CN113741079B - 一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，获取光擦除件设定强度的光单独照射到TFT上时产生的第一光照感应电流以及环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流；第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率，避免了环境光的影响；第二光照感应电流值小于或等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内，提高了擦除效率。

Description

一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法
技术领域
本发明涉及液晶书写板技术领域，特别涉及一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法。
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，并不必然构成现有技术。
专利号CN112684618B的发明专利公开了利用光照实现对液晶书写装置局部擦除的技术方案，该方案包括自上而下依次设置的导电层、双稳态液晶层和基底层；在基底层上阵列状排布若干像素单元，每个像素单元内设有像素电极以及与像素电极连接的薄膜场效应晶体管TFT（以下简称TFT）；为TFT的栅极施加设定的控制电压，为TFT的源极施加设定的输入电压，使得TFT处于临界状态；为导电层施加设定的电压；此时，通过擦除装置（以下简称光擦除件）为需要擦除的区域施加设定强度范围内的光照，能够使得接收到光照的区域内的TFT导通，从而为相应的像素电极输入设定的电压，当该像素电极与导电层之间充电至达到液晶的擦除电压时，能够实现局部擦除。
上述方案中，如果在设定光强下TFT的光照感应电流较大，容易使得环境光引起的非擦除区域的像素电极与导电层之间的压差更快速的达到擦除启动电压，进而使得非擦除区域的字迹更快速的变淡，降低了用户体验；如果在设定光强下TFT的光照感应电流较小，基底层与液晶层之间的电压变化较慢，需要光照很长时间才能够使设定的像素电极与导电层之间的电压差达到液晶的擦除电压，从而导致擦除时间较长，降低了擦除效率。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，在检测到环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流大于设定值时进行放电频率控制，避免了环境光引起的非擦除区域字迹的快速变淡；在检测到环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流小于预设阈值时进行预充电控制，提高了擦除效率。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，包括：
获取光擦除件设定强度的光单独照射到TFT上时产生的第一光照感应电流以及环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流；
第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率；
第二光照感应电流值小于或等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内。
根据本发明的第二个方面，提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理系统，包括：
电流获取模块，被配置为：获取光擦除件设定强度的光单独照射到TFT上时产生的第一光照感应电流以及环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流；
放电频率控制模块，被配置为：第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率；
电压控制模块，被配置为：第二光照感应电流值小于或等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内。
根据本发明的第三个方面，提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法，包括：
控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，利用光擦除件发出的设定强度范围内的光照照射，实现局部擦除，局部擦除之前，执行上述的预处理方法。
根据本发明的第四个方面，提供了一种控制器，所述控制器加载并执行上述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法。
根据本发明的第五个方面，提供了一种控制器，所述控制器加载并执行上述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法。
根据本发明的第六个方面，提供了一种液晶书写装置，包括上述的控制器。
根据本发明的第七个方面，提供了一种液晶书写装置，利用上述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法实现局部擦除前的预处理。
根据本发明的第八个方面，提供了一种液晶书写装置，利用上述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法，实现局部擦除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、当第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率，有效的避免了较强环境光带来的非目标擦除区域的字迹变淡问题。
2、当第二光照感应电流值小于或者等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内，提高了擦除效率。
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1提供的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法的流程示意图。
图2为本发明实施例1提供的TFT连接示意图一。
图3为本发明实施例1提供的TFT连接示意图二。
图4为本发明实施例1提供的光照感应电流检测电路示意图。
图5为本发明实施例1提供的经过预先加载电压后的光照时间与基底层与液晶层之间电压差的变化关系曲线。
图6为本发明实施例1提供的没有经过预先加载电压的光照时间与基底层与液晶层之间电压差的变化关系曲线。
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，以下详细说明都是示例性的，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。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例1提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，本实施例所述液晶书写装置包括：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像素单元，这些像素单元呈阵列式排布，每个像素单元内设有像素电极以及与像素电极连接的TFT，TFT的导通能够为与其连接的像素电极提供电压。
具体的，如图2和图3所示，分别给出了TFT的接线示意图。图2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的漏极还可连接存储电容，每一个存储电容的引出电极线均与导电层的引出电极线连接，TFT开通能够为存储电容充电。图2中，存储电容C的作用是防止电压突变，当然也可以利用导电层和基底层之间自身形成的分布电容来实现存储电容C的作用，此时便可以省略存储电容C，如图3所示。
薄膜场效应晶体管TFT的光照感应电流：
I=f（透光口透光面积，沟道材料与工艺，存储电容C，受光强度）
可以看到，TFT的光照感应电流由透光口透光面积、沟道材料和工艺、存储电容C和受光强度共同决定，不同的沟道材料和工艺、存储电容C、透光口的透光面积和受光强度均会导致TFT的光照感应电流的变化。
所述预处理方法，包括：
控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，光擦除件发光和环境光同时照射到TFT上时产生第三光照感应电流，环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流，第三光照感应电流与第二光照感应电流的差值为光擦除件发光单独照射到TFT上时产生第一光照感应电流；
如图4所示，首先赋予TFT的栅极G接高电位VH，并使得开关S闭合，VDC=VCOM，然后使得开关S打开，赋予TFT的栅极G控制点位Vg，Vs接地，此时TFT处于临界状态，当同时受到光擦除件光照和环境光照时，由光擦除件光照和环境光照共同引起的TFT的光照感应电流I3（即第三光照感应电流）为：
Figure 600485DEST_PATH_IMAGE001
关闭光擦除件的光照时，环境光照强度的变化可以忽略不计，此时单独由环境光引起的TFT光照感应电流I2（即第二光照感应电流）为：
Figure 929835DEST_PATH_IMAGE002
则单独由光擦除件光照引起的TFT的光照感应电流I1（即第一光照感应电流）为：
I1= I3- I2
本实施例中，
Figure 191052DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 922248DEST_PATH_IMAGE004
均为R1两端的电压，通过与R2串联的分压电阻R3，使得R2与R3之间的电压在处理器的可读取范围内，通过读取R2与R3之间的电压即可得到
Figure 744972DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 561619DEST_PATH_IMAGE004
。
其中，临界状态，具体为：为导电层施加设定的电压，为TFT电极分别施加设定的控制电压和输入电压；在接受到设定光照强度的光照照射时，TFT会导通；而不受设定光照强度的光照照射时，TFT处于截止状态。
可以理解的，本实施例附图3所述的电路图只是一种优选的示例，本领域技术人员可以根据具体工况进行电路图的选择以实现第一光照感应电流、第二光照感应电流和第三光照感应电流的计算，只要能够快速的得到相应的电流检测值即可，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。
根据单独由光擦除件光照引起的TFT的光照感应电流I1和板擦面积，得到液晶书写装置单位面积的光照感应电流I1(单位面积)，根据单独由环境光引起的TFT光照感应电流I2和书写板面积，得到液晶书写装置单位面积的光照感应电流I2(单位面积)。
当I2(单位面积)大于设定值时，根据I1(单位面积)和I2(单位面积)的比值控制基底层与导电层之间的放电频率，以使得非擦除区由环境光引起的从加电到擦除启动电压的时间间隔与擦除区从加电到放电的时间间隔的差值大于预设量，有效的避免了较强的环境光带来的非目标擦除区域的字迹变淡问题，即I 1(单位面积) 和I 2(单位面积) 的比值越小，放电时间间隔越短，放电频率越大，I 1(单位面积) 和I 2(单位面积) 的比值越大，放电时间间隔越长，放电频率越小。
具体的，当单位面积为光擦除件的光照区域面积时，假设书写板书写区的总面积为S，光擦除件的光照区域面积为S1，非擦除区与擦除区（即光擦除件的光照区域）同面积区域的由环境光引起的光照感应电流I 2(单位面积) （即第二光照感应电流）为：
Figure 564210DEST_PATH_IMAGE005
此时，I 1(单位面积) 为光擦除件发光引起的光照感应电流（即第一光照感应电流），I 2(单位面积) 为环境光引起的非擦除区与擦除区同面积区域的光照感应电流（即第二光照感应电流）。
所述预设量能够确保在光擦除件擦除区域完全擦除的情况下，非擦除区域不因环境光照射而产生肉眼可辨别的字迹变淡，预设量由TFT光电流与照度的关系决定；或者预设量也可以根据具体擦除效果人为设定。
可以理解的，在其他一些实施方式中，在检测精度允许的情况下，可以根据单个TFT的第一光照感应电流和第二光照感应电流进行对比，这里不再赘述。
同样的，设定值能够确保在光擦除件擦除区域完全擦除的情况下，非擦除区域不因环境光照射而产生肉眼可辨别的字迹变淡，设定值由TFT光电流与照度的关系决定；或者设定值也可以根据具体擦除效果人为设定。
本实施例中，所述加电，具体为：
液晶书写装置基底层上全部或设定的部分TFT的栅极和源极分别施加设定的电压；所述电压能够使得TFT在未接收到设定强度范围内的光照时处于截止状态；而在接收到设定强度范围内的光照后能够导通，并且能够使得导通TFT连接的像素电极上加载的电压与导电层之间形成擦除电场，实现局部擦除；
基底层和导电层之间的放电，具体为：
液晶书写装置基底层上全部或设定的部分TFT的栅极和源极分别施加设定的电压；所述电压能够使得TFT导通，并且使得基底层和导电层之间形成的电压差为零或小于液晶擦除所需要的电压。
当I 2(单位面积) 小于或等于设定值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内。
当进行局部擦除时，控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，TFT在接受到设定强度范围内的光照时导通，相应像素电极与导电层之间的电压差在预充电电压值的基础上到达液晶的擦除电压VE，从而实现局部擦除。
图5为进行预充电的光照时间与基底层与液晶层之间电压差的变化关系曲线，本实施例通过将基底层和导电层之间的电压差控制在液晶的擦除电压之下的设定电压值范围内，基底层和导电层之间的电压差在设定的电压范围内（比如电压V0）的基础上，对基底层和导电层之间的电压差进行提升，从而极大缩短了从TFT光照导通到基底层和导电层之间的电压差达到液晶的擦除电压所需要的时间，加快了局部擦除的速度。
图6为未进行预充电的光照时间与基底层与液晶层之间电压差的变化关系曲线，通过对比图5和图6中，基底层和导电层之间的电压差达到液晶的擦除电压VE所需要的时间，可以明显的看出，t0＜t1，所需要的时间明显缩短。
本实施例中，通过光照使得TFT导通，为相应的像素电极输入设定的电压，从而为所述像素电极与导电层之间的电容（存储电容C或分布电容）进行充电，当电容两端的电压差达到液晶的擦除电压时，能够实现对该区域的局部擦除。
具体地，首先通过为TFT的栅极和源极分别施加设定的电压，使得基底层上全部或设定部分TFT导通，并为相应的像素电极施加设定的第一电压；为导电层施加设定的第二电压；由此，将基底层和导电层之间的电压差加载至小于液晶的擦除电压的设定的电压范围内；由于该电压范围小于液晶的擦除电压，因此此时无法实现局部擦除。
需要说明的是，上述设定的电压值范围，根据液晶的擦除电压、存储电容以及光照感应电流共同确定；也可以根据实际需要进行设定。TFT设定强度光照引起的电流越大，设定的电压范围电压上限值越小，TFT设定强度光照引起的电流越小，设定的电压范围电压上限值越大。
然后，将基底层上的所有TFT加载至临界状态，为导电层施加设定的第三电压值，以在接收到设定光照强度范围的光照照射时，TFT能够导通，并且，对应的像素电极与导电层之间的电压差能够达到液晶的擦除电压，实现局部擦除。
局部擦除完成后，将基底层与导电层之间的电压差控制至所述设定电压值范围内。
可以理解的，在其他一些实施方式中，局部擦除完成后，将基底层与导电层之间的电压差放电至零。
作为一种更为具体的实施方式，由于刚刚擦除的区域对应的基底层和导电层之间加载了设定的擦除电场，因此，这些区域在电场没有撤销之前无法进行再次书写，这极大地影响了书写效率和书写体验。
基于此，本实施例中设计一种局部擦除控制方法，具体包括如下过程：
将擦除装置从进入书写区域到离开书写区域的过程定义为一次擦除过程；
在一次擦除过程中，采用上述的液晶书写装置光照擦除电压控制方法实现局部擦除；每间隔设定时间t，将基底层与导电层之间的电压差控制至所述设定电压范围，然后控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，以在接收到设定强度范围内的光照时，再次实现局部擦除。
与此同时，还可以包括：在一次擦除过程中，如果擦除装置的当前位置距离上一次基底层与导电层之间的电压差处于所述设定的电压值范围时，擦除装置所在的位置之间的最短距离超过设定值W，将基底层与导电层之间的电压差控制至所述设定电压范围，然后控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，以在接收到设定强度范围内的光照时，再次实现局部擦除。
本次擦除过程结束时，将基底层与导电层之间的电压差放电至零。
本实施例在一次擦除过程中，每隔设定时间t对基底层和导电层之间的电压差控制至设定的电压范围，一方面缩短了下一次局部擦除所需的时间，另一方面能够缩短进行局部擦除后可重新进行书写的间隔时间，实现边擦边写，提高书写效率，提升使用者的书写体验度。
实施例2：
本发明实施例3提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理系统，包括：
电流获取模块，被配置为：获取光擦除件设定强度的光单独照射到TFT上时产生的第一光照感应电流以及环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流；
放电频率控制模块，被配置为：第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率；
电压控制模块，被配置为：第二光照感应电流值小于或等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内。
实施例3：
本发明实施例3提供了一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法，包括：
控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，利用光擦除件发出的设定强度范围内的光照照射，实现局部擦除，局部擦除之前，执行实施例1所述的预处理方法。
实施例4：
本发明实施例4提供了一种控制器，所述控制器加载并执行实施例1所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法。
实施例5：
本发明实施例5提供了一种控制器，所述控制器加载并执行实施例3所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法。
实施例6：
本发明实施例6提供了一种液晶书写装置，包括实施例4或实施例5所述的控制器。
实施例7：
本发明实施例7提供了一种液晶书写装置，利用实施例1所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法实现局部擦出前的预处理。
实施例8：
本发明实施例8提供了一种液晶书写装置，利用实施例3所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法，实现局部擦除。
本发明中的液晶书写装置，可以是液晶书写板、液晶黑板或者液晶画板等具体产品。比如：市面上目前已知的光能写字板、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等，或者本领域技术人员能够获知的其他相关产品。
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 (10)

1.一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，其特征在于，包括：
获取光擦除件设定强度的光单独照射到TFT上时产生的第一光照感应电流以及环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流；
第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率，以使得非擦除区由环境光引起的从加电到擦除启动电压的时间间隔与擦除区从加电到放电的时间间隔的差值大于预设量；
第二光照感应电流值小于或等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内。
2.如权利要求1所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，其特征在于，
所述设定范围的上限为造成字迹擦除的基底层和导电层之间的电压差的95％，所述设定范围的下限为0。
3.如权利要求1所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法，其特征在于，
根据液晶书写装置上单位光照面积下或者相同光照面积下的第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率。
4.一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理系统，其特征在于，包括：
电流获取模块，被配置为：获取光擦除件设定强度的光单独照射到TFT上时产生的第一光照感应电流以及环境光单独照射到TFT上时产生第二光照感应电流；
放电频率控制模块，被配置为：第二光照感应电流值大于设定电流值时，根据第一光照感应电流和第二光照感应电流的比例控制基底层与导电层之间的放电频率，以使得非擦除区由环境光引起的从加电到擦除启动电压的时间间隔与擦除区从加电到放电的时间间隔的差值大于预设量；
电压控制模块，被配置为：第二光照感应电流值小于或等于设定电流值时，在加电的非擦除状态下，将基底层和导电层之间的电压差控制在设定范围内。
5.一种自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法，其特征在于，包括：
控制基底层上全部或设定的部分TFT处于临界状态，利用光擦除件发出的设定强度范围内的光照照射，实现局部擦除，局部擦除之前，执行权利要求1-3任一项所述的预处理方法。
6.一种控制器，其特征在于，所述控制器加载并执行权利要求1-3任一项所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法。
7.一种控制器，其特征在于，所述控制器加载并执行权利要求5所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法。
8.一种液晶书写装置，其特征在于，包括权利要求6或7所述的控制器。
9.一种液晶书写装置，其特征在于，利用权利要求1-3任一项所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除预处理方法实现局部擦除前的预处理。
10.一种液晶书写装置，其特征在于，利用权利要求5所述的自适应光照感应电流的液晶书写装置擦除控制方法，实现局部擦除。
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