JP7010488B2 - 多色感圧液晶デバイス - Google Patents

Description

本開示は、一般的には、書き込み／描画タブレットに関し、特に、このような書き込み／描画タブレットに用いられるコレステリック液晶ディスプレイ（ＣｈＬＣＤ）に関する。

手作業による書き込み及び描画を捕捉して表示する低コスト、低電力の電子デバイスである玩具の市場は成長し続けており、ますます競争が激しくなっている。消費者は、ペンで紙に書く感覚に似た手書き体験を容易に使用し捕捉できる頑丈なデバイスを求めている。天然資源の持続可能性を目指す世界においては、手書き又は手描きのアイデア、情報、及び画像を簡単且つ安価に捕捉する紙及び紙ベースのソリューションの代替手段を消費者及び製造業者が探し求めている。また、消費者は、それぞれの電子デバイスによって、テキスト及び画像を捕捉して鮮やかに比類なくカラフルに提示することにより、ペン及び紙の消費、散乱、及び使い捨てなく、様々な色のペン及び紙の使用を模倣したいと考えている。デバイスの耐久性及び視覚的訴求は、子ども並びに教育及び娯楽の両目的で子どもに製品を買い与える消費者に対する玩具の訴求力に関して特に重要である。

２０１０年、Ｋｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｉｎｃ．のイーライター（ｅＷｒｉｔｅｒ）とも称するブギーボード（Ｂｏｏｇｉｅ Ｂｏａｒｄ）（登録商標）感圧コレステリック液晶書き込みタブレットが市場に現れたが、これは、先のとがったスタイラス又は指を使って、タブレットの表面で画像を書き込み又はトレース可能なものであり、米国特許第６，１０４，４４８号及び第９，１１６，３７９号に記載の通りであって、両特許を本書に援用する。コレステリック液晶書き込みタブレットにおいては、特定のセルギャップとなるように離隔した２つの基板間に液晶が挟まれている。上側の基板は可撓性であり、下側の基板は不透明又は半透明である。セルギャップ内には、本質的に透明（フォーカルコニック）な質感及び色反射的（プレーナ）な質感という２つの質感を呈し得る双安定コレステリック液晶層がある。セルギャップの間隔は通例、形状が円筒状又は球状のプラスチック又はガラススペーサによって設定されている。タブレットは、電圧パルスを電極に与えてコレステリック材料をフォーカルコニック状態へと電気的に駆動することによって初期化される。先のとがったスタイラス又は指で上部基板を押圧すると、液晶が局所的に変位する。スタイラスの位置では、液晶中に誘発された流れによって、その光学的質感が本質的に透明な色から鮮明な反射色へと変化する。反射色は、液晶層の下方の不透明又は半透明な色に対して十分な明暗を有する。スタイラス又は指でトレースされた画像は、消去されるまで、電圧の印加なくいつまでもタブレット上に残ることになる。消去は、コレステリック液晶をその色反射状態から本質的に透明な状態へと戻す電圧パルスを基板の内面上の透明な導電電極に印加することによって達成される。

上述の原理は、米国特許第６，１０４，４４８号においてより詳しく開示されており、これを本書に援用する。画像の選択部の消去に利用可能な別の動作モードについては、米国特許第８，１３９，０３９号に開示されており、これを本書に援用し、本開示の感圧液晶デバイスに適用可能である。この動作モードは、上述の動作モードとは異なる。タブレットは、１つ又は複数の電圧パルスにより感圧液晶デバイスを色反射質感へと電気的に駆動することによって初期化される。その後、適当な値の連続電圧の電極への印加によって、先のとがったスタイラスの圧力によりコレステリック材料を実質的に透明な質感へと駆動することによって、画像を書き込むことができる。この色反射背景の動作モードをモードＡと称する一方、本質的に透明な背景の他方のモードは、モードＢと称する。

市販のブギーボード（登録商標）書き込みタブレットは、モードＢでの動作により、固定された不透明な吸光背景に対して黒色を有する。暗黒背景は、タブレット上に書き込まれた色反射画像に対して、高い明暗を提供する。本書に援用する米国特許第５，４９３，４３０号に開示の通り、ＣｈＬＣＤの固定された背景に対しては、他の不透明色も使用可能である。背景の色は、コレステリック液晶により反射された色と相加的に混じり合って、コレステリック液晶と異なる色を提示する。背景には複数の色が存在していてもよく、これらの色は、パターン化されていてもよい。一例として、パターンとしては、テキストの書き込みに便利な線入りタブレットを提供する線も可能であり、米国特許出願公開第２０１３／０３１４６２１号に記載の罫紙タブレットに類似するものであって、これを本書に援用する。

Ｋｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｉｎｃ．による現行のイーライターのデバイス特性及び動作
図１Ａ及び図１Ｂを参照して、下側の透明プラスチック基板２上には吸光被膜１が配置されており、その他面は透明導電層３で被覆されている。この被膜１についても、米国特許出願公開第２０１３／０３１４６２１号に記載の通り、パターン化可能である。感圧液晶デバイスのその他の部分としては、コレステリック液晶、ポリマー、及びスペーサが分散して硬化した液晶層４と、内面が透明導電層５で被覆された別の透明上部基板６とが挙げられる。導体５で被覆されていない基板６の面は、デバイスを見る者（以下「視認者」という）Ｖ（大略矢印の方向から見る視認者Ｖ）に近接した書き込み面Ｗを構成する。底部及び上部の基板は、底部レッジ７及び上部レッジ８を形成するように延びている。透明導電層３及び５は、画像の初期化若しくは消去又はモードＡ、モードＢのうちの少なくとも一方での感圧液晶デバイスの動作及び消去の選択に適した大きさ及びパルス幅の電圧又は電圧パルスを導電層３と５の間に印加し得るように、各レッジ７及び８上で露出して、ドライブエレクトロニクスに接続されており、米国特許第８，２２８，３０１号及び第８，１３９，０３９号に記載の通りであって、これらのすべての内容を本書に援用する。

液晶層４のコレステリック液晶としては、乳化、重合誘導相分離、温度誘導相分離、溶媒蒸発相分離、又は２つの導体３及び５間の流れ抑制機構により作製された閉じ込め又は非閉じ込め相互接続液滴が可能である。図２は、非低減セルギャップ２９０及びスタイラス２８０からの圧力による低減セルギャップ３００の領域を有する液晶層４を示したイーライター３４０の側面図である。導電電極２６０は、電気的相互接続２７０によって、通例は電圧パルスの形態で導電電極２６０に適当な電圧を供給する電子書き込み（及び、消去）回路３０１に接続されている。スタイラス２８０の圧力の印加により、画像が生成される。ドライブエレクトロニクスという用語には、デバイスへの書き込みを可能にする書き込み回路及びデバイスの消去を可能にする消去回路を含む意味がある。書き込み回路という用語が用いられている場合、この回路は、消去も可能となり得ることが了解されるものとする。書き込み回路は、デバイスのあらゆる使用に際して書き込みを実現する必要がなく、例えば、モードＢの書き込みには不要である。

図３は、書き込み回路３０１の機能を説明している。図３は、セルに印加されたパルスの電圧（Ｖ）に対するイーライターの反射率（Ｒ）として示された代表的な仮想電圧応答の図である。図３の電圧応答には、非低減セルギャップ２９０のセルに関する実線の曲線３５０及び低減セルギャップ間隔３００の場合の破線の曲線３６０という２つの曲線を示している（非低減及び低減セルギャップについては、図２に示す）。図２の実線３５０及び破線３６０の両曲線において、イーライターの最大光反射率は、Ｒｐ３７０で示すプレーナ質感により実現され、イーライターの最小光反射率は、Ｒｆｃ３８０で示すフォーカルコニック質感により実現される。図４は、黒色吸収層１及び５５０ｎｍ前後で光を反射するように調節された液晶層４中のコレステリック液晶で構成されたイーライターの明るいプレーナ状態２０及び暗い弱散乱フォーカルコニック状態２１の代表的な例示スペクトルを示している。コレステリック液晶により反射される色は、以下の式を用いて調節可能である。

ただし、λ_ｍａｘは、所望のピーク反射率波長であり、

は、使用されるネマチック液晶分子の平均屈折率、φは、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射可能となるように均一なねじれをネマチック液晶に誘導するのに用いられるカイラル成分分子の濃度、ＨＴＰは、カイラル成分のヘリカルねじれ力である。

モードＡにおいて、画像を書き込む手順では、垂直線３９０で示す値Ｖｐの消去電圧を印加して、図４の反射率及び色２０のプレーナ質感へと最初にセルを駆動することによって、まず過去の全画像を消去する。このための電圧パルスの電圧又は大きさの値は、コレステリック液晶ディスプレイを構成する技術分野においてよく知られており、例えば、米国特許第５，４５３，８６３号及び第５，６９１，７９５号が挙げられるが、これら両特許を本書に援用する。これにより、書き込みタブレットが消去されて反射プレーナ質感となるため、書き込みタブレットの背景色は、米国特許第５，４９３，４３０号に記載の通り、図１及び図２の吸光バック層１の色と液晶層４中のコレステリック材料の反射色との相加効果であるか、又は、米国特許第９，１１６，３７９号に記載の通り、半透明バック層ＳＬの効果と組み合わされた液晶層４中のコレステリック材料の反射色の相加効果である。スタイラス２８０を用いて画像を書き込むため、書き込み回路３０１によって電圧Ｖｗが印加される。Ｖｗの値は、図３の垂直線４００で示している。電圧は、スタイラス書き込みの継続時間にわたって印加され、連続ＡＣ電圧又は一連の両極性パルスが好ましい。電圧は、書き込みタブレットのユーザＶに見える感圧液晶デバイスの全エリアに電界が印加されるように、パターン化又は非パターン化電極に印加される。図３の曲線３６０から、電圧Ｖｗ４００は、セルのこのエリアすなわち圧力が印加されてセルギャップが低減したスタイラスの下側のセルのエリアを図４の反射率及び色２１のフォーカルコニック質感へと駆動することが分かる。この圧力印加エリアのプレーナ質感は、破線の曲線３６０で示すように、フォーカルコニック質感へと駆動される。言い換えると、書き込み電圧Ｖｗが図３の点線３６０と交差する位置では、反射率が低く、液晶が本質的に透明なフォーカルコニック状態であり、吸光バック層１又は半透明バック層ＳＬの効果を示す。セルギャップが乱れていないセルのその他の部分では、電界が印加されていたとしても、実線の曲線３５０で示すように材料はプレーナ質感のままであり、プレーナ背景がフォーカルコニック書き込み用に残される。言い換えると、セルギャップが乱れていない部分の液晶材料は、電圧Ｖｗが電極に印加されている間に線Ｖｗが実線３５０と交差する位置（非低減セルギャップ）に見られるように、プレーナ質感のままであって、フォーカルコニック質感には変換されない。また、書き込み回路３０１は、タブレット全体を消去する消去電圧Ｖｐを供給する。図３により、電圧Ｖｐ３９０がセル全体をプレーナ質感へと駆動して、フォーカルコニック書き込みを消去することが分かる。電圧は、ＡＣ電圧パルスであってもよいし、一連のパルスであってもよく、両極性パルスが好ましい。

図５は、相互接続２７０及びドライブエレクトロニクス３０１を備えたモードＡで動作する従来技術のイーライターを示した図であり、５３は、スタイラス２８０が通過した後の暗いフォーカルコニック線であって、電圧Ｖｗ（４００）が印加されている。この線の反射率及び色は、図４の２１であり、５２は、図４の反射率及び色２０の明るいプレーナ背景である。

図６は、モードＢを示している。最初に、電圧Ｖｆ（４１０）の印加によって、同じ従来技術のイーライターが弱散乱フォーカルコニック状態５６へと切り替えられる。フォーカルコニック状態５６のコレステリック液晶は、図４の反射率及び色２１を有する。スタイラス２８０による圧力は、電圧の別途印加がない状態で、図４の反射率及び色２０の明るいプレーナ質感５５へと液晶を再配向させる流れを誘導することになる。表示エリアの液晶は、電圧４１０の再印加によって、フォーカルコニック質感へともう一度切り替え可能である。

従来技術のイーライターにおいて、図１の液晶層４が示す色及び反射性は、図５及び図６それぞれのプレーナ質感５２及び５５の均一性が示す通り、書き込み面上の領域又は位置によって変わらない。フォーカルコニック質感は、図５及び図６の５３及び５６により示している。明るいプレーナ質感の従来技術のイーライターの図１の表面６上の任意所与の領域又は位置でイーライターの反射スペクトルを測定しようとする場合、スペクトルは、およそ５５５ｎｍの波長で反射するようにコレステリック液晶が調節されているなら、図４の２０に示す均一な形状となる。一方、フォーカルコニック状態は、図４の２１に類似のスペクトルを示すことになる。また、従来技術のイーライター全体としての電気光学的応答は、図３に示すような挙動である。すなわち、明るい状態及び暗い状態を実現するのに用いられる電圧は、書き込み面上の位置によって変わらない。さらに、特徴的な線幅は、イーライターの書き込み面６上の位置によって変わらない。

電子書き込み描画デバイスである玩具には、複数回の使用、小綺麗さ（すなわち、絵の具、割れたクレヨン、インクの染み、又は鉛筆の削りくずの掃除が不要）、及び耐久性という利点がある。消費者は現在、多様な特徴に関して、電子デバイスである玩具を選定するが、ごく最近まで、手書き及び手描きに関連する利点は主要因子ではなかった。また、長時間の自動車旅行等で娯楽用に子どもに与える低コストで頑丈なデバイスである玩具を探し求めている消費者は、電子デバイスのコスト、複雑さ、及び壊れやすさに失望及び困惑している場合が多い。多くの電子デバイスは、子どもが頻繁に使用すると容易に損傷したり、手荒く扱われたり、デバイスを使用する子どもによる不適切なアクセスを責任ある大人が制限すべく、かなり準備する必要があったりする。高価なデバイスの見た目を模倣しているものの、その特徴を備えていない多くの玩具では、子どものユーザが直ぐに退屈してしまう。

現在、いずれもＯｈｉｏ Ａｒｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙが生産するドゥードルスケッチ（Ｄｏｏｄｌｅ Ｓｋｅｔｃｈ）（マグナドゥードル（Ｍａｇｎａ Ｄｏｏｄｌｅ）の新バージョン）及びエッチアスケッチ（Ｅｔｃｈ－ａ－Ｓｋｅｔｃｈ）（登録商標）等、子ども及び他のユーザが画像をデバイスに描くとともにこれらの画像を消去できる玩具製品が市販されている。ドゥードルスケッチには、磁気泳動ディスプレイを用いた（テザーによりデバイスに取り付けられた）特殊スタイラスを要する。ベーシックなエッチアスケッチでは、２つのツマミによる制御でガラススクリーンの内側面からアルミニウム粉を除去する内蔵特殊スタイラスを使用する。ベーシックなエッチアスケッチは、単色上の単色使用に限定される。カラー版のエッチアスケッチも生産されたが、このデバイスの場合、ユーザは、色付きインクマーカをスタイラスホルダに入れ、上部に紙を置いた後、ツマミを使って紙の内面又は底面に書き込む必要があった。また、異なる色を使用するには、マーカを除去して別の色のマーカで置き換える必要があった。これらの玩具製品は嵩高く、デバイスに取り付けられた特殊スタイラスが必要である。これらの玩具では、指の爪を含めて、一般的なスタイラスの１回の移動により、鮮やかな色で紙に書く自然な感覚で複数の画像をユーザが自由に生成可能とはなり得ない。

Ｊ．Ｌｉ他による米国特許第７，５２１，１１２号は、除去された不透明被膜の背後に隠れたものを露出させるため、材料を適用する必要がある旨を開示している。米国特許出願公開第２０１０／０２４７２２３号において、Ｈ．Ｏ．Ｒｉｂｉは、多色記述及びパターンを生成する特定の書き込み器具と基板との対を記載している。米国特許第５，２７０，０８７号においては、暗い不透明ワックス被膜の除去により、被膜の背後に隠れた半透明な画像を露出させている。この場合は、生成されたワックス残留物が散乱しており、製品は１回だけ使用可能である。

米国特許第５，６６８，６１４号において、Ｌ．Ｃ．Ｃｈｉｅｎ及びＪ．Ｗ．Ｄｏａｎｅは、フルカラーを示し得るディスプレイを形成するために異なる色の所定領域が高解像度の特定パターン（赤色、緑色、及び青色の反復カラム）でレイアウトされたディスプレイを形成する方法を記載している。このディスプレイへの書き込みについては、開示されていない。

あらゆる年齢の消費者が簡単且つ反復的な書き込み、描画、及び即時／同時表示を行って、創造、教育、及び治療用の明暗がはっきりした鮮やかな多色テキスト及び画像を共有し得るより優れた技術が明らかに求められている。

したがって、指の爪を含めて、任意のスタイラスによりユーザが様々な色で書き込み又は描画を行ってカラフルな結果を生成し得る頑丈な感圧面を有する携帯型電子デバイスを提供するのが望ましい。また、本開示は、以下の技術的概要、詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲において詳しく述べる他の望ましい特徴及び特性を提供する。

本開示の一実施形態は、モードＢで動作する多色コレステリック液晶イーライターを記載する。表面がスタイラスの先端又は指で押圧されると、液晶が局所的に変位する。スタイラスの位置では、液晶中に誘発された流れによって、その光学的質感が本質的に透明な色から鮮明な反射色へと変化する。この反射の厳密な色は、感圧液晶デバイスの異なる領域（例えば、書き込み面の平面の異なる位置）で意図的に異ならせている。色付きの書き込み又は描画は、不透明な吸光層の黒色又は色付き背景上に出現するか、又は半透明の場合は、米国特許第９，１１６，３７９号に記載の通り出現することになる。反射の色は、カイラル成分の局所的濃度及びヘリカルねじれ力によって決まるが、これは経時的に拡散して、新しい色及び色領域が生成される。その結果は、イーライターの液晶層の背後の光吸収体の色である背景に対してカラフルな多色書き込み線又は画像である。書き込み画像を微小パルスで消去可能であるとともに、このプロセスを反復可能である。

一般的に、本開示の第１の態様は、圧力が印加される可撓性の第１の透明基板（例えば、書き込み面）及び第１の基板から離隔した第２の基板を備えた多色感圧液晶デバイスを特徴とする。また、一方が第１の基板と接触しており透明であり、他方が第２の基板と接触している２つの導電層を備える。これらの導電層は、互いに分離されている。この分離は、セルギャップと称する場合がある。また、導電層間（例えば、セルギャップ中）に配設されたコレステリック液晶を含む感圧液晶層を備える。液晶層は、（例えば、書き込み面の平面の異なる位置に）少なくとも第１の色領域及び第２の色領域を含む。第１の色領域が第１の色の光を反射し、第２の色領域が第２の色の光を反射する。第１の基板に印加される圧力によって、液晶の反射率が変化する。第１の色領域及び第２の色領域は、単一の液晶層によって実現される。この多色効果の実現に、液晶層の積層は不要である。

任意の組み合わせで上記一般的な第１の態様に適用し得る本開示の特定の特徴を参照して、液晶層は、コレステリック液晶のポリマー分散を含んでいてもよい。さらに別の特徴として、圧力の印加により、第１の色領域において第１の色の光が反射され、第２の色領域において第２の色の光が反射される。さらに、このデバイスは、液晶層を通過した光を吸収する吸光バック層を備えていてもよい。

別の特定の特徴として、このデバイスは、デバイスの表示側から遠い（例えば、書き込み面から遠い）デバイスの底部近くに半透明バック層を備える。半透明バック層は、光を反射することと、光に半透明バック層を通過させることの両方を行う。

別の特定の特徴として、このデバイスは、液晶を大略透明な状態及び光反射状態のうちの少なくとも一方に変化させる電圧パルスを導電層に印加するドライブエレクトロニクスを備え得る。

別の特徴として、吸光バック層は、黒色である。さらに別の特徴として、電圧パルスの印加中、圧力の印加（セルギャップの低減）により、第１の色領域において黒色マークが生じ、第２の色領域において黒色マークが生じる一方、マークの外側で第１の色領域の液晶が第１の色の光を反射し、マークの外側で第２の色領域の液晶が（非低減セルギャップエリアにおいて）第２の色の光を反射する。

さらに別の特徴として、吸光バック層は、着色顔料を含む。

別の特徴として、このデバイスは、液晶層を１つだけ備える。

別の特徴は、異なる領域における異なる電気光学的効果の存在に関する。このデバイスは、導電層の非パターン化部を備え、ドライブエレクトロニクスが導電層に電気的に接続されている。ドライブエレクトロニクスは、導電層の非パターン化部に印加された電圧及びパルス幅のうちの少なくとも一方を調節することにより、非パターン化部の第１の色領域を消去又は第１の色を反射させるとともに、独立して、非パターン化部の第２の色領域を消去又は第２の色を反射させるように構成されている。

別の特徴として、導電層は、デバイスの表示エリアの少なくとも一部全体でパターン化されていない。さらに別の特定の特徴として、パターン化されていない導電層は、デバイスの表示エリアの実質的に全体で延びている。

さらに、特定の特徴として、第１の色領域及び第２の色領域は、反射性、線幅、電気光学的応答、圧力感度、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される特徴に関して、互いにさらに異なる。

さらに別の特徴として、第１の色領域は、第２の色領域と異なる形状及びサイズのうちの少なくとも一方を有する。

別の特定の特徴として、導電層の少なくとも一部がパターン化されている。

別の特定の特徴として、デバイスの第１の色領域の面積及び色並びに第２の色領域の面積及び色は、経時的に変化し得る。

別の特定の特徴として、デバイスは、空間的に互いに分離された複数の色領域を含むバックコンポーネントを液晶層の下側（すなわち、デバイスの表示側又は書き込み面から遠い側）に備え得る。このバックコンポーネントとしては、取り外し可能な多色インク層、取り外し可能なパターン、又はカラーＬＣＤ等の多様なものが可能である。半透明バック層を備えたイーライター並びに取り外し可能なバックパターン及びＬＣＤを含むバックコンポーネントについては、米国特許第９，１１６，３７９号に記載されており、これを本書に援用する。このバックコンポーネントは、デバイスの見た目を変化させることができる。例えば、半透明バック層が採用され、多色バックコンポーネントがその直下にある場合、フォーカルコニック液晶に対応する書き込み面上の領域は、バックコンポーネントの任意の色及び半透明バック層の色効果を示す一方、半透明バック層の代わりに黒色の吸光バック層が用いられている場合は、この領域が暗く見えることになる。さらに、色領域がプレーナ質感になって色を反射する場合は、バックコンポーネントの色及び半透明バック層の色効果によって、色領域に見られる色が変化することになる。同様に、書き込みの見た目も、バックコンポーネント及び任意の半透明バック層に応じて、液晶層の異なる領域で変化する。また、バックコンポーネント上のパターンは、デバイスの見た目を変化させることができる。これにより、多種多様な異なる効果をデバイスに提供可能である。

このデバイスの別の特徴として、液晶層は、双安定である。

さらに別の特徴として、このデバイスは、コレステリック液晶を含む第２の感圧液晶層を備える。第２の液晶層は、第１の液晶層に対して積層されている。さらに、第２の液晶層は、双安定とすることができる。さらに別の変形例として、２つの液晶層を有するこのデバイスは、デバイスの表示側から遠いデバイスの下部に半透明バック層を備え得る。半透明バック層は、光を反射することと、光に半透明バック層を通過させることの両方を行う。別の特徴として、第２の液晶層のコレステリック液晶は、第２の液晶層全体にわたって、単色のみを反射する。さらに、第２の液晶層のコレステリック液晶は、第３の色領域及び第４の色領域を含むことができ、第３の色領域が第３の色の光を反射し、第４の色領域が第４の色の光を反射する。

このデバイスは、例えば１つ、２つ、３つ以上の任意数の積層液晶層を備え得る。これらの液晶層は、各層で複数の色を反射可能（すなわち、異なる色領域を含む）又は層全体で１つの色のみを反射可能である。導電層は、積層の各液晶層の両面に配設されることになる。積層の隣り合う液晶セル間には、屈折率整合材を挟んで２つの基板が存在することも可能であり、各基板は、液晶層に接触して形成された導電層を備える。或いは、積層の隣り合う液晶セル間には、両面に導電層が形成された単一の基板が存在することも可能であり、導電層はそれぞれ、液晶層と接触している。

本開示の別の態様として、このデバイスは、上記開示の一般的な第１の態様の特徴をすべて含み得るものの、第１の色領域及び第２の色領域の代わりとして、反射性、線幅、電気光学的応答、圧力感度、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される特徴に関して互いに異なる第１の領域及び第２の領域が存在する。本態様において、第１の領域及び第２の領域の色は、異なっていてもよいし、異なっていなくてもよい。これは、ある領域が別の領域と異なる波長の電磁放射を反射するものの、電磁スペクトルの可視部ではない（例えば、ＵＶ又はＩＲ放射）という特徴も網羅する。

ここで、本開示の感圧液晶デバイスの利点を説明する。この多色イーライターは、子ども及び子どもにデバイスを買い与える消費者にとって、新規且つ魅力的な玩具となる。子どもは、指の爪を含めて、任意のスタイラスを容易、安全、正確、即時、及び反復的に使用することにより、鮮やかな反射色の描画を瞬時に生成して見ることができる。イーライターは、ディスプレイの異なる領域で意図的に異なる色の楽しみ及び驚きを与えるため、頻繁に描画及び消去を行う子どもを引き込める。この玩具を楽しむのに、洗練された技術的スキルも運動神経も一切不要である。本開示は、紙に類似して、電子デバイスである玩具に通例のごく簡単なインターフェースを提供する。子どもは、如何なる種類の電源スイッチもオンすることなく、このインターフェースを使用することができる。デバイス上の単一のボタンにより、この機能だけで、（インク又は鉛筆を消去する際に生じるような）散乱も残留物もなく、画像を消去するのに役立つ。

本開示のデバイスに指の爪を使用することは、（ユーザが指の爪、スタイラス、又は特定のアーティストツールを用いて材料を除去し、直下の材料を露出させて画像を生成する）「スクラッチアート」として知られる方法の「スクラッチング」動作に類似する。本開示のデバイスは、「表面をスクラッチする」ユーザにとって全く新しい体験を提供する。変位した液晶は、同じ書き込み面上の異なる位置で異なる鮮やかな反射色になり、材料の追加の必要（又は、浪費）なく、画像を複数回消去及び描き直し可能であり、消去による残留物の散乱も特殊なペン／インクの使用もなく、（マグナドゥードル（登録商標）又はエッチアスケッチ（登録商標）のように市販されている他の描画玩具とは異なり）単純な描画動作によって鮮やかな色の結果が得られ、ユーザは、紙、ペン、チョーク、又はクレヨンの使用なく、視覚的に複雑で鮮やかな色の画像を生成することができる。これは、電子デバイス玩具の低コストを維持しつつ、天然資源の枯渇を防止するのに役立つ。

本開示の実施形態は、除去された不透明被膜の背後に隠れたものを露出させるために材料を除去したり適用したりする必要がない点において、Ｊ．Ｌｉ他による米国特許第７，５２１，１１２号に記載された実施形態とは異なる。また、書き込み又はディスプレイのプレーナ状態（モードＡ）への切り替えに際して生成される画像は、静的であることも可能であるし、経時的に変化することも可能である。また、本開示のデバイスの場合は、同じ表面を何度も繰り返して使用することができる。書き込み又はディスプレイのプレーナ状態（モードＡ）への切り替えに際して生成される画像を単に消去して、もう一度開始することができるためである。米国特許出願公開第２０１０／０２４７２２３号において、Ｈ．Ｏ．Ｒｉｂｉは、多色記述及びパターンを生成する特定の書き込み器具と基板との対を記載している。本開示は、任意のスタイラスを用いてコレステリック液晶イーライター上に構成された多色描画を特徴とする。米国特許第５，２７０，０８７号においては、暗い不透明ワックス被膜の除去により、被膜の背後に隠れた半透明の画像を露出させている。この場合は、生成されたワックス残留物が散乱しており、やはり製品は１回だけ使用可能である。

米国特許第５，６６８，６１４号において、Ｌ．－Ｃ．Ｃｈｉｅｎ及びＪ．Ｗ．Ｄｏａｎｅは、フルカラーを示し得るディスプレイを形成するために異なる色の所定領域が高解像度の特定パターン（赤色、緑色、及び青色の反復カラム）でレイアウトされたディスプレイを形成する方法を記載している。色パターンは、均一である。さらに、このディスプレイへの書き込みについては、開示されていない。

上記の開示の概要は、本開示の実施形態を大まかに記載したものである一方、以下の詳細な説明は、本開示の実施形態をより綿密に記載しており、特許請求の範囲に広く規定されるような本発明の必然的制約として解釈すべきではない特定の実施形態を提示することが了解されるものとする。本発明の多くの付加的な特徴、利点、及び詳細な理解については、添付の図面及び以下の詳細な説明によってもたらされる。

従来技術の市販のブギーボード（登録商標）可撓性コレステリック液晶書き込みタブレットの構成要素を示した分解図である。 従来技術の市販のブギーボード（登録商標）可撓性コレステリック液晶書き込みタブレットの構成要素を示した側面図である。 従来技術の市販のブギーボード（登録商標）可撓性コレステリック液晶書き込みタブレットの側面図である。 Ｋｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｉｎｃ．のイーライターの切り替えの説明に用いられる従来技術の仮想電圧応答曲線（電圧は図の右方に高くなり、反射率は図の上方に高くなる）であって、破線がスタイラス下の低減セルギャップアクティブエリアについての電圧応答である一方、実線がスタイラスから離れた非低減セルギャップ領域についての電圧応答であることを示した図である。 従来技術の市販のブギーボード（登録商標）可撓性コレステリック液晶書き込みタブレットの反射スペクトルを示した図である。 モードＡで動作するように修正された従来技術の市販のブギーボード（登録商標）可撓性コレステリック液晶書き込みタブレットであって、アクティブエリアが同じ色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度を均一に示す一方、書き込みが暗いことを示した図である。 モードＢで動作する従来技術の市販のブギーボード（登録商標）可撓性コレステリック液晶書き込みタブレットであって、アクティブエリアが同じ色、反射性を均一に示す一方、書き込みが均一に明るいことを示した図である。 異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な領域を含み、本例においては領域はドライブエレクトロニクスに平行に延びる、液晶層を備えた本開示の感圧液晶デバイスの上面図である。 異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な領域を含み、本例においては領域はドライブエレクトロニクスに平行に延びる、液晶層を備えた本開示の感圧液晶デバイスの側面図である。 図７Ａ及び図７Ｂの書き込みタブレットの分解図である。 行としてパターン化された上部電極及び列としてパターン化された底部電極を示した書き込みタブレットの分解図である。 星としてパターン化された上部電極を示した書き込みタブレットの分解図である。 複数の色を示す本開示の感圧液晶デバイスの例示的な反射スペクトルを示した図である。 異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の異なる特性の様々な領域であり、本例においては様々なサイズ及び形状のアイランド状に配置された、領域を液晶層が有する、少なくとも１つの表面を有する本開示の感圧液晶デバイスを示した図である。 本開示の感圧液晶デバイスの切り替えの説明に用いられる例示的な仮想電圧応答曲線（電圧は図の右方に高くなり、反射率は図の上方に高くなる）を示した図である。 液晶層が異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な領域を有し、最初に明状態へと切り替えられ、弱い電界及びスタイラス圧が印加された場合に書き込みが暗く見える本開示の感圧液晶デバイスの上面図である。 液晶層が異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な領域を有し、最初に暗状態へと切り替えられ、書き込み器具による圧力によって液晶が流れ、圧力が印加されたエリアにおいて明るいプレーナ質感となるように再配向して領域の様々な特性を露出させる本開示の感圧液晶デバイスの上面図である。 異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な特性の領域を有し、最初に暗状態へと切り替えられ、書き込み器具による圧力によって液晶が流れ、明るいプレーナ質感となるように再配向して領域の様々な特性を露出させる少なくとも１つの液晶層を含む半透明バック層を備えた本開示の感圧液晶デバイスの上面図である。 異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な特性の領域を有し、最初に暗状態へと切り替えられ、書き込み器具による圧力によって液晶が流れ、明るいプレーナ質感となるように再配向して領域の様々な特性を露出させる少なくとも１つの液晶層を含む半透明バック層を備えた本開示の感圧液晶デバイスの側面図である。 異なる色、反射性、線幅、電気光学的応答、及び／又は圧力感度の様々な特性の領域を少なくとも１つの液晶層が有する本開示の２段積層感圧液晶デバイスの模式図である。 デバイスの表面上で反射された色が変化する少なくとも１つの液晶層を備え、デバイスの両液晶層が最初に明るいプレーナ質感へと切り替えられ、書き込み中に両層に印加される弱い電界によって、スタイラス下のエリアが弱散乱フォーカルコニック質感へと切り替わる図１４の２段積層感圧液晶デバイスの上面図である。 多色液晶層が弱散乱フォーカルコニック質感へと切り替えられた後に書き込み面上に見られる背景の色が均一な色を示す図である。 デバイスの表面上で反射された色が変化する少なくとも１つの多色液晶層を備え、デバイスの両液晶層が最初に弱散乱フォーカルコニック状態へと切り替えられ、スタイラスによる圧力によって液晶が流れ、圧力が印加されたエリアにおいて両液晶層が明るい反射状態となり、書き込み線の色が特定領域における色によって決まる図１４の２段積層感圧液晶デバイスの上面図である。 液晶層のうちの１つに消去電圧が印加された後の描画線の色を示した図である。

ここで本開示の実施形態を参照して、「Ｋｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｉｎｃ．による現行のイーライターのデバイス特性及び動作」という名称の上記項及びその図面は、液晶層の特徴及びドライブエレクトロニクスの動作を除いて、この感圧液晶デバイスの詳細な説明に含まれるとともに、これを本書に援用する。複数の図面全体を通して、同じ部分は同じ参照番号で示している。異なる部品は、異なる参照番号で示すとともに、参照番号にプライム記号を付けるか異なる識別子で示している。

図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃを参照して、感圧液晶デバイスは、スタイラス２８０により圧力が印加される視認者Ｖ及び書き込み面Ｗに近い可撓性の第１の透明基板２５０と、第１の基板から離隔して、視認者Ｖ及び書き込み面Ｗから遠い第２の基板２５０とを備える。また、一方が第１の上側基板と接触しており透明であり、他方が第２の下側基板と接触している２つの導電層２６０を備える。導電層は、すべての実施形態においてパターン化されていないものとして示しているが、表示エリアの一部又は全体でパターン化することも可能であり、列７００及び行７０１を有する図７Ｄ並びに上部電極８００の中央に星８０１がパターン化された図７Ｅに示すように、パターン化及び非パターン化を組み合わせることも可能である。導電層は、互いに分離されている。この分離は、セルギャップ２９０（非低減）と称する場合もあり、３００で示される圧力の印加時には、低減セルギャップが生じる。また、導電層２６０間のセルギャップに配設されたコレステリック液晶を含む感圧液晶層４’を備える。図７Ａを参照して、液晶層４’は、（例えば、書き込み面Ｗ上の異なる位置に見られるように）少なくとも第１の色領域及び第２の色領域（例えば、色領域６１、６２、及び６３）を含む。色領域６１（例えば、第１の色領域）が第１の色の光を反射し、色領域６２（例えば、第２の色領域）が第２の色の光を反射し、色領域６３が第３の色の光を反射する。スタイラス２８０によって可撓性の上側基板２５０の書き込み面Ｗに印加される圧力によって、液晶の反射率が変化する。本開示の全体を通して、書き込みという用語は、スタイラス又は指の爪を用いて、感圧液晶デバイスにマークを描画又は構成することを含む（すなわち、インク等の残留物を書き込み面に一切残さない）。色領域６１、６２、及び６３は、単一の液晶層４’によって実現される。この多色効果の実現に、液晶層の積層は不要である。

多色コレステリック液晶層４’は、感圧液晶デバイスの書き込み面Ｗ上で見た場合に、位置によって異なる明るいプレーナ質感の異なる色領域６１、６２、及び６３を含む。例えば、図７Ａを参照して、色領域６１で反射された色は、図８の反射スペクトル６４に示すように、青色光を反射可能であり、色領域６２は、図８の反射スペクトル６５に示すように、緑色光を反射可能であり、色領域６３は、図８の反射スペクトル６６に示すように、赤色光を反射可能である。これは、例えば透明導体２６０で被覆されてこれらを積層した２つの基板２５０間の（視認者Ｖが書き込み面Ｗ上に見る特定の表面積及び形状を含む）適当な領域において、上記式により決定された青色、緑色、及び赤色を反射するように調節された未硬化コレステリック液晶及びモノマー混合物を配置することによって実現可能である。熱又は光曝露等の硬化プロセスによって、プレーナ質感では色領域６１、６２、及び６３において反射スペクトルが異なる色を反射する多色液晶層４’が形成されることになる。多色液晶層４’は、２色以上を含み、この単層に複数の異なる色が存在するように、ここに示す３色より多くの色を含み得ることが了解されるものとする。液晶層４’は、ｘ、ｙ、及びｚ成分を有しており、基板に直交してｚが延び、基板が延びる平面と平行に（例えば、書き込み面Ｗと平行に）ｘ及びｙが延びている。各色領域は、電極間の同じｚ方向距離を占有するものの、上面から視認者Ｖが書き込み面Ｗ上に見る空間的に異なる位置（例えば、ｘ、ｙ平面の異なるエリア及び位置）を占有する。プレーナ質感の色領域の色は、米国特許第５，４９３，４３０号に記載の通り、図１及び図２の吸光バック層１の色と領域の液晶層４’中のコレステリック液晶の反射色との相加効果であり、また、米国特許第９，１１６，３７９号に記載の通り、半透明バック層ＳＬの効果と領域の液晶層４’中のコレステリック液晶の反射色との相加効果である。例えば、赤色領域６３において、バック被膜１が青色の場合、感圧液晶デバイスが明るいプレーナ質感ならば、色領域６３は紫色に見えることになる。

色領域６１、６２、及び６３は、境界でそれほど離散的である必要ない。例えば、色領域６２及び６３の境界における色の変化は、緑色から赤色へのステップ関数である必要はなく、緑色から黄色、赤色へと徐々に変化する色が可能である。また、色領域は、任意の順序又はパターンで配置可能である。色領域のパターンは、多数の構成へと変化し得る。例えば、色領域は、図９の例に示すように、色が繰り返す「アイランド」として配置することも可能である。この図は、視認者Ｖが書き込み面Ｗ上に見る特定サイズ及び形状のアイランドの一例を示しているに過ぎない。図９は、色領域７５の緑色反射液晶の海又は背景において青色反射コレステリック液晶色領域７１及び７２のアイランド並びに赤色反射色領域７３及び７４のアイランドを有するプレーナ質感に切り替えられた本開示の別の感圧液晶デバイスを示している。なお、色領域は、如何なるパターン、反復色、並びに、不均一な表面積、及び／又は形状でも可能である。また、色領域により反射される色は、赤色、緑色、及び青色のみならず、如何なる波長でも可能である。

図１０は、このデバイスのモードＡでの動作方法を提示している。図１０は、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃに示す感圧液晶デバイスに印加されたパルスの電圧に対する感圧液晶デバイスの反射率として代表的な仮想電圧応答（電気光学的応答）を示した図である。図１０の電圧応答には、領域６３の非低減セルギャップのセルに関する実線の曲線３５０、領域６２の非低減セルギャップの点線の曲線３５１、領域６１の非低減セルギャップの破線の曲線３５２、及び低減セルギャップ間隔３００に関する破線の曲線３６０という４つの曲線を示している（非低減及び低減セルギャップについては、図７Ｂに示す）。図１０の４つすべての曲線において、プレーナ質感で生じるデバイスの最大光反射率は、Ｒｐ３７０で示され、フォーカルコニック質感で生じるデバイスの最小光反射率は、Ｒｆｃ３８０で示される。色領域６１、６２、及び６３の非低減曲線は、重なり合うことも可能である。

この図１０の曲線により、図７Ａ，図７Ｂ、及び図７Ｃに示す明るいプレーナ質感へとすべての色領域６１、６２、及び６３を切り替え可能であり、図８に示すスペクトル及び主スペクトル間の任意の波長を提示可能である。スタイラス２８０を用いて画像を書き込むため、書き込み回路３０１によって電圧Ｖｗが印加される。Ｖｗの値は、図１０の垂直線４００で示している。電圧は、スタイラス書き込みの継続時間にわたって印加され、連続ＡＣ電圧又は一連の両極性パルスが好ましい。電圧は、デバイスの視認者が見る表示エリア全体で液晶に電界が印加されるように、パターン化又は非パターン化電極に印加される。図１０の曲線３６０から、電圧Ｖｗ４００は、セルのエリアすなわち圧力が印加されてセルギャップが低減したスタイラスの下側のセルのエリアをフォーカルコニック質感へ駆動することが分かる。線Ｖｗは、低減セルギャップ領域に関して曲線３６０と交差しており、この電圧Ｖｗにおいて、コレステリック液晶が低反射率のフォーカルコニック質感にあることが示される。このエリアのプレーナ質感は、破線の曲線３６０で示すように、フォーカルコニック質感へと駆動される。セルギャップが乱れていないセルのその他の部分では、電界が印加されていたとしても、実線の曲線３５０、３５１、及び３５２で示すように材料はプレーナ質感のままであり、プレーナ背景が残される。言い換えると、セルギャップが乱れていない部分の液晶材料は、電圧Ｖｗが電極に印加されている間に線Ｖｗが実線３５０、３５１、及び３５２の高反射率プレーナ部と交差する位置（非低減セルギャップ）に見られるように、プレーナ質感のままであって、フォーカルコニック質感には変換されない。また、書き込み回路３０１は、表示エリア全体を光反射プレーナ質感にすることによって、デバイス全体を消去する消去電圧Ｖｐを供給する。線Ｖｐは、非低減セルギャップ領域に対応する曲線３５０、３５１、及び３５２のプレーナ部と交差しており、この電圧Ｖｐにおいて、ディスプレイの表示エリア全体のコレステリック液晶が高反射率プレーナ質感にあることが示される。図１０により、電圧Ｖｐ３９０がセル全体をプレーナ質感へと駆動して、フォーカルコニック書き込みを消去することが分かる。電圧は、ＡＣ電圧パルスであってもよいし、一連のパルスであってもよく、両極性パルスが好ましい。

図１１は、相互接続２７０及びドライブエレクトロニクス３０１を備えたモードＡで動作する図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃの感圧液晶デバイスを示した図であり、９１は、スタイラス２８０が通過した後の暗いフォーカルコニック線であって、電圧Ｖｗ（４００）が印加されている。色領域６１、６２、及び６３は、図８にそれぞれ示す反射率及び色６４、６５、及び６６で明かいプレーナ背景の異なる色を反射する。

図１２は、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃの感圧液晶デバイスのモードＢを示している。最初に、電圧Ｖｆ（４１０）の印加によって、図１１の同じ感圧液晶デバイスが弱散乱フォーカルコニック状態へと切り替えられる。モードＢの書き込みは、明るいプレーナ質感線１００へと液晶を再配向させる流れを誘導するスタイラス２８０からの圧力によって実現される。この書き込み中は、電圧が印加されない。線の色は、書き込み面Ｗ上の位置に応じて異なる。例えば、色領域６１においては図８の反射率スペクトル６４によって青色に見える一方、色領域６２においては図８の反射率スペクトル６５によって緑色に見え、色領域６３においては図８の反射率スペクトル６６によって赤色に見える。色領域は、電圧Ｖｆ（４１０）の再印加によって、フォーカルコニック質感へともう一度切り替え可能である。

図１０に示す電圧応答（電気光学的応答）曲線は、様々な色領域に対して異なり得る。このため、新しい動作モードを生成可能である。例えば、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃの感圧液晶デバイスの場合は、エレクトロニクス３０１を用いてデバイスにより電圧３９０を印加することによって、デバイス全体のコレステリック液晶をプレーナ質感へと最初に切り替えることができる。その後、４１１の電圧の印加により、赤色の色領域６３をフォーカルコニックへと切り替えるとともに、青色６１及び緑色６２の領域をプレーナのまま残すことができる。さらに、電圧を４１２へと上昇させることにより、緑色の色領域６２をフォーカルコニック質感となるように消去するとともに、青色の領域６１を非接触のプレーナ質感として残すことができる。これは、色領域６１のプレーナ質感を変化させることなく、電圧４１２の線が曲線３５１のフォーカルコニック反射部で、この曲線と交差する点に見られる。最後に、フォーカルコニック電圧Ｖｆ（４１０）の印加により、感圧液晶デバイス全体を無反射フォーカルコニック状態３８０へと切り替えることができる。これは、電圧Ｖｆの線がすべての非低減セルギャップ曲線３５０、３５１、３５２とそれぞれのフォーカルコニック部で交差する点に見られる。この様々な領域の電気光学的応答の変化により、デバイスの表示エリアの実質的にすべてを覆い得る非パターン化導体に電圧が印加される場合でも、印加電圧の選択によって様々な領域をオンとオフできる一意の能力がもたらされる。

このプロセス全体を通して、色が位置によって異なるプレーナ質感となるように液晶を流す電界が印加されていない場合は、色領域のいずれに書き込むことも可能である。電圧Ｖｗが印加されると、スタイラス下の低減セルギャップがフォーカルコニックとなる一方、その他の領域は非接触となるため、プレーナの色領域でのみ書き込みが見られることになる。例えば、色領域６１及び６２がプレーナ質感に切り替えられ、色領域６３がフォーカルコニック質感に切り替えられ、パルスＶｗが印加された場合は、フォーカルコニック色領域６３に含まれるエリアにおける後続の書き込みによっても、書き込みは一切見えなくなる。プレーナ色領域６１及び６２においてのみ、フォーカルコニック書き込みが存在することになる。

上記の逆も可能である。すなわち、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃに示す感圧液晶デバイス全体は最初に、電圧４１０を用いてフォーカルコニック質感へと切り替えることができる。３９１で電圧が印加されると、赤色を反射するように構成された色領域６３がプレーナ質感に切り替わって赤色を反射する一方、その他の色領域６１及び６２は、同じまま（すなわち、低反射率のフォーカルコニック質感）となる。これが起こるのは、電圧線３９１が曲線３５０とは高反射率プレーナ部で交差する一方、曲線３５１、３５２とはそれぞれの低反射率フォーカルコニック部で交差するためである。その後、電圧を３９２へと上昇させることにより、緑色を反射するように構成された色領域６２をフォーカルコニックから緑色を反射するプレーナ質感へと切り替える一方、色領域６１をフォーカルコニック質感のまま残すことができる。そして、すべての色領域６１、６２、及び６３が高反射率プレーナ質感になってそれぞれの色を反射するように、電圧Ｖｐを印加することができる。これは、液晶層の各領域の異なる電気光学的特徴を示している。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、別の実施形態を示しており、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃの感圧液晶デバイスにおいて、図１に記載の吸光バック層１を米国特許第９，１１６，３７９号に記載の半透明層ＳＬで置き換えており、これを本書に援用する。書き込み面Ｗに遠い感圧液晶デバイスの下面近くでデバイスの下側に物理的に置かれた手２００は、デバイス２０１を通して視認可能である。本例において手をトレースする色書き込み２０２は、色領域６１、６２、及び６３における位置に応じて異なる色部を有する。手２００は、バックコンポーネントの一例である。これは、デバイスの表示側から視認可能であり、デバイスの見た目を変化させる。また、デバイスの下側に置かれた手等のバックコンポーネント（例えば、多色層、カラーＬＣＤ、又は取り外し可能なパターン）は、視認者が見る画像の色及び見た目に影響を及ぼす。

別の実施形態において、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃに記載の異なる色領域６１、６２、及び６３並びに図９に記載の異なる色領域７１、７２、７３、７４、及び７５は、反射性、電気光学的応答、圧力感度、線幅、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される特性が異なる領域６１’、６２’、及び６３’並びに領域７１’、７２’、７３’、７４’、及び７５’でそれぞれ置き換え可能である。例えば、色領域６１、６２、及び６３の色の変化に代わって、領域６１’の線幅を０．５ｍｍ、領域６２’の線幅を１ｍｍ、領域６３’の線幅を１．５ｍｍにすることができる。本書において、電気光学的応答という用語は、印加電圧の関数としての液晶層の反射率を意味する。これら様々な特性は、異なる領域において任意の組み合わせで生じ得る。例えば、領域６１’が青色で０．５ｍｍの線幅を有する一方、領域６２’が緑色で１ｍｍの線幅を有し、領域６３’が赤色で１．５ｍｍの線幅を有するようにすることも可能である。一方、例えば、領域７１’及び７２’が同じ色でありながら互いに異なる輝度を有し、領域７３’及び７４’が同じ色でありながら互いに異なる線幅を有し、領域７５’がそれ以外の領域のいずれとも異なる線幅、色、及び輝度を有するようにすることも可能である。さらに、異なる領域の色の違いではなく、各領域は、可視スペクトルの外側（例えば、ＵＶ又はＩＲ電磁放射）で反射電磁放射の波長が異なることも可能である。

２段セル
別個のセルの積層又は基板を共有する単一のユニットとして、２段セルの感圧液晶デバイスを構成することができる。本書において、単語「セル」は、液晶層、その両面の電極、及び電極の側面（すなわち、電極の両側）に位置する任意の基板を意味する。図１４においては、電極２６０を内側面に備えた別個の基板２５０をそれぞれ有し、内部の基板２５０が間の屈折率整合材５００で一体化された別個のユニットとして、異なる液晶層４４０及び４５０を備えた完成セル４２０及び４３０を積層可能である。同様に、積層セルは、液晶層４４０及び４５０間の共通基板を共有する単一のユニットとして構成可能である。この場合、屈折率整合材５００を挟む各内部基板２５０上に内部電極２６０を有するコンポーネント構造は、２つの電極２６０が両面に配設された任意選択的な単一基板５１０で置き換えられる（この任意選択的な基板５１０においては、上側電極２６０を点線で指定する）。この場合、液晶層４４０は、点線で示す上側電極２６０と接触することになる。液晶層４４０及び４５０のうちの少なくとも一方は多色であり、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃ並びに図９に示したものと同様に、書き込み面Ｗ上の位置に応じて異なる色の光を反射するプレーナ質感を有する色領域を含む。例えば、上部セル４２０が多色で、領域６１、６２、及び６３を有する図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃの液晶層と同様の液晶層を備えるように積層を構成可能である一方、底部セル４３０は、図５に示す従来技術のイーライターの液晶層と同様に均一な反射色を有する液晶層で構成可能である。

上述の感圧液晶デバイスの２段積層は、図１５Ａに示すように、モードＡを用いて駆動することができる。２段積層は、書き込み回路４６０及び４７０を用いて図１０の電圧Ｖｐ３９０を両液晶層に印加することにより、プレーナ背景４０１へと切り替えられる。スタイラス２８０により印加される書き込み圧によって、セル４２０ではセルギャップが２９０から４８０へと低減し、セル４３０では２９０から４９０へと低減する。例えば本書に援用する米国特許第８，２２８，３０１号に記載の両書き込み回路又はドライブエレクトロニクス４６０及び４７０を用いて微小パルスＶｗ４００を両セルに印加することにより、スタイラス下の液晶をスタイラス下の暗いフォーカルコニック状態へと切り替える。結果を図１５Ａに示すが、４０１は、上部セル４２０の異なる色領域６１、６２、及び６３を示す明るいプレーナ質感背景であって、書き込み面Ｗの全体色は、セル４２０及び４３０のコレステリック液晶間における色の追加並びに吸光層３１０若しくは半透明バック層３１０’の任意の効果によってもたらされている。書き込み線の色４０２は、吸光バック層３１０の色又は半透明バック層３１０’、及び任意選択的なバック品目、取り外し可能なパターン等によって決まる。例えば、書き込み後にセル４２０、４３０の一方（例えば、多色セル４２０）がフォーカルコニック質感に切り替えられた場合（すなわち、本質的に透明となった場合）は、図１５Ｂに示すように、セル４３０のコレステリック液晶４５０のプレーナ状態の色となる均一色４０３及び暗い線４０４を含む背景となる。本例においては、吸光バック層３１０が黒色であるため、暗い線４０４となる。

モードＢでは、図１６Ａに示すように、両書き込み回路によるセル４２０及び４３０への電圧Ｖｆの印加により、図１４にて上述した感圧液晶デバイスの２段積層がフォーカルコニック背景３０１へと切り替えられる。デバイスの表示エリアは、全体が暗く見える。図１６Ａに見られるように、書き込み圧は、セル４２０及び４３０のプレーナ質感の相加的な色混合である多色線３０２を露出させる。例えば、書き込み後に液晶層の一方（例えば、多色セル４２０）がフォーカルコニック状態に切り替えられた場合は、セルが本質的に透明となり、デバイスの書き込み面は、その長さ方向に沿って、セル４３０のコレステリック液晶プレーナ質感の色となる均一色で線３０３を示すことになる。本例においては、吸光バック層３１０が黒色であるため、暗い背景３０４となる。

セル４２０及び４３０の一方又は両方は、異なる色（又は、電磁放射の波長）、反射性、線幅、圧力感度、電気光学的応答、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される様々な特性の領域を有する液晶層４４０及び４５０を有し得る。

代表的なイーライターコレステリック液晶分散材料並びに従来技術の米国特許第８，２２８，３０１号及び第８，１３９，０３９号にて実証された他のデバイス構成要素を用いて、本開示の感圧液晶デバイス（例えば、イーライター）を構築した。イーライターは、２つのプラスチック基板及び液晶層とも称するアクティブ層で構成した。上部基板６及び底部基板２は、ＰＥＤＯＴ系の導電ポリマー（ＣＰ）３及び５でフラッド被覆した５ｍｉｌのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜で構成した。底部基板２は、黒い吸光体１で被覆した。イーライターのアクティブ層４’（液晶層）は、重合可能なモノマー、架橋剤、光開始剤、スペーサ、及び異なる濃度のカイラル成分を含むコレステリック液晶混合物を混ぜたもので構成した。アクティブ層４’の構成に使用した材料の化学的性質は、米国特許第８，２２８，３０１号に記載のものと類似する。分散は、圧力印加時に流れ得る非カプセル化コレステリック液晶を可能にするスピノーダル形態へと相分離した。アクティブ層４’は、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃに示す異なる色領域を有するものとした。アクティブ層４’を挟む導体に微小電圧Ｖｆｃ４１０を印加すると、書き込み面は黒色に見えた。スタイラスからの圧力によってアクティブ層に流れが生じ、液晶が明るいプレーナ質感へと再配向して、この領域における異なる量のカイラル成分に対応する図１１に示す領域６１、６２、及び６３の色が露出した。反射色の波長は、書き込み面Ｗのこの特定領域におけるブラッグ反射色により異なっていた。

当業者であれば、上記開示に照らして、多くの改良及び変形が明らかとなるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲内において、上記具体的な図示及び記述とは別の方法で本発明を実施可能であることが了解されるものとする。
［発明の項目］
［項目１］
圧力が印加される可撓性の透明な第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
一方が前記第１の基板と接触しており透明であり、他方が前記第２の基板と接触している２つの導電層であって、互いに分離されている２つの導電層と、
前記２つの導電層間に配設されたコレステリック液晶を含む感圧性の液晶層と
を備える多色感圧液晶デバイスであって、
前記液晶層が、少なくとも第１の色領域及び第２の色領域を含み、前記第１の色領域が第１の色の光を反射し、前記第２の色領域が第２の色の光を反射し、
前記第１の基板に印加される前記圧力によって、前記液晶の反射率が変化する、多色感圧液晶デバイス。
［項目２］
前記液晶層が、前記コレステリック液晶のポリマー分散を含む、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目３］
前記圧力の印加により、前記第１の色領域において前記第１の色の光が反射され、前記第２の色領域において前記第２の色の光が反射される、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目４］
前記液晶層を通過した光を吸収する吸光バック層を備える、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目５］
前記デバイスの表示側から遠い前記デバイスの底部近くに半透明バック層を備え、前記半透明バック層が、光を反射することと、光に前記半透明バック層を通過させることの両方を行う、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目６］
前記吸光バック層が黒色である、項目４に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目７］
前記吸光バック層が着色顔料を含む、項目４に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目８］
前記液晶層を１つだけ備える、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目９］
前記液晶を実質的に透明な状態及び光反射状態のうちの少なくとも一方に変化させる電圧パルスを前記２つの導電層に印加するドライブエレクトロニクスを備える、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１０］
前記電圧パルスの印加中、前記圧力の印加により、前記第１の色領域において黒色マークが生じ、前記第２の色領域において黒色マークが生じる一方、前記マークの外側で前記第１の色領域の前記液晶が前記第１の色の光を反射し、前記マークの外側で前記第２の色領域の前記液晶が前記第２の色の光を反射する、項目９に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１１］
前記２つの導電層の非パターン化部を備え、前記ドライブエレクトロニクスが前記２つの導電層に電気的に接続されており、前記ドライブエレクトロニクスが、前記２つの導電層の前記非パターン化部に印加された電圧及びパルス幅のうちの少なくとも一方を調節することにより、前記非パターン化部の前記第１の色領域を消去又は前記第１の色を反射させるとともに、独立して、前記非パターン化部の前記第２の色領域を消去又は前記第２の色を反射させるように構成されている、項目９に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１２］
前記２つの導電層が、前記デバイスの表示エリアの少なくとも一部でパターン化されていない、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１３］
パターン化されていない前記２つの導電層が、前記デバイスの表示エリアの実質的に全体に延びている、項目１２に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１４］
前記第１の色領域及び前記第２の色領域が、反射性、線幅、電気光学的応答、圧力感度、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される特徴に関して、互いに異なっている、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１５］
前記第１の色領域が、前記第２の色領域と異なる形状及びサイズのうちの少なくとも一方を有する、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１６］
前記２つの導電層がパターン化されている、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１７］
前記第１の色領域の面積及び色並びに前記第２の色領域の面積及び色が、経時的に変化し得る、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１８］
空間的に互いに分離された複数の色領域を含むバックコンポーネントを前記液晶層の下側に備える、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目１９］
空間的に互いに分離された複数の色領域を含むバックコンポーネントを前記半透明バック層の下側に備える、項目５に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２０］
前記液晶層が双安定である、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２１］
コレステリック液晶を含み、前記液晶層に対して積層された感圧性の第２の液晶層を備える、項目１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２２］
前記第２の液晶層が双安定である、項目２１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２３］
前記デバイスの表示側から遠い前記デバイスの下部に半透明バック層を備え、前記半透明バック層が、光を反射することと、光に前記半透明バック層を通過させることの両方を行う、項目２１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２４］
前記第２の液晶層の前記コレステリック液晶が、前記第２の液晶層全体にわたって、単色のみを反射する、項目２１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２５］
前記第２の液晶層の前記コレステリック液晶が、第３の色領域及び第４の色領域を含み、前記第３の色領域が第３の色の光を反射し、前記第４の色領域が第４の色の光を反射する、項目２１に記載の多色感圧液晶デバイス。
［項目２６］
圧力が印加される可撓性の透明な第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
一方が前記第１の基板と接触しており透明であり、他方が前記第２の基板と接触している２つの導電層であって、互いに分離された２つの導電層と、
前記２つの導電層間に配設されたコレステリック液晶を含む感圧性の液晶層と
を備え、
前記液晶層が、反射波長、反射性、線幅、電気光学的応答、圧力感度、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される特性に関して互いに異なっている少なくとも第１の領域及び第２の領域を含み、
前記第１の基板に印加される前記圧力によって、前記液晶の反射率が変化する、感圧液晶デバイス。

Claims (28)

1. 圧力が印加される透明で可撓性の第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
   互いに分離されていると共に前記第１の基板及び前記第２の基板間に配設された複数の導電層と、
   前記複数の導電層間に配設されたコレステリック液晶及びポリマーの分散を含む感圧性の液晶層と、
   を備える多色感圧液晶デバイスであって、
   前記液晶層が、コレステリック液晶及びポリマーの前記分散を含む少なくとも第１の色領域及び第２の色領域を含み、前記第１の色領域が第１の色の光を反射するように構成され、前記第２の色領域が第２の色の光を反射するように構成され、
   前記第１の基板に印加される前記圧力によって、前記圧力が前記第１の色領域に印加されると前記液晶層が前記第１の色を表示し、前記圧力が前記第２の色領域に印加されると前記液晶層が前記第２の色を表示して多色画像を形成するように、前記コレステリック液晶の反射率が変化し、前記多色画像の形成のために電圧は印加されない、多色感圧液晶デバイス。
2. 前記液晶層を通過した光を吸収する吸光層を備える、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
3. 前記デバイスの表示側から遠い前記デバイスの底部近くに半透明バック層を備え、前記半透明バック層が、一部の光を透過させ、一部の光を反射させ、一部の光を吸収させ、前記吸収された光は、前記液晶層を通過する光を含み、前記反射された光は、灰色光又はカラーの光を含む、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
4. 前記吸光層が黒色である、請求項２に記載の多色感圧液晶デバイス。
5. 前記吸光層が着色顔料を含む、請求項２に記載の多色感圧液晶デバイス。
6. 前記液晶層を１つだけ備える、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
7. 前記液晶を実質的に透明な状態及び光反射状態のうちの少なくとも一方に変化させる電圧パルスを前記複数の導電層に印加するドライブエレクトロニクスを備える、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
8. 書き込み圧が印加される透明で可撓性の第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
   透明な第１の導電層及び第２の導電層であって、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は互いに分離されていると共に、前記第１の基板及び前記第２の基板間に配設されている、第１の導電層及び第２の導電層と、
   コレステリック液晶及びポリマーの分散を含み、前記第１の導電層及び前記第２の導電層間に配設された感圧性の液晶層であって、前記液晶層は、コレステリック液晶及びポリマーの前記分散を含む少なくとも第１の色領域及び第２の色領域を含み、前記第１の色領域は、プレーナ質感であると共に第１の色の光を反射し、前記第２の色領域は、プレーナ質感であると共に第２の色の光を反射し、前記第１の色領域及び前記第２の色領域は両方とも、前記第１の基板に垂直な前記液晶層の同じｚ寸法にわたって、前記液晶層のｘｙ平面内の空間的に異なる位置において延びる、液晶層と、
   前記第１の導電層及び前記第２の導電層に電圧パルスを印加するように適合されたドライブエレクトロニクスであって、その間に前記書き込み圧が印加され、それによって前記第１の色領域及び前記第２の色領域において本質的に透明であるフォーカルコニック線を形成し、前記フォーカルコニック線の外側で、前記第１の色領域の前記液晶が前記第１の色の光を反射し、前記第２の色領域の前記液晶が前記第２の色の光を反射する、ドライブエレクトロニクスと、
   を備える多色感圧液晶デバイス。
9. 圧力が印加される透明で可撓性の第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
   透明な第１の導電層及び第２の導電層であって、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は互いに分離されていると共に、前記第１の基板及び前記第２の基板間に配設されており、前記第１の導電層及び前記第２の導電層の非パターン化部を含む、第１の導電層及び第２の導電層と、
   コレステリック液晶及びポリマーの分散を含み、前記第１の導電層及び前記第２の導電層間に配設された感圧性の液晶層であって、前記液晶層は、コレステリック液晶及びポリマーの前記分散を含む少なくとも第１の色領域及び第２の色領域を含み、前記第１の色領域は、第１の色の光を反射するように構成され、前記第２の色領域は、第２の色の光を反射するように構成され、前記第１の色領域及び前記第２の色領域は両方とも、前記第１の基板に垂直な前記液晶層の同じｚ寸法にわたって、前記液晶層のｘｙ平面内の空間的に異なる位置において延びる、液晶層と、
   前記第１の導電層及び前記第２の導電層に電圧パルスを印加するように適合されたドライブエレクトロニクスであって、前記第１の導電層及び前記第２の導電層の前記非パターン化部に印加される電圧及びパルス幅のうちの少なくとも１つを調節することによって、前記非パターン化部の前記第１の色領域を消去又は前記第１の色を反射させるとともに、独立して、前記非パターン化部の前記第２の色領域を消去又は前記第２の色を反射させるように構成されているドライブエレクトロニクスと、
   を備える多色感圧液晶デバイス。
10. 前記複数の導電層が、前記デバイスの表示エリアの少なくとも一部でパターン化されていない、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
11. パターン化されていない前記複数の導電層が、前記デバイスの表示エリアの実質的に全体に延びている、請求項１０に記載の多色感圧液晶デバイス。
12. 前記第１の色領域及び前記第２の色領域が、反射性、線幅、電気光学的応答、圧力感度、及びこれらの組み合わせから選択される特徴に関して、互いに異なっている、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
13. 前記第１の色領域が、前記第２の色領域と異なる形状及びサイズのうちの少なくとも一方を有する、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
14. 前記複数の導電層がパターン化されている、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
15. 前記第１の色領域は、前記第２の色領域と分離するように含まれておらず、それによって前記第１の色領域の面積及び色並びに前記第２の色領域の面積及び色が、経時的に変化する、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
16. 空間的に互いに分離された複数の色領域を含むバックコンポーネントを前記液晶層の下側に備える、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
17. 空間的に互いに分離された複数の色領域を含むバックコンポーネントを前記半透明バック層の下側に備える、請求項３に記載の多色感圧液晶デバイス。
18. 前記液晶層が双安定である、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
19. 前記液晶層が第１の液晶層であり、
    コレステリック液晶を含み、前記第１の液晶層に対して積層された感圧性の第２の液晶層を備える、請求項１に記載の多色感圧液晶デバイス。
20. 前記第２の液晶層が双安定である、請求項１９に記載の多色感圧液晶デバイス。
21. 前記デバイスの表示側から遠い前記デバイスの下部に半透明バック層を備え、前記半透明バック層が、一部の光を透過させ、一部の光を反射させ、一部の光を吸収させ、前記吸収された光は、前記第１の液晶層及び前記第２の液晶層を通過する光を含み、前記反射された光は、灰色光又はカラーの光を含む、請求項１９に記載の多色感圧液晶デバイス。
22. 前記第２の液晶層の前記コレステリック液晶が、前記第２の液晶層の全体にわたって、単色のみを反射する、請求項１９に記載の多色感圧液晶デバイス。
23. 前記第２の液晶層の前記コレステリック液晶が、第３の色領域及び第４の色領域を含み、前記第３の色領域が第３の色の光を反射し、前記第４の色領域が第４の色の光を反射する、請求項１９に記載の多色感圧液晶デバイス。
24. 圧力が印加される透明で可撓性の第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
    前記第１の基板及び前記第２の基板間に配設されていると共に互いに分離された複数の導電層と、
    前記複数の導電層間に配設されたコレステリック液晶及びポリマーの分散を含む感圧性の液晶層と、
    を備え、
    前記液晶層が、コレステリック液晶及びポリマーの前記分散を含む少なくとも第１の領域及び第２の領域を含み、前記第１の領域及び前記第２の領域は、以下の特性、即ち、反射性、線幅、電気光学的応答、圧力感度、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに関して互いに異なっており、
    前記第１の基板に印加される前記圧力によって、前記圧力が前記第１の領域に印加されるときに前記液晶層が第１の前記特性を表示し、前記圧力が前記第２の領域に印加されるときに前記液晶層が第２の前記特性を表示して画像が形成される、感圧液晶デバイス。
25. 前記特性が反射波長をさらに含む、請求項２４に記載の感圧液晶デバイス。
26. 書き込み圧が印加される透明で可撓性の第１の基板、及び前記第１の基板から離隔した第２の基板と、
    透明な第１の導電層及び第２の導電層であって、前記第１の導電層及び前記第２の導電層は互いに分離されていると共に、前記第１の基板及び前記第２の基板間に配設されている、第１の導電層及び第２の導電層と、
    コレステリック液晶及びポリマーの分散を含み、前記第１の導電層及び前記第２の導電層間に配設された感圧性の液晶層であって、前記液晶層は、コレステリック液晶及びポリマーの前記分散を含む少なくとも第１の色領域及び第２の色領域を含み、前記第１の色領域は第１の色の光を反射するように構成され、前記第２の色領域は第２の色の光を反射するように構成され、前記第１の色領域及び前記第２の色領域は両方とも、前記第１の基板に垂直な前記液晶層の同じｚ寸法にわたって、前記液晶層のｘｙ平面内の空間的に異なる位置において延びる、液晶層と、
    を備え、
    前記液晶層は、前記第１の色領域および前記第２の色領域が表示されない実質的に透明な初期フォーカルコニック質感であり、前記第１の基板に印加される圧力によって、前記圧力が前記第１の色領域に印加されると前記液晶層が前記第１の色を表示し、前記圧力が前記第２の色領域に印加されると前記液晶層が前記第２の色を表示して多色画像を形成するように、前記コレステリック液晶の反射率が変化する、多色感圧液晶デバイス。
27. 前記第１の導電層及び前記第２の導電層に電圧を印加して、前記液晶層を初期フォーカルコニック質感にするように構成されたドライブエレクトロニクスを備え、前記多色画像を形成するために電圧は印加されない、請求項２６に記載の感圧液晶デバイス。
28. 前記第１の色領域と前記第２の色領域は、互いに分離するように含まれておらず、それによって前記第１の色領域の面積及び色並びに前記第２の色領域の面積及び色が、経時的に変化する、請求項２６に記載の感圧液晶デバイス。

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