CN207718347U - 一种触控黑板 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于教学用具领域，提供了一种触控黑板，包括黑板框架以及依次设置在黑板框架上的用于感应触控位置的触控层、上极板、光子晶体层、液晶层以及下极板。光子晶体层的表面设置有周期性缺陷，液晶层填充于光子晶体层表面的周期性缺陷中，填充有液晶层的光子晶体层上划分有多个像素单元，上极板和下极板用于在通电状态下形成不同的电压差，以驱动多个像素单元中液晶分子的状态变化。触控黑板还包括控制器，控制器用于向上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动液晶层处于初始状态，以及指示触控位置的控制信号，改变触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。

Description

一种触控黑板

技术领域

本实用新型属于教学用具领域，尤其涉及一种触控黑板。

背景技术

在学生的学习生活中，往往都离不开黑板。黑板作为较为常用的教学用具，在课堂上，担负着通过教师的书写向学生传播知识的载体的功能。

在各个大中小学中，最常见的黑板通常是使用便于书写的黑色底色板材制作，教师在使用时通过各种色彩的粉笔在黑板上书写文字，以便于学生观看、学习和记录。但是由于粉笔在书写和擦除过程中会产生大量飞扬的粉尘，飞扬的粉尘经呼吸道吸入容易造成各种急慢性呼吸道疾病，影响教师及学生的身体健康。

随着显示技术的发展，市场上还出现有磁性的电子墨水黑板。但是，对于电子墨水黑板，通常仅能够显示黑底白字或白底黑字，在教师课堂使用过程中需要突出划取重点位置时，无法在电子墨水黑板上通过其他颜色的书写突出显示。

实用新型内容

本实用新型提供一种触控黑板，旨在解决现有技术的磁性电子墨水黑板无法实现彩色显示的问题。

本实用新型是这样实现的，一种触控黑板，包括黑板框架以及依次设置在黑板框架上的用于感应触控位置的触控层、上极板、光子晶体层、液晶层以及下极板。光子晶体层的表面设置有周期性缺陷，液晶层填充于光子晶体层表面的周期性缺陷中，填充有液晶层的光子晶体层上划分有多个像素单元，上极板和下极板用于在通电状态下形成不同的电压差，以驱动多个像素单元中液晶分子的状态变化。触控黑板还包括控制器，控制器用于向上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动液晶层处于初始状态，以及指示触控位置的控制信号，改变触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。

优选的，本实用新型实施例的触控黑板，还包括背光源，背光源设置在光子晶体层背离出光面的一侧，用于提供背光。

进一步的，触控层包括交叉且相互绝缘的触控电极和感应电极。

优选的，控制器设置有至少两种预设信号，在至少两种预设信号之间切换，能够使得上极板和下极板根据当前的预设信号对应改变触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。

优选的，初始控制信号包括任意一种预设信号。

进一步的，本实用新型实施例的触控黑板还包括设置在触控黑板表面的复位端，触发复位端，控制器向上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动液晶层处于初始状态。

优选的，本实用新型实施例的触控黑板上包括有多个子板块，多个子板块之间铰接。控制器分别控制改变每一个子板块内的像素单元的液晶分子状态。

进一步的，本实用新型实施例的触控黑板还包括设置在触控黑板表面的擦除端，触发擦除端，控制器还用于控制上极板和下极板驱动触摸位置所在的子板块内各像素单元的液晶分子状态。

优选的，黑板框架为合金框架。

进一步的，触控黑板还包括将黑板框架支撑于地面的支撑腿，支撑腿与黑板框架之间转动连接。

优选的，触控黑板还包括方向跟随系统，所述方向跟随系统用于控制所述触控黑板跟随预设的标的物转动。

优选的，所述方向跟随系统包括：

标的物识别装置，用于识别所述标的物的位置；

驱动装置，用于驱动所述触控黑板转向；

第二控制器，用于根据所述标的物的位置，控制所述驱动装置驱动所述黑板转动，使所述触控黑板跟随所述标的物转动。

优选的，所述标的物识别装置为图像识别装置、热感追踪装置、红外识别装置、超声波识别装置、电容感应装置或无线信号收发装置中的一种或多种组合。

本实用新型提供一种触控黑板，包括黑板框架以及依次设置在黑板框架上的用于感应触控位置的触控层、上极板、光子晶体层、液晶层以及下极板。光子晶体层的表面设置有周期性缺陷，液晶层填充于光子晶体层表面的周期性缺陷中，填充有液晶层的光子晶体层上划分有多个像素单元，上极板和下极板用于在通电状态下形成不同的电压差，以驱动多个像素单元中液晶分子的状态变化。触控黑板还包括控制器，控制器用于向上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动液晶层处于初始状态，以及指示触控位置的控制信号，改变触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。这种结构的触控黑板，在光子晶体层表面具有周期性缺陷，且在缺陷结构中填充有液晶，通过控制器控制分别设置在填充有所述液晶层的光子晶体层两侧的上极板和下极板，以改变触控黑板上对应触控位置的像素单元内的液晶分子状态，能够使得像素单元内的光子晶体层的禁带改变，从而实现触控黑板上多种颜色的显示。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种触控黑板的结构示意图之一；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型提供的一种触控黑板的结构示意图之二；

图4是本实用新型提供的一种触控黑板的结构示意图之三；

图5是本实用新型提供的一种触控黑板的结构示意图之四；

图6是本实用新型提供的一种触控黑板的结构示意图之五；

图7是本实用新型提供的一种触控黑板的结构示意图之六。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种触控黑板，如图1和图2所示，包括黑板框架10以及依次设置在黑板框架10上的用于感应触控位置的触控层20、上极板30、光子晶体层40、液晶层50以及下极板60。光子晶体层40的表面设置有周期性缺陷 a，液晶层50填充于光子晶体层40表面的周期性缺陷a中，填充有液晶层50 的光子晶体层40上划分有多个像素单元T，上极板30和下极板60用于在通电状态下形成不同的电压差，以驱动多个像素单元T中液晶分子的状态变化。触控黑板还包括控制器70，控制器70用于向上极板30和下极板60输入初始控制信号，以驱动液晶层50处于初始状态，以及指示触控位置的控制信号，改变触控位置处的像素单元T对应的液晶分子的状态。

需要说明的是，第一，光子晶体是一种具有光子带隙(Photonic Band-Gap，简称PBG)特性的人造周期性电介质结构，光子带隙能够调制相应波长的电磁波，当电磁波在光子带隙材料中进行传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现的带隙，即光子带隙。能带处在光子带隙内的光子，被光子晶体阻止通过，从而使得光子晶体具有波长选择的功能，可以有选择地使特定波段的光通过并且阻止其他波长范围的光通过。光子晶体包括一维光子晶体、二维光子晶体以及三维光子晶体，其中，一维光子晶体结构简单，制作方便，通过真空镀膜技术、溶胶-凝胶技术、分子束外延等方式即可制作，本发明实施例中所述的光子晶体层即为通过上述方式制作的一维光子晶体结构。根据光子晶体能够对光进行波长选择透过的特性，在光子晶体上设置周期性缺陷结构，设置在一维光子晶体层上的周期性缺陷结构通常为在光子晶体层上制作的条状凹槽。通过对缺陷结构的改变就能够改变光子晶体的禁带宽度，从而对可见光波段的通过状态进行调节。

第二，如图2所示，光子晶体层40表面的周期性缺陷a是直接制作在光子晶体层上的物理结构，在制作完成后，周期性缺陷a的尺寸以及相邻两个周期性缺陷a之间的距离均无法改变，因此，在所述光子晶体层40上设置液晶层 50，以使液晶层50中的液晶分子填充在光子晶体层40的周期性缺陷a中，通过对上极板30和下极板60通入不同的电压形成二者之间的电压差，就能够驱动对应像素单元T中的液晶分子的物理状态变化。其中，液晶分子的物理状态变化，包括液晶分子的偏转、液晶分子自身形态的扭曲度等，通过对上述液晶分子的物理状态的改变，以对液晶分子所在的周期性缺陷a进行改变，从而达到改变光子晶体禁带宽度的效果。

第三，如图1所示，在本发明实施例的触控黑板中划分的多个像素单元T，指的是人为划分的黑板上的最小的显示单元，因此，像素的大小可以根据黑板的分辨能力进行人为设定。每一个像素在同一时刻只能够显示一种色彩状态。通过对多个像素单元T的分别控制，以实现对每个像素的色彩显示和改变。但是，由于在一个周期性缺陷a内只能够形成一种禁带，因此一个像素单元T至少应该大于一个周期性缺陷a。

本实用新型实施例提供一种触控黑板，包括黑板框架以及依次设置在黑板框架上的用于感应触控位置的触控层、上极板、光子晶体层、液晶层以及下极板。光子晶体层的表面设置有周期性缺陷，液晶层填充于光子晶体层表面的周期性缺陷中，填充有液晶层的光子晶体层上划分有多个像素单元，上极板和下极板用于在通电状态下形成不同的电压差，以驱动多个像素单元中液晶分子的状态变化。触控黑板还包括控制器，控制器用于向上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动液晶层处于初始状态，以及指示触控位置的控制信号，改变触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。通过在黑板框架10之内的依次设置的层级结构形成传统黑板的外形，在接通电源的状态下，通过控制器70控制上极板30和下极板60之间的电压差，能够控制每一个像素单元T范围内的填充在周期性缺陷a中的液晶分子的物理状态，从而改变该周期性缺陷a位置处的光子晶体的禁带宽度，进而实现该像素单元内与该光子晶体的禁带宽度相对应的某种色彩的显示。通常，首先使整个黑板框架10范围内均显示同一种色彩，作为触控黑板的底色，然后还能够改变对应触控位置的像素单元T的上极板30 和下极板60的电压差，以使得触控位置处的像素单元T呈现其他的色彩，以形成触控黑板的触控操作。本实用新型实施例的触控黑板，无需像传统黑板在使用时的粉尘扬尘，直接通过手指或触控笔直接在黑板上进行书写即可，而且，由于光子晶体的不同的禁带宽度对应不同的颜色显示，能够实现触控黑板的彩色显示。

优选的，如图2所示，本实用新型实施例的触控黑板，还包括背光源80，背光源80设置在光子晶体层40背离出光面的一侧，用于提供背光。

这样一来，如图2所示，当使用本实用新型的触控黑板时，通过控制器70 控制上极板30和下极板60之间的电压差，液晶层50中所有的液晶分子的物理状态相应变化，使得光子晶体层40的禁带在整个可见光的波长范围以外，即光子晶体层40可以使得整个可见光波段内的光均透过，在这种情况下，启动背光源80，例如，背光源80为白光照明，就能够使得本实用新型的触控黑板为高亮的白板显示。此外，当使得光子晶体层40的禁带在可见光波长范围的其中一段时，通过背光源80的设置，也能够使得触控黑板的相应颜色的背景显示较为清楚明亮。

进一步的，触控层20包括交叉且相互绝缘的触控电极TX和感应电极RX。

触控层20设置在光子晶体层40的出光面，本实用新型实施例的触控层20 可以采用互电容式触控，互电容式触控的触控层20包括交叉且相互绝缘的触控电极TX和感应电极RX，相互绝缘的触控电极TX和感应电极RX以行列交叉的方式空间交叉重叠，在触控电极TX与感应电极RX的每一个空间交叉重叠位置处均会产生互电容，在触控操作时，手指触摸位置处，手指与触控电极之间会形成一个耦合电容，该耦合电容会对触控电极TX与感应电极RX之间的互电容的大小产生变化，从而得出手指在触控层20上进行触控操作的具体位置。

优选的，控制器70设置有至少两种预设信号，在至少两种预设信号之间切换，能够使得上极板30和下极板60根据当前的预设信号对应改变触控位置处的像素单元T对应的液晶分子的状态。

这样一来，在控制器70内设置有至少两种预设信号，每一种预设信号对应一个上极板30和下极板60之间的电压差，对应一种液晶分子状态以使得光子晶体层呈现一种禁带宽度和位置，即对应一种触控黑板上的颜色显示。例如，可以使得本实用新型实施例的触控黑板默认为黑色底色，白色书写颜色，即黑色底色显示对应一种预设信号，白色书写颜色对应另一种预设信号，或者还可以包括红色突出显示的书写颜色，对应第三种预设信号。在常规书写状态，触控黑板为常规的黑色底色显示白色字体，使用者可以通过在控制器70中进行预设信号切换，使得原先输出第一预设信号实现显示的像素单元T对应位置在信号切换后输出第二预设信号，同样的，使得原先输出第二预设信号实现显示的像素单元T对应位置在信号切换后输出第一预设信号，示例的，就能够将触控黑板的显示更换为白色底色和黑色书写颜色。

优选的，初始控制信号包括任意一种预设信号。

这样一来，对应多种颜色显示的控制信号均能够通过在控制器70内的切换，更换为初始控制信号。初始控制信号指的是使上极板30和下极板60之间的电压差对应触控黑板的初始启动状态下底色显示的控制信号。

进一步的，如图3所示，本实用新型实施例的触控黑板还包括设置在触控黑板表面的复位端71，触发复位端71，控制器70向上极板30和下极板60输入初始控制信号，以驱动液晶层50处于初始状态。

需要说明的是，复位端71可以设置在本实用新型实施例的触控黑板表面上的任意位置，或者设置在触控黑板的黑板框架上，只要不影响触控黑板的书写和观看使用即可。不限于如图3所示的设置位置。

如图3所示，复位端71与控制器70之间电连接，当使用者触发复位端71 时，复位端71触发控制器70的控制操作，通过控制器70向上极板30和下极板60输入初始控制信号，由于初始控制信号为电压信号，能够使得上极板30 和下极板60之间呈现相应的预设电压差，从而使得整个触控黑板的显示范围均呈现初始状态底色的颜色显示。这样一来，当在本实用新型实施例的触控黑板上完成书写需要擦除时，仅通过触发复位键71，就能够将整个触控黑板上的所有显示内容均改变为初始状态的底色显示，即实现了完全擦除复位。

优选的，如图4所示，本实用新型实施例的触控黑板上包括有多个子板块 X，多个子板块X之间铰接(如图4中深色连接位置，具体的铰接结构图4中未示出)。控制器70分别控制改变每一个子板块X内的像素单元T的液晶分子状态。

示例的，控制器70可以为如图4所示的仅包括一个，分别与每一个子板块 X向连接，以分别控制每个子板块X的显示。或者，也可以对每一个子板块X 分别设置相对应的控制器70进行控制。

如图4所示，多个子板块X之间相互铰接，例如，当只需要小范围使用本实用新型的触控黑板时，可以仅保留一个子板块X的启动且面对观看者，其他的子板块X通过铰接轴的转动，旋转折叠至保留的子板块X的背面，且不必接通电源开启，这样一来，一方面能够减少不必要的能源浪费，另一方面，也能够根据不同的使用环境和使用需求，相应的调整本实用新型实施例的触控黑板的显示范围的大小。

由于多个子板块X之间是通过控制器70分别进行控制，即还能够通过使用者事先在控制器70中进行选择，使得多个子板块X上呈现不同的显示状态，例如，可以将其中某一个子板块X设置为红色底色，蓝色字体显示，以书写重点内容，形成突出显示的效果。

进一步的，如图5所示，本实用新型实施例的触控黑板还包括设置在触控黑板表面的擦除端72，触发擦除端72，控制器70还用于控制上极板30和下极板60驱动触摸位置所在的子板块X内各像素单元T的液晶分子状态。

如图5所示，擦除端72与控制器70之间电连接，当使用者触发擦除端72 时，擦除端72触发控制器70的控制操作，控制器70首先获取触摸位置所在的子板块X的位置，例如，在触发擦除端72后，触摸如图5所示的右上角的子板块X，控制器70获取到需要进行擦除操作的子板块X为右上角的子板块X，然后控制器70向右上角的子板块X对应的上极板30和下极板60输入初始控制信号，使右上角的子板块X整体呈现初始状态底色的颜色显示。这样一来，在通过复位端71能够使整个触控黑板上的所有显示内容清除的基础上，还能够通过擦除端72，对任意一个或多个子板块X的显示范围进行擦除。使得对本实用新型的触控黑板的使用更为多样便捷。

优选的，黑板框架10为合金框架。

合金材料的框架支撑能力较强，抗冲击性能好，黑板框架10选用合金框架，能够增加本实用新型的触控黑板的使用寿命，合金框架能够对其框架范围内的触控黑板的显示范围内的层级结构进行有效的保护，避免使用过程中的碰撞、刮擦等对本实用新型的触控黑板的显示造成不良的影响。

进一步的，如图6所示，触控黑板还包括将黑板框架10支撑于地面的支撑腿90，支撑腿90与黑板框架10之间转动连接。

这样一来，如图6所示，本实用新型实施例的触控黑板能够独立支撑于地面，即不是必须挂设在整面墙体上，能够应用于其他没有整面墙体的环境，此外，由于支撑腿90与黑板框架10之间转动连接，即黑板框架10能够绕支撑腿 90的中心轴进行360°范围的转动，进一步提高了使用环境，能够适应各个方向的观看者观看触控黑板上的显示内容。

在本实用新型的一个实施例中，该触控黑板还包括方向跟随系统，其中，该方向跟随系统用于控制该触控黑板跟随预设的标的物转动。

其中，该方向跟随系统包括：

标的物识别装置，用于识别标的物的位置。

驱动装置，用于驱动触控黑板转向，其可以是电机/马达200与相关的传动组件100，该传动组件100可以是齿轮副，如图7所示，上述触控黑板的支撑腿90与黑板框架10之间转动连接，即黑板框架10能够绕支撑腿90的中心轴进行360°范围的转动，其中，黑板框架10是通过一轴套120与支撑腿90的中心轴可相对转动地套接在一起，该轴套120与黑板框架10固定连接，该轴套 120的外圈设置有轮齿，形成一齿轮结构110，电机/马达200的转轴上固定连接有一与该齿轮结构110相啮合的齿轮111，从而可以驱动触控黑板转动。

第二控制器，用于根据标的物的位置，控制驱动装置驱动所述黑板转动，使触控黑板跟随该标的物转动，使触控黑板朝向该标的物或与该标的物的位置呈一预设角度。这里的标的物可以是触控黑板的使用者，如讲师或者学生/听众等，也可以是可被携带的装置。可以理解的，这里的第二控制器与上述的控制器70可以是同一个控制器，也可以是分别独立的控制器。

在本实用新型实施例中，标的物识别装置可以为图像识别装置、热感追踪装置、红外识别装置、电容感应装置、超声波识别装置、无线信号收发装置中的一种或多种组合。

在本实用新型的一个实施例中，标的物识别装置为图像识别装置(如 CMOS/CCD图像识别装置)，方向跟随系统还配置有输入装置，用于录入跟随对象信息，即标的物信息，例如，被跟随对象的特征(如外形、颜色、标识等)，之后，图像识别装置便可实时识别被跟随对象，通过第二控制器判断匹配，可以实现控制驱动装置驱动触控黑板转动，使触控黑板可以根据被跟随对象(如讲师)的位置进行适当的，小幅度调整(以不影响听众观看为准)，使被跟随对象能够很方便地看到黑板上的内容，在不影响观众观看的条件下，为被跟随对象提供了极大的便利，特别是应用到教学授课中，能够给老师们节省体力，减小老师们在授课时颈椎的活动幅度，为敬爱的人民教师的颈椎健康提供了一道有力的保障。

在本实用新型的另一个实施例中，标的物识别装置为超声波识别装置，标的物为一可携带的并且可发出超声波的超声波装置，该超声波装置可以由讲师携带；同时该超声波装置上还设置有第三控制器，以及与该第三控制器相连的运动传感器，当其被携带着移动时，运动传感器可以检测到携带者处于运动状态，第三控制器便可控制超声波装置向超声波识别装置发出超声波，第二控制器根据超声波识别装置接收到的信号判断标的物的位置，从而控制驱动装置调节触控黑板的转向，使触控黑板的朝向跟随标的物进行转动。

上述实用新型实施例提供的触控黑板不仅极大便利了使用者，而且对经常使用该触控黑板的劳动者的颈椎健康提供了一定的保障。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种触控黑板，其特征在于，包括黑板框架以及依次设置在所述黑板框架上的用于感应触控位置的触控层、上极板、光子晶体层、液晶层以及下极板；

所述光子晶体层的表面设置有周期性缺陷，所述液晶层填充于所述光子晶体层表面的周期性缺陷中，填充有所述液晶层的光子晶体层上划分有多个像素单元，所述上极板和下极板用于在通电状态下形成不同的电压差，以驱动所述多个像素单元中液晶分子的状态变化；

所述触控黑板还包括控制器，所述控制器用于向所述上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动所述液晶层处于初始状态，以及指示所述触控位置的控制信号，改变所述触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。

2.如权利要求1所述的触控黑板，其特征在于，还包括背光源，所述背光源设置在所述光子晶体层背离出光面的一侧，用于提供背光。

3.如权利要求2所述的触控黑板，其特征在于，所述触控层包括交叉且相互绝缘的触控电极和感应电极。

4.如权利要求2所述的触控黑板，其特征在于，

所述控制器设置有至少两种预设信号，在所述的至少两种预设信号之间切换，能够使得所述上极板和下极板根据当前的所述预设信号对应改变所述触控位置处的像素单元对应的液晶分子的状态。

5.如权利要求1所述的触控黑板，其特征在于，还包括设置在所述触控黑板表面的复位端，触发所述复位端，所述控制器向所述上极板和下极板输入初始控制信号，以驱动所述液晶层处于初始状态。

6.如权利要求1所述的触控黑板，其特征在于，所述触控黑板上包括有多个子板块，多个所述子板块之间铰接；

所述控制器分别控制改变每一个所述子板块内的像素单元的液晶分子状态。

7.如权利要求6所述的触控黑板，其特征在于，还包括设置在所述触控黑板表面的擦除端，触发所述擦除端，所述控制器还用于控制所述上极板和下极板驱动触摸位置所在的所述子板块内各像素单元的液晶分子状态。

8.如权利要求1所述的触控黑板，其特征在于，还包括方向跟随系统，所述方向跟随系统用于控制所述触控黑板跟随预设的标的物转动。

9.如权利要求8所述的触控黑板，其特征在于，所述方向跟随系统包括：

标的物识别装置，用于识别所述标的物的位置；

驱动装置，用于驱动所述触控黑板转向；以及

第二控制器，用于根据所述标的物的位置控制所述驱动装置驱动所述黑板转动，使所述触控黑板跟随所述标的物转动。

10.如权利要求9所述的触控黑板，其特征在于，所述标的物识别装置为图像识别装置、热感追踪装置、红外识别装置、超声波识别装置、电容感应装置或无线信号收发装置中的一种或多种组合。