TWI444740B - 影像顯示系統 - Google Patents

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Description

影像顯示系統
本發明係有關於一種平面顯示器技術，特別是有關於一種高亮度高解析的全彩電泳顯示(electrophoretic display,EPD)裝置。
由於厚度薄、重量輕、及低耗電的特色，平面顯示裝置取代了陰極射線管(cathode ray tube,CRT)顯示裝置而廣泛使用於電子設備中，例如手提電腦、個人數位助理(PDA)、電子書(electronic books)、投影機、及手機等。上述平面顯示裝置包括：液晶顯示(liquid crystal display,LCD)裝置、有機發光顯示(organic light-emitting display,OLED)裝置及電泳顯示(electrophoretic display,EPD)裝置。
在上述的平面顯示裝置之中，雖然液晶顯示(liquid crystal display,LCD)裝置及電泳顯示(EPD)裝置皆屬於非自發光(non self-emissive)型顯示裝置，但相較於液晶顯示裝置，電泳顯示裝置具有低耗電、可撓性(flexibility)佳及可讀性(readability)佳的優點而被應用於類紙式(paper-like)顯示器，例如電子書。
在一習知全彩電泳顯示(EPD)技術中，係採用一單色顯示(monochrome display)的電泳層(例如，具有含電荷的黑色粒子及白色粒子)搭配彩色濾光片，使光線經由彩色濾光片將紅光、綠光及藍光傳送至對應的畫素區。然而，上述顯示裝置中，由於2/3的光線被彩色濾光片所吸收，而使全彩顯示裝置的亮度僅為單色顯示裝置的1/3。再者，每一畫素需要三個次畫素(即，紅色、綠色及藍色次畫素)，因而降低顯示裝置的解析度。
因此，有必要尋求一種新的顯示裝置結構，其可提升顯示器本身的亮度及解析度。
本發明一實施例提供一種影像顯示系統，包括：一顯示裝置，其具有一畫素單元陣列，且每一畫素單元由一第一次畫素及一相鄰的第二次畫素所構成。第一次畫素包括複數第一帶電荷有色粒子及複數第二帶電荷有色粒子，用以接收未通過濾光片的一光源。第二次畫素包括複數第三帶電荷有色粒子及複數第四帶電荷有色粒子，用以接收該光源。第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子總共具有至少三種顏色。
本發明另一實施例提供一種影像顯示系統，包括：一顯示裝置，具有一畫素單元陣列，且每一畫素單元由單一次畫素所構成。次畫素包括複數第一帶電荷有色粒子、複數第二帶電荷有色粒子及複數第三帶電荷有色粒子，用以接收未通過濾光片的一光源，其中第一、第二、第三帶電荷有色粒子具有彼此不同的顏色。
以下說明本發明實施例之製作與使用。然而，可輕易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。
以下說明本發明實施例之影像顯示系統。請參照第1圖，其繪示出根據本發明實施例之影像顯示系統中顯示裝置100平面示意圖。在本實施例中，顯示裝置100可為一全彩電泳顯示裝置，其具有由複數畫素單元200a所構成的一畫素單元陣列200。
請參照第2A及2B圖，其中第2A圖係繪示出第1圖中一實施例之畫素單元200a的平面示意圖，而第2B圖係繪示出第2A圖中畫素單元200a的剖面示意圖。在本實施例中，特別的是畫素單元陣列200中每一畫素單元200a由一第一次畫素300a及與其相鄰的一第二次畫素300b所構成。需注意的是第2A圖中係以具有上視輪廓為矩形的畫素單元200a作為範例說明，然而每一畫素單元200a亦可具有其他上視輪廓，例如三角形、六邊形等。每一畫素單元200a包括：一第一基板301、一第二基板302、及形成於第一基板301與第二基板302之間的複數電泳顯示(EPD)層310，其中第一及第二次畫素300a及300b係分別對應一電泳顯示層310。第一基板301可由玻璃、石英、塑膠或其他軟性材料所構成，其可為透明或非透明；第二基板302亦可由玻璃、石英、塑膠或其他軟性材料所構成，其為透明。
在本實施例中，電泳顯示層310可包括溶劑、液體、或空氣以及位於其內的帶電荷有色粒子，其中帶電荷有色粒子係用以接收未通過濾光片的光源L。亦即，顯示裝置100中並無彩色濾光片的存在。舉例來說，對應於第一次畫素300a的電泳顯示層310內具有複數第一帶電荷有色粒子312及複數第二帶電荷有色粒子314，而對應於第二次畫素300b的電泳顯示層310內具有複數第三帶電荷有色粒子316及複數第四帶電荷有色粒子318，用以接收光源L。在一實施例中，第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316及318可分別含有染料(dye)或顏料(pigment)，且總共具有至少三種顏色。舉例來說，第一帶電荷有色粒子312的顏色相同於第三帶電荷有色粒子316的顏色且不同於第四帶電荷有色粒子318的顏色，而第二帶電荷有色粒子314的顏色不同於第三及第四帶電荷有色粒子316及318的顏色。再者，第一帶電荷有色粒子312、第二帶電荷有色粒子314或第四帶電荷有色粒子318的顏色包括：紅色、綠色、或藍色、或是紅色、綠色及藍色的補色，例如洋紅(magenta)色、青(cyan)色或黃色。舉例來說，第一及第三帶電荷有色粒子312及316為藍色，第二帶電荷有色粒子314為紅色而第四帶電荷有色粒子318為綠色。在其他實施例中，第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316及318可具有彼此不同的顏色。舉例來說，第一帶電荷有色粒子312為紅色，第二帶電荷有色粒子314為藍色，第三帶電荷有色粒子316為綠色，而第四帶電荷有色粒子318為洋紅色、青色或黃色、黑色。另外，第一及第二帶電荷有色粒子312及314可具有相同或不同的極性，而第三及第四帶電荷有色粒子316及318可具有相同或不同的極性。舉例而言，第一帶電荷有色粒子312的極性為正，而第二帶電荷有色粒子314的極性為負。再者，第三帶電荷有色粒子316的極性為正，而第四帶電荷有色粒子318的極性為負，另外，不同顏色的帶電荷有色粒子312、314、316、318亦可具有不同的電荷量。
一反射層303設置於第一基板301與電泳顯示層310之間，用以將通過電泳顯示層310的光源L反射至畫素單元200a外側。反射層303可為金屬或其他習用的反射材料。
一阻隔壁(spacer)304形成於第一基板301與第二基板302之間用以隔開畫素單元陣列200中的每一畫素單元200a，並隔開每一畫素單元200a中位於第一次畫素300a及第二次畫素300b內的電泳顯示層310，如第2B圖所示。再者，在第二基板302上形成複數遮光層305覆蓋阻隔壁304及部分的電泳顯示層310，以在第一次畫素300a及第二次畫素300b的電泳顯示層310內定義出顯示區(即未被遮光層305覆蓋的區域)及粒子儲存(reservoir)區(即，電泳顯示層310中被遮光層305所覆蓋的區域)。舉例來說，遮光層305設置於第一次畫素300a兩相對側及第二次畫素300b的兩相對側，如第2A圖所示。第一基板301上方的粒子儲存區內設有電極307a及307b，其分別位於對應的次畫素的兩相對側。在一實施例中，可在電極307a及307b分別施加正電壓及負電壓，使得電泳顯示層310內不同顏色的帶電荷有色粒子完全聚集於對應的粒子儲存區或自對應的粒子儲存區傳送全部或些許的帶電荷有色粒子至顯示區。
舉例來說，第一及第三帶電荷有色粒子312及316為藍色，第二帶電荷有色粒子314為紅色，而第四帶電荷有色粒子318為綠色。當畫素單元200a操作於亮態(white status)時，則第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316及318全部位於對應的粒子儲存區內。當畫素單元200a操作於暗態(dark status)時，則第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316及318可全部位於對應的顯示區內。當畫素單元200a操作於紅色顯示，第一次畫素300a的第一帶電荷有色粒子312可全部位於對應的粒子儲存區內，而第二帶電荷有色粒子314可全部位於對應的顯示區內。再者，第二次畫素300b的第三及第四帶電荷有色粒子316及318可全部位於對應的顯示區內。而畫素單元200a操作於綠色及藍色顯示的方法則可相似於顯示紅色的方法。另外，若畫素單元200a要顯示灰階或三主色以外的顏色，則可控制每一次畫素內帶電荷有色粒子在顯示區及粒子儲存區的比例。如此一來，每一畫素單元200a都能達到全彩顯示而無需透過彩色濾光片。
根據上述實施例，由於每一畫素單元無需透過彩色濾光片來達到全彩顯示，因此，相較於習知具有彩色濾光片的顯示裝置而言可具有較高的亮度，同時降低製造成本。再者，由於每一畫素只需要二個次畫素，因此相較於習知三個次畫素構成一畫素的顯示裝置而言可具有較高的解析度。
請參照第3A及3B圖，其中第3A圖係繪示出第1圖中另一實施例之畫素單元200a的平面示意圖，而第3B圖係繪示出第3A圖中畫素單元200a的剖面示意圖，其中相同於第2A及2B圖中的部件係使用相同的標號並省略其說明。在本實施例中，特別的是畫素單元陣列200中每一畫素單元200a僅由一次畫素400a所構成。同樣地，需注意的是第3A圖中係以具有上視輪廓為矩形的畫素單元200a作為範例說明，然而每一畫素單元200a亦可具有其他上視輪廓，例如三角形、六邊形等。
在一實施例中，次畫素400a的電泳顯示層310內具有複數第一帶電荷有色粒子312、複數第二帶電荷有色粒子314及複數第三帶電荷有色粒子316’，用以接收未通過濾光片的光源L。第一、第二及第三帶電荷有色粒子312、314及316’可具有彼此不同的顏色。再者，第一帶電荷有色粒子312、第二帶電荷有色粒子314或第三帶電荷有色粒子316’的顏色包括：紅色、綠色、藍色、洋紅色、青色或黃色。舉例來說，第一帶電荷有色粒子312為紅色，第二帶電荷有色粒子314為綠色而第三帶電荷有色粒子316’為藍色。在另一實施例中，次畫素400a的電泳顯示層310內更包括複數第四帶電荷有色粒子318，其具有不同於第一、第二及第三帶電荷有色粒子312、314及316’的顏色且包括：紅色、綠色、藍色、洋紅色、青色或黃色。同樣地，第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316’及318可具有相同或不同的極性。
在本實施例中，遮光層305設置於阻隔壁304上方並覆蓋部分的電泳顯示層310，以在次畫素400a的電泳顯示層310內定義出顯示區及粒子儲存區。舉例來說，遮光層305設置於矩形次畫素400a的四個邊緣，如第3A圖所示。在其他實施例中，遮光層305設置於矩形次畫素400a的三個邊緣、四個頂角或三個頂角，取決於所需的粒子儲存區數量。不同顏色的帶電荷有色粒子通常具有各自的粒子儲存區。
再者，在一實施例中，當畫素單元200a操作於亮態時，則第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316’及318全部位於對應的粒子儲存區內。當畫素單元200a操作於暗態，則第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子312、314、316’及318可全部位於對應的顯示區內。當畫素單元200操作於其他顯示，例如紅色，紅色的帶電荷有色粒子或是可以混出紅色的帶電荷有色粒子可位於顯示區內，而其他帶電荷有色粒子可位於對應的粒子儲存區內。另外，若畫素單元200a要顯示灰階，則可控制次畫素400a內帶電荷有色粒子在顯示區及粒子儲存區的比例。如此一來，每一畫素單元200a亦可達到全彩顯示而無需透過彩色濾光片。
根據上述實施例，顯示裝置可具有高亮度，同時降低製造成本的優點。再者，由於每一畫素只需要單一次畫素，因此可進一步提升解析度。
第4圖係繪示出根據本發明另一實施例之影像顯示系統方塊示意圖，其可實施於平面顯示器(flat panel display,FPD)400或電子裝置600，例如：投影機、電子書、筆記型電腦、手機、數位相機、個人數位助理(personal digital assistant,PDA)、桌上型電腦、電視機、車用顯示器、或攜帶型DVD播放器。根據本發明之顯示裝置100可設置於平面顯示器400，而平面顯示器400可為電泳顯示器。在其他實施例中，顯示裝置100可設置於電子裝置600。如第4圖所示，電子裝置600包括：平面顯示器400及輸入單元500。輸入單元500係耦接至平面顯示器400，用以提供輸入信號(例如，影像信號)至平面顯示器400，使平面顯示器400顯示影像。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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。
100‧‧‧顯示裝置
200‧‧‧畫素陣列
200a‧‧‧畫素單元
300a、300b、400a‧‧‧次畫素
301‧‧‧第一基板
302‧‧‧第二基板
303‧‧‧反射層
304‧‧‧阻隔壁
305‧‧‧遮光層
307a、307b‧‧‧電極
310‧‧‧電泳顯示層
312‧‧‧第一帶電荷有色粒子
314‧‧‧第二帶電荷有色粒子
316、316’‧‧‧第三帶電荷有色粒子
318‧‧‧第四帶電荷有色粒子
400‧‧‧平面顯示器
500‧‧‧輸入單元
600‧‧‧電子裝置
L‧‧‧光源
第1圖係繪示出根據本發明實施例之影像顯示系統中顯示裝置平面示意圖；
第2A圖係繪示出第1圖中一實施例之畫素單元平面示意圖；
第2B圖係繪示出第2A圖中畫素單元剖面示意圖；
第3A圖係繪示出第1圖中另一實施例之畫素單元平面示意圖；
第3B圖係繪示出第3A圖中畫素單元剖面示意圖；
第4圖係繪示出根據本發明另一實施例之影像顯示系統方塊示意圖。
200a‧‧‧畫素單元
300a、300b‧‧‧次畫素
301‧‧‧第一基板
302‧‧‧第二基板
303‧‧‧反射層
304‧‧‧阻隔壁
305‧‧‧遮光層
307a、307b‧‧‧電極
310‧‧‧電泳顯示層
312‧‧‧第一帶電荷有色粒子
314‧‧‧第二帶電荷有色粒子
316‧‧‧第三帶電荷有色粒子
318‧‧‧第四帶電荷有色粒子
L‧‧‧光源

Claims (8)

  1. 一種影像顯示系統，包括：一顯示裝置，具有一畫素單元陣列，且每一畫素單元由一第一次畫素及一相鄰的第二次畫素所構成；其中該第一次畫素包括複數第一帶電荷有色粒子及複數第二帶電荷有色粒子，用以接收未通過濾光片的一光源，且該第二次畫素包括複數第三帶電荷有色粒子及複數第四帶電荷有色粒子，用以接收該光源；其中該第一及該第二次畫素分別具有一電泳顯示層，且該等第一、第二、第三、及第四帶電荷有色粒子位於該對應的電泳顯示層內；其中該等第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子總共具有三種顏色，且該等第一帶電荷有色粒子的顏色相同於該等第三帶電荷有色粒子的顏色且不同於該等第四帶電荷有色粒子的顏色，而該等第二帶電荷有色粒子的顏色不同於該等第三及第四帶電荷有色粒子的顏色，且其中控制該等第一帶電荷有色粒子的一電極與控制該等第三帶電荷有色粒子的一電極不相鄰。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該等第一、第二或第四帶電荷有色粒子的顏色包括：紅色、綠色、藍色、洋紅色、青色或黃色。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該電泳顯示層包括溶劑、液體或空氣。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像顯示系統，其中該顯示裝置更包括一反射層，設置於該電泳顯示層下方， 以反射該光源。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，其中該等第一、第二、第三及第四帶電荷有色粒子分別含有染料或顏料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示系統，更包括：一平面顯示器，包括該顯示裝置；以及一輸入單元，耦接至該平面顯示器，用以提供輸入信號至該平面顯示器，使該平面顯示器顯示影像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之影像顯示系統，其中該影像顯示系統包括一具有該平面顯示器的電子裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示系統，其中該電子裝置包括：一投影機、一電子書、一筆記型電腦、一手機、一數位相機、一個人數位助理、一桌上型電腦、一電視機、一車用顯示器、或一攜帶型DVD播放器。
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