智能电子设备是人类生活中必不可少的重要组成部分。随着人工智能的发展,人们对便捷、安全的要求也在不断提高。伴随着个体重要性的提高,生物识别正在飞速发展,甚至充斥了我们生活的方方面面,一个简单的场景如:清晨,语音识别帮助你关闭闹铃;上班时,面部识别帮助你刷脸打卡;下班后,指纹识别帮助你解锁手机……可以看到,生物识别应用在显示触摸设备上的应用数不胜数,尤其是搭载了指纹识别功能的便携式智能触摸设备,正在帮助人们提高生产生活水平、保障财务隐私信息。然而,常用的智能设备中,指纹识传感器与显示触摸屏是相互独立的,这使得使用过程中的安全性与便捷性大大降低。造成这一现象的原因在于,指纹识别传感器与触控传感器在传感分辨率与透明度的要求上大相径庭。就目前常用的电容式指纹识别技术而言,可以保证较高的图像分辨率,但是却无法完成全透明的要求。而电容式触摸屏技术则要求较大的透光率,而对传感分辨率要求不高。这种矛盾使得两者在集成上产生了困难。凭借着天生的高透明性,光学式触摸屏在业界有着较为广泛的关注,但是对光学式指纹识别技术而言,由于其体积过大,因此并不适宜直接集成在便携式智能设备中。本论文根据业界目前面临的矛盾现状,提出了基于纳米光栅的触控与指纹识别一体屏,并通过实验对这一结构进行了验证。首先,本论文探讨了各种触摸屏、指纹识别技术的原理,并根据本实验室对纳米光栅的积累,提出将纳米光栅同时用于触控与指纹识别,在此基础上,利用Light Tools光线追迹软件对提出的设计方案进行初步的仿真验证,得出指纹与触摸位置均可以同时提取的结论。接着,本论文利用时域有限差分方法对关键元件—光栅做了进一步优化分析,分别求取了最佳光栅高度、占空比、倾斜角、周期,并依照此来指导实验。在实验阶段,本论文首先利用激光干涉曝光方法制作光栅母版,再对母版进行金属镀膜、电铸板转移、纳米热压印等一系列操作,将母版光栅转移到兼具一定柔性、透明度、韧性、硬度的PC板上。本论文还对制作出的光栅进行了效率测试,得到的效率值与仿真结果较为符合。通过组装图像传感器与硅光探测器,在两探测器中分别得到了原始指纹图像与光强信息,并进一步解析出可用于识别的指纹预处理图像及触控位置坐标。本研究设计、搭建、并验证了一种基于纳米光栅的光学式指纹识别与触控一体屏技术。