本发明涉及一种显示装置；具体而言，本发明涉及一种可采用准直光源的显示装置。
背景技术
显示装置已被广泛地应用于各式的电子装置之中，例如电视、个人电脑、移动电话、穿戴装置、数码相机、掌上型电玩等。然而为了提高使用者的视觉感受，业者仍在不断地就显示装置的光学表现进行改良。
现有显示装置对于显示画面中较明亮的区域往往存在不同视角亮度不同的问题。换言之，位于显示装置正面不同位置的观察者对于明亮区域的感受不相同。现有的作法是将对应画面中明亮区域的光源驱动电流增加，然而，这样的作法会导致更多的功耗，光源的寿命也会随之缩短。因此，现有显示装置仍有待改进。
技术实现要素：
本发明的一目的在于提供一种显示装置，可调整不同角度的显示亮度。
本发明的另一目的在于提供一种显示装置，可减少发光源的损耗。
显示装置包含显示模块及设置于显示模块上的调整面板。显示模块朝传播方向发射准直光线。调整面板包含第一基板、与第一基板相对设置的第二基板、设置于第一基板与第二基板之间的介质层、设置于第一基板上的第一电极层，以及设置于第二基板上且面对第一电极层的第二电极层。介质层中包括有第一介质。当调整面板于第一使能(enable，致能)状态时，第一基板与第二基板之间具有电压差而形成电场分布，根据电场分布于介质层中形成至少一种等效屈光结构，至少部分的准直光线通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的预定出光方向出射。借此调整光强度的方向。
附图说明
图1为本发明显示装置的一实施例示意图。
图2为显示装置的一实施例示意图。
图3为多面体结构的一实施例立体图。
图4为对应图2的电极分布示意图。
图5为第一使能状态的实施例示意图。
图6a及图6b为第二介质的一实施例俯视图。
图7a,7b,7c,7d为出光群产生如图5出光方式的不同实施例示意图。
图8为第一使能状态的另一实施例示意图。
图9a及图9b为出光群产生如图8出光方式的不同实施例示意图。
图10a为第一使能状态的另一实施例示意图。
图10b为对应图10a于第一介质中产生等效屈光结构的示意图。
图11a及图11b为出光群产生如图10a出光方式的实施例示意图。
图12a为第二使能状态的一实施例示意图。
图12b为出光群产生如图12a出光方式的实施例示意图。
图13a为第二介质另一实施例俯视图，图13b为对应图13a电极设置方式的示意图。
图14为多面体结构的另一实施例立体图。
图15为第一电极层和第二电极层另一实施例分布示意图。
图16a及图16b为第二介质的一实施例俯视图。
图16c及图16d为第二介质的不同实施例俯视图。
图17a,17b,17c,17d为出光群产生如图5出光方式的不同实施例示意图。
图18a及图18b为出光群产生如图8出光方式的不同实施例示意图。
图19a及图19b为出光群产生如图10a出光方式的实施例示意图。
图20a为第二使能状态的另一实施例示意图。
图20b为出光群产生如图20a出光方式的实施例示意图。
图21为调整面板产生不同形态光线的示意图。
图22及图23为调整面板具有多面体结构的介质的显示装置的不同实施例示意图。
图24为显示画面的示意图。
图25a为显示装置的另一实施例示意图。
图25b为显示装置具有背光源的一实施例示意图。
图26为显示装置的调整面板的另一实施例示意图。
图27为对应图26的电极分布示意图。
图28为对应图26于第一使能状态的实施例示意图。
图29为第一使能状态的另一实施例示意图。
图30为第一使能状态的另一实施例示意图。
图31为第二使能状态的另一实施例示意图。
图32a及图32b为模拟出光的一范例与出光结果。
图33a及图33b为模拟出光的另一范例与出光结果。
图34为介质层具有不同调整区的示意图。
图35为根据图2中的调整面板示出介质层具有不同调整区的示意图。
图36为根据图26中的调整面板示出介质层具有不同调整区的示意图。
图37为显示装置的调整面板的另一实施例示意图。
图38为显示装置具有背光源的另一实施例示意图。
图39为显示装置的调整面板的另一实施例示意图。
图40为对应图39于第一使能状态的实施例示意图。
图41为第一使能状态的另一实施例示意图。
图42为第一使能状态的另一实施例示意图。
图43为第二使能状态的另一实施例示意图。
图44为根据图39中的调整面板示出介质层具有不同调整区的示意图。
图45为显示装置的调整面板的另一实施例示意图。
图46为显示装置具有背光源的另一实施例示意图。
附图标记说明：
1显示装置
10显示模块
20调整面板
30屈光单元
32峰部
34倾斜面
36陡直面
110显示面板
112子像素
114液晶层
130背光源
210第一基板
220第二基板
230介质层
231第一介质
232第二介质
234接触界面
241第一电极层
242第二电极层
243第三电极层
245等位线
250多面体结构
250a,250b,250c,250d,250e,250f,250g多面体结构
250x,250y,250z多面体结构
252侧面
252a,252b,252l,252r,252t侧面
252aa,252ab,252ar侧面
252ba,252bb,252br,252bt侧面
252ca,252cb,252cl侧面
252da,252db,252dl,252dt侧面
252xa,252xb,252xl,252xt侧面
252ya,252yb,252yr侧面
254棱线
256底面
257对角线
258底边
260电极组
260a,260b,260c,260d电极组
261l,261r边缘电极
262中心电极
262l,262r调整电极
270挡墙
a传播方向
b预定出光方向
b1第一出光方向
b2第二出光方向
b3第三出光方向
b4第四出光方向
c中心线
d1第一设置方向
d2第二设置方向
e准直光线
g,g1～g8出光群
h1方向
j1～j5调整区
w1～w5宽度
z1第一区
z2第二区
z3第三区
θ倾角
ψ夹角
具体实施方式
本发明提供一种显示装置，通过调整面板改变光线偏折方向，或是提供不同视角均匀的出光，以改善显示品质。
图1为本发明显示装置1的一实施例剖视示意图。如图1所示，显示装置1包含显示模块10及设置于显示模块10上的调整面板20。显示模块10朝传播方向a发射准直光线。当调整面板20于第一使能状态时，调整面板20内部形成等效屈光结构，使通过等效屈光结构的光线沿偏离传播方向a的预定出光方向b出射。所述等效屈光结构是指将入射光线的全部或一部分偏离原来路径的光学机制。等效屈光结构包含数种不同形式，在下文的各实施例中分别说明，但不以下列的实施例为限。
图2为显示装置1的一实施例示意图，其中调整面板20具有多面体结构250的介质。如图2所示，调整面板20设置于显示模块10上。在图2的实施例，显示模块10为自发光显示面板，具有多个子像素112。举例而言，子像素112中标示代号r,g,b是指产生不同色光的区域。调整面板20包含第一基板210、第二基板220、介质层230、第一电极层241，以及第二电极层242。第二基板220与第一基板210相对设置。第二基板220接收来自显示模块10的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第一基板210则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。
如图2所示，介质层230中包括有第一介质231及第二介质232，在本实施例中为介质层230中填充有第一介质231及第二介质232。在图2的实施例，第二介质232与第一介质231彼此交错，其中，第一介质231为具有双折射性质的材料，例如流动性的液晶，而第二介质232为固化的液晶，具有固定的折射率。第一介质231的折射率可由电压控制，换言之，第一介质231的折射率为电压的函数。另外，如图2所示，第二介质232之间的每一第一介质231于靠近第二基板220一侧具有宽度w2。子像素112的宽度w1大致等于第一介质231靠近第二基板220一侧宽度w2的两倍。第一电极层241包含多个第一电极，每个第一电极的宽度大致与第一介质231靠近第二基板220一侧的宽度w2相等。
第二介质232包含多个多面体结构250，请参考图2及图3。图3为多面体结构250的一实施例立体图。在图3的实施例，多面体结构250为金字塔体。如图3所示，多面体结构250彼此邻接且沿平行调整面板的侧边的第一设置方向d1及垂直第一设置方向d1的第二设置方向d2分布。具体而言，每一金字塔体具有底面256及连接底面256的四个侧面252。底面256设置接近第一基板。金字塔体以底面256上的底边258与次一金字塔体的底边连接。多个金字塔体在第一基板上呈阵列分布。前述第一介质(231,见图2)则是分布于金字塔体之间的空间。
另外，如图2所示，显示装置1还包含第三电极层243。第三电极层243设置在部分的多面体结构250的表面(例如为前述金字塔体的侧面252)。如图2所示，部分多面体结构250的表面有设置第三电极层243，另一些多面体结构250的表面则未设置第三电极层243。第三电极层243与第一电极层241在朝第一基板210投影方向上交错设置。详言之，第三电极层243的电极与第一电极层241的第一电极在第一基板210所在平面上的投影范围以间隔设方式彼此交错。
图4为对应图2的电极分布示意图。在图4中仅示出第一电极层241和第二电极层242的对应关系。从图4的俯视平面图观之，第一电极层241具有多个呈条状的第一电极，第二电极层242为平面电极。第一电极间示出虚线框的位置表示第三电极层243的分布范围。第一电极均采斜向设置，且彼此平行间隔排列。第一电极的倾斜方向大致与平面电极侧边夹45度角或沿平面电极的对角线方向。进一步而言，参考图3及图4，第一电极的倾斜方向沿金字塔体底面256的对角线257方向。第一电极层241中形成间隔排列的第一电极可与第三电极层243错开，亦即在第一基板所在平面上的投影范围以间隔设方式彼此交错。
图5为第一使能状态的实施例示意图。在图5中的第一电极层241与第二电极层242是对应图4中aa线的放大剖视图。图5是示出单向偏折形态作为第一使能状态。如图5所示，第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上。当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。例如，调整第一电极层241为关态(off)，第二电极层242为开态(on)，在第一基板210与第二基板220之间形成电场分布，等位线245形状随之改变，液晶分子由原先平躺状态(以液晶分子长轴方向来看)变为直立状态。此时根据电场分布于介质层中形成等效屈光结构以改变准直光线路径。
具体而言，由前述可知，第一介质231的折射率可由电压控制。当第一基板210与第二基板220之间未具有电压差时，第一介质231与第二介质232的折射率皆等于第一折射率值(例如1.5)。当调整面板20于第一使能状态时，第一介质231的折射率发生改变，随电压差自第一折射率值n1改变为第二折射率值n2(例如增加为1.7)；另一方面，第二介质232的折射率维持等于第一折射率值n1。两者间折射率值的差异沿着第一介质231与第二介质232的交界分布。换言之，在流动性的液晶与多面体结构之间是以多面体结构表面作为折射界面(在此实施例，即是沿着金字塔体侧面的形状)。于第一使能状态时，折射界面产生并形成等效屈光结构。
如图5所示，预定出光方向包含第一出光方向b1。当调整面板20于第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层243的位置及对应部分第一电极层241的位置像素不点亮或设定为暗或全黑(如图中斜线覆盖区域)，准直光线通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的第一出光方向b1出射。借此调整面板20对应点亮的每个位置可将光线朝单一方向偏折出射。
由于准直光线具有光强度峰值集中于小视角范围的特质，采用准直光线可提供调整光强度方向的效果。于一实施例，准直光线的出光视角小于或等于15度。所述出光视角是指光线自显示模块出光后光强度峰值半高宽的视角范围。
在其他实施例，第一介质变动后折射率优选地大于第二介质的折射率。亦即，在接近调整面板入光侧的介质具有较大折射率，使光线先通过折射率较大的介质，借此增加光线出射后偏离传播方向的程度，但不以此为限。
图6a及图6b为第二介质232的一实施例俯视图。在图6a中，多面体结构250为金字塔体。如图6a所示，多面体结构250彼此邻接且沿第一设置方向d1及第二设置方向d2分布。部分多面体结构250的表面设置有第三电极层243。第三电极层243由多个第三电极所组成。以金字塔体的多面体结构而言，第三电极层243设置于一金字塔体四个侧面中的其中两个相邻的侧面上，沿侧边的边缘分布。邻接的次一金字塔体将第三电极层243设置在相反于前一金字塔体的另两个相邻的侧面上。例如，在多面体结构250x，第三电极层243设置在侧面252xt与相邻的侧面252xl，而对于多面体结构250y，第三电极层243则设置在侧面252yr与相邻的侧面252yb。
整体而言，位于不同多面体结构250上的第三电极层243大致沿同一倾斜方向排列而呈斜向设置，且彼此平行间隔排列。第二介质232具有相对于第二设置方向d2倾斜的多排排列的多个第三电极层243。如图6a所示，第三电极层243被分为第n1～n5排。举例而言，侧面252yr与侧面252yb的第三电极层243位于同一排(第n3排)且沿方向h1排列。侧面252l与侧面252t的第三电极层243位于与前者(第n3排)间隔设置的另一排(第n4排)，且亦沿方向h1排列。进一步而言，参考图3及图6a，多个第三电极沿斜直线排列，每一斜直线的倾斜方向沿金字塔体底面256的对角线257方向。不同斜直线上的第三电极具有间隔，间隔距离大致为金字塔体底面256的对角线257长度的一半。间隔排列的第三电极可与第一电极错开(参考图4)。
在前述图5的例子中，光线于电压差形成时经由多面体结构侧面朝单一方向偏折。如图6a所示，以平面图而言，预定出光方向可包含第一出光方向b1、第二出光方向b2、第三出光方向b3、第四出光方向b4。以金字塔体的多面体结构250而言，其四个侧面可将光线分别导引至上述四个不同的出光方向。例如，经侧面252r的光线朝第一出光方向b1偏折，经侧面252l的光线朝第二出光方向b2偏折，侧面252b的光线朝第三出光方向b3偏折，侧面252t的光线朝第四出光方向b4偏折。
为提供光线可朝不同的预定出光方向出射，并考虑各电极层的分布位置，第二介质是以多面体结构250中沿第一设置方向及第二设置方向邻接的四个多面体结构250组成出光群。出光群(图6b中虚线框的范围，例如g1)是指可以满足所有预定出光方向的单元。详言之，组成出光群的多个多面体结构250形成2x2排列，四个多面体结构250中以接近出光群中心的八个侧面划分为出光群。例如，出光群g1包含多面体结构250a的侧面252ar及侧面252ab、多面体结构250b的侧面252bt及侧面252br、多面体结构250c的侧面252cl及侧面252cb，以及多面体结构250d的侧面252dt及侧面252dl。
如图6b所示，每一出光群包含多面体结构250的不同侧面，可提供光线朝不同的预定出光方向出射，其中一部分的侧面未设置第三电极层243，而其余部分的侧面则有设置第三电极层243。
于一实施例，每一出光群中设置第三电极层243的位置优选地相同，例如图6b所示，每一出光群皆以出光群中心左方两侧面(例如多面体结构250a的侧面252ab及多面体结构250b的侧面252bt)及上方两侧面(例如多面体结构250c的侧面252cl及多面体结构250a的侧面252ar)设置第三电极层243，可提供亮度分布较为均匀的出光效果，但第三电极层243的位置不以上述例子为限。
需补充的是，前述出光群所需的多面体结构250数量仅为一范例，并不以此为限。在其他实施例，可以前述2x2个多面体结构250作为一基本单元而加以扩增出光群的范围，例如以4x2个多面体结构250组成出光群。
图7a,7b,7c,7d为出光群产生如图5出光方式的不同实施例示意图。参考图7a至图7d，当调整面板于图5示出的第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层的位置及对应部分第一电极层的位置像素不点亮或设定为暗或全黑。如图7a所示，对应设有第三电极层243的侧面252ar、侧面252ab、侧面252bt、侧面252cl的位置不点亮，以及对应侧面252br、侧面252dl、侧面252dt的位置不点亮，而对应侧面252cb的位置点亮或设定为亮或全白，将光线朝第三出光方向b3偏折。
类似地，在图7b，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，侧面252br、侧面252dl、侧面252cb的位置不点亮，而对应侧面252dt的位置点亮，将光线朝第四出光方向b4偏折。
在图7c，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，侧面252dl、侧面252dt、侧面252cb的位置不点亮，而对应侧面252br的位置点亮，将光线朝第一出光方向b1偏折。
在图7d，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，侧面252br、侧面252dt、侧面252cb的位置不点亮，而对应侧面252dl的位置点亮，将光线朝第二出光方向b2偏折。
由图7a至图7d的说明可知形成单一方向偏折光的不同形式。当调整面板操作于图5示出的单向偏折形态时，于一实施例，可选择图7a至图7d其中一种，使各出光群将显示模块产生的光线导向同一种预定出光方向，借此实现将光线向单一方向偏折出射。
于另一实施例，不同出光群可选择图7a至图7d中的不同形式。例如，图6b中的出光群g1～出光群g5采用图7a的形式，将光线朝第三出光方向b3偏折，而出光群g6～出光群g8采用图7c的形式，将光线朝第一出光方向b1偏折。因此，不同出光群提供的单一方向偏折光的方向相异，显示装置于画面不同位置将光线调整为不同的光强度方向，以提供不同的视觉感受。
图8为第一使能状态的另一实施例示意图。图8示出多向偏折形态作为第一使能状态。如图8所示，第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上。当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。类似地，第一介质231的折射率可由电压控制，第二介质232为多面体结构，其折射率值固定。当调整面板20于第一使能状态时，随电压差产生，第一介质231的折射率自第一折射率值变为第二折射率值，第二介质232的折射率维持等于第一折射率值。此时第一介质231与第二介质232的交界具折射率值的差异。换言之，以多面体结构表面作为折射界面并形成等效屈光结构。
如图8所示，预定出光方向包含第一出光方向b1与第二出光方向b2。与图5示出实施例的差异在于，当调整面板20于第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层243的位置像素不点亮或设定为暗或全黑(如图中斜线覆盖区域)，准直光线通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的第一出光方向b1及第二出光方向b2出射。借此调整面板20对应点亮的每个位置可将光线朝两个方向偏折出射。
图9a及图9b为出光群产生如图8出光方式的不同实施例示意图。参考图9a及图9b，当调整面板于图8示出的第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层243的位置像素不点亮或设定暗或全黑。如图9a所示，对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，以及对应侧面252cb、侧面252dt的位置不点亮，而对应侧面252br、侧面252dl的位置点亮，将光线朝第一出光方向b1及第二出光方向b2偏折。
应理解，在其他实施例，可选择将出光群中未设置第三电极层的四个侧面中任两个侧面的位置点亮，使各出光群将显示模块产生的光线导向两个预定出光方向，借此实现将光线向多向偏折出射。进一步而言，若选择将出光群中未设置第三电极层的四个侧面的位置皆点亮，使各出光群将显示模块产生的光线导向四个预定出光方向，借此亦可实现将光线向多向偏折出射。如图9b所示，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，而对应侧面252br、侧面252cb、侧面252dl、侧面252dt的位置皆为点亮，将光线朝四个预定出光方向(b1,b2,b3,b4)偏折。
图10a为第一使能状态的另一实施例示意图。图10a示出散射形态作为第一使能状态。散射形态是指将准直光线分散至不同视角方向，使各视角光强度接近。如图10a所示，第二电极层242设置于第二基板220上，而第三电极层243设置于部分多面体结构的表面。当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。例如，调整第二电极层242为开态(on)，第三电极层243为关态(off)，在第一基板210与第二基板220之间形成电场分布，等位线245形状随之改变，部分液晶分子由原先平躺状态变为直立状态，而靠近多面体结构表面的位置受第三电极层243改变电位差大小的影响，使部分液晶分子呈现倾斜状态。此时根据电场分布于介质层中形成等效屈光结构改变准直光线路径。
第一介质231与第二介质232与前述实施例类似，亦即，第一介质231的折射率可由电压控制，第二介质232为多面体结构，其折射率值固定。当调整面板20于第一使能状态时，随电压差产生，第一介质231的折射率发生改变。此时在第一介质231与第二介质232的交界建立折射界面。换言之，以多面体结构表面作为折射界面并形成第一种等效屈光结构。
此外，如图10b所示，除上述由多面体结构表面形成的等效屈光结构外，在第一介质231不同位置的液晶分子状态随电压差改变，在第一介质231中可同时形成另一种等效屈光结构。具体而言，第一介质231根据电场分布产生具有折射率梯度分布的折射界面，例如使液晶分子转向以堆叠、连接或其他组合方式形成的类曲面。如图10b所示，等效屈光结构包含多个屈光单元30。换言之，在第一介质231内部，上述折射界面即可形成另一种等效屈光结构。在图10a及图10b的例子中，于第一介质231内部建立折射界面形成如透镜的形式。
如图10a及图10b所示，预定出光方向包含第一出光方向b1与第二出光方向b2。与图5及图8示出实施例的差异在于，当调整面板20于第一使能状态时，显示模块于对应第一电极层241的位置像素不点亮或设定为暗或全黑(如图中斜线覆盖区域)，对应第三电极层243的位置点亮或设定为亮或全白，准直光线通过前述两种等效屈光结构并朝向第一出光方向b1、第二出光方向b2及传播方向a出射。借此调整面板20对应点亮的每个位置可将光线散射出光。
整体而言，如图10a及图10b所示，本实施例同时具有两种等效屈光结构。于第一介质231内部建立折射界面所形成的等效屈光结构30提供如透镜的效果，将来自显示模块的光线折射形成发散出光的形式。于第一介质231与第二介质232的交界建立折射界面所形成的等效屈光结构提供如棱镜的效果，将部分发散的光线朝预定出光方向偏折。通过调整面板20的光线以散射形态出射。
应理解，前述将光线朝向第一出光方向b1、第二出光方向b2及传播方向a出射仅为举例说明散射形态出射的光线包含预定出光方向以外的不同方向，并不以传播方向a为限。通过散射形态的操作方式，使各方向具有较均匀的光强度分布。
图11a及图11b为出光群产生如图10a出光方式的实施例示意图。参考图11a，当调整面板于图10a示出的第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层的位置点亮。于一实施例，如图11a所示，将对应部分第三电极层243的位置点亮，例如设有第三电极层243的侧面252ar及位于次一多面体结构对侧的侧面252cl的位置点亮，其余位置不点亮，使涵盖在侧面252ar及侧面252cl范围内的第一介质内部形成如透镜的等效屈光结构，将光线以散射形态出射。
于另一实施例，如图11b所示，对应设有第三电极层243的侧面252ar、侧面252ab、侧面252bt、侧面252cl的位置皆点亮，而未设置第三电极层243的四个侧面的位置不点亮，将光线以散射形态出射。相较于前一实施例，增加在侧面252ab及侧面252bt的位置点亮可提高散射光线在第三出光方向及第四出光方向的亮度。
图12a为第二使能状态的一实施例示意图。图12a示出准直形态作为第二使能状态。准直形态是指维持准直光线方向的操作方式。如图12a所示，第一电极层241设置于第一基板210上，第二电极层242设置于第二基板220上，第三电极层243设置于部分多面体结构的表面。当调整面板20于第二使能状态时，第一基板210与第二基板220之间不具有电压差，例如，调整第一电极层241、第二电极层242以及第三电极层243皆为关态(off)。准直光线沿传播方向a穿透调整面板20。
图12b为出光群产生如图12a出光方式的实施例示意图。参考图12b，当调整面板于图12a示出的第二使能状态时，显示模块于对应出光群的每一侧面皆点亮或设定为亮或全白，将光线朝传播方向出射。
由前述各实施例可知，显示装置可通过调整面板中电极层的电压差(具有电压差或不具有电压差)，搭配于特定位置像素不点亮以切换出射光线具有不同的形态(例如单向偏折、多向偏折、散射、准直)。借此提供光强度方向的不同改变方式。
图13a为第二介质232的另一实施例俯视图。在此实施例示出多面体结构250表面的电极的不同设置方式。如图13a所示，多面体结构250为金字塔体。多面体结构250彼此邻接且沿第一设置方向d1及第二设置方向d2分布。部分多面体结构250的表面设置有第三电极层243。类似地，位于不同多面体结构250上的第三电极层243大致沿同一倾斜方向排列而呈斜向设置。与前述实施例的差异在于，配合显示不同亮暗效果需求，每一出光群中所设置第三电极层243的位置可以不同。
例如在图13a中，出光群g3的第三电极层243设置在与出光群g1的第三电极层243相反位置的四个侧面上并沿相同倾斜方向排列。配合出光群g3第三电极层243的位置变更，出光群g2及出光群g4的第三电极层243可改设置于对应的侧面上(即与出光群g1的第三电极层243相反位置的四个侧面)，使不同多面体结构上的第三电极层243位于同一侧的斜直线上呈斜向设置。对应出光群g2～g4未设置第三电极层243的一侧可设置第一电极层，使第三电极层可与第一电极层错开。请参考图13b的示意图，相较于图12a，图13b的结构中于多面体结构250e、多面体结构250f、以及多面体结构250g的第三电极层243的位置变更，第一电极层241的位置相应改变，使第三电极层243可与第一电极层241错开。
在其他实施例，亦可选择只变更出光群g3的第三电极层243的位置，而出光群g2与出光群g4的第三电极层243的位置不变(即与出光群g1的第三电极层243位置相同)，第一电极层错开设置的位置随之调整。
图14为多面体结构250的另一实施例立体图。在图14的实施例，多面体结构250为三角柱体。如图14所示，多面体结构250彼此邻接且沿平行调整面板的侧边的第一设置方向d1及垂直第一设置方向d1的第二设置方向d2分布。具体而言，每一三角柱体具有棱线254及相对棱线254的底面256，以及连接底面256的两个侧面252。底面256设置接近第一基板。三角柱体以底面256上的底边258与次一金字塔体的底边258连接。每一三角柱体在第一基板上沿垂直第一设置方向d1或平行第一设置方向d1设置。例如，多面体结构250x的棱线254是沿垂直第一设置方向d1，而多面体结构250y的棱线254是沿平行第一设置方向d1。前述第一介质则是分布于三角柱体之间的空间。
图15为第一电极层241和第二电极层242另一实施例分布示意图。从图15的平面图观之，第一电极层241具有多个呈条状的电极，第二电极层242为平面电极。第一电极层241的条状电极间示出虚线框的位置表示第三电极层243的分布范围。第一电极层241的条状电极均采纵向设置(平行于第二设置方向d2)，且彼此平行间隔排列。
图16a及图16b为第二介质232的一实施例俯视图。在图16a中，多面体结构250为三角柱体。如图16a所示，多面体结构250彼此邻接且沿第一设置方向及第二设置方向分布。部分多面体结构250的表面设置有第三电极层243。第三电极层243由多个第三电极所组成。以三角柱体的多面体结构250而言，第三电极层243设置于其中的一三角柱体两个侧面上。邻接的次一三角柱体若具有相异的棱线254排列方向，则于三角柱体两个侧面上设置第三电极层243。反之，邻接的次一三角柱体若具有相同的棱线254排列方向，则于三角柱体两个侧面上不设置第三电极层243。
例如，在多面体结构250x，第三电极层243设置在侧面252xa与侧面252xb，而对于多面体结构250y，其棱线254排列方向与多面体结构250x的棱线254排列方向不同，则多面体结构250y在侧面252ya与侧面252yb亦设置第三电极层243。在多面体结构250z，其棱线254排列方向与多面体结构250x的棱线254排列方向相同，故多面体结构250z的两侧面不设置第三电极层。
整体而言，位于不同多面体结构250上的第三电极层243大致沿同一方向(例如平行于第二设置方向d2)排列，且彼此平行间隔排列。进一步而言，参考图16a及图15，多个第三电极沿直线排列，每一直线的延伸方向沿平行第二设置方向d2。不同直线上的第三电极具有间隔，间隔距离大致为三角柱体底边的宽度。第一电极层241中形成间隔排列的条状电极可与第三电极错开，亦即在第一基板所在平面上的投影范围以间隔设方式彼此交错。
如图16a所示，以平面图而言，预定出光方向可包含第一出光方向b1、第二出光方向b2、第三出光方向b3、第四出光方向b4。以三角柱体的多面体结构250而言，其两个侧面可将光线分别导引至上述四个不同的出光方向的其中两个，另外两个出光方向可由棱线254排列方向相异的另一三角柱体来导引。例如，经侧面252ab的光线朝第一出光方向b1偏折，经侧面252aa的光线朝第二出光方向b2偏折，经侧面252bb的光线朝第三出光方向b3偏折，经侧面252ba的光线朝第四出光方向b4偏折。
为提供光线可朝不同的预定出光方向出射，并考虑各电极层的分布位置，第二介质是以多面体结构250中沿第一设置方向d1及第二设置方向d2邻接的四个多面体结构250组成出光群。详言之，组成出光群的多个多面体结构250形成2x2排列，四个多面体结构250的八个侧面共同作为出光群。例如，出光群g1包含多面体结构250a的侧面252aa及侧面252ab、多面体结构250b的侧面252ba及侧面252bb、多面体结构250c的侧面252ca及侧面252cb，以及多面体结构250d的侧面252da及侧面252db。
出光群中于第一设置方向d1或第二设置方向d2上至少其一的两相邻三角柱体的棱线254相互垂直。例如在图16b的实施例，出光群中于第二设置方向d2上的两相邻三角柱体的棱线254相互垂直。例如，多面体结构250a的棱线254与多面体结构250b的棱线254相互垂直。
如图16b所示，每一出光群包含多面体结构250的不同侧面，不同棱线排列方向可使多面体结构250的侧面将光线朝不同的预定出光方向出射，其中一部分的侧面未设置第三电极层243，而其余部分的侧面则有设置第三电极层243。
图16c及图16d为第二介质232的不同实施例俯视图。在图16c，位于不同多面体结构250上的第三电极层243沿平行于第一设置方向d1排列，且彼此平行间隔排列。在图16c的实施例，出光群中于第一设置方向d1上的两相邻三角柱体的棱线254相互垂直。例如，出光群g中的多面体结构250a的棱线254与多面体结构250c的棱线254相互垂直。
在图16d，位于不同多面体结构250上的第三电极层243沿平行于第一设置方向d1排列，且彼此平行间隔排列。在图16d的实施例，出光群中于第一设置方向d1上及第二设置方向d2上的两相邻三角柱体的棱线相互垂直。例如，出光群g中的多面体结构250a的棱线254与多面体结构250c的棱线254相互垂直，此外，多面体结构250a的棱线254亦与多面体结构250b的棱线254相互垂直。
图17a,17b,17c,17d为出光群产生如图5出光方式的不同实施例示意图。参考图17a至图17d，当调整面板以单向偏折形态作为第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层的位置及对应部分第一电极层的像素位置不点亮或设定为暗或全黑。如图17a所示，对应设有第三电极层243的侧面252ca、侧面252cb、侧面252da、侧面252db的位置不点亮，以及对应侧面252ab、侧面252ba、侧面252bb的位置不点亮，而对应侧面252aa的位置点亮或设定为亮或全白，将光线朝第二出光方向b2偏折。
类似地，在图17b，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，侧面252aa、侧面252ba、侧面252bb的位置不点亮，而对应侧面252ab的位置点亮，将光线朝第一出光方向b1偏折。
在图17c，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，侧面252aa、侧面252ab、侧面252ba的位置不点亮，而对应侧面252bb的位置点亮，将光线朝第三出光方向b3偏折。
在图17d，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，侧面252aa、侧面252ab、侧面252bb的位置不点亮，而对应侧面252ba的位置点亮，将光线朝第四出光方向b4偏折。
由图17a至图17d的说明可知形成单一方向偏折光的不同形式。当调整面板操作于单向偏折形态时，于一实施例，可选择图17a至图17d其中一种，使各出光群将显示模块产生的光线导向同一种预定出光方向，借此实现将光线向单一方向偏折出射。
于另一实施例，不同出光群可选择图17a至图17d中的不同形式。例如，图16b中的出光群g1～出光群g4采用图17a的形式，将光线朝第二出光方向b2偏折，而出光群g5～出光群g6采用图17d的形式，将光线朝第四出光方向b4偏折。因此，不同出光群提供的单一方向偏折光的方向相异，显示装置于画面不同位置将光线调整为不同的光强度方向，以提供不同的视觉感受。
图18a及图18b为出光群产生如图8出光方式的不同实施例示意图。参考图18a及图18b，当调整面板以多向偏折形态作为第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层243的位置像素不点亮或设定暗或全黑。如图18a所示，对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，以及对应侧面252ba、侧面252bb的位置不点亮，而对应侧面252aa、侧面252bb的位置点亮，将光线朝第一出光方向b1及第二出光方向b2偏折。
应理解，在其他实施例，可选择将出光群中未设置第三电极层243的四个侧面中任三个侧面的位置点亮，使各出光群将显示模块产生的光线导向三个预定出光方向，借此实现将光线向多向偏折出射。进一步而言，若选择将出光群中未设置第三电极层的四个侧面的位置皆点亮，使各出光群将显示模块产生的光线导向四个预定出光方向，借此亦可实现将光线向多向偏折出射。如图18b所示，除了对应设有第三电极层243的侧面的位置不点亮，而对应侧面252aa、侧面252ab、侧面252ba、侧面252bb的位置皆为点亮，将光线朝四个预定出光方向(b1,b2,b3,b4)偏折。
图19a及图19b为出光群产生如图10a出光方式的实施例示意图。参考图19a，当调整面板以散射形态作为第一使能状态时，显示模块于对应第三电极层的位置点亮。于一实施例，如图19a所示，将对应部分第三电极层243的位置点亮，例如设有第三电极层243的侧面252ca及侧面252cb的位置点亮，其余位置不点亮，使对应侧面252ca及侧面252cb范围内的第一介质内部形成如透镜的等效屈光结构，将光线以散射形态出射。
于另一实施例，如图19b所示，对应设有第三电极层243的侧面252ca、侧面252cb、侧面252da、侧面252db的位置皆点亮，而未设置第三电极层243的四个侧面的位置不点亮，将光线以散射形态出射。相较于前一实施例，增加在侧面252da及侧面252db的位置点亮可提高散射光线在第三出光方向及第四出光方向的亮度。
图20a为第二使能状态的另一实施例示意图。图20a示出准直形态作为第二使能状态。如图20a所示，第一电极层241设置于第一基板210上，第二电极层242设置于第二基板220上，第三电极层243设置于部分多面体结构的表面。当调整面板20于第二使能状态时，第一基板210与第二基板220之间不具有电压差，例如，调整第一电极层241、第二电极层242以及第三电极层243皆为关态(off)。准直光线沿传播方向a穿透调整面板20。
图20b为出光群产生如图20a出光方式的实施例示意图。参考图20b，当调整面板于图20a示出的第二使能状态时，显示模块于对应出光群的每一侧面皆点亮，将光线朝传播方向出射。
在前述实施例中，显示装置可通过调整面板中电极层形成电压差，搭配于特定位置不点亮，使出射光线具有特定的形态。在其他实施例中，亦可不采用不点亮的操作。请参考图21。图21为调整面板20产生不同形态光线的示意图。如图21所示，显示模块于对应调整面板的每一位置皆点亮。此时每一子像素对应具有不同的出射形态。例如，准直光线通过对应第一电极层241的位置以多向偏折形态出射，而通过对应第三电极层243的位置则以散射形态出射。借此每一子像素可具有不同形态的出光。
图22为调整面板20具有多面体结构的介质的显示装置的另一实施例示意图。如图22所示，依显示需求，在多面体结构的表面未设置第三电极层(243，参考图21)。第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。第一电极层241例如为条状电极，第二电极层242例如为平面电极。第一电极层241分布涵盖第一介质231与第二介质232，各第一电极层241之间可采适当绝缘避免信号干扰。
因此，准直光线通过对应第一电极层241的位置可以多向偏折形态出射。当搭配下方显示模块(未示出)于特定位置不点亮，可使准直光线通过对应第一电极层241的位置可以单向偏折形态出射。此外，当操作第一电极层241与第二电极层242使第一基板210与第二基板220之间不具有电压差，准直光线通过调整面板20以准直形态出射。因此，调整面板20可以单向偏折形态或多向偏折形态作为第一使能状态，以准直形态作为第二使能状态。
需补充的是，取消部分电极层时，出光群的范围可相应调整。以图22的实施例为例，多面体结构的表面未设置第三电极层。当预定出光方向包含第一出光方向、第二出光方向、第三出光方向、第四出光方向，并以金字塔体作为多面体结构。单一金字塔体的四个侧面可将光线分别导引至上述四个不同的出光方向。此时可以单一多面体结构的四个侧面作为出光群。
在另一实施例，采用三角柱体作为多面体结构。单一三角柱体的两个侧面可将光线分别导引至上述四个不同的出光方向的其中两个，另外两个出光方向可由棱线排列方向相异的另一三角柱体来导引。此时可以棱线排列方向相异的两个多面体结构的四个侧面作为出光群。
图23为调整面板20具有多面体结构的介质的显示装置的另一实施例示意图。如图23所示，第一基板210接收来自显示模块的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第二基板220则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。介质层230中包括有第一介质231及第二介质232，在本实施例中为介质层230中填充有第一介质231及第二介质232。第二介质232与第一介质231彼此交错，其中第二介质232包含多个多面体结构。多面体结构的底面设置接近第一基板210。第三电极层243设置于部分多面体结构的表面。
图24为显示画面的示意图。如图24所示，显示画面呈现风景中有太阳及水面，阳光在水面上产生反射光。于图24的显示画面可应用本发明的技术，例如，反射光位置为第一区z1，太阳所在位置为第二区z2，显示画面其余部分为第三区z3。在第一区z1操作于单向偏折形态，自第一区z1出射光线光强度朝向特定方向。在第二区z2操作于散射形态，自第二区z2出射光线于各方向具有较均匀的光强度分布，使不同位置的观察者对于第二区z2的画面的亮度感受较为一致。在第三区z3操作于准直形态，自第三区z3出射光线维持显示模块的出光方向。提供至电极层的电压信号可依时序设定各区所需的电压差，使各区出射光线呈现不同的形态。借此提供更生动的显示画面以改善显示品质。
图25a为显示装置1的另一实施例示意图。如图25a所示，显示装置1包含显示模块10及设置于显示模块10上的调整面板20。显示模块10包含背光源130及显示面板110，显示面板110位于背光源130与调整面板20之间。背光源130朝传播方向a发射准直光线通过显示面板110后抵达调整面板20。当调整面板20于第一使能状态时，调整面板20内部形成等效屈光结构，使通过等效屈光结构的光线沿偏离传播方向a的预定出光方向b出射。
图25b为显示装置1具有背光源130的一实施例示意图。如图25b所示，调整面板20设置于显示模块10上。在图25a及图25b的实施例，显示模块10为非自发光显示模块，包含显示面板110及背光源130。显示面板110中具有液晶层114及多个子像素112。举例而言，子像素112中标示代号r,g,b是指产生不同色光的区域。调整面板20包含第一基板210、第二基板220、介质层230、第一电极层241，以及第二电极层242。第二基板220与第一基板210相对设置。背光源130例如可采用micro-led或μ-led作为光源。
在图25b的实施例，第二基板220较第一基板210设置接近显示面板110。第二基板220接收来自显示模块110的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第一基板210则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。介质层230中包括有第一介质231及第二介质232，在本实施例中为介质层230中填充有第一介质231及第二介质232。第二介质232与第一介质231彼此交错，其中第二介质232包含多个多面体结构250。多面体结构250的底面设置接近第一基板210。此外，第一电极层241、第二电极层242、第三电极层243的设置方式已如前述，在此不另赘述。
图26为显示装置1的调整面板20的另一实施例示意图。如图26所示，调整面板20设置于显示模块10上。在图26的实施例，显示模块10为自发光显示面板，具有多个子像素112。举例而言，子像素112中标示代号r,g,b是指产生不同色光的区域。调整面板20包含第一基板210、第二基板220、介质层230、第一电极层241，以及第二电极层242。第二基板220与第一基板210相对设置。第二基板220接收来自显示模块10的准直光线，即位于调整面板20的入光侧，第一基板210则位于调整面板20的出光侧。
介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。在图26的实施例，介质层230中包括填充于两基板间的第一介质231。第一介质231例如为具有双折射性质的材料，例如液晶。第一介质231的折射率可由电压控制，换言之，第一介质231的折射率为电压的函数。
如图26所示，第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。请参考图26及图27。
图27为对应图26的电极分布示意图。如图27所示，第一电极层241与第二电极层242包含多个呈条状的电极。第一电极层241的电极沿平行调整面板侧边的第一设置方向d1延伸，并设置沿垂直第一设置方向d1间隔分布。第二电极层242的电极沿平行调整面板侧边的第二设置方向d2延伸，并设置沿垂直第二设置方向d2间隔分布。第一设置方向d1垂直于第二设置方向d2。
另外，第二电极层242包含对应等效屈光结构的每一屈光单元的多个电极组260(参考图26)。以图27的实施例为例，第二电极层242中每四个条状电极的范围内可产生一个屈光单元，故以第二电极层242中每四个条状电极作为一电极组。如图26及图27所示，每一电极组260包含中心电极262以及相对的二边缘电极(261l,261r)。中心电极262具有至少二调整电极(262l,262r)。二边缘电极(261l,261r)分别位于中心电极262的两侧。如图26所示，子像素112的宽度w1大致等于电极组的宽度w3。
参考图26及图27，于一实施例，边缘电极(261l及/或261r)的宽度w4可大于调整电极(262l及/或262r)的宽度w5。边缘电极宽度较大，可作为相邻电极组间的共用电极，例如图27的第二电极层242中，相邻电极组间的边缘电极(如261r)可共同作为前一电极组的边缘电极以及次一电极组的边缘电极。
在其他实施例，边缘电极的宽度w4可与调整电极的宽度w5相等。例如，将图27的第二电极层242中的每一边缘电极分为两个宽度较小且分离的边缘电极，如此一来，每一电极组具有独立的四个电极，相邻电极组间的边缘电极彼此分离。
图28为第一使能状态的实施例示意图。图28对应图26中的调整面板20。在图28中的第一电极层241与第二电极层242是对应图27中aa线的放大剖视图。图28示出单向偏折形态作为第一使能状态。如图28所示，第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上。当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。通过电场分布变化改变液晶分子的排列。例如，部分液晶分子变为直立状态，而部分液晶分子变为倾斜状态。此时根据电场分布于介质层中形成等效屈光结构改变准直光线路径。
具体而言，第一介质231的折射率可由电压控制。以填充液晶作为介质层的第一介质231而言，液晶分子排列的秩序与第一介质231的折射率有关。换言之，改变液晶分子的排列状态则可改变第一介质231的折射率。当第一基板210与第二基板220之间未具有电压差时，光线通过第一介质231不同位置感受的折射率相同。当调整面板20于第一使能状态时，例如，每一电极组260中的二调整电极(262l,262r)具有不同电压值且二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，调整电极262r与第一电极层241的电压值相同。因此，每一电极组260对应的范围内形成多个不同电压差，以控制液晶分子具有不同排列方向。第一介质231根据电场分布产生具有折射率梯度分布的折射界面，例如使液晶分子转向以堆叠、连接或其他组合方式形成的类曲面。换言之，折射界面位于第一介质231内部。于第一使能状态时，折射界面产生并形成等效屈光结构。
如图28所示，每一电极组260对应的范围内具有一屈光单元30。等效屈光结构的每一屈光单元30具有峰部32，其位置在朝第二基板220投影方向上离开二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c。各电极组260对应的屈光单元30的峰部32偏移位置大致相同。屈光单元30中接近峰部32的一侧(例如接近边缘电极261r的一侧)较为陡直，另一侧自边缘电极(例如边缘电极261l)跨过二调整电极(262l,262r)形成倾斜面34。
整体而言，在图28的实施例，于第一介质231内部建立折射界面所形成的等效屈光结构提供如棱镜的效果，将来自显示模块的光线朝单一出光方向偏折。如图28所示，预定出光方向包含第一出光方向b1。当调整面板20于第一使能状态时，准直光线e通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的第一出光方向b1出射。借此调整面板20对应每一电极组260的位置可将光线朝单一方向偏折出射。
图29为第一使能状态的另一实施例示意图。图29是示出多向偏折形态作为第一使能状态的另一实施例。与前述实施例的差异在于，在图28，每一电极组260的位置将显示模块产生的光线导向同一种预定出光方向，借此实现将光线向单一方向偏折出射。在图29，每一电极组形成的屈光单元不尽相同，使每一电极组的位置提供的偏折光的方向也不尽相同。
如图29所示，当调整面板于第一使能状态时，例如，电极组260a中的二调整电极(262l,262r)具有不同电压值且二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，调整电极262r与第一电极层241的电压值相同。电极组260d中的二调整电极(262l,262r)具有不同电压值且二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，并将调整电极262l与第一电极层241的电压值设定为相同。因此，电极组260a控制液晶分子排列方式与电极组260d控制液晶分子排列方式不同。此时第一介质231根据电场分布产生具有折射率梯度分布的折射界面以形成等效屈光结构。
如图29所示，每一电极组对应的范围内具有一屈光单元30。等效屈光结构的每一屈光单元30具有峰部32，其位置在朝第二基板220投影方向上离开二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c。各电极组对应的屈光单元30的峰部32偏移位置不尽相同。例如，在电极组260a，屈光单元30的峰部32接近边缘电极261r的一侧，倾斜面34自边缘电极261l跨过二调整电极(262l,262r)而形成。在电极组260d，屈光单元30的峰部32接近边缘电极261l的一侧，倾斜面34自边缘电极261r跨过二调整电极(262l,262r)而形成。
如图29所示，预定出光方向包含第一出光方向b1与第二出光方向b2。当调整面板20于第一使能状态时，准直光线e通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的第一出光方向b1及第二出光方向b2出射。例如对应电极组260a及电极组260c的位置将光线导向第一出光方向b1，而对应电极组260b及电极组260d的位置将光线导向第二出光方向b2。借此调整面板20对应每一电极组的位置可将光线朝单一方向偏折出射，各电极组的位置将光线偏折的方向不尽相同。借此设计，显示装置于画面不同位置将光线调整为不同的光强度方向，以提供不同的视觉感受。
图30为第一使能状态的另一实施例示意图。图30是示出散射形态作为第一使能状态。如图30所示，当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。例如，电极组260中的二调整电极(262l,262r)具有相同电压值，二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，且二调整电极(262l,262r)与第一电极层241的电压值相同。
如前所述，第一介质231的折射率可由电压控制。当调整面板20于第一使能状态时，每一电极组260对应的范围内形成多个不同电压差，以控制液晶分子排列方式。此时第一介质231根据电场分布产生具有折射率梯度分布的折射界面以形成等效屈光结构改变准直光线路径。
如图30所示，每一电极组260对应的范围内具有一屈光单元30。等效屈光结构的每一屈光单元30具有峰部32，其位置在朝第二基板220投影方向上位于二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c上。各电极组260对应的屈光单元30的峰部32位置大致相同。
整体而言，在图30的实施例，于第一介质231内部建立折射界面所形成的等效屈光结构提供如透镜的效果，将来自显示模块的光线折射形成发散出光的形式。如图30所示，预定出光方向包含第一出光方向b1与第二出光方向b2。当调整面板于第一使能状态时，准直光线通过等效屈光结构并朝向第一出光方向b1、第二出光方向b2及传播方向a出射。借此调整面板对20应每一电极组260的位置可将光线散射出光。
应理解，前述将光线朝向第一出光方向b1、第二出光方向b2及传播方向a出射仅为举例说明散射形态出射的光线包含预定出光方向以外的不同方向，并不以传播方向为限。通过散射形态的操作方式，使各方向具有较均匀的光强度分布。
需补充的是，前述电极组中以二边缘电极以及具二调整电极的中心电极为示例，但电极的数量并不以此为限。例如，可增加每一电极组中的中心电极数量以提高控制折射界面的精准度，可进一步改善出光效果。例如，形成如棱镜形式(参考图28)的屈光单元30，使陡直面36实质上与第二基板220表面垂直，并且使峰部32形状趋近于尖角。此外，每一电极组260中各电极的宽度及彼此的间距可进一步调整，以提高控制折射界面的精准度。
另外，承前述讨论，在其他实施例，可选择在同一电极组中通过增加电极的数量以形成多个屈光单元。例如形成多个透镜形式，在此情形，峰部32的位置将不以落在边缘电极(261l,261r)之间的中心线c为限。
另外，承前述讨论，在其他实施例亦可视需求将电极组的电极数量减为三个，例如，电极组的中心电极仅保留一个调整电极而形成三个电极所组成的电极组。以图28的等效屈光结构为例，所需形成的屈光单元30将峰部32偏向接近边缘电极261r的一侧，当调整电极减少为一个时，调整电极的位置可离开二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c并设置接近边缘电极261r。因此，在调整面板20的特定位置可以布署具有三个电极的电极组以提供如图28所示的屈光单元30。
图31为第二使能状态的另一实施例示意图。图31示出准直形态作为第二使能状态。如图31所示，第一电极层241设置于第一基板210上，第二电极层242设置于第二基板220上。当调整面板20于第二使能状态时，第一基板210与第二基板220之间不具有电压差，例如，调整第二电极层242每一电极组260的各电极与第一电极层241的电压值相同。准直光线e沿传播方向a穿透调整面板20。
由图28至图31的实施例可知，显示装置可通过调整面板20中电极层形成/不形成电压差，以切换出射光线具有不同的形态(例如单向偏折、散射、准直)。借此提供光强度方向的不同改变方式。
图32a为模拟出光的一范例。如图32a所示，在第一基板210和第二基板220之间建立折射界面以形成等效屈光结构。等效屈光结构的每一屈光单元30具有倾斜面34，倾斜面34与第二基板220表面具有倾角θ。准直光线e实质自传播方向a朝倾斜面34倾斜方向的一侧(例如远离陡直面)偏折。预定出光方向b与第一基板210表面具有夹角ψ。如图32a所示，准直光线e朝向预定出光方向b出射，预定出光方向b与第一基板210表面具有夹角ψ。
此外，第一介质的折射率可由电压控制。折射界面可以于第一介质内部产生(如图28实施例所示)。预定出光方向与第一基板210表面的夹角随倾角θ增加而增加。例如，第一介质的折射率为1.725，第一基板210和第二基板220的折射率为1.5。当倾角θ角度增加，夹角ψ随之增加。倾角θ角度范围介于10至60度，夹角ψ具有对应前述角度范围的夹角范围介于0至40度。
另外，折射界面可以沿第一介质与第二介质的交界产生(如图5实施例所示)。例如，第一介质具有随电压差改变的第一折射率值及第二折射率值。预定出光方向与第一基板210表面的夹角ψ随着倾角θ与第一折射率和第二折射率值的差值改变有不同变化。前述第一折射率和第二折射率的差值范围介于0至0.225。例如，第一介质接近入光侧，第二介质接近出光侧。第一介质的折射率介于1.5至1.725，第二介质的折射率、第一基板和第二基板的折射率为1.5。倾角θ具有第一角度范围介于10至60度，夹角ψ具有对应第一角度范围的夹角范围介于0至40度。
详言之，在第一角度范围，当倾角θ角度增加，第一介质的折射率与第二介质的折射率不同时(例如第一介质的折射率变为1.725)，夹角ψ角度随之增加。此外，在第一角度范围，当倾角θ角度固定，第一介质的折射率增加，夹角ψ角度亦随之增加。换言之，在第一角度范围，预定出光方向与第一基板210表面的夹角ψ随倾角θ与折射率差值的增加而增加。
另外，同样以第一介质接近入光侧，第二介质接近出光侧。第一介质的折射率介于1.5至1.725，第二介质的折射率、第一基板210和第二基板220的折射率为1.5。倾角θ具有第二角度范围介于67.5至75度，夹角ψ具有对应第二角度范围的夹角范围介于40至75度。
详言之，在第二角度范围，当倾角θ角度增加，第一介质的折射率与第二介质的折射率不同时，夹角ψ角度随之减少。此外，在第二角度范围，当倾角θ角度固定，第一介质的折射率增加，夹角ψ角度亦随之减少。换言之，在第二角度范围，预定出光方向与第一基板210表面的夹角ψ随倾角θ与折射率差值的增加而减少。
图32b为采图32a所示等效屈光结构的出光结果。如图32a所示，等效屈光结构的每一屈光单元30具有倾斜面34及陡直面36，在此实施例，陡直面36略微倾斜，倾斜程度小于倾斜面34，亦即，陡直面36与第二基板220表面所夹角度较倾斜面34与第二基板220表面所夹角度大。此外，倾斜面34及陡直面36连接处形成圆角。
在图32b，纵轴为光强度，横轴为视角。需注意的是，此处视角为预定出光方向与第一基板法线的夹角。如图32b所示，准直光线偏折出光，大部分的光强度集中分布在约-60度，其他角度的光强度明显低于前者。若以0度位置为界，部分的光线可能因陡直面略微倾斜而在另一侧，约80度的位置出射。另外，部分光线可能因倾斜面及陡直面连接处形成圆角而在约-68度及约-7度出射。
图33a为模拟出光的另一范例；图33b为采图33a所示等效屈光结构的出光结果。随控制折射界面的精准度提高，可改善出光效果。如图33a所示，等效屈光结构的每一屈光单元30具有倾斜面34及陡直面36，在此实施例，陡直面36较前一实施例具有更小倾斜程度。此外，倾斜面34及陡直面36连接处形成尖角。
在图33b，纵轴为光强度，横轴为视角。如图33b所示，准直光线偏折出光，大部分的光强度集中分布在约-60度，其他角度的光强度明显低于前者。若以0度位置为界，出射光线几乎分布于视角小于0度的一侧。另外，部分光线在约-55度及约-35度出射，其光强度与-60度位置出光的光强度差距较前一实施例更为显著。借此可将光线导向特定出光方向，可实现调整光强度方向的效果。
图34为介质层230具有不同调整区的示意图。例如，介质层230分隔具有多个调整区(j1～j5)。调整区对应每一子像素，且至少部分的调整区具有不同的屈光程度。图34是以图33a示出模拟的折射界面为例。如图34所示，将介质层230划分成调整区j1、调整区j2、调整区j3、调整区j4，以及调整区j5。
调整区j1及调整区j4例如可接收通过产生红光的子像素的准直光线，调整区j2及调整区j5例如可接收通过产生绿光的子像素的准直光线，而调整区j3例如可接收通过产生蓝光的子像素的准直光线。例如，设定调整区j1、调整区j2、调整区j3之间的屈光程度彼此不同，而调整区j1的屈光程度与调整区j4的屈光程度相同，调整区j2的屈光程度与调整区j5的屈光程度相同。以形成如棱镜的等效屈光结构而言，不同屈光程度即是指将光线偏折的角度大小不同。另外，以形成如透镜的等效屈光结构而言，不同屈光程度即是指将光线散射程度不同。
图35为介质层230具有不同调整区的一实施例示意图。图35是以图2中的调整面板为例。如图35所示，介质层230具有第一介质231与第二介质232，并将介质层230分隔具有调整区j1、调整区j2、调整区j3，分别接收通过不同子像素的准直光线。各调整区之间例如以隔板(图未示)隔开。隔板优选地为可透光。调整区j1、调整区j2、调整区j3之间的屈光程度可设定为彼此不同。
举例而言，第一介质231的折射率可由电压控制，而第二介质232的折射率为固定值。在调整区j1，第一介质231和第二介质232的折射率差值为dna，在调整区j2，第一介质231和第二介质232的折射率差值为dnb，在调整区j3，第一介质231和第二介质232的折射率差值为dnc。各调整区折射率差值不同(dna≠dnb≠dnc)。以单向偏折形态而言，调整面板20除了可以将光线朝单一方向偏折出射，还可利用各调整区折射率差值不同进一步控制偏折的程度。借此提高多种光强度方向调整效果。
图36为介质层230具有不同调整区的另一实施例示意图。图36是以图26中的调整面板20为例。如图36所示，介质层230具有第一介质231，并将介质层230分隔具有调整区j1、调整区j2、调整区j3、调整区j4，分别接收通过不同子像素的准直光线。各调整区大小例如可与电极组260的范围对应。各调整区之间例如以隔板隔开。隔板优选地为可透光。调整区j1、调整区j2、调整区j3、调整区j4之间的屈光程度可设定为彼此不同。
举例而言，第一介质231的折射率可由电压控制。每一电极组260对应的范围内形成多个不同电压差，以控制液晶分子具有不同排列方向。此外，在各调整区中所形成的电压差分布彼此不同，使各调整区中液晶分子的排列有差异。以单向偏折形态为例，在调整区j1所形成屈光单元的倾斜面的倾斜程度与调整区j2、调整区j3所形成屈光单元的倾斜面的倾斜程度不同，以进一步控制偏折的程度。借此提高多种光强度方向调整效果。
图37为显示装置的调整面板20的另一实施例示意图。如图37所示，第一基板210接收来自显示模块的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第二基板220则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。介质层230中包括填充于两基板间的第一介质231。第一介质231例如为具有双折射性质的材料，例如液晶。
图38为显示装置1具有背光源130的另一实施例示意图。如图38所示，调整面板20设置于显示模块10上。在图38的实施例，显示模块10为非自发光显示模块，包含显示面板110及背光源130。显示面板110中具有液晶层114及多个子像素112。举例而言，子像素112中标示代号r,g,b是指产生不同色光的区域。调整面板20包含第一基板210、第二基板220、介质层230、第一电极层241，以及第二电极层242。第二基板220与第一基板210相对设置。背光源130例如可采用micro-led或μ-led作为光源。
在图38的实施例，第二基板220较第一基板210设置接近显示面板110。第二基板220接收来自显示模块10的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第一基板210则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。介质层230中包括填充于两基板间的第一介质231。此外，第二电极层242包含多个电极组260的内容已如前述，在此不另赘述。
图39为显示装置1的调整面板20的另一实施例示意图。如图39所示，调整面板20设置于显示模块10上。在图39的实施例，显示模块10为自发光显示面板，具有多个子像素112。举例而言，子像素112中标示代号r,g,b是指产生不同色光的区域。调整面板20包含第一基板210、第二基板220、介质层230、第一电极层241，以及第二电极层242。第二基板220与第一基板210相对设置。第二基板220接收来自显示模块10的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第一基板210则位于调整面板20的出光侧。
介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。在图39的实施例，介质层230中包括填充于两基板间的第一介质231及第二介质232。第一介质231与第二介质232分别为具有不同极性及折射率的第一流体及第二流体。例如，第一流体为油，第二流体为水溶液。第一流体与第二流体实质上不互溶。如图39所示，第一流体与第二流体之间具有接触界面234。
如图39所示，第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。在此实施例，第一电极层241与第二电极层242包含多个呈条状的电极，其分布与图27所示类似。第一电极层241的电极彼此平行并间隔分布。第二电极层242的电极设置方向与第一电极层241的电极方向垂直，亦采彼此平行并间隔分布。与图27的差异在于，第二电极层242的边缘电极(261l,261r)的宽度与调整电极(262l,262r)的宽度大致相等。每一电极组260具有独立的四个电极，相邻电极组260间的边缘电极彼此分离。
类似地，第二电极层242包含对应等效屈光结构的每一屈光单元的多个电极组260。以图39的实施例为例，第二电极层242中每四个条状电极的范围内可产生一个屈光单元，故以第二电极层242中每四个条状电极作为一电极组260。介质层230依据电极组260范围以挡墙270分隔为多个区域。挡墙270例如为可透光材质。如图39所示，每一电极组260包含中心电极262以及相对的二边缘电极(261l,261r)。中心电极262具有至少二调整电极(262l,262r)。二边缘电极(261l,261r)分别位于中心电极262的两侧。如图39所示，子像素112的宽度w1大致等于电极组260的宽度w3。
图40为第一使能状态的实施例示意图。图40是对应图39中的调整面板20。图40是示出单向偏折形态作为第一使能状态。如图40所示，第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上。当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。通过电场分布变化改变接触界面的形状。例如，接触界面由平坦状变成倾斜状。
具体而言，接触界面的形状可由电压控制。当第一基板210与第二基板220之间未具有电压差时，接触界面为平坦状表面，此时接触界面于不同位置的法线方向实质相同，不改变准直光线行进方向。当调整面板20于第一使能状态时，例如，每一电极组260中的二调整电极(262l,262r)具有不同电压值且二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，调整电极262l与第一电极层241的电压值相同。
因此，每一电极组260对应的范围内形成多个不同电压差，以控制第一介质231的湿润性而改变接触角，并利用第二介质232推挤第一介质231以维持接触界面形成为特定形状(例如具有倾斜面34)。此时在第一介质231与第二介质232的交界建立折射界面，接触界面的法线方向改变，而改变光线路径。换言之，在第一流体与第二流体之间具有作为折射界面的接触界面。于第一使能状态时，折射界面根据电场分布改变形状而形成等效屈光结构。
如图40所示，每一电极组260对应的范围内具有一屈光单元30。等效屈光结构的每一屈光单元30具有峰部32，其位置在朝第二基板220投影方向上离开二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c。各电极组260对应的屈光单元30的峰部32偏移位置大致相同。屈光单元30中接近峰部32的一侧(例如接近边缘电极261l的一侧)较为陡直，另一侧自边缘电极(例如边缘电极261r)跨过二调整电极形成倾斜面34。
整体而言，在图40的实施例，折射界面所形成的等效屈光结构提供如棱镜的效果，将来自显示模块的光线朝单一出光方向偏折。如图40所示，预定出光方向包含第二出光方向b2。当调整面板20于第一使能状态时，准直光线e通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的第二出光方向b2出射。借此调整面板20对应每一电极组260的位置可将光线朝单一方向偏折出射。
在其他实施例，第一介质231变动后折射率优选地大于第二介质232的折射率。亦即，在接近调整面板20入光侧的介质具有较大折射率，使光线先通过折射率较大的介质，借此增加光线出射后偏离传播方向的程度，但不以此为限。
图41为第一使能状态的另一实施例示意图。图41是示出多向偏折形态作为第一使能状态的另一实施例。与前述实施例的差异在于，在图40，每一电极组的位置将显示模块产生的光线导向同一种预定出光方向，借此实现将光线向单一方向偏折出射。在图41，每一电极组形成的屈光单元不尽相同，使每一电极组的位置提供的偏折光的方向也不尽相同。
如图41所示，当调整面板20于第一使能状态时，例如，电极组260a中的二调整电极(262l,262r)具有不同电压值且二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，调整电极261l与第一电极层241的电压值相同。电极组260c中的二调整电极(262l,262r)具有不同电压值且二边缘电极(261l,261r)具有不同电压值，调整电极262r与第一电极层241的电压值相同。因此，电极组260a控制接触界面的形状与电极组260c控制接触界面的形状不同。折射界面根据电场分布改变形状而形成等效屈光结构。
如图41所示，每一电极组对应的范围内具有一屈光单元30。等效屈光结构的每一屈光单元30具有峰部32，其位置在朝第二基板220投影方向上离开二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c。各电极组对应的屈光单元30的峰部32偏移位置不尽相同。例如，在电极组260a，屈光单元30的峰部32接近边缘电极261l的一侧，倾斜面34自边缘电极261r跨过二调整电极(262l,262r)而形成。在电极组260c，屈光单元30的峰部32接近边缘电极261r的一侧，倾斜面34自边缘电极261l跨过二调整电极(262l,262r)而形成。
如图41所示，预定出光方向包含第一出光方向b1与第二出光方向b2。当调整面板20于第一使能状态时，准直光线e通过等效屈光结构并沿偏离传播方向的第一出光方向b1及第二出光方向b2出射。例如对应电极组260a及电极组260b的位置将光线导向第二出光方向b2，而对应电极组260c及电极组260d的位置将光线导向第一出光方向b1。借此调整面板20对应每一电极组的位置可将光线朝单一方向偏折出射，各电极组的位置将光线偏折的方向不尽相同。借此设计，显示装置于画面不同位置将光线调整为不同的光强度方向，以提供不同的视觉感受。
图42为第一使能状态的另一实施例示意图。图42是示出散射形态作为第一使能状态。如图42所示，当调整面板20于第一使能状态时，第一基板210与第二基板220之间具有电压差而形成电场分布。例如，电极组260a中的二调整电极(262l,262r)具有相同电压值且与第一电极层241的电压值相同，二边缘电极(261l,261r)具有相同电压值且不等于二调整电极(262l,262r)的电压值。
如前所述，接触界面的形状可由电压控制。当调整面板20于第一使能状态时，每一电极组对应的范围内形成多个不同电压差，以控制第一介质231的湿润性而改变接触角，并利用第二介质232推挤第一介质231以维持接触界面形成为特定形状(例如具有弧曲面)。此时在第一介质231与第二介质232的交界建立折射界面，接触界面的法线方向改变，而改变光线路径。折射界面根据电场分布改变形状而形成等效屈光结构。
如图42所示，每一电极组260对应的范围内具有一屈光单元30。等效屈光结构的每一屈光单元30具有峰部32，其位置在朝第二基板220投影方向上位于二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c上。各电极组对应的屈光单元30的峰部32位置大致相同。
整体而言，在图42的实施例，折射界面所形成的等效屈光结构提供如透镜的效果，将来自显示模块的光线折射形成发散出光的形式。如图42所示，预定出光方向包含第一出光方向b1与第二出光方向b2。当调整面板20于第一使能状态时，准直光线e通过等效屈光结构并朝向第一出光方向b1、第二出光方向b2及传播方向a出射。借此调整面板20对应每一电极组260的位置可将光线散射出光。
应理解，前述将光线朝向第一出光方向、第二出光方向及传播方向出射仅为举例说明散射形态出射的光线包含预定出光方向以外的不同方向，并不以传播方向为限。通过散射形态的操作方式，使各方向具有较均匀的光强度分布。
需补充的是，前述电极组中以二边缘电极以及具二调整电极的中心电极为示例，但电极的数量并不以此为限。例如，可增加每一电极组中的中心电极数量以提高控制折射界面的精准度，可进一步改善出光效果。例如，形成如棱镜形式(参考图40)的屈光单元30，使陡直面36实质上与第二基板220表面垂直，并且使峰部32形状趋近于尖角。此外，每一电极组260中各电极的宽度及彼此的间距可进一步调整，以提高控制折射界面的精准度。
另外，承前述讨论，在其他实施例，可选择在同一电极组中通过增加电极的数量以形成多个屈光单元。例如形成多个透镜形式，在此情形，峰部32的位置将不以落在边缘电极(261l,261r)之间的中心线c为限。
另外，承前述讨论，在其他实施例亦可视需求将电极组的电极数量减为三个，例如，电极组的中心电极仅保留一个调整电极而形成三个电极所组成的电极组。以图40的等效屈光结构为例，所需形成的屈光单元30将峰部32偏向接近边缘电极261l的一侧，当调整电极减少为一个时，调整电极的位置可离开二边缘电极(261l,261r)之间的中心线c并设置接近边缘电极261l。因此，在调整面板的特定位置可以布署具有三个电极的电极组以提供如图40所示的屈光单元30。
图43为第二使能状态的另一实施例示意图。图43示出准直形态作为第二使能状态。如图43所示，第一电极层241设置于第一基板210上，第二电极层242设置于第二基板220上。当调整面板20于第二使能状态时，第一基板210与第二基板220之间不具有电压差，例如，调整第二电极层242每一电极组260的各电极与第一电极层241的电压值相同。准直光线e沿传播方向穿透调整面板20。
由图40至图43的实施例可知，显示装置可通过调整面板中电极层形成/不形成电压差，改变第一流体与第二流体间的接触界面的形状，以切换出射光线具有不同的形态(例如单向偏折、散射、准直)。借此提供光强度方向的不同改变方式。
图44为根据图39中的调整面板20示出介质层230具有不同调整区的示意图。图44是以图39中的调整面板20为例。如图44所示，介质层230具有第一介质231与第二介质232，并将介质层230分隔具有调整区j1、调整区j2、调整区j3、调整区j4，分别接收通过不同子像素的准直光线。各调整区大小例如可与电极组260的范围对应。各调整区之间可以挡墙作为调整区的边界。挡墙优选地为可透光。调整区j1、调整区j2、调整区j3、调整区j4之间的屈光程度可设定为彼此不同。
举例而言，第一介质231与第二介质232分别为具有不同极性及折射率的第一流体及第二流体。第一流体与第二流体之间具有接触界面。每一电极组260对应的范围内形成多个不同电压差，利用电场分布变化改变接触界面的形状。此外，在各调整区中所形成的电压差分布彼此不同，使各调整区中接触界面的形状有差异。以单向偏折形态为例，在调整区j1所形成屈光单元的倾斜面的倾斜程度与调整区j2、调整区j3的倾斜面的倾斜程度不同以进一步控制偏折的程度。借此提高多种光强度方向调整效果。
图45为显示装置的调整面板20的另一实施例示意图。如图45所示，第一基板210接收来自显示模块的准直光线，即位于调整面板20的入光侧，第二基板220则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。第一电极层241设置于第一基板210上，而第二电极层242设置于第二基板220上且面对第一电极层241。介质层230中包括有第一介质231及第二介质232，在本实施例中为介质层230中填充有第一介质231及第二介质232。第一介质231与第二介质232分别为具有不同极性及折射率的第一流体及第二流体，两者实质上不互溶。
图46为显示装置1具有背光源130的另一实施例示意图。如图46所示，调整面板20设置于显示模块10上。在图46的实施例，显示模块10为非自发光显示模块，包含显示面板110及背光源130。显示面板110中具有液晶层114及多个子像素112。举例而言，子像素112中标示代号r,g,b是指产生不同色光的区域。调整面板20包含第一基板210、第二基板220、介质层230、第一电极层241，以及第二电极层242。第二基板220与第一基板210相对设置。背光源130例如可采用micro-led或μ-led作为光源。
在图46的实施例，第二基板220较第一基板210设置接近显示面板110。第二基板220接收来自显示模块10的准直光线e，即位于调整面板20的入光侧，第一基板210则位于调整面板20的出光侧。介质层230设置于第一基板210与第二基板220之间。介质层230中包括有第一介质231及第二介质232，在本实施例中为介质层230中填充有第一介质231及第二介质232。此外，第二电极层242包含多个电极组的内容已如前述，在此不另赘述。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。