CN113741077B - 一种单层双稳态液晶临摹装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液晶书写板结构技术领域，提供了一种单层双稳态液晶临摹装置及方法。其中，单层双稳态液晶临摹装置包括控制器以及依次设置的导电层、双稳态液晶层和TFT基底层，所述基底层上集成有TFT基板上阵列状排布若干像素单元；每一行像素单元对应的TFT由至少一根第一导线连接且供给控制电压；每一列像素单元对应的TFT由至少一根第二导线连接且供给输入电压；所述控制器被配置为：实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案。

Description

一种单层双稳态液晶临摹装置及方法

技术领域

本发明属于液晶书写板结构技术领域，尤其涉及一种单层双稳态液晶临摹装置及方法。

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。

现有的单层液晶书写结构大多利用软件程序控制显示及一键擦除功能，这样预设字体框或图案也会被擦除，双稳态液晶层的设定目标区域设定图案易受书写影响，无法像在实际纸张上书写一样，而且无法准确判断临摹效果，最终导致用户体验性差。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种单层双稳态液晶临摹装置及方法，其在临摹图案过程中，使得双稳态液晶层的设定目标区域保持设定图案且能够判断临摹是否合格，提高用户体验性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种单层双稳态液晶临摹装置，其包括控制器以及依次设置的导电层、双稳态液晶层和TFT基底层，所述基底层上集成有TFT基板上阵列状排布若干像素单元；每一行像素单元对应的TFT由至少一根第一导线连接且供给控制电压；每一列像素单元对应的TFT由至少一根第二导线连接且供给输入电压；

所述控制器被配置为：

实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案。

进一步地，所述控制器还被配置为：

判断双稳态液晶层的笔迹压力轨迹是否填满设定图案且未超出设定图案的边界，若是，则临摹合格；否则临摹不合格。

进一步地，所述控制器还被配置为：

当临摹不合格时，根据预设需求再通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压来擦除双稳态液晶层上的压力轨迹。

进一步地，所述设定图案的边界为虚线。

进一步地，每个像素单元内设有像素电极以及与所述像素电极连接的薄膜场效应晶体管TFT。

进一步地，所述薄膜场效应晶体管TFT被配置为在接收到设定的控制电压和输入电压时实现导通，从而为相应的像素电极输入设定的电压，实现局部擦除。

进一步地，所述薄膜晶体管TFT的控制电压输入端与第一导线连接，所述薄膜晶体管TFT的输入电压输入端与第二导线连接，所述薄膜晶体管TFT的输出端与像素电极连接。

进一步地，所有TFT的控制端连接同一根第一导线。

进一步地，所有TFT的控制端按设定规则分别连接相应的第一导线。

进一步地，所有TFT的输入端连接同一根第二导线。

进一步地，所有TFT的输入端按设定规则分别连接相应的第二导线。

本发明的第二个方面提供一种如上述所述的单层双稳态液晶临摹装置的控制方法，其包括：

实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种单层双稳态液晶临摹装置，通过实时获取压力轨迹位置，控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，实现了控制液晶层始终保持设定图案；

本发明还通过判断液晶层的笔迹压力轨迹是否填满设定图案且未超出设定图案的边界，能够准确判断临摹是否合格，提高了用户的体验性。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例的单层双稳态液晶临摹装置结构示意图；

图2为本发明实施例中公开的一种基底层上的电路结构示意图；

图3为本发明实施例中公开的另一种基底层上的电路结构示意图；

图4为本发明实施例中公开的TFT连接示意图；

图5(a)为本发明实施例中双稳态液晶层显示的预设图案；

图5(b)为本发明实施例中填满设定图案但超出设定图案的边界；

图5(c)为本发明实施例中未填满设定图案但超出设定图案的边界；

图5(d)为本发明实施例中未填满设定图案且未超出设定图案的边界；

图5(e)为本发明实施例中填满设定图案且未超出设定图案的边界。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。

<单层双稳态液晶临摹装置>

参照图1，本实施例提供了一种单层双稳态液晶临摹装置，其包括控制器以及依次设置的导电层3、双稳态液晶层2和TFT基底层1，所述TFT基底层1上集成有TFT基板上阵列状排布若干像素单元；

每一行像素单元对应的TFT由至少一根第一导线连接且供给控制电压；

每一列像素单元对应的TFT由至少一根第二导线连接且供给输入电压；

所述控制器被配置为：

实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案。

此处需要说明的是，设定图案可以为任意人为设定的图形，比如田字格、横线格或是设定区域边界框等等。

具体地，当双稳态液晶层受到压力而产生的压力轨迹与双稳态液晶层设定需要保持设定图案的边界存在重叠部分时，则将与设定图案的边界重合部分进行擦除，始终保持设定图案的边界不受压力轨迹的影响。

本实施例中，双稳态液晶层2选用能够通过压力实现书写的双稳态胆甾相液晶。该液晶能够在接受到压力的时候，能够实现压力书写显示；在接受到设定的第一电场作用时，能够实现擦除；在接收到设定的第二电场作用时，能够实现电驱动显示。其中，第一电场和第二电场的具体取值根据双稳态胆甾相液晶自身的性质决定。

在具体实施中，实时获取压力轨迹位置的方式，可通过设置在液晶书写装置四周的红外定位装置来实现。

可以理解的是，本领域技术人员也可根据实际情况来选择其他定位装置或结构来实时获取双稳态液晶层的压力轨迹位置。

作为一种优选的实施方式，所述设定图案的边界为虚线。

在一个或多个实施例中，所述控制器还被配置为：

判断双稳态液晶层的压力轨迹是否填满设定图案且未超出设定图案的边界，若是，则临摹合格，否则临摹不合格。

其中，双稳态液晶层显示的设定图案为根据本领域技术人员预设的图形，例如，如图5(a)所示。当液晶层的压力轨迹填满设定图案且未超出设定图案的边界，如图5(e)所示，则临摹合格。

当临摹不合格时，根据预设需求再通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压来双稳态擦除液晶层上的压力轨迹。

例如：当出现如图5(b)所示的填满设定图案但超出设定图案的边界，如图5(c)所示的未填满设定图案但超出设定图案的边界，如图5(d)所示的未填满设定图案且未超出设定图案的边界的情况，则书写不合格。当书写不合格时，可根据预设需求通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压来擦除双稳态液晶层上的压力轨迹，比如一键擦除液晶层上的压力轨迹，或是仅仅擦除设定区域的压力轨迹。

参照图2，根据像素电极的布局方式，每一行的像素电极内开关元件的栅极均连接到同一根第一导线(G1、G2、…)上；或者将每一行像素电极分成若干组，每一组的像素电极内开关元件的栅极均连接到同一根第一导线上。

沿像素电极阵列的每一列分别设置两个第二导线S11、S12(以第一列为例)，该列所有的像素电极连接的开关元件的源极均连接到该列对应的两个第二导线S11、S12上，每一列的单个像素电极连接的两个开关元件的源极分别连接到不同的第二导线上；比如，每一个开关元件组内，第一开关元件的源极连接到第二导线S11，第二开关元件的源极连接到第二导线S12；开关元件与第二导线的具体连接方式是本领域技术人员可以自行设计的。

在本实施例中，开关元件为薄膜晶体管TFT。

上述的行和列是可以根据实际需要进行互换的，即，每一列的像素电极内开关元件的栅极均连接到同一根第一导线上；相应的，每一行的开关元件的源极连接第二导线。本实施例均以每一行布置第一导线为例进行说明。

各第一导线平行设置，各第二导线平行设置，第一导线和第二导线交错布置。

在本实施例中，所述开关元件被配置为在接收到设定的控制电压和输入电压时实现导通，从而为相应的像素电极输入设定的电压，以使所述像素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。

具体地，对于每一个像素电极，通过第一导线为并联连接的各个开关元件的栅极提供导通控制电压，通过第二导线为各个开关元件的源极分别提供输入电压；合理施加导通控制电压和各开关元件输入电压的大小，能够控制设定的开关元件导通并为该像素电极施加设定的第一电压或第二电压或第三电压；其中，第一电压与导电层施加的第四电压之间形成的电压差能够使得该像素电极对应的区域处于显示状态；第二电压与导电层施加的第四电压之间形成的电压差能够使得该像素电极对应的区域处于擦除状态；第三电压与导电层施加的第四电压之间形成的电压差能够使得该像素电极对应的区域维持原状态不变。

参照图3，所述薄膜晶体管TFT的控制电压输入端与第一导线连接，所述薄膜晶体管TFT的输入电压输入端与第二导线连接，所述薄膜晶体管TFT的输出端与像素电极连接。

在一个实施例中，所有TFT的控制端连接同一根第一导线；

在另一实施例中，所有TFT的控制端按设定规则分别连接相应的第一导线。

在一些实施例中，所有TFT的输入端连接同一根第二导线；

在另一些实施例中，所有TFT的输入端按设定规则分别连接相应的第二导线。

图4给出了TFT的连接等效电路图，其中，第一极板代表基底层上TFT连接的像素电极区域；第二极板代表导电层。TFT的栅极连接第一导线，TFT的源极连接第二导线，TFT的漏极连接对应的像素电极。通过第一导线为TFT的栅极提供导通控制电压，通过第二导线为TFT的源极提供显示所需要的输入电压，以实现液晶书写装置的显示功能。

参照图4，TFT的漏极还连接储能电容C1的一端，该储能电容C1的另一端引出线与导电层的电极引出线连接，TFT开通能够为储能电容C1充电。

需要说明的是，常规TFT电路都必需要有C1，本实施例方案可以带着，也可以省略，且不考虑电路本身产生的寄生电容的作用。

本实施例中，储能电容C1的作用是为了实现储能，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储能电容C1的作用，此时便可以省略储能电容C1。

在图3所示的结构中，所述薄膜晶体管TFT被配置为在临界截止状态下，接收到设定强度的光照后导通，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，实现局部擦除。

其中，具体的电压施加过程包括：

控制所有开关元件导通，为基底层所有像素单元施加第二电压，为所述导电层施加第二电压；

保持为导电层施加第二电压，保持需要擦除的每一行中覆盖局部擦除区域的像素单元的开关元件导通，为这些像素单元施加第一电压，该行中其余像素单元施加第二电压；

非擦除行，开关元件不导通。

具体地，通过第一导线为TFT的栅极提供导通控制电压，通过第二导线为TFT的源极提供局部擦除所需要的输入电压，以实现液晶书写装置的局部擦除功能。

<单层双稳态液晶临摹装置的控制方法>

基于上述所述的单层双稳态液晶临摹装置的控制方法，其具体包括如下步骤：

实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案。

需要说明的是，可以将本发明实施例的单层双稳态液晶临摹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、液晶电子绘画板或彩色液晶手写板或本领域技术人员能够获知的其他相关产品中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单层双稳态液晶临摹装置，包括控制器以及依次设置的导电层、双稳态液晶层和基底层，所述基底层上集成有薄膜场效应晶体管TFT基板上阵列状排布若干像素单元；每一行像素单元对应的薄膜场效应晶体管TFT由至少一根第一导线连接且供给控制电压；每一列像素单元对应的薄膜场效应晶体管TFT由至少一根第二导线连接且供给输入电压；其特征在于：

所述控制器被配置为：

实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案；

判断双稳态液晶层的压力轨迹是否填满设定图案且未超出设定图案的边界，若是，则临摹合格，否则临摹不合格。

2.如权利要求1所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：

当临摹不合格时，根据预设需求再通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压来擦除双稳态液晶层上的压力轨迹。

3.如权利要求1所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，所述设定图案的边界为虚线。

4.如权利要求1所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，每个像素单元内设有像素电极以及与所述像素电极连接的薄膜场效应晶体管TFT。

5.如权利要求4所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，所述薄膜场效应晶体管TFT被配置为在接收到设定的控制电压和输入电压时实现导通，从而为相应的像素电极输入设定的电压，实现局部擦除。

6.如权利要求4所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，所述薄膜场效应晶体管TFT的控制电压输入端与第一导线连接，所述薄膜场效应晶体管TFT的输入电压输入端与第二导线连接，所述薄膜场效应晶体管TFT的输出端与像素电极连接。

7.如权利要求4所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，所有薄膜场效应晶体管TFT的控制端连接同一根第一导线；

或者，

所有薄膜场效应晶体管TFT的控制端按设定规则分别连接相应的第一导线。

8.如权利要求4所述的单层双稳态液晶临摹装置，其特征在于，所有薄膜场效应晶体管TFT的输入端连接同一根第二导线；

或者，

所有薄膜场效应晶体管TFT的输入端按设定规则分别连接相应的第二导线。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的单层双稳态液晶临摹装置的控制方法，其特征在于，包括：

实时获取压力轨迹位置，通过控制输入给第一导线、第二导线及导电层的电压，使得双稳态液晶层始终保持设定图案；

判断双稳态液晶层的压力轨迹是否填满设定图案且未超出设定图案的边界，若是，则临摹合格，否则临摹不合格。

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