TWI460695B

TWI460695B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI460695B
Application number: TW099129472A
Authority: TW
Inventors: Chien Min Sung
Original assignee: Chien Min Sung
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2014-11-11
Also published as: TW201211955A

Description

電子裝置

本發明係關於一種電子裝置，尤指一種具帶有電荷及二維片狀結構所組成之奈米顆粒，用來作為顯示顏料的電子書或可撓性平面顯示器等電子裝置。

由於傳統之實體書本或雜誌佔有一定體積且具重量，往往造成影響攜帶的便利性，且印製書本或雜誌亦需使用大量紙張與顏料，亦會造成環境的衝擊與傷害，進而也導致了資訊交流不易等缺失。

為了因應此潮流，並配合網路普及的時代來臨，電子書的便攜性即可解決傳統書本的缺點。因此，當使用端欲閱讀相關電子書內容時，只需藉由實體記憶裝置或網路的存取傳輸即可獲得想閱讀之資訊及內容，此外，電子書並可作為資訊發佈之媒介，以此方式增加資訊流通性實為方便之途徑。

然而，傳統黑白電子書或可撓示顯示器等電子裝置中，所使用的顏料，多為填充立體狀之顆粒，由於該些充填立體狀之顆粒的表面電荷及質量比較低，因此在電子書或可撓示顯示器等電子裝置的顯示速度較慢，也會造成畫面殘留及耗電量較高等缺點，反而限制其應用性。

因此，本發明提出一種具帶有電荷及二維片狀結構所組成之奈米顆粒，用來作為顯示顏料的電子書或可撓性平面顯示器等電子裝置，以解決上述問題。

本發明之主要目的係在提供一種電子裝置，俾能使如電子書或可撓性平面顯示器等電子裝置之影像顯示速率快且清晰，並增加其易讀性及廣泛應用。

為達前述目的，本發明提供一種電子裝置，包括：一基板；一下部電極，其形成於基板上；一上部電極；一透明板，其形成於上部電極上；以及油滴，其填充於該下部電極及該上部電極間；其中，於油滴內充填有複數個奈米顆粒懸浮於其中，且該些奈米顆粒為二維片狀結構所組成。

根據本發明之電子裝置，其中上部電極可為一透明電極，以使光線可自由射入油滴內，並可使光線因油滴內懸浮顆粒之反射後，由該上部電極及透明板射出讓使用者獲得反射出之光線。較佳透明電極之使用可為氧化銦錫等。

承上，根據本發明之電子裝置，其中奈米顆粒可為粒徑約為0.1μm-100μm之黑石墨及白石墨。更具體而言，黑石墨可為石墨烯(graphene)，至於白石墨可為六方氮化硼(hBN)。再者，為使黑石墨與白石墨在油滴內反應快速，可將黑石墨及白石墨係分別摻雜一原子，摻雜之原子數量沒有限制，只要可使黑石墨及白石墨可達所欲帶電之電荷量即可，較佳為佔該黑石墨及該白石墨總原子數之1/1000以下。

在本發明較佳實施方式中，可將黑石墨摻雜硼原子使其帶正電，並將白石墨係摻雜有碳原子使其帶負電。由此可知，當上部電極通入正電而下部電極通入負電時，會將帶負電懸浮於油滴內的白石墨吸附於上部電極端，而帶正電懸浮於油滴內的黑石墨吸附於下部電極端，故當光線射入油滴內後，可使光線因油滴內的白石墨吸附於上部電極端產生反射後，再由上部電極及透明板射出讓使用者獲得反射出之白色光線。反之，若當上部電極通入負電而下部電極通入正電時，會將帶正電懸浮於油滴內的黑石墨吸附於上部電極端，而帶負電懸浮於油滴內的白石墨吸附於下部電極端，故當光線射入油滴內後，可使光線因油滴內的黑石墨吸附於上部電極端產生反射後，再由上部電極及透明板射出讓使用者獲得呈現黑色之區域。

根據本發明之電子裝置，除可依前述黑色或白色方式顯示，更可依需要，可於奈米顆粒如白石墨中混入氧化物於其中形成集結體(aggregate)，藉以改變其顯示之顏色；其中，可選擇如紅色之氧化鐵(如赤鐵礦)、含鉻氧化物(如紅寶石)；綠色之氧化鈷、含鈹氧化物(如綠柱石)；藍色之含銅氧化物(如綠松石)；或黃色之氧化鎢、鈹鋁氧化物(如金綠寶石)等。

此外，根據本發明之電子裝置，可應用於各種具顯示功能之電子裝置中，較佳之電子裝置可為電子書或可撓式平面顯示器等。

以下，將詳述本發明之較佳實施態樣。

實施例1

首先，請參閱圖1，提供一電子裝置100，其包括有一基板101；一通入正電之下部電極102a，其形成於基板101上；一通入負電之上部電極103a；一透明板104，其形成於上部電極103a上；以及油滴105，其填充於該下部電極102a及該上部電極103a間；其中，於油滴105內充填有複數個奈米顆粒107、108懸浮於液體106中，且該些奈米顆粒107、108為二維片狀結構所組成。

在本較佳實施例中，上部電極103a可為一透明電極，以使光線可自由從圖式上方射入油滴105內，並可使光線因油滴105內懸浮顆粒107、108之反射後，由該上部電極103a及透明板104射出讓使用者獲得反射出之光線。透明電極之選擇沒有限制，一般可為氧化銦錫等。

此外，本實施例中奈米顆粒107、108可為粒徑約為0.1μm-100μm之黑石墨107(即石墨烯)及白石墨108(即六方氮化硼)。請進一歩參閱圖4(a)及圖4(b)所示之平面構造，其為緊密堆疊且具有蜂巢般結晶晶格之苯環結構的白石墨及黑石墨。由於黑石墨及白石墨為以sp² 鍵結排列而成之材料，且可視為具有單一原子厚度之片狀構造。也鑒於此，黑石墨及白石墨可為最佳之二維片狀結構的奈米顆粒。

再者，根據本實施例，為使黑石墨107與白石墨108在油滴105內反應快速，可將黑石墨107及白石墨108係分別摻雜一原子，摻雜之原子數量沒有限制，只要可使黑石墨及白石墨可達所欲帶電之電荷量即可，一般約為佔該黑石墨及該白石墨總原子數之1/1000以下即可。此外，為使黑石墨107及白石墨108於油滴105中達到較佳之油潤效果，可將摻雜原子後之黑石墨及白石墨於氫氣下以約800℃熱處理30分鐘，或可選擇在氟氣下以約600℃熱處理30分鐘，藉具有奈米尺寸二維片狀結構之黑石墨及白石墨易於習知改質之特性，可在其之端點原子形成-CH₃ 或-CF₃ 基，以使其油潤效果獲得改善。至於油滴105及其內填充之液體106之使用種類沒有限制，可為一般電子裝置如電子書所使用之微膠囊。

由以上說明可知，本實施例之黑石墨107與白石墨108帶有分別帶有正電荷與負電荷，且因黑石墨107與白石墨108本質上為二維片狀結構的奈米顆粒，故可使其電荷與質量比率達到最大，且對靜電的反應速率快，藉以在如電子書或可撓式平面顯示器等電子裝置中達成換色的迅速，並使影像清晰不模糊。

詳言之，把在習知或傳統電子書中假設使用球體結構之石墨顆粒作為油滴內之填充顆粒，以及在本實施例中使用二維片狀結構的石墨烯作一比較可知，球體結構之石墨顆粒僅有表面帶電荷，而石墨烯正反兩面均可帶電，因此其所帶電荷量為球體表面積的兩倍。因此計算球體結構之石墨顆粒及二維片狀結構的石墨烯之電荷/質量比(e/m)可由下式1表示：

其中，石墨密度為D、Δl 為單層石墨烯之厚度(0.3 nm)、R為石墨實心球體半徑(10 nm)、以及e為電荷。

經由式1計算出來的e/m比值可知，石墨烯約為石墨顆粒的60倍。故可如前述中本實例可讓所使用之二維片狀結構奈米顆粒的電荷與質量比率達到最大，且對靜電的反應速率快，藉以在如電子書或可撓式平面顯示器等電子裝置中達成換色的迅速、省電，並由於其奈米尺度之粒徑提高其解析度並使影像清晰不模糊。

依此原理，在本實施例中，由於黑石墨107摻雜硼原子使其帶正電，並將白石墨108係摻雜有碳原子使其帶負電。因此，如圖1所示，當上部電極103a通入負電而下部電極102a通入正電時，會將帶正電懸浮於油滴105內的黑石墨107吸附於上部電極103a端，而帶負電懸浮於油滴105內的白石墨108吸附於下部電極102a端，故當光線射入油滴105內後，可使光線因油滴105內的黑石墨107吸附於上部電極103a端產生反射後，再由上部電極103a及透明板104射出讓使用者獲得反射出之黑色光線。

此外，除可依前述黑色(黑石墨)或白色(白石墨)方式顯示，更可依需要，可於奈米顆粒如白石墨中混入氧化物於其中形成集結體(aggregate)，藉以改變其顯示之顏色；其中，可選擇如紅色之氧化鐵(如赤鐵礦)、含鉻氧化物(如紅寶石)；綠色之氧化鈷、含鈹氧化物(如綠柱石)；藍色之含銅氧化物(如綠松石)；或黃色之氧化鎢、鈹鋁氧化物(如金綠寶石)等。

實施例2

如圖2所示，本實施例與實施例1相同，差異處僅在於將上部電極103b通入正電，而下部電極102b通入負電。

因此，當上部電極103b通入正電而下部電極102b通入負電時，會將帶負電懸浮於油滴105內的白石墨108吸附於上部電極103b端，而帶正電懸浮於油滴105內的黑石墨107吸附於下部電極102b端，故當光線射入油滴105內後，可使光線因油滴105內的白石墨108吸附於上部電極端產生反射後，再由上部電極103b及透明板104射出讓使用者獲得反射出之白色光線。

實施例3

如圖3所示，本實施例與實施例1相同，差異處僅在於將上部電極103a及103b分別通入負電及正電，而下部電極102a及102b分別通入正電與負電。而於油滴105內之黑石墨107及白石墨108則會以如圖3中之方式顯示，藉此可顯示出界於黑白之間之顏色。

因此，本發明所提供如電子書或可撓性平面顯示器等電子裝置，可使影像顯示速率快且清晰，並增加其易讀性及廣泛應用。藉由本發明所使用之二維片狀結構奈米顆粒，其電荷與質量比率明顯大於傳統習知所使用立體結構球體，且本發明之二維片狀結構奈米顆粒對靜電的反應速率快，故能在如電子書或可撓式平面顯示器等電子裝置中達成換色的迅速，並使影像清晰不模糊。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

100．．．電子裝置

101．．．基板

102a、102b．．．下部電極

103a、103b．．．上部電極

104‧‧‧透明板

105‧‧‧油滴

106‧‧‧液體

107、108‧‧‧奈米顆粒

圖1為本發明一較佳實施方式之示意圖。

圖2為本發明另一較佳實施方式之示意圖。

圖3為本發明又一較佳實施方式之示意圖。

圖4(a)及4(b)為本發明一較佳實施例中白石墨及黑石墨之平面構造示意圖。

100．．．電子裝置

101．．．基板

102a．．．下部電極

103a．．．上部電極

104．．．透明板

105．．．油滴

106．．．液體

107．．．奈米顆粒

Claims

一種電子裝置，包括：一基板；一下部電極，其係形成於該基板上；一上部電極；一透明板，其係形成於該上部電極上；以及油滴，其係填充於該下部電極及該上部電極間；其中，於該油滴內充填有複數個奈米顆粒懸浮於其中，且該些奈米顆粒係為二維片狀結構所組成，以及該奈米顆粒係為黑石墨及白石墨。
如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中，該上部電極係為一透明電極。
如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中，該透明電極係為氧化銦錫。
如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中，該黑石墨及白石墨粒徑為0.1μm-100μm。
如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中，該黑石墨為石墨烯(graphene)，且該白石墨為六方氮化硼(hBN)。
如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中，該黑石墨及該白石墨係分別摻雜一原子，摻雜之該原子數量係佔該黑石墨及該白石墨總原子數之1/1000以下。
如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中，該黑石墨係摻雜有硼原子。
如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中，該白石墨係摻雜有碳原子。
如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中，該奈米顆粒更包括有一氧化物於其中，該氧化物係為氧化鐵、含鉻氧化物、氧化鈷、含鈹氧化物、含銅氧化物、氧化鎢、或鈹鋁氧化物。
如申請專利範圍第9項所述之電子裝置，其中，該該氧化物係為赤鐵礦(hematite)、紅寶石(ruby)、綠柱石(beryl)、綠松石(turquoise)、或金綠寶石(Chrysoberyl)。
如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中，該電子裝置係為電子書或可撓式平面顯示器。