CN112394558B - 电控视角切换器及显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种电控视角切换器包括液晶层、第一电极、第二电极、多个第一绝缘图案以及多个第二绝缘图案。液晶层具有相对的第一侧与第二侧。第一电极与第二电极分别位于液晶层的第一侧与第二侧。这些第一绝缘图案位于液晶层的第一侧。这些第二绝缘图案位于液晶层的第二侧。各第一绝缘图案至少部分重叠于对应的第二绝缘图案。一种采用电控视角切换器的显示设备亦被提出。本发明所提出的电控视角切换器及显示设备，提供侧视角防窥性能佳的功效。

Description

电控视角切换器及显示设备
【技术领域】
本发明是有关于一种视角切换器及显示设备，且特别是有关于一种电控视角切换器及显示设备。
【背景技术】
一般而言，显示设备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、机密信息或输入密码时，广视角的显示效果却容易使屏幕画面被旁人所窥视而造成机密信息外泄。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设备已成为相关厂商的重要课题。
【发明内容】
本发明提供一种具有多个透光区的电控视角切换器，且这些透光区在侧视角下的透射比差异较大。
本发明提供一种显示设备，其侧视角的防窥性能佳。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述的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电控视角切换器。电控视角切换器包括液晶层、第一电极、第二电极、多个第一绝缘图案以及多个第二绝缘图案。液晶层具有相对的第一侧与第二侧。第一电极与第二电极分别位于液晶层的第一侧与第二侧。这些第一绝缘图案位于液晶层的第一侧。这些第二绝缘图案位于液晶层的第二侧。各第一绝缘图案至少部分重叠于对应的第二绝缘图案，其中，第一电极连接多个第一绝缘图案远离液晶层的一侧，第二电极连接多个第二绝缘图案远离液晶层的一侧，第一绝缘图案及第二绝缘图案面向液晶层的一侧不会连接电极。
为达上述的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设备。显示设备包括显示面板以及电控视角切换器。电控视角切换器重叠设置于显示面板，且包括液晶层、第一电极、第二电极、多个第一绝缘图案以及多个第二绝缘图案。液晶层具有相对的第一侧与第二侧。第一电极与第二电极分别位于液晶层的第一侧与第二侧。这些第一绝缘图案位于液晶层的第一侧。这些第二绝缘图案位于液晶层的第二侧。各第一绝缘图案至少部分重叠于对应的第二绝缘图案，其中，第一电极连接多个第一绝缘图案远离液晶层的一侧，第二电极连接多个第二绝缘图案远离液晶层的一侧，第一绝缘图案及第二绝缘图案面向液晶层的一侧不会连接电极。
基于上述，在本发明的一实施例的电控视角切换器与显示设备中，通过多个绝缘图案设置在液晶层的至少一侧，可在两电极间形成对应这些绝缘图案的电场强度分布或液晶层的厚度分布，以使液晶层的至少两部分具有不同的相位延迟值。据此，电控视角切换器可具有对应于这些绝缘图案的多个透光区，且这些透光区在侧视角下的透射比差异较大以形成图案化的干扰影像，有助于提升显示设备的防窥性能。
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设备的剖面示意图。
图2是图1的电控视角切换器的视角对透射比的曲线图。
图3A是图1的绝缘图案的俯视示意图。
图3B及图3C是本发明的另一些实施例的绝缘图案的俯视示意图。
图4A及图4B是图1的显示设备在不同视角下的显示效果的示意图。
图5是本发明的第二实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图6是本发明的第三实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图7是本发明的第四实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图8是本发明的第五实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图9是本发明的第六实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图10是本发明的第七实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图11是本发明的第八实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图12是本发明的第九实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图13是本发明的第十实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
图14是本发明的第十一实施例的电控视角切换器的剖面示意图。
【符号说明】
1：显示设备
11～21：电控视角切换器
50：显示面板
60：背光模块
101：第一基板
102：第二基板
110、110A、110B、110C、110D、110E、110F：液晶层
110a：第一侧
110b：第二侧
111、111A、111B、111C、111D：第一部分
112、112A、112B、112C：第二部分
113、113A：第三部分
114：第四部分
121、121A：第一电极
122、122A：第二电极
131、131A：第一配向膜
132、132A：第二配向膜
141、141A、141B、141C、141D：第一绝缘图案
142、142A、142B、142C、142D：第二绝缘图案
143、143A：第三绝缘图案
144、144A：第四绝缘图案
151：第一偏光片
152：第二偏光片
160：折射率匹配层
161：第一匹配部
162：第二匹配部
170：相位延迟膜
171：第一部分
172：第二部分
AX1、AX2：吸收轴
d1～d10、H1～H10：厚度
E1、E2、E1’、E2’、E3、E4：电场
n：光轴
TR1、TR2、TR3、TR4：透光区
x、y、z：方向。
【具体实施方式】
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的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设备的剖面示意图。图2是图1的电控视角切换器的视角对透射比的曲线图。图3A是图1的绝缘图案的俯视示意图。图3B及图3C是本发明的另一些实施例的绝缘图案的俯视示意图。图4A及图4B是图1的显示设备在不同视角下的显示效果的示意图。
请参照图1，显示设备1包括电控视角切换器11与显示面板50，其中电控视角切换器11可让显示设备1在分享模式与防窥模式之间进行切换。在本实施例中，显示面板50例如是液晶显示面板、或其他合适的非自发光型显示面板，并选择性地搭配有背光模块60，电控视角切换器11设置于显示面板50与背光模块60之间。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，显示设备1的显示面板50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，而选择性地不需背光模块60，且电控视角切换器11设置在显示面板50的出光侧。
详细而言，本实施例的电控视角切换器11包括液晶层110、第一电极121与第二电极122，其中液晶层110包含相对的第一侧110a与第二侧110b，且第一电极121与第二电极122分别位于液晶层110的第一侧110a与第二侧110b。详细而言，当第一电极121与第二电极122被致能而使这两电极之间具有一电位差，此电位差可在这两电极之间形成电场以驱使液晶层110的多个液晶分子转动。换句话说，可通过不同的电场大小与分布改变多个液晶分子的光轴转向，以调整电控视角切换器11在不同视角下的出光量(或透射比)，进而将显示设备1在分享模式与防窥模式之间进行切换。在本实施例中，第一电极121与第二电极122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 or wire grid)、纳米碳管、纳米银线(Ag nano-wire)、石墨烯或者是上述至少两者的堆栈层。
进一步而言，电控视角切换器11更包括多个第一绝缘图案141与多个第二绝缘图案142。在本实施例中，第一绝缘图案141设置在液晶层110的第一侧110a，第二绝缘图案142设置在液晶层110的第二侧110b，且第一绝缘图案141在方向z上可完全重叠于第二绝缘图案142。但本发明不局限于此，在其他实施例中，第一绝缘图案141可至少部分重叠于对应的第二绝缘图案142。在本实施例中，这些第一绝缘图案141(或第二绝缘图案142)可定义出电控视角切换器11的多个第一透光区TR1与多个第二透光区TR2，其中相互重叠的第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的区域定义为第二透光区TR2，而第一透光区TR1位于两相邻的第二透光区TR2之间。特别说明的是，为增加第一透光区TR1与第二透光区TR2在透射比的差异，第一绝缘图案141及第二绝缘图案142的厚度总和值较大，因此在本发明中分别设置第一绝缘图案141与第二绝缘图案142可避免较大厚度绝缘层制程的困难、避免配向膜或电极层因制程表面断差的损伤、以及减少绝缘图案层的垂直面所产生的副作用。
在本实施例中，电控视角切换器11的这些第一绝缘图案141(或第二绝缘图案142)各自的外形轮廓例如是正方形，且分别在方向x与方向y上排成多列与多行(如图3A所示)。更具体地说，这些绝缘图案(例如第一绝缘图案141或第二绝缘图案142)以棋盘格的样式排列于基板(例如第一基板101)上。然而，本发明不限于此，在另一实施例中，这些第一绝缘图案141A(或第二绝缘图案142A)各自的外形轮廓可以是不同的形状(例如梯形、三角形、五边形、或任意的多边形)，且这些第一绝缘图案141A以不规则的方式进行排列(如图3B所示)。在另一实施例中，第一绝缘图案141B(或第二绝缘图案142B)也可以是具有字形轮廓的绝缘图案层(如图3C所示)，或为具有缕空文字的绝缘图案层。
从另一观点来说，在本实施例中，液晶层110可包括在方向x上交替排列的多个第一部分111与多个第二部分112，其中第一部分111与第二部分112分别位于第一透光区TR1与第二透光区TR2。换句话说，液晶层110的第一部分111在方向z上不重叠于第一绝缘图案141与第二绝缘图案142，而第二部分112在方向z上重叠于第一绝缘图案141与第二绝缘图案142。也因此，液晶层110的第一部分111在方向z上的厚度d1可大于第二部分112在方向z上的厚度d2。亦即，液晶层110的第一部分111所产生的最大相位延迟量(phaseretardation)大于第二部分112所产生的最大相位延迟量。在本实施例中，液晶层110的第一部分111的厚度d1可介于1微米至20微米之间，而第二部分112的厚度d2可介于0微米至19微米之间。在一较佳的实施例中，液晶层110的第一部分111的厚度d1与第二部分112的厚度d2之差值可介于0.1微米至19微米之间。
特别说明的是，由于第二透光区TR2设有第一绝缘图案141与第二绝缘图案142。当第一电极121与第二电极122被致能而具有一特定电压时，液晶层110的第一部分111与第二部分112受电场影响的程度不同。也就是说，在相同的驱动电压下，液晶层110的第一部分111所产生的相位延迟量与第二部分112所产生的相位延迟量不同。
另一方面，电控视角切换器11还包括第一基板101、第二基板102、第一配向膜131与第二配向膜132，其中第一配向膜131与第二配向膜132设置在第一基板101与第二基板102之间，且液晶层110夹设于第一配向膜131与第二配向膜132之间。具体而言，第一配向膜131设置于第一基板101上且位于液晶层110的第一侧110a，第一电极121位于第一配向膜131与第一基板101之间，第一绝缘图案141设置在液晶层110的第一侧110a且位于第一配向膜131与第一电极121之间；第二配向膜132设置于第二基板102且位于液晶层110的第二侧110b，第二电极122位于第二配向膜132与第二基板102之间，第二绝缘图案142设置在液晶层110的第二侧110b且位于第二配向膜132与第二电极122之间。特别说明的是，配向膜用以排列液晶层110的多个液晶分子(未图示)使其光轴n定向于预设的方向，而第一基板101与第二基板102例如是透明玻璃基板或是透明软性基板，其材质例如是玻璃、石英或有机聚合物等。在本实施例中，液晶层110的多个液晶分子是正型液晶分子，且第一配向膜131与第二配向膜132为水平配向膜，但本发明不局限于此。
特别说明的是，由于第二透光区TR2设有第一绝缘图案141与第二绝缘图案142，第一配向膜131与第二配向膜132在第一透光区TR1的间距大于第一配向膜131与第二配向膜132在第二透光区TR2的间距。当第一电极121与第二电极122被致能而具有一特定电压时，液晶层110的第一部分111相较于第二部分112，更容易被形成的电场所驱动。也就是说，在相同的驱动电压下，液晶层110的第一部分111所产生的相位延迟量大于第二部分112所产生的相位延迟量，如此有助于加大液晶层110的第一部分111与第二部分112所产生的相位延迟量的差值。
进一步而言，电控视角切换器11还包括第一偏光片151与第二偏光片152，分别设置在液晶层110的第一侧110a与第二侧110b。更具体地说，第一偏光片151位于第一基板101远离液晶层110的一侧，第二偏光片152位于第二基板102远离液晶层110的一侧。举例来说，第一偏光片151的吸收轴AX1轴向可平行于第二偏光片152的吸收轴AX2轴向，且液晶层110的光轴n轴向大致上可垂直于两偏光片的吸收轴。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，液晶层110的光轴n轴向与偏光片的吸收轴轴向之间的夹角可介于70度至110度的范围内。在另一实施例中，液晶层110的光轴n轴向大致上可平行于两偏光片的吸收轴或夹角可介于-20度至20度的范围内。特别说明的是，此处垂直于液晶层110的光轴n轴向的方向(即方向x)可定义为电控视角切换器11的视角控制方向(即在方向x上，可控制在不同视角下的出光量或透射比)，且以下说明中的视角(例如图2所示的视角范围)皆定义在此视角控制方向上。
值得一提的是，当显示设备1的防窥模式开启时(即电控视角切换器11被致能)时，由于液晶层110的光轴n轴向大致上垂直于两偏光片的吸收轴轴向，液晶层110的第一部分111与第二部分112对于来自背光模块60并垂直入射第二基板102的光束而言，并不会产生实质的相位延迟量，意即不改变光束的偏振方向。因此，来自第二偏光片152的光束在通过液晶层110后，可保有其初始的偏振态并通过第一偏光片151。也就是说，在正视角(即视角0度)下，设有第一部分111的第一透光区TR1的透射比(transmittance)与设有第二部分112的第二透光区TR2的透射比实质上相等，且这两透光区在正视角的透射比为视角范围内的最大透射比，如图2所示。举例而言，由于第一透光区TR1与第二透光区TR2在正视角下具有实质上相同的最大透射比，来自背光模块60的光束在通过电控视角切换器11后并未形成干扰影像(例如棋盘格)。因此，显示面板50的影像画面(例如统计报表或机密数据)可正常显示于正视的用户，如图4A所示。
另一方面，液晶层110的第一部分111与第二部分112对于非垂直入射第二基板102的光束而言，则会产生实质的相位延迟量，意即改变光束的偏振方向，且第一部分111所产生的相位延迟量大于第二部分112所产生的相位延迟量。也就是说，在侧视角下，设有第一部分111的第一透光区TR1的透射比不等于设有第二部分112的第二透光区TR2的透射比，如图2所示。举例来说，在视角43度下，第二透光区TR2的透射比明显大于第一透光区TR1的透射比，且第一透光区TR1在视角43度的透射比为视角范围±60度内的最小透射比。若以43度的视角观看显示设备1，第一透光区TR1因具有最小的透射比而成为暗区，第二透光区TR2因具有相对较大的透射比而成为亮区。也就是说，电控视角切换器11在视角43度下可呈现出棋盘格样式的干扰影像，且此干扰影像与显示面板50的影像画面相重叠，如图4B所示。据此，可有效降低显示面板50的影像画面在侧视角下的可读性，进而达到防窥的效果。
承接上述，相似地，在视角58度下，第一透光区TR1的透射比明显大于第二透光区TR2的透射比，且第二透光区TR2在视角58度的透射比为视角范围±60度内的最小透射比。若以58度的视角观看显示设备1，第二透光区TR2因具有最小的透射比而成为暗区，第一透光区TR1因具有相对较大的透射比而成为亮区。也就是说，电控视角切换器11在视角58度下所呈现出的干扰影像(例如棋盘格)，其亮暗区的分布与视角43度下所呈现的干扰影像相反。因此，仍可有效降低显示面板50的影像画面在大视角下的可读性，进而达到防窥的效果。
需说明的是，图4B所示的第一透光区TR1与第二透光区TR2的数量与分布密度仅作示例性地说明之用，本发明并不以附图揭示内容为限制。在其他实施例中，第一透光区TR1与第二透光区TR2的数量与分布密度也可根据实际的防窥需求而调整。
以下将列举另一些实施例的电控视角切换器以详细说明本发明，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。特别说明的是，以下实施例的电控视角切换器也可应用于上述实施例的显示设备1中。
图5是本发明的第二实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图5，本实施例的电控视角切换器12与图1的电控视角切换器11的差异在于：电控视角切换器12还包括多个第三绝缘图案143与多个第四绝缘图案144，且第三绝缘图案143在方向z上完全重叠于第四绝缘图案144。第三绝缘图案141设置在液晶层110的第一侧110a且位于第一配向膜131与第一电极121之间，第四绝缘图案144设置在液晶层110的第二侧110b且位于第二配向膜132与第二电极122之间。第一绝缘图案141C及第二绝缘图案142C相似于第一绝缘图案141及第二绝缘图案142，差异在于厚度不同。在本实施例中，第一绝缘图案141C、第二绝缘图案142C、第三绝缘图案143与第四绝缘图案144在方向z上分别具有厚度H1、厚度H2、厚度H3与厚度H4，且第一绝缘图案141C的厚度H1可大于第三绝缘图案143的厚度H3，第二绝缘图案142C的厚度H2可大于第四绝缘图案144的厚度H4，但本发明不局限于此。在另一实施例中，电控视角切换器12亦可不包含第四绝缘图案144。
另一方面，多个第一绝缘图案141C与多个第三绝缘图案143在方向x上交替排列于液晶层110A的第一侧110a，多个第二绝缘图案142C与第四绝缘图案144在方向x上交替排列于液晶层110A的第二侧110b。举例来说，第一绝缘图案141C与第三绝缘图案143可为同一膜层，第二绝缘图案142C与第四绝缘图案144可为同一膜层；也就是说，第一绝缘图案141C与第三绝缘图案143(或者是第二绝缘图案142C与第四绝缘图案144)可定义出一绝缘层的凹凸结构，但本发明不局限于此。
进一步而言，第三绝缘图案143(或第四绝缘图案144)与第一绝缘图案141C(或第二绝缘图案142C)可分别定义出电控视角切换器12的第一透光区TR1与第二透光区TR2。在本实施例中，液晶层110A位于第一透光区TR1的第一部分111在方向z上具有厚度d3，液晶层110A位于第二透光区TR2的第二部分112在方向z上具有厚度d4，且第一部分111的厚度d3大于第二部分112的厚度d4。换句话说，液晶层110A的第一部分111所产生的最大相位延迟量(phase retardation)可大于第二部分112所产生的最大相位延迟量。据此，在侧视角下，电控视角切换器12的第一透光区TR1的出光量(或透射比)可显著地不同于第二透光区TR2的出光量(或透射比)，以形成图案化的干扰影像。
图6是本发明的第三实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图6，本实施例的电控视角切换器13与图1的电控视角切换器11的主要差异在于：第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的相对配置关系以及相应产生的液晶层110的厚度差异。在本实施例中，第一绝缘图案141在方向z上可部分重叠于第二绝缘图案142(亦即，第一绝缘图案141可错位于第二绝缘图案142)。第一绝缘图案141与第二绝缘图案142可定义出电控视角切换器13的第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3，且第三透光区TR3位于第一透光区TR1与第二透光区TR2之间。
进一步而言，液晶层110B位于第一透光区TR1的第一部分111A在方向z上具有厚度d1，液晶层110B位于第二透光区TR2的第二部分112A在方向z上具有厚度d2，液晶层110B位于第三透光区TR3的第三部分113在方向z上具有厚度d5，且第一部分111A的厚度d1大于第三部分的113的厚度d5，第二部分112A的厚度d2小于第三部分113的厚度d5。换句话说，液晶层110B的第一部分111A所产生的最大相位延迟量(phase retardation)大于第三部分113所产生的最大相位延迟量，而第二部分112A所产生的最大相位延迟量小于第三部分113所产生的最大相位延迟量。据此，在侧视角下，电控视角切换器13的第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3各自的透射比(或出光量)可显著地不同于彼此，以形成图案化的干扰影像。
图7是本发明的第四实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图7，本实施例的电控视角切换器14与图6的电控视角切换器13的主要差异在于：第一绝缘图案与第二绝缘图案的厚度不同。在本实施例中，第一绝缘图案141与第二绝缘图案142C分别具有厚度H5与厚度H6，且第二绝缘图案142C的厚度H6可选择性地大于第一绝缘图案141的厚度H5，但本发明不局限于此。第一绝缘图案141与第二绝缘图案142C可定义出电控视角切换器14的第一透光区TR1、第二透光区TR2、第三透光区TR3与第四透光区TR4，且第三透光区TR3位于第一透光区TR1与第二透光区TR2之间，第二透光区TR2位于第三透光区TR3与第四透光区TR4之间。
进一步而言，液晶层110C位于第一透光区TR1的第一部分111A在方向z上具有厚度d1，液晶层110C位于第二透光区TR2的第二部分112B在方向z上具有厚度d6，液晶层110C位于第三透光区TR3的第三部分113在方向z上具有厚度d5，液晶层110C位于第四透光区TR4的第四部分114在方向z上具有厚度d7，且第一部分111A的厚度d1大于第三部分的113的厚度d5，第三部分113的厚度d5大于第四部分114的厚度d7，第二部分112A的厚度d6小于第四部分114的厚度d7。换句话说，液晶层110C的第一部分111A所产生的最大相位延迟量(phaseretardation)大于第三部分113所产生的最大相位延迟量，液晶层110C的第三部分113所产生的最大相位延迟量大于第四部分114所产生的最大相位延迟量，而第二部分112B所产生的最大相位延迟量小于第四部分114所产生的最大相位延迟量。据此，在侧视角下，电控视角切换器14的第一透光区TR1、第二透光区TR2、第三透光区TR3与第四透光区TR4各自的透射比(或出光量)可显著地不同于彼此，以形成图案化的干扰影像。
图8是本发明的第五实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图8，本实施例的电控视角切换器15与图1的电控视角切换器11的主要差异在于：电控视角切换器15还包括多个第三绝缘图案143A与多个第四绝缘图案144A，且第三绝缘图案143A与第四绝缘图案144A的介电常数不同于第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的介电常数。在另一实施例中，电控视角切换器15亦可不包含第四绝缘图案144A。
举例而言，第一绝缘图案141的介电常数可大于第三绝缘图案143A的介电常数，第二绝缘图案142的介电常数可大于第四绝缘图案144A的介电常数。第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的介电常数可介于3至80的范围内。亦即，第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的材质可以是较高介电常数的材料。在本实施例中，第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的材料可包括氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)、或其他适合的高介电常数材料。在本实施例中，第一绝缘图案141的厚度H7可等于第三绝缘图案143A的厚度H9，第二绝缘图案142的厚度H8可等于第四绝缘图案144A的厚度H10，但本发明不局限于此。根据其他实施例，第一绝缘图案的厚度也可大于第三绝缘图案的厚度，第二绝缘图案的厚度也可大于第四绝缘图案的厚度。
另一方面，多个第一绝缘图案141与多个第三绝缘图案143A在方向x上交替排列于液晶层110D的第一侧110a，多个第二绝缘图案142与第四绝缘图案144A在方向x上交替排列于液晶层110D的第二侧110b。第三绝缘图案143A(或第四绝缘图案144A)与第一绝缘图案141(或第二绝缘图案142)可分别定义出电控视角切换器15的第一透光区TR1与第二透光区TR2。在本实施例中，液晶层110D位于第一透光区TR1的第一部分111B在方向z上具有厚度d8，液晶层110D位于第二透光区TR2的第二部分112在方向z上具有厚度d9，且第一部分111B的厚度d8实质上可等于第二部分112的厚度d9。也就是说，液晶层110D仅具有单一厚度。
值得一提的是，在本实施例中，当第一电极121与第二电极122被致能而具有一特定电压时，因为第一透光区TR1及第二透光区TR2中的绝缘图案具有不同的介电常数，因此相重叠的第一绝缘图案141与第二绝缘图案142之间所形成的电场E2强度可小于相重叠的第三绝缘图案143A与第四绝缘图案144A之间所形成的电场E1强度。也就是说，当电控视角切换器15被致能时，可在两电极间形成对应于多个第一绝缘图案141与多个第三绝缘图案143A(或者是第二绝缘图案142与第四绝缘图案144A)的电场强度分布。
进一步而言，两电极在第一透光区TR1与第二透光区TR2所形成的电场强度差异，使得液晶层110D在这两透光区的第一部分111B与第二部分112的液晶分子被电场转动的程度不同，造成液晶层110D的第一部分111B所产生的相位延迟量不同于第二部分112所产生的相位延迟量。因此，电控视角切换器15的第一透光区TR1与第二透光区TR2各自的透射比(或出光量)在侧视角下可显著地不同。举例来说，第一透光区TR1与第二透光区TR2可分别为暗区与亮区，且电控视角切换器15的多个第一透光区TR1与多个第二透光区TR2可排列出图案化的干扰影像，以降低显示面板(如图1所示)的影像画面在侧视角下的可读性，进而达到防窥的效果。
图9是本发明的第六实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图9，本实施例的电控视角切换器16与图8的电控视角切换器15的差异在于：电控视角切换器16的液晶层110D的第二侧110b不设有绝缘图案(例如图8的第二绝缘图案142与第四绝缘图案144A)。也就是说，电控视角切换器16只在液晶层110D的第一侧110a设有绝缘图案。在本实施例中，第一绝缘图案141的厚度可等于第三绝缘图案143A的厚度，当第一电极121与第二电极122被致能时，仅通过设置在液晶层110D一侧的第一绝缘图案141与第三绝缘图案143A，也可造成两电极在第一透光区TR1与第二透光区TR2所产生的电场强度的明显差异。举例来说，两电极在第一透光区TR1与第二透光区TR2分别产生电场E1’与电场E2’，且电场E1’的强度可大于电场E2’的强度。换句话说，通过第一绝缘图案141与第三绝缘图案143A的介电常数差值的增加，可缩减绝缘图案层的配置数量，有助于简化制造流程。
图10是本发明的第七实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图10，本实施例的电控视角切换器17与图8的电控视角切换器15的主要差异在于：电控视角切换器17不具有如图8所示的第四绝缘图案144A，且可选择性地包括折射率匹配层160。在本实施例中，由于第一透光区TR1不设有如图8所示的第四绝缘图案144A，液晶层110E的第一部分111B的厚度d10可大于第二部分112的厚度d9，且第一电极121与第二电极122在第一透光区TR1所形成的电场E3与在第二透光区TR2所形成的电场E2强度差异可进一步扩大。亦即，在本实施例中，可通过在两电极间形成对应这些绝缘图案的电场强度分布以及液晶层110E的厚度分布，使液晶层110E的第一部分111B在侧视角的相位延迟量不同于第二部分112于侧视角的相位延迟量。
特别说明的是，在本实施例中，第一绝缘图案141的材质可选择为高介电常数的材料，因此第一绝缘图案141的厚度与第二绝缘图案142的厚度的厚度总和可具有较小的厚度总和值，但仍保持大于第三绝缘图案143的厚度。例如第二绝缘图案142的厚度值可以小于5微米或是等于零，使得厚度总和值均由第一绝缘图案141所贡献，搭配高介电常数材料的使用，同样能达到第一透光区TR1与第二透光区TR2各自的透射比(或出光量)有显著地不同的功效。
另一方面，为了多个第一绝缘图案141与多个第三绝缘图案143的交界处在正视角下不轻易被观察到，电控视角切换器17还可包括折射率匹配层160。在本实施例中，折射率匹配层160设置于液晶层110E的第一侧110a，且位于第一电极121远离液晶层110E的一侧，但本发明不局限于此。在其他实施例中，折射率匹配层160也可设置在第一基板101与第一偏光片151之间(或者是第二基板102与第二电极122之间)、第一基板101上的绝缘图案(第一绝缘图案141、第三绝缘图案143)与第一电极121之间、或者是第一基板101上的绝缘图案(第一绝缘图案141、第三绝缘图案143)与第一配向膜131之间。举例而言，折射率匹配层160包括多个第一匹配部161与多个第二匹配部162。第一匹配部161与第二匹配部162在方向z上分别重叠于第一绝缘图案141与第三绝缘图案143。在另一实施例中，折射率匹配层160也可以是非图案化设计，且设置于第一绝缘图案141与第一电极121之间。
进一步而言，第一绝缘图案141的折射率大于第三绝缘图案143的折射率，且第一匹配部161的折射率小于第二匹配部162的折射率。也就是说，通过折射率匹配层160的两匹配部的折射率差值来补偿第一绝缘图案141与第三绝缘图案143的折射率差值，可降低绝缘图案层在正视下的可视性，有助于提升显示设备的视觉品味。
图11是本发明的第八实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图11，本实施例的电控视角切换器18与图8的电控视角切换器15的主要差异在于：电控视角切换器18的第一基板101上的绝缘图案与第二基板102上的绝缘图案之间的相对配置关系。具体而言，第一绝缘图案141(或第三绝缘图案143A)在方向z上可部分重叠于第二绝缘图案142(或第四绝缘图案144A)。也就是说，第一绝缘图案141可错位于第二绝缘图案142，且第三绝缘图案143A可错位于第四绝缘图案144A。通过此处的错位关系，可定义出电控视角切换器18的第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3，且第三透光区TR3位于第一透光区TR1与第二透光区TR2之间。
在本实施例中，当第一电极121与第二电极122被致能时，由于第一绝缘图案141与第二绝缘图案142的介电常数大于第三绝缘图案143A与第四绝缘图案144A的介电常数，两电极在第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3分别形成不同强度的电场E1、电场E2与电场E4。更具体地说，相重叠的第一绝缘图案141与第二绝缘图案142之间所形成的电场E2强度可小于相重叠的第一绝缘图案141与第四绝缘图案144A之间所形成的电场E4强度，且相重叠的第三绝缘图案143A与第四绝缘图案144A之间所形成的电场E1强度可大于相重叠的第一绝缘图案141与第四绝缘图案144A之间所形成的电场E4强度。
进一步而言，两电极在第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3所产生的电场强度差异，使得液晶层110D在这些透光区的第一部分111C、第二部分112C与第三部分113A的液晶分子被电场转动的程度不同，造成液晶层110D的第一部分111C、第二部分112C与第三部分113A各自于侧视角所产生的相位延迟量都不同。因此，电控视角切换器18的第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3各自的透射比(或出光量)在侧视角下可显著地不同。举例来说，第一透光区TR1、第二透光区TR2与第三透光区TR3可分别为暗区、亮区与微亮区，且电控视角切换器18的多个第一透光区TR1、多个第二透光区TR2与多个第三透光区TR3可排列出图案化的干扰影像，以降低显示面板(如图1所示)的影像画面在侧视角下的可读性，进而达到防窥的效果。
值得一提的是，由于第一绝缘图案141与第三绝缘图案143A分别错位于第二绝缘图案142与第四绝缘图案144A。在正视角下，通过第二绝缘图案142与第四绝缘图案144A的折射率差值，可部分地补偿第一绝缘图案141与第三绝缘图案143A的折射率差值，以降低绝缘图案层在正视下的可视性，有助于提升显示设备在操作时的视觉品味。
图12是本发明的第九实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图12，本实施例的电控视角切换器19与图1的电控视角切换器11的主要差异在于：绝缘图案的配置关系。在本实施例中，第一配向膜131A与第二配向膜132A分别设置于液晶层110F的第一侧110a与第二侧110b，第一绝缘图案141D与第二绝缘图案142D设置在第一配向膜131A与第二配向膜132A之间，且第一绝缘图案141D位于第一配向膜131A与液晶层110F之间，且第二绝缘图案142D位于第二配向膜132A与液晶层110F之间，并且选择性地第一绝缘图案141D连接第二绝缘图案142D。也就是说，液晶层110F的多个液晶分子LC大致上都分布在两相邻的第一绝缘图案141D(或第二绝缘图案142D)之间(即第一透光区TR1)。但本发明不局限于此，在其他实施例中，第一绝缘图案141D与第一配向膜131A可间隔排列(或第二绝缘图案142D与第二配向膜132A可间隔排列)，亦即第一绝缘图案141D设置于第一电极121上，而第一配向膜131A位于第一绝缘图案141D外的区域，亦即第一配向膜131A仅设置于对应于第一透光区TR1的第一电极121上。
由于第二透光区TR2大致上被第一绝缘图案141D与第二绝缘图案142D所占据，入射此区的光束无论是以何种角度入射都可保有其初始的偏振态并通过第一偏光片151。也就是说，无论电控视角切换器19是否被致能，本实施例的第二透光区TR2都恒为亮区。当第一电极121与第二电极122被致能时，液晶层110F的第一部分111D在侧视角下所产生的相位延迟量，可让第一透光区TR1成为暗区。借此，以形成图案化的干扰影像。在本实施例中，液晶层110F可包括多个负型液晶分子LC，且第一配向膜131A与第二配向膜132A为垂直配向膜，但本发明不局限于此。特别说明的是，此处的垂直配向膜用以排列多个负型液晶分子LC，使液晶层110F的光轴与基板的法线方向(即方向z)成一小于20度的夹角。
图13是本发明的第十实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图13，本实施例的电控视角切换器20与图1的电控视角切换器11的差异在于：电极的配置关系。具体而言，电控视角切换器20的第一电极121A设置在第一绝缘图案141与液晶层110之间，且第二电极122A系设置在第二绝缘图案142与液晶层110之间。
通过此配置关系，第一电极121A与第二电极122A在第二透光区TR2的间距可小于第一电极121A与第二电极122A在第一透光区TR1的间距。当两电极被致能时，液晶层110的第二部分112所感受到的电场强度可大于第一部分111所感受到的电场强度。也就是说，在本实施例中，可通过在两电极间形成对应这些绝缘图案的电场强度分布以及液晶层110的厚度分布，使液晶层110的第一部分111在侧视角的相位延迟量不同于第二部分112于侧视角的相位延迟量。
图14是本发明的第十一实施例的电控视角切换器的剖面示意图。请参照图14，本实施例的电控视角切换器21与图1的电控视角切换器11的主要差异在于：电控视角切换器还包含一相位延迟膜。更具体地说，电控视角切换器21还包括位于第一偏光片151与第二偏光片152之间的相位延迟膜170。在本实施例中，相位延迟膜170可选择性地设置于第一偏光片151与第一基板101之间，但本发明不局限于此。在另一实施例中，相位延迟膜170也可设置在第二偏光片152与第二基板102之间。在另一实施例中，相位延迟膜170也可设置在第一基板101与液晶层110之间，或第二基板102与液晶层110之间。
进一步而言，相位延迟膜170可包括多个第一部分171与多个第二部分172，且这些第一部分171与这些第二部分172沿方向x交替排列于第一基板101上。亦即，相位延迟膜170可以是图案化的相位延迟膜，相位延迟膜170的第一部分171在方向z上可完全重叠于第一绝缘图案141，而第二部分172位于两相邻的第一部分171之间。也就是说，相位延迟膜170的第一部分171与第二部分172分别位于第二透光区TR2与第一透光区TR1。当电控视角切换器21操作在防窥模式时(即两电极被致能时)，相位延迟膜170的配置可加大两透光区在离轴(off-axis)视角下的相位延迟差异。本发明不限于此，在其他实施例中，相位延迟膜170可设计为当电控视角切换器21操作在分享模式时(即两电极不被致能时)，通过图案化的相位延迟膜170的配置，可补偿第一透光区TR1与第二透光区TR2在侧视角下的透射比差值，进而提升显示设备在侧视角下的显示质量。
在本实施例中，相位延迟膜170的第一部分171与第二部分172的厚度方向相位延迟值(即Rth)的差值可介于50nm至1000nm之间。在一较佳的实施例中，相位延迟膜170的第一部分171与第二部分172的厚度方向相位延迟值(即Rth)的差值可介于200nm至400nm之间。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，电控视角切换器的相位延迟膜也可以是非图案化的相位延迟膜，且其厚度方向相位延迟值可介于250nm至600nm之间。需说明的是，此处的厚度方向相位延迟值(即Rth)为相位延迟膜170在可见光的波长范围内所产生的相位延迟值。
本实施例的相位延迟膜数量以一个为例进行示范性地说明，并非以此而加以限制本发明。在另一实施例中，电控视角切换器也可包括两个双轴板(Bi-Axial plate)，其中一双轴板位于第一偏光片151与液晶层110之间，或第一偏光片151与第一基板101之间，而另一双轴板则位于第二偏光片152与第二基板102之间。在本实施例中，相位延迟膜170例如是C型板(C-plate)、负C型板(negative C-plate)、A型板(A-plate)、双轴板(Bi-Axialplate)、O型板(O-plate)、或者是光轴彼此相交的两A型板(A-plate)所构成的复合板，但本发明不局限于此。
综上所述，在本发明的一实施例的电控视角切换器与显示设备中，通过多个绝缘图案设置在液晶层的至少一侧，可在两电极间形成对应这些绝缘图案的电场强度分布或液晶层的厚度分布，以使液晶层的至少两部分具有不同的相位延迟值。据此，电控视角切换器可具有对应于这些绝缘图案的多个透光区，且这些透光区在侧视角下的透射比差异较大以形成图案化的干扰影像，有助于提升显示设备的防窥性能。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种电控视角切换器，其特征在于，所述电控视角切换器包括液晶层、第一电极、第二电极、多个第一绝缘图案以及多个第二绝缘图案，其中：
所述液晶层具有相对的第一侧与第二侧；
所述第一电极与所述第二电极分别位于所述液晶层的所述第一侧与所述第二侧；
所述多个第一绝缘图案位于所述液晶层的所述第一侧；以及
所述多个第二绝缘图案位于所述液晶层的所述第二侧，其中各所述多个第一绝缘图案至少部分重叠于对应的一所述第二绝缘图案，
其中，所述第一电极连接所述多个第一绝缘图案远离所述液晶层的一侧，所述第二电极连接所述多个第二绝缘图案远离所述液晶层的一侧，所述第一绝缘图案及所述第二绝缘图案面向所述液晶层的一侧不会连接电极。
2.根据权利要求1所述的电控视角切换器，其特征在于，所述电控视角切换器还包括多个第三绝缘图案，其中所述多个第一绝缘图案与所述多个第三绝缘图案交替排列于所述液晶层的所述第一侧。
3.根据权利要求2所述的电控视角切换器，其特征在于，各所述多个第一绝缘图案在一方向上具有一第一厚度，各所述多个第三绝缘图案在所述方向上具有一第二厚度，且所述第一厚度不等于所述第二厚度。
4.根据权利要求2所述的电控视角切换器，其特征在于，各所述多个第一绝缘图案的介电常数不等于各所述多个第三绝缘图案的介电常数，且各所述多个第一绝缘图案在一方向上具有一第一厚度，各所述多个第二绝缘图案在所述方向上具有一第二厚度，其中所述第二厚度小于5微米或等于零。
5.根据权利要求2所述的电控视角切换器，其特征在于，所述电控视角切换器还包括：
折射率匹配层，位于所述液晶层的所述第一侧，其中所述多个第一绝缘图案与所述多个第三绝缘图案位于所述第一电极与所述液晶层之间，且所述折射率匹配层位于所述第一电极远离所述液晶层的一侧。
6.根据权利要求5所述的电控视角切换器，其特征在于，所述折射率匹配层包括：
多个第一匹配部，重叠于所述多个第一绝缘图案；以及
多个第二匹配部，重叠于所述多个第三绝缘图案，其中各所述第一绝缘图案的折射率大于各所述第三绝缘图案的折射率，且各所述第一匹配部的折射率小于各所述第二匹配部的折射率。
7.根据权利要求2所述的电控视角切换器，其特征在于，所述电控视角切换器还包括多个第四绝缘图案，其中所述多个第二绝缘图案与所述多个第四绝缘图案交替排列于所述液晶层的所述第二侧。
8.根据权利要求7所述的电控视角切换器，其特征在于，各所述多个第二绝缘图案在一方向上具有一第一厚度，各所述多个第四绝缘图案在所述方向上具有一第二厚度，且所述第一厚度不等于所述第二厚度。
9.根据权利要求7所述的电控视角切换器，其特征在于，各所述多个第二绝缘图案的介电常数不等于各所述多个第四绝缘图案的介电常数。
10.根据权利要求1所述的电控视角切换器，其特征在于，所述电控视角切换器还包括：
第一配向膜与第二配向膜，分别设置于所述液晶层的所述第一侧与所述第二侧，其中所述多个第一绝缘图案位于所述第一配向膜与所述液晶层之间，且所述多个第二绝缘图案位于所述第二配向膜与所述液晶层之间。
11.根据权利要求1所述的电控视角切换器，其特征在于，所述多个第一绝缘图案分别连接所述多个第二绝缘图案。
12.根据权利要求1所述的电控视角切换器，其特征在于，所述第一电极位于所述多个第一绝缘图案与所述液晶层之间，且所述第二电极位于所述多个第二绝缘图案与所述液晶层之间。
13.根据权利要求1所述的电控视角切换器，其特征在于，所述电控视角切换器还包括：
第一偏光片与第二偏光片，分别设置于所述液晶层的所述第一侧与所述第二侧；以及
至少一相位延迟膜，设置于所述第一偏光片与所述第二偏光片之间，所述相位延迟膜包括：
多个第一部分，重叠于所述多个第一绝缘图案；以及
多个第二部分，位于所述多个第一部分之间，其中各所述多个第一部分的厚度方向相位延迟值与各所述多个第二部分的厚度方向相位延迟值的差值介于200nm至400nm的范围。
14.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括显示面板以及电控视角切换器，其中：
所述电控视角切换器，重叠设置于所述显示面板，所述电控视角切换器包括液晶层、第一电极、第二电极、多个第一绝缘图案以及多个第二绝缘图案，其中：
所述液晶层，具有相对的第一侧与第二侧；
所述第一电极与所述第二电极分别位于所述液晶层的所述第一侧与所述第二侧；
所述多个第一绝缘图案位于所述液晶层的所述第一侧；以及
所述多个第二绝缘图案位于所述液晶层的所述第二侧，其中各所述多个第一绝缘图案至少部分重叠于对应的一所述第二绝缘图案，
其中，所述第一电极连接所述多个第一绝缘图案远离所述液晶层的一侧，所述第二电极连接所述多个第二绝缘图案远离所述液晶层的一侧，所述第一绝缘图案及所述第二绝缘图案面向所述液晶层的一侧不会连接电极。
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