CN113934065A - 液晶手写板及其显示方法、手写装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种液晶手写板及其显示方法、手写装置，双稳态液晶层被配置为在反射态下反射白光，所述第一基板包括沿所述第一基板的厚度方向叠层设置的第一透明电极层和彩色滤光层；所述第二基板包括第二电极层，所述第二电极层包括多个呈阵列排布的第一像素电极，每个滤光单元在所述遮光基板上的正投影至少覆盖一个所述第一像素电极在所述遮光基板上的正投影。通过彩色滤光层和第一像素电极的设置，使得手写板呈现像素显示效果，在书写时，可以根据需要的笔迹颜色，对R、G、B的第一像素电极施加不同的电压，使得仅书写位置对应颜色像素位置处的双稳态液晶处于反射态，从而显示对应的颜色的笔迹，可实现多色显示，显示更加多样化。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种液晶手写板及其显示方法、手写装置。
背景技术
手写板是一种能够满足用户书写要求的产品，具有便携、字迹显示清晰以及可反复书写等优点，现有的液晶手写板主要利用双稳态液晶层来实现显示字迹的效果。双稳态液晶具有反射态(Planar Texture，P态)和散射态(Focal Conic Texture，FC态)两种构织态，在一定电场作用下，这两种构织态可以相互转换，无需电压维持即可保持在其中一种构织态，因此，双稳态液晶手写板可以极大地节省功率。当双稳态液晶处于反射态时，双稳态液晶可以反射某一波段的可见光使得显示面板显示单色。
但是现有的液晶手写板，在其双稳态液晶层处于反射态时，只能反射单色波，即只能固定地反射某种颜色的光，所以现有的采用液晶手写板或者液晶黑板一般只能够显示单一颜色，无法同时显示不同的颜色，不能满足用户需要用不同颜色的笔迹进行批注的需求。
发明内容
针对上述问题，本申请提供了一种液晶手写板及其显示方法、手写装置，能够解决现有技术中液晶手写板笔只能显示单一颜色、影响用户体验的技术问题。
第一方面，本申请提供一种液晶手写板，包括：
相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的双稳态液晶层，所述双稳态液晶层被配置为在反射态下反射白光；
其中，所述第一基板包括沿所述第一基板的厚度方向叠层设置的第一透明电极层和彩色滤光层，所述彩色滤光层包括多个呈阵列排布的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元；
所述第二基板包括第二电极层，所述第二电极层包括多个呈阵列排布的第一像素电极，每个滤光单元在所述第二基板上的正投影至少覆盖一个所述第一像素电极在所述第二基板上的正投影。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述液晶手写板还包括与所述第一透明电极层和所述第一像素电极电连接的驱动单元，所述驱动单元被配置为根据书写笔迹的预设颜色，向所述第一透明电极层和所述第一像素电极施加对应的电压。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述液晶手写板还包括与所述驱动单元电连接的触控组件，被配置为获取书写位置信息；
其中，所述驱动单元，被配置为根据所述预设颜色，向所述第一透明电极层和所述书写位置信息对应的所述第一像素电极施加对应的电压。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述第一透明电极层包括多个呈阵列排布的第二像素电极。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述第二基板靠近所述双稳态液晶层的一侧设置有至少一个凸起。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，在垂直于所述第二基板的平面内，所述凸起的截面形状包括圆弧状。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述凸起的坡度角为3～10°。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述凸起在所述第二基板上的正投影的尺寸为3～8μm。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述凸起的材料包括有机材料。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述双稳态液晶层的材料均包括胆甾相液晶。
在一些实施例中，所述第一基板还包括第一透明基底；
其中，所述第一透明基底设置于所述第一透明电极层和所述彩色滤光层之间、所述第一透明电极层远离所述彩色滤光层的一侧或所述彩色滤光层远离所述第一透明电极层的一侧。
在一些实施例中，上述液晶手写板中，所述第二基板还包括遮光层，以及设置于的遮光层与所述第二电极层之间的第二透明基底。
第二方面，本申请提供一种如第一方面中任一项所述的液晶手写板的显示方法，包括：
向书写位置处对应的所述双稳态液晶层部分施加压力或电场，使所述书写位置处对应的所述双稳态液晶层部分由散射态变换为反射态，反射出白光，并通过对应的滤光单元发出对应颜色的光，以显示出对应颜色的书写笔迹。
在一些实施例中，上述液晶手写板的显示方法中，向书写位置处的所述双稳态液晶层部分施加压力的步骤之前，所述方法还包括：
根据所述书写笔迹的预设颜色，向所述第一透明电极层和所述第一像素电极施加对应的电压，以使得与所述预设颜色对应的所述第一像素电极与所述第一透明电极层之间的电压差小于预设阈值。
在一些实施例中，上述液晶手写板的显示方法中，向书写位置处的所述双稳态液晶层部分施加压力的步骤之前，所述方法还包括：
根据所述预设颜色，向所述第一透明电极层和所述第一像素电极施加对应的电压，以使与所述预设颜色不对应的所述第一像素电极与所述第一透明电极层之间的电压差大于所述预设阈值。
在一些实施例中，上述液晶手写板的显示方法中，所述方法还包括：
响应于接收到的擦除指令，向待擦除的所述书写笔迹所在位置处对应的所述双稳态液晶层部分施加电场，使该位置处对应的所述双稳态液晶层部分由反射态变换为散射态。
第三方面，本申请提供一种手写装置，包括如第一方面中任一项所述的液晶手写板和书写笔。
采用上述技术方案，至少能够达到如下技术效果：
本申请提供了一种液晶手写板及其显示方法、手写装置，双稳态液晶层被配置为在反射态下反射白光，所述第一基板包括沿所述第一基板的厚度方向叠层设置的第一透明电极层和彩色滤光层，所述彩色滤光层包括多个呈阵列排布的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元；所述第二基板包括第二电极层，所述第二电极层包括多个呈阵列排布的第一像素电极，每个滤光单元在所述遮光基板上的正投影至少覆盖一个所述第一像素电极在所述遮光基板上的正投影。通过彩色滤光层和第一像素电极的设置，使得手写板呈现像素显示效果，在书写时，可以根据需要的笔迹颜色，对R、G、B的第一像素电极施加不同的电压，使得仅书写位置对应颜色像素位置处的双稳态液晶处于反射态，从而显示对应的颜色的笔迹，且不同颜色的笔迹可以同时呈现，实现多色显示，显示更加多样化，提升用户体验感。
附图说明
附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1是本申请一示例性实施例示出的一种液晶手写板的剖面结构示意图；
图2是本申请一示例性实施例示出的一种液晶手写板的像素排布示意图；
图3是本申请一示例性实施例示出的另一种液晶手写板的剖面结构示意图；
图4是图1所示的液晶手写板在写入状态下的驱动原理示意图；
图5是本申请一示例性实施例示出的另一种液晶手写板的剖面结构示意图；
图6是图5所示的液晶手写板的另一剖面结构示意图；
图7是图5所示的液晶手写板在写入状态下的驱动原理示意图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制；
附图标记为：
10-第一基板；11-第一透明电极层；12-彩色滤光层；13-第一透明基底；20-第二基板；21-第二电极层；22-遮光层；23-第二透明基底；30-双稳态液晶层；40-凸块。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应理解，尽管可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。
本申请提供一种液晶手写板，如图1所示，包括相对设置的第一基板10和第二基板20，以及位于第一基板10和第二基板20之间的双稳态液晶层30，双稳态液晶层30被配置为在反射态下反射出白光。
其中，第一基板10包括沿第一基板10的厚度方向叠层设置的第一透明电极层11和彩色滤光层12。彩色滤光层12包括多个呈阵列排布的红色滤光单元(图中未标注)、绿色滤光单元(图中未标注)和蓝色滤光单元(图中未标注)。
第二基板20包括第二电极层21，第二电极层21包括多个呈阵列排布的第一像素电极(图中未标注)，每个滤光单元在第二基板20上的正投影至少覆盖一个第一像素电极在第二基板20上的正投影。
本申请中，由于双稳态液晶层30被配置为在反射态下反射出红光、绿光和蓝光，即白光，在第一像素电极和彩色滤光层12的作用下，双稳态液晶层30呈现像素显示效果，如图2所示。其中，红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元对应的第一像素电极分别为R第一像素电极、G第一像素电极和B第一像素电极。
在书写时，可以根据需要的笔迹颜色，对R、G、B第一像素电极施加不同的电压，仅使得书写位置对应颜色像素位置处的双稳态液晶处于反射态，从而显示对应的颜色的笔迹。
在一些实施例中，第一基板10中，第一透明电极层11和彩色滤光层12的叠层顺序不做限制。
在一些实施例中，彩色滤光层12可以设置在第一透明电极层11靠近稳态液晶层30的一侧(如图3所示)或远离稳态液晶层30的一侧(如图1所示)，均能达到一样的效果。
双稳态液晶层30被配置为在散射态和反射态之间，或散射态和透明态之间切换。
当双稳态液晶层30处于散射态下时，液晶手写板显示出第二基板20的颜色。
当双稳态液晶层30处于反射态下时，反射出红光、绿光和蓝光，即白光，液晶手写板显示出白色。
当双稳态液晶层30处于透明态下时，液晶手写板显示出第二基板20的颜色。
可以理解的是，本申请中提到的显示出的第二基板20的颜色，是指第二基板20通过彩色滤光层12过滤之后的颜色。
散射态和反射态为稳态，处于散射态或反射态的双稳态液晶，当作用在其上的电场或压力移除之后，双稳态液晶层30也会保持继续当前状态，直至再次受到电场或压力的作用，当前状态才会发生变化。
透明态为非稳态，需要施加电压使双稳态液晶层30保持透明态，处于透明态的双稳态液晶，当作用在其上的电场缓慢移除之后，双稳态液晶会由透明态转换为稳定的散射态。
处于散射态的双稳态液晶层30，在压力或电场的作用下会切换为反射态。
处于散射态的双稳态液晶层30，在电场的作用下会切换为透明态。
处于反射态的双稳态液晶层30，在电场的作用下会切换为散射态。
在一些实施例中，双稳态液晶层30由散射态切换为透明态的势垒电压为Vo，其中，双稳态液晶层30由散射态切换为透明态的势垒电压和由散射态切换为反射态的势垒电压是不同的，比如，高频率的高压脉冲可以将述双稳态液晶层30由散射态切换为反射态，而双稳态液晶层30由散射态切换为透明态是通过恒定的电压实现的，所以在一些实施例中，可以根据施加的电压控制处于散射态的双稳态液晶层30切换为透明态或反射态。
在一些实施例中，上述液晶手写板还包括与第一透明电极层11和第一像素电极电连接的驱动单元(图中未示出)，驱动单元被配置为根据书写笔迹的预设颜色，向第一透明电极层11和所述第一像素电极施加对应的电压。
在一些实施例中，在初始阶段，双稳态液晶层30保持稳定的散射态，液晶手写板显示出第二基板20的颜色。
根据书写笔迹的预设颜色，通过驱动单元向第一透明电极层11施加对应的电压，以使得与颜色对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差小于预设阈值(即散射态切换为透明态的势垒电压Vo)，并使与预设颜色不对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差大于预设阈值(Vo)。
其中，与预设颜色不对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差大于预设阈值(Vo)，在该电压差下，预设颜色不对应的第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在该电压差产生的电场作用下，由散射态切换为透明态，显示出第二基板20的颜色。
与预设颜色对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差小于预设阈值(Vo)，在该电压差下，预设颜色对应的第一像素电极处的双稳态液晶层30部分不会在电场的作用下发生转变，而是在书写笔或手指的压力(书写按压)作用下，液晶分子受压力挤压翻转，翻转后的液晶分子就变成了反射态，反射出的白光通过预设颜色对应的滤光单元滤出，从而显示出预设颜色的书写笔迹。
在一些实施例中，在写入状态下，通过驱动单元向R、G、B第一像素电极施加不同的电压，例如，R第一像素电极的电压Vr＝0V，G第一像素电极的电压Vg＝Vo，B第一像素电极的电压Vb＝2Vo。
需要说明的是，虽然不同颜色的第一像素电极上施加了不同的电压，但是产生的水平电场是很微弱的，不会对液晶偏转产生影响，如扭曲向列型(Twist Nematic，TN))显示模式或垂直配置型(Vertical Alignment，VA))显示模式均为此。
在一些情况下，R第一像素电极的电压Vr＝0V，G第一像素电极的电压Vg＝10V，B第一像素电极的电压Vb＝20V。如图2所示，S1和S4列的R第一像素电极的电压设为0V，S2和S5列的G第一像素电极的电压设为10V，S3和S6列的B第一像素电极的电压设为20V。
对应的，当书写笔迹的预设颜色为绿色时，向第一透明电极层11施加电压Vg＝Vo，如图4所示，使得：
(1)第一透明电极层11与R、B第一像素电极之间的电压差为Vo，各R、B第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在该电压差的作用下，迅速地由散射态切换为透明态，显示出第二基板20的颜色，且由于R、B第一像素电极位置处的双稳态液晶层30部分已经切换为透明态，这部分双稳态液晶层30即使被书写笔或手指按压，也不会发生明显状态变化，而在施加在第一透明电极层11上的电压缓慢消失后，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，在这个过程中，R、B第一像素电极位置处始终显示出第二基板20的颜色；
(2)第一透明电极层11与G第一像素电极之间的电压差为0，没有电场作用，G第一像素电极处的双稳态液晶层30部分不受电场的影响，而是在书写笔或手指的按压作用下，由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方绿色滤光单元的滤光作用，呈现出绿色，从而显示绿色笔迹，且反射态为稳态，按压作用消失，笔迹也不会消失。
对应的，当书写笔迹的预设颜色为红色时，向第一透明电极层11施加电压Vr＝0V，使得：
(1)第一透明电极层11与G、B第一像素电极之间的电压差分别为Vo和2Vo，G、B第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在该电压差的作用下，迅速地由散射态切换为透明态，显示出第二基板20的颜色，且由于G、B第一像素电极位置处的双稳态液晶层30部分已经切换为透明态，这部分双稳态液晶层30即使被书写笔或手指按压，也不会发生明显状态变化，而在施加在第一透明电极层11上的电压缓慢消失后，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，在这个过程中，G、B第一像素电极位置处始终显示出第二基板20的颜色；
(2)第一透明电极层11与R第一像素电极之间的电压差为0，没有电场作用，R第一像素电极处的双稳态液晶层30部分不受电场的影响，而是在书写笔或手指的按压作用下，由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方红色滤光单元的滤光作用，呈现出红色，从而显示红色笔迹，且反射态为稳态，即使按压消失之后，按压作用消失，笔迹也不会消失。
对应的，当书写笔迹的预设颜色为蓝色时，向书写笔施加电压Vb＝2Vo，使得：
(1)第一透明电极层11与R、G第一像素电极之间的电压差分别为2Vo和Vo，R、G第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在该电压差的作用下，迅速地由散射态切换为透明态，显示出第二基板20的颜色，且由于R、G第一像素电极位置处的双稳态液晶层30部分已经切换为透明态，这部分双稳态液晶层30即使被书写笔或手指按压，也不会发生明显状态变化，而在施加在第一透明电极层11上的电压缓慢消失后，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，在这个过程中，R、G第一像素电极位置处始终显示出第二基板20的颜色；
(2)第一透明电极层11与B第一像素电极之间的电压差为0，没有电场作用，B第一像素电极处的双稳态液晶层30部分不受电场的影响，而是在书写笔或手指的按压作用下，由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方蓝色滤光单元的滤光作用，呈现出蓝色，从而显示蓝色笔迹，且反射态为稳态，即使按压消失之后，按压作用消失，笔迹也不会消失。
在一些实施例中，当书写笔迹的预设颜色为白色时，写入状态下，可以不向各第一像素电极和第一透明电极层11施加电压，未书写时，双稳态液晶层30整体保持散射态，显示第二基板20的颜色，书写时，书写笔的按压会使得按压处的双稳态液晶层30由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的滤光作用，仍然呈现白色，从而显示白色笔迹，且反射态为稳态，即使书写笔离开之后，按压作用消失，笔迹也不会消失。
需要说明的是，书写笔迹的颜色不限制于上述几种，还可以为R、G、B三种中任意两种的混合颜色，可以根据书写笔迹的预设颜色，对各个第一像素电极和第一透明电极层11施加对应的电压即可。
可以理解的是，可以通过双稳态液晶层30材料的选取，可以使得，其由反射态切换为散射态的势垒电压高于由散射态切换为透明态的势垒电压，所以书写过的位置对应颜色的双稳态液晶层30，可以实现在书写不同颜色的笔迹时，不会由反射态切换为散射态，可以实现手写板上多种颜色笔迹的同时显示。
可以理解为，在书写之前，根据书写笔迹的预设颜色，第一像素电极和第一透明电极层11已经施加了电压，做好了书写准备，与书写笔迹的预设颜色不对应的双稳态液晶层30在电场作用下由散射态切换为透明态是十分迅速的，所以与书写笔迹的预设颜色不对应的双稳态液晶层30可以在按压力到达之前由散射态切换为透明态。
第二基板20的颜色可以根据实际需求进行设定，比如黑色、彩色等。例如，黑色的第二基板20通过散射态或透明态的双稳态液晶层30，以及彩色滤光层12之后仍然呈现出黑色。
上述书写方式均需要书写笔或手指按压手写板才能实现书写笔迹，本申请还可以采用非接触式或非按压式的书写方式，对应的，液晶手写板还包括与驱动单元电连接的触控组件(图中未示出)，被配置为获取书写位置信息；其中，驱动单元，被配置为根据预设颜色，向书写位置对应的第一像素电极施加对应的电压。
例如，触控组件可以是红外触控组件(图中未示出)。红外触控组件可以在第一基板10周围设置，用于对书写笔在液晶手写板上的触控或书写位置进行定位。
在一些实施例中，触控组件可以设置在第一基板10远离双稳态液晶层30的一侧(书写侧)上；其中，触控组件可以为电容触控组件或者电阻触控组件。
触控组件可以在书写笔或手指与第一基板10的距离小于预设距离之后且按压第一基板10之前，就可以识别到书写笔或手指的触控位置，随后驱动单元根据预设颜色，向书写笔或手指的触控位置对应的第一像素电极施加对应的电压。
对应的，当书写笔迹的预设颜色为绿色时，向书写笔或手指的触控位置处的G第一像素电极施加对应的电压，使得触控位置处的G第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在电场的作用下，由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方绿色滤光单元的滤光作用，呈现出绿色，从而显示绿色笔迹，且反射态为稳态，即使书写笔或手指离开之后，笔迹也不会消失。
以此类推，可以书写各种颜色的笔迹，此处不再赘述。
在一些实施例中，第一透明电极层11包括多个呈阵列排布的第二像素电极(图中未标注)，第二像素电极与第一像素电极在第二基板20上的正投影交叉设置。通过这种结构，对稳态液晶层21施加的电场可以具体定位到像素级别。根据触控组件获取的书写位置信息，向书写位置对应的第一像素电极和第二像素电极施加对应的电压。
在一些实施例中，在擦除阶段，向各第一像素电极和第一透明电极层11施加一定的电压，使得第一透明电极层11与第一像素电极之间的电压差大于反射态切换为散射态的势垒电压，从而使得书写笔迹位置处的双稳态液晶层30部分在电场作用下由反射态切换回散射态，恢复原始状态，实现书写笔迹的全部擦除。
可以理解的是，擦除过程中，未书写过的双稳态液晶层30部分为散射态(没有书写笔迹的部分)，第一透明电极层11与第一像素电极的电压差导致该部分双稳态液晶层30由散射态切换为透明态，但是当擦除组件离开之后，电场作用缓慢消失，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，恢复初始状态。
在一些实施例中，液晶手写板还包括与驱动单元电连接的擦除组件(图中未示出)；其中，驱动单元，还被配置为向擦除组件施加擦除书写笔迹所需要的电压。
在擦除阶段，向各第一像素电极和擦除组件施加一定的电压，使得擦除组件与第一像素电极之间的电压差大于反射态切换为散射态的势垒电压，从而使得擦除组件接触位置的双稳态液晶层30部分在电场作用下由反射态切换回散射态，恢复原始状态，实现书写笔迹的擦除。这种擦除方式，可以实现书写笔迹的选择性擦除。
可以理解的是，擦除过程中，若擦除组件接触位置的双稳态液晶层30部分为散射态(没有书写笔迹的部分)，擦除组件与第一像素电极的电压差可能导致该部分双稳态液晶层30由散射态切换为透明态，但是当擦除组件离开之后，电场作用缓慢消失，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，恢复初始状态。
在一些实施例中，对应设置有触控组件的手写板，驱动单元还可以被配置为根据用户的擦除指令，向擦除组件和擦除组件的触控位置对应的第一像素电极施加对应的电压。
触控组件可以在擦除组件与第一基板10的距离小于预设距离之后，就可以识别到书写笔的触控位置，随后驱动单元向擦除组件和擦除组件的触控位置对应的第一像素电极施加对应的电压，使得擦除组件与第一像素电极之间的电压差大于反射态切换为散射态的势垒电压，从而使得擦除组件触控位置的双稳态液晶层30部分由反射态切换回散射态，恢复原始状态，实现书写笔迹的选择性擦除。
在一些实施例中，双稳态液晶层30在反射态下反射白光，可以通过以下几种方式中的一种实现：
(1)如图5所示，在第二基板20靠近双稳态液晶层30的一侧设置有至少一个凸起40，凸起40改变了与凸起40对应区域双稳态液晶的螺旋轴方向，从而改变了与凸起40对应区域的双稳态液晶的排布方向，使得双稳态液在反射态下可以反射可见光光谱不同，如图6所示，从而反射不同波段的光线，可以反射红、绿、蓝光，从而反射出白光；
(2)将反射态下可以分别反射红、绿、蓝光的三种双稳态液晶(液晶畴不同，折射率不同)沿垂直方向叠层设置，三者之间通过透明粘胶或聚合物连接，其中，反射红光的液晶作为底层，反射绿光的液晶作为中间层，反射蓝光的液晶作为顶层，三种液晶的散射态切换反射态的势垒电压是一致的，所以在同一电场或压力的作用下，三种液晶可以同时由散射态切换反射态，反射红、绿、蓝光，从而反射出白光；
(3)将(2)中的分别反射红、绿、蓝光的三种双稳态液晶沿水平方向交替排列，反射红、绿、蓝光的三种双稳态液晶可以分别设置在R第一像素电极、G第一像素电极和B第一像素电极位置，或者可以在同一第一像素电极位置处同时设置反射红、绿、蓝光的三种双稳态液晶，同样可以反射出白光。
在设置凸起40的结构中，在一些实施例中，在垂直于第二基板20的平面内，凸起40的截面形状包括圆弧状。
需要说明的是，凸起40在第二基板20靠近双稳态液晶层30的一侧上的排布方式是随机的，与第一像素电极无对应关系，主要利用其圆弧状的结构对液晶分子产生不同的挤压力，所以可以改变了与凸起40不同对应区域双稳态液晶的螺旋轴方向，从而改变了与凸起40对应区域的双稳态液晶的排布方向，使得双稳态液在反射态下可以反射可见光光谱不同。
在一些实施例中，凸起40的坡度角为3～10°。
在一些实施例中，凸起40在第二基板20上的正投影的尺寸为3～8μm。
在一些实施例中，凸起40的材料包括有机材料。
在一些实施例中，凸起40的材料包括树脂。
在设置凸起40的结构中，当双稳态液晶处于散射态或透明态时，显示出的是凸起40的颜色。所以，可以根据实际需要确定凸起40的颜色，例如，透明凸起40、黑色凸起40、红色凸起40、绿色凸起40或蓝色凸起40等。可以理解的是，本申请中提到的显示出凸起40的颜色，是指凸起40通过彩色滤光层12过滤之后的颜色。
在设置凸起40的结构中，其对应的在写入状态下的驱动原理示意图，如图7，具体驱动原理与上述原理相同，此处不再赘述。
在一些实施例中，双稳态液晶层30的材料均包括胆甾相液晶。
胆甾相液晶具有独特的螺旋状排列，液晶分子分层扭曲排列，分子平躺在各分层中，分层与分层平行，在每一分层中分子像向列相一样彼此倾向于平行排列，但沿着层面的法线方向分子的指向矢基本上均匀连续的旋转，指向矢旋转360°时的层间距称为螺距P0。胆甾相液晶包括平面织构状态(Planar Texture，P态)，焦锥织构状态(Focal ConicTexture，FC态)和垂直结构状态(Homeotropic，H态)。
胆甾相液晶呈现P态时，液晶分子围绕垂直于基板表面的螺旋轴在空间呈现螺旋形排列，当光线入射到液晶表面时，液晶分子对特定波长λ的光线选择性反射。胆甾相液晶呈现FC态时，液晶分子仍然呈螺旋排列，但液晶畴的螺旋轴的方向随机分布，分子呈多畴态，入射光在相邻的液晶畴交界处由于折射率的突变而发生散射，可以透过下面基板的颜色。胆甾相液晶呈现H态时，液晶分子沿电场方向排列，液晶是透明的。
其中，P态即上述反射态，FC态即上述散射态，H态即上述透明态。
P态和FC态可以稳定保持，且无需电压维持，H态为非稳态，需要电压才能保持。
在一些实施例中，第二电极层21的光透过率不做限制，可以为透明电极层或遮光电极层。
在一些实施例中，第一透明电极层11和第二电极层21的材料包括氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。
在一些实施例中，第一基板10还包括第一透明基底13；其中，第一透明基底13设置于第一透明电极层11和彩色滤光层12之间、第一透明电极层11远离彩色滤光层12的一侧或彩色滤光层12远离第一透明电极层11的一侧。
在一些实施例中，第二基板20包括遮光层22，以及设置于的遮光层22与第二电极层21之间的第二透明基底23。
在一些实施例中，遮光层22的材料可以为黑色矩阵层或彩色光阻层。
在一些实施例中，第二透明基底23的材料可以与上述第一透明基底13的材料相同，可以为玻璃或透明的柔性基底，柔性基底包括PET保护膜。
在一些实施例中，第二透明基底23的材料可以与上述第一透明基底13的材料不同，优选地，为了提高手写板的书写灵敏度，第一透明基底13可以采用柔性的且弹性模量更大的聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二透明基底23可以采用玻璃。
在一些实施例中，第二透明基底23与第二电极层21之间还可以设置TFT像素电路，用于对第一像素电极进行控制。
本申请中通过，通过彩色滤光层12和第一像素电极的设置，使得手写板呈现像素显示效果，在书写时，可以根据需要的笔迹颜色，对R、G、B的第一像素电极施加不同的电压，使得仅书写位置对应颜色像素位置处的双稳态液晶处于反射态，从而显示对应的颜色的笔迹，且不同颜色的笔迹可以同时呈现，实现多色显示，显示更加多样化，提升用户体验感。
本申请还提供一种液晶手写板的显示方法，包括：
步骤S110：向书写位置处对应的双稳态液晶层30部分施加压力或电场，使书写位置处对应的双稳态液晶层30部分由散射态变换为反射态，反射出白光，并通过对应的滤光单元发出对应颜色的光，以显示出对应颜色的书写笔迹。
通过第一透明电极层11和第一像素电极向书写位置处对应的双稳态液晶层30部分施加电场，使书写位置处对应的双稳态液晶层30部分由散射态变换为反射态，以进行书写的方式中，可以通过触控组件实现。
触控组件可以在书写笔或手指与第一基板10的距离小于预设距离之后且按压第一基板10之前，就可以识别到书写笔或手指的触控位置，随后驱动单元根据预设颜色，向书写笔或手指的触控位置对应的第一像素电极施加对应的电压，形成电场。
对应的，当书写笔迹的预设颜色为绿色时，向书写笔或手指的触控位置处的G第一像素电极施加对应的电压，使得触控位置处的G第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在电场的作用下，由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方绿色滤光单元的滤光作用，呈现出绿色，从而显示绿色笔迹，且反射态为稳态，即使书写笔或手指离开之后，笔迹也不会消失。
以此类推，可以书写各种颜色的笔迹，此处不再赘述。
通过书写笔或手指向书写位置处对应的双稳态液晶层30部分施加压力，使书写位置处对应的双稳态液晶层30部分由散射态变换为反射态，以进行书写的方式(按压书写方式)中，通过书写笔向书写位置处对应的双稳态液晶层30部分施加压力之前，还包括：
步骤S102：根据书写笔迹的预设颜色，向第一透明电极层11和第一像素电极施加对应的电压，以使得与预设颜色对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差小于预设阈值。
使得书写笔迹的预设颜色对应的双稳态液晶层30仅受压力的作用，由散射态切换为反射态，反射出白光，并通过对应的滤光单元发出对应颜色的光，以显示出对应颜色的书写笔迹。
在一些实施例中，通过书写笔向书写位置处对应的双稳态液晶层30部分施加压力之前，还包括：
步骤S104：根据预设颜色，向第一透明电极层11和第一像素电极施加对应的电压，以使与预设颜色不对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差大于预设阈值。
可以理解为，为了使得书写笔迹的预设颜色不对应的双稳态液晶层30不会在压力的作用下，由散射态切换为反射态，影响书写笔迹的颜色，所以需要对向第一透明电极层11和第一像素电极施加对应的电压，以使与预设颜色不对应的第一像素电极与第一透明电极层11之间的电压差大于预设阈值，使得书写笔接触位置的该部分双稳态液晶层30在压力实际到达之前由散射态切换为透明态，透明态的双稳态液晶层30不受压力的影响。
可以理解为，在书写之前，根据书写笔迹的预设颜色，第一像素电极和第一透明电极层11已经施加了电压，做好了书写准备，与书写笔迹的预设颜色不对应的双稳态液晶层30在电场作用下由散射态切换为透明态是十分迅速的，所以与书写笔迹的预设颜色不对应的双稳态液晶层30可以在压力到达之前由散射态切换为透明态。
在一些实施例中，在写入状态下，通过驱动单元向R、G、B第一像素电极施加不同的电压，例如，R第一像素电极的电压Vr＝0V，G第一像素电极的电压Vg＝Vo，B第一像素电极的电压Vb＝2Vo。
当书写笔迹的预设颜色为绿色时，向第一透明电极层11施加电压Vg＝Vo，使得：
(1)第一透明电极层11与R、B第一像素电极之间的电压差为Vo，各R、B第一像素电极处的双稳态液晶层30部分在该电压差的作用下，迅速地由散射态切换为透明态，显示出第二基板20的颜色，且由于R、B第一像素电极位置处的双稳态液晶层30部分已经切换为透明态，这部分双稳态液晶层30即使被书写笔或手指按压，也不会发生明显状态变化，而在施加在第一透明电极层11上的电压缓慢消失后，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，在这个过程中，R、B第一像素电极位置处始终显示出第二基板20的颜色；
(2)第一透明电极层11与G第一像素电极之间的电压差为0，没有电场作用，G第一像素电极处的双稳态液晶层30部分不受电场的影响，而是在书写笔或手指的按压作用下，由散射态切换为反射态，反射出白光，经过其上方绿色滤光单元的滤光作用，呈现出绿色，从而显示绿色笔迹，且反射态为稳态，按压作用消失，笔迹也不会消失。
以此类推，可以书写各种颜色的笔迹，此处不再赘述。
在一些实施例中，步骤S110之后，方法还包括：
步骤S120：响应于接收到的擦除指令，向待擦除的书写笔迹所在位置处对应的双稳态液晶层30部分施加电场，使该位置处对应的双稳态液晶层30部分由反射态变换为散射态。
在一些实施例中，在擦除阶段，向各第一像素电极和第一透明电极层11施加一定的电压，使得第一透明电极层11与第一像素电极之间的电压差大于反射态切换为散射态的势垒电压，从而使得书写笔迹位置处的双稳态液晶层30部分在电场作用下由反射态切换回散射态，恢复原始状态，实现书写笔迹的全部擦除。
可以理解的是，擦除过程中，未书写过的双稳态液晶层30部分为散射态(没有书写笔迹的部分)，第一透明电极层11与第一像素电极的电压差导致该部分双稳态液晶层30由散射态切换为透明态，但是当擦除组件离开之后，电场作用缓慢消失，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，恢复初始状态。
在一些实施例中，擦除阶段，可以通过与驱动单元电连接的擦除组件来实现。
在擦除阶段，向各第一像素电极和擦除组件施加一定的电压，使得擦除组件与第一像素电极之间的电压差大于反射态切换为散射态的势垒电压，从而使得擦除组件接触位置的双稳态液晶层30部分在电场作用下由反射态切换回散射态，恢复原始状态，实现书写笔迹的选择性擦除。
可以理解的是，擦除过程中，若擦除组件接触位置的双稳态液晶层30部分为散射态(没有书写笔迹的部分)，擦除组件与第一像素电极的电压差导致该部分双稳态液晶层30由散射态切换为透明态，但是当擦除组件离开之后，电场作用缓慢消失，这部分双稳态液晶层30由透明态切换回散射态，恢复初始状态。
本申请实施例还提供了一种手写装置，包括上述中任一项所述的液晶手写板和书写笔。
在一些实施例中，上述书写笔的笔尖的尺寸远大于单个滤光单元的尺寸。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。虽然本申请所公开的实施方式如上，但的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (17)
1.一种液晶手写板，其特征在于，包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的双稳态液晶层，所述双稳态液晶层被配置为在反射态下反射白光；
其中，所述第一基板包括沿所述第一基板的厚度方向叠层设置的第一透明电极层和彩色滤光层，所述彩色滤光层包括多个呈阵列排布的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元；
所述第二基板包括第二电极层，所述第二电极层包括多个呈阵列排布的第一像素电极，每个滤光单元在所述第二基板上的正投影至少覆盖一个所述第一像素电极在所述第二基板上的正投影。
2.根据权利要求1所述的液晶手写板，其特征在于，所述液晶手写板还包括与所述第一透明电极层和所述第一像素电极电连接的驱动单元，所述驱动单元被配置为根据书写笔迹的预设颜色，向所述第一透明电极层和所述第一像素电极施加对应的电压。
3.根据权利要求2所述的液晶手写板，其特征在于，所述液晶手写板还包括与所述驱动单元电连接的触控组件，被配置为获取书写位置信息；
其中，所述驱动单元，被配置为根据所述预设颜色，向所述第一透明电极层和所述书写位置信息对应的所述第一像素电极施加对应的电压。
4.根据权利要求1所述的液晶手写板，其特征在于，所述第一透明电极层包括多个呈阵列排布的第二像素电极。
5.根据权利要求1所述的液晶手写板，其特征在于，所述第二基板靠近所述双稳态液晶层的一侧设置有至少一个凸起。
6.根据权利要求5所述的液晶手写板，其特征在于，在垂直于所述第二基板的平面内，所述凸起的截面形状包括圆弧状。
7.根据权利要求5所述的液晶手写板，其特征在于，所述凸起的坡度角为3～10°。
8.根据权利要求5所述的液晶手写板，其特征在于，所述凸起在所述第二基板上的正投影的尺寸为3～8μm。
9.根据权利要求5所述的液晶手写板，其特征在于，所述凸起的材料包括有机材料。
10.根据权利要求1所述的液晶手写板，其特征在于，所述双稳态液晶层的材料均包括胆甾相液晶。
11.根据权利要求1所述的液晶手写板，其特征在于，所述第一基板还包括第一透明基底；
其中，所述第一透明基底设置于所述第一透明电极层和所述彩色滤光层之间、所述第一透明电极层远离所述彩色滤光层的一侧或所述彩色滤光层远离所述第一透明电极层的一侧。
12.根据权利要求1所述的液晶手写板，其特征在于，所述第二基板还包括遮光层，以及设置于的遮光层与所述第二电极层之间的第二透明基底。
13.一种如权利要求1至12中任一项所述的液晶手写板的显示方法，其特征在于，包括：
向书写位置处对应的所述双稳态液晶层部分施加压力或电场，使所述书写位置处对应的所述双稳态液晶层部分由散射态变换为反射态，反射出白光，并通过对应的滤光单元发出对应颜色的光，以显示出对应颜色的书写笔迹。
14.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于，向书写位置处的所述双稳态液晶层部分施加压力的步骤之前，所述方法还包括：
根据所述书写笔迹的预设颜色，向所述第一透明电极层和所述第一像素电极施加对应的电压，以使得与所述预设颜色对应的所述第一像素电极与所述第一透明电极层之间的电压差小于预设阈值。
15.根据权利要求14所述的显示方法，其特征在于，向书写位置处的所述双稳态液晶层部分施加压力的步骤之前，所述方法还包括：
根据所述预设颜色，向所述第一透明电极层和所述第一像素电极施加对应的电压，以使与所述预设颜色不对应的所述第一像素电极与所述第一透明电极层之间的电压差大于所述预设阈值。
16.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于接收到的擦除指令，向待擦除的所述书写笔迹所在位置处对应的所述双稳态液晶层部分施加电场，使该位置处对应的所述双稳态液晶层部分由反射态变换为散射态。
17.一种手写装置，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的液晶手写板和书写笔。
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2021
- 2021-10-22 CN CN202111233052.XA patent/CN113934065B/zh active Active
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