CN117092866A - 一种液晶书写装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液晶书写技术领域，具体公开了一种液晶书写装置，包括：依次设置的基底层、第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层；其中，第一导电层和第二导电层均不分割；或者，第一导电层和第二导电层中的至少一个被分割为多个相互绝缘的导电区域；所述双稳态液晶层包括基材层，在基材层上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道，每个微沟道内设有能够反射设定颜色的液晶。本发明方案能够使得液晶书写装置受到压力的位置处可以显示出白色笔迹，从而达到像普通黑板一样的黑底白字的显示效果，提高显示亮度和对比度。

Description

一种液晶书写装置
技术领域
本发明涉及液晶书写技术领域，尤其涉及一种液晶书写装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着液晶技术的发展，液晶书写装置也得到了迅速的发展，并逐渐被用作教育、办公等领域的黑板、画板或书写板等书写工具，具有十分良好的发展前景。
目前市面上的液晶书写装置，其工作原理是利用液晶的双稳态特性实现显示和/或擦除液晶写字板上的书写内容。例如，以胆甾相液晶为例，当胆甾相液晶呈现平面织构状态时，液晶分子对特定波长范围λ的光线(即设定颜色的光)选择性反射。当胆甾相液晶呈现焦锥织构状态时，液晶分子对可见光呈现透射状态。
通过作用在液晶写字装置上的压力可以在不加载电压的情况下实现书写，此时，书写压力处的液晶对可见光呈现反射状态，从而以设定的颜色显示出压力的痕迹；通过施加电场使胆甾相液晶结构发生变化，使得液晶对可见光呈现透射状态，从而使得压力书写痕迹消失以实现擦除。
受到液晶材料的限制，现有的书写装置往往都是显示单一的绿色或蓝色，无法显示其他所需要的颜色；另外，这些颜色与教学或办公领域经常使用的黑底白字的书写显示习惯并不相同，不利于用户的使用，并且，综合显示亮度和对比度较低，显示效果并不理想，难以在教学或办公领域得到广泛推广。
现有技术通过改变液晶组分的方式实现白色笔迹的显示，但是，材料组分的改进难度大，配方调制过程复杂，且极易受到外界环境的影响。
现有技术还公开了通过让多层能够反射不同颜色的液晶层进行叠加，来实现白色笔迹的显示，但是，这种装置每一层都要配置单独的驱动板，成本高、控制过程复杂，不易生产，且书写装置的厚度增加，影响用户使用体验。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种液晶书写装置，液晶层采用微沟道的设计，微沟道内灌注液晶；通过在微沟道内灌注反射不同颜色的液晶，能够达到显示某一种所需颜色书写笔迹的目的；比如：在微沟道内依次灌注能够反射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的液晶，便能够显示出白色笔迹。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种液晶书写装置，包括：依次设置的基底层、第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层；其中，第一导电层和第二导电层均不分割；所述双稳态液晶层包括基材层，在基材层上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道，每个微沟道内灌注有能够反射设定颜色的液晶。
作为可选的方案，所述微沟道的宽度范围为10um-300um，深度范围为1um-10um。
作为可选的方案，所述微沟道等间距分布；或者，相邻两个微沟道之间的壁厚范围为1um-20um。
作为可选的方案，所述微沟道沿横向或纵向分布。
作为可选的方案，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色和绿色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色和蓝色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射绿色和蓝色的液晶；
或者，每三个相邻的第一微沟道、第二微沟道和第三微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色、绿色和蓝色的液晶；以使得所述液晶书写装置在施加压力的位置能够显示出白色笔迹。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种液晶书写装置，包括：依次设置的基底层、第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层；其中，第一导电层和第二导电层的至少一个被分割为多个相互绝缘的导电区域；所述双稳态液晶层包括基材层，在基材层上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道，每个微沟道内灌注有能够反射设定颜色的液晶。
作为可选的方案，所述微沟道的宽度范围为10um-300um，深度范围为1um-10um。
作为可选的方案，所述微沟道等间距分布；或者，相邻两个微沟道之间的壁厚范围为1um-20um。
作为可选的方案，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色和绿色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色和蓝色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射绿色和蓝色的液晶；
或者，每三个相邻的第一微沟道、第二微沟道和第三微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色、绿色和蓝色的液晶；以使得所述液晶书写装置在施加压力的位置能够显示出白色笔迹。
作为可选的方案，将所述双稳态液晶层划分为多个区域，每个区域的微沟道内灌注不同颜色组合的液晶；这样可以实现不同区域显示不同颜色的书写笔迹。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明在导电层上制作微沟道，每个微沟道内分别灌注能够反射设定颜色的液晶；微沟道的尺寸为微米(um)级，而书写笔头的尺寸往往在毫米(mm)级，所以，当书写笔头在书写装置上施加压力时，该压力能够同时覆盖多个微沟道，多个微沟道内的液晶在受到压力时能够同时呈现平面织构状态，每一个微沟道内的液晶能够向外反射不同颜色的入射光，进而可以组合形成复合颜色；比如：红色和绿色组合后的复合颜色为黄色；红色、绿色和蓝色组合后的复合颜色为白色。这样，便可以显示出某一种设定颜色的书写笔迹。
因此，可以根据所要显示的书写笔迹的颜色，在微沟道内灌注相对应的液晶；比如：如果想要显示出白色笔迹，则在每三个相邻的第一微沟道、第二微沟道和第三微沟道内按照设定的顺序分别灌注能够反射红色、绿色和蓝色的液晶，在液晶书写装置受到压力的位置处便可以显示出白色笔迹，从而达到像普通黑板一样的黑底白字的显示效果，提高显示亮度和对比度。
(2)本发明中采用的能够反射红色、绿色和蓝色的液晶，均是行业内非常常见的液晶材料，无需改进液晶材料组分便可以实现其他颜色，比如白色笔迹的显示。
本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例中的液晶书写装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例中双稳态液晶层的微沟道示意图；
图3为本发明实施例中的微沟道截面示意图；
其中，1.基底层，2.第一导电层，3.双稳态液晶层，4.第二导电层，5.微沟道，6.基材层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种液晶书写装置，结合图1，具体包括：自下而上依次设置的基底层1、第一导电层2、双稳态液晶层3和第二导电层4；其中，双稳态液晶层包括基材层6，在基材层6上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道5，每个微沟道5内设有能够反射设定颜色的液晶，比如：液晶可以通过灌注的方式设置在微沟道内。其中，基材层6为沟道材料基底层，微沟道可以通过刻蚀、印刷、喷涂、喷注、打印等工艺在基材层上形成。
本实施例中，基底层可以采用具有一定强度要求的硬质基底，比如玻璃基底、有机玻璃或钢化玻璃基底等，在硬质基底外侧面或内侧面涂覆黑色涂层，或者，在硬质基底外侧面或内侧面贴附黑色贴膜；这样，可以使得液晶书写装置的底色(背景色)为黑色；当然，也可以设置成其他深颜色的底色或背景色，本领域技术人员可以根据需要自行设置，但是需要与书写笔迹的颜色进行区分。
第一导电层和第二导电层均采用透明的ITO导电薄膜；第一导电层和第二导电层均不分割，可以在加电状态下实现一键擦除。
结合图2和图3，双稳态液晶层包括基材层，以及设置在基材层上的多个沿设定方向平行设置的微沟道；作为通常的示例，微沟道沿横向或纵向设置；本实施例的微沟道指的是尺寸为微米级的沟道或沟槽。
作为一种可选的实施方式，微沟道的宽度a范围为10um-300um，深度h范围为1um-10um。根据所需显示的笔迹颜色的需求，所有的微沟道宽度相同(在允许的误差范围内可以略有差别)，或者，至少每两个相邻微沟道的宽度按照设定的比例设置，比如：自一端的第一个微沟道开始，每相邻的两个微沟道的尺寸按照2:1的比例设置；或者，每相邻的三个微沟道按照2:1:1的比例设置；微沟道之间的宽度比例不同，最终形成的复合颜色也就会有所差异。
相邻两个微沟道之间的间隔b为1um-20um，所有的微沟道等间距分布，但是可以允许一定范围的误差。
对于微沟道的宽度而言，宽度太窄会影响液晶的灌注效果；而宽度太宽则可能会影响视觉效果，因此，本实施例选取微沟道的宽度范围为10um-300um，在该宽度范围内，能够实现最佳的视觉效果，并且便于控制显示的颜色。
对于微沟道的壁厚而言，如果壁厚太薄，则微沟道容易损坏，影响产品使用寿命；因为微沟道的侧壁位置没有液晶，因此如果壁厚太厚，可能会影响视觉效果。因此，本实施例选取微沟道的壁厚为1um-20um，既能够保证微沟道的结构稳定，具有一定的承压能力，又不影响视觉显示效果。
需要说明的是，为了便于对微沟道结构进行充分说明，附图2和3所示的均是放大后的示意图。
每一个微沟道内都设有能够反射设定颜色液晶，由于微沟道的尺寸为微米(um)级，而书写笔头(或其他书写件，以下统一表述为书写笔头)的尺寸往往在毫米(mm)级，所以，当书写笔头在书写装置上施加压力时，该压力能够同时覆盖多个微沟道，多个微沟道内的液晶在受到压力时能够同时呈现平面织构状态，每一个微沟道内的液晶能够向外反射不同颜色的入射光，进而可以形成复合颜色；比如：红色和绿色组合后的复合颜色为黄色；红色、绿色和蓝色组合后的复合颜色为白色。这样，便可以显示出某一种设定颜色的书写笔迹。
本实施例中，可以根据所要显示的笔迹颜色，确定需要灌注的液晶类型及液晶分布方式；比如：
①每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色和绿色的液晶；此时，若相邻两个微沟道的宽度相等，则实际显示的逻辑像素为黄色，若相邻两个微沟道的宽度成设定比例设置，则根据比例情况显示相应的混合后颜色。
②每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色和蓝色的液晶；此时，若相邻两个微沟道的宽度相等，则实际显示的逻辑像素为紫色，若相邻两个微沟道的宽度成设定比例设置，则根据比例情况显示相应的混合后颜色。
③每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射绿色和蓝色的液晶。此时，若相邻两个微沟道的宽度相等，则实际显示的逻辑像素为青色，若相邻两个微沟道的宽度成设定比例设置，则根据比例情况显示相应的混合后颜色。
④每三个相邻的第一微沟道、第二微沟道和第三微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色、绿色和蓝色的液晶。此时，若相邻三个微沟道的宽度相等，则实际显示的逻辑像素为白色，从而可以实现液晶书写装置在施加压力的位置能够显示出白色笔迹，再配合黑色的底色或背景色，便可以达到白底黑字的显示效果。
通过在第一导电层和第二导电层分别施加设定的电压，可以将书写笔迹全部清除。
本实施例的液晶书写装置，可以根据所需要显示的笔迹颜色，在微沟道内灌注相对应的液晶，使得液晶书写装置能够显示的笔迹颜色不仅仅限制在蓝色或绿色，还可以制作出能够显示其他颜色笔迹的液晶书写装置。特别地，在不改变液晶组分的前提下，使用常规的液晶材料，便能够实现白色笔迹的显示。
作为一种可选的实施方式，可以将双稳态液晶层划分为多个区域，每个区域的微沟道内灌注不同颜色组合的液晶；这样可以实现不同区域显示不同颜色的书写笔迹。
如图2中所示，本实施例微沟道的设计，使得液晶在微沟道长度方向上具有一定的流动性，因此在进行压力书写时(书写笔迹平行于微沟道长度方向除外，因为此时受到微沟道侧壁的限制，液晶在书写笔迹宽度方向上不具有流动性)，平行于微沟道长度方向的力会使得液晶在微沟道长度方向进行一定的延展，压力越大，延展越大；从而在相同的书写压力下，沿不同方向书写形成的书写笔迹粗细会有不同；并且，书写压力越大，笔迹越粗；具体地，书写笔迹的宽度＝书写笔头的宽度+液晶延展宽度+设定值。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种液晶书写装置，结合图1，具体包括：自下而上依次设置的基底层1、第一导电层2、双稳态液晶层3和第二导电层4；其中，双稳态液晶层包括基材层6，在基材层6上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道5，每个微沟道5内设有能够反射设定颜色的液晶。
本实施例液晶书写装置与实施例一中的不同点在于，第一导电层和第二导电层中的至少一个被分割为多个相互绝缘的导电区域，通过对导电层的分割，可以实现对液晶书写装置的局部擦除；导电层的分割以及局部擦除的具体实现方式均已经被现有技术公开，本实施例不做详述。
本实施例液晶书写装置的其他结构均与实施例一中相同，不再赘述。
上述实施例一和实施例二中的液晶书写装置，可以应用于液晶黑板、画板或书写板等诸多产品中，可以实现不同颜色的书写笔迹的显示；特别是能够实现白色笔迹的显示，达到黑底白字的显示效果。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种液晶书写装置，包括：依次设置的基底层、第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层；其中，第一导电层和第二导电层均不分割；其特征在于，所述双稳态液晶层包括基材层，在基材层上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道，每个微沟道内设有能够反射设定颜色的液晶。
2.如权利要求1所述的一种液晶书写装置，其特征在于，所述微沟道的宽度范围为10um-300um，深度范围为1um-10um。
3.如权利要求1所述的一种液晶书写装置，其特征在于，
所述微沟道等间距分布；
或者，相邻两个微沟道之间的壁厚范围为1um-20um。
4.如权利要求1所述的一种液晶书写装置，其特征在于，所述微沟道沿横向或纵向分布。
5.如权利要求1所述的一种液晶书写装置，其特征在于，
每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色和绿色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色和蓝色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射绿色和蓝色的液晶；
或者，每三个相邻的第一微沟道、第二微沟道和第三微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色、绿色和蓝色的液晶；以使得所述液晶书写装置在施加压力的位置能够显示出白色笔迹。
6.一种液晶书写装置，包括：依次设置的基底层、第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层；其中，第一导电层和第二导电层的至少一个被分割为多个相互绝缘的导电区域；其特征在于，所述双稳态液晶层包括基材层，在基材层上设有多个沿设定方向平行设置的微沟道，每个微沟道内设有能够反射设定颜色的液晶。
7.如权利要求6所述的一种液晶书写装置，其特征在于，所述微沟道的宽度范围为10um-300um，深度范围为1um-10um。
8.如权利要求6所述的一种液晶书写装置，其特征在于，
所述微沟道等间距分布；
或者，相邻两个微沟道之间的壁厚范围为1um-20um。
9.如权利要求6所述的一种液晶书写装置，其特征在于，
每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色和绿色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色和蓝色的液晶；
或者，每两个相邻的第一微沟道和第二微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射绿色和蓝色的液晶；
或者，每三个相邻的第一微沟道、第二微沟道和第三微沟道内按照设定的顺序分别设有能够反射红色、绿色和蓝色的液晶；以使得所述液晶书写装置在施加压力的位置能够显示出白色笔迹。
10.如权利要求1或6所述的一种液晶书写装置，其特征在于，将所述双稳态液晶层划分为多个区域，每个区域的微沟道内设有不同颜色组合的液晶。
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