(57)【要約】 【課題】視野角を好適に切替えることができる表示装置を提供する。【解決手段】ディスプレイ（３０）は、プライベート視野モードと、パブリック視野モードとの切替が可能である。ディスプレイは、制御可能なピクセル化された偏光調整層（３４）を備え、偏光板（３２、３３）の間に、偏光調整層（３４）から離間して偏光修正層（３６）を備える。偏光修正層（３６）は、複数の領域セットを含み、セットによって領域の偏光修正効果は異なる。偏光調整層（３４）と偏光修正層（３６）との間の光路は偏光板を持たない。プライベートモードでは、視野範囲からは領域（３８）を通過した補償済み画像が見えるが、範囲外からは領域（３７、３９）を通過した乱れた画像が見えるため、個人情報を保護できる。視野角の広いパブリックモードを提供するには偏光修正層（３６）を無効化する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能な複数の画素を有する偏光調整層と、
前記偏光調整層の表示面側に配置された第１偏光板と、
前記偏光調整層の背面側に配置された光源と、
前記光源と前記第１偏光板との間で、かつ、前記偏光調整層から離間して配置される偏光修正層とを有し、
前記偏光修正層は少なくとも第１領域と第２領域とを有し、
前記偏光調整層は単一の画素または複数の画素からなり、前記第１領域に対応して設けられた第１画素と前記第２領域に対応して設けられた第２画素とを有し、
前記第１画素と前記第１領域とからなる第１セットと、前記第２画素と前記第２領域とからなる第２セットとのそれぞれのセット内において、前記偏光調整層のそれぞれの領域は同一の偏光修正効果を有し、かつ、
前記第１画素と前記第２領域とからなるセット、または、前記第２画素と前記第１領域とからなるセットのような異なるセット間において、前記偏光調整層のそれぞれの領域は異なる偏光修正効果を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記偏光調整層と前記光源との間に第２偏光板を含むことを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記偏光調整層が液晶層を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記偏光修正層の第１領域が実質的に偏光修正効果を有さないことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記偏光修正層の第２領域が、該領域を通過する光の偏光を９０°変化させるように配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記偏光修正層の第２領域がリターダを含むことを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記偏光修正層の第２領域が偏光回転部を含むことを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記偏光回転部がねじれネマチック液晶偏光回転部であることを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記偏光修正層の前記偏光修正効果を補償すべく修正された画像データを、各画素へ供給するように調整されたコントローラを備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記コントローラが、画素の所望するグレーレベルを選択するための画素の偏光の変化と、前記偏光修正層によって生じた偏光の変化との間の差異を表す画像データを、各画素へ供給するよう調整されていることを特徴とする、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示装置は、プライベート視野モードを提供し、該プライベート視野モードにおいて、表示された画像の可視度が、該画像を見る観察者にとってのみ十分である限定された空間の範囲に制限されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記偏光修正層が、パブリック視野モードを提供するべく無効化され得、該パブリック視野モードにおいて、前記限定された範囲よりも広い拡大された空間範囲を通じて前記表示画像が可視であることを特徴とする、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記パブリック視野モードにおいて、全ての前記セットの前記領域が、実質的に同一の偏光修正効果を有するように調整されることを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記パブリック視野モードにおいて、全ての前記セットの前記領域が、実質的に偏光修正効果を有さないように調整されることを特徴とする、請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記偏光修正層が液晶層を備えることを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１６】
前記偏光修正層の第２領域が、前記第１偏光板の透過軸に対し実質的に４５°に向いた配向の方向を有するフレデリクスセルを備えることを特徴とする、請求項５から１５のいずれかにに記載の表示装置。
【請求項１７】
前記偏光修正層の第１領域が、前記第１偏光板の透過軸に対し実質的に平行に向いた配向の方向を有するフレデリクスセルを備えることを特徴とする、請求項４から１６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１８】
前記偏光修正層が、前記領域を定義するパターン化された電極を備えることを特徴とする、請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記偏光修正層が、フレデリクスセル、または、ねじれネマチック層、または、ねじれ垂直配向ネマチック層を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記偏光調整層が、全ての画素のグレーレベルに対して実質的に直線偏光の光を出力するように調整されていることを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２１】
前記偏光修正層が、前記異なるセットの前記領域内で異なる方向へ向けられる光軸を有する半波長板を備えることを特徴とする、請求項２０に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記偏光修正層が、前記偏光調整層と、前記半波長板との間に配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記偏光調整層が、横電界方式液晶タイプのものであることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２４】
前記偏光調整層が、実質的に垂直な配向と実質的に水平な配向との間で切替可能な液晶であることを特徴とする、請求項２０に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記異なるセットの前記領域が異なるリターデーションを提供することを特徴とする、請求項２４に記載の表示装置。
【請求項２６】
前記偏光調整層の前記画素が、前記ディスプレイの行方向において反復される合成色グループとして配置されることを特徴とする、請求項１から２５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２７】
前記領域のそれぞれが、固定の輝度を表示するように調整された合成色グループのセットの各終端部に少なくとも１つの画素を伴う該合成色グループ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のセットを用いて、視野方向へ配向されることを特徴とする、請求項２６に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記固定の輝度が、実質的に最大輝度の５０％に等しいことを特徴とする、請求項２７に記載の表示装置。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの画素が、青色の画素（Ｂ）を含むことを特徴とする、請求項２７または２８に記載の表示装置。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの画素が、赤色のおよび青色の画素（Ｒ、Ｂ）を備えることを特徴とする、請求項２７または２８に記載の表示装置。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの画素が、合成色グループ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えることを特徴とする、請求項２７または２８に記載の表示装置。
【請求項３２】
前記表示装置は、コード化された画像データを見るための光学復号モードを提供することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項３３】
前記偏光修正層が、コード化されていない画像データを見るための平面視野モードを提供するべく無効化され得ることを特徴とする、請求項３２に記載の表示装置。
【請求項３４】
前記偏光修正層はさらに第３領域を有し、
前記偏光調整層は単一の画素または複数の画素からなり、前記第３領域に対応して設けられた第３画素を有し、
前記第３画素と前記第３領域とからなる第３セットとを有することを特徴とする、請求項１から３３のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制限された視野モードを提供するためのディスプレイに関する。このようなディスプレイは、例えば、比較的視野角が狭いプライベートモードを提供するために使用され得る。このようなディスプレイの用法の別の例は、コード化された画像を見るための光学復号モードである。このようなディスプレイは、制限されたモードと、比較的視野角の広いパブリックモード等の代替的なモードとの間で切替が可能であり得る。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイを見ることのできる角度または位置の範囲を制限する多数の装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。現金支払機上に個人情報を表示するための方法を開示する。機械のディスプレイによって放射された光は、固定の偏光状態を有する。機械およびそのユーザは、シート偏光板の大きなスクリーンに包囲されており、シート偏光板はその偏光状態の光を吸収するが、直行する状態を透過する。通行人は、ユーザおよび機械を見ることができるが、スクリーン上に表示された個人情報は見ることができない。
【０００３】
光の方向を制御するための用途の広い方法は、添付の図面の図１に示すような「ルーバー」フィルムである。フィルムは、ベネチアンブラインド（Ｖｅｎｅｔｉａｎ  ｂｌｉｎｄ）に類似の配置において、代わりの透明な（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）層１と、不透明な（ｏｐａｑｕｅ）層２とを備える。Ｖｅｎｅｔｉａｎ  ｂｌｉｎｄ同様、光が層と平行か、ほとんど平行である方角３へ移動している場合、その配置は光がそこを通過できるようにするが、層の平面へ大きな角度４で移動している光を吸収する。これらの層１および２は、フィルムの表面に垂直であるか、いくつかの別の角度であり得る（例えば、特許文献２ないし４参照）。
【０００４】
ルーバーフィルム同様の特性を有するフィルムを作成するべく、その他の方法がある（例えば、特許文献５または６参照）。
【０００５】
異なる原理に基づくプライバシー装置を開示する（例えば、特許文献７参照）。装置は添付図面の図２に示され、透過軸７および８が直行している２枚の直線偏光シート５および６を備える。シート５とシート６との間には２つの層９および層１０があり、各層は、交互の、等方性の材料１１と半波長リターダ１２との縞を備える。層９および層１０は、装置の面に対して垂直方向へ装置を通過する光の任意の光線が正確に一方の半波長リターダ１２を通過するように配置される。したがって、装置は実質的にこのような光線に対し透明である（第１の偏光シートにおけるあらゆる吸収を除く）。装置がフラットパネルディスプレイの正面に配置される場合、中心軸上の観察者はディスプレイを読むことができる。
【０００６】
観察者が左右に移動するにしたがって、本来ならば観察者に到達していたであろう光線の配分がリターダー１２を通過しないか、または２枚とも通過し、したがって吸収される。したがって、装置は軸外の観察者に対して部分的にディスプレイを暗くし、プライバシーを与える。
【０００７】
この装置には以下の欠点がある。この装置には４枚の追加の層が必要であり、ディスプレイのコストとバルクとがかなり増加する。また、この装置はパブリックモードに切り替えることができない。ユーザの頭部がさらに端へ移動し、全ての光が遮断される点を通過すると、ディスプレイは再び可視になる。事実、左右の軸上の分離された点の観察者に対してのみ光は完全に遮断される。
【０００８】
ディスプレイの視野角を制限するための別の方法として、「視覚的な暗号化法（ｖｉｓｕａｌ  ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ）」が知られる（例えば、非特許文献１または２参照）。ディスプレイパネルの画素はグループに分割されている。添付の図面の図３に示す例において、ディスプレイは白黒であり、各グループは４つの画素の正方形である。このような正方形の１つを円で（ｂ）に示す。（ｃ）に示すマスクはディスプレイの正面に配置され、ディスプレイとはわずかな距離で分離されている。マスクのうち、各画素グループの正面の部分は、グループ内の４つの画素のうち２つを暗くするパターンを含む。６つの可能なパターンを（ａ）に示す。各グループ内でいずれの画素を暗くするかという選択は、マスクが設計されるときに無作為に為される。
【０００９】
装置上に表示される画像（この場合、文字「Ｘ」）を（ｂ）に示す。ディスプレイパネルへ送出される画像データを（ｄ）に示す。ここでも、（ａ）の６つの可能なパターンは４つの画素のうち各グループ内に表示される。その選択は、意図する画像において白い各グループにおいて２つの白い画素が見え、かつ、意図する画像において黒い各グループにおいて白い画素はないように為される。マスクを通してパネルを見ると、中心のビューイング位置に位置する観察者は、４の各グループにおいてちょうど２つの画素を見る。「Ｘ」の中の白いグループについては、これらの画素は白いが、「Ｘ」の中の黒いグループについては、これらの画素は暗い。
【００１０】
中心に位置する観察者にとって、パネルがマスクを介してどのように見えるかを（ｅ）に示す。「Ｘ」は、画像の品質および輝度においてかなり劣って見える。ユーザの頭部が中心位置から外れる場合、視差（パララックス）によって他の画素が見え、観察者は例えば（ｆ）に示すようなランダムなドット模様を見る。
【００１１】
この方法はプライバシーを提供するが、多くの欠点をもつ。マスクに達する光の半分が吸収されるため、ディスプレイの輝度は低下する。また、ディスプレイにおける有効な画素数が半分になる。さらに、任意のマスクパターンによってディスプレイの外観はまだらになる。
【００１２】
上述した第１の論文に記述されるように、ディスプレイに色をつけるべく方法を拡張することができるが、この場合、欠点は残る。
【００１３】
視覚的な暗号装置には第２の応用方法がある。ディスプレイ上の画像はマスクが存在するときにのみ明瞭であるため、マスクは暗号システムにおいて鍵として機能する。例えば、ディスプレイパネル上に表示されるデータは、テレビ放送等の安全性のない通信チャンネルによって送信される可能性があるが、増幅マスク（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍａｓｋ）は意図する情報受信者のみによって所有される。
【００１４】
また、ユーザが安全な情報源から情報を見るべく安全性の低い端末を使用したい場合、いくつかの応用方法がある。例えば、ユーザは、銀行口座の詳細にアクセスするために第三者（例えばホテル、あるいはある公共の場において）の所有するコンピュータの使用を望まない。この状況において、ユーザがディスプレイに関するマスクを置く場合にのみ読むことができるような暗号化された画像をディスプレイに送出することは有用である。ユーザがマスクを所持する場合、この応用方法のために「視覚的暗号化法」のスキームを使用することができる。
【００１５】
上述した装置は、ディスプレイを見ることができる角度の範囲を制限するべく、ディスプレイパネルの正面または透過型ディスプレイパネルとバックライトとの間に配置され得る。換言すれば、これらの装置はディスプレイを「プライベート」にする。ただし、それらの装置のいずれも、プライバシー機能をスイッチオフして広範囲の角度からみることができるようにする方法を提供するものではない。
【００１６】
また、光制御フィルムが、ライベートモードを提供するべくディスプレイ正面に移動されることができるか、または機械的に、パブリックモードを提供すべくディスプレイ背面もしくはディスプレイ付近へ収納されるように、光制御フィルムをディスプレイ上に装着する方法がある（例えば、特許文献８参照）。この方法には、故障するか、損傷する移動部を含み、また、ディスプレイのバルクを増加させるという欠点がある。
【００１７】
可動部を有さずにパブリックモードからプライベートモードへ切り替える方法は、光制御フィルムをディスプレイパネルの背面に装着し、光制御フィルムとディスプレイパネルとの間で電気的にスイッチオンおよびスイッチオフが可能な散光器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を配置することである。散光器が無効である場合、光制御フィルムは視野角を制限し、ディスプレイはプライベートモードである。散光器のスイッチがオンである場合、散光器によって広範囲の角度に光が移動してパネルを通過し、ディスプレイはパブリックモードである。同様の効果を得るために、光制御フィルムをパネルの正面に装着し、切替可能な散光器を光制御フィルムの正面に配置することもできる。
【００１８】
これらのタイプの切替可能なプライバシー装置がある（例えば、特許文献９ないし１１参照）。それらの装置には、ディスプレイがパブリックモードであってもプライベートモードであっても光制御フィルムがそこに入射する光のかなりの割合を必ず吸収するという欠点が共通している。したがって、ディスプレイは、光の利用において非効率的である。また、パブリックモードにおいて散光器が広範囲の角度を介して光を拡散するため、これらのディスプレイは、補償のためにバックライトを明るくしない限りはプライベートモードよりもパブリックモードにおいてより不明瞭である。
【００１９】
別の欠点は、これらの装置の電力消費量に関する。動作のうちパブリックモードでは、散光器のスイッチは入れられている。このことは、切替可能な高分子分散液晶散光器に対し電圧が印加されることを意味する場合が多い。したがって、プライベートモードよりもパブリックモードにおいて、より多くの電力が消費される。このことは、ほとんどの時間パブリックモードで使用される装置およびバッテリ電力が制限されている装置にとっては不都合である。
【００２０】
切替可能なパブリック／プライベートのディスプレイを作成する第３の既知の方法がある（例えば、特許文献１２参照）。この特許における光制御装置は、先に述べた、ルーバーフィルムに構造の点で類似している。しかし、ルーバーフィルム中の不透明な要素が、それぞれ、不透明な状態から透明な状態まで電子的に切替えることができる液晶セルに置き換えられている。光制御装置は、ディスプレイパネルの正面または背面に配置される。セルが不透明な場合、ディスプレイはプライベートモードである。また、セルが透明な場合、ディスプレイはパブリックモードである。
【００２１】
この方法の第１の欠点は、適切な形状を有する液晶セルを製造するうえで困難と費用が伴うことにある。第２の欠点は、プライベートモードにおいて、光の光線がまず透明な要素を透過し、次いで液晶セルの部分を透過するような角度で光の光線が入射し得る。このような光線は液晶セルによって完全には吸収されないため、装置のプライバシーは低下する。
【００２２】
切替可能なパブリック／プライベートのディスプレイ装置を作成する別の方法がある（例えば、特許文献１３参照）。この装置は追加の液晶パネルを用いており、液晶パネルは分割されている。パネルの様々なセグメントがディスプレイの様々な領域のビューイングの特性を修正し、ディスプレイパネル全体は中心位置からのみ完全に判読可能になる。特に、追加の液晶層は、２つの領域セット（ｔｗｏ  ｓｅｔｓ  ｏｆ  ｒｅｇｉｏｎｓ）に分割される。領域の２つのセット内で液晶は異なって配向されているため、第１のセット内の領域を介して見た主要なＬＣＤパネルの一部については、観察者が左へ移動するにつれて輝度が急激に低下する。この輝度の低下は、光が追加層内のセルを垂直な角度で通過する際に、電界ベクトルとＬＣダイレクタとの間の角度が垂直方向へ透過する光線に対する角度と異なり、それによって偏光が異なる方向へ変化するために起こる。同様に、主なＬＣＤパネルの一部を第２のセット内の領域を介して見た場合、観察者が右へ移動するにつれて輝度が急激に低下する。したがって、ユーザの移動に伴うディスプレイの外観の変化は、層の偏光修正特性における角度への従属性によるものである。
【００２３】
この方法の欠点は、ディスプレイ全体が不明瞭になるわけではないということである。したがって、提供されるプライバシーは不完全である。この制限のため、画像または大きなフォントサイズの文書に対するプライバシーレベルは良くない。
【００２４】
以前から知られるプライバシー装置のほぼ全てにある欠点は、周囲照明の状態が低い場合さほど有効ではないということである。この原則の唯一の例外は、「視覚的暗号化法」の方法である。以前から知られる方法のうちほぼ全ては、望まれざる観察者に光が到達するのを防ぐことに頼っている。特に、閉め出されたビューイングゾーンと認められたビューイングゾーンとの間の境界付近にある領域において、これを行うあらゆる方法は微量の光を漏らしている。周囲照明が非常に低い場合、望まれざる観察者がこの光を認識することによってディスプレイを読む可能性がある。
【００２５】
自動立体視ディスプレイは、ユーザの左目がある画像を見ながら右目は別の画像を見ることができるようにすることによって、ユーザが特別に設計された眼鏡を装着することなく三次元立体効果を達成する。電子ディスプレイ用に広く用いられている方法の１つは、視差バリアである。これは、例えばＮ．Ａ  Ｖａｌｙｕｓによる著書「Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｙ」（Ｆｏｃａｌ  Ｐｒｅｓｓ、１９６６）に記載されている。この方法において、不透明な部分と透明な部分とを有するスクリーンが、ディスプレイパネルの付近すなわち正面または背面に配置される。ユーザが正しい位置にいる場合、スクリーンは、ディスプレイ画素のうちいくつかを透過する光が左目で見られるのを妨げ、残りの画素を透過する光を右目で見られるのを妨げる。
【００２６】
通常の（二次元の）画像がそのようなディスプレイに表示される場合、視差バリアのスイッチを切ること、すなわちバリア全体を透明にすることは有用である（例えば、特許文献１４または１５参照）。この方法は、スイッチオンおよびスイッチオフができないパターン化されたリターダーと、単一の切替可能な波長板とを用いる。
【００２７】
このような切替可能な視差バリアは、添付図面の図４に示され、透過軸２１が０°に向いている入力偏光板２０を備える。パターン化された半波長板２２は、光軸が透過軸２１に対して４５°に向いている領域を備え、一方、光軸が透過軸２１に対して平行に向いている領域Ｂを備える。一様な切替可能な半波長板２３は、軸２１に対して光軸２４が２２．５°を向いている、図４に示す状態と、半波長板が事実上無効にされている状態との間で切り替えることができる。出力偏光板２５は、透過軸２６が軸２１に対して９０°に向いている。自動立体視映像の３Ｄ方式と２Ｄとの間またはシングルビュー方式との間で切り替えることを可能にするために、切替可能な視差バリアがディスプレイパネルの正面または背面に配置される。
【００２８】
切替可能な波長板２３がスイッチオフされているとき、視差バリアは「オン」状態にある。下部の偏光板を透過する光２７は、電界方向が０°の状態で直線状に偏光される。波長板の領域Ａを通過する光線は、波長板２２を離れる際の電界の方向が９０度であるように回転された偏光面を有する。波長板２２の領域Ｂを通過する光線は、偏光を変化されない。切替可能な波長板２３は、この状態で効果をもたないため、領域Ｂを通過する光線は上部の偏光板２５に吸収される。また、領域Ａを通過する光線が透過される。したがって、構造体は、透明な領域Ａおよび不透明な領域Ｂを備えた視差バリアとして作用する。
【００２９】
波長板がスイッチオンされているとき、セクションＡおよびセクションＢの両方を通過する光は、上部の偏光板２５に到達する際に電界方向が偏光板２５の透過軸２６と４５°の角度を成すように、その光の偏光面を一様な半波長板２３によって回転されている。したがって、セクションＡおよびセクションＢを介した透過強度は等しく、視差バリアはスイッチオフされている。
【００３０】
この装置に用いられるパターン化された波長板は、「反応性メソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎｎ）」として知られる化学薬品を含めて、重合可能な液晶を用いた多数の方法で作成され得る（例えば、特許文献１６ないし１９参照）。
【特許文献１】米国特許第６５５２８５０号明細書
【特許文献２】米国再発行特許第２７６１７号明細書
【特許文献３】米国特許第４７６６０２３号明細書
【特許文献４】米国特許第４７６４４１０号明細書
【特許文献５】米国特許第５１４７７１６号明細書
【特許文献６】米国特許第５５２８３１９号明細書
【特許文献７】米国特許第６２３９８５３号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００２／０１５８９６７号明細書
【特許文献９】米国特許第５８３１６９８号明細書
【特許文献１０】米国特許第６２１１９３０号明細書
【特許文献１１】米国特許第５８７７８２９号明細書
【特許文献１２】米国特許第５８２５４３６号明細書
【特許文献１３】特開２００３−２３３０７４号公報
【特許文献１４】米国特許第６０５５１０３号明細書
【特許文献１５】欧州特許第８８７６６６号明細書
【特許文献１６】米国特許第６０５５１０３号明細書
【特許文献１７】米国特許第６６２４８６３号明細書
【特許文献１８】欧州特許第１０４７９６４号明細書
【特許文献１９】欧州特許第８８７６６７号明細書
【非特許文献１】Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏ、「Ｓｅｃｕｒｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｗｉｔｈ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｖｉｅｗｉｎｇ  ｚｏｎｅ  ｂｙ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉ−ｃｏｌｏｒ  ｖｉｓｕａｌ  ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ｖ１２、ｐｐ１２５８〜１２７０（２００４）
【非特許文献２】Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏ「Ｕｓｅ  ｏｆ  ｖｉｓｕａｌ  ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ  ｔｏ  ｌｉｍｉｔ  ｖｉｅｗｉｎｇ  ｚｏｎｅ  ｏｆ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｉｐｓ（福岡、日本、２００３）、論文ＶＨＦ３−２
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明によれば、制御可能な複数の画素を有する偏光調整層と、偏光調整層の表示面側に配置された第１偏光板と、偏光調整層の背面側に配置された光源と、光源と第１偏光板との間で、かつ、偏光調整層から離間して配置される偏光修正層とを有する表示装置が提供される。偏光修正層は少なくとも第１領域と第２領域とを有する。偏光調整層は単一の画素または複数の画素からなり、第１領域に対応して設けられた第１画素と第２領域に対応して設けられた第２画素とを有する。第１画素と第１領域とからなる第１セットと、第２画素と第２領域とからなる第２セットとのそれぞれのセット内において、偏光調整層のそれぞれの領域は同一の偏光修正効果を有する。第１画素と第２領域とからなるセット、または、第２画素と第１領域とからなるセットのような異なるセット間において、偏光調整層のそれぞれの領域は異なる偏光修正効果を有する。
【００３２】
偏光調整層と光源との間に第２偏光板を含み得る。
【００３３】
偏光調整層は、液晶層を備え得る。
【００３４】
偏光修正層の第１領域が、実質的に偏光修正効果を有さなくてもよい。
【００３５】
偏光修正層の第２領域が、その領域を通過する光の偏光を９０°変化させるように調整され得る。偏光修正層の第２領域は、ねじれネマチック液晶偏光回転部等の偏光回転部を備え得る。
【００３６】
表示装置は、偏光修正層の偏光修正効果を補償すべく修正された画像データを、各画素へ供給するように調整されたコントローラを備える。コントローラは、所望の画像データ画素のグレーレベルを選択するための画素偏光の変化と、偏光修正層によって生じた偏光の変化との間の差異を表す画像データを各画素へ出力するように調整され得る。
【００３７】
制限された視野モードはプライベート視野モードであり得る。プライベート視野モードにおいて、表示された画像の可視度は、観察者が画像を見るためにのみ十分な空間という限定的な範囲に制限される。偏光修正層は、パブリックモードを提供するために無効化可能であり得る。パブリックモードにおいて、表示された画像は限定された範囲よりも広い、拡大された空間の範囲を通じて可視である。パブリック視野モードにおいて、セットの全領域は、実質的に偏光修正効果がない等、実質的に同一の偏光修正効果を有するように調整され得る。
【００３８】
偏光修正層は、液晶層を備え得る。偏光修正層の第２領域が、第１偏光板の透過軸に対し実質的に４５°に向いた配向の方向を有するフレデリクス（Ｆｒｅｅｄｅｒｉｃｋｓｚ）セルを備え得る。偏光修正層の第１領域が、第１偏光板の透過軸に対し実質的に平行に向いた配向の方向を有するフレデリクスセルを備え得る。
【００３９】
偏光修正層は、領域を定義するパターン化された電極を備え得る。また、偏光修正層は、フレデリクスセル、または、ねじれネマチック層、または、ねじれ垂直配向ネマチック層を備え得る。
【００４０】
偏光調整層は、全ての画素のグレーレベルに対する実質的に直線偏光の光を出力するように調整され得る。偏光修正層は、異なるセットの領域内で異なる方向へ向けられる光軸を有する半波長板を備え得る。また、偏光修正層が、偏光調整層と、波長板との間に配置され得る。偏光調整層は、横電界方式（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の液晶タイプであり得る。
【００４１】
偏光調整層は、実質的に垂直な配向と実質的に水平な配向との間で切替可能な液晶であり得る。異なるセットの領域は、異なるリターデーションを与える。
【００４２】
偏光調整層の画素は、表示装置の行方向で反復する合成色グループとして調整され得る。各領域は、固定の輝度を表示するように調整されている合成色グループのセットの各終端に、少なくとも１つの画素を含む合成色グループの１セットを用いて、視野方向に配向され得る。固定の輝度は、最大輝度の５０％と実質的に同一であり得る。少なくとも１つの画素は、青色の画素、赤色と青色との画素、または合成色グループを備え得る。
【００４３】
制限された視野モードは、コード化された画像データを見るための光学複号モードであり得る。コード化されていない画像データを見るための平面視野モードを提供するべく、修正層が無効化可能であり得る。
【００４４】
表示装置が比較的薄く、製造のコストが比較的低くなるように、そのような表示装置は、無制限の視野モードに必要な層に追加される１枚のみの光学式の層を有して表現され得る。プライベート視野モードを提供するために使用された場合、照明環境が比較的悪い場合でもプライバシーが維持される。このため、光が漏れることによって所望の角度よりも広範囲の角度から表示装置が判読可能になるという、既知のタイプのプライバシー表示装置の多くがもつ欠点を避けることができる。パブリック視野モードとプライベート視野モードとの間で切替可能な表示装置に対し、両方のモードの輝度は実質的に同等である。
【００４５】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
（項目１）
制御可能な複数の画素を有する偏光調整層と、
上記偏光調整層の表示面側に配置された第１偏光板と、
上記偏光調整層の背面側に配置された光源と、
上記光源と上記第１偏光板との間で、かつ、上記偏光調整層から離間して配置される偏光修正層とを有し、
上記偏光修正層は少なくとも第１領域と第２領域とを有し、
上記偏光調整層は単一の画素または複数の画素からなり、上記第１領域に対応して設けられた第１画素と上記第２領域に対応して設けられた第２画素とを有し、
上記第１画素と上記第１領域とからなる第１セットと、上記第２画素と上記第２領域とからなる第２セットとのそれぞれのセット内において、上記偏光調整層のそれぞれの領域は同一の偏光修正効果を有し、かつ、
上記第１画素と上記第２領域とからなるセット、または、上記第２画素と上記第１領域とからなるセットのような異なるセット間において、上記偏光調整層のそれぞれの領域は異なる偏光修正効果を有することを特徴とする表示装置。
（項目２）
上記偏光調整層と上記光源との間に第２偏光板を含むことを特徴とする、項目１に記載の表示装置。
（項目３）
上記偏光調整層が液晶層を備えることを特徴とする、項目１または２に記載の表示装置。
（項目４）
上記偏光修正層の第１領域が実質的に偏光修正効果を有さないことを特徴とする、項目１から３のいずれかに記載の表示装置。
（項目５）
上記偏光修正層の第２領域が、該領域を通過する光の偏光を９０°変化させるように配置されていることを特徴とする、項目１から４のいずれかに記載の表示装置。
（項目６）
上記偏光修正層の第２領域がリターダを含むことを特徴とする、項目５に記載の表示装置。
（項目７）
上記偏光修正層の第２領域が偏光回転部を含むことを特徴とする、項目５に記載の表示装置。
（項目８）
上記偏光回転部がねじれネマチック液晶偏光回転部であることを特徴とする、項目７に記載の表示装置。
（項目９）
上記偏光修正層の上記偏光修正効果を補償すべく修正された画像データを、各画素へ供給するように調整されたコントローラを備えることを特徴とする、項目１から８のいずれかに記載の表示装置。
（項目１０）
上記コントローラが、画素の所望するグレーレベルを選択するための画素の偏光の変化と、上記偏光修正層によって生じた偏光の変化との間の差異を表す画像データを、各画素へ供給するよう調整されていることを特徴とする、項目９に記載の表示装置。
（項目１１）
上記表示装置はプライベート視野モードでを提供し、該プライベート視野モードにおいて、表示された画像の可視度が、該画像を見る観察者にとってのみ十分である限定された空間の範囲に制限されることを特徴とする、項目１から１０のいずれかに記載の表示装置。
（項目１２）
上記偏光修正層が、パブリック視野モードを提供するべく無効化され得、該パブリック視野モードにおいて、上記限定された範囲よりも広い拡大された空間範囲を通じて上記表示画像が可視であることを特徴とする、項目１１に記載の表示装置。
（項目１３）
上記パブリック視野モードにおいて、全ての上記セットの上記領域が、実質的に同一の偏光修正効果を有するように調整されることを特徴とする、項目１２に記載の表示装置。
（項目１４）
上記パブリック視野モードにおいて、全ての上記セットの上記領域が、実質的に偏光修正効果を有さないように調整されることを特徴とする、項目１３に記載の表示装置。
（項目１５）
上記偏光修正層が液晶層を備えることを特徴とする、項目１から１４のいずれかに記載の表示装置。
（項目１６）
上記偏光修正層の第２領域が、上記第１偏光板の透過軸に対し実質的に４５°に向いた配向の方向を有するフレデリクスセルを備えることを特徴とする、項目５から１５のいずれかにに記載の表示装置。
（項目１７）
上記偏光修正層の第１領域が、上記第１偏光板の透過軸に対し実質的に平行に向いた配向の方向を有するフレデリクスセルを備えることを特徴とする、項目４から１６のいずれかに記載の表示装置。
（項目１８）
上記偏光修正層が、上記領域を定義するパターン化された電極を備えることを特徴とする、項目１５に記載の表示装置。
（項目１９）
上記偏光修正層が、フレデリクスセル、または、ねじれネマチック層、または、ねじれ垂直配向ネマチック層を備えることを特徴とする、項目１８に記載の表示装置。
（項目２０）
上記偏光調整層が、全ての画素のグレーレベルに対して実質的に直線偏光の光を出力するように調整されていることを特徴とする、項目１から１９のいずれかに記載の表示装置。
（項目２１）
上記偏光修正層が、上記異なるセットの上記領域内で異なる方向へ向けられる光軸を有する半波長板を備えることを特徴とする、項目２０に記載の表示装置。
（項目２２）
上記偏光修正層が、上記偏光調整層と、上記半波長板との間に配置されることを特徴とする、項目２１に記載の表示装置。
（項目２３）
上記偏光調整層が、横電界方式液晶タイプのものであることを特徴とする、項目２０から２２のいずれかに記載の表示装置。
（項目２４）
上記偏光調整層が、実質的に垂直な配向と実質的に水平な配向との間で切替可能な液晶であることを特徴とする、項目２０に記載の表示装置。
（項目２５）
上記異なるセットの上記領域が異なるリターデーションを提供することを特徴とする、項目２４に記載の表示装置。
（項目２６）
上記偏光調整層の上記画素が、上記ディスプレイの行方向において反復される合成色グループとして配置されることを特徴とする、項目１から２５のいずれかに記載の表示装置。
（項目２７）
上記領域のそれぞれが、固定の輝度を表示するように調整された合成色グループのセットの各終端部に少なくとも１つの画素を伴う該合成色グループ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のセットを用いて、視野方向へ配向されることを特徴とする、項目２６に記載の表示装置。
（項目２８）
上記固定の輝度が、実質的に最大輝度の５０％に等しいことを特徴とする、項目２７に記載の表示装置。
（項目２９）
上記少なくとも１つの画素が、青色の画素（Ｂ）を含むことを特徴とする、項目２７または２８に記載の表示装置。
（項目３０）
上記少なくとも１つの画素が、赤色のおよび青色の画素（Ｒ、Ｂ）を備えることを特徴とする、項目２７または２８に記載の表示装置。
（項目３１）
上記少なくとも１つの画素が、合成色グループ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を備えることを特徴とする、項目２７または２８に記載の表示装置。
（項目３２）
上記表示装置は、コード化された画像データを見るための光学復号モードを提供することを特徴とする、項目１から１０のいずれか一項に記載の表示装置。
（項目３３）
上記偏光修正層が、コード化されていない画像データを見るための平面視野モードを提供するべく無効化され得ることを特徴とする、項目３２に記載の表示装置。
（項目３４）
上記偏光修正層はさらに第３領域を有し、
上記偏光調整層は単一の画素または複数の画素からなり、上記第３領域に対応して設けられた第３画素を有し、
上記第３画素と上記第３領域とからなる第３セットとを有することを特徴とする、項目１から３３のいずれかに記載の表示装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
添付図面を参照し、例示の方法によって、本発明をさらに説明する。
【００４７】
図面を通して、同一の参照符号は同一部分を指すものとする。
【００４８】
図５に示すディスプレイは、透過型の液晶ディスプレイパネル３０とバックライト３１とを備える。ディスプレイは、特定の型のディスプレイパネルに適切な方向へ透過軸が向けられている、入力偏光板（第２偏光板）３２および出力偏光板（第１偏光板）３３を備える。例えば、透過軸は、実質的に互いに９０°に向けられ得る。代替方法として、直線偏光された光をバックライト３１が供給する場合、偏光板３２を省いてもよい。
【００４９】
ディスプレイ画素３４を形成する液晶層は偏光板３２および３３の間に配置されている。ディスプレイ画素３４は、コントローラ３５が供給した画像データに従って偏光板３２からの光の偏光を調整するのに適しているいかなる型のものであってもよい。回路基板、配向層、電極層、カラーフィルター等の他の要素が適宜に存在し得るが、図示説明を簡潔にするために図５中には図示していない。ディスプレイ画素３４は、このように、画素に分解された偏光調整層を形成する。この偏光調整層は、画像のグレースケールデータ（白から黒またはカラー）を、偏光板３２から入射した光の偏光を調整するための偏光調整効果に変換するよう、コントローラ３５によって制御されている。
【００５０】
偏光修正層３６は、偏光板３２および３３の間に配置されており、距離ｈによってディスプレイ画素３４から間隙を有して配置されている。偏光修正層３６は、ディスプレイ画素層３４と出力偏光板３３との間に配置されているように図示してあるが、代わりに画素層３４と入力偏光板３２との間に配置され得る。複屈折補償フィルム等のさらなる要素を与えることもできるが、簡潔にするために図５中には図示していない。
【００５１】
偏光修正層３６は、一次元または二次元アレイに配置された、異なるセットを有する複数の領域セットを備える。図５に示す実施形態において、３つの領域セットが存在し、第１、第２、第３のセットに属する領域は、それぞれ、３７、３８、３９で示されている。各領域セットは、ディスプレイ画素３４からの光に対して同一の偏光修正効果を有するが、他の領域セットとは異なる修正効果を有する。ディスプレイの、層３４および３６の間の部分は、光を偏光させるいかなる手段も含まず、したがって、偏光板を有さない光路と説明することができる。
【００５２】
図５中には３７から３９の３つの領域セットを図示してあるが、ディスプレイは２つ以上のいかなる数の領域セットをも備え得る。１つのセット内の領域は、ディスプレイ画素３４に対し実質的にいかなる偏光修正効果をも有さないように調整されている。パブリック視野モードを提供するためには、偏光修正層３６は無効になり得る。このようなパブリックモードでは、異なるセットの領域３７〜３９は、ディスプレイ画素３４に対し実質的に同一の偏光修正効果を有するように調整されており、実質的には偏光修正効果がない場合もある。
【００５３】
プライベート視野モードにおいて、ディスプレイ３０はディスプレイ画素３４が表示するイメージの可視度を比較的狭い視野角に制限する。この視野角は、適当な位置にいる者にとっては画像を見るのに十分な角度であるが、実質的には他の者からは画像を見ることができないほど狭い角度である。ディスプレイ３０を通過するバックライト３３からの光は、層３４の画素のうち１つと、層３６の領域３７〜３９のうちの１つとを通過しなければならない。この領域を介して見た場合、層３６の領域によるあらゆる偏光修正が、内在する画素の明瞭な輝度に影響を及ぼす。また、層３４のいかなる画素の輝度も、その画素を見るのに介する領域３７〜３９のタイプ（すなわちその画素が属する領域）に依存し、そのため、画素の輝度は観察者の位置に依存する。
【００５４】
ディスプレイ３０は、プライベート視野モードにおいて、任意の所望の視角方向から視認されるように調整されている。ディスプレイの中央に対して垂直な線（ディスプレイに対する法線）上またはその近傍に観察者が位置するように、中央位置からのプライベートビューイングを求めることが多いが、プライベート視野モードにおいて、その他のアプリケーションには様々なビューイング方向が必要である。例えば、ディスプレイが自動車内で使用されており、運転手の位置と乗客の位置との間にあるダッシュボードの中に位置する場合、プライベート視野モードにおいて、例えば運転手が見るのを避けるため、または法的な要件を満たすために、視野角は乗客から視認できるようでさえあればよい。したがって、視角方向は、ディスプレイに対する法線に対し鋭角にある。
【００５５】
プライベート視野モードにおいて、コントローラ３５は、画素を視認するのに介する偏光修正層３６の領域の効果を補償するべく修正されるデータを供給することによってディスプレイ画素３４を制御する。各領域３７〜３９は、画素のセットと組み合わさっており、セットは、単一の画素または複数の画素を含むことができる。図５に示す例において、３８のような各領域は、４０および４１等の２つの画素と位置合わせされ、組み合わさっている。このように、ディスプレイに対する法線上またはその近傍に位置する観察者にとって表示される画像が可視であるべく領域３８の偏修正効果を補償するために、画素４０および４１が表示する画像画素データは、コントローラ３５によって修正される。例えば、コントローラ３５は、偏光修正層３８がない場合に必要であろう偏光の変化と、領域３８が発生する偏光の変化との差に対応して偏光に変化を与えるために画素４０および４１を制御する。それによって、ディスプレイの中心に対する法線の位置からディスプレイを見る観察者は、制限された空間領域内において乱れていない画像を見る。
【００５６】
層３４および３６の間の距離ｈによって、軸から外れてディスプレイを見ると、例えば領域３７を介して見た画素４０および４１等に、視差効果が生じる。コントローラ３５が行う画像データの補償は、領域３７が発生する偏光修正効果に対して不適切であり、そのため、その視角方向において表示画像は乱れ、視認できない。特に、領域３７から３９は、文書と同様に画像も、ディスプレイに対する法線から離れた方向から視聴されるものは判読不可能である。このようにして、単一の付加層３６（関連要素を伴う）を必要とするプライベート視野モードにディスプレイを提供することが可能であり、周囲照明が低い状態においても、個人の視覚領域外において判読不可能性を維持することが可能である。
【００５７】
層３６は、偏光修正効果が常にあるように受動であり得るが、パブリックおよびプライベート視野モードの切り換えを可能にするためには、層３６は無効となり得る。層３６が無効になる場合、層３６は、一様であり好ましくはゼロである偏光修正効果を与える。コントローラ３５は、未補償の画像データをディスプレイ画素３５へ供給する（または全画素に対して一様の、層３６の誤差補償効果を与える）。修正層３６は、このようにして、実質的に効果がなく、表示画像は、視野角および観察者の位置のより広範囲を通じて可視である。
【００５８】
図５に示すディスプレイの例であるが２つの領域セットを含むものを図６に示す。１つの領域セットを、反転しないものとして参照し、これらの領域は、実質的にはその領域を通過する光の偏光に対し効果を有さない。このような領域を、図６（ａ）にある４５のような空の正方形によって示す。「反転する」ものとして参照するその他の領域は、垂直に偏光された光を水平に偏光された光に転向させる効果と、水平に偏光された光を垂直に偏光された光に転向させる効果とを有する。このような領域を、湾曲した矢印を含む正方形として４６に示す。このような領域は、半波長リターダまたはねじれネマチック液晶セルによって具体化され得る。２つの領域セットのみを有する偏光修正層３６を使用する利点は、製作がより簡単であり、かつ広範囲に開発された液晶技術を使用できることである。また、修正層３６に用いる液晶の形式はディスプレイ画素３４に用いる液晶の形式とは独立している。図６に示す例において、白色の背景に対して黒色の文字「Ｘ」を表示することが目的である。（ａ）に図示する領域４５および４６のアレイのパターンは、ディスプレイに対して軸を外れて視認する場合に画像を適切に「スクランブル」するように選択される。例えば、各要素が反転するか反転しないかということとは独立して乱数発生装置に選択させることによってパターンを決定できる。なお、各選択には確率０．５を与える。次いで、以下で説明するように、反転する要素および反転しない要素は画像の表示に使用するべく記憶される。大量の記憶容量を必要としないために、層のうち小さな領域（例えば図に示す５×５の領域）のパターンが無作為に決定され得る。また、この小さな領域は、ディスプレイの全領域に及ぶように繰り返し求められる。
【００５９】
ディスプレイを軸上で視認する場合に４６等の反転する領域を補償するために、偏光修正層３６がない場合は図６の（ｂ）に示すのと同様に見えるようにコントローラ３５が画像データを修正する。その結果、軸上で視認すると図６の（ｃ）に示す外観を有する画像になる。ただし、図６の（ｄ）に示すように軸から外れてディスプレイを視認する場合、ディスプレイは画像が乱れて観察者には表示しようとする「Ｘ」が判読できないような外観を有する。
【００６０】
修正層３６に２つを超える領域セットを使用する場合、異なるセットの効果は、画素を反転させるか画素を無変化のままにしておくかに限定されず、表示されるグレースケールに対し可能なその他の効果を含む。このことには、プライバシーレベルの改善という利点がある。例えば、５０％のグレー背景に黒文字を含む画像の場合、異なる領域セットが偏光を反転させるかまたは無変化のままにすると、プライベート視野モードにおいて意図する視野範囲外の観察者は、背景が白黒のパターンに見える一方で５０％のグレーで文字を表示する画素を見る。したがって、文字は意図する視野範囲外からも判読可能となり得る。異なる修正効果をもつ２つよりも多い領域セットを提供することによって、このことを防止できる。
【００６１】
図６の（ａ）に示す領域のパターンを、ディスプレイの全領域に及ぶようにディスプレイ上で繰り返すこともできる。
【００６２】
有限の距離ｒにいる観察者が、修正層３６の領域を用いて正しく配向されたディスプレイ画素３４を見るためには、領域の幅ｐは図７に示す画素または画素の集合体のピッチΔとは異なっていなければならない。この必要条件は、「視点訂正」として知られ、３Ｄディスプレイやブラウン管ディスプレイに使用されているような視差バリアでよく知られている。また、例えば「Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｐａｒａｌｌａｘ  Ｂａｒｒｉｅｒｓ」（Ｓ．Ｈ．Ｋａｐｌａｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＭＰＴＥ，ｖｏｌ５９，ｐｐ１１〜２１，１９５２）によって開示されている。ガラス４２のように、層３４および３６が、屈折率ｎ、厚さｈである媒質によって分離されている場合、層３６の領域の幅のｐと、層３４の画素または画素の集合体のピッチΔとの比は、層３６が観察者４３と層３４との間にある場合
【００６３】
【数１】
2006171728.tif 000003
によって求められ、層３４が層３６と観察者４３との間にある場合、
【００６４】
【数２】
2006171728.tif 000004
によって求められる。
【００６５】
層３６は、多様な方法で形成された液晶であり得る。例えば、フレデリクスセルが使用できる。この液晶の形式において、（例えばＬｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ：Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔｓ，Ｅｒｎｓｔ  Ｌｕｅｄｅｒ（Ｗｉｌｅｙ−ＳＩＤ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｉｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１）を参照されたい）、電界が適用されていない場合、分子が水平に配向され、液晶セルは半波長板である。電界を適用した場合、分子は垂直（パネルの平面に対し垂直）に配向され、リターダンスはない。
【００６６】
領域を反転させる際、配向の向きは、偏光板の透過軸に対し４５°である。この配向をもつ半波長セルは、水平（０°）に偏光された光が垂直に偏光された光になるように、また、垂直（９０°）に偏光された光を水平に偏光された光になるように、透過する光の偏光状態を変化させる。反転しない領域において、配向の向きは、偏光板のうち一方の透過軸に平行であり得る。この場合、水平に偏光された光は水平に偏光されたままであり、また、垂直に偏光された光は垂直に偏光されたままである。したがって、反転しない領域は、その領域を介してビューされる画素の輝度に対し何らの影響も及ぼさない。
【００６７】
この配向には、液晶セルの配向層をパターン化するための既知の方法を用いて製作できるという利点がある。既知の方法は、例えばＵＳ６０５５１０３、ＥＰ８８７６６６、ＵＳ６６２４８６３、ＥＰ０８８７６６７、米国特許出願ＵＳ２００３０１３７６２６（Ｍ．Ｋｈａｎｏｖａ；Ｓｈａｒｐ  Ｋ．Ｋ．２００３）において記述されている。
【００６８】
代替方法として、反転しない領域は、液晶の代わりに複屈折しない透明な素材を含むこともできる。このことには、既知の方法（例えば、「Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」，Ｓ．Ｆｒａｎｓｓｉｌａ：Ｗｉｌｅｙ（２００４）を参照されたい）を用いて光硬化性樹脂層をパターン化することによって不透明な領域を形成することができるという利点がある。
【００６９】
また、代替方法として、付加された層全体は、配向の向きが偏光軸に対し４５°であるフレデリクスセルから成り得る。この場合、セルの一方の電極は、反転しない領域に常に電圧が印加されるようにパターン化されている。ディスプレイがプライベートモードである場合、電圧は、反転しない領域には印加されない。ディスプレイをパブリックモードに切り替えると、全領域に電圧が印加される。このことには、電極のパターン化のみが必要であるという利点がある。これは、抵抗層または多方向配向層を処理するよりも単純な方法である。
【００７０】
フレデリクス方式の代わりに、既知のねじれネマチック（ＴＮ）方式を用いることができる（例えば、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ：Ａｄｒｅｓｓｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔｓ」，Ｅｒｎｓｔ  Ｌｕｅｄｅｒ（Ｗｉｌｅｙ−ＳＩＤ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｉｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１を参照されたい）。ＴＮセルの効果は、上記のように、画素が反転するように光の偏光面を回転させるものである。例えば、液晶のねじれ位置に対し、偏光の回転を得ることができる（例えばＧＢ２３９０１７０を参照されたい）。セルに電圧を印加した場合、効果はなくなる。ＴＮセルが使用されている場合、
反転しない領域は、複屈折する素材でも複屈折しない素材でもよいか、または、電圧を印加することによって反転しない領域の状態に切り換えることができる。フレデリクス方式について上記したように、また、この方法は上記の利点をもつ。
【００７１】
９０°のＴＮ方式は、他のディスプレイの応用について著しく開発されている点、実質的に無色である型（ｒｅｇｉｍｅ）において動作されえ得る点等の利点を有し、そのため、ディスプレイ内の色に関する問題が避けられる。このような型の例は、最初のわずかなＧｏｏｃｈ−Ｔａｒｒｙ最小値やＭａｕｇｕｉｎ限度などである。これらの型の詳細は、例えば、Ｏｐｔｉｃｓ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙｓ（Ｗｉｌｅｙ  １９９９）中で、Ｐ．Ｙｅｈ  ａｎｄ  Ｃ．Ｇｕによって述べられている。
【００７２】
代替方法として、ねじれ垂直配向されたネマチック（Ｔ−ＶＡＮ）方式を用いることができる。この方式は、ＥＰ１１０３８４０内に記述されている。この場合、液晶セルはねじれ構造を有し、電圧が印加されると偏光状態を回転させる。また、電圧が印加されない場合、垂直に配向され、偏光に影響を与えない。したがって、偏光修正層３６は、プライベートモードにおいては電力を消費するが、パブリックモードにおいては電力を消費しない。この方式は、携帯機器にとって、電力の節約が重要である場合や、プライベートモードよりもパブリックモードで多く使われる場合に好都合である。
【００７３】
上記した液晶の方式は、層３６が２つの領域セット、つまり反転するおよび反転しない領域セットを有する場合のためのものである。
【００７４】
液晶セルは、２つよりも多くの領域セットを有する層３６を提供するのに利用され得る。ただしこの場合、特定のタイプの液晶表示層３４のみが使用可能である。これらの方法は全て、高いプライバシーレベルを提供してくれるという利点をもっている。例えば、上記した黒とグレーの画像は、所望されない観察者にとっては判読不可能となる。それは、全ての領域が５０％のグレー画素から５０％のグレー画素へマップするわけではないからである。
【００７５】
この種類の方法において、ディスプレイ画素３４は、液晶層を射出する光が全てのグレースケール設定に対して直線または直線に近い偏光状態を有するような類のものでなければならない。このようなディスプレイパネルの一例は、面内切替型（Ｍ．Ｏｈ−ｅら、Ｄｉｇｅｓｔ  Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  １９９５  ｐ．５７７；Ｍ．Ｏｈ−ｅら、Ｄｉｇｅｓｔ  Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  １９９５  ｐ．６８）である。層３６は、多数の領域を含み、各領域は液晶の半波長板である。波長板の主軸の向きは、領域セットの間で変化する。先に述べたように、画素３４に送出されたデータは、コントローラ３５によって修正される。これは、中心に位置する観察者が画素を見るのに介する領域であり、軸を外れている観察者にとって視差効果によって画像が乱れて見える領域の効果を補償するためである。
【００７６】
この種類の第２の方法において、ディスプレイパネル３０は、各液晶画素が、大きく垂直に配向されている状態と、水平に配向され半波長リターダを形成している状態との間で切替が可能であるものである。このような方式の例は、フレデリクス方式や垂直配向ネマチック（ＶＡＮ）方式、パイ（ｐｉ）セル等である。これらの方式の詳細は、例えば上記したＹｅｈやＧｕの著書の中で述べられている。この方法において、層３６は、変動するリターデーションを有するが、同一の主軸を共有している。
【００７７】
このことは、ネマチック液晶セルを含む層３６によって達成され得る。パターン化された配向層は、層３６の領域内で変化する垂直な配向角度（プレチルト角としても知られる）を与える。方位角（ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ａｎｇｌｅ）（配向の向きがディスプレイの面に向いている射出角）は、全ての領域に対して等しい。セルの間隔は、プレチルト角が０に近い場合にセルが半波長リターダであるように設定される。プレチルト角の値が大きくなるほどリターデーションは小さくなる。例えば、傾斜が６０°の場合は、４分の１波長リターダになり、９０°の場合は、リターデーション効果を伴わずに層を傾斜させる。繰り返すが、コントローラ３５がディスプレイパネル３０へ送出したデータは、中心に位置する観察者のために、層３６の影響を考慮する。
【００７８】
代替の配置において、これもまたディスプレイパネルのうち同類のものを利用するものであるが、ここでも、層３６は変動するリターデーションを有する領域を備える。全ての領域の主軸は同一である。また、全ての領域は、配向の方向が同一であるが厚みが異なる液晶セルである。
【００７９】
さらなる代替の配置において、これもまたディスプレイパネルのうち同類のものを利用するものであるが、ここでも、層３６は変動するリターデーションと同一の主軸とを有する領域を備える。全ての領域は厚みが等しく、電圧が印加されていない場合、全て半波長リターダである。プライベートモードにおいて、セルに印加される電圧は領域間で異なり、そのためリターデーションが領域間で異なる。
【００８０】
偏光修正層３６に使用可能な液晶の方式はこれに尽きない。他の多数の方式が知られており、同様に適用できよう（例えば、上記したＬｕｅｄｅｒの著書ならびにＹｅｈとＧｕとの著書を参照されたい。）
各画素が、ゼロから半波長よりも大きな値（例えば１波長）までリターデーションの値を切り換えることができるように、層３４内の液晶の厚みを設定することができる。この修正の利点は、プライベートモードにおいて到達できるグレーレベルが上がる点にある。
【００８１】
一部の液晶の方式は、パブリックまたはプライベートモードのいずれかにおいて可視である光の全波長に対して正確に同様の方法で実行することができない。ディスプレイに送出されたデータはこれらの差異を補償するように調整されている。例えば、様々なルックアップテーブル（すなわちグレースケールに対する電圧の様々な指定）を様々なカラー画素に対して使用することができる。
【００８２】
偏光修正層３６に加え、図１５に示すように、補償フィルム７０〜７６として働くように複屈折性の素材の追加層を適用してもよい。補償フィルムの概念は、液晶ディスプレイの分野において既知である（Ｐ．ＹｅｈとＣ．Ｇｕ、Ｏｐｔｉｃｓ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙｓ（Ｗｉｌｅｙ  １９９９；ＵＳ５１９６９５３））。図１５（ａ）に示す補償フィルム７０および７３の複屈折が、切り替えられた状態における偏光修正層３６のバルク７７の複屈折を相殺し、視野角がより広い場合の実行は著しく改善される。界面近傍の液晶７８のような層を補償するべく複屈折層７１および７２を加えることも可能であり、７８のような層は水平に偏光されたままになる。この複屈折層はさらに、軸外の性能をも改善する（ＹｅｈおよびＧｕを参照されたい）。図１５（ｂ）に示すように、追加層７４〜７６は、偏光修正層３６と、偏光修正層３６の近傍にある直線偏光板（３３）との間に配置される。この配置の利点は、偏光修正層３６とディスプレイ画素３４との間の距離ｈが最小限になり、したがってプライベートモードにおけるディスプレイの視野角が最大になるという点にある。
【００８３】
代表的なディスプレイの画素の大きさやガラスの厚みに伴って生じる可能性のある問題は、プライベートモードにおいて、ディスプレイを読む角度の範囲が非常に狭いことであり、実際、観察者の両目に適合するのに十分に広くはないということである。このことに対処する方法として考えられるものを２つ説明する。
【００８４】
第１の方法は、カラーディスプレイに用いられる。図８（ａ）に示すように、ここで、画素は３つのカラー副画素セットの中で調整され、各副画素の中には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素が含まれている。この方法は、層３６中の領域が２種類、すなわち反転するものと反転しないものとである場合にのみ用いることができる。
【００８５】
この方法は、２つの事実を利用したものである。第一には、ディスプレイ画素が約５０％の輝度に設定される場合に反転する領域と反転しない領域とを通じて外観は同じだという事実である。第二には、人間の視覚系は他の色に比べて青については精細な細部に対して敏感でないという事実である（Ｊ．Ｓ  Ｗｏｌｆｆｓｏｈｎら、「Ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｉｓ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｂｙ  ｙｅｌｌｏｗ  ｌｅｎｓｅｓ  ｂｅｃａｕｓｅ  ｏｆ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｈｏｒｔ‐ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｌｉｇｈｔ」Ｏｐｔｏｍｅｔｒｙ  ａｎｄ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ｖｏｌ７７（２）  ｐｐ７３〜８１（２０００）；Ｒ．Ｍａｒｔｉｎら、「Ｄｅｔｅｃｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｒｅｄｕｃｅｄ  ｂｌｕｅ  ｐｉｘｅｌ  ｃｏｕｎｔ  ｉｎ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｐｌａｙｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ｖｏｌ２４、ｐｐ６０６〜６０９（１９９３）、ＷＯ  ０２／０９１２９９を参照されたい）。
【００８６】
プライベートモードにおいて、青い画素の半分、すなわち図８（ｂ）に「Ｈ」と印をつけられた分は、５０％の輝度に設定される。ディスプレイ内の反転する領域または反転しない領域のそれぞれは６つのカラー副画素を含んでいる。観察者が中心位置にいる場合、図８（ｃ）に示すように、左または右側の領域の端は青５０％の画素の中心の上に位置する。
【００８７】
この開始点から、観察者が左または右へ移動しても、ディスプレイの外観には変化がない。これは、反転する領域から反転しない領域へと移動している単独の画素が５０％の輝度にあり、したがって無変化の外観を有するためである。例えば、ユーザが、図８（ｄ）に示す外観のように見える距離まで頭部を左へ動かした場合、ディスプレイの全領域の外観の色は、（ｃ）に示すものと同様である。ディスプレイの外観は、反転する領域と反転しない領域との間の境界のビューイング位置が輝度５０％でない画素へ移動した場合にのみ
変化する。
【００８８】
この機構には、ディスプレイが明瞭である範囲が拡大され、ユーザがディスプレイを両目で同時に見られるという利点がある。青い画素の半分のみが情報を伝達するのに用いられるため、青色の細部に対する実際の解像度は半分になる。ただし、青色に対しては視覚の敏感さがより低いため、このことは一般的には認識できない。
【００８９】
以上の説明において、視認の自由を拡大するために、２つに１つの青色画素が輝度５０％に設定された。ディスプレイパネルの解像度および所望の視野角によって、３つ以上に１つの青色画素を用いることも可能である。また、その他のカラー画素の組み合わせも使用できる。例えば、６つの副画素毎に１つの青色および赤色の画素を輝度５０％に設定することができる。代わりに、全体として合成色または「白色の」画素の集合を成す３つのカラー副画素セットを輝度５０％に設定することもできる。最後に述べたこの選択肢には、ディスプレイの色バランスに影響しないという利点がある。
【００９０】
ディスプレイの視野角を拡大する第２の方法は、元のディスプレイが特定の特性を有する場合にのみ適用することができる。液晶から射出する（その前に光は射出偏光板を通過する）光の偏光状態は直線状でなければならない。この特性を有する液晶方式の例は、いくつかの液晶テレビジョンに使用されている横電界（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）方式である（詳細はＬｕｅｄｅｒの著書を参照のこと）。
【００９１】
この方法を用いたディスプレイの例が図９に示されている。偏光修正層３６は、固定リターデーションを含み、液晶ディスプレイ画素層３４と共にガラス基板４５およびガラス基板４６の間に配置されている。層３４および層３６は、距離ｈを与えるスペース層４７によって分離されている。
【００９２】
ガラス基板４６と偏光板３３との間にはさらなる装置が配置され、その装置は、さらなるガラス基板４８および４９の間に配置された一様な切替波長板５０を含む。
【００９３】
この種のディスプレイの構造および操作は、図１０に示されている。偏光板３２および偏光板３３は、斜めの透過軸を有する。層３６は、３６ａのような等方性の領域と、３６ｂのような、偏光板の透過軸に対して軸が４５°に向いた半波長板とを含む。３４ｂのように３６ｂを用いて配向された画素は、プライベートモードにおいて波長板の効果を補償するために、「反転されたデータ」を与えられる。
【００９４】
一様な波長板５０は、スイッチがオンになると、偏光板３２の透過軸に対し２２．５°に向いた光軸を有する。波長板５０がスイッチオフされると、波長板５０は実質的に光効果を有さない。
図１０（ａ）に示すように、波長板５０がスイッチオフされると、先に述べたように、ディスプレイはプライベート視野モードにおいて動作する。図１０（ｂ）に示すように、波長板５０がスイッチオンされると、ディスプレイはパブリックモードにおいて動作する。層３４および層３６の間の距離ｈは、プライベート視野モードにおける視野角を決定する。一方、波長板５０から他の層までの距離は、例えば図９に示すように２つの基板４６および４８を合わせるために、このこととは無関係に任意に選択される。比較的薄いスペース層４７を用いることによって、層３４および層３６の間の距離ｈは縮小されるため、プライベート視野モードにおいて視野角の自在性が拡大され、観察者はより快適なビューができる。この技術は解像度または任意の色のコントラストには何らの低下もなく、視野角を拡大する。
【００９５】
この方法を用いた場合のディスプレイの基板間の層の順序は、ＴＦＴ基板、セル内リターダ、スペーサ、液晶、カラーフィルター、カラーフィルター基板である。このことには、他の光学要素を追加する前に別の処理ステップにおいてカラーフィルターをカラーフィルター基板に追加できるという利点がある。
【００９６】
代替方法として、層の順序がＴＦＴ基板、液晶、カラーフィルター、スペーサ、セル内リターダ、カラーフィルター基板であってもよい。このことには、セル内リターダがカラーフィルター基板上に配置され、一般的に薄く（また、そのため配向層により良い基板である）、ＴＦＴ基板ほど脆くないという利点がある。
【００９７】
配向層および電極は、装置の中に存在するが、これらのリストからは省略してある。
【００９８】
ディスプレイパネル内の画素の形状は、ディスプレイが判読可能である状態から判読不可能である状態まで移動する方法に影響を与えるために修正され得る。例えば、図１６（ａ）に示すように、各画素のうち５１のように不透明な領域は、縦の辺に沿って配置されるため、ディスプレイのユーザは、ディスプレイが判読可能な範囲内で横方向に最大限に頭の自由を有する。このことは、図１６（ｂ）に示すように不透明な領域５１が横の辺を占めている状況にとって好ましい。代替的に、画素は図１６（ｃ）に示すようなひし形になり得る。この場合、ユーザの頭部の移動は小さいため、見える画素量は移動と共に直線的でなく平方で増大する。このため、ビューの特性が改善される。
【００９９】
全ての実施形態において、層３６の光作用は層３６を通過する光の波長に依存し得る。したがって様々な色が様々に層３６の領域によって影響を受ける。このため、ディスプレイに対する色の欠陥に、または色の全範囲の減少につながる。これらの影響は、様々なルックアップテーブル（所望の画素の輝度から印加する電圧までの様々なマッピング）をそれぞれの原色およびそれぞれの領域のタイプに対して用いることによって低減できる。ルックアップテーブルは、ディスプレイの色の再生を可能な限り忠実に行うべく最適化されている。
【０１００】
層３６内の領域は、縦縞であり得る。この場合、観察者の頭部の横方向の移動のみがディスプレイの外観に影響する。代わりに、観察者の頭部の動きがディスプレイの外観に影響するように層３６内の領域を縦方向および横方向において限定することもできる。
【０１０１】
このようなディスプレイは、情報システムを保証する光学復号装置としても用いることができる。この応用において、層３６内の各領域の動き（反転するか、反転しないか、または他の偏光修正要素）は無作為または擬似的な無作為の手順によって決定され、ディスプレイ内の各要素に対して異なる。層３６の構造は、情報ソース内に記録され、安全性の低いチャンネルを介してディスプレイへ送信されるデータを決定するのに使用される。ディスプレイ上の情報は、ディスプレイの上に正しい層３６が配置されていない限り読むことができない。
【０１０２】
他の暗号のスキームよりも優れているこの方法の利点は、望まれざる読者が端末を通過するあらゆる情報にアクセスしても、個人情報を推測することができないという点である。したがって、端末が安全ではない場合に本スキームを用いることが可能である。
【０１０３】
図１１は、５６のような等方性であるフォトレジストスペーサーによって分離される、５５のようなＦｒｅｄｅｅｒｉｃｋｚ液晶セルを層３６が含む、ディスプレイを示す。バックライト３１側から、０°に向けられた透過軸を有する直線偏光板３２、ガラス基板４５、ブラックマスク領域５７によって分離された画素を有する液晶ディスプレイ画素層３４、ガラス基板４６、ガラス基板４８、液晶リターダ５５および等方性のフォトレジストスペーサーを含む偏光修正層３６、ガラス基板４９、透過軸が９０°に向けられている偏光板３３の順に装置の層が配置される。リターダ５５の光軸は４５°に向けられている。このような装置の動作は前述しており、さらに説明はしない。
【０１０４】
図１２は、図１１に示されたディスプレイの横方向のビューイングの自由度ｆを示す。横方向の自由ｆは、そこから見るとディスプレイによって表示された表示画像がプライベート視野モードにおいて乱れずに見える領域の幅である。このモードにおいて快適に見るために、ｆは観察者の眼間隔よりも大きくなければならず、それは一般的には６０ｍｍ程度である。
【０１０５】
図１２は、視距離ｒ、ディスプレイ内のブラックマスク領域の幅ｂ、２層間の間隔ｈ、２層を分離する材料の屈折率ｎにどのように依存するかを示す。図１２は、ディスプレイを通過する光線ＡＡ’およびＢＢ’を示し、その一方はブラックマスク領域５７のいずれかの端に触れ、両光線は層３６内の２つの領域間の境界上の同一点を通過する。これらの光線が観察者を含む平面６０を通過する場合、光線はビューイングの自由度ｆに等しい距離によって分離される。
【０１０６】
層３４と層３６とを分離する材料における光線間の角度はαであり、空気中の対応する角はβである。わずかな角度の近似はここで考慮されるこれらのパラメータの値に対するｆを概算するには十分正確である。この近似において、α＝ｂ／ｈかつβ＝ｆ／ｒであり、また、Ｓｎｅｌｌの法則からβ＝ｎαであるため、ｆ＝ｎｂｒ／ｈとなる。
【０１０７】
これらのパラメータに対する可能な値の例は、ｎ＝１．５２、ｂ＝０．０２５ｍｍ、ｈ＝１ｍｍである。ｂがこのように大きな値であっても、観察者がｒ＝１６００ｍｍも遠くへ移動するまで視覚の自由ｆは６０ｍｍに達しない。視距離が短いほどｆは小さく、したがって、ディスプレイはプライベートモードで快適に見ることができない。
【０１０８】
横方向のビューイングの自由度ｆを拡大するための前述の技術は、図１１に示すディスプレイに適用され得る。
【０１０９】
図１１のディスプレイはまた、前述したように、安全なデータを表示するために用いられ得る。この場合、層３６は切替可能である必要はない。したがって電極が不要である。また、層３６内の液晶は、重合可能な液晶のような固定材料であり得る。
【０１１０】
ディスプレイに層３６を固定する必要はないが、必要であれば、個々に用い、ディスプレイ上に配置することができる。層３６内の反転する層と反転しない層とのパターンは、無作為または擬似乱数の方法によって選択され、その後、安全性の低い通信チャンネル上に送信される画像をコード化するためにそのパターンを使用できるように、情報リソースに記録される。
【０１１１】
図１３に示されるディスプレイは、一方の側面上に層３６が一様な電極６１と共に、また他方の側面上にパターン化された電極６２と共に、提供されたねじれネマチック液晶層を含むという点で図１１のものとは異なる。また、補償フィルム６３は基板４９と偏光板３３との間に配置される。
【０１１２】
図１３（ｂ）に示されるパターン化された電極６２は、領域Ａのセットおよび領域Ｂのセットを定義する。２つの領域セットに同時に異なる電圧を印加できるように、各領域セットは共に電気接続される。したがって、その電極の近傍の液晶分子が垂直を維持し、光の偏光の面が回転しないように、パターン化された電極６２のうち一方の電極に適切な電圧を印加することにより、反転しないタイプの一方の領域は効果的に作成される。他方の電極は、関連する液晶領域を偏光回転方式と非回転方式との間で切替ができるように、プライベート視野モードにおいては電圧ゼロに接続され、パブリック視野モードにおいては第１の電極と同じ電圧に接続される。
【０１１３】
図８を参照して前述した技術を用いることによって、ディスプレイが明瞭に見える範囲は拡大され、ユーザは両目で同時にディスプレイを見ることができる。先に示したビューイングの自由度に対する等式は、ｆ＝ｎ（Δ＋ｂ）ｒ／ｈになる。これによって、装置は高解像度ディスプレイおよび通常のガラス厚みで使用するのに実用的になる。例えば、ノート型コンピュータ用のディスプレイはｎ＝１．５２、Δ＝０．１ｍｍ、ｂ＝０．０１ｍｍ、ｒ＝５００ｍｍである。ディスプレイのガラス基板が厚さ０．７ｍｍであり、層３６に用いられるガラスが厚さ０．５ｍｍである場合、ｈ＝１．２ｍｍである。そのときｆの値は７０ｍｍである。
【０１１４】
青色画素の半分のみが情報の伝達に使用されるため、青色の細部に対するディスプレイの有効な解像度は半分になる。ただし、青色に関して視覚の敏感度がより低いため、このことは一般的には認識不可能である。
【０１１５】
電極Ａは、図６（ａ）に示される反転する領域に等しい領域に及び、６回繰り返してその示される領域に及ぶ。実際の装置内には、さらに多くの重複するユニットがあろう。しかし、それぞれのレイアウトは同様である。水平セル幅ｐは、ディスプレイパネルの画素ピッチΔの約６倍である、実際に、Ｆｆが先にふれたビューイング位置の訂正要因であるとすると、ｐ＝６ＦｆΔである。垂直セル幅ｑは、ビューイング位置を訂正された画素の高さの任意の倍数である。この例では、ｑはｐに等しい。
【０１１６】
ディスプレイのプライベート視野モードにおいて、大きな（斜めの）視野角における表示画像のコントラストは重要ではない。これは、これらの角度において観察者がディスプレイ上の情報を読むことができないためである。ただし、パブリック視野モードにおいては、コントラストを高くし、視野角の広範囲を通して一様にすることが望ましい。垂直に向けられた液晶層が層３６内に存在することによって、大きな視野角においてコントラストが損なわれる。これは、液晶が、ディスプレイの面に対して軸心が垂直である正の複屈折を有するためである。この層は、通常入射光の偏光には効果がないが、別の角度で層に入射する光の偏光状態を変化させることができる。このような変化はより大きな視野角におけるディスプレイの性能を損なう影響を有するため、パブリックモードでは、層３６は光の偏光に効果を有するべきではない。
【０１１７】
この問題点を取り除くために、層３６と上部偏光板３３との間に補償フィルム６３が配置される。この層６３はここでもディスプレイに垂直な主軸を有するが、負の複屈折を有する。厚みおよび複屈折ｄ｜Δｎ｜の発生は、層３６および補償フィルム６３について同様である。補償フィルム６３の複屈折は、スイッチの入った状態における偏光修正層３６の複屈折を正確に相殺する。そのため、より大きな視野角における性能は著しく改善される。
【０１１８】
このような補償フィルムは、液晶ディスプレイパネルの視野角の特性を改善するための応用においてよく知られている（Ｐ．Ｙｅｈ  ａｎｄ  Ｃ．Ｇｕ，Ｏｐｔｉｃｓ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙｓ（Ｗｉｌｅｙ  １９９９）；ＵＳ５１９６９５３）。これらの参考文献もまた、界面近傍の水平に偏光された状態を維持する液晶層を補償するべく追加の複屈折層を追加する方法を説明する。これは、軸外の性能をさらに改善する。このような追加の層も含まれ得る。
【０１１９】
Ｑ．‐Ｈ．Ｗａｎｇらによる論文「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｓｗｉｔｃｈ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｆｉｌｍ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｃｅｌｌ」（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｖｏｌ  ３１、５３５−９（２００４））は、補償フィルムがその性能を改善するべく最適化された場合、偏光を回転させる要素の実行を説明する。
【０１２０】
上記の実施例では、ねじれネマチック（ＴＮ）方式が用いられる。代替方法として、垂直に配向されたねじれネマチック（Ｔ−ＶＡＮ）方式が用いられ得る。この方式は、ＥＰ１１０３８４０において説明される。この場合、液晶セルはねじれ構造を有し、電圧が印加された際の偏光状態を回転させ、電圧が印加されていない場合は垂直に配向され、偏光には影響しない。したがって、層３６は、プライベートモードにおいてより電力を消費し、パブリックモードにおいては消費しない。このことは、電力の制限が重要であり、プライベートモードよりもパブリックモードの方が頻繁に使用される場合の携帯機器にとって好都合である。
【０１２１】
図１４は、層３６が３タイプの領域を有するディスプレイを（ａ）に示す。この各領域は、光の偏光状態に異なる効果を有する。使用される液晶ディスプレイパネル３４は、電圧オン状態の４分の３波長板の役割をし、電圧オフ状態で通常入射光線の偏光に効果がない各画素と共に、垂直に偏光されたネマチック（ＶＡＮ）タイプである。互いに垂直であり、層３４の配向の方向に対して４５°である直線偏光板３２および３３は、構造体の上部および下部に配置される。
【０１２２】
層３６は、フレデリクス液晶セルである。セルの一方の基板４８上の電極６１は一様である。他方の基板４９において、電極６２は３つの電気的に接続されたい領域を有するようにパターン化される。図１４（ｂ）に示されるように、電極６２の小片はＡ、Ｂ、Ｃと印をつけられた異なる領域を有する。電極６２内の各矩形は、層３４内の６つのカラー副画素におよぶ。
【０１２３】
層３６内の液晶の配向の向きは、層３４内の液晶の配向の向きに対し垂直である。セルの厚みおよび材料の特性は、ディスプレイ画素が事実上は半波長リターダであり、層３６の、隣接する領域に電圧が印加されていない状態に切替えられたときに、領域がディスプレイパネルの複屈折を正確に補償するように選択される。
【０１２４】
パブリックモードにおいて、層３６を通過する光の偏光に層３６がほとんど効果を有さないように、全ての電極に電圧が印加される。ディスプレイは、あたかも層３６が存在しないかのように機能し、ディスプレイ内の各画素は、電圧を与えられる。その電圧によって、各画素はゼロ（暗い画素を示す）から半波長（明るい画素を示す）までの間のリターデーションを有するリターダとして作用する。
【０１２５】
プライベートモードにおいて、３つの異なる領域に印加される電圧は異なる。電圧は、領域Ａが半波長板として作用し、領域Ｂが４分の１波長板として作用し、領域Ｃが実質的に光の偏光に効果を有さないように選択される。
【０１２６】
中心に位置する観察者に対し、この状態における層３６の効果は、ディスプレイ内の画素の状態と観察者が見るグレーレベルとの間の対応を変化させることである。関連する領域を介して見られる画素の有効なリターデーションは、単に２つの要素のリターデーション間の差である。例えば、層３６内の垂直な４分の１波長リターダーと結合されたディスプレイ内の半波長リターダは、単一の３分の１波長リターダーと等しい。交差する偏光板間全体の波長の関数を伴い、主軸が偏光板の軸に対し４５°であるリターダの透過率は、ｓｉｎ２（πｆ）である。
【０１２７】
以下の表は、上述したディスプレイに対するこの効果を要約する。
【０１２８】
【表１】
2006171728.tif 000005
プライベートモードにおいて、ディスプレイ画素がそれぞれ０〜４分の３波長の間でリターデーションを変動させることができるため、層３４の画素へ送出されたデータは中心に位置する観察者が乱れていない画像を見るように調整される。先の実施形態のように、視差効果のため、軸外の観察者は乱れた画像を見る。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】プライバシーディスプレイの既知のタイプを示す図である。
【図２】プライバシーディスプレイの既知のタイプを示す図である。
【図３】視覚的暗号を提供するための既知の技術を示す図である。
【図４】自動立体視映像ディスプレイ用の切替可能な視差バリアのタイプを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態を構成するディスプレイを示す断面図である。
【図６】図５に示すタイプのディスプレイの動作を示す図である。
【図７】視点補償を説明する図である。
【図８】拡大された視野角を提供するためのカラー画素の配置を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態を構成するディスプレイを示す断面図である。
【図１０】図９のディスプレイの動作を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態を構成するディスプレイを示す断面図である。
【図１２】図１２のディスプレイのプライベート視野モードにおける視野角を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態を構成するディスプレイを示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態を構成するディスプレイを示す図である。
【図１５】補償フィルムの使用を示す図である。
【図１６】多様な画素の形状を示す図である。
【符号の説明】
【０１３０】
３０  ディスプレイ（表示装置）
３１  バックライト
３２  入力偏光板
３３  出力偏光板
３４  偏光調整層
３５  コントローラ
３６  偏光修正層
３７、３８、３９  領域
４０、４１  画素
【図１】
2006171728.tif 000006
【図２】
2006171728.tif 000007
【図３】
2006171728.tif 000008
【図４】
2006171728.tif 000009
【図５】
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【図６】
2006171728.tif 000011
【図７】
2006171728.tif 000012
【図８】
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【図９】
2006171728.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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