KR101333213B1

KR101333213B1 - 전자기 디지타이저 센서 어레이 구조

Info

Publication number: KR101333213B1
Application number: KR1020060068732A
Authority: KR
Inventors: 잉-치 리; 딘-규오 첸
Original assignee: 티피오 디스플레이스 코포레이션
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2013-11-27
Also published as: US7875814B2; TWI349216B; TW200710698A; KR20070012276A; EP1746488A2; TW200710497A; US20070018076A1

Abstract

본 발명은 도전 라인들의 대략 길이방향 네트워크를 구비하는 센서 세그먼트를 가진 전자기 디지타이저에 관한 것이다. 2이상의 도전 라인들이 병렬로 결합된다. 감도를 향상시키기 위해, 인접한 라인들이 어떤 각도로 배향된, 짧은 라인들의 형상의 상호접속물들을 이용하여, 길이방향 구조를 따라 상호접속된다. 상기 센서 세그먼트들은 반도체 제조 공정들을 이용하여 디스플레이 모듈로의 집적을 용이하게 하기 위해 소형화될 수 있다. 여러 가지 센서 어레이 구조들이 센서 세그먼트 구조들을 이용하여 구현될 수 있다. 상기 센서 어레이는 평행한 어레로 배열된 길이방향 센서 세그먼트들을 구비할 수 있다. 상기 센서 어레이의 감도를 더 향상시키기 위해, 추가의 라인들이 인접한 길이방향 센서 세그먼트들 사이에 제공될 수 있다. 상기 센서 어레이는 또한 중첩하는 평행 어레이로 배열된 반루프(또는 U자형) 센서 세그먼트들, 또는 중첩하는 평행 어레이로 배열된 완전 루프 센서 세그먼트들을 구비할 수 있다.

길이방향 네트워크, 센서 세그먼트, 전자기 디지타이저, 디스플레이 모듈, 센서 어레이 구조, 센서 세그먼트 구조

Description

전자기 디지타이저 센서 어레이 구조{Electromagnetic digitizer sensor array structure}

도 1은 종래의 평판 디스플레이의 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명 전자기 디지타이저를 통합하는 디스플레이 모듈을 구비하는, 디스플레이 디바이스의 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 세그먼트의 개략도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 추가 실시예들에 따른 센서 세그먼트들의 개략도들.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 X 및 Y 좌표들에 대한 센서 어레이들의 개략도들.

도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 어레이의 개략도.

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 센서 어레이의 개략도.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 센서 어레이들의 개략도.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스를 통합하는 전자 디바이스의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 평판형 디스플레이 디바이스 12 : LCD 모듈

14 : 백라이트 모듈 16 : LC층

18 : 전자기 디지타이저 20, 22 :기판

24 : 스타일러스 26 : 컨트롤러

30, 34, 36, 38 : 센서 세그먼트 32 : 도전 라인

40 : 상호접속물

46, 54, 60, 70, 80, 86 : 센서 어레이

48, 56, 64, 74, 84, 89 : 프로세서

50, 52, 62, 72 : 센서 세그먼트

82, 88 : 센서 라인 100 : 전자 디바이스

102 : 디스플레이 시스템 103 : 입/출력(I/O) 컨트롤러

106 :인터페이스 컨트롤러

이 출원은 2005년 7월 21일자로 출원된 가 특허 출원 제 60/701,160 호의 우선권 및 2005년 7월 21일자로 출원된 가 특허 출원 제 60/701,297 호의 우선권의 이익들을 청구한다. 이들 가 출원들은 마치 본원에 완전히 설명된 것처럼, 그 전체 내용을 참조하기로 한다. 이하의 본원에 개시된 모든 다른 공개물들 및 미국 특허 출원들은 마치 본원에 완전히 설명된 것처럼, 그 자체 내용을 참조하기로 한다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 평판 디스플레이들에 관한 것으로서, 특히 2차원 위치 검출 사용자 입력 디바이스, 및 특히 평판 디스플레이용의 전자기 디지타이저에 관한 것이다.

관련 기술의 설명

액정 디스플레이(liquid crystal displays; LCD)와 같은 평판 디스플레이들은 이미지들을 디스플레이하기 위한 유비쿼터스(ubiquitous)로 되고 있다. 일 유형의 LCD에는 디스플레이된 이미지들에 대한 사용자 대화식이용(user interactivity)(예컨대, 아이콘 선택), 핸드라이팅 인식, 드로잉, 커서 컨트롤 등과 같은 사용자 입력을 허용하기 위해 2차원 위치 검출 사용자 입력 디바이스(예컨대, 디지타이저)가 제공된다. 이러한 유형의 LCD는 종종 "터치 패널(touch panel)" LCD라 불린다. 상기 디지타이저는 저항 감지, 용량 감지, 적외선 감지, 음파 감지, 힘감지, 전자기 감지 등과 같은 감지 메카니즘들에 기초할 수 있다.

전자기 터치 패널에 있어서, 기본 동작 원리는 자기 유도이다. 2차원 센서 어레이, 전자기 펜, 상기 센서 어레이 및 상기 전자기 펜에 동작가능하게 결합된 컨트롤러를 포함하는, 자기 유도 입력을 위한 3개의 주요 구성요소들이 있다. 상기 전자기 펜은 신호 트랜시버(signal transceiver)로서 작용하고, 상기 센서 어레이는 신호 수신기로서 작용하고, 상기 컨트롤러는 상기 펜에 의해 초래되는 자속 변화에 의해 야기되는 상기 센서 어레이에서의 자기 유도의 결과로서 전류 변화를 검출함으로써 센서 어레이에 대해 펜의 2차원 좌표들을 결정한다. 그 결과, 상기 펜 이 상기 센서 어레이에 대해 이동하기 때문에, 디스플레이 표면에 대한 펜의 2차원 좌표들(즉, X-Y 좌표들)이 컨트롤러에 의해 결정될 수 있다. 전자기 디지타이저들은 다른 형태들의 감지 메카니즘들 중 몇몇에 비해 상대적으로 양호한 해상도로, 펜의 상대적으로 정밀한 위치 검출을 제공한다.

지금까지 전자기 디지타이저들은 디스플레이 모듈과 분리된 디지타이저 모듈을 단지 조립함으로써 평판 디스플레이로 구현되어 왔다. 도 1은 스택(stack)으로 조립된 평판 디스플레이 모듈(502)(예컨대, LCD 모듈) 및 별도의 전자기 디지타이저 보드(504)를 가진 종래의 평판 디스플레이(500)를 개략적으로 도시한다. 예를 들면, 상기 디지타이저 보드(504)는 디스플레이 모듈(502)의 하나의 평탄면에 부착된다. 컨트롤러(508)는 상기 디지타이저 보드(504)와 상보형 전자기 펜(complementary electromagnetic pen; 506)에 동작가능하게 결합된다. 상기 디지타이저 보드(504)는 센서 어레이를 구비하는 데 이 센서 어레이는 종래의 인쇄 회로 기술에 의해 형성되고, 센서 어레이 구조들은 인쇄 기술에 의해 제조된다. 인쇄 회로 기술은 반도체 회로 제조 기술에 비해 상대적으로 큰 물리적 크기들 및 저해상도를 포함한다. 상기 센서 어레이는 마이크로미터 정도의 선폭을 포함하는 반도체 제조 기술에 비해, 수백 마이크로미터 정도의 선폭을 갖는 금속 도전 라인들을 포함한다. 원하는 감도를 달성하기 위해, 상기 센서 어레이의 물리적 치수는 상대적으로 큰(bulky) 경향이 있다. 게다가, 종래의 전자기 디지타이저 보드(504)가 디스플레이 모듈(502)에 부착된 분리된 별도의 구성요소이면, 그것은 전체 평판 디스플레이(500)의 두께 및 중량을 추가한다.

그러므로, 평판 디스플레이에서 상대적으로 낮은 형상의 인자로 구현될 수 있는 개선된 감도를 갖는 전자기 디지타이저를 설계 및 개발하는 것이 바람직하다.

발명의 요약

본 발명은 상기 센서 어레이에 상기 센서 세그먼트들을 위한 신규의 구조를 제공함으로써 종래 기술의 전자기 디지타이저들의 문제점을 극복한다. 상기 센서 세그먼트 구조는 디스플레이 디바이스의 디스플레이 모듈(예컨대, LCD 디바이스의 LCD 모듈)에 집적될 수 있는 센서 어레이들을 구성하도록 적응될 수 있다.

본 발명의 일 양상에 있어서, 센서 세그먼트는 도전 라인들, 트레이스들 또는 와이어들의 2차원 네트워크를 구비하는 대략 길이방향 구조를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 2이상의 도전성 트레이스들이 병렬로 구성된다. 병렬 트레이스들의 수는 원하는 신호 감도에 의존한다. 유도 자기 신호들에 대한 감도를 더 향상시키기 위해, 인접한 트레이스들은 길이방향 구조를 따라 하나 이상의 위치들에서 상호접속된다. 상기 상호접속물들은 인접한 평행한 트레이스들 사이에 어떤 각도로 배향된, 짧은 트레이스들의 형태로 될 수 있다. 2개의 인접한 길이방향 트레이스들 사이의 모든 상호접속물들은 동일한 각도로 될 수 있고, 상이한 인접한 길이방향 트레이스들 사이의 상호접속물들은 상이한 각도들로 될 수 있다. 상기 센서 세그먼트들에서의 도전 구조들의 폭은 1마이크로미터 이하로부터 수백 마이크로미터까지의 범위 정도의 치수를 가진다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 상기 센서 세그먼트들은 소형화되므로, 이들은 반도체 제조 공정들을 이용하여 디스플레이 모듈에 집적될 수 있다(즉 종래 기술에서 실시되는 것처럼 디스플레이 모듈의 외부에 부착되는 것과는 대조적으로, 디스플레이 모듈 내에 하나 이상의 층들로 형성된다).

본 발명의 다른 양상에 있어서, 여러 가지 센서 어레이 구조들이 신규의 센서 세그먼트 구조들의 이점을 취하기 위해 제공된다. 일 실시예에 있어서, 상기 센서 어레이는 평행한 어레이로 배열된 길이방향 센서 세그먼트들을 포함한다. 센서 어레이의 감도를 더 향상시키기 위해, 추가의 라인들이 인접한 길이방향 센서 세그먼트들 사이에 제공될 수 있고, 추가의 라인들은 동일한 전압 전위(예컨대, 고정 기준 전압 또는 접지에 접속됨)로 또는 전기적으로 절연 또는 플로팅될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 센서 어레이는 중첩하는 평행 어레이에 배열되는 반루프(또는 U자형) 센서 세그먼트들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 센서 어레이는 중첩하는 평행 어레이에 배열된 완전 루프 센서 세그먼트들을 포함한다.

또한, 최선의 사용 형태뿐만 아니라 본 발명의 속성 및 이점들의 더 완전한 이해를 위해, 참조가 첨부 도면들과 관련하여 만들어진 다른 상세한 설명에 대해 만들어져야 한다. 다음 도면에 있어서, 동일 참조 번호들은 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부분들을 가리킨다.

상세한 설명

본 설명은 본 발명을 실행하는 최선의 현재 숙고된 형태이다. 이러한 설명은 본 발명의 일반 원리들을 설명하기 위해 이루어진 것이며 한정의 견지에서 취해지지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 첨부 청구항들을 참조하여 가장 잘 결정된다. 본 발명은 다양한 실시예들 및 도면들을 참조하여 여기에 기술된다. 변형예들 및 개선예들이 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 이들 사상들을 고려하여 달성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 센서 어레이에 센서 세그먼트들을 위한 신규의 구조를 제공함으로써 종래 기술의 전기 디지타이저들의 문제점을 극복한다. 센서 세그먼트 구조는 디스플레이 디바이스의 디스플레이 모듈로의 집적을 위해 유리하게 적응될 수 있다. 예시로서 그리고 한정하지 않는, 본 발명은 디스플레이 모듈로서 LCD 모듈을 가진 평판 디스플레이 디바이스와 관련하여 설명될 것이며, 상기 디스플레이 모듈은 이미지를 제공하기 위해 제어될 수 있는 디스플레이 요소들로서의 LCD 요소들에 의존한다. 이하의 개시내용으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 전자기 디지타이저는 플랫 패널 또는 그렇지 않으면, 음극선관(CRT), 유기 발광 다이오드 발광 요소들(OLED), 전계방출 디스플레이(FED) 요소 플라즈마 발광 요소, 형광체 발광 요소들, 화학발광 요소들(chemiluminescent light emitting elements), 및 다른 형태의 발광 요소들과 같은 다른 형태의 디스플레이 요소들을 포함하는 디스플레이 모듈들을 가진 다른 형태의 디스플레이 디바이스들에 포함될 수 있다. 평판 디스플레이들에 대한 참조는 본원에서 강성, 반강성 및 가요성 기판들 및/또는 패널들을 가진 디스플레이들을 구비한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 디스플레이 디바이스(10)를 나타 내고, 이 디바이스는 LCD 모듈(12), 및 LCD 모듈(12)에 광학적으로 결합된 백라이트 모듈(14)을 구비한다. LCD 모듈(12)은 2개의 기판들(20, 22) 사이에서 지지되는 LC층(16)을 구비하는 데, 이것은 이상한 화상 요소들에 기초하여 복합 화상을 렌더링하기 위해 광 전송을 조절 및/또는 필터링하기 위해 제어될 수 있다. 발명 개념을 드러낼 목적으로 구조를 단순화하기 위해 추가의 구성요소들이 도 2로부터 생략되어 있다. 예를 들면, 전형적으로 LCD 모듈(12) 내의 전극층들, 화소 트랜지스터층들(예컨대, 디스플레이 화소들에 대응하는, TFT들의 어레이층들), 마스킹 층들, LC 정렬 층, 컬러 필터층들, 및 확산기층들, 휘도 향상층들 및 보호층들과 같은 다른 층들이 있으며, 이 층들은 디스플레이 디바이스(10)내의 LCD 모듈(12)에 관한 위치에 있고, 간략화를 위해 생략된다. 이와 같은 층들은 그 자체로 및 홀로 이 기술 분야에서 잘 알려져 있어 본원에서는 상세히 설명되지 않을 것이다. 상기 백라이트 모듈(14)은 에지 또는 평탄한측면에 위치되는 광원(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 LCD 모듈(10)의 동작에 있어서, 상기 백라이트 모듈(14)로부터의 광은 상기 LC층에 의해 조절되고, 변조되고 및/또는 필터링되어 이미지 데이터에 따른 화상을 렌더링한다. 컨트롤러(26)는 상기 LCD 모듈(10) (즉, 전극들 및 드라이버들(도시하지 않음)을 통해 LC층(16)의 제어를 실행)의 동작을 제어한다. 상기 컨트롤러(26)는 상기 디스플레이 디바이스(10)의 일부, 및/또는 상기 디스플레이 디바이스(10)가 동작가능하게 부착되는 컴퓨팅 디바이스의 일부일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 신규의 센서 세그먼트 구조를 가진 전자기 디지타이저(18)는 상기 LC층(16)과 상기 기판(20) 사이에서 지지되고, 이것은 상기 컨트롤러(26)에 동작가능하게 결합된다. 대안으로, 상기 디지타이저(18)는 LCD 모듈(12) 내의 다른 위치들, 예를 들면 상기 LC층(16)과 상기 기판(22) 사이에, 또는 LCD 모듈(12)의 상기 기판들(20, 22) 사이의 다른 중간층 위치에 위치될 수 있다. 이해할 수 있는 것과 같이, 상기 디지타이저(18)는 상기 디지타이저 패널이 디스플레이 모듈 외측(예컨대, 도 1에 도시된 것과 같이 LCD 모듈의 기판 외측)에 별도의 구성요소로서 제공되는 종래 기술의 디스플레이 디바이스들과 대조적으로, 상기 디스플레이 디바이스(10)의 LCD 모듈(12)의 층들에 집적된다. 그러므로, 상기 디스플레이 디바이스(10)의 전체 사이즈가 감소된다.

상기 전자기 디지타이저(18)의 동작을 보완하기 위해, 스타일러스(24) (예컨대, 펜 형상으로)가 제공된다. 상기 스타일러스(24)는 무선으로 또는 유선으로 상기 컨트롤러(26)에 동작가능하게 결합된다. 상기 스타일러스(24)는 사용자에 의해 눌릴 때(예컨대, 핸드라이팅 인식 모드, 포인트 및 클릭 모드 등) 특정 입력 관련 모드들 또는 기능들을 선택하기 위해 이용될 수 있는, 하나 이상의 버튼 스위치들을 구비할 수 있다. 상기 스타일러스는 마그네틱 요소를 구비하는 데, 이것은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 상기 스타일러스가 상기 기판(20)을 가로질러 이동되기 때문에, 그 상대 위치 좌표들이 상기 전자기 디지타이저 내의 상기 센서 세그먼트들에 의해 검출된 자속의 변경에 기초하여, 상기 컨트로러(26)에 의해 결정될 수 있다. 전자기 디지타이저들의 기본 동작 원리들은 이 기술분야에서 잘 알려져 있고, 이와 같은 것은 여기에 개시될 필요성이 없을 수 있다.

상기 컨트롤러(26)는 디지타이저를 구비하는 디스플레이 모듈(12), 및 스타 일러스의 동작들을 제어하고 동기화한다. 이미지들은 디스플레이 모듈(12)에 의해 디스프레이되도록 제어되고, 이 디스플레이 모듈은 디스플레이된 이미지와 상호작용하도록 스트라일러스를 이용함(예컨대, 디스플레이 모듈 위에서 탭핑함으로써 선택하고, 디스플레이 모듈 위에서 스타일러스를 이동함으로써 드로잉 또는 핸드라이팅함)으로써 사용자 입력을 필요로 한다. 본원은, LCD 모듈과 같은 디스플레이 모듈 내에서 전자기 디지타이저 및 그 제어장치 구현의 추가 개시내용에 대한, 본 발명의 양수인에게 공동으로 양도된, 2005년 12월 20일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허 출원 제 11/311,986호를 참조한다. 또한, 본 발명은 LCD 모듈과 같은 디스플레이 모듈 내에 전자기 디지타이저를 집적하는 공정과 관련된, 동시 출원된 미국 특허 출원 제----- 호(대리인 문서 관리 번호 1131/216)도 참조한다.

본 발명의 일 양상에 있어서, 전자기 디지타이저(18)의 센서 세그먼트는 도전 라인들, 트레이스들 또는 와이어들의 네트워크를 구비하는 대략 길이방향 구조를 포함한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 세그먼트(30)의 일 실시예의 일반 구조를 나타낸다. 센서 세그먼트(30)는 복수의 평행한 도전 라인들(32)의 네트워크를 구비한다. 평행한 라인들의 수는 원하는 신호 감도 및 센서 세그먼트(30)의 전체 두께에 의존하며, 이것은 2 내지 2백 라인들 사이에 변한다. 각 트레이스(32)의 폭은 약 500nm 내지 500마이크로미터 정도의 범위에 있을 수 있다. 라인들(32)의 간격은 약 10 마이크로미터 내지 20 마이크로미터 정도의 범위에 있을 수 있다. 라인들(32)의 두께는 약 50nm 내지 10 마이크로미터 정도의 범위에 있다. 도전 라인들(32)의 적절한 치수들은 디스플레이 모듈(12)의 디스플레이 영역의 사이즈, 원하는 공간 해상도, 화소 밀도, 이용가능한 면적들 및 LCD 모듈(12) 내에서의 센서 세그먼트들의 배치 위치들 등과 같은 요인들에 의존하여 선택될 수 있다. 센서 세그먼트(30)의 전체 폭은 수개의 디스플레이 화소들에 걸친 거리에 충분히 대응하도록 넓을 수 있다(예컨대, 트레이스들(32)은 수개의 디스플레이 화소들에 대응하는 거리를 포함하도록 이격되어 있다).

도 3은 인접한 라인들(32)의 쌍 각각에 대해 유사한 간격을 도시하고 있지만, 이와 같은 간격은 인접한 라인들(도시하지 않음)의 상이한 쌍들 사이에서 변할 수 있다.

유도 자기 신호들에 대한 감도를 더 향상시키기 위해, 상호접속물들이 인접한 라인들 사이에 제공되어, 다소 벌집형 구조들을 닮은, 상호접속 네트워크를 형성한다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 센서 세그먼트들(34, 36, 38)의 다양한 실시예들이 도시되어 있고, 이것은 본질적으로 도 3의 센서 세그먼트(30)이며, 대략 길이방향 센서 세그먼트 구조를 따라 하나 이상의 위치들에 상호접속물(40)이 제공된다. 상호접속물(40)은 인접한 평행 라인들(32) 사이에 어떤 각도로 배향된, 짧은 라인들의 형상으로 될 수 있다. 인접한 길이방향 라인들(32)의 동일 쌍을 따라 그리고 그 사이의 모든 상호접속물들(40)은 동일한 각도 및/또는 방위(도 4a 내지 도 4c에는 도시되지 않음), 또는 상이한 또는 혼합된 각도들 및/또는 방위들(도시하지 않음; 예컨대 인접한 라인들(32)의 쌍을 따라 지그재그 형상으로)로 있을 수 있다. 인접한 라인들(32)의 모든 쌍들에 대한 모든 상호접속물들(40)은 도 4a 및 도 4b의 실시예들에서와 같이, 동일 각도 및/또는 방위에 있을 수 있고, 인접한 라인들(40) 의 쌍들 중 일부는 상이한 또는 혼합된 각도들 및/또는 방위들로 상호접속물들(40)을 가질 수 있다. 상호접속물(40)이 트레이스(32)와 이루는 각도는 바람직하게는 수직이 아니어서(예컨대, 0도보다 크고 90도보다 작고, 작은 것이 바람직하다), 인접한 라인들(32)의 쌍 사이에서의 특정 간격에 대해 더 긴 상호접속을 제공한다. 일반적으로, 센서 세그먼트들의 전자기 감도는 센서 세그먼트에서의 네트워크내의 라인들의 이용가능한 길이가 증가하면 증가된다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 센서 세그먼트들이 소형화되고, 그 결과 이들은 반도체 제조 공정들을 이용하여 디스플레이 모듈에 집적될 수 있다(즉, 종래기술에서 실시되는 것과 같은 디스플레이 모듈의 외부에 부착되는 것과는 대조적으로, 디스플레이 모듈내의(예컨대, 디스플레이 요소(16)와 기판(20) 또는 기판(22) 사이에) 하나 이상의 층들에 형성된다). 이들 공정들에서의 단계들의 상세들은 원하는 패턴들 및 도전 특성들(디지타이저 센서 어레이들을 포함)을 가진 구조들을 형성하기 위해, 이들이 마스킹, 노광, 도핑, 침착, 에칭 등과 같은 반도체 처리에서 잘 알려진 종래의 패터닝 및 포토리소그라픽 단계들을 포함할 수 있기 때문에, 생략될 수 있다. 센서 세그먼트들에 도전 라인들의 네트워크가 주어지면, 센서 어레이의 감도는 센서 세그먼트들의 상당히 작은 전체 치수에서조차 원하는 레벨로 유지될 수 있다. 따라서, 디스플레이 모듈은 집적 센서 어레이들에 효과적으로 제공될 수 있으므로, 디스플레이 모듈의 사이즈를 감소시킬 수 있다.

소형화된 센서 세그먼트들은, 본 발명의 양수인에게 공동으로 양도된 2005년 12월 20일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허 출원 제 11/311,986에 개시된 발명 개념에 따라, LCD 모듈과 같은 디스플레이 모듈들내로의 전자기 디지타이저들의 집적을 용이하게 한다. LCD 모듈과 같은 디스플레이 모듈들내로의 전자기 디지타이저들의 집적 공정은 LCD 모듈과 같은 디스플레이 모듈내에 전자기 디지타이저를 집적하는 공정에 관한, 동시 출원된 미국 특허 출원 제-------호(대리인 문서관리번호 제 1131/216)가 참조된다.

본 발명의 다른 양상에 있어서, 신규의 센서 세그먼트 구조들을 포함하는 다양한 센서 어레이 구조들이 전자석 디지타이저를 구성하기 위해 이용되고, 이 전자석 디지타이저는 LCD 모듈들과 같은 디스플레이 모듈들에 집적하는 데 적합하다. 도 5a는 평행한 어레이로 배열된 길이방향 센서 세그먼트들(50)을 포함하는 센서 어레이(46)의 실시예를 도시한다. 센서 세그먼트들(50)은 본 발명에 따라 위에 개시된, 도전성 라인들, 트레이스들 또는 와이어들의 네트워크를 구비하는 대략 길이방향 구조를 가지는 센서 세그먼트들을 구비한다. 예를 들면, 센서 세그먼트들(50)은 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 4c에 각각 도시된 센서 세그먼트들(30, 34, 36, 38)의 구조들 중 하나 이상을 가질 수 있다. 센서 세그먼트들(50)의 수는 달성되기를 원하는 해상도 및/또는 감소에 의존할 수 있다. 특히 도시된 실시예에 있어서, 센서 세그먼트들(50)은 평행 어레이로 배열된 8개의 세그먼트들(A1 내지 A8)을 포함한다. 세그먼트들(A1 내지 A8)은 동일한 센서 세그먼트 구조 또는 상이한 센서 세그먼트 구조들을 가질 수 있다. 예를 들면, 세그먼트들(A1 내지 A8)은 각각 도 4a에 개시된 센서 세그먼트(34)와 유사한 구조를 가질 수 있고, 또는 세그먼트들(A1, A3, A5, A7, 및 A2, A4, A6, A8)은 센서 세그먼트들(34)(도 4a)과 세그먼트(36)(도 4b)의 구조들 등이 교호할 수 있다. 특정 센서 세그먼트 구조의 선택은 달성되길 원하는 감소에 의존할 수 있다. 각 센서 세그먼트(50)의 전체 폭은 수개의 화소들에 걸친 거리에 대응할 수 있을만큼 충분히 넓을 수 있다.

도 5a에 개략적으로 도시된 것과 같이, 평행한 센서 세그먼트들(50)은 컨트롤러 또는 프로세서(48)에 동작가능하게 결합된다. 각 센서 세그먼트(50)의 하나의 단부는 접지 및/또는 프로세서(48)의 터미널에 공통으로 접속된다. 각 세그먼트(50)의 다른 단부는 프로세서(48)의 다른 세트의 터미널들에 접속된다. 프로세서(48)는 각 센서 세그먼트(50)를 순차로 "주사(scan)"하여 어느 센서 세그먼트가 스타일러스(24) 앞에서 자기 유도 변화에 의해 야기되는 전류 변화를 경험하는가를 결정한다. 도 5a는 센서 어레이(46)를 가로지르는 스타일러스(24)의 X-위치의 결정을 허용하는, X-어레이를 나타낸다.

센서 어레이(46)를 보완하기 위해, 도 5b는 스타일러스(24)의 Y-위치의 결정을 허용하는, Y-어레이로서 기능하는 센서 어레이(54)를 나타낸다. 센서 어레이(54)는 그 구조가 도 5b의 센서 어레이(46)와 유사할 수 있다. 센서 어레이(54)는 평행 어레이로 배열된 길이방향 센서 세그먼트들(52)을 포함한다. 상기 센서 세그먼트들(52)은 본 발명에 따라 위에 개시된, 도전 라인들, 트레이스들 또는 와이어들의 네트워크를 구비하는 대략 길이방향 구조를 가진 센서 세그먼트들을 구비한다. 상기 센서 어레이(46)에 대해, 상기 센서 세그먼트들(52)은 도 3, 4a, 4b 및 4c에 각각 도시된 센서 세그먼트들(30, 34, 36, 38)의 하나 이상의 구조들을 가질 수 있다. 특히 도시된 실시예에 있어서, 상기 센서 세그먼트들(52)은 평행한 어레 이로 배열된, 8개의 세그먼트들 B1 내지 B10을 포함한다. 상기 세그먼트들 B1 내지 B10은 동일한 센서 세그먼트 구조 또는 상이한 센서 세그먼트 구조들을 가질 수 있다. 예를 들면, 세그먼트들 B1 내지 B10은 각각 도 4a에 개시된 상기 센서 세그먼트(34)와 유사한 구조를 가질 수 있고, 또는 세그먼트들 B1, B3, B5, B7, B9 및 B2, B4, B6, B8, B10은 상기 센서 세그먼트들(34)(도 4a)와 세그먼트(36)(도 4b)의 구조들 등이 교호할 수 있다.

도 5b에 개략적으로 도시된 것과 같이, 상기 평행한 센서 세그먼트들(52)은 컨트롤러 또는 프로세서(56)에 동작가능하게 결합된다. 각각의 센서 세그먼트(52)의 하나의 단부는 접지 및/또는 상기 프로세서(56)의 터미널에 공통으로 접속된다. 각 세그먼트(52)의 다른 단부는 상기 프로세서(56)의 다른 세트의 터미널들에 접속된다. 상기 프로세서(56)는 각 센서 세그먼트(52)를 순차로 "스캔"하여 어느 세그먼트가 스타일러스(24) 앞에서 자기 유도 변화에 의해 야기되는 전류 변화를 경험하는지를 결정한다.

상기 센서 어레이들(46, 54)은 완전한 전자기 디지타이저(18)를 형성하기 위해, 도 5c에 개략적으로 도시된 것과 같이, 직교 방식으로, 이격된 구성으로 스택되고, 이 전자기 디지타이저는 도 2에 도시된 것과 같이, 상측 기판(20)의 내측면 위에 구현될 수 있다. 상기 2개의 센서 어레이들(46, 54)은 예를 들면, 5 내지 10000nm 범위 두께의 유전 재료(도 5c에 단순화된 도면에 도시되지 않음)에 의해 분리될 수 있다. 상기 센서 어레이들(46, 54)은 유전체 재료(도시하지 않음)에서 비어(via)를 통해 상기 센서 어레이들의 그라운딩 단부들(grounding ends)을 58에 서 상호접속함으로써 공통으로 접지될 수 있다. 상기 센서 어레이들(46, 54)은 상기 컨트롤러(26)에 동작가능하게 결합되고, 이 컨트롤러는 X-프로세서(48) 및 Y-프로세서(56)를 구비한다. 더욱이, 상기 X-프로세서(48) 및 Y-프로세서(56)는 X 센서 어레이(46) 및 Y 센서 어레이(54)를 제어하기 위한 2중 기능들을 가진 단일 프로세서일 수 있다.

상기 X 센서 어레이(46) 및 상기 Y 센서 어레이(54)는 본 발명에 따른 도전 라인들의 네트워크를 각각 가진 센서 세그먼트들을 가질 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 상기 X 센서 어레이(46)는 본 발명에 따른 도전 라인들의 네트크를 각각 가진 센서 세그먼트들을 가질 수 있고, 상기 Y 센서 어레이(54)는 종래 기술에서 발견된 단일 와이어 구조를 각각 가진 센서 세그먼트들을 가질 수 있고, 또한 그 역도 성립한다. 즉, 상기 X 센서 어레이 및 상기 Y 센서 어레이는 각 센서 어레이들을 위한 상이한 유형의 센서 세그먼트 구조들과 혼합되고 매칭될 수 있다.

도 6은 중첩하는 평행 어레이로 배열된 반 루프(half loop) 또는 U자형 센서 세그먼트들(62)을 포함하는 센서 어레이(60)의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 중첩하는 U자형 센서 세그먼트들(62)이 유전체층들(도시하지 않음)에 의해 분리되어, 상기 U자형 센서 세그먼트들(62)이 서로 전기적으로 절연된다. 상기 U자형 센서 세그먼트들(62)은 본 발명에 따라 위에 개시된 도전 라인들, 트레이스들 또는 와이어들의 네트워크를 구비하는 대략 길이방향 구조를 가진 세그먼트들을 구비한다. 상기 U자형 센서 세그먼트들(62)은 도 3, 4a, 4b 및 4c에 각각 도시된 센서 세그먼트들(30, 34, 36, 38)의 하나 이상의 구조를 가질 수 있다. 상기 병렬 접속 센서 세그먼트들(62)은 컨트롤러 또는 프로세서(64)에 동작가능하게 연결된다. 각 U자형 센서 세그먼트(62)의 하나의 단부는 접지 및/또는 프로세서(64)의 터미널에 공통으로 접속된다. 각 U자형 센서 세그먼트(62)의 다른 단부는 상기 프로세서(64)의 다른 세트의 터미널들에 접속된다. 상기 프로세서(64)는 순차로 각U자형 센서 세그먼트(62)를 스캔하여 어는 센서 세그먼트가 상기 스타일러스(24) 앞에서 자기 유도 변화에 의해 야기되는 전류의 변화를 경험하는지를 결정한다. 도 6은 상기 센서 어레이(60)를 가로지르는 상기 스타일러스(24)의 X-위치의 결정을 허용하는, X-어레이를 나타낸다.

이전의 실시예에서와 같이, X 센서 어레이(60)를 보완하기 위해, Y 센서 어레이(도시하지 않음)가 상기 스타일러스(24)의 Y-위치의 결정을 허용하기 위해 제공된다. 상기 Y 센서 어레이는 길이방향 센서 세그먼트들이 길이방향 세그먼트들(62)에 직교하여 구성되는 것을 제외하고는 도 6의 센서 어레이(60)에서의 것과 구조가 유사한 어레이 구성 및 센서 세그먼트들을 가질 수 있다. 대안으로, 상기 Y 센서 어레이는 도 5b의 Y센서(54)와 유사한 구성을 취할 수 있다. 게다가, 상기 Y 센서 어레이는 종래의 센서 어레이 및 센서 세그먼트와 유사한 센서 어레이 및 센서 세그먼트들을 가질 수 있다. 상기 X 센서 어레이(60) 및 상기 Y 센서 어레이(도시하지 않음)는 완전한 전자기 디지타이저(18)를 형성하기 위해, 도 5c에 개략적으로 도시된 이전의 실시예에서와 같이, 직교 방식으로 이격된 구성으로 적층된다.

도 7에 도시된 다른 실시예에 있어서, 상기 센서 어레이(70)는 중첩하는 평행 어레이로 배열된 완전 루프 센서 세그먼트들(72)을 포함한다. 본원에 참조된 바 와 같이, 각각의 완전 루프 센서 세그먼트는 폐루프가 아닌 나선형 루프로 되어 있다. 예시된 실시예에 있어서, 각각의 완전 루프 센서 세그먼트는 X-Y 평면의 한 방향(즉, -Z방향)으로 반시계방향으로 나선형으로 되어 있다. (다른 실시예에서, 각각의 완전 루프 센서 세그먼트는 X-Y 평면의 한 방향(즉, -Z방향)으로, 시계방향으로 나선형으로 되어 있다. 중첩하는 완전 루프 센서 세그먼트들(72)은 유전체층들(도시하지 않음)에 의해 분리되어, 완전 루프 센서 세그먼트들(72)가 서로 전기적으로 분리된다. 게다가, 완전 루프 센서 세그먼트내의 중첩하는 섹션들은 또한 유전체층에 의해 분리된다.

완전 루프 센서 세그먼트들(72)은 본 발명에 따라 위에 개시된, 도전 라인들, 트레이스 또는 와이어의 네트워크를 구비하는 대략 길이방향 구조를 가진 세그먼트들을 구비한다. 상기 완전 루프 센서 세그먼트들(72)은 도 3, 4a, 4b 및 4c에 각각 도시된 센서 세그먼트들(30, 34, 36, 38)의 하나 이상의 구조들을 가질 수 있다. 상기 병렬 접속 센서 세그먼트들(72)은 컨트롤러 또는 프로세서(74)에 동작가능하게 결합된다. 각각의 완전 루프 센서 세그먼트(72)의 하나의 단부는 접지 및/또는 프로세서(74)에 공통으로 접속된다. 각 U자형 센서 세그먼트(72)의 다른 단부는 상기 프로세서(74)의 다른 세트의 터미널들에 접속된다. 상기 프로세서(74)는 각 U자형 센서 세그먼트(72)를 순차로 스캔하여 어느 센서 세그먼트가 상기 스타일러스(24) 앞에서 자기 유도 변화에 의해 야기되는 전류 변화를 경험하는지를 결정한다. 도 7은 상기 센서 어레이(70)를 가로지르는 상기 스타일러스(24)의 X-위치의 결정을 허용하는, X-어레이를 나타낸다.

이전 실시예들에서와 같이, 상기 X 센서 어레이(70)를 보완하기 위해, Y 센서 어레이(도시하지 않음)가 상기 스타일러스(24)의 Y-위치의 결정을 허용하기 위해 제공된다. 상기 Y 센서 어레이는 길이방향 센서 세그먼트들가 길이방향 세그먼트들(72)에 직교하여 구성되는 것을 제외하고는 도 7의 상기 센서 어레이(70)에서의 것과 구조과 유사한 어레이 구성 및 센서 세그먼트들을 가질 수 있다. 대안으로, 상기 Y 센서 어레이는 도 5b의 Y 센서(54)와 유사한 구성 또는 도 6의 X 센서 어레이(60)와 유사한 구성(직교 방식으로 배열된 것을 제외)을 취할 수 있다. 게다가, 상기 Y 센서 어레이는 종래의 센서 어레이 및 센서 세그먼트와 유사한 센서 어레이 및 센서 세그먼트들을 가질 수 있다. 상기 X 센서 어레이(60) 및 상기 Y 센서 어레이(도시하지 않음)는 완전한 전자기 디지타이저(18)를 형성하기 위해, 도 5c에 개략적으로 도시된 이전의 실시예에서와 같이, 유전체층에 의해 분리된, 직교방식으로, 이격된 구성으로 적층된다.

상기 센서 어레이들의 감도를 더욱 향상시키기 위해, 추가 센서 라인들 또는 트레이스들이 인접한 길이방향 센서 세그먼트들 사이에 제공될 수 있다. 도 8a는 센서 세그먼트들(50) 및 인접한 센서 세그먼트들(52) 사이에 또 다른 추가의 센서 라인들(82)을 가진, 도 5a에서의 X 센서 어레이(46)와 유사한 구조를 구비하는 센서 어레이(80)를 나타낸다. 상기 추가의 센서 세그먼트들(82)은 도 3, 4a, 4b 및 4c에 각각 도시된 센서 세그먼트들(30, 34, 36, 38)의 하나 이상의 구조들을 가질 수 있다. 상기 추가의 센서 라인들(82)은 동전압 전위로(예컨대, 고정 기준 전압 또는 접지에 접속됨) 되고, 또는 전기적으로 절연 또는 플로팅(floating)될 수 있 다. X 프로세서(84)는 상기 센서 어레이(80)에 동작가능하게 접속된다.

상기 X 센서 어레이(80)는 도 5b의 센서 어레이(54)와 유사한 구조, 또는 도 6의 센서 어레이(60), 또는 도 7의 X 센서 어레이(70)(직교 방식으로 배열된 것을 제외)와 유사한 구성을 취할 수 있는 Y 센서 어레이와 함께 이용될 수 있다. 대안으로, 상기 Y 센서 어레이는 도 8b에 도시된 것과 같이, 직교 방식으로 배열된 것을 제외하고는 도 8a에 도시된 X 센서 어레이(80)와 유사한 구조를 취할 수 있다. 상기 Y 센서 어레이(86)는 또다른 추가의 센서 라인들(88)이 인접한 센서 세그먼트들(52) 사이에 있는 것을 제외하고는 본질적으로 도 5b의 센서 어레이(54)이다. 상기 추가의 센서 세그먼트들(88)은 도 3, 4a, 4b 및 4c에 각각 도시된 센서 세그먼트들(30, 34, 36, 38)의 하나 이상의 구조들을 가질 수 있다. 상기 추가의 센서 라인들(88)은 동일한 전위로 될 수 있고(예컨대, 고정 기준 전압 또는 접지에 접속됨), 또는 전기적으로 절연되거나 플로팅될 수 있다. 상기 Y 센서 어레이(86)는 Y 프로세서(89)에 동작가능하게 결합된다.

도 8c를 참조하면, 상기 X 센서 어레이(80) 및 상기 Y 센서 어레이(86)는 완전한 전자기 디지타이저(18)를 형성하기 위해, 도 5c에 개략적으로 도시된 이전의 실시예에서와 같이, 절연층에 의해 분리된, 직교 방식으로, 이격된 구성으로 적층된다. 상기 센서 어레이들(80, 86)은 절연 재료(도시하지 않음)의 비어를 통해 상기 센서 어레이들의 상기 세그먼트들의 그라운딩 단부들을 58에서 상호접속함으로써 공통으로 접지될 수 있다. 상기 센서 어레이들(80, 86)은 상기 컨트롤러(26)에 동작가능하게 결합되고, 이 컨트롤러는 X-프로세서(84) 및 Y-프로세서(89)를 구 비한다. 게다가, 상기 X-프로세서(84) 및 Y-프로세서(89)는 X 센서 어레이(80) 및 Y 센서 어레이(86)를 제어하기 위한 이중 기능들을 가진 단일 프로세서일 수 있다.

도 5, 6, 7 및 8에 도시된 센서 어레이들의 구성들은 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고, 단일 센서 어레이로 혼합되거나 조합될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 전자기 디지타이저의 특정 응용에 의존하여, 전 디지타이저 평탄 영역 위에 상이한 센서 어레이 구성요소들을 조합(예컨대, 디지타이저의 특정 영역에서 평행한 직선 센서 세그먼트들을 이용, 디지타이저의 다른 영역에서 평행한 반루프 센서 세그먼트들을 이용, 디지타이저의 다른 영역에서 평행한 완전 루프형 센서 세그먼트들을 이용, 및 디지타이저의 또 다른 영역에서 인접한 센서 세그먼트들 사이에 추가의 도전 라인들을 이용)함으로써, 상이한 원하는 감도들이 디지타이저의 상이한 영역들에서 달성될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 전자기 디지타이저를 구비하는 평판형 디스플레이를 통합한 PDA 또는 태블릿 PC에 있어서, 디스플레이의 특정 영역들(예컨대, 영역들은 "소프트(soft)"와 같은 사용자 선택을 위한 어떤 정의된 또는 고정된 아이콘들을 디스플레이)에서의 감도는 디스플레이의 다른 영역(예컨대, 상기 핸드라이팅 인식을 위해 지정된 영역)에서의 감도만큼 높을 필요가 없다.

도 9는 전자 디바이스(100)의 실시예를 개략적으로 나타내며, 이 전자 디바이스는 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템(102), 및 이미지 데이터를 디스플레이 시스템(102)에 제공하고 이미지 데이터에 따라 이미지를 렌더링하기 위해 디스플레이 시스템(102)에게 명령하는 입/출력(I/O) 컨트롤러(103)를 구비 한다. 상기 디스플레이 시스템(102)은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스(10)(예컨대, LCD 디바이스) 및 I/O 컨트롤러(103)와 이미지 데이터 및 사용자 입력 데이터(상기 디지타이저(18)로부터)를 교환하는 인터페이스 컨트롤러(106)를 구비한다. 상기 디스플레이 디바이스는 본 발명의 집적된 전자기 디지타이저(18) 및 컨트롤러(26)(예컨대, 드라이버들)를 가진 디스플레이 모듈(예컨대, LCD 모듈)을 통합한다. 상기 전자 디바이스(100)는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화, 디지털 카메라, 개인 휴대 단말(personal digital assistant; PDA), 데스크탑 컴퓨터, 텔레비전, 자동차 디스플레이 또는 휴대 DVD 플레이어를 구비할 수 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예들이 본 발명을 제한할 목적이 아니라 본 발명을 설명할 목적으로 본원에 기술되었으나, 이 기술분야에서 숙련된 사람들은 부분들의 상세들, 재료들, 및 배열들의 다수의 변형들이 첨부 청구항들에 정의된 것과 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 평판 디스플레이에서 상대적으로 낮은 형상의 인자로 구현될 수 있는 개선된 감도를 갖는 전자기 디지타이저를 제공한다.

Claims

전자기 디지타이저용 센서 어레이에 있어서,

도전 라인들의 네트워크를 구비하는 길이방향 구조를 각각 가지는 복수의 센서 세그먼트들을 포함하며,

각각의 센서 세그먼트는 길이 방향을 따라 이격된 적어도 2개의 도전 라인들을 포함하며,

상기 도전 라인들은 평행하게 이격되며,

인접한 도전 라인들은 상기 도전 라인들의 단부들 이외의 상기 도전 라인들을 따라 하나 이상의 위치들에서 상호접속 라인들에 의해 상호접속되며,

상기 상호접속 라인들은 서로 간에 교차 없이 상기 인접한 도전 라인들과 어떤 각도를 이루는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 도전 라인들은 하나의 단부에 공통으로 결합되는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 4 항에 있어서,

상기 도전 라인들은 상기 하나의 단부에 공통으로 접지되는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 도전 라인들의 네트워크는 벌집모양 구조(honeycomb structure)로 구성되는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 1 항에 있어서,

상기 센서 세그먼트들은 평행하게 배열되는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 9 항에 있어서,

상기 센서 세그먼트들 중 적어도 2개는 평행한 길이방향 부분들을 포함하는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 10 항에 있어서,

센서 세그먼트들의 인접한 평행의 길이방향 부분들 사이에 배치되는 추가의 도전 라인들을 더 포함하는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 11 항에 있어서,

상기 추가의 도전 라인들은 동일한 전기 전위로 유지되는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 9 항에 있어서,

상기 센서 세그먼트들 중 적어도 2개는 반루프형(half-looped) 또는 U자형 부분들, 또는 완전 루프형 부분들(full looped sections)을 포함하는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
제 13 항에 있어서,

상기 반루프형 또는 U자형 부분들 또는 완전 루프형 부분들은 유전 재료(dielectric material)에 의해 분리되는 중첩 방식으로 구성되는, 전자기 디지타이저용 센서 어레이.
전자기 디지타이저에 있어서,

제 1 방향에서 스타일러스 입력(stylus input)의 제 1 좌표를 결정하기 위한 제 1 센서 어레이;

상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에서 스타일러스 입력의 제 2 좌표를 결정하기 위한 제 2 센서 어레이를 포함하고,

상기 제 1 센서 어레이와 상기 제 2 센서 어레이 중 적어도 하나는 청구항 1에 청구된 것과 같은 것인, 전자기 디지타이저.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 센서 어레이들에서의 자속 변화들에 의해 유도되는 전류 변화에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 좌표들을 결정하기 위해 상기 제 1 센서 어레이 및 상기 제 2 센서 어레이에 동작 가능하게 결합되는 컨트롤러를 더 포함하는, 전자기 디지타이저.