KR960013424B1 - 입력 일체형 표시장치 - Google Patents

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KR960013424B1
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유따까 이시이
요시따까 야마모또
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샤프 가부시끼가이샤
쯔지 하루오
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Abstract

내용 없음.

Description

입력 일체형 표시장치
제1도는 전자(電磁) 유도시스템의 타블렛을 보인 도면.
제2도는 전자(電磁) 기브-리시브 시스템의 타블렛을 보인 도면.
제3도는 저항압력 감응시스템의 타블렛을 보인 도면.
제4도는 정전 결합시스템의 타블렛을 보인 도면.
제5도는 본 발명의 1실시예에 따른 입력 일체형 표시장치를 보인 사시도.
제6도는 스위칭 소자를 설명하기 위한 단면도.
제7a도 및 7b도는 액정패널을 보인 도면.
제8a도 및 제8b도는 다른 액정패널을 보인 도면.
제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력일체형 표시장치를 보인 사시도.
제10도는 광학펜의 기본 구조의 일예를 보인 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 도전성 패턴 2 : 커서코일
3 : X축 링카운터 4 : Y축 링카운터
5 : 다이오드 6 : 타블렛
7 : 표시기 8 : 공진회로(코일)
9 : 어드레스부 10 : 기브-리시브 셀렉터
11 : 센서 12 : 구동기
13 : 제어기 14,15 : 저항기 시트
17,18 : 전극 19 : 연동스위치
21,22 : 전극 23 : 스위치
24 : 펜 25 : 증폭기
26 : 필터 27 : 위상검출회로
28 : ITO막
본 발명은 사무자동화(OA)기기 또는 AV 장치에 사용되는 수기 입력용의 입력일체형 표시장치에 관한 것이다.
최근, 정보화 사회의 진전에 따라 대형 및 대용량 표시장치의 필요성이 증대되고 있다. 표시장치의 왕으로 불리우는 음극선관(CRT)은 이 요망을 충족하기 위해 개발된 것이다. 이 CRT는 더욱 정밀한 구조로 되고 대형으로 발전되었다. 예컨대, CRT는 직시형의 경우 거의 최대 40인치의 크기를 갖고 투사형인 경우에는 최대 200인치의 크기를 갖는다.
그러나, 대형 구조 및 대용량 표시장치를 실현하고자 할 때 상기 CRT의 중량과 깊이가 심각한 문제로 된다. 따라서, 이러한 기본적인 문제를 해결하기 위한 방법을 제공하는 것이 강력히 요망되고 있다.
평면형 표시장치는 일반적인 CRT와 다른 표시원리를 사용하여 표시동작을 수행한다. 이 평면형 표시장치는 현재에는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등에 널리 사용되고 있으나 하이비젼 및 고성능 엔지니어링 워크스테이션(EWS)용의 디스플레이에 요구되는 고화질을 제공하기 위해 꾸준히 연구되고 있다.
예컨대, 평면형 표시장치는 전계발광패널(ELP), 플라즈마 표시패널(PFD), 전자 표시장치(ECD). 액정표시장치(LCD) 등으로 구성된다. 이들 표시장치에 있어서, 액정표시장치(LCD)는 풀컬러화의 실현과 대규모 집적회로(LSI)와의 매칭이 가장 용이하다는 측면에서 가장 유망하다. 따라서, LCD의 기술이 가장 진전되어 있다.
LCD는 단순매트릭스 구동형의 LCD와 액티브매트릭스 구동형의 LCD로 구분된다. 단순매트릭스 구동형의 LCD는 스트립의 형태로 형성된 각 전극들이 서로 직교하도록 한쌍의 유리기판이 서로 대향되는 XY 매트릭스형 패널내에 액정을 봉입하기 위한 구조를 갖는다. 단순매트릭스 구동형의 LCD는 신속 응답성의 액정을 사용하여 표시동작을 수행한다.
이에 대하여, 액티브매트릭스 구동형의 LCD는 화소에 비선형 소자를 직접 부가하는 구조를 갖는다. 이 액티브매트릭스 구동형의 LCD는 각 소자의 스위칭 특성과 같은 비선형 특성을 적극적으로 사용하여 표시 동작을 수행한다. 따라서, 액티브매트릭스 구동형의 LCD는 단순매트릭스 구동형의 LCD와 비교하여 액정의 표시특성에 크게 의존하지 않는다. 따라서, 높은 콘트라스트와 고속 응답을 제공하는 표시장치를 실현할 수 있다.
상기 비선형 소자는 2단자형과 3단자형의 비선형 소자로 분류된다. 2단자형 비선형 소자는 금속-절연체-금속(MIM). 다이오드 등의 구조를 갖는다. 이에 대해, 3단자형의 비선형 소자는 박막트랜지스터(TFT), 실리콘 금속산물 반도체(Si-MOS), 실리콘-온-사파이어(SOS) 등을 갖는다.
시중에서의 LCD의 사용에 있어서, 단순매트릭스 구동형의 LCD와 액티브매트릭스 구동형의 LCD를 갖는 랩톱 퍼스널 컴퓨터와 팜톱 퍼스널컴퓨터가 시장 점유율을 높이는데 유망한 상품들이다.
특히, 정보입력장치는 팜톱 퍼스널컴퓨터와 같은 휴대형 정보 원격 단말장치에 중요하다. 이 정보입력장치에 있어서는 키보드의 스페이스를 생략하기 위해 수기 입력기능이 강력히 요망된다.
일반적인 표시장치에 있어서, 타블렛 디지타이저는 이 수기 입력기능을 수행하기 위해 액정패널 외측에 주로 배치되며 이에 따라 펜의 입력위치가 타블렛에 의해 검출될 수 있게 된다. 이 타블렛은 전자(電磁) 유도 시스템, 전자(電磁) 기브-리시브 시스템, 저항압력감응 시스템, 전자(電磁) 결합 시스템, 음향 시스템, 광학 시스템으로 구성된다.
상기 타블렛 검출 시스템은 다음과 같은 문제점들을 갖는다.
전자 유도 시스템에 있어서는 비교적 높은 해상도가 얻어질 수 있으나, 전력소모가 크고, 표시장치의 중량이 무거우며, 표시장치가 자계에 의해 영향을 받는 경향이 있다.
전자 기브-리시브 시스템에 있어서는, 비교적 높은 해상도가 얻어질 수 있으나, 전력소모가 큰 단점이 있다.
저항압력감응 시스템에 있어서는, 다른 타블렛 검출시스템과 비교하여 표시장치의 가격이 절감되나, 저항치가 불균일하고 해상도가 나쁘며 저항기 시트들이 훼손되기 쉬워 표시장치의 내구성이 나쁜 문제가 있다.
전자 결합 시스템에 있어서는 비교적 높은 해상도가 얻어질 수 있으나, 광학펜을 무선으로 설정하기가 어렵고 전력소모가 크다. 또한, 표시장치가 정전기에 의해 영향받는 결함이 있다.
음향 시스템에 있어서는 검출회로의 구조가 복합하고 표시장치가 주위 환경에 의해 영향받는 경향이 있다.
광학 시스템에 있어서는 표시장치의 해상도가 나쁘다.
상기한 바와 같이, 상기 각각의 타블렛 검출시스템에 있어서는 만족한 표시장치를 제공할 수 없다. 또한, 상기 각각의 타블렛 검출시스템은 액정패널의 상부 또는 하부에 배치되어 문자의 입력 및 표시위치 등이 시차에 따라 서로 이동되게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 표시장치의 전력소모가 적고 경량이며, 자계, 정전기 및 주위 환경에 의해 쉽게 영향받지 않고, 표시장치의 해상도와 내구성이 향상되며 표시장치가 단순한 구조를 갖는 검출회로를 구비하고 시차에 따라 입력 및 표시위치가 서로 이동되지 않는 입력일체형 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은, 표시매체로서의 액정이 제공된 표시패널과 매트릭스형태로 일체로 형성된 광도파관을 포함하는 입력일체형 표시장치에 의해 달성되며, 상기 광도파관은 표시기판과 평행으로 소정 파장을 갖는 광을 거의 안내한다.
상기 표시장치에 있어서, 광도파관은 매트릭스형태로 일체로 형성되고 표시기판의 일면과 평행으로 소정파장을 갖는 광을 거의 안내한다. 따라서, 광학펜의 위치는 그의 입력동작에 의해 검출될 수 있다. 또한, 매트릭스형태를 갖는 광도파관은 디스플레이의 수치개구가 향상될 수 있도록 표시화소들 사이에 형성될 수 있다. 더욱이, 수기위치 검출회로, 문자인식회로 등과 같은 각종 처리회로들이 유리기판이나 실리콘 단결정기판에 일체화되어 매우 콤팩트한 표지장치가 실현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시장치와 타블렛을 적층하기 위한 일반적인 시스템에 있어서, 표시장치의 두께, 중량 및 전력소모, 시차에 따른 표시위치의 정확도, 광학펜의 무선화, 디스플레이상의 자계 및 정전계의 환경 변화의 나쁜 영향에 대한 문제점들을 해소할 수 있다. 따라서, 본 발명은 랩톱 퍼스널컴퓨터, 워드프로세서 등과 같이 컴퓨터를 사용하는 각종 OA 기기에 광범위하게 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 입력일체형 표시 장치는 팜톱 컴퓨터와 같은 콤팩트한 휴대형 원격 단말장치에 가장 효과적으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
제1도는 전자 유도시스템의 타블렛의 1실시예를 나타낸다.
제1도에 보인 바와 같이, 타블렛은 도전성 패턴(1)과 여자 또는 커서코일(2)로 구성된다. X축 링카운터(3)와 Y축 링카운터(4)에 의해 다이오드(5)가 순차적으로 ON 되었을 때, 이들 다이오드에 각각 대응하는 전압이 공통단자 M에서 출력된다. 교류신호가 커서코일(2)에 연속적으로 인가되면 유도기전력이 주사선에 발생된다.
그 결과, 상기 유도 기전력과 턴온 전압을 결합하여 제공된 합성파가 공통단자 M에서 발생된다. 상기 합성파는 A/D 변환되어 최대치 검출회로에 부가적으로 입력된다. 이 최대치 검출회로는 상기 합성파의 최대 진폭치를 검출하기 위한 기능을 갖는다. 상기 최대치 검출회로는 또한, 최대 진폭치에 대응하는 주사선에 인접한 우측 및 좌측 주사선상의 기전력중 큰 것을 선택하기 위한 기능을 구비한다. 따라서, 이들 기능에 의해 커서 위치를 검출할 수 있다.
제2도는 전자 기브-리시브 시스템의 타블렛의 1예를 나타낸다.
이 전자 기브-리시브 시스템은 타블렛(6), 이 타블렛(6)에 연결된 어드레스부(9), 기브-리시브 셀렉터(10), 센서(11) 및 구동기(12)를 포함한다. 상기 센서(11) 및 구동기(12)는 셀렉터(10)에 의해 어드레스부(9)에 선택적으로 연결된다.
기전력이 표시기(7)내에 배치된 공진회로 또는 코일(8)에 흡수될 수 있도록 하기 위해 타블렛(6)상의 매트릭스선에 교류가 인가된다. 다음 순간에, 타블렛(6)의 매트릭스선이 센서로 작용하여 표시기(7)내의 공진회로 또는 코일(8)에 의해 발생되는 전자파를 검출한다.
제3도는 저항압력 감응시스템의 타블렛의 1예를 나타낸다. 상기 저항압력 감응시스템의 연동스위치(19)를 갖는다. 2개의 저항기 시트(14,15)는 각각 전극들(17,18)을 가지며 소정 간격으로 서로 고정되어 있다. 상기 시트(14,15)는 전위를 발생하기 위해 이 시트들에 압력을 가해 서로 접촉시킨다. 이 압력의 X와 Y축 좌표는 상기 발생된 전위에 의해 검출된다. 즉, 직류전압이 X축에 대해 저항기 시트(15)에 인가되고 Y축에 대해 상기 저항기 시트(14)에서의 압력에 의해 발생된 전압이 취출되어 이 압력이 X 좌표가 검출된다. 압력의 Y 좌표들은 시분할에 의해 X와 Y축상의 시트들에 전압을 인가하여 번갈아 검출된다.
제4도는 정전 결합시스템의 타블렛의 1예를 나타낸다.
정전 결합시스템에 있어서, 위상이 다른 구형파가 전극(21,22)의 양단에 인가된다. X와 Y축상의 광학펜(24)의 위치는 스위치(23)에 의해 번갈아 검출된다. 상기 펜(24)은 증폭기(25)와 필터(26)를 통해 위상검출회로(27)에 전기적으로 연결된다. 상기 펜(24)의 X와 Y 좌표는 펜(24)을 통해 ITO막(28)의 위치에 의해 결정된 신호위상을 검출하여 제공된다.
음향시스템의 타블렛에 있어서, 광학펜의 위치는 대기중에 전달되는 음파 또는 타블렛면상에 전파된 표면파의 전파시간, 및 반사파의 도달시간을 검출함으로써 제공된다.
광학시스템의 타블렛에 있어서, X와 Y축중 하나에 발광소자가 배치되고, 다른쪽에 수광소자가 배치되어 광차단 위치를 검출한다.
상기 타블렛 검출시스템은 다음과 같은 결점을 갖는다.
(1) 전자 유도시스템에 있어서는, 비교적 높은 해상도가 얻어질 수 있으나, 전력소모가 크고, 표시장치의 중량이 무거우며, 표시장치가 자계에 의해 영향을 받는 경향이 있다.
(2) 전자 기브-리시브 시스템에 있어서는, 비교적 높은 해상도가 얻어질 수 있으나, 전력소모가 큰 단점이 있다.
(3) 저항압력 감응시스템에 있어서는, 다른 타블렛 검출시스템과 비교하여 표시장치의 가격이 절감되나, 저항치가 불균일하고 해상도가 나쁘며 저항기 시트들이 훼손되기 쉬워 표시장치의 내구성이 나쁜 문제가 있다.
(4) 전자 결합시스템에 있어서는, 비교적 높은 해상도가 얻어질 수 잇으나, 광학펜을 무선으로 설정하기가 어렵고 전력소모가 크다. 또한, 표시장치가 정전기에 의해 영향받는 경향이 있다.
(5) 음향시스템에 있어서는 검출회로의 구조가 복잡하고 표시장치가 주위 환경에 의해 영향받는 경향이 있다.
(6) 광학시스템에 있어서는 표시장치의 해상도가 나쁘다.
상기한 바와 같이, 상기 각각의 타블렛 검출시스템에 있어서는 만족한 표시장치를 제공할 수 없다. 또한, 상기 각각의 타블렛 검출시스템은 액정패널의 상부 또는 하부에 배치되어 문자의 입력 및 표시위치 등이 시차에 따라 서로 이동되게 된다.
본 발명에 의하면, 펜과 같은 입력장치가 무선으로 설정될 수 있으며 X축과 Y축 방향의 광도파관들이 액정소자를 구성하는 기판에 형성되어 저전력 소모와 고해상도를 실현하고 바람직한 환경적응을 제공한다. 또한, 소정 광신호를 감지하기 위한 수광소자가 광도파관들의 각 단부에 배치된다. 광학펜이 입력장치로 사용되며 레이저, 발광다이오드(LED) 등과 같은 발광소자들로 구성된다.
제9도에 있어서, 실리콘 단결정기판(30)과 유리기판(31)이 서로 대향되고 상기 실리콘 단결정기판(30)과 유리기판(31) 사이의 간격에 액정(32)이 봉입되어 있다. 상기 실리콘 단결정기판(30)은 액정구동부(33)과 화소로서 도시되지 않은 능동소자를 갖는다. 화소는 트렌지스터와 전극을 포함하는 전기회로에 의해 구성된다. 상기 전기회로는 후술되는 화소전극부(38)로서 화소전극 아래에 형성된다. 상기 유리기판(31)위에는 투명전극(37)이 균일하게 형성되어 있다. 상기 액정의 액티브매트릭스 구동동작은 상기 실리콘 단결정기판(30)과 유리기판(31) 사이에서 수행된다.
상기 화소전극부(38)는 실리콘 단결정기판(30)위에 형성되며 반사전극으로도 사용된다. 상기 화소전극부(38)들 사이에는 화소가 없다. 광도파관(36), X(또는 Y) 센서부(34) 및 Y(또는 X) 센서부(35)들은 화소전극부(38) 사이에 X 또는 Y 방향에 형성된다.
상기 광도파관은 무기 또는 유기재료를 사용하여 형성된다. 예컨대, 무기재료는 SiO2, Si3N4, GeO2, TiO2등의 적층, 또는 유리섬유의 매립구조를 사용한다. 유기재료는 폴리이미드, 에폭시수지, 폴리우레판, PMMA등을 사용한다.
상기 X 또는 Y 방향으로 광도파관은 상기 광도파관이 실리콘 다결정기판(30)의 광도파관과 교차하고 화소가 형성되지 않은 기판부에 위치되도록 실리콘 단결정기판(30)과 대향되는 유리기판(31)에 형성된다.
상기 광도파관은 화학증착(CVD)법, 화염누적법, 스퍼터링법 등을 사용하여 무기재료로 형성된다. 유리기판의 경우, 광도파관은 열을 사용하는 이온교환법 및 전계의 인가에 의해 형성될 수 있다. 광도파관을 제조하는 일반적인 방법에 있어서, K, Ag, Ti, Cs 등의 도핑을 위한 이온들을 포함하는 무기염이 용해된다. 예컨대, 상기 이온들은 유리기판에 Na와 F의 이온들로 치환되어 고굴절율부를 형성한다.
상기 광도파관은 또한, 홈이 기판의 각각에 기계적 또는 광학적으로 형성된 후 광섬유가 상기 홈내로 매립되는 매립구조를 사용하여 형성할 수도 있다.
유기재료의 경우에 있어서, 광도파관은 스핀코팅법, 디핑법, 졸-겔 처리법 등에 의해 형성된다. 또한, 광을 안내하기 위해, 극성분자와 측쇄 극성기의 중심대칭성을 파괴하기 위해 전계를 유도시킴으로써 코어와 클래드층이 형성되어 광학 비선형 특성을 야기시킨다. 상기 코어와 클래드층은 또한, 전계의 유도의 차에 의해 발생된 반사계수의 변화를 사용하여도 형성될 수 있다. 상기 광도파관은 LB막의 형성을 이용하는 다른 방법에 의해 형성될 수도 있으며, 또한 용매증발법 및 용융법을 사용하여 구성된 유기결정에 의해 형성될 수도 있다.
실리콘기판상의 각 광도파관의 단부에 X 및 Y 방향으로 포토센서가 형성된다. 상기 X 또는 Y 방향으로 유리기판에 형성된 광도파관의 단부는 실리콘기판위로 광을 누출시키기 위해 오목해지거나 돌출된다. 상기 실리콘기판상의 포토센서는 상기 누출된 광을 수광하기 위한 위치에 형성된다. 입력일체형 표시장치의 동작을 기술하면 다음과 같다.
레이저, LED와 같은 발광소자를 갖는 광학펜이 상부기판과 접촉할 때, 상기 상부기판의 접촉부에 입사하는 광에 대한 광안내조건과 일치하는 입사각을 갖는 광성분이 상기 광도파관이 유리기판상의 광도파관과 수직하도록 유리기판에 형성된 광도파관을 따라 안내된다. 이에 따라, 상기 접촉부의 X와 Y 좌표들이 상기 광도파관의 단부들의 X와 Y 위치들의 각각에 위치된 포토센서에 의해 결정된다.
이 경우에, 하나의 문제는 주위광의 영향을 고려하여 광학펜에 의해 주위광으로부터 광출력신호를 분리하는 것이다.
이 문제를 해결하기 위해, 광학펜의 광파장을 주위광의 주파장으로부터 분리시켜 광학펜의 광출력이 소정 주파수와 광량에 따라 ON 및 OFF 상태를 얻는다. 또한, 주위광의 영향을 제거하기 위해 포토센서의 감도를 충분히 향상시킴으로써 주의 광으로부터 광출력신호를 분리시킬 수 있다.
제10도는 레이저를 사용하는 광학펜의 기본구조의 1실시예를 나타낸다.
상기 기본구조는 렌즈(50), 레이저(51), 전압제어부(52), 전원부(53) 및 스위치(54)를 포함한다.
광학펜이 액정패널에 접촉될 때, 스위치가 ON되어 광이 레이저(51)에서 출사된다. 이 광은 액정패널의 액정층부에 입사되어 액정층부에 초점이 맞추어진다. 즉, 작은점의 형태로 형성된 광은 액정패널에 입사되어 이 광을 X, Y 방향으로 안내하기 위한 도파관의 수가 적어지게 된다. 또한, 광학펜이 과도하게 눌려질 때 초점이 맞지 않고 큰 직경의 광스폿이 액정패널에 입사되는 부가적 기능을 기계적으로 제공할 수 있다. 이 경우, 광을 X, Y 방향으로 안내하기 위한 도파관의 수가 상기 작은 점의 경우보다 증대된다.
따라서, 비록 일반적인 입력장치에 있어서는 문자의 두께를 조절하기가 어려우나 본 발명의 입력장치에서는 수기 압력에 따라 상기 문자의 두께를 조절할 수 있다.
광학펜의 위치가 검출될 수 있을 경우, 컴퓨터와 조합되어 손으로 쓰여진 문자를 인식하기 위한 수기문자 인식장치를 실현할 수 있다.
제11도는 수기문자 인식장치의 구성의 1실시예를 나타낸 블록도이다.
제11도에 도시한 바와 같이, 상기 수기문자 인식장치는 표시패널(60)을 갖는다. 컴퓨터(62)는 문자인식부(64)와 스트로크 데이타 발생부(63)를 포함한다. 광학펜 위치검출부(61)는 광학펜으로부터의 광에 따라 표시패널(60)에서 전송된 신호에 기초하여 표시패널(60)상의 광학펜의 위치를 검출한다. 상기 컴퓨터(62)는 검출된 위치데이타에 기초하여 문자, 도형, 기호 등을 인식하고 표시제어부(65)를 통해 표시패널(60)상에 인식된 문자 등을 표시한다.
상기 광학펜 위치검출부(61), 컴퓨터(62), 스트로크 데이타 발생부(63) 및 문자인식부(64)는 액정표시장치(LCD)로서 일체화될 수 있다. 특히, 기판이 실리콘 단결정을 사용하여 형성될 경우, 고집적도의 바람직한 입력일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학펜의 위치는 표시패널내에 광도파관을 형성함으로써 검출될 수 있다. 또한, 컴퓨터와 표시장치를 결합하여 수기문자 등이 인식될 수 있다. 통상적인 시스템에 표시패널과 타블렛 패널을 적층하기 위해 표시장치가 두꺼워지면, 표시장치의 중량이 무거워지고 소비전력이 커지며 시차에 따라 위치정확도의 에러가 커진다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 문제가 발생되지 않는다. 더욱이, 입력펜이 무선으로 구성되기 때문에 펜의 입력동작이 간단히 되고 문자의 크기가 수기압력에 의해 선택될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예에 있어서, 광도파관은 실리콘 단결정기판과 유리기판상에 형성된다. 그러나, X, Y 방향의 모든 도파관이 상기 실리콘 단결정기판과 유리기판상에 형성될 수 있다. 또한, 본 발명은 액정패널로서 한쌍의 유리기판에 의해 구성된 표시소자에 적용될 수 있다. 제7a도 및 7b도, 제8a도 및 8b도는 이러한 구조의 구체예를 나타낸다. 참고부호 70, 71, 72 및 73은 실리콘 또는 유리기판, 실리콘기판과 유리기판 및 광도파관을 각각 나타낸다.
제7a도에 있어서, X, Y 방향의 광도파관(73)은 이들 광도파관(73)들이 서로 직교하도록 실리콘 또는 유리기판(70)상에 배치된다. 상기 유리기판(72)는 광도파관(73)상에 배치된다.
제7b도에 있어서, X, Y 방향의 광도파관(73)은 이들 광도파관(73)들이 서로 직교하도록 실리콘기판상에 형성된 유리기판(72)상에 배치된다.
제8a도에 있어서, 유리기판(72)은 실리콘 또는 유리기판(70)상에 배치되고 하나의 광도파관(73)이 실리콘 또는 유리기판(70)에 면한 유리기판(72)의 일측상에 배치된다. 다른 광도파관(73)은 이들 광도파관(73)들이 서로 교차하도록 유리기판(72)의 타측에 배치된다.
제8b도에 있어서, 광도파관(73)이 이들 광도파관(73)들이 서로 교차하도록 2개의 대향 유리기판(72)에 배치된다.
표시구동방법에 있어서, 이 실시예에서의 본 발명은 상기 단순매트릭스 구동법 또는 상기 액티브매트릭스 구동법에 적용될 수 있다. 특히, 이 실시예에서의 본 발명은 화질을 고려하여 상기 액티브매트릭스 구동법에 바람직하게 적용될 수 있다.
또한, 액정구동기, 각종 메모리 회로, 포토센서의 각종 기능회로 등이 표시화소의 트랜지스터와 일체로 형성될 수 있다. 더욱이, 중앙처리장치(CPU) 등의 다른 대규모 집적회로(LSI)가 용이하게 고집적도로 형성될 수 있다. 따라서, 실리콘 단결정기판을 사용하는 액티브매트릭스의 액정표시장치(LCD)에 본 발명을 적용하는 것이 특히 바람직하다.
반사형 전극구조를 갖는 스위칭소자는 실리콘 단결정기판에 대해 MOS 반도체공정을 사용하여 형성될 수 있다. 제6도는 이 전극구조를 나타낸다.
상기 전극구조에 있어서, 절연막을 통해 실리콘기판(80)과 p형 실리콘막(41) 사이에 축적 커패시터가 형성된다. 상기 축적커패시터는 기입기간과 다음 기입기간 사이에 화소에 주입된 전하를 유지하기 위한 수단으로 배치된다.
화소전극(42)은 반사막으로도 사용되며 알루미늄(A1)으로 제조된다. 이 화소전극(42)은 레지스트로 알루미늄 아래에 SiNx의 절연층을 코팅하고 이 레지스트의 표면을 포토리소그라핑하여 요철부를 형성한다.
참고부호 44, 45 및 46은 필드 산화막, 소스선 및 공통전극을 각각 나타낸다. 화소의 수는 240×380으로 설정되고 스크린 크기는 3인치 설정된다. 광도파관(47)은 다음과 같이 형성된다.
SiO2층을 스퍼터링에 의해 형성한 다음 SiO2-Ta2O5층을 형성하고 패턴화한다. 그후, 스퍼티링으로 SiO2막을 다시 형성하고 패턴화한다.
상기 제조방법에 있어서, 광도파관은 화소가 없는 실리콘기판의 일부에 X축 방향으로 형성된다. 광도파관은 또한, 화소가 없는 유리기판의 일부에 Y축 방향에도 형성된다. 포토센서는 상기 광도파관의 일단부의 실리콘기판상에 형성되며 광누출부를 통해 X축 방향으로 실리콘기판상의 광도파관에 연결된다.
이에 대하여, 광누출부는 또한, Y축 방향으로 유리기판상의 광도파관의 일단부에 에칭에 의해 형성된다. 실리콘기판상의 포토센서는 이 광누출부 아래에 대향 배치된다. 제5도는 본 발명에 있어서의 입력일체형 표시장치의 전체구조를 나타낸다. 제5도에 있어서, 참고부호 85, 86 및 88은 실리콘 단결정기판, 광학펜 및 유리기판을 각각 나타낸다.
본 발명에 사용된 액정은 MERK 사제의 ZLI-2327호 제조되며 흑색착색제를 함유하는 게스트-호스트형 액정으로 구성된다. 액정에는 키럴 물질이 첨가되고 d/p(p : 나선 피치, d : 셀의 두께)가 조정되어 4로 설정된다. 액정은 벽면이 수직으로 배향된 화이트 테일러(white tailer)형 표시모드를 사용한다.
레이저는 제1도에 도시한 바와 같이 주변 장치로서 구성된 컴퓨터를 통해 광학펜에 인입된다. 이 광학펜의 수기 동작이 실행될 때, 광학펜의 바람직한 수기 기능이 이행된다.
상기한 바와 같이, 광도파관은 매트릭스형태로 일체로 형성되어 표시기판과 평행으로 소정 파장을 갖는 광을 안내한다. 따라서, 광학펜의 위치는 그의 입력동작에 의해 검출될 수 있다. 또한, 매트릭스형태를 갖는 광도파관이 표시화소들 사이에 형성될 수 있어 디스플레이의 수치개구가 향상될 수 있다. 더욱이, 수기위치 검출회로, 문자인식회로 등과 같은 각종 처리회로가 유리기판 또는 실리콘 단결정기판상에 집적될 수 있어 매우 콤팩트한 표시장치가 실현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시패널과 타블렛을 적층시키기 위한 일반적인 시스템에 있어서, 표시장치의 두께, 중량 및 전력소모, 시차에 따른 표시위치의 정확, 광학펜의 무선화 및 디스플레이상의 자계와 정전계의 환경변화의 나쁜 영향에 대한 문제를 해소할 수 있다. 따라서, 본 발명은 랩톱 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서 등과 같은 컴퓨터를 사용하는 각종 OA 기기에 널리 적용될 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서의 입력일체형 표시 장치는 팜톱 컴퓨터, 전자포켓 노트북 등과 같은 콤팩트 휴대형 원격 단말기용으로 가장 효과적으로 사용될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 여러 실시예들은 본 발명의 정신과 관점을 벗어나지 않고도 실시될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 특정 실시예에 한정되지 않으며 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 한정될 것이다.

Claims (4)

  1. 표시매체로서의 액정이 제공된 표시패널; 및 매트릭스형태로 일체로 형성된 광도파관을 포함하고, 상기 광도파관은 표시기판의 일면과 평행으로 소정파장을 갖는 광을 거의 안내하는 것을 특징으로 하는 입력 일체형 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광도파관은 표시 화소들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 입력일체형 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 한쌍의 표시기판의 한 기판의 실리콘 단결정에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 입력일체형 표시장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 표시장치는 발광 다이오드와 그 안의 레이저중 하나를 갖는 광입력장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력일체형 표시장치.
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