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TW201407249A - 主動式電子紙觸控裝置 - Google Patents

主動式電子紙觸控裝置 Download PDF

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TW201407249A
TW201407249A TW101128892A TW101128892A TW201407249A TW 201407249 A TW201407249 A TW 201407249A TW 101128892 A TW101128892 A TW 101128892A TW 101128892 A TW101128892 A TW 101128892A TW 201407249 A TW201407249 A TW 201407249A
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active electronic
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Yan-Hong Du
cong-lin Jia
Han-Chang Chen
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Yan-Hong Du
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Abstract

一種主動式電子紙觸控裝置，其具有：一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個透明電極，其中各所述透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及一控制單元，具有一觸控模式及一電子紙模式，其中，當該控制單元處於所述觸控模式時，該控制單元會使一觸控感測單元分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序。

Description

主動式電子紙觸控裝置
　　本發明係有關於一種觸控裝置，特別是關於一種主動式電子紙觸控裝置，其可多工利用一主動電子紙結構以執行一電子紙寫入程序或一電容式觸控偵測程序。
　　觸控裝置之型態一般為按鈕式。按鈕式觸控裝置主要係以機械式按鈕或電阻式按鈕做為觸控輸入手段，而所述機械式按鈕或電阻式按鈕之表面一般會貼附按鈕符號或圖案供使用者識別。
　　然而，所述機械式按鈕或電阻式按鈕有易磨損的缺點。另外，由於所述按鈕符號或圖案一般乃固定不變，觸控操作者在按壓所述機械式按鈕或電阻式按鈕時，並無法得知該按壓動作是否有效。
　　為解決前述之問題，吾人亟需一種新穎、不易磨損、及可提供按壓回應的觸控裝置。
　　本發明之一目的在於揭露一種主動式電子紙觸控裝置，其可利用電子紙之電極架構及雙穩(bi-stable)顯示特性，同時提供顯示及觸控之雙重功能。
　　本發明之另ㄧ目的在於揭露一種主動式電子紙觸控裝置，其可多工利用一主動式電子紙之二電極層以執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
　　本發明之另ㄧ目的在於揭露一種主動式電子紙觸控裝置，其可多工利用一主動式電子紙之一電極層以執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
　　本發明之又ㄧ目的在於揭露一種主動式電子紙觸控裝置，其可更改靜態觸控圖案的內容以方便使用者進行觸控操作。
　　為達到上述之目的，一主動式電子紙觸控裝置乃被提出，其具有：
　　一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；
　　一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；
　　一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個透明電極，其中各所述透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及
　　一控制單元，具有一觸控模式及一電子紙模式，其中，當該控制單元處於所述觸控模式時，該控制單元會使一觸控感測單元分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序；當該控制單元處於所述電子紙模式時，該控制單元會使一電子紙電壓源分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電子紙寫入程序。
　　在一實施例中，該電子紙顯示層包含複數個微膠囊、或複數個微杯、或複數個旋轉球。
　　在一實施例中，該觸控感測單元具有一觸控電壓源，且該觸控電壓源之電壓不高於該電子紙電壓源之電壓。
　　在一實施例中，該電容式觸控偵測程序包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟。
　　在一實施例中，該電容式觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟。
　　在一實施例中，所述充電步驟具有一第一時間，所述電子紙寫入程序具有一第二時間，且所述第一時間不長於所述第二時間。
　　在一實施例中，所述主動式電子紙觸控裝置進一步具有一保護層，係由玻璃，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，和聚乙烯對苯二甲酸酯所組成的透明材料群組所選擇的一種透明材料構成，且覆蓋於該透明電極層上方。
　　在一實施例中，該第一電極層係位於一基板上。
　　在一實施例中，各所述開關元件包含一薄膜電晶體。
　　為達到上述之目的，本發明進一步提出一主動式電子紙觸控裝置，其具有：
　　一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；
　　一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；
　　一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個長條透明電極，其中各所述長條透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及
　　一控制單元，用以在工作於一觸控模式時，使一觸控感測單元與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序，其中所述的電容式觸控偵測程序係由一自電容觸控偵測程序、一互電容觸控偵測程序、和前者的任一組合所組成的程序群組所選擇的一種程序。
　　在一實施例中，該電子紙顯示層包含複數個微膠囊、或複數個微杯、或複數個旋轉球。
　　在一實施例中，該觸控感測單元具有一觸控電壓源，且該觸控電壓源之電壓不高於一電子紙電壓源之電壓。
　　在一實施例中，該自電容觸控偵測程序包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟；該互電容觸控偵測程序包括一訊號傳送步驟及一訊號接收步驟。
　　在一實施例中，該電容觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟。
　　在一實施例中，該控制單元進一步具有一電子紙模式，當該控制單元處於所述電子紙模式時，會使一電子紙電壓源分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電子紙寫入程序，其中所述充電步驟具有一第一時間，所述電子紙寫入程序具有一第二時間，且所述第一時間不長於所述第二時間。
　　在一實施例中，所述主動式電子紙觸控裝置進一步具有一保護層，係由玻璃，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，和聚乙烯對苯二甲酸酯所組成的透明材料群組所選擇的一種透明材料構成，且覆蓋於該透明電極層上方。
　　在一實施例中，該第一電極層係位於一基板上。
　　在一實施例中，各所述開關元件包含一薄膜電晶體。
　　為達到上述之目的，本發明又提出一主動式電子紙觸控裝置，其具有：
　　一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；
　　一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；
　　一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個三角形透明電極，其中各所述三角形透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及
　　一控制單元，用以在工作於一觸控模式時，使一觸控感測單元與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序，其中所述的電容式觸控偵測程序係由一自電容觸控偵測程序、一互電容觸控偵測程序、和前者的任一組合所組成的程序群組所選擇的一種程序。
　　在一實施例中，該電子紙顯示層包含複數個微膠囊、或複數個微杯、或複數個旋轉球。
　　在一實施例中，該自電容觸控偵測程序包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟；該互電容觸控偵測程序包括一訊號傳送步驟及一訊號接收步驟。
　　在一實施例中，該電容觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟。
　　為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
　　請參照圖1a，其為本發明主動式電子紙觸控裝置一較佳實施例之示意圖。如圖1a所示，該主動式電子紙觸控裝置具有一第一電極層110、一電子紙顯示層120、一透明電極層130、以及一控制單元140。
　　該第一電極層110，如圖2所示，具有複數個第一電極111及複數個開關元件112，其中各所述第一電極111係分別與一所述開關元件112耦接。所述開關元件112較佳為一薄膜電晶體，具有一源極、一閘極、和一汲極，其中該汲極係與一所述第一電極111耦接，該閘極係與一閘極驅動線耦接，而該源極則係與一源極驅動線耦接。當所述的閘極驅動線處於作用狀態—高電位—時，所述的源極驅動線即與所述第一電極111電氣連接。另外，該第一電極層430可位於一基板(未示於圖中)上。
　　該電子紙顯示層120，位於該第一電極層110上方，可為包含複數個微膠囊之顯示層、或包含複數個微杯之顯示層、或包含複數個旋轉球之顯示層。有關所述微膠囊、所述微杯、及所述旋轉球之結構請參照圖1b-1d。
　　該透明電極層130，例如但不限於由一透明的銦錫氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)層構成，係位於該電子紙顯示層120上方且其具有複數個透明電極131。所述透明電極131的形狀可為長條形，方形，三角形，或圓形，等等。當所述透明電極131為長條形時，其長度方向可和所述閘極驅動線互相垂直—如圖3a所示，或互相平行—如圖3b所示，或互相歪斜。另外，各所述透明電極131係與至少一所述第一電極111相對應，其對應示意圖請參照圖3c及圖3d。
　　該控制單元140，具有一觸控感測單元141及一電子紙電壓源142，可操作於一觸控模式或一電子紙模式。當該控制單元140處於所述觸控模式時，該控制單元140會使該觸控感測單元141分別與該第一電極層110及該透明電極層130耦接以執行一電容式觸控偵測程序，從而偵測一觸控操作；當該控制單元140處於所述電子紙模式時，該控制單元140會使該電子紙電壓源142分別與該第一電極層110及該透明電極層140耦接以執行一電子紙寫入程序，從而提供一顯示畫面。所述電容式觸控偵測程序可為一自電容觸控偵測程序、一互電容觸控偵測程序、或二者之組合—例如先執行所述的自電容觸控偵測程序再執行所述的互電容觸控偵測程序。
　　請參照圖3e，其為三個所述第一電極111電氣相連後與一所述透明電極131形成一電容Cself以進行所述自電容觸控偵測程序的示意圖。如圖3e所示，一自電容偵測單元1411—位於該觸控感測單元141內部—係用以執行所述的自電容觸控偵測程序，其包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟。所述的充電步驟係以一觸控電壓源(未示於圖3e中)對所述的Cself充電；所述的電荷重分配步驟係以一電荷轉移電容(未示於圖3c中)與所述的電容Cself並聯；所述的比較步驟係使所述電荷轉移電容的電壓與一參考電壓(未示於圖3c中)比較。當有觸控事件發生時，所述電荷轉移電容的電壓上升速度會改變，藉此，該自電容偵測單元1411即可判斷在一所述透明電極131處是否有觸控事件發生。由於所述充電步驟、電荷重分配步驟、及比較步驟已屬習知，故在此不擬詳述其工作原理。
　　較佳的，所述觸控電壓源的電壓不高於該電子紙電壓源142的電壓，以避免影響該電子紙顯示層120的顯示圖案。
　　較佳的，所述充電步驟具有一第一時間，所述電子紙寫入程序具有一第二時間，且所述第一時間不長於所述第二時間，以避免影響該電子紙顯示層120的顯示圖案。
　　較佳的，所述自電容觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟—在所述比較步驟之後實施，用以補償所述充電步驟對該電子紙顯示層120所造成的影響。例如，當所述充電步驟係以+5V跨接於該第一電極層110及該透明電極層130之間時，所述反向偏壓步驟可以-5V跨接於該第一電極層110及該透明電極層130之間。
　　請參照圖3f，其為三個所述第一電極111電氣相連後與一所述透明電極131形成一電容CM以進行所述互電容觸控偵測程序的示意圖。如圖3f所示，一互電容偵測單元1412—位於該觸控感測單元141內部—係用以執行所述的互電容觸控偵測程序。所述的互電容觸控偵測程序包括一訊號傳送步驟及一訊號接收步驟。在所述訊號傳送步驟中，一電壓訊號TX被送至所述電容CM的一側；在所述訊號接收步驟中，所述互電容CM的另一側傳送一感測訊號RX至該互電容偵測單元1412。所述感測訊號RX的電壓會隨觸控事件是否發生而有所不同，以供該互電容偵測單元1412判斷是否有觸控事件發生。由於所述互電容觸控偵測已屬習知，故在此不擬詳述其工作原理。
　　另外，本發明亦可對二相鄰的所述透明電極131進行所述的自電容觸控偵測程序和所述的互電容觸控偵測程序。
　　請參照圖3g，其為二相鄰的所述透明電極131形成一電容Cself以進行所述自電容觸控偵測程序的示意圖。如圖3g所示，所述的自電容偵測單元1411係用以對電容Cself執行所述的自電容觸控偵測程序。
　　請參照圖3h，其為二相鄰的所述透明電極131形成一電容CM以進行所述互電容觸控偵測程序的示意圖。如圖3h所示，所述的互電容偵測單元1412係用以對電容CM執行所述的互電容觸控偵測程序。
　　較佳的，該電子紙觸控裝置進一步具有一保護層(未示於圖中)，其係覆蓋於該透明電極層140上方。所述的保護層可由玻璃或PC (polycarbonate；聚碳酸酯)或PMMA （Polymethylmethacrylate；聚甲基丙烯酸甲酯）或PET (Polyethylene Terephthalate；聚乙烯對苯二甲酸酯)構成。
　　依此，一觸控符號或圖案乃可隨觸控操作更改，而方便使用者之觸控操作。例如，以格線的數目回應一音量觸控操作，讓使用者得知該音量觸控操作之狀態。
　　另外，圖3a所示該透明電極層130的透明電極131雖然為長條形，其亦可為其他形狀。請參照圖4，其為該透明電極層130之另一實施例。如圖4所示，該透明電極層130具有複數個三角形透明電極132，且各所述三角形透明電極132係與至少一所述第一電極111相對應。
　　本發明因其新穎之設計而具有以下之優點：
　　1.本發明之主動式電子紙觸控裝置可利用電子紙之電極架構及雙穩(bi-stable)顯示特性，同時提供顯示及觸控之雙重功能。
　　2.本發明之主動式電子紙觸控裝置可多工利用一主動電子紙之二電極層以執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
　　3.本發明之主動式電子紙觸控裝置可多工利用一主動式電子紙之一電極層以執行一自電容或互電容觸控偵測程序。
　　4.本發明之主動式電子紙觸控裝置可更改靜態觸控圖案的內容以方便使用者進行觸控操作。
　　綜上所述，本發明之主動式電子紙觸控裝置可多工利用一主動式電子紙結構以執行一電子紙寫入程序或一電容式觸控偵測程序，及可利用電子紙之雙穩顯示特性提供靜態的觸控圖案，以方便使用者進行觸控操作。據此，本發明具突破性之功效。
　　本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
　　綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
110．．．第一電極層
111．．．第一電極
112．．．開關元件
120．．．電子紙顯示層
130．．．透明電極層
131．．．透明電極
132．．．三角形透明電極
140．．．控制單元
141．．．觸控感測單元
1411．．．自電容偵測單元
1412．．．互電容偵測單元
142．．．電子紙電壓源
　　圖1a為本發明主動式電子紙觸控裝置一較佳實施例之示意圖。
　　圖1b-1d為微膠囊電子紙、微杯電子紙、及旋轉球電子紙之結構示意圖。
　　圖2為圖1a之第一電極層之組成示意圖。
　　圖3a為圖1a之透明電極層之一實施例。
　　圖3b為圖1a之透明電極層之另一實施例。
　　圖3c為圖3a之一透明電極與圖2之複數個第一電極相對應之示意圖。
　　圖3d為圖3b之一透明電極與圖2之複數個第一電極相對應之示意圖。
　　圖3e為圖2之三個第一電極電氣相連後與圖3a之一透明電極形成一電容以進行一自電容觸控偵測程序的示意圖。
　　圖3f為圖2之三個第一電極電氣相連後與圖3a之一透明電極形成一電容以進行一互電容觸控偵測程序的示意圖。
　　圖3g為圖3a之兩個透明電極形成一電容以進行一自電容觸控偵測程序的示意圖。
　　圖3h為圖3a之兩個透明電極形成一電容以進行一互電容觸控偵測程序的示意圖。
　　圖4為圖1a之透明電極層其另一實施例之示意圖。
110．．．第一電極層
120．．．電子紙顯示層
130．．．透明電極層
140．．．控制單元
141．．．觸控感測單元
142．．．電子紙電壓源

Claims (22)

  1. 一種主動式電子紙觸控裝置，其具有：
    　　一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；
    　　一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；
    　　一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個透明電極，其中各所述透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及
    　　一控制單元，具有一觸控模式及一電子紙模式，其中，當該控制單元處於所述觸控模式時，該控制單元會使一觸控感測單元分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序；當該控制單元處於所述電子紙模式時，該控制單元會使一電子紙電壓源分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電子紙寫入程序。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電子紙顯示層包含複數個微膠囊、或複數個微杯、或複數個旋轉球。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該觸控感測單元具有一觸控電壓源，且該觸控電壓源之電壓不高於該電子紙電壓源之電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電容式觸控偵測程序包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電容式觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中所述充電步驟具有一第一時間，所述電子紙寫入程序具有一第二時間，且所述第一時間不長於所述第二時間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之主動式電子紙觸控裝置，其進一步具有一保護層，係由玻璃，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，和聚乙烯對苯二甲酸酯所組成的透明材料群組所選擇的一種透明材料構成，且覆蓋於該透明電極層上方。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該第一電極層係位於一基板上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中各所述開關元件包含一薄膜電晶體。
  10. 一種主動式電子紙觸控裝置，其具有：
    　　一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；
    　　一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；
    　　一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個長條透明電極，其中各所述長條透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及
    　　一控制單元，用以在工作於一觸控模式時，使一觸控感測單元與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序，其中所述的電容式觸控偵測程序係由一自電容觸控偵測程序、一互電容觸控偵測程序、和前者的任一組合所組成的程序群組所選擇的一種程序。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電子紙顯示層包含複數個微膠囊、或複數個微杯、或複數個旋轉球。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該觸控感測單元具有一觸控電壓源，且該觸控電壓源之電壓不高於一電子紙電壓源之電壓。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該自電容觸控偵測程序包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟；該互電容觸控偵測程序包括一訊號傳送步驟及一訊號接收步驟。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電容觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該控制單元進一步具有一電子紙模式，當該控制單元處於所述電子紙模式時，會使一電子紙電壓源分別與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電子紙寫入程序，其中所述充電步驟具有一第一時間，所述電子紙寫入程序具有一第二時間，且所述第一時間不長於所述第二時間。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之主動式電子紙觸控裝置，其進一步具有一保護層，係由玻璃，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，和聚乙烯對苯二甲酸酯所組成的透明材料群組所選擇的一種透明材料構成，且覆蓋於該透明電極層上方。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該第一電極層係位於一基板上。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中各所述開關元件包含一薄膜電晶體。
  19. 一種主動式電子紙觸控裝置，其具有：
    　　一第一電極層，其具有複數個第一電極及複數個開關元件，其中各所述第一電極係分別與一所述開關元件耦接；
    　　一電子紙顯示層，位於該第一電極層上方；
    　　一透明電極層，位於該電子紙顯示層上方且其具有複數個三角形透明電極，其中各所述三角形透明電極係與至少一所述第一電極相對應；以及
    　　一控制單元，用以在工作於一觸控模式時，使一觸控感測單元與該第一電極層及該透明電極層耦接以執行一電容式觸控偵測程序，其中所述的電容式觸控偵測程序係由一自電容觸控偵測程序、一互電容觸控偵測程序、和前者的任一組合所組成的程序群組所選擇的一種程序。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電子紙顯示層包含複數個微膠囊、或複數個微杯、或複數個旋轉球。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該自電容觸控偵測程序包括一充電步驟、一電荷重分配步驟、及一比較步驟；該互電容觸控偵測程序包括一訊號傳送步驟及一訊號接收步驟。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之主動式電子紙觸控裝置，其中該電容觸控偵測程序進一步包括一反向偏壓步驟。
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