CN103376609B - 反射式视觉接口装置 - Google Patents

Abstract

一种反射式视觉接口装置具有一显示面，并包括一矩阵驱动基板以及一电子纸本体。矩阵驱动基板包括一透明基板、多个第一电极及多个第二电极，所述第一电极与所述第二电极相互交错。由于本发明可将像素电极层设计成为透明电极层，使得像素电极层不会遮蔽显示画面，避免影响用户观看的质量。

Description

反射式视觉接口装置

技术领域

本发明关于一种反射式视觉接口装置，特别关于一种具有电子纸的视觉接口装置。

背景技术

电子纸如其外型，具有传统纸张的轻巧、以及携带方便等特性，另外电子纸采用电子屏幕可重复删除写入、也能储存大量信息。它无须插电，可以长久保存，数据稳定不易流失，且不必浪费任何森林资源，在讲求节能环保的现代，是颇为吸引人的一项产品。

目前，发展中的主要电子纸技术，包括具有双稳态特性的微粒显像的电泳显示器(ElectrophoreticDisplay，EPD)与液晶显像的胆固醇液晶显示器(CholestericLiquidCrystalDisplay，Ch-LCD)等，或具特殊的反射结构符合绿色节能特性的电润湿显示器(Electro-wettingDisplay，EWD)。

其中，电泳显示器的原理是在两片透明玻璃或是塑料基板之间设置带有电荷的有色粒子，当基板通电时，不同颜色的粒子会受吸引而上浮或是下沈，借此形成画面，与薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)不同，无须背光模块或偏光片等其它零件，加上电子纸可以反射环境光以及具有双稳态特性，可以用极低或甚至零的功率维持一画面，因此相对在成本上与耗电量上都比TFT-LCD低。

请参照图1所示，一种已知的电子纸装置1包括一电子纸本体11、一驱动基板12以及一黏着材13，电子纸本体11通过黏着材13而黏设于驱动基板12的一侧。于此，电子纸装置1利用电泳原理，以外加电场驱动悬浮在溶液中的带电粒子，利用粒子存在位置的改变，产生颜色对比。

电子纸本体11设置于驱动基板12上，驱动基板12具有多个薄膜晶体管121及一图案化的像素电极层122，而像素电极层122通过薄膜晶体管121驱动。电子纸本体11包括一基板111、一共同电极层112及一电泳性物质113。其中，共同电极层112为一透明电极层且与像素电极层122相对设置，电泳性物质113以微杯状(micro-cup)结构密封于基板111与黏着材13之间，电泳性物质113包括多个有色粒子113a及一介电溶液113b，所述有色粒子113a为带电粒子。

当驱动薄膜晶体管121时，像素电极层122与设置于基板111上的共同电极层112间产生一电压差，当电极的极性改变时，有色粒子113a根据电极的正负向而向上或向下移动。有色粒子113a趋向带有与有色粒子113a相反极性电荷的像素电极层122或共同电极层112移动。因此可以通过改变施加电压，决定显示在共同电极层112的是介电溶液113b或是有色粒子113a的颜色。

随着触摸技术不断发展，其与显示模块结合，能在产品与用户间提供一套包括显示与输入的人性化互动接口，并具有直接且简单操作的特性，故其应用范围也越来越广泛。目前，常见的触摸电子纸技术为在显示模块背后直接加一电磁板，或在显示模块前加一电阻式或电容式触摸屏。因此，对于反射式显示装置而言，因为是利用环境光，在添加各式功能之后如何保持装置具有高的反射率，以呈现一明亮画面是一必须克服的因素。

发明内容

本发明的目的为提供一种创新设计的反射式视觉接口装置。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

本发明一种反射式视觉接口装置具有一显示面，并包括一矩阵驱动基板以及一电子纸本体。矩阵驱动基板包括一透明基板、多个第一电极及多个第二电极，所述第一电极与所述第二电极相互交错。电子纸本体设置于矩阵驱动基板的一侧，显示面位于矩阵驱动基板的另一侧。

在一实施例中，透明基板的材质包括玻璃、石英、塑料或树脂。

在一实施例中，矩阵驱动基板还包括多个薄膜晶体管及一像素电极层，所述第一电极与所述第二电极通过所述薄膜晶体管与像素电极层电性连接。

在一实施例中，像素电极层的材质为铟锡氧化物、铝锌氧化物、铟锌氧化物或镉锡氧化物。

在一实施例中，像素电极层与透明基板之间有一折射率匹配层。折射率匹配层的折射率介于透明基板的折射率与像素电极层的折射率之间。

在一实施例中，此折射率匹配层为一多层薄膜结构或一奈米结构。

在一实施例中，电子纸本体还包括一电泳性物质或一电湿润性物质，电泳性物质或电湿润性物质邻设于矩阵驱动基板。

在一实施例中，反射式视觉接口装置还包括一黏着材，其连接电子纸本体及矩阵驱动基板。

在一实施例中，电子纸本体包括一电极层，电极层包括遮光材质或吸光材质。

在一实施例中，电子纸本体还包括一基板，电极层设置于基板及矩阵驱动基板之间。

在一实施例中，反射式视觉接口装置还包括一高反射层，设置于矩阵驱动基板，并位于像素电极以外的区域。

在一实施例中，高反射层设置于所述第一电极或所述第二电极的其中之一与透明基板之间。

在一实施例中，高反射层的材质包括氧化钛、氧化锌或氧化铅。

在一实施例中，反射式视觉接口装置还包括一驱动模块，其将一显示数据及一非显示数据转换成至少一个驱动讯号并传送至所述第一电极与所述第二电极。

在一实施例中，反射式视觉接口装置还包括一感应模块，其与驱动模块电性连接并接收非显示数据。

在一实施例中，电子纸本体包括一电极层，电极层由透光材质制成。

承上所述，依本发明的反射式视觉接口装置，其矩阵驱动基板设置于电子纸本体的一入光侧，而形成一反置结构。另外，为了避免反置结构的驱动基板的像素电极层遮蔽显示画面，影响用户观看的质量，故本发明的反射式视觉接口装置可将像素电极层设计成为透明电极层，使得像素电极层不会遮蔽显示画面。此外，本发明可采用透明材质的共同电极层以形成透视效果，或是将共同电极层改为不透光，以提高光线的反射率，并且可在矩阵驱动基板的两两相邻像素之间的区域(例如像素电极层以外的区域)设置一高反射层(非已知的黑色遮光层)，进而使反射式视觉接口装置具有亮度较高的画面。

附图说明

图1为一种已知的电子纸装置的示意图；

图2为依据本发明优选实施例的一种反射式视觉接口装置的矩阵驱动基板的下视示意图；

图3为图2沿A-A’切线的反射式视觉接口装置的剖面示意图；

图4为图2沿A-A’切线的反射式视觉接口装置具有折射率匹配层的剖面示意图；以及

图5依据本发明优选实施例的一种反射式视觉接口装置的驱动模块与感应模块的方块示意图。

主要元件符号说明：

1：电子纸装置

11、21：电子纸本体

111、211：基板

112：共同电极层

113：电泳性物质

113a、213a：有色粒子

113b、213b：介电溶液

12：驱动基板

121、221：薄膜晶体管

122、222：像素电极层

13、23：黏着材

2：反射式视觉接口装置

212：电极层

213：显示材料

22：矩阵驱动基板

223：高反射层

224：折射率匹配层

24：驱动模块

25：感应模块

A-A’：切线

D：第一电极

DS：显示面

E：眼睛

G：透明基板

S：第二电极

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的一种反射式视觉接口装置，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

本发明优选实施例的一种反射式视觉接口装置为包括一电子纸本体的电子纸装置(e-paperapparatus)，并且特别是可应用于触摸技术的电子纸装置。电子纸装置(e-paperapparatus)是指具有双稳态(bi-stablestates)或多稳态的显示装置，在低耗电或甚至不供应电源的情况下，电子纸装置仍能维持在其中一稳态，故电子纸装置能够大幅节省耗电量。其中，电子纸本体具有一非挥发型显示材料，例如电泳性物质(electrophoreticmaterial)、旋转球(rotatingballs)、电湿润性物质(electrowettingmaterial)、胆固醇液晶(cholestericliquidcrystal)或微机电结构等等。

请同时参照图2及图3所示，图2为本发明优选实施例的反射式视觉接口装置的矩阵驱动基板的下视示意图(即由电子纸本体向矩阵驱动基板方向看)，图3为图2沿A-A’切线的反射式视觉接口装置的剖面示意图。反射式视觉接口装置2具有一显示面DS，并包括一电子纸本体21及一矩阵驱动基板22。电子纸本体21位于矩阵驱动基板22的一侧，而显示面DS位于矩阵驱动基板22的另一侧，其中矩阵驱动基板22可为有源式或无源式，于此以有源式为例。电子纸本体21与矩阵驱动基板22可例如通过一黏着材23连结。由图3可知，本发明的反射式视觉接口装置2，其矩阵驱动基板22为反置，而使得矩阵驱动基板22设置于电子纸本体21的一入光侧，而形成一反置结构。

电子纸本体21包括一基板211、一电极层212、及一显示材料213。其中，基板211的材质可为玻璃、塑料、树脂、或石英。电极层212设置于基板211与矩阵驱动基板22之间。于此，电极层212设置于基板211与显示材料213之间，且电极层212可作为共同电极。针对不同的显示特性需求，电极层212可以有不同态样。例如电极层212可为一透明电极(由透光材质，例如透明金属氧化物制成)以达成具透视(seethrough)的效果的反射式显示；或者，电极层212可为一包括遮光材质或吸光材质的电极，以达成传统的反射式显示效果。此遮光材质可以是一般的金属材料或是由一透明导体与一遮光材料组合而成。另外，为提高反射式视觉接口装置2的画面亮度，此电极层212可具有高反射的特性，例如为具高反射特性的金属(如铝)或是由一金属或是透明导体而与一高反射材料(例如二氧化钛)组合而成。

另外，若反射式视觉接口装置2应用横向电场效应，而以水平方式驱动电子纸本体21的话，则电极层212位于矩阵驱动基板22上并与像素电极层212同一侧(图中未显示)，且可呈梳状。此时，电极层212需由透光材质制成，以使光线通过。

再回到图3，显示材料213邻设于矩阵驱动基板22，并设置于电极层212与矩阵驱动基板22之间，于此，显示材料213设置于电极层212与黏着材23之间。显示材料213例如包括一电泳性物质或一电湿润性物质。

矩阵驱动基板22设置于电子纸本体21的一入光侧，并包括一透明基板G、多个第一电极D及多个第二电极S。矩阵驱动基板22的材质可例如包括玻璃、石英、塑料或树脂。所述第一电极D与所述第二电极S相互交错，且实质上相互垂直。于此，矩阵驱动基板22以有源式为例，因此，矩阵驱动基板22可还包括多个薄膜晶体管221及一像素电极层222，所述第一电极D与所述第二电极S通过所述薄膜晶体管221与像素电极层222电性连接，以驱动像素电极层222的各像素电极。像素电极层222由透光材质制成，例如铟锡氧化物、铝锌氧化物、铟锌氧化物或镉锡氧化物。

另外，如图5所示，反射式视觉接口装置2还可包括一驱动模块24，驱动模块24将一显示数据及一非显示数据转成驱动讯号并传递至所述第一电极与所述第二电极。其中，驱动模块24可以整合至矩阵驱动基板22。反射式视觉接口装置2可还包括一感应模块25，感应模块25可与矩阵驱动基板22耦接，并用以接收上述的非显示数据，此数据可以源自反射式视觉接口装置2的驱动模块24或是另一装置所传送来的数据。非显示数据可为例如一档案数据用于两装置之间互传；或是同一装置发出例如一坐标数据以侦测在透明基板G上被接触位置，故用户可利用手或触摸笔碰触矩阵驱动基板22的透明基板G，通过手或触摸笔与矩阵驱动基板22电性耦合，而将所述讯号通过感应模块25传送至驱动模块24，驱动模块24即可依讯号解读手或触摸笔碰触的位置。于本实施例中，显示面DS即为矩阵驱动基板22的一表面，并可由用户进行触摸；而在其它实施例中，显示面DS可在矩阵驱动基板22上。

在反射式视觉接口装置2中，电极层212对应于像素电极层222设置，而显示材料(此以微杯结构的电泳性物质为例)213分别容置于微杯结构，微杯结构可由多个微胶囊取代，并将其设置于电极层212与像素电极层222之间，本实施例以电泳性物质213为例，并包括多个有色粒子213a与一介电溶液213b，所述有色粒子213a为带电粒子且分散于介电溶液213b中。当薄膜晶体管221驱动像素电极层222时，电极层212与像素电极层222间会产生一电压差，使有色粒子213a受相反极性电荷的电极吸引而上浮或下沉，借此形成画面，因此可以通过对两电极层选择性的施加电压，决定显现于像素电极层222的颜色是介电溶液213b或是有色粒子213a的颜色，再通过施以反向电压来改变显现的颜色。

本实施例中，环境光由矩阵驱动基板22侧照射于反射式视觉接口装置2，由于像素电极层222为透明电极层，所以环境光可以经此穿透矩阵驱动基板22而入射电子纸本体21。此外，为提高画面背景的亮度，反射式视觉接口装置2可还包括一高反射层223，从显示面观看，其设置于矩阵驱动基板22上像素电极以外的区域，(例如第一电极D或第二电极S所在的区域)；以垂直显示面的方向观看，高反射层223可以设置在电极(D或S)的同一侧或是透明基板G的另一侧。于此，高反射层223位于矩阵驱动基板22的像素电极层222的相邻的像素电极之间，即高反射层223设置于各像素电极的周围(如图2所示)，其中高反射层223可部分与各像素电极重迭或不重迭。借此可提高背景即环境光照到像素电极层222(可视区)以外区域的亮度，例如可作为一白底，使反射式视觉接口装置2的画面亮度更高，其中高反射层223的材质包括氧化钛、氧化锌或氧化铅。本实施例中，以高反射层223设置于至少两个相邻的像素电极之间，并设置于第一电极D或第二电极S的其中之一与透明基板G之间为例。

在一实施例中，电极层212可采用透明材质，如此一来，穿过像素电极层222的光线亦可穿过电极层212而产生透视效果。

需注意的是，利用矩阵驱动基板22的反置，也可将矩阵驱动基板22设计为一触摸基板，如此一来，本发明的反射式视觉接口装置2，即可成为一触摸式的反射式视觉接口装置，并可提升显示的视觉效果(亮度增加)。

再请参照图4所示，像素电极层222与透明基板G之间还可设置一折射率匹配层224，折射率匹配层224的折射率介于透明基板G的折射率与像素电极层222的折射率之间，以降低环境光在此接口因为折射率不同而产生的反射。因像素电极层222是用于调变环境光，此反射效果会降低调变的动态范围(及对比度)，因此降低反射可以提升画质的表现。其中，此折射率匹配层可以是一多层薄膜结构或是一奈米微结构，以使折射率渐变至像素电极层222的折射率。

承上所述，依本发明的反射式视觉接口装置，其矩阵驱动基板设置于电子纸本体的一入光侧，而形成一反置结构。另外，为了避免反置结构的驱动基板的像素电极层遮蔽显示画面，影响用户观看的质量，故本发明的反射式视觉接口装置可将像素电极层设计成为透明电极层，使得像素电极层不会遮蔽显示画面。此外，本发明可采用透明材质的共同电极层以形成透视效果，或是将共同电极层改为不透光，以提高光线的反射率，并且可在矩阵驱动基板的两两像素之间的区域(例如像素电极层以外的区域)设置一高反射层(非已知的黑色遮光层)，进而使反射式视觉接口装置具有亮度较高的画面。

以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种反射式视觉接口装置，具有一显示面，其特征在于，所述反射式视觉接口装置包括：

一有源式矩阵驱动基板，包括一透明基板、多个第一电极、多个第二电极、多个薄膜晶体管及一像素电极层，所述第一电极与所述第二电极相互交错，所述第一电极与所述第二电极通过所述薄膜晶体管与所述像素电极层电性连接；

一电子纸本体，设置于所述矩阵驱动基板的一侧，所述显示面位于所述矩阵驱动基板的另一侧；

一驱动模块，所述驱动模块将一显示数据及一非显示数据转换成至少一个驱动讯号并传送至所述第一电极与所述第二电极；以及

一感应模块，与所述驱动模块电性连接并接收所述非显示数据。

2.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述透明基板的材质包括玻璃、石英、塑料或树脂。

3.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述像素电极层的材质为铟锡氧化物、铝锌氧化物、铟锌氧化物或镉锡氧化物。

4.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述像素电极层与所述透明基板之间还包括一折射率匹配层，所述折射率匹配层的折射率介于所述透明基板的折射率与所述像素电极层的折射率之间。

5.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述电子纸本体还包括一电泳性物质或一电湿润性物质，所述电泳性物质或所述电湿润性物质邻设于所述矩阵驱动基板。

6.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，还包括：

一黏着材，连接所述电子纸本体及所述矩阵驱动基板。

7.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述电子纸本体包括一电极层，所述电极层包括遮光材质或吸光材质。

8.根据权利要求7所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述电子纸本体还包括一基板，所述电极层设置于所述基板及所述矩阵驱动基板之间。

9.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，还包括：

一高反射层，设置于所述矩阵驱动基板，并位于所述像素电极层以外的区域。

10.根据权利要求9所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述高反射层设置于所述第一电极或所述第二电极的其中之一与所述透明基板之间。

11.根据权利要求9所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述高反射层的材质包括氧化钛、氧化锌或氧化铅。

12.根据权利要求1所述的反射式视觉接口装置，其特征在于，所述电子纸本体包括一电极层，所述电极层由透光材质制成。