TWM573000U - 書寫電泳顯示平板 - Google Patents

Abstract

本新型專利是一種新型觸控筆以及一種具有新型電極結構的電泳顯示平板，其新型電極結構是一上空洞連續透明電極，代替先前技術之電泳顯示平板之上基板的連續平面電極，使該電泳顯示平板具有書寫、選擇性擦除和全部擦除的功能。

Description

書寫電泳顯示平板

本新型是關於一種新型的觸控筆和一種新型的電極結構，該新型的電極結構是一空洞連續透明電極，代替習知的電泳顯示平板之上基板的連續透明平面電極，使用該觸控筆在該電泳顯示平板上具有書寫和選擇性擦除，並可以藉由外加電壓控制器達成全部擦除的功能。

在1977年IEEE T.Electron Dev.24(7)p.827-834發表論文中，揭露一種廣視角和高對比度之被動式電泳圖像顯示器(EPID)，主要結構是三明治結構，在前透明玻璃基板之背面上鍍有一透明導電電極，對應於後基板之前面上所鍍之導電電極之間夾入一非水相溶液含有分散染料和懸浮的電泳粒子(EP particle)，其中的有分散染料溶液可以吸收入射可見光，而其電泳粒子可為白色或其它顏色，使用該顯示器之顯示原理可說明如下，假設電泳粒子為白色並帶有正電，控制前透明玻璃基板上之導電電極和後基板上之導電電極之兩端電場高於閾值，可驅動數十個懸浮的電泳粒子到前透明電極(正對著使用的目光)，則顯色出白色的影像；反之，帶正電的白色粒子被驅動到遠離使用者的方向，使使用者只看到黑色(黑色的分散染料溶液)，但數十個帶正電的白色電泳粒子存在於一非水相分散染料的溶液中，電泳粒 子的密度往往高於含有分散染料的溶液，因此隨著電場交換次數增加或者長久放置不用時，由於重力的作用，將造成帶正電的白色電泳粒子沉澱而凝聚成團，造成影像品質下降。

目前市面上已販售許多微膠囊式電泳顯示平板的產品，其在美國專利US 2009/0009852 A1中已有詳細描述微膠囊式電子墨水之成分和顯示機制，在一透明介電溶液中懸浮著含有兩種電泳粒子，分別為帶正電的黑色粒子和帶負電的白色粒子，在前透明導電電極和後基板上之導電電極之間，連接一外加電極下，可以驅動帶負電的白色電泳粒子到正電極下聚集，同時帶正電的黑色電泳粒子到負電極下聚集，假若帶正電的黑色粒子被驅動到前透明電極，入射可見光被吸收而顯色出黑色的影像；反之，若帶負電的白色粒子被驅動到前透明電極，則反射可見光而顯色出白色的影像。

在2003年SID 11(4)p.621-p.628發表論文中，已經有詳細敘述微杯式電泳顯示器的製造材料、外觀形狀和長寬比例，該電泳顯示器每一個微杯中充滿黑色的分散染料溶液並含有數十個帶正電的白色電泳粒子，在該電泳顯示器上，藉由外加一控制電壓，來驅動微杯中的白色電泳粒子接近使用者或遠離使用者而形成白或黑的畫面。

基於現有市場已經廣泛應用之微膠囊式和微杯式電泳顯示技術，本新型專利的申請人，提出一種新型的觸控筆和一種可重覆且耐用之新穎的電泳顯示平板，其藉由一新型的上空洞連續透明電極，使該電泳顯示平板具有書寫、選擇性擦除和全部擦除的功能，因為現有市售的平面電泳顯示平板只使用上下電極構皆為連續電極(如[003]和[004]所述)，不具有使用 觸控筆書寫於其上基板上，並顯示其所寫於平板中的功能。

本新型專利的要點是，提出一新穎的具有書寫功能的電泳顯示平板，並包含一種新型的觸控筆，該新穎的具有書寫功能的電泳顯示平板之寫入端的基板背面上鍍有一新型的空洞連續透明電極，該電極是在一連續透明電極上製有許多去除該電極，且均勻分佈的互不相連的空洞所構成，並且所有互不相連的空洞的面積大體相同，合乎上述特性的所有任何幾合圖形的空洞皆適用之，包括：正方形、矩形、六角形、八邊形、圓形、橢圓形、梯形和平行的條狀長方形，代替現有熟知的電泳顯示器之連續平面上電極結構，使得該一新型的觸控筆書寫於電泳顯平板上具有書寫和選擇性擦除的功能。

根據上述構想，我們用一種新型的觸控筆作為書寫文字或影像的寫入工具，寫入後顯示在新穎的電泳顯示平板上，其觸控筆具有柱狀結構並且在兩端分別帶有正電和負電的電壓，來驅動介於上和下兩基板的兩種電泳粒子，我們假設該兩種電泳粒子分別為帶正電的白色粒子和帶負電的黑色粒子，並且此兩種粒子具有雙穩態特性，其意味著帶正電和帶負電的電泳粒子是不因外加電壓而改變其帶電特性，用一電壓控制器加電壓在該電泳顯示平板的上和下電極，來同時驅動平板中的帶正電的白色粒子和帶負電的黑色粒子可以分別顯示出白底或黑底，當白底寫入黑字時，藉由觸控筆的帶正電端書寫於上透明基板，其下方帶有上空洞連續透明電極，將排斥上透明基板下方的帶正電的白色粒子，並吸引下基板上方的帶負電的黑色 粒子集聚在上空洞連續透明電極及其附近，達到顯示黑字在白底上，當選擇性擦除上述所寫入的黑字時，使用觸控筆的帶負電端觸控上述寫入黑字的位置及其附近，將排斥上透明基板下方的帶負電的黑色粒子，並吸引下基板上方的帶正電的白色粒子集聚上空洞連續透明電極及其附近，達到擦除黑字並還原白底的效果，要快速全部擦除黑字並還原白底時，可使用一電壓控制器，在上空洞連續透明電極和下連續共用電極分別加入一適當的負電壓和正電壓，達成快速擦除全部黑字並還原白底；反之，當黑底寫入白字及執行選擇性或全部擦除白字並還原黑底的機制，可以由上述推論知。

根據上述構想，在電泳顯示平板上，為使觸控筆的一端書寫和另一端選擇性擦除的靈敏度達到最佳的效果，包含下述四個參數必須做適當的設計：參數一是，在書寫區的空洞面積總和與整書寫區之面積之比例，並且每一空洞的面積必須大體相同，而且獨立和不互相連接；參數二是，觸控筆的筆尖所觸控到書寫區的電泳顯示平板之截面積與上空洞連續電極之單一空洞的面積之比例；參數三是，鍍有空洞電極之透明基板的厚度；參數四是，從上基板之空洞電極與下基板之連續用共電極之間的間距。

為了使本新型之目的、特徵、優點更淺顯易懂，本案由下列圖示及詳細說明，以令讀者更深入了解。

10‧‧‧書寫電泳顯示平板

100‧‧‧觸控筆

102‧‧‧電泳顯示平板

104‧‧‧帶正電的筆尖

106‧‧‧帶負電的筆尖

108‧‧‧上透明基板

110‧‧‧上空洞連續透明電極

112‧‧‧空洞

114‧‧‧透明微膠囊

116‧‧‧透明介電溶液

118‧‧‧帶正電的白色粒子

120‧‧‧帶負電的黑色粒子

122‧‧‧密封層

124‧‧‧下連續共用電極

126‧‧‧下基板

128‧‧‧電壓控制器

第一圖，本新型較佳實例之書寫電泳顯示平板截面示意圖

第二圖，本新型較佳實例之書寫電泳顯示平板正面透視示意圖

第三圖，本新型較佳實例之書寫電泳顯示平板側面示意圖

參閱第一圖(未經比例繪圖)，如第一圖所示，本新型之書寫電泳顯示平板10，包含一支觸控筆100和電泳顯示平板102，該觸控筆為柱狀結構，且兩端分別是一帶正電的筆尖104和一帶負電的筆尖106；該電泳顯示平板102，包括三個主要部分，第一，上透明基板108，其下方是具有空洞結構的連續透明電極110，該電極具有許多均勻分佈、面積大體相同和不互相連接的空洞112，該空洞112包含的幾何圖形有正方形、矩形、六角形、八邊形、圓形、橢圓形、梯形和平行的條狀長方形；第二，下基板126，其上方鍍有一連續共用電極124，在連續共用電極上面設置有一密封層122；第三，電泳成像所需的透明微膠囊114內含透明介電溶液116，和懸浮其中的帶正電的白色粒子118和帶負電的黑色粒子120。在上透明基板之空洞連續透明電極110和下基板之連續共用電極124之間，設有一電壓控制器128，有選擇性的供應可變電壓施加在110和124之間。

參閱第一圖，我們的書寫電泳顯示平板可以在白底上寫入黑字或者在黑底上寫入白字，當白底上寫入黑字時，藉由電壓控制器128，在上空洞連續透明電極110加入一負電壓和在下連續共用電極124加入一正電壓或共地，此時帶正電的白色粒子118被驅動到上透明基板下方108及其附近，並同時把帶負電的黑色粒子120驅動到下基板126上方及其附近，使用者的視覺看到寫入的黑字顯示在白底的電泳顯示平板，在寫入黑字時，觸控筆100之帶正電極的筆尖104作為觸控寫入於上透明基板108，將該 處及其附近的帶正電的白色粒子118驅動離開上透明基板108及其附近，並同時將帶負電的黑色粒子120吸引到上透明基板108及其附近，使用者的視覺看到寫入的黑字顯示在白底的電泳顯示平板，這些寫入的黑字可以被選擇性擦除，在擦除時，用觸控筆100之負電極的筆尖106觸控在寫入的黑字上方及其附近，此時將帶負電的黑色粒子120驅動離開上透明基板108及其附近，並同時將帶正電的白色粒子118吸引到上透明基板108及其附近，使用者的視覺看到選擇性擦除該黑字的效果。在執行全部擦除所有寫入的黑字時，上空洞連續透明電極110和下連續共用電極124加入一負極和正極與之對應的足夠電壓，用來同時擦除全部所有寫入的黑字即可形成白底，作為下次寫入黑字之白底之用；反之，在黑底上寫入白字、選擇性擦除和全部擦除已寫入的白字之機制可以由上述推論知。

參閱第二圖，上空洞連續透明電極110是在一連續平面透明電極上製成許多均勻分布去除電極的空洞112，在電泳顯示平板上，為使觸控筆100的一端書寫和另一端選擇性擦除的靈敏度達到最佳的效果，如圖二所示之範例的書寫區域200，該上製有上空洞連續透明電極110成網狀結構和不連續且均勻分佈的正方形空洞112，在書寫區的空洞112的面積總和與整書寫區200之面積之比例，從20%至90%的範圍中挑選，以及觸控筆100的筆尖所觸控到電泳顯示平板上的截面積可以小於或大於或等於單一空洞112的面積。

參閱第三圖，電泳顯示平板的上透明基板108，其厚度d₁ 300可設置的範圍從5微米至500微米之間挑選，和上空洞連續透明電極110中 的空洞112與下連續用共電極124之間的d₂ 302，其間距的範圍可在20微米至200微米中選擇，其為使觸控筆100在書寫或選擇性擦除時，帶有正電的筆尖104和帶有負電的筆尖106保有良好的觸控靈敏度，來驅動懸浮在透明介電溶液116的帶正電的白色粒子118和帶負電的黑色粒子120。

本新型所提出之新型電泳顯示平板搭配一支新型的觸空筆，具有書寫和選擇性擦除的功能，並可以藉由外加電壓控制器達成全部擦除的功能，因為現有市售的平面電泳顯示平板只使用上下電極結構皆為連續平面電極時，不具有用觸空筆為寫入工具的有書寫功能。

Claims (12)

1. 一種書寫電泳顯示平板，具有用觸控筆書寫和選擇性擦除的功能，以及用外加電壓達成全部擦除的功能，該書寫電泳顯示平板之結構，包括：一支觸控筆，其兩端分別有帶正電的筆尖和帶負電的筆尖，作為觸控寫入於上透明基板，提供使用者書寫和選擇性擦除；一上透明基板，其一方製作有一上空洞連續透明電極；一下基板，其上方鍍有一下連續共用電極，在下連續共用電極上面設置有一密封層；數個透明微膠囊置於上空洞連續透明電極和下連續共用電極之間；一電泳成像所需的透明微膠囊內含透明介電溶液，和懸浮其中的帶正電的白色粒子和帶負電的黑色粒子；一電壓控制器，其輸出的電壓的兩端分別連接到上透明基板之上空洞連續透明電極和下基板之下連續共用電極，用來驅動電泳顯示平板達到顯示全白或全黑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，其上透明基板厚度的範圍從5微米至500微米之間挑選，較佳的範圍從20微米至200微米之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，其上空洞連續透明電極具有許多均勻分佈，且不互相連接去除電極的空洞，其每一空洞的面積大體相同，空洞與空洞的之間為一連續透明電極所佔有，合乎上述特性的所有任何幾合圖形的空洞皆適用之，其幾何圖形包含有正方形、矩形、六邊形、 八邊形、圓形、橢圓形、梯形和平行的條狀長方形。
4. 如申請專利範圍第3項所述之書寫電泳顯示平板，其上空洞連續透明電極可以為不透明電極。
5. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，其觸控筆兩端各有導電的寫入用的筆尖和選擇性擦除用的筆尖，可分別連到一電壓供應器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，其觸控筆只有一端設置有一筆尖，連接上一特定電壓作為寫入之用，連接上另一特定電壓又作為選擇性擦除之用。
7. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，其上空洞連續透明電極中的空洞與下連續用共電極之間的間距，可以在20微米至200微米中選擇。
8. 如申請專利範圍第3項所述之書寫電泳顯示平板，其上空洞連續透明電極之每一空洞的面積值開根號與7所述之間距的比為0.25至4。
9. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，電泳成像所需的透明微膠囊，其內含有透明介電溶液，在透明介電溶液懸浮著的電泳粒子包含帶正電或帶負電的黑色粒子，及其對應帶負電或帶正電的白色粒子，上述帶電互補性的黑色和白色電泳粒子，可被任選兩種色彩各異且帶電互補的電泳粒子所取代。
10. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，透過一電壓控制器，在上透明基板之上空洞連續透明電極和下基板之下連續共用電極加上一適當電壓，可以使該電泳顯示平板顯示白色或黑色。
11. 如申請專利範圍第1項所述之書寫電泳顯示平板，其電泳成像所需的微膠囊，亦可以使用微杯狀來代替，並在微杯狀內含有透明介電溶液和懸浮著許多帶互補電性的白色粒子和黑色粒子。
12. 如申請專利範圍第11項所述之書寫電泳顯示平板，該微杯狀內只包含有帶正電的白色粒子和黑色的分散染料溶液，在此情況下只能黑底寫入白字。