CN102141712B - 电子纸装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子纸装置，包括公共电极层、电泳层、若干像素电极、导电层、电压侦测单元及处理单元。每一像素电极均与一坐标系的坐标映射。电泳层位于公共电极层以及若干像素电极之间并与之分别电连接，公共电极层与导电层之间具有一足以驱动电泳层显示变化的电势差。当用户触摸电子纸装置时，公共电极层、电泳层以及像素电极被压下，使得触摸位置对应的像素电极与导电层接触而与公共电极层之间具有一电势差，从而驱动电泳层相应区域显示一颜色。同时，电压侦测单元侦测到像素电极的电压而产生触摸信号至处理单元，处理单元根据映射关系确定触摸位置。电子纸装置还包括TFT矩阵电路及驱动控制电路。本发明的电子装置可支持手写及触摸位置识别或显示。

Description

电子纸装置
技术领域
本发明涉及一种电子纸装置，特别涉及一种电泳型电子纸装置。
背景技术
电子纸由于其与普通的纸张十分接近、即具有高对比、广视角度、低能耗以及阅读的高舒适性等性能，已经逐渐成为一种应用较广的显示装置。
现有技术中，已有实现笔写或手写输入的电子纸装置。然而，目前大部分手写输入电子纸装置大都只能实现画板的功能，即，通过手写笔或手指触摸该电子纸装置时，笔或手指触摸的区域实时显示触摸轨迹，但不能识别用户所触摸的位置以及触摸轨迹。然而，在需要获取用户触摸位置去控制电子纸显示时，仅能实现手写输入的电子纸装置显然不能满足要求。
目前，有些电子纸装置通过在电子纸表面叠加一触摸面板，通过触摸面板感测用户触摸后，在通过处理单元控制电子纸的显示，然而，电子纸的刷新速度较慢，如果通过软件的方式侦测到用户触摸，再根据触摸位置控制电子纸相应位置显示的变化，显然响应时间会更长。
此外，目前的手写式电子纸装置不能当普通的显示器使用。
有鉴于此，有必要提供一种支持手写输入以及触摸位置识别或作为普通显示器使用的电子纸装置，以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种支持手写输入以及触摸位置识别或作为普通显示器使用的电子纸装置。
一种电子纸装置，包括公共电极层、电泳层、若干像素电极、导电层、电压侦测单元以及处理单元。该若干像素电极，成矩阵方式排列，并与一坐标系的坐标一一映射。该电压侦测单元与该若干像素电极分别连接，用于侦测该若干像素电极的电压。该公共电极层、电泳层、若干像素电极以及导电层依次排列，公共电极层为透明导电材料制成，位于电子纸装置的观看面一侧；该电泳层与公共电极层以及该若干像素电极电连接，该公共电极层与导电层之间具有一电势差，该电势差足以驱动电泳层的显示，当用户触摸该电子纸装置时，公共电极层、电泳层以及触摸位置对应的像素电极被压下，从而触摸位置对应的像素电极与导电层接触，使得像素电极带有导电层的电压，从而像素电极与公共电极层之间具有一电势差，使得电泳层对应该触摸位置的区域显示一定颜色，同时电压侦测单元侦测到该像素电极的电压而产生一触摸信号至处理单元，该处理单元接收到该触摸信号后，根据映射关系确定该侦测到的具有电压的像素电极所对应的坐标确定触摸位置。
一种电子纸装置，包括公共电极层、电泳层、若干像素电极、导电层、TFT矩阵电路、驱动控制电路以及处理单元。该TFT矩阵电路包括多个薄膜晶体管，每一薄膜晶体管与一像素电极分别连接。该公共电极层、电泳层、若干像素电极以及导电层依次排列，公共电极层为透明导电材料制成，位于电子纸装置的观看面一侧；该电泳层与公共电极层以及该若干像素电极电连接，该公共电极层与导电层之间具有一电势差，该电势差足以驱动电泳层的显示，当用户触摸该电子纸装置时，公共电极层、电泳层以及触摸位置对应的像素电极被压下，从而触摸位置对应的像素电极与导电层接触，使得像素电极带有导电层的电压，从而像素电极与公共电极层之间具有一电势差，使得电泳层对应该触摸位置的区域显示一定颜色。该处理单元用于根据用户操作产生显示信号，该驱动控制电路用于接收该显示信号，并根据显示信号控制TFT矩阵电路中相应的薄膜晶体管导通，以及对该导通薄膜晶体管所对应的像素电极施加一驱动电压，从而驱动电泳层对应的区域显示一定颜色，该电泳层显示该显示信号对应的画面。
本发明的电子纸装置，可支持手写输入以及触摸位置识别或显示。
附图说明
图1为本发明电子纸装置的具体结构图。
图2为本发明一实施方式中电子纸装置实现橡皮擦似擦除功能部分的结构示意图。
图3为本发明另一实施方式中电子纸装置实现橡皮擦似擦除功能部分的结构示意图。
主要元件符号说明
Figure G201010300897120100128D000031
具体实施方式
请参阅图1，为本发明支持手写与触摸位置识别的电子纸装置的具体结构图。该支持手写与触摸位置识别的电子纸装置1包括公共电极层10、电泳层20、若干像素电极30以及导电层40。其中，该公共电极层10靠近电子纸装置1的观看面一侧，该若干像素电极30分布在一个平行于该公共电极层10、电泳层20以及导电层40的平面上，该导电层40与该若干像素电极30之间还包括一隔离层34，该隔离层34包括若干绝缘栅格341，该隔离层34用于在用户未触摸该电子纸装置1时将该导电层40与若干像素电极30分离。该电泳层20位于公共电极层10以及若干像素电极30之间并分别与公共电极层10以及若干像素电极30电连接。在本实施方式中，该公共电极层10为透明导电材料制成，例如ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)。
其中，该公共电极层10与导电层40之间具有一电势差，该电势差足以驱动电泳层20的显示。当用户触摸该电子纸装置1时，该公共电极层10、电泳层20以及对应该触摸位置的像素电极30被压下，从而挤压隔离层34而使得触摸位置对应的像素电极30与导电层40接触，该像素电极30获得与该导电层40相同的电压，从而该像素电极30与公共电极层10之间形成一电势差，驱动该电泳层20对应该触摸位置的区域显示一定颜色，即用户从观看面看，该电子纸装置1对应该触摸位置的区域显示一定颜色。
在本实施方式中，电泳层20包括多个微腔201，其中，至少一个微腔对应一个像素电极30，每一微腔201包括悬浮液202以及至少一带电粒子，当像素电极30与公共电极层10产生一电势差时，该像素电极30对应的微腔201中的带电粒子移动，从而引起电泳层20对应该像素电极30的区域显示一定颜色。电泳层20的具体显示过程可参考中国专利局于2008年6月25日公告的专利号为03820879.2的专利申请文件。所述该微腔201可为微胶囊(Micro-capsule)或微杯(Micro-Cup)。
在本发明中，该微腔201中的带电粒子包括一种特定颜色(例如黑色)的带电粒子203(以下称为黑色带电粒子203)，当黑色带电粒子203移动到靠近公共电极层10的一侧时，该电泳层20对应该像素电极30的区域显示该黑色带电粒子203的颜色，当黑色带电粒子203移动到靠近像素电极30的一侧时，该区域显示不同于该黑色带电粒子203的颜色。该微腔201还可包括不同于该黑色带电粒子203的其他颜色粒子(未标示)。
该电子纸装置1还包括一位于该公共电极层10上方的保护层50以及基板60，该保护层为绝缘透明材料构成，用于避免该电子纸装置被划伤以及避免用户直接接触该公共电极层10。该基板60位于导电层40的下方，用于承载该公共电极层10、电泳层20、若干像素电极30、导电层40以及保护层50。
请继续参考图1，该电子纸装置1还包括电压侦测单元70以及处理单元80。在本实施方式中，该若干像素电极30以矩阵方式排列，每一像素电极均与一坐标系中的坐标一一映射，该坐标系可为直角坐标系、极坐标系等。该电压侦测单元70与该若干像素电极30分别连接，用于侦测像素电极30的电压。如前所述，当用户触摸该电子纸装置1时，该触摸位置对应的像素电极30被压下与导电层40接触，使得像素电极30带有一电压，从而，该电压侦测单元70侦测该电压并产生一触摸信号。该处理单元80接收到该触摸信号后，根据映射关系确定该电压侦测单元70侦测到的带电像素电极30的坐标，从而确定触摸点的位置，实现触摸位置侦测功能。
请继续参考图1，该电子纸装置1还包括一TFT(Thin-Film Transistor，薄膜晶体管)矩阵电路90以及一驱动控制电路100。该TFT矩阵电路90包括多个薄膜晶体管(图中未示)，每一薄膜晶体管分别与一像素电极30连接，该驱动控制电路100与该TFT矩阵电路90以及该处理单元80连接。该处理单元80用于响应用户的操作产生一显示信号，例如，用户执行一打开图片的操作，则处理单元80产生一包括该图片数据的显示信号。该驱动控制电路100用于接收该处理单元80所产生的显示信号，并根据该显示信号控制TFT矩阵电路90中相应的薄膜晶体管导通，以及对该导通薄膜晶体管所对应的像素电极30施加一驱动电压，从而驱动电泳层20对应的区域显示一定颜色。
显然，在电子纸装置1进行显示时，由于驱动控制电路100对像素电极30施加驱动电压，使得像素电极30带有电压，必然会引起电压侦测单元70的误判断，因此，在本实施方式中，当电子纸装置1在进行显示画面切换时，禁止该电压侦测单元70侦测像素电极30的电压。具体的，该处理单元80在发出显示信号控制电子纸装置1进行显示时，同时将该电压侦测单元70禁能。显然，由于，电子纸装置的稳态显示特性，当电子纸装置1显示一个画面时不需要再施加电压至像素电极30，因此，仅在显示画面切换时才需要将电压侦测单元70禁能。
在本实施方式中，对用户手写输入的画面以及显示的画面整体清除可通过处理单元80发送一清除显示信号至驱动控制电路100，控制电子纸装置整个画面显示空白，例如白色。例如，设电泳层20中黑色带电粒子203带负电，在显示时，对于需要显示黑色的区域，驱动控制电路100所施加在该区域对应的像素电极30上的电压为正电压，则使得黑色带电粒子203向靠近公共电极层10的一侧移动，电泳层20对应区域显示黑色。在整体清除时，该处理单元80发送该清除显示信号控制该驱动控制电路100对所有像素电极30施加一个负电压，从而控制黑色带电粒子203靠近像素电极30移动，从而电泳层20显示黑色的区域的颜色被另外的颜色替代(例如白色)，整个画面显示空白。
橡皮擦似的清除可通过处理单元80所侦测到的触摸位置，控制该驱动控制电路100对该触摸位置对应的像素电极30施加电压使得该区域显示空白，即实现橡皮擦似的清除。其中，用户可通过菜单选择或者按键等方式选择对画面进行整体清除或橡皮擦似的清除，以及选择该电子纸装置1是写入画面还是清除画面。
在本实施方式中，该公共电极层10与导电层40分别连接一电源的正负极，从而使得该公共电极层10与导电层40具有一电势差。
请参阅图2，为本发明一实施方式中支持手写与触摸位置识别的电子纸装置的实现橡皮擦似擦除功能部分的结构示意图。该电子纸装置1还包括一电源管理单元110以及一电源120，在本实施方式中，该公共电极层10以及导电层40分别与该电源管理单元110连接，通过处理单元80控制该电源管理单元110将电源120提供的电压分配给该公共电极层10以及导电层40，使得该公共电极层10以及该导电层40之间的电势差为正或负，相应的使得电子纸装置1处于写入模式或橡皮擦似的清除模式。例如，假若微腔201中的黑色带电粒子203为带负电，在写入时，通过该电源管理单元110分配的电压使该公共电极层10与该导电层40之间的电势差为正，则用户触摸该电子纸装置1使得公共电极层10与对应触摸位置的像素电极30之间的电势差也为正，从而，像素电极30对应的微腔201中的黑色带电粒子203向公共电极层10的一侧移动，该电子纸装置1对应该触摸位置的区域显示黑色，从而显示用户通过触摸笔或手触摸的触摸轨迹，实现手写功能。在擦除时，该处理单元80控制电源管理单元110分配给该公共电极层10与导电层40之间的电势差为负，则用户触摸该电子纸装置1使得公共电极层10与触摸位置对应的像素电极30接触时，公共电极层10与像素电极30之间的电势差也为负，从而使得触摸位置对应的微腔201中的黑色带电粒子203向靠近像素电极30的一侧移动，用户所触摸的区域所显示的画面即被清除，从而可实现橡皮擦似的清除。
其中，在本实施方式中，用户同样可通过菜单选择或按键的方式选择写入画面或对画面进行橡皮擦似的清除。
请参阅图3，为本发明另一实施方式中支持手写与触摸位置识别的电子纸装置的实现橡皮擦似擦除功能部分的结构示意图。在本实施方式中，该电子纸装置1还包括一双刀双掷开关K，公共电极层10以及导电层40通过该双刀双掷开关K分别与电源120的正负极连接。该双刀双掷开关K外在表现可为一按钮开关也可为一滑动开关，用户可通过该双刀双掷开关K切换公共电极层10、导电层40与电源120的正负极的连接关系，从而切换公共电极层10以及导电层40之间电势差的正负，实现该电子纸装置在写入与橡皮擦似的清除之间的切换。
本发明的电子纸装置，可支持手写、触摸位置识别以及一般电子纸的显示功能。

Claims (11)

1.一种电子纸装置，其特征在于，该装置包括：
公共电极层；
电泳层；
若干像素电极，成矩阵方式排列，并与一坐标系的坐标一一映射；
导电层；
电压侦测单元，与该若干像素电极分别连接，用于侦测该若干像素电极的电压；
隔离层，位于导电层与若干像素电极之间，该隔离层包括多个透明栅格，在用户未触摸该电子纸装置时，该多个透明栅格将导电层与该若干像素电极分隔；以及
处理单元；
其中，该公共电极层、电泳层、若干像素电极以及导电层依次排列，公共电极层为透明导电材料制成，位于电子纸装置的观看面一侧；该电泳层与公共电极层以及该若干像素电极电连接，该公共电极层与导电层之间具有一电势差，该电势差足以驱动电泳层的显示，当用户触摸该电子纸装置时，公共电极层、电泳层以及触摸位置对应的像素电极被压下，从而触摸位置对应的像素电极与导电层接触，使得该像素电极带有导电层的电压，从而该像素电极与公共电极层之间具有该电势差，使得电泳层对应该触摸位置的区域显示一定颜色，同时电压侦测单元侦测到该像素电极的电压而产生一触摸信号至处理单元，该处理单元接收到该触摸信号后，根据映射关系确定该侦测到的具有电压的像素电极所对应的坐标确定触摸位置。
2.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于，该电子纸装置还包括一TFT矩阵电路以及一驱动控制电路，该TFT矩阵电路包括多个薄膜晶体管，每一薄膜晶体管分别与一像素电极连接，该驱动控制电路与该TFT矩阵电路以及该处理单元连接，用于接收该处理单元的显示信号控制TFT矩阵电路中相应的薄膜晶体管导通，并对该导通的薄膜晶体管所对应的像素电极施加一驱动电压，驱动电泳层对应该像素电极的区域显示一定颜色，该电子纸装置显示该显示信号对应的画面。
3.如权利要求2所述的电子纸装置，其特征在于，该处理单元还用于产生一清除显示信号至该驱动控制电路，从而控制驱动控制电路使得电泳层显示的画面清除。
4.如权利要求2所述的电子纸装置，其特征在于，该处理单元还用于确定用户触摸位置，然后控制驱动控制电路对该触摸位置对应的像素电极施加电压，从而清除电泳层对应该触摸位置的区域所显示的画面。
5.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于，该电子纸装置还包括一电源以及一电源管理单元，导电层以及公共电极层与该电源管理单元均连接，该电源管理单元在处理单元的控制下分配电源提供给导电层以及公共电极层的电压，使得该导电层以及该公共电极层之间的电势差为正或负。
6.如权利要求1所述的电子纸装置，其特征在于，该电子纸装置还包括一双刀双掷开关以及一电源，导电层以及公共电极层通过该双刀双掷开关与该电源的正负极连接，通过该双刀双掷开关的切换，导电层、公共电极层分别与电源正极、负极连接或分别与电源的负极、正极连接。
7.一种电子纸装置，其特征在于，该装置包括：
公共电极层；
电泳层；
若干像素电极，成矩阵方式排列，并与一坐标系的坐标一一映射；
导电层；
TFT矩阵电路，包括多个薄膜晶体管，每一薄膜晶体管与一像素电极分别连接；
驱动控制电路；
隔离层，位于导电层与若干像素电极之间，该隔离层包括多个透明栅格，在用户未触摸该电子纸装置时，该多个透明栅格将导电层与该若干像素电极分隔；以及
处理单元；
其中，该公共电极层、电泳层、若干像素电极以及导电层依次排列，公共电极层为透明导电材料制成，位于电子纸装置的观看面一侧；该电泳层与公共电极层以及该若干像素电极电连接，该公共电极层与导电层之间具有一电势差，该电势差足以驱动电泳层的显示，当用户触摸该电子纸装置时，公共电极层、电泳层以及触摸位置对应的像素电极被压下，从而触摸位置对应的像素电极与导电层接触，使得像素电极带有导电层的电压，从而像素电极与公共电极层之间具有该电势差，使得电泳层对应该触摸位置的区域显示一定颜色；
该处理单元用于根据用户操作产生显示信号，该驱动控制电路用于接收该显示信号，并根据显示信号控制TFT矩阵电路中相应的薄膜晶体管导通，以及对该导通的薄膜晶体管所对应的像素电极施加一驱动电压，从而驱动电泳层对应的区域显示一定颜色，该电泳层显示该显示信号对应的画面。
8.如权利要求7所述的电子纸装置，其特征在于，该处理单元还用于产生一清除显示信号至该驱动控制电路，从而控制驱动控制电路使得整个电泳层显示的画面清除。
9.如权利要求7所述的电子纸装置，其特征在于，该处理单元还用于确定用户触摸位置，然后控制驱动控制电路对该触摸位置对应的像素电极施加电压，从而清除该触摸位置对应的电泳层的区域所显示的画面。
10.如权利要求7所述的电子纸装置，其特征在于，该电子纸装置还包括一电源以及一电源管理单元，导电层以及公共电极层与该电源管理单元均连接，该电源管理单元在处理单元的控制下分配电源提供给导电层以及公共电极层的电压，使得该导电层以及该公共电极层之间的电势差为正或负。
11.如权利要求7所述的电子纸装置，其特征在于，该电子纸装置还包括一双刀双掷开关以及一电源，导电层以及公共电极层通过该双刀双掷开关与该电源的正负极连接，通过该双刀双掷开关的切换，导电层、公共电极层分别与电源正极、负极连接或分别与电源的负极、正极连接。
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