KR20010022536A - 프론트 라이팅을 갖춘 터치스크린 - Google Patents

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Abstract

반사형 액정표시장치(5)와, 0.3~2.0mm 두께의 투명 광안내판(3)과 광안내판의 단면에 설치된 광원(4)을 포함하는 프론트 라이트 유닛(15) 및, 투명터치패널 (14)은 반사판(6) 위에 순차적으로 적층된다.

Description

프론트 라이팅을 갖춘 터치스크린 {TOUCH SCREEN WITH FRONT LIGHTING}
액정표시부를 갖춘 소형, 경량의 휴대용 전자장치는 상업적으로 발전되고 도입되어 왔다. 액정표시부에 이용된 광투과형 액정표시장치는 휴대용 전자장치의 경우에 건전지, 차지셀(charge cell)이나 유사한 배터리에 의해 구동되는 백라이트 (back light)를 필요로 한다. 특히, 서브노트북 퍼스널 컴퓨터, PDAs, 디지털 카메라에 필요한 컬러표시장치는 광원(light source)으로서 높은 휘도의 냉음극 형광튜브를 이용하는 백라이트를 필요로 하여, 배터리의 구동시간(drive time)을 현저히 감소시키기 위해 백라이트에서 많은 전력을 소비하게 된다.
그와 같은 연구는 소비전력을 줄이기 위해 휴대용 전자장치용 백라이트를 필요로 하지 않는 반사형의 액정표시장치를 이용하기 위해 이루어지고 있다. 오늘날, 이 타입의 액정표시장치는 상업적 스테이지를 초래하게 된다. 백라이트를 이용하지 않는 경우의 반사형 액정표시장치는 전력을 덜 소비하게 된다. 게다가, 반사형 액정표시장치는 실외에서 이용될 때 외부 광 아래에서조차 우수한 가시도 (visibility)를 발휘한다. 그러므로, 이들 관점으로부터 반사형 액정표시장치는 휴대용 전자장치에 이용하는데 적당하다.
그러나, 충분한 양의 외부 광이, 예컨대 실내나 밤에 확보되지 않는 환경에서 반사형 액정표시장치를 이용할 때에는, 반사형 액정표시장치 위에 배치된 광원을 갖춘 일루미네이션 장치(프론트 라이트 유닛)를 위한 제안에 도달하여, 프론트측으로부터 반사형 액정표시장치를 비추는 것이 필요하게 된다.
제안의 일례에 따르면, 일루미네이션 장치는 반사형 액정표시장치의 덮개부나 저장가능한 받침대(strut)에 장착된다. 다른 타입의 일루미네이션 장치에 있어서, 냉음극 형광튜브, 라이트 벌브(light bulb)나 LED 등의 광원은 반사형 액정표시장치를 직접 비추는데 적용된다. 다른 일루미네이션 장치에 있어서, 광확산 특성을 갖는 수지 플레이트(plate)나 필름이나, 집광 특성을 갖는 수지 플레이트나 필름은 반사형 액정표시장치를 간접적으로 비추기 위해 광원의 앞에 배열된다.
일루미네이션 장치가 반사형 액정표시장치의 덮개부에 설치된 그것의 광방출 몸체를 갖춘 경우에 있어서, 덮개부는 휴대용 전자장치의 휴대성(portability)을 방해하면서 두꺼워진다. 반사형 액정표시장치의 덮개는 외부로부터의 충격에 대해 반사형 액정표시장치를 보호하도록 처음부터 설계되어 있다. 그러므로, 덮개부에 충격에 약한 광방출 몸체를 배치하는 것은 바람직하지 않다.
한편, 받침대에 장착된 일루미네이션 장치는, 이용시에는 아마 부주의한 취급의 결과로서 받침대나 광원을 파괴하고, 이용하고 있지 않을 시에는 받침대를 수용하도록 순응 메커니즘의 필요성 때문에 구조가 복잡해진다.
본 발명은 터치패널(터치감지 패널)과 일체된 액정표시장치의 일루미네이션 (illumination)을 위한 프론트 라이트를 갖춘 프론트 라이트 일체형 터치패널장치 (front light-combined touch panel device)에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치는 반사형 액정표시장치를 갖춘 휴대용 전자장치, 예컨대 무선전화, 휴대전화, 과학적 계산기, 서브노트북 퍼스널 컴퓨터, PDAs(Personal Digital Assistants), 디지털 카메라, 비디오 카메라, 사무응용 통신도구 등에 이용하는데 적합하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 나타낸 단면도이고,
도 2는 제1실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 갖춘 구체예의 휴대용 전자장치를 나타낸 사시도,
도 3은 제1실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 갖춘 다른 구체예의 휴대용 전자장치를 나타낸 사시도,
도 4는 제1실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 구성을 상세히 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 제2실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 제3실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 제4실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 제5실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에서 이용된 주변(periphery)과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 제6실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에서 이용된 주변과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도,
도 10은 본 발명의 제7실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에서 이용된 주변과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명의 제8실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에서 이용된 주변과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도,
도 12는 본 발명의 제9실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에서 이용된 주변과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도,
도 13은 종래의 프론트 라이트의 일례의 구성을 나타낸 단면도,
도 14는 거기에 접합된 터치패널을 갖춘 종래의 프론트 라이트를 나타낸 설명도,
도 15는 본 발명의 제10실시예에 따른 프론트 라이트 일체형 터치 패널을 나타낸 단면도,
도 16은 본 발명의 제11실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 구성을 상세히 나타낸 단면도,
도 17과 도 18은 도 16의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 광안내판의 2개의 예를 나타낸 부분확대도,
도 19는 본 발명의 제11실시예의 변경의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 구성을 상세히 나타낸 단면도이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 휴대용 전자장치의 휴대성을 손상시키지 않고 반사형 액정표시장치를 균일하게 비출 수 있는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 제공하는 것이다.
이들 목적과 다른 목적을 달성함에 있어서, 본 발명의 제1실시태양에 따르면 반사판 위에 순차적으로 적층되는, 반사형 액정표시장치와, 투명 광안내판(light guide plate)과 광안내판에 설치된 광원을 포함하는 프론트 라이트 유닛(unit) 및, 반사투명터치패널을 구비한 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공된다.
본 발명의 제2실시태양에 따르면, 제1실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 투명터치패널은 투명 수지층을 매개로 투명터치패널의 하부에 접합되는 프론트 라이트 유닛의 상부를 갖춘 저항성 모델 (resistive model)의 투명터치패널이다.
본 발명의 제3실시태양에 따르면, 제1실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 투명터치패널은 투명 수지층을 매개로 투명터치패널의 하부에 접합되는 프론트 라이트 유닛의 상부를 갖춘 저항성 모델의 필름형의 투명터치패널이다.
본 발명의 제4실시태양에 따르면, 제1 내지 제3실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 광안내판보다 큰 굴절률의 투명 또는 반투명수지를 가장 많은 성분으로서 갖는 잉크의 사용으로 60% 이하의 영역율과 200㎛ 이하의 도트 사이즈의 적어도 그 한쪽 면에 형성된 미세 다각형이나 원형의 도트(dot) 계조(gradation)패턴을 갖추고 있다.
본 발명의 제5실시태양에 따르면, 제4실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 광안내판보다 큰 굴절률의 투명 또는 반투명수지를 가장 많은 성분으로서 가지면서 광확산 안료를 함유하는 잉크의 사용으로 형성된 도트 계조패턴을 갖추고 있다.
본 발명의 제6실시태양에 따르면, 제1 내지 제3실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 적어도 그 한쪽 면에서 광안내판보다 큰 굴절률의 투명 또는 반투명 수지층으로 구성된다.
본 발명의 제7실시태양에 따르면, 제1 내지 제6실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 적어도 그 한쪽 면에 형성된 미세한 결이 있는 패턴을 갖추고 있다.
본 발명의 제8실시태양에 따르면, 제1 내지 제6실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 그 입사 단면에 평행한 30~500㎛의 피치와 30~100㎛의 폭으로 반사형 액정표시장치의 측면에서 적어도 그 한쪽 면에 형성된 복수의 프리즘을 갖추고 있다.
본 발명의 제9실시태양에 따르면, 제1 내지 제8실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 투명터치패널은 필름모양의 절연기판의 하부면에 형성된 상부전극을 갖춘 상부전극 시트(electrode sheet)와, 그 상부면에 배열된 미세돌기와 딥(dip)을 갖춘 판모양 또는 필름모양의 절연기판의 상부면에 형성된 하부전극을 갖춘 하부전극 시트를 구비하고 있고, 상기 상부전극 시트와 상기 하부전극 시트는 전극간의 공기층(air layer)을 매개로 서로 직면하게 배열되어 있으며, 투명 수지층을 매개로 투명터치패널의 배면에 접합되는 광안내판과 투명터치패널 및 프론트 라이트 유닛은 하나의 몸체로 일체화되어 있다.
본 발명의 제10실시태양에 따르면, 제9실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 투명터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 미세돌기와 딥의 옴폭 들어간 부분은 절연기판의 전체 상부면 위에 많은 미세 딥으로 구성되어 있다.
본 발명의 제11실시태양에 따르면, 제10실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 투명터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광원으로부터 멀리 떨어진 미세 딥의 영역율은 광원 근처의 미세 딥의 영역율보다 크다.
본 발명의 제12실시태양에 따르면, 제9 내지 제11실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 투명터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 필름모양의 절연기판이 성형되기 전에, 미세돌기와 딥을 갖춘 필름모양의 절연기판은 성형되는 수지에 혼합된 투명 미세비즈(beads)에 의해 형성된 많은 미세돌기를 갖추고 있다.
본 발명의 제13실시태양에 따르면, 제9 내지 제11실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 투명터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 미세돌기와 딥의 돌출부는 투명 미세비즈를 포함하는 잉크의 코팅이나 인쇄에 의한 코트(coat)로 형성된다.
본 발명의 제14실시태양에 따르면, 제13실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 투명터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 코트는 광원 근처보다 광원으로부터 떨어진 부분에서 더 큰 영역율을 갖는 도트 계조패턴으로 형성된다.
본 발명의 제15실시태양에 따르면, 제1 내지 제14실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 터치패널의 측면과 액정표시장치의 측면에서 플랫면(flat face)과, 액정표시장치의 측면에서 플랫면을 갖춘 플랫부(33a) 및, 액정표시장치의 측면에서 경사면을 갖춘 경사부(33b)를 구비하고, 광안내판의 측면으로부터 들어오는 광은 광안내판 내부의 플랫부의 플랫면에서 반사되며, 광은 경사부의 경사면으로부터 밖으로 투영된다.
본 발명의 제16실시태양에 따르면, 제15실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판의 광원이 배치되는 단면과 터치패널의 측면에서 광안내판의 면 사이에 규정된 각도는 88~92°이고, 플랫부의 플랫면과 액정표시장치의 측면에서 면의 광안내판의 경사면에 대해 반대방향으로 플랫부에 인접한 경사부의 경사면 사이에 규정된 각도는 상기 각도보다 작지 않고 180°보다는 작다.
본 발명의 제17실시태양에 따르면, 제1 내지 제16실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판보다 작은 굴절률을 갖고, 액정표시장치의 측면에서 광안내판의 면에 형성되는 투명층을 더 구비한다.
본 발명의 제18실시태양에 따르면, 제1 내지 제17실시태양중 어느 하나에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 제공되는데, 여기에서 광안내판은 0.3~ 2.0mm 두께를 갖는다.
본 발명의 설명을 계속하기 전에, 유사 부분은 첨부도면내의 유사한 참조번호에 의해 나타내어진다는 점에 주의해야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 나타낸 단면도이다. 도 2는 제1실시태양의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 결합되는 구체예의 휴대용 전자장치(1A)를 나타낸 사시도이다. 도 3은 제1실시태양의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치가 결합되는 다른 구체예의 휴대용 전자장치(1B)를 나타낸 사시도이다. 도 4는 제1실시태양의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 구성을 상세히 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 내지 제4실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치를 각각 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 제5 내지 제9실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에서 이용된 주변(periphery)과 프론트 라이트 유닛의 구성을 각각 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제10실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치 패널의 주변과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 제11실시태양에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 주변과 프론트 라이트 유닛의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 12 및 도 15 내지 도 19에 있어서, 참조번호 1, 1A, 1B는 휴대용 전자장치, 3은 직사각형 광안내판, 4는 광원, 5는 직사각형 반사형 액정표시장치, 6은 직사각형 반사판, 7은 직사각형 액정표시부, 8(8A, 8B, 8C, 8D, 8E)은 광확산층, 9는 직사각형 상부전극 플레이트, 10은 접착층 (adhesive layer), 11, 11A, 11B는 직사각형 하부전극 플레이트, 12는 투명수지층, 13은 직사각형 지지체, 14는 직사각형 투명터치패널, 15는 반사형 액정표시 일루미네이션 장치(프론트 라이트 유닛)를 각각 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제1실시예의 프론트 라이트 일체형 터치패널장치는 반사판(6) 위에 순차적으로 적층되는, 반사형 액정표시장치(5)와, 0.3~2.0mm 두께의 투명 광안내판(3)과 광안내판(3)의 단면에 배치된 광원(4)을 갖춘 프론트 라이트 유닛(15) 및, 투명터치패널(14)을 구비하고 있다.
상기 프론트 라이트 일체형 터치패널장치는, 반사형 액정표시장치(5)와 투명터치패널(14)을 갖춘 휴대용 전자장치(1), 예컨대 무선전화, 휴대전화, 과학적 계산기, 서브노트북 퍼스널 컴퓨터, PDA, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 사무응용 통신도구 등에 적용된다(도 2 및 도 3 참조).
휴대용 전자장치(1)의 구체예는 도 2의 사시도에 나타낸다. 휴대용 전자장치(1)는 표시부의 최상부에 설치된 펜에 기초를 둔 입력장치인 투명터치패널(14)을 매개로 입력기능을 실현한다. 도 3의 다른 구체예의 휴대용 전자장치(1)는, 표시면에서 입력장치로서의 투명터치패널(14)에 더하여 입력장치로서 키보드(100)를 갖추고 있다.
투명터치패널(14)은 저항성 모델로 불리워지는 어떤 것일 수 있다. 저항성 모델의 투명터치패널(14)은, 예컨대 도 4에 나타낸 바와 같이, 전극 플레이트 주변의 접착층(10)과 도트형상의 스페이서를 매개로, 예컨대 투명도전막의 하부전극과 다각형 또는 원형의 미세도트의 스페이서(spacer)가 표면에 설치되는 유리 플레이트나 그와 유사한 플레이트인 절연기판의 하부전극 플레이트(11A)와, 예컨대 투명도전막의 상부전극을 갖춘 플렉시블(flexible) 필름인 절연기판의 상부전극 플레이트(9)를 구비한 다층구조로 이루어져 있다. 입력면의 측면으로부터 투명터치패널 (14)의 표면을 부분적으로 프레스(press)하기 위해서, 하부전극에 접촉하여 상부전극을 가져오도록 플렉시블 상부전극 플레이트(9)를 구부림으로써, 전극간의 전기전도를 달성하여 입력을 가능하게 한다. 또한, 용량성 모델, 광학적 모델 또는 그런 종류의 다른 것을 투명터치패널(14)에 적용할 수 있다.
프론트 라이트 일체형 터치패널장치는, 외부광과 프론트 라이트 유닛(15)으로부터의 광을 반사하는 반사판(6)과, 반사형 액정표시장치(5), 광안내판(3)과 광안내판(3)의 단부에 배치된 광원(4)을 포함하는 프론트 라이트 유닛(15) 및, 투명터치패널(14)의 조합이다(도 4 참조).
제2실시예에 있어서, 투명터치패널(14)의 하부전극 플레이트(11A)는 상부전극 플레이트(9)와 마찬가지로 전극을 갖춘 플렉시블 필름(11B)일 수 있다(도 5 참조). 이것은 필름타입으로 명명되는데, 하부전극에 대해 유리 대신에 플렉시블 필름을 이용하기 때문에 경량인 것이 유리하고, 투명터치패널(14)이 쉽게 파손되는 것을 방지한다. 일반적인 사용에 있어서, 필름형의 투명터치패널(14)에 강성 (rigidity)을 제공하기 위해, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 또는 그와 유사한 투명수지로 이루어진 투명수지 플레이트는 하부전극 플레이트(11B) 아래에 지지체 (13)로서 부착된다.
제3실시예에 있어서, 도 4에서 유리 하부전극 플레이트(11A)를 갖춘 투명터치패널(14)과 프론트 라이트 유닛(15)은 투명 자기접착제(self-adhesive), 투명 겔(gel) 등의 투명수지층(12)을 매개로 접합될 수 있다(도 6 참조).
투명수지층(12)은 일반적인 투명 자기접착제, 예컨대 아크릴산 에스테르 공중합체 또는 그와 유사한 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지나 고무수지 등을 가함으로써 얻어진다. 우레탄 시리즈 접착제, 아크릴 시리즈 또는 천연 중합체 물질 등은 중합체 자기접착제로 이용될 수 있다. 이 배열은 투명터치패널(14)과 프론트 라이트 유닛(15) 사이의 공기층을 제거한다. 공기의 굴절률(1.0)과 유리나 투명수지의 굴절률(1.4~1.7)간의 차이 때문에, 하부전극 플레이트(11A 또는 11B)와 광안내판(3) 사이에 공기층이 있으면 광투과율을 감소시키게 된다. 투명 수지층 (12)을 매개로 접합되는 광안내판(3)과 투명터치패널(14)의 배열에서는 광안내판 (3)과 투명터치패널(14) 사이의 공기층을 제거함으로써, 광안내판(3)과 투명터치패널(14)간의 광투과율을 향상시키게 된다.
제4실시예에 있어서, 상부전극 플레이트(9)와 마찬가지의 전극을 갖춘 필름으로 이루어진 하부전극 플레이트(11B)를 갖춘 필름형의 투명터치패널(14)의 경우에, 지지체는 생략될 수 있고, 투명터치패널(14)은 투명수지층(12)을 매개로 프론트 라이트 유닛(15)에 직접 부착될 수 있다(도 7 참조). 이 구조에 있어서, 도 5의 지지체(13)와 광안내판(3) 사이의 공기층이 제거되도록, 프론트 라이트 유닛(15)의 광안내판(3)은 투명터치패널(14)의 하부전극 플레이트(11B)를 위해 지지체(13)의 역할을 한다. 따라서, 광투과율은 향상하게 된다. 광안내판(3)에 투명터치패널 (14)의 부착은, 필름형의 투명터치패널(14)의 소프트(soft)구조에 의해 쉽게 실행된다.
각 실시예에 있어서, 최상부 투명터치패널(14)의 측면으로부터 들어오는 외부광은 프론트 라이트 유닛(15)의 광안내판(3)과 반사형 액정표시장치(5)를 통과하고, 반사판(6)에서 반사되며, 다시 반사형 액정표시장치(5)와 광안내판(3) 및 밖으로 돌출되는 투명터치패널(14)을 통과한다. 외부광은 표시부의 각 부분을 두번 통과하기 때문에, 광투과율은 투과형 액정표시장치와 비교해서 반사형 액정표시장치(5)에서는 상당히 감소된다. 그러므로, 광투과율을 향상하기 위해 2개의 층, 즉 공기층과 지지체(13)를 제거하는 것이 중요하다. 특히, 공기층은 다른 층에 공기층의 인터페이스에서 반사의 결과로서 광의 큰 손실을 야기하면서, 광안내판(3)과 하부전극 플레이트(11A, 11B)에 대한 굴절률의 큰 차이를 갖는다.
예컨대, 투명 아크릴 플레이트가 투명 광안내판으로서 이용될 때, 아크릴 플레이트와 공기층간의 굴절률의 차이 때문에, 광투과율의 거의 7%의 손실은 표면반사로부터 생긴다. 그러므로, 공기층을 제외하면 광투과율의 향상에 좋은 영향을 미치게 된다.
상기 예에서, 7% 손실은 감소될 수 있다.
상기 프론트 라이트 유닛(15)은 다음에 설명될 것이다.
광안내판(3)을 반사형 액정표시장치(5)에 포개는 배열은, 액정표시장치의 가시도를 방해하지 않고 충분한 광투과효율을 나타내기 위해 광안내판(3)을 필요로 한다.
투명수지로 이루어진 얇은 직사각형의 플레이트는 광안내판(3)으로서 이용될 수 있다. 이 투명수지는 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체 수지, 셀룰로오스 아세토부틸레이트 수지, 셀룰로오스 프로피오네이트 수지, 폴리메틸 펜텐수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지 또는 폴리에스테르 수지 등의 우수한 투명성과 광안내성을 갖춘 수지이다.
상술한 제1실시예에 있어서, 투명터치패널(14)은 상부에 배치되어 있기 때문에, 광안내판(3)의 상부면과 하부면의 간격, 즉 반사형 액정표시장치(5)의 측면에서의 광안내판의 면과 투명터치패널(14)의 측면에서의 광안내판의 입력면의 간격이 너무 넓으면, 표시위치와 입력위치간의 변위를 초래하면서, 패럴랙스(parallax)를 발생시킨다. 광안내판(3)의 두께가 0.3~2.0mm 정도로 작게 설정되는 경우에, 반사형 액정표시장치 (5)의 측면에서의 광안내판(3)과 투명터치패널(14)의 측면에서의 광안내판(3)의 입력면의 간격은 3.0mm보다 더 크지 않게 유지된다. 이 두께가 0.3~1.5mm인 것이 바람직하다. 광안내판(3)의 두께가 0.3mm보다 더 작은 경우에는, 광안내판(3)은 처리하기 어렵고, 광원(4)이 위치하고 있는 광안내판(3)의 단면부로부터 충분한 양의 광을 얻을 수 없게 된다. 두께가 2.0mm를 초과하면, 프론트 라이트 유닛(15)은 휴대성을 상실하여 두께와 무게가 증가된다.
광안내판(3)의 상부면과 하부면이 경면(mirror face)의 상태로 이루어진 경우에 있어서, 입사광은 광안내판(3)의 입사 단면에 상반하는 단면에 보내지고, 양쪽 면에서는 전적으로 되풀이하여 반사된다. 결과로서, 어떤 광도 프론트, 예컨대 입사 단면과 반대 단면에 거의 투영되지 않는다. 이를 해결하기 위해, 광확산층 (8)은 반사형 액정표시장치(5)의 측면이나 표시면에서의 광안내판(3)의 적어도 한쪽 면에 설치되기 때문에, 광안내판(3)의 광은 반사형 액정표시장치(5)를 향해 흘러 나오게 된다. 이렇게 하여 구성된 확산층(8)을 갖춘 광안내판(3)은 반사형 액정표시장치(5)에 겹쳐지고, 반사형 액정표시장치(5)는 충분히 비춰진다. 광안내판(3)의 반복된 전반사를 겪는 동안, 광원(4)으로부터의 광은 전반사형 액정표시장치(5)를 비추면서, 광안내판(3)의 입사 단면에 상반하는 단면으로 나아간다.
광안내판(3)의 광확산층(8)은 외부광을 이용하기 위해 충분한 광투과효율을 가져, 액정표시장치의 가시도를 방해하지 않을 필요가 있다. 그러므로, 광확산층 (8)은 미세형상, 특히 계조패턴, 무늬결형태(grained form), 프리즘형상 등을 나타내도록 적용된다.
일반적으로, 스크린 인쇄에 의해 형성된 도트 단계는 백라이트에서 광확산층 (8)에 채용된다. 이 경우에 도트 단계는 300㎛보다 작지 않은 도트직경을 가지고, 안료는 광확산성능을 강화하기 위해 첨가된다. 이렇게 하여 형성된 광확산층(8)이 직접 이용되는 것이면, 실제로는 프론트 라이트 유닛(15)이지만, 외부광을 이용하고 프론트 라이트 유닛(15)이 턴온(turn on)될 때, 액정표시부(7)는 고비율의 도트로 채워져 있어 가시도를 저하시킨다.
다음으로, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에 이용되는 프론트 라이트 유닛의 광확산층(8)을 명확하게 나타낸다. 예컨대, 도트 계조패턴은, 주성분으로서 반사형 액정표시장치(5)의 측면에서의 광안내판(3)의 면에 대한 광안내판(3)보다 큰 굴절률을 가지는 투명 또는 반투명수지를 갖춘 잉크의 이용으로 형성되고, 이에 따라 광확산층(8A)을 구성하게 된다. 표시면의 측면에서의 광안내판(3)의 다른 면은 경면이 된다(도 8 참조). 광확산층(8A)의 도트 단계에 있는 각 도트의 직경은 200㎛보다 크지 않게 설정되고, 도트의 영역율은 60%보다 크지 않으며, 이에 따라 반사형 액정표시장치(5)의 가시도는 증가된다. 광안내판(3)의 내부로 들어가는 광은, 전체 반사 내부를 순환하면서 광안내판(3)의 입사 단면에 상반하는 단면으로 보내진다. 더욱이, 광은 광안내판(3)의 반사형 액정표시장치(5)의 측면에 형성된 광확산층(8A)의 도트로부터 투영된다. 그러므로, 반사형 액정표시장치(5)를 비추게 된다. 광확산층(8A)에서 투영되는 광의 양은 광확산층(8A)의 계조비율의 조절을 통해 조절될 수 있기 때문에, 반사형 액정표시장치(5)는 균일하게 비춰질 수 있다.
본 발명의 제6실시예에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에 이용된 프론트 라이트 유닛에 있어서, 도트 계조패턴은, 주성분으로서 광안내판(3)보다 큰 굴절률을 가지는 투명 또는 반투명수지를 갖추고 광확산 안료를 함유한 잉크의 이용으로 상기와 같은 동일 도트직경과 동일 영역율로 표시면의 측면에서 광안내판의 면에 형성될 수 있고, 이에 따라 광확산층(8B)을 구성하게 된다(도 9 참조). 이 경우에 있어서, 광안내판(3)에 들어오는 광은 불규칙적으로 반사되고, 광안내판(3)의 표시면의 측면에 형성된 광확산층(8B)의 도트에 의해 확산되며, 반사형 액정표시장치(5)의 측면에서의 면에 투영됨으로써, 반사형 액정표시장치(5)를 비추게 된다. 광확산층(8B)의 잉크에 혼합된 확산성 안료 때문에, 광은 더 능률적으로 투영된다. 광확산층(8B)에서 투영되는 광의 양은 층(8B)의 단계비율을 조절함으로써 조절할 수 있다. 그러므로, 반사형 액정표시장치(5)는 균일하게 비춰진다.
그라비어 인쇄(gravure printing), 스크린 인쇄, 또는 그와 유사한 인쇄법은 상기 도트 계조패턴을 형성하기에 편리하다. 광안내판(3)이 성형될 때 도트 계조패턴은 동시에 형성되기 때문에, 성형과 동시에 전달하는 방법이 바람직하다. 베이스 시트(base sheet)에 형성된 전달층을 갖춘 전달물질이 몰드(mold)에 유지되도록, 성형과 동시에 전달하는 방법은 명확해지고, 수지는 몰드를 채우도록 삽입된 후 냉각됨으로써, 수지몰드를 얻게 되고, 동시에 몰드의 표면에 전달물질을 접합하게 된 후 베이스 시트는 분리되며, 이에 따라 전달층은 전달되는 주체면(subject face)으로 전달된다.
본 발명의 제7실시예에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 프론트 라이트 유닛에는, 표시 가시도를 상당히 약화시키지 않을 정도의 미세 무늬결형상으로 표시면의 측면에서 광안내판(3)의 면에 광확산층(8D)이 설치될 수 있다(도 10 참조). 광안내판(3)의 광확산층(8D)의 무늬결형상은 몰드의 내부면에 무늬결형상을 형성하고, 광안내판(3)이 성형될 때 무늬결형상을 만듦으로써 얻어진다. 또, 광안내판(3)의 면은 광확산층(8D)을 형성하기 위해 거의 30㎛ 직경의 미세한 매팅 (matting) 프로세스가 쉬워질 수 있다. 광확산층(8D)의 무늬결이나 매트(mat)형상 때문에, 광안내판(3)의 단면으로부터 들어오는 광은 광안내판(3) 내부로 산란되고, 광의 일부는 반사형 액정표시장치(5)로 투영된다.
본 발명의 제8실시예에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 프론트 라이트 유닛에서와 같이, 복수의 프리즘은 광안내판(3)에 평행하게 되는 반사형 액정표시장치(5)의 측면에서 입사 단면에 광확산층(8E)으로 형성될 수 있다(도 11 참조). 광안내판(3)에 입사하는 광은 광확산층(8E)의 프리즘면을 통해 반사형 액정표시장치(5)를 비춘다. 광확산층(8E)의 프리즘은, 예컨대 정삼각형, 렌즈형상 등이다. 광확산층(8E)의 프리즘의 사이즈나 피치(pitch)는 입사 단면으로부터의 간격에 비례하여 변경되고, 이에 따라 광확산층(8E)의 출력의 균형을 맞추도록 제어된다. 광확산층(8E)의 프리즘은 가시도에 불리하게 영향을 미치지 않기 위해, 30~500㎛ 피치로, 30~100㎛ 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 각 실시예에 따르면, 광확산층(8)은 광안내판(3)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 투명 또는 반투명수지로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제9실시예에 있어서 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 프론트 라이트 유닛은, 광안내판(3)의 표시면의 측면에서 광안내판(3)보다 큰 굴절률을 갖는 투명수지의 광확산층(8C)을 가지고 있다(도 12 참조). 광안내판 (3)에 들어오는 광은 굴절률의 차이 때문에, 광확산층(8C)에 대한 광안내판(3)의 인터페이스에서 반사되고, 게다가 공기층에 투영되어, 마침내 반사형 액정표시장치 (5)를 비추게 된다. 이 구조에 있어서, 도트 등은 광안내판(3)의 전면에 존재하지 않기 때문에, 반사형 액정표시장치(5)의 가시도는 거의 영향을 받지 않는다.
광원은 광안내판(3)의 단면에 배치되어 있다. 광원은 직사각형 광안내판(3)의 적어도 한쪽 측면에 배열되어 있다. 냉음극 형광 튜브, LED 또는 그런 종류의 다른 것은 광원(4)으로서 채용하기에 적합하다.
이용되는 음극선관은 직선의 것이고, 인접한 2개의 측면에 걸쳐진 L형상의 튜브, 인접한 3개 측면으로 연장된 U형상의 튜브 등이다.
도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 반사기(49)는 광원(4)으로부터 광안내판(3)의 입사 단면으로 투영된 광을 효과적으로 모으도록 설치될 수 있다. 반사기(49)는 광을 반사하는 물질, 예컨대 은, 알루미늄, 백금, 니켈 또는 크롬, 특히 증착이나 스퍼터링(sputtering)에 의한 은, 알루미늄 또는 그와 같은 종류의 것의 표면을 갖춘 금속 플레이트에 의해 바람직하게 획득된다. TiO2, BaSO4등의 광확산성 물질을 함유하는 폴리에스테르 또는 그와 유사한 수지를 혼합함으로써, 또는 폴리에스테르 또는 그와 유사한 수지에 거품을 일으킴으로써 적용된 광확산특성을 갖춘 광확산성의 반사판(6)이나 광확산성의 필름도 이용가능하다.
상술한 바와 같이, 프론트 라이트 유닛(15)과 투명터치패널(14)은 투명수지층(12)을 통해 하나의 몸체로 일체화되기 때문에, 투과율은 향상된다. 필름형의 투명터치패널(14)이 이용될 때, 지지체(13)는 제거되고, 이에 따라 장치는 더욱 간소화 되고 투과율은 향상된다.
다음으로, 투과율을 저하시키지 않고 이하의 불편을 제거하여 반사형 액정표시장치를 충분히 비출 수 있는 본 발명의 제10실시예에 다른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 프론트 라이트 유닛이 제공된다.
즉, 충분한 양의 광이 확보되지 않는 환경, 예컨대 실내나 밤 등에서 이용될 때, 전면으로부터 반사형 액정표시장치를 비출 필요가 있다. 이를 위해, 배열이 제안됨으로써 플랫 일루미네이션(프론트 라이트)은 반사형 액정표시장치의 전면에 설치되고, 이에 따라 환경 라이트와 프론트 라이트(예컨대, SID, 95 Digest, page 375, C.Y. Tai, H. Zou, P.K.Tai)를 이용하게 된다. 광안내판(103)의 전면에 형성된 프리즘이나 그와 유사한 미세돌기와 딥(108)를 따라, 프론트 라이트는, 투명수지 또는 그와 유사한 수지의 광안내판(103)의 단면에서 냉음극 형광튜브나 그와 유사한 세트 등의 광원을 갖는다(도 13 참조). 광안내판(103) 내부의 전체 반사를 반복하는 동안, 광안내판(103)의 단면부로부터 얻은 라이트 빔은, 안쪽으로 안내된다. 라이트 빔의 일부분이 각도를 가지고 돌기와 딥(108)에 의해 반사됨으로써, 빔은 광안내판(103)의 반사형 액정표시장치의 측면에 투영하는데 용이하고, 광안내판(103)으로부터 밖으로 투영되며, 이에 따라 반사형 액정표시장치를 비추게 된다.
대부분의 종래의 휴대용 전자장치에 있어서, 투명터치패널은 액정표시면으로부터 입력기능을 제공하기 위해 투과형 액정표시장치의 전면에 배치된다. 투명터치패널은, 필름모양의 절연기판의 하부면에서 투명도전 필름의 상부전극을 갖춘 상부전극 시트(109)와, 시트유사나 필름모양의 절연기판의 상부면에서 투명도전 필름의 하부전극을 갖춘 하부전극 시트(111)를 포함한다. 상부전극 시트(109)와 하부전극 시트(111)는 전극 사이의 공기층을 통해 서로 면하게 배열되어 있다. 입력면으로부터 패널표면의 일부분을 프레스하기 위해 양쪽 전극 서로에 대한 터치와 전기접속을 초래함으로써, 입력을 가능하게 한다. 제안에 있어서(예컨대, 일본 특개평 제61-131314호), 비록 투명터치패널과 투과형 액정표시장치 사이에도 공기층이 약간 존재할지라도, 인터페이스에서 표면반사를 야기하여 장치의 투과율을 저하시키기 때문에, 터치패널은 자기접착층이나 리릴리스(re-release) 시트를 통해 투과형 액정표시장치에 접합된다.
한편, 상술한 구조의 터치패널은 일루미네이션 소스로서 프론트 라이트를 이용하는 반사형 액정표시장치에 접합될 수 없다. 프론트 라이트의 광안내판(103)의 미세돌기와 딥(108)은 공기층에 대한 인터페이스에서 반사의 이용으로 광안내판 (103)의 단면으로부터 얻은 라이트 빔의 일부분을 반사형 액정표시장치로 투영하도록 설계되어 있기 때문에, 프론트 라이트의 광안내판의 전면에 대한 터치패널의 부착에 의한 공기층의 제거는 미세돌기와 딥(108)이 반사형 액정표시장치에 라이트 빔을 투영하는 것을 불가능하게 한다(도 14 참조).
이 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 제10실시예에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 프론트 라이트 유닛은 다음과 같이 구성된다.
광안내판(3)은 도 15에 나타낸 바와 같이 상부면에서 미세 돌기와 딥(58)을 갖지 않도록 이루어질 수 있다. 공기층이 투명터치 패널(14)에 대한 부착에 의해 제거될 수 있는 것은 비록 미세돌기와 딥(58)이 존재할지라도 광안내판(3)으로서 이용할 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 광안내판(3)의 전면에 도달하도록 단면부로부터 얻은 라이트 빔은 투명수지층이나 리릴리스 시트를 통해 투명터치패널(43)을 초래한다. 투명터치패널(14)에 들어오는 대부분의 라이트 빔은 하부전극 시트(11)의 전면, 즉 하부전극과 공기층간의 인터페이스에서 전적으로 반사된다. 인터페이스에서의 전체 반사와 광안내판(3)의 배면에서의 전체 반사를 반복하는 동안, 라이트 빔은 광안내판(3)의 입사단면에 상반하는 단면에 보내진다. 그 사이에, 하부전극시트(11)의 절연기판은 상부면에 미세돌기와 딥을 제공하기 때문에, 투명터치패널(14)로 들어오는 라이트 빔의 일부분은 하부전극시트(11)의 전연기판에 형성된 하부전극과 공기층간의 인터페이스에서 전적으로 반사되지 않고, 따라서 하부전극과 공기층간의 인터페이스는 미세돌기와 딥으로 형성되어 있다. 라이트 빔의 일부분은 각을 갖는 대신에 반사됨으로써, 빔은 반사형 액정표시장치에 투영하기에 쉬워진다(도 15 참조). 이렇게 하여 구성된 프론트 라이트 일체형 터치 패널은 반사형 액정표시장치(5)에 겹쳐 놓아지고, 이에 따라 반사형 액정표시장치(5)는 충분히 비춰지게 된다.
미세돌기와 딥(58)의 옴폭 들어간 부분은 하부전극 시트(11)의 절연기판의 전체 상부면에 형성된 많은 미세 딥에 의해 구성될 수 있다. 미세 딥은 라이트 빔이 반사형 액정표시장치에 투영하도록 라이트 빔에 대해 쉬운 각을 가지고 반사되는 것을 가능하게 하는 임의의 형상, 예컨대 오목하게 들어간 원뿔형이나 약절구형상으로 형성된다. 절연기판이 성형된 후에, 미세 딥은 절연기판의 표면을 오목하고 볼록산 롤(roll)에 의해 열과 압력으로 처리함으로써, 또는 몰드 내부벽이나 세이핑(shaping) 시트에 의해 규정된 캐비티(cavity)면에 대한 미세 딥에 대응하는 형상을 형성함으로써 얻어지고, 이에 따라 절연기판은 몰드 또는 그와 유사한 방법으로 성형된 수지 플레이트일 경우 형상을 전달하게 된다. 터치패널이 외부광에 이용될 때, 딥의 직경은 충분한 광투과효율을 발휘하고 액정표시부(7)의 가시도의 저하를 막기 위해 5~40㎛인 것이 바람직하다.
바람직하게, 광원(4) 근처의 미세 딥의 영역율은 광원(4)으로부터 멀리 떨어진 미세 딥의 영역율보다 더 작게 설정된다. 영역율은 광원(4)으로부터의 거리에 따라 딥의 사이즈와 피치를 변경함으로써 변경된다. 그러므로, 미세 돌기와 딥(58)으로부터의 광의 투영은 반사형 액정표시장치(5)에 대한 균일한 일루미네이션을 달성하면서, 밸런스를 위해 제어된다.
미세돌기와 딥(58)을 갖춘 필름모양의 절연기판에는 필름모양의 절연기판을 성형하기 전에 투명 미세비즈를 혼합함으로써 많은 미세돌기가 제공될 수 있다. 비즈는 절연기판의 재료와 비슷한 재료나 절연기판 자체의 투과율의 레벨을 유지하기 위해 절연기판에 대한 굴절률의 작은 차이의 수지로 이루어져 있다. 필름 표면에 존재하는 비즈는 필름을 구성하는 수지로 완전히 코팅될 수 있거나 부분적으로 노출될 수 있다. 비즈의 직경은 외부광의 이용시에 충분한 광투과효율을 확보하고 액정표시부(7)의 가시도를 악화시키지 않기 위해 5~40㎛인 것이 바람직하다.
미세돌기와 딥(58)의 돌출부는 투명 미세비즈를 포함하는 잉크의 코딩이나 인쇄에 의해 코트로 형성될 수 있다. 비즈는 절연기판의 재료와 비슷한 재료나 절연기판 자체의 투과율의 레벨을 유지하기 위해 절연기판에 대한 굴절률의 작은 차이를 나타내는 수지나 유리로 이루어져 있다. 코트표면의 비즈는 코트로 아주 코팅될 수 있거나 코트로부터 부분적으로 노출될 수 있다. 비즈의 직경은, 외부광의 이용시에 충분한 광투과성능을 달성하고 액정표시부(7)의 가시도의 악화를 피하기 위해 5~140㎛가 바람직하다.
투명비즈를 포함하는 잉크의 코트는 광원(4) 근처의 영역율보다 광원(4)으로부터 떨어진 지점에서 더 큰 영역율을 갖는 도트 계조패턴으로 형성되는 것이 바람직하다. 코트의 영역율을 변경하도록 도트의 사이즈와 피치는 광원(4)으로부터의 간격에 따라 변경된다. 그러므로, 미세돌기와 딥(58)에서의 광투영은 밸런스를 위해 제어되기 때문에, 반사형 액정표시장치(5)는 균일하게 비춰진다. 그라비어 인쇄, 스크린 인쇄 또는 그와 유사한 인쇄법은 계조패턴을 형성하는데 이용될 수 있다. 도트의 형상은 특별히 제한되지 않고, 원형, 다각형 등의 어떤 형상을 채택할 수도 있다.
제11실시예에 있어서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 일례와 같은 아크릴로 이루어진 광안내판(33)에는 터치패널의 측면에서의 다른 면에 평행한 면을 갖춘 플랫부(33a)와 액정표시장치(5)의 측면에서의 그 하나의 면에 엇갈리게 배열된 다른 면에 대해 경사진 서로 평행한 면을 갖춘 경사부(33b)가 제공된다. 광안내판(33)의 입사면은 다른 면에 대해 직각이다. 단면으로부터 들어오는 라이트 빔은 광안내판(33)의 터치패널에 직면하는 다른 면과 광안내판(33)의 액정표시장치(5)의 측면에서의 한쪽 면의 다른 면에 평행한 플랫부(33a)에서 전적으로 반사되고, 경사부(33b)로부터만 밖으로 투영되며, 이에 따라 액정표시장치(5)를 비추게 된다. 액정표시장치(5)에 비춰진 광은 광안내판(33)와 터치패널을 다시 통과하면서, 액정을 통해 액정 아래의 반사면에서 반사되고, 밖으로 투영된다. 따라서, 반사형 액정패널을 이용하는 장치의 액정표시는 충분한 양의 광없이도 환경에서 인정될 수 있다.
도 17과 도 18은 도 16의 액정패널의 측면에서 광안내판의 한쪽 면에서의 다른 면에 평행한 플랫부(33a)와 다른 면에 대해 경사진 경사부(33b)의 예를 나타낸다.
도 17의 플랫부(33a)와 경사부 사이의 각도(α)는 90°이다. 이 경우에 있어서, 경사부(33b)에 도달하는 입사광을 입사면과 동일한 각으로 가정하여, 광안내판(33)의 바깥으로 전적으로 투영된다.
도 18에 있어서, 부분(33a, 33b)의 각도(α)는 90°보다 크고 180°보다 작게 설정된다. 경사부(33b)의 평면으로부터의 높이, 즉 경사부(33b)의 두께가 도 17과 도 18과 같다면, 도 18의 경사부(33b)의 영역은 더 크기 때문에, 다량의 광은 도 17보다 도 18의 경사부(33b)로부터 투영될 수 있다.
바람직하게, 광안내판(33)의 광원(4)이 배치된 단면과 터치패널의 측면에서의 광안내판(33)의 면 사이에 규정된 각은 88~92°이고, 플랫부(33a)의 플랫면과 액정표시장치(5)의 측면에서의 면의 광안내판의 입사면에 대해 반대방향으로 플랫부(33a)에 인접한 경사부(33b)의 경사면 사이의 각은 상기 각보다 작지 않고 180°보다 작다.
그러나, 광안내판(33)을 성형하거나 절단함에 있어서, 처리의 정확도 때문에, 터치패널의 측면에서의 다른 면에 대한 입사면의 각도는 항상 정확하게 90°가 아니다. 요즈음, 각의 정확도는 성형이나 절단기술에서 ±2°내에 있다. 고려된 각도의 경우에, 광안내판(33)의 터치패널에 직면하는 다른 면에서의 입사면과 액정패널의 측면에서의 광안내판(33)의 한쪽 면에서의 플랫부(33a)로부터 들어오는 광을 전적으로 반사하도록, 입사면으로서의 측면에 대한 광의 입사의 각도는 44°보다 크지 않을 필요가 있다. 이 때의 광안내판(33)의 굴절률은 1.44보다 작지 않다.
경사부(33b)로부터의 입사광을 투영하기 위해, 입사면에 대해 반대방향으로 상기 플랫부(33a)에 인접한 경사부(33b)에 대한 액정표시장치(5)에 직면하는 광안내판의 다른 면에 위치하고 있는 터치패널에 직면하는 다른 면에 평행한 면을 갖춘 플랫부(33a)의 각도(α)는 90~180°로 될 필요가 있다. 각이 90°일 경우, 경사부(33b)는 입사면으로서 측면에 평행하게 된다.
액정표시장치(5)의 측면에서 광안내판(33)의 한쪽 면에서 연속적인 플랫부 (33a)와 경사부(33b) 사이의 간격이 균일하게 될지라도, 간격은 광원(4)의 위치에 따라 방사에 대해 변경될 수 있다.
제11실시예의 하나의 변형례에 있어서, 액정표시장치(5)의 측면에서의 광안내판(33)의 한쪽 면에 대한 반사 감소처리는 전체 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 투과율을 향상시킨다.
얼마간의 반사 감소처리에 있어서, 광안내판(33)보다 낮은 굴절률을 갖는 투명층(34)은, 예컨대 직접적으로 처리하고 광안내판(33)의 수지표면에 대해 저굴절률을 갖는 물질의 필름을 형성함으로써, 액정표시장치의 측면에서의 광안내판(33)의 한쪽 면에 형성된다. MgF2(굴절률 1.38) 또는 그와 유사한 금속불화물, SiO2(굴절률 1.46) 또는 그와 유사한 금속성 산화물 등의 무기물이 이용되는 경우, 진공 증착 등이 이용될 수 있다. 유기물이 이용되는 경우, 불소 모노머(monomer)는 플라즈마 중합되고, 이에 따라 필름으로 이루어진 투명층(34)을 수지표면에 형성하게 된다. 딥 코팅(dip coating)이나 그와 유사한 방법은 유기물에 대해서도 채용될 수 있다.
또, 광안내판(33)보다 작은 굴절률을 갖는 투명층(34)을 갖춘 필름은, 광안내판의 굴절률과 같거나 크지 않고 필름의 굴절률과 같거나 작지 않은 굴절률을 갖는 투명 자기접착제의 이용으로 광안내판(33)의 한쪽 면에 접합되고, 이에 따라 공기층의 인터페이스에 대한 저굴절률 층을 구성하게 된다.
특히, 도 19에 있어서, 광안내판(33)에는 액정표시장치(5)에 직면하는 그 한쪽 면에 투명층(34)이 제공된다. 투명층(34)은 광안내판(33)의 굴절률보다 작고 공기층의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는다. 광안내판(33)은 아크릴수지로 형성되고, 투명층(34)은 불소 모노머의 딥 코팅에 의해 형성된다. 공기층에 대한 인터페이스의 존재에 의해 야기된 광안내판(33)의 다른 면에서의 표면반사는 투과율의 감소를 일으킨다. 그러므로, 수지층(34)은 반사감소처리를 달성하도록 배열되고, 이에 따라 인터페이스에서반사율을 감소시키고 투과율을 향상시키게 된다.
이러한 투명층(34)은 동일 효과를 얻기 위해 앞의 실시예의 각 광안내판(3)에 적용될 수 있다.
이 구조에 따르면, 터치패널과 내포된 프론트 라이트를 갖춘 장치의 터치패널과 광안내 몸체 사이에 통상적으로 있는 공기층이 제거되기 때문에, 공기층과 터치패널이 하부면 사이와 공기층과 광안내판의 상부면 사이의 인터페이스에서의 반사에 의한 광의 손실은 방지되고, 이에 따라 전체 장치의 투과율을 높이게 된다. 게다가, 터치패널의 하부전극 시트는 공기층에 대한 인터페이스에서 광확산기능면을 갖추고 있고, 광은 프론트 라이트로부터 효과적으로 방사된다.
상술한 바와 같이, 표시부로서 반사형 액정표시장치를 갖는 휴대용 전자장치의 구조에 있어서, 표시부에 적재된 프론트 라이트와 터치패널의 경우, 투명터치패널의 하부면과 프론트 라이트의 광안내판의 상부면은 투명 자기 접착층에 의해 접합되어 있고, 광안내판의 표면에 통상적으로 제공되는 광확산기능은 액정유닛의 측면에서의 프론트 라이트의 광안내판의 한쪽 면에서 달성되기 때문에, 전체 장치의 투과율은 향상된다. 일광하에서의 이용시에, 프론트 라이트는 가시도를 상실하는 일없이 광을 효과적으로 투영한다.
[예 1]
그 표면의 돌기와 딥의 미세패턴을 형성함으로써 거기에 혼합된 매트 수지(matt resin)를 갖춘 폴리에틸렌 테레프탈레이트막은 사출성형 몰드로 고정하여 유지된다. 몰드가 클램프(clamp)된 후에 투명 아크릴 수지가 거기에 주입된다. 폴리에틸레 테레프탈레이트막은 몰드가 오픈(open)된 후에 성형 아티클(article)로부터 분리된다.
이 방법에 있어서, 두께 1.5mm의 직사각형 투명 아크릴 플레이트가 광안내판으로서 획득된다. 광안내판은 거의 30㎛의 미세돌기와 딥이 그 한쪽 면에 불규칙적으로 형성되는 광확산층을 갖는다. 광안내판의 다른 면은 경면이다.
2mm 직경의 냉음극 형광튜브는 광안내판의 긴 측면중 하나에서 라인(line) 광원으로서 배열된다. 냉음극 형광튜브의 측면에서 실버 증착면을 갖춘 반사막은 광안내판에 면하지 않는 냉음극 형광튜브의 원주에 반사기로서 설치된다. 게다가, 흰 거품이 생긴 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 반사막은 감압(pressure sensitive) 접착 더블 코트(double-coated) 테이프에 의해 입사 단면에 상반하는 광안내판의 단면에 부착된다.
그 표면에 ITO(Indium Tin Oxide) 도전막을 갖춘 유리기판은 하부전극 플레이트로서 이용되고, 그 표면에 ITO 도전막을 갖춘 폴리에틸렌 테레프탈레이트막은 투명터치패널의 상부전극 플레이트로서 이용된다. 광안내판의 상부면은 투명수지층으로서 두께 0.2를 갖는 아크릴 수지의 투명 접착겔에 의해 터치패널의 하부측면에 부착되어 있다.
상기와 같이 구성된 프론트 라이트 일체형 터치패널장치는 액정표시패널 위에 액정패널에 평행하게 설치된다. 광안내판의 광확산층은 액정패널에 상반하는 측면에 배열되고, 반사판은 액정패널 아래에 배치된다.
광원으로부터 광안내판으로 가져오는 광은 미세 매트형상에 의해 부분적으로 산란되고, 액정패널에 투영되며, 이에 따라 액정패널에 투영된 후에 액정패널을 비추게 된다. 액정층을 통과하는 비춰진 광은 액정패널 아래의 반사판에서 반사되고, 액정층을 다시 통과하며, 게다가 바깥으로 돌출되는 광안내판을 통과한다.
상기 구조에 있어서, 액정표시부는 프론트 라이트 유닛이 턴온되고 턴오프 (turn off)되는 모든 경우에 있어서 충분한 가시도를 갖는다.
[예 2]
광안내판은 예 1과 동일한 방법으로 구성된다.
투명터치패널의 하부전극 플레이트와 상부전극 플레이트 모두는 각 표면에서 ITO 도전막을 갖춘 폴리에틸렌 테레프탈레이트막으로 이루어진다. 광안내판의 상부면은, 투명수지층으로서 50㎛의 두께를 갖는 아크릴 수지의 투명접착층에 의해 투명터치패널의 하부면에 부착된다. 또, 이 구조의 프론트 라이트 유닛의 광안내판은 투명터치패널을 지지하기 위해 작동한다.
프론트 라이트 유닛이 턴온되고 턴오프되는 모든 경우에 있어서, 획득된 프론트 라이트 일체형 터치패널장치의 액정표시부는 충분한 가시도를 나타낸다. 프론트 라이트 유닛의 광안내판이 지지체로서 작동함으로써, 필름형의 투명터치패널을 지지하는데 일반적으로 필요한 지지체가 제거되기 때문에, 구조는 간단하게 된다. 게다가, 부품총계의 감소는 투과율의 향상에 기여한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 구성되고, 따라서 다음과 같이 동작한다.
본 발명에 따른 프론트 라이트 일체형 터치패널장치에 있어서, 반사판 위에는 반사형 액정표시장치와, 광안내판의 단면에서의 0.3~2.0mm 두께의 투명 광안내판과 광원세트를 포함하는 프론트 라이트 유닛 및, 투명터치패널이 순차적으로 적층된다. 프론트 라이트 유닛은 두께가 감소되어 휴대용 전자장치의 사이즈나 무게를 증가시키지 않기 때문에, 휴대용 전자장치의 휴대성을 저하시키지 않는다. 광원은 휴대용 전자장치의 주체(main body)로 조정되기 때문에, 광원은 결코 보호를 필요로 하지 않는다.
프론트 라이트 유닛은 반사형 액정표시장치와 겹쳐지는 동안의 상태로 설치된다. 따라서, 프론트 라이트 유닛은 이용동안 파손으로부터 보호된다. 프론트 라이트 유닛을 저장하기 위한 저장 메커니즘은 이용되지 않을 때는 제거된다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시형태와 관련하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (18)

  1. 반사판(6) 위에 순차적으로 적층되는,
    반사형 액정표시장치(5)와,
    투명 광안내판(3)과 상기 광안내판의 단면에 설치된 광원(4)을 포함하는 프론트 라이트 유닛(15) 및,
    투명터치패널(14)을 구비한 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명터치패널(14)은, 투명 수지층(12)을 매개로 상기 투명터치패널의 하부에 접합되는 상기 프론트 라이트 유닛의 상부를 갖춘 저항성 모델의 투명터치패널인 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명터치패널(14)은, 투명 수지층(12)을 매개로 투명터치패널의 하부에 접합되는 상기 프론트 라이트 유닛의 상부를 갖춘 저항성 모델의 필름형의 투명터치패널인 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판(3)은, 상기 광안내판보다 큰 굴절률의 투명 또는 반투명수지를 가장 많은 성분으로서 갖는 잉크의 사용으로 60% 이하의 영역율과 200㎛ 이하의 도트 사이즈의 적어도 그 한쪽 면에 형성된 미세 다각형이나 원형의 도트 계조패턴을 갖춘 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광안내판(3)은, 상기 광안내판보다 큰 굴절률의 투명 또는 반투명수지를 가장 많은 성분으로서 가지면서 광확산 안료를 함유하는 잉크의 사용으로 형성된 상기 도트 계조패턴을 갖춘 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  6. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판(3)은 적어도 그 한쪽 면에서 상기 광안내판보다 큰 굴절률의 투명 또는 반투명 수지층으로 구성된 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판(3)은 적어도 그 한쪽 면에 형성된 미세한 결이 있는 패턴을 갖춘 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  8. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판(3)은 그 입사 단면에 평행한 30~500㎛의 피치와 30~100㎛의 폭으로 반사형 액정표시장치의 측면에서 적어도 그 한쪽 면에 형성된 복수의 프리즘을 갖춘 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명터치패널은, 필름모양의 절연기판의 하부면에 형성된 상부전극을 갖춘 상부전극 시트와, 그 상부면에 배열된 미세 돌기와 딥을 갖춘 판모양 또는 필름모양의 절연기판의 상부면에 형성된 하부전극을 갖춘 하부전극 시트를 구비하고 있고,
    상기 상부전극 시트와 상기 하부전극 시트는 상기 전극간의 공기층을 매개로 서로 직면하게 배열되어 있으며, 상기 투명 수지층을 매개로 상기 투명터치패널의 배면에 접합되는 상기 광안내판과 상기 투명터치패널 및 상기 프론트 라이트 유닛은 하나의 몸체로 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미세돌기와 딥의 옴폭 들어간 부분은, 상기 절연기판의 전체 상부면 위에 많은 미세 딥으로 구성된 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광원으로부터 멀리 떨어진 상기 미세 딥의 영역율은 상기 광원 근처의 상기 미세 딥의 영역율보다 큰 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  12. 제9항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필름모양의 절연기판이 성형되기 전에, 상기 미세돌기와 딥을 갖춘 상기 필름모양의 절연기판은 성형되는 수지에 혼합된 투명 미세비즈에 의해 형성된 많은 미세돌기를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  13. 제9항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세돌기와 딥의 돌출부는 투명 미세비즈를 포함하는 잉크의 코팅이나 인쇄에 의한 코트로 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 코트는 상기 광원 근처보다 상기 광원으로부터 떨어진 부분에서 더 큰 영역율을 갖는 도트 계조패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판은 상기 터치패널의 측면과 상기 액정표시장치의 측면에서 플랫면과, 상기 액정표시장치의 측면에서 플랫면을 갖춘 플랫부(33a) 및, 상기 액정표시장치의 측면에서 경사면을 갖춘 경사부(33b)를 구비하고,
    상기 광안내판의 측면으로부터 들어오는 광은 상기 광안내판 내부의 상기 플랫부의 상기 플랫면에서 반사되며, 상기 광은 상기 경사부의 상기 경사면으로부터 밖으로 투영되는 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광안내판의 상기 광원이 배치되는 상기 단면과 상기 터치패널의 측면에서 상기 광안내판의 면 사이에 규정된 각도는 88~92°이고, 상기 플랫부의 상기 플랫면과 상기 액정표시장치의 측면에서 상기 면의 상기 광안내판의 경사면에 대해 반대방향으로 상기 플랫부에 인접한 상기 경사부의 상기 경사면 사이에 규정된 각도는 상기 각도보다 작지 않고 180°보다는 작은 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  17. 제1항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 액정표시장치의 측면에서 상기 광안내판의 면에 형성되는 투명층(34)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
  18. 제1항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광안내판은 0.3~2.0mm 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 프론트 라이트 일체형 터치패널장치.
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