三维触摸感测方法、三维显示设备、可穿戴设备.pdf

本发明提供了一种三维触摸感测方法、三维显示设备、可穿戴设备，其中的方法包括：在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束；所述电子束具有预设发射强度；获取所述电子束的接收位置和接收强度；根据所述电子束的接收位置确定所述可穿戴设备在所述预设平面上的投影位置；根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述可穿戴设备到所述预设平面的距离。基于此，本发明可以实现对用户在三维空间内的触摸动作的感测，从而使得无需手指触碰屏幕的触控操作成为可能，有利于实现生动而逼真的3D效果，提升用户体验。

权利要求书
1.  一种三维触摸感测方法，其特征在于，包括：
在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束；所述电子束具有预设发射强度；
获取所述电子束的接收位置和接收强度；
根据所述电子束的接收位置确定所述可穿戴设备在所述预设平面上的投影位置；
根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述可穿戴设备到所述预设平面的距离。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设电子束强度衰减关系具体为：
I＝AI0e-μd
其中，I为所述电子束的接收强度，A为电子束所经过的非空气介质层对电子束的衰减比率，I0为所述预设发射强度，μ为空气所对应的衰减系数，d为电子束所经过的空气介质层的厚度。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设电子束强度衰减关系中的衰减系数通过预先进行的实际测试得到。

4.  一种三维显示设备，其特征在于，所述设备在厚度方向上的预设位置处设有一预设平面；所述设备包括：
若干个接收单元，所述接收单元用于在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束；所述电子束具有预设发射强度；
与所述若干个接收单元相连的获取单元，所述获取单元用于获取接收到所述电子束的接收单元的标识，以及来自所述接收单元的所述电子束的接收强度；
与所述获取单元相连的确定单元，所述确定单元用于根据所述获取单元得到的接收单元的标识确定所述可穿戴设备在所述预设平面上 的投影位置；
与所述获取单元相连的计算单元，所述计算单元用于根据所述获取单元得到的电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述可穿戴设备到所述预设平面的距离。

5.  根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述若干个接收单元包括：位于所述预设平面上的若干个传感电极，以及与所述预设平面具有预设间距的公共电极层；所述若干个接收单元与所述若干个传感电极一一对应；
所述传感电极与所述公共电极层构成用于接收所述由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束的电容的两个电极。

6.  根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述公共电极层比所述预设平面更加远离所述三维显示设备用于发出光线的表面。

7.  根据权利要求5所述的设备，其特征在于，靠近所述三维显示设备的用于发出光线的表面处设置有屏蔽电极层，所述屏蔽电极层覆盖所述三维显示设备的除所述传感电极形成区域之外的显示区域。

8.  根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述若干个传感电极在所述预设平面上排成多行多列；所述获取单元包括：
分别与所述若干个传感电极一对一连接的若干个开关模块，所述开关模块用于在第一端所接信号为第一电平时导通所述传感电极与第二端之间的电连接；
与多行扫描线相连的输出模块，任一行所述扫描线还连接与一行所述传感电极相连的开关模块的第一端；所述输出模块用于在每一帧内依次向所述多行扫描线输出工作在所述第一电平上的扫描信号；
与多列传感线相连的导出模块，任一列所述传感线还连接与一列所述传感电极相连的开关模块的第二端；所述导出模块用于在每一帧内逐行地将每一传感电极上的电荷导出，以获取上一帧内每一所述传感电极所接收到的电荷总量；
与所述导出模块相连的获取模块，所述获取模块用于根据所述导 出模块得到的每一所述传感电极所接收到的电荷总量获取接收到所述电子束的接收单元的标识，以及来自所述接收单元的所述电子束的接收强度。

9.  根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述三维显示设备上设有透光区域和不透光区域；所有的所述扫描线、所述传感线和所述开关模块位于所述不透光区域内。

10.  根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述传感电极采用透明导电材料形成，并位于所述透光区域内。

11.  根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述开关模块包括一个薄膜晶体管；所述开关模块的第一端为薄膜晶体管的栅极，所述开关模块的第二端为薄膜晶体管的源极或者漏极。

12.  根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述若干个开关模块中的所有薄膜晶体管的栅极与所述多行扫描线由同一导电材料层形成；所述若干个开关模块中的所有薄膜晶体管的源极和漏极与所述所列传感线由同一导电材料层形成。

13.  根据权利要求4至12中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，以及位于所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶层；所述预设平面位于彩膜基板远离所述液晶层的一侧。

14.  根据权利要求4至12中任意一项所述的设备，其特征在于，所述预设电子束强度衰减关系具体为：
I＝AI0e-μd
其中，I为所述电子束的接收强度，A为电子束所经过的非空气介质层对电子束的衰减比率，I0为所述预设发射强度，μ为空气所对应的衰减系数，d为电子束所经过的空气介质层的厚度。

15.  根据权利要求4至12中任意一项所述的设备，其特征在于，所述预设电子束强度衰减关系中的衰减系数通过预先进行的实际测试 得到。

16.  一种三维触摸感测方法，其特征在于，包括：
向位于三维显示设备厚度方向上预设位置处的预设平面发射具有预设发射强度的电子束，以使所述三维显示设备：
接收垂直入射所述预设平面的电子束；
获取所述电子束的接收位置和接收强度；
根据所述电子束的接收位置确定所述电子束的发射位置在所述预设平面上的投影位置；
根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述电子束的发射位置到所述预设平面的距离。

17.  一种可穿戴设备，其特征在于，所述设备包括发射单元，所述发射单元用于向位于三维显示设备厚度方向上预设位置处的预设平面发射具有预设发射强度的电子束，以使所述三维显示设备：
接收垂直入射所述预设平面的电子束；
获取所述电子束的接收位置和接收强度；
根据所述电子束的接收位置确定所述电子束的发射位置在所述预设平面上的投影位置；
根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述电子束的发射位置到所述预设平面的距离。

说明书三维触摸感测方法、三维显示设备、可穿戴设备
技术领域
本发明涉及显示技术，具体涉及一种三维触摸感测方法、三维显示设备、可穿戴设备。
背景技术
作为当今的一项技术热点，触控技术在2D(2-Dimensional，二维)显示设备中已经广泛应用，尤其在智能终端设备中的应用取得了商业上的成功。然而对于近年来逐渐兴起的3D(3-Dimensional，三维)显示设备而言，传统的触控技术已经体现出了相当程度的局限性。
例如，3D游戏可以为用户带来生动而逼真的全新游戏体验，而如果在游戏过程中用户还需要用手指去触碰屏幕来进行操作，就无疑会对游戏的用户体验带来相当恶劣的影响。所以，如果可以不触碰屏幕而直接通过触摸立体影像来进行游戏操作，对用户而言无疑是极佳的体验。
因此，如何感测到用户在三维空间内的触摸动作，成为本技术领域中一项亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种三维触摸感测方法、三维显示设备、可穿戴设备，实现了对用户在三维空间内的触摸动作的感测。
第一方面，本发明提供了一种三维触摸感测方法，包括：
在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束；所述电子束具有预设发射强度；
获取所述电子束的接收位置和接收强度；
根据所述电子束的接收位置确定所述可穿戴设备在所述预设平面 上的投影位置；
根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述可穿戴设备到所述预设平面的距离。
可选地，所述预设电子束强度衰减关系具体为：
I＝AI0e-md
其中，I为所述电子束的接收强度，A为电子束所经过的非空气介质层对电子束的衰减比率，I0为所述预设发射强度，m为空气所对应的衰减系数，d为电子束所经过的空气介质层的厚度。
可选地，所述预设电子束强度衰减关系中的衰减系数通过预先进行的实际测试得到。
第二方面，本发明还提供了一种三维显示设备，所述设备在厚度方向上的预设位置处设有一预设平面；所述设备包括：
若干个接收单元，所述接收单元用于在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束；所述电子束具有预设发射强度；
与所述若干个接收单元相连的获取单元，所述获取单元用于获取接收到所述电子束的接收单元的标识，以及来自所述接收单元的所述电子束的接收强度；
与所述获取单元相连的确定单元，所述确定单元用于根据所述获取单元得到的接收单元的标识确定所述可穿戴设备在所述预设平面上的投影位置；
与所述获取单元相连的计算单元，所述计算单元用于根据所述获取单元得到的电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述可穿戴设备到所述预设平面的距离。
可选地，所述若干个接收单元包括：位于所述预设平面上的若干个传感电极，以及与所述预设平面具有预设间距的公共电极层；所述若干个接收单元与所述若干个传感电极一一对应；
所述传感电极与所述公共电极层构成用于接收所述由可穿戴设备发射并垂直入射所述预设平面的电子束的电容的两个电极。
可选地，所述公共电极层比所述预设平面更加远离所述三维显示设备用于发出光线的表面。
可选地，靠近所述三维显示设备的用于发出光线的表面处设置有屏蔽电极层，所述屏蔽电极层覆盖所述三维显示设备的除所述传感电极形成区域之外的显示区域。
可选地，所述若干个传感电极在所述预设平面上排成多行多列；所述获取单元包括：
分别与所述若干个传感电极一对一连接的若干个开关模块，所述开关模块用于在第一端所接信号为第一电平时导通所述传感电极与第二端之间的电连接；
与多行扫描线相连的输出模块，任一行所述扫描线还连接与一行所述传感电极相连的开关模块的第一端；所述输出模块用于在每一帧内依次向所述多行扫描线输出工作在所述第一电平上的扫描信号；
与多列传感线相连的导出模块，任一列所述传感线还连接与一列所述传感电极相连的开关模块的第二端；所述导出模块用于在每一帧内逐行地将每一传感电极上的电荷导出，以获取上一帧内每一所述传感电极所接收到的电荷总量；
与所述导出模块相连的获取模块，所述获取模块用于根据所述导出模块得到的每一所述传感电极所接收到的电荷总量获取接收到所述电子束的接收单元的标识，以及来自所述接收单元的所述电子束的接收强度。
可选地，所述三维显示设备上设有透光区域和不透光区域；所有的所述扫描线、所述传感线和所述开关模块位于所述不透光区域内。
可选地，所述传感电极采用透明导电材料形成，并位于所述透光区域内。
可选地，所述开关模块包括一个薄膜晶体管；所述开关模块的第 一端为薄膜晶体管的栅极，所述开关模块的第二端为薄膜晶体管的源极或者漏极。
可选地，所述若干个开关模块中的所有薄膜晶体管的栅极与所述多行扫描线由同一导电材料层形成；所述若干个开关模块中的所有薄膜晶体管的源极和漏极与所述所列传感线由同一导电材料层形成。
可选地，所述设备还包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，以及位于所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶层；所述预设平面位于彩膜基板远离所述液晶层的一侧。
可选地，所述预设电子束强度衰减关系具体为：
I＝AI0e-md
其中，I为所述电子束的接收强度，A为电子束所经过的非空气介质层对电子束的衰减比率，I0为所述预设发射强度，m为空气所对应的衰减系数，d为电子束所经过的空气介质层的厚度。
可选地，所述预设电子束强度衰减关系中的衰减系数通过预先进行的实际测试得到。
第三方面，本发明还提供了一种三维触摸感测方法，包括：
向位于三维显示设备厚度方向上预设位置处的预设平面发射具有预设发射强度的电子束，以使所述三维显示设备：
接收垂直入射所述预设平面的电子束；
获取所述电子束的接收位置和接收强度；
根据所述电子束的接收位置确定所述电子束的发射位置在所述预设平面上的投影位置；
根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述电子束的发射位置到所述预设平面的距离。
第四方面，本发明还提供了一种可穿戴设备，所述设备包括发射单元，所述发射单元用于向位于三维显示设备厚度方向上预设位置处的预设平面发射具有预设发射强度的电子束，以使所述三维显示设备：
接收垂直入射所述预设平面的电子束；
获取所述电子束的接收位置和接收强度；
根据所述电子束的接收位置确定所述电子束的发射位置在所述预设平面上的投影位置；
根据所述电子束的接收强度和所述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算所述电子束的发射位置到所述预设平面的距离。
由上述技术方案可知，本发明可以基于预设平面在垂直方向接收到的电子束来得到电子束发射位置的三维坐标，从而得到可穿戴设备的所在位置。在用户将可穿戴设备佩戴在手指上时，就可以实现对用户在三维空间内的触摸动作的感测。
进一步地，本发明可以实现无需手指触碰屏幕的触控操作，有利于实现生动而逼真的3D效果，提升用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1是本发明一个实施例中一种三维触摸感测方法的步骤流程示意图；
图2是本发明一个实施例中一种三维显示设备的结构框图；
图3是本发明一个实施例中一种三维显示设备的局部电路结构图；
图4A是本发明一个实施例中一种三维显示设备在预设平面附近的俯视结构示意图；
图4B是图4A的A-A’剖面结构示意图；
图5是本发明一个实施例中的三维触摸感测原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明一个实施例中一种三维触摸感测方法的步骤流程示意图。参见图1，该方法包括：
步骤101：在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射上述预设平面的电子束，该电子束具有预设发射强度；
步骤102：获取上述电子束的接收位置和接收强度；
步骤103：根据上述电子束的接收位置确定上述可穿戴设备在上述预设平面上的投影位置；
步骤104：根据上述电子束的接收强度和上述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算上述可穿戴设备到上述预设平面的距离。
需要说明的是，本文中的三维触摸感测主要指的是用户在观看3D图像时对用户所指定的位置的感测，由于一般情况下用户所指定的位置处并不真正地存在3D图像所展示的实体，因此这里的“触摸”应作广义理解。可以理解的是，对用户所指定的位置的感测需要给出感测方在空间中所处的位置，因此本发明实施例使用一“预定平面”来作为参考物，从而可以将用户所指定的位置表示为该位置相对于该预定平面的坐标。
在本发明的一个实施例中，上述可穿戴设备可以具有如手套、指套或者指环一类的外形，并可以发射具有预设发射强度的电子束，其发射方向可以设计成与手指所指向的方向相同，以使用户在装备可穿戴设备时可以向手指所指的方向发射具有预设发射强度的电子束。相对应地，上述步骤101为了在预设平面上接收到来自可穿戴设备并垂直入射上述预设平面的电子束，可以对没有垂直入射预设平面的电子 束进行阻挡(吸收和/或反射)。然而在本发明的其他实施例中，也可以使电子束的发射方向与预设平面设计为相互垂直。举例来说，上述可穿戴设备也可以将电子束的发射方向设计成沿水平方向，并在感测时保证上述预设平面竖直，以使上述步骤101可以接收到来自可穿戴设备并垂直入射上述预设平面的电子束。需要说明的是，实际应用情境下绝对垂直几乎是不能实现的，因而本文中所说的垂直应理解为具有预定容许误差限的近似垂直。
经过上述步骤101，本发明实施例可以在上述步骤102至步骤104中根据电子束的接收情况确定电子束的发射位置，继而确定可穿戴设备所处的位置和用户所指定的位置，举例来说：
上述步骤102中，电子束强度的检测可以通过多种不同类型的传感器或探测器中的任意一种或多种实现，而在上述预设平面中检测到最大电子束强度的位置即可确定为电子束的接收位置。从而，可以将以电子束的接收位置为中心的预定范围内的电子束强度进行累加，得到电子束的接收强度。应理解的是，上述预设平面上检测点的分布以及上述预定范围均可以根据具体应用场景进行设置，在此不再赘述。
上述步骤103中，由于接收到的电子束与预设平面相互垂直，因而预设平面上电子束的接受位置即为电子束发射位置在预设平面上的投影位置。而相对于可穿戴设备而言，电子束的发射位置以及用户所指定的位置均是可以预先确定的，因此可以根据上述电子束的接受位置确定上述可穿戴设备在上述预设平面上的投影位置，以及用户所指定的位置在上述预设平面上的投影位置。
上述步骤104中，预设电子束强度衰减关系主要基于电子束在垂直经过层状介质前后的强度衰减公式：
I＝I0e-md
其中，I0为电子束经过层状介质前的强度值；I为电子束经过层状介质后的强度值；e＝2.718281828459…为自然对数底；d为层状介质的厚度；m为衰减系数，与层状介质的形成材料有关。从而，步骤102得到 的电子束接收强度可以作为式中的I，上述预设发射强度可以作为式中的I0，而衰减系数m即空气所对应的衰减系数，由此可以计算得到电子束的所经过的空气介质层的厚度。由于接收到的电子束与预设平面相互垂直，而且相对于可穿戴设备而言，电子束的发射位置以及用户所指定的位置均是可以预先确定的，因而可以据此得到上述可穿戴设备到上述预设平面的距离，以及用户所指定的位置到上述预设平面的距离。当然，若电子束从发射到被接收除空气外还经过了其他非空气介质层，则可以根据这些非空气介质层的形成材料与厚度按照上式计算得到这些非空气介质层对电子束的衰减比率A，再通过下式计算电子束的所经过的空气介质层的厚度：
I＝AI0e-md
当然，电子束的发射位置到预设平面的距离等于电子束的所经过的空气介质层的厚度以及这些非空气介质层的厚度的总和(当然也可以在非空气介质层的厚度足够小时可以将其忽略)。而且，为了提升用户所指定的位置到预设平面的距离的计算精度，上述预设电子束强度衰减关系中的衰减系数m可以通过预先进行的实际测试得到。
最终，在确定用户所指定的位置在预设平面上的投影位置以及用户所指定的位置到预设平面的距离之后，就可以唯一地确定上述用户所指定的位置相对于该预定平面的坐标。
可以看出，本发明实施例可以基于预设平面在垂直方向接收到的电子束来得到电子束发射位置的三维坐标，从而得到可穿戴设备的所在位置。在用户将可穿戴设备佩戴在手指上时，就可以实现对用户在三维空间内的触摸动作的感测。基于此，本发明实施例可以用于实现无需手指触碰屏幕的触控操作，有利于实现生动而逼真的3D效果，提升用户体验。
图2是本发明一个实施例中一种三维显示设备的结构框图，本发明实施例中的三维显示设备在厚度方向上的预设位置处设有一预设平面。参见图2，该设备包括：
位于上述预设平面上的若干个接收单元21(图中仅以一个作为示意)，上述接收单元21用于在预设平面上接收由可穿戴设备发射并垂直入射上述预设平面的电子束；上述电子束具有预设发射强度；
与上述若干个接收单元21相连的获取单元22，上述获取单元22用于获取接收到上述电子束的接收单元21的标识，以及来自上述接收单元21的上述电子束的接收强度；
与上述获取单元22相连的确定单元23，上述确定单元23用于根据上述获取单元22得到的接收单元21的标识确定上述可穿戴设备在上述预设平面上的投影位置；
与上述获取单元22相连的计算单元24，上述计算单元24用于根据上述获取单元22得到的电子束的接收强度和上述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算上述可穿戴设备到上述预设平面的距离。
需要说明的是，本发明实施例中的三维显示设备可以在具有一定尺寸的表面上发出可见光，从而使出射的光线进入人眼、形成三维图像。可以理解的是，本发明实施例中三维显示设备的厚度方向即与上述具有一定尺寸的表面相互垂直的方向。
还需要说明的是，本实施例中的显示设备可以为：显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以看出，上述若干个接收单元21、上述获取单元22、上述确定单元23和上述计算单元24可以分别执行如图1所示的步骤101至步骤104，因而可以具有相应的结构和功能，在此不再赘述。基于此，本发明实施例的三维显示设备可以感测到可穿戴设备在三维空间内的位置，因而可以结合显示出的三维影像来实现三维触控。
作为一种示例，上述若干个接收单元21可以具体包括：位于上述预设平面上的若干个传感电极21a，以及与上述预设平面具有预设间距的公共电极层21b(未在附图中示出)。其中，上述若干个接收单元与上述若干个传感电极一一对应。从而，上述传感电极21a与上述公共 电极层21b构成用于接收上述由可穿戴设备发射并垂直入射上述预设平面的电子束的电容的两个电极。基于此，上述接收单元21中的传感电极21a可以捕获到达传感电极21a上的电子，从而实现电子束的接收。而且，传感电极21a与公共电极层21b之间形成的电容可以存储电荷，从而可以根据每一传感电极21a上的电荷量得到电子束强度。当然，为了避免公共电极层21b阻挡电子束，公共电极层21b应当比预设平面更加远离上述三维显示设备用于发出光线的表面。
进一步地，图3是本发明一个实施例中一种三维显示设备的局部电路结构图。参见图3，上述若干个传感电极21a在上述预设平面上排成多行多列(图中具体以4行5列作为示意)，并且上述获取单元22在本发明实施例中具体包括：
分别与上述若干个传感电极21a一对一连接的若干个开关模块22a，上述开关模块22a用于在第一端(如图中“①”所示的一端)所接信号为第一电平时导通上述传感电极与第二端(如图中“②”所示的第一端)之间的电连接。当然，图中的所有开关模块的内部结构可以完全相同，并通过同一工艺同时制作形成。
与多行扫描线(如图中G1、G2、G3、G4所示的四行扫描线)相连的输出模块22b，任一行上述扫描线还连接与一行上述传感电极21a相连的开关模块22a的第一端；上述输出模块22b用于在每一帧内依次向上述多行扫描线输出工作在上述第一电平上的扫描信号。举例来说，输出模块22b可以在一帧内依次向G1、G2、G3、G4输出一个波形如同一个工作在第一电平上的单脉冲信号(G1、G2、G3、G4上的脉冲上升沿依次滞后)。
与多列传感线(如图中S1、S2、S3、S4、S5所示的五列传感线)相连的导出模块22c，任一列上述传感线还连接与一列上述传感电极21a相连的开关模块22a的第二端；上述导出模块22c用于在每一帧内依次将每一行传感电极21a上的电荷导出，以获取上一帧内每一上述传感电极21a所接收到的电荷总量。可以理解的是，开关模块22a可 以在第一端所接信号为第一电平时导通上述传感电极与第二端，因而随着G1至G5扫描信号的输出，每一行开关模块22a依次开启，并将传感电极21a与第二端所连接的信号线导通，从而导出模块22c可以逐行地将每一传感电极21a上的电荷导出。还应理解的是，从一帧内导出模块22c将任一传感电极21a上的电荷导出到下一帧内导出模块22c将该传感电极21a上的电荷导出的期间，该传感电极21a可以通过捕获电子来积累电荷，并最终被导出模块22c导出，因而每一帧内被导出模块22c导出的电荷量可以视为该传感电极21a上一帧内所接收到的电荷总量。
与上述导出模块22c相连的获取模块22d(未在附图中示出)，上述获取模块22d用于根据上述导出模块22c得到的每一上述传感电极所接收到的电荷总量获取接收到上述电子束的接收单元21的标识，以及来自上述接收单元21的上述电子束的接收强度。举例来说，若一帧内只有图中第二行第三列的传感电极21a所接收到的电荷总量大于一预定阈值，从而可以判定电子束的接收位置即该传感电极21a在预设平面上的位置，因此获取该接收单元21的标识即可获取接受位置；另一方面，由于已经确定了电子束的接收位置，因而可以通过将接收位置及其附近位置处的所有传感电极21a所接收的电荷总量相加，以获取该电子束的接收强度。
可以看出，本发明可以通过每一帧的扫描来读取上一帧内传感电极上积累的电荷，从而实现电子束接收位置和接收强度的获取。
图4A是本发明一个实施例中一种三维显示设备在预设平面附近的俯视结构示意图。图4B是图4A的A-A’剖面结构示意图。参见图4A和图4B，本发明实施例中上述开关模块22a具体由一个薄膜晶体管实现(在其他实施例中也可以由其他电控开关元件如继电器、霍尔开关元件或者其他类型的晶体管实现)，并且该薄膜晶体管的栅极与扫描线(如G2、G3所示)由同一导电材料层形成，源漏极与传感线(如S3、S4、S5)由同一导电材料层形成。同时，该薄膜晶体管包括有源 层22aa，有源层22aa的两侧分别与源极金属与漏极金属相连，并且其形成区域与栅极金属的形成区域相对应。另外，该薄膜晶体管还包括如图4B中所示的一些绝缘介质层，因而可以实现上述开关模块22a的功能。
另一方面，由于上述传感电极21a用于接收电子束，因而为了避免电子束被其他金属层遮挡，三维显示设备在用于发出光线的表面与预设平面之间应当不包括与传感电极21a形成区域重叠过多的金属层；而为了避免其他金属层接收到电子束而产生干扰信号，靠近三维显示设备用于发出光线的表面处可以设置一屏蔽电极层，并使得屏蔽电极层覆盖三维显示设备的除传感电极21a形成区域之外的显示区域。
进一步地，三维显示设备上可以设有透光区域和不透光区域，为了避免扫描线、传感线和开关模块的设置影响设备的像素开口率，所有的扫描线、传感线和开关模块22a可以均位于上述不透光区域内。同时，传感电极21a可以采用透明导电材料形成，并位于上述透光区域内。
在上述任意一种三维显示设备的基础之上，上述设备可以还包括相对设置的阵列基板(Array基板)和彩膜基板(CF基板)，以及位于上述阵列基板与上述彩膜基板之间的液晶层。在该种液晶三维显示设备的结构的基础之上，上述预设平面可以位于彩膜基板远离上述液晶层的一侧，从而电子束可以直接被传感电极阻挡或者被彩膜基板上的公共电极层阻挡，不会影响正常的显示功能。
基于同样的发明构思，本发明实施例提供一种三维触摸感测方法，包括：向位于三维显示设备厚度方向上预设位置处的预设平面发射具有预设发射强度的电子束，以使上述三维显示设备：
接收垂直入射上述预设平面的电子束；
获取上述电子束的接收位置和接收强度；
根据上述电子束的接收位置确定上述电子束的发射位置在上述预设平面上的投影位置；
根据上述电子束的接收强度和上述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算上述电子束的发射位置到上述预设平面的距离。
可以看出，该方法与图1所示的三维触摸感测方法步骤流程相互对应，在此不再赘述。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种可穿戴设备，该设备包括发射单元，上述发射单元用于向位于三维显示设备厚度方向上预设位置处的预设平面发射具有预设发射强度的电子束，以使上述三维显示设备：
接收垂直入射上述预设平面的电子束；
获取上述电子束的接收位置和接收强度；
根据上述电子束的接收位置确定上述电子束的发射位置在上述预设平面上的投影位置；
根据上述电子束的接收强度和上述预设发射强度由预设电子束强度衰减关系计算上述电子束的发射位置到上述预设平面的距离。
在本发明的一个实施例中，上述可穿戴设备可以具有如手套、指套或者指环一类的外形，并可以发射具有预设发射强度的电子束，其发射方向可以设计成与手指所指向的方向相同，以使用户在装备可穿戴设备时可以向手指所指的方向发射具有预设发射强度的电子束。可以看出，该可穿戴设备与上述三维触摸感测方法的步骤相互对应，在此不再赘述。
综上，图5是本发明一个实施例中的三维触摸感测原理图。参见图5，原点为O的三维坐标系XYZ中，预设平面位于X-O-Y平面内，上述三维显示设备可以在Z轴的正方向的区域内形成三维图像的显示。根据三维图像的提示，用户可以做出相应的触摸动作，例如用户触摸三维空间中坐标为(x0,y0,z0)的Q点，此时用户的手指上佩戴的可穿戴设备(未详细示出)可以在坐标为(x0,y0,z0)的Q点处发射传播方向垂直于预设平面的电子束。电子束达到预设平面的位置即坐标为(x0,y0,0)的P点，使得三维显示设备中与P点位置相对应的接收单元可以接收 该电子束。从而，上述三维显示设备可以获取与P点位置相对应的接收单元的标识，以确定用户的触摸位置在预设平面上的投影位置，即x0和y0的值。并且，上述三维显示设备可以根据电子束的接收强度结合可穿戴设备发射电子束时的预设发射强度，计算P点到Q点之间的距离，亦即z0的值。由此，本发明实施例可以实现对用户在三维空间内的触摸动作的感测，从而使得无需手指触碰屏幕的触控操作成为可能，有利于实现生动而逼真的3D效果，提升用户体验。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此 明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。