TWI618968B - 電泳式顯示面板 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種電泳式顯示面板。電泳式顯示面板包括第一電極層、第二電極層、電泳顯示層以及低表面能塗層。第一電極層具有第一表面以及相對第一表面的第二表面。電泳顯示層配置在第一電極層以及第二電極層之間。電泳顯示層具有第三表面。電泳顯示層的第三表面與第一電極層的第二表面之間具有間隙。間隙的間隙大小依據按壓操作來改變。低表面能塗層塗佈在第一電極層的第二表面以及電泳顯示層的第三表面的至少其中之一的表面上。

Description

電泳式顯示面板

本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於具有複寫功能的一種電泳式顯示面板。

隨著電子科技的進步，電泳式顯示面板具有更廣泛的應用。為了使電泳式顯示面板具有類似於電子白板(Writing Board)的使用方式，以達到可複寫功能，在目前具有寫入功能的電泳式顯示面板設計中，通常是將電泳式顯示面板結合薄膜電晶體陣列(TFT array)以及配置有感測器的觸控面板(Touch panel)，此種設計導致傳統具有寫入功能的電泳式顯示面板需要複雜的結構配置、電路設計以及較高的生產成本。因此，如何設計生產成本較低又可提供良好的複寫品質的可複寫的電泳式顯示面板結構是目前重要的課題。

本發明提供一種電泳式顯示面板，可操作在寫入模式以及更新模式，並且具有良好的複寫品質。

本發明的電泳式顯示面板包括第一電極層、第二電極層、電泳顯示層以及低表面能塗層。第一電極層具有第一表面以及相對第一表面的第二表面。電泳顯示層配置在第一電極層以及第二電極層之間。電泳顯示層具有第三表面並且與第一電極層的第二表面之間具有間隙。間隙的間隙大小依據按壓操作來改變。低表面能塗層塗佈在第一電極層的第二表面以及電泳顯示層的第三表面的至少其中之一的表面上。

在本發明的一實施例中，上述的第二表面具有第一低表面能塗層，並且第三表面具有第二低表面能塗層。

在本發明的一實施例中，上述的電泳式顯示面板更包括多個間隔件。所述多個間隔件配置在第二表面以及第三表面之間。所述多個間隔件用以分隔第一電極層以及電泳顯示層以形成間隙。

在本發明的一實施例中，上述的按壓操作係施力在第一電極層的第一表面，以使對應於按壓區域的間隙大小依據按壓操作來改變。

在本發明的一實施例中，上述的第一電極層以及第二電極層分別接收不同的兩電壓訊號，以使第一電極層以及第二電極層之間具有電場，其中通過電泳顯示層的電場依據間隙大小而變化，以使在電泳顯示層中的色粒子分布狀態依據按壓操作決定。

在本發明的一實施例中，上述在按壓區域中通過電泳顯示層的電場依據間隙大小減少而變大。

在本發明的一實施例中，上述的第一電極層以及第二電極層耦接驅動電路。驅動電路用以提供第一驅動訊號至第一電極層，以及提供第二驅動訊號至第二電極層，以使第一電極層以及第二電極層之間產生電場。

在本發明的一實施例中，當上述的第一驅動訊號為接地電壓，並且當第二驅動訊號為固定電壓值時，電泳顯示層操作在寫入模式。

在本發明的一實施例中，當上述的第一驅動訊號為第一脈衝電壓，第二驅動訊號為第二脈衝電壓，並且當第一脈衝電壓的相位相反於第二脈衝電壓時，電泳顯示層操作在更新模式。

在本發明的一實施例中，上述的第一脈衝電壓或第二脈衝電壓的電壓峰值大於固定電壓值。

在本發明的一實施例中，上述的驅動電路包括微控制器、第一數位類比轉換器以及第二數位類比轉換器。微控制器用以輸出第一控制訊號以及第二控制訊號。第一數位類比轉換器以及第二數位類比轉換器耦接微控制器。第一數位類比轉換器以及第二數位類比轉換器分別依據第一控制訊號以及第二控制訊號來產生第一驅動訊號以及第二驅動訊號。

在本發明的一實施例中，上述的驅動電路更包括電壓產生器。電壓產生器耦接第一數位類比轉換器以及第二數位類比轉換器。電壓產生器用以提供電壓位準至第一數位類比轉換器以及第二數位類比轉換器。

基於上述，在本發明的範例實施例中，電泳式顯示面板的第一電極層與電泳顯示層可透過間隔件分隔一個間隙。當電泳式顯示面板操作在寫入模式時，第一電極層以及電泳顯示層之間的間隙可提供按壓區域的第一電極層向電泳顯示層位移的按壓空間。並且，第一電極層以及電泳顯示層的至少其中之一位於間隙的表面塗佈有低表面能塗層，以避免第一電極層以及電泳顯示層之間發生沾黏的現象。據此，本發明的電泳式顯示面板可提供良好的複寫功能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下提出多個實施例來說明本發明，然而本發明不僅限於所例示的多個實施例。又實施例之間也允許有適當的結合。在本申請說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。此外，「訊號」一詞可指至少一電流、電壓、電荷、溫度、資料、電磁波或任何其他一或多個訊號。

圖1繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板的結構示意圖。請參考圖1，電泳式顯示面板100具有第一電極層110、第二電極層120、電泳顯示層130、低表面能塗層140以及多個間隔件150，並且電泳顯示層130配置在第一電極層110、第二電極層120之間。在本實施例中，電泳顯示層130配置在第二電極層120上且與第一電極層110之間配置多個間隔件150，以使電泳顯示層130與第一電極層110之間具有間隙GAP。在本實施例中，第一電極層110具有第一表面S1以及第二表面S2，並且電泳顯示層130具有第三表面S3，其中低表面能塗層140塗佈在電泳顯示層130的第三表面S3。在本實施例中，電泳顯示層130可具有多個電泳單元131，並且具有色粒子131a、131b，其中電泳單元131可以是微杯結構或是微膠囊結構等。

在本實施例中，第一電極層110以及電泳顯示層130可以分別是承載在塑膠材料(例如是聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET))當中的透明導電薄膜以及電泳顯示薄膜，其中透明導電薄膜的材料可以是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)、鎘錫氧化物(Al doped ZnO，AZO)或石墨烯(Graphene)等。在本實施例中，第二電極層120可以是整面可導電的金屬材料，或例如是印刷電路基板(PCB substrate)或透明導電玻璃(ITO glass)等。

在本實施例中，低表面能塗層140可塗佈在第三表面S3上的低表面能(Low surface energy)的透明不沾材料，以使避免第一電極層110以及電泳顯示層130之間發生沾黏現象，其中低表面能塗層140的材料可以是含氟的聚合物，例如是鐵氟龍(Polytetrafluoroethylene，PTFE)。然而，在本發明一實施例中，低表面能塗層也可選擇塗佈在第二表面S2。甚至，第二表面S2以及第三表面S3兩者皆可塗佈有低表面能塗層，以使有效避免第二表面S2以及第三表面S3於按壓操作時直接接觸。

具體來說，第一電極層110未直接配置在電泳顯示層130的第三表面S3上。第一電極層110藉由間隔件150與電泳顯示層130分隔一個間隙GAP。在本實施例中，每一間隔件150具有相同的高度並且具有彈性的絕緣物質(例如是高分子薄膜)，並且以平均或特定的排列配置在第一電極層110的第二表面S2以及電泳顯示層130的第三表面S3之間。因此，在第一電極層110在未受施力的情況下，第一電極層110以及電泳顯示層130之間可維持固定的間隙大小D。並且，在第一電極層110在受施力的情況下，第一電極層110以及電泳顯示層130之間對應於施力的施加位置的間隙GAP的間隙大小D可被壓縮。亦即，間隙GAP的間隙大小D可隨著在第一電極層110的第一表面S1上進行的按壓操作彈性變化。

圖2繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板操作在寫入模式的按壓示意圖。請參考圖2，電泳式顯示面板200的第一電極層210以及第二電極層220可耦接驅動電路300。驅動電路300用以提供第一驅動訊號DS1至第一電極層210，並且提供第二驅動訊號DS2至第二電極層220，以使第一電極層210以及第二電極層220之間產生電場E。在本實施例中，色粒子231a可以是帶有正電荷的白色粒子，而色粒子231b可以是帶有負電荷的黑色粒子。

具體來說，驅動電路300提供的第一驅動訊號DS1是接地電壓訊號(例如是0伏特)，並且第二驅動訊號DS2是固定的直流電壓訊號(例如是12伏特)，以使電泳式顯示面板200操作在寫入模式(Writing State)。在未受按壓操作的情況下，電泳顯示層230處於均勻的電場環境，並且通過電泳顯示層230的電場大小將依據第一電極層210以及第二電極層220之間的距離來決定。也就是說，通過電泳顯示層230的電場E依據可移動的間隙GAP的間隙大小D來決定。

值得注意的是，本實施例在未受按壓操作的區域中，通過電泳顯示層230的電場E不會驅使色粒子231a、231b移動。第一電極層210以及第二電極層220可分隔足夠的距離，以使未受按壓操作的區域的色粒子231a、231b的色粒子分布狀態不會受到電場E的影響。然而，本實施例在受按壓操作的區域中，由於間隙GAP的間隙大小D減少，在按壓區域R1中通過電泳顯示層230的局部電場將隨著第一電極層210以及第二電極層220之間的距離減少而變大。在本實施例中，當間隙大小D受按壓而減少於一個特定距離後，按壓區域R1中的電泳顯示層230的色粒子231a、231b可受到變大的局部電場驅使。也就是說，電泳式顯示面板200操作在寫入模式時，電泳顯示層230的色粒子231a、231b的色粒子分布狀態可對應於施力的位置發生改變，以使電泳式顯示面板200可具有類似如白板的寫入功能。

舉例來說，當按壓物體OB，例如是使用者的手指或是任何可用於按壓的筆狀裝置等，按壓第一電極層210的第一表面S1時，由於第一電極層210與電泳顯示層230之間具有可移動的間隙GAP，因此對應於按壓物體OB施力的按壓區域R1的間隙GAP將被壓縮，亦即，按壓區域R1中通過電泳顯示層230的局部電場將隨著間隙大小D減少而變大，以使在按壓區域R1中的電泳顯示層230的黑色粒子231b將朝電泳顯示層230的第三表面S3移動，而堆積在電泳單元231的一側。並且，在按壓區域R1中的電泳顯示層230的白色粒子231a將朝遠離電泳顯示層230的第三表面S3的方向移動，而堆積在電泳單元231的另一側。據此，電泳式顯示面板200將依據按壓物體OB的按壓操作呈現白底黑字的顯示結果。

此外，在本實施例中，當電泳式顯示面板200操作在寫入模式時，第一驅動訊號DS1可為0伏特，而第二驅動訊號DS2的電壓大小可依據色粒子231a、231b的粒子特性以及第一電極層210與第二電極層220之間的距離來決定，本發明並不加以限制。

圖3繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板操作在寫入模式的顯示示意圖。請參考圖3，在本實施例中，當按壓操作的施力消失後，由於第一電極層210以及電泳顯示層230之間配置有多個間隔件250，因此按壓區域R1的第一電極層210以及電泳顯示層230之間的間隙大小D將會恢復至原先的大小。並且，在本實施例中，受按壓操作後的電泳顯示層230當中的色粒子231a、231b將維持如圖3的色粒子分布狀態，亦即維持按壓物體所寫入的內容。

值得注意的是，當電泳式顯示面板200經由反覆的按壓操作後，第一電極層210的第二表面S2與電泳顯示層230的第三表面S3之間可能發生沾黏現象，導致第一電極層210的第二表面S2與電泳顯示層230的第三表面S3之間在未受施力的情況下產生牛頓環(Newton Ring)的薄膜干涉現象。並且，電泳式顯示面板200的寫入的功能將會受影響，並導致電泳顯示層230無法準確呈現按壓區域與未按壓區域的顯示差異。因此，為了避免此情況，在本實施例中，第二表面S2以及第三表面S3的至少其中之一可塗佈有低表面能的塗層材料，以有效避免第二表面S2以及第三表面S3之間發生沾黏。

圖4繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板操作在更新模式的示意圖。圖5繪示圖4實施例的第一驅動訊號以及第二驅動訊號的訊號波形圖。請同時參考圖4、圖5，驅動電路500提供兩個方波波型的脈衝電壓作為第一驅動訊號DS1’以及第二驅動訊號DS2’，以使電泳式顯示面板400操作在更新模式(Refresh State)。在本實施例中，驅動電路500提供的第一驅動訊號DS1’可為第一脈衝電壓，而第二驅動訊號DS2’可為第二脈衝電壓，其中第一脈衝電壓的相位相反於第二脈衝電壓。在本實施例中，當電泳顯示層430的每一電泳單元431的色粒子431a、431b分佈狀態不一致時，驅動電路500可提供反相的兩個方波波型的脈衝電壓至第一電極層410以及第二電極層420，以藉由反覆提供強電場來改變電泳顯示層430當中的色粒子分布狀態。在本實施例中，驅動電路500在更新模式時所提供第一脈衝電壓以及第二脈衝電壓的電壓峰值Vp(例如是60伏特)大於驅動電路500在寫入模式時所提供的固定電壓值(例如是12伏特)，以使第一電極層410以及第二電極層420之間產生的電場可在電泳式顯示面板400未受按壓的情況下強迫驅使色粒子431a、431b移動。

例如，當驅動電路500提供至第一電極層410的第一脈衝電壓在一時間週期中為接地電壓訊號(例如是0伏特)時，相對於第二電極層420將接收具有電壓峰值為60伏特的直流電壓訊號。因此，在此時間區間中，在電泳顯示層430當中帶有負電荷的黑色粒子431a將朝電泳顯示層430的第三表面S3移動，而堆積在電泳單元431的一側。並且，在電泳顯示層430當中帶有正電荷的白色粒子431b將朝遠離電泳顯示層430的第三表面S3的方向移動，而堆積在電泳單元431的另一側。

接著，當驅動電路500提供至第一電極層410的第一脈衝電壓另一時間週期中為具有電壓峰值為60伏特的直流電壓訊號時，相對於第二電極層420將接收接地電壓訊號(例如是0伏特)。因此，在此另一時間區間中，在電泳顯示層430當中帶有正電荷的白色粒子431a將朝電泳顯示層430的第三表面S3移動，而堆積在電泳單元431的一側。並且，在電泳顯示層430當中帶有負電荷的黑色粒子431b將朝遠離電泳顯示層430的第三表面S3的方向移動，而堆積在電泳單元431的另一側。最後，驅動電路500可使白色粒子431a全部排列在電泳顯示層430的第三表面S3的一側，並且黑色粒子431b全部排列在另一側。

亦即，驅動電路500可提供具有高電壓峰值Vp並且彼此反相的兩個脈衝電壓，以使電泳式顯示面板400的電泳顯示層430可反複的刷新色粒子431a、431b的分佈狀態。因此，在本實施例中，電泳式顯示面板400在寫入模式結束後，電泳式顯示面板400可藉由更新模式來刷新電泳顯示層430的色粒子分布狀態，以使電泳式顯示面板400提供複寫的功能。並且，在本實施例中，脈衝電壓的電壓峰值Vp可以依據使用者需求或是電泳顯示層的色粒子特性來決定，本發明不限於此。

在本實施例中，第一驅動訊號DS1’以及第二驅動訊號DS2’的脈衝電壓的脈衝寬度(Pulse width)可依據色粒子431a、431b的粒子特性以及第一電極層410與第二電極層420之間的距離來決定，本發明並不加以限制。並且，第一驅動訊號DS1’以及第二驅動訊號DS2’的脈衝電壓的脈衝數量可依據色粒子431a、431b的粒子特性以及電泳顯示層430的清洗程度來決定，本發明也不加以限制。

另外，關於上述在圖4之中的第一電極層410、第二電極層420、電泳顯示層430、低表面能薄膜440以及多個間隔件450的相關材料特徵以及配置關係在前述圖1~3的實施例及實施方式獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖6繪示本發明一實施例的驅動電路的方塊示意圖。請參考圖6，驅動電路600包括微控制器610、數位類比轉換器620、630以及電壓產生器640。在本實施例中，驅動電路600可用以耦接並驅動如上述圖1~4實施例的電泳式顯示面板。在本實施例中，微控制器610分別耦接數位類比轉換器620、630。微控制器610依據電泳式顯示面板的操作模式來分別輸出第一控制訊號CS1以及第二控制訊號CS2至第一數位類比轉換器620以及第二數位類比轉換器630，並且電壓產生器640提供第一數位類比轉換器620以及第二數位類比轉換器630分別所需的電壓位準Vf，以使第一數位類比轉換器620以及第二數位類比轉換器630分別產生對應於電泳式顯示面板的操作模式的第一驅動訊號DS1以及第二驅動訊號DS2。在本實施例中，第一數位類比轉換器620以及第二數位類比轉換器630可以是高壓數位類比轉換器(High Voltage DAC)。具體來說，使用者可以選擇電泳式顯示面板執行寫入或更新的操作模式，以使驅動電路600依據使用者的選擇結果來決定輸出電泳式顯示面板操作在寫入或更新的操作模式所需的驅動訊號。

舉例來說，當電泳式顯示面板操作如圖2~3的寫入模式時，驅動電路600可提供接地電壓(例如是0伏特)的第一驅動訊號DS1至第一電極層，以及提供具有固定電壓值(例如是12伏特)的第二驅動訊號DS2至第二電極層。然而，當電泳式顯示面板操作如圖4的更新模式時，驅動電路600可提供具有高電壓峰值Vp(例如是60伏特)並且彼此反相的兩個脈衝電壓至第一電極層以及第二電極層，以使反覆刷新電泳顯示層的色粒子分布狀態。

綜上所述，在本發明的範例實施例中，電泳式顯示面板可藉由驅動電路所提供至第一電極層以及第二電極層的驅動訊號，以使電泳式顯示面板可操作在寫入模式以及更新模式。也就是說，電泳式顯示面板可依據使用者的按壓操作來改變電泳顯示層的色粒子分布狀態以使顯示文字或圖樣等內容，並且藉由強電場反覆刷新電泳顯示層的色粒子分布狀態，以使移除按壓操作所寫入的內容。並且，在本發明的範例實施例中，第一電極層以及電泳顯示層之間位於間隙的其中之一表面可塗佈有低表面能塗層，以避免經由反覆的按壓操作後，第一電極層以及電泳顯示層之間發生沾黏的情況，進而有效維持電泳式顯示面板的複寫品質以及使用壽命。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、400‧‧‧電泳式顯示面板

110、210、410‧‧‧第一電極層

120、220、420‧‧‧第二電極層

130、230、430‧‧‧電泳顯示層

131、231、431‧‧‧電泳單元

131a、131b、231a、231b、431a、431b‧‧‧色粒子

140、240、440‧‧‧低表面能塗層

150、250、450‧‧‧間隔件

300、500、600‧‧‧驅動電路

610‧‧‧微控制器

620‧‧‧第一數位類比轉換器

630‧‧‧第二數位類比轉換器

640‧‧‧電壓產生器

CS1‧‧‧第一控制訊號

CS2‧‧‧第二控制訊號

D‧‧‧間隙大小

DS1、DS1’‧‧‧第一驅動訊號

DS2、DS2’‧‧‧第二驅動訊號

E‧‧‧電場

GAP‧‧‧間隙

OB‧‧‧按壓物體

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S3‧‧‧第三表面

t‧‧‧時間

Vp‧‧‧電壓峰值

Vf‧‧‧電壓位準

圖1繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板的結構示意圖。 圖2繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板操作在寫入模式的按壓示意圖。 圖3繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板操作在寫入模式的顯示示意圖。 圖4繪示本發明一實施例的電泳式顯示面板操作在更新模式的示意圖。 圖5繪示圖4實施例的第一驅動訊號以及第二驅動訊號的訊號波形圖。 圖6繪示本發明一實施例的驅動電路的方塊示意圖。

Claims (10)

1. 一種電泳式顯示面板，包括：一第一電極層，具有一第一表面以及相對該第一表面的一第二表面；一第二電極層；一電泳顯示層，配置在該第一電極層以及該第二電極層之間，該電泳顯示層具有一第三表面並且與該第一電極層的該第二表面之間具有一間隙，其中該間隙的一間隙大小依據一按壓操作來改變；以及一低表面能塗層，塗佈在該第一電極層的該第二表面以及該電泳顯示層的該第三表面的至少其中之一的表面上，其中該第一電極層以及該第二電極層耦接一驅動電路，該驅動電路用以提供一第一驅動訊號至該第一電極層，以及提供一第二驅動訊號至該第二電極層，以使該第一電極層以及該第二電極層之間產生一電場，其中當該第一驅動訊號為一接地電壓，並且當該第二驅動訊號為一固定電壓值時，該電泳顯示層操作在一寫入模式。
2. 如申請專利範圍1項所述的電泳式顯示面板，其中該第二表面具有一第一低表面能塗層，並且該第三表面具有一第二低表面能塗層。
3. 如申請專利範圍1項所述的電泳式顯示面板，更包括： 多個間隔件，配置在該第二表面以及該第三表面之間，用以分隔該第一電極層以及該電泳顯示層以形成該間隙。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電泳式顯示面板，其中該按壓操作係施力在該第一電極層的該第一表面，以使對應於一按壓區域的該間隙大小依據該按壓操作來改變。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電泳式顯示面板，其中第一電極層以及該第二電極層分別接收不同的兩電壓訊號，以使該第一電極層以及該第二電極層之間具有該電場，其中通過該電泳顯示層的該電場依據該間隙大小而變化，以使在該電泳顯示層中的一色粒子分布狀態依據該按壓操作改變。
6. 如申請專利範圍第5項所述的電泳式顯示面板，其中在該按壓區域中通過該電泳顯示層的該電場依據該間隙大小減少而變大。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電泳式顯示面板，其中當該第一驅動訊號為一第一脈衝電壓，該第二驅動訊號為一第二脈衝電壓，並且當該第一脈衝電壓的相位相反於該第二脈衝電壓時，該電泳顯示層操作在一更新模式。
8. 如申請專利範圍第7項所述的電泳式顯示面板，其中該第一脈衝電壓或該第二脈衝電壓的一電壓峰值大於該固定電壓值。
9. 如申請專利範圍第1項所述的電泳式顯示面板，其中該驅動電路包括： 一微控制器，用以輸出一第一控制訊號以及一第二控制訊號；以及一第一數位類比轉換器以及一第二數位類比轉換器，耦接該微控制器，其中該第一數位類比轉換器以及該第二數位類比轉換器分別依據該第一控制訊號以及該第二控制訊號來產生該第一驅動訊號以及該第二驅動訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述的電泳式顯示面板，其中該驅動電路更包括：一電壓產生器，耦接該第一數位類比轉換器以及該第二數位類比轉換器，用以提供一電壓位準至該第一數位類比轉換器以及該第二數位類比轉換器。