特許 7148324 光線方向制御装置及び光線方向制御素子の駆動方法

(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】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】光線方向制御装置及び光線方向制御素子の駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/167 20190101AFI20220928BHJP

   G02F 1/1685 20190101ALI20220928BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

G02F1/167

G02F1/1685

G09F9/00 313

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018157714

(22)【出願日】2018-08-24

(65)【公開番号】P2019105824

(43)【公開日】2019-06-27

【審査請求日】2021-08-02

(31)【優先権主張番号】P 2017237002

(32)【優先日】2017-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】303018827

【氏名又は名称】Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲史

(72)【発明者】

【氏名】益村 和敬

(72)【発明者】

【氏名】塩田 国弘

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６９７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８０５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１６５－１／１６８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いの主面が対向するように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板の主面側にそれぞれ配置された第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜と、
前記第１及び第２の透明導電膜と電気的に接続された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１及び第２の透明基板上に配置された複数の光線透過領域と、
隣接する前記各光線透過領域の間に配置されて、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子と透過性の分散媒から構成される光線吸収領域と、
前記第１及び第２の透明導電膜の間の電位差を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記電位差を調整することにより、前記電気泳動粒子の分散状態を変化させて、前記各光線透過領域及び分散媒を透過する光の出射方向の範囲を変化させ、
前記出射方向の範囲を広い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極へ所定の電圧を印加し、前記出射方向の範囲を狭い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極の間を所定の期間でショート状態とした後に、前記第１の電極と第２の電極の間を電気的にオープン状態とし、当該オープン状態を保持することにより、前記出射方向の範囲が狭い状態を維持する
ことを特徴とする光線方向制御装置。

【請求項2】

互いの主面が対向するように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板の主面側にそれぞれ配置された第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜と、
前記第１及び第２の透明導電膜と電気的に接続された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１及び第２の透明基板上に配置された複数の光線透過領域と、
隣接する前記各光線透過領域の間に配置されて、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子と透過性の分散媒から構成される光線吸収領域と、
前記第１及び第２の透明導電膜の間の電位差を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記電位差を調整することにより、前記電気泳動粒子の分散状態を変化させて、前記各光線透過領域及び分散媒を透過する光の出射方向の範囲を変化させ、
前記出射方向の範囲を広い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極へ所定の電圧を印加し、前記出射方向の範囲を狭い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極の間に前記所定の電圧と逆極性の電圧を所定の期間で印可した後に、前記第１の電極と第２の電極の間を電気的にオープン状態とし、当該オープン状態を保持することにより、前記出射方向の範囲が狭い状態を維持する
ことを特徴とする光線方向制御装置。

【請求項3】

互いの主面が対向するように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板の主面側にそれぞれ配置された第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜と、
前記第１及び第２の透明導電膜と電気的に接続された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１及び第２の透明基板上に配置された複数の光線透過領域と、
隣接する前記各光線透過領域の間に配置されて、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子と透過性の分散媒から構成される光線吸収領域と、
前記第１及び第２の透明導電膜の間の電位差を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記電位差を調整することにより、前記電気泳動粒子の分散状態を変化させて、前記各光線透過領域及び分散媒を透過する光の出射方向の範囲を変化させ、
前記出射方向の範囲を広い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極へ所定の電圧を印加し、前記出射方向の範囲を狭い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極の間に前記所定の電圧と逆極性の電圧を所定の期間で印加した後に、前記第１の電極と第２の電極の間を所定の期間でショート状態とした後に前記第１の電極と第２の電極の間を電気的にオープン状態とし、当該オープン状態を保持することにより、前記出射方向の範囲が狭い状態を維持する
ことを特徴とする光線方向制御装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかひとつに記載の光線方向制御装置であって、
前記第１の透明基板が対向する主面と前記光線吸収領域の間には、第１の絶縁膜を有し、前記第２の透明基板が対向する主面と前記光線吸収領域の間には第２の絶縁膜を有する
ことを特徴とする光線方向制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光線方向制御装置であって、
前記第１の透明導電膜、あるいは、前記第２の透明導電膜の少なくとも１つは、前記光線吸収領域のパターン形状に対応したパターン形状を有する
ことを特徴とする光線方向制御装置。

【請求項6】

互いの主面が対向するように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板の主面側にそれぞれ配置された第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜と、
前記第１及び第２の透明導電膜と電気的に接続された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１及び第２の透明基板上に配置された複数の光線透過領域と、
隣接する前記各光線透過領域の間に配置されて、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子と透過性の分散媒から構成される光線吸収領域と、
前記第１及び第２の透明導電膜の間の電位差を制御する制御回路と、を有する光線方向制御装置の駆動方法であって、
前記制御回路は、前記電位差を調整することにより、前記電気泳動粒子の分散状態を変化させて、前記各光線透過領域及び分散媒を透過する光の出射方向の範囲を変化させ、
前記制御回路は、前記出射方向の範囲を広い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極へ所定の電圧を印加し、
前記制御回路は、前記出射方向の範囲を狭い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極の間を所定の期間でショート状態とした後に、前記第１の電極と第２の電極の間を電気的にオープン状態とし、当該オープン状態を保持することにより、前記出射方向の範囲が狭い状態を維持する
ことを特徴とする光線方向制御素子の駆動方法。

【請求項7】

互いの主面が対向するように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板の主面側にそれぞれ配置された第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜と、
前記第１及び第２の透明導電膜と電気的に接続された第１の電極及び第２の電極と、
前記第１及び第２の透明基板上に配置された複数の光線透過領域と、
隣接する前記各光線透過領域の間に配置されて、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子と透過性の分散媒から構成される光線吸収領域と、
前記第１及び第２の透明導電膜の間の電位差を制御する制御回路と、を有する光線方向制御装置の駆動方法であって、
前記制御回路は、前記電位差を調整することにより、前記電気泳動粒子の分散状態を変化させて、前記各光線透過領域及び分散媒を透過する光の出射方向の範囲を変化させ、
前記制御回路は、前記出射方向の範囲を広い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極へ所定の電圧を印加し、
前記制御回路は、前記出射方向の範囲を狭い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極の間に前記所定の電圧と逆極性の電圧を所定の期間で印加した後に、前記第１の電極と第２の電極の間を電気的にオープン状態とし、当該オープン状態を保持することにより、前記出射方向の範囲が狭い状態を維持する
ことを特徴とする光線方向制御素子の駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光線方向制御装置及び光線方向制御素子の駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フラットパネル表示装置は、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）、パーソナルコンピュータ等といった種々の情報処理装置における表示装置として用いられている。

【0003】

こうしたフラットパネル表示装置としては、背面から入射される光の出射方向を調整する光学素子を内部に搭載すると共に、この光学素子に向けて一様に光を射出するバックライトと、映像を表示する液晶ディスプレイと、を有する構成が一般的に知られている。

【0004】

また、フラットパネル表示装置には、大型ディスプレイ化・多目的化に伴い、様々な配光特性が要求されるようになってきている。

【0005】

特に、情報漏洩の観点から、他人に覗き込まれないように可視範囲を制限したいという要求や、不必要な方向には光を出射しないようにしたいとの要求があり、これに応える光学素子としては、ディスプレイの可視範囲（又は出射範囲）を制限することが可能な光学フィルムが提案され実用化されている。

【0006】

しかし、上記光学フィルムを採用したフラットパネル表示装置においては、複数の方向から同時にディスプレイを見る場合に、該光学フィルムをその都度取り外す必要があり、このことは、ユーザに煩雑な処理を課すと共に時間のロスを招くため、取り外すといった手間を掛けることなく、広い可視範囲と狭い可視範囲の各状態を任意のタイミングで実現したい、という要求が高まっている。

【0007】

このため、かかる要求に応じて、ディスプレイの可視範囲を広視野モードと狭視野モードとの間で切り替え可能な光学素子が提案されている（例えば、特許文献１）。

【0008】

特許文献１では、透明基板上に光線透過領域と光線方向を制御する電気泳動素子を設け、光線透過領域を透過する光の視野角を制御する光線方向制御素子が開示されている。特許文献１では、着色荷電粒子を液体に封入した電気泳動素子の両端に透明電極を設け、直流電圧を印加することで着色荷電粒子を移動させて広視野角状態を得る。また、透明電極に交流電圧を印加することで、着色荷電粒子を電気泳動素子内で分散させて狭視野角状態を得る。

【0009】

電気泳動素子を制御する技術としては、例えば、特許文献２が知られている。特許文献２には、電気泳動素子を用いた電気泳動装置で、画像を保持する性能を向上させる技術が開示され、電気泳動粒子の色による表示状態に遷移させた後に、２つの電極のいずれか一方をハイインピーダンス状態にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】米国特許第７７５１６６７号明細書

【文献】特開２０１１－１７０１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上記特許文献１では、電気泳動素子を用いて視野角を制御することは可能であるが、広視野状態と狭視野状態を切り替える詳細な駆動方法は開示されていない。したがって、広視野状態と狭視野状態の切り替え時間を短縮することが困難であった。また、広視野状態と狭視野状態ともに電圧印加が必要であり、低電力化が難しい、という問題があった。更に、上記特許文献２は、電気泳動素子を表示デバイスとして用いる技術であって、広視野状態と狭視野状態を切り替え、低消費電力化を達成することについては開示や示唆はない。

【0012】

そこで本開示は、電気泳動素子を用いて広視野状態と狭視野状態を迅速に切り替え、低消費電力化を達成する光線方向制御装置及び光線方向制御素子の駆動方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本開示は、互いの主面が対向するように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板の主面側にそれぞれ配置された第１の透明導電膜及び第２の透明導電膜と、前記第１及び第２の透明導電膜と電気的に接続された第１の電極及び第２の電極と、前記第１及び第２の透明基板上に配置された複数の光線透過領域と、
隣接する前記各光線透過領域の間に配置されて、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子と透過性の分散媒から構成される光線吸収領域と、前記第１及び第２の透明導電膜の間の電位差を制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記電位差を調整することにより、前記電気泳動粒子の分散状態を変化させて、前記各光線透過領域及び分散媒を透過する光の出射方向の範囲を変化させ、前記出射方向の範囲を広い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極へ所定の電圧を印加し、前記出射方向の範囲を狭い状態へ遷移させるときには、前記第１の電極と第２の電極の間を所定の期間でショート状態とした後に、前記第１の電極と第２の電極の間を電気的にオープン状態とし、当該オープン状態を保持することにより、前記出射方向の範囲が狭い状態を維持する。

【発明の効果】

【0014】

本実施の形態の一態様によれば、光線方向制御素子の広視野状態と狭視野状態を的確に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態における、光線方向制御装置の一例を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態における、光線透過領域と光線吸収領域の上面図である。

【図3A】第１の実施形態における、電界が存在する場合の電気泳動粒子の分布状態の一例を示す図である。

【図3B】第１の実施形態における、電界が存在しない場合の電気泳動粒子の分布状態の一例を示す図である。

【図4A】第１の実施形態における、狭視野状態での光線方向制御素子から出射できる光線角を示す断面図である。

【図4B】第１の実施形態における、広視野状態での光線方向制御素子から出射できる光線角を示す断面図である。

【図5A】第１の実施形態における、狭視野状態での光線方向制御素子から出射できる光線角を示す断面図である。

【図5B】第１の実施形態における、狭視野状態時の出射光線の角度－透過率分布を示す図である。

【図6A】第１の実施形態における、広視野状態時の光線方向制御素子から出射できる光線角を示す断面図である。

【図6B】第１の実施形態における、広視野状態時の出射光線の角度－透過率分布を示す図である。

【図7A】第１の実施形態における、狭視野状態時の光線方向制御素子から出射できる光線角を示す断面図である。

【図7B】第１の実施形態における、広視野状態時の光線方向制御素子から出射できる光線角を示す断面図である。

【図7C】第１の実施形態における、広視野状態時と狭視野状態時の光線方向制御素子から出射できる光線角と透過率の関係を示すグラフである。

【図8】第１の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図9】第１の実施形態における、制御回路の一例を示すブロック図である。

【図10】第２の実施形態における、光線方向制御素子の断面図である。

【図11】第３の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図12】第３の実施形態における、制御回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図13】第３の実施形態における、制御の一例を示すフローチャートである。

【図14】第４の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図15】第４の実施形態における、制御回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図16】第４の実施形態における、制御の一例を示すフローチャートである。

【図17】第５の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図18】第５の実施形態における、制御回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図19】第５の実施形態における、制御の一例を示すフローチャートである。

【図20】第６の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図21】第６の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図22】第６の実施形態における、制御回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図23】第６の実施形態における、制御の一例を示すフローチャートである。

【図24】第８の実施形態における、光線方向制御素子の断面図である。

【図25】第９の実施形態における、電気泳動粒子の変化の一例を示す図である。

【図26】第９の実施形態における、制御回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図27】第９の実施形態における制御の１例を示すフローチャートである。

【図28】第９の実施形態における、ＬＵＴの一例を示す表である。

【図29】第９の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図30】第１０の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図31】第１１の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図32】第１１の実施形態における、制御回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図33】第７の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図34】第７の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図35】第７の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図36】第７の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【図37】第７の実施形態における、光線方向制御素子への印加電圧を変化させた時の、それに対応した図７Ａで測定される角度αの透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。本実施形態は本開示を実現するための一例に過ぎず、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。

【0017】

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における、光線方向制御装置の一例を示すブロック図である。

【0018】

光線方向制御装置は、視野角を制御する光線方向制御素子１と、制御装置２とを含む。光線方向制御素子１は、透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極）とを含む。

【0019】

制御装置２は、電源回路３と制御回路４とを含む。制御回路４は上位の制御装置（不図示）から光線方向制御信号を受信する。制御回路４は、電源回路３から電力の供給を受け、光線方向制御信号に基づいて、透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極）の間の印加電圧または接続状態を制御する。

【0020】

また、図１には、光線方向制御素子１の断面構造の一例を示している。透明基板１１（第１の透明基板）の主面に透明導電膜１２（第１の電極）があり、透明基板１６（第２の透明基板）の主面に透明導電膜１５（第２の電極）がある。透明基板１１と透明基板１６は、上記それぞれの主面が対向するように配置されている。

【0021】

相互に対向する透明導電膜１２と透明導電膜１５の間には、光線透過領域１３と光線吸収領域１４が交互に配置されている。

【0022】

図２は、第１の実施形態の光線方向制御素子１（透明基板１１）の主面の法線方向において見た、光線透過領域１３と光線吸収領域１４の上面図（平面図）の一例である。矩形の光線透過領域１３が所定の間隔で図中上下及び左右方向に配置されている。隣り合う光線透過領域１３の間には光線吸収領域１４が配置されている。

【0023】

なお、光線透過領域１３や光線吸収領域１４の平面形状は図２の例に限定されるものではなく、所望の形状を採用することができる。なお、図２のように格子状に光線吸収領域１４を配置し、上下、左右の視野角制御を行うものだけでなく、例えば、光線吸収領域１４を縦縞状に配置した平面形状とし、左右方向のみの視野角を制御する光線方向制御素子１や、光線吸収領域１４を横縞状に配置した平面形状とし、上下のみの視野角を制御する光線方向制御素子を実現してもよい。上下の視野角制御は、例えば、車の表示器のフロントガラスへの映り込み量を制御できる。

【0024】

光線透過領域１３は光を透過する透明部材（例えば樹脂）で形成され、高さは、３［μｍ］～３００［μｍ］の範囲が好適であり、第１の実施形態では、これを６０［μｍ］とする例を示す。また、光線透過領域１３の幅（光線透過パターン幅）は、１［μｍ］～１５０［μｍ］の範囲が好適であり、第１の実施形態では、これを２０［μｍ］とする例を示す。さらに、光線透過領域１３の相互間の幅（遮光パターン幅）は、０．２５［μｍ］～４０［μｍ］の範囲が好適であり、本第１の実施形態では、これを５［μｍ］とする例を示す。

【0025】

光線吸収領域１４の内部には、電気泳動素子が封入される。電気泳動素子は、特定の電荷を帯び且つ遮光性の電気泳動粒子１４０（着色荷電粒子）と、分散媒１４１の混合物である。電気泳動粒子１４０は遮光機能を発現させるため、光を吸収する黒色であることが好ましい。例えば、電気泳動粒子１４０は、帯電したカーボンブラックの微粒子である。以下に説明する例では、マイナスに帯電されているカーボンブラックを用いる。分散媒１４１は光を透過させるために透明であり、かつ、光線透過領域１３との界面反射を抑えるため、光線透過領域１３を形成する透明部材と同程度の屈折率であることが好ましい。

【0026】

本実施形態の電気泳動素子は、荷電ｘ粒子間に働く引力より、電荷による反発力が上回るように設計される。このため、図３Ａに模式的に示すように、マイナスに帯電された電気泳動粒子１４０は、電界が存在する場合には、電位の高い側の電極に集まる。一方、図３Ｂに模式的に示すように、電界が存在しない場合、電気泳動粒子１４０の最も安定な状態は、互いの反発力により分散し、巨視的に密度が均一となった状態である。

【0027】

上述のように構成された光線方向制御装置によって、広視野状態と狭視野状態の切り替えが可能となる。はじめに広視野と狭視野の定常状態について説明し、次に広視野状態と狭視野状態の切り替えの過渡応答について説明する。

【0028】

図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態における光線方向制御素子１の背面に表示パネル５を配置し、表示パネル５に表示された広域の視野角を有する画像を、光線方向制御素子１を介して観察する場合の模式図である。なお、光線方向制御素子１は、面状光源装置の前側に配置されてもよい。例えば液晶表示装置のようにバックライトを含む表示装置において、光線方向制御素子１は、液晶表示パネルとバックライトとの間に配置されてもよい。

【0029】

図４Ａは狭視野状態を示し、電気泳動粒子１４０は、分散媒１４１内で均等に分散している。図４Ｂは広視野状態を示し、電気泳動粒子１４０は、一方の透明導電膜１５（第２電極）近傍において偏在している。制御装置２は、光線方向制御素子１に含まれる電気泳動粒子１４０の分布状態を変化させることで、表示画像が観察できる視野角の狭視野と広視野とを切り替える。

【0030】

制御装置２により視野角制御についてより具体的に説明する。図５Ａは狭視野状態で光線方向制御素子１の出射面から出射できる光線角を示す断面図であり、図５Ｂは、出射光線の角度－透過率分布を示す図である。狭視野状態において、制御装置２は、透明導電膜１２（第１電極）と透明導電膜１５（第２電極）との間をショートまたはオープンの状態とすることで、電気泳動素子に電界を与えないようにする。

【0031】

このため、電気泳動粒子１４０は光線吸収領域１４内で完全に分散した状態となる。電気泳動粒子１４０は遮光性を有する黒色であるため、光線方向制御素子１の入射面からの入射光線のうち、電気泳動粒子１４０にぶつかる光線は吸収され、光線方向制御素子１から出射しない。このため、出射光の角度透過率分布は、図５Ｂのようになる。

【0032】

図６Ａは、広視野状態で光線方向制御素子１の出射面からから出射できる光線角を示す断面図であり、図６Ｂは、出射光線の角度－透過率分布を示す図である。広視野状態において、制御装置２は、透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極）に電位差（電圧）を与えることで、電気泳動素子に電界を与える。

【0033】

透明導電膜１２（第１の電極）より透明導電膜１５（第２の電極）が高電位となる電圧を与えると、マイナスに帯電した電気泳動粒子１４０は、透明導電膜１５（第２の電極）の近傍で偏在する。したがって、図６Ａに示すように、図５Ａと比べ、入射面からの入射光線のうち電気泳動粒子１４０にぶつかる光線は減る。分散媒１４１は前述のように透明であるため、狭視野時に電気泳動粒子１４０によって阻まれた角度の入射光線も、光線方向制御素子１を通過する。このため、出射光の角度透過率分布は図６Ｂのようになる。

【0034】

なお、図６Ａでは光線吸収領域１４の内部の電気泳動粒子１４０を、透明導電膜１５側に偏在させたが、透明導電膜１２側に電気泳動粒子１４０を偏在させてもよい。透明導電膜１２側に電気泳動粒子１４０を偏在させても広視野状態にできる。

【0035】

次に広視野状態と狭視野状態の間の切り替えの過渡応答について説明する。

【0036】

図７Ａ及び７Ｂに示すように、光線方向制御素子１を狭視野状態と広視野状態の間で切り替えて、所定の角度αにおいて光線方向制御素子１を透過する光線の輝度を輝度計６によって計測した。図７Ａは、狭視野状態での測定を模式的示し、図７Ｂは広視野状態での測定を模式的に示す。輝度計６は、透明基板１１の正面（出射面）から所定の距離に設置され、透明基板１１の主面の法線方向に対して角度αで配置される。所定の角度αは、例えば、５５度とする。

【0037】

さらに、透過率を計算して、狭視野状態から広視野状態、または広視野状態から狭視野状態への状態遷移における透過率の過渡応答を評価した。これは、図７Ｃに示すグラフにおいて、角度αでの、狭視野状態の透過率Ａと広視野状態の透過率Ｂとの間での過渡応答である。

【0038】

光線方向制御素子１の透過率は、光源単体（図７Ａ及び７Ｂにおいて、光線方向制御素子１が無い状態）の白の輝度をＹｂａｓｅとし、輝度計６の測定値をＹとしたとき、次の式で表される。

【0039】

透過率＝Ｙ／Ｙｂａｓｅ

【0040】

はじめに、広視野状態から狭視野状態への切り替えについて説明する。透過率の計測は、図３Ａ、図３Ｂを参照して説明したように設計された電気泳動粒子１４０を使った光線方向制御素子１を使用した。透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極）に電位差を与えた状態（広視野状態）から、両導電膜１２、１５間をショートした場合の透過率の過渡応答と、オープンにした場合の透過率の過渡応答とを、計測した。

【0041】

図８は、過渡応答の計測結果を示し、具体的には、光線方向制御素子１に印加される電圧の時間変化のグラフ及び透過率の時間変化のグラフを示す。図８において、透明導電膜１２、１５に所定の電圧（第１の電圧）Ｖ１を印加した後、ショートまたはオープンに切り替える時間を時間０とする。

【0042】

図８に示す二つのグラフにおける時間０からの破線は、それぞれ、透明導電膜１２、１５間をショートさせた場合の電圧及び透過率の時間変化を示す。二つのグラフにおける実線は、それぞれ、透明導電膜１２、１５間を電気的に切り離し、オープン（ハイインピーダンス）にした場合の電圧及び透過率の時間変化を示す。

【0043】

図８に示すように、ショートとオープンで透過率の過渡応答が大きく異なることが明らかになった。具体的には、透明導電膜１２、１５間をショートさせた場合、透過率（破線）は、時間ｔ１までは急速に減少し、オープンにした場合よりも速く透過率は減少する。しかし、時間ｔ１の後、透過率は再び増加に転じ、時間ｔ２において一定値に達した後、緩やかに減少する。透過率は、時間ｔ３において一定値に達し、以降、狭視野状態が定常化する。このように、ショートの場合、透過率は減少して極小値を示した後に増加し、再び減少することが明らかになった。

【0044】

一方、透明導電膜１２、１５間をオープンにした場合、透過率はショートのように極小値を示すことなく緩やかに減少し、時間ｔ３において一定の透過率に達し、以降、狭視野状態が定常化することが明らかになった。

【0045】

図８に示すように、ショートさせる駆動を適用した光線方向制御装置では、オープンさせる駆動と比べ、時間ｔ１までは透過率の減少が大きいため、覗き見防止を早期に実現できる。しかし、時間ｔ１以降再び透過率が増加するため、視認を制限することを意図している角度においても薄っすらと表示画像が見え、覗き見されてしまう懸念がある。

【0046】

このため、第１の実施形態では、光線方向制御素子１を広視野状態から狭視野状態へ遷移させる場合、制御回路４は透明導電膜１２、１５間をオープンにする。これにより、広視野状態から狭視野状態への遷移過程において、一旦下減少した透過率が再び増加する変動を無くし、スムーズに広視野状態から狭視野状態へ遷移させることが可能となる。

【0047】

図９は、第１の実施形態における、制御回路４の一例を示すブロック図である。制御回路４はスイッチＳＷ１と、コントローラ４０を含む。コントローラ４０には、図示しないプロセッサとメモリ及びインタフェースを含んで、光線方向制御信号を受け付けるとスイッチＳＷ１を制御する。

【0048】

制御回路４は、電源回路３の電圧Ｖ１（第１の電圧）と透明導電膜（第２の電極）１５との接続を制御する。制御回路４は、透明導電膜１２（第１の電極）を接地しているため、制御回路４が電圧Ｖ１と透明導電膜（第２の電極）１５とを接続すると、透明導電膜１２、１５間に電圧Ｖ１が印加される。制御回路４が電圧Ｖ１と透明導電膜（第２の電極）１５との接続を解除すると、透明導電膜（第２の電極）１５は電気的にフローティングの状態となる。したがって、このとき、透明導電膜１２、１５間はオープンとなる。

【0049】

制御回路４のコントローラ４０は、外部から広視野状態を指示する光線方向制御信号（広視野信号）を受信すると、スイッチＳＷ１を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に電圧Ｖ１を印加する。これにより、透明導電膜１２、１５の間に電圧Ｖ１が印加され、電気泳動粒子１４０は第２の電極である透明導電膜１５側に集まる。したがって、光線方向制御素子１は広視野状態になる。

【0050】

また、制御回路４のコントローラ４０は、外部から狭視野状態を指示する光線方向制御信号（狭視野信号）を受信すると、スイッチＳＷ１を制御して、電圧Ｖ１と透明導電膜１５（第２の電極）との接続を解除する。これにより、透明導電膜１２、１５間はオープンとなり、電気泳動粒子１４０は自身の電荷によって自発的に分散を開始する。この結果、しばらく経つと光線方向制御素子１は狭視野状態になる。

【0051】

以上のように、第１の実施形態では、制御回路４は、広視野状態から狭視野状態への遷移のために、透明導電膜１２、１５間をオープンにする。これにより、透過率はスムーズに漸減し、狭視野状態へ遷移させることが可能となる。また、狭視野状態では電力を消費しないので、光線方向制御素子１の消費電力を低減できる。

【0052】

なお、図９に示すブロック図は、一例であり、透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜（第２の電極）１５の間に所定の電圧Ｖ１を印加する状態と、透明導電膜１２、１５間を電気的にオープン状態とを、切り替え可能な構成であれば、どのような回路構成であってもよい。例えば、スイッチＳＷ１は、透明導電膜１２（第１の電極）と接続されていてもよい。さらには、透明導電膜（第２の電極）１５と接続するスイッチＳＷ１に加え、透明導電膜１２（第１の電極）と接続するスイッチが存在してもよい。

【0053】

＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態における、光線方向制御素子１の断面図である。第２の実施形態の光線方向制御素子１は、第１の実施形態の図１に示した構成において、透明導電膜１２、１５を覆う絶縁膜１７、１８を含む。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0054】

透明導電膜１２（第１の電極）と光線透過領域１３及び光線吸収領域１４との間には、透明の絶縁膜１７が配置される。また、透明導電膜１５（第２の電極）と光線透過領域１３及び光線吸収領域１４の間には、透明の絶縁膜１８が配置される。絶縁膜１８には例えばＳｉＯ_２を用いる。すなわち、相互に対向する透明基板１１と透明基板１６それぞれの主面と、光線吸収領域１４との間には、絶縁膜１７と絶縁膜１８が配置される。

【0055】

図１０において、透明の絶縁膜１７、１８はＳｉＯ_２を用いる例を示したが、これに限定されるものではなく、他の透明の絶縁材料で構成することができる。

【0056】

なお、絶縁膜１７と絶縁膜１８は、透明基板１１と透明基板１６の主面に設けた透明導電膜１２（第１の電極）及び透明導電膜１５（第２の電極）と光線吸収領域１４との間にのみ配置され、光線透過領域１３と透明導電膜１２（第１の電極）及び透明導電膜１５（第２の電極）との間に存在しなくてもよい。

【0057】

第２の実施形態では、透明導電膜１２、１５と光線吸収領域１４の間に絶縁膜１７、１８を挿入することで、電気泳動粒子１４０が長時間に渡って透明電極の近傍に偏在することによって起こり得る、電気泳動粒子１４０が透明導電膜１２、あるいは、１５に固着するのを防ぐことができる。これより、広視野状態と狭視野との間の遷移特性を、一層安定させることが可能となる。

【0058】

＜第３の実施形態＞
図１１～図１３は、第３の実施形態を示す。第３の実施形態は、光線方向制御素子１を広視野状態から狭視野状態へ遷移させる際に、透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極）を一時的にショートさせた後、オープンにする。

【0059】

第１の実施形態の図８で示したように、光線方向制御素子１の広視野状態から狭視野状態への遷移は、透明導電膜１２、１５をショートさせた方が、オープンの場合と比べて短時間で透過率を減少させることができる。しかし、制御回路４が透明導電膜１２、１５をショートさせると、透過率が減少した後に増加するため、狭視野状態への遷移がスムーズに行われず、また、透過率増加後の覗き見防止効果が低減される。

【0060】

これに対して第３の実施形態では、図１１を参照して後述するように、所定の期間（一時的）だけ透明導電膜１２、１５をショートさせた後にオープンにすることで、短時間に広視野状態から狭視野状態へ遷移させることが可能であることを見出した。

【0061】

図１１は、第３の実施形態における、光線方向制御素子１への印加電圧の変化に対応した、図７Ａ、図７Ｂに示す角度αで測定される、透過率の過渡応答の計測結果を示すグラフである。具体的には、光線方向制御素子１に印加される電圧の時間変化のグラフ及び透過率の時間変化のグラフを示す。図８と同様に、透明導電膜１２、１５に所定の電圧Ｖ１を印加した後、ショートに切り替える時間を時間０とする。

【0062】

電圧の時間変化のグラフにおける時間０から時間ｔ１までの実線は、透明導電膜１２、１５間をショートさせている期間の印加電圧を示す。時間ｔ１からの破線は、透明導電膜１２、１５間を電気的に切り離し、オープン（ハイインピーダンス）にしている期間の印加電圧を示す。

【0063】

図１１に示すように、透明導電膜１２、１５をショートさせている期間（０～ｔ１）において、透過率は、図８のショートと同様に、オープンより速く減少する。計測において、図８でショートにおける透過率が極小値となる時間ｔ１で、透明導電膜１２、１５間の接続状態を、ショートからオープンに切り替えた。

【0064】

透明導電膜１２、１５間の接続状態をオープンとした時間ｔ１以降、透過率は増加することなく非常に緩やかに漸減することがわかった。つまり、実施形態３の透明導電膜１２、１５間の接続状態の変更は、図８のショートのように、透過率を極小値を示した後に増加させることなく、さらに、図８のオープンのより速く、狭視野状態を定常化させることが可能であることが分かった。

【0065】

図１２は、第３の実施形態の制御回路４の構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態の光線方向制御装置は、図１に示すように光線方向制御素子１と制御装置２から構成される。制御回路４の構成以外の説明は省略する。なお、光線方向制御素子１は、図１０に示す第２実施形態の光線方向制御素子の構成を有してもよい。

【0066】

図１２に示すように、第３の実施形態の制御回路４は、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２と、コントローラ４０を含む。コントローラ４０には、図示しないプロセッサとメモリ及びインタフェースを含んで、光線方向制御信号を受け付けるとスイッチＳＷ１とＳＷ２を制御する。なお、制御回路４は、他の回路構成を有してもよい。

【0067】

透明導電膜１５（第２の電極）に接続された制御回路４は、ＳＷ１及びＳＷ２を制御して、光線方向制御素子１の広視野状態を維持するための所定の電圧Ｖ１（第１の電圧）、接地（ショート）状態、及びオープン状態を切り替える。また、制御回路４は、透明導電膜１２（第１の電極）を接地させる。

【0068】

コントローラ４０は、外部から広視野状態を指示する光線方向制御信号（広視野信号）を受信すると、ＳＷ１を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）へ印加する電圧を所定の電圧Ｖ１に切り替える。第１の実施形態と同様に透明導電膜１２、１５の間に電圧Ｖ１が印加され、図４Ｂで示したように、光線吸収領域１４の電気泳動粒子（着色荷電粒子）１４０は第２の電極である透明導電膜１５側に偏在する。これにより光線方向制御素子１は広視野状態に切り替わる。

【0069】

次に、第３の実施形態の特徴である、狭視野状態を指示する光線方向制御信号（狭視野信号）に対する、コントローラ４０の動作を説明する。コントローラ４０は、外部から狭視野信号を受信すると、図１３に示すフローチャートを実行する。図１３は、第３の実施形態における、狭視野信号に対する制御処理の一例を示す。

【0070】

まず、ステップＳ１で、コントローラ４０が、狭視野信号を受信する。次に、ステップＳ２では、コントローラ４０が、ＳＷ１及びＳＷ２を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）を接地させる。これにより、透明導電膜１２、１５は共に接地されてショートとなる。透明導電膜１２、１５間のショートによって、角度αでの透過率は減少を開始する。

【0071】

次に、ステップＳ３では、コントローラ４０が、所定時間ｔ１が経過するまで待機する。この期間において、角度αでの透過率は急速に減少する。所定時間ｔ１が経過すると、ステップＳ４で、コントローラ４０が、透明導電膜１５（第２の電極）と透明導電膜１２（第１の電極）との接続状態をショートからオープンに切り替える。透明導電膜１２、１５間のショートからオープンへの切り替えによって、角度αでの透過率は増加に転じることなく、ゆっくりと漸減する。

【0072】

なお、所定時間ｔ１の情報は、コントローラ４０に予め設定されている。光線方向制御装置の設計者は、透明導電膜１２、１５の間に所定電圧を印加させた後にショートさせ、透過率の時間変動を観察することで、適切な時間ｔ１を特定できる。

【0073】

以上のように、第３の実施形態によれば、光線方向制御素子１の広視野状態から狭視野状態への遷移をスムーズかつ、迅速に行うことが可能となる。

【0074】

＜第４の実施形態＞
図１４～図１６は、第４の実施形態を示す。第４の実施形態では、広視野状態から狭視野状態へ遷移させる際に、広視野状態のとき印加した電圧の逆極性の電圧を印加する。透明導電膜１２、１５間への逆極性の電圧印加により発生した電界により、電気泳動粒子１４０は逆向きの力を受け、透明導電膜１５（第２の電極）から透明導電膜１２（第１の電極）へ向けて急速に動く。このため、角度αの透過率を第３の実施形態より速く減少させることが可能となる。

【0075】

図１４は、第４の実施形態における、光線方向制御素子１への印加電圧の変化に対応した、図７Ａ、図７Ｂに示す角度αで測定される、透過率の過渡応答の計測結果を示すグラフである。具体的には、光線方向制御素子１への印加電圧の時間変化のグラフ及び透過率の時間変化のグラフを示す。透明導電膜１２、１５に所定の電圧Ｖ１を印加した後、逆極性電圧に切り替える時間を時間０とする。

【0076】

印加電圧の時間変化のグラフにおける時間０から時間ｔｉｎｖまでの実線は、透明導電膜１２、１５間に印加されている、電圧Ｖ１に対して逆極性の所定電圧Ｖｉｎｖを示す。時間ｔｉｎｖからの破線は、透明導電膜１２、１５間を電気的に切り離し、オープン（ハイインピーダンス）にしている期間の印加電圧を示す。透過率の時間変化のグラフにおいて、破線は、第３の実施形態における透過率の時間変化を示す。実線は、図１４における印加電圧の時間変化に応じた、透過率の時間変化を示す。

【0077】

図１４に示すように、透明導電膜１２、１５に所定の逆極性電圧Ｖｉｎｖを印加している期間（０～ｔｉｎｖ）、透過率が第３の実施形態（図中破線）より速く減少する。逆極性電圧を印加し続けると、電気泳動粒子１４０はやがて透明導電膜１２（第１の電極）の近傍に偏在し、結果、透過率が増加する。このため、透過率の計測において、透過率がほぼ最少となる時間（ｔｉｎｖ）で、透明導電膜１２、１５間をオープンにした。すると、時間ｔｉｎｖ以降、透過率の増加は生じず、狭視野状態を定常化させることが可能であることが分かった。

【0078】

図１５は、本第４の実施形態の制御回路４の構成の一例を示すブロック図である。第４の実施形態の光線方向制御装置は、図１に示すように光線方向制御素子１と制御装置２から構成される。制御回路４の構成以外の説明は省略する。なお、光線方向制御素子１は、図１０に示す第２実施形態の光線方向制御素子の構成を有してもよい。

【0079】

図１５に示すように、第４の実施形態の制御回路４は、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２と、コントローラ４０を含む。コントローラ４０には、図示しないプロセッサとメモリ及びインタフェースを含んで、光線方向制御信号を受け付けるとスイッチＳＷ１とＳＷ２を制御する。なお、制御回路４は、他の回路構成を有してもよい。

【0080】

透明導電膜１５（第２の電極）に接続された制御回路４は、光線方向制御素子１の広視野状態を維持するための所定の電圧Ｖ１（第１の電圧）と、所定の負電圧（逆極性電圧Ｖｉｎｖ）と、オープン状態を切り替える。また、制御回路４は、透明導電膜１２（第１の電極）を接地させる。

【0081】

コントローラ４０は、外部から広視野状態を指示する光線方向制御信号（広視野信号）を受信すると、ＳＷ１を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に所定の電圧Ｖ１を与える。第１の実施形態と同様に、透明導電膜１２、１５の間に電圧Ｖ１が印加され、図４Ｂで示したように、光線吸収領域１４の電気泳動粒子１４０は第２の電極である透明導電膜１５側に偏在する。これにより光線方向制御素子１は広視野状態になる。

【0082】

次に、第４の実施形態の特徴である、狭視野状態を指示する光線方向制御信号（狭視野信号）に対する、コントローラ４０の動作を説明する。コントローラ４０は、外部から狭視野信号を受信すると、図１６に示すフローチャートを実行する。図１６は、第４の実施形態における、狭視野信号に対する制御処理の一例を示す。

【0083】

まず、ステップＳ１１では、コントローラ４０が、狭視野信号を受信する。次に、ステップＳ１２では、コントローラ４０は、ＳＷ１及びＳＷ２を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に印加する電圧を、電圧Ｖ１から、負電圧（逆極性電圧Ｖｉｎｖ）に切り替える。透明導電膜１２、１５間の電位差が逆極性となったため、電気泳動粒子１４０が分散を開始する。これにより、角度αでの透過率が減少し始める。

【0084】

次に、ステップＳ１３では、コントローラ４０が、所定時間ｔｉｎｖが経過するまで待機する。この期間において、透明導電膜１２、１５間の電位差が逆極性に維持されている。したがって、電気泳動粒子１４０が、急速に分散する。これにより、角度αでの透過率が急速に減少する。

【0085】

所定時間ｔｉｎｖが経過すると、ステップＳ１４で、コントローラ４０は、ＳＷ２を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）と透明導電膜１２（第１の電極）との接続状態をオープンにする。これにより、角度αでの透過率が一定値に達し、光線方向制御素子１（光線方向制御素子１）は、定常の狭視野状態になる。

【0086】

なお、所定時間ｔｉｎｖの情報は、コントローラ４０に予め設定されている。光線方向制御装置の設計者は、透明導電膜１２、１５間に逆極性電圧を印加させた後、透過率の時間変動を観察することで、適切な時間ｔｉｎｖを特定できる。

【0087】

以上のように、第４の実施形態によれば、光線方向制御素子１の広視野状態から狭視野状態への遷移をさらに迅速に行うことが可能となる。

【0088】

＜第５の実施形態＞
図１７～図１９は、第５の実施形態を示す。第５の実施形態では、第４の実施形態の逆極性電圧Ｖｉｎｖを印加させる期間の後に、一時的に透明導電膜１２、１５間をショートさせる期間を設け、その後オープンにする。透明導電膜１２、１５間への逆極性の電圧印加により発生した電界により、電気泳動粒子１４０は逆向きの力を受け、透明導電膜１５（第２の電極）から透明導電膜１２（第１の電極）へ向けて急速に動く。このため、角度αの透過率を第３の実施形態より速く減少させることが可能となる。

【0089】

図１７は、第５の実施形態における、光線方向制御素子１への印加電圧の変化に対応した、図７Ａ、図７Ｂに示す角度αで測定される、透過率の過渡応答の計測結果を示すグラフである。具体的には、光線方向制御素子１への印加電圧の時間変化のグラフ及び透過率の時間変化のグラフを示す。透明導電膜１２、１５に所定の電圧Ｖ１を印加した後、逆極性電圧に切り替える時間を時間０とする。

【0090】

印加電圧の時間変化のグラフにおける時間０から時間ｔｉｎｖ２までの実線は、透明導電膜１２、１５間に印加されている、電圧Ｖ１に対して逆極性の所定電圧Ｖｉｎｖを示す。時間ｔｉｎｖ２から時間ｔｓｈまでの実線は、透明導電膜１２、１５間をショートにしている期間の印加電圧を示す。時間ｔｉｎｖ２からの破線は、透明導電膜１２、１５間を電気的に切り離し、オープン（ハイインピーダンス）にしている期間の印加電圧を示す。

【0091】

透過率の時間変化のグラフにおいて、破線は、第３の実施形態における透過率の時間変化を示す。実線は、図１７における印加電圧（透明導電膜１２、１５間の接続状態）の時間変化に応じた、透過率の時間変化を示す。

【0092】

図１７に示すように、透明導電膜１２、１５に所定の逆極性電圧Ｖｉｎｖを印加している期間（０～ｔｉｎｖ２）、第４の実施形態と同様に、透過率が第３の実施形態より速く減少する。逆極性電圧を印加し続けると、電気泳動粒子１４０はやがて透明導電膜１２（第１の電極）の近傍に偏在し、結果、透過率が増加する。

【0093】

このため、透過率の計測において、透過率がほぼ最少となる時間（ｔｉｎｖ２）で、透明導電膜１２、１５間を一旦ショートした後に、オープンした。すると、ショートからオープンへの切り替え時間ｔｓｈ以降、透過率の増加は生じず、狭視野状態を定常化させることが可能であることが分かった。

【0094】

図１８は、第５の実施形態の制御回路４の構成の一例を示すブロック図である。第５の実施形態の光線方向制御装置は、図１に示すように光線方向制御素子１と制御装置２から構成される。制御回路４の構成以外の説明は省略する。なお、光線方向制御素子１は、図１０に示す第２実施形態の光線方向制御素子の構成を有してもよい。

【0095】

図１８に示すように、第４の実施形態の制御回路４は、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ３と、コントローラ４０を含む。コントローラ４０には、図示しないプロセッサとメモリ及びインタフェースを含んで、光線方向制御信号を受け付けるとスイッチＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３を制御する。なお、制御回路４は、他の回路構成を有してもよい。

【0096】

透明導電膜１５（第２の電極）に接続された制御回路４は、光線方向制御素子１の広視野状態を維持するための所定の電圧Ｖ１（第１の電圧）と、所定の負電圧（逆極性電圧Ｖｉｎｖ）と、ショート状態（接地）と、オープン状態を切り替える。また、制御回路４は、透明導電膜１２（第１の電極）を接地させる。

【0097】

コントローラ４０は、外部から広視野状態を指示する光線方向制御信号（広視野信号）を受信すると、ＳＷ１を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に所定の電圧Ｖ１を与える。第１の実施形態と同様に、透明導電膜１２、１５の間に電圧Ｖ１が印加され、図４Ｂで示したように、光線吸収領域１４の電気泳動粒子１４０は第２の電極である透明導電膜１５側に偏在する。これにより光線方向制御素子１は広視野状態になる。

【0098】

次に、第５の実施形態の特徴である、狭視野状態を指示する光線方向制御信号（狭視野信号）に対する、コントローラ４０の動作を説明する。コントローラ４０は、外部から狭視野信号を受信すると、図１９に示すフローチャートを実行する。図１９は、第５の実施形態における、狭視野信号に対する制御処理の一例を示す。

【0099】

まず、ステップＳ２１では、コントローラ４０が、狭視野信号を受信する。次に、ステップＳ２２では、コントローラ４０は、ＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に印加する電圧を、電圧Ｖ１から、負電圧（逆極性電圧Ｖｉｎｖ）に切り替える。透明導電膜１２、１５間の電位差が逆極性となったため、電気泳動粒子１４０が分散を開始する。これにより、角度αでの透過率が減少し始める。

【0100】

次に、ステップＳ１３では、コントローラ４０が、所定時間ｔｉｎｖ２が経過するまで待機する。この期間において、透明導電膜１２、１５間の電位差が逆極性に維持されている。したがって、電気泳動粒子１４０が、急速に分散する。これにより、角度αでの透過率が急速に減少する。

【0101】

所定時間ｔｉｎｖ２が経過すると、ステップＳ２４で、コントローラ４０は、ＳＷ２及びＳＷ３を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）を接地させて、透明導電膜１５（第２の電極）と透明導電膜１２（第１の電極）との接続状態をショートにする。次に、ステップＳ２５では、コントローラ４０が、所定時間ｔｓｈが経過するまで待機する。

【0102】

所定時間ｔｓｈが経過すると、ステップＳ２６で、コントローラ４０は、ＳＷ２及びＳＷ３を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）と透明導電膜１２（第１の電極）との接続状態をオープンにする。これにより、角度αでの透過率が一定値に達し、光線方向制御素子１（光線方向制御素子１）は、定常の狭視野状態になる。

【0103】

なお、所定時間ｔｉｎｖ２、ｔｓｈの情報は、コントローラ４０に予め設定されている。光線方向制御装置の設計者は、透明導電膜１２、１５間に逆極性電圧を印加させた後、透過率の時間変動を観察することで、適切な時間ｔｉｎｖ２、ｔｓｈを特定できる。

【0104】

以上のように、第５の実施形態によれば、光線方向制御素子１の広視野状態から狭視野状態への遷移をさらに迅速に行うことが可能となる。また、第４実施形態と比べ逆電圧印加後にショートを追加することで、逆電圧印加期間ｔｉｎｖ２がｔｉｖ１に比べ短い期間、あるいは小さい電圧とすることが出来る場合がある。この場合は、第４実施形態と比較し低電力化が可能である。

【0105】

＜第６の実施形態＞
図２０～図２３は、第６の実施形態を示す。本実施形態は、光線方向制御素子１の広視野状態のための印加電圧を、狭視野状態から広視野状態に遷移させる際の印加電圧と、広視野状態を維持する電圧とに分けることを特徴とする。

【0106】

図２０は、第６の実施形態における、光線方向制御素子１への印加電圧の変化に対応した、図７Ａ、図７Ｂに示す角度αで測定される、透過率の過渡応答の計測結果を示すグラフである。具体的には、光線方向制御素子１への印加電圧の時間変化のグラフ及び透過率の時間変化のグラフを示す。透明導電膜１２、１５間がオープンでの狭視野状態から、広視野状態への切り替えのために、透明導電膜１２、１５に所定電圧を印加し始める時間を、時間０とする。

【0107】

印加電圧の時間変化のグラフにおける時間０からの実線は、透明導電膜１２、１５間に印加されている、所定の第１電圧Ｖ１を示す。時間０からの破線は、透明導電膜１２、１５間に印加されている、第１電圧Ｖ１より高い所定の第２電圧Ｖ２を示す。透過率の時間変化における時間０からの実線は、透明導電膜１２、１５間に第１電圧Ｖ１が印加されている間の、透過率の時間変化を示す。時間０からの破線は、透明導電膜１２、１５間に第２電圧Ｖ１が印加されている間の、透過率の時間変化を示す。

【0108】

第１の電圧Ｖ１を印加した場合、角度αの透過率は緩やかに時間ｔ２まで増加し、時間ｔ２で定常の広視野状態に達した。一方、第２の電圧Ｖ２を印加した場合、角度αの透過率は第１の電圧Ｖ１より速く増加し、時間ｔ２よりも早い時間ｔ１で、定常の広視野状態に達した。

【0109】

第６の実施形態での計測から、透明導電膜１２、１５間への印加電圧が異なる場合、角度αでの透過率の増加速度は変化するが、到達する最大の透過率に大きな違いがないことが判明した。このことは、広視野状態の維持についてはより低い第１の電圧Ｖ１でも可能であることを示す。

【0110】

したがって、本実施形態においては、狭視野状態から広視野状態の遷移をより迅速に行うために、はじめに、透明導電膜１２、１５間へ第２の電圧Ｖ２を印加する。その後、時間ｔ１で広視野状態に到達した後、第２の電圧Ｖ２より低い第１の電圧Ｖ１を透明導電膜１２、１５間へ印加し、広視野状態を維持する。

【0111】

このように狭視野状態から広視野状態に遷移させる際の印加電圧と、広視野状態を維持する電圧とに分けることで、状態遷移を迅速に行い、かつ、消費電力を低減することが可能となる。

【0112】

図２１は、第６の実施形態における、光線方向制御素子１への印加電圧の変化に対応した、図７Ａ、図７Ｂに示す角度αで測定される、透過率の過渡応答の計測結果を示すグラフである。具体的には、光線方向制御素子１への印加電圧の時間変化のグラフ及び透過率の時間変化のグラフを示す。透明導電膜１２、１５間がオープンでの狭視野状態から、広視野状態への切り替えのために、透明導電膜１２、１５に所定電圧Ｖ２を印加し始める時間を、時間０とする。

【0113】

印加電圧の時間変化のグラフにおける時間０より前の破線は、透明導電膜１２、１５間がオープンであることを示す。印加電圧の時間変化のグラフにおける時間０からの実線は、透明導電膜１２、１５間の印加電圧の時間変化を示す。

【0114】

本実施形態では、光線方向制御素子１を狭視野状態から広視野状態へ遷移させる際に、時間０から時間ｔ１の期間で透明導電膜１２、１５の間に第２の電圧Ｖ２を印加し、時間ｔ１ａ以降は、第２の電圧Ｖ２より低い第１の電圧Ｖ１を印加する。

【0115】

図２２は、第６の実施形態の制御回路４の構成の一例を示すブロック図である。第６の実施形態の光線方向制御装置は、図１に示すように光線方向制御素子１と制御装置２から構成される。制御回路４の構成以外の説明は省略する。なお、光線方向制御素子１は、図１０に示す第２実施形態の光線方向制御素子の構成を有してもよい。

【0116】

図２２に示すように、第６の実施形態の制御回路４は、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ３と、コントローラ４０を含む。コントローラ４０には、図示しないプロセッサとメモリ及びインタフェースを含んで、光線方向制御信号を受け付けるとスイッチＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３を制御する。なお、制御回路４は、他の回路構成を有してもよい。

【0117】

透明導電膜１５（第２の電極）に接続された制御回路４は、光線方向制御素子１を狭視野状態から広視野状態に変化させるための所定の第２の電圧Ｖ２と、広視野状態を維持するための所定の第１の電圧Ｖ１と、所定の負電圧と、オープン状態を切り替える。また、制御回路４は、透明導電膜１２（第１の電極）を接地させる。

【0118】

コントローラ４０は、狭視野状態を指示する光線方向制御信号（狭視野信号）を受信すると、例えば第４の実施形態で説明した動作によって、光線方向制御素子１を広視野状態から狭視野状態に遷移させる。

【0119】

次に、第６の実施形態の特徴である、広視野状態を指示する光線方向制御信号（広視野信号）に対する、コントローラ４０の動作を説明する。コントローラ４０は、外部から広視野信号を受信すると、図２３に示すフローチャートを実行する。図２３は、第６の実施形態における、広視野信号に対する制御処理の一例を示す。

【0120】

まず、ステップＳ３１では、コントローラ４０が、広視野信号を受信する。次に、ステップＳ３２では、コントローラ４０が、ＳＷ１及びＳＷ２を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に印加する電圧を第２の電圧Ｖ２に切り替える。これにより、透明導電膜１２、１５間には第２の電圧Ｖ２が印加される。第２の電圧Ｖ２によって、光線吸収領域１４の電気泳動粒子１４０は、透明導電膜１５（第２の電極）に向かって移動を開始する。

【0121】

ステップＳ３３では、コントローラ４０は、所定時間ｔ１ａが経過するまで待機する。時間０から時間ｔ１ａまでの期間において、電気泳動粒子１４０は、印加されている第２の電圧Ｖ２によって、透明導電膜１５（第２の電極）の近傍に偏在する。これにより、光線方向制御素子１が狭視野状態から広視野状態に遷移する。

【0122】

所定時間ｔ１ａが経過すると、コントローラ４０は、ステップＳ３４で、ＳＷ３を制御して、透明導電膜１５（第２の電極）に印加する電圧を、より低い第１の電圧Ｖ１に切り替える。これにより、透明導電膜１２、１５間に低電圧の第１の電圧Ｖ１が印加される。電気泳動粒子１４０は、透明導電膜１５（第２の電極）の近傍に偏在した状態で維持される。第１の電圧Ｖ１により、消費電力を抑制ながら、定常の広視野状態を維持することができる。

【0123】

以上のように、第６の実施形態によれば、光線方向制御素子１は狭視野状態から広視野状態への遷移を迅速に行い、かつ、低消費電力で広視野状態を維持することができる。

【0124】

＜第７の実施形態＞
図３３～図３７は、第７の実施形態を示す。第７の実施形態では、第６の実施形態と同様に光線方向制御素子１を狭視野状態から広視野状態に迅速に遷移させ、かつ、低消費電力で広視野状態を維持することを目的とするが、広視野状態の維持に、透明導電膜１２、１５間をオープンにする期間を用いることを特徴とする。

【0125】

第６の実施形態において、図２０を用いて説明したように、狭視野状態から広視野状態への遷移は、透明導電膜１２、１５間に印加する電圧（第２の電圧）が高いほど速くなる。

【0126】

任意の印加電圧における角度αで計測される透過率の時間変化、すなわち光線方向制御素子１の応答特性は、光線吸収領域１４の構造（幅、高さ）や、印加電圧手段の構造や特性（透明導電膜１２、１５上への絶縁膜１７、１８の有無、絶縁膜１７、１８の厚さや抵抗値、屈折率といった特性）、光線吸収領域１４の内部に封入される電気泳動粒子の特性（着色荷電粒子や分散媒１４１の特性）によって決定される。

【0127】

応答特性が遅い光線方向制御素子１に対して、迅速に狭視野から広視野へ状態遷移させるための遷移電圧（第２の電圧）の高電圧化は有効な手段であるが、遷移電圧の高電圧化に伴い、維持電圧（第１の電圧）も高くしなければならないことがわかった。

【0128】

図３３に、高電圧化した遷移電圧Ｖ２（第２の電圧）に対して、維持電圧（第１の電圧）Ｖ１が不十分な場合の角度αで測定される透過率の過渡応答を示し、図３４に維持電圧（第１の電圧）Ｖ１が十分高い場合の透過率の過渡応答を示す。

【0129】

図３３に示すように、維持電圧（第１の電圧）Ｖ１が不十分な場合、遷移電圧Ｖ２から維持電圧Ｖ１に切り替えた時刻ｔ１以降では、透過率が減少する。ここで、人間が知覚する角度αの透過率変動をΔＴｒαとすると、図３３による光線方向制御素子１の駆動では、使用者は一旦広視野状態に切り替わったあと、すぐに視野角が狭くなる変動を知覚し違和感が生じる。

【0130】

図３４に示すように、維持電圧（第１の電圧）Ｖ１を十分高くすれば、第６の実施形態で説明したように、広視野状態を維持できるが、第１の電圧の高電圧化により、低消費電力化の効果は減ることになる。

【0131】

図８を用いて第１の実施形態で説明したように、透明導電膜１２、１５間を電圧が印加された状態からオープンにしたときの透過率の減少は、ショートに比べ緩やかである。

【0132】

図３５に図３３、図３４で印加した遷移電圧Ｖ２と同じ電圧を印加した後、透明導電膜１２、１５間をオープンとした場合の透過率の過渡応答を示す。図３５に示すように、時刻ｔ１で透明導電膜１２、１５間をオープンにした後の透過率の減少は緩やかであり、図３３と比べ透過率の変動がΔＴｒαを下回るまでの時間が長いことを見出した。つまり、光線方向制御素子１の特性によっては、広視野状態への電圧を印加後、オープンにしても、広視野状態をある一定期間維持できる。

【0133】

しかしながら、図３５に示すように、広視野状態にするために透明導電膜１２、１５間に遷移電圧Ｖ２を印加した後、時刻ｔ１以降でオープン状態を続ければ、透過率は減少し続け、変動はΔＴｒαを下回り、いずれは狭視野状態になってしまう。

【0134】

そこで、図３６に示すように、時刻ｔ１でオープンとした後、透過率がΔＴｒα減少する前に、再び遷移電圧Ｖ２を印加する。再び遷移電圧Ｖ２を印加するまでの時間（周期）、及び印加する時間（期間）は、測定によって決定できる。

【0135】

なお、図３７に示すように、透明導電膜１２、１５間をオープンとした後、透過率がΔＴｒαまで減少する前に、遷移電圧Ｖ２より低い維持電圧Ｖ１を印加してもよい。維持電圧Ｖ１に相応しい電圧値、及び維持電圧Ｖ１の印加時間は測定により決定すればよい。

【0136】

上述のように遷移電圧Ｖ２を印加した後にオープン状態を用いるため、広視野状態の維持における低消費電力化が可能となる。

【0137】

なお、第７の実施形態における制御回路４の一例としては、図２２に示す第６の実施形態の制御回路４を用いることができる。

【0138】

以上のように、第７の実施形態によれば、光線方向制御素子１の狭視野状態から広視野状態への遷移を迅速に行い、かつ、低消費電力で広視野状態を維持することができる。

【0139】

なお、狭視野状態から広視野状態へ遷移させるときには、狭視野状態の経過時間に応じて、制御装置２が透明導電膜１２、１５に印加する電圧を変更するようにしてもよい。

【0140】

＜第８の実施形態＞
図２４は、第８の実施形態に係る光線方向制御素子１の断面構造を示す。第８の実施形態では、光線方向制御素子１の透明導電膜１５はパターン電極である。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0141】

透明基板１６（第２の透明基板）上には、絶縁膜１８を挟んで光線吸収領域１４と対向する領域に、透明導電膜１５Ａが形成されている。透明導電膜１５Ａはパターン電極であり、一例において、透明導電膜１５Ａのパターン形状は、平面視において、光線吸収領域１４のパターン形状に一致している。透明導電膜１５Ａの膜厚は、１０［ｎｍ］～１０００［ｎｍ］の範囲が適当であり、例えば、３００［ｎｍ］である。透明導電膜１５Ａをパターン電極とすることで、透明導電膜１５Ａの面積を低減し、光線方向制御素子１の光透過率を改善できる。

【0142】

なお、透明導電膜１５Ａは、透明導電膜１２より透過率が低くてもよい。透明導電膜１５Ａに代えて、光反射金属で構成されたパターン電極が使用されてもよい、透明導電膜１２は、透明導電膜１５Ａのように、光線吸収領域１４のパターン形状に対応したパターン形状を有するパターン電極であってもよい。光線方向制御素子１は、第１の実施形態における連続する面状の透明導電膜１５と、パターン電極である透明導電膜１２とを含んでもよい。この構成において、透明導電膜１２の透過率は、透明導電膜１５より低くてもよい。透明導電膜１２に代えて、光反射金属で構成されたパターン電極が使用されてもよい。また、図２４に示す構成において、絶縁膜１７、１８は省略されてもよい。

【0143】

＜第９の実施形態＞
図３Ａ、図３Ｂに示したように、本開示の光線方向制御素子１は、電界印加による電気泳動粒子１４０の偏在により広視野状態が達成され、電界なしでの電気泳動粒子１４０の拡散により狭視野状態が達成される。第１の実施形態において、巨視的に電気泳動粒子１４０の密度が均一となった状態が最も安定な状態と説明した。しかし、電気泳動粒子１４０は、安定な状態となるまでには、流体力学的効果や静電相互作用の影響により複雑な挙動を示す。

【0144】

簡易モデルとして、電気泳動粒子１４０の減衰振動の振る舞いを仮定し、図２５に電気泳動粒子１４０の挙動を図示する。電極間にかかる電界がなくなることにより、電気泳動粒子１４０は、その近傍に偏在していた電極と対向する電極へ拡散を始める（ｔ１１）。この後、対向電極側の電気泳動粒子１４０の粒子密度が、もとの電極側の粒子密度より高くなる。そのため、反発力により、もとの電極側に動く電気泳動粒子１４０が現れる（ｔ１２）。

【0145】

ある程度の時間経過後に電気泳動粒子１４０全体が均一な分布になっているように見えても、個々の電気泳動粒子１４０は振動していると考えられる（ｔ１３、ｔ１４）。つまり、電界のない状態で、透過する光線の角度分布が変化しない状態（狭視野）になっても、各々の電気泳動粒子１４０の細かい振動は続いていると考えられる。なお図２５で示すような現象は、他の実施形態でも観察され得るものである。

【0146】

このため、再び、電界を印加し電気泳動粒子１４０（光線方向制御素子１）を広視野状態に遷移させるとき、電気泳動粒子１４０の振動の程度によって、応答時間が変化する。具体的には、完全に停止している電気泳動粒子１４０より、少しでも動いている電気泳動粒子１４０が、より速く動く。つまり、長い間狭視野状態であった光線方向制御素子１を広視野状態にするとき、狭視野状態が短い状態から広視野状態にするときと同じ電圧を同じ時間印加しても所望の透過率を達成しない。

【0147】

この状況を防ぐためには、狭視野状態の期間（経過時間）に応じて、広視野状態にする駆動を補正すればよい。本実施形態では、狭視野状態となってからの経過時間を計測し、その経過時間に対応した電圧値を印加することによって透過率の低下を回避する。

【0148】

図２６は、第９の実施形態の制御回路４の構成の一例を示すブロック図である。コントローラ４０はＬｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ（ＬＵＴ）４５を含む。他の部分は、図２２に示す構成例と同様である。コントローラ４０は、内蔵されているタイマによって狭視野状態の経過時間ＥＴを計測し、ＬＵＴ４５を参照し、経過時間ＥＴに対応した電圧値を得る。コントローラ４０は、ＬＵＴ４５から得た電圧値に応じて第１の電極と第２の電極間に印加する電圧を補正することによって、所望の透過率を維持することが出来る。

【0149】

図２７は、第９の実施形態における制御の１例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ４１では、コントローラ４０が、狭視野信号を受信する。次に、ステップＳ４２では、コントローラ４０が、狭視野信号を受信してからの経過時間ＥＴの計測を開始する。

【0150】

ステップＳ４３では、コントローラ４０が、ＳＷ１及びＳＷ２を制御して、前記第１実施形態と同様に、透明導電膜１５（第２の電極）と透明導電膜１２（第１の電極）との接続状態をオープンに切り替える。透明導電膜１２、１５間のオープンへの切り替えによって、角度αでの透過率はゆっくりと漸減する。なお、狭視野状態への遷移は、前記第１実施形態に限定されるものではなく、前記第３実施形態や前記第４実施形態または第５実施形態で述べたような制御を行うことができる。

【0151】

ステップＳ４４では、コントローラ４０が、広視野信号を受信する。ステップＳ４５では、コントローラ４０が、経過時間ＥＴを取得する。ステップＳ４６では、コントローラ４０が、図２８に示すＬＵＴ４５を参照して、経過時間ＥＴに対応する第１の印加電圧と第２の印加電圧を取得する。

【0152】

ステップＳ４７では、コントローラ４０が、上記取得した第２の印加電圧と第１の印加電圧を用いて、後述するように透明導電膜１５（第２の電極）と透明導電膜１２（第１の電極）へ印加する。これにより、狭視野状態の経過時間ＥＴに応じて、コントローラ４０が透明導電膜１２、１５に印加する電圧を変更することができる。

【0153】

ＬＵＴ４５には、狭視野状態からの経過時間ＥＴに対応する電圧が予め設定される。図２８にＬＵＴ４５の一例を示す。図２８に示すように、ＬＵＴ４５には、経過時間ＥＴに応じて印加する第２の電圧と第１電圧が格納されている。ＬＵＴ４５は光線方向制御素子１の応答特性を測定し、作成することができる。図２９は、ある経過時間ＥＴにおいて、光線方向制御素子１への印加電圧を変化させた時の、それに対応した透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。破線は電圧Ｖ３を印加した場合、実線は電圧Ｖ３よりも高い電圧Ｖ４を印加した場合である。印加電圧がＶ３では、時間ｔ１においても、それ以降の時間においても十分な透過率を得ていない状況であった。しかし、印加電圧を電圧Ｖ４にした場合は、時間ｔ１において所望の透過率を達成することが可能となった。したがって、このときの経過時間ＥＴにおける印加電圧はＶ４と定めることができる。このように、ＬＵＴ４５は、経過時間ＥＴ毎に透過率の過渡変化を計測し作成する。また、前述の実施形態のように、制御回路４は、第１の電圧として電圧Ｖ３とし、第２の電圧を電圧Ｖ３よりも高い電圧Ｖ４とし、第１の電圧と第２の電圧を切り替えて透明導電膜１５（第２の電極）へ印加することができる。

【0154】

つまり、時間ｔ１以降の印加電圧を電圧Ｖ４から電圧Ｖ３にしてもよい。広視野状態を維持する電圧が低くなるため、低消費電力化が可能となる。なお、時間ｔ１を電圧Ｖ４から電圧Ｖ３へ変更する時間とする場合は、狭視野状態の経過時間ＥＴに応じて時間ｔ１の値を変化させても良い。この場合、ＬＵＴ４５に狭視野状態の経過時間ＥＴに応じた時間ｔ１の値を設定しておけばよい。

【0155】

上記例では、コントローラ４０は二つの電圧値Ｖ３、Ｖ４から選択した一方の電圧値を電極間に与える。これと異なり、コントローラ４０は、狭視野状態の経過時間ＥＴに応じて３以上の電圧値から選択した電圧値を、電極間に与えてもよい。これにより、より細かい補正が可能となる。

【0156】

例えば、ＬＵＴ４５は、狭視野状態の経過時間ＥＴに対応する３以上の電圧値を示す。図２６の例において、ＳＷ３は、３以上の多入力から一つを選択するように構成される。コントローラ４０は、ＬＵＴ４５を参照して、狭視野状態の経過時間ＥＴに応じた電圧値を決定し、その電圧値を選択するようにＳＷ３を制御する。

【0157】

＜第１０の実施形態＞
本実施形態は第９の実施形態と同様に狭視野状態の経過時間に対する駆動の補正を実施する。本実施形態の場合、所定の電圧を印加しても所望の透過率を達成しない状況に対し、所定の期間、交流電圧を印加する。

【0158】

図２６において、Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ（ＬＵＴ）４５がコントローラ４０内に用意されている。ＬＵＴ４５には、交流電圧を印加する期間を規定するｔ１およびｔ２、印加する電圧値が設定されている。狭視野状態からの経過時間に対応する交流電圧が予め設定される。図２６の例では、制御回路４の第１の電圧を＋Ｖ５とし、負電圧を－Ｖ５とすればよい。コントローラ４０は、内蔵されているタイマにより狭視野状態の経過時間を計測する。コントローラ４０は、ＬＵＴ４５が当該経過時間に電圧値Ｖ５の交流電圧を対応付けている場合、ＬＵＴ４５が示すように電圧を制御する。

【0159】

この動作は、印加電圧値をＶ５としたとき、±Ｖ５となる電位を時間ｔ１から時間ｔ２の期間だけ印加する。このようにすることによって電気泳動粒子１４０を拡散させ、所定の透過率を得ることが出来る。

【0160】

図３０は、本実施形態における、光線方向制御素子１への印加電圧を変化させた時の、それに対応した透過率の過渡変化を計測した結果を示すグラフである。長破線Ｖ３１は、狭視野状態の経過時間が短い場合に、Ｖ５（ＤＣ電圧）を印加した場合である。また、短破線Ｖ３２は、狭視野状態の経過時間が長い場合に、Ｖ５（ＤＣ電圧）を印加した場合である。更に実線Ｖ５は、狭視野状態の経過時間が長い場合に、Ｖ５の交流電圧を一定期間（ｔ１からｔ２）印加し、時間ｔ２からＶ５（ＤＣ電圧）を印加した場合である。

【0161】

狭視野状態の経過時間が短いときは、長破線Ｖ３１に示すように、経過時間ｔ２において十分な透過率を得ることが出来る。しかし、狭視野状態の経過時間が長い場合、短破線Ｖ３２に示すように、電圧を印加して無十分透過率は上昇しない状況となってしまう。

【0162】

これを改善する方法として、時間ｔ1において、負電圧を含む交流電圧を印加すると、透過率の改善が可能であることが明らかになった。すなわち、電気泳動粒子は時間ｔ１までと異なる逆向きに動くことによって、透過率は一旦減少する。その後、電気泳動粒子がこの動作によって動きやすくなり、次の正電圧の印加によって電気泳動粒子がより速く動くことが可能となり、透過率の増加も速くなる。このように交流電圧の印加により、応答特性が大幅に改善する。なお、この交流電圧の周波数は図示しているものは一例であり、任意である。

【0163】

交流電圧印加を行った結果、印加電圧Ｖ３で一定としたときは、時間Ｔ２においても、それ以降の時間においても十分な透過率を得ていない状況であった。しかし、交流電圧を印加した場合は、時間Ｔ２において所望の透過率を達成することが可能となった。

【0164】

＜第１１の実施形態＞
上記の実施形態において、狭視野状態の経過時間に応じて、光線方向制御素子１は応答特性が変化することを説明し、その課題に対応を実施した。光線方向制御素子１の応答特性は、温度によっても変化する。本実施形態は、環境温度に応じて駆動の補正を実施する。
電界における電気泳動粒子１４０の動きは、移動度（電気泳動移動度μ）によって決まる。

【0165】

電気泳動粒子（帯電粒子）１４０の動作は、電荷量ｑの荷電粒子は電場ＥからｑＥの力を受けて加速するが、やがて液体（分散媒１４１）の粘性抵抗と釣り合い等速運動となる。半径ａの帯電粒子が粘性率ηの液体中を速度ｖで動くとき、６πηａｖの抵抗力を受ける。また、速度ｖをＥで割った値が、電気泳動移動度μである。したがって、以下の（１）式～（３）式が成立する。

【0166】

【数1】

【0167】

【数2】

【0168】

【数3】

【0169】

ここで、液体の粘性率は液体の温度に依存する。したがって、電気泳動粒子１４０の移動度は、温度依存性を有する。

【0170】

図３１に示すように、透過率特性は、同じ印加電圧であっても、環境温度の低下に応じて、実線（Ｔ－０）から破線（Ｔ－１）のように変化する。本実施形態の光線方向制御装置は、図３２に示すように、光線方向制御素子１の温度を検出する温度センサ５０を少なくとも一つ備える。

【0171】

温度センサにより、検出された温度情報は制御回路４に入力される。制御回路４のコントローラ４０内には、図３２において、Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ（ＬＵＴ）４５を用意し、コントローラ４０は温度センサ５０から得られた温度でＬＵＴ４５を参照し、温度に対応する電圧を読み出して電圧を補正し、透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極間）の電圧に反映させることによって、透過率を補正する。ＬＵＴ４５は、より低い温度に対してより高い印加電圧を対応付ける。

【0172】

補正方法は、実施形態８と同様の電圧でもよいし、実施形態９と同様に交流電圧であってもよい。なお、温度と経過時間を組合せたＬＵＴ４５を作成し、対応させてもよい。制御回路４は、温度センサ５０で測定した温度に応じて透明導電膜１２（第１の電極）と透明導電膜１５（第２の電極）に印加する電圧を補正することで、光線方向制御素子１の透過率特性を補償することができる。

【0173】

＜まとめ＞
なお、上記第１～第１１の実施形態において、透明基板１１、１６は、ガラス基板製，ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）製，ＰＣ（Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）製，又はＰＥＮ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）製のものを採用することができる。

【0174】

なお、第１～第１１の実施形態において、透明導電膜１２、１５の膜厚は、１０［ｎｍ］から１０００［ｎｍ］の範囲内が適当であり、例えば、１００［ｎｍ］とすることができる。また、透明導電膜１２、１５の構成材料としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、又はＩＧＺＯ等を採用することができる。

【0175】

以上、各実施形態において説明した光線方向制御素子１は、液晶表示装置だけではなく、図４Ａで示したように、表示パネル５として他の表示装置、例えば有機ＥＬディスプレイや無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ等にも適用することができる。また、光線方向制御素子１の使用形態としては、表示パネル５の表面に直接貼り付けて使用する形態、表示装置内に搭載する形態、表示パネルとバックライトの間に配置する形態など、種々の使用形態を想定することができる。

【0176】

なお、前記第３～第１１の実施形態において、光線方向制御素子１の構成は、前記第２実施形態の図１０で示したように、光線透過領域１３と光線吸収領域１４を挟むように絶縁膜１７、１８を設けたものを採用することができる。

【0177】

なお、前記第１～第５の実施形態において、光線方向制御素子１を狭視野状態から広視野状態に遷移させる場合には、前記第７の実施形態を適用して、制御装置２が遷移電圧Ｖ２を印加した後に、透明導電膜１２、１５間をオープン（ハイインピーダンス状態）に切り替えるようにしてもよい。

【0178】

光線方向制御素子１の表面には、傷つきを抑制するハードコート層や、外光の写りこみを防止する反射防止層等を形成するようにしてもよい。本開示にかかる光線方向制御素子１は、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、フィーチャーフォン、スマートフォン、タブレット、又はＰＤＡ等といった携帯型の情報処理端末にも、広く適用することができる。

【0179】

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示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、本開示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】

【0180】

１ 光線方向制御素子
２ 制御装置
４ 制御回路
１１、１６ 透明基板
１２、１５ 透明導電膜
１３ 光線透過領域
１４ 光線吸収領域
１７、１８ 絶縁膜
４０ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】