[发明专利]基于点阵结构分布光栅的触控屏

说明书

一种基于点阵结构分布的光栅触控屏，包括激光光源、光波导层、光栅和光电探测器，本发明通过在光波导层上合理设置点阵结构分布的光栅，使激光光源通过光栅触控屏到达周边光电探测器的检测光的效率最大，从而有效地提高了触控屏的灵敏度。

技术领域

本发明涉及信息显示，特别是一种基于点阵结构分布光栅的触控屏。

背景技术

根据触控屏不同的技术原理，可以分为四种基本类型：电阻式触控屏、电容式触控屏、表面声波式触控屏和红外触控屏。

电阻式触控屏是利用两层高透明的导电层组成触控屏，通常用一种弹性材料将两导电层隔开，当触控屏上的压力足够大，两层之间发生接触，传感器读到触点电压，以此来确定触控点坐标。电阻屏具有高精度、低成本等优势，并且屏幕不受灰尘、水汽和油污影响，可以用任何物体来触摸，但是其透光率低，不耐磨。

电容式触控屏是玻璃屏内表面和夹层各涂一层ITO，当手指触摸电容屏时，由于人体电场，手指和工作面形成一个耦合电容，手指会吸走一个很小的电流，控制器通过电流变化来确定触摸位置信息。电容屏具有耐磨损和寿命长的优势，但当环境温度、湿度改变时会发生漂移，易受电磁信号影响，而且必须是导体才能触控。

表面声波式触控屏是由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接收器组成，当手指触摸屏幕时，触点上的声波会被阻止，由此确定触控坐标。表面声波式触控屏光学性能好和耐刮擦，但易受灰层、水滴和油污等影响。

上述三种触控屏主要应用于中小尺寸显示设备。

红外触控屏是在显示器四边排布红外发射管和红外接收管，当用户触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的红外线，据此可以判断出触控点在屏幕上的位置。红外触控屏目前在大尺寸触控市场占据主导地位，但仍然是传统的接触式触控，因此触摸屏尺寸受到限制。

上述的触控屏都要求操作者和触控屏之间进行接触式交互，这种接触式交互必须要考虑操作者可进行交互的物理限制，这无疑限制了触控屏尺寸的大小。目前市场上存在的非接触式交互主要基于图像处理的人机交互，但这种交互方式存在成本高、算法复杂和延迟大等缺点。

目前有一种基于光栅的光学触控屏(专利申请号：201410203219.1)，这种触控屏虽然无需额外提供光源，但显示光经过光栅多次反射之后，光强会显著下降，由于只利用了显示光，这种触控屏的效率及触控精度较低。另一方面，由于光波导上整面都有光栅，会带来较大的传输损耗。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于点阵结构分布光栅的触控屏，使用激光光源作为交互媒介触控的检测光，可以给操作者提供更大的操作空间，从而能够实现与大尺寸触控屏的交互。此外，由于使用了点阵结构光栅，有效地降低了耦合光在光波导层中的传输损耗，从而极大的提高触控屏的效率、透光性能以及灵敏度。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于点阵结构分布的光栅触控屏，包括激光光源、光波导层、光栅和光电探测器，其特点在于，所述的光栅点阵结构地分布在所述的光波导层上，在所述的光波导层的周边或两相邻边设置所述的光电探测器，所述的激光光源输出特定波长的激光作为触控的检测光，选择所述的光栅的周期、占空比、光栅高度、控制反射次数n、损耗效率和耦合效率，使触控屏的效率最大。

当所述的光栅为一维结构时，所述的光波导层分为上下两层，在上下两光波导层上设置点阵的光栅结构，且上下两层光波导上的光栅方向互相垂直；当光栅为二维结构时，在X方向和Y方向设置点阵的光栅结构。

在点阵结构单元里的光栅是单周期或渐变周期。

当所述的光波导层的长和宽相等时，则在所述的光波导层的两相邻边设置所述的光电探测器；当所述的光波导层的长和宽不相等时，则在所述的光波导层两个相对的短边和其中一个长边设置所述的光电探测器。