液晶調光紅外交互式電子白板的研究

摘要：本文從傳統電子白板正投模式下使用者自身會遮擋投影光路這一問題出發，提出采用背投模式，使用液晶調光紅外交互式電子白板的解決辦法。文中介紹了液晶的電光特性、液晶薄膜及其調光原理和液晶調光玻璃的構成，最終提出液晶調光紅外交互式電子白板的構想與其應用，指出其優缺點并對其市場進行了簡略分析。

關鍵詞：電子白板；液晶調光玻璃；紅外觸摸框

中圖分類號：TP273 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）001-000-02

電子白板匯集了電子技術、軟件技術等多種技手段，可以實現無紙化辦公及教學。交互式電子白板可以與電腦進行信息通訊，將電子白板連接到計算機，并利用投影機將計算機上的內容投影到電子白板屏幕上，在專門的應用程序的支持下，可以構造一個大屏幕、交互式的教學環境或協作會議。如果通過特定的應用程序如MICROSOFT的NETMEETING，交互式電子白板就可以通過網絡與其他辦公室、會議室進行交流，實現網絡會議。

無壓觸摸的紅外交互式電子白板市場應用較廣，在使用中普遍采用正投模式。而正投模式的缺陷是使用者自身會遮擋投影光路，使演示不完整，交流不順暢。以前一般采用身體微側，或在上方書寫的方式來克服這一問題，現在則通過搭配短焦投影機來緩解。

本文即是從硬件角度提出根本解決這個問題的一條有效途徑：采用背投模式，使用液晶調光紅外交互式電子白板。

一、液晶的物理特性

液晶是介于液體與晶體之間的一種物質狀態。它既有液體的流動性，又有晶體的取向特性。

液晶光學性質會因外電場引起改變，此稱液晶的電光效應。

當液晶分子有序排列時表現出光學各向異性，光通過液晶時，會產生偏振面旋轉、雙折射等效應。而液晶分子是含有極性基團的極性分子，在電場作用下，偶極子會按電場方向取向，導致分子原有的排列方式發生變化，從而液晶的光學性質也隨之發生改變。

二、液晶薄膜及其調光原理

在兩片有機導電薄膜材料之間加上液晶材料，即構成電子液晶調光薄膜，簡稱液晶薄膜。

液晶薄膜通電時，在電場作用下，薄膜中間的液晶分子有序排列，使光線能穿透玻璃，此時的效果便是透明無色玻璃狀態；液晶薄膜斷電時，薄膜中間的液晶分子無序排列，使光線無法穿透玻璃，此時的效果便是乳白色的不透明狀態（適合做背投幕）。液晶薄膜調光原理如圖1所示。

三、液晶調光玻璃的構成

液晶調光玻璃亦稱調光玻璃， 是將具有光開關功能的液晶薄膜，通過夾膠復合在兩片鋼化玻璃中間。利用液晶的電光特性，只需對電源進行控制（控制電壓為交流70～110V，采用交流供電可防止電極老化），便可使玻璃在瞬間實現透明與不透明（霧化）的轉換。液晶調光玻璃結構如圖2所示。

四、液晶調光紅外交互式電子白板

液晶調光紅外交互式電子白板硬件如圖3所示，由液晶調光玻璃（在后）和紅外觸摸框（在前）構成，兩者尺寸匹配，有效投影面積之寬、高比為16：9或4：3，并通過外框組合為穩固、安全的一體。紅外觸摸框選擇USB口，方便與電腦通訊連接。

之所以選擇紅外觸摸框而不選擇壓感式（電阻式）觸摸屏實現觸點定位，主要因為背投式是透視顯示，感應器件在周邊，與操作面沒有任何接觸，對透視光無阻損，對操作面無磨損。同時，現在的紅外技術具有抗光，抗粉塵，抗水等各種特性，也是在各種嚴酷應用環境要求下觸摸技術的首選。

液晶調光玻璃的狀態由可控交流電源控制，控制方式可多樣化：開關、光控、聲控、溫控、遙控、遠程網絡控制等，可為客戶量身定制。

交互功能取決于軟件，與常規交互式電子白板相同，此處不再贅述。

五、液晶調光紅外交互式電子白板應用系統

液晶調光紅外交互式電子白板主要作教學和會務使用，應用系統由液晶調光交互式電子白板、電腦、投影機組成。該系統中投影機工作在背投模式，計算機圖像從未通電狀態下呈乳白色的玻璃板背后透射顯示，這樣用戶可非常自然的操作，不會擋住投影光線產生任何陰影。背投模式需在白板的后面預留出投影機的放置空間，投影機位置選擇需注意不要直射觀眾眼睛，有較強光斑。選擇超短焦投影機掛置上方較為理想。液晶調光交互式電子白板一般需獨立支架。其應用框圖如圖4所示。

液晶調光交互式電子白板可兼作玻璃隔斷。不通電時呈不透明（霧化）狀態，與磨砂玻璃效果相近；通電時呈透明無色玻璃狀態，顯示背景或裝飾圖畫。

六、液晶調光紅外交互式電子白板優缺點與市場淺析

液晶調光交互式電子白板具有顯著優點，同時也無可避免的存在一些缺點。

優點：主要是性能優勢。背投模式，使用者自身不會遮擋投影光路，演示完整，交流順暢；畫面清晰、亮度高；觸感平滑、書寫流暢。

缺點：主要是成本、重量劣勢。成本增加（液晶調光玻璃+控制電源+微功耗），重量增加較大（主要是兩片鋼化玻璃較重）。

在結構方面，如若只做投影用，白板后面需留置空間（至少80公分寬）是個代價，若兼做雙態（霧化和透明）隔斷，則其靈活性與美觀上的收獲是顯而易見的。

電子白板最先興起于歐美國家，中國的電子白板發展起步相對較晚，但呈現高速發展態勢，現已成長為一個巨大的產業。在電子白板的用戶中，絕大部分來自教育行業，近些年在各類教育裝備展會上，電子白板都占據著舉足輕重的位份。

電子白板的技術發展主要呈現在觸控軟件上，而硬件無太多變化。如液晶調光紅外交互式電子白板面市，將成為電子白板大家族中一道亮麗光景。有應用價值就會有市場需求，產業那么大，哪怕是1%的份額也是個了不起的數字。

筆者相信，液晶調光紅外交互式電子白板憑借其性能優勢和應用上的靈活性，必將在電子白板市場占據一席之地。只是需要消費引導，需要給客戶一個用的理由。

作者簡介：毛學軍，男，江蘇淮陰人，碩士，副教授，主要從事液晶顯示技術研究。

基金項目：江蘇省高等職業院校國內高級訪問學者計劃資助項目，項目編號：2014FX012。