201030701 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 θ本發明係有關於一種電子紙系統及其驅動裝置，特別 是一種利用高電位、低電位及高阻抗控制帶電微粒之電子 紙系統及其驅動裝置。 【先前技術】 <電子紙具有下列優點：可撓曲、只有在變換顯示資料 的瞬間才需要耗電因此省電、無視覺死角及曰光下仍可清 晰顯不。電子紙是新世代的顯示器，各先進國家相關產業 都陸續投入研發及生產。此一革命性的顯示器將為人類生 活帶來重大改變，前景可期。 現有的電子紙以其控制方式來區分，共有兩大類。第 一種是矩陣式（matrixtype)，第二種是直接式（direct type )。其中，若想要顯示不特定（亦即可變化）之文字 或圖案，一定要用矩陣式的電子紙。但矩陣式的電子紙構 ❿造相當複雜，必須包含電源控制晶片、時脈控制晶片、直 流變壓晶片以及在印刷電路板上之多數之閘驅動器(职比 driver)、源驅動器（source driver)等等。再者，矩陣式的 電子紙製程涉及精密複雜的生產技術，需以先進之精^製 程才能達成；因而成本高，必須大量生產才值得。然現代 產品已趨向量小但樣式多變化的模式，如此的高成本而需 大量的情況是不符和潮流的。結果是造成原本彼多可以應 用電子紙的商品，卻因此放棄不用了。這是目前電子紙無 法普及應用的主因。 4 201030701 直接式電子紙顧义甲羞甘 %、義/、/、能依照預先在電路板上伟 好的固定文字或圖案做有轉板上佈 、 災度的顯不變化；這樣當然盔法 滿足多變的商品需求。且對 ‘ '…、 制任何一個顯不點時，就必須要在驅動晶片上有一隻對應 的接腳。因此當顯示點越多時， 心 雜，其反尊贵夕顆曰u 彳’駆動曰曰片及其封裝就越複 "甚至要罪夕顆B曰片拼凑達成，造成成本的提高。 形文〜之出種價格低廉’但是卻能顯示複雜圖 7子 式電子紙’實是當務之急 擊標籤（electronic shelflab 飞電子貨木 變動的，所以必須能夠在尸蕩立、*上的商品是會 ^資訊。但是直接式電子紙就無法滿足可變化的需求， =述習知矩陣式電子紙也會因為價格過於昂貴而不適 【發明内容】 參 f + M ^本發狀目的即在提供—種電子紙驅動裝置，使 電子、4可自由變化顯示圖像且可降低電子紙系統價格。 :達成上述目的，本發明之電子紙驅動裝置係用以驅 微粒。該電子紙驅動裝置包含:多數氏數之帶電 確计LL 夕歎之公用電極，分別對 二；電Γ氏單元設置’且彼此分開；對應每-該電子紙 夕數點電極，且該些電子紙單元之該些點電極有位 置對應闕係；及一驅動單元，嗜 -於“ 双早76㈣動早π包含：多數之第 ―:出知點，且每-該公用電極分別電連接至對應之該 輪出端點；及多數之第二輸出端心人 J ®嘀點，且該些電子紙單元 5 201030701 上之相同對應位置的點電極電連接至對應之—該第 ，點。其中該驅動單元可透過該些第_輸出端點將高電位 或低電位輸出至欲改變顯示之電子紙單元的公用電極，且 對，餘該些電子紙單元的公用電極提供高阻抗。其中該驅 動單元可透過該些第二輸出端點將高電位、低電位或是高 阻抗輸出至每-該點電極，以驅動該些帶電微粒，進而分 次在該些電子紙單元上顯示影像。 【實施方式】
請參考第一圖，其係為說明本發明之電子紙系統之一 方塊圖。本發明之電子紙系統包含多數之電子紙單元 30a、30b〜30η (圖示僅顯示三個），及一電子紙驅動 裝置以驅動該些電子紙單元3〇a、3〇b〜3〇η。每一該電 子紙單元30a、30b〜30η具有多數之帶電微粒（未圖 示）。該電子紙驅動裝置包含：多數之公用電極、 310b〜310η、對應每一該電子紙單元3〇a、3〇b〜3〇n的 多數點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. m、一驅動單元 20及一微控制單元ι〇。該微控制單元1〇電連接至該驅動單 元20。該微控制單元控制該驅動單元2〇，以驅動該些電 子紙單元30a、30b〜30η之該些帶電微粒。 配合參見第三圖上半部，該些公用電極31〇a、310b〜 310η係由分割一透明導電層（transparent conductive layer )氧化銦錫（ito ) 40a所形成。該分割工藝通常 只要將該透明導電層（transparent conductive layer )氧化 銦錫（ITO ) 40a劃上細痕402a用以阻斷該些公用電極 6 201030701 310a、310b〜310η之間的電流傳導即可。該些公用電極 310a、310b〜310η分別對應該些電子紙單元3〇a、30b〜 30η設置，且彼此分開（由細痕4〇2a界定，詳見後述）。 該些電子紙單元30a、30b〜30η之該些點電極3〇1_沾、 301 一bk〜301_nk，k=l.. m有位置對應關係，例如該點電極 301_al與該點電極301_ bl及301_nl有位置姆應關係；該點 電極301_am與該點電極301_ bm及301_nm有位置對應關係。 換言之’在點電極如第一圖所示呈陣列狀排列時，對應位 ❹置的點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. JQ係在電子紙單 元30a、30b〜30η之相同位置。該驅動單元2〇包含：多 數之第一輸出端點220a、220b〜220η (圖示僅顯示三個） 及多數之弟*一輸出端點230a ^ 230ιπ (圖示僅顯干兩個）。 每一該公用電極310a、310b〜310η分別電連接至對應之該 第一輸出端點220a、220b〜220η，例如該公用電極31〇a電 連接至該第一輸出端點220a ;該公用電極3l〇b電連接至該 ❹第一輸出端點220b ;該公用電極3i〇n電連接至該第一輸出 端點220η。 30b〜30η上之相同位置的點
該些電子紙單元30a、 電極 301_ak、301_bk 〜301_ 二輸出端點230a〜230m。你 201030701 30η其中至少一個）的公用電極310a、310b〜310η，且對 其餘該些電子紙單元30a、30b〜30η的該些公用電極 310a、310b〜31Gn提供高阻抗。該驅動單元20可透過該些 第二輸出端點230a〜230m將高電位、低電位或是高阻抗輸 出至每一該點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. m，以驅 動該些帶電微粒，進而分次在該些電子紙單元30a、30b 〜30η上顯示影像。例如想變更該電子紙30a的顯示内 容，則該驅動單元20之該第一輸出端點220a輸出高電位或 ® 低電位至該公用電極310a，而對其餘公用電極310b〜310η 輸出雨阻抗。 該驅動單元20透過該第二輸出端點230a將高電位、低 電位或是高阻抗輸出至該些點電極301_al、301_bl〜 301_nl ;透過該第二輸出端點230m將高電位、低電位或是 高阻抗輸出至該點電極301_am、301_bm〜301_nm。如此將 驅動該電子紙單元30a之帶電微粒（因為該公用電極310a ❿ 接收到高電位或低電位，而不是高阻抗），而其餘該些電 子紙單元30b〜30η則在此時顯示内容無變化，因為公用 電極310b〜310η所接收到的是高阻抗。換言之，欲變化顯 示内容的該電子紙單元30a的該公用電極310a接收到高電 位或低電位；其餘不作變化的電子紙單元30b〜30η的該 些公用電極310b〜310η接收到高阻抗；而全部之電子紙單 元30a、30b〜30η之相同對應位置之該些點電極 301_ak、301bk〜301_nk，k=l.. m，接收到同樣的高電位、 低電位或高阻抗。如此，將分次在該些電子紙單元30a、 201030701 3〇b〜30η上顯示影像。 例如該驅動單元2〇先對該公用電極3施輸 以改變該電子紙單元3Ga之顯示内容(二 公用電極_〜施來說是接收到高阻 餘 该些電子紙單元·〜30n之顯示内容無變化）= 驅動單元2〇對該公用電極31〇b輸出高電位或 = 參 =電子紙單元3〇b之顯示内容（此時對其餘 二 極來說是接收到高阻抗，故其餘該些電子 ，無變化）。餘此類推，最後該驅動單元2。對該公用= 二續“電位或低電位，以改變該電子紙 :=了其餘該些公用電極來說是接收到高阻: +紙早70之顯示内容無變化）。該驅動單元 3上可-次僅改變該些電子紙單元施、咖 ❹ :其中之一。然若有相同顯示内容之該些該些電子紙單元 a、鳥〜30η則可同時 施與該電子紙單元3〇η需要…，痛子紙早疋 動單元20可同時對該電子 5之,4不内各’則該驅 該電子紙單元咖之該公用=3::該公用電極3恤與 位。 Α用電極31〇η輸出高電位或低電 2咖=2= 20更包含多數之電位輸出子單元现、 亍兩個）11不僅顯以個）、咖a〜㈣（圖示僅顯 不兩個），電連接至讀此 、w I丨罜,，、，貝 ；3〇；^2"3J^^'f〇a ' 22〇b^22〇n 本發明之電位輪出子單元 第—圖，其係為 万塊圖（該第二圖所示為輸出 9 201030701 2第-輸出端點220a)。每一該 包含··高電位2〇2、：;r、 204㈣帛開關204及一第二開關206。該第-開關 低電位2〇2、透過該第二開關206電連接至 路時，兮第。=第一開關2〇4導通且該第二開關咖開 關二=3 = =^高電位當該第二開 220a，=i 開路時，該第-輸出端點 ❹ °當_1_4與高電位202斷 開關咖與低電位2G8冑開時，則形成高阻 :〗n件、斷開。在上述說明中，高電位及低電位之差異 上。高電位例如可為3〇伏特；低電位例如可為〇 ::雜開關204與該第二開關206係為金氧半場效 電=可：但並不以此為限’任何具開關功能之 。月參考第八圖，其係為本發明之電位輸出子單元之實 ❹施例方塊圖。該第一開關旗為一 BIOS ( 204A )，·該第! 開關206為—_S ( 2_ )。則該PMOS ( 204A )的源極電 連接至高電位202 ;該·〇S ( 206A)的源極接地；該PM〇s ( 204A)的汲極與該簡呢（2〇6A)的汲極電連接至該第一 輸出端點22Ga。當該娜（腿）導通且該刪（麵） 開路時（於閘極施加一夠大之負電壓），該第一輸出端點 22〇a輸出高電位202。當該NMOS ( 206A)導通且該PM0S (204A )開路時（於閘極施加一夠大之正電壓），該第一 輸出端點220a輸出接地。當該PMOS ( 204A )開路（於閘極 201030701 施加一夠大之正電壓）且該NMOS ( 206A )開路時（於閘極 施加一夠大之負電壓），此時該第一輸出端點220a為高阻 抗，即迴路斷開。 前述該些點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l..m之形 狀並不限定，可以為圓形或方形或任何形狀，端視設計者 需求而定。且該些點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. m 並不限定需整齊排列呈矩形。例如可為現時流行之七段顯 示器（seven-segment display )或十四段顯示器 參 (fourteen-segmeni: display，可顯示英文字母）。則該些點 電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. m之形狀為長條形。茲 舉七段顯示器為例，假設需顯示五十個數字，即會有五十 個該些電子紙單元30a、30b〜30η、五十個該些公用電 極310a、310b〜310η及在每一該電子紙單元30a、3Gb〜 30η下的七個該些點電極301_ak、301_bk〜301_nk， k=l.. m。對應到該驅動單元20，則有五十個該些第一輸出 ❹ 端點220a、220b〜220η及七個該些第二輸出端點230a〜 230m。假設每一該電子紙單元30a、30b〜30η需獨立顯 示，則跑完上述五十個數字將非常耗時。因此本發明尚且 可以縮短顯示所需時間，例如即將上述五十個數字以十次 來完成顯示，每次顯示五個數字。因此需將該些公用電極 310a、310b〜310η減為十個，每一該公用電極310a、310b 〜310η對應之該些點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. m 需增加為三十五個。因此該驅動單元20則有十個該些第一 輸出端點220a、220b〜220η及三十五個該些第二輸出端點 11 201030701 230a〜22〇m。-次可顯示五個數字，如此將可減少需顯示 全部數字之時間。其中，七段顯示器或十四段顯示器除了 上述該些點電極3〇l_ak、301_bk〜3〇l—nk，k=1..m之外，尚 且剩餘許多不規則的空間（―般稱為背景baGk咖⑹。這 些背景（background )也可作變化，例如變白色或黑色。 這些背景是以銅翻來作成。因為背景一般是同色的，所以 通吊互相電連接來控制。當然並不以此為限，背景太大或 φ有其他目的時，也可分開控制，端視設計者需求而定。而 整齊排列成矩形的該些點電極3〇1_ak、3〇1_bk〜3〇1_nk， k-1.. m，雖然沒有背景的問題，但在文字顯示區的外圍也 ^合加上一個整齊的外框（也可以看作是背景）。原則上 疋所有的文字顯示區合起來使用一個外框，但也可以一個 文字顯示區使用-個外框，端視設計者需求而定。這樣做 的優點是可讓文字圖像顯示時得以離開該些電子紙單元 3〇a、30b〜30η的邊緣。而在製作電子紙工藝時同樣也 G 有一塊邊緣緩衝區，因此電子紙工藝若有些許偏差時，不 會直接影響到文字圖像的顯示。上述背景（background) 或外框通常只在一開始時給予高電位或低電位以控制顯 示，之後都給予高阻抗以維持背景或外框。 此外，對應母一該電子紙單元3〇a、30b〜30η的多 數點電極301_ak、301_bk〜301—nk，k=l· .m之數量亦不限定 兩要相同。比如說該電子紙單元3〇a被設計成需顯示較複 雜之圖像文字，因此需較密集較多之該些點電極3〇l_al〜 301一am，例如一個12X12之矩陣。因此該些點電極3〇1_al 12 201030701 〜30 l_am的數量為144個。而若該電子紙單元30η只需顯 示簡單之數字，所以可被設計成為一個5X7之矩陣。因此 該些點電極301_nl〜301_nm的數量為35個。 本發明亦可將該微控制單元10與該驅動單元2 0搭配作 成各種組合應用。例一，請參考第五圖，其係為本發明之 微控制單元與驅動單元整合應用實施例方塊圖。可將該微 控制單元10與該驅動單元20整合在一個晶片60。該晶片60 並含有軟軔體及應用程式。例二，請參考第六圖，其係為 ® 本發明之微控制單元與驅動單元整合應用又一實施例方塊 圖。該微控制單元10控制一驅動單元20A與一驅動單元 20B。該驅動單元20A控制該些公用電極310a、310b〜 310η ;該驅動單元20B控制該些點電極301_ak、301_bk〜 301_nk，k=l..in。例三，請參考第七圖，其係為本發明之微 控制單元與驅動單元整合應用再一實施例方塊圖。該微控 制單元10控制一驅動單元20C與一驅動單元20D。該驅動 φ 單元20C控制某一區塊的該些公用電極310a、310b〜310η 及該些點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l..m。而該驅動 單元20D則控制剩餘區塊的該些公用電極310a、310b〜 310η 及該些點電極 301_ak、301_bk 〜301_nk, k=l.. m。 本發明最適用於電泳（electrophoretic)形態的電子 紙，也適用於其他雙穩態（bi-stable)形式的電子紙。應用 商品例如電子貨架標籤、訊息告示牌、智慧卡（Smart Cards)等需求低成本，卻要能靈活顯示任意文字或圖形而 對顯示速度要求不高的商品。 13 201030701 請參考第三圖，其係為本發明應用於微杯 (microcup )電子紙之側視圖。一透明導電層40a經過分 割後，可形成前述之該些公用電極310a、310b〜310η。該 分割工藝通常只要將該透明導電層40a劃上細痕402a用以 阻斷該些公用電極310a、310b〜310η之間的電流傳導即 可。一微杯50a内含多數之帶電微粒500a。該些帶電微粒 500a係為帶正電荷。前述之該驅動單元20係輸出高電位、 低電位或高阻抗至該些公用電極310a、310b〜310η及該些 點電極301_ak、301_bk〜301_nk，k=l.. m，以控制該些帶電 微粒500a，進而分次在該些電子紙單元30a、30b〜30η 上顯示影像。假設該微杯50a内之電解液為黑色且該些帶 電微粒500a為白色，則可發下列現象：當該公用電極310a 或該點電極301_al為南阻抗時’該些帶電微粒50〇9·保持不 動；當該公用電極310a為低電位而該點電極301_al為高電 位時，該些帶電微粒500a上浮，將顯現白色；當該公用電 G 極310a為高電位而該點電極301_al為低電位時，該些帶電 微粒500a下沉，將顯現黑色；當該公用電極310a與該點電 極301_al同時為高電位或同時為低電位時，該些帶電微粒 500a原則上不動，但可能受相鄰之點電極影響而部份上浮 或下沉，故該點電極301_al應以高阻抗取代原本的高電位 或低電位，以確保該些帶電微粒500a保持不動。 請參考第四圖，其係為本發明應用於微膠囊 (microcapsule )電子紙之側視圖。一透明導電層40b經過 分割後，可形成前述之該些公用電極310a、310b〜310η。 14 201030701 該分割工藝通常只要將該透明導電層40b劃上細痕402b用 以阻斷該些公用電極310a、310b〜310η之間的電流傳導即 可。一微膠囊50b内含多數之帶電微粒500b及多數之帶電 微粒500c。該些帶電微粒500b係為帶正電荷且為白色；該 些帶電微粒500c係為帶負電荷且為黑色。前述之該驅動單 元20係輸出高電位、低電位或高阻抗至該些公用電極 310a、310b 〜310η 及該些點電極 301_ak、301_bk 〜301_nk， k=l..m，以控制該些帶電微粒500b及該些帶電微粒500c， ® 進而分次在該些電子紙單元30a、30b〜30η上顯示影 像。當該公用電極310a或該點電極301_al為高阻抗時，該 些帶電微粒500b與該些帶電微粒500c保持不動；當該公用 電極310a為低電位而該點電極301_al為高電位時，該些帶 電微粒500b上浮而該些帶電微粒500c下沉，將顯現白色； 當該公用電極310a為高電位而該點電極301_al為低電位 時，該些帶電微粒500b下沉而該些帶電微粒500c上浮，將 ⑩ 顯現黑色；當該公用電極310a與該點電極301_al同時為高 電位或同時為低電位時，該些帶電微粒500b與該些帶電微 粒500c原則上不動，但可能受相鄰之點電極影響而部份上 浮或下沉，故該點電極301_al應以高阻抗取代原本的高電 位或低電位，以確保該些帶電微粒500b與該些帶電微粒 500c保持不動。 綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與 進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使 用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。 15 201030701 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明之電子紙驅動裝置方塊圖。 第二圖為本發明之電位輸出子單元之方塊圖。 第三圖為本發明應用於微杯電子紙之侧視圖。 第四圖為本發明應用於微膠囊電子紙之側視圖。 第五圖為本發明之微控制單元與驅動單元整合應用實施例 方塊圖。 第六圖為本發明之微控制單元與驅動單元整合應用又一實 ®施例方塊圖。 第七圖為本發明之微控制單元與驅動單元整合應用再一實 施例方塊圖。 第八圖為本發明之電位輸出子單元之實施例方塊圖。 【主要元件符號說明】 10 微控制單元 20 驅動單元 φ 30a、30b〜30η 電子紙單元 222a、222b〜222η 電位輸出子單元 232a〜232m 電位輸出子單元 220a、220b〜220η 第一輸出端點 230a〜230m 第二輸出端點 301_al〜301_am 點電極 301_bl〜301_bm 點電極 301_nl〜301_nm 點電極 310a、310b〜310η 公用電極 16 201030701 202 高電位 208 低電位 204 第一開關 206 第二開關 40a 透明導電層 402a 細痕 50a 微杯 500a 帶電微粒 40b 透明導電層 402b 細痕 50b 微膠囊 500b 帶電微粒 500c 帶電微粒 60 晶片 20A〜20D 驅動單元
φ 204A PMOS 206A NMOS 17