TWI431569B - 顯示裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置，特別是一種可在二個顯示狀態間切換之顯示裝置。

習知廣告用之看板通常係手寫或張貼海報，其一次僅能顯示一種圖案。此作法之優點為成本較低，但是其缺點為如要變更圖案，則必須擦掉重寫或是更換另一張海報，無法隨意切換圖案畫面。較先進之作法是利用一液晶顯示器直接作為一看板，此作法之優點是該液晶顯示器可以顯示任何圖案，且可隨意切換畫面；然而其缺點為，該液晶顯示器顯示時需持續施加電壓以保持顯示畫面，會耗費較多電力。

因此，有必要提供一創新且具進步性之顯示裝置，以解決上述問題。

本發明係提供一種顯示裝置，其包括一第一顯示元件、一第一電壓輸入元件、一第二顯示元件及一第二電壓輸入元件。該第一顯示元件具有一顯示區，用以顯示一底圖案。該第一電壓輸入元件電性連接至該第一顯示元件，用以輸入一第一電壓至該第一顯示元件以改變該底圖案。該第二顯示元件位於該第一顯示元件上，用以配合該底圖案而顯示一顏色圖案。該第二電壓輸入元件電性連接至該第二顯示元件，用以輸入一第二電壓至該第二顯示元件，而改變該顏色圖案。在本發明中，如要變更圖案或顏色，僅需輸入小電壓即可隨意切換，因此，該顯示裝置使用電池即可長時間的運作，符合環保節能的需求趨勢。

圖1顯示本發明顯示裝置之第一實施例之剖視示意圖，其中該顯示裝置係為第一狀態。該顯示裝置1包括一第一顯示元件10、一第一電壓輸入元件12、一第二顯示元件11及一第二電壓輸入元件13。

該第一顯示元件10具有一顯示區，用以顯示一底圖案。在本實施例中，該第一顯示元件10係為一低電源顯示器(Low Power Display)，例如一雙穩態顯示器(Bistable Display)。較佳地，該第一顯示元件10係為一電子紙。以俯視觀之，該底圖案係為黑白圖案，其具有複數個黑畫素101及複數個白畫素102。

第一電壓輸入元件12電性連接至該第一顯示元件10，用以輸入一第一電壓至該第一顯示元件10以改變該底圖案之顯示。

該第二顯示元件11係位於該第一顯示元件10上，用以配合該底圖案而顯示一顏色圖案。在本實施例中，該顏色圖案係為除了黑白以外之單一顏色。較佳地，該第二顯示元件11係利用一黏膠層黏附於該第一顯示元件10上。在本實施例中，該第二顯示元件11係為一膽固醇液晶顯示元件，其包括一上銦錫氧化物(ITO)膜片111、一下銦錫氧化物(ITO)膜片112、一膽固醇液晶層113、一上基板114及一下基板115。

該膽固醇液晶層113係夾設於該上ITO膜片111及該下ITO膜片112之間。該上基板114係位於該上ITO膜片111之上，該下基板115係位於該下ITO膜片112之下。亦即，該上ITO膜片111及該下ITO膜片112係夾設於該上基板114及該下基板115之間。在本實施例中，該上基板114及該下基板115之材質係為塑膠或玻璃。較佳地，該上基板114及該下基板115係為可撓曲基板。

該第二電壓輸入元件13電性連接至該第二顯示元件11，用以輸入一第二電壓至該第二顯示元件11，而改變該顏色圖案。

該顯示裝置1之作動方式如下。參考圖1，該顯示裝置1係為第一狀態，此時該膽固醇液晶層113係為平面狀態(Planar State)。當入射光線(包含一第一入射光21及一第二入射光22)射入該第二顯示元件11後，部份該第一入射光21會穿過該上基板114及該上ITO膜片111而被該膽固醇液晶層113反射成一第一反射光23；另一部份該第一入射光21則穿過該第二顯示元件11而被該第一顯示元件10之該等黑畫素101所吸收。若該膽固醇液晶具選擇紅色波長反射的特性，此時該第一反射光23即顯示為紅色光。可以理解的是，如果該膽固醇液晶層113之材質或特性改變，該第一反射光23則可以變成其他顏色之光。

部份該第二入射光22會穿過該上基板114及該上ITO膜片111而被該膽固醇液晶層113反射；另一部份該第二入射光22則穿過該第二顯示元件11而被該等白畫素102所反射。此時，上述二個反射光線合併成一第二反射光24，且其係顯示為白色光。參考圖2，在此狀態下，以俯視觀之，該顯示裝置1之顯示區內具有一顏色圖案，其包括一紅色部份25及一白色部份26。該紅色部份25係由對應該等黑畫素101之該第一反射光23所構成。該白色部份26係由對應該等白畫素102之該第二反射光24所構成。

如果不輸入任何電壓，該顯示裝置1之顯示區內可以一直維持該顏色圖案。然而，如果輸入電壓，該顯示裝置1之顯示區之該顏色圖案可以被改變如下所述。

參考圖3，該顯示裝置1係為第二狀態。當該第一電壓輸入元件12輸入一第一電壓至該第一顯示元件10後，該底圖案可以被改變。亦即圖3之黑畫素101及白畫素102之位置可能與圖1之黑畫素101及白畫素102之位置不同。同時，該第二電壓輸入元件13輸入一第二電壓至該第二顯示元件11後，該顏色圖案可以被改變。

此時該膽固醇液晶層113係為焦點圓錐狀態(Focal Conic State)，該第二顯示元件11呈現透明狀態，直接呈現該第一顯示元件10之該底圖案。詳言之，當入射光線(包含該第一入射光21及該第二入射光22)穿過該第二顯示元件11後，該第一入射光21會被該膽固醇液晶層113散射且完全被該等黑畫素101所吸收，從而以俯視觀之係顯示為黑色。該第二入射光22則穿過該第二顯示元件11而被該等白畫素102所反射成該第二反射光24，且其係顯示為白色光。參考圖4，在此狀態下，以俯視觀之，該顯示裝置1之顯示區內具有一圖案，其包括一黑色部份27及一白色部份28。該黑色部份27係對應該等黑畫素101。該白色部份28係由對應該等白畫素102之該第二反射光24所構成。

接著，如果該第一電壓輸入元件12再輸入一第一電壓至該第一顯示元件10，且該第二電壓輸入元件13再輸入一第二電壓至該第二顯示元件11，則該顯示裝置1可再被切換回第一狀態。因此，藉由重複地輸入電壓，該顯示裝置1可在該第一狀態及該第二狀態間互相切換。

本發明之優點為，如要變更圖案，僅需輸入小電壓即可隨意切換；如要變更顏色由黑白為紅白時，也僅需輸入小電壓切換即可。在本實施例中，因第一顯示元件10及第二顯示元件11均具備雙穩態顯示的特性，當切換完成後，無需再施加電壓，即能長時間保持顯示的畫面，完全不消耗電力。因此，該顯示裝置1使用電池即可長時間的運作，符合環保節能的需求趨勢。

圖5顯示本發明顯示裝置之第二實施例之剖視示意圖，其中該顯示裝置係為第一狀態。該顯示裝置3包括一第一顯示元件30、一第一電壓輸入元件32、一第二顯示元件31及一第二電壓輸入元件33。

該第一顯示元件30具有一顯示區，用以顯示一底圖案。在本實施例中，該第一顯示元件30係為一低電源顯示器，例如一雙穩態顯示器。較佳地，該第一顯示元件30係為一電子紙。以俯視觀之，該底圖案係為黑白圖案，其具有複數個黑畫素301及複數個白畫素302。

第一電壓輸入元件32電性連接至該第一顯示元件30，用以輸入一第一電壓至該第一顯示元件30以改變該底圖案之顯示。

該第二顯示元件31係位於該第一顯示元件30上，用以配合該底圖案而顯示一顏色圖案。在本實施例中，該顏色圖案係為除了黑白以外之單一顏色。較佳地，該第二顯示元件31係利用一黏膠層黏附於該第一顯示元件30上。在本實施例中，該第二顯示元件31係為一電濕潤顯示元件(EWD)，其包括一上銦錫氧化物(ITO)膜片311、一下銦錫氧化物(ITO)膜片312、一電極313、一透明液體314(例如水)、一具色彩之導電液體315(例如內含顏色粒子之油)、複數個絕緣隔板316、一上基板317及一下基板318。

該上ITO膜片311、該下ITO膜片312及該複數個絕緣隔板316形成一容置空間，該電極313、該透明液體314及該具色彩之導電液體315係位於該容置空間內。該上基板317係位於該上ITO膜片311之上，該下基板318係位於該下ITO膜片312之下。亦即，該上ITO膜片311及該下ITO膜片312係夾設於該上基板317及該下基板318之間。在本實施例中，該上基板317及該下基板318之材質係為塑膠或玻璃。較佳地，該上基板317及該下基板318係為可撓曲基板。

該第二電壓輸入元件33電性連接至該第二顯示元件31，用以輸入一第二電壓至該第二顯示元件31，而改變該顏色圖案。

該顯示裝置3之作動方式如下。參考圖5，該顯示裝置3係為第一狀態，此時該電極313係為關(Off)狀態，使得該具色彩之導電液體315係大致上平鋪於該容置空間底部，而遮住該黑畫素301及該白畫素302。當入射光線(包含一第一入射光41及一第二入射光42)射入該第二顯示元件31後，該第一入射光41穿過該第二顯示元件31而被該第一顯示元件30之該等黑畫素301所吸收，從而以俯視觀之係顯示為黑色。

部份該第二入射光42會穿過該上基板317及該上ITO膜片311及該具色彩之導電液體315，此時原白色光會被部份吸收而成為單一色光，繼而穿過該第二顯示元件31而被該等白畫素302所反射。若此時該具色彩之導電液體315具紅光穿透特性，該第二反射光44將顯示為紅色。

在此狀態下，以俯視觀之，該顯示裝置3之顯示區內具有一顏色圖案，其包括一黑色部份及一紅色部份。該黑色部份係對應該等黑畫素301。該紅色部份係由對應該等白畫素302之該第二反射光44所構成。如果不輸入任何電壓，該顯示裝置3之顯示區內可以一直維持該顏色圖案。然而，如果輸入電壓，該顯示裝置3之顯示區之該顏色圖案可以被改變如下所述。

參考圖6，該顯示裝置3係為第二狀態。當該第一電壓輸入元件32輸入一第一電壓至該第一顯示元件30後，該底圖案可以被改變。亦即圖5之黑畫素301及白畫素302之位置可能與圖6之黑畫素301及白畫素302之位置不同。同時，該第二電壓輸入元件33輸入一第二電壓至該第二顯示元件31後，該顏色圖案可以被改變。

此時，該電極313係為開(On)狀態，以改變該具色彩之導電液體315之表面張力，使得該具色彩之導電液體315向該電極313集中，而不遮住該白畫素302。該第二顯示元件31呈現透明狀態，直接呈現該第一顯示元件30之該底圖案。詳言之，當入射光線(包含該第一入射光41及該第二入射光42)穿過該第二顯示元件31後，該第一入射光41會穿過該透明液體314，且完全被該等黑畫素301所吸收，從而以俯視觀之係顯示為黑色。該第二入射光42會穿過該透明液體314而被該等白畫素302所反射成該第二反射光44，且其係顯示為白色光。

在此狀態下，以俯視觀之，該顯示裝置3之顯示區內具有一圖案，其包括一黑色部份及一白色部份。該黑色部份係對應該等黑畫素301。該白色部份係由對應該等白畫素302之該第二反射光44所構成。接著，如果該第一電壓輸入元件32再輸入一第一電壓至該第一顯示元件30，且該第二電壓輸入元件33再輸入一第二電壓至該第二顯示元件31，則該顯示裝置3可再被切換回第一狀態。因此，藉由重複地輸入電壓，該顯示裝置3可在該第一狀態及該第二狀態間互相切換。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1．．．本發明顯示裝置之第一實施例

3．．．本發明顯示裝置之第二實施例

10．．．第一顯示元件

11．．．第二顯示元件

12．．．第一電壓輸入元件

13．．．第二電壓輸入元件

21．．．第一入射光

22．．．第二入射光

23．．．第一反射光

24．．．第二反射光

25．．．紅色部份

26．．．白色部份

27．．．黑色部份

28．．．白色部份

30．．．第一顯示元件

31．．．第二顯示元件

32．．．第一電壓輸入元件

33．．．第二電壓輸入元件

41．．．第一入射光

42．．．第二入射光

44．．．第二反射光

101．．．黑畫素

102．．．白畫素

111．．．上銦錫氧化物(ITO)膜片

112．．．下銦錫氧化物(ITO)膜片

113．．．膽固醇液晶層

114．．．上基板

115．．．下基板

301．．．黑畫素

302．．．白畫素

311．．．上銦錫氧化物(ITO)膜片

312．．．下銦錫氧化物(ITO)膜片

313．．．電極

314．．．透明液體

315．．．具色彩之導電液體

316．．．絕緣隔板

317．．．上基板

318．．．下基板

圖1顯示本發明顯示裝置之第一實施例之剖視示意圖，其中該顯示裝置係為第一狀態；

圖2顯示本發明顯示裝置之第一實施例之俯視示意圖，其中該顯示裝置係為第一狀態；

圖3顯示本發明顯示裝置之第一實施例之剖視示意圖，其中該顯示裝置係為第二狀態；

圖4顯示本發明顯示裝置之第一實施例之俯視示意圖，其中該顯示裝置係為第二狀態；

圖5顯示本發明顯示裝置之第二實施例之剖視示意圖，其中該顯示裝置係為第一狀態；及

圖6顯示本發明顯示裝置之第二實施例之剖視示意圖，其中該顯示裝置係為第二狀態。

1．．．本發明顯示裝置之第一實施例

10．．．第一顯示元件

11．．．第二顯示元件

12．．．第一電壓輸入元件

13．．．第二電壓輸入元件

21．．．第一入射光

22．．．第二入射光

23．．．第一反射光

24．．．第二反射光

101．．．黑畫素

102．．．白畫素

111．．．上銦錫氧化物(ITO)膜片

112．．．下銦錫氧化物(ITO)膜片

113．．．膽固醇液晶層

114．．．上基板

115．．．下基板

Claims (17)

1. 一種顯示裝置，包括：一第一顯示元件，具有一顯示區，用以顯示一底圖案；一第一電壓輸入元件，電性連接至該第一顯示元件，用以輸入一第一電壓至該第一顯示元件以改變該底圖案；一第二顯示元件，位於該第一顯示元件上，用以配合該底圖案而顯示一顏色圖案；及一第二電壓輸入元件，電性連接至該第二顯示元件，用以輸入一第二電壓至該第二顯示元件，而改變該顏色圖案。
2. 如請求項1之顯示裝置，其中該第一顯示元件係為一低電源顯示器(Low Power Display)
3. 如請求項2之顯示裝置，其中該第一顯示元件係為一雙穩態顯示器(Bistable Display)。
4. 如請求項3之顯示裝置，其中該第一顯示元件係為一電子紙。
5. 如請求項1之顯示裝置，其中該底圖案係為黑白圖案，其具有複數個黑畫素及複數個白畫素，該等黑畫素係吸收來自該第二顯示元件之光線，該等白畫素係反射來自該第二顯示元件之光線。
6. 如請求項1之顯示裝置，其中該第二顯示元件係為一膽固醇液晶顯示元件，其包括一上銦錫氧化物(ITO)膜片、一下銦錫氧化物(ITO)膜片、一膽固醇液晶層、一上基板及一下基板，該膽固醇液晶層係夾設於該上ITO膜片及該下ITO膜片之間，該上基板係位於該上ITO膜片之上，該下基板係位於該下ITO膜片之下。
7. 如請求項6之顯示裝置，其中該上基板及該下基板之材質係為塑膠或玻璃。
8. 如請求項6之顯示裝置，其中該上基板及該下基板係為可撓曲基板。
9. 如請求項1之顯示裝置，其中該第二顯示元件係為一電濕潤顯示元件(EWD)，其包括一上銦錫氧化物(ITO)膜片、一下銦錫氧化物(ITO)膜片、一電極、一透明液體、一具色彩之導電液體、複數個絕緣隔板、一上基板及一下基板，該上ITO膜片、該下ITO膜片及該複數個絕緣隔板形成一容置空間，該電極、該透明液體及該具色彩之導電液體係位於該容置空間內，該上基板係位於該上ITO膜片之上，該下基板係位於該下ITO膜片之下。
10. 如請求項9之顯示裝置，其中該上基板及該下基板之材質係為塑膠或玻璃。
11. 如請求項9之顯示裝置，其中該上基板及該下基板係為可撓曲基板。
12. 如請求項1之顯示裝置，其中該第二顯示元件係利用一黏膠層黏附於該第一顯示元件上。
13. 如請求項1之顯示裝置，其中該顏色圖案係為除了黑白以外之單一顏色。
14. 如請求項1之顯示裝置，其中該第二顯示元件係接收一入射光線，該入射光線包括一第一入射光及一第二入射光，該第二顯示元件係在一第一狀態及一第二狀態之間切換；當該第一狀態時，該第二顯示元件反射部份該第一入射光，該第二入射光穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收，而顯示該底圖案及該顏色圖案；當該第二狀態時，該入射光線全部穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收而顯示該底圖案。
15. 如請求項5之顯示裝置，其中該第二顯示元件係接收一入射光線，該入射光線包括一第一入射光及一第二入射光，該第一入射光係對應該等黑畫素，該第二入射光係對應該等白畫素；該第二顯示元件係在一第一狀態及一第二狀態之間切換；當該第一狀態時，該第二顯示元件反射部份該第一入射光，該第二入射光穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收，而顯示該底圖案及該顏色圖案；當該第二狀態時，該入射光線全部穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收而顯示該底圖案。
16. 如請求項1之顯示裝置，其中該第二顯示元件係接收一入射光線，該入射光線包括一第一入射光及一第二入射光，該第二顯示元件係在一第一狀態及一第二狀態之間切換；當該第一狀態時，該第二顯示元件吸收部份該第一入射光而成為單一色光，該第二入射光穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收，而顯示該底圖案及該顏色圖案；當該第二狀態時，該入射光線全部穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收而顯示該底圖案。
17. 如請求項5之顯示裝置，其中該第二顯示元件係接收一入射光線，該入射光線包括一第一入射光及一第二入射光，該第一入射光係對應該等黑畫素，該第二入射光係對應該等白畫素；該第二顯示元件係在一第一狀態及一第二狀態之間切換；當該第一狀態時，該第一入射光穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件吸收，部份該第二入射光被該第二顯示元件吸收而成為單一色光後被該第一顯示元件反射，而顯示該底圖案及該顏色圖案；當該第二狀態時，該入射光線全部穿過該第二顯示元件後被該第一顯示元件反射或吸收而顯示該底圖案。