CN213581660U - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液晶显示装置，包括：液晶显示面板和触觉反馈电路，液晶显示面板包括：位于第一基板和保护盖板之间的触觉反馈层，触觉反馈层包括至少一个电流变液模组和至少一个封闭凹槽，至少一个电流变液模组分别填充在至少一个封闭凹槽中，至少一个电流变液模组在施加电场状态下转变为固态；触觉反馈电路包括：压力检测电路，用于分别检测作用在至少一个电流变液模组的触摸压力；电流变液供电电路，用于当检测到触摸压力时，分别为对应的电流变液模组提供对应强度的电场，当检测到触摸压力大于等于预设阈值时，停止为对应的电流变液模组提供电场。本实用新型实现了用户触摸液晶显示装置表面的实际按键触感和实时差异化触觉反馈。

Description

液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，更具体而言，涉及一种液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置(LCD)具有画质好、体积小、重量轻、低驱动电压、低功耗、无辐射和制造成本相对较低的优点，在平板显示领域占主导地位。

触控液晶显示装置作为一种全新的人机交互设备，由于其具有直接、高效、准确等特点，已经广泛应用于智能终端等电子设备中。随着触控技术的快速发展，触觉反馈技术逐渐发展起来。触觉反馈技术通过软件和硬件的结合，模拟人的真实触觉感受，从而使用户触摸虚拟物体时感受到触摸真实物体的触觉体验。相关技术中，主要采用为电子设备设置马达来模拟按压液晶显示装置时候的实体按键触觉反馈。当用户按压电子设备的液晶显示装置时马达震动，用户感受到电子设备震动的触觉反馈。然而，电子设备震动的触觉反馈无法实现用户触摸电子设备的液晶显示装置表面的实际触感，而且，由于马达在电子设备中的位置固定，无法实现整个液晶显示装置的实时差异化触觉反馈。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种液晶显示装置，实现了用户触摸液晶显示装置表面的实际按键触感和实时差异化触觉反馈。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种具有触觉反馈功能的液晶显示装置，所述液晶显示装置包括：液晶显示面板和触觉反馈电路，

所述液晶显示面板包括：

第一基板，与所述第一基板相对设置的第二基板，以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

位于所述第一基板远离所述第二基板一侧的保护盖板；

位于所述第一基板和保护盖板之间的触觉反馈层，所述触觉反馈层包括至少一个电流变液模组和至少一个封闭凹槽，所述至少一个电流变液模组分别填充在所述至少一个封闭凹槽中，所述至少一个电流变液模组在施加电场状态下转变为固态；

所述触觉反馈电路包括：

压力检测电路，用于分别检测作用在所述至少一个电流变液模组的触摸压力；

电流变液供电电路，用于当检测到所述触摸压力时，分别为对应的所述电流变液模组提供对应强度的电场，当检测到所述触摸压力大于等于预设阈值时，停止为对应的所述电流变液模组提供所述对应强度的电场。

可选地，所述液晶显示面板还包括：

位于所述触觉反馈层和保护盖板之间的触控层；或者

位于所述触觉反馈层和第一基板之间的触控层。

可选地，所述第一基板包括：

第一衬底和位于所述第一衬底靠近所述液晶层一侧的色阻层，所述色阻层的色阻之间设置有黑矩阵，所述至少一个电流变液模组与所述黑矩阵相对设置。

可选地，形成所述至少一个封闭凹槽的材料包括：透明光学粘合剂和水胶。

可选地，所述至少一个封闭凹槽中预设有所述电流变液模组压缩需要的液体流动空间。

可选地，所述至少一个电流变液模组的厚度包括：200um。

可选地，所述电流变液供电电路，当检测到的所述触摸压力越大，为对应的所述电流变液模组提供的电场的强度越大。

可选地，所述电流变液供电电路，当检测到的所述触摸压力消失时进行初始化、校准。

可选地，所述第二基板中设置有多个像素单元，所述多个像素单元分为多个像素单元组，每个像素单元组包括至少一个像素单元，所述至少一个电流变液模组与所述多个像素单元组相对设置。

可选地，所述压力检测电路，分别检测作用在所述至少一个电流变液模组的中心点的触摸压力；或者

分别检测作用在所述触觉反馈层边缘的压力，通过运算得到作用在所述至少一个电流变液模组的触摸压力。

根据本实用新型实施例的液晶显示装置，液晶显示装置包括：液晶显示面板和触觉反馈电路，液晶显示面板包括：第一基板，与第一基板相对设置的第二基板，以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层；位于第一基板远离第二基板一侧的保护盖板；位于第一基板和保护盖板之间的触觉反馈层，触觉反馈层包括至少一个电流变液模组和至少一个封闭凹槽，每个电流变液模组分别填充在每个封闭凹槽中，电流变液模组在施加电场状态下转变为固态；触觉反馈电路包括：压力检测电路，用于分别检测作用在电流变液模组的触摸压力；电流变液供电电路，用于当检测到触摸压力时，分别为对应的电流变液模组提供对应强度的电场，电流变液加压后呈现无极固化作用，用户按压液晶显示面板的触感硬度变大，当检测到触摸压力大于等于预设阈值时，停止为对应的电流变液模组提供电场，电流变液模组发生固态至液体的转变，用户按压液晶显示面板的触感硬度消失，实现用户按压液晶显示面板的真实按键触感反馈，改善了液晶显示面板的按键触感反馈效果，提升触感舒适度。

附图说明

通过参考以下附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了本实用新型第一实施例的液晶显示面板的截面图。

图2示出了本实用新型第二实施例的液晶显示面板的截面图。

图3示出了本实用新型实施例的触觉反馈电路的结构示意图。

图4示出了本实用新型第三实施例的液晶显示面板的俯视图。

图5示出了本实用新型实施例的液晶显示面板的触觉硬度分布图的示例。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型实施例中提供一种具有触觉反馈功能的液晶显示装置，液晶显示装置包括：液晶显示面板和触觉反馈电路。液晶显示面板用于实现画面显示，触觉反馈电路用于检测用户触摸液晶显示面板表面的触摸压力，并为用户提供触摸液晶显示面板表面的真实按键触感反馈，实现整个液晶显示面板表面的实时差异化触觉反馈。

图1示出了本实用新型第一实施例的液晶显示面板的截面图，具体示出了不包括触控层，但具有触觉反馈功能的液晶显示面板1000。图2示出了本实用新型第二实施例的液晶显示面板的截面图，具体示出了包括触控层，同时具有触觉反馈功能的液晶显示面板2000。图3示出了本实用新型实施例的触觉反馈电路的结构示意图。

在本实用新型实施例中，液晶显示面板例如采用边缘电场切换(FFS)模式技术。如图1所示，液晶显示面板1000包括：第一基板100，与第一基板100相对设置的第二基板200，以及位于第一基板100和第二基板200之间的液晶层300。第一基板100可为彩膜基板，彩膜基板包括第一衬底110和位于第一衬底110靠近液晶层300一侧的色阻层120。色阻层120例如为R、G、B色阻。色阻层120的色阻121之间设置黑矩阵(BM)122以防止不同颜色的光混光。第二基板200可以为阵列基板，其包括第二衬底210和薄膜晶体管(图中未示出)，还包括设置于第二衬底210的显示电极。具体地，显示电极包括公共电极220和像素电极240。阵列基板上由扫描线和数据线限定形成多个像素单元，每个像素单元内设有一个像素电极240和一个薄膜晶体管。多个像素单元分为多个像素单元组，每个像素单元组包括至少一个像素单元，至少一个电流变液模组710与多个像素单元组相对设置。公共电极220和像素电极240相互绝缘设置。具体在本实施例中，公共电极220和像素电极240位于不同层，且两者之间夹设有绝缘层230，像素电极240设于公共电极220的上方，像素电极240为狭缝状电极，公共电极220为整面覆盖第二衬底210的面状电极，但并不以此为限。在本实施例中，液晶层300可以采用正性液晶分子，也可采用负性液晶分子。可以理解，液晶显示面板1000也可为平面内切换(IPS)模式技术、扭曲向列(TN)模式技术、OLED(Organic Light-EmittingDiode，有机发光二极管显示面板)中的任意一种。

如图1所示，液晶显示面板1000还包括：位于第一基板100远离第二基板200一侧的保护盖板600，位于第一基板100和保护盖板600之间的触觉反馈层700。保护盖板600例如是保护玻璃或者保护膜层。触觉反馈层700包括至少一个电流变液模组710和至少一个封闭凹槽720，每个电流变液模组710分别填充在对应的封闭凹槽720中，电流变液模组710在施加电场状态下转变为固态。封闭凹槽720中预设有电流变液模组710压缩需要的液体流动空间730。电流变液模组710与黑矩阵122相对设置，以防止电流变液模组710遮挡液晶显示面板1000的显示区域。

在本实施例中，液晶显示面板1000还包括：第一偏光板400和第二偏光板500，第一偏光板400设于第一衬底110远离液晶层300的一侧，第二偏光板500设于第二衬底210远离液晶层300的一侧。具体地，第一偏光板400的穿透轴方向垂直于第二偏光板500的穿透轴方向。触觉反馈层700位于第一偏光板400和保护盖板600之间。形成至少一个封闭凹槽720的材料包括：透明光学粘合剂(OCA)和水胶。透明光学粘合剂或水胶用于贴合第一偏光板400和保护盖板600。据科学研究，人类手指可感知最小的凸起约为13nm，而电流变液固体颗粒大小均为纳米级，故本实施例中可将电流变液模组710的厚度设计为与封闭凹槽720的厚度相同，电流变液模组710的厚度例如是200um。同时依据电流变液特性，当用户按压液晶显示面板1000时电流变液模组710的形变量范围为0-200um。容易理解的是，可依据实际状况增加电流变液模组710的厚度，以进一步提升液晶显示面板1000的按键触感反馈效果，提升触感舒适度。

如图2所示，液晶显示面板2000与图1所示的液晶显示面板1000的结构基本一致，不同之处在于，液晶显示面板2000还包括：触控层800，触控层800位于触觉反馈层700和保护盖板600之间。需要说明的是，在一些实施例中，触控层800还可位于触觉反馈层700和第一基板110之间，具体地，可以位于触觉反馈层700和第一偏光板400之间。由于电流变液模组710是绝缘体，对电流变液模组710施加电压不会对触控层800的触控信号形成干扰，触控层800位于触觉反馈层700和保护盖板600之间能够进一步减少电流变液模组710的施加电压对触控信号的干扰。在一些实施例中，触控层800包括用于确定用户触摸液晶显示面板1000的触摸位置的位置检测电路，可以使用触控层800的位置检测电路辅助确定作用在电流变液模组710的触摸压力的位置，使得用户按压液晶显示面板1000的触摸压力位置判定更准确。

如图3所示，触觉反馈电路900包括：压力检测电路910和电流变液供电电路920。压力检测电路910，用于分别检测作用在至少一个电流变液模组710的触摸压力F。压力检测电路910可以设置于图1和图2所示的触觉反馈层700远离第一基板100的一侧。电流变液供电电路920，用于当检测到触摸压力F时，分别为对应的电流变液模组710提供对应强度的电场V，当检测到触摸压力F大于等于预设阈值时，停止为对应的电流变液模组710提供该对应强度的电场V。电流变液供电电路920，进一步用于当检测到的触摸压力F越大，为对应的电流变液模组710提供的电场V的强度越大。电流变液供电电路920，进一步用于当检测到的触摸压力F消失时进行初始化、校准。电流变液供电电路920可以集成于液晶显示面板1000内，也可以设置于液晶显示面板1000之外，电流变液供电电路920包括设置于图1和图2所示的电流变液模组710远离第一基板100的一侧的第一电极，和设置于图1和图2所示的电流变液模组710靠近第一基板100的一侧的第二电极，电流变液供电电路920通过为第一电极和第二电极施加电压差，从而当检测到触摸压力F时，电流变液供电电路920分别为对应的电流变液模组710提供对应强度的电场V。

在本实施例中，压力检测电路910例如包括多个压力传感器或者等效压力传感电路，多个压力传感器或者等效压力传感电路设置于电流变液模组710的中心点，多个压力传感器或者等效压力传感电路分别检测作用在电流变液模组710的中心点的触摸压力F。或者多个压力传感器或者等效压力传感电路设置于触觉反馈层700四周边缘，多个压力传感器或者等效压力传感电路分别检测作用在触觉反馈层700四周边缘的压力，通过运算得到作用在电流变液模组710的触摸压力F。

图1和图2所示的触觉反馈层700的电流变液模组710的材料是电流变液(Electrorheological Fluids)。电流变液，简称ER液体或ER流体，其在通常条件下是一种悬浮液，在电场的作用下可发生液态至固态的无极固化。电流变液是介电微粒与绝缘液体混合而成的复杂流体，其可以是无机材料、高分子材料或复合型材料。

当用户未按压液晶显示面板时，压力检测电路910还没有检测到作用在电流变液模组710的触摸压力F，电流变液供电电路920还没有为电流变液模组710提供电场V，电流变液模组710处于液体状。当用户初始按压液晶显示面板时，压力检测电路910检测到作用在至少一个电流变液模组710的触摸压力F，电流变液供电电路920为对应的电流变液模组710提供对应强度的电场V，至少一个电流变液模组710在电场的作用下可发生液态至固态的转变。用户按压液晶显示面板的触摸压力F越大，电流变液供电电路920为对应的电流变液模组710提供的电场V的强度越大，电流变液加压后呈现无极固化作用，触感硬度越大。当触摸压力F大于等于预设阈值时，停止为对应的电流变液模组710提供触摸压力F，电流变液模组710发生固态至液体的转变，用户按压液晶显示面板的触感硬度消失，实现用户按压液晶显示面板的真实按键触感反馈，进一步改善了液晶显示面板的按键触感反馈效果，提升触感舒适度。

图4示出了本实用新型第三实施例的液晶显示面板的俯视图。为了清楚描述，图4示出了触觉反馈层700，触觉反馈层700包括：电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714，以及封闭凹槽721、封闭凹槽722、封闭凹槽723和封闭凹槽724。封闭凹槽721、封闭凹槽722、封闭凹槽723和封闭凹槽724分别预留有电流变液模组710压缩需要的液体流动空间730(图未示)。电流变液模组711位于封闭凹槽721中，电流变液模组712位于封闭凹槽722中，电流变液模组713位于封闭凹槽723中，电流变液模组714位于封闭凹槽724中。电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714分别与第二基板200中设置的多个像素单元组相对设置，每个像素单元组包括至少一个像素单元，多个像素单元组中的像素单元个数可以不等。

在本实施例中，压力检测电路910例如包括四个压力传感器，四个个压力传感器分别设置于电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714的中心点，四个压力传感器分别检测作用在电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714的中心点的触摸压力F1、触摸压力F2、触摸压力F3和触摸压力F4。或者压力检测电路910例如包括多个压力传感器，多个压力传感器分别设置于触觉反馈层700四周边缘，多个压力传感器分别检测作用在触觉反馈层700四周边缘的压力，通过运算得到作用在电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714的触摸压力F1、触摸压力F2、触摸压力F3和触摸压力F4。

例如，触摸压力F1>触摸压力F2>触摸压力F3>触摸压力F4，则当检测到触摸压力F时，电流变液供电电路920分别为电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714提供电场V1、电场V2、电场V3和电场V4，电场V1的强度>电场V2的强度>电场V3的强度>电场V4的强度，电流变液模组711的触觉硬度>电流变液模组712的触觉硬度>电流变液模组713的触觉硬度>电流变液模组714的触觉硬度。在电流变液模组711、电流变液模组712、电流变液模组713和电流变液模组714所对应的液晶显示面板区域，用户按压液晶显示面板的手指感受了不同的触觉硬度，从而实现了整个液晶显示装置的实时差异化触觉反馈。

当检测到触摸压力F1、触摸压力F2、触摸压力F3和触摸压力F4中一个或多个压力值大于等于预设阈值时，停止为对应的电流变液模组710提供电场V。电流变液模组710发生固态至液体的转变，用户按压液晶显示面板的触感硬度消失，实现用户按压液晶显示面板的真实按键触感反馈，进一步改善了液晶显示面板的按键触感反馈效果，提升触感舒适度。

图5示出了本实用新型实施例的液晶显示面板的触觉硬度分布图的示例。如图5所示，每一个网格表示一个电流变液模组710，颜色越深的位置表示用户按压液晶显示面板的手指感受到的触觉硬度越大。容易理解的是，第二基板210中的多个像素单元分为多个像素单元组，每个像素单元组包括至少一个像素单元，所述至少一个电流变液模组710与多个像素单元组相对设置，可以通过减少每个像素单元组中像素单元的个数来提高用户按压液晶显示面板的手指感受不同的触觉硬度的细化精度，从而提高整个液晶显示装置的触觉反馈的实时差异化精度。在一些实施例中，每个像素单元组包括一个像素单元，每一个电流变液模组710与一个像素单元相对设置，从而实现了像素单元级别的触觉硬度细化精度。

需要说明的是，本实用新型实施例中的液晶显示装置可直接在原有触控液晶显示装置的基础制作，成本相对较低，适用性强。

根据本实用新型实施例的液晶显示装置，液晶显示装置包括：液晶显示面板和触觉反馈电路，液晶显示面板包括：第一基板，与第一基板相对设置的第二基板，以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层；位于第一基板远离第二基板一侧的保护盖板；位于第一基板和保护盖板之间的触觉反馈层，触觉反馈层包括至少一个电流变液模组和至少一个封闭凹槽，每个电流变液模组分别填充在每个封闭凹槽中，电流变液模组在施加电场状态下转变为固态；触觉反馈电路包括：压力检测电路，用于分别检测作用在电流变液模组的触摸压力；电流变液供电电路，用于当检测到触摸压力时，分别为对应的电流变液模组提供对应强度的电场，电流变液加压后呈现无极固化作用，用户按压液晶显示面板的触感硬度变大，当检测到触摸压力大于等于预设阈值时，停止为对应的电流变液模组提供电场，电流变液模组发生固态至液体的转变，用户按压液晶显示面板的触感硬度消失，实现用户按压液晶显示面板的真实按键触感反馈，改善了液晶显示面板的按键触感反馈效果，提升触感舒适度。

用户按压液晶显示面板的触摸压力越大，电流变液供电电路为对应的电流变液模组提供的电场的强度越大，电流变液加压后呈现无极固化作用，用户按压液晶显示面板的触感硬度越大，进一步改善了液晶显示面板的按键触感反馈效果，提升触感舒适度。

第二基板中的多个像素单元分为多个像素单元组，每个像素单元组包括至少一个像素单元，所述至少一个电流变液模组与多个像素单元组相对设置，可以通过减少每个像素单元组中像素单元的个数来提高用户按压液晶显示面板的手指感受不同的触觉硬度的细化精度，从而提高整个液晶显示装置的触觉反馈的实时差异化精度。在一些实施例中，每个像素单元组包括一个像素单元，每一个电流变液模组与一个像素单元相对设置，从而实现了像素单元级别的触觉硬度细化精度。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用已限制本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，再不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰等，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。

Claims (9)

1.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置具有触觉反馈功能，其特征在于，所述液晶显示装置包括：液晶显示面板和触觉反馈电路，

所述液晶显示面板包括：

第一基板，与所述第一基板相对设置的第二基板，以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

位于所述第一基板远离所述第二基板一侧的保护盖板；

位于所述第一基板和保护盖板之间的触觉反馈层，所述触觉反馈层包括至少一个电流变液模组和至少一个封闭凹槽，所述至少一个电流变液模组分别填充在所述至少一个封闭凹槽中，所述至少一个电流变液模组在施加电场状态下转变为固态；

所述触觉反馈电路包括：

压力检测电路，用于分别检测作用在所述至少一个电流变液模组的触摸压力；

电流变液供电电路，用于当检测到所述触摸压力时，分别为对应的所述电流变液模组提供对应强度的电场，当检测到所述触摸压力大于等于预设阈值时，停止为对应的所述电流变液模组提供所述对应强度的电场。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示面板还包括：

位于所述触觉反馈层和保护盖板之间的触控层；或者

位于所述触觉反馈层和第一基板之间的触控层。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一基板包括：

第一衬底和位于所述第一衬底靠近所述液晶层一侧的色阻层，所述色阻层的色阻之间设置有黑矩阵，所述至少一个电流变液模组与所述黑矩阵相对设置。

4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述至少一个封闭凹槽中预设有所述电流变液模组压缩需要的液体流动空间。

5.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述至少一个电流变液模组的厚度包括：200um。

6.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述电流变液供电电路，当检测到的所述触摸压力越大，为对应的所述电流变液模组提供的电场的强度越大。

7.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述电流变液供电电路，当检测到的所述触摸压力消失时进行初始化、校准。

8.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二基板中设置有多个像素单元，所述多个像素单元分为多个像素单元组，每个像素单元组包括至少一个像素单元，所述至少一个电流变液模组与所述多个像素单元组相对设置。

9.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述压力检测电路，分别检测作用在所述至少一个电流变液模组的中心点的触摸压力；或者

分别检测作用在所述触觉反馈层边缘的压力，通过运算得到作用在所述至少一个电流变液模组的触摸压力。

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