交互式学习机、数字化书桌以及交互式数字临摹台 |
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| 申请号 | CN201710623471.1 | 申请日 | 2017-07-27 | 公开(公告)号 | CN107341970A | 公开(公告)日 | 2017-11-10 |
| 申请人 | 北京华文众合科技有限公司; | 发明人 | 向大凤; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提供了一种交互式学习机、数字化书桌以及交互式数字临摹台。交互式学习机包括显示屏和主机，显示屏包括玻璃层、显示层和 背板 ，显示层夹在玻璃层和背板之间，主机为实现为 电路 板的微主机， 电路板 被固定于背板的外部，并且电路板还包括显示层的驱动电路。数字化书桌包括上述交互式学习机，交互式学习机的玻璃表面作为数字化书桌的桌面的一部分。上互式学习机还可以被用作交互式数字临摹台，被配置为在临摹状态下，能够透过铺在玻璃层上方的纸张临摹在显示层中显示的书画作品。根据本申请，提供了一种结构简单的交互式学习机以及相应的数字化书桌和交互式数字临摹台，使得数字化教学能够更广泛地得以应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种交互式学习机，包括显示屏和主机，其特征在于，所述显示屏包括玻璃层、显示层和背板，所述显示层夹在所述玻璃层和所述背板之间，所述主机为实现为电路板的微主机，所述电路板被固定于所述背板的外部，并且所述电路板还包括所述显示层的驱动电路。 |
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| 说明书全文 | 交互式学习机、数字化书桌以及交互式数字临摹台技术领域[0001] 本申请涉及教学技术领域，具体说，涉及一种交互式学习机、数字化书桌以及交互式数字临摹台。 背景技术[0002] 数字化教学具有广阔的前景。摆放在书桌上的分立的电脑，无论是台式机还是笔记本，都存在成本过高的问题。发明内容 [0003] 在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 [0004] 本申请解决的技术问题之一是提供一种结构简化的交互式学习机，以及相应的数字化书桌和交互式数字临摹台。 [0005] 根据本申请的一个方面，提供了一种交互式学习机，包括显示屏和主机，所述显示屏包括玻璃层、显示层和背板，所述显示层夹在所述玻璃层和所述背板之间，所述主机为实现为电路板的微主机，所述电路板被固定于所述背板的外部，并且所述电路板还包括所述显示层的驱动电路。 [0006] 根据本申请的另一方面，提供了一种数字化书桌，其包括上述交互式学习机，所述交互式学习机的玻璃表面作为所述数字化书桌的桌面的一部分。 [0007] 上述交互式学习机还可以被用作交互式数字临摹台，被配置为在临摹状态下，能够透过铺在所述玻璃层上方的纸张临摹在所述显示层中显示的书画作品。 [0009] 为了进一步阐述本发明的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。具有相同的功能和结构的元件用相同的参考标号表示。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中： [0010] 图1是本发明的一种实施方式的交互式学习机的显示器的层状结构示意图； [0011] 图2是本发明的另一种实施方式的交互式学习机的显示器的层状结构示意图； [0012] 图3是本发明的一种实施方式的交互式学习机及其分离式控制盒的示意图； [0013] 图4是本发明的一种实施方式的数字化书桌的俯视示意图； [0014] 图5是本发明的一种实施方式的数字化书桌的前视示意图； [0015] 图6是本发明的一种实施方式的交互式学习机的边框结构的示意图； [0016] 图7是本发明的一种实施方式的交互式学习机的受力分解图。 具体实施方式[0017] 在下文中将结合附图对本发明的示范性实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施方式的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。 [0018] 在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。 [0019] 交互式学习机 [0020] 根据本发明的一个方面，提供一种交互式学习机，包括显示屏和主机，其特征在于，所述显示屏包括玻璃层、显示层和背板，所述显示层夹在所述玻璃层和所述背板之间，所述主机为实现为电路板的微主机，所述电路板被固定于所述背板的背面，并且所述电路板还包括所述显示层的驱动电路。 [0021] 现有技术中的电脑一般包括两个部分，即主机和显示屏。对于分离式的电脑例如台式机，由于显示屏和主机分开，因此比较占据空间，不适宜数字化教室的使用。对于一体式电脑包括一体式台式机或者笔记本电脑，其具有比较完备的主机系统，因此成本比较高昂。 [0022] 而在数字化教室中，学生用终端的功能比较单一，一般为运行比较固定的程序和内容，并且应用程序和内容在很多情况下来自中央控制设备或者甚至云端系统，因此学生用终端本地的主机并不需要太强大的功能。鉴于此，在本申请提出的可以用作数字化教室学生终端的交互式学习机中，主机为微主机，实现为电路板的形式，附着在显示器的外部，从而节约空间。 [0023] 另外，交互式学习机往往置于学生书桌上，因此可能受到各种外力的冲击和压迫，因此具有较高强度很有必要。目前的显示器技术多采用全贴合技术，因此可以具有较高强度，但是其中往往还具有主机(例如平板电脑)或者显示器驱动电路(显示器)，因此妨碍了强度的提高。鉴于此，本申请将显示器驱动电路从显示器中移除。在本申请的一种实施方式中，显示器驱动电路和微主机均实现于一个电路板中，该电路板置于该显示器的背板外部(例如背板背面)。 [0024] 图1是本发明的一种实施方式的交互式学习机的显示器的层状结构示意图。如图1所示，该实施方式的交互式学习机包括玻璃层1、显示层3和背板4，显示层3和背板4依次设置在玻璃层1下方。三者共同形成本申请中的显示器10。 [0026] 为了提升显示器强度，所述玻璃层1可以为钢化或者半钢化玻璃层。所述背板可以为金属背板。半钢化玻璃层1设置在显示层3的上方，对显示层3的正面形成保护。来自交互式学习机表面的压力被半钢化玻璃层1分散后大大降低，使得显示层3的单位面积上的压力降低到显示层3可承受的范围内，从而防止由于按压、硬物冲击等对显示层3的损坏。 [0027] 本实施方式的交互式学习机通过采用由半钢化玻璃制成的半钢化玻璃层1，能够在不增加玻璃层厚度的情况下提高其强度。半钢化玻璃可以通过化学钢化工艺来提高强度，例如在厚度不超过2mm的情况下，能够实现如下的强度指标：表面压缩应力为150MPa到300MPa之间；抗压强度在失效几率1％条件下为100MPa到210MPa之间。 [0028] 相比来说，普通2mm以下钢化玻璃强度指标为：表面压缩应力为70MPa到170MPa之间；抗压强度在失效几率1％条件下为48MPa到120MPa之间。 [0029] 本实施方式中，优选地，所述显示器10还包括触控层2。其可以直接镀在半钢化玻璃层1的下表面上。图2是本实施方式的交互式学习机的显示器的示意图。由于触控层2与半钢化玻璃层1紧密结合，两者实际上形成为一层。这种紧密结合消除了触控层2与半钢化玻璃层1之间的空气层，一方面防止压力由于空气层的存在而无法向下传导，从而提升设备整体的强度，另一方面使交互式学习机拥有更超薄的特性。触控层2可以是多点触控层。 [0030] 金属背板4设置在显示层3的下方，可以与显示层3贴合，对显示层3的背面形成保护。显示层3正面受力经过半钢化玻璃层1分散后已经大大降低，为了进一步保护显示层3背面不被损坏，在显示层3的下方设置金属背板4，使得到达显示层3背部的压力由金属背板4承受并进一步分散。 [0031] 如上所述，半钢化玻璃层1和金属背板4分别保护显示层3的正面和背面，形成整体保护作用，防止显示层3的内部结构损坏，提升交互式学习机整体的强度。 [0032] 优选地，半钢化玻璃层1、触控层2、显示层3和金属背板4可以形成为一体结构，由此进一步提升交互式学习机整体的强度。关于该一体结构的形成，触控层2如前所述可以直接镀在半钢化玻璃层1的下表面上，另外，各层之间可以通过全贴合技术彼此结合，并且可以在交互式学习机的四周设置塑料边框用于密封和保护，塑料边框上下分别卡在半钢化玻璃层1和金属背板4上。 [0033] 经测量，该一体结构的表面压缩应力为180MPa到330MPa之间；抗压强度在失效几率1％条件下为120MPa到245MPa之间。与上述半钢化玻璃层1本身的情况相比，无论是表面压缩应力还是抗压强度均得到提升。 [0034] 在本发明的一个实施方式中，交互式学习机还包括控制电路板6，用于控制或驱动显示层3。传统的交互式学习机的控制电路板比较复杂，通常设置在显示层和背板之间。而本发明的实施方式的交互式学习机中，由于功能单一，控制电路板相对简单，因此可以移出显示器而设置在外部。为了进一步保护该控制电路板，本实施方式的交互式学习机设置有电路板保护盖板7。如图1-3所示，控制电路板6可以设置于金属背板4的背面(如果按照从上到下的顺序的话，金属背板4的背面即金属背板4的下表面)，而电路板保护盖板7则贴合并覆盖控制电路板6。由于将控制电路板6及其电路板保护盖板7设置在金属背板4的背面，从而在显示层3和金属背板4之间没有任何驱动或者控制电路，因此金属背板4可以是平整的，从而金属背板能够与显示层更完美地贴合，更好地分散和承受来自半钢化玻璃层1的应力，从而提升整个交互式学习机的强度。优选地，控制电路板6可以贴合在金属背板4的背面并从金属背板4的背面凸起一小块，电路板保护盖板7当然也从金属背板4的背面凸起。电路板保护盖板7例如通过螺丝8与金属背板4连接，螺丝8可以是一周4个，也可以是任意其它连接方式。电路板保护盖板7上可以留有开口供控制电路板6与显示层3之间的连接线通过。 [0035] 当然控制电路板6也可以完全与显示器10分离设置，也在本发明的保护范围之内。 [0036] 该控制电路板还可以包括整个交互式学习机的微主机。这样，主机既做到了与显示器一体，从而少占据空间，又由于设置在显示器之外(例如背板背面)而易于检修。该微主机的功能可以较为简化，从而其更多的功能和内容都可以依赖于中央控制设备或者云平台。因此其可以与中央控制设备和/或云平台通信。为便于同学之间的交流，该微主机还可以与其他交互式学习机的主机通信。 [0037] 在本申请的另一实施方式中，可以设计与显示器分离的分离式控制盒302(包括分离式电源开关、USB口和耳机口等)。该控制盒302不仅包括各种接口和开关，而且包括这些接口和开关的驱动/控制电路，与控制电路板6通过线路304连接。如此即分担了前述控制电路板6的功能，使得控制电路板的结构变得简单，从而能够被设置于金属背板4的背面而通过简单的连接线(未图示)将控制电路板通过显示层的边缘与显示层相连并驱动之。 [0038] 可选地，在半钢化玻璃层1的上表面设置有防爆膜，用于缓冲撞击，防止撞击造成玻璃的破碎飞散，避免交互式学习机的屏面爆裂，另外还可提高屏面的表面硬度，避免屏面因硬物刻画产生划痕。优选地，该防爆膜是纳米防爆膜，具有更佳的缓冲作用和防爆效果。 [0039] 根据本发明的交互式学习机的上述实施方式，设备整体的强度高，能够承受来自正面的压力和冲击，并且具有小尺度的微主机，从而节约空间。 [0040] 数字化书桌 [0041] 根据本发明的另一方面，提供一种数字化书桌500(图5)，其包括如上所述的交互式学习机，所述交互式学习机的屏面作为所述数字化书桌的桌面402的一部分，由交互式学习机显示教学或者学习、阅读内容。 [0042] 图4为根据本申请的一种实施方式的数字化书桌500的俯视示意图。交互式学习机的从玻璃层1到背板4(以及电路板保护盖板7)的部分即显示器10由一种边框结构11固定并支撑于数字化书桌上相应于交互式学习机开设的孔洞或者凹陷部分(未图示)处。注意，该数字化书桌500图示了两个交互式学习机，但是本申请不限于此，同一个书桌上的交互式学习机可以为一个或者多个。 [0043] 作为一种实施方式，边框结构11可以进一步强化交互式学习机。具体的，如图6(其为沿图4中A-A)所示，所述边框结构11可以具有一体的网状支撑结构5。网状支撑结构5和该边框结构11相当于形成一个容器，将显示器10装在该容器中。换句话说，该“容器”固定到数字化书桌上，显示器10则装在该“容器”中。 [0044] 需要说明的是，图6中所示的边框结构11的各个部分的具体结构与本发明无关，因此未详细说明。尤其是，图中所示边框结构11具有各个部分，但它们是通过图中未示出的结构例如螺钉等连接到一起的。 [0045] 如前所述，由于电路板保护盖板7从金属背板4的下表面上凸出，因此金属背板4的后面不是平整的，采用整块板作为支撑结构不太方便。而网状的支撑结构更加容易适应金属背板4加电路板保护盖板7的形状，不但能够有效地支撑金属背板4，并且还具有有利于散热、重量轻的优点，另外由于网状结构在保证散热、等量材料的情况下可以做得较厚，还可以提供更强的支撑力。 [0046] 通过由网状支撑结构5进一步支撑金属背板4，从交互式学习机的正面看，能够有效地将压力从半钢化玻璃层1层层传导到网状支撑结构5，从点分散到面，进一步有效提升本实施方式的交互式学习机的整体强度。 [0047] 从交互式学习机的背面看，金属背板4的作用与半钢化玻璃层1一样，都有受力分散作用，显示层3夹在中间，不管哪个方向受力都分散到整个层；但是金属背板4的强度是有限的，受力容易弯曲，分散效果没有半钢化玻璃层1好。通过利用网状支撑结构5进一步分散受力，能够起到更好的效果。也就是说，从背面看，金属背板4加网状支撑结构5的整体效果，相当于正面的半钢化玻璃层1的效果。 [0048] 在如上所述由半钢化玻璃层1、触控层2、显示层3和金属背板4形成一体结构的基础上，该一体结构与网状支撑结构5形成的复合保护结构的强度进一步提升。图7是本发明的一种实施方式的交互式学习机的受力分解图。如图所示，交互式学习机的表面受力经过半钢化玻璃层1、金属背板4、网状支撑结构5被层层分解。经测量，该复合保护结构的表面压缩应力为220MPa到360MPa之间；抗压强度在失效几率1％条件下为140MPa到290MPa之间。与上述一体结构的情况相比，无论是表面压缩应力还是抗压强度进一步得到提升。 [0049] 在一种优选实施方式中，如图6所示，在所述边框结构11和显示屏的玻璃层1之间还具有防水层600，以防止数字化书桌的桌面上撒水时，水从显示屏与边框之间的缝隙下渗，从而从显示屏10组件的边缘进入显示层。 [0050] 另外，由于显示屏是在数字书桌上使用，处于基本上平放的状态，尤其是在整体嵌入桌面时。此时，如果使用传统的与显示屏一体的开关及各种接口等，则不可避免地要设置于跟显示屏的基本上与桌面齐平的表面上。这样的话，当使用者在书桌上进行各种操作时，就很容易进行误操作，或者说一些接口的存在会造成不方便。 [0051] 因此，如前所述使用分离式控制盒302。这样，如图5所示，分离式控制盒，从而其上的各种开关和接口，例如USB和耳机插孔等，可以位于书桌的侧面而不是桌面402上。具体来说，可以位于书桌靠近学生一侧的侧面上。当然这不是限制性的，分离式控制盒302也可以位于书桌的任何一侧，例如书桌的左右两侧。 [0052] 交互式数字临摹台 [0053] 本申请的前述交互式学习机和数字化书桌可以用于任何学习和教学目的。其中，书画教学是其用途之一。 [0054] 以前的书法、美术教学手段，基本上是传统的边看书边临写，或者是把字帖放置在宣纸下面，进行摹写，这种临写或摹写方式的缺点是临写不准确，摹写看不清楚，以及原稿容易被墨汁损坏，临摹素材不可变化、临写原件不能放大缩小等问题。 [0055] 而用数字显示设备来代替书稿或者字帖能够解决上述至少部分问题。此时，所述交互式学习机可以称为交互式数字临摹台。其可以具有通用的学习机的一般功能，同时可以具有特定于书画教学的功能，包括便于学生进行临摹学习的功能。 [0056] 具体而言，对于所述书画学习功能，所述微主机内可以安装以下系统至少之一：字体排版系统、视频资源库系统、账号登陆系统、碑帖查询系统及课程讲义系统。在学习时，所述微主机可以控制显示器进入临摹状态，显示碑帖、字帖等书法或者绘画作品，使用者可以将纸张铺在所述显示器上，临摹在显示器中显示的书画作品。 [0057] 本申请的交互式数字临摹台实现了数字化教学，同时又不违背书法写作和美术绘画的传统学习和教学方式，并可将交互式数字临摹台嵌入到书法桌和美术桌使用，提高使用的便利性，因此是传统文化与现代技术的完美结合。 [0058] 在使用时，通过物理开关打开临摹台，进入数字书法教学平台界面。平台主要包括账号管理系统、字体排版软件系统、视频资源库平台系统、碑帖查询系统、课程讲义系统等。学习者可以使用自己的账号密码登录，进入到数字临摹台的软件系统。针对个人账号，可以实现学习过程的记录、学习进度的监测和学习结果的评价等功能。 [0059] 通过字体排版软件，可以排版各种格式、各种字体、各种碑帖，进行临写和摹写学习。通过视频资源库平台系统，可以观看视频教学，例如书法家的示范书写，达到书法家一对一讲课的目标。可以通过碑帖查询系统读帖、对碑帖放大、缩小等，实现临帖和摹贴，从而实现碑帖资源的数字化应用。课程讲义系统可以包括书法理论知识、书法的基本技巧等。 [0060] 这样，将传统书画教学与数字技术结合起来，使得资源可变化性大、资源选择性多、可以随时变换临摹资源，使得临摹效果提升，又不颠覆传统书写和绘画模式，有效的保留了传统文化的精髓。 [0061] 根据以上实施方式的说明，本申请提供了如下技术方案。 [0062] 1、一种交互式学习机，包括显示屏和主机，其特征在于，所述显示屏包括玻璃层、显示层和背板，所述显示层夹在所述玻璃层和所述背板之间，所述主机为实现为电路板的微主机，所述电路板被固定于所述背板的外部，并且所述电路板还包括所述显示层的驱动电路。 [0063] 2、如技术方案1所述的交互式学习机，其特征在于，所述微主机能够与以下至少之一通信：云平台，中央控制设备，以及其他交互式学习机的主机。 [0064] 3、如技术方案1或2所述的交互式学习机，其特征在于，所述玻璃层为半钢化玻璃层，厚度不大于2mm，所述背板为金属背板。 [0065] 4、如技术方案1到3之一所述的交互式学习机，其特征在于，所述电路板被金属保护板固定于所述背板背面。 [0066] 5、如技术方案1到4之一所述的交互式学习机，其特征在于，所述显示层为电容式液晶显示屏。 [0067] 6、如技术方案1到5之一所述的交互式学习机，其特征在于，在所述玻璃和所述显示层之间，在所述玻璃的表面上实现有触控层。 [0068] 7、如技术方案6所述的交互式学习机，其特征在于所述触控层为多点触控层。 [0069] 8、如技术方案1到7之一所述的交互式学习机，其特征在于还包括分离式控制盒，其控制电路位于该分离式控制盒中，而不位于所述电路板上。 [0070] 9、如技术方案8所述的交互式学习机，其特征在于，所述分离式控制盒包括至少下述之一：电源开关，USB接口，耳机接口，相应的驱动电路位于该分离式控制盒中，而不位于所述电路板上。 [0071] 10、一种数字化书桌，其特征在于，包括如技术方案1-9之一所述的交互式学习机，所述交互式学习机的玻璃表面作为所述数字化书桌的桌面的一部分。 [0072] 11、根据技术方案10所述的数字化书桌，其特征在于，所述显示屏通过边框结构被固定于所述数字化书桌的桌面。 [0073] 12、根据技术方案11所述的数字化书桌，其特征在于，所述边框结构与所述玻璃之间具有防水层。 [0074] 13、根据技术方案11或12所述的数字化书桌，其特征在于，所述边框结构具有网状底部，该网状底部对所述显示屏的背板构成支撑。 [0075] 14、如技术方案11-13之一所述的数字化书桌，其特征在于，所述分离式控制盒位于所述数字化书桌的侧面。 [0076] 15、如技术方案1到9之一所述的交互式学习机，被用作交互式数字临摹台，其特征在于，其被配置为在临摹状态下，能够透过铺在所述玻璃层上方的纸张临摹在所述显示层中显示的书画作品。 [0077] 16、如技术方案5所述的交互式学习机，其特征在于所述微主机还被配置为包括以下系统至少之一：字体排版系统、视频资源库系统、账号登陆系统、碑帖查询系统及课程讲义系统。 [0078] 最后，还需要说明的是，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的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设备所固有的要素。 [0079] 以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施方式，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式做出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的技术方案及其等效含义来限定。 |
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