液晶調(diào)光紅外交互式電子白板的研究

摘要：本文從傳統(tǒng)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(fā)，提出采用背投模式，使用液晶調(diào)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(diào)光原理和液晶調(diào)光玻璃的構(gòu)成，最終提出液晶調(diào)光紅外交互式電子白板的構(gòu)想與其應(yīng)用，指出其優(yōu)缺點(diǎn)并對其市場進(jìn)行了簡略分析。

關(guān)鍵詞：電子白板；液晶調(diào)光玻璃；紅外觸摸框

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)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(shù)、軟件技術(shù)等多種技手段，可以實(shí)現(xiàn)無紙化辦公及教學(xué)。交互式電子白板可以與電腦進(jìn)行信息通訊，將電子白板連接到計(jì)算機(jī)，并利用投影機(jī)將計(jì)算機(jī)上的內(nèi)容投影到電子白板屏幕上，在專門的應(yīng)用程序的支持下，可以構(gòu)造一個(gè)大屏幕、交互式的教學(xué)環(huán)境或協(xié)作會議。如果通過特定的應(yīng)用程序如MICROSOFT的NETMEETING，交互式電子白板就可以通過網(wǎng)絡(luò)與其他辦公室、會議室進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)會議。

無壓觸摸的紅外交互式電子白板市場應(yīng)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(cè)，或在上方書寫的方式來克服這一問題，現(xiàn)在則通過搭配短焦投影機(jī)來緩解。

本文即是從硬件角度提出根本解決這個(gè)問題的一條有效途徑：采用背投模式，使用液晶調(diào)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(zhì)狀態(tài)。它既有液體的流動性，又有晶體的取向特性。

液晶光學(xué)性質(zhì)會因外電場引起改變，此稱液晶的電光效應(yīng)。

當(dāng)液晶分子有序排列時(shí)表現(xiàn)出光學(xué)各向異性，光通過液晶時(shí)，會產(chǎn)生偏振面旋轉(zhuǎn)、雙折射等效應(yīng)。而液晶分子是含有極性基團(tuán)的極性分子，在電場作用下，偶極子會按電場方向取向，導(dǎo)致分子原有的排列方式發(fā)生變化，從而液晶的光學(xué)性質(zhì)也隨之發(fā)生改變。

二、液晶薄膜及其調(diào)光原理

在兩片有機(jī)導(dǎo)電薄膜材料之間加上液晶材料，即構(gòu)成電子液晶調(diào)光薄膜，簡稱液晶薄膜。

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

三、液晶調(diào)光玻璃的構(gòu)成

液晶調(diào)光玻璃亦稱調(diào)光玻璃， 是將具有光開關(guān)功能的液晶薄膜，通過夾膠復(fù)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(jìn)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(shí)現(xiàn)透明與不透明（霧化）的轉(zhuǎn)換。液晶調(diào)光玻璃結(jié)構(gòu)如圖2所示。

四、液晶調(diào)光紅外交互式電子白板

液晶調(diào)光紅外交互式電子白板硬件如圖3所示，由液晶調(diào)光玻璃（在后）和紅外觸摸框（在前）構(gòu)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(wěn)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(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)定位，主要因?yàn)楸惩妒绞峭敢曪@示，感應(yīng)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(shí)，現(xiàn)在的紅外技術(shù)具有抗光，抗粉塵，抗水等各種特性，也是在各種嚴(yán)酷應(yīng)用環(huán)境要求下觸摸技術(shù)的首選。

液晶調(diào)光玻璃的狀態(tài)由可控交流電源控制，控制方式可多樣化：開關(guān)、光控、聲控、溫控、遙控、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制等，可為客戶量身定制。

交互功能取決于軟件，與常規(guī)交互式電子白板相同，此處不再贅述。

五、液晶調(diào)光紅外交互式電子白板應(yīng)用系統(tǒng)

液晶調(diào)光紅外交互式電子白板主要作教學(xué)和會務(wù)使用，應(yīng)用系統(tǒng)由液晶調(diào)光交互式電子白板、電腦、投影機(jī)組成。該系統(tǒng)中投影機(jī)工作在背投模式，計(jì)算機(jī)圖像從未通電狀態(tài)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(chǎn)生任何陰影。背投模式需在白板的后面預(yù)留出投影機(jī)的放置空間，投影機(jī)位置選擇需注意不要直射觀眾眼睛，有較強(qiáng)光斑。選擇超短焦投影機(jī)掛置上方較為理想。液晶調(diào)光交互式電子白板一般需獨(dú)立支架。其應(yīng)用框圖如圖4所示。

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

六、液晶調(diào)光紅外交互式電子白板優(yōu)缺點(diǎn)與市場淺析

液晶調(diào)光交互式電子白板具有顯著優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也無可避免的存在一些缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：主要是性能優(yōu)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(diǎn)：主要是成本、重量劣勢。成本增加（液晶調(diào)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(jié)構(gòu)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(gè)代價(jià)，若兼做雙態(tài)（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(fā)展起步相對較晚，但呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，現(xiàn)已成長為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。在電子白板的用戶中，絕大部分來自教育行業(yè)，近些年在各類教育裝備展會上，電子白板都占據(jù)著舉足輕重的位份。

電子白板的技術(shù)發(fā)展主要呈現(xiàn)在觸控軟件上，而硬件無太多變化。如液晶調(diào)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(yīng)用價(jià)值就會有市場需求，產(chǎn)業(yè)那么大，哪怕是1%的份額也是個(gè)了不起的數(shù)字。

筆者相信，液晶調(diào)光紅外交互式電子白板憑借其性能優(yōu)勢和應(yīng)用上的靈活性，必將在電子白板市場占據(jù)一席之地。只是需要消費(fèi)引導(dǎo)，需要給客戶一個(gè)用的理由。

作者簡介：毛學(xué)軍，男，江蘇淮陰人，碩士，副教授，主要從事液晶顯示技術(shù)研究。

基金項(xiàng)目：江蘇省高等職業(yè)院校國內(nèi)高級訪問學(xué)者計(jì)劃資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：2014FX012。