TWI412863B - 電子紙裝置 - Google Patents

Description

電子紙裝置

本發明涉及一種電子紙裝置，特別涉及一種電泳型電子紙裝置。

電子紙由於其與普通的紙張十分接近、即具有高對比、廣視角度、低能耗以及閱讀的高舒適性等性能，已經逐漸成為一種應用較廣的顯示裝置。

現有技術中，已有實現筆寫或手寫輸入的電子紙裝置。然而，目前大部分手寫輸入電子紙裝置大都只能實現畫板的功能，即，通過手寫筆或手指觸摸該電子紙裝置時，筆或手指觸摸的區域即時顯示觸摸軌跡，但不能識別用戶所觸摸的位置以及觸摸軌跡。然而，在需要獲取用戶觸摸位置去控制電子紙顯示時，僅能實現手寫輸入的電子紙裝置顯然不能滿足要求。

目前，有些電子紙裝置通過在電子紙表面疊加一觸摸面板，通過觸摸面板感測用戶觸摸後，在通過處理單元控制電子紙的顯示，然而，電子紙的刷新速度較慢，如果通過軟體的方式偵測到用戶觸摸，再根據觸摸位置控制電子紙相應位置顯示的變化，顯然回應時間會更長。

此外，目前的手寫式電子紙裝置不能當普通的顯示器使用。

有鑒於此，有必要提供一種同時支持手寫輸入以及觸摸位置識別或可作為普通顯示器使用的電子紙裝置，以解決上述問題。

有鑒於此，本發明提供一種支持手寫輸入以及觸摸位置識別或作為普通顯示器使用的電子紙裝置。

一種電子紙裝置，包括導電層、若干圖元電極、電泳層、公共電極層、電壓偵測單元以及處理單元。該若干圖元電極，成矩陣方式排列，並與一坐標系的座標一一映射。該電壓偵測單元與該若干圖元電極分別連接，用於偵測該若干圖元電極的電壓。該導電層、該若干圖元電極、電泳層以及公共電極層依次排列，導電層以及若干圖元電極均為透明導電材料製成，該導電層位於電子紙裝置的觀看面一側；該電泳層與該若干圖元電極以及公共電極層分別電連接，該導電層與公共電極層之間具有一電勢差，該電勢差足以驅動電泳層的顯示，當用戶觸摸該電子紙裝置時，導電層與該觸摸位置對應的圖元電極接觸，使得圖元電極帶有導電層的電壓，從而圖元電極與公共電極層之間具有一電勢差，使得電泳層對應該觸摸位置的區域顯示一定顏色，同時電壓偵測單元偵測到該圖元電極的電壓而產生一觸摸信號至處理單元，該處理單元接收到該觸摸信號後，根據映射關係確定該偵測到的具有電壓的圖元電極所對應的座標確定觸摸位置。

一種電子紙裝置，包括導電層、若干圖元電極、電泳層、公共電極層、TFT矩陣電路、驅動控制電路以及處理單元。該TFT矩陣電路包括多個薄膜電晶體，每一薄膜電晶體與一圖元電極分別連接 。該導電層、該若干圖元電極、電泳層以及公共電極層依次排列，導電層以及若干圖元電極均為透明導電材料製成，該導電層位於電子紙裝置的觀看面一側；該電泳層與該若干圖元電極以及公共電極層分別電連接，該導電層與公共電極層之間具有一電勢差，該電勢差足以驅動電泳層的顯示，當用戶觸摸該電子紙裝置時，導電層與該觸摸位置對應的圖元電極接觸，使得圖元電極與公共電極層之間具有一電勢差，從而使得電泳層對應該觸摸位置的區域顯示一定顏色。該處理單元用於根據用戶操作產生顯示信號，該驅動控制電路用於接收該顯示信號，並根據顯示信號控制TFT矩陣電路中相應的薄膜電晶體導通，以及對該導通薄膜電晶體所對應的圖元電極施加一驅動電壓，從而驅動電泳層對應的區域顯示一定顏色，整個電泳層顯示該顯示信號對應的畫面。

本發明的電子紙裝置，同時具有手寫、觸摸位置識別或顯示功能。

1‧‧‧電子紙裝置

10‧‧‧導電層

20‧‧‧圖元電極

30‧‧‧電泳層

40‧‧‧公共電極層

12‧‧‧該隔離層

121‧‧‧絕緣柵格

301‧‧‧微腔

302‧‧‧懸浮液

303‧‧‧黑色帶電粒子

50‧‧‧保護層

60‧‧‧基板

70‧‧‧電壓偵測單元

80‧‧‧處理單元

90‧‧‧TFT矩陣電路

100‧‧‧驅動控制電路

110‧‧‧電源管理單元

120‧‧‧電源

K‧‧‧雙刀雙擲開關

圖1為本發明電子紙裝置的具體結構圖。

圖2為本發明一實施方式中電子紙裝置實現橡皮擦式擦除功能部分的結構示意圖。

圖3為本發明另一實施方式中電子紙裝置實現橡皮擦式擦除功能部分的結構示意圖。

請參閱圖1，為本發明支持手寫與觸摸位置識別的電子紙裝置的具體結構圖。該支持手寫與觸摸位置識別的電子紙裝置1包括導 電層10、若干圖元電極20、電泳層30以及公共電極層40。其中，該導電層10靠近電子紙裝置1的觀看面一側，該若干圖元電極分佈在一個平行於該導電層10、電泳層30以及公共電極層40的平面上，該導電層10與該若干圖元電極20之間還包括一隔離層12，該隔離層12包括若干絕緣柵格121，該隔離層12用於在用戶未觸摸該電子紙裝置1時將該導電層10與若干圖元電極20分離。該電泳層30位於若干圖元電極20以及公共電極層40之間並分別與若干圖元電極20以及公共電極層40電連接。

其中，該導電層10與公共電極層40之間具有一電勢差，該電勢差足以驅動電泳層30的顯示。當用戶觸摸該電子紙裝置1時，該導電層10發生彈性形變擠壓隔離層12而與對應的圖元電極20接觸，該圖元電極20獲得與該導電層10相同的電壓，從而該圖元電極20與公共電極層40之間形成一電勢差，驅動該電泳層30對應該圖元電極20的區域顯示一定顏色。

在本實施方式中，電泳層30包括多個微腔301，其中，至少一個微腔對應一個圖元電極20，每一微腔301包括懸浮液302以及至少一帶電粒子，當圖元電極20與公共電極層40產生一電勢差時，該圖元電極20對應的微腔301中的帶電粒子移動，從而引起電泳層30對應該圖元電極20的區域顯示一定顏色，即用戶從觀看面看，該電子紙裝置1顯示一定顏色。電泳層30的具體顯示過程可參考中國大陸專利局於2008年6月25日公告的專利號為03820879.2的專利申請文件。所述該微腔301可為微膠囊(Micro-capsule)或微杯(Micro-Cup)。

在本發明中，該微腔301中的帶電粒子包括一種特定顏色(例如黑色)的帶電粒子303(以下稱為黑色帶電粒子303)，當黑色帶電粒子303移動到靠近圖元電極20的一側時，該電泳層30對應該圖元電極20的區域顯示該黑色帶電粒子303的顏色，當黑色帶電粒子303移動到靠近公共電極層40的一側時，該區域顯示不同於該黑色帶電粒子303的顏色。該微腔301還可包括不同於該黑色帶電粒子303的其他顏色粒子(未標示)。

該電子紙裝置1還包括一位於該導電層10上方的保護層50以及基板60，該保護層為絕緣透明材料構成，用於避免該電子紙裝置被劃傷以及避免用戶直接接觸該導電層10。該基板60位於公共電極層40的下方，用於承載該導電層10、若干圖元電極20、電泳層30、公共電極層40以及保護層50。

請繼續參考圖1，該電子紙裝置1還包括電壓偵測單元70以及處理單元80。在本實施方式中，該若干圖元電極20以矩陣方式排列，每一圖元電極均與一坐標系中的座標一一映射，該坐標系可為直角坐標系、極坐標系等。該電壓偵測單元70與該若干圖元電極20分別連接，用於偵測圖元電極20的電壓。如前所述，當用戶觸摸該電子紙裝置1時，導電層10被壓下與該觸摸位置對應的圖元電極20接觸，使得圖元電極20帶有一電壓，從而，該電壓偵測單元70偵測該電壓並產生一觸摸信號。該處理單元80接收到該觸摸信號後，根據映射關係確定該電壓偵測單元70偵測到的帶電圖元電極20的座標，從而確定觸摸點的位置，實現觸摸位置偵測功能。

請繼續參考圖1，該電子紙裝置1還包括一TFT(Thin-Film Transistor，薄膜電晶體)矩陣電路90以及一驅動控制電路100。該TFT矩陣電路90包括多個薄膜電晶體(圖中未示)，每一薄膜電晶體分別與一圖元電極20連接，該驅動控制電路100與該TFT矩陣電路90以及該處理單元80連接。該處理單元用於回應用戶的操作產生一顯示信號，例如，用戶執行一打開圖片的操作，則處理單元80產生一包括該圖片資料的顯示信號。該驅動控制電路100用於接收該處理單元80所產生的顯示信號，並根據該顯示信號控制TFT矩陣電路90中相應的薄膜電晶體導通，以及對該導通薄膜電晶體所對應的圖元電極20施加一驅動電壓，從而驅動電泳層30對應的區域顯示一定顏色。

顯然，在電子紙裝置1進行顯示時，由於驅動控制電路100對圖元電極20施加驅動電壓，使得圖元電極20帶有電壓，必然會引起電壓偵測單元70的誤判斷，因此，在本實施方式中，當電子紙裝置1在進行顯示畫面切換時，禁止該電壓偵測單元70偵測圖元電極20的電壓。具體的，該處理單元80在發出顯示信號控制電子紙裝置1進行顯示時，同時將該電壓偵測單元70禁能。顯然，由於，電子紙裝置的穩態顯示特性，當電子紙裝置1顯示一個畫面時不需要再施加電壓至圖元電極20，因此，僅在顯示畫面切換時才需要將電壓偵測單元70禁能。

在本實施方式中，對用戶手寫輸入的畫面以及顯示的畫面整體清除可通過處理單元80發送一清除顯示信號至驅動控制電路100，控制電子紙裝置整個畫面顯示空白，例如白色。例如，設電泳層30中黑色帶電粒子303帶負電，在顯示時，對於需要顯示黑色的 區域，驅動控制電路100所施加在該區域對應的圖元電極20上的電壓為正電壓，則使得黑色帶電粒子303向靠近圖元電極20的一側移動，電泳層30對應區域顯示黑色。在整體清除時，該處理單元80發送該清除顯示信號控制該驅動控制電路100對所有圖元電極20施加一個負電壓，從而控制黑色帶電粒子303靠近公共電極層40移動，從而顯示黑色的區域的顏色被另外的顏色替代(例如白色)，整個畫面顯示空白。

橡皮擦式的清除可通過處理單元80所偵測到的觸摸位置，控制該驅動控制電路100對該觸摸位置對應的圖元電極20施加電壓使得該區域顯示空白，即實現橡皮擦式的清除。其中，用戶可通過功能表選擇或者按鍵等方式選擇對畫面進行整體清除或橡皮擦式的清除，以及選擇該電子紙裝置1是寫入畫面還是清除畫面。

在本實施方式中，該導電層10與公共電極層40分別連接一電源的正負極，從而使得該導電層10與公共電極層40具有一電勢差。

請參閱圖2，為本發明一實施方式中支持手寫與觸摸位置識別的電子紙裝置的實現橡皮擦式擦除功能部分的結構示意圖。該電子紙裝置1還包括一電源管理單元110以及一電源120，在本實施方式中，該導電層10以及公共電極層40分別與該電源管理單元110連接，通過處理單元80控制該電源管理單元110將電源120提供的電壓分配給該導電層10以及公共電極層40，使得該導電層10以及該公共電極層40之間的電勢差為正或負，相應的使得電子紙裝置1處於寫入模式或橡皮擦式的清除模式。例如，假若微腔301中的黑色帶電粒子303為帶負電，在寫入時，通過該電源管理單元110 分配的電壓使該導電層10與該公共電極層40之間的電勢差為正，則用戶觸摸該電子紙裝置1使得對應位置的圖元電極20與公共電極層40之間的電勢差也為正，從而，圖元電極20對應的微腔301中的黑色帶電粒子303向圖元電極20的一側移動，該電子紙裝置1對應該觸摸位置的區域顯示黑色，從而顯示用戶通過觸摸筆或手觸摸的觸摸軌跡，實現手寫功能。在擦除時，該處理單元80控制電源管理單元110分配給該導電層10與公共電極層40之間的電勢差為負，則用戶觸摸該電子紙裝置1使得導電層10與對應的圖元電極20接觸時，圖元電極20與公共電極層40之間的電勢差也為負，從而使得觸摸位置對應的微腔301中的黑色帶電粒子303向靠近公共電極層40的一側移動，用戶所觸摸的區域所顯示的畫面即被清除，從而可實現橡皮擦式的清除。

其中，在本實施方式中，用戶同樣可通過功能表選擇或按鍵的方式選擇寫入畫面或對畫面進行橡皮擦式的清除。

請參閱圖3，為本發明另一實施方式中支持手寫與觸摸位置識別的電子紙裝置的實現橡皮擦式擦除功能部分的結構示意圖。在本實施方式中，該電子紙裝置1還包括一雙刀雙擲開關K，導電層10以及公共電極層40通過該雙刀雙擲開關K分別與電源120的正負極連接。該雙刀雙擲開關K外在表現可為一按鈕開關也可為一滑動開關，用戶可通過該雙刀雙擲開關K切換導電層10、公共電極層40與電源120的正負極的連接關係，從而切換導電層10以及公共電極層40之間電勢差的正負，實現該電子紙裝置在寫入與橡皮擦式的清除之間的切換。

本發明的電子紙裝置，可支持手寫、觸摸位置識別以及一般電子紙的顯示功能。

1‧‧‧電子紙裝置

10‧‧‧導電層

20‧‧‧圖元電極

30‧‧‧電泳層

40‧‧‧公共電極層

12‧‧‧該隔離層

121‧‧‧絕緣柵格

301‧‧‧微腔

302‧‧‧懸浮液

303‧‧‧黑色帶電粒子

50‧‧‧保護層

60‧‧‧基板

70‧‧‧電壓偵測單元

80‧‧‧處理單元

90‧‧‧TFT矩陣電路

100‧‧‧驅動控制電路

Claims (13)

1. 一種電子紙裝置，其改良在於，該電子紙裝置包括：導電層；若干圖元電極，成矩陣方式排列，並與一坐標系的座標一一映射；電泳層；公共電極層；電壓偵測單元，與該若干圖元電極分別連接，用於偵測該若干圖元電極的電壓；以及處理單元；其中，該導電層位於電子紙裝置的觀看面一側，該導電層、該若干圖元電極、電泳層以及公共電極層從電子裝置的觀看面一側向遠離該電子裝置的觀看面一側的方向依次排列，導電層以及若干圖元電極均為透明導電材料製成；該電泳層與該若干圖元電極以及公共電極層分別電連接，該導電層與公共電極層之間具有一電勢差，該電勢差足以驅動電泳層的顯示，當用戶觸摸該電子紙裝置時，導電層與該觸摸位置對應的圖元電極接觸，使得圖元電極帶有導電層的電壓，從而圖元電極與公共電極層之間具有一電勢差，使得電泳層對應該觸摸位置的區域顯示一定顏色，同時電壓偵測單元偵測到該圖元電極的電壓而產生一觸摸信號至處理單元，該處理單元接收到該觸摸信號後，根據映射關係確定該偵測到的具有電壓的圖元電極所對應的座標確定觸摸位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子紙裝置，其中電子紙裝置還包括一位於導電層與若干圖元電極之間的隔離層，該隔離層包括多個透明柵格，在用戶未觸摸該電子紙裝置時，該多個透明柵格將導電層與該若干圖元電極分隔。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子紙裝置，其中該電子紙裝置還包括一TFT矩陣電路以及一驅動控制電路，該TFT矩陣電路包括多個薄膜電晶體，每一薄膜電晶體分別與一圖元電極連接，該驅動控制電路與該TFT矩陣電路以及該處理單元連接，用於接收該處理單元的顯示信號控制TFT矩陣電路中相應的薄膜電晶體導通，並對該導通薄膜電晶體所對應的圖元電極施加一驅動電壓，驅動電泳層對應該圖元電極的區域顯示一定顏色，該電子紙裝置顯示該顯示信號對應的畫面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電子紙裝置，其中該處理單元還用於產生一清除顯示信號至該驅動控制電路，從而控制驅動控制電路使得整個電泳層顯示的畫面清除。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電子紙裝置，其中該處理單元還用於確定用戶觸摸位置，然後控制驅動控制電路對該觸摸位置對應的圖元電極施加電壓，從而清除該觸摸位置對應的電泳層的區域所顯示的畫面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電子紙裝置，其中該電子紙裝置還包括一電源以及一電源管理單元，導電層以及公共電極層與該電源管理單元均連接，該電源管理單元在處理單元的控制下分配電源提供給導電層以及公共電極層的電壓，通過使得該導電層以及該公共電極層之間的電勢差為正或負。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電子紙裝置，其中該電子紙裝置還包括一雙刀雙擲開關以及一電源，導電層以及公共電極層通過該雙刀雙擲開關與該電源的正負極連接，通過該雙刀雙擲開關的切換，導電層、公共電極層與電源正負極的連接關係變化。
8. 一種電子紙裝置，其改良在於，該電子紙裝置包括：導電層；若干圖元電極；電泳層；公共電極層；TFT矩陣電路，包括多個薄膜電晶體，每一薄膜電晶體與一圖元電極分別連接；驅動控制電路；以及處理單元；其中，該導電層位於電子紙裝置的觀看面一側，該導電層、該若干圖元電極、電泳層以及公共電極層從電子裝置的觀看面一側向遠離該電子裝置的觀看面一側的方向依次排列，導電層以及若干圖元電極均為透明導電材料製成；該電泳層與該若干圖元電極以及公共電極層分別電連接，該導電層與公共電極層之間具有一電勢差，該電勢差足以驅動電泳層的顯示，當用戶觸摸該電子紙裝置時，導電層與該觸摸位置對應的圖元電極接觸，使得圖元電極與公共電極層之間具有一電勢差，從而使得電泳層對應該觸摸位置的區域顯示一定顏色；該處理單元用於根據用戶操作產生顯示信號，該驅動控制電路用於接收該顯示信號，並根據顯示信號控制TFT矩陣電路中相應的 薄膜電晶體導通，以及對該導通薄膜電晶體所對應的圖元電極施加一驅動電壓，從而驅動電泳層對應的區域顯示一定顏色，該電泳層顯示該顯示信號對應的畫面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電子紙裝置，其中該電子紙裝置還包括一位於導電層與若干圖元電極之間的隔離層，該隔離層包括多個透明柵格，在用戶未觸摸該電子紙裝置時，該多個透明柵格將導電層與該若干圖元電極分隔。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電子紙裝置，其中該處理單元還用於產生一清除顯示信號至該驅動控制電路，從而控制驅動控制電路使得整個電泳層顯示的畫面清除。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電子紙裝置，其中該處理單元還用於確定用戶觸摸位置，然後控制驅動控制電路對該觸摸位置對應的圖元電極施加電壓，從而清除該觸摸位置對應的電泳層的區域所顯示的畫面。
12. 如申請專利範圍第8項所述之電子紙裝置，其中該電子紙裝置還包括一電源以及一電源管理單元，導電層以及公共電極層與該電源管理單元均連接，該電源管理單元在處理單元的控制下分配電源提供給導電層以及公共電極層的電壓，通過使得該導電層以及該公共電極層之間的電勢差為正或負。
13. 如申請專利範圍第8項所述之電子紙裝置，其中該電子紙裝置還包括一雙刀雙擲開關以及一電源，導電層以及公共電極層通過該雙刀雙擲開關與該電源的正負極連接，通過該雙刀雙擲開關的切換，導電層、公共電極層與電源正負極的連接關係變化。