TWI763009B - 具有可變透射率的光學元件及具有該光學元件的螢幕 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種光學元件，包括大體呈板狀的基板(S)，其包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面。光學元件還包括液體或框架基質(F)，其佈置在第一大表面與第二大表面之間並且包含可電泳或磁泳運動之粒子(P)，粒子與一或數個波長或者波長範圍之光交互作用。光學元件還包括在基板(S)中呈平面狀建構在一或兩個大表面上以及/或者建構在大表面之間的電磁切換構件，其在接通狀態下產生電磁場，使得粒子(P)在液體或框架基質(F)中運動，故光學元件之針對一定波長或波長範圍之透過入光面進入基板(S)之光的角度相關的透射率因與粒子(P)的交互作用而發生變化。光學元件可以各種方式實現。

Description

具有可變透射率的光學元件及具有該光學元件的螢幕
近年來，在LCD之視角擴展方面已取得重大進展。但常有螢幕之極大視域構成不利因素的情形。亦有愈來愈多地可在諸如筆記型電腦及平板電腦之行動式裝置上提供資訊，如銀行資料或其他個人資訊，以及敏感資料。與此對應地，人需要控制權，以決定允許何人看見此等敏感資料，並且需要能夠在寬視角下選取，從而例如在觀看度假照片時或出於宣傳目的，將顯示器上之資訊與他人分享。另一方面，在期望秘密處理影像資訊的情況下則需要小視角。
在汽車製造領域存在類似的問題：在馬達接通的情況下，必須防止駕駛者因影像內容、如數位娛樂節目而分心，而副駕駛則期望在行駛期間進行消遣。故需要能夠在對應的顯示模式之間進行切換的螢幕。
基於微型層片之附加薄膜已被應用於行動式顯示器，以在視覺方面實現資料保護。但此等薄膜無法切換，總是需要先用手鋪設薄膜，隨後再將其重新移除。在並非正好需要此薄膜的情況下，也需要獨立於顯示器運輸此薄膜。此種層片薄膜之應用的另一主要缺點係與伴隨之光損失相關。
US 6,765,550 B2描述過此種透過微型層片實現之防窺視。此方案之最大缺陷在於過濾器之機械移除及機械附接，以及保護模式中之光損耗。
US 5,993,940 A描述過一種薄膜之應用，此薄膜在其表面具有均勻佈置的小型稜鏡條，用以實現私密模式。研發及製造相當複雜。
在WO 2012/033583 A1中，藉由控制所謂「發色」層之間的液晶實現在自由視界與受限視界之間的切換。在此情形下會產生光損耗，且成本相當高。
US 2012/0235891 A1描述過一種位於螢幕中的非常複雜的背光。根據該案之圖1及圖15，不僅使用數個導光體，亦使用其他複雜的光學元件，如微透鏡元件40及稜鏡結構50，其在通向前照明之路徑上將源自後照明之光整形。此方案昂貴且複雜，並且亦與光損耗相關。根據US 2012/0235891之圖17所示的方案，兩個光源4R及18皆產生具有窄照射角的光，其中，以複雜方式將源自後光源18之光轉換成具有大照射角的光。如上文所述，此複雜轉換會大幅減小亮度。
根據JP 2007-155783 A，使用需要以複雜方式計算及製造的特殊的光學表面19，其視光入射角而定使得光偏轉入不同的狹窄或寬闊區域。此等結構與夫瑞乃透鏡類似。此外存在干擾斜面，其使得光沿非期望方向偏轉。故不確定能否實現真正合理的光分佈。
US 2013/0308185 A1描述過一種特殊的配設有階部的導光體，其將光在大表面上沿不同方向輻射，具體視自窄側出發自何方向將此導光體照亮而定。結合透射式影像再顯裝置(例如LC顯示器)，便能產生一能夠在自由與限制觀看模式之間切換的螢幕。此方案之缺陷主要在於，僅能或是針對左/右，或是針對上/下產生受限制的觀看效果，而不能如特定支付操作所需要的那般，同時針對左/右/上/下產生此效果。此外，即使在限制觀看模式下，自經封鎖之視角亦總是能觀測到殘光。
本案申請人之WO 2015/121398 A1描述過一種具有兩個工作方式的螢幕，其中，在對應的導光體之容積中設有對於工作方式之切換而言至關重要的散射粒子。但該案選擇的由聚合物構成之散射粒子的缺陷在於：自兩個大表面皆將光輸出耦合，故有用光的約一半被沿錯誤的方向、即朝向背照燈輻射，且鑒於結構因素無法在該處得到充分回收。此外，視情況而定、特別是在濃度較高的情況下，分佈於導光體之容積中的由聚合物構成之散射粒子可能導致散射效應，其將削弱在受保護之工作方式下的防窺效果。
前述方法及裝置之共同缺陷通常在於：其致使基本螢幕之亮度顯著減小，以及/或者，需要複雜且昂貴的用於模式切換的光學元件，以及/或者，自由觀看模式中之解析度降低。
有鑒於此，本發明之目的在於描述一種光學元件，其能夠以角度相關的方式(可選豎向地)影響透射率，以及，該光學元件能夠在至少兩個工作狀態之間切換。期望實現光學元件之低廉的實施成本，且該光學元件需要能夠廣泛地配合各種螢幕類型使用，從而實現在防窺視觀看模式與自由觀看模式之間的切換，其中，期望大體不降低此種螢幕之解析度。可選地，該光學元件應不採用層片狀的腔室。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種光學元件，其可採用各種技術方案。在任何情形下，該光學元件皆包括大體呈板狀之基板，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，以及包括佈置在該第一大表面與該第二大表面之間的液體或框架基質，其包含可電泳或磁泳運動之粒子，該等粒子與較佳處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光交互作用。該與光的交互作用係透過吸收、反射及/或散射，視情況而定亦透過透射進行。將光吸收的粒子被稱作吸收粒子。將光反射、散射或(在交互作用下)透射的粒子亦稱作偏轉粒子。
該光學元件還包括在基板中呈平面狀建構在一或兩個大表面上以及/或者建構在該等大表面之間的電磁切換構件，其在接通狀態下產生電磁場，使得該等粒子在液體或框架基質中運動，故光學元件之針對一定波長或波長範圍之透過入光面入射至基板之光的角度相關的透射率因與粒子的交互作用而發生變化。其中，「電磁切換構件」之上位概念係指用於產生電場的純粹的電氣切換構件、用於產生磁場的電磁切換構件、以及二者之組合。
在第一備選方案中，該等粒子將述及之波長或波長範圍的光吸收或散射，以及，該液體或框架基質包含至多60體積百分比的該等粒子，其中，該電磁場係在該等大表面之間起作用。
在第二、第三及第四備選方案中，該光學元件包括數個嵌入基板的腔室，依據其尺寸，該等腔室若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片，其中，該等層片在第一大表面與第二大表面之間延伸且每個層片皆具有縱側及窄側，其中，每個層片之窄側係佈置在該等大表面之區域內，且該等縱側將此等窄側連接。
在第二備選方案中，該等粒子將述及之波長或波長範圍的、以一定角度透過入光面進入基板進而入射至流體室的光吸收或散射。其中，該等腔室皆單獨地形成一層片並被液體填充，其中，該液體包含至多50體積百分比的粒子，並且為了增強運動自由度而較佳包含至多20體積百分比的粒子，以及，該等電磁切換構件在接通狀態下產生一在該等腔室中起作用的磁場。
在第三備選方案中，將該等腔室填充的液體或框架基質包含至多95體積百分比的粒子。其中，該等粒子可至少包括第一類型之第一粒子PA ，其將述及之波長或波長範圍的光吸收，以及/或者包括第二類型之第二粒子PB ，其將述及之波長範圍的光反射及/或散射。在僅存在一個粒子類型(第一類型之第一粒子PA 或第二類型之第二粒子PB )的情況下，該液體或框架基質充當另一粒子類型。總體而言，該光學元件之針對述及之波長的、以一定角度透過入光面進入基板且進而入射至層片的光的角度相關的透射率因電場而發生變化。
最後，在將腔室填充的液體或框架基質亦包含至多95體積百分比粒子的第四備選方案中，該等粒子係建構為所謂之雙面粒子(Janus particle)。其中，「雙面粒子」係指表面在分隔之區域內具有至少兩個相互不同之物理特性的微粒子或奈米粒子。例如可將球狀粒子劃分成兩個半球，其中，該等半球中之每一個具有互不相同的特性，這例如能夠透過對應的塗層/官能化實現，亦或透過固有結構差別實現。在此情形下，雙面粒子至少包含具有第一結構P1 的第一區域，以及有所不同的具有第二結構P2 的第二區域，其中，該等第一結構P1 將述及之波長或波長範圍之光吸收，且該等第二結構P2 將述及之波長或波長範圍之光反射及/或折射。藉此，該光學元件之針對述及之波長的、以一定角度透過入光面進入基板且進而入射至層片的光的角度相關的透射率亦發生變化。
該將腔室填充的框架基質例如建構為聚合物基質，較佳建構為凝膠基質。該液體可具有極性或不具有極性。該液體例如還可由水、油、甲苯或甲醛構成，亦可摻入有10體積百分比的鐵磁流體及/或電解質。
發生可電泳或磁泳運動之粒子PA 對光的吸收的一或數個波長或者波長範圍較佳處於可見光譜內，並且尤佳將此可見光譜完全覆蓋。但出於特殊目的，該一或數個波長或者波長範圍亦可處於可見光譜外，例如針對測量技術需要影響UV光或IR光時。
該板狀基板之第一與第二大表面較佳相互平行。然而，在特殊的技術方案中，例如在期望實現光學元件之特殊的角度相關的透射率的情況下，該等大表面亦可不平行，例如以互成定義的至多20度角度的方式呈楔形佈置。
自觀察者之視角視之，該板狀基板之建構為入光面的第一大表面通常位於基板之背側上，並且視該光學元件之使用場合而定例如與影像再顯裝置、光源或空氣體積鄰接。在此情形下，光自後者透過述及的入光面進入基板。
第一或第二備選方案中之粒子以及第三備選方案中之第一類型之第一粒子PA 可為奈米粒子、量子點及/或染料，其具有最大200 nm、較佳最大100 nm、較佳最大50 nm、尤佳最大20 nm的空間伸展。但亦可採用其他技術方案。「空間伸展」係指在三維空間中之最大伸展，或指流體動力半徑，具體視該二者中哪一個更大而定。亦即，就球狀粒子而言為直徑。就鏈狀粒子而言為粒子表面上之兩個點可具有的最大相互距離。
第一或第二備選方案中之此等粒子以及第三備選方案中之第一類型之第一粒子PA 可建構為BPQDs(Black Phosphorus Quantum Dots ，黑磷量子點)、硫化鉛(PbS)、CdTeSeS量子點、偶氮染料，以及/或者建構為較佳由氧化鉻(Ⅳ)或Fe2 O3 構成之金屬氧化物粒子，並且具有自2 nm至50 nm的尺寸。
作為替代方案，第一或第二備選方案中述及之粒子以及第三備選方案中之第一類型之第一粒子PA 可建構為順磁體，較佳建構為由順磁或反磁基底材料構成、較佳由三聚氰胺樹脂或聚苯乙烯構成之直徑至少為100 nm的球體，該基底材料之相對磁導率介於0.5(較佳為0.75)與2之間，尤佳為1，其中，該主體或是塗佈有相對磁導率大於10的順磁或超順磁奈米粒子、較佳塗佈有Fe2 O3 奈米粒子，或者，該基底材料摻雜有此等奈米粒子。亦可採用其他實現方案。
就第三備選方案而言，第一粒子PA 及/或第二粒子PB 較佳嵌入位置固定的包封，該等包封係定位在腔室之邊緣面上或構成腔室。如上文所述，該等第一粒子PA 較佳建構為奈米粒子。第二粒子PB 較佳建構為透明或具反射作用的、具有介於5 nm與5000 nm之間的直徑的球體。
就粒子P建構為雙面粒子的第四備選方案而言，該等雙面粒子係位置固定地定位在腔室R之邊緣面上，但此等雙面粒子能夠自由旋轉。
在此第四方案中，粒子P係建構為具有球狀表面的雙面粒子，其中分別透過球狀表面之半球構成該第一區域與該第二區域。在此情形下，粒子P較佳建構為微粒子，並且具有最大200 μm、較佳最大50 μm、尤佳最大20 μm的空間伸展。特定言之，該等雙面粒子亦可由透明的材料，較佳由聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成，以及，該等半球中之一者為了實現電泳特性而包覆有金屬層或金屬奈米粒子層。
此外可採用以下方案：該等雙面粒子由透明的材料，較佳由乳膠、PMMA、聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成，以及，該等半球中之一者為了實現磁泳特性而包覆有鐵磁性及具吸收作用的金屬層或金屬氧化物層或鐵磁性奈米粒子層、較佳包覆有Fe2 O3 、Fe3 O4 、或FeO奈米粒子，以及，另一半包覆有反射層、較佳為銀層或鋁層，或包覆有白色層。
如前所述，球狀雙面粒子之主要特徵在於具有兩個半球，該等半球實現相互不同的物理特性。第一半球應將入射光散射或反射，另一半球應將入射光吸收。如此一來，該將光吸收之第一半球實現第一類型之第一粒子PA 的特性，以及，將光散射/反射的第二半球實現第二類型之第二粒子PB 的特性。
適於應用在本發明之光學元件中之雙面粒子例如可如下建構：a) 如前所述：包含起吸收作用的半球的透明球體(聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽)或散射型球體；b) 包含起反射作用的半球的彩色或黑色球體；以及 c) 包含一起反射作用的半球以及一起吸收作用的半球的球體。
散射型球體例如藉由聚苯乙烯球體中之TiO2 奈米粒子或二氧化矽奈米粒子實現。一般而言，可採用任何匹配的將白色散射或反射的材料。嵌入之奈米粒子相對雙面粒子之球體材料的折射率對比度使得透明球體具備散射特性。
作為替代方案，亦可將雙面粒子實施為彩色或黑色球體，其例如由聚苯乙烯構成並填充有起吸收作用的奈米粒子、量子點或染料。針對粒子PA 的示例在此亦適用。亦可採用具有鐵磁特性的氧化鉻(Ⅳ)球體。
如針對第二類型之第二粒子PB 描述的那般，例如可藉由由鋁、鉻、銀或其他金屬構成之薄膜或奈米粒子實現該起反射作用的半球。針對起吸收作用的半球，例如可如針對PB 描述那那般採用充當薄膜或奈米粒子的碳、氧化鉻(Ⅳ)、Fe2 O3 、Fe3 O4 或FeO。
電泳特性由表面之特性決定。可透過表面功能化改善或控制電泳特性。為了使雙面粒子具備磁泳特性，或是需要球體自身(即球體之材料)具備磁泳特性，或是需要該等半球中之一者(即此半球中之表面塗層)具備磁泳特性。磁性材料例如為鎳、鐵或氧化鉻(Ⅳ)。在選擇材料時需要保證球體之磁偶極子的永久性，從而針對性地使雙面粒子旋轉。例如藉由鐵磁性雙面粒子實現此點。
在正常情況下，該等雙面粒子之直徑大於200 nm，且施覆之層之厚度大於10 nm，但亦可高於或低於此等值。
此外較佳地，設有的所有粒子P還具有表面功能化，並且具有高Zeta電位，一方面用於液體或框架基質中之穩定化，另一方面(在涉及可電泳運動之粒子的情況下)用於改善電泳、即促進電泳。這例如可透過針對水性系統的PVP(聚乙烯吡咯啶酮)或PEG(聚乙二醇)實現。
就第二、第三及第四備選方案而言，該光學元件包括數個嵌入基板的腔室，該等腔室(依據其尺寸)若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片。該等具有在第一大表面與第二大表面之間延伸之縱側及窄側的(單獨或成組地)呈層片狀的腔室例如可平行於該等大表面，並且呈長方體狀。但亦可採用梯形的或彎曲的(例如呈弧形的)窄側。其中，層片狀設計係指：沿縱側之尺寸遠遠大於沿窄側之尺寸，如同梳子之尖齒或百葉窗之層片那般。通常情況下，數個層片亦沿其縱向相互平行地佈置；亦可採用柵格狀佈局。
就長方體形狀(特殊情形下之正方體形狀除外)而言，窄側為具有較小面積的長條形側面，亦即，縱側通常具有腔室之所有六個表面中最大的面積。該等窄側通常平行於基板之大表面(或僅下文還將描述之傾斜角除外)佈置，而該等縱側則垂直於基板之大表面(或僅該傾斜角除外)佈置。相應地，剩餘的端側則為既不充當窄側亦不充當縱側的兩個表面。此外明確的是，該等腔室亦可至少部分地在該基板之一或兩個大表面上伸出。
較佳地，該等腔室係經框架基質填充，該框架基質係建構為聚合物基質、例如建構為凝膠基質。此種聚合物基質具有特徵性的網目尺寸。基於此網目尺寸，較小之粒子P感受到的「阻力」小於較大之粒子P，故較小之粒子與較大之粒子P的運動速度有所不同。在將粒子建構為第一類型之第一粒子PA 以及第二類型之第二粒子PB 的情況下，上述方案有助於控制切換時間以及加快粒子P之均勻分佈；但對於包封及雙面粒子而言則無關緊要。另一方面，此種聚合物基質之優點在於：其較高程度地抑制漫射，故粒子P不自行運動，這有助於包封。
但凡腔室經液體填充，就具散射作用的粒子P而言便需要相對液體的折射率對比度。腔室中之液體可具有極性或不具有極性。該液體例如還可主要由水、油、甲苯或甲醛構成，視情況而定亦摻入有電解質。
在第二至第四備選方案中在基板中呈平面狀建構在流體室之一或數側上的電磁切換構件例如佈置在相應的腔室的窄側上。
在所有備選方案中，粒子P較佳或是帶電，且電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態電場的電極，或者，該等粒子具備磁性、特別是順磁性或超順磁性，電磁切換構件在此情形下建構為用於產生靜態或動態磁場的導電層。施加電場或磁場致使電泳或磁泳粒子在電場或磁場中在液體或框架基質中運動。
在施加均勻的電場的情況下，對應的電力線例如(就第二至第四備選方案而言)在腔室之中心處或(就第一備選方案而言)在兩個彼此相對地位於大表面上之電極之間平行，並且在邊緣處方呈現出不平行性。但亦可採用其他技術方案。
在施加電磁場、特別是靜態場的情況下，針對粒子運動的主導性物理效應為(二)電泳或磁泳。在不施加電場或磁場的情況下，粒子特別是因漫射而在腔室中運動，進而隨著時間推移均勻地分佈。此外，就不大於50 nm的粒子而言，重力無關緊要；亦即，此等粒子不沉澱或改變其在(就第二至第四備選方案而言)腔室或(就第一備選方案而言)光學元件中之豎向位置，亦即，粒子仍然懸浮在液體或凝膠基質中。
在第一、第三或第四備選方案中，該等電極可平行於基板S之第一大表面、垂直於該第一大表面、或以與該大表面互成另一定義的角度的方式佈置。在粒子P包括第一粒子PA 及/或第二粒子PB 的第三備選方案中，第一粒子PA 及第二粒子PB 能夠實施沿電場或磁場的平移運動。在粒子P建構為雙面粒子的第四備選方案中，該運動較佳為圍繞一給定的軸線的旋轉運動，該軸線平行於層片之縱側或窄側。
藉由該等電磁切換構件以及一控制電路定義至少兩個工作狀態，其中，在相對該基板之第二大表面之表面法線的自超過30°至90°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。
在第一備選方案中，例如在一平面中測量該角度範圍，該平面包含充當表面法線的中垂線、即垂直於基板S之第二大表面，並且自觀察者之視角視之是水平的(即觀察者之眼睛處於該平面中，且將觀察者之眼睛連接的線平行於此平面)。此定義亦適用於其他觀察。在第二至第四備選方案中，取而代之地，沿垂直於層片狀腔室或層片之縱向延伸的方向測量該角度範圍。就此方向而言，觀察者之眼睛處於一包含此方向的平面中，且將觀察者之眼睛連接的線平行於此平面。縱向延伸在此係透過每個腔室或層片之兩個端側之面中心點之連接直線定義。
就此而言，該角度範圍包括此平面中自+/-30°至 +/-90°的角度(即自-90°至-30°且同時自+30°至+90°，但不含介於-30°與+30°之間的角度)。亦可改變該角度範圍，且作為+/-30°的替代亦可採用自+/-10°至+/-90°、自+/-20°至+/-90°、自+/-45°至+/-90°或自+/-25°至+/-90°。就90°而言，該角度位於基板之表面上。
在本發明之範圍內亦可設置超過兩個工作狀態B1、B2、B3等。為此，例如與前述針對工作狀態B1及B2的方案相比，在第三(第四、第五等)工作狀態下施加不同類型的電磁場，致使粒子或粒子類型之產出率在工作狀態之間有所不同，從而總體上實現三個或三個以上不同的角度相關的透射率。這例如有助於角度相關的調暗。最終，其他工作狀態僅為工作狀態B2之其他設計方案。
換言之：不同工作狀態B1、B2之區別特別是在於：改變粒子在腔室中(或就第一備選方案而言在基板內)之局部濃度及定位，從而改變基於粒子吸收的透射特性。
下面對各備選實施方案之較佳技術方案進行說明。首先對第一備選方案之技術方案進行說明。
針對無腔室的第一備選方案，第一技術方案係如下實施：該等電磁切換構件之第一部分係建構為位於第一及/或第二大表面上之平面狀電極E1，以及，該等電磁切換構件之第二部分係建構為位於第一與第二大表面之間的形式為層片的電極E2。該等層片與第一或第二大表面之表面法線互成介於0°與30°之間的角度。在第一工作狀態B1下，該等粒子中之超過70%係定位在電極E1上，以及，在第二工作狀態B2下，粒子中之超過70%係定位在電極E2上或靠近該等電極。這導致，在圍繞該基板之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於10%，其中，前文就第一備選方案闡釋的定義在此適用。
此技術方案之一項優點在於：毋需採用腔室或諸如此類來對液體或框架基質以及位於其中之粒子進行導流。粒子在其運動後之最終定位使得毋需採用此類腔室。
電極E2例如可呈條帶狀，並且在此情形下若非平行，便是呈柵格狀並包含交錯的區域。相應地形成光學元件之相對一個或兩個相互垂直的平面的角度相關的透射特性。但該電極亦可建構為單獨一個平面狀電極，例如由將面遮蓋的蜂房狀結構構成，其中，可共同地、但亦可單獨地對該等蜂房狀結構進行控制。
層片形式的電極E2可皆與基板之第二大表面互成相同的角度，特別是大體平行於基板S之中垂線。
但電極E2亦可相對該基板之中垂線在-10°至+10°的角度範圍(「傾斜角」)內、視情況而定甚至在介於-30°與+30°之間的角度範圍內傾斜，例如用以產生層片之相對位於前面的觀察者的某類聚焦效應。此技術方案亦影響光學元件之透射率之角度相關性，特別是在工作狀態B2下。透過述及的傾角，使得因粒子吸收及與腔室之電極形狀及電極位置對應的粒子位置引發之角度相關的吸收以固定的偏移角傾斜，例如當在特別陡之角度下期望較小之透射率時。
舉例而言，在一垂直於基板之第二大表面的平面中測量的情況下，電極E2之層片形狀可具有最小5 μm且最大300 μm的高度。但亦可有別於此等典型尺寸，且其同樣落入本發明之範圍。
然而，在此第一技術方案之一變體中，尤佳以平行於電極E2的方式，可選地設有用於容置液體或框架基質的腔室狀層片。藉此減小該光學元件之壓力敏感度，因為在將壓力施加至光學元件的情況下，粒子無法較大程度地背離電極E2運動。
本發明之第一備選方案之第二技術方案係如下設計：所有電磁切換構件皆建構為位於第一及第二大表面上之具有可在正負之間反轉的極性的平面狀電極EPN。在此情形下，在第一工作狀態B1下，位於第一大表面上之電極EPN具有正極性，且位於第二大表面上之電極EPN具有負極性，或者採用相反的方案。如此一來，該等粒子中之超過70%與電極EPN的距離皆不超出液體或基質之厚度之最多四分之一，以及/或者以彌散分佈的方式在液體或框架基質中定位。在第二工作狀態B2下，沿第一或第二大表面之表面法線視之，位於第一大表面上之具有負極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有負極性的電極EPN相對，以及，位於第一大表面上之具有正極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有正極性的電極EPN相對。其中，沿較佳方向，在兩個具有正極性之電極EPN之間在該等大表面中之每一個上皆設有一具有負極性之電極EPN，並且在兩個具有負極性之電極EPN之間設有一正電極EPN。如此一來，粒子中之超過70%係定位在具有相同極性之電極EPN之間，故該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於5%。這適用於相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於電極EPN之縱向延伸的方向上測得的較佳+/-30°至+/-90°的角度範圍(即自-90°至-30°，且同時自+30°至+90°，但不包括介於-30°與+30°之間的角度範圍)。亦可改變該角度範圍，且作為+/-30°的替代亦可採用自+/-10°至+/-90°、自+/-20°至+/-90°、自+/-45°至+/-90°或自+/-25°至+/-90°。在此，述及的較佳方向例如可如上文所述平行於基板之第二大表面，並且在水平位置中對準位於光學元件前的觀察者。
在第一備選方案之第三技術方案中，除粒子P以外，在液體或框架基質F中還包含其他粒子PC ，其中，不同於將光吸收的粒子P，該等其他粒子PC 將一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射及/或透射。在此情形下，所有電磁切換構件皆建構為位於第一及第二大表面上之具有可在正負之間反轉的極性的平面狀電極EPN。其中，沿第一或第二大表面之表面法線視之，位於第一大表面上之具有負極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有負極性的電極EPN相對，以及，位於第一大表面上之具有正極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有正極性的電極EPN相對。但凡在兩個具有正極性之電極EPN或兩個具有負極性之電極EPN之間未設無電極的空位，便沿(如前文定義的)較佳方向在兩個具有正極性之電極EPN之間在該等大表面中之每一個上皆設有一具有負極性之電極EPN，並且在兩個具有負極性之電極EPN之間設有一正電極EPN。該等空位係週期性佈置。粒子P具有其中一電荷極性，且其他粒子PC 具有另一電荷極性。
在兩個工作狀態B1及B2下，粒子P中之超過70%係定位在具有正極性之電極EPN之間，以及，與此互補地，該等其他粒子PC 中之超過70%係定位在具有負極性之電極EPN之間，或者採用相反的方案。其中，在第一工作狀態B1下，該等其他粒子PC 係定位在分別與一空位鄰接的極性相同的電極之間，以及，在第二工作狀態B2下，該等粒子P係定位在分別與一空位鄰接的極性相同的電極之間。如此一來，在圍繞基板之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%並且在第二工作狀態B2下低於5%。亦可改變此角度，例如10°、20°或25°；前文就第一備選方案進行的敍述亦類似地適用於該等角度範圍。
該等將光散射的、待電泳運動之其他粒子PC 可由粒度介於20 nm與10 μm之間的聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成，以及/或者，該等將光反射的其他粒子可建構為粒度介於10 nm與50 nm之間的銀奈米粒子。對於此類其他粒子PC 之磁泳而言，必須具有相同的順磁特性。這可如下實現：將順磁的粒子加入該等其他粒子PC 。為此例如可採用鎳奈米粒子，該等其他粒子PC 可摻雜及/或塗佈有該等鎳奈米粒子。
在此第三技術方案之一技術等效的變體中，可設有呈層片狀建構以及呈層片狀佈置的腔室，其包含將光散射的凝膠基質FS ，從而將該等其他粒子PC 取代，亦即，使用腔室來替代該等其他粒子PC 。在此起散射作用的凝膠基質FS 內，粒子P能夠視工作狀態而定來回運動。
此第一備選方案之使用組合成層片之腔室的第一變體包括大體呈板狀的基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面。該變體還包括數個嵌入基板S的腔室，依據其尺寸，該等腔室若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片。每個層片皆具有在第一大表面與第二大表面之間延伸的縱側及窄側，其中，每個層片之窄側皆佈置在該等大表面之區域內，且該等縱側將此等窄側連接。其中，此技術方案中之特殊之處在於，位於該等層片之間的空間包含至少一個不透明的(即不可被可見光透過的)材料。該等腔室係填充有液體或框架基質，其包含至多50體積百分比的、較佳至多20體積百分比的可電泳或磁泳運動之其他粒子PC ，該等其他粒子將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射、視情況而定亦將光透射，且其中使得光折射式及/或繞射式偏轉。最後，在基板中在層片之窄側上建構有平面狀的電磁切換構件，其在接通狀態下產生一在層片中起作用的電磁場，使得該等其他粒子PC 在液體或框架基質中運動。如此一來，該光學元件之針對經該等其他粒子PC 反射及/或散射之波長或波長範圍之光的角度相關的透射率發生變化，該光以一定角度透過入光面進入基板，從而入射至層片。
較佳地，在此第一備選方案之第一變體中，在第一工作狀態B1下，該等其他粒子PC 中之至少70%係靠近層片之上窄側佈置。如此一來，因位於層片之間之不透明材料而在傳播方向上受限之光(其透過入光側進入基板並在層片內傳播)在上窄側上被該等其他粒子PC 沿數個方向散射及/或反射。在第二狀態B2下，該等其他粒子PC 中之至少70%係靠近層片之下窄側佈置，由此，透過入光側進入基板S之光因該等其他粒子PC 之作用而被散射及/或反射，但因位於層片之間之不透明材料而在傳播方向上被限制。
此第一備選方案之針對特殊應用場合的第二變體首先亦包括呈板狀的基板，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面。該變體還包括佈置在該第一大表面與第二大表面之間的液體或框架基質，其包含至多60體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子P，該等粒子將一或數個波長或者波長範圍之光吸收或散射。其中設有大量粒子。該第一備選方案之第二變體還包括在基板中呈平面狀建構在一或兩個大表面上以及/或者建構在大表面之間的電磁切換構件，其在接通狀態下產生一在該等大表面之間起作用的電磁場，使得粒子P在液體或基質F中運動。如此一來，該光學元件之針對經粒子吸收之波長或波長範圍之光的透射率發生變化，其中，相對基板之第二大表面之表面法線之方向，該透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。
在此情形下，該等電磁切換構件例如可為蜂房狀、圓柱形或矩形，並且將基板之一部分或大體將整個基板填滿。
該光學元件之第一備選方案之第二變體特別是也可用於：就透射率對豎向的光通過(但與此相結合亦可對並非豎向的光通過)進行控制。一使用場合例如為：將乘用車中之玻璃完全或部分地調暗，從而視情況而定避免駕駛者遭遇眩光。在此情形下，該光學元件可呈平整的板狀，但亦可配設有彎曲的表面，例如作為擋風玻璃的一部分。此外，藉由額外的光學元件例如能夠實現可切換之面鏡。
下面對本發明之第二備選方案之各較佳技術方案進行說明，該等技術方案包括組合成層片的腔室，其在下文中亦稱作流體室。
在此第二備選方案之一較佳改進方案中，在第一工作狀態B1下，該等粒子中之超過70%係定位在該等流體室之側面上之建構有電磁切換構件的區域內。在第二工作狀態B2下，其中該等切換構件以在此工作狀態下不產生靜態電磁場、但或產生交變電磁場的方式配置，該等粒子中之超過50%(主要因漫射及/或該交變電磁場)而大體均勻地分佈在流體室中。如此一來，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2低於5%。這再度適用於超過30°的角度範圍。亦可改變此角度，例如10°、20°或25°，皆為相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片狀流體室之縱向延伸的方向上測得的角度。前文就第二至第四備選方案中之角度範圍所作的敍述在此亦適用。
在該第二備選方案之針對特殊應用的第一變體中，該光學元件包括大體呈板狀的基板，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面以及數個嵌入基板的流體室，該等流體室分別具有一或數個表面。該等流體室係經液體填充，其包含至多20體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子，該等粒子將一或數個波長或波長範圍之光吸收或散射。在基板中在一或數個表面上建構有電磁切換構件，其在流體室中在接通狀態下產生一在流體室內起作用之電磁場。藉此使得粒子在液體中運動，故該光學元件之針對經該等粒子吸收之波長或波長範圍之光的透射率發生變化。其中，相對基板之第二大表面之表面法線之方向，該透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。
在此情形下，該等流體室例如可為蜂房狀、圓柱形或矩形，並且將基板之一部分或大體將整個基板填滿。如同第一備選方案之第二變體那般，該光學元件之第二備選方案之第一變體特別是也可用於：就透射率對豎向的光通過(但與此相結合亦可對並非豎向的光通過)進行控制。一使用場合例如為：將乘用車中之玻璃完全或部分地調暗，從而視情況而定避免駕駛者遭遇眩光。此外，藉由額外的光學元件例如能夠實現可調暗之面鏡。
以下段落描述第三及第四備選方案之較佳技術方案。
對於粒子P包括第一粒子PA 及第二粒子PB 的使用場合而言，例如在第二工作狀態B2下，第一粒子PA 中之超過70%係定位在層片之縱側上，以及對於粒子P建構為雙面粒子的情形而言，粒子P之第一結構P1 中之超過70%係定位在層片之縱側上。就第一結構P1 而言，此等結構係面向縱側，且第二結構P2 背離縱側。在第一工作狀態B1下，則第二粒子PB 中或粒子P之第二結構P2 中之超過70%係定位在層片之縱側上。就第二結構P2 而言，此等結構係面向縱側，且第一結構P1 背離縱側。因此，在相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於5%。就角度範圍而言，前文所作的敍述在此適用。
相應地，亦可採用以下方案：在第一工作狀態B1下，第一粒子PA 中或粒子P之第一結構P1 中之超過70%係定位在層片之窄側上，其中，就第一結構P1 而言，此等結構係面向窄側，且第二結構P2 背離窄側。在第二工作狀態B2下，則第二粒子PB 中或粒子P之第二結構P2 中之超過70%係定位在層片之窄側上，其中，就第二結構P2 而言，此等結構係面向窄側，且第一結構P1 背離窄側。因此，在相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於5%。
此外，針對第二至第四備選方案，若在基板中僅在腔室之一個表面上建構電磁切換構件，則此等切換構件能夠在腔室中在接通狀態下產生一在腔室內起作用之電磁場，該電磁場類似於在所謂之IPS(「(共平面切換In Plane Switching )」)LCD 面板中使用的電磁場。
較佳地，針對包含變體在內的所有四個備選方案，對於豎向透過入光面入射至基板S的、處於為人眼可見之波長範圍內的光而言，該等電磁切換構件之透射率為至少50%。其中，例如可採用氧化銦錫層(ITO層)。
同樣地，在包含變體在內的所有四個備選方案中，該等電磁切換構件(以及可能設有的流體室)可進一步劃分成數個可獨立切換的節段，從而能夠局部地在第一工作狀態B1與第二工作狀態B2之間切換。局部的可切換性在此係指：並非同時在所有腔室中在工作狀態B1與B2之間切換，確切言之，在該光學元件上同時存在具有兩個工作狀態B1及B2的區域。例如在將該光學元件應用在螢幕前的情況下，針對從側面的超過30度的視角，若期望顯示的影像內容中的一部分可見且另一部分不可見，則較佳採用上述方案。
在另一較佳技術方案中，在該液體中設有數個粒子類型，該等粒子類型之吸收特性(或反射、散射或者透射特性)以及/或者其在電磁場中之輸運特性有所不同。「輸運特性」概念特別是指粒子在(二)電泳或磁泳中、即在場中之輸運過程中的特性。此方案尤其適用於奈米粒子：粒子類型的區別在此例如在於粒度及/或表面功能，即Zeta電位。在將量子點或染料用作粒子的情況下，並且當此等粒子會發出螢光時，較佳採用所謂之「淬滅劑」材料來避免螢光。
若該光學元件如同在第二至第四備選方案中那般具有腔室或層片，則該等層片或腔室若非相互平行，便是呈柵格狀並包含交錯的區域。相應地形成光學元件之相對一個或兩個相互垂直的平面的角度相關的透射特性。在較佳之應用場合中，該等腔室(特別是其縱側)係平行於該基板之中垂線。
但相應地，腔室亦可相對該基板之中垂線在-30°至+30°的角度範圍(「傾斜角」)內、視情況而定甚至在介於-30°與+30°之間的角度範圍內傾斜。此技術方案亦影響光學元件之透射率之角度相關性，特別是在工作狀態B2下。透過述及的傾角或傾斜角，使得因粒子吸收及腔室內之粒子位置引發之角度相關的吸收以固定的偏移角傾斜，例如當在特別陡之角度下期望較小之透射率時。然而，特別是使得限制模式下之最佳視角自0°以該傾斜角傾斜，這例如對收銀機或車輛中之螢幕有利。
舉例而言，該等層片狀的流體室可在平行於基板之主傳播方向的第一平面中具有介於2 μm與30 μm之間的寬度(一流體室之縱側之間的距離)並且相互間隔最小10 μm、最大150 μm(縱側與下一相鄰流體室的下一相鄰的縱側之間的距離)。最後，該等層片狀的腔室R可具有最小10 μm且最大300 μm的高度(窄側與窄側的距離)，該高度係在垂直於第一平面之第二平面中測得。但亦可有別於此等典型尺寸，且其同樣落入本發明之範圍。
本發明之特點在於：將根據第一、第二、第三或第四備選方案及其變體的光學元件應用在螢幕中，該螢幕能夠在針對自由觀看模式的第一工作狀態B1下以及針對限制觀看模式的第二工作狀態B2下工作。此種螢幕包括至少一個如前文所述的光學元件，以及自觀察者角度視之設於該至少一個光學元件後或設於該至少一個光學元件前的影像再顯單元。使用兩個較佳採用相同建構方案的、上下堆疊的光學元件能夠改善在工作狀態B2下之感知。其中尤佳地，該等光學元件為同類型，但在該等大表面中之一者之平面中，或在螢幕之俯視圖中，該等層片、腔室等係以給定的角度相對彼此扭轉。該給定的角度至多可為25°，且較佳為16°。
影像再顯單元例如為OLED顯示器、LCD、SED、FED、微LED顯示器或VFD。由於該光學元件之效力與該影像再顯單元的類型無關，亦可使用任何其他類型的螢幕。
此外，例如可將本發明之光學元件應用在具有背照燈的影像再顯單元中，例如應用在LCD螢幕中。在此情形下，該光學元件較佳佈置在該影像再顯面板(即LCD面板)與背照燈之間，以便在針對自由觀看模式的第一工作狀態B1與針對限制觀看模式的第二工作狀態B2之間切換，因為背照燈之光因該光學元件一度聚焦(B2)且一度不聚焦(B1)。其中，「聚焦」並非指如透鏡那般的聚焦，而是指根據本發明之光學元件之相應的透射特性對輻射範圍的限制。
原則上，在一定界限內改變前述參數的情況下，本發明之效率保持。
當然，在本發明範圍內，上述及下文還將描述之特徵不僅可按本申請所給出的方式進行組合，亦可按其他方式組合應用或單獨應用。
此等圖式並非遵循比例繪製，且僅用於闡釋原理。此外，為清楚起見，通常僅示出電極、光束、粒子或諸如此類的少量選擇，儘管在現實中的數量(可能)相當龐大。下面對四個不同的備選方案進行描述，其特別是具有有關基板自身之性質及粒子之性質的共同點，在每個備選方案中將不明確重複述及此等共同點。
亦即，圖1為根據第一技術方案中之第一備選方案的第一光學元件在第一工作狀態B1下的原理圖，且圖2為在第二工作狀態B2下的原理圖。此光學元件包括大體呈板狀的基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面。該光學元件還包括液體或框架基質F，其佈置在該第一與第二大表面之間，並且包含至多60體積百分比的可電泳或磁泳運動的粒子P，其中，設有大量的粒子P，其吸收一或數個波長或者波長範圍之光。在基板S中在一或兩個大表面上，以及/或者在該等大表面之間建構有平面狀的電磁切換構件E1、E2，其在接通狀態下產生一在該等大表面之間起作用的電磁場，使得粒子P在液體或框架基質F中運動。如此一來，光學元件之針對經粒子P吸收之波長或波長範圍之光的角度相關的透射率發生變化，該光透過入光面進入用作濾光器的基板S。在該基板之上方及下方，通常設有其他在此未繪示的基板，故該入光面構成位於設置在上方之其他基板與置入基板S之腔室之間的界面。
就框架基質F而言，此框架基質例如建構為聚合物基質、較佳建構為凝膠基質。液體F例如可具有極性或不具有極性。該液體例如還可由水、油、甲苯或甲醛構成，亦可摻入有電解質。這適用於該光學元件之所有實施方案，包括還將在下文描述的實施方案。
自觀察者之視角視之，(例如可由玻璃或聚合物構成之)板狀基板S之建構為入光面的第一大表面通常位於基板S之背側上，並且視光學元件之使用場合而定例如與影像再顯裝置、光源或空氣體積鄰接。在此情形下，光自後者透過述及的入光面進入基板。
如圖1所示，電磁切換構件之第一部分係建構為位於第一大表面上之平面狀電極E1，電磁切換構件之第二部分係建構為位於第一與第二大表面之間的形式為層片的電極E2。一般而言，該等層片與第一或第二大表面之表面法線互成介於0°與30°之間的角度，在此為0°。在第一工作狀態B1下，粒子P中之超過70%係定位在電極E1上。因此，在基板S之光入射側(在圖中為下邊沿)上入射之光能夠以傳播角大體不受阻地穿過光學元件，如在圖1中藉由箭頭所示。其中，在第一工作狀態B1下，在圍繞基板S之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，角度相關的透射率高於60%。例如可在一平面內測量圍繞表面法線的角度範圍，該平面包含充當表面法線的中垂線，即垂直於基板S之第二大表面，並且自觀察者之視角視之是水平的。
在如圖2所示之第二工作狀態B2下，粒子P中之超過70%係定位在電極E2上或靠近該電極定位，故在圍繞基板之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，角度相關的透射率低於10%。這同樣透過箭頭示出。該等箭頭中之一部分在粒子P處終止，這決定吸收的風格。此技術方案之一項優點在於：毋需採用腔室或諸如此類來對液體或框架基質F以及位於其中之粒子P進行導流。在粒子運動後，粒子P在電極E1或E2上之最終定位使得毋需採用此類腔室。
針對電極E2的層片形狀若非平行，便是呈柵格狀並包含交錯的區域。相應地形成光學元件之相對一個或兩個相互垂直的平面的角度相關的透射特性。層片形式的電極E2可皆與基板S之第二大表面互成相同的角度，特別是大體平行於基板S之中垂線。但腔室亦可相對該基板之中垂線在-10°至+10°的角度範圍(「傾斜角」)內、視情況而定甚至在介於-30°與+30°之間的角度範圍內傾斜，例如用以產生層片之相對位於前面的觀察者的某類聚焦效應。此技術方案亦影響光學元件之透射率之角度相關性，特別是在工作狀態B2下。透過述及的傾角，使得因粒子吸收及與腔室之電極形狀及電極位置對應的粒子位置引發之角度相關的吸收以固定的偏移角傾斜，例如當在特別陡之角度下期望較小之透射率時。
舉例而言，在一垂直於基板S之第二大表面的平面中測量的情況下，電極E2之層片形狀可具有最小5 μm且最大300 μm的高度。電極E1之寬度可為類似的尺寸。
以下實施方案(其特別是描述基板自身之技術方案以及粒子之組成)不僅適用於第一備選方案，亦適用於將在下文描述的第二、第三或第四備選方案。發生可電泳或磁泳運動之粒子P對光的吸收的一或數個波長或者波長範圍較佳處於可見光譜內，並且尤佳將此可見光譜完全覆蓋。
板狀基板S之第一與第二大表面較佳相互平行。然而，在特殊的技術方案中，例如在期望實現光學元件之特殊的角度相關的透射率的情況下，該等大表面亦可不平行，例如以互成定義的至多20度角度的方式呈楔形佈置。
粒子P可為奈米粒子、量子點及/或染料，其具有最大200 nm乃至最大20 nm的空間伸展。空間伸展在此指在三維空間中之最大伸展，或指流體動力半徑，具體視該二者中哪一個更大而定。亦即，就球狀粒子而言為直徑。就鏈狀粒子而言為粒子表面上之兩個點可具有的最大相互距離。粒子P可建構為BPQDs((黑磷量子點)Black Phosphorus Quantum Dots )、硫化鉛(PbS)、CdTeSeS量子點、偶氮染料，以及/或者建構為較佳由氧化鉻(Ⅳ)或Fe2 O3 構成之金屬氧化物粒子，並且具有自2 nm至50 nm的尺寸。
替代性地，亦可建構為順磁體，例如建構為直徑至少100 nm、由具有介於0.5與2之間之相對磁導率的順磁或反磁基底材料(較佳為三聚氰胺樹脂或聚苯乙烯)構成之球體，其中，該相對磁導率較佳應近似為1或等於1。在此情形下，該主體例如塗佈有相對磁導率大於10之順磁或超順磁奈米粒子，較佳為Fe2 O3 粒子，或者，該基底材料摻雜有此等奈米粒子。具有高Zeta電位之表面功能化亦為較佳方案。
粒子P或是帶電，且電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態電場的電極，或者，粒子具備順磁性或超順磁性，且電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態磁場的導電層，藉此，電泳或磁泳粒子P在電場或磁場中在液體或框架基質F中運動。
視粒子之建構方案而定，該等電磁切換構件若非建構為用於產生靜態或動態電場的電極，便是建構為用於產生靜態或動態磁場的導電層。
根據第一備選方案之光學元件之第二技術方案係在圖3至圖5中繪示。就此光學元件而言，所有電磁切換構件皆建構為位於第一及第二大表面上之具有可在正負之間反轉的極性的平面狀電極EPN。在第一工作狀態B1下，位於第一大表面上之電極EPN具有正極性，且位於第二大表面上之電極EPN具有負極性，或者採用相反的方案。如此一來，粒子P中之超過70%與相關電極EPN的距離皆不超出液體或基質F之厚度之最多四分之一(如圖5所示)，以及/或者以彌散分佈的方式在液體或框架基質F中定位(如圖4所示)。箭頭表示選擇的光束，其證明光在此能夠以較大的角度範圍穿透基板。如此一來，在第一工作狀態B1下，在圍繞基板S之表面法線的超過30°的角度範圍內，角度相關的透射率高於60%，其中，亦可改變該角度範圍。
在圖3中示出處於工作狀態B2下之光學元件。一般而言，在此實施方案中，沿第一或第二大表面之表面法線視之，位於第一大表面上之具有負極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有負極性的電極EPN相對，以及，位於第一大表面上之具有正極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有正極性的電極EPN相對。其中，沿較佳方向，在兩個具有正極性之電極EPN之間在該等大表面中之每一個上皆設有一具有負極性之電極EPN，並且在兩個具有負極性之電極EPN之間設有一正電極EPN，故第一類型的粒子(PA )中之超過70%定位在極性相同之電極EPN之間。如此一來，在圍繞基板S之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，角度相關的透射率低於5%。述及的較佳方向在此例如可平行於基板S之第二大表面，並且在水平位置中對準位於光學元件前的觀察者。
圖6為根據第一備選方案之第三技術方案之光學元件在工作狀態B1下的原理圖，且圖7為在工作狀態B2下的原理圖。除具吸收性之粒子P以外，在液體或框架基質F中還包含其他粒子PC ，其中，該等其他粒子PC 將一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射及/或透射。在此，所有電磁切換構件皆作為具有可在正負之間反轉之極性的平面狀電極EPN佈置在第一及第二大表面上，其中，沿第一或第二大表面之表面法線視之，位於第一大表面上之具有負極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有負極性的電極EPN相對，以及，位於第一大表面上之具有正極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有正極性的電極EPN相對，且其中，但凡在兩個具有正極性之電極EPN或兩個具有負極性之電極EPN之間未設無電極的空位，便沿(如前文定義的)較佳方向在兩個具有正極性之電極EPN之間在該等大表面中之每一個上皆設有一具有負極性之電極EPN，並且在兩個具有負極性之電極EPN之間設有一正電極EPN，其中，該等空位係週期性佈置。粒子P具有其中一電荷極性，且其他粒子PC 具有另一電荷極性。
在兩個工作狀態B1及B2下，粒子P中之超過70%係定位在具有正極性之電極EPN之間，以及，與此互補地，該等其他粒子PC 中之超過70%係定位在具有負極性之電極EPN之間，或者採用相反的方案。其中，在第一工作狀態B1(參閱圖6)下，該等其他粒子PC 係定位在分別與一空位鄰接的極性相同的電極之間，以及，在第二工作狀態B2(參閱圖7)下，該等粒子P係定位在分別與一空位鄰接的極性相同的電極之間。在圍繞基板S之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%並且在第二工作狀態B2下低於5%。
在基板S之光入射側上入射之光特別是能夠在因空位而無粒子P處以及設有其他粒子PC 處(近乎不受阻地)傳播。在圖6及圖7中再度例示性地繪示出闡釋功能的光束。
該等將光散射的、待電泳運動之其他粒子PC 可由粒度介於20 nm與10 μm之間的聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成。對光進行反射的其他粒子PC 可建構為粒度介於10 nm與50 nm之間的銀奈米粒子。對於此類其他粒子PC 之磁泳而言，必須具有相同的順磁特性。這可如下實現：將順磁的子粒子加入該等其他粒子PC 。為此例如可採用鎳奈米粒子。
此外亦可採用以下方案：電極EPN中之至少一個電極(例如中間的電極)可採用向下反射的建構方案，用以改善光學結構之功率及效率。
圖8為根據第一備選方案之第一變體的光學元件在工作狀態B1下的原理圖，且圖9示出處於工作狀態B2下之光學元件。此光學元件亦包括大體呈板狀的基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面。該光學元件還包括數個嵌入基板S的腔室K，依據其尺寸，該等腔室若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片。每個層片皆具有在第一大表面與第二大表面之間延伸的縱側及窄側，其中，每個層片之窄側皆佈置在大表面之區域內，以及，該等縱側將此等窄側連接，且其中，位於該等層片之間之空間包含至少一個不透明的(即對於可見光而言不可透過的)材料M。該等腔室係填充有液體或框架基質F，其中，該液體或框架基質F包含至多50體積百分比的、較佳至多20體積百分比的可電泳或磁泳運動之其他粒子PC ，該等其他粒子將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射、視情況而定亦將光透射，且其中使得光折射式及/或繞射式偏轉。在層片或腔室K之窄側上，在基板S中或在基板上建構有平面狀的電磁切換構件EPN，其在接通狀態下產生一在層片中起作用的電磁場，使得該等其他粒子PC 在液體或框架基質F中運動。如此一來，該光學元件之針對經該等其他粒子PC 反射及/或散射之波長或波長範圍之光的角度相關的透射率發生變化，該光以一定角度透過入光面進入基板S，從而入射至層片。
其中，在如圖8所示之第一工作狀態B1下，該等其他粒子PC 中之至少70%係靠近層片或腔室K之上窄側佈置。如此一來，因位於層片之間之不透明材料M而在傳播方向上受限之光(其透過入光側進入基板S並在層片內傳播)在上窄側上被該等其他粒子PC 沿數個方向散射及/或反射。
虛線箭頭表示：藉由不透明的材料M(其例如可為黑色矽膠)將處於可定義之角度範圍內的特定光束吸收。在如圖9所示之第二狀態B2下，該等其他粒子PC 中之至少70%係靠近層片之下窄側佈置，由此，透過入光側進入基板S之光因該等其他粒子PC 之作用而被散射及/或反射，但因位於層片之間之不透明材料M而在傳播方向上被限制。
針對該元件之所有前述技術方案以及針對下文的所有技術方案(在圖11至圖13中以及在圖18中示出之實施方案除外)，圖10為特別是在將元件應用在影像再顯裝置前的情況下，就透過不同角度之透射率而言在兩個工作狀態B1及B2下之例示性作用的原理圖。為簡單起見，在此採用標準化的值。虛線對應工作狀態B2(「私密模式(Privacy Mode)」)，實線對應工作狀態B1(「公用模式(Public Mode)」)。縱座標在此為相對亮度(「relative luminance」)，且橫座標反映(水平的、即沿垂直於層片之縱向擴展的方向的)測量角度(「視角(view angle)」)。其中，該測量角度將上述角度範圍覆蓋，即以基板S之第二大表面之表面法線為基準，並係沿垂直於層片之縱向延伸的方向測量。就裝入在汽車中之螢幕而言，此測量角度例如可為位於水平平面中的角度。基於該光學元件之針對經粒子P吸收之波長或波長範圍之光的在兩個工作狀態B1及B2下有所不同的、角度相關的透射率，在工作狀態B1下，該影像再顯裝置係自所有水平視角可見，而在工作狀態B2下僅可自顯著受限之角度範圍觀察，如圖10所示。
圖11為根據第一備選方案之第二變體的光學元件的剖視原理圖。此光學元件包括板狀基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，以及包括液體或框架基質F，其佈置在該第一與第二大表面之間，並且包含至多60體積百分比的可電泳或磁泳運動的粒子P，其中，設有大量的粒子P，其吸收一或數個波長或者波長範圍之光。在基板S中在一或兩個大表面上，以及/或者在該等大表面之間建構有平面狀的電磁切換構件E1、E2，其在接通狀態下產生一在該等大表面之間起作用的電磁場，使得粒子P在液體或框架基質F中運動。如此一來，該光學元件之針對經粒子P吸收之波長或波長範圍之光的透射率發生變化，其中，相對基板S之第二大表面之表面法線之方向，在第一工作狀態B1下該透射率高於50%，在第二工作狀態B2下該透射率低於50%。
在此情形下，電磁切換構件E1或E2例如可為蜂房狀、圓柱形或矩形，並且將基板S之一部分或整個大表面填滿，其中，整個大表面亦可經單獨一個具有對應尺寸的電極(例如E2)遮蓋。為此，圖12以俯視圖示出圖11中之光學元件之原理，其中，此光學元件處於工作狀態B1下，且圖13示出對應的工作狀態B2。在如圖12所示之工作狀態B1下，粒子P因施加的靜態電場而集中在切換構件之電極E1上，故光學元件在豎直方向上之透射率達到最大值。而在如圖13所示之工作狀態B2下，粒子PA 則因施加的靜態電場而集中在切換構件之電極E2上，故光學元件在豎直方向上之透射率達到最小值。較佳地，述及的透射率自工作狀態B1下之高於80%變化至工作狀態B2下之低於10%，這能夠透過對應地選擇參數順利實現。
根據第一備選方案之第二變體之光學元件的此技術方案特別是可用於：就透射率對豎向的光通過(但與此相結合亦可對並非豎向的光通過)進行控制。一使用場合例如為：將乘用車中之玻璃完全或部分地調暗，從而視情況而定避免駕駛者遭遇眩光。此外，藉由額外的光學元件例如能夠實現可切換之面鏡。
前述光學元件至少在主要實施方案中不具有單獨或組合形成層片的腔室(亦稱作流體室)，而在下文描述的第二至第四備選方案之實施方案中則皆如此。
圖14為根據第二備選方案之光學元件在工作狀態B1下的原理圖，且圖15示出處於工作狀態B2下之光學元件。
在圖14及圖15中示出之光學元件包括大體呈板狀的基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面3以及建構為出光面的第二大表面4，以及包含數個嵌入基板S的具有縱側及窄側的層片狀流體室，其在第一大表面3與第二大表面4之間延伸，其中，該等窄側係佈置在大表面3、4之區域內，且該等縱側將此等窄側連接。該等腔室或流體室係經液體F填充，其中，該液體包含至多50體積百分比、較佳至多20體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子P，該等粒子將一或數個波長或波長範圍之光吸收。應根據粒子之量限制層片之高度，即限制為腔室高度之50%或20%。然而，過高的粒子濃度會造成可切換性因不穩定效應及屏蔽效應而降低。在流體室R之一或數側上，在基板S中呈平面狀地建構有電磁切換構件2。在接通狀態下，此等切換構件產生一在流體室R中起作用的電磁場，故粒子P在液體F中運動。如此一來，該光學元件之針對經粒子P吸收之波長或波長範圍之光的角度相關的透射率發生變化，該光以一定角度透過入光面3進入基板S，從而入射至流體室R。
板狀基板S之第一與第二大表面3、4較佳相互平行。然而，在特殊的技術方案中，例如在期望實現光學元件之特殊的角度相關的透射率的情況下，該等大表面亦可不平行，例如以互成定義的至多20度角度的方式呈楔形佈置。
自觀察者視角視之，板狀基板S之建構為入光面的第一大表面3通常位於基板S之背側上，並且視光學元件之使用場合而定例如與影像再顯裝置(在圖中用符號1表示)、光源或空氣體積鄰接。在此情形下，光自後述物體透過述及的入光面3進入基板。
在本實施例中，具有在第一大表面3與第二大表面4之間延伸之縱側及窄側的層片狀流體室R呈長方體狀並且平行於大表面3、4。相應地，剩餘的端側則為既不充當窄側亦不充當縱側的兩個表面。顯而易見地，流體室R至少部分地在基板S之一或兩個大表面3及/或4上伸出，如圖14及圖15所示。發生可電泳或磁泳運動之粒子P對光的吸收的一或數個波長或者波長範圍在此處於可見光譜內，並且大體將此可見光譜完全覆蓋。
如圖14及圖15所示，在基板S中呈平面狀建構在流體室R之一或數側上的電磁切換構件2例如佈置在相應的流體室R的窄側上。如同在前文中已多次述及的那般，粒子P例如可為奈米粒子、量子點及/或染料。例如可將摻入有10體積百分比的鐵磁流體及電解質的水用作液體。
此外，粒子P係帶電，且電磁切換構件2係建構為用於產生靜態或動態電場的電極，使得粒子P在電場中在液體F中運動。在此情形下，對應的電力線例如在流體室R的中心處平行，並且在邊緣處方呈現出不平行性。
藉由例如建構為透明電極的電磁切換構件2以及控制電路，定義至少兩個工作狀態，其中，角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。這適用於相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片狀流體室R之縱向延伸的方向上測得之超過30°(亦可改變此角度，例如10°、20°或25°)的角度範圍。在此，該縱向延伸係透過每個流體室R之兩個端側之面中心點之連接直線定義。對於工作狀態B1而言透過切換構件2產生靜態電場，從而使粒子P運動，而對於工作狀態B2而言則不施加電場，以便透過漫射將粒子P分佈在流體室R內。
在此技術方案之進一步的較佳方案中，在第一工作狀態B1下，粒子P中之超過70%係因靜態電場而定位在流體室R1、R2等之側面上之建構有電磁切換構件2的區域內，以及，在第二工作狀態B2下，其中切換構件2係以不存在靜態電磁場、但或存在隨時間交變之電磁場的方式配置，粒子P中之超過50%(主要因漫射及/或交變電磁場)大體均勻地分佈在流體室R中，使得角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%並且在第二工作狀態B2下低於5%。這又適用於相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片狀流體室之縱向延伸的方向上測得之超過30°(亦可改變此角度，例如10°、20°或25°)的角度範圍。因此，不同工作狀態B1、B2等的區別特別是在於：粒子P在流體室中之局部濃度及定位發生改變，故透射特性因透過粒子進行的吸收而發生改變。
較佳地，對於豎向地透過入光面入射至基板S的、處於可見波長範圍內的光而言，電磁切換構件2之透射率至少為50%，較佳超過80%。這也適用於所有其他技術方案。
該等電磁切換構件(以及流體室R)可進一步劃分成數個可獨立切換的節段，從而能夠局部地在第一工作狀態B1與第二工作狀態B2之間切換。局部的可切換性在此係指：並非同時在所有流體室中在工作狀態B1與B2之間切換，確切言之，在該光學元件上同時存在具有兩個工作狀態B1及B2的區域。例如在將該光學元件應用在螢幕前的情況下，針對從側面的超過30度的視角，若期望顯示的影像內容中的一部分可見且另一部分不可見，則較佳採用上述方案。
在圖16中示出此種配置。此原理圖為根據第二備選方案的光學元件的俯視圖，其中，局部不同地啟用工作狀態B1及B2，且其中，流體室係相互平行佈置。其中，以淺色繪示的流體室R處於工作狀態B1下，以深色繪示的流體室處於工作狀態B2下。
該等流體室R可或是如圖16所示相互平行，或是如圖17所示呈柵格狀並包含交錯的區域。相應地形成光學元件之相對一個或兩個相互垂直的平面的角度相關的透射特性。圖17為本發明之根據第二備選方案的光學元件的俯視示意圖，其中，局部不同地啟用工作狀態B1及B2，且其中，流體室係呈柵格狀相互交錯佈置。其中，以淺色繪示的流體室R處於工作狀態B1下，以深色繪示的流體室處於工作狀態B2下。為了抑制莫耳干涉效應，流體室(R)或層片亦可非週期性佈置，即採用可變的相互距離。作為替代或補充方案，亦可採用少量經規則變形的腔室，例如彎曲的腔室或彎曲的層片。
亦可使用吸收特性及/或在電磁場中的輸運特性有區別的數個粒子類型。「輸運特性」特別是指粒子P在相應的電泳(場中輸運)過程中的特性。此方案尤其適用於奈米粒子：粒子類型的區別在此例如在於粒度及/或表面功能，即Zeta電位。在將量子點或染料用作粒子的情況下，並且當此等粒子會發出螢光時，較佳採用所謂之「淬滅劑」材料來避免螢光。
在通常情形下，使得流體室(特別是其縱側)大體平行於基板S之中垂線。但流體室R亦可相對該基板S之中垂線在-10°至+10°的角度範圍(「傾斜角」)內、視情況而定甚至在介於-30°與+30°之間的角度範圍內傾斜。此技術方案亦影響光學元件之透射率之角度相關性，特別是(但不僅是)在工作狀態B2下。透過述及的傾角或傾斜角，使得因粒子吸收及流體室內之粒子位置引發之角度相關的吸收以固定的偏移角傾斜，例如當在特別陡之角度下期望較小之透射率時。
舉例而言，該等層片狀的流體室R可在平行於基板S之主傳播方向的第一平面中具有約10 μm的寬度(一流體室R之縱側之間的距離)並且相互間隔50 μm(縱側與下一相鄰流體室R的下一相鄰的縱側之間的距離)。最後，該等層片狀的流體室R可具有約40μm的高度(窄側與窄側的距離)，該高度係在垂直於第一平面之第二平面中測得。
光學元件之(在前文及下文述及的)所有備選方案皆較佳透過一螢幕使用，該螢幕能夠在針對自由觀看模式的第一工作狀態B1下以及針對限制觀看模式的第二工作狀態B2下工作。除該光學元件以外，此種螢幕亦包括一自觀察者角度視之設於該光學元件後或設於光學元件前的影像再顯單元。該影像再顯單元1例如為OLED顯示器、LCD顯示器、SED顯示器、FED顯示器、微LED顯示器或VFD顯示器。由於該光學元件之效力與影像再顯單元1的類型無關，亦可使用任何其他類型的螢幕。此外，亦可如前文或下文所述，將光學元件應用在具有背照燈之影像再顯單元中，例如應用在LCD螢幕中。在此情形下，該光學元件較佳佈置在該影像再顯面板(即LCD面板)與背照燈之間，以便在針對自由觀看模式的第一工作狀態B1與針對限制觀看模式的第二工作狀態B2之間切換，因為背照燈之光因該光學元件一度聚焦(在工作狀態B2下)且一度不聚焦(在工作狀態B1下)。
影像再顯單元1所發出之光透過入光面(即大表面3)進入該光學元件，且視工作狀態而定，在該光學元件中影響該光之傳播，以便隨後透過大表面4將光重新自光學元件進一步傳播至一或數個觀察者。前文已結合圖10針對光學元件之第一備選方案描述過原理，該處的描述在此同樣適用。
此外需要說明的是，若在基板S中僅在流體室R之一個表面上建構電磁切換構件2，則此等切換構件能夠在流體室R中在接通狀態下產生一在流體室內起作用之電磁場，該電磁場類似於在所謂之IPS(「共平面切換(In Plane Switching )」)LCD面板中使用的電磁場。這亦適用於下文描述的備選方案。
圖18示出處於工作狀態B1下之根據第二備選方案之光學元件之第一變體。此變體包括大體呈板狀的基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面2以及建構為出光面的第二大表面以及數個嵌入基板S的流體室R，該等流體室分別具有一或數個表面。該等流體室R係經液體F填充，其中，該液體包含至多20體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子P，該等粒子將一或數個波長或波長範圍之光吸收。在流體室R之一或數個表面上，在基板S中呈平面狀地建構有電磁切換構件，其在流體室R中在接通狀態下產生一在流體室內起作用之電磁場，使得粒子P在液體中運動，故光學元件之針對經粒子P吸收之波長或波長範圍之光的透射率發生變化，其中，相對基板S之第二大表面之表面法線之方向，該透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。較佳地，述及之透射率自工作狀態B1下之高於80%變化至工作狀態B2下之低於10%，這能夠透過在本發明範圍內對應地選擇參數順利實現。
在此情形下，流體室R例如呈蜂房狀，並且大體將整個基板S填滿。在如圖18所示之工作狀態B1下，粒子P因施加的靜態電場而集中在切換構件2之電極上，故光學元件在豎直方向上之透射率達到最大值。在俯視圖中視之，此光學元件與如圖12及13所示之具有相同類型工作狀態的光學元件相同，區別在於：在此設有流體室。
此光學元件特別是也可用於：就透射率對豎向的光通過(但與此相結合亦可對並非豎向的光通過)進行控制。一使用場合例如為：將乘用車中之玻璃完全或部分地調暗，從而視情況而定避免駕駛者遭遇眩光。
下面對根據第三及第四備選方案之光學元件的技術方案進行描述。為此，圖19為用於應用在根據第三備選方案之光學元件中的兩個不同的粒子類型的原理圖。該等粒子類型一方面包括第一粒子類型的第一粒子PA ，其將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光吸收。該等粒子類型還包括第二粒子類型的第二粒子PB ，其將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射，其中，兩個類型之若干粒子較佳處於(在此透過圓表示之)一包封內。
圖20結合第四備選方案示出所謂之雙面粒子之第一較佳技術方案的原理圖。此等雙面粒子至少包含具有第一結構P1 的第一區域，以及有所不同的具有第二結構P2 的第二區域，其中，第一結構P1 將一或數個波長或者波長範圍之光吸收，且第二結構P2 將一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射。
圖21結合第四備選方案示出雙面粒子之第二技術方案的原理圖，其中第二區域遠大於第一區域。圖22亦結合第四備選方案示出雙面粒子之第三技術方案的原理圖，其中確切言之有三個區域，其中，兩個具有第一結構P1 的相同的第一區域係透過一具有第二結構P2 的第二區域分隔開。亦可採用其他技術方案，例如包含具有第三結構P3 的第三區域，該第三結構又具有其他光學特性(例如較P2 有所減小的散射或反射)。
圖23為根據第三或第四備選方案之光學元件的第一技術方案在工作狀態B1下的剖視示意圖，且圖24為同一光學元件在工作狀態B2下的示意圖。其中該等圓若非表示經第一及第二類型之粒子填充的包封，便是表示雙面粒子。該光學元件包括大體呈板狀的基板S，該基板包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，以及包含數個嵌入基板S的腔室R，依據其尺寸，該等腔室若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片。每個層片皆具有在第一大表面與第二大表面之間延伸的縱側及窄側，其中，每個層片之窄側皆佈置在該等大表面之區域內，且該等縱側將此等窄側連接。腔室R係經液體或框架基質F填充，其中，該液體或框架基質F包含至多95體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子P。
在第三備選方案之第一技術方案中，該等粒子至少包括第一粒子類型之第一粒子PA ，其將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光吸收，以及第二粒子類型之第二粒子PB ，其將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射。若僅設有該二粒子類型中的一種，則在第三備選方案之第二技術方案中，液體或框架基質F自身若非充當第一粒子PA 便是充當第二粒子PB 。在此情形下，粒子P僅包括不透過液體或框架基質F實現的另一粒子PB 或PA 。
在第四備選方案中，粒子P係建構為雙面粒子，並且至少包含具有第一結構P1 的第一區域，以及有所不同的具有第二結構P2 的第二區域，其中，第一結構P1 將一或數個波長或者波長範圍之光吸收，且第二結構P2 將一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射。
根據第三或第四備選方案之光學元件還包括在基板S中呈平面狀建構在層片之一或數側上的電磁切換構件，其在接通狀態下產生一在層片中起作用的電磁場，使得粒子P在液體或框架基質F中運動，故光學元件之針對經粒子P吸收之波長或波長範圍之光的角度相關的透射率發生變化，該光以一定角度透過入光面進入基板S，從而入射至層片。
為簡單起見，下文就圖23至圖26所作的所有闡釋皆以根據圖20的雙面粒子方案為出發點，儘管構件-作用關係同樣適用於採用粒子PA 及PB 的技術方案。
在如圖24所示之第二工作狀態B2下，粒子P之第一結構P1 中之超過70%係定位在該等層片之縱側上並且面向縱側，且第二結構P2 背離縱側。在如圖23所示之第一工作狀態B1下，粒子P之第二結構P2 中之超過70%係定位在層片之縱側上並且面向縱側，且第一結構P1 背離縱側。在相對基板S之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下因第二結構P2 之作用而高於60%，並且在第二工作狀態B2下因第一結構P1 之作用而低於5%。
該光學元件在其頂側及底側(其對應大表面)上配設有適合的充當電磁切換構件的電極E1 、E2 、E3 、E4 等(僅繪示及標記出其中的一部分)。在基板中呈平面狀建構在腔室之一或數側上的電磁切換構件例如佈置在相應的腔室的窄側上。對比圖23與圖24可以看出，前述電極在不同的工作狀態下以不同的方式接通或極化，從而實現雙面粒子之運動(旋轉)。該等電磁切換構件可如腔室那般劃分成數個可獨立切換的節段，從而能夠局部地在第一工作狀態B1與第二工作狀態B2之間切換。結合圖16及圖17所作的描述在此同樣適用，包括涉及層片之佈局及腔室之傾斜的內容。述及的電極E、E1 、E2 等可平行於基板S之第一大表面、垂直於該大表面、或以與該大表面互成定義的角度的方式佈置。
對於在前文及下文描述之技術方案而言，粒子P或是帶電，且電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態電場的電極，或者，粒子P具備順磁性，且電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態磁場的電磁層，藉此，電磁粒子P在電場或磁場中在液體中運動。在施加均勻的電場的情況下，對應的電力線例如在流體室R的中心處平行，並且在邊緣處方呈現出不平行性。
圖25及圖26為根據第三或第四備選方案之光學元件之第二技術方案的剖視原理圖，其中圖25示出工作狀態B1，且圖26示出工作狀態B2。其中，在如圖25所示之第一工作狀態B1下，粒子P之第一結構P1 中之超過70%係定位在該等層片之窄側上並且面向窄側，且第二結構P2 背離窄側。在如圖26所示之第二工作狀態B2下，粒子P之第二結構P2 中之超過70%係定位在該等層片之窄側上並且面向窄側，而第一結構P1 背離窄側。在相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於5%。在此亦設有充當電磁切換構件的電極E。前文已結合圖10對該光學元件之作用進行過描述。
藉由電磁切換構件以及控制電路定義至少兩個工作狀態，其中，角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。這適用於相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片狀(流體)腔室之縱向延伸的方向上測得的較佳+/-30°至+/-90°的角度範圍(即自-90°至-30°，且同時自+30°至+90°，但不包括介於-30°與+30°之間的角度範圍)。亦可改變該角度範圍，且作為+/-30°的替代亦可採用自+/-10°至+/-90°、自+/-20°至+/-90°、自+/-45°至+/-90°或自+/-25°至+/-90°。縱向延伸在此係透過每個流體室之兩個端側之面中心點之連接直線定義。
發生可電泳或磁泳運動之粒子PA 或雙面粒子之結構P1 對光的吸收的一或數個波長或者波長範圍較佳處於可見光譜內，並且尤佳將此可見光譜完全覆蓋。但出於特殊目的，該一或數個波長或者波長範圍亦可處於可見光譜外，例如針對測量技術需要影響UV光或IR光時。前文特別是就基板之性質及幾何形狀以及入光面及出光面之位置已進行的敍述在此同樣適用。
粒子P較佳包括第一粒子PA 及/或第二粒子PB ，其係嵌入位置固定的包封，該等包封係定位在腔室R之邊緣面上或構成腔室R，或者，粒子P係建構為雙面粒子，其以位置固定的方式定位在腔室R之邊緣面上，但可自由旋轉。在粒子P包括第一粒子PA 及/或第二粒子PB 的情況下，第一粒子PA 及第二粒子PB 能夠實施沿電場或磁場的平移運動。在粒子(P)替代性地建構為雙面粒子的情況下，該運動較佳為圍繞一給定的軸線的旋轉運動，該軸線平行於層片之縱側或窄側。
該等具有在第一大表面與第二大表面之間延伸之縱側及窄側的呈層片狀的腔室例如可平行於該等大表面，並且在最簡單的情形下呈長方體狀。但亦可採用梯形的或彎曲的(例如呈弧形的)窄側。在採用(非立方形的)長方體形狀的情況下，窄側為面積小於縱側的長條形側面，而縱側通常具有流體室之所有六個表面中最大的面積。該等窄側通常平行於基板之大表面(或僅下文還將描述之傾斜角除外)佈置，而該等縱側則垂直於基板之大表面(或僅該傾斜角除外)佈置。相應地，剩餘的端側則為既不充當窄側亦不充當縱側的兩個表面。明確的是，該等腔室亦可至少部分地在該基板之一或兩個大表面上伸出。舉例而言，該等層片狀的流體室可在平行於基板之主傳播方向的第一平面中具有介於2 μm與30 μm之間的寬度(一流體室之縱側之間的距離)並且相互間隔最小10 μm、最大150 μm(縱側與下一相鄰流體室的下一相鄰的縱側之間的距離)。最後，該等層片狀的流體室R可具有最小10μm且最大300 μm的高度(窄側與窄側的距離)，該高度係在垂直於第一平面之第二平面中測得。
較佳地，該等腔室係經框架基質F填充，該框架基質係建構為聚合物基質、特別是凝膠基質。此種聚合物基質具有特徵性的網目尺寸。基於此網目尺寸，較小之粒子P在運動過程中感受到的「阻力」小於較大之粒子P，故較小之粒子與較大之粒子P的運動速度有所不同。在將粒子建構為第一類型之第一粒子PA 以及第二類型之第二粒子PB 的情況下，上述方案有助於控制切換時間以及加快粒子P之均勻分佈；但對於包封及雙面粒子而言則無關緊要。另一方面，此種聚合物基質之優點在於：其較高程度地抑制漫射，故粒子P不自行運動，這有助於包封。但凡腔室經液體填充，就具散射作用的粒子P而言便需要相對液體F的折射率對比度。
在粒子P包括第一粒子PA 及/或第二粒子PB 的情況下，第一粒子PA 例如建構為奈米粒子、量子點及/或染料，其具有最大200 nm、較佳最大50 nm、尤佳最大20 nm的空間伸展。第二粒子PB 係建構為透明或具反射作用的、具有介於5 nm與5000 nm之間的直徑的球體。在此，該等第一粒子PA 例如可建構為BPQDs(黑磷量子點(Black Phosphorus Quantum Dots ))、硫化鉛(PbS)、CdTeSeS類型Ⅱ量子點、偶氮染料，以及/或者建構為較佳由CrO(特別是氧化鉻(Ⅳ))或Fe2 O3 構成之金屬氧化物粒子，並且具有自2 nm至50 nm的尺寸。
在其他方案中，粒子P係建構為具有球狀表面的雙面粒子，其中分別透過球狀表面之半球構成該第一區域與該第二區域。在此情形下，粒子P係建構為微粒子，並且具有最大200 μm、較佳最大50 μm、尤佳最大20 μm的空間伸展。特定言之，該等雙面粒子亦可由透明的材料，較佳由聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成，以及，該等半球中之一者為了實現電泳特性而包覆有金屬層或金屬奈米粒子層。
此外可採用以下方案：該等雙面粒子由透明的材料，較佳由聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成，以及，該等半球中之一者為了實現磁泳特性而包覆有鐵磁性及具吸收作用的金屬或金屬氧化物層或者鐵磁性奈米粒子層、較佳包覆有Fe2 O3 奈米粒子，以及，另一半包覆有反射層、較佳為銀層或鋁層，或包覆有白色層。
如前所述，球狀雙面粒子之主要特徵在於具有兩個半球，該等半球具有相互不同的物理特性。第一半球應將入射光散射或反射，另一半球應將入射光吸收。如此一來，該將光吸收之第一半球在一定程度上實現第一類型之第一粒子PA 的特性，以及，將光散射/反射的半球在一定程度上實現第二類型之第二粒子PB 的特性。
適於應用在光學元件中之雙面粒子例如可建構為：a) 包含起吸收作用的半球的透明球體(聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽)或散射型球體，b) 包含起反射作用的半球的彩色或黑色球體，以及 c) 包含一起反射作用的半球以及一起吸收作用的半球的球體。散射型球體例如藉由聚苯乙烯球體中之TiO奈米粒子或聚苯乙烯球體中之二氧化矽奈米粒子實現。一般而言，可採用任何匹配的將白色散射或反射的材料。嵌入之奈米粒子相對粒子之球體材料的折射率對比度使得透明球體之散射特性增強。作為替代方案，亦可採用針對粒子P的彩色或黑色球體，其例如經聚苯乙烯填充，包含起吸收作用的奈米粒子、量子點或染料。針對粒子PA 的示例在此亦適用。亦可採用具有鐵磁特性的氧化鉻(Ⅳ)球體。如針對第二類型之第二粒子PB 描述的那般，例如可藉由由鋁、鉻、銀或其他金屬構成之薄膜或奈米粒子實現該起反射作用的半球。針對起吸收作用的半球，例如可如針對PB 描述的那般採用充當薄膜或奈米粒子的碳、氧化鉻(Ⅳ)、Fe2 O3 。
電泳特性由表面之特性決定。如同前文結合粒子技術方案描述的那般，例如可透過表面功能化(較佳透過高Zeta電位)改善或控制此等特性。為了使雙面粒子具備磁泳特性，或是需要球體自身(即球體之材料)具備磁泳特性，或是需要該等半球中之一者(確切言之為此半球中之表面塗層)具備磁泳特性。磁性材料例如為鎳、鐵或氧化鉻(Ⅳ)。在選擇材料時需要保證球體之磁偶極子的永久性，從而針對性地使雙面粒子旋轉。例如藉由鐵磁性雙面粒子實現此點。在正常情況下，該等雙面粒子之直徑大於200 nm，且施覆之層之厚度大於10 nm，但亦可高於或低於此等值。
藉由該光學元件之前述實施方案能夠以角度相關的方式(以及可選豎向地)影響透射率，其中，該光學元件能夠在至少兩個工作狀態之間切換。該光學元件之實施成本低廉，並可廣泛地配合各種螢幕類型使用，從而實現在防窺視觀看模式與自由觀看模式之間的切換，其中，大體不降低此種螢幕之解析度。
在與影像再顯裝置配合的情況下，前述光學元件可應用於任何顯示及/或輸入機密資料的情形，如PIN輸入、自動取款機或支付終端上之資料顯示、密碼輸入或在行動式裝置上讀取電子郵件。如上文所述，亦可將該光學元件應用在乘用車中。此外，可將該光學元件與用於宣傳目的的影像再顯裝置配合使用，例如在需要特定廣告僅為特定身高之人可見，而其他廣告則為所有人可見的情況下。
1:影像再顯裝置 2:電磁切換構件 3:第一大表面，入光面 4:第二大表面 B1:第一工作狀態 B2:第二工作狀態 B3:工作狀態 E:電極 E1:電極 E2:電極 EPN:電極 F:液體，框架基質 FS :凝膠基質 K:腔室 M:不透明的材料 P:粒子 P1 :第一結構 P2 :第二結構 P3 :第三結構 PA :第一類型之第一粒子 PB :第二類型之第二粒子 PC :其他粒子 R:流體室 S:基板
下面參照亦揭示本發明之實質特徵的附圖，結合實施例對本發明進行詳細說明。此等實施例僅用於闡釋，而不構成限制。例如，對包含數個元件或組件的實施例的描述並不意味著所有此等元件或組件皆不可或缺。確切言之，其他實施例亦可包含替代性的元件及組件、有所減少的元件或組件、或者額外的元件或組件。在未另作說明的情況下，可將不同實施例之元件或組件相互組合。針對實施例中之一者描述的變更及變體亦可應用於其他實施例。為了避免重複，不同附圖中之相同或彼此對應的元件係用相同的符號表示，並且不再贅述。其中：
圖1為根據第一備選方案之第一技術方案的光學元件在工作狀態B1下的原理圖，
圖2為根據第一備選方案之第一技術方案的光學元件在工作狀態B2下的原理圖，
圖3為根據第一備選方案之第二技術方案的光學元件在工作狀態B2下的原理圖，
圖4為根據第一備選方案之第二技術方案的光學元件在工作狀態B1下在第一方案中的原理圖，
圖5為根據第一備選方案之第二技術方案的光學元件在工作狀態B1下在第二方案中的原理圖，
圖6為根據第一備選方案之第三技術方案的光學元件在工作狀態B1下的原理圖，
圖7為根據第一備選方案之第三技術方案的光學元件在工作狀態B2下的原理圖，
圖8為根據第一備選方案之第一變體的光學元件在工作狀態B1下的原理圖，
圖9為根據第一備選方案之第一變體的光學元件在工作狀態B2下的原理圖，
圖10為就透過不同角度之透射而言，根據第一備選方案及其變體之光學元件在兩個工作狀態B1及B2下的例示性作用的原理圖，
圖11為根據第一備選方案之第二變體的光學元件的剖視原理圖，
圖12為圖11中之光學元件的俯視原理圖，其中，此光學元件處於工作狀態B1下，
圖13為圖11中之光學元件的俯視原理圖，其中，此光學元件處於工作狀態B2下，
圖14為根據第二備選方案的光學元件在工作狀態B1下的原理圖，
圖15為圖14中之根據第二備選方案的光學元件在工作狀態B2下的原理圖，
圖16為圖14中之光學元件的俯視原理圖，其中，局部不同地啟用兩個工作狀態B1及B2，且其中，流體室係相互平行地佈置，
圖17為圖14中之光學元件的俯視原理圖，其中，局部不同地啟用兩個工作狀態B1及B2，且其中，流體室係相互交錯地佈置，
圖18為根據第二備選方案之第一變體的光學元件的剖視原理圖，
圖19結合光學元件之第三備選方案示出一包封內之兩個不同的粒子類型的原理圖，
圖20結合光學元件之第四備選方案示出雙面粒子之第一技術方案，
圖21結合光學元件之第四備選方案示出雙面粒子之第二技術方案，
圖22結合光學元件之第四備選方案示出雙面粒子之第三技術方案，
圖23為根據第三或第四備選方案之光學元件的第一技術方案在工作狀態B1下的剖視示意圖，
圖24為根據第三或第四備選方案之光學元件的第一技術方案在工作狀態B2下的剖視示意圖，
圖25為根據第三或第四備選方案之光學元件的第二技術方案在工作狀態B1下的剖視示意圖，以及
圖26為根據第三或第四備選方案之光學元件的第二技術方案在工作狀態B2下的剖視示意圖。

Claims (38)

  1. 一種光學元件，包括- 大體呈板狀的基板(S)，包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，- 液體或框架基質(F)，其佈置在該第一大表面與第二大表面之間並且包含可電泳或磁泳運動之粒子(P)，該等粒子與一或數個波長或者波長範圍之光交互作用，- 在該基板(S)中呈平面狀建構在一或兩個大表面上以及/或者建構在該等大表面之間的電磁切換構件，其在接通狀態下產生電磁場，使得該等粒子(P)在該液體或框架基質(F)中運動，故該光學元件之針對一定波長或波長範圍之透過入光面進入基板(S)之光的角度相關的透射率因與粒子(P)的交互作用而發生變化，- 其中，在第一備選方案中，該等粒子(P)將述及之波長或波長範圍的光吸收或散射，該液體或框架基質(F)包含至多60體積百分比的粒子(P)，以及，該電磁場係在該等大表面之間起作用，或者- 在第二、第三及第四備選方案中，該光學元件包括數個嵌入基板(S)的腔室，依據其尺寸，該等腔室若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片，其中，該等層片在第一大表面與第二大表面之間延伸且每個層片皆具有縱側及窄側，其中，每個層片之窄側係佈置在該等大表面之區域內，且該等縱側將此等窄側連接，其中- 在該第二備選方案中，粒子(P)將述及之波長或波長範圍的以一定角度透過入光面進入基板(S)且進而入射至建構為流體室(R)之腔室的光吸 收或散射，該等腔室單獨地形成層片並且經液體(F)填充，其中，液體(F)包含至多50體積百分比的粒子(P)，以及，該等電磁切換構件在接通狀態下產生一在腔室中起作用的電磁場，或者- 在該第三備選方案中，該將腔室填充的液體或框架基質(F)包含至多95體積百分比的粒子(P)，該等粒子(P)至少包括第一類型之第一粒子(PA)，其將述及之波長或波長範圍的光吸收，以及/或者包括第二類型之第二粒子(PB)，其將述及之波長範圍的光反射及/或散射，其中，在僅存在一個粒子類型(PA，PB)的情況下，液體或框架基質(F)充當另一粒子類型(PB，PA)，故該光學元件之針對述及之波長的以一定角度透過入光面進入基板(S)且進而入射至層片的光的角度相關的透射率發生變化，或者- 在該第四備選方案中，該將腔室填充的液體或框架基質(F)包含至多95體積百分比的粒子(P)，該等粒子(P)係建構為雙面粒子並且至少包含具有第一結構(P1)的第一區域以及有所不同的具有第二結構(P2)的第二區域，其中，該等第一結構(P1)將述及之波長或波長範圍的光吸收，且該等第二結構(P2)將述及之波長或波長範圍的光反射及/或散射，故該光學元件之針對述及之波長的以一定角度透過入光面進入基板(S)且進而入射至層片的光的角度相關的透射率發生變化。
  2. 如請求項1之光學元件，其為包含框架基質的光學元件，該框架基質係建構為聚合物基質。
  3. 如請求項1或2之光學元件，其中，根據第一、第二或第三備選方案，根據第一或第二備選方案之粒子(P)以及根據第三備選方案之第一類型之第一粒子(PA)係建構為奈米粒子、量子點及/或染料，並且 具有最大200nm的空間伸展。
  4. 如請求項3之光學元件，其中，根據第三備選方案，該等第二類型之第二粒子(PB)係建構為直徑介於5nm與5000nm之間的透明或具反射特性的球體。
  5. 如請求項3之光學元件，其中，該等粒子(P)或第一類型之粒子(PA)係建構為BPQDs(黑磷量子點(Black Phosphorus Quantum Dots))、硫化鉛(PbS)、CdTeSeS量子點、偶氮染料，以及/或者建構為金屬氧化物粒子，並且具有自2nm至50nm的尺寸。
  6. 如請求項3之光學元件，其中，該等粒子(P)係建構為順磁體，其中，該主體或是塗佈有相對磁導率大於10的順磁或超順磁奈米粒子，或者，該基底材料摻雜有該等奈米粒子。
  7. 如請求項6之光學元件，其中，該順磁體係建構為由具有介於0.5與2之間之相對磁導率的順磁或反磁基底材料構成之直徑至少為100nm的球體。
  8. 如請求項1或2之光學元件，其中，根據第三備選方案，該等第一類型之第一粒子(PA)以及第二類型之第二粒子(PB)係嵌入位置固定的包封，該等包封係定位在腔室之邊緣面上或構成腔室。
  9. 如請求項1或2之光學元件，其中，根據第四備選方案，該等粒子係位置固定地定位在該等腔室之邊緣面上。
  10. 如請求項1之光學元件，其中，根據第四備選方案，該等粒子(P)配設有球狀表面，其中，分別透過該球狀表面之半球構成該第一區域與該第二區域。
  11. 如請求項10之光學元件，其中，該等粒子(P)係建構為微粒子，並且具有最大200μm的空間伸展。
  12. 如請求項10或11之光學元件，其中，該等粒子(P)係由透明的材料構成，以及，該等半球中之一者為了實現電泳特性而包覆有金屬層或金屬奈米粒子層。
  13. 如請求項10或11之光學元件，其中，該等粒子(P)係由透明的材料構成，以及，該等半球中之一者為了實現磁泳特性而包覆有鐵磁性及具吸收作用的金屬層或金屬氧化物層或鐵磁性奈米粒子層，以及，該另一半包覆有反射層，或包覆有白色層。
  14. 如請求項12之光學元件，其中，該等粒子(P)之直徑大於200nm，以及，施覆之層的厚度大於10nm。
  15. 如請求項1之光學元件，其中，該等粒子(P)帶電，且該等電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態電場的電極，或者，粒子(P)具有磁性，且電磁切換構件建構為用於產生靜態或動態磁場的導電層，藉此，電泳或磁泳粒子(P)在電場或磁場中在液體或框架基質(F)中運動。
  16. 如請求項15之光學元件，其中，根據第三備選方案，該等第一粒子(PA)以及該等第二粒子(PB)實施沿電場或磁場的平移運動。
  17. 如請求項15之光學元件，其中，根據第四備選方案，該運動為圍繞一給定的軸線的旋轉運動，該軸線平行於該等層片之縱側或窄側。
  18. 如請求項1之光學元件，其中，根據該等粒子(P)之位置，藉由該等電磁切換構件以及一控制電路定義至少兩個工作狀態，其中， 相對該基板之第二大表面之表面法線，以及在存在層片的情況下在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之自超過30°至90°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。
  19. 如請求項18之光學元件，其中，根據第一備選方案，該等電磁切換構件之第一部分係建構為位於第一及/或第二大表面上之平面狀電極E1，以及，該等電磁切換構件之第二部分係建構為位於第一與第二大表面之間的形式為層片的電極E2，其中，該等層片與第一或第二大表面之表面法線互成介於0°與30°之間的角度，以及，在第一工作狀態B1下，該等粒子(P)中之超過70%係定位在電極E1上，且在第二工作狀態B2下，粒子(P)中之超過70%係定位在電極E2上或靠近該等電極，故在圍繞該基板之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於10%。
  20. 如請求項18之光學元件，其中，根據第一備選方案，所有電磁切換構件皆建構為位於該第一及第二大表面上之具有可在正負之間反轉的極性的平面狀電極EPN，以及，在第一工作狀態B1下，位於第一大表面上之電極EPN具有正極性，且位於第二大表面上之電極EPN具有負極性，或者採用相反的方案，故粒子(P)中之超過70%與電極EPN的距離皆不超出液體或基質(F)之厚度之最多四分之一，以及/或者以彌散分佈的方式在液體或框架基質(F)中定位，以及，在第二工作狀態B2下，沿第一或第二大表面之表面法線視之，位於第一大表面上之具有負極性 的電極EPN與位於第二大表面上之具有負極性的電極EPN相對，且位於第一大表面上之具有正極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有正極性的電極EPN相對，其中，沿較佳方向，在兩個具有正極性之電極EPN之間在該等大表面中之每一個上皆設有一具有負極性之電極EPN，並且在兩個具有負極性之電極EPN之間設有一正電極EPN，故粒子(P)中之超過70%定位在極性相同之電極EPN之間，因此，在圍繞基板之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%並且在第二工作狀態B2下低於5%。
  21. 如請求項18之光學元件，其中，根據第一備選方案，- 除該等粒子(P)以外，在該液體或框架基質(F)中還包含其他粒子(PC)，其中，該等其他粒子(PC)將一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射及/或透射，- 所有電磁切換構件皆建構為位於第一及第二大表面上之具有可在正負之間反轉之極性的平面狀電極EPN，其中，沿第一或第二大表面之表面法線視之，位於第一大表面上之具有負極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有負極性的電極EPN相對，且位於第一大表面上之具有正極性的電極EPN與位於第二大表面上之具有正極性的電極EPN相對，且其中，但凡在兩個具有正極性之電極EPN或兩個具有負極性之電極EPN之間未設無電極的空位，便沿較佳方向在兩個具有正極性之電極EPN之間在該等大表面中之每一個上皆設有一具有負極性之電極EPN，並且在兩個具有負極性之電極EPN之間設有一正電極EPN，其中，該等空位係週期性佈置， - 該等粒子(P)具有其中一電荷極性，且該等其他粒子(PC)具有另一電荷極性，- 在兩個工作狀態B1及B2下，粒子(P)中之超過70%係定位在具有正極性之電極EPN之間，以及，與此互補地，該等其他粒子(PC)中之超過70%係定位在具有負極性之電極EPN之間，或者採用相反的方案，且其中，在第一工作狀態B1下，該等其他粒子(PC)係定位在分別與一空位鄰接的極性相同的電極之間，以及，在第二工作狀態B2下，該等粒子(P)係定位在分別與一空位鄰接的極性相同的電極之間，- 因此，在圍繞基板之第二大表面之表面法線的超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%並且在第二工作狀態B2下低於5%。
  22. 如請求項21之光學元件，其中，該等將光散射的、待電泳運動之其他粒子(PC)由粒度介於20nm與10μm之間的聚苯乙烯、三聚氰胺樹脂或二氧化矽構成，以及/或者，該等將光反射的其他粒子(PC)係建構為粒度介於10nm與50nm之間的銀奈米粒子。
  23. 如請求項21或22之光學元件，其中，該等將光散射的、待磁泳運動之其他粒子(PC)具備順磁性。
  24. 如請求項23之光學元件，其中，該等將光散射的、待磁泳運動之其他粒子係摻雜及/或塗佈有可磁化材料構成的奈米粒子。
  25. 如請求項21或22之光學元件，其中，作為該等其他粒子(PC)的替代，在導光體中建構有呈層片狀佈置的層片形腔室，其包含將光散射的凝膠基質(FS)，該等粒子(P)根據工作狀態在該凝膠基質中運 動。
  26. 如請求項18之光學元件，其中，根據第二備選方案，在第一工作狀態B1下，該等粒子(P)中之超過70%係定位在該等流體室(R)之側面上之建構有該等電磁切換構件的區域內，以及，在第二工作狀態B2下，其中切換構件係以不存在靜態電磁場、但或存在交變電磁場的方式配置，粒子(P)中之超過50%大體均勻地分佈在流體室(R)中，故在相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片狀流體室(R)之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%並且在第二工作狀態B2下低於5%。
  27. 如請求項18之光學元件，其中，根據第三或第四備選方案，在第二工作狀態B2下，該等第一粒子(PA)中或該等粒子(P)之第一結構(P1)中之超過70%係定位在該等層片之縱側上，其中，就第一結構(P1)而言，該等結構係面向縱側，且第二結構(P2)背離縱側，以及，在第一工作狀態B1下，該等第二粒子(PB)中或該等粒子(P)之第二結構(P2)中之超過70%係定位在該等層片之縱側上，其中，就第二結構(P2)而言，該等結構係面向縱側，且第一結構(P1)背離縱側，因此，在相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於5%。
  28. 如請求項18之光學元件，其中，根據第三或第四備選方案，在第一工作狀態B1下，該等第一粒子(PA)中或該等粒子(P)之第一結構(P1)中之超過70%係定位在該等層片之窄側上，其中，就第一結構(P1) 而言，該等結構係面向窄側，且第二結構(P2)背離窄側，以及，在第二工作狀態B2下，該等第二粒子(PB)中或該等粒子(P)之第二結構(P2)中之超過70%係定位在該等層片之窄側上，其中，就第二結構(P2)而言，該等結構係面向窄側，且第一結構(P1)背離窄側，因此，在相對基板之第二大表面之表面法線的以及在垂直於層片之縱向延伸的方向上測得之超過30°的角度範圍內，該角度相關的透射率在第一工作狀態B1下高於60%，並且在第二工作狀態B2下低於5%。
  29. 如請求項18之光學元件，其中，該等電磁切換構件係劃分成數個可獨立切換的節段，從而能夠局部地在第一工作狀態B1與第二工作狀態B2之間切換。
  30. 如請求項1之光學元件，其中，對於豎向透過入光面入射至基板(S)的、處於為人眼可見之波長範圍內的光而言，該等電磁切換構件之透射率為至少50%。
  31. 如請求項1之光學元件，其中，在該液體中或在該框架基質(F)中設有數個粒子類型，其吸收特性以及/或者在電磁場中之輸運特性有所不同。
  32. 如請求項1之光學元件，其中，根據第二、第三或第四備選方案，該等層片若非相互平行，便是呈柵格狀並包含交錯的區域。
  33. 如請求項1之光學元件，其中，根據第二、第三或第四備選方案，該等層片係相對該基板S之中垂線在自-30°至+30°或自-10°至+10°的角度範圍內傾斜。
  34. 一種光學元件，包括 - 大體呈板狀的基板(S)，包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，- 數個嵌入該基板(S)的腔室，依據其尺寸，該等腔室若非單獨地形成層片便是組合成組，其中，每個組皆形成一層片，且每個層片皆具有在第一大表面與第二大表面之間延伸的縱側及窄側，其中，每個層片之窄側係佈置在該等大表面之區域內，且該等縱側將此等窄側連接，且其中，位於該等層片之間的空間包含至少一個不透明的材料(M)，- 液體或框架基質(F)，其將該等腔室(R)填充，其中，該液體或框架基質(F)包含至多50體積百分比的可電泳或磁泳運動之其他粒子(PC)，該等粒子將處於為人眼可見範圍內的一或數個波長或者波長範圍之光反射及/或散射，- 以及在基板(S)中呈平面狀建構在層片之窄側上的電磁切換構件，其在接通狀態下產生一在層片中起作用的電磁場，使得該等其他粒子(PC)在液體或框架基質F中運動，故該光學元件之針對經該等其他粒子(PC)反射及/或散射之波長或波長範圍之光的角度相關的透射率發生變化，該光以一定角度透過入光面進入基板(S)，從而入射至層片。
  35. 如請求項34之光學元件，其中，在第一工作狀態B1下，該等其他粒子(PC)中之至少70%係靠近該等層片之上窄側佈置，故因位於層片之間之不透明材料(M)而在傳播方向上受限的、透過入光側進入基板(S)並在層片內傳播的光在上窄側上被該等其他粒子(PC)沿數個方向散射及/或反射，以及，在第二狀態B2下，該等其他粒子(PC)中之至少70%係靠近層片之下窄側佈置，故透過入光側進入基板(S)之光因該等其 他粒子(PC)之作用而被散射及/或反射，但因位於層片之間之不透明材料(M)而在傳播方向上被限制。
  36. 一種光學元件，包括- 呈板狀的基板(S)，包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，- 液體或框架基質(F)，其佈置在該第一與第二大表面之間，並且包含至多60體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子(P)，其中，設有大量的粒子(P)，其將一或數個波長或者波長範圍之光吸收或散射，- 在該基板(S)中呈平面狀建構在一或兩個大表面上，以及/或者建構在該等大表面之間的電磁切換構件，其在接通狀態下產生一在該等大表面之間起作用的電磁場，使得粒子(P)在液體或框架基質(F)中運動，- 因此，該光學元件之針對經粒子(P)吸收之波長或波長範圍之光的透射率發生變化，其中，相對基板(S)之第二大表面之表面法線之方向，該透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。
  37. 一種光學元件，包括- 呈板狀的基板(S)，包含建構為入光面的第一大表面以及建構為出光面的第二大表面，- 數個嵌入該基板(S)的腔室(R)，分別包含一或數個表面，- 液體(F)，其將該等腔室(R)填充，其中，該液體包含至多20體積百分比的可電泳或磁泳運動之粒子(P)，該等粒子將一或數個波長或波長範圍之光吸收或散射， - 在基板(S)中呈平面狀地建構在腔室(R)之一或數個表面上的電磁切換構件，其在腔室(R)中在接通狀態下產生一在腔室(R)內起作用之電磁場，使得粒子(P)在液體中運動，故該光學元件之針對經粒子(P)吸收之波長或波長範圍之光的透射率發生變化，其中，相對基板(S)之第二大表面之表面法線之方向，該透射率在第一工作狀態B1下高於50%，並且在第二工作狀態B2下低於50%。
  38. 一種螢幕，其能夠在針對自由觀看模式的第一工作狀態B1下以及針對限制觀看模式的第二工作狀態B2下工作，包括至少一個請求項1至33中任一項之光學元件，以及自觀察者角度視之設於該至少一個光學元件後或設於該至少一個光學元件前的影像再顯單元。
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