TWI911963B - 觸控啟動光電顯示器裝置及生產觸控螢幕光電顯示器裝置之方法 - Google Patents

Abstract

一種觸控啟動光電顯示器裝置具有複數個層之一堆疊，按順序包含：在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處的一第一電極層；一介電層；一第二電極層；一半導電層；一光電介質層；及一第三電極層。該第二電極層、該半導電層、該光電介質層、及該第三電極層形成一光電裝置，其中該光電介質層係藉施加一驅動電壓至該第三電極層且同時保持該第二電極層上之電壓固定而被定址。該第一電極層、該介電層、及該第二電極層形成一電容式觸控感測器，其藉感測該第一電極層上一接觸點處之一電容改變而偵測到一觸控輸入。

Description

觸控啟動光電顯示器裝置及生產觸控螢幕光電顯示器裝置之方法

[相關申請案] 本申請案主張2023年10月31日申請、標題為具有共通透明電極的反射式顯示器和投射電容式觸控感測器之美國臨時專利申請案第63/546,551號的優先權，該案係藉參考方式將其整個併入。

本發明通常關於一種觸控啟動反射式光電顯示器，且更特別地關於一種具有使用共通透明電極以改良光學性能的投射電容式觸控感測器之電泳顯示器裝置。

電泳顯示器藉調整帶電有色粒子相對於一透光觀視表面之位置來改變顏色。此等電泳顯示器因最終結果顯示器具有高對比且在日光下可閱讀、很類似油墨在紙上，而一般地被稱為「電子紙」或「電子報(ePaper)」。電泳顯示器已因這些顯示器提供一類似書本之閱讀體驗、使用小電力、且容許一使用者在一輕量手持裝置中攜帶一個圖書館的數百本書，而已享有電子閱讀器(eReader)中廣泛採用，譬如AMAZON KINDLE®等。

電泳顯示器及其他現代電子顯示器普遍地包含觸控感測器，以接收使用者觸控輸入。觸控感測器技術包含電阻式觸控感測器(其偵測因機械變形而在二表面之間的改變電阻)、受抑全內反射(其偵測藉光學耦合一物件至一顯示器表面處之一波導所致的全內反射之中斷)、表面聲波偵測、及最普遍地電容式感測方法。最通用之電容式感測技術中一者係投射電容式感測，其使用藉一不導電材料分離之複數個薄導電電極的一列與行陣列。由於人體係導電的，因此以一指尖接觸或逼近感測表面，將改變網格陣列(grid array)之交叉列與行網格位置處電極導線之間的耦合電容值。可依數個途徑量測此電容中之改變，此等途徑包含諸如藉量測該網格上針對一給定電荷所致之一電壓中改變、或者一電阻電容時間常數中之一改變。有別於早期的電容式感測方法，投射電容式感測實現偵測多重同時觸控事件而為一特別地有用的技術。

本揭示描述結合投射電容式觸控感測器陣列之電極層中一者的功能與一電泳顯示器之一透明驅動電極的功能以改良光學性能。

一種依據本發明之一第一構想的觸控啟動光電顯示器裝置包括複數個層之一多層堆疊，該等層按順序包含：在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處的一第一電極層；一介電層；一第二電極層；一半導電層；一光電介質層；及一第三電極層。該第二電極層、該半導電層、該光電介質層、及該第三電極層形成一光電裝置，其中該光電介質層係藉施加一驅動電壓至該第三電極層且同時保持該第二電極層上之電壓固定而被定址。該第一電極層、該介電層、及該第二電極層形成一電容式觸控感測器，其藉感測該第一電極層上一接觸點處之一電容改變而偵測到一觸控輸入。

在一個以上實施例中，該第一電極層及該第二電極層包含形成一列與行網格之複數個電極。

在一個以上實施例中，該第二電極層之該複數個電極係設置於該半導電層中，該半導電層構造成在鄰接電極之間的複數個間隙中促使輝散。

在一個以上實施例中，該半導電層包括一離子導電層。

在一個以上實施例中，該離子導電層包含一聚合物材料，該聚合物材料含有一離子摻雜物。

在一個以上實施例中，該半導電層具有一大約2到50微米之厚度及/或一大約10³到10⁷歐姆．公分之電阻率。

在一個以上實施例中，該半導電層具有一大約5到25微米之厚度。

在一個以上實施例中，該光電裝置與該電容式觸控感測器係在不同時間處作動。

在一個以上實施例中，用於刷新該光電裝置之每一時框包含用於定址該光電介質層之一第一時域部、及用於偵測複數個觸控輸入之分離之一第二時域部。

在一個以上實施例中，該裝置更包括在該第一電極層之與該介電層對立的一側上之一導光板及複數個覆蓋透鏡。

在一個以上實施例中，該第三電極層包括在一背板中之一陣列像素電極。

在一個以上實施例中，該光電介質包括分散於一非極性溶劑中之複數個帶電顏料粒子。

在一個以上實施例中，該光電介質層包括一囊封電泳介質。

在一個以上實施例中，該囊封電泳介質包括被囊封於複數個微膠囊或複數個微杯中之一電泳介質。

在一個以上實施例中，該光電介質係雙穩態的。

在一個以上實施例中，該等第一、第二、或第三電極層包括(a)選自由氧化鋁錫、氧化銦錫、聚3,4-乙烯二氧噻吩及其組合物所組成族群中的一材料，(b)一有機材料，(c)一複合材料，或(d)一稀疏網格。

在一個以上實施例中，該裝置未含有氧化銦錫。

在一個以上實施例中，該第一電極層及該第二電極層係透光的。

一種依據本發明之又一構想的生產一觸控螢幕光電顯示器裝置之方法，其步驟包括：(a)提供一光電介質層；(b)層壓該光電介質層之一側至一像素化背板；及(c)層壓該光電介質層之一相對側至一分層構造，該分層構造包括一第一電極層、一第二電極層、及介於該等第一與第二電極層之間的一介電層，其中該第二電極層係鄰接該光電介質層，且該第一電極層係在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處，其中該第一電極層及該第二電極層包含形成一列與行網格之複數個電極，及其中該第二電極層之該複數個電極係設置於構造成在該等電極之間的複數個間隙中促使輝散之一半導電層中。

一種依據本發明之又一構想的生產一觸控螢幕光電顯示器裝置之方法，其步驟包括：(a)提供一光電介質層；(b)層壓該光電介質層之一側至一分層構造，該分層構造包括一第一電極層、一第二電極層、及介於該等第一與第二電極層之間的一介電層，其中該第二電極層係鄰接該光電介質層，且該第一電極層係在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處，其中該第一電極層及該第二電極層包含形成一列與行網格之複數個電極，及其中該第二電極層之該複數個電極係設置於構造成在該等電極之間的複數個間隙中促使輝散之一半導電層中；及(c)層壓該光電介質層之一相對側至一像素化背板。

在一個以上實施例中，提供該光電介質層包括：(i)壓印複數個微杯於在一基板上設置之一底漆層上；(ii)以一電泳流體充填該等微杯；及(iii)以一聚合密封層密封該等微杯。

在一個以上實施例中，提供該光電介質層包括：將一電泳介質囊封於複數個微膠囊中，且將該等微膠囊分布於一黏結劑中，以製作一漿料而塗布至該像素化背板或該分層構造上。

在一個以上實施例中，將該光電介質層之一側層壓至一像素化背板包括：(i)層壓塗布有一黏著層之一基板至該光電介質層之該聚合密封層；(ii)移除(該)基板；及(iii)層壓該像素化背板至該黏著層。

在一個以上實施例中，層壓該光電介質層之相對側至該分層構造包括層壓該光電介質層之該底漆層至該構造之該第二電極層。

在一個以上實施例中，該方法進一步包括將一導光板及複數個覆蓋透鏡附接於該第一電極層之與該介電層對立的一側上。

此中揭露之各種實施例係關於一種具有使用一共通透明電極以改良光學性能之一投射電容式觸控感測器的電泳或其他反射式顯示器。

多年來，電泳顯示器已成為密集研發之標的。在此類顯示器中，複數個帶電粒子(有時被稱為顏料粒子)在一電場影響下移動通過一流體(fluid)。當與液晶顯示器比較時，電泳顯示器可具有良好亮度及對比、廣視角、狀態雙穩定性、及低功率消耗的特質。儘管如此，與這些顯示器之長期影像品質有關的問題已妨礙其普及使用。例如，構成電泳顯示器之粒子趨向沉降，致使針對這些顯示器之不佳使用壽命。

如以上指明者，電泳介質需求存在一流體。在大多數先前技術電泳介質中，該流體係一液體，但電泳介質可使用氣態流體產生；請參見例如Kitamura, T.等，用於類似電子紙之顯示器的電色劑運動，日本國際顯示器研討會(IDW)，2001年，論文HCS1-1，以及Yamaguchi, Y.等，使用以摩擦起電而帶電之絕緣粒子的色劑顯示器，日本國際顯示器研討會(IDW)，2001年，論文AMD4-4。亦請參見美國專利第7,321,459及7,236,291號。此類基於氣體之電泳介質將如同基於液體之電泳介質的粒子沉降，而當該等介質用在允許此類沉降之一方位中、諸如該介質設置於一垂直平面之一跡蹤中時，似乎易受到相同類型之問題。確實，由於氣態懸浮流體相較於液體者的較低黏性容許該等電泳粒子之更迅速沉降，因此粒子沉降在基於氣體之電泳介質中似乎有較在基於液體者中一更嚴重的問題。

讓渡與麻省理工學院(MIT)及E Ink Corporation、或者以其名義之諸多專利及申請案描述用於囊封電泳及其他光電介質中的各種技術。此類囊封介質包括諸多小膠囊，此等膠囊中每一者本身包括一內相、及圍繞該內相之一膠囊壁，該內相含有在一流體介質中之複數個電泳移動性粒子。一般地，該等膠囊係本身固持於一聚合黏結劑中，以形成出定位於二電極之間的一連貫層。在這些專利及申請案中描述之技術包含： (a)電泳粒子、流體、及流體添加物；請參見例如美國專利第7,002,728及7,679,814號； (b)膠囊、黏結劑、及囊封過程；請參見例如美國專利第6,922,276及7,411,719號； (c)微胞構造、壁材料、及形成微胞之方法；請參見例如美國專利第7,072,095及9,279,906號； (d)用於充填及密封微胞之方法；請參見例如美國專利第7,144,942及7,715,088號； (e)含有光電材料之薄膜及次組合件；請參見例如美國專利第6,982,178及7,839,564號； (f)背板、黏著層及其他輔助層以及顯示器中使用之方法；請參見例如美國專利第7,116,318及7,535,624號； (g)顏色形成顏色調整；請參見例如美國專利第6,017,584、6,545,797、6,664,944、6,788,452、6,864,875、6,914,714、6,972,893、7,038,656、7,038,670、7,046,228、7,052,571、7,075,502、7,167,155、7,385,751、7,492,505、7,667,684、7,684,108、7,791,789、7,800,813、7,821,702、7,839,564、7,910,175、7,952,790、7,956,841、7,982,941、8,040,594、8,054,526、8,098,418、8,159,636、8,213,076、8,363,299、8,422,116、8,441,714、8,441,716、8,466,852、8,503,063、8,576,470、8,576,475、8,593,721、8,605,354、8,649,084、8,670,174、8,704,756、8,717,664、8,786,935、8,797,634、8,810,899、8,830,559、8,873,129、8,902,153、8,902,491、8,917,439、8,964,282、9,013,783、9,116,412、9,146,439、9,164,207、9,170,467、9,170,468、9,182,646、9,195,111、9,199,441、9,268,191、9,285,649、9,293,511、9,341,916、9,360,733、9,361,836、9,383,623、及9,423,666號；以及美國專利申請案公開第2008/0043318、2008/0048970、2009/0225398、2010/0156780、2011/0043543、2012/0326957、2013/0242378、2013/0278995、2014/0055840、2014/0078576、2014/0340430、2014/0340736、2014/0362213、2015/0103394、2015/0118390、2015/0124345、2015/0198858、2015/0234250、2015/0268531、2015/0301246、2016/0011484、2016/0026062、2016/0048054、2016/0116816、2016/0116818、及2016/0140909號； (h)用於驅動顯示器之方法；請參見例如美國專利第5,930,026、6,445,489、6,504,524、6,512,354、6,531,997、6,753,999、6,825,970、6,900,851、6,995,550、7,012,600、7,023,420、7,034,783、7,061,166、7,061,662、7,116,466、7,119,772、7,177,066、7,193,625、7,202,847、7,242,514、7,259,744、7,304,787、7,312,794、7,327,511、7,408,699、7,453,445、7,492,339、7,528,822、7,545,358、7,583,251、7,602,374、7,612,760、7,679,599、7,679,813、7,683,606、7,688,297、7,729,039、7,733,311、7,733,335、7,787,169、7,859,742、7,952,557、7,956,841、7,982,479、7,999,787、8,077,141、8,125,501、8,139,050、8,174,490、8,243,013、8,274,472、8,289,250、8,300,006、8,305,341、8,314,784、8,373,649、8,384,658、8,456,414、8,462,102、8,514,168、8,537,105、8,558,783、8,558,785、8,558,786、8,558,855、8,576,164、8,576,259、8,593,396、8,605,032、8,643,595、8,665,206、8,681,191、8,730,153、8,810,525、8,928,562、8,928,641、8,976,444、9,013,394、9,019,197、9,019,198、9,019,318、9,082,352、9,171,508、9,218,773、9,224,338、9,224,342、9,224,344、9,230,492、9,251,736、9,262,973、9,269,311、9,299,294、9,373,289、9,390,066、9,390,661、及9,412,314號；以及美國專利申請案公開第2003/0102858、2004/0246562、2005/0253777、2007/0091418、2007/0103427、2007/0176912、2008/0024429、2008/0024482、2008/0136774、2008/0291129、2008/0303780、2009/0174651、2009/0195568、2009/0322721、2010/0194733、2010/0194789、2010/0220121、2010/0265561、2010/0283804、2011/0063314、2011/0175875、2011/0193840、2011/0193841、2011/0199671、2011/0221740、2012/0001957、2012/0098740、2013/0063333、2013/0194250、2013/0249782、2013/0321278、2014/0009817、2014/0085355、2014/0204012、2014/0218277、2014/0240210、2014/0240373、2014/0253425、2014/0292830、2014/0293398、2014/0333685、2014/0340734、2015/0070744、2015/0097877、2015/0109283、2015/0213749、2015/0213765、2015/0221257、2015/0262255、2015/0262551、2016/0071465、2016/0078820、2016/0093253、2016/0140910、及2016/0180777號；(這些專利及申請案在此後可被稱為MEDEOD(用於驅動光電顯示器之方法)申請案)； (i)顯示器之應用；請參見例如美國專利第7,312,784及8,009,348號；及 (j)非電泳顯示器，如美國專利第6,241,921號；及美國專利申請案公開第2015/0277160號；以及美國專利申請案公開第2015/0005720及2016/0012710號中描述者。

上述專利及申請案中眾多者認識到，在一囊封電泳介質中圍繞離散微膠囊之壁可藉一連續相替換，從而產出一所謂聚合物–分散電泳顯示器，其中該電泳介質包括一電泳流體之複數個離散微滴以及一聚合材料之一連續相，且認識到在此類聚合物–分散電泳顯示器內之電泳流體的該等離散微滴可被視為複數個膠囊或微膠囊，即使無離散膠囊膜與每一個別微滴關聯；請參見例如美國專利第6,866,760號。相應地，為了本申請案，此類聚合物–分散電泳介質係視為囊封電泳介質之亞種。

一相關類型之電泳顯示器係一所謂微胞電泳顯示器。在一微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體並未囊封於微膠囊內，反而保留於在一載體介質、一般地一聚合薄膜內形成之複數個空腔內。請參見例如美國專利第6,672,921及6,788,449號。

儘管電泳介質經常不透明(由於例如在眾多電泳介質中，此等粒子大致阻擋可見光透射通過該顯示器)且依一反射模式操作，然眾多電泳顯示器可作成依一所謂光閘模式操作，其中一顯示狀態係大致不透明且另一者係透光的。請參見例如美國專利第5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971、及6,184,856號。與電泳顯示器相似、但依靠電場強度變異之介電泳顯示器可依一相似模式操作；請參見例如美國專利第4,418,346號。其他類型之光電顯示器亦可能依光閘模式(shutter mode)操作。依光閘模式操作之光電介質可在用於全彩顯示器之多層構造中使用；在此類構造中，與該顯示器之觀視表面鄰接的至少一層係依光閘模式操作，以暴露或隱蔽與觀視表面更遙遠之一第二層。

囊封電泳顯示器一般地不致遭受傳統電泳裝置之叢集與沉降失效模式，且提供進一步優點，譬如印刷或塗布各類撓性及剛性基板上顯示器之能力。(使用詞彙印刷意欲包含所有形式之印刷及塗布，包含、但不限於：譬如片狀基板塗布、狹縫式或擠壓塗布、滑動或串接塗布、簾幕式塗布等預計量式塗布；譬如滾軸上刮刀塗布、前向與反向滾軸塗布等滾軸塗布；凹版塗布；浸漬塗布；噴霧塗布；彎月塗布；旋轉塗布；刷塗布；氣動刮刀塗布；絲網印刷過程；靜電印刷過程；熱印刷過程；噴墨印刷過程；電泳沉積(請參見美國專利第7,339,715號)；及其他相似技術。)以此，最終結果顯示器可為撓性的。又，由於顯示介質可被印刷(使用多種方法)，因此該顯示器本身可便宜地製作。

如以上指出者，最簡單的先前技術電泳介質大體上顯示僅二顏色。此類電泳介質使用單一類型之粒子、或者第一及第二型電泳粒子，該單一類型之電泳粒子具有一第一顏色且在具有一第二、不同顏色之一有色流體中(在該情況下，該第一顏色係當該等粒子鄰接該顯示器之觀視表面放置時顯示，且該第二顏色係當該等粒子與觀視表面相間隔時顯示)，該等第一及第二型電泳粒子在一非有色流體中具有相異的第一及第二顏色(在該情況下，該第一顏色係當該等第一型粒子鄰接該顯示器之觀視表面放置時顯示，且該第二顏色係當該等第二型粒子鄰接觀視表面放置時顯示)。一般地，該二顏色係黑與白。倘期望一全彩顯示器，一彩色濾光片陣列(CFA)可沉積於單色(黑與白)顯示器之觀視表面之上。(舉例來說，美國第6862128號專利揭示了具有CFA之電泳顯示器。)具有彩色濾光片陣列之顯示器依靠區域共享及混色，以引起色刺激。可用顯示器面積係由譬如紅/綠/藍(RGB)或紅/綠/藍/白(RGBW)等三或四個原色共享，且此等濾光片可依一維(條紋)或二維(2×2)重複圖樣配置。技藝中亦已知原色的其他選用、或者超過三個原色。選用充分小的三個(在RGB顯示器之情況下)或四個(在RGBW顯示器之情況下)次像素，使得在目標觀視距離處，此等次像素視覺上摻合在一起而成具有一均勻色刺激(「混色」)之單一像素。區域共享之固有缺點在於，色料(colorant)始終存在，且顏色僅可藉切換底層單色顯示器之對應像素成白或黑(接通或關斷對應的原色)而調變。例如，在一理想RGBW顯示器中，該等紅、綠、藍及白原色中每一者皆占用該顯示器面積的四分之一(四個中之一次像素)，使該白次像素係與底層單色顯示器白一樣亮度，且該等有色次像素中每一者不致較該單色顯示器白的三分之一明亮。藉該顯示器全體展現出之白色的亮度不超過該白次像素的亮度之半(該顯示器之白面積係藉顯示每四個中一個白次像素、加上每一有色次像素呈其有色形式而與一白次像素的三分之一相等者產生，該三個有色次像素聯合將貢獻不超過該一個白次像素)。顏色的亮度及飽和係藉與切換成黑的彩色像素共享區域而下降。由於其較呈一樣亮度之任何其他顏色明亮且飽和黃幾乎與白一樣亮度，因此區域共享在混合黃時尤其困難。將該等藍像素(該顯示器面積的四分之一)切換成黑，將使黃過暗。

美國專利第8,576,476及8,797,634號描述多色電泳顯示器，其具有單一背板、及一共用透光前電極，該單一背板包括複數個獨立地可定址像素電極。在該背板與該前電極之間設置複數個電泳層。這些申請案中描述之顯示器能夠在任何像素區位處表現該等原色(紅、綠、藍、青、洋紅、黃、白、及黑)中任一者。然而，使用位於單一組定址電極之間的多重電泳層將有缺點。單一特別層中由該等粒子經受的電場係較針對以相同電壓定址之單一電泳層的情況者低。除此以外，在最靠近觀視表面之一電泳層中的光學損耗(諸如，藉光散射或不必要吸收造成)可能波及在底層電泳層中形成之影像的外觀。

其他二類型電泳系統提供單一電泳介質，能夠在任何像素區位處表現任何顏色。明確地，美國專利第9,697,778號描述一顯示器，其中一染色溶劑係與一白(光散射)粒子結合，該白粒子係當以一低施加電壓定址時在一第一方向上、且當以一較高電壓定址時在相反方向上移動。當該等白粒子及該染色溶劑係與二附加粒子結合且該二附加粒子具有與該白粒子相反之電荷時，可能表現一全彩顯示器。然而，第‘778號專利之顏色狀態無法為如一文字閱讀器等應用所接受。特別地，始終有該染色流體中一些者，將白散射粒子與觀視表面分離，這導致該顯示器之白狀態中的一著色(tint)。

能夠在任何像素區位處表現任何顏色之一第二形式電泳介質係在美國專利第9,921,451號中描述。在第‘451號專利中，該電泳介質包含四粒子：白、青、洋紅、及黃，其中該等粒子中二者係帶正電，且二者為帶負電。然而，第‘451案號專利之顯示器亦遭受與白狀態之色彩混合。由於該等粒子中一者具有與白粒子相同的電荷，因此一些數量的相同電荷粒子係當期望白狀態時結合白者朝觀視表面移動。雖然可能以驅動該顯示器之複雜波形來克服此不必要的著色，然此類波形大幅地增加該顯示器之更新時間，且在一些實例中致使不可接受的影像之間的「閃爍(flashing)」。

圖1係一簡化示意圖(未按比例)，圖示出在美國專利第10,324,577號中揭露之一先前技術電泳顯示器的一範例。一顯示器100包括一層電泳材料130、及設置於電泳材料130之相對側上的至少二其他層110及120，此二層中至少一者係一電極層，諸如在圖1中藉層110描繪者。前電極110可代表顯示器100之觀視側(viewing side)，在該情況下，前電極110可為一透明導體，譬如氧化銦錫(ITO)(其在一些情況下可沉積至一透明基板上，譬如聚對苯二甲酸乙二酯(PET))。顯示器100亦包含一背板150，該背板包括複數個驅動電極153及一基板層157。該層電泳材料130可包含複數個微膠囊133，其固持複數個電泳顏料粒子135及137、以及一溶劑，微膠囊133分散於一聚合黏結劑139中。雖然如此，請了解到，該電泳介質(粒子135及137、以及溶劑)可被封閉於複數個微胞(複數個微杯)中、或者分布於一聚合物中而無一圍繞微膠囊。一般地，顏料粒子137及135係以前電極110與像素電極153之間產生的一電場控制(位移)。在眾多傳統電泳顯示器中，此等電驅動波形係經由複數個導電跡線(未顯示)而傳送至像素電極153，此等導電跡線係連結至複數個薄膜電晶體(TFT)，此等薄膜電晶體容許此等像素電極依一列–行定址方案(row-column addressing scheme)定址。在一些實施例中，前電極110僅僅接地，且影像藉提供正與負電位至像素電極153而驅動，該等像素電極係個別地可定址者。在其他實施例中，一電位亦可施加至前電極110，以提供可設於該前電極與像素電極153之間的場一較大變異。

在眾多實施例中，該TFT陣列形成一主動矩陣160，用於影像驅動，如圖2中顯示者。例如，每一像素電極161(與圖1中153對應)係連結成一薄膜電晶體162，該薄膜電晶體圖樣化成一陣列、且連接至複數個閘極(列)驅動器線164及複數個源極(行)驅動器線106，該等源極(行)驅動器線對閘極驅動器線164呈直角地延展。亦，一般地，共用(頂部)透光電極163(與圖1中110對應)具有單一連續電極之形式，而其他電極或電極層係圖樣化成像素電極161之一矩陣，此等像素電極中每一者界定該顯示器之一像素。在像素電極161與共用電極163之間，可設置一電泳介質100。可使用以上說明之電泳介質中任一者。一源極驅動器(未顯示)係連接至源極驅動器線106，且提供源極電壓至待定址之一行中所有TFT 162。一閘極驅動器(未顯示)係連接至閘極驅動器線164以提供一偏壓電壓，該偏壓電壓將沿列開啟(或關閉)每一TFT 162之閘極。閘極掃描速率一般地係~60到50赫茲。當TFT 162係n型時，使閘極對源極電壓為正，容許源極電壓到該汲極短路。使閘極相對於源極為負，造成汲極源極電流降下且汲極實際上浮動(float)。由於掃描驅動器係依一循序樣式作用，因此在頂部與底部列電極之間的更新時間中一般地有一些可測量延遲。請注意到，「列」與「行」電極之分派有點任意，且一TFT陣列可在該等列與行電極之角色互換下製造出。主動矩陣160之每一像素亦包含一儲存電容器165。儲存電容器165一般地連結至Vcom 線166。在一些實施例中，共用透光電極163係連結至地，如圖2中所示。在其他實施例中，共用透光電極163亦連結至Vcom線166(未展現於圖2中)。

雖然電泳顯示介質被描述為「黑/白」，然此等電泳顯示介質一般地被驅動至黑與白之間的複數個不同狀態，以達成各種色調或「灰階」。附加地，一給定像素可藉驅動該像素從一初始灰位準經過一轉變至一最終灰位準(其可、或不可與該初始灰位準不同)而被驅動在第一與第二灰階狀態(其包含白與黑之端點)之間。術語「波形」將用於表示整體電壓對時間曲線，用於實行從某一特定初始灰位準到一特定最終灰位準之轉變。一般地，此類波形將包括複數個波形成分；其中此等成分係呈大體上矩形(即，其中一給定成分包括施加一固定電壓持續一時期)；此等成分可稱作「脈波」或「驅動脈波」。術語「驅動方案」表示一組波形，足以使一特定顯示器實行灰位準之間所有可能的轉變。一顯示器可利用超過一個驅動方案；例如，上述美國專利第7,012,600號教示，一驅動方案可需要取決於譬如該顯示器之溫度、或者該顯示器已在其壽命時期作動之時間等參數作修飾，且從而一顯示器可設有複數個不同驅動方案，以用在相異溫度下等等。依此方式使用之一組驅動方案可被稱為「一組相關的驅動方案」。亦可能在相同顯示器之不同區中同時地使用超過一個驅動方案，且依此方式使用之一組驅動方案可被稱為「一組同時驅動方案」。

三層電泳顯示器之生產一般而言涉及至少一層壓作業。例如，在上述專利及專利申請案中數個者中，有說明用於生產一囊封電泳顯示器之一過程，其中包括在一黏結劑中複數個膠囊之一囊封電泳介質係塗布至包括氧化銦錫(ITO)之一撓性基板上、或者一相似導電塗層(其作為最終顯示器之一電極)於一塑膠薄膜上，該等膠囊/黏結劑塗層被乾燥以形成出穩固地黏附至該基板之該電泳介質的一連貫層。分離地，製備一背板(請參見圖1)，含有一陣列像素電極、及一適當的導體之配置以將該等像素電極連接至驅動電路(請參見圖2)。為了形成最終顯示器，上方具有該膠囊/黏結劑層之該基板係使用一層壓黏著劑層壓至該背板。如果期望具有譬如一數位化感測器層(Wacom Technologies，波特蘭，俄勒岡州)等複數個附加非透明層，則此等層一般地插入於該電泳顯示層下方。該背板可呈撓性、或者安裝於玻璃上，且一般地使用多層光蝕刻定圖樣製作。包括該電泳組成物之所謂「前平面積層」係使用一導電黏著層而層壓至該背板。

圖3A及圖3B分別為簡化剖面與平面視圖，圖示出一示範先前技術投射電容式觸控感測器172之基本設計。此類投射電容式觸控感測器、以及用於處理觸控輸入之控制晶片，可在市場上從包含諸如Zytronic、3M、Densitron、及Elo Touch Solutions等各種來源購得。

觸控感測器172具有一陣列構造，其包括藉一介電層174分離之複數個列與行電極176與178。該陣列構造一般地覆蓋該顯示器之整體觀視表面。

針對發射顯示器(emissive display)，由層176及178之光吸收可忽略不計地貢獻該顯示器之外觀。然而，這對於電泳及其他反射式顯示器並非如此，其中在光到達該電泳顯示器表面之前的任何吸收將削弱影像品質、特別地白(反射)狀態者。針對包括由氧化銦錫(ITO)製作之透明電極的觸控感測器，造成在一電泳顯示器之白狀態中5到10L*的一損失並非罕見。

圖3B中展現之電極圖樣一般地運用於譬如ITO等相對地不導電材料。如圖式所示，二感測器電極陣列之組合大體覆蓋蓋該顯示器之整體面積。雖然該ITO圖樣可製作於具有藉「橋」連接之鑽石形狀而藉一絕緣體與該等電極之平面分離的單一平面中，然該ITO圖樣仍將覆蓋該顯示器表面之一大比例，以致光學衰退(optical degradation)。

由諸如銅或銀等較ITO更導電之材料製作的導線網格具有一遠較少的導體之面積覆蓋，及結果藉該觸控感測器所致之顯示影像的較少光學衰退。然而，甚至以此等材料製作之稀疏網格可吸收入射光之大約5到10%。因此期望自該顯示模組降低源吸收光導電材料、及複數個層(倘其非折射率匹配，則貢獻弗芮耳損失(Fresnel loss))之界面。

圖4係具有一投射電容式觸控感測器之一先前技術顯示模組200的一剖面視圖。一TFT背板陣列222係層壓至一前平面，該前平面包含一電泳介質216，該電泳介質係藉界定出複數個微杯之複數個壁212分隔。(在其他實施例中，該電泳介質可在複數個微膠囊中分隔。)該等微杯係藉一密封層218密合，且使用導電黏著層220而黏結至背板222。電泳介質216係使用設置於背板222上之複數個像素電極、及該介質之相對側上的一透明共用電極214而定址。覆蓋共用電極214者係複數個層210，該複數個層一般地包含譬如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等一基板，在捲式過程中用於壓印該等微杯，該基板係藉一光學清澈黏著劑而黏結至一保護層，該保護層係一水分及紫外線障壁。

觸控感測器電極224與226係在一介電質薄膜層206之相對側上，且使用光學清澈黏著層208黏結至該電泳顯示器。該觸控感測器上方者係譬如一導光板及複數個覆蓋透鏡等集體以202展現之複數個其他層，以一層光學清澈黏著劑204附接至該觸控感測器。該電泳介質上方之該等層的順序，可從圖式作變化。

如圖4中所示，有三個吸收光導電層214、224、及226覆蓋電泳材料216。亦可包含附加導電層，諸如一屏蔽層以保護該觸控感測器免於藉切換該顯示器誘發之雜訊。

圖5圖示出依據本發明之一個以上實施例的一觸控啟動顯示器裝置300。正如同圖4之裝置200，裝置300包含一TFT背板陣列222，層壓至一前平面，該前平面包含一電泳介質216，該電泳介質係藉界定出複數個微杯之複數個壁212分隔。該等微杯係藉一密封層218密合，且使用導電黏著層220而黏結至背板222。

顯示器裝置300亦包含一投射電容式觸控感測器，其與圖4之觸控式感測器相似地包含在一介電層206之相對側上的複數個觸控式感測器電極224及226。圖5之顯示器裝置300與圖4之裝置200相異之處在於，用在定址電泳介質216之裝置200的透明電極214不存在，且其功能反而藉電極226(亦用在該觸控式感測器中)、及電極226嵌於其中之一半導電(諸如一離子導電)層或複數個層308實施。如在此中使用者，術語「半導電」係指稱足夠地高以表現在顯示器之全部整體面積上的一恰當地均勻影像，但低到充分而允許觸控感測，如以下進一步詳細說明者。從而，電泳介質216係使用(a)背板222上之複數個像素化電極、及(b)用作為該共用電極之電極網格226與半導電層或複數個層308的組合來定址。

電極224及226可諸如使用光蝕刻法、或者以一導電油墨之印刷等依據技藝中熟知的方法來圖樣化。

藉此配置，從覆蓋該電泳介質之堆疊消除傳統技藝模組中該等吸收光電極層中一者，藉此改良光學性能。缺少該電極層引發二待探討之議題。首先，由於單一電極陣列226係用於二目的，因此不可能同時地定址顯示器300及感測觸控。依據一個以上實施例，定址該顯示器及感測觸控係藉將刷新該顯示器之一訊框時間劃分成二個時域部而達成：一第一持續時間，在此期間，該背板被掃描且複數個定址電壓係供應至該顯示器背板上之該等儲存電容器，及一第二持續時間，在此期間，進行觸控感測。感測在一顯示器之刷新的每個訊框中進行並非必要，儘管這為最佳者。一般地，感測將對該顯示器刷新之單一訊框所需求的時間加大約20%。該顯示器在該觸控感測時間期間不關閉，如此所有像素保有其電壓位準。該電極具有一雙重功能，因此共用電極電壓係疊加於該觸控感測訊號上。這由於共用電極電壓一般地為直流，且同時觸控感測訊號一般地為一低電壓交流，而為可能的。因此，在該等列之定址期間，該電極僅具有共用電極訊號，而在該觸控感測週期期間，該交流感測訊號被疊加。

當該顯器未被定址時，該觸控感測器可連續地記錄事件，且一般地一使用者將在該顯示器正刷新時不與該顯示器互動。

起因於缺少該電極層而待探討之第二議題在於，電極226可能為了該電泳材料之均勻定址而過大地間隔開。為了緩和此議題，電極226嵌入所在之半導電層308係製作成足夠地導電，以容許在鄰接電極326之間的全部間隙區上輝散(blooming)。此類導電性可諸如藉依技藝中熟知之途徑、諸如藉在一聚合物基材中包含一離子摻雜物等在層308中提供離子導電性而達成。導電性應增加而不致誘發附加光吸收。層308具有範圍大約2到50微米之一厚度且具有大約10³到10⁷歐姆．公分之範圍中的一電阻率係較佳的。一特別佳之厚度係在範圍5到25微米中。倘層308係不足夠地導電，則電極326之圖樣可在意欲呈固定光學密度之一影像的一面積中可見。然而，倘導電性過高，則該觸控感測之空間解析度將降低。美國專利第10,151,955號描述可製作層308之多種聚合材料。除此以外，已針對非顯示器應用發展出各類聚合電解質。請參見諸如J. Mater, Chem. A, 2017, 5, 11152-11162。

可用在該層半導電聚合材料中之摻雜聚合材料可包含、但不限於脂肪族或芳香族聚氨酯乳膠、聚丙烯酸酯、及含有譬如六氟磷酸四丁銨、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸鹽、聚乙烯醇、離子修飾聚乙烯醇、明膠、聚乙烯氫吡咯酮、及其組合物等一摻雜物之聚甲基丙烯酸酯。含有芳香族異氰酸鹽之聚合摻合物係較不佳的。可被包含於該層半導電聚合材料中之配方的範例係在美國專利申請案公開第2017/0088758及美國專利第7,012,735、7,173,752、及9,777,201號中描述。

依據一個以上實施例之一顯示模組300可如圖6A至圖6E中顯示者製造出，此等圖係圖示出使用複數個微杯分隔之一電泳層，儘管相似構造可使用複數個微膠囊製作。

在步驟(i)中，如圖6A中所示，複數個微杯212係壓印於在一基板402上設置之一底漆層(primer layer)314上。基板402負有一釋放塗層，使得其可從層314剝離。

在步驟(ii)中，如圖6B中所示，該等微杯係以電泳流體216充填且以聚合組成物218密封，如技藝中熟知者。

在步驟(iii)中，如圖6C中所示，塗布於設有一釋放層之一基板404上的一黏著層320係層壓至步驟(ii)中製作之構造的密封層218。從密封層218移除基板404所需求之剝離力係較從底漆層314分離基板402所需求者小。

在步驟(iv)中，如圖6D中所示，基板404移除且黏著層220係層壓至一像素化背板222，該像素化背板可為分段或主動矩陣。

在步驟(v)中，如圖6E中所示，基板402係從在步驟(iv)中製作之構造移除，且包括電極陣列224及226之基板206係使用一導電、光學清澈層(或複數個層)308而層壓至底漆層314。層308本身已可塗布至一釋放基板上、層壓至觸控總成或底漆層314，此後，該基板移除且執行第二層壓。譬如一導光板及複數個覆蓋透鏡202等複數個附加層可接著以一層光學清澈黏著劑204施加於該觸控感測器上。

熟於此技藝者將明白，可在以上說明之發明特定實施例中作出諸多變更及修飾而不致脫離本發明之範疇。相應地，前述說明之全體應以一示例且非以一限制意思解譯。

100:顯示器 106:源極(行)驅動器線 110:層 120:層 130:電泳材料 133:微膠囊 135:電泳顏料粒子 137:電泳顏料粒子 139:聚合黏結劑 150:背板 153:驅動電極、像素電極 157:基板層 160:主動矩陣 161:像素電極 162:薄膜電晶體 163:共用(頂部)透光電極 164:閘極(列)驅動器線 165:儲存電容器 166:Vcom線 172:示範先前技術投射電容式觸控感測器 174:介電層 176:列與行電極 178:列與行電極 200:先前技術顯示模組 202:層 204:光學清澈黏著劑層 206:介電層 208:光學清澈黏著層 210:層 212:壁 214:透明共用電極 216:電泳介質 218:密封層 220:導電黏著層 222:背板 224:觸控感測器電極 226:觸控感測器電極 300:觸控啟動顯示器裝置 308:半導電層 314:引體層 320:黏著層 402:基板 404:基板

圖1係圖示出一示範先前技術電泳裝置之一簡化示意圖。 圖2係圖示出用於驅動電泳裝置之一示範先前薄膜電晶體背板陣列的一簡化示意圖。 圖3A與圖3B係分別圖示出一示範先前技術投射電容式觸控感測器之基本設計的簡化剖面及平面視圖。 圖4係一簡化剖面示意圖，圖示出具有一投射電容式觸控感測器之一示範先前技術顯示模組。 圖5係一簡化剖面示意圖，圖示出依據一個以上實施例，具有一投射電容式觸控感測器之一示範反射式顯示模組。 圖6A至圖6E係簡化剖面示意圖，圖示出依據一個以上實施例，用於生產具有一投射電容式觸控感測器之一反射式顯示模組的一示範過程。 圖式中之相同參考標號皆指示相同元件。

202:層 204:光學清澈黏著劑層 206:介電層 212:壁 216:電泳介質 218:密封層 220:導電黏著層 222:背板 224:觸控感測器電極 226:觸控感測器電極 300:觸控啟動顯示器裝置 308:半導電層 314:底漆層

Claims (34)

1. 一種觸控啟動光電顯示器裝置，包括複數個層之一多層堆疊，該等層按順序包含： 在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處的一第一電極層； 一介電層； 一第二電極層； 一半導電層； 一光電介質層；及 一第三電極層； 其中該第二電極層、該半導電層、該光電介質層、及該第三電極層形成一光電裝置，其中該光電介質層係藉施加一驅動電壓至該第三電極層且同時保持該第二電極層上之電壓固定而被定址；及 其中該第一電極層、該介電層、及該第二電極層形成一電容式觸控感測器，其藉感測該第一電極層上一接觸點處之一電容改變而偵測到一觸控輸入。
2. 如請求項1之裝置，其中該第一電極層及該第二電極層包含形成一列與行網格之複數個電極。
3. 如請求項2之裝置，其中該第二電極層之該複數個電極係設置於該半導電層中，該半導電層構造成在該等電極之間的複數個間隙中促使輝散(blooming)。
4. 如請求項1之裝置，其中該半導電層包括一離子導電層。
5. 如請求項4之裝置，其中該離子導電層包含一聚合物材料，該聚合物材料含有一離子摻雜物。
6. 如請求項1之裝置，其中該半導電層具有一大約2到50微米之厚度及/或一大約103到107歐姆．公分之電阻率。
7. 如請求項1之裝置，其中該半導電層具有一大約5到25微米之厚度。
8. 如請求項1之裝置，其中該光電裝置與該電容式觸控感測器係在不同時間處作動。
9. 如請求項1之裝置，其中用於刷新該光電裝置之每一時框包含用於定址該光電介質層之一第一時域部、及用於偵測複數個觸控輸入之分離之一第二時域部。
10. 如請求項1之裝置，更包括在該第一電極層之與該介電層對立的一側上之一導光板及複數個覆蓋透鏡。
11. 如請求項1之裝置，其中該第三電極層包括在一背板中之一陣列像素電極。
12. 如請求項1之裝置，其中該光電介質層包括分散於一非極性溶劑中之複數個帶電顏料粒子。
13. 如請求項1之裝置，其中該光電介質層包括一囊封電泳介質。
14. 如請求項13之裝置，其中該囊封電泳介質包括被囊封於複數個微膠囊或複數個微杯中之一電泳介質。
15. 如請求項1之裝置，其中該光電介質係雙穩態的。
16. 如請求項1至15中任一項之裝置，其中該等第一、第二、或第三電極層包括(a)選自由氧化鋁錫、氧化銦錫、聚3,4-乙烯二氧噻吩及其組合物所組成族群中的一材料，(b)一有機材料、(c)一複合材料，或(d)一稀疏網格。
17. 如請求項1之裝置，其中該裝置未含有氧化銦錫。
18. 如請求項1之裝置，其中該第一電極層及該第二電極層係透光的。
19. 一種生產一觸控螢幕光電顯示器裝置之方法，其步驟包括： (a)提供一光電介質層； (b)層壓該光電介質層之一側至一像素化背板；及 (c)層壓該光電介質層之一相對側至一分層構造，該分層構造包括一第一電極層、一第二電極層、及介於該等第一與第二電極層之間的一介電層，其中該第二電極層係鄰接該光電介質層，且該第一電極層係在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處，其中該第一電極層及該第二電極層包含形成一列與行網格之複數個電極，及其中該第二電極層之該複數個電極係設置於構造成在該等電極之間的複數個間隙中促使輝散之一半導電層中。
20. 一種生產一觸控螢幕光電顯示器裝置之方法，其步驟包括： (a)提供一光電介質層； (b)層壓該光電介質層之一側至一分層構造，該分層構造包括一第一電極層、一第二電極層、及介於該等第一與第二電極層之間的一介電層，其中該第二電極層係鄰接該光電介質層，且該第一電極層係在該觸控螢幕光電顯示器裝置之一觀視表面處，其中該第一電極層及該第二電極層包含形成一列與行網格之複數個電極，及其中該第二電極層之該複數個電極係設置於構造成在該等電極之間的複數個間隙中促使輝散之一半導電層中；及 (c)層壓該光電介質層之一相對側至一像素化背板。
21. 如請求項19或20之方法，其中步驟(a)包括將一電泳介質囊封於複數個微膠囊中，且將該等微膠囊分布於一黏結劑中，以製作一漿料而塗布至該像素化背板或該分層構造上。
22. 如請求項19或20之方法，其中步驟(a)包括： (i)壓印複數個微杯於在一基板上設置之一底漆層上； (ii)以一電泳流體充填該等微杯；及 (iii)以一聚合密封層密封該等微杯。
23. 如請求項22之方法，其中將該光電介質層層壓至該分層構造包括層壓該光電介質層之該底漆層至該分層構造之該第二電極層。
24. 如請求項22之方法，其中層壓該光電介質層至該像素化背板包括： (i)層壓塗布有一黏著層之一基板至該光電介質層之該聚合密封層； (ii)移除該基板；及 (iii)將該像素化背板層壓至該黏著層。
25. 如請求項19或20之方法，其中該半導電層包括一離子導電層。
26. 如請求項25之方法，其中該離子導電層包含一聚合物材料，該聚合物材料含有一離子摻雜物。
27. 如請求項19或20之方法，其中該半導電層具有一大約2到50微米之厚度及/或一大約103到107歐姆．公分之電阻率。
28. 如請求項19或20之方法，其中該半導電層具有一大約5到25微米之厚度。
29. 如請求項19或20之方法，其進一步包括將一導光板及複數個覆蓋透鏡附接於該第一電極層之與該介電層對立的一側上。
30. 如請求項19或20之方法，其中該光電介質包括分散於一非極性溶劑中之複數個帶電顏料粒子。
31. 如請求項19或20之方法，其中該光電介質層包括一囊封電泳介質。
32. 如請求項19或20之方法，其中該光電介質係雙穩態的。
33. 如請求項19或20之方法，其中該裝置未含有氧化銦錫。
34. 如請求項19或20之方法，其中該第一電極層及該第二電極層係透光的。