CN107580688A - 增强亮度的电子手写板装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，包括基板和设置在基板上的导电层。在导电层之间存在间隙d。聚合物分散的胆甾型液晶材料被设置在间隙中。聚合物分散的胆甾型液晶材料表现出响应于施加到基板之一的压力而发生的书写反射率R，该压力改变胆甾型液晶材料的反射率。该装置遵循关系Rd1<Rd2且d1>d2，其中Rd2是间隙为d2的电子手写板装置的书写反射率，而Rd1是间隙为d1的另一个电子手写板装置的书写反射率。此外，胆甾型液晶电子手写板装置包括在单元间隙d中的胆甾型液晶材料层，其中d<3μm。还包括的是具有其他特征的增强亮度的电子手写板和构建增强亮度的胆甾型液晶电子手写板的方法。

Description

增强亮度的电子手写板装置
背景
本公开总体上涉及胆甾型电子手写板(eWriter)，例如，利用在现有技术中称之为压敏书写板。一般来说，双稳态液晶显示器，特别是胆甾型液晶显示器(ChLCD)(也称为手性向列型液晶)已经被证明具有很大的潜力来创建低成本的压敏电子手写板，其功耗低并且可用于许多独特的装置。
最近，肯特显示器公司的BOOGIE压敏胆甾型液晶电子手写板已经出现在市场上，其中可以使用尖笔或手指在平板电脑表面上写入或追踪图像，如美国专利第6,104,448号所描述的，该美国专利其全部内容通过引用并入本文。如本公开中所使用的，术语“电子手写板”涵盖包括基板和设置在基板之间的电光材料的任何装置，该电光材料由于施加到一个基板上的书写压力而表现出反射率的变化，该装置能够在施加电压时被擦除。电子手写板的这种定义不包括只能通过数字电寻址液晶才能在其上进行书写的装置，如在采用利用TFT阵列有源驱动的显示器的笔记本电脑的情况。胆甾型液晶电子手写板比以前的技术提供了显著的改进，因为可以通过按下将电压脉冲施加到电子手写板中的导电电极的按钮来简单且即刻地擦除图像。在胆甾型液晶电子手写板中，分散在聚合物网络中的液晶通常被夹在间隔特定的间隙的两个基板之间。单元间隙与间隙在本公开中可互换使用，并且是电极之间的距离。胆甾型液晶电子手写板聚合物网络可以通过几种聚合物分散的液晶类型产生；包括聚合诱导相分离(PIPS)、温度诱导相分离(TIPS)或溶剂诱导相分离(SIPS)，参见Drzaic，PS(1995)Liquid Crystal Dispersions。新加坡；World Scientific，其通过引用并入本文，并且是电子手写板领域的技术人员所熟知的。PIPS是使用光引发聚合，且最终导致液晶分子和聚合物结构发生相分离。TIPS是使用温度来引发化学反应，从而导致与聚合物结构分离的液晶相。SIPS是使用溶剂蒸发来使液晶与聚合物结构发生相分离。
胆甾型液晶电子手写板的两个基板是柔性的，并且底部基板被涂覆有不透明的吸收光的深色背景。上基板和上电极是光学透明的。在间隙内的是双稳态胆甾型液晶，其可以呈现出两种纹理，基本上透明(焦锥)纹理和颜色反射(平面)纹理。单元间隙的间距通常由圆柱形或球形形状的塑料或玻璃间隔物设置。通过向电极施加电压脉冲以将胆甾型材料电驱动到基本上透明的纹理来初始化胆甾型液晶电子手写板。当用尖笔或手指按压在顶部基板上时，液晶被局部移位。在液晶中引起的流动将其光学纹理从基本透明改变为触笔位置处的反射颜色。反射颜色与下基板的深色背景形成鲜明对比。如果不施加电压来擦除的话，触笔或指甲所追踪的图像将无限期地保留在平板电脑上。通过对两个基板的内表面上的透明导电电极施加电压脉冲，将胆甾型液晶从其反射颜色状态驱动回到其基本上透明的状态来实现擦除。
上述原理在美国专利第6,104,448号中被更详细地公开。如美国专利8,228,301所述，可以使用聚合物基质(matrix)中的液晶的分散体来控制图像的压力敏感性和分辨率，其适用于本公开的胆甾型增强亮度的电子手写板，该专利通过引用全部并入本文。在该8,228,301专利中描述了可以产生多幅彩色图像的其它操作模式和胆甾型液晶电子手写板，并且在美国专利8,139,039中公开了一种用于选择擦除的装置，其全部内容通过引用并入本文，所有这些都适用于本公开的胆甾型电子手写板。从上述中可知，称为模式A的一种操作模式提供负像。在该模式下，通过用电压脉冲或脉冲串将平板电脑显示器电驱动到反射颜色的平面纹理来初始化平板电脑。然后可以通过用尖笔的压力将胆甾型材料驱动到基本上透明的纹理并且同时向夹着胆甾型液晶的电极施加电压来写入图像。具有反射颜色背景的这种操作模式称为模式A，而具有透明背景的另一模式称为模式B。
在模式B下操作的市售的BOOGIE胆甾型液晶电子手写板具有固定的不透明的光吸收背景的黑色。暗黑色背景为平板电脑上写入的反射颜色图像提供高对比度。如美国专利第5,493,430号中所公开的，其全部内容通过引用并入本文，其它不透明颜色也可用于胆甾型液晶显示器的固定背景。背景的颜色与反射颜色相加地混合以呈现与胆甾型液晶的颜色不同的颜色。背景上可能有多种颜色，并且这些颜色可能被图案化。作为示例，该图案可以是提供带线纹的平板电脑的线条，以便于类似于直纹纸平板的写文本。
现有技术的问题在于书写纹理的反射率低，而需要改进。总是有对用于书写和绘图的更高亮度的设备的需求。现有技术公开了具有足以看到手写工作的书写反射率和对比度的胆甾型液晶电子手写板，但是对于更好的书写体验，还是需要进行改进。对现有技术的理解是为了增加典型的被电驱动到平面纹理的胆甾型显示器的反射率，则显示器的单元间隙必须增加[WD St.John等人，“Bragg reflection from cholesteric liquidcrystals”，American Physical Society，1191-1198(1995)]。
概述
公开了增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，其书写反射率随着单元间隙的减小而增加。书写反射率的这种增加可能在参考单元间隙以下发生，并且通常在1μm和5μm之间的范围的单元间隙处发生。当单元间隙高于参考单元间隙值时，电子手写板显示器随着单元间隙的增加而显示相对平坦或甚至常规预期的增加的书写反射率。然而，本发明人已经发现，一旦低于参考单元间隙值，用相同材料制成的电子手写板将意外地显示书写反射率随着单元间隙的减小而增加。这是一个不明显的解决方案，因为现有技术文献否认这种趋势。
如上所述，现有技术中的问题在于胆甾型液晶电子手写板的书写纹理的反射率低，而需要提高。在本公开中对“书写纹理”或“书写反射率”的提及是指包括在电子手写板上书写或绘图的纹理，其在例如用触笔或指甲在电子手写板的外书写表面施加压力的情况下发生，与电子手写板的背景相比，这改变了胆甾型液晶材料的反射率。在形成书写纹理时，可以施加或不施加电压。在本公开的一个方面，即在所谓的模式B中，压力的施加导致液晶的流动，其将反射率从焦锥纹理改变为反射平面纹理，而没有电压施加到夹持液晶的电极。这与仅被电气寻址以产生图像的现有技术的胆甾型液晶显示器相反。
本公开的第一方面的特征在于，用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置。电子手写板包括以下特征。基板是电子手写板的一部分。导电层设置在基板上，其中在导电层之间存在间隙d。聚合物分散的胆甾型液晶材料设置在间隙中。聚合物分散的胆甾型液晶材料表现出书写反射率R，其响应于施加到基板之一的、改变胆甾型液晶材料的反射率的压力而发生。装置遵循关系Rd1<Rd2且d1>d2，其中Rd2是间隙d2的电子手写板装置的书写反射率，而Rd1是间隙d1的另一个电子手写板装置的书写反射率。
现在涉及可包括在本公开的第一方面的具体特征，书写反射率R至少为12％，且间隙的厚度d为0.5μm≤d≤5μm。另一个特征是书写反射率R大于或等于12％，且间隙的厚度d为1μm≤d≤3μm。另一个特征是擦除装置将电压脉冲施加到导电层。此外，第一基板由透明的柔性聚合物材料形成，且书写表面由第一基板或与第一基板相邻的外部透明的柔性聚合物层形成；压力被施加到书写表面以形成从写入表面观察的书写反射率R。
可以包括在本公开的第一方面中的另一具体特征是，导电层包括连续的未图案化部分。另一个特征是导电层的连续的、未图案化的部分延伸到书写表面的表面积的至少大部分。
本公开的第二方面的特征在于胆甾型液晶电子手写板装置，其包括设置在单元间隙d中的胆甾型液晶材料层，其中d<3.0μm。
现在涉及可以包括在本公开的第二方面中的具体特征，d≥0.5μm。另一特征是d≤2.5μm，且特别地，d≤2.0μm。另一个特征是电子手写板的书写反射率为R，其中R≥15％。此外，电子手写板包括双稳态胆甾型液晶材料。
可以包括在本公开的第二方面中的其它具体特征是，电子手写板装置包括：
柔性聚合物基板；
设置在基板上的导电层，其中，间隙d位于导电层之间；
胆甾型液晶材料在聚合物中的分散体，其设置在间隙中，其中胆甾型液晶材料表现出书写反射率R，其在压力施加到一个基板上时引起胆甾型液晶材料流动改变其反射率的时候发生。
可以包括在本公开的第二方面中的另一个具体特征是，导电层包括连续的未图案化部分。另一个特征是，导电层的连续的、未图案化的部分延伸到书写表面的表面积的至少大部分。
本公开的第三方面的特征在于增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，其包括设置在聚合物基板之间的聚合物分散的胆甾型液晶材料，包括书写反射率R，其中R≥15％。
本公开的第四方面的特征在于增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，其包括以下特征：
第一基板和第二基板，第一基板包括柔性的透明材料；
设置在第一基板上的第一透明的导电层和设置在第二基板上的第二导电层，其中，在第一导电层和第二导电层之间存在间隙d；
设置在间隙中的聚合物分散的双稳态胆甾型液晶材料，其中，聚合物分散的双稳态胆甾型液晶材料表现出响应于施加到第一基板的改变液晶材料的反射率的压力而发生的书写反射率R，其中R≥15％，且间隙的厚度d为0.5μm≤d≤5μm。
可以包括在本公开的第四方面中的其它具体特征是间隙的厚度d<3μm。另外的特征是d≤2.5μm，且特别地，d≤2.0μm。
本公开的第五方面的特征在于一系列用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，其满足遵循书写反射率的负斜率作为单元间隙的函数的机制。
本公开的第六方面的特征在于构建用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置的方法，包括以下步骤：
评估聚合物分散的胆甾型液晶材料以识别其中存在书写反射率的负斜率作为单元间隙的函数的机制；
选择满足该机制的单元间隙；和
设计电子手写板以包括聚合物分散的双稳态胆甾型液晶材料和满足该机制的间隙。
关于现有技术的理解，为了增加典型的胆甾型显示器的反射率，显示器的单元间隙必须增加[WD St.John等人，“Bragg refection from cholesteric liquid crystals”，American Physical Society，1191-1198(1995)]，本公开的发明人意外地发现一些胆甾型液晶电子手写板存在相反的行为：书写反射率随着单元间隙的减小而增加。因此，通过将胆甾型液晶显示器的单元间隙降低到非常小的厚度，本发明人能够以明亮醒目的效果实现极大改善的灿烂的书写反射率，其中壮观的彩色书写线条在黑暗的背景上。
通过以下的附图和详细描述将获得本公开的许多其他特征、优点和更全面的理解。应理解的是，以上的概述从广义上描述了本公开的实施例，而以下的详细描述更窄地描述了本公开的实施例且呈现的是具体的实施例，其不应被解释为对权利要求中广泛限定的本发明的必要限制。
附图简述
图1：现有技术的图(W.D.St.John等人)示出了相对于单元间隙厚度的FWHM(底部)的峰值反射率。峰值反射率由(1)Δn＝0.35，(2)Δn＝0.3，(3)Δn＝0.25，(4)Δn＝0.20，(5)Δn＝0.15，(6)Δn＝0.10的双折射率参数化。对于呈现的液晶的所有双折射率值，随着单元间隙减小，反射率明显降低。
图2：示出了与胆甾型液晶分子的导向器旋转有关的节距长度的图示。
图3：示出了现有技术的市售Boogie柔性胆甾型液晶电子手写板的组件的图示，其组件可用于本公开。
图4：示出了三种不同的胆甾型液晶电子手写板的反射率与单元间隙的图示。电子手写板C显示的反射率比其他两种电子手写板略低一些(所有电子手写板A、B和C都满足本公开的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板的方面，但包括不同的胆甾型液晶材料)；然而，一旦以较细的单元间隙进行构建，电子手写板C还显示出更加壮观灿烂的彩色书写线。
优选实施方式的详细描述
在诸如St.John等人描述的显示器的现有技术的胆甾型液晶显示器中，如图1所示，存在显示器的反射率随着单元间隙增加而增加的关系。由于胆甾型液晶的手性和周期性结构，它们布拉格反射峰值在由布拉格公式λ＝<n>P给出的波长的光，其中<n>是平均折射率，P是节距。在满足布拉格条件的波长处测量峰值反射率。对于具有1Δn＝0.35、2Δn＝0.3、3Δn＝0.25、4Δn＝0.20、5Δn＝0.15、6Δn＝0.10的各种双折射胆甾型液晶，示出了峰值反射率对单元厚度(通过胆甾型液晶节距的数量)，其中双折射率是液晶的普通成分和特殊成分的折射率之差。反射率随着单元间隙(或厚度)的增加而增加，直到胆甾型液晶达到一定量的节距长度。一旦满足胆甾层的一定量的节距长度，反射率稳定在最大反射率。胆甾型液晶的重要参数是节距长度，如图2所示。节距17被定义为棒状胆甾型液晶分子导向器18螺旋式旋转19一整圈所需的距离，其中导向器是液晶分子倾向于指向相关联的某一方向的定向。胆甾型液晶分子的螺旋式旋转由20表示。
在现有技术的胆甾型液晶电子手写板中，例如可以在本公开中使用的Boogie电子手写板(图3)，典型的驱动电路用于将写入的图像擦除为初始的焦锥纹理。参考图3，将不透明涂层21放置在底部透明的塑料基板22上，该底部透明的塑料基板22在其另一表面上涂覆有透明的导电层23。显示器的其余部分包括液晶的固化分散体层24、聚合物(例如美国专利6,104,448和8,228,301中所述的)和间隔物以及涂覆有透明电导体25的光学透明的柔性顶部聚合物基板26。在该示例中，顶部基板26的外表面形成书写表面W，在该书写表面W上触笔或指甲施加压力以在电子手写板上形成书写/绘图。然而，可以在顶部基板附近形成其它光学透明的柔性聚合物层(例如，最外面的聚合物保护层)，以便形成书写表面W。导电层23、25通常是连续的和未图案化的。然而，本公开的胆甾型液晶电子手写板还可以包括具有图案化电极和/或有源驱动部分(例如，包括TFT阵列)的书写表面的一部分。在该示例性实施例中，底部和顶部基板被延伸以产生底部凸缘27和顶部凸缘28。透明导电层23和25分别暴露在凸缘27和28上，用于连接到驱动电子器件，使得电压或电压脉冲可以跨导电层23和25被施加，以便足以初始化显示器或擦除图像，或者按照模式A、模式B、多模式操作显示器或选择擦除，如美国专利8,228,301和8,139,039中描述的，其全部内容通过引用并入本文。整个胆固型液晶电子手写板29结合了迄今所示的所有层。现有技术的胆甾型液晶电子手写板的缺点在于亮度可以被提高。希望具有亮度增强的电子手写板，以允许在变化的照明条件下提高书写和绘图的图像的可见性。本公开的亮度增强的电子手写板可以用于使用在现有电子手写板的任何应用中。这将提供更加愉悦的书写体验，特别是在照明条件不佳的情况下。
本公开的胆甾型液晶增强亮度的电子手写板装置可以被设计为独立的装置，或者它们可以被集成到例如电子黑板或白板的其他装置中。
本公开的胆甾型液晶增强亮度的电子手写板装置可以被设计成具有数据捕获功能，包括：用于为装置供电的电源；存储器存储装置；集成在平板装置中的压敏绘图表面，且其适于向用户反馈显示通过用户施加压力而在绘图表面上绘制和书写的图像的结果；反馈给用户的显示器，其被设置为没有消耗电能的压敏绘图表面；数据捕获装置，其用于将在绘图表面上绘制和写入的图像电子地捕获为数据，以用于存储在存储器存储装置中；以及数据接口,其适于将平板装置连接到外部装置(例如，膝上型计算机、PC或蜂窝电话)，并且还适于将存储在存储器存储装置中的数据发送到外部装置，以在外部装置上再现在绘图表面上绘制和书写的图像，如美国专利申请序列号第12/787,843中所公开的那样，其通过引用并入本文。
胆甾型液晶、增强亮度的电子手写板装置可包括刚性或柔性的保护套。整个胆甾型液晶、增强亮度的电子手写板装置可以是柔性的，以形成液晶纸。电子手写板可能包含触笔。
如美国专利第9,116,379号中所公开的，其全部内容通过引用并入本文，不是采用不透明的光吸收层21(图3)，本公开的胆甾型液晶、增强亮度的电子手写板装置可以利用用于装置的背景的半透明的油墨或滤色器。为了本公开的目的，术语半透明意味着：对所选择的可见光波长透明，而其余波长被完全或部分吸收。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。小的吸收增强了写入图像时胆甾型反射的对比度。此外，选择半透明油墨的某些颜色组合和胆甾型反射的峰值可以产生新的颜色，不仅用于书写的图像，而且可以用于背景。本公开的电子手写板装置的半透明性使得能够将背部图案(例如，模板或图案)用于放置在半透明光吸收层的后面，以用于在装置的液晶上书写、绘图、追踪或着色。例如，在图案上的分散体层的液晶上着色会看起来好像使用与图案接触的彩色标记对图案着色一样。除了由液晶反射的颜色以外，通过半透明背层反射、吸收和透射的颜色和图案的颜色将影响由显示器的观察者看到的颜色。油墨涂层或过滤器也可用于减少背部基板和模板之间的不必要的反射。彩色模板可用于更改背景图案、显示器的颜色和书写图像的颜色。背部图案可以从由以下项组成的组去除且可以从中进行选择：运动场、球场或竞技场的模板、儿童游戏的图案、儿童着色的图像、记录的线、图形纸线以及从其中可选择项的菜单。在另一个实施例中，作为平板背景的背部图案可由以下项形成：电子皮肤；波导；发光；背光或反射型显示器或能够暴露或隐藏图案的其他装置。本公开的电子手写板装置可以包括能够将聚合物、纸张等的背部图案模板固定到电子手写板装置的结构。本公开的电子手写板装置甚至可以是具有作为形成装置的背面的半透明背层或由作为装置的背面的保护层覆盖的而没有相关联的背部图案的独立装置。
在现有技术的Boogie电子手写板和本发明的增强亮度的电子手写板中，在混合物中存在多个组分，包括：在每个分子上具有多个可聚合位点的交联剂和在每个分子上具有一个可聚合位点的单体。可以使用每个组分上的可聚合基团的数目，通过计算官能度(F)，通过确定聚合物/LC分散体中的交联剂和单体的分数来对聚合分类。官能度(F)根据以下等式获得：
并且通过计算每分子的可聚合基团的平均数来近似聚合率，其中fx是可聚合基团的数量，Mx是分散材料的质量分数，而n是分散体中可聚合单体的数量。在美国专利第7,351,506号中描述了该等式及其使用的实例，其全部内容通过引用并入本文。
在本发明的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置中，使用类似于先前的Boogie电子手写板装置的驱动电子器件，例如，如8,228,301专利中所述。此外，本公开的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板具有与现有技术的Boogie电子手写板装置或BoogieSyncTM电子手写板装置(图3)相同或相似的部件；然而，存在更小的单元间隙以利用本公开的方面，其中反射率随着单元间隙减小而增加。这可以变得方便，例如，使用较小的间隔物。此外，本公开的电子手写板的基板的表面没有做化学处理，且也不以任何方式进行摩擦；然而，平面态和焦锥态都是稳定的。在先前的Boogie电子手写板和本公开的增强亮度的电子手写板中，胆甾型液晶在聚合物(例如，PIPS结构)中的分散体的形态是开孔的，使得存在聚合物柱和在聚合物柱之间的胆甾型液晶的域，胆甾型液晶可以从一个域流到下一个域。该流动允许向显示器施加压力，例如，导致胆甾型液晶流动到亮线，而不损坏开孔的聚合物结构。此外，这种开孔结构允许书写线条的波纹线锐度，这不同于仅由胆甾型液晶且没有聚合物制成的显示器，其中，可以施加压力以观察到书写区域远远超过触笔尖端的直径的明亮的团。
在增强亮度的胆甾型电子手写板中，存在如下关系：随着单元间隙的减小，反射率增加，如图4所示。构建并测量了几种不同的胆甾型液晶电子手写板装置，以创建图4。对于电子手写板A系列，制作了5种不同的装置，其中，除了单元间隙外，电子手写板A系列中的所有装置都是相同的。电子手写板A系列的官能度是1.222。对于电子手写板B系列，制作了5种不同的装置，其中，除了单元间隙外，电子手写板B系列中的所有装置都是相同的。电子手写板B系列的官能度是1.374。对于电子手写板C系列，制作了4种不同的装置，其中，除了单元间隙外，电子手写板C系列中的所有装置都是相同的。电子手写板C系列具有1.3的官能度。所有的电子手写板A、电子手写板B和电子手写板C系列中的装置遵循随着单元间隙的减小而亮度提高的关系。例如，这种关系可能在参考单元间隙以下发生，其在图4中被示出为参考单元间隙范围30。图4中测量的1μm增量对于比一个范围更精确地识别参考单元间隙而言是太大的增量；然而，已知参考单元间隙存在于参考单元间隙范围30中。参考单元间隙在本公开中被定义为随着单元间隙的增加，对于作为单元间隙的函数的书写反射率，斜率从负斜率向正斜率变化。本公开中对“参考”单元间隙的引用并不意味着将(由本发明的权利要求限定的)本发明限定于一个特定的单元间隙。相反，术语“参考单元间隙”意在向阅读本公开内容的本领域技术人员描述一个拐点，在该拐点处单元间隙减小而发生意外高的书写反射率的机制。参考单元间隙并不总是被需要来理解本公开的方面，并不总是被要求作为当前要求保护的主题的特征。在这方面，在图4中，对于作为单元间隙的函数的反射率，落在具有负斜率的曲线部分内的电子手写板装置包括本公开的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板的方面。
当查看现有技术时，图1，作为单元间隙的函数的反射率的斜率总是为正或零。可以看出，从现有技术的图1中没有预测到图4中小单元间隙处的书写反射率的负斜率的关系。在图4中，最高书写反射率处在2μm或更小，然而，本发明人理解的是，在0和2μm之间的某个点，书写反射率将降低，因为已知0μm的单元间隙将不具有反射率。应当理解，对于一些胆甾型液晶材料，在减小单元间隙时意外高的书写反射率的机制(即对于作为单元间隙的函数的反射率，在具有负斜率的曲线部分内)可能发生在比图4所示更高的单元间隙处。
在低于单元间隙30时看到(并且通常发生在1和5μm之间)本公开的电子手写板的书写反射率增加。因此，当单元间隙高于参考单元间隙30时，胆甾型液晶电子手写板装置系列随着单元间隙的增加而显示出相对平坦或甚至增加的反射率；然而，一旦低于参考单元间隙范围30，本公开的胆甾型液晶电子手写板装置系列以相同的方式进行，但是唯一的变化是更薄的单元间隙，将表现出随着单元间隙的减小而反射率增加。如上所述，不同的聚合物分散的胆甾型液晶材料可以具有大于图4所示的参考间隙的参考间隙(即，如上所述的负斜率区域，其延伸到更大的单元间隙)。
在液晶工业中众所周知的是，更薄的单元间隙是不希望的，因为预料到由于大于单元间隙的粒子导致较低的产量。本发明人惊奇地发现，对于本发明的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板而言，产量不受这里确定的薄单元间隙的影响。为什么粒子不是这样的小单元间隙的问题不太为大家所熟知；然而，这是一组不同的材料，包括光学透明的、柔性的聚合物基板和液晶在聚合物(例如，通过PIPS形成)中的分散体，而不是玻璃基板和通常用于电可寻址液晶显示器行业的纯液晶。
实施例1
使用典型的电子手写板胆甾型液晶分散体材料和其它装置组件构建了增强亮度的电子手写板，如现有技术的美国专利8,228,301和美国专利8,139,039所示。胆甾型液晶电子手写板由两个光学透明的柔性聚合物基板和活性层构成。顶部和底部基板由5mil聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，其被PEDOT基导电聚合物(CP)涂覆。底部基板在不含CP的侧被涂有黑色吸收剂。活性层包括在聚合物基质中的绿色(550nm)胆甾型液晶的分散体。电子手写板的活性层由可聚合单体、交联剂、光引发剂、不可聚合的胆甾型液晶和间隔物的混合物制成。分散体被相分离成开孔的胆甾型液晶聚合物结构，其中当施加压力时液晶可以流动，且不会破坏聚合物结构。所使用的分散体的化学性质类似于美国专利8,228,301中的分散体的化学性质。电子手写板A系列的官能度是1.222。电子手写板B系列的官能度是1.374。研究了几种不同的间隔物构型：包括2、3、4、6和8μm，如图4所示。使用从显示器反射的白光的干涉光谱的峰值来测量单元间隙。干涉峰是通过PIPS结构的ChLC/聚合物与CP层之间的折射率失配产生。ChLC/PIPS结构的每一侧的反射彼此相长干涉以产生周期反射光谱。干涉图案中的峰的波长用于计算单元间隙，如参考文献FilipBruyneel；Herbert De Smet；JanVanfleteren和Andre'Van Calster，“Method for measuring the cell gap in liquid-crystal displays”，Opt.Eng.40(2)，259-267(2001年2月01日)所述。
将胆甾型液晶电子手写板写入到足够大的方形上来着色，以使得光谱仪测量平面纹理的书写反射率。使用包含镜面反射分量(SCI)的d/8°Minolta分光光度计来确定用触笔着色产生3×3cm2反射方形的显示器的一部分的书写光谱。使用10°观察仪获得所有测量值。
实施例2
制造了几种双稳态胆甾型电子手写板，以证明通过减小单元间隙来增加电子手写板亮度的本发明的效果。对于电子手写板C系列，研究了几种不同的间隔物配置：包括2、3、4和6μm，如图4所示。顶部和底部基板由5mil聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，其被PEDOT基导电聚合物(CP)涂覆。底部基板在不含CP的侧被涂有黑色吸收剂。书写平板的活性层由可聚合单体(预聚物)和胆甾型液晶的混合物制成。分散体可以被相分离成开孔的胆甾型液晶聚合物结构，其中当施加压力时液晶可以流动，且不会破坏聚合物结构。所使用的分散体的化学性质可以类似于美国专利8,139,039中的分散体的化学性质。电子手写板C系列混合物的官能度为1.3。
使用从显示器反射的白光的干涉光谱的峰值来测量单元间隙。干涉峰通过PIPS结构的ChLC/聚合物与CP层之间的折射率失配产生。ChLC/PIPS结构的每一侧的反射彼此相长干涉以产生周期反射光谱。干涉图案中的峰的波长用于计算单元间隙，如参考文献FilipBruyneel；Herbert De Smet；Jan Vanfleteren and Andre'Van Calster，“Methodfor measuring the cell gap in liquid-crystal displays”，Opt.Eng.40(2)，259-267(2001年2月01日)所述。
将胆甾型液晶电子手写板写入到足够大的方形来着色，使光谱仪测量平面纹理的书写反射率。使用包含镜面反射分量(SCI)的d/8°Minolta分光光度计来确定用触笔着色产生3×3cm2反射方形的显示器的一部分的书写光谱。使用10°观察仪获得所有测量值。
根据以上公开，本文所公开的实施例的许多变化和修改对于本领域的技术人员来说将是明显的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以与已经具体示出和描述不同的方式来进行实践。

Claims (21)

1.一种用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，包括：
基板；
导电层，其设置在所述基板上，其中，在所述导电层之间存在间隙d；
聚合物分散的胆甾型液晶材料，其布置在所述间隙中，其中，所述聚合物分散的胆甾型液晶材料表现出响应于施加到所述基板之一的压力而发生的书写反射率R，所述压力改变所述胆甾型液晶材料的反射率；
其中，所述装置遵循关系Rd1<Rd2和d1>d2，其中，Rd2是间隙为d2的电子手写板装置的书写反射率，Rd1也是间隙为d1的另一个电子手写板装置的书写反射率。
2.根据权利要求1所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述书写反射率R为至少12％，而所述间隙的厚度d为0.5μm≤d≤5μm。
3.根据权利要求1所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述书写反射率R大于或等于12％，且所述间隙的厚度d为1μm≤d≤3μm。
4.根据权利要求1所述的增强亮度的电子手写板装置，包括擦除装置，其向所述导电层施加电压脉冲。
5.根据权利要求1所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述基板中的第一基板由透明的柔性聚合物材料形成，并且书写表面由所述第一基板或与所述第一基板相邻的外部的透明柔性聚合物层形成，所述压力被施加到所述书写表面以形成从所述书写表面观察的所述书写反射率R。
6.根据权利要求5所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述导电层包括连续的未图案化部分。
7.根据权利要求6所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述导电层的所述连续的未图案化部分延伸至所述书写表面的表面积的至少大部分。
8.一种胆甾型液晶电子手写板装置，包括在单元间隙d中的胆甾型液晶材料层，其中，d<3μm。
9.根据权利要求8所述的电子手写板装置，其中，d≥0.5μm。
10.根据权利要求8所述的电子手写板装置，其中，d≤2.5μm。
11.根据权利要求8所述的电子手写板装置，具有增强的亮度，包括书写反射率R，其中，R≥15％。
12.根据权利要求8所述的电子手写板装置，包括双稳态胆甾型液晶材料。
13.根据权利要求8所述的电子手写板装置，包括：
柔性聚合物基板；
导电层，其设置在所述基板上，其中，在所述导电层之间存在间隙d；
所述胆甾型液晶材料在聚合物中的分散体，所述分散体位于所述间隙中，其中，所述胆甾型液晶材料表现出在施加到所述基板中的一个的压力引起所述胆甾型液晶材料的流动时而发生的书写反射率R，所述流动改变所述胆甾型液晶材料的反射率。
14.根据权利要求13所述的电子手写板装置，其中，所述导电层包括连续的未图案化部分。
15.根据权利要求14所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述导电层的所述连续的未图案化部分延伸至所述书写表面的表面积的至少大部分。
16.一种增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，包括设置在聚合物基板之间的聚合物分散的胆甾型液晶材料，包括书写反射率R，其中，R≥15％。
17.一种用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，包括：
第一基板和第二基板，所述第一基板包括柔性透明材料；
设置在所述第一基板上的第一透明导电层和设置在所述第二基板上的第二导电层，其中，在所述第一导电层和所述第二导电层之间存在间隙d；
设置在所述间隙中的聚合物分散的双稳态胆甾型液晶材料，其中，所述聚合物分散的双稳态胆甾型液晶材料表现出响应于施加到所述第一基板上的压力而发生的书写反射率R，所述压力改变所述液晶材料的反射率，其中，R≥15％，且所述间隙的厚度d为0.5μm≤d≤5μm。
18.根据权利要求17所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，所述间隙的厚度d<3μm。
19.根据权利要求17所述的增强亮度的电子手写板装置，其中，d≤2.5μm。
20.一系列用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置，其满足遵循书写反射率的负斜率为单元间隙的函数的机制。
21.一种构建用于书写和绘图的增强亮度的胆甾型液晶电子手写板装置的方法，包括：
评估聚合物分散的胆甾型液晶材料以识别其中存在书写反射率的负斜率作为单元间隙的函数的机制；
选择满足所述机制的单元间隙；和
设计所述电子手写板以包括所述聚合物分散的双稳态胆甾型液晶材料和满足所述机制的所述单元间隙。
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