JP2012027890A - タッチパネル一体型電子ペーパー - Google Patents

Abstract

【課題】電子ペーパーにタッチパネルを相互静電容量方式で結合させて、直観的な情報入力が可能であるタッチパネル一体型電子ペーパーを提供する。
【解決手段】本発明はタッチパネル一体型電子ペーパーに関するもので、本発明によるタッチパネル一体型電子ペーパー１００は、上部基板１２８と下部基板１３５の間に備えられた電子インク１１０、上部基板１２８の下面に備えられて電子インク１１０を駆動し、信号を発生させる上部電極１２０、下部基板１３５の上面に備えられて電子インク１１０を駆動する下部電極１３０及び上部基板１２８の上側に備えられて、前記信号によって上部電極１２０と静電容量が形成され、入力手段１５０がタッチする時に静電容量の変化を感知するセンシング電極１４０を含む構成であり、上部電極１２０をタッチパネルの駆動電極に用いて、電子ペーパーとタッチパネルを一体型で結合させることによって、電子ペーパーの長所である薄い厚さを維持しながらも直観的な情報入力が可能である効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明はタッチパネル一体型電子ペーパーに関する。

電子ペーパーは一種の反射型ディスプレー（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｙ）であり、既存のペーパーやインクのように高い解像度、広い視野角、明るい白地と黒色の粒子間の高い対照比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）による優れた可読性（ｒｅａｄａｂｉｌｉｔｙ）を有し、電源を遮断した後にも画像が維持される双安定性（ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を有して、電力損失を最小化することができる。従って、バッテリーの寿命が長く維持されるため、原価低減及び軽量化を容易に具現することができる。また、既存のペーパーのように広い面積で製作することが可能であるため、他のいかなるディスプレーよりも大面積に適用することが容易である長所がある。そして、電子ペーパーはガラス基板、バックライト及び偏光板を用いないため、ペーパーと類似の厚さと重量で製作することが可能である。

このような電子ペーパーの長所にもかかわらず、従来技術による電子ペーパーは別途のキーパッドなどで操作しなければならないため、直観的な情報入力が難しい短所があった。現在は直観的な情報入力のためのもっとも効果的な手段として、タッチパネルが脚光を浴びている。このようなタッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、Ｅｌ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのフラットパネルディスプレー装置及びＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）のような画像表示装置の表示面に取付けられ、使用者が画像表示装置を見ながら求める情報を選択するようにするために用いられる道具である。また、タッチパネルは、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）、電磁方式（Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｍａｇｎｅｔｉｃ）、表面弾性波方式（ＳＡＷ Ｔｙｐｅ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）及び赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）に区分され、このうち静電容量方式は、高い透過率と優れた耐久性を具現することができて、マルチタッチが可能である点から、活用度が非常に高い。しかし、従来技術では電子ペーパーの長所である薄い厚さを維持しながらも静電容量方式タッチパネルを結合することができる一体型技術が全くない状況である。

本発明は上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明は電子ペーパーにタッチパネルを相互静電容量方式で結合させて、直観的な情報入力が可能であるタッチパネル一体型電子ペーパーを提供することをその目的とする。

本発明の好ましい実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパーは、上部基板と下部基板の間に備えられた電子インク、前記上部基板の下面に備えられて前記電子インクを駆動し、信号を発生させる上部電極、前記下部基板の上面に備えられて前記電子インクを駆動する下部電極及び前記上部基板の上側に備えられて、前記信号によって前記上部電極と静電容量が形成され、入力手段がタッチする時に前記静電容量の変化を感知するセンシング電極を含んで構成される。

ここで、前記センシング電極は透明基板に形成されて、接着層を介して前記上部基板に付着されることを特徴とする。

また、前記接着層は光学透明接着剤（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ；ＯＣＡ）であることを特徴とする。

また、前記入力手段が透明基板をタッチする時に前記下部電極はハイインピーダンス（ｈｉｇｈ―ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）であることを特徴とする。

また、前記電子インクは粒子回転型または電気泳動型であることを特徴とする。

また、前記上部電極はＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極であることを特徴とする。

また、前記下部電極は共通電極であることを特徴とする。

また、前記センシング電極は導電性高分子で形成されたことを特徴とする。

また、前記導電性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする。

本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。

本発明によると、電子ペーパーの上部電極をタッチパネルの駆動電極に用いて、電子ペーパーとタッチパネルを一体型に結合させることによって、電子ペーパーの長所である薄い厚さを維持しながらも直観的な情報入力が可能である効果がある。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「上部」、「下部」、「上面」、「下面」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって制限されるのではない。また、本発明の説明において、本発明の要旨を不必要にぼかす可能性がある係わる公知技術に対する詳細な説明は省略する。

参考に、本明細書の全体にかけて用いられる「タッチ」という用語は、直接的な接触を意味するだけでなく、相当の距離だけ近接することを意味すると広く解釈される。即ち、本発明によるタッチパネル一体型電子ペーパーは、入力手段の直接的な接触を認識するだけでなく、相当の距離以内への近接も認識することであると解釈されるべきである。

以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の好ましい実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパーの断面図であり、図３は図１に図示された上部電極及びセンシング電極の平面図である。

図１から図３に図示されたように、本実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパー１００は、上部基板１２８と下部基板１３５の間に備えられた電子インク１１０、上部基板１２８の下面に備えられて電子インク１１０を駆動し、信号を発生させる上部電極１２０、下部基板１３５の上面に備えられて電子インク１１０を駆動する下部電極１３０、及び上部基板１２８の上側に備えられて、上部電極１２０の信号によって上部電極１２０と静電容量が形成され、入力手段１５０がタッチする時に前記静電容量の変化を感知するセンシング電極１４０を含む構成である。

前記電子インク１１０は、上部電極１２０と下部電極１３０の電圧によって駆動されて使用者が認識することができるイメージを具現するものであり、電子インク１１０は粒子回転型（Ｔｗｉｓｔ ｂａｌｌ ｔｙｐｅ；図１参照）と電気泳動型（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｔｙｐｅ；図２参照）に分けられる。

ここで、粒子回転型は、約１００μmの大きさを有する粒子１１１の半球に夫々他の電荷を有する黒／白の物質を夫々コーティングした後、上部電極１２０と下部電極１３０から加えられる電圧の極性変化を通じて黒／白イメージを具現する方式である。粒子回転型は、粒子１１１が印加された電圧により特定軸に沿って回転することによって、光を吸収、散乱または反射してイメージを表示するようになる。

一方、電気泳動型は、誘電流体１１７の中に光を散乱するインク微粒子１１３、１１５を分散させて、これらを電気的に移動させることを基本動作原理とする。電気泳動型は、陽電荷を有した白色のインク微粒子１１３と陰電荷を有した黒色のインク微粒子１１５及び透明誘電流体１１７を含む直径２００ μm から３００ μm の透明なマイクロカプセル１１９を用いる。前記マイクロカプセル１１９をバインダーと混合して上部電極１２０と下部電極１３０に電圧を印加すると、陽電荷を有したインク微粒子１１３は陰電圧方向に移動し、陰電荷を有したインク微粒子１１５は陽電圧方向に移動して、イメージを具現することができる。

前記上部電極１２０は上部基板１２８の下面に備えられ、電子インク１１０を駆動する役割を遂行する。ここで、上部電極１２０はＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極であり、ゲート線１２１、データ線１２２、ゲート電極１２３、ソース電極１２４、ドレイン電極１２５及びピクセル１２６で構成される（図３参照）。この際、ゲート線１２１は行方向に形成され、データ線１２２は列方向に形成されて互いに交差する。また、データ線１２２から延長されたソース電極１２４は、ゲート線１２１から延長されたゲート電極１２３を基準に、ドレイン電極１２５と互いに反対側に配置される。ここで、ゲート電極１２３はドレイン電極１２５とソース電極１２４の間の通電可否を決めるスイッチの役割をする。即ち、ゲート電極１２３がゲート線１２１から走査信号の伝達を受けて電界を形成すると、ドレイン電極１２５とソース電極１２４の間には電子が流れるようになるため、最終的にデータ線１２２が印加したデータ電圧はソース電極１２４、ドレイン電極１２５を通じてピクセル１２６に伝達されて、電子インク１１０を駆動させる。一方、ゲート線１２１とデータ線１２２は、比抵抗が低い銀（Ａｇ）、銀合金（Ａｇ ａｌｌｏｙ）、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）からなる単一膜で形成されることができて、前記単一膜に物理的、電気的接触特性が優れたクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などの物質からなる膜が追加的に形成されることができる。

また、上部電極１２０は電子インク１１０を駆動する役割だけでなく、タッチパネルの駆動電極（ｄｒｉｖｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）の役割を遂行する。即ち、上部電極１２０はサイン（Ｓｉｎｅ）信号またはパルス（Ｐｕｌｓｅ）信号などを発生させて、センシング電極１４０と静電容量が形成されて、相互静電容量方式（Ｍｕｔｕａｌ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）のタッチパネルを具現することができる。上部電極１２０がタッチパネルの駆動電極の役割を遂行するため、別途の駆動電極を形成する必要がなく、タッチパネル一体型電子ペーパー１００の構造を単純化することができて、タッチパネル一体型電子ペーパー１００の薄型化を具現することができる。上部電極１２０とセンシング電極１４０の静電容量を用いてタッチ座標を算出する詳細な過程は後述する。

前記下部電極１３０は下部基板１３５の上面に備えられ、上部電極１２０とともに電子インク１１０を駆動する役割を遂行する。ここで、下部電極１３０は上部電極１２０と同様にＴＦＴ電極で形成することができるだけではなく、一定の大きさの共通電圧が印加される共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）で形成することができることは勿論である。

前記センシング電極１４０は上部基板１２８の上側に備えられ、入力手段１５０（使用者の指、スタイラスペンなど）のタッチを感知する役割を遂行する。図４及び図５は図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーのＡ部分を拡大した部分拡大図である。図４及び図５を参照して、入力手段１５０のタッチを感知する過程を説明する。まず、上部電極１２０が発生するサイン（Ｓｉｎｅ）信号またはパルス（Ｐｕｌｓｅ）信号などによって、上部電極１２０とセンシング電極１４０の間には静電容量が形成される（図４参照）。その後、入力手段１５０が透明基板１４５をタッチすると、入力手段１５０に電荷の一部が流れて、センシング電極１４０と上部電極１２０の間の静電容量が変化され、センシング電極１４０は前記静電容量の変化を感知する（図５参照）。センシング電極１４０で感知した静電容量の変化は最終的にコントローラー（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に伝達されて、入力手段１５０のタッチ座標を算出することができる。また、タッチ座標を算出する中に電子インク１１０が任意に駆動されることを防止するために、下部電極１３０は入力手段１５０がタッチする時にハイインピーダンス（ｈｉｇｈ―ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を維持することが好ましい。

一方、センシング電極１４０は通常的に用いるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ）だけでなく、柔軟性に優れてコーティング工程が単純である導電性高分子を用いて形成することができる。この際、導電性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンなどを含むものである。また、センシング電極１４０は、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などの乾式工程、ディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、スピンコーティング（Ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（Ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（Ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）などの湿式工程、またはスクリーン印刷法（Ｓｃｒｅｅｎ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、グラビア印刷法（Ｇｒａｖｕｒｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、インクジェット印刷法（Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などのダイレクト（ｄｉｒｅｃｔ）パターニング工程を用いて形成することができる。

そして、センシング電極１４０は上部基板１２８の上側に直接形成することもできるが、製造工程上の便宜のために別途の透明基板１４５にセンシング電極１４０を形成して接着層１４７を介して上部基板１２８に付着することが好ましい。ここで、接着層１４７は光学透明接着剤（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ；ＯＣＡ）を用いて透明性を確保することができる。また、透明基板１４５は入力手段１５０のタッチの入力を受けるものであり、透明基板１４５の材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、環状オレフィン高分子（ＣＯＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋレジン含有ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＰＳ；ＢＯＰＳ）、ガラスまたは強化ガラスなどで形成することが好ましいが、必ずこれに限定されるものではない。一方、透明基板１４５とセンシング電極１４０の間の接着力を向上させるために、透明基板１４５には高周波処理またはプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）処理を遂行することが好ましい。

図６から図８は図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーの作動過程を図示した断面図である。図６から図８を参照して、本実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパーの作動過程を説明すると次の通りである。

まず、図６に図示されたように、タッチパネル一体型電子ペーパー１００を準備する段階である。この際、タッチパネル一体型電子ペーパー１００は、イメージを具現する前であるため、全ての粒子１１１の白色の半球が上側を向ける。従って、使用者はタッチパネル一体型電子ペーパー１００が全体的に白色であることを認識することができる。一方、入力手段１５０のタッチを認識するために、上部電極１２０は信号を発生させるため、上部電極１２０とセンシング電極１４０の間には静電容量が形成される。

次は、図７に図示されたように、入力手段１５０のタッチ座標を算出する段階である。入力手段１５０が透明基板１４５をタッチすると、入力手段１５０に電荷の一部が流れるため、上部電極１２０とセンシング電極１４０の間に形成された静電容量が変化し、センシング電極１４０が静電容量の変化を感知して、コントローラーに伝達することにより、タッチ座標を算出することができる。この際、下部電極１３０をハイインピーダンス（ｈｉｇｈ―ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を維持して、電子インク１１０が任意に駆動することを防止することが好ましい。

次は、図８に図示されたように、算出したタッチ座標によって電子インク１１０を駆動させて、イメージを具現する段階である。タッチ座標に対応するイメージを具現するために、上部電極１２０と下部電極１３０には電圧が印加される。この際、上部電極１２０はＴＦＴ電極で構成されるため、特定ピクセル１２６にのみ選択的に陽電圧を印加することができる。従って、特定ピクセル１２６に配置された粒子１１１は、陰電荷を有する黒色の半球が上側を向けるように回転するようになる。結局、使用者は白地に黒色でイメージが具現されることを認識することができる。

本実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパー１００は、電子ペーパーとタッチパネルを一体型に結合させることによって、電子ペーパーの長所である薄い厚さを維持しながらも直観的な情報入力が可能である。また、上部電極１２０がタッチパネルの駆動電極の役割を遂行するため、別途の駆動電極を形成する必要がなく、タッチパネル一体型電子ペーパー１００の構造を単純化することができる長所がある。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるタッチパネル一体型電子ペーパーはこれに限定されず、本発明の技術的思想内で該当分野における通常の知識を有する者によってその変形や改良が可能であることは明白であろう。本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明の好ましい実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパーの断面図である。 本発明の好ましい実施例によるタッチパネル一体型電子ペーパーの断面図である。 図１に図示された上部電極及びセンシング電極の平面図である。 図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーのＡ部分を拡大した部分拡大図である。 図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーのＡ部分を拡大した部分拡大図である。 図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーの作動過程を図示した断面図である。 図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーの作動過程を図示した断面図である。 図１に図示されたタッチパネル一体型電子ペーパーの作動過程を図示した断面図である。

１００ タッチパネル一体型電子ペーパー
１１０ 電子インク
１１１ 粒子
１１３、１１５ インク微粒子
１１７ 誘電流体
１１９ マイクロカプセル
１２０ 上部電極
１２１ ゲート線
１２２ データ線
１２３ ゲート電極
１２４ ソース電極
１２５ ドレイン電極
１２６ ピクセル
１２８ 上部基板
１３０ 下部電極
１３５ 下部基板
１４０ センシング電極
１４５ 透明基板
１４７ 接着層
１５０ 入力手段

Claims (9)

1. 上部基板と下部基板の間に備えられた電子インク；
   前記上部基板の下面に備えられて前記電子インクを駆動し、信号を発生させる上部電極；
   前記下部基板の上面に備えられて前記電子インクを駆動する下部電極；及び
   前記上部基板の上側に備えられて、前記信号によって前記上部電極と静電容量が形成され、入力手段がタッチする時に前記静電容量の変化を感知するセンシング電極；
   を含むことを特徴とするタッチパネル一体型電子ペーパー。
2. 前記センシング電極は透明基板に形成されて、接着層を介して前記上部基板に付着されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
3. 前記接着層は光学透明接着剤（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ；ＯＣＡ）であることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
4. 前記入力手段が透明基板をタッチする時に前記下部電極はハイインピーダンス（ｈｉｇｈ―ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
5. 前記電子インクは粒子回転型または電気泳動型であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
6. 前記上部電極はＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
7. 前記下部電極は共通電極であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
8. 前記センシング電極は導電性高分子で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。
9. 前記導電性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする請求項８に記載のタッチパネル一体型電子ペーパー。

Images