一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路的制作方法

1.本实用新型涉及液晶膜技术领域，尤其涉及一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路。


背景技术：

2.为了解决传统黑板粉尘的问题，目前市场上出现了一种液晶手写黑板，该类液晶手写板用胆固醇相液晶和高分子混合物材料作为书写底材，由于该材料具有反射态和散射态都是稳态的特点，用户用硬物即可实现在该液晶手写板上实现自由书写，书写体验跟纸面书写体验一致，既能解决传统黑板产生的粉尘问题，也起到了护眼。
3.目前大多数的液晶手写黑板在进行笔迹清除时候，只能通过整体通电方式将整个液晶手写黑板内所有笔迹进行清除，无法满足局部擦除的需要。当前液晶手写黑板大多使用正电压进行电压控制，但是局部擦除需要使用负电压，而采用dc-dc升压的负电压只有一个电压，无法进行多路控制并得到不同的负电压，有的采用电位器方式来调整电压，对于厂家和客户都非常不方便，不好进行电压的自动控制和调整以适应不同的膜片和不同的环境温度。


技术实现要素：

4.为本实用新型的主要目的是提出一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路，使用mcu控制，通过改变控制环路的负反馈阻抗，从而改变了输出的负电压，通过几组或者多组的控制可以得到多种组合的负电压，进而提供给液晶显示驱动芯片电路完成局部擦除功能。
5.为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型提出一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路，所述用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路包括信号接收传输电路、mcu逻辑控制电路、负电压输出电路、负电压升压产生电路、液晶显示驱动芯片电路；
7.所述信号接收传输电路传输控制信号到所述mcu逻辑控制电路，所述mcu逻辑控制电路产生逻辑控制电平，逻辑控制电平加载到所述负电压输出电路中，所述负电压输出电路产生负电压，负电压经过所述负电压升压产生电路进行升压，升压后的负电压输入到所述液晶显示驱动芯片电路中；
8.所述负电压输出电路由一个或一个以上的负电压产生电路组成，所述mcu逻辑控制电路和所述负电压升压产生电路均与所述负电压输出电路中所有的所述负电压产生电路连接，每一个所述负电压产生电路都能够产生一个进行局部擦除所需的负电压。
9.进一步，所述负电压产生电路包括场效应管q1、q2、q3和电阻r1、r2、r3、r4、r5，q1的控制极连接到所述mcu逻辑控制电路上，r1为下拉电阻，r2为上拉电阻，r1的一端连接到q1的控制极，r1的另一端连接到q1的源极并接地，r2的一端连接到q1的漏极和q2的控制极之上，r2的另一端与q2的漏极连接并电压vcc连接，r3的一端与q2的源极连接，r3的另一端
与q3的控制极连接，r4为q3的下拉电阻，r4连接到q3的源极并连接到负电压输出vout上，q3漏极与r5串联。
10.进一步，所述负电压输出电路还包括电阻r11和r12，r11是所述负电压升压产生电路的反馈脚接地电阻，r12连接在所述负电压输出电路上与所述负电压升压产生电路的反馈脚组成环路控制。
11.进一步，所述负电压产生电路包括晶体管q1a、q2a、q3a和电阻r1a、r2a、r3a、r4a、r5a。
12.进一步，所述负电压产生电路包括晶体管q1a1、q3a1、场效应管q4和电阻r1a1、r2a1、r3a1、r4a1、r5a1。
13.进一步，所述负电压输出电路有n个负电压产生电路，n大于或等于2，n个所述负电压产生电路并联。
14.进一步，所述信号接收传输电路上连接有红外传感器、光电传感器、温度传感器、控制按键。
15.进一步的，所述mcu逻辑控制电路包含有mcu主控芯片、电源转换芯片、电池充电芯片，液晶驱动芯片以及usb口和电源接口。
16.本实用新型的有益效果：
17.本实用新型提出的用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路通过负电压输出电路和负电压升压产生电路能够得到多路的环路负反馈阻抗的叠加与组合，进而得到多路变化的负电压，最终得到液晶黑板擦除书写压痕所需要的局部擦除负电压，进而提供给液晶显示驱动芯片电路完成局部擦除功能；通过红外传感器或温度传感器的控制，可以进行手动或者自动调整负电压值，能够弥补单电压无法改变或者只能进行电路板手动调节电位器的不准确和不方便的弊端。
附图说明
18.图1为本实用新型用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路的电路结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例1的负电压输出电路的电路示意图；
20.图3为本实用新型实施例2的负电压产生电路的电路示意图；
21.图4为本实用新型实施例3的负电压产生电路的电路示意图；
22.图5为本实用新型的负电压输出应用在液晶膜局部擦除黑板示意图；
23.图6为现有的液晶手写黑板的调整擦除电压的电路图；
24.图7为本实用新型的负电压输出电路应用在液晶书写膜局部擦除黑板用户端调整擦除电压自动控制的示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
28.实施例1
29.请参考图1和图2，本实用新型提出一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路，所述用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路包括信号接收传输电路、mcu逻辑控制电路、负电压输出电路、负电压升压产生电路、液晶显示驱动芯片电路；
30.所述信号接收传输电路传输控制信号到所述mcu逻辑控制电路，所述mcu逻辑控制电路产生逻辑控制电平，逻辑控制电平加载到所述负电压输出电路中，所述负电压输出电路产生负电压，负电压经过所述负电压升压产生电路进行升压，升压后的负电压输入到所述液晶显示驱动芯片电路中；
31.所述负电压输出电路n个负电压产生电路组成，n个所述负电压产生电路并联，所述负电压产生电路的数量根据液晶手写膜黑板所需要局部擦除的区域个数来确定。所述mcu逻辑控制电路和所述负电压升压产生电路均与所述负电压输出电路中所有的所述负电压产生电路连接，每一个所述负电压产生电路都能够产生一个进行局部擦除所需的负电压。
32.在本实施方式中，所述信号接收传输电路上连接有红外传感器、温度传感器、控制按键、光电传感器，红外传感器装在使用本实用新型电路的液晶膜书写黑板的框架的四周，位于液晶膜的表面，红外传感器具有非常高的分辨率(32767x32767)，当我们的书写笔或者手指接触液晶膜表面的时候，会对红外传感器产生遮挡，因而得到了位置坐标信息，将这些位置信息输入给我们的控制线路则可以进行相应的擦除控制，同时将这些位置坐标信息输入到usb口连接到一体机电脑上，通过专用黑板软件则可以在一体机上显示出清晰的笔迹。
33.所述mcu逻辑控制电路包含有mcu主控芯片、电源转换芯片、电池充电芯片，液晶驱动芯片以及usb口和电源接口等组成，mcu主控芯片主要起接收红外传感器提供的数据，然后将数据送往所述液晶显示驱动芯片电路，从而完成擦除功能，另外mcu主控芯片还可以控制电源转换，从而得到不同需求的正负电压。电源转换芯片的作用主要是将外接的适配器电源或者外接的锂电池电源进行转换，在mcu主控芯片控制下得到多种不同的电压。
34.在本实施方式中，温度传感器主要用于对于环境温度的测试，得到的温度信息可以提供给所述mcu逻辑控制电路对膜材的擦除电压进行改变。光电传感器主要用于电路省电的控制，当夜晚时候可以关闭部分电源的供电达到节能环保和延长电子零件寿命作用。电池充电芯片主要是给外接的锂电池进行充电。usb接口主要是提供给一体机用的。电源接口是用于适配器接电源供电的。
35.所述液晶显示驱动芯片电路主要由液晶显示驱动芯片构成，液晶显示驱动芯片是
用于驱动stn液晶显示用的专用芯片，主要功能是根据所述mcu逻辑控制电路提供的位置坐标信息，将需要擦除的液晶位置处提供相对应的擦除电压，而不需要擦除的位置则加以不会擦除的偏置bias电压。经过所述信号传输电路的控制信号输入，所述mcu逻辑控制电路中的mcu主控芯片产生逻辑控制电平，控制电平加载到所述负电压输出电路，进而得到所需数量的环路控制阻抗，这些阻抗再输入到所述负电压升压产生电路中，最终产生相对应数量的可变的负电压，这些电压负电压正好是所述液晶显示驱动芯片电路所需要的电压，进而由所述液晶显示驱动芯片电路将各路的电压转换成各种电压波形加载到液晶膜大黑板上，完成了局部擦除和整体擦除的功能。
36.进一步，所述负电压产生电路包括场效应管q1、q2、q3和电阻r1、r2、r3、r4、r5，q1的控制极连接到所述mcu逻辑控制电路上，r1为下拉电阻，r2为上拉电阻，r1的一端连接到q1的控制极，r1的另一端连接到q1的源极并接地，r2的一端连接到q1的漏极和q2的控制极之上，r2的另一端与q2的漏极连接并电压vcc连接，r3的一端与q2的源极连接，r3的另一端与q3的控制极连接，r4为q3的下拉电阻，r4连接到q3的源极并连接到负电压输出vout上，q3漏极与r5串联。
37.在本实施方式中，所述负电压输出电路还包括电阻r11和r12，r11是所述负电压升压产生电路的反馈脚接地电阻，r12连接在所述负电压输出电路上与所述负电压升压产生电路的反馈脚组成环路控制。
38.在本实施方式中，多路负电压的控制信号主要由红外传感器，光电传感器，温度传感器，按键输入组成，这些控制信号输入到所述mcu逻辑控制电路中的mcu后由mcu产生逻辑控制电平，控制电平加载到所述负电压输出电路，进而得到多个环路控制阻抗，此阻抗再输入到所述负电压升压产生电路中，最终产生了1、2、3......n路可变的负电压，此负电压正好是所述液晶显示驱动芯片电路所需要的电压，进而由所述液晶显示驱动芯片电路将各路的电压转换成各种电压波形加载到液晶膜大黑板上，完成了局部擦除和整体擦除的功能。
39.每一个负电压由一个所述负电压产生电路组成，需要几个负电压就需要几个所述负电压产生电路组成，q1的控制极连接到mcu的控制脚上，r1为下拉电阻，不控制的时候输出低电平，需要控制的时候输出高电平，电阻r2上拉到vcc(例如5v)，然后接到q1的漏极和q2的控制极，mcu没有控制的时候q2的控制极为高电平，q2源极的电压vcc不能通过q2到达r3位置，当mcu控制脚给高电平时候，q1导通，q2的控制极由高变低，于是q2导通，源极的电压vcc通过r3连接到了q3的控制极，而r4为q3的下拉电阻连接到源极并连接到负电压输出vout上，此时q2导通的电压vcc直接加载到q3的控制极上，于是q3也导通了，q3漏极上串联了电阻r5，r11是所述负电压升压产生电路的反馈脚接地电阻，r12连接到所述负电压输出电路和所述负电压升压产生电路的反馈脚组成环路控制，当q3导通后r5的电阻并接到了反馈电阻r12上面，于是得到了一个变小了的阻抗电阻，通过环路反馈控制，所述负电压升压产生电路得到了一个新的电压值。依次类推，当muc由多路进行控制的时候我们就可以得到多路可变的负电压了。当我们更换液晶膜材料，或者环境温度发生比较大的变化时候，液晶驱动电压必须做出相应的改变，通过本用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路可以进行方便的手动和自动控制输出多路负电压输出，最终完成了局部擦除和整体擦除的功能。
40.请参考图5，图5是负电压输出应用在液晶膜局部擦除黑板示意图，局部擦除液晶
膜书写黑板主要由上ito导电端子，中间液晶，下ito导电端子组成，ito导电膜是指采用磁控溅射或蒸发或反应离子镀、化学气相沉积等加工方法，在透明有机薄膜pet等材料上溅射透明氧化铟锡(ito)导电薄膜镀层而得到的高技术产品。ito导电端子就是通过蚀刻得到了相应的x轴和y轴互相垂直的导电膜带，例如图中的x轴1导电带、x轴2导电带、x轴3导电带、x轴4导电带、x轴、5导电带、x轴6导电带,和x轴垂直的y轴1导电带、y轴2导电带、y轴3导电带、y轴4导电带、y轴5导电带、y轴6导电带,当我们要擦除某个位置时候，在相对应位置的x轴和y轴的导电带上加上正负交流电压后，即可将x轴和y轴相交叉的点进行擦除，依此类推，如果同时在x轴和y轴多个导电带上加以正负交流电压，则会对一个区域进行局部的擦除，本用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路主要是应用在对液晶膜提供不同的负电压上，从而达到液晶书写黑板理想的局部擦除功能。
41.请参考图6和图7，图6是现有技术调整擦除电压的电路图，图7是所述负电压输出电路应用在液晶书写膜局部擦除黑板用户端调整擦除电压自动控制的示意图(手势控制)。液晶书写膜局部擦除黑板在不同的温度环境下可能需要微调擦除电压以达到最佳的擦除效果，另外液晶书写膜局部擦除黑板随着使用寿命的增加液晶分子晶像可能发生变化，因此也可能需要微调擦除电压以达到最佳擦除效果。现有技术调整电压的控制电路如图6所示，单路负电压的调整常用的方式是在环路反馈电路中加入可调整电位器rp1，通过改变rp1的电阻使得负反馈电压得到改变从而得到调整的单路负电压，这种方式存在只适合工厂生产，不适合用户进行擦除电压的调整，不能进行自动电压调整控制，且存在可靠性不高的问题。为此我们研发了以下多路负电压输出控制电路。
42.使用本实用新型的液晶膜局部擦除黑板可以设置为如图7所示上下(x轴)和左右(y轴)边框处安装有红外发送或接收传感器，通过这些传感器和控制电路，红外线网络可以达到32767x32767的超高精度分辨率，通过遮挡红外线可以得到相应的坐标数据，通过获取特殊坐标的位置数据则可以进行电脑显示书写笔迹或者擦除电压的自动控制。液晶书写膜局部擦除黑板一般会配备有专门的黑板擦，用户使用黑板擦调整擦除电压的具体操作如下：黑板擦按顺序分别放在图中左下角(1)-》右下角(2)-》右上角(3)-》左上角(4)以及中间上边位置(5)，如果在规定的时间内(例如25秒)完成上面的坐标数据位置，则完成擦除电压升高一个档位(例如 1v)，同理，如果黑板擦按顺序分别放在图中左下角(1)-》右下角(2)-》右上角(3)-》左上角(4)以及中间下边位置(6)，则完成擦除电压降低一个档位(例如-1v)，通过反复以上操作，用户可以方便地更改变液晶书写膜局部擦除黑板的擦除电压，从而达到满意的擦除效果，而这些应用则是由本实用新型的用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路完成的。
43.实施例2
44.请参考图3，本实施在实施例1的基础上，提出一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路，与实施例1对比，本实施例中的所述负电压产生电路包括晶体管q1a、q2a、q3a和电阻r1a、r2a、r3a、r4a、r5a，区别点在于使用晶体管代替了场效应管。本实施例的电路连接方式与实施例1是完全一样的，起到的效果也是一样的。
45.实施例3
46.请参考图4，本实施在实施例1的基础上，提出一种用于液晶膜书写黑板局部擦除的多路负电压输出电路，与实施例1对比，本实施例中的所述负电压产生电路包括晶体管
q1a1、q3a1、场效应管q4和电阻r1a1、r2a1、r3a1、r4a1、r5a1，区别点在于使用了两个晶体管代替了其中的两个场效应管。本实施例的电路连接方式与实施例1是完全一样的，起到的效果也是一样的。
47.应当说明的是，本实用新型的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
48.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。