CN114355648B - 基于vfd驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统及方法，包括：主控制器以及分别与主控制器连接的第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组；液晶书写装置第一导电层的各个导电区域分别与第一VFD驱动芯片组的不同输出端子连接，第二导电层的各个导电区域分别与第二VFD驱动芯片组的不同输出端子连接；通过主控制器控制第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组各输出端子的输出电压，使得第一导电层和第二导电层上覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场达到擦除电场，能够实现局部擦除；而其他区域形成的电场不能够实现擦除。本发明无需复杂的电路结构，极大降低了生产成本。

Description

基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统及方法
技术领域
本发明涉及双稳态液晶书写装置局部擦除技术领域，尤其涉及一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前市面上的液晶书写装置，其工作原理是利用液晶的双稳态特性实现显示和/或擦除液晶写字板上的书写内容。例如，以胆甾相液晶作为中间液晶层，通过作用在液晶写字装置上的压力来记录书写笔的书写压力轨迹，进而显示对应的书写内容；通过施加电场使胆甾相液晶结构发生变化，使液晶写字板上的书写压力轨迹消失以实现擦除。
现有技术公开的具备局部擦除功能的液晶书写装置，包括自上而下依次设置的第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层，其中，第一导电层和第二导电层均是导电膜，第一导电层被分割成多个相互平行的第一导电区域，第二导电层被分割成多个相互平行的第二导电区域；第一导电区域和第二导电区域的方向垂直；通过为每一个导电区域施加不同的电压，使得上下两个导电层设定的区域之间形成电压差，来达到局部擦除的目的。
对于上述液晶书写装置的电压驱动电路，往往采用主控制器生成控制信号，控制升压电路产生所需的电压；然后通过分离元件搭制的驱动电路加载到导电层上；这种方式下，各个电路元器件均是分立设置的，需要占用一定的空间，不利于书写装置电路结构的小型化和产品的轻薄化；另外，涉及到的电路元器件较多，电路结构复杂，故障率高，电路成本也较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统及方法，通过主控制器直接控制VFD驱动芯片组输出设定的电压，无需复杂的电路结构，极大降低了生产成本。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，液晶书写装置包括自上而下依次设置的第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层，第一导电层被分割成多个相互平行的第一导电区域，第二导电层被分割成多个相互平行的第二导电区域；第一导电区域和第二导电区域的方向垂直；
所述控制系统包括：主控制器以及分别与主控制器连接的第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组；液晶书写装置第一导电层的各个导电区域分别与第一VFD驱动芯片组的不同输出端子连接，第二导电层的各个导电区域分别与第二VFD驱动芯片组的不同输出端子连接；
通过所述主控制器控制第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组各输出端子的输出电压，使得第一导电层和第二导电层上覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场达到擦除电场，能够实现局部擦除；而其他区域形成的电场不能够实现擦除。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制方法，包括：
将液晶书写装置的第一导电层的各导电区域连接第一VFD驱动芯片组的不同输出端子；
将液晶书写装置的第二导电层的各导电区域连接第二VFD驱动芯片组的不同输出端子；
通过主控制器控制第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组各输出端子的输出电压，使得第一导电层和第二导电层上覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场达到擦除电场，能够实现局部擦除；而其他区域形成的电场不能够实现擦除。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种液晶书写装置，包括上述的基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，或者，采用上述的基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制方法，实现对液晶书写装置的局部擦除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用主控制器和VFD驱动芯片组的配合，为两个导电层的各导电区域分别施加不同的电压，进而实现局部擦除；相比于原来通过分离元件搭制高压驱动电路的方式，简化了电路结构，减少了产品的生产成本，降低了产品的故障率；
(2)本发明主控制器和VFD驱动芯片组的集成度都很高，极大降低了电路结构占用的空间，有利于书写装置电路结构的小型化和产品的轻薄化。
本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例中的液晶书写装置结构示意图；
图2为本发明实施例中的基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统结构示意图；
图3为本发明实施例中的主控制器与第一VFD驱动芯片组连接结构示意图；
图4为本发明实施例中的主控制器与第二VFD驱动芯片组连接结构示意图；
图5为本发明实施例中的信号处理电路结构示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统。
其中，液晶书写装置包括自上而下依次设置的第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层，第一导电层被分割成多个相互平行的第一导电区域，第二导电层被分割成多个相互平行的第二导电区域；第一导电区域和第二导电区域的方向垂直；
通过为每一个导电区域施加不同的电压，使得上下两个导电层之间在局部擦除区域形成的电压差能够达到擦除电场，实现局部擦除；而其他区域形成的电场无法实现擦除。
图1给出了一种实现局部擦除的电压加载示例，结合图1，第一导电层被划分为多个相互平行的横向(X方向)的第一导电区域；第二导电层被划分为多个相互平行的竖向(Y方向)的第二导电区域。假设九宫格的中间区域为局部擦除区域，则为第一导电层上覆盖局部擦除区域的第一导电区域施加零电压，其余导电区域施加2Vs；为第二导电层上覆盖局部擦除区域的第二导电区域施加3Vs，其余导电区域施加Vs；这样，覆盖局部擦除区域的两个导电层之间的电压差形成的电场为3Vs，大于擦除电场，能够实现该局部区域的擦除；而其余区域的电压差形成的电场为Vs，小于擦除电场，不能够实现局部擦除。
本实施例中，擦除电场指的是能够实现液晶书写装置上的压痕擦除所需要的电场。
参照图2，本实施例中基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统包括：主控制器以及分别与主控制器连接的第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组；液晶书写装置第一导电层的各个导电区域分别与第一VFD驱动芯片组的不同输出端子连接，第二导电层的各个导电区域分别与第二VFD驱动芯片组的不同输出端子连接；
通过主控制器控制第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组各输出端子的输出电压，使得第一导电层和第二导电层上覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场达到擦除电场，能够实现局部擦除；而其他区域形成的电场不能够实现擦除。
需要说明的是，第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组中均包括了至少一个VFD驱动芯片；具体的芯片数量可以根据实际需要自行设定。
本实施例中，主控制器可以选用MCU；VFD驱动芯片是二选一输出芯片，以MAX6922VFD驱动芯片为例，其包括：
CLK、DAT和LOAD端子，均用于接收主控制器的控制信号；
VBB端子，用于输入高压电源；
VCC和GND端子，用于提供工作电源。
第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组均包括多路输出端子，每一路输出端子都可以在主控制器的控制下输出设定的电压。比如：VFD驱动芯片组的VBB端子输入高电压2Vs，VFD驱动芯片组的GND端子接地，则通过接入CLK、DAT和LOAD端子的控制信号，可以控制VFD驱动芯片组的各路输出端子输出电压2Vs，或者输出零电压。
而当VFD驱动芯片组的VBB端子输入高电压(比如3Vs)，GND端子的电压不是零电位，而是接其他电压(比如Vs)时，则需要抬升CLK、DAT和LOAD端子的输入电压信号，否则VFD驱动芯片组不能正常工作。
本实施例中，第一VFD驱动芯片组的CLK、DAT和LOAD端子分别与主控制器的相应端子连接；第一VFD驱动芯片组的高压端子输入第二电压，第一VFD驱动芯片组的工作电源与主控制器相同；主控制器的第一控制信号分别输入至第一VFD驱动芯片组的CLK、DAT和LOAD端子，用于控制第一VFD驱动芯片组的设定输出端子输出第四电压，其余输出端子输出第二电压；
第二VFD驱动芯片组的高压端子输入第三电压，第二VFD驱动芯片组的接地端子输入第一电压。主控制器的第二控制信号通过信号处理电路后分别输入至第二VFD驱动芯片组的CLK、DAT和LOAD端子，用于控制第二VFD驱动芯片组的设定输出端子输出第三电压，其余输出端子输出第一电压。其中，设定的输出端子，指的是与覆盖局部擦除区域的导电区域连接的输出端子。
具体地，第四电压为参考零电位，第一电压、第二电压、和第三电压的关系满足：
3.45*(第一电压)≥第三电压≥2.55*(第一电压)
1.15*(第一电压)≥第二电压≥0.85*(第一电压)。
作为一种较佳的实施方式，第一电压、第二电压、和第三电压的关系满足：
第三电压＝(第一电压)*3
第二电压＝(第一电压)*2
同时，假如把Vt定义成启动擦除电压，则满足；
第一电压＜Vt；且第三电压＞Vt；
仍然以图1所示的为例，第一电压为Vs，第二电压为2Vs，第三电压为3Vs。结合图1和图3，对于液晶书写装置的第一导电层(沿X方向分割导电区域)，与第一导电层连接的第一VFD驱动芯片组的各输出端子需要根据需要输出电压2Vs，或者零电压。可以直接将主控制器的第一控制信号输入至第一VFD驱动芯片组的CLK、DAT和LOAD端子；为第一VFD驱动芯片组的VBB端子接入电压2Vs，第一VFD驱动芯片组的GND端子接地；此时，可以根据局部擦除区域的位置控制第一VFD驱动芯片组各个输出端子的输出电压为2Vs或0。即，与覆盖局部擦除区域的导电区域连接的输出端子输出电压为零；其余输出端子输出电压为2Vs。
而电压2Vs，则可以通过输入电压经过PWM调制得到；或者，通过输入电压经过变换后分压得到。
结合图1和图4，对于液晶书写装置的第二导电层(沿Y方向分割导电区域)，与第二导电层连接的第二VFD驱动芯片组的各输出端子需要根据需要输出电压3Vs，或者电压Vs。结合图4，主控制器的第二控制信号经过信号处理电路分别输入至第二VFD驱动芯片组的CLK/DAT/LOAD端子；第二VFD驱动芯片组的VBB端子输入3Vs，第二VFD驱动芯片组的接地端子输入Vs。
其中，结合图1和图5，信号处理电路具体包括：光电耦合器，所述光电耦合器的输入端引脚中，二极管正极连接主控制器电源，二极管负极连接主控制器的控制信号；所述光电耦合器的输出端引脚中，光电耦合器射极连接第一电压，光电耦合器的输出经过电阻上拉与隔离变压器的输出连接，隔离变压器的输入为主控制器的工作电源；隔离变压器的输出还连接第二VFD驱动芯片组的工作电源。其中，隔离变压器的作用是：给第二驱动芯片组和光电耦合器供电；最终使得第二VFD驱动芯片组的接地端子接入的电压为Vs，形成虚地。
其中的电压3Vs和Vs，均可以通过输入电压经过PWM调制得到；或者，通过输入电压变换后再经过分压得到。
此时，可以根据局部擦除区域的位置控制第二VFD驱动芯片组各个输出端子的输出电压为3Vs或Vs。即，与覆盖局部擦除区域的导电区域连接的输出端子输出电压为3Vs；其余输出端子输出电压为Vs。
这样，液晶书写装置的两个导电层上，覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场为3Vs，达到了擦除电场，实现了局部擦除；而其他导电区域之间形成的电场为Vs，小于擦除电场，无法实现擦除。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制方法，包括：
将液晶书写装置的第一导电层的各导电区域连接第一VFD驱动芯片组的不同输出端子；
将液晶书写装置的第二导电层的各导电区域连接第二VFD驱动芯片组的不同输出端子；
通过主控制器控制第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组各输出端子的输出电压，使得第一导电层和第二导电层上覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场达到擦除电场，能够实现局部擦除；而其他区域形成的电场不能够实现擦除。
需要说明的是，上述各部分的具体实现过程已经在实施例一中进行了说明，此处不再详述。
实施例三
在一个或多个实施方式中，公开了一种具备局部擦除功能的液晶书写装置，包括自上而下依次设置的第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层，其中，第一导电层和第二导电层均是导电膜，第一导电层被分割成多个相互平行的第一导电区域，第二导电层被分割成多个相互平行的第二导电区域；第一导电区域和第二导电区域的方向垂直。
本实施例具备局部擦除功能的液晶书写装置包括了实施例一中所述的基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，或者采用实施例二中的方法，实现局部擦除功能，简化了电路结构，降低了产品的生产成本，减少了电路结构所占的空间，产品故障率大大降低。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，液晶书写装置包括自上而下依次设置的第一导电层、双稳态液晶层和第二导电层，第一导电层被分割成多个相互平行的第一导电区域，第二导电层被分割成多个相互平行的第二导电区域；第一导电区域和第二导电区域的方向垂直；
其特征在于，所述控制系统包括：主控制器以及分别与主控制器连接的第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组；液晶书写装置第一导电层的各个导电区域分别与第一VFD驱动芯片组的不同输出端子连接，第二导电层的各个导电区域分别与第二VFD驱动芯片组的不同输出端子连接；
通过所述主控制器控制第一VFD驱动芯片组和第二VFD驱动芯片组各输出端子的输出电压，使得第一导电层和第二导电层上覆盖局部擦除区域的导电区域之间形成的电场达到擦除电场，能够实现局部擦除；而其他区域形成的电场不能够实现擦除；
所述主控制器的控制信号经过信号处理电路分别输入至第二VFD驱动芯片组的CLK、DAT和LOAD端子； 所述信号处理电路包括：光电耦合器和隔离变压器，所述光电耦合器的输入端引脚中，二极管正极连接主控制器电源，二极管负极连接主控制器的控制信号；所述光电耦合器的输出端引脚中，光电耦合器发射极连接第一电压和隔离变压器输出端地，光电耦合器的输出经过电阻上拉与隔离变压器的输出端电源连接，所述隔离变压器的输入为主控制器的工作电源；隔离变压器的输出还连接第二VFD驱动芯片组的工作电源。
2.如权利要求1所述的一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，其特征在于，所述主控制器的第一控制信号用于控制所述第一VFD驱动芯片组的设定输出端子输出第四电压，其余输出端子输出第二电压；
所述主控制器的第二控制信号用于控制所述第二VFD驱动芯片组的设定输出端子输出第三电压，其余输出端子输出第一电压。
3.如权利要求2所述的一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，其特征在于，所述第四电压为参考零电位，所述第一电压、第二电压、和第三电压的关系满足：
。
4.如权利要求1所述的一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，其特征在于，所述第一VFD驱动芯片组的CLK、DAT和LOAD端子分别与主控制器的相应端子连接；所述第一VFD驱动芯片组的高压端子输入第二电压，所述第一VFD驱动芯片组的工作电源与主控制器相同；第一VFD驱动芯片组的各路输出为第二电压或零电压。
5.如权利要求1所述的一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，其特征在于，所述第二VFD驱动芯片组的高压端子输入第三电压，所述第二VFD驱动芯片组的接地端子输入第一电压。
6.如权利要求4或5所述的一种基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统，其特征在于，所述第一电压、第二电压和第三电压均为输入电压经过PWM调制得到；或者，所述第一电压、第二电压和第三电压均为输入电压经过变换后分压得到。
7.一种液晶书写装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的基于VFD驱动芯片的液晶书写装置擦除电压控制系统。
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