可切换彩色模式与黑白模式的电泳显示装置 |
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| 申请号 | CN201210430892.X | 申请日 | 2012-11-01 | 公开(公告)号 | CN103365021B | 公开(公告)日 | 2015-11-25 |
| 申请人 | 元太科技工业股份有限公司; | 发明人 | 王世育; | ||||
| 摘要 | 本 发明 揭露一种可切换彩色模式与黑白模式的 电泳 显示装置，包含电泳 显示面板 、导光板、 光源 、分光元件以及透镜元件。导光板位在电泳显示面板的显示面的一侧。由光源发射出的光线经导光板投射向电泳显示面板。分光元件位于导光板与电泳显示面板之间，用以将光线分成具有不同主 波长 的第一、第二以及第三光束，且第一、第二及第三光束分别向不同的方向行进。透镜元件位于分光元件与显示面之间，用以将第一、第二及第三光束引导向对应的子 像素 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可切换彩色模式与黑白模式的电泳显示装置，其特征在于，包含： |
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| 说明书全文 | 可切换彩色模式与黑白模式的电泳显示装置技术领域[0001] 本发明是有关于一种电泳显示装置，且特别是有关于一种可切换彩色模式与黑白模式的电泳显示装置。 背景技术[0002] 一般的电泳显示器仅能呈现黑白画面，无法呈现多彩的影像。为了让电泳显示器能够呈现彩色影像，有许多研究者尝试在电泳显示器加入彩色滤光片。不过，彩色滤光片中的颜料大约会吸收三分之二的入射光强度，而使电泳显示器的视觉亮度大幅降低。此外，这样的电泳显示器只能呈现彩色影像，不能切换彩色模式与黑白模式。因此，目前亟需一种崭新的电泳显示装置，期能克服上述问题。 发明内容[0003] 本发明的一目的是提供一种电泳显示装置，以能切换彩色模式与黑白模式。本发明的另一目的是提供一种彩色的电泳显示装置，其不包含彩色滤光片。此电泳显示装置包含一电泳显示面板、一导光板、一光源、一分光元件以及一透镜元件。电泳显示面板具有一显示面，显示面包含一第一子像素、一第二子像素以及一第三子像素。导光板具有一入光侧以及一出光面，导光板位于显示面的一侧，且出光面面向显示面。光源用以发射一光线，光线经由入光侧及出光面投射向显示面。分光元件位于导光板与电泳显示面板之间，用以将投射向显示面的光线分成一第一光束、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长，且分别投射向不同的方向。透镜元件位于分光元件与电泳显示面板之间，用以将第一、第二及第三光束分别引导至第一、第二及第三子像素。当开启光源时，电泳显示装置为彩色模式，当关闭光源时，电泳显示装置为黑白模式。 [0004] 在一实施方式中，分光元件包含多个三角棱柱(triangular prism)，且每一个三角棱柱的棱线彼此平行。 [0005] 在一实施方式中，分光元件包含一绕射光栅(diffraction grating)，且绕射光栅接触出光面。 [0006] 在一实施方式中，透镜元件具有第一表面以及第二表面，第二表面相对于第一表面，第一表面面向分光元件，且透镜元件包含多个第一柱状透镜、多个第二柱状透镜以及多个第三柱状透镜。这些第一柱状透镜平行地配置于第一表面。这些第二柱状透镜以及这些第三柱状透镜，平行地配置于第二表面。每一个第二柱状透镜的厚度大于每一个第三柱状透镜的厚度，且每一个第二柱状透镜与每一个第三柱状透镜交替排列。 [0007] 在一实施方式中，每一个第一柱状透镜毗邻这些第一柱状透镜的其中一者，且每一个第二柱状透镜毗邻这些第三柱状透镜的其中一者。 [0008] 在一实施方式中，每一个第一柱状透镜的宽度大于每一个第二柱状透镜的宽度，且每一个第二柱状透镜位于两相邻的第一柱状透镜的毗邻处。 [0010] 在一实施方式中，每一个第二柱状透镜的曲率半径不同于每一个第三柱状透镜的曲率半径。 [0011] 在一实施方式中，透镜元件为一非球面透镜阵列(aspherical lens array)。 [0012] 在一实施方式中，上述电泳显示装置还包含一透镜配置于光源与入光侧之间。 [0013] 在一实施方式中，分光元件包含一第一折射光栅阵列(refraction grating array)以及一第二折射光栅阵列。第一折射光栅阵列具有多个第一棱柱，这些第一棱柱的棱线平行第一方向，且这些第一棱柱以一第一节距(pitch)排列。第二折射光栅阵列具有多个第二棱柱，这些第二棱柱的棱线平行第二方向，且这些第二棱柱以一第二节距排列。第一折射光栅阵列与第二折射光栅阵列间存在一间隙，且第一方向不平行第二方向。 [0015] 为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附[0016] 附图的说明如下： [0017] 图1A绘示本发明一实施方式的电泳显示装置100的剖面示意图； [0018] 图1B绘示本发明一实施方式的透镜元件的立体示意图； [0019] 图1C绘示本发明一实施方式的透镜元件160的剖面示意图； [0020] 图2A绘示本发明另一实施方式的电泳显示装置的剖面示意图； [0021] 图2B绘示本发明一实施方式的非球面透镜阵列的立体示意图； [0022] 图3A绘示本发明一实施方式的分光元件的上视示意图； [0023] 图3B绘示本发明一实施方式的分光元件的上视示意图。 [0024] 【主要元件符号说明】 [0025] 100、100’电泳显示装置 110电泳显示面板 [0026] 112显示面 112R第一子像素 [0027] 112G第二子像素 112B第三子像素 [0028] 120准直导光板 122入光侧 [0029] 124出光面 130光源 [0030] 134凸透镜 140、140’分光元件 [0031] 142三角棱柱 144绕射光栅 [0032] 150R第一光束 150G第二光束 [0033] 150B第三光束 160、160’透镜元件 [0034] 160a第一表面 160b第二表面 [0035] 161第一柱状透镜 162第二柱状透镜 [0036] 163第三柱状透镜 164非球面透镜 [0037] 170第一折射光栅阵列 171第一棱柱 [0038] 171T棱线 180第二折射光栅阵列 [0039] 182第二棱柱 182T棱线 [0040] D1第一方向 D2第二方向 [0041] P1第一节距 P2第二节距 [0042] G间隙 L光线 [0043] T2、T3厚度 W1、W2宽度 [0044] R1、R2、R3曲率半径 具体实施方式[0045] 为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。 [0046] 在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。 [0047] 图1A绘示本发明一实施方式的电泳显示装置100的剖面示意图。电泳显示装置100的其中一个特征是具有两种显示模式，即彩色模式与黑白模式。具体言之，电泳显示装置100可由彩色显示模式转变为黑白显示模式，以及可由黑白显示模式转变为彩色显示模式。如图1A所示，电泳显示装置100包含一电泳显示面板110、一准直导光板120、一光源 130、一分光元件140以及一透镜元件160。 [0048] 电泳显示面板110具有显示面112，且显示面112包含第一子像素112R、第二子像素112G以及第三子像素112B。电泳显示面板110可例如为微杯式电泳显示面板或微胶囊式电泳显示面板；但电泳显示面板110不包含已知技术的染料型或颜料型的彩色滤光片。当电泳显示面板110欲显示彩色画面时，是利用适当的光学元件来分离光线中不同波长的光线，并将不同波长的光线引导到适当的子像素，而让原本不具色彩的像素或子像素能够呈现出色彩，下文将更详细叙述。在图1A中，第一子像素112R可例如为红色子像素，其因接受红色光照射而能够呈现红色。第二子像素112G可例如为绿色子像素，其因接受绿色光照射而能够呈现绿色。第三子像素112B可例如为蓝色子像素，其因接受蓝色光照射而能够呈现蓝色。 [0049] 准直导光板(collimated light guide)120具有一入光侧122以及一出光面124。准直导光板120位于电泳显示面板110的显示面112的一侧，且出光面124面向显示面112。 准直导光板120可将由出光面124发射出的光线L的方向控制在大致垂直于出光面124的方向上。在一实施方式中，由出光面124发射出的光线L与出光面124的法线之间所形成的夹角为小于约10度。准直导光板120是允许可见光穿透的。 [0050] 光源130用以发射一光线，且所发出的光线经由入光侧122进入准直导光板120内，然后再经由出光面124投射向显示面112。在一实施方式中，光源130包含红色发光二极管、绿色发光二极管以及蓝色发光二极管。红色发光二极管发出主波长(principal wavelength)为约600nm至约700nm的光线，绿色发光二极管发出主波长为约500nm至约600nm的光线，蓝色发光二极管发出主波长为约380nm至约480nm的光线。本文中，“主波长”是指一光频谱中具有最大强度的波长。在另一实施方式中，光源130为一白光雷射或二极管。 [0051] 分光元件140位于导光板120与电泳显示面板110之间，用以将由出光面124投射向显示面112的光线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具有不同的主波长，且分别投射向不同的方向。在一实施方式中，分光元件140包含多个三角棱柱142(triangular prism)，这些三角棱柱142设置于分光元件140面向显示面112的表面上，且每一个三角棱柱142的棱线相互平行。详言之，因为光线L中包含至少三种不同波长的光线，这些不同波长的光线在三角棱柱142中具有不同的折射率，因此在通过三角棱柱142后，向不同的方向行进，而让光线L分裂成第一、第二及第三光束150R、150G、150B。在一实施例中，第一、第二及第三光束150R、150G、 150B分别为红色光束、绿色光束及蓝色光束。在一实施例中，三角棱柱142为非对称的三角棱柱，其顶角的角度可例如为约70度至约100度。每一个三角棱柱142的宽度可例如为约 0.5μm至约5μm。 [0052] 透镜元件160位于分光元件140与电泳显示面板110之间，用以将第一、第二及第三光束150R、150G、150B分别引导向电泳显示面板110的第一、第二及第三子像素112R、112B、112B。如前文所述，电泳显示面板110仅单纯呈现黑色、白色以及单纯的灰阶。当具有特定颜色的第一、第二及第三光束150R、150G、150B照射向第一、第二及第三子像素112R、 112B、112B时，第一、第二及第三子像素112R、112B、112B中的白色颜料粒子能够反射入射的光束，而让原本不具色彩的子像素呈现色彩。因此，根据本发明揭露的电泳显示装置，可不需使用彩色滤光片，便能够呈现彩色影像。更重要的是，当光源130开启时，光源130所发出的光线经由以上叙述的光学路径，而让电泳显示装置100成为彩色显示模式。反之，当关闭光源130时，由环境光所提供的反射光线并不会依照上述设计的光学路径传递，所以电泳显示装置100是呈现原本的黑白显示模式。因此，本发明的一特征为，电泳显示装置100是可切换彩色模式与黑白模式。 [0053] 图1B绘示本发明一实施方式的透镜元件160的立体示意图，图1C绘示本发明一实施方式的透镜元件160的剖面示意图。如图1C所示，透镜元件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相对于第一表面160a。透镜元件160包含多个第一柱状透镜161、多个第二柱状透镜162以及多个第三柱状透镜 163。这些第一柱状透镜161平行地配置在第一表面160a上。这些第二柱状透镜162以及第三柱状透镜163，平行地配置于第二表面160b上。每一个第二柱状透镜162与每一个第三柱状透镜163是彼此交替排列。第二柱状透镜162的厚度T2大于第三柱状透镜163的厚度T3。 [0054] 在一实施例中，第一表面160a上的这些第一柱状透镜161相互毗邻连接，而且第二表面160b上的第二柱状透镜162毗邻连接相邻的第三柱状透镜163。 [0055] 在另一实施例中，每一个第一柱状透镜161的宽度W1大于每一个第二柱状透镜162的宽度W2，而且每一个第二柱状透镜162是位于两相邻的第一柱状透镜161的毗邻处。 [0056] 在又一实施例中，每一个第一柱状透镜161的一曲率半径R1大于每一个第二柱状透镜162的一曲率半径R2。每一个第二柱状透镜162的曲率半径R2不同于每一个第三柱状透镜163的曲率半径R3。 [0057] 在一实施方式中，如图1A所示，电泳显示装置100还包含一透镜134。此透镜134例如为一凸透镜134配置在光源130与入光侧122之间，用以将光源130所发射的光线转换为平行光束。 [0058] 图2A绘示本发明另一实施方式的电泳显示装置100’的剖面示意图。电泳显示装置100’包含电泳显示面板110、准直导光板120、光源130、分光元件140’以及透镜元件160’。本实施方式与图1A绘示的实施方式的主要差异在于分光元件140’和透镜元件160’的型态不同。本实施方式的电泳显示面板110、准直导光板120、光源130可与前文关于图 1A的实施方式相同。 [0059] 在图2A绘示的实施方式中，分光元件140’包含一绕射光栅(diffraction grating)144，而且绕射光栅144接触出光面124。由出光面124发射出的光线包含不同波长的光线，这些不同波长的光线在通过绕射光栅144后，产生不同行进方向的第一、第二及第三光束150R、150G、150B。第一、第二及第三光束150R、150G、150B分别具有不同的主波长。另外，在本实施方式中，透镜元件160’为一非球面透镜阵列(aspherical lens array)，图 2B绘示非球面透镜阵列的立体示意图。非球面透镜阵列是由多数个非球面透镜164所组成的阵列。非球面透镜阵列将第一、第二及第三光束150R、150G、150B分别引导到对应的子像素。 [0060] 图3A绘示本发明一实施方式的分光元件140’的上视示意图。分光元件140’至少包含第一折射光栅阵列(refraction grating array)170以及第二折射光栅阵列180，第一折射光栅阵列170与第二折射光栅阵列180之间存在间隙G。第一折射光栅阵列170具有多个第一棱柱171，每一个第一棱柱171的棱线171T平行第一方向D1，且这些第一棱柱171是规则性排列，并且具有第一节距(pitch)P1。第二折射光栅阵列180具有多个第二棱柱182，每一个第二棱柱182的棱线182T平行第二方向D2，且这些第二棱柱是以第二节距P2平行排列。在此实施方式中，第一方向D1不平行第二方向D2。举例而言，第一方向D1可垂直第二方向D2，如图3A所示。或者，第一方向D1与第二方向D2之间的夹角可例如为约5度至约85度，如图3B所示。在另一实施方式中，第一节距P1不等于第二节距P2。在某些实施方式中，由准直导光板120发射出的光线在通过分光元件140’后，虽然可以依据不同波长而分裂成为数个具有不同主波长的光束，但是却可能伴随发生旋转扭曲的投射现象。利用上述图3A及图3B的实施方式，可以改善上述问题。 [0061] 虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。 |
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