CN108027691A - 确定运动的输入设备、用户设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于确定运动的输入设备、用户设备和方法。所述输入设备包括：AMFPD基板；布置在所述AMFPD基板上的光源；布置在所述基板上的多个光传感器，其中所述多个传感器中的每一个用于检测所述光源被所述AMFPD基板上方物体反射的光线以及输出由所述光线转化成的信号；控制器，连接到所述多个传感器并用于根据所述多个光传感器输出的信号确定所述物体的运动。该方案可以确定在所述输入设备上方运动的物体的二维或三维运动。

Description

确定运动的输入设备、用户设备和方法
发明领域
本发明实施例涉及一种电子设备，尤其涉及一种用于确定运动的输入设备、用户设备和方法。
背景技术
智能手机等手持设备需要配备一种输入设备来检测近场(不足10厘米范围内)的人体手势。该输入设备可以采用邻近传感技术、电容式触控技术或摄像头识别技术实施。电容式触控技术的灵敏度较高，适用于极近场(即不足20毫米)。摄像头识别技术因存在聚焦范围、需要较高功率才能持续工作以及复杂的后期图像处理等问题，而不太适用于近场。邻近传感技术无需任何物理接触便可检测到邻近物体的存在。
在邻近传感技术中提供了一种邻近传感器单元来实施邻近物体的存在。该邻近传感器单元包括单个红外(Infrared，IR)光源或多个IR光源和一个IR光传感器，例如，邻近传感器单元由两个用作光源的IR发光二极管(Light-emitting Diode，LED)和一个IR光传感器组成，以检测一维运动。邻近传感器单元不仅被广泛用于手持设备，还被广泛用于入侵传感器等安全设备。然而，邻近传感器单元仅适用于邻近传感，并且只能确定人体手部的一维运动。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于确定运动的输入设备、用户设备和方法，所述输入设备、用户设备和方法可以确定在所述输入设备上方运动的物体的二维或三维运动。
在第一方面，提供了一种输入设备，包括：包括AMFPD基板的AMFPD模块；装配在所述AMFPD模块上的光源；嵌入到所述AMFPD基板中的多个传感器，其中所述多个传感器中的每一个用于检测所述光源被所述AMFPD基板上方物体反射的光线以及输出由所述光线转化成的信号；控制器，连接到所述多个传感器并用于接收所述多个传感器输出的信号以及根据所述多个传感器输出的信号确定所述物体的运动。
根据所述第一方面，在所述输入设备的第一可能实施形式中，所述多个传感器包括四个分别布置在所述AMFPD基板的四个边缘的传感器。
根据所述第一方面或第一可能实施形式，在所述输入设备的第二可能实施形式中，所述传感器为光传感器。
根据所述第二可能实施形式，在所述方法的第三可能实施形式中，所述光源包括红外发光二极管(Infra-Red Light Emitting Diode，IR LED)，以及所述多个传感器中的每一个包括IR光传感器。
根据所述第一方面或所述第一方面的所述任意前述实施形式，在所述方法的第四可能实施形式中，所述控制器用于根据所述多个传感器输出的信号强度确定所述物体的二维或三维运动。
在第二方面，提供了一种包括根据所述第一方面的所述任意前述实施形式的所述输入设备的用户设备。
在第三方面，提供了一种用于确定运动的方法，包括：接收嵌入到输入设备的所述AMFPD模块的AMFPD基板中的多个传感器输出的信号，其中所述多个传感器中的每一个用于检测光源被所述AMFPD基板上方物体反射的光线以及输出由所述光线转化成的信号，其中所述光源装配在所述AMFPD模块上；根据所述多个传感器输出的信号确定所述物体的运动。
根据所述第三方面，在所述方法的第一可能实施形式中，所述多个传感器包括四个分别布置在所述AMFPD基板的四个边缘的传感器。
根据所述第三方面或第一可能实施形式，在所述方法的第二可能实施形式中，所述传感器为光传感器。
根据所述第三方面或所述第三方面的所述任意前述实施形式，在所述方法的第三可能实施形式中，所述根据所述多个传感器输出的信号确定所述物体的运动包括：根据所述多个传感器输出的信号强度以及信号强度与距离之间的关系确定所述物体的二维或三维运动。
根据本发明实施例，嵌入到输入设备的AMFPD基板中的所述多个传感器用于检测装配在包括所述AMFPD基板的AMFPD模块上的光源被输入设备上方所述物体反射的光线，以及根据所述多个传感器输出的信号确定所述物体的二维或三维运动。由于多个传感器的所述输出可以反映所述物体在二维或三维空间中的所述运动，因此，可以确定所述二维或三维运动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为示出了根据本发明一项实施例的输入设备的主要组件的方框图。
图2为根据本发明另一项实施例的输入设备的基板上的多个光传感器的分布示意图。
图3为根据本发明一项实施例的输入设备的剖面图。
图4为根据本发明实施例的光传感器的时间和输出的示意图。
图5为AMFPD基板的电路图。
图6为图5所示AMFPD基板中的TFT的剖面图。
图7为根据本发明另一项实施例的光传感器的剖面图。
图8示出了根据本发明一项实施例的一种用于确定运动的方法的示意流程图。
本发明实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解，本文中所公开的技术适用于各种电子设备，例如移动电话、智能手机、平板手机、平板电脑、个人助理等。
图1为示出了根据本发明一项实施例的输入设备100的主要组件的方框图。
参考图1，输入设备100包括：包括AMFPD基板(未示出)的AMFPD模块；装配在AMFPD模块上的光源120；嵌入到AMFPD基板中的多个传感器130、140、150和160，其中多个传感器130、140、150和160中的每一个用于检测光源120被传感器上方物体反射的光线以及输出由光线转化成的信号；以及控制器110，连接到多个传感器130、140、150和160并用于接收多个传感器输出的信号以及根据多个传感器130、140、150和160输出的信号确定物体的运动或姿态。
具体而言，当物体(例如，人体手部)在输入设备上方移动时，从输入设备的光源发出的光线可能会被物体反射并进入到多个传感器中的至少两个光传感器中。至少两个光传感器可以将光线转换或转化成信号，并将信号输出至控制器。控制器可以根据多个传感器输出的信号确定物体在二维空间或三维空间中的运动。
根据本发明实施例，嵌入到输入设备的基板中的多个传感器用于检测装配在包括基板的显示模块上的光源被输入设备上方物体反射的光线，以及根据多个光传感器输出的信号确定物体的运动或姿态。由于多个光传感器的输出可以感测物体在二维或三维空间中的运动或姿态，因此，可以确定二维或三维运动。
本领域技术人员应理解，光传感器的数量可以为两个以上，例如，三个、四个或更多。
根据本发明实施例，传感器为光传感器。
根据本发明实施例，多个光传感器130、140、150和160包括四个分别布置在基板的四个边缘的光传感器。
例如，各个光传感器布置在基板一个边缘的中心，并且本发明实施例不限于此，例如，各个光传感器可以布置在基板的角落，或者按照要求统一布置在基板的其它活动部位。例如，控制器可以接收四个光传感器中至少三个光传感器输出的信号，并根据信号强度计算物体的运动。
例如，AMFPD基板一般由嵌入了显示驱动电路的特定基板(如玻璃等)构成。基板可以是其它透明基板，如透明陶瓷基板等。显示驱动电路包括三极管/二极管等电子组件和其它用于驱动显示器的无源组件。根据本发明实施例，多个光传感器被另行嵌入到AMFPD基板中，并且可以被三极管/二极管等电子组件和其它用于驱动显示器的无源组件驱动。AMFPD模块一般由AMFPD基板、用于可见光波长的光源的其它离散组件、驱动电子组件和机械组件(如机架等)构成。根据本发明实施例，用于确定物体运动的光源被另行装配在AMFPD模块上。在这种情况下，嵌入到AMFPD基板中的光传感器和装配在AMFPD模块上的光源可以用于确定输入设备上方物体的运动，而不存在传统邻近传感器单元的附加离散组件所需占用的额外物理空间的任何明显缺点。
具体而言，输入设备由如下项构成：嵌入到AMFPD基板中的多个光传感器(例如，两个以上光传感器)；和装配在AMFPD模块上用于检测物体(例如，人体手部)的光源(例如，LED)。输入设备上方物体将光源发出的光线反射到位于AMFPD基板不同边缘上的光传感器中，以及可以根据每个光传感器的不同传感强度确定物体的运动。
根据本发明实施例，光源包括IR LED。例如，IR LED可以是装配在AMFPD模块上的背光源。或者，光源可以是装配在AMFPD模块上的专用IR LED，用于产生感测物体运动的光线。
根据本发明实施例，多个光传感器中的每一个包括IR光传感器。例如，IR光传感器可以是嵌入到AMFPD基板中的光敏三极管。
根据本发明实施例，控制器用于根据多个光传感器输出的信号强度以及信号强度与距离之间的关系确定物体的二维或三维运动。
图2为根据本发明另一项实施例的输入设备的基板上的多个光传感器的分布示意图。
参考图2，四个光传感器130、140、150和160分别布置在输入设备100的基板的四个边缘。例如，光传感器130被嵌入到基板左边缘的中心，光传感器140被嵌入到基板右边缘的中心，光传感器150被嵌入到基板顶部边缘的中心，以及光传感器160被嵌入到基板底部边缘的中心。当人体手部在输入设备100上方移动时，从光源发出的光线可能会被靠近基板的人体手部反射。当反射的光线进入光传感器时，光传感器将入射光线转换成指示入射光线强度的信号，并将该信号输出至控制器。
传统邻近传感器单元由光传感器和两个光源构成时，只能感测手部在空间中的一维运动(例如，从右至左)。例如，传统邻近传感器单元只能感测X轴或Y轴方向的运动。为了实施感测手部的二维或三维运动，传统邻近传感器单元需要配备多个光源(例如，3个以上)，并应确保多个光源之间留有距离，因此，需要留出充足的物理区域，以将传统邻近传感器单元安装到电气产品上。然而，手持设备(如智能手机)上通常没有充足的物理空间。为了解决上述技术问题，根据本发明的输入设备提供了一种用于检测姿态和距离的输入设备，该输入设备可以由嵌入到有源矩阵平板显示器(Active Matrix Flat Panel Display，AMFPD)基板上的多个光传感器和装配在包括AMFPD基板的AMFPD模块上的单个光源构成，例如，AMFPD可以是有源矩阵液晶显示器(Active Matrix Liquid Cristal Display，AMLCD)或有源矩阵有机发光二极管(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)等。AMFPD基板包含薄膜三极管/薄膜二极管(Thin Film Transistor/Thin Film Diode，TFT/TFD)等有源电气设备以及电容器和电阻器等无源设备，可以由多层薄膜制作而成并且可以被设计为AMFPD基板上的图案。上述设备用于切换各个显示器像素，以及用于驱动AMFPD模块的整个显示区域的电路。
电信应用等手持电气设备通常配备这样一个AMFPD模块。根据本发明实施例，为了感测二维或三维姿态，无需占用额外的物理空间来安装输入设备的上述离散组件，因为这些离散组件已被嵌入到AMFPD中。
根据本发明实施例，除了手部的距离以外，手部的二维或三维运动(即手势)也可以通过使用已安装到输入设备的基板上的光传感器和光源感测到，从而节省安装附加光源所需占用的物理空间。
图3为根据本发明一项实施例的输入设备300的剖面图。输入设备300包括由AMFPD基板321和组件322构成的AMFPD模块320，组件322包括用于可见光波长的光源的离散组件、驱动电子组件和机械组件(如机架等)。例如，组件322可以包括滤色镜、液晶层、偏光片和用于液晶层的TFT等。参考图3，光源310被装配到AMFPD模块320上，以及顶部光传感器150和底部光传感器160被嵌入到AMFPD基板321中。
参考图3，当手部在基板的上部移动时，手部会将光源发出的光线反射到顶部光传感器150中，但没有光线被反射到底部光传感器160中，因为物体靠近顶部光传感器150而远离底部光传感器160。此外，被手部反射的光线也可以被左侧光传感器和右侧光传感器(未示出)检测到，因为它们也靠近手部并且可以同时接收被手部反射的光线。
为了方便和简单描述起见，组件322布置在AMFPD基板的表面上，但本发明实施例不限于此，例如，组件322可以被嵌入或印刷到AMFPD基板中。
图4为根据本发明另一项实施例的光传感器的时间和输出的示意图。在此实施例中，以光传感器为例对传感器进行描述。
参考图4，Y轴表示光传感器的输出信号强度，而X轴表示手部在输入设备的基板的上部上方从左至右移动的时间。在这种情况下，光传感器130、140和150可以接收到反射的光线，而光传感器160接收不到反射的光线。控制器可以确定手部的二维或三维运动以及手部在基板上方移动时的运动。例如，图4中的图示出了手部在基板上方从左至右移动。在时间t1处，手部与光传感器140之间的间距比手部与光传感器130之间的间距大；在时间t2处，手部与光传感器130、光传感器140和光传感器150之间的间距相等；在时间t3处，手部与光传感器140之间的间距比手部与光传感器130之间的间距大。当手部在基板上方移动时，可以设计一种算法来根据光传感器输出的信号强度计算手部在不同时间在二维空间或三维空间中的运动。例如，可以预先设定信号强度与间距之间的对应关系，以及可以根据该对应关系和光传感器输出的信号确定手部与光传感器130和光传感器140之间的间距。本发明实施例不限于此，以及可以采用其它算法来根据光传感器输出的信号强度计算手部在不同时间在二维空间或三维空间中的运动。
图5为AMFPD基板的电路图。
AMFPD基板包括通过栅极线G1、G2、G3、……、Gn和数据线D1、D2、D3、……、Dn连接到控制器的像素矩阵。栅极线G1、G2、G3、……、Gn用于选择对应行的像素，而数据线D1、D2、D3、……、Dn用于选择对应列的像素。每个像素可以包括TFT/TFD、液晶和无源设备，如电容器、电阻器等。
图6为图5所示AMFPD基板中的TFT 600的剖面图。
TFT 600可以包括源电极610、半导体620、漏电极630、像素电极640、栅极绝缘层650、栅电极660和栅电极670。例如，半导体620可以是非晶硅或其它半导体材料。
图7为根据本发明另一项实施例的光传感器700的剖面图。
光传感器700可以是光敏三极管。光敏三极管可以包括阴极电极710、阳极电极720、P型半导体730、I型半导体740、栅电极750、栅极绝缘层760和I型半导体770。光传感器700可以将接收到的光线转换成电信号。
根据本发明实施例，提供了一种用户设备。该用户设备包括根据本发明任意上述实施例的输入设备。例如，用户设备可以是移动电话、智能手机、平板手机、平板电脑、个人助理等。
图8示出了根据本发明一项实施例的一种用于确定运动的方法的示意流程图。该方法由输入设备中的控制器执行。图8中的方法包括如下内容。
810，接收布置或嵌入到输入设备AMFPD模块的AMFPD基板中的多个传感器输出的信号，其中多个传感器中的每一个用于检测光源被AMFPD基板上方物体反射的光线以及输出由传感器输出的光线转化成的信号，其中光源装配在AMFPD模块上；
820，根据多个传感器输出的信号确定物体的运动。
根据本发明实施例，嵌入到输入设备的AMFPD基板中的多个传感器用于检测装配在包括AMFPD基板的AMFPD模块上的光源被输入设备上方物体反射的光线，以及根据多个光传感器输出的信号确定物体的运动。
根据本发明实施例，多个传感器包括四个分别布置在基板的四个边缘的传感器。
根据本发明实施例，传感器为光传感器。
根据本发明实施例，在820中，根据多个光传感器输出的信号强度确定物体的二维或三维运动。
本领域普通技术人员可能会认识到，结合参考本文中公开的实施例描述的各个示例中的算法的单元和步骤可以通过电子硬件或计算机软件和电子硬件组合来实现。这些功能是由硬件还是由软件执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以通过对每种特定应用采用不同的方法来实现所述功能，但这种实现不得超出本发明的范围。
本领域技术人员可以清楚地理解，为了方便和简单描述起见，上述系统、装置和单元的具体工作流程可以指所述方法前述实施例中的对应流程，并且本文中将不再对此进行重复描述。
在本应用提供的若干实施例中，应理解，所公开的系统、装置和方法可通过其它方式实现。例如，上述装置的实施例仅仅是示例性的。例如，所述单元的分离仅仅是根据逻辑功能进行的一种分离，并且实际实施中可能存在其它分离方式。例如，可将多个单元或组件合并或集成到另一系统中，或可忽略或不执行部分特征。此外，所显示或所论述的相互耦合或直接耦合或通信链路可以是通过某些接口、装置或单元以电的形式、机械形式或其它形式实现的间接耦合或通信链路。
作为单独部分描述的单元可或可不物理分离，作为单元描述的部分可为或可不为物理单元、可位于一个位置或可在多个网络单元上分布。可以根据实际需要选择其中的部分或全部单元，以实现本发明提供的方案的目的。
另外，本发明实施例中的功能单元可集成到一个处理单元中，或每个单元可物理上单独存在，或两个或更多单元可集成到一个单元中。
当这些功能以软件功能单元的形式实现以及作为单独产品销售或使用时，它们可存储在计算机可读存储介质中。基于这一理解，本发明技术方案的精神或对现有技术有益的部分可以以软件产品的形式来体现。计算机软件产品存储在存储介质中，并包括让计算机设备(可以是个人计算机、服务器或网络设备)执行本发明各个实施例中所描述的方法的所有或部分步骤的大量指令。前述存储介质包括可存储程序代码的各种介质，例如U盘、可移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘、光盘等。
以上描述仅仅是本发明的特定实施例，而不会限制本发明的保护范围。对于本领域任何一名技术人员而言，设想在本发明公开的技术范围内进行更改或替换是一件很容易的事情，并且这些更改或替换在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应根据权利要求来定义。

Claims (10)

1.一种输入设备，其特征在于，包括：
有源矩阵平板显示器(Active Matrix Flat Panel Display，AMFPD)模块，所述AMFPD模块包括AMFPD基板；
光源，所述光源装配在所述AMFPD模块上；
多个传感器，所述多个传感器嵌入到所述AMFPD基板中，其中所述多个传感器中的每一个用于检测所述光源被所述AMFPD基板上方物体反射的光线，以及输出由所述光线转化成的信号；
控制器，所述控制器连接到所述多个传感器并用于接收所述多个传感器输出的信号，以及根据所述多个传感器输出的所述信号确定所述物体的运动。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述多个传感器包括四个分别布置在所述AMFPD基板的四个边缘的传感器。
3.根据权利要求1或2所述的输入设备，其特征在于，所述传感器为光传感器。
4.根据权利要求3所述的输入设备，其特征在于，所述光源包括红外发光二极管(Infra-Red Light Emitting Diode，IR LED)，以及所述多个光传感器中的每一个包括IR光传感器。
5.根据权利要求1至4中任意权利要求所述的输入设备，其特征在于，所述控制器用于根据所述多个传感器输出的信号强度确定所述物体的二维或三维运动。
6.一种用户设备，其特征在于，包括：根据权利要求1至5中任意权利要求所述的输入设备。
7.一种用于确定运动的方法，其特征在于，包括：
接收嵌入到输入设备AMFPD模块的有源矩阵平板显示器(Active Matrix Flat PanelDisplay，AMFPD)基板中的多个传感器输出的信号，其中所述多个传感器中的每一个用于检测光源被所述AMFPD基板上方物体反射的光线以及输出由所述光线转化成的信号，其中所述光源装配在所述AMFPD模块上；
根据所述多个传感器输出的信号确定所述物体的运动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个传感器包括四个分别布置在所述AMFPD基板的四个边缘的传感器。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述传感器为光传感器。
10.根据权利要求7至9中任意权利要求所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个光传感器输出的信号确定所述物体的运动，其特征在于，包括：
根据所述多个光传感器输出的信号强度确定所述物体的二维或三维运动。
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