CN108646936B - 具有触控与三次元影像显示功能的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有触控与三次元影像显示功能的装置，主要是由触控组件、超薄柱镜组件与二次元影像显示组件所构成。该超薄柱镜组件具有柱镜数组层与胶合层的结构，通过平面对平面紫外线光固化柱镜阵列成型的工艺，可将柱镜数组层的结构，直接装置于该触控组件上；另外，通过平面对平面对位贴合的工艺，可藉由柱镜胶合层结构，将该柱镜数组层与该二次元影像显示组件连接及固定，对于该具触控与三次元影像显示功能装置，达到薄化与提高影象质量的目的。本发明还公开了具有触控与三次元影像显示功能的装置的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于影像显示领域尤其是具有触控与三次元影像显示的领域。
背景技术
如图1所示，为公知具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。对于公知具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置1，一般是使用Out-Cell触控组件10、柱镜组件30、与二次元影像显示器组件50，藉由两胶合结构20、40，并通过两次公知对位贴合的工艺，由上而下依次连接及固定该Out-Cell触控组件10、柱镜组件30、与二次元显示器组件50，以达到整合为一具触控与三次元影像显示功能装置的目的。
其中，该Out-Cell触控组件10，是可为公知OGS(One Glass Solution)、GG(Glass-Glass)、GFF(Glass-Film-Film)、G1F(Glass-Film)等结构中的一种结构所构成。该二次元液晶显示器组件50，是可为公知液晶、OLED等显示器中的一种显示器所构成。
另外，该柱镜组件30，由上而下依次是由平面层31、柱镜阵列层32与基材33所构成。
该平面层31与柱镜阵列层32，各别具有约10～20um的厚度，是由紫外线光固化树脂材料所构成，各别具有外线光固化后折射率n1与n2、且n1<n2。
该柱镜阵列层32，则由多数个公知的圆柱镜、或多数个公知的多面柱镜所构成，其柱镜面32’是朝向该Out-Cell触控组件10。该基材33则由PET膜所构成。通过两次公知卷对卷紫外光固化柱镜阵列成型的工艺(Art of Lens Array Replication Based onRoll-to-Roll UV Cured Process)，可先将该柱镜阵列层32装置于该基材33上后，再将该平面层31装置于该柱镜阵列层32上，以构成卷材状的柱镜阵列薄膜，之后，再通过精密激光裁切的工艺，以完成适当大小且为片状的柱镜组件30。
通常，考虑卷对卷紫外光固化柱镜阵列成型的制程稳定性与生产良率，该PET基材33膜厚，一般，采用125um以上的厚度。另外，上述该两胶合结构20、40，是可为公知的OCA胶、与OCR胶等光学胶中的一种胶材所构成，一般，具有50um以上的厚度。
综上所述，该柱镜组件30、与该两胶合结构20、40的加总厚度，约为250um，对于整机厚度要求严刻的智能型手机而言，该250um的厚度，不利于轻薄短小的外观需求。另外，多了该两胶合结构20、40与该PET基材33的材料，大幅降低了透光率与影像质量，不利于高画质的影像需求。
关于上述该柱镜阵列层的结构，请参阅US专利案号：6064424：上述该柱镜组件30的结构，请参阅中国专利案号：CN102047169B；上述多面柱镜的结构，请参阅US专利案号：US8780188B2；另外，关于上述卷对卷紫外光固化的制程，则参阅中国台湾专利案号:I491925、I491926。
如图2所示，为另一公知具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。该具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置2与图1所示的装置1，具有相同的结构与制程，唯一的不同处，只在该柱镜面32’是朝向该二次元影像显示器组件50。
如图3所示，为公知具On-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。对于公知具On-Cell触控与三次元影像显示功能装置3，一般是使用Cover Lens组件11、柱镜组件30、与具On-Cell触控功能的二次元影像显示器组件51。如前述，藉由两胶合结构20、40，并通过两次公知对位贴合的工艺，由上而下依次连接及固定该Cover Lens组件11、柱镜组件30、与具On-Cell触控功能的二次元显示器组件51，以达到整合为一具触控与三次元影像显示功能装置3的目的。其中，该柱镜面32’是朝向该Cover Lens组件11。
如图4所示，为另一公知具On-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。该具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置4与图3所示的装置3，具有相同的结构与制程，唯一的不同处，只在该柱镜面32’是朝向该具On-Cell触控功能的二次元显示器组件51。
如图5所示，为公知具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。对于公知具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置5，一般是使用Cover Lens组件11、柱镜组件30、与具In-Cell触控功能的二次元影像显示器组件52。如前述，藉由两胶合结构20、40，并通过两次公知对位贴合的工艺，由上而下依次连接及固定该Cover Lens组件11、柱镜组件30、与具In-Cell触控功能的二次元显示器组件52，以达到整合为一具触控与三次元影像显示功能装置5的目的。其中，该柱镜面32’是朝向该Cover Lens组件11。
如图6所示，为另一公知具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。该具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置6与图5所示的装置5，具有相同的结构与制程，唯一的不同处，只在该柱镜面32’是朝向该具In-Cell触控功能的二次元显示器组件52。
综上所述，不论是该公知具On-Cell触控与三次元影像显示功能装置3、4，或是该公知具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置5、6，对于该柱镜组件30、与该两胶合结构20、40的加总厚度，约为250um，对于整机厚度要求严刻的智能型手机而言，该250um的厚度，不利于轻薄短小的外观需求。另外，多了该两胶合结构20、40与该PET基材33的材料，大幅降低了透光率与影像质量，不利于高画质的影像需求。
发明内容
针对上述厚度的增加、透光率与影像质量的恶化等缺失，本发明公开了一种具有触控与三次元影像显示功能的装置，包括触控组件、超薄柱镜组件与二次元影像显示组件。该超薄柱镜组件包括柱镜阵列层与柱镜胶合层的结构，通过平面对平面紫外线光固化柱镜阵列成型的工艺(Art of Lens Array Replication Based on Plate-to-Plate UVCuredProcess)，对于Out-Cell触控领域的应用，是可将柱镜阵列层的结构，直接装置于该Out-Cell触控组件上；对于On-Cell与In-Cell触控领域的应用，则可将柱镜阵列层的结构，直接装置于该触控模组的盖板(Cover Lens)上。另外，通过平面对平面对位贴合的工艺(Art ofPlate-to-Plate Alignment and Lamination Process)，对于Out-Cell触控领域的应用，是可藉由柱镜胶合层结构，将该阵列柱镜层结构与该二次元影像显示组件连接及固定；对于On-Cell与In-Cell触控领域的应用，则可藉由柱镜胶合层结构，将该阵列柱镜层结构与该具On-Cell或In-Cell触控功能的二次元影像显示组件连接及固定。亦即，相较于公知的结构，如图1所示，本发明藉由移除原有的两个胶合层20、40及移除原有柱镜组件30中的基材33，另外，让柱镜胶合层，以取代原有平面层31的结构,以大幅缩减厚度、并改善透光率与影像质量的恶化的缺失，对于该具触控与三次元影像显示功能装置，达到薄化与提高影象质量的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图及实施方式。
图1所示，为公知具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图；
图2所示，为另一公知具Out-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图；
图3所示，为公知具On-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图；
图4所示，为另一公知具On-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图；
图5所示，为公知具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。
图6所示，为另一公知具In-Cell触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图；
图7所示，为本发明具触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图；
图8所示，为本发明柱镜阵列层结构的示意图；
图9所示，为本发明柱镜阵列层结构成型用平面模具结构的示意图；
图10所示，为本发明对平面模具填充液态紫外线光固化树脂制程的示意图；
图11～12所示，为本发明对触控组件与平面模具进行压合与覆盖制程的示意图；
图13所示，为本发明对平面模具中的液态紫外线光固化树脂进行固化制程的示意图；
图14所示，为本发明为柱镜阵列层结构脱膜制程的示意图；
图15所示，为本发明柱镜阵列层结构成型组件3D结构的示意图；
图16所示，为本发明对二次元影像显示组件作精密胶水涂布制程的示意图；
图17～18所示，为本发明对柱镜阵列层结构成型组件与胶水涂布后的二次元影像显示组件进行压合与覆盖制程的示意图；
图19所示，为本发明对柱镜阵列层结构组件中的液态紫外线光固化树脂进行固化制程的示意图；
图20所示，为本发明对柱镜阵列层结构成型组件作精密胶水点胶制程的示意图；
图21～22所示，为本发明对柱镜胶合层结构成型组件与二次元影像显示组件进行压合与覆盖制程的示意图；
图23所示，为本发明对柱镜阵列层结构组件中的液态紫外线光固化树脂进行固化制程的示意图。
具体实施方式
如图7所示，为本发明具触控与三次元影像显示功能装置构成的示意图。对于本发明具触控与三次元影像显示功能装置7，包括触控组件10、超薄柱镜组件130与二次元影像显示组件50。
其中，该触控组件10，是可为Out-Cell触控组件、On-Cell触控组件或是In-Cell触控组件，所述触控组件还包括盖板11(Cover Lens)。该Out-Cell触控组件，则由OGS(OneGlass Solution)、GG(Glass-Glass)、GFF(Glass-Film-Film)、G1F(Glass-Film)中的一种结构所构成。该二次元液晶显示器组件50，是可为液晶、OLED中的一种显示器所构成。
该超薄柱镜组件130包括柱镜阵列层结构132与柱镜胶合层结构131。
其中，如图8所示，该柱镜阵列层结构132，是由紫外线光固化树脂材料所构成，具有一紫外线光固化后折射率n2。另外，该柱镜阵列层结构132，具有柱镜结构133、堤栏结构(Dam)134、底层结构135。该柱镜结构133包括多数个圆柱镜、或多数个多面柱镜，其柱镜面133’是朝向该二次元影像显示组件50。该堤栏结构(Dam)134，是装置于该柱镜结构133的四周边上，具有高于该柱镜结构133的高度，用以防止该柱镜胶合层结构131于光固化前的溢胶(Out-Flow)，亦即，防止液态紫外线光固化树脂材料注入该柱镜阵列层结构132时，所发生的溢胶现象，如后述。该底层结构135具有适当的厚度，用以将该柱镜结构133、与该堤栏结构(Dam)134连接并固定于该触控组件10(或触控组件10的盖板11)上。
另外，如图7所示，该柱镜胶合层结构131，是由紫外线光固化树脂材料所构成，具有一外线光固化后折射率n1。该柱镜阵列层结构132与柱镜胶合层结构131间，具有n2>n1的关系。
通过平面对平面紫外线光固化柱镜阵列成型的工艺，可将该柱镜阵列层结构132，直接装置于该触控组件10(或触控组件10的盖板11)上；另外，通过平面对平面对位贴合的工艺，即藉由柱镜胶合层结构131结构，可将该阵列柱镜层结构132与该二次元影像显示组件50连接及固定。是以，对于该具触控与三次元影像显示功能装置，可达到薄化与提高影象质量的目的。
如图9～15所示，为本发明平面对平面紫外线光固化柱镜阵列成型工艺的示意图。该制程，主要是通过一平面模具与紫外线光固化的工艺，将由紫外线光固化树脂材料所构成的柱镜阵列层结构132，成型于该触控组件50上。
首先，如图9所示，为柱镜阵列层结构成型用平面模具的示意图。该平面模具(Plane Mold)140具有与该柱镜阵列层结构132相反的几何结构，可通过超精密平面模具加工机以制作完成(请参阅：www.toshiba-machine.co.jp)
如图10所示，为对平面模具填充液态紫外线光固化树脂制程的示意图。通过精密对位与精密喷印(Inkjet Printing)，可对该平面模具140填充液态紫外线光固化树脂142。该液态紫外线光固化树脂142进行光固化后，即成为柱镜阵列层结构132。
如图11～12所示，为对触控组件与平面模具进行压合与覆盖制程的示意图。通过对该触控组件10与该平面模具140进行精密光学对位(Optical Alignment with HighPositioning Accuracy)，可将该触控组件10，精确地压合于该平面模具140，并让该该触控组件10，精确地对准且覆盖于该液态紫外线光固化树脂142上。另外，为了避免气泡的混入，上述的压合与覆盖的制程，一般，是在一真空腔体中进行。
如图13所示，为对平面模具中的液态紫外线光固化树脂进行固化制程的示意图。一般，通过一具适当波长与光强度的平行UV光源141，对该平面模具内140的液态紫外线光固化树脂142做适当时间的照射，可固化该液态紫外线光固化树脂142、并成型为柱镜阵列层结构132。
如图14所示，为柱镜阵列层脱膜制程的示意图。上述该固化后的液态紫外线光固化树脂142，再通过脱膜的作业后，最终，可达到将该柱镜阵列层结构132直接成型于该触控组件10(或触控组件10的盖板11)上。为了方便下文的说明，令该柱镜阵列层结构132与该触控组件10(或触控组件10的盖板11)所构成的组件为柱镜阵列层结构成型组件10’。
如图15所示，为柱镜阵列层结构成型组件3D结构的示意图。对于该柱镜阵列层结构成型组件10’的构成，该柱镜阵列层结构132，是构建于该该触控组件10(或触控组件10的盖板11)上，该堤栏结构134是围绕在该柱镜结构133的四周，并筑起一道略高于该柱镜结构133高度的墙，以防止液态紫外线光固化树脂材料注入时溢胶现象的发生。
如图16～19所示，为本发明平面对平面对位贴合工艺的示意图。该制程，主要是通过精密胶水涂布、对位贴合与紫外线光固化的工艺，藉由该柱镜胶合层结构131，将该将柱镜阵列层成型组件10’连接与固定于该二次元影像显示组件50上。
如图16所示，为对二次元影像显示组件作精密胶水涂布制程的示意图。通过精密对位与狭缝涂布(Slit Coating)的工艺，可将液态紫外线光固化树脂131’，涂布于该二次元影像显示组件50上。该液态紫外线光固化树脂131’进行光固化后，即成为该柱镜胶合层结构131。为了方便下文的说明，令该液态紫外线光固化树脂131’与该二次元影像显示组件50所构成的组件为胶水涂布后的二次元影像显示组件50’。
如图17～18所示，为对柱镜阵列层成型组件与胶水涂布后的二次元影像显示组件进行压合与覆盖制程的示意图。通过对该柱镜阵列层结构成型组件10’与该胶水涂布后的二次元影像显示组件50’进行精密光学对位，可将该柱镜阵列层结构成型组件10’，精确地压合于该胶水涂布后的二次元影像显示组件50’，并让该柱镜阵列层结构组件132，精确地对准且覆盖于该该二次元影像显示组件50上。另外，为了避免气泡的混入，上述的压合与覆盖的制程，一般，是在一真空腔体中进行。
如图19所示，为对柱镜阵列层结构组件中的液态紫外线光固化树脂进行固化制程的示意图。如前述，通过一具适当波长与光强度的平行UV光源141，对被压合于该柱镜阵列层结构组件132中的该液态紫外线光固化树脂131’做适当时间的照射，可固化该液态紫外线光固化树脂131’、成型为柱镜胶合层结构131，并达到连接与固定该柱镜阵列层结构成型组件10’与该二次元影像显示组件50的目的。最终，如图7所示，即达到完成本发明具触控与三次元影像显示功能装置的目的。
如图20～23所示，为本发明另一平面对平面对位贴合工艺的示意图。该制程，主要是通过精密胶水点胶、对位贴合与紫外线光固化的工艺，藉由该柱镜胶合层结构131，将该将柱镜阵列层成型组件10’连接与固定于该二次元影像显示组件50上。
如图20所示，为对柱镜阵列层成型组件作精密胶水点胶制程的示意图。通过精密对位与精密喷印，可对该柱镜阵列层结构成型组件10’中的柱镜阵列层结构组件132，填充液态紫外线光固化树脂131’。该液态紫外线光固化树脂131’光固化后，即成为该柱镜胶合层结构131。为了方便下文的说明，令该液态紫外线光固化树脂131’与该柱镜阵列层结构成型组件10’所构成的组件为柱镜胶合层结构成型组件10”。
如图21～22所示，为对柱镜胶合层结构成型组件与二次元影像显示组件进行压合与覆盖制程的示意图。通过对该柱镜胶合层结构成型组件10”与该二次元影像显示组件50进行精密光学对位，可将该柱镜胶合层结构成型组件10”，精确地压合于该二次元影像显示组件50，并让该柱镜阵列层结构组件132，精确地对准且覆盖于该二次元影像显示组件50上。另外，为了避免气泡的混入，上述的压合与覆盖的制程，一般，是在一真空腔体中进行。
如图23所示，为对柱镜阵列层结构组件中的液态紫外线光固化树脂进行固化制程的示意图。如前述，通过一具适当波长与光强度的平行UV光源141，对被压合于该柱镜阵列层结构组件132中的该液态紫外线光固化树脂131’做适当时间的照射，可固化该液态紫外线光固化树脂131、成型为柱镜胶合层结构131，并达到连接与固定该柱镜胶合层结构成型组件10”与该二次元影像显示组件50的目的。最终，如图7所示，即达到完成本发明具触控与三次元影像显示功能装置的目的。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种具有触控与三次元影像显示功能装置，包括：
触控组件，由Out-Cell触控组件、On-Cell触控组件或是In-Cell触控组件中的一种所构成，所述触控组件还包括盖板；
超薄柱镜组件，包括柱镜阵列层结构和柱镜胶合层结构，所述柱镜阵列层结构直接设置在所述触控组件或所述触控组件的盖板上，所述柱镜阵列层结构与所述柱镜胶合层结构相互接触的表面具有互补的形状，所述柱镜阵列层结构是由紫外线光固化树脂材料所构成，具有柱镜结构、堤栏结构、底层结构；
二次元影像显示组件，所述柱镜胶合层结构直接与所述二次元影像显示组件连接，所述二次元影像显示组件由LCD、OLED中的一种所构成；
当所述触控组件为Out-Cell触控组件时，所述超薄柱镜组件直接固定连接至所述触控组件和所述二次元影像显示组件之间；
当所述触控组件为On-Cell触控组件或In-Cell触控组件时，所述超薄柱镜组件直接固定连接至所述盖板和所述二次元影像显示组件之间，
其中，所述底层结构设置在所述触控组件上，所述柱镜结构设置在所述底层结构的远离所述触控组件的一侧，且所述柱镜结构的柱镜面朝向所述二次元影像显示组件，所述堤栏结构设置在所述柱镜结构的四周边上且与所述底层结构连接，且所述堤栏结构的高度大于所述柱镜结构的高度。
2.根据权利要求1所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述Out-Cell触控组件，是由OGS(OneGlassSolution)、GG(Glass-Glass)、GFF(Glass-Film-Film)、G1F(Glass-Film)中的一种触控组件所构成。
3.根据权利要求1所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述柱镜阵列层结构，是由紫外线光固化树脂材料所构成，具有一紫外线光固化后折射率n2；所述柱镜胶合层结构，是由紫外线光固化树脂材料所构成，具有一紫外线光固化后折射率n1。
4.根据权利要求1所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述柱镜结构,包括多数个圆柱镜或多数个多面柱镜的至少一种。
5.根据权利要求1所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述底层结构，用以将所述柱镜结构与所述堤栏结构连接固定于该触控组件上。
6.根据权利要求3所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述n2大于所述n1。
7.根据权利要求1所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述柱镜阵列层结构，是通过平面对平面紫外线光固化成型的工艺，直接设置于所述触控组件上。
8.根据权利要求1所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述柱镜胶合层结构，是通过平面对平面对位贴合的工艺，将所述柱镜胶合层结构与所述二次元影像显示组件连接固定。
9.根据权利要求7所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述平面对平面紫外线光固化成型的工艺包括：
第一步骤，通过超精密平面模具加工机，以制作完成所述柱镜阵列层结构成型用平面模具，该平面模具具有与所述柱镜阵列层结构相反的几何结构；
第二步骤，通过精密对位与精密喷印，对所述平面模具填充液态紫外线光固化树脂；
第三步骤，通过精密光学对位，将所述触控组件压合于该平面模具，并让所述触控组件，对准且覆盖于液态紫外线光固化树脂；
第四步骤，通过UV光源对所述平面模具内的液态紫外线光固化树脂进行照射，以固化该液态紫外线光固化树脂、并成型为所述柱镜阵列层结构；
第五步骤，通过脱膜的作业，将直接成型于所述触控组件上的所述柱镜阵列层结构从模具中脱离。
10.根据权利要求8所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述平面对平面对位贴合的工艺包括：
第一步骤，通过精密对位与狭缝涂布的工艺，将液态紫外线光固化树脂，涂布于所述二次元影像显示组件上，形成胶水涂布后的所述二次元影像显示组件；
第二步骤，通过精密光学对位，将所述柱镜阵列层结构，压合于该胶水涂布后的所述二次元影像显示组件；
第三步骤，通过UV光源对胶水涂布后的所述二次元影像显示组件中的该液态紫外线光固化树脂进行照射，以固化该液态紫外线光固化树脂、并成型为所述柱镜胶合层结构,将所述柱镜胶合层结构与所述二次元影像显示组件连接固定。
11.根据权利要求8所述的具有触控与三次元影像显示功能装置，其特征在于所述平面对平面对位贴合的工艺包括：
第一步骤，通过精密对位与精密喷印，对所述柱镜阵列层结构填充液态紫外线光固化树脂，形成柱镜胶合层结构成型组件；
第二步骤，通过精密光学对位，将所述二次元影像显示组件压合于所述柱镜胶合层结构成型组件；
第三步骤，通过UV光源对所述柱镜胶合层结构成型组件中的该液态紫外线光固化树脂进行照射，以固化该液态紫外线光固化树脂、并成型为所述柱镜胶合层结构，将所述柱镜胶合层结构与所述二次元影像显示组件连接固定。
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