KR100264116B1 - 입력기능을가진액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

입력 기능을 가진 액정 표시 장치는 입력용 전극을 가진 제1 기판, 상부면 상에는 입력용 전극을 갖고 하부면 상에는 표시용 전극들을 가진 제2 기판, 및 표시용 전극을 가진 제3 기판을 포함한다. 제2 기판은 1.6 mm 내지 2.2 mm 두께의 유리로 되어 있다.

Description

입력 기능을 가진 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING AN INPUT FUNCTION}
본 발명은 휴대용 정보 단말, 핸디 터미널(handy terminal), 페이저 등의 표시 장치에 사용되는 입력 기능을 가진 액정 표시 장치(이하, LCD 장치라 함)에 관한 것이다.
입력 기능을 가진 공지된 LCD 장치로서는 한쌍의 기판을 포함하는 LCD 장치와 한쌍의 기판을 포함하는 터치 패널로 구성되어서 4개의 기판을 포함하는 것이 일반적이다.
그러나, 4개의 기판을 포함하는 이 LCD 장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. 이와 같은 LCD 장치는 두껍기 때문에, LCD 장치를 내장하는 전자 장치의 설계 시에 자유도가 줄어들고 그에 따라 전자 장치도 두꺼워지게 된다.
이 문제를 해결하기 위해서 3개의 기판을 포함하는 입력 기능을 가진 더 얇은 LCD 장치가 제안되어 있다. 3개의 기판을 가진 이 LCD 장치는 터치 패널의 하부 기판으로서 기능하고 또 LCD 장치의 상부 기판으로서 기능하는 하나의 기판을 포함한다.
입력 기능을 가지며 3개의 기판을 포함하는 상술한 LCD 장치는 다음과 같은 문제점들을 갖고 있다. 이 LCD 장치에서는, 터치 패널의 하부 기판과 LCD 장치의 상부 기판으로서 기능하는 기판(이하, 겸용 기판이라 함)으로 0.7 mm 두께의 유리나 0.3 내지 2.0 mm 두께의 플라스틱이 사용된다. 그 결과, 겸용 기판은 강도가 충분치 못하고, 그에 따라, 펜이나 손가락으로 데이타를 입력하는 경우에, 이 겸용 기판은 데이타 입력을 위해 LCD 장치에 가해지는 압력에 의해 휘어지게 된다. 따라서 LCD 장치의 셀 갭(cell gap)이 변화되어 데이타 입력 영역에서의 색의 불균일성이 나타나게 된다.
또한, 데이타 입력 시에 가해지는 압력에 의해서 LCD 장치에 밀봉된 액정 재료가 이동하게 되고, 그 결과, 데이타 입력자는 스폰지감(푹신 푹신한 느낌)을 받게 된다.
유리 기판과 플라스틱 기판을 각각 LCD 장치의 제2 기판과 제3 기판으로 사용하는 경우에는, 이 2개의 기판은 선 팽창 계수가 서로 다르기 때문에 일반적으로 150°C 또는 그 이상에서의 열처리를 필요로 하는 LCD 장치의 제조 공정 중에 서로 다르게 팽창하게 된다(유리의 선 팽창 계수는 ×10-7/℃이고, 플라스틱의 선 팽창 계수는 ×10-5/℃임). 그 결과, 2개의 기판 간의 상대 위치 관계가 변하게 된다.
이와 같은 위치 변화로 인해서, 한 기판 상의 표시용 전극의 패턴과 다른 기판 상의 표시용 전극의 패턴 간에는 불일치가 생기게 된다. 그 결과, VGA(640 × 480 도트) 이상의 고해상 패시브(passive) 매트릭스형 LCD 장치에는 표시 왜곡, 표시의 색의 농담의 불균일, 및 표시의 색조 변화와 같은 문제점이 발생하게 된다.
이와 같은 LCD 장치가 액티브(active) 매트릭스형인 경우에는, 각 화소들은 서로 다른 커패시턴스를 갖게 되어 화소에 의해 전압 레벨이 변하게 된다. 그러므로, 화소에 동일한 구동 전압이 인가되어도 LCD 장치에서는 점등되는 화소와 점등되지 못하는 화소가 생기게 된다.
터치 패널의 상부 기판(제1 기판)과 LCD 장치의 하부 기판(제3 기판)으로서 일 방향으로 신장하는 폴리에스테르 기판과 같은 것을 사용하는 경우에는, 일축으로 신장된 폴리에스테르막이 광 위상차를 발생시키기 때문에 제1 기판의 광축과 제3 기판의 광축 간의 관계를 고려할 필요가 있다. 만일 이를 무시한다면, 색조 변화와 콘트라스트비 감소와 같은 문제점들이 생기게 된다.
제1 및 제3 기판으로서 편광 기능을 가진 폴리에테르 술폰 기판과 같은 것을 사용하는 경우에는 제1 및 제3 기판의 광축(즉, 편광축)들 간의 관계도 고려해야 할 필요가 있다. 만일 이를 무시한다면, 색조 변화나 콘트라스트비 감소 등이 생기게 된다.
상술한 바와 같이, 기판들이 서로 부착되어 있을 때에는 기판의 광축 정렬에 대해 특별히 고려되어야 하기 때문에 이 LCD 장치는 범용성이 없고 생산비가 현저하게 증가하게 된다.
본 발명의 일 양상에 따라서, 입력 기능을 가진 액정 표시 장치는 입력용 전극을 가진 제1 기판, 상부면 상에는 입력용 전극을 갖고 하부면 상에는 표시용 전극들을 가진 제2 기판, 및 표시용 전극을 가진 제3 기판을 포함한다. 제2 기판은 1.6 mm 내지 2.2 mm 두께의 유리로 되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 제1 기판은 가요성 기판으로 되어 있고, 제3 기판은 유리로 되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 제1 기판은 광학적으로 등방성이다.
본 발명에 따르면, 입력 기능을 가진 LCD 장치는 입력용 전극을 가진 제1 기판, 제1 기판의 전극에 대면하는 상부면 상에는 입력용 전극을 갖고 하부면 상에는 표시용 전극을 가진 제2 기판, 및 제2 기판의 하부 표면 상의 표시 전극에 대향하는 표면 상에 표시용 전극을 가진 제3 기판을 포함한다. 제2 기판으로서는 1.6 mm 내지 2.2 mm 두께의 유리가 사용되므로 제2 기판은 충분히 견고하다. 그 결과, 펜이나 손가락으로 데이타를 입력하는 경우에 데이타 입력 시에 가해진 압력에 의해서 제2 기판이 두께 방향으로 휘어지는 것이 방지된다. 따라서, LCD 장치의 셀 갭이 변하지 않아 데이타 입력 영역에서의 색 불규칙성이 없어지게 된다.
또한, 데이타 입력 시 압력이 가해져도 LCD 장치 내에 밀봉된 액정 재료가 이동하지 않게 된다. 그러므로, 데이타 입력자는 스폰지감을 받지 않게 된다. 더우기, 가요성 플라스틱으로 제1 기판을 만들고, 유리로 제2 및 제3 기판을 만들므로서, LCD 장치를 구성하는 한 쌍의 기판은 동일 재료로 구성될 수 있다. 그 결과, 한 쌍의 기판 각각은 동일한 선 팽창 계수를 갖게 된다. 따라서, 열처리를 필요로 하는 LCD 장치의 제조 공정에서 한 쌍의 기판 간의 상대적 위치 관계가 변화하지 않는다.
더우기, 제1 기판은 광학적으로 등방성이므로, 입력 기능을 가진 LCD 장치를 구성하는 모든 기판은 광학적으로 등방성이다. 그 결과, 3개의 기판 각각을 서로 부착시킬 때에 제1 기판의 광축과 제3 기판의 광축 간의 관계를 고려할 필요가 없게 된다. 따라서, 광축의 변위에 의해서 생기게 되는 색조 변화와 콘트라스트 감소 현상이 없어진다.
따라서, 본 발명은 데이타 입력 시에 가해진 압력에 의해 생기는 색 불규칙성을 발생시키지 않으면서 데이타 입력 시에 스폰지감을 주지 않는 입력 기능을 가진 LCD 장치를 제공하는 잇점이 있다.
본 발명의 이 잇점과 다른 잇점들은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 통상의 전문가에게 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 입력 기능을 가진 LCD 장치의 단면도.
도 2는 제1 기판의 지연이 변화할 때의 콘트라스트의 시각 의존성 변화를 나타낸 그래프도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 제1 기판
2a, 2b : 입력용 전극
3 : 제2 기판
4a, 4b : 표시용 전극
5 : 제3 기판
6a, 6b : 배향막
7 : 스페이서
8 : 밀봉재
9 : 액정 재료
10 : 도트 스페이서
11 : 양면 접착 테이프
12 : 편광판
이하, 도 1과 2를 참조하여 예시적이나 비한정적인 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 입력 기능을 가진 LCD 장치(100)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 입력 기능을 가진 LCD 장치(100)의 단면도이다.
광학적으로 등방성인 폴리카보네이트로 만들어진 0.1 mm 두께의 제1 기판(1) 상에는 200 내지 400 Ω/□의 시트 저항을 가진 ITO(인듐 주석 산화물)를 입력용 전극(2a)으로서 형성한다. 제1 기판은 광학적으로 등방성인 아크릴막으로 구성될 수도 있다. 제1 기판(1)의 재료는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 광학적으로 등방성인 플라스틱이 바람직하다.
두께 1.8 mm의 유리로 된 제2 기판(3)의 상부면 상에는 450 내지 750 Ω/□의 시트 저항을 가진 NESA막(도시 않됨)을 입력용 전극(2b)으로서 형성한다. 제2 기판(3)의 하부면 상에는 5 내지 10 Ω/□의 시트 저항을 가진 ITO막을 표시용 전극(4a)으로서 형성한다.
두께 0.7 mm의 유리로 된 제3 기판(5) 상에는 5 내지 10 Ω/□의 시트 저항을 가진 ITO를 표시용 전극(4b)으로서 형성한다. 제3 기판(5)의 재료는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유리가 바람직하다.
제2 기판(3)과 제3 기판(5) 상에 각각 설치된 표시용 전극(4a, 4b) 상에는 배향막(6a, 6b)을 각각 형성한다. 배향막(6a, 6b)에 대해 배향 처리를 실시한 후에는 제3 기판(5)과 제2 기판(3)을 이들 사이에 스페이서(7)와 밀봉재(8)를 개재시킨 상태에서 서로 부착시킨다. 그 후, 제3 기판(5)과 제2 기판(3) 사이에 액정 재료(9)를 주입한다. 이렇게 하여 패시브 매트릭스형 LCD 장치를 제작한다.
본 실시예에서는 패시브 매트릭스형 LCD 장치를 이용하였지만, TFT나 MIM과 같은 액티브 소자를 포함하는 액티브 매트릭스형 LCD 장치나 색 표시를 구현하기 위하여 색필터를 포함하는 LCD 장치를 이용해도 된다.
이 패시브 매트릭스형 LCD 장치를 구성하는 제2 기판(3) 상에 설치된 입력용 전극(2b) 상에는 도트 스페이서(10)를 형성한다. 그 다음, 제2 기판(3)과 제1 기판(1)을 양면 접착 테이프를 이용하여 서로 부착시킨다. 제1 기판(1)의 상부면과 제3 기판(5)의 하부면에는 각각 위상판을 포함하는 편광판(12a, 12b)을 부착시킨다. 이렇게 해서 입력 기능을 가진 LCD 장치(100)가 완성된다.
상술한 방식과 동일한 방식으로, 제2 기판(3)의 두께가 서로 다른 입력 기능을 가진 LCD 장치들을 제작하였다. LCD 장치들의 두께는 1.5 mm 내지 2.5 mm 범위 내에서 0.1 mm 만큼씩 차이가 있다.
입력 기능을 가진 이들 LCD 장치들에 대해서 펜으로 압력 테스트를 실시하였다. 다음의 표 1은 표시의 색 불규칙성과 데이타 입력 시의 스폰지감에 관한 결과를 나타낸 것이다. 입력 기능을 가진 LCD 장치에 데이타를 입력할 때에 펜에 의해 가해진 압력은, 0.7 R 폴리아세탈 펜을 사용한 경우, 2.45 N인 것으로 한다.
제 2 기판 두께 표시의 색 불균일성 스폰지감
1.5 mm 관측됨 느껴짐
1.6 mm 거의 관측 않됨 거의 느껴지지 않음
1,7 mm 거의 관측 않됨 거의 느껴지지 않음
1.8 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
1,9 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
2.0 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
2.1 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
2.2 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
2.3 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
2.4 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
2.5 mm 관측 않됨 느껴지지 않음
표 1에 도시된 바와 같이, 제2 기판(3)의 두께가 1.5 mm인 경우에는 표시의 색 불규칙성과 데이타 입력시의 스폰지감 모두가 존재한다. 그러므로, 1.5 mm 두께의 제2 기판(3)을 가진 LCD 장치는 실용화하기가 곤란하다. 1.6 mm 또는 1.7 mm 두께의 제2 기판(3)을 가진 LCD 장치에서는 표시의 색 불규칙성과 데이타 입력시의 스폰지감이 거의 존재하지 않는다. 그러므로, 이들 LCD 장치들은 실용화될 수가 있다. 1.8 mm 이상 두께의 제2 기판(3)을 가진 LCD 장치들은 표시의 색 불규칙성과 데이타 입력시의 스폰지감이 없다. 그러므로, 1.8 mm 이상 두께의 제2 기판(3)을 가진 LCD 장치들은 실용상 아무런 문제가 없다.
2.2 mm를 초과하는 두께를 가진 제2 기판(3)을 사용하는 경우에는 3개의 기판을 포함하는 LCD 장치의 두께는 각각 1.1 mm 두께를 가진 가장 보편적으로 사용되는 4기판 구조의 LCD 장치의 두께를 초과하게 된다. 또한, 2.2 mm를 초과하는 두께를 가진 제2 기판(3)을 이용하는 LCD 장치의 무게도 증가하게 된다. 그러므로, 이와 같은 LCD 장치는 두께와 무게의 증가로 인해 바람직스럽지 못하다.
따라서, LCD 장치에서 표시의 색 불규칙성과 데이타 입력시의 스폰지감이 생기지 않는 한 제2 기판(3)의 두께는 얇을 수록 좋기 때문에 실용화하는데 아무런 문제가 없다. 본 발명에 따르면, 제2 기판(3)의 두께는 1.8 mm인 것이 바람직하다.
이제, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 입력 기능을 가진 LCD 장치의 콘트라스트와 시각(viewing angle)에 대해서 설명한다. 도 2는 제1 기판(1)의 지연이 변할때 콘트라스트의 시각 의존성 변화를 나타낸 그래프도이다.
상술한 것과 같은 방식으로, 지연이 각각 5 nm 이하, 5 내지 10 nm, 및 10 내지 15 nm인 제1 기판(1)을 가진 입력 기능을 가진 3개의 LCD 장치를 제작하였다. 이들 LCD 장치들은 반사형 흑백 STN이고 구동 조건은 1/240 듀티(duty) 및 1/13 바이어스이다. 입력 기능을 가진 3개의 LCD 장치 각각에서의 콘트라스트의 시각 의존성은 도 2에 나타나 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 기판(1)의 지연이 증가하면, 콘트라스트가 감소하고 이에 따라 시각이 좁아진다. 그러므로, 제1 기판(1)에 대해 5 nm 이하의 지연을 가진 등방성 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입력 기능을 가진 LCD 장치는 입력용 전극을 가진 제1 기판, 상부면에는 입력용 전극을 갖고 하부면에는 표시용 전극들을 가진 제2 기판, 및 표시용 전극을 가진 제3 기판을 포함한다. 1.6 mm내지 2.2 mm 두께의 유리로 된 제2 기판을 사용함으로써, 펜이나 손가락으로 데이타를 입력시키는 경우에 데이타 입력 영역에서의 색 불규칙성과 데이타 입력자가 느끼는 스폰지감이 없어진다.
또한, 제1 기판을 가요성 플라스틱으로 만들고 제2 및 제3 기판을 유리로 만듬으로써, 열처리를 필요로 하는 LCD 장치의 제조 공정 중에 제2 기판과 제3 기판 간의 상대 위치 관계가 변하지 않는다. 그러므로, 패시브 매트릭스형 LCD 장치를 사용하는 경우에 표시 왜곡, 표시의 색 명암의 불균일성, 및 표시의 색조 변화와 같은 문제가 생기지 않는다. 또한, 액티브 매트릭스형 LCD 장치의 경우에는 LCD 장치에서의 점등 화소와 비점등 화소의 발생이 없어지게 된다.
더우기, 제1 기판은 광학적으로 등방성이므로, 입력 기능을 가진 LCD 장치를 구성하는 모든 기판은 광학적으로 등방성으로 된다. 그 결과, 3개의 기판 각각을 서로 부착시킬 때에 제1 기판의 광축과 제3 기판의 광축 간의 관계에 대해서 고려할 필요가 없다. 그러므로, 광축 변위에 의해서 생기는 색조 변화와 콘트라스트 감소가 없어진다.
본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 범위와 본질에서 벗어남이 없이 본 발명을 여러가지로 변경할 수 있음은 명백하다. 따라서, 첨부된 특허 청구의 범위는 본 명세서에 기재된 상세한 설명에 한정되는 것이 아니라 광의로 해석되어야 한다.

Claims (1)

  1. 입력용 전극을 가진 제1 기판,
    상부면 상에는 입력용 전극을 갖고 하부면 상에는 표시용 전극들을 가진 제2 기판, 및
    표시용 전극을 가진 제3 기판
    을 포함하는 입력 기능을 가진 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 제1 기판은 광학적으로 등방성인 가요성 플라스틱으로 이루어지며,
    상기 제2 기판은 1.6 mm 내지 2.2 mm 두께의 유리로 이루어지며,
    상기 제3 기판은 유리로 이루어진 입력 기능을 가진 액정 표시 장치.
KR1019970040096A 1996-08-23 1997-08-22 입력기능을가진액정표시장치 KR100264116B1 (ko)

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