TW202014871A - 壓電電泳顯示器 - Google Patents

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Abstract

一種書寫設備，包括第一電極、一壓電材料層、及一電泳材料層，該電泳材料層係定位在該第一電極及該壓電材料層之間，其中該壓電材料層上的應力導致該電泳材料層中的光學變化。

Description

壓電電泳顯示器
[相關申請案之參考]
本申請案係有關且要求2018年8月14日提交的美國臨時申請案No.62/718,587之優先權。
前述申請案的全部揭示內容藉由引用併入此處。
此處揭示之標的係有關可以在不連接至電源之情況下致動或驅動的壓電電泳顯示器、及操作此種裝置的方法。
非發光顯示器使用對比度差異來傳達資訊，藉由改變不同頻率的光的反射率來實現；因此它們與傳統的發光顯示器不同，其藉由發光來刺激眼睛。一種類型的非發光顯示器係為電泳顯示器，其利用電泳現象來實現對比度。電泳係指帶電粒子在施加的電場中移動。當在液體中發生電泳時，粒子係以主要由粒子經歷的黏性阻力、它們的電荷、液體的介電特性及施加電場的大小所判定的速度來移動。
電泳顯示器利用懸浮在不同顏色(亦即，由粒子反射的光)的介電液體介質中的一種顏色的帶電粒子被液體吸收。懸浮液係容納在位於一對相對設置的電極之間(或由該對電極部分地界定)的胞中，其中一個電極是透明的。當操作電極以在介質上施加DC或脈衝式電場時，粒子朝向相反符號(sign)的電極遷移。結果係為視覺上可觀看的顏色變化。尤其，當足夠數量的粒子到達透明電極時，它們的顏色主導顯示器；然而，如果粒子被吸引到另一個電極，它們會被液體介質的顏色遮擋，液體介質的顏色取而代之主導顯示器。
根據此處揭示的標的之一個態樣，一種書寫設備：包括第一電極、一壓電材料層及一電泳材料層，該電泳材料層係定位在該第一電極及該壓電材料層之間，其中該壓電材料層上的應力導致該電泳材料層中的光學變化。
「電光(electro-optic)」一詞當施加在一材料或一顯示器上時，此處使用的便是其在成像技術中的習知意義，以指稱具有在至少一個光學性質上不同的第一及第二顯示狀態之材料，藉由施加電場至該材料使該材料從其第一顯示狀態改變至第二顯示狀態。儘管光學性質對人眼而言典型為顏色感知，其可以為另一光學性質，諸如光學透射率、反射率、光度，或者在用於機器讀取的顯示器之情況下，其可以為擬色(pseudo-color)，意指電磁波長在可見光範圍之外的反射率變化。
「雙穩態」及「雙穩定性」這些詞在此處使用的是在該技術中的習知意義，以指稱包含具有在至少一個光學性質上不同的第一及第二顯示狀態之顯示元件的顯示器，且使得，在任何給定的元件已經藉由具有有限持續時間的定址脈衝驅動而採用其第一或第二顯示狀態之後，在該定址脈衝已終止之後，該狀態將至少持續數次(例如，至少四次)，此為該定址脈衝改變顯示元件的狀態所需的最小持續時間。美國專利號7,170,670中係顯示某些以粒子為基之有灰階能力的電泳顯示器不僅在其極端的黑色與白色狀態下呈穩態，且也在其中間的灰色狀態下呈穩態，且對某些其他類型的電光顯示器而言亦是如此。此類型的顯示器正確地稱之為「多穩態」而非雙穩態，儘管為了方便之故，「雙穩態」一詞在此處可以用於涵蓋雙穩態及多穩態兩種顯示器。
「灰色狀態」一詞在此處係使用其在成像技術中的習知意義，以指稱介於一像素之兩個極端光學狀態中間之一狀態，且不一定意謂著這兩個極端狀態之間的黑白轉變。例如，在參考以下的數個E Ink之專利及已公開專利申請案係敘述電泳顯示器，其中極端狀態係為白色及深藍色，以使得中間的「灰色狀態」實際上將是淡藍色。實際上，如已經提及的，光學狀態之改變可能根本不是顏色的改變。以下，「黑色」及「白色」等詞可以指稱顯示器的二極端光學狀態，且應該被理解為正常包括非精確黑色及白色之極端光學狀態，例如前述之白色及深藍色狀態。之後，「單色」一詞可以用來表示顯示或驅動方案，其中僅將像素驅動至它們的二極端光學狀態，而沒有干擾的灰色狀態。
「像素」一詞在此處係使用其在顯示技術中的習知意義，以意指顯示器中能夠產生顯示器本身可以顯示的所有顏色的最小單位。在全彩顯示器中，典型地每個像素係由複數個子像素組成，每個子像素可以顯示少於顯示器本身可以顯示的所有顏色。例如，在大多數習知的全彩顯示器中，每個像素係由紅色子像素、綠色子像素、藍色子像素、及選擇性的白色子像素所組成，而每個子像素能夠顯示從黑色到其指定顏色的最亮型式的一系列顏色。
已知有數種類型的電光顯示器。一種類型的電光顯示器係為一旋轉雙色構件類型，例如在美國專利號5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467及6,147,791中所述(儘管此類型的顯示器通常稱為「旋轉雙色球」顯示器，但「旋轉雙色構件」一詞所指稱的更為準確，因為在某些上述提及的專利中，旋轉構件並非球形的)。此種顯示器使用大量的小本體(典型地係為球形或圓柱形)，其具有二個以上具有不同光學特徵的區段及一內部偶極。這些本體係懸浮在位於基質中之液體填充的液泡內，液泡係以液體填充，使得本體能自由地旋轉。藉由對其施加一電場而改變顯示器的外觀，因此使本體旋轉至各種位置，且改變該等本體中透過一觀看表面所見的區段。此類型的電光介質典型為雙穩態。
另一類型的電光顯示器使用電致變色介質，例如，採取奈米呈色薄膜之形式的電致變色介質，其包含一電極，該電極至少部分地由一半導電金屬氧化物形成；及附接至該電極的複數個染料分子，其能夠進行可逆的顏色變化；參見例如，O'Regan,B.等人之Nature 1991, 353, 737及Wood, D.之Information Display, 18(3), 24(2002年3月)。也參見Bach, U.等人之Adv.Mater., 2002, 14(11), 845。此類型的奈米呈色薄膜也在例如美國專利號6,301,038、6,870,657、及6,950,220中敘述。此類型的介質典型地也是雙穩態的。
另一類型的電光顯示器係為電子濕潤顯示器，其係由Philips研發且在Hayes R.A.等人之「以電子濕潤為基的影片速度電子紙(Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting)」，Nature期刊425期，第383至385頁(2003)中敘述。在美國專利號7,420,549中顯示，此種電子濕潤顯示器可以製造為雙穩態。
多年來已經被熱烈研究及研發的標的之一種類型的電光顯示器，係為以粒子為基的電泳顯示器，其中複數個帶電粒子在電場之影響下移動通過一流體。當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器可以具有下列屬性：良好的亮度及對比度、寬視角、狀態雙穩定性及低功率消耗。
如上述所注意，電泳介質需要流體之存在。在大多數先前技術的電泳介質中，此流體係為液體，但電泳介質可以使用氣態流體來製造；參見例如，Kitamura T.等人之「用於類似電子紙之顯示器之電顯像劑的移動(Electrical toner movement for electronic paper-like display)」，IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1及Yamaguchi Y.等人之「使用以摩擦帶電之方式帶電之絕緣粒子的顯像劑顯示器(Toner display using insulative particles charged triboelectrically)」，IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4。也參見美國專利號7,321,459以及7,236,291。當將該介質使用於允許此種沉降的定向中時(例如，在介質設置於垂直平面的標誌中)，由於粒子沉降之故，此種以氣體為基的電泳介質可能顯現出易受與以液體為基之電泳介質相同類型之問題的影響。實際上，粒子沉降在某些以氣體為基的電泳介質中顯現出，比在某些以液體為基的介質中更為嚴重的問題，因為與液體懸浮流體相比，氣體懸浮流體的較低黏度允許電泳粒子更快速的沉降。
許多讓予美國Massachusetts Institute of Technology (MIT)及E Ink Corporation、或屬於其名下的專利及專利申請案，係敘述用於封裝電泳及其他電光介質的各種技術。此種囊封介質係包含許多小膠囊，其本身各自包含在流體介質中含有電泳移動粒子的內相及圍繞內相的膠囊壁。典型地，膠囊本身係保持在聚合物接合劑內，以形成定位在兩個電極之間的黏附層。這些專利及專利申請案中敘述之技術係包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利號7,002,728；及7,679,814； (b)膠囊、接合劑及囊封製程；參見例如美國專利號6,922,276；及7,411,719； (c)含有電光材料的膜及子總成；參見例如美國專利號6,982,178；及7,839,564； (d)使用於顯示器中的底板、黏著層及其他輔助層與方法；參見例如美國專利號7,116,318；及7,535,624； (e)顏色形成及顏色調整；參見例如美國專利號7,075,502及7,839,564； (f)驅動顯示器之方法；參見例如美國專利號7,012,600及7,453,445； (g)顯示器之應用；參見例如美國專利號7,312,784及8,009,348； (h)非電泳顯示器，如美國專利號6,241,921；6,950,220；7,420,549及8,319,759；及美國專利申請公開案號2012/0293858中所述； (i)微胞結構、壁材料及形成微胞的方法；參見例如美國專利號7,072,095及9,279,906；及 (j)填充及密封微胞的方法；參見例如美國專利號7,144,942及7,715,088。
許多前述提及的專利及專利申請案意識到在囊封電泳介質中圍繞離散微膠囊的壁可以被連續相取代，因此製成所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中電泳介質包含電泳流體的複數個離散微滴及聚合物材料的連續相，且此種聚合物分散型電泳顯示器內之電泳流體的離散微滴可以被視為是膠囊或微膠囊，即使沒有離散的膠囊膜與每個單獨的微滴相關；參見例如前述提及的美國專利號6,866,760。因此，為了本申請案之目的，此種聚合物分散型電泳介質被視為是囊封電泳介質的子種類。
一相關類型的電泳顯示器係為所謂的「微胞電泳顯示器」。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體並未囊封在微膠囊內，而是取而代之留存在形成於載體介質(典型地係為聚合物膜)中的複數個腔室內。參見例如美國專利號6,672,921及6,788,449，兩者均讓予Sipix Imaging, Inc.。
儘管電泳介質常是不透光的(例如，由於在許多電泳介質中，粒子實質上阻擋可見光透射經過顯示器)且以反射模式來操作，許多電泳顯示器可以製造為以所謂的「快門模式」操作，其中一個顯示器狀態實質上為不透光，而一個則是可透光的。參見例如美國專利號5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971、以及6,184,856。類似於電泳顯示器但依靠電場強度變化的介電泳顯示器可以以相似的模式操作；參見美國專利號4,418,346。其他類型的電光顯示器也能夠以快門模式操作。以快門模式操作的電光介質可以用於全彩色顯示器的多層結構中；在此種結構中，與顯示器的觀看表面相鄰的至少一個層係以快門模式操作，以暴露或隱藏更遠離觀看表面的第二層。
囊封電泳顯示器典型地不遭受習知電泳裝置之群聚及沉降故障模式之影響，且提供另外的優點，諸如在各式各樣的可撓性及剛性基板上印刷或塗布顯示器的能力。(「印刷」一詞之使用意欲包括所有形式之印刷及塗布，其包括但不限制為：預先計量式塗布(pre-metered coating)(諸如方塊式模具(patch die)塗布)、狹縫或擠壓塗布、斜板或階式(cascade)塗布、淋幕式塗布；滾筒式塗布(諸如刮刀滾筒式(knife over roll)塗布、前後滾筒式(forward and reverse roll)塗布)；凹版印刷式(gravure)塗布；浸塗式塗布；噴灑式塗布；液面彎曲式(meniscus)塗布；旋轉式塗布；刷塗式塗布；氣刀式(air-knife)塗布；絲網印刷製程；靜電印刷製程；熱印刷製程；噴墨印刷製程；電泳沉積(參見美國專利號7,339,715)；以及其他相似技術。)因此，所得到的顯示器可以是可撓性的。再者，因為顯示器介質可以印刷(使用各種方法)，顯示器本身可以以低成本方式製成。
在本發明中，也可以使用其他類型的電光材料。
電泳顯示器通常包含電泳材料層及設置在電泳材料之相對側上的至少兩個其他層，這兩個層中之一者是電極層。在大多數此種顯示器中，兩個層都是電極層，並且該等電極層中之一者或兩者被圖案化以限定顯示器的像素。例如，一個電極層可以被圖案化為長行電極，而另一個電極層被圖案化成與行電極呈直角延伸的長列電極，這些像素係由行電極及列電極的交叉點來限定。供選擇地，且更通常地，一個電極層具有單個連續電極之形式並且另一個電極層被圖案化為像素電極矩陣，每個像素電極界定顯示器的一個像素。在意欲與觸控筆、列印頭或是與顯示器分離的類似可移動電極一起使用的另一種類型的電光顯示器中，與電光層相鄰的層中僅有一層包含電極，該電光層之相對側上的層典型地是意欲防止可移動電極損壞該電光層之保護層。
在又另一個實施例中，諸如在美國專利號6,704,133中敘述，電泳顯示器可以構造有兩個連續電極及在該等電極之間的電泳層和光電電泳層。因為光電電泳材料隨著光子的吸收而改變電阻率，入射光可以用於改變電泳介質的狀態。此種裝置係在第1圖中顯示。如美國專利號6,704,133中所述，當藉由位於顯示器中與觀看表面之相對側的發光源(諸如LCD顯示器)來驅動時，第1圖的裝置之效果最佳。在一些實施例中，美國專利號6,704,133的裝置在前電極及光電電泳材料之間引入特殊的阻擋層，以減少由於從顯示器前面經過反射電光介質洩漏的入射光所導致的「暗電流」。
上述美國專利號6,982,178敘述一種組裝固體電光顯示器(包括囊封電泳顯示器)之方法，該方法非常地適合於大量生產。基本上，此專利係敘述所謂的「前面層壓板」(FPL)，其依序地包含：透光導電層、與導電層作電性接觸的固體電光介質層、黏著層、以及脫模片。典型地，透光導電層將被承載在較佳係為可撓的透光基板上，在某種程度上而言，基板可以人工地纏繞在直徑為10英吋(254mm)的鼓輪(say)之周邊，而沒有永久變形。在此專利中且在此處使用的「透光」一詞，意謂著因此指定的該層透設足夠的光以使觀看者能夠穿過該層，觀看電光介質的顯示狀態之變化，此通常將經由導電層及相鄰的基板(如果存在)觀看到；在電光介質在非可見光波長處顯示反射率變化之情況下，「透光」一詞當然應解釋為指稱相關非可見光波長的透射。該基板將典型地係為聚合物膜，且通常將具有約1至約25密耳(25至634μm)，較佳為約2至約10密耳(51至254μm)之範圍內的厚度。導電層方便地係為例如鋁或ITO的薄金屬或金屬氧化物層，或者可以是導電聚合物層。塗布有鋁或ITO的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜可以從市場上獲得，例如從E.I. du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE的「鋁化Mylar」(Mylar係為註冊商標)，且可以使用此種商業材料而導致在前面層壓板中良好的結果。
使用此種前面層壓板的電光顯示器之總成可以藉由從該前面層壓板上移除脫模片且使黏著層在某些條件下與底板接觸而實現，該等條件有效地致使黏著層黏附至背板，藉此將黏著層、電光介質層、以及導電層固定至背板。此方法非常地適合於大量生產，由於典型地使用滾筒對滾筒塗布技術可以大量生產該前面層壓板，且接著將其切成用於特定背板所需之任何尺寸的片。
美國專利號7,561,324敘述所謂的「雙重脫模片」，其基本上係為上述美國專利號6,982,178之前面層壓板的簡化形式。一種形式的雙重脫模片係包含：夾在兩個黏著層之間的固體電光介質層，該等黏著層中之一者或兩者被脫模片覆蓋。另一種形式的雙重脫模片係包含：夾在兩個脫模片之間的固體電光介質層。兩種形式的雙重脫模片係使用於通常類似於從已敘述過的前面層壓板組裝電光顯示器但有關兩個單獨的層壓之方法；典型地，在第一層壓中，將雙重脫模片層壓至前電極以形成前子總成，且接著在第二層壓中，將前子總成層壓至底板以形成最終顯示器，儘管如果需要的話，這兩個層壓之順序可以是顛倒的。
美國專利號7,839,564敘述所謂的「倒置的前面層壓板」，其係為上述美國專利號6,982,178所述的前面層壓板之變型例。此倒置的前面層壓板依序地包含：透光保護層及透光導電層中之至少一者；黏著層；固體電光介質層；及一脫模片。此倒置的前面層壓板係用於形成電光顯示器，該電光顯示器具有在電光層與前電極或前基板之間的層壓黏著層；在電光層及底板之間可以存在或不存在典型是薄的第二黏著層。此種電光顯示器可以將良好的解析度與良好的低溫性能相結合。
某些顏料的光電電泳特性在不久前被認識到。例如，美國專利號3,383,993揭示一種光電電泳成像設備，其可以用於在介質上再現投影影像，該介質典型地係為諸如ITO的透明電極。然而，'993專利中敘述的光電電泳方法及Xerox Corporation的其他相關專利是不可逆的，因為光電電泳方法有關光電電泳粒子遷移到「注入電極」，在該處它們將附接至電極上。因為缺乏可逆性，以及設置的成本及複雜性，此現象並未廣泛地商業化。
此處提出之標的係有關數個壓電電泳顯示器結構設計，其不需要電源(例如，電池或有線的電源等)以使電泳顯示器運作。因此，可簡化此種電泳顯示器的組裝。
壓電性係為響應於施加的機械應力而在固體材料中累積的電荷。用於此處揭示的標的之適合材料可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、石英(SiO2 )、塊磷鋁石(AlPO4 )、正磷酸鎵(GaPO4 )、電氣石、鈦酸鋇(BaTiO3 )、鋯鈦酸鉛(PZT)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、鉭酸鋰、矽酸鑭鎵、酒石酸鉀鈉及任何其他已知的壓電材料。
許多電泳顯示器係為雙穩態的：即使在移除致動電場之後它們的狀態仍然存在。此通常係經由電極上的殘餘電荷及粒子與電泳胞壁之間的凡得瓦相互作用來實現。電泳顯示器的驅動需要諸如電池的電源，以提供電力給顯示器及/或其驅動電路。電源可以是驅動器IC，以產生電場。電場也可能需要由電路來增強。在任何情況下，需要經由導線的物理性連接將電源附接至電泳顯示器及其驅動電路。
可抹除的繪圖裝置是已知的。可抹除的繪圖裝置典型地係由黑板、紙墊、或白板、以及諸如粉筆、鉛筆的可抹除標記裝置或乾式可抹除馬克筆所組成。
此種繪圖裝置的一個缺點在於標記裝置可能會消散，需要更換。另一個缺點在於標記裝置可以在除了繪圖裝置的螢幕之外的表面上形成標記，藉此產生混亂。又另一個缺點在於即使用清潔劑及劇烈的抹除，螢幕也不會完全地抹除。
電子繪圖裝置克服上述的一些問題。電子繪圖裝置典型地包括觸控螢幕及適當的邏輯，以致使底層電子顯示器響應於觸控筆的移動而更新其影像。該裝置例如包括具有透明電容像素陣列的圖形輸入墊，其響應於穿過該墊的導電尖頭觸控筆而改變其電容。感測電容的變化且用於定址LCD矩陣。此電子繪圖裝置的缺點在於它需要複雜的電子裝置及大量的電力。
典型地使用作為兒童繪圖玩具的磁泳顯示器係為可抹除繪圖裝置的另一個例子。在磁泳顯示器中，用於在顯示器上書寫的觸控筆包含磁鐵，且顯示器上的顯影劑包含黑色金屬材料及白色的二氧化鈦。磁泳顯示器不需要電力。然而，除非使用者能夠存取磁泳介質的正面及背面，磁泳顯示器典型地不允許使用者選擇性地抹除顯示器上的繪圖之部分。典型地，磁泳顯示器的製造商只有提供僅對一個表面的存取。使用埋入磁泳介質後面的滑動條磁鐵來抹除顯示器。因此，不能選擇性地抹除顯示器。
靜電定址的液晶顯示器係為此技藝中已知的另一類型的繪圖裝置。然而，由於保持影像的表面靜電荷之消散，液晶繪圖裝置遭受差的影像持續時間。利用較高的電壓及附加的電阻層，可以延長影像持續時間，但即使這樣，超過30分鐘的持續時間也被認為是現有技術。
電泳顯示器也被使用作為繪圖裝置。在電泳繪圖裝置中，當在顯示介質上施加電場時，該裝置的顯示介質中的電泳粒子朝向或遠離該裝置的繪圖表面遷移。例如，繪圖裝置可以包含由電泳塗層覆蓋的背電極。為了書寫，將正電壓施加至背電極，且將接觸電泳塗層的觸控筆設置在接地。觸控筆係作用成局部區域的頂部電極。在觸控筆及背電極之間產生電壓電勢，導致電泳粒子的遷移及該裝置的顏色變化。整個系統可以用保護電泳介質的介電質或各向異性頂層來覆蓋。在資訊顯示學會1979年摘要，Chiang等人之「觸控筆可書寫電泳顯示裝置」係敘述一種電泳繪圖裝置。儘管此類型的電泳顯示器可以提供優異的對比度及亮度以及有利的電特性及影像持續時間，但它們仍然需要供電以使運作。
此處提出的標的之一些態樣係利用壓電性來驅動電泳材料的顏料，以在從觀看表面觀看時改變電泳材料的顏色。例如，藉由彎曲或是將應力引入至一片壓電材料可以產生電荷，且這些電荷可以使用於導致電泳材料的有色顏料之移動。如此處所使用的，用於電光顯示器(例如，電泳顯示器)的「對比度」(CR)一詞係定義為顯示器能夠產生的最亮顏色(白色)與最暗顏色(黑色)之亮度的比率。通常，高對比度或CR係為顯示器的所欲態樣。
如上所述，在一些實施例中，壓電材料可以用於產生電荷，以便供電給具有電泳材料的可書寫設備。此可書寫設備可以在沒有電源之情況下工作，僅由壓電材料所產生的電荷來供電。實際上，使用者可以使用觸控筆(導電或非導電)或任何尖的物體在此設備上書寫，且也可以抹除書寫，而不需要耦接至電源。
第1圖係顯示根據此處揭示的標的之可書寫設備的例示性實施例。如第1圖所示，設備100可以包括位於第一電極104及壓電材料層108之間的電光介質層106(例如，電泳材料層)。此電泳材料層可以包括具有電泳粒子的微胞或微膠囊、或是此技藝中常用的任何其他電泳材料。在一些實施例中，頂部電極104可以是透光導電材料層，其中「透光」一詞在此處係用於敘述層104能夠透射足夠的光以使觀看者能夠穿過該層104，觀看電光介質的顯示狀態之變化，此通常將經由導電層及相鄰的基板(如果存在的話)觀看到；在電光介質在非可見光波長處顯示反射率變化之情況下，「透光」一詞當然應解釋為指稱相關非可見光波長的透射。應當理解的是，在電泳材料106及壓電材料108之間不應存在連續導體。在這兩個層之間不存在導體可以改善書寫設備的CR。
此外，在一些實施例中，第二電極110可以定位在壓電材料108中與電泳材料106相對的另一側處。此第二電極110可以藉由間隙或間隔102與壓電材料108分開，較佳地，此間隙102是窄的。實際上，觸控筆112可以用於將應力施加至壓電材料108上。觸控筆112可以按壓在第一電極104上，好像觸控筆112用於在第一電極104上書寫一樣。此按壓力可以導致電泳材料106及壓電材料108相對應地彎曲。理想地，此彎曲可以導致壓電材料108穿過間隙102與第二電極110接觸。以此方式，當壓電材料106經歷由觸控筆112在第一電極104上書寫導致的此應力時，壓電材料106因此產生電荷。在一些實施例中，當壓電材料106與第二電極110接觸時，可以形成導電路徑，該導電路徑允許所產生的電荷導致電泳材料106內的有色顏料之移動，其中顏料的移動可以導致電泳材料106的光學狀態之變化(例如，在觸控筆112正在書寫處，電泳材料106可以從白色變為黑色)。類似於第1圖中所示的實施例，此處應當理解的是，在壓電材料及電泳材料之間不存在連續導體，其中預期會發生書寫。不存在連續導體可能有助於書寫裝置的更佳的CR。
在一些實施例中，壓電膜108可以代替間隙102，定位在第二電極110的頂部上而無層壓(lamination)。以此方式，壓電膜108係與第二電極110輕微接觸。再者，當觸控筆112在第一電極104上執行書寫操作時，觸控筆112可以將力施加至EPD膜106及壓電膜108上，且導致兩個膜在垂直方向上彎曲。此種彎曲及施加的力可以在壓電膜108及第二電極110之間產生更緊密的接觸，且導致壓電膜108及第二電極110之間的電阻變化。在使用中，此種電阻上的變化及藉由壓電膜110所產生的電荷可以導致可見線(例如，黑線)在觸控筆已經書寫處單獨出現。
實際上，觸控筆112之尺寸可能影響在電泳材料106上書寫的清晰度及/或對比度。例如，與具有較大尺寸尖頭的觸控筆相比較，較小或精細的尖頭觸控筆106可能產生清晰的及/或清楚的書寫文字。此可能是由於以下事實：當在第一電極104上書寫時，較小的尖頭觸控筆對下方的電泳膜106及壓電膜108產生壓縮或應力，也隨著第二電極110產生相對小的接觸表面積。由於此相對小的接觸表面積(與具有較大尺寸尖頭的觸控筆相比)，與具有較大尖頭的觸控筆相比，藉由來自壓電薄膜的電荷所產生的電場可能被局部化在較小的區域，增加所產生的電場的大小，又產生具有改善CR的更清晰書寫。在一些其他實施例中，電泳層的厚度及書寫設備100的總厚度也可能影響書寫的清晰度及/或CR。此可能是由於以下事實：設備越厚，由於書寫而產生的曲率越大，且因此接觸表面積越大，減少所產生的電場的局部化。應當理解的是，此處使用的觸控筆112不需要由導電材料製成。
類似地，書寫設備100可以從第二電極110的方向朝向第一電極104彎曲(例如，壓縮)或者書寫。以此方式，電泳膜106從與上述相反的一個方向彎曲或壓縮，其中電泳膜106取而代之朝向第一電極層104彎曲或壓縮。如此，由電泳膜106所產生的電荷將流向如上所述的相反方向，且產生也是相反的電場。因此，電泳材料106的有色顏料將移動至與上述相反的一個方向，且產生不同的光學變化。例如，與在第一電極104上書寫時相比，在第二電極110上的書寫可以產生在第一電極104上不同顏色的書寫。如果在第一電極104上書寫係在第一電極104上產生黑色線，則在第二電極110上書寫將產生非黑色線，例如白色線。在一些實施例中，可以藉由在第二電極110上產生應力來抹除第一電極104上的書寫。例如，在第一電極104上產生的書寫可能是黑色。在大致相同的位置處在第二電極110上產生應力(例如，書寫)可能在第一電極104上產生白色的書寫，藉此有效地抹除或遮蔽黑色書寫。應當理解的是，第二電極110較佳地應該具有小於10^13 歐姆的電阻。超過該限制的電阻率可能導致第二電極110導電性不足以使設備100正常地工作。
在一些實施例中，設備100中使用的電泳材料106可以是設計用於低電壓應用的電泳材料。此種材料可以包括具有比通常的胞深度或高度較淺的微胞。基於微胞的電泳介質或顯示器之例子可以在美國專利號7,072,095及9,279,906中找到，其整體內容併入此處。在一些實施例中，如果常規或標準的微胞具有60個胞深度或高度，則低電壓材料可能具有40微米或更低的胞高度或深度。在一些其他實施例中，微胞高度或深度可以小於20微米。在一些實施例中，密封在微胞內的流體也可能具有用於淺微胞的不同化學組成。例如，電泳材料106可能具有黏度為1Pa*S且粒子濃度為39%的內相。以下在表1中所示的是可以使用的電泳材料的例子。
Figure 108128914-A0304-0001
 表1低電壓應用電泳材料
在一些其他實施例中，導電觸控筆202可以用於直接書寫在壓電材料上，如第2圖所示。在此構造中，書寫設備200可以僅具有第一電極204。電泳材料206可以定位在第一電極204及壓電膜材料208之間。然而，在此情況下，利用導電觸控筆202直接書寫在壓電材料上。由觸控筆202所導致的對壓電材料208之壓縮可以產生電荷，其可以用於改變電泳材料206的光學狀態。應注意的是，此處使用的觸控筆202較佳地係由導電材料製成。
第3圖係顯示一個實施例，其中第1及2圖中所示的構造可以整合至大尺寸的書寫設備300中。在一些實施例中，整個設備可以包含書寫單元302，書寫單元302包括多排機械式觸控筆，且可以在書寫單元302上完成書寫。書寫單元302根據應用可以與顯示單元相同的尺寸，或者小於顯示單元304的尺寸。書寫設備也可以包括滾筒形式的抹除單元306，其中連續的滾動動作可以抹除整個板。在一些實施例中，用於抹除的材料需要具有>1013 歐姆/sq的較低電阻率及彈性特性。此種材料的非限制性例子係為矽橡膠、天然乳膠橡膠、熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性硫化橡膠(TPE-v)、熱塑性聚氨酯(TPU)、及乙烯乙酸乙烯酯(EVA)，每一者具有諸如碳、銅、鎳、或銀碎片的添加劑。
在一些實施例中，書寫筆之電阻率可以類似於上述抹除器或抹除裝置之電阻率。
對於熟習此技藝之人士顯而易見的是，在不脫離本發明之範圍的情況下，可以對上述本發明之特定實施例作許多改變及修改。因此，前面敘述之整體將被解釋為說明性的而不是限制性之意義。
100、200、300:設備 102:間隙 104、204:第一電極 106、206:電泳材料 108、208:壓電材料 110:第二電極 112、202:觸控筆 302:書寫單元 304:顯示單元 306:抹除單元
第1圖係為根據此處揭示的標的之例示性書寫設備的橫截面圖； 第2圖係為根據此處揭示的標的之另一書寫設備的橫截面圖；及 第3圖係為根據此處揭示的標的之書寫板的一個實施例。
無。

Claims (10)

  1. 一種書寫設備，包含： 第一電極； 一壓電材料層；及 一電泳材料層，該電泳材料層係定位在該第一電極及該壓電材料層之間，其中該壓電材料層上的應力導致該電泳材料層中的光學變化。
  2. 如請求項1之設備，更包含第二電極，該第二電極係定位在該壓電材料中與該第一電極相對的一側上。
  3. 如請求項2之設備，更包含一間隙，該間隙係定位在該壓電材料層及該第二電極之間。
  4. 如請求項1之設備，其中該電泳材料層係為基於微胞的。
  5. 如請求項1之設備，其中該電泳材料層係為基於微膠囊的。
  6. 如請求項1之設備，更包含一觸控筆。
  7. 如請求項6之設備，其中該觸控筆係為非導電的。
  8. 如請求項6之設備，其中該觸控筆係為導電的。
  9. 如請求項2之設備，其中該第二電極具有小於10^ 13歐姆的電阻率。
  10. 如請求項4之設備，其中該等微胞具有小於20微米的高度。
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