CN110362208B - 用于触觉反馈的形变单元、显示面板、及驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于触觉反馈的形变单元、显示面板、及驱动电路。该用于触觉反馈的形变单元包括基板、形变件、电极，形变件位于基板上，形变件的一端固定连接于电极，另一端为自由端；在电极的作用下，形变件发生形变，形变件采用石墨烯材料。

Description

用于触觉反馈的形变单元、显示面板、及驱动电路

技术领域

本公开一般涉及触觉反馈技术领域，尤其涉及用于触觉反馈的形变单元、显示面板及驱动电路。

背景技术

现在越来越多的科研人员致力于触觉反馈技术的研究，研发了多种针对二维屏幕的反馈技术，主要包括如形变、静电力、振动、电刺激、压电等。触觉反馈装置根据用户手指位置为用户提供对应显示物体的有效触觉激励；渲染与生成算法通过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，并发送给触觉反馈装置生成激励完成触觉信息渲染；在实现了触觉反馈技术的基础上，再过优化触觉反馈过程完成对交互真实感提升。各种触觉反馈技术具有独特的优势和技术特点，但同时又存在一些技术上的不足，主要问题集中在无法与屏幕融合、算法复杂、硬件要求高且不易实现，这些技术缺陷影响了用户对触觉反馈技术的认可，限制触觉反馈技术在屏幕中应用。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种结构简单易于实现的触觉反馈的形变单元、显示面板及驱动电路。

第一方面，提供一种用于触觉反馈的形变单元，单元包括基板、形变件、电极，

形变件位于基板上，形变件的一端固定连接于电极，另一端为自由端；

在电极的作用下，形变件发生形变，形变件采用石墨烯材料。

第二方面，提供一种显示面板，包括基底、背板、以及形成在背板上的若干个像素单元，还包括若干个权利要求1的用于触觉反馈的形变单元；

形变单元一一对应地设置在像素单元上。

进一步，像素单元上设置有顶板，顶板作为形变单元的基板；

形变单元的电极与背板连接。

第三方面，提供一种应用于显示面板的驱动电路，显示面板包括像素驱动电路，还包括驱动单元、保持单元和复位单元，

驱动单元连接形变单元所在的任一电致发光器件的像素驱动电路，并与保持单元连接，在电致发光器件有效时，电致发光器件的显示数据通过驱动单元输入至保持单元；

保持单元，接收驱动单元发送的电能，并驱动形变单元发生形变；

复位单元接收复位信号，在下一次形变发生之前，通过复位信号，释放保持单元的电能。

进一步，驱动单元包括形变驱动晶体管，形变驱动晶体管的栅极连接形变单元所在的任一电致发光器件的像素驱动电路，第一电极连接电源电压，第二电极连接保持单元。

进一步，保持单元包括第一存储电容，第一存储电容的第一电极连接形变驱动晶体管的第二电极和形变单元的电极，其第二电极接地。

进一步，复位单元包括复位晶体管，复位晶体管的栅极接收复位信号，第一电极连接第一存储电容的第一电极，其第二电极接地。

进一步，像素驱动单元包括发光驱动晶体管、电致发光器件和第二存储电容，

发光驱动晶体管的栅极接收显示数据，第一电极与第二电源电压连接，第二电极与电致发光器件的第一电极连接；

电致发光器件的第二电极接地；

第二存储电容的第一电极与发光驱动晶体管的栅极连接，第二电极与电致发光器件的第一电极连接；

形变驱动晶体管的栅极与发光驱动晶体管的栅极连接。

进一步，形变晶体管的栅极连接隔离二极管的第二电极，隔离二极管的第一电极接收显示数据。

第四方面、提供一种应用于显示面板的驱动电路，包括驱动单元、保持单元和复位单元，

驱动单元接收行扫描数据和形变数据，并与保持单元和复位单元连接，在行扫描信号有效时，将形变数据输入至保持单元；

保持单元，接收驱动单元的电能，并驱动形变单元发生形变；

复位单元接收复位信号，在下一次形变发生之前，通过复位信号，释放保持单元的电能。

进一步，驱动单元包括形变驱动晶体管，形变驱动晶体管的栅极连接行扫描信号，第一电极连接形变信号，第二电极连接保持单元。

进一步，保持单元包括第一存储电容，第一存储电容的第一电极连接驱动晶体管的第二电极和形变单元的电极，其第二电极接地。

进一步，复位单元包括复位晶体管，复位晶体管的栅极接收复位信号，第一电极连接第一存储电容的第一电极，其第二电极接地。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过采用形变件位于基板上，形变件的一端固定连接于电极另一端为自由端的触觉反馈形变单元，提供一种结构简单的触觉反馈形变单元。进一步的，根据本申请的某些实施例，通过将触觉反馈形变单元设置于每个像素单元，提供一种与显示面板融合的结构，能解决传统触觉反馈系统的电能消耗大的问题，获得节能的效果。

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示出了根据本申请实施例的用于触觉反馈的形变单元的示例性结构框图；

图2示出了根据本申请实施例的显示面板的示例性结构框图；

图3示出了根据本申请实施例的应用于显示面板的驱动电路的示例性结构框图；

图4示出了图3的驱动电路的示例性示意图；

图5示出了根据本申请另一实施例的应用于显示面板的驱动电路的示例性结果框图；

图6示出了图5的驱动电路的示例性示意图；

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。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

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。

如图1所示，提供一种用于触觉反馈的形变单元10，包括基板11、形变件12、电极13，

形变件12位于基板11上，形变件12的一端固定连接于电极13，另一端为自由端，电极13与基板11固定连接；

在电极13的作用下，形变件12发生形变，形变件采用石墨烯材料。

本申请，基于石墨烯材料的形变件一端施加电压时发生形变的特性(如虚线部分)，应用于触觉反馈领域。当电极13施加不同电压时，自由端将发生相应的翘曲。通常随着施加的电压的增加，其翘曲得越高。

如图2所示，本申请还公开一种显示面板，包括基底20、背板21、以及形成在背板21上的若干个像素单元22，还包括若干个本申请各实施例所提供的用于触觉反馈的形变单元；

形变单元10一一对应地设置在像素单元22上。

获取相同高度的翘曲时，形变单元的形变件的面积越大，需要施加的电压越大，成指数型增长。可以理解的是，对于相同面积的显示面板而言，采用一个形变单元所施加电压大于采用两个形变单元所电压之和。因此，为了获得低功耗的效果，采用多个形变单元，且形变单元的面积缩小至像素单元级。这样，减少了驱动用的电能。并且，为与像素单元共用部分驱动电路资源提供了可能。

进一步，像素单元上设置有顶板24，顶板24作为形变单元的基板；

形变单元的电极13与背板21连接。

此时，电极13从背板获取所需的驱动电压。背板设置有形变驱动电路，能够向电极13提供驱动电压，详见图3的说明。

如图3所示，提供一种应用于显示面板的驱动电路，所述显示表面包括像素驱动电路，还包括驱动单元101、保持单元102和复位单元103，

驱动单元101连接形变单元所在的任一电致发光器件的像素驱动电路104，并与保持单元102连接，在电致发光器件有效时，电致发光器件的显示数据通过驱动单元101输入至保持单元102；

保持单元102，接收驱动单元101发送的电能，并驱动形变单元发生形变；

复位单元103接收复位信号Reset，在下一次形变发生之前，通过复位信号Reset，释放保持单元102的电能。该复位信号可以在刷新显示数据之前给出。

石墨烯材料的形变与电压有关，与电流无关。因此采用保持单元对石墨烯材料进行驱动和形变姿态的保持。而当下一次形变发生之前，需要释放保持单元的电压Vout，使得石墨烯材料复原至原始状态。

进一步，如图4所示，驱动单元包括形变驱动晶体管T1，形变驱动晶体管T1的栅极连接形变单元所在的任一电致发光器件的像素驱动电路，第一电极连接电源电压V_H，第二电极连接保持单元。

进一步，保持单元包括第一存储电容C1，第一存储电容C1的第一电极连接形变驱动晶体管T1的第二电极和形变单元的电极，其第二电极接地。

进一步，复位单元包括复位晶体管T2，复位晶体管T2的栅极接收复位信号Reset，第一电极连接第一存储电容C1的第一电极，其第二电极接地。

进一步，像素驱动电路包括发光驱动晶体管T3、电致发光器件D1和第二存储电容C2，

发光驱动晶体管T3的栅极接收显示数据Vdd，第一电极与第二电源电压V连接，第二电极与电致发光器件D1的第一电极连接；

电致发光器件D1的第二电极接地；

第二存储电容C2的第一电极与发光驱动晶体管T3的栅极连接，第二电极与电致发光器件D1的第一电极连接；

形变驱动晶体管T1的栅极与发光驱动晶体管T1的栅极连接。

驱动电路的工作原理如下：

形变驱动晶体管T1的栅极有效时，形变驱动晶体管T1导通，电源电压V_H向第一存储电容C1充电，并向形变单元的电极供电，使得发生相应的形变。需要说明的是，当该像素单元的行扫描信号有效时，显示数据才能够接入至发光驱动晶体管的栅极。可见，形变单元的驱动电路与像素驱动电路共用部分电路时，不仅简化了电路复杂度，且获得了随显示数据发生形变的效果。在下一帧图像显示前，通过复位信号Reset对第一存储电容C1放电释放掉Vout，使得形变件恢复至原始状态。下一帧开始，通过显示数据更新形变单元电极的电压值，实现形变单元的刷新。

本申请还提供一种应用于显示面板的驱动电路，如图5所示，包括驱动单元201、保持单元202和复位单元203，

驱动单元201接收行扫描数据Gate和形变数据Data，并与保持单元202连接，在行扫描信号Gate有效时，将形变数据Data输入至保持单元202；

保持单元202，接收驱动单元201的电能，并驱动形变单元发生形变；

复位单元203接收复位信号Reset，在下一次形变发生之前，通过复位信号Reset，释放保持单元的电能。

该驱动电路单独工作，需要单独设置行扫描信号Gate、形变数据Data。

进一步，如图6所示，驱动单元包括形变驱动晶体管T1，形变驱动晶体管的栅极连接行扫描信号Gate，第一电极连接形变信号Data，第二电极连接保持单元。

进一步，如图6所示，保持单元包括第一存储电容C1，第一存储电容C1的第一电极连接驱动晶体管T1的第二电极和形变单元的电极，其第二电极接地。

进一步，如图6所示，复位单元包括复位晶体管T2，复位晶体管T2的栅极接收复位信号Reset，第一电极连接第一存储电容C1的第一电极，其第二电极接地。

驱动电路的工作原理如下：

行扫描信号Gate有效时，形变驱动晶体管T1导通，形变数据Data向第一存储电容C1充电，并向形变单元的电极供电，使得发生相应的形变。需要说明的是，下一次形变之前，通过复位信号Reset对第一存储电容C1放电，使得形变件恢复至原始状态。下一次形变开始，通过行扫描信号Gate有效，通过形变数据Data更新形变单元电极的电压值，实现形变单元的刷新。

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 (13)

1.一种用于触觉反馈的形变单元，其特征在于，所述单元包括基板、形变件、电极，

所述形变件位于所述基板上，所述形变件的一端固定连接于所述电极，另一端为自由端，所述电极与所述基板固定连接；

在所述电极的作用下，所述形变件发生形变，所述形变件采用石墨烯材料。

2.一种显示面板，包括基底、背板、以及形成在所述背板上的若干个像素单元，其特征在于，还包括若干个权利要求1所述的用于触觉反馈的形变单元；

所述形变单元一一对应地设置在所述像素单元上。

3.根据权利要求2的所述显示面板，其特征在于，

所述像素单元上设置有顶板，所述顶板作为所述形变单元的基板；

所述形变单元的电极与所述背板连接。

4.一种应用于权利要求2或3的显示面板的驱动电路，所述显示面板包括像素驱动电路，其特征在于，还包括驱动单元、保持单元和复位单元，

所述驱动单元连接形变单元所在的任一电致发光器件的像素驱动电路，并与所述保持单元连接，在所述电致发光器件有效时，所述电致发光器件的显示数据通过所述驱动单元输入至保持单元；

所述保持单元，接收驱动单元发送的电能，并驱动形变单元发生形变；

所述复位单元接收复位信号，在下一次形变发生之前，通过所述复位信号，释放保持单元的电能。

5.根据权利要求4所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，

所述驱动单元包括形变驱动晶体管，所述形变驱动晶体管的栅极连接所述形变单元所在的任一电致发光器件的像素驱动电路，第一电极连接电源电压，第二电极连接所述保持单元。

6.根据权利要求5所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，所述保持单元包括第一存储电容，所述第一存储电容的第一电极连接所述形变驱动晶体管的第二电极和所述形变单元的电极，其第二电极接地。

7.根据权利要求6所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，

所述复位单元包括复位晶体管，所述复位晶体管的栅极接收复位信号，第一电极连接所述第一存储电容的第一电极，其第二电极接地。

8.根据权利要求5所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，所述像素驱动电路包括发光驱动晶体管、电致发光器件和第二存储电容，

所述发光驱动晶体管的栅极接收显示数据，第一电极与第二电源电压连接，第二电极与电致发光器件的第一电极连接；

所述电致发光器件的第二电极接地；

所述第二存储电容的第一电极与所述发光驱动晶体管的栅极连接，第二电极与电致发光器件的第一电极连接；

所述形变驱动晶体管的栅极与所述发光驱动晶体管的栅极连接。

9.根据权利要求5所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，所述形变驱动 晶体管的栅极连接隔离二极管的第二电极，所述隔离二极管的第一电极接收所述显示数据。

10.一种应用于权利要求2或3的显示面板的驱动电路，其特征在于，包括驱动单元、保持单元和复位单元，

所述驱动单元接收行扫描数据和形变数据，并与所述保持单元和复位单元连接，在所述行扫描信号有效时，将形变数据输入至保持单元；

所述保持单元，接收驱动单元的电能，并驱动形变单元发生形变；

所述复位单元接收复位信号，在下一次形变发生之前，通过所述复位信号，释放保持单元的电能。

11.根据权利要求10所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，

所述驱动单元包括形变驱动晶体管，所述形变驱动晶体管的栅极连接所述行扫描信号，第一电极连接形变信号，第二电极连接所述保持单元。

12.根据权利要求11所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，所述保持单元包括第一存储电容，所述第一存储电容的第一电极连接所述形变驱动晶体管的第二电极和形变单元的电极，其第二电极接地。

13.根据权利要求12所述的应用于显示面板的驱动电路，其特征在于，

所述复位单元包括复位晶体管，所述复位晶体管的栅极接收复位信号，第一电极连接所述第一存储电容的第一电极，其第二电极接地。

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