液晶手写板及其驱动电路和驱动方法与流程

1.本公开涉及显示技术领域，具体涉及一种液晶手写板及其驱动电路和驱动方法。


背景技术：

2.现阶段的电子液晶手写板利用双稳态液晶的特性，在不对双稳态液晶施加电压的状况之下，当有压力作用在手写板表面时能够记录轨迹，即通过使用自带的笔或指甲等硬物书写，甚至手指直接按压都会留下痕迹，根据按压力度不同所产生的线条粗细有非常明显的区别，如图1a所示，且当外力撤走时，双稳态液晶仍保持既有状态，就是即可记忆画面，如图1b所示；而在一定电压波形驱动下，书写痕迹会被清除，手写板又会恢复到初始状态，因此可以带来丰富书写和绘画效果，又可以有效降低电量耗损。在理想状态下，双稳态技术手写板相较传统液晶显示技术，可节省高达数百倍的耗电量，这种状态相当适合应用于不需要频繁更新画面的显示器用途。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种液晶手写板及其驱动电路和驱动方法。
4.一方面本公开提供了一种用于液晶手写板的驱动电路，该液晶手写板在书写模式下记录位置指示轨迹，以及在显示模式下显示图像，其中，该驱动电路包括：
5.微控制器，该微控制器根据切换控制信号产生时序信号；以及
6.至少一个的控制单元，该至少一个的控制单元与前述微控制器相连接以接收前述的时序信号，以及根据该时序信号选通输出供电端提供的多个参考电压的其中之一作为驱动电压，并将其提供至手写板屏体中的双稳态液晶层，
7.其中，前述的微控制器在该液晶手写板处于书写模式下不工作，以及在该液晶手写板处于显示模式下，才响应于前述的切换控制信号开始工作。
8.进一步地，前述的至少一个的控制单元包括：
9.按行排列在前述手写板屏体一个侧边的多个控制单元，该多个控制单元在前述的液晶手写板处于显示模式下，分别接受前述微控制器提供的时序信号，以前述的驱动电压按列驱动双稳态液晶层。
10.进一步地，前述的至少一个的控制单元包括：
11.按列排列在前述手写板屏体一个侧边的多个控制单元，该多个控制单元在前述的液晶手写板处于显示模式下，分别接受前述微控制器提供的时序信号，以前述的驱动电压按行驱动双稳态液晶层。
12.进一步地，前述的至少一个的控制单元包括：
13.阵列排列在前述手写板屏体相邻两个侧边的多个控制单元，该多个控制单元在前述的液晶手写板处于显示模式下，分别接受前述微控制器提供的时序信号，以前述的驱动电压分别驱动双稳态液晶层。
14.进一步地，前述的微控制器为可编程逻辑控制器，前述的时序信号为该微控制器响应于前述切换控制信号逻辑运算生成的编码信号，
15.并且，前述多个控制单元的其中任一具有至少一个的电源信号输入端口，以及至少一个的时序信号输出端口。
16.进一步地，前述的微处理器与前述多个控制单元之间通过spi总线连接。
17.进一步地，前述的液晶手写板记录的位置指示轨迹包括手指或手写笔施力在前述手写板屏体上的移动轨迹。
18.另一方面本公开提供了一种液晶手写板，其包括：
19.手写板屏体，该手写板屏体内置有双稳态液晶层；以及
20.如前所述的驱动电路，
21.其中，该手写板屏体用于感测受力记录位置指示轨迹，或者用于图像显示，
22.该驱动电路在液晶手写板处于书写模式下不工作，以及在该液晶手写板处于显示模式下，前述的驱动电路响应于切换控制信号，提供驱动电压至该手写板屏体，以改变双稳态液晶层中液晶分子状态，使该液晶手写板实现图像显示。
23.另一方面本公开还提供了一种液晶手写板的驱动方法，其中，该液晶手写板具有如前所述的驱动电路，该驱动方法包括：
24.在前述的液晶手写板处于显示模式下，利用切换控制信号驱动该驱动电路以提供驱动电压至手写板屏体，使该液晶手写板进行图像显示；以及
25.在前述的液晶手写板处于书写模式下，控制前述的驱动电路处于断路状态。
26.进一步地，前述的切换控制信号的高电平指示前述的驱动电路维持工作状态，以及该切换控制信号的低电平指示前述的驱动电路以维持断路状态。
27.本公开提供的液晶手写板及其驱动电路和驱动方法，该驱动电路在液晶手写板处于书写模式下不工作，以及在该液晶手写板处于显示模式下，该驱动电路响应于切换控制信号，提供驱动电压至手写板屏体，以改变其中双稳态液晶层的液晶分子状态，而该驱动电路包括：至少一个的控制单元，以及微控制器，该微控制器通信连接该至少一个的控制单元，并响应于切换控制信号，通过时序信号控制前述至少一个的控制单元选通输出供电端提供的多个参考电压的其中之一。基于上述方案，本技术通过在现有的液晶手写板上增设驱动电路，即可实现捕捉记录位置指示轨迹和画面显示的双功能，实现了液晶手写板复用为显示屏，其结构简单便捷，在增强用户的体验效果的同时，即避免了现有技术中双屏叠加或分设的结构限制，又节约了成本，且相比传统触控液晶显示技术，其轨迹记录精度高，同时工作时无需持续供电，由此可节省高达数百倍的耗电量，降低功耗，实用性强。
附图说明
28.通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
29.图1a示出现有技术中液晶手写板在书写状态感测受力的工作示意图；
30.图1b示出现有技术中液晶手写板在书写后状态外力撤走后的工作示意图；
31.图2a示出本公开实施例提供的液晶手写板及其驱动电路示意性的结构框图；
32.图2b示出图2a所示液晶手写板中驱动电路的结构分布图；
33.图3示出图2b所示驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
34.为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的较佳实施例。但是，本公开可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本公开内容的理解更加透彻全面。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。
36.以显示技术方面来说，双稳态的技术应用在显示中会有几个好处，那就是在不施加电压的状况之下，即可记忆画面，可以有效降低电量耗损。在理想状态下，双稳态技术显示器相较传统液晶显示技术，可节省高达数百倍的耗电量。这种状态相当适合应用于不需要频繁更新画面的显示器用途。
37.现有的，双稳态反射式胆甾相液晶显示器件是利用胆甾相液晶的双稳特性研制而成,其具有很多传统液晶显示器件无法比拟的优点：首先，其采用零场双稳态显示，无需刷新，并且不需要背光源，真正发挥了液晶显示微功耗的优点；其次，其采用布拉格反射光显示，易于实现彩色，并且在阳光下具有可读性，适用于户外显示；其不需要偏振片，从而大大提高了显示亮度；其在零电场下，显示器的每一个像素可以长期稳定在不同的反射态，加适当的电压脉冲可以实现不同稳态间的转换和灰度显示，这种显示器件特别适用于电子书、电子窗帘和商业广告等领域。
38.根据相关技术，胆甾相液晶有四种不同的分子排列结构，第一种是平面织构状态称为p态；第二种是焦锥织构状态称为fc态；第三种是垂直织构或称为场致向列相，称为h态；第四种是短暂的平面态称为p*态。在零电场下，处于p态的胆甾相液晶具有周期性的螺旋结构，其螺旋轴基本与液晶盒表面垂直，对p态胆甾相液晶施加一定强度的电场，则胆甾相液晶可以从p态转换为fc态，其螺旋轴分布杂乱无章，基本取向与基板平行。当此电场变为零时，fc态在一定条件下构成了另一个零场稳定态。处于fc态的胆甾相液晶螺旋结构的周期性不复存在，呈现多畴状态，但每个畴内的螺旋结构仍存在，因此它对入射光产生散射。如果对液晶施加足够高的电场，液晶将变化到h态，此状态分子都沿电场方向排列，液晶是透明的。对处于h态的胆甾相液晶，当电压迅速降到零时，液晶分子回到p态；当电压缓慢降低时，液晶分子则转变为fc态。胆甾相液晶的这些状态中，只有p态和fc态在无外场时是稳定的。垂直排列态仅当有外场时才存在，p*态是类平面态，主要出现于液晶分子从垂直排列态向平面态过渡的过程中。
39.利用双稳态液晶的特性，当有压力作用在液晶屏表面时能够记录轨迹，在一定电压波形驱动下，液晶屏恢复到初始状态。只在驱动刷新时需要微弱的几内亚，从而实现产品低功耗，目前此种技术已经被应用在了可擦写手写板中。
40.利用双稳态显示膜制成的手写板类用具能够捕捉并保留原始笔迹，其能够大大增强书写时的体验感受，并具有操作方便，节约纸张等诸多优点，但是现有的能够实现捕捉原始笔迹和显示的双功能设备，是利用第一显示屏(手写屏)和第二显示屏(液晶显示屏)的双屏幕叠加的装置，或者是当前市面上普遍存在的利用手写板与显示屏分设两个设备的装
置，但目前液晶手写板或者液晶黑板，都不能作为普通显示屏幕来使用，而这是传统技术的主要缺点。。
41.下面，参照附图对本公开进行详细说明。
42.图2a示出本公开实施例提供的液晶手写板及其驱动电路示意性的结构框图，图2b示出图2a所示液晶手写板中驱动电路的结构分布图，图3示出图2b所示驱动电路的电路原理图。
43.如图2a～图2b所示，本公开实施例提供了一种液晶手写板100，该液晶手写板100的工作模式包括书写模式和显示模式，书写模式为常规手写板可实现的功能，即零场双稳态显示：当有压力作用在该液晶手写板100表面时能够记录轨迹，撤除压力后仍可以维持记录轨迹状态，在一定电压波形驱动下，液晶屏恢复到初始状态。显示模式为该液晶手写板100在其驱动电路110的电压驱动下可以和常规显示屏一样进行画面显示。该液晶手写板100可响应于切换控制信号ctrl，通过在现有的液晶手写板上增设的驱动电路110，能够实现轨迹记录和画面显示的双模式切换，实现液晶手写板复用为显示屏，同时避免现有的触控显示屏需要持续供电的能量消耗，同时具有比触控显示屏更高的轨迹捕捉记录精度，不仅提高了用户体验效果，降低了成本，而且其结构简单便捷，易于实现，可操作性强，具有很高的商业应用价值。
44.在本实施例中，该液晶手写板100包括：手写板屏体120和驱动电路110，其中，该手写板屏体120内置有双稳态液晶层(未示出)，该手写板屏体120可用于感测受力记录书写轨迹，或者用于画面显示；
45.该驱动电路110在该液晶手写板100处于书写模式下不工作，以及在该液晶手写板100处于显示模式下，该驱动电路120响应于切换控制信号ctrl，提供驱动电压vout至手写板屏体110，以改变双稳态液晶层中液晶分子状态，使该液晶手写板100实现图像显示。
46.在本实施例中，该驱动电路110可以包括：
47.微控制器112，该微控制器112根据切换控制信号ctrl产生时序信号(clk1～clkn)；以及
48.至少一个的控制单元111，该至少一个的控制单元111与微控制器112相连接以接收前述的时序信号(clk1～clkn)，以及根据该时序信号(clk1～clkn)选通输出供电端提供的多个参考电压(v0、v1和v2)的其中之一作为驱动电压vout，并将其提供至手写板屏体120的双稳态液晶层中，
49.具体的，在本实施例中，前述的微控制器112在液晶手写板100处于书写模式下不工作，以及在液晶手写板100处于显示模式下，才响应于前述的切换控制信号ctrl开始工作，该切换控制信号ctrl可以为手动输入的模式切换指令或内部电路产生的信号。
50.在一个可实施的应用场景中，该至少一个的控制单元例如包括：
51.按行排列在该手写板屏体120一个侧边的多个控制单元111，该多个控制单元111在该液晶手写板100处于显示模式下，分别接受该微控制器112提供的时序信号(clk1～clkn)，以该驱动电压vout按列驱动该双稳态液晶层。
52.在另一个可实施的应用场景中，该至少一个的控制单元例如包括：
53.按列排列在该手写板屏体120一个侧边的多个控制单元111，该多个控制单元111在该液晶手写板100处于显示模式下，分别接受该微控制器112提供的时序信号(clk1～
clkn)，以该驱动电压vout按行驱动该双稳态液晶层。
54.在另一个可实施的应用场景中，该至少一个的控制单元包括：
55.阵列排列在该手写板屏体120相邻两个侧边的n个控制单元111，如图2b所示，每个控制单元111均为一颗独立的控制芯片，该至少一个的控制单元包括按行排列在该手写板屏体120底部的y颗控制芯片和按列排列在该手写板屏体120左侧的x颗控制芯片，假定每颗控制芯片对的通道数为n，则图2b所示受控于多个控制单元111的液晶手写板100可实现的分辨率为xn*yn。在该液晶手写板100处于显示模式下，该多个控制单元111分别接受该微控制器112提供的时序信号(clk1～clkn)，以该驱动电压vout分别驱动该双稳态液晶层。
56.在本实施例中，该微控制器112为可编程逻辑控制器，该时序信号(clk1～clkn)为该微控制器响应于该切换控制信号逻辑运算生成的编码信号，并且，如图3所示，在本实施例中，供电端(电源)提供有三个参考电压端口，对应的每个控制单元111都具有三个的电源信号输入端口，以及至少一个的时序信号输出端口(an1&an2)，且每个控制单元111都可通过其对应的输出端口bn以提供驱动电压vout至手写板屏体120。
57.在本实施例中，该微处理器112与该多个控制单元111之间通过spi总线连接。
58.在本实施例中，每个控制单元111的输入输出逻辑关系可参考下表：
[0059][0060][0061]
其中，n＝1,2,3,
……
n，n表示控制单元111的第n个通道，每个控制单元111根据输入的各时序编码信号在其对应的通道选择多个参考电压(v0、v1和v2)中与之相对应的一个作为驱动电压vout，并将其从前述的输出端口bn输出至双稳态液晶层中。
[0062]
在本实施例中，前述的液晶手写板100记录的位置指示轨迹包括手指或手写笔施力在手写板屏体120上的移动轨迹。
[0063]
另一方面本公开实施例还提供了一种签署实施例提供的液晶手写板100的驱动方法，其中，该液晶手写板100具有如前述实施例中所述的驱动电路110，该驱动方法可以包括：
[0064]
在液晶手写板100处于显示模式下，利用切换控制信号ctrl驱动该驱动电路110以提供驱动电压vout至手写板屏体120，使该液晶手写板100进行图像显示；以及
[0065]
在液晶手写板100处于书写模式下，控制该驱动电路110处于断路状态。
[0066]
在本实施例的一种实施方式中，前述的切换控制信号ctrl的高电平指示该驱动电路110维持工作状态，以及该切换控制信号ctrl的低电平指示该驱动电路110以维持断路状态。
[0067]
在本实施例的另一种实施方式中，前述的切换控制信号ctrl可以是其低电平指示该驱动电路110维持工作状态，以及该切换控制信号ctrl的高电平指示该驱动电路110以维持断路状态，在此并不做限制，旨在实现信号响应切换驱动电路110的工作状态即可。
[0068]
进一步地，在上述实施例中的液晶手写板也可以是液晶黑板。
[0069]
基于上述方案，本公开提供的液晶手写板及其驱动电路和驱动方法，该驱动电路在液晶手写板处于书写模式下不工作，以及在该液晶手写板处于显示模式下，该驱动电路响应于切换控制信号，提供驱动电压至手写板屏体，以改变其中双稳态液晶层的液晶分子状态，实现画面显示。本发明通过在现有的液晶手写板上增设驱动电路，即可实现捕捉记录位置指示轨迹和画面显示的双功能，实现液晶手写板复用为显示屏，其结构简单便捷，在增强用户的体验效果的同时，即避免了现有技术中(液晶手写屏和液晶显示屏)双屏叠加或分设装置的结构限制，又节约了成本，且相比传统触控液晶显示技术，其轨迹记录精度高，同时工作时无需持续供电，由此可节省高达数百倍的耗电量，降低功耗，实用性强。
[0070]
应当说明的是，在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
[0071]
此外，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0072]
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本公开所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本公开的保护范围之中。