特許 7083100 光線方向制御素子及びこれを用いた表示装置、照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-02

(45)【発行日】2022-06-10

(54)【発明の名称】光線方向制御素子及びこれを用いた表示装置、照明装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1676 20190101AFI20220603BHJP

   G02F 1/1675 20190101ALI20220603BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1676

G02F1/1675

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2017190770

(22)【出願日】2017-09-29

(65)【公開番号】P2019066621

(43)【公開日】2019-04-25

【審査請求日】2020-08-06

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】519380923

【氏名又は名称】天馬微電子有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】特許業務法人藤央特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼屋 倫基

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 幸浩

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１４１７４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０６２０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０００２２２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１２４１３０６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２００７－００００５５１（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１５－１／１９

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｇ０９Ｆ ９／００，９／３０－９／４６

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の透明基板と、
前記第１の透明基板に対向するように配置され、電極を備えていない第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面に配置された複数の第１の制御電極及び複数の第２の制御電極と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に配置された複数の光透過領域と、
各々が隣接する二つの前記光透過領域の間に配置された、特定の極性の電荷を帯び、かつ、遮光性の電気泳動粒子及び光透過性の分散剤からなる複数の電気泳動素子と、を有し、
前記複数の電気泳動素子は、それぞれが、個々に独立した直方体の領域内に配置され、
少なくとも一つの前記第１の制御電極の少なくとも一部と、少なくとも一つの前記第２の制御電極の少なくとも一部とが、それぞれ、前記各電気泳動素子の一部と重畳するように、前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極が配置され、
前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極は、それぞれ、前記光透過領域と前記電気泳動素子との境界に直交する方向を長手方向とする帯状に形成され、前記各第１の制御電極と前記各第２の制御電極とが交互に配置され、
前記各電気泳動素子は、前記各第１の制御電極に重畳する領域と前記各第２の制御電極に重畳する領域との間が、前記電気泳動粒子が移動可能に流通し、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間の電位差に応じて前記電気泳動粒子の分散状態が変化することによって、通過する光の出射方向の範囲が変化する、光線方向制御素子。

【請求項2】

請求項１に記載の光線方向制御素子において、
前記複数の第１の制御電極は、その長手方向のうち第１の方向の端において相互に連結するように形成され、
前記複数の第２の制御電極は、その長手方向のうち前記第１の方向の反対の第２の方向の端において相互に連結するように形成される、光線方向制御素子。

【請求項3】

請求項１に記載の光線方向制御素子において、
前記各第１の制御電極は、隣接する前記第２の制御電極に対向する辺が、前記隣接する第２の制御電極の方向に突出した複数の凸部、及び、前記隣接する第２の制御電極の反対の方向に後退した複数の凹部を有するように形成され、
前記各第２の制御電極は、隣接する前記第１の制御電極の前記複数の凸部に対応する複数の凹部、及び、前記隣接する第１の制御電極の前記凹部に対応する複数の凸部を有するように形成される、光線方向制御素子。

【請求項4】

第１の透明基板と、
前記第１の透明基板に対向するように配置され、電極を備えていない第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面に配置された複数の第１の制御電極及び複数の第２の制御電極と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に配置された複数の光透過領域と、
各々が隣接する二つの前記光透過領域の間に配置された、特定の極性の電荷を帯び、かつ、遮光性の電気泳動粒子及び光透過性の分散剤からなる複数の電気泳動素子と、を有し、
前記複数の電気泳動素子は、それぞれが、個々に独立した直方体の領域内に配置され、
少なくとも一つの前記第１の制御電極の少なくとも一部と、少なくとも一つの前記第２の制御電極の少なくとも一部とが、それぞれ、前記各電気泳動素子の一部と重畳するように、前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極が配置され、
前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極は、それぞれ、前記光透過領域と前記電気泳動素子との境界に平行な方向を長手方向とする帯状に形成され、前記各電気泳動素子の一部が一つの前記第１の制御電極の少なくとも一部と重畳し、前記各電気泳動素子の他の一部が一つの前記第２の制御電極の少なくとも一部と重畳するように配置され、
前記各電気泳動素子は、前記各第１の制御電極に重畳する領域と前記各第２の制御電極に重畳する領域との間が、前記電気泳動粒子が移動可能に流通し、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間の電位差に応じて前記電気泳動粒子の分散状態が変化することによって、通過する光の出射方向の範囲が変化する、光線方向制御素子。

【請求項5】

請求項４に記載の光線方向制御素子において、
前記複数の第１の制御電極は、その長手方向のうち第１の方向の端において相互に連結するように形成され、
前記複数の第２の制御電極は、その長手方向のうち前記第１の方向の反対の第２の方向の端において相互に連結するように形成される、光線方向制御素子。

【請求項6】

請求項１または４に記載の光線方向制御素子において、
前記光線方向制御素子は、前記光線方向制御素子の視野角を制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を広げるために、前記制御部が、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間に所定の電位差が生じるように前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極の電位を制御し、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を狭めるために、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極とが同電位になるように前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極の電位を制御する、光線方向制御素子。

【請求項7】

第１の透明基板と、
前記第１の透明基板に対向するように配置された第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面に配置された複数の第１の制御電極及び複数の第２の制御電極と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に配置された複数の光透過領域と、
各々が隣接する二つの前記光透過領域の間に配置された、特定の極性の電荷を帯び、かつ、遮光性の電気泳動粒子及び光透過性の分散剤からなる複数の電気泳動素子と、を有し、
前記複数の電気泳動素子は、それぞれ、直方体に形成され、
少なくとも一つの前記第１の制御電極の少なくとも一部と、少なくとも一つの前記第２の制御電極の少なくとも一部とが、それぞれ、前記各電気泳動素子の一部と重畳するように、前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極が配置され、
前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極は、それぞれ、前記光透過領域と前記電気泳動素子との境界に直交する方向を長手方向とする帯状に形成され、前記各第１の制御電極と前記各第２の制御電極とが交互に配置され、
前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間の電位差に応じて前記電気泳動粒子の分散状態が変化することによって、通過する光の出射方向の範囲が変化する、光線方向制御素子であって、
前記光線方向制御素子は、前記第２の透明基板の前記第１の透明基板に対向する面に配置された第３の制御電極と、前記光線方向制御素子の視野角を制御する制御部とをさらに有し、
前記制御部は、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を広げるために、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間に所定の電位差が生じるように前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極の電位を制御し、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を狭めるために、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極とが同電位になるように前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極の電位を制御し、さらに、所定の期間、前記第３の制御電極と前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極との間に所定の電位差が生じ、かつ、前記第３の制御電極の電位の極性が前記電気泳動粒子の電荷と逆の極性となるように制御する、光線方向制御素子。

【請求項8】

第１の透明基板と、
前記第１の透明基板に対向するように配置された第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面に配置された複数の第１の制御電極及び複数の第２の制御電極と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に配置された複数の光透過領域と、
各々が隣接する二つの前記光透過領域の間に配置された、特定の極性の電荷を帯び、かつ、遮光性の電気泳動粒子及び光透過性の分散剤からなる複数の電気泳動素子と、を有し、
前記複数の電気泳動素子は、それぞれ、直方体に形成され、
少なくとも一つの前記第１の制御電極の少なくとも一部と、少なくとも一つの前記第２の制御電極の少なくとも一部とが、それぞれ、前記各電気泳動素子の一部と重畳するように、前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極が配置され、
前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極は、それぞれ、前記光透過領域と前記電気泳動素子との境界に平行な方向を長手方向とする帯状に形成され、前記各電気泳動素子の一部が一つの前記第１の制御電極の少なくとも一部と重畳し、前記各電気泳動素子の他の一部が一つの前記第２の制御電極の少なくとも一部と重畳するように配置され、
前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間の電位差に応じて前記電気泳動粒子の分散状態が変化することによって、通過する光の出射方向の範囲が変化する、光線方向制御素子であって、
前記光線方向制御素子は、前記第２の透明基板の前記第１の透明基板に対向する面に配置された第３の制御電極と、前記光線方向制御素子の視野角を制御する制御部とをさらに有し、
前記制御部は、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を広げるために、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極との間に所定の電位差が生じるように前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極の電位を制御し、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を狭めるために、前記複数の第１の制御電極と前記複数の第２の制御電極とが同電位になるように前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極の電位を制御し、さらに、所定の期間、前記第３の制御電極と前記複数の第１の制御電極及び前記複数の第２の制御電極との間に所定の電位差が生じ、かつ、前記第３の制御電極の電位の極性が前記電気泳動粒子の電荷と逆の極性となるように制御する、光線方向制御素子。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の光線方向制御素子において、
前記制御部は、
前記各光透過領域及び前記分散剤を透過する光の出射方向の範囲を広げるために、さらに、前記複数の第１の制御電極の電位の極性が前記電気泳動粒子の電荷の極性と同一である場合に、所定の期間、前記第３の制御電極の電位を、前記複数の第２の制御電極の電位より前記複数の第１の制御電極の電位に近づくように制御する、光線方向制御素子。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一つに記載の光線方向制御素子と、表示素子と、制御部と、を有する表示装置であって、
前記表示素子は、前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面の反対側の面に配置される、表示装置。

【請求項11】

請求項１から９のいずれか一つに記載の光線方向制御素子と、光源と、制御部と、を有する照明装置であって、
前記光源は、前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面の反対側の面に配置される、照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、透過光の射出方向の範囲を可変制御する光学素子に関する。

【背景技術】

【0002】

表示装置は、会議等において表示画面を複数人で共有する状況、又は、公共の場所において操作者のみで表示画面を確認する状況といった様々な状況下で使用される。前者の状況下ではそれぞれ異なる方向から複数人が同時に画面を閲覧できるように、画面上の表示を視認できる方向の範囲（すなわち視野角）が広いことが望ましいが、後者の状況下ではのぞき見を防止するために視野角が狭い範囲に制限されていることが望ましい。このように状況に応じた視野角を実現するために表示装置に装着する光線方向制御素子（ルーバー）が開示されている。

【0003】

例えば、米国特許第７７５１６６７号明細書（特許文献１）に開示されているルーバーは、透明領域と電気泳動粒子を充填した光吸収領域とを透明導電膜の電極で挟む構造となっており、非動作（電圧ＯＦＦ）時に光線方向を制御して特定視野のみで表示を確認でき、動作（電圧ＯＮ）時に広視野角で表示を確認できる。

【0004】

また、特開２００７－１５５７８４号公報（特許文献２）には、液晶表示素子と面光源とのあいだに配置される視野制御素子が開示されている。この視野制御素子は、エレクトロクロミック層と透明層とを交互に積層し、これらの層に直行する方向の両端に複数のエレクトロクロミック層に通電するための一対の電極を設けた構造を有している。電極からエレクトロクロミック層に通電しなければ、エレクトロクロミック層は無色透明のため、面光源からの照射光は透過して広視野角となり、エレクトロクロミック層に通電するとエレクトロクロミック層が発色し、発色した箇所が遮光部となって狭視野角となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許第７７５１６６７号明細書

【文献】特開２００７－１５５７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１によれば、電圧ＯＦＦ時には電気泳動粒子が光吸収領域全体に分散して光吸収領域全体が不透明になり、その結果、視野角が狭くなる。一方、電圧ＯＮ時には電気泳動粒子がそれとは逆の極性の電荷を帯びた電極の付近に偏るため、光吸収領域のうちもう一方の電極に近い部分が透明になり、その結果視野角が広くなる。しかし、その場合も、光吸収領域のうち電気泳動粒子とは逆の極性の電荷を帯びた電極の側の面の全体が電気泳動粒子によって覆われるため、広視野角モードにおける画面に垂直な方向の光透過率は狭視野角モードにおけるものと変わらない。

【0007】

また、特許文献２の視野制御素子は、液晶表示素子の画面と平行な方向の電界をエレクトロクロミック層に加える構造となっているため、画面が大型化するほど電極間の距離が大きくなり、高電圧での駆動が必要になる。また、特許文献２の視野制御素子は、透明な基材とエレクトロクロミック層とを積層したフィルムを多層に重ねて、フィルム面に垂直な方向にスライスすることによって制作されるため、画面が大型化するほど貼り合わせの工程が多くなり、コストが上昇する。さらに、各エレクトロクロミック層の特性のばらつきによって、発色が不均一になることが懸念される。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、第１の透明基板と、前記第１の透明基板に対向するように配置された第２の透明基板と、前記第１の透明基板の前記第２の透明基板に対向する面に配置された複数の第１の透明導電膜及び複数の第２の透明導電膜と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に配置された複数の光透過領域と、各々が隣接する二つの前記光透過領域の間に配置された、特定の極性の電荷を帯び、かつ、遮光性の電気泳動粒子及び光透過性の分散剤からなる複数の電気泳動素子と、を有し、少なくとも一つの前記第１の透明導電膜の少なくとも一部と、少なくとも一つの前記第２の透明導電膜の少なくとも一部とが、それぞれ、前記各電気泳動素子の一部と重畳するように、前記複数の第１の透明導電膜及び前記複数の第２の透明導電膜が配置され、前記複数の第１の透明導電膜と前記複数の第２の透明導電膜との間の電位差に応じて、前記電気泳動粒子の分散状態が変化することによって、通過する光の出射方向の範囲が変化する、光線方向制御素子である。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、広視野角モードにおいて電気泳動粒子が覆う部分の面積が小さくなり、光透過率が向上するとともに、省電力化される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】実施例１の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図1B】実施例１の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図2A】実施例１の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図2B】実施例１の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図2C】実施例１の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図2D】実施例１の光線方向制御素子を有する表示装置の構成を示すブロック図である。

【図2E】実施例１の光線方向制御素子を有する表示装置の構成を示す概略図である。

【図2F】実施例１の光線方向制御素子を有する照明装置の構成を示す概略図である。

【図3】実施例１の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【図4A】実施例１の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【図4B】実施例１の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【図5A】実施例２の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図5B】実施例２の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図6A】実施例２の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図6B】実施例２の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図6C】実施例２の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図6D】実施例２の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図7】実施例２の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【図8A】実施例３の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図8B】実施例３の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図9A】実施例３の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図9B】実施例３の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図9C】実施例３の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【図10】実施例３の光線方向制御素子における制御電極及び補助電極の駆動方法を示すタイミングチャートである。

【図11】実施例３の光線方向制御素子を有する表示装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。

【実施例1】

【0012】

図１Ａ及び図１Ｂは、実施例１の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【0013】

具体的には、狭視野角モードに制御された本実施例の光線方向制御素子１００の断面図及び平面図をそれぞれ図１Ａ及び図１Ｂに示す。

【0014】

図１Ａに示すように、本実施例の光線方向制御素子１００は、下部透明基板（第１の透明基板）１０１と、下部透明基板１０１に対向するように配置された上部透明基板（第２の透明基板）１０５と、下部透明基板１０１の上面（すなわち上部透明基板１０５に対向する側の面）に形成された複数の制御電極１０２（制御電極１０２Ｂを含む）と、下部透明基板１０１及び複数の制御電極１０２と上部透明基板１０５との間に形成された複数の透明なリブ（光透過領域）１０３と、隣接するリブ１０３の間に形成された複数の電気泳動素子１０４と、を備えている。

【0015】

下部透明基板１０１及び上部透明基板１０５は、例えばガラス、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＰＣ（Poly Carbonate）又はＰＥＮ（Poly Ethylene Naphthalate）等の透明な素材を平坦に形成した基板である。

【0016】

制御電極１０２は、例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide、酸化インジウムスズ）などの透明導電膜で形成されている。複数の制御電極１０２が帯状に設けられ、所定の間隔で下部透明基板１０１上に配列される。

【0017】

図１Ｂは、本実施例の光線方向制御素子１００の平面図であり、図１Ａは図１ＢのＡ－Ａ線断面図である。ただし、説明の便宜上、図１Ｂでは下部透明基板１０１及び上部透明基板１０５の図示は省略されている。図１Ｂには、複数の制御電極１０２の例として制御電極１０２Ａ～１０２Ｅを示している。制御電極１０２Ａ～１０２Ｅの全体について説明する場合、及び、制御電極１０２Ａ～１０２Ｅのいずれにも共通する説明をする場合には、これらを総称して制御電極１０２とも記載する。

【0018】

なお、複数の制御電極１０２は、複数の第１の制御電極（第１の透明導電膜）及び複数の第２の制御電極（第２の透明導電膜）を含む。第１の制御電極及び第２の制御電極は交互に配置されてもよい。図１Ｂの例では、奇数番目の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅが第１の制御電極であり、偶数番目の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄが第２の制御電極である。後述するように、広視野角モードでは、複数の第１の制御電極１０２と複数の第２の制御電極１０２との間に所定の電位差が生じるように各制御電極１０２の電位が制御される。

【0019】

リブ１０３は、例えば光硬化性材料によって形成される。例えば、フォトリソグラフィ技術によって、それぞれが所定の幅を持つ複数のリブ１０３が、所定の間隔で下部透明基板１０１及び制御電極１０２の上に配列されるように形成されてもよい。一般には、リブ１０３の高さは、３［μｍ］～３００［μｍ］の範囲が好適である。リブ１０３の幅は、１～１５０［μｍ］の範囲が好適である。リブ１０３の間隔（すなわち後述する電気泳動素子１０４の幅）は、０．２５［μｍ］～４０［μｍ］の範囲が好適である。ただし、本実施例は、リブ１０３の高さ、幅及び間隔を上記に限定するものではない。

【0020】

隣接する二つのリブ１０３の間に電気泳動素子１０４が形成される。電気泳動素子１０４は、光透過性及び流動性のある分散剤と、遮光性かつ所定の極性の電荷を帯びた電気泳動粒子との混合物である。以下、電気泳動粒子がマイナスの電荷を帯びている例を説明するが、電気泳動粒子はプラスの電荷を帯びていてもよい。分散剤の流動性のため、電気泳動粒子は電気泳動素子１０４内を移動することができる。狭視野角モードでは、全ての制御電極１０２が同電位に設定されるため、電気泳動素子１０４内で電位の勾配が生じない。このため、電気泳動粒子はいずれの制御電極１０２にも凝集することなく、電気泳動素子１０４内に分散する。電気泳動粒子が電気泳動素子１０４内に一様に分散した場合、電気泳動素子１０４の全体が遮光性を示す。言い換えると、図１Ａ等に示す狭視野角モードにおいては、電気泳動素子１０４の全体が遮光部となる。

【0021】

例えば本実施例の光線方向制御素子１００が液晶パネル等の表示装置に設置される場合、表示装置からの出射光は下部透明基板１０１、制御電極（透明導電膜）１０２、リブ１０３及び上部透明基板１０５を順次通過する。このとき、リブ１０３間に形成された遮光性の電気泳動素子１０４がルーバーとして作用することによって、光線方向制御素子１００を通過する光の出射方向の範囲が、後述する広視野角モードにおける出射方向の範囲より狭くなる。その結果、視野角が狭められる。

【0022】

なお、本実施例では、図１Ｂに示すように、帯状の各制御電極１０２は、リブ１０３と電気泳動素子１０４との境界に直交する方向（図１Ｂの左右方向）が長手方向となるように形成される。図１Ｂには制御電極１０２の上にリブ１０３及び電気泳動素子１０４が形成された状態を示しており、制御電極１０２のリブ１０３及び電気泳動素子１０４の下に隠れた部分は図示されていないが、実際には図１Ａに示すように各制御電極１０２は左右方向に連続している。

【0023】

しかし、上記のような制御電極１０２、リブ１０３及び電気泳動素子１０４の配置は一例であり、後述するように上記以外の配置も可能である（例えば実施例２参照）。ただし、それぞれの電気泳動素子１０４の一部が少なくとも一つの第１の制御電極と重畳し、他の一部が少なくとも一つの第２の制御電極と重畳している必要がある。図１Ａ等の例では、各電気泳動素子１０４は、制御電極１０２Ａ～１０２Ｅのそれぞれの一部と重畳している。

【0024】

また、本実施例では、上部透明基板１０５は省略してもよいが、その場合は分散剤が流出しないように電気泳動素子１０４を封止する必要がある。

【0025】

図２Ａから図２Ｃは、実施例１の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【0026】

具体的には、図１Ａ等に示したものと同じ光線方向制御素子１００が広視野角モードに設定された場合の平面図を図２Ｃに示す。また、その光線方向制御素子１００の制御電極１０２の長手方向のＢ－Ｂ線断面図を図２Ａに、制御電極１０２の長手方向に直交する方向のＣ－Ｃ線断面図を図２Ｂに、それぞれ示す。

【0027】

広視野角モードでは、各制御電極１０２の電位が、第１の制御電極と第２の制御電極との間に所定の電位差（例えば、２０Ｖ～２５Ｖ程度の直流電圧）が生じるように制御される。図２Ａ等の例では、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅにマイナス、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄにプラスの極性の電位が設定される。このとき、電気泳動素子１０４内に電位の勾配が生じるため、電気泳動素子１０４内の電気泳動粒子は、その電気泳動素子１０４に重畳している複数の制御電極１０２のうち、電気泳動粒子自体が帯びている電荷の極性とは逆の極性の制御電極１０２の付近に凝集する。

【0028】

図２Ａ等の例では、電気泳動粒子がマイナスの極性の電荷を帯びているため、プラスの極性の第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの付近に凝集する。その結果、電気泳動素子１０４のうち、電気泳動粒子が凝集した第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの付近の領域は、遮光性を示す遮光部２０２となる。一方、電気泳動素子１０４のうち、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄから離れた領域は、電気泳動粒子の濃度が低下して、光を透過する透明部２０１となる。

【0029】

その結果、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、電気泳動素子１０４のうち上部透明基板１０５に近い領域は透明部２０１となる。すなわち、光線方向制御素子１００を通過する光は、透明なリブ１０３だけでなく、電気泳動素子１０４の透明部２０１も通過することができるため、図１Ａ等の狭視野角モードと比較して、光線方向制御素子１００を通過する光の出射方向の範囲が、前述の狭視野角モードにおける出射方向の範囲より広くなる。これによって、視野角が広がる。さらに、図２Ｃに示すように、電気泳動粒子は第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの付近に凝集し、電気泳動粒子と同一の極性の電位が設定された第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの付近の領域は透明部２０１となるため、光が透過する領域の面積が増すことによって、表示装置を参照するユーザが感じる画面の明るさが増す。

【0030】

また、本実施例の光線方向制御素子１００は、下部透明基板１０１に制御電極１０２をパターニングすることによって製造できるため、大型化が容易である。

【0031】

さらに、本実施例の光線方向制御素子１００は、電気泳動粒子の濃度差によって遮光部及び透明部を形成するため、黒色の発色の不均一（すなわち光線方向制御素子１００内の明るさの不均一）が抑制される。

【0032】

図２Ｄは、実施例１の光線方向制御素子を有する表示装置の構成を示すブロック図である。

【0033】

図２Ｄに示す表示装置２１０は、光線方向制御素子１００及び表示素子２１７からなる表示部２１６と、ホスト２１１に接続され、光線方向制御素子１００に印加される電位を制御する制御部２１２と、を有する。

【0034】

ホスト２１１は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末又はその他のＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の情報処理装置であり、実行した処理の結果等を表示するための信号を出力する。表示部２１６は、ホスト２１１の外部に接続されていてもよいし、例えばホスト２１１がスマートフォンである場合のようにホスト２１１と一体に形成されてもよい。

【0035】

図２Ｅは、実施例１の光線方向制御素子を有する表示装置の構成を示す概略図である。表示素子２１７は、ホスト２１１に接続され、ホスト２１１から出力された信号に従って画像等を表示する、例えば有機ＥＬ素子や液晶素子等である。図２Ｅに示すように、光線方向制御素子１００は、表示素子２１７が画像等を表示する表示面の上に設置される。例えば図１Ａの光線方向制御素子１００の下部透明基板１０１の下に（言い換えると、下部透明基板１０１の、上部透明基板１０５に対向する面の反対側の面に）表示素子２１７が設置される。表示素子２１７から放射された光が下部透明基板１０１に入射して、下部透明基板１０１、リブ１０３及び上部透明基板１０５を順次通過して上部透明基板１０５の上方に出射する。表示素子２１７の光が光線方向制御素子１００を通過する際、前述したように、光線方向制御素子１００を通過する光の出射方向の範囲が制御される。表示素子２１７が液晶素子である場合は、光線方向制御素子１００は、光源（バックライト）と液晶パネルの間に配置してもよい。

【0036】

光線方向制御素子１００の制御電極１０２に印加される電位は、制御部２１２によって制御される。制御部２１２は、タイミング制御部２１３、制御電極駆動部２１４及び制御電極駆動部２１５を有する。タイミング制御部２１３は、制御電極１０２の電位を変更するタイミングを制御する制御信号を生成して制御電極駆動部２１４及び制御電極駆動部２１５に入力する。制御電極駆動部２１４及び制御電極駆動部２１５は、タイミング制御部２１３からの制御信号に従って、所望のタイミングで第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ、１０２Ｅ、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄに印加する電位を生成する。

【0037】

ここで、光線方向制御素子１００が時刻ｔ１に狭視野角モードから広視野角モードに変更され、時刻ｔ３に広視野角モードから狭視野角モードに変更される場合の制御電極１０２の電位の制御の例を説明する。この例では、狭視野角モードにおいて、全ての制御電極１０２の電位が同電位（Ｖ０）に制御される。一方、広視野角モードにおいては、第１の制御電極と第２の制御電極との間に所定の電位差（Ｖ２－Ｖ１）が生じるように、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位がＶ１に制御され、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位がＶ２に制御される。これは、後述する実施例３の制御電極１０２の制御と同様である。

【0038】

この場合、タイミング制御部２１３は、時刻ｔ１に第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位をＶ０からＶ１に変更するための制御信号を制御電極駆動部２１４に入力し、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位をＶ０からＶ２に変更するための制御信号を制御電極駆動部２１５に入力する。このとき、制御電極駆動部２１４は、タイミング制御部２１３からの制御信号に従って、時刻ｔ１以降に、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅに電位Ｖ１を印加する。また、制御電極駆動部２１５は、タイミング制御部２１３からの制御信号に従って、時刻ｔ１以降に、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄに電位Ｖ２を印加する。

【0039】

さらに、タイミング制御部２１３は、時刻ｔ３に第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位をＶ１からＶ０に変更するための制御信号を制御電極駆動部２１４に入力し、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位をＶ２からＶ０に変更するための制御信号を制御電極駆動部２１５に入力する。制御電極駆動部２１４は、タイミング制御部２１３からの制御信号に従って、時刻ｔ３以降に、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅに電位Ｖ０を印加する。また、制御電極駆動部２１５は、タイミング制御部２１３からの制御信号に従って、時刻ｔ３以降に、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄに電位Ｖ０を印加する。

【0040】

タイミング制御部２１３は、ホスト２１１からの視野角モード切り替え信号に応じて上記の制御信号を生成してもよい。例えば、ホスト２１１のユーザが狭視野角モードから広視野角モードに変更する指示をホスト２１１に入力すると、ホスト２１１がその指示をタイミング制御部２１３に送信し、その指示を受信したタイミング制御部２１３が上記の時刻ｔ１の制御信号を生成してもよい。同様に、ホスト２１１のユーザが広視野角モードから狭視野角モードに変更する指示をホスト２１１に入力すると、ホスト２１１がその指示をタイミング制御部２１３に送信し、その指示を受信したタイミング制御部２１３が上記の時刻ｔ３の制御信号を生成してもよい。

【0041】

上記のような制御部２１２による制御の結果、光線方向制御素子１００を表示装置に適用した場合に適切なタイミングで広視野角モードと狭視野角モードとの切り替えを行うことができる。

【0042】

図２Ｄ、図２Ｅには、本実施例の光線方向制御素子１００を表示装置に適用する例を示したが、光線方向制御素子１００は照明装置に適用することもできる。図２Ｆは、実施例１の光線方向制御素子を有する照明装置の構成を示す概略図である。図２Ｆに示すように、表示素子２１７を例えば冷陰極管又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源２２１に置き換えることにより、照明装置２２０が構成される。ホスト２１１は省略されてもよく、その場合、制御部２１２に例えば図示しないボタン等の入力装置を介してユーザから視野角モードを変更する指示が入力される。タイミング制御部２１３は、入力された指示に従って、上記と同様の制御信号を生成して制御電極駆動部２１４及び制御電極駆動部２１５に入力する。これによって、光源から光線方向制御素子１００を通過して出射される光の出射方向の範囲が制御される。

【0043】

図３は、実施例１の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【0044】

具体的には、図３は、本発明の実施例１の光線方向制御素子１００の第１の変形例である光線方向制御素子３００の平面図である。光線方向制御素子３００は、前述した実施例１の制御電極１０２Ａ～１０２Ｅが制御電極３０１Ａ及び３０１Ｂによって置き換えられている点を除いて、光線方向制御素子１００と同様である。なお、図１Ｂと同様、図３において、下部透明基板１０１及び上部透明基板１０５の図示は省略されている。

【0045】

制御電極３０１Ａは、図１Ｂにおける第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと同様の帯状の透明導電膜を一方の端で連結した形状となるように一体に形成したものである。同様に、制御電極３０１Ｂは、図１Ｂにおける第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄと同様の帯状の透明導電膜をもう一方の端で連結した形状となるように一体に形成したものである。図３の例において、制御電極３０１Ａが第１の制御電極（第１の透明導電膜）、制御電極３０１Ｂが第２の制御電極（第２の透明導電膜）に相当する。

【0046】

電極をこのような形状に構成することによって、二つの制御電極のみを用いた制御が可能となり、制御電極への配線のためのスペースを削減することができる。

【0047】

図４Ａ及び図４Ｂは、実施例１の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【0048】

具体的には、図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、図１Ｂの制御電極１０２Ａ～１０２Ｅを置き換える制御電極の例を示す平面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示す制御電極は、リブ１０３と電気泳動素子１０４との境界に直交する方向を長手方向とする帯状の制御電極であって、隣接する制御電極の方向に突出する凸部と、隣接する制御電極の凸部に対応して後退する凹部とを有する。

【0049】

図４Ａに示す制御電極４０１Ａ～４０１Ｃは、矩形の凸部４０２及びそれらに対応する矩形の凹部４０３を有する。例えば制御電極４０１Ａ及び４０１Ｃが第１の制御電極であり、制御電極４０１Ｂが第２の制御電極であってもよい。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、制御電極４０１のうち、リブ１０３に覆われた部分の輪郭を破線で示している。

【0050】

一方、図４Ｂに示す制御電極４０１Ｄ～４０１Ｈは、三角形の凸部４０２及びそれらに対応する三角形の凹部４０３を有する。例えば制御電極４０１Ｄ、４０１Ｆ及び４０１Ｈが第１の制御電極であり、制御電極４０１Ｅ及び４０１Ｇが第２の制御電極であってもよい。

【0051】

上記の凸部及び凹部の形状は一例であり、各制御電極４０１は上記以外の形状の凸部及び凹部を有してもよい。制御電極４０１をこのような形状にすることによって、電気泳動素子１０４内の電界強度の分布が均一に近づき、その結果、広視野角モードにおける電気泳動粒子の凝集が確実化される。

【0052】

以上の実施例によれば、同一面内に隣接した電極間に電界を発生させて電気泳動粒子を駆動するため、広視野角モードにおいて電気泳動粒子が覆う部分の面積が小さくなり、光透過率が向上するとともに、省電力化される。

【0053】

また、素子の一方の面に電極をパターニングすることで製造できるため、製造コストを低減できるとともに、大型化が容易である。

【0054】

さらに、電気泳動粒子の濃度差を利用して光吸収領域を形成するため、黒色の発色の不均一が抑制される。

【実施例2】

【0055】

以下、本発明の実施例２を説明する。実施例２のうち実施例１と共通する部分についてはその説明を省略する。

【0056】

図５Ａ及び図５Ｂは、実施例２の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【0057】

図５Ａ及び図５Ｂに示す実施例２の光線方向制御素子５００の構造は、制御電極の配置を除いて、図１Ａ等に示した実施例１の光線方向制御素子１００と同様である。図５Ｂは、実施例２の光線方向制御素子５００の平面図であり、図５Ａは図５ＢのＤ－Ｄ線断面図である。ただし、説明の便宜上、図５Ｂでは下部透明基板１０１及び上部透明基板１０５の図示は省略されている。

【0058】

実施例２の制御電極５０１Ａ～５０１Ｄは、リブ１０３と電気泳動素子１０４との境界に平行な方向（図５Ｂの上下方向）を長手方向とする帯状に形成される。この例において、制御電極５０１Ａ及び５０１Ｃが第１の制御電極、制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄが第２の制御電極である。図５Ａ等の例では、第１の制御電極５０１Ａの少なくとも一部及び第２の制御電極５０１Ｂの少なくとも一部が一つの電気泳動素子１０４の一部と重畳するように形成され、第１の制御電極５０１Ｃの少なくとも一部及び第２の制御電極５０１Ｄの少なくとも一部がもう一つの電気泳動素子１０４の一部と重畳するように形成される。

【0059】

なお、実施例１と同様に、制御電極５０１Ａ～５０１Ｄの全体について説明する場合、及び、制御電極５０１Ａ～５０１Ｄのいずれにも共通する説明をする場合には、これらを総称して制御電極５０１とも記載する。後述するように、実施例１と同様、広視野角モードでは第１の制御電極５０１Ａ及び５０１Ｃと第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄとの間に所定の電位差が生じるように各制御電極５０１の電位が制御される。

【0060】

図５Ａ等に示す狭視野角モードでは、第１の制御電極５０１Ａ及び５０１Ｃと第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄとが同電位に設定されるため、実施例１の狭視野角モードの場合と同様に、電気泳動粒子が電気泳動素子１０４内に分散することによって、電気泳動素子１０４全体が遮光部となる。

【0061】

図６Ａから図６Ｄは、実施例２の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【0062】

具体的には、図５Ａ等に示したものと同じ光線方向制御素子５００が広視野角モードに設定された場合の平面図を図６Ｃに示す。その光線方向制御素子５００の制御電極５０１の長手方向に直交する方向のＥ－Ｅ線断面図を図６Ａに示す。第１の制御電極５０１Ｃと電気泳動素子１０４とが重畳する領域における、第１の制御電極５０１Ｃの長手方向のＦ－Ｆ線断面図を図６Ｂに示す。第２の制御電極５０１Ｄと電気泳動素子１０４とが重畳する領域における、第２の制御電極５０１Ｄの長手方向のＧ－Ｇ線断面図を図６Ｄに示す。

【0063】

広視野角モードでは、各制御電極５０１の電位が、第１の制御電極と第２の制御電極との間に所定の電位差（例えば、２０Ｖ～２５Ｖ程度の直流電圧）が生じるように制御される。図６Ａ等の例では、第１の制御電極５０１Ａ及び５０１Ｃにマイナス、第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄにプラスの極性の電位が設定される。このとき、電気泳動素子１０４内に電位の勾配が生じ、電気泳動粒子はそれ自体が帯びている電荷の極性とは逆の極性の制御電極の付近に凝集する。

【0064】

図６Ａ等の例では、電気泳動粒子がマイナスの極性の電荷を帯びているため、プラスの極性の第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄの付近に凝集する。その結果、電気泳動素子１０４のうち、電気泳動粒子が凝集した第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄの付近の領域は、遮光性を示す遮光部６０２となる。一方、電気泳動素子１０４のうち、第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄから離れた領域は、電気泳動粒子の濃度が低下して、光を透過する透明部６０１となる。

【0065】

その結果、本発明の実施例２によれば、実施例１と同様に、広視野角モードにおいて光透過率が向上するとともに、省電力化される。

【0066】

なお、本実施例の光線方向制御素子５００は、実施例１の光線方向制御素子１００と同様に、表示装置及び照明装置に適用することができる（図２Ｅ、図２Ｆ参照）。

【0067】

図７は、実施例２の光線方向制御素子の制御電極の形状の別の例を示す説明図である。

【0068】

具体的には、図７は、本発明の実施例２の光線方向制御素子５００の変形例である光線方向制御素子７００の平面図である。光線方向制御素子７００は、前述した実施例２の制御電極５０１Ａ～５０１Ｄが制御電極７０１Ａ及び７０１Ｂによって置き換えられている点を除いて、光線方向制御素子５００と同様である。なお、図５Ｂと同様、図７において、下部透明基板１０１及び上部透明基板１０５の図示は省略されている。

【0069】

制御電極７０１Ａは、図５Ｂにおける第１の制御電極５０１Ａ及び５０１Ｃと同様の帯状の透明導電膜を一方の端で連結した形状となるように一体に形成したものである。同様に、制御電極７０１Ｂは、図５Ｂにおける第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄと同様の帯状の透明導電膜をもう一方の端で連結した形状となるように一体に形成したものである。図７の例において、制御電極７０１Ａが第１の制御電極（第１の透明導電膜）、制御電極７０１Ｂが第２の制御電極（第２の透明導電膜）に相当する。

【0070】

電極をこのような形状に構成することによって、二つの制御電極のみを用いた制御が可能となり、制御電極への配線のためのスペースを削減することができる。

【0071】

なお、実施例２に示した制御電極５０１を、図４Ａ又は図４Ｂに示したものと同様の凸部及び凹部を有する制御電極で置き換えてもよい。すなわち、実施例２の制御電極５０１は、リブ１０３と電気泳動素子１０４との境界に平行な方向を長手方向とする帯状の制御電極であって、隣接する制御電極の方向に突出する凸部と、隣接する制御電極の凸部に対応して後退する凹部とを有してもよい。

【実施例3】

【0072】

以下、本発明の実施例３を説明する。実施例３のうち実施例１又は実施例２と共通する部分についてはその説明を省略する。

【0073】

図８Ａ及び図８Ｂは、実施例３の狭視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【0074】

図８Ａ及び図８Ｂに示す実施例３の光線方向制御素子８００の構造は、補助電極８０１が新たに設けられていることを除いて、図１Ａ及び図１Ｂ等に示した実施例１の光線方向制御素子１００と同様である。図８Ｂは、実施例３の光線方向制御素子８００の平面図であり、図８Ａは図８ＢのＨ－Ｈ線断面図である。ただし、説明の便宜上、図８Ｂでは下部透明基板１０１及び上部透明基板１０５の図示は省略されている。

【0075】

補助電極８０１は、上部透明基板１０５の下部透明基板１０１に対向する面に形成された透明導電膜（第３の透明導電膜）である。図８Ｂに示すように、補助電極８０１は、複数の制御電極１０２の上に形成された複数のリブ１０３及び複数の電気泳動素子１０４の上面の全体を覆うように形成される。補助電極８０１の電位の制御については後述する（図１０参照）。

【0076】

図９Ａから図９Ｃは、実施例３の広視野角モードにおける光線方向制御素子の構造を示す説明図である。

【0077】

具体的には、図８Ａ等に示したものと同じ光線方向制御素子８００が広視野角モードに設定された場合の平面図を図９Ｃに示す。その光線方向制御素子８００の制御電極１０２の長手方向のＩ－Ｉ線断面図を図９Ａに、制御電極１０２の長手方向に直交する方向のＪ－Ｊ線断面図を図９Ｂに、それぞれ示す。

【0078】

図１０は、実施例３の光線方向制御素子における制御電極及び補助電極の駆動方法を示すタイミングチャートである。

【0079】

図１０（ａ）は、第１の（すなわち図８Ｂに示す奇数番目の）制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの各時刻における電位の例を示す。図１０（ｂ）は、第２の（すなわち図８Ｂに示す偶数番目の）制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの各時刻における電位の例を示す。図１０（ｃ）は、補助電極８０１の各時刻における電位の例を示す。

【0080】

この例において、光線方向制御素子８００は、時刻ｔ１において狭視野角モードから広視野角モードに変更され、その後、時刻ｔ３において広視野角モードから狭視野角モードに変更される。以下、図１０を参照して各時刻における各電極の電位を説明する。

【0081】

時刻ｔ１までの狭視野角モードにおいては、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄと、補助電極８０１とが全て同電位（図１０の例ではＶ０）に設定される。このとき、図８Ａ等に示すように、電気泳動素子１０４内で電気泳動粒子が分散し、電気泳動素子１０４全体が遮光部となる。

【0082】

時刻ｔ１において、光線方向制御素子８００を狭視野角モードから広視野角モードに変更するために、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄとの間に所定の電位差（例えば、２０Ｖ～２５Ｖ程度の直流電圧）が生じるように各制御電極１０２の電位が制御される。図１０の例では、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位がＶ１に、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位がＶ２に設定される。この例において、Ｖ２は、Ｖ１に対して相対的に正の極性の電位である。

【0083】

この例において、補助電極８０１の電位は、時刻ｔ１から所定の期間（すなわち時刻ｔ２まで）、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと同じＶ１に設定され、その後、元のＶ０に戻る。本発明において、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄは電気泳動素子１０４の同じ側の面（すなわち下部透明基板１０１側の面）に設けられるため、それらの間に電圧を加えた場合、制御電極１０２が設けられた面の付近の電界強度に比べて、その反対側の面（すなわち上部透明基板１０５側の面）の付近の領域に生じる電界強度が小さくなる傾向がある。しかし、上記のように制御電極１０２が設けられた面の反対側の面に補助電極８０１を設けて、補助電極８０１と電気泳動粒子を凝集する側の制御電極１０２との間に所定の電位差を生じさせることによって、制御電極１０２から遠い領域の電界強度が増す。その結果、迅速に電気泳動粒子が第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの付近に凝集して遮光部を形成し、その他の領域が透明部となることによって、光線方向制御素子８００が狭視野角モードから広視野角モードに速やかに移行する。

【0084】

時刻ｔ３において、光線方向制御素子８００を広視野角モードから狭視野角モードに変更するために、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄとが同電位（図１０の例ではＶ０）になるように各制御電極１０２の電位が制御される。

【0085】

この例において、補助電極８０１の電位は、時刻ｔ３から所定の期間（すなわち時刻ｔ４まで）、広視野角モードにおける第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄと同じＶ２に設定され、その後、元のＶ０に戻る。これによって、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間に限り、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの付近に凝集していた電気泳動粒子に、補助電極８０１に引き寄せる（すなわち第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄから遠ざける）力が加わる。このため、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間の長さを適切に設定することによって、電気泳動粒子が電気泳動素子１０４内に迅速に分散し、光線方向制御素子８００が広視野角モードから狭視野角モードに速やかに移行する。

【0086】

なお、図１０（ｃ）に示した補助電極８０１の電圧及びその切り替えのタイミングは典型的な一例であり、種々の変形例があり得る。例えば、補助電極８０１の電位をＶ０からＶ１に切り替える時刻は、制御電極１０２の電位が狭視野角モードから広視野角モードに切り替わる時刻ｔ１と同一でなくてもよく、また、そのときの補助電極８０１の電位はＶ１と同一でなくてもよい。詳細には、少なくとも、時刻ｔ１より後の所定の期間に、補助電極８０１の電位が、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位より第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位に近くなるように制御されていればよく、その期間の始点は時刻ｔ１より遅くてもよい。このような制御によって、狭視野角モードから広視野角モードへの切り替え時の電気泳動粒子の凝集が迅速化される。

【0087】

また、例えば、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅと第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄとの電位差のみによって十分に迅速に電気泳動粒子が凝集する場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間の補助電極８０１の電位をＶ０のまま維持してもよい。

【0088】

同様に、補助電極８０１の電位をＶ０からＶ２に切り替える時刻は、制御電極１０２の電位が広視野角モードから狭視野角モードに切り替わる時刻ｔ３と同一でなくてもよく、また、そのときの補助電極８０１の電位はＶ２と同一でなくてもよい。詳細には、少なくとも、時刻ｔ３より後の所定の期間に、補助電極８０１と制御電極１０２との間に所定の電位差が生じ、かつ、補助電極８０１の電位の極性が、電気泳動粒子の電荷の極性と逆になるように、補助電極８０１と各制御電極１０２の電位が制御されていればよく、補助電極８０１にその電位が設定される期間の始点は時刻ｔ３より遅くてもよい。このような制御によって、広視野角モードから狭視野角モードへの切り替え時の電気泳動粒子の分散が迅速化される。

【0089】

なお、図８Ｂ等に示した光線方向制御素子８００は、図１Ｂ等に示したものと同様の制御電極１０２Ａ～１０２Ｅを有しているが、それらに代えて、図３に示した制御電極３０１Ａ～３０１Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに示した制御電極４０１Ａ～４０１Ｈ、図５Ａ及び図５Ｂに示した制御電極５０１Ａ～５０１Ｄ又は図７に示した制御電極７０１Ａ～７０１Ｂを有してもよい。

【0090】

なお、実施例１の第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅ、並びに、実施例２の第１の制御電極５０１Ａ及び５０１Ｃも、上記の図１０（ａ）に示すように駆動される。同様に、実施例１の第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄ、並びに、実施例２の第２の制御電極５０１Ｂ及び５０１Ｄも、上記の図１０（ｂ）に示すように駆動される。

【0091】

図１１は、実施例３の光線方向制御素子を有する表示装置の構成を示すブロック図である。

【0092】

図１１に示す表示装置１１００は、光線方向制御素子８００及び表示素子１１０８からなる表示部１１０７と、ホスト１１０１に接続され、光線方向制御素子８００に印加される電位を制御する制御部１１０２と、を有する。

【0093】

ホスト１１０１及び表示素子１１０８は、それぞれ図２Ｄに示すホスト２１１及び表示素子２１７と同様のものであってよいため、説明を省略する。また、表示部１１０７における光線方向制御素子８００及び表示素子１１０８の構成や配置も図２Ｅに示す表示部２１６における光線方向制御素子１００及び表示素子２１７の構成や配置と同様であってよいため、説明を省略する。

【0094】

光線方向制御素子８００の制御電極１０２及び補助電極８０１に印加される電位は、制御部１１０２によって制御される。制御部１１０２は、タイミング制御部１１０３、制御電極駆動部１１０４、制御電極駆動部１１０５及び補助電極駆動部１１０６を有する。タイミング制御部１１０３は、制御電極１０２及び補助電極８０１の電位を変更するタイミングを制御する制御信号を生成して制御電極駆動部１１０４、制御電極駆動部１１０５及び補助電極駆動部１１０６に入力する。制御電極駆動部１１０４、制御電極駆動部１１０５及び補助電極駆動部１１０６は、タイミング制御部１１０３からの制御信号に従って、所望のタイミングで第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ、１０２Ｅ、第２の制御電極１０２Ｂ、１０２Ｄ及び補助電極８０１に印加する電位を生成する。

【0095】

ここで、図１０に示す例で制御電極１０２及び補助電極８０１の電位を制御する方法を説明する。

【0096】

この場合、タイミング制御部１１０３は、時刻ｔ１に第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位をＶ０からＶ１に変更するための制御信号を制御電極駆動部１１０４に入力し、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位をＶ０からＶ２に変更するための制御信号を制御電極駆動部１１０５に入力する。このとき、制御電極駆動部１１０４は、タイミング制御部１１０３からの制御信号に従って、時刻ｔ１以降に、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅに電位Ｖ１を印加する。また、制御電極駆動部１１０５は、タイミング制御部１１０３からの制御信号に従って、時刻ｔ１以降に、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄに電位Ｖ２を印加する。

【0097】

さらに、タイミング制御部１１０３は、時刻ｔ３に第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅの電位をＶ１からＶ０に変更するための制御信号を制御電極駆動部１１０４に入力し、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄの電位をＶ２からＶ０に変更するための制御信号を制御電極駆動部１１０５に入力する。制御電極駆動部１１０４は、タイミング制御部１１０３からの制御信号に従って、時刻ｔ３以降に、第１の制御電極１０２Ａ、１０２Ｃ及び１０２Ｅに電位Ｖ０を印加する。また、制御電極駆動部１１０５は、タイミング制御部１１０３からの制御信号に従って、時刻ｔ３以降に、第２の制御電極１０２Ｂ及び１０２Ｄに電位Ｖ０を印加する。

【0098】

同様に、タイミング制御部１１０３は、補助電極８０１の電位を時刻ｔ１にＶ１に変更し、時刻ｔ２にＶ０に変更し、時刻ｔ３にＶ２に変更し、時刻ｔ４にＶ０に変更するための制御信号を補助電極駆動部１１０６に入力する。補助電極駆動部１１０６は、制御信号に従って、補助電極８０１に時刻ｔ１以降に電位Ｖ１を印加し、時刻ｔ２以降に電位Ｖ０を印加し、時刻ｔ３以降に電位Ｖ２を印加し、時刻ｔ４以降に電位Ｖ０を印加する。

【0099】

タイミング制御部１１０３は、ホスト１１０１からの視野角モード切り替え信号に応じて上記の制御信号を生成してもよい。例えば、ホスト１１０１のユーザが狭視野角モードから広視野角モードに変更する指示をホスト１１０１に入力すると、ホスト１１０１がその指示をタイミング制御部１１０３に送信し、その指示を受信したタイミング制御部１１０３が上記の時刻ｔ１及びｔ２の制御信号を生成してもよい。同様に、ホスト１１０１のユーザが広視野角モードから狭視野角モードに変更する指示をホスト１１０１に入力すると、ホスト１１０１がその指示をタイミング制御部１１０３に送信し、その指示を受信したタイミング制御部１１０３が上記の時刻ｔ３及びｔ４の制御信号を生成してもよい。

【0100】

上記のような制御部１１０２による制御の結果、光線方向制御素子８００を表示装置に適用した場合に適切なタイミングで広視野角モードと狭視野角モードとの切り替えを行うことができる。さらに、タイミング制御部１１０３が、時刻ｔ１からｔ２までの時間を、電気泳動粒子が凝集するのに十分な時間に設定し、時刻ｔ３からｔ４までの時間を、電気泳動粒子が適度に拡散するまでの時間に設定することによって、広視野角モードと狭視野角モードとの切り替えを速やかに行うことができる。

【0101】

上記の図１１には、本実施例の光線方向制御素子８００を表示装置に適用する例を示したが、光線方向制御素子８００は照明装置に適用することもできる。具体的には、図２Ｆと同様に、表示素子１１０８が例えば冷陰極管又はＬＥＤ等の光源によって置き換えられる。ホスト１１０１は省略されてもよく、その場合、制御部１１０２に例えば図示しないボタン等の入力装置を介して狭視野角モードから広視野角モードへの変更、又はその逆の変更の指示が入力される。タイミング制御部１１０３は、入力された指示に従って、上記と同様の制御信号を生成して制御電極駆動部１１０４、制御電極駆動部１１０５及び補助電極駆動部１１０６に入力する。これによって、光源から光線方向制御素子８００を通過して出射される光の出射方向の範囲が制御される。この場合も、上記と同様に、光の出射方向の範囲の切り替えを速やかに行うことができる。

【0102】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0103】

１００、３００、５００、７００、８００ 光線方向制御素子
１０１ 下部透明基板
１０２Ａ～１０２Ｅ、３０１Ａ、３０１Ｂ、４０１Ａ～４０１Ｈ、５０１Ａ～５０１Ｄ、７０１Ａ、７０１Ｂ 制御電極
１０３ リブ
１０４ 電気泳動素子
１０５ 上部透明基板
２０１、６０１ 透明部
２０２、６０２ 遮光部
２１０ 表示装置
２１１、１１０１ ホスト
２１２、１１０２ 制御部
２１３、１１０３ タイミング制御部
２１４、１１０４ 制御電極駆動部（第１の制御電極）
２１５、１１０５ 制御電極駆動部（第２の制御電極）
１１０６ 補助電極駆動部
２１６、１１０７ 表示部
２１７、１１０８ 表示素子
２２０ 照明装置
２２１ 光源
４０２ 凸部
４０３ 凹部
８０１ 補助電極

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】