TWI475307B

TWI475307B - 電致色變面板及控制裝置

Info

Publication number: TWI475307B
Application number: TW101134896A
Authority: TW
Inventors: yao han Huang
Original assignee: Wistron Corp
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2015-03-01
Also published as: TW201413356A; CN103676391A; US20140085699A1; US9897885B2; CN103676391B

Description

電致色變面板及控制裝置

本發明係指一種電致色變面板及控制裝置，尤指一種利用電致色變材料來顯示特殊圖樣，以作為輸入介面或控制按鍵的電致色變面板及控制裝置。

日常生活中充滿了各式各樣電子產品，舉凡個人電腦、電視、音響、空調、燈光以及其他家用電器，這些電子產品往往須搭配特定的開關、控制裝置或使用者介面來操控其運作。

除了對產品功能的要求，其產品外觀與整體室內空間設計的搭配也逐漸受到重視。然而，電子產品的控制裝置上常有不同的按鍵圖樣，以供使用者操作來控制電子產品的運作，如此卻使其外觀呈現複雜的樣貌，可能與室內空間設計產生違和感。況且在使用上可發現，控制裝置的使用時間很短，例如在電視上觀看電影，或使用音響播放音樂時，啟動播放動作之後即不須使用控制裝置。或者，燈源的開關只有在開啟或關閉燈源時才有存在之必要。

因此，如何增進產品外觀的設計，使之呈現簡約時尚的外貌，以搭配整體室內空間設計，實為現代電子產品設計之重要考量。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種電致色變面板及控制裝置，以提升電子產品的使用便利性及增添樂趣。

本發明揭露一種電致色變面板，用於一控制裝置，包含有一第一導電層，用來接收一正驅動電壓；一第二導電層，用來接收一負驅動電壓；一電解質層，設置於該第二導電層之上；以及一著色層，具有一圖樣，設置於該電解質層與該第一導電層之間，該負驅動電壓產生之一電子流由該第二導電層依序經過該電解質層、該著色層以及該第一導電層，該著色層進行一氧化還原反應，使該圖樣之區域由透明轉變為非透明之顏色。

本發明另揭露一種控制裝置，包含有一電致色變面板，包含有一第一導電層，用來接收一正驅動電壓；一第二導電層，用來接收一負驅動電壓；一電解質層，設置於該第二導電層之上；以及一著色層，具有一圖樣，設置於該電解質層與該第一導電層之間，該負驅動電壓產生之一電子流由該第二導電層依序經過該電解質層、該著色層以及該第一導電層，該著色層進行一氧化還原反應，使該圖樣之區域由透明轉變為非透明之顏色；以及一控制單元，耦接於該電致色變面板，用來根據一啟動訊號，輸入該正驅動電壓至該第一導電層，以及輸入該負驅動電壓至該第二導電層。

電致色變(Electrichromism)技術係指材料的光學屬性(反射率、透過率、吸收率等)在外加電場的作用下發生穩定、可逆的顏色變化的現象，因此在外觀上呈現出顏色和透明度的可逆變化。常見的電致變色材料有過度金屬氣化物，如高能隙半導體氧化鎢(WO₃ )、普魯士藍、Mo、Nb及Ti的氧化物(陰極著色)，與Ni、Co及Ir的氧化物(陽極著色)。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電致色變面板11的側視圖。電致色變面板11包含有一第一導電層L1、一第二導電層L2、一電解質層ETL以及一著色層CRL。第一、第二導電層L1、L2較佳地可由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)製成，因此呈現透明並具有導電之特性。第一導電層L1用來接收一正驅動電壓V+，第二導電層L2用來接收一負驅動電壓V-。如第1圖所示，著色層CRL可以係任何電致變色的材料或聚合物，其可由蝕刻或印刷等製程而具有特定圖樣(Pattern)，因此著色層CRL在第1圖之側視圖中呈現部分縷空的圖樣。著色層CRL設置於第一導電層L1之上，電解質層ETL設置於第二導電層L2與著色層CRL之間。其中，電解質的選擇方面，較佳地選擇較小尺寸的離子，因此離子移動速率較快，使得著色層CRL呈現較快的反應時間，常用的離子為氫(H⁺ )離子以及鋰(Li⁺ )離子。當正、負驅動電壓V+、V-分別輸入至第一、第二導電層L1、L2時，所產生的電子流I-由第二導電層L2依序經過電解質層ETL、著色層CRL以及第一導電層L1，著色層CRL進行氧化還原反應，使著色層CRL具有圖樣之區域由透明轉變為非透明之顏色。另外，電致色變面板11可另包含保護層PL，設置於第一導電層L1與第二導電層L2的外部，用來保護電致色變面板11，增加其使用耐受性。

舉例來說，以下為三氧化鎢與氫離子的變色化學方程式：

三氧化鎢的能量帶隙(Energy Bandgap)約為1~3電子伏特之間，當施加正、負驅動電壓V+、V-至第一、第二導電層L1、L2時，可促使三氧化鎢接收電子，並同時與氫離子相結合進行還原反應，產生藍色的氫氧化鎢，即H_X WO₃ 。其中正、負驅動電壓V+、V-的大小會影響氧化還原反應的程度，因此相關於電致色變面板11顯示出的藍色飽和度(Saturation)。並且，電致色變面板11也可另包含穩壓電路，用來提供穩定的正、負驅動電壓V+、V-，使電致色變面板11呈現均勻的顏色。

請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一控制裝置10之功能方塊圖。控制裝置10包含有電致色變面板11、一控制單元12以及一感應元件13。控制單元12耦接於電致色變面板11以及感應元件13，用來根據感應元件13產生的啟動訊號ACT，控制開啟或關閉電致色變面板11的電源。當電致色變面板11的電源關閉時，電致色變面板11呈現簡潔的透明狀態；當電致色變面板11的電源開啟時，電致色變面板11由透明轉變成非透明之顏色，而使電致色變面板11可顯示其中的圖樣，如文字、數字、操作按鍵等。

進一步地，控制裝置10可透過感應元件13或其他形式的偵測元件，偵測使用者觸碰或操作電致色變面板11的行為，輸出相應的感應結果SRT至控制單元12，使控制單元12可執行相關的程式或控制行為。

簡言之，電致色變面板11可做為控制裝置10的使用者輸入介面，用來顯示文字、數字、操作按鍵等圖樣，並搭配感應元件13或其他形式的偵測元件，啟動電致色變面板11以及偵測使用者操作或互動行為，以達成相關的控制行為。

在實際應用上，控制裝置10可以為獨立的控制裝置，如遙控器、牆壁燈源開關等。具體來說，請參考第3A至3C圖，第3A圖為本發明實施例一遙控器30之側視圖。第3B及3C圖分別為遙控器30在關閉與開啟電致色變面板11時的上視圖。在第3A圖中，感應元件13較佳地為電容式感應元件，貼覆於電致色變面板11，用來感應是否有使用者觸碰遙控器30，輸出啟動訊號ACT以及感應結果SRT至控制單元12。控制單元12可另包含電源電路、無線發射器(未繪於圖中)等子電路，以供應電致色變面板11的電源，並透過無線發射器將對應於感應結果SRT的無線訊號發射至多媒體播放器或是其他電子儀器。其中，電致色變面板11的厚度W₁₁ 係相關於電容式感應元件13的厚度W₁₃ ，可依不同設計需求作適當調整，以避免電致色變面板11開啟電源時產生的電磁電場干擾電容式感應元件13的運作。在此實施例中，電致色變面板11的厚度W₁₁ 較佳地約為3.0mm，電容式感應元件13的厚度W₁₃ 較佳地約為0.2mm。當然，電容式感應元件13的感應靈敏度也可適當調整校準，以降低感應錯誤等誤判之情況，使遙控器30整體的操作達到最佳化。

如第3B圖所示，當使用者未使用遙控器30時，電致色變面板11呈現簡潔的透明狀態。在第3C圖中，當使用者觸碰遙控器30後，電容式感應元件13輸出啟動訊號ACT，使控制單元12開啟電致色變面板11的電源，以顯示其中的圖樣，如第3C圖所示之電源鍵、選單、返回、設定(OK)、上下左右、加減等控制按鍵。其中，變色的區域即為著色層CRL進行還原反應的結果，未變色的區域則沒有進行氧化還原反應。如此一來，使用者可觸碰電致色變面板11中圖樣對應的位置，使電容式感應元件13感應該位置，輸出相應的感應結果SRT至控制單元12，而使控制單元12執行相關的程式或控制行為。當使用者不需使用遙控器30時，例如關閉電視的電源、或控制單元12經過一段時間未接收到感應結果SRT，控制單元12可自動關閉電致色變面板11的電源，電致色變面板11則進行氧化反應，逐漸回復成透明狀態。

感應元件13可以是其他形式的感應元件，例如電阻式感應元件、光學式感應元件、聲波式感應元件或陀螺儀等。以電阻式感應元件為例，使用者手握遙控器30時即可開啟電致色變面板11的電源，並且電阻式感應元件可感應按壓的位置，輸出相應的感應結果SRT。遙控器30也可包含兩個以上的感應元件，用來分別產生啟動訊號ACT以及感應結果SRT。舉例來說，遙控器30可透過聲波式感應元件或陀螺儀來產生啟動訊號ACT，如使用者發出聲音或將遙控器30由桌面拾起。接著，遙控器30透過電阻式、光學式或電容式感應元件來感應使用者操作遙控器30的對應位置，產生相應的感應結果SRT。

另外，控制裝置10也可以整合入其他電子裝置，做為該等電子裝置的使用者輸入介面，例如筆記型電腦的輸入鍵盤，電視、音響或多媒體播放器等的功能控制板。

以筆記型電腦為例，請參考第4A及4B圖，第4A及4B圖分別為本發明實施例一筆記型電腦40在關閉與開啟電致色變面板11時的示意圖。電致色變面板11可用以顯示傳統的輸入介面，而控制單元12的運作可交由筆記型電腦40中的中央處理器(未繪於圖中)或其他運算單元來執行。感應裝置13較佳地為電容式感應元件，貼覆於電致色變面板11，用來感應使用者觸碰電致色變面板11的位置，以產生相應的啟動訊號ACT以及感應結果SRT。如第4A圖所示，當電致色變面板11關閉電源時，電致色變面板11呈現簡潔的透明狀態，可作為繪圖或手寫輸入的繪圖板。

在第4B圖中，電致色變面板11可劃分為多個區域A1、A2、A3，用來同時或單獨顯示區域A1、A2、A3的按鍵圖樣，例如區域A1用來顯示輸入鍵盤，區域A2用來顯示觸控板(Touchpad)，區域A3用來顯示播放快捷鍵等。在此結構下，當使用者觸碰區域A1時，感應裝置13可輸出啟動訊號ACT1至控制單元12，開啟區域A1的電源，以顯示輸入鍵盤；當使用者觸碰區域A2時，感應裝置13可輸出啟動訊號ACT2至控制單元12，開啟區域A2的電源，以顯示觸控板；當使用者觸碰區域A3時，感應裝置13可輸出啟動訊號ACT3至控制單元12，開啟區域A3的電源，以顯示播放快捷鍵。當然，區域A1、A2、A3可使用不同的電致色變材料以及對應的驅動電壓，以使區域A1、A2、A3顯示不同的顏色。

綜上所述，本發明之電致色變面板11可做為控制裝置10的使用者輸入介面，用來顯示文字、數字、操作按鍵等圖樣，並搭配感應元件13或其他形式的偵測元件，啟動電致色變面板11以及偵測使用者操作或互動行為，以達成相關的控制行為。因此，當控制裝置整合入遙控器30、筆記型電腦40或其他電子產品時，在不使用控制裝置10的情況下，電致色變面板11可將其中的按鍵圖樣隱藏於電子產品之中，呈現簡約的透明狀態，以搭配室內空間設計。需使用控制裝置10時，電致色變面板11可由透明轉變為非透明之顏色來顯示其按鍵圖樣，如此也能增添使用電子產品的樂趣。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧控制裝置

30‧‧‧遙控器

40‧‧‧筆記型電腦

11‧‧‧電致色變面板

12‧‧‧控制單元

13‧‧‧感應元件

L1‧‧‧第一導電層

L2‧‧‧第二導電層

ETL‧‧‧電解質層

CRL‧‧‧著色層

V+‧‧‧正驅動電壓

V-‧‧‧負驅動電壓

I-‧‧‧電子流

PL‧‧‧保護層

ACT、ACT1、ACT2、ACT3‧‧‧啟動訊號

SRT‧‧‧感應結果

A1、A2、A3‧‧‧區域

第1圖為本發明實施例一電致色變面板的側視圖。

第2圖為本發明實施例一控制裝置之功能方塊圖。

第3A圖為本發明實施例一遙控器之側視圖。

第3B及3C圖分別為第3A圖之遙控器在關閉與開啟電致色變面板時的上視圖。

第4A圖為本發明實施例一筆記型電腦在關閉電致色變面板時的示意圖。

第4B圖為第4A圖之筆記型電腦在開啟電致色變面板時的示意圖。