CN112394548B - 视角控制器及显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种包括多个第一偏光部以及多个透光部的视角控制器被提出。这些第一偏光部沿第一方向排列且在第二方向上延伸。这些透光部与这些第一偏光部交替排列。各第一偏光部在第一方向上具有宽度，在垂直第一方向与第二方向上具有高度，且各第一偏光部的高度与宽度的比值大于1。一种采用视角控制器的显示装置亦被提出。本发明提出的视角控制器及显示装置具有大视角的滤光效果、可视角方向透光度较佳及防窥性能佳的功效。

Description

视角控制器及显示装置
技术领域
本发明是有关于一种视角控制技术，且特别是有关于一种视角控制器及显示装置。
背景技术
一般而言，显示装置为了能让多个观看者一起观看，通常具有广视角的显示效果。然而，在某些情况或场合，例如在公开场合浏览私人网页、机密资讯或输入密码时，广视角的显示效果却容易使机密资讯被旁人所窥视而造成机密资讯外泄。为了达到防窥效果，一般的作法是在显示面板前方放置光控制膜(Light Control Film,LCF)，以滤除大角度的光线。相反地，在没有防窥需求时，再以手动的方式将光控制膜自显示面板前方移除。换言之，此类光控制膜虽具有防窥效果，但其操作上的便利性仍有改善的空间。因此，如何开发出一种视角切换极为便利且防窥效果俱佳的显示装置已成为相关厂商的重要课题。
发明内容
本发明提供一种视角控制器，具有大视角的滤光效果，且可视角方向透光度较佳。
本发明提供一种显示装置，其防窥性能佳。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种视角控制器。视角控制器包括多个第一偏光部以及多个透光部。这些第一偏光部沿第一方向排列且在第二方向上延伸。这些透光部与这些第一偏光部交替排列。各第一偏光部在第一方向上具有宽度，在垂直第一方向与第二方向上具有高度，且各第一偏光部的高度与宽度的比值大于1。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种显示装置。显示装置包括视角控制器以及显示面板。视角控制器包括多个第一偏光部以及多个透光部。这些第一偏光部沿第一方向排列且在第二方向上延伸。这些透光部与这些第一偏光部交替排列。各第一偏光部在第一方向上具有宽度，在垂直第一方向与第二方向上具有高度，且各第一偏光部的高度与宽度的比值大于1。显示面板重叠设置于视角控制器。显示面板在朝向视角控制器的一侧设有偏光片。这些第一偏光部具有第一穿透轴，偏光片具有第二穿透轴，且第一穿透轴垂直于第二穿透轴。
基于上述，在本发明一实施例的视角控制器中，透过偏光部与透光部的交替排列，且偏光部具有大于1的高宽比(aspect ratio)，可增加大视角的光线极化率，并有效降低光线在通过视角控制器后的光能损耗。另外，在本发明一实施例的显示装置中，透过设置于显示面板与上述一实施例的视角控制器之间的偏光片，其穿透轴垂直于视角控制器的偏光部的穿透轴，可使显示装置具有大视角的滤光效果，并能提升其他视角的光线在出射显示装置后的整体亮度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的显示装置的分解示意图。
图2是图1的显示装置的剖面示意图。
图3是本发明的第二实施例的显示装置的分解示意图。
图4是本发明的第三实施例的显示装置的分解示意图。
图5是本发明的一实施例的视角控制器的剖面示意图。
图6是本发明的另一实施例的视角控制器的剖面示意图。
图7是本发明的又一实施例的视角控制器的剖面示意图。
图8是本发明的再一实施例的视角控制器的剖面示意图。
图9是本发明的第四实施例的显示装置的分解示意图。
图10A至图10C是图9的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。
图11A及图11B是本发明的第五实施例的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。
图12A及图12B是本发明的第六实施例的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。
图13A及图13B是本发明的第七实施例的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。
具体实施方式
有关本发明前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是本发明的第一实施例的显示装置的分解示意图。图2是图1的显示装置的剖视图。需说明的是，为清楚呈现起见，图1省略了图2的基板201与基板202的绘示。
请参照图1及图2，显示装置10包括显示面板100与视角控制器200。在本实施例中，显示面板100例如是液晶显示面板、或其他合适的非自发光型显示面板。因此，显示装置10还可选择性地包括背光模块300，其中显示面板100重叠设置于视角控制器200，例如视角控制器200位于显示面板100与背光模块300之间，于另一实施例中，显示面板100可位于视角控制器200与背光模块300之间。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，显示装置的显示面板也可以是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)面板、微发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro LED)面板、或其他合适的自发光型显示面板，而不需另外配置背光模块，且视角控制器是设置在自发光型显示面板的出光侧。
在本实施例中，显示面板100可包括液晶盒110以及位于液晶盒110相对两侧的第一偏光片121与第二偏光片122。第一偏光片121设置于显示面板100在朝向视角控制器200的一侧，其中第一偏光片121与第二偏光片122分别具有穿透轴T11与穿透轴T12，且第一偏光片121的穿透轴T11轴向垂直于第二偏光片122的穿透轴T12轴向，其中光束通过第一偏光片121后可形成具有第二线偏振P2的光束，或第一偏光片121仅可使具有第二线偏振P2方向的光束通过。进一步来说，液晶盒110可包括液晶层(未绘示)以及设置于液晶层相对两侧的两电极层(未绘示)。当显示面板100(或者是液晶盒110)被致能时，两电极层可分别具有不同的电位(例如接地电位与高电位)，而两电极层的电位差可在液晶层中形成电场，且此电场可驱使液晶层的多个液晶分子转动，以形成对应于此电位差的排列状态。透过液晶分子的不同排列方式，可改变在液晶层中传递的光束的相位延迟量(phase retardation)，进而调变此光束的偏振态。特别说明的是，在本发明中为方便说明，显示面板100皆以显示白色画面为示例。
举例来说，出射第一偏光片121且具有第二线偏振P2的光束B1在通过液晶盒110后，因其偏振态被调变为偏振方向相同于第二偏光片122的穿透轴T12的第一线偏振P1(例如显示面板100未被致能)而得以通过第二偏光片122，使显示面板100的像素处于亮态；相反地，倘若出射第一偏光片121且具有第二线偏振P2的光束B 1在通过液晶盒110后，因其偏振态仍为第二线偏振P2(例如显示面板100被致能)而被第二偏光片122所吸收，使显示面板100的像素处于暗态。透过显示面板100上分别处于亮态、暗态或介于亮态与暗态之间的灰阶态的多个像素单元的排列，可形成所欲呈现的影像画面。
请继续参照图1及图2，进一步而言，视角控制器200具有多个第一偏光部210与多个透光部205，其中这些第一偏光部210沿着方向D1排列，例如排列于基板201上，且在方向D2上延伸。具体来说，任两相邻的第一偏光部210之间设有这些透光部205，且透光部205对于背光模块300所发出的光束具有高穿透率。亦即，第一偏光部210与透光部205沿方向D1交替排列。另一方面，第一偏光部210在方向D1上具有宽度W，在垂直方向D1与方向D2上具有高度H，且第一偏光部210的高度H与宽度W的比值(H/W)大于1。在一较佳的实施例中，第一偏光部210的高度H与宽度W的比值可大于3。据此，可增加大视角光束的极化率，并且有效降低光束在通过视角控制器200后的光能损耗。
值得一提的是，透过第一偏光部210与透光部205于400nm至700nm的波长范围(即可见光波段)内的折射率差值小于0.3，如此可降低光束在第一偏光部210与透光部205的交界面产生反射的比率，进而增加视角控制器200对于大视角光束的偏极化效果。需说明的是，在本实施例中，多个第一偏光部210(或多个透光部205)的数量与间距(即分布密度)仅作为示范性地说明，本发明并不以附图揭示内容为限。在其他实施例中，第一偏光部210的分布密度也可根据实际的设计需求(例如不同视角下的极化率分布)而调整。
在本实施例中，视角控制器200的第一偏光部210具有穿透轴T21，且第一偏光部210的穿透轴T21轴向垂直于第一偏光片121的穿透轴T11轴向，如此以大角度出射视角控制器200的光束(例如斜向穿过第一偏光部210的光束)将无法通过显示面板100的第一偏光片121。据此，可缩减显示装置10的可视角度，亦即，可达到防窥的效果。值得一提的是，由于多个第一偏光部210是沿着方向D1排列且在方向D2上延伸，因此多个第一偏光部210的排列方向(即方向D1)可定义为显示装置10的视角控制方向。
详细来说，请参考图2，来自背光模块300的光束B1在通过位于两个第一偏光部210之间的透光部205后，仍可保有原来的非偏振态而传递至显示面板100。而同样来自背光模块300且大角度射入视角控制器200的光束B2与光束B3，在通过第一偏光部210后，损失部分的光能(例如非第一线偏振P1方向的光能)而形成具有第一线偏振P1的光束并传递至显示面板100。由于光束B1为非偏振态光束，因此可通过第一偏光片121而形成具有第二线偏振P2的光束，而光束B2与光束B3的偏振方向垂直于第一偏光片121的穿透轴T11，致使光束B2与光束B3被第一偏光片121所吸收而无法通过显示面板100。换句话说，透过视角控制器200的第一偏光部210与显示面板100的第一偏光片121的穿透轴互相垂直的关系，可使显示装置10具有大视角的滤光效果。亦即，可缩减显示装置10的可视角度，以达到防窥的目的。
值得注意的是，视角控制器200在大视角(例如大于45度的视角)的穿透率(或者是极化率)可由光束所需通过的第一偏光部210数量(即第一偏光部210的分布密度)来决定。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，视角控制器200在大视角的穿透率也可辅以第一偏光部210的偏光率(degree of polarization)来决定。举例来说，第一偏光部210的分布密度提高，使原光束B2仅通过1个第一偏光部210变为通过2个第一偏光部210，如此可降低第一偏光部210的偏光率，以便于第一偏光部210材料的选择。
特别说明的是，视角控制器200的制作方法可包括在一具有高膜厚(例如大于10μm)的偏光层上透过微影蚀刻的方式形成彼此分离的多个第一偏光部210以及在这些第一偏光部210所定义的多个沟槽内填入具有高透光性的胶材并固化以形成透光部205。然而，本发明不限于此，在一实施例中，也可将透光材料层与偏光材料层交替堆叠以形成多层堆叠结构，再根据所需的尺寸大小沿着堆叠方向进行裁切，以取得视角控制器200。另一方面，视角控制器200的制作方法还可选择性地包括在第一偏光部210与透光部205垂直于排列方向上的相对两表面贴附保护层，以提升视角控制器200的信赖性与耐久性。
举例来说，透光部205的材质可包括聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、环烯烃聚合物(Cyclo-olefin polymer，COP)、环烯烃共聚物(Cyclo-olefin copolymer，COC)、硅氧树脂(Polymerized siloxanes)、或其他具有高透光性的材料。在本实施例中，视角控制器200还可选择性地具有另一基板202，且多个第一偏光部210与多个透光部205夹设于基板201与基板202之间。两基板的材质可包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚酰亚胺(Polyimide)、或其他兼具透光度与保护性的胶膜。
以下将列举另一些实施例以详细说明本揭露，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
图3是本发明的第二实施例的显示装置的分解示意图。请参照图3，本实施例的显示装置11与图1的显示装置10的差异在于：偏光部的配置方式。在本实施例中，视角控制器200A还包括多个第二偏光部220，且这些第二偏光部220系沿着方向D2排列，且在方向D1上延伸，亦即，这些第二偏光部220与多个透光部205沿着方向D2交替排列，且这些第二偏光部220与多个第一偏光部210交叉设置，例如每一第一偏光部210与每一第二偏光部220均有一交点。
详细而言，第二偏光部220具有穿透轴T22，且此穿透轴T22的轴向平行于第一偏光部210的穿透轴T21轴向。亦即，第二偏光部220的穿透轴T22轴向也垂直于第一偏光片121的穿透轴T11轴向。据此，视角控制器200A在方向D2上也可提供大角度的滤光效果，且采用视角控制器200A的显示装置11在方向D2上也可具有防窥功能，以满足不同的产品设计需求。
图4是本发明的第三实施例的视角控制器的分解示意图。请参照图4，本实施例的显示装置12与图1的显示装置10的差异在于：偏光部的配置方式。详细而言，视角控制器200B还包括多个第二偏光部220与多个第三偏光部230。这些第二偏光部220沿着方向D4排列，且分别与多个第一偏光部210与多个第三偏光部230相连接。这些第三偏光部230沿着方向D3排列，且分别与多个第一偏光部210与多个第二偏光部220相连接。更具体地说，本实施例的视角控制器200B的偏光部是以蜂巢状的样式排列。
详细而言，第二偏光部220具有穿透轴T22，第三偏光部230具有穿透轴T23，且穿透轴T22与穿透轴T23的轴向平行于第一偏光部210的穿透轴T21轴向。亦即，第二偏光部220的穿透轴T22轴向以及第三偏光部230的穿透轴T23也垂直于第一偏光片121的穿透轴T11轴向。据此，视角控制器200B除了在方向D1上可提供大角度的滤光效果，亦可在方向D3与方向D4上也可提供大角度的滤光效果，且采用视角控制器200B的显示装置12在方向D1、方向D3与方向D4上可分别具有防窥功能，以满足不同的产品设计需求。
图5是本发明的一实施例的视角控制器的剖面示意图。图6是本发明的另一实施例的视角控制器的剖面示意图。图7是本发明的又一实施例的视角控制器的剖面示意图。图8是本发明的再一实施例的视角控制器的剖面示意图。特别说明的是，图5至图8所示的视角控制器也适用于前述实施例的显示装置中。
请参照图5，本实施例的视角控制器200C与图2的视角控制器200的主要差异在于：偏光部的构型不同。具体而言，视角控制器200C的每一第一偏光部210A具有多个偏光图案211，例如多个彼此分离的多个偏光图案211，且这些偏光图案211于视角控制器200C的入光面200s的垂直投影相互重叠。在本实施例中，这些偏光图案211于基板201的法线方向上可切齐于彼此。亦即，这些偏光图案211于入光面200s的垂直投影完全重叠，但本发明不以此为限。
另一方面，视角控制器200C的制作方法可包括于基板201上交替形成包含偏光图案211的材料层与透光材料层的多层堆叠结构，或形成包含偏光图案211的材料层的多层堆叠结构，其中各层包含偏光图案211的材料层中，可在两偏光图案211之间设置透光材料层，以构成视角控制器200C的透光部205A。在本实施例中，透光材料层(或透光部205A)的材质可包括聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、环烯烃聚合物(Cyclo-olefin polymer，COP)、环烯烃共聚物(Cyclo-olefincopolymer，COC)、硅氧树脂(Polymerized siloxanes)、或其他具有高透光性的材料，但不以此为限。
需说明的是，在本实施例中，第一偏光部210A的偏光图案211数量是以四个为例进行示范性地说明，并不表示本发明以附图揭示内容为限制。在其他实施例中，第一偏光部210A的偏光图案211数量也可根据实际的设计需求(例如偏光部的高宽比)而调整。
请参照图6，本实施例的视角控制器200D与图5的视角控制器200C的主要差异在于：偏光图案的排列方式不同。在本实施例中，每一第一偏光部210B的多个偏光图案211在基板201的法线方向上相互错位。举例而言，每一偏光图案211具有对称中心CS，且每一第一偏光部210B的多个偏光图案211的对称中心CS的连线CL倾斜于入光面200s。也就是说，每一第一偏光部210B(或透光部205B)的多个偏光图案211是以倾斜于基板201的法线方向的方式排列。
举例而言，入射视角控制器200D的光束B4与光束B5，其传递路径上经过第一偏光部210B的偏光图案211。因此，在通过视角控制器200D后即可被第一偏光片(如图2所示)所吸收。而光束B6于视角控制器200D内的传递路径并未经过第一偏光部210B的偏光图案211(亦即，光束B6是在透光部205B中传递)，致使其出射视角控制器200D后可通过显示面板的第一偏光片(如图2所示)。换句话说，透过第一偏光部210B的倾斜于基板201的法线方向的方式配置，可让采用视角控制器200D的显示装置的可视角范围偏离正视方向(亦即，显示装置可具有涵盖正视角与单边侧视角的范围内提供防窥的效果)。
请参照图7，本实施例的视角控制器200E与图5的视角控制器200C的主要差异在于：偏光图案的配置方式不同。在本实施例中，每一第一偏光部210C包含多个偏光图案，例如偏光图案211、偏光图案212、偏光图案213与偏光图案214，各偏光图案在入光面200s的垂直投影面积不同于彼此。举例而言，每一第一偏光部210C的多个偏光图案在方向D1上的宽度由小到大依序为偏光图案211、偏光图案212、偏光图案213与偏光图案214。也就是说，第一偏光部210C的多个偏光图案各自于入光面200s的垂直投影面积朝远离入光面200s的方向渐增。从另一观点来说，透光部205C在方向D1上的宽度由基板201朝向基板202的方向渐减。据此，可满足不同的产品设计需求，例如显示装置的可视角度范围。
请参照图8，本实施例的视角控制器200F与图5的视角控制器200C的主要差异在于：偏光图案的配置方式不同。在本实施例中，每一第一偏光部210D包含的多个偏光图案，例如偏光图案211、偏光图案212、偏光图案213与偏光图案214，各偏光图案在入光面200s的垂直投影面积不同于彼此。举例而言，第一偏光部210D的多个偏光图案在方向D1上的宽度由小到大依序为偏光图案211、偏光图案212、偏光图案213与偏光图案214。也就是说，第一偏光部210D的多个偏光图案各自于入光面200s的垂直投影面积朝远离入光面200s的方向渐减。从另一观点来说，透光部205D在方向D1上的宽度由基板201朝向基板202的方向渐增。并且在本实施例中，第一偏光部210D的多个偏光图案的一侧(例如左侧)在基板201的法线方向上彼此切齐。
举例而言，入射视角控制器200F的光束B7，其传递路径上经过第一偏光部210D的偏光图案。因此，在通过视角控制器200F后即可被第一偏光片(如图2所示)所吸收。而光束B8与光束B9于视角控制器200F内的传递路径并未经过第一偏光部210D的偏光图案(亦即，光束B8与光束B9是在透光部205D中传递)，致使其出射视角控制器200F后可通过显示面板的第一偏光片(如图2所示)。换句话说，透过第一偏光部210D的单侧倾斜配置，可让采用视角控制器200F的显示装置的可视角范围仅涵盖正视与单侧的侧视角(亦即，显示装置在侧视角上可具有非对称式的防窥效果)。
图9是本发明的第四实施例的显示装置的分解示意图。图10A至图10C是图9的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。特别说明的是，为清楚呈现起见，图9省略了图10A至图10C的两基板201、202的绘示。
请参照图9及图10A，本实施例的显示装置20与图1的显示装置10的差异在于：显示装置20还包括电控视角切换器400。电控视角切换器400重叠设置于视角控制器200，且位于显示面板100与视角控制器200之间。在本实施例中，电控视角切换器400可选择性地位于显示面板100与背光模块300之间，但本发明不以此为限。
在本实施例中，电控视角切换器400包括液晶层420、第一电极层411、第二电极层412、第一基板401、第二基板402以及两配向膜(未绘示)，其中液晶层420夹设于两配向膜之间。特别说明的是，配向膜系用以排列液晶层420的多个液晶分子LC使其光轴定向于预设的方向。在本实施例中，两配向膜的配向方向可彼此相交，例如两配向方向之间的夹角可介于90度至270度的范围，且液晶层420可包括扭转向列型液晶(Twisted Nematic LiquidCrystal，TN-LC)。也就是说，本实施例的电控视角切换器400可包含扭转向列型液晶盒(TN-LC cell)或超扭转向列型液晶盒(super twisted nematic liquid crystal cell，STN-LCcell)。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，电控视角切换器的液晶盒的操作模式也可以是电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)模式、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)模式、横向电场切换(in-plane switching，IPS)模式、或垂直配向(vertical alignment/multi domain vertical alignment，VA/MVA)模式。特别说明的是，在本发明中，电控视角切换器的电极层可依不同的液晶盒的操作模式，而可为设置于液晶层相对两侧的至少两层电极层，或设置于液晶层一侧的至少一层电极层。
进一步而言，电控视角切换器400的第一电极层411设置在第一基板401与液晶层420之间，第二电极层412设置在第二基板402与液晶层420之间。详细而言，当第一电极层411与第二电极层412被致能而使这两电极层之间具有一电位差，此电位差可在这两电极层之间形成电场以驱使液晶层420的液晶分子LC转动。在本实施例中，第一电极层411与第二电极层412例如是光穿透式电极，而光穿透式电极的材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、或其它合适的氧化物、极薄的金属、镂空的金属层(metal mesh orwird grid)、纳米碳管、纳米银线(Ag nano-wire)、石墨烯或者是上述至少两者之堆叠层。
以下将针对显示装置20的三种操作模式，即分享模式、单侧防窥模式与双侧防窥模式，进行示例性地说明。首先，请参照图10A，当显示装置20操作在分享模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412之间不具有电位差，且多个液晶分子LC在无外加电场的驱动下沿着配向膜的配向方向进行排列。举例来说，在电控视角切换器400不被致能的情况下，这些液晶分子LC的排列方式可让光束通过液晶层420时改变偏振光的偏振态，例如由第二线偏振P2方向改变至第一线偏振P1方向，或由第一线偏振P1方向改变成第二线偏振P2方向。
此时，通过视角控制器200的光束B2与光束B3各自具有第一线偏振P1，且两光束在通过电控视角切换器400后，其偏振态可由第一线偏振P1转换为第二线偏振P2，其中第一线偏振P1的偏振方向垂直于第二线偏振P2的方向。入射显示面板100的光束B2与光束B3因具有第二线偏振P2而可通过显示面板100的第一偏光片121。另一方面，光束B1在依序通过视角控制器200与电控视角切换器400后仍保有非偏振态。也因此，光束B1在损失部分的光能后也可通过显示面板100的第一偏光片121。
接着，请参照图10B，当显示装置20操作在单侧防窥模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412被致能而具有不同的电位，且两导电层之间的电位差所形成的电场可驱使液晶层420的多个液晶分子LC转动。此时，由于液晶层420对于不同角度入射的多道光束B1～B3可产生不同的相位延迟，致使这些光束B1～B3在通过液晶层420后分别具有不同的偏振态。举例来说，在通过液晶层420后，光束B1仍保有非偏振态(unpolarized state)，光束B2与光束B3分别具有第二线偏振P2与第一线偏振P1。
因此，来自液晶层420的这些光束B1～B3中，仅光束B1、光束B2得以通过显示面板100的第一偏光片121，而光束B3因其偏振方向垂直于第一偏光片121的穿透轴T11轴向而被吸收。也就是说，此时的显示装置20具有单侧防窥的功能。特别说明的是，在单侧防窥的操作模式下，电控视角切换器400的两电极层之间的电压差的绝对值大于0V且小于液晶层420的最大操作电压差，其中最大操作电压为驱使液晶层420的平均光轴轴向大致上垂直于第一基板401(亦即，绝大部分的液晶分子LC长轴都垂直于第一基板401)的电压。
更具体而言，当液晶层420的液晶分子LC长轴并未完全垂直于第一基板401时，其排列的方式对于光束B2与光束B3所产生的相位延迟量并不相同，例如光束B3的相位延迟量远小于光束B2的相位延迟量，导致光束B3的偏振态在通过电控视角切换器400后并没有较明显的改变。然而，当两电极层之间所施加的电压大于液晶层420的最大操作电压时，光束B2的相位延迟量也大幅减少，致使光束B2的偏振态(即第一线偏振P1)在通过电控视角切换器400后也没有较明显的改变，如图10C所示。此时，光束B2与光束B3无法通过显示面板100。也就是说，此时的显示装置20具有双侧防窥的功能，即双侧防窥模式。因此，透过此类具有(超)扭转向列型液晶盒的电控视角切换器400与视角控制器200的配合关系，可增加显示装置20的功能性，以满足不同的使用情境。
值得一提的是，在本实施例中，第一偏光片121的穿透轴T11是垂直于视角控制器200的第一偏光部210的穿透轴T21，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一偏光片的穿透轴也可平行于视角控制器的第一偏光部的穿透轴。当电控视角切换器被致能时，显示装置是处于分享模式或单侧防窥模式。而当电控视角切换器失能时，显示装置是处于双侧防窥模式。
图11A及图11B是本发明的第五实施例的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。请参照图11A，本实施例的显示装置21与图10A的显示装置20的主要差异在于：组成构件的配置方式不同。在本实施例中，显示面板100是设置在背光模块300与电控视角切换器400之间，且视角控制器200G设置在电控视角切换器400远离显示面板100的一侧。以下将针对显示装置21的两种操作模式，即分享模式与防窥模式，进行示例性地说明。
首先，当显示装置21操作在分享模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412之间不具有电位差，且多个液晶分子LC在无外加电场的驱动下沿着配向膜的配向方向进行排列。举例来说，在电控视角切换器400不被致能的情况下，这些液晶分子LC的排列方式可让光线通过液晶层420时改变偏振光的偏振态，如由第二线偏振P2方向改变至第一线偏振P1方向，或由第一线偏振P1方向改变成第二线偏振P2方向。此时，自显示面板100出射的多道光束，例如光束B1、光束B2与光束B3，都具有第一线偏振P1。这些光束在通过电控视角切换器400后，其偏振态可由第一线偏振P1转换为第二线偏振P2，且第二线偏振P2的方向平行于视角控制器200G的第一偏光部210的穿透轴T21A。因此，这些光束都可直接通过视角控制器200G而被人眼所视觉。
接着，请参照图11B，当显示装置21操作在防窥模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412被致能而具有不同的电位，且两导电层之间的电位差所形成的电场可驱使液晶层420的多个液晶分子LC转动。此时，由于液晶层420对于不同角度入射的多道光束B1～B3可产生不同的相位延迟，致使这些光束B1～B3在通过液晶层420后分别具有不同的偏振态。举例来说，当两电极层之间的电压设定在最大操作电压时，液晶层420对于这些光束B1～B3所产生的相位延迟量较小，致使这些光束B1～B3的偏振态(即第一线偏振P1)并未产生实质上的改变。由于第一线偏振P1的偏振方向垂直于第一偏光部210的穿透轴T21A，致使光束B2与光束B3无法通过视角控制器200G。而光束B1的传递路径上并未经过第一偏光部210，因此光束B1可直接通过视角控制器200G。据此，显示装置21可提供双侧防窥的功能。
图12A及图12B是本发明的第六实施例的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。请参照图12A，本实施例的显示装置22与图11A的显示装置21的主要差异在于：视角控制器的偏光部的构型不同。在本实施例中，视角控制器200H的第一偏光部210E具有不被透光部205所覆盖的第一表面210a与第二表面210b，且彼此相对的第一表面210a与第二表面210b于入光面200s的垂直投影不完全重叠。更具体地说，第一偏光部210E被透光部205所覆盖的侧壁是倾斜于入光面200s，亦即第一偏光部210E是以倾斜于入光面200s的法线方向的方式配置。举例来说，本实施例的视角控制器200H可以图6的视角控制器200D的方式实施，且图6的每一第一偏光部210B的多个偏光图案211可大于4个。以下将针对显示装置22的两种操作模式，即分享模式与防窥模式，进行示例性地说明。
首先，请参照图12A，当显示装置22操作在分享模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412之间不具有电位差，且多个液晶分子LC在无外加电场的驱动下沿着配向膜的配向方向进行排列。举例来说，在电控视角切换器400不被致能的情况下，这些液晶分子LC的排列方式可让光线通过液晶层420时改变偏振光的偏振态，如由第二线偏振P2方向改变至第一线偏振P1方向，或由第一线偏振P1方向改变成第二线偏振P2方向。此时，自显示面板100出射的多道光束，例如光束B1、光束B2与光束B3，都具有第一线偏振P1。这些光束在通过电控视角切换器400后，其偏振态可由第一线偏振P1转换为第二线偏振P2，且第二线偏振P2的方向平行于视角控制器200H的第一偏光部210E的穿透轴T21A。因此，这些光束都可直接通过视角控制器200H而被人眼所视觉。
接着，请参照图12B，当显示装置22操作在防窥模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412被致能而具有不同的电位，且两导电层之间的电位差所形成的电场可驱使液晶层420的多个液晶分子LC转动。此时，由于液晶层420对于不同角度入射的多道光束B1～B3可产生不同的相位延迟，致使这些光束B1～B3在通过液晶层420后分别具有不同的偏振态。举例来说，当两电极层之间的电压设定在最大操作电压时，液晶层420对于这些光束B1～B3所产生的相位延迟量较小，致使这些光束B1～B3的偏振态(即第一线偏振P1)并未产生实质上的改变。
由于第一线偏振P1的偏振方向垂直于第一偏光部210E的穿透轴T21A，致使光束B1与光束B2无法通过视角控制器200H。而光束B3的传递路径上并未经过第一偏光部210E，因此光束B3可直接通过视角控制器200H。据此，显示装置22可在涵盖正视角与单边侧视角的范围内提供防窥的功能，以满足不同的使用情境。
图13A及图13B是本发明的第七实施例的显示装置于不同的操作模式下的剖面示意图。请参照图13A，本实施例的显示装置30与图11A的显示装置21的主要差异在于：显示装置的组成不同。具体而言，显示装置30的显示面板100A例如是有机发光二极管(organiclight emitting diode，OLED)面板、微型发光二极管(micro light emitting diode，Micro LED)面板、次毫米发光二极管(mini light emitting diode，Mini LED)面板、或其他的自发光型显示面板。
举例来说，显示面板100A可包括像素结构层130与圆偏光片123。像素结构层130可被致能而发出多道光束，例如光束B1、光束B2与光束B3，且这些像素结构层130所发出的光束为圆偏振光，在通过圆偏光片123后具有第一线偏振P1并传递至电控视角切换器400，其中圆偏光片123例如由线偏振片(未绘示)及四分之一波片(未绘示，quarter wave plate)所组成，可使像素结构层130所发出的圆偏振光束转为线偏振态。
显示装置30的两种操作模式与图11A及图11B的显示装置21类似。首先，当显示装置30操作在分享模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412之间不具有电位差，在电控视角切换器400不被致能的情况下，这些液晶分子LC的排列方式可让光线通过液晶层420时改变偏振光的偏振态，如由第二线偏振P2方向改变至第一线偏振P1方向，或由第一线偏振P1方向改变成第二线偏振P2方向。此时，自显示面板100A出射的多道光束，例如光束B1、光束B2与光束B3，都具有第一线偏振P1。这些光束在通过电控视角切换器400后，其偏振态可由第一线偏振P1转换为第二线偏振P2，且第二线偏振P2的方向平行于视角控制器200G的第一偏光部210的穿透轴T21A。因此，这些光束都可直接通过视角控制器200G而被人眼所视觉。
接着，请参照图13B，当显示装置30操作在防窥模式时，其电控视角切换器400的第一电极层411与第二电极层412被致能而具有不同的电位，且两导电层之间的电位差所形成的电场可驱使液晶层420的多个液晶分子LC转动。举例来说，当两电极层之间的电压设定在最大操作电压时，液晶层420对于这些光束B1～B3所产生的相位延迟量较小，致使这些光束B1～B3的偏振态(即第一线偏振P1)并未产生实质上的改变。由于第一线偏振P1的偏振方向垂直于第一偏光部210的穿透轴T21A，致使光束B2与光束B3无法通过视角控制器200G。而光束B1的传递路径上并未经过第一偏光部210，因此光束B1可直接通过视角控制器200G。据此，显示装置30可提供双侧防窥的功能。
综上所述，在本发明一实施例的视角控制器中，透过偏光部与透光部的交替排列，且偏光部具有大于1的高宽比(aspect ratio)，可增加大视角的光线极化率，并有效降低光线在通过视角控制器后的光能损耗。另外，在本发明一实施例的显示装置中，透过设置于显示面板与上述一实施例的视角控制器之间的偏光片，其穿透轴垂直于视角控制器的偏光部的穿透轴，可使显示装置具有大视角的滤光效果，并能提升其他视角的光线在出射显示装置后的整体亮度。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依照本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达到本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明：
10、11、12、20、21、22、30：显示装置
100、100A：显示面板
110：液晶盒
121：第一偏光片
122：第二偏光片
123：圆偏光片
130：像素结构层
200、200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H：视角控制器
200s：入光面
201、202：基板
205、205A、205B、205C、205D：透光部
210、210A、210B、210C、210D、210E：第一偏光部
210a：第一表面
210b：第二表面
211、212、213、214：偏光图案
220：第二偏光部
230：第三偏光部
300：背光模块
400：电控视角切换器
401：第一基板
402：第二基板
411：第一电极层
412：第二电极层
420：液晶层
B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9：光束
CL：连线
CS：对称中心
D1、D2、D3、D4：方向
H：高度
LC：液晶分子
P1：第一线偏振
P2：第二线偏振
P3：第一圆偏振
P4：第二圆偏振
T11、T12、T13、T21、T22、T21A：穿透轴
W：宽度。

Claims (9)

1.一种视角控制器，其特征在于，所述视角控制器包括入光面和出光面、多个第一偏光部以及多个透光部，其中：
所述入光面和所述出光面位于所述视角控制器的相反侧，所述入光面平行于第一方向和第二方向，多个光束通过所述入光面进入所述视角控制器并且通过所述出光面离开所述视角控制器；
所述多个第一偏光部沿所述第一方向排列且在所述第二方向上延伸；以及
所述多个透光部与所述多个第一偏光部交替排列，其中各所述第一偏光部在所述第一方向上具有宽度，在垂直所述第一方向与所述第二方向的方向上具有高度，且各所述第一偏光部的所述高度与所述宽度的比值大于1，
其中，所述多个光束中的一个光束在穿过所述多个第一偏光部中的至少一个第一偏光部后被线偏振，所述多个光束中的至少两个光束在离开所述视角控制器的所述出光面后被线偏振，所述多个光束中的至少一个光束在穿过所述视角控制器的所述多个透光部中的相应一个透光部并离开所述视角控制器的所述出光面后仍处于其原来的偏振态，
其中，所述第一偏光部与所述透光部在400nm至700nm的波长范围内的折射率差值小于0.3。
2.根据权利要求1所述的视角控制器，其特征在于，还包括：
多个第二偏光部，所述多个第二偏光部与所述多个透光部沿所述第二方向交替排列，且在所述第一方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的视角控制器，其特征在于，所述多个第一偏光部具有第一穿透轴，所述多个第二偏光部具有第二穿透轴，且所述第一穿透轴平行于所述第二穿透轴。
4.根据权利要求1所述的视角控制器，其特征在于，所述视角控制器具有入光面，其中各所述第一偏光部具有多个偏光图案，且所述多个偏光图案于所述入光面的垂直投影相互重叠。
5.根据权利要求4所述的视角控制器，其特征在于，所述多个偏光图案各自于所述入光面的垂直投影面积朝远离入光面的方向渐增或渐减。
6.根据权利要求1所述的视角控制器，其特征在于，所述视角控制器具有入光面，其中所述多个第一偏光部具有不被所述多个透光部所覆盖的第一表面与第二表面，且彼此相对的所述第一表面与所述第二表面于所述入光面的垂直投影不完全重叠。
7.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括视角控制器以及显示面板，其中：
所述视角控制器包括入光面和出光面、多个第一偏光部以及多个透光部，其中：
所述入光面和所述出光面位于所述视角控制器的相反侧，所述入光面平行于第一方向和第二方向，多个光束通过所述入光面进入所述视角控制器并且通过所述出光面离开所述视角控制器；
所述多个第一偏光部沿所述第一方向排列且在所述第二方向上延伸；以及
所述多个透光部与所述多个第一偏光部交替排列，其中各所述第一偏光部在所述第一方向上具有宽度，在垂直所述第一方向与所述第二方向的方向上具有高度，且各所述第一偏光部的所述高度与所述宽度的比值大于1，
其中，所述多个光束中的一个光束在穿过所述多个第一偏光部中的至少一个第一偏光部后被线偏振，所述多个光束中的至少两个光束在离开所述视角控制器的所述出光面后被线偏振，所述多个光束中的至少一个光束在穿过所述视角控制器的所述多个透光部中的相应一个透光部并离开所述视角控制器的所述出光面后仍处于其原来的偏振态，
其中，所述第一偏光部与所述透光部在400nm至700nm的波长范围内的折射率差值小于0.3；以及
所述显示面板重叠设置于所述视角控制器，所述显示面板在朝向所述视角控制器的一侧设有偏光片，其中所述多个第一偏光部具有第一穿透轴，所述偏光片具有第二穿透轴，且所述第一穿透轴垂直于所述第二穿透轴。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，还包括：
电控视角切换器，其重叠设置于所述视角控制器，且所述电控视角切换器位于所述显示面板与所述视角控制器之间，其中所述电控视角切换器包括液晶层以及设置于所述液晶层相对两侧的至少两层电极层或设置于所述液晶层一侧的至少一层电极层。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述液晶层包括扭转向列型液晶，所述多个电极层之间的电压差的绝对值大于0V且小于所述液晶层的最大操作电压差。
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