CN110174792B - 显示面板、驱动电路及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种显示面板、驱动电路及显示装置。该显示面板包括第一基板、第二基板及该第一基板与该第二基板之间的公共电极层，该第二基板靠近显示面板表面，该第二基板上设有多个电容极板，每个该电容极板与该公共电极层组合形成电容，使得该电容充电后，在该显示面板上方形成静电场。本申请实施例在显示面板上显示物体时，通过对电容进行连续充电，在用户触觉感知组织与显示面板上电容对应的像素反馈点接触时，电容产生的静电场对触觉感知组织施加库仑力，使得用户产生触觉反馈，实现了触觉反馈装置与显示屏的融合，完成了触觉反馈与屏幕显示物体连续映射的关系，提高了用户交互体验，降低了设备体积。

Description

显示面板、驱动电路及显示装置
技术领域
本发明一般涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示面板、驱动电路及显示装置。
背景技术
虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的实用交互技术，在生成培训、医疗训练、生活娱乐等领域的应用越来越广泛。为了使得虚拟场景更加逼真，让用户实时感知到所视虚拟再现物体的形状和纹理等触觉信息，加入了利用形变、静电力、振动、电刺激及电压等方式产生具有真实感的触觉反馈技术。
目前，具有触觉反馈的设备中，通常利用安装在内部的触觉反馈装置，根据用户手指位置，渲染算法与生成算法利用提取显示交互界面的图像纹理，与手的交互模型进行映射得到驱动信号，为用户提供对应显示物体的有效触觉激励。
对于上述安装在设备内部的独立设置的触觉反馈装置，使得设备体积大，且为了达到逼真的触觉反应，需要与之匹配的复杂硬件及算法，导致成本增高。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种显示面板、驱动算法及显示装置，以实现触觉反馈装置与显示面板的融合。
第一方面，提供一种显示面板，包括：
第一基板、第二基板及该第一基板与该第二基板之间的公共电极层，该第二基板靠近显示面板表面，该第二基板上设有多个电容极板，每个该电容极板与该公共电极层组合形成电容，使得该电容充电后，在该显示面板上方形成静电场。
在另一实施例中，该第二基板包括像素层及绝缘层，该绝缘层靠近该公共电极层，该电容极板设置在该像素层中。
在另一实施例中，该像素层上设有第二绝缘层，该第二基板包括像素层及绝缘层，该绝缘层靠近该显示面板表面，该电容极板设置在该绝缘层中。
在另一实施例中，所述像素层中的每个像素点对一个所述电容。
在另一实施例中，所述电容由所述显示面板的像素电压进行驱动，或由设置在所述基板上的反馈像素驱动电路来驱动。
在另一实施例中，所述基板包括依次设置的背光板、偏光片、阵列基板、设置在所述阵列基板与所述公共电极层之间的液晶层。
在另一实施例中，所述基板包括偏光片、阵列基板及所述公共电极层，其中，所述像素层为电致发光层。
第二方面，本申请实施例提供一种显示面板的驱动电路，包括：像素电路，像素电路中的晶体管的栅极连接有如第一方面所述的电容，像素电压对该电容振荡器进行充电，使得在所述显示面板上方形成静电场。
第三方面，本申请实施例提供一种显示面板的驱动电路，包括：像素电路及触觉反馈电路，触觉反馈电路中的触觉电压驱动如第一方面所述的电容，使得在所述显示面板上方形成静电场。
第四方面，本申请实施例提供一种显示装置，包括如第一方面所述的显示面板。
综上所述，本申请实施例提供的一种显示面板、驱动电路及显示装置，通过在靠近显示面板的第一基板中设置电容结构，使得每个电容极板与第二基板表面的公共电极形成电容，从而可以在显示面板上显示物体时，通过对该电容进行连续充电，在用户触觉感知组织与显示面板上电容对应的像素反馈点接触时，电容产生的静电场对触觉感知组织施加库仑力，使得用户产生触觉反馈，实现了触觉反馈装置与显示屏的融合，完成了触觉反馈与屏幕显示物体连续映射的关系，降低了设备体积。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例的触觉反馈原理示意图；
图2为本申请实施例的静电力触觉反馈示意图；
图3为本申请的触觉像素与显示面板融合的结构示意图；
图4为本申请实施例的显示面板的结构示意图；
图5为本申请又一实施例的显示面板的结构示意图；
图6为本申请又一实施例的显示面板的结构示意图；
图7为本申请又一实施例的显示面板的结构示意图；
图8为本申请又一实施例的显示面板的结构示意图；
图9为本申请实施例的驱动电路的原理示意图；
图10为本申请又一实施例的驱动电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
可以理解，本申请实施例中的触觉反馈基于静电力反馈技术实现，如图1所示，静电力触觉反馈技术是利用变化的电场在手指皮肤与导电体间产生间歇式的库仑吸引力。当电容上充入电荷时，显示屏上方将出现正电场，由于电场的吸引作用，当人的手指接触绝缘薄膜的上表面时，手指的皮肤感应产生负电荷积累。当手指从电场划过时，由于手指是非良导体，聚集在指端的电荷不会流走，会与不同电场产生库伦力的相互作用，向下受力增大。在电场变化时，手指的将发生受力变化，人的感知细胞才能感知。但是由于人手指的感知频率在50Hz左右，当触觉反馈力的刷新率高于50Hz时手指的受力将无法分辨，因此静电力可以用于动态力触觉的表达。目前显示屏幕的刷新率普遍高于此刷新率，可为用户提供有利的触觉反馈。
基于上述原理，本申请实施实例为了实现基于静电力触觉反馈完成虚拟现实中触觉反馈装置与屏幕的融合，即为了减少设备的体积，降低算计复杂度及成本，利用上述静电力触觉反馈原理，实现触觉装置与屏幕的融合，通过在靠近显示面板的表面，设置电容，当触觉感知组织(如手指等)滑过屏幕表面时，手指受到库仑力，使得用户手指的感知细胞感知到与现实面板当前场景对应的触觉。
还可以理解，本申请实施例中的显示面板可以为液晶显示屏(Liquid CrystalDisplay，LCD)，也可以为有机电致发光显示屏(Organic Light Emitting Diode，OLED)，即本申请实施例中的由LC振荡器激励的触觉反馈点可以用于LCD，也可用于OLED。
为了便于理解和说明，下面通过图1至图10详细阐述本申请实施例提供的显示面板、驱动方法及显示装置。
如图4所示为本申请实施例提供的显示面板的结构示意图，如图3所示，该显示面板包括：
第一基板、第二基板及该第一基板与该第二基板之间的公共电极层，该第二基板靠近显示面板表面，该第二基板上设有多个电容极板，每个该电容极板与该公共电极层组合形成电容，使得该电容充电后，在该显示面板上方形成静电场。
具体的，本申请实施例为实现触觉装置与显示屏的融合，将其提升到显示面板的表面。具体可以在显示面板顶部的基板层中设置多个电容极板，使得像素层中的电容极板与位于显示面板底部的基板(第二基板)表面的公共电极层共同形成电容结构，从而可以在电容处形成触觉反馈点，使得在该电容中充电后，在显示面板的表面形成正电场。当用户的肢体，如手指接触显示面板上的触觉反馈点对应的位置时，在电容上电荷的作用下，手指聚集对应的电荷，基于静电场作用，手指在库伦力的作用下感知触觉反馈。
进一步的，如图5所示，本申请实施例为了形成更好的电容结构，使得用户手指产生更加灵敏的触觉，第二基板可以包括像素层及绝缘层，该绝缘层靠近第一基板的公共电极层设置，该电容极板设置在像素层中，使得电容极板、绝缘层与公共电极层共同组成电容。
或者，如图6所示，在另一实施例中，绝缘层靠近显示面板表面，电容极板设置在该绝缘层中，如可以将电容极板设置在绝缘玻璃层中，使得绝缘玻璃中的电容极板、像素层及公共电极层共同形成电容。
可以理解，上述实施例中，为了更好的实现对接触显示屏的用户手指产生库仑力，将传统LCD或OLED布局中的ITO层的位置下降到RBG层下方，通过绝缘层与公共电极形成电容，同时隔绝来自TFT电场对充电电容的影响，确保一个充电电容形成可实时改变的电场，即一个触觉像素点。从而可以通过反复充放电过程，对手指产生不断的引力，完成触觉反馈与屏幕显示物体的连续映射关系。
可选的，如图3所示，上述触觉反馈点的设置，可以与显示面板的像素点对应设置，即每个像素点对应设置一个触觉反馈点。例如，在像素层中的每个像素点设置有一个电容，形成每个像素点的触觉反馈点。可以立即，通过这种分布方式，可在屏幕上可以实现多点触觉反馈，即多个手指可同时感知多种触觉反馈力，单手指的不同区域可实现多种触觉感知。
如图7所示为本申请又一实施例的显示面板的结构示意图。如图7所示，对LCD显示屏与触觉反馈点进行了融合：
具体包括背光板、偏光片(POL)、阵列基板、液晶层、公共电极层(ITO)、像素层、绝缘层。像素层中每个像素点对应的处设置有电容，即在靠近显示面板表面形成一个触觉反馈点。则当电容中存储有电荷时，在显示屏上方形成静电场，由于电场的吸引作用，当人的手指接触绝缘薄膜的上表面时，手指的皮肤感应产生负电荷积累。当手指从显示面板上的电场滑过时，由于手指是非良导体，聚集在指端的电荷不会流走，会与不同电场产生库伦力的相互作用，向下受力增大用户手指经过触觉反馈点(电容对应的位置)。
如图8所示为本申请又一实施例的显示面板的结构示意图。如图8所示，对OLED显示屏与触觉反馈点进行了融合。
具体包括偏光片(如PL)、阵列基板、公共电极层(ITO)、像素层、绝缘层，该像素层可以为电致发光层。像素层中每个像素点对应的处设置有电容，使得在靠近显示面板表面形成一个触觉反馈点。则当电容中存储有电荷时，用户手指经过触觉反馈点(电容对应的位置)，聚集在指端的电荷不会流走，会与不同电场产生库伦力的相互作用，向下受力增大用户手指经过触觉反馈点(电容对应的位置)。
优选的，本申请实施中的电容可以采用像素电压来驱动，或者，还可以额外设置驱动电路。
例如，图9所示为利用像素电压驱动的电路原理图，如图所示，可以将每个像素驱动点引出，将触觉反馈的栅极通过二极管与像素电路的栅极通过二极管连通，且该二极管由像素晶体管向触觉晶体管导通，在触觉反馈部分，由电容进行电荷存储。
该驱动方式下，当像素电路中的栅极电压开启晶体管(T1、T2及T3)，同时打开晶体管T4，使晶体管处于饱和状态后，根据待显示图像帧的数据信号，每个像素子单元的像素电压将逐渐作用于像素晶体管，使得像素晶体管进行放电。此时，每个像素子单元的像素电压通过二极管，对触觉电路中的电容进行充电。
可以理解，由于每个像素单元的像素电压表示了显示屏上显示的图像帧的物体属性，相应的，也决定了对电容充电的时长，即实现了根据触觉反馈力的自适应调节。
充电完成后，电容存储电荷成为触觉反馈点，当手指经过屏幕时，电荷释放进行触觉反馈，当下一帧开始前，利用Reset将电荷清空，放入下一次对应像素点的电荷量，循环完成触觉像素点的刷新。
图10所示为借助单独的驱动电路进行驱动电容的驱动电路原理示意图，如图所示，显示面板的驱动电路包括像素电路和触觉反馈电路，触觉反馈电路中的触觉电压驱动电容，使得充电电容对接触显示面板的用户触觉感知组织产生静电力。该触觉反馈电路可以包括多行多列的电容的阵列形式。
可以理解，在该驱动方式下，可以通过触觉反馈力与静电力的关系，计算得到每个显示物体与电容充电时长及大小关系，精确实现每个触觉像素点的控制。
另一方面，本申请实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括上述实施例中的显示面板。
综上所述，本申请实施例提供的一种显示面板、驱动电路及显示装置，通过在靠近显示面板的第一基板中设置电容结构，使得每个电容极板与第二基板表面的公共电极形成电容，从而可以在显示面板上显示物体时，通过对该电容进行连续充电，在用户触觉感知组织与显示面板上电容对应的像素反馈点接触时，电容产生的静电场对用户触觉感知组织施加库仑力，使得用户产生触觉反馈，实现了触觉反馈装置与显示屏的融合，完成了触觉反馈与屏幕显示物体连续映射的关系，降低了设备体积。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：第一基板、第二基板及所述第一基板与所述第二基板之间的公共电极层，所述第二基板靠近显示面板表面，所述第二基板上设有多个电容极板，每个所述电容极板与所述公共电极层组合形成电容，使得所述电容充电后，在所述显示面板上方形成静电场，
所述第二基板包括像素层及绝缘层，所述电容极板设置在所述像素层中；
所述第一基板包括阵列基板和设置在所述阵列基板与所述公共电极层之间的液晶层，所述阵列基板位于所述公共电极层远离所述第二基板的一侧；
其中，形成的所述电容与所述显示面板中的像素电路中的晶体管连接，使得所述像素电路中的像素电压对形成的所述电容进行驱动。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述绝缘层靠近所述公共电极层。
3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述像素层中的每个像素点对一个所述电容。
4.根据权利要求1-3任一项所述的显示面板，其特征在于，所述第一基板包括依次设置的背光板、偏光片、阵列基板、设置在所述阵列基板与所述公共电极层之间的液晶层。
5.一种显示面板的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路用于驱动如权利要求1-4任一项所述的显示面板，所述驱动电路包括：
像素电路，所述像素电路中的晶体管的栅极连接有电容，所述像素电路中的像素电压对所述电容进行驱动，使得其在所述显示面板上方形成静电场。
6.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的显示面板。
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