KR20230012952A - 터치 디스플레이 모듈 - Google Patents

Abstract

터치 디스플레이 모듈은 터치 디바이스 및 편광 요소를 포함한다. 편광 요소는 편광자 및 위상차 필름 조립체를 포함한다. 위상차 필름 조립체는 편광 타원율 값(e 값)을 가지며, e 값의 절대 값은 0.8보다 더 크다. 편광 요소의 반사 레이트가 6% 미만이고, 터치 디바이스와 편광 요소의 전반사 레이트가 7% 미만이다.

Description

터치 디스플레이 모듈{TOUCH DISPLAY MODULE}

본 개시내용은 터치 디스플레이 모듈에 관한 것이다.

유기 발광 다이오드 디스플레이에는 낮은 전력 소비, 높은 컬러 선명도, 및 높은 콘트라스트의 이점들이 제공되는데, 이는 사람들에게 더 양호한 시각적 즐거움을 제공할 수 있지만, 가장 큰 도전과제들 중 하나는 디스플레잉 이슈들을 감소시키기 위해 외부 환경의 입사 광으로부터 야기되는 반사된 광을 효과적으로 억제하는 방법이다. 솔루션들 중 하나는 주변 광이 디스플레이 상에 입사된 후에 반사 광의 광량을 감소시키기 위한 반사 방지 필름으로서 원형 편광자를 구현하는 것이다. 선형 편광자 및 1/4 파장판(quarter wave plate)(QWP)과 함께 사용하는 원형 편광자의 이론적 원리는 디스플레이 상에 입사되는 외부 주변 광을 원형으로 편광시키는 것이다. 입사된 원형으로 편광된 광(예를 들어, 좌선회 광(left-handed rotation light))은 디스플레이의 전극들에 의해 반사된 후에 반대 편광 방향으로 다른 원형으로 편광된 광(예를 들어, 우선회 광(right-handed rotation light))으로 역으로 반전될 것이다. 반대의 원형으로 편광된 광은 다시 QWP를 통과하여, 선형 편광자의 편광 방향과 직교하는 선형으로 편광된 광으로 전달된다. 그에 따라, 선형 편광자의 편광 방향과 직교하는 선형으로 편광된 광이 선형 편광자를 통과할 수 없어서, 그에 의해 전극들에 의해 야기된 외부 주변 광의 반사 광을 제거 또는 감소시켜, 디스플레이 스크린의 반사 간섭 또는 불균일한 밝기와 같은 문제점들을 회피시키도록 한다. 상기에 언급된 원리로부터, 상기에 언급된 반사 방지 메커니즘의 제1 단계는, 반사 방지 효과의 중요한 인자들 중 하나로서 반사 방지 필름에 의해 외부 주변 광의 원형 편광을 수행하는 것이다. 일반적으로 말하면, 동일한 재료로, 원형 편광의 변환 레이트(conversion rate)를 증가시키면 반사 방지 효과를 개선시킬 수 있다.

관련 기술의 TWI580995B(이하 TW'995)에 개시된 바와 같이, 선형 편광 층 및 키랄 액정 층을 포함하는 주변 광 반사 방지 필름이 제공된다. TW'995의 표 II의 예들 1 내지 4는 원형 편광의 변환 레이트가 1로 근사될 때(즉, 선형으로 편광된 광이 원형으로 편광된 광들로 완전히 변환될 때) 광 반사 레이트의 가장 낮은 값이 7.62%라는 것을 보여준다. 그러나, 본 개시내용은 반사 레이트가 대략 8%일 때 점점 더 복잡해지는 디스플레이 요건들, 특히 사용자들에 의해 선호된 4K 및 8K와 같은 현재의 고해상도, 고화질 비디오들이 충족될 수 없다는 것을 명시하고 있다. 다른 한편으로, 디스플레이 상에 조립되는 터치 감지 전극은 현재 사회에서 중요한 인간-머신 인터페이스들 중 하나가 되고, 터치 감지 전극은 또한, 주변 광의 반사를 야기시키는 인자이다. 요약하면, TW'995로부터 제공된 주변 광 반사 방지 필름의 반사 레이트가 과도하게 높아서, 디스플레이가 터치 감지 전극에 조립된 후에 하이엔드 디스플레이 요건들이 만족될 수 없다. 다시 말해, 더 낮은 반사 레이트를 갖는 반사 방지 시트를 획득하는 방법이 실제로 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 주요 과제이다.

다른 한편으로, TW'995의 예들 1 내지 4로부터의 원형 편광의 변환 레이트가 이상적인 값과 동등한 1로 근사된다는 것은, 극도로 비용이 높고 상업적 사용에 불리한 실험실급 액정 재료인 것으로 가정된다. 상업적 시장에서는, 비용 고려사항들로 인해, 전자 제품들의 재료 사양들이 이상적인 값으로 그렇게 근사되지 않을 것이다, 즉, 일반적인 상업적 사양들/비용들을 고려하는 경우, TW'995의 예들 1 내지 4로부터의 원형 편광의 변환 레이트가 감소되어야 한다(예를 들어, 원형 편광의 변환 레이트가 0.9로 내려간다). 그 결과 앞서 언급된 광 반사 레이트가 또한 증가될 것이어서, 낮은 반사 레이트에 대한 요건이 추가로 만족될 수 없다는 것이 고려가능하다.

게다가, TW'995에 사용된 키랄 액정 층은 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal)이고, 그의 작동 원리는 TW'995의 도 2에 도시된 바와 같이 광의 원형 편광을 달성하기 위해 상이한 축 방향들을 갖는 다수의 액정들을 적층시키는 것이다. 그에 따라, TW'995의 다층 액정 구조체는 주변 광 반사 방지 필름의 두께가 감소될 수 없어서, 가볍고 얇은 휴대용 디바이스들에 대한 사용자의 요구가 충족될 수 없다는 문제점을 야기시킬 것이다.

본 개시내용에서의 일 실시예의 터치 디스플레이 모듈은 상당히 낮은 반사 레이트를 가져서, 그에 의해 외부 환경으로부터의 반사 광을 감소시키고, 디스플레이 품질에 영향을 미치는 것을 회피시킬 수도 있다.

이 본 개시내용에서 채택된 기술적 솔루션은 다음과 같다.

본 개시내용의 하나의 양태는 터치 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다. 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 터치 디스플레이 모듈은 터치 디바이스 및 편광 요소를 포함한다. 편광 요소는 터치 디바이스 상에 배치된다. 편광 요소는 선형 편광자 및 위상차 필름 조립체(retardation film assembly)를 포함한다. 주변 광이 선형 편광자를 통과하여 선형으로 편광된 광을 생성할 때, 선형으로 편광된 광은 위상차 필름 조립체를 통해 원형으로 편광된 광으로 변환된다. 원형으로 편광된 광으로 변환된 선형으로 편광된 광의 비율이 위상차 필름 조립체의 편광 타원율 값(polarization ellipticity value)으로서 정의된다. 편광 타원율 값의 절대 값이 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 0.8보다 더 크다. 편광 요소를 통과한 주변 광의 반사 레이트가 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 6% 미만이다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 터치 디바이스는 터치 센서를 포함한다. 터치 센서는 은 나노와이어(silver nanowire)들 또는 폴리머 필름들 중 적어도 하나를 포함하고, 터치 센서는 선형 편광자 또는 위상차 필름 조립체 상에 배치된다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 터치 디바이스와 편광 요소의 조합이 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 전반사 레이트(total reflection rate)를 가지며, 전반사 레이트는 7% 미만 또는 6% 미만이거나; 또는 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서, 편광 요소가 터치 디바이스와 조합되기 전에 그리고 그 후에 달성되는 반사율 변화 레이트(reflectivity change rate)가 0% 내지 15%의 범위, 0% 내지 13%의 범위, 0% 내지 8%의 범위, 또는 0% 내지 2%의 범위에 있다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 위상차 필름 조립체는 양분산 1/2 파장판(positive dispersion half wave plate) 및 양분산형 1/4 파장판으로 이루어진다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 선형 편광자에 대한 양분산형 1/2 파장판의 광축 각도가 10° 내지 15°의 범위에 있고, 선형 편광자에 대한 양분산형 1/4 파장판의 광축 각도가 65° 내지 75°의 범위에 있다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 위상차 필름 조립체는 역분산형 1/4 파장판(reverse-dispersion-type quarter wave plate)을 포함한다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 선형 편광자에 대한 역분산형 1/4 파장판의 광축 각도가 45°이다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 위상차 필름 조립체는 액정형 위상차 필름 또는 폴리머 필름형 위상차 필름을 포함한다.

본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 편광 타원율 값의 절대 값은 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 0.8 내지 0.95의 범위에 있다. 편광 요소를 통과한 주변 광의 반사 레이트는 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 5.5% 미만이다.

본 개시내용의 하나의 양태는 터치 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다. 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 터치 디스플레이 모듈은 터치 디바이스 및 편광 요소를 포함한다. 편광 요소는 터치 디바이스 상에 배치된다. 편광 요소는 선형 편광자 및 위상차 필름 조립체를 포함한다. 주변 광이 선형 편광자를 통과하여 선형으로 편광된 광을 생성할 때, 선형으로 편광된 광은 위상차 필름 조립체를 통해 원형으로 편광된 광으로 변환된다. 원형으로 편광된 광으로 변환된 선형으로 편광된 광의 비율이 위상차 필름 조립체의 편광 타원율 값으로서 정의된다. 편광 타원율 값의 절대 값이 550nm의 파장에서 0.9보다 더 크고, 편광 요소를 통과한 주변 광의 반사 레이트가 550nm의 파장에서 5% 미만이다.

따라서, 본 개시내용의 실시예들을 통하면, 편광 요소의 편광 타원율 값이 이론 값으로 근사될 필요가 없어서, 터치 디스플레이 모듈이 외부 환경으로부터의 입사 광의 반사를 감소시켜, 그에 의해 터치 디스플레이 모듈의 시각적 그리고 동작 경험을 개선시키지만, 제품 비용들을 과도하게 증가시키지 않을 수 있다.

상기의 설명은 해결되어야 하는 문제점들, 문제점들을 해결하기 위한 기술적 방법들 및 이들의 효과들 등을 예시하기 위해 단지 사용될 뿐이다. 본 개시내용의 구체적인 세부사항들이 아래의 실시예들 및 관련 도면들에서 설명될 것이다.

첨부 도면들은 본 개시내용의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 포함되고 그의 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시내용의 실시예들을 예시하고, 설명과 함께, 본 개시내용의 원리들을 설명하도록 기능한다.
도 1은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 터치 디스플레이 모듈의 단면 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 편광 요소의 분해 개략도이다.
도 3은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 편광 요소에 의해 형성되는 광축 끼인각(optical-axis included angle)들의 개략도이다.
도 4는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 편광 요소의 반사 레이트와 편광 타원율 값 사이의 관계도(relation chart)이다.
도 5는 반사 레이트와 편광 타원율 값의 절대 값 사이의 관계도이다.
도 6은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 상이한 입사 파장들 및 관련 반사 레이트에 대응하는 터치 디스플레이 모듈의 관계도이다.
도 7은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 터치 디스플레이 모듈의 단면 개략도이다.

본 개시내용의 본 실시예들에 대한 참조가 이제 상세히 이루어질 것이고, 그의 예들이 첨부 도면들에 예시되어 있다. 가능하다면 어디서든지, 동일한 참조 번호들이 도면들 및 설명에 사용되어 동일한 또는 유사한 부분들을 지칭한다. 실시예들에 따르면, 본 개시내용의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 본 개시내용의 구조체에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다.

디스플레이 디바이스와 관련하여, 외부 환경으로부터 반사된 광이 사용자의 시각적 경험에 영향을 미칠 것이다. 터치 디스플레이 모듈의 사용자의 경우, 외부 주변 광의 반사가 동작 경험에 추가로 영향을 미칠 것이다. 외부 주변 광의 파장 범위가 매우 넓지만, 본 개시내용은 인간의 눈이 민감한 파장 대역(즉, 450nm 내지 650nm)에서의 반사 방지의 광학적 조정을 목표로 한다.

본 개시내용은 외부 주변 광의 반사를 감소시켜, 그에 의해 외부 주변 광의 반사로부터의 시각적 그리고 동작 경험에 대한 간섭을 감소시키고 얇은 두께를 유지할 수 있는 터치 디스플레이 구조체에 관한 것이다. 본 개시내용은 낮은 반사율을 갖는 반사 방지 요소를 획득하기 위해 터치 디스플레이 구조체에서의 편광 요소에 대한 이상적인 편광 타원율 값(즉, 편광 타원율 값은 1과 동일하다)에 도달하거나 또는 근접할 필요가 없다. 그에 따라, 비용과 제품 품질 사이에서 우수한 균형이 이루어질 수 있다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 터치 디스플레이 모듈(100)의 단면 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 하나의 실시예에서, 터치 디스플레이 모듈(100)은 적어도 터치 디바이스(110) 및 편광 요소(150)를 포함한다.

이 실시예에서, 터치 디바이스(110)는 디스플레이 유닛(120)과 조립될 수 있다. 예를 들어, 터치 디바이스(110) 및 디스플레이 유닛(120)은 광학 접착제들(optical adhesives)(OCA)에 의해 함께 본딩된다.

일부 실시예들에서, 디스플레이 유닛(120)은 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode)(OLED), 미니어처 발광 다이오드(mini-LED) 디스플레이, 또는 이와 유사한 것일 수 있다. 유기 발광 다이오드 디스플레이에는 낮은 전력 소비, 높은 컬러 선명도, 및 높은 콘트라스트의 이점들이 제공된다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 유닛(120)의 하나 이상의 유기 발광 다이오드들은 이미지들 및 신호들을 디스플레이하도록 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(active-matrix organic light-emitting diode)(AMOLED)를 형성할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 하나의 실시예에서, 디스플레이 유닛(120)은 이에 따라 스크린을 디스플레이하도록 방향 D1로 광(L)을 방출하는 것이 가능하다; 즉, 사용자는 디스플레이 유닛(120)으로부터 방향 D1로 송신되는 신호들을 수신할 수 있다.

일부 실시예들에서, 터치 디바이스(110)는 터치 센서를 포함할 수도 있다. 터치 센서는 터치 디스플레이 모듈(100)의 터치 동작을 실현하도록, 사용자의 터칭 또는 제스처들을 감지할 수 있다.

본 개시내용의 일부 실시예들에서, 터치 디바이스(110)는, 높은 투과율이 제공되는 투명 전도성 층들 또는 투명 전도성 필름들에 의해 패터닝되는 전극들을 포함한다. 예를 들어, 가시 광(예를 들어, 400nm 내지 700nm의 파장)의 광 투과율은 약 88%, 90%, 91%, 92%, 93%, 또는 그 이상보다 더 크다. 일부 실시예들에서, 투명 전도성 층 또는 투명 전도성 필름 중 하나는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide)(ITO) 재료들, 은 나노와이어(SNW) 재료들, 또는 이와 유사한 것을 포함한다.

다시 도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 편광 요소(150)는 터치 디바이스(110) 상에 배치된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 편광 요소(150)는 외부 환경으로부터의 주변 광(예를 들어, 도 2의 광 L1)을 편광된 광으로 변환하여, 그에 의해 스크린을 뷰잉할 때 사용자에게 영향을 미치도록 방향 D1로 외향으로 방출되는 그리고 주변 광으로부터의 반사된 광을 감소시키는 것이 가능하다. 더 많은 세부사항들에 대해, 아래에 언급된 설명들을 참조하십시오.

도 1에 도시된 바와 같이, 편광 요소(150)는 선형 편광자(160) 및 위상차 필름 조립체(170)를 포함한다. 본 실시예에서, 위상차 필름 조립체(170)는 터치 디바이스(110)(예를 들어, 광학 터치 구조체)의 발광 표면과 선형 편광자(160) 사이에 배치된다.

선형 편광자(160)는 통과한 광을 선형으로 편광된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 선형 편광자(160)의 편광도(degree of polarization)(DOP)는 98%보다 더 크지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.

일부 실시예들에서, 위상차 필름 조립체(170)는 하나 이상의 리타더(retarder)들을 포함한다. 이 실시예에서, 위상차 필름 조립체(170)는 양분산형 1/2 파장판(HWQ)(173) 및 양분산형 1/4 파장판(QWP)(176)으로 이루어진다. 이 실시예에서, QWP(176) 및 HWQ(173) 각각은 단층 액정 코팅 층이다. 예를 들어, QWP(176) 및 HWQ(173)는, 반응성 메조겐(Reactive Mesogen)(RM) 액정으로 이루어지는 상업적으로 입수가능한 제품들: (예를 들어, 제조자: DNP, 상용 제품: DNP_HWP 및 DNP_QWP)이다.

이러한 방식으로, 위상차 필름 조립체(170)는 액정의 코팅형 위상차 요소로서 간주될 수 있다. 액정의 두께가 단지 몇 미크론(㎛)에 불과하기 때문에, 전체 두께가 감소될 수 있다. 관련 기술의 TW'995에서 사용된 다층 콜레스테릭 액정의 라미네이트된 두께와 비교하여, 이 실시예에서 사용된 RM은 박형 제품(thin-type product)들의 요구를 만족시키도록 지연된 광 위상 효과를 달성하기 위해 단지 하나의 층으로 코팅될 필요가 있다.

도 2를 참조하십시오. 외부 주변 광 L1이 입사될 때, 광은 방향 D1로부터 멀어지도록 향하는 방향 D2(즉, 도면들에 예시된 방향들)를 따라 대략 입사되고, 외부 주변 광은 선형 편광자(160)에 의해 선형으로 편광된 광 L2로 변환된다. 선형으로 편광된 광 L2는 HWQ(173) 및 QWP(176)를 통과하여 원형으로 편광된 광 L3(예를 들어, 좌선회 광)으로 변환된다. 원형으로 편광된 광 L3이 터치 디바이스(110) 또는 디스플레이 유닛(120)에 의해 반사될 때, 원형으로 편광된 광 L3과 반대되는 역의 원형으로 편광된 광 L3'(예를 들어, 우선회 광)가 형성된다. 이때, 역의 원형으로 편광된 광 L3'는 위상차 필름 조립체(170)를 통과하여, 선형 편광자(160)의 광축에 수직인 선형으로 편광된 광 L2'를 형성한다. 편광 각도가 선형 편광자(160)의 광축과 직교하기 때문에, 선형으로 편광된 광 L2'는 선형 편광자(160)로부터 외향으로 방출될 수 없다; 즉, 이상적인 조건 하에서는 반사된 광 L1'가 생성되지 않을 것이다. 이러한 방식으로, 광학 특성들에 있어서의 편광 요소(150)는 원형 편광자(circular polarizer)(CPOL)라고 불리는데, 이는 광학 적용예들에서 반사된 광을 제거하거나 또는 감소시킬 수 있어서, 편광 요소(150)가 반사 방지 요소라고도 또한 불린다.

요컨대, 편광 요소(150)에 의해, 외부 주변 광이 원형으로 편광된 광으로 변환된 후에, 원형으로 편광된 광이 다시 반사된다. 편광 각도로 인해, 반사된 원형으로 편광된 광은 선형 편광자(160)에 의해 차단될 것이다. 이러한 방식으로, 외부 주변 광의 반사가 터치 디스플레이 모듈(100)의 시각 효과에 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다. 선형으로 편광된 광은, 편광 요소(150)를 통해 원형으로 편광된 광으로 근사되는 타원의 편광된 광 또는 이상적인 완전히 원형으로 편광된 광으로 변환될 수 있다는 것에 주목한다. 이러한 방식으로, 원형으로 편광된 광으로 변환되는 선형으로 편광된 광 L2의 비율에 따라 위상차 필름 조립체(170)의 편광 타원율 값(e 값)이 정의될 수 있다. 편광 타원율 값(e 값)은 좌선회 또는 우선회에 따라 양/음의 수치 값을 갖는다. 설명의 편의를 위해, 본 개시내용의 편광 타원율 값(e 값)은 절대 값으로 예시될 것이다.

예를 들어, 원형으로 편광된 광 L3이 우선회의 원형으로 편광된 광일 때, 위상차 필름 조립체(170)의 편광 타원율 값(e 값)은 +1(즉, 완전한 변환)이고; 원형으로 편광된 광 L3이 타원의 편광된 광, 즉, 선형으로 편광된 광의 일부와 원형으로 편광된 광의 일부의 조합의 우선회일 때, 위상차 필름 조립체(170)의 편광 타원율 값(e 값)은 -1 내지 0이다. 일반적으로, 선형으로 편광된 광이 원형으로 편광된 광으로 완전히 변환될 때, 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값은 1과 동일하다.

일부 실시예들에서, 위상차 필름 조립체(170)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값은 1 미만이다; 다시 말해, 그것은 반사 방지 효과를 제공할 수 있지만, 이상적인 편광 타원율 값(예를 들어, 이상적인 e 값은 1이다)에 가까워질 필요가 없다. 구체적으로는, 일부 실시예들에서, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서, 위상차 필름 조립체(170)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값이 0.8보다 더 큰 동안은(이상적인 e 값에 반드시 가깝지는 않다), 터치 디스플레이 모듈(100)의 전체 반사율은 여전히 효과적으로 감소될 수 있다. 반사율은, 예를 들어, 6% 미만 또는 5.5% 미만이다.

그것을 추가로 예시하기 위해, 위상차 필름 조립체(170)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값이 0.8보다 더 크지만, 완전한 편광 타원율 값(e 값)에 가까워질 필요가 없을 때, 터치 디스플레이 모듈(100)의 전체 반사율은 여전히 효과적으로 감소될 수 있다.

도 3은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 편광 요소(150)에 의해 형성되는 광축 끼인각들(θ1, θ2)의 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광축 a1이 선형 편광자(160)에 대응한다. 편광 요소(150)의 경우, 광축 a2는, 양분산을 갖는 코팅형 액정의 HWQ(173)에 대응하고, 광축 a3은, 양분산을 갖는 코팅형 액정의 QWP(176)에 대응한다. HWQ(173) 및 QWP(176)는 액정 재료들이기 때문에, HWQ(173)와 QWP(176) 각각은 하나의 고유 광축을 각각 갖는다. 본 실시예에서, 광축 a2 및 광축 a3은 요소들의 지상축(slow axis)들을 의미한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 선형 편광자(160)의 광축 a1과 광축 a2 사이의 각도가 각도 θ1이다. 선형 편광자(160)의 광축 a1과 광축 a3 사이의 각도가 각도 θ2이다. 일부 실시예들에서, 각도들 θ1, θ2 각각의 범위는 0° 내지 180°일 수도 있다. 이 실시예에서, 각도 θ1은 15°이고, 각도 θ2는 75°이지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 하나의 실시예에서, 각도 θ1은 10° 내지 15°의 범위에 있고, 각도 θ2는 65° 내지 75°의 범위에 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다.

다시 도 2를 참조하면, 도 2는 테스팅 장치의 개략도이다. 본 개시내용의 하나의 실시예에 따르면 입사 광 L1이 편광 요소(150)에 입사되어, 약 50 내지 60%의 반사율을 갖는 반사 표면(300)에 의해 편광 요소(150)로 다시 반사된 후에, 편광 요소(150)를 통과하여 반사된 광 L1'를 형성한다. 반사 표면(300)은, 예를 들어, 반-반사 미러(semi-reflecting mirror)(예를 들어, 제조자: 3D 렌즈)이다. 도 4는 본 개시내용의 앞서 언급된 실시예에서 측정된 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값과 반사 레이트(%) 사이의 관계도이다.

도 4 및 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이, 450nm 내지 650nm의 범위에서의 파장을 갖는 입사 광 L1에 대응하여, 본 개시내용의 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값들은 모두, 점선으로 표시된 바와 같이, 0.8을 초과한다. 450nm 내지 650nm의 범위에서의 파장을 갖는 입사 광 L1'에 대응하여, 반사 레이트(R%)는 6% 미만, 또는 5.5% 미만이다.

따라서, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 입사 광 L1에 대응하여, 본 실시예의 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값들은 모두 0.8을 초과하는 한편, 인간의 눈이 민감한 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 편광 요소(150)의 반사 레이트(R%)는 6% 미만, 또는 5.5% 미만이다. 더 구체적으로는, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 입사 광 L1에 대응하여, 본 실시예의 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값들은 단지 0.82 내지 0.92의 범위에 있으면 되고, 이론 값(즉, 이상적인 e 값=1)으로 근사될 필요가 없으며, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 반사 레이트(R%)가 6% 미만, 또는 5.5% 미만일 수 있어서, 그것은 상업적/공업적 생산 비용들에 유리하다. 하나의 실시예에서, 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값들은 단지 0.8 내지 0.95의 범위에 있으면 되고, 이론 값(즉, e 값=1)으로 근사될 필요가 없으며, 450nm 내지 650nm의 범위에서의 반사 레이트는 6% 미만, 또는 5.5% 미만이다.

더 구체적으로는, 입사 광 L1의 입사 파장이 550nm이므로, 이 실시예의 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값은 단지 0.9 이상이면 되고, 이론 값(즉, e 값 = 1)으로 근사될 필요가 없으며, 550nm의 파장 범위에서의 반사 레이트(R%)가 6% 미만, 또는 5.5% 미만, 또는 5% 미만일 수 있다. 더 구체적으로는, 550nm의 파장 범위에서의 입사 광 L1에 대응하여, 본 실시예의 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값은 단지 0.92 이상이면 되고, 이론 값(즉, e 값=1)으로 근사될 필요가 없으며, 550nm의 파장 범위에서의 반사 레이트(R%)가 4.9%일 수 있다. 그 결과, 그것은 상업적/공업적 생산 비용들에 유리하다. 요약하면, 이 실시예의 편광 요소(150)의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값은 550nm의 파장에서 단지 0.9 내지 0.95이면 되고, 이론 값(즉, e 값=1)으로 근사될 필요가 없어서, 인간의 눈이 민감한 550nm의 파장 범위에서의 반사 레이트(R%)가 4.5 내지 5.0%일 수 있다.

도 5는 반사 레이트와 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값 사이의 관계도이다. 450nm 내지 650nm의 범위에서의 입사 광 하에서, 도 5의 수평 축은 본 개시내용의 편광 타원율 값(e 값)의 상이한 절대 값들을 갖는 액정 코팅형의 위상차 필름 조립체들을 나타내도록 배열되고, 도 5의 수직 축은 위상차 필름 조립체의 대응하는 편광 요소들의 상이한 반사 레이트들(R%)을 나타내도록 배열된다. 관계도는, 일단 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값이 0.8보다 더 크면, 입사 광이 450nm 내지 650nm의 범위에 있을 때, 그것은 편광 요소의 반사 레이트(R%)가 6% 미만이라는 것을 보장할 수 있다는 것을 표시한다. 다른 한편으로, HWQ(173)의 지상축과 선형 편광자(160)의 광축 a1 사이의 끼인각이 15°보다 더 클 때, 또는 QWP(176)의 지상축과 선형 편광자(160)의 광축 a1 사이의 끼인각이 75°보다 더 클 때, 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값이 0.8 미만이 되게 하고, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 편광 요소의 반사 레이트(R%)(도 5의 데이터 포인트들 a, b, c, d 참조)가 6%보다 더 커지게 하는 것이 가능한데, 이는 요건을 충족시킬 수 없다. 도 5의 다른 데이터 포인트들은 모두 전술한 실시예에 의해 만족되고, 여기서 반복되지 않을 것이다.

본 개시내용의 하나의 실시예에 따르면, 앞서 언급된 편광 요소(150)에 터치 디바이스(110)가 조립된 후에, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 광 반사 레이트 및 편광 타원율 값(e 값)을 측정하기 위한 테스트가 수행된다. 하나의 실시예에서, 터치 디바이스(110)와 편광 요소(150)의 조합이, 광전자 요소, 즉, 광학적 그리고 전기적 기능들 양측 모두를 갖는 집적 요소로서 집적될 수 있다. 앞서 언급된 전기적 기능은 여기서 터치 감지 기능을 지칭하고, 앞서 언급된 광전자 요소는 전반사 레이트를 갖는다. 터치 디바이스(110)도 또한 광 반사를 야기시킬 것이기 때문에, 그러한 타입의 광전자 요소의 전반사 레이트가 편광 요소(150)의 전반사 레이트보다 약간 더 클 것이고, 제품의 전반사 레이트가 그의 디스플레이 품질에 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 작아야 한다. 도 2에 도시된 전술한 관련 설명은 이 실시예의 테스트 방법에 대해 참조될 수 있고, 테스트 방법은 여기서 반복되지 않을 것이다.

하나의 실시예에서, 터치 디바이스(110)는, 은 나노와이어들 및/또는 폴리머 필름들을 포함하는 터치 전극들을 적어도 포함한다. 그의 구체적인 방법은 US 20190227650A, CN 101292362, 및 이와 유사한 것의 전체 설명들에 대해 참조되고 이들에 의해 도입/포함될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 편광 요소(150)와 터치 디바이스(110)의 집적된 요소의 전반사 레이트는, 아래의 표 2에 나타낸 바와 같이, 인간의 눈이 민감한 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 7% 미만일 수 있다.

* 주의: 기기 에러들에 의해 야기되는 실험 수치

상기의 표에 나타낸 바와 같이, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 입사 광 L1에 대응하여, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 본 실시예의 광전자 요소의 반사 레이트는 7% 미만, 또는 6% 미만이다. 일반적으로, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 본 실시예의 광전자 요소의 반사 레이트는 5% 내지 6%의 범위에 있다.

더 구체적으로는, 550nm의 파장 범위에서의 입사 광 L1에 대응하여, 550nm의 파장에서의 본 실시예의 광전자 요소의 반사 레이트는 6% 미만, 또는 5.5% 미만이다. 훨씬 더 구체적으로는, 550nm의 파장 범위에서의 입사 광 L1에 대응하여, 550nm의 파장에서의 본 실시예의 광전자 요소의 반사 레이트는 5.3%이다. 일반적으로, 550nm의 파장에서의 본 실시예의 광전자 요소의 반사 레이트는 5.0% 내지 5.5%의 범위에 있다.

게다가, 상이한 기능들을 갖는 2개의 컴포넌트들이 함께 조립될 때, 컴포넌트들의 특성들은 통상적으로 서로에 의해 영향을 받을 것이다. 본 개시내용의 본 실시예에 따르면, 은 나노와이어들 및/또는 폴리머 필름들을 포함하는 터치 전극들이 앞서 언급된 편광 요소(150)와 조립될 때, 앞서 언급된 편광 요소(150)의 특성이 과도하게 저하되지 않을 것이라는 것이 발견될 수 있다. 구체적으로는, 본 개시내용의 본 실시예에서, 은 나노와이어들 및/또는 폴리머 필름들을 포함하는 터치 전극들이 앞서 언급된 편광 요소(150)와 조립된 것이, 앞서 언급된 편광 요소(150)가 터치 전극들과 아직 조립되지 않은 것과 비교될 때, 반사율 변화 레이트는 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 15% 미만이다. 일반적으로, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 본 개시내용의 본 실시예의 광전자 요소의 반사율 변화 레이트가 0% 내지 15%의 범위, 0% 내지 13%의 범위, 0% 내지 8%의 범위, 또는 0% 내지 2%의 범위에 있다.

더 구체적으로는, 550nm의 파장에 대응할 때, 반사율 변화 레이트는 10% 미만이고; 더 구체적으로는, 550nm의 파장에 대응할 때, 반사율 변화 레이트는 8% 미만이다. 요약하면, 550nm의 파장에 대응할 때, 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서의 본 개시내용의 본 실시예의 광전자 요소의 반사율 변화 레이트는 0% 내지 10%의 범위, 5% 내지 10%의 범위, 또는 5% 내지 8%의 범위에 있다.

일부 실시예들에서, 투명 보호 커버가 편광 요소(150) 상에 추가로 제공될 수 있다.

도 7은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 터치 디스플레이 모듈(200)의 단면 개략도이다.

이 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 디스플레이 모듈(200)은 광학 터치 요소(210) 및 편광 요소(250)를 포함하고, 편광 요소(250)는 편광자(260) 및 액정 코팅형의 위상차 필름 조립체(270)를 포함한다.

전술한 실시예와의 차이점은 적어도, 위상차 필름 조립체(270)가 리타더를 포함할 수도 있다는 점이다. 이 실시예에서, 위상차 필름 조립체(270)는 역분산형 1/4 파장판(QWP)(276)을 갖는다. 이 실시예에서, QWP(276)는 단층 액정 코팅 층이다. 예를 들어, QWP(276)(예를 들어, 제조자: DNP; 상용 제품: DNP_QWP)는 반응성 메조겐(RM) 액정의 상업적으로 입수가능한 제품이다. 이 실시예에서, QWP(276)는 단일 광축을 가지며, QWP(276)의 광축(예를 들어, 지상축)과 편광자(260)의 광축 사이에 광축 끼인각이 형성된다. 일부 실시예들에서, 앞서 언급된 광축 끼인각은 0° 내지 180°의 범위를 갖는다. 일부 실시예들에서, 앞서 언급된 광축 끼인각은 45°이다. 일부 실시예들에서, 앞서 언급된 광축 끼인각은 40° 내지 50°의 범위를 갖는다.

이 실시예에서, 450nm 내지 650nm의 입사 파장 범위에서, QWP(276)의 위상차 파장은 100nm 내지 160nm이다.

부가적으로, 이전 실시예에서와 같이, 450nm 내지 650nm의 입사 파장 범위에서의 QWP(276)는, 0.8 미만인 절대 값, 또는 0.82 내지 0.92인 편광 타원율 값(e 값)을 갖지만, 이론 값(즉, e 값=1)으로 근사될 필요가 없다. 이러한 방식으로, 그것은, 편광 요소(250)의 반사 레이트(R%)가 6% 미만 또는 5.5% 미만이고, 편광 요소(250)와 광학 터치 요소(210)의 전반사 레이트가 7% 미만이라는 것을 보장할 수 있다. 대안적으로, 이 실시예에서 설명된 QWP(276)의 광학 특성들 및 광학 터치 요소와 조립되는 QWP(276)의 광학 특성들은 전술한 실시예에서의 것들과 동일하고 여기서 반복되지 않을 것이다.

본 개시내용의 다른 실시예에서, 편광 요소(250)는 폴리머 필름형 QWP, 또는 폴리머 필름형 QWP와 폴리머 필름형 HWP의 조합을 또한 포함할 수도 있다. 폴리머 필름 재료는: PC(Polycarbonate), CPI(Colorless Polyimide), COP(Cyclo Olefin Polymer) 등일 수 있다. 다시 말해, 편광 요소(250)의 재료 또는 라미네이트에 관계없이, 그것이 전술한 실시예들과 동일하다면 본 개시내용이 구현될 수 있다.

요약하면, 본 개시내용은 6% 미만 또는 5.5% 미만인 반사 레이트를 갖는 편광 요소를 포함하는 터치 디스플레이 모듈을 제공한다. 편광 요소는 액정 코팅형의 위상차 필름 조립체로 구현되어 그의 전체 두께가 감소될 수 있다. 부가적으로, 액정 코팅형의 위상차 필름 조립체의 편광 타원율 값(e 값)의 절대 값은 0.8보다 더 크지만 이상적인 값으로 근사될 필요가 없어서, 편광 요소를 통과한 선형으로 편광된 광을, 원형으로 편광된 광으로 또는 원형으로 편광된 광에 가까운 것으로 변환함으로써, 터치 디스플레이 모듈의 반사된 광이 감소될 수 있다. 부가적으로, 터치 디스플레이 모듈의 시각적 그리고 동작 경험을 개선시키기 위해, 편광 요소와 터치 디바이스의 전반사 레이트는 인간의 눈이 민감한 파장 범위에서 특정 값 미만일 수 있는데, 예를 들어, 전반사 레이트는 7% 미만 또는 6% 미만이다.

본 개시내용은 그의 특정 실시예들을 참조하여 상당히 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예들이 가능하다. 그에 따라, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주는 본 명세서에 포함된 실시예들의 설명으로 제한되어서는 안 된다.

본 개시내용의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 본 개시내용의 구조체에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 전술한 것을 고려하여, 본 개시내용은 본 개시내용의 수정들 및 변형들이 다음의 청구범위 및 그의 등가물들의 범주 내에 속한다면 이들을 커버하도록 의도된다.

Claims (20)

1. 터치 디스플레이 모듈에 있어서,
   터치 디바이스; 및
   상기 터치 디바이스 상에 배치되는 편광 요소
   를 포함하고,
   상기 편광 요소는:
   선형 편광자; 및
   위상차 필름 조립체(retardation film assembly)
   를 포함하고,
   주변 광이 상기 선형 편광자를 통과하여 선형으로 편광된 광을 생성할 때, 상기 선형으로 편광된 광은 상기 위상차 필름 조립체를 통해 원형으로 편광된 광으로 변환되고, 상기 원형으로 편광된 광으로 변환되는 상기 선형으로 편광된 광의 비율이, 상기 위상차 필름 조립체의 편광 타원율 값(polarization ellipticity value)으로서 정의되고,
   상기 편광 타원율 값의 절대 값이 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 0.8보다 더 크고,
   상기 편광 요소를 통과한 상기 주변 광의 반사 레이트(reflection rate)가 상기 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 6% 미만인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 터치 디바이스는:
   은 나노와이어(silver nanowire)들 또는 폴리머 필름들 중 적어도 하나를 포함하는 터치 센서
   를 포함하고,
   상기 터치 센서는 상기 선형 편광자 또는 상기 위상차 필름 조립체 상에 배치되는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 터치 디바이스와 상기 편광 요소의 조합이 상기 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 전반사 레이트(total reflection rate)를 가지며, 상기 전반사 레이트는 7% 미만 또는 6% 미만이거나; 또는
   상기 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서, 상기 편광 요소가 상기 터치 디바이스와 조합되기 전에 그리고 그 후에 달성되는 반사율 변화 레이트(reflectivity change rate)가 0% 내지 15%의 범위, 0% 내지 13%의 범위, 0% 내지 8%의 범위, 또는 0% 내지 2%의 범위에 있는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 위상차 필름 조립체는 양분산형 1/2 파장판(positive-dispersion-type half wave plate) 및 양분산형 1/4 파장판으로 이루어지는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 선형 편광자에 대한 상기 양분산형 1/2 파장판의 광축 각도가 10° 내지 15°의 범위에 있고, 상기 선형 편광자에 대한 상기 양분산형 1/4 파장판의 광축 각도가 65° 내지 75°의 범위에 있는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 위상차 필름 조립체는 역분산형 1/4 파장판(reverse-dispersion-type quarter wave plate)을 포함하는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 선형 편광자에 대한 상기 역분산형 1/4 파장판의 광축 각도가 45°인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
8. 제6항에 있어서,
   상기 역분산형 1/4 파장판은 시클로 올레핀 폴리머(Cyclo Olefin Polymer)(COP)인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
9. 제1항에 있어서,
   상기 위상차 필름 조립체는 액정형 위상차 필름 또는 폴리머 필름형 위상차 필름을 포함하는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
10. 제1항에 있어서,
    상기 편광 타원율 값의 절대 값은 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 0.8 내지 0.95의 범위에 있고,
    상기 편광 요소를 통과한 상기 주변 광의 반사 레이트는 상기 450nm 내지 650nm의 파장 범위에서 5.5% 미만인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
11. 터치 디스플레이 모듈에 있어서,
    터치 디바이스; 및
    상기 터치 디바이스 상에 배치되는 편광 요소
    를 포함하고,
    상기 편광 요소는:
    선형 편광자; 및
    위상차 필름 조립체
    를 포함하고,
    주변 광이 상기 선형 편광자를 통과하여 선형으로 편광된 광을 생성할 때, 상기 선형으로 편광된 광은 상기 위상차 필름 조립체를 통해 원형으로 편광된 광으로 변환되고, 상기 원형으로 편광된 광으로 변환되는 상기 선형으로 편광된 광의 비율이, 상기 위상차 필름 조립체의 편광 타원율 값으로서 정의되고,
    상기 편광 타원율 값의 절대 값이 550nm의 파장에서 0.9보다 더 크고,
    상기 편광 요소를 통과한 상기 주변 광의 반사 레이트가 상기 550nm의 파장에서 5% 미만인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
12. 제11항에 있어서,
    상기 터치 디바이스는:
    은 나노와이어들 또는 폴리머 필름들 중 적어도 하나를 포함하는 터치 센서
    를 포함하고,
    상기 터치 센서는 상기 선형 편광자 또는 상기 위상차 필름 조립체 상에 배치되는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 디바이스와 상기 편광 요소의 조합이 상기 550nm의 파장에서 전반사 레이트를 가지며, 상기 전반사 레이트는 6% 미만 또는 5.5% 미만이거나; 또는
    상기 550nm의 파장에서, 상기 편광 요소가 상기 터치 디바이스와 조합되기 전에 그리고 그 후에 달성되는 반사율 변화 레이트가 0% 내지 10%의 범위, 5% 내지 10%의 범위, 또는 5% 내지 8%의 범위에 있는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
14. 제11항에 있어서,
    상기 위상차 필름 조립체는 양분산형 1/2 파장판 및 양분산형 1/4 파장판으로 이루어지는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
15. 제14항에 있어서,
    상기 선형 편광자에 대한 상기 양분산형 1/2 파장판의 광축 각도가 10° 내지 15°의 범위에 있고, 상기 선형 편광자에 대한 상기 양분산형 1/4 파장판의 광축 각도가 65° 내지 75°의 범위에 있는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
16. 제11항에 있어서,
    상기 위상차 필름 조립체는 역분산형 1/4 파장판을 포함하는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
17. 제16항에 있어서,
    상기 선형 편광자에 대한 상기 역분산형 1/4 파장판의 광축 각도가 45°인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
18. 제16항에 있어서,
    상기 역분산형 1/4 파장판은 시클로 올레핀 폴리머(COP)인 것인, 터치 디스플레이 모듈.
19. 제11항에 있어서,
    상기 위상차 필름 조립체는 액정형 위상차 필름 또는 폴리머 필름형 위상차 필름을 포함하는 것인, 터치 디스플레이 모듈.
20. 제11항에 있어서,
    상기 편광 타원율 값의 절대 값은 상기 550nm의 파장에서 0.9 내지 0.95의 범위에 있고,
    상기 편광 요소를 통과한 상기 주변 광의 반사 레이트는 상기 550nm의 파장에서 4.5 내지 5.0%의 범위에 있는 것인, 터치 디스플레이 모듈.

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