KR20020087359A - 유기 전자 발광 디스플레이 - Google Patents

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KR20020087359A
KR20020087359A KR1020020026349A KR20020026349A KR20020087359A KR 20020087359 A KR20020087359 A KR 20020087359A KR 1020020026349 A KR1020020026349 A KR 1020020026349A KR 20020026349 A KR20020026349 A KR 20020026349A KR 20020087359 A KR20020087359 A KR 20020087359A
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펠드만로드니디
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이스트맨 코닥 캄파니
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Abstract

집적 터치 스크린을 구비한 유기 전자 발광 디스플레이는, 2개의 면을 가진 투명한 기판과, 그 기판의 한 면상에 위치한 액티브 매트릭스 전자 발광 디스플레이를 형성하고 그 기판을 통해 발광하는 발광층 및 트랜지스터 스위칭 매트릭스와, 그 기판의 다른 한 면상에 위치한 터치 스크린의 터치 감지 소자와, 그 기판의 한 면상에 위치한 터치 스크린 제어기의 구성 요소와, 그 기판의 한 면상의 터치 스크린 제어기의 구성 요소를 기판의 다른 한면상의 터치 스크린 소자에 연결하는 전기 커넥터를 포함하고 있다.

Description

유기 전자 발광 디스플레이{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DISPLAY WITH INTEGRATED RESISTIVE TOUCH SCREEN}
본 발명은 일반적으로 컬러 플랫 패널 디스플레이에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 저항의 접촉 감지식 패널을 구비한 전자 발광 플랫 패널 디스플레이에 관한 것이다.
현대의 전자 장치는 사이즈가 감소되면서 기능이 증가되고 있다. 계속해서 전자 장치내에 보다 많은 기능을 집적함으로써, 비용이 감소되고 신뢰성이 증가된다. 터치 스크린은 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 및 전자 발광 디스플레이 등의 종래의 소프트 디스플레이와 결합되어 종종 사용된다. 터치 스크린은 개별적인 장치로서 제조되고 디스플레이의 뷰잉면(viewing surface)에 기계적으로 결합된다.
일반적으로 3가지 유형의 저항 터치 스크린, 즉, 4 배선, 5 배선 및 8 배선이 있다. 이러한 3가지 유형은 유사한 구조를 가지고 있다. 도 1a는 저항 터치 스크린(10)과, 그 터치 스크린에 연결된 외부 회로의 정면도를 도시하고 있다. 도 1b는 저항 터치 스크린(10)의 측면도를 도시하고 있다. 저항 터치 스크린(10)의 접촉 감지 구성 요소(14)는 하위 회로층(20), 스페이서 도트(spacer dots)의 매트릭스를 포함한 유연성의 스페이서 층(22), 가요성의 상위 회로층(26), 및 가요성의최상위 보호층(28)을 포함하고 있다. 이러한 층들은 모두 투명하다. 하위 회로층(22)은 회로 패턴을 형성하는 기판(12) 상에 위치된 도전 물질을 포함하고 있다.
4 배선, 5 배선 및 8 배선 터치 스크린간의 주요 차이점은 하위 회로층(20)과 상위 회로층(26)내의 회로 패턴과, 저항을 측정하는 수단에 있다. 외부의 제어기(18)는 케이블(16)을 통해 터치 스크린 회로에 연결된다. 케이블(16) 내의 도체는 하위 회로층(20)과 상위 회로층(26)내의 회로에 연결되어 있다. 외부 제어기(18)는 터치 스크린의 회로 구성 요소로의 전압 인가를 조정한다. 저항 터치 스크린을 누를 때, 손가락, 철필(stylus) 또는 다른 몇몇 물체이든지, 누르는 물체는 최상위 보호층(28), 상위 회로층(26) 및 스페이서 층(22)을 변형시켜서, 하위 회로층(20)과 상위 회로층(26) 간의 접촉점에 도전 경로를 형성한다. 터치 좌표 전압으로 불리우는 전압은 접촉점에서 회로내의 상대적인 저항에 비례하여 형성되며, 케이블(16)의 다른 단부에 연결된 외부 제어기(18)에 의해 측정된다. 그 다음, 제어기(18)는 접촉점의 (X,Y) 좌표를 계산한다. 저항 터치 스크린의 동작에 대한 보다 상세한 정보에 대해서는, Application Bulletin AB-158, Burr-Brown, Inc. (Tucson, Arizona)의 Osgood 외 다수에 의한 "Touch Screen Controller Tips" 를 참조하라.
외부 제어기(18)는 전형적으로 인쇄 회로 보드(30)에 납땜된 집적 회로이다. 케이블(16)은 인쇄 회로 보드(30)에 또한 납땜된 커넥터(32)에 접속된다. 케이블(16)내의 도체는 외부 제어기(18)와 커넥터(32) 사이에 동작하는 인쇄 회로보드(30) 상에 위치한 트레이스(trace)를 통해 외부 제어기(18)에 연결한다.
외부 제어기(18)는 3개의 서브 회로, 즉, 전압 인가 회로(34), 터치 검출 회로(36), 및 멀티플렉싱 회로(38)로 구성되어 있다. 전압 인가 회로(34)는 터치 스트린의 전극 상으로의 전압 배치를 선택한다. 터치 검출 회로(36)는 터치 스크린으로부터 판독된 전압을 모니터하고, 접촉이 행해진 때를 판단하고, 접촉점의 (X,Y) 좌표를 계산한다. 그 다음, 접촉점의 (X,Y) 좌표는 회로 보드 상의 다른 집적 회로(39)으로, 종종, 마이크로프로세서로 전달된다. 외부 제어기는 예를 들어, Texas Instruments(Dallas, Texas)사의 시판중인 ADS7846이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종종, 터치 검출 회로(36)는 아날로그-디지털 변환기(40)와 연산 회로(42)를 포함하고 있다. 아날로그-디지털 변환기(40)는 접촉점에서 측정된 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환한다. 연산 회로(42)는 디지털 전압 값을 모니터하고, 그 전압 값에 기초하여 접촉 여부를 검출하고, 디지털 전압 값의 크기에 기초하여 접촉점의 좌표를 계산하는 내장형의 프로세서 또는 다른 회로일 수 있다. 노이즈를 최소로 하기 위해 평균화하는 처리와 같은 다른 프로세싱이 행해질 수 있다.
도 1a의 멀티플레싱 회로(38)는 케이블(16)내의 어느 도체가 전압 인가 회로(34)와 터치 검출 회로(36)로 라우팅되는지를 결정한다. 이러한 라우팅은 X와 Y 좌표를 결정하기 위해 변경한다. 일반적으로, 외부 제어기(18)는 인쇄 회로 보드(30) 상에 생성된 클록에 응답하며, 또한, 전압 입력을 가지고 있다. 케이블(16)은 4 배선 터치 스크린에 대해 4개의 도체, 5 배선 터치 스크린에 대해5개의 도체, 8 배선 터치 스크린에 대해 8개의 도체를 포함할 수 있다. 멀티플레싱 회로(38)는 4 배선 터치 스크린에 대해 전압 인가 회로(34)로 향하는 2개의 배선과 터치 검출 회로(36)로 향하는 2개의 배선을 가질 수 있다. 멀티플렉싱 회로(38)는 5 배선 터치 스크린에 대해 전압 인가 회로(34)로 향하는 4개의 배선과 터치 검출 회로(36)로 향하는 1개의 배선을 가질 수 있다.
도 3은 1999년 8월 10일 발행된 Tang 발명의 미국 특허 5,937,272에 개시된 형태의 유기 발광 다이오드(OLED) 플랫 패널 디스플레이(70)와 같은 종래의 전자 발광 디스플레이의 단면도를 도시하고 있다. OLED 디스플레이는 디스플레이 소자에 대한 기계적인 지지부를 제공하는 기판(72), 트랜지스터 스위칭 매트릭스 층(74), 유기 발광 다이오드를 형성하는 물질을 포함하는 발광층(78), 및 플랫 패널 디스플레이내의 회로를 외부 제어기(81)로 연결하는 케이블(80)을 포함하고 있다. 기판(72)은 전형적으로 유리이지만, 플라스틱과 같은 다른 물질이 사용될 수 있다. 트랜지스터 스위칭 매트릭스 층(74)은 임의의 주어진 시간에 이미지 데이터를 수신하는 OLED 디스플레이내의 픽셀을 선택하는데 사용되는 박막 트랜지스터 (TFT)(76)의 2차원 매트릭스를 포함하고 있다. 박막 트랜지스터(76)는 종래의 반도체 제조 프로세스를 이용하여 제조되며, 여분의 박막 트랜지스터(76)는 여러 용도의 회로를 형성하는데 사용될 수 있다. 2001년 1월 30일에 출원된 Feldman 외 다수 발명의 미국 특허 출원 제 09/774,221 호에 개시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 플랫 패널 디스플레이내에 TFT가 존재하면 디스플레이 기능 이외의 기능을 디스플레이 기능과 동일한 기판 상에 구현할 수 있고, 시스템 온 패널(system-on-panel)을 만들게 된다. OLED 디스플레이는 외부 제어기(81)에 의해 생성된 제어 신호에 응답한다. 이러한 제어 신호는 전형적으로, 픽셀 클록(종종, 도트 클록이라 함), 수직 동기(VSYNC) 신호, 및 수평 동기(HSYNC) 신호를 포함한다.
종래에, 플랫 패널 디스플레이를 구비한 터치 스크린이 사용될 때, 터치 스크린은 플랫 패널 디스플레이 위에 단순히 배치되고, 터치 스크린과 플랫 패널 디스플레이는 프레임과 같은 기계적인 장착 수단에 의해 서로 지지된다. 도 4는 OLED 플랫 패널 디스플레이 상에 장착된 터치 스크린을 가진 구조를 도시하고 있다. 터치 스크린과 OLED 디스플레이가 조립된 후에, 2개의 기판(12, 72)은 프레임(82)내에 함께 배치되며, 종종 기계적인 분리기(84)에 의해 분리된다. 최종적인 조립체는 터치 스크린과 플랫 패널 디스플레이를 외부 제어기(18)(도 1a 참조) 및 (81)(도 3 참조)에 연결하는 2개의 케이블(16, 80)을 포함한다.
2001년 4월 4일에 출원된 Siwinski 외 다수 발명의 미국 특허 출원 제 09/826,194 호에는, 유기 전자 발광 플랫 패널 디스플레이가 터치 스크린과 함께 집적화되어 공통의 기판을 공유하는 소자를 제시하고 있다. 본 발명은 기존의 터치 스크린 및 플랫 패널 디스플레이의 결합보다도 비용이 저렴하고, 집적화 단계가 없으며, 중량 및 두께가 적으며, 광학적인 화질이 우수한 잇점을 가지고 있다.
상술한 바와 같이, 외부 제어기(18)는 종래의 저항 터치 스크린을 제어한다. 이러한 저항 터치 스크린은 간략하게 제조되어 있어서, 터치 스크린 자체 상에 터치 스크린 제어기를 구현하는데 사용될 수 있는 박막 트랜지스터와 같은 반도체 회로 소자를 포함할 수 없다.
종래에는, 터치 스크린과 액티브 매트릭스 플랫 패널 디스플레이를 제어하는 모든 신호가 2개의 케이블내의 도체를 통해 각각의 소자에 전달된다. 플랫 패널 디스플레이와 터치 스크린의 동작은 유사하기 때문에, 이들 소자로 전달되는 신호내에서는 중복이 있다. 이러한 중복으로 인해 케이블내의 도체가 중복되어, 케이블 비용이 증가하고, 이들 도체를 통해 노이즈가 소자에 진입할 기호가 증가하게 된다. 추가로, 인쇄 회로 보드 상의 관련된 커넥터는 중복 핀을 포함하고 있어서, 시스템 비용을 증가시키고 전자 노이즈 주입 기회를 증가시킨다.
따라서, 소자 중량을 감소시키고 중복 재질을 제거하고, 비용을 증가시키고, 특별한 기계적인 장착 설계를 제거하고, 신뢰성을 증가시키는 개량된 터치 스크린-플랫 패널 디스플레이 시스템이 필요하다.
본 발명에 따라서, 2개의 면을 가진 투명한 기판; 기판의 하나의 면 상에 위치하여 기판을 통해 발광하는 발광 층과 트랜지스터 스위칭 매트릭스; 기판의 다른 면 상에 위치한 터치 스크린의 터치 감지 소자; 기판의 한 면 상에 위치한 터치 스크린 제어기의 구성 요소; 기판의 한 면 상의 터치 스크린 제어기의 구성 요소를 기판의 다른 면 상의 터치 스크린 소자에 연결하는 전기 커넥터를 포함하는 집적 터치 스크린을 구비한 유기 전자 발광 디스플레이를 제공함으로써, 이러한 필요성을 충족시킨다.
본 발명의 잇점은 소자를 외부에 접속하는 커넥터의 수가 최소화되어, 소자의 중량을 줄이고, 중복 재질을 제거하고, 비용을 줄이고, 특별한 기계적인 장착 설계를 제거하여, 신뢰성을 증가시킨다는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 터치 스크린 및 그 제어기의 기본 구조를 도시하는 개략도,
도 2는 종래의 저항 터치 스크린 제어기의 개략도,
도 3는 종래의 유기 전자 발광 디스플레이의 구조를 도시하는 개략도,
도 4는 종래의 기술을 이용하여 달성할 수 있는 플랫 패널 전자 발광 디스플레이와 터치 스크린의 결합체를 도시하는 개략도,
도 5a 및 도 5b는 터치 스크린과 집적 터치 스크린 제어기를 구비한 전자 발광 디스플레이의 기본 구조를 도시하는 개략도,
도 6은 전압 선택 회로 및 멀티플레싱 회로를 포함한 디스플레이 상에 집적된 터치 스크린 제어기의 구성 요소를 구비한 전자 발광 터치 스크린 디스플레이의 개략도,
도 7은 전압 선택 회로, 멀티플렉싱 회로, 아날로그-디지털 변환기, 및 디지털 전송 회로를 포함한 디스플레이 상에 집적된 터치 스크린 제어기의 구성 요소를 구비한 전자 발광 터치 스크린 디스플레이의 개략도,
도 8은 전압 선택 회로, 멀티플레싱 회로, 아날로그-디지털 변환기, 연산 회로, 및 디지털 송신 회로를 포함한 디스플레이 상에 집적된 터치 스크린 제어기의 구성 요소를 구비한 전자 발광 터치 스크린 디스플레이의 개략도,
도 9는 종래의 4 배선 저항 터치 스크린을 도시하는 개략도,
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 4 배선 터치 스크린을 도시하는 개략도,
도 11은 본 발명에 따른 4 배선 터치 스크린 제어기를 위한 전압 선택 회로 및 멀티플레싱 회로의 개략도,
도 12는 종래의 5 배선 저항 터치 스크린을 도시하는 개략도,
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 5 배선 터치 스크린을 도시하는 개략도,
도 14는 본 발명에 따른 5 배선 터치 스크린 제어기를 위한 전압 선택 회로 및 멀티플레싱 회로의 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 저항 터치 스크린12 : 기판
14 : 터치 감지 소자16 : 케이블
18 : 외부 제어기20 : 하위 회로층
22 : 가요성의 스페이서 층24 : 스페이서 도트
26 : 상위 회로층28 : 최상부 보호층
30 : 인쇄 회로 보드32 : 도체
34 : 전압 인가 회로36 : 터치 검출 회로
38 : 멀티플레싱 회로39 : 집적 회로
터치 스크린 제어기는 종래의 CMOS 제조 프로세스를 이용하여 제조되고 트랜지스터 스위칭 기술을 이용하도록 설계된 반도체 집적 회로이다. 액티브 매트릭스 플랫 패널 디스플레이 및 터치 스크린 제어기의 설계 및 제조 프로세스에는 유사점이 있다.
액티브 매트릭스 플랫 패널 디스플레이 및 터치 스크린 제어기 모두는 클록으로 동기화된 여러 제어 신호에 의해 제어된다. 추가로, 전압은 터치 스크린, 터치 스크린 제어기 및 플랫 패널 디스플레이에 인가된다. 따라서, 액티브 매트릭스 플랫 패널 디스플레이 및 저항 터치 스크린 제어기의 동작은 서로 유사하다.
본 발명에 따르면, 터치 스크린 제어기의 하나 이상의 구성 요소는 액티브 매트릭스 플랫 패널 디스플레이의 트랜지스터 스위칭 매트릭스를 구비한 공통의 기판 상에 집적화된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 집적 터치 스크린 및 터치 스크린 제어 구성 요소를 구비한 디스플레이를 도시하고 있다. Feldman 외 다수 발명의 동일자 출원의 공동 계류중인 US 특허 출원 제 09/855,449 호에 개시된 바와 같이, 전자 발광 디스플레이(100)는 트랜지스터 스위칭 매트릭스 층(74) 및, 기판의 한 면 상에 형성된 전자 발광 디스플레이 물질을 포함하여 기판을 통해 발광하는발광층(78)을 구비한 단일 기판(102)과, 기판(102)의 다른 한 면 상에 형성된 터치 스크린의 터치 감지 소자(14)와, 전자 발광 디스플레이(100)를 외부 전자 장치(106)와 연결하기 위해 사용될 수 있는 단일의 가요성 케이블(104)을 포함하고 있다. 본 발명에 따르면, 트랜지스터 스위칭 매트릭스 층(74)은 전자 발광 디스플레이를 제어하는 박막 트랜지스터(76)를 포함하며, 또한 완전한 또는 부분적인 저항 온 패널 터치 스크린 제어기(112)를 실행시킨다. 발광층(78)은 전자 발광 디스플레이의 중심 부분, 전자 발광 디스플레이의 액티브 영역(110)으로 불리우는 영역에 위치한 전자 발광 물질을 포함하고 있다.
기판(102)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 물질로 구성되어 있으며, 트랜지스터 스위칭 매트릭스 층(74), 발광층(78), 및 터치 감지 소자(14)를 기계적으로 지지하기에 충분한 두께를 가지고 있다. 도체(108)는 터치 감지 소자(14)를 터치 스크린 제어기(112)에 연결하며, 기판(102)의 에지 상에 위치한다. 케이블(104)은 이미지 데이터, 디스플레이 제어 신호, 바이어스 전압, 및 터치 스크린 신호를 외부 전자 장치(106)와 전자 발광 디스플레이(100)와의 사이에서 전달할 수 있는 도체를 포함하고 있다. 본 실시예에서, 케이블(104) 내의 도체의 수는 상술한 종래 기술에서 케이블(16)(도 1a 참조)에 필요한 도체와 케이블(80)(도 3 참조)에 필요한 도체의 합보다 적다. 이러한 개량된 디스플레이는 케이블(104)내의 중복 도체의 필요성을 제거하고, 디스플레이 자체내에 터치 스크린 제어기의 기능 일부 또는 모두를 배치한다. 이로써, 시스템에서 원료의 양을 줄이게 되며, 시스템 비용, 제조 비용 및 시스템 집적의 복잡성을 감소시킨다.
다양한 양의 터치 스크린 제어기의 기능은 시스템 설계의 제약에 기초하여 터치 스크린 제어기(112)내에 구현될 수 있다. 여기서, 3개의 실시예를 고려한다.
도 6은 터치 스크린 제어기 회로(112)가 광학 클록 분할기 회로(126), 전압 인가 회로(34) 및 멀티플렉싱 회로(38)를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 터치 검출 회로는 외부 전자 장치(106)(도 5a 참조)에서 구현된다. 터치 스크린 제어기 회로(112)에 인가된 전압(120, 122)은 일반적인 이미지 디스플레이 기능에 사용되는 전압으로부터 취출된다. 접촉이 있을 때, 감지된 전압 변화 및 저항은 케이블(104)을 통해 (X, Y) 좌표 추출을 위해 외부 제어기로 전송된다.
클록 분할기 회로(126)는 입력 클록 펄스 트레인(124)을 저주파수로 분할한다. 전형적으로, 입력 클록 펄스 트레인(124)은 픽셀 클록과 같은 이미지 디스플레이를 제어하는데 필요한 클록으로부터 취출된다. 대안으로, 수평 동기(HSYNC) 또는 수직 동기(VSYNC) 펄스는 이들 신호가 주기적이기 때문에 입력 클록으로서 사용될 수 있다. 종종, 대부분의 규칙적인 클록 신호가 그러하듯이, 이들 동기 신호는 50%의 듀티 사이클을 가지고 있다. 50%의 듀티 사이클은 클록 분할기 회로(126)와 같은 주파수 분할기를 이용함으로써 이들 동기 신호를 이용하여 만들어질 수 있다. 일반적으로, 픽셀 클록은 HSYNC 및 VSYNC를 수반하며, 3개의 신호 중 가장 고속이다. VGA 해상도와 60 Hz 프레임 리프레쉬 속도의 플랫 패널 디스플레이에 있어서, 픽셀 클록은 대략 30 MHz(클록 사이클 당 1 픽셀 전송을 가정)이며, HSYNC은 대략 30 MHz이며, VSYNC는 60 Hz이다. 클록 분할기 회로(126)의 크기를 최소로 하기 위해서, 주파수 면에서 터치 스크린 제어기의 조건에 가장 근접한신호가 선택될 수 있다.
전압 인가 회로(34)의 출력은 멀티플렉싱 회로(38)에 연결되어 있다. 멀티플렉싱 회로(38)는 터치 감지 소자(14)내의 적절한 도전 소자에 적절한 전압을 라우팅하고 터치 좌표 전압을 프로세싱 용도의 다른 회로에 라우팅하는 회로를 포함한다. 멀티플렉싱 회로(38)의 정확한 회로 구현은 터치 스크린의 유형(4 배선 또는 5 배선)에 대해 특정한 것이다. 멀티플렉싱 회로(38)의 특정 실시예가 후술된다.
터치 스크린 제어기 회로(112)의 실시예는 터치 스크린 제어기 회로 부분을 디스플레이 자체 상에 배치하는 잇점을 가지며, 이미지 디스플레이의 제조 프로세스에서 나타나는 박막 트랜지스터 리소그래피의 잇점을 가진다. 터치 스크린 제어기 회로(112)는 상대적으로 크기가 단순하며 소형이며, 또한, 이미지 디스플레이 제어 및 바이어싱에 필요한 여러 신호를 이용함으로써 종래의 4 배선 터치 스크린 제어기에 있어서 케이블(104)에 필요한 4개의 도체 중 2개의 필요성을 제거한다. 터치 스크린 제어기 회로(112)는 이미지 디스플레이 제어 및 바이어싱에 필요한 여러 신호를 이용함으로써 종래의 5 배선 터치 스크린 제어기에 있어서 케이블(104)에 필요한 5개의 도체 중 4개의 필요성을 제거한다. 보다 트랜지스터 집약적 및 영역 집약적인 터치 검출 회로(36)(도 1a 참조)는, 이러한 회로 소자에 대한 종래의 제조 프로세서가 보다 효율적인 인쇄 회로 보드 상에서 외부 전자 소자(106)(도 5a 참조)에 배치된다.
도 7은 터치 스크린 제어기 회로(112)가 옵션의 클록 분할기 회로(126), 전압 인가 회로(34), 멀티플렉싱 회로(38), 아날로그-디지털 변환기(ADC)(40), 및 디지털 인터페이스 회로(128)를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 클록 분할기 회로(126), 전압 인가 회로(34), 및 멀티플렉싱 회로(38)의 동작은 도 6의 실시예에 대하여 설명한 회로들의 동작과 유사하다. 도 7에 도시된 실시예에서, 멀티플렉싱 회로(38)의 터치 전압 출력은 터치 감지 소자에 의해 측정된 아날로그 전압을 디지털 형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(40)의 입력부로 라우팅된다. 디지털화된 전압은 디지털 인터페이스 회로(128)를 통해 케이블(104)내의 하나 이상의 도체를 거쳐서 디지털 전압이 터치 좌표로 변환되는 외부 전자 소자(106)(도 5a 참조)내의 연산 회로(42)(도 2 참조)로 송신된다.
디지털 인터페이스 회로(128)는 디지털 데이터를 직렬 또는 병렬로 송신할 수 있다. 사람의 촉각 반응 시간은 일반적으로 디스플레이 픽셀 클록과 비교하여 늦기 때문에, 디지털 터치 데이터의 송신은 종종 직렬로 수행되어 데이터 속도를 떨어뜨리지만, 병렬 송신과 관련된 하나 이상의 도체를 제거하게 된다. 디지털 인터페이스 회로(128)는 픽셀 클록과 같은 공지의 클록으로 일반적으로 동기된다. 본 실시예는 케이블(104)을 거쳐서 인쇄 회로 보드 상의 외부 전자 소자에 송신하기 전에, 측정된 전압을 디지털 형태로 변환하는 잇점을 가지고 있다. 본 실시예는 측정된 전압의 노이즈 면역성(immunity)을 향상시키고, 보다 정확한 터치 위치 연산을 가능하게 한다.
도 8은 터치 스크린 제어기 회로(112)가 옵션의 클록 분할기 회로(126), 전압 인가 회로(34), 멀티플렉싱 회로(38), 아날로그-디지털 변환기(ADC)(40), 연산회로(42), 및 디지털 인터페이스 회로(128)를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 클록 분할기 회로(126), 전압 인가 회로(34), 멀티플렉싱 회로(38), 아날로그-디지털 변환기(40), 및 디지털 인터페이스 회로(128)의 동작은 도 7의 실시예에 관한 회로의 동작과 일치한다. 본 실시예에서, 아날로그-디지털 변환기(40)의 출력은 연산 회로(42)의 입력으로 라우팅된다. 연산 회로(42)에 의해, 터치 스크린 좌표는 전자 발광 디스플레이 자체 상에서 연산될 수 있으며, 터치 스크린 좌표는 디지털 인터페이스 회로(128)를 통해 외부 전자 장치(106)(도 5a 참조)로 전송될 수 있다. 본 실시예는 터치 스크린 좌표를 전자 발광 디스플레이(100) 자체 상에 생성하는 잇점을 가지고 있다. 전체 터치 스크린의 기능은 하나의 소자에 포함되고, 향상된 회로 기능 분할화를 통해 시스템 설계를 향상시킨다. 저항 터치 스크린 동작을 위해서 외부 전자 소자(106)(도 5a 참조)에 다른 추가 회로가 필요하지 않아서, 전자 발광 디스플레이(100)를 포함하는 시스템에 대한 유통 시한(time-to market)을 향상시킨다.
도 9는 종래의 4 배선 저항 터치 스크린의 전기 구조를 도시한다. 하위 회로층(20)은 한 방향으로 향하는 2개의 평행 금속 바(metal bar : 50, 51)와, 금속 바(50, 51) 사이에 뻗어있는 저항의 ITO 코팅(54)을 포함하고 있다. 상위 회로층(26)은 금속 바(50, 51)와 수직인 2개의 금속 바(52, 53)와, 금속 바(52, 53) 사이에 뻗어 있는 저항의 ITO 코팅(56)을 포함하고 있다. 하위 회로층(20)과 상위 회로층(26)은 스페이서 도트 매트릭스를 포함하는 가요성의 스페이서 층(22)(도 1b 참조)에 의해 분리된다. 터치를 감지하기 위해, 외부 터치 스크린 제어기는2개의 평행 금속 바 사이에 전압을 인가하여 개재의 저항 ITO 코팅에 전압 구배를 형성한다. 다른 2개의 평행 금속 바는 전압 프로브 포인트로서 사용된다. 터치하는 경우에, 2개의 저항 ITO 코팅(54, 56)은 접촉점에서 단락된다. 제 1 저항 ITO 코팅 상의 접촉점에서의 전압은 제 2 저항 ITO 코팅으로 전달된다. 다른 평행 금속 바 세트에 대응 전압이 생기고, 케이블(16)내의 도체를 통해 도 1에 도시된 외부 터치 스크린 제어기(18)내의 터치 검출 회로(36)로 전달된다. 터치 검출 회로(36)(도 1 참조)는 터치 스크린으로부터 판독된 전압을 모니터닝하고, 터치가 행해질 때를 결정하고, 2개의 제 1 평행 금속 바에 흐르는 전압으로 접촉점의 (X, Y) 좌표를 연산한다. X 좌표를 측정하기 위해, 전압 구배는 평행 금속 바(52, 53)에 인가된다. Y 좌표를 측정하기 위해, 전압 구배는 평행 금속 바(50, 51)에 인가된다.
향상된 플랫 패널 디스플레이 및 4 배선 저항 터치 스크린 시스템은 터치 감지 소자, 발광 물질, 단일 케이블, 및 터치 스크린 제어기 회로 소자를 포함하는 단일의 기판을 이용한다. 도 10a 및 도 10b는 이러한 실시예를 도시하고 있다. 도 5a에 도시된 터치 감지 소자(14)는 도 10a 및 도 10b의 실시예에서의 4 배선 저항 터치 스크린을 실행하고, 기판(102)의 최상부 상에 배치된다. 액티브 영역(110)을 구비한 전자 발광 디스플레이는 기판(102)의 최하부 상에 형성된다. 저항 터치 스크린 제어기의 일부 또는 모두를 실행하는 회로 소자(112)는 기판(102)의 밑면 상에 또한 형성된다. 저항 터치 스크린 소자내의 금속 바(50, 51, 52, 53)는 도체(108)를 통해 저항 터치 스크린 제어기(112)에 연결되어 있다.
상당 양의 터치 스크린 제어기의 기능은 도 6, 7, 8에 관하여 설명한 바와 같이, 시스템 설계 상의 제약으로 인해, 터치 스크린 제어기(112)내에 구현될 수 있다. 이러한 회로 소자는 5 배선 및 4 배선 터치 스크린 모두에 사용될 수 있다. 2가지 유형의 터치 스크린에 대한 구현상의 주요 차이점은 멀티플렉싱 회로(38)의 구현에 있다.
도 11은 4 배선 터치 스크린에 사용되는 전압 인가 회로(34) 및 멀티플렉싱 회로(38)에 대한 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 전압 인가 회로(34)는, 전압이 터치 감지 소자(14)의 전극에 인가되는 방법을 선택하는 회로 소자를 포함하고, 판독되는 접촉점의 좌표를 제어한다. 전압 인가 회로(34)는 X/Y 좌표 선택 회로(129) 및 인버터(130)로 구성되어 있다. X/Y 좌표 선택 회로(129)는 전형적으로 입력 클록의 각각의 사이클에 대하여 토글될 수 있는 플립 플롭이다. 플립 플롭은 로우(LOW) 상태에 있을 때, X 좌표가 측정된다. 플립 플롭은 하이(HIGH) 상태에 있을 때, Y 좌표가 측정된다. 인버터(130)는 플립 플롭 출력의 인버스를 생성하는데 사용된다.
멀티플렉싱 회로(38)는 4개의 3상 버퍼(134, 136, 138, 140) 및, 2개의 전자 스위치(142, 144)를 포함한다. 각각의 3상 버퍼는 인에이블 상태에 있을 때 입력 전압을 적절한 금속 바에 구동하고, 디스에이블 상태일 때 전압 송신을 금지시킨다. 본 명세서에서 고려한 실시예에 있어서, 3상 버퍼의 인에이블 입력 상의 로직 하이 신호에 의해 입력 전압은 출력으로 전달되는 반면에, 로직 로우 신호에 의해 입력 전압이 출력으로 송신되는 것을 디스에이블한다. 각각의 전자 스위치는전압 선택 신호의 로직 레벨에 기초하여 2개의 입력 전압 중 하나의 전압을 출력으로 전달한다. 본 명세서에서 고려한 실시예에 있어서, 전압 선택 신호 상의 로직 하이 신호는 도 11에 도시된 바와 같이, 상위 입력 전압을 전자 스위치의 출력에 전달한다. 전압 선택 신호 상의 로직 로우 신호는 하위 입력 전압을 전자 스위치의 출력에 전달한다.
도 10a 및 도 11를 참조하면, X/Y 좌표 선택 회로(129)가 로직 하이 신호를 포함할 때, 3상 버퍼(134, 138)가 인에이블 상태이며, 3상 버퍼(136, 140)는 디스에이블 상태이다. 따라서, 전압(120)은 금속 바(50) 상에 배치되고, 전압(122)은 금속 바(51) 상에 배치된다. 금속 바(52, 53)는 전압(120 또는 122) 중 하나에 의해 구동되지 않는다. 전압 구배는 저항 ITO 코팅(54)에 걸쳐 발생되어, Y 방향으로 터치가 검출될 수 있다. 터치가 행해질 때, 터치 위치의 Y 좌표에 비례하는 전압은 상위 회로층(26)내의 저항 ITO 코팅(56)으로 전달된다. 따라서, 전압은 금속 바(52, 53)에 전달된다. 전자 스위치(142, 144)는 이들 전압을 아날로그-디지털 변환기(도시 생략) 또는 케이블(도시 생략)내의 도체로 전달한다. 이들 전압을 이용하여, 터치 위치의 Y 좌표가 연산될 수 있다.
X/Y 좌표 선택 회로(129)가 로직 로우 신호를 포함할 때, 3상 버퍼(136, 140)는 인에이블 상태이며, 3상 버퍼(134, 138)는 디스에이블 상태이다. 따라서, 전압(120)은 금속 바(52) 상에 배치되고, 전압(122)은 금속 바(53) 상에 배치된다. 금속 바(50, 51)는 전압(120 또는 122) 중 하나에 의해 구동되지 않는다. 그 다음, 전압 구배는 저항 ITO 코팅(56)에 걸쳐 발생되어 X 방향으로 터치를 검출할 수있다. 터치를 행할 때, 터치 위치의 X 좌표에 비례하는 전압은 하위 회로층(20)내의 저항 ITO 코팅(54)으로 전달된다. 따라서, 전압은 금속 바(50, 51)으로 전달된다. 전자 스위치(142, 144)는 이들 전압을 아날로그-디지털 변환기(도시 생략) 또는 케이블(도시 생략)내의 도체로 전달한다. 이들 전압을 이용하여, 터치 위치의 X 좌표를 연산할 수 있다.
도 12는 종래의 5 배선 저항 터치 스크린의 전기 구조를 도시하고 있다. 하위 회로층(20)은 저항 ITO 코팅(64)에 연결되어 있으며 코너에 위치한 4개의 금속 전극(60, 61, 62, 63)을 포함한다. 4개의 금속 전극(60, 61, 62, 63)은 또한 케이블(16)내의 4개의 도체에 연결된다. 하위 회로층에는 케이블(16)내의 도체에 연결된 금속 전극(66)이 있다. 상위 회로층(26)은 투명한 금속 도전 영역(68)에 연결된 하나의 금속 전극(65)을 포함하고 있다. 가요성의 스페이서 층(도시 생략)은 하위 회로층(20)과 상위 회로층(26)을 분리시킨다. 제조시에, 금속 접점(65, 66)은 서로 전기적으로 연결되어 있어서, 투명한 금속 도전 영역(68) 상의 전압을 케이블(16)로 전달한다. 터치를 감지하기 위해서, 외부 터치 스크린 제어기(도시 생략)는 전압을 4개의 금속 전극(60, 61, 62, 63)으로 인가하여 개재의 저항 ITO 코팅(64)에 전압 구배를 형성한다. 일반적으로, 이들 4개의 금속 전극 중 2개는 항상 일정한 전압을 가지고 있다. 일정한 전압으로 유지되는 2개의 금속 전극은 일반적으로 서로 대각선이다. 예를 들어, 금속 전극(60)은 일정한 전압(5V)을 가질 수 있으며, 금속 전극(63)은 일정한 전압(0V)을 가질 수 있다. 그 다음, 측정된 좌표는 남은 2개의 금속 전극(61, 62)에 인가된 전압에 따라 다르다. 제 5 금속전극(65)은 전압 프로브 포인트로서 사용된다. 터치가 행해질 때, 저항 ITO 코팅(64) 및 투명한 금속 도전 영역(68)은 접촉점에서 단락된다. 저항 ITO 코팅 상의 접촉점에서의 전압은 케이블(16)내의 도체를 통해 투명한 금속 도전 영역, 부착된 금속 전극(65), 및 외부 터치 스크린 제어기(18)(도 1a 참조)내의 터치 검출 회로(36)(도 1a 참조)로 전달된다. 터치 검출 회로는 터치 스크린으로부터 판독된 전압을 모니터링하고, 터치가 행해진 때를 결정하고, 접촉점의 (X, Y) 좌표를 연산한다.
X 좌표를 측정하기 위해서, 전압 구배는 X 방향으로 저항 ITO 코팅(64) 양단에 걸쳐 발생된다. 그렇게 하기 위해서, 5V가 금속 전극(62)에 인가될 수 있으며, 0V가 금속 전극(61)에 인가될 수 있다. Y 좌표를 측정하기 위해서, 5V는 금속 전극(61)에 인가될 수 있으며, 0V는 금속 전극(62)에 인가될 수 있다.
4 배선 터치 스크린과 같이, 상당 양의 5 배선 터치 스크린 제어기의 기능은 도 6, 7, 8에 대하여 설명된 바와 같이, 시스템 설계상의 제약으로 인해, 기판의 전자 발광 디스플레이 측면 상에 위치한 터치 스크린 제어기(112)내에 구현될 수 있다.
도 14는 5 배선 터치 스크린에 사용되는 전압 인가 회로(34) 및 멀티플렉싱 회로(38)에 대한 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에 있어서, 전압 인가 회로(34)는 X/Y 좌표 선택 회로(129)를 포함하고 있다. 4 배선의 실시예에서 필요한 것처럼 인버터는 필요하지 않다. 그러나, 전압 인가 회로(34)의 동작은 도 11에 설명된 4 배선 실시예의 동작과는 동일한 것이다.
도 14를 참조하면, 멀티플렉싱 회로(38)는 금속 전극(61, 62)에 전송된 전압을 결정하는 2개의 전자 스위치(148, 150)로 구성되어 있다. 금속 전극(60)은 전압(120)으로 설정되고, 금속 전극(63)은 전압(122)으로 설정된다.
X/Y 좌표 선택 회로(129)가 로직 하이 신호를 포함하고 있을 때, 전자 스위치(148)는 금속 전극(61) 상에 전압(120)을 배치하고, 전자 스위치(150)는 금속 전극(63) 상에 전압(122)을 배치함으로써, 결과적으로, 전압 구배가 Y 방향으로 저항 ITO 코팅(64) 양단에 걸쳐 발생된다. X/Y 좌표 선택 회로가 로직 로우 신호를 포함하고 있을 때, 전자 스위치(148)는 금속 전극(61) 상에 전압(122)을 배치하고, 전자 스위치(150)는 금속 전극(63) 상에 전압(120)을 배치함으로써, 결과적으로, 전압 구배가 X 방향으로 저항 ITO 코팅(64) 양단에 발생된다. 금속 전극(65)은 멀티플렉싱 회로를 통해, 아날로그-디지털 변환기(40)(도시 생략) 또는 케이블(도시 생략)내의 도체에 항상 연결되어 있다.
본 발명의 터치 스크린-플랫 패널 디스플레이 시스템에 따라서, 소자 중량을 감소시키고 중복 재질을 제거하고, 비용을 증가시키고, 특별한 기계적인 장착 설계를 제거하고, 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 집적 터치 스크린을 구비한 유기 전자 발광 디스플레이에 있어서,
    a) 2개의 면을 가진 투명한 기판과,
    b) 상기 기판의 한 면상에 위치한 액티브 매트릭스 전자 발광 디스플레이를 형성하고 상기 기판을 통해 발광하는 발광층 및 트랜지스터 스위칭 매트릭스와,
    c) 상기 기판의 다른 한 면상에 위치한 터치 스크린의 터치 감지 소자와,
    d) 상기 기판의 한 면상에 위치한 터치 스크린 제어기의 구성 요소와,
    e) 상기 기판의 한 면상의 상기 터치 스크린 제어기의 구성 요소를 상기 기판의 다른 한면상의 상기 터치 스크린 소자에 연결하는 전기 커넥터
    를 포함하는 유기 전자 발광 디스플레이.
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