双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统的制作方法

本实用新型涉及驱动系统，特别涉及一种双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统。

背景技术：

PDLC是"Polymer Dispersed Liquid Crystal"的缩写，中文意思是"聚合物分散液晶"，它由两张柔性导电膜与夹在中间的一层聚合物分散液晶层构成复合膜组成，两张柔性导电膜上刻蚀有导电电极，导电电极用于连接驱动系统，当驱动系统通过导电电极向柔性导电膜之间的液晶层施加电压时，液晶层内的液晶分子在电场作用下进行翻转而复位，从而可擦除掉书写笔迹。传统的PDLC驱动系统需要220V交流供电，其不仅功耗大，发热量大，而且其体积较大，不易于小型化，因而其不利于集成运用到这种新型双稳态电子液晶手写板上。另一方面，现有的液晶手写板，其通常只能进行全屏擦除，当按下液晶手写板的清屏按钮时，施加到液晶层的电压将使得液晶层内全部的液晶分子翻转而擦除掉全屏的书写笔迹，其无法方便用户擦除局部书写笔迹，因而其使用具有一定的不便性。此外，现有的用于PDLC的驱动板，其还存在待机时间短、自身功耗高、输出负载电压不可控的缺点，因而其急需改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决上述问题，而提供一种使用低压直流电源进行供电、功耗低、体积小并可实现局部擦除的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统，其特征在于，其包括电源电路、升压电路、交流控制电路、主控电路和清除控制电路，所述电源电路与所述升压电路和主控电路电连接，其用于提供低压电源；所述升压电路与所述电源电路、交流控制电路及主控电路电连接，其用于储能升压；所述交流控制电路与所述升压电路及主控电路电连接，其用于控制交流信号的输出；所述清除控制电路与所述主控电路电连接，其用于清除控制；所述主控电路与所述电源电路、升压电路、交流控制电路及清除控制电路电连接，其用于对升压电路、交流控制电路集清除控制电路进行控制，以实现双稳态电子液晶手写板的驱动。

进一步地，其还包括采样反馈电路，所述采样反馈电路与所述主控电路及升压电路电连接，其用于对所述升压电路进行升压采样，并反馈给所述主控电路以使主控电路调整所述升压电路。

进一步地，所述清除控制电路设有全部擦除控制和局部擦除控制两种控制功能，当被选定为全部擦除控制功能时，所述交流控制电路在所述主控电路的控制下输出的电压高于液晶分子的临界电压；当被选定为局部擦除控制功能时，所述交流控制电路在所述主控电路的控制下输出的电压等于液晶分子的临界电压；所述临界电压为液晶手写板中的液晶分子不发生状态变化的最大电压。

进一步地，所述主控电路至少设有一个AD采样反馈端口、一个PWM 输出端口及若干个用于提供输出控制信号的输出控制端口。

进一步地，所述主控电路包括单片机U1及电容C3,所述单片机U1 设有用于接地的DGND端口、用于连接电源的VCC3V端口及用于提供输出控制信号的P0端口、P1端口、P4端口、P7端口、P8端口、P9端口、P10端口、RES端口；所述DGND端口接地，所述VCC3V端口与所述电源电路的正电极连接，且该VCC3V端口经电容C3接地。

进一步地，所述升压电路包括电容C5、电容C6、电感L1、NPN型三极管Q9、电阻R12、电容C2、电容C4、电容C7、电阻R3、电阻 R5、电阻R6、PNP型三极管Q3、NPN型三极管Q4、肖特基二极管D1 及肖特基二极管D2；所述电容C5、电容C6并联，其一端接地，其另一端共同连接在电感L1与VCC3V端口的共同端之间；所述电感L1的另一端则分别与三极管Q9的集电极及电容C7连接；所述三极管Q9的发射极接地，其基极经电阻R12与主控电路的P10端口连接；所述电容C7的另一端与肖特基二极管D2的3脚连接；该肖特基二极管D2 的1脚连接在电容C4与电容C2的共同端之间，电容C2的另一端接地；该肖特基二极管D2的2脚连接在电容C4与电阻R5的共同端之间，电阻R5的另一端则分别与电阻R6及三极管Q3的基极连接；三极管Q3 的发射极连接在电阻R5与电容C4的共同端之间，三极管Q3的集电极分别与高压输出端HV端及肖特基二极管D1的2脚连接；该肖特基二极管D1的1脚连接在电容C7与三极管Q9的集电极之间，肖特基二极管D1的3脚与肖特基二极管D2的1脚连接；所述电阻R6的另一端与三极管Q4的集电极连接，该三极管Q4的发射极接地，其基极经电阻 R3与主控电路的P8端口连接；在所述肖特基二极管D1的3脚与肖特基二极管D2的1脚之间设有连接所述采样反馈电路的FB连接点。

进一步地，所述交流控制电路包括输出交流信号作用在双稳态电子液晶手写板的两个导电电极上的两组控制系统，第一组控制系统与主控电路的P0端口、P1端口及升压电路的高压输出端HV端连接；第二组控制系统与主控电路的P4端口、P9端口及升压电路的高压输出端 HV端连接。

进一步地，所述第一组控制系统包括PNP型三极管Q5、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11；所述三极管Q2的基极经电阻R11与主控电路的 P1端口连接，该三极管Q2的发射极接地，其集电极与电阻R9连接；电阻R9的另一端分别与电阻R8及三极管Q5的基极连接；电阻R8的另一端则与升压电路的高压输出端HV端连接。三极管Q5的发射极与升压电路的高压输出端HV端连接，该三极管Q5的集电极经电阻R7与双稳态电子液晶手写板的第一导电电极N连接；所述三极管Q1的基极经电阻R2与主控电路的P0端口连接，该三极管Q1的发射极接地，其集电极经电阻R1与双稳态电子液晶手写板的第一导电电极N连接。

进一步地，所述第二组控制系统包括PNP型三极管Q7、NPN型三极管Q6、NPN型三极管Q8、电阻R18、电阻R19、电阻R14、电阻R17、电阻R15、电阻R20；所述三极管Q8的基极经电阻R15与主控电路的 P4端口连接，该三极管Q8的发射极接地，其集电极与电阻R19连接；电阻R19的另一端分别与电阻R18及三极管Q7的基极连接；电阻R18 的另一端则与升压电路的高压输出端HV端连接；三极管Q7的发射极与升压电路的高压输出端HV端连接，该三极管Q7的集电极经电阻R17 与双稳态电子液晶手写板的第二导电电极P连接；所述三极管Q6的基极经电阻R20与主控电路的P9端口连接，该三极管Q6的发射极接地，其集电极经电阻R14与双稳态电子液晶手写板的第二导电电极P连接。

进一步地，所述采样反馈电路包括电阻R4、电阻R10、电阻R13，所述电阻R13的一端接地，其另一端与电阻R10的一端及主控电路的 P7端口电连接，所述电阻R10的另一端与电阻R4的一端电连接，电阻R4的另一端与升压电路的FB连接点电连接。

进一步地，所述电源电路包括可提供3.0V直流电压的电池及与该电池电连接的正电极和负电极，所述正电极与所述主控电路及升压电路电连接，所述负电极接地；所述清除控制电路包括开关SW1，所述开关SW1的一端与所述主控电路的RES端口电连接，所述开关SW1的另一端接地。

本实用新型的意义贡献在于，其有效解决了上述问题。本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统采用低压直流电源供电，经过升压电路和交流控制电路等电路而可输出高压交流电给电子液晶手写板的导电电极，其不需要市电220V交流电供电，因而其不仅应用起来更方便安全，而且可以小型化，提高产品集成度。此外，本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统设有采样反馈电路，其具有闭环跟随控制的特点，其使得主控电路可根据膜片电气参数调整输出功率。此外，本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统既可以实现全面擦除书写笔迹，也可以实现局部擦除书写笔迹，其使用简单方便，利于提升用户的书写体验。本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统具有功耗低、体积小、集成度高、使用安全方便的特点，其具有很强的实用性，宜大力推广。

【附图说明】

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的控制信号流程图。

图3是主控电路的电路结构图。

图4是升压电路的电路结构图。

图5是采样反馈电路的电路结构图。

图6是交流控制电路的电路结构图。

图7是电源电路的电路结构图。

图8是清除控制电路的电路结构图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不构成任何限制。

如图1～图8所示，本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统包括电源电路、升压电路、交流控制电路、主控电路、清除控制电路及采样反馈电路。

如图1～图2所示，所述电源电路与所述升压电路和主控电路电连接，其用于提供低压电源；所述升压电路与所述电源电路、交流控制电路、采样反馈电路及主控电路电连接，其用于储能升压；所述交流控制电路与所述升压电路及主控电路电连接，其用于控制交流交流信号的大小。所述采样反馈电路与所述主控电路及升压电路电连接，其用于对所述升压电路进行升压采样，并反馈给所述主控电路以使主控电路调整所述升压电路；所述清除控制电路用于清除控制，其与所述主控电路电连接；所述主控电路分别与所述电源电路、升压电路、交流控制电路、采样反馈电路及清除控制电路电连接，其用于对升压电路、交流控制电路集清除控制电路进行控制，以实现双稳态电子液晶手写板的驱动。电源电路提供的电压电源经上述的升压电路、交流控制电路等电路后便能产生两路高压交流信号，实现双稳态电子液晶手写板的驱动。

此外，本实用新型的清除控制电路设有全部擦除控制和局部擦除控制两种控制功能，当被选定为全部擦除控制功能时，所述交流控制电路在所述主控电路的控制下输出的电压将高于液晶分子的临界电压，此时，液晶手写板的液晶层内全部的液晶分子将翻转复位，从而可实现擦除掉液晶手写板上全部的书写笔迹；当被选定为局部擦除控制功能时，所述交流控制电路在所述主控电路的控制下输出的电压等于液晶分子的临界电压，此时，用户按压液晶手写板的局部部位时，相应部位的液晶盒厚因按压而发生变化，该部位内部的液晶分子的临界电压将降低而低于所述交流控制电路输出的电压，因而该局部部位内的液晶分子将在交流控制电路输出的电压作用下进行翻转复位，从而可擦除掉该局部部位的书写笔迹而实现局部擦除功能。

所述临界电压为液晶手写板中的液晶分子在不受外力按压时不发生状态变化的最大电压。

如图3所示，所述主控电路至少设有一个AD采样反馈端口、一个 PWM输出端口及若干个用于提供输出控制信号的输出控制端口。本实施例中，所述主控电路由单片机U1及电容C3组成。所述单片机U1设有用于接地的DGND端口、用于连接电源的VCC3V端口及用于提供输出控制信号的P0端口、P1端口、P4端口、P7端口、P8端口、P9端口、 P10端口、RES端口；所述DGND端口接地，所述VCC3V端口与所述电源电路的正电极连接，且该VCC3V端口经电容C3接地。

本实施例中，如图4所示，所述升压电路包括电容C5、电容C6、电感L1、三极管Q9、电阻R12、电容C2、电容C4、电容C7、电阻R3、电阻R5、电阻R6、三极管Q3、三极管Q4、肖特基二极管D1及肖特基二极管D2。所述电容C5、电容C6并联，其一端接地，其另一端共同连接在电感L1与VCC3V端口的共同端之间；所述电感 L1的另一端则分别与NPN型三极管Q9的集电极及电容C7连接；所述三极管Q9的发射极接地，其基极经电阻R12与主控电路的P10端口连接；所述电容C7的另一端与肖特基二极管D2的3脚连接；该肖特基二极管D2的1脚连接在电容C4与电容C2的共同端之间，电容C2的另一端接地；该肖特基二极管D2的2脚连接在电容C4与电阻R5的共同端之间，电阻R5的另一端则分别与电阻R6及PNP型三极管Q3的基极连接。三极管Q3的发射极连接在电阻R5与电容C4的共同端之间，三极管Q3的集电极分别与高压输出端HV端及肖特基二极管D1的2脚连接。该肖特基二极管D1的1脚连接在电容C7与三极管Q9的集电极之间，肖特基二极管D1的3脚与肖特基二极管D2的1脚连接；所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q4的集电极连接，该三极管Q4的发射极接地，其基极经电阻R3与主控电路的P8端口连接。

如图4所示，为方便进行升压采样，以便于单片机U1调整该升压电路，在该升压电路的肖特基二极管D1的3脚与肖特基二极管D2的 1脚之间引出FB连接点，其用于与采样反馈电路进行连接。如图5所示，所述采样反馈电路包括电阻R4、电阻R10、电阻R13。所述电阻 R13的一端接地，其另一端与电阻R10的一端及主控电路的P7端口电连接，所述电阻R10的另一端与电阻R4的一端电连接，电阻R4的另一端与升压电路的FB连接点电连接。

如图4、图5所示，所述升压电路与主控电路电连接，其使得主控电路可根据产品需求而由P10端口输出方波信号控制三极管Q9，从而可提供合理电压给升压电路。所述升压电路的一部分输出经肖特基二极管D1直接输出给交流控制电路，另一部分经过电容C7，在双向肖特基二极管D1、D2及电容C4、C2组成的储能升压系统中继续储存能量；采样反馈电路实时采集升压电路中FB连接点的电压信息给主控电路，主控电路根据不同的指令对能量的不同需求，由P10端口输出信号控制占空比和脉冲个数，从而控制升压电路适时输出，以便提供更合理更高效的高压输出VH。

如图6所示，所述交流控制电路由输出交流信号作用在双稳态电子液晶手写板的两个导电电极上的两组控制系统组成，其与所述主控电路的P0端口、P1端口、P4端口、P9端口及升压电路的高压输出端HV 端连接。本实施例中，第一组控制系统包括PNP型三极管Q5、NPN 型三极管Q1、NPN型三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻 R8、电阻R9、电阻R11组成；第二组控制系统包括PNP型三极管Q7、 NPN型三极管Q6、NPN型三极管Q8、电阻R18、电阻R19、电阻R14、电阻R17、电阻R15、电阻R20。

如图6所示，所述第一组控制系统的电路结构为：所述三极管Q2 的基极经电阻R11与主控电路的P1端口连接，该三极管Q2的发射极接地，其集电极与电阻R9连接；电阻R9的另一端分别与电阻R8及三极管Q5的基极连接；电阻R8的另一端则与升压电路的高压输出端HV 端连接。三极管Q5的发射极与升压电路的高压输出端HV端连接，该三极管Q5的集电极经电阻R7与双稳态电子液晶手写板的第一导电电极N连接。所述三极管Q1的基极经电阻R2与主控电路的P0端口连接，该三极管Q1的发射极接地，其集电极经电阻R1与双稳态电子液晶复合模的第一导电电极N连接。

如图6所示，所述第二组控制系统的电路结构为：所述三极管Q8 的基极经电阻R15与主控电路的P4端口连接，该三极管Q8的发射极接地，其集电极与电阻R19连接；电阻R19的另一端分别与电阻R18 及三极管Q7的基极连接；电阻R18的另一端则与升压电路的高压输出端HV端连接。三极管Q7的发射极与升压电路的高压输出端HV端连接，该三极管Q7的集电极经电阻R17与双稳态电子液晶手写板的第二导电电极P连接。所述三极管Q6的基极经电阻R20与主控电路的P9端口连接，该三极管Q6的发射极接地，其集电极经电阻R14与双稳态电子液晶复合膜的第二导电电极P连接。

通过上述交流控制电路，主控电路可根据不同产品需求的电压特性，分别在P0端口、P1端口、P4端口、P9端口输出一定频率和幅度的信号驱动三极管Q2、Q5、Q7、Q8以实时输出需要的脉冲波形电压，作用在双稳态电子液晶复合膜的两个导电电极上，从而可驱动液晶复合膜中的液晶分子改变状态，以此消除书写时留下的压感笔迹。

如图7所示，所述电源电路包括可提供3.0V直流电压的电池及与该电池电连接的正电极和负电极。本实施例中，所述电池选用3.0V的CR2016纽扣电池。其他实施例中，所述电池也可选用其他的低压同值直流电源，如干电池等。所述正电极与所述主控电路及升压电路的 VCC3V端口电连接，其用于向所述主控电路及升压电路提供3V的工作电压。所述负电极接地。

所述清除控制电路用于清除控制，以消除书写时在液晶手写板上留下的压感笔迹。由于所述清除控制电路具有至少两种控制功能——全部擦除和局部擦除控制功能，因此，其至少可提供给用户两种控制操作方式。在一些实施例中，可以通过设置两个功能按键以供用户进行操作，例如，全屏清除按键和局部清除按键，当用户操作全屏清除按键时，可以擦除全部的书写笔迹；当用户操作局部清除按键时，可以通过按压/涂写局部部位而擦除掉局部的书写笔迹。在一些实施例中，其也可以通过设置一个功能按键的两种不同操作方式以供用户进行两种功能的控制操作，例如，短按(如0.5S)时进行全部擦擦，长按(3S) 时进行局部擦除控制，或者短按一次进行全部擦除，短按两次进行局部擦除控制等。本实施例中，所述清除控制电路设有一个功能按键——开关SW1，其通过该开关SW1的不同操作方式而实现本实用新型所述的两种控制功能。本实施例中，如图8所示，所述开关SW1的一端与所述主控电路的RES端口电连接，该开关SW1的另一端接地；当短按该开关SW1时，所述主控电路控制所述交流控制电路输出高于液晶分子临界电压的电压而使得其可全面擦除书写笔迹；当长按该开关SW1 时，所述主控电路控制所述交流控制电路输出等于液晶分子临界电压的电压而使得用户可通过按压液晶手写板的局部部位进行局部擦除。所述清除控制电路提供给用户进行操作控制的方式可根据具体情况而定，其可选用多种方式而不局限于本实施例中所述的具体方式。

此外，为方便实施时对整个电路进行测试，本实施例中，如图4、图6所示，在所述升压电路和交流控制电路上设有测试点TP8、TP9、TP10。其中，所述测试点TP8设置在电感L1与VCC3V端口之间，测试点TP9、TP10分别设置在双稳态电子液晶手写板的两个导电电极上。

具体实施时，所述主控电路、升压电路、交流控制电路、清除控制电路及采样反馈电路集成设置于PCB板上而形成驱动板，其与电源电路连接而形成本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统。

本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统具有超低功耗及闭环跟随控制的特点，其不仅能根据膜片电气参数调整输出功率，而且其其空载功耗超低，其能以低压直流供电，而不需要市电220V 交流电供电，其应用起来更方便安全。此外，本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统可使得液晶手写板的工作功耗及待机功耗超低，例如，对于9.7英寸的液晶手写板产品使用3.0V的CR2016 纽扣电池可以清除3万次左右，一般可以使用1到2年，非常绿色环保节能。本实用新型的双稳态多功能电子液晶手写板的驱动系统具有功耗低、集成度高的特点，其可广泛应用于各种液晶手写板及使用这种电子液晶写字膜的类似产品，如高亮粗笔迹双稳态电子液晶黑板等。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。