CN112684619B - 一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置及方法,包括:依次设置的导电层、双稳态液晶层和基底层;所述基底层上集成有:阵列状排布的若干擦除单元,每个擦除单元内设有擦除电极以及与所述擦除电极连接的光敏开关元件;以及,被供给各光敏开关元件输入电压的第一导线;所述光敏开关元件被配置为接收设定强度的光照后导通,以使所述擦除电极与导电层在空间重叠的位置形成擦除电场,实现局部擦除。本发明利用光敏开关元件光照导通的特性,实现液晶书写装置的局部擦除;无需设置定位电路及电压选择电路,简化了产品的电路结构,提高了产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及液晶书写板技术领域,特别是涉及一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置及方法。
背景技术
目前市面上的液晶书写板,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。以胆甾相液晶为例,通过作用在液晶写字板上的压力改变笔头处液晶状态来记录书写笔的书写压力轨迹,进而显示对应的书写内容;通过施加电场使胆甾相液晶结构发生变化,从而使液晶写字板上的书写轨迹消失以实现擦除。
现有技术公开的通过对上下两个导电层进行分割,来实现局部擦除的技术方案,首先利用定位电路对擦除件的位置进行定位,以确定擦除区域;然后通过电压选择电路分别为覆盖局部擦除区域的两个导电层上相应的导电区施加设定的电压,利用两个导电层上相应导电区之间的电压差实现局部擦除。
现有技术公开的在底层基底层上利用半导体工艺实现局部擦除的技术方案,同样需要首先利用定位电路对擦除件的位置进行定位,以确定擦除区域;然后通过电压施加电路(或驱动电路)为上层导电层施加设定的电压,同时通过电压选择电路控制底层基底层上各个擦除单元开关元件的导通和关闭,从而利用基底层上相应擦除单元与上层导电层之间的电压差实现局部擦除。
上述局部擦除技术方案中,定位电路、电压选择电路或者电压施加电路(也称作行驱动电路及列驱动电路)是实现液晶书写板局部擦除必不可少的电路结构,这些电路结构在一定程度上增加了液晶书写板的生产成本,并且电路结构越复杂,液晶书写板的损坏率越高,产品可靠性越差。
现有技术公开了在书写笔上设置发光元件,利用薄膜晶体管(TFT)的光敏特性实现在电泳显示器上进行光书写显示的技术方案;但是,其目的在于实现书写显示,改善书写延迟,无法实现局部擦除;并且,该方案需要在加工过程中增加滤光层,以仅允许特定波长的光(比如:红光)通过;增加了设计的复杂度和生产成本。
发明内容
基于此,本发明提出了一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置及方法,利用光敏开关元件的光照导通特性,实现液晶书写装置的局部擦除;无需设置定位电路及电压选择电路,简化了产品的电路结构,提高了产品的可靠性。
为了实现上述目的,根据本发明的第一个方面,提供了一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,包括:依次设置的导电层、双稳态液晶层和基底层;所述基底层上集成有:
阵列状排布的若干擦除单元,每个擦除单元内设有擦除电极以及与所述擦除电极连接的光敏开关元件;
以及,被供给各光敏开关元件输入电压的第一导线;
所述光敏开关元件被配置为接收设定强度的光照后导通,以使所述擦除电极与导电层在空间重叠的位置形成擦除电场,实现局部擦除。
根据本发明的第二个方面,提供了一种光擦除装置,应用于上述的局部擦除液晶书写装置,包括:
电源单元,用于为其他各单元供电;
光照单元,用于提供设定光照强度的光源;
触发单元,用于在接收到设定的触发信号后,触发光照单元发出设定光照强度的光源。
或者,
一种光擦除装置,包括:
电源单元,用于向其他各单元供电;
光照单元,用于提供设定光照强度的光源;
触发单元,用于在接收到设定的触发信号后,触发光照单元发出设定光照强度的光源;
无线信号发射单元,被配置为用于在需要擦除时向液晶书写装置发送第一无线信号,在擦除结束后向液晶书写装置发送第二无线信号。
根据本发明的第三个方面,提供了一种液晶书写装置的局部擦除方法,包括:
为基底层上全部或部分擦除单元中的光敏开关元件施加设定的输入电压;对欲擦除区域施以设定强度的光照,使得欲擦除区域所对应擦除单元的光敏开关元件导通,从而为相应的擦除电极输入设定的电压,以使所述擦除电极与导电层在空间重叠的位置形成擦除电场,实现对光照区域的局部擦除。
根据本发明的第四个方面,提供了一种书写板,包括:上述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置;
或者,包括上述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置和光擦除装置;
或者,采用上述的局部擦除方法实现局部擦除。
根据本发明的第五个方面,提供了一种黑板,包括:上述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置;
或者,包括上述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置和光擦除装置;
或者,采用上述的局部擦除方法实现局部擦除。
根据本发明的第六个方面,提供了一种画板,包括:上述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置;
或者,包括上述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置和光擦除装置;
或者,采用上述的局部擦除方法实现局部擦除。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明充分利用半导体工艺,在基底层上集成阵列式擦除单元,可以把擦除点缩小至0.1mm*0.1mm以内,提高了局部擦除精度。
(2)本发明基底层上每一个擦除单元的光敏开关元件,在接收到设定光照强度的照射后能够实现导通;无需设置电压选择电路来为不同擦除单元施加不同的电压,也无需设置定位电路对擦除区域的位置进行定位;电路结构简单,控制方面,大幅节省了产品的生产成本,降低了电路结构复杂程度,提高了产品的可靠性,减少了产品的损坏率。
(3)本发明擦除件的光照单元可以在同时满足多个触发条件时才会发出光源,最大程度避免对光照单元的误触发,尽可能地减少对使用者眼睛带来的伤害,是的产品使用过程安全可靠。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例中公开的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置结构示意图;
图2为本发明实施例中公开的液晶书写装置基底层结构示意图;
图3(a)-(b)分别为本发明实施例中公开的光敏开关元件连接示意图;
图4为本发明实施例中公开的光擦除装置结构示意图。
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,本文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
根据本发明实施例,公开了一种基于光敏开关的局部擦除液晶书写装置的实施例,参照图1和图2,包括:自上往下依次设置的导电层、双稳态液晶层和基底层。其中,导电层可以不分割,基底层上集成有:
若干擦除单元,这些擦除单元呈阵列式排布,每个擦除单元内设有擦除电极以及与擦除电极连接的光敏开关元件;
以及,被供给各光敏开关元件输入电压的第一导线。
光敏开关元件的导通能够为与其连接的擦除电极提供设定的输入电压,以使所述擦除电极与导电层在空间重叠的位置形成大于或等于液晶擦除启动电压的电场,引起局部擦除,而未受到设定强度的光照照射的光敏开关元件仍处于截止状态,相对应区域的显示不受影响。
本实施例中,双稳态液晶层选用能够通过压力实现书写的双稳态胆甾相液晶。该液晶能够在接收到压力的时候改变液晶状态,实现压力书写显示;在受到设定的第一电场作用时改变液晶状态,实现擦除;其中,第一电场的具体取值根据双稳态胆甾相液晶自身的性质和液晶厚度决定。
需要说明的是,所施加的光照强度范围可以根据设计需要进行选择,设定光照强度(光照强度指的是单位面积能量)的光源,可以是可见光源,也可以是红外、紫外等不可见光源;该光源可以由擦除件提供,也可以使用其他外部光源,比如:手电筒、手机照明灯、紫外线灯等;这些外部光源需要靠近书写板面才能实现局部擦除;当然,自然光源或者室内正常的灯光光源无法满足光照强度的要求,无法实现局部擦除。
本实施例的光敏开关可以选择:光敏二极管或者光敏三级管等。
进行局部擦除时,为基底层上所有光敏开关元件的输入端分别施加设定的第一电压,同时为导电层施加设定的第二电压;液晶书写装置上某一区域接受到设定强度的光照照射时,该区域所对应的擦除单元的光敏开关元件会导通,从而为相应的擦除电极施加第一电压;这些擦除电极与导电层之间形成电压差|第一电压-第二电压|,该电压差能够达到液晶的擦除电压,从而实现对光照照射区域的局部擦除。
本实施例中,擦除电压是指能够将书写笔迹完全擦除所需要的电压,擦除电场指的是擦除电压在基底层和导电层相应的区域之间所形成的电场。
本实施例中,可以将基底层上每一个擦除单元的光敏开关元件的电压输入端分成一组或若干组,各组分别连接相应的第一导线,通过这些第一导线为光敏开关元件施加相同或相近的输入电压。
在具体的实施方式中,基底层上所有光敏开关元件的电压输入端可以连接到同一根第一导线,也可以按设定的规则,通过引出线连接到不同的第一导线;可以将这些第一导线并联在一起进行供电,也可以各个第一导线分组进而按组分别供电;基底层上所有光敏开关元件的电压输出端分别连接相对应的擦除电极。
本实施例以图2所示的基底层电路结构为例,对本发明基于光敏开关的局部擦除液晶书写装置结构进行说明。
图2中,光敏开关元件选择光敏三极管,光敏三极管的基极无引出,每一列(也可以是每一行)擦除电极对应的光敏三极管的集电极连接同一根第一导线,光敏三极管的发射极连接相应的擦除电极。
图3(a)-(b)给出了单个光敏三极管的连接示意图,图3(a)中,第一极板代表基底层上的擦除电极区域;第二极板代表导电层;光敏开关元件的发射极还可连接电容,每一个电容的引出电极线均与导电层的引出电极线连接,光敏开关元件的发射极的导通能够为电容充电。图3(a)中,电容C1的作用是为了防止电压突变,当然也可以利用导电层和基底层之间自身形成的电容来实现电容C1的作用,此时便可以省略电容C1,参照图3(b)。
在一些实施方式中,在基底层和导电层分别引出电极线;用以连接能够提供所需电压的电压驱动电路。
作为一种可选的实施方式,通过在框胶里加入些导电粒子,将一整面的导电层的电极连接到基底层上,这样整个模组的电极引出就都从基底层上引出,比原来在导电层和基底层上分别引出电极的方式简单且稳定。
作为另一种具体的实施方式,也可以在液晶书写装置上设置无线信号接收单元,用于接收第一无线信号,以给导电层施加设定的第一电压,同时为基底层设定擦除电极的光敏开关元件施加设定的输入电压;所述第一电压和输入电压的电压差形成的电压,能够实现对设定擦除电极区域的擦除;
接收第二无线信号,以撤销施加在导电层和基底层上的电压。
实施例二
根据本发明实施例,公开了一种光擦除装置的实施例,该光擦除装置可以应用于实施例一中的基于光敏开关的局部擦除液晶书写装置上,用以提供设定强度的光照,实现局部擦除。
参照图4,该光擦除装置包括:供电单元、光照单元、红外检测单元、状态检测单元和触发单元;
其中,供电单元为其他各单元提供供电电源;光照单元用于提供设定光照强度的光源。
状态检测单元用于检测擦除件的空间位姿状态,并在检测到光擦除装置处于设定的空间位姿状态时,向触发单元发送触发信号。
红外检测单元包括红外发射端和红外接收端,红外发射端和红外接收端分别设置在光照单元的两端,当红外发射端发出的红外信号被外界遮挡时,返回的光线会被红外接收单元接收到。如果红外信号被遮挡,则说明光照单元的光源照射方向是有遮挡物的,向触发单元发送触发信号。
触发单元用于在接收到设定的触发信号或者满足设定的触发条件下,触发光照单元发出光源。
本实施例中,当光照单元的光源照射方向与黑板板面垂直,并且光照单元前方设定距离内有遮挡物时,触发单元才能触发光照单元发出光源;这样能够有效避免光照单元的误触发,尽量减少强光源对于使用者眼睛的损伤。
当然,本领域技术人员可以根据需要合理选择光照单元的触发条件,比如:仅使用红外检测单元,或者仅使用状态检测单元等。
作为一种可选的实施方式,参照图4,光擦除装置上设置无线信号发射单元,通过按键启动无线信号发射单元,或者,在光擦除装置上的光照单元符合触发条件或光照单元被触发点亮后启动无线信号发射单元。该无线信号发射单元与实施例一中的无线信号接收单元对应。
无线信号发射单元在需要擦除时向液晶书写装置发送第一无线信号;在擦除结束后向液晶书写装置发送第二无线信号。
这样可以控制液晶书写装置只有在需要擦除时才施加电压,以节省能耗。
本实施例利用光照实现光敏开关元件的导通,从而实现液晶书写装置局部的技术方案,相比于目前市场上普遍使用的膜材结构,实现局部擦除的控制过程更加简化和精准,控制电路更加简单,擦除效果更好,不会对其他区域产生影响;能够极大节省成本,保证产品可靠性。
实施例三
根据本发明实施例,公开了一种液晶书写装置的局部擦除方法的实施例,该方法基于实施例一中公开的基于光敏开关的局部擦除液晶书写装置的结构,实现过程如下:
为基底层所有擦除单元中的光敏开关元件施加设定的输入电压,其中,输入电压是为集电极施加的电压。
对欲擦除区域施加设定强度的光照,能够使得相应区域擦除单元的光敏开关元件导通,从而为相应的擦除电极施加设定的第一电压,为导电层施加第二电压,第一电压和第二电压在所述擦除电极与导电层空间重叠的位置形成擦除电场,实现局部擦除。
而没有受到设定强度光照照射的擦除单元的光敏开关元件不会导通,从而不会形成擦除电场,不能实现擦除。
比如:参照图3公开的基底层结构,分别为所有与光敏开关元件输入端连接的第一导线施加设定的第一电压30V,为导电层施加的第三电压0V;则液晶书写装置上受到设定强度光照照射的区域所对应的擦除单元上的光敏开关元件导通,这些导通的光敏开关元件所对应的擦除电极上的电压为30V,此时,这些擦除电极与导电层之间的电压差为30V,达到了液晶的擦除电压,能够实现对光照照射区域的局部擦除。
当然,上述的电压取值仅仅是示例性的,本领域技术人员可以根据实际需要以及液晶的特性合理选择各施加电压值。
实施例四
在实施例一公开的基于光敏开关的局部擦除液晶书写装置以及实施例二公开的光擦除装置的基础上;或者,在实施例三公开的液晶书写装置局部擦除方法的基础上,公开了液晶书写装置的具体应用产品,比如:
将本发明的液晶书写装置或者局部擦除方法应用于写字板、画板或者黑板上,实现局部擦除功能。
具体地,可以将本发明实施例的液晶书写装置应用于光能写字板、光能液晶手写板、光能大液晶写字黑板、光能无尘写字板、光能便携黑板、电子画板、lcd电子写字板、电子手写板、电子记事笔记本、涂鸦板、儿童手写板、儿童涂鸦画板、橡皮擦功能速写板、液晶电子绘画板或者彩色液晶手写板或者本领域技术人员能够获知的其他相关产品中。
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 (16)
1.一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,包括:依次设置的导电层、双稳态液晶层和基底层;所述基底层上集成有:
阵列状排布的若干擦除单元,每个擦除单元内设有擦除电极以及与所述擦除电极连接的光敏开关元件;
以及,用于供给各光敏开关元件输入电压的第一导线;
所述光敏开关元件被配置为接收设定强度的光照后导通,以使所述擦除电极与导电层在空间重叠的位置形成擦除电场,实现局部擦除。
2.如权利要求1所述的一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,所有光敏开关元件的输入端连接同一第一导线;
或者,
所有光敏开关元件的输入端按设定规则分别连接相应的第一导线。
3.如权利要求1所述的一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,各第一导线根据擦除要求施加相同或者相近的第一电压;所述导电层施加第二电压,所述第一电压和第二电压的电压差能够达到擦除电场。
4.如权利要求1所述的一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,所述光敏开关元件为光敏二极管或者光敏三极管。
5.如权利要求1所述的一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,所述设定强度的光照包括:可见光或者不可见光。
6.如权利要求1所述的一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,所述设定强度的光照通过擦除件提供,或者,通过其他外部光源提供。
7.如权利要求1所述的一种基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,还包括:无线信号接收单元,用于接收第一无线信号,以给导电层施加设定的第一电压,同时为基底层设定擦除电极的光敏开关元件施加设定的输入电压;所述第一电压和输入电压的电压差形成的电压,能够实现对设定擦除电极区域的擦除;
接收第二无线信号,以撤销施加在导电层和基底层上的电压。
8.一种光擦除装置,应用于权利要求1-6任一项所述的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,包括:
电源单元,用于为其他各单元供电;
光照单元,用于提供设定光照强度的光源;
触发单元,用于在接收到设定的触发信号后,触发光照单元发出设定光照强度的光源。
9.一种光擦除装置,应用于权利要求7所述的局部擦除液晶书写装置,其特征在于,包括:
电源单元,用于向其他各单元供电;
光照单元,用于提供设定光照强度的光源;
触发单元,用于在接收到设定的触发信号后,触发光照单元发出设定光照强度的光源;
无线信号发射单元,被配置为用于在需要擦除时向液晶书写装置发送第一无线信号,在擦除结束后向液晶书写装置发送第二无线信号。
10.如权利要求8或9所述的光擦除装置,其特征在于,还包括:红外检测单元,用于检测光源照射方向是否存在遮挡物,并在检测到存在遮挡物时,向触发单元发送触发信号。
11.如权利要求8或9所述的光擦除装置,其特征在于,还包括:
状态检测单元,用于检测光擦除装置的空间位姿状态,当其处于设定的空间位姿状态时,向触发单元发送触发信号。
12.一种液晶书写装置的局部擦除方法,其特征在于,包括:
为基底层上全部或部分擦除单元中的光敏开关元件施加设定的输入电压;对欲擦除区域施以设定强度的光照,使得欲擦除区域所对应擦除单元的光敏开关元件导通,从而为相应的擦除电极输入设定的电压,以使所述擦除电极与导电层在空间重叠的位置形成擦除电场,实现对光照区域的局部擦除。
13.如权利要求12所述的一种液晶书写装置的局部擦除方法,其特征在于,各擦除单元中的光敏开关元件分别施加相同或者相近的输入电压。
14.一种书写板,其特征在于,包括:权利要求1-7任一项所述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置;
或者,包括权利要求1-7任一项所述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置和权利要求8-11任一项所述的光擦除装置;
或者,采用权利要求12-13任一项所述的局部擦除方法实现局部擦除。
15.一种黑板,其特征在于,包括:权利要求1-7任一项所述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置;
或者,包括权利要求1-7任一项所述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置和权利要求8-11任一项所述的光擦除装置;
或者,采用权利要求12-13任一项所述的局部擦除方法实现局部擦除。
16.一种画板,其特征在于,包括:权利要求1-7任一项所述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置;
或者,包括权利要求1-7任一项所述的基于光敏开关元件的局部擦除液晶书写装置和权利要求8-11任一项所述的光擦除装置;
或者,采用权利要求12-13任一项所述的局部擦除方法实现局部擦除。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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