[发明专利]基于光栅结构的光波导式触摸屏

说明书

技术领域

本发明涉及信息显示技术领域的交互式触控技术，特别是一种基于光栅和显示器背光的光波导式触摸屏。 

背景技术

触控技术根据技术原理的不同，主要有声（表面声波技术）、光（红外技术，光学技术，全息触控）、电（电阻式和电容式）、压（矢量压力传感技术）四种变量感知方式。依据声光电压这四种变量感知技术，当前市场上商业化的主流触摸屏产品有：（1）电阻触摸屏；（2）电容触摸屏；（3）表面声波触摸屏；（4）红外触摸屏。 

电阻触摸屏是在玻璃面板的外侧贴上导电薄膜，通过按压改变按压电的导电性能，感知位置信息。电阻屏用廉价的硬笔或硬物（如指甲）就可以在上面书写，使用方便，精度可以达到显示屏的像素精度。但是，导电薄膜会因为长时间受到笔的作用力而刮花，造成屏幕显示效果越来越差。 

电容触摸屏是在玻璃面板的内侧用半导体工艺或印刷工艺在玻璃或薄膜上形成一个电容层，当用手指触摸到玻璃面板的外侧时，会引起电容的变化，由此感知位置信息。电容屏的理论精度能达到1-2mm，但由于手指或电容笔的笔头都较粗，实际很难定位至1-2mm的范围，屏幕对手指和电容笔的感知精度不高，在电容屏上不易写出较小号的字体。 

表面声波触摸屏由声波发生器、反射器和声波接收器组成，声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素的影响，分辨率高，寿命长。但不便应用于超过30寸的荧幕，且由于该技术无法加以封装，容易受到表面脏污及水分的破坏。 

红外触摸屏由装载触摸屏上的红外线发射与接收感测原件构成，如图2所示，在屏幕表面上形成红外线探测网，任何触摸物体可改变触点上的红外线进而被转化成触控的坐标位置。详细原理在美国专利US5162783以及国内许多专利都有描述。红外触摸屏的优点是可用手指、笔或任何可阻挡光线的物体来触摸；高度的稳定性，不会因为时间、环境的变化产生漂移等。但需要提供红外线发射光源，故成本高。由于共用外围电路，所有红外发射管“光-电阻特性”和“结电容”都要保持一致。实际应用中，若某个或多个红外线发射管出现问题，都将影响触摸屏的定位性能。同时，红外发射管有一个发射角，接收管有较大范围的接收角，如果周围反射到一定程度，就会影响触控精度，且分辨率低。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于光栅结构的光波导式触摸屏，该触摸屏在提高触控精度的同时，降低光线反射、折射的干扰，改善显示器的显色性，节约成本。 

本发明的技术解决方案如下： 

一种基于光栅的光波导式触摸屏，包括透明保护层、基板、光波导层、光栅和光接收器，其特点在于所述的基板靠近显示光源的一面由内向外依次是光波导层和光栅，该基板的另一面是所述的透明保护层，所述的光波导层由沿X方向和Y方向的光波导构成光波导矩阵，所述光接收器安装在所述光波导层的一组邻边。 

一种基于光栅的光波导式触摸屏，其构成包括透明保护层、基板、光波导层、光栅和光接收器，其特点在于所述的基板靠近光源的一面具有所述的光栅，该基板的另一面上自内向外依次是所述的光波导层和透明保护层，所述的光波导层由沿X方向和Y方向的光波导构成光波导矩阵，所述光接收器安装在所述光波导层的一组邻边。 

所述的光波导材料的折射率大于或者等于基板折射率，所述的光波导材料是单层材料或多层材料，所述的光波导材料折射率是单一的或渐变的。 

所述基板为对光透明的塑料或玻璃。 

所述光栅是由透明材料制成。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 

本发明通过光波导的使用，触控精度可以达到显示屏的像素精度，并克服了传统方式中内部光线反射、折射的干扰；无需额外提供发射光源，节约成本；纳米光栅的使用，不影响显示效果的同时，还提高了色纯度；有效减少显示光中450nm以下的蓝光成份，保护眼睛。 

附图说明

图1（a）为光栅周期366nm时透射光和±1级衍射光相对辐射功率图。 

图1（b）为光栅周期366nm时-1级衍射光电场分布图。 

图2为现有技术的一种红外线触摸屏； 

图3为本发明基于光栅的光波导式触摸屏的平面图； 

图4（a）,4（b）为本发明第一实施例的结构示意图； 

图5为本发明第二种实施例的结构示意图。 

图6（a）,6（b）为本发明第三种实施例的结构示意图。 

图7为本发明第四种实施例的结构示意图。