CN104123040A - 一种显示设备、使用其的电子设备和识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示设备，设有外壳和装设于外壳的屏幕，且在外壳与屏幕构成的收容空间内还包括：用于测量屏幕和外壳之间的平行于屏幕方向的挤压力的压力传感器；用于将挤压力转换为屏幕所受外部摩擦力的控制器；并且压力传感器与控制器电连接。本显示设备通过在屏幕和外壳之间设置用于检测平行于屏幕方向的挤压力的压力传感器，当触控物(触控笔或手指)作用于屏幕时，压力传感器收集压力信号并传送至控制器，控制器经处理后，识别屏幕收到的水平摩擦力的方向及大小或旋转扭矩的方向及大小并输出，不易被干扰。本发明还公开了一种包括如上所述的显示设备的电子设备，以及上述显示设备的识别屏幕所受摩擦力和扭矩的识别方法。
Description
技术领域
本发明涉及移动设备技术领域，尤其涉及一种显示设备、使用其的电子设备和识别方法。
背景技术
随着移动设备技术的不断发展，移动设备的屏幕技术也越来越多样化。现有的屏幕技术可以显示丰富多样的内容，并与其他输入设备结合完成用户输入输出的功能，例如键盘可以精确的获得用户输入的键值，触摸屏可以精确的获得手指触摸的坐标等。
现有的移动设备中，均可以感知垂直于屏幕方向的力，从而实现对屏幕显示内容的操控，但是无法通过屏幕直接感知平行于屏幕方向的力以及平行于屏幕方向的扭转力。如需测量水平作用力时，均通过间接测量获得。间接测量的结果信号弱，而且容易被干扰，从而不方便用户操作。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种显示设备、使用其的电子设备和识别方法，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种显示设备，设有外壳和装设于所述外壳的屏幕，并且，在所述外壳与所述屏幕构成的收容空间内，还包括：
在平行于所述屏幕方向上测量所述屏幕和所述外壳之间的挤压力的压力传感器；
以及，控制器；
其中，所述压力传感器与所述控制器电连接、以供所述控制器将所述压力传感器测量的所述挤压力转换为所述屏幕所受外部摩擦力和扭矩。
优选地，所述屏幕设有互相平行的两个第一侧部和互相平行的两个第二侧部，并且，所述壳体具有位于两个所述第一侧部的外侧的第一侧缘、以及位于两个所述第二侧部的外侧的第二侧缘；
多个所述压力传感器中的一部分固定于所述第一侧部、并与所述第一侧缘接触，多个所述压力传感器中的另一部分固定于所述第二侧部、并与所述第二侧缘接触。
优选地，固定于两个所述第一侧部的所述压力传感器对称分布。
优选地，固定于每个所述第一侧部的所述压力传感器均为两个。
优选地，固定于两个所述第二侧部的所述压力传感器对称分布。
优选地，固定于每个所述第二侧部的所述压力传感器为两个。
优选地，所述屏幕为液晶屏、或触摸屏。
优选地，显示设备进一步包括装设于所述屏幕表面的硬质层。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的显示设备。
本发明实施例还提供一种识别方法，用于显示设备中，所述显示设备设有外壳及装设于所述外壳的屏幕，且所述外壳与所述屏幕构成的收容空间内设有互相电连接的压力传感器和控制器，包括：
所述压力传感器在平行于所述屏幕方向上测量所述屏幕和所述外壳之间的挤压力，并将该挤压力通过电信号传至所述控制器；
所述控制器接收所述电信号，并将所述挤压力转换为所述屏幕所受的外部摩擦力和扭矩后输出。
优选地，本实施例的识别方法中，所述屏幕设有互相平行的两个第一侧部和互相平行的两个第二侧部，并且，所述壳体具有位于两个所述第一侧部的外侧的第一侧缘、以及位于两个所述第二侧部的外侧的第二侧缘；
多个所述压力传感器中的一部分固定于所述第一侧部、并与所述第一侧缘接触，多个所述压力传感器中的另一部分固定于所述第二侧部、并与所述第二侧缘接触；
所述控制器计算每个侧部所受挤压力，并以四个侧部的所述挤压力的平均值作为扭矩的大小；并对位于同一侧部的挤压力比较大小，若位于同一侧部的所述挤压力沿逆时针方向依次变小，则输出所述扭矩为负值；反之，则输出正值。
优选地，本实施例的识别方法中，所述每个侧部的压力传感器为多个时，所述控制器计算每个侧部的压力传感器所受挤压力的最大差值，并以四个侧部的所述最大差值的平均值作为扭矩的大小。
优选地，本实施例的识别方法中，所述控制器对分别位于两个所述第一侧部和/或第二侧部的挤压力作差，通过差值得出摩擦力的大小和方向。
本发明的有益效果为，通过在显示设备的屏幕和外壳之间设置用于检测平行于屏幕方向的挤压力的压力传感器，当触控物(触控笔或手指)作用于屏幕时，压力传感器收集压力信号并传送至控制器，控制器经处理后，识别屏幕收到的水平摩擦力的方向及大小或旋转扭矩的方向及大小，并将计算后的信号反馈给用户进行界面操作，不易被干扰，从而给用户更自然的操控体验。
附图说明
图1为本发明实施例的显示设备结构示意图；
图2为本发明实施例的沿直线方向操作的显示设备结构示意图；
图3为本发明实施例的沿旋转方向操作的显示设备结构示意图；
图4为本发明实施例的识别方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并参见附图，对本发明进行详细说明。
本发明实施例提供一种显示设备，如图1所示，设有外壳(图中未示出)和装设于所述外壳的屏幕2，并且，在所述外壳与所述屏幕2构成的收容空间内，还包括：用于测量所述屏幕2和所述外壳之间的平行于所述屏幕2方向的挤压力的压力传感器3；用于将所述挤压力转换为所述屏幕2所受外部摩擦力和扭矩的控制器；并且，所述压力传感器3与所述控制器通过电路连接。
其中，屏幕2设有互相平行的第一侧部4和互相平行的第二侧部5，所述压力传感器3分别固定于所述第一侧部4和所述第二侧部5上。具体使用时，屏幕2应有足够的机械强度，能承受用户操作时产生的摩擦力，例如传统液晶屏、触摸屏，和覆盖于屏幕2之上的硬质层，用于屏幕2所属显示设备的外部整体保护层。本实施例以常用的触摸屏为例来进行说明。
其中，压力传感器3能实时测量力的变化，能灵敏地测量屏幕2受到摩擦力作用时与外壳之间的挤压力变化,并输出电信号的传感器装置,例如硅压阻式、应变式、压电式等。壳体具有位于两个第一侧部4的外侧的第一侧缘、以及位于两个所述第二侧部5的外侧的第二侧缘。多个压力传感器3中的一部分固定于第一侧部4、并与第一侧缘接触；多个压力传感器3中的另一部分固定于第二侧部5、并与第二侧缘接触，用于测量屏幕2侧面的挤压力。
其中，控制器能执行特定的降噪算法和识别算法，用来处理压力信号，如电路或芯片等。实际应用时，控制器并不局限于形式，如驱动、程序等也可以作为控制器。
与现有的仅能通过传感器测量垂直于屏幕2方向的力不同，如图1所示，本实施例中，固定于两个第一侧部4的压力传感器3对称分布；固定于两个第二侧部5的所述压力传感器3对称分布，即，位于一个所述第一侧部4的所述压力传感器3与位于另一个所述第一侧部4的所述压力传感器3沿垂直于所述第一侧部4的方向一一对齐；位于一个所述第二侧部5的所述压力传感器3与位于另一个所述第二侧部5的所述压力传感器3沿垂直于所述第一侧部4的方向一一对齐，以准确测量平行于屏幕2方向的水平作用力。
图2为在显示设备上沿平行于屏幕方向的直线操作，图3为在显示设备上沿平行于屏幕方向的旋转操作。
其中，装设于每一第一侧部4或第二侧部5上的压力传感器3可以为一个，也可以为多个，本实施例中，装设于每一所述第一侧部4上的压力传感器3为两个，每一第二侧部5上的压力传感器3为两个，如图1所示。
本发明实施例还提供一种识别方法，如图4所示，用于上述显示设备中，以测量屏幕所受的外部摩擦力和扭矩，具体可包括以下步骤：
步骤101：用户在屏幕上进行操作；
步骤102：压力传感器测量在平行于屏幕的方向上的屏幕和外壳之间的挤压力，并将该挤压力通过电信号传至所述控制器；
步骤103：控制器接收所述电信号，并将所述挤压力转换为所述屏幕所受的外部摩擦力和扭矩。
其中，在步骤103中，所述控制器计算每个侧部所受挤压力，并以四个侧部的所述挤压力的平均值作为扭矩的大小。当每个侧部的压力传感器为多个时，所述控制器计算每个侧部的压力传感器所受挤压力的最大差值，并以四个侧部的所述最大差值的平均值作为扭矩的大小，即当每个侧部上设有多个压力传感器时，将多个压力传感器的挤压力两两取差值，并取其最大值。
所述控制器并对位于同一侧部的挤压力比较大小，若位于同一侧部的所述挤压力沿逆时针方向依次变小，则输出扭矩为负值；反之，则输出正值。
参见图3，为便于描述，图3中定义了上下左右方向。
当手指顺时针转动时：
对于上边的第一侧部4，如果左面的压力传感器3信号大于右面的压力传感器3信号；
同时，对于下边的第一侧部4，右面的压力传感器3信号大于左面的压力传感器3信号；
同时，对于左边的第二侧部5，下面的压力传感器3信号大于上面的压力传感器3信号；
同时，对于右边的第二侧部5，上面的压力传感器3信号大于下面的压力传感器3信号；
满足这些条件时，可以判定为顺时针扭矩。
具体地，计算扭矩时，上边的两个传感器3，左面的减去右面的为差值1；右边的两个传感器3，上面的减去下面的为差值2；下边的两个传感器3，右面的减去左面的为差值3；左边的两个传感器3，下面的减去上面的为差值4。
若差值1、差值2、差值3、差值4均为正值，则输出四个差值的平均值，代表顺时针旋转扭矩，值的大小代表扭矩大小。
若差值1、差值2、差值3、差值4均为负值，则输出四个差值的平均值，代表逆时针旋转扭矩，值的大小代表扭矩大小。
而对于摩擦力，控制器对分别位于两个所述第一侧部4或第二侧部5的挤压力作差，即作用于左右方向和/或上下方向的挤压力作差，然后通过差值得出摩擦力的大小和方向。
参见图2，其中，为了便于描述，图2中定义了上下左右方向。当手指在屏幕2上摩擦时，位于第一侧部4上的压力传感器3所受挤压力方向一致，位于第二侧部5上的压力传感器3所受挤压力的方向一致。分别将位于第一侧部4和/或第二侧部5上的挤压力作差，如位于右侧的第二侧部5的挤压力减去位于左侧的第二侧部5的挤压力，如果为正值，则摩擦力方向朝右；同理，可得到第一侧部4上的摩擦力大小和方向。
步骤104：控制器将计算所得的外部摩擦力和扭矩的数据提供给外部，例如给应用程序进行用户反馈。
综上所述，本发明的显示设备通过在触摸屏的第一侧部4和第二侧部5上设置压力传感器3，当触控物1(触控笔或手指)作用于屏幕时，压力传感器3收集压力信号并传送至控制器，控制器经处理后，识别屏幕2收到的水平摩擦力的方向及大小或旋转扭矩的方向及大小，并将识别后的信号反馈给用户进行界面操作，不易被干扰，从而给用户更自然的操控体验。
除此之外，本实施例的显示设备还具有以下优点：
(1)本显示设备可以更自然地实现方向控制，施加摩擦力比点击方向键更加直观与快捷。
(2)简化界面设计，应用程序不再需要设计多个方向按钮，或者方向控制区域，节省屏幕显示区域。
(3)提供给用户更多的操作选择，可以使用摩擦力和旋扭力，不再仅仅局限于键盘输入或者触摸屏的点击和滑动。
(4)连续输入更方便，手指不需要离开屏幕即可发出多次命令。
(5)单手操作更方便，整个屏幕均可感知摩擦力和扭转力，接触屏幕任意位置即可输入，单手操作比点击按钮和滑动更方便。
例如实际中，本实施例的显示设备的应用场合可包括：
(1)在角色扮演类游戏中，玩家一般需要对游戏中角色进行移动控制。通过本显示设备可以很自然地做到这一点。用户按住屏幕，沿着目的地方向施加一定的摩擦力，屏幕周围的压力传感器接收到挤压力产生的压力信号并传送给控制器，控制器根据各个压力传感器的数值计算出整个屏幕所受摩擦力的方向和大小，并将计算出的数据提供给游戏程序。游戏程序根据摩擦力的方向和大小改变角色的移动方向和速度。
(2)图片、视频、文档播放程序或其他内容显示程序中，用户经常需要将显示内容由横排转为竖排。用户按住屏幕并沿顺时针方向旋动手指，屏幕周围的压力传感器接收到由旋转力产生的压力信号并传送给控制器。控制器根据各个压力传感器的数值计算出扭矩的方向和大小，并将计算出的数据提供给相册程序。相册程序根据扭矩的方向和大小控制显示内容旋转，由横排转为竖排。
(3)在日常操作中，用户经常需要对设备进行微量调整,例如音量增大减小、亮度变大变小、射击方向、仪表指针等,传统的屏幕需要借助方向键或滑动块操作,而本发明可以更容易地实现,用户只需按住屏幕沿指定的方向施加摩擦力或者扭转力即可。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的显示设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (13)
1.一种显示设备，设有外壳和装设于所述外壳的屏幕，其特征在于，并且，在所述外壳与所述屏幕构成的收容空间内，还包括：
在平行于所述屏幕方向上测量所述屏幕和所述外壳之间的挤压力的压力传感器；
以及，控制器；
其中，所述压力传感器与所述控制器电连接、以供所述控制器将所述压力传感器测量的所述挤压力转换为所述屏幕所受外部摩擦力和扭矩。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述屏幕设有互相平行的两个第一侧部和互相平行的两个第二侧部，并且，所述壳体具有位于两个所述第一侧部的外侧的第一侧缘、以及位于两个所述第二侧部的外侧的第二侧缘；
多个所述压力传感器中的一部分固定于所述第一侧部、并与所述第一侧缘接触，多个所述压力传感器中的另一部分固定于所述第二侧部、并与所述第二侧缘接触。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其特征在于，固定于两个所述第一侧部的所述压力传感器对称分布。
4.根据权利要求3所述的显示设备，其特征在于，固定于每个所述第一侧部的所述压力传感器均为两个。
5.根据权利要求2所述的显示设备，其特征在于，固定于两个所述第二侧部的所述压力传感器对称分布。
6.根据权利要求5所述的显示设备，其特征在于，固定于每个所述第二侧部的所述压力传感器为两个。
7.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述屏幕为液晶屏、或触摸屏。
8.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，进一步包括装设于所述屏幕表面的硬质层。
9.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1至8中任一项所述的显示设备。
10.一种识别方法，用于显示设备中，所述显示设备设有外壳及装设于所述外壳的屏幕，且所述外壳与所述屏幕构成的收容空间内设有互相电连接的压力传感器和控制器，其特征在于，包括：
所述压力传感器在平行于所述屏幕方向上测量所述屏幕和所述外壳之间的挤压力，并将该挤压力通过电信号传至所述控制器；
所述控制器接收所述电信号，并将所述挤压力转换为所述屏幕所受的外部摩擦力和扭矩后输出。
11.根据权利要求10所述的识别方法，其特征在于，所述屏幕设有互相平行的两个第一侧部和互相平行的两个第二侧部，并且，所述壳体具有位于两个所述第一侧部的外侧的第一侧缘、以及位于两个所述第二侧部的外侧的第二侧缘；
多个所述压力传感器中的一部分固定于所述第一侧部、并与所述第一侧缘接触，多个所述压力传感器中的另一部分固定于所述第二侧部、并与所述第二侧缘接触；
所述控制器计算每个侧部所受挤压力，并以四个侧部的所述挤压力的平均值作为扭矩的大小；并对位于同一侧部的挤压力比较大小，若位于同一侧部的所述挤压力沿逆时针方向依次变小，则输出所述扭矩为负值；反之，则输出正值。
12.根据权利要求11所述的识别方法，其特征在于，所述每个侧部的压力传感器为多个时，所述控制器计算每个侧部的所述压力传感器所受挤压力的最大差值，并以四个侧部的所述最大差值的平均值作为扭矩的大小。
13.根据权利要求11所述的识别方法，其特征在于，所述控制器对分别位于两个所述第一侧部和/或第二侧部的挤压力作差，通过差值得出摩擦力的大小和方向。
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