CN103593094A

CN103593094A - 主动式电子纸触控装置

Info

Publication number: CN103593094A
Application number: CN201210288353.7A
Authority: CN
Inventors: 杜彦宏; 贾丛林; 陈汉昌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明公开了一种主动式电子纸触控装置，其具有：一第一电极层，其具有多个第一电极及多个开关元件，其中各所述第一电极分别与一所述开关元件耦接；一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；一透明电极层，位于该电子纸显示层上方且其具有多个透明电极，其中各所述透明电极与至少一所述第一电极相对应；以及一控制单元，具有一触控模式及一电子纸模式，其中，当该控制单元处于所述触控模式时，该控制单元会使一触控感测单元分别与该第一电极层及该透明电极层耦接以执行一电容式触控检测程序。

Description

主动式电子纸触控装置

技术领域

本发明涉及一种触控装置，特别涉及一种主动式电子纸触控装置，其可多任务利用一主动电子纸结构以执行一电子纸写入程序或一电容式触控检测程序。

背景技术

触控装置的型态一般为按钮式。按钮式触控装置主要以机械式按钮或电阻式按钮做为触控输入手段，而所述机械式按钮或电阻式按钮的表面一般会贴附按钮符号或图案供使用者识别。

然而，所述机械式按钮或电阻式按钮有易磨损的缺点。另外，由于所述按钮符号或图案一般是固定不变的，触控操作者在按压所述机械式按钮或电阻式按钮时，并无法得知该按压动作是否有效。

为解决前述的问题，我们急需一种新的不易磨损且可提供按压响应的触控装置。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种主动式电子纸触控装置，其可利用电子纸的电极架构及双稳(bi-stable)显示特性，同时提供显示及触控的双重功能。

本发明的另一个目的在于提供一种主动式电子纸触控装置，其可多任务利用一主动式电子纸的二电极层以执行一自电容或互电容触控检测程序。

本发明的另一个目的在于提供一种主动式电子纸触控装置，其可多任务利用一主动式电子纸的一电极层以执行一自电容或互电容触控检测程序。

本发明的又一个目的在于提供一种主动式电子纸触控装置，其可更改静态触控图案的内容以方便使用者进行触控操作。

为达到上述的目的，本发明提出了一主动式电子纸触控装置，其具有：

一第一电极层，其具有多个第一电极及多个开关元件，其中各所述第一电极分别与一所述开关元件耦接；

一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；

一透明电极层，位于该电子纸显示层上方且其具有多个透明电极，其中各所述透明电极与至少一所述第一电极相对应；以及

一控制单元，具有一触控模式及一电子纸模式，其中，当该控制单元处于所述触控模式时，该控制单元会使一触控感测单元分别与该第一电极层及该透明电极层耦接以执行一电容式触控检测程序；当该控制单元处于所述电子纸模式时，该控制单元会使一电子纸电压源分别与该第一电极层及该透明电极层耦接以执行一电子纸写入程序。

在一实施例中，该电子纸显示层包含多个微胶囊、或多个微杯、或多个旋转球。

在一实施例中，该触控感测单元具有一触控电压源，且该触控电压源的电压不高于该电子纸电压源的电压。

在一实施例中，该电容式触控检测程序包括一充电步骤、一电荷重分配步骤、及一比较步骤。

在一实施例中，该电容式触控检测程序进一步包括一反向偏压步骤。

在一实施例中，所述充电步骤具有一第一时间，所述电子纸写入程序具有一第二时间，且所述第一时间不长于所述第二时间。

在一实施例中，所述主动式电子纸触控装置进一步具有一保护层，是由玻璃、聚碳酸酯聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯对苯二甲酸酯所组成的透明材料集合所选择的一种透明材料构成，且覆盖于该透明电极层上方。

在一实施例中，该第一电极层位于一基板上。

在一实施例中，各所述开关元件包含一薄膜晶体管。

为达到上述的目的，本发明进一步提出一种主动式电子纸触控装置，其具有：

一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；

一透明电极层，位于该电子纸显示层上方且其具有多个长条透明电极，其中各所述长条透明电极与至少一所述第一电极相对应；以及

一控制单元，用以在工作于一触控模式时，使一触控感测单元与该第一电极层及该透明电极层耦接以执行一电容式触控检测程序，其中所述的电容式触控检测程序是由一自电容触控检测程序、一互电容触控检测程序、和前者的任一组合所组成的程序集合所选择的一种程序。

在一实施例中，该触控感测单元具有一触控电压源，且该触控电压源的电压不高于一电子纸电压源的电压。

在一实施例中，该自电容触控检测程序包括一充电步骤、一电荷重分配步骤、及一比较步骤；该互电容触控检测程序包括一信号传送步骤及一信号接收步骤。

在一实施例中，该电容触控检测程序进一步包括一反向偏压步骤。

在一实施例中，该控制单元进一步具有一电子纸模式，当该控制单元处于所述电子纸模式时，会使一电子纸电压源分别与该第一电极层及该透明电极层耦接以执行一电子纸写入程序，其中所述充电步骤具有一第一时间，所述电子纸写入程序具有一第二时间，且所述第一时间不长于所述第二时间。

在一实施例中，该第一电极层位于一基板上。

在一实施例中，各所述开关元件包含一薄膜晶体管。

为达到上述的目的，本发明又提出一主动式电子纸触控装置，其具有：

一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；

一透明电极层，位于该电子纸显示层上方且其具有多个三角形透明电极，其中各所述三角形透明电极与至少一所述第一电极相对应；以及

附图说明

图1a为本发明主动式电子纸触控装置一优选实施例的示意图。

图1b-1d为微胶囊电子纸、微杯电子纸、及旋转球电子纸的结构示意图。

图2为图1a的第一电极层的组成示意图。

图3a为图1a的透明电极层的一实施例。

图3b为图1a的透明电极层的另一实施例。

图3c为图3a的一透明电极与图2的多个第一电极相对应的示意图。

图3d为图3b的一透明电极与图2的多个第一电极相对应的示意图。

图3e为图2的三个第一电极电气相连后与图3a的一透明电极形成一电容以进行一自电容触控检测程序的示意图。

图3f为图2的三个第一电极电气相连后与图3a的一透明电极形成一电容以进行一互电容触控检测程序的示意图。

图3g为图3a的两个透明电极形成一电容以进行一自电容触控检测程序的示意图。

图3h为图3a的两个透明电极形成一电容以进行一互电容触控检测程序的示意图。

图4为图1a的透明电极层其另一实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参照图1a，其为本发明的主动式电子纸触控装置一优选实施例的示意图。如图1a所示，该主动式电子纸触控装置具有一第一电极层110、一电子纸显示层120、一透明电极层130、以及一控制单元140。

该第一电极层110，如图2所示，具有多个第一电极111及多个开关元件112，其中各所述第一电极111分别与一所述开关元件112耦接。所述开关元件112优选为一薄膜晶体管，具有一源极、一栅极、和一漏极，其中该漏极与一所述第一电极111耦接，该栅极与一栅极驱动线耦接，而该源极则与一源极驱动线耦接。当所述的栅极驱动线处于作用状态-高电位-时，所述的源极驱动线即与所述第一电极111电气连接。另外，该第一电极层430可位于一基板(未示于图中)上。

该电子纸显示层120，位于该第一电极层110上方，可为包含多个微胶囊的显示层、或包含多个微杯的显示层、或包含多个旋转球的显示层。有关所述微胶囊、所述微杯、及所述旋转球的结构请参照图1b-1d。

该透明电极层130，例如但不限于由一透明的铟锡氧化物(Indium TinOxide，ITO)层构成，位于该电子纸显示层120上方且其具有多个透明电极131。所述透明电极131的形状可为长条形，方形，三角形，或圆形，等等。当所述透明电极131为长条形时，其长度方向可和所述栅极驱动线互相垂直-如图3a所示，或互相平行-如图3b所示，或互相歪斜。另外，各所述透明电极131与至少一所述第一电极111相对应，其对应示意图请参照图3c及图3d。

该控制单元140，具有一触控感测单元141及一电子纸电压源142，可操作于一触控模式或一电子纸模式。当该控制单元140处于所述触控模式时，该控制单元140会使该触控感测单元141分别与该第一电极层110及该透明电极层130耦接以执行一电容式触控检测程序，从而检测一触控操作；当该控制单元140处于所述电子纸模式时，该控制单元140会使该电子纸电压源142分别与该第一电极层110及该透明电极层140耦接以执行一电子纸写入程序，从而提供一显示画面。所述电容式触控检测程序可为一自电容触控检测程序、一互电容触控检测程序、或二者的组合-例如先执行所述的自电容触控检测程序再执行所述的互电容触控检测程序。

请参照图3e，其为三个所述第一电极111电气相连后与一所述透明电极131形成一电容Cself以进行所述自电容触控检测程序的示意图。如图3e所示，一自电容检测单元1411一位于该触控感测单元141内部-用以执行所述的自电容触控检测程序，其包括一充电步骤、一电荷重分配步骤、及一比较步骤。所述的充电步骤通过一触控电压源(未示于图3e中)对所述的Cself充电；所述的电荷重分配步骤通过一电荷转移电容(未示于图3c中)与所述的电容Cself并联；所述的比较步骤使所述电荷转移电容的电压与一参考电压(未示于图3c中)比较。当有触控事件发生时，所述电荷转移电容的电压上升速度会改变，据此，该自电容检测单元1411即可判断在一所述透明电极131处是否有触控事件发生。由于所述充电步骤、电荷重分配步骤、及比较步骤已属公知，故在此不再详述其工作原理。

优选的，所述触控电压源的电压不高于该电子纸电压源142的电压，以避免影响该电子纸显示层120的显示图案。

优选的，所述充电步骤具有一第一时间，所述电子纸写入程序具有一第二时间，且所述第一时间不长于所述第二时间，以避免影响该电子纸显示层120的显示图案。

优选的，所述自电容触控检测程序进一步包括一反向偏压步骤-在所述比较步骤之后实施，用以补偿所述充电步骤对该电子纸显示层120所造成的影响。例如，当所述充电步骤以+5V跨接于该第一电极层110及该透明电极层130之间时，所述反向偏压步骤可以-5V跨接于该第一电极层110及该透明电极层130之间。

请参照图3f，其为三个所述第一电极111电气相连后与一所述透明电极131形成一电容CM以进行所述互电容触控检测程序的示意图。如图3f所示，一互电容检测单元1412-位于该触控感测单元141内部一用于执行所述的互电容触控检测程序。所述的互电容触控检测程序包括一信号传送步骤及一信号接收步骤。在所述信号传送步骤中，一电压信号TX被送至所述电容CM的一侧；在所述信号接收步骤中，所述互电容CM的另一侧传送一感测信号RX至该互电容检测单元1412。所述感测信号RX的电压会随触控事件是否发生而有所不同，以供该互电容检测单元1412判断是否有触控事件发生。由于所述互电容触控检测已属公知，故在此不再详述其工作原理。

另外，本发明也可对二相邻的所述透明电极131进行所述的自电容触控检测程序和所述的互电容触控检测程序。

请参照图3g，其为二相邻的所述透明电极131形成一电容Cself以进行所述自电容触控检测程序的示意图。如图3g所示，所述的自电容检测单元1411用于对电容Cself执行所述的自电容触控检测程序。

请参照图3h，其为二相邻的所述透明电极131形成一电容CM以进行所述互电容触控检测程序的示意图。如图3h所示，所述的互电容检测单元1412用于对电容CM执行所述的互电容触控检测程序。

优选的，该电子纸触控装置进一步具有一保护层(未示于图中)，其覆盖于该透明电极层140上方。所述的保护层可由玻璃、PC(polycarbonate，聚碳酸酯)、PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)或PET(Polyethylene Terephthalate，聚乙烯对苯二甲酸酯)构成。

依此，一触控符号或图案可随触控操作更改，而方便使用者的触控操作。例如，以网格线的数目响应一音量触控操作，让使用者得知该音量触控操作的状态。

另外，图3a所示该透明电极层130的透明电极131虽然为长条形，其也可为其它形状。请参照图4，其为该透明电极层130的另一实施例。如图4所示，该透明电极层130具有多个三角形透明电极132，且各所述三角形透明电极132与至少一所述第一电极111相对应。

本发明因其新颖的设计而具有以下的优点：

1.本发明的主动式电子纸触控装置可利用电子纸的电极架构及双稳(bi-stable)显示特性，同时提供显示及触控的双重功能。

2.本发明的主动式电子纸触控装置可多任务利用一主动电子纸的二电极层以执行一自电容或互电容触控检测程序。

3.本发明的主动式电子纸触控装置可多任务利用一主动式电子纸的一电极层以执行一自电容或互电容触控检测程序。

4.本发明的主动式电子纸触控装置可更改静态触控图案的内容以方便使用者进行触控操作。

综上所述，本发明的主动式电子纸触控装置可多任务利用一主动式电子纸结构以执行一电子纸写入程序或一电容式触控检测程序，及可利用电子纸的双稳显示特性提供静态的触控图案，以方便使用者进行触控操作。据此，本发明具突破性的功效。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种主动式电子纸触控装置，其具有：

一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；

2.如权利要求1所述的主动式电子纸触控装置，其中该电子纸显示层包含多个微胶囊、或多个微杯、或多个旋转球。

3.如权利要求1所述的主动式电子纸触控装置，其中该触控感测单元具有一触控电压源，且该触控电压源的电压不高于该电子纸电压源的电压。

4.如权利要求1所述的主动式电子纸触控装置，其中该电容式触控检测程序包括一充电步骤、一电荷重分配步骤、及一比较步骤。

5.如权利要求4所述的主动式电子纸触控装置，其中该电容式触控检测程序进一步包括一反向偏压步骤。

6.如权利要求4所述的主动式电子纸触控装置，其中所述充电步骤具有一第一时间，所述电子纸写入程序具有一第二时间，且所述第一时间不长于所述第二时间。

7.如权利要求1所述的主动式电子纸触控装置，其进一步具有一保护层，是由玻璃、聚碳酸酯聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯对苯二甲酸酯所组成的透明材料集合所选择的一种透明材料构成，且覆盖于该透明电极层上方。

8.如权利要求1所述的主动式电子纸触控装置，其中该第一电极层位于一基板上。

9.如权利要求1所述的主动式电子纸触控装置，其中各所述开关元件包含一薄膜晶体管。

10.一种主动式电子纸触控装置，其具有：

一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；

11.如权利要求10所述的主动式电子纸触控装置，其中该电子纸显示层包含多个微胶囊、或多个微杯、或多个旋转球。

12.如权利要求10所述的主动式电子纸触控装置，其中该触控感测单元具有一触控电压源，且该触控电压源的电压不高于一电子纸电压源的电压。

13.如权利要求10所述的主动式电子纸触控装置，其中该自电容触控检测程序包括一充电步骤、一电荷重分配步骤、及一比较步骤；该互电容触控检测程序包括一信号传送步骤及一信号接收步骤。

14.如权利要求13所述的主动式电子纸触控装置，其中该电容触控检测程序进一步包括一反向偏压步骤。

15.如权利要求13所述的主动式电子纸触控装置，其中该控制单元进一步具有一电子纸模式，当该控制单元处于所述电子纸模式时，会使一电子纸电压源分别与该第一电极层及该透明电极层耦接以执行一电子纸写入程序，其中所述充电步骤具有一第一时间，所述电子纸写入程序具有一第二时间，且所述第一时间不长于所述第二时间。

16.如权利要求10所述的主动式电子纸触控装置，其进一步具有一保护层，是由玻璃、聚碳酸酯聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯对苯二甲酸酯所组成的透明材料集合所选择的一种透明材料构成，且覆盖于该透明电极层上方。

17.如权利要求10所述的主动式电子纸触控装置，其中该第一电极层位于一基板上。

18.如权利要求10所述的主动式电子纸触控装置，其中各所述开关元件包含一薄膜晶体管。

19.一种主动式电子纸触控装置，其具有：

一电子纸显示层，位于该第一电极层上方；

20.如权利要求19所述的主动式电子纸触控装置，其中该电子纸显示层包含多个微胶囊、或多个微杯、或多个旋转球。

21.如权利要求19所述的主动式电子纸触控装置，其中该自电容触控检测程序包括一充电步骤、一电荷重分配步骤、及一比较步骤；该互电容触控检测程序包括一信号传送步骤及一信号接收步骤。

22.如权利要求21所述的主动式电子纸触控装置，其中该电容触控检测程序进一步包括一反向偏压步骤。