教室黑板系统、液晶黑板、黑板刷、无电手写屏及制造方法与流程

本发明涉及教具技术领域，特别涉及一种教室黑板系统、液晶黑板、黑板刷、无电手写屏及其制造方法。

背景技术：

黑板是教学过程中不可缺少的教学工具。传统的黑板为固定在墙上的一整块平板，不能移动，而且由于需要用粉笔书写和擦除，极易产生粉尘。为了解决粉尘的问题，研发人员研发了一种电子黑板以替代传统黑板，这类电子黑板将液晶显示装置作为课件显示装置，首先将课件存储在存储装置中然后将存储装置与液晶显示装置相连随后输出并显示课件。这类黑板虽然可以解决粉尘的问题，但不能实现自由书写，书写体验不好，同时对书写者眼睛有伤害。近几年，市场上出现了一种液晶手写板，该类液晶手写板用胆固醇相液晶和高分子混合物材料作为书写底材，由于该材料具有反射态和散射态都是稳态的特点，用户用硬物即可实现在该液晶手写板上实现自由书写，书写体验跟纸面书写体验一致，既省电也护眼。目前的液晶手写板，使用充电而进行擦除，一般包含两相对设置的导电层，液晶分子充填在两导电层之间。两导电层通电时，可以使得液晶分子发生偏转从而擦除书写内容。这种液晶手写板需要在基材上设置两层导电层，材料成本较高。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种教室黑板系统，旨在解决目前的液晶手写板材料成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种无电手写屏，所述无电手写屏包括相对设置的第一基体和第二基体，所述第一基体和第二基体之间灌装有胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及手性掺杂剂的混合物， 所述第一基体和第二基体的材质为PET薄膜，所述第一基体或第二基体呈黑色设置。

优选地，所述手性掺杂剂于所述混合物中占5％～40％。

优选地，所述混合物的胆固醇相液晶反射可见光温度低于45摄氏度。

优选地，所述胆固醇相液晶具有因散射而显示黑色或者手写板背景颜色的第一稳态和反射书写颜色的第二稳态；当所述胆固醇相液晶呈第一稳态时，入射至所述胆固醇相液晶的呈颜色可见光处于反射状态而显示字迹，且所述可见光一次通过所述第一基体、胆固醇相液晶入射至第二基体上。

优选地，还包括设置在第一基体或第二基体一侧、用于对字迹进行擦除的加热层。

优选地，所述字迹正面看为黄色，侧面看为绿色；或者，所述字迹正面看为绿色，从侧面看为蓝色。

本发明还提供一种黑板刷，用于擦除液晶黑板上的字迹，所述黑板刷包括黑板刷本体、用于对本体表面进行加热的加热模块和用于对加热模块供电的电源模块。

优选地，所述加热模块包括加热丝及与加热丝相连的温控电路；所述黑板刷还包括与电源模块相连的充电模块，所述充电模块包括设置在所述黑板刷本体的充电接口，以及所述充电接口适配、用于为电源模块充电的充电座。

优选地，所述加热模块包括碳纤维发热丝；所述黑板刷还包括设置在所述碳纤维发热丝周边的防漏装置。

优选地，所述加热模块用于将所述本体表面温度加热至40至75摄氏度。

本发明还提供一种液晶黑板，所述液晶黑板包括前述的无电手写屏和用于安装所述无电手写屏的边框。

本发明还提供一种教室黑板系统，包括前述液晶黑板和黑板刷。

优选地，所述液晶黑板为分体设置，数量为两至六块，所述教室黑板系统还包括用于安装所述边框并供所述边框滑动的导轨。

优选地，所述液晶黑板为两块，所述教室黑板系统还包括用于安装液晶黑板的安装框，所述安装框中心设置有液晶显示设备，所述液晶黑板与所述安装边框滑动连接，且所述液晶黑板滑动至所述安装框中心时，遮挡所述液晶显示设备。

优选地，所述液晶黑板的数量为两块至六块。

优选地，所述液晶黑板一整块一体成型，宽度尺寸为2米至6米，并设置有字迹擦除模块。

优选地，上述黑板系统还包括设置用于增强字迹亮度的外置光源亮度调节装置。

优选地，所述亮度调节装置为设置在边框周边的LED灯；或者所述亮度调节装置为光路对准液晶黑板的射灯。

本发明还提供一种无电手写屏的制造方法，包括以下步骤：

将两层成卷的PET基材展开，并在其中包含灌装胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及用于控制胆固醇相液晶螺距的手性掺杂剂的混合物，制成无电手写屏粗坯；

将所述粗坯紫外固化并收卷，制成无电手写屏成品。

优选地，所述将两层成卷的PET基材展开，并在其中灌装包含胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及用于控制胆固醇相液晶螺距的手性掺杂剂的混合物，制成无电手写屏粗坯的步骤包括：

将两层PET基材置于两个水平放置的压膜胶辊中间；

将所述混合物垂直滴落至两PET基材之间，控制两胶辊之间的压力以使液晶层厚度均匀和平整。

优选地，在执行将所述粗坯烘干并收卷，制成无电手写屏半成品的步骤之前还包括：

测量所述无电手写屏粗坯；

对所述无电手写屏粗坯进行切割、制作用以擦除字迹的加热层并进行边缘封胶以确保无电手写屏的稳定性。

本发明中，无电手写屏无需设置导电层，可通过加热等方式擦除书写字迹，减少了现有手写液晶屏中的两个导电层，大大降低了无电手写屏的材料成本，可广泛应用于教室黑板系统等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无电手写屏一实施例中的结构示意图；

图2为本发明无电手写屏又一实施例无电手写屏的结构示意图；

图3为本发明教室黑板系统一实施例的结构示意图；

图4为本发明黑板刷一实施例的结构示意图；

图5为本发明图4所示黑板刷的侧面结构示意图；

图6为本发明无电手写屏的制造方法一实施例的流程示意图；

图7为本发明无电手写屏的制造方法又一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种无电手写屏，参照图1和图2，该无电手写屏100包括相对设置的第一基体10和第二基体20，所述第一基体10和第二基体20之间灌装有胆固醇相液晶、高分子材料以及手性掺杂剂的混合物30，所述第一基体10、第二基体20均为透明材质，所述第一基体10或第二基体20另一侧呈黑色设置。黑色设置可以通过黑色油墨涂布或者基体直接为黑色基材实现。所述第一基体10和第二基体20的材质为PET薄膜。

本发明实施例中，可先在PET薄膜上设置第一基体10和第二基体20，然后在其中灌装包含胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及手性掺杂剂的混合物30。PET薄膜是柔性材质，其一般成卷设置，尺寸可自由裁量。灌装混合物30之后，再对其进行UV固化等工艺，然后即可按照既定的黑板尺寸进行剪裁。本实施例中，胆固醇相液晶具有因散射而显示黑色或者手写板背景颜色的第一稳态和反射书写颜色的第二稳态；当所述胆固醇相液晶呈第一稳态时，入射至所述胆固醇相液晶的呈颜色可见光处于反射状态而显示字迹，且所述可见光一次通过所述第一基体和胆固醇相液晶入射至第二基体上。上述手性掺杂剂具体用于调整胆固醇相液晶的旋转螺距，从而控制胆固醇相液晶反射光波的波长，从而改变柔性屏显示的颜色。本发明实施例中，通过PET薄膜中灌装胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及手性掺杂剂，无需设置导电层，可通过加热等方式擦除书写字迹，减少了现有手写液晶屏中的两个导电层，大大降低了无电手写屏的材料成本，可广泛应用于教室黑板系统等领域。

考虑到在无电手写屏100上书写字迹的亮度，本发明中该胆固醇液晶层(混合物)还包含手性掺杂剂，该手性掺杂剂于该胆固醇液晶层中占5％～40％，具体可根据手性掺杂剂的类型确定。在一实施例中，手性掺杂剂为S811(型号)或者R811(型号)，在液晶总量中占30％左右，此时，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为绿色字迹，从侧面看为蓝色字迹。考虑到人眼对蓝色字迹不敏感，从清晰度考虑，大尺寸液晶黑板一般不推荐使用蓝色字迹。优选地，在另一实施例中，可选择另一型号的手性掺杂剂，其分量占混合物30总量的29％左右，此时，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为黄色字迹，从侧面看也为绿色字迹。在又一实施例中，手性掺杂剂占混合物30总量的10％，此时背底为白色，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为黑色字迹，从侧面看也为黑色字迹。在又一实施例中，手性掺杂剂为R1011和R811混合使用，在液晶总量中占10％左右，此时，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为黄色字迹。

在一较佳实施例中，上述无电手写屏100还包括用于存储书写内 容的存储装置和用于输出所述书写内容的传输接口。该存储装置可以存储书写内容，将书写内容以图片或者文档(例如PDF或者TXT文档)的方式存储。传输接口可以为设置在电控板上的USB存储接口或者TF存储接口。传输接口也可以为无线传输接口，用户在书写之后，可同步分享至各客户端。本发明中可以通过传输接口将无电手写屏100与电脑电连接，将当前书写的内偶然传送至电脑，以保存当前书写的内容。也可以通过该电脑将书写的内容发送至其他相连的电脑，以在其他电脑上进行显示，从而实现远程教学。

如前所述，本发明中，既可以通过按键以“一键擦除”的方式擦除书写字迹，也可以通过其他方式局部擦除书写字迹。在较佳实施例中，也可以通过加热的方式对书写字迹进行擦除，例如，可以在第一基材或者第二基材的一侧设置一层用于对字迹进行擦除的加热层40，该加热层40的原理和结构可以参照电加热原理。通电之后，加热层40开始发热，至液晶分子的相变临界温度。当超过该临界温度，胆固醇液晶失去液晶性质变成多向同性无法发生反射，即可将显示内容擦除。本发明通过该加热层40的设置，可实现对字迹的一键擦除，擦除过程简单、方便。

本发明还提供一种液晶黑板，参见图3所示，所述液晶黑板包括前述的无电手写屏100和用于安装所述无电手写屏100的边框101，在边框101上设有按键102，用于擦除无电手写屏100上的书写内容或者将书写内容分享至外部设备。本发明液晶黑板可以应用在多个领域，例如教室、会议室、家庭教学等。当然，也可以通过其他方式对字迹进行擦除，具体将在后续实施例中详细阐述。

本发明还提供一种教室黑板系统，其包括前述液晶黑板。本发明实施例中，液晶黑板可以设置为一整块，也可以设置为多块。在一实施例中，液晶黑板一整块一体成型，宽度尺寸为2米至6米，并设置有字迹擦除模块。本发明实施例中，液晶黑板设置为一整块，即柔性手写液晶膜为整体成型，其宽度尺寸范围为2米至6米。在另一实施例中，液晶黑板为分体设置，数量为两至六块，所述教室黑板系统还包括用于安装所述边框101并供所述边框101滑动的导轨200。

可以理解的是，上述导轨200的结构可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，该导轨200在竖直方向上的上边框和下边框的相对面向内凹陷形成滑槽；所述液晶黑板的两相对边框分别位于滑槽内。当然，也可将液晶黑板的边框设置为滑槽状，而导轨200的两相对边框分别位于液晶黑板的边框内。

具体地，上边框和下边框滑槽的数量和位置对应，在下边框上的滑槽数量可以为一条也可以为两条；本实施例中，优选地，上述滑槽至少为两条，两液晶黑板位于不同的滑槽内。

进一步地，为了防止液晶黑板在使用的过程中移动，本实施例中，优选地，所述导轨的上边框和/或下边框设有卡扣位，所述液晶黑板的对应位置设有与所述卡扣位适配的扣台。

本实施例中，上述卡扣位，可以为一弹性扣体，上述扣台可以对应为一卡孔。在移动的过程中，当卡扣位和卡台卡合时，达到液晶黑板与导轨200的卡合固定。

在另一实施例中，液晶黑板为两块，所述安装框中心设置有液晶显示设备300(可以为电视等)，所述液晶黑板与所述安装边框滑动连接，且所述液晶黑板滑动至所述安装框中心时，遮挡所述液晶显示设3备。本发明实施例通过设置导轨200，设于所述导轨200上的两液晶黑板以及设于所述导轨200中心的液晶显示设备300；其中所述液晶黑板与所述导轨200滑动连接，且所述液晶黑板在所述导轨200上滑动至所述导轨200中心时，遮挡所述液晶显示设备300。从而正常使用时，可以将液晶黑板滑动至导轨200的两侧，在未使用时，可以将液晶黑板滑动至导轨200的中心，从而遮挡液晶显示设备300，避免液晶显示设备300与外界直接接触，可以有效提高液晶显示设备300使用的安全性，延长了液晶显示设备300的使用寿命。

当液晶黑板为多块时，各无电手写屏100可设置为同一书写颜色，也可设置为不同的书写颜色，以增强效果，例如，一块无电手写屏显示的字迹为白色，另一块显示的为绿色或者黄色等等。为了实现不同的书写效果，可将各无电手写屏100中的手性掺杂剂含量调整即可。

本发明实施例中，上述液晶显示设备300的作用在于播放或显示 不同类型的文件，进一步地，还可在液晶显示设备300的表面设置一层无电手写屏以实现自由书写，该无电手写屏可以用液晶显示设备300作为黑色基底40，当液晶显示设备。本发明实施例通过在液晶显示设备300的表面设置无电手写屏，可以实现教室黑板系统全尺寸范围书写。在其他实施例中，可以将位于边框中间位置的液晶显示设备300替换为液晶黑板，该中间位置的液晶黑板可设置为将其设置为活动的，也可设置为固定的，本实施例中，液晶黑板3的数量设置为三块或四块或者更多块。

考虑到一些教室光线原因可能导致观众无法看清书写内容，本发明一实施例中，还在上述教室黑板系统设置用于增强字迹亮度的亮度调节装置。该亮度调节装置可以为设置在边框周边的LED灯，也可以为光路对准液晶黑板的射灯。

在书写过程中，经常需要擦除书写内容，基于此，本发明还提供一种黑板刷1，用于对液晶黑板上的字迹进行局部擦除。参照图4和图5所述，本发明实施例中，黑板刷1包括黑板刷本体1011、用于对本体1011表面进行加热的加热模块1012和用于对加热模块1012供电的电源模块(图未示出)。本发明实施例中，本体1011其形状可以与现有的黑板刷形状一致，可以为方形或者椭圆形等等。本体1011的擦除表面可以为平面，加热模块1012可以为电热丝等材质，用于将所述本体表面温度加热至预设温度(例如75摄氏度或者40摄氏度至45摄氏度等)。通过研究可知，混合物的胆固醇相液晶反射可见光温度一般为60度左右，而且可以改变。如果采用加热的方式对字迹进行擦除，需要考虑环境温度以及安全。本发明人通过多次试验，发现将混合物的胆固醇相液晶反射可见光温度降低至40‐45摄氏度左右为使用的合理临界温度。当超过该临界温度，胆固醇液晶失去液晶性质变成多向同性无法发生反射，即可将显示内容擦除。例如，在混合物中加入更多低分子液晶化合物成分，使所述无电手写屏100的相变温度降低。基于此技术原理，本发明实施例在基本不改变传统黑板刷的外形前提下，在其中设置一加热装置，通过加热的方式将液晶黑板局部表面温度加热至40摄氏度至70摄氏度，从而对书写字迹进行擦 除。临界温度的选择，需要考虑字迹的显示、存储以及安全等因素，另外还要考虑一些运输和极端天气或者环境。一般来说，在一些环境温度较低的地区(例如最高温度在20度左右的地区)，可选择40摄氏度作为胆固醇液晶的临界温度；在一些环境温度中等的地区(例如最高温度在30度左右的地区)，可选择55摄氏度作为胆固醇液晶的临界温度；而在环境温度较高的地区(例如最高温度在40度左右的地区)，可选择70摄氏度作为胆固醇液晶的临界温度。

本发明实施例中，加热模块1012包括加热丝及与加热丝相连的温控电路。温控电路的作用在于检测本体1011的加热温度，在加热温度到达预设值(例如60摄氏度或者40摄氏度)时，中断加热；在预设的时间间隔后，再次检测本体1011的温度，如果低于预设值，则启动加热。

本发明实施例中，黑板刷1还可包括与电源模块相连的充电模块1013，该充电模块1013可通过市电直接充电，也可通过USB接插口进行充电。在其他的实施例中，电源模块还可包含蓄电模块，该蓄电模块用来存储电量，蓄电模块的设置使得黑板刷1便于携带。

本发明实施例中，加热模块1012包括碳纤维发热丝。即，本发明实施例中，采用碳纤维发热丝作为加热元件。碳纤维发热丝的热辐射性能较好，热能不是通过介质传导，而是通过远红外光波辐射到液晶黑板的内部，字迹擦除非常干净。而且，碳纤维发热丝的电磁辐射较小，对人体危害较小，安全、健康。此外，碳纤维发热丝还具有耐腐蚀、耐用的性能，因此，使用寿命较长。由于碳纤维发热丝的直径较小，有可能从黑板刷1的周边漏出，对人体造成伤害，基于此，本发明实施例中，黑板刷还包括设置在所述碳纤维发热丝周边的防漏装置1014。

本发明还提供一种无电手写屏的制造方法，用以成型前述无电手写屏100。参照图6，在一实施例中，该制造方法包括以下步骤：

步骤S10，将两层成卷的PET基材展开，并在其中包含灌装胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及用于控制胆固醇相液晶螺距的手性掺杂剂的混合物，制成无电手写屏粗坯；本发明实施例中，将两PET 基材相对设置，胆固醇相液晶、预聚物高分子材料以及用于控制胆固醇相液晶螺距的手性掺杂剂的混合物可通过涂布的方式灌装在两层PET基材中，例如，将一PET基材展开，然后在其上涂布前述混合物。在涂布时，需要控制混合物的均匀性，保证混合物的厚度和均匀性。

步骤S20，将所述粗坯紫外固化并收卷，制成无电手写屏成品；可通过UV固化装置对粗坯进行烘干并收卷，该步骤中，需要保证固化效果，可通过控制传送速度，调整UV固化停留时间，从而保证固化效果。

步骤S30，将无电手写屏切割到所需要的尺寸，并检测其性能达到要求。再根据将尺寸切割好的半成品组装进机壳或边框，使其实现产品的性能及外观达到要求，并检验合格后将良品包装入库。

通过本发明方法制成的无电手写屏，尺寸可以自由裁量，可以应用在教室、会议室、设计工作室等场所。还可实现利用无电手写屏改装传统黑板，并对黑板改装后的黑板进行维修或者替换。

参见图7所示，本发明一较佳实施例中，前述步骤S10可包括：

步骤S11，将两层PET基材置于两个水平放置的压膜胶辊中间；本发明中，可在钢制圆筒表面设置胶层以形成胶辊，然后将两胶辊水平对置。制作柔性液晶屏粗坯时，将两层PET基材附着在两胶辊上，然后驱动胶辊相向运动，附着在胶辊上的PET基材即开始向下传送。需要注意的是，本发明实施例中，胶辊的表面质量以及两胶辊的水平度直接影响液晶层厚度的均匀性，因此，需要及时检测胶辊的表面，如果出现问题，需及时修正，以提高产品良率。另外，胶辊的表面纹路也直接影响柔性液晶屏的质量，需要特别注意。

步骤S12，将所述混合物垂直滴落至两PET基材之间，控制两胶辊之间的压力以使液晶层厚度均匀和平整。此处的垂直应当视为基本垂直，即相对于绝对垂直有偏差，偏差角度应考虑不影响后续的调平处理等工艺。混合物滴落至两PET基材之间后，控制两胶辊之间的压力，使PET基材保持平整，并使得混合物的厚度均匀。然后再通过传送辊将柔性液晶屏传送至UV固化装置，通过紫外线照射使混合物固化。

本发明实施例中，通过胶辊压合两柔性液晶屏，并采用滴灌的方式灌装混合物，工艺简单、方便，并且，柔性液晶屏的尺寸大小可以通过调整胶辊的尺寸实现，因此可实现大尺寸应用。

本发明实施例中，可通过调节手性掺杂剂的分量实现不同的字迹显示颜色。优选将手性掺杂剂设置为占填充混合物总量的百分比为5％～40％。在一实施例中，手性掺杂剂在液晶总量中30％，此时，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为浅绿色字迹，从侧面看为蓝色字迹。优选地，在另一实施例中，手性掺杂剂占混合物30总量的29％左右，此时，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为黄色字迹，从侧面看也为绿色字迹。在又一实施例中，手性掺杂剂占混合物30总量的10％，此时背底为白色，书写字迹在无电手写屏100显示成从正面看为黑色字迹，从侧面看也为黑色字迹。

前述实施例中，在执行将所述粗坯烘干并收卷，制成无电手写屏100半成品的步骤之前还包括：

测量所述无电手写屏粗坯；

对所述无电手写屏粗坯高度不一的区域进行调平处理。例如，可通过手工测量粗坯的高度尺寸，如果粗坯高度不一，则通过调平机进行调平处理。

前述步骤S30中包括：将无电手写屏的电控接口外置。本发明实施例将无电手写屏的电控接口外置，可实现利用无电手写屏改装传统黑板，具体步骤如下：

拆除传统黑板边框；

清理黑板表面；

在黑板表面喷涂胶水；

将无电手写屏覆盖在黑板表面；

连接电控接口和电池；

安装开关。

本发明通过上述工艺，可实现各种尺寸传统黑板的改造，解决了目前液晶手写装置的应用局限。

当无电手写屏的某个区域出现显示故障时，可以整体替换无电手 写屏，也可以将该故障区域划开切除，然后对接导电层和液晶层即可，维修方便快捷，降低了无电手写屏的使用成本。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。