TWI484277B - 可切換彩色模式與黑白模式之電泳顯示裝置 - Google Patents

Description

可切換彩色模式與黑白模式之電泳顯示裝置

本發明是有關於一種電泳顯示裝置，且特別是有關於一種可切換彩色模式與黑白模式的電泳顯示裝置。

一般的電泳顯示器僅能呈現黑白畫面，無法呈現多彩的影像。為了讓電泳顯示器能夠呈現彩色影像，有許多研究者嘗試在電泳顯示器加入彩色濾光片。不過，彩色濾光片中的顏料大約會吸收三分之二的入射光強度，而使電泳顯示器的視覺亮度大幅降低。此外，這樣的電泳顯示器只能呈現彩色影像，不能切換彩色模式與黑白模式。因此，目前亟需一種嶄新的電泳顯示裝置，期能克服上述問題。

本發明之一目的係提供一種電泳顯示裝置，俾能切換彩色模式與黑白模式。本發明之另一目的係提供一種彩色的電泳顯示裝置，其不包含彩色濾光片。此電泳顯示裝置包含一電泳顯示面板、一導光板、一光源、一分光元件以及一透鏡元件。電泳顯示面板具有一顯示面，顯示面包含一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素。導光板具有一入光側以及一出光面，導光板位於顯示面之一側，且出光面面向顯示面。光源用以發射一光線，光線經由入光側及出光面投射向顯示面。分光元件位於導光板與電泳顯示面板之間，用以將投射向顯示面之光線分成一第一光 束、一第二光束以及一第三光束。第一、第二及第三光束具有不同的波長，且分別投射向不同的方向。透鏡元件位於分光元件與電泳顯示面板之間，用以將第一、第二及第三光束分別引導至第一、第二及第三子畫素。當開啟光源時，電泳顯示裝置為彩色模式，當關閉光源時，電泳顯示裝置為黑白模式。

在一實施方式中，分光元件包含複數三角棱柱(triangular prism)，且每一個三角棱柱的稜線彼此平行。

在一實施方式中，分光元件包含一繞射光柵(diffraction grating)，且繞射光柵接觸出光面。

在一實施方式中，透鏡元件具有第一表面以及第二表面，第二表面相對於第一表面，第一表面面向分光元件，且透鏡元件包含多數第一柱狀透鏡、多數第二柱狀透鏡以及多數第三柱狀透鏡。這些第一柱狀透鏡平行地配置於第一表面。這些第二柱狀透鏡以及這些第三柱狀透鏡，平行地配置於第二表面。每一個第二柱狀透鏡的厚度大於每一個第三柱狀透鏡的厚度，且每一個第二柱狀透鏡與每一個第三柱狀透鏡交替排列。

在一實施方式中，每一個第一柱狀透鏡毗鄰這些第一柱狀透鏡的其中一者，且每一個第二柱狀透鏡毗鄰這些第三柱狀透鏡的其中一者。

在一實施方式中，每一個第一柱狀透鏡的寬度大於每一個第二柱狀透鏡的寬度，且每一個第二柱狀透鏡位於兩相鄰之第一柱狀透鏡的毗鄰處。

在一實施方式中，每一個第一柱狀透鏡的曲率半徑大 於每一個第二柱狀透鏡的曲率半徑。

在一實施方式中，每一個第二柱狀透鏡的曲率半徑不同於每一個第三柱狀透鏡的曲率半徑。

在一實施方式中，透鏡元件為一非球面透鏡陣列(aspherical lens array)。

在一實施方式中，上述電泳顯示裝置更包含一透鏡配置於光源與入光側之間。

在一實施方式中，分光元件包含一第一折射光柵陣列(refraction grating array)以及一第二折射光柵陣列。第一折射光柵陣列具有複數第一稜柱，這些第一稜柱的稜線平行第一方向，且這些第一稜柱以一第一節距(pitch)排列。第二折射光柵陣列具有複數第二稜柱，這些第二稜柱的稜線平行第二方向，且這些第二稜柱以一第二節距排列。第一折射光柵陣列與第二折射光柵陣列間存在一間隙，且第一方向不平行第二方向。

在一實施方式中，第一節距不等於第二節距。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。

在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能 夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。

第1A圖繪示本發明一實施方式之電泳顯示裝置100的剖面示意圖。電泳顯示裝置100的其中一個特徵是具有兩種顯示模式，即彩色模式與黑白模式。具體言之，電泳顯示裝置100可由彩色顯示模式轉變為黑白顯示模式，以及可由黑白顯示模式轉變為彩色顯示模式。如第1A圖所示，電泳顯示裝置100包含一電泳顯示面板110、一準直導光板120、一光源130、一分光元件140以及一透鏡元件160。

電泳顯示面板110具有顯示面112，且顯示面112包含第一子畫素112R、第二子畫素112G以及第三子畫素112B。電泳顯示面板110可例如為微杯式電泳顯示面板或微膠囊式電泳顯示面板；但電泳顯示面板110不包含習知技術的染料型或顏料型的彩色濾光片。當電泳顯示面板110欲顯示彩色畫面時，是利用適當的光學元件來分離光線中不同波長的光線，並將不同波長的光線引導到適當的子畫素，而讓原本不具色彩的畫素或子畫素能夠呈現出色彩，下文將更詳細敘述。在第1A圖中，第一子畫素112R可例如為紅色子畫素，其因接受紅色光照射而能夠呈現紅色。第二子畫素112G可例如為綠色子畫素，其因接受綠色光照射而能夠呈現綠色。第三子畫素112B可例如為藍色子畫素，其因接受藍色光照射而能夠呈現藍色。

準直導光板(collimated light guide)120具有一入光側 122以及一出光面124。準直導光板120位於電泳顯示面板110的顯示面112之一側，且出光面124面向顯示面112。準直導光板120可將由出光面124發射出的光線L的方向控制在大致垂直於出光面124的方向上。在一實施方式中，由出光面124發射出的光線L與出光面124的法線之間所形成的夾角為小於約10度。準直導光板120是允許可見光穿透的。

光源130用以發射一光線，且所發出的光線經由入光側122進入準直導光板120內，然後再經由出光面124投射向顯示面112。在一實施方式中，光源130包含紅色發光二極體、綠色發光二極體以及藍色發光二極體。紅色發光二極體發出主波長(principal wavelength)為約600 nm至約700 nm的光線，綠色發光二極體發出主波長為約500 nm至約600 nm的光線，藍色發光二極體發出主波長為約380 nm至約480 nm的光線。本文中，「主波長」是指一光頻譜中具有最大強度的波長。在另一實施方式中，光源130為一白光雷射或二極體。

分光元件140位於導光板120與電泳顯示面板110之間，用以將由出光面124投射向顯示面112之光線L分成一第一光束150R、一第二光束150G以及一第三光束150B。第一、第二及第三光束150R、150G、150B具有不同的主波長，且分別投射向不同的方向。在一實施方式中，分光元件140包含複數三角棱柱142(triangular prism)，這些三角棱柱142設置於分光元件140面向顯示面112之表面上，且每一個三角棱柱142的稜線相互平行。詳言之， 因為光線L中包含至少三種不同波長的光線，這些不同波長的光線在三角棱柱142中具有不同的折射率，因此在通過三角棱柱142後，向不同的方向行進，而讓光線L分裂成第一、第二及第三光束150R、150G、150B。在一實施例中，第一、第二及第三光束150R、150G、150B分別為紅色光束、綠色光束及藍色光束。在一實施例中，三角棱柱142為非對稱的三角棱柱，其頂角的角度可例如為約70度至約100度。每一個三角棱柱142的寬度可例如為約0.5μm至約5μm。

透鏡元件160位於分光元件140與電泳顯示面板110之間，用以將第一、第二及第三光束150R、150G、150B分別引導向電泳顯示面板110的第一、第二及第三子畫素112R、112B、112B。如前文所述，電泳顯示面板110僅單純呈現黑色、白色以及單純的灰階。當具有特定顏色的第一、第二及第三光束150R、150G、150B照射向第一、第二及第三子畫素112R、112B、112B時，第一、第二及第三子畫素112R、112B、112B中的白色顏料粒子能夠反射入射的光束，而讓原本不具色彩的子畫素呈現色彩。因此，根據本發明揭露的電泳顯示裝置，可不需使用彩色濾光片，便能夠呈現彩色影像。更重要的是，當光源130開啟時，光源130所發出的光線經由以上敘述的光學路徑，而讓電泳顯示裝置100成為彩色顯示模式。反之，當關閉光源130時，由環境光所提供的反射光線並不會依照上述設計的光學路徑傳遞，所以電泳顯示裝置100是呈現原本的黑白顯示模式。因此，本發明之一特徵為，電泳顯示裝置 100是可切換彩色模式與黑白模式。

第1B圖繪示本發明一實施方式之透鏡元件160的立體示意圖，第1C圖繪示本發明一實施方式之透鏡元件160的剖面示意圖。如第1C圖所示，透鏡元件160具有第一表面160a以及第二表面160b，第一表面160a面向分光元件140，第二表面160b相對於第一表面160a。透鏡元件160包含多數第一柱狀透鏡161、多數第二柱狀透鏡162以及多數第三柱狀透鏡163。這些第一柱狀透鏡161平行地配置在第一表面160a上。這些第二柱狀透鏡162以及第三柱狀透鏡163，平行地配置於第二表面160b上。每一個第二柱狀透鏡162與每一個第三柱狀透鏡163是彼此交替排列。第二柱狀透鏡162的厚度T2大於第三柱狀透鏡163的厚度T3。

在一實施例中，第一表面160a上的這些第一柱狀透鏡161相互毗鄰連接，而且第二表面160b上的第二柱狀透鏡162毗鄰連接相鄰的第三柱狀透鏡163。

在另一實施例中，每一個第一柱狀透鏡161的寬度W1大於每一個第二柱狀透鏡162的寬度W2，而且每一個第二柱狀透鏡162是位於兩相鄰之第一柱狀透鏡161的毗鄰處。

在又一實施例中，每一個第一柱狀透鏡161的一曲率半徑R1大於每一個第二柱狀透鏡162的一曲率半徑R2。每一個第二柱狀透鏡162的曲率半徑R2不同於每一個第三柱狀透鏡163的曲率半徑R3。

在一實施方式中，如第1A圖所示，電泳顯示裝置100更包含一透鏡134。此透鏡134例如為一凸透鏡134配置 在光源130與入光側122之間，用以將光源130所發射的光線轉換為平行光束。

第2A圖繪示本發明另一實施方式之電泳顯示裝置100’的剖面示意圖。電泳顯示裝置100’包含電泳顯示面板110、準直導光板120、光源130、分光元件140’以及透鏡元件160’。本實施方式與第1A圖繪示的實施方式的主要差異在於分光元件140’和透鏡元件160’的型態不同。本實施方式之電泳顯示面板110、準直導光板120、光源130可與前文關於第1A圖的實施方式相同。

在第2A圖繪示的實施方式中，分光元件140’包含一繞射光柵(diffraction grating)144，而且繞射光柵144接觸出光面124。由出光面124發射出的光線包含不同波長的光線，這些不同波長的光線在通過繞射光柵144後，產生不同行進方向的第一、第二及第三光束150R、150G、150B。第一、第二及第三光束150R、150G、150B分別具有不同的主波長。另外，在本實施方式中，透鏡元件160’為一非球面透鏡陣列(aspherical lens array)，第2B圖繪示非球面透鏡陣列的立體示意圖。非球面透鏡陣列是由多數個非球面透鏡164所組成的陣列。非球面透鏡陣列將第一、第二及第三光束150R、150G、150B分別引導到對應的子畫素。

第3A圖繪示本發明一實施方式之分光元件140’的上視示意圖。分光元件140’至少包含第一折射光柵陣列(refraction grating array)170以及第二折射光柵陣列180，第一折射光柵陣列170與第二折射光柵陣列180之間存在間隙G。第一折射光柵陣列170具有複數第一稜柱171， 每一個第一稜柱171的稜線171T平行第一方向D1，且這些第一稜柱171是規則性排列，並且具有第一節距(pitch)P1。第二折射光柵陣列180具有複數第二稜柱182，每一個第二稜柱182的稜線182T平行第二方向D2，且這些第二稜柱是以第二節距P2平行排列。在此實施方式中，第一方向D1不平行第二方向D2。舉例而言，第一方向D1可垂直第二方向D2，如第3A圖所示。或者，第一方向D1與第二方向D2之間的夾角可例如為約5度至約85度，如第3B圖所示。在另一實施方式中，第一節距P1不等於第二節距P2。在某些實施方式中，由準直導光板120發射出的光線在通過分光元件140’後，雖然可以依據不同波長而分裂成為數個具有不同主波長的光束，但是卻可能伴隨發生旋轉扭曲的投射現象。利用上述第3A圖及第3B圖的實施方式，可以改善上述問題。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。

100、100’‧‧‧電泳顯示裝置

110‧‧‧電泳顯示面板

112‧‧‧顯示面

112R‧‧‧第一子畫素

112G‧‧‧第二子畫素

112B‧‧‧第三子畫素

120‧‧‧準直導光板

122‧‧‧入光側

124‧‧‧出光面

130‧‧‧光源

134‧‧‧凸透鏡

140、140’‧‧‧分光元件

142‧‧‧三角棱柱

144‧‧‧繞射光柵

150R‧‧‧第一光束

150G‧‧‧第二光束

150B‧‧‧第三光束

160、160’‧‧‧透鏡元件

160a‧‧‧第一表面

160b‧‧‧第二表面

161‧‧‧第一柱狀透鏡

162‧‧‧第二柱狀透鏡

163‧‧‧第三柱狀透鏡

164‧‧‧非球面透鏡

170‧‧‧第一折射光柵陣列

171‧‧‧第一稜柱

171T‧‧‧稜線

180‧‧‧第二折射光柵陣列

182‧‧‧第二稜柱

182T‧‧‧稜線

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

P1‧‧‧第一節距

P2‧‧‧第二節距

G‧‧‧間隙

L‧‧‧光線

T2、T3‧‧‧厚度

W1、W2‧‧‧寬度

R1、R2、R3‧‧‧曲率半徑

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1A圖繪示本發明一實施方式之電泳顯示裝置100的剖面示意圖。

第1B圖繪示本發明一實施方式之透鏡元件的立體示 意圖。

第1C圖繪示本發明一實施方式之透鏡元件160的剖面示意圖。

第2A圖繪示本發明另一實施方式之電泳顯示裝置的剖面示意圖。

第2B圖繪示本發明一實施方式之非球面透鏡陣列的立體示意圖

第3A圖繪示本發明一實施方式之分光元件的上視示 意圖。

第3B圖繪示本發明一實施方式之分光元件的上視示意圖

100‧‧‧電泳顯示裝置

110‧‧‧電泳顯示面板

112‧‧‧顯示面

112R‧‧‧第一子畫素

112G‧‧‧第二子畫素

112B‧‧‧第三子畫素

120‧‧‧準直導光板

122‧‧‧入光側

124‧‧‧出光面

130‧‧‧光源

134‧‧‧凸透鏡

140‧‧‧分光元件

142‧‧‧三角棱柱

150R‧‧‧第一光束

150G‧‧‧第二光束

150B‧‧‧第三光束

160‧‧‧透鏡元件

L‧‧‧光線

Claims (11)

1. 一種可切換彩色模式與黑白模式之電泳顯示裝置，包含：一具有一顯示面之電泳顯示面板，該顯示面包含一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素；一導光板，具有一入光側以及一出光面，該導光板位於該顯示面之一側，且該出光面面向該顯示面；一光源，用以發射一光線，該光線經由該入光側及該出光面投射向該顯示面；一分光元件，位於該導光板與該電泳顯示面板之間，用以將投射向該顯示面之該光線分成一第一光束、一第二光束以及一第三光束，其中該第一光束、該第二光束及該第三光束具有不同的波長，且分別投射向不同的方向；以及一透鏡元件，位於該分光元件與該電泳顯示面板之間，用以將該第一光束、該第二光束及該第三光束分別引導至該第一畫素、該第二畫素及該第三子畫素，其中該透鏡元件具有面向該分光元件的一第一表面以及相對於該第一表面的一第二表面，且該透鏡元件包含：多數第一柱狀透鏡，平行地配置於該第一表面；多數第二柱狀透鏡以及多數第三柱狀透鏡，平行地配置於該第二表面，其中每一該第二柱狀透鏡與每一該第三柱狀透鏡交替排列，且每一該第二柱狀透鏡的一厚度大於每一該第三柱狀透鏡的一厚度； 其中當開啟該光源時，該電泳顯示裝置為彩色模式，當關閉該光源時，該電泳顯示裝置為黑白模式。
2. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，其中該分光元件包含複數三角棱柱(triangular prism)，且每一該三角棱柱的稜線彼此平行。
3. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，其中該分光元件包含一繞射光柵(diffraction grating)，且該繞射光柵接觸該出光面。
4. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，其中每一該第一柱狀透鏡毗鄰該些第一柱狀透鏡的其中一者，且每一該第二柱狀透鏡毗鄰該些第三柱狀透鏡的其中一者。
5. 如請求項4所述之電泳顯示裝置，其中每一該第一柱狀透鏡的一寬度大於每一該第二柱狀透鏡的一寬度，且每一該第二柱狀透鏡位於兩相鄰之該第一柱狀透鏡的毗鄰處。
6. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，其中每一該第一柱狀透鏡的一曲率半徑大於每一該第二柱狀透鏡的一曲率半徑。
7. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，其中每一該第二柱狀透鏡的一曲率半徑不同於每一該第三柱狀透鏡的一曲率半徑。
8. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，其中該透鏡元件為一非球面透鏡陣列(aspherical lens array)。
9. 如請求項1所述之電泳顯示裝置，更包含一透鏡配置於該光源與該入光側之間。
10. 一種可切換彩色模式與黑白模式之電泳顯示裝置，包含：一具有一顯示面之電泳顯示面板，該顯示面包含一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素；一導光板，具有一入光側以及一出光面，該導光板位於該顯示面之一側，且該出光面面向該顯示面；一光源，用以發射一光線，該光線經由該入光側及該出光面投射向該顯示面；一分光元件，位於該導光板與該電泳顯示面板之間，用以將投射向該顯示面之該光線分成一第一光束、一第二光束以及一第三光束，其中該第一光束、該第二光束及該第三光束具有不同的波長，且分別投射向不同的方向，其中該分光元件包含：一第一折射光柵陣列(refraction grating array)，具有複數第一稜柱，每一該第一稜柱的稜線 平行一第一方向，且該些第一稜柱以一第一節距(pitch)排列；以及一第二折射光柵陣列，具有複數第二稜柱，每一該第二稜柱的稜線平行一第二方向，且該些第二稜柱以一第二節距排列；其中該第一折射光柵陣列與該第二折射光柵陣列間存在一間隙，且第一方向不平行該第二方向；以及一透鏡元件，位於該分光元件與該電泳顯示面板之間，用以將該第一光束、該第二光束及該第三光束分別引導至該第一畫素、該第二畫素及該第三子畫素；其中當開啟該光源時，該電泳顯示裝置為彩色模式，當關閉該光源時，該電泳顯示裝置為黑白模式。
11. 如請求項10所述之電泳顯示裝置，其中該第一節距不等於該第二節距。