CN109597262A - 光线分配控制元件、包括该元件的显示装置及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光线分配控制元件、包括该光线分配控制元件的显示装置及照明装置。一种光线分配控制元件，包括：第一透明基板；第二透明基板；设置在第一透明基板上的第一控制电极和第二控制电极；设置在第一透明基板和第二透明基板之间的透光区域；以及包括带电至特定极性并具有遮光性的电泳粒子、以及光透过性的分散剂的电泳元件。每个电泳元件设置在两个透光区域之间。第一控制电极中的至少一者的至少一部分和第二控制电极中的至少一者的至少一部分均与多个电泳元件中的每一个重叠。电泳粒子的分散根据第一控制电极和第二控制电极之间的电位差而改变，从而改变透过光线分配控制元件的光的出射方向的范围。

Description

光线分配控制元件、包括该元件的显示装置及照明装置
技术领域
本发明涉及一种光学元件，该光学元件可变地控制穿过其的透射光的射出方向的范围。
背景技术
在各种情况下，例如在会议中多人共用显示器时以及在公共场所仅操作者检查显示时，使用显示装置。在前者的情况下，希望能够看到屏幕上的显示的方向范围宽、即视角宽，使得所述多个人能够同时从不同方向看到显示。在后者的情况下，希望将视角限制在窄范围以防止偷窥。为了根据情况实现视角，已经公开了附接到显示装置的光线分配控制元件(百叶窗)。
例如，US7,751,667B中公开的百叶窗具有如下的结构：透明区域和包含电泳粒子的光吸收区域被透明导电膜电极夹持；用百叶窗控制光线的方向，使得在百叶窗不工作(电压关闭)时只能在特定的视野看到显示，当百叶窗工作(电压接通)时能够在宽视角看到显示。
JP2007-155784A公开了一种视野控制元件，其设置在液晶显示元件和面光源之间。该视野控制元件具有如下的结构：电致变色层和透明层交替层叠，并且在元件的与层叠正交的方向上的两端设置一对电极用以向多个电致变色层供应电力。当没有电力从电极供应时，电致变色层是无色透明的，因此来自面光源的光通过电致变色层以提供宽视角；当有电力供应时，电致变色层被着色，着色区域用作遮光部以形成窄视角。
根据US7,751,667B，当电压关闭时，电泳粒子分散到整个光吸收区域，使得整个光吸收区域变得不透明，使视角变窄。当电压接通时，电泳粒子聚集在与电泳粒子的极性相反地带电的电极周围，以便围绕另一电极的光吸收区域变得透明，从而扩大视角。然而，在这种状态下，与电泳粒子的极性相反地带电的电极附近的光吸收区域的整个面被电泳粒子覆盖。因此，在宽视角模式和窄视角模式之间，垂直于屏幕的方向上的光透射率没有差异。
根据JP2007-155784A的视野控制元件具有的结构使得与液晶显示元件的屏幕平行的方向上的电场施加到电致变色层。因此，增大屏幕的尺寸将增加电极之间的距离；它们需要更高的电压来驱动。此外，根据JP2007-15584A的视野控制元件通过堆叠大量透明基材和电致变色层的层叠膜并垂直于膜面而切割堆叠膜来制造。因此，增大屏幕的尺寸会增加粘合步骤的数量，使成本提高。另外，电致变色层之间的性质变化可能导致显色不均匀。
发明内容
本发明的一个方面是一种光线分配控制元件，包括：第一透明基板；第二透明基板，所述第二透明基板设置为与所述第一透明基板相对；多个第一控制电极和多个第二控制电极，所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极设置在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的面上；多个透光区域，所述多个透光区域设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；以及多个电泳元件，所述电泳元件包括带有特定极性的电荷的并具有遮光性的电泳粒子以及透光的分散剂，每个电泳元件设置在彼此相邻的两个透光区域之间，其中，所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极被布置成使得，至少一个所述第一控制电极的至少一部分和至少一个所述第二控制电极的至少一部分均与所述多个电泳元件中的每一个重叠，并且其中所述电泳粒子的分散根据所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极之间的电位差而变化，从而改变透过所述光线分配控制元件的光的出射方向的范围。
本发明的一个方面实现了在宽视角模式下被电泳粒子覆盖的较小面积，这使得光透射率提高，电力消耗降低。
应理解的是，前面的概述和以下的详述都是示例性和说明性的，而不旨在限制本发明。
附图说明
图1A和图1B是用于说明实施方式1中的窄视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
图2A至图2C是用于说明实施方式1中的宽视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
图2D是用于说明包括实施方式1中的光线分配控制元件的显示装置的结构的框图。
图2E是用于说明包括实施方式1中的光线分配控制元件的显示装置的结构的示意图。
图2F是用于说明包括实施方式1的光线分配控制元件的照明装置的结构的示意图。
图3是用于说明实施方式1的光线分配控制元件中的控制电极的形状的另一示例的说明图。
图4A和图4B是用于说明实施方式1中的光线分配控制元件中的控制电极的形状的其它示例的说明图。
图5A和图5B是用于说明实施方式2中的窄视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
图6A至图6D是用于说明实施方式2中的宽视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
图7是用于说明实施方式2的光线分配控制元件中的控制电极的形状的又一示例的说明图。
图8A和图8B是用于说明实施方式3中的窄视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
图9A至图9C是用于说明实施方式3中的宽视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
图10A至图10C是用于说明实施方式3中的光线分配控制元件中的控制电极和辅助电极的驱动方式的时序图。
图11是用于说明包括实施方式3中的光线分配控制元件的显示装置的结构的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。应当注意的是，实施方式仅是用于实现本发明的示例，而不旨在限制本发明的技术范围。附图中共有的元件由相同的附图标记表示。
实施方式1
图1A和图1B是用于说明实施方式1中的窄视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
具体而言，图1A和图1B分别是被控制为窄视角模式的本实施方式中的光线分配控制元件100的剖视图和俯视图。
如图1A所示，本实施方式中的光线分配控制元件100包括：下部透明基板(第一透明基板)101；设置为与下部透明基板101相对的上部透明基板(第二透明基板)105；设置在下部透明基板101的上表面(或与上部透明基板105相对的面)上的多个控制电极102(包括控制电极102B)；设置在具有多个控制电极102的下部透明基板101与上部透明基板105之间的多个透明肋(透光区域)103；以及多个电泳元件104，每个电泳元件104设置在与电泳元件104相邻的肋103之间。
下部透明基板101和上部透明基板105是由例如玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的透明材料制成的平坦基板。
控制电极102是例如由氧化铟锡(ITO)制成的透明导电膜。多个带状控制电极102以预定间隔设置在下部透明基板101上。
图1B是本实施方式中的光线分配控制元件100的俯视图。图1A是沿图1B中的线A-A剖开的剖视图。然而，为了便于说明，图1B省略了下部透明基板101和上部透明基板105。作为多个控制电极102的示例，图1B包括控制电极102A至102E。在共同提供关于所有的控制电极102A至102E的说明或者提供对于控制电极102A至102E共同的说明时，这些控制电极可以统称为控制电极102。
所述多个控制电极102包括多个第一控制电极(第一透明导电膜)和多个第二控制电极(第二透明导电膜)。第一控制电极和第二控制电极可以交替地设置。在图1B的示例中，奇数行中的控制电极102A、102C和102E是第一控制电极，偶数行中的控制电极102B和102D是第二控制电极。如下所述，在宽视角模式中，对控制电极102的电位进行控制，使得在所述多个第一控制电极102和所述多个第二控制电极102之间产生预定电位差。
肋103例如由光固化材料制成。肋103通过光刻法例如以具有规定宽度和规定间隔的方式形成在具有控制电极102的下部透明基板101上。通常，每个肋103的高度优选在3μm至300μm的范围内；每个肋103的宽度优选在1μm至150μm的范围内；肋103之间的间隔(或下述的电泳元件104的宽度)优选在0.25μm至40μm的范围内。应该注意的是，该实施方式不旨在将肋103的高度、宽度和间隔限定为上述值。
在彼此相邻的两个肋103之间设置电泳元件104。电泳元件104是透光的且流体的分散剂和具有遮光性并带有特定极性的电荷的电泳粒子的混合物。尽管在下文中描述了电泳粒子带负电的示例，但是电泳粒子也可以带正电。由于分散剂的流动性，电泳粒子可以在电泳元件104内移动。在窄视角模式中，所有的控制电极102设定为相同的电位；在电泳元件104内不产生电位梯度。因此，电泳粒子分散在电泳元件104中而不会聚集到任何控制电极102。当电泳粒子均匀地分散在电泳元件104内时，整个电泳元件104示出了遮光性。换言之，在图1A所示的窄视角模式中，整个电泳元件104成为遮光部。
例如，在本实施方式中的光线分配控制元件100安装在诸如液晶面板的显示装置上的情况下，从显示装置发出的光依次通过下部透明基板101、控制电极(透明导电膜)102、肋103和上部透明基板105。在光的这种行进中，在肋103之间具有遮光性的电泳元件104用作百叶窗，使得透过光线分配控制元件100的光线的出射方向的范围变得比下述的宽视角模式中的出射方向的范围窄。其结果，视角变窄。
在该示例中，如图1B所示，带状控制电极102设置为使其长边位于与肋103和电泳元件104之间的边界正交的方向上(图1B中的水平方向)。图1B示出了肋103和电泳元件104设置在控制电极102上面的状态，没有示出控制电极102的隐藏在肋103和电泳元件104下方的部分；然而，如图1A所示，实际上控制电极102在水平方向上不分离。
控制电极102、肋103和电泳元件104的上述设置仅是示例；如下面将描述的那样，可以使用不同的配置(例如，参照实施方式2)。然而，每个电泳元件104的一部分需要与至少一个第一控制电极重叠，并且另一部分还与至少一个第二控制电极重叠。在图1A的示例中，每个电泳元件104与控制电极102A至102E中的每一个重叠。
该实施方式可以省略上部透明基板105。然而，在这种情况下，需要密封电泳元件104使得分散剂不会流出。
图2A至图2C是用于说明实施方式1中的宽视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
具体而言，图2C是图1A中所示的光线分配控制元件100设定为宽视角模式时的光线分配控制元件100的俯视图。图2A是沿着图2C中的控制电极102的纵向延伸的线B-B剖开的光线分配控制元件100的剖视图。图2B是沿着与图2C中的控制电极102的长边正交的方向延伸的线C-C剖开的光线分配控制元件100的剖视图。
在宽视角模式中，对控制电极102的电位进行控制，使得在第一控制电极和第二控制电极之间产生预定电位差(例如，大约20V DC至25V DC)。在图2A的示例中，第一控制电极102A、102C和102E被提供负电位，第二控制电极102B和102D被提供正电位。在这种情况下，在每个电泳元件104内产生电位梯度；电泳元件104内的电泳粒子聚集在与电泳元件104重叠的所述多个控制电极102中的具有与电泳粒子的电荷极性相反的极性的控制电极102的周围。
由于在图2A的示例中电泳粒子带负电，因此它们聚集在正极性的第二控制电极102B和102D的周围。其结果，在每个电泳元件104中，收集电泳粒子的第二控制电极102B和102D周围的区域成为具有遮光性的遮光区域202。另一方面，远离第二控制电极102B和102D的区域中电泳粒子的浓度较低，而成为使光透过的透明区域201。
其结果，如图2A和图2B所示，每个电泳元件104中的靠近上部透明基板105的区域成为透明区域201。也就是说，穿过光线分配控制元件100的光不仅穿过透明肋103而且穿过电泳元件104的透明区域201，因此，与图1A中的窄视角模式相比，透过光线分配控制元件100的光的出射方向的范围变得比上述的窄视角模式中的出射方向的范围宽，从而视角扩大。此外，如图2C所示，在第二控制电极102B和102D周围收集电泳粒子，并且被提供与电泳粒子相同极性的电位的第一控制电极102A、102C和102E周围的区域成为透明区域201；透光区域的面积增加，从而增大被显示装置的使用者感觉到的屏幕的亮度。
可以通过将控制电极102在下部透明基板101上图案化来制造本实施方式中的光线分配控制元件100，因此可以容易实现尺寸增大。
此外，本实施方式中的光线分配控制元件100产生具有电泳粒子密度差的遮光区域和透明区域，因此防止了黑色显影的不均匀性(或光线分配控制元件100内的亮度的不均匀)。
图2D是用于说明包括实施方式1的光线分配控制元件的显示装置的结构的框图。
图2D中的显示装置210包括显示单元216和控制部212。显示单元216包括光线分配控制元件100和显示元件217。控制部212与主机211连接并控制施加到光线分配控制元件100的电位。
主机211是诸如个人计算机、移动电话、智能手机、平板终端或个人数字助理(PDA)的信息处理装置，并输出用于显示其中执行的处理结果的信号。显示单元216可以连接在主机211的外部或者如同主机211是智能手机的情况那样与主机211集成。
图2E是用于说明包括实施方式1中的光线分配控制元件的显示装置的结构的示意图。显示元件217可以是与主机211连接以根据从主机211输出的信号显示图像的有机EL元件或液晶元件。如图2E所示，光线分配控制元件100设置在显示元件217的对图像进行显示的表面的上方。例如，显示元件217设置在图1A中的光线分配控制元件100的下部透明基板101的下方(换言之，下部透明基板101的和与上部透明基板105相对的侧不同的另一侧上)。从显示元件217辐射的光进入下部透明基板101，依次穿过下部透明基板101、肋103和上部透明基板105，并从上部透明基板105向上出射。如上所述，当来自显示元件217的光穿过光线分配控制元件100时，控制透过光线分配控制元件100的光的出射方向的范围。在显示元件217是液晶元件的情况下，光线分配控制元件100可以设置在光源(背光源)和液晶面板之间。
施加到光线分配控制元件100的控制电极102的电位由控制部212控制。控制部212包括时序控制部213、控制电极驱动部214以及另一控制电极驱动部215。时序控制部213生成用于控制何时改变控制电极102的电位的控制信号，并将信号输入到控制电极驱动部214和控制电极驱动部215。控制电极驱动部214和控制电极驱动部215分别根据来自时序控制部213的控制信号，在期望的时间产生施加到第一控制电极102A、102C和102E的电位以及施加到第二控制电极102B和102D的电位。
现在，对光线分配控制元件100在时刻t1从窄视角模式改变为宽视角模式并且在时刻t3从宽视角模式改变为窄视角模式时的控制电极102的电位的控制的示例进行说明。在该示例中，窄视角模式中的所有的控制电极102被控制为具有相同的电位(V0)。在宽视角模式中，第一控制电极102A、102C和102E被控制为具有电位V1，第二控制电极102B和102D被控制为具有电位V2，使得在第一控制电极和第二控制电极之间产生预定电位差(V2-V1)。这同样适用于实施方式3中的控制电极102的控制，这将在下面进行说明。
在该示例中，时序控制部213在时刻t1将用于将第一控制电极102A、102C和102E的电位从V0改变为V1的控制信号输入到控制电极驱动部214，并在时刻t1将用于将第二控制电极102B和102D的电位从V0改变为V2的控制信号输入到控制电极驱动部215。作为响应，控制电极驱动部214根据来自时序控制部213的控制信号，在时刻t1之后将电位V1施加到第一控制电极102A、102C和102E。控制电极驱动部215根据来自时序控制部213的控制信号，在时刻t1之后，将电位V2施加到第二控制电极102B和102D。
时序控制部213还在时刻t3将用于将第一控制电极102A、102C和102E的电位从V1改变为V0的控制信号输入到控制电极驱动部214，并且将用于将第二控制电极102B和102D的电位从V2改变到V0的控制信号输入到控制电极驱动部215。控制电极驱动部214根据来自时序控制部213的控制信号，在时刻t3之后，将电位V0施加到第一控制电极102A、102C和102E。控制电极驱动部215根据来自时序控制部213的控制信号，在时刻t3之后，将电位V0施加到第二控制电极102B和102D。
时序控制部213可以响应于来自主机211的视角模式切换信号产生上述的控制信号。例如，当主机211的用户向主机211输入将视角模式从窄视角模式改变为宽视角模式的指令时，主机211将该指令发送到时序控制部213，并且接收到该指令的时序控制部213产生在时刻t1产生的控制信号。类似地，当主机211的用户向主机211输入将视角模式从宽视角模式改变为窄视角模式的指令时，主机211将指令发送到时序控制部213并且接收到该指令的时序控制部213产生在时刻t3产生的控制信号。
作为由控制部212进行的上述控制的结果，包括光线分配控制元件100的显示装置可以在适当的时间切换宽视角模式和窄视角模式。
尽管图2D和图2E示出了将本实施方式中的光线分配控制元件100应用于显示装置的示例，但是光线分配控制元件100也可以应用于照明装置。图2F是用于说明包括实施方式1的光线分配控制元件的照明装置的结构的示意图。如图2F所示，通过用诸如冷阴极管或发光二极管(LED)的光源221替换显示元件217，构成照明装置220。主机211可以省略；在这种情况下，用户通过诸如按钮的未示出的输入装置将用于改变视角模式的指令输入到控制部212。时序控制部213按照接收到的指令生成与上述的信号类似的控制信号，并将它们输入到控制电极驱动部214和控制电极驱动部215。其结果，控制从光源透过光线分配控制元件100出射的光的出射方向的范围。
图3是用于说明实施方式1的光线分配控制元件中的控制电极的形状的另一示例的说明图。
具体而言，图3是作为实施方式1中的光线分配控制元件100的第一变型例的光线分配控制元件300的俯视图。除了实施方式1中的上述的控制电极102A至102E被控制电极301A和301B替换之外，光线分配控制元件300与光线分配控制元件100相同。与图1B相同，图3省略了下部透明基板101和上部透明基板105。
控制电极301A一体地形成为以下这样的形状：如图1B中的第一控制电极102A、102C和102E那样的带状透明导电膜在一端连接在一起。类似地，控制电极301B一体地形成为以下这样的形状：如图1B中的第二控制电极102B和102D那样的带状透明导电膜在另一端连接在一起。在图3的示例中，控制电极301A对应于第一控制电极(第一透明导电膜)，控制电极301B对应于第二控制电极(第二透明导电膜)。
通过将电极形成为这些形状，能够仅使用两个控制电极进行控制，并且能够减小用于控制电极的配线的空间。
图4A和图4B是用于示出实施方式1中的光线分配控制元件中的控制电极的形状的其它示例的说明图。
具体而言，图4A和图4B是用于替换图1B中的控制电极102A至102E的控制电极的示例的俯视图。图4A和图4B中的控制电极是带状控制电极，该带状控制电极的长边在与肋103和电泳元件104之间的边界垂直的方向上，并且该控制电极具有朝向与其相邻的控制电极突出的凸部以及与相邻的控制电极的凸部相对应地凹陷的凹部。
图4A中的控制电极401A至401C具有矩形的凸部402和与凸部402相对应的矩形的凹部403。例如，控制电极401A和401C可以是第一控制电极，控制电极401B可以是第二控制电极。在图4A和图4B中，控制电极401中的被肋103覆盖的部分的轮廓由虚线示出。
图4B中的控制电极401D至401H具有三角形的凸部402和与凸部402相对应的三角形的凹部403。例如，控制电极401D、401F和401H可以是第一控制电极，控制电极401E和401G可以是第二控制电极。
上述的凸部和凹部的形状是示例；控制电极401可以具有上述的示例之外的形状的凸部和凹部。具有这种形状的控制电极401实现每个电泳元件104内的几乎均匀的电场强度分布，从而增强了宽视角模式下的电泳粒子的收集。
上述实施方式中的光线分配控制元件在同一平面内彼此相邻的电极之间产生电场以驱动电泳粒子。这实现了在宽视角模式下被电泳粒子覆盖的较小区域，这实现了高的光透射率，低电力消耗。
可以通过在元件的一个面上将电极图案化来制造该实施方式的光线分配控制元件。这实现了低制造成本并且允许容易地增大尺寸。
而且，该实施方式的光线分配控制元件利用电泳粒子的浓度差异产生光吸收区域。这防止黑色显影的不均匀。
实施方式2
以下，对本发明的实施方式2进行说明。以下描述省略了实施方式2中与实施方式1共同的部分。
图5A和图5B是用于说明实施方式2中的窄视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
除了控制电极的设置以外，图5A和图5B中所示的实施方式2中的光线分配控制元件500的结构与图1A中所示的实施方式1中的光线分配控制元件100的结构相同。图5B是实施方式2中的光线分配控制元件500的俯视图。图5A是沿图5B中的线D-D剖开的剖视图。然而，为了便于说明，图5B省略了下部透明基板101和上部透明基板105。
实施方式2中的控制电极501A至501D是长边在与肋103和电泳元件104之间的边界平行的方向(或图5B中的竖直方向)上的带状的控制电极。在该示例中，控制电极501A和501C是第一控制电极，控制电极501B和501D是第二控制电极。在图5A的示例中，第一控制电极501A和第二控制电极501B设置为与同一个电泳元件104重叠，并且第一控制电极501C和第二控制电极501D设置为与另一个电泳元件104重叠。
与实施方式1相同，当关于所有的控制电极501A至501D统一进行说明或者对控制电极501A至501D提供共同的说明时，这些控制电极可以统称为控制电极501。如将在下面说明的，与实施方式1相同，在宽视角模式下对控制电极501的电位进行控制，使得在第一控制电极501A和501C与第二控制电极501B和501D之间产生预定的电位差。
在图5A所示的窄视角模式中，第一控制电极501A和501C以及第二控制电极501B和501D被设定为相同的电位；因此，类似于实施方式1中的窄视角模式，电泳粒子分散在电泳元件104中，使得所有电泳元件104成为遮光部。
图6A至图6D是用于说明实施方式2中的宽视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
具体而言，图6C是图5A中所示的光线分配控制元件500的当光线分配控制元件500设定为宽视角模式时的俯视图。图6A是沿着与该光线分配控制元件500的控制电极501的长边正交的方向上延伸的线E-E剖开的光线分配控制元件500的剖视图。图6B是沿着在第一控制电极501C的纵向方向上延伸的线F-F剖开的第一控制电极501C和电泳元件104的重叠区域的剖视图。图6D是沿着在第二控制电极501D的纵向方向上延伸的线G-G剖开的第二控制电极501D和电泳元件104的重叠区域的剖视图。
在宽视角模式下，对控制电极501的电位进行控制，使得在第一控制电极和第二控制电极之间产生预定的电位差(例如，大约20V DC至25V DC)。在图6A的示例中，第一控制电极501A和501C被提供负电位，第二控制电极501B和501D被提供正电位。在这种情况下，在每个电泳元件104内产生电位梯度；电泳元件104中的电泳粒子聚集在控制电极周围，控制电极的极性与电泳粒子的电荷的极性相反。
由于在图6A的示例中电泳粒子带负电，因此它们聚集在正极性的第二控制电极501B和501D周围。其结果，在每个电泳元件104中，电泳粒子集中的第二控制电极501B或501D的附近的区域成为具有遮光性的遮光区域602。另一方面，远离第二控制电极501B或501D的区域变得电泳粒子密度较低，而成为透光的透明区域601。
其结果，与实施方式1一样，本发明的实施方式2实现了宽视角模式下的高的光透射率和低电力消耗。
本实施方式中的光线分配控制元件500与实施方式1中的光线分配控制元件100(参照图2E和图2F)相同，可应用于显示装置和照明装置。
图7是用于说明实施方式2的光线分配控制元件中的控制电极的形状的另一示例的说明图。
具体而言，图7是作为实施方式2中的光线分配控制元件500的变型例的光线分配控制元件700的俯视图。除了上述的实施方式2中的控制电极501A至501D被控制电极701A和701B替换以外，光线分配控制元件700与光线分配控制元件500相同。与图5相同，图7省略了下部透明基板101和上部透明基板105。
控制电极701A一体地形成为以下这样的形状：如图5B中的第一控制电极501A和501C的带状透明导电膜在一端连接在一起。类似地，控制电极701B一体地形成为以下这样的形状：如图5B中的第二控制电极501B和501D那样的带状透明导电膜在另一端连接在一起。在图7的示例中，控制电极701A对应于第一控制电极(第一透明导电膜)，控制电极701B对应于第二控制电极(第二透明导电膜)。
通过将电极形成为这些形状，能够仅使用两个控制电极进行控制，并且能够减小用于控制电极的配线的空间。
可替选地，实施方式2中所述的控制电极501可以用具有与图4A或图4B所示的控制电极同样的凸部和凹部的控制电极替换。也就是说，实施方式2中的控制电极501是其长边在与肋103和电泳元件104之间的边界平行的方向上的带状的控制电极，并且具有朝向与其相邻的控制电极突出的凸部以及与相邻的控制电极的凸部相对应地凹陷的凹部。
实施方式3
在下文中，对本发明的实施方式3进行说明。下面的说明省略实施方式3中与实施方式1或实施方式2共同的部分。
图8A和图8B是用于说明实施方式3中的窄视角模式下的光线分配控制元件的结构的说明图。
除了新设置有辅助电极801之外，图8A和图8B中所示的实施方式3中的光线分配控制元件800的结构与图1A和图1B中所示的实施方式1中的光线分配控制元件100的结构相同。图8B是实施方式3中的光线分配控制元件800的俯视图，图8A是沿图8B中的线H-H剖开的剖视图。然而，为了便于说明，图8B中省略了下部透明基板101和上部透明基板105。
辅助电极801是在上部透明基板105的与下部透明基板101相对的面上设置的透明导电膜(第三透明导电膜)。如图8B所示，辅助电极801设置为覆盖设置在多个控制电极102上的多个肋103和多个电泳元件104的整个上表面。下面对辅助电极801的电位的控制进行说明(参照图10A至图10C)。
图9A至图9C是用于说明实施方式3中的宽视角模式下的光分配控制元件的结构的说明图。
具体地，图9C是图8A中所示的光线分配控制元件800的当光线分配控制元件800设定为宽视角模式时的俯视图。图9A是沿着在光线分配控制元件800的控制电极102的纵向方向上延伸的线I-I剖开的光线分配控制元件800的剖视图。图9B是沿着在与控制电极102的长边正交的方向上延伸的线J-J剖开的光线分配控制元件800的剖视图。
图10A至图10C是示出实施方式3中的光线分配控制元件中的控制电极和辅助电极的驱动方式的时序图。
图10A提供了第一控制电极102A、102C和102E(图8B中的奇数行中)的随着时间推移的电位的示例。图10B提供了第二控制电极102B和102D(图8B中的偶数行中)随着时间推移的电位的示例。图10C提供辅助电极801随着时间推移的电位的示例。
在这些示例中，光线分配控制元件800在时刻t1从窄视角模式变为宽视角模式，之后，在时刻t3从宽视角模式变为窄视角模式。在下文中，参照图10A至图10C对各时刻的电极的电位进行说明。
在直至时刻t1的窄视角模式下，第一控制电极102A、102C和102E、第二控制电极102B和102D以及辅助电极801中所有的控制电极设定为相同的电位(在图10A至图10C的例子中为V0)。在这种情况下，电泳粒子分散在各电泳元件104内，整个电泳元件104成为遮光部。
在时刻t1，为了将光线分配控制元件800从窄视角模式变为宽视角模式，对控制电极102的电位进行控制以在第一控制电极102A、102C和102E与第二控制电极102B和102D之间产生预定电位差(例如，大约20V DC至25V DC)。在图10A至图10C的示例中，第一控制电极102A、102C和102E的电位设定为V1，第二控制电极102B和102D的电位设定为V2。在该示例中，电位V2相对于电位V1为正极性的电位。
在该示例中，辅助电极801的电位从时刻t1开始的预定时间段(或直到时刻t2)期间，被设定为与第一控制电极102A、102C和102E相同的V1，之后返回到原来的V0。由于在本发明中第一控制电极102A、102C和102E设置在电泳元件104的同一侧(或者更靠近下部透明基板101的这一侧)，因此，当电压施加于电极上时，与设置有控制电极102的这一侧产生的电场相比，与设置有控制电极102的这一侧不同的另一侧(或靠近上部透明基板105的一侧)产生的电场具有减弱的倾向。然而，通过在设置有控制电极102的这一侧的相反侧设置辅助电极801，在远离控制电极102的区域中的电场变得更强，从而在电泳粒子集中的这一侧，在辅助电极801和控制电极102之间产生预定的电位差。其结果，电泳粒子快速地聚集到第二控制电极102B和102D附近以形成遮光区域，而其它区域成为透明区域。光线分配控制元件800在短的过渡时间内从窄视角模式变为宽视角模式。
在时刻t3，为了将光线分配控制元件800从宽视角模式变为窄视角模式，对控制电极102的电位进行控制，以使第一控制电极102A、102C和102E以及第二控制电极102B和102D中所有的控制电极具有相同的电位(在图10A至图10C的示例中为V0)。
在该示例中，辅助电极801的电位在从时刻t3开始的预定时间段期间(或直到时刻t4)设定为与宽视角模式下的第二控制电极102B和102D相同的V2，之后返回到原来的V0。通过该操作，仅在时刻t3到时刻t4的时间段中，第二控制电极102B和102D周围收集的电泳粒子受到将它们吸引到辅助电极801的力(或使它们远离第二控制电极102B和102D移动的力)。因此，适当地确定从时刻t3到时刻t4的时间段使得电泳粒子能够快速地分散在电泳元件104内。光线分配控制元件800能够在短的过渡时间内从宽视角模式变为窄视角模式。
应该注意的是，图10C中所示的辅助电极801的电压和电压切换时间是典型示例，可以进行各种修改。例如，将辅助电极801的电位从V0切换到V1的时刻不需要是控制电极102的电位从窄视角模式的电位切换到宽视角模式的电位的时刻t1。此外，辅助电极801的电位不需要是相同的电位V1。更具体地，需要在时刻t1之后的至少一定时间段期间，将辅助电极801的电位控制为比接近第二控制电极102B和102D的电位更接近第一控制电极102A、102C和102E的电位。该时间段可以晚于时刻t1开始。这种控制加速了从窄视角模式切换到宽视角模式时电泳粒子的收集。
可替选地，如果仅利用第一控制电极102A、102C和102E与第二控制电极102B、102D之间的电位差足够快地收集电泳粒子，则辅助电极801的电位可以在时刻t1到时刻t2的时间段内保持在V0。
类似地，将辅助电极801的电位从V0切换到V2的时刻不需要是控制电极102的电位从宽视角模式的电位切换到窄视角模式的电位的时刻t3。此外，辅助电极801的电位不需要与V2相同。更具体地，需要控制辅助电极801和控制电极102的电位，以在时刻t3之后的一定时间段期间，在辅助电极801和控制电极102之间产生预定的电位差并且辅助电极801的电位的极性与电泳粒子的电荷的极性相反。这种电位设定到辅助电极801的时间段可以比时刻t3晚开始。这种控制加速了从宽视角模式切换到窄视角模式时电泳粒子的分散。
图8B中的光线分配控制元件800包括：与图1B中所示的控制电极相同的控制电极102A至102E。然而，可以取而代之，光线分配控制元件800包括图3中的控制电极301A至301B、图4A和图4B中所示的控制电极401A至401H、图5A和图5B中的控制电极501A至501D、或图7中的控制电极701A和701B。
实施方式1中的第一控制电极102A、102C和102E以及实施方式2中的第一控制电极501A和501C也如上述的图10A所示被驱动。同样地，实施方式1中的第二控制电极102B和102D以及实施方式2中的第二控制电极501B和501D也如上述图10B所示被驱动。
图11是用于说明包括实施方式3中的光线分配控制元件的显示装置的结构的框图。
图11中的显示设备1100包括显示单元1107和与主机1101连接的控制部1102。显示单元1107包括光线分配控制元件800和显示元件1108。控制部1102控制施加于光线分配控制元件800的电位。
主机1101和显示元件1108可以分别与图2D中的主机211和显示元件217相同，因此省略其说明。显示单元1107中的光线分配控制元件800和显示元件1108的结构和配置也可以与图2E中的显示单元216中的光线分配控制元件100和显示元件217的结构和配置相同。因此，省略其说明。
通过控制部1102控制施加于光线分配控制元件800中的控制电极102和辅助电极801的电位。控制部1102包括时序控制部1103、控制电极驱动部1104、另一个控制电极驱动部1105以及辅助电极驱动部1106。时序控制部1103产生控制信号并将它们输入到控制电极驱动部1104、控制电极驱动部1105以及辅助电极驱动部1106，所述控制信号用于控制何时改变控制电极102和辅助电极801的电位。控制电极驱动部1104、控制电极驱动部1105和辅助电极驱动部1106分别按照来自时序控制部1103的控制信号，产生在期望的时刻施加于第一控制电极102A、102C和102E的电位、施加于第二控制电极102B和102D的电位、以及施加于辅助电极801的电位。
现在，使用图10A至图10C中所示的示例说明对控制电极102和辅助电极801的电位进行控制的方法。
在该示例中，时序控制部1103在时刻t1将用于将第一控制电极102A、102C和102E的电位从V0变为V1的控制信号输入到控制电极驱动部1104，并将用于将第二控制电极102B和102D的电位从V0变到V2的控制信号输入到控制电极驱动部1105。作为响应，控制电极驱动部1104根据来自时序控制部1103的控制信号，在时刻t1之后，将电位V1施加于第一控制电极102A、102C和102E。控制电极驱动部1105根据来自时序控制部1103的控制信号，在时刻t1之后，将电位V2施加于第二控制电极102B和102D。
时序控制部1103还在时刻t3将用于将第一控制电极102A、102C和102E的电位从V1变为V0的控制信号输入到控制电极驱动部1104，并将用于将第二控制电极102B和102D的电位从V2变为V0的控制信号输入到控制电极驱动部1105。控制电极驱动部1104根据来自时序控制部1103的控制信号，在时刻t3之后，将电位V0施加于第一控制电极102A、102C和102E。控制电极驱动部1105根据来自时序控制部1103的控制信号，在时刻t3之后，将电位V0施加于第二控制电极102B和102D。
类似地，时序控制部1103将用于在时刻t1将辅助电极801的电位变为V1、在时刻t2将辅助电极801的电位变为V0、在时刻t3将辅助电极801的电位变为V2、在时刻t4将辅助电极801的电位变为V0的控制信号输入到辅助电极驱动部1106。辅助电极驱动部1106根据控制信号，在时刻t1之后将电位V1施加于辅助电极801，在时刻t2之后将电位V0施加于辅助电极801，在时刻t3之后将电位V2施加于辅助电极801，在时刻t4之后将电位V0施加于辅助电极801。
时序控制部1103可以响应于来自主机1101的视角模式切换信号生成上述的控制信号。例如，当主机1101的用户将视角模式从窄视角模式变为宽视角模式的指令输入到主机1101时，主机1101将该指令发送到时序控制部1103，接收到该指令的时序控制部1103生成在时刻t1和时刻t2生成的控制信号。类似地，当主机1101的用户将用于将视角模式从宽视角模式变为窄视角模式的指令输入到主机1101时，主机1101将该指令发送到时序控制部1103，接收到该指令的时序控制部1103生成在时刻t3和时刻t4生成的控制信号。
作为由控制部1102进行的上述控制的结果，具有光线分配控制元件800的显示装置可以在适当的时刻切换宽视角模式和窄视角模式。此外，如果时序控制部1103将从时刻t1到t2的时间段设定为足以使电泳粒子聚集的时间段，并将从时刻t3到t4的时间段设定为电泳粒子适当地扩散的时间段，则显示装置能够更快地切换宽视角模式和窄视角模式。
虽然图11提供了将本实施方式中的光线分配控制元件800应用于显示装置的示例，但是光线分配控制元件800可应用于照明装置。具体而言，与图2F相同，显示元件1108被例如冷阴极管或LED的光源取代。主机1101可以省略；在这种情况下，将视角模式从窄视角模式变为宽视角模式或从宽视角模式变为窄视角模式的指令通过未示出的诸如按钮的输入装置输入到控制部1102。时序控制部1103根据接收到的指令，生成与上述控制信号相同的控制信号，并将它们输入到控制电极驱动部1104、控制电极驱动部1105以及辅助电极驱动部1106。其结果，从光源透过光线分配控制元件800出射的光的出射方向的范围被控制。在这种情况下，也可以像上述情况那样快速地切换宽视角模式和窄视角模式。
如上所述，已经描述了本发明的实施方式，然而，本发明不限于上述的实施方式。本领域技术人员可以在本发明的范围内容易地修改、追加或变化上述实施方式中的每个要素。一个实施方式的结构的一部分可以用另一个实施方式的结构替换，或者一个实施方式的结构可以并入到另一个实施方式的结构中。

Claims (11)

1.一种光线分配控制元件，包括：
第一透明基板；
第二透明基板，所述第二透明基板设置为与所述第一透明基板相对；
多个第一控制电极和多个第二控制电极，所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极设置在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的面上；
多个透光区域，所述多个透光区域设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；以及
多个电泳元件，所述电泳元件包括带有特定极性的电荷的并具有遮光性的电泳粒子以及透光的分散剂，每个电泳元件设置在彼此相邻的两个透光区域之间，
其中，所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极被布置成使得，至少一个所述第一控制电极的至少一部分和至少一个所述第二控制电极的至少一部分均与所述多个电泳元件中的每一个电泳元件重叠，并且
其中，所述电泳粒子的分散根据所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极之间的电位差而变化，从而改变透过所述光线分配控制元件的光的出射方向的范围。
2.根据权利要求1所述的光线分配控制元件，其中，所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极中的每一者形成为带状形状，所述带状形状具有在与透光区域和电泳元件之间的边界正交的方向上延伸的长边，所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极交替地设置。
3.根据权利要求2所述的光线分配控制元件，
其中，所述多个第一控制电极形成为在沿着所述长边在第一方向上的端部连接在一起，以及
其中，所述多个第二控制电极形成为在沿着所述长边在与所述第一方向相反的第二方向上的端部连接在一起。
4.根据权利要求2所述的光线分配控制元件，
其中，所述多个第一控制电极中的每一个形成为如下的形状：与相邻的第二控制电极相对的边具有朝向所述相邻的第二控制电极突出的多个凸部以及远离所述相邻的第二控制电极凹陷的多个凹部，以及
其中，所述多个第二控制电极中的每一个形成为具有与相邻的第一控制电极的所述多个凸部相对应的多个凹部、以及与所述相邻的第一控制电极的所述多个凹部相对应的多个凸部。
5.根据权利要求1所述的光线分配控制元件，其中，
所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极中的每一个形成为带状形状，所述带状形状具有与透光区域和电泳元件之间的边界平行的方向上延伸的长边，每个电泳元件设置为一部分与一个第一控制电极重叠并且另一部分与一个第二控制电极重叠。
6.根据权利要求5所述的光线分配控制元件，其中，
所述多个第一控制电极形成为在沿着所述长边在第一方向上的端部连接在一起，并且
其中，所述多个第二控制电极形成为在沿着所述长边在与所述第一方向相反的第二方向上的端部连接在一起。
7.根据权利要求1所述的光线分配控制元件，还包括控制部，所述控制部设置为控制所述光线分配控制元件的视角，
其中，所述控制部设置为：
为了扩大透过所述透光区域和所述分散剂的光的出射方向的范围，控制所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极的电位，以在所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极之间产生预定的电位差；并且
为了缩窄透过所述透光区域和所述分散剂的光的出射方向的范围，控制所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极的电位为相同的电位。
8.根据权利要求1所述的光线分配控制元件，还包括：
第三控制电极，所述第三控制电极设置在所述第二透明基板的与所述第一透明基板相对的面上；以及
控制部，所述控制部设置为控制所述光线分配控制元件的视角，
其中，所述控制部设置为：
为了扩大透过所述透光区域和所述分散剂的光的出射方向的范围，控制所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极的电位，以在所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极之间产生预定的电位差；并且
为了缩窄透过所述透光区域和所述分散剂的光的出射方向的范围，控制所述多个第一控制电极和所述多个第二控制电极的电位为相同的电位，并且还控制所述第三控制电极的电位，以在预定时间段期间产生所述多个第一控制电极的电位和所述多个第二控制电极的电位之间的预定电位差并具有与所述电泳粒子的电荷相反的极性。
9.根据权利要求8所述的光线分配控制元件，其中，所述控制部设置为，为了扩大透过所述透光区域和所述分散剂的光的出射方向的范围，在所述多个第一控制电极的电位具有与所述多个第二控制电极的电位相同的极性的情况下，在预定时间段期间，还控制所述第三控制电极的电位，使所述第三控制电极的电位比接近所述多个第二控制电极的电位更接近所述多个第一控制电极的电位。
10.一种显示装置，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的光线分配控制元件；
显示元件；以及
控制部，
其中，所述显示元件设置在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的侧不同的另一侧上。
11.一种照明装置，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的光线分配控制元件；
光源；以及
控制部，
其中，所述光源设置在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的侧不同的另一侧上。
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