電子紙的印刷設備和印刷方法

2023-06-01 08:37:51

專利名稱：電子紙的印刷設備和印刷方法
技術領域：
本發明涉及電子紙的印刷設備，尤其是對無極電子紙進行印刷的電子紙印刷設備和印刷方法。
背景技術：
隨著科技的發展，電子紙作為兼具可通過電信號方便地進行數據改寫特徵的電子顯示介質，作為可替代傳統液晶顯示的新的顯示介質，它越來越受到人們的關注。電子紙作為一種具有雙穩態特性的顯示材料，它具有易觀看、低功耗、超薄、可捲曲等特性，成為低功耗電子貨架標籤(ESL)、廣告牌的理想顯示媒介。但是目前這些電子紙顯示模組都是由透明電極、驅動電路和電子紙組成。由於透明電極和驅動電路成本昂貴，就使得電子紙顯示裝置價格高昂，不利於電子紙的推廣和使用。現有電子紙顯示裝置的改寫是通過專用改寫裝置，將需要寫入的信息通過有線接口傳輸到顯示裝置上。或是通過無線裝置將信息傳輸到帶有無線接收功能的顯示裝置。另外現有電子紙顯示裝置的顯示電路想要更新顯示信息就必須具備電源，然而電源的體積、重量和壽命都給電子紙顯示裝置帶來不便。無電極、無電源又可以重複利用的電子紙顯示裝置是解決上述缺陷的好方法。在公開號為CN100495186C，公告日為2009年4月3日，名稱為《電子印刷設備和電子紙印刷方法》的中國專利中，發明了一種電子紙的印刷設備和使用該設備印刷電子紙的方法。在公開的內容中每個電極需要單獨引線，製作複雜，不利於設備簡化。過多的引線會導致印刷質量問題。

發明內容
本發明的目的，就是克服現有技術的不足，提供一種通過行列矩陣引線控制電極片極化的方式來實現電極紙印刷的電子紙印刷設備，以及使用該設備進行電子紙印刷的方法，行列矩陣引線大大降低了電極引線的數目，令電子紙的印刷設備體積簡化，可靠性更聞。為了達到上述目的，採用如下技術方案網格陣列電極，包括多個電極單元形成的陣列結構，該陣列結構中位於同一列的電極單元通過一根列引線連接獲得該列引線的列電位，位於同一行的電極單元通過一根行引線連接獲得該行引線的行電位；公共電極，為單一平面電極，尺寸與網格陣列電極相同，網格陣列電極與公共電極之間形成用於放置電子紙的空間；網格陣列電極驅動電路，設有與行引線連接的行驅動模塊、與列弓I線連接的列驅動模塊和與網格陣列電路連接的驅動接口 ；控制單元，設定公共電極電位值，與網格陣列電極驅動電路通訊連接；人機界面，與控制單元通訊連接；信息接收模塊，與控制單元通訊連接；機械裝置，用於調整網格陣列電極和公共電極之間的空間距離，分別與網格陣列電極、公共電極機械連接。進一步地，所述電極單元包括極片、具有開關功能特性的開關控制器件和電容。
進一步地，，所述開關控制器件為MOS管，行引線控制MOS管導通與斷開，令極片與列弓I線連通獲得列弓I線的列電位或令極片與列引線斷開。進一步地，所述控制單元具有對信息接收模塊接收的包括字符、文字、圖像等信息進行點陣圖像轉換的轉換單元。進一步地，所述每個電極單元的大小相等，相鄰電極單元的間距相等。進一步地，所述控制單元包含中央處理器、存儲電路、電源管理器和總線接口，所述轉換單元為中央處理器。一種使用所述電子紙印刷設備進行電子印刷的方法，其步驟包括(I)啟動上述電子紙印刷設備；(2)在網格陣列電極和公共電極之間放置電子紙；(3)開啟機械裝置，令網格陣列電極和公共電極相對移動，緊密壓合電子紙；(4)在信息接收模塊輸入需要印刷的信息，中央處理器判斷輸入的信息是否為點陣圖像格式；是，進行下一步；否，中央處理器會對信息進行圖像格式轉換並發至人機界面預覽，確認後再進行下一步；(5)確認圖像格式信息後，由控制單元以掃描方式控制網格陣列電極驅動電路，在相應的行引線和列引線施加電位值，行引線的行電位控制與極片連接的開關控制器件的導通與斷開，從而令極片獲得相應列引線的列電位； (6)在網格陣列電極的極片電位以及公共電極的電位共同作用下，實現信息在電子紙的輸入。與現有技術相比，本發明的有益效果在於本發明通過行列矩陣引線控制電極片極化的方式來實現電極紙印刷的電子紙印刷設備，行列矩陣引線大大降低了電極引線的數目，令電子紙的印刷設備體積簡化，可靠性更高。控制單元有效地處理了信息接收模塊非點陣圖像的問題，把非點陣圖像格式的信息轉換為點陣圖像信息，可印刷的信息不再局限於文字，一些簡單的圖像也能印刷處理。


圖I是本發明所述電子紙印刷設備的工作原理示意圖；圖2是網格陣列電極及其驅動的工作原理示意圖；圖3是極片工作的具體原理示意圖；圖4是控制單元的機構及工作原理示意圖。圖不I—網格陣列電極；11—電極單兀；111—極片；12—列引線；13—行引線；2—公共電極；3—電子紙；4一網格陣列電極驅動電路；41 一行驅動模塊；42—列驅動模塊；43—驅動接口 ；5—控制單元；51—中央處理器；52—存儲器；53-電位管理器；54_總線接口 ；6_信息接收模塊；7一人機界面；8—機械裝置。
具體實施例方式如圖I所示，本實施例包括八大重要組成部分，分別為網格陣列電極1，公共電極2，電子紙3，網格陣列電極驅動電路4，控制單元5，信息接收模塊6，人機界面7和機械裝置
8。網格陣列電極I與公共電極2之間形成用於放置電子紙的空間。機械裝置8控制與其機械連接的網格陣列電極I和公共電極2相向或反向運動，完成網格陣列電極I和公共電極2與電子紙的緊密壓合或分離動作。通過人機界面7的操作，信息接收模塊6接收需要印刷的信息交給控制單元處理，然後控制網格陣列電極驅動電路4完成信息的掃描並通過網格陣列電極I與公共電極2的共同作用把信息印刷在電子紙上如圖2所示，網格陣列電極I實際由多個電極單元11以陣列形式構成，多個電極單元11組成的平面陣列結構中，各個電極單元11之間的間距是相同的，電極單元11的大小也相同。每行電極單元11設有一根行引線13，同一行的電極單元11通過一根行引線13連接獲得該行引線的行電位；每列電極單元11設有一根列引線12，同一列的電極單元11通過一根列引線12連接獲得該列引線的列電位。行引線13和列引線12之間沒有交點，SP兩者不連接。一個電極單元11與一根行引線13和一根列引線12連接。如圖3所示，每個電極單元11內包括一個具有開關功能特性的開關控制器件，一個電容，一個極片111。具有開關功能特性的開關控制器件優選為MOS管。MOS管的柵極與行引線13連接，源極或漏極與列引線12連接，剩下一個極與極片111連接；也可以是柵極與列引線12連接，源極或漏極與行引線13連接，剩下一個極與極片111連接。同一行行引線處處具有相同的行電位，行驅動模塊給行引線一個行電位令與該行引線連接的MOS管導通，該行電極單元的極片111獲得與其連接的列引線的列電位。在極片111和MOS管之間設有一個電容。該電容一端數字接地，另一端連接在極片上。所述電容可以有效的防止，周邊電極、行列線等電位的改變使得極片111上電位不穩的現象。網格陣列電極驅動電路4設有行驅動模塊41，列驅動模塊42，以及驅動接口 43。網格陣列電極驅動電路4通過驅動接口 43與控制單元5通訊連接。行驅動模塊與列驅動模塊分別和網格陣列電極I的所有行引線13，所有列引線12連接。所有的行引線和列引線均由行驅動模塊41和列驅動模塊42提供電位。網格陣列電極的製作可以通過雷射刻畫在背板基材(帶有氧化銦錫導電層的玻璃或其它柔性導電基材等)上完成。將驅動模塊連接到網格陣列電極電路上，進行封裝處理，並製作柔性PCB接口作為網格陣列電極驅動電路的柔性PCB接口。公共電極2為單一平面電極，採用帶有導電層的基材，其大小與網格陣列電極完全相同並帶有引出接口。公共電極2上只有一個電極，且工作時始終保持同一個電位,該恆定電位布滿整個基材與無電極電子紙3接觸的表面。這樣做就避免了公共電極設計成與網格陣列電極相同的多個電極時帶來的位置匹配問題。本實施例所用的電子紙3為無電極電子紙。其結構包括第一不導電層、電子紙中的雙穩態顯示材料層和第二不導電層。這三層通過層壓和粘貼的方式結合在一起。雙穩態顯示材料層印刷有雙穩態顯示介質的微單元(微膠囊或微杯狀等)，這些顆粒在施加外部電場時，內部的結構會發生改變，使得光學狀態也發生相應的改變，當電場消失後，光學狀態還得以保持。因此，將信息寫入電子紙3通過行引線13和列引線12電位掃描配合來改變極片111與公共電極2間的電場大小和方向，使電子紙上微單元的光學特性發生改變，達到寫入信息的目的。控制單元5包括中央處理器51、存儲器52、電源管理器53和總線接口 54。人機界面7通過總線接口 54與中央處理器51連接，信息接收模塊6通過存儲器52與中央處理器51連接。使用人機界面中，可以通過人機界面預覽需要更改信息的樣式和排版等。信息接收模塊6獲得的信息存儲在存儲器52中。由中央處理器判斷信息是否為點陣圖像格式。如果是，根據數據信息通過行列掃描的形式完成網格陣列電極上每一電極單元的掃描來控制網格陣列電極的極片111電位，獲得所需電場。另外在網格陣列電極驅動電路中還包含時序控制電路。時序控制電路採用本領域的常規技術，可通過控制列信號和行信號的輸出，控制列引線和行引線的電位。行引線和列引線的組合，可以有效保證逐個電極單元掃描的準確性，也通過控制電極上電場施加的時間來獲得不同的灰度的效果。如果不是點陣圖像格式，而是文字信息或是需要壓縮的圖形信息，那麼中央處理器51會進行相應的處理轉換並返回至人機界面7供預覽，經過確認後再完成上述的掃描步驟。 本實施例的機械裝置8用於調整網格陣列電極I和公共電極2之間的距離。機械裝置8分別與網格陣列電極I、公共電極2機械連接。調整機械裝置8可以令網格陣列電極I和公共電極2與放置於它們之間的電子紙緊密壓合或者分離。本實施例的電子印刷的方法，其步驟包括(I)啟動電子紙的印刷設備，包括開啟控制單元、人機界面、機械裝置；( 2 )在網格陣列電極和公共電極之間放置電子紙；(3)開啟機械裝置，在機械裝置的作用下，網格陣列電極和公共電極相對移動，最後緊密壓合電子紙；(4)在信息接收模塊輸入需要印刷的信息，這些信息包括字符、文字、圖像等信息，中央處理器判斷輸入的信息是否為點陣圖像格式；是，進行下一步；否，中央處理器會對信息進行圖像格式轉換並發至人機界面預覽，確認後再進行下一步；(5)確認圖像格式信息後，由控制單元以掃描方式控制網格陣列電極驅動電路，在相應的行引線和列引線施加所需的電位值，行引線的行電位控制與極片連接的開關控制器件的導通與斷開，從而令極片獲得相應列引線的列電位；(6)在網格陣列電極的極片電位以及公共電極的電位共同作用下，實現信息在電子紙的輸入。
權利要求
1.一種電子紙的印刷設備，其特徵在於，包括 網格陣列電極，包括多個電極單元形成的陣列結構，該陣列結構中位於同一列的電極單元通過一根列引線連接獲得該列引線的列電位，位於陣列結構同一行的電極單元通過一根行引線連接獲得該行引線的行電位； 公共電極，為單一平面電極，尺寸與網格陣列電極相同，網格陣列電極與公共電極之間形成用於放置電子紙的空間； 網格陣列電極驅動電路，設有與行引線連接的行驅動模塊、與列引線連接的列驅動模塊和與網格陣列電路連接的驅動接口； 控制單元，設定公共電極電位值，與網格陣列電極驅動電路通訊連接； 人機界面，與控制單元通訊連接； 信息接收模塊，與控制單元通訊連接； 機械裝置，用於調整網格陣列電極和公共電極之間的空間距離，分別與網格陣列電極、公共電極機械連接。
2.根據權利要求I所述的電子紙的印刷設備，其特徵在於所述電極單元包括極片、具有開關功能特性的開關控制器件和電容。
3.根據權利要求2所述的電子紙的印刷設備，其特徵在於；所述開關控制器件為MOS管，行引線控制MOS管導通與斷開，令極片與列引線連通獲得列引線的列電位或令極片與列引線斷開。
4.根據權利要求I所述的電子紙的印刷設備，其特徵在於所述控制單元具有對信息接收模塊接收的包括字符、文字、圖像等信息進行點陣圖像轉換的轉換單元。
5.根據權利要求I所述的電子紙的印刷設備，其特徵在於所述每個電極單元的大小相等，相鄰電極單元的間距相等。
6.根據權利要求I所述的電子紙的印刷設備，其特徵在於所述控制單元包含中央處理器、存儲電路、電源管理器和總線接口，所述轉換單元為中央處理器。
7.一種使用權利要求I至6所述電子紙印刷設備進行電子印刷的方法 (1)啟動上述電子紙印刷設備； (2)在網格陣列電極和公共電極之間放置電子紙； (3)開啟機械裝置，令網格陣列電極和公共電極相對移動，緊密壓合電子紙； (4)在信息接收模塊輸入需要印刷的信息，中央處理器判斷輸入的信息是否為點陣圖像格式；是，進行下一步；否，中央處理器會對信息進行點陣圖像格式轉換並發至人機界面預覽，確認後再進行下一步； (5)確認圖像格式信息後，由控制單元以掃描方式控制網格陣列電極驅動電路，在相應的行引線和列引線施加電位值，行引線的行電位控制與極片連接的開關控制器件的導通與斷開，從而令極片獲得相應列引線的列電位； (6)在網格陣列電極的極片電位以及公共電極的電位共同作用下，實現信息在電子紙的輸入。
全文摘要
本發明涉及一種電子紙的印刷設備以及採用該印刷設備印刷電子紙的方法，包括由多個電極單元形成的網格陣列電極，尺寸與網格陣列電極相同的公共電極，網格陣列電極與公共電極之間形成用於放置電子紙的空間，網格陣列電極驅動電路，控制單元，人機界面，信息接收模塊，機械裝置。其中，位於網格陣列同一列的電極單元通過一根列引線連接獲得該列引線的列電位，位於網格陣列同一行的電極單元通過一根行引線連接獲得該行引線的行電位。通過這種結構大大減少了引線的數量，減少了設備的佔用空間以及降低了因為引線過多而導致的印刷質量問題。
文檔編號G09F9/30GK102637413SQ20121014062
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者王韜 申請人:王韜