[发明专利]具有用户调整的选择性可擦除电子书写器

说明书

公开了具有用户调整的选择性可擦除电子书写器。具有用户可调的选择擦除的液晶电子书写器设备包括彼此隔开的基板，该基板包括下基板和由柔性光学透明的聚合物材料形成的上基板。导电层彼此隔开并位于基板间。分散层包括设置在导电层间的聚合物和胆甾型液晶材料的分散体，其中，施加到上基板的压力改变形成图像的胆甾型液晶材料的反射率。电子电路适于通过向导电层施加电压波形来完全和选择性擦除图像。通过向导电层施加选择擦除电压波形的同时向上基板施加压力并跟踪图像的部分，选择擦除图像。选择擦除执行器包括在电子电路中，并使用户能调整选择擦除电压波形，以便调整图像的选择擦除。另一特征是在电子书写器上进行选择擦除调整的方法。

技术领域

本公开涉及胆甾型LCD电子书写器设备的领域，特别是涉及具有选择擦除特征的电子书写器。

背景

已经存在用于生产替代纸和铅笔或石板上的粉笔的书写设备的各种技术方法。最著名的示例是玩具。20世纪60年代引进的ETCH-A-SKETCH^TM是一种这样的设备。在该设备中，可移动的触笔将粉末材料从屏幕内部移除以形成暗线。图像通过将设备倒置并摇动它以弄平表面来擦除。另一个有名的示例是MAGNA DOODLE^TM，其是一种磁泳设备，其中在尖端上具有磁体的触笔用作画线的笔。设备用在屏幕后面的细长磁体来擦除。据报道，有4000多万件这些设备已被出售。

还提出了其他LCD书写设备。Hilsum的美国专利号4,525,032是一种这样的示例，其中胆甾型或近晶型液晶用于提供由显示器上的触笔跟踪的路径的半永久性记录，并用作可重复使用的书写板。根据Hilsum，液晶材料的层被包含在两个基板之间。具有尖端的触笔接触前基板，并改变在与笔尖相邻的位置处的液晶层的选定区域的状态，以提供对应于笔移动的可观察信息。笔可以具有尖头尖端、加热尖端、发光尖端或连接到高电压高阻抗源的尖端。显示器的至少一个基板可以是可变形的、薄的或柔性的，使得液晶层可以通过局部施加压力、热、光、静电荷或电场而从一个状态改变到另一状态。显示器上产生的图像通过层的变形(例如，弯曲、加热和冷却)或电场而被擦除。

Hilsum设备的实际问题是擦除图像。加热或弯曲设备以擦除图像是缓慢且不方便的。Hilsum公开了使用特殊的胆甾型液晶进行擦除的电子装置，其中AC场的频率施加到触笔或电极。改变频率以实现书写状态或擦除状态。然而，这并不是没有问题，因为书写和擦除之间的交叉频率是强温度相关的，并且频率以及电压非常高，消耗大量的功率导致电池寿命非常有限。

通过双稳态胆甾型液晶的发现(参见美国专利号5,453,863)完成了相当大的改进。胆甾型液晶材料在其光学和电光学特征方面是独一无二的。这些材料拥有螺旋结构，其中液晶(LC)导向器围绕螺旋轴线扭转。反射光以与LC的螺旋结构相同的旋向性(handedness)被圆偏振。它们可以通过手性掺杂剂的浓度和向列型主体的双折射来分别控制螺旋扭转的间距，被修改成对以预先选择的波长和带宽的光进行布拉格反射。如果入射光没有被偏振，则其将被分解成具有相反旋向性的两个圆偏振分量，并且分量之一被反射。

胆甾型材料通常被电切换到两个稳态织构(texture)中的任一个：例如，如美国专利号5,453,863中所描述的平面或焦锥。在平面织构中，LC的导向器(分子的长轴方向)在整个单元上均匀地平行于基板的平面，但具有垂直于基板的平面的螺旋扭转。正是均匀平面织构的螺旋扭转对所选波长带中的光进行布拉格反射。焦锥织构包含扰乱液晶螺旋的定向的缺陷。在典型的焦锥织构中，缺陷密度高；因此螺旋域尺寸变小并且在定向上随机化，使得它仅仅是弱散射并且不反射入射光(即，其对入射光基本上是透明的)。一旦产生缺陷结构，它们就是拓扑稳定的并且不能被移除，除非通过诸如电场的一些外力或将液晶相的材料熔化成各向同性。因此，焦锥织构保持稳定，并将所有波长的光向前散射成吸收(通常为黑色)背景。这些双稳态结构可以以快速的速率(大约数毫秒)在彼此之间电切换。灰度级通过各种切换方案在单像素内也是可用的，以便调整垂直于基板(平面织构)被定向到随机前向散射域(焦锥织构)的反射螺旋域的密度。