KR100818817B1 - A light control element and a display incorporating the same - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

광 제어 소자(15)가 제1 편광 상태의 광을 제1 출사 각도 범위로 출사시키고, 상기 제1 편광 상태와 다른 제2 편광 상태의 광을 상기 제1 출사 각도 범위보다 큰 제2 출사 각도 범위로 출사시킨다. 광 제어 소자(15)는 상기 제1 편광 상태를 갖고 제1 범위의 방향으로 진행하는 광에 대해서 불투명하거나 실질적으로 불투명하고, 상기 제1 편광 상태를 갖고 상기 제1 범위의 방향과 다른 제2 범위의 방향으로 진행하는 광에 대해서 실질적으로 불투명하지 않고, 및 상기 제2 편광 상태에 실질적으로 불투명하지 않을 수 있다. 상기 광 제어 소자로부터 출사된 광의 각도 범위는 상기 소자 상에 입사하는 또는 상기 소자로부터 출사하는 광의 편광 상태를 변경시킴으로써 가변될 수 있다. 광 제어 소자는 디스플레이 내에 통합될 수 있다. 대안으로, 이는 편광 스위치와 함께, 광 제어 디바이스로서 사용될 수 있다.The light control element 15 emits light in a first polarization state in a first emission angle range, and emits light in a second polarization state different from the first polarization state in a second emission angle range larger than the first emission angle range. Let go. The light control element 15 is opaque or substantially opaque to light traveling in the direction of the first range having the first polarization state, and having a first polarization state and having a second range different from the direction of the first range. It may not be substantially opaque to light traveling in the direction of and may not be substantially opaque to the second polarization state. The angular range of light exiting from the light control element can be varied by changing the polarization state of light incident on or exiting from the element. The light control element can be integrated into the display. Alternatively, it can be used as a light control device, with a polarization switch.

광 제어 소자, 편광기, 편광 스위치, 투과 재료, 파장판,Light control element, polarizer, polarization switch, transmission material, wave plate,

Description

Translated fromKorean

광 제어 소자 및 이를 포함하는 광 제어 디바이스 및 디스플레이와 광 제어 소자 제조 방법{A LIGHT CONTROL ELEMENT AND A DISPLAY INCORPORATING THE SAME}Optical control device, optical control device and display including same, and method for manufacturing optical control device {A LIGHT CONTROL ELEMENT AND A DISPLAY INCORPORATING THE SAME}

도 1은 루버(louvre) 구조를 갖는 공지된 광 제어막을 나타내는 도면.1 shows a known light control film having a louver structure.

도 2는 다중 층 구조를 갖는 공지된 광 제어막을 나타내는 도면.2 shows a known light control film having a multilayer structure.

도 3은 시차-배리어(parallax-barrier) 자동 입체 디스플레이의 원리를 나타내는 도면.3 illustrates the principle of a parallax-barrier autostereoscopic display.

도 4는 본 발명의 편광-의존 광 제어 소자의 가능한 하나의 구조를 나타내는 도면.4 shows one possible structure of the polarization-dependent light control element of the present invention.

도 5는 본 발명의 편광-의존 광 제어 소자의 다른 구조를 나타내는 도면.Fig. 5 shows another structure of the polarization-dependent light control element of the present invention.

도 6은 개인 및 공용 관측 모드 사이에서 스위칭할 수 있는 본 발명의 디스플레이를 나타내는 도면.6 shows a display of the present invention that can switch between private and public viewing modes.

도 7은 도 6의 디스플레이의 동작을 나타내는 도면.7 illustrates the operation of the display of FIG. 6;

도 8의 (a)-(c)는 도 6의 디스플레이의 편광-의존 광 제어 소자의 제조 방법을 나타내는 도면.(A)-(c) is a figure which shows the manufacturing method of the polarization-dependent light control element of the display of FIG.

도 9의 (a)-(c)는 다른 편광-의존 광 제어 소자의 제조 방법을 나타내는 도면.(A)-(c) is a figure which shows the manufacturing method of another polarization-dependent light control element.

도 10의 (a)-(d)는 편광-의존 광 제어 소자의 구성을 위하여 투명 재료에 그 루브를 절단하는 2가지 방법을 나타내는 도면.10 (a)-(d) show two ways of cutting grooves in a transparent material for the construction of a polarization-dependent light control element.

도 11의 (a)-(b)는 편광-의존 광 제어 소자의 액정 재료에 대해 정렬층을 인가하기 위한 2가지 대안을 나타내는 도면.11 (a)-(b) show two alternatives for applying an alignment layer to the liquid crystal material of the polarization-dependent light control element.

도 12의 (a)-(b)는 흡수 재료막의 일부를 제거함으로써 편광-의존 광 제어 소자가 어떻게 구성될 수 있는 있는지를 나타내는 도면.12 (a)-(b) show how a polarization-dependent light control element can be constructed by removing part of an absorbing material film.

도 13의 (a)-(f)는 편광-의존 광 제어 소자의 구성을 위한 또다른 2개의 방법을 나타내는 도면.13 (a)-(f) show yet another two methods for the construction of the polarization-dependent light control element.

도 14는 개인 및 공용 관측 모드 사이를 스위칭할 수 있는 또다른 디스플레이를 나타내는 도면.14 shows another display capable of switching between private and public viewing modes.

도 15의 (a)-(b)는 도 14의 디스플레이의 동작을 나타내는 도면.15 (a)-(b) illustrate the operation of the display of FIG.

도 16은 4개의 관측 모드 사이에서 스위칭할 수 있는 본 발명의 디스플레이를 나타내는 도면.16 shows a display of the present invention that can switch between four viewing modes.

도 17의 (a)-(f)는 도 16의 디스플레이의 3개의 동작 모드를 나타내는 도면.17 (a)-(f) illustrate three operating modes of the display of FIG.

도 18은 자동 입체 개인 디스플레이 모드 또는 공용 디스플레이 모드로 동작할 수 있는 본 발명의 디스플레이를 나타내는 도면.18 illustrates a display of the present invention capable of operating in an autostereoscopic personal display mode or a common display mode.

도 19의 (a)는 도 18의 디스플레이의 광 제어 소자를 위한 다른 구조를 나타내는 도면.FIG. 19A shows another structure for the light control element of the display of FIG. 18; FIG.

도19의 (b)는 도 19의 (a)의 광 제어 소자의 제조를 나타내는 도면.FIG. 19B is a diagram showing manufacture of the light control element of FIG. 19A. FIG.

도 20은 2개의 관측자의 각각에 다른 개인 이미지를 나타낼 수 있는 본 발명의 디스플레이를 나타내는 도면.20 shows a display of the present invention that can present different personal images to each of two observers.

도 21은 장치 내부의 액정의 제어에 의해 스위칭가능한 편광-의존 광 제어 소자를 포함하는 본 발명의 디스플레이를 나타내는 도면.FIG. 21 shows a display of the present invention comprising a polarization-dependent light control element switchable by control of liquid crystal within the device.

도 22의 (a)-(b)는 도 21의 디스플레이의 가능한 하나의 구성의 동작 원리를 나타내는 도면.22 (a)-(b) illustrate the principle of operation of one possible configuration of the display of FIG. 21;

도 23의 (a)-(b)는 도 21의 디스플레이의 가능한 제2 구성의 동작 원리를 나타내는 도면.23 (a)-(b) illustrate the principle of operation of a possible second configuration of the display of FIG. 21;

도 24의 (a)-(b)는 도 21의 디스플레이의 가능한 제3 구성의 동작 원리를 나타내는 도면.Figures 24 (a)-(b) show the principle of operation of a possible third configuration of the display of figure 21;

도 25a, 25b는 본 발명의 또다른 광 제어 소자를 나타내는 도면.25A and 25B show another light control element of the present invention.

도 25c는 도 25b의 광 제어 소자를 포함하는 디스플레이의 측면도.FIG. 25C is a side view of a display including the light control element of FIG. 25B. FIG.

도 26은 본 발명의 또다른 광 제어 소자의 사시도.26 is a perspective view of another light control element of the present invention.

도 27의 (a)-(b)는 도 21의 광 제어 소자 및 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광 제어 소자의 원리를 나타내는 도면.27 (a) to 27 (b) show the principle of the light control element of FIG. 21 and the light control element according to another embodiment of the present invention.

도 28의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 또다른 광 제어 소자를 나타내는 도면.28A, 28B, and 28C show still another light control element of the present invention;

도 29 및 도 30은 본 발명의 광 제어 소자의 출력 각도 범위의 변동을 나타내는 도면.29 and 30 show variations in the output angle range of the light control element of the present invention.

도 31의 (a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 소자의 단면도 및 평면도.31A and 31B are a cross-sectional view and a plan view of a light control device according to still another embodiment of the present invention.

도 32는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 제어 소자를 포함하는 디스플레이 의 단면도.32 is a cross-sectional view of a display including a light control element according to another embodiment of the present invention.

도 33은 본 발명의 광 제어 소자 상의 굴절율 미스매칭의 효과를 나타내는 도면.Fig. 33 shows the effect of refractive index mismatch on the light control element of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

16 : 영역16: area

17 : 투명 재료17: transparent material

22 : 패널22: panel

23 : 편광기23: polarizer

24 : 파장 판24: wave plate

본 발명은 자신으로부터 출사(output)되는 광의 각도 범위를 제어할 수 있는 광 제어 소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 광 제어 소자를 포함하며 자신으로부터 출사되는 광의 각도 범위를 변화시키도록 제어할 수 있는 광 제어 장치와, 이러한 광 제어 장치를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to a light control element capable of controlling the angular range of light emitted from itself. The invention also relates to a light control device comprising such a light control element and capable of controlling to vary the angular range of the light emitted from it, and a display comprising such a light control device.

예를 들어, 컴퓨터에서 사용되는 모니터 및, 이동 전화 및 다른 휴대형 정보 장치에 내장되어 있는 스크린 등의 전자 디스플레이 장치는 가능한 한 넓은 관측각(viewing angle)을 갖도록 설계하여, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지를 다수의 상이한 관측 위치에서 볼 수 있도록 하는 것이 통상적이다. 그러나, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지를 좁은 범위의 관측각 범위에서만 볼 수 있는 것이 바람직한 몇몇 경우도 있다. 예를 들어, 붐비는 열차에서 휴대형 컴퓨터를 사용하는 사람은 컴퓨터의 디스플레이 스크린의 관측각 범위를 작게 하여, 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이되는 문서가 열차 내의 다른 승객들에 의해 읽혀지지 않도록 하는 것을 원할 수 있다. 이런 이유로서, 두 동작 모드 사이에서 전기적으로 스위칭가능한 디스플레이 장치를 개발하려는 상당한 노력이 기울여지고 있는 데, 여기서 디스플레이 장치는, '공용(public)' 디스플레이 모드에서는 일반적인 사용을 위해 광각의 관측각을 갖지만, 디스플레이 장치의 사용자 이외의 다른 사람에게 보여지지 않고서 공용 장소에서 개인 정보를 디스플레이시킬 수 있도록 협각의 관측각을 갖는 '개인(private)' 디스플레이 모드로 스위칭될 수 있다.For example, electronic display devices, such as monitors used in computers and screens embedded in mobile phones and other portable information devices, are designed to have a viewing angle as wide as possible, so that images displayed by the display device are displayed. It is common to allow to see at many different viewing locations. However, there are some cases where it is desirable to see the image displayed by the display device only in a narrow range of viewing angles. For example, a person using a portable computer on a crowded train may want to reduce the viewing angle range of the computer's display screen so that documents displayed on the computer screen are not read by other passengers in the train. . For this reason, considerable effort is being made to develop an electrically switchable display device between the two modes of operation, where the display device has a wide viewing angle for general use in the 'public' display mode. The display device may be switched to a 'private' display mode having a narrow angle of view so that personal information may be displayed in a public place without being visible to anyone other than the user of the display device.

디스플레이를 관측할 수 있는 각도 또는 위치 범위를 제한시키는 다수의 장치가 공지되어 있다.Many devices are known that limit the angle or location range in which the display can be viewed.

미국 특허 제6,552,850호에서는 자동 현금 지급기(ATM) 상에 개인 정보를 디스플레이시키기 위한 방법에 대해 개시되어 있다. 자동 현금 지급기의 디스플레이에 의해 방출되는 광은 고정된 편광 상태를 가지며, 자동 현금 지급기 및 그 사용자는 이 고정된 편광 상태의 광은 흡수하지만 직교 편광 상태의 광은 투과시키는 시트 편광기(sheet polariser)로 만들어진 대형 스크린으로 둘러싸인다. 지나가는 사람들이 사용자와 자동 현금 지급기를 볼 수는 있지만, 자동 현금 지급기의 스크린 상에 디스플레이되는 정보는 볼 수 없다.U. S. Patent No. 6,552, 850 discloses a method for displaying personal information on an automated teller machine (ATM). The light emitted by the display of the automated teller machine has a fixed polarization state, and the automated teller machine and its user are sheet polarizers that absorb light in the fixed polarization state but transmit light in the orthogonal polarization state. Surrounded by a large screen made. People passing by can see the user and the automated teller machine, but not the information displayed on the screen of the automated teller machine.

광의 방향을 제어하는 공지된 소자 중 하나가 도 1에서 도시된 '루버(louvred)' 필름이다. 이 필름(1)은 베네티안 블라인드(Venetian blind)와 유사한 배치를 갖도록 제공된 투명 층(transparent layer; 2)과 불투명 층(opaque layer; 3)이 교대로 제공되어 구성된 것이다. 필름(1)은 베네티안 블라인드와 동일한 원리로 동작하며, 도 1의 광로(4)에서 도시된 바와 같이, 광이 불투명 층(3)에 평행한 방향으로 또는 거의 평행한 방향으로 이동할 때 광이 필름을 통과하도록 허용한다. 그러나, 도 1의 광로(5)에서 도시된 바와 같이, 불투명 층(3)의 평면에 대해 광각으로 이동하는 광은 불투명 층 중 하나에 입사되어 흡수된다. 층(2 및 3)은 도 1에서 도시된 바와 같이 필름(1)의 표면과 수직을 이루거나, 또는 필름(1)의 표면에 대해 임의의 다른 각을 이룰 수 있다.One known device for controlling the direction of light is the 'louvred' film shown in FIG. Thisfilm 1 is composed of alternatingtransparent layers 2 andopaque layers 3 provided to have a similar arrangement as the Venetian blinds. Thefilm 1 operates on the same principle as the Venetian blinds and, as shown in the optical path 4 of FIG. 1, the light travels in a direction parallel to or almost parallel to theopaque layer 3. Allow to pass through the film. However, as shown in the optical path 5 of FIG. 1, light traveling at a wide angle with respect to the plane of theopaque layer 3 is incident on and absorbed by one of the opaque layers.Layers 2 and 3 may be perpendicular to the surface offilm 1 as shown in FIG. 1, or may be at any other angle with respect to the surface offilm 1.

도 1에서 도시된 유형의 루버 필름은 투명 재료와 불투명 재료가 교대로 제공된 다수의 시트를 적층시킨 후, 생성된 블럭을 층들에 대해 수직으로 슬라이스 절단시킴으로써 제조될 수 있다. 이 방법은 수년 전에 알려진 방법으로서, 미국 특허 제2,053,173호, 제2,689,387,호, 및 제3,031,351호에 개시되어 있다.A louver film of the type shown in FIG. 1 can be made by stacking a plurality of sheets alternately provided with a transparent material and an opaque material, and then slice-cutting the resulting block perpendicular to the layers. This method is known several years ago and is disclosed in US Pat. Nos. 2,053,173, 2,689,387, and 3,031,351.

다른 제조 방법도 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 RE27617에서는 적층시킨 층들의 원주형 빌렛(cylindrical billet)으로부터 루버 필름을 연속적으로 절단해 내는 방법에 대해 기재하고 있다. 미국 특허 제4,766,023호에서는 생성된 필름의 광학 품질 및 기계적인 강도를 UV-경화성 단량체(monomer)로 코팅한 후 UV 방출에 그 필름을 노출시킴으로써 향상시킬 수 있는 방법에 대해 개시하고 있다. 미국 특허 제4,764,410호에서는 UV-경화성 재료를 사용하여 루버 시트를 커버링 필름에 결합시키는 유사한 방법에 대해 기재하고 있다.Other manufacturing methods are also known. For example, US patent RE27617 describes a method of continuously cutting louver film from cylindrical billets of laminated layers. U. S. Patent No. 4,766, 023 discloses a method by which the optical quality and mechanical strength of the resulting film can be improved by coating the film with UV-curable monomers and then exposing the film to UV radiation. US Pat. No. 4,764,410 describes a similar method of bonding a louver sheet to a covering film using a UV-curable material.

루버 필름과 특성이 유사한 필름을 제조하는 다른 방법이 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,147,716호에서는 필름의 평면에 수직인 방향으로 정렬되는 가늘고 기다란 다수의 입자들을 포함하는 광 제어 필름에 대해 기재되어 있다. 따라서, 이 방향에 대해 광각을 이루는 광선은 강하게 흡수되는 반면, 이 방향으로 전파되는 광선은 투과된다.There is another method of making a film having similar characteristics to the louver film. For example, US Pat. No. 5,147,716 describes a light control film comprising a plurality of elongated particles aligned in a direction perpendicular to the plane of the film. Thus, light rays making a wide angle to this direction are strongly absorbed, while light rays propagating in this direction are transmitted.

도 2는 미국 특허 제5,528,319호에서 기재된 바와 같이, 광 제어 필름(6)의 다른 예를 도시한다. 필름(6)은 필름(6)의 평면에 대해 일반적으로 평행하게 연장하는 불투명 영역들(8)이 자신의 일부에 매립된 투명체(7)를 갖는다. 불투명 영역들(8)은 스택(9)을 이루도록 배열되고, 각 스택(9)은 인접한 스택과 이격되어 있다. 불투명 영역(8)은 일정 방향(예를 들어, 도 2의 방향 1)으로 필름을 통과하는 광의 투과는 차단시키면서 다른 방향(예를 들어, 도 2의 방향 2)으로의 광의 투과는 허용한다.2 shows another example of alight control film 6, as described in US Pat. No. 5,528,319. Thefilm 6 has atransparent body 7 embedded in its part withopaque regions 8 extending generally parallel to the plane of thefilm 6. Theopaque regions 8 are arranged to form a stack 9, each stack 9 being spaced apart from an adjacent stack. Theopaque region 8 blocks the transmission of light passing through the film in a certain direction (egdirection 1 of FIG. 2) while allowing transmission of light in another direction (egdirection 2 of FIG. 2).

종래 기술의 광 제어 필름은 디스플레이 패널의 전방에 위치되거나 또는 투명 디스플레이 패널과 그 백라이트 사이에 위치되어, 디스플레이를 볼 수 있는 각도의 범위를 제한시킬 수 있다. 환언하자면, 종래 기술의 광 제어 막은 디스플레이를 '개인' 모드로 만든다. 그러나, 종래 기술의 광 제어 막 중 어느 것도 디스플레이를 광각으로 관측할 수 있도록 하기 위해 개인 모드 기능을 스위칭시켜 오프시킬 수 있는 능력은 없다.Prior art light control films may be located in front of the display panel or between the transparent display panel and its backlight to limit the range of angles at which the display can be viewed. In other words, prior art light control films put the display into a 'personal' mode. However, none of the prior art light control films have the ability to switch off the personal mode function in order to be able to view the display at a wide angle.

공용(public) 모드(관측각이 광각임)와 개인(private) 모드(관측각이 협각임) 사이를 스위칭할 수 있는 디스플레이에 대해 보고되어 있다. 예를 들어, 미국 특허출원 제2002/0158967호에서는 광 제어막이 디스플레이의 전방 상에 위치되어 개인 모드를 제공할 수 있거나, 또는 디스플레이의 후방 또는 옆의 홀더 내로 기계적으로 후퇴되어 공용 모드를 제공할 수 있도록, 디스플레이 상에 광 제어막을 가동가능하게 장착시키는 것에 관해 제안되어 있다. 이 방법은 사용 중에 고장이 나거나 손상을 입을 수 있으며 디스플레이의 부피를 크게 할 수 있는 가동부를 포함한다는 단점을 갖는다.It is reported for a display that can switch between public mode (viewing angle is wide angle) and private mode (observation angle is narrow angle). For example, in US Patent Application 2002/0158967, a light control film may be positioned on the front of the display to provide a personal mode, or mechanically retracted into a holder behind or to the side of the display to provide a common mode. It has been proposed to movably mount the light control film on the display. This method has the disadvantage of including a movable part which can break down or be damaged during use and increase the volume of the display.

디스플레이 패널을 가동부(moving part) 없이 공용 모드에서 개인 모드로 스위칭시키는 방법은 디스플레이 패널 후방에 광 제어막을 장착시키고 광 제어막과 디스플레이 패널 사이에 전자적으로 스위치 온 및 오프될 수 있는 확산기(diffuser)를 배치시키는 것이다. 확산기가 비활성인 경우, 광 제어막은 관측각의 범위를 제한시키므로, 디스플레이는 개인 모드로 된다. 확산기가 스위치 온된 경우에는, 광 제어막으로부터 출사된 협각도 범위의 광이 확산기 상에 입사될 때, 확산기는 광의 각도 범위를 증가시키는 역할을 행하는데, 즉, 확산기는 광 제어막의 효과를 상쇄시킨다. 따라서, 디스플레이는 광각의 범위로 이동하는 광으로 조사됨으로써 디스플레이는 공용 모드로 동작한다. 또한, 디스플레이 패널의 전방에 광 제어막을 장착시키고 스위칭가능한 확산기를 광 제어막 전방에 배치시킴으로써 동일한 효과를 달성할 수 있다.The method of switching the display panel from the common mode to the personal mode without moving parts includes mounting a light control film behind the display panel and a diffuser that can be switched on and off electronically between the light control film and the display panel. To deploy. When the diffuser is inactive, the light control film limits the range of the viewing angle, so the display is in personal mode. When the diffuser is switched on, when light in the narrow angle range emitted from the light control film is incident on the diffuser, the diffuser serves to increase the angular range of light, that is, the diffuser cancels the effect of the light control film. . Thus, the display is irradiated with light moving over a wide angle range so that the display operates in a common mode. Also, the same effect can be achieved by mounting the light control film in front of the display panel and placing the switchable diffuser in front of the light control film.

상술된 유형의 스위칭가능한 프라이버시(privacy) 장치에 대해서는, 미국 특허 제5,831,698호, 제6,211,930호, 및 제5,877,829호에 개시되어 있다. 그러나, 이들 특허는 디스플레이가 공용 모드이건 개인 모드이건 간에, 광 제어막은 항상 이것에 입사되는 광의 상당 부분을 흡수한다. 따라서, 디스플레이는 광 사용에 있어 본질적으로 비효율적이다. 게다가, 확산기는 공용 모드에서 광각을 통해 광을 확산시키므로, (디스플레이를 공용 모드로 동작 중일 때는 보상을 위해 백라이트를 보다 밝게 하지 않는 한) 이들 디스플레이는 개인 모드에서보다 공용 모드에서 더 어둡다.Switchable privacy devices of the type described above are disclosed in US Pat. Nos. 5,831,698, 6,211,930, and 5,877,829. However, these patents indicate that the light control film always absorbs a significant portion of the light incident on it, whether the display is in shared mode or personal mode. Thus, displays are inherently inefficient in light use. In addition, since the diffuser diffuses light through wide angle in common mode, these displays are darker in common mode than in private mode (unless the backlight is brighter for compensation when the display is operating in common mode).

이들 디스플레이 장치의 다른 단점은 그들의 전력 소비에 관한 것이다. 이들 장치는 종종 액정층 양단 간에 전압이 인가되지 않을 경우 확산이 이루어지지 않고 전압 인가에 의해 (확산 상태로) 스위치 온되는 스위칭가능한(switchable) 중합체-산포된(polymer-dispersed) 액정 확산기를 사용한다. 이와 같이, 공용 동작 모드를 얻기 위해서는, 확산기가 스위치 온되도록 확산기 양단 간에 전압을 인가할 필요가 있다. 따라서, 개인 모드에서보다 공용 모드에서 보다 많은 전력이 소비된다. 이는 대부분의 시간 동안 공용 모드로 사용되며 배터리 전력이 제한적인 이동 장치에서는 단점이 된다.Another disadvantage of these display devices relates to their power consumption. These devices often use a switchable polymer-dispersed liquid crystal diffuser that does not diffuse when no voltage is applied across the liquid crystal layer and is switched on (in diffusion) by voltage application. . As such, in order to obtain a common operating mode, it is necessary to apply a voltage across the diffuser so that the diffuser is switched on. Thus, more power is consumed in shared mode than in private mode. This is a common mode most of the time and is a disadvantage for mobile devices with limited battery power.

스위칭가능한 공용/개인 디스플레이를 제조하기 위한 다른 방법이 미국 특허 제5,825,436호에 개시되어 있다. 이 특허에서 개시된 광 제어 장치의 구조는 도 1의 루버 막과 유사하다. 그러나, 도 1의 루버 막 중의 불투명 소자(3) 각각은 불투과 상태에서 투과 상태로 전기적으로 스위칭될 수 있는 액정 셀로 대체되었다. 광 제어 장치는 디스플레이 패널 전방 또는 후방에 배치된다. 셀이 불투명인 경우, 디스플레이는 개인 모드로 동작하고, 셀이 투명인 경우, 디스플레이는 공용 모드로 동작한다.Another method for manufacturing switchable public / private displays is disclosed in US Pat. No. 5,825,436. The structure of the light control device disclosed in this patent is similar to the louver film of FIG. However, each of theopaque elements 3 in the louver film of FIG. 1 has been replaced by a liquid crystal cell which can be electrically switched from an opaque state to a transmissive state. The light control device is disposed in front of or behind the display panel. If the cell is opaque, the display operates in private mode, and if the cell is transparent, the display operates in common mode.

이 장치의 중요한 단점 중 하나는 액정 셀을 적당한 형상으로 제조하는데 드는 비용과 어려움이다. 제2 단점으로서는, 개인 모드에서, 광선이 먼저 투명 재료를 통과한 후에 액정 셀의 부분을 통과하는 각도로 입사될 수 있다는 것이다. 이러한 광선은 액정 셀에 의해 완전하게 흡수되지 않아 디스플레이 장치의 프라이버시를 감소시킬 수 있다.One of the major drawbacks of this device is the cost and difficulty of producing a liquid crystal cell into a suitable shape. A second disadvantage is that in the personal mode, the light rays can be incident at an angle passing first through the transparent material and then through the portion of the liquid crystal cell. Such light rays may not be completely absorbed by the liquid crystal cell, thereby reducing the privacy of the display device.

입체 영상(stereoscopic) 디스플레이는 사용자의 좌안으로 입체 영상 이미지 쌍의 좌안 이미지를 볼 수 있도록 하고 우안으로는 우안 이미지를 볼 수 있도록 함으로써 3차원 효과를 달성한다. 입체 영상 디스플레이에서, 이는 사용자가 특별히 설계된 안경을 착용함이 없이도 이루어진다. 이를 달성할 수 있는 디스플레이는 수십년 전부터 간 공지된 것이며, 예를 들어, N. A. Valyus (Focal Press, 1966)에 의해 'Stereoscopy' 책자에 개시되어 있다. 전자적 디스플레이에서 광범위하게 사용되는 방법 중 하나가 시차 배리어(parallax barrier) 또는 다른 유형의 시차 옵틱(optic)을 사용하는 것이다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 이런 유형의 자동 입체 영상 디스플레이에 대한 평면도를 도시한 것이다.Stereoscopic display achieves a three-dimensional effect by allowing the user's left eye to view a left eye image of a pair of stereoscopic image images and a right eye to view a right eye image. In stereoscopic display, this is done without the user wearing specially designed glasses. Displays that can achieve this have been known for decades, and are described, for example, in the 'Stereoscopy' book by N. A. Valyus (Focal Press, 1966). One widely used method in electronic displays is to use parallax barriers or other types of parallax optics. 3 (a) and 3 (b) show a plan view of this type of autostereoscopic image display.

도 3의 (a) 및 도 3의 (b)의 디스플레이(10)에서, 시차 배리어(11)는 이미지 디스플레이 패널(12)에 근접하여 배치된다. 시차 배리어는 도 3의 (a)에서 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(12)의 전방 또는 도 3의 (b)에서 도시된 바와 같이 디스플레이 패널의 후방에 위치될 수 있다. 시차 배리어(11)는 불투명 부분(14)에 의해 분리되는 개구(aperture) 또는 투명 부분(13)을 포함한다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 두 개의 비월 주사(interlaced) 이미지(image)들인, 좌안 이미지 및 우안 이미지가 이미지 디스플레이 패널 상에 디스플레이되며, 이들 도면에서 레이블 "L" 및 "R"은 좌안 이미지 및 우안 이미지 각각을 디스플레이하는 화소들을 나타낸다. 사용자가 알맞은 위치에 있을 경우에는, 시차 배리어(11)는 디스플레이의 우안 이미지를 디스플레이하는 화소들을 통과한 광이 관측자의 좌안을 통해 보여지는 것을 방지하고, 디스플레이의 좌안 이미지를 디스플레이하는 화소들을 통과한 광이 관측자의 우안을 통해 보여지는 것을 방지한다. 이로써, 관측자는 3차원 이미지를 지각한다.In thedisplay 10 of FIGS. 3A and 3B, theparallax barrier 11 is disposed in proximity to theimage display panel 12. The parallax barrier may be located in front of thedisplay panel 12 as shown in FIG. 3A or behind the display panel as shown in FIG. 3B. Theparallax barrier 11 comprises an aperture ortransparent portion 13 separated by anopaque portion 14. As schematically shown in FIGS. 3A and 3B, a left eye image and a right eye image, which are two interlaced images, are displayed on an image display panel, these figures Where the labels "L" and "R" represent pixels displaying a left eye image and a right eye image, respectively. When the user is in the proper position, theparallax barrier 11 prevents light passing through the pixels displaying the right eye image of the display from being seen through the left eye of the observer, and passes through the pixels displaying the left eye image of the display. Prevents light from being seen through the observer's right eye. In this way, the viewer perceives a three-dimensional image.

동일한 방법을 이용하여, 서로 다른 위치에 있는 둘 이상의 여러 사용자가 여러 이미지들을 볼 수 있도록 하는 디스플레이를 제조할 수 있다. 이를 '이중 관측(dual-view)' 디스플레이라 한다. 이중 관측 디스플레이는 원리상 자동 입체 영상 디스플레이와 동일하지만, 입체 영상 이미지 쌍의 좌안 및 우안 이미지가 아니라 둘 이상의 독립된 이미지를 디스플레이하고, 그 둘 이상의 이미지는 한 사람의 관측자의 우안 및 좌안이 아니라 여러 관측자에게 보여질 수 있도록 디스플레이되는 점이 다르다.Using the same method, a display can be manufactured that allows two or more different users at different locations to view different images. This is called a 'dual-view' display. The dual observation display is in principle the same as an automatic stereoscopic image display, but displays two or more independent images rather than the left and right eye images of a stereoscopic image pair, the two or more images being multiple observers rather than the right and left eyes of one observer. The display is different so that it can be seen by the user.

시차 배리어의 기본 설계에 대해서는 잘 알려져 있으며, 예를 들어, Valyus(상술됨)에 의해 기술되어 있다. 배리어 설계의 최적화에 대한 방법은 "IEICE Transactions on Elctronics", vol.E83-C, no. 10, pp.1632-1639 (2000)에서 H. Yamamoto 및 그 외 공동인에 의해 기술되어 있다.The basic design of parallax barriers is well known and described, for example, by Valyus (described above). Methods for optimizing barrier design are described in "IEICE Transactions on Elctronics", vol. E83-C, no. 10, pp. 1632-1639 (2000), described by H. Yamamoto and others co-workers.

시차 배리어를 사용함에 따른 문제점 중 하나는 시차 배리어가 이미지의 해상도(이미지의 픽셀 개수)를 1/2로(둘 이상의 관측 이미지들이 디스플레이될 경우에는 보다 많이) 감소시킨다는 점이다. 이는 디스플레이를 사용하여 2차원 이미지를 나타낼 때, 즉 동일한 이미지가 양쪽 눈에 나타날 때에도 동일하다. 이 문제를 회피하기 위해, 디스플레이를 사용하여 2차원의 이미지를 나타낼 때 시차 배리어를 동작 불능으로 만들거나 스위치 오프로 할 수 있는 스위칭가능한 디스플레이가 개발되어 있다. 이런 스위칭가능한 시차 배리어 디스플레이는, 예를 들어, 스위칭가능한 시차 배리어를 만들기 위해 액정 장치를 이용할 수 있는 방법을 개시한 미국 특허 제5,969,850호와, 패터닝된 지연기(retarder) 및 스위칭가능한 단일 파장 판(wave-plate)를 이용하는 스위칭가능한 다른 시차 배리어를 기재한 미국 특허 제6,055,103호에 기재되어 있다.One of the problems with using parallax barriers is that parallax barriers reduce the resolution (number of pixels in an image) of an image by one half (more if more than two observed images are displayed). This is the same when using a display to represent a two-dimensional image, i.e. when the same image appears in both eyes. To avoid this problem, a switchable display has been developed which can disable or switch off the parallax barrier when displaying a two-dimensional image using the display. Such switchable parallax barrier displays are described, for example, in US Pat. No. 5,969,850, which discloses how a liquid crystal device can be used to create a switchable parallax barrier, and a patterned retarder and a switchable single wavelength plate ( US Pat. No. 6,055,103, which describes another switchable parallax barrier using a wave-plate.

도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에서 도시된 유형의 다중 관측 방향성 디스플레이는 적당한 3D 효과를 달성하기 위해서는 시차 배리어(11)를 디스플레이 패널(12)과 주의깊게 정렬시켜야 한다는 또 다른 단점을 갖는다. 이는 제조 비용의 증가로 이어진다. 디스플레이의 해상도 또한 3차원 모드로 동작할 경우에는 상술된 바와 같이, 1/2로 감소된다.Another disadvantage of the multiple viewing directional display of the type shown in FIGS. 3A and 3B is that theparallax barrier 11 must be carefully aligned with thedisplay panel 12 in order to achieve a suitable 3D effect. Has This leads to an increase in manufacturing costs. The resolution of the display is also reduced to 1/2 when operating in the three-dimensional mode, as described above.

제2 유형의 자동 입체 영상 디스플레이는 여러 시점에서 좌안 및 우안의 이미지를 디스플레이함으로써 이들 단점을 회피한다. 각 이미지마다 디스플레이의 전(full) 해상도가 사용된다. 이미지는 방향성 백라이팅 시스템을 이용하여 여러 위치로 전달된다. 제1 시간 프레임에서는, 백라이트는 이것이 디스플레이 패널을 통과한 광을 관측자의 좌안을 향해 전송하도록 스위칭되어 좌안 이미지가 디스플레이된다. 다음 시간 프레임에서는, 백라이트는 이것이 디스플레이 패널을 통과한 광을 관측자의 우안으로 전송하도록 스위칭되어 우안 이미지가 디스플레이된다. 이런 시퀀스는 재빠르게 반복되므로, 이미지에서 깜빡거림(flicker)이 감지되지 않는다. 이런 유형의 디스플레이의 일례가 미국 특허 제5,132,839호에 개시되어 있다. 이런 구성 또한 이중 관측 디스플레이에 사용될 수 있다. 이런 유형의 디스플레이의 단점은 스위칭가능 백라이팅 시스템이 일반적으로 복잡하고 고가이므로, 제조 비용이 추가로 들게 되는 것이다.The second type of autostereoscopic image display avoids these drawbacks by displaying images of the left and right eyes at various points in time. For each image the full resolution of the display is used. The image is transferred to several locations using a directional backlighting system. In the first time frame, the backlight is switched such that it passes light that has passed through the display panel towards the viewer's left eye so that the left eye image is displayed. In the next time frame, the backlight is switched so that it passes the light that has passed through the display panel to the observer's right eye so that the right eye image is displayed. This sequence repeats quickly, so no flicker is detected in the image. An example of this type of display is disclosed in US Pat. No. 5,132,839. This configuration can also be used for dual observation display. A disadvantage of this type of display is that the switchable backlighting system is generally complex and expensive, which adds to the manufacturing costs.

본 발명의 제1 형태는 광 제어 소자를 포함하며, 이 광 제어 소자 에어리어의 적어도 일부 상에 제1 편광 상태를 갖는 출력광의 제1 각도 출력 범위와 제1 각도 출력범위 이상이며 제1 편광 상태와는 다른 제2 편광 상태를 갖는 출력광의 제2 각도 출력 범위를 갖는다. 각도 출력 범위는 광 제어 소자의 특성이다. 이 소자로부터의 출력은 우선적으로는 광 제어 소자로부터 출력되는 편광 성분에 의해 결정되고, 후속하여, 해당하는 각각의 편광 성분에 대한 광 제어 소자의 출력 각도 범위에 의해 결정된다.A first aspect of the invention includes a light control element, the first angle output range and the first angle output range of the output light having a first polarization state on at least a portion of the light control element area, the first polarization state being equal to or greater than the first polarization state. Has a second angular output range of output light having a different second polarization state. The angular output range is a characteristic of the light control element. The output from this element is determined primarily by the polarization component output from the light control element, and subsequently by the output angle range of the light control element for each corresponding polarization component.

광 제어 소자는 적어도 그 에어리어 중 일부가 제1 편광 상태를 가지며 제1 범위의 방향으로 이동하는 광을 투과시키지 않거나 거의 투과시키지 않을 수 있고, 제1 편광 상태를 가지며 제1 범위의 방향과는 다른 제2 범위의 방향으로 이동하는 광을 거의 투과시킬 수 있고, 제2 편광 상태의 광은 투과시킬 수 있다.The light control element may have at least some of its area having a first polarization state and transmit or hardly transmit light traveling in the direction of the first range, having a first polarization state and different from the direction of the first range. The light traveling in the direction of the second range can be almost transmitted, and the light in the second polarization state can be transmitted.

이런 편광 의존형(polarisation-dependent) 광 제어 소자가 제1 편광 상태의 광으로 조명되는 투과된 디스플레이 이미지의 후방 또는 전방에 위치될 경우, 광 제어 소자는 광 출력의 각도 범위를 제한시키고, 이미지가 협각도 범위로 디스플레이되어 개인 디스플레이 모드가 획득되도록 한다. 그러나, 디스플레이가 제2 편광 상태의 광으로 조명될 경우에는, 이미지는 보다 큰 각도 범위로 디스플레이됨으로써, 공용 디스플레이 모드를 제공한다. 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 간에서의 스위칭(switching)은 디스플레이된 이미지 상에 입사되거나 디스플레이된 이미지로부터 출력된 광의 편광 상태를 변경시킴으로써 간단히 실행되고, 따라서 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 간에서의 스위칭은 가동부 없이도 행해질 수 있다. 다른 이점으로서는, 공용 모드에서는 광 제어 소자에 의해 흡수되는 광이 거의 또는 전혀 없으므로 광 효율이 높아서, 본 발명의 광 제어 소자를 용이하고 경제적으로 제조할 수 있다는 것이다.When such a polarization-dependent light control element is located behind or in front of a transmitted display image illuminated with light in a first polarization state, the light control element limits the angular range of the light output and the image is narrowed. Displayed in degrees to allow a personal display mode to be obtained. However, when the display is illuminated with light in the second polarization state, the image is displayed in a larger angular range, thereby providing a common display mode. Switching between the common display mode and the personal display mode is performed simply by changing the polarization state of the light incident on or displayed from the displayed image and thus switching between the public display mode and the personal display mode. Can be done without a movable part. Another advantage is that in the common mode, since little or no light is absorbed by the light control element, the light efficiency is high, so that the light control element of the present invention can be produced easily and economically.

본 발명의 광 제어 소자는 또한 방출형(emissive) 또는 반사형(reflective) 이미지에서 사용될 수 있다. 이 경우, 광 제어 소자는 이미지와 관측자 사이에 위치되어야 한다.The light control element of the present invention can also be used in an emissive or reflective image. In this case, the light control element must be located between the image and the viewer.

제2 편광 상태는 제1 편광 상태와 직교할 수 있다. 두 편광 상태는 선형 편광 상태일 수 있다.The second polarization state may be orthogonal to the first polarization state. The two polarization states can be linear polarization states.

광 제어 소자는 제1 편광 상태의 광은 투과시키지 않거나 거의 투과시키지 않고, 제2 편광 상태의 광은 투과시키는 복수의 제1 영역들을 포함할 수 있으며, 인접한 제1 영역들의 각 쌍은 제1 편광 상태의 광 및 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖는 재료에 의해 서로 이격되어 있다.The light control element may comprise a plurality of first regions that transmit or transmit little or no light in the first polarization state, and wherein each pair of adjacent first regions is a first polarization. They are spaced apart from each other by a material having transparency to light in a state and light in a second polarization state.

제1 영역 각각은 디스플레이 장치의 평면과 크로스된 방향과 거의 평행하게 연장될 수 있다. 이와는 다르게, 제1 영역 각각은 디스플레이 장치의 평면과 수직인 방향과 거의 평행하게 연장될 수 있다.Each of the first regions may extend substantially parallel to a direction crossed with a plane of the display device. Alternatively, each of the first regions may extend substantially parallel to a direction perpendicular to the plane of the display device.

광 제어 소자는 제1 편광 상태의 광 및 제2 편광 상태의 광을 투과시키는 기 판, 기판 내의 복수의 리세스(recess), 및 각 리세스에 배치되어 제1 편광 상태의 광은 투과시키지 않거나 거의 투과시키지 않고, 제2 편광 상태의 광은 투과시키는 재료를 포함할 수 있다.The light control element includes a substrate which transmits light in the first polarization state and light in the second polarization state, a plurality of recesses in the substrate, and each recess, so as not to transmit light in the first polarization state. With little transmission, the light in the second polarization state can comprise a material that transmits.

이와는 다르게, 광 제어 소자는 제1 편광 상태의 광은 투과시키지 않거나 거의 투과시키지 않고 제2 편광 상태의 광은 투과시키는 기판, 기판 내의 복수의 리세스, 및 각 리세스에 배치되어 제1 편광 상태의 광 및 제2 편광 상태의 광은 투과시키는 재료를 포함할 수 있다.Alternatively, the light control element may be disposed in a substrate that transmits or transmits light in a first polarization state but transmits light in a second polarization state, a plurality of recesses in each of the substrates, and a first polarization state. The light in and the light in the second polarization state may comprise a material that transmits.

제1 영역 각각은 광 제어 소자의 평면에 거의 평행하게 연장될 수 있으며, 이 영역들은 둘 이상의 소자들의 복수의 스택에 배열될 수 있으며, 스택들은 서로 측방향으로 이격되어 있을 수 있고, 인접한 스택들의 각 쌍은 제1 편광 상태의 광 및 제2 편광 상태의 광은 투과시키는 재료에 의해 분리된다.Each of the first regions may extend substantially parallel to the plane of the light control element, which regions may be arranged in a plurality of stacks of two or more elements, the stacks may be laterally spaced apart from each other, Each pair is separated by a material that transmits light in a first polarization state and light in a second polarization state.

광 제어 소자는 광 제어 소자 에어리어의 적어도 일부 상에 제1 편광 상태의 광에 대해 제1 각도 출력 범위와 제2 편광 상태의 광에 대해 제2 각도 출력 범위를 갖는 개인 모드와, 광 제어 소자 에어리어의 적어도 일부 상에 제1 편광 상태의 광에 대해 제1 각도 출력 범위 이상의 제3 각도 출력 범위를 갖는 공용 모드 사이에서 스위칭가능하다. 본 실시예에서, 광 제어 소자는 (특정 편광 상태의 광에 대해) 출력 각도 범위를 감소시키도록 공용 모드와 개인 모드 사이를 스위칭할 수 있는 능동(active) 광 제어 소자이다. 이전 실시예에서와 같이 광 제어 소자를 통과하는 광의 편광 상태를 스위칭시킴으로써 공용 모드에서 개인 모드로 변경되기 보다는, 광 제어 소자 자체가 희망에 따라 공용 모드 또는 개인 모드를 얻도록 스위칭된다.The light control element comprises a personal mode on at least a portion of the light control element area having a first angular output range for light in a first polarization state and a second angular output range for light in a second polarization state; Switchable between common modes having a third angular output range above the first angular output range for light in the first polarization state on at least a portion of the. In this embodiment, the light control element is an active light control element capable of switching between the common mode and the personal mode to reduce the output angular range (for light in a specific polarization state). Rather than changing from the common mode to the private mode by switching the polarization state of the light passing through the light control element as in the previous embodiment, the light control element itself is switched to obtain the common mode or the private mode as desired.

광 제어 소자는 또한, 제1 각도 출력 범위 이상이지만 제3 각도 출력 범위 이하인 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 각도 출력 범위를 갖는 제2 개인 모드로 스위칭가능하다.The light control element is also switchable to a second personal mode having an angular output range for light having a first polarization state that is above the first angular output range but below the third angular output range.

제1 영역 각각은, 제1 편광 상태의 광은 투과시키지 않는 제1 상태와 제1 편광 상태의 광은 투과시키는 제2 상태 사이에서 스위칭될 수 있다. 제2 상태에서, 광 제어 소자는 두 편광 상태의 광을 투과시킨다. 광 제어 소자는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 제1 영역을 스위칭시킴으로써 공용 모드와 개인 모드 사이를 스위칭할 수 있다.Each of the first regions may be switched between a first state that does not transmit light in the first polarization state and a second state that transmits light in the first polarization state. In the second state, the light control element transmits light in two polarization states. The light control element can switch between the common mode and the private mode by switching the first region between the first state and the second state.

광 제어 소자는 복수의 제2 영역을 더 포함할 수 있으며, 인접하는 제2 영역의 각 쌍은 제1 편광 상태의 광 및 제2 편광 상태의 광은 투과시키는 재료에 의해 서로 분리되어지며, 여기서 제2 영역 각각은 제2 편광 상태의 광은 투과시키지 않는 제3 상태와 제2 편광 상태의 광은 거의 투과시키는 제4 상태 사이에서 스위칭가능하다. 이러한 광 제어 소자는 한 방향을 따르는 협각의 출력 범위를 갖는 제1 개인 모드와 다른 방향을 따르는 협각의 출력 범위를 갖는 제2 개인 모드를 가질 수 있다.The light control element may further comprise a plurality of second regions, each pair of adjacent second regions being separated from each other by a material transmitting light in the first polarization state and light in the second polarization state, wherein Each of the second regions is switchable between a third state that does not transmit light in the second polarization state and a fourth state that transmits light in the second polarization state substantially. Such a light control element may have a first personal mode having an output range of narrow angles along one direction and a second personal mode having an output range of narrow angles along the other direction.

제1 영역들은 광 제어 소자의 하나 이상의 제1 에어리어에 제공될 수 있으며, 제2 영역들은 광 제어 소자의 하나 이상의 제2 에어리어에 제공될 수 있으며, 제1 에어리어와 제2 에어리어은 중첩되지 않는다. 이와는 다르게, 제1 영역은 제 영역 상에 배치될 수 있다. 제1 영역들은 제2 영역들에 거의 수직으로 연장될 수 있다.The first regions may be provided in one or more first areas of the light control element, and the second regions may be provided in one or more second areas of the light control element, and the first area and the second area do not overlap. Alternatively, the first region may be disposed on the first region. The first regions may extend substantially perpendicular to the second regions.

각 영역은 선형 편광기 재료를 포함할 수 있다.Each region may comprise a linear polarizer material.                        

제1 영역 각각은 제1 상태에서 선형 편광기 재료를 포함할 수 있다. 제2 영역 각각은 제3 상태에서 선형 편광기 재료를 포함할 수 있다.Each of the first regions may comprise a linear polarizer material in the first state. Each of the second regions may comprise a linear polarizer material in a third state.

각각의 영역은 액정 재료를 포함할 수 있다.Each region may comprise a liquid crystal material.

액정 재료는 게스트-호스트 액정 재료일 수 있다. 이런 액정 재료는, 예를 들어, 액정 "호스트" 재료에 용해되거나 이 재료에 화학적으로 첨가되는 염료(dye)인 "게스트" 재료를 포함한다.The liquid crystal material may be a guest-host liquid crystal material. Such liquid crystal materials include, for example, "guest" materials, which are dyes dissolved in or chemically added to liquid crystal "host" materials.

적어도 하나의 편광 상태의 광에 대한 각도 출력 범위는 광 제어 소자의 에어리어에 걸쳐 변할 수 있다. 예를 들어, 각도 출력 범위는 광 제어 소자의 대향하는 측변(side edge)으로 갈수록 증가될 수 있다.The angular output range for light in at least one polarization state can vary over an area of the light control element. For example, the angular output range can be increased toward the opposite side edges of the light control element.

본 발명의 제2 형태는 상술된 광 제어 소자 및 광 제어 소자를 통과하는 광로에 배치된 편광 스위치를 포함하는 광 제어 장치를 제공한다. 출력 광의 각도 범위는 편광 스위치를 사용하여 디스플레이 상에 입사되거나 디스플레이로부터 출력된 광의 편광 상태를 제어함으로써 변경될 수 있다. 출력 광의 각도 범위는 어떠한 가동부를 필요로 하지 않고도 변경될 수 있다.A second aspect of the present invention provides a light control device including the above-described light control element and a polarization switch disposed in an optical path passing through the light control element. The angular range of output light can be changed by using a polarization switch to control the polarization state of light incident on or output from the display. The angle range of the output light can be changed without requiring any moving parts.

편광 스위치는 스위칭가능한 파장 판을 포함할 수 있으며, 선형 편광기와 연속하여 배치되는 스위칭가능한 반파장 판을 포함할 수 있다.The polarization switch may comprise a switchable wave plate and may comprise a switchable half wave plate arranged in series with the linear polarizer.

본 발명의 제3 형태는 상술된 광 제어 소자를 포함하는 디스플레이를 제공한다.A third aspect of the invention provides a display comprising the above light control element.

디스플레이는 광 제어 소자를 통해 광로에 배치되는 편광 스위치를 더 포함할 수 있다. 디스플레이로부터 출력된 광의 각도 범위는 디스플레이 상에 입사되거나 디스플레이로부터 출력되는 광의 편광 상태를 편광 스위치를 사용하여 제어함으로써 변경될 수 있다. 디스플레이로부터 출력된 광의 각도 범위는 어떠한 가동부를 필요로 하지 않고도 변경될 수 있다.The display may further comprise a polarization switch disposed in the optical path via the light control element. The angular range of light output from the display can be changed by controlling the polarization state of light incident on or output from the display using a polarization switch. The angle range of the light output from the display can be changed without requiring any moving parts.

편광 스위치는 스위칭가능한 파장 판을 포함할 수 있다. 또한, 편광 스위치는 선형 편광기와 연속하여 배치되는 스위칭가능한 반파장 판을 포함할 수 있다.The polarization switch may comprise a switchable wavelength plate. The polarization switch can also include a switchable half-wave plate disposed in series with the linear polarizer.

광 제어 소자는 사용 중에 제1 편광 상태의 광에 대한 시차 옵틱을 형성할 수 있으므로, 디스플레이가 다중 관측 방향성 디스플레이로서 동작할 수 있다. 이에 의해, 디스플레이는 개인 자동 입체 영상 디스플레이 모드로 동작할 수 있다.The light control element can form parallax optics for light in the first polarization state during use, such that the display can operate as a multi-view directional display. Thereby, the display can operate in the personal automatic stereoscopic image display mode.

본 발명의 제4 형태는 상술된 제1 광 제어 소자, 상술된 제2 광 제어 소자, 및 제1 편광 스위치를 포함하는 디스플레이를 제공하며, 제1 편광 상태의 광에 대한 제1 광 제어 소자의 각도 출력 범위는 제1 편광 상태의 광에 대한 제2 광 제어 소자의 각도 출력 범위와는 다르다. 따라서, 예를 들어, 디스플레이로부터 출력된 광의 각도 범위는 수직 및 수평 양방향으로 제한될 수 있다.A fourth aspect of the present invention provides a display comprising the first light control element described above, the second light control element described above, and a first polarization switch, wherein the first light control element for light in the first polarization state is provided. The angular output range is different from the angular output range of the second light control element with respect to the light in the first polarization state. Thus, for example, the angular range of light output from the display can be limited in both vertical and horizontal directions.

디스플레이는 제2 편광 스위치를 더 포함할 수 있다. 이로써, 광 제어 소자 각각은 독립적으로 동작가능하여, 4 종류의 디스플레이 모드를 제공한다. The display may further include a second polarization switch. In this way, each of the light control elements can be operated independently, providing four kinds of display modes.

본 발명의 제5 형태는 위에서 정의된 제1 광 제어 소자; 제2 편광 상태를 갖고 제3 범위의 방향으로 이동하는 광에 대해 불투명하거나 거의 불투명하지만, 제2 편광 상태를 갖고 제3 범위의 방향과 다른 제4 범위의 방향으로 이동하는 광에 대해 거의 불투명하지 않고, 제1 편광 상태를 갖는 광에 대해 거의 불투명하지 않는 제2 광 제어 소자; 및 제1 및 제2 광 제어 소자 사이의 광의 경로에 배치된 편광 스위치를 포함하는 디스플레이를 제공한다. 이 형태에서, 광학 제어 소자 중 하나 또는 다른 하나는 임의의 시간에 인에이블될 수 있다.A fifth aspect of the present invention is the first light control element defined above; Opaque or nearly opaque for light having a second polarization state and moving in a direction of the third range, but not opaque for light traveling in a fourth range of directions that is different from the direction of the third range with a second polarization state A second light control element that is substantially opaque to light having a first polarization state; And a polarization switch disposed in a path of light between the first and second light control elements. In this form, one or the other of the optical control elements can be enabled at any time.

제1 광 제어 소자는 일반적으로 제1 방향으로 맞추어진 각도 범위에서 제1 편광의 광을 출력하고, 제2 광 제어 소자는 일반적으로 제1 방향과 다른 제2 방향으로 맞추어진 각도 범위에서 제2 편광의 광을 출력할 수 있다.The first light control element generally outputs light of a first polarization in an angular range aligned in a first direction, and the second light control element is generally second in an angular range aligned in a second direction different from the first direction. The polarized light can be output.

디스플레이는 또한 제1 모드 및 제2 모드 사이에서 광 제어 소자를 스위칭하는 사용자 조작 수단을 더 포함할 수 있다. 대안으로, 광 제어 소자는 디스플레이에서의 소정의 동작을 수행하는 제1 모드 및 제2 모드 사이에서 스위칭하도록 자동적으로 동작할 수 있다.The display may further comprise user manipulation means for switching the light control element between the first mode and the second mode. Alternatively, the light control element can automatically operate to switch between a first mode and a second mode of performing a predetermined operation in the display.

소정의 동작은 광 제어 소자가 공용 모드 또는 개인 모드로 각각 스위칭되도록 하는 공용 또는 개인으로 분류된 정보의 디스플레이일 수 있다.The predetermined operation may be the display of information classified as public or private such that the light control element is switched to common mode or private mode, respectively.

디스플레이는 광 제어 소자가 개인 모드에 있을 때를 지시하는 수단을 포함할 수 있다. 대안으로, 디스플레이는 광 제어 소자가 개인 모드에 있다는 지시를 디스플레이하도록 동작할 수 있다.The display may include means for indicating when the light control element is in the personal mode. Alternatively, the display may be operable to display an indication that the light control element is in private mode.

편광 스위치가 사용되는 경우, 편광 스위치는 액정 셀을 포함할 수 있다. 이것은 액정 셀에 적절한 전계를 인가함으로써 편광 회전 효과가 스위치 온 또는 오프되도록 한다.When a polarization switch is used, the polarization switch may comprise a liquid crystal cell. This causes the polarization rotation effect to be switched on or off by applying an appropriate electric field to the liquid crystal cell.

액정 셀은 프레데리츠(Freedericksz) 액정 모드를 사용할 수 있다. 이것은 그 광학 특성이 약하게 관측각에 의존한다는 이점을 갖는다.The liquid crystal cell may use a Freedericksz liquid crystal mode. This has the advantage that its optical properties are weakly dependent on the viewing angle.

대안으로, 액정 셀은 TN(twisted nematic) 모드를 사용할 수 있다. 이것은 광학 특성이 광의 파장에 약하게 의존한다는 이점을 갖는다. TN 셀은 셀의 광학 특성의 파장 의존성이 최소화되는 구치-태리 최소(Gooch-Tarry minima) 또는 모긴 한계(Mauguin limit) 등의 체제에서 동작할 수 있다.Alternatively, the liquid crystal cell can use twisted nematic (TN) mode. This has the advantage that the optical properties are weakly dependent on the wavelength of the light. The TN cell may operate in a system such as a Gooch-Tarry minima or a Maugin limit where the wavelength dependence of the optical properties of the cell is minimized.

대안으로, 액정 셀은 수직 정렬된 네마틱 모드를 사용할 수 있다. 이 경우, 편광 회전 효과는 전계를 인가함으로써 스위치 온되고, 전력이 인가되지 않을 때 편광 회전 효과가 없다. 이것은 임의의 애플리케이션에서 전력 소비를 최소화하는 데 이점이 있다.Alternatively, the liquid crystal cell can use a vertically aligned nematic mode. In this case, the polarization rotation effect is switched on by applying an electric field, and there is no polarization rotation effect when no power is applied. This has the advantage of minimizing power consumption in any application.

편광 스위치의 특징은 시스템을 통해 전송을 차단하기 위한 방향으로의 광의 누설을 최소화하기 위하여 최적화될 수 있다.The feature of the polarization switch can be optimized to minimize the leakage of light in the direction to block transmission through the system.

본 발명의 제6형태는 복수의 편광 시트를 스택하는 단계 - 편광 시트의 각각은 편광층 및 하나 이상의 광 투과 기판을 포함함 -; 및 각각의 편광 시트를 그 이웃하는 편광 시트(들)에 부착하는 단계를 포함하는 광 제어 소자를 제조하는 방법을 제공한다. 편광 시트가 적절한 크기를 가지면, 스택은 본 발명의 광 제어 소자를 구성할 수 있다.A sixth aspect of the present invention provides a method of stacking a plurality of polarizing sheets, each of the polarizing sheets including a polarizing layer and at least one light transmitting substrate; And attaching each polarizing sheet to its neighboring polarizing sheet (s). If the polarizing sheet has a suitable size, the stack can constitute the light control element of the present invention.

본 방법은 제1 편광 시트 위에 광 경화 접착제(adhesive)를 배치하는 단계, 제1 편광 시트 위에 제2 편광 시트를 스택하는 단계; 및 접착제를 조사하여 접착제를 경화함으로써 제1 편광 시트를 제2 편광 시트에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 스택의 층을 서로 부착하는 편리한 방법이며, 원한다면 다른 방법이 사용될 수 있다.The method includes disposing a light curable adhesive over the first polarizing sheet, stacking the second polarizing sheet over the first polarizing sheet; And attaching the first polarizing sheet to the second polarizing sheet by irradiating the adhesive to cure the adhesive. This is a convenient way to attach the layers of the stack to each other and other methods can be used if desired.

본 방법은 각쌍의 이웃하는 편광 시트 사이에 광 투과층을 더 제공하는 단계 를 포함할 수 있다. 이것은 광 제어 소자의 편광 영역들 사이의 분리가 소망의 간격으로 동일하게 되도록 한다.The method may include providing a light transmitting layer between each pair of neighboring polarizing sheets. This allows the separation between the polarization regions of the light control element to be the same at the desired interval.

본 방법은 스택의 모든 편광 시트의 편광층의 선택 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 편광 영역이 소자의 평면에 일반적으로 평행하게 연장하는 광 제어 소자를 제조하는 데 사용될 수 있다.The method may further include removing selected regions of the polarizing layers of all the polarizing sheets of the stack. This method can be used to produce light control devices in which the polarization regions extend generally parallel to the plane of the device.

본 방법은 스택을 슬라이스로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있고, 절단 방향은 편광 시트의 평면에 수직이거나, 대안으로 편광 시트의 평면에 평행하지 않은 다른 방향일 수 있다. 스택의 각각의 절단 부분은 본 발명의 광 제어 소자를 구성할 수 있다.The method may further comprise cutting the stack into slices, wherein the cutting direction may be perpendicular to the plane of the polarizing sheet, or alternatively in another direction not parallel to the plane of the polarizing sheet. Each cut portion of the stack may constitute the light control element of the present invention.

본 발명의 제7형태는 제1 편광 시트의 편광층의 선택 영역을 제거하는 단계 - 편광 시트는 광 투과 기판과 편광층을 포함함 -, 제1 편광 시트 위에 제2 편광 시트를 스택하는 단계, 및 제2 편광 시트의 편광층의 선택 영역을 제거하는 단계를 포함하는 광 제어 소자의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 또한 편광 영역이 소자의 평면에 일반적으로 평행한 광 제어 소자를 제조하는 데 사용될 수 있다.According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of removing a selected region of a polarizing layer of a first polarizing sheet, the polarizing sheet comprising a light transmitting substrate and a polarizing layer, stacking a second polarizing sheet on the first polarizing sheet, And removing the selected region of the polarizing layer of the second polarizing sheet. This method can also be used to make light control devices in which the polarization regions are generally parallel to the plane of the device.

본 발명의 제8형태는 광 투과 기판에 복수의 리세스를 형성하는 단계, 및 리세스에 편광 재료를 제공하는 단계를 포함하는 광 제어 소자의 제조 방법을 제공한다.An eighth aspect of the present invention provides a method for manufacturing a light control element comprising forming a plurality of recesses in a light transmitting substrate, and providing a polarizing material in the recesses.

본 발명의 제9형태는 편광 재료로 형성된 기판에 복수의 리세스를 형성하는 단계, 및 리세스에 광 투과 재료를 제공하는 단계를 포함하는 광 제어 소자의 제조 방법을 제공한다.A ninth aspect of the present invention provides a method of manufacturing a light control element comprising forming a plurality of recesses in a substrate formed of a polarizing material, and providing a light transmitting material in the recesses.                        

기판에 리세스를 형성하는 단계는 기판을 선택적으로 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.Forming the recess in the substrate may further include selectively irradiating the substrate.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 예로서 기재될 것이다.Preferred embodiments of the present invention will be described as illustrative examples with reference to the accompanying drawings.

도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 4는 본 발명의 광 제어 소자(15)의 개략적인 사시도이다. 광 제어 소자는 특정 편광 상태를 가진 광에는 불투명하거나 거의 불투명하지만 직교 편광 상태에는 투과성을 갖는 복수의 영역(16)을 포함한다. 도 4의 광 제어 소자는 각 영역(16)이 그 영역의 투과축과 교차하는 편광 방향을 가진 면-편광된(plane-polarised) 광에 불투명하도록 선형 편광 재료로 각 영역(16)을 만듦으로써 편리하게 구현된다. 따라서, 영역들(16)은 "편광 영역"으로 참조되며, 도 4에서 각 영역(16) 상의 화살표의 방향은 그 영역의 투과축의 방향을 나타낸다. 보여지는 바와 같이, 편광 영역들(16)은 이들의 투과축이 실질적으로 서로 평행하도록 배열된다.4 is a schematic perspective view of thelight control element 15 of the present invention. The light control element comprises a plurality ofregions 16 that are opaque or nearly opaque to light with a particular polarization state but are transparent to orthogonal polarization states. The light control element of FIG. 4 makes eachregion 16 with linear polarizing material such that eachregion 16 is opaque to plane-polarised light having a polarization direction that intersects the transmission axis of the region. It is convenient to implement. Thus, theregions 16 are referred to as "polarization regions", and the direction of the arrow on eachregion 16 in FIG. 4 indicates the direction of the transmission axis of that region. As can be seen, thepolarization regions 16 are arranged such that their transmission axes are substantially parallel to each other.

도 4에서 편광 영역들(16)은 거의 일정한 두께의 판(plate) 형태를 갖는다. 판들(16)은, 또한 이들이 실질적으로 서로 평행하고 이웃 판들이 한 층의 투과 재료(17)에 의해 분리되도록 배열된다. 도 4에서 편광 판들은 이들의 투과축이 소자(15)의 상면에 실질적으로 평행하도록 배치되지만, 본 발명은 이것에만 제한되지 않는다. 실제로, 본 발명은 판 형상의 편광 영역으로 한정되지 않는다. 편광 영역들은 이들이 넓은 각도 범위를 갖는 일 편광 상태의 광을 출력하고 좁은 각도 범위를 갖는 직교 편광 상태의 광을 출력하는 데 효과적이라면 어떠한 형상도 가질 수 있다.In FIG. 4, thepolarization regions 16 have a plate shape of a substantially constant thickness. Theplates 16 are also arranged such that they are substantially parallel to each other and the neighboring plates are separated by a layer ofpermeable material 17. 4, the polarizing plates are arranged such that their transmission axis is substantially parallel to the upper surface of theelement 15, but the present invention is not limited thereto. In fact, the present invention is not limited to the plate-shaped polarization region. The polarization regions can have any shape as long as they are effective at outputting light in one polarization state having a wide angle range and light in orthogonal polarization state having a narrow angle range.

도 4의 광 제어 소자(15)를 통과해 z 방향으로 전파되고 있는 광을 고려한다. 여기서, x, y 및 z 방향은 도면에서 축으로 표시된다. x 방향으로 면-편광된 광은 편광 영역들(16)에 의해 흡수되지 않으며, 이는 광의 편광 면이 편광 영역의 투과축에 평행하기 때문이다. 따라서, x 방향으로 편광된 광은, 도 4에 광 경로들(18 및 19) 의해 도시된 바와 같이, z 방향을 따라 전파될 때 그리고 z 방향에 대해 소정의 각도로 전파될 때 광 제어 소자(15)를 통과하게 된다.Consider the light propagating in the z direction through thelight control element 15 in FIG. 4. Here, the x, y and z directions are represented by axes in the figure. Light plane-polarized in the x direction is not absorbed by thepolarization regions 16 because the polarization plane of the light is parallel to the transmission axis of the polarization region. Thus, the light polarized in the x direction, as shown by thelight paths 18 and 19 in FIG. 4, is propagated along the z direction and when propagated at a predetermined angle with respect to the z direction. Pass 15).

y 방향으로 면 편광되고 z 방향을 따라 또는 z 방향에 가깝게 이동하는 광은 광 경로(18)에 의해 지시되는 바와 같이 투명 재료의 층들(17)을 통과할 수 있다. 그러나, y 방향으로 면 편광되고 z 방향에 대해 소정의 각도로 광 제어 소자(15) 상에 입사하는 광은 편광 영역들(16) 중 한 영역으로 입사하게 되며, 편광 영역의 투과 방향이 광의 편광 방향에 직교하기 때문에, 편광 영역은 광에 불투명하게 된다. 이것은 광 경로(20)로 표시되는데, 광 경로(20)는 도 4에 도시된 것처럼 아래로부터 광 제어 소자(15) 상에 입사하는 광을 나타내며, 편광 영역들(16) 중 하나에 의해 흡수된다.Light that is surface polarized in the y direction and travels along the z direction or close to the z direction can pass throughlayers 17 of transparent material as indicated by thelight path 18. However, light polarized in the y direction and incident on thelight control element 15 at a predetermined angle with respect to the z direction is incident on one of thepolarization regions 16, and the transmission direction of the polarization region is the polarization of the light. Because it is orthogonal to the direction, the polarization region becomes opaque to light. This is represented by thelight path 20, which represents the light incident on thelight control element 15 from below, as shown in FIG. 4, and is absorbed by one of thepolarization regions 16. .

따라서, 도 4의 광 제어 소자(15)는 제1 범위의 방향으로 이동하는 일 편광 상태의 광에는 불투명하지만 다른 범위의 방향으로 이동하는 상기 일 편광 상태의 광에는 불투명하지 않은 특성을 갖는다(도 4의 특정 실시예는 z 방향에 대해 소정의 각도로 이동하는 y 방향으로 면 편광된 광에는 불투명하지만, z 방향을 따라 또는 z 방향에 가깝게 이동하는 y 방향으로 면 편광된 광을 투과시킨다). 더욱이, 광 제어 소자(15)는 직교 편광 상태의 광을 흡수하지 않는다(도 4의 소자는 x 방향에 평행하게 면 편광된 광을 흡수하지 않는다). 따라서, 도 4의 광 제어 소자(15)는 편광 의존성 제어 소자인 것으로 간주될 수 있는데, 이는 일 편광 상태의 광이 넓은 각도 범위로 출력되는 반면 직교 편광 광은 좁은 각도 범위로 출력되기 때문이다(도 4에서 y 축을 따라 면 편광된 광은 xz 평면에 평행한 방향으로만 투과된다). 광 제어 소자(15)로부터 출력된 광의 각도 범위는 적당한 편광 스위치를 이용하여 소자를 통과하는 광의 편광을 선택함으로써 제어될 수 있다.Therefore, thelight control element 15 of FIG. 4 has a characteristic of being opaque to light in one polarization state moving in the direction of the first range but not opaque to light in the one polarization state moving in the direction of the other range (FIG. A particular embodiment of 4 is opaque to light polarized in the y direction moving at a predetermined angle with respect to the z direction, but transmits surface polarized light along the z direction or in the y direction moving close to the z direction). Moreover, thelight control element 15 does not absorb light in the orthogonal polarization state (the element in FIG. 4 does not absorb light plane-polarized in parallel to the x direction). Thus, thelight control element 15 of FIG. 4 can be considered to be a polarization dependent control element, since light in one polarization state is output in a wide angle range while orthogonal polarized light is output in a narrow angle range ( 4, light polarized along the y axis is transmitted only in a direction parallel to the xz plane). The angular range of the light output from thelight control element 15 can be controlled by selecting the polarization of the light passing through the element using an appropriate polarization switch.

(위의 설명은 완벽한 편광기의 경우에 적용된다는 점을 알아야 한다. 임의의 실제 편광기는 차단하려고 하는 소량의 편광 성분을 불가피하게 투과시키며, 투과시키려고 하는 소량의 편광 성분을 흡수하게 된다. 따라서, "불투명", "흡수하지 않는", "투과", "투명" 등의 용어는 완벽한 흡수 또는 투과를 요구하는 것으로 해석되지 않아야 한다.)(It should be noted that the above description applies to the case of a perfect polarizer. Any real polarizer will inevitably transmit a small amount of polarization components to be blocked and will absorb a small amount of polarization components to be transmitted. Opaque, "non-absorbing", "transparent", "transparent", etc. shall not be construed as requiring complete absorption or transmission.)

다른 실시예(도시되지 않음)에서, 편광 영역들은 그리드 구조로 배열된다. 예컨대, 도 4에 도시된 편광 영역들 외에, z 및 y 방향으로 연장하지만 x 방향으로 제한된 넓이를 갖는 추가적인 편광 영역들이 제공될 수 있다. 이 실시예의 광 제어 소자는 z 방향으로 전파하는 일 편광 상태의 광을 양 x 및 y 방향으로 제한할 수 있다. 그리드 구조를 가진 편광 영역들은 예컨대 아래 설명되는 도 9의 (a) 내지 9(c) 또는 10(a) 내지 10(d)의 방법들에 의해 그루브(groove)들의 그리드 배열을 형성함으로서 형성될 수 있다.In another embodiment (not shown), the polarization regions are arranged in a grid structure. For example, in addition to the polarization regions shown in FIG. 4, additional polarization regions may be provided that extend in the z and y directions but have a limited area in the x direction. The light control element of this embodiment can limit light in one polarization state propagating in the z direction to both x and y directions. Polarized regions with a grid structure can be formed by forming a grid arrangement of grooves, for example, by the methods of FIGS. 9 (a) to 9 (c) or 10 (a) to 10 (d) described below. have.

도 5는 본 발명의 다른 광 제어 소자(15')를 나타낸다. 도 5의 광 제어 소자(15')는 특정 편광 상태를 가진 광에는 불투명하거나 거의 불투명하지만 직교 편광 상태에는 투과성을 갖는 복수의 영역(16)을 포함한다. 도 5의 실시예에서, 영역들(16)은 판 형태를 가지며, 광 제어 소자(15')의 상면에 실질적으로 평행하도록 배열된다. 더욱이, 영역들(16)은 하나씩 위로 배열된 스택들(21)이 되도록 배열된다. 스택들(21)은 옆으로 서로 분리되어 있다. 스택들 사이 및 스택 내 판들 사이의 영역은 광 투과성 재료(17)로 채워진다.5 shows another light control element 15 'of the present invention. Thelight control element 15 ′ of FIG. 5 includes a plurality ofregions 16 that are opaque or nearly opaque to light with a particular polarization state but are transparent to orthogonal polarization states. In the embodiment of FIG. 5, theregions 16 have a plate shape and are arranged to be substantially parallel to the top surface of thelight control element 15 ′. Furthermore, theregions 16 are arranged to bestacks 21 arranged one by one up. Thestacks 21 are laterally separated from each other. The area between the stacks and the plates in the stack is filled with alight transmissive material 17.

영역들(16)은 그 편광 특성이 스택 내에서 또는 상이한 스택들 사이에서 변하지 않도록 배열된다. 바람직하게는 영역들(16)은 선형 편광기인 재료로 구성되며, 이 경우 각 스택 내의 편광 영역들(16)은 이들의 투과축이 서로 평행하고 한 스택 내의 편광 판들의 투과축이 다른 스택들의 편광 판들의 투과축들에 실질적으로 평행하도록 배열된다.Regions 16 are arranged such that their polarization properties do not change within the stack or between different stacks. Preferably theregions 16 are made of a material which is a linear polarizer, in which case thepolarization regions 16 in each stack are polarized in stacks whose transmission axes are parallel to each other and the transmission axes of the polarizing plates in one stack are different Arranged substantially parallel to the transmission axes of the plates.

도 5의 광 제어 소자(15')의 동작 원리는 도 4의 광 제어 소자의 동작 원리와 전반적으로 유사하다. 즉, 일 편광의 광은 그 이동 방향에 무관하게 흡수 없이 광 제어 소자(15')를 투과한다(도 5의 실시예에서 이 광은 편광 영역들(16)의 투과축들에 평행한 방향으로 면 편광된 광이다). 그러나 직교 편광 상태의 광(즉, 편광 영역들(16)의 투과축들에 수직 방향으로 면 편광된 광)은 편광 영역들(16) 중 한 영역 상에 입사하지 않고 제어 소자(15')를 투과할 수 있는 경우에만, 즉 xz 평면을 따라 또는 그에 매우 가깝게 전파하는 경우에만 투과된다. xz 평면에 대해 소정의 각도로 이동하는 이러한 편광 성분의 광은 편광 영역들(16) 중 한 영역 상에 입사되어 도 5의 광 경로(20)로 도시된 바와 같이 흡수된다. 도 5의 광 제어 소자(15')는 일 편광 상태의 광을 넓은 각도 범위로 출력하지만, 직교 편광 상태의 광은 좁은 각도 범위로 출력한다. 광 제어 소자(15')로부터 출력된 광의 각도 범위는 적당한 편광 스위치를 이용하여 소자를 투과하는 광의 편광을 선택함으로써 제어될 수 있다.The operating principle of the light control element 15 'of FIG. 5 is generally similar to the operating principle of the light control element of FIG. That is, light of one polarization passes through the light control element 15 'without being absorbed regardless of its direction of movement (in the embodiment of FIG. 5 this light is in a direction parallel to the transmission axes of the polarization regions 16). Surface polarized light). However, light in the orthogonal polarization state (ie, light polarized in a direction perpendicular to the transmission axes of the polarization regions 16) does not enter thecontrol element 15 ′ without incident on one of thepolarization regions 16. It is only transmitted if it can be transmitted, ie only if it propagates along or very close to the xz plane. Light of this polarization component moving at an angle with respect to the xz plane is incident on one of thepolarization regions 16 and absorbed as shown by thelight path 20 of FIG. 5. Although the light control element 15 'of FIG. 5 outputs light in one polarization state in a wide angle range, light in orthogonal polarization states is output in a narrow angle range. The angular range of the light output from the light control element 15 'can be controlled by selecting the polarization of the light passing through the element using an appropriate polarization switch.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이(21)를 나타낸다. 디스플레이는 원하는 화상을 표시하기 위해 사용시 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 구동되는 화상 디스플레이 패널(22)을 포함한다. 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널과 같은 종래의 임의의 화상 투과형 디스플레이 패널일 수 있다. 디스플레이 패널(22)은 화소화된(pixellated) 디스플레이 패널인 것이 바람직하다.6 shows adisplay 21 according to an embodiment of the invention. The display comprises animage display panel 22 driven by driving means (not shown) in use for displaying a desired image. The display panel may be any conventional image transmissive display panel such as a liquid crystal display panel. Thedisplay panel 22 is preferably a pixellated display panel.

화상 디스플레이 패널(22)은 백라이트(25)에 의해 조명된다. 백라이트(25)는 디스플레이 패널(22)에 그 전체 영역에 균일한 조명을 제공하는 것이 바람직하다. 백라이트(25)는 도 6에서 광역 백라이트로서 도시되지만, 임의의 적당한 백라이트가 사용될 수 있다. 백라이트는 디스플레이에 통합될 수 있거나 개별 소자일 수 있다.Theimage display panel 22 is illuminated by thebacklight 25. Thebacklight 25 preferably provides thedisplay panel 22 with uniform illumination over its entire area. Thebacklight 25 is shown as a wide area backlight in FIG. 6, but any suitable backlight can be used. The backlight may be integrated into the display or may be a separate device.

디스플레이(21)는 도 4에 도시된 광 제어 소자(15), 및 백라이트(25)와 디스플레이 패널(22) 사이에 제공된 스위칭가능 반파장 판(24) 및 선형 편광기(23)를 더 포함한다. 편광기(23) 및 반파장 판(24)은 디스플레이 패널 면에 실질적으로 평행하게 배열된다. 편광기(23)가 도 6에서 개별 소자로서 도시되지만, 편광기(23)는 디스플레이 패널(22)이 입력 편광기를 갖는 경우(예를 들어, 패널(22)이 액정 디스플레이 패널인 경우) 디스플레이 패널(22)의 입력 편광기일 수 있다.Thedisplay 21 further comprises alight control element 15 shown in FIG. 4, and a switchable half-wave plate 24 and alinear polarizer 23 provided between thebacklight 25 and thedisplay panel 22.Polarizer 23 and half-wave plate 24 are arranged substantially parallel to the display panel face. Although thepolarizer 23 is shown as a separate element in FIG. 6, thepolarizer 23 is thedisplay panel 22 when thedisplay panel 22 has an input polarizer (eg, when thepanel 22 is a liquid crystal display panel). May be an input polarizer.                    

편광기(23)의 투과축은 광 제어 소자의 편광 영역들(16)의 투과축과 교차하며, 투과축에 대해 90도인 것이 바람직하다. 반파장 판의 광축은 편광기의 투과축에 대해 45도인 것이 바람직하다.The transmission axis of thepolarizer 23 crosses the transmission axis of thepolarization regions 16 of the light control element, and is preferably 90 degrees with respect to the transmission axis. The optical axis of the half-wave plate is preferably 45 degrees with respect to the transmission axis of the polarizer.

백라이트(25)는 사용시 편광되지 않은 광을 방출한다. 광은 도 6에 정의된 축으로 도시된 바와 같이, 전반적으로 z 축을 따라 이동하는 것으로 가정된다. x 방향으로 면 편광된 광 성분은 전술한 바와 같이 광 제어 소자(15)에 의한 큰 흡수 없이 투과된다. 따라서, x 방향으로 면 편광된 광은 광 제어 소자에 의해 넓은 각도 범위로 출력된다. 그러나, y 방향으로 면 편광된 광은 z 방향에 평행하게 또는 그에 가깝게 이동하는 경우에만 광 제어 소자(15)에 의해 투과되며, 따라서 z 축에 중심을 둔 좁은 각도 범위로 광 제어 소자(15)로부터 출력된다.Thebacklight 25 emits unpolarized light in use. The light is assumed to travel along the z axis as a whole, as shown by the axis defined in FIG. 6. The light component plane-polarized in the x direction is transmitted without large absorption by thelight control element 15 as described above. Therefore, light polarized in the x direction is output by the light control element in a wide angle range. However, the light polarized in the y direction is transmitted by thelight control element 15 only when it moves parallel to or close to the z direction, and thus thelight control element 15 in a narrow angle range centered on the z axis. Is output from

스위칭가능 반파장 판(24)은 편광기(23)와 관련하여 편광 스위치로서 동작한다. 반파장 판이 ON으로 스위치될 때, 반파장 판은 λ/2의 지연을 가지며, 따라서 그 위에 입사되는 면 편광 광의 편광면을 반파장 판의 광축과 입사광의 편광면 사이의 각도의 2배 만큼 회전시킨다. 반파장 판(24)은 그의 광축이 x 및 y 축에 대해 약 45도가 되도록 배열된다. 따라서, 반파장 판이 ON으로 스위치될 때, 반파장 판은 x 방향 및 y 방향으로 면 편광된 광의 편광면을 90도 회전시킨다.Switchable half-wave plate 24 acts as a polarization switch in connection withpolarizer 23. When the half-wave plate is switched ON, the half-wave plate has a delay of λ / 2, thus rotating the polarization plane of the plane polarized light incident thereon by twice the angle between the optical axis of the half-wave plate and the polarization plane of the incident light. Let's do it. Half-wave plate 24 is arranged such that its optical axis is about 45 degrees with respect to the x and y axes. Therefore, when the half-wave plate is switched ON, the half-wave plate rotates the polarization plane of the plane polarized light by 90 degrees in the x direction and the y direction.

편광 스위치(즉, 스위칭가능 반파장 판(24) 및 편광기(23))는 도 6에서 광 제어 소자(15)와 디스플레이 패널 사이에 배치되지만, 광 제어 소자 상에 입사하는 광의 편광을 제어하도록 백라이트와 광 제어 소자 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 편광 스위치는 백라이트(25) 내에 통합될 수도 있다.A polarization switch (i.e. switchable half-wave plate 24 and polarizer 23) is disposed between thelight control element 15 and the display panel in FIG. 6, but the backlight is controlled to control the polarization of light incident on the light control element. And between the light control element. In addition, the polarization switch may be integrated into thebacklight 25.                    

도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 디스플레이(21)의 동작을 나타낸다. 도 7의 (a)는, 반파장 판이 온 상태이고 이에 따라 x편광된 또는 y편광된 편광면을 90도 회전시킬 때의 디스플레이의 동작을 나타낸다. 백라이트(25)는 도 7의 (a) 및 (b)에 생략되어 있다. y방향으로 면 편광된 광은 y 방향의 짧은 화살표로 표시되어 있고, x 방향으로 면 편광된 광은 2개의 동심원으로 표시되어 있다.7A and 7B show the operation of thedisplay 21 of FIG. 6. FIG. 7A shows the operation of the display when the half-wave plate is turned on and thus rotates the x- or y-polarized polarization plane by 90 degrees. Thebacklight 25 is omitted in FIGS. 7A and 7B. Light plane-polarized in the y direction is represented by a short arrow in the y direction, and light plane-polarized in the x direction is represented by two concentric circles.

상기한 바와 같이, 광 제어 소자(15) 상으로 입사하는 x방향으로 면 편광된 광은 실질적으로 흡수 없이 투과된다. 광 제어 소자를 통과한 후, 광 편광면은 반파장 판(24)에 의해 90도 회전되어, 편광면은 y방향에 평행하게 되고, y축에 평행하게 배열된 투과축을 갖고 있기 때문에, 광의 이 성분은 편광기(23)를 통해 투과하게 된다.As described above, light polarized in the x direction incident on thelight control element 15 is transmitted without being substantially absorbed. After passing through the light control element, the optical polarization plane is rotated 90 degrees by the half-wave plate 24, so that the polarization plane is parallel to the y direction and has a transmission axis arranged parallel to the y axis. The component is transmitted through thepolarizer 23.

초기에 y방향을 따라 면 편광된 광은 광 제어 소자로부터 좁은 각도 범위 내에서 출력된다. 이후, 그 편광면은 x방향을 향하도록 반파장 판에 의해 회전되고, 따라서 이 성분은 편광기(23)에 의해 차단된다. 따라서, 디스플레이 패널은, x방향에 평행한 편광면으로 방출된 백라이트로부터의 광 성분에 의해 조명된다. 이것은 광 제어 소자(15)에 의해 넓은 각도 범위에서 투과되고, 이에 따라 디스플레이 패널(22)은 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 넓은 각도 범위를 갖는 광으로 조명된다. 따라서, 이것은 디스플레이 동작의 공용(public) 모드를 제공한다.Light initially polarized along the y direction is output from the light control element within a narrow angle range. Thereafter, the polarization plane is rotated by the half-wave plate to face the x direction, so that this component is blocked by thepolarizer 23. Thus, the display panel is illuminated by the light component from the backlight emitted in the plane of polarization parallel to the x direction. This is transmitted by thelight control element 15 in a wide angle range, whereby thedisplay panel 22 is illuminated with light having a wide angle range as shown in Fig. 7A. Thus, this provides a public mode of display operation.

도 7의 (b)는 스위칭가능 반파장 판(24)이 오프 상태일 때 디스플레이(21)의 동작을 나타낸다. 반파장 판(24)이 오프 상태이면, 반파장 판에 입사하는 광의 편광면에 영향을 끼치지 않는다. 백라이트로부터의 광의 x편광 성분은 편광 변화없이 반파장 판(24)에 의해 투과되고, 이에 따라 x방향으로 여전히 편광되어 편광기(23) 상에 입사하게 된다. 따라서, 광의 이 성분은 편광기(23)에 의해 차단된다. 그 결과, 디스플레이 패널(22)은, 백라이트로부터의 광의 y 편광 성분이 편광기(23)를 통해 투과되기 때문에, 이 y편광 성분으로 조명된다. 상기한 바와 같이, 이것은 xz면에 대하여 좁은 각도 범위로 그리고 수직 방향에서 넓은 각도 범위로 광 제어 소자(15)를 통해 투과되며, 따라서 디스플레이 패널은 수평 방향으로 좁은 각도 범위만을 갖는 광으로 조명된다. 이것은, 디스플레이(22) 상에 표시되는 화상이 좁은 범위의 방향을 따라 전송되기 때문에, 디스플레이 동작의 개인(private) 모드를 제공한다. 이것은 도 7의 (b)에 도시되어 있다.FIG. 7B shows the operation of thedisplay 21 when the switchable half-wave plate 24 is in the off state. When the half-wave plate 24 is in the off state, the polarization plane of light incident on the half-wave plate is not affected. The x-polarized component of the light from the backlight is transmitted by the half-wave plate 24 without changing the polarization, and thus is still polarized in the x direction to be incident on thepolarizer 23. Thus, this component of the light is blocked by thepolarizer 23. As a result, thedisplay panel 22 is illuminated with this y polarization component because the y polarization component of the light from the backlight is transmitted through thepolarizer 23. As described above, this is transmitted through thelight control element 15 in a narrow angle range with respect to the xz plane and in a wide angle range in the vertical direction, so that the display panel is illuminated with light having only a narrow angle range in the horizontal direction. This provides a private mode of display operation since the image displayed on thedisplay 22 is transmitted along a narrow range of directions. This is shown in Fig. 7B.

따라서, 도 6의 디스플레이(21)는, 단지 반파장 판(24)을 오프 상태와 반파장 지연을 갖게 되는 온 상태 간에 스위칭함으로써 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 간에 스위칭될 수 있다. 이것은 전기적으로 행해질 수 있으며, 이에 따라 어떠한 가동부도 필요없다.Thus, thedisplay 21 of FIG. 6 can be switched between the common display mode and the private display mode only by switching the half-wave plate 24 between the off state and the on state with half-wave delay. This can be done electrically, so no moving parts are needed.

스위칭가능 반파장 판(24)은 액정 셀일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 테그놀로지(2001)의 Wiley-SID 시리즈에서 E Lueder의 "액정 디스플레이:어드레싱 방식 및 전자-광 효과(Liquid Crystal Displays:addresssing schemes and electro-optic effects)"에 설명되어 있는 바와 같이, 액정 셀을 이용하여 스위칭가능 반파장 판을 제조하는 많은 방법이 알려져 있다.Switchable half-wave plate 24 may be a liquid crystal cell. For example, as described in E Lueder's "Liquid Crystal Displays: addressing schemes and electro-optic effects" in the Wiley-SID series of Display Technology (2001). Many methods are known for producing switchable half-wave plates using liquid crystal cells.

이 디스플레이의 다른 이점은, 많은 알려져 있는 스위칭가능 반파장 판에서처럼, 전압이 판에 인가되지 않으면 그 판이 온 상태로 되고 적절한 전압을 인가하게 되면 그 판이 오프 상태로 되어 제로 지연을 발생하게 된다는 것이다. 이것은, 디스플레이가 도 7의 (a)의 공용 디스플레이 모드에서 동작할 때 그 판이 온 상태로 되고 이에 따라 어떠한 전력도 반파장 판에 의해 소모되지 않는다는 이점을 갖는다. 디스플레이가 개인 디스플레이 모드에서만 동작되어야 할 때 전압을 인가할 필요가 있다.Another advantage of this display is that, as with many known switchable half-wave plates, if a voltage is not applied to the plate, the plate is turned on, and if an appropriate voltage is applied, the plate is turned off causing zero delay. This has the advantage that when the display is operating in the common display mode of Fig. 7A, the plate is turned on and thus no power is consumed by the half-wave plate. It is necessary to apply a voltage when the display should be operated only in the personal display mode.

본 발명의 편광 의존형 광 제어 소자를 제조하는 방법을 설명한다.A method of manufacturing the polarization dependent light control element of the present invention will be described.

선형 편광기 시트는 상업적으로 이용가능하며, 전형적인 선형 편광기 시트의 구조가 도 8의 (a)에 도시되어 있다. 여기서 알 수 있듯이, 선형 편광기 시트(26)는 전형적으로 특정한 선형 편광을 갖는 광을 흡수하는 활성층(active layer; 27)으로 구성된다. 활성층(27)은, 예를 들어, 요오드와 같은 흡수 염료를 함유하는 스트레치된 중합체층(stretched polymer layer)일 수 있다. 활성층(27)은, 예를 들어, 셀루로스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate, CAB)와 같은 투명 재료로 된 막 또는 층에 의해 양 측면 상에서 지지된다. 편광기 시트의 전체 두께는 전형적으로 250㎛인 반면, 활성층(27)의 두께는 훨씬 더 얇으며 1㎛일 수도 있지만 전형적으로 10 - 20㎛이다.Linear polarizer sheets are commercially available and the structure of a typical linear polarizer sheet is shown in Figure 8 (a). As can be seen here,linear polarizer sheet 26 is typically comprised of anactive layer 27 that absorbs light having a particular linear polarization. Theactive layer 27 may be, for example, a stretched polymer layer containing an absorbing dye such as iodine. Theactive layer 27 is supported on both sides by a film or layer of transparent material such as, for example, cellulose acetate butyrate (CAB). The total thickness of the polarizer sheet is typically 250 μm, while the thickness of theactive layer 27 is much thinner and may be 1 μm but is typically 10-20 μm.

상업적으로 이용가능한 일부 선형 편광기 시트에서, 활성층은 단지 하나의 투명층에 의해 지지된다. 이러한 편광기 시트에서, 도 8의 (a)의 투명층(28, 28')중 하나는 존재하지 않을 것이다.In some commercially available linear polarizer sheets, the active layer is supported by only one transparent layer. In such a polarizer sheet, one of thetransparent layers 28, 28 'of Fig. 8A will not be present.

일반적으로 도 4에 도시한 타입의 광 제어 소자(15)를 제조하는 한 방법이 도 8의 (b) 및 (c)에 도시되어 있다. 본질적으로, 광 제어 소자(15)는 도 8의 (a)의 시트(26)와 같은 종래의 선형 편광기 시트의 많은 층들을 적층함으로써 제조된다. 광 제어 소자에서 인접하는 편광 영역(16)들 간의 필요한 분리에 의존하여, 인접하는 편광 시트(26) 간에 추가 투명 스페이서층(spacer layer)(29)을 제공하는 것이 필요할 수 있다. 스페이서층(29)이 제공되면, 이들의 굴절율은 바람직하게는 편광기의 투명 기판(28, 28')의 굴절율과 일치한다. 따라서 편광 시트의 투명 기판(28, 28')용으로 사용되는 것과 동일한 재료로 스페이서층을 제조하는 것이 바람직한데, 이는 스페이서층(29)과 기판(28, 28')의 굴절율이 서로 동일한 것을 보장하기 때문이다. 또한, 스페이서층(29)의 기계적 성질(특히 탄성 모듈(elastic modulus)로)이 편광 시트의 투명 기판(28, 28')의 기계적 성질과 일치하게 되는 이점을 갖게 되어, 후술하는 바와 같이 스택을 복수의 슬라이스로 절단하는데 기계적인 절단 프로세스를 이용하는 경우, 절단 프로세스는 동일한 방식으로 편광기 층 및 스페이서층을 변형시킬 것이며 그 스택은 최소한의 왜곡을 받게 되도록 할 것이다.In general, one method of manufacturing thelight control element 15 of the type shown in FIG. 4 is shown in FIGS. 8B and 8C. In essence, thelight control element 15 is manufactured by stacking many layers of a conventional linear polarizer sheet, such as thesheet 26 of FIG. Depending on the required separation betweenadjacent polarization regions 16 in the light control element, it may be necessary to provide an additionaltransparent spacer layer 29 betweenadjacent polarization sheets 26. If spacer layers 29 are provided, their refractive indices preferably match the refractive indices of thetransparent substrates 28, 28 'of the polarizer. Therefore, it is desirable to manufacture the spacer layer from the same material used for thetransparent substrates 28 and 28 'of the polarizing sheet, which ensures that the refractive indices of thespacer layer 29 and thesubstrates 28 and 28' are the same. Because. In addition, the mechanical properties of the spacer layer 29 (particularly with elastic modulus) have the advantage of matching the mechanical properties of thetransparent substrates 28, 28 'of the polarizing sheet, thus providing a stack as described below. If a mechanical cutting process is used to cut into a plurality of slices, the cutting process will deform the polarizer layer and the spacer layer in the same manner and the stack will be subject to minimal distortion.

편광기 시트(26)의 스택층들과 만약 제공되는 경우의 투명 스페이서층(29)들은 임의의 적절한 방법에 의해 서로 부착된다. 이것은, 예를 들어, 광 경화성(예를 들어, UV-경화성) 투명 접착제와 같은 접착제를 이용하여 행해질 수 있다. 이러한 접착제가 사용되면, 편광기 시트(26)의 스택들과 만약 존재하는 경우의 투명 스페이서층(29)들은 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 인접하는 층들의 각 쌍 간에 투명 접착제층이 개재되면서 조립될 것이다. 스택층이 조립되면, 전체 스택층은 자외선 광으로 조사받아 그 접착제를 경화하게 된다.The stack layers of thepolarizer sheet 26 and the transparent spacer layers 29, if provided, are attached to each other by any suitable method. This can be done, for example, using an adhesive, such as a photocurable (eg UV-curable) transparent adhesive. If such an adhesive is used, the stacks ofpolarizer sheet 26 and the transparent spacer layers 29, if present, have a transparent adhesive layer interposed between each pair of adjacent layers, as shown in FIG. Will be assembled. When the stack layer is assembled, the entire stack layer is irradiated with ultraviolet light to cure the adhesive.

다른 방법으로, 다음 접착층이 도포되기 전에 접착제의 각 층을 개별적으로 조사할 수 있다. 이것은 스택(30)을 제조하는데 필요한 전체 시간을 늘릴 수 있지만, 모든 접착층이 하나의 단계에서 조사될 때 상층에서의 UV 광의 흡수가 그 스택의 하부 접착층 상에 입사하는 조사 강도를 줄여 이들이 적절히 경화되는 것을 방해하게 되는 문제를 극복하는 이점을 갖는다.Alternatively, each layer of adhesive can be irradiated separately before the next adhesive layer is applied. This can increase the overall time required to manufacture thestack 30, but when all the adhesive layers are irradiated in one step, the absorption of UV light in the upper layer reduces the irradiation intensity incident on the lower adhesive layer of the stack so that they are cured properly. It has the advantage of overcoming the problem of obstructing things.

사용되는 접착제는, 경화될 때, 바람직하게 편광기 시트의 투명층(28, 28')의 굴절율 및 투명 스페이서층(29)의 굴절율에 가능한 한 가까운 굴절율을 갖는다. 이것은, 완성된 소자(15)에게 양호한 광학 성능을 제공한다. 투명층(28, 28', 29)의 굴절율 및 접착제층의 굴절율이 일치하지 않으면, 소자 내의 복수의 경계에서 굴절 및 반사가 발생할 것이며, 이에 따라 그 소자의 광학 성능이 저하된다.The adhesive used, when cured, preferably has a refractive index as close as possible to the refractive indices of thetransparent layers 28, 28 ′ of the polarizer sheet and thetransparent spacer layer 29. This gives thefinished element 15 good optical performance. If the refractive indices of thetransparent layers 28, 28 ', 29 and the refractive indices of the adhesive layer do not coincide, refractive and reflection will occur at a plurality of boundaries in the device, thereby degrading the optical performance of the device.

접착제가 일단 경화되면, 블록(30)은 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 복수의 슬라이스(31)로 분리될 수 있다. 블록(30)은, 예를 들어, 기계적인 절단에 의해 슬라이싱(slicing)될 수 있다. 절단 단계가 성공적이 되도록 하기 위해서는, 경화된 접착제의 기계적 성질(특히, 탄성 모듈로)이 스택(30)의 투명층(28, 28', 29)의 기계적 성질과 일치하는 것이 바람직하다.Once the adhesive has cured, theblock 30 can be separated into a plurality ofslices 31 as shown in FIG. Theblock 30 can be sliced, for example by mechanical cutting. In order for the cutting step to be successful, it is desirable that the mechanical properties of the cured adhesive (especially elastic modulus) match the mechanical properties of thetransparent layers 28, 28 ′, 29 of thestack 30.

편광기 시트들(26), 및 만약 제공되는 경우의 스페이서층들(29)을 투명 접착제를 이용하여 서로 부착하는 것은 필요하지 않다. 원칙적으로, 예를 들어, 용접(welding)과 같이 임의의 적절한 방법을 이용할 수 있다.It is not necessary to attach thepolarizer sheets 26 and the spacer layers 29, if provided, to each other using a transparent adhesive. In principle, any suitable method can be used, for example welding.

원칙적으로, 블록(30)으로부터 절단된 슬라이스(31)는 도 4의 광학 제어 소자(15)로서 사용될 수 있다. 그러나, 실제로는 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이 슬라이스(31)의 전면 및 배면에 걸쳐 투명층들(32, 33)을 제공하는 것이 바람직하다. 층(32, 33)은 광학 제어 소자를 위한 물리적 보호를 제공하며, 또한 입력 및 출력 페이스(face)를 평탄화함으로써 광학 소자의 질을 개선한다. 층들(32, 33)은, 예를 들면, 경화된 접착제층일 수 있다. 대안으로, 층들(32, 33)은 UV 경화성 접착제를 사용하여 슬라이스(31)에 부착되는 얇은 중합체 막일 수 있다.In principle, theslice 31 cut from theblock 30 can be used as theoptical control element 15 of FIG. 4. In practice, however, it is desirable to providetransparent layers 32, 33 over the front and back surfaces of theslice 31, as shown in FIG.Layers 32 and 33 provide physical protection for the optical control element and also improve the quality of the optical element by planarizing the input and output faces.Layers 32 and 33 may be, for example, a cured adhesive layer. Alternatively, layers 32 and 33 may be thin polymer films that are attached to slice 31 using a UV curable adhesive.

도 8의 (b) 및 도 8의 (c)의 변형예에서, 선형 편광기의 시트(26)는 (투명 보호층(32, 33)을 제외한) 광 제어 소자의 바람직한 두께(t)와 동일한 폭(w)을 갖는 스트립(strip)으로 잘라진다. 이것은 도 8의 (a)에 파선으로 도시되어 있다. 이들 스트립은 다음에 함께 적층되어 도 8의 (b)에 도시된 슬라이스(31)와 유사한 구조를 형성할 수 있다. 요구된다면, 투명 스페이서 재료의 스트립은 편광기 시트의 인접 스트립들 사이에 개재될 수 있다. 편광기 시트의 스트립 및, 존재한다면, 스페이서 재료는, 예를 들면, 투명 접착제 또는 용접을 사용하여 본딩하는 것과 같은 임의의 적당한 기술을 사용하여 함께 부착될 수 있다. 보호층들(32, 33)은 다음으로 원하는 스택의 전면 및 후면에 제공될 수 있다.In the variant of Figs. 8B and 8C, thesheet 26 of the linear polarizer is the same width as the preferred thickness t of the light control element (except for the transparentprotective layers 32, 33). cut into strips with (w). This is shown by the broken line in Fig. 8A. These strips can then be stacked together to form a structure similar to theslice 31 shown in Fig. 8B. If desired, a strip of transparent spacer material may be interposed between adjacent strips of the polarizer sheet. The strip of polarizer sheet and, if present, the spacer material may be attached together using any suitable technique, such as for example bonding using a transparent adhesive or welding.Protective layers 32 and 33 may then be provided on the front and back of the desired stack.

본 발명의 광 제어 소자(15)를 제조하는 대체 방법이 도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 광 제어 소자는, 예를 들면, 투명 중합체 막과 같은 투명 시트(34)로 제조된다. 이것은, 예를 들면, CAB 막일 수 있다.An alternative method of manufacturing thelight control element 15 of the present invention is shown in Figs. 9A to 9C. In this embodiment, the light control element is made of atransparent sheet 34 such as, for example, a transparent polymer film. This can be, for example, a CAB membrane.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 리세스(35)는 투명 막(34)에 구획형성된다. 리세스(35)는 크기, 형상 및 위치에 있어서 광 제어 소자(15)의 편광 영역(16)의 원하는 위치에 대응한다. 리세스는, 예를 들면, 편광 영역이 도 4에 도시된 판 형상을 갖는다면 사이드가 평행한(parallel-sided) 그루브의 형태일 수 있다. 도 9의 (b)에서, 리세스(35)는 투명 막(34)의 전체 깊이를 넘어 연장하고 따라서 투명 막(34)은 기판 또는 뒷면 시트에 부착된다. 기판(36)은 그루브(35)가 형성될 때 생성되는 투명 막의 이산된(discreet) 부분들이 서로 정확한(correct) 관계를 유지하도록 한다. 기판(36)은 바람직하게는 투명하여 광 제어 소자의 성능에 불리한 영향을 미치지 않으면서 최종 광 제어 소자에 실장될 수 있다. 이렇게 함으로써 기판(36)을 제거할 필요성이 없어진다. 기판(36)은 도 8의 (c)의 두개의 표면층들(32, 33) 중 하나를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 9B, the plurality ofrecesses 35 are defined in thetransparent film 34. Therecess 35 corresponds to the desired position of thepolarization region 16 of thelight control element 15 in size, shape and position. The recess may be, for example, in the form of a parallel-sided groove if the polarization region has the plate shape shown in FIG. 4. In FIG. 9B, therecess 35 extends beyond the entire depth of thetransparent film 34 so that thetransparent film 34 is attached to the substrate or the back sheet. Thesubstrate 36 allows the discrete portions of the transparent film produced when thegroove 35 is formed to maintain a correct relationship with each other.Substrate 36 is preferably transparent and can be mounted to the final light control element without adversely affecting the performance of the light control element. This eliminates the need to remove thesubstrate 36. Thesubstrate 36 may form one of the twosurface layers 32 and 33 of FIG. 8C.

원칙적으로, 그루브가 투명 막(34)의 전체 깊이를 통과하여 연장되지 않도록 하는 것이 가능할 수도 있고, 이 경우에 기판(36)은 생략될 수 있다. 그러나, 일반적으로 그루브의 깊이를 정확하게 제어하는 것에는 어려움이 있고, 기판 위에 투명 막(34)을 배치하고 막의 전체 깊이를 통과하여 그루브를 형성하는 것이 보다 신뢰성있는 제조 프로세스를 제공할 것으로 기대된다.In principle, it may be possible to prevent the grooves from extending through the entire depth of thetransparent film 34, in which case thesubstrate 36 may be omitted. However, it is generally difficult to accurately control the depth of the grooves, and it is expected that placing thetransparent film 34 over the substrate and forming the grooves through the entire depth of the film will provide a more reliable manufacturing process.

다음에, 리세스(35)는 특정 편광 상태의 광은 흡수하지만 직교 편광 상태의 광은 흡수하지 않는 재료(37)로 채워진다. 이 재료는, 예를 들면, 특정 선형 편광의 광을 흡수하는 염료를 포함하는 액정 재료일 수 있다.Therecess 35 is then filled with a material 37 that absorbs light in a particular polarization state but does not absorb light in an orthogonal polarization state. This material can be, for example, a liquid crystal material comprising a dye that absorbs light of a particular linearly polarized light.

투명 막(34)에 있는 그루브는 표준 리소그래피 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 하나의 적당한 기술이 도 10의 (a) 및 (b)에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 투명 막(34)은 감광 재료(photosensitive material)의 막이다. 이 재료는 스피닝, 롤 코팅, 인쇄 등의 적당한 임의의 기술을 사용하여 균일한 두께를 제공하도록 후면 막(36) 위에 가해진다. 감광 재료 층(34)의 두께는 광 제어 소자(기판(32, 33)이 제공된다면, 이들은 제외)의 요구 두께(t)가 되도록 선택될 수 있다.Grooves in thetransparent film 34 may be formed using standard lithography techniques. One suitable technique is shown in FIGS. 10A and 10B. In the present embodiment, thetransparent film 34 is a film of photosensitive material. This material is applied over thebacking film 36 to provide a uniform thickness using any suitable technique such as spinning, roll coating, printing, and the like. The thickness of thephotosensitive material layer 34 can be selected to be the required thickness t of the light control elements (except if thesubstrates 32, 33 are provided).

다음에, 감광 재료 층(34)이, 예를 들면, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 마스크(38)를 통하여 자외선(UV) 광에 의한 조사에 노출된다. 마스크의 투명 개구(39)는 요구되는 리세스(35)의 위치에 대응한다.Next, thephotosensitive material layer 34 is exposed to irradiation by ultraviolet (UV) light through themask 38, for example, as shown in FIG. 10A. Thetransparent opening 39 of the mask corresponds to the position of therecess 35 required.

감광 재료층(34)이 노출되면, 마스크가 제거되고 상기 층이 워싱(washing)된다. 워싱 단계에서는 조사 단계에서 조사된 감광층 영역을 제거할 것이다. 따라서, 리세스(35)는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 층(34)에 형성된다. 조사 및 워싱 단계 후에 남아있는 층(34)의 부분은 이웃하는 그루브들 간에 "벽(wall; 55)"을 형성하고 도 4에서의 투명 영역에 대응한다.When thephotosensitive material layer 34 is exposed, the mask is removed and the layer is washed. In the washing step, the photosensitive layer area irradiated in the irradiation step will be removed. Thus, therecess 35 is formed in thelayer 34 as shown in Fig. 10B. The portion oflayer 34 remaining after the irradiation and washing step forms a “wall 55” between neighboring grooves and corresponds to the transparent area in FIG. 4.

도 10의 (a) 및 (b)의 실시예에서는 조사되지 않은 층의 영역이 워싱 단계에서 유지되는 포지티브 감광 재료층(34)이 사용된다. 대안으로, 조사되지 않은 영역이 워싱 프로세스에서 제거되는 네거티브 감광층을 사용할 수 있다. 이와 같이 하기 위해서는 투명 개구가 벽(55)을 형성하기 위한 층의 영역에 대응하는 마스크를 사용하는 것이 필요할 수 있다.In the embodiments of FIGS. 10A and 10B, a positivephotosensitive material layer 34 is used in which an area of the unirradiated layer is kept in the washing step. Alternatively, a negative photosensitive layer may be used in which the unirradiated areas are removed in the washing process. To do this it may be necessary to use a mask whose transparent openings correspond to the area of the layer for forming thewall 55.

그루브(35)를 형성하는 대체 방법이 도 10의 (a) 및 (d)에 도시되어 있다. 초기에, 투명 재료층이 광 제어 소자의 바람직한 두께(t)(만약, 기판(32, 33)이 제공된다면, 이 기판은 제외)에 대응하는 균일한 두께로 기판(36) 위에 피착된다. 층(34)은, 예를 들면, 스피닝, 롤 코팅, 프린팅 등과 같은 임의의 적당한 기술을 사용하여 다시 피착될 수 있다.An alternative method of forming thegroove 35 is shown in Figs. 10A and 10D. Initially, a layer of transparent material is deposited over thesubstrate 36 with a uniform thickness corresponding to the desired thickness t of the light control element (except for this substrate, if provided).Layer 34 may be deposited again using any suitable technique, such as, for example, spinning, roll coating, printing, and the like.

도 10의 (c) 및 도 10의 (d)의 실시예에서, 그루브는 고에너지 빔 소스를 사용하여 투명층(34)의 원치않는 부분을 제거함으로써 형성된다. 이 실시예에서는, 예를 들면, 레이저 제거 기술, 반응성 이온 에칭(RIE) 기술 등을 사용될 수 있다. 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 투명 재료층(34)은 마스크(38)를 통행 고에너지 빔 소스에 노출되고, 마스크의 개구(39)에 대응하는 층(34)의 영역이 제거되어, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이, 리세스(35)를 형성한다.10 (c) and 10 (d), the grooves are formed by removing unwanted portions of thetransparent layer 34 using a high energy beam source. In this embodiment, for example, laser ablation techniques, reactive ion etching (RIE) techniques, and the like can be used. As shown in FIG. 10C, thetransparent material layer 34 is exposed to the passage high energy beam source through themask 38, and the area of thelayer 34 corresponding to theopening 39 of the mask is removed. As shown in FIG. 10 (d), therecess 35 is formed.

리세스가 형성되면, 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)의 방법에 의해, 도 10의 (c) 및 도 10의 (d)의 방법에 의해, 또는 다른 방법에 의하든지 간에, 하나의 편광 상태의 광은 불투과시키지만 직교 편광 상태의 광은 투과시키는 재료가 리세스에 피착된다. 예를 들면, 특정 선형 편광의 광을 흡수하는 염료(dye)를 포함하는 액정 재료가 투명층(34)의 그루브(35)에 배치될 수 있다. 이 액정 재료 및 염료는 액정층의 모든 분자가 동일방향으로 지향되도록 정렬되어야만 한다. 이는, 폴리이미드(polyimide) 정렬층이 제공됨으로써 성취될 수 있다. 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 정렬층을 제공하는 두가지 가능한 방법을 도시한다. 도 11의 (a)의 본 실시예에서, 정렬층(40)은 기판(36)의 상부 표면 전체 위에 배치된다. 다음에, 정렬층(40)은 연마(rubbing) 기술 또는 광전자정렬(photo alignment)(즉, 편광된 자외선 조사에 노출시켜 정렬되는 것)에 의해 원하는 정렬 방향을 갖도록 제공된다. 다음에, 투명 재료층(34)이 연마된 정렬층(40) 위에 피착되고, 그루브(35)가 상기한 바와 같이 형성된다. 염료를 포함하는 액정 재료가 그루브(35)에 배치될 때, 이 액정 재료는 정렬층(40)에 의해 정렬될 것이다.Once the recess is formed, by the method of Figs. 10A and 10B, by the method of Figs. 10C and 10D, or by other methods, A material that transmits light in one polarization state but transmits light in an orthogonal polarization state is deposited in the recess. For example, a liquid crystal material comprising a dye that absorbs light of a particular linearly polarized light may be disposed in thegroove 35 of thetransparent layer 34. This liquid crystal material and dye must be aligned so that all molecules of the liquid crystal layer are oriented in the same direction. This can be accomplished by providing a polyimide alignment layer. 11 (a) and 11 (b) illustrate two possible ways of providing an alignment layer. In this embodiment of FIG. 11A, thealignment layer 40 is disposed over the entire upper surface of thesubstrate 36. Thealignment layer 40 is then provided to have the desired alignment direction by rubbing technique or photo alignment (ie, aligned by exposure to polarized ultraviolet radiation). Next, atransparent material layer 34 is deposited on thepolished alignment layer 40, and thegroove 35 is formed as described above. When a liquid crystal material comprising a dye is disposed in thegroove 35, this liquid crystal material will be aligned by thealignment layer 40.

도 11의 (b)에 도시된 대체 실시예에서, 정렬층(40)은 그루브(35)가 구획형성된 후에 적용된다 - 즉, 도 9의 (b)의 그루브를 형성한 후 도 9의 (c)의 액정 재료를 피착하기 전에 정렬층(40)이 제공된다. 본 실시예에서, 정렬층은, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 그루브(35)에만 피착된다. 정렬층은 다음에, 예를 들면, 연마 기술을 사용하거나 광전자정렬에 의해 원하는 정렬 방향을 갖도록 제공될 수 있다.In the alternative embodiment shown in FIG. 11B, thealignment layer 40 is applied after thegrooves 35 are partitioned-that is, after forming the grooves of FIG. 9B and FIG. 9C. Analignment layer 40 is provided before depositing the liquid crystal material. In this embodiment, the alignment layer is deposited only on eachgroove 35, as shown in Fig. 11B. The alignment layer may then be provided to have the desired alignment direction, for example using polishing techniques or by optoelectronic alignment.

도시에서 생략된 다른 실시예에서, 벽(55)의 재료는 리세스에 배치된 액정 재료를 정렬하기 위해 사용된다. 벽의 측면들은 리세스의 방향에 따라 연마되어 벽의 측면들 내의 정렬을 유도하는데 이 정렬은 리세스에 피착된 액정 재료를 정렬하는 데에 효과적이다. 이것은, 예를 들면, 포토레지스트(photoresist) 등의 소프트 재료로 형성된 기판에 유효한 기술이다.In another embodiment omitted from the illustration, the material of thewall 55 is used to align the liquid crystal material disposed in the recess. The sides of the wall are polished along the direction of the recess to induce alignment in the sides of the wall, which is effective for aligning the liquid crystal material deposited on the recess. This is an effective technique for, for example, a substrate formed of a soft material such as photoresist.

액정 재료(37)를 그루브(35)로 도입하기 위해, 제2 기판 또는 다른 밀봉층(sealing layer)이 벽 위에 위치될 수 있다. 염료를 포함한 액정 재료는 다음에 모세(capillary) 또는 진공 기술을 사용하여 그루브(35)로 도입된다.In order to introduce theliquid crystal material 37 into thegroove 35, a second substrate or other sealing layer can be placed on the wall. The liquid crystal material, including the dye, is then introduced into thegrooves 35 using capillary or vacuum techniques.

도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 본 발명의 광 제어 소자(15)를 제조하는 다른 방법을 도시한다. 이 방법은, 주어진 편광 상태의 광은 통과시키지 않지만 직교 편광 상태의 광은 투과시키는 재료 층(41)을 구비하여 시작하는 것을 제외하고는 도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)의 방법과 유사하다. 재료는, 예를 들어 흡수성 염료가 도핑된 중합체화된 액정, 또는 흡수성 염료가 도핑된 PVA와 같은 스트레치된 중합체이다. 그루브(Groove)들 또는 리세스(recess)들(35)이 이러한 층 내에 형성되며, 투명 재료로 채워진다. 투명 재료로 채워진 그루브들은 광 제어 소자(15)의 투명 부분들(17)에 대응하고, 주어진 편광의 빛에 불투명 재료의 층(41)의 잔여 부분들은 도 4의 광 제어 소자(15)의 영역들(16)을 형성한다.12A and 12B show another method of manufacturing thelight control element 15 of the present invention. The method of FIGS. 9A-9C except that it begins with amaterial layer 41 that does not pass light in a given polarization state but transmits light in an orthogonal polarization state. Similar to The material is, for example, a stretched polymer such as polymerized liquid crystals doped with an absorbent dye or PVA doped with an absorbent dye. Grooves or recesses 35 are formed in this layer and filled with a transparent material. Grooves filled with a transparent material correspond to thetransparent portions 17 of thelight control element 15, and the remaining portions of thelayer 41 of opaque material to the light of a given polarization are the regions of thelight control element 15 of FIG. 4. Form thefield 16.

본 방법의 실시예에서, 정렬층(40)은 기판(36) 상에 초기에 적층되고 나서, 예를 들어 연마 또는 광전자 정렬 기술을 이용하여 배열된다.In an embodiment of the method, thealignment layer 40 is initially deposited on thesubstrate 36 and then arranged using, for example, polishing or optoelectronic alignment techniques.

다음, 흡수성 염료를 포함하는 감광 재료 층(41)이 정렬층(41) 상에 적층된다. 정렬층(40)은 층(41)의 염료 분자들을 정렬하는 역할을 하여, 그 층(41)은 특정한 선형 편광의 빛을 흡수한다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)의 정렬층(41)에 있는 짧은 라인들은 층(41)의 염료 분자들의 정렬을 표현한다.Next, aphotosensitive material layer 41 comprising absorbent dye is deposited on thealignment layer 41.Alignment layer 40 serves to align the dye molecules oflayer 41 such thatlayer 41 absorbs light of a particular linearly polarized light. Short lines in thealignment layer 41 of FIGS. 12A and 12B represent the alignment of the dye molecules in thelayer 41.

감광 층은 마스크(38)를 통해 UV 또는 다른 조사로 처리된다. 도 12의 (a)의 실시예에서, 층(41)은 포지티브(positive) 감광 재료 층이므로, 마스크의 개구들(39)은 층(41)에서 제거하기를 바라는 영역들에 대응한다. 그러므로, 마스크의 개구들의 사이즈, 외형 및 위치들은 광 제어 소자(15)의 투명 영역들의 바람직한 외형, 사이즈 및 위치들에 대응한다.The photosensitive layer is treated with UV or other radiation throughmask 38. In the embodiment of FIG. 12A, since thelayer 41 is a positive photosensitive material layer, theopenings 39 of the mask correspond to the areas desired to be removed from thelayer 41. Therefore, the size, shape and positions of the openings of the mask correspond to the desired shape, size and positions of the transparent areas of thelight control element 15.

조사 공정 후, 마스크(38)가 제거되고, 층(41)은 조사된 영역들로부터 감광 재료를 제거하기 위해 워싱된다. 층(41)의 잔여 부분들은 광 제어 소자(15)의 편광판(16)을 구성한다. 그루브들(35)은 투명 재료, 예를 들어 투명 중합체 또는 투명 수지로 채워져 투명 영역들(17)을 형성할 수도 있다.After the irradiation process, themask 38 is removed and thelayer 41 is washed to remove the photosensitive material from the irradiated areas. The remaining portions of thelayer 41 make up thepolarizer 16 of thelight control element 15. Thegrooves 35 may be filled with a transparent material, for example a transparent polymer or a transparent resin, to form thetransparent regions 17.

실시예의 변형에 있어서, 광 제어 소자는, 높은 에너지 빔 소스를 이용하는 제거(ablation) 기술에 의해서 일선형 편광의 빛을 흡수하는 재료 층의 불필요한 부분들을 제거함으로써 형성된다. 이는, 레이저 제거 기술, RIE 기술 일 수도 있다. 본 실시예는 주어진 선형 편광의 빛을 흡수하는 임의의 재료에 이용될 수도 있으며, 감광 재료를 이용하는 것에 제한되지 않는다. 본 실시예에서, 정렬층(40)은, 주어진 선형 편광의 빛을 흡수하는 재료가 정렬층을 요구하지 않는다면, 생략될 수 있다. 제거 기술에 의해 제거된 층의 영역들은 상술한 바와 같은 투명 재료로 채워질 수도 있다.In a variant of the embodiment, the light control element is formed by removing unnecessary portions of the layer of material absorbing light of linearly polarized light by an ablation technique using a high energy beam source. This may be a laser ablation technique, an RIE technique. This embodiment may be used for any material that absorbs light of a given linearly polarized light, and is not limited to using a photosensitive material. In this embodiment, thealignment layer 40 may be omitted if the material absorbing light of a given linearly polarized light does not require the alignment layer. The areas of the layer removed by the removal technique may be filled with the transparent material as described above.

도 13의 (a) 및 (b)는 본 발명의 광 제어 소자를 제조하는 다른 방법을 나타낸다. 본 실시예는, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 단일 투명 기판(28)상에 배치된 활성층(27)을 포함하는 타입의 상업적으로 이용가능한 선형 편광기 시트를 이용한다. 도 8의 (a)의 편광기 시트의 제2 투명 기판(28')은 존재하지 않는다.13 (a) and 13 (b) show another method of manufacturing the light control element of the present invention. This embodiment uses a commercially available linear polarizer sheet of the type comprising anactive layer 27 disposed on a singletransparent substrate 28, as shown in Fig. 13A. The secondtransparent substrate 28 ′ of the polarizer sheet of FIG. 8A does not exist.

초기에, 제1 편광기 시트(26a)의 활성층(27)의 선택된 부분들은, 예를 들어 패터닝된 광-에칭 프로세스 또는 레이저 제거(ablation) 프로세스를 이용하여 제거된다. 이러한 공정의 결과는, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(28)상에 배치된 선형 편광 재료로 된 일련의 이산(discrete) 영역들(27')이다. 도 13의 (b)에서의 편광 재료의 이산 영역들(27') 각각은, 도 5의 광 제어 소자(15')에서의 편광 영역들(16) 중 하나에 대응한다.Initially, selected portions of theactive layer 27 of thefirst polarizer sheet 26a are removed using, for example, a patterned photo-etching process or a laser ablation process. The result of this process is a series of discrete regions 27 'of linear polarization material disposed on thetransparent substrate 28, as shown in FIG. 13 (b). Each of the discrete regions 27 'of the polarizing material in FIG. 13 (b) corresponds to one of thepolarizing regions 16 in the light control element 15' of FIG.

다음, 제2 편광기 시트(26b)는 제1 편광기 시트(26a)의 상면에 부착된다. 이러한 공정은, 제1 편광 시트의 상면에 접착제층, 예를 들어 UV-경화 접착제를 피착하는 것으로 구성될 수 있다. UV-경화 접착제는, 우선, 두 개의 편광 시트들을 서로 부착하고, 다음으로, 제1 편광 시트들의 활성층의 부분들을 제거함으로써 남겨진 갭(gap)들을 채우도록 작용한다. 접착제는 그 굴절률이 경화 시에 편광 시트들의 투명 기판(28)의 굴절률에 근접하게 되도록 양호하게는 선택된다. 스택된 편광기들은 접착제를 경화시키기 위해 조사된다.Next, the second polarizer sheet 26b is attached to the top surface of thefirst polarizer sheet 26a. This process may consist of depositing an adhesive layer, for example a UV-curing adhesive, on the top surface of the first polarizing sheet. The UV-curing adhesive acts to fill the remaining gaps by first attaching the two polarizing sheets to each other and then removing the portions of the active layer of the first polarizing sheets. The adhesive is preferably selected such that its refractive index approaches the refractive index of thetransparent substrate 28 of the polarizing sheets upon curing. Stacked polarizers are irradiated to cure the adhesive.

제2 편광 시트의 활성층의 선택된 영역들은, 이후 패터닝된 광-에칭 기술 또는 레이저 제거 기술을 다시 이용하여 제거될 수 있다. 제2 편광 시트의 활성층의 제거된 영역들은, 제1 편광 시트의 활성층이 제거된 영역들의 바로 위에 놓여지고, 그와 동일한 사이즈 및 외형을 갖는다. 역으로, 제2 편광 시트의 활성층의 남겨진 영역들은, 제1 편광 시트(26a)의 활성층의 남겨진 영역들(27')의 바로 위에 놓여지고, 그와 동일한 사이즈 및 외형을 갖는다.Selected regions of the active layer of the second polarizing sheet may then be removed using patterned photo-etching techniques or laser ablation techniques again. The removed regions of the active layer of the second polarizing sheet are placed directly above the regions from which the active layer of the first polarizing sheet is removed and have the same size and shape. Conversely, the remaining regions of the active layer of the second polarizing sheet are placed directly over the remaining regions 27 'of the active layer of the firstpolarizing sheet 26a and have the same size and shape.

편광 시트(26c)의 다른 층을 스택에 부착하고, 활성층의 선택된 영역들을 제거하는 공정들은, 필요하다면 수 차례 반복될 수도 있다. 마지막으로, 보호 투명 층(32)은 최상의 편광기 시트 위에 피착되어 보호 층의 역할을 할 수 있다.The processes of attaching another layer of polarizing sheet 26c to the stack and removing selected regions of the active layer may be repeated several times if necessary. Finally, the protectivetransparent layer 32 may be deposited on the best polarizer sheet to serve as a protective layer.

본 실시예에서, 활성층의 남겨진 영역들(27')은, 도 5의 광 제어 막(15')에서 편광 영역들(16)의 스택들(21)을 형성한다. 도 13의 (d)는 세 개의 편광 시트들(26a-26c)을 구비하는 광 제어 소자를 나타내며, 편광 시트들의 각 스택은 세 개의 편광 시트들을 포함한다; 그러나, 본 발명은 편광 시트들의 이러한 개수에만 제한되지는 않는다.In this embodiment, the remaining regions 27 'of the active layer form stacks 21 ofpolarization regions 16 in the light control film 15' of FIG. FIG. 13D shows a light control element having threepolarizing sheets 26a-26c, each stack of polarizing sheets comprising three polarizing sheets; However, the present invention is not limited only to this number of polarizing sheets.

본 실시예에서, 하나의 공정에서 전체 스택(32)을 조립하고 모든 접착제 층들을 경화하는 것이 원리적으로 가능하다. 그러나, 각각의 편광기 시트가 선행 편광기 시트와 정확하게 정렬되도록 보증하는 것이 중요하며, 접착제 층들을 경화하기 전에 전체 스택이 제조될 때까지 대기하는 것은 편광기 시트가 후속 시트가 스택될 때 우연히 이동될 수도 있다는 점에서 잠재적인 단점을 갖는다. 그러므로, 실제상으로는 하나의 편광기 시트가 다른 시트들에 대해서 이동하는 것을 방지하기 위하여 각각의 접착제 층을 경화시키고 나서 그 다음 접착제 층과 편광기 시트를 피착하는 것이 아주 바람직할 수 있다.In this embodiment, it is in principle possible to assemble theentire stack 32 and cure all adhesive layers in one process. However, it is important to ensure that each polarizer sheet is correctly aligned with the preceding polarizer sheet, and that waiting for the entire stack to be made before curing the adhesive layers may occur that the polarizer sheet may be accidentally moved when subsequent sheets are stacked. In terms of potential drawbacks. Therefore, in practice it may be highly desirable to cure each adhesive layer and then deposit the adhesive layer and polarizer sheet to prevent one polarizer sheet from moving relative to the other sheets.

도 13의 (d) 내지 (f)는 본 실시예의 변형을 나타낸다. 본 실시예에서, 편광 시트들(26a-26c)과 보호 기판(32)은, 경화가능한 접착제의 층이 각 소자 간에 배치되면서 초기에 함께 적층된다. 스택(42)은 접착제 층들을 경화하기 위해 조사된다.13 (d) to (f) show a modification of this embodiment. In this embodiment, thepolarizing sheets 26a-26c and theprotective substrate 32 are initially stacked together with a layer of curable adhesive disposed between each element. Thestack 42 is irradiated to cure the adhesive layers.

도 13의 (f)에 도시된 바와 같이, 스택(42)에는 복수의 리세스(recesses) 혹은 그루브(grooves)가 형성된다. 각각의 그루브는, 스택의 각 편광 시트(polarising sheet; 26a-26c)의 활성층을 제거하고 최저 위치 편광기 시트를 제외한 모든 편광기 시트들의 기판을 제거하여 최저 위치의 편광기(26a)의 투명 기판(28(a))만을 남겨두는 데에 충분한 깊이를 갖도록 만들어 진다.As shown in FIG. 13F, a plurality of recesses or grooves are formed in thestack 42. Each groove removes the active layer of eachpolarizing sheet 26a-26c of the stack and removes the substrates of all the polarizer sheets except the lowest position polarizer sheet, thereby removing thetransparent substrate 28 of thepolarizer 26a at the lowest position. It is made to have enough depth to leave only a)).

남아있는 스택 부분(42')은 도 5의 광 제어 소자(15')에서 편광 영역들로 이루어진 스택(21)에 대응한다. 스택의 남아있는 부분(42')의 위치, 크기, 및 형상이 적절하게 선택된다. 남아있는 부분(42')들 사이의 리세스(35)는 투명 재료로 채워질 것이고, 원한다면, 광 제어 소자의 상면에 걸쳐 보호 기판(도시되지 않음)이 피착될 수도 있다.The remaining stack portion 42 'corresponds to thestack 21 of polarization regions in the light control element 15' of FIG. The position, size, and shape of the remaining portion 42 'of the stack is appropriately selected. Therecesses 35 between the remaining portions 42 'will be filled with a transparent material, and if desired, a protective substrate (not shown) may be deposited over the top surface of the light control element.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이를 도시한다. 도 6의 디스플레이(21)와 같이, 도 14의 디스플레이(21')는 본 발명의 광 제어 소자(15)를 포함한다. 그러나, 도 14의 디스플레이(21')에서의 광 제어 소자(15)는 도 6에서와 같은 후방 보다는 오히려 화상 디스플레이 패널(22)의 전방(즉, 디스플레이 패널과 관측자 사이)에 위치한다. 이러한 실시예는 OLED(organic light-emitting device) 디스플레이, 음극선관 디스플레이, 또는 전계 방출 디스플레이와 같은 방출형(emissive) 디스플레이 패널인 디스플레이 패널(22)에 적용될 수 있다. 또한, 액정 디스플레이 패널과 같은 투과형 화상 디스플레이 패널에도 적용될 수 있다.14 shows a display according to another embodiment of the present invention. Like thedisplay 21 of FIG. 6, thedisplay 21 ′ of FIG. 14 includes thelight control element 15 of the present invention. However, thelight control element 15 in the display 21 'of FIG. 14 is located in front of the image display panel 22 (ie, between the display panel and the viewer) rather than the rear as in FIG. This embodiment can be applied to adisplay panel 22 that is an emissive display panel such as an organic light-emitting device (OLED) display, a cathode ray tube display, or a field emission display. It can also be applied to a transmissive image display panel such as a liquid crystal display panel.

편광 스위치는 디스플레이 패널과 관측자 사이에 위치하여, 관측자에 도달하는 빛의 편광을 제어한다. 도 14에 있어서, 편광 스위치는 디스플레이 패널(22)과 광 제어 소자(15) 사이에 위치한 선형 편광기(23)와 스위칭가능한 반파장 판(24)으로 형성된다. 디스플레이 패널이 출력 편광기와 통합된 경우, 예를 들어, 디스플레이 패널(22)이 액정 디스플레이 패널이라면, 디스플레이 패널의 출력 편광기는 편광기(23)로서 사용될 수 있다. 스위칭가능한 반파장 판(24)은 선형 편광기(23)의 투과축에 대해 45°만큼 회전된 광축을 가지며, 편광기(23)의 전방에 배치된다.The polarization switch is positioned between the display panel and the viewer to control the polarization of light reaching the viewer. In FIG. 14, the polarization switch is formed of alinear polarizer 23 and a switchable half-wave plate 24 positioned between thedisplay panel 22 and thelight control element 15. When the display panel is integrated with the output polarizer, for example, if thedisplay panel 22 is a liquid crystal display panel, the output polarizer of the display panel may be used as thepolarizer 23. The switchable half-wave plate 24 has an optical axis rotated by 45 ° with respect to the transmission axis of thelinear polarizer 23 and is disposed in front of thepolarizer 23.

편광 스위치는 대안적으로 광 제어 소자와 관측자 사이에 위치할 수도 있고, 또는, 투과형 디스플레이일 경우에는, 디스플레이 패널 후방에 위치할 수도 있다. 원칙적으로, 디스플레이는 제어 가능한 출사 편광을 갖는 빛을 방출하는 방출형 디스플레이를 사용하여 구현될 수도 있는데, 이 경우에 외부 편광 스위치는 요구되지 않을 것이다.The polarization switch may alternatively be located between the light control element and the viewer, or, in the case of a transmissive display, behind the display panel. In principle, the display may be implemented using an emissive display that emits light with controllable exiting polarization, in which case no external polarization switch would be required.

디스플레이 패널(22)이 투과형 디스플레이 패널이라면, 디스플레이(21')는 적절한 백라이트(도시되지 않음)로부터의 빛에 의해 조명되는 것을 요구할 것이다.Ifdisplay panel 22 is a transmissive display panel, display 21 'will require to be illuminated by light from a suitable backlight (not shown).

도 14의 실시예에 있어서, 광 제어 소자(15)의 편광 영역(16)은 편광기(23)의 투과축에 평행한 자신들의 투과축을 갖는다. 이러한 실시예에 있어서, 수평 편광기(23)의 투과축은 x-축에 평행하고, 따라서, 광 제어 소자(15)의 편광판(16)은 x-축에 평행한 투과축을 갖는다.In the embodiment of FIG. 14, thepolarization region 16 of thelight control element 15 has its transmission axis parallel to the transmission axis of thepolarizer 23. In this embodiment, the transmission axis of thehorizontal polarizer 23 is parallel to the x-axis, and thus thepolarizing plate 16 of thelight control element 15 has a transmission axis parallel to the x-axis.

디스플레이(21)의 동작은 도 15의 (a) 및 (b)에서 도시된다. 도 15의 (a)는 스위칭가능한 반파장 판이 오프(OFF)이고, 따라서, 어떠한 지연(retardation)도 없는 경우에, 디스플레이(21)의 동작을 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 수평 편광기(23)는 x-축에 평행한 평면-편광된 빛을 투과한다. 판(24)이 오프인 경우에, 그것을 통과한 빛의 편광면에 대한 어떠한 영향도 없으므로, 광 제어 소자(15)에 입사한 빛은 여전히 x-축에 평행한 평면-편광된 빛이다. 광 제어 소자의 편광판(16)은 x-방향으로 배열된 투과축을 가지므로, 편광판(16)은 광 제어 소자(15)에 입사한 빛을 흡수하지 않는다. 따라서, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 빛은 넓은 관측각 범위를 가지며 광 제어 소자로부터 출력되고, 이로써, 공용 디스플레이 모드(public display mode)를 제공한다.The operation of thedisplay 21 is shown in Figs. 15A and 15B. Fig. 15A shows the operation of thedisplay 21 when the switchable half-wave plate is OFF and therefore there is no retardation. In this embodiment, thehorizontal polarizer 23 transmits plane-polarized light parallel to the x-axis. When theplate 24 is off, since there is no influence on the polarization plane of the light passing therethrough, the light incident on thelight control element 15 is still plane-polarized light parallel to the x-axis. Since thepolarizing plate 16 of the light control element has a transmission axis arranged in the x-direction, thepolarizing plate 16 does not absorb light incident on thelight control element 15. Thus, as shown in Fig. 15A, the light has a wide viewing angle range and is output from the light control element, thereby providing a public display mode.

도 15의 (b)는 스위칭가능한 판(24)이 온(ON)이고 λ/2 지연을 제공하는 경우의 디스플레이의 동작을 도시한다. 이러한 경우에, 편광기(23)는 x-방향으로 평면-편광되는 빛을 다시 통과시킨다. 판의 광축은 거기에 입사한 빛의 편광면에 대해 45°회전되어 있으므로, 빛이 판(24)을 통과하면 빛의 편광면은 90°회전된다. 따라서, 광 제어 소자에 입사하는 빛은 y-방향으로 평면-편광되고, 광 제어 소자의 편광 영역(16)은 거기에 입사하는 임의의 빛을 흡수할 것이다. 따라서, 광 제어 소자(15)는 도 15의 (b)에 도시되는 바와 같이 단지 좁은 각도 범위(narrow angular range)를 갖는 빛을 출력하고, 이로써, 개인 디스플레이 모드(private display mode)를 제공한다.FIG. 15B shows the operation of the display whenswitchable plate 24 is ON and provides a λ / 2 delay. In this case, thepolarizer 23 passes light back plane-polarized in the x-direction. Since the optical axis of the plate is rotated by 45 ° with respect to the polarization plane of light incident thereon, when the light passes through theplate 24, the plane of light is rotated by 90 °. Thus, light incident on the light control element is plane-polarized in the y-direction, and thepolarization region 16 of the light control element will absorb any light incident thereon. Accordingly, thelight control element 15 outputs light having only a narrow angular range, as shown in FIG. 15B, thereby providing a private display mode.

도 16은 본 발명에 따른 또 다른 디스플레이(43)를 도시한다. 디스플레이(43)는 도 4의 소자(15)와 유사한 2개의 광 제어 소자를 포함한다. 2개의 광 제어 소자들(15a, 15b) 모두는 빛의 진행(travel) 방향에 무관하게 특정한 선형 편광의 빛을 투과시킨다. 2개의 광 제어 소자들(15a, 15b) 모두는 어떤 방향의 범위에 걸쳐서만 직교 선형 편광 상태의 빛을 투과시키지만, 2개의 광 제어 소자는 서로 다른 지오메트리(geometry)를 가지므로, 이들이 직교 선형 편광을 투과시키는 광선 각도(ray angles)의 범위는 2개의 소자들 간에 서로 다르다. 따라서, 디스플레이(43)는 2 이상의 디스플레이 모드에서 동작할 수 있다.16 shows anotherdisplay 43 according to the invention. Thedisplay 43 includes two light control elements similar to theelement 15 of FIG. 4. Bothlight control elements 15a and 15b transmit light of a specific linearly polarized light regardless of the travel direction of the light. Bothlight control elements 15a and 15b transmit light in an orthogonal linearly polarized state only over a range of directions, but since the two light control elements have different geometries, they are orthogonal linearly polarized. The range of ray angles through which light is transmitted differs between the two elements. Thus, thedisplay 43 can operate in two or more display modes.

디스플레이(43)는 화상 디스플레이 패널(22)을 포함한다. 이는 도 14의 실시예에서와 같이, 투과형 디스플레이 패널 또는 방출형 디스플레이 패널일 수 있다. 디스플레이 패널이 투과형 디스플레이 패널이라면, 디스플레이는 적절한 백라이트(도시되지 않음)에 의한 조명을 요구한다.Thedisplay 43 includes animage display panel 22. This may be a transmissive display panel or an emissive display panel, as in the embodiment of FIG. 14. If the display panel is a transmissive display panel, the display requires illumination with an appropriate backlight (not shown).

선형 편광기(23)는 디스플레이 패널(22)의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널(22)이 출사측 선형 편광기를 갖는다면(예를 들어, 디스플레이 패널(22)이 액정 디스플레이 패널이라면), 디스플레이 패널(22)의 출사측 편광기는 편광기(23)로서 이용될 수 있다.Thelinear polarizer 23 is disposed in front of thedisplay panel 22. If thedisplay panel 22 has an output side linear polarizer (for example, if thedisplay panel 22 is a liquid crystal display panel), the output side polarizer of thedisplay panel 22 may be used as thepolarizer 23.

제1 광 제어 소자(15a)는 편광기(23)의 전방에 배치된다. 편광 스위치가 제공되어, 제1 광 제어 소자로부터 출력되는 빛의 편광을 선택한다. 도 16에서, 제1 편광 스위치는 편광기(23), 및 이 편광기와 제1 광 제어 소자(15a) 사이에 배치된 제1 스위칭가능한 파장판(24a)으로 구성된다. 반파장 판은 그 광축이 편광기(23)의 투과축에 대해 45°회전되는 식으로 배열된다.The firstlight control element 15a is disposed in front of thepolarizer 23. A polarization switch is provided to select the polarization of the light output from the first light control element. In Fig. 16, the first polarization switch is composed of apolarizer 23 and a first switchable wave plate 24a disposed between the polarizer and the firstlight control element 15a. The half-wave plate is arranged in such a manner that its optical axis is rotated 45 ° with respect to the transmission axis of thepolarizer 23.

제2 광 제어 소자(15b)는 제1 광 제어 소자(15a)의 전방에 배치된다. 제2 편광 스위치는 제1 광 제어 소자로부터 출력되는 빛의 편광을 선택하기 위해 제공된다. 도 16에서, 제1 편광 스위치는 편광기(23), 및 제1 광 제어 소자(15a)와 제2 광 제어 소자(15b) 사이에 배치된 제2 스위칭가능한 반파장 판(24b)으로 구성된다. 제2 스위칭가능한 반파장 판(24a)의 광축은 편광기(23)의 투과축에 대해 45도 회전된 위치에 있도록 배열된다.The secondlight control element 15b is disposed in front of the firstlight control element 15a. The second polarization switch is provided for selecting the polarization of the light output from the first light control element. In FIG. 16, the first polarization switch is composed of apolarizer 23 and a second switchable half-wave plate 24b disposed between the firstlight control element 15a and the secondlight control element 15b. The optical axis of the second switchable half-wave plate 24a is arranged to be in a position rotated 45 degrees with respect to the transmission axis of thepolarizer 23.

소자들의 순서는 도 16에 도시된 순서에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 소자들은 백라이트, 광 제어 소자, 스위칭가능한 파장판, 광 제어 소자, 스위칭가능한 파장판, 편광기, 및 디스플레이 패널의 순서로 배치될 수 있다.The order of the elements is not limited to the order shown in FIG. For example, the elements may be arranged in the order of backlight, light control element, switchable wave plate, light control element, switchable wave plate, polarizer, and display panel.

광 제어 소자들(15a, 15b)은 각각이 편광기(23)에 의해 통과된 선형 편광의 빛을 모든 방향으로 투과시키도록 구성된다. 그러나, 광 제어 소자들은 편광기(23)의 투과축에 대해 90도만큼 회전되어 평면 편광된 빛에 대한 이들의 출사 각도 범위가 서로 다르도록 선택된다.Thelight control elements 15a, 15b are each configured to transmit light of linearly polarized light passed by thepolarizer 23 in all directions. However, the light control elements are rotated by 90 degrees with respect to the transmission axis of thepolarizer 23 and are selected such that their emission angle ranges for the plane polarized light are different from each other.

도 16에 도시된 디스플레이에서, 편광기(23)는 z(수직) 방향과 평행한 투과축으로 구성된다. 2개의 스위칭가능한 반파장 판(24a, 24b)의 광축들은 서로 평행하고 편광기(23)의 투과축에 대해 45도 회전된 위치에 있다. 광 제어 소자들(15a, 15b) 모두는 수직으로 편광된 빛에 대해 흡수 효과를 갖지 않기 때문에, 광 제어 소자 상의 입사각에 관계없이 수직으로 편광된 빛을 투과시킨다. 제1 편광 의존형 광 제어 소자(15a)는 수평 편광된 빛을 수평(x-y)면에 가까운 방향으로만 통과시키고, 수평면에 대해 큰 각도를 이루며 전파하고 있는 수평 편광된 빛을 차단한다. 제2 광 제어 소자(15b)는 수직(y-z) 평면에 가까운 방향으로 전파하고 있는 수평 편광된 빛을 통과시키지만, 수직면에 대해 큰 각도를 이루며 전파하고 있는 빛을 차단한다.In the display shown in FIG. 16, thepolarizer 23 is composed of a transmission axis parallel to the z (vertical) direction. The optical axes of the two switchable half-wave plates 24a and 24b are in parallel with each other and rotated 45 degrees with respect to the transmission axis of thepolarizer 23. Since thelight control elements 15a and 15b both do not have an absorption effect on the vertically polarized light, they transmit the vertically polarized light regardless of the incident angle on the light control element. The first polarization dependentlight control element 15a passes the horizontally polarized light only in a direction close to the horizontal (x-y) plane and blocks the horizontally polarized light propagating at a large angle with respect to the horizontal plane. The secondlight control element 15b passes horizontally polarized light propagating in a direction close to the vertical (y-z) plane, but blocks light propagating at a large angle with respect to the vertical plane.

도 17의 (a) 내지 도 17의 (c)는 도 16의 디스플레이(43)의 가능한 4가지 동작 모드 중 3가지를 도시한다. 도 17의 (a)는 스위칭가능한 파장판(24a, 24b) 모두가 오프이고 그래서 모두가 제로 지연을 제공하는 경우의 동작 모드를 도시한다. 이러한 동작 모드에서는, 디스플레이 패널(22)로부터 출사되는 빛은 편광기(23)에 의해 평면 편광되고, 편광면은 수직 방향을 향한다. 편광면은 스위칭가능한 반파장 지연기들(24a, 24b)중 어느 하나에 의해서도 영향을 받지 않으며, 디스플레이(43)를 통해 전파하는 빛은 수직 방향으로 평면 편광된다. (광의 편광 방향은 도 17의 (a) 내지 도 17의 (c)에 개략적으로 도시됨 - 수직 화살표는 평면 편광된 빛을 도시하는 반면, 2개의 동심원들은 수평으로 편광된 빛(즉, 지면을 뚫고 나오는 방향으로 편광된 빛)을 도시함) 광 제어 소자들(15a, 15b)은 전파 방향에 관계 없이 수직으로 편광된 빛에 대해 투과성을 가지므로, 빛은 수평 및 수직 방향 모두에서 넓은 범위의 관측각에 걸쳐 디스플레이로부터 출력된다. 이것은 디스플레이의 개략적인 평면도인 도 17의 (d)에 개략적으로 도시되어 있다.17A-17C show three of the four possible modes of operation of thedisplay 43 of FIG. 16. FIG. 17A shows the mode of operation where both switchable waveplates 24a and 24b are off and so all provide zero delay. In this operation mode, the light emitted from thedisplay panel 22 is plane polarized by thepolarizer 23, and the polarization plane faces the vertical direction. The polarization plane is not affected by any of the switchable half-wave retarders 24a, 24b, and light propagating through thedisplay 43 is plane polarized in the vertical direction. (The polarization direction of the light is schematically shown in Figs. 17A to 17C-vertical arrows show planar polarized light, while two concentric circles show horizontally polarized light (i.e. Thelight control elements 15a, 15b are transparent to vertically polarized light irrespective of the direction of propagation, so that light has a wide range in both horizontal and vertical directions. It is output from the display over the observation angle. This is schematically illustrated in FIG. 17D, which is a schematic plan view of the display.

도 17의 (b)는 제1 파장판(24a)이 온이고 제2 파장판(24b)이 오프인 경우의 디스플레이(43)의 동작 모드를 도시한다. 이러한 동작 모드에서는, 편광기(23)는 다시 수직 방향으로 평면 편광된 빛을 출력하지만, 편광면은 제2 파장판(24a)에 의해 90도만큼 회전된다. 제2 파장판(24b)이 오프이기 때문에, 그것을 통과하는 빛의 편광면에 영향을 주지 않는다 - 따라서, 디스플레이를 통과하는 빛의 편광면은 제1 파장판(24a)에 의해 수평 편광으로 변환되고, 빛은 디스플레이를 통과하고 나서 수평 편광에 남아있게 된다.FIG. 17B shows an operation mode of thedisplay 43 when the first wave plate 24a is on and the second wave plate 24b is off. In this mode of operation, thepolarizer 23 again outputs plane polarized light in the vertical direction, but the polarization plane is rotated by 90 degrees by the second wave plate 24a. Since the second wave plate 24b is off, it does not affect the polarization plane of light passing through it-thus, the polarization plane of light passing through the display is converted to horizontal polarization by the first wave plate 24a and The light passes through the display and then remains in horizontal polarization.

도 17의 (b)의 동작 모드에서, 빛은 광 제어 소자들(15a, 15b) 모두를 통과한 경우에 수평 방향으로 편광된다. 제1 광 제어 소자(24a)는 수평으로 편광된 빛을 수평면에 가까운 방향들로만 통과시키는 반면, 제2 광 제어 소자(15b)는 수평으로 편광된 빛을 수직면에 가까운 방향들로만 통과시키기 때문에, 전반적인 결과는 디스플레이면에 수직한 방향에 가까운 방향으로 전파하는 빛만이 전체 시스템을 통해 투과된다는 것이다. 이러한 모드에서는, 디스플레이는 디스플레이의 개략적인 평면도인 도 17의 (e)에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 수평 및 수직 방향 모두에서 좁은 범위의 관측각들을 갖는다.In the operation mode of FIG. 17B, light is polarized in the horizontal direction when it passes through both thelight control elements 15a and 15b. The first light control element 24a passes the horizontally polarized light only in the directions close to the horizontal plane, while the secondlight control element 15b passes the horizontally polarized light only in the directions close to the vertical plane. Is that only light propagating in a direction close to the direction perpendicular to the display surface is transmitted through the entire system. In this mode, the display has a narrow range of observation angles in both the horizontal and vertical directions, as shown schematically in FIG. 17E, which is a schematic plan view of the display.

도 17의 (c)에서 반파장 지연기들(24a, 24b) 모두는 온이다. 편광기(23)는 다시 수직으로 평면 편광된 빛을 통과시키고, 편광면은 제1 반파장 판에 의해 90도만큼 회전되어 제1 편광 의존형 제어 소자(15a)로의 입사광이 수평으로 평면 편광된다. 그러나, 빛이 제2 반파장 판을 통과하면, 편광면은 다시 90도만큼 회전되어, 제2 광 제어 소자(24b)로의 입사광이 수직 방향으로 평면 편광된다. 따라서, 이러한 모드에서는, 제1 광 제어 소자(24a)는 수평면에 대해 넓은 각도를 이루며 전파하는 빛에 대해 불투명하고 수평면에 가까운 각도로 전파하는 광만을 투과시킨다. 그러나, 제2 광 제어 소자(15b)에 도달하는 빛은 수직 평면 편광이 되도록 되돌려졌기 때문에, 제2 광 제어 소자(15b)는 빛을 흡수하지 않는다. 따라서, 디스플레이의 개략적인 평면도인 도 17의 (f)에 도시된 바와 같이, 디스플레이로부터의 출력은 수평 방향으로 넓은 관측각을 갖지만, 수직 방향으로는 좁은 관측각을 갖는다.In Fig. 17C, both half-wave retarders 24a and 24b are on. Thepolarizer 23 again passes vertically polarized light, and the polarization plane is rotated by 90 degrees by the first half-wave plate so that incident light to the first polarizationdependent control element 15a is horizontally polarized. However, when light passes through the second half-wave plate, the polarization plane is again rotated by 90 degrees, so that incident light to the second light control element 24b is plane polarized in the vertical direction. Therefore, in this mode, the first light control element 24a transmits only light propagating at an angle close to the horizontal plane, which is opaque to light propagating at a wide angle with respect to the horizontal plane. However, since the light reaching the secondlight control element 15b has been returned to be vertical plane polarized light, the secondlight control element 15b does not absorb light. Thus, as shown in Fig. 17F, which is a schematic plan view of the display, the output from the display has a wide viewing angle in the horizontal direction but a narrow viewing angle in the vertical direction.

도 17에 도시되지는 않았지만 제4 모드에서는, 제1 반파장 판(24a)이 오프이고 제2 반파장 판(24b)은 온이다. 이러한 모드에서는, 제1 광 제어 소자(15a)는 수직으로 편광된 빛을 수신하기 때문에 흡수 효과가 없는 반면에, 제2 광 제어 소자(15b)는 수직면에 대해 큰 각도를 이루며 전파하는 빛에 대해 불투명하다(수평으로 편광된 빛을 수신하기 때문임). 이러한 모드에서는, 디스플레이는 수평 방향으로 좁은 관측각을 갖지만, 수직 방향으로는 넓은 관측각을 갖는다.Although not shown in FIG. 17, in the fourth mode, the first half-wave plate 24a is off and the second half-wave plate 24b is on. In this mode, the firstlight control element 15a has no absorption effect because it receives vertically polarized light, while the secondlight control element 15b has a large angle with respect to the vertical plane for light propagating. Opaque (because it receives horizontally polarized light). In this mode, the display has a narrow viewing angle in the horizontal direction but a wide viewing angle in the vertical direction.

따라서, 디스플레이(43)는 넓은 관측 범위를 갖는 공용 디스플레이 모드와, 제한된 관측 범위를 갖는 3가지 모드를 갖는다.Thus, thedisplay 43 has three modes, a common display mode with a wide viewing range, and a limited viewing range.

이러한 실시예의 변경에서는, (제2 파장판(24b)을 생략함으로써) 제2 편광 스위치가 생략될 수 있다. 이러한 변경에서는, 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)의 디스플레이 모드들만이 이용가능할 것이다 - 그러나 그러한 디스플레이는 제1 파장판(24a)을 적절히 스위칭함으로써 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 사이를 스위칭할 수 있을 것이다.In a modification of this embodiment, the second polarization switch can be omitted (by omitting the second wave plate 24b). In this modification, only the display modes of FIGS. 17A and 17B will be available-but such a display can be switched between the common display mode and the private display mode by appropriately switching the first wave plate 24a. Will be able to switch.

2개의 광 제어 소자들과 파장판들의 다른 조합도 가능하다. 예를 들면, 도 16의 실시예를 변경하여, 두개의 편광-의존형 광 제어 소자들은, 편광기의 투과축에 거의 평행하거나 또는 거의 수직인 일 방향으로 평면 편광되고 동일 평면에 가까운 방향을 따라 전파하는 빛이 통과하되, 상이한 관측각 범위를 갖고 통과하도록 할 수 있다. 예를 들면, 제1 디바이스는 수직 평면에 대해 20°보다 더 큰 각도를 이루는 수평 편광된 빛을 흡수할 수 있는 한편, 광 제어 소자는 수직 평면에 대해 10° 이상의 각도를 이루는 수평 편광된 빛을 흡수할 수 있다. 이것은 넓은 관측각을 갖는 디스플레이 모드, 20°의 수평 관측각을 갖는 디스플레이 모드, 40°의 수평 관측각을 갖는 디스플레이 모드 사이에서 스위칭될 수 있는 디스플레이를 제공한다.Other combinations of two light control elements and waveplates are possible. For example, modifying the embodiment of FIG. 16, the two polarization-dependent light control elements are planar polarized in one direction that is nearly parallel or nearly perpendicular to the transmission axis of the polarizer and propagates along a direction near the same plane. Light can pass through, but with different viewing angle ranges. For example, the first device can absorb horizontally polarized light at an angle greater than 20 ° with respect to the vertical plane, while the light control element is capable of absorbing horizontally polarized light at an angle of at least 10 ° with respect to the vertical plane. Can absorb. This provides a display that can be switched between a display mode with a wide viewing angle, a display mode with a horizontal viewing angle of 20 °, and a display mode with a horizontal viewing angle of 40 °.

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이(44)를 도시한 것이다. 이 디스플레이는 자동 입체 영상 개인 디스플레이 모드(autostereoscopic private display mode)를 제공할 수 있다.18 shows adisplay 44 according to another embodiment of the present invention. This display may provide an autostereoscopic private display mode.

도 18의 디스플레이(44)의 구조는 일반적으로 도 14의 디스플레이(21')의 디스플레이 구조와 유사하다. 그 구조는 또한 디스플레이 패널(22), 및 이 디스플레이 패널의 전방에 배치된 본 발명의 광 제어 소자(15)를 포함한다. 디스플레이 패널과 관측자 사이에 편광 스위치가 제공된다. 화상 디스플레이 패널(22)은 백라이트(도시되지 않음)에 의해 조명된 투과형 디스플레이 패널 또는 방출형 디스플레이 패널일 수 있다. 도 18에서, 디스플레이 패널과 광 제어 소자 사이에 배치된 선형 편광기(23) 및 스위칭가능한 반파장 판(24)에 의해 편광 스위치가 형성된다. 또, 소자들의 순서는 도 18에 도시된 순서에 한정되지 않으며, 소자들은 예를 들면 다음의 순서 - 백라이트, 광 제어 소자, 스위칭가능한 파장판, 편광기, 및 디스플레이 패널 - 대로 배치될 수 있으며, 이 순서는 후면-배리어(rear-barrier) 디스플레이를 제공한다.The structure of thedisplay 44 of FIG. 18 is generally similar to the display structure of thedisplay 21 ′ of FIG. 14. The structure also includes adisplay panel 22 and thelight control element 15 of the present invention disposed in front of the display panel. A polarization switch is provided between the display panel and the viewer. Theimage display panel 22 may be a transmissive display panel or an emissive display panel illuminated by a backlight (not shown). In Fig. 18, a polarization switch is formed by thelinear polarizer 23 and the switchable half-wave plate 24 disposed between the display panel and the light control element. In addition, the order of the elements is not limited to the order shown in FIG. 18, and the elements may be arranged in the following order, for example, a backlight, a light control element, a switchable wave plate, a polarizer, and a display panel. The order provides a rear-barrier display.

본 실시예에서, 광 제어 소자(15)의 편광 영역들(16)은 그들이 편광기(23)의 투과축에 수직인 방향으로 평면 편광된 빛을 투과할 수 있도록 배열된다. 스위칭가능한 반파장 판의 광축은 편광기(23)의 투과축에 대해 45°로 배열된다. 도 18에서, 편광기(23)는 그의 투과축이 y-축에 평행하게 배치되고, 광 제어 소자의 편광판들(16)은 그들의 투과축이 x-축에 평행하게 배치되지만, 디스플레이는 이러한 특정 구성에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, thepolarization regions 16 of thelight control element 15 are arranged such that they can transmit plane polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis of thepolarizer 23. The optical axis of the switchable half-wave plate is arranged at 45 ° with respect to the transmission axis of thepolarizer 23. In Fig. 18, thepolarizer 23 has its transmission axis arranged parallel to the y-axis, and thepolarizing plates 16 of the light control element have their transmission axis arranged parallel to the x-axis, but the display has this particular configuration. It is not limited to.

반파장 판이 온인 경우에, 편광기(23)에 의해 y-방향으로 평면 편광된 빛은 스위칭가능한 반파장 판(24)에 의해 그것의 편광 평면이 90° 만큼 회전된다. 따라서, 스위칭가능한 반파장 판을 떠난 빛은 x-방향으로 평면 편광되며, 그 결과 광 제어 소자(15)에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서 디바이스는 공용 디스플레이 모드로 동작한다.When the half-wave plate is on, the light polarized in the y-direction by thepolarizer 23 is rotated by 90 ° by its switchable half-wave plate 24. Thus, the light leaving the switchable half-wave plate is plane polarized in the x-direction, and as a result is not affected by thelight control element 15. The device therefore operates in the common display mode.

스위칭가능한 반파장 판이 오프인 경우에는, 이것은 편광기(23)에 의해 투과된 빛의 편광 평면에 대해서 영향을 미치지 않으므로, y-방향으로 평면 편광된 빛이 광 제어 소자(15)에 입사한다. 광 제어 소자(15)의 편광 영역들(16)이 y-방향으로 평면 편광된 빛을 흡수하기 때문에, 광 제어 소자는 xz-평면에 가깝게 전파되어 소자(15)의 투명 영역(17)을 통해 통과할 수 있는 빛만을 투과시킬 것이다. 따라서 디바이스는 이전에 설명된 바와 같이 개인 디스플레이 모드로 동작한다. 도 18의 디스플레이에서, 임의의 적절한 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 디스플레이 패널(22)이 구동되어 2개의 비월주사된 화상들을 표시한다. 2개의 화상들은 입체 영상 화상 쌍의 좌안 화상 및 우안 화상이다. 비월 주사는 도 18에 문자 "R" 및 "L"에 의해 개략적으로 도시되어 있으며 이 문자들은 우안 화상과 좌안 화상을 각각 표시해주는 화소의 컬럼들을 나타낸다.When the switchable half-wave plate is off, this does not affect the polarization plane of the light transmitted by thepolarizer 23, so that the plane polarized light in the y-direction enters thelight control element 15. Since thepolarization regions 16 of thelight control element 15 absorb plane-polarized light in the y-direction, the light control element propagates close to the xz-plane, through thetransparent region 17 of theelement 15. Only light that can pass through will be transmitted. The device thus operates in a personal display mode as previously described. In the display of Fig. 18, thedisplay panel 22 is driven by any suitable driving means (not shown) to display two interlaced images. The two images are the left eye image and the right eye image of the stereoscopic image image pair. Interlaced scanning is schematically illustrated by the letters "R" and "L" in FIG. 18, which represent columns of pixels that respectively display a right eye image and a left eye image.

광 제어 소자(15)의 두께 및 투명 영역(17)의 폭은, 광 제어 소자(15)가 y-방향에 평행하게 평면 편광된 빛에 대해 시차 배리어로서 작용하도록 선택된다. 시차 배리어는 디스플레이 패널(22) 상에 표시된 2개의 화상들을 분리함으로써, 관측자의 좌안이 좌안 화상을 보고, 관측자의 우안이 우안 화상을 보도록 한다. 일반적으로 광 제어 소자(15)의 투명 영역의 폭은, 광 제어 소자/시차 배리어의 피치 p가 시차 배리어가 2개의 화상을 정확하게 분리하는 것을 보장할 수 있게 선택된다.The thickness of thelight control element 15 and the width of thetransparent region 17 are selected such that thelight control element 15 acts as a parallax barrier for plane polarized light parallel to the y-direction. The parallax barrier separates the two images displayed on thedisplay panel 22 so that the observer's left eye sees the left eye image and the observer's right eye sees the right eye image. In general, the width of the transparent area of thelight control element 15 is chosen so that the pitch p of the light control element / parallax barrier can ensure that the parallax barrier correctly separates the two images.

따라서, 디바이스(44)의 개인 디스플레이 모드는 자동 입체 영상 디스플레이 모드가 될 수 있다. 그러므로 디스플레이(44)는 개인 자동 입체 영상 디스플레이 모드와 공용 2차원 디스플레이 모드 사이에서 스위칭가능하다. 도 18의 디스플레이는 개인 2차원 디스플레이 모드에서 사용될 수도 있다. 이를 달성하기 위해, 2개의 비월주사된 화상들이 아니라 단일의 화상이 디스플레이 패널(22) 상에 표시된다.Thus, the personal display mode of thedevice 44 may be an automatic stereoscopic image display mode. Therefore, thedisplay 44 is switchable between the personal automatic stereoscopic image display mode and the common two-dimensional display mode. The display of FIG. 18 may be used in personal two dimensional display mode. To accomplish this, a single image is displayed on thedisplay panel 22 rather than two interlaced images.

도 18의 실시예는 소자들을 상술한 것과 같이 적절한 순서로 배열하는 것에 의해 후면 배리어 디스플레이에도 적용할 수 있고, 또는 이중 관측(dual-view) 디스플레이에도 적용할 수 있다.18 may be applied to a rear barrier display by arranging the elements in an appropriate order as described above, or may be applied to a dual-view display.

디스플레이(44)의 화상 디스플레이 패널(22)은 통상적으로 수십 화소의 깊이 및 수십 화소의 폭을 가질 것이다. 광 제어 소자(15)의 편광 영역들(16)은 디바이스가 그의 자동 입체 영상 개인 모드에서 동작하고 있을 때 시차 배리어의 불투명 부분을 형성하며, 그에 따라 화상 디스플레이 패널(도 19의 종이 면 속으로)의 전체 깊이에 걸쳐 연장해야만 한다. 또한, 자동 입체 영상 디스플레이의 시차 배리어의 불투명 부분은 통상적으로 디스플레이의 화상 디스플레이 패널의 적어도 한개의 화소 폭을 가진다. 따라서, 화상 제어 소자(15)의 편광 영역들(16)은 모두 폭이 넓어야만 하며(디스플레이 패널(22)의 적어도 하나의 화소와 동일한 폭을 가짐), 높이는 높아야만 한다(많은 화소들만큼의 깊이를 가짐). 편광 영역(16)을 형성하는 편광 재료의 세그먼트들이 그 전체에 걸쳐서 편광 재료로 이루어져 있다면, 도 18에서 제안된 것처럼, 그 세그먼트들은 광이 세그먼트의 전체 두께를 통해 통과할 때에 두 개의 편광 상태들 모두의 빛을 흡수할 것이며, 이것은 공용 모드에서 디바이스의 성능을 떨어뜨릴 것이다.Theimage display panel 22 of thedisplay 44 will typically have a depth of tens of pixels and a width of tens of pixels. Thepolarization regions 16 of thelight control element 15 form an opaque portion of the parallax barrier when the device is operating in its autostereoscopic image personal mode, and thus an image display panel (into the paper plane of FIG. 19). It must extend over the full depth of. Also, the opaque portion of the parallax barrier of an autostereoscopic image display typically has at least one pixel width of the image display panel of the display. Thus, thepolarization regions 16 of theimage control element 15 must all be wide (having the same width as at least one pixel of the display panel 22) and must be high (as many pixels as possible). Depth). If the segments of polarizing material formingpolarization region 16 are made of polarizing material throughout, then as suggested in FIG. 18, the segments may have both polarization states as light passes through the entire thickness of the segment. Will absorb light, which will degrade the device's performance in common mode.

도 19의 (a) 및 (b)는 이 문제를 극복할 수 있는 한가지 방법을 도시한다. 도 19의 (a)는 본 발명의 수정된 광 제어 소자(15")를 도시하는데, 이 소자는 도 4의 광 제어 소자와 대체로 유사하지만 편광 영역(16)이 폭 전체에 걸쳐서 편광 재료로 형성되어 있지는 않다. 그 대신, 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 각각의 편광 영역(16)은 U자형 또는 역 U자형의 단면을 갖는 채널에 배열된 편광 재료로 형성되어 있다. 채널의 내부는 광 투과성(light-transmissive) 재료(46)로 채워진다. 편광 영역(16)은 광투과 재료 영역(17)에 의해 다시 분리된다. 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 편광 영역(16)을 배치하는 것은 흡수되도록 의도된 편광의 광에 아무런 영향도 미치지 않을 것이다 - 이 흡수는 도 4의 제어 소자(15)에서 만큼 도 19의 제어 소자(15")에서도 잘 일어날 것이다. 그러나, 편광 재료의 두께가 도 19의 실시예에서보다 훨씬 작으므로, 도 19의 (a)의 광 제어 소자(15")의 편광 영역(16)은 흡수되지 않도록 의도되 편광의 광을 상당한 정도로 흡수하지는 않을 것이다.19 (a) and (b) show one way to overcome this problem. FIG. 19A shows a modifiedlight control element 15 "of the present invention, which is generally similar to the light control element of FIG. 4 but with thepolarization region 16 formed of a polarizing material throughout its width. Instead, eachpolarization region 16 is formed of a polarizing material arranged in a channel having a U-shaped or inverted U-shaped cross section, as shown in Fig. 19A. Is filled with a light-transmissive material 46. Thepolarization region 16 is again separated by the lighttransmission material region 17. Thepolarization region 16 as shown in Fig. 19A. Disposing will have no effect on the light of the polarization intended to be absorbed-this absorption will occur as well on thecontrol element 15 "of FIG. 19 as on thecontrol element 15 of FIG. However, since the thickness of the polarizing material is much smaller than in the embodiment of FIG. 19, thepolarization region 16 of thelight control element 15 ″ of FIG. 19A is not intended to be absorbed so that the light of the polarization is to a considerable extent. It will not absorb.

도 19의 (b)는 도 19의 (a)의 광 제어 소자(15")의 한 제조 방법을 도시한다. 이 방법에서, 제어 소자(15")는 기판(33) 상에 위치한 투명 재료의 층으로 만들어진다. 투명 막의 선택된 영역들은, 예컨대 포토레지스트 재료의 조사(irradiation)나 위에서 기술한 선택적 제거 기술을 이용하여 제거된다. 투명 재료에서 U자형 채널(47)을 규정하도록 재료가 제거된다. 그 결과로 나오는 채널(47)은 염료를 포함하는 액정으로 이후에 채워지는데, 이 액정은 편광 재료로서 작용하여 규정된 선형 편광된 빛을 흡수한다. 이 액정 재료는 도 11의 (a) 및 (b)를 참조로 상기 기술된 임의의 방법들에 의해 정렬될 수 있다.Fig. 19B shows one method of manufacturing thelight control element 15 "in Fig. 19A. In this method, thecontrol element 15" is made of a transparent material located on thesubstrate 33. Figs. Are made of layers. Selected areas of the transparent film are removed using, for example, irradiation of photoresist material or the selective removal techniques described above. The material is removed to define theU-shaped channel 47 in the transparent material. The resultingchannel 47 is subsequently filled with a liquid crystal containing dye, which acts as a polarizing material to absorb the defined linearly polarized light. This liquid crystal material can be aligned by any of the methods described above with reference to Figs. 11A and 11B.

도 19의 (a)의 광 제어 소자(15")는 또한 하나의 편광 상태의 빛을 차단하지만 직교 편광 상태의 빛을 투과시키는 재료의 층으로 제작될 수 있다. 이러한 층의 영역들은, 예컨대 도 12의 (b)를 참조하여 위에서 기술된 바와 같이 U자형의 영역들 남기면서 제거되고, 그 다음에 투과 재료가 피착된다.Thelight control element 15 "of Fig. 19A can also be made of a layer of material that blocks light in one polarization state but transmits light in an orthogonal polarization state. It is removed leaving U-shaped regions as described above with reference to 12 (b), and then a transmissive material is deposited.

도 20은 본 발명의 또 다른 디스플레이(48)를 도시한다. 이것은 개인 화상들(private images)을 두 개의 개별 관측자들(45A, 15B)에게 디스플레이할 수 있다.20 shows anotherdisplay 48 of the present invention. This may display private images to twoseparate observers 45A and 15B.

디스플레이(48)는 백라이트(25)에 의해 조명되는 투과형 화상 디스플레이 패널(22)을 포함한다. 백라이트(25)와 디스플레이 패널(22) 사이에는 제1 광 제어 소자(15a), 제2 광 제어 소자(15b) 및 편광 스위치가 배치된다. 도 20에서 편광 스위치는 스위칭가능한 반파장 판(24)과 제2 광 제어 소자(15b)와 디스플레이 패널 간에 제공되는 선형 편광기(23)로 형성된다. 스위칭가능한 반파장 판은 그 광축이 편광기(23)의 투과축에대해 45°로 배열된다. 편광기(23)는 디스플레이 패널(22)의 입력 편광기가 될 수 있다.Thedisplay 48 includes a transmissiveimage display panel 22 illuminated by abacklight 25. The firstlight control element 15a, the secondlight control element 15b, and a polarization switch are disposed between thebacklight 25 and thedisplay panel 22. The polarization switch in FIG. 20 is formed of alinear polarizer 23 provided between the switchable half-wave plate 24 and the secondlight control element 15b and the display panel. The switchable half-wave plate has its optical axis arranged at 45 ° with respect to the transmission axis of thepolarizer 23. Thepolarizer 23 may be an input polarizer of thedisplay panel 22.

제1 광 제어 소자는, 모든 방향은 아니지만, 일부 방향으로 전파하는 제1 선형 편광된 빛을 차단하고, 제1 편광에 수직인 제2 선형 편광된 빛에는 영향을 미치지 못한다. 제2 광 제어 소자는 모든 방향은 아니지만, 일부 방향으로 전파하는 제2 선형 편광된 빛을 차단하고, 제1 선형 편광된 빛에는 영향을 미치지 못한다. 편광기(23)는 제1 또는 제2 선형 편광 중 하나를 막도록 배치된다.The first light control element blocks the first linearly polarized light propagating in some directions, but not all directions, and does not affect the second linearly polarized light perpendicular to the first polarization. The second light control element blocks the second linearly polarized light propagating in some directions, but not all directions, and does not affect the first linearly polarized light. Thepolarizer 23 is arranged to block either the first or second linearly polarized light.

도 20의 실시예에서, 제1 광 제어 소자(15a)는 수평으로 편광된 빛의 각도 범위를 제어하는데 효과적이나 수직으로 평면 편광된 빛에 대한 흡수 효과는 없고, 제2 광 제어 소자(15b)는 수직으로 편광된 빛의 각도 범위를 제어하는데 효과적이나 수평으로 평면 편광된 빛에 대한 흡수 효과는 없으며, 편광기(23)는 그 투과축이 수직으로 배열된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 배향에만 한정되지는 않는다.In the embodiment of FIG. 20, the firstlight control element 15a is effective to control the angular range of the horizontally polarized light but has no absorption effect on the vertically plane polarized light, and the secondlight control element 15b. Is effective in controlling the angular range of vertically polarized light, but has no absorption effect on horizontally planar polarized light, and thepolarizer 23 has its transmission axis arranged vertically. However, the present invention is not limited to this particular orientation.

도 4의 광 제어 소자(15)에서, 편광 영역(16)은 그 면이 광 제어 소자의 입력 및 출력면들에 평행하게 배치된다. 그러나 본 발명은 이러한 특정 배향에만 한정되지는 않는다. 도 20의 광 제어 소자에서, 제1 및 제2 광 제어 소자(15a, 15b)의 편광 영역들(16)은 이 제어 소자들의 입력 및 출력면들에 수직하게 되도록 배열되지 않는다. 두 개의 광 제어 소자들(15a, 15b)의 편광 영역들(16)의 배향은, 제1 광 제어 소자(15a)가 수평으로 편광된 빛을 유도하는 방향이 제2 광 제어 소자가 수직으로 편광된 빛을 보내는 방향과 다르게 되도록 배열된다. 도 20의 특정 실시예에서, 제1 광 제어 소자(15a)는 디스플레이의 축에 대해 약 +30°에 중심을 둔 좁은 각도 범위 내에서 수평으로 편광된 빛을 통과시키고 제2 광 제어 소자(15b)는 디스플레이축에 약 -30°에 중심을 둔 좁은 각도 범위 내에서 수직으로 편광된 빛을 통과시킨다.In thelight control element 15 of FIG. 4, thepolarization region 16 is arranged parallel to the input and output surfaces of the light control element. However, the present invention is not limited to this particular orientation. In the light control element of FIG. 20, thepolarization regions 16 of the first and secondlight control elements 15a, 15b are not arranged to be perpendicular to the input and output surfaces of these control elements. The orientation of thepolarization regions 16 of the twolight control elements 15a and 15b is such that the direction in which the firstlight control element 15a induces horizontally polarized light is vertically polarized by the second light control element. It is arranged to be different from the direction of sending the light. In the particular embodiment of FIG. 20, the firstlight control element 15a passes through the horizontally polarized light within a narrow angle range centered at about + 30 ° with respect to the axis of the display and the second light control element 15b. ) Passes vertically polarized light within a narrow angular range centered about -30 ° to the display axis.

도 20의 광 제어 소자(15a, 15b)는 도 4의 광 제어 소자와 유사한 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 편광판의 층들이 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 적층될 수 있고, 상기 적층은 적층의 상부 표면에 대해서 90°이외의 각도로도 절단될 수 있다.Thelight control elements 15a and 15b of FIG. 20 can be manufactured in a similar manner to the light control element of FIG. For example, the layers of the polarizing plate may be stacked as shown in FIG. 8B, and the stack may be cut at an angle other than 90 ° with respect to the top surface of the stack.

디스플레이(48)의 동작의 한 모드에서, 스위칭가능 반파장 판(22)이 오프된다. 그러므로, 이를 통과하는 광의 편광에 영향을 미치지 않는다. 이 모드에서, 제1 편광 의존 광 제어 소자(15a)는 편광기(23)에 의해 투과된 수직 편광된 광에 영향을 미치지 않기 때문에 효과적으로 디스에이블된다. 제1 광 제어 소자(15a)는 수평 편광된 광의 각도 범위을 제어하지만 이는 편광기(23)에 의해 차단된다. 수직 편광된 광은 제2 광 제어 소자(15b)로부터 출력되어 제2 관측자(45B) 각도 범위로 지향되고 편광기(23)를 통과한다. 그러므로, 이 디스플레이 모드에서 제2 사용자(45B)는 디스플레이 패널(22)에 디스플레이되는 이미지를 보게 되지만, 제1 사용자는 어두운 디스플레이 패널을 보게 된다.In one mode of operation of thedisplay 48, the switchable half-wave plate 22 is turned off. Therefore, it does not affect the polarization of the light passing therethrough. In this mode, the first polarization dependentlight control element 15a is effectively disabled because it does not affect the vertically polarized light transmitted by thepolarizer 23. The firstlight control element 15a controls the angular range of the horizontally polarized light but it is blocked by thepolarizer 23. The vertically polarized light is output from the secondlight control element 15b and directed to thesecond observer 45B angle range and passes through thepolarizer 23. Therefore, in this display mode, thesecond user 45B sees the image displayed on thedisplay panel 22, while the first user sees the dark display panel.

반파장 판(24)이 온되는 경우, 광의 편광 면이 90° 회전시키도록 기능한다. 따라서, 백라이트로부터의 광의 수평 면 편광된 성분은 반파장 판(24)에 의해 수직 면 편광된 광으로 변환되고 편광기를 통과한다. 이 광은 제1 광 제어 소자(15a)에 의해 제1 관측자(45A)를 향한다. 백라이트(25)로부터 광의 수직 면 편광된 성분은 반파장 판(24)에 의해 수평 편광된 광으로 변환되어 편광기(23)에 의해 차단된다. 그러므로 반파장 판(24)이 온되면, 제1 사용자가 디스플레이 패널(22)에 디스플레이되는 이미지를 보는 반면에, 제2 사용자는 어두운 디스플레이 패널을 보게 된다.When the half-wave plate 24 is turned on, it functions to rotate the polarization plane of light by 90 degrees. Thus, the horizontal plane polarized component of the light from the backlight is converted to vertical plane polarized light by thehalf wave plate 24 and passes through the polarizer. This light is directed to thefirst observer 45A by the firstlight control element 15a. The vertically polarized component of the light from thebacklight 25 is converted into horizontally polarized light by the half-wave plate 24 and blocked by thepolarizer 23. Therefore, when the half-wave plate 24 is turned on, the first user sees the image displayed on thedisplay panel 22 while the second user sees the dark display panel.

각 사용자에게 개인 화상을 디스플레이하는 것이 요구된다면, 파장 판은 온과 오프 사이에서 빠르게 스위칭되고, 패널 상에 디스플레이되는 이미지가 반파장 판의 스위칭과 동기화되어 스위칭되어, 파장 판이 오프되는 동안 제1 이미지가 항상 디스플레이되고 파장 판이 온되는 동안 제2 이미지가 항상 디스플레이된다. 스위칭이 충분히 빠르게 실행되면, 각 사용자는 깜빡거림없이 상이한 이미지를 볼 것이다.If each user is required to display a personal image, the wavelength plate is quickly switched between on and off, and the image displayed on the panel is switched in synchronization with the switching of the half-wave plate, so that the first image while the wavelength plate is off Is always displayed and the second image is always displayed while the wavelength plate is on. If the switching runs fast enough, each user will see a different image without flickering.

상이한 디스플레이 모드에서, 디스플레이(48)는 단일 이미지를 사용자 양자에게 디스플레이할 수 있다. 이는 디스플레이 패널(22) 상에 디스플레이되는 이미지의 변화없이 파장 판이 온 및 오프 상태 사이에서 빠르게 스위칭되어 실행될 수 있다. 또한, 이 디스플레이 모드는 중간 제어 전압을 파장 판에 인가하여 제로(0)이상 λ/2 이하의 지연을 가짐으로써 얻어질 수 있다. 이 디스플레이 모드에서, 백라이트로부터의 광의 수평 편광 성분 및 수직 편광 성분은 스위칭가능 반파장 판(24)에 의해 원형 또는 타원 편광된 성분으로 변환될 것이므로, 각각의 성분은 편광기(23)에 의해 부분적으로 투과될 것이다.In different display modes, thedisplay 48 can display a single image to both users. This can be done by quickly switching the wavelength plate between on and off states without changing the image displayed on thedisplay panel 22. This display mode can also be obtained by applying an intermediate control voltage to the wave plate and having a delay of zero or more and lambda / 2 or less. In this display mode, the horizontal and vertical polarization components of the light from the backlight will be converted into circular or elliptical polarized components by the switchable half-wave plate 24, so that each component is partially by thepolarizer 23. Will be transmitted.

도 20에서는 이중 관측 디스플레이를 제공하기 위하여, 상이한 관측차에게 상이한 뷰를 지향시키는 디스플레이(48)를 도시한다. 디스플레이(48)는 대안적으로 한 관측자에게 2개의 상이한 이미지가 지향되도록 배열되어 관측자의 한 눈은 한 이미지를 수신하고 관측자의 다른 눈은 다른 이미지를 수신하도록 할 수 있다. 이 경우에, 디스플레이는 디스플레이 상에 시간 순서로 입체 이미지쌍의 좌안 이미지 및 우안 이미지를 디스플레이함으로써 자동 입체 영상 디스플레이로서 동작할 수 있다.20 shows adisplay 48 that directs different views to different observations in order to provide a dual observation display. Thedisplay 48 may alternatively be arranged so that two different images are directed to one observer such that one eye of the observer receives one image and the other eye of the observer receives another image. In this case, the display can operate as an automatic stereoscopic image display by displaying the left eye image and the right eye image of the stereoscopic image pair on the display in chronological order.

디스플레이(48)(도시안됨)의 변형에서, 백라이트는 스위칭가능 방향성 백라이트이다. 제1 백라이트 제어 소자(15a)가 활성인 경우에는 백라이트가 주로 제1 광 제어 소자(15a)가 광을 투과하는 방향으로 광을 방출하지만, 제2 광 제어 소자(15b)가 활성인 경우에는 백라이트가 주로 제2 광 제어 소자(15b)가 광을 투과하는 방향으로 광을 방출한다. 본 실시예의 이점은 백라이트에 의해 방출되는 광이 보다 효과적으로 사용되어 동일한 백라이트로서 더 밝은 디스플레이를 이끌어낸다는 것이다. (본 명세서에서, "크로스토크(cross-talk)"란 용어는 제1 사용자(또는 사용자의 제1 눈)에 대하여 의도된 이미지가 제2 사용자(또는 제2 눈)에 대해 갖는 시인성(visibility) 또는 그 반대 경우를 의미한다).In a variation of display 48 (not shown), the backlight is a switchable directional backlight. When the firstbacklight control element 15a is active, the backlight emits light mainly in the direction in which the firstlight control element 15a transmits light, but when the secondlight control element 15b is active, the backlight Mainly emits light in a direction in which the secondlight control element 15b transmits light. The advantage of this embodiment is that the light emitted by the backlight is used more effectively, leading to a brighter display as the same backlight. (In this specification, the term "cross-talk" refers to the visibility that the image intended for the first user (or the first eye of the user) has for the second user (or the second eye). Or vice versa).

도 20의 실시예에서, 편광 스위치는 백라이트 내에서, 백라이트와 제1 광 제어 소자(15a) 사이, 제1 광 제어 소자(15a)와 제2 광 제어 소자(15b) 사이, 또는 디스플레이 패널(22) 앞에 선택적으로 설치될 수 있다.In the embodiment of FIG. 20, the polarization switch is provided within the backlight, between the backlight and the firstlight control element 15a, between the firstlight control element 15a and the secondlight control element 15b, or thedisplay panel 22. Can be optionally installed before).                    

또한 도 20의 실시예는 디스플레이 패널과 관측자 사이에 광 제어 소자를 설치함으로써, 예를 들어, 이미지 디스플레이 패널; 편광기; 스위칭가능 반파장 판; 제1 광 제어 소자 및 제2 광 제어 소자의 순서로 구성요소를 설치함으로써 구현될 수 있다. 구성요소가 이 순서로 배열되면, 방출형 디스플레이 또는 투과형 디스플레이(백라이트를 필요로 함)를 사용할 수 있다. 구성요소가 이 순서로 배열되는 경우, 이미지 디스플레이 패널이 출구(exit) 편광기를 구비하면 편광기는 이미지 디스플레이 패널의 출구 편광기에 의해 구성될 수 있다.In addition, the embodiment of FIG. 20 provides a light control element between a display panel and an observer, for example, an image display panel; Polarizers; Switchable half-wave plate; It can be implemented by installing the components in the order of the first light control element and the second light control element. When the components are arranged in this order, either an emissive display or a transmissive display (requires backlight) can be used. When the components are arranged in this order, the polarizer may be configured by the exit polarizer of the image display panel if the image display panel has an exit polarizer.

도 20의 실시예는 광 제어 소자와 정밀하게 정렬될 디스플레이 패널(22)을 필요로하지 않는 추가의 이점이 있다. 종래의 디스플레이에서는 이 구성요소의 정밀한 레지스트레이션(registration)이 필요하지만 본 실시예에서는 필요없게 된다.The embodiment of FIG. 20 has the additional advantage of not requiring adisplay panel 22 to be precisely aligned with the light control element. In a conventional display, precise registration of this component is required, but not required in this embodiment.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이(49)를 도시한다. 디스플레이(49)는, 한 상태에서, 특정 방향으로 전파하는 제1 선형 편광 광에 불투명하고 다른 방향으로 전파하는 제1 선형 편광 광을 투과시키면서 또한 제2의 직교 편광 광을 투과시키는 활성 광 제어 소자(50)를 포함한다. 따라서, 이 상태에서 광 제어 소자(50)는 도 4의 광 제어 소자(15)와 동일한 방식으로 작용한다. 그러나, 본 실시예에서 광 제어 소자(50)는 스위칭가능하고, 어떤 선형 편광의 광도 통과시키지 않는 제2 상태로 스위칭될 수 있다.21 shows adisplay 49 according to another embodiment of the present invention. Thedisplay 49 is, in one state, an active light control element that transmits a second orthogonal polarized light while transmitting a first linearly polarized light that is opaque to the first linearly polarized light propagating in a specific direction and propagating in another direction. And 50. Thus, in this state, thelight control element 50 acts in the same manner as thelight control element 15 of FIG. However, in this embodiment thelight control element 50 is switchable and can be switched to a second state that does not pass any linearly polarized light.

도 21의 디스플레이(49)에서, 광 제어 소자(50)는 백라이트(25)와 디스플레이(49)의 투과 디스플레이 패널(22) 사이에 배치된다. 선형 편광기(23)는 백라이트와 디스플레이 패널 사이에 설치되고, 이는 도 21에 도시한 바와 같이 광 제어 소자와 디스플레이 패널 사이 또는 백라이트와 광 제어 소자 사이에 배치될 수 있다. 편광기(23)가 도 21에 도시한 바와 같이 광 제어 소자(50)와 디스플레이 패널(22) 사이에 배치되는 경우에, 디스플레이 패널(22)이 입력 편광기를 구비하면 이는 편광기(23)로서 사용될 수 있다.In thedisplay 49 of FIG. 21, thelight control element 50 is disposed between thebacklight 25 and thetransmissive display panel 22 of thedisplay 49. Thelinear polarizer 23 is provided between the backlight and the display panel, which may be disposed between the light control element and the display panel or between the backlight and the light control element as shown in FIG. In the case where thepolarizer 23 is disposed between thelight control element 50 and thedisplay panel 22 as shown in FIG. 21, if thedisplay panel 22 has an input polarizer, it can be used as thepolarizer 23. have.

선형 편광기(23)의 투과축은 광 제어 소자(50)의 편광 영역의 투과축에 평행하게 배열된다. 도 21에서, 편광기(23)의 투과축 및 광 제어 소자(50)의 편광 영역(16)의 투과축은 x축에 평행하다.The transmission axis of thelinear polarizer 23 is arranged parallel to the transmission axis of the polarization region of thelight control element 50. In FIG. 21, the transmission axis of thepolarizer 23 and the transmission axis of thepolarization region 16 of thelight control element 50 are parallel to the x axis.

광 제어 소자(50)의 편광 영역(16)은 "게스트-호스트(guest-host)" 액정 재료로 형성된다. 예를 들어, 본 실시예에서 염료는 액정 재료에 용해되거나 화학적으로 부착된다. 염료는 흡수 상태 및 비흡수 상태 사이에서 스위칭가능하여 편광 영역이 흡수 상태와 비흡수 상태 사이에서 스위칭가능하도록 한다.Thepolarization region 16 of thelight control element 50 is formed of a "guest-host" liquid crystal material. For example, in this embodiment, the dye is dissolved or chemically attached to the liquid crystal material. The dye is switchable between the absorbed state and the non-absorbed state such that the polarization region is switchable between the absorbed state and the non-absorbed state.

도 22의 (a) 및 (b)는 도 21의 디스플레이(49)의 동작의 2개 모드를 나타낸다. 이 도면은 백라이트(25)와 광 제어 소자(50) 사이에 배치된 선형 편광기(23)를 나타내지만, 이는 장치의 동작에 영향을 미치지 않는다. 선형 편광기(23)는 x축에 평행한 투과축으로 배열된다. 도 22의 (b)에 도시된 모드에서, 액정 분자의 염료 분자는 x 방향을 따라 정렬되어 염료를 포함하는 영역(16)이 x 편광 광을 통과시키지 않도록 한다. 편광기(23)는 x 방향을 따라 면 편광되는 광을 투과하고, 이는 편광 영역(16)에서 흡수된다. 따라서, xz 평면을 따라 또는 근접하여 전파하는 광은 도 22의 (b)에서 경로 A로 도시한 바와 같이 광 제어 소자를 통과하지만, xz 평면에 대해 큰 각을 이루며 전파하는 광은 편광 영역(16)에 의해 흡수되어 개인 디스플레이 모드가 얻어진다. 이 모드에서 각도 범위는 투명 영역(17)의 폭과 광 제어 소자(50) 의 두께 사이의 비에 의존한다.22A and 22B show two modes of operation of thedisplay 49 of FIG. 21. This figure shows alinear polarizer 23 disposed between thebacklight 25 and thelight control element 50, but this does not affect the operation of the device. Thelinear polarizer 23 is arranged with a transmission axis parallel to the x axis. In the mode shown in FIG. 22B, the dye molecules of the liquid crystal molecules are aligned along the x direction such that theregion 16 containing the dye does not pass x polarized light. Thepolarizer 23 transmits light that is surface polarized along the x direction, which is absorbed in thepolarization region 16. Accordingly, the light propagating along or close to the xz plane passes through the light control element as shown by path A in FIG. 22 (b), but the light propagating at a large angle with respect to the xz plane is polarizedregion 16. Is absorbed to obtain a personal display mode. The angular range in this mode depends on the ratio between the width of thetransparent region 17 and the thickness of thelight control element 50.

도 22의 (a) 및 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이, 광학 제어 소자(50)에는 그 상부 및 하부면에 전극(51, 52)이 제공된다. 이들 전극은 액정층 양단에 전계를 인가하여 액정 분자 스스로 일반적으로 z방향으로 배향될 수 있도록 하는데 사용된다. 이는 염료 분자들이 액정 분자와 더불어 스스로 재배향 할 수 있도록 하고, 이에 따라 염료 분자들 또한 z 방향을 따라 정렬된다. 이러한 사항이 액정 재료의 영역(16) 내에 도시되어 있는 단선(short line)으로 도 22의 (a)에 표현되고 있다. 따라서, 편광기(23)에 의해 전파되는 x방향으로의 면 편광된 광은 액정 영역(16)에 의해 흡수되지 않으며, 도 22의 (a)에 도시된 바와 같이 공용 디스플레이 모드가 얻어진다.As shown in Figs. 22A and 22B, theoptical control element 50 is provided withelectrodes 51 and 52 on its upper and lower surfaces. These electrodes are used to apply an electric field across the liquid crystal layer so that the liquid crystal molecules can generally be aligned in the z direction. This allows the dye molecules to reorient themselves along with the liquid crystal molecules so that the dye molecules are also aligned along the z direction. This is represented in FIG. 22A by a short line shown in theregion 16 of the liquid crystal material. Therefore, the surface polarized light in the x direction propagated by thepolarizer 23 is not absorbed by theliquid crystal region 16, and a common display mode is obtained as shown in Fig. 22A.

본 실시예의 광학 제어 소자(50)는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예를들어, 그 전체 영역에 걸쳐 균일한 투명전극을 갖는 하부 기판(36)을 이용하여 도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)에 상술되고 있는 것처럼 제조될 수도 있다. 균일한 투명 전극을 갖는 제2 기판은 구조물 위에 놓여지고, 염료를 함유한 액정 재료가 리세스에 충전된다. 염료를 가지고 있는 액정 재료는 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)를 참조하여 상술한 방법 중 어느 하나의 방식으로 배향될 수도 있다. 이러한 구성 방식에서, 액정 재료는 포지티브 유전체 이방성을 가질 수 있으며 동질(homogeneously)로 정렬될 수 있으며, 혹은 네거티브 유전체 이방성을 가질 수도 있고 수직(homeotropically)으로 정렬될 수도 있다.Theoptical control element 50 of this embodiment can be manufactured in various ways. For example, it may be manufactured as described in Figs. 9A to 9C using thelower substrate 36 having the transparent electrode uniform over its entire area. A second substrate having a uniform transparent electrode is placed on the structure, and the liquid crystal material containing the dye is filled in the recess. The liquid crystal material having a dye may be oriented in any of the methods described above with reference to FIGS. 11A and 11B. In this configuration, the liquid crystal material may have positive dielectric anisotropy and may be homogeneously aligned, or may have negative dielectric anisotropy or may be homeotropically aligned.

스위칭가능한 광학 제어 소자의 제2 구성 방식은 패턴화된 정렬층을 사용하는 것이다. 이는 도 23의 (a) 및 도 23의 (b)에 도시되어 있다. 본 실시예에서 소자의 각각의 기판(36, 36′)에는 한 표면 위에 투명 전극이 제공되고 전극 위에 정렬막(도시생략)이 제공된다. 정렬층이 패턴화되면, 다음에 기판들이 액정층의 바람직한 두께와 동일한 거리로 분리되면서 서로 평행하게 정렬된다. 이어서 기판 사이의 갭은 염료를 포함한 액정 재료로 충전된다. 패턴화된 정렬층 때문에, 액정층 양단에 전압이 전혀 인가되지 않을 경우에는 2개의 서로 상이한 정렬을 갖는 영역들이 채택된다. 영역(53)에서, 액정 분자와, 이에 따르는 염료 분자들은 거의 z 방향으로 정렬된다. 그러나, 영역(54)에서, 액정 분자들은 거의 x 방향으로 정렬되고(수평 정렬;planar alignment), 따라서, 염료 분자들 또한 이 방향으로 정렬된다. 그 결과, 영역(54)는 x 방향으로 면 편광되는 광에 대한 흡수 영역으로 동작하게 된다.A second configuration of the switchable optical control element is to use a patterned alignment layer. This is illustrated in FIGS. 23A and 23B. In this embodiment, eachsubstrate 36, 36 'of the device is provided with a transparent electrode on one surface and an alignment film (not shown) on the electrode. Once the alignment layer is patterned, the substrates are next aligned parallel to each other, separated by a distance equal to the desired thickness of the liquid crystal layer. The gap between the substrates is then filled with liquid crystal material, including the dye. Because of the patterned alignment layer, regions having two different alignments are adopted when no voltage is applied across the liquid crystal layer. Inregion 53, the liquid crystal molecules, and therefore the dye molecules, are aligned in the nearly z direction. However, inregion 54, the liquid crystal molecules are almost aligned in the x direction (planar alignment), and therefore the dye molecules are also aligned in this direction. As a result, theregion 54 operates as an absorption region for light polarized in the x direction.

전극(51, 52)을 통해 액정층 양단에 전계가 인가되는 경우, 수평 정렬을 갖는 영역(54)에서의 액정 분자들은 스스로 z 방향으로 재배향하게 되고, 염료 분자들 또한 재정렬되어 z 방향으로 놓여지게 된다. 이미 z 방향으로의 정렬이 존재하는 영역(53)에서 염료 분자들의 배향은 바뀌지 않는다. 그 결과, 전체 액정층은 도 23의 (a)에 도시한 바와 같이 x 방향으로 면 편광된 광에 대해 비흡수 상태(non-absorbing)가 된다.When an electric field is applied across the liquid crystal layer through theelectrodes 51 and 52, the liquid crystal molecules in theregion 54 having the horizontal alignment are themselves redirected in the z direction, and the dye molecules are also rearranged and placed in the z direction. do. The orientation of the dye molecules does not change in theregion 53 where there is already an alignment in the z direction. As a result, the entire liquid crystal layer becomes non-absorbing with respect to light polarized in the x direction as shown in Fig. 23A.

도 24의 (a) 및 도 24의 (b)는 도 23의 (a) 및 도 23의 (b)의 변형 실시예를 보여주고 있다. 이 실시예에서, 정렬막이 아니라 전극(51, 52)이 패턴화된다. (정렬막들 및 기판들은 단순 명료화를 위해 도 24의 (a) 및 도 24의 (b)에서는 생략되고 있다). 정렬막들은 도 24의 (a)에 도시된 바와 같이 z 방향(수직 정렬; homeotropic alignment)의 액정 정렬을 발생시키도록 배열된다. 전극들 사이에 전계가 인가될 경우, 전극들 사이의 액정층 영역들은 수평 정렬을 채택하도록 재배향되며(x 방향과 평행), 반면에 전극들이 보이지 않는 영역들의 액정 재료는 자신의 초기 수직 정렬을 유지한다. 이러한 사항이 도 24의 (b)에 도시되고 있다. 전극들 사이의 액정층의 영역(54)에서, 액정층 양단에 전압이 인가될 경우, 액정 분자들은 수평 정렬을 채택하게 되고, 이로써 염료 분자들 또한 x 방향과 평행하게 자신들을 재배향시키게 된다. 그 결과, 영역(54)은 액정층 양단에 전압이 인가될 경우 x 방향으로 면편광된 광을 흡수할 수 있게 된다.24 (a) and 24 (b) show a modified embodiment of FIGS. 23 (a) and 23 (b). In this embodiment, theelectrodes 51 and 52, rather than the alignment film, are patterned. (The alignment films and the substrates are omitted in FIGS. 24A and 24B for the sake of clarity). The alignment films are arranged to generate liquid crystal alignment in the z direction (vertical alignment; homeotropic alignment) as shown in Fig. 24A. When an electric field is applied between the electrodes, the liquid crystal layer regions between the electrodes are redirected to adopt a horizontal alignment (parallel to the x direction), whereas the liquid crystal material of the regions where the electrodes are not visible has its initial vertical alignment. Keep it. This is illustrated in (b) of FIG. 24. In theregion 54 of the liquid crystal layer between the electrodes, when a voltage is applied across the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules adopt horizontal alignment, whereby the dye molecules also reorient themselves parallel to the x direction. As a result, theregion 54 can absorb light polarized in the x direction when a voltage is applied across the liquid crystal layer.

도 22의 (a) 내지 도 24의 (b)의 실시예들의 동작(operation)을 설명함에 있어, 액정 재료는 포지티브 이색성 염료(dichroic dye)를 포함하고 있는 것으로 한다. 액정 재료는 또한 네가티브 이색성 염료를 포함할 수도 있으며, 이 경우, 광학 제어 소자의 동작 모드는 반전(reverse)된다.In explaining the operation of the embodiments of Figs. 22A to 24B, it is assumed that the liquid crystal material contains a positive dichroic dye. The liquid crystal material may also comprise negative dichroic dyes, in which case the mode of operation of the optical control element is reversed.

또 다른 대안으로서, 면 내(in-plane) 평형 전계를 발생시키며 전압을 적절히 인가하여 기판에 평행한 면의 염료 분자와 액정 분자를 회전시키는 전극 구조를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 액정 분자와 염료 분자들은 x 방향을 따라 혹은 y 방향을 따라 스위칭될 수 있다.As another alternative, it is also possible to use an electrode structure which generates an in-plane equilibrium electric field and rotates the dye molecules and the liquid crystal molecules of the plane parallel to the substrate by appropriately applying a voltage. In this case, the liquid crystal molecules and the dye molecules may be switched along the x direction or along the y direction.

상술한 실시예에 사용된 액정 재료는 네마틱(nematic) 액정 혹은 스멕틱(smectic) 액정 재료 중 어느 하나가 될 수도 있다. 대안적으로는 쌍안정(bistable) 액정 재료가 사용될 수도 있으며, 이 경우, 액정 재료의 배향은 두 동작 상태 모두에서 안정적이므로, 전압의 인가는 한 동작 상태에서 다른 동작 상태로 재료를 스위칭시키는 데에 요구될 뿐이다.The liquid crystal material used in the above-described embodiment may be either a nematic liquid crystal or a smectic liquid crystal material. Alternatively, a bistable liquid crystal material may be used, in which case the orientation of the liquid crystal material is stable in both operating states, so the application of voltage is necessary to switch the material from one operating state to another. It is only required.

도 25a는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 광학 제어 소자(55)의 개략적 투시도이다. 본 실시예의 광학 제어 소자(55)는 활성 광학 제어 소자이며, 도 21에 도시된 광학 제어 소자(50)의 변형이다. 그 제어 소자는 흡수 상태와 비흡수 상태 사이에서 스위칭가능한 재료로 형성되는 복수의 편광 영역(16a, 16b)을 포함하고 있다. 편광 영역들(16a, 16b)은 하부 기판(56)과 상부 기판(57) 사이에 배치된다. 상부 기판과 하부 기판 상에는 전극(51, 52)이 각각 배치되며, 이들 전극은 액정층 양단에 전계를 인가하여 편광 영역(16a, 16b)이 자신들의 흡수 상태와 비흡수 상태 사이에서 스위칭하도록 하는데 사용된다. 인접 편광 영역(16a, 16b) 사이의 공간들은 투과성 재료로 충전된다.25A is a schematic perspective view of anoptical control element 55 according to a further embodiment of the present invention. Theoptical control element 55 of this embodiment is an active optical control element, which is a variation of theoptical control element 50 shown in FIG. The control element comprises a plurality ofpolarization regions 16a, 16b formed of a switchable material between an absorbed state and a non-absorbed state. Thepolarization regions 16a and 16b are disposed between thelower substrate 56 and theupper substrate 57.Electrodes 51 and 52 are disposed on the upper substrate and the lower substrate, respectively, and these electrodes are used to apply an electric field across the liquid crystal layer to cause thepolarization regions 16a and 16b to switch between their absorbed and non-absorbed states. do. The spaces betweenadjacent polarization regions 16a and 16b are filled with a transmissive material.

도 21의 실시예에서처럼, 편광 영역들(16a, 16b)은 액정 및 염료 분자를 포함하고 있다. 편광 영역 양단에 전계를 인가함으로써 편광 영역(16a, 16b)의 액정 분자들은 z 방향으로 스스로 배향하게 된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 이에 따라 염료 분자들은 스스로 액정 분자와 함께 재배향하게 되며, 또한 z 방향을 따라 정렬된다. 그 결과, 염료 분자들은 제어 소자(50)를 지나는 광의 y면 편광 성분 혹은 x면 편광 성분을 흡수하지 않게 된다. 그러면, 편광 영역들은 비흡수 상태에 있다.As in the embodiment of FIG. 21, thepolarization regions 16a and 16b include liquid crystal and dye molecules. By applying an electric field across the polarization region, the liquid crystal molecules of thepolarization regions 16a and 16b are themselves oriented in the z direction. As described above, the dye molecules are thus reoriented with the liquid crystal molecules themselves and are also aligned along the z direction. As a result, the dye molecules do not absorb the y plane polarization component or the x plane polarization component of the light passing through thecontrol element 50. The polarization regions are then in a nonabsorbed state.

도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 복수의 영역들(A 및 B)이 광 제어 소자로 정의된다. 영역들 A에서, 편광 영역들(16a)은 x-방향을 따라 연장하는 반면, 영역 B의 편광 영역들(16b)은 y-축을 따라 연장한다. 도 25b는 광학 제어 소자(55)의 영역에 걸쳐서 영역들 A와 영역들 B의 한가지 가능한 배치를 도시한다. 이 배치에서, 영역들 A와 영역들 B는 x- 및 y-방향 둘 모두를 따라 서로 번갈아 존재한다. 그러나 본 발명은 이 영역들의 이러한 특정 배치에만 제한되는 것은 아니며, 다른 배치들도 가능하다.As shown in Figs. 25A and 25B, the plurality of regions A and B are defined as light control elements. In regions A, thepolarization regions 16a extend along the x-direction, while thepolarization regions 16b in region B extend along the y-axis. 25B shows one possible arrangement of regions A and regions B over the region of theoptical control element 55. In this arrangement, regions A and regions B alternate with each other along both the x- and y-directions. However, the invention is not limited to this particular arrangement of these areas, other arrangements are possible.

어떠한 전압도 전극들(51) 및 전극들(52) 사이에 인가되지 않는 경우, 액정 분자들은 편광 영역(16a, 16b)의 방향들을 따라 정렬하고, 염료-분자들(dye-molecules)도 이러한 방향들을 따라 정렬한다. 그러므로, 영역 A에서, 그 염료 분자들은 x-방향을 따라 정렬되는 반면, 영역 B에서 그 염료 분자들은 y-방향을 따라 정렬된다. z-방향 또는 그에 근접한 방향을 따라 전파하는 광은 영역들 A 또는 영역들 B에 거의 흡수되지 않을 것이며, 광 제어 소자를 통해 투과될 것이다. 이는 x-평면 편광 성분 및 y-평면 편광 성분 둘 모두에 대해 그렇게 된다. 그러면 광학 제어 소자는 광각 출력 범위를 갖는 공용 모드로 된다.If no voltage is applied between theelectrodes 51 and theelectrodes 52, the liquid crystal molecules align along the directions of thepolarization regions 16a and 16b, and dye-molecules are also in this direction. Sort along. Therefore, in region A, the dye molecules are aligned along the x-direction, while in region B the dye molecules are aligned along the y-direction. Light propagating along the z-direction or in a direction close thereto will hardly be absorbed in regions A or B and will be transmitted through the light control element. This is so for both the x-plane polarization component and the y-plane polarization component. The optical control element is then put into a common mode with a wide angle output range.

편광 영역들(16a, 16b)이 흡수 모드로 스위칭되면, 도 22의 (a) 및 도 22의 (b)에 관해 앞서 설명된 바와 같이, 영역들 A의 편광 영역들(16a)은 x-축을 따라 평면-편광된 광에 불투명한데, 그 이유는 이 편광 성분이 x-방향을 따라 정렬된 염료 분자들에 의해 흡수되기 때문이다. 그러므로, 영역 A가 x-z 평면을 따라 또는 그에 근접하게 전파하는 x-편광된 광을 투과하지만, x-z 평면에 대해 큰 각을 이뤄 전파하는 x-편광된 광이 편광 영역들(16a)에 의해 흡수된다. 그러므로, 영역 A가 두 편광 성분들을 광각도 범위로 통과시키는 공용 모드와 y-편광 성분을 큰 각도 범위로 통과시키지만 x-편광 성분을 좁은 각도 범위로 통과시키는 개인 모드 간에 스위칭될 수 있다.When thepolarization regions 16a and 16b are switched to the absorption mode, as described above with respect to Figs. 22A and 22B, thepolarization regions 16a of the regions A are in the x-axis. It is thus opaque to plane-polarized light, since this polarization component is absorbed by the dye molecules aligned along the x-direction. Therefore, while region A transmits x-polarized light propagating along or close to the xz plane, x-polarized light propagating at a large angle with respect to the xz plane is absorbed by thepolarization regions 16a. . Therefore, the area A can be switched between the common mode for passing the two polarization components in the wide angle range and the personal mode for passing the y-polarization component in the large angle range but passing the x-polarization component in the narrow angle range.

역으로, 그 내에서 염료 분자들이 y-방향을 따라 정렬되는, 영역들 B의 편광 영역(16b)이 흡수 모드로 스위칭될 경우, 광이 y-z평면을 따라 또는 그에 근접하여 전파한다면 y-편광 성분을 통과시킬 것이다. 그러나, 앞서 도 21, 도 22의 (a) 및 도 22의 (b)를 참조하여 설명된 것과 동일한 방식으로, y-z 평면에 대해 큰 각을 이루며 전파하는 y-편광 성분의 광은 편광 영역들(16b)에서 흡수될 것이다. 그러므로, 영역 B가, 두 편광 성분들의 광이 광각도 범위로 전달되는 공용 모드와, y-편광 성분이 협각도 범위로 전달되지만 x-편광 성분이 광각도 범위로 전달되는 개인 모드 간에 스위칭가능하다.Conversely, if thepolarization region 16b of regions B, in which the dye molecules are aligned along the y-direction, is switched to an absorption mode, the y-polarization component if the light propagates along or close to the yz plane Will pass. However, in the same manner as described above with reference to FIGS. 21, 22 (a) and 22 (b), the light of the y-polarized component propagating at a large angle with respect to the yz plane is polarized regions ( In 16b). Therefore, region B is switchable between the common mode in which the light of the two polarization components is transmitted in the wide angle range and the personal mode in which the y-polarization component is transmitted in the narrow angle range but the x-polarization component is transmitted in the wide angle range. .

도 25c가 디스플레이에 통합된 도 25a 및 도 25b의 광 제어 소자(55)를 도시한다. 그 디스플레이는 예를 들어, 액정 디스플레이 디바이스인 화상 디스플레이 디바이스(22)를 포함한다. 광 제어 소자(55)는 디스플레이 디바이스(22)의 앞에 배치되고, 스위칭가능한 편광 회전기(58)(예를 들어, 스위칭가능한 반파장 판)가 디스플레이 디바이스(22)와 광 제어 소자(55) 간의 광학 경로에 배치된다.25C shows thelight control element 55 of FIGS. 25A and 25B incorporated into a display. The display includes animage display device 22 which is, for example, a liquid crystal display device. Thelight control element 55 is disposed in front of thedisplay device 22, and a switchable polarization rotator 58 (eg, a switchable half-wave plate) is provided between thedisplay device 22 and thelight control element 55. Is placed on the path.

디스플레이 디바이스(22)가 출구 편광기(exit polarizer)를 통합하여 실질적으로 평면-편광된 광을 방출하거나, 그렇지 않으면, 선형 편광기(linear polarizer)가 디스플레이 디바이스와 편광 회전기 간에 배치되는 것으로 가정한다. 이 광 제어 소자(55)는 디스플레이 디바이스(또는 편광기)를 떠나는 광의 편광면이 영역들 A 또는 영역들 B 중 어느 하나의 편광 영역의 방향과 평행하게 되도록 정렬된다. 이 예에서, 이 디스플레이 디바이스가 y-방향을 따라 평면-편광된 광을 방출한다고 가정한다.It is assumed thatdisplay device 22 incorporates an exit polarizer to emit substantially planar-polarized light, or else a linear polarizer is disposed between the display device and the polarization rotator. Thislight control element 55 is arranged such that the polarization plane of the light leaving the display device (or polarizer) is parallel to the direction of the polarization area of either the regions A or the regions B. In this example, assume that this display device emits plane-polarized light along the y-direction.

전압이 광 제어 소자의 전극들(51, 52) 사이에 인가되는 경우, 염색된 액정은 z축에 평행하게 놓이도록 스위칭되고 이 소자를 통과하는 y-편광된 광을 흡수하지 않는다. 이는 영역들 A 및 영역들 B에 대해 그러하다. 디스플레이는 공용 모드에 존재한다.When a voltage is applied between theelectrodes 51 and 52 of the light control element, the dyed liquid crystal is switched to lie parallel to the z axis and does not absorb the y-polarized light passing through the element. This is true for regions A and B. The display is in common mode.

전압이 광 제어 소자의 전극들(51, 52) 사이에 인가되지 않는 경우, 염색된 액정은 루버 방향(영역 A에서 x-축, 영역 B에서 y-축)을 따라 정렬한다. 편광 회전기가 비활성이면, 광학 제어 소자(55)에 입사하는 광은 y-평면 편광된다. 그러므로, 영역들 A의 편광 영역들(16a)이 y-평면 편광된 광을 흡수하지 않기 때문에, 영역들 A는 비흡수성을 띤다. 그러나, 영역들 B의 편광 영역들(16b)은 y-평면 편광된 광에 대해 흡수하므로, yz-평면에 또는 그에 근접하여 전파하는 광만을 투과한다. 그러므로, z축을 따라 보는 관측자는 거의 어떠한 흡수도 볼 수 없으며 화상 디스플레이 디바이스(22)에 디스플레이되는 정보를 판독할 수 있다. 좌 또는 우로(x 방향을 따라) 움직이는 관측자가 B로 표시된 영역들로부터의 흡수를 보게 되며, 이 영역들은 어둡게 나타나고, 그 디스플레이 상의 정보를 판독하는 것을 불가능하게 한다. 디스플레이는 '체커보드(checkerboard)' 광 패턴과 그 위에 오버레이된 어두운 사각형들을 갖는 것으로 나타나며, 이 패턴은 화상을 어둡게 한다. 그러므로, 디스플레이는 이 모드에서 x-방향을 따라 프라이버시(privacy)를 제공한다.When no voltage is applied between theelectrodes 51 and 52 of the light control element, the dyed liquid crystals align along the louver direction (the x-axis in the region A and the y-axis in the region B). If the polarization rotator is inactive, light incident on theoptical control element 55 is y-plane polarized. Therefore, regions A are nonabsorbent becausepolarization regions 16a of regions A do not absorb y-plane polarized light. However,polarized regions 16b of regions B absorb for y-plane polarized light and thus transmit only light propagating to or near the yz-plane. Therefore, an observer looking along the z axis sees almost no absorption and can read the information displayed on theimage display device 22. An observer moving left or right (along the x direction) sees absorption from areas marked B, and these areas appear dark, making it impossible to read the information on the display. The display appears to have a 'checkerboard' light pattern and dark squares overlaid on it, which darkens the image. Therefore, the display provides privacy along the x-direction in this mode.

y-방향으로 프라이버시를 획득하기 위해서, 편광 회전기는 입사광의 편광면을 90°만큼 회전시키도록 스위칭된다. 광 제어 소자(55)에 입사하는 광은 이제 x-방향을 따라 평면-편광된다. 영역들 B는 이제 흡수하지 않지만, 영역들 A는 xz-평면에 대해 임의의 각으로 전파하는 광을 흡수하고, xz-평면에서 또는 그에 근접하여 전파하는 광만을 투과한다. y-방향을 따라 움직이는 관측자는 영역들 A로부터의 흡수를 보게 되며, 이 영역들은 어둡게 나타나고, 그 디스플레이 상의 정보를 판독하는 것을 불가능하게 한다. 그 디스플레이는 다시 '체커보드' 광 패턴과 그 위에 오버레이된 어두운 사각형들을 갖는 것으로 나타나며, 이 패턴은 화상을 어둡게 한다. 그러므로, 그 디스플레이는 이 모드에서 y-방향을 따라 프라이버시를 제공한다.To obtain privacy in the y-direction, the polarization rotator is switched to rotate the polarization plane of incident light by 90 °. Light incident on thelight control element 55 is now plane-polarized along the x-direction. Regions B no longer absorb, but regions A absorb light propagating at any angle to the xz-plane and only transmit light propagating at or near the xz-plane. The observer moving along the y-direction sees absorption from areas A, which areas appear dark, making it impossible to read the information on the display. The display again appears to have a 'checkerboard' light pattern and dark squares overlaid on it, which darkens the image. Therefore, the display provides privacy along the y-direction in this mode.

소자들의 순서는 도 25c에 도시된 순서에만 제한되는 것이 아니다. 도 25a의 광 제어 소자(55)는, 그 디스플레이가 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 사이에서 스위칭될 수 있도록, 디스플레이 앞에 또는 투과형 디스플레이 뒤에 배치될 수 있다.The order of the elements is not limited to the order shown in FIG. 25C. Thelight control element 55 of FIG. 25A can be disposed before the display or after the transmissive display so that the display can be switched between the common display mode and the personal display mode.

도 25a의 실시예에서, 전극들(51, 52)은 패터닝되지 않으므로, 광 제어 소자(55)의 전체 영역에 걸쳐 균일한 전계가 인가된다. 그러므로 그 광 제어 소자의 전체 영역은 공용 모드와 개인 모드 사이에 스위칭될 수 있다.In the embodiment of FIG. 25A, since theelectrodes 51, 52 are not patterned, a uniform electric field is applied across the entire area of thelight control element 55. Therefore, the entire area of the light control element can be switched between the common mode and the private mode.

편광 영역들의 방향들을 패터닝하는 것은 도 21의 패터닝되지 않은 "루버" 구조를 만들기 위한 방법의 간단한 연장선 상에 있다. 액정의 정렬 방향 또한 패터닝되어, 이것이 항상 편광 영역들(16a, 16b)에 평행하게 되도록 한다. 액정 셀들의 정렬 층들을 패터닝하는 방법이 또한 잘 공지되어 있으며, 대게는 앞서 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)를 참조하여 기재된 정렬 방법들의 간단한 연장선 상에 있다. 적절한 방법들이 또한, 예를 들어, 미국특허번호 제6,055,103호 및 제6,624,863호, 미국특허출원 제2003/0137626호, 및 H.Stevenson 과 M.Khazova가 대한민국, 서울, 아시아 디스플레이 2004에 제출한 논문 'Patterned grating alignment of reactive mesogens for phase retarders'에 개시되어 있다.Patterning the directions of polarization regions is on a simple extension of the method for making the unpatterned “louver” structure of FIG. 21. The alignment direction of the liquid crystal is also patterned so that it is always parallel to thepolarization regions 16a and 16b. Methods of patterning alignment layers of liquid crystal cells are also well known, and are usually on a simple extension of the alignment methods described above with reference to FIGS. 11A and 11B. Appropriate methods are also described, for example, in US Pat. Nos. 6,055,103 and 6,624,863, US Patent Application 2003/0137626, and in H. Stevenson and M.Khazova, in Korean, Seoul, Asia Display 2004 Patterned grating alignment of reactive mesogens for phase retarders'.

도 25c에 도시된 디스플레이는 스위칭가능 편광 회전기를 고정 패터닝된 지연기(retarder)로 대체함으로써 변경될 수 있다. 패터닝된 지연기는 입사광의 편광면을 90°만큼 회전시키는 영역들 및 입사광의 편광면에 아무 효과도 미치지 않는 영역들을 포함한다. 그 영역들은 크기, 모양 및 위치에 있어서 광 제어 소자(55)의 영역들 A 및 영역들 B에 대해 대응한다. 광 제어 소자의 각각 및 모든 영역 A가 광의 편광면을 90°만큼 회전시키는 패터닝된 지연기의 영역과 정렬되고 광 제어 소자의 각각 및 모든 영역 B가 광의 편광면을 회전시키지 않는 패터닝된 지연기의 영역과 정렬되도록(역도 성립됨), 광 제어 소자 및 패터닝된 지연기가 정렬된다.The display shown in FIG. 25C can be changed by replacing the switchable polarization rotator with a fixed patterned retarder. The patterned retarder includes regions that rotate the polarization plane of incident light by 90 ° and regions that have no effect on the polarization plane of incident light. The areas correspond to areas A and areas B of thelight control element 55 in size, shape and location. Each and every area A of the light control element is aligned with the area of the patterned retarder that rotates the polarization plane of light by 90 °, and each and every area B of the light control element does not rotate the polarization plane of the light. The light control element and the patterned retarder are aligned such that they are aligned with the area (reversely established).

광 제어 소자의 각각의 영역 A가 광의 편광면을 90°만큼 회전시키는 패터닝된 지연기의 영역과 정렬되는 디스플레이에서, 영역들 A를 통과하는 광은 x-방향을 따라 평면 편광된 것인 반면, 영역들 B를 통과하는 광은 (패터닝된 지연기에 입사하는 광이 y-평면 편광된다고 가정하면) y-방향을 따라 평면 편광된 것이다. 어떠한 전압도 루버 층에 인가되지 않는 경우, 그 영역들 B은 yz-평면에 대해 어떤 각을 이루며 전파하는 광을 흡수하고, 앞서 설명된 바와 같이 yz-평면에 또는 그와 근접하여 전파하는 광만을 투과한다. 유사하게, 영역 A는 xz-면과의 각도를 이루며 전파하는 광을 흡수하며, xz-면에서 또는 이에 인접하게 전파하는 광만을 투과한다. 따라서, 개인 모드는 x 및 y 방향 모두에서 프라이버시를 제공한다.In a display where each area A of the light control element is aligned with the area of the patterned retarder that rotates the polarization plane of light by 90 °, the light passing through the areas A is plane polarized along the x-direction, Light passing through regions B is planar polarized along the y-direction (assuming light incident on the patterned retarder is y-plane polarized). If no voltage is applied to the louver layer, the regions B absorb light propagating at an angle to the yz-plane, and only light propagating at or near the yz-plane as described above. Permeate. Similarly, area A absorbs light propagating at an angle with the xz-plane and only transmits light propagating at or near the xz-plane. Thus, private mode provides privacy in both the x and y directions.

다른 대안에서, 광 제어 소자(55)를 통한 액정 분자의 정렬은 동일한 방향에서 이루어진다. 제어 소자는 액정 정렬 방향을 따라 면 편광되는 광에 대해 수평 및 수직 프라이버시를 동시에 제공한다. 예컨대, 액정 분자가 영역 A, B 모두에서 y 방향으로 정렬된다면, xz면과 각도를 이루며 전파하는 y면 편광은 영역 A에서 흡수되고, 영역 A는 xz면에 또는 이에 인접하게 전파하는 경우에서만 y-편광을 투과한다. 유사하게, yz면과 각도를 이루며 전파하는 y면 편광은 영역 B에서 흡수되며, 영역 B는 yz면에 또는 이에 인접하게 전파하는 경우에서만 y편광된 광을 투과한다. 이런 실시예에서, 액정 정렬 방향은 바람직하게는 영역 A(또는 영역 B)에서 편광 영역의 방향에 평행하고, 영역 B(또는 영역 A)의 편광 영역의 방향에 수직하게 된다. 어떠한 부가적인 편광 회전기도 본 실시예에서는 요구되지 않는다.In another alternative, the alignment of liquid crystal molecules through thelight control element 55 is in the same direction. The control element simultaneously provides horizontal and vertical privacy for light polarized along the liquid crystal alignment direction. For example, if the liquid crystal molecules are aligned in the y direction in both the regions A and B, the y-plane polarization propagating at an angle with the xz plane is absorbed in the region A, and the region A is y only if it propagates at or adjacent to the xz plane. It transmits polarized light. Similarly, y-plane polarization propagating at an angle with the yz plane is absorbed in region B, and region B transmits y-polarized light only when propagating at or adjacent to the yz plane. In this embodiment, the liquid crystal alignment direction is preferably parallel to the direction of the polarization region in the region A (or region B) and perpendicular to the direction of the polarization region of the region B (or region A). No additional polarization rotator is required in this embodiment.

도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 광 제어 소자(60)의 개략 투시도이다. 광 제어 소자(60)의 소자는 설명의 간략화를 위해 도 26에서는 분리해서 도시된다.26 is a schematic perspective view of alight control element 60 according to another embodiment of the present invention. Elements of thelight control element 60 are shown separately in FIG. 26 for simplicity of explanation.

본 실시예의 광 제어 소자(60)는 다시 활성 광학 제어 소자이다. 이는 4개의 모드 - 공용 모드, x방향에서 프라이버시를 제공하는 모드, y방향에서 프라이버시를 제공하는 모드, 및 x 및 y 방향 모두에서 프라이버시를 제공하는 모드 -중 하나에서 동작할 수 있다.Thelight control element 60 of this embodiment is again an active optical control element. It can operate in one of four modes: a common mode, a mode that provides privacy in the x direction, a mode that provides privacy in the y direction, and a mode that provides privacy in both the x and y directions.                    

광 제어 소자(60)는 도 21의 광 제어 소자(50)의 편광 영역(16)과 유사한 2 세트의 편광 영역들(16a, 16b)를 포함한다. 편광 영역들(16a, 16b)은 흡수 상태와 비흡수 상태간에 스위칭가능하다. 바람직한 실시예에서, 광 제어 소자(60)의 편광 영역(16a, 16b)은 상술한 바와 같이 흡수 상태(전압 인가 없음)와 비흡수 상태 간에 스위칭가능한 염료 함유 액정 재료로 이루어진다. 인접하는 편광 영역들(16a, 16b)간의 공간은 투과성 재료로 채워진다.Thelight control element 60 includes two sets ofpolarization regions 16a and 16b similar to thepolarization region 16 of thelight control element 50 of FIG. 21.Polarization regions 16a and 16b are switchable between absorbed and non-absorbed states. In a preferred embodiment, thepolarization regions 16a, 16b of thelight control element 60 are made of a dye-containing liquid crystal material which is switchable between an absorption state (no voltage application) and a non-absorption state as described above. The space betweenadjacent polarization regions 16a, 16b is filled with a transmissive material.

편광 영역(16a)의 제1 세트는 한 방향을 따라, 본 예에서는 x 방향을 따라 정렬된다. 이들 편광 영역(16a)은 제1 전극(52)과 하부 중심 전극(62) 간에 배치된다. 편광 영역(16a)은 x면 편광 성분에 대해 흡수하는 상태와 x 성분에 대해 투과하는 상태 사이에서 스위칭된다. 어느 한 상태에서, 제1 편광 영역(16a)은 y 편광 성분을 투과시킨다.The first set ofpolarization regions 16a are aligned along one direction, in this example along the x direction. Thesepolarization regions 16a are disposed between thefirst electrode 52 and thelower center electrode 62. Thepolarization region 16a is switched between the state absorbing for the x plane polarization component and the state transmitting for the x component. In either state, thefirst polarization region 16a transmits the y polarization component.

제2 편광 영역(16b)은 제1 편광 영역에 대해 실질적으로 직교하며 연장하며, 본 예에서는 y 방향을 따라 연장한다. 제2 편광 영역(16b)은 상부 중심 전극(61)과 제2 전극(51) 사이에 배치되며, y면 편광에 대해 흡수하는 상태와 y 편광 성분에 대해 투과하는 상태 사이에서 스위칭될 수 있다. 어느 한 상태에서, 제2 편광 영역(16b)은 x 편광 성분의 광을 투과시킨다.Thesecond polarization region 16b extends substantially perpendicular to the first polarization region and extends along the y direction in this example. Thesecond polarization region 16b is disposed between theupper center electrode 61 and thesecond electrode 51 and may be switched between a state absorbing for y plane polarization and a state transmitting for y polarization component. In either state, thesecond polarization region 16b transmits light of the x polarization component.

반파장 판(63)은 하부 중심 전극(62)과 상부 전극(61) 사이에 배치된다.The half-wave plate 63 is disposed between thelower center electrode 62 and theupper electrode 61.

x 면 편광(64)에 의해 아래로부터 조사될 때 광 제어 소자(60)의 동작을 고려하자. 제1 편광 영역이 그 흡수 모드로 스위칭된다면, 이 영역은 x-y면에 또는 이에 인접하게 전파하는 x 편광만을 투과한다. x-z면과 각도를 이루며 전파하는 광은 흡수된다.Consider the operation of thelight control element 60 when illuminated from below by the x plane polarization 64. If the first polarization region is switched to its absorption mode, then this region transmits only x polarization that propagates on or near the x-y plane. Light propagating at an angle with the x-z plane is absorbed.

반파장 판(63)은 90도 만큼 광의 편광면을 회전시킨다. 따라서, 제1 편광 영역(16a)을 통과하는 x-편광은 반파장 판(63)에 의해 y 편광으로 변환되고, y편광은 제2 편광 영역(16b)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 제2 편광 영역(16b)이 또한 그 흡수 모드로 스위칭된다면, 이 영역은 yz면에 대해 각도를 이루며 전파하는 광을 흡수하며, y-z면에 또는 이에 인접하게 전파하는 광만을 투과한다. 따라서, 제1 편광 영역과 제2 편광 영역 모두가 그 흡수 모드로 스위칭된다면, 광 제어 소자(60)는 z방향을 따라 또는 이에 인접하게 전파하는 광만을 통과시킨다. 제어 소자(60)는 따라서 이 모드에서 x 및 y 방향 모두에서 프라이버시를 제공한다.The half-wave plate 63 rotates the polarization plane of light by 90 degrees. Accordingly, x-polarized light passing through thefirst polarization region 16a may be converted into y-polarized light by the half-wave plate 63, and y-polarized light may be absorbed by thesecond polarization region 16b. Thus, if thesecond polarization region 16b is also switched to its absorption mode, this region absorbs light propagating at an angle to the yz plane and only transmits light propagating at or near the y-z plane. Thus, if both the first polarization region and the second polarization region are switched to their absorption mode, thelight control element 60 passes only the light propagating along or adjacent to the z direction. Thecontrol element 60 thus provides privacy in both the x and y directions in this mode.

제1 편광 영역(16a)은 제2 편광 영역(16b)으로부터 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 제1 편광 영역(16a)을 그 흡수 모드에 두며, 반면에 제2 편광 영역(16b)을 비흡수 모드에 두는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 광 제어 소자는 xz면과 각도를 이루며 전파하는 광을 흡수하나, yz면과 각도를 이루며 전파하는 광은 흡수하지 못하여, y방향에서만 프라이버시를 제공한다.Thefirst polarization region 16a may be independently controlled from thesecond polarization region 16b. Thus, it is possible to put thefirst polarization region 16a in its absorption mode, while putting thesecond polarization region 16b in the non-absorption mode. In this case, the light control element absorbs light propagating at an angle with the xz plane, but does not absorb light propagating at an angle with the yz plane, thereby providing privacy only in the y direction.

반대로, 제1 편광 영역(16a)은 비흡수성을 띨 수 있는 반면, 제2 편광 영역(16b)은 흡수성을 띨 수 있다. 이런 경우, yz면과 각도를 이루며 전파하는 광은 흡수되고, 디바이스는 x방향에서만 프라이버시를 제공한다.Conversely, thefirst polarization region 16a may exhibit nonabsorbency, while thesecond polarization region 16b may exhibit absorptivity. In this case, light propagating at an angle with the yz plane is absorbed and the device provides privacy only in the x direction.

제1 편광 영역 및 제2 편광 영역이 모두 비흡수성을 띤다면, 광학 제어 소자(60)는 공용 모드에서 동작하며 넓은 관측 범위를 가진다.If both the first polarization region and the second polarization region are nonabsorbent, theoptical control element 60 operates in a common mode and has a wide viewing range.

도 26의 광학 제어 소자(60)는 디스플레이의 전면 또는 투과형 디스플레이의 후면중 어느 하나에 놓인다. 선형 편광기는 광학 제어 소자(60) 후면에 제공되어 광학 제어 소자의 하부 기판(56) 상에 입사되는 광이 면-편광되게 된다. 광학 제어 소자(60)가 디스플레이 디바이스의 전면에 놓이는 경우, 선형 편광기는 디스플레이 디바이스의 출구 편광기일 수 있다. 대안적으로, 편광기는 광 제어 소자 후면에 제공될 수 있다.Theoptical control element 60 of FIG. 26 is placed either on the front of the display or on the back of the transmissive display. The linear polarizer is provided behind theoptical control element 60 so that light incident on thelower substrate 56 of the optical control element is plane-polarized. When theoptical control element 60 lies in front of the display device, the linear polarizer may be the exit polarizer of the display device. Alternatively, the polarizer may be provided on the back side of the light control element.

도 27의 (b)는 본 발명의 다른 광학 제어 소자(65)를 도시한다. 이런 광학 제어 소자는 다시 활성 제어 소자(65)이며, 흡수 상태와 비흡수 상태 사이에서 스위칭가능한 염료 함유 액정 재료로 이루어지는 편광 영역(16)을 포함한다. 인접하는 편광 영역들간의 공간은 투과성 재료로 채워진다. 편광 영역(16)은 하부 기판(56)과 상부 기판(도시 안됨) 사이에 배치된다. 하부 전극(52)은 하부 기판(56) 상에 배치되고, 상부 전극(도시 안됨)은 상부 기판 상에 배치된다.27B shows anotheroptical control element 65 of the present invention. This optical control element is again anactive control element 65 and comprises apolarization region 16 made of a dye containing liquid crystal material which is switchable between an absorption state and a non-absorption state. The space between adjacent polarization regions is filled with a transmissive material. Thepolarization region 16 is disposed between thelower substrate 56 and the upper substrate (not shown). Thelower electrode 52 is disposed on thelower substrate 56, and the upper electrode (not shown) is disposed on the upper substrate.

도 27의 (b)의 광학 제어 소자(65)에서, 편광 영역은 x 및 y 방향 모두에서 제한된 범위(extent)를 가지며, 이로 인해 z 방향을 따라 연장하는 "필라(pillars)"의 형태를 가진다. "필라"는 행렬로 배열되며, 한 행에서의 필라는 인접 행에서의 "필라"에 비해 횡으로 오프셋된다.In theoptical control element 65 of FIG. 27B, the polarization region has a limited extent in both the x and y directions, and thus has the form of "pillars" extending along the z direction. . The "pillars" are arranged in a matrix, with pillars in one row being laterally offset relative to "pillars" in adjacent rows.

각각의 필라형 편광 영역(16) 내에서, 액정의 정렬 방향은 x 또는 y 축을 따르는 방향이 되도록 선택된다. 각 필라형 편광 영역에서 액정의 정렬 방향은 임의의 종래 기술에 의해 정의된다. 예컨대, 액정 정렬의 방향은 상술한 바와 같이 정렬층에 의해 또는 기존의 포토레지스트 또는 중합체 층에 대해 가해진 수정에 의해 제어된다. 정렬층은 소정의 적합한 기술에 의해 패터닝되며, 적당한 방법의 예는 도 25c를 참고로 상술되었다.Within each pillar-shapedpolarization region 16, the alignment direction of the liquid crystal is selected to be a direction along the x or y axis. The alignment direction of the liquid crystal in each pillar-shaped polarization region is defined by any prior art. For example, the direction of liquid crystal alignment is controlled by alignment layers as described above or by modifications applied to existing photoresist or polymer layers. The alignment layer is patterned by any suitable technique, and examples of suitable methods have been described above with reference to FIG. 25C.

도 27의 (b)의 광학 제어 소자(65)는 x 및 y 방향 모두에서 프라이버시를 제공하도록 정렬된다. 이는 각각의 편광 영역(16)에서 액정 분자의 정렬 방향이 동일하게 되도록 선택함에 의해 이루어진다. 예컨대, 각각의 편광 영역(16)에서 액정 분자가 y 방향을 따라 정렬되며, y면 편광이 광학 제어 소자상에 입사된다고 가정하자. 편광 영역(16)이 그 흡수 상태로 스위칭될 때, 각각의 편광 영역은 y 편광 성분을 흡수한다. 그 결과, y면 편광은 z축을 따라 또는 이에 인접한 방향에서만 광학 제어 소자(65)를 통과할 수 있다. xz면과 각도를 이루며 또는 yz면과 각도를 이루며 전파하는 임의의 y 편광은 편광 영역(16)에 의해 흡수된다. 따라서, 제어 소자(65)는 x 및 y 방향 모두에서 프라이버시를 제공한다.Theoptical control element 65 of FIG. 27B is aligned to provide privacy in both the x and y directions. This is done by selecting such that the alignment direction of the liquid crystal molecules in eachpolarization region 16 is the same. For example, assume that liquid crystal molecules are aligned along the y direction in eachpolarization region 16, and y plane polarization is incident on the optical control element. When thepolarization region 16 is switched to its absorption state, each polarization region absorbs the y polarization component. As a result, the y plane polarization can pass through theoptical control element 65 only along or along the z axis. Any y-polarized light propagating at an angle with the xz plane or at an angle with the yz plane is absorbed by thepolarization region 16. Thus, thecontrol element 65 provides privacy in both the x and y directions.

편광 영역이 비흡수 상태로 스위칭될 때, y 편광 성분은 큰 흡수없이 광학 제어 소자를 통과할 수 있어, 공용 모드를 제공하게 된다.When the polarization region is switched to the non-absorbed state, the y polarization component can pass through the optical control element without large absorption, providing a common mode.

대조적으로, 도 21에 도시된 타입의 광학 제어 소자(49)는 도 27의 (a)에 도시된 것과 비교했을 때 평행 스트립이 되도록 정렬된 편광 영역(16)을 가진다. 따라서, 편광 영역은 단지 하나의 방향에서 프라이버시를 제공하며 - 도 27의 (a)에 도시된 예에서는 편광 영역(16)은 yz면에서의 출력 각도를 제한할 수 없음 - x축을 따른 프라이버시 만을 제공할 수 있다.In contrast, theoptical control element 49 of the type shown in FIG. 21 haspolarization regions 16 aligned to be parallel strips as compared to that shown in FIG. Thus, the polarization region provides privacy in only one direction-in the example shown in FIG. 27 (a) thepolarization region 16 cannot limit the output angle in the yz plane-only privacy along the x axis can do.

도 27의 (b)의 광학 제어 소자(65)는 투과형 디스플레이 디바이스의 후면 또는 디스플레이 디바이스의 전면에 제공된다. 상술한 바와 같이, 선형 편광기는 광학 제어 소자와 연속하여 제공되야만 하고, 이는 제어 소자가 디스플레이 디바이스의 전면에 놓이는 디스플레이 디바이스의 출력 편광기일 수 있거나, 제어 소자가 투과형 디스플레이 디바이스 후면에 놓이는 디스플레이 디바이스의 입구 편광기일 수 있다.Theoptical control element 65 of FIG. 27B is provided on the back of the transmissive display device or on the front of the display device. As described above, the linear polarizer must be provided in series with the optical control element, which can be the output polarizer of the display device in which the control element lies in front of the display device, or in the display device in which the control element lies in the back of the transmissive display device. It may be an inlet polarizer.

도 28의 (a)는 본 발명에 따르는 또 다른 광학 제어 소자(66)를 도시한다. 광학 제어 소자(66)는 활성 제어 소자이며, 흡수 상태와 비흡수 상태 사이에 스위칭가능한 염료 함유 액정 재료의 영역을 포함한다. 편광 영역들 사이의 영역(17)은 투과성 재료로 채워진다. 편광 영역 및 투명 영역(17)은 하부 기판(56)과 상부 기판(57)(도시 안됨) 사이에 배치된다. 하부 전극(52)은 하부 기판 상에 배치되며, 상부 전극(도시 안됨)은 상부 기판 상에 배치된다.Figure 28 (a) shows anotheroptical control element 66 according to the present invention.Optical control element 66 is an active control element and includes a region of dye containing liquid crystal material that is switchable between an absorbed state and a non-absorbed state. Theregion 17 between the polarization regions is filled with a transmissive material. The polarization area and thetransparent area 17 are disposed between thelower substrate 56 and the upper substrate 57 (not shown). Thelower electrode 52 is disposed on the lower substrate, and the upper electrode (not shown) is disposed on the upper substrate.

본 실시예에서, 투명 영역(17)은 x 및 y 방향 모두에서 제한된 범위를 가지며, 이로 인해 z 방향을 따라 연장하는 "필라"의 형태를 가진다. 편광 영역은 투명 영역들(17) 사이의 갭 내에 정의된다.In the present embodiment, thetransparent region 17 has a limited range in both the x and y directions, and thus has the form of a "pillar" extending along the z direction. The polarization area is defined in the gap between thetransparent areas 17.

액정 분자의 정렬 방향은 광학 제어 소자(66)의 영역에 걸쳐 균일하지 않다. 액정 분자의 정렬 방향은 패터닝되어, 각각의 투명 영역(17)이 제1 정렬 방향을 갖는 적어도 하나의 편광 영역과 제1 정렬 방향에 실질적으로 수직한 제2 액정 정렬 방향을 갖는 적어도 하나의 다른 편광 영역에 인접하게 되도록 한다. 투명 영역(17)이 평면도에서 볼때 실질적으로 그 밖의 장방형인 바람직한 실시예에서, 투명 영역의 대향측 면은 제1 액정 정렬 방향을 갖는 편광 영역에 인접하고, 다른 2개의 대향 측면은 제2 액정 정렬 방향을 갖는 편광 영역에 인접한다.The alignment direction of the liquid crystal molecules is not uniform over the region of theoptical control element 66. The alignment direction of the liquid crystal molecules is patterned such that eachtransparent region 17 has at least one polarization region having a first alignment direction and at least one other polarization having a second liquid crystal alignment direction substantially perpendicular to the first alignment direction. Adjacent to the area. In a preferred embodiment in which thetransparent region 17 is substantially rectangular in plan view, opposite sides of the transparent region are adjacent to the polarizing region having the first liquid crystal alignment direction, and the other two opposite sides are the second liquid crystal alignment. Adjacent to the polarization region having a direction.

도 28의 (b)는 광학 제어 소자(66)의 개략 평면도이고, 액정 정렬 방향의 하나의 가능한 배열을 예시한다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 방향은 x 및 y 방향에 각각 평행하다. 도시된 바와 같이, (소자가 도 28의 (b)에서 보여지는 바와 같은) 투명 영역의 좌우 측면은 액정 분자가 y방향을 따라 정렬되는 편광 영역(16b)에 인접한다(액정 분자의 정렬 방향은 도 28의 (b)의 대시(dash)로 나타내어진다). (광학 제어 소자가 도 28의 (b)에서 보여지는 바와 같은) 투명 영역(17)의 상부 및 하부 면들은 액정 분자가 x 방향을 따라 정렬되는 편광 영역(16a)에 인접한다.28B is a schematic plan view of theoptical control element 66, illustrating one possible arrangement of the liquid crystal alignment direction. In this embodiment, the first and second alignment directions are parallel to the x and y directions, respectively. As shown, the left and right sides of the transparent region (as the device is shown in FIG. 28 (b)) are adjacent to thepolarization region 16b where the liquid crystal molecules are aligned along the y direction (the alignment direction of the liquid crystal molecules is It is represented by the dash of FIG. 28 (b)). The upper and lower surfaces of the transparent region 17 (as the optical control element is shown in FIG. 28B) are adjacent to thepolarization region 16a in which the liquid crystal molecules are aligned along the x direction.

동작시, 광학 제어 소자(66)는 스위칭가능한 편광 회전기와 연속하여 배치된다. 제어 소자(66)의 동작은 스위칭가능한 편광 회전기가 제어 소자(66) 후면에 배치되며 편광 회전기 상에 입사되는 광이 y 방향을 따라 면 편광되는 예를 참조하여 후술된다.In operation, theoptical control element 66 is disposed in series with the switchable polarizing rotator. The operation of thecontrol element 66 is described below with reference to an example where a switchable polarizing rotor is disposed behind thecontrol element 66 and the light incident on the polarizing rotor is plane polarized along the y direction.

편광 회전기가 비활성화될 때, y 편광은 편광 회전기를 통과하며 광학 제어 소자(66)상에 입사된다. 액정이 y축을 따라 정렬되는 편광 영역(16b)은 y 편광 성분에 대해 흡수성을 띠며, 제어 소자가 그 흡수 모드로 스위칭될 때, yz면과 각도를 이루며 전파하는 y 편광은 편광 영역(16b)에 흡수된다. 편광 영역(16a)은 x축을 따라 정렬된 액정 분자를 가지며, 그래서 y 편광 성분을 크게 흡수하지 않는다. 따라서, 제어 소자(66)는 x 방향에서 프라이버시를 제공한다.When the polarization rotator is deactivated, the y polarization passes through the polarization rotator and is incident on theoptical control element 66. Thepolarization region 16b in which the liquid crystals are aligned along the y axis is absorbing with respect to the y polarization component, and when the control element is switched to its absorption mode, the y polarization propagating at an angle with the yz plane is transmitted to thepolarization region 16b. Is absorbed. Thepolarization region 16a has liquid crystal molecules aligned along the x axis, and thus does not absorb the y polarization component largely. Thus,control element 66 provides privacy in the x direction.

편광 회전기가 스위치 온 되면, 입사광의 편광면을 90°회전시킨다. 따라서, 원래의 y 편광된 광은 x 편광된 광으로 변환되어, 제어 소자(66)에 입사된다. x 편광 광은, 액정 분자가 x 방향을 따라 정렬된 편광 영역(16a)에서 흡수된다. xz 면과 각도를 이루며 전파되고 있는 광은 편광 영역(16a)에서 흡수되고, 프라이버시가 y 방향에 대해 제공된다. y 방향을 따라 액정 분자가 정렬된 편광 영역(16b)은 x 편광 성분에 대해서는 실질적으로 흡수를 하지 않는다.When the polarization rotator is switched on, the polarization plane of the incident light is rotated 90 degrees. Thus, the original y polarized light is converted into x polarized light and is incident on thecontrol element 66. X-polarized light is absorbed in thepolarization region 16a in which liquid crystal molecules are aligned along the x direction. Light propagating at an angle with the xz plane is absorbed in thepolarization region 16a, and privacy is provided for the y direction. Thepolarization region 16b in which the liquid crystal molecules are aligned along the y direction does not substantially absorb the x polarization component.

따라서, 편광 회전기를 스위칭함으로써, 제어 소자(66)가 x 방향 또는 y 방향 중 어느 한 쪽에 프라이버시를 제공할 수 있다.Thus, by switching the polarization rotator, thecontrol element 66 can provide privacy in either the x direction or the y direction.

제어 소자(66) 및 편광 회전기는 디스플레이의 앞에 배치되거나, 투과 디스플레이 뒤에 배치될 수 있다.Thecontrol element 66 and polarization rotator may be disposed in front of the display or behind the transmissive display.

도 28의 (c)는, 제어 소자(66)의 다른 실시예의 개략 평면도이며, 편광 영역(16a, 16b)이 정렬될 수 있는 또 다른 방법을 도시한다. 편광 영역(16a, 16b)의 다른 구성도 가능하지만, 도 28의 (b) 및 도 28의 (c)에 도시된 구성이, 도 21에 도시된 루버(louvre) 구조의 효과를 모방하기 때문에 양호하다. 편광 영역(16a)이 유효할 때에는, 예를 들면, 편광 영역이 x 축을 따라 연장되는 루버 구조를 제공하고, 반대로 편광 영역(16b)이 유효할 때에는, 편광 영역이 y 축을 따라 연장되는 루버 구조를 제공한다. 편광 영역의 액정 분자의 정렬 방향이 루버 구조의 방향에 평행한 루버 구조로 정렬되었을 때 편광 영역이 가장 효과적이기 때문에, 이들 구성들은 효과적이다.FIG. 28C is a schematic plan view of another embodiment of thecontrol element 66, illustrating another way in which thepolarization regions 16a, 16b can be aligned. Other configurations of thepolarization regions 16a and 16b are also possible, but the configuration shown in Figs. 28B and 28C is good because it mimics the effect of the louver structure shown in Fig. 21. Do. When thepolarization region 16a is effective, for example, it provides a louver structure in which the polarization region extends along the x axis, and conversely, when thepolarization region 16b is effective, the louver structure in which the polarization region extends along the y axis is provided. to provide. These configurations are effective because the polarization region is most effective when the alignment direction of the liquid crystal molecules in the polarization region is aligned with the louver structure parallel to the direction of the louver structure.

전술한 실시예에서는, 개인 모드에 제공된 관측각이 제어 소자의 전체 영역에 걸쳐 실질적으로 동일하다. 이는 도 29에 도시되어 있는데, 도 29는 화상 디스플레이 디바이스(22)의 앞에 배치된 본 발명의 제어 소자(67)를 갖는 디스플레이의 개략도이다. 제어 소자(67)는, 전술한 양호한 실시예들 중 임의의 하나를 포함하는 본 발명의 임의의 제어 소자일 수 있다. 제어 소자(15)의 영역에 걸쳐 3개의 위치 A, B, C에 대하여 관측각이 표시되고, 관측각 범위가 각 위치에서 실질적으로 동일하다는 것을 알 수 있다. 이는, 제어 소자(67)로부터 유한거리에 있는 관측자가 디스플레이의 일부는 판독할 수 있으나, 디스플레이의 다른 부분은 판독하지 못할 수도 있다는 단점이 있을 수 있다. 도 29의 예에서는, 디스플레이의 일측에 소재한 위치(68)의 관측자가 위치 C의 관측 범위 내에 있고, 위치 B의 관측 범위 내에 겨우 있고, 위치 A의 관측 범위 밖에 있다. 따라서, 위치(68)의 관측자는 디스플레이 전체를 판독할 수는 없다. 정말로, 디스플레이 패널의 에어리어가 크고, 관측자가 디스플레이에 가까이 있는 경우, 관측자가 전체 디스플레이를 판독할 수 있는 위치가 없을 수도 있다.In the above embodiment, the viewing angle provided in the personal mode is substantially the same over the entire area of the control element. This is shown in FIG. 29, which is a schematic diagram of a display having thecontrol element 67 of the present invention disposed in front of theimage display device 22. Thecontrol element 67 can be any control element of the invention, including any one of the preferred embodiments described above. It can be seen that the viewing angles are displayed for the three positions A, B, and C over the area of thecontrol element 15, and that the viewing angle range is substantially the same at each position. This may have the disadvantage that an observer at a finite distance from thecontrol element 67 may read part of the display but not other parts of the display. In the example of FIG. 29, the observer atposition 68 located on one side of the display is within the viewing range of position C, is only within the viewing range of position B, and is outside the viewing range of position A. FIG. Thus, the observer atposition 68 cannot read the entire display. Indeed, if the area of the display panel is large and the viewer is close to the display, there may be no location where the viewer can read the entire display.

이러한 문제는, 제어 소자의 관측각을, 에어리어 전반에 걸쳐 가변시킴으로써 극복할 수 있다. 도 30은, 디스플레이 디바이스(22)의 앞에 배치된 본 발명의 다른 제어 소자(67')를 도시한다. 제어 소자(67)는 그 에어리어에 걸쳐서 일정한 관측각을 갖지 않는다.This problem can be overcome by varying the observation angle of the control element over the area. 30 shows anothercontrol element 67 ′ of the present invention disposed in front of thedisplay device 22. Thecontrol element 67 does not have a constant observation angle over the area.

양호한 실시예에서는, 디스플레이의 중심 또는 그 근처에서 즉, 위치 B에서, 제어 소자의 관측각이 최소 θ₁을 갖는다. 관측각은 디스플레이의 어느 한 측을 향해 증가하여, 위치 A 또는 위치 C에서 값 θ₂를 갖는다. 관측 위치(68)에서의 관측자는, 위치 A, B, C의 관측 범위 내에 있게 되어, 디스플레이의 전체 영역에 걸쳐 디스플레이 되는 정보를 판독할 수 있다. 관측각의 변동은 디스플레이 중심에 대해 대칭일 수 있다.In a preferred embodiment, at or near the center of the display, ie at position B, the viewing angle of the control element has a minimum θ₁ . The viewing angle increases toward either side of the display, having a value θ₂ at position A or position C. The observer at theobservation position 68 may be within the observation ranges of positions A, B, and C to read the displayed information over the entire area of the display. The variation in the viewing angle can be symmetric about the display center.

관측각은 제어 소자의 중심에 대하여 대칭적으로 가변될 필요는 없고, 다른 방식으로 가변되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이가 항상 한 측에서만 보이도록 하고자 할 때, 제어 소자의 관측각은 디스플레이 양단에 걸쳐 대칭적으로 변화할 필요는 없다. 예를 들어, 도 30의 디스플레이가 항상 위치(68)에서 관측된다고 가정하면, 제어 소자(67')가 (관측 위치(68)가 거의 위치 C 바로 위에 있기 때문에) 위치 C에서 큰 관측각을 가질 필요는 없고, 관측각은 단순히 위치 C에서 위치 A를 향해 제어 소자를 가로지르며 증가할 수 있다. 관측각은, 예를 들면, 위치 C에서 위치 A 쪽으로 제어 소자를 가로지르며 위치에 대해 선형적으로 가변할 수 있다.The viewing angle need not vary symmetrically with respect to the center of the control element, but can be configured to vary in other ways. For example, if you want the display to always be visible on only one side, the viewing angle of the control element need not change symmetrically across the display. For example, assuming that the display of FIG. 30 is always observed atposition 68, control element 67 'has a large viewing angle at position C (sinceobservation position 68 is almost directly above position C). There is no need, and the viewing angle may simply increase across the control element from position C toward position A. The viewing angle may, for example, vary linearly with respect to the position across the control element from position C toward position A.

제어 소자의 관측각은, 제어 소자의 좌측에서 우측으로의 위치에 따라, 및/또는 제어 소자의 상부에서 하부로의 수직 위치에 따라 가변되도록 구성될 수 있다.The viewing angle of the control element can be configured to vary according to the position from the left to the right of the control element and / or the vertical position from the top to the bottom of the control element.

전술한 제어 소자는, 영역에 걸쳐 변화하는 관측각을 제공하는 데에 비교적 쉽게 변형될 수 있다. 예를 들면, 관측각은, 편광 영역의 폭에 대한 투명 영역의 폭의 비를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 이는, 예를 들면, 편광 영역의 폭은 동일하게 유지하면서 투명 영역의 폭을 증가시킴으로써 이루어질 수 있다. 도 5의 제어 소자(15') 등의 패터닝된 다중층의 편광기를 채택하는 실시예에서는, 관측각이, 편광 영역의 폭에 대한 2개의 인접한 편광 영역(16) 간의 횡측 분리(lateral separation) 간의 비를 증가시킴으로써 증가될 수 있다.The aforementioned control element can be modified relatively easily to provide a varying viewing angle over the area. For example, the viewing angle can be increased by increasing the ratio of the width of the transparent area to the width of the polarization area. This can be done, for example, by increasing the width of the transparent area while keeping the width of the polarization area the same. In an embodiment employing a patterned multilayer polarizer, such as thecontrol element 15 ′ of FIG. 5, the viewing angle is defined between the lateral separation between twoadjacent polarization regions 16 relative to the width of the polarization region. It can be increased by increasing the ratio.

도 31의 (a)는 본 발명의 다른 광학 제어 소자(69)의 개략적 단면도이다. 이 실시예는 활성화 제어 소자이고, 통상 도 21의 제어 소자(50)와 유사하다. 이는 상부 기판(57)과 하부 기판(56) 사이에 배치된 복수의 액정 영역(16)을 포함한다. 액정 영역(16)들 사이에 투명 재료(17)가 제공된다. 도 21의 실시예에서와 같이, 액정 영역은 염료 분자를 함유한다. 액정 영역이 염료 분자를 z 방향을 따라 정렬하고, 또한 그들 자신을 z 방향을 따라 정렬되도록 스위칭되는 경우, 편광 영역(16)은 편광된 광의 x 성분 또는 y 성분 중 어느 하나에 대하여 비 흡수성을 띤다. 편광 영역 내의 액정 분자가 수평 방향(이 실시예에서는, x방향)을 따라 정렬되도록 스위칭되는 경우, 염료 분자가 그들 자신을 x 방향을 따라 정렬하고, 편광 영역은 면 편광된 광의 x 성분에 대해 흡수성을 띠며, 제어 소자(69)는 개인 모드에 있게 된다.31A is a schematic cross-sectional view of anotheroptical control element 69 of the present invention. This embodiment is an activation control element and is generally similar to thecontrol element 50 of FIG. It includes a plurality ofliquid crystal regions 16 disposed between theupper substrate 57 and thelower substrate 56. Atransparent material 17 is provided between theliquid crystal regions 16. As in the embodiment of FIG. 21, the liquid crystal region contains dye molecules. When the liquid crystal regions are switched to align the dye molecules along the z direction and also to align themselves along the z direction, thepolarization region 16 is nonabsorbent with respect to either the x component or the y component of the polarized light. . When the liquid crystal molecules in the polarization area are switched to align along the horizontal direction (in this embodiment, the x direction), the dye molecules align themselves along the x direction, and the polarization area is absorptive to the x component of the surface polarized light.Control element 69 is in private mode.

도 31의 (b)는 제어 소자(69)의 하부 전극(52)의 개략적 평면도이다. 보이는 바와 같이, 하부 전극(52)은 교차 연결된(inter-digitated) 전극(52a, 52b)으로 이루어진다. 각 전극은, 버스 라인(bus line)으로부터 종방향으로(transversely) 연장되는 일련의 "핑거(finger)"를 포함한다. 전극의 "핑거"는 도 31의 (b)에 도시된 바와 같이, 편광 영역에 인접하여 배치된다. 전극(52a)의 핑거에 인접하여 배치된 편광 영역(16)은 그 밖의 서브-전극(52b)의 핑거에 인접한 2개의 편광 영역 사이에 배치되고, 역도 가능하다.31B is a schematic plan view of thelower electrode 52 of thecontrol element 69. As can be seen, thelower electrode 52 consists ofinter-digitated electrodes 52a and 52b. Each electrode includes a series of "fingers" that extend transversely from the bus line. The "finger" of the electrode is disposed adjacent to the polarization region, as shown in Fig. 31B. Thepolarization region 16 disposed adjacent the finger of theelectrode 52a is disposed between the two polarization regions adjacent to the finger of the other sub-electrode 52b, and vice versa.

도 31의 (a)의 제어 소자(69)는, 3개의 상태들 중 하나로 스위칭될 수 있다. 모든 편광 영역이 그 흡수 상태로 스위칭되면, 좁은 각도의 개인 모드가 얻어진다. 모든 편광 영역이 그들의 비-흡수 상태로 스위칭되면, 공용 모드가 얻어진다. 그러나, 도 31의 (a)에 도시된 바와 같이, 모든 다른 편광 영역은 그 흡수 모드로 스위칭하고, 남아있는 편광 영역을 그들의 비-흡수 모드로 스위칭함으로써 제3 모드를 얻는 것이 가능하다. 이는, 모든 편광 영역(16)이 그들의 비-흡수 상태로 스위칭될 때 얻어지는 개인 모드보다 더 넓은 관측각을 갖는 제2 개인 모드를 제공한다. 따라서, 제어 소자(69)는 좁은 각도의 개인 모드, 넓은 각도의 개인 모드 또는 공용 모드에서 동작할 수 있다.Thecontrol element 69 of FIG. 31A can be switched to one of three states. When all polarized regions are switched to their absorption state, a narrow angled personal mode is obtained. If all polarization regions are switched to their non-absorbing state, a common mode is obtained. However, as shown in Fig. 31A, it is possible to obtain a third mode by switching all other polarization regions to its absorption mode and switching the remaining polarization regions to their non-absorption modes. This provides a second personal mode with a wider viewing angle than the personal mode obtained when allpolarization regions 16 are switched to their non-absorbing state. Thus, thecontrol element 69 can operate in a narrow angle private mode, a wide angle private mode or a common mode.

액정 분자가, 전압이 인가되지 않을 때 흡수 상태로 있고, 전압을 인가함으로써 비-흡수 상태로 스위칭되는 제어 소자에서는, 전극(51)과 서브 전극(52a, 52b) 모두의 사이에 전압을 인가함으로써 공용 모드가 얻어진다. 상부 전극(51)과 서브 전극(52a, 52b) 중 하나 사이에는 전압을 인가하고, 전극(51)과 서브 전극(52a, 52b) 중 다른 하나 사이에는 전압을 인가하지 않음으로써 넓은 각도의 개인 모드가 얻어진다. 도 31의 (a)에 도시된 상태에서는, 전극(51)과 서브 전극(52b) 간에 전압이 인가되나 전극(51)과 서브 전극(52a) 간에는 전압이 인가되지 않는다. 도 31의 (a) 및 도 31의 (b)의 디스플레이는 서로 다른 관측각을 갖는 2개 이상의 개인 모드에서 동작할 수 있는 제어 소자의 단순한 일 예에 불과하다. 많은 다른 구성이 가능하다. 예를 들면, 전극들 중 하나가 3개의 서브 전극으로서 구성될 수 있고, 이들 각각은 매 세번째 편광 영역을 스위칭한다. 제어 소자는, 매 세번째 편광 영역이 흡수를 하고, 다른 편광 영역들이 흡수를 하지 않도록 이루어진 개인 모드에서 동작할 수 있고, 이는 도 31의 (a)에 도시된 모드보다 더 넓은 관측각을 갖는 개인 모드를 제공한다.In a control element in which the liquid crystal molecules are in an absorption state when no voltage is applied and are switched to a non-absorption state by applying a voltage, by applying a voltage between both theelectrode 51 and the sub-electrodes 52a and 52b. A common mode is obtained. Wide angle personal mode by applying a voltage between theupper electrode 51 and one of the sub-electrodes 52a and 52b, and not applying a voltage between theelectrode 51 and the other of the sub-electrodes 52a and 52b. Is obtained. In the state shown in FIG. 31A, a voltage is applied between theelectrode 51 and thesub electrode 52b, but no voltage is applied between theelectrode 51 and thesub electrode 52a. 31A and 31B are merely examples of control elements capable of operating in two or more individual modes having different viewing angles. Many other configurations are possible. For example, one of the electrodes can be configured as three sub-electrodes, each of which switches every third polarization region. The control element may operate in a personal mode in which every third polarization region absorbs and other polarization regions do not absorb, which is a personal mode having a wider viewing angle than the mode shown in FIG. To provide.

전술한 본 발명의 모든 실시예에서는, 디스플레이의 밝기와 개인 모드의 유효성 간에 타협이 있다. 그 예로서, 전계에 의해 스위칭되는 염료 액정 루버를 이용하여, 광의 흡수를 증가시키기 위해 염료의 농도를 증가시키고, 원치 않는 관측자들이 광을 못보도록 하는 것을 더 완전하게 하나, 공용 및 개인 모드 모두의 밝기를 감소키는 실시예가 있다. 다른 실시예에서의 흡수 재료의 농도에 대해서 동일한 사실이 적용되고, 유사한 타협이 적층된 편광 시트들을 이용하는 실시예들에서의 층의 두께 및 수에 대하여 이뤄진다.In all the embodiments of the invention described above, there is a compromise between the brightness of the display and the effectiveness of the personal mode. As an example, using a dye liquid crystal louver switched by an electric field, it is more complete to increase the concentration of the dye to increase the absorption of light and to prevent unwanted observers from seeing the light. There is an embodiment to decrease the brightness. The same fact applies for the concentration of absorbent material in other embodiments, and similar compromises are made for the thickness and number of layers in embodiments using laminated polarizing sheets.

전형적으로는, 만약 개인 디스플레이의 밝기를 개선하고자 바란다면, 프라이버시 레벨을 희생시킬 필요 즉, 공용 모드와 개인 모드에서 원치 않는 관측자가 볼 수 있는 광 레벨 간의 차이를 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 이 콘트라스트(contrast) 레벨이 비교적 작을 때, 프라이버시 레벨을 증가시키는 방법이 유용하다.Typically, if one wants to improve the brightness of a personal display, one needs to sacrifice privacy levels, i.e. to reduce the difference between the light levels visible to unwanted observers in public and private modes. Thus, when this contrast level is relatively small, a method of increasing the privacy level is useful.

이는, 디스플레이의 일부 영역은 개인 모드로 스위칭하고 다른 영역은 공용 모드에 대응하는 상태로 남겨 둠으로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 디스플레이는, 디스플레이될 것으로 기대되는 텍스트의 문자와 대략 동일한 크기를 갖는 정방형 구역들(square)로 분할될 수 있다 체커보드 패턴의 교호하는 정방형 영역은 공용 및 개인 모드로 스위칭되어, 매 '공용' 정방형 영역마다의 모든 4개의 가장 가까운 이웃들이 개인 정방형 영역이 되며, 그 역으로도 된다.This can be done by switching some areas of the display to private mode and leaving other areas corresponding to the common mode. For example, the display may be divided into square squares having approximately the same size as the characters of the text expected to be displayed. The alternating square regions of the checkerboard pattern may be switched to public and private mode, All four nearest neighbors per 'public' square area become the private square area and vice versa.

그러면, 개인 모드에서 원치 않는 관측자가, 디스플레이 상에 도시되는 화상 위에 오버레이된 어두운 영역들 및 광으로 된 체커보드 패턴을 본다. 이 패턴은, 전체 디스플레이가 '개인' 상태로 스위칭되어 명료하게 된 상태에서 조차도 디스플레이의 판독을 방해할 수 있다.The unwanted observer in private mode then sees a checkerboard pattern of light and dark areas overlaid on the image shown on the display. This pattern can interfere with the readout of the display even with the entire display switched to the 'personal' state and made clear.

체커보드 패턴은 "공용" 및 "개인" 영역들로 구성될 수 있는 패턴의 일례일 뿐이다. 이 패턴은 예를 들면, 디스플레이되는 개인 텍스트로부터 관측자들을 혼란시키도록(distract) 설계된 텍스트로 구성될 수 있거나, 혹은 로고 또는 광고물로 구성될 수 있다.The checkerboard pattern is only one example of a pattern that may consist of "public" and "private" areas. This pattern may, for example, consist of text designed to distract viewers from the displayed personal text, or may consist of a logo or advertisement.

디스플레이의 선택된 영역의 스위칭은 여러 방식으로 달성될 수 있다. 개인 및 공용 모드들 간의 스위칭이 별개의 스위칭가능한 파장 판에 의해 달성되는 실시예에서, 파장 판은 그것의 소정의 영역만이 유효하도록 패터닝될 수 있다. 여기서, 스위칭가능한 파장 판이 액정층을 포함하는 경우에, 이는 예를 들어 액정이 유입되기 전에 소정의 영역을 포토레지스트로 채움으로써 이뤄질 수 있으며, 이에 따라 이들 포토레지스트 영역이 디스플레이의 모든 모드에서 광학적으로 등방성이 되도록 유지된다.Switching of selected areas of the display can be accomplished in several ways. In an embodiment where switching between private and shared modes is achieved by separate switchable wavelength plates, the wavelength plate may be patterned such that only certain areas of it are valid. Here, in the case where the switchable wavelength plate comprises a liquid crystal layer, this can be done, for example, by filling certain areas with photoresist before the liquid crystal enters, so that these photoresist areas are optically in all modes of the display. It is maintained to be isotropic.

모든 실시예에서, 선택된 영역은 디바이스를 스위칭하는 데에 사용되는 하나 이상의 전극을 패터닝함으로써 스위칭될 수 있다. 예를 들면, 하나의 전극은 전기적 컨택트를 형성하지 않는 두 개의 도전 영역으로 분할될 수 있으며, 하나의 영역은 영구적으로 스위칭 온 될 수 있는 반면에 나머지 하나의 영역은 개인 모드에서 스위칭 온 되고 공용 모드에서 스위칭 오프된다. 대안적으로는, 전극의 선택된 영역은 완전하게 제거될 수 있어서, 이들 영역에 어떤 전계도 인가되지 않을 수 있으며 이들은 항상 스위칭되지 않은 상태로 유지된다.In all embodiments, the selected regions can be switched by patterning one or more electrodes used to switch devices. For example, one electrode may be divided into two conductive regions that do not form electrical contacts, while one region may be permanently switched on while the other region is switched on in private mode and shared mode. Is switched off. Alternatively, selected regions of the electrodes can be completely removed so that no electric field can be applied to these regions and they are always kept unswitched.

전술한 방법들이 갖는 하나의 가능한 문제점은, 중앙 위치에 있는 관측자에게 조차도 공용 모드 및 개인 모드의 휘도에 어느 정도 차이가 있을 수 있는 것이다. 개인 모드로의 스위칭이 패터닝되면, 이로 인해 중앙 위치에 있는 관측자에게 조차도 디스플레이 상에서 중첩되는 약한 패턴이 생긴다. 디스플레이 패널에 전달된 데이터는 이 문제를 해결하도록 변경될 수 있다. "공용" 영역 내의 화소들의 휘도는 다소 감소될 수 있어서 디스플레이된 그레이(gray) 레벨은 전체 디스플레이에 걸쳐 일치하도록 한다.One possible problem with the aforementioned methods is that there may be some difference in the luminance of the public mode and the private mode even for the observer in the central position. When switching to private mode is patterned, this results in a weak pattern that overlaps on the display even for the observer in the center position. The data delivered to the display panel can be changed to solve this problem. The luminance of the pixels in the "public" area can be somewhat reduced so that the displayed gray level matches across the entire display.

본 발명의 많은 실시예들이 겪는 가능한 문제점은, 개인 모드의 휘도가 비교적 낮다는 것이다. 이는, 편광 의존형 광 제어 막이 개인 모드에서 이들을 진행해 나아가는 광의 많은 부분을 흡수하기 때문이다. 예를 들면, 정확한 편광의 광이 제공될 때 도 5에 도시된 광 제어 소자는 편광기에 의해 커버되는 각 면의 에어리어가 흡수하는 부분보다 더 많은 광 부분을 흡수할 것이다.A possible problem experienced by many embodiments of the present invention is that the luminance of the personal mode is relatively low. This is because the polarization dependent light control film absorbs much of the light traveling through them in the personal mode. For example, when light of the correct polarization is provided, the light control element shown in FIG. 5 will absorb more light portions than the portion absorbed by the area of each side covered by the polarizer.

이 영향을 감소시키기 위해, 백라이트 및 광 제어 막 사이의 면 내에 렌즈 또는 그 밖의 다른 굴절 소자들이 배치될 수 있다. 도 32는 이러한 구조의 디스플레이의 예를 나타낸 도면이다.To reduce this effect, lenses or other refractive elements can be placed in the plane between the backlight and the light control film. 32 is a diagram showing an example of such a display.

도 32의 디스플레이(70)는 디스플레이 패널(22), 예를 들면 인입 편광기(entrance polariser) 및 출구(exit) 편광기 사이에 배치되며 백라이트(25)에 의해 조명되는 어드레스가능 액정층을 갖는다. 본 발명의 광 제어 소자는 백라이트 및 디스플레이 패널 사이에 배치되며 본 실시예에서는 제어 소자는 도 5에 도시된 바와 같은 제어 소자(15')이다. 편광 재료의 스택(21)만이 도 32에 도시되었다. 스위칭가능한 반파장 판(24)이 제어 소자(15') 및 디스플레이 패널(22) 사이에 배치된다. 최종적으로, 렌즈 어레이(71)가 백라이트(25) 및 제어 소자(15') 사이에 배치된다.Thedisplay 70 of FIG. 32 has an addressable liquid crystal layer disposed between thedisplay panel 22, for example an entrance polarizer and an exit polarizer, and illuminated by abacklight 25. The light control element of the present invention is disposed between the backlight and the display panel and in this embodiment the control element is a control element 15 'as shown in FIG. Only astack 21 of polarizing material is shown in FIG. 32. A switchable half-wave plate 24 is disposed between thecontrol element 15 ′ and thedisplay panel 22. Finally, a lens array 71 is disposed between thebacklight 25 and the control element 15 '.

디스플레이(70)의 개인 모드에서, 제어 소자(15')의 스택형 편광기 시트(16)가 디스플레이 패널(22)의 인입 편광기를 통과하는 편광 상태의 광을 흡수한다. 백라이트(25)는 광을 넓은 각도로 방출하지만, 다른 어떤 방향으로보다도 디스플레이 디바이스(70)의 축을 따라 보다 강하게 광을 방출하도록 배열되는 것이 바람직하다. 렌즈 어레이(71)는 스택형 편광기(16)가 렌즈 어레이(71)의 초점면에 가깝게 되도록 배열되고, 또한 어레이의 렌즈(71a)의 중앙부들이 편광기의 인접 스택들(21) 사이의 갭들과 정렬되도록 배열된다.In the personal mode of thedisplay 70, thestacked polarizer sheet 16 of thecontrol element 15 ′ absorbs light in a polarization state passing through the incoming polarizer of thedisplay panel 22. Thebacklight 25 emits light at a wide angle, but is preferably arranged to emit light more strongly along the axis of thedisplay device 70 than in any other direction. The lens array 71 is arranged such that the stackedpolarizer 16 is close to the focal plane of the lens array 71, and the center portions of the lenses 71a of the array are aligned with the gaps betweenadjacent stacks 21 of the polarizer. Is arranged to be.

디스플레이의 축을 따라 백라이트(25)에 의해 방출되는 광은 편광기들의 스택(21) 사이를 통과할 것이며 이에 따라 이는 디스플레이 패널(22) 상에 입사될 것이다. 렌즈 어레이(71)는 백라이트에 의해 방출된 광을 디스플레이의 축 각도로 지향시켜, 편광 시트의 인접 스택들(21) 사이의 갭들을 통과하도록 한다. 이에 따라, 렌즈 어레이는, 제어 소자(15')를 통과할 때 z-방향을 따라 혹은 이에 근접하여 전파되어 흡수됨없이 제어 소자(15')를 통과하는 원하는 편광 상태의 광의 양을 증가시킨다. 이에 따라 이 개인 모드에서의 디스플레이의 휘도는 증가된다.Light emitted by thebacklight 25 along the axis of the display will pass between thestacks 21 of polarizers and thus will be incident on thedisplay panel 22. Lens array 71 directs the light emitted by the backlight at the axial angle of the display, allowing it to pass through the gaps betweenadjacent stacks 21 of the polarizing sheet. Accordingly, the lens array increases the amount of light in the desired polarization state passing through the control element 15 'without being propagated and absorbed along or in the z-direction as it passes through the control element 15'. This increases the brightness of the display in this personal mode.

디스플레이의 공용 모드에서, 스위칭가능한 파장 판(24)은, 스택된 편광기 시트(16)에 의해 흡수되는 광의 편광 상태가 디스플레이 패널(22)의 인입 편광기에 의해 흡수되는 편광 상태가 되도록 스위칭된다. 이에 따라, 공용 모드에서 편광기 시트(16)에 의한 광의 흡수는 중요하지 않다.In the common mode of the display, theswitchable wavelength plate 24 is switched such that the polarization state of the light absorbed by thestacked polarizer sheets 16 is the polarization state absorbed by the incoming polarizer of thedisplay panel 22. Accordingly, absorption of light by thepolarizer sheet 16 in the common mode is not critical.

루버 구조를 채용하는 전술한 본 발명의 실시예에서, 편광 영역들(16, 16a, 16b)과 이들 사이의 투명 소자들의 굴절율들은 편광 영역과 이웃 투명 영역 사이의 인터페이스에서의 프레넬 반사를 최소화하도록 선택되는 것이 바람직하다. 이는, 이들 반사가 공용 모드에 있는 루버 구조의 성능을 제한할 수 있기 때문이다.In the above-described embodiment of the present invention employing a louver structure, the refractive indices of thepolarization regions 16, 16a, 16b and the transparent elements therebetween are such as to minimize Fresnel reflection at the interface between the polarization region and the neighboring transparent region. It is preferred to be selected. This is because these reflections can limit the performance of the louver structure in common mode.

도 33의 실선 곡선은, 흡수 세그먼트들의 굴절율이 투명 세그먼트들의 굴절율보다 0.15배 큰 루버 구조에 대한 투과율 계산 결과를 나타낸다. 점선으로 나타낸 곡선은, 흡수 세그먼트들의 굴절율이 투명 세그먼트들의 굴절율과 동일할 때 동일한 루버 구조의 투과율을 나타낸다. 도시한 바로부터 알 수 있듯이, 굴절율들이 일치하지 않을 때 발생되는 프레넬 반사로 인해 공용 모드에서의 관측각에 대해서 바람직하지 못한 휘도의 큰 변동이 발생할 수 있다. 이들 큰 변동은, 투명 세그먼트들과 흡수 세그먼트들의 굴절율들이 일치하는 경우 제거된다.The solid line curve in FIG. 33 shows the result of the transmittance calculation for the louver structure in which the refractive index of the absorbing segments is 0.15 times larger than that of the transparent segments. The curve indicated by the dotted line represents the transmittance of the same louver structure when the refractive index of the absorbing segments is the same as that of the transparent segments. As can be seen, Fresnel reflections, which occur when the refractive indices do not match, can cause large variations in undesired luminance with respect to the viewing angle in common mode. These large variations are eliminated if the refractive indices of the transparent and absorbing segments coincide.

본 발명의 광 제어 소자를 구비한 디스플레이가 공용 모드에서 개인 모드로 스위칭될 때, 백라이트에 의해 방출되는 광 분포는 또한 개인 모드를 향상시키도록 변경될 수 있다. 예를 들면, 백라이트는 개인 모드에서 단순히 더 어둡게 되도록 제조되어서 원치않는 관측자들이 디스플레이를 판독하는 것이 더욱 어렵게 되도록 할 수 있다.When the display with the light control element of the present invention is switched from the common mode to the personal mode, the light distribution emitted by the backlight can also be changed to improve the personal mode. For example, the backlight can be manufactured to simply be darker in personal mode, making it more difficult for unwanted observers to read the display.

대안적으로는, 원치않는 관측자들쪽으로의 광 전송이 감소되도록 백라이트의 동작 모드가 변화될 수 있다. 이것은 백라이트를 비집속 모드(uncollimated mode)에서 집속 모드로 스위칭함으로써 행해질 수 있다. 이것은 프라이버시를 향상시킬 뿐아니라 디스플레이의 전력 소모를 감소시키는 장점을 갖는다.Alternatively, the operating mode of the backlight can be changed to reduce light transmission towards unwanted observers. This can be done by switching the backlight from the uncollimated mode to the focused mode. This not only improves privacy but also has the advantage of reducing the power consumption of the display.

본 발명은 또한 눈부심(glare, 반사된 주변광)이 디스플레이의 관측과 간섭하는 것을 방지하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 자동차의 계기판 디스플레이에서, 감편광(polarization-sensitive) 광 제어 막이 디스플레이의 전면에 위치됨으로써, 개인 모드에서 디스플레이는 정상 관측 위치보다 높은 지점들로부터는 판독 불가능하도록 할 수 있다. 이러한 모드에서, 광 제어막은 또한 주변광이 높은 각도로 디스플레이에 도달하는 것을 방지하고, 또한 주변광이 디스플레이에서 반사되어 사용자 시야로 들어오는 것도 방지한다.The invention can also be applied to prevent glare (reflected ambient light) from interfering with the viewing of the display. For example, in an instrument panel display of a motor vehicle, a polarization-sensitive light control film may be placed in front of the display, thereby making the display unreadable from points higher than the normal viewing position in personal mode. In this mode, the light control film also prevents ambient light from reaching the display at a high angle, and also prevents ambient light from reflecting off the display and entering the user's field of view.

광 제어는 또한 디스플레이로부터의 광이 다른 면들로부터 반사되어 사용자를 착란시키는 것을 방지하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 자동차에서, 계기판 디스플레이는, 밤에 그 광이 윈드스크린으로부터 반사되지 않도록 그리고 길에서 운전자의 시야를 가리지 않도록 주의깊게 배치되어야만 한다. 본 발명은 낮은 조명하에서 광이 "개인" 모드로 스위칭되면 디스플레이로부터의 광이 윈드스크린이 도달하는 것을 방지하도록 적용될 수 있다. 주변 광 레벨이 높은 경우, 이러한 반사가 중요하지 않고, 그래서 디스플레이가 "공용" 모드로 스위칭될 수 있어 높은 휘도라는 장점을 가질 수 있다.Light control may also be applied to prevent light from the display from reflecting off other sides and confused a user. For example, in an automobile, the dashboard display must be carefully arranged so that the light is not reflected from the windscreen at night and does not obstruct the driver's view on the road. The present invention can be applied to prevent light from reaching the windscreen when the light is switched to the "personal" mode under low illumination. If the ambient light level is high, this reflection is not important, so the display can be switched to the "public" mode, which can have the advantage of high brightness.

이러한 응용에서, 디바이스는 눈부심-감소('개인') 모드와 그 정상 모드 간에서 수동으로 또는 주변 광 조건들을 검출하는 광 센서에 따라 자동으로 스위칭될 수 있다. 디스플레이 자체의 휘도 또한 주변 광 조건들에 따라 자동으로 가변될 수 있다.In such an application, the device can be switched automatically between the glare-reducing ('personal') mode and its normal mode or automatically according to an optical sensor that detects ambient light conditions. The brightness of the display itself may also vary automatically depending on the ambient light conditions.

본 발명의 활성 광 제어 소자를 통합하는 디스플레이에서, 광 제어 소자는 그 공용 모드와 그 개인 모드 간에서, 예를 들면,In a display incorporating the active light control element of the invention, the light control element is used between its common mode and its private mode, for example,

1. 수동으로 - 디스플레이는 사용자가 원하는 모드를 선택하기 위해 사용하는 스위치 또는 그 밖의 다른 수단들을 포함할 수 있음; 또는1. Manually-the display may include a switch or other means used by the user to select the desired mode; or

2. 컴퓨터 상에서 실행되어 디스플레이가 스위칭되게 하는 소프트웨어에 의해서 하는 방법들을 포함한 여러가지 방법들로 스위칭될 수 있다.2. It can be switched in a variety of ways, including by software running on a computer to cause the display to switch.

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케이스 2에서, 소프트웨어는 사용자가 개인 콘텐츠(예를들어, 보안 웹 페이지 또는 은행 계좌 정보)를 볼 때, 디스플레이로 하여금 자동 스위칭하게 할 수 있다. 프라이버시에 대한 요구는 전자 파일(예를들어, XML 태그 또는 아이콘 또는 웹 페이지 내의 이미지)에 포함된 신호로 표시될 수 있거나 또는 프라이버시에 대한 요구는 웹 페이지가 암호를 사용하여 관측될 때 또는 어떤 키 워드들(예를들어, "비밀 번호", "기밀(confidential)")이 나타날 때 디스플레이에 의해 가정될 수 있다.Incase 2, the software may cause the display to automatically switch when the user views personal content (eg, a secure web page or bank account information). The request for privacy may be indicated by a signal contained in an electronic file (e.g., an XML tag or icon or an image within a web page) or the request for privacy may be indicated when the web page is observed using a password or any key. It may be assumed by the display when words (eg, "password", "confidential") appear.

이러한 방법들 중 임의의 것은 하나 이상의 개인 모드를 갖는 광 제어 소자가 사용되는 개인 모드들 간에서 스위칭을 위해 사용될 수 있다.Any of these methods can be used for switching between personal modes where a light control element having one or more personal modes is used.

본 발명의 활성 광 제어 소자를 통합하는 디스플레이는 또한 디스플레이가 개인 모드에 있음을 표시하기 위한 인디케이터를 갖는다. 예를들어 LED 등의 인디케이터가 디스플레이 옆에서 점등될 수 있거나 또는 LED는 '개인'이라는 단어가 디스플레이 옆에서 점등되도록 할 수 있다.The display incorporating the active light control element of the present invention also has an indicator for indicating that the display is in personal mode. For example, an indicator such as an LED may light up next to the display, or the LED may cause the word 'individual' to light up next to the display.

대안적으로, 디스플레이는 디스플레이가 개인 모드에 있다는 표시를 디스플레이할 수 있다. "개인"이라는 용어는, 디스플레이가 개인 모드에 있을 때 디스플레이 상에 또는 디스플레이 상의 몇몇 그 밖의 위치에 나타날 수 있다. 예를 들어, 아이콘이 디스플레이 자체에 표시될 수도 있다.Alternatively, the display may display an indication that the display is in personal mode. The term "personal" may appear on the display or in some other location on the display when the display is in personal mode. For example, an icon may be displayed on the display itself.

본 발명의 광 제어 소자는 디스플레이와 연관하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 광 제어 소자들은 디스플레이에만 사용하도록 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 광 제어 소자와, 광 제어 소자를 통과하는 광 경로에 배치된 편광 스위치를 조합하면 많은 응용 범위를 갖는 광 제어 디바이스를 형성한다. 예를 들어, 이러한 광 제어 디바이스는, 이미 존재하는 디스플레이에 부착되어 공용 모드와 개인 모드 간에 스위칭가능한 디스플레이가 될 수 있도록 별개로 판매될 수 있다. 이러한 광 제어 디바이스는 또한 다른 응용들도 가질 수 있다. 일 예로서, 좁은 투과각들 범위와 넓은 투과각들 범위 간에 스위칭될 수 있는 윈도우를 만들기 위해 사용될 수도 있다. 윈도우는 좁은 투과각들 범위를 갖도록 스위칭된 경우 눈부심을 차단하기에 유효하다. 이러한 윈도우는 예를 들어 모터 차량용의 스위칭가능한 차양판(sun visor)과 같은 애플리케이션을 가질 것이다.The light control element of the invention has been described in connection with a display. However, the light control elements of the present invention are not limited to use only for displays. Combining the light control element of the present invention with a polarization switch disposed in an optical path passing through the light control element forms a light control device having many application ranges. For example, such a light control device can be sold separately so that it can be attached to an existing display and become a switchable display between common and private modes. Such a light control device may also have other applications. As one example, it may be used to make a window that can be switched between a narrow transmission angle range and a wide transmission angle range. The window is effective to block glare when switched to have a narrow range of transmission angles. Such windows would have applications such as switchable sun visors for motor vehicles, for example.

편광 스위치가 사용되는 상술한 실시예들에서, 편광 스위치는 액정 셀을 포함할 수 있다. 이것은 액정 셀 양단에 인가되는 전계를 적합하게 스위칭함으로써 편광 회전 효과가 온 또는 오프로 스위칭될 수 있도록 한다.In the above embodiments where a polarization switch is used, the polarization switch may comprise a liquid crystal cell. This allows the polarization rotation effect to be switched on or off by suitably switching the electric field applied across the liquid crystal cell.

편광 스위치가 액정 셀을 포함하는 경우, 액정 셀의 액정은 다수의 액정 모드들 중 하나에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 액정 셀은 액정 셀의 광학 특성이 관측각에 크게 의존하지 않는 장점을 갖는 프레데리츠 모드(Freedericks mode)를 활용할 수 있다.When the polarization switch includes a liquid crystal cell, the liquid crystal of the liquid crystal cell may operate in one of a plurality of liquid crystal modes. For example, the liquid crystal cell may utilize the Freedericks mode, which has the advantage that the optical properties of the liquid crystal cell do not depend greatly on the viewing angle.

대안적으로, 사용된 액정 모드는 트위스트된 네마틱(TN) 모드일 수 있다. 이 모드는 그 광학 특성들이 광 파장에 크게 의존하지 않는다는 장점을 갖는다. TN 셀은 광학 특성들의 광 파장에 대한 의존성이 최소화되는 구치-태리 최소 또는 모긴 한계 등의 영역(regime)에서 동작될 수 있다.Alternatively, the liquid crystal mode used may be a twisted nematic (TN) mode. This mode has the advantage that its optical properties do not depend very much on the light wavelength. The TN cell can be operated in a region, such as a posterior-tary minimum or moggin limit, in which the dependence of the optical properties on the light wavelength is minimized.

다른 대안으로서, 수직 배향된 네마틱 모드가 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 전계를 인가함으로써 편광 회전 효과가 스위치 온되고 인가되는 전력이 없는 경우 편광 회전 효과는 없다. 이러한 모드의 사용은 어떤 애플리케이션들에서 전력 소모를 최소화하는 장점이 있을 수 있다.As another alternative, a vertically oriented nematic mode can be used. In this case, the polarization rotation effect is switched on by applying an electric field and there is no polarization rotation effect when no power is applied. Use of this mode may have the advantage of minimizing power consumption in some applications.

액정 셀을 포함하는 편광 스위치는 상기에서 특별히 언급한 액정 모드들에만 제한되는 것은 아니다. 다른 액정 모드들이 본 발명의 범주 내에서 사용될 수 있다.The polarization switch including the liquid crystal cell is not limited only to the liquid crystal modes specifically mentioned above. Other liquid crystal modes can be used within the scope of the present invention.

편광 스위치의 특성은 공지된 기술들을 사용하여 최적화될 수 있어 광의 투과를 차단하도록 의도된 방향들로 시스템을 통한 광 누설을 최소화시키게 되는데, 이것은 어떤 타입의 편광 스위치에 대해서도 이뤄질 수 있고 액정 셀을 포함하는 편광 스위칭에만 제한되는 것은 아니다.The characteristics of the polarization switch can be optimized using known techniques to minimize light leakage through the system in directions intended to block the transmission of light, which can be achieved for any type of polarization switch and includes a liquid crystal cell. It is not limited only to the polarization switching.

편광 의존형 광 제어 소자가 제1 편광 상태의 광으로 조명되는 투과된 디스플레이 이미지의 후방 또는 전방에 위치될 경우, 광 제어 소자는 광 출력의 각도 범위를 제한시키고, 이미지가 협각도 범위로 디스플레이되어 개인 디스플레이 모드가 획득되도록 한다. 그러나, 디스플레이가 제2 편광 상태의 광으로 조명될 경우에는, 이미지는 보다 큰 각도 범위로 디스플레이됨으로써, 공용 디스플레이 모드를 제공한다. 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 간에서의 스위칭(switching)은 디스플레이된 이미지 상에 입사되거나 디스플레이된 이미지로부터 출력된 광의 편광 상태를 변경시킴으로써 간단히 실행되고, 따라서 공용 디스플레이 모드와 개인 디스플레이 모드 간에서의 스위칭은 가동부 없이도 행해질 수 있다. 공용 모드에서는 광 제어 소자에 의해 흡수되는 광이 거의 또는 전혀 없으므로 광 효율이 높아서, 본 발명의 광 제어 소자를 용이하고 경제적으로 제조할 수 있다.When the polarization dependent light control element is located behind or in front of a transmitted display image illuminated with light in a first polarization state, the light control element limits the angular range of the light output and the image is displayed in a narrow angle range to allow the individual Allow display mode to be acquired. However, when the display is illuminated with light in the second polarization state, the image is displayed in a larger angular range, thereby providing a common display mode. Switching between the common display mode and the personal display mode is performed simply by changing the polarization state of the light incident on or displayed from the displayed image and thus switching between the public display mode and the personal display mode. Can be done without a movable part. In the common mode, since little or no light is absorbed by the light control element, the light efficiency is high, so that the light control element of the present invention can be produced easily and economically.

Claims (65)

Translated fromKorean

자신의 에어리어(area)의 적어도 일부분 위에서, 제1 편광 상태의 광을 출사(output)시키기 위한 제1 출사 각도 범위와, 상기 제1 출사 각도 범위보다 크고 상기 제1 편광 상태와 다른 제2 편광 상태의 광을 출사시키기 위한 제2 출사 각도 범위를 갖는 광 제어 소자.On at least a portion of its area, a first emission angle range for outputting light in a first polarization state and a second polarization state that is greater than the first emission angle range and different from the first polarization state Light control element having a second emission angle range for emitting the light of the.제1항에 있어서, 자신의 에어리어의 적어도 일부분 위에서, 상기 제1 편광 상태를 갖고 제1 범위의 방향으로 진행하는 광에 대해서 불투명(opaque)하거나 실질적으로 불투명하고, 상기 제1 편광 상태를 갖고 상기 제1 범위의 방향과 다른 제2 범위의 방향으로 진행하는 광에 대해서 실질적으로 불투명하지 않고, 상기 제2 편광 상태에 실질적으로 불투명하지 않은 광 제어 소자.The method of claim 1, wherein at least a portion of its area is opaque or substantially opaque to light traveling in the direction of the first range with the first polarization state, and having the first polarization state and A light control element that is not substantially opaque to light traveling in a direction of a second range different from the direction of the first range, and is not substantially opaque to the second polarization state.제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 편광 상태는 상기 제1 편광 상태에 직교하는(orthogonal) 광 제어 소자.The light control element of claim 1 or 2, wherein the second polarization state is orthogonal to the first polarization state.제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 편광 상태의 광에 대해서는 불투명하거나 실질적으로 불투명하고 상기 제2 편광 상태의 광에 대해서는 투과성을 갖는 복수의 제1 영역을 포함하고, 인접하는 제1 영역들의 각각의 쌍은 상기 제1 편광 상태의 광 및 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖는 재료에 의해 서로 이격되어 있는 광 제어 소자.3. The method of claim 1, further comprising a plurality of first regions that are opaque or substantially opaque to light in the first polarization state and are transmissive to light in the second polarization state, the first adjacent region of claim 1. Each pair of regions is spaced apart from each other by a material having transparency to light in the first polarization state and light in the second polarization state.제4항에 있어서, 각각의 제1 영역은 상기 소자의 평면과 교차하는 방향에 대해 평행하게 연장하는 광 제어 소자.5. The light controlling element according to claim 4, wherein each first region extends parallel to a direction intersecting a plane of the element.제4항에 있어서, 각각의 제1 영역은 상기 소자의 평면에 대해 수직한 방향에대해 평행하게 연장하는 광 제어 소자.The light control element of claim 4 wherein each first region extends parallel to a direction perpendicular to the plane of the element.제4항에 있어서, 상기 제1 편광 상태의 광 및 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖는 기판과, 상기 기판 내의 복수의 리세스와, 상기 제1 편광 상태의 광에 대해 불투명하거나 실질적으로 불투명하고 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖고 각각의 리세스 내에 배치된 재료를 포함하는 광 제어 소자.The substrate of claim 4, wherein the substrate has transparency to light in the first polarization state and light in the second polarization state, a plurality of recesses in the substrate, and substantially opaque or substantially to light in the first polarization state. And a material opaque and transmissive to light in said second polarization state and disposed within each recess.제4항에 있어서, 상기 제1 편광 상태의 광에 대해 불투명하거나 실질적으로 불투명하고 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖는 기판과, 상기 기판 내의 복수의 리세스와, 상기 제1 편광 상태의 광 및 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖고 각각의 리세스 내에 배치된 재료를 포함하는 광 제어 소자.5. The substrate of claim 4, further comprising: a substrate that is opaque or substantially opaque to light in the first polarization state and transparent to light in the second polarization state, a plurality of recesses in the substrate, And a material disposed in each recess and transmissive to light and to light in said second polarization state.제4항에 있어서, 각각의 제1 영역은 상기 소자의 평면에 평행하게 연장하고, 상기 제1 영역들은 각각이 두개 또 그 이상의 영역으로 된 복수의 스택이 되도록 배열되고, 상기 스택들은 인접한 스택들의 각각의 쌍이 상기 제1 편광 상태의 광 및 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖는 재료에 의해 분리되면서 서로 횡방향으로(laterally) 이격되는 광 제어 소자.The device of claim 4, wherein each first region extends parallel to the plane of the device, the first regions arranged to be a plurality of stacks each of two or more regions, the stacks of adjacent stacks. And each pair is laterally spaced apart from one another by a material having transparency to the light in the first polarization state and the light in the second polarization state.제1항에 있어서, 상기 소자는, 자신의 에어리어의 적어도 일부분 위에서 상기 제1 편광 상태의 광에 대한 제1 출사 각도 범위와 상기 제2 편광 상태의 광에 대한 상기 제2 출사 각도 범위를 갖는 개인(private) 모드와, 자신의 에어리어의 적어도 일부분 위에서 상기 제1 편광 상태의 광에 대한 상기 제1 출사 각도 범위보다 큰 제3 출사 각도 범위를 갖는 공용(public) 모드 사이에서 스위칭가능한 광 제어 소자.The individual of claim 1, wherein the device has a first emission angle range for light in the first polarization state and the second emission angle range for light in the second polarization state over at least a portion of its area. A light control element switchable between a private mode and a public mode having a third emission angle range greater than the first emission angle range for light in the first polarization state over at least a portion of its area.제10항에 있어서, 상기 소자는 상기 제1 편광 상태의 광에 대한 출사 각도 범위로서 상기 제1 출사 각도 범위보다는 크고 상기 제3 출사 각도 범위보다는 작은 출사 각도 범위를 갖는 제2 개인 모드에 추가로 스위칭가능한 광 제어소자.11. The device of claim 10, wherein the device is in addition to a second personal mode having an exit angle range for the light in the first polarization state that is greater than the first exit angle range and less than the third exit angle range. Switchable light control element.삭제delete삭제delete삭제delete삭제delete삭제delete제4항에 있어서, 각각의 영역은 선형 편광 재료를 포함하는 광 제어 소자.The light control element of claim 4 wherein each region comprises a linear polarizing material.제10항에 있어서, 각각의 제1 영역은 자신의 제1 상태에서 선형 편광 재료를 포함하는 광 제어 소자.11. The light controlling element of claim 10, wherein each first region comprises a linear polarizing material in its first state.제18항에 있어서, 각각의 제2 영역은 자신의 제3 상태에서 선형 편광 재료를 포함하는 광 제어 소자.19. The light controlling element according to claim 18, wherein each second region comprises a linear polarizing material in its third state.제10항에 있어서, 상기 제1 영역들 중의 적어도 하나는, 상기 제1 영역들 중의 적어도 다른 하나에 독립적으로 자신의 제1 상태와 자신의 제2 상태 사이에서 스위칭가능한 광 제어 소자.The light control element of claim 10, wherein at least one of the first regions is switchable between its first state and its second state independently of at least another of the first regions.제4항에 있어서, 각각의 영역은 액정 재료를 포함하는 광 제어 소자.The light control element according to claim 4, wherein each region comprises a liquid crystal material.제21항에 있어서, 상기 액정 재료는 게스트 호스트(guest-host) 액정 재료인 광 제어 소자.22. The light controlling element according to claim 21, wherein said liquid crystal material is a guest-host liquid crystal material.제1항에 있어서, 적어도 하나의 편광 상태의 광에 대한 상기 출사 각도 범위는 상기 소자의 에어리어 위에서 가변되는 광 제어 소자.The light control element of claim 1, wherein the emission angle range for light in at least one polarization state is varied over an area of the element.제1항에 기재된 광 제어 소자와, 상기 광 제어 소자를 통과하는 광 경로에 배치된 편광 스위치를 포함하는 광 제어 디바이스.A light control device comprising the light control element according to claim 1 and a polarization switch arranged in an optical path passing through the light control element.제24항에 있어서, 상기 편광 스위치는 스위칭가능한 파장판(wave-plate)을 포함하는 광 제어 디바이스.25. The light controlling device according to claim 24, wherein said polarization switch comprises a switchable wave-plate.제24항에 있어서, 상기 편광 스위치는 선형 편광기와 연속하여 배치된 스위칭가능한 반파장 판(half wave-plate)을 포함하는 광 제어 디바이스.25. The light controlling device according to claim 24, wherein said polarizing switch comprises a switchable half wave-plate disposed in series with a linear polarizer.제1항에 기재된 광 제어 소자를 포함하는 디스플레이.A display comprising the light control element of claim 1.제27항에 있어서, 상기 광 제어 소자를 통과하는 광 경로에 배치된 편광 스위치를 더 포함하는 디스플레이.28. The display of claim 27, further comprising a polarization switch disposed in an optical path through the light control element.제28항에 있어서, 상기 편광 스위치는 스위칭가능한 파장판을 포함하는 디스플레이.The display of claim 28, wherein the polarization switch comprises a switchable wave plate.제29항에 있어서, 상기 편광 스위치는 선형 편광기와 연속하여 배치된 스위칭가능한 반파장 판을 포함하는 디스플레이.30. The display of claim 29, wherein the polarization switch comprises a switchable halfwave plate disposed in series with a linear polarizer.제27항 내지 제29항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광 제어 소자는, 사용될 때, 상기 제1 편광 상태의 광을 위한 시차 옵틱(parallex optic)을 형성함으로써 상기 디스플레이가 다중 관측 방향 디스플레이로서 작동가능하게 되는 디스플레이.30. The display as claimed in claim 27, wherein the light control element, when used, forms a parallax optic for light in the first polarization state so that the display acts as a multiple viewing direction display. Display enabled.제1항에 따른 제1 광 제어 소자와,The first light control device according to claim 1,제1항에 따른 제2 광 제어 소자와,The second light control device according to claim 1,제1 편광 스위치First polarization switch를 포함하고,Including,상기 제1 편광 상태의 광에 대한 상기 제1 광 제어 소자의 출사 각도 범위는 상기 제1 편광 상태의 광에 대한 상기 제2 광 제어 소자의 출사 각도 범위와 다른 디스플레이.And wherein the emission angle range of the first light control element relative to the light in the first polarization state is different from the emission angle range of the second light control element relative to the light in the first polarization state.제32항에 있어서, 제2 편광 스위치를 더 포함하는 디스플레이.33. The display of claim 32, further comprising a second polarization switch.제1항에 따른 제1 광 제어 소자와,The first light control device according to claim 1,제2 편광 상태를 갖고 제3 범위의 방향으로 진행하는 광에 대해 불투명하거나 실질적으로 불투명하고, 상기 제2 편광 상태를 갖고 상기 제3 범위의 방향과 다른 제4 범위의 방향으로 진행하는 광에 대해 실질적으로 불투명하지 않고, 상기 제1 편광 상태의 광에 대해 실질적으로 불투명하지 않은 제2 광 제어 소자와,Opaque or substantially opaque for light traveling in a direction of the third range with a second polarization state, and for light traveling in a fourth range direction different from the direction of the third range with the second polarization state A second light control element that is not substantially opaque and is not substantially opaque to light in the first polarization state;상기 제1 및 제2 광 제어 소자를 통과하는 상기 광 경로에 배치된 편광 스위치A polarization switch disposed in the optical path passing through the first and second light control elements를 포함하는 디스플레이.Display comprising a.제34항에 있어서, 상기 제1 광 제어 소자는 사용될 때 제1 방향 부근에 중심을 둔 각도 범위 내로 상기 제1 편광 상태의 광을 출사시키고, 상기 제2 광 제어 소자는 사용될 때 상기 제1 방향과 다른 제2 방향 부근에 중심을 둔 각도 범위 내로 상기 제2 편광 상태의 광을 출사시키는 디스플레이.35. The device of claim 34, wherein the first light control element emits light in the first polarization state within an angle range centered near the first direction when used, and the second light control element is used in the first direction when used. And emitting light in the second polarization state within an angle range centered in a second direction different from the second direction.제9항에 기재된 광 제어 소자를 포함하는 디스플레이로서,A display comprising the light control element according to claim 9,상기 디스플레이는 공용 모드와 개인 모드 사이에서 상기 광 제어 소자를 스위칭하는 사용자 조작 수단을 더 포함하는 디스플레이.The display further comprises user operating means for switching the light control element between a common mode and a private mode.제9항에 기재된 광 제어 소자를 포함하는 디스플레이로서,A display comprising the light control element according to claim 9,상기 광 제어 소자는 상기 디스플레이 상에서 또는 상기 디스플레이에서 소정의 작동의 실행에 뒤이어 공용 모드 및 개인 모드 사이에서 스위칭하도록 자동으로 작동가능한 디스플레이.And the light control element is automatically operable to switch between a common mode and a private mode following the execution of a predetermined operation on or in the display.제37항에 있어서, 상기 소정의 작동은 공용 또는 개인으로 분류된 정보의 표시이고, 이 표시는 상기 광 제어 소자가 각각 상기 공용 모드로 또는 상기 개인 모드로 스위칭되도록 야기하는 디스플레이.38. The display of claim 37, wherein the predetermined operation is an indication of information classified as public or private, the indication causing the light control element to switch to the common mode or to the personal mode, respectively.제27항에 있어서, 상기 광 제어 소자가 언제 개인 모드에 있는지를 표시하는 수단을 포함하는 디스플레이.The display of claim 27 comprising means for indicating when the light control element is in a personal mode.제27항에 있어서, 상기 광 제어 소자가 개인 모드에 있다는 표시를 디스플레이하도록 작동가능한 디스플레이.The display of claim 27 operable to display an indication that the light control element is in a personal mode.제28항, 제32항 또는 제33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각각의 편광 스위치는 개별 액정 셀을 포함하는 디스플레이.34. A display according to any one of claims 28, 32 or 33, wherein said or each polarizing switch comprises a separate liquid crystal cell.제41항에 있어서, 상기 또는 각각의 액정 셀은 프레데리츠(Freedericksz) 액정 모드를 사용하는 디스플레이.43. The display of claim 41, wherein the or each liquid crystal cell uses a Freedericksz liquid crystal mode.제41항에 있어서, 상기 또는 각각의 액정 셀은 트위스트된 네마틱 모드(twisted nematic mode)를 사용하는 디스플레이.43. The display of claim 41, wherein the or each liquid crystal cell uses a twisted nematic mode.제41항에 있어서, 상기 또는 각각의 액정 셀은 수직 정렬된 네마틱 모드를 사용하는 디스플레이.42. The display of claim 41, wherein the or each liquid crystal cell uses a vertically aligned nematic mode.제41항에 있어서, 상기 또는 각각의 편광 스위치의 특성들은 투과를 차단하기로 의도된 방향들로의 상기 디스플레이를 통한 광 누설을 최소화하도록 선택되는 디스플레이.42. The display of claim 41, wherein the characteristics of the or each polarization switch are selected to minimize light leakage through the display in directions intended to block transmission.제24항에 있어서, 상기 편광 스위치는 액정 셀을 포함하는 광 제어 디바이스.25. The light controlling device according to claim 24, wherein said polarizing switch comprises a liquid crystal cell.제46항에 있어서, 상기 액정 셀은 프레데리츠 액정 모드를 사용하는 광 제어 디바이스.47. The light controlling device according to claim 46, wherein the liquid crystal cell uses a Frederitz liquid crystal mode.제46항에 있어서, 상기 액정 셀은 트위스트된 네마틱 모드를 사용하는 광 제어 디바이스.47. The light controlling device according to claim 46, wherein said liquid crystal cell uses a twisted nematic mode.제46항에 있어서, 상기 액정 셀은 수직 정렬된 네마틱 모드를 사용하는 광 제어 디바이스.47. The light controlling device according to claim 46, wherein said liquid crystal cell uses a vertically aligned nematic mode.제46항에 있어서, 상기 편광 스위치의 특성들은 투과를 차단하기로 의도된 방향들로의 상기 디바이스를 통한 광 누설을 최소화하도록 선택되는 광 제어 디바이스.47. The light control device of claim 46, wherein the properties of the polarization switch are selected to minimize light leakage through the device in directions intended to block transmission.광 제어 소자 제조 방법에 있어서,In the light control device manufacturing method,하나를 다른 것 위에 쌓는 식으로 복수의 편광 시트를 적층하는 단계 - 각각의 편광 시트는 편광층과 적어도 하나의 광 투과성 기판을 포함함 - 와,Stacking a plurality of polarizing sheets by stacking one on top of each other, each polarizing sheet comprising a polarizing layer and at least one light transmissive substrate; and각각의 편광 시트를 인접하는 편광 시트(들)에 접착하는 단계Adhering each polarizing sheet to adjacent polarizing sheet (s)를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.Light control device manufacturing method comprising a.제51항에 있어서,The method of claim 51,광 경화 접착제를 제1 편광 시트 위에 배치하는 단계와,Disposing a photocurable adhesive over the first polarizing sheet;상기 제1 편광 시트 위에 제2 편광 시트를 적층하는 단계와,Stacking a second polarizing sheet on the first polarizing sheet;상기 접착제를 경화시켜서 상기 제1 편광 시트를 상기 제2 편광 시트에 접착시키기 위해 상기 접착제를 광 조사하는 단계Irradiating the adhesive to cure the adhesive to adhere the first polarizing sheet to the second polarizing sheet.를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.Light control device manufacturing method comprising a.제51항 또는 제52항에 있어서, 인접하는 편광 시트들의 각각의 쌍 사이에 광 투과층을 제공하는 단계를 더 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.53. The method of claim 51 or 52, further comprising providing a light transmitting layer between each pair of adjacent polarizing sheets.제51항 또는 제52항에 있어서, 상기 스택의 모든 편광 시트들의 상기 편광층들의 선택된 영역들을 제거하는 추가 단계를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.53. The method of claim 51 or 52, further comprising removing selected regions of the polarization layers of all polarizing sheets of the stack.제51항 또는 제52항에 있어서, 상기 적층된 시트들을 슬라이스들(slices)로 절단하는 추가 단계를 포함하고, 상기 절단의 방향은 상기 편광 시트들의 평면에 대해 수직하거나 또는 대안으로는 상기 편광 시트들의 평면에 평행하지 않은 또다른 방향인 광 제어 소자 제조 방법.53. The method of claim 51 or 52, further comprising cutting the laminated sheets into slices, wherein the direction of cutting is perpendicular to or alternatively to the plane of the polarizing sheets. A method for manufacturing a light control element, which is another direction that is not parallel to the plane of the field.광 제어 소자 제조 방법에 있어서,In the light control device manufacturing method,제1 편광 시트의 편광층의 선택된 영역들을 제거하는 단계 - 상기 편광 시트는 광 투과성 기판과 상기 편광층을 포함함 - 와,Removing selected regions of the polarizing layer of the first polarizing sheet, wherein the polarizing sheet comprises a light transmissive substrate and the polarizing layer;상기 제1 편광 시트 위에 제2 편광 시트를 적층하는 단계와,Stacking a second polarizing sheet on the first polarizing sheet;상기 제2 편광 시트의 편광층의 선택된 영역들을 제거하는 단계Removing selected regions of the polarizing layer of the second polarizing sheet를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.Light control device manufacturing method comprising a.광 투과성 기판에 복수의 리세스를 형성하는 단계와,Forming a plurality of recesses in the light transmissive substrate,상기 리세스들 내에 편광 재료를 제공하는 단계Providing a polarizing material in the recesses를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.Light control device manufacturing method comprising a.편광 재료로 형성된 기판 내에 복수의 리세스를 형성하는 단계와,Forming a plurality of recesses in the substrate formed of the polarizing material,상기 리세스들 내에 광 투과성 재료를 제공하는 단계Providing a light transmissive material in the recesses를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.Light control device manufacturing method comprising a.제57항 또는 제58항에 있어서, 상기 기판 내에 상기 리세스들을 형성하는 단 계는 선택적으로 상기 기판을 광 조사하는 단계를 포함하는 광 제어 소자 제조 방법.59. The method of claim 57 or 58, wherein the step of forming the recesses in the substrate comprises selectively irradiating the substrate.제4항에 있어서, 상기 소자는, 자신의 에어리어의 적어도 일부분 위에서, 상기 제1 편광 상태의 광에 대한 상기 제1 출사 각도 범위와 상기 제2 편광 상태의 광에 대한 상기 제2 출사 각도 범위를 갖는 개인 모드와, 자신의 에어리어의 적어도 일부분 위에서, 상기 제1 편광 상태의 광에 대한 상기 제1 출사 각도 범위보다 큰 제3 출사 각도 범위를 갖는 공용 모드 사이에서 스위칭가능한 광 제어 소자.The device of claim 4, wherein the device is further configured to define the first emission angle range for light in the first polarization state and the second emission angle range for light in the second polarization state over at least a portion of its area. And a common mode having a third emission angle range greater than the first emission angle range for the light in the first polarization state, over a personal mode having and an at least a portion of its area.제60항에 있어서, 각각의 제1 영역은 상기 제1 편광 상태의 광에 대해 불투명한 제1 상태와 상기 제1 편광 상태의 광에 대해 실질적으로 투과성을 갖는 제2 상태 사이에서 스위칭가능한 광 제어 소자.61. The light control of claim 60, wherein each first region is switchable between an opaque first state for light in the first polarization state and a second state that is substantially transmissive for light in the first polarization state. device.제61항에 있어서, 복수의 제2 영역을 더 포함하고, 인접한 제2 영역들의 각각의 쌍은 상기 제1 편광 상태의 광 및 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 투과성을 갖는 재료에 의해 서로 분리되고, 각각의 제2 영역은 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 불투명한 제3 상태와 상기 제2 편광 상태의 광에 대해 실질적으로 투과성을 갖는 제4 상태 사이에서 스위칭가능한 광 제어 소자.62. The apparatus of claim 61, further comprising a plurality of second regions, wherein each pair of adjacent second regions are separated from each other by a material that is transparent to light in the first polarization state and light in the second polarization state Wherein each second region is switchable between a third state that is opaque for light in the second polarization state and a fourth state that is substantially transmissive for light in the second polarization state.제62항에 있어서, 상기 제1 영역들은 상기 광 제어 소자의 하나 또는 그 이상의 제1 에어리어 내에 제공되고, 상기 제2 영역들은 상기 광 제어 소자의 하나 또는 그 이상의 제2 에어리어 내에 제공되고, 상기 제1 에어리어(들)는 상기 제2 에어리어(들)에 중첩하지 않는 광 제어 소자.63. The apparatus of claim 62, wherein the first regions are provided within one or more first areas of the light control element, and the second regions are provided within one or more second areas of the light control element. And the first area (s) do not overlap the second area (s).제62항에 있어서, 상기 제1 영역들은 상기 제2 영역들 위에 배치된 광 제어 소자.63. The light control element of claim 62 wherein the first regions are disposed above the second regions.제63항에 있어서, 상기 제1 영역들은 상기 제2 영역들에 대해 수직하게 연장하는 광 제어 소자.66. The light control element of claim 63 wherein the first regions extend perpendicular to the second regions.

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