(57)【要約】 【課題】  使用者の筆記感を向上させ、薄型化および低重量化を実現できるタッチパネルが装着された液晶表示装置を提供する。【解決手段】  画像を表示する液晶表示装置と、前記液晶表示装置の下側に形成され、電子ペンの位置を認識するデジタイザーと、前記液晶表示装置の上部面に形成された保護フィルムとを備えて構成され、前記液晶表示装置の液晶パネルを構成する２つの基板間には、固定されたスペーサによりセルギャップが維持される。【選択図】  図８
2004206106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示する液晶表示装置と、
前記液晶表示装置の下側に形成され、電子ペンの位置を認識するデジタイザーと、
前記液晶表示装置の上部面に形成された保護フィルムとを備えてなり、前記液晶表示装置の液晶パネルを構成する２つの基板間には、固定されたスペーサによりセルギャップが維持されることを特徴とするタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示装置は、前記固定されたスペーサによりセルギャップが維持される第１基板、第２基板の間に液晶が注入された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの第１基板、第２基板の外側面に形成された第１偏光板、第２偏光板と、
前記液晶表示パネルの背面から光源を照射するバックライト部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項３】
前記固定されたスペーサは、前記第１基板または第２基板に固定されたパターンドスペーサであることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネル、第１偏光板、第２偏光板、バックライト部および保護フィルムを締結するトップケースをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項５】
前記デジタイザーの下側に形成され、前記液晶表示パネルを駆動させる駆動回路をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項６】
前記保護フィルムは、前記第１偏光板上に形成されることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項７】
前記保護フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項８】
前記ポリエチレンテレフタレートフィルムは、アンチグレア処理されていることを特徴とする請求項や７に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項９】
前記保護フィルムはハードコーティング処理されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【請求項１０】
前記デジタイザーは、前記液晶表示装置の下側に形成され、電磁波を発生させ、前記電子ペンから電磁波を感知し、電子ペンの位置を認識するためのセンサー部と、
前記センサー部下側に形成され、前記センサー部から発生する電磁波を遮蔽するシールド板と、
前記シールド板の下部に形成され、前記センサー部を駆動させるデジタイザーボードを備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルが装着された液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、使用者の筆記感を向上させ、薄型化および低重量化できるタッチパネルが装着された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タッチパネルはノートブックコンピューターなどの表示装置に装着され、別途のキーボードやマウスを使用せずに、使用者が指示した位置情報を入力するための入力装置として、キャド(CAD)のようなグラフィック作業を行うのに適しているため、最近になって多く使用されている。
このようなタッチパネルは、タッチスクリーン、デジタイザー(Digitizer)、タブレット(Tablet)、またはEGIP(Electric Graphic Input Panel)と呼ばれもする。
【０００３】
このようなタッチパネルは、使用者が指示した位置を検出する方式により大別すると、抵抗膜方式、静電容量方式、電磁誘導方式などがある。
前記抵抗膜方式は、直流電圧を印加した状態で圧力により押された位置を電流量の変化として感知し、静電容量方式は交流電圧を印加した状態でキャパシタンスカップリング(Capacitance Coupling)を利用して感知する。また、電磁誘導方式は磁界を印加した状態で、誘導電圧で共振する共振周波数を検出し選択された位置を感知する。
【０００４】
それぞれの方式により、信号増幅の問題や解像度の差、設計および加工技術の難易度の差などが異なって現れる特徴があり、長所をよく生かせるように区分してその方式を選択する。その選択基準は光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、および入力特性などのほか、耐久性と経済性なども考慮される。
【０００５】
まず、一般的な抵抗膜方式のタッチパネルを説明すれば次の通りである。
図１は従来の抵抗膜方式のタッチパネルの概略的な断面図である。
図１のように、一般的な抵抗膜方式のタッチパネルは、上部基板１および下部基板２と、前記上部基板１および下部基板２の向き合った面に形成された一定の抵抗値をもった透明電極(図示せず)と、前記上部基板１と下部基板２が互いに一定空間をもつように、前記二つの基板の間に形成されるスペーサ５を備えて構成される。前記上部基板１および下部基板２としてガラス基板を利用したり、上部基板１としてはＰＥＴ(Poly-Ethylene-Terephthalate)フィルムを利用し、下部基板２としてはガラス基板を使用したりする。
【０００６】
このような抵抗膜方式のタッチパネルは、指３またはペン４のような所定の入力手段によって前記上部基板１が押されると、前記上部基板および下部基板の互いに向き合う面に形成された透明電極が前記指３またはペン４が接触する部分で相互に通電する。したがって、通電した位置により抵抗値が可変するので、制御部(図示せず)が可変した電圧値を読み、電圧値の変化により位置座標をみつけることができる。
【０００７】
一方、前記のような抵抗膜方式のタッチパネルよりも位置鑑別能力がさらに正確であるという点で電磁誘導方式のタッチパネルが注目されている。
前記電磁誘導方式のタッチパネルは、一セットが他のセットに対して直交配列される二つのセットのアレイコイルを備えたデジタイザー、および前記デジタイザー上の所定位置をハンドイン(hand in)する電子ペンを備える。
【０００８】
図２は一般的な電磁誘導方式のタッチパネルの概略的な断面図である。
前記電磁誘導方式のタッチパネルは、上述したようにデジタイザーと電子ペンからなる。ここで、図２に図示されたように、前記デジタイザーは電磁場を形成し、電子ペン７に該電磁場を印加し、前記電子ペン７がタッチする位置で共振する電磁波を受信し、タッチ位置を認識するセンサー部(Sensor Board)６と、前記センサー部６で発生する電磁波を遮蔽するために前記センサー部６の下部に金属物質で形成されたシールド板８と、前記シールド板８と前記センサー部６とを接着する接着剤９と、前記センサー部６を駆動させるためにコネクター１０により連結されたデジタイザーボード１１を含んでいる。ここで、図示されていないが、前記センサー部６は、電源から電流を受けて電磁場を発生させるため、ループ状に構成された複数個のＸ軸コイル、およびＹ軸コイルを備え、前記デジタイザーボード１１は前記センサー部６の駆動のための回路(図示せず)と、複数個のＩＣ（図示せず）を備えている。
【０００９】
また、前記センサー部６上に位置を表示するための電子ペン７は、前記センサー部６から電磁場を受け電流を発生し、その電流を受けて電磁波を発生させるためのコイル１２と、前記コイルで発生した電流を充放電するためのキャパシター１３を備えている。
したがって、電磁誘導方式のタッチパネルは、前記電子ペン７およびセンサー部６の電磁気を利用して、前記電子ペン７の位置を直接的に感知できるため、精巧で繊細な作業が可能であるばかりでなく、太さや濃度の調節までも可能である。
【００１０】
このような電磁誘導方式のタッチパネルの原理について詳しくみれば次の通りである。
図３は一般的な電磁誘導方式のタッチパネルのセンサー部と電子ペンを概略的に図示した回路図である。
電磁誘導方式のタッチパネルのセンサー部６は、一つの接地端１４に連結された多数個のループパターン１５に交流信号１６を順次入力し、前記ループパターン１５で電磁場が発生するようにする。すなわち、前記ループパターン１５と前記電子ペン７は、それぞれ環状のソレノイドをつくるので前記ループパターン１５に電流を流す場合、前記ループパターン１５に垂直な方向に電磁場が発生する。
【００１１】
そして、前記電子ペン７は前記電磁場に共振し、共振周波を一定時間ホールディングした後に放電する。すなわち、前記共振周波は前記電子ペン７の前記キャパシター１３に瞬間的に貯蔵され、そして放電される。前記電子ペン７から放電された電流は前記ループパターン１５により電磁場を発生させ、それにより前記ループパターン１５に環状電流が生成される。
【００１２】
続いて、前記センサー部６で前記電子ペン７から出力された電磁波を受信する。そして、前記交流電源１６が印加された端子をスイッチングし、前記センサー部６で受信された電磁波は電圧値に変換され、制御部(図示せず)はこれを読み電子ペンの位置座標を認識する。
【００１３】
図４は電子ペン７とセンサー部６の間における電磁波の送受信の関係を示すものである。前記センサー部６に形成されたループパターン１５と電子ペン７の相互電磁誘導を短い時間で反復的に行うことで、前記センサー部６上で前記電子ペン７の移動を感知できる。この時、図面の矢印１８は、電磁場の方向をあらわす。
【００１４】
また、前記ループパターン１５を通して感知された電子ペン７の信号の大きさは、図５の通りである。この時、前記階段型の信号１９はそれぞれのループパターン(図３の１５)にあたり、前記階段型の信号１９のピークを前記電子ペン７の位置と見ることができる。結局、電磁誘導方式のタッチパネルは前記センサー部６に形成されたループパターン１５と、前記電子ペン７の相互電磁誘導を利用し、位置を正確に感知し表示することができる。
【００１５】
一方、図６は一般的な液晶表示パネルの断面図である。
従来の技術による液晶表示パネルは、ゲート電極２０、ゲート絶縁膜２１、半導体層２２、ソース電極２３ａ、ドレイン電極２３ｂからなる薄膜トランジスタＴ、および前記薄膜トランジスタＴのスイッチングによりビデオ信号電圧が印加される画素電極２５が形成された下部基板２７と、前記画素電極２５を除いた部分から光を遮断するためのブラックマトリクス層２９と、Ｒ.Ｇ.Ｂ色相を具現するためのカラーフィルター３０、および共通電極３１が形成された上部基板２８と、前記二つの基板の間に形成された液晶層３２と、前記二つの基板を一定に離隔させるため形成されたボールスペーサ３３とを含んでいる。
図示していないが、前記上部および下部基板２７、２８の外側面には光を偏光させるための第１偏光板、第２偏光板が形成され、前記下部基板２７の下側には前記液晶表示パネルに平行光線を照射するためのバックライト部が備えられる。
【００１６】
このような構成を有する液晶表示装置にタッチパネルが装着された構成を説明すれば次の通りである。
図７は従来の電磁誘導方式のタッチパネルが液晶表示装置に装着された断面図である。
すなわち、図６のように構成された液晶表示パネル４３と、前記液晶表示パネルの上／下部基板の外側面に形成された第１偏光板４３ａ、第２偏光板４３ｂと、前記液晶表示パネル４３の下側に設置され前記液晶表示パネルに平行光線を照射するバックライト部４４と、前記第１偏光板４３ａ、第２偏光板４３ｂが付着された液晶表示パネル４３とバックライト部４４とを締結するトップケース４１とを備え、液晶表示装置４０が構成される。
【００１７】
そして、電磁波を発生し、電子ペン７から電磁波を感知し電子ペンの位置を認識するためのセンサー部６と、前記センサー部６で発生される電磁波を遮蔽するためのシールド板８と、前記シールド板８の下部に形成され前記センサー部６を駆動させるためにコネクター１０により連結されたデジタイザーボード１１が、前記液晶表示装置４０の下側に順次位置する。そして、前記液晶表示パネル４３を駆動させるための駆動回路４５が前記シールド板８の下部に位置する。
【００１８】
そして、前記液晶表示装置４０を保護するため前記ＬＣＤ４０と平行に形成される保護基板４２が接着剤などにより前記トップケース４１に接着される。したがって、電子ペン７を前記保護基板４２の上部の表面上に位置させると、前記電子ペン７と前記センサー部６の間で相互電磁誘導により電子ペンの位置が認識される。
【００１９】
ところが、このような従来の装置においては、前記液晶表示装置４０のセルギャップを維持するためにボールスペーサ(図６の３３)を使用するので、電子ペンが前記液晶表示装置４０と直接接触する場合に、その圧力で前記ボールスペーサ３３が前記二つの基板の間で動き、その結果、液晶がリップル現象を起こし、液晶表示装置の性能を低下させることがある。このため、前記液晶表示装置４０と保護基板４２は一定距離ｄだけ離隔されるよう設置しなければならず、前記保護基板４２の縁部分にべゼル(Bezel)４６を形成し、前記保護基板４２を液晶表示装置４０に固定する。
この時、前記保護基板４２としてガラス基板を利用する。
【００２０】
しかしながら、前記のように電磁誘導方式のタッチパネルが液晶表示装置に装着された場合においては次のような問題点があった。
第一に、従来の電磁誘導方式のタッチパネルが液晶表示装置に装着され、電子ペンを利用し作業する場合、前記保護基板がガラス基板で形成され、前記電子ペンのチップがポリアセタール材質のプラスチックで形成されているため、電子ペンが保護基板の表面から滑りやすく、使用者の筆記感もよくない。
第二に、従来の電磁誘導方式のタッチパネルが液晶表示装置に装着される場合、前記液晶表示装置と前記保護基板が一定間隔を維持せねばならないため電子ペンと、前記液晶表示装置で具現される画面の間に視覚差が発生することで、前記電子ペンが指示する位置と、使用者が認知する位置とが一致しないこともある。
第三に、従来の電磁気誘導方式のタッチパネルが液晶表示装置に装着される場合、保護基板と前記液晶表示装置の間に一定距離を維持せねばならず、前記保護基板がガラス基板で形成されているので、全体の厚さが増加し重さが増加するので、薄型化および低重量化に合わず携帯性が落ちる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
そこで、本発明は上記のような問題点を解決するために案出されたものであり、使用者の筆記感を向上させ、薄型化および低重量化を実現できるタッチパネルが装着された液晶表示装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するための本発明の液晶表示装置は、画像を表示する液晶表示装置と、前記液晶表示装置の下側に形成され、電子ペンの位置を認識するデジタイザーと、前記液晶表示装置の上部面に形成された保護フィルムとを備えてなり、前記液晶表示装置の液晶表示パネルを構成する２つの基板間には、固定されたスペーサによりセルギャップが維持されることにその特徴がある。
【００２３】
ここで、前記液晶表示装置は、第１基板、第２基板の間に液晶が注入された液晶表示パネルと、前記液晶表示装置の第１基板、第２基板の外側面に形成された第１偏光板、第２偏光板と、前記液晶表示パネルの背面から光源を照射するバックライトとを備える。
【００２４】
また、前記固定されたスペーサは、前記第１基板または第２基板に固定されたパターンドスペーサである。
【００２５】
さらに、前記液晶表示パネル、第１偏光板、第２偏光板、バックライト部、および保護フィルムを締結するトップケースをさらに備える。
【００２６】
さらに、前記デジタイザーの下側に形成され、前記液晶表示パネルを駆動させる駆動回路をさらに含んでいる。
前記保護フィルムは前記第１偏光板上に形成される。
前記保護フィルムはポリエチレンテレフタレートフィルムである。
前記ポリエチレンテレフタレートフィルムはアンチグレア処理されている。
前記保護フィルムはハードコーティング処理されている。
【００２７】
さらに、前記デジタイザーは、前記液晶表示装置の下側に形成され、電磁波を発生し、前記電子ペンから電磁波を感知し電子ペンの位置を認識するためのセンサー部と、前記センサー部の下側に形成され、前記センサー部で発生される電磁波を遮蔽するシールド板と、前記シールド板の下部に形成され、前記センサー部を駆動させるデジタイザーボードとを備える。
【００２８】
本発明のタッチパネルが装着された液晶表示装置は、液晶表示パネルの上／下基板の間に固定されたスペーサを形成し、セルギャップを一定にすることでリップル現象を最小化でき、また、ＬＣＤの上部にポリエチレンテレフタレートフィルムを形成することで、前記ＬＣＤの上部の表面強度および引張強度を高めることができるばかりでなく、使用者が電子ペンを利用して前記ポリエチレンテレフタレートフィルム上で作業する場合に滑らず、筆記感を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上で説明したように、本発明によるタッチパネルが装着された液晶表示装置においては次のような効果がある。
第一に、本発明のデジタイザーは固定されたスペーサを備えたＬＣＤを使用し、デジタイザー用ペンによって押されてもセルギャップの影響がほとんどないため、液晶のリップル現象を最小化することができる。
第二に、本発明のデジタイザーはＬＣＤ上にポリエチレンテレフタレートフィルムが形成されるため、デジタイザー用ペンを使用する使用者の筆記感を高められるばかりでなく、薄型化できる。
第三に、本発明のデジタイザーはデジタイザー用ペンとＬＣＤとの間隔が最小化されたために、前記間隔が大きい場合に生じる視覚差を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、前記のような特徴を有する本発明によるタッチパネルが装着された液晶表示装置を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図８は本発明によるタッチパネルが装着された液晶表示装置の断面図である。
図８に図示されているように、液晶表示装置１０２は上／下基板に液晶が注入され画像を表示する液晶表示パネル１１０と、前記液晶表示パネル１１０の上下部基板の外側面に形成された第１偏光板１１２ａ、第２偏光板１１２ｂと、前記液晶表示パネル１１０の下側に設置され前記液晶表示パネル１１０に平行光線を照射するバックライト部１１１とを備えて構成される。
【００３１】
そして、前記液晶表示パネル１１０を保護するため前記第２偏光板１１２bの上側に保護フィルム１０３が形成され、前記保護フィルム１０３を含めた第１偏光板１１２ａ、第２偏光板１１２ｂが付着された液晶表示パネル１１０とバックライト部１１１とを締結するトップケース１０４とを備える。
【００３２】
そして、電磁波を発生し電子ペン１０５から電磁波を感知して電子ペンの位置を認識するためのセンサー部１０１と、前記センサー部１０１で発生される電磁波を遮蔽するためのシールド板１０６と、該シールド板１０６の下部に形成され、前記センサー部１０１を駆動させるためにコネクター１０７により連結されたデジタイザーボード１０８が前記液晶表示装置１０２の下側に順次位置する。そして、前記液晶表示パネル１１０を駆動させるための駆動回路１０９が、前記シールド板１０６の下部に位置する。そして、位置を表示するための電子ペン１０５が前記保護フィルム１０３上に位置する。
【００３３】
ここで、前記保護フィルム１０３はポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)フィルムで形成され、前記液晶表示パネル１１０の上部基板１１２ｂの機械的強度および引張強度を増加させ、前記上部基板を保護し、前記電子ペンのペン先との接触時に滑りを防止し、使用者の筆記感を向上させる。
【００３４】
前記ポリエチレンテレフタレート保護フィルム１０３上には、反射率を減らすためにアンチグレア(Antiglare)処理をして眩しさを防止し、ハードコーティング処理により前記電子ペンのペン先による上部表面のスクラッチを防止する。
【００３５】
したがって、本発明によるタッチパネルが装着された液晶表示装置は、保護フィルム１０３が前記液晶表示装置の第２偏光板１１２ｂ上にギャップなしに形成されるので、前記液晶表示パネル１１０の上部表面を保護し、機械的強度を高めることで、薄型化および低重量化が図れるばかりでなく、電子ペン１０５と液晶表示パネル１１０との視覚差を縮めることができる。
【００３６】
このように前記保護フィルム１０３が前記液晶表示パネル１１０に直接コンタクトするように形成されるので、従来のように前記液晶表示パネルの上部基板と下部基板の間のセルギャップを一定に維持するためのボール状のスペーサを利用すれば、前記電子ペン１０５のコンタクトにより、その圧力で前記ボールスペーサが上記二つの基板の間で動きリップル現象を起こすことがある。したがって、前記ボール状のスペーサを利用せずＬＣＤ基板の一部分に固定されるパターンドスペーサで両基板の間のセルギャップを維持する必要がある。
したがって、液晶表示パネルは従来とは別に形成されなければならない。
【００３７】
図９は本発明による液晶表示パネルの構造断面図である。
図９のように、本発明による液晶表示パネル１１０は、ゲート電極１１３、ゲート絶縁膜１１４、半導体層１１５、ソース電極１１６ａ、ドレイン電極１1６ｂからなる薄膜トランジスタＴ、および前記薄膜トランジスタＴのスイッチングによってビデオ信号電圧が印加される画素電極１１８が形成された下部基板１２０と、前記画素電極１１８を除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリクス層１２１、R.G.B色相を具現するためのカラーフィルター層１２２および共通電極１２３が形成された上部基板１２４と、前記二つの基板の間に形成された液晶層１２５と、前記二つの基板間のセルギャップを維持するため前記上部基板に形成されたパターンドスペーサ１２６とを含めて構成される。
【００３８】
ここで、前記液晶表示パネル１１０の上／下基板１２３、１２４のセルギャップを維持する前記パターンドスペーサ１２６は、外部圧力から前記上／下基板１２３、１２４のセルギャップがほとんど影響を受けないように、前記上部基板１２４に固定され形成される。望ましくは前記ブラックマトリクス層上に前記パターンドスペーサ１２６が形成される。
したがって、前記電子ペン１０５で前記液晶表示パネル１１０の上部を押しても、前記スペーサが移動しないので、前記液晶表示パネル１１０のセルギャップは変化せず、常に一定であり、液晶のリップル現象がほとんど発生しない。
【００３９】
ここで、パターンドスペーサ１２６を形成する方法は、透明アクリルなどの物質を前記上部基板に蒸着し、フォトリソグラフィを利用し選択的に除去して形成する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は従来の抵抗膜方式のタッチパネルの概略的な断面図である。
【図２】図２は従来の電磁誘導方式のタッチパネルの概略的な断面図である。
【図３】図３は従来の電磁誘導方式のタッチパネルのセンサー部と電子ペンを概略的に図示した回路図である。
【図４】図４は従来の電子ペンとセンサー部の間の電磁場を表したものである。
【図５】図５は従来のセンサー部に感知された電子ペン７の信号の大きさを表したものである。
【図６】図６は一般的な液晶表示パネルの断面図である。
【図７】図７は従来の電磁誘導方式のタッチパネルが液晶表示装置に装着された断面図である。
【図８】図８は本発明による電磁誘導方式のタッチパネルが装着された液晶表示装置の断面図である。
【図９】図９は本発明による液晶表示パネルの構造断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１：センサー部                     
１０２：液晶表示装置
１０３：保護フィルム                   
１０４：トップケース
１０５：電子ペン                       
１０６：シールド板
１０７：コネクター                     
１０８：デジタイザーボード
１０９：ＬＣＤ駆動ボード               
１１０：液晶表示パネル
１１１：バックライト部                
１１２ａ、１１２ｂ：第１偏光板、第２偏光板
１１３：ゲート電極                     
１１４：ゲート絶縁膜
１１５：半導体層                      
１１６ａ、１１６ｂ：ソース電極、ドレイン電極
１１７：保護膜                         
１１８：画素電極
１１９ａ、１１９ｂ：第１配向膜、第２配向膜   
１２０：下部基板
１２１：ブラックマトリクス           
１２２：カラーフィルター
１２３：共同電極                       
１２４：上部基板
１２５：液晶層                         
１２６：パターンドスペーサ
【図１】
2004206106.tif 000003
【図２】
2004206106.tif 000004
【図３】
2004206106.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004206106.tif 000007
【図６】
2004206106.tif 000008
【図７】
2004206106.tif 000009
【図８】
2004206106.tif 000010
【図９】
2004206106.tif 000011