基于表面电磁波的触摸屏及触摸屏系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于表面电磁波的触摸屏及触摸屏系统，本发明专利技术的基于表面电磁波的触摸屏包括介电基底；设于介电基底一侧的多个、以构成对外部生成的电磁波于介电基底表面耦合而形成表面电磁波的表面电磁波输入单元；设于介电基底表面的适配于介电基底的结构、而使特定频率的表面电磁波形成沿介电基底表面自准直传播的周期性导体图案；以及相对于表面电磁波输入单元、设于介电基底的另一侧，并形成与表面电磁波输入单元之间一一对应的对表面电磁波进行耦合接收的表面电磁波输出单元。本发明专利技术的基于表面电磁波的触摸屏可使触摸屏系统的制作及校准工艺得到简化，能够增加触摸屏的适用范围，且使触摸屏的分辨率可调，而具有很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】
基于表面电磁波的触摸屏及触摸屏系统
本专利技术涉及触摸屏
，特别涉及一种基于表面电磁波的触摸屏，本专利技术还涉及一种应用有该基于表面电磁波的触摸屏的触摸屏系统。
技术介绍
随着科技的发展和进步，触摸屏成为一种常见且不可或缺的器件，其广泛应用于手机、电视、电脑、打印机等电子及电控设备中。目前常用的触摸屏主要有电容式、电阻式、表面声波和红外触摸屏。其中电容式和电阻式触摸屏是通过检测触摸位置处的直接的电信号的变化来确定具体触摸位置，其能够具有良好的精确度，而投射式电容屏以及表面电容屏的推出，则实现了多点同时检测的功能。基于表面声波检测的触摸屏是通过检测触摸处的声波强度的变化来确认具体触摸位置。表面声波是一种沿弹性材料表面传播且振幅随深入表面深度指数衰减的波，在特定的基板上可以做到沿直线传播，其中特定的基板指具有压电性质的基板，因为声波的作用机理为物质的机械振动，压电基板的作用为将超声波在表面传播时的机械振动转换成电信号，换句话说，表面声波的传播是一种不断的振动压缩和解压缩的过程。对该机械振动过程有影响的物体的接触导致传播末端电信号的变化，映射到坐标轴上从而可实现对所对应的接触位置的检测。基于红外检测方法的触摸屏通过检测触摸处的红外信号的变化来确认触摸位置，其在应用上任何能够散射或吸收红外信号的物体的触摸均会被识别。虽然现有的电容式、电阻式、表面声波及红外式触摸屏均能够实现触功能，并得到应用，但其仍旧存在着如下的不足：1、现有的电容式和电阻式触摸屏均为多层触摸屏，校准工艺复杂，透光性能差，触摸屏分辨率低且触摸屏表面易损坏；2、现有的表面声波式触摸屏不能做成完全密封器件，同时，表面声波式触摸屏也需要不定期调校，且其产品尺寸也有限；3、现有的红外式触摸屏过于灵敏，而且触摸屏分辨率不高，会限制其的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于表面电磁波的触摸屏，以能够获得一种适用范围广、分辨率可调且工艺较为简单的触摸屏。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于表面电磁波的触摸屏，其包括：介电基底；多个表面电磁波输入单元，设于所述介电基底一侧，以构成对外部生成的电磁波于所述介电基底表面的耦合，而形成表面电磁波；周期性导体图案，设于所述介电基底表面，每个所述导体图案的特征尺寸为亚波长尺寸，且所述导体图案被构造成适配于所述介电基底的结构，而使所述表面电磁波输入单元输入的特定频率的表面电磁波形成沿所述介电基底表面的自准直传播；多个表面电磁波输出单元，相对于所述表面电磁波输入单元、设于所述介电基底的相对的另一侧、并形成与所述表面电磁波输入单元之间的一一对应，所述表面电磁波输出单元构成对自准直传播的表面电磁波的耦合接收、并对所述接收的表面电磁波进行向外部的电导出。进一步的，还包括覆设于所述介电基底的具有所述导体图案一侧上的保护层；所述保护层由透明或非透明的材料制成，且所述保护层的厚度为0～1cm。进一步的，所述介电基底的相对介电常数为1～100。进一步的，所述介电基底由透明或非透明的材料制成。进一步的，所述导体图案的材料包括金属、石墨烯、聚乙撑二氧噻吩以及导电聚合物。进一步的，所述导体图案的图形包括凹多边形、凸多边形、圆形、椭圆形和分形图形。进一步的，所述分形图形的基本图形包括正方形、钻石形、十字形、H形和工字形。进一步的，所述每个导体图案被设置在形成于所述介电基底表面的一个矩形区域内，且每个所述矩形区域的边长为50nm～10cm，各个所述矩形区域相互分隔。进一步的，所述表面电磁波输入单元和所述表面电磁波输出单元包括可对表面电磁波进行耦合的梯度超表面、微带线。进一步的，于所述介电基底的相正交的两个方向上的每个方向的相对两侧分别设置有对应布置的所述表面电磁波输入单元和所述表面电磁波输出单元。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术的基于表面电磁波的触摸屏，通过利用输入的表面电磁波的自准直传播，以及触摸物体对表面电磁波的吸收和散射，而造成的表面电磁波信号的衰减，从而可由发生衰减的表面电磁波的传播路径所对应的坐标获得触摸点的位置坐标，以提供一种新的基于表面电磁波的触摸屏。同时，本专利技术的基于表面电磁波的触摸屏，其基于能够实现电磁表面波自准直人工超表面结构，即由介电基底及其上周期性导体图案所构成的主体结构，可实现单层结构特性，从而能够有效简化触摸屏的制作和校准工艺。而通过调节介电基底与导体图案的结构参数，本专利技术可改变触摸屏的性能，不仅能够实现触摸屏分辨率的调节，也可对触摸屏的工作频率进行调整，以此可增加其适用范围。此外，本专利技术的表面电磁波原理上不同于表面声波，表面声波是一种机械振动，而表面电磁波是一种存在于两种具有不同介电常数的物质界面之间，且沿垂直于界面方向指数衰减的，以准波的形式传播的电磁波，表面电磁波的本质仍然是电磁波，即由垂直于传播方向的同相的电场和磁场的相互作用产生的波。上述原理决定了表面声波依赖于压电材料，而表面电磁波仅依赖于材料的相对介电常数，因此电磁表面波的应用范围更广，非压电材料如液体等亦可作为表面电磁波出现的衬底，这使得表面电磁波可以应用到很多具有液体环境的位置检测中。另外，在探测物质上，本专利技术的表面电磁波与表面声波也有很大的区别，表面电磁波对物质的介电常数敏感，从而可以通过调节表面电磁波衰减侧介质的相对介电常数做到对具有不同介电常数的物质的探测，以增加探测的可选择性和准确性。而且表面电磁波的相速度要远大于表面超声波，在工作频率下表面电磁波也具有无散射性，这就能够降低表面电磁波传播过程中的能量损耗，从而可使得表面电磁波更有利于大面积的位置探测。综上，本专利技术触摸屏使用表面电磁波方式，可简化触摸屏制作及校准工艺，能够具有较大的适用范围，可减少传播过程中的损耗，以及利用表面电磁波的特性还能够有效避免环境中声波与电磁波的干扰，而有着很好的实用性。本专利技术的另一目的在于提出一种触摸屏系统，其包括：如上所述的基于表面电磁波的触摸屏；电磁波生成单元，与所述表面电磁波输入单元连接，以生成特定频率的电磁波并传输于所述表面电磁波输入单元；识别单元，与所述表面电磁波输出单元连接，所述识别单元用于对所述表面电磁波输出单元所接收的表面电磁波的强度进行检测，以将表面电磁波强度减小额定阈值以上的所述表面电磁波输出单元所对应的坐标作为触摸点的坐标。进一步的，所述触摸点的坐标为沿所述介电基底的一个方向上的一维坐标，或所述触摸点的坐标为沿所述介电基底的两个正交方向上的二维坐标。本专利技术的基于表面电磁波的触摸屏系统通过采用如上的基于表面电磁波的触摸屏可使触摸屏系统的制作及校准工艺得到简化，也能够增加触摸屏的适用范围，且使得触摸屏的分辨率可调，具有很好的实用性。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的基于表面电磁波的触摸屏的结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的微带线的一种示例性结构；图3为本专利技术实施例所述的梯度超表面的一种示例性结构；图4为本专利技术实施例所述的导体图案的一种示例性结构；图5为本专利技术实施例所述的介电基底及导体图案的侧视图；图6为介电基底与导体图案几何参数为Dx＝Dy＝5mm，a＝2mm，b＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于包括：介电基底；多个表面电磁波输入单元，设于所述介电基底一侧，以构成对外部生成的电磁波于所述介电基底表面的耦合，而形成表面电磁波；周期性导体图案，设于所述介电基底表面，每个所述导体图案的特征尺寸为亚波长尺寸，且所述导体图案被构造成适配于所述介电基底的结构，而使所述表面电磁波输入单元输入的特定频率的表面电磁波形成沿所述介电基底表面的自准直传播；多个表面电磁波输出单元，相对于所述表面电磁波输入单元、设于所述介电基底的相对的另一侧、并形成与所述表面电磁波输入单元之间的一一对应，所述表面电磁波输出单元构成对自准直传播的表面电磁波的耦合接收、并对所述接收的表面电磁波进行向外部的电导出。

【技术特征摘要】
1.一种基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于包括：介电基底；多个表面电磁波输入单元，设于所述介电基底一侧，以构成对外部生成的电磁波于所述介电基底表面的耦合，而形成表面电磁波；周期性导体图案，设于所述介电基底表面，每个所述导体图案的特征尺寸为亚波长尺寸，且所述导体图案被构造成适配于所述介电基底的结构，而使所述表面电磁波输入单元输入的特定频率的表面电磁波形成沿所述介电基底表面的自准直传播；多个表面电磁波输出单元，相对于所述表面电磁波输入单元、设于所述介电基底的相对的另一侧、并形成与所述表面电磁波输入单元之间的一一对应，所述表面电磁波输出单元构成对自准直传播的表面电磁波的耦合接收、并对所述接收的表面电磁波进行向外部的电导出。2.根据权利要求1所述的基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于：还包括覆设于所述介电基底的具有所述导体图案一侧上的保护层；所述保护层由透明或非透明的材料制成，且所述保护层的厚度为0～1cm。3.根据权利要求1所述的基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于：所述介电基底的相对介电常数为1～100。4.根据权利要求3所述的基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于：所述介电基底由透明或非透明的材料制成。5.根据权利要求1所述的基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于：所述导体图案的材料包括金属、石墨烯、聚乙撑二氧噻吩以及导电聚合物。6.根据权利要求1所述的基于表面电磁波的触摸屏，其特征在于：所述导体图案的图形包括凹多边形、凸多边形、圆形、椭圆形...

【专利技术属性】
技术研发人员：温维佳，胡传灯，吴肖肖，
申请(专利权)人：深圳市尚维高科有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44