Оптическая стопа для переключаемого устройства направленного отображения - RU2020112461A

1. Устройство отображения, содержащее:

пространственный модулятор света;

поляризатор дисплея, расположенный на стороне пространственного модулятора света;

дополнительный поляризатор, расположенный на той же стороне пространственного модулятора света, что и поляризатор дисплея; и

множество замедляющих слоев, расположенных между дополнительным поляризатором и поляризатором дисплея;

причем множество замедляющих слоев содержат переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, содержащий слой жидкокристаллического материала, и по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой.

2. Устройство отображения по п. 1, в котором направления пропускания электрического вектора поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора параллельны.

3. Устройство отображения по п. 1 или 2, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой содержит два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала и на его противоположных сторонах, и каждый из них выполнен с возможностью обеспечения поперечного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале.

4. Устройство отображения по п. 3, в котором слой жидкокристаллического материала переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя содержит жидкокристаллический материал с отрицательной диэлектрической анизотропией.

5. Устройство отображения по п. 3 или 4, в котором слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1000 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 900 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 850 нм.

6. Устройство отображения по любому из пп. 3-5, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -900 нм, предпочтительно в диапазоне от -450 нм до -800 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -500 нм до -725 нм; или по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, при этом каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 300 нм до 800 нм, предпочтительно в диапазоне от 500 нм до 700 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 550 нм до 675 нм.

7. Устройство отображения по п. 1 или 2, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой содержит два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала и на его противоположных сторонах, и каждый из них выполнен с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале.

8. Устройство отображения по п. 7, в котором слой жидкокристаллического материала переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя содержит жидкокристаллический материал с положительной диэлектрической анизотропией.

9. Устройство отображения по п. 7 или 8, в котором слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1000 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 850 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 800 нм.

10. Устройство отображения по любому из пп. 7-9, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -700 нм, предпочтительно в диапазоне от -350 нм до -600 нм и наиболее предпочтительно от -400 нм до -500 нм, или по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, при этом каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 300 нм до 800 нм, предпочтительно в диапазоне от 350 нм до 650 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 450 нм до 550 нм.

11. Устройство отображения по п. 1 или 2, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой содержит два поверхностных ориентирующих слоя, расположенных смежно со слоем жидкокристаллического материала и на его противоположных сторонах, и один из поверхностных ориентирующих слоев выполнен с возможностью обеспечения поперечного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале, а другой из поверхностных жидкокристаллических слоев выполнен с возможностью обеспечения продольного упорядочения в смежном жидкокристаллическом материале.

12. Устройство отображения по п. 11, в котором поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения продольного упорядочения, расположен между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем;

слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 700 нм до 2000 нм, предпочтительно в диапазоне от 1000 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 1200 нм до 1500 нм; и

по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -400 нм до -1800 нм, предпочтительно в диапазоне от -700 нм до -1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -900 нм до -1300 нм; или

по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, при этом каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 400 нм до 1800 нм, предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 900 нм до 1300 нм.

13. Устройство отображения по п. 11, в котором поверхностный ориентирующий слой, выполненный с возможностью обеспечения поперечного упорядочения, расположен между слоем жидкокристаллического материала и компенсирующим замедляющим слоем;

слой жидкокристаллического материала обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 500 нм до 1800 нм, предпочтительно в диапазоне от 700 нм до 1500 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 900 нм до 1350 нм; и

по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя, причем по меньшей мере один пассивный замедляющий слой обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -1600 нм, предпочтительно в диапазоне от -500 нм до -1300 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -700 нм до -1150 нм; или

по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит пару замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев, при этом каждый замедляющий слой из пары замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 400 нм до 1600 нм, предпочтительно в диапазоне от 600 нм до 1400 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 800 нм до 1300 нм.

14. Устройство отображения по любому из пп. 3-13, в котором каждый ориентирующий слой имеет преднаклон, и направление такого преднаклона содержит компонент в плоскости жидкокристаллического слоя, который параллелен, или антипараллелен, или ортогонален направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея.

15. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один пассивный замедляющий слой содержит по меньшей мере два пассивных замедляющих слоя с по меньшей мере двумя различными ориентациями оптических осей.

16. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит пару пассивных замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости замедляющих слоев.

17. Устройство отображения по п. 16, в котором пара пассивных замедляющих слоев имеет оптические оси, которые проходят под углами 45° и 135° соответственно по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея.

18. Устройство отображения по п. 16 или 17, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой расположен между парой пассивных замедляющих слоев.

19. Устройство отображения по п. 18, дополнительно содержащее прозрачный электрод и жидкокристаллический ориентирующий слой, сформированные на стороне каждого из пары пассивных замедляющих слоев, смежных с переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем.

20. Устройство отображения по п. 19, дополнительно содержащее первую и вторую подложки, между которыми расположен переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, причем каждая из первой и второй подложек содержит один из пары пассивных замедляющих слоев.

21. Устройство отображения по п. 20, в котором каждый из пары пассивных замедляющих слоев обеспечивает фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от 150 нм до 800 нм, предпочтительно в диапазоне от 200 нм до 700 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 250 нм до 600 нм.

22. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости замедляющего слоя.

23. Устройство отображения по п. 22, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит два пассивных замедляющих слоя с оптической осью, перпендикулярной плоскости пассивных замедляющих слоев, и между двумя пассивными замедляющими слоями расположен переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой.

24. Устройство отображения по п. 23, дополнительно содержащее прозрачный электрод и жидкокристаллический ориентирующий слой, сформированные на стороне каждого из двух пассивных замедляющих слоев, смежных с переключаемым жидкокристаллическим замедляющим слоем.

25. Устройство отображения по п. 23 или 24, дополнительно содержащее первую и вторую подложки, между которыми расположен переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, причем каждая из первой и второй подложек содержит один из двух пассивных замедляющих слоев.

26. Устройство отображения по любому из пп. 23-25, в котором два пассивных замедляющих слоя обеспечивают полный фазовый сдвиг для света с длиной волны 550 нм в диапазоне от -300 нм до -700 нм, предпочтительно в диапазоне от -350 нм до -600 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от -400 нм до -500 нм.

27. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит замедляющий слой с оптической осью с компонентом, перпендикулярным плоскости замедляющего слоя, и с компонентом в плоскости замедляющего слоя.

28. Устройство отображения по п. 27, в котором компонент в плоскости пассивного замедляющего слоя проходит под углом 0° по отношению к направлению пропускания электрического вектора, которое параллельно или перпендикулярно направлению пропускания электрического вектора поляризатора дисплея.

29. Устройство отображения по п. 27 или 28, в котором по меньшей мере один пассивный замедляющий слой дополнительно содержит замедляющий слой с оптической осью, перпендикулярной плоскости пассивного замедляющего слоя, или пару пассивных замедляющих слоев с пересекающимися оптическими осями в плоскости пассивных замедляющих слоев.

30. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором фазовый сдвиг по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя равен и противоположен фазовому сдвигу переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.

31. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором

переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой содержит первый и второй преднаклоны; и

по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой содержит компенсирующий замедляющий слой с первым и вторым преднаклонами,

причем первый преднаклон компенсирующего замедляющего слоя равен первому преднаклону жидкокристаллического замедляющего слоя, а второй преднаклон компенсирующего замедляющего слоя равен второму преднаклону жидкокристаллического замедляющего слоя.

32. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой выполнен с возможностью невнесения никакого сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя.

33. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой выполнен с возможностью внесения сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси, наклоненной относительно нормали к плоскости по меньшей мере одного пассивного компенсирующего замедляющего слоя.

34. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой выполнен с возможностью невнесения никакого сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.

35. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой выполнен с возможностью внесения сдвига фазы в компоненты поляризации света, проходящего через один из поляризатора дисплея и дополнительного поляризатора на входной стороне множества замедляющих слоев вдоль оси, наклоненной относительно нормали к плоскости переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя в переключаемом состоянии переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.

36. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором множество замедляющих слоев выполнены с возможностью отсутствия влияния на яркость света, проходящего через поляризатор дисплея, дополнительный поляризатор и множество замедляющих слоев вдоль оси по нормали к плоскости замедляющих слоев.

37. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором множество замедляющих слоев выполнены с возможностью уменьшения яркости света, проходящего через поляризатор дисплея, дополнительный поляризатор и множество замедляющих слоев вдоль оси, наклоненной относительно нормали к плоскости замедляющих слоев.

38. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, в котором переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой дополнительно содержит электроды, выполненные с возможностью подачи напряжения для управления слоем жидкокристаллического материала.

39. Устройство отображения по п. 38, в котором электроды расположены на противоположных сторонах слоя жидкокристаллического материала.

40. Устройство отображения по п. 38 или 39, в котором электроды структурированы с возможностью обеспечения по меньшей мере двух структурированных областей.

41. Устройство отображения по любому из пп. 38-40, дополнительно содержащее систему управления, выполненную с возможностью управления напряжением, приложенным к электродам по меньшей мере одного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя.

42. Устройство отображения по п. 41, в котором система управления дополнительно содержит средство определения положения подглядывающего относительно дисплея, и система управления выполнена с возможностью корректировки напряжения, приложенного к электродам по меньшей мере одного переключаемого жидкокристаллического замедляющего слоя, в зависимости от положения подглядывающего.

43. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой и еще один дополнительный поляризатор, причем по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой расположен между первым упомянутым дополнительным поляризатором и еще одним дополнительным поляризатором.

44. Устройство отображения по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее подсветку, выполненную с возможностью отдачи света, причем пространственный модулятор света представляет собой трансмиссионный пространственный модулятор света, выполненный с возможностью приема отдаваемого подсветкой света.

45. Устройство отображения по п. 44, в котором подсветка обеспечивает яркость при полярных углах по отношению к нормали к пространственному модулятору света, превышающих 45 градусов, что составляет максимально 33% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору света, предпочтительно максимально 20% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору света и наиболее предпочтительно максимально 10% яркости вдоль нормали к пространственному модулятору света.

46. Устройство отображения по п. 44 или 45, в котором подсветка содержит:

набор источников света;

направленный волновод, содержащий:

входной конец, проходящий в боковом направлении вдоль стороны направленного волновода, причем источники света расположены вдоль входного конца и выполнены с возможностью ввода вводимого света в волновод; и

противоположные первую и вторую направляющие поверхности, проходящие по направленному волноводу от входного конца для направления вводимого света на входном конце вдоль волновода, при этом такой волновод выполнен с возможностью преломления вводимого света, направляемого через направленный волновод, для выхода через первую направляющую поверхность.

47. Устройство отображения по п. 46, в котором подсветка дополнительно содержит светоотражающую пленку, а направленный волновод представляет собой коллимирующий волновод.

48. Устройство отображения по п. 47, в котором коллимирующий волновод содержит

(i) множество удлиненных линзовых элементов; и

(ii) множество наклонных элементов вывода света,

причем множество удлиненных линзовых элементов и множество наклонных элементов вывода света ориентированы таким образом, чтобы преломлять вводимый свет, направляемый через направленный волновод, для выхода через первую направляющую поверхность.

49. Устройство отображения по п. 46, в котором направленный волновод представляет собой создающий изображение волновод, выполненный с возможностью формирования изображения источников света в боковом направлении так, чтобы отдаваемый свет от источников света направлялся в соответствующие оптические окна в выходных направлениях, распределенных в зависимости от входных положений источников света.

50. Устройство отображения по п. 49, в котором создающий изображение волновод содержит отражающий конец для отражения вводимого света вдоль создающего изображение волновода, причем вторая направляющая поверхность выполнена с возможностью преломления отраженного вводимого света через первую направляющую поверхность в качестве отдаваемого света, вторая направляющая поверхность содержит элементы вывода света и промежуточные области между элементами вывода света, при этом элементы вывода света ориентированы таким образом, чтобы преломлять отраженный вводимый свет через первую направляющую поверхность в качестве отдаваемого света, а промежуточные области выполнены с возможностью направления света через волновод без его отведения;

и отражающий конец имеет положительную оптическую силу в боковом направлении, проходящем между сторонами волновода, который проходит между первой и второй направляющими поверхностями.

51. Устройство отображения по любому из пп. 44-50, в котором поляризатор дисплея представляет собой входной поляризатор дисплея, расположенный на входной стороне пространственного модулятора света между подсветкой и пространственным модулятором света, а дополнительный поляризатор расположен между входным поляризатором дисплея и подсветкой.

52. Устройство отображения по п. 51, в котором дополнительный поляризатор представляет собой отражающий поляризатор.

53. Устройство отображения по п. 51 или 52, которое дополнительно содержит выходной поляризатор, расположенный на выходной стороне пространственного модулятора света.

54. Устройство отображения по любому из пп. 1-50, в котором поляризатор дисплея представляет собой выходной поляризатор, расположенный на выходной стороне пространственного модулятора света.

55. Устройство отображения по п. 54, дополнительно содержащее входной поляризатор, расположенный на входной стороне пространственного модулятора света.

56. Устройство отображения по п. 55, дополнительно содержащее еще один дополнительный поляризатор, расположенный на входной стороне пространственного модулятора света, и по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой, расположенный между по меньшей мере еще одним дополнительным поляризатором и входным поляризатором.

57. Устройство отображения по любому из пп. 1-43, в котором пространственный модулятор света содержит эмиссионный пространственный модулятор света, выполненный с возможностью отдачи света, а поляризатор дисплея представляет собой выходной поляризатор дисплея, расположенный на выходной стороне эмиссионного пространственного модулятора света.

58. Устройство отображения по п. 57, дополнительно содержащее по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой и еще один дополнительный поляризатор, причем по меньшей мере один дополнительный замедляющий слой расположен между первым упомянутым дополнительным поляризатором и еще одним дополнительным поляризатором.

59. Оптический элемент управления углом обзора для применения в устройстве отображения, содержащем пространственный модулятор света и поляризатор дисплея, расположенный на стороне пространственного модулятора света, причем оптический элемент управления углом обзора содержит управляющий поляризатор и множество замедляющих слоев для размещения между дополнительным поляризатором и поляризатором дисплея для применения оптического элемента управления углом обзора в устройстве отображения, при этом множество замедляющих слоев содержат:

переключаемый жидкокристаллический замедляющий слой, содержащий слой жидкокристаллического материала; и

по меньшей мере один пассивный компенсирующий замедляющий слой.