TW201317665A - 光學觸控結構及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種光學觸控結構，包括一透明基材以及一透明光學堆疊層。透明基材具有一上表面。透明光學堆疊層配置於透明基材的上表面上且暴露出部分上表面。透明光學堆疊層是由至少一第一透明光學層與至少一第二透明光學層堆疊而成。第一透明光學層的折射率大於第二透明光學層的折射率。透明光學堆疊層適於讓一可見光穿透且具有一粗糙表面。當一紅外光入射至透明光學堆疊層時，透明光學堆疊層反射紅外光，而粗糙表面散射紅外光。
Description
本發明是有關於一種觸控結構及其製作方法，且特別是有關於一種光學觸控結構及其製作方法。
現今一般的觸控裝置設計大致可區分為電阻式、電容式、光學式、聲波式及電磁式等。以光學式觸控顯示裝置而言，一般通常包含顯示器、紅外光源、觸控結構、感測器及處理器。顯示器包含背光模組與顯示面板，而其中一種觸控結構是由一透明基板、多個印刷在透明基板上之白色無機顆粒以及一覆蓋透明基板及這些白色無機顆粒的保護層所組成。觸控結構設置於顯示面板前方，用來反射及散射紅外光，而紅外光源設置於一觸控物體(一般常稱為光筆)內，用來產生紅外光。當紅外光源所產生的紅外光通過觸控結構時，會被透明基材與空氣的介面反射，或被白色無機顆粒反射，或被白色無機顆粒散射。這些反射或散射的紅外光被同樣設置於觸控物體內的感測器所偵測。當觸控物體接觸觸控結構並且在觸控結構的表面移動時，處理器根據感測器所感測到的紅外光強度與影像變化來判斷觸碰點的位置與觸碰點的移動。
然而，由於白色無機顆粒本身非透明，意即不具有穿透性，因此會遮蔽部分光線，而使得顯示器所顯示之影像的亮度降低。再者，白色無機顆粒除了會反射及散射紅外光之外，亦會反射及散射顯示器所發出的光和外界的環境光，而使得影像有白霧化的現象，進而降低影像的對比度與清晰度。
本發明提供一種光學觸控結構，其具有可讓可見光穿透且能反射及散射紅外光的透明光學堆疊層。
本發明提供一種光學觸控結構的製作方法，用以製作上述之光學觸控結構。
本發明提出一種光學觸控結構，其包括一透明基材以及一透明光學堆疊層。透明基材具有一上表面。透明光學堆疊層配置於透明基材的上表面上且暴露出部分上表面。透明光學堆疊層是由至少一第一透明光學層與至少一第二透明光學層堆疊而成。第一透明光學層的折射率大於第二透明光學層的折射率。透明光學堆疊層適於讓一可見光穿透且具有一粗糙表面。當一紅外光入射至透明光學堆疊層時，透明光學堆疊層反射紅外光，而粗糙表面散射紅外光。
本發明還提出一種光學觸控結構的製作方法，其包括以下步驟。提供一透明基材。透明基材具有一上表面。形成一透明光學堆疊層於透明基材的上表面上。透明光學堆疊層是由至少一第一透明光學層與至少一第二透明光學層堆疊而成。第一透明光學層的折射率大於第二透明光學層的折射率。透明光學堆疊層暴露出透明基材的部分上表面，而透明光學堆疊層適於讓一可見光穿透且具有一粗糙表面。當一紅外光入射至透明光學堆疊層時，透明光學堆疊層反射紅外光，而粗糙表面散射紅外光。
基於上述，由於本發明之光學觸控結構具有可讓可見光穿透且能反射及散射紅外光的透明光學堆疊層，因此後續將本發明之光學觸控結構應用於例如是顯示器上時，可有效提升顯示器之光的穿透率，並且可避免影像白霧化的情形產生。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1D為本發明之一實施例之一種光學觸控結構的製作方法的剖面示意圖。請先參考圖1A，依照本實施例的光學觸控結構的製作方法，首先，提供一透明基材110，其中透明基材110具有一上表面112。在本實施例中，透明基材110的材質例如是玻璃、塑膠或其他具有高穿透性的材質。
接著，請參考圖1B，以真空鍍膜方式於透明基材110的上表面112上形成堆疊的至少一第一透明材料層122a(圖1B中示意地繪示兩層)與至少一第二透明材料層124a(圖1B中示意地繪示兩層)，其中第二透明材料層124a完全覆蓋透明基材110的上表面112，而第一透明材料層122a則完全覆蓋第二透明材料層124a，且第一透明材料層122a與第二透明材料層124a彼此堆疊且共形設置。在本實施例中，第一透明材料層122a為一高折射率之透明材料層，而第二透明材料層124a為一低折射率之透明材料層。
之後，請參考圖1C，形成最外層之第二透明材料層124a，並對最外層之第二透明材料層124a進行一表面處理，以形成一粗糙表面125，粗糙表面125的中心線平均粗糙度(Ra)例如是大於等於0.03微米。於此，表面處理的方法包括表面微蝕、大氣壓電漿(atomspheric plasma)成膜法或氧化物顆粒塗佈法。
在此須強調的是，本發明並不限定第一透明材料層122a與第二透明材料層124a的形成順序，雖然此處所提及之第一透明材料層122a與第二透明材料層124a的具體化形成順序為先形成第二透明材料層124a於透明基材110上。但其他未繪示的實施例中，與透明基材110之上表面112直接接觸的材料(也就是堆疊的最內層材料)亦可為第一透明材料層122a，且堆疊於最外層之材料亦可以是第一透明材料層122a。也就是說，亦可以是第一透明材料層122a具有一粗糙表面，在此並不加以限制。
簡言之，與透明基材110之上表面112直接接觸的可以是第一透明材料層122a或第二透明材料層124a，並且堆疊於最外層的材料也可以是第一透明材料層122a或第二透明材料層124a。同時，亦可依據使用需求自行調整每一第一透明材料層122a的厚度與每一第二透明材料層124a的厚度，在此並不加以限制。一般而言，每一第一透明材料層122a的厚度與每一第二透明材料層124a的厚度是介於例如是10奈米(nm)至200奈米之間。
最後，請參考圖1D，對第一透明材料層122a與第二透明材料層124a進行一圖案化步驟，以形成交互堆疊第一透明光學層122與第二透明光學層124，而構成具有粗糙表面125的透明光學堆疊層120。其中，圖案化步驟例如是蝕刻法。至此，已形成透明光學堆疊層120於透明基材110的上表面112上，且暴露出透明基材110的部分上表面112。
更具體來說，透明光學堆疊層120是由第一透明光學層122與第二透明光學層124交互堆疊所構成。透明光學堆疊層120適於讓一可見光穿透且具有一粗糙表面125，且當一紅外光入射(即入射光L1)至透明光學堆疊層120時，透明光學堆疊層120適於反射紅外光(即反射光L2)，而粗糙表面125適於散射紅外光(即散射光L3)，其中紅外光的波長範圍大於等於800奈米。特別是，第一透明光學層122的折射率大於第二透明光學層124的折射率。於此，第一透明光學層122的折射率與第二透明光學層124的折射率的差大於等於0.4，其中第一透明光學層122的折射率介於2.0至2.5之間，而第二透明光學層124的折射率介於1.4至1.6之間。第一透明光學層122的材質例如是五氧化二鈮(Nb2O5)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈦(TiO2)、硫化鋅(ZnS)或二氧化鋯(ZrO2)，而第二透明光學層124的材質例如是二氧化矽(SiO2)。至此，已完成光學觸控結構100的製作。
如上所述，本發明並不限定透明光學堆疊層120的結構型態，雖然此處所提及的透明光學堆疊層120具體化為第一透明光學層122與第二透明光學層124依序交互堆疊(alternately stacked)所構成。但，於其他未繪示的實施例中，透明光學堆疊層120亦可是由非依序交替堆疊之第一透明光學層122與第二透明光學層124所構成，意即例如是多層堆疊之第一透明光學層122上堆疊一層第二透明光學層124，或者是已知的其他能達到可讓可見光穿透且能反射及散射紅外光之透明光學堆疊層120的結構堆疊設計，皆屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。採用何種材料與堆疊型態(包括層數、厚度或高低折射率之透明光學層的排列方式)，端視所需之可見光穿透程度與所需之紅外光反射程度而定。
再者，本發明亦不限定紅外光的入射方向。請參考圖1E，於本實施例中，紅外光亦可由透明基材110入射(即入射光L1’)至透明光學堆疊層120，其中透明光學堆疊層120適於反射紅外光(即反射光L2’)，而粗糙表面125適於散射紅外光(即散射光L3’)，此仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。簡言之，紅外光可由透明光學堆疊層120側或透明基材110側進入至光學觸控結構100中；在實務上便是，安裝光學觸控結構100時，可以將透明基材110側朝向例如是顯示器(未繪示)，或者，可將透明光學堆疊層120側朝向例如是顯示器(未繪示)。
在結構上，請再參考圖1D，本實施例之光學觸控結構100包括透明基材110以及透明光學堆疊層120。透明基材110具有上表面112，其中透明基材110的材質例如是玻璃或塑膠。透明光學堆疊層120配置於透明基材110的上表面112上且暴露出部分上表面112。透明光學堆疊層120是由第一透明光學層122與第二透明光學層124堆疊而成。特別是，第一透明光學層122的折射率大於第二透明光學層124的折射率，其中第一透明光學層122的折射率與第二透明光學層124的折射率的差大於等於0.4，而第一透明光學層122的折射率介於2.0至2.5之間，且第二透明光學層124的折射率介於1.4至1.6之間。於此，第一透明光學層122的材質例如是五氧化二鈮(Nb2O5)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈦(TiO2)、硫化鋅(ZnS)或二氧化鋯(ZrO2)，而第二透明光學層124的材質例如是二氧化矽(SiO2)。透明光學堆疊層120適於讓可見光穿透且具有粗糙表面125，其中當紅外光入射(即入射光L1)至透明光學堆疊層120時，透明光學堆疊層120反射紅外光(即反射光L2)，而粗糙表面125散射紅外光(即散射光L3)。此外，粗糙表面125的中心線平均粗糙度(Ra)例如是大於等於0.03微米。
由於本實施例之透明光學堆疊層120是由高折射率之第一透明光學層122與低折射率之第二透明光學層124堆疊所構成，其中第一透明光學層122的材質是五氧化二鈮(Nb2O5)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈦(TiO2)、硫化鋅(ZnS)或二氧化鋯(ZrO2)，第二透明光學層124的材質是二氧化矽(SiO2)。上述兩種材料彼此堆疊後，可對可見光具有高穿透性且對紅外光具有高反射能力。因此，當紅外光入射至透明光學堆疊層120上時，透明光學堆疊層120能反射紅外光，而其粗糙表面125散射紅外光。如此，於後續將光學觸控結構100安裝於例如是顯示器(未繪示)之前時，可成為前述觸控物體之紅外光的有效反射體，也可有效提升顯示器之光的穿透率，並可以避免影像產生白霧化的情形。因此，若將此光學觸控結構100置於顯示器(未繪示)之前方或一固定影像(例如印在紙上的圖案或文字)之上方，便可提供一觸控介面，使顯示器或固定影像增加觸控功能。
值得一提的是，本發明並不限定形成透明光學堆疊層120的步驟。以下實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A至圖2C為本發明之另一實施例之一種光學觸控結構的製作方法的剖面示意圖。本實施例之光學觸控結構100’(請參考圖2C)與前述實施例之光學觸控結構100的結構相同，差異之處僅在於：光學觸控結構100’之透明光學堆疊層120’的製作方法不同於光學觸控結構100之透明光學堆疊層120的製作方法。
在製程上，光學觸控結構100’可以採用與前述實施例之光學觸控結構100大致相同的製作方式，並且在圖1A之步驟後，即提供具有上表面112之透明基材110之後，請參考圖2A，以光刻(photo lithography)或印刷方式於透明基材110的上表面112上形成一圖案化膜層130，其中圖案化膜層130具有一頂面132，且圖案化膜層130暴露出透明基材110的部分上表面112。於此，圖案化膜層130例如是由光阻(photo resist)、碳粉或含有樹脂(resin)之材料所組成的低附著性膜層。
接著，請參考圖2B，以真空鍍膜方式於透明基材110的上表面112上以及圖案化膜層130的頂面132上形成堆疊的至少一第一透明材料層122b與至少一第二透明材料層124b，其中第二透明材料層124b完全覆蓋透明基材110的上表面112以及圖案化膜層130的頂面132，而第一透明材料層122b與第二透明材料層124b彼此堆疊且共形設置。當然，於其他實施例中，亦可是由第一透明材料層122b完全覆蓋透明基材110的上表面112以及圖案化膜層130的頂面132，在此並不加以限制。此外，在本實施例中，第一透明材料層122b為一高折射率之透明材料層，而第二透明材料層124b為一低折射率之透明材料層。需說明的是，在本實施例中，堆疊的至少一第一透明材料層122b與至少一第二透明材料層124b的總厚度小於圖案化膜層130的厚度。也就是說，圖案化膜層130的厚度大於堆疊於透明基板110之上表面112上的第一透明材料層122b與第二透明材料層124b的總厚度。
之後，請再參考圖2B，形成最外層之第二透明材料層124b，並對最外層之第二透明材料層124b進行一表面處理，以形成粗糙表面125’，其中粗糙表面125’的中心線平均粗糙度(Ra)例如是大於等於0.03微米。於此，表面處理的方法包括表面微蝕、大氣壓電漿成膜法或氧化物顆粒塗佈法。當然，於其他實施例中，最外層之膜層亦可為第一透明材料層122b，在此並不加以限制。
最後，請參考圖2C，移除圖案化膜層130及位於其上之部分第一透明材料層122b與部分第二透明材料層124b，以暴露出透明基材110的部分上表面112，而形成第一透明光學層122’與第二透明光學層124’，並構成具有粗糙表面125’的透明光學堆疊層120’。於此，移除圖案化膜層130及位於其上之部分第一透明材料層122b與部分第二透明材料層124b的方法包括利用去光阻劑或有機溶劑(例如是丙酮)來去除。由於本實施利之圖案化膜層130的厚度大於堆疊在透明基板110之上表面112上的第一透明材料層122b與第二透明材料層124b的總厚度，因此當利用去光阻劑或有機溶劑來去除圖案化膜層130及位於其上之部分第一透明材料層122b與部分第二透明材料層124b時較為容易。至此，已形成透明光學堆疊層120’於透明基材110的上表面112上，且暴露出透明基材110的部分上表面112。
綜上所述，由於本發明之光學觸控結構具有可讓可見光穿透且能反射及散射紅外光的透明光學堆疊層，因此後續將本案之光學觸控結構應用於例如是顯示器上時，可有效提升顯示器之光的穿透率，並可以避免影像產生白霧化的情形。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100’．．．光學觸控結構
110．．．透明基材
112．．．上表面
120、120’．．．透明光學堆疊層
122、122’．．．第一透明光學層
122a、122b．．．第一透明材料層
124、124’．．．第二透明光學層
124a、124b．．．第二透明材料層
125、125’．．．粗糙表面
130．．．圖案化膜層
132．．．頂面
L1、L1’．．．入射光
L2、L2’．．．反射光
L3、L3’．．．散射光
圖1A至圖1D為本發明之一實施例之一種光學觸控結構的製作方法的剖面示意圖。
圖1E繪示紅外光由圖1D之透明基材側入射至透明光學堆疊層的示意圖。
圖2A至圖2C為本發明之另一實施例之一種光學觸控結構的製作方法的剖面示意圖。
100．．．光學觸控結構
110．．．透明基材
112．．．上表面
120．．．透明光學堆疊層
122．．．第一透明光學層
124．．．第二透明光學層
125．．．粗糙表面
L1．．．入射光
L2．．．反射光
L3．．．散射光
Claims (20)
- 一種光學觸控結構，包括：一透明基材，具有一上表面；以及一透明光學堆疊層，配置於該透明基材的該上表面上且暴露出部分該上表面，該透明光學堆疊層是由至少一第一透明光學層與至少一第二透明光學層堆疊而成，且該第一透明光學層的折射率大於該第二透明光學層的折射率，其中該透明光學堆疊層適於讓一可見光穿透且具有一粗糙表面，當一紅外光入射至該透明光學堆疊層時，該透明光學堆疊層反射該紅外光，而該粗糙表面散射該紅外光。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該透明基材的材質包括玻璃或塑膠。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該第一透明光學層的折射率與該第二透明光學層的折射率的差大於等於0.4。
- 如申請專利範圍第3項所述之光學觸控結構，其中該第一透明光學層的折射率介於2.0至2.5之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之光學觸控結構，其中該第二透明光學層的折射率介於1.4至1.6之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該第一透明光學層的材質包括五氧化二鈮(Nb2O5)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈦(TiO2)、硫化鋅(ZnS)或二氧化鋯(ZrO2)。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該第二透明光學層的材質包括二氧化矽(SiO2)。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該粗糙表面的中心線平均粗糙度大於等於0.03微米。
- 一種光學觸控結構的製作方法，包括：提供一透明基材，該透明基材具有一上表面；以及形成一透明光學堆疊層於該透明基材的該上表面上，該透明光學堆疊層是由至少一第一透明光學層與至少一第二透明光學層堆疊而成，且該第一透明光學層的折射率大於該第二透明光學層的折射率，其中該透明光學堆疊層暴露出該透明基材的部分該上表面，而該透明光學堆疊層適於讓一可見光穿透且具有一粗糙表面，當一紅外光入射至該透明光學堆疊層時，該透明光學堆疊層反射該紅外光，而該粗糙表面散射該紅外光。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中形成該透明光學堆疊層的步驟，包括：以真空鍍膜方式於該透明基材的該上表面上形成堆疊的至少一第一透明材料層與至少一第二透明材料層，其中該第一透明材料層或該第二透明材料層完全覆蓋該透明基材的該上表面，而該第一透明材料層與該第二透明材料層彼此堆疊且共形設置；對最外層之該第一透明材料層或該第二透明材料層進行一表面處理，以形成該粗糙表面；以及對該第一透明材料層與該第二透明材料層進行一圖案化步驟，以形成該第一透明光學層與該第二透明光學層，而構成具有該粗糙表面的該透明光學堆疊層。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該表面處理的方法包括表面微蝕、大氣壓電漿成膜法或顆粒塗佈法。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該圖案化步驟包括蝕刻法。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中形成該透明光學堆疊層的步驟，包括：以光刻或印刷方式於該透明基材的該上表面上形成一圖案化膜層，其中該圖案化膜層具有一頂面，且該圖案化膜層暴露出該透明基材的部分該上表面；以真空鍍膜方式於該透明基材的該上表面上以及該圖案化膜層的該頂面上形成堆疊的至少一第一透明材料層與至少一第二透明材料層，其中該第一透明材料層或該第二透明材料層完全覆蓋該透明基材的該上表面以及該圖案化膜層的該頂面，而該第一透明材料層與該第二透明材料層彼此堆疊且共形設置；對最外層之該第一透明材料層或該第二透明材料層進行一表面處理，以形成該粗糙表面；以及移除該圖案化膜層及位於其上之部分該第一透明材料層與部分該第二透明材料層，以暴露出該透明基材的部分該上表面，而形成該第一透明光學層與該第二透明光學層，並構成具有該粗糙表面的該透明光學堆疊層。
- 如申請專利範圍第13項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該圖案化膜層的材質包括有機材料。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該第一透明光學層的折射率與該第二透明光學層的折射率的差大於等於0.4。
- 如申請專利範圍第15項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該第一透明光學層的折射率介於2.0至2.5之間。
- 如申請專利範圍第15項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該第二透明光學層的折射率介於1.4至1.6之間。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該第一透明光學層的材質包括五氧化二鈮(Nb2O5)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈦(TiO2)、硫化鋅(ZnS)或二氧化鋯(ZrO2)。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該第二透明光學層的材質包括二氧化矽(SiO2)。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該粗糙表面的中心線平均粗糙度大於等於0.03微米。
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