TW201312243A - 觸控式電子紙顯示器 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種觸控式電子紙顯示器，包括一電子紙顯示屏及一功能層，該電子紙顯示屏包括一公共電極層，並具有一顯示面，該功能層設置於該顯示面，所述功能層進一步包括一奈米碳管觸摸功能層，所述奈米碳管觸摸功能層設置在該顯示面，該公共電極層與該奈米碳管觸摸功能層之間的距離大於100微米且小於或等於2毫米。

Description

觸控式電子紙顯示器

本發明涉及一種電子紙顯示器，尤其涉及一種觸控式電子紙顯示器。

由於具有低功耗、可彎曲性、厚度薄等優點，電子紙顯示屏被廣泛用於手機、電子書、電腦及個人數位助理等電子產品中，作為顯示屏幕使用。

電子紙顯示屏的結構通常包括上電極板、下電極板及設置於該上電極板及下電極板之間的電泳顯示介質層。該上電極板包括上基板及設置於該上基板下表面的公共氧化銦錫(ITO)電極，該下電極板包括下基板及設置於該下基板上表面的薄膜電晶體(TFT)圖元電極。該電泳顯示介質層緊密貼合在該公共ITO電極和TFT圖元電極之間。

公告號為CN101373305B的中國專利公開了一種帶觸摸功能的電子紙顯示器，將先前的電阻式觸摸屏直接黏附在電子紙顯示屏的上基板的上表面。然而，由於電子紙顯示屏係靠反射外部光線進行圖像顯示，通常本身不具備背光裝置，當電子紙顯示屏上進一步迭加先前的電阻式觸摸屏時，觸摸屏上的金屬或ITO線路會阻擋部分光線透過，而使到達電子紙顯示屏的光線具有較大衰減，從而影響電子紙顯示屏的顯示。

有鑒於此，提供一種具有觸摸功能的電子紙顯示裝置，利用較為簡單的結構，避免光線損失，且能實現觸摸功能實為必要。

一種觸控式電子紙顯示器，包括一電子紙顯示屏及一功能層，該電子紙顯示屏包括一公共電極層，並具有一顯示面，該功能層設置於該顯示面，所述功能層進一步包括一奈米碳管觸摸功能層，所述奈米碳管觸摸功能層設置在該顯示面，該公共電極層與該奈米碳管觸摸功能層之間的距離大於100微米且小於或等於2毫米。

相較於先前技術，本發明之觸控式電子紙顯示器具有奈米碳管觸摸功能層，因為奈米碳管材料及層薄特性而解決習知應用於電子紙之觸摸屏上的金屬或ITO線路阻擋部分光線的問題，再者，因為奈米碳管線具有阻抗異向性且間距細密，故可以顯著提高電子紙顯示器的感測精度。進一步地，該電子紙顯示屏的公共電極層與該奈米碳管觸摸功能層之間具有足夠的間隔距離，從而避免因該電子紙顯示屏10的工作造成背景電容過大而對觸摸點電容的感測產生影響。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的觸控式電子紙顯示器作進一步的詳細說明。

本發明提供一種觸控式電子紙顯示器，包括一電子紙顯示屏及一功能層，該電子紙顯示屏包括一公共電極層，並具有一顯示面，該功能層設置於該顯示面，所述功能層進一步包括一奈米碳管觸摸功能層，所述奈米碳管觸摸功能層設置在該顯示面。

請參閱圖1及圖6，本發明第一實施例提供一種觸控式電子紙顯示器500，其從下至上依次包括電子紙顯示屏10、第一黏合層30及功能層20。該第一黏合層30設置於該電子紙顯示屏10及功能層20之間，並黏合該電子紙顯示屏10及該功能層20。在本說明書中“上”為靠近使用者的方向，“下”為遠離使用者的方向。該功能層20至少包括一奈米碳管觸摸功能層100，該奈米碳管觸摸功能層100通過該第一黏合層30設置在所述電子紙顯示屏10的顯示面。該電子紙顯示屏10包括一公共電極層624，即上電極層。該公共電極層624與該奈米碳管觸摸功能層100之間的距離大於100微米，優選大於125微米，更為優選地大於175微米。

該奈米碳管觸摸功能層100為可實現觸摸功能的單層結構，該奈米碳管觸摸功能層100包括奈米碳管膜110及複數驅動感測電極120，該複數驅動感測電極120與該奈米碳管膜110電連接。本實施例中，該奈米碳管觸摸功能層100及黏合層30重疊設置。該奈米碳管膜110直接覆蓋該第一黏合層30。該奈米碳管觸摸功能層100可僅包括一個奈米碳管膜110或貼合的複數奈米碳管膜110，以及驅動感測電極120即可實現感測觸摸位置之功能。

該奈米碳管膜110包括複數奈米碳管，該複數奈米碳管基本沿相同方向定向延伸，從而使奈米碳管膜110在該複數奈米碳管的延伸方向上具有遠大於其他方向的電導率。該奈米碳管膜110可通過從一奈米碳管陣列中拉取形成。所述從奈米碳管陣列中拉取形成的奈米碳管膜110中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向且平行於該奈米碳管膜110的表面。且，所述奈米碳管膜110中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力 (van der waal’s force)首尾相連，從而使該奈米碳管膜110能夠實現自支撐。該從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜110具有較好的透明度。優選地，該奈米碳管膜110為由奈米碳管組成的純奈米碳管膜110，從而能夠提高觸摸屏的透光度。

請參閱圖7，該奈米碳管膜110包括複數平行排列的奈米碳管線，該奈米碳管線由所述基本沿相同方向定向延伸的複數奈米碳管組成。所述奈米碳管膜110係由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向延伸。所述擇優取向係指在奈米碳管膜110中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜110的表面。進一步地，所述奈米碳管膜110中多數奈米碳管係通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜110中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜110中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜110中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜110不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜110置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜110能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜110中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。

具體地，所述奈米碳管膜110中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜110的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。

請參閱圖8，具體地，所述奈米碳管膜110包括複數連續且定向排列的奈米碳管片段143。該複數奈米碳管片段143通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段143包括複數相互平行的奈米碳管145，該複數相互平行的奈米碳管145通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段143具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管膜110中的奈米碳管145沿同一方向擇優取向排列。該奈米碳管膜110中的奈米碳管線由所述奈米碳管片段143首尾相連的組成。相鄰的奈米碳管線之間通過奈米碳管搭接。該奈米碳管膜110中奈米碳管間可以具有間隙，從而使該奈米碳管膜110最厚處的厚度約為0.5奈米至100微米，優選為0.5奈米至10微米。

從奈米碳管陣列中拉取獲得所述奈米碳管膜110的具體方法包括：（a）從一奈米碳管陣列中選定一奈米碳管片段143，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶或黏性基條接觸該奈米碳管陣列以選定具有一定寬度的一奈米碳管片段143；（b）通過移動該拉伸工具，以一定速度拉取該選定的奈米碳管片段143，從而首尾相連的拉出複數奈米碳管片段143，進而形成一連續的奈米碳管膜110。該複數奈米碳管相互並排使該奈米碳管片段143具有一定寬度。當該被選定的奈米碳管片段143在拉力作用下沿拉取方向逐漸脫離奈米碳管陣列的生長基底的同時，由於凡得瓦力作用，與該選定的奈米碳管片段143相鄰的其他奈米碳管片段143首尾相連地相繼地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一定寬度和擇優取向的奈米碳管膜110。所述奈米碳管膜110在拉伸方向具有最小的電阻抗，而在垂直於拉伸方向具有最大電阻抗，因而具備電阻抗異向性，即奈米碳管膜110具有阻抗異向性，即，奈米碳管膜110在兩個不同方向上具有不同的阻抗性，以定義出一較低阻抗方向D（基本平行於奈米碳管延伸方向），以及一較高阻抗方向H（基本垂直於奈米碳管延伸方向），其中較低阻抗方向D和較高阻抗方向H可為垂直。該奈米碳管膜110中的奈米碳管線也具有阻抗異向性，平行該奈米碳管線的方向為較低阻抗方向D，垂直該奈米碳管線的方向為較高阻抗方向H。奈米碳管膜110可以為矩形，並具有四側邊，依序為側邊112、側邊114、側邊116以及側邊118。側邊112與側邊116相對且平行於較高阻抗方向H，而側邊114及側邊118相對並平行於較低阻抗方向D。由於具有阻抗異向性，該奈米碳管觸摸功能層100可以實現對多點觸摸進行感測。用於奈米碳管觸摸功能層100的奈米碳管膜110的阻抗異向性範圍，優選為該較高阻抗方向H與該較低阻抗方向D的比值大於等於50，優選為70～500。

該奈米碳管觸摸功能層100可包括複數奈米碳管膜110，相互層迭或並排設置，故，上述電子紙顯示器的長度和寬度不限，可根據實際需要設置。另外，該奈米碳管膜110具有一理想的透光度，可見光透過率大於85%。

該複數驅動感測電極120配置於奈米碳管膜110的側邊112。每一驅動感測電極120連接至少一相對的奈米碳管線及鄰接的複數奈米碳管線。各驅動感測電極120延著較高阻抗方向H上的一長度W1可為1 mm至8 mm之間，而相鄰驅動感測電極120的間距W2可為3 mm至5 mm之間。如此一來，各驅動感測電極120輸入至奈米碳管膜110或接收自奈米碳管膜110的一信號將主要地沿著較低阻抗方向D傳輸。該奈米碳管觸摸功能層100便可利用信號傳輸具有方向性的特性作為觸碰位置的判斷依據。當然，在實際的產品中，各驅動感測電極的尺寸及間距可以視產品所需解析度及產品的應用領域而有所不同。也就是說，以上所描述的數值僅為舉例說明之用並非用以限定本發明。

詳言之，奈米碳管觸摸功能層100可進一步包括一驅動電路130，且驅動電路130連接至少部分或係全部的驅動感測電極120。驅動電路130實際上可由各種不同的元件設計及連接關係來達成，以下將舉例說明一種電路設計的實施態樣。不過，以下的說明並非用以限定本發明。另外，在本實施例中，所謂的一元件僅表示有一種具有某功能或係性質的元件配置於奈米碳管觸摸功能層100中，而非表示此組件的數量。也就是說，上述的一驅動電路130可以僅由單一個驅動電路130所構成，而單一一個驅動電路130可以透過適當的處理模式或係多工器等設計逐一地連接至各個驅動感測電極120。不過，驅動電路130的數量也可以係複數，而各個驅動電路130可以一對一地連接一個驅動感測電極120，或係一對多地連接複數驅動感測電極120。另外，本實施例為了使圖面清晰僅繪示了驅動電路130連接至一個驅動感測電極120，但實際上由上述說明可知，至少有數個或係全部的驅動感測電極120都可以連接至驅動電路130。

在本實施例中，驅動電路130包括一接地單元132以及一掃描單元134，其中掃描單元134包括一充電電路C、一儲存電路P以及一讀取電路R，其中充電電路C與儲存電路P並聯，而讀取電路R連接至儲存電路P。

另外，驅動電路130例如設置有四個切換開關，其分別為開關SW1、開關SW2、開關SW3以及開關SW4。開關SW1用以控制掃描單元134中的充電電路C、儲存電路P以及讀取電路R係否導通至驅動感測電極120。且，在掃描單元134中，開關SW2用以控制充電電路C係否連接至開關SW1，而開關SW3則用以控制儲存電路P與讀取電路R係否連接至開關SW1。另外，開關SW4設置於接地單元132中用以控制驅動感測電極120是否接地。

在本實施例中，奈米碳管觸摸功能層100的驅動方式例如係逐步地掃描驅動感測電極120以接收被掃描的驅動感測電極120的信號。在此，所謂的逐步地掃描係指驅動感測電極120會批次地或係一個接一個地與掃描單元134導通。當其中一個驅動感測電極120與掃描單元134導通時，其他的驅動感測電極120都會與接地單元132導通。另外，本發明的掃描順序不一定依照驅動感測電極120在空間中的排列位置。舉例來說，圖1所示的驅動感測電極120可以由左而右、由右而左、間隔一個、間隔複數或係依照無特定規則的順序被掃描。

詳言之，奈米碳管觸摸功能層100的驅動感測電極120例如依序排列為電極X1、電極X2、電極X3、電極X4、電極X5、電極X6、電極X7以及電極X8。在本實施例的設計下，要使電極X3與掃描單元134導通，則掃描單元134中的開關SW1需導通且接地單元132中的開關SW4需斷開。另外，要使電極X3與接地單元132導通時，則接地單元132中的開關SW4會導通且掃描單元134中的開關SW1會斷開。在此，接地單元132例如係連接至一接地電位或係一固定的電位或係一個高阻抗的元件。

舉例來說，圖2所示係本發明一實施例的驅動電路中各切換開關在進行掃描時的驅動波形示意圖。請參照圖2，圖2所示的波形中由上而下依序為開關SW1、開關SW2、開關SW3以及開關SW4的驅動波形。時間T1為掃描動作執行的時間。此外，在本實施例中，各驅動波形中高準位的時間表示對應的開關SW1~SW4被導通(亦即開啟，turn on)，而低準位的時間則表示對應的開關SW1~SW4被斷開(亦即關閉，turn off)。

請同時參照圖1與圖2，時間T1中，開關SW1被導通，而開關SW4被斷開。所以，對應的驅動感測電極120會與掃描單元134導通以進行掃描與感測。此外，時間T1中，開關SW2與開關SW3將會交替地一者被導通，而另一者被斷開。在本實施例中，開關SW2與開關SW3被導通的時間分別為T2及T3，且開關SW2被斷開後，開關SW3會延遲一段時間t1才被導通。如此一來，在時間T1中，對應的驅動感測電極120將交替地連接至充電電路C以及儲存電路P。在一實施例中，時間T1例如為20微秒(μs)，時間T2與時間T3例如為0.3微秒，而時間t1則例如為0.025微秒。不過，隨不同的驅動方式，時間T3也可以緊接著時間T2，亦即時間t1可以為零。簡言之，這些時間的長短當視驅動電路130的能力及實際產品尺寸等因素而決定。

以本實施例而言，充電電路C例如連接一電壓源(圖未示)，而儲存電路P則例如連接一外部電容Cout。當電子紙顯示器被使用者以手指或係導電介質觸碰時，奈米碳管膜110與手指(或係導電介質)之間會產生一接觸電容。此時，充電電路C與儲存電路P將交替地對接觸電容進行充放電。讀取電路R便可以讀取時間T1中接觸電容的充電量，例如電壓值，以作為觸碰位置的判斷依據。在本實施例中，上述的設計僅係驅動電路130的一種實踐方式。在其他的實施例中，驅動電路130可以由其他功能單元所組成。也就是說，凡是可以連接至驅動感測電極120以判別出接觸電容的電路設計都可以成為驅動電路130的佈局設計。

請繼續參照圖1，在一模擬試驗中，每一次的觸碰動作所造成接觸面積例如預設為5 mm×5 mm，且儲存電路P中所設置的外部電容Cout例如為100 pf。此外，在此模擬試驗中將進行九個觸碰位置的仿真，且這些觸碰位置的中心點例如為位置I~位置IX，其中位置I~位置III對準電極X4，位置IV~位置VI分別由位置I~位置III朝向電極X5偏移，而位置VII~位置IX分別由位置IV~位置VI朝向電極X5偏移。而在此實驗中，位置VII~位置IX與電極X4之間的距離被設定為等於位置VII~位置IX與電極X5之間的距離。

圖3至圖5所示係模擬試驗下，電極X3至X6所接收到的信號。請先同時參照圖1與圖3，本實施例的奈米碳管膜110具有阻抗異向性，所以電流的路徑傳輸將主要地平行於較低阻抗方向D。位置I被觸碰時，電極X3~X6所接收到的信號(也就是讀取電路R所讀取的電壓)實質上如圖3中折線310所示。位置II與位置III被觸碰時，電極X3~X6所接收到的信號則分別如圖3中折線320與折線330所示。

位置I~位置III雖同樣地對準電極X4，卻可以產生不同的信號，其中位置III被觸碰時，電極X4所接收到的信號最小。在此仿真中，當觸碰位置I~IX與驅動感測電極120的距離越近，對應的驅動感測電極120所接收到的信號越大。所以，奈米碳管觸摸功能層100可以自驅動感測電極120所接收的信號的數值大小來判斷觸碰位置在較低阻抗方向D上的座標。

接著，請參照圖4，折線340~折線360依序為觸碰位置位於位置IV~位置VI時電極X3至電極X6所接收的信號。由於位置IV~位置VI分別地相對於位置I~位置III朝向電極X5偏移，電極X4與電極X5都可以對接觸電容進行充放電的動作。不過，碰觸點在位置IV~位置VI時電極X4所接收到的信號會高於電極X5所接收到的信號。

相似地，請參照圖5，折線370~折線390依序為觸碰位置位於位置VII~位置IX時電極X3至電極X6所接收的信號。在此，觸碰位置位於位置VII~位置IX其中一者時，電極X4與電極X5實質上可以接收到相同的信號。由圖3至圖5的信號關係可知，若要判斷觸碰位置在較高阻抗方向H的座標，可以比較相鄰三個驅動感測電極120所接收到的信號。舉例而言，要判斷觸碰位置在較高阻抗方向H的座標，可取出相鄰三個驅動感測電極120所接收到的信號中，較高兩者的信號值，並將此兩者的信號值以內插或是以一比例關係加成來獲得對應的座標值。此處所述的比例關係可基於模擬過程中所接收到的信號值的變化而決定。

具體而言，奈米碳管觸摸功能層100製作完成之後，可依據所需的解析度在各個位置進行仿真試驗以求得各驅動感測電極120所接收到的信號對應於不同觸碰位置的變化關係。將此關係建立於驅動感測晶片中即可作為日後使用者實際操作奈米碳管觸摸功能層100時，判斷觸碰位置的依據。

本實施例的奈米碳管膜110具有阻抗異向性，使各驅動感測電極120所接收到的信號能直接地反應出觸碰位置的遠近。因此，奈米碳管觸摸功能層100具有較佳的感測精確性。另外，奈米碳管觸摸功能層100可藉由直接讀取電極接收信號的數值以及比較相鄰電極所接收信號的數值來定出觸碰位置，不需複雜的驅動方法與演算程式。整體來說，本實施例提出的奈米碳管觸摸功能層100兼具有結構簡單、感測精確性高且驅動方法簡易的特點。

該功能層20可進一步包括一抗眩光層200，該奈米碳管觸摸功能層100可設置於該抗眩光層200與該第一黏合層30之間，該抗眩光層200直接覆蓋該奈米碳管膜110。該抗眩光層200包括一抗眩光基底及設置於該抗眩光基底上表面的抗眩光膜。該抗眩光膜含有顆粒，該抗眩光膜表面具有由該顆粒的聚結或其類似物所形成的精細不規則物。該抗眩光基底的材料可以係透明塑膠，如三乙醯基纖維素（TAC）、聚酯（TPEE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醯亞胺（PI）、聚醯胺（PA）、芳族聚醯胺、聚乙烯（PE）、聚丙烯酸酯（PAR）、聚醚碸、聚碸、聚丙烯（PP）、二乙醯基纖維素、聚氯乙烯、丙烯酸酯類樹脂（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、環氧樹脂、脲樹脂、氨基甲酸酯樹脂及三聚氰胺樹脂。該抗眩光基底的厚度可以為20微米至100微米，但不限於該範圍。該抗眩光膜含有所述顆粒及樹脂。另外，該抗眩光膜視需要可進一步包括如光穩定劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗氧化劑等添加劑。該顆粒主要在抗眩光膜的共平面方向上聚結，以籍此形成二維聚結，從而可在抗眩光膜表面上產生連續並緩和波動的精細不規則物，因此抗眩光特性及對比度的理想水準可以同時得到滿足。在抗眩光膜表面上所觀測到的粗糙度曲線的算術平均粗糙度Ra為0.05微米至0.5微米。粗糙度曲線的算術平均粗糙度Ra小於0.05微米可使抗眩光特性降級，且超過0.5微米可使對比度降級。

在本實施例中，所述奈米碳管膜110直接設置在該抗眩光層200的抗眩光基底的下表面。該第一黏合層30直接與該奈米碳管膜110接觸並黏合，從而將該抗眩光層200、該奈米碳管膜110與該上電極板620固定連接。

該電子紙顯示屏10為先前的電泳顯示屏，可以係但不限於微膠囊(micro-capsule)型電泳顯示屏、微杯(micro cup electrophoretic)型電泳顯示屏、旋轉球(gyricon bead)型電泳顯示屏、隔板(partition)型電泳顯示屏中的一種。

該電子紙顯示屏10從下至上依次包括下電極板610、電泳顯示介質層630及上電極板620。該電泳顯示介質層630設置於該上電極板620及下電極板610之間。該上電極板620包括上基板622及設置於該上基板622的下表面的公共電極層624，該下電極板610包括下基板612及設置於該下基板612的上表面的圖元電極層614。該電泳顯示介質層630接觸並貼合在該公共電極層624和圖元電極層614之間。該上基板622的上表面為電子紙顯示屏10的顯示面。

該上電極板620、電泳顯示介質層630及下電極板610共同構成顯示層。該上電極板620的上基板622與該下電極板610的下基板612的材料可以係透明的硬質材料或柔性材料，如玻璃、石英、塑膠或樹脂，且可以與所述抗眩光層200的抗眩光基底的材料相同。該上電極板620的公共電極層624具有較好的透明度及導電性，材料可以係氧化銦錫(ITO)、導電聚合物或奈米碳管層。該奈米碳管層包括複數均勻分佈的奈米碳管，該複數奈米碳管可以無序排列或沿相同方向擇優取向排列。該下電極板610的圖元電極層614包括複數薄膜電晶體電極。該電泳顯示介質層630可以包括雙穩態的電子墨水顯示介質。在微膠囊型電泳顯示屏中，該電泳顯示介質層630包括微膠囊式電泳顯示介質，該電泳顯示介質層630包括複數微膠囊，每一微膠囊中封裝有若干第一電泳離子和第二電泳離子。當所述公共電極層624和圖元電極層614之間加有電壓時，該微膠囊在電場作用下顯示。該電泳顯示介質層630與該圖元電極層614及公共電極層624之間均可以通過黏結劑結合。該電子紙顯示屏10可進一步包括顯示屏驅動電路（圖未示），為該公共電極層624和圖元電極層614提供電壓驅動。

在使用時，使用者一邊視覺確認在奈米碳管觸摸功能層100下面設置的電子紙顯示屏10的顯示，一邊通過觸摸物，如手指碰觸該觸控式電子紙顯示器500的上表面進行操作。該奈米碳管觸摸功能層100及該電子紙顯示屏10均需要輸入電信號進行驅動。由於該奈米碳管觸摸功能層100依靠感測手指與奈米碳管膜110之間的接觸電容判斷觸摸點的位置，而該電子紙顯示屏10上端的公共電極層624在工作時會產生一較大的背景電容，使奈米碳管觸摸功能層100對觸摸點電容的感測受到影響。為解決這一問題，可以使該電子紙顯示屏10的公共電極層624與該奈米碳管觸摸功能層100之間具有有效的間隔距離，該距離與該奈米碳管膜110的電容感測特性相配合，使奈米碳管觸摸功能層100能夠有效的從背景電容中分辨出觸摸點處產生的表面電容。具體地，該電子紙顯示屏10的公共電極層624與該奈米碳管觸摸功能層100之間的距離應大於100微米，該距離的上限不限，可具有較寬的範圍，只要使該觸控式電子紙顯示器500滿足實用的厚度，並具有合適的透光度即可，例如，該電子紙顯示屏10的公共電極層624與該奈米碳管觸摸功能層100之間的距離可小於或等於2毫米。該距離優選為125微米至800微米。為滿足這一要求，本實施例通過設置該電子紙顯示屏10的上基板622的厚度實現，例如，該電子紙顯示屏10的上基板622的厚度大於100微米且小於或等於800微米。

該第一黏合層30設置於該功能層20與該上電極板620之間，具體設置於該上基板622的上表面，用於將該功能層固定於該上電極板620。該第一黏合層30的材料為透明的OCA光學膠或UV膠等。

請參閱圖9，本發明第二實施例提供一種觸控式電子紙顯示器510，其從下至上依次包括電子紙顯示屏10、第一黏合層30及功能層20。該觸控式電子紙顯示器510的結構與該第一實施例的觸控式電子紙顯示器500基本相同，其區別在該功能層20。該功能層20從下至上依次包括一透明絕緣間隔層190、一奈米碳管觸摸功能層100及一抗眩光層200。該透明絕緣間隔層190具有一上表面及一下表面，該奈米碳管觸摸功能層100的奈米碳管膜110設置於該透明絕緣間隔層190的上表面，該第一黏合層30設置於該透明絕緣間隔層190的下表面。該透明絕緣間隔層190設置於該電子紙顯示屏10與該奈米碳管觸摸功能層100之間。

該透明絕緣間隔層190的材料可以係透明的硬質材料或柔性材料，如玻璃、石英、塑膠或樹脂，且可以與所述抗眩光層200的抗眩光基底的材料相同。本實施例中，該透明絕緣間隔層190的材料為聚碳酸酯（PC）。該透明絕緣間隔層190的厚度大於100微米且小於或等於800微米，從而使該奈米碳管觸摸功能層100和該電子紙顯示屏10的公共電極層624之間具有足夠大的距離。

請參閱圖10，本發明第三實施例提供一種觸控式電子紙顯示器520，其從下至上依次包括電子紙顯示屏10、第一黏合層30及功能層20。該觸控式電子紙顯示器520的結構與該第二實施例的觸控式電子紙顯示器510基本相同，其區別在該功能層20。該功能層20除包括透明絕緣間隔層190、奈米碳管觸摸功能層100及抗眩光層200外，還進一步包括防水氣層410。

該防水氣層410可以設置於該透明絕緣間隔層190、奈米碳管觸摸功能層100及抗眩光層200中的兩層之間，或者設置於該透明絕緣間隔層190與該電子紙顯示屏10之間。該防水氣層410的材料透明且能阻止水氣通過，具體可以為橡膠、氟樹脂(fluororesin)、聚三氟氯乙烯（polychlorotrifluoroethylene，PCTFE）或聚三氟乙烯（polytrifluoroethylene）。該防水氣層410的厚度可以為0.5毫米至0.05毫米，優選為0.1毫米。該水氣可以係水蒸汽或潮氣。

進一步地，該功能層20可進一步包括一第二黏合層400。該第二黏合層400的材料與該第一黏合層30的材料相同。該第二黏合層400可以設置於該透明絕緣間隔層190、奈米碳管觸摸功能層100、抗眩光層200及防水氣層410中的兩層之間。

本實施例中，該功能層20從下至上依次包括一防水氣層410、一透明絕緣間隔層190、一奈米碳管觸摸功能層100、一第二黏合層400及一抗眩光層200。該透明絕緣間隔層190具有一上表面及一下表面，該奈米碳管觸摸功能層100的奈米碳管膜110設置於該透明絕緣間隔層190的上表面，該防水氣層410設置於該透明絕緣間隔層190的下表面。該第二黏合層400設置於該抗眩光層200與該奈米碳管膜110之間，並將該奈米碳管膜110與該抗眩光層200的抗眩光基底結合。

本發明之觸控式電子紙顯示器具有奈米碳管觸摸功能層，因為奈米碳管材料及層薄特性而解決習知觸摸屏上的金屬或ITO線路阻擋部分光線的問題，再者，因為奈米碳管膜中的奈米碳管線具有阻抗異向性且間距細密，故可以顯著提高電子紙顯示器的感測精度。進一步地，由於該電子紙顯示屏的公共電極層與該奈米碳管觸摸功能層之間具有足夠的間隔距離，從而避免因該電子紙顯示屏10的工作造成背景電容過大而對觸摸點電容的感測產生影響。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．電子紙顯示屏

20．．．功能層

30．．．第一黏合層

100．．．奈米碳管觸摸功能層

110．．．奈米碳管膜

112、114、116、118．．．側邊

120．．．驅動感測電極

130．．．驅動電路

132．．．接地單元

134．．．掃描單元

143．．．奈米碳管片段

145．．．奈米碳管

190．．．透明絕緣間隔層

200．．．抗眩光層

310、320、330、340、350、360、370、380、390．．．折線

400．．．第二黏合層

410．．．防水氣層

500、510、520．．．觸控式電子紙顯示器

610．．．下電極板

612．．．下基板

614．．．圖元電極層

620．．．上電極板

622．．．上基板

624．．．公共電極層

630．．．電泳顯示介質層

圖1為本發明一實施例的奈米碳管觸摸功能層的示意圖。

圖2為本發明一實施例的驅動電路中各切換開關在進行掃描時的驅動波形示意圖。

圖3至圖5所示為模擬試驗下，電極X3至X6所接收到的信號。

圖6為本發明第一實施例電子紙的側視結構示意圖。

圖7為本發明第一實施例奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖8為圖7的奈米碳管膜中奈米碳管片段的結構示意圖。

圖9為本發明第二實施例電子紙的側視結構示意圖。

圖10為本發明第三實施例電子紙的側視結構示意圖。

10．．．電子紙顯示屏

20．．．功能層

30．．．第一黏合層

100．．．奈米碳管觸摸功能層

200．．．抗眩光層

500．．．電子紙顯示器

610．．．下電極板

612．．．下基板

614．．．圖元電極層

620．．．上電極板

622．．．上基板

624．．．公共電極層

630．．．電泳顯示介質層

Claims (20)

1. 一種觸控式電子紙顯示器，包括一電子紙顯示屏及一功能層，該電子紙顯示屏包括一公共電極層，並具有一顯示面，該功能層設置於該顯示面，其改進在於，所述功能層進一步包括一奈米碳管觸摸功能層，所述奈米碳管觸摸功能層設置在該顯示面，該公共電極層與該奈米碳管觸摸功能層之間的距離大於100微米且小於或等於2毫米。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，該電子紙顯示屏包括下電極板、電泳顯示介質層及上電極板，該電泳顯示介質層設置於該上電極板及下電極板之間，該上電極板包括上基板及設置於該上基板的下表面的所述公共電極層，該下電極板包括下基板及設置於該下基板的上表面的圖元電極層，該上基板的厚度大於100微米且小於或等於800微米。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述功能層進一步包括一透明絕緣間隔層，該透明絕緣間隔層設置於該電子紙顯示屏與該奈米碳管觸摸功能層之間，該透明絕緣間隔層的厚度大於100微米且小於或等於800微米。
4. 如申請專利範圍第3項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，該透明絕緣間隔層的材料為玻璃、石英、塑膠或樹脂。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，該透明絕緣間隔層的材料為聚碳酸酯。
6. 如申請專利範圍第3項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述功能層進一步包括一抗眩光層，所述奈米碳管觸摸功能層設置在所述抗眩光層與所述電子紙顯示屏之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述功能層進一步包括一防水氣層，該防水氣層設置於該透明絕緣間隔層、奈米碳管觸摸功能層及抗眩光層中的任意兩層之間，或者設置於該透明絕緣間隔層與該電子紙顯示屏之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述功能層進一步包括一第二黏合層，該第二黏合層設置於該透明絕緣間隔層、奈米碳管觸摸功能層、抗眩光層及防水氣層中的任意兩層之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述奈米碳管功能層包括奈米碳管膜和複數驅動感測電極，該複數驅動感測電極與該奈米碳管膜電連接。
10. 如申請專利範圍第1項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述奈米碳管膜具有阻抗異向性，包括一低阻抗方向及一高阻抗方向。
11. 如申請專利範圍第10項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述高阻抗方向與低阻抗方向的比值為50～500。
12. 如申請專利範圍第10項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述奈米碳管膜包括複數奈米碳管，該複數奈米碳管基本沿該低阻抗方向延伸。
13. 如申請專利範圍第12項所述的觸控式電子紙顯示器，其中，所述複數驅動感測電極設置在所述奈米碳管膜平行於該高阻抗方向的側邊。
14. 如申請專利範圍第13項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，各該驅動感測電極沿著該較高阻抗方向的長度為1 mm至8 mm之間。
15. 如申請專利範圍第13項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，該些驅動感測電極的間距為3 mm至5 mm之間。
16. 如申請專利範圍第13項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，進一步包括至少一驅動電路，連接至至少部份該些驅動感測電極，以逐步地掃描至少部份該些驅動感測電極。
17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，該驅動電路包括一接地單元以及一掃描單元，各該驅動感測電極被掃描時連接至該掃描單元，而未被掃描時連接至該接地單元。
18. 如申請專利範圍第17項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，該掃描單元包括一充電電路、一儲存電路以及一讀取電路，該充電電路與該儲存電路並聯，該讀取電路連接至該儲存電路。
19. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，包括複數該驅動電路，各個驅動電路一對一地連接一個驅動感測電極，或係一對多地連接複數驅動感測電極。
20. 如申請專利範圍第13項所述之觸控式電子紙顯示器，其中，當該觸控式電子紙顯示器被碰觸時，觸碰位置與驅動感測電極的距離越近，對應的驅動感測電極所接收到的信號越大，奈米碳管觸摸功能層自驅動感測電極所接收的信號的數值大小來判斷觸碰位置在較低阻抗方向上的座標。