KR20120130990A - 디지타이저 통합형 디스플레이 - Google Patents

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KR20120130990A
KR20120130990A KR1020110049135A KR20110049135A KR20120130990A KR 20120130990 A KR20120130990 A KR 20120130990A KR 1020110049135 A KR1020110049135 A KR 1020110049135A KR 20110049135 A KR20110049135 A KR 20110049135A KR 20120130990 A KR20120130990 A KR 20120130990A
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Abstract

본 발명은 디지타이저(Digitizer) 통합형 디스플레이에 있어서, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 유기발광층이 형성되는 박막트랜지스터 기판과, 상기 박막트랜지스터 기판의 상기 박막트랜지스터가 형성된 면의 반대면에 형성된 상기 디지타이저의 센서 전극을 포함함을 특징으로 한다.

Description

디지타이저 통합형 디스플레이{DIGITIZER INTEGRATED DISPLAY}
본 발명은 디스플레이에 관한 것으로서, 특히 EMR(Electromagnetic Resonance) 디지타이저(Digitizer) 통합형 디스플레이에 관한 것이다.
디스플레이 모듈은 영상을 디스플레이함과 동시에, 표시된 화면을 터치하여 전기적 그래픽 신호를 입력하기 위한 디지타이저(Digitizer)가 장착될 수 있다. 이러한 디지타이저가 장착된 액정 표시 장치는 주로 노트북 컴퓨터, 올인원(All-in-one) PC, 타블렛(Tablet) PC, 스마트폰, PMP(Portable Multimedia Player)와 같은 개인용 휴대 단말 등에 주로 채용된다. 디지타이저는 키보드나 마우스와 같은 입력 장치와 달리, 화면 상에서 사용자가 지시한 위치 정보를 입력받는 장치이다. 이에 따라, 캐드와 같은 그래픽 작업을 수행하기에 적합하며, 직관적이고 편리한 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 많이 사용되고 있다.
이와 같은 디지타이저는 터치스크린, EGIP(Electric graphic input panel)라고 불리기도 하며, 사용자가 지시한 위치를 검출하는 방식에 따라 크게 저항막(Resistive) 방식, 정전용량(Capacitive) 방식, 전자기 공명(ElectroMagnetic Resonance, EMR)방식(혹은 전자기 방식) 등으로 분류된다.
저항막 방식은 직류 전압을 인가한 상태에서 압력에 의해 눌려진 위치를 전류량의 변화에 의해 감지하는 방식으로써, 스크린 위에 두 층의 얇은 도전층이 손가락 또는 스타일러스 펜에 의한 압력에 의해 직접 접촉이 되는 것을 감지한다. 저항막 방식은 압력에 의해 위치를 감지하기 때문에 감지의 대상이 도체 또는 부도체인지 여부와 상관이 없다.
정전용량 방식은 교류전압을 인가한 상태에서 커패시턴스 커플링(Capacitance Coupling)을 이용하여 감지하는 방식으로써, 감지의 대상이 반드시 도체이어야 하고 감지 가능한 정전용량의 변화를 주기위해 일정 이상의 접촉 면적이 필요하다. 따라서 정전용량 방식의 경우에는 사람의 손가락을 이용하여 입력 시에는 위치 감지에 문제가 없으나 도체 팁 형태의 경우 접촉 면적이 작아 감지가 어려운 특징이 있다.
한편, 전자기 공명 방식은 복수개의 코일을 포함한 디지타이저 센서 기판을 이용하며, 사용자가 펜을 움직이면, 펜이 진동하는 자계를 일으키도록 교류신호에 의하여 구동되며, 진동하는 자계는 코일에 신호를 유도하고, 코일에 유도된 신호를 통해 펜의 위치를 검출한다.
이와 같이 전자기 방식은 디지타이저 기판에 다수개의 코일을 장착하고, 펜의 접근에 의해 발생하는 전자기적 변화를 감지하여 펜의 위치를 파악한다. 따라서, 저항막 방식 등과 달리 디지타이저가 반드시 디스플레이 모듈 전면에 배치될 필요가 없으며, 디스플레이 모듈 배면에도 장착이 가능하다.
도 1은 종래의 디지타이저를 장착한 디스플레이의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면 종래의 디지타이저를 장착한 디스플레이는 전면 편광판(13)과 박막 트랜지스터 기판(11)과 컬러 필터 기판(12)과 후면 편광판(14)을 포함하는 액정 패널(10)과, 광학시트류(21)와 도광판(22)과 반사시트(23)와 램프유닛(24)을 포함하는 백라이트 어셈블리(20)와, 액정 패널(10) 및 백라이트 어셈블리(20)를 지지하는 몰드 프레임(30)과, 몰드프레임(30)의 외주면을 감싸는 메탈 브라켓(40)을 포함하여 LCD 모듈이 구성되고, 이러한 LCD 모듈 하부에 EMR 센서 기판(51)과 마그네틱 시트(52)와 전자기 쉴드 기판(53)을 포함하는 디지타이저 모듈(50)이 위치한다.
액정 패널(10)은 화소단위를 이루는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 제어부(미도시)에서 전달되는 화상 신호 정보에 따라 액정 셀들의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 형성한다.
백라이트 어셈블리(20)는 액정 패널(10)의 배면에 평행하게 배치되는 도광판(22)과, 도광판(22)의 적어도 일측 측변을 따라 배치되어 빛을 공급하는 램프 유닛(24)과, 도광판(22)의 전면에 구비되어 액정 패널(10)로 향하는 빛을 확산 및 집광하는 광학시트류(21)와 도광판(22)의 배면에 마련되는 반사시트(23)로 형성된다.
이러한 종래의 디지타이저 일체형 디스플레이 모듈의 경우, LCD 모듈과 EMR 센서 기판(51) 사이에는 EMR 센서 기판(51)에서 발생되는 전자기장(Electromagnetic field)을 방해하는 금속 구조물이 존재하지 않아야 한다. 따라서 디스플레이 모듈의 강건설계(Robust Design)는 디스플레이 측면에서 프레임을 적용하는 것을 통해 수행하여야 하며, 또한, EMR 센서 기판(51)의 하부에는 상기 디지타이저 모듈(50)의 하부에 배열되는 메인보드 등과의 전자기 간섭을 방지하기 위한 전자기 쉴드 기판(53)이 설치되어야 한다.
이와 같이, 디스플레이의 하부에 EMR 디지타이저 모듈을 위치시키는 경우, 전체 디스플레이 모듈의 두께가 증가하게 되고, 디스플레이와 디지타이저의 결합 시, 정렬오차로 인한 센서의 정확도 문제가 발생할 수 있어 별도의 센서가 추가로 필요할 수 있어, 추가적인 비용 증가의 원인이 될 수 있다.
또한, 종래에 EMR 디지타이저는 별도의 FPCB(Flexible Printed Circuits Board) 또는 PCB(Printed Circuits Board) 상에 형성된 서로 직교하는 루프 코일(Loop coil)들이 배열된 센서보드와 컨트롤IC 그리고 센서보드와 상호작용하는 펜으로 구성된다.
또한, 디스플레이와 디지타이저의 일체화를 위해서는, LCD 디스플레이의 경우 백라이트 유닛(BLU) 하부에 디지타이저 센서 보드가 위치하여야 한다. 그러나 이 경우 별도의 보드가 추가됨으로 인한 재료비 증가와 전체 디스플레이 모듈의 두께 증가를 피할 수 없다. 또한 디지타이저 센서 보드와 디스플레이 모듈의 조립과정에서의 정렬오차로 인해 입력 좌표의 정확도가 저하될 수 있다.
이에 따라 정렬 오차를 최소화하고, 전체 두께 및 비용을 절감할 수 있는 디지타이저 일체형 디스플레이 모듈이 요망된다.
본 발명은 정렬 오차를 최소화하고 전체 두께 및 비용을 절감할 수 있는 디지타이저 일체형 디스플레이를 제공하고자 한다.
이를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 디지타이저(Digitizer) 통합형 디스플레이에 있어서, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 유기발광층이 형성되는 박막트랜지스터 기판과, 상기 박막트랜지스터 기판의 상기 박막트랜지스터가 형성된 면의 반대면에 형성된 상기 디지타이저의 센서 전극을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 박막트랜지스터 기판의 상기 센서 전극이 형성된 면에 상기 디지타이저를 구동하기 위한 IC(Integrated Circuit)가 위치하는 것을 특징으로 하며,
상기 박막트랜지스터 기판의 상기 센서 전극이 형성된 면에 상기 디지타이저의 외부 인터페이스를 위한 FPCB((Flexible Printed Circuits Board)가 위치하는 것을 특징으로 하며,
상기 센서 전극의 하부에 마그네틱 쉴드(Magnetic Shield)가 위치하는 것을 특징으로 하며,
상기 센서 전극은 상기 박막트랜지스터 기판의 하면에 형성되는 제1전극층과, 상기 제1전극층 하면에 형성되는 제2전극층과, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 각각의 하면에 형성되는 두개의 절연층을 포함하며, 상기 센서 전극은 상기 제1전극층과 제2전극층을 연결함으로써 루프 코일을 형성하기 위하여 상기 절연층에 형성된 컨택홀(contact hole)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 TFT 기판의 TFT 형성면과 반대면에 디지타이저 센서 전극을 형성한 EMR 디지타이저 통합형 OLED 디스플레이 모듈을 제공하여, 디지타이저 통합형 디스플레이의 두께를 감소할 수 있고, 별도의 센서 기판이 필요없으므로 비용을 절감할 수 있으며, 기존의 디지타이저 통합형 디스플레이에서 발생할 수 있는 정렬 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 디지타이저를 장착한 디스플레이의 구조를 나타낸 도면
도 2는 종래의 유기발광 디스플레이의 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 모듈의 구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이의 구조를 나타낸 도면
도 5는 일반적인 디지타이저의 각 루프 코일의 구조를 나타낸 도면
도 6은 일반적인 디지타이저의 루프 코일의 구조를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이에서 각 전극층에 형성되는 코일 전극의 형태를 도시한 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이에서 컨택홀 형성의 예를 도시한 도면
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이에서 디지타이저 모듈의 단면을 도시한 도면
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구성하는 장치 및 동작 방법을 본 발명의 실시 예를 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 종래의 유기발광 디스플레이의 구조를 나타낸 도면이다.
유기발광 디스플레이, 즉, OLED(Organic Light Emitting Display)는 LCD(Liquid Crystal Display)와 달리 자발광형 디스플레이로써 백라이트 유닛이 필요없는 특징이 있다. 본 발명은 별도의 센서 보드없이 유기발광층이 형성되는 TFT(Thin Film Transistor) 기판(Substrate)(210)의 하면에 루프(Loop) 안테나를 형성하여, 디스플레이의 광특성과는 무관하게 EMR 센서 그리드를 디스플레이 자체에 형성하는 특징이 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 Active Matrix 유기발광 디스플레이(AMOLED)는 박막트랜지스터(TFT)와 유기발광층이 형성되는 TFT 기판(210)과, 밀봉을 위한 Encapsulation glass(240)의 두개의 기판을 포함하여 구성된다.
TFT 기판에 형성된 회로는 TFT 기판에 COG(Chip On Glass) 본딩(bonding)된 디스플레이 구동 IC(220)와 연결되고 FPCB(230)의 ACF(Anisotropic Conductive Film) 본딩에 의해 외부 인터페이스가 형성된다.
이러한 AMOLED는 TFT 기판의 상면에 게이트(Gate) 및 데이터 라인(data line), 박막트랜지스터(TFT), 유기발광층 및 전극층이 형성되며, 캡슐화된 글라스(encapsulation glass)방향으로 발광하는 구조이다.
이와 같은 전면 발광형(top emmission) 방식에서 EMR 센서 그리드는 TFT 기판의 상면, 유기발광층 하부에 형성할 수 있으며, 또한, TFT 기판의 하면에 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 모듈은 TFT 기판(210)의 하면에 위치한 제1전극층(411)과 그 하면에 위치한 제2전극층(413)과, 제1전극층(411)과 제2전극층(413) 사이의 위치한 절연층(412)과, 제2전극층(413) 하면에 형성되는 다른 절연층(414)과, 다른 절연층(414) 하면의 마그네틱 쉴드(magnetic shield)(415)를 포함하여 EMR 센서 그리드(410)를 구성한다.
이 경우, 센서 그리드(410)는 디스플레이의 광특성과 무관하므로, 전극의 선폭, 두께, 위치 등의 제약이 거의 없으며, EMR 방식이 요구하는 낮은 저항을 포함하는 설계 자유도가 주어지므로 용이하게 EMR 루프 코일(loop coil)을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이의 구조를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이는 바람직하게, TFT 기판(210)의 하면, 즉 센서 그리드(410)가 형성되는 면에 EMR IC(420)를 본딩(bonding)하여 다수의 채널은 IC로 TFT 기판(210) 하면에서 연결할 수 있으며, FPCB(430)의 ACF(Anisotropic Conductive Film) 본딩에 의해 외부 인터페이스가 형성되어, 메인보드와의 인터페이스가 매우 간소화되고 실장에 유리한 구성이 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이는, 박막트랜지스터(TFT)와 유기발광층이 형성되는 박막트랜지스터 기판을 포함하며, 상기 박막트랜지스터 기판의 박막트랜지스터가 형성되는 반대면에 디지타이저의 센서 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
박막트랜지스터 기판의 상기 센서 전극 형성면에 상기 디지타이저를 구동하기 위한 IC와, 디지타이저의 외부 인터페이스를 위한 FPCB((Flexible Printed Circuits Board)가 위치한다.
센서 전극은 박막트랜지스터 기판의 하면에 형성되는 제1전극층과, 상기 제1전극층 하면에 형성되는 제2전극층과, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 각각의 하면에 형성되는 두개의 절연층을 포함하고, 센서 전극의 하부에 마그네틱 쉴드(Magnetic Shield)가 위치한다.
도 5는 일반적인 디지타이저의 각 루프 코일의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, EMR 센서그리드는 수직측으로 긴 사각형 형태의 코일 배열(510)과 수평축으로 긴 사각형 형태의 코일 배열(520)이 서로 직교하는 형태로 구성된다. 도 6은 일반적인 디지타이저의 루프 코일의 구조를 나타낸 도면이며, 이에 따라 도 6에 도시된 바와 같은 루프 코일 형태가 된다. 이 경우, 각 루프 코일 안테나는 서로 겹치며 배열될 수 있으며 마그네틱 필드 형성을 위한 구동(T) 및 펜으로부터의 신호를 검출하기 위한 R 채널로 동작한다.
일반적으로 이러한 센서는 PCB 기판의 상면과 하면에 각 코일을 형성하는 형태로 구성되며, 이에 따라, 일반적으로 양면 PCB의 구성이 필요하다.
그러나, 본 발명의 경우에는, TFT 기판(210)의 하면에 이러한 회로를 형성한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이에서 각 전극층에 형성되는 코일 전극의 형태를 도시한 도면이다.
본 발명의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1전극층(411) 및 제2전극층(413)에 각각 도 7에 도시된 바와 같은 코일 전극을 형성한다. 예를 들어 제1전극층(411)에 수평 형태로 형성된 코일 전극(710)을 형성하고, 제2전극층(413)에 수직 형태로 형성된 코일 전극(720)을 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이에서 컨택홀(contact hole) 형성의 예를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각 전극층에 형성된 코일 전극을 연결하여 각각 독립적인 루프 코일 형태로 연결하기 위해, 절연층의 패터닝(patterning)으로 컨택홀(810)을 형성하여 독립적인 각각의 루프 코일을 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이에서 디지타이저 모듈의 단면을 도시한 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 형태와 같이 코일 전극이 형성된 전극층들을 포함한 디지타이저 통합형 디스플레이에서 도 8에 도시된 컨택홀(810)을 지나는 단면을 도시한다. 이에 따라, TFT 기판(210)의 하부에 위치한 제1전극층(411)에 형성된 수평 방향의 코일 전극(711)과, 제2전극층(413)에 형성된 수직 방향의 코일 전극(721)을 연결하는 컨택홀(810)이 존재한다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 디지타이저 통합형 디스플레이의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

Claims (6)

  1. 디지타이저(Digitizer) 통합형 디스플레이에 있어서,
    박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 유기발광층이 형성되는 박막트랜지스터 기판과,
    상기 박막트랜지스터 기판의 상기 박막트랜지스터가 형성된 면의 반대면에 형성된 상기 디지타이저의 센서 전극을 포함함을 특징으로 하는 디지타이저 통합형 디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터 기판의 상기 센서 전극이 형성된 면에 상기 디지타이저를 구동하기 위한 IC(Integrated Circuit)가 위치하는 것을 특징으로 하는 디지타이저 통합형 디스플레이.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터 기판의 상기 센서 전극이 형성된 면에 상기 디지타이저의 외부 인터페이스를 위한 FPCB((Flexible Printed Circuits Board)가 위치하는 것을 특징으로 하는 디지타이저 통합형 디스플레이.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 센서 전극의 하면에 마그네틱 쉴드(Magnetic Shield)가 위치하는 것을 특징으로 하는 디지타이저 통합형 디스플레이.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 센서 전극은
    상기 박막트랜지스터 기판의 하면에 형성되는 제1전극층과, 상기 제1전극층 하면에 형성되는 제1절연층과, 상기 제1절연층의 하면에 형성되는 제2전극층과, 상기 제2전극층 하면에 형성되는 제2절연층을 포함함을 특징으로 하는 디지타이저 통합형 디스플레이.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 센서 전극은
    상기 제1전극층과 상기 제2전극층을 연결함으로써 루프 코일을 형성하기 위하여 상기 절연층에 형성된 컨택홀(contact hole)을 더 포함함을 특징으로 하는 디지타이저 통합형 디스플레이.
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