドからの重畳される光よりも強力になるように意図されている。
【００３０】
特に、本発明のスクリーンのこのバージョンの場合には、光ガイドが、透明な熱可塑性又は熱弾性材料と、その内部において本質的に均一に分散された散乱粒子と、から構成されてもよく、散乱粒子は、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、シルセスキオキサン粒子、又は架橋ポリスチレン粒子から構成される、ということが適用される。その他の種類の散乱粒子も同様に可能である。
【００３１】
透明な光ガイド内の好適な散乱粒子は、個別の光ガイドの重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ．−ｐｐｍの濃度における１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの二酸化チタン粒子である。特に好適には、一つ又は複数の光ガイドは、０．１〜５０ｗｔ．−ｐｐｍの、或いは、好ましくは、０．１〜１０ｗｔ．−ｐｐｍの、二酸化チタン散乱粒子の濃度により、１６０〜４５０ｎｍの、或いは、特に好ましくは、１７０〜４００ｎｍの、平均粒子サイズを有する二酸化チタン粒子により、製造されている。ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、このような光ガイドのヘイズ値は、０．２〜２％の範囲である。
【００３２】
但し、適切な濃度における、約３μｍの粒子サイズの硫酸バリウムの、約４μｍの粒子サイズの架橋ポリスチレンの、或いは、約２μｍ粒子サイズのシルセスキオキサンの、散乱粒子を使用することも可能である。又、光ガイド３は、その重量との関係において、少なくとも４０ｗｔ．−％の、好ましくは、少なくとも６０ｗｔ．−％の、量におけるポリメチルメタクリレートを含むことができる。
【００３３】
この結果、光ガイドの表面法線との関係における狭い角度において、広い角度（例えば、３０又は４５度超）におけるよりも、顕著に少ない光が出射結合される、光ガイドの放射特性を実現することが可能であり、これは、本発明の範囲においては、望ましく、且つ、必要とされている。
【００３４】
又、一般には、透明な光ガイドが、マトリックスプラスチックＡと、その内部において分散された重合体Ｂの散乱粒子と、から構成されることも可能であり、重合体Ｂから構成された散乱粒子の占有率は、マトリックスプラスチックＡとの関係において０．００００１〜５ｗｔ．−％であり、且つ、重合体Ｂの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、少なくとも０．００２単位だけ、マトリックスプラスチックＡの屈折率ｎＤ（Ａ）を上回っている。
【００３５】
散乱粒子がルーバの形態において使用されていない場合には、散乱粒子は、光ガイドがなんらの不均一な光学構造をも有することのないように、光ガイド内において均一に分散されている。
【００３６】
更には、プレート形状の光ガイドは、互いに対向する少なくとも二つの大きな面を有し、これらは、互いに平行な状態において、或いは、互いとの関係において傾斜した状態において、構成されている。ウェッジ形状の構造も同様に可能であるが、平行な面が有利である。光ガイドの有用な厚さは、通常、両端を含む０．５ｍｍ〜４ｍｍである。その他の厚さも、特定のケースにおいては有用であり得る。
【００３７】
すべての実施形態において、画像表示ユニットが、例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、プラズマディスプレイ、ＦＥＤスクリーン、ＳＥＤスクリーン、ＶＦＣスクリーン、又はなんらかのその他の種類のスクリーンであってもよい、ことが適用される。但し、画像表示ユニット―イメージャとも呼称される―は、バックライト型のフィルム、或いは、場合によっては、印刷された画像などの、静的な特性を有することもできる。その他のバージョンも同様に可能である。
【００３８】
更には、例えば、防眩及び／又は反射防止被覆などの反射を減少させる手段が、画像表示ユニットの上部表面上において、且つ／又は、光ガイドの大きな面の少なくとも一つの上部において、配置されている場合には、利点を提供し得る。本発明との関連において、特に、防眩被覆は、外部光スポットの直接反射を低減するのみならず、画像表示ユニットの前面において配置された光ガイドによって画像表示ユニットに向かって放射された光が拡散反射して戻ることをも可能にすることになる。
【００３９】
本発明のすべての実施形態においては、前記光源は、ＬＥＤ又はＬＥＤ列又はレーザダイオードであってもよい。その他のバージョンも、実行可能であり、且つ、本発明の範囲に含まれる。
【００４０】
光ガイドが、それ自体が押出しプロセスによって製造された光ガイドである、二つの層から構成されている場合には、第二代替肢の特別な一実施形態を得ることができる。この場合には、層の大きな面は、その押出し方向が交差するように、可能な限り互いに近接することを要する。理由は、押出し方向が光ガイドの光放射特性に対して強力な影響を有しているからである。これらの方向が交差している場合には、画像表示ユニットの前面において、左−右方向と上−下方向の両方において、イメージャに由来する光への重畳のための光出射結合を実現することができる。
【００４１】
第一代替肢の好適な一実施形態においては、スクリーンは、更なる光ガイドを具備する。特に有利には、別の光ガイドが、観察方向において観察された場合に光ガイドの前面において配置されている。光ガイド（３）及びその他の光ガイドのそれぞれの大きな面の一つの上部には、出射結合要素が配置又は形成されており、光源（４）は、光ガイド（３）の一つのエッジにおいて、且つ、このエッジの反対側に位置するその他の光ガイドのエッジにおいて、配置されており、且つ、光が照射方向において位置する４分の１の空間内に放射されるように、出射結合要素は、非対称な光放射特性を定義している。
【００４２】
一般に、使用可能な出射結合要素は、例えば、ホログラフィック構造又はその他のマイクロ構造であり、これらも、光ガイドの表面内にエッチングすることができる。非対称な光放射特性は、例えば、左エッジから光ガイド内に放射された光が、光ガイドの個々の大きな面の表面法線によって形成された４分の１の空間及び照射方向内に―即ち、光源から離れるように―但し、後ろ向きの方向にではなく、放射されるという点において、それ自体を表すことになる。放射範囲は、例えば、表面法線との関係において２０°から５０°まで延在する範囲であってもよい。
【００４３】
別の好適な実施形態においては、光源は、着色された光を放出するように適合されている。着色された光は、白色ではない、特に、可視光、即ち、例えば、赤色、緑色、青緑色、黄色、シアン、又はマゼンタから構成された色、の光、を意味するものと理解されたい。更には、この光は、任意選択により、様々な明るさのレベルにおいて放出することもできる。
【００４４】
更には、例えば、光源によって放出される光の色及び／又は明るさなどの、着色性（coloredness）も、時間に伴って変調することができる。これに加えて、光源は、例えば、異なる色及び／又は異なる明るさの光を同時に又は時間的且つ／又は空間的オフセットを伴って放出するＬＥＤ列内のＲＧＢ−ＬＥＤなどの、異なる個別の光源又は発光要素によって実装することもできる。
【００４５】
この結果、動作モードＢ２においては、角度制限によって阻止された傾斜観察方向から知覚される画像は、光源の構成に応じて、個々の色のエリアであるが、原則的に、これは、黒色又は白色のエリアとはならず、その理由は、光源によって放出される着色された光が、傾斜観察方向においては、明るい画像コンテンツをも視覚的に圧倒（outglare）することになるからである。着色された光源の使用を伴わない場合には、知覚される画像は、光源及び光ガイドの構成に応じて、灰色又は白色のエリアであるが、原則的に、これは、黒色エリアとはならず、その理由は、光ガイドによって放出された光が黒色画像コンテンツをも視覚的に圧倒することになるからである。
【００４６】
光源は、透過性画像表示ユニットによって提示される画像内には存在していない色の光を放出することができる。或いは、この代わりに、光源は、透過性イメージャによって提示される画像内に存在している、或いは、色スペクトル内においてこのような色に近接している、色の光を放出することもできる。又、光源は、透過性イメージャによって提示される画像内に存在しているものとほぼ補色の関係にある色の光を放出することもできる。
【００４７】
本発明のスクリーンの使用は、例えば、ＡＴＭ、支払端末、又はモバイル装置における、ＰＩＮ番号、電子メール、ＳＭＳテキスト、又はパスワードなどのコンフィデンシャルデータの入力又は表示との関連において特に有利である。
【００４８】
すべての実施形態において、提供されるそれぞれの光ガイドは、少なくとも一つの光入射表面と、少なくとも一つの光出射表面と、を有し、光出射表面と光入射表面との間の比率は、少なくとも４である。
【００４９】
原則的に、特定の限度内における上述のパラメータの変動は、本発明の発明性に影響を及ぼすものではない。
【００５０】
更には、モードＢ２用の望ましい制限角度範囲は、水平方向及び垂直方向における観察制限のために、別個に定義及び実装することができる。例えば、ＡＴＭにおいて、異なる身長の人物がなにかを観察するように意図されている場合には、横からの観察が大幅に制限されるようにする一方において、水平方向におけるよりも、垂直方向において、相対的に大きな角度を有する（或いは、恐らくは、制限がまったく存在していない）ことが有用であり得るであろう。その一方で、ＰＯＳ支払端末の場合には、安全性規則が、しばしば、モードＢ２において、水平方向及び垂直方向の両方において視野を制限することを必要としている。
【００５１】
本発明は、制限観察モードＢ２において、即ち、光源がスイッチオンされた状態において、スクリーン上において表示された画像が特定の程度まで減光された場合に、特に良好に機能する。これにより、光ガイドによって放射された光が画像に由来する光に対して有する重畳効果が改善されることになり、その理由は、いまや、視野制限の効果が改善されるように、画像に由来する光が相対的に低い発光強度を有するからである。このケースにおける視野制限の更なる改善のために、画像としてスクリーン上において表示されるテキストは、例えば、黒色及び白色ではなく、黒色及び灰色において、提示されてもよい。
【００５２】
又、本発明のタスクは、少なくとも二つのモード、即ち、自由観察モード用のＢ１及び制限観察モード用のＢ２、において動作可能であるスクリーンによって解決され、スクリーンは、画像表示ユニット、観察方向において観察された場合に画像表示ユニットの前面において配設された少なくとも一つのプレート形状の且つ透明な光ガイド、光ガイドのエッジに沿って横方向において配置された光源（光ガイドは、プラスチックと、その内部において分散された、平行な又は交差した方式によって構成された長円のルーバの形態における散乱粒子と、から構成されているが、ルーバの外部の光ガイドの部分内には、散乱粒子が存在していない）、及び／又は、上述のように構成され、且つ、光ガイドの大きな面の少なくとも一つに装着された又はその上部において形成された、出射結合要素と、を有する。
【００５３】
この結果、動作モードＢ１においては、光源がスイッチオフされた状態において、画像表示ユニットに由来する光は、本質的に影響を受けることなしに光ガイドを通過する一方で、動作モードＢ２においては、光源がスイッチオンされた状態において、画像表示ユニットに由来する光は、結果的に、ほとんど排他的にルーバ形態において構成された散乱粒子からの、光ガイドによって放射された光と重畳し、これにより、画像表示ユニット上において提示された画像の視認性が傾斜観察方向において制限される。
【００５４】
動作モードＢ２においては、傾斜観察方向から知覚される画像は、光源及び散乱粒子の構成に応じて、灰色又は白色エリアであるが、原則的に、これは、黒色エリアとはならず、その理由は、ルーバ形態において構成された散乱粒子から光ガイドによって放出される光が、黒色画像コンテンツをも視覚的に圧倒することになるからである。但し、一つ又は複数の規定された色において光を放射するように適合された着色された光源を使用することも可能である。
【００５５】
適するプラスチックは、例えば、アクリルガラス又はシリコーンゴムである。
【００５６】
前記ルーバ形態は、例えば、５０μｍ〜４００μｍの高さと、約１０μｍ〜４０μｍの幅と、を有することができる。このようなルーバは、例えば、４０μｍ〜２００μｍだけ、離隔することができる。これらのパラメータは、ルーバ形態において構成された散乱粒子の効果と、具体的には、画像表示ユニット上において提示された画像が容易に識別され得る一つ又は複数の観察角度、或いは、光ガイド内の散乱粒子からの光によるグレアが画像表示ユニット上において提示された画像の視認性を顕著に減少させるべく十分強力になるｘ及び／又はｙ方向における傾斜視野の角度限度、と、を定義している。
【００５７】
光ガイドは、原則的に、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、１０％未満、或いは、好ましくは、４％未満、のヘイズ値を有する。更には、二酸化チタン粒子が、散乱粒子として特に適している。例えば、硫酸バリウム、シルセスキオキサン粒子、架橋ポリスチレン粒子、又は更にその他の種類の粒子などの、その他の実施形態も同様に可能である。ルーバ形態内においては、散乱粒子は、原則的に、本質的に均一に分散されている。
【００５８】
有利には、透明な光ガイド内において使用される散乱粒子は、個々の光ガイドの重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ．−ｐｐｍの濃度における１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの二酸化チタン粒子である。特に好適には、一つ又は複数の光ガイドに使用される散乱粒子は、０．１〜５０ｗｔ．−ｐｐｍの、或いは、好ましくは、０．１〜１０ｗｔ．−ｐｐｍの、濃度における二酸化チタン粒子であり、二酸化チタン粒子は、１６０ｎｍ〜４５０ｎｍの、或いは、特に好ましくは、１７０ｎｍ〜４００ｎｍの、平均粒子サイズを有する。光ガイドは、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された０．２〜２％の範囲のヘイズ値を有する。
【００５９】
更には、光ガイドは、その重量との関係において、少なくとも４０ｗｔ．％の、或いは、好ましくは、少なくとも６０ｗｔ．−％の、ポリメチルメタクリレートを含むことができる。
【００６０】
透明な光ガイドは、それぞれ、マトリックスプラスチックＡと、上述のように、その内部において、ルーバ形態において分散された、重合体Ｂの散乱粒子と、から構成することが可能であり、散乱粒子は、それぞれ、マトリックスプラスチックＡとの関係において、０．０１〜３ｗｔ．−％の占有率を有する重合体Ｂから構成されており、且つ、重合体Ｂの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、少なくとも０．００２単位だけ、マトリックスプラスチックＡの屈折率ｎＤ（Ａ）を上回っている。
【００６１】
通常、光ガイドの有用な厚さは、両端を含む０．１５ｍｍ〜４ｍｍである。その他の厚さも、特定のケースにおいては有用であり得る。
【００６２】
更には、光ガイドは、互いに対向する少なくとも二つの大きな面を有し、これらは、互いに平行な状態において、或いは、互いとの関係において傾斜した状態において、構成されている。ウェッジ形状の構造も同様に可能であるが、平行な面が有利である。すべての実施形態において、提供されるそれぞれの光ガイドは、少なくとも一つの光入射表面と、少なくとも一つの光出射表面と、を有し、光出射表面と光入射表面との間の比率は、少なくとも４である。原則的に、特定の限度内における上述のパラメータの変動は、本発明の発明性に影響を及ぼさない。
【００６３】
更には、例えば、防眩及び／又は反射防止被覆などの、反射を減少させる手段が、画像表示ユニットの上部表面上において、且つ／又は、画像表示ユニットの前面の光ガイドの大きな面の少なくとも一つの上部において、配置されることが有利であり得る。本発明との関連において、特に防眩被覆は、外部光スポットの直接反射を低減するのみならず、画像表示ユニットの前面において配置された光ガイドによって画像表示ユニットに向かって放射された光が拡散反射して戻ることをも可能にすることになる。
【００６４】
すべての上述の実施形態においては、前記光源は、ＬＥＤ又はＬＥＤ列又はレーザダイオードであってもよい。その他のバージョンも、実行可能であり、且つ、本発明の範囲に含まれる。
【００６５】
ルーバ形態において光ガイド内において利用される散乱粒子が、ＵＶ光によって照明された際に可視光を放射する蛍光粒子である場合に、且つ、使用される光源がＵＶ光を放射するＬＥＤである場合に、この代替解決策の特別な一実施形態が実現される。これにより、動作モードＢ２において実現される結果は、ＵＶ光によって励起された蛍光効果に起因して、粒子が結果的に可視光を放出するというものである。
【００６６】
適する画像表示ユニットは、例えば、ＬＣＤスクリーン、ＯＬＥＤスクリーン、又は基本的にフラットな表面を有する任意のその他のタイプのスクリーンである。
【００６７】
更には、モードＢ２用の望ましい制限角度範囲は、水平方向及び垂直方向における観察制限のために、別個に定義及び実装することができる。例えば、ＡＴＭにおいて、異なる身長の人物がなにかを観察するように意図されている場合には、横からの観察が大幅に制限されるようにする一方で、例えば、水平方向におけるよりも、垂直方向において、相対的に大きな角度を有する（或いは、恐らくは、まったく制限が存在していない）ことが有用であり得るであろう。その一方で、ＰＯＳ支払端末の場合には、安全性規則が、しばしば、モードＢ２において、水平方向及び垂直方向の両方において視野を制限することを必要としている。
【００６８】
本発明のスクリーンの使用は、例えば、ＡＴＭ、支払端末、又はモバイル装置において、ＰＩＮ番号、電子メール、ＳＭＳテキスト、又はパスワードなどのコンフィデンシャルデータを入力又は表示する場合に、特に有利である。
【００６９】
上述の本発明のスクリーンにおいて使用される光ガイドは、以下のように、本発明に従って製造することができる。まず、散乱粒子がドーピングされたプレーナーなシリコーンゴム層との間において交互に変化する多数のプレーナーで透明なシリコーンゴム層が、それぞれの面により、一つにラミネート又は接着接合される。次いで、プレーナーなラミネーション又は接合の結合部が硬化された後に、望ましい厚さの少なくとも一つの光ガイドがラミネーション又は接合体から切断されるが、切断の方向は、前記シリコーンゴム層の表面に対してほぼ垂直である。任意選択により、光ガイドの大きな表面のうちの一方又は両方は、一つ又は複数のカバー層を個々の大きな面上において適用することにより、封止される。
【００７０】
従って、散乱粒子がドーピングされたシリコーンゴム層は、ルーバを形成している。交差したルーバを有する光ガイドを製造するには、平行なルーバのみがそれぞれに提供された二つの光ガイドが、製造され、且つ、次いで、例えば、９０度の角度においてアライメントされたルーバと接着接合される。
【００７１】
又、本発明によれば、上述の本発明のスクリーンにおいて使用される光ガイドは、以下のステップを具備する別の方法によって製造することもできる。まず、凹入したルーバ形状の構造を前記プラスチックプレート内に生成するように、透明な熱可塑性又は熱弾性材料のプレートがツールによって研削される。これは、例えば、固化する前に、プレート内にツールを押圧することにより、或いは、ミリング、レーザ加工、又はその他の適切なプロセスにより、実行することができる。その後に、凹入したルーバ形状の構造が、散乱粒子を含む適切なエマルジョンによって充填され、前記エマルジョンの余分な残留物がプレートから除去される。任意選択により、エマルジョンは、例えば、ＵＶ光、可視光、又は熱によるものなどの、エネルギー入力により、硬化させることができる。又、任意選択により、次いで、例えば、ＰＥＴフィルム又はポリカーボネート基材をラミネートする、或いは、なんらかの透明な保護封止ワニスによって被覆するなどにより、カバープレートを適用することにより、プラスチックプレートの一つ又は両方の大きな面を封止することもできる。
【００７２】
上述した特徴及び後述する特徴は、記述されている組合せにおいてのみならず、本発明の範囲を逸脱することなしに、その他の組合せにおいて、或いは、スタンドアロン特徴として、適用可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
以下、その他のものに加えて本発明に必須の特徴をも示している以下の添付図面を参照し、本発明について更に詳細に説明することとする。
【００７４】
【図１】図１は、光ガイド内に横方向において結合された光が、定義された放射特性により、出射結合される方式を示す断面図である。
【図２】図２は、光ガイドを通じた、画像表示ユニットに由来する光の通過を示す断面図である。
【図３】図３は、制限観察モード用の動作モードＢ２におけるスクリーンの断面図であり、プライバシ保護を実現するべく、イメージャによって変調された光が光ガイドからの光と重畳されている。
【図４】図４は、自由観察モード用の動作モードＢ１におけるスクリーンの断面図であり、イメージャによって変調された光は、光ガイドからの光と重畳されてはいない。
【図５】図５は、平行なマイクロルーバを有する光ガイドの有利な実施形態の原理を示すスケッチである。
【図６】図６は、交差したマイクロルーバを有する光ガイドの有利な実施形態の原理を示すスケッチである。
【図７】図７は、光ガイドの理想的な出射結合状態における輝度曲線を示す。
【図８】図８は、硫酸バリウムの散乱粒子を含む光ガイドの実際の出射結合状態における輝度曲線を示す。
【図９】図９は、光ガイドが、そのそれぞれがそれ自体光ガイドである、二つの層から構成されているスクリーンの特別な実施形態を示す。
【図１０】図１０は、光源がスイッチオフされた状態において、ルーバ形態において構成された散乱粒子を有する光ガイドを構成する原理を示すスケッチである。
【図１１】図１１は、光源がスイッチオンされた状態において、ルーバ形態において構成された散乱粒子を有する光ガイドを構成する原理を示すスケッチである。
【図１２】図１２は、制限観察モード用の動作モードＢ２における本発明のスクリーンの原理を示すスケッチである。
【図１３】図１３は、自由観察モード用の動作モードＢ１における本発明のスクリーンの原理を示すスケッチである。
【００７５】
図面は、縮尺が正確ではない。これらの図面は、原理を示すものに過ぎず、これらのうちのいくつかは、断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
図１は、光ガイド３内に光源４から横方向において結合された光―ここでは、断面図においてのみ、細かな細部として示されている―が、定義された放射特性により、出射結合される方式の原理を示すスケッチである。小さなドットは、光源４から横方向において入射結合された光を散乱させる散乱粒子５を表している。全反射に起因して、入射結合された光の光線（太い光線によって表されている）は、望ましい出射結合を経験するべく、最終的に散乱粒子５に衝突する時点まで、外側壁によって反射され、且つ、光ガイド３内に戻される。この出射結合は、散乱粒子５当たりに５本の細い矢印のクラスタにより、表されており、相対的に横方向を指している長い光線は、光ガイド３の表面法線から相対的に大きな距離において位置決めされた角度範囲内への相対的に大きな光出射結合を表している。相対的に短い光線は、相対的にわずかな光が、光ガイド３の表面法線に相対的に近接している角度範囲から出射結合されており、上方を指している最も短い矢印によってここでは示されている、光の最小値が、光ガイド３の表面法線の方向において出射結合されることを示している。十分な理解を目的として、図１の表現は、非常に概略的なものになっており、実際には、光ガイド３は、膨大な数の光線経路及び散乱粒子５を有する。
【００７７】
図２は、画像表示ユニット２（図面には示されていない）に由来する光が光ガイド３を通過する原理を示すスケッチである。この場合には、光ガイド３内の散乱粒子５は、品質的に無視可能な役割しか演じておらず、その理由は、光が、画像表示ユニット２に由来している、即ち、光が、光源４からエッジを通じて横方向において入射結合されておらず、且つ、従って、光が、光ガイド３内の全反射により、まったく又はほとんど、いずれの方向にも偏向されないからである。同様に、動作モードＢ１においては、画像表示ユニット２から到来する光に対して変調された画像情報も、ほとんど影響を受けることなしに、光ガイド３を通過する。
【００７８】
図３は、制限観察モード用の動作モードＢ２におけるスクリーン１の原理を示すスケッチであり、画像表示ユニット２によって変調された光は、プライバシ保護を実現するべく、光ガイド３からの光と重畳されている。
【００７９】
図３は、例えば、ＬＥＤ又はＯＬＥＤディスプレイなどの画像表示ユニット２と、観察方向において観察された場合に画像表示ユニット２の前面において配設された、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、１０％未満の平均ヘイズ値を有する、プレート形状の透明な光ガイド３と、光ガイド３のエッジにおいて横方向において配置された光源４と、を示しており、有利には、更なる光源４が、反対側のエッジに装着される。好ましくは、光源として適しているのは、例えば、一列に配列された、例えば、冷白色ＬＥＤである。
【００８０】
動作モードＢ２において、第一代替肢においては、空間内において且つ／又はその濃度との関連において光ガイド３内において分散された―図３には示されていない―散乱粒子５に起因して、或いは、光ガイドの大きな面の少なくとも一つ―ここでは、上部の大きな面―上において配置又は形成された出射結合要素に起因して、０°≦α≦θである、光ガイドの少なくとも一つの大きな面の表面法線との関係において角度αにおいて計測される、平均輝度が、Ｘ≧１．２である、係数Ｘだけ、１０°≦θ≦６０°である、表面法線との関係において角度α＞θにおいて放射された、光ガイドの同一の大きな面上における―最大計測可能単一値を意味する―最大計測可能輝度よりも小さい、光放射特性が生成されるように、光源４がスイッチオンされている。角度θは、例えば、１０°、３０°、３０°、４５°、又は任意のその他の有意な角度であってもよい。
【００８１】
第二代替肢においては、画像表示ユニット２は、画像表示ユニット２の表面法線の方向において実現される輝度が、その表面法線との関係においてα≧θの角度において実現されるものを上回っている、光放射特性を有する。
【００８２】
これにより、動作モードＢ２においては、（広い中空の矢印によって図３において表されている）画像表示ユニット２に由来する、且つ、その上部において変調された情報を有する、光が、（図２のものに類似した様々な長さの細い矢印によってここでは示されている）光ガイド３の表面によって放射された光と重畳されている。この結果、画像表示ユニット上において提示された画像情報の観察角度α＞θからの視認性が、低減され、或いは、場合によっては、排除される。
【００８３】
ここで、角度αは、スクリーン１の水平方向、垂直方向、及び／又は任意のその他の方向に沿って、但し、常に、表面法線との関係において、計測することができる。例えば、所与の条件が水平方向及び垂直方向の角度計測に適用される場合には、動作モードＢ２におけるスクリーン１は、左、右、上、又は下からの傾斜角度において観察することができない。但し、所与の条件が水平方向の角度計測にのみ適用される場合には、動作モードＢ２におけるスクリーン１は、左及び右からの傾斜角度においては、観察することができないが、上及び下からの観察は、原則的に可能である。
【００８４】
これとの比較において、図４は、自由観察モード用の動作モードＢ１におけるスクリーン１の原理を示しており、この場合に、画像表示ユニット２によって変調された光（広い中空の矢印）は、光ガイド３から到来する光と重畳されてはおらず、その理由は、いまや、光源４がスイッチオフされているからである。従って、画像表示ユニット２の光は、本質的に影響を受けることなしに光ガイド３を通過し、且つ、従って、本質的に影響を受けていない状態において観察者に到達する。
【００８５】
ここで、その他の実施形態と同様に、上述の値Ｘは、例えば、Ｘ≧２．５又はＸ≧４、５、６、１０、２０、５０、１００、或いは、場合によってはこれら超などの、その他の値を有するように選択することができる。これは、どれだけ多くの光が、光ガイドにより、表面法線の方向よりも、「横方向」の観察角度内に放射されるのかの尺度である。
【００８６】
スクリーン１の有利な一実施形態においては、散乱粒子５は、マイクロルーバ７の形態において光ガイド３内に提供されており、マイクロルーバ７は、透明な非散乱材料内において埋め込まれている。通常、マイクロルーバは、３０μｍ〜１５０μｍの厚さと、３０μｍ〜３００μｍの高さと、を有することができる。一つのマイクロルーバから次のものへの平均中心距離は、原則的に、４０μｍ〜１５０μｍであってもよい。その他の値も可能である。重要なことは、マイクロルーバの傾斜視野から十分な光を出射結合するべく、中心距離に対する高さの比率が十分に大きいという点にある。
【００８７】
この関連において、図５には、平行なマイクロルーバ７を有する光ガイド３の有利な一実施形態の原理が示されており、図６には、交差したマイクロルーバを有する光ガイド３の別の有利な実施形態の原理が示されている。
【００８８】
更には、マイクロルーバ７は、平行な状態において―図５を参照されたい―、且つ／又は、なんらかの角度において交差した状態において―図６を参照されたい―、構成されてもよく、この場合には、わかりやすさを目的として、すべてのマイクロルーバ７がマーキングされているわけではない。マイクロルーバ７が平行な状態において構成された場合には、それらからの光出射結合の結果は、表示された画像情報上における光重畳により、例えば、左から右へ又は上から下へなどのように、一つの次元においてのみ、視認性が低減されるというものである。但し、マイクロルーバ７が、例えば、直交方式で交差しているなどのように、交差した方式によって構成された場合には、これらからの光出射結合の結果は、表示された画像情報上における光重畳により、二つの次元において、即ち、左から右に且つ上から下に同時に、視認性が低減されるというものである。
【００８９】
本実施形態の一つの実行可能な実装形態においては、マイクロルーバ７は、追加された散乱粒子５を有するシリコーンゴムから構成されている。このケースにおいては、散乱粒子２は、例えば、二酸化チタン又は硫酸バリウム粒子、シルセスキオキサン粒子、及び／又は架橋ポリスチレン粒子であってもよく、マイクロルーバ７自体は、透明なシリコーンゴム内において埋め込まれている。
【００９０】
或いは、この代わりに、マイクロルーバ構造は、散乱粒子５を伴うことなしに利用することもできる。このケースにおいては、散乱粒子は、上述のように、本質的に均一に光ガイド３内において分散されている。
【００９１】
図７は、このケースにおいては、角度θ＝３０°である、光ガイド３の理想的な出射結合状態における、相対輝度の振る舞いの一例を表面法線との関係における角度の関数として示している。このような理想的なケースにおいては、光ガイド３の大きな面の少なくとも一つの上部において、表面法線との関係において０°≦α≦３０°の角度範囲においては、ほとんど光が出射結合されず、且つ、表面法線との関係において３０°≦α≦９０°の角度範囲においては、光は、好ましくは、この方向におけるスクリーン１の輝度とほとんど同じ程度に大きい、或いは、場合によっては、これを上回る、輝度により、放射される、支配的な光放射特性が存在することになろう。但し、この理想的なケースは、実際には、ほとんど実現不能である。従って、図８は、散乱粒子５である硫酸バリウムを含む光ガイド３の一例の実際の出射結合状態における相対輝度の振る舞いを示している。
【００９２】
これにより、光ガイドの表面法線との関係において広い角度（例えば、３０°又は４５°超）におけるよりも、狭い角度において、顕著に乏しい光が出射結合される、光ガイド３の放射特性を実現することが可能であり、これは、望ましい効果である。
【００９３】
図９においてスケッチされているように、光ガイド３が、それ自体が押出しプロセスによって製造された光ガイドである、二つの層３ａ、３ｂから構成されている場合には、特別な一実施形態を実装することが可能であり、層３ａ、３ｂの大きな面は、その押出し方向―矢印によって表されている―が互いに交差するように、互いに近接した状態において隣接している。理由は、押出し方向が、光ガイド３の光放射特性に対して強力な影響を有しているからというものである。これらの方向が交差している場合には、画像表示ユニット２の前面において、左−右及び上−下方向の両方において、画像表示ユニット２に由来する光への重畳のための光出射結合を実現することができる。この結果、光源４からの光は、光ガイド３の両方の層３ａ、３ｂ内に結合される。
【００９４】
又、図４は、画像表示ユニット２が、対応する光放射特性を有する、第二代替肢のスクリーン１を想定するように機能することもできる。
【００９５】
動作モードＢ１においては、画像表示ユニットに由来する光が、画像情報によって変調された状態において、本質的に影響を受けることなしに光ガイド３を通過するように、光源４がスイッチオフされる。
【００９６】
但し、動作モードＢ２においては、別個に図示されてはいないが、画像表示ユニットに由来する光が、画像情報によって変調された状態において、光ガイド３の大きな面から放射された光と重畳されるように、光源４がスイッチオンされ、これにより、画像表示ユニット２上において提示された画像情報の視認性が、観察角度α＞θにおいて、減少されるか、或いは、場合によっては、阻止される。第二代替肢に適する画像表示ユニット２は、例えば、ＬＣＤ内において、ＬＣＤパネルとバックライトとの間の光濃縮のために、交差したＯＬＦ及び／又は交差したＢＥＦを使用することにより、生成することができる。
【００９７】
本質は、全体として、光ガイド３から到来する光の相対的な明るさが、観察が阻止されるべき角度においては、画像表示ユニット２に由来する光を上回っている一方で、阻止されるべきではない角度においては、この状態が、真逆である、即ち、画像表示ユニット２の光が、光ガイド３からの重畳される光よりも明るい状態にある、という点にある。
【００９８】
第二代替肢によるスクリーン１の上述の解決策バージョンの場合には、光ガイド３が、その内部において基本的に均一に分散した散乱粒子５を有する透明な熱可塑性又は熱弾性材料から構成されてもよく、散乱粒子５が、例えば、二酸化チタン又は硫酸バリウムから構成され、或いは、シルセスキオキサン粒子又は架橋ポリスチレン粒子である、ことが適用される。
【００９９】
好ましくは、透明な光ガイド３内において使用される散乱粒子５は、個々の光ガイド３の重量との関係において、０．０１〜３００ｗｔ．−ｐｐｍの濃度における１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの二酸化チタン粒子である。特に好ましくは、一つ又は複数のガイド３には、０．１〜５０ｗｔ．−ｐｐｍの、或いは、更に良好には、０．１〜１０ｗｔ．−ｐｐｍの、濃度における二酸化チタンの散乱粒子が提供される。これらの二酸化チタン粒子は、１６０〜４５０ｎｍの、特に好ましくは、１７０〜４００ｎｍの、平均粒子サイズを有する。光ガイド３のヘイズ値は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された０．２〜２％の範囲である。
【０１００】
但し、散乱粒子５との関連において、適切な濃度において、約３μｍ粒子サイズの硫酸バリウム粒子、約４μｍ粒子サイズの架橋ポリスチレン粒子、又は約２μｍ粒子サイズのシルセスキオキサン粒子を使用することも可能である。
【０１０１】
更には、光ガイド３は、その重量との関係において、少なくとも４０ｗｔ．−％の、或いは、好ましくは、少なくとも６０ｗｔ．−％の、ポリメチルメタクリレートを含むことができる。
【０１０２】
これにより、光ガイド３の表面法線との関係において、例えば、３０°又は４５°超などの、広い角度におけるよりも、狭い角度において、顕著に乏しい光が出射結合される、光ガイド３の放射特性を実現することができる。
【０１０３】
更には、プレート形状の光ガイドは、互いに平行な状態において又は傾斜した状態において構成された、互いに反対側に位置した、少なくとも二つの大きな面を有する。又、ウェッジ形状の構造も可能であるが、平行な大きな面が有利である。光ガイドの有用な厚さは、通常、両端を含む０．５ｍｍ〜４ｍｍである。又、その他の厚さも、特定のケースにおいては有用であり得る。
【０１０４】
すべての実施形態において、画像表示ユニットは、例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、プラズマ、ＦＥＤ、ＳＥＤ、ＶＦＣ、又はその他のタイプのスクリーンであってもよい。又、画像表示ユニットは、バックライト型のフィルム、或いは、場合によっては、印刷された画像などの、静的な特性を有することもできる。その他のバージョンも同様に可能である。
【０１０５】
本発明のすべての実施形態においては、前記光源は、ＬＥＤ、ＯＬＤ列、又はレーザダイオードであってもよい。その他のバージョンも、本発明の範囲を逸脱することなしに実行可能である。
【０１０６】
図１０は、ルーバ形態６において構成された散乱粒子５を有する光ガイド３を構成する原理を示しており、この場合には、光源４がスイッチオフされている。
【０１０７】
対照的に、図１１は、ルーバ形態６において構成された散乱粒子５を有する光ガイド３を構成する原理を示しており、この場合には、いまや、光源４がスイッチオンされている。又、この図面は、短い矢印によって表された状態において、ルーバ形態６内において構成された散乱粒子５に由来する光線をも示しており、これらの粒子は、例えば、上述の濃度及びサイズにおける二酸化チタンから構成されている。二つの交差した破線は、光源４がスイッチオンされた状態においては、散乱粒子５によって放射される光に起因して、光ガイド３を通じた視野が制限されることを示している。
【０１０８】
図１２は、制限観察モード用の動作モードＢ２における、このような光ガイド３及び画像表示ユニット２を有するスクリーン１の原理を示している。光源４は、図１１に対応する状態において、スイッチオンされている。従って、画像表示ユニット２に由来する光線―長い実線によってここでは示されている―は、散乱粒子５から出射した光と重畳している。この結果、上方から観察している観察者は、制限された角度範囲のみにおいて、画像表示ユニット２の妨げのない視野を有しており、これが破線によって示されている。傾斜状態において観察している観察者の場合には、散乱粒子５からの光の重畳により、画像表示ユニット２上において提示された画像が、完全に、或いは、少なくとも部分的に、消滅することが保証されている。この結果、動作モードＢ２が可能となる。
【０１０９】
同様に、図１２は、光ガイド３内の散乱粒子５として蛍光粒子を有する構成について説明するように機能することもできる。このケースにおいては、動作モードＢ２において、光源４は、ＵＶ光を放出し、このＵＶ光は、光ガイド３により、ルーバ形態において構成された散乱粒子に伝達され、且つ、可視スペクトルの光を放出するべくこれらの粒子を励起する。傾斜状態において観察している観察者の場合には、散乱粒子５からのこの光の重畳により、画像表示ユニット２上において提示された画像が、完全に、或いは、少なくとも部分的に、消滅することが保証される。この結果、動作モードＢ２が可能となる。
【０１１０】
最後に、図１３は、自由観察モード用の動作モードＢ１における、画像表示ユニット２を有するスクリーン１の原理を示している。図１０に対応する状態において、光源４は、スイッチオフされている。従って、画像表示ユニット２に由来する光線―ここでは、長い実線によって示されている―は、光と重畳されず、その理由は、光が散乱粒子５から発せられていないからである。この結果、上方から観察している観察者は、散乱粒子５が、画像表示ユニット２に由来する光に対して本質的に影響を及ぼさないことから、すべての角度において、画像表示ユニット２の妨げのない視野を有する。
【０１１１】
スクリーンの一部分として上述されている光ガイドは、例えば、ＬＣＤ及びＯＬＥＤスクリーンなどの、可能な最も広範な範囲のスクリーンタイプと共に適用可能となるように、スクリーンの前面において配置することができる。例えば、ＬＣＤのバックライトとの間における、干渉は、必要とされていない。
【０１１２】
上述のスクリーンは、可能な最小限の観察角度の制限を有する自由観察のために、別個の動作モードを利用可能な状態とする一方において、任意選択によって制限可能である観察角度により、情報の安全な提示を実現するべく、実際に十分に実装可能な解決策を提供している。本発明は、単純な手段により、且つ、手頃な費用により、実装することができる。利用されるイメージャの固有の分解能を両方の動作モードにおいて利用することができる。更には、この解決策は、実施形態に応じて、ほとんど又はまったく、光の損失を伴っていない。
【０１１３】
上述の本発明は、ＡＴＭ又は支払端末におけるＰＩＮの入力及び／又はデータの表示、パスワードの入力、或いは、モバイル装置上における電子メールの読取りなどの、コンフィデンシャルデータの表示及び／又は入力を促進するべく、使用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１    スクリーン
２    画像表示ユニット
３    光ガイド
３ａ、３ｂ    光ガイドの層
４    光源
５    散乱粒子
６    ルーバ形態
７    マイクロルーバ
Ｂ１    自由観察モード用の動作モード
Ｂ２    制限観察モード用の動作モード
【図１】
2020013161.tif 000003
【図２】
2020013161.tif 000004
【図３】
2020013161.tif 000005
【図４】
2020013161.tif 000006
【図５】
2020013161.tif 000007
【図６】
2020013161.tif 000008
【図７】
2020013161.tif 000009
【図８】
2020013161.tif 000010
【図９】
2020013161.tif 000011
【図１０】
2020013161.tif 000012
【図１１】
2020013161.tif 000013
【図１２】
2020013161.tif 000014
【図１３】
2020013161.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月23日(2019.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの動作モード、即ち、自由観察モード用のＢ１及び制限観察モード用のＢ２、において動作し得るスクリーン（１）であって、
−画像表示ユニット（２）と、
−観察方向において観察された場合に前記画像表示ユニット（２）の前面において配設されたプレート形状の透明な光ガイド（３）と、
−前記光ガイドのエッジにおいて横方向において配置された光源（４）と、
を具備するスクリーン（１）において、
−前記画像表示ユニット（２）は、前記観察方向において観察された場合に前記光ガイド（３）の背後において配置され、
−前記光ガイド（３）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された２０％未満のヘイズ値を有し、
−動作モードＢ１においては、前記画像表示ユニット（２）に由来する光が、画像情報によって変調された状態において、本質的に影響を受けることなしに前記光ガイド（３）を通過するように、前記光源（４）は、スイッチオフされ、
−動作モードＢ２においては、前記光源（４）は、スイッチオンされ、且つ、第一代替肢においては、空間内において且つ／又はその濃度との関連において前記光ガイド内において分散された散乱粒子（５）に起因して、前記光ガイド（３）の少なくとも一つの大きな面の表面法線に対しての角度α（０°≦α≦θ（１０°≦θ≦６０°））において計測される平均輝度が、前記表面法線に対しての角度α（α＞θ）において放射される、前記光ガイド（３）の前記少なくとも一つの大きな面上における最大計測可能輝度よりも、少なくとも係数Ｘ（Ｘ≧１．２）だけ、小さい、光放射特性が生成され、且つ／又は、第二代替肢においては、前記画像表示ユニット（２）は、前記画像表示ユニット（２）の前記表面法線の方向において実現される輝度が、その表面法線との関係におけるα≧θの角度において実現されるものを上回っている、光放射特性を有し、
−その結果、動作モードＢ２においては、前記画像表示ユニット（２）に由来する前記光は、画像情報によって変調された状態において、広い角度範囲にわたって前記光ガイド（３）の表面によって放射された光と重畳され、これにより、観察角度α＞θにおいて、前記画像表示ユニット（２）上において提示された前記画像情報の視認性が、減少されるか、或いは、さらには妨げられる、
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記光ガイド（３）の前記ヘイズ値は、１０％未満、好ましくは、５％未満であり、且つ／又は、前記角度θは、１０°、３０°、又は４５°であり、且つ／又は前記係数Ｘは、≧２．５であることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン（１）。
【請求項３】
前記角度θは、前記放射される光の量によって影響され得ることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のスクリーン（１）。
【請求項４】
散乱粒子（５）が提供されている場合に、前記光ガイド（３）は、透明な熱可塑性又は熱弾性材料から構成され、前記散乱粒子（５）は、本質的に均一に分散され、前記散乱粒子（５）は、好ましくは、二酸化チタン、硫酸バリウム、又はシルセスキオキサン粒子、或いは、架橋ポリスチレン粒子から構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項５】
前記透明な光ガイド（３）は、マトリックスプラスチックＡと、その内部に分散された重合体Ｂの散乱粒子（５）と、から構成され、重合体Ｂの前記散乱粒子の占有率は、前記マトリックスプラスチックＡとの関係において、０．００００１〜５ｗｔ．−％であり、且つ、前記重合体Ｂの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、少なくとも０．００２だけ、前記マトリックスプラスチックＡの屈折率ｎＤ（Ａ）を上回っていることを特徴とする、請求項４に記載のスクリーン（１）。
【請求項６】
少なくとも二つの動作モード、即ち、自由観察モード用のＢ１及び制限観察モード用のＢ２、において動作し得るスクリーン（１）であって、
−画像表示ユニット（２）と、
−観察方向において観察された場合に前記画像表示ユニット（２）の前面において配設されたプレート形状の透明な光ガイド（３）と、
−前記光ガイドのエッジにおいて横方向において配置された光源（４）と、
を具備するスクリーン（１）において、
−前記光ガイド（３）は、プラスチックから構成され、
−平行な又は交差した長円のルーバ（６）の形態における散乱粒子（５）が、前記光ガイド（３）内において分散しているが、前記散乱粒子（５）は、前記ルーバ（６）の外部の前記光ガイド（３）内には、含まれておらず、且つ／又は、出射結合要素が、前記光ガイド（３）の大きな面の少なくとも一つの上部において形成されているか又はこれに対して適用され、
−これにより、前記光源（４）がスイッチオフされる、動作モードＢ１においては、前記画像表示ユニット（２）から到来する光は、本質的に影響を受けることなしに前記光ガイド（３）を通過し、且つ、
−これにより、前記光源（４）がスイッチオンされる、動作モードＢ２においては、前記画像表示ユニット（２）から到来する前記光は、前記光ガイド（３）が、いまや、ほとんど排他的にルーバ形態（６）において構成された前記散乱粒子（５）から放射する光と重畳され、これにより、傾斜した状態において前記画像表示ユニット（２）を観察している者にとって、前記画像表示ユニット（２）上において提示された画像の視認性が制限される、
ことを特徴とするスクリーン（１）。
【請求項７】
利用される前記散乱粒子（５）は、ＵＶ光によって照明された際に可視光を放射する蛍光粒子であり、且つ、利用される前記光源（４）は、ＵＶ光を放出するＬＥＤであることを特徴とする、請求項６に記載のスクリーン（１）。
【外国語明細書】
2020013161000001.pdf