TW201348804A - 光學觸控結構及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種光學觸控結構，包括一透明基材以及一透明光學層。透明基材具有一上表面。透明光學層配置於透明基材的上表面上且暴露出部分上表面。透明光學層適於讓一可見光穿透。當一紅外光入射至透明光學層時，透明光學層反射紅外光。

Description

光學觸控結構及其製作方法

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層。透明基材具有一上表面。透明光學層配置於透明基材的上表面上且暴露出部分上表面。透明光學層適於讓一可見光穿透。當一紅外光入射至透明光學層時，透明光學層反射紅外光。

本發明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。形成一透明光學層於透明基材的上表面上，其中透明光學層暴露出透明基材的部分上表面，且透明光學層適於讓一可見光穿透。當一紅外光入射至透明光學層時，透明光學層反射紅外光。

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紅外光的透明光學層，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，形成一透明材料層120a於透明基材110上，其中透明材料層120a完全覆蓋透明基材110的上表面112，且具有一平坦表面122a。於此，形成透明光學層的方法例如是化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)或物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition,PVD)。透明材料層120a的材質例如是氧化銦、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦。

接著，請參考圖1C，可選擇性地對透明材料層120a的平坦表面122a進行一表面處理，以使平坦表面122a變得不平整，而形成一粗糙表面122，其中表面處理步驟例如是表面微蝕、表面粒子衝擊或塗佈透明材料的顆粒。在本實施例中，粗糙表面122的中心線平均粗糙度(Ra)大於等於0.03微米。

之後，可選擇性地對透明材料層120a進行一還原處 理或一氧化處理的步驟，藉此提高或降低透明材料層120a中的載子濃度(carrier concentration)，來調整透明材料層120a對紅外光的反射性質。

最後，請參考圖1D，圖案化透明材料層120a，而成為具有粗糙表面122並已圖案化的透明光學層120，其中圖案化此透明材料層120a的方法例如是蝕刻法。於此，已形成透明光學層120於透明基材110的上表面112上，其中透明光學層120暴露出透明基材110的部分上表面112，而透明光學層120適於讓一可見光穿透且具有粗糙表面122，當一紅外光入射(即入射光L1)至透明光學層120時，透明光學層120適於反射紅外光(即反射光L2)，而粗糙表面122適於散射紅外光(即散射光L3)。此外，紅外光的波長範圍大於等於800奈米並小於等於3000奈米。至此，已完成光學觸控結構100的製作方法。

需說明的是，於其他實施例中，亦可直接形成圖案化之具有粗糙表面122的透明光學層120於透明基材110的上表面112上。也就是說，對透明材料層120進行表面處理、進行還原處理或氧化處理以及圖案化步驟的過程皆為可選擇性的步驟，亦可依據所採用的製程而省略上述部分步驟，在此並不加以限制。當然，於其他未繪示的實施例中，透明光學層亦可不具有粗糙表面，而當紅外光入射至透明光學層時，透明光學層可反射紅外光，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。

值得一提的是，本發明並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’)至透明光學層120，其中透明光學層120適於反射紅外光(即反射光L2’)，而粗糙表面122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側朝向顯示器(未繪示)，或將透明光學層120側朝向顯示器(未繪示)。

圖2繪示圖1D之光學觸控結構之反射率、穿透率與光波波長的關係示意圖。請同時參考圖1D與圖2，由圖式2中可得知，光學觸控結構100的穿透率(T%)與反射率(R%)實質上呈互相消長的關係(請參考圖2中之曲線R1與曲線T1)，且於波長大於等於某個數值(例如1500奈米)時，光學觸控結構100的反射率將高於穿透率。意即，光學觸控結構100對於波長1500nm以上的紅外光之反射能力將明顯增強。

在氧化銦、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦這類透明導電材料中，其載子(亦即電子)的來源，除了由外部摻雜(doping)提供之外，也可由材料內部的氧空位(vacancy)產生。若對這類材料施以還原處理，則氧空位將增多，導致載子濃度增加；反之，若施以氧化處理將使氧空位減少，導致載子濃度減少。另一方面，氧化銦、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦這類透明導電材料的電漿波長(plasma wavelength)位於紅 外光區，而電漿波長、載子濃度與光學性質三者之間有密切的關係。當載子濃度增加時，電漿波長會朝較短波長的方向移動，反映在光學性質上，便是穿透率曲線會向短波長方向移動(曲線T1移至T2)，亦即紅外光區的整體反射率會增加。反之，載子濃度下降時，電漿波長會朝較長波長的方向移動，穿透率曲線也會向長波長方向移動(曲線T1移至T3)，亦即紅外光區的整體反射率會減少。因此，若於製程的過程中，對透明材料層120a(請參考圖1C)進行還原處理，會得到曲線T2，意即可提高透明材料層120a的紅外光反射能力；反之，若對透明材料層120a進行氧化處理，則會得到曲線T3，意即可降低透明材料層120a的紅外光反射能力。因此，可藉由還原處理或氧化處理來調整透明材料層120a對紅外光的反射性質。

於結構上，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以及透明光學層120。透明基材110具有上表面112。透明光學層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。特別是，透明光學層120適於讓可見光穿透且具有粗糙表面122，且透明光學層120的材質包括氧化銦、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦。當紅外光入射(即入射光L1)至透明光學層120時，透明光學層120反射紅外光(即反射光L2)，而粗糙表面122散射紅外光(即散射光L3)。

由於本實施例之透明光學層120的材料是採用對可見光具有高穿透性且對紅外光具有高反射能力之氧化銦、氧 化錫、氧化鋅或氧化鈦，因此當紅外光入射至透明光學層120上時，透明光學層120能反射紅外光，而其粗糙表面122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。

圖3A繪示為本發明之一實施例之一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖3A，本實施例之光學觸控結構100a與圖1D之光學觸控結構100相似，差異之處僅在於：本實施例之光學觸控結構100a更包括形成一保護層130於透明基材110上，其中保護層130覆蓋透明光學層120與透明基材110的部分上表面112，用以保護透明光學層120，而保護層130的材質例如是二氧化矽。

於此，當一紅外光從保護層130入射(即入射光L1)至透明光學層120時，透明光學層120適於反射紅外光(即反射光L2)，而粗糙表面122適於散射紅外光(即散射光L3)。當然，於其他實施例中，請參考圖3B，紅外光亦可由透明基材110入射(即入射光L1’)至透明光學層120，其中透明光學層120適於反射紅外光(即反射光L2’)，而粗糙表面122適於散射紅外光(即散射光L3’)。簡言之，紅外光可由保護層130側或透明基材110側入射至透 明光學層120。因此，在使用光學觸控結構100a時，可以將透明基材110側朝向顯示器(未繪示)，或將透明光學層120側朝向顯示器(未繪示)。

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紅外光的透明光學層，或者是，當透明光學層具有粗糙表面時亦可散射紅外光，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、100a‧‧‧光學觸控結構

110‧‧‧透明基材

112‧‧‧上表面

120‧‧‧透明光學層

120a‧‧‧透明材料層

122‧‧‧粗糙表面

122a‧‧‧平坦表面

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之透明基板側入射至透明光學層的示意圖。

圖2繪示圖1D之光學觸控結構之反射率、穿透率與光波波長的關係示意圖。

圖3A繪示為本發明之一實施例之一種光學觸控結構的剖面示意圖。

圖3B繪示紅外光由圖3A之透明基板側入射至透明光學層的示意圖。

100‧‧‧光學觸控結構

110‧‧‧透明基材

112‧‧‧上表面

120‧‧‧透明光學層

122‧‧‧粗糙表面

L1‧‧‧入射光

L2‧‧‧反射光

L3‧‧‧散射光

Claims (20)

1. 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，該透明光學層適於讓一可見光穿透，當一紅外光入射至該透明光學層時，該透明光學層反射該紅外光。
2. 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。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該透明光學層具有一粗糙表面，當該紅外光入射至該透明光學層時，該粗糙表面散射該紅外光。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該透明光學層的材質包括氧化銦、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦。
5. 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。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，更包括一保護層，配置於該透明基材上，且覆蓋該透明光學層與部分該上表面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該保護層的材質包括二氧化矽。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控結構，其中該紅外光的波長範圍大於等於800奈米且小於等於3000 奈米。
9. 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層於該透明基材的該上表面上，其中該透明光學層暴露出該透明基材的部分該上表面，而該透明光學層適於讓一可見光穿透，當一紅外光入射至該透明光學層時，該透明光學層反射該紅外光。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該透明基材的材質包括玻璃或塑膠。
11. 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層的方法包括化學氣相沉積法、物理氣相沉積法、印刷或塗佈。
12. 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該透明光學層具有一粗糙表面，當該紅外光入射至該透明光學層時，該粗糙表面散射該紅外光。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光學觸控結構的製作方法，其中形成該透明光學層的步驟，包括：形成一透明材料層於該透明基材上，其中該透明材料層覆蓋該上表面，且具有一平坦表面；對該透明材料層的該平坦表面進行一表面處理，以形成該粗糙表面；以及圖案化該透明材料層，而形成具有該粗糙表面的該透明光學層。
14. 如申請專利範圍第13項所述之光學觸控結構的 製作方法，其中該表面處理步驟包括表面微蝕、表面粒子衝擊或塗佈透明材料的顆粒。
15. 如申請專利範圍第13項所述之光學觸控結構的製作方法，更包括：圖案化該透明材料層之前，對該透明材料層進行一還原處理或一氧化處理。
16. 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該透明光學層的材質包括氧化銦、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦。
17. 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。
18. 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，更包括：於該透明基材上形成一保護層，其中該保護層覆蓋該透明光學層與部分該上表面。
19. 如申請專利範圍第18項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該保護層的材質包括二氧化矽。
20. 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控結構的製作方法，其中該紅外光的波長範圍大於等於800奈米且小於等於3000奈米。