CN103827798A - 显示器变形检测 - Google Patents

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J·G·乌泽尔
A·阿-达勒尔
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Abstract

本发明所公开的实施例涉及显示器变形检测***(14)，所述显示器变形检测***基于电阻和/或电容的变化来检测显示器变形。在一个实施例中，一种方法包括测量基线，所述基线包括设置在所述显示面板(12)内或覆盖在所述显示面板(12)上的导电网(100)的基线电阻或基线电容或两者。所述方法还包括检测所述基线电阻或所述基线电容或两者的变化并计算发生所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化的变化位置。所述方法还包括计算所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化的大小。

Description

显示器变形检测
背景技术
本发明整体涉及显示面板，更具体地讲，涉及此类显示面板的变形检测。
本部分旨在向读者介绍可能与本发明的各个方面相关的本领域的各个方面，其描述和/或声明如下。据信，本讨论有助于为读者提供背景信息，有利于更好地理解本发明的各个方面。因此，应当理解，这些声明应从这个角度进行解读，而不应将其视为对现有技术的认可。
许多电子设备包括为电子设备的用户提供视觉图像的显示面板。在向显示面板施加意外压力时，这些显示面板可能易受到损坏。一些压力可能是内部的，从显示器后面的内部组件得到。其他压力可能是外部的，在用户不小心向显示器施加过大压力时发生。
发明内容
本文所公开的某些实施例的概要在下文有所描述。应当理解，这些方面仅提供用于为读者提供这些特定实施例的简要概要，并且这些方面并非旨在限制本发明的范围。实际上，本发明可涵盖未能在下文阐述的各个方面。
本发明的实施例涉及用于检测电子设备的显示面板变形（例如，因施加的压力所致的几何变化）的设备和方法。在某些实施例中，显示面板变形可用于检测和诊断施加在显示面板上的非预期压力。此外，在某些实施例中，显示面板变形可用于检测施加在显示面板上的预期压力。
对上述特征的各种改进可能相对于本发明的各个方面而存在。也可在这些各个方面中加入其他特征。这些改进和其他特征可以单独存在，也可以任何组合的形式存在。例如，下面讨论的与一个或多个所示实施例相关的各种特征可单独地或以任何组合形式结合到本发明上述方面的任何一个中。同样，上述简要概要仅旨在使读者熟悉本发明实施例的特定方面和上下文，并不限制要求保护的主题。
附图说明
阅读以下详细描述并参考附图后，可更好地了解本发明的各个方面，其中：
图1为根据实施例的具有显示面板变形检测***的电子设备的示意性框图；
图2为根据实施例的包括显示面板变形检测***的手持式电子设备的透视图；
图3为根据实施例的包括导电网的显示器变形检测***的示意图；
图4为根据实施例的具有凹变形的显示面板的示意图；
图5为根据实施例的具有凸变形的显示面板的示意图；并且
图6为根据实施例的示出了用于检测显示面板变形的过程的流程图。
具体实施方式
下面将描述一个或多个具体实施例。为提供这些实施例的简洁描述，并未在本说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，必须做出多个特定于具体实施的决策以达到开发者的特定目标，例如符合***相关和商业相关的限制条件，所述限制条件可从一个具体实施到另一个而变化。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但对于从本发明中受益的普通技术人员而言，其仍然是设计、制造和生产的常规任务。
如可理解的那样，电子设备可包括有助于设备功能的各种部件。例如，图1为示出了可存于一个此类电子设备10中的部件的框图。图1所示的各种功能块可包括硬件元素（包括电路）、软件元素（包括存储在诸如硬盘驱动器或***存储器之类的计算机可读介质上的计算机代码）、或硬件元素与软件元素两者的组合。图1仅为特定具体实施的一个例子，仅旨在示出可存在于电子设备10中的部件的类型。例如，在当前所示的实施例中，这些部件可包括显示器12、显示器变形检测***14、输入/输出（I/O）端口16、输入结构18、一个或多个处理器20、一个或多个存储设备22、非易失性存储装置24、网络接口26、射频发射器28、耦合至射频发射器28的天线30以及加速器31。
网络接口26可通过有线（例如，以太网）或无线（例如，Wi-Fi）网络提供通信功能。此外，射频发射器28可通过射频信号提供通信。加速器31可测量电子设备10的加速度并将所测得的加速度提供至处理器20。
显示器12可用于显示由电子设备10生成的各种图像。例如，处理器20可将图像数据提供至显示器12。此外，非易失性存储装置24可被配置成存储由处理器20提供的图像数据。显示器12可为任何合适的液晶显示器（LCD），诸如边缘场切换（FFS）和/或平面转换（IPS）型LCD。此外，显示器12可具有可用作电子设备10的控制界面的一部分的触摸感测功能。
显示器12可耦合至由处理器20控制的显示器变形检测***14。如将在下文更详细地描述的那样，显示器变形检测***14可允许处理器20检测显示器12的几何变化。与这些几何变化或变形相关的信息可存储在非易失性存储装置24中或者可传输至外部实体（例如，通过I/O端口16、网络接口26或射频发射器28的使用）。
电子设备10可采用蜂窝电话或一些其他类型的电子设备的形式。在某些实施例中，手持式电子设备形式的电子设备10可包括可得Apple Inc.（Cupertino,California）的
Figure BDA0000483471700000031
或型号。以举例的方式，根据一个实施例在图2中示出了手持式电子设备30（例如，蜂窝电话）形式的电子设备10。所示的手持式电子设备30包括显示器12（例如，LCD或一些其他合适显示器的形式）、I/O端口16和输入结构18。
尽管在图2的蜂窝电话的上下文中大致示出了电子设备10，但电子设备10还可采用其他类型的电子设备的形式。在一些实施例中，各种电子设备10可包括媒体播放器、个人数据管理器、手持式游戏平台、照相机以及此类设备的组合。例如，电子设备10可以包括各种功能（诸如拍照、拨打电话、访问互联网、通过电子邮件通信、记录音频和视频、听音乐、玩游戏以及连接至无线网络的能力）的手持式电子设备30的形式提供。在另一个例子中，电子设备10还可以便携式多功能平板计算设备的形式提供。以举例的方式，平板计算设备可为可得自Apple Inc.的平板型计算机的型号。作为另外一种选择，电子设备10还可以具有显示器12的台式或笔记本计算机的形式提供。例如，台式或笔记本计算机可为配备有显示器12的
Figure BDA0000483471700000042
MacBook
Figure BDA0000483471700000043
或MacBook的型号。尽管以下公开内容以举例的方式使用了手持设备30，但应当理解，可以任何合适的形状因数（诸如上文所述的那些）以类似的方式来使用显示器变形检测***14。
在所示实施例中，手持式电子设备30包括具有图1的显示器变形检测***14的显示器12。显示器12可显示由手持式电子设备30生成的各种图像，诸如具有图标40的图形用户界面（GUI）38。用户可通过访问用户输入18以及通过触摸显示器12访问GUI38而与手持设备30交互。在某些实施例中，显示器变形检测***14可在与手持式电子设备30的GUI38的用户交互中提供帮助。例如，当用户在显示器12上施加预期力时，显示器12中可产生变形。显示器变形检测***14可检测变形的位置，并基于变形位置将用户输入信号提供至处理器20。例如，用户可能需要通过手持式电子设备30发送SMS文本消息。用户可在SMS文本消息图标40上按压显示器12，以打开SMS文本消息发送应用程序。在按压显示器12后，可发生显示器12变形。如将在下文更详细地讨论的那样，显示器变形检测***14可确定变形的位置并将该位置提供至处理器20。处理器20可解译作为SMS文本消息图标40上的用户输入而由显示器变形检测***14提供的位置，并因此执行SMS文本消息发送应用程序。
在某些实施例中，如将在下文更详细地描述的那样，显示器变形检测***14可提供显示器变形的大小。所提供的变形大小也可在与手持式电子设备30的GUI38的用户交互中提供帮助。在某些实施例中，可启用GUI38以基于提供至GUI38的力的量来提供各种功能。在一个实施例中，可启用图标以基于施加至图标上的压力来以不同的比率影响变化。例如，在所示实施例中，在将轻的力提供至音量图标41时，可启用音量图标41来以1dB的增量增加或降低手持式电子设备30的音量。在将重的力施加至图标41时，可以更高的增量（例如，5dB）增加或降低音量。在一些实施例中，可启用显示器变形检测***14以基于显示器12的变形的大小突破某些阈值而将力的等级（例如，低、中和高）提供至处理器20或其他数据处理电路。在其他实施例中，显示器变形检测***14可基于实际变形大小而提供连续可变量的力。
变形检测***14还可用于诊断显示器12的损坏。在将过大的力施加至显示器12时，可产生对手持式电子设备的显示器12的损坏。例如，当手持式电子设备30跌落时，显示器12可由于跌落所致的冲击而破裂。此外，当显示器12使用平面转换技术时，则在显示器12变形时可产生漏光。显示器变形检测***14可提供对显示器12中产生的几何变化以及施加至显示器12的压力的清晰理解，这可允许对围绕显示器12损坏的细节进行诊断。例如，在力的大小突破过大力的阈值时，可启用显示器变形检测***14来存储显示器变形信息。在一些实施例中，过大力的阈值可为大约100牛顿。在检测到达到或超出过大力阈值的力的大小后，可启用显示器变形检测***14来存储变形统计值，诸如变形的时间、变形位置和/或变形大小。在一些实施例中，显示器变形检测***14可在达到过大力阈值的时间处获得和存储变形梯度图（例如，所有变形及其相关联的统计值的快照）。变形梯度图可通过细化在过大压力施加时间处所发生的每个变形，来提供对过大压力施加的原因的更清晰理解。
手持式电子设备30的制造商还可使用显示器变形检测***14来在手持式电子设备30的设计过程期间诊断潜在的显示器12损坏。例如，在公开发布之前，手持式电子设备30可经受大量测试，诸如人为因素测试。人为因素测试涉及了解人与设备的交互以创建更好的设计。显示器变形检测***14可通过提供由与设备的人为交互所导致的显示器应变的新测量结果，而在设计过程期间改善人为因素测试。例如，人为因素研究可表明，手持式电子设备30的用户在不用时通常将手持式电子设备30放在其裤子口袋中。显示器变形检测***14可提供由这种行为所导致的显示器变形的测量结果，从而允许制造商基于因将手持式电子设备30存放在用户的口袋中所导致的显示器变形来修改设计。
在一个例子中，显示器变形检测***14可检测表明显示器向外弯曲的凸变形（如图5所示）。手持式电子设备30制造商可确定，由于手持式电子设备30的机壳仅是半刚性的，从而允许手持式电子设备30比应有弯曲弯曲更多，因此此类变形是可能的。基于通过显示器变形检测***30提供的数据，制造商可能够在公开发布手持式电子设备30之前结合更刚性的机壳。
在某些情况下，制造商可能需要在可能发生跌落时启用显示器变形检测***14。在显示器变形检测***14仅用于诊断显示器12损坏的原因时，此类选择性启用可维持手持式电子设备的电池寿命。在此类实施例中，可使用图1的加速器31来启动显示器变形检测***14。加速器31可测量手持式电子设备30的加速度并将所测得的加速度提供至处理器20。处理器20可检测手持式电子设备31的可能跌落或其他突然运动（例如，通过检测达到或超过过大加速度阈值的所测得的加速度）。基于检测可能跌落或其他突然运动，处理器20可启动显示器变形检测***14。显示器变形检测***14可于之后检测显示器变形并将结果提供至处理器20。在一段使用时间之后，处理器20可停用显示器变形检测***14。
现在转到显示器变形检测***的可实施方法的更详细描述，图3示出了使用网层100的显示器变形检测***14的实施例。图4和5示出了显示器变形的例子，图6提供了用于检测显示器12变形的过程。为清楚起见，将共同讨论图3-6。网层100设置在显示器12内或覆盖在显示器12上。网层100可为或可包括交叉线的排102和列104的阵列。排102和列104可设置在单独的平面上，使得在将力施加至排102和/或列104时，它们仅在交叉点处接触。在一些实施例中，线可由铟锡氧化物（ITO）构成。网层100的分辨率可非常细（例如，每条线可非常薄且靠近其他线）。例如，线可具有大约10微米的直径和/或可在70微米内彼此间隔。当网层100的线（例如，排102和列104）伸展或压缩时，线的电阻和/或电容发生变化。因此，电阻像素106（例如，线交叉的区域）的电阻和/或电容也可发生变化。例如，在将力110施加至显示器12时，网层100的一些线可以伸展，并且网层100的一些线可以压缩。为检测显示器变形，可测量网层100中的电阻和/或电容变化。为此，可获得基线电阻和/或电容测量结果（块202）。例如，排102和列104可耦合至电阻和/或电容测量电路108。电阻和/或电容测量电路108可测量排102和列104相交的线网层100的一部分（例如，电阻像素106）处的基线电阻和/或电容。在其他实施例中，电阻和/或电容测量电路可耦合至显示器12的公用电压线，以确定基线电阻和/或电容测量结果。公用电压线将公用电压提供至显示器12的公用电极。
在将力110施加在显示器12上时，线的电阻和/或电容将发生变化。例如，如图4所示，将向下力110施加在显示器12上。向下力110可导致线在一个或多个电阻像素106处压缩112。当线压缩112时，电阻可能降低（并且因此电容可能增加）。此外，如图5所示，可将向上力110施加在显示面板上（例如，从手持式电子设备30的下方部件施加），导致线在靠近所施加的力110的一个或多个电阻像素106处伸展114。当线伸展时，电阻可能增加（并且因此电容可能降低）。电阻和/或电容测量电路108可周期性地或连续性地测量电阻像素106处网层100的电阻和/或电容。通过驱动器的处理器20或处理器20的指令可基于由电阻和/或电容测量电路108提供的测量结果来检测电阻和/或电容的变化（块204）。如上所述，在某些实施例中，在加速器测量结果提供手持式电子设备10正在跌落的指示时，显示器变形检测***14可轮询新电阻和/或电容测量结果。
在某些实施例中，显示器变形测量结果可与较之于可影响电阻和/或电容的其他刺激因素（例如，温度变化）而快速转变的电阻和/或电容值相关联。例如，由于快速发生的变形，显示器变形可导致线网100的电阻和/或电容值快速改变。因此，可借助低频滤波器（例如，高通滤波器）来过滤电阻和/或电容的慢速转变改变（例如，由温度变化导致的那些）（块205）。电阻和/或电容测量电路108可于之后将过滤后的电阻和/或电容测量结果提供至处理器20或其他数据处理电路。
在发现基线电阻和/或电容的变化后，显示器变形检测***14可确定发生变化的位置（例如，电阻像素106的位置）（块206）。此外，可通过电阻和/或电容测量电路108来测量基线的电阻和/或电容的变化的测量值，以计算变化的大小（块208）。
如前所述，线的排102和列104可非常小。因此，线可包括非常低的电阻。因此，基于变形的电阻和/或电容的变化也可相当低。电阻和/或电容测量电路108可包括非常灵敏的测量电路，以考虑非常低的电阻级别。在某些实施例中，线的电阻变化可为微欧级。
在电子设备上执行的某些处理器指令可利用与变形位置和/或变形大小相关的信息，而不是与电阻和/或电容变化位置以及大小相关的信息。因此，在一些实施例中，将电阻和/或电容变化的位置与显示器变形位置（例如，发生变化的电阻像素106的位置）相关联（块210）以及将电阻和/或电容的变化的大小与显示器12的变形的大小或施加在显示器12上的力的大小相关联（块212），这可能是有益的。在某些实施例中，存储在非易失性存储装置24中的查找表可将力值的大小与具体的电阻变化值相关联。利用查找表，处理器20可将电阻和/或电容变化与施加在手持式电子设备30上的力的大小相关联。
如前所述，可将变形统计值（例如，变形位置、变形大小和/或变形时间）存储在非易失性存储装置24中以供日后检索。可通过网络接口26、射频发射器28和/或I/O端口16来检索变形统计值。一旦检索到后，即可将存储的变形统计值从非易失性存储装置24中移除。在某些实施例中，可周期性地移除存储的变形统计值，以在非易失性存储装置24中提供更多的存储空间。
在某些实施例中，可能需要周期性地重设（例如，重新测量）基线。随时间推移，网层100可保留由显示器12变形所导致的电容和/或电阻变化的其中一些。重设基线可帮助确保在确定线的电阻和/或电容的变化时，将任何已保留的电容和/或电阻变化考虑在内。可以预先确定的时间周期或在某些事件的发生后测量基线。例如，可每天在午夜重新测量基线，或每月在上午3:00重新测量一次基线。在其他实施例中，可在将手持式电子设备30带去修理时，通过制造商的设施重设基线。在蜂窝电话实施例中，可在每次蜂窝电话遇到新蜂窝服务塔时自动重设基线。此外，可通过GUI38上显示的菜单设置的使用来重设基线。
测量和报告显示器变形位置和大小可用于检测由施加至显示器12的力所导致的预期和非预期显示面板应变。例如，预期显示面板应变可用于提供考虑了正经由触摸输入施加至显示器12的力的量的更为动态的GUI38。此外，可在设计过程期间测量非预期显示面板应变，以了解由人为因素所致的显示器12将遇到的应变。另外，显示面板应变可用于通过在损坏发生的时间之前或期间记录施加至显示器12的力来诊断显示器12的损坏。
本文以举例的方式示出了上述具体实施例，应当理解，这些实施例可容许各种修改和替代形式。还应理解的是，所述权利要求并非旨在限制于本发明公开的特定形式，相反，其旨在涵盖在本发明的实质和范围内的所有修改、等同物和替代形式。

Claims (24)

1.一种检测显示面板的变形的方法，包括：
检测设置在所述显示面板内或覆盖在所述显示面板上的导电网的基线电阻或基线电容或基线电阻和基线电容两者的变化；
计算发生所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化的变化位置；以及
计算所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化的大小。
2.根据权利要求1所述的方法，包括通过高通滤波器过滤所述基线电阻或所述基线电容或两者的低频变化。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：
通过加速器检测所述显示面板的运动；以及
在检测所述显示面板的所述运动时，检测所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化。
4.根据权利要求1所述的方法，包括将所述变形大小与所述显示面板的跌落相关联。
5.根据权利要求1所述的方法，包括至少部分地基于所述变形来确定触摸命令。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述触摸命令包括与所述变化位置相关联的所述触摸命令的位置以及与所述变化的大小相关联的所述触摸命令的力两者。
7.根据权利要求1所述的方法，包括在所述显示面板的设计过程期间监测所述显示面板的所述变形。
8.根据权利要求1所述的方法，将所述变化位置与变形位置相关联。
9.根据权利要求1所述的方法，包括将所述变化的所述大小与变形大小相关联。
10.根据权利要求1所述的方法，包括测量所述基线电阻或所述基线电容或两者。
11.一种显示器变形检测***，包括：
显示器，所述显示器被配置成提供图形图像；
导电网，所述导电网设置在所述显示器之上或之中，具有基线电阻和基线电容；和
变形检测电路，所述变形检测电路被配置成：
确定所述导电网的所述基线电阻或所述基线电容或两者；
检测所述导电网的至少一部分中的所述基线电阻或所述基线电容或两者的变化；
存储与所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化相关的变化信息；以及
将所述变化信息与所述显示器的变形相关联。
12.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述变形检测电路被配置成检测所述基线电阻的微欧级的变化。
13.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述变形检测电路被配置成检测所述基线电容的微欧级的变化。
14.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述变形检测电路被配置成：
存储电阻的所述变化或电容的所述变化或电阻的所述变化和电容的所述变化两者的位置和大小；
基于所述基线电阻的所述变化或所述基线电容的所述变化或所述基线电阻的所述变化和所述基线电容的所述变化两者的所述位置计算变形位置；以及
基于所述基线电阻的所述变化或所述基线电容的所述变化或所述基线电阻的所述变化和所述基线电容的所述变化两者的所述大小计算变形大小。
15.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述导电网包括所述显示面板的公用电压层，所述公用电压层被配置成将公用电压提供至所述显示面板的公用电极。
16.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，包括被配置成检测所述显示面板的跌落的加速器，其中所述显示器变形检测电路被配置成在检测到所述跌落时检测所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化。
17.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述显示器变形检测电路被配置成以周期性的轮询增量来检测所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化。
18.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述显示器变形检测电路被配置成以周期性的间隔来移除所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述变化的所述已存储位置和所述已存储大小。
19.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述显示器变形检测电路被配置成以周期性的间隔来确定所述基线电阻或所述基线电容或两者。
20.根据权利要求11所述的显示器变形检测***，其中所述显示器变形检测电路被配置成在所述显示器变形检测***经过蜂窝塔时重新确定所述基线电阻或所述基线电容或两者。
21.一种电子设备，包括：
显示器，所述显示器被配置成提供所述电子设备的图形用户界面；
导电网，所述导电网设置在所述显示器之中或之上，具有基线电阻或基线电容或两者；和
处理器，所述处理器被配置成：
检测所述基线电阻或所述基线电容或两者的改变；
将所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述改变的位置与变形位置相关联；
将所述基线电阻或所述基线电容或两者的所述改变的大小与变形大小相关联；以及
基于所述变形位置或所述变形大小或两者来提供图形用户界面输入指令。
22.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述处理器被配置成以周期性的间隔来检测所述基线电阻或电容或两者的所述改变。
23.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述处理器被配置成提供所述图形用户界面指令，其中所述图形用户界面指令包括所述变形位置和所述变形大小。
24.根据权利要求23所述的电子设备，其中所述图形用户界面被配置成基于所述变形大小的改变而不同地响应。
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