CN105518595A - 触控传感装置及其操作方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控传感装置，具有触控传感功能，所述触控传感装置包括一个用于接收物体触摸动作的触控表面；一个用于测量血氧水平的测量部件；和一个用于通过血氧水平换算出按压力度的控制部件。

Description

触控传感装置及其操作方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种触控传感装置及其操作方法、一种包含所述触控传感装置的显示装置。

背景技术

具有触控传感功能的显示屏已经广泛应用于各种设备中，比如笔记本电脑、平板电脑、手机，以及其他一些人机交互设备。传统的触控传感装置需要根据用户的触控动作给予反应，因此，用户只能靠单纯的点按屏幕来选择需要的选项或者开启某些功能。而传统的血氧水平测量设备对于施加的按压力度既无法检测又不能给予反应。

发明内容

本发明提供了一种触控传感装置及其操作方法。该触控传感装置可以根据血氧水平的变化检测出施加的按压力度的变化。使用所述触控传感装置及其操作方法，手指施加的按压力度等级以及一系列相关的功能可根据测得的血氧水平确定。

本发明的目的的一方面在于提供一种触控传感装置，具有触控传感功能，包括一个用于接收物体接触动作的触控表面；一个用于测量所述物体血氧水平的测量部件；和一个用于通过所述血氧水平换算出按压力度的控制部件。

可选的，所述的装置还包括一个用于封装所述测量部件和所述控制部件的框架。

可选的，所述的装置还包括一个封装于所述框架内的显示面板。

可选的，所述控制部件用于存放至少一个血氧水平区间。

可选的，至少一个血氧水平区间对应一个按压力度。

可选的，所述控制部件将一个按压力度映射到一个功能。

可选的，所述触控传感装置还包括：一个可发出多种颜色光的发光部件；及一个用于测量被所述物体所反射的光的测光部件。

可选的，所述触控表面对于所述多种颜色的光是透明的。

可选的，所述发光部件发射红色光和红外光。

本发明的目的的另一方面在于提供一种触控传感装置的操作方法，所述操作方法包括：所述触控传感装置的一部分接收一个物体的触摸动作；接收被所述物体反射的多种颜色的光的读数；根据被所述物体反射的光的读数以确定所述物体的血氧水平；并根据所述血氧水平确定所述物体施加的按压力度。

可选的，所述操作方法，还包括根据所述按压力度执行一个功能。

可选的，所述血氧水平属于一个血氧水平区间。

可选的，所述血氧水平区间对应所述按压力度。

可选的，一个按压力度对应一个功能。

可选的，红光和红外光反射光的读数在所述触控传感装置的操作中被反射。

本发明的目的的另一方面在于提供一个显示装置，集成了上述任意一项所述的触控传感装置。

可选的，所述触控传感装置的具有触控传感功能的触控表面是所述显示装置的显示表面的一部分。

可选的，所述触控传感装置的具有触控传感功能的触控表面不是所述显示装置的显示表面的一部分。

可选的，根据上述任意一项所述的显示装置，包括显示表面，所述显示表面具有触控传感功能。

附图说明

图1为本发明一示例性触控装置的俯视图；

图2为本发明示例性的触控传感装置的横截面示意图；

图3为本发明中触控传感装置的操作方法的一示例性流程示意图；

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明提供的一种触控传感装置及其操作方法和包含该触控传感装置的显示装置作进一步详细描述。只要可能，相同的附图标记将贯穿附图来表示相同或相似的部分。

文件中下面图示是说明性的。图示中并不反映实施例中部件的真实比例或尺寸。

当用户将手指按压在坚硬的物体表面时，该手指尖的血氧水平就会发生变化。一般地，手指按压得力度越大，手指的血氧水平就越低。在本发明的实施例中，通过测量人体某部分的血氧水平，控制部件可以被编程以确定由该部分施加的压力。进一步的，一旦控制部件确定了按压力度的等级，此控制部件就可以基于该按压力度等级触发各种功能。也就是说，本发明提供的触控传感装置不仅能对触摸动作进行响应，还能根据不同的血氧水平来测量按压力和/或来对不同的按压力度进行响应。

本发明的目的的一方面提供了一种触控传感装置。

请参照图1和图2。图1为本发明公开的触控传感装置100的俯视图。所述装置100可与例如触控传感、血氧水平测量、手指按压力测量这些功能相结合。所述触控传感装置的表面可以是一个设有主按键(HomeKey)区103的前框102。前框102可覆盖工作区(ActiveArea，AA)上方。如图1所示，前框102可完全包围并围住工作区(AA)101。主按键区103可以是前框102的一部分。主按键区103可与工作区(AA)101不相重叠。主按键区103的面积可以根据实际的应用进行设计进行调整。

所述触控传感装置100的前表面，即前框102和主按键区103，可以具备触控传感功能。其中，前框102用于包围或包含工作区101，并且对触控动作进行响应。而主按键区103用于对一些特定的触控动作进行响应并且测量用户的血氧水平。工作区101用于响应触控动作和显示图像。例如，工作区101可以用于显示血氧水平的测量结果和触控动作的按压力度。工作区101也可以显示除此以外的其他内容。当用户触摸到主按键区103以外的前框102区域时，前框102感知到该触控动作并将反映该动作的信号发送到工作区101。相应的，工作区101对所述信号进行响应。

在本实施例中，主按键区103对用于传感血氧水平的波长是透明或基本透明的。例如，在本实施例中，用于测定血氧水平的红光的波长约为660纳米，用于测定血氧水平的红外光的波长约为940纳米。因此，主按键区103需要对于红光和红外光透明或基本透明，才能使主按键区103下方的光源发出的红光和红外光能传输到正在按压主按键区103的手指中而不会过多损失光强。红光和红外光被部分吸收并反射回主按键区103下方的接收器而被收集。因为红光和红外光被人体吸收的吸收系数是稳定的，所以根据述红光和红外光被吸收的比例就可以测得使用者的血氧水平。收集的光可被用来计算手指的血氧水平。除了对用于传感血氧水平的光透明，主按键区103对于其他波长的光，比如可见光，也是透明的。需要注意的是，由于具体应用的区别，其他波长的光，比如绿色可见光也可以用于测定血氧水平。实际情况中，所采用的光的具体颜色，以及不同数量的不同颜色的光不应受本实施例的限制。

所述触控传感装置的前表面，即工作区(AA)101、前框102、以及主按键区103，可以用玻璃或其他合适的透明材料制成。为了显示图像，特定的发光层，比如有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，OLED)层或者液晶显示(LCD)层可以在工作区101的正下方形成。所述发光层(图中未示出)也可以与触控传感元件结合以实现效触控传感功能。另外，在前框102和主按键区103下方可有特定的集成电路或设计以实现触控传感功能。

图2为本发明的触控传感装置的一个横截面示意图，图中手指正在按压所述主按键区。

如图2所示，所述触控传感装置可包括前框201、显示面板202、第一发光模块203、印刷电路板(PCB)204、接收器205、第二发光模块206以及控制部件(未示出)。所述显示面板202需与所述印刷电路板(PCB)204水平对齐。所述第一发光模块203、第二发光模块206以及接收器205可安装在印刷电路板(PCB)204上。所述前框201可完全遮盖住显示面板202、第一发光模块203、第二发光模块206以及接收器205。所述控制部件可以安置在所述触控传感装置内部任何合适的位置，并且至少需与接收器205、显示面板202和前框201连接。

所述第一发光模块203的前表面、第二发光模块206的前表面以及接收器205的前表面，需在同一个水平面上。接收器205可安装在第一发光模块203与第二发光模块206之间。在图2中，从第一发光模块203或第二发光模块206发出并射向主按键区的光在图中记为箭头208，而从主按键区射向接收器205被接收器205接收到的光记为箭头209。出于说明的目的，图中标记的箭头只表示所接收的可用于测定血氧水平的光线的传播方向，并不反映所述发光模块实际发射光线的传播路径。

在实际运行过程中，从第一发光模块203和第二发光模块206发出但是并没有照射到正在按压主按键区的手指207的那部分光，会被前框201的前表面反射后被接收器205接收。而从第一发光模块203和第二发光模块206发出的并且照射到正在按压主按键区的手指207的那部分光，会被手指207部分吸收并反射，然后再被接收器205接收到。在本实施例中，接收器205可放置在第一发光模块203和第二发光模块206的中间。

进一步，所述接收器205再将反映接收的反射光的信息或信号传送给控制部件。所述控制部件用于感知触控动作并对其做出反应。所述控制部件还可以用于存储信息，比如从第一发光模块203和第二发光模块206发出的光的功率或者亮度，以及通过反射光计算手指207按压力度的算法。所述控制部件还可以用于存储不同血氧水平或不同按压力度所对应的特定指令。通过对发出和接收的光的功率和亮度运用适当的算法进行比较，所述控制部件可实现对手指207所吸收的光的多种计算。而通过手指207所吸收的那部分光的信息可确定手指的血氧水平。进一步的，得到了血氧水平，所述控制部件就能确定手指207当前的按压力度。例如，较高的血氧水平可代表较低的按压力度，而较底的血氧水平可代表较高的按压力度。

测得的按压力度可以在显示面板202上显示，也可以不显示。在本实施例中，按压力度显示在显示面板202上。在其他各种实施例中，按压力度并不在显示面板202上显示，这并不影响使用该信息来启动所述触控传感装置下一步的操作。例如，较低的按压力度对应控制部件中预存的一条命令，而较高的按压力度对应控制部件中预存的另一条命令，而这些命令又分别对应着所述触控传感装置的多种操作，比如关机，打开某个应用，或者运行其它合适的功能等等。这些基于不同按压力度的而启动多种功能的数据和指令都可以存储在控制部件中。

所述的控制部件是一个用于控制所述触控传感功能的处理单元。控制部件可包括处理器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、存储单元、显示器、输入输出接口单元、数据库和通信接口单元。需要指出的是，根据实际需要，在不违背本发明的基本原理前提下，适当添加或去除某些组件都是合理的。

在实际操作中，当人手指207接触到主按键区103时，前框201和控制部件就会感知到该触控动作，然后，第一发光模块203和第二发光模块206开始发光以响应该触控动作或作为对控制部件的响应。所发射的光反射后再被接收器205接收到，手指的血氧水平就可由控制部件计算得到。进一步，得到的血氧水平就可以用来计算出按压力度以及驱动其他功能。上述一系列操作都是自动的，即当手指放在主按键区103上时，根据按压力度的不同，所述触控传感装置就能够执行不同的操作。

应该注意的是，所述触控传感装置也可以包括其它功能。这些功能可以与血氧水平测量和按压力度测量结合或者不与之结合。比如，所述触控传感装置可以进一步包括一个指纹扫描功能。此指纹扫描功能可以与血氧水平测量功能相结合以区别活体和非活体。其它合适的功能也可以在触控传感装置中实施并且与血氧水平测量和按压力度测量相结合。

在一些实施例中，所述第一发光模块203和第二发光模块206可以在有或者没有触摸动作的情况下持续发光。在这种情况下，当用户将一个手指放在主按键区103时，所述触控传感装置也可以自动进行血氧水平测量和按压力度测量。测量过程的工作原理与之前的描述相同，因此不再赘述。

所述第一发光模块203和第二发光模块206可以是任意合适的发光装置，用于发出可用于血氧水平测量的波长的光。在本实施例中，用于血氧水平测量的光可以是红光和红外光。也就是说，所述第一发光模块203和第二发光模块206中一个可发出红光，而另一个可发出红外光。所述接收器205可以是任意合适的光电感应装置，用于将光信号转化为电流信号。在本实施例中，第一发光模块203和第二发光模块206都可以是发光二极管(LED)，接收器205可为一个光电二极管。

所述显示面板202可以是任意合适的显示装置，用于显示图像并对触控动作进行反应。所述显示面板202可以不必与前框201结合以对触摸的感应和反应。也就是说，所述触摸感应装置的触控表面并不一定是显示面板202的一部分。所述显示面板202以及前框201的工作原理可以认为与常见的血氧检测设备一致，在此不再赘述。

因此，使用本发明提出的触控传感装置，可以通过手指的血氧水平确定当前的按压的力度。所述按压力度可用于实现进一步的功能，或者与所述触摸感应装置的其他某些功能再结合。通过改变按压力度，用户就能对所述装置执行不同的功能或在多个任务之间进行切换，使得触控传感装置的使用更高效。

本发明的另一方面还提出了一种触控传感装置的操作方法。

图3为本发明实施例的触控传感装置的操作流程示意图。

在步骤S301中，用户将手指以需要的按压力度按在触控传感装置的主按键区上。

所述按压力度可以是任意合适的力度，此力度可以用于控制所述触控传感装置以实现某些功能。例如，用户可以以较大的按压力度按住主按键区以关掉此触控传感装置。也就是说，在主按键区施加较高的按压力度对应此触控传感装置的“关机”这项功能。再例如，用户也可以在触摸主按键区上时不施加按压力或者非常小的按压力，这样所述触摸感应装置测量血氧水平和与此血氧水平对应的按压力度，即非常小的按压力度，设备保持之前的操作。也就是说，很低的按压力度对应所述触摸感应装置的“保持原状态”这项功能。具体的功能可根据实际情况进行编程而不必被本实施例所限制。

在步骤S302中，所述触控传感装置开始测量血氧水平。

所述触控传感装置的前框感应到触控动作，而接收器接收到照射到手被吸收后又反射回来的光。之后，接收器将表征反射光的数据或信号发给控制部件。控制部件比较反射光的亮度和预存的从发光模块发射的光的亮度，从而确定手指吸收的那一部分光的信息。具体的工作原理在前文中已经描述，在此不再赘述。

在步骤S303中，所述控制部件计算出血氧水平，并且确定各个按压力度对应的区间。

被手指所吸收那部分光的信息被用以通过控制部件中的算法换算出手指当前的血氧水平。例如，控制部件可以存储用来确定的预定的血氧水平各个区间，比如95％到99％，90％到95％等等。这些区间可定义为包括所有的按压力度。比如，血氧水平95％到99％的区间对应按压力度0，或者说第0个等级的按压力度；血氧水平90％到95％的区间对应按压力度1，或者说第1个等级的力度等等。具体的每个按压力度所定义的血氧水平可根据实际情况下不同的应用和设计进行调整而不必受本实施例的限制。

在步骤S304中，所述控制部件根据测得的对应于血氧水平的按压力度。

所述控制部件储存有某个血氧水平与相应按压力度的对应关系。血氧水平的每一个区间对应一个按压力度。控制部件根据测得的血氧水平在哪一个区间来确定当前的按压力度。比如，如果血氧水平在95％到99％之间，控制部件判断主按键区并不受到任何按压力。如果血氧水平在90％到95％之间，控制部件判断主按键区受到第1等级(中度)的按压力度。如果血氧水平低于80％，控制部件判断主按键区受到第N等级(重度)的按压力度。各种预存的算法和标准也可使控制部件根据血氧水平计算出按压力度。在某些实施例中，将手指放主按键区上的用户的心率也可由手指的血氧水平。这种情况下，血氧水平的某个区间与心率的对应关系就需要预存在控制部件里。心率可根据用户的命令显示出来，也可以用于其他进一步的操作。

在步骤S305中，控制部件执行所述按压力度对应的功能。

每一个按压力度都可以对应一个功能。控制部件根据该按压力度确定启用哪一个功能。比如，如果对主按键区不施加按压力，控制部件执行功能1。如果对主按键区施加第1级按压力，控制部件就执行功能2。如果对主按键区施加第N级按压力，控制部件就执行功能N。

一个功能可以是任何所述触控传感装置可执行的功能，比如关机、任务间的切换、显示计算出的心率值、运行某个应用等等。控制部件也可以控制显示面板以显示与操作相关的指令和选项供用户进行相应的选择。

例如，用户以一定的力度按压主按键区，所述触控传感装置就会感知该触控动作并测量手指的血氧水平。进一步，控制部件通过血氧水平计算出按压力度。所述控制部件可再通过该按压力度确定需要执行的功能。在本实施例中，所测血氧水平在90％和95％之间。控制部件确定对应的按压力度为第1级。控制部件可执行功能2。在这个例子中，功能2是“回到主界面”操作。也就是说，当用户以第1级按压力度按压主按键区时，所述触控传感装置将自动回到主界面。类似的，当用户加强或减轻对主按键区的按压力度时，对应的，该触控传感装置可能切换到其他的应用程序或在屏幕上显示出多个选项供用户选择。

如上所述，所述的功能可以是所述触控传感装置可能实现的各种各样的操作。因此，所述触控传感装置可通过集成实现各种功能。某些元件和装置可集成进所述触控传感装置中以实现各种功能。用本发明提出的方法，可测量用户的血氧水平，所述触控传感装置可以根据按压力度执行不同的操作。所述触控传感装置可以被更有效的加以利用。因为所述装置可被集成进其他的设备中并与其他功能相结合，制造成本可被降低。

在某些本发明的实施例中，所述触控传感装置可与其他的触控显示技术相结合。比如，一个触控显示设备可以在一个较大的显示面板上包含多个所述触控传感装置。所述触控传感装置可以测量人体某部分(比如手指)血氧水平的变化，并确定所施加的按压力度，如图3所示的关系。所述触控传感装置也可以使用其他的触控传感技术测得触控的动作，并确定，例如，面板上的触摸的位置。控制部件可通过确定的按压力度和触摸位置以触发多种不同的功能。例如下表所示，如果用户即使以相同的按压力度按压在显示屏幕的不同位置，用户可以触发不同的功能。

用户按压力度	用户按压位置	控制程序指令
			第1级	位置A	功能1
第2级	位置A	功能2
			第2级	位置B	功能3
第3级	位置B	功能4

在本发明的某些实施例中，所述触控传感装置可将血氧水平的测量与其他测量数据相结合，比如按压动作的时长，控制部件可根据按压力度和按压时长来触发不同的功能。

本发明的另一方面还提供了一种显示装置。所述触控传感装置和其实施例中说明的操作方法可使用在多种具有触控传感功能的产品中。比如，所述触控传感装置与可集成进智能手机的显示装置中，用户通过触摸智能手机的某个区域(比如主按键区)来控制不同的功能。所述触控传感装置还可以集成进LCD装置，OLED装置，电子书，数码相框，移动电话和平板电脑等装置中。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种触控传感装置，其特征在于，具有触控传感功能，包括：

一个用于接收物体接触动作的触控表面；

一个用于测量所述物体血氧水平的测量部件；和

一个用于通过所述血氧水平换算出按压力度的控制部件。

2.根据权利要求1所述的触控传感装置，其特征在于，还包括：

一个用于封装所述测量部件和所述控制部件的框架。

3.根据权利要求2所述的触控传感装置，其特征在于，还包括：一个封装于所述框架内的显示面板。

4.根据权利要求1所述的触控传感装置，其特征在于，所述控制部件用于存放至少一个血氧水平区间。

5.根据权利要求1所述的触控传感装置，其特征在于，至少一个血氧水平区间对应一个按压力度。

6.根据权利要求5所述的触控传感装置，其特征在于，所述控制部件将一个按压力度映射到一个功能。

7.根据权利要求1所述的触控传感装置，其特征在于，还包括：

一个可发出多种颜色光的发光部件；及

一个用于测量被所述物体所反射的光的测光部件。

8.根据权利要求7所述的触控传感装置，其特征在于，

所述触控表面对于所述多种颜色的光是透明的。

9.根据权利要求7所述的触控传感装置，其特征在于，所述发光部件发射红色光和红外光。

10.一种触控传感装置的操作方法，其特征在于，包括：

所述触控传感装置的一部分接收一个物体的触摸动作；

接收被所述物体反射的多种颜色的光的读数；

根据被所述物体反射的光的读数以确定所述物体的血氧水平；及

根据所述血氧水平确定所述物体施加的按压力度。

11.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，还包括：

根据所述按压力度执行一个功能。

12.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，

所述血氧水平属于一个血氧水平区间。

13.根据权利要求12所述的操作方法，其特征在于，

所述血氧水平区间对应所述按压力度。

14.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，

一个按压力度对应一个功能。

15.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，

红光和红外光反射光的读数在所述触控传感装置的操作中被反射。

16.一个显示装置，其特征在于，集成了权利要求1到9中任意一项所述的触控传感装置。

17.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述触控传感装置的具有触控传感功能的触控表面是所述显示装置的显示表面的一部分。

18.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述触控传感装置的具有触控传感功能的触控表面不是所述显示装置的显示表面的一部分。

19.根据权利要求16到18中任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的显示表面具有触控传感功能。