CN109991791A - 光束方向控制装置以及光束方向控制元件的驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种光束方向控制装置，设置有：透明基板，其中所述透明基板的主面彼此相对；透明导电膜，分别布置在所述透明基板的主面侧上；电极，电连接到所述透明导电膜；控制电路，用于控制所述透明导电膜之间的电位差；和多个光束透射区域，布置在所述透明基板上；光束吸收区域，布置在相邻的光束透射区域之间。当将光束的输出方向的范围改变为窄状态时，控制电路使电极电开路并保持该开路状态。

Description

光束方向控制装置以及光束方向控制元件的驱动方法

技术领域

此公开涉及光束方向控制装置以及光束方向控制元件的驱动方法。

背景技术

平板显示装置用作诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、自动柜员机(ATM)和个人计算机的各种信息处理装置中的显示装置。

用于这样的平板显示装置的公知配置包括用于调整来自背面的光的输出方向的内置光学元件、用于朝向光学元件均匀地发射光的背光源以及用于显示图像的液晶显示器。

显示屏幕的尺寸和使用的增加的趋势产生了对平板显示装置的各种光束方向特性的需求。

特别是从信息泄漏的观点来看，存在对限制可视范围以防止窥视的需求或者不在不必要的方向上提供光的需求。作为满足这种需求的光学元件，能够限制显示器的可视范围(或光的输出范围)的光学膜已经被提出并商业化。

每当人们想要从多个方向一起看显示器时，具有此光学膜的平板显示装置需要移除光学膜。由于对于用户的这种麻烦的操作和时间的浪费，越来越需要在无需移除该膜的麻烦的操作的情况下在所期望的时间实现宽可视范围状态和窄可视范围状态。

为了满足这种需求，已经提出了一种能够在宽视角模式和窄视角模式之间切换显示器的可视范围的光学元件(例如，US 7,751,667B)。

US 7,751,667 B公开了一种光束方向控制元件，其包括光透射区域和电泳元件，该电泳元件用于控制在透明基板上提供的光的方向并且控制通过光透射区域透射的光的视角。根据US 7,751,667 B，透明电极设置在每个电泳元件的两个端部上，其中包封了包含着色带电粒子的液体。为了实现宽视角状态，在透明电极两端施加直流电压以移动着色带电粒子。为了实现窄视角状态，在透明电极两端施加交流电压以将着色带电粒子分散在电泳元件内。

JP 2011-170192A是用于控制电泳元件的已知技术。JP 2011-170192A公开了一种用于改进在包括电泳元件的电泳装置上保持图像的性能的技术：在已将屏幕改变为以电泳粒子的颜色进行显示的状态之后，将两个电极中的一个改变为高阻抗状态。

发明内容

上述US 7,751,667 B可以用电泳元件控制视角；然而，它没有公开用于切换宽视角状态和窄视角状态的详细驱动方法。因此，难以减少宽视角状态和窄视角状态之间的转变时间。此外，电压施加在宽视角状态和窄视角状态两者下都是必要的，难以实现低功率消耗。JP 2011-170192A是关于使用电泳元件作为显示装置的技术，并且未公开或建议切换宽视角状态和窄视角状态或者实现低功率消耗。

鉴于以上，此公开提供了一种光束方向控制装置以及光束方向控制元件的驱动方法，其利用电泳元件实现宽视角状态和窄视角状态之间的快速切换以及低功率消耗。

本公开的方面采用以下构成来解决以上问题。光束方向控制装置包括：第一透明基板和第二透明基板，以第一透明基板的主面和第二透明基板的主面彼此相对这样的的方式布置；第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在第一透明基板的主面和第二透明基板的主面上；第一电极和第二电极，分别与第一透明导电膜和第二透明导电膜电连接；多个光束透射区域，被布置在第一透明基板和第二透明基板上；光束吸收区域，各自被布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，电泳粒子具有特定极性的电荷；以及控制电路，被配置为控制第一透明导电膜与第二透明导电膜之间的电位差，该控制电路被配置为：通过调整电位差来改变电泳粒子的分散状态以改变穿过光束透射区域和分散介质的光束的输出方向的范围；并且将预定电压施加在第一电极和第二电极两端以将输出方向的范围改变为宽范围，使第一电极和第二电极电开路以将输出方向的范围改变为窄范围，并且保持该开路状态以维持输出方向的窄范围。

根据本公开的实施例，可以精确地控制光方向控制元件的宽视角状态和窄视角状态。

要理解的是前面的总体性描述和以下的详细描述两者都是示例性和说明性的，而不是对此公开的限制。

附图说明

图1是示出了根据第一实施例的光束方向控制装置的示例的框图。

图2是根据第一实施例的当在垂直于光束方向控制元件的主面的方向上观察时光束透射区域13和光束吸收区域14的平面图的示例。

图3A是示出了根据第一实施例的在存在电场的情况下电泳粒子的分布状态的示例的图。

图3B是示出了根据第一实施例的在没有电场的情况下电泳粒子的分布状态的示例的图。

图4A是示出了根据第一实施例的在窄视角状态下可以从光束方向控制元件发射的光束角度的截面图。

图4B是示出了根据第一实施例的在宽视角状态下可以从光束方向控制元件发射的光束角度的截面图。

图5A是示出了根据第一实施例的在窄视角状态下允许从光束方向控制元件的出射面输出的光束的角度的截面图。

图5B是示出了根据第一实施例的在窄视角状态下输出光束的角度和透射率之间的关系的图。

图6A是示出了根据第一实施例的在宽视角状态下允许从光束方向控制元件的出射面输出的光束的角度的截面图。

图6B是示出了根据第一实施例的在宽视角状态下输出光束的角度和透射率之间的关系的图。

图7A示意性地示出了根据第一实施例的在窄视角状态下的测量。

图7B示意性地示出了根据第一实施例的在宽视角状态下的测量。

图7C是示出了根据第一实施例的在宽视角状态和窄视角状态下可以从光方向控制元件发射的光束角度和透射率之间的关系的曲线图。

图8是指示根据第一实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图9是示出了根据第一实施例的控制电路4的示例的框图。

图10是根据第二实施例的光束方向控制元件的截面图。

图11是指示根据第三实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图12是示出了根据第三实施例的控制电路的配置的示例的框图。

图13是根据第三实施例的响应于窄视角信号的控制处理的示例的流程图。

图14是指示根据第四实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图15是示出了根据第四实施例的控制电路的配置的示例的框图。

图16是根据第四实施例的响应于窄视角信号的控制处理的示例的流程图。

图17是指示根据第五实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图18是示出了根据第五实施例的控制电路的配置的示例的框图。

图19是根据第五实施例的响应于窄视角信号的控制处理的示例的流程图。

图20是指示根据第六实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图21是指示根据第六实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图22是示出了根据第六实施例的控制电路的配置的示例的框图。

图23是根据第六实施例的响应于宽视角信号的控制处理的示例的流程图。

图24示出了根据第八实施例的光束方向控制元件的截面结构。

图25是示出了根据第九实施例的电泳粒子的变化的示例的图。

图26是示出了根据第九实施例的控制电路的示例的框图。

图27是根据第九实施例的响应于窄视角信号的控制处理的示例的流程图。

图28是示出了根据第九实施例的LUT的示例的图。

图29是指示根据第九实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图30是指示根据第十实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图31是指示根据第十一实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图32是示出了根据第十一实施例的控制电路的配置的示例的框图。

图33是指示根据第十一实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图34是指示根据第七实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图35是指示根据第七实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图36是指示根据第七实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

图37是指示根据第七实施例的在对应于施加至光束方向控制元件的电压的变化的图7A中测量出的角度α处对透射率的瞬态变化进行测量的结果的曲线图。

具体实施方式

在下文中，参考附图来描述此公开的实施例。应当注意的是，实施例仅是用于实施此公开的示例，而不是限制此公开的技术范围。图中共用的元件被分配相同的附图标记。

第一实施例

图1是示出了第一实施例中的光束方向控制装置的示例的框图。

光束方向控制装置包括用于控制视角的光束方向控制元件1和控制装置2。光束方向控制元件1包括透明导电膜(第一电极)12和另一透明导电膜(第二电极)15。

控制装置2包括电源电路3和控制电路4。控制电路4从主机控制装置(未示出)接收光束方向控制信号。控制电路4从电源电路3接收功率，并基于光束方向控制信号来控制要被施加在透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15两端的电压或者控制这些膜之间的连接。

图1还示出了光束方向控制元件1的截面结构的示例。透明导电膜(第一电极)12位于透明基板(第一透明基板)11的主面上，并且透明导电膜(第二电极)15位于透明基板(第二透明基板)16的主面上。透明基板11和透明基板16以其主面彼此相对的这样的方式布置。

在彼此相对的透明导电膜12和透明导电膜15之间，光束透射区域13和光束吸收区域14被交替布置。

图2是在第一实施例中当在垂直于光束方向控制元件1的主面(透明基板11)的方向上观察时光束透射区域13和光束吸收区域14的俯视图(平面图)的示例。矩形光束透射区域13在图的垂直方向和水平方向上以预定间隔布置。光束吸收区域14设置在彼此相邻的光束透射区域13之间。

光束透射区域13和光束吸收区域14的平面形状不限于图2中的示例；可以采用任何所期望的形状。关于光束吸收区域14的平面布置，不仅可以采用图2中的网格状布置来控制垂直视角和水平视角，而且可以采用垂直条带布置或水平条带布置来提供用于分别控制仅水平视角或仅垂直视角的光束方向控制元件1。例如，可以通过控制垂直视角来控制车辆指示器在挡风玻璃上的反射。

光束透射区域13由对光束进行透射的透明材料(例如，树脂)制成。优选的高度在从3μm至300μm的范围内，并且第一实施例采用60μm的高度。光束透射区域13的优选宽度(光束透射图案宽度)在1μm至150μm的范围内，并且第一实施例采用20μm的宽度。此外，光束透射区域13之间的优选宽度(光束阻挡图案宽度)在0.25μm至40μm的范围内，并且第一实施例采用5μm的宽度。

电泳元件被包封在光束吸收区域14中。电泳元件是具有特定极性的电荷的光束阻挡电泳粒子140(着色带电粒子)和分散介质141的混合物。为了实现光束阻挡功能，电泳粒子140优选地着黑色以吸收光束。例如，电泳粒子140是带电的炭黑微粒。以下描述的示例采用带负电的炭黑微粒。分散介质141优选地是透明的以透射光束并且具有与光束透射区域13的透明材料的折射率基本相同的折射率，以使与光束透射区域13的界面反射最小化。

此实施例中的电泳元件被设计为使得由电荷生成的排斥高于带电粒子之间的吸引。为此，当存在电场时，带负电的电泳粒子140聚集到具有较高电位的电极，如图3A中示意性所示。当不存在电场时，电泳粒子140的最稳定状态是电泳粒子140由于彼此排斥而以宏观上均匀的密度分散的状态，如图3B中示意性所示。

如上所述配置的光束方向控制装置使得能够在宽视角状态和窄视角状态之间切换。首先，描述宽视角状态和窄视角状态的稳定状态，并且随后描述在切换宽视角状态和窄视角状态时的瞬态响应。

图4A和图4B是示出了当通过光束方向控制元件1观察在第一实施例中布置在光束方向控制元件1后面的显示面板5上所显示的具有宽视角的图像时的状态的示意图。光束方向控制元件1可以被布置在平面光源的前面。在包括像液晶显示装置的背光源的显示装置中，光束方向控制元件1可以被布置在液晶显示面板和背光源之间。

图4A示出了窄视角状态；电泳粒子140均匀地分散在分散介质141中。图4B示出了宽视角状态；电泳粒子140聚集在一个透明导电膜(第二电极)15的附近。控制装置2改变光束方向控制元件1中的电泳粒子140的分布，以在窄视角状态和宽视角状态之间切换允许观察显示图像的视角。

更具体地描述由控制装置2执行的视角控制。图5A是示出了在窄视角状态下允许从光束方向控制元件1的出射面输出的光束的角度的截面图，并且图5B是示出了输出光束的角度与透射率之间的关系的图。在窄视角状态下，控制装置2使透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15短路或开路，以不向电泳元件施加电场。

结果，电泳粒子140变为完全分散在光束吸收区域14中。由于电泳粒子140是着黑色的以具有光束阻挡性质，因此在来自光束方向控制元件1的入射面的光束中撞击电泳粒子140的光束被吸收并且不从光束方向控制元件1输出。因此，相对于输出光束的角度的透射率如图5B中所示。

图6A是示出了在宽视角状态下允许从光束方向控制元件1的出射面输出的光束的角度的截面图，并且图6B是示出了输出光束的角度与透射率之间的关系的图。在宽视角状态下，控制装置2在透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15两端施加电位差(电压)，以向电泳元件施加电场。

响应于施加电压使得透明导电膜(第二电极)15将具有高于透明导电膜(第一电极)12的电位的电位，带负电的电泳粒子140被收集到透明导电膜(第二电极)15的附近。因此，如图6A中所示，与图5A的情况相比，在来自入射面的光束中撞击电泳粒子140的光束很少。由于分散介质141如上所述是透明的，因此在窄视角状态下被阻挡的角度的入射光束穿过光束方向控制元件1。因此，相对于出射光束的角度的透射率如图6B中所示。

图6A中的光束吸收区域14中的电泳粒子140被收集在透明导电膜15周围；然而，电泳粒子140可以被收集在透明导电膜12周围。通过将电泳粒子140收集到透明导电膜12可以实现宽视角状态。

接下来，描述在切换宽视角状态和窄视角状态时的瞬态响应。

如图7A和图7B中所示，利用亮度计6在窄视角状态和宽视角状态下测量以特定角度α透射通过光束方向控制元件1的光的亮度。图7A示意性地示出了在窄视角状态下的测量，并且图7B示意性地示出了在宽视角状态下的测量。亮度计6被设置在距透明基板11的前面(出射面)的指定距离处，以具有相对于透明基板11的主面的法线的角度α。例如，指定角度α是55度。

此外，计算透射率并评估在从窄视角状态到宽视角状态或从宽视角状态到窄视角状态的转变期间的透射率的瞬态响应。这对应于在图7C的曲线图中在角度α处的窄视角状态下的透射率A和宽视角状态下的透射率B之间的瞬态响应。

光束方向控制元件1的透射率可以由以下公式表示：

透射率＝Y/Ybase，

其中Ybase表示光源自身的白光束的亮度(当光束方向控制元件1从图7A和图7B中的配置中移除时)，并且Y表示由亮度计6测量到的值。

首先，描述从宽视角状态切换到窄视角状态。在测量透射率时，利用如参考图3A和图3B所述设计的电泳粒子140的光束方向控制元件1被使用。当(在宽视角状态下)设置有电位差的透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15被短路以及当这些导电膜12和15被开路时测量透射率的瞬态响应。

图8提供了瞬态响应的测量结果，具体地，表示施加至光束方向控制元件1的电压的时间变化的曲线图和表示透射率的时间变化的曲线图。在图8中，从施加预定电压(第一电压)V1切换到使透明导电膜12和15短路或开路的时间被定义为时间0。

从图8中的曲线图中的时间0开始的两条虚线表示在透明导电膜12和15被短路的情况下电压和透射率的时间变化。两条实线表示在透明导电膜12和15被电气分离为开路(处于高阻抗)的情况下电压和透射率的时间变化。

如图8中所示，揭示了在短路和开路的情况之间，透射率的瞬态响应显著不同。具体地，当透明导电膜12和15被短路时，透射率(虚线)剧烈地减小直到时间t1为止，比开路情况更快。然而，在时间t1之后，透射率转而升高，在时间t2处达到特定值，并且然后逐渐减小。透射率在时间t3处达到特定值，并且窄视角状态稳定。揭示了在短路的情况下，透射率降低到最小值，之后增大，并再次减小。

在使透明导电膜12和15开路的另一种情况下，透射率逐渐减小而不指示像短路的情况下的最小值，在时间t3处达到特定值，并且窄视角状态稳定。

如图8中所指示的，与采用利用开路的驱动方法的光束方向控制装置相比，采用利用短路的驱动方法的光束方向控制装置具有大的透射率的减小直到时间t1为止；因此，快速地获得窥视保护。然而，在时间t1之后透射率再次增大，使得即使在预期保护的角度处也可以微弱地看到所显示的图像而允许窥视。

为此，在第一实施例中，控制电路4在将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态时使透明导电膜12和15开路。此操作消除了回弹，使得一旦减小的透射率再次增大，就实现从宽视角状态到窄视角状态的顺利转变。

图9是示出了第一实施例中的控制电路4的示例的框图。控制电路4包括开关SW1和控制器40。控制器40包括处理器、存储器和接口(在图9中未示出)以响应光束方向控制信号来控制开关SW1。

控制电路4控制电源电路3的电压(第一电压)V1到透明导电膜(第二电极)15的连接。由于控制电路4使透明导电膜(第一电极)12接地，所以当控制电路4将电压V1连接到透明导电膜(第二电极)15时，电压V1被施加在透明导电膜12和15两端上。当控制电路4将电压V1从透明导电膜(第二电极)15断开时，透明导电膜(第二电极)15变为电浮置状态。因此，使透明导电膜12和15开路。

在从外部接收到请求宽视角状态的光束方向控制信号(宽视角信号)时，控制电路4中的控制器40控制开关SW1以将电压V1施加到透明导电膜(第二电极)15。结果，电压V1被施加在透明导电膜12和15两端，并且电泳粒子140朝向第二电极的透明导电膜15聚集。因此，光束方向控制元件1变为宽视角状态。

在从外部接收到请求窄视角状态的光束方向控制信号(窄视角信号)时，控制电路4中的控制器40控制开关SW1以将电压V1从透明导电膜(第二电极)15断开。透明导电膜12和15变为开路，并且电泳粒子140由于它们自身的电荷而开始自发地分散。结果，光束方向控制元件1在一段时间后变为窄视角状态。

如上所述，第一实施例使透明导电膜12和15开路，以将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态。此配置实现了透射率逐渐且平滑地减小到窄视角状态。由于在窄视角状态下功率是不必要的，因此光束方向控制元件1可以节省电力消耗。

应当注意的是图9中的框图是示例；任何电路配置都是可采用的，只要该配置可以对其中预定电压V1被施加在透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15上的状态和其中使透明导电膜12和15电气开路的状态进行切换。例如，开关SW1可以与透明导电膜(第一电极)12连接。在另一示例中，除了与透明导电膜(第二电极)15连接的开关SW1之外，还可以提供与透明导电膜(第一电极)12连接的另一开关。

第二实施例

图10是第二实施例中的光束方向控制元件1的截面图。第二实施例中的光束方向控制元件1除了图1中示出的第一实施例的配置之外还包括覆盖了透明导电膜12和15的绝缘膜17和18。其余配置与第一实施例的配置相同。

透明绝缘膜17设置在透明导电膜(第一电极)12和光束透射区域13及光束吸收区域14的层之间。透明绝缘膜18设置在透明导电膜(第二电极)15和光束透射区域13及光束吸收区域14的层之间。例如，绝缘膜17和18可以由SiO2制成。换句话说，在彼此相对的透明基板11和16的主面中的每一个与光束吸收区域14之间，设置绝缘膜17或18。

尽管图10提供了透明绝缘膜17和18由SiO₂制成的示例，但是绝缘膜的材料不限于此。绝缘膜17和18可以由任何其他透明绝缘材料制成。

作为修改，绝缘膜17和18可以设置仅在透明基板11的主面上的透明导电膜(第一电极)12和光束吸收区域14之间，以及仅在透明基板15的主面上的透明导电膜(第二电极)15和光束吸收区域14之间；它们不需要设置在透明导电膜(第一电极)12和光束透射区域13之间以及在透明导电膜(第二电极)15和光束透射区域13之间。

第二实施例通过在透明导电膜12和光束吸收区域14之间以及在透明导电膜15和光束吸收区域14之间插入绝缘膜17和18而防止电泳粒子140粘附到透明导电膜12或15。电泳粒子140粘附到透明导电膜12或15可以由透明电极附近的长时间高密度的电泳粒子140引起。第二实施例的这种配置实现了在宽视角状态和窄视角状态之间较稳定的转变特性。

第三实施例

图11至图13示出了第三实施例。第三实施例在将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态时使透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15暂时短路并且然后开路。

如第一实施例中的图8所示，在将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态时，使透明导电膜12和15短路可以比开路在更短的时间内减小透射率。然而，在控制电路4使透明导电膜12和15短路的情况下，透射率在减小之后增大。因此，向窄视角状态的转变不平稳地进行，并且在透射率增大之后也削弱了窥视保护效果。

为了解决这个问题，本发明人发现通过使透明导电膜12和15短路特定时间(暂时地)并且之后开路则可以在短的转变时间内从宽视角状态改变为窄视角状态，如稍后将在第三实施例中参考图11描述的。

图11提供了表示根据第三实施例的响应于施加至光束方向控制元件1的电压的变化在图7A和图7B中的角度α处透射率的瞬态响应的测量结果的曲线图。具体地，图11包括表示施加至光束方向控制元件1的电压的时间变化的曲线图和表示透射率的时间变化的曲线图。像图8中一样，从施加预定电压V1切换到使透明导电膜12和15短路的时间被定义为时间0。

在电压的时间变化的曲线图中从时间0到时间t1的实线表示在透明导电膜12和15被短路的时段中施加的电压。从时间t1开始的虚线表示在使透明导电膜12和15电气分离并开路(处于高阻抗)时段中施加的电压。

如图11中所示，在透明导电膜12和15被短路的时段(从0到t1)中，透射率比在开路的情况下减小得更快，就像在图8中的短路的情况下一样。在测量中，当短路下的透射率取图8中的最小值时，透明导电膜12和15之间的连接在时间t1处从短路变为开路。

在透明导电膜12和15之间的连接被改变为开路的时间t1之后，透射率逐渐且平缓地减小而不增加。也就是说，揭示了第三实施例中的透明导电膜12和15之间的连接的改变在达到最小值之后不会增大透射率，这与图8中的短路情况不同，并且还比图8中的开路情况更快实现了窄视角状态的稳定。

图12是示出了第三实施例中的控制电路4的配置的示例的框图。第三实施例中的光束方向控制装置包括图1中所示的光束方向控制元件1和控制装置2。省略了除控制电路4的配置之外的配置的描述。光束方向控制元件1可以具有图10中所示的第二实施例中的光束方向控制元件的配置。

如图12中所示，第三实施例中的控制电路4包括开关SW1、另一个开关SW2和控制器40。控制器40包括处理器、存储器和接口(在图12中未示出)以响应光束方向控制信号来控制开关SW1和SW2。控制电路4可以具有不同的电路配置。

与透明导电膜(第二电极)15连接的控制电路4控制开关SW1和SW2以在用于在维持光束方向控制元件1的宽视角状态的预定电压(第一电压)V1的施加、接地状态和开路状态之间改变状态。控制电路4还使透明导电膜(第一电极)12接地。

在从外部接收到请求宽视角状态的光束方向控制信号(宽视角信号)时，控制器40控制开关SW1以将要施加到透明导电膜(第二电极)15的电压改变为预定电压V1。像第一实施例中一样，电压V1被施加在透明导电膜12和15两端，使得光束吸收区域14中的电泳粒子(着色带电粒子)140朝向第二电极的透明导电膜15聚集。结果，光束方向控制元件1变为宽视角状态。

接下来，作为第三实施例的特征，描述控制器40响应于请求窄视角状态的光束方向控制信号(窄视角信号)的操作。在从外部接收到窄视角信号时，控制器40执行图13中的流程图。图13示出了在第三实施例中响应于窄视角信号的控制处理的示例。

首先，在步骤S1处，控制器40接收窄视角信号。接下来，在步骤S2处，控制器40控制开关SW1和SW2以使透明导电膜(第二电极)15接地。此操作使得透明导电膜12和15两者都接地以变为短路。由于透明导电膜12和15的短路，角度α处的透射率开始减小。

接下来，在步骤S3处，控制器40待机直到经过预定时间t1。在此时段期间，角度α处的透射率急剧减小。当经过预定时间t1时，控制器40执行步骤S4以将透明导电膜(第二电极)15和透明导电膜(第一电极)12之间的连接从短路改变为开路。由于使透明导电膜12和15从短路到开路的变化，角度α处的透射率逐渐且缓慢地减小而不增大。

关于预定时间t1的信息被预设给控制器40。光束方向控制装置的设计者可以通过使透明导电膜12和15短路之后观察透射率的时间变化来确定适当的时间t1。

如上所述，第三实施例实现了光束方向控制元件1从宽视角状态到窄视角状态的平稳且快速的转变。

第四实施例

图14至图16示出了第四实施例。第四实施例在将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态时，施加具有与在宽视角状态下施加的电压的极性相反极性的电压。由于通过在透明导电膜12和15两端施加具有相反极性的电压而生成的电场，电泳粒子140在相反的方向上接收力并且从透明导电膜(第二电极)15朝向透明导电膜(第一电极)12快速移动。为此，此实施例可以比第三实施例更快地减小角度α处的透射率。

图14提供了表示根据第四实施例的响应于施加至光束方向控制元件1的电压的变化在图7A和图7B的角度α处对透射率的瞬态响应的测量的结果的曲线图。具体地，图14包括表示施加至光束方向控制元件1的电压的时间变化的曲线图和表示透射率的时间变化的曲线图。从施加预定电压V1切换到在透明导电膜12和15两端施加相反极性电压的时间被定义为时间0。

在施加的电压的时间变化的曲线图中从时间0到时间tinv的实线表示预定电压Vinv，其具有与施加在透明导电膜12和15两端的电压V1的极性的相反极性。从时间tinv的虚线表示在使透明导电膜12和15电气分离并开路(处于高阻抗)的时间段中施加的电压。在表示透射率的时间变化的曲线图中，虚线表示第三实施例中的透射率的时间变化。图14中的实线表示透射率随施加电压的变化的时间变化。

如图14中所指示的，在预定的相反极性的电压被施加在透明导电膜12和15两端的时间段(从0到tinv)中，透射率比第三实施例中的透射率(图14中的虚线)减小得更快。保持施加相反极性的电压将电泳粒子140收集到透明导电膜(第一电极)12的附近以减小透射率。为此，在透射率的测量中，在当透射率达到基本上最小值的时间(tinv)处使透明导电膜12和15开路。然后，揭示了在时间tinv之后窄视角状态可以稳定而透射率没有增大。

图15是示出了第四实施例中的控制电路4的配置的示例的框图。第四实施例中的光束方向控制装置包括图1中所示的光束方向控制元件1和控制装置2。省略了除控制电路4的配置之外的配置的描述。光束方向控制元件1可以具有图10中所示的第二实施例中的光束方向控制元件的配置。

如图15中所示，第四实施例中的控制电路4包括开关SW1、另一个开关SW2和控制器40。控制器40包括处理器、存储器和接口(在图15中未示出)以响应光束方向控制信号控制开关SW1和SW2。控制电路4可以具有不同的电路配置。

与透明导电膜(第二电极)15连接的控制电路4在用于在维持光束方向控制元件1的宽视角状态的预定电压(第一电压)V1的施加、预定负电压(相反极性电压Vinv)的施加和开路状态之间改变状态。控制电路4还使透明导电膜(第一电极)12接地。

在从外部接收到请求宽视角状态的光束方向控制信号(宽视角信号)时，控制器40控制开关SW1以将预定电压V1施加至透明导电膜(第二电极)15。像第一实施例中一样，电压V1被施加在透明导电膜12和15两端，使得光束吸收区域14中的电泳粒子140朝向第二电极的透明导电膜15聚集。结果，光束方向控制元件1变为宽视角状态。

接下来，作为第四实施例的特征，描述控制器40响应于请求窄视角状态的光束方向控制信号(窄视角信号)的操作。在从外部接收到窄视角信号时，控制器40执行图16中的流程图。图16示出了在第四实施例中响应于窄视角信号的控制处理的示例。

首先，在步骤S11处，控制器40接收窄视角信号。接下来，在步骤S12处，控制器40控制开关SW1和SW2，以将要施加到透明导电膜(第二电极)15的电压从电压V1改变为负电压(相反极性电压Vinv)。由于透明导电膜12和15之间的电位差的极性改变为相反，因此电泳粒子140开始分散。结果，角度α处的透射率开始减小。

接下来，在步骤S13处，控制器40待机直到经过预定时间tinv。在此时段期间，透明导电膜12和15之间的电位差保持在相反极性。因此，电泳粒子140快速分散。结果，角度α处的透射率急剧减小。

当经过预定时间tinv时，控制器40在步骤S14处控制开关SW2，以使透明导电膜(第二电极)15和透明导电膜(第一电极)12开路。结果，角度α处的透射率达到特定值，并且光束方向控制元件1变为稳定的窄视角状态。

关于预定时间tinv的信息被预设给控制器40。光束方向控制装置的设计者可以通过在透明导电膜12和15上施加相反极性电压之后观察透射率的时间变化来确定适当的时间tinv。

如上所述，第四实施例可以更快地将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态。

第五实施例

图17至图19示出了第五实施例。第五实施例在第四实施例4中用于施加相反极性电压Vinv的时段之后使透明导电膜12和15暂时短路，并且然后使透明导电膜12和15开路。由于通过在透明导电膜12和15两端施加相反极性的电压而生成的电场，电泳粒子140在相反的方向上接收力并且从透明导电膜(第二电极)15朝向透明导电膜(第一电极)12快速移动。为此，此实施例可以比第三实施例更快地减小角度α处的透射率。

图17提供了表示根据第五实施例的响应于施加至光束方向控制元件1的电压的变化在图7A和图7B的角度α处对透射率的瞬态响应的测量的结果的曲线图。具体地，图17包括表示施加至光束方向控制元件1的电压的时间变化的曲线图和表示透射率的时间变化的曲线图。从施加预定电压V1切换到在透明导电膜12和15两端施加相反极性电压的时间被定义为时间0。

在施加的电压的时间变化的曲线图中从时间0到时间tinv2的实线表示预定电压Vinv，其具有与施加在透明导电膜12和15两端的电压V1的极性的相反极性。从时间tinv2到时间tsh的实线表示在透明导电膜12和15被短路的时段中施加的电压。从时间tsh开始的虚线表示在使透明导电膜12和15电气分离并开路(处于高阻抗)时段中施加的电压。

在表示透射率的时间变化的曲线图中，虚线表示第三实施例中的透射率的时间变化。图17中的实线表示透射率随施加电压(在透明导电膜12和15之间的连接)的变化的时间变化。

如图17中所指示的，在预定相反极性电压Vinv被施加在透明导电膜12和15两端的时段(从0到tinv2)期间，透射率比第三实施例中的透射率减小得更快，像在第四实施例中一样。保持施加相反极性的电压将电泳粒子140收集到透明导电膜(第一电极)12的附近以减小透射率。

为此，在透射率的测量中，在当透射率基本上达到最小值的时间(tinv2)处使透明导电膜12和15暂时短路并且然后开路。揭示了在连接从短路切换到开路的时间tsh之后，窄视角状态稳定而透射率没有增大。

图18是示出了第五实施例中的控制电路4的配置的示例的框图。第五实施例中的光束方向控制装置包括图1中所示的光束方向控制元件1和控制装置2。省略了除控制电路4的配置之外的配置的描述。光束方向控制元件1可以具有图10中所示的第二实施例中的光束方向控制元件的配置。

如图18中所示，第五实施例中的控制电路4包括开关SW1、另一个开关SW2、又另一个开关SW3和控制器40。控制器40包括处理器、存储器和接口(在图18中未示出)以响应光束方向控制信号来控制开关SW1、SW2和SW3。控制电路4可以具有不同的电路配置。

与透明导电膜(第二电极)15连接的控制电路4在用于在维持光束方向控制元件1的宽视角状态的预定电压(第一电压)V1的施加、预定负电压(相反极性电压Vinv)的施加、短路(接地)状态和开路状态之间改变状态。控制电路4还使透明导电膜(第一电极)12接地。

在从外部接收到请求宽视角状态的光束方向控制信号(宽视角信号)时，控制器40控制开关SW1以将预定电压V1施加至透明导电膜(第二电极)15。像第一实施例中一样，电压V1被施加在透明导电膜12和15上，使得光束吸收区域14中的电泳粒子140朝向第二电极的透明导电膜15聚集。结果，光束方向控制元件1变为宽视角状态。

接下来，作为第五实施例的特征，描述控制器40响应于请求窄视角状态的光束方向控制信号(窄视角信号)的操作。在从外部接收到窄视角信号时，控制器40执行图19中的流程图。图19示出了在第五实施例中响应于窄视角信号的控制处理的示例。

首先，在步骤S21处，控制器40接收窄视角信号。接下来，在步骤S22处，控制器40控制开关SW1、SW2和SW3，以将要施加到透明导电膜(第二电极)15的电压从电压V1改变为负电压(相反极性电压Vinv)。由于透明导电膜12和15之间的电位差的极性改变为相反，因此电泳粒子140开始分散。结果，角度α处的透射率开始减小。

接下来，在步骤S23处，控制器40待机直到经过预定时间tinv2。在此时段期间，透明导电膜12和15之间的电位差保持在相反极性。因此，电泳粒子140快速分散。结果，角度α处的透射率急剧减小。

当经过预定时间tinv2时，控制器40在步骤S24处控制开关SW2和SW3以使透明导电膜(第二电极)15接地并使透明导电膜(第二电极)15和透明导电膜(第一电极)12短路。接下来，在步骤S25处，控制器40待机直到经过预定时间tsh。

当经过预定时间tsh时，控制器40在步骤S26处控制开关SW2和SW3以使透明导电膜(第二电极)15和透明导电膜(第一电极)12开路。结果，角度α处的透射率达到特定值，并且光束方向控制元件1变为稳定的窄视角状态。

关于预定时间tinv2和tsh的信息被预设给控制器40。光束方向控制装置的设计者可以通过在透明导电膜12和15上施加相反极性电压之后观察透射率的时间变化来确定适当的时间tinv2和tsh。

如上所述，第五实施例可以更快地将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态。与第四实施例相比，在施加相反极性电压之后添加短路可以允许直到用于施加相反极性电压的tinv2的时段短于直到tinv的时段，或允许相反极性电压是低的。与第四实施例相比，这实现了低功率消耗。

第六实施例

图20至图23示出了第六实施例。此实施例的特征在于将用于光束方向控制元件1的宽视角状态而施加的电压分离为将在将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态时施加的电压和用于维持该宽视角状态而施加的电压。

图20提供了表示在第六实施例中响应于施加至光束方向控制元件1的电压的变化在图7A和图7B中的角度α处的透射率的瞬态响应的测量结果的曲线图。具体地，图20包括表示施加至光束方向控制元件1的电压的时间变化的曲线图和表示透射率的时间变化的曲线图。开始在透明导电膜12和15两端施加预定电压以从透明导电膜12和15开路的窄视角状态切换到宽视角状态的时间被定义为时间0。

从施加电压的时间变化的曲线图中的时间0开始的实线表示施加在透明导电膜12和15两端的预定第一电压V1。从时间0开始的虚线表示比施加在透明导电膜12和15两端的第一电压V1更高的预定第二电压V2。表示透射率的时间变化的曲线图中的从时间0开始的实线表示在第一电压V1被施加在透明导电膜12和15两端的时段期间透射率的时间变化。从时间0开始的虚线表示在第二电压V2被施加在透明导电膜12和15两端的时段期间透射率的时间变化。

在施加第一电压V1的情况下，角度α处的透射率平缓地增大直到时间t2为止并且在时间t2处达到稳定的宽视角状态。在施加第二电压V2的另一种情况下，角度α处的透射率比在第一电压V1的情况下增大得更快，并且在比时间t2更早的时间t1a处达到稳定的宽视角状态。

在第六实施例中的上述测量结果揭示了当在透明导电膜12和15两端施加的电压不同时，角度α处的透射率的增大率不同，但达到的最大透射率没有很大差异。这表明较低的第一电压V1可以维持宽视角状态。

因此，此实施例首先在透明导电膜12和15两端施加第二电压V2，以实现从窄视角状态到宽视角状态的较快速转变。当在时间t1a处实现了宽视角状态时，此实施例在透明导电膜12和15两端施加低于第二电压V2的第一电压V1以维持宽视角状态。

这种将要施加的电压分离为用于将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态而施加的电压和用于维持宽视角状态而施加的电压实现了快速状态转变并且还实现了低功率消耗。

图21提供了表示根据第六实施例的响应于施加至光束方向控制元件1的电压的变化在图7A和图7B中的角度α处透射率的瞬态响应的测量结果的曲线图。具体地，图21包括表示施加至光束方向控制元件1的电压的时间变化的曲线图和表示透射率的时间变化的曲线图。开始在透明导电膜12和15两端施加预定电压V2以从透明导电膜12和15开路的窄视角状态切换到宽视角状态的时间被定义为时间0。

在表示施加的电压的时间变化的曲线图中时间0之前的虚线指示透明导电膜12和15开路。在表示施加的电压的时间变化的曲线图中从时间0开始的实线表示透明导电膜12和15两端施加的电压的时间变化。

在将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态时，此实施例在从时间0到时间t1a的时段中在透明导电膜12和15两端施加第二电压V2，并且在时间t1a之后施加低于第二电压V2的第一电压V1。

图22是示出了第六实施例中的控制电路4的配置的示例的框图。第六实施例中的光束方向控制装置包括图1中所示的光束方向控制元件1和控制装置2。省略了除控制电路4的配置之外的配置的描述。光束方向控制元件1可以具有图10中所示的第二实施例中的光束方向控制元件的配置。

如图22中所示，第六实施例中的控制电路4包括开关SW1、另一个开关SW2、又另一个开关SW3和控制器40。控制器40包括处理器、存储器和接口(在图22中未示出)以响应光束方向控制信号来控制开关SW1、SW2和SW3。控制电路4可以具有不同的电路配置。

与透明导电膜(第二电极)15连接的控制电路4在用于将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态的预定第二电压V2的施加、用于维持光束方向控制元件1的宽视角状态的预定电压V1的施加、预定负电压的施加以及开路状态之间改变状态。控制电路4还使透明导电膜(第一电极)12接地。

在从外部接收到请求窄视角状态的光束方向控制信号(窄视角信号)时，控制器40例如利用第四实施例中描述的操作将光束方向控制元件1从宽视角状态改变为窄视角状态。

接下来，作为第六实施例的特征，描述控制器40响应于请求宽视角状态的光束方向控制信号(宽视角信号)的操作。在从外部接收到宽视角信号时，控制器40执行图23中的流程图。图23示出了在第六实施例中响应于宽视角信号的控制处理的示例。

首先，在步骤S31处，控制器40接收宽视角信号。接下来，在步骤S32处，控制器40控制开关SW1和SW2，以将要施加到透明导电膜(第二电极)15的电压改变为第二电压V2。结果，第二电压V2被施加在透明导电膜12和15两端。由于第二电压V2，光吸收区域14中的电泳粒子140开始朝向透明导电膜(第二电极)15移动。

在步骤S33处，控制器40待机直到经过预定时间t1a。在从时间0到时间t1a的这个时段期间，电泳粒子140由于施加的第二电压V2而被聚集到透明导电膜(第二电极)15的附近。结果，光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态。

当经过预定时间t1a时，控制器40在步骤S34处控制开关SW3，以将要施加到透明导电膜(第二电极)15的电压改变为较低的第一电压V1。结果，低的第一电压V1被施加在透明导电膜12和15两端。电泳粒子140被维持在它们被聚集在透明导电膜(第二电极)15的附近的状态。利用第一电压V1可以以低功率消耗稳定地维持宽视角状态。

如上所述，第六实施例可以快速地将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态，并且还以低功率消耗维持宽视角状态。

第七实施例

图33至图37示出了第七实施例。第七实施例旨在快速地将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态，并且像第六实施例那样以低功率消耗维持宽视角状态，并且其特征在于采用透明导电膜12和15开路的时段来维持宽视角状态。

如在第六实施例中参考图20所述，当在透明导电膜12和15两端施加的电压(第二电压)较高时，从窄视角状态到宽视角状态的转变更快。

以给定的施加电压在角度α处测量的透射率的时间变化或者光束方向控制元件1的响应特性根据光束吸收区域14的结构(诸如宽度和高度)和电压施加装置的结构和性质(诸如绝缘膜17和18是否设置在透明导电膜12和15上以及诸如绝缘膜17和18的厚度和折射率的性质)以及包封在光束吸收区域14中的电泳元件的性质(诸如着色带电粒子和分散介质141的性质)来确定。

升高转变电压(第二电压)是用于指示慢响应的光束方向控制元件1实现从窄视角状态到宽视角状态的快速转变的有效手段；然而，揭示了当转变电压较高时维持电压(第一电压)需要较高。

图33提供了当维持电压(第一电压)V1与高转变电压(第二电压)V2相比不足时在角度α处测量的透射率的瞬态响应；图34提供了当维持电压(第一电压)V1足够高时的透射率的瞬态响应。

如图33中所指示的，当维持电压(第一电压)V1不足时，在转变电压V2切换到维持电压V1的时间t1之后，透射率减小。通过对可被人识别为ΔTrα的角度α处的透射率变化进行定义，使用如图33中驱动的光束方向控制元件1的用户感知了该变化，使得视角在改变为宽视角状态之后立即随着不舒适而变窄。

如果维持电压(第一电压)V1如图34所示的足够高，则可以如第六实施例中描述的维持宽视角状态；然而，升高第一电压降低低功率消耗的效果。

如在第一实施例中参考图8所述，当施加电压的透明导电膜12和15开路时，与透明导电膜12和15短路的情况相比，透射率的减小是平缓的。

图35提供了在施加与图33和图34中施加的转变电压V2相同的电压并且之后透明导电膜12和15开路的情况下透射率的瞬态响应。如图35中所指示的，揭示了在透明导电膜12和15开路的时间t1之后透射率的减小是平缓的，并且直到透射率的变化超过ΔTrα的时间比图33中时间更长为止。这意味着，根据光束方向控制元件1的特性，即使在施加用于宽视角状态的电压之后透明导电膜12和15开路，宽视角状态也可以被维持特定时段。

然而，如图35中所示，如果施加了用于将光束方向控制元件1改变为宽视角状态的转变电压V2的透明导电膜12和15在时间t1之后被保持开路，则透射率保持减小使得变化超过ΔTrα，并且最后光束方向控制元件1变为窄视角状态。

鉴于以上，此实施例在时间t1处使透明导电膜12和15开路，并且之后，在透射率减小了ΔTrα之前再次施加转变电压V2，如图36中所示。直到转变电压V2的重新施加的时间(周期)和转变电压V2要被施加的时间(时段)可以通过测量来确定。

可替选地，如图37中所示，在透明导电膜12和15开路之后透射率减小了ΔTrα之前，可以施加低于转变电压V2的维持电压V1。适合于维持电压V1的电压和适于施加维持电压V1的时段可以通过测量来确定。

由于在施加转变电压V2之后提供开路状态，因此实现了低功率消耗来维持宽视角状态。

作为第七实施例中的控制电路4的示例，可以使用图22中所示的第六实施例中的控制电路4。

如上所述，第七实施例可以快速地将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态，并且还以低功率消耗维持宽视角状态。

在从窄视角状态改变为宽视角状态时，控制装置2可以根据窄视角状态的经过的时间向透明导电膜12和15施加不同的电压。

第八实施例

图24示出了第八实施例中的光束方向控制元件1的截面结构。在第八实施例中，光束方向控制元件1中的透明导电膜15是图案电极。剩余配置与第一实施例中的配置相同。

透明导电膜15A设置在与光束吸收区域14相对的区域中的透明基板(第二透明基板)16上。在光束吸收区域14和透明导电膜15A之间，设置绝缘膜18。透明导电膜15A是图案电极；透明导电膜15A的图案形状的示例与平面图中的光束吸收区域14的图案形状相同。透明导电膜15A的合适膜厚度在10nm至1000nm的范围内，并且例如可以是300nm。图案电极形式的透明导电膜15A具有较小的面积，实现了光束方向控制元件1的较好的透射率。

透明导电膜15A的透射率可以低于透明导电膜12的透射率。透明导电膜15A可以由光束反射金属制成的图案电极代替。像透明导电膜15A一样，透明导电膜12可以是具有与光束吸收区域14的图案形状对应的图案形状的图案电极。光束方向控制元件1可以包括第一实施例中的未分离的平面透明导电膜15和图案电极的透明导电膜12。在此配置中，透明导电膜12的透射率可以低于透明导电膜15。透明导电膜12可以由光束反射金属制成的图案电极代替。可以从图24中的配置省略绝缘膜17和18。

第九实施例

如图3A和图3B中所示，此公开的光束方向控制元件1利用通过施加电场而收集的电泳粒子140来实现其宽视角状态，并且利用在没有电场下分散的电泳粒子140来实现其窄视角状态。在第一实施例中已经描述了最稳定的状态是电泳粒子140的密度在宏观上均匀的状态。然而，电泳粒子140杂乱地运动直到由于流体动力学效应或静电相互作用达到稳定状态为止。

假设电泳粒子140的阻尼振荡行为作为简单模型，电泳粒子140的行为在图25中示出。在施加在电极上的电场消失时，电泳粒子140开始朝向与周围已经收集了电泳粒子140的电极相对的电极扩散(t11)。随后，电泳粒子140的密度在靠近相对电极的区域中变得比靠近原始电极的区域更高。为此，一些电泳粒子140由于排斥而朝向原始电极移动(t12)。

一段时间之后，即使所有电泳粒子140看起来均匀分布，也可以认为各个电泳粒子140正在振荡(t13，t14)。换句话说，即使在没有电场的条件下透射的光束的角度分布还没有改变(窄视角状态)，也可以认为每个电泳粒子140保持微小振动。在其他实施例中可以观察到图25中所示的现象。

因此，在重新施加电场以将电泳粒子140(光束方向控制元件1)改变为宽视角状态时，响应时间根据振动的幅度而不同。具体地，移动至少一点的电泳粒子140比完全静止的电泳粒子140移动得更快。也就是说，在将已长时间处于窄视角状态的光束方向控制元件1改变为宽视角状态时，像与用于将已短时间处于窄视角状态的光束方向控制元件1改变为宽视角状态的那些那样将相同电压施加相同的时间无法获得期望的透射率。

为了避免这种情况，用于实现宽视角状态的驱动需要根据在窄视角状态下的时段(经过的时间)来校正。此实施例测量自进入窄视角状态以来经过的时间，并根据经过的时间施加电压以防止透射率不足。

图26是示出了第九实施例中的控制电路4的示例的框图。控制器40包括查找表(LUT)45。剩余部分与图22中的配置示例相同。控制器40利用内置定时器对窄视角状态下的经过的时间ET进行计数，查阅LUT 45，并获取与经过的时间ET相关联的电压。控制器40根据从LUT 45获取的电压来校正要施加在第一电极和第二电极两端的电压，以维持期望的透射率。

图27是示出了第九实施例中的控制的示例的流程图。首先，在步骤S41处，控制器40接收窄视角信号。接下来，在步骤S42处，控制器40开始计数自接收窄视角信号以来经过的时间ET。

在步骤S43处，控制器控制开关SW1和SW2以使透明导电膜(第二电极)15和透明导电膜(第一电极)12开路，像第一实施例中一样。响应于透明导电膜12和15的这种开路变化，角度α处的透射率逐渐且缓慢地减小。应当注意的是，对改变为窄视角状态的控制不限于第一实施例中的控制；第三、第四或第五实施例中描述的控制是适用的。

在步骤S44处，控制器40接收宽视角信号。在步骤S45处，控制器40获取经过的时间ET。在步骤S46，控制器40参考图28中所示的LUT 45获取与经过的时间ET相关联的要施加的第一电压和要施加的第二电压。

在步骤S47处，控制器40将在前述步骤中获取的第二电压和第一电压施加在透明导电膜(第二电极)15和透明导电膜(第一电极)12两端，如稍后将描述的。这个处理使得控制器40能够根据在窄视角状态下的经过的时间ET在透明导电膜12和15两端施加不同的电压。

LUT 45被准备包括与进入窄视角状态以来经过的时间ET相关联的电压。图28是LUT 45的示例。如图28中所示，LUT 45根据经过的时间ET存储要施加的第二电压和第一电压。可以通过测量光束方向控制元件1的响应特性来创建LUT 45。图29提供了表示当以给定的经过的时间ET向光束方向控制元件1施加不同电压时透射率的转变变化的测量结果的曲线图。虚线表示施加电压V3时的转变变化，并且实线表示施加高于电压V3的电压V4时的转变变化。在施加V3的电压的情况下，在时间t1或晚于时间t1的任何时间处没有获得足够的透射率。然而，在施加V4的电压的情况下，在时间t1处获得期望的透射率。因此，可以将针对此经过的时间ET施加的电压确定为V4。以这种方式，通过测量每个经过的时间ET下的透射率的转变变化来准备LUT 45。同时，控制电路4可以使用电压V3作为第一电压和高于电压V3的电压V4作为第二电压，并且将要施加到透明导电膜(第二电极)15的电压从第一电压切换到第二电压，像在前述实施例中一样。

也就是说，在时间t1处，施加的电压可以从电压V4变为电压V3。由于用于维持宽视角状态的电压低，因此实现了低功率消耗。在采用时间t1作为将施加的电压从电压V4改变为电压V3的时间的情况下，时间t1的值可以根据在窄视角状态下的经过的时间ET而改变。在这种情况下，LUT 45可以被配置为包括与窄视角状态下的经过的时间ET相关联的时间t1的值。

在上述示例中，控制器40施加选自两个电压V3和V4的一个电压。与此不同，控制器40可以在窄视角状态下根据经过的时间ET来施加选自三个或更多个电压的一个电压。这样的配置实现了较精细的校正。

例如，LUT 45在窄视角状态下为每个经过的时间ET提供三个或更多个电压。图26的示例中的开关SW3被配置为从三个或更多个输入中选择一个。控制器40参考LUT 45来确定针对窄视角状态下的经过的时间ET的电压，并且控制开关SW3选择所确定的电压。

第十实施例

像第九实施例一样，此实施例根据窄视角状态下的经过的时间来执行驱动的校正。当即使施加了预定电压也未获得期望的透射率时，此实施例将交流电压施加预定时间。

在图26中，查找表(LUT)45被准备在控制器40中。LUT 45指定用于指定施加交流电压的时段的时间t1和时间t2和要施加的电压。LUT 45提前指定针对窄视角状态下的每个经过的时间的交流电压。以图26为例，控制电路4中的第一电压被认为是+V5，并且负电压被认为是-V5。控制器40利用内置定时器对窄视角状态下的经过的时间进行计数。在计数的经过的时间与LUT 45中的值V5处的交流电压相关联的情况下，控制器40控制如LUT 45中指定的电压。

在要施加的电压是V5的情况下，此操作针对从时间t1到时间t2的时段施加±V5的电位。结果，电泳粒子140分散以获得预定的透射率。

图30提供了表示当在此实施例中向光束方向控制元件1施加不同电压时透射率的转变变化的测量结果的曲线图。长虚线V31表示在窄视角状态下的经过的时间短的情况下施加电压V5(DC电压)时的转变变化。短虚线V32表示在窄视角状态下的经过的时间长的情况下施加电压V5(DC电压)时的转变变化。实线V5表示在窄视角状态下的经过的时间长的情况下当将V5的交流电压施加特定时段(从t1到t2)并从时间t2开始施加电压V5(DC电压)时的转变变化。

当在窄视角状态下的经过的时间短时，在时间t2处获得足够的透射率，如长虚线V31所示。然而，当在窄视角状态下的经过的时间长时，即使施加电压，透射率也不充分增大，如短虚线V32所示。

为了应对这种情况，揭示了在时间t1处施加包括负电压的交流电压导致较好的透射率。电泳粒子沿与直到时间t1的方向相反的方向移动，使得透射率一度减小。此操作有助于容易地移动电泳粒子；电泳粒子可以响应于后面施加的正电压而更快地移动，以加快透射率的增大。交流电压的应用显著改善了响应特性。图中的交流电压的频率仅是示例，并且可以适当地选择任何频率。

作为施加交流电压的结果，在时间t2处获得了期望的透射率，尽管在施加的电压被固定在V5的情况下在时间t2处或者晚于时间t2处没有获得足够的透射率。

第十一实施例

前述实施例是为了解决光束方向控制元件1的响应特性随着窄视角状态下的经过的时间而变化的问题，如实施例中所述。光束方向控制元件1的响应特性随温度而变化。此实施例根据环境温度来校正驱动。电泳粒子140在电场中的运动取决于迁移率(电泳迁移率μ)。

具有电荷量q的电泳粒子(带电粒子)140的运动通过从电场E接收力qE而加速，但最终由于与液体(分散介质141)的粘滞阻力的平衡而变为匀速运动。当具有半径a的带电粒子在具有粘度η的液体中以速率v移动时，它接收6πηav的阻力。通过将速率v除以E而获得的值是电泳迁移率μ。因此，可以获得下面的公式(1)至(3)：

qE＝6πηav…(1)

液体的粘度取决于液体的温度。因此，电泳粒子140的迁移率具有温度依赖性。

如图31中指示的，即使施加的电压不变，透射率特性也随着环境温度的下降而从实线(T-0)变为虚线(T-1)。此实施例中的光束方向控制装置包括至少一个温度传感器50，以用于检测光束方向控制元件1的温度，如图32中所示。

由温度传感器50检测到的温度信息被输入到控制电路4。图32中的控制电路4的控制器40具有查找表(LUT)45。控制器40利用从温度传感器50获取的温度来查阅LUT 45，检索与该温度相关联的电压，并且利用检索到的电压来校正要施加在透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15两端的电压，以校正透射率。LUT 45将较低温度与要被施加的较高电压相关联。

校正可以使用像第九实施例中的电压或像第十实施例中的交流电压。可以准备包括温度和与电压相关联的经过的时间的组合的LUT 45。控制电路4根据由温度传感器50测量到的温度来校正要施加在透明导电膜(第一电极)12和透明导电膜(第二电极)15两端的电压，以补偿光束方向控制元件1的透射率特性的不足。

补充

前述第一至第十一实施例可以采用玻璃、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)作为透明基板11和16。

对于透明导电膜12和15，第一至第十一实施例可以采用具有从10nm至1000nm范围内的适当厚度的例如100nm的ITO、ZnO或IGZO。

在前述实施例中描述的光束方向控制元件1不仅可应用于液晶显示装置，而且可应用于其他类型的显示装置，诸如有机EL显示器、无机EL显示器、LED显示器或者如图4A中所述的显示面板5的等离子体显示器。光束方向控制元件1可以以各种方式安装，诸如将其直接粘合在显示面板5的表面上、将其嵌入显示装置中以及将其插入显示面板和背光源之间。

上述第三至第十一实施例可以采用包括如在第二实施例中在图10中所示的将光束透射区域13和光束吸收区域14夹在中间的绝缘膜17和18的光束方向控制元件1。

上述第一至第五实施例可以合并第七实施例，使得控制装置2在施加转变电压V2以将光束方向控制元件1从窄视角状态改变为宽视角状态之后使透明导电膜12和15开路(进入高阻抗状态)。

光束方向控制元件1可以具有用于防止缺陷的硬涂层或用于防止外部光束在其表面上反射的抗反射层。此公开中的光束方向控制元件1可广泛应用于便携式信息处理终端，诸如移动电话、笔记本电脑、功能电话、智能电话、平板终端和PDA。

如上所述，已经描述了此公开的实施例；然而，此公开不限于前述实施例。本领域技术人员可以在此公开的范围内容易地修改、添加或转换前述实施例中的每个要素。一个实施例的配置的一部分可以用另一个实施例的配置代替，或者实施例的配置可以合并到另一个实施例的配置中。

Claims (19)

1.一种光束方向控制装置，包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的电位差，

其中，所述控制电路被配置为：

通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；和

将预定电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端以将输出方向的范围改变为宽范围，使所述第一电极和所述第二电极电开路以将输出方向的范围改变为窄范围，并且保持开路状态以维持输出方向的所述窄范围。

2.根据权利要求1所述的光束方向控制装置，其中，所述控制电路被配置为保持施加所述预定电压以维持输出方向的所述宽范围。

3.根据权利要求1所述的光束方向控制装置，其中，所述控制电路被配置为提供以下时段：在该时段中所述第一电极和所述第二电极短路以将输出方向的范围改变为所述窄范围。

4.根据权利要求1所述的光束方向控制装置，其中，所述控制电路被配置为提供以下时段：在该时段中所述控制电路施加具有与所述第一电极和所述第二电极两端的所述预定电压的极性相反极性的电压以将输出方向的范围改变为窄范围。

5.根据权利要求4所述的光束方向控制装置，其中，所述控制电路被配置为在所述控制电路施加具有所述相反极性的电压的时段之后提供所述第一电极和所述第二电极短路的时段。

6.一种光束方向控制装置，包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的电位差，

其中，所述控制电路被配置为：

通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；和

将第二电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端以将输出方向的范围改变为宽范围，并且保持施加低于所述第二电压的第一电压以维持输出方向的所述宽范围。

7.一种光束方向控制装置，包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的电位差，

其中，所述控制电路被配置为：

通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；和

将电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端以将输出方向的范围改变为宽范围，并且在将所述电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端之后使所述第一电极和所述第二电极电开路以维持输出方向的所述宽范围。

8.根据权利要求7所述的光束方向控制装置，其中，所述控制电路被配置为在通过使所述第一电极和所述第二电极电开路一段预定时间而维持输出方向的所述宽范围之后，将所述电压再次施加在所述第一电极和所述第二电极两端一段预定时间，并且之后重复使所述第一电极和所述第二电极开路和将所述电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端以维持输出方向的所述宽范围。

9.根据权利要求8所述的光束方向控制装置，其中，所述控制电路被配置为在通过使所述第一电极和所述第二电极电开路一段预定时间而维持输出方向的所述宽范围之后，将低于所述电压的电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端一段预定时间，并且之后重复使所述第一电极和所述第二电极开路和将低于所述电压的电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端以维持输出方向的所述宽范围。

10.一种光束方向控制装置，包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的电位差，

其中，所述控制电路被配置为：

通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；和

根据其中输出方向的窄范围被维持所经过的时间来改变要施加在所述第一电极和所述第二电极两端的电压，以将输出方向的范围改变为宽范围。

11.根据权利要求10所述的光束方向控制装置，其中，要施加在所述第一电极和所述第二电极两端的所述电压包括具有相反极性的电压或交流电压。

12.一种光束方向控制装置，包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的电位差，

其中，所述控制电路包括被配置为测量环境温度的温度传感器，并且所述控制电路被配置为：

通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；和

根据所测量的环境温度来改变要施加在所述第一电极和所述第二电极两端的电压，以将输出方向的范围改变为宽范围。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的光束方向控制装置，还包括：

在与所述第二透明基板的主面相对的所述第一透明基板的主面和所述光束吸收区域之间的第一绝缘膜；和

在与所述第一透明基板的主面相对的所述第二透明基板的主面和所述光束吸收区域之间的第二绝缘膜。

14.根据权利要求13所述的光束方向控制装置，其中，至少所述第一透明导电膜或所述第二透明导电膜具有与所述光束吸收区域的图案形状相对应的图案形状。

15.一种光束方向控制元件的驱动方法，

所述光束方向控制元件包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制第一透明导电膜和第二透明导电膜之间的电位差，并且

所述方法包括：

由所述控制电路通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；

由控制器将预定电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端，以将输出方向的范围改变为宽范围；

由所述控制器使所述第一电极和所述第二电极电开路，以将输出方向的范围改变为窄范围；并且

由所述控制器保持所述开路状态以维持输出方向的所述窄范围。

16.根据权利要求15所述的光束方向控制元件的驱动方法，还包括由所述控制电路提供以下时段：在该时段中所述第一电极和所述第二电极短路以将输出方向的范围改变为所述窄范围。

17.根据权利要求15所述的光束方向控制元件的驱动方法，还包括由所述控制电路提供以下时段：在该时段中具有与所述预定电压的极性相反极性的电压被施加在所述第一电极和所述第二电极两端以将输出方向的范围改变为窄范围。

18.一种光束方向控制元件的驱动方法，

所述光束方向控制元件包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制第一透明导电膜和第二透明导电膜之间的电位差，并且

所述方法包括：

由所述控制电路通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；

由所述控制电路将第二电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端，以将输出方向的范围改变为宽范围；和

由所述控制电路保持施加低于所述第二电压的第一电压以维持输出方向的所述宽范围。

19.一种光束方向控制元件的驱动方法，

所述光束方向控制元件包括：

第一透明基板和第二透明基板，以所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面彼此相对这样的方式布置；

第一透明导电膜和第二透明导电膜，分别设置在所述第一透明基板的主面和所述第二透明基板的主面上；

第一电极和第二电极，分别与所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜电连接；

多个光束透射区域，布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上；

光束吸收区域，各自布置在彼此相邻的光束透射区域之间并且包括光束阻挡电泳粒子和透射性分散介质，所述电泳粒子具有特定极性的电荷；以及

控制电路，被配置为控制所述第一透明导电膜和所述第二透明导电膜之间的电位差，并且

所述方法包括：

由所述控制电路通过调整所述电位差来改变所述电泳粒子的分散状态，以改变穿过所述光束透射区域和所述分散介质的光束的输出方向的范围；

由所述控制电路将电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端，以将输出方向的范围改变为宽范围；和

由所述控制电路在将所述电压施加在所述第一电极和所述第二电极两端之后，使所述第一电极和所述第二电极电开路以维持输出方向的所述宽范围。