JP2001100186A - フロントライト一体型タッチパネル装置 - Google Patents

フロントライト一体型タッチパネル装置

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JP2001100186A
JP2001100186A JP28057899A JP28057899A JP2001100186A JP 2001100186 A JP2001100186 A JP 2001100186A JP 28057899 A JP28057899 A JP 28057899A JP 28057899 A JP28057899 A JP 28057899A JP 2001100186 A JP2001100186 A JP 2001100186A
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transparent
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JP28057899A
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English (en)
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Takayuki Takagi
孝之 高木
Takao Hashimoto
孝夫 橋本
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Nissha Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた光透過率を有するようにすることによ
って視認性の向上を図ることができるフロントライト一
体型タッチパネル装置を提供する。 【解決手段】 反射板6上に、反射型液晶ディスプレイ
5と、透明な導光板3とその端面である入光面16に配
置された光源4とからなるフロントライト15と、透明
タッチパネル14とが順次積層され、フロントライト1
5の上部と透明タッチパネル14の下部とが透明樹脂層
12を介して積層され、導光板3が、透明タッチパネル
と対向する側には全面的に平坦な面を有し、反射型液晶
ディスプレイ5と対向する側には入光面16から入射し
た光を内部反射させる水平面17と入射光を外部へ出射
する傾斜面18とを交互に有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、フロントライト
一体型タッチパネル装置に関する。この発明のフロント
ライト一体型タッチパネル装置は、コードレス電話機、
携帯電話機、電卓、サブノートパソコン、PDA(パー
ソナル・デジタル・アシスタント)、デジタルカメラ、
ビデオカメラ、業務用通信機器などの反射型液晶ディス
プレイを備えた携帯型電子機器などにおいて特に好適な
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、液晶表示部を備えた小型軽量
の携帯型電子機器が開発され製品化されている。携帯型
電子機器においては、消費電力を下げるために、反射型
液晶ディスプレイが用いられることがある。反射型液晶
ディスプレイは、バックライトを使用しないことにより
消費電力が小さい点に加え、屋外での使用において外光
下での視認性に優れる点でも携帯型電子機器に適してい
る。
【0003】そして、十分な外光が得られない屋内や夜
間などの環境で反射型液晶ディスプレイを使用するに
は、反射型液晶ディスプレイを表側から照明することが
必要となるため、反射型液晶ディスプレイの上方に光源
を位置させた照明装置であるフロントライトが用いられ
ている。
【0004】フロントライトとして、反射型液晶ディス
プレイの表示面側に、反射型液晶ディスプレイに対し平
行に導光板を配置し、導光板の端面部より冷陰極管など
の光源からの光を取り込み反射型液晶ディスプレイ面へ
照射させるものがある。導光板の一方の面は、端面部よ
り入光した光を液晶面へ出射するための光拡散機能を有
している。光拡散機能としては、導光板の上面にプリズ
ムやマイクロレンズを形成したり、微細なマット加工を
行って光を拡散するものがある。
【0005】そして、反射型液晶ディスプレイが必要と
される電子携帯機器には、表示面からの入力機能を持つ
透明タッチパネルを搭載している場合が多い。フロント
ライトと透明タッチパネルを同時に組み込んだ場合、フ
ロントライトを組み込まない場合と比較して、フロント
ライトの透明導光板の上下面と空気層との間の表面反射
のため透過率が低下してしまう。たとえば、透明導光板
として透明アクリル板を使用すると、導光板と空気層と
の屈折率の差により生じる表面反射によって、光透過率
のロスが約7%生じる。
【0006】そこで、透明タッチパネルの下面とフロン
トライトの導光板の上面とを透明粘着層を介して空気層
を介さずに積層することにより、光透過率を向上させる
ことが考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、導光板の上面
に光拡散機能を付与した場合、導光板上面と透明タッチ
パネル下面を積層すると、導光板の光拡散機能面は空気
層と接することができない。光拡散機能を有するプリズ
ムやマイクロレンズ、マット加工部分は、空気層との界
面における反射により端面からの入射光を液晶表面へと
導いているため、空気層を介さずに導光板と透明タッチ
パネルを積層する場合は、光拡散機能面はほとんどその
効果を発揮できない。
【0008】したがって、この発明は、上記のような問
題点を解消し、優れた光透過率を有するようにすること
によって視認性の向上を図ることができるフロントライ
ト一体型タッチパネル装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明のフロントライ
ト一体型タッチパネル装置は、以上の目的を達成するた
めに、つぎのように構成した。
【0010】つまり、この発明のフロントライト一体型
タッチパネル装置は、反射板上に、反射型液晶ディスプ
レイと、透明な導光板とその端面である入光面に配置さ
れた光源とからなるフロントライトと、透明タッチパネ
ルとが順次積層され、フロントライトの上部と透明タッ
チパネルの下部とが透明樹脂層を介して積層され、導光
板が、透明タッチパネルと対向する側には全面的に平坦
な面を有し、反射型液晶ディスプレイと対向する側には
入光面から入射した光を内部反射させる水平面と入射光
を外部へ出射する傾斜面とを交互に有するように構成し
た。
【0011】また、上記の発明において、導光板の透明
タッチパネルと対向する面と光源を配置した入光面との
なす角度が88〜92゜であり、反射型液晶ディスプレ
イと対向する側にある水平面と傾斜面との角度が入光面
と透明タッチパネルと対向する面との角度以上であり1
80゜未満であるように構成してもよい。
【0012】また、上記の発明において、導光板の反射
型液晶ディスプレイと対向する面に導光板の屈折率より
も低く空気層よりも高い屈折率を有する低反射層が形成
されるように構成してもよい。
【0013】また、上記の発明において、導光板の屈折
率よりも低く空気層よりも高い屈折率を有するフィルム
を、前記フィルム以上で導光板以下の屈折率を有する透
明粘着剤により積層されることにより低反射層が形成さ
れるように構成してもよい。
【0014】また、上記の発明において、導光板の厚さ
が0.3〜2.0mmであるように構成してもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】図面を参照しながらこの発明の実
施の形態について詳しく説明する。
【0016】図1は、この発明のフロントライト一体型
タッチパネル装置の一実施例を示す断面図である。図2
〜3は、この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置を組み込んだ携帯型電子機器の実施例を示す斜視図
である。図4は、この発明のフロントライト一体型タッ
チパネル装置の実施例を示す断面図である。図5〜6
は、この発明のフロントライト一体型タッチパネル装置
に用いられる導光板の形状を示す断面図である。図7
は、この発明のフロントライト一体型タッチパネル装置
の他の実施例を示す断面図である。図中、1は携帯型電
子機器、3は導光板、4は光源、5は反射型液晶ディス
プレイ、6は反射板、7は液晶表示部、9は上部電極
板、10は絶縁部材、11は下部電極板、12は透明樹
脂層、13は低反射層、14は透明タッチパネル、15
はフロントライト、16は入光面、17は水平面、18
は傾斜面である。
【0017】この発明のフロントライト一体型タッチパ
ネル装置は、反射板6上に、反射型液晶ディスプレイ5
と、透明な導光板3とその端面である入光面16に配置
された光源4とからなるフロントライト15と、透明タ
ッチパネル14とが順次積層され、フロントライト15
の上部と透明タッチパネル14の下部とが透明樹脂層1
2を介して積層され、導光板3が、透明タッチパネルと
対向する側には全面的に平坦な面を有し、反射型液晶デ
ィスプレイ5と対向する側には入光面16から入射した
光を内部反射させる水平面17と入射光を外部へ出射す
る傾斜面18とを交互に有するものである。(図1参
照)。
【0018】フロントライト一体型タッチパネル装置
は、コードレス電話機、携帯電話機、電卓、サブノート
パソコン、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタン
ト)、デジタルカメラ、ビデオカメラ、業務用通信機器
など、反射型液晶ディスプレイ5と透明タッチパネル1
4とを備えた携帯型電子機器1に適用される(図2〜3
参照)。
【0019】この発明のフロントライト一体型タッチパ
ネル装置を組み込んだ携帯型電子機器1の一例を図2に
示す。携帯型電子機器1は、液晶表示部7の最上部に設
置されたペン入力装置である透明タッチパネル14によ
り入力機能を実現する。図3に示した携帯型電子機器1
は、入力装置としてキーボードを備えたものであり、液
晶表示部7にも入力装置として透明タッチパネル14を
備えている。
【0020】フロントライト一体型タッチパネル装置
は、外光およびフロントライト15からの光を反射する
反射板6と、反射型液晶ディスプレイ5と、導光板3と
光源4とからなるフロントライト15と、透明タッチパ
ネル14とを少なくとも組み合わせて構成するとよい
(図1参照)。
【0021】透明タッチパネル14としては、抵抗膜方
式と呼ばれるものを用いるとよい。抵抗膜方式とは、表
面に透明導電膜からなる下部電極とドット状のスペーサ
とを設けたガラス板やフィルムなどの絶縁基板からなる
下部電極板11と、透明導電膜からなる上部電極を設け
たフィルムなどの絶縁基板からなる上部電極板9とを積
層した構造となっており、入力面側からパネル表面の一
部を押圧することにより両電極を接触させて電気的に導
通させ入力できるものである。また、透明タッチパネル
14として、静電容量方式、光方式などのものを用いて
もよい。
【0022】透明タッチパネル14の下部電極板11
は、上部電極板9と同様の電極付きフィルムとしてもよ
い。この方式はフィルムタイプと呼ばれ、下部電極とし
てガラスの代わりにフィルムを使用することにより軽量
化することができ、透明タッチパネル14が割れにくい
といった特長がある。フィルムタイプの透明タッチパネ
ル14は、透明タッチパネル14自体に剛性をもたせる
ため、通常、下部電極板11の下側に、アクリル樹脂や
ポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなる透明樹脂
板を支持体として積層して用いる。
【0023】透明タッチパネル14とフロントライト1
5とは、透明粘着剤や透明ゲルなどからなる透明樹脂層
12を介して積層する(図4参照)。このように構成す
ることにより、透明タッチパネル14とフロントライト
15との間に存在した空気層を省くことができる。空気
の屈折率(1.0)とガラスや透明樹脂の屈折率(1.
4〜1.7)との間には差異があるため、空気層が下部
電極板11と導光板3との間に存在すると透過率が低く
なる。したがって、透明樹脂層12により導光板3と透
明タッチパネル14を積層して空気層を介さないように
構成することにより透過率を向上させることができる。
透明粘着層としては、導光板3と同様の屈折率、または
導光板3と透明タッチパネル下部電極基板との間の屈折
率を持つ材料を使用するのが好ましい。
【0024】また、フィルムタイプの透明タッチパネル
14を用いる場合、支持体を省略してフロントライト1
5に対し透明樹脂層12を介して積層してもよい。この
ように構成することにより、透明タッチパネル14の下
部電極板11の支持体をフロントライト15の導光板3
で併用し、支持体と導光板3との間の空気層を除去する
ことにより、透過率の向上を図ることができる。フィル
ムタイプの透明タッチパネル14は柔軟な構造であるた
め、透明タッチパネル14と導光板3との積層加工は容
易にできる。
【0025】反射型液晶ディスプレイ5において、外光
は、最上部の透明タッチパネル14側よりフロントライ
ト15の導光板3と反射型液晶ディスプレイ5を通過し
反射板6により反射され、再び反射型液晶ディスプレイ
5、導光板3、透明タッチパネル14と通過し出射され
る(図1参照)。外光の経路はフロントライト一体型タ
ッチパネル装置の各構成部品をぞれぞれ2回通過するた
め、透過率は透過型液晶ディスプレイと比較するとかな
り低くなる。そのため、空気層と支持体の2層を省くこ
とは、透過率向上に貢献する。特に、空気層は、導光板
3や透明樹脂層12と比較して屈折率の差が大きいた
め、空気層と他の層との界面の反射によるロスが大き
い。よって、空気層が省略できると透過率を大きく向上
させることができる。
【0026】次に、フロントライト15について説明す
る。フロントライト15は、透明な導光板3とその端面
に配置された光源4とから少なくとも構成される。
【0027】導光板3は反射型液晶ディスプレイ5の上
に重ねて配置されるため、導光板3は十分な光透過性を
有し、液晶表示の視認性を妨げないことが要求される。
【0028】導光板3としては、透明樹脂からなるもの
を用いるとよい。透明樹脂としては、透明性、導光性に
優れたアクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、セル
ロースアセトブチレート樹脂、セルロースプロピオネー
ト樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂などを用いる
ことができる。
【0029】導光板3の形状としては、透明タッチパネ
ルと対向する面には平坦な面を有し、反射型液晶ディス
プレイ5と対向する面には入光面から入射した光を内部
反射させる水平面17と入射光を外部へ出射する傾斜面
18とを交互に有するように形成する(図4参照)。
【0030】すなわち、光源4から発せられる光は、導
光板3の入光面16から入射し、スネルの法則にしたが
い導光板3の表面で全反射され、導光板3の入光面16
から入光面16に対向する端面まで導かれる。そこで、
導光板3の反射型液晶ディスプレイ5に対向する面から
光を出射するために、導光板3の反射型液晶ディスプレ
イ5に対向する側に、透明タッチパネルと対向する面と
平行な面を有する箇所である多数の水平面17と、透明
タッチパネルと対向する面に対し傾斜した面を有する箇
所である多数の傾斜面18とをそれぞれ交互に設ける。
このとき、入光面16と、透明タッチパネルと対向する
面および反射型液晶ディスプレイ5と対向する側の水平
面17とは、入射光を導光板3の奥まで導くために、9
0゜をなすことが望ましい。ところが、導光板3を成形
加工または切削加工する場合、加工精度により正確に9
0゜になるとは限らない。現在の加工技術では角度の精
度は±2゜以内に収めることができる。したがって、加
工精度を考慮すると、入光面16と、透明タッチパネル
と対向する面および反射型液晶ディスプレイ5と対向す
る側の水平面17とのなす角度は88〜92゜とするの
が望ましい。
【0031】また、傾斜面18から入射光を出射するた
めには、導光板3の反射型液晶ディスプレイ5と対向す
る側にある水平面17と傾斜面18との角度は、透明タ
ッチパネルと対抗する面と入光面16との角度以上であ
り、180゜未満であるのが望ましい。水平面17と傾
斜面18との角度を透明タッチパネルと対抗する面と入
光面16との角度以上とするのは、入射光を導光板3の
外部に出射するためである。水平面17と傾斜面18と
の角度を180゜未満とするのは、水平面17と傾斜面
18とを交互に階段状に形成するためである。
【0032】図5および図6に、図4で示した導光板3
の反射型液晶ディスプレイ5と対向する側に水平面17
と傾斜面18とを有する箇所の一例を示す。
【0033】図5は、水平面17と傾斜面18とのなす
角度αが90゜である例を示す。最も出射効率のよいの
は90゜である。入射した光の最大入光角がそのまま最
大出射角になるからである。この場合、傾斜面18に到
達した入射光は、入光面16とほぼ等しい角度を有する
ため、その大半が導光板3の外へ出射する。
【0034】図6に、水平面17と傾斜面18とのなす
角度αが、入光面16と透明タッチパネルと対向する面
との角度以上であり180゜未満である例を示す。この
場合、隣り合う水平面17の高さtが図5と図6で同じ
とすると、図6の場合の方が傾斜面18の面積を大きく
することができ、一つの傾斜面18からより多くの光を
出射することができる。
【0035】また、図4には、連続する水平面17と傾
斜面18の間隔がそれぞれ均等に配置される例を示した
が、発光をより均一にするため、水平面17と傾斜面1
8の間隔がそれぞれ異なるように構成してもよい。
【0036】この発明のフロントライト一体型タッチパ
ネル装置では、上部に透明タッチパネル14があるた
め、反射型液晶ディスプレイ5の表面と透明タッチパネ
ル14の入力面との距離が大きすぎると視差が生じ、表
示位置と入力位置がずれてしまう。したがって、導光板
3の厚みは反射型液晶ディスプレイ5と透明タッチパネ
ル14との距離を離す要因になるので薄い方が好まし
い。そして、その発光効率を考慮すると、導光板3の厚
さは、0.3〜2.0mmであるのが望ましい。特に、
入光面16は光源4となる冷陰極管の管径が細くても
1.0mm程度なので、1.0〜2.0mmの範囲が望
ましい。光源4としてLEDを使用した場合には、さら
に薄くしてもよい。0.3mmに満たないと、導光版の
加工が困難であり、また、端面部から十分な光を取り入
れるのが困難となる。また、2.0mmを越えると、フ
ロントライト15の厚みが厚くなり、重量が増すので携
帯性を欠くことになる。
【0037】また、導光板3の反射型液晶ディスプレイ
5と対向する面に、屈折率が導光板3より低く空気層よ
り高い低反射層13を形成することにより、フロントラ
イト一体型タッチパネル装置全体の透過率を向上させる
ことができる(図7参照)。
【0038】低反射層13を形成するには、導光板3の
反射型液晶ディスプレイ5と対向する面に、低屈折膜を
形成する方法がある。低屈折膜は、屈折率の低い物質を
導光板3である樹脂表面に直接処理して形成するとよ
い。低屈折膜は、無機物であるMgF(屈折率1.3
8)などのフッ化金属や、SiO(屈折率1.46)
などの金属酸化物を用い、真空蒸着法などで形成するこ
とができる。また、有機物であるフッ素系モノマーを用
い、プラズマ重合法やディップなどのコーティング法な
どで形成することができる。
【0039】また、導光板3の反射型液晶ディスプレイ
5と対向する面に、導光板3の屈折率よりも低い屈折率
を有するフィルムを、前記フィルム以上で導光板3以下
の屈折率を有する透明粘着剤を用いて積層することによ
り低反射層13を形成してもよい。
【0040】導光板3の透明タッチパネルと対向する面
は、空気層との界面を持つため、表面反射が透過率を低
下させる原因となる。したがって、この表面に低反射層
13を形成することにより、界面の反射率を下げ透過率
を向上させることができる。
【0041】光源4は、導光板3の入光面16である端
面に配置する。光源4は、導光板3の少なくとも1辺に
配置する。光源4としては、冷陰極管、LEDなどを用
いるとよい。LEDを光源4とする場合は複数のLED
を線状に並べて用いるとよい。
【0042】また、光源4から出射される光を効率よく
導光板3の入光面16に集めるために、リフレクターを
配置してもよい。リフレクターとしては、銀、アルミニ
ウム、白金、ニッケル、クロムなど、光を鏡面反射する
材質を表面に有する金属板、特に、銀、アルミニウムな
どを真空蒸着法やスパッタリング法などにより表面コー
ティングしたものが好ましい。また、ポリエステルなど
の樹脂にTiO、BaSO、SiOなどの光拡散
性物質を混入したものや、ポリエステルなどの樹脂を発
泡させて光拡散性を付与した光拡散性反射板や光拡散性
フィルムを用いてもよい。
【0043】以上のとおり、反射型液晶ディスプレイ5
を表示部とし表示部にフロントライト15と透明タッチ
パネルを搭載する携帯型電子機器1において、透明タッ
チパネルと対向する面および反射型液晶ディスプレイ5
と対向する側の水平面17では、入光面16から入射し
た光は全反射されて傾斜面18からのみ出射され、照射
対象である反射型液晶ディスプレイ5に照射される。反
射型液晶ディスプレイ5に照射された光は反射型液晶デ
ィスプレイ5を通り、反射型液晶ディスプレイ5の下の
反射板6面で反射され、再度、反射型ディスプレイ、導
光板3、透明タッチパネルを通過し出射される。従来導
光板3の透明タッチパネルと対向する側に設けられてい
た光集光または拡散機能は、照射対象物である反射型液
晶ディスプレイ5と対向する側に設けられているため、
透過率を低下させる透明樹脂基板と空気層との界面を2
面減らすことができ、透過率の向上を図ることができ
る。したがって、反射型液晶ディスプレイ5を使用した
機器において十分な外光が得られない環境下であっても
液晶表示が認識可能になる。
【0044】
【発明の効果】この発明は、前記した構成からなるの
で、次のような効果を有する。
【0045】この発明のフロントライト一体型タッチパ
ネル装置は、反射板上に、反射型液晶ディスプレイと、
透明な導光板とその端面である入光面に配置された光源
とからなるフロントライトと、透明タッチパネルとが順
次積層され、フロントライトの上部と透明タッチパネル
の下部とが透明樹脂層を介して積層され、導光板が、透
明タッチパネルと対向する側には全面的に平坦な面を有
し、反射型液晶ディスプレイと対向する側には入光面か
ら入射した光を内部反射させる水平面と入射光を外部へ
出射する傾斜面とを交互に有するように構成されている
ので、優れた光透過率を有するようにすることによって
視認性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置の一実施例を示す断面図である。
【図2】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置を組み込んだ携帯型電子機器の一実施例を示す斜視
図である。
【図3】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置を組み込んだ携帯型電子機器の他の実施例を示す斜
視図である。
【図4】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置の実施例を示す断面図である。
【図5】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置に用いられる導光板の形状を示す断面図である。
【図6】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置に用いられる導光板の形状を示す断面図である。
【図7】この発明のフロントライト一体型タッチパネル
装置の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 携帯型電子機器 3 導光板 4 光源 5 反射型液晶ディスプレイ 6 反射板 7 液晶表示部 9 上部電極板 10 絶縁部材 11 下部電極板 12 透明樹脂層 13 低反射層 14 透明タッチパネル 15 フロントライト 16 入光面 17 水平面 18 傾斜面
フロントページの続き Fターム(参考) 2H038 BA06 BA30 2H089 HA18 HA40 JA11 NA60 QA11 QA12 QA13 TA03 TA18 2H091 FA23X FA42X FB02 FC02 FC24 FC26 FC29 FC30 FD06 FD12 FD23 GA11 LA03 LA18 5B087 AA00 AB05 AC09 AE09 CC12 CC14 CC20 5G435 AA00 BB12 BB16 EE02 EE23 EE33 FF03 FF08 GG24 HH02 HH12 LL07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反射板上に、反射型液晶ディスプレイ
    と、透明な導光板とその端面である入光面に配置された
    光源とからなるフロントライトと、透明タッチパネルと
    が順次積層され、フロントライトの上部と透明タッチパ
    ネルの下部とが透明樹脂層を介して積層され、導光板
    が、透明タッチパネルと対向する側には全面的に平坦な
    面を有し、反射型液晶ディスプレイと対向する側には入
    光面から入射した光を内部反射させる水平面と入射光を
    外部へ出射する傾斜面とを交互に有することを特徴とす
    るフロントライト一体型タッチパネル装置。
  2. 【請求項2】 導光板の透明タッチパネルと対向する面
    と光源を配置した入光面とのなす角度が88〜92゜で
    あり、反射型液晶ディスプレイと対向する側にある水平
    面と傾斜面との角度が入光面と透明タッチパネルと対向
    する面との角度以上であり180゜未満である請求項1
    に記載のフロントライト一体型タッチパネル装置。
  3. 【請求項3】 導光板の反射型液晶ディスプレイと対向
    する面に導光板の屈折率よりも低く空気層よりも高い屈
    折率を有する低反射層が形成された請求項1〜2に記載
    のフロントライト一体型タッチパネル装置。
  4. 【請求項4】 導光板の屈折率よりも低く空気層よりも
    高い屈折率を有するフィルムを、前記フィルム以上で導
    光板以下の屈折率を有する透明粘着剤により積層される
    ことにより低反射層が形成されたものである請求項3に
    記載のフロントライト一体型タッチパネル装置。
  5. 【請求項5】 導光板の厚さが0.3〜2.0mmであ
    る請求項1〜4に記載のフロントライト一体型タッチパ
    ネル装置。
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