CN109932834B - 一种局部擦除液晶手写板装置及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局部擦除液晶手写板装置及其形成方法。所述局部擦除液晶手写板装置包括液晶手写板和擦除笔，所述液晶手写板包括：基底；第一导电层和红外吸收材料层，所述第一导电层和所述红外吸收材料层尺寸基本一致地设置于所述基底上；液晶层；第二导电层；柔性透明基材；所述第一导电层和所述第二导电层均为透明导电层，所述第二导电层形成于所述柔性透明基材上，所述基底与所述柔性透明基材共同夹持所述液晶层形成液晶手写板的液晶盒，所述擦除笔包括红外线发射光源和控制开关。本发明的局部擦除液晶手写板装置，采用非接触的光热转换实现局部擦除，擦除效率高、方便使用并且节能廉价。

Description

一种局部擦除液晶手写板装置及其形成方法

技术领域

本发明涉及液晶显示应用技术领域，特别涉及一种局部擦除液晶手写板装置及其形成方法。

背景技术

目前，在教育、商务应用等领域，液晶手写板的应用越来越广泛，对液晶手写板的性能需求推动着液晶手写板技术的不断发展和产品的更新换代。第一代手写板是数位板，其生产设备昂贵难以掌握，字迹无法精准控制；随着显示技术迅猛发展，第二代电容屏板诞生，它利用人体的静电来实现触控操作，触控效果灵敏，但是戴上手套后不能进行屏幕触控操作，即使配上专业触控笔也无法进行精细化的操作，书写体验不理想；柔性液晶手写板作为第三代手写板产品，其综合性能大大提高，基于压感式操作，用户在书写、绘画时可以控制笔尖压力大小来改变笔画的粗细，具有接近纸张的绘画效果和书写的连贯体验，而且无需专业的触控笔，一只铅笔或者其他硬物即可轻而易举地写出彩色字迹。这种柔性液晶手写板属于主动显示，不需要背光源和偏光片，大大降低了生产工艺难度和成本，可以实现单色和彩色显示。

目前市售液晶手写板全部为加电全擦除，还没有出现一款局部擦除产品，大大限制了液晶手写板进军庞大的教育市场。从理论上来说，局部擦除技术是实现局部区域液晶分子重新取向，变为杂乱无章的弱散射状态。专利权人为深圳市唯酷光电有限公司提出的申请号为CN201620117008.0的中国实用新型专利中公开一种半导体热擦除技术，使用一个半导体块加热液晶至各向同性液体，冷却后液晶以弱散射的多畴结构稳定存在，这样就实现了由平面反射态到焦锥散射态的转变，即实现了字迹擦除的目的，但是半导体传热速率慢，无法实现2秒内擦除，且存在烫伤隐患，能耗大的问题，低能耗、快速局部擦除技术的突破是液晶手写板广泛应用于教育类智能电子消费品市场的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种快速实现局部擦除的手写板装置及其形成方法。

本发明采用以下技术方案：

一种局部擦除液晶手写板装置，包括液晶手写板和擦除笔，所述液晶手写板包括：基底；第一导电层和红外吸收材料层，所述第一导电层和所述红外吸收材料层尺寸基本一致地设置于所述基底上的；液晶层；第二导电层；柔性透明基材；所述第一导电层和所述第二导电层均为透明导电层，所述第二导电层形成于所述柔性透明基材上，所述基底与所述柔性透明基材共同夹持所述液晶层形成液晶手写板的液晶盒，所述擦除笔包括红外线发射光源和控制开关。

优选地，所述第一导电层设置于所述基底与所述红外吸收材料层之间。

优选地，所述红外吸收材料层设置于所述基底与所述第一导电层之间。

优选地，所述第一导电层和所述第二导电层分别选自ITO层、纳米银线层、石墨烯层中的至少一种。

优选地，还包括位于所述基底背离所述第一导电层一侧的染料层，所述染料层涂覆于所述基底上或贴合于所述基底上，所述染料层的颜色可更换。

优选地，所述基底为内部掺有染料的玻璃、PET、树脂等材料。

优选地，所述红外吸收材料层为图案化的。

优选地，所述擦除笔与液晶手写板的书写笔集成于一体。

另外，本发明还提供一种局部擦除液晶手写板装置的形成方法，局部擦除液晶手写板装置包括液晶手写板和擦除笔，所述液晶手写板的形成方法包括以下步骤：S1，提供一基底，在所述基底上依次形成第一导电层和红外吸收材料层，或在所述基底上依次形成红外吸收材料层和第一导电层；S2，提供一柔性透明基材，在所述柔性透明基材上形成第二导电层；S3，在S1步骤后的基底的具有第一导电层和红外吸收材料层的一侧上滴加液晶层；S4，将步骤S2后的柔性透明基材的具有第二导电层的一侧压合在所述液晶层上；S5，压合后进行紫外光照射固化，形成液晶手写板的液晶盒；S6，在所述第一导电层和所述第二导电层之间加高电场驱动至平面态，之后用低压电场切换到散射态即可进行书写。

优选地，所述步骤S1中形成的红外吸收材料层为有机类染料、无机金属微细颗粒或半导体纳米粒子。

优选地，对局部进行擦除的步骤为：打开所述擦除笔的控制开关使其发射红外光，对准液晶手写板需要局部擦除的区域照射进行局部擦除。

优选地，所述擦除笔发射的红外光为波长在780nm-2500nm范围内的近红外光。

本发明的局部擦除手写板装置，采用非接触的光热转换实现局部擦除，擦除效率高、方便使用并且节能廉价。

附图说明

通过参照本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是本发明具体实施例的局部擦除手写板装置处于反射态时的剖面结构示意图；

图2是本发明具体实施例的局部擦除手写板装置处于弱散射态时的剖面结构示意图；

图3是本发明具体实施例的局部擦除手写板装置局部擦除时的剖面结构示意图。

具体实施方式

在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本发明。本发明所列举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受上述具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。

下面结合附图对本发明具体实施方式的局部擦除液晶手写板装置及其形成方法做详细的说明。图1是本发明具体实施例的局部擦除手写板装置处于反射态时的剖面结构示意图，图2是本发明具体实施例的局部擦除手写板装置处于散射态时的剖面结构示意图，图3是本发明具体实施例的局部擦除手写板装置局部擦除时的剖面结构示意图。结合图1至图3，本发明具体实施例的局部擦除液晶手写板装置，其包括液晶手写板和擦除笔，液晶手写板包括：基底10；设置于基底10上的第一导电层20和红外吸收材料层30；液晶层40；第二导电层50；柔性透明基材60；第一导电层20和第二导电层50均为透明导电层，第二导电层50形成于柔性透明基材60上，基底10与柔性透明基材60共同夹持液晶层40形成液晶手写板的液晶盒，擦除笔包括红外线发射光源和控制开关。

本发明具体实施例中，优选地，第一导电层20设置于基底10与红外吸收材料层30之间，但并不限于此，还可以根据实际情况或需要，将红外吸收材料层30直接设置于基底10上，然后再将第一导电层20设置于红外吸收材料层30上，优选地，第一导电层20和第二导电层50分别位于所述基底10和所述柔性透明基材60的靠近液晶层40的一侧，即均位于液晶盒的内侧，第一导电层20和第二导电层50分别选自ITO层、纳米银线层、石墨烯层中的至少一种。

本发明具体实施例中，还包括位于基底10背离第一导电层20一侧的染料层70，染料层70涂覆于基底10上或贴合于基底10上，根据不同的显示状态或需求，染料层70的颜色可更换，例如选用黑色的染料涂层。但本发明不限于此，还可以采用直接在基底10的材料内部掺入染料来制得，具体掺入的染料成分或颜色也可以根据实际需求做相应调整和改变，例如，基底10为内部掺有染料的玻璃、PET、树脂等材料，但基底本身的主要材料成分不限于玻璃、PET、树脂等材料，能起到支撑作用的材料均可，不再赘述。

本发明具体实施例中的擦除笔包括红外线发射光源和控制开关，红外线发射光源例如采用红外LED，优选地，红外线发射光源可以发射波长在780nm-2500nm范围内的近红外光，而相应的红外吸收材料层30则吸收这个波段的红外光产生热量，传递给液晶层40，被照射区域的液晶层40中的液晶变为各向同性液体后冷却下来进入弱散射的焦锥态，实现了字迹的定点擦除。本发明具体实施例中，液晶层40选用的是聚合物分散胆甾相液晶，其具有双稳态特性，当螺距大小与可见光波长相当时，液晶层40选择性反射入射光，与螺距旋向相同的特定波长被反射，与螺距旋向相反的光透过液晶层40，并被涂覆于基底10上的染料层70(例如为黑色染料)吸收掉，此态为反射态，如图1所示。当对反射态加低电压时，液晶分子指向矢平行于电场方向(针对正性液晶)，螺旋轴一定程度上被解螺旋。撤掉电场后，在手性扭曲力、高分子网格锚定力、基板内表面锚定力和液晶体系内弹性力共同作用下液晶分子重新指向，变成多畴弱散射态，如图2所示。此状态下，入射光被大部分向前散射进入基底10，被涂覆于基底10上的染料层70(例如为黑色染料)吸收，或被基底10内部掺杂的染料吸收，手写板呈现黑板态。此时，用一只笔按压手写板，压力所到之处留下亮色字迹。针对手写板书写有字迹的区域，若其局部需要擦除时，打开擦除笔的控制开关，红外光发射光源发出近红外光，用近红外光定点照射该区域，该区域的红外吸收材料层吸收近红外光并转化为热量传给液晶层40，此处的液晶分子吸热后热运动剧烈，偏离原来的有序排列变为各向同性液体，室温自然冷却后变为取向杂乱的多畴散射态，而未受近红外光照区域仍然保持显示字迹的反射态，如图3所示，这便是本发明采用近红外光控实现对液晶手写板局部擦除的原理。

本发明具体实施例中，红外吸收材料层30可以为整层设置，也可以为图案化的，即通过蚀刻或其他工艺对红外吸收材料层30进行区域划分，例如为了防止局部红外吸收材料层30吸收红外光后热量蔓延到不需要擦除的区域，对红外吸收材料层30进行图案化处理，以形成不同的区域划分，从而可以阻断相邻的不同的红外吸收材料层区域之间的热传递，从而使得擦除的位置更精准可靠。本发明具体实施例中，进一步地，还可以包括在图案化的红外吸收材料层30不同区域之间形成隔热材料层，能更优地阻挡相邻区域之间的热传递。

优选地，本发明具体实施例中，可以将擦除笔与液晶手写板的书写笔集成于一体。例如，将擦除笔安装于书写笔的另一端，正常书写时用书写笔的一端进行书写，若需要擦除，则采用另一端的擦除笔功能，打开近红外光发射光源的控制开光使擦除笔发出近红外光，对需要擦除的部位进行移动或连续照射即可实现擦除。考虑到安全和节能，擦除笔中的控制开关例如可以设置为静态保持关闭状态，即长按为开、松开开关按钮后即关闭的状态，但不限于此，也可以采用其他方式的控制开关。

另外，本发明具体实施例的局部擦除液晶手写板装置的形成方法包括步骤：S1，提供一基底10，在其上依次形成第一导电层20和红外吸收材料层30，或在其上依次形成红外吸收材料层30和第一导电层20；S2，提供一柔性透明基材60，在其上形成第二导电层50；S3，在S1步骤后的基底10的具有第一导电层20和红外吸收材料层30的一侧上滴加液晶层40；S4，将步骤S2后的柔性透明基材60的具有第二导电层50的一侧压合在液晶层40上；S5，压合后进行紫外光照射固化，形成液晶手写板的液晶盒；S6，在第一导电层20和第二导电层50之间加高电场驱动至平面态，之后用低压电场切换到散射态即可进行书写。

本发明具体实施例中，优选地，步骤S1中形成的红外吸收材料层30为有机类染料、无机金属微细颗粒或半导体纳米粒子。例如，红外吸收材料层30为选自菁类、聚苯胺、偶氮类、芳甲烷型、镍、钨、钴等金属微细颗粒、二氧化锡半导体纳米粒子中的一种或更多种。形成红外吸收材料层30的制备技术主要有涂布、物理气相沉积、化学气相沉积等，可根据不同的材料选择不同的成膜技术，不再赘述。

本发明具体实施例中，选取聚苯胺为红外吸收材料层，步骤S1中形成红外吸收材料层30的步骤为：称取一定量聚苯胺，加入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮，搅拌混合得到均一溶液，将可固化的基体树脂加入上述溶液中搅拌，再将分散得到的近红外吸收涂层材料旋转涂覆成薄层，放入真空烘箱中加热，待溶剂充分挥发掉后得到厚度均一的干膜层，温度控制在120℃以下。其中聚苯胺质量和基体树脂质量的比例在0.1-3之间，干膜层厚度小于1μm。基体树脂包括环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯、醇酸树脂、乙烯类树脂、氟碳树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺(PI)等易于成膜的高分子聚合物。

本发明另一具体实施例中，步骤S1中形成的红外吸收材料层30为二氧化锡纳米粒子，步骤S1中形成红外吸收材料层的步骤为：基板进行除油、除尘预处理后涂覆一层自干型黑漆，然后将蓝色纳米氧化钨粒子在真空下镀到基底10上，形成近红外吸收膜层，整个红外吸收材料层厚度小于1μm。

本发明具体实施例中，若基底10为内部掺杂有染料的混合基底时，则不需要再在其外侧或内侧形成染料层的步骤，若基底10为透明材料，则步骤S1中还包括在基底10朝向内部或朝向外部的一侧涂布染料层70的步骤，例如在基底10背离第一导电层20和红外吸收材料层30的一侧涂布黑色吸光染料层70的步骤，或者包括在基底10靠近第一导电层20和红外吸收材料层30的一侧涂布黑色吸光染料层70的步骤，此时第一导电层20、红外吸收材料层30和染料层70三者之间的位置关系不作限定，可根据实际制作工艺而定。

本发明具体实施例中，步骤S3中滴加的液晶层40为液晶混合物，其配制步骤为：称取一定质量的向列相液晶，加入不同扭曲能力的的手性剂，加热搅拌使之混合均匀，冷却到室温后形成对可见光反射的胆甾相液晶，手性剂占胆甾相液晶总质量的百分比为0.1wt％-40wt％。将UV固化胶加入上述胆甾相液晶中，搅拌分散得到均一透明的液体，其中胶水占混合液体总质量的百分比为5wt％-30wt％。步骤S3中滴加液晶层40可以选择采用滴加液晶的多种方式和工艺，例如采用液晶滴注机台或采用传统的滴管或其他滴注设备等进行均匀滴加。

本发明具体实施例中，步骤S4中压合的步骤包括：使用橡胶辊从滴液一端开始滚压至另一端，盒厚通过间隔子控制，但不限于此，也可以采用专门的压合机台实现该步骤，提高生产效率。

本发明的局部擦除手写板实现对局部进行擦除的步骤为：打开擦除笔的控制开关使其发射红外光，对准液晶手写板需要局部擦除的区域照射进行局部擦除。优选地，擦除笔发射的红外光为波长在780nm-2500nm范围内的近红外光。

本发明在原理上同为热擦除，借助特殊材料的光热转换，将光能转变为热能，使液晶材料产生相转变，进而实现擦除目的。这种光热转换属于非接触式的能量传递，不仅传输效率高、时间快而且避免了半导体加热对基板造成的损害。

本发明的局部擦除手写板装置，采用非接触的光热转换实现局部擦除，擦除效率高、方便使用并且节能廉价。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，包括液晶手写板和擦除笔，所述液晶手写板包括：

基底；

第一导电层和红外吸收材料层，所述第一导电层和所述红外吸收材料层尺寸基本一致地设置于所述基底上；

液晶层；

第二导电层；

柔性透明基材；

所述第一导电层和所述第二导电层均为透明导电层，所述第二导电层形成于所述柔性透明基材上，所述基底与所述柔性透明基材共同夹持所述液晶层形成液晶手写板的液晶盒，所述擦除笔包括红外线发射光源和控制开关；

其中，所述红外吸收材料层为图案化的。

2.根据权利要求1所述的局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，所述第一导电层设置于所述基底与所述红外吸收材料层之间。

3.根据权利要求1所述的局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，所述红外吸收材料层设置于所述基底与所述第一导电层之间。

4.根据权利要求2或3所述的局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层分别选自ITO层、纳米银线层、石墨烯层中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，还包括位于所述基底背离所述第一导电层一侧的染料层，所述染料层涂覆于所述基底上或贴合于所述基底上，所述染料层的颜色可更换。

6.根据权利要求1所述的局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，所述基底为内部掺有染料的玻璃、PET、树脂等材料。

7.根据权利要求1所述的局部擦除液晶手写板装置，其特征在于，所述擦除笔与液晶手写板的书写笔集成于一体。

8.一种局部擦除液晶手写板装置的形成方法，其特征在于，局部擦除液晶手写板装置包括液晶手写板和擦除笔，所述液晶手写板的形成方法包括以下步骤：

S1，提供一基底，在所述基底上依次形成第一导电层和红外吸收材料层，或在所述基底上依次形成红外吸收材料层和第一导电层，其中所述红外吸收材料层为图案化的；

S2，提供一柔性透明基材，在所述柔性透明基材上形成第二导电层；

S3，在S1步骤后的基底的具有第一导电层和红外吸收材料层的一侧上滴加液晶层；

S4，将步骤S2后的柔性透明基材的具有第二导电层的一侧压合在所述液晶层上；

S5，压合后进行紫外光照射固化，形成液晶手写板的液晶盒；

S6，在所述第一导电层和所述第二导电层之间加高电场驱动至平面态，之后用低压电场切换到散射态即可进行书写。

9.根据权利要求8所述的局部擦除液晶手写板装置的形成方法，其特征在于，所述步骤S1中形成的红外吸收材料层为有机类染料、无机金属微细颗粒或半导体纳米粒子。

10.根据权利要求8所述的局部擦除液晶手写板装置的形成方法，其特征在于，对局部进行擦除的步骤为：打开所述擦除笔的控制开关使其发射红外光，对准液晶手写板需要局部擦除的区域照射进行局部擦除。

11.根据权利要求10所述的局部擦除液晶手写板装置的形成方法，其特征在于，所述擦除笔发射的红外光为波长在780nm-2500nm范围内的近红外光。

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