專利名稱：具有照明器的觸摸屏和反射液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種具有照明器的前光式觸摸屏，其可用于形成觸摸輸入式反射液晶顯示裝置，用于顯示幾乎無失調(diào)的、無波紋(moire)的、亮的和容易觀看的圖像。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的反射液晶顯示裝置具有反射液晶顯示屏，由側(cè)光型光導管構(gòu)成的照明器，以及被提供在反射液晶顯示屏的借助于照明器可視的一側(cè)的輸入位置檢測觸摸屏，已知一種具有包括照明器的觸摸屏的反射液晶顯示裝置，其借助于集成觸摸屏和側(cè)光型光導管構(gòu)成，所述觸摸屏包括壓力接收側(cè)基底材料，通過混合散射顆?；蛘哂∷⑸⑸洳牧?，形成光擴散型光輸出裝置(未審的日本專利公開No.2000-162594)。
這種具有被設置在可視側(cè)上的照明器的前光型反射液晶顯示裝置被用于移動裝置例如蜂窩電話或便攜個人計算機中。按照反射液晶顯示裝置，入射到光導管的一個側(cè)面上的光的出射光在行進路徑中由一個反射層反向，使得通過光導管和觸摸屏看到基于反向的出射光的顯示光。因而，可以使用總反射的反射層，并且可以具有高的反射率。因而，和使用背光裝置以及半透明反射鏡的半透射液晶顯示裝置相比，前光型反射液晶顯示裝置的一個優(yōu)點是可以使得顯示的圖像較亮。
不過，在反射液晶顯示裝置中，觸摸屏和側(cè)光型光導管通過粘結(jié)層相互連成一個整體，使得觸摸屏和側(cè)光型光導管之間的間隙充滿粘結(jié)層。因此，在光導管的表面中或者在觸摸屏的下表面中幾乎不發(fā)生界面反射。因而，顯示的對比度的降低較小，但是，光散射型光輸出裝置幾乎不使光沿垂直于液晶顯示屏的方向出射。因而，一個基本問題是，反射光的利用率被大大降低，因而降低觀看方向的亮度。
還有一個問題是觸摸屏(尤其是觸摸屏的透明電極)容易擊穿，從而縮短觸摸屏的壽命。另一個問題是由反射液晶顯示裝置獲得的顯示圖像受到光散射點的擾亂而使圖像變模糊，因而降低清晰度。可以想到，前一個容易擊穿的問題是由這樣的事實引起的，即，當透明電極通過輸入側(cè)相互面對設置，并且壓力接收側(cè)基底材料被按壓，從而彼此接觸，使得借助于在透明電極之間的電流減少而進行位置檢測時，由于光散射型光導管的壓力接收側(cè)的基底材料產(chǎn)生的凹凸結(jié)構(gòu)而使得透明電極容易被破壞和變劣。
在另一方面，作為光輸出裝置，已知具有被形成這樣的棱鏡結(jié)構(gòu)的部分，所述棱鏡結(jié)構(gòu)具有以相等的間隔被排列成帶狀的棱鏡狀的凹凸部分，還具有由設置成坑狀的凹部或凸部構(gòu)成的部分，并且每種的形狀部分地類似于圓柱。在這種棱鏡結(jié)構(gòu)的光輸出裝置中，由于改善了有效光的利用率，可以期望獲得亮的顯示，但是應力被集中在棱鏡的頂點上，從而在輸入時使棱鏡結(jié)構(gòu)變劣，這是因為透明電極也具有凹凸部分。因而，其缺點在于，容易發(fā)生透明電極的碎裂和剝落，因而縮短觸摸屏的壽命。
在前光系統(tǒng)中，包括照明器的觸摸屏根據(jù)可視性需要具有下述特征。即，能夠使光以好的垂直方向性有效地從下表面出射，從而獲得良好的亮度；從上表面泄漏的光對顯示的圖像的可視性的干擾??；顯示的圖像不被擾亂；可以使外部光有效地透過；以及不明顯地覺察到光導管的存在。呈棱鏡結(jié)構(gòu)的光輸出裝置具有這樣一個問題，即，棱鏡結(jié)構(gòu)易于顯著地干擾顯示的圖像的可視性。成棱鏡結(jié)構(gòu)的光輸出裝置還具有這樣的問題，即，所述棱鏡結(jié)構(gòu)干擾液晶顯示屏的像素，因而引起波紋，從而大大降低顯示的質(zhì)量。
作為克服波紋的措施，提出了一種方法，其中棱鏡的設置方向被朝向像素的設置方向傾斜，從而抑制波紋。然而，在這種措施中，如果入射角小，則波紋抑制效果差。在另一方面，如果入射角大，則通過光導管透射的光被棱鏡表面沿橫向反射。結(jié)果，這種方法具有這樣的缺點，即光的出射角的傾斜如此之大，以致使得照明效率和光輸出效率都被降低。
在另一方面，在由排列成坑狀的并且每個呈局部圓柱狀的凹凸部分構(gòu)成的光輸出裝置中，通過反射時發(fā)生的光的散射，以和光散射點相同的方式，光以這樣一個角度出射，所述角度對于和光導管的下表面正交的方向嚴重傾斜。因而，在垂直的方向上出射的光較弱，因而對反射液晶顯示裝置照明的效果較差。即，反射液晶顯示裝置的反射表面一般取正交分布型的反射形式。因而，反射率隨著反射方向接近規(guī)則反射的方向而減少。因此，如果從光導管的下表面出射的光沿垂直方向較弱，則由反射表面反射的光幾乎不能有效地照射液晶顯示裝置，即使在下表面的發(fā)射效率是良好的情況下。結(jié)果，對于液晶顯示裝置的照明的改善的貢獻很小，因而在向前的方向上的顯示是暗的。觀看者觀看液晶顯示裝置的方向一般等于和液晶顯示裝置正交的方向，即，等于和光導管的下表面正交的方向。因而，沿和光導管的下表面正交的方向出射的光能夠最有效地照明液晶顯示裝置。
在坑結(jié)構(gòu)的光輸出裝置中，以和半球狀的點相同的方式連續(xù)地形成在平的部分附近的具有傾斜角的部分。在外部光的反射中，由靠近平的部分的具有傾斜角的部分反射的光在平的部分的跟部連續(xù)地到達觀看者的眼睛，使得所述的坑易于成為明顯的。還有一個缺點是，易于覺察到光輸出裝置的存在。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于研發(fā)一種包括照明器的前光型觸摸屏，其具有極好的壽命，用于形成反射液晶顯示裝置，因而，在這樣構(gòu)成的顯示裝置中，觀察者不會明顯地覺察到光導管的存在，幾乎不會發(fā)生波紋，使在側(cè)面上入射的光以好的垂直方向性高效地從下表面出射，顯示的圖像亮度高，并且顯示的圖像幾乎不被擾亂。
按照本發(fā)明，提供一種包括照明器的觸摸屏，所述觸摸屏具有由透明的板狀材料制成的光導管，所述光導管具有上表面，下表面和至少一個入射側(cè)表面，上表面具有光輸出裝置，通過所述光輸出裝置使得入射到入射側(cè)表面上的光從下表面射出；被設置在光導管的入射側(cè)表面上的光源；透明的粘結(jié)劑層；以及透明的觸摸屏，所述觸摸屏包括輸入位置檢測機構(gòu)，并通過所述透明的粘結(jié)劑層被連接到光導管的上表面的外側(cè)；其中所述光輸出裝置由斷續(xù)設置的細槽構(gòu)成，每個細槽由長度不大于250微米，深度不大于50微米，并且不大于1/5的長度的凹部構(gòu)成，并且每個細槽被形成截面近似三角形的形狀；其中每個細槽具有相對于光導管的下表面以從35度到48度的范圍內(nèi)的角度傾斜的光路改變斜面，和相對于光導管的下表面以不小于60度的角度傾斜，從而面向所述光路改變斜面的陡的斜面；并且其中細槽被這樣設置，使得光路改變斜面面向光源，從而能夠接收從光源入射到光導管的入射側(cè)表面上的光。還提供一種反射液晶顯示裝置，其具有上述的包括照明器的觸摸屏，以及設置在包括照明器的觸摸屏中的光導管的下表面上的反射液晶顯示屏。
按照本發(fā)明，可以獲得一種光導管，其中可以使入射到入射側(cè)表面上的光通過光路改變斜面以好的垂直方向性高效地從下表面射出。所述光導管可用于獲得在光利用效率和正面照明方面都非常好的包括照明器的觸摸屏。還可以獲得包括照明器的前光型觸摸屏，其可以用于構(gòu)成反射液晶顯示裝置，使得在這樣構(gòu)成的液晶顯示裝置中，能夠阻止由于像素和由斷續(xù)設置的細槽構(gòu)成的光輸出裝置之間的干擾而引起波紋，使得不明顯地覺察到光輸出裝置的存在，并且從光導管上表面泄漏的光是如此之小，以致能夠獲得亮的顯示。此外，因為光輸出裝置由細槽構(gòu)成，使得當觸摸屏被觸摸時，應力幾乎不會集中在透明電極上。因而，觸摸屏幾乎不會擊穿，因此觸摸屏具有很長的壽命。此外，光輸出裝置能夠阻止在反射液晶顯示裝置上顯示的圖像被擾亂。因而，所述反射液晶顯示裝置具有極好的清晰度。
附圖簡短描述在附圖中

圖1是用于說明包括照明器的觸摸屏和反射液晶顯示裝置的側(cè)視圖；圖2是用于說明光導管的側(cè)視圖；圖3是是用于說明另一種光導管的側(cè)視圖；圖4是說明槽的布置的例子的平面圖；圖5是說明槽的布置的另一個例子的平面圖；圖6是說明槽的布置的另一個例子的平面圖；圖7是表示細槽的一個例子的透視圖；圖8是表示槽的另一個例子的透視圖；以及圖9是包括照明器的觸摸屏的放大的側(cè)視圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明按照本發(fā)明，提供一種包括照明器的觸摸屏，其具有由透明的板狀材料制成的光導管，所述光導管具有上表面，下表面和至少一個入射側(cè)表面，上表面具有光輸出裝置，通過所述光輸出裝置使得入射到入射側(cè)表面上的光從下表面射出；被設置在光導管的入射側(cè)表面上的光源；透明的粘結(jié)劑層；以及透明的觸摸屏，所述觸摸屏包括輸入位置檢測機構(gòu)，并通過所述透明的粘結(jié)劑層被連接到光導管的上表面的外側(cè)；其中所述光輸出裝置由斷續(xù)設置的細槽構(gòu)成，每個細槽由長度不大于250微米，深度不大于50微米，并且不大于1/5的長度的凹部構(gòu)成，并且每個細槽被形成截面近似三角形的形狀；其中每個細槽具有相對于光導管的下表面以從35度到48度的范圍內(nèi)的角度傾斜的光路改變斜面，和相對于光導管的下表面以不小于60度的角度傾斜，從而面向所述光路改變斜面的陡的斜面；并且其中細槽被這樣設置，使得光路改變斜面面向光源，從而能夠接收從光源入射到光導管的入射側(cè)表面上的光。
圖1表示包括照明器的觸摸屏的一個例子。在圖1中，包括照明器的觸摸屏10具有由透明的板狀材料制成的光導管1，光源2，透明的粘結(jié)劑層3和透明的觸摸屏4。附帶說明，圖1表示這樣的情況，其中包括照明器的觸摸屏10被應用于具有反射液晶顯示屏70的反射液晶顯示裝置中。
如圖2或圖3所示，可以使用由透明的板狀材料制成的任何光導管，只要所述光導管具有具有光輸出裝置A并面向觀察者一側(cè)的上表面1a；和上表面1a相對，作為光出射表面的下表面1b；入射側(cè)表面1c，其是在上下表面1a，1b之間的一個側(cè)表面，光源2被設置在其上，使得來自光源2的光入射到入射側(cè)表面1c上；和所述入射側(cè)表面1c相對的相對端1d；以及位于入射側(cè)表面1c的相對端的一對側(cè)端面1e。此外，在上下表面之間可以提供兩個或多個側(cè)表面作為入射側(cè)表面。每個表面的形狀沒有特定的限制。特別是入射側(cè)表面可以按照特征例如光源的形式而制成合適的形狀。如同入射表面一樣，其它的側(cè)表面也可以制成合適的形狀。
不過，最好是，從有助于和觸摸屏、液晶顯示屏等的連接以及有利于生成的觀點看來，上下表面被制成基本上是平的表面。當上下表面被制成曲面時，最好是上下表面中每個的形狀不急劇改變，使得傳輸?shù)膱D像不會被擾亂。板狀材料可以是厚度均勻的板，如圖2所示，或者成楔形，使得所述厚度從入射側(cè)表面1c向相對端1d逐漸變細，如圖3所示。前者在幫助連接方面是極好的。后者的楔形的光輸出效率極好，這是因為，一直到相對端，都可以使入射到入射側(cè)表面上的光高效地入射到在上表面上形成的光輸出裝置上。相對端的厚度的減少有利于減輕光導管的重量。
如果構(gòu)成光輸出裝置的細槽具有大的尺寸，則被提供在上表面上的光輸出裝置成為明顯的。結(jié)果，顯示的圖像被擾亂，使得液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量大大降低。此外，設置的構(gòu)成光輸出裝置的細槽的密度，即光導管上表面的每單位面積的細槽的數(shù)量，被減少，使得像素的亮度趨于不均勻。在稀疏的光發(fā)射時，每個發(fā)射點易于成為顯著的，因而使得顯示的圖像的可視性大大降低。增加設置的細槽的數(shù)量能夠有效地解決這些問題。在這種情況下，減少細槽的尺寸是有利的。特別是當光輸出裝置的面積受限制時，作為一種保證發(fā)光均勻的方法，這是有效的。
因而，如圖4到6所示，為了使光輸出裝置對于觀察者成為不明顯的，借以改善通過觸摸屏在液晶顯示裝置上顯示的圖像的質(zhì)量，光輸出裝置由細槽A構(gòu)成，它們斷續(xù)地排列著，并且每個細槽由其截面近似三角形的形狀的凹部構(gòu)成。每個細槽A具有不大于250微米的長度，特別是不大于150微米，更好不大于100微米，并具有不大于50微米的深度，特別是不大于20微米，更好不大于15微米，所述深度不大于長度的1/5。在大約為三角形的截面中的“大約”指的是可以允許一些改變，例如邊的彎曲，或者在邊之間的交點的倒圓等。
細槽的下限尺寸沒有具體限制，如果細槽太小，光的衍射現(xiàn)象便會占優(yōu)勢，使得難于發(fā)生反射或全反射。此外，使得被設置的光輸出裝置的數(shù)量如此之大，以致于降低生產(chǎn)效率。此外，當光導管通過粘結(jié)劑層和觸摸屏連接時，粘結(jié)劑層易于進行構(gòu)成光輸出裝置的細槽中，從而減少光的利用效率。由這個觀點看來，最好是每個細槽具有不大于10微米的長度和不大于2微米的深度。
當如上所述每個細槽的深度被選擇不大于其長度的1/5時，透射的光可以被光路改變斜面有效地反射，使得可以使入射到側(cè)表面上的光高效地從下表面射出。如果每個細槽的深度大于其長度，即，如果每個細槽的長度小于其深度，則使透射光入射到光路改變斜面上的幾率減小，而使光入射到細槽的側(cè)表面上的幾率增加。結(jié)果，散射的透射光的比例增加，因而降低光的利用效率。由效率的觀點看來，每個細槽的深度應當不大于其長度的1/8，最好不大于其長度的1/10。附帶說明，每個細槽的長度基于光路改變斜面的長邊的每個的長度，而每個細槽的深度基于從上表面下凹陷的距離。
在另一方面，從阻止由于被一組細槽產(chǎn)生的規(guī)則性而使細槽被明顯地看到，并阻止由光輸出裝置和像素之間的干擾而引起的波紋的觀點看來，由其截面大約為三角形的形狀的每個凹部構(gòu)成的細槽的斷續(xù)的排列最好是隨機的，如圖4到圖6所示。如果細槽被規(guī)則地排列，則在細槽的規(guī)則的排列和像素的規(guī)則的排列之間可能發(fā)生波紋，使得在液晶顯示屏上顯示的光的可視性被大大降低。當細槽被隨機地設置從而消除排列的規(guī)則性時，可以阻止波紋發(fā)生。
為了獲得從整個下表面射出的光的均勻性，從而均勻地照亮液晶顯示屏，并且考慮到光的出射和透射的行進而產(chǎn)生的光的強度的衰減，最好是細槽A隨著距離光源越遠，即距離入射側(cè)表面1c越遠，被排列得越密。這種排列可以阻止由于傳輸?shù)墓怆S著出射和透射的行進的強度的衰減而引起出射光的強度的不均勻。
當在入射側(cè)表面上的側(cè)端面?zhèn)壬系耐干涔獾臄?shù)量小于入射側(cè)表面的中心上的數(shù)量時，最好是細槽A朝向基于圖5所示的入射側(cè)表面1c的側(cè)端面1e側(cè)被排列得較密，以便獲得從整個下表面出射的光的均勻性，借以均勻地照亮液晶顯示屏。附帶說明，由于光源的長度，在接近光導管的側(cè)端表面的位置，透射光的強度通常小于光導管的中心處的強度，因而使得接近側(cè)端表面的位置比光導管的中心較暗。在這種情況下，被排列的細槽的密度朝向接近側(cè)端面的位置而增加，使得可以獲得強度均勻的出射光。附帶說明，在圖5中也使用了隨著遠離入射側(cè)表面，細槽的排列越密的方法。
如圖2和圖3所示，形成每個細槽，使得其具有以從35到48度的范圍內(nèi)的角θ1相對于下表面1b傾斜的光路改變斜面A1，和面向光路改變斜面A1的以不小于60度的角θ2相對于下表面1b傾斜的陡的斜面A2。此外，所述細槽被這樣排列，使得來自光源的在入射側(cè)表面1c上入射的光可以被光路改變斜面接收。因而，在入射側(cè)表面上的入射的并通過光導管傳輸?shù)墓饪梢员还饴犯淖冃泵娣瓷?，從而可以使反射光以好的垂直方向性從下表面射出?br> 這就是說，例如，當直線光源例如冷陰極管被設置在入射側(cè)表面上時，透射光的最大強度基本上垂直于入射側(cè)表面。當設置有具有傾斜角的光路改變斜面A1，使得當光路改變斜面A1面向入射側(cè)表面，盡可能垂直于透射光的矢量時，透射光可以被光路改變斜面反射或全反射，使得反射的光可以高效地沿著接近垂直的方向從下表面射出。結(jié)果，可以使光沿具有可視性的方向射出，從而使由液晶顯示屏的反射層反射的并具有顯示信息的光通過在光導管的上表面中的光輸出裝置之外的其它部分透射，從而提供明亮的顯示，并使得容易觀看。從垂直的方向性的觀點看來，光路改變斜面的優(yōu)選的傾斜角θ1的范圍是38度到45度，尤其是40到43度。
如上所述，光路改變斜面一般最好這樣設置，使得其盡可能精確地面向光源，并且使得其盡可能垂直于光源，從而使來自光源的入射到入射側(cè)表面上的光能夠被光路改變斜面有效地接收。因而，當直線光源被設置在入射側(cè)表面上時，如圖4和5所示，一般最好是細槽A的光路改變斜面A1根據(jù)細槽長度的方向平行地形成，并且特別是光路改變斜面A1要盡可能和入射側(cè)表面1c平行地形成。不過，可能具有這樣所情況，其中按照光源的發(fā)光特性，相對于入射側(cè)表面是傾斜的光路改變斜面的排列對于在光路改變斜面上的入射效率是最好的。因此，根據(jù)光輸出裝置的長度的方向，光輸出裝置可以排列成相對于入射側(cè)表面傾斜一個合適的角度。
附帶說明，如圖6所示，為了下述的目的，在入射側(cè)表面上設置有點光源的情況下，細槽A可以被排列成基本上同心的。即，從點光源發(fā)出的并入射到入射側(cè)表面上的光的光路或者入射的光的透射光的光路被光路改變斜面A1這樣改變，使得光盡可能均勻地從光導管的下表面射出，并使具有極好的和液晶顯示屏正交的方向的方向性的光以好的利用率從光導管射出。在這種情況下，最好是細槽A相對于一個虛擬中心排列成基本上同心的形狀(坑結(jié)構(gòu))，此時把在入射側(cè)表面上設置點光源的位置作為虛擬中心。附帶說明，最好是，所述同心的形狀被這樣實現(xiàn)，使得虛擬中心被形成在光導管的入射側(cè)表面上，或被形成在入射側(cè)表面的外部，以便有利于點光源的排列。在一個入射側(cè)表面上或者在不同的入射側(cè)表面上可以形成一個虛擬中心或幾個虛擬中心。
在另一方面，面向光路改變斜面A1的陡的斜面A2以相對于下表面不小于60度的角度θ2被提供，這是因為最好在光輸出裝置中除去光路改變斜面之外的其它的表面盡可能不影響視覺特性、光透射和光出射。即，當陡的斜面A2面向光路改變斜面A1并相對于下表面以不小于60度的角度θ2傾斜時，從和光導管正交的方向(顯示屏的觀看方向)看的陡的斜面的投影面積被減小，使得在光導管應用于包括照明器的前光型觸摸屏的情況下，陡的斜面對設置在后面的液晶顯示屏的可視性的影響被減小。
根據(jù)由陡的斜面反射的外部光的反射光，當陡的斜面的角度增加時，由陡的斜面反射的外部光減少。因而，可以使進入光導管內(nèi)部的并通過光導管透射的反射光對顯示光的可視性具有最小的影響。附帶說明，例如當陡的斜面的角度不大于大約45度時，外部光的反射光將返回觀看者側(cè)，從而干擾顯示光的可視性。
當選擇更大的陡的斜面的角度時，如圖2所示的在斜面A1與相應的斜面A之間的構(gòu)成截面近似于三角形的細槽的頂角可以變得這樣小，使得減少返回的反射光，從而使光輸出裝置對于觀看者是不明顯的。從抑制陡的斜面對可視性的影響的觀點看來，陡的斜面的角度θ2最好不小于75度，更好不小于80度。附帶說明，理想的角度是90度，但是，在這種情況下，例如利用轉(zhuǎn)移模的形狀的方法，光輸出裝置趨于難于制造。
光路改變斜面和陡的斜面可以由直的表面構(gòu)成，如圖7所示，或者可以由滿足所述角度要求的曲面或彎面構(gòu)成，如圖8所示。最好是，在光路改變斜面A1和相應的陡的斜面A2之間的頂點Ap盡可能尖。當所述頂點被倒圓時，選擇圓的半徑不大于細槽的深度的30％，最好不大于20％，更好不大于10％。在這種情況下，由所述圓反射的外部光可以被抑制，使得所述細槽成為不顯眼的，并且可以抑制通過光導管透射的光的散射，從而改善出射光的均勻性和光輸出效率。
對細槽的每個側(cè)面的形狀沒有特定限制。從抑制在側(cè)表面上的光的入射或減少其影響的觀點看來，側(cè)表面最好以相對于下表面不大于30度的角度被提供，最好不大于45度，更好不大于60度。從光的特性例如透射光的入射效率和耐用性的觀點看來，細槽被形成凹部的形狀，其截面近似于三角形，并從上表面凹陷，如圖2和圖3所示。
當光導管被用作包括照明器的觸摸屏的前光裝置時，從盡量減少光輸出裝置對垂直通過光導管透射的光的影響，以便減少光輸出裝置對液晶顯示屏的顯示光的影響的觀點看來，最好是選擇由細槽構(gòu)成的光輸出裝置占據(jù)的面積不大于光導管的上表面的面積的1/8。在液晶顯示裝置的顯示圖像通過用于包括照明器的觸摸屏的光導管觀看的情況下，當和上表面的面積相比光輸出裝置占據(jù)的面積太大時，由光輸出裝置的斜面反射的光的數(shù)量增加，使得顯示的光難于朝向觀看者射出。當選擇光輸出裝置的面積不大于1/8的上表面面積時，上表面的大部分可以作為不形成有光輸出裝置的部分被形成。在這種情況下，由液晶顯示裝置顯示的光可以通過這個部分被高效地透射，從而避免發(fā)生問題。
當和由小尺寸的細槽構(gòu)成光輸出裝置的情況協(xié)同操作，光導管的光輸出裝置和上表面的比例被減小時，在利用粘結(jié)劑層把光導管連接到觸摸屏上時，粘結(jié)劑難于進入細槽內(nèi)。因而，從改善光導管的下表面的光輸出效率的觀點看來，光輸出裝置的小的比例是有利的。由光輸出裝置占據(jù)的面積最好不大于光導管的上表面面積的1/10，更好不大于1/15。
除去如上所述構(gòu)成光輸出裝置的細槽的部分之外，最好是光導管的上下表面是平的盡量光滑的表面，并且最好是上下表面是具有±2度的角度變化范圍的平的表面，具有0度變化的平的表面更好。最好是所述的角度變化在每5mm長度1度以內(nèi)。當上下表面作為所述平的表面被提供時，光導管的上下表面的大部分可以作為角度變化范圍為2度的光滑表面被提供。因而，液晶顯示屏的顯示光的大部分可以通過平的部分透射。此外，當顯示光通過平的部分透射時，顯示光極少受影響，使得可以阻止顯示光和通過細槽透射的且經(jīng)過折射和反射的光混合。因而，可以獲得高質(zhì)量的液晶顯示。
按照光源的波長范圍以及對所述波長范圍呈現(xiàn)的透明度，光導管可以由一種合適的材料或者由兩種或多種合適的材料構(gòu)成。附帶說明，在可見光的范圍內(nèi)使用的合適的材料的例子包括透明樹脂例如聚丙烯樹脂，聚碳酸酯樹脂，環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂和降冰片烯樹脂；以及玻璃。最好使用由沒有雙折射或者雙折射極小的材料制成的光導管。從減少重量的觀點看來，最好使用由比重小的材料制成的光導管。
光導管可以由合適的制造方法制成。用于形成光導管的方法沒有特定的限制。生產(chǎn)光導管的方法的例子包括在模具中熱壓熱塑樹脂的方法，所述模具使得能夠形成預定的形狀，從而把所述形狀傳遞給熱塑樹脂；在能夠形成預定形狀的模具中填充熱熔的熱塑樹脂，或者填充通過加熱或通過溶劑被流化的樹脂的方法；在能夠形成預定形狀的模具被填充通過加熱或通過射線例如紫外線照射可聚合的液體樹脂之后，或者在所述液體樹脂在模具中被鑄造之后，進行聚合處理的方法；通過對能夠形成預定形狀的模具涂敷液體樹脂而獲得涂層，并使液體樹脂的涂層和透明的基體材料例如樹脂板緊密接觸，并進行聚合處理的方法；通過在軟的和透明的基體材料例如膜上涂敷液體樹脂而獲得涂層，并使所述涂層和能夠形成預定形狀的模具緊密接觸，并進行聚合處理，然后利用粘結(jié)劑使經(jīng)過聚合處理的涂層和透明的基體材料例如樹脂板緊密接觸的方法。
因而，光導管可以被制成由一種材料或由幾種不同的材料制成的部分的層疊體，例如通過把具有光輸出裝置的板連接到用于光透射的光導部分上而獲得的層疊體。即，光導管不必由一種材料制成一個一層的整體。光導管的厚度可以按照光導管的尺寸和被設置在入射側(cè)表面上的光源的尺寸根據(jù)用途被合適地確定。根據(jù)光導管的入射側(cè)表面的厚度，一般用于形成反射液晶顯示裝置的光導管的厚度不大于20mm，特別是在0.1-10mm的范圍內(nèi)，更好在0.5-5mm的范圍內(nèi)。在光導管的下表面上可以含有防反射層，或者在其上表面上可以含有硬涂層。
如圖1所示，至少一個光源2被設置在光導管的入射側(cè)表面1c上，使得形成照明器?？梢允褂煤线m的材料作為光源。一般地說，直線光源例如(冷或熱)陰極管，點光源例如發(fā)光二極管，直線設置或平面設置的點光源陣列，或者使用用于以規(guī)則的和隨機的時間間隔把點光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成直線光發(fā)射狀態(tài)的裝置例如直線光導管的光源，這些都可以用作光源。
當構(gòu)成照明器時，光源可以和合適的輔助裝置例如反射器組合使用，根據(jù)需要，提供所述輔助裝置用于包圍光源以便有效地把光源發(fā)出的發(fā)散的光引向光導管的入射側(cè)表面?？梢允褂镁哂懈叻瓷渎实慕饘俦∧さ臉渲寤蛘呔哂薪饘俨宓臉渲遄鳛榉瓷淦?。當反射器通過粘結(jié)劑和光導管的端部連接以便使光源固定時，可以省略在粘結(jié)劑部分中形成的光輸出裝置。
具有檢測輸入位置的機構(gòu)的透明的觸摸屏可以利用粘結(jié)劑層3被連接在光導管1的上表面1a的外側(cè)，在所述上表面上形成有光輸出裝置，如圖1所示，從而形成包括照明器的觸摸屏?？梢允褂镁哂袡z測輸入位置的機構(gòu)的并且能夠垂直透光的合適的材料作為觸摸屏。因而，任何一種已知的透明的觸摸屏都可以使用。一般地說，可以使用以下的觸摸屏，即，通過一個間隙設置具有透明電極的透明的基體材料制成的板，其中有電極的一側(cè)彼此相對地設置。此外，用于以電的方式讀出電極接觸位置的輸入位置檢測電極被這樣提供，使得可以檢測輸入位置。用這種方式，便構(gòu)成了觸摸屏。附帶說明，使用具有柔性的和具有壓力可變形性的透明的基體材料至少作為輸入側(cè)透明基體材料，它是一種透明的基體材料。
圖1表示觸摸屏的一個例子。觸摸屏4包括具有透明電極44的輸入側(cè)透明基體材料43；具有透明電極42的壓力接收側(cè)透明基體材料41；以及隔離物45，兩個透明基體材料43和41通過所述隔離物被設置具有一個間隙，使得透明電極彼此面對。雖然圖1中未示出，在透明電極42和44中分別提供有阻值檢測電極和把所述阻值檢測電極引到外部的引線。
可以優(yōu)先使用的觸摸屏是這樣一種觸摸屏，其中彼此面對的透明電極被制成扁平的并且極為光滑的。如果透明電極的表面粗糙，則在觸摸輸入時應力易于總是被加于預定的位置上，使得透明電極碎裂或者剝落，從而引起導線斷開。特別是當壓力接收側(cè)透明電極的表面具有用于構(gòu)成光輸出裝置的棱狀的凹凸部分時，應力易于集中在棱狀凹凸部分的頂點上。在按照本發(fā)明的光導管中，由細槽構(gòu)成的凹凸部分可以基本上被阻止對于觸摸屏中的透明電極的表面具有影響。因而，當在觸摸屏中的透明電極的表面被制成平的時，可以阻止在觸摸輸入時應力集中在一個位置上。結(jié)果，可以減輕對電極的破壞，從而延長觸摸屏的壽命。
從由于柔性而有助于壓力變形的觀點看來，優(yōu)先使用的觸摸屏是這樣一種觸摸屏，其中輸入側(cè)基體材料由透明膜構(gòu)成，并且透明電極被形成在所述透明膜上。最好是在觸摸屏中的壓力接收側(cè)基體材料由具有不大于20nm，最好不大于10nm的面內(nèi)延遲的支撐基體材料構(gòu)成，并且透明電極被形成在所述支撐基體材料上。這用于抑制出射光的染色。
即，當通過光導管透射的光以全反射之外的另一種方式反射時，反射率可以按照光的振動的方向改變，使得所述光可以作為偏振光從光導管射出。此外，可以通過在用于粘結(jié)光導管和觸摸屏的粘結(jié)劑層的界面中的局部反射產(chǎn)生偏振光。如果使這種偏振光入射到觸摸屏中的壓力接收側(cè)基體材料上，使得偏振光受到延遲的影響，則因為彩色偏振的顏色而可能使出射光染色。因此，在觸摸屏中提供壓力接收側(cè)基體材料用于減少面內(nèi)延遲，以便盡可能有效地抑制這種染色。附帶說明，通過在基體材料的滿軸方向和快軸方向之間的折射率的差和基體材料的厚度的乘積可以獲得面內(nèi)延遲。
從按照上述方式阻止出射光被染色的觀點看來，最好是在作為觸摸屏的一個構(gòu)件的壓力接收側(cè)基體材料中的支撐材料的厚度延遲不大于50nm，特別是不大于30nm，最好是不大于20nm。所述厚度延遲可以作為由基體材料的厚度乘以平均的面內(nèi)折射率和基體材料的厚度方向的折射率之間的差所獲得的值來獲得。
附帶說明，已知具有一種透明基體材料供觸摸屏使用，其包括PET(聚對苯二甲酸乙酯)的透明膜和通過真空蒸發(fā)淀積方法在所述透明膜上作為透明電極形成的ITO(銦錫氧化物)的薄膜。在這種情況下，作為基體材料的PET膜可以具有從一千幾百nm到幾千nm的非常大的延遲范圍。具有小的延遲的基體材料可以用合適的方法例如鑄造方法被制成，或者利用通過退火處理消除光學失真的方法制成。
在上面的說明中列出的用于光導管的合適的材料可用于形成在觸摸屏中的每種透明材料。觸摸屏可以在其最外部的表面尤其是在其可視側(cè)的最外部表面內(nèi)包含防反射層。提供防反射層可以抑制由于外部光的反射而使顯示光的對比度降低。附帶說明，從阻止出射光的染色的觀點看來，最好是在光導管中的延遲盡量小。光導管應當具有不大于20nm的面內(nèi)延遲，特別是不大于10nm的面內(nèi)延遲和不大于50nm的厚度延遲，尤其是不大于30nm，最好不大于20nm。
可以使用合適的透光層作為用于把光導管和觸摸屏粘結(jié)在一起的粘結(jié)劑層。所述粘結(jié)劑層沒有特定的限制。從有助于粘結(jié)處理的觀點看來，最好使用膠黏層。作為用于形成膠黏層的膠劑，可以使用合適的一種，例如橡膠膠劑或者丙烯酸膠劑，沒有任何特定的限制。
在使用粘結(jié)劑層使光導管和觸摸屏彼此粘結(jié)在一起的情況下，最好是構(gòu)成光導管1的上表面1a中的光輸出裝置的細槽A的內(nèi)部不填充粘結(jié)劑層，如圖1所示。即，如圖9的放大圖所示，最好是光導管1只通過光導管1的上表面的細槽之外的平的部分被連接到觸摸屏4的壓力接收側(cè)基體材料41，并且粘結(jié)劑層3不進入構(gòu)成光輸出裝置的細槽A的內(nèi)部，使得每個細槽A的內(nèi)部充有空氣，因而作為盡量大的空間。提供這種方案是為了實現(xiàn)好的光輸出特性。同時又盡可能高效地保持由細槽構(gòu)成的光輸出裝置的功能。
如果每個細槽的內(nèi)部被填充粘結(jié)劑層，則由細槽能夠?qū)崿F(xiàn)全反射的入射角的范圍變窄，使得降低光的入射效率。因此，改變通過光導管透射的光的光路使之朝向液晶顯示屏1的方向的能力被降低，因而照明效率也被降低。例如，當光導管具有這樣的結(jié)構(gòu)的光輸出裝置，即其中每個具有大約135度的頂角的棱鏡狀的凹凸部分被相鄰地設置從而形成斑紋狀時，在光導管通過粘結(jié)劑層和觸摸屏粘結(jié)在一起的情況下，粘結(jié)劑層易于進入光輸出裝置，這是因為每個棱鏡的頂角較寬。
如果粘結(jié)劑層進入光輸出裝置，則全反射就很少發(fā)生，這是因為和空氣與光導管之間的折射率的差相比，粘結(jié)劑層和光導管之間的折射率的差相當小。全反射在以大的角度改變光的方向從而使光朝向液晶顯示屏的方向行進方面是尤其有效的。如果全反射很難發(fā)生，則光輸出效率大大降低，因而難于獲得亮的顯示。在按照本發(fā)明提供由光導管中的細槽構(gòu)成的光輸出裝置的方法中，可以容易地避免粘結(jié)劑層進入細槽。與此相反，在利用未審的日本專利公開2000-162594披露的漫射表面構(gòu)成光輸出裝置的方法中，通過粘結(jié)劑層進行粘結(jié)處理而留住空氣層幾乎是不可能的。
從阻止粘結(jié)劑層進入細槽的觀點看來，優(yōu)選的粘結(jié)劑層是具有大的彈性模數(shù)的粘結(jié)劑層。特別是，優(yōu)選的一種粘結(jié)劑層是在20℃時具有存儲彈性模數(shù)不小于5×104N/m2，特別是不小于105N/m2，不小于106N/m2更好。結(jié)果，可以阻止粘結(jié)劑層由于在粘結(jié)時的壓力變形而進入細槽?？紤]到在長的時間期間發(fā)生變形，最好使用具有大的損失的彈性模數(shù)。此外，最好選擇粘結(jié)劑層的厚度不大于25微米，特別是在1到20微米的范圍內(nèi)，更好是在從5到15微米的范圍內(nèi)，以便保持在阻止粘結(jié)劑層進入細槽和粘結(jié)力之間的平衡。如果粘結(jié)劑界面由于粘結(jié)力不足而剝落，則界面反射增加，因而外部光的反射率大大增加。因此，最好是粘結(jié)處理均勻而穩(wěn)定地進行。
附帶說明，在膠黏層的情況下，粘結(jié)層可能容易進入細槽，這是因為，彈性模數(shù)在高溫時由于加熱而減少。在這種情況下，例如可以通過用紫外線或電子束照射的方法使膠黏層被固化，從而改善彈性模數(shù)，借以獲得彈性模數(shù)的穩(wěn)定性。因而，最好使用在加熱時其彈性模數(shù)難于減小的膠黏層，以及甚至在高溫時彈性模數(shù)也足夠大的膠黏層。
最好是，粘結(jié)劑層具有小于光導管的折射率的折射率，并且在粘結(jié)劑層和光導管之間的折射率差不小于0.02，最好是在從0.03到0.5的范圍內(nèi)。結(jié)果，通過光導管透射而以大的角度入射到上表面上的光因為粘結(jié)劑層和上表面的高度平行而可以被高效率地全反射，使得從光導管通過粘結(jié)劑層向觸摸屏泄漏的光可以盡量地被減少，從而減少對觸摸屏的光學影響。特別是貢獻于液晶顯示屏的照明的光是通過光導管透射的和上下表面平行的，或者具有一個接近平行的角度的光。以這樣一個大的角度透射的光的強度是大的。因而，當這種光被阻止進入觸摸屏時，可以減少這種光對照明光的影響，以便抑制對比度的降低，借以得到容易看到的顯示。
從折射率差的觀點看來，最好使用丙烯酸膠黏層。在這種情況下，如果膠黏層可以和放射層交聯(lián)，則在連接之后可以進行交聯(lián)處理，以便增加彈性模數(shù)，借以改善熱穩(wěn)定性。附帶說明，可以通過合適的方法進行使得粘結(jié)劑層不進入細槽的連接處理，例如在觸摸屏上提供粘結(jié)劑層從而通過粘結(jié)劑層把觸摸屏和光導管連接在一起的方法，以及把隔離物上的膠黏層轉(zhuǎn)移到觸摸屏上或者轉(zhuǎn)移到光導管上從而使觸摸屏和光導管連接在一起的方法。
在按照本發(fā)明的包括照明器的觸摸屏中，在入射側(cè)表面上入射的光可以被精確地校直而成為平行光?？梢允蛊叫泄庋赜欣谟^看的垂直方向從下表面射出。光源發(fā)出的光可被高效地利用，使得可以構(gòu)成多種裝置，例如亮的觸摸輸入型反射液晶顯示裝置，其容易觀看并且具有低的功率消耗。
反射液晶顯示裝置可以被構(gòu)成前光型的液晶顯示裝置，其中具有反射層的反射液晶顯示屏70被設置在包括照明器的觸摸屏中的光導管1的下表面1b的一側(cè)，如圖1所示。雖然圖1表示的是反射層60被提供在液晶盒50內(nèi)的后底板的外部的情況，但本發(fā)明也可以應用于這樣的情況，其中也作為后底板50內(nèi)部的電極(22)的反射層被提供在元件單元內(nèi)。
一般地說，反射液晶顯示裝置通過使用液晶顯示屏和前光裝置構(gòu)成，其中把具有作為液晶開關的電極的液晶盒、被連附于液晶盒的驅(qū)動裝置和反射層裝配在一起，并根據(jù)需要把一些構(gòu)件例如偏振器和補償相位延遲器合適地裝配在一起。在本發(fā)明中，除去使用包括照明器的觸摸屏用作前光單元之外，反射液晶顯示裝置可以按照相關技術(shù)被構(gòu)成而沒有任何特定的限制。
附帶說明，圖1中的液晶盒50包括背面透明底板51，其具有被依次提供在背面透明底板51的內(nèi)側(cè)上的透明電極52和摩擦膜53；可視側(cè)透明底板59，其具有被依次提供在可視側(cè)透明底板59的內(nèi)側(cè)上的濾色器58、透明電極57和摩擦膜56；被注入背面透明底板51和可視側(cè)透明底板59之間的液晶54；以及用于密封液晶54的密封材料55。偏振器64通過相位延遲器63被提供在可視側(cè)透明底板59的外側(cè)上。偏振器61通過相位延遲器62被提供在背面透明底板51的外側(cè)上。反射層60被設置在偏振器61的外側(cè)上。這樣，便構(gòu)成了反射液晶顯示屏70。
用于形成反射液晶顯示屏的液晶盒沒有特定的限制。例如，根據(jù)液晶的排列格式，可以使用合適的液晶盒，例如扭轉(zhuǎn)的和非扭轉(zhuǎn)的液晶盒，例如TN液晶盒，STN液晶盒，垂直對準的盒，HAN盒或者OCB盒；賓主液晶盒；或者鐵電體液晶盒。此外，用于驅(qū)動液晶的方法沒有特定的限制。例如，可以使用合適的驅(qū)動方法例如有源矩陣方法和無源矩陣方法。
對于反射液晶顯示屏，反射層的設置是重要的。反射層設置的位置是可以選擇的。例如，反射層可被提供在液晶盒50的外側(cè)上，如上所述，并如圖1所示，或者被提供在液晶盒的內(nèi)側(cè)上。反射層可以按照相關技術(shù)被形成合適的反射層。反射層的例子有在黏合劑樹脂中含有高反射率金屬粉末例如鋁，銀，金，銅或鉻的涂層；利用蒸發(fā)淀積方法淀積的金屬薄膜層；具有由基體材料支撐著的涂層或淀積層的反射板；以及金屬箔板。附帶說明，當反射層被提供在液晶盒的內(nèi)側(cè)時，由相關技術(shù)的透明電極形成材料制成的透明的導電膜也可以用作反射層。
在另一方面，按照要求，可以使用合適的材料作為偏振器，從通過高質(zhì)的線性偏振光獲得對比度好的顯示的觀點看來，最好使用偏振度高的材料，例如碘的或染料的吸收型的線性偏振元件。提供相位延遲器用于補償液晶的雙折射，從而改善可視性。相位偏振器可以按照需要被設置在可視側(cè)偏振器和液晶盒之間，或/與背面偏振器和液晶盒之間，如圖1所示。按照波長范圍可以使用合適的材料作為相位延遲器。相位延遲器可以被制成一層或者被制成由兩個或多個延遲層構(gòu)成的多層體。
在圖1所示的反射液晶顯示裝置中，按照下述進行觀看。在包括照明器10的觸摸屏的光源2被接通的方式下，從光導管1的下表面出射的光通過偏振器64，液晶顯示單元50等，并被反射層60反射。反射的光按照相反的行進路徑通過液晶顯示單元、偏振器等，并到達光導管1。結(jié)果，通過除去細槽A的其它部分傳輸?shù)娘@示圖像通過觸摸屏4被看到。
附帶說明，當包括照明器的觸摸屏可以接收到外部光時，顯示的圖像也可以在外部光方式下觀看，在這種方式下，光源2被關斷。在外部光方式下，入射到光導管1的上表面1a中除去細槽A的其它部分上的光通過觸摸屏4被傳輸，沿著和上述相反的路徑行進，并到達光導管1。結(jié)果，通過除去細槽A的其它部分傳輸?shù)娘@示圖像通過觸摸屏4被看到。附帶說明，在照明-外部光雙型液晶顯示裝置的情況下，反射液晶顯示裝置被這樣形成，使得光源可以在接通和斷開之間轉(zhuǎn)換。
為了形成反射液晶顯示裝置，可以根據(jù)需要在包括照明器的觸摸屏和液晶顯示屏之間設置光漫射層，以便防止光和陰影的不均勻性，從而獲得均勻的亮度。因而，可以在包括照明器的觸摸屏的光出射表面就在光導管的下表面上提供光漫射層，使其預先和包括照明器的觸摸屏集成在一起。所述光漫射層可以用合適的方法構(gòu)成，沒有特定的限制。合適的方法包括涂敷并固化含有在其中散布的透明顆粒的透明樹脂的方法；涂敷并固化含有在其中散布的氣泡的透明樹脂的方法；利用溶劑使層的表面膨脹從而產(chǎn)生裂紋的方法；形成具有隨機的凹凸表面的透明樹脂層的方法；以及使用按照上述說明形成的漫射板的方法。
按照本發(fā)明的用于形成液晶顯示裝置的光學元件或器件例如包括照明器的觸摸屏，液晶顯示單元，偏振器等可以被全部集中或部分集中地疊置/把一個固定在另一個上面，或者可以被單獨地設置。從根據(jù)抑制表面反射來阻止降低對比度的觀點看來，最好是這些光學元件或器件被一個固定在另一個上面?？梢允褂煤线m的透明的粘結(jié)劑，例如膠劑進行固定/粘結(jié)處理。可以使透明的粘結(jié)劑層含有透明顆粒，從而提供所述的層作為具有漫射功能的粘結(jié)劑層。
參照例1按照下述形成鉻掩模。在玻璃底板的35mm×25mm的一個矩形區(qū)域內(nèi)形成每個100微米長和10微米寬的開孔，使得矩形區(qū)域的短邊的方向和每個開孔的長度方向平行。附帶說明，所述開孔被這樣隨機地設置，使得開孔的密度從矩形區(qū)域的一個短邊向其另一個短邊逐漸增加，即，開孔的密度沿著矩形區(qū)域的長邊方向連續(xù)地增加(圖4)。選擇由開孔占據(jù)的總面積不大于矩形區(qū)域的面積的1/10。
在另一方面，利用旋轉(zhuǎn)涂敷在清潔的玻璃板上涂敷聚酰亞胺清漆。在100℃下預烘烤之后，在350℃下使聚酰亞胺清漆燒結(jié)4小時。這樣，在清潔的玻璃板上便形成10微米厚的聚酰亞胺涂層膜。然后，利用濺射方法在聚酰亞胺膜上相繼形成0.1微米厚的鉻膜和0.5微米厚的銅膜。利用旋轉(zhuǎn)涂敷在銅膜的表面上涂敷5微米厚的正光刻膠。用這種方式，制成一種試樣板。
把鉻掩模緊密地設置在試樣板的正光刻膠上。在由紫外線曝光之后，光刻膠被顯影。此外，利用刻蝕把銅膜和鉻膜除去。這樣，獲得了在其開孔部分曝光的具有聚酰亞胺涂敷膜的試樣板。所述試樣板利用激光束被照射，同時在下述條件下利用準分子激光器掃描多次，所述條件是，試樣板的短邊被設置為開孔密度稀疏的并垂直于激光束的運動方向，而試樣板的長邊相對于激光束傾斜43度。用這種方式，在各個開孔部分中的聚酰亞胺涂敷膜借助于切除被局部地除去。然后，在試樣板中的銅膜和鉻膜利用刻蝕被除去。然后，利用真空蒸發(fā)淀積在試樣板上涂敷銀薄膜。試樣板被構(gòu)成鎳型的，并被切割成預定的形狀。因而，便獲得了模型A。
參照例2以和參照例1相同的方式獲得模型B，只是其中的試樣板被這樣一種試樣板(圖5)代替，所述試樣板具有隨機地設置在矩形區(qū)域中的開孔，使得開孔的排列密度沿矩形區(qū)域的每個長邊的方向連續(xù)地增加，使得在接近每個長邊的部分中的密度大于矩形區(qū)域的中心部分的密度。
參照例3利用鉆石工具從離開入射側(cè)表面2.5mm的位置切割矩形黃銅板的表面。這樣，獲得模型C，其具有以210微米的間隔設置的條紋光輸出裝置，每個光輸出裝置具有其截面呈不等邊三角形的形狀。選擇切割的方向和黃銅板的長度方向平形。每個光輸出裝置具有寬度為20微米以42度的角度傾斜的光路改變斜面，和寬度為190微米的緩斜面。光路改變斜面面向傾斜的側(cè)表面。選擇由光路改變斜面占據(jù)的面積等于1/10.5上表面面積。
參照例4矩形黃銅板的表面被噴沙從而獲得模型D，其具有被退光的表面作為用于形成光輸出裝置的表面。
參照例5以和參照例1相同的方式獲得模型E，除去試樣板利用激光束照射，同時在以下條件下利用準分子激光器掃描多次，所述的條件是，試樣板的短邊被設置為開孔密度稀疏的邊，并且垂直于激光束，使得聚酰亞胺涂層膜通過切割被局部地除去。即，模型E沒有使得能夠以預定角度形成光路改變斜面的表面。
例1紫外線可固化的丙烯酸樹脂被涂敷在參照例1中獲得的模型A上。厚度為1.2mm，寬度為40mm，長度為30mm的并具有被拋光的端面的丙烯酸板被靜靜地放在丙烯酸樹脂上。在丙烯酸樹脂和丙烯酸板被制成并利用橡膠輥使它們相互貼緊把氣泡擠出之后，丙烯酸樹脂通過金屬鹵化物燈發(fā)出的紫外線照射，從而使得固化。然后，使固化的丙烯酸樹脂和模型A分離。用這種方式，模型A的負的形狀被傳遞到丙烯酸板上，借以獲得具有固化層的光導管A。附帶說明，丙烯酸板的折射率是1.495，固化層的折射率是1.512。按照利用SEM(掃描電子顯微鏡)的部分觀察結(jié)果，獲得的光導管具有由細槽構(gòu)成的光輸出裝置，每個細槽由具有截面近似三角形的形狀的凹部構(gòu)成，每個細槽具有以大約42度傾斜的光路改變斜面，以及大約以70度的平均角度傾斜的陡的斜面。除去光輸出裝置的其它部分是扁平的部分。因而，借助于模型A的負的形狀的轉(zhuǎn)移形成了每個光輸出裝置的形狀。
利用真空淀積方法在降冰片烯樹脂(由JSR公司制造的ARTON)鑄模的表面上提供ITO薄膜，借以形成透明電極。獲得的薄膜的片電阻是400Ω/□。薄膜被切割成寬度為40mm，長度為20mm，從而制備兩個薄膜片。在兩個薄膜片的每個中，長邊和短邊被利用銀膏印刷，從而形成電極。然后，在兩個薄膜片之間形成透明的樹脂隔離物。利用雙面涂敷分帶使兩個薄膜片的周邊相互連接，同時使電極通過隔離物相互面對。按照兩個薄膜片之間的延遲的測量，面內(nèi)延遲是12nm，厚度延遲是35nm。
利用具有折射率為1.468的丙烯酸膠劑把觸摸屏A連接到利用上述方式獲得的光導管A的上表面上。冷陰極管被設置在光導管的入射側(cè)表面上，使得細槽的光路改變斜面面向冷陰極管。這樣，便獲得了包括照明器的觸摸屏。附帶說明，在20℃時丙烯酸膠劑的存儲的彈性模數(shù)是1.8×105N/m2。
例2以和例1相同的方式獲得光導管B，除去使用在參照例2中獲得的模型B之外。以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A被光導管B代替之外。按照利用SEM進行的部分觀察的結(jié)果，光導管B具有由細槽構(gòu)成的光輸出裝置，每個細槽由具有截面近似三角形的形狀的凹部構(gòu)成，所述細槽通過模型B的負的形狀的轉(zhuǎn)印而被形成。每個凹部具有大約以41度的角度傾斜的光路改變斜面，以及大約以27度的平均角度傾斜的陡的斜面。
例3以和例1相同的方式獲得光導管C，除去使用在參照例3中獲得的模型C之外。以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A被光導管C代替之外。按照利用SEM進行的部分觀察的結(jié)果，光導管C具有由棱鏡狀的凹凸部分的重復的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光輸出裝置，每個光輸出裝置由具有截面近似三角形的形狀的凹部構(gòu)成，所述重復分結(jié)構(gòu)通過模型C的負的形狀的轉(zhuǎn)印而形成。在重復的結(jié)構(gòu)中沒有平的部分。每個凹部具有大約以42度的角度傾斜的光路改變斜面，以及大約以3度的平均角度傾斜的緩的斜面。
例4以和例1相同的方式獲得光導管D，除去使用在參照例4中獲得的模型D之外。以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A被光導管D代替之外。按照利用SEM進行的部分觀察的結(jié)果，光導管D具有由通過模型D的負的形狀轉(zhuǎn)印而成的隨機的凹凸部分構(gòu)成的光輸出裝置。
例5以和例1相同的方式獲得光導管E，除去使用在參照例5中獲得的模型E之外。以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A被光導管E代替之外。按照利用SEM進行的部分觀察的結(jié)果，光導管E具有光輸出裝置，所述每個光輸出裝置的截面近似直角梯形，并通過模型E的負的形狀的轉(zhuǎn)印而成。在每個光輸出裝置中的斜面和對面之間的角度大約為80度。
例6厚度為1.2mm的丙烯酸板被切割成寬度為40mm，長度為30mm的尺寸，并且丙烯酸板的端面被拋光，借以形成光導管F。以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A被光導管F代替并使用下面的觸摸屏B之外。附帶說明，觸摸屏B以和觸摸屏A相同的方式被生產(chǎn)，除去使用下述的材料作為壓力接收側(cè)基體材料之外。即，由棱鏡狀的凹凸部分的重復結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光輸出裝置以和例3相同的方式被形成在降冰片烯樹脂膜上，其中光導管C利用模型C構(gòu)成。然后，在薄膜制成的光輸出裝置上形成ITO薄膜。然后，所述薄膜被切割成寬度為40mm長度為30mm的尺寸。這樣獲得的壓力接收側(cè)基體材料被使用。
例7以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A被光導管F代替并使用下面的觸摸屏C之外。附帶說明，觸摸屏C以和觸摸屏A相同的方式被生產(chǎn)，除去使用下述的材料作為壓力接收側(cè)基體材料之外。即，使用模型D代替模型C，從而形成具有由隨機的凹凸部分構(gòu)成的光輸出裝置的降冰片烯樹脂膜。然后，在薄膜制成的光輸出裝置上形成ITO薄膜。然后，所述薄膜被切割成寬度為40mm長度為30mm的尺寸。這樣獲得的壓力接收側(cè)基體材料被使用。
例8使用PET膜代替降冰片烯樹脂膜形成觸摸屏作為觸摸屏A。以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去使用所述觸摸屏之外。附帶說明，PET膜具有1780nm的面內(nèi)延遲和3400nm的厚度延遲。
例9以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A和觸摸屏A通過丙烯酸膠劑彼此連接之外，所述丙烯酸膠劑具有1.468的折射率并在20℃下具有3×104N/m2的存儲彈性模數(shù)。
例10以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A和觸摸屏A通過丙烯酸膠劑彼此連接之外，所述丙烯酸膠劑具有1.505的折射率并在20℃下具有1.4×105N/m2的存儲彈性模數(shù)。
例11以和例1相同的方式獲得包括照明器的觸摸屏，除去光導管A和觸摸屏A被簡單地相互疊置而不插入任何丙烯酸膠劑之外。
評價試驗一個普通的白色液晶顯示屏被設置在例1到例11獲得的每個包括照明器的觸摸屏中的光導管的下側(cè)上。這樣便形成了液晶顯示裝置。所述顯示裝置在黑暗的室內(nèi)沿前方被觀察，同時接通冷陰極管，使得半個液晶盒處于白狀態(tài)，其它半個處于黑狀態(tài)。此外，測量在白顯示部分的中心的亮度。
測量結(jié)果如下表所示。

從上表顯然可以看出，在例1和例2中都獲得了高的亮度。顯微鏡觀察的結(jié)果，在例1和例2在細槽部分中都觀察到了空氣層。還顯然可以看出，在例1和例2中，每個細槽沒有填充任何膠黏層。此外，還觀察了從光導管的下表面出射的光的狀態(tài)。結(jié)果是，沿大約垂直于光導管的方向出射的光較強，因此獲得了高的亮度。應當理解，反射液晶顯示屏可被高效地照明。此外，屏的黑度很好，因而即使在黑的狀態(tài)下也具有高的對比度。
在另一方面，在例3中的亮度大約是例2和例1的亮度的1/2。按照例3的顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)大量的細槽填充有膠黏層，這是因為，和光輸出裝置相對的每個表面的角度是淺的緣故。因而，認識到，由于膠黏層的進入使得能夠?qū)崿F(xiàn)全反射的斜面的面積被減少，從而使亮度降低。此外，在例3中，觀察到在光輸出裝置和像素之間有波紋發(fā)生，使得顯示不容易被看到。
發(fā)現(xiàn)在例4中的出射光很少。按照顯微鏡觀察的結(jié)果，在例4中的光導管的凹凸部分全部填充有膠黏層。因而，在白狀態(tài)和黑狀態(tài)之間的對比度低，使得難于使兩種狀態(tài)彼此區(qū)分開來。
按照顯微鏡觀察，在例5中的光輸出裝置填充在膠黏層很少。然而，出射的光以大的角度傾斜，使得和例1與例2相比，前向亮度非常低。這是因為，和例1、例2相比，在例5中用于反射光的角度較大，使得通過光導管透射的光可能不被全反射。按照在光導管的下表面進行的觀察，發(fā)現(xiàn)沿垂直于下表面的方向出射的光很少。此外，觀察到了從上表面的直接的光泄漏，因此難于把白和黑相互區(qū)分開來。
例6中的亮度大約是例1和例2的亮度的80％。按照在光導管下表面進行的觀察，出射光以大的角度傾斜。認為是沒有使透射光高效地入射到觸摸屏上，這是因為，透射光全部被膠黏層反射。此外，在光輸出裝置和像素之間波紋的發(fā)生是如此強烈，以致使得所述顯示不容易被看到。
在例7中的亮度小于例1和例2的亮度的1/4，即，在例7中的顯示是暗的。出射光的角度較高，使得液晶顯示屏不能高效地照明。此外，光直接從觸摸屏的表面射出。因而，對比度是如此之低，以致于使得顯示不容易被看到。
在例8中的亮度大約和例1、例2中的相等。不過在例8中，顯示不容易被看到，這是因為，當觀看角小時在觸摸屏內(nèi)看到彩虹般的不均勻現(xiàn)象。
在例9中的亮度大約是例1和例2中的亮度的75％。按照顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)細槽內(nèi)輕微地進入了膠黏層。認為是膠黏層進入了光輸出裝置內(nèi)，因為本例中膠黏層的彈性模數(shù)小。
例10中的亮度大約和例1、例2中的亮度相等。不過，在例10中，當觸摸屏被手指壓下時，光從手指的周邊泄漏。
在例11中獲得的亮度大約是例1、例2中的亮度的20％。不過，在例11中，由于即使在黑的顯示狀態(tài)下也發(fā)生界面反射而使得顯示發(fā)白。因而，對比度是如此之低，以致于使得顯示不容易被看到。
然后，在亮的房間內(nèi)，在關斷光源，對半地顯示白狀態(tài)和黑狀態(tài)的條件下評價了對比度。結(jié)果，在例1，例2，例4和例5的顯示中對比度非常好，因而容易被看到。與此相反，在例3和例6的顯示中，由于發(fā)生波紋而不容易被看到。在例7中，由于在觸摸屏的下表面內(nèi)的電極的表面上的光的散射使得黑的顯示發(fā)白，使得顯示不容易被看到。在例11中，因為表面反射是如此之強，以致于使得不能獲得足夠的對比度，使得顯示極難看到。
在另一方面，使用具有直徑5mm的半球前端的重物(50g)在一個位置進行了觸摸試驗。結(jié)果，在例1和例2中，在高達20000次的試驗中都獲得了電流導通，而在例6的3500次或者在例7的11000次的試驗中沒有獲得電流導通，這是因為導線斷開的緣故。
由上述結(jié)果顯然可見，例1和例2在光源接通的狀態(tài)下在亮度、顯示的對比度、容易觀看性和觸摸屏的壽命方面是極好的。還顯然可以看出，包括照明器的觸摸屏可以這樣實現(xiàn)，使得可以使用照明器用于形成無波紋的、亮的和容易觀看的反射液晶顯示裝置。雖然本發(fā)明結(jié)合優(yōu)選實施例以某個特定形式進行了說明，應當理解，不脫離下面所附的權(quán)利要求的構(gòu)思，這些優(yōu)選實施例的細節(jié)和各個部件的排列和組合可以改變。
權(quán)利要求
1.一種包括照明器的觸摸屏，所述觸摸屏包括由透明的板狀材料制成的光導管，所述光導管具有上表面，下表面和至少一個入射側(cè)表面，所述上表面具有光輸出裝置，通過所述光輸出裝置使得入射到入射側(cè)表面上的光從下表面射出；被設置在所述光導管的入射側(cè)表面上的光源；透明的粘結(jié)劑層；以及透明的觸摸屏，所述觸摸屏包括輸入位置檢測機構(gòu)，并通過所述透明的粘結(jié)劑層被連接到所述光導管的上表面的外側(cè)；其中所述光輸出裝置由斷續(xù)設置的細槽構(gòu)成，每個細槽由長度不大于250微米，深度不大于50微米，并且不大于長度的1/5的凹部構(gòu)成，并且每個細槽被形成截面近似三角形的形狀；其中每個所述細槽具有相對于所述光導管的下表面以從35度到48度的范圍內(nèi)的角度傾斜的光路改變斜面，和相對于所述光導管的下表面以不小于60度的角度傾斜，從而面向所述光路改變斜面的陡的斜面；以及其中所述細槽被這樣設置，使得所述光路改變斜面面向所述光源，從而能夠接收從所述光源入射到所述光導管的所述入射側(cè)表面上的光。
2.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中由所述光輸出裝置占據(jù)的面積不大于所述光導管的所述上表面的面積的1/8。
3.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述光導管被這樣構(gòu)成，使得相對于所述光導管的所述下表面所述光路改變斜面的傾斜的角度在從38到45度的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述光導管被這樣構(gòu)成，使得構(gòu)成所述光輸出裝置的所述細槽被隨機地斷續(xù)地設置。
5.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述光導管被這樣構(gòu)成，使得構(gòu)成所述光輸出裝置的所述細槽隨著所述細槽遠離所述光源被設置得越密。
6.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述光導管被這樣構(gòu)成，使得構(gòu)成所述光輸出裝置的所述細槽隨著所述細槽接近根據(jù)所述光導管的所述入射側(cè)表面的每個相對的側(cè)端面被設置得越密。
7.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中被設置在所述光導管的所述入射側(cè)表面上的所述光源是直線光源；并且構(gòu)成所述光輸出裝置的所述細槽根據(jù)所述細槽的所述光路改變斜面平行于所述直線光源被設置。
8.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中被設置在所述光導管的所述入射側(cè)表面上的所述光源是點光源；并且構(gòu)成所述光輸出裝置的所述細槽以所述點光源為其虛擬中心被同心地設置。
9.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述觸摸屏包括具有透明電極的輸入側(cè)透明基體材料，和具有透明電極的壓力接收側(cè)透明基體材料，所述兩個透明基體材料通過一個間隙被設置，使得所述兩個透明基體材料的所述透明電極彼此面對。
10.如權(quán)利要求9所述的包括照明器的觸摸屏，其中作為構(gòu)成所述觸摸屏的一個部件的所述透明基體材料由透明的膜和形成在所述透明膜上的透明電極構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求9所述的包括照明器的觸摸屏，其中作為構(gòu)成所述觸摸屏的一個部件的所述壓力接收側(cè)基體材料由一種面內(nèi)延遲不大于20nm的支撐基體材料和被形成在所述支撐基體材料上的透明電極構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求9所述的包括照明器的觸摸屏，其中作為構(gòu)成所述觸摸屏的一個部件的所述壓力接收側(cè)基體材料由一種厚度延遲不大于50nm的支撐基體材料和被形成在所述支撐基體材料上的透明電極構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求9所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述觸摸屏還包括作為其最外表面的防反射層。
14.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中用于使所述光導管和所述觸摸屏相互連接的所述粘結(jié)劑層是黏膠層。
15.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中構(gòu)成所述光導管的所述上表面內(nèi)的所述光輸出裝置的所述細槽不填充用于使所述光導管和所述觸摸屏相互連接的所述粘結(jié)劑層。
16.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中所述用于使所述光導管和所述觸摸屏相互連接的所述粘結(jié)劑層的折射率小于所述光導管的折射率，其中折射率差不小于0.02。
17.如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，其中用于使所述光導管和所述觸摸屏相互連接的所述粘結(jié)劑層在20℃下具有不小于5×104N/m2的彈性模數(shù)。
18.一種反射液晶顯示裝置，包括如權(quán)利要求1所述的包括照明器的觸摸屏，以及被設置在所述包括照明器的觸摸屏內(nèi)的光導管的下表面上的反射液晶顯示屏。
全文摘要
一種包括照明器的觸摸屏,所述觸摸屏包括:由透明的板狀材料制成的光導管,所述光導管具有上表面,下表面和至少一個入射側(cè)表面,所述上表面具有光輸出裝置,通過所述光輸出裝置使得入射到入射側(cè)表面上的光從下表面射出;被設置在所述光導管的入射側(cè)表面上的光源;透明的粘結(jié)劑層;以及通過所述粘結(jié)劑層連接于光導管的上表面的觸摸屏;其中光輸出裝置由斷續(xù)設置的細槽構(gòu)成,每個細槽由一個凹部構(gòu)成,并且每個細槽被形成截面近似三角形的形狀;其中每個所述細槽具有光路改變斜面和陡的斜面。還提供了一種反射液晶顯示裝置,其具有上面限定的包括照明器的觸摸屏以及被設置在包括照明器的觸摸屏的光導管的下表面?zhèn)壬系姆瓷湟壕э@示屏。
文檔編號G02F1/1335GK1381752SQ0210572
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月16日
發(fā)明者梅本清司, 木下亮児, 中野勇樹, 岸岡宏昭, 堺谷和香 申請人:日東電工株式會社