CN113625373A - 显示装置、视角限制器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种视角限制器包括高分子基材与多个染料分子。这些染料分子分散地设置于高分子基材内。这些染料分子在高分子基材的厚度方向上具有第一吸收系数。这些染料分子在垂直于厚度方向上具有第二吸收系数，且第一吸收系数与第二吸收系数的比值介于10至1000之间。一种视角限制器的制造方法与包含上述视角限制器的显示装置亦被提出。本发明提出的显示装置、视角限制器及其制造方法具有大视角的滤光效果，且在可视角方向上的透光度较高。

Description

显示装置、视角限制器及其制造方法
技术领域
本发明关于一种防窥技术，且特别是关于一种显示装置、视角限制器及其制造方法。
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限制器，具有大视角的滤光效果，且在可视角方向上的透光度较高。
本发明提供一种视角限制器的制造方法，可增加其光学设计的弹性与制程裕度。
本发明提供一种具有防窥性能的显示装置，其在分享模式下具有较高的透光度。
为达到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限制器。视角限制器包括高分子基材与多个染料分子。这些染料分子分散地设置于高分子基材内。这些染料分子在高分子基材的厚度方向上具有第一吸收系数。这些染料分子在垂直于厚度方向上具有第二吸收系数，且第一吸收系数与第二吸收系数的比值介于10至1000之间。
为达到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限制器的制造方法。视角限制器的制造方法包括于暂时基板上形成液晶混合材料层以及将液晶混合材料层进行固化，以使多个反应性单体产生聚合反应以形成高分子基材。液晶混合材料层包括多个液晶分子、多个染料分子以及多个反应性单体，这些染料分子对应这些液晶分子的光轴排列。这些染料分子在垂直于暂时基板的表面的方向上具有第一吸收系数。这些染料分子在平行于暂时基板的表面的方向上具有第二吸收系数，且第一吸收系数与第二吸收系数的比值介于10至1000之间。这些液晶分子与这些染料分子分散地设置于高分子基材内。
为达到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。显示装置包括偏光片、至少一视角限制器、电控视角切换器以及显示面板。视角限制器重叠设置于偏光片，且包括高分子基材与多个染料分子。这些染料分子分散地设置于高分子基材内。这些染料分子在高分子基材的厚度方向上具有第一吸收系数。这些染料分子在垂直于厚度方向上具有第二吸收系数，且第一吸收系数与第二吸收系数的比值介于10至1000之间。电控视角切换器设置于偏光片与至少一视角限制器之间。显示面板重叠设置于至少一视角限制器。
基于上述，在本发明的一实施例的视角限制器与显示装置中，透过设置于高分子基材内的多个染料分子在厚度方向上的第一吸收系数明显大于这些染料分子在垂直于厚度方向上的第二吸收系数，可有效增加视角限制器在侧视角的滤光效果以及在可视角方向上的透光度，进而提升显示装置的防窥性能以及其他视角的光线在出射显示装置后的整体亮度。另一方面，在本发明的一实施例的视角限制器的制造方法中，为了使多个染料分子在平行于预定方向上的吸收系数明显不同于这些染料分子在垂直于此预定方向上的吸收系数，利用在此预定方向上排列的多个液晶分子来驱使这些染料分子形成有序的排列分布，可增加视角限制器的光学设计弹性及制程裕度。
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示意图。
图2A至图2D分别是图1的显示装置操作在不同防窥模式时于不同平面的剖视示意图。
图3A至图3F是图1的视角限制器的制造流程的剖视示意图。
图4是图1的显示装置的部分膜层的示意图。
图5A及图5B是图1的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。
图6是本发明的第二实施例的电控视角切换器的剖视示意图。
图7是本发明的第二实施例的显示装置的部分膜层的示意图。
图8A及图8B是本发明的第二实施例的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。
图9是本发明的第三实施例的电控视角切换器的剖视示意图。
图10是本发明的第三实施例的显示装置的部分膜层的示意图。
图11A至图11C是本发明的第三实施例的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。
图12是本发明的第三实施例的显示装置在水平方向上的视角对穿透率的曲线图。
图13A及图13B是本发明的第四实施例的显示装置操作在不同模式下的穿透率分布图。
图14是本发明的第五实施例的电控视角切换器的剖视示意图。
图15是本发明的第五实施例的显示装置的部分膜层的示意图。
图16A及图16B是本发明的第五实施例的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。
图17是本发明的第六实施例的显示装置的部分膜层的示意图。
图18A及图18B是本发明的第六实施例的显示装置操作在不同模式下的穿透率分布图。
图19是本发明的第七实施例的电控视角切换器的剖视示意图。
图20是本发明的第七实施例的显示装置的部分膜层的示意图。
图21A及图21B是本发明的第七实施例的显示装置操作在不同模式下的穿透率分布图。
图22A及图22B是本发明的第八实施例的显示装置操作在不同模式下的剖视示意图。
图23是本发明的第九实施例的显示装置的示意图。
图24A至图24D分别是图23的显示装置操作在不同防窥模式时于不同平面的剖视示意图。
图25是图23的显示装置的部分膜层的示意图。
图26A及图26B是图23的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。
图27是图23的显示装置与图14的显示装置在不同方向上的视角对穿透率的曲线图。
图28是本发明的第十实施例的显示装置的示意图。
图29是图28的电控视角切换器的剖视示意图。
图30是图28的显示装置在不同方位的侧视角下的防窥示意图。
图31是本发明的第十一实施例的显示装置的示意图。
图32A及图32B是图31的显示装置操作在防窥模式时于不同平面的剖视示意图。
图33是本发明的第十二实施例的显示装置的示意图。
附图标记列表
10、11、12、13、14、15、16、20、30、31、32:显示装置
100、100-1、100-2、100A:视角限制器
101、102:保护层
200、200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H、200I:电控视角切换器
201:第一基板
202:第二基板
300、300A:显示面板
310、310A、310B、320、330:偏光片
340:四分之一波片
350:补偿膜
400:背光模块
A、A’、AX:吸收轴
AD1、AD2、AD1-A、AD2-A、AD1-B、AD2-B、AD1-C、AD2-C、AD1-D、AD2-D、AD1-E、AD2-E:配向方向
AL、AL1、AL2、AL1-A、AL2-A、AL1-B、AL2-B、AL1-C、AL2-C、AL1-D、AL2-D、AL1-E、AL2-E:配向膜
CP1、CP2:导电图案
DM:染料分子
DS:显示画面
E1、E1-A:第一电极
E2、E2-A:第二电极
EL:电极层
LA:分子长轴
LB1～LB14、LB1’～LB5’、LB10’～LB14’、LB15～L19:光线
LC、LCM:液晶分子
LCL、LCL-A、LCL-B、LCL-C、LCL-E、LCL-G:液晶层
LS:光源
MML:液晶混合材料层
n:光轴
P1:第一线偏振
P2:第二线偏振
PS:高分子基材
PSa、PSb:基材表面
RM:反应性单体
TS:暂时基板
TSa:表面
UV:紫外光
V1、V2、V3、V4:侧视角画面
VD1:第一视角控制方向
VD2:第二视角控制方向
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优选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示意图。图2A至图2D分别是图1的显示装置操作在不同防窥模式时于不同平面的剖视示意图。图3A至图3F是图1的视角限制器的制造流程的剖视示意图。图4是图1的显示装置的部分膜层的示意图。图5A及图5B是图1的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。特别说明的是，为清楚呈现起见，图2A至图2D省略了图1的显示面板300与偏光片320的绘示。
请参照图1、图2A至图2D，显示装置10包括彼此重叠设置的视角限制器100、电控视角切换器200、显示面板300、偏光片310以及偏光片320。电控视角切换器200设置于偏光片310(或偏光片320)与视角限制器100之间。显示面板300设置于偏光片310远离电控视角切换器200与视角限制器100的一侧。在本实施例中，显示面板300为非自发光显示面板，例如是液晶显示面板，但不局限于此。举例来说，显示面板300可包括液晶层(未绘示)以及两电极层(未绘示)，且液晶层设置于两电极层之间。当显示面板300被致能时，两电极层之间被施加电压而形成电场，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所述电场大小的光轴排列。此时，液晶层的光轴排列用于调变入射光线的偏振态，使其在通过偏光片后具有对应的光强度以达到灰阶显示的效果。特别说明的是，在本实施例中的显示面板300不包含偏光片。
应可理解的是，由于显示面板300为非自发光显示面板，显示装置10还可选择性地包括背光模块400。背光模块400重叠设置于显示面板300、视角限制器100与电控视角切换器200。举例来说，背光模块400可为多张增亮膜(如3M BEF，未绘示)与扩散膜(未绘示)搭配的一般的背光模块，或是使用逆棱镜片(如DNP W528，未绘示)的聚光型背光模块。在本实施例中，视角限制器100与电控视角切换器200可设置于显示面板300与背光模块400之间，但本发明不局限于此。在其他实施例中，显示面板300也可位于电控视角切换器200(或视角限制器100)与背光模块400之间。
进一步而言，请参照图2A，视角限制器100包括高分子基材PS与多个染料分子DM。这些染料分子DM分散地设置于高分子基材PS内。在本实施例中，高分子基材PS具有基材表面PSa，且这些染料分子DM的吸收轴AX的轴向可垂直于高分子基材PS的基材表面PSa，即这些染料分子DM的吸收轴AX的轴向可平行于高分子基材PS的厚度方向。特别说明的是，这些染料分子DM在厚度方向(即垂直于基材表面PSa的方向，例如方向Z)上具有第一吸收系数，且在垂直于此厚度方向(例如方向X或方向Y)上具有第二吸收系数，且第一吸收系数不同于第二吸收系数。需说明的是，上述的厚度方向可以是基材表面PSa的法线方向，且高分子基材PS的基材表面PSa在此厚度方向上例如是重叠于背光模块400。
在本发明中，这些染料分子DM的第一吸收系数明显大于第二吸收系数，具体来说，当第一吸收系数的数值越大时，防窥效果越佳，而第二吸收系数的数值越小时，平行于厚度方向的穿透率会越高，因此理想中第一吸收系数与第二吸收系数比值至少大于1且比值越大，对于防窥及显示的效果越好。若考量到功能效益，第一吸收系数与第二吸收系数的比值可介于10至1000之间，据此，可有效增加视角限制器100在侧视角的滤光效果以及在可视角范围内的透光度，进而提升显示装置10的防窥性能以及其他视角的光线在出射显示装置10后的整体亮度。在本实施例中，多个染料分子DM的第一吸收系数与第二吸收系数的比值可介于100至1000之间。在一较佳的实施例中，多个染料分子DM的第一吸收系数与第二吸收系数的比值也可介于500至1000之间。特别说明的是，本发明的视角限制器100若要增加防窥范围，亦可叠置多层视角限制器提升防窥效果，例如可使用两片视角限制器100以增加防窥范围，并于两片视角限制器之间增加补偿膜。举例来说，视角限制器100可包含至少另一高分子基材(图未示)，而这些染料分子DM除分散地设置于高分子基材PS之外，更可分散地设置于至少另一高分子基材内，亦即高分子基材PS及至少另一高分子基材内均有这些染料分子DM，而补偿膜则位于高分子基材PS及至少另一高分子基材之间，但本发明不限于此。在其他实施方式中，可于图1的显示装置10中的视角限制器100上再设置另一视角限制器100，并在两视角限制器100之间设置补偿膜，补偿膜例如A板补偿膜(A-Plate)，其面内延迟量为二分之一波长，或是二分之一波长奇数倍，补偿膜的光轴可与视角控制方向平行或垂直。此时与Y方向夹45度角的斜射光线在通过视角限制器100后，会因为补偿膜而改变偏振态，再被另一视角限制器100吸收。如此在方位角约45度、135度、225度、315度附近的光线皆会有防窥效果。另外，本发明的显示装置可不包含电控视角切换器200，仍具有防窥效果，但不具有切换功能。以下将针对视角限制器100的制造流程进行示范性地说明。
请参照图3A及图3B，首先，提供暂时基板TS(如图3A)，并于暂时基板TS上形成液晶混合材料层MML(如图3B)。进一步来说，液晶混合材料层MML包括多个液晶分子LCM、多个染料分子DM以及多个反应性单体RM。这些染料分子DM对应这些液晶分子LCM的光轴n排列。举例而言，在本实施例中，在形成液晶混合材料层MML之前，视角限制器100的制造方法还可选择性地包括于暂时基板TS上形成配向膜AL(如图3A)，以使这些液晶分子LCM的光轴n的轴向可垂直于暂时基板TS的表面TSa。配向膜AL的材质包括长碳链烷醇类材料、硅氧烷(siloxane)类材料或聚酰亚胺(polyimide)。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，液晶混合材料层还可包括配向添加剂，使这些液晶分子LCM在垂直于暂时基板TS的表面TSa的方向上自主排列(self-alignment)。也就是说，在该实施例中，暂时基板TS的表面TSa上可不设有配向膜AL。
承接上述，分散于多个液晶分子LCM之间的多个染料分子DM在受到这些液晶分子LCM的影响下，例如宾主效应(guest-host effect)，其分子长轴LA会倾向平行于液晶分子LCM的光轴n排列。在本实施例中，染料分子DM在分子长轴LA的轴向上的吸收系数大于染料分子DM在垂直于分子长轴LA的方向上的吸收系数。更具体地说，这些染料分子DM在分子长轴LA的轴向上具有吸收轴AX(如图2A所示)。也因此，当这些染料分子DM平行于这些液晶分子LCM的光轴n排列时，这些染料分子DM在垂直于暂时基板TS的表面TSa的方向上的第一吸收系数会大于这些染料分子DM在平行于暂时基板TS的表面TSa的方向上的第二吸收系数。
值得一提的是，为了使多个染料分子DM在平行于一预定方向上的吸收系数明显不同于这些染料分子DM在垂直于此预定方向上的吸收系数，利用在此预定方向上排列的多个液晶分子LCM来驱使这些染料分子DM形成有方向性的排列分布，可增加视角限制器100的光学设计弹性及制程裕度。
在本实施例中，染料分子DM的材质可包括偶氮(Azo)型化合物或蒽醌(Anthraquinone)型化合物。液晶分子LCM的材质可包括向列型(Nematic)液晶材料、层列型(Smectic)液晶材料或碟状(Discotic)液晶材料。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，液晶分子也可以是具有类似二色性染料结构的化学官能基的材料。亦即，在该实施例中，液晶混合材料层MML可不具有上述的染料分子DM。
请参照图3C及图3D，在这些染料分子DM的定向排列完成之后，将液晶混合材料层MML进行固化，以使多个反应性单体RM产生聚合反应以形成高分子基材PS。在液晶混合材料层MML的固化步骤完成后，上述的多个液晶分子LC与多个染料分子DM分散地设置于高分子基材PS内，且其排列方向固定在垂直于高分子基材PS的基材表面PSa的方向上。在本实施例中，液晶混合材料层MML的固化步骤可包括对液晶混合材料层MML进行紫外光照光程序。例如：利用光源LS所产生的紫外光UV对暂时基板TS上所形成的液晶混合材料层MML进行照射，且此照射时间的长短取决于反应性单体RM的添加浓度。
然而，本发明不限于此，在其他实施例中，液晶混合材料层MML的固化步骤也可采用加热固化的方式来进行。也就是说，反应性单体RM也可以是热固化型材料。应可理解的是，为了有效触发反应性单体RM的聚合反应，液晶混合材料层MML还可选择性地包括光起始剂(photo initiator)。另一方面，为了调整高分子基材PS的物理特性(例如折射率或机械强度)，液晶混合材料层MML还可包括交联剂(cross-linking agent)。
在本实施例中，视角限制器100的制造方法还可包括于高分子基材PS的基材表面PSa上形成保护层101。此保护层101可以是硬化膜(hard coat)、低反射(low-reflection)膜、抗反射(anti-reflection)膜、抗污(anti-smudge)膜、抗指纹(anti-fingerprint)膜、抗眩(anti-glare)膜、防刮(anti-scratch)膜、或上述的复合膜层，但不局限于此。接着请参照图3E及图3F，为了达到视角限制器100的轻薄化，本实施例的视角限制器100的制造方法还可包括将暂时基板TS与配向膜AL自高分子基材PS的另一基材表面PSb移除以及于基材表面PSb上形成另一保护层102，但本发明不局限于此。在其他实施例中，暂时基板TS也可予以保留以作为视角限制器的支撑基板。于此，便完成了本实施例的视角限制器100。以下将再针对电控视角切换器200进行示范性地说明。
请参照图2A至图2D及图4，本实施例的电控视角切换器200包括第一基板201、第二基板202、第一电极E1、第二电极E2以及液晶层LCL。对向设置的第一电极E1与第二电极E2分别设置于第一基板201与第二基板202上，第一电极E1与第二电极E2例如为面电极，但不局限于此。液晶层LCL设置于第一电极E1与第二电极E2之间，且包含多个液晶分子LC。第一基板201与第二基板202的材质包括玻璃、石英、有机聚合物、或其他合适的透明材料。另一方面，第一电极E1与第二电极E2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之堆叠层。
举例来说，当第一电极E1与第二电极E2之间被施加电压时，此电压可在两电极之间形成电场并驱使液晶层LCL的这些液晶分子LC转动。换句话说，透过不同的电场大小与分布可改变多个液晶分子LC的光轴(或长轴)，以调整来自视角限制器100的光线的偏振态，进而将显示装置10在不同的防窥模式之间或者是在一方向上的防窥模式与分享模式之间进行切换。值得一提的是，由于第一电极E1与第二电极E2为面电极，因此液晶层LCL的这些液晶分子LC可均匀的转动至大致相同的方向，不会因位置的差异而有完全不同的转动方向。
为了让液晶层LCL的多个液晶分子LC的光轴在无外加电场的作用下(亦即，两电极之间未被施加电压时)能朝特定的方向排列，电控视角切换器200更包括配向膜AL1与配向膜AL2。配向膜AL1设置于第一电极E1与液晶层LCL之间，配向膜AL2设置于第二电极E2与液晶层LCL之间，且液晶层LCL夹设于配向膜AL1与配向膜AL2之间。请同时参照图4，配向膜AL1与配向膜AL2分别具有配向方向AD1与配向方向AD2。在本实施例中，配向方向AD1平行于方向Y，配向方向AD2平行于方向X，亦即，配向方向AD1大致上垂直于配向方向AD2。更具体地说，液晶层LCL的这些液晶分子LC是以扭转形变(twist deformation)的方式排列于两配向膜之间。
在本实施例中，配向膜AL1位于液晶层LCL与视角限制器100之间，配向膜AL2位于液晶层LCL与偏光片310之间，且配向膜AL2的配向方向AD2是平行或垂直于较邻近电控视角切换器200的偏光片310的吸收轴A的轴向(例如方向X)，但不局限于此。特别说明的是，此偏光片310的吸收轴A的轴向可定义出显示装置10的第一视角控制方向VD1(如图2A所示)，而垂直于偏光片310的吸收轴A的方向可定义出显示装置10的第二视角控制方向VD2(如图2D所示)。更具体地说，本实施例的显示装置10例如可在不同维度(例如XZ平面与YZ平面)的防窥模式之间进行切换。以下将针对显示装置10的防窥操作进行示范性地说明。
请参照图2A至图2D，来自背光模块400的非偏振光线，其电场偏振方向不垂直于染料分子DM的吸收轴AX的轴向的光分量会被染料分子DM吸收。换句话说，仅有电场偏振方向垂直于染料分子DM的吸收轴AX的轴向的光分量可通过染料分子DM。也因此，通过视角限制器100的光线仅具有垂直于染料分子DM的吸收轴AX的偏振方向。举例来说，图2A及图2B分别是显示装置10操作在第一防窥模式时于XZ平面及YZ平面的剖视示意图。如图2A所示，在XZ平面上，来自背光模块400的光线LB1在正向入射并通过视角限制器100后仍保有原来的非偏振态(光线LB1的行进方向平行于染料分子DM的吸收轴AX)，来自背光模块400的光线LB2(或光线LB3)在斜向入射并通过视角限制器100后具有第一线偏振P1。
由于不同入射角的光线于视角限制器100内的光路径长度不同，其第二线偏振P2的光分量被吸收的程度也不同，例如：入射角度越大的光线，其第二线偏振P2的光分量被染料分子DM吸收的越多。也因此，可使视角限制器100具有大视角的滤光效果。从另一观点来说，视角限制器100在侧视角的滤光效果可借由染料分子DM的添加浓度、吸收系数或高分子基材PS的膜厚改变来调整。
当显示装置10操作在第一防窥模式时，如图2A及图2B所示，电控视角切换器200的第一电极E1与第二电极E2之间不被施加电压，且液晶层LCL的多个液晶分子LC是以扭转形变的方式排列于配向膜AL1与配向膜AL2之间。也因此，来自视角限制器100的光线在通过电控视角切换器200后，其偏振态的偏振方向会因这些液晶分子LC的排列方式而改变，例如光线的偏振方向转向90度。
举例来说，如图2A所示，在XZ平面上，来自视角限制器100的光线LB1在通过电控视角切换器200后，仍保有原来的非偏振态。也因此，光线LB1在垂直于偏光片310的吸收轴A的光分量可通过偏光片310。来自视角限制器100的光线LB2(或光线LB3)在通过电控视角切换器200后，其第一线偏振P1会转变成第二线偏振P2。由于第二线偏振P2的偏振方向于偏光片310上的垂直投影平行于偏光片310的吸收轴A的轴向，使得来自电控视角切换器200的光线LB2(或光线LB3)被吸收而无法通过偏光片310。
另一方面，如图2B所示，在YZ平面上，来自视角限制器100的光线LB4(或光线LB5)在通过电控视角切换器200后，其第二线偏振P2会转变成第一线偏振P1。由于第一线偏振P1的偏振方向于偏光片310上的垂直投影垂直于偏光片310的吸收轴A的轴向，使得来自电控视角切换器200的光线LB4(或光线LB5)可直接通过偏光片310。更具体地说，此时的显示装置10在XZ平面上具有平行于方向X的第一视角控制方向VD1(如图2A所示)，且在YZ平面上，显示装置10是处于分享模式，如图5A所示。
当显示装置10操作在第二防窥模式时，如图2C所示是显示装置10操作在第二防窥模式时于XZ平面的剖视示意图。在XZ平面上，电控视角切换器200的第一电极E1与第二电极E2之间被施加电压。液晶层LCL的多个液晶分子LC在电场的作用下，其光轴的轴向大致上垂直于配向膜AL1与配向膜AL2的膜面。也因此，来自视角限制器100的光线在通过电控视角切换器200后，其偏振态的偏振方向大致上不会因这些液晶分子LC的排列方式而改变。
举例来说，来自视角限制器100的光线LB1’在通过电控视角切换器200后，仍保有原来的非偏振态。也因此，光线LB1’在垂直于偏光片310的吸收轴A的光分量可通过偏光片310。来自视角限制器100的光线LB2’(或光线LB3’)在通过电控视角切换器200后，仍保有原来的第一线偏振P1。由于第一线偏振P1的偏振方向于偏光片310上的垂直投影垂直于偏光片310的吸收轴A的轴向，使得来自电控视角切换器200的光线LB2’(或光线LB3’)可直接通过偏光片310。
另一方面，如图2D所示是显示装置10操作在第二防窥模式时于YZ平面的剖视示意图。在YZ平面上，来自视角限制器100的光线LB4’(或光线LB5’)在通过电控视角切换器200后，仍保有原来的第二线偏振P2。由于第二线偏振P2的偏振方向于偏光片310上的垂直投影平行于偏光片310的吸收轴A的轴向，使得来自电控视角切换器200的光线LB4’(或光线LB5’)被吸收而无法通过偏光片310。更具体地说，此时的显示装置10在YZ平面上具有平行于方向Y的第二视角控制方向VD2(如图2D所示)，且在XZ平面上，显示装置10是处于分享模式，如图5B所示。
基于上述，透过电控视角切换器200的电压控制，使显示装置10的视角控制方向可切换于XZ平面与YZ平面之间，有助于增加显示装置10在防窥操作上的便利性。另一方面，透过视角限制器100的多个染料分子DM的第一吸收系数明显大于第二吸收系数，且第一吸收系数与第二吸收系数的比值介于10至1000之间，可有效增加视角限制器100在侧视角的滤光效果以及在可视角范围内的透光度，进而提升显示装置10的防窥性能以及其他视角的光线在出射显示装置10后的整体亮度。
图6是本发明的第二实施例的电控视角切换器的剖视示意图。图7是本发明的第二实施例的显示装置的部分膜层的示意图。图8A及图8B是本发明的第二实施例的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。请参照图6及图7，本实施例的显示装置11与图2A的显示装置10的差异在于：电控视角切换器的配向膜的配向方向不同。在本实施例中，电控视角切换器200A的配向膜AL1-A的配向方向AD1-A是平行于方向X，而配向膜AL2-A的配向方向AD2-A是平行于方向Y。更具体地说，本实施例的配向膜AL2-A的配向方向AD2-A是垂直于邻近电控视角切换器200A的偏光片310的吸收轴A的轴向。据此，可缩减显示装置11的防窥范围。举例而言，当电控视角切换器200A不被致能时，显示装置11的视角控制方向(即防窥方向)平行于方向X，且其防窥效果大致上集中在方位角0度与方位角180度的视角范围内，如图8A所示。当电控视角切换器200A被致能时，显示装置11的视角控制方向平行于方向Y，且其防窥效果大致上集中在方位角90度与方位角270度的视角范围内，如图8B所示。
以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，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9是本发明的第三实施例的电控视角切换器的剖视示意图。图10是本发明的第三实施例的显示装置的部分膜层的示意图。图11A至图11C是本发明的第三实施例的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。图12是本发明的第三实施例的显示装置在水平方向上的视角对穿透率的曲线图。
请参照图9及图10，本实施例的显示装置12与图2A的显示装置10的差异在于：电控视角切换器的液晶层的排列方式不同。具体而言，电控视角切换器200B的液晶层LCL-B的多个液晶分子LC大致上是以垂直排列的方式夹设于配向膜AL1-B与配向膜AL2-B之间。
应可理解的是，为了使液晶层LCL-B的这些液晶分子LC形成单一区域的排列，用于垂直排列的配向膜大都仍须进行配向的步骤，例如磨刷配向(rubbing alignment)或光配向(photo alignment)。也因此，此处的配向膜可具有85度的预倾角，但不局限于此。在本实施例中，配向膜AL1-B的配向方向AD1-B反向地平行(anti-parallel)于配向膜AL2-B的配向方向AD2-B，且配向膜AL2-B的配向方向AD2-B与偏光片310的吸收轴A之间的夹角为45度。特别说明的是，在本实施例中配向方向是指在配向膜上的垂直投影方向，例如是在XY平面上的方向。
本实施例的电控视角切换器200B的液晶层LCL-B的最大相位延迟量可以是二分之一波长，且显示装置12可在三种防窥模式之间进行切换，但不局限于此。具体而言，当显示装置12操作在第一防窥模式时，电控视角切换器200B不被致能(即第一电极E1与第二电极E2之间不被施加电压)，而显示装置12的视角控制方向(即防窥方向)是平行于方向Y，如图11A所示。当显示装置12操作在第二防窥模式时，电控视角切换器200B的两电极被施加第一电压，例如为6伏特，而显示装置12的视角控制方向是平行于方向X，如图11B所示。
当显示装置12操作在第三防窥模式时，电控视角切换器200B的两电极被施加第二电压，且此第二电压小于第一电压，例如第二电压是第一电压的0.5倍，但不局限于此，应视不同的液晶特性而调整。此时，显示装置12在方向X上产生单侧防窥的效果，如图11C所示。由图12可知，透过电控视角切换器200B的电压控制，使显示装置12在方向X上可切换于上下双侧防窥模式、左右双侧防窥模式与单侧防窥模式之间，有助于增加显示装置12在防窥操作上的便利性与使用弹性。特别说明的是，图12的曲线C1是电控视角切换器200B不被致能时，显示装置12在方向X上的视角对穿透率的分布曲线，曲线C2是电控视角切换器200B的两电极被施加第二电压时，显示装置12在方向X上的视角对穿透率的分布曲线，曲线C3是电控视角切换器200B的两电极被施加第一电压时，显示装置12在方向X上的视角对穿透率的分布曲线。
然而，本发明不限于此，图13A及图13B是本发明的第四实施例的显示装置操作在不同模式下的穿透率分布图。请参照图13A及图13B，在第四实施例中的电控视角切换器(未绘示)与第三实施例中的电控视角切换器200B的主要差异在于：液晶层的最大相位延迟量不同，在本实施例中，电控视角切换器的液晶层(未绘示)的最大相位延迟量是四分之一波长。当电控视角切换器未被致能时，显示装置的视角控制方向是平行于方向X，如图13A所示。当电控视角切换器被致能时(即两电极之间被施加电压)，显示装置是处于分享模式，如图13B所示。值得注意的是，当电控视角切换器被致能时，无论是在方向X、方向Y、或其他方向上都可让部分光线通过，致使显示装置处于全视角分享模式。
图14是本发明的第五实施例的电控视角切换器的剖视示意图。图15是本发明的第五实施例的显示装置的部分膜层的示意图。图16A及图16B是本发明的第五实施例的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。请参照图14及图15，本实施例的显示装置13与图2A的显示装置10的差异在于：电控视角切换器的液晶层的排列方式不同。在本实施例中，电控视角切换器200C的液晶层LCL-C的多个液晶分子LC不是以扭转形变的方式排列于配向膜AL1-C与配向膜AL2-C之间。相反地，液晶层LCL-C的这些液晶分子LC大致上是朝同一方向排列。
举例而言，在本实施例中，配向膜AL1-C的配向方向AD1-C反向地平行(anti-parallel)于配向膜AL2-C的配向方向AD2-C，且配向膜AL2-C的配向方向AD2-C与偏光片310的吸收轴A之间的夹角为45度。特别说明的是，本实施例的电控视角切换器200C的液晶层LCL-C的最大相位延迟量可以是二分之一波长，且显示装置13可在两种防窥模式之间进行切换，但不局限于此。详细而言，当显示装置13操作在第一防窥模式时，电控视角切换器200C不被致能(即第一电极E1与第二电极E2之间不被施加电压)，而显示装置13的视角控制方向(即防窥方向)是平行于方向X，如图16A所示。当显示装置13操作在第二防窥模式时，电控视角切换器200C的两电极被施加电压，而显示装置13的视角控制方向是平行于方向Y，如图16B所示。
图17是本发明的第六实施例的显示装置的部分膜层的示意图。图18A及图18B是本发明的第六实施例的显示装置操作在不同模式下的穿透率分布图。请参照图17，本实施例的显示装置14与图15的显示装置13的主要差异在于：电控视角切换器的液晶层的最大相位延迟量不同。具体而言，显示装置14的电控视角切换器200D的液晶层(未绘示)的最大相位延迟量可大于或等于3微米。
相似于图15的显示装置13，本实施例的电控视角切换器200D的配向膜AL1-D的配向方向AD1-D反向地平行(anti-parallel)于配向膜AL2-D的配向方向AD2-D，且配向膜AL2-D的配向方向AD2-D与偏光片310的吸收轴A之间的夹角为45度。特别说明的是，在本实施例中，电控视角切换器200D的液晶层的最大相位延迟量例如是10微米，且显示装置14可在防窥模式与全视角分享模式之间进行切换。
举例来说，当电控视角切换器200D被致能时，显示装置14的视角控制方向(即防窥方向)是平行于方向X，如图18B所示。当电控视角切换器200D不被致能(即两电极不被施加电压)时，其液晶层(未示出)的多个液晶分子大致上朝同一方向(例如配向方向AD1-D或配向方向AD2-D)排列。此时，光线在通过液晶层后所产生的相位延迟量会随着波长的不同而有急遽的变化。举例来说，当波长550纳米的光线在通过液晶层后产生m倍波长的相位延迟量时，其偏振态并不会改变且能直接通过偏光片310，其中m为整数。当波长562纳米的光线在通过液晶层后产生(m+1/2)倍波长的相位延迟量时，其偏振态会明显改变而无法通过偏光片310。换句话说，当液晶层具有10微米的最大相位延迟量时，能通过偏光片310的光线波长可较均匀地分布于可见光波长范围内，如此来达到透射的效果以实现显示装置14的全视角分享模式，如图18A所示。值得一提的是，由于光线在通过液晶层后所产生的相位延迟量会随着波长的不同而有急遽的变化，因此使用者在不同的方位角或视角上较不容易感受到颜色的变化(亦即，较不容易产生色偏的现象)。
图19是本发明的第七实施例的电控视角切换器的剖视示意图。图20是本发明的第七实施例的显示装置的部分膜层的示意图。图21A及图21B是本发明的第七实施例的显示装置操作在不同模式下的穿透率分布图。请参照图19及图20，本实施例的显示装置15与图2A的显示装置10的差异在于：偏光片的吸收轴的配置不同以及电控视角切换器的操作模式不同。在本实施例中，电控视角切换器200E的液晶层LCL-E是以共面切换(in-planeswitching，IPS)的液晶模式进行操作。也就是说，电控视角切换器200E的两电极是设置在液晶层LCL-E的同一侧，例如两电极位于第一基板201与配向膜AL1-E之间的电极层EL，且配向膜AL1-E的配向方向AD1-E反向地平行于配向膜AL2-E的配向方向AD2-E。举例来说，位于电极层EL的两电极可以是彼此交错排列的两梳状电极。特别说明的是，在本实施例中电极层EL的两电极是以设置于同一层为例，但本发明不限于此，在其他实施例中，电极层EL的两电极可设置于不同层，且以绝缘层隔开。
进一步而言，显示装置15较邻近电控视角切换器200E的偏光片310A的吸收轴A’的轴向是平行于方向Y，且配向膜AL1-E的配向方向AD1-E与配向膜AL2-E的配向方向AD2-E是平行于偏光片310A的吸收轴A’的轴向。在本实施例中，显示装置15用于在防窥模式与全视角分享模式之间进行切换。举例来说，当电控视角切换器200E不被致能(即位于同一电极层EL的两电极之间未被施加电压)时，显示装置15是处于防窥模式，且其视角控制方向(即防窥方向)是平行于方向X，如图21A所示。当电控视角切换器200E被致能时，由于各电极上方的部分液晶分子LC所产生的相位延迟量不同于两电极之间的另一部分液晶分子LC所产生的相位延迟量。因此，无论是在方向X、方向Y、或其他方向上都可让部分光线通过，致使显示装置15处于全视角分享模式，如图21B所示。
图22A及图22B是本发明的第八实施例的显示装置操作在不同模式下的剖视示意图。请参照图22A及图22B，本实施例的显示装置16与图2A的显示装置10的主要差异在于：电控视角切换器的种类不同以及偏光片的吸收轴的配置不同。具体而言，显示装置16的电控视角切换器200F可以是电控式扩散膜，电控式扩散膜例如是高分子分散型液晶(polymerdispersed liquid crystal，PDLC)膜、聚合物网路液晶(polymer network liquidcrystal，PNLC)膜、或多稳态液晶(Multi-stable liquid crystal，MSLC)。特别说明的是，为清楚呈现起见，图22A及图22B省略了图2A的背光模块400的绘示。
在本实施例中，显示装置16较邻近电控视角切换器200F的偏光片310B的吸收轴A’的轴向是平行于方向Y，电控视角切换器200F例如是高分子分散型液晶膜，且包括两电极层(未绘示)、夹设于两电极层之间的高分子基材(未绘示)、分散于高分子基材内的多个微囊(未绘示)以及填充于这些微囊内的多个液晶分子(未绘示)。举例来说，当电控视角切换器200F不被致能时(即两电极层之间未被施加电压)，位于微囊的这些液晶分子受微囊的内表面的地形作用而呈现散乱排列。也因此，微囊内的这些液晶分子的平均折射率不同于高分子基材的折射率，致使电控式扩散膜呈现散射状态。也就是说，无论是正向入射电控视角切换器200F并具有非偏振态的光线LB6或者是斜向入射电控视角切换器200F并具有第一线偏振P1的光线LB7在通过电控视角切换器200F后都会形成多道散射光。由于这些散射光大都是非偏振光，因此仅有电场偏振方向平行于偏光片310B的吸收轴A’的光分量会被吸收，其余的光分量则会通过偏光片310B。此时，显示装置16是处于全视角分享模式。值得一提的是，以电控式扩散膜作为电控视角切换器200F，可进一步增加显示装置16在分享模式下的可视角度范围(例如在方向X上)。
另一方面，当电控视角切换器200F被致能时，位于微囊的这些液晶分子在两电极层之间所形成的电场作用下，大致上会沿着电场方向排列。此时，微囊内的这些液晶分子的平均折射率大致上等于高分子基材的折射率，致使电控式扩散膜(即，电控视角切换器200F)呈现透明状态。也因此，来自视角限制器100的光线在通过电控视角切换器200F后仍保有原来的非偏振态或偏振态。举例来说，来自视角限制器100并正向入射电控视角切换器200F的光线LB8在通过电控视角切换器200F后仍保有原来的非偏振态，且光线LB8在损失部分的光分量(即电场偏振方向平行于偏光片310B的吸收轴A’的光分量)后通过偏光片310B。来自视角限制器100并斜向入射电控视角切换200F的光线LB9在通过电控视角切换器200F后因保有原来的第一线偏振P1而无法通过偏光片310B。此时，显示装置16是处于防窥模式，且视角控制方向(即防窥方向)是平行于方向X。
图23是本发明的第九实施例的显示装置的示意图。图24A至图24D分别是图23的显示装置操作在不同防窥模式时于不同平面的剖视示意图。特别说明的是，为清楚呈现起见，图24A至图24D省略了图23的偏光片310与背光模块400的绘示。图25是图23的显示装置的部分膜层的示意图。图26A及图26B是图23的显示装置操作在不同防窥模式下的穿透率分布图。图27是图23的显示装置与图15的显示装置在不同方向上的视角对穿透率的曲线图。
请参照图23、图24A至图24D及图25，本实施例的显示装置20与图1的显示装置10的差异在于：组成构件的排列顺序不同、视角限制器的组成不同以及电控视角切换器的液晶层的操作模式不同。在本实施例中，显示装置20的电控视角切换器200G与显示面板300设置在背光模块400与视角限制器100A之间，且电控视角切换器200G位于视角限制器100A与偏光片310之间，以及背光模块400、偏光片320、显示面板300及偏光片310依序叠置。由于本实施例的电控视角切换器200G相似于图14的电控视角切换器200C，即电控视角切换器200G的液晶层LCL-G的多个液晶分子LC大致上是朝同一方向排列，且电控视角切换器200G的两配向膜的配向方向与偏光片310的吸收轴A的配置关系如图25所示，也相似于图15的配置关系，因此详细的说明请参见前述第五实施例的相关段落，于此便不再赘述。
在本实施例中，为了让视角限制器100A直接贴附于电控视角切换器200G的第二基板202上，视角限制器100A可不具有图2A的保护层101。具体来说，来自显示面板300的偏振光线，其电场偏振方向平行于偏光片310的吸收轴A的光分量会被所吸收，因此在通过偏光片310后会形成具有第一线偏振P1的光线。需说明的是，在本实施例中，来自显示面板300的光线的偏振态是以第一线偏振P1为例进行示范性地说明，但本发明不局限于此，在其他实施例中，来自显示面板300的光线的偏振态也可以是椭圆偏振或圆偏振。以下将针对显示装置20的两种防窥模式进行示范性地说明。
首先，请参照图24A及图24B，当显示装置20操作在第一防窥模式时，电控视角切换器200G的第一电极E1与第二电极E2之间不被施加电压，且液晶层LCL-G的多个液晶分子LC大致上都是以平行于两配向膜AL1-C的配向方向的方式排列。也因此，来自偏光片310的光线在通过电控视角切换器200G后，其偏振态的偏振方向会因这些液晶分子LC的排列方式而改变。
举例来说，来自偏光片310的光线LB10、光线LB11、光线LB12、光线LB13及光线LB14在通过电控视角切换器200G后，其各自的偏振态会从第一线偏振P1会转变成第二线偏振P2。随后光线在入射视角限制器100A后，其电场偏振方向不垂直于染料分子DM的吸收轴AX的轴向的光分量会被染料分子DM吸收。具体来说，如图24A所示，来自电控视角切换器200G的光线LB10在通过视角限制器100A后仍保有原来的第二线偏振P2，而来自电控视角切换器200G的光线LB11(或光线LB12)因具有电场偏振方向平行于染料分子DM的吸收轴AX的轴向的光分量而被吸收，且吸收的程度随着光线的入射角度越大而增加。换句话说，此时的视角限制器100A在XZ平面上具有大视角的滤光效果，致使显示装置20在XZ平面上具有防窥效果。
相反地，如图24B所示，由于来自电控视角切换器200G的光线LB13与光线LB14的第二线偏振P2的电场偏振方向是垂直于染料分子DM的吸收轴AX的轴向，因此光线LB13与光线LB14都可直接通过视角限制器100A。换句话说，此时的视角限制器100A在YZ平面上不具有大视角的滤光效果，致使显示装置20在YZ平面上不具有防窥效果。如图26A所示，此时的显示装置20的第一视角控制方向VD1是平行于方向X。
当显示装置20操作在第二防窥模式时，如图24C及图24D所示，电控视角切换器200G的第一电极E1与第二电极E2之间被施加电压。液晶层LCL-G的多个液晶分子LC在电场的作用下，其光轴的轴向大致上垂直于配向膜AL1-C与配向膜AL2-C的膜面。也因此，来自偏光片310的光线在通过电控视角切换器200G后，其偏振态的偏振方向大致上不会因这些液晶分子LC的排列方式而改变。
举例来说，由于来自电控视角切换器200G的光线LB10’、光线LB11’与光线LB12’的第一线偏振P1的电场偏振方向是垂直于染料分子DM的吸收轴AX的轴向，因此光线LB10’、光线LB11’与光线LB12’都可直接通过视角限制器100A。换句话说，此时的视角限制器100A在XZ平面上不具有大视角的滤光效果，致使显示装置20在XZ平面上不具有防窥效果。
相反地，来自电控视角切换器200G的光线LB13’(或光线LB14’)因具有电场偏振方向平行于染料分子DM的吸收轴AX的轴向的光分量而被吸收，且吸收的程度随着光线的入射角度越大而增加。换句话说，此时的视角限制器100A在YZ平面上具有大视角的滤光效果，致使显示装置20在YZ平面上具有防窥效果。如26B所示，此时的显示装置20的第二视角控制方向VD2是平行于方向Y。
特别一提的是，在本实施例中，电控视角切换器200G的液晶层LCL-G的最大相位延迟量大于四分之一波长且小于二分之一波长。相较于前述第五实施例的电控视角切换器200C的液晶层LCL-C的最大相位延迟量为二分之一波长，本实施例的电控视角切换器200G在方向X上对应不同视角的穿透率(如图27的曲线C4-X)都会略小于电控视角切换器200C在方向X上对应不同视角的穿透率(如图27的曲线C5-X)。相反地，本实施例的电控视角切换器200G在方向Y上对应不同视角的穿透率(如图27的曲线C4-Y)都会略大于电控视角切换器200C在方向Y上对应不同视角的穿透率(如图27的曲线C5-Y)。据此，可使显示装置20满足防窥显示的不同应用与需求。
图28是本发明的第十实施例的显示装置的示意图。图29是图28的电控视角切换器的剖视示意图。图30是图28的显示装置在不同方位的侧视角下的防窥示意图。请参照图28至图30，本实施例的显示装置30与图23的显示装置20的差异在于：显示装置的组成不同。在本实施例中，显示装置30的显示面板300A例如是有机发光二极管(Organic LightEmitting 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显示面板，而无须另外设置如图23的背光模块400。
另一方面，显示装置30还可选择性地包括四分之一波片340，设置于显示面板300A与偏光片330之间，且偏光片330位于电控视角切换器200H与四分之一波片340之间，电控视角切换器200H设置于视角限制器100与偏光片330之间。由于本实施例的电控视角切换器200H的两配向膜的配向方向与偏光片330的吸收轴的轴向的配置关系相似于前述第一实施例的电控视角切换器200与偏光片310的配置关系，因此详细的说明可参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述，但本发明不限于此。在其他的实施例中，显示装置不包含电控视角切换器200H及偏光片330，且四分之一波片340可设置于视角限制器100与显示面板300A之间，此时显示装置30可降低斜向角度的环境光反射。由于显示面板300A是自发光显示面板，因此当降低环境光反射时即可有效提高画面对比，且因为本实施例的显示面板300A未设置圆偏光片，可进一步的提高显示面板300A的亮度。进一步来说，若要进一步提升垂直视角对比，亦可在视角限制器100表面上加上光学膜或是光学结构，用以将正向的环境入射光偏折向大角度。如此设置，显示装置30的正面辉度可高于使用圆偏光片，且对比亦可有一定水准。
特别一提的是，在本实施例中，如图29所示，电控视角切换器200H的第一电极E1-A是由彼此电性独立的多个导电图案CP1所组成，第二电极E2-A是由彼此电性独立的多个导电图案CP2所组成，且这些导电图案CP1分别重叠于这些导电图案CP2以形成多个导电图案组。更具体地说，本实施例的液晶层LCL可借由这些导电图案组来实现防窥显示的分区控制。
举例来说，当显示装置30操作在防窥模式时，电控视角切换器200H中任两相邻的导电图案组的其中一者不被施加电压，而另一者则被施加电压。因此，当使用者在水平方向上的侧视角观赏显示装置30时，其显示画面DS在重叠于电控视角切换器200H未被施加电压的区域会呈现出多个黑色区块，而在重叠于电控视角切换器200H被施加电压的区域会呈现出多个影像区块。这些黑色区块与这些影像区块例如是以棋盘格的方式覆盖于显示画面DS上，并形成破碎的影像画面，如图30的左侧视角画面V1与右侧视角画面V2所示。
另一方面，当使用者在垂直方向上的侧视角观赏显示装置30时，其显示画面DS在重叠于电控视角切换器200H未被施加电压的区域会呈现出多个影像区块，而在重叠于电控视角切换器200H被施加电压的区域会呈现出多个黑色区块。这些黑色区块与这些影像区块同样也是以棋盘格的方式覆盖于显示画面DS上，并形成破碎的影像画面，如图30的上侧视角画面V3与下侧视角画面V4所示。换句话说，本实施例的显示装置30在两个维度(即水平方向与垂直方向)上可同时具有侧视角的防窥效果。
图31是本发明的第十一实施例的显示装置的示意图。图32A及图32B是图31的显示装置操作在防窥模式时于不同平面的剖视示意图。请参照图31，本实施例的显示装置31与图28的显示装置30的差异在于：显示装置的组成不同。在本实施例中，显示装置31不具有图28的电控视角切换器200H与偏光片330。更具体地说，显示装置31仅具有单一的操作模式，即，全视角防窥模式。
值得注意的是，显示装置31的视角限制器的数量为两个，分别为第一视角限制器100-1与第二视角限制器100-2，且两个视角限制器之间还设有补偿膜350。具体来说，显示面板300A、四分之一波片340、视角限制器100-2、补偿膜350及视角限制器100-1依序叠置。在本实施例中，补偿膜350的面内相位延迟量为二分之一波长或二分之一波长的奇数倍，四分之一波片340的面内相位延迟量为四分之一波长的奇数倍，但不局限于此。由于此处的第一视角限制器100-1与第二视角限制器100-2相似于前述实施例的视角限制器100，详细的说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
以下将针对显示装置31的防窥操作进行示例性地说明。请参照图32A及图32B，来自四分之一波片340的光线LB15在依序通过第二视角限制器100-2、补偿膜350、第一视角限制器100-1后仍具有非偏振态并出射显示装置31。来自四分之一波片340的光线LB16(或光线LB17)在通过第二视角限制器100-2后具有第一线偏振P1，而光线LB16(或光线LB17)在通过补偿膜350后，其第一线偏振P1会转变成第二线偏振P2。由于第二线偏振P2的电场偏振方向与第一视角限制器100-1的染料分子DM的吸收轴AX的轴向共面，因此具有第二线偏振P2的光线LB16(或光线LB17)会被染料分子DM吸收。
另一方面，由于不同入射角的光线于第一视角限制器100-1内的光路径长度不同，其第二线偏振P2的光分量被吸收的程度也不同，例如：入射角度越大的光线，其第二线偏振P2的光分量被染料分子DM吸收的越多。也因此，可使第一视角限制器100-1具有大视角的滤光效果。换句话说，此时的显示装置31在XZ平面上具有平行于方向X的第一视角控制方向。
进一步而言，如图32B所示，来自四分之一波片340的光线LB18(或光线LB19)在通过第二视角限制器100-2后具有第二线偏振P2，而光线LB18(或光线LB19)在通过补偿膜350后，其第二线偏振P2会转变成第一线偏振P1。由于第一线偏振P1的电场偏振方向与第一视角限制器100-1的染料分子DM的吸收轴AX的轴向共面，因此具有第一线偏振P1的光线LB18(或光线LB19)会被染料分子DM吸收。换句话说，此时的显示装置31在YZ平面上具有平行于方向Y的第二视角控制方向。
值得一提的是，透过两个视角限制器与补偿膜350的配置，本实施例的显示装置31在包含方向Z的X方向与Y方向上都具有大视角的滤光效果，并且可将斜向入射至显示装置31的环境光吸收，提升其对比，且显示装置31未设置圆偏光片，故辉度可高于使用圆偏光片的已知显示装置。
图33是本发明的第十二实施例的显示装置的示意图。请参照图33，本实施例的显示装置32与图1的显示装置10差异在于视角限制器的数量及显示装置的组成不同。本实施例的偏光板330设置于显示面板300与电控视角切换器200I之间，并且电控视角切换器200I远离偏光片330的一侧设有第一视角限制器100-1、第二视角限制器100-2及补偿膜350，补偿膜350设置于第一视角限制器100-1与第二视角限制器100-2之间，其中补偿膜350具有面内相位延迟量为二分之一波长或二分之一波长的奇数倍波片，且其光轴与偏光片330吸收轴为平行或是垂直，在显示面板300远离偏光片330的一侧设置有背光源(图未示)，此时本实施例相对于图1实施例，可有效的扩大防窥范围。
综上所述，在本发明的一实施例的视角限制器与显示装置中，透过设置于高分子基材内的多个染料分子在厚度方向上的第一吸收系数明显大于这些染料分子在垂直于厚度方向上的第二吸收系数，可有效增加视角限制器在侧视角的滤光效果以及在可视角方向上的透光度，进而提升显示装置的防窥性能以及其他视角的光线在出射显示装置后的整体亮度。另一方面，在本发明的一实施例的视角限制器的制造方法中，为了使多个染料分子在平行于预定方向上的吸收系数明显不同于这些染料分子在垂直于此预定方向上的吸收系数，利用在此预定方向上排列的多个液晶分子来驱使这些染料分子形成有序的排列分布，可增加视角限制器的光学设计弹性及制程裕度。
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的实施范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围。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。

Claims (27)

1.一种视角限制器，其特征在于，所述视角限制器包括高分子基材以及多个染料分子，其中
所述多个染料分子分散地设置于所述高分子基材内，所述多个染料分子在所述高分子基材的厚度方向上具有第一吸收系数，所述多个染料分子在垂直于所述厚度方向上具有第二吸收系数，且所述第一吸收系数与所述第二吸收系数的比值介于10至1000之间。
2.根据权利要求1所述的视角限制器，其特征在于，所述多个染料分子的吸收轴的轴向平行于所述高分子基材的所述厚度方向。
3.根据权利要求1所述的视角限制器，其特征在于，所述视角限制器还包括：
至少一保护膜，所述至少一保护膜设置于所述高分子基材的至少一侧。
4.根据权利要求1所述的视角限制器，其特征在于，所述视角限制器还包括至少另一高分子基材以及补偿膜，其中
所述多个染料分子还分散地设置于所述至少另一高分子基材内；
所述补偿膜位于所述高分子基材与所述至少另一高分子基材之间。
5.根据权利要求4所述的视角限制器，其特征在于，所述补偿膜的面内相位延迟量为二分之一波长或二分之一波长的奇数倍。
6.一种视角限制器的制造方法，其特征在于，所述视角限制器的制造方法包括：
于暂时基板上形成液晶混合材料层，所述液晶混合材料层包括多个液晶分子、多个染料分子以及多个反应性单体，所述多个染料分子对应所述多个液晶分子的光轴排列，其中所述多个染料分子在垂直于所述暂时基板的表面的方向上具有第一吸收系数，所述多个染料分子在平行于所述暂时基板的所述表面的方向上具有第二吸收系数，且所述第一吸收系数与所述第二吸收系数的比值介于10至1000之间；以及
将所述液晶混合材料层进行固化，以使所述多个反应性单体产生聚合反应以形成高分子基材，其中所述多个液晶分子与所述多个染料分子分散地设置于所述高分子基材内。
7.根据权利要求6所述的视角限制器的制造方法，其特征在于，所述液晶混合材料层的固化步骤包括：
对所述液晶混合材料层进行紫外光照光程序。
8.根据权利要求6所述的视角限制器的制造方法，其特征在于，视角限制器的制造方法还包括：
于所述暂时基板上形成配向膜，以使所述多个液晶分子的所述光轴的轴向垂直于所述暂时基板的所述表面。
9.根据权利要求6所述的视角限制器的制造方法，其特征在于，视角限制器的制造方法还包括：
将所述暂时基板自所述高分子基材的基材表面移除；以及
于所述高分子基材的所述基材表面上形成保护层。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括偏光片、至少一视角限制器、电控视角切换器以及显示面板，其中
所述至少一视角限制器重叠设置于所述偏光片，所述视角限制器包括高分子基材以及多个染料分子，其中
所述多个染料分子分散地设置于所述高分子基材内，所述多个染料分子在所述高分子基材的厚度方向上具有第一吸收系数，所述多个染料分子在垂直于所述厚度方向上具有第二吸收系数，且所述第一吸收系数与所述第二吸收系数的比值介于10至1000之间；
所述电控视角切换器设置于所述偏光片与所述至少一视角限制器之间；
所述显示面板重叠设置于所述至少一视角限制器。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述电控视角切换器包括液晶层、第一配向膜以及第二配向膜，其中
所述第一配向膜设置于所述液晶层与所述偏光片之间，所述第一配向膜具有第一配向方向，且所述第一配向方向平行或垂直于所述偏光片的吸收轴的轴向；
所述第二配向膜设置于所述液晶层与所述至少一视角限制器之间，其中所述液晶层夹设于所述第一配向膜与所述第二配向膜之间。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述第二配向膜具有第二配向方向，且所述第二配向方向垂直于所述第一配向方向。
13.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述第二配向膜具有第二配向方向，且所述第二配向方向平行或反向平行于所述第一配向方向。
14.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述电控视角切换器包括液晶层、第一配向膜以及第二配向膜，其中
所述第一配向膜设置于所述液晶层与所述偏光片之间，所述第一配向膜的第一配向方向与所述偏光片的吸收轴之间的夹角为45度；以及
所述第二配向膜设置于所述液晶层与所述至少一视角限制器之间，所述第二配向膜的第二配向方向反向平行于所述第一配向膜的所述第一配向方向，所述液晶层夹设于所述第一配向膜与所述第二配向膜之间。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述液晶层的最大相位延迟量为四分之一波长或大于等于3微米。
16.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述液晶层的最大相位延迟量为二分之一波长。
17.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述液晶层的最大相位延迟量大于四分之一波长且小于二分之一波长。
18.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：
背光模块，所述背光模块重叠设置于所述显示面板、所述至少一视角限制器与所述电控视角切换器，且所述至少一视角限制器与所述电控视角切换器位于所述显示面板与所述背光模块之间。
19.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：
背光模块，所述背光模块重叠设置于所述显示面板、所述至少一视角限制器与所述电控视角切换器，且所述电控视角切换器与所述显示面板位于所述至少一视角限制器与所述背光模块之间。
20.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括四分之一波片，设置于所述显示面板与所述偏光片之间，且所述偏光片位于所述电控视角切换器与所述四分之一波片之间。
21.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述电控视角切换器为电控式扩散膜。
22.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：
补偿膜，其中所述至少一视角限制器包含一第一视角限制器与一第二视角限制器，且所述补偿膜设置于所述第一视角限制器与所述第二视角限制器之间。
23.根据权利要求22所述的显示装置，其特征在于，所述补偿膜的面内相位延迟量为二分之一波长或二分之一波长的奇数倍。
24.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括显示面板、四分之一波片以及至少一视角限制器，其中
所述四分之一波片重叠设置于所述显示面板；
所述至少一视角限制器重叠设置于所述四分之一波片，所述视角限制器包括高分子基材以及多个染料分子，其中
所述多个染料分子分散地设置于所述高分子基材内，所述多个染料分子在所述高分子基材的厚度方向上具有第一吸收系数，所述多个染料分子在垂直于所述厚度方向上具有第二吸收系数，且所述第一吸收系数与所述第二吸收系数的比值介于10至1000之间。
25.根据权利要求24所述的显示装置，其特征在于，所述四分之一波片的面内相位延迟量为四分之一波长的奇数倍。
26.根据权利要求24所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：
补偿膜，其中所述至少一视角限制器包含一第一视角限制器与一第二视角限制器，且所述补偿膜设置于所述第一视角限制器与所述第二视角限制器之间。
27.根据权利要求26所述的显示装置，其特征在于，所述补偿膜的面内相位延迟量为二分之一波长或二分之一波长的奇数倍。
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