(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、動作モードＢ１においては、制限されていない角度範囲内に、動作モードＢ２においては、制限された角度範囲内に、光を放出するバックライト２を有する。透過性イメージャ５が、バックライト２の前面に配置される。光源４が、観察方向において、イメージャ５の能動的画像表示エリア外に配置され、プレート形状の光ガイド３が、観察方向においてイメージャの前面に配置される。動作モードＢ１においては、光源４は、光が光ガイド３を通過するように、スイッチオフされる。動作モードＢ２においては、光源４は、光が観察空間内に散乱又は反射されて戻った光と重畳するように、そして広い角度範囲にわたって平坦な方式で観察空間内に放射されるように、スイッチオンされる。【選択図】図３
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【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、
−自由観察モード用の動作モードＢ１において、制限されていない角度範囲内に光を放出し、且つ、制限観察モード用の動作モードＢ２において、制限された角度範囲内において光を放出する、平坦な方式によって延在しているバックライト（２）と、
−観察方向において観察された場合に前記バックライト（２）の前面において配置された透過性イメージャ（５）と、
−前記イメージャ（５）の能動的画像表示エリア外において、且つ、同時に、前記観察方向において観察された場合に前記イメージャ（５）の上方の少なくとも１ミリメートルの距離において、配置された光源（４）、及び／又は、
−透明な熱可塑性又は熱弾性材料及びその内部において分散された散乱粒子から構成された、且つ／又は、その面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素を有する、前記観察方向において観察された場合に前記イメージャ（５）の前面において配置されたプレート形状の光ガイド（３）であって、光源（４）が、前記光ガイド（３）のエッジにおいて横方向において配置されている、光ガイドと、
を具備し、
−動作モードＢ１においては、前記光源（４）は、前記バックライト（２）に由来すると共に、次いで、前記透過性イメージャ（５）を通過した、光が、前記光源（４）によって影響されない状態において留まり、或いは、光ガイド（３）が提供されている場合には、基本的に影響されることなしに前記光ガイド（３）を通過するように、スイッチオフされ、且つ、
−動作モードＢ２においては、前記光源（４）は、前記バックライト（２）によって制限された角度範囲内に放射されると共に、次いで、前記透過性イメージャ（５）を通過した、前記光が、前記イメージャ（５）が、前記光源（４）からの光の照射に起因して、拡散により且つ／又は鏡面反射方式により、前記観察空間内に散乱又は反射して戻す、光と重畳されるように、或いは、光ガイド（３）が提供されている場合には、前記光ガイド（３）からの光の照射に起因して、拡散により且つ／又は鏡面反射方式により、前記観察空間内に散乱又は反射されて戻り、且つ／又は、広い角度範囲にわたって平坦な方式により、前記光ガイド（３）によって前記観察空間内に放射されるように、スイッチオンされ、
−これにより、前記制限された角度範囲外において、前記透過性イメージャ（５）上において表示された画像の残留視認性が低減される、
スクリーン。
【請求項２】
前記バックライト（２）は、
−表面エミッタ（２ａ）であって、好ましくは、横方向において配置された光源（２ｂ）を有する光ガイドである、表面エミッタと、
−前記表面エミッタ（２ａ）内において統合され、且つ／又は、その前面において配置された、少なくとも一つの光コリメータ（２ｃ）と、
−透明な熱可塑性又は熱弾性材料及びその内部において分散された散乱粒子から構成され、且つ／又は、その面のうちの少なくとも一つ面の上部において出射結合要素を有する、前記観察方向において観察された場合に前記光コリメータ（２ｃ）の前面において配置された、プレート形状の透明な光ガイド（２ｄ）と、
−前記光ガイド（２ｄ）のエッジにおいて横方向において配置された光源（２ｅ）と、
から構成されており、
−自由観察範囲用の動作モードＢ１においては、少なくとも前記光源（２ｅ）と、任意選択により、前記表面エミッタ（２ａ）も、スイッチオンされ、且つ、
−制限観察範囲用の動作モードＢ２においては、前記光源（２ｅ）は、スイッチオフされ、且つ、前記表面エミッタ（２ａ）がスイッチオンされる、
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】
前記透明な光ガイド（２ｄ、３）内において利用される前記散乱粒子は、前記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】
前記透明な光ガイド（２ｄ、３）は、それぞれ、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状態の、重合体Ｂの散乱粒子と、から構成されており、重合体Ｂから構成された前記散乱粒子の割合は、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０．０１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１又は請求項２に記載のスクリーン（１）。
【請求項５】
例えば、防眩及び／又は反射防止被覆などの反射低減用の手段が、前記イメージャ（５）の上部表面上において且つ／又は前記光ガイド（３）の前記面のうちの少なくとも一つの面の上部において配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項６】
少なくとも前記光源（２ｅ、４）は、ＬＥＤ又はレーザダイオードであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項７】
前記光源（４）は、着色された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１〜６のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項８】
前記光源（４）は、前記透過性イメージャ（５）によって表示される前記画像（６）内に存在してはいない色の光を放出することを特徴とする、請求項１〜５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、前記透過性イメージャ（５）によって表示される前記画像（６）内に存在している色の、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配置されている色の、光を放出することを特徴とする、請求項１〜５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、前記透過性イメージャ（５）によって表示される前記画像（６）内に存在している色を補完する色にほぼ対応する色の光を放出することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１１】
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、
−自由観察モード用の動作モードＢ１においては、制限されていない角度範囲内に光を放出し、且つ、制限観察モード用の動作モードＢ２においては、制限された角度範囲内において光を放出する、平坦な方式によって延在しているバックライト（２）であって、前記バックライト（２）に由来する前記光は、前記バックライト（２）の表面法線との関係において４５度超の角度内に位置する少なくとも一つの方向において、最大光強度の６％以下において放射される、バックライト（２）と、
−観察方向において観察された場合に前記バックライト（２）の前面において配置された透過性イメージャ（５）と、
−熱可塑性又は熱弾性材料及びその内部において分散された散乱粒子から構成されると共に、その面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素を有する、前記観察方向において観察された場合に前記バックライト（２）の前面において配置された少なくとも一つのプレート形状の光ガイド（３）と、
前記光ガイド（３）のエッジにおいて横方向に配置された光源（４）と、
を具備し、
−散乱粒子が前記光ガイド（３）内において提供されている場合に、前記散乱粒子は、１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの二酸化チタン、硫酸バリウム、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から構成されており、これらの散乱粒子は、前記光ガイド（３）の重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ−ｐｐｍの濃度において使用され、且つ、前記光ガイド（３）は、その上部において印刷されたなにものをも有しておらず、且つ、光散乱不完全性を有してはおらず、
−且つ、
−前記光ガイド（３）は、前記バックライト（２）に由来する前記光の少なくとも８５％に対して透明であり、
−その結果、自由観察範囲用の動作モードＢ１において、前記バックライト（２）の表面法線との関係において４５度〜７５度の角度内に配置された方向において前記光源（４）から前記光ガイド（３）内に横方向において入射する前記光は、前記表面に対して垂直に前記光ガイド（３）から放射される前記光の最大光強度の１２％以上において放射され、且つ、
−その結果、前記光源がスイッチオンされた場合に前記光源（４）に由来すると共に、その表面の少なくとも一つの地点から前記光ガイド（３）を出射した、前記光は、前記光ガイドの前記表面との関係において、α＜８０度である、少なくとも一つの角度αにおいて、その表面に対して垂直に前記光ガイド（３）の前記表面の前記地点から出射する前記光よりも大きな光強度を有し、
−動作モードＢ２において、前記バックライト（２）は、スイッチオンされ、且つ、前記光源（４）は、スイッチオフされ、且つ、動作モードＢ１においては、少なくとも前記光源（４）がスイッチオンされる、
スクリーン。
【請求項１２】
前記バックライト（２）に由来する前記光が照射される前記方向の前記角度は、前記バックライト（２）の前記表面法線との関係において４５＋γ超であり、前記バックライト（２）は、放出する前記光をコリメートするための少なくとも一つの層を含み、この層は、前記バックライト（２）の前記表面法線との関係において０＜γ＜４５度を有するγの角度においてその最大光透明度を有す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】
前記光ガイド（３）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、７％未満の、或いは、好ましくは、２％未満の、ヘイズ値を有することを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載のスクリーン（１）。
【請求項１４】
使用される前記散乱粒子は、前記光ガイド（３）の重量との関係において、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、且つ／又は、前記二酸化チタン粒子は、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ことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１５】
前記光ガイド（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】
動作モードＢ２において、バックライト（２）にのみ由来すると共に、前記光ガイド（３）の前記表面に対して垂直に計測された角度β＞３０度におけるその表面のすべての地点において、且つ、その表面（３）との関係において水平方向の向きにおいて、前記光ガイド（３）から出射した、前記光は、その表面に垂直に前記光ガイド（３）の前記表面のそのような地点から出射する前記光の光強度の最大で５％を有す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】
前記光ガイド（３）の下方の最も近接した光学コンポーネントは、動作モードＢ１において前記光ガイド（３）から下向きに出射する光のための少なくとも一つの部分的に反射する表面を有し、且つ、これにより、この方式によって下向きに放射された光は、前記光ガイド（３）上に少なくとも部分的に反射されて戻り、且つ、少なくとも部分的にこれを通過することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項１８】
前記バックライト（２）は、光をコリメートするための少なくとも一つの光学層を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項７に記載のスクリーン（１）。
【請求項１９】
前記バックライト（２）は、少なくとも一つの永久的プライバシフィルタがその上部において提供される、サイドライト、エッジライト、直接的なＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ＯＬＥＤ、又はなんらかのその他の表面エミッタであ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２０】
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のための請求項１〜１９のいずれか一項に記載のスクリーン（１）の使用。
【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になっている。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か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（microlouver）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】
下記特許文献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いて発生する光の損失と、である。
【０００４】
下記特許文献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】
下記特許文献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】
下記特許文献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おいて留まっている。
【０００７】
特許文献４の図５において示されている実施形態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、（明るさを意味する）輝度は、パラメータに応じて、５分の１未満に、低減されることになる。従って、この実施形態は、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蛍光体シート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取得する所望が存在する場合には、非常に大きなＵＶ強度を必要としている。従って、この実施形態は、費用を所要し、且つ、複雑であって、ＵＶ放射のみの遮蔽による除去に起因し、実行不能なものとなっている。
【０００９】
下記特許文献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によって放出された光が、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、輝度を大幅に減少させる。
【００１０】
下記特許文献６によれば、光の入射角度に応じて、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】
下記特許文献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光源までの間隔と、適切なホログラムを生成するための複雑さと、である。
【００１２】
下記特許文献８は、階段が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出している。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、下記特許文献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、スクリーンに由来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する特別な光学要素が必要とされており、この偏向は、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が、光学要素によって偏向された光と重畳され、これにより、スクリーン上において提示された画像が、基本的に、スクリーンの表面法線に対して角度β＜γからのみ、制限を伴うことなしに観察され得るような方式によるものである。
【００１４】
上述の方法及び構成は、原則として、明らかに基本的なスクリーンの輝度を低減し、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号公報
【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】
従って、本発明の課題は、第二の又は更なる動作モードが、可能な限り制限されていない観察角度を有する自由な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角度によって情報の安全な提示を実装し得るスクリーンについて記述するというものである。本発明は、単純な手段によって実装可能となると共に可能な限り安価となることを意図している。両方の動作モードにおいて、最大可能分解能が、特に好ましくは、使用されているスクリーンの固有分解能が、明らかとなることを要する。更には、本発明の解決策は、可能な最小限の光損失を生成するように意図されている。
【００１７】
本発明によれば、このタスクは、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によって解決されている。このようなスクリーンは、主には、
−自由観察モード用の動作モードＢ１においては、制限されていない角度範囲において光を放出し、且つ、制限観察モード用の動作モードＢ２においては、制限された角度範囲において光を放出する、平坦な方式によって延在するバックライトと、
−観察方向において観察された場合にバックライトの前面において配置された透過性イメージャ（imager）と、
を具備する。このイメージャは、ＬＣＤパネル又は別の透過性光モジュレータとして構成することができる。画像の表示のために設計されていることにより、イメージャは、画像表示装置と呼称することもできる。
【００１８】
第一の実施形態においては、スクリーンは、観察方向において観察された場合に、イメージャの能動的画像表示エリア外において、且つ、同時に、イメージャの上方の少なくとも１ミリメートルの距離において、配置された光源を有する。又、光源は、イメージャの上方の２、３、４、５、又は６ミリメートルの、或いは、更に大きな、距離において配置することもできる。
【００１９】
上述のものを代替又は補完する第二の実施形態においては、スクリーンは、観察方向において観察された場合にイメージャの前面において位置した、即ち、透過性イメージャとの接触状態にある、或いは、これから所定の距離に位置した、プレート形状の光ガイドを具備し、距離は、例えば、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ、または１０ｍｍであり、前記光ガイドは、透明な熱可塑性又は熱弾性材料と、その内部において分散された散乱粒子と、から構成され、このケースにおいては、光源は、光ガイドのエッジにおいて横方向に配置されている。散乱粒子に対する補完又は代替として、プレート形状の光ガイドには、二つの面のうちの少なくとも一つの面の上部において、出射結合要素が提供されもよい。これらの要素は、その製造の際に、プレート形状の光ガイド上において形成することも可能であり、或いは、これに後から装着することもできる。出射結合要素は、例えば、ホログラフィック構造又はエッチングされた構造であってもよい。
【００２０】
又、光源がイメージャの上方の少なくとも１ミリメートルにおいて配置された、第一実施形態を補完する、プレート形状の光源が使用される場合には、光ガイドも、イメージャの少なくとも上方の１ミリメートルの距離において配置される。又、光ガイドは、例えば、２、３、４、５、又は６ｍｍの距離などのように、イメージャの上方の１ｍｍ超の距離において配置されてもよい。
【００２１】
動作モードＢ１においては、光源は、バックライトから出射すると共に後から透過性イメージャを通過した光が、光源によって基本的に影響されない状態において留まるように、或いは、―光ガイドが提供されている場合には―基本的にそれによって影響されることなしに光ガイドを通過するように、スイッチオフされている。
【００２２】
動作モードＢ２においては、光源は、バックライトによって制限された角度範囲内に放射されると共に、次いで、透過性イメージャを通過した、光が、―光ガイドの使用を伴うことなしに―イメージャが、光源からの光によって照射されることに起因して、観察空間内に散乱又は反射して戻す、或いは、―光ガイドが提供されている状態において―イメージャが、光ガイド（２）からの光によって照射されることに起因して、観察空間内に散乱又は反射して戻す、且つ／又は、広い角度範囲にわたって平坦な方式によって観察空間内に放射する、光に重畳されるように、オン状態にある。この場合に、「広い」は、少なくとも１２０°以上の、ほとんど最大で光ガイドの前面の半空間である、角度範囲を意味している。
【００２３】
全体として、この結果、前記制限された角度範囲外における、透過性イメージャ上において提示された画像の残留視認性が、顕著に低減され、或いは、場合によっては、完全に除去される。
【００２４】
動作モードＢ２においては、角度制限によって阻止されている傾斜した観察方向からの知覚される画像は、（光源の構成に応じて）、原則的に、黒色表面ではなく、灰色又は白色の表面であり、その理由は、光ガイドによって放射される光が、黒色の画像コンテンツをも視覚的に光輝化（outglare）するからである。
【００２５】
平坦な方式によって延在しているバックライトは、例えば、国際特許出願第２０１５／１２１３９８号パンフレット又は米国特許出願公開第２０１３／０３０８１８５号明細書において提案されているように構成することができる。当然のことながら、その他の構成も可能である。従来技術において既知である大部分の実施形態においては、平坦な方式によって延在するこのようなバックライトは、制限観察モード用の動作モードＢ２において、制限された角度範囲内に光を放出しているが、この方向選択は、到底完全なものではなく、このようなバックライトの前面の透過性イメージャ上において、傾斜方向からの場合にも、低い輝度及び／又は明から暗への遷移におけるわずかなコントラストを伴ってではあるものの、完全な画像コンテンツ又はその大きな部分を識別できるという結果を伴っている。本発明は、この依然として可能な傾斜観察を完全に又はほぼ完全に除去している。バックライトによって制限された角度範囲内に放射されると共に、次いで、透過性イメージャを通過した、光が、広い角度範囲にわたって平坦な方式によって光ガイドによって放射された光に重畳されるという事実は、制限された角度範囲外における、透過性イメージャ上において提示された画像の残留視認性を大幅に低減し、或いは、しばしば、完全に除去している。前記残留視認性は、例えば、多くのＬＣＤパネルが体積散乱を示すと共に／又は散乱防眩表面を有するという事実に起因しており、これにより、背後から入射すると共に制限された空間角度内に導かれた光が部分的に散乱され、これにより、傾斜角度においても、残留視認性が提供される。
【００２６】
原則的に、プレート形状の光ガイドは、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測される、１０％未満の、或いは、好ましくは、４％未満の、ヘイズ値を有する。更には、特に、適切な散乱粒子は、二酸化チタンの粒子である。硫酸バリウムの粒子、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を有する光ガイドなどのその他の実施形態が可能である。原則的に、散乱粒子は、光ガイドが、なんらの不均等な光学的構造をも有さないように、均等に分散されている。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面を有し、これらの面は、互いに平行に配列されるか、或いは、互いとの関係において傾斜している。ウェッジ形状の構造も同様に可能であるが、面が互いに平行であることが有利である。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。
【００２７】
好適な一実施形態においては、バックライトは、横方向において配設された光源を有する好ましくは光ガイドとして構成された表面エミッタと、例えば、二つの交差したＢＥＦフィルム、３Ｍ（商標）によって製造された二つの交差した「光学ライティングフィルム」（ＯＬＦ）のタイプ２３０１、及び／又は、例えば、３Ｍ（商標）によって製造されたＶｉｋｕｉｔｉなどの一つ又は複数のプライバシフィルタなどの、表面エミッタ内に統合された、且つ／又は、その前面において配置された、少なくとも一つのコリメータと、観察方向において観察された場合に光コリメータの前面において配置され、且つ、その内部において分散された散乱粒子を有する透明な熱可塑性又は熱弾性材料から製造された、且つ／又は、面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素が提供された、プレート形状の透明な前部光ガイドと、前部光ガイドのエッジにおいて横方向に配置された前部光源と、から構成されている。ここで、自由視覚範囲用の動作モードＢ１においては、少なくとも前部光源と、任意選択により、表面エミッタと、がスイッチオンされ、即ち、表面エミッタが光ガイドとして構成されている場合には、当然のことながら、表面エミッタの光源が、スイッチオンされることになる。制限視覚範囲用の動作モードＢ２においては、前部光源は、スイッチオフされ、且つ、表面エミッタがスイッチオンされ、即ち、表面エミッタが光ガイドとして構成されている場合には、それに対して割り当てられている光源も、スイッチオンされることになる。
【００２８】
表面エミッタは、例えば、サイドライト、エッジライト、直接的なＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ダークフィールドイルミネータ、ＯＬＥＤ、又はその他の表面エミッタとして構成することができる。
【００２９】
前部光ガイドと、提供されている場合に、表面エミッタの光ガイドと、の場合には、イメージャの上方の光ガイドの様々な上述の構成が同様に適用される。
【００３０】
有利には、透明な光ガイド内の散乱粒子は、個々の光ガイドの重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ−ｐｐｍの濃度を有する、１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズを有する二酸化チタン粒子である。
【００３１】
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、その内部において分散された状態の重合体Ｂの散乱粒子と、から構成されてもよく、前記散乱粒子は、マトリックスプラスチックＡとの関係において０．０１〜３ｗｔ−％を占めており、且つ、重合体Ｂは、少なくとも０．００２単位だけ、好ましくは、少なくとも０．０１単位だけ、マトリックスプラスチックＡの屈折率ｎＤ（Ａ）を上回る屈折率ｎＤ（Ｂ）を有する。
【００３２】
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、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。
【００３３】
更には、例えば、防眩及び／又は反射防止被覆などの反射低減用の手段が、イメージャの上部表面に、且つ／又は、イメージャの前面における光ガイドの面の少なくとも一つに、適用されることが有利であり得る。本発明との関連においては、特に、防眩被覆は、外部光スポットの直接的な反射を低減するのみならず、イメージャ５に向かって光ガイド３によって放射された光が拡散反射して戻ることを許容することになる。
【００３４】
更には、スイッチング不能となるように、即ち、光をほぼ半空間内に永久的に放出するように、バックライトを構成することもできる。
【００３５】
上述のすべての構成において、前記光源は、ＬＥＤ、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、実現可能であるのみならず、本発明の範囲に含まれている。
【００３６】
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、特に、白色ではない可視光、即ち、例えば、赤色、緑色、青色、青緑色、黄色、シアン、又はマゼンタなどの色の光、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、様々なレベルの輝度において放出することができる。
【００３７】
更には、光源によって放出される光の色及び／又は輝度を時間に伴って変調することもできる。これに加えて、光源は、例えば、同時に、或いは、時間的且つ／又は空間的オフセットを伴って、異なる色及び／又は異なる輝度の光を放出する、ＬＥＤ列内のＲＧＢ−ＬＥＤなどの、異なる個々の光源又は発光要素によって実装することもできる。
【００３８】
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の知覚される画像は、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、それは、黒色又は白色のエリアとはならず、その理由は、光ガイドによって放射される着色された光が、傾斜観察方向から、明るい画像コンテンツをも視覚的に光輝化することになるからである。
【００３９】
光源は、透過性イメージャによって提示された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た画像に存在している、或いは、色スペクトル内においてその色に近接した、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た画像内に存在しているものの補色にほぼ対応する色の光を放出することもできる。
【００４０】
例えば、光源の光の色の選択を通知する画像内において選択された色は、面積の観点において画像内において最も頻繁に存在している色であり得るという更なる規則を設定することができる。光源によって放出される光の波長範囲は、イメージャに由来する光の波長範囲と完全に又は部分的にスペクトル的に同一であってもよく、或いは、まったく同一でなくてもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
すべての実施形態において、提供されてい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。
【００４３】
一つ又は複数の光ガイドは、好ましくは、０．１〜５０ｗｔ−ｐｐｍの、特に好ましくは、０．１〜１０ｗｔ−ｐｐｍの、二酸化チタンの散乱粒子の濃度を有する。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。ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、光ガイドのヘイズ値は、好ましくは、０．２〜２％の範囲である。バックライトの最後部の光ガイドの背後に光ガイドが存在している場合には、例えば、白色の且つ／又は反射性の表面を配置することができる。
【００４４】
更には、本発明のスクリーン内には、バックライト、光源、並びに、存在する場合には、更なるコンポーネントを適切にトリガすることにより、動作モードＢ１から動作モードＢ２への、或いは、この逆の方向の、遷移を漸進的に制御する電子制御システムを配置することができる。これと共に、時間の経過に伴って、一つ又は複数のコンポーネント（原則的には、光源）の輝度がゼロにまで下方に制御され、同時に、その他のコンポーネント（原則的には、その他の光源）の輝度が最大値又は規定されたレベルにまで上方に制御されるようにしてもよく、且つ、この逆も又真である。
【００４５】
更には、特定の実施形態のバージョンにおいては、イメージャの前面の光ガイドが、イメージャに対向しているその面上において部分的にミラー被覆されるようにすることもできる。ミラー化の程度は、動作モードＢ１における輝度差を補償するように、光ガイドから出射結合された光のエリアに跨って変化してもよく、或いは、部分的ミラー被覆は、ミラーリングを伴わない場合に輝度が規定された限度未満に低下したエリアのみをカバーしてもよい。
【００４６】
原則として、特定の限度内における上述のパラメータの変動は、本発明の本質に影響を及ぼすものではない。
【００４７】
更には、モードＢ２用の望ましい制限された角度範囲は、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において身長が異なる複数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、側部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、垂直方向において、水平方向のものよりも大きな角度を有する（或いは、恐らくは、まったく制限を有していない）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、安全規則は、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ける視野の制限を必要としている。
【００４８】
又、本発明の課題は、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と、制限観察モード用のＢ２と、において動作し得るスクリーンによって解決され、このスクリーンは、主には、平坦な方式によって延在するバックライトを具備し、このバックライトは、自由観察モード用の動作モードＢ１においては、制限されていない角度範囲内において光を放出し、且つ、制限観察モード用の動作モードＢ２においては、制限された角度範囲内において光を放出し、この場合に、バックライトに由来する光は、バックライトの表面法線との関係において４５度超の角度において位置する少なくとも一つの方向において最大発光強度の６％以下において放射される。スクリーンは、観察方向において観察された場合にバックライトの前面において配置された透過性イメージャと、光ガイドのエッジにおいて横方向に配置された光源と、観察方向において観察された場合にバックライトの前面において配置されると共に、その内部において均一に分散された散乱粒子を有する熱可塑性又は熱弾性材料から構成された、或いは、その面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素が提供された、少なくとも一つのプレート形状の光ガイドと、を更に具備する。
【００４９】
光ガイド内に散乱粒子が存在しているケースにおいては、これらは、光ガイドの重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ−ｐｐｍの濃度において利用される１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズを有する二酸化チタン、硫酸バリウム、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から構成されている。このケースにおいては、光ガイドは、その上部において印刷されたなにものをも有しておらず、且つ、なんらの光散乱不完全性をも有していない。散乱粒子が存在しているケースと、光ガイドが面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素を有しているケース―これらの要素は、例えば、エッチングにより、それぞれの場所において別個に提供又は生成される―と、の両方において、光ガイドは、バックライトに由来する光の少なくとも８５％に対して透明である。
【００５０】
この結果、一方においては、動作モードＢ１における自由観察範囲の場合に、バックライトの表面法線との関係において４５度〜７５度の角度の方向において光ガイド内に横方向に入射する、光源からの光は、表面に対して垂直に光ガイドを出射する光の最大光強度の少なくとも１２％によって放射され、他方においては、光源に由来すると共に（光源がスイッチオンされている場合）、前記表面との関係において、α＜８０度である、少なくとも一つの角度αにおいて、その表面の少なくとも一つの地点から光ガイドを出射する、光は、その表面に対して垂直に光ガイドの表面の前記地点において出射する光よりも大きな光強度を有する。
【００５１】
この関連において、動作モードＢ２においては、バックライトは、オンであり、且つ、光源は、オフであり、動作モードＢ１においては、少なくとも一つの光源が、オンである。
【００５２】
動作モードＢ１の場合には、光源がスイッチオンされることが必須であり、バックライトは、スイッチオンされてもよく、或いは、スイッチオフされてもよい。バックライトがスイッチオフされている場合には、光源に由来する光のみが、角度制限を伴うことなしに照明を提供する。但し、動作モードＢ１において、光源及びバックライトの両方がオンである場合には、相対的に大きな輝度を実現することができる。このケースにおいては、（光源がオンである場合に）光源によって放出されると共に、その表面の少なくとも一つの地点から光ガイドを出射した、光が、光ガイドの表面との関係において、α＜８０度である、少なくとも一つの角度αにおいて、その表面の前記地点において光ガイドの表面に対して垂直に出射する光よりも大きな光強度を有することが特に有利である。即ち、この技術的な実装形態は、一方においては、光源に由来すると共に、スクリーンの垂直方向の二等分線にほぼ沿ってその一つ又は複数の最大輝度を有してはいない光と、他方において、バックライトに由来すると共に、スクリーンの垂直方向の二等分線にほぼ沿ってその最大輝度を有している光とが、少なくとも半角（例えば、照明システムの正面における横軸の角度スペクトル）に跨って、前記光源のみが動作モードＢ１のためにスイッチオンされた場合に実現可能であるものよりも明るく且つ均一な照明を実現するべく、非常に良好に互いを補完し合っていることを意味している。
【００５３】
この実施形態の更なる変形においては、バックライトに由来する光が放射される方向の角度は、バックライトの表面法線との関係において４５＋γ度超であり、バックライトは、バックライトによって放出される光をコリメートするように意図された少なくとも一つの層を特徴としており、この層は、バックライトの表面法線との関係において０＜γ＜４５度である、γの角度において最大透明度を有している。約γである角度の横方向の傾斜は、様々な用途において有利である。例えば、航空機のコックピット内においては、情報は、任意選択により、例えば、イメージャを含むスクリーンが制御コンソールの中心において配置されている場合にのみ、可視状態にあってもよい。従って、動作モードＢ２において、傾斜角度γは、視認性をシステムの傾斜視野に、即ち、一人のパイロットにのみ、制限している。
【００５４】
光ガイド用の好適な散乱粒子は、光ガイドの重量との関係において、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粒子である。これに加えて、或いは、一代替肢として、二酸化チタン粒子は、好ましくは、１６０〜４５０ｎｍの、或いは、特に好適には、１７０〜４００ｎｍの、平均粒子サイズを有する。
【００５５】
更には、光ガイドは、いずれのケースにおいても、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、７％未満の、或いは、好ましくは、２％未満の、ヘイズ値を有する。
【００５６】
又、光ガイドが、その重量との関係において、少なくとも４０ｗｔ−％のポリメチルメタクリレートを含む、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、ことが有利である。
【００５７】
スクリーンの更なる一実施形態は、動作モードＢ２の場合に、バックライトに由来すると共に、（光ガイドの表面に対して垂直に、且つ、その表面との関係において水平方向の向きにおいて、計測された）β＜３０においてその表面のそれぞれの地点において光ガイドから観察方向において出射した、光が、前記表面に対して垂直に光ガイドの表面のそのような地点から出射する光の光強度の最大で５％を有するようにしている。
【００５８】
特に好ましくは、バックライトには、これに加えて、バックライトによって放出される光の角度制限された放射特性を実現するべく、少なくとも一つの光学的な光コリメーティング層が提供されている。バックライトは、好ましくは、永久的プライバシフィルタ（例えば、３Ｍ（商標）によって製造されるＶｉｋｕｉｔｉ（商標）、或いは、Ｓｈｉｎ  Ｅｔｓｕ（商標）によって製造されるＬＣＦ）がその上部において提供される、サイドライト、エッジライト、直接的なＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ＯＬＥＤ、又はその他の表面エミッタであり、永久的プライバシフィルタは、通過した光が、基本的に、制限された角度範囲内においてのみバックライトによって放射されるようにする、光コリメータ又は特殊光フィルタとして機能している。
【００５９】
一つ又は複数のコリメーションレンズに加えて、事前コリメーションを実現するべく、且つ、光を束ねるべく、９０度の角度において交差した、３Ｍ（商標）によって製造される「光学ライティングフィルム」（ＯＬＦ）のモデル２３０１タイプのコンポーネントを提供することもできる。
【００６０】
更には、光ガイドの下方の最も近接した光学コンポーネントは、動作モードＢ１において光ガイドから下向きに出射する光を少なくとも部分的に反射する表面を有することができる。この結果、記述されているように下向きに放射された光は、光ガイド内に少なくとも部分的に反射されて戻り、且つ、これを少なくとも部分的に通過する。光ガイドが、その面の両方から、即ち、上向きに且つ下向きに、光を照射するのに伴って―下向きの方向は、バックライトに対向しているものである―、これは、ある種の光のリサイクルを提供する。この場合に、前記最も近接した光学コンポーネント、即ち、多くの場合に、光学コリメーション層（例えば、プライバシフィルタ）は、防眩処理が施されてはいないか、或いは、下方から、即ち、バックライトから、到来する光に対して可能な限り透明である部分的なミラー化層が提供されていることで十分であり得る。
【００６１】
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、本発明の本質に影響を及ぼすものではない。例えば、バックライトは、バックライトの表面法線との関係において１０〜４５度超の角度内に位置する方向において最大光強度の最大で０〜２０％の放射を生成する放射特性を有する光を放出することができる。
【００６２】
更には、これとは無関係に、観察方向において観察された場合にバックライトの前面において位置すると共に、バックライトに由来する光の少なくとも８５％―或いは、場合によっては、例えば、７０％、或いは、場合によっては、５０％のみ、などのように、８５％未満―に対して透明である、光ガイドは、バックライトの表面法線との関係において１０°〜１００°超の角度内に位置する方向において、最大光強度の少なくとも１０％〜７０％が放射されるように、光源から横方向において入射する光を可能な限り広い角度範囲内に偏向させることができる。
【００６３】
光源は、例えば、ＬＥＤ又はレーザダイオードであってもよい。これに加えて、横方向において配置された光源から光ガイド内に結合する光が、少なくとも二つの、好ましくは、反対側の、面から実現されるようにすることが賢明である。
【００６４】
特に極めて好適な特徴は、例えば、ＬＣＤパネルなどの、スクリーンの前面において配置された―省略して、イメージャとも呼称される―透過性イメージャである。これは、スクリーンにおいて二つの動作モードＢ１及びＢ２が同様に実装されることを許容している。
【００６５】
或いは、この代わりに、光ガイドは、バックライトに対向するその表面上において部分的にミラー被覆することも可能であり、ミラー化の程度は、動作モードＢ１における輝度差について補償するように、光ガイドから出射結合された光のエリアに跨って変更されるか、或いは、ミラー化が存在しない状態において輝度が規定された限度未満に低下したエリアのみが、部分的にミラー被覆される。
【００６６】
更には、スクリーンは、透過性イメージャ上において知覚される画像が基本的に輝度との関連において均一なものとなるように、動作モードＢ１において、その輝度差を補完するように透過性イメージャ上において表示された画像コンテンツを制御する手段により、光ガイドから出射結合された光のエリアに跨って輝度差を補償する制御システムを具備することができる。
【００６７】
本発明のスクリーンは、ＡＴＭ、支払端末、又はモバイル装置上における、例えば、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を促進するべく使用することができる。
【００６８】
更には、透過性イメージャの背面表面上における部分的なミラー被覆は、光ガイドからの光の歩留まりの更なる均一化のために有利である。又、この部分的なミラー被覆には、光ガイド上の部分的なミラー被覆と同様に、輝度差を補償するべく、変動を提供することも可能であり、或いは、これを特定のエリア内においてのみ提供することもできる。
【００６９】
又、バックライトが、その設計自身により、コリメーティング処理を実行しているものであることも有利であり、即ち、光源が、前述のように、制限された角度範囲内においてその光を放出すると想定されていることも有利である。更には、両方の動作モードにおいて、例えば、前記横方向において配置された光源などの、同一の光源を常に使用することも望ましいものであり得る。二つの動作モードＢ１及びＢ２の間におけるスイッチングの場合には、結果的に、光は、例えば、光電子的且つ／又は光機械的スイッチにより、例えば、一度、光ガイド内に結合され、且つ／又は、一度、バックライト内に結合されることになる。スイッチは、例えば、シャッタであってもよく、或いは、傾斜ミラーなどのなんらかの機械的なスイッチであってもよい。又、光源は、望ましい又は適切な列のみがスイッチオンされる状態において、二つの列を形成するように構成されてもよい。
【００７０】
更には、（制限観察用の）モードＢ２において望ましい又は許容される放射方向は、水平方向及び垂直方向について、別個に定義及び実装することができる。例えば、異なる身長の複数の人物がＡＴＭ上において情報を観察することが意図されている場合などのように、例えば、垂直方向における角度が水平方向におけるものを上回っていることが有用であり得る一方において、横方向からの視野は、大幅に制限しなければならない。これは、特に、例えば、プライバシフィルタなどの光コリメーティング層の選択によって実現される。
【００７１】
上述の及び後述される特徴は、本発明の範囲を逸脱することなしに、記述されている組合せにおいてのみならず、その他の組合せにおいても、或いは、スタンドアロン特徴としても、適用可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
以下、その他のものに加えて、本発明に不可欠である特徴をも示す、以下の添付の例示用の図面を参照し、本発明について更に詳細に説明することとする。
【００７３】
【図１】図１は、光ガイドに横方向において入射結合された光が大きな空間角度内に出射結合される原理を示すスケッチである。
【図２】図２は、バックライトに由来する光が光ガイドを通過する原理を示すスケッチである。
【図３】図３は、制限観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第一実施形態の原理を示すスケッチである。
【図４】図４は、自由観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第一実施形態の原理を示すスケッチである。
【図５】図５は、制限観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第二実施形態の原理を示すスケッチである。
【図６】図６は、自由観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第二実施形態の原理を示すスケッチである。
【図７】図７は、制限観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第三実施形態の原理を示すスケッチである。
【図８】図８は、バックライトの有利な一実施形態の原理を示すスケッチであり、この場合には、自由観察モード用の動作モードについて示されている。
【図９】図９は、図８のバックライトの原理を示すスケッチであるが、この場合には、制限観察モード用の動作モードにおけるものである。
【図１０】図１０は、制限観察モード用の動作モードにおいてスクリーンを観察する観察状態の例示用の計測である。
【図１１】図１１は、自由観察モード用の動作モードにおいてスクリーンを観察する観察状態の例示用の計測である。
【図１２】図１２は、スクリーンの第四実施形態における光の射出結合を示す。
【図１３】図１３は、クライトがスイッチオフされた状態における自由観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第四実施形態の原理を示すスケッチである。
【図１４】図１４は、バックライトがスイッチオンされた状態における自由観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第四実施形態の原理を示すスケッチである。
【図１５】図１５は、制限観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第四実施形態の原理を示すスケッチである。
【図１６】図１６は、バックライトがスイッチオンされた状態における自由観察モード用の動作モードにおけるスクリーンの第五実施形態の原理を示すスケッチである。
【図１７】図１７は、光学要素から射出結合された光に関する、異なる空間方向における例示用の輝度分布のグラフである。
【００７４】
これらの図面は、縮尺が正確ではない。これらは、原理を示すものに過ぎず、その大部分は、断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
図１は、光源４から光ガイド３に横方向において入射結合された光―この場合には、断面図において小さなセグメントとして示されている―が、大きな空間角度内に出射結合される原理を示すスケッチである。光は、着色されていてもよい。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中心として、散乱粒子を表している。全反射に起因して、入射結合された光の光線（太い矢印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散乱粒子に最終的に衝突する時点まで、外側壁によって反射されると共に光ガイド３内に跳ね返される。この出射結合は、多数の細い矢印によって表されている。十分な理解のために、図１の表現は、非常に概略的なものであり、実際には、光ガイド３は、極めて多くの数の光線経路をガイドしている。
【００７６】
図２は、バックライト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、散乱粒子は、基本的に無視可能な役割を演じており、その理由は、光がバックライト２から由来している、即ち、光は、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はおらず、且つ、従って、光ガイド３内において、全反射により、往復において、まったく又はほとんど偏向されないからである。
【００７７】
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、この場合には、透過性イメージャ５が、制限された空間角度を有する光によって照明されており、且つ、光ガイド３からの光（破線矢印によって表されている）は、プライバシ保護効果を機能強化するべく、イメージャ５によって変調された光と重畳されている。イメージャ５は、観察方向において観察された場合にバックライト２の前面において配置されており、これは、例えば、ＬＣＤパネル又はなんらかのその他の透過性光変調器であってもよい。観察方向において観察された場合にイメージャ５の前面において配置されている、且つ、これと接触状態にある、或いは、これから所定の距離に位置しているものは、プレート形状の光ガイド３であり、これは、この場合には、透明な熱可塑性又は熱弾性材料及びその内部において分散された散乱粒子から構成されているが、一代替肢又は一補完選択肢として、その面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素が提供されてもよい。光ガイド３のエッジにおいて横方向に配置されているのは、光源４である。図３においては、光源４は、一つのエッジのみにおいて示されているが、これらは、光ガイド３の反対側のエッジにおいて、或いは、三つの、或いは、場合によっては、すべての四つの、エッジ上において、配置されてもよい。
【００７８】
制限観察モード用の動作モードＢ２においては、バックライトは、制限された角度範囲において光を放出している。光源４は、バックライト２によって制限された角度範囲内に放射され、且つ、次いで、透過性イメージャ５（太い矢印によって図３に表されている）を通過した、光が、光ガイド３が、いまや、平坦な方式により、大きな角度範囲（即ち、このケースにおいては、少なくとも１２０度の角度をカバーしている、或いは、光ガイド３の前面において最大でほぼセミ空間まで延在している）内に照射する光（破線によって表されている）によって重畳され、これにより、前記制限された角度範囲外において透過性イメージャ５上において表示された画像の残留視認性が（顕著に）低減される、或いは、場合によっては、完全に除去されるように、スイッチオンされる。
【００７９】
又、画像（ここでは示されていない）の画像情報によってイメージャ５によって変調された光は、プライバシ保護効果を機能強化するべく、光ガイドからの着色された光によって重畳されてもよい。「着色された光」は、特に、例えば、赤色、緑色、青色、青緑色、黄色、シアン、又はマゼンタという色の光などのように、白色ではない可視光を意味している。更には、この光は、任意選択により、変化する輝度レベルにおいて放射されてもよい。
【００８０】
これに加えて、光源４に由来する光の色及び／又は輝度は、時間に伴って変調することもできる。又、更には、光源４は、同時に、或いは、時間的且つ／又は空間的オフセットを伴って、異なる色の光を放出するＬＥＤ列内のＲＧＢのＬＥＤなどの様々な個々の光源によって実装することもできる。
【００８１】
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の原理を示すスケッチであり、この場合には、イメージャ５は、制限されてはいない空間角度内の光によって照明されており、且つ、イメージャ５によって変調された光は、光源３に由来する光と重畳されてはいない。
【００８２】
自由観察モード用の動作モードＢ１においては、バックライト２は、制限されていない角度範囲内において光を放出している。動作モードＢ１とは異なり、光源４は、バックライト３に由来すると共に、次いで、透過性イメージャ５を通過した、光が、基本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、スイッチオフされている。
【００８３】
図５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の第二実施形態の原理を示すスケッチである。この場合には、図３において示されている実施形態とは異なり、光ガイド３は、少なくとも１ｍｍの距離において、或いは、観察者に更に近接した状態において、イメージャ５の上方において配置されている。光源４も、観察方向において観察された場合にイメージャ５の能動的画像表示エリアの外において、且つ、同時に、イメージャ５の上方の少なくとも１ミリメートルの距離において、光ガイド３と同一の高さにおいて、配置されている。動作モードＢ２においては、光源４は、スイッチオンされ、且つ、（中空矢印によって図５において表されている）制限された角度範囲内にバックライト２によって放射されると共に、次いで、透過性イメージャ５を通過した、光は、前記制限された角度範囲外において透過性イメージャ５によって表示される画像の残留視認性が減少するように、イメージャ５が、光ガイド３からの光の放射に起因して、拡散により且つ／又は直接的に、観察空間内に散乱及び／又は反射して戻す（ここでは、短い破線矢印によって表されている）、且つ／又は、光ガイド３によって観察空間内に放射される（ここでは、相対的に長い破線矢印によって表されている）、光により、重畳されている。
【００８４】
これとの比較において、図６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の第二実施形態の原理を示すスケッチであり、この場合には、イメージャ５は、その空間角度が制限されていない光によって照明されており（中空矢印を参照されたい）、且つ、イメージャ５によって変調された光は、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、光源４がスイッチオフされているからである。
【００８５】
図７は、制限された観察モード用の動作モードＢ２において示されている、本発明によるスクリーン１の第三実施形態の原理を示すスケッチであり、この場合には、イメージャ５は、その空間角度が制限されている光によって照明されており（中空矢印を参照されたい）、この場合に、イメージャ５によって変調された光は、所定の距離において配置された光源４に由来する光と重畳されており（光源４における幅広の矢印を参照されたい）、且つ、次いで、光は、プライバシ保護効果を機能強化するべく、スクリーン表面から、観察空間内に反射又は散乱されている（破線矢印によって表されている）。この場合には、図５に示されている実施形態とは異なり、光源４は、光ガイド３と同一の高さには位置しておらず、依然として、イメージャ５から更に遠く離れている、或いは、恐らくは、場合によっては、空間内においてスクリーン４から分離されている。
【００８６】
以下の節においては、一例として、図７に示されている実施形態の非常に有用な用途について説明する。自動車においては、ナビゲーション、エンターテインメント、及びその他のデータを表示するスクリーン１は、前部乗員側に配置されている。ナビゲーション用などの運転者にとって重要なデータを表示するべく、本発明によるスクリーン１は、データが運転者及び前部乗員によって観察され得るように、自由観察モード用の動作モードＢ１にスイッチングすることになろう。但し、スクリーンが乗員用のエンターテインメント媒体として使用されている場合には、表示が運転者の気を散らせる場合があろう。従って、スクリーン１は、好ましくは、運転者が、スクリーン１上において、なにも、又はほとんどなにも、識別することにならず、且つ、従って、運転者の注意が運転手順から離れることのないように、制限観察角度用の動作モードＢ２にスイッチングされることになろう。本発明に従ってイメージャ５上の画像情報のすべての残留視認性を排除するべく、好ましくは、白色ＬＥＤである、一つ又は複数の光源４が提供される。車両内において、これらは、例えば、前部乗員ドア内に設置されてもよい。動作モードＢ２の場合には、これらの光源４は、なんらかの距離から横方向においてイメージャ５を照明するべく、スイッチオンされる。この結果、運転者にとってのイメージャ５上の表示の残留視認性が、完全に、或いは、少なくともほとんど完全に、除去されることになり、その理由は、上述のように、イメージャ５によって反射又は散乱されて戻る光が、イメージャ５から運転者に向かって出射されるすべての光と重畳し、且つ、従って、これを圧倒（outshine）するからである。好ましくは、この実施形態においては、自動車内のいずれの人物も、自身に対して導かれた光によって悩まされることのないように、光源４には、ＬＥＤの前面において、例えば、単純なレンズなどの合焦手段と、適切な防眩遮蔽体と、が提供されている。最適には、光源４に由来する光は、ほとんど完全に、イメージャ５上において入射している。
【００８７】
上述のすべての構成において、自由観察モード用の動作モードＢ１においては、バックライト２は、制限されていない角度範囲内において光を放出している。動作モードＢ２の場合とは異なり、光源４は、バックライト２に由来すると共に、次いで、透過性イメージャ５を通過した、光が、基本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、スイッチオフされている。
【００８８】
原則的に、プレート形状の光ガイドは、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、１０％未満の、好ましくは、４％未満の、ヘイズ値を有する。更には、特に適切な散乱粒子は、二酸化チタン粒子である。但し、例えば、硫酸バリウムの粒子、シルセスキオキサン粒子、又は架橋ポリスチレン粒子、或いは、その他の種類の粒子などを使用するその他の実施形態も可能である。原則的に、散乱粒子は、光ガイド３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、均一に分散されている。更には、プレート形状の光ガイド３は、互いに対向する少なくとも二つの面を有し、且つ、平行に、或いは、互いとの関係において傾斜した状態において、配置されている。ウェッジ形状の構造が可能であるが、平行な面が有利である。
【００８９】
平坦な方式によって延在するバックライト２は、例えば、国際特許出願公開第２０１５／１２１３９８号パンフレットにおいて提案されているように、構成されてもよい。
【００９０】
この関連において、図８は、この場合には、自由観察モード用の動作モードＢ１の場合について示された、バックライト２の有利な一実施形態の原理を示している。相応して、図９は、制限観察モード用の動作モードＢ２における図７のバックライト２の原理を示すスケッチである。
【００９１】
このようなバックライト２は、例えば、
−好ましくは、横方向において配置された光源２ｂ、例えば、二つの交差したＢＥＦシートなどの、表面エミッタ２ａ内に統合され、且つ／又は、その前面において配置された、少なくとも二つの光コリメータ２ｃ、３Ｍ（商標）によって製造された二つの交差したモデル２３０１の光学ライティングフィルム（ＯＬＦ）、及び／又は、例えば、３Ｍ（商標）によって製造されたＶｉｋｕｉｔｉなどの一つ又は複数のプライバシフィルタを有する光ガイドとして構成された表面エミッタ２ａ、
−観察方向において観察された場合に光コリメータ２ｃの前面において配置されると共に、その内部において分散された散乱粒子を有する透明な熱可塑性又は熱弾性材料から構成された、プレート形状の、透明な光ガイド２ｄ、並びに、
−光ガイド２ｄのエッジにおいて横方向に配置された光源２ｅ、
から構成されている。
【００９２】
図８に示されている自由観察範囲用の動作モードＢ２においては、少なくとも光源２ｅと、この例においては、表面エミッタ２ａも、スイッチオンされており、即ち、表面エミッタ２ａが光ガイドとして構成されている場合には、当然のことながら、表面エミッタ２ａの光源２ｂも、スイッチオンされることになる。
【００９３】
図９に示されている制限観察範囲用の動作モードＢ２においては、光源２ｅは、オフであり、且つ、表面エミッタ２ａは、オンであり、即ち、表面エミッタ２ａが光ガイドとして構成されている場合には、光源２ｂも、同様にオンである。
【００９４】
光ガイド２ｄにおいて、上述の光ガイド３用の可能な構成が同様に適用される。図３、図８、及び図９における光源２ｂ、２ｅ、及び４における幅広の矢印は、これらの光源がオンであることを示している。光源２ｂ、２ｅ、４は、好ましくは、（冷光）白色ＬＥＤ列である。
【００９５】
透明な光ガイド２ｄ、３において、且つ、恐らくは、２ｂにおいても、使用される散乱粒子は、好ましくは、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。
【００９６】
又、透明な光ガイド２ｄ、３と、恐らくは、２ｂも、マトリックスプラスチックＡと、その内部に分散された状態における、重合体Ｂの散乱粒子と、から構成することが可能であり、重合体Ｂの散乱粒子の割合は、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、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）よりも大きい。
【００９７】
有利な一実施形態においては、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、イメージャ５の上部表面及び／又は光ガイド３の面のうちの少なくとも一つの面の上部において配置されている。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的な反射を低減するのみならず、イメージャ５に向かって光ガイド３によって放射される光が拡散反射されて戻ることをも許容することになる。
【００９８】
既知の実施形態の大部分において、上述の平坦な方式によって延在するバックライト２は、制限観察モード用の動作モードＢ２においては、制限された角度範囲内に光を放射しているが、この方向選択は、完全な状態からはほど遠く、その結果は、傾斜した状態において観察した際にも、低い輝度及び／又は低い明／暗コントラストではあるものの、このようなバックライトの前面の透過性イメージャ５上において、完全な画像コンテンツを、或いは、その大きな部分を、識別し得るというものである。本発明は、完全に又はほとんど完全に、この不完全性を除去することになる。
【００９９】
図５及び図６による第二実施形態のケースにおいては、光源４は、動作モードＢ２においてスイッチオンされ、従って、バックライト２によって制限された角度範囲内に放射されると共に、次いで、透過性イメージャ５を通過した、光は、イメージャ５が、光源４からの光によって照射されることに起因して、拡散により且つ／又は直接的に、観察空間内に散乱及び／又は反射して戻す、光と重畳され、これにより、透過性イメージャ５上において表示された画像の、前記制限された角度範囲外における、残留視認性を低減しており、或いは、その他の実施形態においては、制限された角度範囲内にバックライト２によって放射されると共に、次いで、透過性イメージャ５を通過した、光は、前記制限された角度範囲外において、透過性イメージャ５上において提示された画像の残留視認性が低減されるように、イメージャ５が、光ガイド３からの光によって照射されることに起因して、拡散により且つ／又は直接的に、観察空間内に散乱及び／又は反射して戻す光、及び／又は、光ガイド３によって観察空間内に放射される光と、重畳されている。
【０１００】
図３及び図４による第一実施形態のケースにおいては、透過性イメージャ上において表示される画像の、前記制限された角度範囲外における、残留視認性は、制限された角度範囲内にバックライト２によって放射されると共に、次いで、透過性イメージャ５を通過した、光が、広い角度範囲にわたって、平坦な方式により、光ガイドによって放射された―恐らくは、着色された―光と重畳されているという事実により、大幅に低減されている。
【０１０１】
十分な理解のために、これが、計測データにより、図１０及び図１１において視覚化されている。図１０は、動作モードＢ２において例示用のスクリーンを観察する視認性の状態のグラフであり、且つ、図１１は、動作モードＢ１において例示用のスクリーンを観察する視認性の状態のグラフである。
【０１０２】
両方のグラフにおいて、横座標は、スクリーンの中心から計測された、且つ、垂直方向の二等分線との関係における、観察角度をマーキングしており、縦座標は、相対的な―且つ、従って、単位なしの―発光の輝度値をマーキングしている。又、両方のグラフにおいて、破線の信号曲線は、スクリーンの中央部における白色エリアの計測を表しており、且つ、実線の信号ラインは、スクリーンの中央部における黒色エリアの計測を表している。
【０１０３】
図１０においては、すべての光源が白色のＬＥＤ（又は、ＬＥＤ列）として構成されている場合には、垂直方向の二等分線との関係において左及び右に＋／−３０度を超えて阻止された傾斜観察方向からの動作モードＢ２における知覚可能な画像は、灰色又は白色エリアに対応していることが明白であり、ここで、黒色と白色との間のコントラストは、キャンセルされており、その理由は、光ガイド３自体によって放射された光が、灰色又は白色により、すべての黒色画像コンテンツを視覚的に隠蔽しているからである。信号曲線の解釈との関連において、これは、この計測例の実施形態においては、垂直方向の二等分線との関係において左及び右への＋／−３０度を超えた観察角度からの黒色及び白色エリアの観察の間の差は、実質的に、もはや存在しておらず、従って、画像コンテンツが、もはや知覚可能ではなく、傾斜した観察に対するプライバシ保護が有効であることを意味している。従来技術との比較において、動作モードＢ２におけるプライバシ保護は、明白に改善されている。但し、この動作モードにおいては、画像情報がその上部において変調されているイメージャ５の光と重畳された、光ガイド３に由来する光に起因して、画像の黒色−白色遷移におけるコントラストが減少しているが、黒色−白色コントラストは、依然として、例えば、垂直方向の二等分線を中心とした２０度未満などの小さな角度に対応する方向からスクリーンを観察するユーザが、明瞭であり且つ明るい画像を認識するべく、十分に明瞭である。
【０１０４】
これとの比較において、図１１は、動作モードＢ１においては、別個の視覚的コントラストを傾斜角度から実現することも可能であることを示しており、特に、その理由は、光ガイド３からの光の重畳が存在していないからであり、その理由は、この光ガイドが、この動作モードにおいてなんらの光をも放出しておらず、且つ、光が実質的に影響を受けることなしにイメージャ５を通過することを許容しているからである。
【０１０５】
図１２は、スクリーン１の第四実施形態における、光源４（ここでは、断面図においてのみ、小さなセグメントとして示されている）から光学要素３に横方向において入射結合された光の、可能な最大程度の空間角度内への、出射結合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の散乱中心として、散乱粒子を表している。ここで、光ガイド３用の好適な散乱粒子は、光ガイド３の重量との関係において、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、並びに／或いは、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。
【０１０６】
全反射に起因して、入射結合された光の光線は、最終的に望ましい出射結合を実現する散乱粒子に衝突する時点まで、外側壁から光ガイド３に戻るように跳ね返される。十分な理解のために、図１における表現は、非常に概略的なものであり、実際には、光ガイド３は、非常に多くの数の光線経路をガイドしている。光ガイド３を通じたバックライト２からの光の通過は、図２に示されているものに類似している。光が、制御された方式によってバックライト２から到来し、且つ、全反射により、光ガイド内において、往復において、まったく又はほとんど偏向されていないことから、散乱粒子は、この場合には、無視可能な役割を演じている。
【０１０７】
図１３は、自由観察モード用の第一動作モードＢ１における四つの実施形態によるスクリーン１の原理を示すスケッチであり、この場合には、可能な最大程度の空間角度が照明されており、スクリーン１は、イメージャ５と共に使用されており、且つ、バックライト２は、スイッチオフされている。図１４は、バックライト２がスイッチオンされた状態における、その変化を示しており、黒色矢印は、バックライト２に由来する光を表している。図１４によるバージョンの一変形として、図１６は、第五実施形態の原理を示しており、この場合には、バックライト２の表面からの部分的反射は、点線矢印によって表された、光ガイド３の面から下向きに出射する光のある種のリサイクルをもたらしている。この構成は、光の歩留まりを改善する。最後に、図１５は、制限観察モード用の第二動作モードＢ２におけるスクリーン１の第四実施形態の原理を示すスケッチであり、この場合には、制限された空間角度が照明されており、この場合にも、スクリーン１は、イメージャ５と共に使用されている。
【０１０８】
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と、制限観察モード用のＢ２と、において動作する、図１３〜図１６という図面において概略的に示されている本発明のスクリーン１は、主には、平坦な方式によって延在するバックライト２を具備しており、これは、自由観察モード用の動作モードＢ１においては、制限されていない角度範囲内に光を放射し、且つ、制限観察モード用の動作モードＢ２においては、制限された角度範囲内に光を放射しており、この場合に、バックライト２に由来する光は、バックライト２の表面法線との関係において４５度超の角度内に配置された少なくとも一つの方向において、最大光強度の最大で６％によって放射されている。スクリーン１は、（観察方向において観察された場合に）バックライト２の前面において配置された透過性イメージャ５と、こちらも（観察方向において観察された場合に）バックライト２の前面において配置されると共に、その内部において均一に分散された散乱粒子を有する熱可塑性又は熱弾性材料から構成された、或いは、面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素が提供された、少なくとも一つのプレート形状の光ガイド３と、光ガイド３のエッジにおいて横方向に配置された光源４と、を更に具備する。
【０１０９】
光ガイド３が散乱粒子を含んでいる場合には、これらは、光ガイド３の重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ−ｐｐｍの濃度において利用される、１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの、二酸化チタン、硫酸バリウム、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から構成されている。このケースにおいては、光ガイド３は、その上部において印刷されたなにものをも有しておらず、或いは、光散乱不完全性をも有していない。出射結合要素のケースにおいては、これらは、例えば、エッチングにより、表面上において生成することができる。
【０１１０】
散乱粒子及びアウトカプリング要素のいずれの場合にも、光ガイドは、バックライト２に由来する光の少なくとも８５％に対して透明である。その結果、動作モードＢ１においては、バックライト２の表面法線との関係において４５度〜７５度の角度内に配置された方向における自由観察範囲の場合に、光源４から光ガイド３に横方向において進入する光は、表面に対して垂直に光ガイドを出射する光の最大光強度の少なくとも１２％によって放射される。（光源がスイッチオンされている場合に）光源４に由来すると共に、その表面の少なくとも一つの地点から光ガイド３を出射した、光は、光ガイドの表面との関係において、α＜８０度である、少なくとも一つの角度αにおいて、その表面の前記地点において光ガイドの表面に対して垂直に出射する光よりも大きな強度を有する。この場合に、動作モードＢ２においては、バックライト２は、オンであり、且つ、光源４は、オフであり、動作モードＢ１においては、少なくとも光源４がオンである。
【０１１１】
散乱粒子が使用されるケースにおいては、光ガイド３は、その上部において印刷されたなんらのものをも有しておらず、或いは、なんらの光散乱不完全性をも有しておらず、且つ、バックライト２に由来する光の少なくとも８５％に対して透明である。その上部において印刷されたなにものか、並びに／或いは、光ガイド３の二つの面のうちの一つの面の上部におけるなんらかの光散乱不完全性、が存在している場合には、これは、動作モードＢ２において、バックライト２に由来すると共に、光ガイド３を通過した、光を散乱させ、従って、この光は、制限された角度範囲を上回るもの内に放射されることになろう。
【０１１２】
動作モードＢ１の場合には、光源４がスイッチオンされることが必須である一方で、バックライト２は、オン又はオフであってもよい。バックライト２がオフである場合には、光源４からの光のみが、制限されていない角度の照明を提供する。但し、光源４及びバックライト２の両方が動作モードＢ１においてオンである場合には、相対的に大きな輝度を実現することができる。その結果、図１７においてスケッチされているように、（光源がオンである場合に）光源４に由来すると共に、光ガイド３の表面の少なくとも一つの地点から出射した、光が、光ガイド３の表面との関係において、α＜８０度である、少なくとも角度αにおいて、その表面に対して垂直に光ガイド３の表面の前記地点から出射する光よりも大きな光強度を有することが特に有利である。矢印によってラベル付与されている「Ｉ」は、光ガイド３に対する水平方向における個々の角度αにおいて放射される光強度を示している。即ち、この技術的実装形態は、光源４に由来すると共に、スクリーン１の垂直方向の二等分線に沿わない状態においてその最大輝度を有する、光が、バックライト２に由来すると共に、スクリーン１の垂直方向の二等分線にほぼ沿ってその最大輝度を有する、光に対する優れた補完体であり、この結果、―例えば、スクリーン１の前面における横軸の角度スペクトルなどの―少なくとも一つの半角に跨って、光源４のみが動作モードＢ１のためにスイッチオンされた場合に実現されるものよりも、均一な、且つ、全体として明るい、照明がが得られることを意味している。
【０１１３】
光ガイド３用の好適な散乱粒子は、光ガイド３の重量との関係において、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、且つ／又は、二酸化チタン粒子は、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。
【０１１４】
更には、光ガイド３は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、７％未満の、或いは、好ましくは、２％未満の、ヘイズ値を有する。
【０１１５】
更には、光ガイド３が、その重量との関係において、少なくとも４０ｗｔ−％のポリメチルメタクリレートを含む、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、ことが有利である。
【０１１６】
スクリーン１の別の実施形態は、動作モードＢ２の場合に、バックライト２からのみ由来すると共に、その表面のすべての地点において観察方向において光ガイド３を出射した、光が、光ガイド３の表面に対して垂直において計測された角度β＜３０度において（角度βの定義については、図１５をも参照されたい）、且つ、光ガイド３の表面との関係において水平方向の向きにおいて、その表面に対して垂直に光ガイド３の表面のこのような地点から出射する光の光強度の最大で５％を有するようにしている。特に好ましくは、バックライト２には、これに加えて、バックライト２によって放出される光の角度が制限された放射特性を実現するべく、光をコリメートする光学層が提供される。
【０１１７】
バックライト２は、好ましくは、例えば、光コリメータとして又は空間光フィルタとして機能する、永久的なプライバシフィルタ（例えば、３Ｍ（商標）によって製造されるＶｉｋｕｉｔｉ（商標）又はＳｈｉｎ  Ｅｔｓｕ（商標）によって製造されるＬＣＦ）がその上部において提供される、サイドライト、エッジライト、直接的なＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ＯＬＥＤ、又はなんらかのその他の表面エミッタであり、永久的なプライバシフィルタは、通過した光が、基本的に、制限された角度範囲内においてのみ、バックライト２によって照射されるようにしている。少なくとも一つのコリメーティング層に加えて、９０度の角度において交差した、３Ｍ（商標）によって製造される「光学ライティングフィルム」（ＯＬＦ）のモデル２３０１のタイプのコンポーネントが、事前コリメーションを実現するべく、且つ、光を束ねるべく、提供されてもよい。
【０１１８】
図５の破線矢印によって示唆されているように、光ガイド３の下方の最も近接した光学コンポーネントが、動作モードＢ１において光ガイド３から下向きに出射する光を少なくとも部分的に反射する表面を有し、且つ、この結果、下向きに放射された光が、光ガイド３内に少なくとも部分的に反射されて戻り、且つ、これを少なくとも部分的に通過するようにすることが更に可能である。光ガイド３が、その両方の面から、即ち、上向きに且つ下向きに（下向き方向は、バックライト２に対向しているものである）、光を放射することに伴って、これは、ある種の光のリサイクルを提供している。ここでは、前記最も近接した光学コンポーネント、即ち、多くの場合に、バックライト２の光学コリメーション層（例えば、プライバシフィルタ）には、防眩処理が施されてはおらず、或いは、下方から、即ち、バックライト２から、到来する光に対して可能な限り透明である、部分的なミラー化層が提供されることで十分であり得る。
【０１１９】
光源４は、例えば、ＬＥＤである。更には、横方向において配置された光源４から光ガイド３内への光の結合が、少なくとも二つの、好ましくは、反対側の、エッジから実現されることが有用である。
【０１２０】
光ガイド３の前面において配置されているのは、図面の図１３〜図１６において示されているように、例えば、ＬＣＤパネルなどの透過性イメージャ５である。この結果、イメージャ５において、二つの動作モードＢ１及びＢ２を同様に実装することができる。この結果、自由観察範囲用の第二動作モードＢ１において、観察者は、フル分解能において可能な最も広い程度の空間角度から、イメージャ５上の画像を観察することができる。逆に、制限観察範囲用の第二動作モードＢ２においても、イメージャ５上において表示された画像は、フル分解能において、但し、制限された空間角度からのみ、知覚することが可能であり、これは、プライバシ観察モードに対応している。この結果、照明角度のパラメータの構成に応じて、イメージャ５上において表示された画像の可視エリアも、対応する方式によって制限された空間角度からのみ、観察することができる。
【０１２１】
透過性イメージャ５の背面表面には、光ガイド３からの光の歩留まりを更に均一化するように、部分的なミラー被覆が提供されることが更に有利である。又、この部分的なミラー被覆も、光ガイド３上の部分的なミラー被覆に類似した方式により、輝度差を補償するべく、変動を特徴とすることが可能であり、或いは、特定のエリア内においてのみ、提供することもできる。
【０１２２】
又、バックライト２が、「双方向性バックライト」とも呼称される、コリメートされたバックライトとして設計済みであることも有利であり、この場合に、光源は、その光が、上述のように制限された角度範囲内にのみ放射されるものと想定されている。更には、両方の動作モードにおいて、例えば、横方向において配置された光源４などの同一の光源を常に使用することが望ましいものであり得る。その結果、二つの動作モードＢ１及びＢ２の間のスイッチングにおいて、光は、交互に変化する方式により、光電子的且つ／又は光機械的スイッチにより、それぞれ、光ガイド３内に、且つ、バックライト２内に、結合される。適切なスイッチは、例えば、シャッタであってもよく、或いは、傾斜可能なミラーなどのなんらかの機械的スイッチング装置であってもよい。又、光源４は、望ましい又は適切である列のみがスイッチオンされる状態において、二つの列を形成するように、構成することもできる。
【０１２３】
更には、（制限観察用の）モードＢ２において望ましい又は許容される放射方向は、水平方向及び垂直方向について、別個に定義及び実装することができる。例えば、異なる身長の複数の人物がＡＴＭ上の情報を観察することが意図されている場合などのように、例えば、垂直方向における角度が水平方向におけるものを上回っていることが有用であり得る一方で、横方向からの視野は、大幅に制限しなければならない。これは、特に、例えば、プライバシフィルタなどの光コリメーティング層の選択により、実現される。
【０１２４】
スクリーン１の実施形態は、十分に実際的な解決策が、可能な限りわずかな観察角度の制限を有する自由な視野を許容する別の動作モードを提供しつつ、任意選択によって制限された観察角度により、情報の安全な提示を実装できるようにしている。このスクリーン１は、単純な手段により、且つ、低費用において、実装することができる。利用されているイメージャ５の固有の分解能を両方の動作モードＢ１及びＢ２において利用することができる。これに加えて、実施形態に応じて、光の損失が、低く維持され、或いは、場合によっては、回避される。
【０１２５】
透過性イメージャ５を有する上述のスクリーン１は、ＡＴＭ、支払端末、又はモバイル装置におけるＰＩＮの入力又は情報の表示、或いは、モバイル装置上におけるパスワードの入力又はＥメール及びＳＭＳテキストの読取りなどの、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。
【０１２６】
原則的に、傾斜した角度からの残留視認性をも示す、従来技術における実施形態とは対照的に、本発明は、実施形態に従って、阻止された観察角度における残留視認性の完全な除去を実現することができる。更には、従来技術とは対照的に、本発明は、ハイパワーのＵＶ光源を必要としてはおらず、（輝度を大幅に低減する）角度が制限された光分布から制限されていないものへの複雑な変換を必要としてはおらず、或いは、複雑なプリズム又はマイクロレンズ構造を必要としてはいない。
【符号の説明】
【０１２７】
１    スクリーン
２    バックライト
２ａ    表面エミッタ
２ｂ    光源
２ｃ    光コリメータ
２ｄ    プレート形状の光ガイド
２ｅ    光源
３    プレート形状の光ガイド
４    光源
５    イメージャ
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】
2019056931.tif 000003
【図２】
2019056931.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019056931.tif 000014
【図１３】
2019056931.tif 000015
【図１４】
2019056931.tif 000016
【図１５】
2019056931.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2019056931.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月18日(2019.1.18)
【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、
−自由観察モード用の動作モードＢ１においては、制限されていない角度範囲内に光を放出し、且つ、制限観察モード用の動作モードＢ２においては、制限された角度範囲内において光を放出する、平坦な方式によって延在しているバックライト（２）であって、前記バックライト（２）に由来する前記光は、前記バックライト（２）の表面法線との関係において４５度超の角度内に位置する少なくとも一つの方向において、最大光強度の６％以下において放射される、バックライト（２）と、
−観察方向において観察された場合に前記バックライト（２）の前面において配置された透過性イメージャ（５）と、
−熱可塑性又は熱弾性材料及びその内部において分散された散乱粒子から構成されるか、又は、その面のうちの少なくとも一つの面の上部において出射結合要素を有する、前記観察方向において観察された場合に前記バックライト（２）の前面において配置された少なくとも一つのプレート形状の光ガイド（３）と、
前記光ガイド（３）のエッジにおいて横方向に配置された光源（４）と、
を具備し、
−散乱粒子が前記光ガイド（３）内において提供されている場合に、前記散乱粒子は、１５０〜５００ｎｍの平均粒子サイズの二酸化チタン、硫酸バリウム、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から構成されており、これらの散乱粒子は、前記光ガイド（３）の重量との関係において０．０１〜３００ｗｔ−ｐｐｍの濃度において使用され、且つ、前記光ガイド（３）は、その上部において印刷されたなにものをも有しておらず、且つ、光散乱不完全性を有してはおらず、
−且つ、
−前記光ガイド（３）は、前記バックライト（２）に由来する前記光の少なくとも８５％に対して透明であり、
−その結果、自由観察範囲用の動作モードＢ１において、前記バックライト（２）の表面法線との関係において４５度〜７５度の角度内に配置された方向において前記光源（４）から前記光ガイド（３）内に横方向において入射する前記光は、前記表面に対して垂直に前記光ガイド（３）から放射される前記光の最大光強度の１２％以上において放射され、且つ、
−その結果、前記光源がスイッチオンされた場合に前記光源（４）に由来すると共に、その表面の少なくとも一つの地点から前記光ガイド（３）を出射した、前記光は、前記光ガイドの前記表面との関係において、α＜８０度である、少なくとも一つの角度αにおいて、その表面に対して垂直に前記光ガイド（３）の前記表面の前記地点から出射する前記光よりも大きな光強度を有し、
−動作モードＢ２において、前記バックライト（２）は、スイッチオンされ、且つ、前記光源（４）は、スイッチオフされ、且つ、動作モードＢ１においては、少なくとも前記光源（４）がスイッチオンされる、
スクリーン。
【請求項２】
前記バックライト（２）に由来する前記光が照射される前記方向の前記角度は、前記バックライト（２）の前記表面法線との関係において４５＋γ超であり、前記バックライト（２）は、放出する前記光をコリメートするための少なくとも一つの層を含み、この層は、前記バックライト（２）の前記表面法線との関係において０＜γ＜４５度を有するγの角度においてその最大光透明度を有す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】
前記光ガイド（３）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１００３に従って計測された、７％未満の、或いは、好ましくは、２％未満の、ヘイズ値を有す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】
使用される前記散乱粒子は、前記光ガイド（３）の重量との関係において、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、且つ／又は、前記二酸化チタン粒子は、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を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項６】
動作モードＢ２において、バックライト（２）にのみ由来すると共に、前記光ガイド（３）の前記表面に対して垂直に計測された角度β＞３０度におけるその表面のすべての地点において、且つ、その表面（３）との関係において水平方向の向きにおいて、前記光ガイド（３）から出射した、前記光は、その表面に垂直に前記光ガイド（３）の前記表面のそのような地点から出射する前記光の光強度の最大で５％を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン（１）。
【請求項７】
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のための請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリーン（１）の使用。
【外国語明細書】
2019056931000001.pdf