CN102902125A

CN102902125A - 可触压输入的显示装置及其方法

Info

Publication number: CN102902125A
Application number: CN2012103386917A
Authority: CN
Inventors: 郑造时; 徐旭昇; 陈志伟; 许神贤; 王朝珍
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明公开了一种显示装置及其方法，该显示装置具有电泳显示层、电极层以及间隙层，藉由控制元件提供电压差作用于电泳显示层。使用者以触压方式使间隙层产生形变，驱动电泳显示层的微胶囊粒子移动，以显示书写信息于装置上。除此之外，亦提供一种输入显示方式，无须额外的电性书写装置，使用者可在显示装置上写入或抹除信息。

Description

可触压输入的显示装置及其方法

本申请为分案申请，其母案申请的申请号为201010221911.9，申请日为2010年7月05日，发明名称为“可触压输入的显示装置及其方法”。

技术领域

本发明是关于一种电子显示装置及其使用方法；具体而言，是关于一种供使用者藉由施压方式输入并显示输入信息的电子显示装置。

背景技术

电泳显示器即一般所谓的电子纸，是目前常见可将文字图像反复书写工具，具有极佳的对比度、影像分辨率以及广视角功能。其中使用的电子墨水材料，包含至少两种具有相反电性之微胶囊粒子，可藉由外在电场变化驱动部分粒子状态，进而显示色彩或影像画面。除此之外，因电子墨水材料为导电高分子材料，外表与特征如同一般纸张，强调电泳显示器的可挠性与轻便性，不需持续提供额外的电压维持相同画面，大幅降低整体功率消耗。

现行的电泳显示书写技术中，多以额外提供的带电笔接触电泳显示器表面，感应表面电荷使得电场变化，以驱动微胶囊粒子转动至不同状态。在此一设计中，由于必须持续供应带电笔电源，因此会增加整体耗电量。在另一种设计中，使用具导电性质笔书写，以金属材料为笔身材质，笔头则以导电材料为主，藉由使用者静电感应表面电荷变化。但为了维持相当接触面积以确保有效感应，笔头较一般原子笔头大，无法模拟一般原子笔的笔触，造成使用上的不便。

另外因每个人静电体质不同，连带影响到操作时触控感应的敏感度，无法落实便利性。

因此本发明提出的输入显示装置，不需搭配特殊结构的书写笔，以触压方式完成输入显示信息。

发明内容

本发明目的在于提供一种显示装置，藉由施压方式显示并记录输入信息。

本发明目的在于提供一种显示装置，使用电子纸写入与抹除技术，因此可重复书写且不需持续供应外加电压维持画面，节省功率消耗。

本发明的显示装置包含第一电极层、第二电极层、电泳显示层、间隙层以及控制元件，其中电泳显示层设置于第一电极层与第二电极层之间，而间隙层则设置于第二电极层与电泳显示层之间，该间隙层还包含至少一间隙维持单元，用以支撑该间隙层维持空气间隙。控制元件电连接于第一电极层与第二电极层，提供一电压差作用于第一电极层及第二电极层之间。藉由施压方式使得第二电极层具有朝向电泳显示层伸入间隙层的位移形变，根据第二电极层朝电泳显示层伸入间隙层的形变，产生的电性变化驱动部分的电泳显示层，以显示输入信息于电泳显示层。

本发明还进一步提供了一种输入显示方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供一显示装置，包含一第一电极层、一第二电极层、一电泳显示层位于该第一电极层与该第二电极层之间以及一间隙层位于该电泳显示层与该第二电极层之间；

提供一电压差作用于该第一电极层与该第二电极层之间；以及

根据该第二电极层朝该电泳显示层伸入该间隙层的形变，产生的电性变化驱动部分的该电泳显示层，以显示输入信息于该电泳显示层。

附图说明

图1为本发明显示装置的一实施例；

图2A为显示装置的一间隙层实施例；

图2B及图2C为显示装置的其它间隙层实施例；

图3为输入显示方法流程图；

图4A为电泳显示层的微胶囊粒子状态图；

图4B为电泳显示层的另一微胶囊粒子状态图；

图5为两操作模式流程图；

图6为本发明显示装置的另一实施例；

图7A为检测元件重置期间电路图；

图7B为检测元件写入期间电路图；

图8A为未进行触压动作的时序图；

图8B为进行触压动作的时序图。

【主要元件符号说明】

1 显示装置

100第一电极层

200第二电极层

300电泳显示层

310微胶囊粒子

320第一表面

330第二表面

400间隙层

410间隙维持单元

412间隙子

414胶框

420空气间隙

500控制元件

510第一输出端

520第二输出端

600保护层

700检测元件

710电压源(power line)

720读取线(readout line)

V 电压差

V1 第一电压差

V2 第二电压差

t1 第一时间点

t2 第二时间点

t3 第三时间点

tp 触控时间点

ΔQ电荷变化量

N1 第一节点

C1 第一电容

C2 电二电容

SW1第一开关

SW2第二开关

V1~V4电压准位

Q1Q2电荷准位

具体实施方式

本发明是提供一种显示装置，藉由施压方式输入信息的显示装置。本发明的显示装置较佳可使用不具电性的触控笔，即不须持续供应电力或不具电传导性的触控笔，亦可直接以手指操作书写，因此具有较高的便利性。再者显示装置采用电子纸写入与抹除技术，较佳可在不持续供应外加电压的状态下维持高对比的画面，亦可重复书写信息，本发明的显示装置具有低功率消耗的优点。

在图1所示的实施例中，显示装置1包含第一电极层100、第二电极层200、电泳显示层300、间隙层400以及控制元件500。第一电极层100较佳为金属电极层，且第二电极层200较佳为透明电极层。适用作为透明电极层的透明导电薄膜材料(transparent conductive oxide,TCO)如铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)，或者同样具有高穿透率和高导电特性的铟锌氧化物(indium zinc oxide,IZO)。电泳显示层300设置于第一电极层100与第二电极层200之间，电泳显示层300具有多个弹性微胶囊粒子310。微胶囊粒子310较佳为具有两种相反电性的带电粒子，且两种带电粒子为颜色相异，例如黑与白。根据第一电极100与第二电极200间电场变化使得微胶囊粒子310在电泳显示层300中间移动。在上述的装置中，在第一电极层100与第二电极层200的外侧较佳另形成保护层600，以保护电极层并维持输入时书写流畅，适用材料为聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET）。

如图1所示，间隙层400设置于第二电极层200与电泳显示层300之间，间隙层400之间距较佳为3~5微米(μm)。如图1所示，间隙层400具有间隙维持单元410支撑维持间隙层400之间距并提供空气间隙420，间隙维持单元410可为间隙子(spacer)412涂布于间隙层400中，或环绕设置胶框(frame)414于间隙层400。

在图2A实施例中，藉由涂布间隙子（spacer）412于间隙层400之间作为间隙维持单元，使得部分的间隙层充填着间隙子412，以支撑维持间隙层400的间距，提供空气间隙420以做为触压时的移位行程高度。另外，在图2B实施例中，藉由环绕设置中空矩形胶框414于间隙层400以形成间隙维持单元。胶框414本身可支撑维持间隙层400的间距，胶框414中间的空气间隙420提供书写触压的移位行程高度。而在另一实施例中，如图2C所示，同时环绕设置中空矩形胶框414与间隙子412以维持间隙层400的间距，空气间隙420亦提供使用者触压的移位行程高度。在上述三实施例中，间隙维持单元410的设置可维持空气间隙420，提供操作实使用者施压的移位行程高度，藉此感应触压位置的电性变化，使得电泳显示层300得以根据电性变化驱动部分微胶囊粒子310，可立即显示书写信息于显示装置1上。

如图1所示，显示装置1另具有控制元件500，即为一组控制电路用以供应电压驱动电泳显示层300，可由ASIC或FPGA电路实现。控制元件500提供第一输出端510以及第二输出端520；第一输出端510电连接于第一电极层100，而第二输出端520电连接于第二电极层200。

输入显示方法的实施例如图3所示，步骤S1提供上述的显示装置1，包含第一电极层、第二电极层、电泳显示层以及间隙层，而后步骤S2中，控制元件500提供电压差V作用于第一电极层100及第二电极层200；如图4A所示，此时控制元件500的电压差V提供一均匀外在电场作用于电泳显示层300，使得电泳显示层300的微胶囊粒子310受到均匀电场作用，而均匀电性移动贴附至电泳显示层300的表面。此时步骤S4使用者藉由触压方式书写信息于显示装置1上，因触压动作使得间隙层400的空气间隙420产生形变，部分的外在电场随即产生电性变化，得以驱动部分电泳显示层300的弹性微胶囊粒子310相对移动，最后步骤S5以显示输入信息。

请参阅步骤S2与图4A上图，控制元件500提供电压差V作用于第一电极层100与第二电极层200之间，即提供均匀电场作用于电泳显示层300，微胶囊粒子310受到电场影响均匀移动贴附至电泳显示层300的第一表面320，此时显示装置1呈现一均匀画面，完成预先准备供使用者书写信息。如同S3步骤所述，因第二电极层200与电泳显示层300之间具有间隙层400，当使用者触压第二电极层200或保护层600进行书写动作时，第二电极层200具有朝向电泳显示层300伸入间隙层400的位移形变，因此触压位置电场产生变化致能部分电泳显示层300的微胶囊粒子310因电性移动。如图4A下图所示，部分的微胶囊粒子310因触压位置电场变化而移动贴附至电泳显示层300的第二表面330。微胶囊粒子310本身具有两种电性不同且颜色相异带电粒子，相对于未受到触压的微胶囊粒子310贴附在第一表面320，触压位置下的微胶囊粒子310因电性产生位移贴附至第二表面330，步骤S4即显示高对比的输入信息于电泳显示层300上，完成输入并显示信息功能。

本发明亦提供另一实施例。请参阅步骤S2与图4B上图，控制元件500提供反向电压差V作用于第一电极层100与第二电极层200之间。如同上述实施例作动原理，提供均匀电场作用于电泳显示层300，微胶囊粒子310即受到电场影响均匀移动贴附至电泳显示层300的第二表面330。此时显示装置1同样呈现一均匀画面，完成先期准备供使用者书写信息。如同S3步骤所述，当使用者触压书写动作产生的间隙层400位移形变，触压位置产生电场产生变化致能部分电泳显示层300的微胶囊粒子310因电性移动。请参阅图4B下图，部分的微胶囊粒子310因触压位置电场变化而移动贴附至电泳显示层300的第一表面320。相对于未受到施压的微胶囊粒子310贴附在第二表面330，触压位置下的微胶囊粒子310因电性产生位移贴附至第一表面320，步骤S4即显示高对比的输入信息于电泳显示层300上，完成输入并显示信息功能。

如图5所示，显示装置1的显示操作模式S10较佳具有第一操作模式S11与第二操作模式S12。控制元件500在第一操作模式S11中提供第一电压差V1，在第二操作模式S12中则提供相异于第一电压差V1的第二电压差V2。在较佳实施例中，第二电压差V2反向于第一电压差V1。于第一操作模式S11时，请参考图4A的作动示意图，步骤S11a提供第一电压差作用V1提供均匀电场作用于电泳显示层300，触压位置电场产生变化致能部分微胶囊粒子310电性移动贴附至电泳显示层300的第二表面330，步骤S11b进而根据使用者的施压位置显示输入信息于显示装置1。于第二操作模式S12时，步骤S12a提供反向于第一电压差V1的第二电压差V2作用。请参考图4B上图的作动示意图，此时微胶囊粒子310受到反向电场均匀移动贴附至第二表面330，互换电场方向抹除第一操作模式S11时书写显示于电泳显示层300的输入信息。而后步骤S12b触压书写动作，同样提供显示装置1的书写显示信息。藉由上述两操作模式的切换，除了提供使用者重复输入信息于显示装置1，亦可快速切换画面以抹除上一次书写信息，不需额外装置以抹除更新画面，确实提高显示装置1的便利性。

本发明的另一实施例中，如图6所示，显示装置1另包含检测元件700，可由ASIC或FPGA提供电路控制，电连接于控制元件500，用以感应并记录电泳显示层300电性变化(如:电场、电荷或电容变化量)。检测元件700电路与时序说明如图7A至图8B所示。如图7A所示，电压源(power line)710提供一电压脉冲作用于电泳显示层300。在时序图8A中，第一时间点t1至第二时间点t2为重置期间，电压源710提供电压V3致能使电泳显示层300的微胶囊粒子310移动贴附于电泳显示层300的表面。此时第一开关SW1关上且第二开关SW2开启接地使第一电容C1纪录电泳显示层300的电容值，第一节点N1电荷值由Q1准位上升至Q2准位，完成重置期间储存电荷。在第二时间点t2至第三时间点t3为写入期间，电压源710提供V4准位电压，V4电压准位低于V3电压准位，因不需持续提供高电压供应电源，同时达到降低功率消耗并准备触控检测，如图7B所示，此时第一开关SW1开启且第二开关SW2关上，第一电容C1随即开始对第二电容C2进行充电，准备纪录使用者触压书写信息。

如图8A的写入期间，此时第一节点N1电荷值已在重置时间充电至Q2电荷准位，但因使用者未进行触压动作于显示装置1上，使得该区域的电场维持不变且第一节点N1电荷值维持在Q2准位。此时读取线(readout line)720纪录第一节点N1电荷值为稳定不变，判断为未触控区域。另一方面，请参阅图8B的写入期间，当使用者在触控时间点tp触压显示装置1表面并书写输入信息，因间隙层400的位移形变感应使得部分的外部电场变化，第一电容C1的电泳显示层300的电荷量产生改变，使得第二电容C2充电后电荷量同步形成变化量，第一节点N1的电荷量由Q2下降ΔQ电荷量。此时由读取线720读取第一节点N1的ΔQ变化量纪录当时电泳显示层300的输入信息位置，判别为触控区域。上述检测元件700读取记录部分的电泳显示层300电荷变化，藉此判别使用者书写信息并完成记录。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，包含：

一第一电极层；

一第二电极层；

一电泳显示层，设置于该第一电极层与该第二电极层之间；

一间隙层，设置于该第二电极层与该电泳显示层之间，包含至少一间隙维持单元，用以支撑该间隙层维持空气间隙；以及

一控制元件，电连接于该第一电极层与该第二电极层，提供一电压差作用于该第一电极层及该第二电极层之间；

其中，电泳显示层具有多个弹性微胶囊例子；微胶囊粒子具有两种相反电性的带电粒子，且两种带电粒子的颜色相异。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该间隙维持单元为一间隙子，涂布于该间隙层中。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该间隙维持单元为一胶框，环绕设置于该间隙层。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该间隙维持单元包含一胶框与一间隙子，环绕设置该胶框于该间隙层，并涂布该间隙子于该间隙层中。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该间隙层的厚度为3~5微米。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第二电极层为透明电极层。

7.如权利要求1所述的显示装置，该控制元件提供的该电压差包含一第电压差与一第二电压差，其中于一第一操作模式中提供该第一电压差，且于一第二操作模式中提供该第二电压差相异于该第一电压差。

8.如权利要求7所述的显示装置，该第二电压差反向于该第一电压差。

9.如权利要求1所述的显示装置，另包含一检测元件，电连接于该控制元件，用以感应并记录该电泳显示层电性变化。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第二电极层具有朝向该电泳显示层伸入该间隙层的一位移形变。

11.一种输入显示方法，其特征在于，包含下列步骤：

根据该第二电极层朝该电泳显示层伸入该间隙层的形变，产生的电性变化驱动部分的该电泳显示层，以显示输入信息于该电泳显示层；

根据第一电极与第二电极间的电场变化使得微胶囊粒子在电泳显示层中间移动，以显示输入信息。

12.如权利要求11所述的输入显示方法，其特征在于，该提供电压差步骤包含：

于一第一操作模式时，提供一第一电压差作用于该第一电极层与该第二电极层之间，用以显示该输入信息于该电泳显示层；以及

于一第二操作模式时，提供一第二电压差作用于该第一电极层与该第二电极层之间，用以抹除显示于该电泳显示层的输入信息。

13.如权利要求12所述的输入显示方法，其特征在于，该第二操作模式步骤包含逆转该第一电压差作为该第二电压差。

14.如权利要求11所述的输入显示方法，进一步包含：感应该电泳显示层的电性变化以记录显示于该电泳显示层的输入信息。