一种液晶手写板局部擦除装置及液晶手写板书写擦除笔的制作方法

本发明涉及液晶显示应用技术领域，特别涉及一种液晶手写板局部擦除装置及液晶手写板书写擦除笔。

背景技术：

目前，在液晶手写板领域中，液晶手写板的擦除方式以加电全部擦除为主，该方式对用户体验的影响十分大，同时也是液晶手写板无法扩大市场尤其是进军教育市场的最大阻力。对液晶的排列和结构产生影响的外场主要有声、光、电、热、磁五种，目前主流的局部擦除方法使用的为光、电、热三种外场，但是光与热会加速液晶手写板老化，使用电场实现局部擦除会使手写板的制作工艺更加复杂且成本极高，磁场对液晶材料的影响较弱，使用磁场直接作用于液晶材料实现局部擦除并不现实。

液晶手写板局部擦除是该领域中长期以来一直难以解决的一个技术问题，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，且存在烫伤隐患和能耗大的问题，另外，这种方式限制了液晶手写板的实际使用温度范围，加速老化手写板的薄膜材料以及液晶材料，严重影响液晶手写板的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种液晶手写板局部擦除装置及液晶手写板书写擦除笔，采用超声波实现对液晶手写板的局部进行擦除，节能环保，使用安全方便。

本发明采用以下技术方案：

一种液晶手写板局部擦除装置，所述液晶手写板局部擦除装置包括电源、驱动电路和超声发生组件，所述电源与所述驱动电路电性连接，所述驱动电路与所述超声发生组件电性连接，所述超声发生组件包括依次堆叠设置的匹配层、超声发生器和背衬层，所述匹配层位于所述超声发生组件的与液晶手写板相接触的一侧。

优选地，所述超声发生器为压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器中的一种或其组合，用于发出超声波。

优选地，所述匹配层由单层或者多层介质构成。

优选地，所述匹配层由单层介质构成，所述单层介质的声阻抗值沿远离所述超声发生器的方向逐渐递减。

优选地，所述匹配层的与液晶手写板相接触的表面是平面或具有微结构凸起的粗糙面。

优选地，所述微结构凸起为四面体结构。

优选地，所述匹配层由多层介质构成，所述多层介质的声阻抗值沿远离所述超声发生器的方向递减。

优选地，所述匹配层的材料选自金属或金属氧化物、无机非金属、高分子材料中的一种或更多种。

优选地，所述金属为钨或铝，所述金属氧化物为氧化钨或氧化铝，所述无机非金属为二氧化硅。

优选地，所述高分子材料包括环氧树脂、聚酯类、聚氯乙烯中的一种或更多种，或者包括环氧树脂、聚酯类、聚氯乙烯高分子材料中的一种或更多种与填料的组合。

优选地，所述填料为惰性金属粉末或非金属粉末。

优选地，所述超声发生器是单个，或者是采用串联或并联方式组合的多个超声发生器阵列。

优选地，所述超声发生器的形状是圆形、正方形、矩形中的一种或更多种的组合。

优选地，所述液晶手写板局部擦除装置还包括位于所述匹配层远离所述超声发生器一侧的凝胶层或高分子弹性体层，对液晶手写板进行局部擦除时，所述凝胶层或所述高分子弹性体层与所述液晶手写板的上基板紧密贴合。

优选地，所述背衬层由环氧树脂、聚酯、聚氯乙烯中的一种或更多种与金属或非金属氧化物固体填料组成，所述背衬层用于吸收界面处反射的声波。

另一方面，本发明还提供一种液晶手写板书写擦除笔，所述液晶手写板书写擦除笔包括书写端和擦除端，所述擦除端包括如上述的液晶手写板局部擦除装置。

优选地，所述书写端和所述擦除端分别位于笔身的两端。

优选地，所述擦除端与所述笔身可拆卸连接。

优选地，所述液晶手写板书写擦除笔还包括与所述电源连接的充电装置。

本发明的液晶手写板局部擦除装置及液晶手写板书写擦除笔，采用超声波实现对液晶手写板的局部进行擦除，节能环保，使用安全方便。

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液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中匹配层由单层介质构成的结构示意图；

图2是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中由单层介质构成的匹配层以及匹配层表面的多个微结构凸起为四面体结构的示意图；

图3是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中匹配层由多层介质构成的结构示意图；

图4是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中匹配层为楔形的结构示意图；

图5是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件外附加有凝胶层或高分子弹性体层的结构示意图；

图6是本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔的整体结构示意图；

图7是采用本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔对液晶手写板进行书写的示意图；

图8是图7所示状态下的液晶手写板书中液晶的织构示意图；

图9是采用本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔对液晶手写板进行局部擦除的示意图；

图10是图9所示状态下的液晶手写板书中液晶的织构示意图。

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液晶手写板局部擦除装置及液晶手写板书写擦除笔做详细描述。

图1是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中匹配层由单层介质构成的结构示意图，图2是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中由单层介质构成的匹配层以及匹配层表面的多个微结构凸起为四面体结构的示意图，图3是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中匹配层由多层介质构成的结构示意图，图4是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件中匹配层为楔形的结构示意图。结合图1至图4，本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置包括电源(未图示)、驱动电路(未图示)和超声发生组件10。其中电源与驱动电路电性连接，驱动电路与超声发生组件10电性连接，超声发生组件10包括依次设置的匹配层11、超声发生器12和背衬层13，匹配层11位于超声发生组件10的与液晶手写板相接触的一侧。

本发明具体实施例中，超声发生器12为压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器中的一种或者其组合，用于发出超声波。例如，本发明具体实施例中采用压电换能器中的压电陶瓷片pzt，其为具有轴向、纵向伸缩性能的压电晶体，能够实现机电转换，产生一定频率的声波。压电陶瓷片的原材料可以选用锆钛酸铅、钛酸钡。匹配层11由单层或者多层介质构成，其材料一般选取紧实致密阻尼小的绝缘体材料且材料对超声波的吸收和衰减较小，例如，如图1所示，匹配层11由单层介质构成，单层介质的声阻抗值沿远离超声发生器12的方向逐渐递减。本发明具体实施例中，匹配层11的下表面可以是光滑的平面(如图1所示)，也可以是具有微结构凸起的粗糙面，例如微结构凸起可以是圆柱体、四方体、圆锥体、四面体或其他多面体结构等。优选地，如图2所示，本发明具体实施例中，微结构凸起为四面体结构。另外，匹配层11也可以由多层介质构成，多层介质的声阻抗值沿远离超声发生器12的方向递减，如图3所示，匹配层11包括第一匹配层111和第二匹配层112两层介质，第一匹配层111紧邻超声发生器12，第一匹配层111的声阻抗值大于第二匹配层112的声阻抗值，例如第一匹配层111的声阻抗值为15-20mrayl，第二匹配层112的声阻抗值在3-5mrayl。匹配层11可以厚度均匀地设置，例如图1和图2，但不限于此。匹配层11也可以设置为厚度不均匀的情况，例如图4所示，匹配层11为楔形结构，匹配层11的横截面为三角形，其厚度是逐渐变化的，本发明并不限于此。匹配层11的横截面还可以例如是梯形、圆弧形、波浪形、其他多边形或其他不规则的形状，不做具体限定。第一匹配层111为含有环氧树脂、聚酯、聚氯乙烯等高分子与含有锆钛酸铅、氧化钨、氧化铁、二氧化钛、二氧化硅等固体粉末的复合材料。第二匹配层112为具有弹性和自粘性的材料，例如凝胶状物质或聚合物弹性体等。第二匹配层112能够使液晶手写板局部擦除装置与液晶手写板相互紧密接触，从而可减少液晶手写板局部擦除装置与液晶手写板的上基板之间的空气，这样可以减少声波衰减，增加声波的传播效率；同时还可以防止擦除过程中因手写板受第二匹配层112的压力而出现的书写痕迹。第二匹配层112为有机硅凝胶、硅橡胶等低声阻抗有机高分子，但不限于此。第一匹配层111与第二匹配层112可以通过胶粘剂相粘接、表面改性后化学粘接、掺杂改性后化学粘接、表面处理改变表面张力后物理吸附等多种方式相粘接。

本发明具体实施例中，超声发生器12可以存在轴向(垂直于超声发生器12的所在层平面的方向)和径向(平行于超声发生器12的所在层平面的方向)两个谐振方向，可通过调节电压来切换超声发生器12的谐振方向。当施加电压为轴向或径向谐振时，超声发生器12会分别产生轴向振动或径向振动。本发明具体实施例中，在图1和图3中，采用径向振动对液晶手写板会有较好擦除效果，在图2和图4中，采用轴向振动会有较好擦除效果。采用图2的具体实施例与采用图1、图3、图4具体实施例之间的区别在于，在图1、图3、图4的具体实施例中超声波直接通过液晶手写板的上基板传入液晶层改变液晶的取向，而在采用图2的具体实施例中则是超声波发生器12振动引发液晶手写板上基板的规律振动改变液晶取向的，此为本发明具体实施例中设置以上结构的原因，但本发明不限于此，也可以根据本发明的思路设置为其他形状和结构，不再赘述。

本发明具体实施例中，匹配层11的材料选自金属或金属氧化物、无机非金属、高分子材料中的一种或更多种。例如，优选地，其中金属为钨或铝；其中金属氧化物为氧化钨或氧化铝；其中无机非金属为二氧化硅；其中高分子材料包括环氧树脂、聚酯类、聚氯乙烯中的一种或更多种，或者包括环氧树脂、聚酯类、聚氯乙烯高分子材料中的一种或更多种与填料的组合，其中，填料为惰性金属粉末或非金属粉末。

本发明具体实施例中，超声发生器12可以是单个，也可以是采用串联或并联方式组合的多个超声发生器阵列。本发明具体实施例中，超声发生器12的形状可以是圆形、正方形、矩形中的一种或更多种组合，可根据具体使用的场景不同做出相应的调整。

图5是本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件外附加有凝胶层或高分子弹性体层的结构示意图。如图5所示，本发明具体实施例中，优选地，还包括位于匹配层11的远离超声发生器12一侧的凝胶层或高分子弹性体层14，液晶手写板局部擦除时，凝胶层或高分子弹性体层与液晶手写板的上基板紧密贴合，以排出液晶手写板局部擦除装置与液晶手写板的上基板之间的空气，从而使得超声波更有效地进入到液晶手写板中的液晶层，这样可以减少超声波的衰减，增加超声波的传播效率，同时还可以防止擦除过程中因液晶手写板因受到匹配层11施加的压力而出现的书写痕迹。

本发明具体实施例中，背衬层13由环氧树脂、聚酯、聚氯乙烯等高分子与金属或非金属氧化物固体填料组成，背衬层用于吸收界面处反射的声波，减少界面处反射的影响，排除干扰并提高进入液晶手写板内部的超声波的利用率。本发明具体实施例中，匹配层11与超声发生器12之间以及超声发生器12与背衬层13之间例如可以通过胶粘剂相粘接，但不限于此，也可以通过表面改性后化学粘接、掺杂改性后化学粘接、表面处理改变表面张力后物理吸附等多种方式粘接。

图6是本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔的整体结构示意图。如图6所示，本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔包括书写端200和擦除端100，擦除端100包括本发明上述的液晶手写板局部擦除装置。如图6所示，本发明具体实施例中，书写端200和擦除端100分别位于笔身300的两端，书写端200具有书写笔尖，用于对液晶手写板进行书写时直接与液晶手写板接触进行书写，本发明的液晶手写板局部擦除装置中的电源和驱动电路部分，例如可以安装于笔身300内部或笔身300与书写端200或者擦除端100的连接处，但不限于此。电源和驱动电路部分也可以安装于整个书写擦除笔的其他位置，或者通过无线传输方式连接等，不做具体限制。如图6所示，本发明具体实施例中，液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件10位于书写擦除笔的擦除端100，沿笔身300到擦除端的方向依次设置背衬层13、超声发生器12和匹配层11，此外，还可以包括位于匹配层11外部一侧的凝胶层或高分子弹性体层(未图示)。

本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔中，例如，擦除端100与笔身300可拆卸连接，例如，采用螺纹、卡扣、磁吸等多种方式可拆卸连接。本发明具体实施例中擦除端100位于笔身300的一端，但并不限于此。擦除端100还可以位于笔身300的其他位置处，例如笔身的侧边等，不再赘述。本发明具体实施例的液晶手写板局部擦除装置和液晶手写板书写擦除笔，优选地，还包括与电源连接的充电装置，充电装置的位置例如可以容纳于笔身300内，也可以从笔身300外部延伸出来，还可以位于笔身300与擦除端100或者书写端200的连接处，充电装置用于为超声发生组件10提供电源，方便整个书写擦除笔的携带和使用。本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔中，例如还包括有开关，用于给超声发生组件10提供的电源进行控制，例如采用弹力开关，长按为接通电源的方式，长按开关，超声发生组件10持续工作，停止按开关按钮，则超声发生组件10停止工作，静置或弹力开关不受外力时，超声发生组件10处于常关状态。

图7是采用本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔对液晶手写板进行书写的示意图，图8是图7所示状态下的液晶手写板书中液晶的织构示意图。结合图7和图8所示，本发明具体实施例的液晶手写板例如采用具有双稳态特性的聚合物分散胆甾相液晶，其在受到书写擦除笔的笔尖挤压时，受挤压处的液晶层由散射态变为反射态，液晶手写板底部的颜色被反射进入人眼，显示所书写的文字。

图9是采用本发明具体实施例的液晶手写板书写擦除笔对液晶手写板进行局部擦除的示意图，图10是图9所示状态下的液晶手写板书中液晶的织构示意图。结合图9和图10所示，当需要对本发明具体实施例的液晶手写板的局部进行擦除时，将液晶手写板的书写擦除笔的擦除端对准需要擦除的部位，打开开关，使液晶手写板局部擦除装置中的超声发生组件10发出超声波，具体地，当对超声发生器12施加高频交流电时，超声发生器12能够产生相同频率的超声波且超声发生器12发出的超声波具方向性，由超声发生器12发出的超声波经过匹配层11后，超声波穿过液晶手写板的外部基板进入液晶层，液晶层受到超声波的作用，由反射态变为散射态，液晶手写板底部的颜色被散射而不能被观察者看到，从而使得原本书写显示的文字或图案等消失，而其他未经过书写擦除笔擦除的区域照常显示，不受影响。

本发明使用的外场为声场中的超声波，借助超声波对液晶的取向作用，将液晶的排列改变，从反射态直接变成散射态而实现局部擦除。声场对液晶的取向理论上不存在热与光的传递，从根源上杜绝了加速老化的现象，而且并不会增加手写板本身的制作成本，对人体没有损害，是一种绿色安全方便的局部擦除方法。本发明的液晶手写板局部擦除装置及液晶手写板书写擦除笔，采用超声波实现对液晶手写板的局部进行擦除，节能环保，使用安全方便。

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。