專(zhuān)利名稱(chēng)：包括透明電極結(jié)構(gòu)的電極結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括透明電極結(jié)構(gòu)的電極結(jié)構(gòu)，特別是涉及到自支撐電極結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明提供了在此的新穎的電極結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，包括電子手寫(xiě)板、電子紙以及電子手寫(xiě)板與電子紙的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著時(shí)間的推移，無(wú)數(shù)種電極結(jié)構(gòu)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)且被應(yīng)用。然而，主要由于材料的局限性，透明電極已經(jīng)在其發(fā)展上受到限制。透明電極材料主要是基于氧化錫、氧化銦錫、氧化鋅或?qū)щ娦跃酆衔锏摹Ｈ欢?，眾所周知，只有在其制備時(shí)滿(mǎn)足某些特定條件且厚度小于5000埃時(shí)，這些材料才能成為透明導(dǎo)體。因此，需要大塊的玻璃或塑料襯底來(lái)賦予機(jī)械強(qiáng)度。
過(guò)去數(shù)十年來(lái)，對(duì)于無(wú)紙化社會(huì)已有廣泛的討論、公開(kāi)宣傳和思考。此種社會(huì)的好處包括使森林砍伐和廢物最少。此外，紙?zhí)幚戆褂猛ǔＳ脕?lái)將紙漂白的許多有害于環(huán)保的化學(xué)物品。
此外，雖然報(bào)紙幾百年來(lái)無(wú)處不在，但其本身具有許多缺點(diǎn)。所用的油墨常被擦掉這使得由于油墨從紙張轉(zhuǎn)移到人們手上而使閱讀報(bào)紙變成麻煩事。
因此，為此目的，已經(jīng)提出各種“類(lèi)紙式”顯示器，其一般具有觸筆輸入及顯示功能。
例如，如同在具有基于筆的輸入的傳統(tǒng)LCD中熟知的一樣來(lái)使用液晶材料(例如參見(jiàn)小川(T.Ogawa)等的“The Trends of reflectiveLCDs for future electronic papers”，SID’98Digest，p.217)。然而，這些傳統(tǒng)的LCD一般體積較大且需要相對(duì)較高的工作電壓來(lái)克服由傳統(tǒng)LCD顯示器保護(hù)襯底所賦予的電阻。
近來(lái)已經(jīng)提出數(shù)種用于顯示器應(yīng)用的使用MEM(微電子機(jī)械)設(shè)備的解決方案。已經(jīng)提出兩種以MEM為基礎(chǔ)的直視(direct view)顯示器。在一種類(lèi)型(例如參見(jiàn)E Stern的“Large area micromechanicalflat-panel display”，SID 97 Digest，p.230)中，被動(dòng)尋址雙穩(wěn)態(tài)透明光束陣列被用來(lái)控制為全內(nèi)反射所困住的光線(xiàn)的釋放。然而，此設(shè)備需要一復(fù)雜的背光系統(tǒng)，并且不適合于便攜式電子手寫(xiě)板。此外，保護(hù)襯底會(huì)增加體積及所需的工作電壓。
第二種類(lèi)型利用微機(jī)械加工的可變形光學(xué)腔，其所反射的顏色會(huì)隨著電壓而改變(例如參見(jiàn)M.W.Miles的“A new reflective FPDtechnology using interferrometric modulation”，SID 97Digest，p.230)。然而，保護(hù)襯底再次增加了體積及所需的工作電壓。
被稱(chēng)為“驗(yàn)電器式(electroscopic)顯示器”的其它類(lèi)型的顯示器使用驗(yàn)電器式流體顯示器，其中反射性或可移動(dòng)的板或格柵以玻璃板加以密封并利用非導(dǎo)電性有色溶劑來(lái)填充。如果入射光在溶劑中的穿透深度遠(yuǎn)小于晶胞(cell)厚度，則當(dāng)反射性格柵的位置靠近底板時(shí)，格柵將不可見(jiàn)但溶劑色彩可見(jiàn)。然而，當(dāng)反射性格柵被吸引至前側(cè)時(shí)，則反射性格柵將可見(jiàn)而該晶胞將呈現(xiàn)白色。這種系統(tǒng)被描述在例如Te Velde等人的“A family of electroscopic displays”(Society ofInformation Display 1980 technical digest，p.116-117)及下述美國(guó)專(zhuān)利No.4,178,077、4,519,676與4,729,636中。這些系統(tǒng)需要具有必須控制格柵物理運(yùn)動(dòng)的彈性電容器或三極管的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
還提出了一種顯示器，該顯示器將尋址電子組件集成在顯示器本身上，以降低成本并改善產(chǎn)量(yield)。對(duì)于8×11英寸的顯示器而言，需要大約1,275條柵線(xiàn)及約1,650條數(shù)據(jù)線(xiàn)連接及驅(qū)動(dòng)器芯片輸出。這些系統(tǒng)被描述在J.L.Sanford等人的“Silicon light valve arraychip for high resolution reflective liquid crystal projection displays”(IBMJ.Res.Develop.，Vol.42No.3/4，May/June 1998，pp.347-358)中。
還提出了柔性電子紙系統(tǒng)。E Ink及Gyricon是致力發(fā)展柔性電子紙系統(tǒng)的卓越者。
E Ink Corporation(麻州，劍橋)提供一“電子油墨”系統(tǒng)，由此，數(shù)百萬(wàn)個(gè)直徑約100微米的細(xì)小微膠囊設(shè)置于襯底之間。所述微膠囊包含懸浮在透明流體中的帶正電的白粒子及帶負(fù)電的黑粒子。當(dāng)施加負(fù)電場(chǎng)時(shí)，白色粒子移動(dòng)至微膠囊頂部且在該處變成可被使用者看見(jiàn)，而一相反電場(chǎng)將黑色粒子拉到微膠囊底部并在該處隱藏。此過(guò)程是可逆的，由此黑色粒子出現(xiàn)在膠囊頂部。
Gyricon LLC(Ann Arbor，MI)披露了一般稱(chēng)為SmartPaperTM的可電性寫(xiě)入和擦除的可重復(fù)使用的顯示材料。該系統(tǒng)批露在例如Nicholas Sheridon的發(fā)明名稱(chēng)為“Twisting ball panel display”的美國(guó)專(zhuān)利No.4,126,854中。此技術(shù)是使用約100微米直徑或更小的實(shí)心珠子陣列，其中各個(gè)珠子的一個(gè)半球?yàn)橐环N顏色(例如白色)而另一半球?yàn)榱硪环N不同顏色(例如黑色)。所述珠子被嵌入在由液體包圍的小腔中的柔性塑料片中。每個(gè)珠子都攜帶有一電荷。當(dāng)施加外部電場(chǎng)時(shí)，在通過(guò)所需的電氣閥值克服各個(gè)珠子與腔壁之間的粘附力時(shí)，所述珠子就會(huì)旋轉(zhuǎn)。這將在材料上電性地顯示圖像，并利用另一傳輸來(lái)擦除。電氣信號(hào)可經(jīng)由固定的表面電極或移動(dòng)的觸筆來(lái)施加。
理想的電子紙媒體期望具有下列特性物理形態(tài)上類(lèi)似于傳統(tǒng)紙張，采用紙張、具有多頁(yè)的筆記本或記事板、海報(bào)板或其它公知的紙張類(lèi)型的形式；造價(jià)便宜，以使電子紙無(wú)處不在；具有柔性以使得類(lèi)似于筆記本的紙頁(yè)，可以容易地翻轉(zhuǎn)電子紙；低工作電壓，從而可通過(guò)降低電池或其它電源的重量及體積而減少便攜式系統(tǒng)的重量及體積。
如上所述，基于現(xiàn)有液晶的系統(tǒng)不能滿(mǎn)足這些理想系統(tǒng)。對(duì)于可接受的電子書(shū)寫(xiě)板來(lái)說(shuō)通常需要許多謹(jǐn)慎及精密的制造步驟，從而增加了成本并使市場(chǎng)局限在高端用戶(hù)上。許多上述系統(tǒng)受到體積及剛性的限制。所有的或大部分公知電子紙或?qū)懽职逑到y(tǒng)中的主要問(wèn)題在于透明導(dǎo)電材料不是自支撐的，因而需要結(jié)實(shí)的機(jī)械支撐。已經(jīng)知道的是對(duì)于氧化錫、氧化銦錫、氧化鋅或?qū)щ娋酆衔?，如果其制備能滿(mǎn)足某些特定條件且如果其厚度小于5000埃，則它們是透明導(dǎo)體。因此，需要大塊玻璃或塑料襯底來(lái)賦予機(jī)械強(qiáng)度。這除了會(huì)增加體積及重量之外，還會(huì)增加電阻，由此提高所需工作電壓，從而需要昂貴且體積大的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。此外，這些襯底會(huì)降低分辨率，所述分辨率一般是玻璃或塑料厚度的函數(shù)。它們不像普通的紙。傳統(tǒng)的電子紙系統(tǒng)通常體積大、造價(jià)昂貴、具有需要昂貴驅(qū)動(dòng)器的高電壓等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在此描述了包括透明電極結(jié)構(gòu)的電極結(jié)構(gòu)，特別是自支撐電極結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明在此提供新穎的電極結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，其包括電子手寫(xiě)板、電子紙以及電子書(shū)寫(xiě)板與電子紙的制造方法。電極結(jié)構(gòu)可以是透明的及自支撐的，由此提供相較于傳統(tǒng)透明電極的新穎的電極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一創(chuàng)造性的電極組件，其采用板或?qū)拥男问?，所述板或?qū)邮强勺灾蔚牡哂袑?dǎo)電性且對(duì)光透明或另外具有所期望的光學(xué)性質(zhì)(例如由一特殊色彩形成、半透明等)。沒(méi)有傳統(tǒng)教導(dǎo)描述此種組件。如果其制備滿(mǎn)足某些特定條件且厚度小于5000埃，則氧化錫、氧化銦錫、氧化鋅或?qū)щ娋酆衔锉皇熘獮橥该鲗?dǎo)體。這里所描述的透明導(dǎo)體具有至少100倍的厚度，而使其具有所述提出的電子紙所需要的硬度及韌性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供自支撐電極，特別是自支撐透明電極。
此外，還提供了應(yīng)用，所述應(yīng)用包括可以通過(guò)有效率且經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)制造的電子手寫(xiě)板。
此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是以具有極薄尺寸的結(jié)構(gòu)來(lái)提供電子手寫(xiě)板。
此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是以具有機(jī)械靈活的結(jié)構(gòu)來(lái)提供電子手寫(xiě)板。
本發(fā)明的另一目的是描述制造具有接近于理想電子紙(ePaper)特征的電子紙的制造方法。所述方法包括相較于傳統(tǒng)的電子紙系統(tǒng)或?qū)懽职?，與傳統(tǒng)紙張?jiān)谖锢砩暇哂邢喈?dāng)大的相似性，采用紙張、多頁(yè)筆記本或記事板、海報(bào)板、或其它傳統(tǒng)的紙張類(lèi)型的形式；造價(jià)相對(duì)較便宜，以使電子紙無(wú)處不在；柔性，使得如同筆記本的紙頁(yè)一樣易于翻轉(zhuǎn)電子紙；相對(duì)較低的工作電壓，從而可通過(guò)減小電池或其它電源的重量及體積來(lái)減小便攜式系統(tǒng)的重量及體積。
本發(fā)明的另一目的是提供用于制造降低對(duì)機(jī)械支撐襯底的依賴(lài)性的透明電極的方法。
電子手寫(xiě)板包括襯底、通過(guò)該襯底而形成的電極導(dǎo)體陣列、鄰近于該襯底表面的液晶材料、以及與該液晶材料電氣性接觸的電極，因可在襯底的暴露表面上利用電極筆對(duì)此該電極導(dǎo)體陣列進(jìn)行電氣尋址。因此，當(dāng)筆劃過(guò)暴露表面上的多個(gè)電極導(dǎo)體時(shí)，一電壓將會(huì)被施加在該液晶材料的該區(qū)上，從而造成光學(xué)性質(zhì)的變化。


圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的一般視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的一部分的放大圖；圖4至圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的替代性結(jié)構(gòu)；圖7A，圖7B及圖8描繪了制造根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的一種方法的步驟；圖9A，圖9B及圖10描繪了制造根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的另一方法的步驟；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的另一結(jié)構(gòu)；圖12A及圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的替代性導(dǎo)電部分結(jié)構(gòu)；圖13A及圖13B示出了根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的另一替代性導(dǎo)電部分結(jié)構(gòu)；圖14A及圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的混合式絕緣/導(dǎo)電本體的又一替代性導(dǎo)電部分結(jié)構(gòu)；圖15示出了一電子頁(yè)及相關(guān)的電極筆；圖16為圖15的電子頁(yè)的分解圖；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的使用電子頁(yè)的電子筆記本；及圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的電子頁(yè)的多重結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，一混合式導(dǎo)電-絕緣本體10包括集成在其中的導(dǎo)體元件20。本體10一般包括第一表面12及第二表面14。導(dǎo)體元件20一般包括有至少第一末端22及第二末端24。第一末端22暴露(或易于暴露)于本體10的第一表面12，而第二末端24暴露(或易于暴露)于本體10的第二表面14。圖2示出了包括多個(gè)元件20的本體10。
參照?qǐng)D3，混合式導(dǎo)電-絕緣本體10的特征在于各種尺寸，包括本體的寬度及長(zhǎng)度wB及l(fā)B；本體的厚度tB；導(dǎo)電元件的厚度及寬度tCE及wCE；及導(dǎo)電性元件的高度hCE。在例如其中導(dǎo)電元件的末端與本體表面齊平的某些實(shí)施例中，hCE≈tB。一般而言，本體的寬度及長(zhǎng)度wB及l(fā)B定義了具有面積尺寸S的本體10的主要表面。S與tB的比率一般至少為2∶1、優(yōu)選為至少5∶1、更為優(yōu)選地為至少10∶1。在某些實(shí)施例中，S與tB的比率一般可為至少1000∶1、至少10000∶1、或甚至至少100000∶1。
本體10的尺寸可被優(yōu)選為使得本體為自支撐，即不再需要諸如厚5000埃的氧化銦錫等常規(guī)透明電極中所具有的支撐材料或襯底。本體可具有大于約0.1毫米、0.5毫米、1毫米、1厘米、5厘米、或甚至10厘米或更大厚度的厚度tB。
雖然圖1中顯示的是具有大致平行的第一表面12及第二表面14的普通棱柱形，圖4至圖6則分別示出了分別具有第一表面12’、12”及12’”和第二表面14’、14”及14’”的本體10’、10”及10’”的另一種剖視圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7A及圖7B，其示出了用以制造具有多個(gè)穿過(guò)其中的導(dǎo)體的接觸層的示范性步驟。如圖7A所示，多個(gè)導(dǎo)體條紋層層疊在一起?？赏ㄟ^(guò)印制、淀積、層壓或任何適當(dāng)方法而在任何適當(dāng)?shù)囊r底上剝離出該導(dǎo)體。所述襯底可設(shè)置有凹口以維持更適合于在具有導(dǎo)體的表面上(其中導(dǎo)體形成或?qū)盈B在凹口中)或不具有導(dǎo)體的表面上(其中來(lái)自底下層的導(dǎo)體駐留在凹口中)層疊的平滑表面。此外，所述襯底可以被設(shè)置為處于部分融化或柔軟狀態(tài)，由此便于層疊和最小化間隙。
所述導(dǎo)體可以是任何適當(dāng)?shù)慕饘倩驅(qū)щ娋酆衔锊牧?。一種在顯示器產(chǎn)業(yè)中廣泛用來(lái)提供透明電極的優(yōu)選材料是氧化銦錫。然而，可采用諸如錫、氧化錫、銅、金、銀、鉑、鈀、導(dǎo)電聚合物或其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料等其它導(dǎo)體。
所述襯底可以是適于支撐導(dǎo)電條紋的任何適當(dāng)?shù)姆菍?dǎo)電材料。例如，可以使用聚乙烯醇(PVA)、纖維素(例如硝化纖維素、醋酸纖維素等)、聚乙烯、聚酰胺(例如尼龍)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、其它聚乙烯材料等來(lái)作為襯底。襯底可依據(jù)混合式導(dǎo)電/絕緣本體10所需的用途而為光學(xué)透明或半透明。
然后如圖7B所示沿線(xiàn)8-8將導(dǎo)體條紋層的層疊體切割為薄層，該薄層通常被示出為垂直于原始層疊平面。圖8示出了一經(jīng)切割后的層，并詳述延伸經(jīng)過(guò)接觸層厚度的導(dǎo)體部分，其中所述接觸層具有穿過(guò)其中的多個(gè)導(dǎo)體。所述層可被切割成一所需的厚度，但如圖從此處的描述明顯可知的，可從導(dǎo)體條紋層的層疊體切割成很薄的薄層。例如，該切割層在厚度上可被形成為約數(shù)微米的量級(jí)。此外，因?yàn)閷?dǎo)電元件被結(jié)構(gòu)式支撐在本體內(nèi)，可以形成更厚的切片，依據(jù)期望的應(yīng)用，其厚度的量級(jí)可以為幾毫米到數(shù)毫米、幾厘米到數(shù)厘米、或甚至更大。
需要注意的是，可通過(guò)改變條紋導(dǎo)體的層、偏移條紋式導(dǎo)體的層、或其它適當(dāng)手段來(lái)調(diào)整多個(gè)導(dǎo)體的周期及其形成的圖案。
參照?qǐng)D9A，圖9B及圖10，其示出了導(dǎo)體元件的另一圖案，其中多個(gè)導(dǎo)電元件在本體的表面上延伸。這是通過(guò)交替層疊絕緣及導(dǎo)電材料層(圖9A，9B)、并沿著線(xiàn)10-10切割以提供有導(dǎo)電元件穿過(guò)其中的本體。
現(xiàn)在參照?qǐng)D11，雖然圖7至圖10的步驟示出了通常垂直于所述層疊體發(fā)生的切割，但該切割可處于一個(gè)角度，由此產(chǎn)生以一角度α延伸通過(guò)本體10的導(dǎo)電元件20。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12A，用以形成層疊體的層可具有在其上形成的導(dǎo)電圖案。例如，圖12A示出了形成叉形的導(dǎo)電條紋的重復(fù)圖案。相鄰的叉形末端是對(duì)準(zhǔn)的，且優(yōu)選連續(xù)地形成。當(dāng)切割線(xiàn)位于相鄰叉形末端時(shí)，導(dǎo)電元件穿過(guò)本體而形成，該導(dǎo)電元件具有位于所述本體的第一表面上帶有一單導(dǎo)體的第一末端以及位于所述本體的第二表面上帶有一對(duì)導(dǎo)體的第二末端。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13A，用于形成層疊體的層可具有形成于其上的替代性導(dǎo)電圖案。例如，圖13A示出了導(dǎo)電圓形的重復(fù)圖案。當(dāng)切割線(xiàn)位于圓形的中心直徑時(shí)，會(huì)穿過(guò)本體而形成一個(gè)大致為半圓形的導(dǎo)電性元件，所述導(dǎo)電性元件具有位于所述本體的第一表面上帶有一個(gè)導(dǎo)體(導(dǎo)體是半圓形的頂點(diǎn))的第一末端和位于本體的第二表面上帶有一個(gè)導(dǎo)體(導(dǎo)體是半圓形的直徑邊緣)的第二末端。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14A，用于形成層疊體的層是可具有另一形成于其上的替代性導(dǎo)電圖案。例如，圖14A示出了一導(dǎo)電同心圓形的重復(fù)圖案。當(dāng)切割線(xiàn)位于同心圓形的中心直徑時(shí)，會(huì)穿過(guò)本體而形成一個(gè)大致為同心半圓形的導(dǎo)電元件，所述導(dǎo)電元件具有位于本體的第一表面帶有一個(gè)導(dǎo)體(導(dǎo)體是同心半圓形的頂點(diǎn))的第一末端和位于本體的第二表面帶有一對(duì)導(dǎo)體(導(dǎo)體是同心半圓形的直徑邊緣)的第二末端。
上述混合式導(dǎo)電/絕緣本體也被稱(chēng)為自支撐電極，它具有各種不同的應(yīng)用。特別地，若需要一透明電極或大致透明的電極，可使用此處的自支撐電極及其制造方法。例如，現(xiàn)在參照?qǐng)D15，其描述了一電子寫(xiě)入頁(yè)片100，以及一相關(guān)聯(lián)的筆110。頁(yè)片100具有一寫(xiě)入表面112，所述寫(xiě)入表面112包含多個(gè)導(dǎo)體114，所述多個(gè)導(dǎo)體114被排列成與電極筆110的梢部116有選擇性地電子接觸，如這里所述。
現(xiàn)在再參照?qǐng)D16，其以示出了多層的等尺寸分解圖來(lái)示出電子薄片100。所述層包括一讓多個(gè)導(dǎo)體114穿過(guò)的接觸層120；一基于液晶的層124；及一電極層128。
如前所述，接觸層120包括穿過(guò)該層而完整地形成的多個(gè)導(dǎo)體114。設(shè)備的頂表面112可包含層120的相應(yīng)頂層，或者可選地包括基本上不對(duì)電極筆110的操作產(chǎn)生干擾的另一表面層。
在操作期間，當(dāng)電極筆的梢部116接觸多個(gè)導(dǎo)體114中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)，該/那些導(dǎo)體形成主動(dòng)電極，并且與液晶層124中的液晶及電極層128一起形成一液晶晶胞。由于從電極筆110、電極層128或兩者共同所施加的電壓，相應(yīng)的液晶材料的光學(xué)狀態(tài)會(huì)改變，從而提供一“被寫(xiě)入”標(biāo)記。因此，使用者可經(jīng)由電極筆110的筆劃來(lái)寫(xiě)筆記、畫(huà)圖或激活軟件功能。
液晶層124可以包含能夠藉由所施加電壓而更改狀態(tài)的任何適當(dāng)?shù)囊壕Р牧稀？梢允褂弥T如特定的向列的、近晶的(例如鐵電體的)、碟狀介或膽甾型介液晶材料。這些材料可被單獨(dú)使用或以諸如聚合物散布式液晶、聚合物穩(wěn)定化膽甾型介結(jié)構(gòu)等混合物或其它適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)使用。對(duì)于較低的操作電流，優(yōu)選雙穩(wěn)態(tài)材料，但也可使用其它材料?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)目呻姎饧せ畹牟牧?，包括但不限于pCLC(Rochester University)、電泳性材料(由此一粘性介質(zhì)中的大量微小球體被旋轉(zhuǎn)以創(chuàng)建及破壞圖像)、反轉(zhuǎn)乳劑電泳材料、電致變色性材料、靜電性材料、或其它材料。此外，可以使用諸如LED、OLED、MEM、或其它種類(lèi)的可激活設(shè)備來(lái)代替可切換材料或與之組合。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，也可使用其它材料或系統(tǒng)。
電極層128可包含在液晶顯示器技術(shù)中所知的任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料。氧化銦錫及其變種是常見(jiàn)且可用的材料，還有任何適當(dāng)?shù)奶娲?。所述電極層128也可被任意地像素化。
用以激活當(dāng)筆110接觸導(dǎo)體114時(shí)所形成的晶胞的電壓源，可以來(lái)自電極筆110、電極層128或此兩者。例如，電極筆110可以包含電池，或可由導(dǎo)線(xiàn)連接至一適當(dāng)?shù)碾娫础４送?，電極層120可以單獨(dú)或者與電極筆110一起通過(guò)一整體電池或適當(dāng)電源被供電。
所需要的電源方式取決于(至少部份地)層124中的液晶材料的選擇。在該材料形成正常模式的晶胞的情況下，在與被筆劃過(guò)的導(dǎo)體114有關(guān)的電極層128區(qū)域需要一施加電壓。這可通過(guò)用于接收所施加電壓的像素化導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。或者，在反轉(zhuǎn)模式晶胞中，所施加的電壓將會(huì)施加至一“空白”屏幕(表面112的外觀)，而電壓將被移除以實(shí)現(xiàn)液晶材料的狀態(tài)改變，從而觀看到在被筆劃過(guò)的導(dǎo)體114上的“標(biāo)記”。在這兩種模式的任一種模式中，還可經(jīng)由電極筆110來(lái)施加電壓以激活(去激活)電極層128的相對(duì)區(qū)域。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，采用了具有雙穩(wěn)態(tài)性質(zhì)的液晶材料，因此只需施加電壓來(lái)完成狀態(tài)改變。因此，電壓可經(jīng)由筆110、電極層128、或此兩者來(lái)施加。例如，從被供電的電極110施加的電壓可足以改變材料狀態(tài)?；蛘撸?dāng)從被供電的筆110檢測(cè)出電壓時(shí)，相應(yīng)的電壓可施加至像素化或非像素化的電極層128以增強(qiáng)狀態(tài)改變能力。
除了在激活和/或從電極筆110施加電力時(shí)能夠選擇性地形成液晶晶胞的層120，124及128外，也可以選擇性提供其它的功能層以增強(qiáng)可視性、可操作性、及/或功能性。這包括但不限于反射器、偏光器、吸收器(例如用于對(duì)比背景)、支撐襯底(例如塑料或玻璃)、存儲(chǔ)電路、傳感器、邏輯電路、功率調(diào)節(jié)電路、或包含至少一個(gè)前述功能層的組合。
電子書(shū)寫(xiě)板100可被作為電子設(shè)備使用，或者可被集成在另外的電子設(shè)備內(nèi)，例如個(gè)人數(shù)字助理、便攜式計(jì)算機(jī)、電話(huà)或手表?；蛘?，電子書(shū)寫(xiě)板100還可被集成在諸如傳統(tǒng)的活頁(yè)夾、公文包或甚至衣物等便攜式物件內(nèi)。電子書(shū)寫(xiě)板100可進(jìn)一步被集成在汽車(chē)或其它交通工具、墻壁及家具內(nèi)。
在一個(gè)應(yīng)用中，各含有一電子書(shū)寫(xiě)板100的多個(gè)頁(yè)片形成一本書(shū)，諸如可與傳統(tǒng)筆記本類(lèi)似的方式來(lái)使用的電子書(shū)，讓使用者可以傳統(tǒng)的方式查閱先前寫(xiě)過(guò)的筆記(亦即通過(guò)翻頁(yè))。
例如，現(xiàn)在參照?qǐng)D17，其描繪了電子筆記本200的一個(gè)實(shí)例。筆記本200不象諸如筆記型計(jì)算機(jī)或PDA等的傳統(tǒng)的數(shù)字“筆記本”。所有現(xiàn)有數(shù)字“筆記本”的一個(gè)缺陷在于它們不象傳統(tǒng)的紙質(zhì)筆記本，亦即具有多頁(yè)以供使用者翻頁(yè)來(lái)寫(xiě)入信息、圖形等，及/或從筆記本的頁(yè)面中(人通過(guò)工翻頁(yè))檢索信息。由于參照?qǐng)D15和圖16所描述的含有一頁(yè)電子紙100的各個(gè)頁(yè)片100可能相對(duì)較硬且基本可自支撐，多個(gè)頁(yè)片100可被“裝訂”而形成一筆記本200。
應(yīng)知道電子筆記本的頁(yè)片的兩面都可用來(lái)顯示和/或?qū)懭胄畔?。仍然參照?qǐng)D17，頁(yè)片1001(位于圖中顯示的左手側(cè))是一個(gè)在兩面上具有電子紙100的頁(yè)片的一部分的范例。
可通過(guò)筆記本200來(lái)實(shí)現(xiàn)各種不同的功能。例如，可作為獨(dú)立設(shè)備來(lái)使用筆記本200，其中集成有各種不同的電路，包括但不限于存儲(chǔ)電路、邏輯電路、功率調(diào)節(jié)設(shè)備及類(lèi)似物。筆記本200中也可支撐諸如存儲(chǔ)卡或磁盤(pán)等的外部存儲(chǔ)器。此外，筆記本200可被建構(gòu)成附接至PC或其它計(jì)算機(jī)以上載、下載和/或同步化信息。各頁(yè)片(或一頁(yè)片的面)可顯示相同內(nèi)容或不同內(nèi)容。例如，所有頁(yè)可單純?yōu)榭瞻住Ｆ渌鼘?shí)施例中，特定的頁(yè)片可具有指定的功能，諸如日歷、任務(wù)管理器、文件管理、程序控制、或其它功能。
例如，可藉由筆記本200的裝訂來(lái)實(shí)現(xiàn)頁(yè)片與電路(或筆記本200所用的電路及各頁(yè)片100內(nèi)的電路)之間的互連。
在筆記本200的其它實(shí)施例中，頁(yè)片100可如同傳統(tǒng)活頁(yè)夾那樣為可移除式?；ミB可通過(guò)各頁(yè)片100上的專(zhuān)用端口來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而已經(jīng)移除的頁(yè)片可用來(lái)上載/下載資料。
在另一應(yīng)用中，一個(gè)或多個(gè)手寫(xiě)板100，依照單個(gè)單元或上述書(shū)冊(cè)的形式，可被操作地耦合至集成的或外部存儲(chǔ)設(shè)備。使用者可藉由集成在設(shè)備控制器中的軟件來(lái)存儲(chǔ)筆記/素描。如同傳統(tǒng)的PDA所常用的情形，可通過(guò)設(shè)備上的適當(dāng)按鈕、一分離的觸摸墊、及或由筆110激活的表面112區(qū)域、或電子書(shū)寫(xiě)板100上所顯示的集成式屏幕軟件來(lái)激活軟件。軟件可被操作來(lái)控制筆110所劃擊而生成的對(duì)筆記/素描進(jìn)行的儲(chǔ)存、檢索及/或搜尋。
參照?qǐng)D18，電子寫(xiě)入頁(yè)片100可被使用在各種不同的寫(xiě)入、打印及顯示應(yīng)用中。例如，電子寫(xiě)入頁(yè)片100可構(gòu)成為一柔性頁(yè)片150的形式(其中頁(yè)片厚度應(yīng)小于、優(yōu)選顯著地小于材料的彎折比(bendingratio))。另外，因?yàn)轫?yè)片100可呈現(xiàn)類(lèi)似于傳統(tǒng)紙張的柔性，其可被傳真152或復(fù)制156。此外，依據(jù)此處的教導(dǎo)，打印機(jī)154、傳真機(jī)152及復(fù)印機(jī)156可被設(shè)計(jì)成通過(guò)施加電壓來(lái)進(jìn)行“打印”(例如，其中打印機(jī)154、傳真機(jī)152及復(fù)印機(jī)156的打印頭是依據(jù)上述的筆的原理來(lái)操作)。電子寫(xiě)入頁(yè)片100也可構(gòu)成為筆記本158、多功能頁(yè)片160(其可能具有一筆記頁(yè)片、文件尺寸(letter-sized)頁(yè)片、海報(bào)、或任何其它空間結(jié)構(gòu)的形式)、筆記本162、或個(gè)人通訊日歷164(或所提供材料及可“寫(xiě)入”數(shù)據(jù)的空白區(qū)域的任何其它組合)。此外，一電子寫(xiě)入頁(yè)片100可以大尺寸構(gòu)成，諸如黑板166或白板。
雖然本發(fā)明說(shuō)明書(shū)已經(jīng)顯示及描述優(yōu)選實(shí)施例，但是可以在不脫離本發(fā)明的精神與范圍下進(jìn)行各種修改及替代。因此，應(yīng)該理解的是，對(duì)本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行的描述是示范性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括穿過(guò)絕緣襯底而形成的電極導(dǎo)體。
2.一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括穿過(guò)絕緣襯底而形成的電極導(dǎo)體陣列，其中所述電極導(dǎo)體是彼此分離的。
3.一種光學(xué)透明的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括穿過(guò)襯底而形成的電極導(dǎo)體陣列。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包含具有第一表面及第二表面的本體，所述電極導(dǎo)體具有位于所述第一表面上的第一末端及位于所述第二表面上的第二末端。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，包括電極導(dǎo)體陣列。
7.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為2∶1。
8.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為5∶1。
9.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為10∶1。
10.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為100∶1。
11.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為1000∶1。
12.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為10000∶1。
13.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置，并且其暴露出所述電極導(dǎo)體陣列的主要表面尺寸S相對(duì)于厚度尺寸T的比率至少為100000∶1。
14.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為0.5毫米。
15.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為1毫米。
16.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為5毫米。
17.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為1厘米。
18.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為2厘米。
19.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為5厘米。
20.如權(quán)利要求2、3或6所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底具有自支撐配置以及其厚度至少為10厘米。
21.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)體條紋由金屬材料或?qū)щ娋酆衔锊牧闲纬伞?br> 22.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)體條紋由氧化銦錫形成。
23.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)體條紋由錫、氧化錫、銅、金、銀、鉑、鈀、上述至少一種的合金、及含有上述至少一種的混合物形成。
24.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底由絕緣材料形成。
25.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底由聚乙烯醇(PVA)、纖維素(例如硝化纖維素、醋酸纖維素等)、聚乙烯、聚酰胺(例如尼龍)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、其它聚乙烯材料或含有上述至少一種的組合形成。
26.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底由光學(xué)透明絕緣材料形成。
27.如權(quán)利要求1、2或3所述的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中所述本體由光學(xué)透明絕緣材料及光學(xué)透明導(dǎo)電材料形成。
28.一種用于制造具有多個(gè)導(dǎo)體穿過(guò)其中的接觸層的方法，所述方法包括層疊多個(gè)導(dǎo)體條紋襯底層；并且通常垂直于所述原始層疊平面來(lái)切割所述導(dǎo)體條紋層的層疊體，由此暴露出穿過(guò)襯底而形成的導(dǎo)體陣列。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，穿過(guò)襯底而形成的所述導(dǎo)體陣列是光學(xué)透明的。
30.一種用于制造具有多個(gè)導(dǎo)體穿過(guò)其中的接觸層的方法，所述方法包括形成襯底層；在所述襯底層的至少一部分上形成導(dǎo)體層；重復(fù)所述形成襯底層及形成導(dǎo)體層的步驟以形成N組襯底及導(dǎo)電層；切割所述N組襯底及導(dǎo)電層，由此暴露出穿過(guò)襯底而形成的導(dǎo)體陣列。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，穿過(guò)襯底而形成的所述導(dǎo)體是光學(xué)透明的。
32.一種電子寫(xiě)入頁(yè)片，包括接觸層，其包括襯底及穿過(guò)所述襯底而形成的電極導(dǎo)體陣列，所述接觸層具有第一表面及第二表面，所述電極導(dǎo)體具有位于所述第一表面上的第一末端及位于所述第二表面上的第二末端；耦合至所述電極導(dǎo)體的第一末端的光學(xué)層，以及耦合至所述光學(xué)層的電極。
33.一種用于電子寫(xiě)入的系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片及電路筆，所述電路筆包括電壓源。
34.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，還包括耦合至所述電極的電壓源，其中所述電極導(dǎo)體陣列中的電極導(dǎo)體的第二末端上的施加電壓引起所述液晶材料層的光學(xué)性質(zhì)的變化。
35.一種用于電子寫(xiě)入的系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求34所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片及電路筆，其中，所述電路筆與所述電極導(dǎo)體陣列中的電極導(dǎo)體的第二末端之間的接觸而造成的電阻變化引起所述液晶材料層的光學(xué)性質(zhì)的變化。
36.一種用于電子寫(xiě)入的系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求34所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片及電路筆，所述電路筆包括電壓源，其中在所述電極導(dǎo)體陣列中的電極導(dǎo)體的第二末端上的施加電壓引起所述液晶材料層的光學(xué)性質(zhì)的變化。
37.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述接觸層是自支撐的。
38.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述接觸層是柔性的。
39.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述接觸層是柔性的以及自支撐的。
40.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述接觸層的厚度大于約10微米。
41.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述光學(xué)層包含液晶材料。
42.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述光學(xué)層包含電泳性材料。
43.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其中，所述光學(xué)層包含電致變色性材料。
44.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其還包括可操作地連接至所述接觸層或所述電極的至少一個(gè)存儲(chǔ)電路。
45.如權(quán)利要求32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其還包括可操作地連接至所述接觸層或所述電極的至少一個(gè)邏輯電路。
46.如權(quán)利權(quán)利32所述的電子寫(xiě)入頁(yè)片，其還包括可操作地連接至所述接觸層或所述電極的至少一個(gè)功率調(diào)節(jié)電路。
47.一種電子筆記本系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求32所述的多個(gè)電子寫(xiě)入頁(yè)片。
48.如權(quán)利要求47所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，各頁(yè)片大致相同。
49.如權(quán)利要求47所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)頁(yè)片與至少另一個(gè)頁(yè)片不同。
50.如權(quán)利要求47所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)頁(yè)片包括預(yù)先設(shè)定的功能。
51.如權(quán)利要求50所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先設(shè)定的功能包括日歷。
52.如權(quán)利要求50所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先設(shè)定的功能包括任務(wù)管理器。
53.如權(quán)利要求50所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先設(shè)定的功能包括軟件控制系統(tǒng)。
54.如權(quán)利要求50所述的電子筆記本系統(tǒng)，其中，所述預(yù)先設(shè)定的功能包括文件管理器。
全文摘要
這里描述了包括透明電極結(jié)構(gòu)的電極結(jié)構(gòu)，特別是自支撐電極結(jié)構(gòu)。此外，提供了這里的新穎的電極結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，包括電子手寫(xiě)板、電子紙以及電子手寫(xiě)板與電子紙的制造方法。所述電極結(jié)構(gòu)可以是透明的及自支撐的，由此提供與傳統(tǒng)的透明電極相比而新穎的電極結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02B26/00GK1890700SQ200480035771
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者薩迪克·M·法里斯 申請(qǐng)人:瑞威歐公司