TWM580782U - Touch type electronic paper display device - Google Patents

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TWM580782U
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signal transmission
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TW108203950U
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白志強
林孟癸
蔡錦安
侯軍緯
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洋華光電股份有限公司
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  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
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Abstract

一種觸控式電子紙顯示裝置，其被連接至一具有影像處理單元的電子裝置使用，主要包含一電子紙顯示器、一透明觸摸感應器以及一虛擬顯示器單元，利用該虛擬顯示器單元提供該電子裝置通過HPD及EDID檢測的信號，使其影像處理單元在沒有安裝實體LCM的情況下仍正常工作，提供影像信號並驅動該電子紙顯示器顯示影像，該透明觸摸感應器被設置在該電子紙顯示器的顯示面上，作為搭配該電子紙顯示器所顯示的影像畫面的輸入器，讓使用者可通過該透明觸摸感應器與該電子紙顯示器提供的影像畫面進行互動式操作。

Description

觸控式電子紙顯示裝置
本創作涉及電子紙顯示器與觸摸感應器，特別是有關一種可獨立地與具有影像處理單元的電子裝置連接使用之觸控式電子紙顯示裝置。
目前電子裝置大多是利用液晶顯示器(Liquid Crystal Display Module，以下簡稱LCM)實現影像顯示功能，所述LCM通常是通過高解析多媒體介面(High-Definition Multimedia Interface, 以下簡稱HDMI)、視頻圖形陣列(Video Graphics Array, 以下簡稱VGA)、數位視頻介面(Digital Video Interface, 以下簡稱DVI)、顯示埠(DisplayPort, 以下簡稱DP)等影音信號傳輸介面連接至電子裝置的影音處理單元以獲得影音信號。
如圖2所示，以LCM通過HDMI連接至個人電腦(Personal Computer, 以下簡稱PC)為例，在現行PC作業系統的架構之下，例如是美國微軟公司的win7/win8/win10，LCM與PC之間的影像信號傳遞運作流程大體上是如下所述的三個步驟：
第一步驟是先執行對LCM的熱插拔檢測 (Hot Plug Detection, 以下簡稱HPD)作為PC是否通過HDMI發送影音訊號的依據；其中，當PC通過HDMI與LCM相連接時，PC通過HDMI的第18腳（PWR_CON_PIN18）將＋5V電壓供電到LCM的顯示器資料通道(Display Data Channel, 以下簡稱DDC) 的存儲器～即延伸顯示識別數據(Extended display identification data, 以下簡稱EDID)存儲器，確保即使LCM不開機的狀況PC也能通過HDMI讀取EDID的數據；若LCM檢測到穩定的5V電壓信號後，會把HPD信號拉高，其中，HPD也是由PC通過HDMI的18腳的5V信號產生的，也就是說在LCM斷電的情況下HPD信號也會拉高；藉此，當PC的影音處理單元(Graphics Processing Unit, 以下簡稱GPU)檢測到HPD為高電平時，即可確認LCM已通過HDMI與PC連接。
第二步驟是通過讀取LCM的EDID，以檢測LCM的工作模式範圍是否與GPU相適應；其中，當通過HPD的檢測並確認LCM已通過HDMI與電腦系統連接之後，PC再通過HDMI的第15、16腳之DDC通道~亦即 I²C匯流排（Inter-Integrated Circuit Bus, 以下簡稱 I²C Bus）讀取LCM中EDID的數據，並判定LCM的工作模式範圍是否與GPU相適應。
第三步驟，如果確認LCM的工作模式範圍與GPU為相適應，則使GPU中的TMDS信號發送電路開始工作(按，TMDS最小化傳輸差分訊號為Transition Minimized Differential Signaling的縮寫)，對LCM傳送所需畫面信號，以驅動LCM運作。
另外，近年來迅速發展的電子紙顯示器(E-Paper Display, 以下簡稱E-Paper)，因其具有可撓性、寬視角、質輕、高解析度、高對比及室內室外可讀性等模擬紙張的特性，以及低功率消耗等優點，所以已逐漸被廣泛應用在搭配電子裝置使用，但相較於傳統CRT或LCD等顯示螢幕，E-Paper的影像更新速度較慢，通常其螢幕刷新速度大多在每秒30幀以下，所以目前在應用上大多只能搭配設有LCM的電子裝置使用，作為其附屬使用裝置 (例如電子書閱讀裝置、手寫筆記、電子黑板、智慧標籤等產品)，尚無法取代傳統的顯示器LCM；傳統的E-Paper是使用通用序列匯流排(Universal Serial Bus, 以下簡稱USB)等傳輸介面連接至PC以獲得影像信號，藉由從PC的GPU在對LCM傳送畫面信號時，擷取E-Paper所需的影像畫面信號，再通過USB將影像畫面信號傳送到E-Paper的時序控制器板(Timing controller board, TCB)，驅動E-Paper以顯示擷取的影像畫面。如圖2所示，目前有些應用方案是在E-Paper的顯示面上設置一觸摸感應器(Touch panel)作為輸入器，讓使用者可通過該觸摸感應器與E-Paper的影像畫面進行互動式操作。
然而如前述說明的，根據LCM與PC之間影像信號傳遞的運作流程，GPU對LCM傳送影像信號之前，必須先通過HPD及EDID檢測作為先決條件，換言之，目前的應用必須要在PC已經有連接LCM，才能將LCM的影像畫面信號擷取並傳送給E-Pape顯示使用；因此目前PC無法在沒有安裝LCM的情況下，直接通過USB連接使用E-Pape來播放影像畫面，這結果導致E-Pape的應用受到嚴重的限制。
有鑑於前述電子紙顯示器應用上的缺失，本創作之主要目的在於提供一種改良的觸摸顯示裝置，為具觸摸輸入效能的電子紙顯示器，讓使用者可與電子紙顯示器的顯示幕畫面互動，當其搭配在現有一般電子裝置的影像顯示運作架構下使用，可不經安裝實體的LCM仍能使電子紙顯示器正常播放GPU的影像畫面，據此革除電子裝置必須安裝LCM才能夠使用電子紙顯示器的限制，所以不僅可拓展電子紙顯示器應用，更可達到節省設備成本之目的。
為達上述目的，本創作所提供的觸控式電子紙顯示裝置被連接至一具有影像處理單元的電子裝置使用，主要包含一電子紙顯示器、一透明觸摸感應器以及一虛擬顯示器單元，利用該虛擬顯示器單元提供該電子裝置通過HPD及EDID檢測的信號，驅使其影像處理單元在沒有安裝實體LCM的情況下仍正常工作，提供影像信號並驅動該電子紙顯示器顯示影像，據此本創作之觸控式電子紙顯示裝置可獨立地搭配具一般現行影像顯示架構的電子裝置使用，且其具有觸摸感應器可讓使用者與顯示螢幕畫面互動，形成方便人機互動的友善使用介面。
此將於下文中進一步闡明本創作的其他功能及技術特徵，熟習本技術者熟讀文中的說明後即可據以實現本創作。
圖1描述本創作實施例與電子裝置連接使用的結構示意圖，由圖中已清楚描述本創作之觸控式電子紙顯示裝置包含一電子紙顯示器10、一觸摸感應器20以及一虛擬顯示器單元30；該觸控式電子紙顯示裝置被連接至一具有影像處理單元91的電子裝置90使用，所述電子裝置90具備影像顯示功能，其選自於電腦、工作站、遊戲機、或伺服器等，但實施的範圍不以前述種類為限；而該影像處理單元91具有圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)，可在電子裝置上執行繪圖運算工作並提供顯示器所需的影像信號。
該電子紙顯示器10為一具備低功率消耗及可撓性的反射式顯示器，使用電泳式技術或膽固醇式液晶技術將影像信號以影像畫面呈現在該電子紙顯示器的顯示面上，在以下描述的實施例中將以電泳式技術(Electro-Phoretic Display，EPD)的電子紙顯示器作為範例說明；該電子紙顯示器10具一電泳顯示時序控制器(EPD timing controller) 11，可通過一信號傳輸介面12連接至該電子裝置90；所述信號傳輸介面12係選自於通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)、通用非同步接收發送器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter, UART)或通用輸入/輸出(General Purpose I/O, GPIO)等，但實施的範圍不以前述種類為限；在以下描述的實施例中所述電子裝置90是採用個人電腦(PC)作為範例說明。
該觸摸感應器20通過一信號傳輸介面22連接至電子裝置90；所述觸摸感應器20係選自於電容式觸摸感應器、電阻式觸摸感應器、電磁式觸摸感應器、音波式觸摸感應器、振波式觸摸感應器、光學式觸摸感應器或內嵌式觸摸感應器等，但實施的範圍不以前述種類為限；而所述信號傳輸介面22係選自於USB、UART或GPIO等，但實施的範圍不以前述種類為限；該觸摸感應器20為一片與前述電子紙顯示器10面積規格雷同的透明薄層，其被設置在該電子紙顯示器10的顯示面上，作為搭配該電子紙顯示器10所顯示的影像畫面的輸入器，讓使用者可通過該觸摸感應器20與該電子紙顯示器10提供的影像畫面進行互動式操作，以便形成一友善的機互動使用介面。
該虛擬顯示器單元30通過一影音信號傳輸介面32連接至電子裝置90，該影音信號傳輸介面32系選自於高解析多媒體介面(HDMI)、視頻圖形陣列(VGA)、數位視頻介面(DVI)或影音傳輸線/顯示埠(DP)等，但實施的範圍不以前述種類為限；該虛擬顯示器單元30可對該電子裝置90提供通過HPD檢測的信號，其中，例如對HDMI、 DVI、DP等影音信號傳輸介面的熱插拔檢測引腳(Hot plug detection pin)提供已插接的檢測信號，以及提供可以相適應於該電子裝置的影像處理單元91的EDID資料，據此驅使該影像處理單元91可以開始正常執行影像處理工作，並提供影像信號至該電泳顯示時序控制器11，驅動該電子紙顯示器10進行顯示影像畫面。
根據前面所描述的觸控式電子紙顯示裝置，當它連接至一具有影像處理單元91的電子裝置90使用時，可利用該虛擬顯示器單元30提供該電子裝置90通過HPD及EDID檢測的信號，驅使其影像處理單元91在沒有安裝實體LCM的情況下仍然正常工作，以便提供影像信號並驅動電子紙顯示器10顯示影像；由此本創作之觸控式電子紙顯示裝置可獨立地搭配使用於一般現行影像顯示架構的電子裝置上，且其具有觸摸感應器20可讓使用者與電子紙顯示器10之顯示畫面互動，形成方便人機互動的友善使用介面。
進一步來說，在前述實施例中該電子紙顯示器10與該觸摸感應器20是分別個自通過一條信號傳輸介面12、22連接至一電子裝置90，在節省設備成本等因素考量下，可將二者組合設計成為共用同一條信號傳輸介面。另外，在前述實施例中該虛擬顯示器單元30是通過影音信號傳輸介面32外於至電子裝置90，但該虛擬顯示器單元30可以改由被安裝在該電子裝置90的機體內部，也可以由一應用程式(application program)或應用軟體(application software)替代。
儘管已參考附圖並結合具體實施例完整說明本創作，但應理解，前述實施例僅為了便於進一步說明的實施範例，本創作實施方式並不以該說明為限，熟習此項技術人士會明白各種變化及修改，而此類變化及修改應理解為包括於由隨附申請專利範圍所定義的本創作之範疇內。
10‧‧‧電子紙顯示器
11‧‧‧電泳顯示時序控制器
12‧‧‧信號傳輸介面
20‧‧‧該觸摸感應器
22‧‧‧信號傳輸介面
30‧‧‧虛擬顯示器單元
32‧‧‧影音信號傳輸介面
90‧‧‧電子裝置
91‧‧‧影像處理單元
圖1為本創作實施例與電子裝置連接使用的結構示意圖。 圖2為習知電子紙顯示器和觸摸感應器與電子裝置連接使用的結構示意圖。

Claims (9)

  1. 一種觸控式電子紙顯示裝置，被連接至一具有影像處理單元的電子裝置使用，其包含： 一電子紙顯示器，由第一信號傳輸介面連接至所述電子裝置，接收所述電子裝置所提供影像信號並以影像畫面顯示出來； 一透明觸摸感應器，由第二信號傳輸介面連接至所述電子裝置，其被設置於所述電子紙顯示器的顯示面上，作為搭配所述電子紙顯示器的所述影像畫面的輸入器；以及 一虛擬顯示器單元，由第三信號傳輸介面連接至所述電子裝置，對所述電子裝置提供通過HPD及EDID檢測的信號，使所述影像處理單元在沒有安裝實體LCM的情況下仍然正常工作，提供影像信號並驅動所述電子紙顯示器顯示影像。
  2. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述觸摸感應器選自於電容式觸摸感應器、電阻式觸摸感應器、電磁式觸摸感應器、音波式觸摸感應器、振波式觸摸感應器、光學式觸摸感應器或內嵌式觸摸感應器之一。
  3. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述第一信號傳輸介面及所述第二信號傳輸介面是選自於通用序列匯流排(USB)、通用非同步接收發送器(UART)、通用輸入/輸出(GPIO)其中之一。
  4. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述第一信號傳輸介面及所述第二信號傳輸介面為同一個信號傳輸介面者。
  5. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述第三信號傳輸介面是選自於高解析多媒體介面(HDMI)、視頻圖形陣列(VGA)、數位視頻介面(DVI)或影音傳輸線/顯示埠(DP)之一。
  6. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，還包含所述電子紙顯示器設有一電泳顯示時序控制器。
  7. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述虛擬顯示器單元是被安裝在所述電子裝置的機體內部。
  8. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述虛擬顯示器單元為一應用程式或應用軟體。
  9. 如請求項1所述之觸控式電子紙顯示裝置，其中，所述電子裝置為電腦、工作站、遊戲機或伺服器之一。
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