專利名稱：電子手寫裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子手寫裝置，具體地，涉及一種可手寫的電子紙。背景介紹電子紙，特別是基于電泳顯示技術(shù)的電子紙，以其雙穩(wěn)態(tài)特性帶來的低功耗、超 薄、可卷曲等特性，是用來作為手寫裝置的理想材料。在先前的技術(shù)中，美國專利US6473072 和中國專利CN200410033996. 2中公布的這種裝置。但這些基于電子紙顯示材料的手寫裝 置大多數(shù)都具有帶電的手寫筆，并需要產(chǎn)生較高電壓才能實現(xiàn)手寫，因而整個裝置不夠便 利實用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于電子紙顯示材料的手寫裝置，其不需要帶電的手 寫筆，亦不需要產(chǎn)生高于電子紙顯示材料正常顯示所需的電壓就可以實現(xiàn)手寫輸入。本發(fā)明提供一種電子手寫裝置，其依此包括帶有第一透明導(dǎo)電層的第一柔性透明 基層、電子紙顯示材料層、帶有第二導(dǎo)電層的第二基層，其特征在于，在所述電子紙顯示材 料層與第一透明導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層之間還設(shè)置了隔離層以及柔性雙面像素電極層；所述 的隔離層將第一透明導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層與柔性雙面像素電極層隔離開；所述的柔性雙面 像素電極層包括了帶有若干通孔的柔性薄膜、以及附著在柔性薄膜正反兩面并通過通孔相 互電連結(jié)的像素電極；進一步，上述的電子設(shè)備還包括控制電路，所述控制電路可以偵測流 入電極的電流并根據(jù)所述電流來至少決定供電電源極性和/或通斷。本發(fā)明還提供一種所述手寫電子設(shè)備的制造方法。所述的制造方法包括所述柔性 雙面像素電極層的制造方法，其包括1)在柔性雙面像素電極層之基材上進行激光打孔形成像素通孔；2)在基材的一面上用光刻或印刷方法形成雙面像素電極的一面；3)在基材的另一表面重復(fù)上述步驟2、形成雙面像素電極的另一面。相比傳統(tǒng)裝置，本發(fā)明所述的電子手寫裝置可以不需帶電的手寫筆即可實現(xiàn)寫 入，提高了手寫的安全性和便利性；


圖1 電子手寫裝置100的局部剖面圖。圖2 電子手寫裝置100其中柔性雙面像素電極層的頂視圖。圖3 電子手寫裝置100工作狀態(tài)示意圖。圖4A 電子手寫裝置100的控制電路連接圖。圖4B 電子手寫裝置100的控制電路中電流檢測控制模塊的組成圖。圖4C 電泳顯示材料層的狀態(tài)變化時充電電流波形。圖5 電子手寫裝置100其中柔性雙面像素電極層的第二種實施方式頂視圖。圖6 電子手寫裝置200的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)示意圖。
圖7 采用微杯電泳顯示材料層的電子手寫裝置300結(jié)構(gòu)圖。部分附圖標(biāo)記說明電子手寫裝置100、200、300第一柔性基層101、201第一透明導(dǎo)電層102、202隔離層103、203柔性透明雙面像素電極層104柔性透明雙面像素電極層之柔性薄膜104A柔性透明雙面像素電極層之雙面像素電極104B柔性透明雙面像素電極層之通孔104C柔性雙面像素電極層204柔性雙面像素電極層之柔性薄膜204A柔性雙面像素電極層之雙面像素電極204B柔性雙面像素電極層之通孔204C微膠囊電泳顯示材料層106、206第二基層108、208第二導(dǎo)電層107、207手寫筆112、212控制電路110電壓選擇模塊IlOA電流檢測控制模塊IlOB驅(qū)動電源111屏蔽柵格105微杯電泳顯示材料層；306
具體實施例下面將通過具體實施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明的主體和各種優(yōu)選實施方法。為了不至 于引起對本發(fā)明技術(shù)特征的混淆，對一些公知技術(shù)的細(xì)節(jié)進行了省略；或者雖然公布了一 些技術(shù)或結(jié)構(gòu)方面的細(xì)節(jié)，但本領(lǐng)域的專業(yè)人員很容易想到其他類似的實現(xiàn)方法，因而這 些技術(shù)或結(jié)構(gòu)方面的細(xì)節(jié)僅是為了使增加公眾對本發(fā)明的理解而非限定本發(fā)明。如圖1所示的本發(fā)明所述手寫裝置的一個實施例，手寫裝置100。所述手寫裝置 100 一共由七層構(gòu)成，其中101為帶有透明導(dǎo)電層102的第一基層，第一基層是柔性且透明 的，可由透明的ITO薄膜構(gòu)成，相應(yīng)地導(dǎo)電層102為透明的導(dǎo)電材料氧化錫銦(ITO)構(gòu)成， 亦可由鎳金薄膜構(gòu)成；以工作面第一基層101為上，則透明導(dǎo)電層102之下為若干隔離點構(gòu) 成的隔離層103，常見于電阻式觸摸面板中；隔離層之下為柔性透明雙面像素電極層104， 具體由透明薄膜104A，附著在104A正反兩面的透明雙面像素電極104B，以及使正反電極能 夠電連結(jié)的通孔104C構(gòu)成；透明雙面像素電極104B可由ITO形成。圖2所示為像素電極層 104的頂視圖，可見各個雙面像素電極是正方形并成行列整齊排列，如一般顯示設(shè)備中的像 素排列無異；柔性透明雙面像素電極層之下為顯示材料層106，具體由微膠囊電泳顯示材料構(gòu)成；微膠囊電泳顯示材料是目前最常見的電子紙顯示材料，其由若干直徑在2 100微 米的微膠囊構(gòu)成，每個微膠囊中包含了兩種不同顏色并帶有異種電荷的粒子；微膠囊電泳 顯示的工作原理早已為公眾所熟知，此處不再詳述；顯示材料層106之下為帶有導(dǎo)電層108 的第二基層107。在實際的器件中，可能還包含其他材料層，例如包含層，粘結(jié)層等，其俱為 公知技術(shù)，為了不至于引起本手寫電子設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)特征的混淆不清而進行了省略。圖1所示電子手寫裝置100的制作方法是傳統(tǒng)無源電泳顯示器件和電阻觸控面板 制作之結(jié)合，其制造方法具體包括了柔性透明雙面像素電極層的制作，具體又包括1)在柔性透明雙面像素電極層之透明薄膜104A上進行激光打孔形成像素通孔 104C ；2)在基材的一面上用光刻方法形成ITO雙面像素電極104B的一面；3)在基材的另一表面重復(fù)上述步驟2、形成雙面像素電極104B的另一面；為了將電子手寫裝置100中各層安裝起來，還需要以下制作步驟1)將電泳顯示材料層涂覆在帶有第一透明導(dǎo)電層的第一基層；2)將柔性雙面像素電極層貼附于電泳顯示材料層之上；3)在柔性雙面像素電極層之上印刷隔離點形成隔離層；4)將帶有第二導(dǎo)電層的第二基層貼附在隔離層之上。圖3示意了電子手寫裝置100的工作原理和狀態(tài)。其中112為手寫筆，可由有一定 硬度且直徑合適的任何物體構(gòu)成，例如小木簽。其中110為控制電路，111為包含足夠驅(qū)動 微膠囊電泳顯示層進行顯示的電壓源，例如可以輸出0伏、正15伏以及負(fù)15伏的電壓源； 控制電路110包含一個電壓選擇模塊110A，還包含一個電流檢測控制單元110B，所述電流 檢測控制單元可檢測流入第一導(dǎo)電層101和/或第二導(dǎo)電層107的電流，本根據(jù)電流值來 控制驅(qū)動電壓的通斷和/或極性。手寫筆112通過按壓工作面第一基層101，使得第一導(dǎo)電 層102接觸柔性透明雙面像素電極層104，因而，某個雙面像素電極104B和第一導(dǎo)電層102 連通，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層102和第二導(dǎo)電層107之間施加有驅(qū)動電壓時，則所述某雙面電極104B 下的微膠囊電泳顯示材料層被驅(qū)動，光學(xué)狀態(tài)發(fā)生改變，于是該區(qū)域被“寫入” 了 ；反之，當(dāng) 以“寫入”相反的電壓驅(qū)動微膠囊電泳顯示材料層，可實現(xiàn)“擦除”操作。在進一步優(yōu)化的實施例中，手寫筆112可包括無線電遙控裝置和按鍵，控制電路 110包括無線電接收裝置，手寫筆112通過按鍵和無線電遙控裝置發(fā)送信息給控制電路 110，進而控制驅(qū)動電壓的連通和/或切換。圖4A所示為控制電路及其應(yīng)用狀態(tài)的框圖。其中控制電路110和驅(qū)動電源111點 連接；驅(qū)動電源111可提供三個驅(qū)動電壓；驅(qū)動電源的一端電連接于第二導(dǎo)電層107，另一 段電連接于控制電路110 ；控制電路110的另一段電連接于第一導(dǎo)電層102?？刂齐娐?10 內(nèi)部包含電壓選擇模塊110A，電流檢測模塊110B，IlOA和IlOB —方面通過電源線IlOD連 接，另一方面，電流檢測模塊IlOB反饋邏輯信號給電壓選擇模塊IlOA以根據(jù)電流檢測結(jié)果 選擇連接在電源線IlOD上的電壓值。圖4B所示為電流檢測控制模塊IlOB的組成框圖。對照圖4C來說明電流檢測控 制的的工作原理。圖4C中曲線131示意了正常寫入狀態(tài)時流入像素電極104B的電流瞬態(tài) 波形。驅(qū)動電泳顯示材料層顯示(確切的說是顯示狀態(tài)變化)或稱寫入類似于對電容充 電之過程，充電電流先增大后減小并直到為0，但是出于對電泳顯示材料的保護考慮，在驅(qū)動基本完成，即充電電流變得很小之后，驅(qū)動電壓不能持續(xù)施加在電泳顯示材料層之兩端， 因而如果使用者長時間按壓手寫裝置100的工作面101時，控制電路必須能夠自動檢測到 這種非法操作并自動切斷驅(qū)動電壓從而起到保護電泳顯示材料層之目的。電流檢測控制子 模塊110B1可以檢測電流瞬態(tài)值，例如通過ADC采樣實現(xiàn)，根據(jù)前后電流瞬態(tài)值，模塊的內(nèi) 部邏輯將做出處理，具體為當(dāng)所述前一個電流瞬態(tài)值小于某一個下降閾值時，并且當(dāng)前電 流瞬態(tài)值小于前一個電流瞬態(tài)值時，將激活模塊110B1產(chǎn)生一個控制信號，該控制信號反 饋給電壓選擇模塊110A，并將使得電壓選擇模塊將電源線IlOD上的電壓置為和第一導(dǎo)電 層107的電壓相同(電壓差為0)。電流檢測控制模塊IlOB還可以包含子模塊110B2。模塊110B2是為了避免大面 積同時寫入這種非法寫入而設(shè)定的。參照圖4C，其中電流曲線130示意了當(dāng)大面積同時寫 入，例如身體某部按壓在手寫裝置100的工作面101上時的充電電流瞬態(tài)波形，其電流值要 較正常輸入時為大。模塊110B2這樣工作首先檢測瞬態(tài)電流值，然后對前后瞬態(tài)電流值進 行處理，具體為當(dāng)所述前一個電流瞬態(tài)值大于某一個上升閾值時，并且當(dāng)前電流瞬態(tài)值大 于前一個電流瞬態(tài)值時，將激活模塊110B1產(chǎn)生一個控制信號，該控制信號反饋給電壓選 擇模塊110A，并將使得電壓選擇模塊將電源線1IOD上的電壓置為和第一導(dǎo)電層107的電壓 相同(電壓差為0)。電流檢測孔子模塊IlOB還可以包含子模塊110B3。，當(dāng)前兩個模塊起作用后，顯示 材料層兩端的電極，即第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之電壓差被置為0，若此時使用者將不能繼 續(xù)寫入；因而，模塊110B3的作用是解決即使使用者進行了非法寫入后，所述手寫裝置在一 方面保護自身之外，還能繼續(xù)接受使用者的合法寫入。模塊110B3是這樣工作的當(dāng)模塊 110B1或模塊110B2激活后，設(shè)置一個timeout時間，這個timeout時間結(jié)束后，產(chǎn)生一個控 制信號，該控制信號可以使得手寫裝置100恢復(fù)為正常工作狀態(tài)，即第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo) 電層電壓差置為工作電壓，具體地，將電源線IlOD和第二導(dǎo)電層之電壓差置為15V或-15V。圖5為柔性雙面像素電極層的另一個優(yōu)選實施例，在像素電極104B之間的間隙中 設(shè)有屏蔽柵格105，將屏蔽柵格105的電壓固定在一個電平上，例如將其接地，則可以減小 像素電極104B之間的相互串?dāng)_。屏蔽柵格可由和像素電極104B相同之材料，如ITO構(gòu)成。圖6所示為電子手寫裝置的另一個實施例，電子手寫裝置200結(jié)構(gòu)。在手寫裝置 200中，工作面為帶有第一透明導(dǎo)電層202的第一基層201，第一基層是柔性且透明的，如 ITO導(dǎo)電薄膜；電泳顯示材料層206貼附于第一透明導(dǎo)電層202上；而柔性雙面像素電極層 204位于隔離層203和電泳顯示材料層206之間，貼附于電泳顯示材料層之上；隔離層203 將帶有第二導(dǎo)電層207的第二基層208與柔性雙面像素電極層204隔離開。在這種結(jié)構(gòu) 中，柔性雙面像素電極層204可以是非透明的，例如采用導(dǎo)電油墨制作，在制作方法上可以 采用絲網(wǎng)印刷之方法在柔性薄膜204A上印刷像素電極204B。采用絲網(wǎng)印刷制作時，可以以 較低的成本制作大面積的柔性雙面像素電極層，具有經(jīng)濟性。圖6所示電子手寫裝置200的制作方法具體包括了柔性雙面像素電極層的制作， 具體又包括1)在柔性雙面像素電極層之基材204A上進行激光打孔形成像素通孔204C ；2)在基材的一面上用絲網(wǎng)印刷方法形成導(dǎo)電油墨雙面像素電極204B的一面；3)在基材的另一表面重復(fù)上述步驟2、形成雙面像素電極204B的另一面；
為了將電子手寫裝置200中各層安裝起來，還需要以下制作步驟1)將電泳顯示材料層涂覆在帶有第二導(dǎo)電層的第二基層；2)將柔性雙面像素電極層貼附于電泳顯示材料層之上；3)在柔性雙面像素電極層之上印刷隔離點形成隔離層；4)將帶有第一透明導(dǎo)電層的第一基層貼附在隔離層之上。 還可以采用微杯電泳顯示材料作為電子紙顯示材料層來制作電子手寫裝置，如圖 7所示為電子手寫裝置的第三實施例，電子手寫裝置300 ；其中306為微杯電泳顯示材料 層，307為第二導(dǎo)電層。采用微杯型電泳顯示材料來制作電子手寫裝置的優(yōu)點在于其可以 較方便地實現(xiàn)彩色顯示。Sipix公司的微杯型電泳顯示材料可以給相鄰的微杯注入不同顏 色的顯示粒子，如圖7所示，微杯電泳顯示材料層306包含了三種不同顏色的像素，紅色像 素306A，黃色像素306B，藍(lán)色像素306C ；相應(yīng)地，每種顏色的像素由不同的像素電極負(fù)責(zé)驅(qū) 動，依此為紅色像素電極307A，黃色像素電極307B，藍(lán)色像素307C。這種可以形成彩色顯示 的電極結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的驅(qū)動方法可見于美國專利US6473072中。
權(quán)利要求
1.一種電子手寫裝置，其依此包括帶有第一透明導(dǎo)電層的第一柔性透明基層、電子紙 顯示材料層、帶有第二導(dǎo)電層的第二基層，其特征在于，在所述電子紙顯示材料層與第一透 明導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層之間還設(shè)置了隔離層以及柔性雙面像素電極層；所述的隔離層將第 一透明導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層與柔性雙面像素電極層隔離開；所述的柔性雙面像素電極層包 括了帶有若干通孔的柔性薄膜、以及附著在柔性薄膜正反兩面并通過通孔相互電連結(jié)的像 素電極。
2.如權(quán)利要求1所述之電子手寫裝置，其中柔性雙面像素電極層和隔離層在第一透明 導(dǎo)電層和電子紙顯示材料層之間，隔離層將柔性雙面像素電極層和第一透明導(dǎo)電層隔開， 柔性雙面像素電極層是透明的。
3.如權(quán)利要求1所述之電子手寫裝置，其中柔性雙面像素電極層和隔離層在第二導(dǎo)電 層和電子紙顯示材料層之間，隔離層將柔性雙面像素電極層和第二導(dǎo)電層隔開。
4.如權(quán)利要求1 3所述之電子手寫裝置，其中帶有第一透明導(dǎo)電層的第一柔性透明 基層為ITO導(dǎo)電薄膜。
5.如權(quán)利要求1 3所述之電子手寫裝置，其中電子紙顯示材料層為微膠囊電泳顯示 材料層、微杯電泳顯示材料層或電子粉流體顯示材料層。
6.如權(quán)利要求3所述之電子手寫裝置，其中柔性雙面像素電極的雙面像素電極可為導(dǎo) 電油墨。
7.如權(quán)利要求1 3所述之電子手寫裝置還包括控制電路，其中包括電壓選擇模塊、電 流檢測控制模塊；所述的電壓選擇模塊可以改變第一透明導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的電勢 差波形；所述電流檢測裝置可以檢測流入第一透明導(dǎo)電層和/或第二導(dǎo)電層的電流并由此 控制第一透明導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的電勢差波形。
8.一種電子手寫裝置的制造方法，其中所述的電子手寫裝置包括帶有第一透明導(dǎo)電層 的第一柔性透明基層、電子紙顯示材料層、帶有第二導(dǎo)電層的第二基層，在所述電子紙顯示 材料層和第一透明導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層之間還設(shè)置了隔離層以及柔性雙面像素電極層；所 述的制造方法包括柔性雙面像素電極層的制造方法，其包括1)在柔性雙面像素電極層之透明薄膜上進行激光打孔形成像素通孔；2)在基材的一面上用光刻或印刷方法形成雙面像素電極的一面；3)在基材的另一表面重復(fù)上述步驟幻形成雙面像素電極的另一面。
9.如權(quán)利要求8所述之電子手寫裝置的制造方法，其中對于柔性透明雙面像素電極 層，可采用ITO做雙面像素電極并使用光刻方法制作；其中對于柔性非透明雙面像素電極 層，可以使用導(dǎo)電油墨做雙面像素電極并采用印刷的方法來制作。
10.如權(quán)利要求8 9所述之電子手寫裝置的制造方法，其還包括1)將電子紙顯示材 料層涂覆在帶有第一導(dǎo)電層的第一基層或帶有第二導(dǎo)電層的第二基層上；幻將柔性雙面 像素電極層貼附于電子紙顯示材料層之上；幻在柔性雙面像素電極層之上印刷隔離點形 成隔離層；4)將帶有第二導(dǎo)電層的第二基層或帶有第一導(dǎo)電層的第一基層貼附在隔離層 之上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子手寫裝置，一種電子手寫裝置，其依此包括帶有第一透明導(dǎo)電層的第一柔性透明基層、電子紙顯示材料層、帶有第二導(dǎo)電層的第二基層，其特征在于，在所述電子紙顯示材料層和第一透明導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層之間還設(shè)置了隔離層以及柔性雙面像素電極層；所述的電子設(shè)備還包括控制電路；本發(fā)明還提供所述電子手寫裝置的制作方法。本發(fā)明的電子手寫裝置不需要帶電的手寫筆即可進行寫入，方便了使用，提高了安全性。
文檔編號G02F1/167GK102081272SQ20091010988
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者李曉 申請人:李曉