CN103092435A - 光学触控结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光学触控结构及其制作方法，光学触控结构包括一透明基材以及一透明光学堆叠层。透明基材具有一上表面。透明光学堆叠层配置于透明基材的上表面上且暴露出部分上表面。透明光学堆叠层是由至少一第一透明光学层与至少一第二透明光学层堆叠而成。第一透明光学层的折射率大于第二透明光学层的折射率。透明光学堆叠层适于让一可见光穿透且具有一粗糙表面。当一红外光入射至透明光学堆叠层时，透明光学堆叠层反射红外光，而粗糙表面散射红外光。
Description
技术领域
本发明是有关于一种触控结构及其制作方法，且特别是有关于一种光学触控结构及其制作方法。
背景技术
现今一般的触控装置设计大致可区分为电阻式、电容式、光学式、声波式及电磁式等。以光学式触控显示装置而言，一般通常包含显示器、红外光源、触控结构、感测器及处理器。显示器包含背光模块与显示面板，而其中一种触控结构是由一透明基板、多个印刷在透明基板上的白色无机颗粒以及一覆盖透明基板及这些白色无机颗粒的保护层所组成。触控结构设置于显示面板前方，用来反射及散射红外光，而红外光源设置于一触控物体(一般常称为光笔)内，用来产生红外光。当红外光源所产生的红外光通过触控结构时，会被透明基材与空气的界面反射，或被白色无机颗粒反射，或被白色无机颗粒散射。这些反射或散射的红外光被同样设置于触控物体内的感测器所侦测。当触控物体接触触控结构并且在触控结构的表面移动时，处理器根据感测器所感测到的红外光强度与影像变化来判断触碰点的位置与触碰点的移动。
然而，由于白色无机颗粒本身非透明，意即不具有穿透性，因此会遮蔽部分光线，而使得显示器所显示的影像的亮度降低。再者，白色无机颗粒除了会反射及散射红外光之外，也会反射及散射显示器所发出的光和外界的环境光，而使得影像有白雾化的现象，进而降低影像的对比度与清晰度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学触控结构，其具有可让可见光穿透且能反射及散射红外光的透明光学堆叠层。
本发明的目的在于提供一种光学触控结构的制作方法，用以制作上述的光学触控结构。
为达上述目的，本发明提出一种光学触控结构，其包括一透明基材以及一透明光学堆叠层。透明基材具有一上表面。透明光学堆叠层配置于透明基材的上表面上且暴露出部分上表面。透明光学堆叠层是由至少一第一透明光学层与至少一第二透明光学层堆叠而成。第一透明光学层的折射率大于第二透明光学层的折射率。透明光学堆叠层适于让一可见光穿透且具有一粗糙表面。当一红外光入射至透明光学堆叠层时，透明光学堆叠层反射红外光，而粗糙表面散射红外光。
本发明还提出一种光学触控结构的制作方法，其包括以下步骤。提供一透明基材。透明基材具有一上表面。形成一透明光学堆叠层于透明基材的上表面上。透明光学堆叠层是由至少一第一透明光学层与至少一第二透明光学层堆叠而成。第一透明光学层的折射率大于第二透明光学层的折射率。透明光学堆叠层暴露出透明基材的部分上表面，而透明光学堆叠层适于让一可见光穿透且具有一粗糙表面。当一红外光入射至透明光学堆叠层时，透明光学堆叠层反射红外光，而粗糙表面散射红外光。
基于上述，由于本发明的光学触控结构具有可让可见光穿透且能反射及散射红外光的透明光学堆叠层，因此后续将本发明的光学触控结构应用于例如是显示器上时，可有效提升显示器的光的穿透率，并且可避免影像白雾化的情形产生。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1D为本发明的一实施例的一种光学触控结构的制作方法的剖面示意图。
图1E为红外光由图1D的透明基材侧入射至透明光学堆叠层的示意图。
图2A至图2C为本发明的另一实施例的一种光学触控结构的制作方法的剖面示意图。
主要元件符号说明
100、100’：光学触控结构
110：透明基材
112：上表面
120、120’：透明光学堆叠层
122、122’：第一透明光学层
122a、122b：第一透明材料层
124、124’：第二透明光学层
124a、124b：第二透明材料层
125、125’：粗糙表面
130：图案化膜层
132：顶面
L1、L1’：入射光
L2、L2’：反射光
L3、L3’：散射光
具体实施方式
图1A至图1D为本发明的一实施例的一种光学触控结构的制作方法的剖面示意图。请先参考图1A，依照本实施例的光学触控结构的制作方法，首先，提供一透明基材110，其中透明基材110具有一上表面112。在本实施例中，透明基材110的材质例如是玻璃、塑胶或其他具有高穿透性的材质。
接着，请参考图1B，以真空镀膜方式于透明基材110的上表面112上形成堆叠的至少一第一透明材料层122a(图1B中示意地绘示两层)与至少一第二透明材料层124a(图1B中示意地绘示两层)，其中第二透明材料层124a完全覆盖透明基材110的上表面112，而第一透明材料层122a则完全覆盖第二透明材料层124a，且第一透明材料层122a与第二透明材料层124a彼此堆叠且共形设置。在本实施例中，第一透明材料层122a为一高折射率的透明材料层，而第二透明材料层124a为一低折射率的透明材料层。
之后，请参考图1C，形成最外层的第二透明材料层124a，并对最外层的第二透明材料层124a进行一表面处理，以形成一粗糙表面125，粗糙表面125的中心线平均粗糙度(Ra)例如是大于等于0.03微米。于此，表面处理的方法包括表面微蚀、大气压等离子体(atomspheric plasma)成膜法或氧化物颗粒涂布法。
在此须强调的是，本发明并不限定第一透明材料层122a与第二透明材料层124a的形成顺序，虽然此处所提及的第一透明材料层122a与第二透明材料层124a的具体化形成顺序为先形成第二透明材料层124a于透明基材110上。但其他未绘示的实施例中，与透明基材110的上表面112直接接触的材料(也就是堆叠的最内层材料)也可为第一透明材料层122a，且堆叠于最外层的材料也可以是第一透明材料层122a。也就是说，也可以是第一透明材料层122a具有一粗糙表面，在此并不加以限制。
简言之，与透明基材110的上表面112直接接触的可以是第一透明材料层122a或第二透明材料层124a，并且堆叠于最外层的材料也可以是第一透明材料层122a或第二透明材料层124a。同时，也可依据使用需求自行调整每一第一透明材料层122a的厚度与每一第二透明材料层124a的厚度，在此并不加以限制。一般而言，每一第一透明材料层122a的厚度与每一第二透明材料层124a的厚度是介于例如是10纳米(nm)至200纳米之间。
最后，请参考图1D，对第一透明材料层122a与第二透明材料层124a进行一图案化步骤，以形成交互堆叠第一透明光学层122与第二透明光学层124，而构成具有粗糙表面125的透明光学堆叠层120。其中，图案化步骤例如是蚀刻法。至此，已形成透明光学堆叠层120于透明基材110的上表面112上，且暴露出透明基材110的部分上表面112。
更具体来说，透明光学堆叠层120是由第一透明光学层122与第二透明光学层124交互堆叠所构成。透明光学堆叠层120适于让一可见光穿透且具有一粗糙表面125，且当一红外光入射(即入射光L1)至透明光学堆叠层120时，透明光学堆叠层120适于反射红外光(即反射光L2)，而粗糙表面125适于散射红外光(即散射光L3)，其中红外光的波长范围大于等于800纳米。特别是，第一透明光学层122的折射率大于第二透明光学层124的折射率。于此，第一透明光学层122的折射率与第二透明光学层124的折射率的差大于等于0.4，其中第一透明光学层122的折射率介于2.0至2.5之间，而第二透明光学层124的折射率介于1.4至1.6之间。第一透明光学层122的材质例如是五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、硫化锌(ZnS)或二氧化锆(ZrO2)，而第二透明光学层124的材质例如是二氧化硅(SiO2)。至此，已完成光学触控结构100的制作。
如上所述，本发明并不限定透明光学堆叠层120的结构型态，虽然此处所提及的透明光学堆叠层120具体化为第一透明光学层122与第二透明光学层124依序交互堆叠(alternately stacked)所构成。但，在其他未绘示的实施例中，透明光学堆叠层120也可是由非依序交替堆叠的第一透明光学层122与第二透明光学层124所构成，意即例如是多层堆叠的第一透明光学层122上堆叠一层第二透明光学层124，或者是已知的其他能达到可让可见光穿透且能反射及散射红外光的透明光学堆叠层120的结构堆叠设计，皆属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所欲保护的范围。采用何种材料与堆叠型态(包括层数、厚度或高低折射率的透明光学层的排列方式)，端视所需的可见光穿透程度与所需的红外光反射程度而定。
再者，本发明也不限定红外光的入射方向。请参考图1E，在本实施例中，红外光也可由透明基材110入射(即入射光L1’)至透明光学堆叠层120，其中透明光学堆叠层120适于反射红外光(即反射光L2’)，而粗糙表面125适于散射红外光(即散射光L3’)，此仍属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所欲保护的范围。简言之，红外光可由透明光学堆叠层120侧或透明基材110侧进入至光学触控结构100中；在实务上便是，安装光学触控结构100时，可以将透明基材110侧朝向例如是显示器(未绘示)，或者，可将透明光学堆叠层120侧朝向例如是显示器(未绘示)。
在结构上，请再参考图1D，本实施例的光学触控结构100包括透明基材110以及透明光学堆叠层120。透明基材110具有上表面112，其中透明基材110的材质例如是玻璃或塑胶。透明光学堆叠层120配置于透明基材110的上表面112上且暴露出部分上表面112。透明光学堆叠层120是由第一透明光学层122与第二透明光学层124堆叠而成。特别是，第一透明光学层122的折射率大于第二透明光学层124的折射率，其中第一透明光学层122的折射率与第二透明光学层124的折射率的差大于等于0.4，而第一透明光学层122的折射率介于2.0至2.5之间，且第二透明光学层124的折射率介于1.4至1.6之间。于此，第一透明光学层122的材质例如是五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、硫化锌(ZnS)或二氧化锆(ZrO2)，而第二透明光学层124的材质例如是二氧化硅(SiO2)。透明光学堆叠层120适于让可见光穿透且具有粗糙表面125，其中当红外光入射(即入射光L1)至透明光学堆叠层120时，透明光学堆叠层120反射红外光(即反射光L2)，而粗糙表面125散射红外光(即散射光L3)。此外，粗糙表面125的中心线平均粗糙度(Ra)例如是大于等于0.03微米。
由于本实施例的透明光学堆叠层120是由高折射率的第一透明光学层122与低折射率的第二透明光学层124堆叠所构成，其中第一透明光学层122的材质是五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、硫化锌(ZnS)或二氧化锆(ZrO2)，第二透明光学层124的材质是二氧化硅(SiO2)。上述两种材料彼此堆叠后，可对可见光具有高穿透性且对红外光具有高反射能力。因此，当红外光入射至透明光学堆叠层120上时，透明光学堆叠层120能反射红外光，而其粗糙表面125散射红外光。如此，于后续将光学触控结构100安装于例如是显示器(未绘示)之前时，可成为前述触控物体的红外光的有效反射体，也可有效提升显示器的光的穿透率，并可以避免影像产生白雾化的情形。因此，若将此光学触控结构100置于显示器(未绘示)的前方或一固定影像(例如印在纸上的图案或文字)的上方，便可提供一触控界面，使显示器或固定影像增加触控功能。
值得一提的是，本发明并不限定形成透明光学堆叠层120的步骤。以下实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2A至图2C为本发明的另一实施例的一种光学触控结构的制作方法的剖面示意图。本实施例的光学触控结构100’(请参考图2C)与前述实施例的光学触控结构100的结构相同，差异之处仅在于：光学触控结构100’的透明光学堆叠层120’的制作方法不同于光学触控结构100的透明光学堆叠层120的制作方法。
在制作工艺上，光学触控结构100’可以采用与前述实施例的光学触控结构100大致相同的制作方式，并且在图1A的步骤后，即提供具有上表面112的透明基材110之后，请参考图2A，以光刻(photo lithography)或印刷方式于透明基材110的上表面112上形成一图案化膜层130，其中图案化膜层130具有一顶面132，且图案化膜层130暴露出透明基材110的部分上表面112。于此，图案化膜层130例如是由光致抗蚀剂(photo resist)、碳粉或含有树脂(resin)的材料所组成的低附着性膜层。
接着，请参考图2B，以真空镀膜方式于透明基材110的上表面112上以及图案化膜层130的顶面132上形成堆叠的至少一第一透明材料层122b与至少一第二透明材料层124b，其中第二透明材料层124b完全覆盖透明基材110的上表面112以及图案化膜层130的顶面132，而第一透明材料层122b与第二透明材料层124b彼此堆叠且共形设置。当然，于其他实施例中，也可是由第一透明材料层122b完全覆盖透明基材110的上表面112以及图案化膜层130的顶面132，在此并不加以限制。此外，在本实施例中，第一透明材料层122b为一高折射率的透明材料层，而第二透明材料层124b为一低折射率的透明材料层。需说明的是，在本实施例中，堆叠的至少一第一透明材料层122b与至少一第二透明材料层124b的总厚度小于图案化膜层130的厚度。也就是说，图案化膜层130的厚度大于堆叠于透明基板110的上表面112上的第一透明材料层122b与第二透明材料层124b的总厚度。
之后，请再参考图2B，形成最外层的第二透明材料层124b，并对最外层的第二透明材料层124b进行一表面处理，以形成粗糙表面125’，其中粗糙表面125’的中心线平均粗糙度(Ra)例如是大于等于0.03微米。于此，表面处理的方法包括表面微蚀、大气压等离子体成膜法或氧化物颗粒涂布法。当然，于其他实施例中，最外层的膜层也可为第一透明材料层122b，在此并不加以限制。
最后，请参考图2C，移除图案化膜层130及位于其上的部分第一透明材料层122b与部分第二透明材料层124b，以暴露出透明基材110的部分上表面112，而形成第一透明光学层122’与第二透明光学层124’，并构成具有粗糙表面125’的透明光学堆叠层120’。于此，移除图案化膜层130及位于其上的部分第一透明材料层122b与部分第二透明材料层124b的方法包括利用去光致抗蚀剂剂或有机溶剂(例如是丙酮)来去除。由于本实施例的图案化膜层130的厚度大于堆叠在透明基板110的上表面112上的第一透明材料层122b与第二透明材料层124b的总厚度，因此当利用去光致抗蚀剂剂或有机溶剂来去除图案化膜层130及位于其上的部分第一透明材料层122b与部分第二透明材料层124b时较为容易。至此，已形成透明光学堆叠层120’于透明基材110的上表面112上，且暴露出透明基材110的部分上表面112。
综上所述，由于本发明的光学触控结构具有可让可见光穿透且能反射及散射红外光的透明光学堆叠层，因此后续将本案的光学触控结构应用于例如是显示器上时，可有效提升显示器的光的穿透率，并可以避免影像产生白雾化的情形。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (20)
1.一种光学触控结构，包括：
透明基材，具有上表面；以及
透明光学堆叠层，配置于该透明基材的该上表面上且暴露出部分该上表面，该透明光学堆叠层是由至少一第一透明光学层与至少一第二透明光学层堆叠而成，且该第一透明光学层的折射率大于该第二透明光学层的折射率，其中该透明光学堆叠层适于让一可见光穿透且具有一粗糙表面，当一红外光入射至该透明光学堆叠层时，该透明光学堆叠层反射该红外光，而该粗糙表面散射该红外光。
2.如权利要求1所述的光学触控结构，其中该透明基材的材质包括玻璃或塑胶。
3.如权利要求1所述的光学触控结构，其中该第一透明光学层的折射率与该第二透明光学层的折射率的差大于等于0.4。
4.如权利要求3所述的光学触控结构，其中该第一透明光学层的折射率介于2.0至2.5之间。
5.如权利要求3所述的光学触控结构，其中该第二透明光学层的折射率介于1.4至1.6之间。
6.如权利要求1所述的光学触控结构，其中该第一透明光学层的材质包括五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、硫化锌(ZnS)或二氧化锆(ZrO2)。
7.如权利要求1所述的光学触控结构，其中该第二透明光学层的材质包括二氧化硅(SiO2)。
8.如权利要求1所述的光学触控结构，其中该粗糙表面的中心线平均粗糙度大于等于0.03微米。
9.一种光学触控结构的制作方法，包括：
提供一透明基材，该透明基材具有上表面；以及
形成一透明光学堆叠层于该透明基材的该上表面上，该透明光学堆叠层是由至少一第一透明光学层与至少一第二透明光学层堆叠而成，且该第一透明光学层的折射率大于该第二透明光学层的折射率，其中该透明光学堆叠层暴露出该透明基材的部分该上表面，而该透明光学堆叠层适于让一可见光穿透且具有一粗糙表面，当一红外光入射至该透明光学堆叠层时，该透明光学堆叠层反射该红外光，而该粗糙表面散射该红外光。
10.如权利要求9所述的光学触控结构的制作方法，其中形成该透明光学堆叠层的步骤，包括：
以真空镀膜方式于该透明基材的该上表面上形成堆叠的至少一第一透明材料层与至少一第二透明材料层，其中该第一透明材料层或该第二透明材料层完全覆盖该透明基材的该上表面，而该第一透明材料层与该第二透明材料层彼此堆叠且共形设置；
对最外层的该第一透明材料层或该第二透明材料层进行一表面处理，以形成该粗糙表面；以及
对该第一透明材料层与该第二透明材料层进行一图案化步骤，以形成该第一透明光学层与该第二透明光学层，而构成具有该粗糙表面的该透明光学堆叠层。
11.如权利要求10所述的光学触控结构的制作方法，其中该表面处理的方法包括表面微蚀、大气压等离子体成膜法或颗粒涂布法。
12.如权利要求10所述的光学触控结构的制作方法，其中该图案化步骤包括蚀刻法。
13.如权利要求9所述的光学触控结构的制作方法，其中形成该透明光学堆叠层的步骤，包括：
以光刻或印刷方式于该透明基材的该上表面上形成一图案化膜层，其中该图案化膜层具有一顶面，且该图案化膜层暴露出该透明基材的部分该上表面；
以真空镀膜方式于该透明基材的该上表面上以及该图案化膜层的该顶面上形成堆叠的至少一第一透明材料层与至少一第二透明材料层，其中该第一透明材料层或该第二透明材料层完全覆盖该透明基材的该上表面以及该图案化膜层的该顶面，而该第一透明材料层与该第二透明材料层彼此堆叠且共形设置；
对最外层的该第一透明材料层或该第二透明材料层进行一表面处理，以形成该粗糙表面；以及
移除该图案化膜层及位于其上的部分该第一透明材料层与部分该第二透明材料层，以暴露出该透明基材的部分该上表面，而形成该第一透明光学层与该第二透明光学层，并构成具有该粗糙表面的该透明光学堆叠层。
14.如权利要求13所述的光学触控结构的制作方法，其中该图案化膜层的材质包括有机材料。
15.如权利要求9所述的光学触控结构的制作方法，其中该第一透明光学层的折射率与该第二透明光学层的折射率的差大于等于0.4。
16.如权利要求15所述的光学触控结构的制作方法，其中该第一透明光学层的折射率介于2.0至2.5之间。
17.如权利要求15所述的光学触控结构的制作方法，其中该第二透明光学层的折射率介于1.4至1.6之间。
18.如权利要求9所述的光学触控结构的制作方法，其中该第一透明光学层的材质包括五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化二钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、硫化锌(ZnS)或二氧化锆(ZrO2)。
19.如权利要求9所述的光学触控结构的制作方法，其中该第二透明光学层的材质包括二氧化硅(SiO2)。
20.如权利要求9所述的光学触控结构的制作方法，其中该粗糙表面的中心线平均粗糙度大于等于0.03微米。
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