TWI612339B - 光學結構、其製造方法及應用其之光學裝置及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種光學結構、其製造方法及應用其之光學裝置及其製造方法。光學結構包括基板及準直層。準直層具有相對之第一面與第二面，準直層以第一面形成於基板上。準直層具有一準直通道。

Description

光學結構、其製造方法及應用其之光學裝置及其製造方法

本發明是有關於一種光學結構、其製造方法及應用其之光學裝置及其製造方法，且特別是有關於一種具有準直層的光學結構、其製造方法及應用其之光學裝置及其製造方法。

傳統的顯示面板可以顯示畫面，以提供使用者視覺上的資訊。然而，使用者旁邊的人雖然未正對顯示面板，但斜視仍可能偷窺到顯示面板的畫面，侵犯到使用者的隱私權。

因此，亟需提出一種防偷窺技術，以保障使用者的隱私權。

因此，本發明提出一種光學結構、其製造方法及應用其之光學裝置及其製造方法，可改善上述習知問題。

根據本發明之一實施例，提出一種光學結構。光學結構包括一第一基板及一準直層。準直層具有相對之一第一面與 一第二面，準直層以第一面形成於第一基板上。其中，準直層具有一準直通道。

根據本發明之另一實施例，提出一種光學裝置。光學裝置包括一第二基板及一光學結構。光學結構包括一第一基板及一準直層。準直層具有相對之一第一面與一第二面，準直層以第一面形成於第一基板上。其中，準直層具有一準直通道。光學結構設於第二基板上。

根據本發明之另一實施例，提出一種光學結構的製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一第一基板；形成一準直層材料於第一基板上，其中準直層材料具有相對之一第一面與一第二面，準直層以第一面形成於第一基板上；以及，於準直層中形成一準直通道。

根據本發明之另一實施例，提出一種光學裝置的製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一光學結構，其中光學結構包括一第一基板及一準直層，準直層具有相對之一第一面與一第二面，準直層以第一面形成於第一基板上，且準直層具有一準直通道；結合光學結構與一第二基板，其中準直層以第二面接合於第二基板上。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

10‧‧‧陽極氧化設備

11‧‧‧電極

12‧‧‧電源

13‧‧‧電解液

20‧‧‧光學裝置

21‧‧‧第二基板

22‧‧‧接合層

100、200、300、400、500‧‧‧光學結構

110‧‧‧第一基板

120、220、320、420‧‧‧準直層

120’‧‧‧準直層材料

120a、220a、320a、420a‧‧‧準直通道

120a1、320a1、420a1‧‧‧第一開口

120a2、320a2；420a2‧‧‧第二開口

120s1、220s1、320s1、420s1‧‧‧第一面

120s2、220s2、320s2、420s2‧‧‧第二面

120s3‧‧‧側面

530‧‧‧透光元件

L1‧‧‧光線

第1A圖繪示依照本發明一實施例之光學結構的局部剖面圖。

第1B圖繪示第1A圖之光學結構沿方向1B-1B’的局部剖視圖。

第1C圖繪示第1A圖之光學結構的俯視圖。

第2A圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構的局部剖視圖。

第2B圖繪示第2A圖之光學結構沿方向2B-2B’的局部剖視圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構的局部剖視圖。

第4圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構的局部剖視圖。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構的局部剖視圖。

第6A至6E圖繪示第1A圖之光學結構的製程圖。

第7A至7C圖繪示依照本發明一實施例之光學裝置的製程圖。

請參照第1A至1C圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之光學結構100的局部剖面圖，第1B圖繪示第1A圖之光學結構100沿方向1B-1B’的局部剖視圖，而第1C圖繪示第1A圖之光學結構100的俯視圖。

光學結構100包括第一基板110及準直層120，其中準直層120形成於第一基板110上。本發明實施例之準直層120係直接形成於第一基板110上，然在另一實施例中，準直層120可透過另一元件(未繪示)間接形成於第一基板110上，即該另一元間係形成於準直層120與第一基板110之間。

光學結構100可配置於一光學裝置中，如觸控顯示面板或顯示面板中。第一基板110例如離型膜、擴散膜、菱鏡片、增亮膜、導光膜/板、偏光板或玻璃，其可以是該光學裝置最外層的結構，或設於該光學裝置的內部。以玻璃來說，第一基板110可以是光學裝置最外側的玻璃，如顯示面板的顯示玻璃，或觸控顯示面板的觸控玻璃。

就材料而言，第一基板110的材料可以為具高透光性之高分子材料，例如是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、三聚醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)、丙烯酸樹脂膜、聚芳香羥樹脂膜、聚醚樹脂膜、環聚烯烴樹脂膜(例如聚冰片烯樹脂膜)、聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或上述任意組合所組成的一族群。

準直層120具有相對之第一面120s1與第二面120s2，準直層120以第一面120s1形成於第一基板110上。準直層120具有至少一準直通道120a，準直通道120a從第二面120s2 往第一面120s1的方向延伸。在本實施例中，準直通道120a從第二面120s2延伸至第一面120s1，即準直通道120a貫穿準直層120的實體材料。

如第1A及1B圖所示，準直通道120a從第一面120s1露出第一開口120a1，且從第二面120s2露出一第二開口120a2。在本實施例中，準直通道120a可以是直孔，在此設計下，第一開口120a1的內徑或面積可大致上等於第二開口120a2的內徑或面積。

在準直層120設置於光學裝置，如觸控顯示或顯示面板後，光學裝置內部的光線L1可依序通過第一開口120a1及第二開口120a2，然後自光學裝置出光，以顯示一畫面。

在本實施例中，準直通道120a係一空間，其內並無任何實體材料，如此可降低通過準直通道120a的光線L1的光阻。如第1A圖所示，通過準直通道120a的光線L1會受到準直通道120a的內壁面反射或全反射，因此可降低出光光損。由於受到準直通道120a的引導，全部或大部分的光線L1可準直地或儘可能準直地射出第二開口120a2，而調整並大致朝同一光線方向。如此一來，光學結構100可提供防偷窺功能；也就是說，斜看本發明實施例之光學裝置的顯示畫面會看不清楚，因此具備防偷窺效果。

此外，準直通道120a的直徑可介於10奈米至1微米之間，且準直通道120a的深度可介於100奈米至10微米之間。

準直層120例如是金屬氧化物，例如，準直層120是氧化鋁。在製程上，準直層120可以對鋁材採用例如是陽極處理方式形成。

如第1C圖所示，準直層120具有數個準直通道120a，此些準直通道120a可排列成陣列型。例如，此些準直通道120a可排列成n×m的陣列，其中n為等於或大於1的正整數，而m為等於或大於1的正整數，n與m可相等或相異。在另一實施例中，此些準直通道120a可排列成任意型態，不限於陣列型態。此外，準直通道120a的俯視形狀或橫向剖面形狀可以是圓形，然亦可為多邊形、橢圓形或其它形狀。

如第1C圖所示，準直層120具有至少一側面120s3，其中側面120s3定義準直層120的外邊界。在本實施例中，準直通道120a並不延伸至或不連接於準直層120的任一側面120s3，因此可避免光線L1(未繪示於第1C圖)自準直層120的側面120s3漏光。在另一實施例中，在允許的漏光量下，一個或一些準直通道120a可延伸至或連接於準直層120的至少一側面120s3。

請參照第2A至2B圖，第2A圖繪示依照本發明一實施例之光學結構200的局部剖面圖，而第2B圖繪示第2A圖之光學結構200沿方向2B-2B’的局部剖視圖。

光學結構200包括第一基板110及準直層220，其中準直層220形成於第一基板110上。本發明實施例之準直層220 係直接形成於第一基板110，然在另一實施例中，準直層220可透過另一元件(未繪示)間接形成於第一基板110上，即另一元間係形成於準直層120與第一基板110之間。

準直層220具有相對之第一面220s1與第二面220s2，準直層220以第一面220s1形成於第一基板110上。準直層220具有至少一準直通道220a，準直通道220a從第二面220s2往第一面220s1的方向延伸，但不貫穿準直層120的實體材料。此外，準直層220的材料及/或形成方法可類似準直層120，容此不再贅述。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構300的局部剖視圖。光學結構300包括第一基板110及準直層320，其中準直層320形成於第一基板110上。本發明實施例之準直層320係直接形成於第一基板110，然在另一實施例中，準直層320可透過另一元件(未繪示)間接形成於第一基板110上。

準直層320具有相對之第一面320s1與第二面320s2，準直層320以第一面320s1形成於第一基板110上。準直層320具有至少一準直通道320a，準直通道320a從第二面320s2往第一面320s1的方向延伸。在本實施例中，準直通道320a從第二面320s2延伸至第一面320s1，即準直通道320a貫穿準直層320的實體材料。然另一實施例中，準直通道320a可從第二面320s2延伸至第一面320s1，但不貫穿準直層320的實體材料。此外，準直層320的材料及/或形成方法可類似準直層120，容此不再贅 述。

在本實施例中，準直通道320a例如是錐孔，其具有一漸變錐度。準直通道320a從第一面320s1露出一第一開口320a1，且從第二面320s2露出一第二開口320a2，其中第二開口320a2的內徑或面積大於第一開口320a1的內徑或面積。

第4圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構400的局部剖視圖。光學結構400包括第一基板110及準直層420，其中準直層420形成於第一基板110上。本發明實施例之準直層420係直接形成於第一基板110，然在另一實施例中，準直層420可透過另一元件(未繪示)間接形成於第一基板110上。

準直層420具有相對之第一面420s1與第二面420s2，準直層420以第一面420s1形成於第一基板110上。準直層420具有至少一準直通道420a，準直通道420a從第二面420s2往第一面420s1的方向延伸。在本實施例中，準直通道420a從第二面420s2延伸至第一面420s1，即準直通道420a貫穿準直層420的實體材料。然另一實施例中，準直通道420a可從第二面420s2延伸至第一面420s1，但不貫穿準直層420的實體材料。此外，準直層420的材料及/或形成方法可類似準直層120，容此不再贅述。

在本實施例中，準直通道420a例如是錐孔，其具有一漸變錐度。準直通道420a從第一面420s1露出一第一開口420a1，且從第二面420s2露出一第二開口420a2，其中第二開口 420a2的內徑或面積小於第一開口420a1的內徑或面積。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之光學結構500的局部剖視圖。光學結構500包括第一基板110、準直層120及透光元件530，其中透光元件530形成於或填滿準直層120的準直通道120a的至少一部分。透光元件530可以是光指向性材料形成，其例如是光纖、高分子樹酯、光固化樹酯或其它合適材料。

此外，在其它實施例中，透光元件530可形成於第2圖之準直通道220a內、第3圖之準直通道320a及/或第4圖之準直通道420a內。

第6A至6E圖繪示第1A圖之光學結構100的製程圖。

如第6A圖所示，提供第一基板110。第一基板110例如是離型膜、擴散膜、菱鏡片、增亮膜、導光膜/板、偏光板或玻璃。

如第6B圖所示，可採用例如是沉積、塗佈、印刷、電鍍或其它材料形成技術，形成準直層材料120’於第一基板110上，其中準直層材料120’具有相對之第一面120s1與第二面120s2，其中準直層材料120’以第一面120s1形成於第一基板110上。此外，準直層材料120’可以是金屬或合金，如鋁或鋁合金。在一實施例中，準直層材料120’亦可藉由一連接層(未繪示)形成於第一基板110上。

接下來，可採用例如是陽極氧化技術，於準直層材 料120’中形成至少一準直通道120a，以下舉例說明。

如第6C圖所示，提供一陽極氧化設備10，其中陽極氧化設備10包括電極11、電源12及電解液13。例如是直流電源，其正極連接於準直層材料120’，而的負極連接於電極11。電極11例如是白金或石磨。第一基板110及準直層材料120’可浸泡於電解液13內。電解液13可以是酸性或鹼性電解液。

在陽極氧化設備10的電源12的通電下，準直層材料120’可氧化而形成氧化鋁層。

如第6D圖所示，在陽極氧化設備10的電源12的持續通電下，準直層材料120’形成至少一準直通道120a，其中準直通道120’從第二面120s2開始往第一面120s1的方向延伸。第6D圖所示之準直通道120a尚未延伸至第一面120s1，以形成如第2圖所示之準直層220。

如第6E圖所示，在陽極氧化設備10的電源12的持續通電下，準直通道120a可繼續往第一面120s1的方向延伸，直到延伸至第一面120s1，以形成如第1B圖之準直層120。

使用不同種類的電解液13可獲得不同孔徑的開口120a。例如，當電解液13採用磷酸時，準直通道120a的孔徑可介於100奈米至1000奈米之間；當電解液13採用草酸時，準直通道120a的孔徑可介於50奈米至100奈米之間；或，當電解液13採用硫酸時，準直通道120a的孔徑可小於50奈米。綜上可知，採用磷酸所形成的孔徑最大，草酸次之，而硫酸最小。

此外，電解液13的溫度高低對於準直通道120a的品質有關。在一實施例中，電解液13的溫度範圍可介於約攝氏0度至攝氏50之間，可獲得品質優良的準直通道120a。

此外，準直通道120a的孔徑大小與電源12的施加電壓呈正比線性關係。本發明實施例之電源12所施加電壓可介於5伏特至100伏特之間，且/或施加時間可介於1分鐘至60分鐘之間。

在另一實施例中，準直通道120a可以採用黃光微影蝕刻或其它合適技術形成。

在另一實施例中，可採用例如是電鍍、無電鍍、化學鍍、真空濺鍍或加壓液態注入法等技術，形成第5圖之透光元件530於至少一準直通道120a內。在其它實施例中，可採用類似方法，形成透光元件530於第2圖之準直通道220a內、第3圖之準直通道320a內及/或第4圖之準直通道420a內。

第7A至7C圖繪示依照本發明一實施例之光學裝置20的製程圖。

如第7A圖所示，提供光學結構100，其中光學結構100的第一基板110例如是離型膜。在另一實施例中，可以光學結構200至500之任一者取代光學結構100。

如第7B圖所示，結合光學結構100與第二基板21。例如，光學結構100的第二面120s2透過接合層22固定於第二基板21上。第二基板21例如是玻璃、偏光片、擴散片或其它種類 的光學元件或光學膜。

如第7C圖所示，分離第一基板110與準直層120，以露出準直層120的第一面120s1。至此，形成光學裝置20，光學裝置20例如是觸控面板或顯示面板。在本實施例中，第二基板21可以是光學裝置20的最外層的結構，或設於光學裝置20內部。以第二基板21為玻璃來說，第二基板21可以是光學裝置20最外側的玻璃。

在另一實施例中，第一基板110例如是擴散膜、菱鏡片、增亮膜、導光膜或偏光板。在此設計下，在光學裝置20的製造方法中，可不分離第一基板110與準直層120(即可省略第7C圖所示之步驟)，以讓第一基板110保留在準直層120上。

在另一實施例中，第一基板110例如是玻璃，其可做為光學裝置20最外側的玻璃。在此設計下，在光學裝置20的製造方法中，可不分離第一基板110與準直層120(即可省略第7C圖所示之步驟)，以讓第一基板110保留在準直層120上。

雖然圖未繪示，然光學裝置20可更包括其它元件，如觸控感應層、顯示層等其它習知顯示面板及/或觸控顯示面板應具備的元件。

綜上，本發明實施例之準直層的準直通道可採用陽極處理、黃光微影蝕刻或其它合適技術形成。準直通道可貫穿或不貫穿準直層的實體厚度。以陽極處理來說，在適當調整電解液種類、施加電壓時間、施加電壓大小及/或電解液溫度下，可獲得 不同的準直通道的孔徑、深度、錐度、真直度及/或排列型態(如規則排列或不規則排列)等特徵。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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‧‧‧光學結構

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧準直層

120a‧‧‧準直通道

120a1‧‧‧第一開口

120a2‧‧‧第二開口

120s1‧‧‧第一面

120s2‧‧‧第二面

L1‧‧‧光線

Claims (12)

1. 一種光學結構，包括：一第一基板；以及一準直層，具有相對之一第一面與一第二面，該準直層以該第一面形成於該第一基板上；其中，該準直層具有一準直通道，其中該準直通道之內壁係裸露，或該準直通道內具有一光指向性材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學結構，其中該第一基板係離型膜、擴散膜、菱鏡片、增亮膜、導光膜、偏光板或玻璃，及/或該準直層係金屬氧化物，及/或光指向性材料係光纖、高分子樹酯、光固化樹酯。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學結構，其中該準直通道從該第二面延伸至該第一面及/或該準直通道未延伸至該第一面；及/或該準直通道的直徑介於10奈米至1微米；及/或該準直通道的深度介於100奈米至10微米；及/或該準直通道的俯視形狀或橫向剖面形狀係圓形、多邊形或橢圓形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學結構，其中該準直層具有複數個該準直通道，該些準直通道排列成陣列型；及/或該準直通道係一直孔或一錐孔。
5. 一種光學裝置，包括：一第二基板；以及一如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之該光學結構，設於該第二基板上。
6. 一種光學結構的製造方法，包括：提供一第一基板；形成一準直層材料於該第一基板上，其中該準直層材料具有相對之一第一面與一第二面，該準直層以該第一面形成於該第一基板上；以及於該準直層中形成一準直通道，其中該準直通道之內壁係裸露，或提供一光指向性材料形成或填滿該準直通道。
7. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中於該準直層中形成該準直通道之步驟係以陽極氧化或黃光微影蝕刻技術完成。
8. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中該第一基板係離型膜、擴散膜、菱鏡片、增亮膜、導光膜、偏光板或玻璃，及/或該準直層係金屬氧化物。
9. 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，更包括將該第一基板及該準直層材料浸泡於一電解液中。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該電解液係磷酸，且該準直通道的孔徑介於100奈米至1000奈米；或該電解液係草酸，且該準直通道的孔徑介於50奈米至100奈米；或該電解液係硫酸，且該準直通道的孔徑小於50奈米。
11. 一種光學裝置的製造方法，包括：提供一如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之光學結構；以及結合該光學結構與一第二基板，其中該準直層以該第二面接合於該第二基板上，其中該第二基板係一觸控面板或一顯示面板之最外側的基板。
12. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中該第一基板係離型膜，該製造方法更包括：分離該第一基板與該準直層。