TWI863505B - 視角控制裝置 - Google Patents

Abstract

一種與顯示面板搭配的視角控制裝置，包括第一基板、第二基板、液晶層以及多個視角控制區域。第二基板與第一基板相對設置。液晶層設置於第一基板與第二基板之間。所述多個視角控制區域設於第一基板上且排列成一陣列，其中，所述每一視角控制區域垂直投影在顯示面板的範圍中包括至少一畫素結構，且每一視角控制區域包括至少一防窺單元，每一防窺單元包括一中心部分及環繞所述中心部分的一外圍部分，其中，第一基板至中心部分的高度大於第一基板至外圍部分的高度，中心部分對應至第二基板的液晶厚度相異於外圍部分對應至第二基板的液晶厚度。

Description

視角控制裝置

本發明是有關於一種與顯示器搭配的視角控制裝置，特別是一種包括多個防窺單元的視角控制裝置。

近來，由於現代人對於隱私觀念已有所提升，具有防窺功能的顯示裝置亦越來越受歡迎。因此，如何更加精進顯示裝置的視角控制性能成為熱切關注的議題。

本發明是有關於一種與顯示面板搭配的視角控制裝置。視角控制裝置包括多個防窺單元，每個防窺單元中心部分對應至第二基板的液晶厚度相異於外圍部分對應至第二基板的液晶厚度，可產生大範圍的防窺角度。

根據本發明之一實施例，提供一種視角控制裝置。該視角控制裝置包括一第一基板、一第二基板、一液晶層以及多個視角控制區域。第二基板與第一基板相對設置。液晶層設置於第一基板與第二基板之間。視角控制區域於第一基板上排列為一陣列，每 個視角控制區域垂直投影於顯示面板的範圍內包括至少一畫素結構，且每個視角控制區域包括至少一防窺單元，每個防窺單元包括一中心部分及環繞所述中心部分的一外圍部分，第一基板至中心部分的高度大於第一基板至外圍部分的高度，其中，中心部分對應至第二基板的液晶厚度相異於外圍部分對應至第二基板的液晶厚度。

了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

10,20:視角控制裝置

110,210:第一基板

112:第一底板

114:第一電極

116,216:第一絕緣層

120:第二基板

122:第二底板

124:第二電極

130:液晶層

132:液晶分子

140:間隔物

A10~A14,A20~A24:投影面積

AR:視角控制區域

AU:防窺單元

AUC:中心部分

AUP:外圍部分

AUP1:第一部分

AUP2:第二部分

AUP3:第三部分

AUP4:第四部分

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

GC:幾何中心

HC,H1~H4:厚度

HAC,HP1~HP4:高度

HS:距離

LA:長軸

WC,W1~W4:寬度

X1~X4:水平距離差值

第1A圖繪示依照本發明一實施例的視角控制裝置的上視圖。

第1B圖繪示沿著第1A圖中B-B連線的剖面圖。

第1C圖繪示沿著第1A圖中C-C連線的剖面圖。

第2圖繪示依照本發明另一實施例的視角控制裝置的剖面圖。

第3A~3B圖繪示依照本發明一些實施例的防窺單元的上視圖。

第4圖繪示依照本發明又一實施例的防窺單元的上視圖。

第5A~5B圖繪示依照本發明一些實施例的視角控制裝置的視角控制區域的上視圖。

第6A~6B圖繪示依照本發明又一些實施例的防窺單元的上視圖。

下文將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。應理解的是，附圖均為簡化的示意圖，所描述的實施例僅僅是本發明的部分實施例，而不是全部的實施例，因此，僅顯示與本發明有關之元件與組合關係，以對本發明的基本架構或實施方法提供更清楚的描述，而實際的元件與佈局可能更為複雜。另外，為方便說明，本發明的各附圖中所示之元件其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。

根據一實施例，本案可應用於電控雙折射(electrically controlled birefringence,ECB)型的視角控制裝置，但本發明並不限於此。本案之電控雙折射型的視角控制裝置具有防窺的功能，其原理在於利用液晶分子對斜角度光線的偏振影響，當驅動液晶分子使其傾斜後，斜角度的光線通過傾斜的液晶分子後因偏振方向改變，以致無法通過上偏光片，故可在特定視角達到防窺的效果。一般而言，液晶層的厚度會影響防窺的角度。例如，若相位延遲量為R，液晶層的雙軸折射率差異為n，液晶層的厚度為d，則R=n×d。在固定電壓(例如2.4V)的情況中，當相位延遲量R由600nm變化至1600nm時，防窺區域之中心所對應的視角(即防窺的角度)可由60°變化至30°。因此，藉由控制液晶層的厚度，可調整防窺的角度。由於本案之視角控制裝置包括防窺單元，且包括多個不同的液晶層厚度，不同的液晶層厚度可分別對於不同視角產生防窺的效果，可創造更大範圍的防窺角度。

第1A圖繪示依照本發明一實施例的視角控制裝置10的上視圖。第1B圖繪示沿著第1A圖中B-B連線的剖面圖。第1C圖繪示沿著第1A圖中C-C連線的剖面圖。第1A圖可對應於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面。第1B圖可對應於第一方向D1與第二方向D2所形成的平面。第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3可互相垂直。

請同時參照第1A~1C圖，視角控制裝置10包括第一基板110、第二基板120、液晶層130以及複數個視角控制區域AR。第二基板120與第一基板110相對設置。複數個視角控制區域AR可彼此相連。

如第1A圖所示，複數個視角控制區域AR於第一基板110上排列為一陣列，第一基板可對應具有複數畫素結構的一顯示面板(未繪示)，每個視角控制區域AR垂直投影的範圍內包括至少一畫素結構(未繪示)。亦即，每個視角控制區域AR沿著第一方向D1投影在第二方向D2與第三方向D3形成的平面上而形成一範圍，在此範圍中可具有1個、2個、3個或3個以上的畫素結構(未繪示)。每個視角控制區域AR包括至少一防窺單元AU，每個防窺單元AU包括一中心部分AUC及環繞中心部分AUC的一外圍部分AUP。中心部分AUC直接接觸於外圍部分AUP。在一些實施例中，在第一方向D1上，每個防窺單元AU可對應於1個、2個、3個或大於3個的畫素結構(未繪示)。防窺單元AU的數量為複數個，複數個防窺單元AU可彼此連接。如第1B圖所示，液晶層130設置於第一基板110與第 二基板120之間。第一基板110包括一第一底板112及設置於第一底板112上的一第一電極114。視角控制裝置10更包括設置於第一電極114上的一第一絕緣層116。第一絕緣層116形成多個彼此相連的防窺單元AU。第二基板120包括一第二底板122及設置於第二底板122上的一第二電極124。液晶層130可包括多個液晶分子132，液晶分子132排列於第二電極124與第一絕緣層116之間。第1B圖僅示例性繪示部分鄰近於防窺單元AU(即第一絕緣層116)的液晶分子132。

如第1B圖所示，第一基板110至中心部分AUC的高度HAC大於第一基板110至外圍部分AUP的高度(例如高度HP1~HP4)，使得液晶層130的厚度有所不同。進一步而言，中心部分AUC對應至第二基板120的液晶層130的厚度HC相異於外圍部分AUP對應至第二基板120的液晶層130的厚度(例如厚度H1~H4)。每個防窺單元AU具有由上視圖(例如第1A圖)觀之的幾何中心GC，亦即，中心部分AUC的頂部與第一基板110之上表面之間沿著第一方向D1所形成的高度HAC可大於外圍部分AUP的頂部與第一基板110之上表面之間沿著第一方向D1所形成的高度。在本實施例中，外圍部分AUP包括4種垂直距離(即彼此不同的高度HP1~HP4)，這4種垂直距離(即高度HP1~HP4)是由鄰近於中心部分AUC朝向遠離於中心部分AUC的方向遞減，然本發明並不限於此。在其他實施例中，外圍部分AUP與第一基板110之間可包括2種、3種、5種或其他數量的垂直距離。根據一些實施例，從剖視方 向觀察防窺單元AU時，外圍部分AUP與第一基板110之間至少包括至少兩種垂直距離，至少兩種垂直距離是由鄰近於中心部分AUC朝向遠離於中心部分AUC的方向遞減。

在本實施例中，外圍部分AUP包括一第一部分AUP1、一第二部分AUP2、一第三部分AUP3和一第四部分AUP4。第一部分AUP1較第二部分AUP2靠近中心部分AUC，第二部分AUP2較第三部分AUP3靠近中心部分AUC，第三部分AUP3較第四部分AUP4靠近中心部分AUC。相鄰的防窺單元AU的第四部分AUP4彼此連接。在視角控制裝置10的一剖面圖(例如是第1B圖)中的第一電極114為基準，中心部分AUC具有一高度為HAC，第一部分AUP1具有一高度為HP1，第二部分AUP2具有一高度為HP2，第三部分AUP3具有一高度為HP3，第四部分AUP4具有一高度為HP4，其中HAC>HP1>HP2>HP3>HP4。此外，對應於中心部分AUC的液晶層130的厚度為HC，對應於第一部分AUP1的液晶層130的厚度為H1，對應於第二部分AUP2的液晶層130的厚度為H2，對應於第三部分AUP3的液晶層130的厚度為H3，對應於第四部分AUP4的液晶層130的厚度為H4，其中HC<H1<H2<H3<H4。應理解的是，在其他實施例中，外圍部分AUP可由第一部分AUP1和第二部分AUP2所組成；在其他實施例中，外圍部分AUP可由第一部分AUP1、第二部分AUP2和第三部分AUP3所組成。根據一些實施例，第一底板112與第二底板122之間在第一方向D1上的距離為HS，視角控制裝置10滿足以下條件：H4

HS、H3

0.8×HS、H2

0.6 ×HS、H1

0.4×HS及HC

0.2×HS。

在視角控制裝置10的一剖面圖(例如是第1B圖)中，對應於中心部分AUC的液晶層130(即在第一方向D1上重疊於中心部分AUC的液晶層130)的厚度為HC，對應於第一部分AUP1的液晶層130(即在第一方向D1上重疊於第一部分AUP1的液晶層130)的厚度為H1，對應於第二部分AUP2的液晶層130(即在第一方向D1上重疊於第二部分AUP2的液晶層130)的厚度為H2，對應於第三部分AUP3的液晶層130(即在第一方向D1上重疊於第三部分AUP3的液晶層130)的厚度為H3，對應於第四部分AUP4的液晶層130(即在第一方向D1上重疊於第四部分AUP4的液晶層130)的厚度為H4。此外，中心部分AUC的寬度為WC，第一部分AUP1的寬度為W1，第二部分AUP2的寬度為W2，第三部分AUP3的寬度為W3，第四部分AUP4的寬度為W4，且視角控制裝置10滿足以下條件：WC

2HC、W1

2H1、W2

2H2、W3

2H3及W4

2H4。其中，WC、W1、W2、W3和W4可分別表示中心部分AUC、第一部分AUP1、第二部分AUP2、第三部分AUP3和第四部分AUP4在第二方向D2上所形成的最大寬度。

在視角控制裝置10的一剖面圖(例如是第1B圖)中，形成於幾何中心GC之同側的第一部分AUP1與中心部分AUC對應的水平距離差值為X1(即位於幾何中心GC同側的第一部分AUP1的外邊緣與中心部分AUC的外邊緣之間在第二方向D2上所形成的水平距離差值X1)，第二部分AUP2與中心部分AUC對應的水平距 離差值為X2(即位於幾何中心GC同側的第二部分AUP2的外邊緣與中心部分AUC的外邊緣之間在第二方向D2上所形成的水平距離差值X2)，第三部分AUP3與中心部分AUC對應的水平距離差值為X3(即位於幾何中心GC同側的第三部分AUP3的外邊緣與中心部分AUC的外邊緣之間在第二方向D2上所形成的水平距離差值X3)，第四部分AUP4與中心部分AUC對應的水平距離差值為X4(即位於幾何中心GC同側的第四部分AUP4的外邊緣與中心部分AUC的外邊緣之間在第二方向D2上所形成的水平距離差值X4)，且X4>X3>X2>X1。在一些實施例中，視角控制裝置10滿足以下條件：W1=WC+2X1，W2=WC+2X2，W3=WC+2X3及W4=WC+2X4。每個防窺單元AU以穿過幾何中心GC且沿著第一方向D1延伸的軸線為對稱軸，形成軸對稱的結構。

請參照第1A和1C圖，第一基板110更包括多個間隔物140。間隔物140設置於第一絕緣層116上，且設置於至少兩個彼此相鄰的視角控制區域AR之間的交會點，例如是設置於對應外圍部分AUP之最外部分(例如第四部分AUP4)的絕緣層116上。

在如第1A~1C圖所示的實施例中，防窺單元AU的剖面(即第一絕緣層116的剖面)呈階梯形，亦即，中心部分AUC與第一部分AUP1~第四部分AUP4的頂面分別平行於第二方向D2及第三方向D3所形成的平面。根據本實施例，剖面呈階梯形的防窺單元AU(即剖面呈階梯形的第一絕緣層116)可藉由穿透率遞增或遞減的光罩對透明光阻材料進行曝光及後續的熱烘烤製程 定型而成。然而，本發明並不限於此，在其他實施例中，防窺單元AU的剖面呈弧形，如第2圖所示。

請參照第2圖，其繪示依照本發明另一實施例的視角控制裝置20的剖面圖，對應於第一方向D1與第二方向D2所形成的平面。視角控制裝置20與視角控制裝置10的不同之處之其一在於防窺單元AU的剖面呈弧形，即第一基板210的第一絕緣層216的剖面呈弧形，其他重複的部分將不再詳細描述。由於用於形成第一絕緣層216的透明光阻材料較用於形成第一絕緣層116的透明光阻材料在曝光之後具有較佳的流動性，故於曝光步驟之後仍易攤流而具有弧形的輪廓。相較於視角控制裝置10而言，由於視角控制裝置20之防窺單元AU的剖面(即第一絕緣層216的剖面)呈弧形，並不具有階梯形之接近垂直轉角的轉折點，故液晶不會有在轉折點產生翹曲的現象，較不會有液晶相錯的問題，可具有更佳的顯示品質。

在視角控制裝置10的實施例中，液晶分子132之長軸LA延伸方向與第二方向D2之間所形成的傾斜夾角可約2~8度。在視角控制裝置20的實施例中，液晶分子132之長軸LA延伸方向與第二方向D2之間所形成的傾斜夾角可介於0~40度。

根據一些實施例，防窺單元AU的中心部分AUC具有一幾何形狀，較佳地，該種幾何形狀具有軸對稱的輪廓，外圍部分AUP至少具有部分符合中心部分AUC的幾何形狀的輪廓。例如，如第1A圖所示的實施例中，防窺單元AU的中心部分AUC 為矩形，第一部分AUP1、第二部分AUP2、第三部分AUP3和第四部分AUP4的外邊緣分別具有矩形的輪廓。應理解的是，本發明的中心部分AUC的幾何形狀及符合中心部分AUC的幾何形狀的外圍部分AUP的輪廓並不限於矩形，而可以是圓形、三角形、六邊形或其他合適的幾何形狀，只要是符合軸對稱的幾何形狀皆為本案所欲保護的範圍。如第3A圖所示，中心部分AUC的幾何形狀及符合中心部分AUC的幾何形狀的外圍部分AUP的輪廓皆是圓形。如第3B圖所示，中心部分AUC的幾何形狀及符合中心部分AUC的幾何形狀的外圍部分AUP的輪廓皆是三角形。

根據一些實施例，防窺單元AU的中心部分AUC具有一幾何形狀，外圍部分AUP具有符合中心部分AUC的幾何形狀的輪廓的一部分以及不符合中心部分AUC的幾何形狀的輪廓的另一部分。如第4圖所示，防窺單元AU的中心部分AUC為圓形，第一部分AUP1、第二部分AUP2和第三部分AUP3的外邊緣分別具有圓形的輪廓，而第四部分AUP4的外邊緣具有矩形的輪廓。

根據一實施例，每個視角控制區域AR所包括的防窺單元AU的數量是1個，如第1A圖所示。根據一些實施例，每個視角控制區域AR所包括的防窺單元AU的數量是至少2個，如第5A~5B圖所示。請參照第5A圖，每個視角控制區域AR所包括的防窺單元AU的數量是2個。請參照第5B圖，每個視角控制區域AR所包括的防窺單元AU的數量是4個。

根據一些實施例，防窺單元AU中愈鄰近於幾何中心 GC的部分具有愈小的投影面積，如第6A圖所示。例如，防窺單元AU中的中心部分AUC沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A10，第一部分AUP1沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A11，第二部分AUP2沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A12，第三部分AUP3沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A13，第四部分AUP4沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A14，其中A10<A11<A12<A13<A14。

在一些實施例中，可藉由調整防窺單元AU中不同部分(例如中心部分AUC及第一部分AUP1~第四部分AUP4)的面積占比來調整不同的防窺角度比例。例如，當中心部分AUC的面積、第一部分AUP1的面積、第二部分AUP2的面積、第三部分AUP3的面積及第四部分AUP4的面積皆相同時，防窺較佳角度平均分配於30~60度。當中心部分AUC的面積分別大於第一部分AUP1的面積、第二部分AUP2的面積、第三部分AUP3的面積及第四部分AUP4的面積時，防窺較佳角度較傾向於60度。當第四部分AUP4的面積分別大於第一部分AUP1的面積、第二部分AUP2的 面積、第三部分AUP3的面積及中心部分AUC的面積時，防窺較佳角度較傾向於30度。

根據一些實施例，防窺單元AU中愈鄰近於幾何中心GC的部分具有愈大的投影面積，如第6B圖所示。例如，防窺單元AU中的中心部分AUC沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A20，第一部分AUP1沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A21，第二部分AUP2沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A22，第三部分AUP3沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A23，第四部分AUP4沿著第一方向D1投影於第二方向D2與第三方向D3所形成的平面(例如第一基板110的上表面)上的投影面積為A24，其中A20>A21>A22>A23>A24。

根據一些實施例，防窺單元AU所形成的在X軸向或Y軸向的防窺視角是介於30~60度。

根據一些實施例，液晶層130所對應的相位延遲量介於600nm~1600nm。

根據一些實施例，第一基板110可為薄膜晶體管陣列基板，第二基板120可為透明基板。第一絕緣層116或216可為有機感光材料，可作為平坦層。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:視角控制裝置

110:第一基板

112:第一底板

114:第一電極

116:第一絕緣層

120:第二基板

122:第二底板

124:第二電極

130:液晶層

132:液晶分子

AR:視角控制區域

AU:防窺單元

AUC:中心部分

AUP:外圍部分

AUP1:第一部分

AUP2:第二部分

AUP3:第三部分

AUP4:第四部分

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

GC:幾何中心

HC,H1~H4:厚度

HAC,HP1~HP4:高度

HS:距離

LA:長軸

WC,W1~W4:寬度

X1~X4:水平距離差值

Claims (9)

1. 一種適用於顯示面板的視角控制裝置，包括：一第一基板；一第二基板，與所述第一基板相對設置；一液晶層，設置於所述第一基板與所述第二基板之間；以及複數個視角控制區域，設於所述第一基板上且排列成一陣列，每個所述視角控制區域相對於所述顯示面板的垂直投影範圍內包括至少一畫素結構，且每個所述視角控制區域包括至少一防窺單元，每個所述防窺單元包括一中心部分及環繞所述中心部分的一外圍部分，其中，所述第一基板至所述中心部分的高度大於所述第一基板至所述外圍部分的高度，所述中心部分對應至所述第二基板的液晶厚度相異於所述外圍部分對應至所述第二基板的液晶厚度，其中所述至少一防窺單元的剖面呈階梯形或弧形。
2. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中所述外圍部分與所述第一基板之間至少包括至少兩種垂直距離，且所述至少兩種垂直距離是由鄰近於所述中心部分朝向遠離於所述中心部分的方向遞減。
3. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中所述外圍部分包括一第一部分及一第二部分，所述第一部分較所述第 二部分靠近所述中心部分；其中，對應於所述中心部分的所述液晶層的厚度為HC，對應於所述第一部分的所述液晶層的厚度為H1，對應於所述第二部分的所述液晶層的厚度為H2；所述中心部分的寬度為WC，所述第一部分的寬度為W1，所述第二部分的寬度為W2，且所述視角控制裝置滿足以下條件：WC

   

   2HC、W1

   

   2H1及W2

   

   2H2。
4. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中所述外圍部分包括一第一部分、一第二部分、一第三部分及一第四部分，其中，所述第一部分、所述第二部分、所述第三部分及所述第四部分各自與所述中心部分對應的水平距離差值分別為X1、X2、X3、X4，且X4>X3>X2>X1。
5. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中每個所述視角控制區域所包括的所述至少一防窺單元的數量是至少2個。
6. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中所述至少一防窺單元的所述中心部分為軸對稱的幾何形狀，所述外圍部分至少部份具有符合所述幾何形狀的輪廓。
7. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中所述第一基板包括一第一底板及設置於所述第一底板上的一第一電極；所述視角控制裝置更包括設置於所述第一電極上的一第一絕緣層，所述第一絕緣層形成所述至少一防窺單元；所述第二基板包括一第二底板及設置於所述第二底板上的一第二電極。
8. 如請求項7所述之視角控制裝置，其中所述第一基板更包括至少一間隔物，所述至少一間隔物設置於所述第一絕緣層上，且設置於至少兩個彼此相鄰的所述視角控制區域之間的交會點。
9. 如請求項1所述之視角控制裝置，其中所述外圍部分具有高度由鄰近於所述中心部分向外遞減的一第一部分、一第二部分、一第三部分及一第四部分，其中，對應於所述中心部分的所述液晶層的厚度為HC，對應於所述第一部分的所述液晶層的厚度為H1，對應於所述第二部分的所述液晶層的厚度為H2，對應於所述第三部分的所述液晶層的厚度為H3，對應於所述第四部分的所述液晶層的厚度為H4，其中HC<H1<H2<H3<H4。

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