CN115202517A - 一种触控设备及触控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控设备及触控方法，触控设备包括第一光线发射器、光线采集器和控制器，第一光线发射器用于发出控制光线，控制光线能够被人眼接收；光线采集器用于采集经人眼反射回来的控制光线；控制器与光线采集器连接，用于根据反射回来的控制光线确定触控位点，以基于所述触控位点执行触控操作。通过上述方式，本发明能够实现隔空触控操作。

Description

一种触控设备及触控方法

技术领域

本发明涉及光电显示技术领域，特别是涉及一种触控设备及触控方法。

背景技术

随着技术的发展和人们对操作方式的要求越来越高，逐渐出现了各种人机交互方式，如语音控制操作、触控操作等。现有触控操作大都是基于互电容式触控技术，利用手指、触控笔等媒介来进行触控操作，虽然触控精度有所提高，但是触控方式并没有实质改进。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种触控设备及触控方法，能够实现隔空触控操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种触控设备，触控设备包括第一光线发射器、光线采集器和控制器，第一光线发射器用于发出控制光线，控制光线能够被人眼接收；光线采集器用于采集经人眼反射回来的控制光线；控制器与光线采集器连接，用于根据反射回来的控制光线确定触控位点，以基于触控位点执行触控操作。

在一实施方式中，触控显示设备还包括第二光线发射器和光敏层，第二光线发射器用于接收来自控制器的控制信号，并响应控制信号发出感应光线，控制信号携带触控位点信息，以使第二光线发射器控制感应光线仅照射触控位点，光敏层用于接收感应光线，以在感应光线的作用下执行触控操作。

在一实施方式中，触控设备还包括触控显示面板，触控显示面板包括层叠设置的显示层和触控层，触控层包括触控电极，光敏层设置于触控层远离显示层的一侧，触控位点处的光敏层的电阻值在感应光线的作用下能够被改变，以改变对应位置处的触控电极的电容值，实现触控操作。

在一实施方式中，光敏层包括多个光敏点，多个光敏点阵列排布，多个光敏点分别与各个触控电极对位。

在一实施方式中，第一光线发射器为红外线发射器。

在一实施方式中，第二光线发射器为红外线发射器。

在一实施方式中，第一光线发射器与第二光线发射器为集成的同一光线发射器。

在一实施方式中，光线采集器为红外摄像机。

在一实施方式中，光线发射器与光线采集器是集成的同一器件。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种触控方法，触控方法包括发出控制光线，控制光线能够被人眼接收；采集经人眼反射回来的控制光线；根据反射回来的控制光线确定触控位点，以基于触控位点执行触控操作。

在一实施方式中，采集经人眼反射回来的控制光线包括：拍摄获取人眼角膜反射回来的控制光线所形成的光斑信息；以及拍摄获取人眼视网膜反射回来的控制光线所形成的光斑信息。

在一实施方式中，根据反射回来的控制光线确定触控位点包括：计算人眼角膜反射回来的控制光线与人眼视网膜反射回来的控制光线之间的夹角角度，以获取人眼运动信息，人眼运动信息至少包括人眼转动方向和幅度。

在一实施方式中，基于触控位点执行触控操作方法还包括：生成控制信号，控制信号携带触控位点信息；响应控制信号发出感应光线，并控制感应光线仅照射触控位点；接收感应光线，在感应光线的作用下执行触控操作。

在一实施方式中，在感应光线的作用下执行触控操作包括：利用感应光线的作用，以改变触控位点处的电阻值，进而改变对应位置处的触控电极的电容值，实现触控操作。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明利用光线发射器所发出的控制光线，通过采集经人眼后反射回来的控制光线，能够获取人眼转动信息，实现人眼追踪，通过结合眼动追踪技术，实现隔空触控功能。

附图说明

图1是本申请实施方式中触控显示设备的剖面结构示意图；

图2是本申请另一实施方式中触控显示设备的剖面结构示意图；

图3是本申请另一实施方式中触控显示设备的平面结构示意图；

图4是本申请又一实施方式中触控显示设备的剖面结构示意图；

图5是本申请又一实施方式中触控显示设备的平面结构示意图；

图6是本申请实施方式中触控方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。

本申请提供一种触控设备和触控方法，该触控设备和触控方法利用眼动追踪技术，以实现隔空触控功能。触控设备可以是触控显示设备，即该设备同时具备触控和显示功能，在其他实施方式中，触控设备也可以仅具备触控功能，不具有显示功能，在此不做限定，本文将以触控显示设备为了进行说明。

请参阅图1，图1是本申请实施方式中触控显示设备的剖面结构示意图。该实施方式中，触控显示设备包括触控显示面板10，触控显示面板10包括层叠设置的显示层11和触控层12。

显示层11包括阵列基板111、发光器件112和封装层113。阵列基板111包括衬底层和阵列层，衬底可以是柔性衬底，也可以是刚性衬底，在此不做限定。阵列层内设置有阵列驱动电路(即像素电路)用于控制发光器件发光，阵列层上还设置有信号线、外围电路、绑定的驱动芯片、柔性电路板等其他电子元件。发光器件112设置于阵列层远离衬底的一侧。发光器件112可以是OLED发光器件、量子点发光器件，Micro-LED发光器件等，即本申请公开的显示面板可用于多种显示方式，例如OLED显示、量子点显示，Micro-LED显示等。这里以OLED显示为例进行说明，但不限于该显示方式。封装层113设置于发光器件112远离阵列层的一侧，用于封装保护发光器件112不受水汽、氧气的侵蚀。封装层113可以是薄膜封装层，薄膜封装层具体包括层叠设置的无机薄膜封装层、有机薄膜封装层和无机薄膜封装层。

触控层12设置于封装层113远离发光器件112的一侧。触控层12包括触控电极和触控引线，触控电极包括多个第一触控电极和多个第二触控电极，多个第一触控电极和多个第二触控电极在触控区按预定规律呈阵列排布，如第一触控电极沿着第一方向排列，第二触控电极沿着第二方向排列，且第一触控电极与第二触控电极电性绝缘。可以是第一方向与第二方向垂直，如可以是第一触控电极沿横向排列，第二触控电极沿纵向排列，形成触控感应传感器，以响应触控信号。且第一触控电极与第二触控电极形成有多个透光开口图案，每一透光开口图案对应像素单元中的每一像素结构设置。触控引线设置于边缘区，与触控驱动电路(触控IC)连接，以获取触控信号，并分别与对应的第一触控电极以及第二触控电极电性连接，以输入及输出信号至第一触控电极与第二触控电极。触控层具体包括层叠设置的绝缘层和金属层，如可以是两层金属层，第一触控电极和第二触控电极分别在不同的金属层，在其他实施方式中，第一触控电极与第二触控电极也可以同层设置，在此不做限定。

触控层12可以是互电容式结构。当没有媒介(例如手指)接触时，各触控电极之间会有一个固定耦合电容Cm1，此时各触控电极之间的电场分布是固定的，当有媒介(例如手指)触摸时，由于人体电场作用，手指触摸在屏体上时，手指和触摸屏表面形成一个耦合电容Cmg，这个耦合电容会影响电路整体电容特性，通过测量电容Cm1的变化计算相应坐标，确认触控位置。这种方式下，使得触控操作时，触控媒介(例如手指)必须接触触控层，限制了触控技术的发展。

基于此，本申请提供一种触控设备，利用眼动追踪技术，通过获取人眼的转动方向和幅度来实现触控操作。

具体地，触控显示设备还包括第一光线发射器20、光线采集器30和控制器(图未示)，即触控显示设备包括触控显示面板10、第一光线发射器20、光线采集器30和控制器。第一光线发射器20用于发出控制光线，所发出的控制光线能够被人眼接收，且到达人眼后会被反射回来；光线采集器30用于采集经人眼反射回的控制光线；控制器用于根据反射回的控制光线的位点，确定触控位点，以基于触控位点执行触控操作，实现触控功能。

在一实施方式中，第一光线发射器20可以是红外线发射器，用于发出红外光线。红外线(Infrared，IR)是频率介于微波与可见光之间的电磁波，是电磁波谱中频率为0.3THz～400THz，对应真空中波长为760nm～1000um辐射的总称，红外线为肉眼不可见光线，对人眼带来的刺激少，用户无感知，不会影响用户体验。红外光线发射器可以是红外成像仪，红外摄像机等，可以是复用触控显示设备中已有的红外线发射器件，如部分现有显示设备中已经设置了红外发射器件，如为了实现万能遥控功能而设置的红外发射器件，本案可以直接复用该红外发射器件，以使其同时具备两种功能；也可以是单独设置红外线发射器。或者说，为执行实现本申请所提供的方案，对现有设备的改动中，可以基于现有设备的结构来适应改动，如果现有设备中已经设置有光线发射器，可以不再额外增加新的器件，仅复用现有器件，或对现有器件进行改进，以节约改造成本，提高设备的兼容性。

光线采集器30用于采集人眼反射回来的控制光线(简称反射光线)。光线采集器30可以是摄像机，用于拍摄获取反射光线的光斑，以获取反射光线的位点。如光线采集器30可以是红外摄像机等。其中，如果第一光线发射器20是红外摄像机时，可以同时实现光线发射和光线采集功能，即第一光线发射器20和光线采集器30可以是集成的同一器件。

请结合参阅图2和图3，图2是本申请另一实施方式中触控显示设备的剖面结构示意图，图3是本申请另一实施方式中触控显示设备的平面结构示意图。该实施方式中，触控显示设备包括触控显示面板10、第一光线发射器20、光线采集器30和控制器(图未示)。

第一光线发射器20可以设置于触控显示设备的一端，如设置于触控显示设备的顶端，第一光线发射器20可实时不间断的发射控制光线。第一光线发射器20所发出的控制光线进入人眼后被反射，其中，控制光线会分别被角膜和视网膜反射，形成两束反射光线。具体地，控制光线到达角膜后，一部分被反射回来(光线1)，一部分在玻璃体作用下折射至视网膜处(光线2)，视网膜将折射过来的控制光线反射回触控显示面板(光线3)。

光线采集器30可以邻近第一光线发射器20设置，如同样可以设置于触控显示设备的顶端。光线采集器30可采集角膜和视网膜的反射光线，具体可以拍摄获取两束反射光线的光斑，以确定反射光线的位点。

其中，瞳孔的转动(即人眼玻璃体的转动，或称为眼动)会影响视网膜反射的控制光线的光路，这是因为视网膜上的入射光线是经玻璃体折射过去的，玻璃体转动后，入射光路变了，反射光路自然就变了；但不会影响角膜反射的控制光线的光路。或者说，若人眼位置不动，则角膜位置不会动，那么角膜反射的控制光线所形成的光斑不会移动，而若人眼位置不动，但是瞳孔进行了转动，则角膜反射的控制光线所形成的光斑不移动，而视网膜反射的控制光线所形成的光斑发生移动。若人眼位置动了，则角膜位置跟着动，那么角膜反射的控制光线所形成的光斑发生移动，对应地，视网膜反射的控制光线所形成的光斑发生移动，但是，若人眼位置动的时候，瞳孔没有转动，则虽然角膜和视网膜位置一起动了，但视网膜与角膜的相对位置没有动。因此，以角膜反射的控制光线所形成的光斑为基准，获取视网膜反射的控制光线所形成的光斑的移动方向和距离，能够获取到瞳孔的转动方向和幅度，即能够确定和追踪用户眼睛的注视方向。

如图2所示，角膜反射光线形成光斑A，视网膜反射光线形成光斑B，通过计算角膜反射光线与视网膜反射光线的夹角，能够得到瞳孔的转动方向。如图中瞳孔沿R方向进行了转动。

具体地，光线采集器30可以将采集的反射光线的光斑信息发送给控制器，控制器计算角膜反射光线与视网膜反射光线的夹角，能够得到瞳孔的转动方向，根据瞳孔的转动方向生成控制信号，实现触控操作。

请结合参阅图4和图5，图4是本申请又一实施方式中触控显示设备的剖面结构示意图，图5是本申请又一实施方式中触控显示设备的平面结构示意图。该实施方式中，触控显示设备还包括光敏层40，光敏层40设置于触控层12远离显示层11的一侧，光敏层40可以作为光敏传感器层，能够接收并感应特定的光线。光敏层40可以设置有多个光敏点41，光敏点41可以对应触控电极布置，即光敏点41具有与触控电极相同的阵列排布方式。例如，可以将单个子像素为一个坐标点，屏幕分辨率为1080*2480时，即此坐标系内有1080*2480个点位。每一个光敏点41对应一组触控电极，且与该组触控电极中的一个触控电极电连接。具体地，每一个光敏点可以是一个光敏电阻，与对应的触控电极串联。当光敏点41接收到光线后，自身电阻值会发生变化，即当光敏电阻的电阻值变化时，与其串联的触控电极上电压发生变化，进而引起电容发生变化，以调控对应触控电极的电容值，实现触控功能。在一实施方式中，光敏层40可以是红外光敏层，能够吸收感测红外光线。

在一实施方式中，触控显示设备还包括第二光线发射器(图未示)，第二光线发射器用于接收来自控制器的控制信号，并响应控制信号发出感应光线，且控制信号携带触控位点信息，以使第二光线发射器控制感应光线仅照射触控位点。

具体地，控制器计算出的瞳孔转动方向和幅度后，可以进行坐标转换，转换至触控层表面的定位，或者说，需要转换至触控电极所在的坐标体系，以确认需要调控哪个触控电极来实现触控操作。再或者说，计算获取的触控位点，是对应触控电极坐标的表示方式。

当确认触控位点后，控制器可以向第二光线发射器发送控制信号，以利用感应光线照射光敏层，以改变对应位置的光敏层的阻值，进而改变触控电极的电容。换句话说，可以将第二光线发射器发出感应光线的操作理解成触控动作，相当于人手的触控动作，感应光线点了一下光敏层，改变了对应位置的电容值，形成触控信号，执行触控操作。即本申请所提供的方案，利用控制光线和感应光线来实现触控操作，不再局限于人手或触控笔，能够实现隔空触控操作。

请继续参阅图5，如果控制器计算出的触控位点是点C，可以控制第二光线发射器发射感应光线照射点C，点C处的光敏层接收到感应光线，自身阻值发生变化，进而改变触控电极的电容值，实现触控操作。

其中，第二光线发射器也可以是红外发射器。进一步地，第一光线发射器与第二光线发射器为集成的同一光线发射器，如使用同一红外发射器，该发射器可以具有两个不同角度的发射头，一个用于向空中发射红外光线以使人眼接收，一个向面板内部发射红外光线，以照射光敏层。

请参阅图6，图6是本申请实施方式中触控方法的流程示意图。该实施方式中，触控方法包括：

S610：发出控制光线。

其中，控制光线能够被人眼接收，且经人眼后被反射。

S620：采集经人眼反射回来的控制光线。

其中，可以利用拍照的方式记录反射回来的控制光线的光斑信息，以获取反射光线的光路信息。

S630：根据反射回来的控制光线确定触控位点，以基于触控位点执行触控操作。

该实施方式所提供的触控方法，通过跟踪记录控制光线的光路变化来获取跟踪人眼位置变化，将人眼位置变化作为触发触控操作的触发信号来实现触控操作，即利用眼动追踪技术，通过获取人眼的转动方向和幅度来实现触控操作。通过这种方式，拓展了触控操作的触发方式，不再限于常规的手指触控和触控笔的触控。

在一实施方式中，控制光线为红外光线，控制光线进入人眼后被反射，其中，控制光线会分别被角膜和视网膜反射，形成两束反射光线。具体地，控制光线到达角膜后，一部分被反射回来(如图2的光线1)，一部分在玻璃体作用下折射至视网膜处(如图2的光线2)，视网膜将折射过来的控制光线反射回来(如图2的光线3)。进一步地，因为到达视网膜的光线是经折射形成的，那么如果玻璃体转动即人眼转动则会改变光线2的光路，进而会改变光线3的光路，而若人眼位置不动，则角膜位置不动，进而光线1的光路不会改变。因此，可以通过以光线1的光路为参照，跟踪光线3的光路来跟踪获取眼动信息，进而将眼动信息作为触控操作的触发信号。可实时不间断的发射控制光线，以时时跟踪获取眼动信息。

在一实施方式中，可以通过计算人眼角膜反射回来的控制光线与人眼视网膜反射回来的控制光线之间的夹角角度，以获取人眼运动信息，确定触控位点。人眼运动信息至少包括人眼转动方向和幅度。

然后再基于触控位点发出控制信号，即控制信号携带触控位点信息；并响应控制信号发出感应光线，且控制感应光线仅照射触控位点；接收感应光线，在感应光线的作用下执行触控操作。具体可以参阅上述实施方式的描述，在此不再赘述。

在一实施方式中，控制器在根据光线采集器获取的反射光线计算得出触控位点后，还用于判断眼动幅度是否在预设范围内，以确认检测的准确性，防止误触。例如，当用户有很大幅度的转头，或者站立/坐下等姿态变化时，也会带来眼动，但是此时用户实质并不想执行触控操作，造成误触。因此，通过设定眼动幅度范围，能够排除掉一些不必要的误触，提高触控操作精度。

在其他实施方式中，也可以设置二次确认操作，即在根据眼动跟踪确认出触控操作时，在检测到该触控操作可能存在异常时，通过弹窗等方式，提醒用户，是否确认执行此次触控操作，以提高触控操作精度。

在又一实施方式中，当触控显示设备前有多名用户时，控制器可以对获取到的眼动信息进行区分归类，挑选出来自同一用户的眼动信息，根据属于同一用户的眼动信息计算获取触控位点。

以上，本申请提出一种用眼动追踪技术代替现有屏体触控功能的技术，利用眼动追踪与TP触控技术结合，实现了远程触控的可能性。具体运用眼动追踪即可进行屏幕触控的一切功能操作，实现远程触控，在车载显示、大屏显示领域更安全，可远程触控车载显示屏、远程触控智能电视机等。同时设备成本并未有很大增加，触控显示面板基础结构不用变，即触控层以下膜层不会有变化，仅需在触控层上增加一层光敏感应层来感应控制光线即可。成本低，适用面广。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种触控设备，其特征在于，包括：

第一光线发射器，用于发出控制光线，所述控制光线能够被人眼接收；

光线采集器，用于采集经人眼反射回来的控制光线；

控制器，与所述光线采集器连接，用于根据所述反射回来的控制光线确定触控位点，以基于所述触控位点执行触控操作。

2.根据权利要求1所述的触控设备，其特征在于，所述触控设备还包括：

第二光线发射器，用于接收来自所述控制器的控制信号，并响应所述控制信号发出感应光线，所述控制信号携带所述触控位点信息，以使所述第二光线发射器控制所述感应光线仅照射所述触控位点；

光敏层，用于接收所述感应光线，以在所述感应光线的作用下执行触控操作。

3.根据权利要求2所述的触控设备，其特征在于，所述触控设备还包括：

触控显示面板，包括层叠设置的显示层和触控层，所述触控层包括触控电极；

所述光敏层设置于所述触控层远离所述显示层的一侧，所述触控位点处的所述光敏层的电阻值在所述感应光线的作用下能够被改变，以改变对应位置处的所述触控电极的电容值，实现触控操作。

4.根据权利要求3所述的触控设备，其特征在于，

所述光敏层包括多个光敏点，多个所述光敏点分别与各个所述触控电极对位。

5.根据权利要求1所述的触控设备，其特征在于，

所述第一光线发射器为红外线发射器；和/或

所述第二光线发射器为红外线发射器；和/或

所述光线采集器为红外摄像机。

6.一种触控方法，其特征在于，包括：

发出控制光线，所述控制光线能够被人眼接收；

采集经人眼反射回来的控制光线；

根据所述反射回来的控制光线确定触控位点，以基于所述触控位点执行触控操作。

7.根据权利要求6所述的触控方法，其特征在于，所述采集经人眼反射回来的控制光线包括：

拍摄获取人眼角膜反射回来的控制光线所形成的光斑信息；以及

拍摄获取人眼视网膜反射回来的控制光线所形成的光斑信息。

8.根据权利要求7所述的触控方法，其特征在于，所述根据所述反射回来的控制光线确定触控位点包括：

计算人眼角膜反射回来的控制光线与人眼视网膜反射回来的控制光线之间的夹角角度，以获取人眼运动信息，所述人眼运动信息至少包括人眼转动方向和幅度。

9.根据权利要求6所述的触控方法，其特征在于，所述基于所述触控位点执行触控操作包括：

生成控制信号，所述控制信号携带所述触控位点信息；

响应所述控制信号发出感应光线，并控制所述感应光线仅照射所述触控位点；

接收所述感应光线，在所述感应光线的作用下执行触控操作。

10.根据权利要求9所述的触控方法，其特征在于，所述在所述感应光线的作用下执行触控操作包括：

利用所述感应光线的作用，以改变所述触控位点处的电阻值，进而改变对应位置处的触控电极的电容值，实现触控操作。

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