KR101564150B1 - 터치 패널 디바이스, 및 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치 - Google Patents

터치 패널 디바이스, 및 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치 Download PDF

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KR101564150B1
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하루히코 이토
고키 이케다
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테이진 카세이 가부시키가이샤
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Abstract

터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 작은 경우에도, 뉴턴 링의 발생 등의 문제가 억제되는 터치 패널 디바이스를 제공한다.
본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 (100) 는, 관찰측 표면 및 표시 장치측 표면을 갖는 보호 투명 기재 (10), 그리고 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20b, 22 ； 30b, 32) 을 갖고, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 모든 폴리머 필름 (20b ； 30b) 의 면 방향의 선팽창 계수의 최소치와 최대치의 차가 10.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하이다. 또, 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치 (100, 200, 300) 는, 이와 같은 터치 패널 디바이스를 갖는다.

Description

터치 패널 디바이스, 및 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치{TOUCH PANEL DEVICE AND DISPLAY DEVICE WITH TOUCH PANEL DEVICE}
본 발명은 터치 패널 디바이스, 특히 정전 용량식 터치 패널 디바이스에 관한 것이다. 또, 본 발명은 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 관한 것이다.
터치 패널 디바이스 부착 표시 장치, 예를 들어 터치 패널 디바이스 부착 액정 디스플레이는, 휴대 전화 등의 모바일용 전자 기기, 가전 제품, 무인 접수기 등의 거치형 고객 안내 단말에서 사용되고 있다.
터치 패널 디바이스로는, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광 센서 방식 등이 알려져 있다. 이들 중의 정전 용량 방식 터치 패널 디바이스는 표시 장치로부터의 광 투과율, 내구성 등에 관해 우수하다. 또, 정전 용량 방식 터치 패널 디바이스는, 세로 방향의 위치 검출용 전극과 가로 방향의 위치 검출용 전극의 2 개의 위치 검출용 전극을 가로세로 이차원 매트릭스상으로 배치함으로써, 다점 검출 (멀티 터치) 을 가능하게 할 수 있는 점에서도 우수하다 (특허문헌 1).
또한, 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 있어서는, 터치 패널 디바이스를 표시 장치의 표시면에 완전히 첩합 (貼合) 하지는 않고, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이에 약 0.5 ∼ 1.0 ㎜ 의 공기층을 형성하는 것이 일반적이다 (특허문헌 2 및 3).
터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이에 약 0.5 ∼ 1.0 ㎜ 의 공기층을 형성하는 이유로는, 예를 들어 하기 (1) 및 (2) 와 같은 이유가 있다：
(1) 터치 패널 디바이스와 표시 장치에서는, 제조 조건이 상이한 점에서 터치 패널 디바이스와 표시 장치를 일체로 형성하여 간극을 완전히 없애는 것이 곤란하거나 불가능하다. 또, 터치 패널 디바이스와 표시 장치를 일체로 형성하지 않는 경우에는, 제조의 최종 단계에서 터치 패널 디바이스가 적절히 기능하지 않는 것이 판명되었을 때, 적절히 기능하지 않는 터치 패널 디바이스를 표시 장치의 표시면으로부터 분리하고, 그리고 새로운 터치 패널 디바이스로 교환할 수 있다. 따라서, 터치 패널 디바이스와 표시 장치를 일체로 형성하지 않는 것이 바람직하다.
(2) 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 지나치게 작은 경우에는, 터치 패널 디바이스와 공기층의 계면 (즉 공기층의 상측 계면) 에서 발생되는 반사광과, 표시 장치와 공기층의 계면 (즉 공기층의 상측 계면) 에서 발생되는 반사광의 간섭에 의해 뉴턴 링 (간섭무늬) 이 발생된다. 또한, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 충분히 큰 경우, 예를 들어 이 공기층의 두께가 약 1.0 ㎜ 인 경우에는, 공기층의 상측 및 하측 계면에서 발생되는 반사광의 광로차가 크고, 따라서 간섭은 실질적으로 발생되지 않는다.
상기 (2) 의 뉴턴 링의 발생이라는 문제에 관해서, 특허문헌 2 및 3 에서는, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층에 수지 재료를 충전하여 수지층으로 하고, 이로써 공기층의 상측 및 하측 계면에서 발생되는 반사를 없애는 것을 제안하고 있다.
그러나, 수지 재료를 충전하는 경우에는, 제조의 최종 단계에 있어서 터치 패널 디바이스가 적절히 기능하지 않는 것이 판명되었을 때에도, 적절히 기능하지 않는 터치 패널 디바이스를 표시 장치의 표시면으로부터 분리하고, 그리고 새로운 터치 패널 디바이스와 교환하는 것이 곤란한 경우가 있다. 또, 수지 재료를 충전하는 경우에는, 수지 재료 중에 기포가 들어가지 않도록 하여 충전하기가 곤란한 경우가 있다. 또 추가로, 수지 재료를 충전하는 경우에는 당연히 중량이 증가한다.
또, 상기 (2) 의 뉴턴 링의 발생이라는 문제에 관해서, 특허문헌 3 에서는, 터치 패널 디바이스 및 표시 장치의 공기층에 접하는 표면에 요철을 형성하고, 그에 따라 공기층의 상측 및 하측 계면에서 발생되는 반사를 없애는 것을 제안하고 있다.
그러나, 공기층에 접하는 표면에 요철을 형성하는 경우에는, 이 요철에 의한 헤이즈의 증가 등의 문제가 있었다.
일본 공표특허공보 2003-511799호 일본 공개특허공보 2004-77887호 일본 공개특허공보 2002-189565호
최근에는, 터치 패널 디바이스를 사용한 표시 장치의 경량화와 함께, 박형화도 요구되고 있다. 따라서, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께를 좁게 하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 (2) 에 기재된 바와 같이, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 지나치게 작은 경우에는, 뉴턴 링의 발생 등의 문제가 발생되는 것이 알려져 있다. 따라서, 본 발명에서는, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께를 작게 한 경우에도, 뉴턴 링의 발생 등의 문제를 억제하는 터치 패널 디바이스, 및 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제공한다.
제 1 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스는, 관찰측 표면 및 표시 장치측 표면을 갖는 보호 투명 기재, 그리고 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름을 갖고, 또한 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 모든 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수의 최소치와 최대치의 차가 10.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하이다.
제 2 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스는, 관찰측 표면 및 표시 장치측 표면을 갖는 보호 투명 기재, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름, 그리고 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 편광판을 갖고, 또한 편광판보다 표시 장치측의 모든 층의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 이다.
본 발명의 터치 패널 디바이스, 및 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 의하면, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 작은 경우에도, 뉴턴 링의 발생 등의 문제가 억제된다.
도 1 은 참고예의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2 는 비교예의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3 은 실시예 1 의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 4 는 실시예 2 의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
<제 1 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스>
제 1 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스는, 관찰측 표면 및 표시 장치측 표면을 갖는 보호 투명 기재, 그리고 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름을 갖고, 또한 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 모든 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수의 최소치와 최대치의 차가 10.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하, 8.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하, 6.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하, 또는 5.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하이다.
또한, 폴리머 필름의 열팽창 계수의 측정은, 터치 패널 디바이스를 사용하는 것이 고려되는 온도 범위, 예를 들어 20 ℃ ∼ 60 ℃ 의 온도 범위에 대해 실시할 수 있다.
본 발명의 제 1 정전 용량식 터치 패널 디바이스에 의하면, 온도 변화가 발생되었을 때에도, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수의 차에 의한 변형, 및 그에 따른 미세한 요철이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 정전 용량식 터치 패널 디바이스에 의하면, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 작은 경우여도, 공기층의 상측 계면 및 하측 계면에서 발생되는 반사에 의한 간섭에 의해 뉴턴 링이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
이 양태에 관해서, 폴리머 필름층 간의 점착제의 면 방향의 선팽창 계수도, 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수와 동일하게 하는 것이 바람직하다고 생각된다. 그러나, 실제로는, 폴리머 필름층 간의 점착제는 일반적으로 얇고, 또 탄성률이 작기 때문에, 점착제의 열팽창에 의한 영향은 실질적으로 무시할 수 있다. 따라서, 점착제의 면 방향의 선팽창 계수는, 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수와 동일해도 되고 실질적으로 상이해도 된다.
보호 투명 기재는, 사용자가 터치 패널 디바이스를 사용할 때의 압력 등으로부터 터치 패널 디바이스를 보호할 수 있는 임의의 투명 기재여도 된다. 이 보호 투명 기재는, 예를 들어 유리 기재, 폴리메틸메타크릴레이트 기재, 폴리카보네이트 기재, 또는 그것들의 조합이어도 된다. 이 보호 투명 기재가 터치 패널 디바이스의 사용시에 휘면, 터치 패널 디바이스와 표시 장치 사이의 공기층의 두께가 국소적으로 변화되고, 이로써 뉴턴 링이 발생되는 경우가 있다. 따라서, 보호 투명 기재로는 강성의 기재, 특히 유리 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
또, 이 보호 투명 기재의 두께는, 예를 들어 0.1 ㎜ 이상, 0.2 ㎜ 이상, 0.3 ㎜ 이상이고, 2.0 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 또는 0.8 ㎜ 이하이면 된다.
본 발명의 터치 패널 디바이스에서 사용되는 폴리머 필름은 투명성이 높고, 또한 표면이 평활한 임의의 폴리머 필름이어도 된다. 이 폴리머 필름을 구성하는 수지로는, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 비정성 폴리올레핀, 삼아세트산셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지, 폴리스티렌, 폴리에테르술폰, 폴리술폰 등을 들 수 있다. 이 중에서도 내열성, 투명성, 기계적 특성 등의 밸런스에서 폴리카보네이트 수지가 바람직하다.
또, 이 폴리머 필름의 두께는, 예를 들어 0.01 ㎜ 이상, 0.02 ㎜ 이상, 0.03 ㎜ 이상이고, 1.0 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이하, 또는 0.3 ㎜ 이하이면 된다.
본 발명의 터치 패널 디바이스에서 사용되는 위치 검출용 전극층은, 임의로 패턴화되어 있는 투명 전극층이어도 된다. 이와 같은 투명 전극층은, 투명 도전성 재료, 예를 들어 산화인듐-주석으로 만들 수 있다.
제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스는, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름을 추가로 갖고, 또한 이 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름이, 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름보다 표시 장치측에 배치되어 있어도 된다.
이 양태에 의하면, 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름에 의해 표시 장치로부터 나오는 전자파를 차단하고, 이로써 이 전자파가 위치 검출용 전극층에 의한 위치 검출에 바람직하지 않은 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
이 양태에서 사용되는 폴리머 필름에 대해서는, 상기의 폴리머 필름에 관한 기재를 참조할 수 있다.
이 양태에서 사용되는 전자파 실드용 전극층에 대해서는, 전자파를 실드 (차폐) 할 수 있는 임의의 전극층이어도 되고, 특히 균일한 두께를 갖는 투명 도전성 재료의 층, 예를 들어 산화인듐-주석의 층이어도 된다.
제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스는, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 표시 장치측 보호 투명 기재를 추가로 갖고, 또한 표시 장치측 보호 투명 기재가 가장 표시 장치측에 배치되어 있어도 된다.
이 양태에 의하면, 강직한 보호 투명 기재를 터치 패널 디바이스의 관찰자측 및 표시 장치측의 양 면에 배치하게 되어 강성을 보다 높일 수 있고, 터치 패널 디바이스를 손가락으로 세게 누르는 조작을 행해도, 터치 패널 디바이스가 휘어 표시 장치와 접촉되거나 표시 장치의 흠집 발생을 방지할 수 있다.
이 표시 장치측 보호 투명 기재의 재료 및 두께에 대해서는, 보호 투명 기재에 관한 상기 기재를 참조할 수 있다.
또한, 제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스는, 상기의 제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스의 특징에 더하여, 하기의 제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스에 관해 나타나 있는 특징, 즉 정전 용량식 터치 패널 디바이스가, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 편광판을 갖고, 또한 편광판보다 표시 장치측의 모든 층의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 이라는 특징을 추가로 가질 수도 있다.
<제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치>
제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는, 제 1 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스가, 표시 장치의 표시면 상에 공기층을 개재하여 배치되어 있고, 또한 공기층의 두께가 0.500 ㎜ 이하, 0.400 ㎜ 이하, 0.300 ㎜ 이하, 0.200 ㎜ 이하, 또는 0.100 ㎜ 이하이다.
제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 의하면, 공기층의 두께가 얇고, 따라서 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치 전체의 두께가 얇음에도 불구하고 뉴턴 링의 발생을 억제할 수 있다.
제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에서 사용되는 표시 장치는 임의의 표시 장치여도 되고, 예를 들어 액정 디스플레이, 유기 EL (일렉트로루미네선스) 디스플레이, 무기 EL 디스플레이, 브라운관 디스플레이, 전계 방출 디스플레이 (FED), 전자 페이퍼, 또는 플라즈마 디스플레이여도 된다.
<제 2 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스>
제 2 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스는, 관찰측 표면 및 표시 장치측 표면을 갖는 보호 투명 기재, 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름, 그리고 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 편광판을 갖고, 또한 편광판보다 표시 장치측의 모든 층의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 이다.
이 양태에 의하면, 공기층의 상측 및 하측 계면에서 반사가 발생되는 경우여도, 편광판 및 λ／4 의 위상차에 의해, 공기층의 상측 계면 및 하측 계면에서 발생되는 반사광이, 보호 투명 기재측으로부터 나오지 않게 되어 있기 때문에, 뉴턴 링의 발생을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 이 양태에 의하면, 보호 투명 기재의 관찰측 표면으로부터 입사된 외광이, 편광판의 투과축을 통과함으로써 일 방향의 직선 편광이 되고, 이 직선 편광이 λ／4 의 위상차를 받아 원 편광이 되고, 그리고 공기층과의 계면에서 반사되고, 다시 λ／4 의 위상차를 받아 직선 편광으로 돌아온다. 이에 따르면, 반사광은, 입사되었을 때의 직선 편광과의 위상차가 λ／2 가 되고, 이로써 90°상이한 각도의 직선 편광이 되기 때문에 편광판의 흡수축에 의해 흡수되도록 할 수 있다. 또한, 이 목적을 위해서는, 편광판의 흡수축과 λ／4 의 위상차를 갖는 폴리머 필름의 지상축의 각도가, 45°± 5°이내, 특히 45°± 1°이내가 되도록 할 수 있다.
편광판보다 표시 장치측의 모든 층의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 로 하기 위해서는, 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름, 추가로, 다른 임의의 폴리머 필름이 존재하는 경우에는, 다른 임의의 폴리머 필름도 포함한 모든 폴리머 필름의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 이도록 할 수 있다.
이것은, 예를 들어 1 개의 위치 검출용 전극 부착 폴리머 필름의 위상차가, 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 λ／4 이고, 다른 폴리머 필름이 위상차를 갖지 않도록 할 수 있다. 또, 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 0 이 되도록 하고, 또한 다른 임의의 폴리머 필름이 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 의 위상차를 갖도록 할 수도 있다. 혹은 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름이 모두 위상차를 갖지 않도록 하고, 다른 폴리머 필름이 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 의 위상차를 갖도록 할 수도 있다.
여기서, 파장 550 ㎚ 의 광은 사람의 눈으로 관찰했을 때 가장 강하게 느끼는 광이고, 따라서 모든 층의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 이도록 하는 것은, 가장 효과적으로 뉴턴 링의 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 가시광 영역의 다른 파장에 대해서도, 모든 층의 합계 위상차가 대략 λ／4 인 것이 바람직하다. 일반적인 폴리머 필름은, 보다 짧은 파장의 광에 대해 위상차가 커지므로 (즉, 정파장 분산성을 가지므로), 가시광 영역 전체에 걸쳐서 모든 층의 합계 위상차를 대략 λ／4 로 하는 것은 일반적으로 곤란하다. 그러나, 일본 공개특허공보 2000-137116호에 개시되어 있는 바와 같은, 보다 짧은 파장의 광에 대해 위상차가 작아지는 파장 분산성 (즉, 역파장 분산성) 을 갖는 폴리머 필름을 사용함으로써, 가시광 영역 전체에 걸쳐 모든 층의 합계 위상차가 대략 λ／4 로 하는 것이 가능해진다.
본 발명에 관해서, 편광판으로는, 염료에 의해 염색된 폴리머 필름을 연신하여 얻어지는 흡수형 편광판뿐만 아니라, 복수 장의 위상차 필름을 그 지상축 방향이 직교하도록 하여, 교대로 적층하여 얻어지는 반사형 편광판을 사용할 수도 있다. 여기서, 이와 같은 반사형 편광판에서는, 일방의 편광에 대해서는, 각 층의 굴절률이 실질적으로 동일하고, 이로써 각 층 간의 계면에 있어서의 입사광의 반사가 일어나지 않도록 하고, 또한 타방의 편광에 대해서는, 각 층의 굴절률이 상이하고, 이로써 위상차 필름의 계면에 있어서 입사광이 반사되어 돌아오도록 한다. 혹은, 필름 상에 파장 사이즈보다 작은 폭의 금속 세선을 연속적으로 배치한 와이어 그리드 편광판을 사용할 수도 있다. 또, 본 발명에 관해서, 편광판으로는 상기와 같은 직선 편광판뿐만 아니라, 우원 편광과 좌원 편광을 분리하는 원 편광판을 사용할 수도 있다.
또한, 제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스는, 상기의 제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스의 특징에 더하여, 상기의 제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스에 관해서 나타나 있는 특징, 즉 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 모든 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수의 최소치와 최대치의 차가 10.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하라는 특징을 추가로 가질 수도 있다. 또, 제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스에 대해, 폴리머 필름, 보호 투명 기재, 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름, 실드용 전극층 부착 폴리머 필름, 표시 장치측 보호 투명 기재 등에 대해서는 제 1 본 발명의 터치 패널 디바이스에 관한 기재를 참조할 수 있다.
<제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치>
(제 1 양태)
제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 1 양태에서는, 제 2 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스가, 표시 장치의 표시면 상에 공기층을 개재하여 배치되어 있고, 공기층의 두께가 0.500 ㎜ 이하, 0.400 ㎜ 이하, 0.300 ㎜ 이하, 0.200 ㎜ 이하, 또는 0.100 ㎜ 이하이고, 표시 장치가 편광, 특히 직선 편광 또는 원 편광에 의해 표시를 행하고, 또한 표시 장치의 관찰측 표면에, 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 의 위상차를 갖는 위상차 필름이 배치되어 있다.
제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 1 양태에 의하면, 공기층의 두께가 얇고, 따라서 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 두께가 작음에도 불구하고 뉴턴 링의 발생을 억제할 수 있다.
또, 이 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 의하면, 표시 장치가 편광에 의해 표시를 행하고, 또한 표시 장치의 관찰측 표면에 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 대략 λ／4 의 위상차를 갖는 위상차 필름이 배치되어 있음으로써, 표시 장치로부터 나온 편광인 표시광이, 표시 장치의 관찰측 표면의 위상차 필름을 통과하여 λ／4 의 위상차를 받아 공기층을 통과하고, 제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스에서 다시 λ／4 의 위상차를 받는다. 이에 따르면, 표시 장치로부터 나온 편광과, 터치 패널 디바이스에서 λ／4 의 위상차를 받은 편광과의 위상차가 0 또는 λ／2 가 된다.
구체적으로는, 표시 장치의 표시광이 직선 편광인 경우, 표시 장치 상의 위상차 필름에 있어서 λ／4 의 위상차를 받고, 또한 터치 패널 디바이스에서 λ／4 의 위상차를 받은 표시광은, 표시 장치로부터 나온 직선 편광과 동일한 각도 또는 90°상이한 각도의 직선 편광이 되고, 이것이 터치 패널 디바이스의 직선 편광판의 투과축을 통과하여 관찰자에게 관찰되도록 할 수 있다. 또, 표시 장치의 표시광이 원 편광인 경우, 표시 장치 상의 위상차 필름에 있어서 λ／4 의 위상차를 받고, 또 터치 패널 디바이스에서 λ／4 의 위상차를 받은 표시광은, 표시 장치로부터 나온 원 편광과 동일한 또는 반대인 선회 방향의 원 편광이 되고, 이것이 터치 패널 디바이스의 원 편광판의 투과축을 통과하여 관찰자에게 관찰되도록 할 수 있다.
또한, 이 목적을 위해서는, 표시 장치의 관찰측 (즉, 터치 패널측) 의 편광판의 흡수축과, 표시 장치의 관찰측 표면의 λ／4 의 위상차를 갖는 위상차 필름의 지상축의 각도가, 45°± 5°이내, 특히 45°± 1°이내로 되도록 할 수 있다. 또, 액정 디스플레이의 관찰측의 편광판의 흡수축과, 터치 패널 디바이스의 편광판의 흡수축의 각도를, 0°± 5°이내, 특히 0°± 1°이내, 또는 90°± 5°이내, 특히 90°± 1°이내로 할 수 있다.
제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 1 양태에서는, 특히 표시광이 본질적으로 편광으로 되어 있는 표시 장치, 예를 들어 액정 디스플레이여도 된다.
(제 2 양태)
제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 2 양태에서는, 제 2 본 발명의 정전 용량식 터치 패널 디바이스가, 표시 장치의 표시면 상에 공기층을 개재하여 배치되어 있고, 공기층의 두께가 0.500 ㎜ 이하, 0.400 ㎜ 이하, 0.300 ㎜ 이하, 0.200 ㎜ 이하, 또는 0.100 ㎜ 이하이고, 표시 장치가 비편광에 의해 표시를 행한다.
제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 2 양태에 의하면, 공기층의 두께가 얇고, 따라서 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 두께가 작음에도 불구하고 뉴턴 링의 발생을 억제할 수 있다.
또, 이 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 2 양태에 의하면, 표시 장치로부터 나온 비편광인 표시광이, 공기층을 통과하고, 제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스에 있어서 λ／4 의 위상차를 받지만, 비편광인 표시광 중 일부는, 터치 패널 디바이스의 편광판의 투과축을 통과하여 관찰자에게 관찰되도록 할 수 있다.
제 2 본 발명의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제 2 양태에서는, 특히 표시광이 본질적으로 비편광으로 되어 있는 표시 장치, 예를 들어 유기 EL 디스플레이, 무기 EL 디스플레이, 브라운관 디스플레이, 전계 방출 디스플레이, 전자 페이퍼, 또는 플라즈마 디스플레이여도 된다.
실시예
실시예 중에 있어서의 각종 측정은 하기와 같이 실시하였다.
<선팽창 계수>
필름의 선팽창 계수는, 4 ㎜ 폭 × 30 ㎜ 의 샘플을, 25 ℃ 및 상대 습도 50 ％ 에서 24 시간 놓은 후에, 열·응력-변형 측정 장치 (SII 나노테크놀로지사 제조 SS6100) 를 이용하여 승온 속도 5 ℃／분에서 3 회 측정하고, 온도 범위 20 ℃ ∼ 60 ℃ 에서의 선팽창 계수를 산출하여, 그 평균치를 구하였다.
<위상차>
닛폰 분광 (주) 제조 분광 엘립소미터-M220 을 사용하여, 광선 파장 550 ㎚ 에서 측정하였다.
<참고예>
도 1 에 나타내는 구성을 갖도록 하여, 참고예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다. 구체적으로는, 하기에 나타내는 바와 같이 하여, 참고예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
(1) 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제작
0.5 ㎜ 두께의 코닝사 제조 초경 유리 (10) 를 보호 투명 기재로 하고, 아크릴 수지로 이루어지는 점착제 (24) 를 개재하여, 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22) 을 첩합하였다. 다음으로 추가로 아크릴 수지로 이루어지는 점착재 (34) 를 개재하여, 제 2 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (30a, 32) 을 첩합하였다. 다음으로 다시 아크릴 수지로 이루어지는 점착재 (44) 를 개재하여, 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름 (40, 42) 을 첩합하여 정전 용량식 터치 패널 디바이스 (100) 를 제작하였다.
0.8 ㎜ 두께의 액정 디스플레이 패널 (300) 의 프레임 부분에 접착제를 배치하고, 액정 디스플레이 패널 (300) 과 정전 용량식 터치 패널 디바이스 (100) 를 1.0 ㎜ 의 공기층 (200) 을 개재하여 접착하였다.
이와 같이 하여 얻은 참고예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 대해, 하기의 표 1 에 정리하였다.
(2) 평가
참고예의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 전체 (터치 패널 디바이스 ＋ 공기층 ＋ 액정 패널) 의 두께는 2.862 ㎜ 였다. 참고예의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는 상온에서 뉴턴 링의 발생이 없고, 또 50 ℃ 에서도 뉴턴 링의 발생은 보이지 않았다. 단, 이 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는 반사 방지 기능은 갖고 있지 않기 때문에, 강한 외광을 쏘이면 표시 장치가 희미해져 표시가 잘 보이지 않았다. 이 결과에 대해, 하기의 표 5 에 정리하였다.
(3) 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32)
상기의 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32) 을 위한 폴리머 필름 (20a, 30a) 은, 125 ㎛ 두께의 2 축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름이었다. 여기서, 이 폴리머 필름은 위상차가 제어되어 있지 않고, 1,000 ㎚ 이상의 위상차를 갖고 있었다. 이 폴리머 필름의 양 면에 아크릴 수지를 주성분으로 하는 2 ㎛ 정도의 두께의 하드 코트층을 배치하였다 (합계 129 ㎛). 이 하드 코트층 중의 일방의 표면 상에, 산화티탄 나노 입자를 분산시킨 유기 실록산계 수지를 주성분으로 하는 0.1 ㎛ 정도의 두께의 광학 조정층을 배치하고, 추가로 이 광학 조정층 상에 20 ㎚ 정도의 두께의 인듐-주석 산화물 (ITO) 을 스퍼터 성막하였다. 여기서, 광학 조정층은 인듐-주석 산화물로 형성되는 전극 패턴을 잘 보이기 않게 하기 위한 것이다.
이 인듐-주석 산화물층을 갖는 폴리머 필름을, 화각 (畵角) 3.0 인치의 액정 디스플레이 패널과 첩합하기 위한 크기로 절단하여 전극 패터닝을 실시하고, 그리고 130 ℃ 에서 90 분간 열처리함으로써 이 인듐-주석 산화물층을 결정화시켜 위치 검출용 전극층 (22, 32) 으로 하고, 이로써 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32) 을 제작하였다.
결정화된 인듐-주석 산화물층의 표면 저항값은 200 Ω／□ 이었다. 기재로서 사용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은, 흐름 방향의 선팽창 계수가 37 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이고, 흐름 방향에 대해 수직 방향인 선팽창 계수가 34 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 였다.
(4) 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름 (40, 42)
상기의 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름 (40, 42) 을 위한 폴리머 필름 (40) 은, 유연법에 의해 제작한 두께 100 ㎛ 의 무연신 폴리카보네이트 (PC) 필름이었다. 여기서, 이 폴리머 필름은 위상차가 거의 0 ㎚ 였다. 이 폴리머 필름의 양 면에 아크릴 수지를 주성분으로 하는 2 ㎛ 정도의 두께의 하드 코트층을 배치하였다 (합계 104 ㎛). 이 하드 코트층 중의 일방의 면 상에 20 ㎚ 정도의 두께의 인듐-주석 산화물 (ITO) 을 스퍼터 성막하였다.
이 인듐-주석 산화물을 갖는 폴리머 필름을, 화각 3.0 인치의 액정 디스플레이 패널과 첩합하기 위한 크기로 절단하고, 130 ℃ 에서 90 분간 열처리함으로써 이 인듐-주석 산화물층을 결정화시켜 전자파 실드용 전극층 (42) 으로 하고, 그에 따라 전자파 실드용 전극층 부착 폴리머 필름 (40, 42) 을 제작하였다.
결정화된 인듐-주석 산화물층의 표면 저항값은 200 Ω／□ 이었다. 기재로서 사용한 폴리카보네이트 필름은, 흐름 방향 및 흐름 방향에 대해 수직 방향인 선팽창 계수가 모두 75 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 였다.
(5) 액정 디스플레이 패널 (300)
액정 디스플레이 패널은, 화각 3.0 인치 및 두께 0.8 ㎜ 의 VA (Vertical　Alignment) 방식의 액정 디스플레이 패널로서, 0.6 ㎜ 두께의 액정 셀의 양 면에 광학 보상 필름 및 편광판을 첩합한 것이었다.
<비교예>
도 2 에 나타내는 구성을 갖도록 하여, 비교예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다. 구체적으로는, 하기에 나타내는 바와 같이 하여, 비교예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
(1) 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제작
액정 디스플레이 패널 (300) 과 정전 용량식 터치 패널 디바이스 (100) 사이의 공기층의 두께를 작게 한 것, 구체적으로는 공기층의 두께를 1 ㎜ 가 아니고 0.1 ㎜ 로 작게 한 것을 제외하고, 참고예와 동일하게 하여, 비교예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
이와 같이 하여 얻은 비교예의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 대해, 하기의 표 2 에 정리하였다.
(2) 평가
비교예의 표시 장치의 전체 두께는 1.962 ㎜ 로서, 참고예보다 0.900 ㎜ 얇았다. 비교예의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는, 상온에서 뉴턴 링의 발생이 없었으나, 50 ℃ 에서는 뉴턴 링이 발생하였다. 또, 이 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는, 반사 방지 기능은 갖고 있지 않기 때문에, 강한 외광을 쏘이면 표시 장치가 희미해져 표시가 잘 보이지 않았다. 이 결과에 대해, 하기의 표 5 에 정리하였다.
<실시예 1>
도 3 에 나타내는 구성을 갖도록 하여, 실시예 1 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다. 구체적으로는, 하기에 나타내는 바와 같이 하여, 실시예 1 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
(1) 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제작
2 축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 (20a, 30a) 을 갖는 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32) 대신에, 무연신 폴리카보네이트 (PC) 필름 (20b, 30b) 을 갖는 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20b, 22 ； 30b, 32) 을 사용한 것을 제외하고 비교예와 동일하게 하여, 실시예 1 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
이와 같이 하여 얻은 실시예 1 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 대해, 하기의 표 3 에 정리하였다.
(2) 평가
실시예 1 의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 전체 두께는 1.912 ㎜ 로서, 참고예보다 약 0.950 ㎜ 얇았다. 실시예 1 의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는, 상온에서 뉴턴 링의 발생이 없고, 또 50 ℃ 에서도 뉴턴 링의 발생은 보이지 않았다. 단, 이 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는, 반사 방지 기능은 갖고 있지 않기 때문에, 강한 외광을 쏘이면 표시 장치가 희미해져 표시가 잘 보이지 않았다. 이 결과에 대해, 하기의 표 5 에 정리하였다.
(3) 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20b, 22 ； 30b, 32)
125 ㎛ 두께의 2 축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 대신에 유연법에 의해 제작한 두께 100 ㎛ 의 무연신 폴리카보네이트 (PC) 필름을 사용한 것을 제외하고, 참고예의 제 1 및 제 2 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32) 과 동일하게 하여, 상기의 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20b, 22 ； 30b, 32) 을 위한 폴리머 필름 (20b, 30b) 을 얻었다.
결정화된 인듐-주석 산화물층의 표면 저항값은 200 Ω／□ 이었다. 기재로서 사용한 폴리카보네이트 필름은, 흐름 방향 및 흐름 방향에 대해 수직 방향인 선팽창 계수가 모두 75 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 였다.
<실시예 2>
도 4 에 나타내는 구성을 갖도록 하여, 실시예 2 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다. 구체적으로는, 하기에 나타내는 바와 같이 하여, 실시예 2 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
(1) 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치의 제작
0.5 ㎜ 두께의 코닝사 제조 초경 유리를 보호 투명 기재와 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22) 사이에, 아크릴 수지로 이루어지는 점착제를 개재하여, 100 ㎛ 두께의 편광 필름을 첩합한 것 ； 무연신 폴리카보네이트 (PC) 필름 (20b) 을 갖는 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20b, 22) 대신에, 1 축 연신 폴리카보네이트 (PC) 필름 (20c) 을 갖는 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20c, 22) 을 사용한 것 ； 1 축 연신 폴리카보네이트 필름 (20c) 과 동일한 1 축 연신 폴리카보네이트 필름 (60) 을 아크릴 점착제 (64) 를 개재하여, 액정 디스플레이 패널 (300) 의 표면에 첩합한 것을 제외하고, 실시예 1 과 동일하게 하여, 실시예 2 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치를 제작하였다.
이와 같이 하여 얻은 실시예 2 의 정전 용량식 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치에 대해, 하기의 표 2 에 정리하였다.
(2) 평가
실시예 2 의 표시 장치의 전체 두께는 2.012 ㎜ 로서, 참고예보다 약 0.850 ㎜ 얇았다. 실시예 2 의 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는, 상온에서 뉴턴 링의 발생이 없고, 또 50 ℃ 에서도 뉴턴 링의 발생은 보이지 않았다. 또, 이 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치는 반사 방지 기능을 갖고 있기 때문에, 강한 외광을 쏘인 경우에도 표시 장치가 희미해지지 않았다. 이 결과에 대해, 하기의 표 5 에 정리하였다.
(3) 편광 필름 (50)
상기의 편광 필름 (50) 으로는, 유연법에 의해 제작된 위상차가 거의 0 ㎚ 인 삼아세트산셀룰로오스를 기재로 하고, 편광자로서 요오드를 흡착시킨 폴리비닐알코올층을 첩합한 필름을 사용하였다. 이 편광 필름의 흡수축을, 액정 디스플레이 패널의 상면 (터치 패널 디바이스와 첩합하는 측) 의 편광판의 흡수축과 정렬되도록 하는 (즉, 각각의 흡수축이 이루는 각이 0 도가 되는) 크기로 절단하였다. 이 편광 필름의 흡수축 방향의 선팽창 계수는 74 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이고, 흐름 방향에 대해 수직 방향인 선팽창 계수는 78 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 였다.
(4) 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20c, 22)
상기의 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20c, 22) 을 위한 폴리머 필름 (20c) 은, 유연법에 의해 제작된 100 ㎛ 두께의 무연신 폴리카보네이트 (PC) 필름을 1 축 연신하여 얻은 필름이었다. 여기서, 이 필름은 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 138 ㎚ (즉 파장의 1/4 의 위상차) 였다. 2 축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 (20a, 30a) 을 갖는 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32) 대신에, 이 1 축 연신 폴리카보네이트 (PC) 필름 (20c) 을 사용한 것 ； 및 이 1 축 연신 폴리카보네이트 (PC) 필름 (20c) 을, 액정 디스플레이 패널의 상면 (터치 패널 디바이스와 첩합하는 측) 의 편광판의 흡수축과, 이 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20c, 22) 의 지상축이 이루는 각이 45 도가 되도록 하는 크기로 절단한 것을 제외하고, 참고예의 제 1 및 제 2 의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20a, 22 ； 30a, 32) 과 동일하게 하여, 상기한 제 1 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 (20c, 22) 을 얻었다.
결정화된 인듐-주석 산화물층의 표면 저항값은 200 Ω／□ 이었다. 기재로서 사용한 1 축 연신 폴리카보네이트 필름은, 흐름 방향의 선팽창 계수가 74 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이고, 또한 흐름 방향에 대해 수직 방향인 선팽창 계수가 77 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 였다.
Figure 112013020066136-pct00001
Figure 112013020066136-pct00002
Figure 112013020066136-pct00003
Figure 112013020066136-pct00004
Figure 112013020066136-pct00005
10 : 보호 투명 기재
20a, 20b, 20c, 30a, 30b : 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름
22, 32 : 위치 검출용 전극층
40 : 실드용 전극층 부착 폴리머 필름
42 : 실드용 전극층
50 : 편광판
60 : 위상차 필름 (λ／4 필름)
24, 34, 44, 54, 64 : 점착제
100 : 터치 패널 디바이스
200 : 공기층
300 : 표시 장치

Claims (5)

  1. 관찰측 표면 및 표시 장치측 표면을 갖는 보호 투명 기재, 그리고 상기 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 및 다른 폴리머 필름을 갖는 정전 용량식 터치 패널 디바이스로서,
    상기 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 상기 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름 및 다른 폴리머 필름도 포함한 모든 폴리머 필름의 면 방향의 선팽창 계수의 최소치와 최대치의 차가 10.0 × 10-6 ㎝/㎝·℃ 이하인, 정전 용량식 터치 패널 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 용량식 터치 패널 디바이스가, 상기 보호 투명 기재의 상기 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 편광판을 상기 다른 폴리머 필름으로서 갖고, 또한 상기 편광판보다 표시 장치측의 모든 층의 합계 위상차가 파장 550 ㎚ 의 광에 대해 λ／4 인, 정전 용량식 터치 패널 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보호 투명 기재가, 유리 기재, 폴리메틸메타크릴레이트 기재, 폴리카보네이트 기재, 또는 그것들의 조합인, 정전 용량식 터치 패널 디바이스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보호 투명 기재의 표시 장치측 표면에 배치되어 있는 실드용 전극층 부착 폴리머 필름을 상기 다른 폴리머 필름으로서 추가로 갖고, 또한 상기 실드용 전극층 부착 폴리머 필름이, 상기 2 개의 위치 검출용 전극층 부착 폴리머 필름보다 표시 장치측에 배치되어 있는, 정전 용량식 터치 패널 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 정전 용량식 터치 패널 디바이스를 갖는 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치로서,
    상기 정전 용량식 터치 패널 디바이스가, 상기 표시 장치의 표시면 상에 공기층을 개재하여 배치되어 있고, 또한 상기 공기층의 두께가 0.500 ㎜ 이하인, 터치 패널 디바이스 부착 표시 장치.
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