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TWI518432B - 反射式顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

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TWI518432B
TWI518432B TW102120360A TW102120360A TWI518432B TW I518432 B TWI518432 B TW I518432B TW 102120360 A TW102120360 A TW 102120360A TW 102120360 A TW102120360 A TW 102120360A TW I518432 B TWI518432 B TW I518432B
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徐振航
余宗瑋
林冠嶧
辛哲宏
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元太科技工業股份有限公司
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Description

反射式顯示裝置及其驅動方法
本發明是有關於一種顯示裝置及其驅動方法，且特別是有關於一種反射式顯示裝置及其驅動方法。
隨著光電與半導體技術的演進，所以帶動了平面顯示器之蓬勃發展，而在諸多平面顯示器中，液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)因具有高空間利用效率、低消耗功率、無輻射以及低電磁干擾等優越特性，隨即成為市場之主流。而眾所皆知的是，液晶顯示器包括有液晶顯示面板(LCD panel)與背光模組(backlight module)，其中由於液晶顯示面板本身並不具備自發光的特性，因此必須將背光模組配置在液晶顯示面板下方，以提供液晶顯示面板所需的面光源。如此一來，液晶顯示器才得以顯示影像畫面給使用者觀看。
傳統液晶顯示器之背光模組提供給液晶顯示面板所需之面光源的設計原理一般為提供一個白光，接著再透過液晶顯示面板內各像素(pixel)位置上的彩色濾光片(color filter)後，即可 顯示各像素所欲呈現的色彩。故依據上述可知的是，在每一個像素位置上就必需要設置紅、綠與藍三色彩色濾光片，而如此作法不僅較為耗費製作成本，且經過彩色濾光片後各像素顯示的透光率(transmittance)、亮度及彩度也比較低。此外，由於背光模組的光線需經過彩色濾光片，因此將使背光模組之光源利用率降低。
本發明提供一種反射式顯示裝置，其無需設置彩色濾光片，即可透過開/關光源模組以及切換不同顏色之光源，而同時具有黑白顯示模式與彩色顯示模式的功能。
本發明提供一種反射式顯示裝置的驅動方法，用以驅動上述的反射式顯示裝置。
本發明的反射式顯示裝置，其包括一驅動陣列基板、一電泳顯示薄膜、一反射式光學膜以及一光源模組。電泳顯示薄膜配置於驅動陣列基板上且包括多個顯示介質，其中每一顯示介質包括一電泳液以及分佈於電泳液中之多個黑色帶電粒子與多個白色帶電粒子。反射式光學膜配置於電泳顯示薄膜上。光源模組配置於反射式光學膜旁，且反射式光學膜反射光源模組所產生的光線至電泳顯示薄膜。光源模組包括多個第一顏色光源、多個第二顏色光源以及多個第三顏色光源。第一顏色光源、第二顏色光源以及第三顏色光源是依序切換。當光源模組開啟時，反射式顯示裝置處於一彩色顯示模式，而當光源模組關閉時，反射式顯示裝 置處於一黑白顯示模式。
在本發明的一實施例中，上述的每一顯示介質更包括一微杯結構，電泳液、黑色帶電粒子與白色帶電粒子填充於微杯結構內。
在本發明的一實施例中，上述的第一顏色光源、第二顏色光源以及第三顏色光源分別為多個紅色發光二極體光源、多個藍色發光二極體光源以及多個綠色發光二極體光源，或者是第一顏色光源、第二顏色光源以及第三顏色光源分別為多個青綠色發光二極體光源、多個洋紅色發光二極體光源以及多個黃色發光二極體光源。
在本發明的一實施例中，上述的第一顏色光源、第二顏色光源以及第三顏色光源交替排列於反射式光學膜的一側旁。
在本發明的一實施例中，上述的第一顏色光源、第二顏色光源以及第三顏色光源環繞反射式光學膜的周圍配置。
在本發明的一實施例中，上述的光源模組更包括多個第四顏色光源，第一顏色光源、第二顏色光源、第三顏色光源以及第四顏色光源是依序切換，且第四顏色光源為多個白光發光二極體光源。
在本發明的一實施例中，上述的反射式光學膜包括：一光學膜層；以及多個光學微結構。光學微結構配置於光學膜層上，其中光學微結構的密度由鄰近光源模組的一側往遠離光源模組的一側逐漸遞增。
本發明的反射式顯示裝置的驅動方法，係用來驅動上述之反射式顯示裝置，且其包括以下步驟。當光源模組開啟時，驅動電泳顯示薄膜且以一切換頻率切換第一顏色光源、第二顏色光源以及第三顏色光源，其中電泳顯示薄膜中的黑色帶電粒子與白色帶電粒子的移動頻率同步於切換頻率；以及當光源模組關閉時，驅動電泳顯示薄膜，以使反射式顯示裝置由彩色顯示模式轉換成黑白顯示模式。
在本發明的一實施例中，上述的彩色顯示模式的更新頻率大於10赫茲。
在本發明的一實施例中，上述的切換頻率大於30赫茲。
基於上述，本發明的反射式顯示裝置無需設置彩色濾光片，其僅透過開關光源模組以及切換光源模組中不同顏色之光源，並透過反射式光學膜將光源模組所產生的光線反射至電泳顯示薄膜中，即可使反射式顯示裝置可同時具有呈現彩色顯示模式與黑白顯示模式的功能。其中，在此光路徑中僅有電泳顯示薄膜的白色帶電粒子會反射光線，因此並無彩色濾光片來吸收或散射光線，故光學損失可大幅降低，進而可提高本發明之反射式顯示裝置的亮度、彩度及透光率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100a、100b‧‧‧反射式顯示裝置
110‧‧‧驅動陣列基板
115‧‧‧透明光學膠
120a‧‧‧電泳顯示薄膜
122a‧‧‧顯示介質
123a‧‧‧電泳液
124a‧‧‧第一保護層
125a‧‧‧黑色帶電粒子
126a‧‧‧第二保護層
127a‧‧‧白色帶電粒子
130‧‧‧反射式光學膜
132‧‧‧光學膜層
134‧‧‧光學微結構
140a、140b、140c‧‧‧光源模組
142a、142b、142c‧‧‧第一顏色光源
144a、144b、144c‧‧‧第二顏色光源
146a、146b、146c‧‧‧第三顏色光源
148b‧‧‧第四顏色光源
L1、L2、L3、L4‧‧‧光線
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種反射式顯示裝置的示意圖。
圖1B繪示為圖1A的一實施例之反射式光學膜與光源模組的局部俯視示意圖。
圖1C繪示為圖1A的另一實施例之反射式光學膜與光源模組的局部俯視示意圖。
圖1D繪示為圖1A的又一實施例之反射式光學膜與光源模組的局部俯視示意圖。
圖1E繪示為圖1A之反射式顯示裝置的光源模組關閉時的示意圖。
圖2繪示為本發明的另一實施例的一種反射式顯示裝置的示意圖。
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種反射式顯示裝置的示意圖。圖1B繪示為圖1A的一實施例之反射式光學膜與光源模組的局部俯視示意圖。為了方便說明起見，圖1B中省略繪示部分構件。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，反射式顯示裝置100a包括一驅動陣列基板110、一電泳顯示薄膜120a、一反射式光學膜130以及一光源模組140a。
詳細來說，電泳顯示薄膜120a配置於驅動陣列基板110 上且包括多個顯示介質122a，其中每一顯示介質122a包括一電泳液123a以及分佈於電泳液123a中之多個黑色帶電粒子125a與多個白色帶電粒子127a。反射式光學膜130配置於電泳顯示薄膜120a上。光源模組140a配置於反射式光學膜130旁，且反射式光學膜130反射光源模組140a所產生的光線至電泳顯示薄膜120a。 光源模組140a包括多個第一顏色光源142a、多個第二顏色光源144a以及多個第三顏色光源146a。第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a是依序切換。
更具體來說，本實施例的驅動陣列基板110是用以驅動電泳顯示薄膜120a，其中驅動陣列基板110例如是一主動式陣列基板或一被動式陣列基板。電泳顯示薄膜120a透過一透明光學膠115而固定於驅動陣列基板110上。如圖1A所示，電泳顯示薄膜120a更包括一第一保護層124a以及一第二保護層126a，其中第二保護膜126a與第一保護膜124a彼此相對，且顯示介質122a設置於第一保護膜124a與第二保護膜126a之間。於此，顯示介質122a例如是一微膠囊式結構。此外，第一保護膜124a與第二保護層126a的材質例如是聚對苯二甲酸乙二酯(Poly-ethylene tetrephthalate,PET)。
再者，本實施例的反射式光學膜130是由一光學膜層132以及多個光學微結構134所組成，其中光學膜層132例如是一擴散膜。光學微結構134配置於光學膜層132上，特別是，光學微結構134的密度由鄰近光源模組140a的一側往遠離光源模組140a 的一側逐漸遞增。如此一來，可以減少暗區及亮區之間的亮度差異，以使光源模組140a所產生的光線可均勻地被導出，進而提升反射式顯示裝置100a在有效照明區域中的亮度，據以提高正向輝度。
此外，如圖1A與圖1B所示，本實施例的第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a是呈交替排列於反射式光學膜130a的光學膜層132的一側旁，其中第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a的開啟或關閉可分別獨立控制。此處，第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a分別為多個紅色發光二極體光源、多個藍色發光二極體光源以及多個綠色發光二極體光源，或者是，第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a分別為多個青綠色發光二極體光源、多個洋紅色發光二極體光源以及多個黃色發光二極體光源，於此並不加以限制。
值得一提的是，於其他實施例中，請參考圖1C，光源模組140b可更包括多個第四顏色光源148b，其中第一顏色光源142b、第二顏色光源144b、第三顏色光源146b以及第四顏色光源148b是依序切換，且第四顏色光源148b例如是多個白光發光二極體光源。此外，本實施例亦不限定光源模組140a之第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a的排列方式。雖然，此處第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a具體化是呈交替排列於反射式光學膜130的光學膜層 132的一側旁。但於其他實施例中，請參考圖1D，光源模組140c第一顏色光源142c、第二顏色光源144c以及第三顏色光源146c亦可以是呈環繞反射式光學膜130之光學膜層132的周圍配置。簡言之，本實施例並不限定光源模組140a、140b、140c之光源顏色的種類以及個數，本領域的技術人員當可依據實際狀況調整光源的配置方式以及省略或增加光源的顏色種類及個數，以符合實際需求，此處不再逐一贅述。
請再參考圖1A，當本實施例的光源模組140a開啟時，驅動陣列基板110可提供一驅動電壓來驅動電泳顯示薄膜120a，且以一切換頻率來切換第一顏色光源142a、第二顏色光源144a以及第三顏色光源146a。較佳地，切換頻率大於30赫茲，而彩色顯示模式的更新頻率大於10赫茲。此時，電泳顯示薄膜120a中的黑色帶電粒子125a與白色帶電粒子127a的移動頻率同步於切換頻率。當光學模組140a所產生的光線L1入射至反射式光學膜130的光學膜層132時，透過光學微結構134的反射，可使光線L1傳遞至電泳顯示薄膜120a。如圖1A所示，若白色帶電粒子127a位於黑色帶電粒子125a的上方，則光線L1會被白色帶電粒子127a反射至外界，而呈現第一顏色光源142a所發出之光線L1的顏色。若黑色帶電粒子125a位於白色帶電粒子127a的上方，則光線L2會被黑色帶電粒子125a吸收而不產生反射現象，即呈現黑色。如此一來，當光源模組140a開啟時，本實施例的反射式顯示裝置100a可處於一彩色顯示模式。
舉例來說，若以顯示動態影像每秒10張畫面(frame)為例，在時間軸上快速切換紅(R)、綠(G)與藍(B)三種顏色影像，則紅(R)、綠(G)與藍(B)三種顏色影像更新頻率需至少每秒30張影像，亦即灰階畫面更新週期為30 ms(1/秒)，而此種作法也就是所謂的場色序法(Field Color Sequential Method)。於此，由於人眼在接收外界影像時會有視覺暫留的現象。因此，使用場色序法驅動之反射式顯示裝置100a可利用切換頻率切換各顏色影像，以搭配人眼之視覺暫留的現象來顯示全彩畫面。故，本實施例無需設置彩色濾光片，即可使反射式顯示裝置100a產生彩色畫面。
請參考圖1E，當光源模組140a關閉時，驅動陣列基板110仍提供一驅動電壓來驅動電泳顯示薄膜120a。此時，由於光源模組140a關閉而無法提供有顏色的光線，因此電泳顯示薄膜120a中黑色帶電粒子125a與白色帶電粒子127a的移動，可使得反射式顯示裝置100a呈現一黑白顯示模式。也就是說，光源模組140a的開啟與關閉，外在環境的光線L3由反射式光學膜130進入，若碰到白色帶電粒子127a則會被反射，而外在環境的光線L4由反射式光學膜130進入，若碰到黑色帶電粒子125a則會被吸收。簡言之，上述的機制會使得反射式顯示裝置100a由彩色顯示模式轉換成黑白顯示模式。
簡言之，本實施例的反射式顯示裝置100a無需設置彩色濾光片，其僅透過開關光源模組140a、140b、140c以及切換光源 模組140a、140b、140c中不同顏色之光源(包括第一顏色光源142a、142b、142c，第二顏色光源144a、144b、144c，第三顏色光源146a、146b、146c以及第四顏色光源148b)，並透過反射式光學膜130將光源模組140a、140b、140c所產生的光反射至電泳顯示薄膜120a中，而使反射式顯示裝置100a可同時具有呈現彩色顯示模式以及黑白顯示模式的功能。其中，在此光路徑中僅有電泳顯示薄膜120a的白色帶電粒子127a會反射光線L1，因此並無彩色濾光片來吸收或散射光線，故光學損失可大幅降低，進而可提高本實施例之反射式顯示裝置100a的亮度、彩度及透光率。
值得一提的是，本發明並不限定電泳顯示薄膜120a的結構形態，雖然此處電泳顯示薄膜120a的顯示介質122a具體化為微膠囊式結構。但於其他實施例中，請參考圖2，反射式顯示裝置100b中的電泳顯示薄膜120b，其每一顯示介質122b可更包括一微杯結構129b，其中微杯結構129b設置於第一保護膜124b上且與第二保護膜126b接合，以將電泳液123b與黑色帶電粒子125b及白色帶電粒子127b封合於微杯結構129b內。於此，顯示介質122b例如是一微杯式結構，此仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。
綜上所述，本發明的反射式顯示裝置並沒有設置彩色濾光片，其僅透過開關光源模組以及切換光源模組中不同顏色之光源，並透過反射式光學膜將光源模組所產生的光反射至電泳顯示薄膜中，而使反射式顯示裝置同時具有呈現彩色顯示模式或黑白 顯示模式的功能。其中，在此光路徑中僅有電泳顯示薄膜的白色帶電粒子會反射光線，因此並無彩色濾光片來吸收或散射光線，故光學損失可大幅降低，進而可提高本發明之反射式顯示裝置的亮度、彩度及透光率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100a‧‧‧反射式顯示裝置
110‧‧‧驅動陣列基板
115‧‧‧透明光學膠
120a‧‧‧電泳顯示薄膜
122a‧‧‧顯示介質
123a‧‧‧電泳液
124a‧‧‧第一保護層
125a‧‧‧黑色帶電粒子
126a‧‧‧第二保護層
127a‧‧‧白色帶電粒子
130‧‧‧反射式光學膜
132‧‧‧光學膜層
134‧‧‧光學微結構
140a‧‧‧光源模組
142a‧‧‧第一顏色光源
L1、L2‧‧‧光線

Claims (10)

  1. 一種反射式顯示裝置，包括：一驅動陣列基板；一電泳顯示薄膜，配置於該驅動陣列基板上且包括多個顯示介質，其中各該顯示介質包括一電泳液以及分佈於該電泳液中之多個黑色帶電粒子與多個白色帶電粒子；一反射式光學膜，配置於該電泳顯示薄膜上；以及一光源模組，配置於該反射式光學膜旁，且該反射式光學膜反射該光源模組所產生的光至該電泳顯示薄膜，該光源模組包括多個第一顏色光源、多個第二顏色光源以及多個第三顏色光源，其中該些第一顏色光源、該些第二顏色光源以及該些第三顏色光源是依序切換，且當該光源模組開啟時，該反射式顯示裝置處於一彩色顯示模式，而當該光源模組關閉時，該反射式顯示裝置處於一黑白顯示模式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的反射式顯示裝置，其中各該顯示介質更包括一微杯結構，該電泳液、該些黑色帶電粒子與該些白色帶電粒子填充於該微杯結構內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的反射式顯示裝置，其中該些第一顏色光源、該些第二顏色光源以及該些第三顏色光源分別為多個紅色發光二極體光源、多個藍色發光二極體光源以及多個綠色發光二極體光源，或者是該些第一顏色光源、該些第二顏色光源以及該些第三顏色光源分別為多個青綠色發光二極體光源、多 個洋紅色發光二極體光源以及多個黃色發光二極體光源。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的反射式顯示裝置，其中該些第一顏色光源、該些第二顏色光源以及該些第三顏色光源交替排列於該反射式光學膜的一側旁。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的反射式顯示裝置，其中該些第一顏色光源、該些第二顏色光源以及該些第三顏色光源環繞該反射式光學膜的周圍配置。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的反射式顯示裝置，其中該光源模組更包括多個第四顏色光源，該些第一顏色光源、該些第二顏色光源、該些第三顏色光源以及該些第四顏色光源是依序切換，且該些第四顏色光源為多個白光發光二極體光源。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的反射式顯示裝置，其中該反射式光學膜包括：一光學膜層；以及多個光學微結構，配置於該光學膜層上，其中該些光學微結構的密度由鄰近該光源模組的一側往遠離該光源模組的一側逐漸遞增。
  8. 一種反射式顯示裝置的驅動方法，係用來驅動如申請專利範圍第1項所述之反射式顯示裝置，該驅動方法包括：當該光源模組開啟時，驅動該電泳顯示薄膜且以一切換頻率切換該些第一顏色光源、該些第二顏色光源以及該些第三顏色光源，其中該電泳顯示薄膜中的該些黑色帶電粒子與該些白色帶電 粒子的移動頻率同步於該切換頻率；以及當該光源模組關閉時，驅動該電泳顯示薄膜，以使該反射式顯示裝置由該彩色顯示模式轉換成該黑白顯示模式。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的反射式顯示裝置的驅動方法，其中該彩色顯示模式的更新頻率大於10赫茲。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的反射式顯示裝置的驅動方法，其中該切換頻率大於30赫茲。
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