KR101706946B1 - 터치 패널 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 패널을 가지는 디스프레이 장치에 관한 것으로 특히, 시인성을 개선할 수 있는 터치 패널 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 위치하며, 제1기재, 상기 제1기재 상에 위치하는 제1패턴을 가지는 제1 투명 전도성층, 및 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하는 제1필름층; 상기 제1필름층 상에 위치하며, 제2기재, 상기 제2기재 상에 위치하고 제2패턴을 가지는 제2 투명 전도성층, 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하는 제2필름층; 및 상기 제2필름층 상에 위치하는 터치 윈도우를 포함하여 구성되고, 상기 인덱스 매칭층은, 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이의 반사율 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이의 반사율 중 적어도 어느 하나가 1% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치 패널 디스플레이 장치 {Display device having touch panel}
본 발명은 터치 패널을 가지는 디스프레이 장치에 관한 것으로 특히, 시인성을 개선할 수 있는 터치 패널 디스플레이 장치에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치, 휴대용 전화기 등의 휴대용 정보 처리 장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력 장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다.
이러한 입력 장치들은 키보드 및 마우스만으로는 그 편의성이 한계가 있는 상황에서 보다 간단하고 오조작은 적으면서 누구라도 입력할 수 있고 또 휴대하면서 손으로 문자입력도 가능한 필요성에 의해 발전하고 있다.
현재는 이러한 입력 장치의 일반적 기능과 관련된 필요성을 충족시키는 수준을 넘어 고신뢰성, 새로운 기능의 제공, 내구성, 재료나 물질을 포함한 설계 및 가공과 관련된 제조 기술 등과 같이 미세한 기술로 관심이 바뀌고 있다.
특히, 간단하고, 오조작이 적으며, 휴대하면서 누구라도 입력이 가능하고, 다른 입력기기 없이 문자 입력도 가능한 입력장치로서 터치 패널(Touch Panel)이 사용되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 터치 패널을 포함하는 휴대용 기기(휴대폰, PMP 등)에 있어서, 반사율을 저감시키고 투과율을 증가시켜서 태양광 및 실내에서의 조명광에 의하여 기기 화면의 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 터치 패널 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 디스플레이 패널; 제1기재, 상기 제1기재 상에 위치하는 제1패턴을 가지는 제1 투명 전도성층, 및 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 제1필름층; 제2기재, 상기 제2기재 상에 위치하고 제2패턴을 가지는 제2 투명 전도성층, 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 제1필름층 상에 위치하는 제2필름층; 및 상기 제2필름층 상에 위치하는 터치 윈도우를 포함하여 구성되고, 상기 인덱스 매칭층은, 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이의 반사율 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이의 반사율 중 적어도 어느 하나가 1% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 디스플레이 패널; 제1기재, 상기 제1기재 상에 위치하는 제1패턴을 가지는 제1 투명 전도성층, 및 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 제1필름층; 제2기재, 상기 제2기재 상에 위치하고 제2패턴을 가지는 제2 투명 전도성층, 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 제1필름층 상에 위치하는 제2필름층; 상기 제2필름층 상에 위치하는 터치 윈도우; 상기 제1 투명 전도성층과 상기 디스플레이 패널 사이에 위치하여 통과하는 빛을 제1 원편광 상태로 변환시키는 제1 편광 변환부; 및 상기 제2 투명 전도성층과 상기 터치 윈도우 사이에 위치하여 통과하는 빛을 상기 제1 원편광 상태로 만드는 제2 편광 변환부를 포함하여 구성된다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
본 발명의 구성에 의하여 디스플레이 장치의 반사율이 저감되고 투과율이 향상될 수 있으며, 이러한 작용에 의한 전력 소모의 감소 및 시인성 향상의 효과는 휴대폰, PMP 등과 같은 휴대용 기기에 터치 스크린이 적용되는 경우에 있어서 극대화될 수 있다.
즉, 야외 환경 동작 시 태양광 및 실내에서의 조명광에 의하여 휴대폰 화면의 시인성이 저하되어 야기되는 소비자의 사용의 불편함을 개선할 수 있고, 이와 동시에 배터리 용량의 한계에 의한 전력문제 크게 개선할 수 있다.
더구나, 휴대용 기기에 있어서 배터리의 용량은 한계가 있고, 최근 휴대폰 등과 같은 휴대용 기기에 카메라 등 더욱 많은 기능이 함께 구현됨에 따라 전력 사용량은 더욱 증가할 수밖에 없으나, 이러한 경우에도 배터리 사용 시간을 크게 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 필름층에서의 반사를 나타내는 개략도이다.
도 3은 투명 전도성층의 패턴이 시인되는 경우를 나타내는 사진이다.
도 4는 투명 전도성층의 패턴이 시인되지 않는 경우를 나타내는 사진이다.
도 5 및 도 6은 필름층의 상세를 나타내는 단면도이다.
도 7 및 도 8은 제1실시예에 의한 작용을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 명실 콘트라스트의 측정 환경을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 터치 패널 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널(100) 상에 제1필름층(410), 제2필름층(420), 및 터치 윈도우(350)가 포함되어 구성될 수 있다.
이러한 실시예는 정전 용량 방식의 터치 패널 디스플레이 장치를 나타내고 있으며, 디스플레이 패널(100)과 제1필름층(410) 사이에는 제3필름층(430)이 더 위치할 수 있다.
제1필름층(410), 제2필름층(420), 및 제3필름층(430)은 각각 제1기재(220), 제2기재(230), 제3기재(371)에 각각의 투명 전도성층(311, 312, 313)이 포함되어 구성된다. 이러한 투명 전도성층(311, 312, 313)은 ITO(Induim Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 산화물 필름으로 이루어질 수 있다.
여기서 각 투명 전도성층(311, 312, 313) 중 제1필름층(410) 및 제2필름층(420)에 포함된 두 개의 전도성층(311, 312)은 서로 교차하여 가로 세로 방향의 격자(grid)를 이루는 패턴을 가진다.
즉, 투명 전도성층은 서로 평행한 다수의 제1축(x 축) 방향의 라인들을 포함하는 제1 투명 전도성층(311)과, 서로 평행하고 제1축과 수직인 제2축(y 축) 방향의 다수의 라인들을 포함하는 제2 투명 전도성층(312)을 포함할 수 있고(x 축, y 축 방향은 서로 바뀔 수 있다.), 이 제1 투명 전도성층(311) 아래에 그라운드 역할을 하는 제3 투명 전도성층(313)이 위치할 수 있다.
이러한 정전 용량 방식의 터치 패널 디스플레이 장치는 교류 전압을 인가한 상태에서 캐패시턴스 커플링(capacitance Coupling)을 이용하여 터치를 감지하게 되며, 제1 및 제2 투명 전도성층(311, 312)의 격자 패턴을 이용하여 위치를 감지할 수 있다.
한편, 여기에 제1 편광 변환부(201)와 제2 편광 변환부(202)가 위치할 수 있으며, 이러한 제1 편광 변환부(201)는 디스플레이 패널(100)에서 출사되는 광을 제1 편광 상태로 변환시키고, 이 광은 이후 제2 편광 변환부(202)를 통과하면서 제1 편광 같은 편광 상태로 변환된다.
이러한 제1 편광 변환부(201)는 디스플레이 패널(100)에서 출사되는 광을 제1 원편광으로 변환시킬 수 있으며, 예를 들어, 제1 편광 변환부(201)은 디스플레이 패널(100)에서 출사되는 광을 우원편광 또는 좌원편광 상태로 변환시킬 수 있다.
이와 같은 제1 편광 변환부(201)의 일례로서 디스플레이 패널(100)에 포함되거나 그 위에 위치하는 제1 선형 편광부(210)와, 이 제1 선형 편광부(210) 상에 위치하는 제1 1/4 파장판(220)으로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 편광 변환부(202)의 일례는 제1 편광 변환부(201) 상에 위치하는 제2 1/4 파장판(230)과, 이 제2 1/4 파장판(230) 상에 위치하는 제2 선형 편광부(240)로 이루어질 수 있다.
즉, 본 실시예는 제1필름층(410)의 제1기재로서 제1 1/4 파장판(220)이 이용되고, 제2필름층(420)의 제2기재로서 제2 1/4 파장판(230)이 이용되며, 제3필름층(430)의 제3기재로서 등방성의 투명필름(371)이 이용된 예를 나타내고 있다.
이와 같이, 제1 선형 편광부(210) 및 제2 선형 편광부(220)를 이루는 제1 1/4 파장판(220)과 제2 1/4 파장판(230)은 각 필름층의 기재로 이용될 수 있으며, 경우에 따라서는 등방성의 투명필름(371)이 기재로서 이용될 수 있는 것이다.
디스플레이 패널(100)의 일례로는 액정 디스플레이 패널(Liquid crystal display panel; LCD; 100)이 이용될 수 있으며, 이러한 액정 디스플레이 패널(100)은 액정셀(110) 상에 상부 편광판(210)이 위치할 수 있으며, 이러한 상부 편광판(210)은 상술한 제1 선형 편광부(210)로 작용할 수 있다.
물론, 이러한 디스플레이 패널(100)로서, 액정 디스플레이 패널 외에 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 발광 소자 패널(OLED), 및 그 외에 다른 다양한 디스플레이 패널이 이용될 수 있음은 자명하다. 이러한 경우, 디스플레이 패널에 편광판이 포함되지 않는 경우에는 별도의 제1 선형 편광부가 구비될 수도 있다.
또한, 액정셀(110) 하측에도 경우에 따라 하부 편광판(120)이 위치할 수 있고, 이러한 액정셀(110)은 하부의 백라이트 유닛(130)에 의하여 디스플레이에 필요한 광을 공급받게 된다.
이들 구조는 기판(360) 상에 위치할 수 있으며, 이들 각 층 사이 중 적어도 일부에는 투명 접착층(340)이 위치할 수 있다.
이러한 기판(360) 상에 위치하는 구조는 디스플레이 패널(100)과 일정 간격을 유지할 수 있다. 위에서 설명한 실시예와 마찬가지로 디스플레이 패널(100)에는 액정 디스플레이 패널이 이용될 수 있고, 이러한 액정 패널은 액정셀(110) 상측에 제1 선형 편광부(210)가 일체화되어 위치할 수 있으며, 액정셀(110)의 하측에도 선형 편광부(120)가 구비될 수 있다.
이와 같은 정전 용량 방식의 터치 패널부(300)를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 외부에서 입사된 외광에 대한 반사광의 비율을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 최상층의 터치 윈도우(350)에서 4% 정도의 반사가 이루어질 수 있으며, 이후 통과된 광은 세 개의 투명 전도성층(311, 312, 313)에서 각각 0.1%씩 반사가 일어나 총 0.3% 정도의 반사광이 외부로 출사될 수 있다.
그리고 더 투과된 광은 기판(360)의 하측면과 디스플레이 패널(100)의 상측면에서 각각 1.6% 정도의 반사가 일어나서 총 3.2% 정도의 반사가 발생된다.
먼저, 최상층의 터치 윈도우(350)에서 4% 정도의 반사가 이루어지고, 세 층의 투명 전도성층(311, 312, 313)에서 대략 1.7%의 반사가 이루어지며, 기판(360)의 하측면과 디스플레이 패널(100)의 상측면에서 3.2%의 반사가 발생된다.
따라서, 이러한 실시예에서는 총 8.9% 정도의 반사가 일어날 수 있으며, 이러한 반사광은 제1 편광 변환부(201)와 제2 편광 변환부(202)가 적용되지 않은 상태에 비하여 크게 감소된 것이다.
한편, 제1필름층(410), 제2필름층(420), 및 제3필름층(430) 중 적어도 어느 하나는 각 기재(220, 230, 371)와 투명 전도성층(311, 312, 313) 사이에 인덱스 매칭층(411)을 더 포함할 수 있다.
도 2는 그 일례로서, 제1필름층(410)의 세부 구조를 나타낸 것으로, 투명 전도성층(311)이 위치하지 않은 제1기재(220)의 상면에 인덱스 매칭층(411)을 구비한 구성을 나타내고 있다.
이러한 정전용량 방식의 터치 패널 디스플레이 장치에 있어서는 터치 윈도우(350)에 입력되는 신호를 처리하기 위하여, 상술한 바와 같이, 제1필름층(410)과 제2필름층(420)에 서로 직교하는 제1 투명 전도성층(311)과 제2 투명 전도성층(312)의 라인 패턴을 형성하게 된다.
그런데, 이러한 패턴으로 인하여 투명 전도성층(311, 312)과 기재(220, 230) 위에 코팅된 막과의 굴절률 차이에 의하여 반사율의 차이가 발생하게 된다. 이러한 반사율의 차이(△R = ｜R1 - R2｜)에 의하여 패턴이 도 3과 같이 외부에 시인될 수도 있고 도 4와 같이 외부에 시인되지 않을 수도 있다.
만일 패턴이 보이게 되면 터치 스크린을 사용하는 디스플레이에 있어서 화면에 간섭이 발생하여 사용자의 불편과 화질의 저하를 초래할 수 있다.
일반적으로 투명 전도성층(311, 312)과 기재(220, 230) 위에 코팅된 막과의 반사율의 차이가 1 % 이하로 될 때, 터치 윈도우(350)에서 도 3과 같은 패턴의 보임이 사라지게 된다.
이와 같이 1/4 파장판(220)을 기재로 사용하는 투명 전도성층(311)에 있어서 투명 전도성층(311)과 기재(220) 사이의 반사율 차이(△R = ｜R1 - R2｜)를 1 % 이하로 만들기 위하여 상술한 바와 같이, 인덱스 매칭층(411)을 구비할 수 있다.
이때, 기재로 사용되는 1/4 파장판(220)의 소재로는 TAC 필름 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer) 계열의 물질(투과율; 92 % 내지 91%)을 사용할 수가 있다. 이러한 1/4 파장판(220)의 소재는 연필 경도로 고려하면 B 내지 HB 정도로 무르기 때문에 터치 윈도우(350)의 내구성 강화를 위해서 도 5와 같이, 별도의 양면 하드 코팅층(hard coating layer; 412)이 필요할 수 있다.
이러한 하드 코팅층(412)의 두께는 수 ㎛(3㎛ 내지 10㎛)의 두께를 이루며 그 소재로는 아크릴(Acryl) 계열의 UV 수지(굴절률; n = 1.40 내지 1.53)를 도포하여 형성할 수 있다.
이와 같은 하드 코팅층(412) 층의 굴절률은 ITO 막과의 굴절률이 0.5 내지 0.6 차이가 나기 때문에 광학적인 투과율이 80% 대로 저하될 수 있다. 따라서 투과율을 높이기 위하여 하드 코팅층(412) 위에 수십 nm 두께의 인덱스 매칭층(411)을 코팅과 같은 방법으로 구비한다.
코팅의 방법은 진공 스퍼터링(Sputtering) 또는 슬릿 다이(Slit Die) 법을 사용할 수가 있다. 이러한 인덱스 매칭층(411)으로서는 도 5에서와 같이 단일층으로 구성할 수 있으며, 이때의 굴절률은 1.4 내지 1.6에 이를 수 있다.
한편, 도 6에서와 같이, 인덱스 매칭층(411)으로서 고굴절률층(413; 굴절률 1.95 전후) 및 저굴절률층(414; 굴절률 1.45 전후)을 함께 사용할 수 있다. 이때 고굴절률층(413)의 굴절률은 1.9 내지 2.0이고 저굴절률층(414)의 굴절률은 1.4 내지 1.6인 것이 유리하다.
또한, 고굴절률층(413)과 저굴절률층(414)을 2층 또는 4층, 또는 그 이상으로 번갈아 배치할 수도 있다(미도시).
이러한 고굴절률층(413) 및 저굴절률층(414)은 여러 물질을 적층하여 원하는 굴절률을 얻을 수도 있으며, 예를 들어, 고굴절률층(413)은 TiOx/ITO/In2O3의 세 물질을 조합하여 구성할 수 있고, 저굴절률층(414)은 SiOx/SiO2의 두 물질을 조합하여 구성할 수 있다.
기재와 투명 전도성층 사이의 반사율의 차이를 1 % 이하로 줄이기 위해서는 인덱스 매칭층(411)을 다층으로 구성하는 것이 효과가 더 클 수 있다.
한편, 제1 편광 변환부(201), 및 제2 편광 변환부 중 적어도 일부는 기판(360) 상에 위치할 수 있으며, 이 기판(360)과 디스플레이 패널(100) 사이에는 일정 간격이 위치할 수도 있고, 서로 투명 부착되어 일체를 이룰 수도 있다.
기판(360)과 디스플레이 패널(100) 사이 또는 터치 윈도우(350)와 그 외의 층들에 의한 반사광은 상술한 제1 편광 변환부(201) 및/또는 제2 편광 변환부(202)의 작용에 의하여 외부로 출사되지 않고 흡수되어 반사율이 크게 저감될 수 있다. 그 과정을 도 7 및 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
상부의 제2 선형 편광부(240; L1)를 투과한 빛은 선형 편광되어 제2 1/4 파장판(230; M1)을 통과한 후 시계 방향(혹은 반시계 방향)의 원형 편광된 빛으로 바뀐 후, 각 투명 전도성층(311, 312, 313)에서 표면 반사가 이루어진다.
이때, 이러한 표면 반사에 의하여 그 편광 방향이 반시계 방향(혹은 시계 방향)의 원형 편광된 빛으로 바뀌게 되어, 이와 같이 반사되어 외부로 향하는 빛 중 적어도 일부는 제2 1/4파장판(230; M1)을 통과한 후 선형 편광된 빛의 방향이 바뀌게 되어 최상층의 제2 선형 편광층(240; L1)에 의하여 흡수가 되어 0%의 반사가 된다. 즉, 반사가 거의 이루어지지 않게 된다.
또한, 상부 제2 선형 편광부(240)의 광축과 상하부 투명 전도성층(310, 320) 측에 위치한 제2 1/4파장판(230) 및 제1 1/4파장판(220) 사이의 광축에 대한 관계를 도 7 및 도 8을 참고하여 설명한다.
디스플레이 패널(100)로 액정 디스플레이 패널(LCD panel)을 이용하는 경우, 이 패널(100)에 포함된 제1 선형 편광부(210)를 고려하여, 패널(100)에서 출사되는 광이 투과율을 최대로 얻기 위한 가능한 구조는 다음과 같은 두 가지의 경우가 가능하다.
즉, 도 7과 같이, 제1 편광 변환부(201)의 제1 선형 편광부(210; L2)와 제2 편광 변환부(202)의 제2 선형 편광부(240; L1)가 평행하도록 구성하는 것과, 도 8과 같이, 이러한 제1 선형 편광부(210; L2)와 제2 선형 편광부(240; L1)가 서로 직교하도록 구성하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 통과하는 빛을 제1 원편광 상태로 변환시키는 제1 편광 변환부(201)와, 터치 패널부(300) 상에 위치하고 통과하는 빛을 동일한 제1 원편광 상태로 만드는 제2 편광 변환부(202)가 구성되는 경우, 디스플레이 패널(100)에서 출사되는 광이 적은 손실률을 가지고 외부로 출사될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 투과율을 극대화 할 수 있다.
이와 같이, 제2 편광 변환부(202) 및 제1 편광 변환부(201)에 포함되는 제1 1/4 파장판(220; M2)은 외광의 반사율을 크게 저감시킬 수 있다.
이때, 제2 편광 변환부(202)는 통과되는 광을 원편광된 광으로 변환시키는 작용을 하므로 제1 편광 변환부(201)도 통과되는 광이 이와 동일한 방향의 원편광된 광으로 변환되도록 구성하는 것이 유리하다.
즉, 제1 편광 변환부(201)와 제2 편광 변환부(201)가 동일한 편광 상태를 가지므로, 이와 같은 구성을 가질 때, 디스플레이 패널(100)에서 출사되는 광은 손실이 최소화되는 상태로 외부로 출사될 수 있는 것이다.
따라서, 제1 편광 변환부(201) 중에서 제1 1/4 파장판(200)은 외광의 반사율을 저감시킬 수 있으면서 패널(100)에서 출사되는 광의 투과율을 향상시킬 수 있는 기능을 가질 수 있다.
도 9에서는 각 필름층(410, 420, 430)으로서 각 등방성 투명필름(371)에 각각 투명 전도성층(311, 312, 313)이 구비된 실시예를 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 제1필름층 및 제2필름층에 속한 두 개의 투명 전도성층(311, 312)은 서로 결합되어 가로 세로 방향의 격자(grid)를 이룬다.
이러한 각 필름층(410, 420, 430)에는 상술한 실시예에서와 같이 하드 코팅층(412; 도 5 및 도 6 참고)과 인덱스 매칭층(411; 도 2 내지 도 6 참고)이 적용될 수 있으며, 그 구체적인 예는 이전에 설명한 실시예에서와 동일할 수 있다.
본 실시예에서 디스플레이 패널(100)의 상측에는 이전의 실시예와 마찬가지로 제1 편광 변환부(201)와 제2 편광 변환부(202)가 위치한다.
이때, 이러한 제1 편광 변환부(201) 및 제2 편광 변환부(202)를 포함하는 구조는 상에는 커버필름(350)이 위치할 수 있고, 이들 구조는 기판(360) 상에 위치할 수 있으며, 이들 각 층 사이 중 적어도 일부에는 투명 접착층(340)이 위치할 수 있다.
이러한 기판(360) 상에 위치하는 구조는 디스플레이 패널(100)과 일정 간격을 유지할 수 있다. 위에서 설명한 실시예와 마찬가지로 디스플레이 패널(100)에는 액정 디스플레이 패널이 이용될 수 있고, 이러한 액정 패널은 액정셀(110) 상측에 제1 선형 편광부(210)가 일체화되어 위치할 수 있으며, 액정셀(110)의 하측에도 선형 편광부(120)가 구비될 수 있다.
물론, 상술한 실시예와 마찬가지로, 이러한 디스플레이 패널(100)로서, 액정 디스플레이 패널 외에 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 발광 소자 패널(OLED), 및 그 외에 다른 다양한 디스플레이 패널이 이용될 수 있음은 자명하다.
이와 같은 정전 용량 방식의 터치 패널부(300)를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서, 외부에서 입사된 외광에 대한 반사광의 비율을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 최상층의 커버필름(350)에서 4% 정도의 반사가 이루어질 수 있으며, 이후 통과된 광은 세 개의 투명 전도성층(311, 312, 313)에서 각각 0.1%씩 반사가 일어나 총 0.3% 정도의 반사광이 외부로 출사될 수 있다.
그리고 더 투과된 광은 기판(360)의 하측면과 디스플레이 패널(100)의 상측면에서 각각 1.6% 정도의 반사가 일어나서 총 3.2% 정도의 반사가 발생된다.
따라서, 이러한 실시예에서는 총 7.5% 정도의 반사가 일어날 수 있으며, 이러한 반사광은 제1 편광 변환부(201)와 제2 편광 변환부(202)가 적용되지 않은 상태에 비하여 크게 감소된 것이다. 일례로, 이러한 제1 편광 변환부(201)와 제2 편광 변환부(202)가 적용되지 않은 상태의 반사광은 대략 18%에 이른다.
도 10 및 도 11에서는 상술한 도 1 및 도 9에 해당하는 구조가 일체형으로 구현된 실시예를 나타내고 있다.
즉, 제1 편광 변환부(201) 및 제2 편광 변환부(202)를 포함하는 구조가 기판(360) 상에 위치하고, 이 기판(360)은 디스플레이 패널(100)과 투명 접착층(340)에 의하여 부착되어 일체화된 구조를 나타내고 있다. 그외의 구조는 각각 상술한 도 1 및 도 9의 구조와 동일하다.
도 10과 같은 구조에서는 기판(360)의 하측면과 디스플레이 패널(100)의 상측면에서의 반사가 무시될 수 있으므로, 도 1의 경우에서 3.2%가 감소된 5.7%의 반사광이 외부로 출사될 수 있다.
또한, 도 11과 같은 구조에서의 반사광은 기판(360)의 하측면과 디스플레이 패널(100)의 상측면에서의 반사가 무시될 수 있으므로, 최상층의 커버필름(350)에서의 4% 정도의 반사와 세 개의 투명 전도성층(311, 312, 313)에서의 0.3%씩 반사를 합하면 총 4.3%의 반사광이 외부로 출사될 수 있다.
한편, 이러한 도 9 내지 도 11과 같은 실시예에서 디스플레이 패널(100)에서 출사된 광이 외부로 투과되는 투과율이 극대화되는 작용은 위에서 설명한 실시예와 동일하다.
이상에서 설명한 바와 같은 반사율 저감, 투과율 향상에 의한 전력 소모의 감소 및 시인성 향상의 효과는 휴대폰, PMP 등과 같은 휴대용 기기에 터치 스크린이 적용되는 경우에 있어서 극대화될 수 있다.
즉, 야외 환경 동작 시 태양광 및 실내에서의 조명광에 의하여 휴대폰 화면의 시인성이 저하되어 야기되는 소비자의 사용의 불편함을 개선할 수 있고, 이와 동시에 배터리 용량의 한계에 의한 전력문제 크게 개선할 수 있다.
휴대용 기기에 있어서 배터리의 용량은 한계가 있고, 최근 휴대폰 등과 같은 휴대용 기기에 카메라 등 더욱 많은 기능이 함께 구현됨에 따라 전력 사용량은 더욱 증가할 수밖에 없으나, 본 실시예에 의한 사항이 적용되는 경우에 배터리 사용 시간을 크게 증가시킬 수 있다.
이와 같은 시인성 향상의 구체적인 효과는 ACR(Ambient Contrast Ratio; 명실 콘트라스트; C) 데이터를 통하여 알 수 있다. 이러한 명실 콘트라스트의 표준은 두 가지가 있으며, 각각 아래와 같이 표현될 수 있다.
먼저, 하나의 표준은 CIE 145 표준이라 하며, 이는 수학식 1과 같이 정의된다. 여기서 LW는 백색(full screen white)의 휘도값, LK는 암실에서의 흑색(black) 값을 의미한다.
Figure 112010037957400-pat00001
이러한 표준에 의하여 ACR 값을 측정한 경우, 상술한 실시예의 제1 편광 변환부(201) 및 제2 편광 변환부(202)가 적용되지 않았을 경우의 통상의 터치 패널부를 포함하는 디스플레이 장치의 경우, LW 값은 2319 nit, 그리고 LK 값은 1914 nit로 측정되었다. 따라서 수학식 1의 경우, 명실 콘트라스트 값은 0.136으로 측정되었다.
반면에 본 실시예에서 설명한 제1 편광 변환부(201) 및 제2 편광 변환부(202)를 적용하였을 경우, LW 값은 506.3 nit, 그리고 LK 값은 90.73 nit로 측정되어, 명실 콘트라스트 값은 0.774로 크게 증가한 것을 알 수 있다.
또한, 명실 콘트라스트에 대한 또 다른 표준은 NIST FPDM으로서, 이는 수학식 2와 같이 정의된다.
Figure 112010037957400-pat00002
여기서, 명실 콘트라스트 C는 주변광이 E0일 경우의 컨트라스트 값을 나타내고, βW값과 βK값은 각각 수학식 3 및 수학식 4와 같다.
Figure 112010037957400-pat00003
Figure 112010037957400-pat00004
여기서 Lh, Ld는 각각 디스플레이 장치(FPD)의 백색과 흑색의 휘도를 나타내고, Eh와 Ed는 각각 이때의 조도 값을 나타낸다.
보다 구체적으로 설명하면, 이러한 명실 콘트라스트 값은 도 12에서와 같이, 디스플레이 장치(FPD) 상에 구(sphere)가 위치하고, 이 구의 일측에는 광원이 위치한 상태에서, 이 구의 표면 상(Measuring Port)에서 측정한 값을 나타낸다.
위의 수학식 3 및 4에서, Lh, Ld는 각각 구의 표면에서 측정한 디스플레이 장치(FPD)의 백색과 흑색의 휘도를 나타낸다. 또한, Eh는 kLw -h이고 Ed는 kLw -d이며, 여기서 Lw-h 및 Lw -d는 각각 구의 벽면(wall)측의 측정한 백색과 흑색의 휘도를 나타낸다.
이러한 표준에 의하여 ACR 값을 측정한 경우, 상술한 실시예의 제1 편광 변환부(201) 및 제2 편광 변환부(202)가 적용되지 않았을 경우의 통상의 터치 패널부를 포함하는 디스플레이 장치의 경우, LW 값은 2319 nit 그리고 LK 값은 1914 nit을 대입하였을 경우, 명실 콘트라스트(C) 값은 1.21으로 측정되었다.
반면에 본 실시예에서 설명한 제1 편광 변환부(201) 및 제2 편광 변환부(202)를 적용하였을 경우, LW 값은 506.3 nit 그리고 LK 값은 90.73 nit을 대입하였을 경우, 명실 콘트라스트(C) 값은 5.58로 크게 증가한 것을 알 수 있다.
따라서, 이와 같은 명실 콘트라스트 측정값을 고려할 경우, 시인성이 4.6배 내지 5.5배 이상 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 의하여 외광 환경에서의 휴대폰 디스플레이의 문자 및 그래픽 인식의 정도가 크게 개선된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 구조를 적용함으로써 디스플레이 패널의 밝기는 이전과 동등 수준으로 유지하고 외광의 반사를 8% 이하로 줄여줌으로써 시인성을 4.6배 내지 5.5배 이상 향상시키는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.
100: 디스플레이 패널 201: 제1 편광 변환부
202: 제2 편광 변환부 210: 제1 선형 편광부
220: 제1 1/4 파장판 230: 제2 1/4 파장판
240: 제2 선형 편광부 311, 312, 313: 투명 전도성층
350: 터치 윈도우 410: 제1필름층
420: 제2필름층 430: 제3필름층

Claims (20)

  1. 디스플레이 패널;
    제1기재, 상기 제1기재 상에 위치하는 제1패턴을 가지는 제1 투명 전도성층, 및 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 제1필름층;
    제2기재, 상기 제2기재 상에 위치하고 제2패턴을 가지는 제2 투명 전도성층, 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 제1필름층 상에 위치하는 제2필름층; 및
    상기 제2필름층 상에 위치하는 터치 윈도우를 포함하여 구성되고,
    상기 인덱스 매칭층은, 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이의 반사율 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이의 반사율 중 적어도 어느 하나가 1% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 투명 전도성층과 상기 디스플레이 패널 사이에는 통과하는 빛을 제1 원편광 상태로 변환시키는 제1 편광 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 편광 변환부는,
    제1 선형편광판; 및
    상기 제1 선형편광판 상에 위치하는 제1 1/4 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 기재는 상기 제1 1/4 파장판인 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 투명 전도성층과 상기 터치 윈도우 사이에는, 통과하는 빛을 제1 원편광 상태로 만드는 제2 편광 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 편광 변환부는,
    제2 1/4 파장판; 및
    상기 제2 1/4 파장판 상에 위치하는 제2 선형편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 기재는 상기 제2 1/4 파장판인 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 기재 및 제2 기재 중 적어도 어느 하나는 등방성 투명필름인 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  9. 디스플레이 패널;
    제1기재, 상기 제1기재 상에 위치하는 제1패턴을 가지는 제1 투명 전도성층, 및 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 제1필름층;
    제2기재, 상기 제2기재 상에 위치하고 제2패턴을 가지는 제2 투명 전도성층, 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이에 위치하는 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 제1필름층 상에 위치하는 제2필름층;
    상기 제2필름층 상에 위치하는 터치 윈도우;
    상기 제1 투명 전도성층과 상기 디스플레이 패널 사이에 위치하여 통과하는 빛을 제1 원편광 상태로 변환시키는 제1 편광 변환부; 및
    상기 제2 투명 전도성층과 상기 터치 윈도우 사이에 위치하여 통과하는 빛을 상기 제1 원편광 상태로 만드는 제2 편광 변환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 편광 변환부는 제1 선형편광판 및 상기 제1 선형편광판 상에 위치하는 제1 1/4 파장판을 포함하고, 상기 제2 편광 변환부는 제2 1/4 파장판 및 상기 제2 1/4 파장판 상에 위치하는 제2 선형편광판을 포함하며,
    상기 제2 선형편광판의 광축은 상기 제1 선형편광판의 광축과 동일한 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 1/4파장판은 상기 제1 1/4파장판과 90도의 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 선형 편광판의 광축은 상기 제1 선형 편광판의 광축과 직교하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 1/4파장판은 상기 제1 1/4파장판과 동일한 위상을 가지는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 인덱스 매칭층은, 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이의 굴절률 차이를 보상해주는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 인덱스 매칭층은, 상기 제1기재와 제1 투명 전도성층 사이의 반사율 및 상기 제2기재와 제2 투명 전도성층 사이의 반사율 중 적어도 어느 하나가 1% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  16. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 디스플레이 패널은 액정셀을 포함하는 액정 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  17. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1기재 및 제2기재의 적어도 어느 일면에는 하드코팅층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  18. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 인덱스 매칭층은 고굴절층 및 저굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 고굴절층과 저굴절층은, 복수개로 번갈아 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
  20. 제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 디스플레이 패널과 상기 제1필름층 사이에는, 제3기재와, 제3 투명 전도성층을 포함하는 제3필름층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 디스플레이 장치.
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