TWI663536B - 電子式書寫板 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種電子式書寫板，包括一第一玻璃基板、一第二玻璃基板以及一膽固醇液晶層。第一玻璃基板具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間。第二玻璃基板與第一玻璃基板相對而設。膽固醇液晶層設置於第一玻璃基板與第二玻璃基板之間。本發明的目係提供一種新型態結構的電子式書寫板，據以達到製造簡單、降低生產時之設備投資等成本之功效。

Description

電子式書寫板

本發明係關於一種電子式書寫板，特別關於一種利用具有低成本與省電特性的膽固醇液晶所製成的電子式書寫板。

按，膽固醇液晶（Cholesteric liquid crystal）是在向列型液晶中加入旋光劑（chiral dopant）使其具有螺旋狀的排列結構，並利用在不同電壓差的情況下呈現反射與穿透兩種不同液晶分子排列狀態來達到不同的光線穿透率，達到顯示效果。其中，在平面態時，入射光會被反射而顯色；而在焦錐態時，入射光大部分穿透、少部分被散射；而在垂直態時，入射光則會完全穿透。

由於膽固醇液晶處於平面態及焦錐態時均屬於穩定態，因此當電壓關掉消失時，仍會維持在原來的狀態與顯示畫面，只有在改變成另一種狀態與顯示畫面時，才需施加電壓，這種具低耗電及可記憶性的特性，也使膽固醇液晶成為電子書之首選。同時，這種顯示機制受到上下板間距的影響較小，具有發展成為雙穩態可撓曲式顯示器的潛力及應用。相較於其他型式，例如TN型液晶顯示器來說，膽固醇液晶顯示器具有省電、彩色顯示、可調光及可應用於雙穩態可撓式顯示器等優點，應用上相當廣。

到目前為止，利用膽固醇液晶所製造的書寫板，因為要讓使用者所書寫之壓力得以改變膽固醇液晶之狀態，因此大多採用具有可撓性的基板（例如塑膠基板）作為書寫面的基板。而，利用可撓性基板之製程及生產設備與一般顯示裝置之製程及生產設備並不相容，因此，如何讓膽固醇液晶書寫板之製造能與現行之顯示裝置相容且同時具有書寫功能，進而使製造簡單、降低生產時之設備投資等成本，實為一大課題。

本發明的目的為提供一種新型態結構的電子式書寫板，據以達到製造簡單、降低生產時之設備投資等成本之功效。本發明提出一種電子式書寫板，包括一第一玻璃基板、一第二玻璃基板以及一膽固醇液晶層。第一玻璃基板具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間。第二玻璃基板與第一玻璃基板相對而設。膽固醇液晶層設置於第一玻璃基板與第二玻璃基板之間。

在一實施例中，電子式書寫板更包括一第一透明導電層及一第二透明導電層。第一透明導電層設置於第一玻璃基板面向膽固醇液晶層的表面。第二透明導電層設置於第二玻璃基板面向膽固醇液晶層的表面。

在一實施例中，第一透明導電層係全面性的設置於第一玻璃基板面對膽固醇液晶層的表面，第二透明導電層包含陣列設置的電極區塊，膽固醇液晶層包括多個液晶控制區，電極區塊與液晶控制區對應設置。

在一實施例中，第一透明導電層包含沿一第一方向延伸且間隔設置的多個第一電極，第二透明導電層包含沿一第二方向延伸且間隔設置的多個第二電極，第一方向與第二方向不同。

在一實施例中，膽固醇液晶層包括多個液晶控制區，由俯視書寫面的方向來看，第一電極與第二電極交錯以對應液晶控制區。

在一實施例中，第一玻璃基板為透光基板，第二玻璃基板為光反射板或光吸收板。

在一實施例中，電子式書寫板更包括一背板，其設置於第二玻璃基板背向膽固醇液晶層的表面。

在一實施例中，背板為光反射板或光反射層。

在一實施例中，背板為光吸收板或光吸收層。

在一實施例中，電子式書寫板更包括一透明保護層，透明保護層設置於書寫面。

在一實施例中，當書寫面受到一按壓時，膽固醇液晶層的至少部分係由一焦錐態轉態至平面態，據此顯示一書寫軌跡。

在一實施例中，書寫軌跡呈現電子式書寫板所對應的一顏色。

在一實施例中，電子式書寫板更包括一顯示控制電路，與第一透明導電層及第二透明導電層電性連接，膽固醇液晶層包括多個液晶控制區，顯示控制電路傳送一顯示控制訊號至第一透明導電層與第二透明導電層，以驅動對應的液晶控制區而顯示影像。

承上所述，在本發明之電子式書寫板中，膽固醇液晶層設置於第一玻璃基板與第二玻璃基板之間，而第一玻璃基板具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間。藉此，本發明的電子式書寫板是一種新型態結構的書寫板，由於第一玻璃基板之厚度係介於0.1毫米與0.35毫米之間，因此有可撓性而具有可書寫功能，且由於其作為書寫面之第一玻璃基板係可利用一般顯示裝置之玻璃基板的製程及生產設備，亦即本發明之膽固醇液晶書寫板之製造與現行之顯示裝置相容，進而使其製造簡單，並可大大減少生產時之設備投資等成本之投入。

以下將參照相關圖式，說明依本發明所提供的各種實施例的電子式書寫板，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

需要說明的是，本發明各實施例中所有方向性指示（諸如上、下、左、右、前、後……）僅用於解釋在某一特定姿態（如所附的各圖式所示）下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也會相應的隨之改變。

本發明以下實施例所提供的電子式書寫板是利用膽固醇液晶的特性，因此是一種雙穩態（bistable）顯示設備，當電子式書寫板顯示有影像或畫面時，不需輸入額外的電源，此影像或畫面會一直被保留，只有在改變成另一種狀態或顯示畫面才需輸入額外電源，因此電子式書寫板是一種低成本與省電的電子裝置。

圖1為本發明一實施例之電子式書寫板的應用示意圖，而圖2為圖1所示之電子式書寫板的一實施例的結構示意圖。本發明的電子式書寫板例如但不限為手機、平板、或電子白板，或其他可顯示影像的顯示裝置。如圖1所示，本實施例的電子式書寫板1是以應用於會議或教學系統的大尺寸電子黑板（或白板）為例，但本發明不限於此。

如圖1與圖2所示，電子式書寫板1包括一第一玻璃基板11、一第二玻璃基板12以及一膽固醇液晶層13。本實施例之電子式書寫板1更可包括一第一透明導電層14、一第二透明導電層15、一背板16及顯示控制電路17。

第一玻璃基板11與第二玻璃基板12相對而設，膽固醇液晶層13具有多個膽固醇液晶分子（未繪示），其可填充而設置於第一玻璃基板11及第二玻璃基板12之間。電子式書寫板1更可包括一密封層（未繪示），密封層可為框膠，並設置於第一玻璃基板11及第二玻璃基板12之間，以密封第一玻璃基板11及第二玻璃基板12的外周圍，使第一玻璃基板11與第二玻璃基板12之間具有一間隙。藉由第一玻璃基板11及第二玻璃基板12與密封層可形成一容置空間，使膽固醇液晶分子可填充於容置空間中，以形成膽固醇液晶層13。本實施例的膽固醇液晶層13可包括多個液晶控制區131。

第一玻璃基板11具有一書寫面A1。書寫面A1就是電子式書寫板1面對使用者的表面，亦可稱為光入射面或顯示面，使用者可在其上書寫（按壓）以產生書寫軌跡S（圖1）。需注意的是，使用者可直接在書寫面A1上書寫（按壓）以產生書寫軌跡S；或者，書寫面A1上也可設置有其他膜層，使用者可在此膜層上書寫（按壓），此書寫（按壓）力量可通過此膜層傳遞到第一玻璃基板11的書寫面A1上而使電子式書寫板1產生書寫軌跡S。本實施例的書寫面A1是指第一玻璃基板11背向膽固醇液晶層13的（上）表面。另外，電子式書寫板1更具有一光射出面A2。本實施例之光射出面A2是指第二玻璃基板12背向膽固醇液晶層13的（下）表面。

電子式書寫板1可對應顯示一顏色。具體來說，電子式書寫板1可藉由在膽固醇液晶層13中添加不同含量的旋光劑，以調配出例如紅（R）、綠（G）或藍（B）等顏色。於此，電子式書寫板1對應顯示的顏色可選自於例如但不限於紅、綠、藍的其中一者，或者是其他可見光的顏色。由於膽固醇液晶是通過在向列型液晶中加入旋光劑來達到特殊排列結構，並利用膽固醇液晶分子可在不同電壓差、物理壓力及/或溫度的情況下呈現至少焦錐態（Focal conic state）、平面態（planar state）與垂直態（homeotropic state）等數種不同的穩態或暫態，以達到顯示或清除效果。因此，可藉由使膽固醇液晶的螺旋結構的軸向產生變化，從而使反射部份光線及/或部份光線穿過膽固醇液晶。亦即，可藉由膽固醇液晶分子在不同狀態下所具有的不同光線反射率或穿透率，來達成電子式書寫板1的顯示、書寫，甚至是擦拭功能。

在本實施例中，第一玻璃基板11及第二玻璃基板12分別為可透光基材，且第一玻璃基板11的厚度d係介於0.1毫米與0.35毫米之間（0.1 mm≦d≦0.35mm）。本實施例之第一玻璃基板11的厚度d比第二玻璃基板12薄，當然在不同的實施例中，第一玻璃基板11與第二玻璃基板12的厚度可相同，甚至第二玻璃基板12的厚度比第一玻璃基板11薄，並不限定。由於第一玻璃基板11的厚度d介於0.1毫米與0.35毫米之間，使得第一玻璃基板11具有可彎折的特性。具體來說，一般較厚之玻璃基板（例如0.5 mm～1.5 mm）的硬度較高，難以因按壓而彎折或變形，但由於本實施例的第一玻璃基板11的厚度d只有0.1毫米與0.35毫米之間，因此，其呈現可撓的特性而具有可書寫功能。當電子式書寫板1的書寫面A1因書寫而被按壓時，按壓處會呈現凹陷狀，間接使第一玻璃基板11與第二玻璃基板12之間的間隙變小，按壓的力量也會傳導至膽固醇液晶層13而迫使膽固醇液晶分子轉態。由於作為書寫面A1之第一玻璃基板11係可利用一般顯示裝置之玻璃基板的製程及生產設備，亦即本實施例之電子式書寫板1（膽固醇液晶書寫板）之製造與現行之顯示裝置相容，進而使其製造簡單，並可大大減少生產時之設備投資等成本之投入。

在一些實施例中，第一玻璃基板11可例如但不限於利用化學機械平坦化（Chemical Mechanical Planarization，CMP）製程研磨減薄厚度到0.1毫米與0.35毫米之間。在一些實施例中，若第二玻璃基板12的厚度例如也介於0.1毫米與0.35毫米之間的話，將使電子式書寫板1的整體具有可撓性而可製作成曲面書寫板或顯示器。

詳細來說，在本實施例的電子式書寫板1中，在未受到按壓且未有供電時，膽固醇液晶層13的膽固醇液晶分子為焦錐態排列。此時，入射的光線大部分可穿透膽固醇液晶層13，少部分的入射光會產生散射，因此使用者會看見電子式書寫板1的底色，例如黑色。如圖2所示，當使用者利用手指、書寫筆P或其他硬物於電子式書寫板1上書寫而使第一玻璃基板11之書寫面A1受到按壓時，第一玻璃基板11會凹陷，使得第一玻璃基板11與第二玻璃基板12之間的間隙會變小，對應凹陷處的膽固醇液晶分子則可由原本的焦錐態轉態而處於平面態排列。此時，於按壓處（第一玻璃基板11的凹陷處），部分的入射的光線發生布拉格反射，反射的光線（具有特定波長）則由書寫面A1射出。同時，電子式書寫板1就會在按壓處顯示出反射的光線的顏色（例如綠色），據此顯示出書寫軌跡S（圖1）。因此，若使用者於電子式書寫板1上進行書寫文字或繪製圖案以產生書寫軌跡S時，書寫軌跡S將呈現反射的光線對應的顏色，即電子式書寫板1對應顯示的顏色。膽固醇液晶書寫板被按壓後產生書寫軌跡的詳細作動機制可參考美國專利公告號：US 8139039B2。此專利公告號可透過引用方式納入本說明書全文之中。

第一透明導電層14設置於第一玻璃基板11面向膽固醇液晶層13的表面，第二透明導電層15設置於第二玻璃基板12面向膽固醇液晶層13的表面。於此，第一透明導電層14設置於第一玻璃基板11的下表面，而第二透明導電層15設置於第二玻璃基板12的上表面。本實施例之第一透明導電層14可為一整面電極，並為全面性的設置於第一玻璃基板11面對膽固醇液晶層13的一側，而第二透明導電層15可包含陣列設置的電極區塊151，並設置於第二玻璃基板12面對膽固醇液晶層13的一側，且各電極區塊151與各液晶控制區131對應設置。具體來說，電極區塊151與第一透明導電層14可分別形成電極對，以控制對應的液晶控制區131。於此，「全面性」是指，第一透明導電層14包含整面的共同電極，此共同電極鋪滿第一玻璃基板11面對膽固醇液晶層13的大部分表面，而第二透明導電層15的一個電極區塊151則可為一個畫素電極，並與第一透明導電層14控制一個對應的液晶控制區131。當電壓訊號傳送至電極區塊151與第一透明導電層14之間形成電壓差而產生電場時，可控制對應的液晶控制區131之膽固醇液晶分子轉動。第一透明導電層14與第二透明導電層15可例如但不限於為銦錫氧化物（Indium Tin Oxide，ITO）或銦鋅氧化物（Indium Zinc Oxide，IZO），但不以此為限。

顯示控制電路17與第一透明導電層14及第二透明導電層15電性連接，顯示控制電路17可傳送顯示控制訊號Ds至第一透明導電層14與第二透明導電層15的電極區塊151，以驅動對應的液晶控制區131轉動而顯示影像。在一些實施例中，顯示控制電路17可例如但不限於包含掃描驅動電路、資料驅動電路與時序控制電路，而顯示控制訊號Ds可例如但不限於包含掃描訊號、資料訊號與共同電壓訊號。顯示控制電路17輸出顯示控制訊號Ds驅動液晶分子轉動以顯示影像為習知技藝，不是本發明的重點，本領域技術人員可由公開的文獻中得到詳細資訊，於此不再多作說明。

背板16設置於第二玻璃基板12背向膽固醇液晶層13的表面。於此，背板16係設置於第二玻璃基板12的光射出面A2。背板16可為黑色的光吸收板或光吸收層，或者背板16也可為白色的光反射板或光反射層。當背板16為黑色的光吸收板或光吸收層時，其會吸收穿過光射出面A2的光線，使電子式書寫板1成為一黑板。在一些實施例中，黑色光吸收板（或光吸收膜）的材料可與液晶顯示裝置的黑色矩陣（black matrix）的材料相同。另外，當背板16為白色的光反射板或光反射層時，其係反射穿過光射出面A2的光線，使電子式書寫板1成為一白板。在一些實施例中，白色光反射板（或白色光反射膜）的材料例如可包含金屬、金屬氧化物、高反射漆（白漆）、或其組合，本發明並不限定。或者，在不同的實施例中，背板16的顏色也不限定為黑色或白色，其可為其他顏色或多種顏色的組合。

此外，在一些實施例中，當使用者按壓電子式書寫板1上的一清除鍵（虛擬或實體按鍵）時，亦即使用者將電子式書寫板1切換至一全清除模式時，顯示控制電路17可將清除電壓訊號傳送至第一透明導電層14與第二透明導電層15所有的電極區塊151，以驅動全部的液晶控制區131的膽固醇液晶轉態至焦錐態，據以清除整個畫面上所有的書寫軌跡S。

圖3A為本發明另一實施例之電子式書寫板的部分立體示意圖，而圖3B為圖3A所示的電子式書寫板的第一透明導電層與第二透明導電層的俯視示意圖。為了圖面簡潔，圖3A只顯示第一玻璃基板11、第二玻璃基板12、第一透明導電層14a與第二透明導電層15a，而圖3B只顯示第一透明導電層14a、第二透明導電層15a與液晶控制區131。

在不同的實施例中，如圖3A與圖3B所示，本實施例的第一透明導電層14a可包含沿第一方向D1延伸且間隔設置的多個第一電極141，而第二透明導電層15a可包含沿第二方向D2延伸且間隔設置的多個第二電極（仍標示為151），其中第一方向D1與第二方向D2不同。於此，第一方向D1與第二方向D2可夾一角度，例如但不限於為90度。因此，由俯視書寫面A1的方向來看，第一電極141與第二電極151交錯以對應液晶控制區131（圖3B）。因此，顯示控制電路17（圖2）也可傳送顯示控制訊號Ds至第一透明導電層14a的第一電極141與第二透明導電層15a的第二電極151，以驅動交錯處對應的液晶控制區131轉動而顯示影像。

請參照圖4A所示，其為本發明所提供之電子式書寫板的另一實施例的結構示意圖。本實施例的電子式書寫板1a與前述實施例的電子式書寫板1其元件組成及連接關係大致相同。不同之處在於，本實施例的電子式書寫板1a更可包括一透明保護層18，透明保護層18設置於第一玻璃基板11的書寫面A1上，以保護第一玻璃基板11。透明保護層18例如但不限於為防刮硬塗層（Hard Coating）而具有防刮耐磨功能，並可提高電子式書寫板本身的靭性。或者，在一些實施例中，透明保護層18也可以是抗反射層而可減少光線的反射，增加第一玻璃基板11的透光度；或者透明保護層18也可以是防刮硬塗層與抗反射層的多層組合，或其他功能的保護膜層，本發明並不限制。

請參照圖4B所示，其為本發明所提供的電子式書寫板的又一實施例的結構示意圖。本實施例的電子式書寫板1b與前述實施例的電子式書寫板1a其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同之處在於，本實施例的電子式書寫板1b中，並未設置背板16。第一玻璃基板11仍為透光基板，但第二玻璃基板12b為黑色的光吸收板或是白色的光反射板。亦即，在本實施例中，第二玻璃基板12b同時具有前述實施例中第二玻璃基板12與背板16的功能。

綜上所述，在本發明之電子式書寫板中，膽固醇液晶層設置於第一玻璃基板與第二玻璃基板之間，而第一玻璃基板具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間。藉此，本發明的電子式書寫板是一種新型態結構的書寫板，由於第一玻璃基板之厚度係介於0.1毫米與0.35毫米之間，因此有可撓性而具有可書寫之功能，且由於其作為書寫面之第一玻璃基板係可利用一般顯示裝置之玻璃基板的製程及生產設備，亦即本發明之膽固醇液晶書寫板之製造與現行之顯示裝置相容，進而使其製造簡單，並可大大減少生產時之設備投資等成本之投入。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1a、1b‧‧‧電子式書寫板

11‧‧‧第一玻璃基板

12、12b‧‧‧第二玻璃基板

13‧‧‧膽固醇液晶層

131‧‧‧液晶控制區

14、14a‧‧‧第一透明導電層

141‧‧‧第一電極

15、15a‧‧‧第二透明導電層

151‧‧‧第二電極、電極區塊

16‧‧‧背板

17‧‧‧顯示控制電路

18‧‧‧透明保護層

A1‧‧‧書寫面

A2‧‧‧光射出面

d‧‧‧厚度

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

Ds‧‧‧顯示控制訊號

P‧‧‧書寫筆

S‧‧‧書寫軌跡

圖1為本發明一實施例之電子式書寫板的應用示意圖。 圖2為圖1所示之電子式書寫板的一實施例的結構示意圖。 圖3A為本發明另一實施例之電子式書寫板的部分立體示意圖。 圖3B為圖3A所示的電子式書寫板的第一透明導電層與第二透明導電層的俯視示意圖。 圖4A為本發明所提供之電子式書寫板的另一實施例的結構示意圖。 圖4B為本發明所提供的電子式書寫板的又一實施例的結構示意圖。

Claims (11)

1. 一種電子式書寫板，包括：一第一玻璃基板，具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間；一第二玻璃基板，與該第一玻璃基板相對而設；一膽固醇液晶層，設置於該第一玻璃基板與該第二玻璃基板之間；一第一透明導電層，設置於該第一玻璃基板面向該膽固醇液晶層的表面；一第二透明導電層，設置於該第二玻璃基板面向該膽固醇液晶層的表面；以及一顯示控制電路，與該第一透明導電層及該第二透明導電層電性連接，該膽固醇液晶層包括多個液晶控制區，該顯示控制電路傳送一顯示控制訊號至該第一透明導電層與該第二透明導電層，以驅動對應的液晶控制區轉動而顯示影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子式書寫板，其中該第一透明導電層係全面性的設置於該第一玻璃基板面對該膽固醇液晶層的表面，該第二透明導電層包含陣列設置的電極區塊，該膽固醇液晶層包括多個液晶控制區，該電極區塊與該液晶控制區對應設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電子式書寫板，其中該第一玻璃基板為透光基板，該第二玻璃基板為光反射板或光吸收板。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子式書寫板，更包括：一背板，設置於該第二玻璃基板背向該膽固醇液晶層的表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電子式書寫板，其中該背板為光反射板或光反射層。
6. 如申請專利範圍第4項所述的電子式書寫板，其中該背板為光吸收板或光吸收層。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電子式書寫板，更包括：一透明保護層，設置於該書寫面。
8. 一種電子式書寫板，包括：一第一玻璃基板，具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間；一第二玻璃基板，與該第一玻璃基板相對而設；以及一膽固醇液晶層，設置於該第一玻璃基板與該第二玻璃基板之間，其中當該書寫面受到一按壓時，該膽固醇液晶層的至少部分係由一焦錐態轉態至平面態，據此顯示一書寫軌跡。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電子式書寫板，其中該書寫軌跡呈現該電子式書寫板所對應的一顏色。
10. 一種電子式書寫板，包括：一第一玻璃基板，具有一書寫面，且其厚度介於0.1毫米與0.35毫米之間；一第二玻璃基板，與該第一玻璃基板相對而設；一膽固醇液晶層，設置於該第一玻璃基板與該第二玻璃基板之間；一第一透明導電層，設置於該第一玻璃基板面向該膽固醇液晶層的表面；以及一第二透明導電層，設置於該第二玻璃基板面向該膽固醇液晶層的表面；其中該第一透明導電層包含沿一第一方向延伸且間隔設置的多個第一電極，該第二透明導電層包含沿一第二方向延伸且間隔設置的多個第二電極，該第一方向與該第二方向不同。
11. 如申請專利範圍第10項所述的電子式書寫板，其中該膽固醇液晶層包括多個液晶控制區，由俯視該書寫面的方向來看，該第一電極與該第二電極交錯以對應該液晶控制區。