KR960001193B1 - 일체형 입출력 소자 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 이미지 센서 구조 사시도.
제2도는 종래의 이미지 센서와 액정표시 소자를 동시에 사용하는 구조를 보인 분해 사시도.
제3도는 종래 동작을 설명하기 위한 신호처리 회로 블록도.
제4도는 본 발명에 의한 일체형 입출력 소자 구조를 보인 것으로,
(a)는 단면도.
(b)는 평면도.
제5도는 본 발명에 의한 일체형 입출력 소자 구조의 다른 실시예 단면도.
제6도는 본 발명에 의한 또다른 일체형 입출력 소자 구조를 보인 것으로,
(a)는 단면도.
(b)는 평면도.
제7도는 본 발명에 의한 일체형 입출력 소자의 사용할 때 배열 상태를 보인 평면도.
제8도는 제6도의 사용시 배열 상태를 설명하기 위한 참고도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,40 : 비정질 실리콘 광다이오드 입력부
20,50 : 박막 트랜지스터 스위칭부
30 : 디스플레이 소자 11,41,61 : 유리기판
12,22,22N,44,54 : 비장질 실리콘층 13,33,42,45,62 : 투명전극
31N,31I,31P : 비정질 실리콘 카바이트 34 : 유화아연(ZnS)
43,46 : 금속전극 60 : LCD 디스플레이부
본 발명은 입출력 일체형 광표시 소자에 관한 것으로 특히 동일한 유리기판위에 비정질 실리콘 광다이오우드와 액정표시소자 혹은 발광다이오우드를 동시에 형성시켜 광 감도를 향상시키고 제품의 경. 박. 단. 소화를 구현하는데 목적이 있다.
종래의 기술은 도면 제1도와 같은 하부투명전극 ITO(1)위에 고유의 비정질 실리콘(a-Si : H)층 (2)이 1[㎛] 내외로 증착되어 있고 그 위에 상부투명전극 ITO(3)가 형성되어 있으며, 전류원(5)으로부터 잔류(Ⅰ)를 끌어내기 위한 금속전극(4)(4`)이 상·하·좌·우 양편에 형성되어서 이미지 센서가 구성되고, 이러한 구성의 이미지 센서는 빛을 전기적인 신호로 바꾸어 빛이 입사된 위치를 확인시키는 것으로서, 이것을 디스플레이하기 위해서는 별도의 액정표시소자(6)를 필요로 하거나 또는 도면 제2도와 같이 다른 기판위에 비정질 실리콘 이미지 센서(8)와 액정표시소자(6)를 형성하여 광필터(7)를 이용하여 서로 붙이는 방식으로 디스플레이가 가능하며, 이러한 디스플레이 동작은 도면 제3도와 같이 라이트 펜(Light Pen)으로 이미지 센서(8)위에 글씨를 쓰게 되면 이미지 센서(8)가 위치를 감지하여 이 위치를 전기적인 신호로 변환시켜 같은 위치의 액적표시소자(6)에서 표시되도록 신호를 주게 된다.
그러나 상기와 같은 종래 기술에서는 입력소자인 이미지 센서와 출력소자인 액저표시소자가 다른 기판위에 형성되어야 하므로 가격이 상승되며, 또한 이미지 센서에서 광전 변환층인 비정질 실리콘이 전면에 형성되므로 액정표시소자 앞에 위치시키기가 어려워 액정표시소자 뒤에 놓이게 되고 따라서 액정표시소자는 반사형을 사용해야만 하는 단점이 있을 뿐만 아니라 이미지 센서도 액정표시소자 뒷면에 있으므로 정확한 위치 감지가 어려워 고해상도에 문제점으로 드러났다.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 이것은 특히 광전변환층인 광다이오우드를 디스플레이 소자위에 일체로 형성하여 리이트 펜으로부터 입력되는 위치에서 빛이 출력되게 하는 일체형 입출력 소자를 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 특히 기판위에 라이트 펜에 의해 입사되는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 바꾸어주는 비정질 실리콘 광다이오우드 입력부와, 상기 광다이오우드의 상부전극 ITO에 인가된 입력전압을 컴퓨터로 전달해주기 위한 박막 트랜지스터 스위칭부와, 상기 광다이오우드 상부에 입력된 광신호에 의해 인가된 전압으로 구동되어 빛을 발산하는 디스플레이 소자 혹은 상기 광다이오우드의 ITO와 동일한 패턴을 갖는 화소전극을 상부기판에 형성하고 양기판 사이에 액정(LC)을 주입하여 상기 광다이오우드에 인가된 전압에 의해 하부기판으로 들어오는 빛을 스위칭하는 LCD 디스플레이부를 갖는 일체형 입·출력 소자를 제공하고자 한 것이다.
이하에서 첨부 도면에 의해 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명에 의한 일체형 입출력 소자 구조의 제1실시예를 보인 것으로서 단면도 (a) 및 평면도 (b)로서, 도면에 도시된 바와 같이 유리기판(11)위에 크롬(Cr)과 비정질 실리콘(12)과 상부투명전극(13)의 구조로 광전변환층인 광다이오우드를 형성하여 빛을 받아들일 수 있도록 한 비정질 실리콘 광다이오우드 입력부(10)와, 그 옆에 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)과 유전체(SiN)와 비정질 실리콘(22) 및 n형 비정질 실리콘(22N)의 구조로 형성되어 상기 광다이오우드 상부투명전극인 ITO(13)에 인가된 입력전압을 컴퓨터로 전달해주기 위한 박막 트랜지스터 스위칭부(20)와, 상기 광다이오우드 입력부(10)위에 a-Si : H(수소화된 비정질 Silicon)(31N)(31I)(31P)를 P형/I(Iatrinsic) 절연체/N형 구조로 적층시키고, 다시 ITO(상부투명전극)(33)을 적층시켜 LED를 형성하여 광다이오우드로 입력되는 광신호에 의해 인가된 전압으로 구동되어 빛을 발산하는 LED(발광다이오우드)형 디스플레이 소자(30)로 구성한다.
제5도는 본 발명에 의한 일체형 입출력 소자 구조의 제2실시예를 보인 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 광다이오우드 입력부(10)위에 비정질 실리콘 이루어진 LED 대신 유화아연(ZnS : 34)을 이용하여 전계발광소자(EL) 형태로 형성하고 그 유화아연(34) 상·하부는 유전체(SiO2혹은 SiN)을 형성하며, 이때의 바이어스는 상부를 그라운드 시키지 않고 전계발광소자(EL) 문턱전압보다 10-20볼트 정도 낮게, 즉 -130볼트를 가해주고, 하부전극에는 20볼트 정도를 가해주어 라이트 펜에서 빛이 가해질 때 광다이오우드에 의해 20볼트가 전계발생소자(EL) 하부에 인가되므로 총 150볼트가 전계발광소자(EL)에 인가되어 발광하도록 구성한다.
제6도는 본 발명에 의한 일체형 입출력 소자 구조의 제3실시예를 보인 단면도 (a) 및 평면도 (b)로서, 도면에 도시된 바와 같이, 하부유리기판(41)위에 하부화소전극 ITO(42)와 하부금속전극(43)과 비정질실리콘(44)과 상부투명전극 ITO(45)과 상부금속전극(46)의 구조로 적층시켜 광다이오우드를 형성하여 라이트 펜에 의해 입사되는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 바꾸어 주는 비정질 실리콘 광다이오우드 입력부(40)를 형성하고, 그 옆에 크롬(Cr)가 비정질 실리콘(54)이 적층되어 상기 광다이오우드의 상부투명전극 ITO에 인가된 입력전압을 컴퓨터로 전달해주는 박막 트랜지스터 스위칭부(50)를 형성하며, 상기 광다이오우드 입력부의 ITO와 동일한 패턴을 갖는 상부화소전극(62)을 상부유리기판(61)에 형성하고 양 기판(41)(61) 사이에 액정(63)을 주입하여 상기 광다이오우드에 인가된 전압에 의해 하부유리기판으로 들어오는 빛을 스위칭하는 LCD 디스플레이부(60)로 형성하여 구성한다.
이와같이 구성되는 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.
도면 제4도 및 제5도의 제1,2실시예에서와 같이 LED 혹은 EL 형태로 하나의 화소가 이루어져 있는 상태의 입출력 소자에 라이트 펜에서 입사되어 들어온 빛은 LED 주변의 광다이오우드에 입력되어서 전하를 발생시키게 되고, 이것에 의하여 광전변환부인 LED에 그대로 가해지게 되며 LED에서 빛이 발생되므로 라이트 펜에서 입력된 위치에서 LED가 빛을 발산시켜 위치가 정해지게 되며, 이러한 화소는 도면 제7도와 같은 배열(Array)형태로 영역을 이루고 있으므로 라이트 펜을 옮김에 따라서 글씨나 그림이 그대로 그려지게 되고, 이때 각 화소에 연결되어 있는 박막트랜지스터를 온(ON)시키게 되어 라이트 펜에 의해 선택된점에서 인가된 전압이 컴퓨터 인터페이스로 옮겨져 컴퓨터로 이미지 프로세싱(Image processing)하게 된다.
한편 도면 제8도에서와 같이 액정을 주입한 형태로 하나의 화소가 이루어져 있는 상태의 입출력 소자에 상부유리기판(61)에서 라이트 펜으로 정보를 입력하게 되면 상기 라이트 펜의 광이 선택된 화소의 광다이오우드 입력부(40)에 가해지고 이에 광다이오우드는 도통되어 상부투명전극에 가해진 전압이 하부금속(Cr)전극에 인가되고, 이것이 화소 전극에 인가되면서 90°로 꼬여(twist) 있던 액정을 똑바로 배열시켜 하부유리기판(41)의 뒷면에 설치된 백라이트에서 들어온 빛을 통과시켜 주므로써, Light Ren으로 정보를 디스플레이시켜 주게 된다.
그리고 라이트 펜에서 빛이 끊어져도 광다이오우드의 Cr 전극과 SiN에 의한 커패시터에 저장된 전하는 계속 유지되므로 디스플레이된 점은 계속 남아있게 되며, 이 점을 없애기 위해서는 광다이오우드의 상부투명전극을 접지시키면 광다이오우드에 축적된 전하기 제거되면서 나타났던 점이 없어지게 되고, 또한 각 선택된 화소의 신호를 컴퓨터와 연결시켜 신호 처리를 하기 위해서는 박막 트랜지스터를 온시켜 투명전극에 인가된 전압이 외부 컴퓨터로 출력되게 한다.
상기와 같이 본 발명은 한 기판위에 입력과 출력을 동시에 구현할 수 있으므로 매우 값싸고 간단하게 입출력 소자를 제조할 수 있으며 광 강도가 크기 때문에 정확한 위치 판별 및 고해상도의 구현이 가능한 발명인 것이다.
Claims (4)
- 유리기판위에 적층되어 라이트 펜에 의해 입사되는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 바꾸어주는 광다이오우드 입력부와, 상기 광다이오우드의 옆에 적층되어 상기 광다이오우드의 입력 정보를 컴퓨터로 전달해주기 위한 박막 트랜지스터 스위칭부와, 상기 광다이오우드 상부에 형성하여 입력된 정보에 따라 인가된 전압으로 구동되어 빛을 발산하는 디스플레이 소자를 일체로 하나의 화소를 형성한 것을 특징으로 하는 일체형 입출력 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 소자는 발광다이오우드(LED)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 입출력 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 소자는 전계발광소자(EL)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 입출력 소자.
- 하부유리기판위에 라이트 펜에 의해 입사되는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 바꾸어주는 광다이오우드 입력부와, 상기 광다이오우드 옆에 형성되어 상부투명전극 ITO에 인가된 입력 전압을 컴퓨터로 전달해구기 위한 박막 트랜지스터 스위칭부와, 상기 광다이오우드의 상부 투명전극와 동일한 패턴을 갖는 화소전극을 상부유리기판에 형성하고 상·하부 유리기판 사이에 액정(LC)을 주입하여 상기 광다이오우드에 인가된 전압에 의해 하부유리기판으로 들어오는 빛을 스위칭하는 LCD 디스플레이부를 형성한 것을 특징으로 하는 일체형 입출력 소자.
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