[發明專利]基于光柵結構的光波導式觸摸屏有效

申請號：	201310750534.1	申請日：	2013-12-31
公開（公告）號：	CN103677448B	公開（公告）日：	2017-03-22
發明（設計）人：	崔杰;葉志成	申請（專利權）人：	上海交通大學
主分類號：	G06F3/042	分類號：	G06F3/042;G02B6/122
代理公司：	上海新天專利代理有限公司31213	代理人：	張澤純
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于光柵結構波導觸摸屏
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及信息顯示技術領域的交互式觸控技術，特別是一種基于光柵和顯示器背光的光波導式觸摸屏。?

背景技術

觸控技術根據技術原理的不同，主要有聲（表面聲波技術）、光（紅外技術，光學技術，全息觸控）、電（電阻式和電容式）、壓（矢量壓力傳感技術）四種變量感知方式。依據聲光電壓這四種變量感知技術，當前市場上商業化的主流觸摸屏產品有：（1）電阻觸摸屏；（2）電容觸摸屏；（3）表面聲波觸摸屏；（4）紅外觸摸屏。?

電阻觸摸屏是在玻璃面板的外側貼上導電薄膜，通過按壓改變按壓電的導電性能，感知位置信息。電阻屏用廉價的硬筆或硬物（如指甲）就可以在上面書寫，使用方便，精度可以達到顯示屏的像素精度。但是，導電薄膜會因為長時間受到筆的作用力而刮花，造成屏幕顯示效果越來越差。?

電容觸摸屏是在玻璃面板的內側用半導體工藝或印刷工藝在玻璃或薄膜上形成一個電容層，當用手指觸摸到玻璃面板的外側時，會引起電容的變化，由此感知位置信息。電容屏的理論精度能達到1-2mm，但由于手指或電容筆的筆頭都較粗，實際很難定位至1-2mm的范圍，屏幕對手指和電容筆的感知精度不高，在電容屏上不易寫出較小號的字體。?

表面聲波觸摸屏由聲波發生器、反射器和聲波接收器組成，聲波發生器能發送一種高頻聲波跨越屏幕表面，當手指觸及屏幕時，觸點上的聲波即被阻止，由此確定坐標位置。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環境因素的影響，分辨率高，壽命長。但不便應用于超過30寸的熒幕，且由于該技術無法加以封裝，容易受到表面臟污及水分的破壞。?

紅外觸摸屏由裝載觸摸屏上的紅外線發射與接收感測原件構成，如圖2所示，在屏幕表面上形成紅外線探測網，任何觸摸物體可改變觸點上的紅外線進而被轉化成觸控的坐標位置。詳細原理在美國專利US5162783以及國內許多專利都有描述。紅外觸摸屏的優點是可用手指、筆或任何可阻擋光線的物體來觸摸；高度的穩定性，不會因為時間、環境的變化產生漂移等。但需要提供紅外線發射光源，故成本高。由于共用外圍電路，所有紅外發射管“光-電阻特性”和“結電容”都要保持一致。實際應用中，若某個或多個紅外線發射管出現問題，都將影響觸摸屏的定位性能。同時，紅外發射管有一個發射角，接收管有較大范圍的接收角，如果周圍反射到一定程度，就會影響觸控精度，且分辨率低。?

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于光柵結構的光波導式觸摸屏，該觸摸屏在提高觸控精度的同時，降低光線反射、折射的干擾，改善顯示器的顯色性，節約成本。?

本發明的技術解決方案如下：?

一種基于光柵的光波導式觸摸屏，包括透明保護層、基板、光波導層、光柵和光接收器，其特點在于所述的基板靠近顯示光源的一面由內向外依次是光波導層和光柵，該基板的另一面是所述的透明保護層，所述的光波導層由沿X方向和Y方向的光波導構成光波導矩陣，所述光接收器安裝在所述光波導層的一組鄰邊。?

一種基于光柵的光波導式觸摸屏，其構成包括透明保護層、基板、光波導層、光柵和光接收器，其特點在于所述的基板靠近光源的一面具有所述的光柵，該基板的另一面上自內向外依次是所述的光波導層和透明保護層，所述的光波導層由沿X方向和Y方向的光波導構成光波導矩陣，所述光接收器安裝在所述光波導層的一組鄰邊。?

所述的光波導材料的折射率大于或者等于基板折射率，所述的光波導材料是單層材料或多層材料，所述的光波導材料折射率是單一的或漸變的。?

所述基板為對光透明的塑料或玻璃。?

所述光柵是由透明材料制成。?

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：?

本發明通過光波導的使用，觸控精度可以達到顯示屏的像素精度，并克服了傳統方式中內部光線反射、折射的干擾；無需額外提供發射光源，節約成本；納米光柵的使用，不影響顯示效果的同時，還提高了色純度；有效減少顯示光中450nm以下的藍光成份，保護眼睛。?

附圖說明

圖1（a）為光柵周期366nm時透射光和±1級衍射光相對輻射功率圖。?