触控面板、电子设备及工作状态的控制方法

技术领域

本申请属于电子设备技术领域，具体涉及一种触控面板、电子设备及工作状态的控制方法。

背景技术

目前，触控主要是用二维触控，即触摸屏可以识别用户在屏幕平面上的按压，拖动等动作。在二维触控技术成熟之后，业界一直在寻找突破二维平面限制的方法。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

随着增强现实(Augmented Reality，AR)/虚拟现实(Virtual Reality，VR)等下一代智能设备概念渐渐落地，伴随着这些新设备的新交互方式也提上了议事日程。众所周知，AR/VR等新一代设备需要沉浸感和体感体验，因此使用传统的二维触控难以满足这类下一代智能设备的需求。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种触控面板、电子设备及工作状态的控制方法，能够解决现有二维触控难以满足AR/VR的交互需求的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种触控面板，包括：

透明基板和设置于所述透明基板上的触控电极，所述触控电极的分布区域形成为触控区域；

毫米波雷达天线，所述毫米波雷达天线设置于所述透明基板上除所述触控区域之外的区域。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括如上所述的触控面板。

第三方面，本申请实施例提供了一种工作状态的控制方法，应用于如上所述的电子设备，所述方法包括：

获取目标物体的位置信息；

根据所述目标物体的位置信息，控制触控芯片或天线控制芯片处于工作状态。

在本申请实施例中，在透明基板上除触控区域之外的区域设置毫米波雷达天线，通过该毫米波雷达天线能够实现三维手势识别。由于是在非触控区域设置上述毫米波雷达天线从而不会影响二维触控操作，进而可在实现二维触控的基础上满足AR/VR的交互需求。

附图说明

图1是本申请实施例的触控面板的结构示意图；

图2是本申请实施例的毫米波雷达系统的结构框图；

图3是本申请实施例中毫米波雷达系统测量角度的示意图；

图4是本申请实施例毫米波雷达系统与手势之间的角度示意图

图5是本申请实施例的电子设备的结构示意图之一；

图6是本申请实施例的电子设备的结构示意图之二；

图7是本申请实施例的电子设备的结构示意图之三；

图8是本申请实施例的电子设备的结构示意图之四；

图9是本申请实施例的工作状态的控制方法的流程示意图；

图10是本申请实施例的工作状态的控制装置的模块示意图；

图11是本申请实施例的电子设备的结构示意图之五；

图12是本申请实施例的电子设备的结构示意图之六。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1所示，本申请实施例提供了一种触控面板，包括：

透明基板101和设置于所述透明基板101上的触控电极102，所述触控电极102的分布区域形成为触控区域103；

毫米波雷达天线104，所述毫米波雷达天线104设置于所述透明基板101上除所述触控区域103之外的区域。

可选地，所述毫米波雷达天线包括发射天线和N个接收天线，N为大于2的整数；

其中沿所述透明基板的第一方向上设置有所述N个接收天线中的至少两个天线，且沿所述透明基板的第二方向上设置有所述N个接收天线中的至少两个天线，且所述第一方向和所述第二方向为两个不同的方向，如第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。

本申请实施例中，可包括至少一个发射天线和N个接收天线。如包括一个发射天线和3个接收天线。如图3所示，包括一个发射天线TX天线和三个接收天线(RX1天线、RX2天线和RX3天线)，其中，TX天线、RX1天线和RX2天线沿x方向设置，RX2和RX3天线沿y方向设置。

通过上述毫米波雷达天线可以实现3D手势的识别，且将用于手势识别的毫米波雷达天线设备在用于承载触控电极的透明基板上，无需再设置其他的模块，无需增加额外的天线层，从而节省了空间，且无线增加屏幕厚度。

下面对毫米波雷达系统的工作原理进行如下说明。

毫米波雷达系统可以测量目标物体的距离、速度和角度。如图2所示，为调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)毫米波雷达系统的原理框图，该原理框图只是为了说明毫米波雷达系统的主要构成，其中，具体的收发通道数目和器件组成，不同功能区分的位置以及连接方式等可以随着不同的架构动态发生变化。完整的毫米波雷达系统包括发送天线TX、接收天线RX、射频组件和时钟等模拟组件，以及，模数转换器、微控制器和数字信号处理器等数字组件。

具体的，如图3所示，毫米波雷达可以使用水平面估算反射后信号的角度，该角度也称为到达角(AoA)，物体距离的很小变化即可导致距离快速傅里叶变化FFT或多普勒FFT峰值的相位变化，而相位的变化就可以计算到达角的角度。计算到达角的角度至少需要两个接收天线，而如果实现3D的手势识别，则需要在X和Y方向上都要至少有两个天线，其计算过程为：根据两个接收天线之间的距离以及两根天线接收到的反射回波的相位差，以及，三角函数，得到到达角的角度；具体计算公式如下：

其中，l为两个接收天线之间的距离，如图4所示，θ为毫米波雷达和手势之间的角度，ΔΦ为相位差，λ为雷达信号传输速度；Δd为两个接收天线接收的反射回波传输的距离差。

可选地，上述毫米波雷达天线的材料为透明导电材料。

例如，上述毫米波雷达天线的材料为氧化铟锡(Indium tin Oxide，ITO)或者纳米银线等，由于该毫米波雷达天线的材料为透明导电材料，从而不会影响电子设备的屏幕的显示效果。

可选地，所述毫米波雷达天线为贴片天线。

需要说明的是，本申请实施例中可根据设计需求灵活选择天线形式，如也可采用偶极子天线，缝隙天线，八木天线等。

本申请实施例的触控面板，在透明基板上除触控区域之外的区域设置毫米波雷达天线，通过该毫米波雷达天线能够实现三维手势识别。由于是在非触控区域设置上述毫米波雷达天线从而不会影响二维触控操作，进而可在实现二维触控的基础上满足AR/VR的交互需求。

可选地，本申请实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括如上所述的触控面板，该显示装置可具体为显示屏。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的触控面板。该电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等。

具体的，该电子设备包括显示屏，所述显示屏包括如上所述的触控面板，该触控面板位于所述显示屏的触控层，该触控层包括呈阵列排布的多个触控传感器，触控传感器将位于基材表面的感应电极(触控电极)铺设成一层或两层并且进行图案化(主要是菱形)，一层负责X方向，一层负责Y方向，然后通过X方向和Y方向电极电容的变化来定位。其中，触控层图案在显示屏的边缘处会留下一定的绝缘区域，因此，可利用该部分绝缘区域(触控层的上端或下端)放置上述毫米波雷达天线，即如图5和图6所示，在触控层105边缘的非导电区域设置上述毫米波雷达天线104。其中，图5所示的电子设备为手机，图6所示的电子设备为手表。另外，在触控层的上端或下端放置上述毫米波雷达天线，使得该毫米波雷达天线到天线控制芯片的路径最短，有效降低了路径损耗，提升了天线的辐射性能。

可选地，如图7所示，本申请实施例的电子设备，还包括：

柔性电路板106，所述柔性电路板上设有与所述触控面板连接的触控芯片108以及与所述毫米波雷达天线连接的天线控制芯片107。

进一步可选地，所述毫米波雷达天线通过异方性导电胶膜ACF邦定bonding工艺与所述柔性电路板连接。

毫米波雷达天线通过柔性电路板与天线控制芯片电连接，如图5所示，在触控层的下端设置有邦定区域，毫米波雷达天线通过天线导电线路连接至该邦定区域，柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)的引脚通过SMT工艺焊接于该邦定区域，如此，实现了毫米波雷达天线与柔性电路板的电连接，进而实现了毫米波雷达天线与柔性电路板上的天线控制芯片的电连接，且将天线控制芯片放置在柔性电路板上，能够有效降低天线到芯片的损耗。

另外，本申请实施例中的天线控制芯片包括毫米波信号发生器，其把产生的无线电波(雷达波)通过天线发射出去，然后利用接收器接收回波。FPC上设有一个或多个连接器，天线控制芯片和触控芯片各使用一个连接器或共用一个连接器，该连接器与主板上的BTB连接，实现相应的功能。天线控制芯片中的处理芯片会根据收发之间的时间差实时计算目标物体如手指的位置数据，通过比较不同时间段手指位置的不同，并与内置的数据进行比较，得到手指正在进行的动作，从而实现精准的三维手势识别。同时由于利用屏幕触控层的非导电区域设置上述雷达天线，因此，不会影响现有的二维触控操作，从而实现了集成二维和三维人机交互体验的全新功能。

可选地，本申请实施例的电子设备，还包括：

开关模组，所述开关模组分别与所述天线控制芯片、触控芯片和所述电子设备的处理器连接；

其中，在所述开关模组处于第一状态的情况下，所述处理器与所述天线控制芯片连通；

在所述开关模组处于第二状态的情况下，所述处理器与所述触控芯片连通；

在所述开关模组处于第三状态的情况下，所述处理器分别与所述天线控制芯片和所述触控芯片连通；

在所述开关模组处于第四状态的情况下，所述处理器分别与所述天线控制芯片和所述触控芯片断开连接。

进一步可选地，如图8所示，所述开关模组包括：

第一开关和第二开关；

其中，所述第一开关分别与所述处理器和所述天线控制芯片连接；

所述第二开关分别与所述处理器和所述触控芯片连接。

基于此，本申请实施例还提供了一种工作状态的控制方法，应用于上述电子设备，如图9所示，该方法包括：

步骤901：获取目标物体的位置信息。

该目标物体可具体为用户的手。具体的，可通过毫米波雷达天线来检测目标物体的位置信息。

步骤902：根据所述目标物体的位置信息，控制触控芯片或天线控制芯片处于工作状态。

本申请实施例中，当毫米波雷达天线工作时，可认为三维手势识别功能正在进行，此时可关闭触控功能；当毫米波雷达天线识别到人手贴近屏幕时，开启触控功能；当触控传感器感应到人手时，关闭三维手势识别功能，当触控传感器长时间未检测到人手时，会启动毫米波雷达天线进行粗扫描查看使用者是否进行三维手势识别。

这里，根据所述目标物体的位置信息，控制触控芯片或天线控制芯片处于工作状态，以降低终端的功耗。

可选地，所述根据所述目标物体的位置信息，控制所述触控芯片或天线控制芯片处于工作状态，包括：

在所述目标物体位于手势识别区域的情况下，控制所述天线控制芯片处于工作状态，并控制所述触控芯片处于非工作状态；

或者，在所述目标物体位于电子设备的显示屏幕的表面的情况下，控制所述触控芯片处于工作状态，并控制所述天线控制芯片处于非工作状态。

进一步可选地，所述控制所述天线控制芯片处于工作状态，包括：

控制所述天线控制芯片处于手势识别模式。

可选地，所述控制所述触控芯片处于工作状态之后，还包括：

在所述触控芯片在第一时长内未检测到目标物体的情况下，控制所述天线控制芯片处于测距模式；

其中，所述天线控制芯片工作在测距模式时的功耗小于所述天线控制芯片工作在手势识别模式时的功耗。

在本申请的具体实施例中，当屏幕熄灭时，触控系统和毫米波雷达系统都不工作；在屏幕点亮的瞬间，毫米波雷达系统立即工作，协助摄像头进行高速高精度人脸识别，以此可进行人脸解锁(可作为光学人脸识别的补充)；当人脸解锁完成后，触控系统开始工作，同时毫米波雷达系统切换到手势识别模式(第一工作模式)，搜索人手并判断人手的位置(可设置一定的距离作为手势识别启动的门限)以及姿态等，当确定用户正在进行三维的手势操作时，系统立刻关闭触控系统；由于毫米波雷达系统具有测距功能，因此当其探测到人手贴着屏幕表面同时触控传感器感应到人手操作时，毫米波雷达系统切换到低精度模式(第二工作模式)，仅进行低功耗的测距功能，以判断人手是否进入到手势识别的区域；当毫米波雷达系统感应到人手离开屏幕且未进入手势识别区域时(通过探测人手离屏幕的距离判定)，毫米波雷达系统可认为此时人手正在进行屏幕上不同区域的触控，触控系统和毫米波雷达系统依旧保持工作；当毫米波雷达系统感应到当人手离开屏幕且进入到手势识别区域时，毫米波雷达系统切换到高精度手势识别模式(第一工作模式)以判断用户是继续进行手势识别还是彻底离开，与此同时触控系统关闭。通过划分手势识别的空间区域，毫米波雷达系统进行不同功能的切换以及毫米波雷达系统和触控系统的分时协调工作的模式，能够在不影响阵列天线层的手势识别和触控功能的同时，明显降低阵列毫米波雷达和触控的功耗，从而提高续航能力。另外，也可将触控层中的部分触控传感器作为毫米波雷达天线。

需要说明的是，本申请实施例提供的工作状态的控制方法，执行主体可以为工作状态的控制装置，或者该工作状态的控制装置中的用于执行工作状态的控制方法的控制模块。本申请实施例中以工作状态的控制装置执行工作状态的控制方法为例，说明本申请实施例提供的工作状态的控制装置。

如图10所示，本申请实施例还提供了一种工作状态的控制装置1000，应用于如上所述的电子设备，所述装置包括：

第一获取模块1001，用于获取目标物体的位置信息；

控制模块1002，用于根据所述目标物体的位置信息，控制触控芯片或天线控制芯片处于工作状态。

本申请实施例的控制装置，所述控制模块用于在所述目标物体位于手势识别区域的情况下，控制所述天线控制芯片处于工作状态，并控制所述触控芯片处于非工作状态；

或者，在所述目标物体位于电子设备的显示屏幕的表面的情况下，控制所述触控芯片处于工作状态，并控制所述天线控制芯片处于非工作状态。

可选地，所述控制模块用于控制所述天线控制芯片处于手势识别模式。

可选地，本申请实施例的控制装置，还包括：

处理模块，用于在所述触控芯片在第一时长内未检测到目标物体的情况下，控制所述天线控制芯片处于测距模式；

其中，所述天线控制芯片工作在测距模式时的功耗小于所述天线控制芯片工作在手势识别模式时的功耗。

本申请实施例提供的工作状态的控制装置能够实现图9的方法实施例实现的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本申请实施例中的工作状态的控制装置可以是装置，也可以是终端中的部件、集成电路、或芯片。该装置可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等，本申请实施例不作具体限定。

本申请实施例中的工作状态的控制装置可以为具有操作系统的装置。该操作系统可以为安卓(Android)操作系统，可以为ios操作系统，还可以为其他可能的操作系统，本申请实施例不作具体限定。

可选的，如图11所示，本申请实施例还提供一种电子设备1100，包括处理器1101，存储器1102，存储在存储器1102上并可在所述处理器1101上运行的程序或指令，该程序或指令被处理器1101执行时实现上述工作状态的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要注意的是，本申请实施例中的电子设备包括上述所述的移动电子设备和非移动电子设备。

图12为实现本申请实施例的一种电子设备的硬件结构示意图。

该电子设备1200包括但不限于：射频单元1201、网络模块1202、音频输出单元1203、输入单元1204、传感器1205、显示单元1206、用户输入单元1207、接口单元1208、存储器1209、以及处理器1210等部件。该电子设备还包括上述触控面板，柔性电路板，所述柔性电路板上设有与所述触控面板连接的触控芯片以及与所述毫米波雷达天线连接的天线控制芯片。

本领域技术人员可以理解，电子设备1200还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器1210逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。图12中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，在此不再赘述。

处理器1210，用于获取目标物体的位置信息；根据所述目标物体的位置信息，控制触控芯片或天线控制芯片处于工作状态。

可选的，处理器1210还用于：在所述目标物体位于手势识别区域的情况下，控制所述天线控制芯片处于工作状态，并控制所述触控芯片处于非工作状态；

或者，在所述目标物体位于电子设备的显示屏幕的表面的情况下，控制所述触控芯片处于工作状态，并控制所述天线控制芯片处于非工作状态。

可选的，处理器1210还用于：控制所述天线控制芯片处于手势识别模式。

可选地，处理器1210还用于：在所述触控芯片在第一时长内未检测到目标物体的情况下，控制所述天线控制芯片处于测距模式；

其中，所述天线控制芯片工作在测距模式时的功耗小于所述天线控制芯片工作在手势识别模式时的功耗。

应理解的是，本申请实施例中，输入单元1204可以包括图形处理器(GraphicsProcessing Unit，GPU)12041和麦克风12042，图形处理器12041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。显示单元1206可包括显示面板12061，可以采用液晶显示器、有机发光二极管等形式来配置显示面板12061。用户输入单元1207包括触控面板12071以及其他输入设备12072。触控面板12071，也称为触摸屏。触控面板12071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其他输入设备12072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆，在此不再赘述。存储器1209可用于存储软件程序以及各种数据，包括但不限于应用程序和操作系统。处理器1210可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1210中。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述工作状态的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

本申请实施例另提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现上述工作状态的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

应理解，本申请实施例提到的芯片还可以称为系统级芯片、系统芯片、芯片系统或片上系统芯片等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。