CN103424922A - 具有半透明的背层的电子显示器 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有半透明的背层的电子显示器。所述电子显示器包括导电层。活性层被设置在相邻的导电层之间。所述活性层包括：胆甾型液晶材料。至少一个透明的前基板被设置在显示屏的前部附近的一个导电层的邻近处。半透明的背层吸收通过活性层的光，反映灰色或某种颜色的光并透射光。电子电路施加电压到导电层，使得能够进行活性层的擦除或书写中的至少一个。

Description

具有半透明的背层的电子显示器

发明背景

本公开一般涉及电子显示器，例如，利用压敏显示器的写/绘图板。一般情况下，双稳态液晶显示器（BLCD），特别是胆甾型液晶显示（ChLCD），已被证明有很大的潜力来产生低成本的压敏显示器，其是高效的功率消耗品，并且可以用在多个独特的设备。

近日，

电子公司的Boogie

压敏胆甾型液晶书写板，已经出现在市场上，其中尖的手写笔或手指可以用来书写或描绘平板表面上的图像，如美国专利第6104448号中所述。该平板比以前的平板技术提供了相当大的改进，因为通过推按钮，施加电压脉冲到平板的电极上，图像可以被简单和瞬间擦除。在胆甾型液晶书写板中，液晶被夹在两个间隔特定的间隙的基板之间。上基板是柔性的，底部基板被涂有固定的不透明的吸收光的暗背景。在间隙内的是双稳态胆甾型液晶，其可以表现出两个织构，基本上透明的（焦锥）织构和反射颜色的（平面）织构。单元间隙的间距通常是通过圆柱形或球形的塑料或玻璃间隔器来设置的。通过将电压脉冲施加到电极，以电气地驱动胆甾型材料到焦锥状态来初始化平板。当人使用尖的手写笔或手指按压上基板时，液晶被局部位移。液晶中产生的流将其在手写笔位置的光学织构从基本上透明改变到明亮的反射色。反射色与下基板的暗背景形成鲜明对比。由手写笔或手指描绘的图像在没有施加电压时将无限期地保持在平板上直到擦除。擦除是通过将电压脉冲施加到基板的内表面上的透明的导电电极来实现的，该电压脉冲驱动胆甾型液晶从它的反射颜色状态恢复到其基本透明的状态。

上面描述的原理在美国专利号6104448中更详细地公开。聚合物分散体可用于控制压力灵敏度和图像的分辨率，如美国专利申请公开号2009/0033811中所描述的，该文献通过引用并入本文。在该专利申请公开中描述了其他操作模式和用于多颜色图像的平板及用于选择擦除的装置被公开在美国专利申请公开号2009/0096942，该文献通过引用并入本文，并且适用于本公开的显示器。与上文所描述的不同的一种操作方式是，其中通过使用电压脉冲来电气驱动平板显示器到反射颜色的织构来初始化平板。然后，通过使用尖的手写笔的压力将适当值的连续的电压施加在电极上，将胆甾型材料驱动到基本上透明的织构可以写入图像。具有反射颜色的背景的这种操作模式被称为模式A，而具有基本透明的背景的另一种模式被称为模式B。

在模式B操作的商业Boogie书写板具有用于固定的不透明的吸收光的背景的黑色。暗黑色的背景提供了用于书写在平板上的反射颜色图像的高对比度。如美国专利第5493430号中所披露的，也可以使用用于胆甾型液晶显示器的固定背景的其他不透明的颜色。背景的颜色与反射颜色相加混合以呈现出与胆甾型液晶不同的颜色。背景上可能有多种颜色，这些颜色可以被图案化。作为一个例子，与有平行线条的纸片类似，为了方便起见，图案可以是线条，以提供有线条的平板。

现有技术的一个问题是，平板上的背景颜色和任何背景图案是固定的。不能改变背景图案；即，在图案化的线条的例子中，在不将写入文本的情况下，不能去除线条。我们公开了一种不同的电子显示器和平板的设计，从而可以改变背景图像。

发明内容

本发明的一个实施例使用用于平板背景的半透明的油墨或滤色器。针对本专利的目的，术语半透明的意思是：对可见光的选定波长是透明的，其余波长完全或部分地被吸收。在这种情况下，半透明的油墨或滤色器用作半透明的光吸收层。图像被写入时，较小的吸收增强了胆甾型反射的对比度。此外，选择半透明的油墨和胆甾型反射的峰值的某些颜色组合，可以产生不仅用于写入图像而且用于背景的新的颜色。显示器的半透明度，使得能够使用模板或图案，该模板或图案待放置到显示器后面用于描绘或着色显示器的液晶。即，在图案上方的液晶显示器的着色看起来好像使用与图案接触的有色标记在图案中着色的一样。除了由液晶反射的颜色以外，通过半透明的背层反射、吸收和透射的颜色和图案的颜色将影响由显示器的观看者看到的颜色。油墨涂层或滤光器也可以用于减少背部基板和模板之间的不希望的反射。有色模板可用于改变背景图案、显示器的颜色和写入的图像的颜色。在另一个实施例中，平板的背景由能够暴露或隐藏图案的电子皮肤、波导、或其他装置取代。

本公开的第一方面的特征在于一种包括导电层的电子显示器。活性层设置在相邻的导电层之间，所述活性层包括胆甾型液晶材料。至少一个透明的前基板设置在所述显示器的前部附近的所述导电层中的一个的邻近处。半透明的背层吸收穿过所述活性层的光，反射灰色的光或某种颜色的光并透射光。电子电路将电压施加到所述活性层，使得能够进行所述活性层的擦除或书写中的至少一个。例如，电子电路可施加电压到导电电极，从而活性层被置于明亮状态、暗状态、灰度状态或通过施加书写电压Vw实现的状态，如下所述。

关于第一方面的具体特征，详细描述的任何特征可以以任何组合应用于第一方面。此外，电压可被施加为电压脉冲或连续的电压。透明的背部基板可被设置在邻近所述半透明的背层。所述导电层的一部分或整个区域可被图案化为被动矩阵。所述被动矩阵包括在所述活性层一侧形成基本平行的电极线的行的一个所述导电层和在所述活性层的另一侧形成基本平行的电极线的列的另一个所述导电层，其中，所述列基本上正交于所述行。

此外，电子显示器可以是装饰性的电子皮肤的形式。特征也在于包括电子皮肤的选自由下列项构成的组的物品：手机、笔记本计算机、计算机、计算机监视器、计算机鼠标、计算机键盘、电视、I-pod、MP3播放器、PDA、视频游戏控制器、立体声音响、广播、CD播放机、家电、玩具、耳机、时钟、手持式电子设备、钥匙环配件、鞋、钱包、背包、公文包、计算机箱、计算机盖、首饰、手表、瓶子、瓶盖、服装、服装装饰品、家具、家具装饰品、移动娱乐箱和它们的组合。

另外，背部图案可被设置在半透明的背层后面，其中，所述背部图案通过所述半透明的背层可见。所述背部图案是可移除的，并且选自由以下项构成的组：运动场、球场或竞技场的模板、儿童的游戏图案、用于儿童着色的图像、记事本线、绘图纸线或人们可以从中选择项目的菜单。所述背部图案可包括波导，所述波导包括设置在其边缘的光源，及在所述波导的表面上的使光以一种模式离开所述波导的发光部。所述背部图案可包括用于显示图像的发射型、背光型或反射型的显示装置。

本公开的第二方面的特征在于包括导电层的书写板。至少一个活性层设置在相邻的导电层之间的间隙中。所述活性层包括胆甾型液晶材料。柔性透明材料的外层形成书写表面。半透明的背层吸收穿过所述活性层的光，反射灰色的光或某种颜色的光并透射光。所述活性层适于使施加到所述书写表面的书写压力能够减小间隙的厚度来形成减小间隙的区域，在所述减小间隙的区域，所述液晶反射光以反射某种颜色的光，或所述减小间隙的区域基本上是透明的。所述液晶的织构在非减小间隙的区域不变。电子电路将擦除电压施加到用于所述活性层的所述导电层。所述擦除电压使所述活性层的所述液晶置于反射光的织构，以反射某种颜色的光，或使所述活性层的所述液晶置于基本上透明的焦锥织构。

关于第二方面的更具体的特征，第一方面的任何特征以及详细描述中的任何特征可以以任何组合应用。此外，电子电路可施加书写电压到所述导电层。在施加所述书写电压的同时所述书写压力被施加，将有效地将所述活性层的所述减小间隙的区域置于基本上透明的焦锥织构而同时不改变所述活性层的所述未减小间隙的区域的织构。

关于本公开的第三方面，多颜色书写板包括导电层。至少两个或三个活性层堆叠成一个在另一个之上，每一个所述活性层被设置在相邻的所述导电层之间的间隙中。所述活性层包括胆甾型液晶材料。柔性透明材料的外层形成书写表面。半透明的背层吸收穿过所述活性层的光，反射灰色的光或某种颜色的光并透射光。所述活性层适于使施加到所述书写表面的书写压力能够减小所述间隙的厚度来形成减小间隙的区域。电子电路将擦除和写入电压施加到用于每个所述活性层的所述导电层。所述擦除电压使所述活性层的所述液晶被置于反射光的织构，以反射某种颜色的光，或使所述活性层的所述液晶被置于基本上透明的焦锥织构。通过在施加所述书写压力到所述书写表面的同时，施加所述书写电压到非选择的活性层的导电层，使得所述非选择的活性层的所述减小间隙的区域处于基本上透明的焦锥织构；通过在施加所述书写压力到所述书写表面的同时，不施加所述书写电压到所述选择的活性层的导电层，使得所述选择的活性层的减小间隙的区域反射所述选择的活性层的颜色，所述书写电压使得能够以选自所述活性层的任何一个的颜色进行书写。

本发明的许多另外的特征、优点和更全面的理解将从下面的附图和详细描述中获得。但应当理解的是，上文的简要描述从广义上描述本发明，而下文的详细描述更窄地描述本发明，并提出具体的实施例，这些实施例不应该被解释为对在权利要求中所定义的广泛发明的必要限制。

附图的简要描述

图1：图示现有技术的市售的Boogie

柔性胆甾型液晶书写板的组件。

图2：图示具有形成用于模板的书写板的半透明介质的柔性显示器。

图3：具有半透明的背层的带数字显示器的书写板。

图4：具有带图像的形成波导的半透明的背层的书写板。

图5：具有半透明的背层的蓝色显示器的照片。

图6：图示具有半透明的背层的书写板单元;

图7：图示用于描述本发明的电压响应曲线（电压朝向图的右侧升高，反射率朝向图的顶部增大）；

图8：具有半透明的背层的双层叠多色书写板的示意图;

图9：在黄色模板上具有蓝色半透明的背层的书写板的反射光谱。

图10：在白色模板上具有蓝色半透明的背层的书写板的反射光谱。

详细描述

在现有技术的诸如Boogie

书写板的胆甾型显示器中，固定的黑色不透明的吸收光的介质用于提高显示器的对比度。关于显示背景，它通常是将下侧基板的背部涂成黑色来实现的。参照图1，该不透明涂层1被放置在底部的透明塑料基板2上，其在另一表面上用透明导电层3涂覆。显示器的其余部分包括液晶、聚合物和间隔物的固化分散体层4，和另一涂有透明的导电体5的透明的顶部基板6。底部和顶部基板延伸以创建底部凸缘7和顶部凸缘8。透明的导电层3和5分别在凸缘7和凸缘8上露出，用于连接到驱动电子设备，这样根据初始化或擦除图像或在模式A、模式B中操作显示器或选择擦除的需要，电压或电压脉冲可被施加到导电层3和5之间，如美国专利申请公开号2009/0033811和2009/0096942中所描述的，其全部内容通过引用的方式并入本文。现有技术的胆甾型书写板的缺点是不能改变书写或绘画表面的背景。例如，常常希望具有有横格线的书写板作为写作的辅助工具。作为另一个例子，在儿童教育中，通常需要具有用于儿童描绘或玩游戏的图画。

公开了一种电子显示器（例如，书写板），其提供了用于改变背景图像的装置，其在显示对比度或亮度方面具有令人惊讶地少的损失。书写板采用半透明的背层（例如，滤色器）作为显示背景。半透明层反射灰色或某种颜色的光，它也吸收特定波长的光;且光也透过半透明层。制成半透明层的方法之一是通过将印刷套印油墨涂在透明基板的背部上来代替现有技术的不透明的吸收油墨。油墨涂层的厚度决定透明度水平，对于任何给定的波长，透明度水平可以在0.1％至99％的任何点。或者，也可以使用市售的滤色器，如来自Rosco实验室公司的Roscolux^TM品牌的滤光器作为背部基板;这将实现与涂覆油墨相同的用途。通过在背层的附近采用模板、其他片材料、电子皮肤、波导和甚至数字显示器，半透明的背层使得能够更广泛地使用书写板。参看图2，书写板被构造为上侧透明基板6朝向观察者及下部基板9为滤色器。基板6和9分别被涂有透明的导电层5和3。由于其柔韧性，用于导电层的优选导体是导电性聚合物。夹在基板6和9之间的、且与导体相邻的是胆甾型液晶分散体4，例如在美国专利申请公开号2009/0033811中描述的，通过引用将其全部并入本文。分散体4使用聚合物网络控制液晶流以对书写用的手写笔有适当的敏感性。代替分散体，无聚合物的胆甾型液晶4可在电极之间的空间中高密度地使用间隔件，以控制流动性和灵敏度，如美国专利申请号13/281911中描述的，通过引用将其全部并入本文。滤色器9用作底部基板，这样可以观看在模板10或放置在显示器11后面的其它物体上的图像。通过将油墨如来自Norcote公司的80系列油墨涂在透明基板上，可以实现半透明的背层。图案化的层或模板10可以有横格线，以帮助在平板上书写文本，或其也可以是一幅图，如可被教练用来对他的球员解释战略和比赛的篮球场。该模板也可以是玩游戏或用于儿童的学习工具的图。驱动电路被连接到凸缘7和8上的导电层，其可以与美国专利申请公开号2009/0033811和2009/0096942中描述的相同，其全部内容通过引用的方式并入本文。平板可以被驱动在模式A或模式B中，如那些专利申请公开中所描述的。使用这样的涂层，与利用固定的不透光的黑背层的现有技术相比，在对比度上具有损失，然而，该损失可以使用可为可替换的颜色插件的模板10在很大程度上恢复，其将在后面进行描述。图2c中还示出了插入平板11下方的模板10的顶视图。模板10是可选的，因为没有它，显示器也可以使用，或除了模板10外，还有各种仅受限于用户的想象的其它组件，如照片或绘画。

图2的显示器11在没有模板时也可以使用，因为具有来自半透明涂层的较大的吸收以提高胆甾型反射对比度。为了不使用模板进一步提高显示对比度，可以简单地用提供不透明的背景的插件替换模板。令人惊讶的是，不透明的背景可以是任何颜色或图案，甚至白色。人们可以通过改变可移除的背景的不透明插件的图案或颜色，来改变显示器的颜色或外观。

半透明的油墨的颜色和滤光片可以与另一种颜色的模板结合使用来改变显示器的对比度和色彩。例如，如果蓝色涂层的显示器被放置在红色模板上，颜色减法的结果是蓝色背景。另一方面，当相同的显示器被放置在黄色模板上时，其结果是绿色背景。这是因为，显示背景的颜色是由被液晶分散体4背后的涂层、滤光器和模板吸收后的其余光的反射决定的。由于涂层通过使用吸收性滤光器或使用吸收性油墨涂覆产生，显示背景色为涂层9和模板10的颜色相减的结果。

笔迹的颜色是由液晶分散层4的布拉格反射波长和由背景的所得到的颜色反射的颜色相加混合决定的。例如，如果胆甾型显示器被调整为反射黄色且使用了蓝色的半透明的背景色，从颜色相加所得到的笔迹将是白色的。背景颜色和液晶层4的这种颜色混合是相加，因为液晶层4没有吸收反射的颜色。

为了增加显示器11的可用性，可以构建壳来方便模板10的放置。一个例子将涉及使用用于模板10的保持机构将显示器11附着到半透明或透明塑料的刚性片上。保持机构可以是可移除的胶粘物、机械紧固件、或只是允许模板位于显示器下面的塑料槽。将显示器11与模板分离的塑料片可以是包括0毫米的任何厚度，但是它离显示器11越远，模板图像的质量越差。

另外，在图2中描述的显示器11可以放置在反射型、背光型或发射型的背部显示器上，这样任何图像或图案可以放置在显示器后面。如图3所示，显示器11被放置在电子背部显示器14的顶部，当屏幕上没有图像时，其为黑暗状态。背部显示器可以是反射型、背光型或发射型显示器。反射型显示器上的图像是可见的，因为环境光与各显示像素相互作用，要么反射回来或者被吸收。因此，为了产生较暗的图像，所有像素进行切换，使得所有的入射光被吸收。背光的显示器产生图像，因为每个像素后面的光要么透射到观看者，要么不能透射。为了产生暗的图像，所有的像素阻挡来自背光源的光到达观看者。在这种情况下，没有图像，屏幕是黑暗的，书写板11没有图案，如图3b所示。当手写笔或手指的指甲用来在显示器上写图像时，其结果是被书写图像的颜色取决于分散层4中的胆甾型混合物的反射率和半透明涂层的颜色的相加。参看图3c，电子背部显示器14在显示图像，该图像通过所述书写板11示出。由于半透明涂层的位置，书写板比无涂层的显示器表现得更好，因为吸收层更接近胆甾型层，从而提高了书写结构的反射。通过书写板11示出的背部显示器14上的图像的颜色依赖于背部半透明颜色9及背部显示器14是发射型、反射型还是背光型。例如，如果背部显示器14是发射型或背光型，通过书写板11示出的背景颜色将是背部显示器14上的原始图像颜色在其通过书写板11上的半透明的油墨后相减的结果。发射或背光型背部显示器将需要被调暗，因此，它并没有压制写入书写板11上的图像的对比度。如果背部显示器14是反射型，通过书写板11的图像将是与将模板10放置在书写板下面相同的结果，如图2中所描述的。书写板也可以放在光导上，如来源于通过ledflashingboard.com以多颜色LED消息板型号＃OCGDB1210出售的闪烁型LED板^TM。光导可以具有在其顶部的被永久蚀刻的图案，以便允许光泄漏或具有被临时标记的图案以允许光泄漏。参看图4a和4b，当书写板11被放置在该光导15上时，通过书写板不显示任何图像，因为需要照明光导上的图案的灯16被关闭。在图4c中，灯16被打开，光导15上的图像被照亮，并通过书写板13显示。

注意，光导可以以这样的方式被图案化使得显示器的整个背景被照亮。使用不同颜色的灯，背景的颜色是可以轻弹开关而改变。

本说明书的以下部分，不包括实施例，已从系列号为12/152729、题为“Multiple Color Writing Tablet（多色书写板）”的美国专利申请摘录和修改，通过引用将其全部并入本文。主要的修改是'729专利申请的固定的光吸收层可以被半透明的背层替换，及可以在半透明层的后面采用可选的图案化层。此外，一个选择是在书写板中采用至少一个图案化的油墨层，如题为“Electronic Display with Patterned Layer（具有图案化层的电子显示器）”、代理人案卷号KENT-49417的同时提交的专利申请中披露的，其全部内容通过引用并入本文。

在平面背景上具有焦锥书写部分的单元：

本公开的另一个实施例是书写板，其中背景状态是平面织构且由手写笔的压力创建的线处于焦锥织构。在图6中示出双稳态胆甾型书写板，其包括透明的、柔性材料的基板250，其中优选塑料。基板的内表面涂有由诸如铟锡氧化物（ITO）或导电聚合物如PEDOT等制成的透明导电电极260。夹在相邻的电极之间的是双稳态胆甾型材料320。

在图1中，所有的电极和基板是透明的，除了最接近光吸收层1的电极和任何基板以外（例如，下部电极3与下部基板2），它可以是透明的或不透明的。在图6中，在显示器的底部具有半透明的涂层310。

在本实施例中，液晶最初是在平面织构，在本发明的单元中，不需要使用手写笔的压力产生液晶流来形成焦锥织构。液滴可被限制为分散体内的单独的液滴或液滴可以不受限制为连通的液滴。该分散体可以是由水性乳液或通过聚合诱导的相分离（PIPS）制备的类型，如本领域中已知的。该图像是通过单元的独特的电-光特性而不是通过流创建的，这将在后面描述。导电电极260与到提供合适的通常为脉冲形式的电压到导电电极260的电子写（和擦除）电路330的电互连270连接，以用于手写笔的压力来创建图像。

为了解释图6的写入电路330的功能，我们转向图7。图7是典型和假设的电压响应的图示，其示出单元的反射率与施加到单元的脉冲电压。在图7的电压响应中示出两条曲线：实线曲线350针对具有未压下的单元间隙290的单元，及虚线曲线360针对具有减小的单元间隙的间距300（在图6中示出压下和减小的单元间隙）。在图7中的实线350和虚线360曲线中，平面织构的最大光反射率由Rp370指示，焦锥织构的最小光反射率由Rfc380指示。如在图7中示出的，手写笔的压力的效果是将电压响应从实曲线350移到虚曲线360。

在本发明的单元上书写图像的步骤是通过施加由竖直线390指示的值为Vp的擦除电压，来最初将单元驱动到平面织构，擦除先前的所有图像。实现该擦除的电压的值或电压脉冲的幅度在双稳态胆甾型液晶显示器的领域中是众所周知的，例如，美国专利5453863和5691795。这将书写板擦除到反射平面织构，这样书写板的背景颜色是图6的胆甾型材料320的反射颜色与半透明的背层310的颜色的相加混合。

为了使用手写笔280书写图像，由写电路330施加电压Vw。Vw的值由图7中的竖直线400指示。在手写笔写的持续时间内施加电压，优选连续的AC电压或双极性脉冲序列。电压被施加到图案化的或无图案的电极，使得由书写板的用户看到的液晶的整个显示区域具有施加到其的电场。从图7中的曲线360看出，电压Vw400将驱动该单元的区域到焦锥织构，即，被施加压力的手写笔下的且单元间隙减小的单元区域。由虚曲线360所示，该区域的平面织构被驱动到焦锥织构。在单元间隙不被干扰的单元的其余部分，即使电场已经施加在这里，该材料仍然保持在平面织构，如实曲线350所示，留下平面背景用于焦锥书写。换句话说，单元间隙不受干扰的液晶材料保持在平面织构，如所示的，在线Vw与实线350相交的地方（未压下的单元间隙），同时电压Vw被施加到电极上，且未被转换到焦锥织构。写入电路330还可以提供擦除电压Vp来擦除整个平板。由图7可见，电压Vp390将驱动整个单元到平面织构，擦除焦锥书写。电压可以是AC电压脉冲或脉冲系列，优选双极性脉冲。

在本公开中对在“背景”上书写的引用是指在书写板上写黑色或彩色的线，其中大部分显示区域具有背景颜色或为黑色，且并不意味着背景在物理上必须在字迹后面或由光吸收背层的颜色形成。当在本公开中使用词语“图像”时，这意味着书写板上的任何黑色或彩色线和任何黑色或彩色背景，以及图2中的模板10的设计或图案，图3中的背部显示器14或图4中的波导15。当我们在本公开中说“选择单元”或“在单元上书写”时，这意味着选择字迹颜色以包括由该单元反射的颜色。将会理解，如上所述，显示背景和字迹的颜色将受到半透明的油墨310和图2的模板10、图3的背部显示器14或图4中的波导管15的颜色的影响。

II．双单元书写板：

我们现在转到特征在于多颜色平板的本发明的第二实施例，其中两个活性层堆叠成一个在另一个之上（图8）。活性层可以被堆叠成使得每个单元反射不同的平面反射色，且可以使用单一的手写笔将图像单独写在每个单元上，以在书写板上创建多色图像。单元的胆甾型材料，每个都有被选择以反射任何颜色的节距长度；优选由两个单元反射的颜色彼此不同。首先这些反射颜色可以混合以创建受到用户创新的各种颜色。书写板使单个的不受限制的手写笔能够由用户选择的不同颜色写下或画出图。至少有两种方法可以实现不同颜色的书写：第一模式A，其中在平面织构背景上呈现平面织构的颜色书写；和第二模式B，在焦锥背景上呈现平面织构颜色书写，优选由半透明的油墨层提供的颜色。这些模式中的每一个都工作在胆甾型液晶的不同的物理原理上，并将在下面分别叙述。

双单元书写板设备可使用层叠的单独的单元，或共享基板的一个单一单元制成。本文所用的词语“单元”意思是活性层、它的两侧上的电极、和位于电极侧面（即，在电极的任一侧）的任何基板。在图8中，包括不同颜色的活性层的完整单元420和430可以作为单独的单元堆叠，每个具有单独的基板250，电极260在基板250的内表面上，内部基板250与它们之间的折射率匹配材料500接合。同样地，层叠的单元可被做成共享活性层440和450之间的公共基板的单一的单元，在这种情况下，在每个内部基板250上具有内电极260的组件结构（折射率匹配材料500在这些基板之间）由标为510的单一的基板替换，两个电极260设置它的两侧上。

IIa.模式A的双单元书写板

在描述模式A时，我们参见图8，其为具有两个层叠的单元的书写板的图示。图8中的多颜色双层平板是由两个单元组成的，单元420堆叠在单元430上。单元420与图6中的单元340具有相同的结构，其包含具有连接到写入电路330的透明的导电电极260的透明基板250，但是半透明的油墨涂层310不存在。单元420被堆叠在顶部并光耦合到单元430，以与相邻基板的折射率相匹配。光学耦合的手段之一是在单元420和430之间使用光学折射率匹配的流体500的薄层。单元430也与图6中的单元340的构造相同，其具有透明的基板250和被电连接到写入电路330的透明的导电电极260，以及含有半透明的背景涂层310。

单元420和430分别填充有胆甾型液晶材料440和450。然而，每个单元中的胆甾型材料与另一单元的具有不同的反射颜色。例如，单元420的液晶可以是反射蓝光的胆甾型材料，而单元430的液晶是反射黄光的胆甾型材料。在某些应用中，可能需要材料440和450具有不同的螺旋扭曲的螺旋性，也就是说，一个单元反射右旋圆形偏振而另一个单元反射左旋圆形偏振。像图6的胆甾型材料320一样，图8中的胆甾型材料440和450是优选是聚合物分散体的形式。液滴可被限制为分散体中的单独的液滴，因为对于多色书写板的该实施例不要求液晶的流动。但是，材料440和450也可以是微滴的分散体，其中液滴为不受限制的连通液滴，因为流动不会影响其操作。该分散体可以是通过本领域中已知的水性乳液或聚合诱导的相分离制备的类型。

在模式A在双层叠平板上书写多色图像的程序是首先通过激活两个写入电路460和470以施加由竖直线390（图7）指示的电压值Vp来驱动单元420和430到平面织构来擦除所有之前的图像。做到这一点的电压脉冲的电压值或幅度在双稳态胆甾型液晶显示器的领域中是众所周知的，例如，美国专利5453863和5691795。这将多色书写板擦除到反射平面织构，这样书写板的背景颜色是胆甾型材料420和430的反射颜色与半透明背层310的任何颜色的颜色相加混合。

为了在模式A通过手写笔280在顶部单元420上书写胆甾型440的颜色的图像，在写入过程中必须通过底部单元430的写入电路470施加电压Vw。Vw的值由图7中的竖直线400指示。在手写笔写入的持续时间施加该电压，优选连续的AC电压或双极性脉冲序列。从图7的曲线360可以看出，仅在手写笔附近的压力被施加及单元间隙减小的区域，电压Vw400将驱动底部单元到焦锥织构。这将去除底部单元430中的在手写笔下的（即，在减小间隙的区域）液晶450的平面织构。在单元间隙不被干扰的底部单元430的剩余部分，该材料将保持在平面织构，如实曲线350所示。由于没有电压被施加到上部单元420的电极，上部单元的液晶440不从平面织构改变。这形成了由只含有顶部单元420的胆甾型440的颜色（添加有半透明的涂层310的任何颜色，简称为“背色”）的反射光的背景色上的书写部分（手写笔将压力施加到书写表面的区域）构成的图像，该背景色（由两个单元的未压下的区域（未写入）形成）是两个单元的平面织构的颜色（以及任何背色）与图2的模板10、图3的背部显示器14或图4的波导管15的颜色的相加混合。

为了在模式A通过手写笔280写入在底部单元430上的胆甾型450的颜色的图像，电压Vw由写入电路460施加到顶部单元420，同时书写压力被施加到书写表面。Vw的值由图7中的竖直线400指示。在手写笔书写的持续时间内施加电压，优选连续的AC电压或双极性脉冲序列。从图7的曲线360看出，电压Vw400将驱动顶部单元420的在手写笔附近的压力被施加（即，在书写板的被书写部分）且单元间隙减小的区域的胆甾型440到焦锥织构。在顶部单元的单元间隙不被干扰的其余部分，该材料将保持在平面织构，如实曲线350所示。因此，图像将由仅通过底部单元430的胆甾型450的平面织构反射的有色光（添加到背层的任何颜色）及图2的模板10的图案或设计、图3的背部显示器14或图4中的波导管15形成的书写部分构成。书写部分将在背景颜色（由两个单元的未压下的区域形成）上明显可见，该背景颜色是两个单元的平面织构的颜色（以及任何背景颜色）与图2的模板10的设计或图案、图3的背部显示器14或图4的波导管15的颜色的相加混合。

在模式A，通过提供电压Vp到单元420和430中的每一个，写入电路460和470可以用于擦除平板。由图7可见，电压Vp390将把每个单元完全驱动到平面织构。该电压可以是AC电压脉冲或脉冲系列，优选双极性脉冲。

IIb.模式B的双单元书写板

在描述模式B时，我们再次参考图8。书写板是相同的，与上述不同的是两个单元的初始状态是焦锥及胆甾型材料为聚合物分散体的形式，其将允许来自尖锐的工具，例如，尖的不受限制的手写笔的书写压力引起的局部流动来产生平面织构。不受限制的或互连的液滴允许在手写笔280的压力下在减小单元间隙的区域480和490中发生液晶流动。在未压下的区域290中流动不会发生且液晶织构不改变。

施加到电极上的合适电压将驱动两个单元的胆甾型材料到初始的焦锥状态（参照图7）。当从上面看时，平板表现出半透明的背景涂层310及图2中的模板10、图3中的背部显示器14或图4中的波导管15的颜色，因为焦锥织构在该单元配置中基本上是透明的。在局部减小单元间隙的间距480、490，来自尖的手写笔280的压力诱导胆甾型材料的流动，其将手写笔280的尖端附近的胆甾型织构从透明的焦锥型改变到反射颜色的平面织构。手写笔用于类似用铅笔在纸上绘图的方式绘制图像。随后写入的图像可以通过施加足够值的电压脉冲到电极上以驱动所有的材料到焦锥状态被完全擦除（参照关于施加到各液晶层的合适的电压的图7和'448专利）。

在模式B在双层叠平板上书写多色图像的程序是首先通过激活两个写入电路460和470以施加由图7的竖直线410指示的电压值Vf来驱动单元420和430到焦锥织构来擦除所有之前的图像。做到这一点的电压脉冲的电压值或幅度在双稳态胆甾型液晶显示器的领域中是众所周知的，例如，美国专利5453863和5691795。为了使用手写笔280只写入反射顶部单元420的胆甾型440的颜色的图像，在写入过程中，由写入电路470施加电压Vw到底部单元430的电极。Vw的值由图7中的竖直线400指示。在手写笔写入的持续时间施加该电压，优选连续的AC电压或双极性脉冲序列。该电压的目的是在手写笔的作用下保持底部单元430的焦锥织构，（即，防止在底部单元的书写部分或按下的单元间隙区域形成平面织构）。当此电压被施加时，手写笔的压力不在单元430诱导平面织构，但在写入过程中保持其焦锥织构。然而，手写笔确实在其附近（即，在所述书写部分）在上部单元420的胆甾型440中诱导平面织构，其被认为是由于在减小间隙的区域中的胆甾型液晶的横向流动导致焦锥织构被转换为平面织构。这种情况会发生，而没有任何电压被施加到上部单元。因此，通过适当地施加电压以允许图像仅被写入到一个单元上，在层叠的多色单元上的焦锥背景结合图案化层上的图像是可能的。图像由未写入和未压下背景（背层的半透明的背色）上的在从顶部单元420的胆甾型440的平面织构反射的光的颜色（添加到半透明背层310的任何颜色）的书写部分与图2中的模板10、图3中的背部显示器14或图4中的波导管15配合构成。

同样地，为了仅通过手写笔280在底部单元430上形成图像，在写入过程中必须由写入电路460施加电压Vw到顶部单元420的电极。像以前一样，这两个单元最初都在焦锥织构。Vw的值由图7中的竖直线400指示。该电压在手写笔写入的持续时间内施加，优选连续的AC电压或双极性脉冲序列。该电压的目的是在手写笔的作用下保持顶部单元420的焦锥织构。当此电压被施加时，手写笔的压力不会在顶部单元420诱发平面织构，而是保持其由擦除过程得到的焦锥织构。然而，由于诱导的胆甾型液晶的横向流动（没有施加电压到底部单元），手写笔确实在底部单元430诱导平面织构，导致在底部单元的减小单元间隙的区域（即，在书写部分）焦锥织构被转换为平面织构。这产生了由在从未写入和未压下的背景（背层的半透明的背色）上的底部单元430的胆甾型450的平面织构反射的光的颜色（添加到半透明背层310的任何颜色）的书写部分且与图2中的模板10、图3中的背部显示器14或图4中的波导管15配合构成的图像。因此，焦锥背景上的平面图像可以选择性地单独写在层叠的每个单元上来产生多种颜色的图像。

IIc.多模式双单元书写板：

本发明的书写板也可以被设计成使其中一个单元按照模式A工作而另一单元按模式B操作。即，一个单元具有初始的平面织构，而另一单元具有初始的焦锥织构。以仅一个单元的颜色（添加到任何背色）结合图2中的模板10、图3中的背部显示器14或图4中的波导管15进行的书写通过施加书写电压Vw到另一单元同时书写压力被施加来进行选择。背景将具有平面单元的未被压下的区域的颜色（添加到任意背色）结合图2中的模板10、图3中的背部显示器14或图4中的波导15。例如，当期望被选择的第一单元在初始的焦锥织构时，在平面织构的另一第二单元在写入过程中被施加书写电压Vw。Vw被施加时，在该单元间隙减小的书写部分的第二层的平面织构被擦除。写入过程在单元间隙减小的第一层的书写部分形成平面织构。由此产生的图像将是在由第二层的未压下的区域的平面织构（添加任何半透明的背景颜色）形成的背景上的仅第一层的平面织构（添加到任何半透明的背景颜色）的书写部分。书写部分和背景与图2的模板10、图3的背部显示器14或图4的波导管15配合。

在多模式的两层书写板上形成图像的另一种方法是，通过施加书写电压到两个单元，其结果是，选择背景。在写入时，平面织构被阻止在焦锥层的书写部分形成且在平面层的书写部分，平面织构被擦除成焦锥织构。这形成了由平面层反射的颜色（添加到任何背景颜色）的背景上的黑色或任何背色的书写部分构成的图像。书写部分和背景与图2中的模板10、图3的背部显示器14或图4中的波导管15配合。

在多模式的两层书写板上形成图像的另一种方法是通过不施加书写电压到任何层。写入过程将在焦锥层的书写部分形成平面织构，并且将不会影响其他平面层的书写部分中存在的平面织构。这将导致在从平面层反射的光的颜色（添加到任何半透明的背色）的背景上在其书写部分从两个层反射的颜色（及任何半透明的背色）相加的图像。书写部分和背景与图2中的模板10、图3的背部显示器14或图4中的波导管15配合。

从前面的描述中应该是明显的是，单元可以被设计成相同的或通过改变液晶分散体而被设计成不同的。在初始平面单元，不需要液晶流动将书写电压被施加的层的平面织构改变到焦锥织构。因此，该单元的液晶可以在受限的液滴中或在不封装或限制液晶而使其能够流动的聚合物基质中的液晶的分散体中。然而，在初始焦锥单元的液晶必须在分散体中，使其在被施加来自尖的手写笔的压力时能够流动。这允许由使用液晶分散体的不同组合的单元形成书写板。例如，使用PIPS工艺，书写板可以被制成使这两个单元只具有在聚合物基质中的液晶材料的受限的液滴并仅在模式A操作。在两个单元中由不受限的液滴形成的书写板，或在焦锥单元具有不受限的液滴而在平面单元具有受限或不受限的液晶的书写板可以在模式A、模式B操作或作为多模式书写板操作。

应该理解在阅读本公开后，本公开的书写板可以具有两个以上的液晶层，如在12/152729专利申请中公开的三层叠的显示器，它可以具有任何顺序的分别反射红、绿、蓝色的液晶层。

本说明书现在将参考以下实施例，这些实施例不应该被用来限制由权利要求书所描述的广泛的发明。

实施例1：

从Brookstone零售商店购买的Boogie Board^TM书写板被拆卸，以便来自背部基板的不透明涂层可去除。使用甲醇擦拭去除油墨。清洗完毕后，显示器被涂有Norcote品牌蓝色套印油墨。一旦油墨干燥，显示器和电子元件被组装在透明的丙烯酸材料的薄片上。该过程的结果将显示器从具有黑色背景上的黄色字迹的书写器改变到具有半透明的蓝色背景上的黄色字迹的书写器。结果的照片示于图5中。

实施例2：

在图9中，实心黄色模板的反射光谱如实线所示。当具有蓝色的半透明的背涂层的在B模式下操作的书写板被放置在模板上时，没有写入的区域（焦锥或暗状态）具有由虚线所示的反射光谱。该所产生的光谱是归因于黄色模板光谱减去蓝色半透明的涂层的颜色，所述蓝色半透明的涂层切断超过500nm的反射光的大部分，并被模板吸收波长小于450nm的一部分光。写入区域将显示由虚线示出的反射光谱，其包括黄色模板和蓝色涂层的颜色相减的结果结合由于反射485-640nm之间的光的液晶层而添加的颜色。

实施例3：

在图10中，由实线示出实心白色模板的反射光谱。当具有蓝色半透明的背涂层的、在B模式下操作的书写板被放置在模板上时，没有写入的区域（焦锥）具有虚线所示的反射光谱。该所产生的光谱是白色光谱减去蓝色半透明涂层的颜色，该蓝色半透明涂层切断550nm以上的反射光的大部分，并让475nm左右的光的大约30％通过。写入区域将显示由虚线示出的反射光谱，它包括蓝色涂层的颜色相减的结果结合由于液晶层反射在485-640nm之间的光导致的颜色相加。

借鉴前述公开，本发明的许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是明显的。因此，将理解的是，在所附权利要求的范围内，本发明可以以已具体示出和描述的以外的其他方式实施。

Claims (21)

1.一种电子显示器，包括：

导电层;

设置在相邻的所述导电层之间的活性层，所述活性层包括胆甾型液晶材料;

至少一个透明的前基板，所述至少一个透明的前基板设置在所述导电层中的在所述显示器的前部附近的一个导电层的邻近处;

半透明的背层，所述半透明的背层吸收穿过所述活性层的光，反射灰色的光或某种颜色的光并透射光;及

电子电路，所述电子电路用于将电压施加到所述活性层，使得能够进行所述活性层的擦除或书写中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的电子显示器，其中所述电压被施加为电压脉冲或连续的电压。

3.根据权利要求1所述的电子显示器，包括被设置为邻近所述半透明的背层的透明的背部基板。

4.根据权利要求1所述的电子显示器，其中所述导电层的一部分或整个区域被图案化为被动矩阵。

5.根据权利要求4所述的电子显示器，其中所述被动矩阵包括在所述活性层一侧形成基本平行的电极线的行的一个所述导电层和在所述活性层的另一侧形成基本平行的电极线的列的另一个所述导电层，其中，所述列基本上正交于所述行。

6.根据权利要求1所述的电子显示器，包括设置在所述半透明的背层后面的背部图案，其中，所述背部图案通过所述半透明的背层可见。

7.根据权利要求6所述的电子显示器，其中所述背部图案是可移除的，并且选自由以下项构成的组：运动场、球场或竞技场的模板、用于儿童游戏的图案、用于儿童着色的图像、记事本线、绘图纸线或人们可以从中选择项目的菜单。

8.根据权利要求6所述的电子显示器，其中所述背部图案包括波导，所述波导包括设置在其边缘的光源，及在所述波导的表面上的使光能够以一种模式离开所述波导的发光部。

9.根据权利要求6所述的电子显示器，其中所述背部图案包括用于显示图像的发射型、背光型或反射型的显示装置。

10.根据权利要求1所述的电子显示器，其为装饰性的电子皮肤的形式。

11.一种包括根据权利要求10所述的电子皮肤的物品，其选自由下列项构成的组：手机、笔记本计算机、计算机、计算机监视器、计算机鼠标、计算机键盘、电视、I-pod、MP3播放器、PDA、视频游戏控制器、立体声音响、广播、CD播放机、家电、玩具、耳机、时钟、手持式电子设备、钥匙环配件、鞋、钱包、背包、公文包、计算机箱、计算机盖、首饰、手表、瓶子、瓶盖、服装、服装装饰品、家具、家具装饰品、移动娱乐箱和它们的组合。

12.一种书写板，包括：

导电层;

设置在相邻的所述导电层之间的间隙中的至少一个活性层，所述活性层包括双稳态胆甾型液晶材料;

形成书写表面的柔性透明材料的外层;

半透明的背层，所述半透明的背层吸收穿过所述活性层的光，反射灰色的光或某种颜色的光并透射光;

其中，所述活性层适于使书写压力施加到所述书写表面以减小所述间隙的厚度来形成减小间隙的区域，在所述减小间隙的区域中，所述液晶是反射光的以反射某种颜色的光，或者，在所述减小间隙的区域中，所述液晶基本上是透明的，所述液晶的织构在非减小间隙的区域不变;及

电子电路，所述电子电路用于将擦除电压施加到用于所述活性层的所述导电层;

其中，所述擦除电压使所述活性层的所述液晶能够被置于反射光的织构，以反射某种颜色的光，或使所述活性层的所述液晶能够被置于基本上透明的焦锥织构。

13.根据权利要求12所述的书写板，其中，所述电子电路施加书写电压到所述导电层，在施加所述书写电压的同时所述书写压力被施加，将有效地将所述活性层的所述减小间隙的区域置于基本上透明的焦锥织构而同时不改变所述活性层的未减小间隙的区域的所述织构。

14.根据权利要求12所述的书写板，其中，所述擦除电压被施加为电压脉冲或连续的电压。

15.根据权利要求13所述的书写板，其中，所述书写电压被施加为电压脉冲或连续的电压。

16.根据权利要求12所述的书写板，包括设置在所述半透明的背层邻近处的背部透明基板。

17.根据权利要求12所述的书写板，包括设置在所述半透明的背层后面的背部图案，其中，所述背部图案通过所述半透明的背层可见。

18.根据权利要求17所述的书写板，其中所述背部图案是可移除的，并且选自由以下项构成的组：运动场、球场或竞技场的模板、用于儿童游戏的图案、用于儿童着色的图像、记事本线、绘图纸线或人们可以从中选择项目的菜单。

19.根据权利要求17所述的书写板，其中所述背部图案包括波导，所述波导包括设置在其边缘的光源，及在所述波导的表面上的使光能够以一种模式离开所述波导的发光部。

20.根据权利要求17所述的书写板，其中所述背部图案包括用于显示图像的发射、背光或反射型的显示装置。

21.一种多颜色书写板，包括：

导电层;

至少两个或三个活性层，所述至少两个或三个活性层堆叠成一个在另一个之上，每一个所述活性层被设置在相邻的所述导电层之间的间隙中，所述活性层包括双稳态胆甾型液晶材料;

形成了书写表面的柔性透明材料的外层;

半透明的背层，所述半透明的背层吸收穿过所述活性层的光，反射灰色的光或某种颜色的光并透射光;

其中，所述活性层适于使施加到所述书写表面的书写压力能够减小所述间隙的厚度来形成减小间隙的区域;

电子电路，所述电子电路用于将擦除电压以及写入电压施加到用于每个所述活性层的所述导电层;

其中，所述擦除电压使所述活性层的所述液晶能够被置于反射光的织构，以反射某种颜色的光，或使所述活性层的所述液晶能够被置于基本上透明的焦锥织构;及

其中，通过在施加所述书写压力到所述书写表面的同时施加所述书写电压到用于非选择的所述活性层的所述导电层，使得所述非选择的所述活性层的所述减小间隙的区域能够处于所述基本上透明的焦锥织构，并通过在施加所述书写压力到所述书写表面的同时不施加所述书写电压到用于所述选择的活性层的所述导电层，使得所述选择的活性层的所述减小间隙的区域能够反射所述选择的活性层的所述颜色，由此，所述书写电压使得能够以选自所述活性层的任何一个的颜色进行书写。

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