CN102081910A

CN102081910A - 聚合物分散型液晶膜的驱动方法及电路

Info

Publication number: CN102081910A
Application number: CN2009102379810A
Authority: CN
Inventors: 张维平; 李裕宽; 张玮; 赵勤
Original assignee: BEIJING ZHONGZHI TONGHUI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHONGZHI TONGHUI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2011-06-01

Abstract

本发明涉及一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，其特征在于：将一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电源包括一个矩形波发生器、驱动级、双臂桥式推挽输出电路；将所述双臂桥式推挽输出电路施加在聚合物分散型液晶膜输入电极上的电压设置成正负交替变化的矩形波电压，使所述矩形波电压迅速过零。本发明在保证相同透过率的条件下有效降低了PDLC膜的驱动电压，降低功耗，降低雾度。

Description

聚合物分散型液晶膜的驱动方法及电路

技术领域

本发明涉及一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法及电路，该驱动方法是采用一种电压迅速过零的交流矩形波电压波形驱动聚合物分散型液晶膜，可以在保证相同透明态透过率的条件下有效降低聚合物分散型液晶膜的驱动电压，从而降低功耗，同时可以降低雾度。

技术背景

聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal，简称PDLC)是一种新兴的电光薄膜材料，具备显著的电光特性，被广泛应用，可用来制备调光玻璃、魔术玻璃、电致液晶雾化玻璃、Smart Glass、电光开关、光栅及其衍生产品等。在此类聚合物分散型液晶装置中，PDLC膜两侧是导电层，在不通电状态下，液晶微滴光轴取向是随机的，并且液晶的折射率是各向异性的，当光射到PDLC膜时发生散射，PDLC膜呈不透明态；通电后，在足够电场作用下，液晶微滴的光轴会沿电场方向取向排列，当液晶和聚合物满足折射率匹配条件时PDLC膜呈现透明态。

PDLC膜的工作需要电源电压进行驱动，目前PDLC膜一般采用正弦交流工频电压驱动，驱动电压为75V～110V，驱动频率通常采用50Hz或60Hz。其缺点是：驱动电压高，频率大，则功耗大，不利于节能省电，同时增加出现安全问题的几率；另外，PDLC膜呈透明状态时，当正弦交流电压在其正半周与负半周交替的过零时刻附近，其瞬时电压降低，使PDLC膜透过率随之降低，由于电压过零缓慢，较低透过率持续时间长，且频率大，总体过零时间长，雾度高。因此，需要提供一种聚合物分散型液晶膜的新的驱动方法及电路，克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，该驱动方法采用正负交替变化的矩形波电压驱动PDLC膜，该矩形波的前后沿要快速变化，其上升、下降时间应远小于PDLC膜开启和关闭的相应时间，该驱动方法在保证相同透过率的条件下有效降低了PDLC膜的驱动电压，降低功耗，同时电压迅速过零，液晶分子快速恢复取向排列，保持较高透过率，降低雾度。

本发明的第一个目的是由下述技术方案实现的：一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，将一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电源包括一个矩形波发生器、驱动级、双臂桥式推挽输出电路；将所述双臂桥式推挽输出电路施加在聚合物分散型液晶膜输入电极上的电压设置成正负交替变化的矩形波电压，使所述矩形波电压迅速过零。

本发明的第二个目的在于提供一种聚合物分散型液晶膜的驱动电路，本发明的驱动电路包括矩形波发生电路、驱动级、双臂桥式推挽输出电路，本发明的电路为降低PDLC膜驱动的矩形波频率提供了条件，可以降低PDLC膜的驱动功耗。

本发明的第二个目的是由下述技术方案实现的：一种聚合物分散型液晶膜的驱动电路，有一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述双臂桥式推挽输出电路包括四个场效应晶体管，其中两个是P沟道型场效应晶体管，两个是N沟道型场效应晶体管；其中P沟道型场效应晶体管T1源极与电源正极电连接，P沟道型场效应晶体管T1漏极与N沟道型场效应晶体管T2漏极电连接，所述N沟道型场效应晶体管T2源极接电源负极；P沟道型场效应晶体管T3源极与电源正极电连接，P沟道型场效应晶体管T3漏极与N沟道型场效应晶体管T4漏极电连接，N沟道型场效应晶体管T4源极接电源负极；所述P沟道型场效应晶体管T1漏极与所述N沟道型场效应晶体管T2漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的一个输入电极电连接，所述P沟道型场效应晶体管T3漏极与所述N沟道型场效应晶体管T4漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的另一个输入电极电连接；所述驱动级的四路对应的输出分别施加在所述晶体管T1、T2、T3及T4的栅极-源极之间。

本发明与已有技术相比具有如下优点：

1、本发明采用正负交替变化的矩形波电压驱动PDLC膜，该矩形波的前后沿快速变化，其上升下降时间应远小于PDLC膜开启和关闭的响应时间，该驱动方法在保证相同透过率的条件下有效降低了PDLC膜的驱动电压，降低功耗，

2、本发明采用前后沿快速变化的波形，电压迅速过零，降低雾度。

3、本发明为较低频率的矩形波电压驱动PDLC膜提供条件，从而降低PDLC膜的驱动功耗，节约能源。

4、本发明分别使用两个N沟道型场效应晶体管和两个P沟道型场效应晶体管构成的双臂桥式推挽输出电路，能够简化场效应晶体管驱动电路，节约、减少元器件和电源回路的使用数量。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的双臂桥式推挽输出电路示意图；

图2是PDLC膜开通响应时间曲线；

图3是本发明驱动PDLC膜时电压与透过率对应的变化曲线；

图4是本发明驱动PDLC膜时电压与雾度对应的变化曲线；

图5是本发明的驱动电路原理框图；

图6是本发明驱动电源相关的波形图；

图7是本发明驱动电源矩形波发生器电路原理图；

图8是本发明驱动电源驱动级电路原理图。

具体实施方式

实施例一：

本发明的聚合物分散型液晶膜的驱动方法，将一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电源包括一个矩形波发生器、驱动级、双臂桥式推挽输出电路；将所述双臂桥式推挽输出电路施加在聚合物分散型液晶膜输入电极上的电压设置成正负交替变化的矩形波电压，使所述矩形波电压迅速过零。该矩形波的前、后沿要快速变化，其上升、下降时间应远小于所述聚合物分散型液晶膜开启和关闭的响应时间。

本发明的聚合物分散型液晶膜可以制成调光玻璃、魔术玻璃、电致液晶雾化玻璃、Smart Glass、电光开关、光栅及其衍生产品等装置，本发明的一个实施例中的电致液晶雾化玻璃就是包括有聚合物分散型液晶膜的产品，电致液晶雾化玻璃的结构可以参考中国专利ZL 200820118099.5的专利说明书公开的内容；或者参考专利号为200910076348.8的专利说明书公开的内容。在本发明的一个实施例中，驱动电源包括一个矩形波发生器、驱动级、双臂桥式推挽输出电路；所述双臂桥式推挽输出电路包括四个场效应晶体管，参见图1，将驱动电源与电致液晶雾化玻璃的两个输入电极电连接，图中的PDLC是指电致液晶雾化玻璃产品中的聚合物分散型液晶膜。所述驱动电源施加在电致液晶雾化玻璃输入电极上的电压波形为矩形波，该驱动电压不含直流分量，前、后沿上升、下降时间为1微秒，参见图2，图中，横坐标表示PDLC膜的响应时间，纵坐标表示PDLC膜的透过率。

参见图3、图4，图3是采用本发明的驱动方法驱动PDLC膜和采用正弦交流工频电压驱动PDLC膜时电压与透过率对应的变化曲线；图中，横坐标表示电压，纵坐标表示透射比；◆标志曲线为50Hz交流正弦工频驱动时，PDLC膜透射比的变化情况；▲标志曲线为本发明驱动方法驱动时，PDLC膜透射比的变化情况；图4是采用本发明的驱动方法驱动PDLC膜和采用正弦交流工频电压驱动PDLC膜时电压与雾度对应的变化曲线；图中，横坐标表示电压，纵坐标表示雾度；◆标志曲线为50Hz交流正弦工频驱动时，PDLC膜雾度的变化情况；▲标志曲线为本发明驱动方法驱动时，PDLC膜雾度的变化情况。经上述比较可以发现，本发明的驱动方法及驱动电路能在保证相同透过率条件下有效降低了驱动电压，同时降低了雾度。

在本实施例中，正负交替变化的矩形波驱动电压的前、后沿的上升、下降时间可以在在0.1微秒到1毫秒之间的范围内合理选择，该驱动电压的频率可以在1赫兹到200赫兹之间的范围内合理选择，优选的驱动电压的频率是20赫兹到30赫兹之间；优选的驱动电压是20V-50V；并且驱动电压不含直流分量。实施例中所使用的驱动电源可以参考实施例二公开的内容。

实施例二：

参见图1、图5，本发明的聚合物分散型液晶膜的驱动电路，有一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述双臂桥式推挽输出电路包括四个场效应晶体管，其中两个是P沟道型场效应晶体管，另外两个是N沟道型场效应晶体管；其中P沟道型场效应晶体管T1源极与电源正极电连接，P沟道型场效应晶体管T1漏极与N沟道型场效应晶体管T2漏极电连接，所述N沟道型场效应晶体管T2源极接电源负极；P沟道型场效应晶体管T3源极与电源正极电连接，P沟道型场效应晶体管T3漏极与N沟道型场效应晶体管T4漏极电连接，N沟道型场效应晶体管T4源极接电源负极；所述P沟道型场效应晶体管T1漏极与所述N沟道型场效应晶体管T2漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的一个输入电极电连接，所述P沟道型场效应晶体管T3漏极与所述N沟道型场效应晶体管T4漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的另一个输入电极电连接；所述驱动级的四路对应的输出分别施加在所述晶体管T1、T2、T3及T4的栅极-源极之间。

本实施例所用场效应管晶体管型号分别是IRF840B和IRF9640。在本实施例中，双臂桥式推挽输出电路的电源采用50V直流电源，输出方波电压频率为30赫兹。

参见图1、图5、图6、图7、图8，聚合物分散型液晶膜的驱动电路包括一个矩形波发生器、驱动级、双臂桥式推挽输出电路；所述矩形波发生器可以由555电路及小规模数字电路等元器件构成，也可以由可编程器件及附加的元器件构成，还可以由单片机电路构成，所述矩形波发生器输出两路矩形波信号与驱动级输入端连接；所述矩形波发生器的2路矩形波输出信号波形的一路与波形A′形状相同，时间吻合；所述矩形波发生器的2路矩形波输出信号波形的另一路与波形B形状相同，时间吻合；图7是由单片机电路构成的矩形波发生器，所述矩形波发生器2路矩形波输出信号，一路由单片机STC12C2052的I/O口之一连接到驱动级的I1，另一路由单片机STC12C2052的另一I/O口连接到驱动级的I2；所述驱动级电路如图8，所述驱动级电路的G1点连接到所述双臂桥式推挽输出电路中P沟道场效应晶体管T1的栅极，所述驱动级电路的G2点连接到所述双臂桥式推挽输出电路中P沟道场效应晶体管T2的栅极，所述驱动级电路的G3点连接到所述双臂桥式推挽输出电路中P沟道场效应晶体管T3的栅极，所述驱动级电路的G4点连接到所述双臂桥式推挽输出电路中P沟道场效应晶体管T4的栅极，所述驱动级电路的+50V、0V与所述双臂桥式推挽输出电路中+50V、0V为同一电源。

所述驱动级的G1输出加到双臂桥式推挽电路场效应晶体管T1栅极与源级之间波形为波形A，所述驱动级的G2输出加到双臂桥式推挽电路场效应晶体管T2栅极与源级之间波形为波形B；所述驱动级的G3输出加到双臂桥式推挽电路场效应晶体管T3栅极与源级之间波形为波形B′；所述驱动级的G4输出加到双臂桥式推挽电路场效应晶体管T4栅极与源级之间波形为波形A′。

所述双臂桥式推挽输出电路的输出节点为O1、O2，该节点分别连接到所述聚合物分散型液晶膜的2个输入电极上，该节点之间的输出波形为波形O1-O2，该输出波形不含直流分量。

Claims

1.一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，其特征在于：将一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电源包括一个矩形波发生器、驱动级、双臂桥式推挽输出电路；将所述双臂桥式推挽输出电路施加在聚合物分散型液晶膜输入电极上的电压设置成正负交替变化的矩形波电压，使所述矩形波电压迅速过零。

2.根据权利要求1所述的聚合物分散型液晶膜的驱动方法，其特征在于：该所述的驱动电压是20V-50V。

3.根据权利要求1所述的聚合物分散型液晶膜的驱动方法，其特征在于：所述的驱动电压的频率是20赫兹到30赫兹之间。

4.根据权利要求1所述的聚合物分散型液晶膜的驱动方法，其特征在于：所述的驱动电压不含直流分量。

5.一种聚合物分散型液晶膜的驱动电路，其特征在于：有一个驱动电源与聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述双臂桥式推挽输出电路包括四个场效应晶体管，其中两个是P沟道型场效应晶体管，两个是N沟道型场效应晶体管；其中P沟道型场效应晶体管T1源极与电源正极电连接，P沟道型场效应晶体管T1漏极与N沟道型场效应晶体管T2漏极电连接，所述N沟道型场效应晶体管T2源极接电源负极；P沟道型场效应晶体管T3源极与电源正极电连接，P沟道型场效应晶体管T3漏极与N沟道型场效应晶体管T4漏极电连接，N沟道型场效应晶体管T4源极接电源负极；所述P沟道型场效应晶体管T1漏极与所述N沟道型场效应晶体管T2漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的一个输入电极电连接，所述P沟道型场效应晶体管T3漏极与所述N沟道型场效应晶体管T4漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的另一个输入电极电连接；所述驱动级的四路对应的输出分别施加在所述晶体管T1、T2、T3及T4的栅极-源极之间。