CN104407731B - 触控显示设备及其压力感应触控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触控显示设备，包括：显示单元，用于显示操控界面；压力感应单元，用于检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；A/D转换单元，用于将检测到的所述压力变化值进行模数转换；控制单元，用于根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操控界面的触控动作的精确位置，并基于所述触控动作进行触控响应。本发明通过检测触摸动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值，判断显示屏表面的受力程度和区域位置，利用虚拟算法实现区域定位精确。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种触控显示设备及其压力感应触控方法。
背景技术
近年来，触控显示设备作为电子产品的一种信息输入工具被广泛应用于手机、电视、电脑等各种显示产品中。触摸屏设置在显示屏上，用户可用手或触控笔等辅助设备接触该触摸屏以向该显示屏输入信息，减少甚至消除用户对其它输入设备(如键盘、鼠标、遥控器等)的依赖，方便操作。触摸屏通常有电阻式、电容式、超声波式和红外线式等多种类型。
目前，现有技术的触控显示设备通常包括一触摸屏、一显示屏、一框胶和一微处理器，触摸屏与显示屏相对设置，并通过框胶粘合固定。显示屏包括一显示面，触摸屏邻近该显示面。微处理器用来接收来自触摸屏的信号，相应产生一操作信号并传输到显示屏，显示屏根据该操作信号进行显示操作。其中，触摸屏具体包括电阻膜和导电膜，电阻膜和导电膜的面积和显示屏的尺寸相同，甚至还有的触控显示装置增加了不同的基板，如玻璃、电极、银线、胶片等。通过触摸屏获取触摸点的X,Y坐标，做到精确触摸定位。但现有的触摸屏实现成本非常高，尺寸越大，产品良率越低，成本越高。对于显示屏施力较大的应用场景，如敲鼓、打地鼠等进行较大力度敲击的大屏游戏，显示屏尺寸要求大，但是定位精度和灵敏度要求较低，现有技术的触控显示设备适用性差。
可见，对于要求大尺寸的显示屏，但是低定位精度和灵敏度要求的场合，如何以低成本高产品良率实现区域性感应的触控显示设备，是是亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种触控显示设备及其压力感应触控方法，利用在现有技术的显示设备上增加压力感应单元，用于检测触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值，通过控制单元判断显示屏表面的受力程度和区域位置，利用虚拟算法实现触控动作定位精确，从而实现低成本的区域性感应的触控显示设备及其压力感应触控方法，以解决上述的技术问题。
根据本发明的一方面，提供一种触控显示设备，包括：
显示单元，用于显示操控界面；
压力感应单元，用于检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；
A/D转换单元，用于将检测到的所述压力变化值进行模数转换；
控制单元，用于根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操控界面的触控动作的位置，并基于所述触控动作进行触控响应。
进一步的，所述显示单元可以为液晶显示屏，包括液晶面板、扩散层、棱镜层、导光板、反射层和背板。
进一步的，所述压力感应单元可以设于所述反射层和所述背板之间。
进一步的，所述压力感应单元可以包括：
矩阵单元划分模块，用于将所述液晶显示屏划分为多个矩阵单元；
分区单元划分模块，用于将每个所述矩阵单元划分为多个分区单元；
压力检测模块，用于检测每个所述矩阵单元的压力变化值。
进一步的，所述压力检测模块可以包括至少一个位于所述矩阵单元中心位置的压力传感器。
进一步的所述控制单元可以包括：
基准矩阵单元确定模块，用于确定具有最大压力变化值的矩阵单元为基准矩阵单元；
行坐标确定模块，用于根据比较所述基准矩阵单元上下分别对应的矩阵单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的分区单元行坐标；
列坐标确定模块，用于根据比较所述基准矩阵单元左右分别对应的矩阵单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的分区单元列坐标；
触控响应模块，用于根据所述触控动作对应的分区单元行坐标和列坐标确定所述触控动作的精确位置进行触控响应。
进一步优选的，所述压力检测模块可以包括至少分别位于所述显示单元四边侧的所述分区单元中心位置的压力传感器。
进一步优选的，所述压力检测模块可以包括分别位于每个所述分区单元中心位置的压力传感器。
更优选的，所述控制单元可以包括：
基准分区单元确定模块，用于确定具有最大压力变化值的分区单元为基准分区单元；
行坐标确定模块，用于根据比较所述基准分区单元上下分别对应的分区单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的细分单元行坐标；
列坐标确定模块，用于根据比较所述基准分区单元左右分别对应的分区单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的细分单元列坐标；
触控响应模块，用于根据所述触控动作对应的细分行坐标和列坐标确定所述触控动作的精确位置进行触控响应。
根据本发明的另一方面，提供一种用于前述触控显示设备的压力感应触控方法，包括以下步骤：
S1.检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；
S2.将检测到的所述压力变化值进行模数转换；
S3.根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操控界面的触控动作的位置，并基于所述触控动作进行触控响应。
根据本发明提供的触控显示设备及其压力感应触控方法，利用在现有技术的显示设备上增加压力感应单元，用于检测触摸操作的压力变化值，通过控制单元判断显示屏表面的受力程度和区域位置，利用虚拟算法实现区域定位精确度的提供，从而实现低成本且相对高精度的定位，且与显示屏的集成度高，便于不同厂家开发不同的触控显示设备。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的结构示意图；
图2示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的物理构造示意图；
图3示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的压力感应单元的结构示意图；
图4示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的矩阵单元划分的示意图；
图5示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的控制单元的结构示意图；
图6a，图6b，图6c分别示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的分区单元的行坐标和列坐标判断示意图；
图7示出根据本发明示例性另一实施例提供的触控显示设备的控制单元的结构示意图；
图8示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的压力感应触控方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的结构示意图。如图1所示，在根据本发明示例性实施例提供一种触控显示设备10，包括：显示单元11，用于显示操控界面；压力感应单元12，用于检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；A/D转换单元13，用于将检测到的所述压力变化值进行模数转换；控制单元14，用于根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操控界面的触控动作的精确位置，并基于所述触控动作进行触控响应。
其中，所述显示单元可以为液晶显示屏110，包括液晶面板111、扩散层112、棱镜层113、导光板114、反射层115和背板116。所述压力感应单元12可以设于所述反射层115和所述背板116之间。
具体实现中，图2示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的物理构造示意图。如图2所示，所述液晶显示屏依次设置液晶面板111、扩散层112、棱镜层113、导光板114、反射层115和背板116。所述压力感应单元12包括的压力检测模块123可以设于所述反射层115和所述背板116之间。
物理结构实现上，可以在液晶显示屏110的背板116正对反射层115一侧开槽，安装压力检测模块123。如果液晶面板111的强度与韧性不足，为了保护液晶面板111，还可以在液晶面板111上增加透明材质的保护层，保护层的材质和厚度可根据液晶面板111的强度以及压力检测模块123的灵敏度进行选择。
图3示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的压力感应单元的结构示意图。如图3所示，所述压力感应单元12可以包括：矩阵单元划分模块121，用于将所述液晶显示屏划分为多个矩阵单元；分区单元划分模块122，用于将每个所述矩阵单元划分为多个分区单元；压力检测模块123，用于检测每个所述矩阵单元的压力变化值。
优选的，所述压力检测模块123可以包括至少一个位于所述矩阵单元中心位置的压力传感器120。
具体实现中，图4示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的矩阵单元划分的示意图。如图4所示，根据精确度的需要，将显示单元11均匀划分为20个矩阵单元，行编号为1～4，列编号为A～E，每个矩阵单元的编号就以其所在位置的行列编号排序，如1A，1B……4E。这样的区域划分虽然成本较低，但是精确度有所不足，因此，通过算法将每个矩阵单元再进行虚拟均分为分区单元，如9宫格，可以大幅度提高精确度。在每个9宫格的中心位置可以设置一个压力传感器120，设置的压力传感器120在背板116上成矩阵均匀排列，每个压力传感器120的编号就以其所在矩阵单元的编号定义。压力传感器120将所受到的触控压力转换为电压的变化，从而得到压力变化值ΔV，在采样周期内，通过A/D转换单元13将电压变化值ΔV由模拟值转换为数字值。由于不同矩阵单元内的压力传感器120距离受力点的位置不同，受到的压力值不同，所反馈的电压变化值ΔV也不同，从而实现通过较少的压力传感器120达到相对较高精度的目的。
图5示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的控制单元的结构示意图。如图5所示，所述控制单元14可以包括：基准矩阵单元确定模块141，用于确定具有最大压力变化值的矩阵单元为基准矩阵单元；行坐标确定模块142，用于根据比较所述基准矩阵单元上下分别对应的矩阵单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的分区单元行坐标；列坐标确定模块143，用于根据比较所述基准矩阵单元左右分别对应的矩阵单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的分区单元列坐标；触控响应模块144，用于根据所述触控动作对应的分区单元行坐标和列坐标确定所述触控动作的精确位置进行触控响应。
具体实现中，通过比对控制单元14在采样周期内采集各压力传感器120反馈的压力变化值ΔV，确定其中电压变化值ΔV最大的压力传感器120编号，及其周边压力传感器120的编号和压力变化值ΔV。当确定电压变化值ΔV最大的压力传感器120编号所在的位置时，可以通过算法找出更高精度的位置，控制单元并将根据更高精度的位置发送进行触控响应。
具体的，以虚拟均分的分区单元如9宫格为例，找出更高精度位置的算法步骤如下：
1.确定具有最大压力变化值的矩阵单元，对所有压力传感器的ΔV值进行比较，找出最大的压力变化值ΔV的压力传感器，确定该矩阵单元为受力中心区域。
2.九宫格精确位置确定。
①.第一种情况：最大压力变化值ΔV的压力传感器不在显示屏的边缘和角落。
假设其在m行n列，则该压力传感器编号为mn。假设编号m(n-1)的压力传感器的电压变化值为ΔV1，编号m(n+1)的压力传感器的电压变化值为ΔV2，定义找到精确行坐标的方程为X＝F(ΔV1,ΔV2)；假设编号(m-1)n的压力传感器的电压变化值为ΔV3，编号(m+1)n的压力传感器的电压变化值为ΔV4，定义找到精确列坐标的方程为Y＝F(ΔV3,ΔV4)。
图6a示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的分区单元的行坐标和列坐标判断示意图。如图6a所示，假设编号3C的压力传感器的压力变化值ΔV最大，将其细分的九宫格分别编号为a～i的9个区域，则首先获取编号3C压力传感器相邻的压力传感器2C、4C、3B、3D的ΔV；然后先横向对比，比较3B压力传感器和3D压力传感器的压力变化值的大小，如果3B压力传感器的压力变化值大，则实际触摸点在d所在列；如果3D压力传感器的压力变化值大，则实际触摸点在f所在列；如果3B压力传感器和3D压力传感器的压力变化值一样大，则X在e所在列；随后再纵向对比，比较2C压力传感器和4C压力传感器的压力变化值的大小，如果2C压力传感器的压力变化值大，则实际触摸点在b所在行；如果4C压力传感器的压力变化值大，则实际触摸点在h所在行；如果2C压力传感器和4C压力传感器的压力变化值一样，则Y在e所在行。根据所得的X和Y坐标，即可得在细分宫格中的精确位置。
②.第二种情况：最大压力变化值ΔV的压力传感器在显示屏的边缘。
1)假设其在显示屏的左右两边，则令X就为此压力传感器对应的矩阵单元的九宫格中靠近屏幕中心的一列，Y用Y＝F(ΔV3,ΔV4)求出。
2)假设其在显示屏的上下两边，则令Y就为此压力传感器对应的矩阵单元的九宫格中靠近屏幕中心的一行，X用X＝F(ΔV1,ΔV2)求出。
图6b示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的分区单元的行坐标和列坐标判断示意图。如图6b所示，假设编号2A压力传感器的压力变化值ΔV最大，则j所在列，就是精确位置的列，再通过编号1A压力传感器和3A压力传感器的压力变化值ΔV可求出精确位置所在行。
③.第三种情况：最大压力变化值ΔV的压力传感器在显示屏的角落，即在整个显示屏的4个角区域。
此种情况，令精确位置为ΔV所在分区单元的细分九宫格中指向屏幕中心的顶角格。
图6b示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的分区单元的行坐标和列坐标判断示意图。如图6b所示，假设1A压力传感器的压力变化值ΔV最大，则k即为精确位置。
优选的，所述压力检测模块可以包括至少分别位于所述显示单元四边侧的所述分区单元中心位置的压力传感器。
进一步优选的，所述压力检测模块可以包括分别位于每个所述分区单元中心位置的压力传感器。
具体实现中，通过增加压力传感器的数量，尤其是显示屏四边侧所在分区单元的中心位置或者每个分区单元的中心位置设置压力传感器，可以大大提高显示屏边缘和角落的定位精度，从而替代上述算法中的第二种情况和第三种情况。
针对上述增加压力传感器数量的情况，图7示出根据本发明示例性另一实施例提供的触控显示设备的控制单元的结构示意图。如图7所示，所述控制单元14进一步还可以包括：基准分区单元确定模块145，用于确定具有最大压力变化值的分区单元为基准分区单元；行坐标确定模块146，用于根据比较所述基准分区单元上下分别对应的分区单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的细分单元行坐标；列坐标确定模块147，用于根据比较所述基准分区单元左右分别对应的分区单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的细分单元列坐标；触控响应模块148，用于根据所述触控动作对应的细分行坐标和列坐标确定所述触控动作的精确位置进行触控响应。
具体的，由于细分单元的行坐标和列坐标的确定算法与前述以虚拟均分的分区单元如9宫格为例找出更高精度位置的算法步骤相似，在此不再赘述。
图8示出根据本发明示例性实施例提供的触控显示设备的压力感应触控方法的流程图。如图8所示，根据本发明示例性实施例提供的用于前述触控显示设备的压力感应触控方法，包括以下步骤：
S1.检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；
S2.将检测到的所述压力变化值进行模数转换；
S3.根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操控界面的触控动作的精确位置，并基于所述触控动作进行触控响应。
根据本发明提供的触控显示设备及其压力感应触控方法，利用在现有技术的显示设备上增加压力感应单元，用于检测触控动作所在位置的压力变化值与触控动作所在位置周围的压力变化值，通过控制单元判断显示屏表面的受力程度和区域位置，利用虚拟算法实现触控动作定位精确，从而实现低成本且相对高精度的定位，且与显示屏的集成度高，便于不同厂家开发不同的触控显示设备。
本发明的以上各个实施例仅仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解：在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。
Claims (8)
1.一种触控显示设备，其特征在于，包括：
显示单元，用于显示操控界面；
压力感应单元，用于检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；
A/D转换单元，用于将检测到的所述压力变化值进行模数转换；
控制单元，用于根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操控界面的触控动作的位置，并基于所述触控动作进行触控响应；
所述压力感应单元包括：
矩阵单元划分模块，用于将所述显示单元划分为多个矩阵单元；
分区单元划分模块，用于将每个所述矩阵单元划分为多个分区单元；
压力检测模块，用于检测每个所述矩阵单元的压力变化值；
所述控制单元包括：
基准矩阵单元确定模块，用于确定具有最大压力变化值的矩阵单元为基准矩阵单元；
行坐标确定模块，用于根据比较所述基准矩阵单元上下分别对应的矩阵单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的分区单元行坐标；
列坐标确定模块，用于根据比较所述基准矩阵单元左右分别对应的矩阵单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的分区单元列坐标；
触控响应模块，用于根据所述触控动作对应的分区单元行坐标和列坐标确定所述触控动作的精确位置进行触控响应。
2.根据权利要求1所述的触控显示设备，其特征在于，所述显示单元为液晶显示屏，包括液晶面板、扩散层、棱镜层、导光板、反射层和背板。
3.根据权利要求2所述的触控显示设备，其特征在于，所述压力感应单元设于所述反射层和所述背板之间。
4.根据权利要求1所述的触控显示设备，其特征在于，所述压力检测模块包括至少一个位于所述矩阵单元中心位置的压力传感器。
5.根据权利要求4所述的触控显示设备，其特征在于，所述压力检测模块包括至少分别位于所述显示单元四边侧的所述分区单元中心位置的压力传感器。
6.根据权利要求4所述的触控显示设备，其特征在于，所述压力检测模块包括分别位于每个所述分区单元中心位置的压力传感器。
7.根据权利要求5或6所述的触控显示设备，其特征在于，所述控制单元包括：
基准分区单元确定模块，用于确定具有最大压力变化值的分区单元为基准分区单元；
行坐标确定模块，用于根据比较所述基准分区单元上下分别对应的分区单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的细分单元行坐标；
列坐标确定模块，用于根据比较所述基准分区单元左右分别对应的分区单元的压力变化值大小确定所述触控动作对应的细分单元列坐标；
触控响应模块，用于根据所述触控动作对应的细分行坐标和列坐标确定所述触控动作的精确位置进行触控响应。
8.一种用于权利要求1-7任一项所述的触控显示设备的压力感应触控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.检测所述操作界面上的多个压力变化值，所述多个压力变化值包括触控动作所在位置的压力变化值及触控动作所在位置周围的压力变化值；
S2.将检测到的所述压力变化值进行模数转换；
S3.根据所述模数转换后的所述触控动作所在位置的压力变化值与所述触控动作所在位置周围的压力变化值的相对大小判断所述操作界面的触控动作的位置，并基于所述触控动作进行触控响应。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170630 Termination date: 20191028 |