具有照明器的触摸屏和反射液晶显示装置的制作方法

专利名称：具有照明器的触摸屏和反射液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有照明器的前光式触摸屏，其可用于形成触摸输入式反射液晶显示装置，用于显示几乎无失调的、无波纹(moire)的、亮的和容易观看的图像。
背景技术：
现有技术的反射液晶显示装置具有反射液晶显示屏，由侧光型光导管构成的照明器，以及被提供在反射液晶显示屏的借助于照明器可视的一侧的输入位置检测触摸屏，已知一种具有包括照明器的触摸屏的反射液晶显示装置，其借助于集成触摸屏和侧光型光导管构成，所述触摸屏包括压力接收侧基底材料，通过混合散射颗粒或者印刷散射材料，形成光扩散型光输出装置(未审的日本专利公开No.2000-162594)。
这种具有被设置在可视侧上的照明器的前光型反射液晶显示装置被用于移动装置例如蜂窝电话或便携个人计算机中。按照反射液晶显示装置，入射到光导管的一个侧面上的光的出射光在行进路径中由一个反射层反向，使得通过光导管和触摸屏看到基于反向的出射光的显示光。因而，可以使用总反射的反射层，并且可以具有高的反射率。因而，和使用背光装置以及半透明反射镜的半透射液晶显示装置相比，前光型反射液晶显示装置的一个优点是可以使得显示的图像较亮。
不过，在反射液晶显示装置中，触摸屏和侧光型光导管通过粘结层相互连成一个整体，使得触摸屏和侧光型光导管之间的间隙充满粘结层。因此，在光导管的表面中或者在触摸屏的下表面中几乎不发生界面反射。因而，显示的对比度的降低较小，但是，光散射型光输出装置几乎不使光沿垂直于液晶显示屏的方向出射。因而，一个基本问题是，反射光的利用率被大大降低，因而降低观看方向的亮度。
还有一个问题是触摸屏(尤其是触摸屏的透明电极)容易击穿，从而缩短触摸屏的寿命。另一个问题是由反射液晶显示装置获得的显示图像受到光散射点的扰乱而使图像变模糊，因而降低清晰度。可以想到，前一个容易击穿的问题是由这样的事实引起的，即，当透明电极通过输入侧相互面对设置，并且压力接收侧基底材料被按压，从而彼此接触，使得借助于在透明电极之间的电流减少而进行位置检测时，由于光散射型光导管的压力接收侧的基底材料产生的凹凸结构而使得透明电极容易被破坏和变劣。
在另一方面，作为光输出装置，已知具有被形成这样的棱镜结构的部分，所述棱镜结构具有以相等的间隔被排列成带状的棱镜状的凹凸部分，还具有由设置成坑状的凹部或凸部构成的部分，并且每种的形状部分地类似于圆柱。在这种棱镜结构的光输出装置中，由于改善了有效光的利用率，可以期望获得亮的显示，但是应力被集中在棱镜的顶点上，从而在输入时使棱镜结构变劣，这是因为透明电极也具有凹凸部分。因而，其缺点在于，容易发生透明电极的碎裂和剥落，因而缩短触摸屏的寿命。
在前光系统中，包括照明器的触摸屏根据可视性需要具有下述特征。即，能够使光以好的垂直方向性有效地从下表面出射，从而获得良好的亮度；从上表面泄漏的光对显示的图像的可视性的干扰小；显示的图像不被扰乱；可以使外部光有效地透过；以及不明显地觉察到光导管的存在。呈棱镜结构的光输出装置具有这样一个问题，即，棱镜结构易于显著地干扰显示的图像的可视性。成棱镜结构的光输出装置还具有这样的问题，即，所述棱镜结构干扰液晶显示屏的像素，因而引起波纹，从而大大降低显示的质量。
作为克服波纹的措施，提出了一种方法，其中棱镜的设置方向被朝向像素的设置方向倾斜，从而抑制波纹。然而，在这种措施中，如果入射角小，则波纹抑制效果差。在另一方面，如果入射角大，则通过光导管透射的光被棱镜表面沿横向反射。结果，这种方法具有这样的缺点，即光的出射角的倾斜如此之大，以致使得照明效率和光输出效率都被降低。
在另一方面，在由排列成坑状的并且每个呈局部圆柱状的凹凸部分构成的光输出装置中，通过反射时发生的光的散射，以和光散射点相同的方式，光以这样一个角度出射，所述角度对于和光导管的下表面正交的方向严重倾斜。因而，在垂直的方向上出射的光较弱，因而对反射液晶显示装置照明的效果较差。即，反射液晶显示装置的反射表面一般取正交分布型的反射形式。因而，反射率随着反射方向接近规则反射的方向而减少。因此，如果从光导管的下表面出射的光沿垂直方向较弱，则由反射表面反射的光几乎不能有效地照射液晶显示装置，即使在下表面的发射效率是良好的情况下。结果，对于液晶显示装置的照明的改善的贡献很小，因而在向前的方向上的显示是暗的。观看者观看液晶显示装置的方向一般等于和液晶显示装置正交的方向，即，等于和光导管的下表面正交的方向。因而，沿和光导管的下表面正交的方向出射的光能够最有效地照明液晶显示装置。
在坑结构的光输出装置中，以和半球状的点相同的方式连续地形成在平的部分附近的具有倾斜角的部分。在外部光的反射中，由靠近平的部分的具有倾斜角的部分反射的光在平的部分的跟部连续地到达观看者的眼睛，使得所述的坑易于成为明显的。还有一个缺点是，易于觉察到光输出装置的存在。
发明概述本发明的目的在于研发一种包括照明器的前光型触摸屏，其具有极好的寿命，用于形成反射液晶显示装置，因而，在这样构成的显示装置中，观察者不会明显地觉察到光导管的存在，几乎不会发生波纹，使在侧面上入射的光以好的垂直方向性高效地从下表面出射，显示的图像亮度高，并且显示的图像几乎不被扰乱。
按照本发明，提供一种包括照明器的触摸屏，所述触摸屏具有由透明的板状材料制成的光导管，所述光导管具有上表面，下表面和至少一个入射侧表面，上表面具有光输出装置，通过所述光输出装置使得入射到入射侧表面上的光从下表面射出；被设置在光导管的入射侧表面上的光源；透明的粘结剂层；以及透明的触摸屏，所述触摸屏包括输入位置检测机构，并通过所述透明的粘结剂层被连接到光导管的上表面的外侧；其中所述光输出装置由断续设置的细槽构成，每个细槽由长度不大于250微米，深度不大于50微米，并且不大于1/5的长度的凹部构成，并且每个细槽被形成截面近似三角形的形状；其中每个细槽具有相对于光导管的下表面以从35度到48度的范围内的角度倾斜的光路改变斜面，和相对于光导管的下表面以不小于60度的角度倾斜，从而面向所述光路改变斜面的陡的斜面；并且其中细槽被这样设置，使得光路改变斜面面向光源，从而能够接收从光源入射到光导管的入射侧表面上的光。还提供一种反射液晶显示装置，其具有上述的包括照明器的触摸屏，以及设置在包括照明器的触摸屏中的光导管的下表面上的反射液晶显示屏。
按照本发明，可以获得一种光导管，其中可以使入射到入射侧表面上的光通过光路改变斜面以好的垂直方向性高效地从下表面射出。所述光导管可用于获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触摸屏。还可以获得包括照明器的前光型触摸屏，其可以用于构成反射液晶显示装置，使得在这样构成的液晶显示装置中，能够阻止由于像素和由断续设置的细槽构成的光输出装置之间的干扰而引起波纹，使得不明显地觉察到光输出装置的存在，并且从光导管上表面泄漏的光是如此之小，以致能够获得亮的显示。此外，因为光输出装置由细槽构成，使得当触摸屏被触摸时，应力几乎不会集中在透明电极上。因而，触摸屏几乎不会击穿，因此触摸屏具有很长的寿命。此外，光输出装置能够阻止在反射液晶显示装置上显示的图像被扰乱。因而，所述反射液晶显示装置具有极好的清晰度。
附图简短描述在附图中

图1是用于说明包括照明器的触摸屏和反射液晶显示装置的侧视图；图2是用于说明光导管的侧视图；图3是是用于说明另一种光导管的侧视图；图4是说明槽的布置的例子的平面图；图5是说明槽的布置的另一个例子的平面图；图6是说明槽的布置的另一个例子的平面图；图7是表示细槽的一个例子的透视图；图8是表示槽的另一个例子的透视图；以及图9是包括照明器的触摸屏的放大的侧视图。
优选实施例的详细说明按照本发明，提供一种包括照明器的触摸屏，其具有由透明的板状材料制成的光导管，所述光导管具有上表面，下表面和至少一个入射侧表面，上表面具有光输出装置，通过所述光输出装置使得入射到入射侧表面上的光从下表面射出；被设置在光导管的入射侧表面上的光源；透明的粘结剂层；以及透明的触摸屏，所述触摸屏包括输入位置检测机构，并通过所述透明的粘结剂层被连接到光导管的上表面的外侧；其中所述光输出装置由断续设置的细槽构成，每个细槽由长度不大于250微米，深度不大于50微米，并且不大于1/5的长度的凹部构成，并且每个细槽被形成截面近似三角形的形状；其中每个细槽具有相对于光导管的下表面以从35度到48度的范围内的角度倾斜的光路改变斜面，和相对于光导管的下表面以不小于60度的角度倾斜，从而面向所述光路改变斜面的陡的斜面；并且其中细槽被这样设置，使得光路改变斜面面向光源，从而能够接收从光源入射到光导管的入射侧表面上的光。
图1表示包括照明器的触摸屏的一个例子。在图1中，包括照明器的触摸屏10具有由透明的板状材料制成的光导管1，光源2，透明的粘结剂层3和透明的触摸屏4。附带说明，图1表示这样的情况，其中包括照明器的触摸屏10被应用于具有反射液晶显示屏70的反射液晶显示装置中。
如图2或图3所示，可以使用由透明的板状材料制成的任何光导管，只要所述光导管具有具有光输出装置A并面向观察者一侧的上表面1a；和上表面1a相对，作为光出射表面的下表面1b；入射侧表面1c，其是在上下表面1a，1b之间的一个侧表面，光源2被设置在其上，使得来自光源2的光入射到入射侧表面1c上；和所述入射侧表面1c相对的相对端1d；以及位于入射侧表面1c的相对端的一对侧端面1e。此外，在上下表面之间可以提供两个或多个侧表面作为入射侧表面。每个表面的形状没有特定的限制。特别是入射侧表面可以按照特征例如光源的形式而制成合适的形状。如同入射表面一样，其它的侧表面也可以制成合适的形状。
不过，最好是，从有助于和触摸屏、液晶显示屏等的连接以及有利于生成的观点看来，上下表面被制成基本上是平的表面。当上下表面被制成曲面时，最好是上下表面中每个的形状不急剧改变，使得传输的图像不会被扰乱。板状材料可以是厚度均匀的板，如图2所示，或者成楔形，使得所述厚度从入射侧表面1c向相对端1d逐渐变细，如图3所示。前者在帮助连接方面是极好的。后者的楔形的光输出效率极好，这是因为，一直到相对端，都可以使入射到入射侧表面上的光高效地入射到在上表面上形成的光输出装置上。相对端的厚度的减少有利于减轻光导管的重量。
如果构成光输出装置的细槽具有大的尺寸，则被提供在上表面上的光输出装置成为明显的。结果，显示的图像被扰乱，使得液晶显示装置的显示质量大大降低。此外，设置的构成光输出装置的细槽的密度，即光导管上表面的每单位面积的细槽的数量，被减少，使得像素的亮度趋于不均匀。在稀疏的光发射时，每个发射点易于成为显著的，因而使得显示的图像的可视性大大降低。增加设置的细槽的数量能够有效地解决这些问题。在这种情况下，减少细槽的尺寸是有利的。特别是当光输出装置的面积受限制时，作为一种保证发光均匀的方法，这是有效的。
因而，如图4到6所示，为了使光输出装置对于观察者成为不明显的，借以改善通过触摸屏在液晶显示装置上显示的图像的质量，光输出装置由细槽A构成，它们断续地排列着，并且每个细槽由其截面近似三角形的形状的凹部构成。每个细槽A具有不大于250微米的长度，特别是不大于150微米，更好不大于100微米，并具有不大于50微米的深度，特别是不大于20微米，更好不大于15微米，所述深度不大于长度的1/5。在大约为三角形的截面中的“大约”指的是可以允许一些改变，例如边的弯曲，或者在边之间的交点的倒圆等。
细槽的下限尺寸没有具体限制，如果细槽太小，光的衍射现象便会占优势，使得难于发生反射或全反射。此外，使得被设置的光输出装置的数量如此之大，以致于降低生产效率。此外，当光导管通过粘结剂层和触摸屏连接时，粘结剂层易于进行构成光输出装置的细槽中，从而减少光的利用效率。由这个观点看来，最好是每个细槽具有不大于10微米的长度和不大于2微米的深度。
当如上所述每个细槽的深度被选择不大于其长度的1/5时，透射的光可以被光路改变斜面有效地反射，使得可以使入射到侧表面上的光高效地从下表面射出。如果每个细槽的深度大于其长度，即，如果每个细槽的长度小于其深度，则使透射光入射到光路改变斜面上的几率减小，而使光入射到细槽的侧表面上的几率增加。结果，散射的透射光的比例增加，因而降低光的利用效率。由效率的观点看来，每个细槽的深度应当不大于其长度的1/8，最好不大于其长度的1/10。附带说明，每个细槽的长度基于光路改变斜面的长边的每个的长度，而每个细槽的深度基于从上表面下凹陷的距离。
在另一方面，从阻止由于被一组细槽产生的规则性而使细槽被明显地看到，并阻止由光输出装置和像素之间的干扰而引起的波纹的观点看来，由其截面大约为三角形的形状的每个凹部构成的细槽的断续的排列最好是随机的，如图4到图6所示。如果细槽被规则地排列，则在细槽的规则的排列和像素的规则的排列之间可能发生波纹，使得在液晶显示屏上显示的光的可视性被大大降低。当细槽被随机地设置从而消除排列的规则性时，可以阻止波纹发生。
为了获得从整个下表面射出的光的均匀性，从而均匀地照亮液晶显示屏，并且考虑到光的出射和透射的行进而产生的光的强度的衰减，最好是细槽A随着距离光源越远，即距离入射侧表面1c越远，被排列得越密。这种排列可以阻止由于传输的光随着出射和透射的行进的强度的衰减而引起出射光的强度的不均匀。
当在入射侧表面上的侧端面侧上的透射光的数量小于入射侧表面的中心上的数量时，最好是细槽A朝向基于图5所示的入射侧表面1c的侧端面1e侧被排列得较密，以便获得从整个下表面出射的光的均匀性，借以均匀地照亮液晶显示屏。附带说明，由于光源的长度，在接近光导管的侧端表面的位置，透射光的强度通常小于光导管的中心处的强度，因而使得接近侧端表面的位置比光导管的中心较暗。在这种情况下，被排列的细槽的密度朝向接近侧端面的位置而增加，使得可以获得强度均匀的出射光。附带说明，在图5中也使用了随着远离入射侧表面，细槽的排列越密的方法。
如图2和图3所示，形成每个细槽，使得其具有以从35到48度的范围内的角θ1相对于下表面1b倾斜的光路改变斜面A1，和面向光路改变斜面A1的以不小于60度的角θ2相对于下表面1b倾斜的陡的斜面A2。此外，所述细槽被这样排列，使得来自光源的在入射侧表面1c上入射的光可以被光路改变斜面接收。因而，在入射侧表面上的入射的并通过光导管传输的光可以被光路改变斜面反射，从而可以使反射光以好的垂直方向性从下表面射出。
这就是说，例如，当直线光源例如冷阴极管被设置在入射侧表面上时，透射光的最大强度基本上垂直于入射侧表面。当设置有具有倾斜角的光路改变斜面A1，使得当光路改变斜面A1面向入射侧表面，尽可能垂直于透射光的矢量时，透射光可以被光路改变斜面反射或全反射，使得反射的光可以高效地沿着接近垂直的方向从下表面射出。结果，可以使光沿具有可视性的方向射出，从而使由液晶显示屏的反射层反射的并具有显示信息的光通过在光导管的上表面中的光输出装置之外的其它部分透射，从而提供明亮的显示，并使得容易观看。从垂直的方向性的观点看来，光路改变斜面的优选的倾斜角θ1的范围是38度到45度，尤其是40到43度。
如上所述，光路改变斜面一般最好这样设置，使得其尽可能精确地面向光源，并且使得其尽可能垂直于光源，从而使来自光源的入射到入射侧表面上的光能够被光路改变斜面有效地接收。因而，当直线光源被设置在入射侧表面上时，如图4和5所示，一般最好是细槽A的光路改变斜面A1根据细槽长度的方向平行地形成，并且特别是光路改变斜面A1要尽可能和入射侧表面1c平行地形成。不过，可能具有这样所情况，其中按照光源的发光特性，相对于入射侧表面是倾斜的光路改变斜面的排列对于在光路改变斜面上的入射效率是最好的。因此，根据光输出装置的长度的方向，光输出装置可以排列成相对于入射侧表面倾斜一个合适的角度。
附带说明，如图6所示，为了下述的目的，在入射侧表面上设置有点光源的情况下，细槽A可以被排列成基本上同心的。即，从点光源发出的并入射到入射侧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变斜面A1这样改变，使得光尽可能均匀地从光导管的下表面射出，并使具有极好的和液晶显示屏正交的方向的方向性的光以好的利用率从光导管射出。在这种情况下，最好是细槽A相对于一个虚拟中心排列成基本上同心的形状(坑结构)，此时把在入射侧表面上设置点光源的位置作为虚拟中心。附带说明，最好是，所述同心的形状被这样实现，使得虚拟中心被形成在光导管的入射侧表面上，或被形成在入射侧表面的外部，以便有利于点光源的排列。在一个入射侧表面上或者在不同的入射侧表面上可以形成一个虚拟中心或几个虚拟中心。
在另一方面，面向光路改变斜面A1的陡的斜面A2以相对于下表面不小于60度的角度θ2被提供，这是因为最好在光输出装置中除去光路改变斜面之外的其它的表面尽可能不影响视觉特性、光透射和光出射。即，当陡的斜面A2面向光路改变斜面A1并相对于下表面以不小于60度的角度θ2倾斜时，从和光导管正交的方向(显示屏的观看方向)看的陡的斜面的投影面积被减小，使得在光导管应用于包括照明器的前光型触摸屏的情况下，陡的斜面对设置在后面的液晶显示屏的可视性的影响被减小。
根据由陡的斜面反射的外部光的反射光，当陡的斜面的角度增加时，由陡的斜面反射的外部光减少。因而，可以使进入光导管内部的并通过光导管透射的反射光对显示光的可视性具有最小的影响。附带说明，例如当陡的斜面的角度不大于大约45度时，外部光的反射光将返回观看者侧，从而干扰显示光的可视性。
当选择更大的陡的斜面的角度时，如图2所示的在斜面A1与相应的斜面A之间的构成截面近似于三角形的细槽的顶角可以变得这样小，使得减少返回的反射光，从而使光输出装置对于观看者是不明显的。从抑制陡的斜面对可视性的影响的观点看来，陡的斜面的角度θ2最好不小于75度，更好不小于80度。附带说明，理想的角度是90度，但是，在这种情况下，例如利用转移模的形状的方法，光输出装置趋于难于制造。
光路改变斜面和陡的斜面可以由直的表面构成，如图7所示，或者可以由满足所述角度要求的曲面或弯面构成，如图8所示。最好是，在光路改变斜面A1和相应的陡的斜面A2之间的顶点Ap尽可能尖。当所述顶点被倒圆时，选择圆的半径不大于细槽的深度的30％，最好不大于20％，更好不大于10％。在这种情况下，由所述圆反射的外部光可以被抑制，使得所述细槽成为不显眼的，并且可以抑制通过光导管透射的光的散射，从而改善出射光的均匀性和光输出效率。
对细槽的每个侧面的形状没有特定限制。从抑制在侧表面上的光的入射或减少其影响的观点看来，侧表面最好以相对于下表面不大于30度的角度被提供，最好不大于45度，更好不大于60度。从光的特性例如透射光的入射效率和耐用性的观点看来，细槽被形成凹部的形状，其截面近似于三角形，并从上表面凹陷，如图2和图3所示。
当光导管被用作包括照明器的触摸屏的前光装置时，从尽量减少光输出装置对垂直通过光导管透射的光的影响，以便减少光输出装置对液晶显示屏的显示光的影响的观点看来，最好是选择由细槽构成的光输出装置占据的面积不大于光导管的上表面的面积的1/8。在液晶显示装置的显示图像通过用于包括照明器的触摸屏的光导管观看的情况下，当和上表面的面积相比光输出装置占据的面积太大时，由光输出装置的斜面反射的光的数量增加，使得显示的光难于朝向观看者射出。当选择光输出装置的面积不大于1/8的上表面面积时，上表面的大部分可以作为不形成有光输出装置的部分被形成。在这种情况下，由液晶显示装置显示的光可以通过这个部分被高效地透射，从而避免发生问题。
当和由小尺寸的细槽构成光输出装置的情况协同操作，光导管的光输出装置和上表面的比例被减小时，在利用粘结剂层把光导管连接到触摸屏上时，粘结剂难于进入细槽内。因而，从改善光导管的下表面的光输出效率的观点看来，光输出装置的小的比例是有利的。由光输出装置占据的面积最好不大于光导管的上表面面积的1/10，更好不大于1/15。
除去如上所述构成光输出装置的细槽的部分之外，最好是光导管的上下表面是平的尽量光滑的表面，并且最好是上下表面是具有±2度的角度变化范围的平的表面，具有0度变化的平的表面更好。最好是所述的角度变化在每5mm长度1度以内。当上下表面作为所述平的表面被提供时，光导管的上下表面的大部分可以作为角度变化范围为2度的光滑表面被提供。因而，液晶显示屏的显示光的大部分可以通过平的部分透射。此外，当显示光通过平的部分透射时，显示光极少受影响，使得可以阻止显示光和通过细槽透射的且经过折射和反射的光混合。因而，可以获得高质量的液晶显示。
按照光源的波长范围以及对所述波长范围呈现的透明度，光导管可以由一种合适的材料或者由两种或多种合适的材料构成。附带说明，在可见光的范围内使用的合适的材料的例子包括透明树脂例如聚丙烯树脂，聚碳酸酯树脂，环氧树脂，聚酯树脂和降冰片烯树脂；以及玻璃。最好使用由没有双折射或者双折射极小的材料制成的光导管。从减少重量的观点看来，最好使用由比重小的材料制成的光导管。
光导管可以由合适的制造方法制成。用于形成光导管的方法没有特定的限制。生产光导管的方法的例子包括在模具中热压热塑树脂的方法，所述模具使得能够形成预定的形状，从而把所述形状传递给热塑树脂；在能够形成预定形状的模具中填充热熔的热塑树脂，或者填充通过加热或通过溶剂被流化的树脂的方法；在能够形成预定形状的模具被填充通过加热或通过射线例如紫外线照射可聚合的液体树脂之后，或者在所述液体树脂在模具中被铸造之后，进行聚合处理的方法；通过对能够形成预定形状的模具涂敷液体树脂而获得涂层，并使液体树脂的涂层和透明的基体材料例如树脂板紧密接触，并进行聚合处理的方法；通过在软的和透明的基体材料例如膜上涂敷液体树脂而获得涂层，并使所述涂层和能够形成预定形状的模具紧密接触，并进行聚合处理，然后利用粘结剂使经过聚合处理的涂层和透明的基体材料例如树脂板紧密接触的方法。
因而，光导管可以被制成由一种材料或由几种不同的材料制成的部分的层叠体，例如通过把具有光输出装置的板连接到用于光透射的光导部分上而获得的层叠体。即，光导管不必由一种材料制成一个一层的整体。光导管的厚度可以按照光导管的尺寸和被设置在入射侧表面上的光源的尺寸根据用途被合适地确定。根据光导管的入射侧表面的厚度，一般用于形成反射液晶显示装置的光导管的厚度不大于20mm，特别是在0.1-10mm的范围内，更好在0.5-5mm的范围内。在光导管的下表面上可以含有防反射层，或者在其上表面上可以含有硬涂层。
如图1所示，至少一个光源2被设置在光导管的入射侧表面1c上，使得形成照明器。可以使用合适的材料作为光源。一般地说，直线光源例如(冷或热)阴极管，点光源例如发光二极管，直线设置或平面设置的点光源阵列，或者使用用于以规则的和随机的时间间隔把点光源发出的光转换成直线光发射状态的装置例如直线光导管的光源，这些都可以用作光源。
当构成照明器时，光源可以和合适的辅助装置例如反射器组合使用，根据需要，提供所述辅助装置用于包围光源以便有效地把光源发出的发散的光引向光导管的入射侧表面。可以使用具有高反射率的金属薄膜的树脂板或者具有金属箔板的树脂板作为反射器。当反射器通过粘结剂和光导管的端部连接以便使光源固定时，可以省略在粘结剂部分中形成的光输出装置。
具有检测输入位置的机构的透明的触摸屏可以利用粘结剂层3被连接在光导管1的上表面1a的外侧，在所述上表面上形成有光输出装置，如图1所示，从而形成包括照明器的触摸屏。可以使用具有检测输入位置的机构的并且能够垂直透光的合适的材料作为触摸屏。因而，任何一种已知的透明的触摸屏都可以使用。一般地说，可以使用以下的触摸屏，即，通过一个间隙设置具有透明电极的透明的基体材料制成的板，其中有电极的一侧彼此相对地设置。此外，用于以电的方式读出电极接触位置的输入位置检测电极被这样提供，使得可以检测输入位置。用这种方式，便构成了触摸屏。附带说明，使用具有柔性的和具有压力可变形性的透明的基体材料至少作为输入侧透明基体材料，它是一种透明的基体材料。
图1表示触摸屏的一个例子。触摸屏4包括具有透明电极44的输入侧透明基体材料43；具有透明电极42的压力接收侧透明基体材料41；以及隔离物45，两个透明基体材料43和41通过所述隔离物被设置具有一个间隙，使得透明电极彼此面对。虽然图1中未示出，在透明电极42和44中分别提供有阻值检测电极和把所述阻值检测电极引到外部的引线。
可以优先使用的触摸屏是这样一种触摸屏，其中彼此面对的透明电极被制成扁平的并且极为光滑的。如果透明电极的表面粗糙，则在触摸输入时应力易于总是被加于预定的位置上，使得透明电极碎裂或者剥落，从而引起导线断开。特别是当压力接收侧透明电极的表面具有用于构成光输出装置的棱状的凹凸部分时，应力易于集中在棱状凹凸部分的顶点上。在按照本发明的光导管中，由细槽构成的凹凸部分可以基本上被阻止对于触摸屏中的透明电极的表面具有影响。因而，当在触摸屏中的透明电极的表面被制成平的时，可以阻止在触摸输入时应力集中在一个位置上。结果，可以减轻对电极的破坏，从而延长触摸屏的寿命。
从由于柔性而有助于压力变形的观点看来，优先使用的触摸屏是这样一种触摸屏，其中输入侧基体材料由透明膜构成，并且透明电极被形成在所述透明膜上。最好是在触摸屏中的压力接收侧基体材料由具有不大于20nm，最好不大于10nm的面内延迟的支撑基体材料构成，并且透明电极被形成在所述支撑基体材料上。这用于抑制出射光的染色。
即，当通过光导管透射的光以全反射之外的另一种方式反射时，反射率可以按照光的振动的方向改变，使得所述光可以作为偏振光从光导管射出。此外，可以通过在用于粘结光导管和触摸屏的粘结剂层的界面中的局部反射产生偏振光。如果使这种偏振光入射到触摸屏中的压力接收侧基体材料上，使得偏振光受到延迟的影响，则因为彩色偏振的颜色而可能使出射光染色。因此，在触摸屏中提供压力接收侧基体材料用于减少面内延迟，以便尽可能有效地抑制这种染色。附带说明，通过在基体材料的满轴方向和快轴方向之间的折射率的差和基体材料的厚度的乘积可以获得面内延迟。
从按照上述方式阻止出射光被染色的观点看来，最好是在作为触摸屏的一个构件的压力接收侧基体材料中的支撑材料的厚度延迟不大于50nm，特别是不大于30nm，最好是不大于20nm。所述厚度延迟可以作为由基体材料的厚度乘以平均的面内折射率和基体材料的厚度方向的折射率之间的差所获得的值来获得。
附带说明，已知具有一种透明基体材料供触摸屏使用，其包括PET(聚对苯二甲酸乙酯)的透明膜和通过真空蒸发淀积方法在所述透明膜上作为透明电极形成的ITO(铟锡氧化物)的薄膜。在这种情况下，作为基体材料的PET膜可以具有从一千几百nm到几千nm的非常大的延迟范围。具有小的延迟的基体材料可以用合适的方法例如铸造方法被制成，或者利用通过退火处理消除光学失真的方法制成。
在上面的说明中列出的用于光导管的合适的材料可用于形成在触摸屏中的每种透明材料。触摸屏可以在其最外部的表面尤其是在其可视侧的最外部表面内包含防反射层。提供防反射层可以抑制由于外部光的反射而使显示光的对比度降低。附带说明，从阻止出射光的染色的观点看来，最好是在光导管中的延迟尽量小。光导管应当具有不大于20nm的面内延迟，特别是不大于10nm的面内延迟和不大于50nm的厚度延迟，尤其是不大于30nm，最好不大于20nm。
可以使用合适的透光层作为用于把光导管和触摸屏粘结在一起的粘结剂层。所述粘结剂层没有特定的限制。从有助于粘结处理的观点看来，最好使用胶黏层。作为用于形成胶黏层的胶剂，可以使用合适的一种，例如橡胶胶剂或者丙烯酸胶剂，没有任何特定的限制。
在使用粘结剂层使光导管和触摸屏彼此粘结在一起的情况下，最好是构成光导管1的上表面1a中的光输出装置的细槽A的内部不填充粘结剂层，如图1所示。即，如图9的放大图所示，最好是光导管1只通过光导管1的上表面的细槽之外的平的部分被连接到触摸屏4的压力接收侧基体材料41，并且粘结剂层3不进入构成光输出装置的细槽A的内部，使得每个细槽A的内部充有空气，因而作为尽量大的空间。提供这种方案是为了实现好的光输出特性。同时又尽可能高效地保持由细槽构成的光输出装置的功能。
如果每个细槽的内部被填充粘结剂层，则由细槽能够实现全反射的入射角的范围变窄，使得降低光的入射效率。因此，改变通过光导管透射的光的光路使之朝向液晶显示屏1的方向的能力被降低，因而照明效率也被降低。例如，当光导管具有这样的结构的光输出装置，即其中每个具有大约135度的顶角的棱镜状的凹凸部分被相邻地设置从而形成斑纹状时，在光导管通过粘结剂层和触摸屏粘结在一起的情况下，粘结剂层易于进入光输出装置，这是因为每个棱镜的顶角较宽。
如果粘结剂层进入光输出装置，则全反射就很少发生，这是因为和空气与光导管之间的折射率的差相比，粘结剂层和光导管之间的折射率的差相当小。全反射在以大的角度改变光的方向从而使光朝向液晶显示屏的方向行进方面是尤其有效的。如果全反射很难发生，则光输出效率大大降低，因而难于获得亮的显示。在按照本发明提供由光导管中的细槽构成的光输出装置的方法中，可以容易地避免粘结剂层进入细槽。与此相反，在利用未审的日本专利公开2000-162594披露的漫射表面构成光输出装置的方法中，通过粘结剂层进行粘结处理而留住空气层几乎是不可能的。
从阻止粘结剂层进入细槽的观点看来，优选的粘结剂层是具有大的弹性模数的粘结剂层。特别是，优选的一种粘结剂层是在20℃时具有存储弹性模数不小于5×104N/m2，特别是不小于105N/m2，不小于106N/m2更好。结果，可以阻止粘结剂层由于在粘结时的压力变形而进入细槽。考虑到在长的时间期间发生变形，最好使用具有大的损失的弹性模数。此外，最好选择粘结剂层的厚度不大于25微米，特别是在1到20微米的范围内，更好是在从5到15微米的范围内，以便保持在阻止粘结剂层进入细槽和粘结力之间的平衡。如果粘结剂界面由于粘结力不足而剥落，则界面反射增加，因而外部光的反射率大大增加。因此，最好是粘结处理均匀而稳定地进行。
附带说明，在胶黏层的情况下，粘结层可能容易进入细槽，这是因为，弹性模数在高温时由于加热而减少。在这种情况下，例如可以通过用紫外线或电子束照射的方法使胶黏层被固化，从而改善弹性模数，借以获得弹性模数的稳定性。因而，最好使用在加热时其弹性模数难于减小的胶黏层，以及甚至在高温时弹性模数也足够大的胶黏层。
最好是，粘结剂层具有小于光导管的折射率的折射率，并且在粘结剂层和光导管之间的折射率差不小于0.02，最好是在从0.03到0.5的范围内。结果，通过光导管透射而以大的角度入射到上表面上的光因为粘结剂层和上表面的高度平行而可以被高效率地全反射，使得从光导管通过粘结剂层向触摸屏泄漏的光可以尽量地被减少，从而减少对触摸屏的光学影响。特别是贡献于液晶显示屏的照明的光是通过光导管透射的和上下表面平行的，或者具有一个接近平行的角度的光。以这样一个大的角度透射的光的强度是大的。因而，当这种光被阻止进入触摸屏时，可以减少这种光对照明光的影响，以便抑制对比度的降低，借以得到容易看到的显示。
从折射率差的观点看来，最好使用丙烯酸胶黏层。在这种情况下，如果胶黏层可以和放射层交联，则在连接之后可以进行交联处理，以便增加弹性模数，借以改善热稳定性。附带说明，可以通过合适的方法进行使得粘结剂层不进入细槽的连接处理，例如在触摸屏上提供粘结剂层从而通过粘结剂层把触摸屏和光导管连接在一起的方法，以及把隔离物上的胶黏层转移到触摸屏上或者转移到光导管上从而使触摸屏和光导管连接在一起的方法。
在按照本发明的包括照明器的触摸屏中，在入射侧表面上入射的光可以被精确地校直而成为平行光。可以使平行光沿有利于观看的垂直方向从下表面射出。光源发出的光可被高效地利用，使得可以构成多种装置，例如亮的触摸输入型反射液晶显示装置，其容易观看并且具有低的功率消耗。
反射液晶显示装置可以被构成前光型的液晶显示装置，其中具有反射层的反射液晶显示屏70被设置在包括照明器的触摸屏中的光导管1的下表面1b的一侧，如图1所示。虽然图1表示的是反射层60被提供在液晶盒50内的后底板的外部的情况，但本发明也可以应用于这样的情况，其中也作为后底板50内部的电极(22)的反射层被提供在元件单元内。
一般地说，反射液晶显示装置通过使用液晶显示屏和前光装置构成，其中把具有作为液晶开关的电极的液晶盒、被连附于液晶盒的驱动装置和反射层装配在一起，并根据需要把一些构件例如偏振器和补偿相位延迟器合适地装配在一起。在本发明中，除去使用包括照明器的触摸屏用作前光单元之外，反射液晶显示装置可以按照相关技术被构成而没有任何特定的限制。
附带说明，图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的内侧上的透明电极52和摩擦膜53；可视侧透明底板59，其具有被依次提供在可视侧透明底板59的内侧上的滤色器58、透明电极57和摩擦膜56；被注入背面透明底板51和可视侧透明底板59之间的液晶54；以及用于密封液晶54的密封材料55。偏振器64通过相位延迟器63被提供在可视侧透明底板59的外侧上。偏振器61通过相位延迟器62被提供在背面透明底板51的外侧上。反射层60被设置在偏振器61的外侧上。这样，便构成了反射液晶显示屏70。
用于形成反射液晶显示屏的液晶盒没有特定的限制。例如，根据液晶的排列格式，可以使用合适的液晶盒，例如扭转的和非扭转的液晶盒，例如TN液晶盒，STN液晶盒，垂直对准的盒，HAN盒或者OCB盒；宾主液晶盒；或者铁电体液晶盒。此外，用于驱动液晶的方法没有特定的限制。例如，可以使用合适的驱动方法例如有源矩阵方法和无源矩阵方法。
对于反射液晶显示屏，反射层的设置是重要的。反射层设置的位置是可以选择的。例如，反射层可被提供在液晶盒50的外侧上，如上所述，并如图1所示，或者被提供在液晶盒的内侧上。反射层可以按照相关技术被形成合适的反射层。反射层的例子有在黏合剂树脂中含有高反射率金属粉末例如铝，银，金，铜或铬的涂层；利用蒸发淀积方法淀积的金属薄膜层；具有由基体材料支撑着的涂层或淀积层的反射板；以及金属箔板。附带说明，当反射层被提供在液晶盒的内侧时，由相关技术的透明电极形成材料制成的透明的导电膜也可以用作反射层。
在另一方面，按照要求，可以使用合适的材料作为偏振器，从通过高质的线性偏振光获得对比度好的显示的观点看来，最好使用偏振度高的材料，例如碘的或染料的吸收型的线性偏振元件。提供相位延迟器用于补偿液晶的双折射，从而改善可视性。相位偏振器可以按照需要被设置在可视侧偏振器和液晶盒之间，或/与背面偏振器和液晶盒之间，如图1所示。按照波长范围可以使用合适的材料作为相位延迟器。相位延迟器可以被制成一层或者被制成由两个或多个延迟层构成的多层体。
在图1所示的反射液晶显示装置中，按照下述进行观看。在包括照明器10的触摸屏的光源2被接通的方式下，从光导管1的下表面出射的光通过偏振器64，液晶显示单元50等，并被反射层60反射。反射的光按照相反的行进路径通过液晶显示单元、偏振器等，并到达光导管1。结果，通过除去细槽A的其它部分传输的显示图像通过触摸屏4被看到。
附带说明，当包括照明器的触摸屏可以接收到外部光时，显示的图像也可以在外部光方式下观看，在这种方式下，光源2被关断。在外部光方式下，入射到光导管1的上表面1a中除去细槽A的其它部分上的光通过触摸屏4被传输，沿着和上述相反的路径行进，并到达光导管1。结果，通过除去细槽A的其它部分传输的显示图像通过触摸屏4被看到。附带说明，在照明-外部光双型液晶显示装置的情况下，反射液晶显示装置被这样形成，使得光源可以在接通和断开之间转换。
为了形成反射液晶显示装置，可以根据需要在包括照明器的触摸屏和液晶显示屏之间设置光漫射层，以便防止光和阴影的不均匀性，从而获得均匀的亮度。因而，可以在包括照明器的触摸屏的光出射表面就在光导管的下表面上提供光漫射层，使其预先和包括照明器的触摸屏集成在一起。所述光漫射层可以用合适的方法构成，没有特定的限制。合适的方法包括涂敷并固化含有在其中散布的透明颗粒的透明树脂的方法；涂敷并固化含有在其中散布的气泡的透明树脂的方法；利用溶剂使层的表面膨胀从而产生裂纹的方法；形成具有随机的凹凸表面的透明树脂层的方法；以及使用按照上述说明形成的漫射板的方法。
按照本发明的用于形成液晶显示装置的光学元件或器件例如包括照明器的触摸屏，液晶显示单元，偏振器等可以被全部集中或部分集中地叠置/把一个固定在另一个上面，或者可以被单独地设置。从根据抑制表面反射来阻止降低对比度的观点看来，最好是这些光学元件或器件被一个固定在另一个上面。可以使用合适的透明的粘结剂，例如胶剂进行固定/粘结处理。可以使透明的粘结剂层含有透明颗粒，从而提供所述的层作为具有漫射功能的粘结剂层。
参照例1按照下述形成铬掩模。在玻璃底板的35mm×25mm的一个矩形区域内形成每个100微米长和10微米宽的开孔，使得矩形区域的短边的方向和每个开孔的长度方向平行。附带说明，所述开孔被这样随机地设置，使得开孔的密度从矩形区域的一个短边向其另一个短边逐渐增加，即，开孔的密度沿着矩形区域的长边方向连续地增加(图4)。选择由开孔占据的总面积不大于矩形区域的面积的1/10。
在另一方面，利用旋转涂敷在清洁的玻璃板上涂敷聚酰亚胺清漆。在100℃下预烘烤之后，在350℃下使聚酰亚胺清漆烧结4小时。这样，在清洁的玻璃板上便形成10微米厚的聚酰亚胺涂层膜。然后，利用溅射方法在聚酰亚胺膜上相继形成0.1微米厚的铬膜和0.5微米厚的铜膜。利用旋转涂敷在铜膜的表面上涂敷5微米厚的正光刻胶。用这种方式，制成一种试样板。
把铬掩模紧密地设置在试样板的正光刻胶上。在由紫外线曝光之后，光刻胶被显影。此外，利用刻蚀把铜膜和铬膜除去。这样，获得了在其开孔部分曝光的具有聚酰亚胺涂敷膜的试样板。所述试样板利用激光束被照射，同时在下述条件下利用准分子激光器扫描多次，所述条件是，试样板的短边被设置为开孔密度稀疏的并垂直于激光束的运动方向，而试样板的长边相对于激光束倾斜43度。用这种方式，在各个开孔部分中的聚酰亚胺涂敷膜借助于切除被局部地除去。然后，在试样板中的铜膜和铬膜利用刻蚀被除去。然后，利用真空蒸发淀积在试样板上涂敷银薄膜。试样板被构成镍型的，并被切割成预定的形状。因而，便获得了模型A。
参照例2以和参照例1相同的方式获得模型B，只是其中的试样板被这样一种试样板(图5)代替，所述试样板具有随机地设置在矩形区域中的开孔，使得开孔的排列密度沿矩形区域的每个长边的方向连续地增加，使得在接近每个长边的部分中的密度大于矩形区域的中心部分的密度。
参照例3利用钻石工具从离开入射侧表面2.5mm的位置切割矩形黄铜板的表面。这样，获得模型C，其具有以210微米的间隔设置的条纹光输出装置，每个光输出装置具有其截面呈不等边三角形的形状。选择切割的方向和黄铜板的长度方向平形。每个光输出装置具有宽度为20微米以42度的角度倾斜的光路改变斜面，和宽度为190微米的缓斜面。光路改变斜面面向倾斜的侧表面。选择由光路改变斜面占据的面积等于1/10.5上表面面积。
参照例4矩形黄铜板的表面被喷沙从而获得模型D，其具有被退光的表面作为用于形成光输出装置的表面。
参照例5以和参照例1相同的方式获得模型E，除去试样板利用激光束照射，同时在以下条件下利用准分子激光器扫描多次，所述的条件是，试样板的短边被设置为开孔密度稀疏的边，并且垂直于激光束，使得聚酰亚胺涂层膜通过切割被局部地除去。即，模型E没有使得能够以预定角度形成光路改变斜面的表面。
例1紫外线可固化的丙烯酸树脂被涂敷在参照例1中获得的模型A上。厚度为1.2mm，宽度为40mm，长度为30mm的并具有被抛光的端面的丙烯酸板被静静地放在丙烯酸树脂上。在丙烯酸树脂和丙烯酸板被制成并利用橡胶辊使它们相互贴紧把气泡挤出之后，丙烯酸树脂通过金属卤化物灯发出的紫外线照射，从而使得固化。然后，使固化的丙烯酸树脂和模型A分离。用这种方式，模型A的负的形状被传递到丙烯酸板上，借以获得具有固化层的光导管A。附带说明，丙烯酸板的折射率是1.495，固化层的折射率是1.512。按照利用SEM(扫描电子显微镜)的部分观察结果，获得的光导管具有由细槽构成的光输出装置，每个细槽由具有截面近似三角形的形状的凹部构成，每个细槽具有以大约42度倾斜的光路改变斜面，以及大约以70度的平均角度倾斜的陡的斜面。除去光输出装置的其它部分是扁平的部分。因而，借助于模型A的负的形状的转移形成了每个光输出装置的形状。
利用真空淀积方法在降冰片烯树脂(由JSR公司制造的ARTON)铸模的表面上提供ITO薄膜，借以形成透明电极。获得的薄膜的片电阻是400Ω/□。薄膜被切割成宽度为40mm，长度为20mm，从而制备两个薄膜片。在两个薄膜片的每个中，长边和短边被利用银膏印刷，从而形成电极。然后，在两个薄膜片之间形成透明的树脂隔离物。利用双面涂敷分带使两个薄膜片的周边相互连接，同时使电极通过隔离物相互面对。按照两个薄膜片之间的延迟的测量，面内延迟是12nm，厚度延迟是35nm。
利用具有折射率为1.468的丙烯酸胶剂把触摸屏A连接到利用上述方式获得的光导管A的上表面上。冷阴极管被设置在光导管的入射侧表面上，使得细槽的光路改变斜面面向冷阴极管。这样，便获得了包括照明器的触摸屏。附带说明，在20℃时丙烯酸胶剂的存储的弹性模数是1.8×105N/m2。
例2以和例1相同的方式获得光导管B，除去使用在参照例2中获得的模型B之外。以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A被光导管B代替之外。按照利用SEM进行的部分观察的结果，光导管B具有由细槽构成的光输出装置，每个细槽由具有截面近似三角形的形状的凹部构成，所述细槽通过模型B的负的形状的转印而被形成。每个凹部具有大约以41度的角度倾斜的光路改变斜面，以及大约以27度的平均角度倾斜的陡的斜面。
例3以和例1相同的方式获得光导管C，除去使用在参照例3中获得的模型C之外。以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A被光导管C代替之外。按照利用SEM进行的部分观察的结果，光导管C具有由棱镜状的凹凸部分的重复的结构构成的光输出装置，每个光输出装置由具有截面近似三角形的形状的凹部构成，所述重复分结构通过模型C的负的形状的转印而形成。在重复的结构中没有平的部分。每个凹部具有大约以42度的角度倾斜的光路改变斜面，以及大约以3度的平均角度倾斜的缓的斜面。
例4以和例1相同的方式获得光导管D，除去使用在参照例4中获得的模型D之外。以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A被光导管D代替之外。按照利用SEM进行的部分观察的结果，光导管D具有由通过模型D的负的形状转印而成的随机的凹凸部分构成的光输出装置。
例5以和例1相同的方式获得光导管E，除去使用在参照例5中获得的模型E之外。以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A被光导管E代替之外。按照利用SEM进行的部分观察的结果，光导管E具有光输出装置，所述每个光输出装置的截面近似直角梯形，并通过模型E的负的形状的转印而成。在每个光输出装置中的斜面和对面之间的角度大约为80度。
例6厚度为1.2mm的丙烯酸板被切割成宽度为40mm，长度为30mm的尺寸，并且丙烯酸板的端面被抛光，借以形成光导管F。以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A被光导管F代替并使用下面的触摸屏B之外。附带说明，触摸屏B以和触摸屏A相同的方式被生产，除去使用下述的材料作为压力接收侧基体材料之外。即，由棱镜状的凹凸部分的重复结构构成的光输出装置以和例3相同的方式被形成在降冰片烯树脂膜上，其中光导管C利用模型C构成。然后，在薄膜制成的光输出装置上形成ITO薄膜。然后，所述薄膜被切割成宽度为40mm长度为30mm的尺寸。这样获得的压力接收侧基体材料被使用。
例7以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A被光导管F代替并使用下面的触摸屏C之外。附带说明，触摸屏C以和触摸屏A相同的方式被生产，除去使用下述的材料作为压力接收侧基体材料之外。即，使用模型D代替模型C，从而形成具有由随机的凹凸部分构成的光输出装置的降冰片烯树脂膜。然后，在薄膜制成的光输出装置上形成ITO薄膜。然后，所述薄膜被切割成宽度为40mm长度为30mm的尺寸。这样获得的压力接收侧基体材料被使用。
例8使用PET膜代替降冰片烯树脂膜形成触摸屏作为触摸屏A。以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去使用所述触摸屏之外。附带说明，PET膜具有1780nm的面内延迟和3400nm的厚度延迟。
例9以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A和触摸屏A通过丙烯酸胶剂彼此连接之外，所述丙烯酸胶剂具有1.468的折射率并在20℃下具有3×104N/m2的存储弹性模数。
例10以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A和触摸屏A通过丙烯酸胶剂彼此连接之外，所述丙烯酸胶剂具有1.505的折射率并在20℃下具有1.4×105N/m2的存储弹性模数。
例11以和例1相同的方式获得包括照明器的触摸屏，除去光导管A和触摸屏A被简单地相互叠置而不插入任何丙烯酸胶剂之外。
评价试验一个普通的白色液晶显示屏被设置在例1到例11获得的每个包括照明器的触摸屏中的光导管的下侧上。这样便形成了液晶显示装置。所述显示装置在黑暗的室内沿前方被观察，同时接通冷阴极管，使得半个液晶盒处于白状态，其它半个处于黑状态。此外，测量在白显示部分的中心的亮度。
测量结果如下表所示。

从上表显然可以看出，在例1和例2中都获得了高的亮度。显微镜观察的结果，在例1和例2在细槽部分中都观察到了空气层。还显然可以看出，在例1和例2中，每个细槽没有填充任何胶黏层。此外，还观察了从光导管的下表面出射的光的状态。结果是，沿大约垂直于光导管的方向出射的光较强，因此获得了高的亮度。应当理解，反射液晶显示屏可被高效地照明。此外，屏的黑度很好，因而即使在黑的状态下也具有高的对比度。
在另一方面，在例3中的亮度大约是例2和例1的亮度的1/2。按照例3的显微镜观察，发现大量的细槽填充有胶黏层，这是因为，和光输出装置相对的每个表面的角度是浅的缘故。因而，认识到，由于胶黏层的进入使得能够实现全反射的斜面的面积被减少，从而使亮度降低。此外，在例3中，观察到在光输出装置和像素之间有波纹发生，使得显示不容易被看到。
发现在例4中的出射光很少。按照显微镜观察的结果，在例4中的光导管的凹凸部分全部填充有胶黏层。因而，在白状态和黑状态之间的对比度低，使得难于使两种状态彼此区分开来。
按照显微镜观察，在例5中的光输出装置填充在胶黏层很少。然而，出射的光以大的角度倾斜，使得和例1与例2相比，前向亮度非常低。这是因为，和例1、例2相比，在例5中用于反射光的角度较大，使得通过光导管透射的光可能不被全反射。按照在光导管的下表面进行的观察，发现沿垂直于下表面的方向出射的光很少。此外，观察到了从上表面的直接的光泄漏，因此难于把白和黑相互区分开来。
例6中的亮度大约是例1和例2的亮度的80％。按照在光导管下表面进行的观察，出射光以大的角度倾斜。认为是没有使透射光高效地入射到触摸屏上，这是因为，透射光全部被胶黏层反射。此外，在光输出装置和像素之间波纹的发生是如此强烈，以致使得所述显示不容易被看到。
在例7中的亮度小于例1和例2的亮度的1/4，即，在例7中的显示是暗的。出射光的角度较高，使得液晶显示屏不能高效地照明。此外，光直接从触摸屏的表面射出。因而，对比度是如此之低，以致于使得显示不容易被看到。
在例8中的亮度大约和例1、例2中的相等。不过在例8中，显示不容易被看到，这是因为，当观看角小时在触摸屏内看到彩虹般的不均匀现象。
在例9中的亮度大约是例1和例2中的亮度的75％。按照显微镜观察，发现细槽内轻微地进入了胶黏层。认为是胶黏层进入了光输出装置内，因为本例中胶黏层的弹性模数小。
例10中的亮度大约和例1、例2中的亮度相等。不过，在例10中，当触摸屏被手指压下时，光从手指的周边泄漏。
在例11中获得的亮度大约是例1、例2中的亮度的20％。不过，在例11中，由于即使在黑的显示状态下也发生界面反射而使得显示发白。因而，对比度是如此之低，以致于使得显示不容易被看到。
然后，在亮的房间内，在关断光源，对半地显示白状态和黑状态的条件下评价了对比度。结果，在例1，例2，例4和例5的显示中对比度非常好，因而容易被看到。与此相反，在例3和例6的显示中，由于发生波纹而不容易被看到。在例7中，由于在触摸屏的下表面内的电极的表面上的光的散射使得黑的显示发白，使得显示不容易被看到。在例11中，因为表面反射是如此之强，以致于使得不能获得足够的对比度，使得显示极难看到。
在另一方面，使用具有直径5mm的半球前端的重物(50g)在一个位置进行了触摸试验。结果，在例1和例2中，在高达20000次的试验中都获得了电流导通，而在例6的3500次或者在例7的11000次的试验中没有获得电流导通，这是因为导线断开的缘故。
由上述结果显然可见，例1和例2在光源接通的状态下在亮度、显示的对比度、容易观看性和触摸屏的寿命方面是极好的。还显然可以看出，包括照明器的触摸屏可以这样实现，使得可以使用照明器用于形成无波纹的、亮的和容易观看的反射液晶显示装置。虽然本发明结合优选实施例以某个特定形式进行了说明，应当理解，不脱离下面所附的权利要求的构思，这些优选实施例的细节和各个部件的排列和组合可以改变。
权利要求
1.一种包括照明器的触摸屏，所述触摸屏包括由透明的板状材料制成的光导管，所述光导管具有上表面，下表面和至少一个入射侧表面，所述上表面具有光输出装置，通过所述光输出装置使得入射到入射侧表面上的光从下表面射出；被设置在所述光导管的入射侧表面上的光源；透明的粘结剂层；以及透明的触摸屏，所述触摸屏包括输入位置检测机构，并通过所述透明的粘结剂层被连接到所述光导管的上表面的外侧；其中所述光输出装置由断续设置的细槽构成，每个细槽由长度不大于250微米，深度不大于50微米，并且不大于长度的1/5的凹部构成，并且每个细槽被形成截面近似三角形的形状；其中每个所述细槽具有相对于所述光导管的下表面以从35度到48度的范围内的角度倾斜的光路改变斜面，和相对于所述光导管的下表面以不小于60度的角度倾斜，从而面向所述光路改变斜面的陡的斜面；以及其中所述细槽被这样设置，使得所述光路改变斜面面向所述光源，从而能够接收从所述光源入射到所述光导管的所述入射侧表面上的光。
2.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中由所述光输出装置占据的面积不大于所述光导管的所述上表面的面积的1/8。
3.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中所述光导管被这样构成，使得相对于所述光导管的所述下表面所述光路改变斜面的倾斜的角度在从38到45度的范围内。
4.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中所述光导管被这样构成，使得构成所述光输出装置的所述细槽被随机地断续地设置。
5.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中所述光导管被这样构成，使得构成所述光输出装置的所述细槽随着所述细槽远离所述光源被设置得越密。
6.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中所述光导管被这样构成，使得构成所述光输出装置的所述细槽随着所述细槽接近根据所述光导管的所述入射侧表面的每个相对的侧端面被设置得越密。
7.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中被设置在所述光导管的所述入射侧表面上的所述光源是直线光源；并且构成所述光输出装置的所述细槽根据所述细槽的所述光路改变斜面平行于所述直线光源被设置。
8.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中被设置在所述光导管的所述入射侧表面上的所述光源是点光源；并且构成所述光输出装置的所述细槽以所述点光源为其虚拟中心被同心地设置。
9.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中所述触摸屏包括具有透明电极的输入侧透明基体材料，和具有透明电极的压力接收侧透明基体材料，所述两个透明基体材料通过一个间隙被设置，使得所述两个透明基体材料的所述透明电极彼此面对。
10.如权利要求9所述的包括照明器的触摸屏，其中作为构成所述触摸屏的一个部件的所述透明基体材料由透明的膜和形成在所述透明膜上的透明电极构成。
11.如权利要求9所述的包括照明器的触摸屏，其中作为构成所述触摸屏的一个部件的所述压力接收侧基体材料由一种面内延迟不大于20nm的支撑基体材料和被形成在所述支撑基体材料上的透明电极构成。
12.如权利要求9所述的包括照明器的触摸屏，其中作为构成所述触摸屏的一个部件的所述压力接收侧基体材料由一种厚度延迟不大于50nm的支撑基体材料和被形成在所述支撑基体材料上的透明电极构成。
13.如权利要求9所述的包括照明器的触摸屏，其中所述触摸屏还包括作为其最外表面的防反射层。
14.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中用于使所述光导管和所述触摸屏相互连接的所述粘结剂层是黏胶层。
15.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中构成所述光导管的所述上表面内的所述光输出装置的所述细槽不填充用于使所述光导管和所述触摸屏相互连接的所述粘结剂层。
16.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中所述用于使所述光导管和所述触摸屏相互连接的所述粘结剂层的折射率小于所述光导管的折射率，其中折射率差不小于0.02。
17.如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，其中用于使所述光导管和所述触摸屏相互连接的所述粘结剂层在20℃下具有不小于5×104N/m2的弹性模数。
18.一种反射液晶显示装置，包括如权利要求1所述的包括照明器的触摸屏，以及被设置在所述包括照明器的触摸屏内的光导管的下表面上的反射液晶显示屏。
全文摘要
一种包括照明器的触摸屏,所述触摸屏包括:由透明的板状材料制成的光导管,所述光导管具有上表面,下表面和至少一个入射侧表面,所述上表面具有光输出装置,通过所述光输出装置使得入射到入射侧表面上的光从下表面射出;被设置在所述光导管的入射侧表面上的光源;透明的粘结剂层;以及通过所述粘结剂层连接于光导管的上表面的触摸屏;其中光输出装置由断续设置的细槽构成,每个细槽由一个凹部构成,并且每个细槽被形成截面近似三角形的形状;其中每个所述细槽具有光路改变斜面和陡的斜面。还提供了一种反射液晶显示装置,其具有上面限定的包括照明器的触摸屏以及被设置在包括照明器的触摸屏的光导管的下表面侧上的反射液晶显示屏。
文档编号G02F1/1335GK1381752SQ0210572
公开日2002年11月27日 申请日期2002年4月16日 优先权日2001年4月16日
发明者梅本清司, 木下亮児, 中野勇树, 岸冈宏昭, 堺谷和香 申请人:日东电工株式会社