JP2017102454A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】サイズが異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極とのサイズの偏差を最小化して、タッチ電極のサイズ差によって発生する輝度不良を改善したタッチスクリーン内蔵型表示装置を提供する。【解決手段】第１領域と第２領域とを含むアクティブ領域(active area)と、前記アクティブ領域の複数のサブピクセルと、マトリックス形態(matrix form)に配置される複数のタッチ電極ＴＥを含み、前記第１領域ののタッチ電極のうちの少なくとも一つは、前記第２領域の前記タッチ電極の他方と異なるサイズを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。
情報化社会が発展するにつれて、画像を表示するための表示装置に対する要求が多様な形態に増加しており、最近には液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機発光表示装置（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Display Device）などの種々の表示装置が活用されている。
このような表示装置は、ボタン、キーボード、マウスなどの通常的な入力方式から脱皮して、ユーザが難無く情報あるいは命令を直観的で、かつ便利に入力できるようにしてくれるタッチ基盤の入力方式を提供する。
このようなタッチ基盤の入力方式を提供するためには、ユーザのタッチの有無を把握し、タッチ座標を正確に検出できなければならない。
このために、従来には、抵抗膜方式、キャパシタンス方式、電磁気誘導方式、赤外線方式、超音波方式などの多様なタッチ方式のうちの一つのタッチ方式を採用してタッチセンシングを提供する。
また、表示装置にタッチスクリーンを適用するに当たって、表示装置内にタッチセンサーを内蔵させる開発がなされるが、特に、下部基板に形成された共通電極をタッチ電極に活用するインセル（In-Cell）タイプの表示装置が開発されている。
また、同じサイズの各タッチ電極は、通常、一定数のサブピクセルに対応するので、タッチ電極はディスプレイ装置の解像度に関連する全てのサブピクセルに対応しないことがある。すなわち、一部のサブピクセルは対応するタッチ電極を有さないことがある。
本発明の目的は、表示パネルに配置されるタッチ電極のうち、サイズが異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極とのサイズの偏差を最小化して、タッチ電極のサイズ差によって発生する輝度不良を改善したタッチスクリーン内蔵型表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、サイズが互いに異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極の行方向または列方向に配置構造を変更することによって、カップリング効果による輝度低下を防止したタッチスクリーン内蔵型表示装置を提供することにある。
前記のような従来技術の課題を解決するための本発明の表示装置は、
第1領域と第2領域とを含むアクティブ領域(active area)と、前記アクティブ領域の複数のサブピクセルと、マトリックス形態(matrix form)に配置され前記複数のサブピクセルに対応する複数のタッチ電極とを含み、前記第1領域のタッチ電極のうちの少なくとも一つは、前記第2領域の前記タッチ電極の他方と異なるサイズを有する。そのため、タッチ電極の間のサイズ差によって発生する輝度不良を改善する効果がある。
本発明に従う表示装置は、表示パネルに配置されるタッチ電極のうち、サイズが異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極とのサイズ偏差を最小化して、タッチ電極のサイズ差によって発生する輝度不良を改善する効果がある。
また、本発明に従う表示装置は、サイズが互いに異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極の行方向または列方向に配置構造を変更することによって、カップリング効果による輝度低下を防止する効果がある。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置の構成図である。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置におけるタッチモード時に発生するキャパシタンス成分（Ｃｓｅｌｆ、Ｃｐａｒａ１、Ｃｐａｒａ２）を示す図である。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置に含まれた表示パネルの平面図である。
本発明の実施形態に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置が液晶表示装置である場合、表示パネルの断面図を例示的に示す図である。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置に含まれた表示パネルの他の平面図である。
タッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。
タッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極の間の電圧差を示す図である。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極の間の電圧差が減った形態を示す図である。
本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に限定されるものでなく、互いに異なる多様な形態に具現され、単に本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇により定義されるだけである。
本発明の実施形態を説明するための図面に開示された形状、サイズ、比率、角度、個数などは、例示的なものであるので、本発明が図示された事項に限定されるものではない。明細書の全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を称する。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすることがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
本明細書上で言及した‘含む’、‘有する’、‘なされる’などが使われる場合、‘〜のみ’が使われない以上、他の部分が追加できる。構成要素を単数で表現した場合に、特別に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
構成要素を解析するに当たって、別途の明示的な記載がなくても、誤差範囲を含むことと解析する。
位置関係に対する説明の場合、例えば、‘〜上に’、‘〜上部に’、‘〜下部に’、‘〜横に’などで２部分の位置関係が説明される場合、‘直ぐ’または‘直接’が使われない以上、２部分の間に一つ以上の他の部分が位置することもある。
時間関係に対する説明の場合、例えば、‘〜後に’、‘〜に続いて’、‘〜次に’、‘〜前に’などで時間的な先後関係が説明される場合、‘直ぐ’または‘直接’が使われない以上、連続的でない場合も含むことができる。
第１、第２などが多様な構成要素を叙述するために使われるが、これら構成要素はこれら用語により制限されない。これら用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下に言及される第１構成要素は本発明の技術的思想内で第２構成要素でありうる。
本発明の種々の実施形態の各々の特徴が部分的にまたは全体的に互いに結合または組合せ可能であり、技術的に多様な連動及び駆動が可能であり、各実施形態が互いに対して独立的に実施可能なこともあり、関連関係により共に実施することもできる。
以下、本発明の実施形態は図面を参考して詳細に説明する。そして、図面において、装置のサイズ及び厚さなどは便宜のために誇張して表現されることもある。明細書の全体に亘って同一な参照番号は同一な構成要素を示す。
図１は、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００の構成図である。
図１を参照すると、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は、画像表示機能（ディスプレイ機能）とタッチセンシング機能を提供することができる表示装置である。
このような本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は、一例に、タッチ入力に対するタッチセンシング機能を有するＴＶ、モニターなどの中大型ディバイス、またはスマートフォン、タブレットなどのモバイルディバイスでありうる。
図１を参照すると、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は、ディスプレイ機能を提供するために、表示パネル１１０、データドライバ１２０、ゲートドライバ１３０、及びコントローラ１４０などを含む。
表示パネル１１０は、第１方向（例：列方向）に配置された多数のデータラインＤＬと、第２方向（例：行方向）に配置された多数のゲートラインＧＬを含むことができる。
データドライバ１２０は、多数のデータラインＤＬを駆動する。ここで、データドライバ１２０は‘ソースドライバ’ともいう。
ゲートドライバ１３０は、多数のゲートラインＧＬを駆動する。ここで、ゲートドライバ１３０は‘スキャンドライバ’ともいう。
コントローラ１４０はデータドライバ１２０及びゲートドライバ１３０を制御するが、このために、データドライバ１２０及びゲートドライバ１３０に各種制御信号を供給する。
このようなコントローラ１４０は、各フレームで具現するタイミングによってスキャンを始めて、外部から入力される入力映像データをデータドライバ１２０で使用するデータ信号形式に合うように転換して、転換された映像データを出力し、スキャンに合せて適宜な時間にデータ駆動を統制する。
このようなコントローラ１４０は、通常のディスプレイ技術で用いられるタイミングコントローラ（Timing Controller）、またはタイミングコントローラ（Timing Controller）を含んで他の制御機能もさらに遂行する制御装置でありうる。
ゲートドライバ１３０は、コントローラ１４０の制御によって、オン（On）電圧、またはオフ（Off）電圧のスキャン信号を多数のゲートラインＧＬに順次に供給する。
データドライバ１２０は、ゲートドライバ１３０により特定ゲートラインが開けば、コントローラ１４０から受信した映像データをアナログ形態のデータ電圧に変換して多数のデータラインＤＬに供給する。
データドライバ１２０は、図１で表示パネル１１０の一側（例：上側または下側）のみに位置しているが、駆動方式、パネル設計方式などに従って、表示パネル１１０の両側（例：上側と下側）に全て位置することもできる。
ゲートドライバ１３０は、図１で表示パネル１１０の一側（例：左側または右側）のみに位置しているが、駆動方式、パネル設計方式などに従って、ディスプレイパネル１１０の両側（例：左側と右側）に全て位置することもできる。
前述したコントローラ１４０は、入力映像データと共に、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、入力データイネーブル信号（ＤＥ：Data Enable）、クロック信号（ＣＬＫ）などを含む各種のタイミング信号を外部（例：ホストシステム）から受信する。
本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device）、有機発光表示装置（Organic Light Emitting Display Device）、プラズマ表示装置（Plasma Display Device）などの多様なタイプの装置でありうる。一例に、液晶分子を水平に配列し、これをその場で回転させながら画面を表現する方式であって、高解像度、低電力、広視野角などに有利な長所を有するＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶表示装置でありうる。より具体的には、ＡＨ−ＩＰＳ（Advanced High Performance-IPS）方式の液晶表示装置でありうる。
表示パネル１１０に配置される各サブピクセルＳＰは、トランジスタなどの回路素子を含んで構成できる。
一方、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は、タッチセンシング機能を提供するためのタッチシステムを含むことができる。
図１を参照すると、タッチシステムは、タッチセンサー（Touch Sensor）としての役割をする多数のタッチ電極ＴＥと、多数のタッチ電極ＴＥを駆動してタッチをセンシングするタッチ回路１５０などを含むことができる。
タッチ回路１５０はタッチ駆動信号を多数のタッチ電極ＴＥに順次に供給することによって、多数のタッチ電極ＴＥを順次に駆動することができる。
以後、タッチ回路１５０はタッチ駆動信号が印加されたタッチ電極からタッチセンシング信号を受信する。
タッチ回路１５０は、多数のタッチ電極ＴＥの各々から受信されたタッチセンシング信号に基づいてタッチの有無及びタッチ座標を算出することができる。
ここで、タッチ駆動信号は、一例に、２つ以上の電圧レベルを有するパルス変調信号の波形を有することができる。
多数のタッチ電極ＴＥの各々から受信されたタッチセンシング信号は、該当タッチ電極の周りで、指、ペンなどのポインタによるタッチ発生の有無によって変わることができる。
タッチ回路１５０は、タッチセンシング信号に基づいてタッチ電極ＴＥでのキャパシタンス変化量（または、電圧変化量または電荷量変化）などを突き止めてタッチの有無及びタッチ座標を得ることができる。
図１を参照すると、多数のタッチ電極ＴＥの各々にタッチ駆動信号を供給するために、各タッチ電極ＴＥにはセンシングラインＳＬが連結されている。
そして、多数のタッチ電極ＴＥの各々にタッチ駆動信号を順次に供給するために、タッチシステムは多数のタッチ電極ＴＥの各々に連結されたセンシングラインＳＬをタッチ回路１５０に順次に連結してくれるスイッチ回路１６０をさらに含むことができる。
このようなスイッチ回路１６０は、少なくとも一つのマルチプレクサ（Multiplexer）で構成できる。
一方、図１を参照すると、多数のタッチ電極ＴＥの各々はブロック（Block）形態でありうる。
また、各タッチ電極ＴＥは一つのサブピクセルＳＰ領域のサイズと同一、または対応するサイズでありうる。
これとは異なり、各タッチ電極ＴＥは、図１に示すように、サブピクセルＳＰの領域のサイズより大きいサイズでありうる。
即ち、各タッチ電極ＴＥの領域は、２つ以上のサブピクセルＳＰの領域と対応するサイズを有することができる。
一方、図１を参照すると、前述した多数のタッチ電極ＴＥは表示パネル１１０に内蔵されて配置できる。
このような意味で、表示パネル１１０はタッチスクリーンまたはタッチスクリーンパネルを内蔵するということができる。即ち、表示パネル１１０は、イン−セル（In-cell）タイプまたはオン−セル（On-cell）タイプのタッチスクリーン内蔵型表示パネルでありうる。
一方、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は、ディスプレイ機能を提供するためにディスプレイモードで動作することもでき、タッチセンシング機能を提供するためにタッチモードで動作することもできる。
これと関連して、多数のタッチ電極ＴＥは、タッチモード区間ではタッチセンサーとして動作するが、ディスプレイモード区間ではディスプレイモード電極に使われることもできる。
例えば、ディスプレイモード区間で、多数のタッチ電極ＴＥは、ディスプレイモード電極の一例として、共通電圧（Vcom）が印加される共通電極として動作することができる。
ここで、共通電圧（Ｖｃｏｍ）は画素電極に印加される画素電圧と対応する電圧である。
一方、表示パネル１１０に内蔵されて配置される多数のタッチ電極ＴＥは、図１に示すように、ｊ（ｊ≧２）行ｉ（ｉ≧２）列のマトリックスタイプで配置できる。
図２は、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００におけるタッチモード時に発生するキャパシタンス成分（Ｃｓｅｌｆ、Ｃｐａｒａ１、Ｃｐａｒａ２）を示す図である。
図２を参照すると、タッチモードではタッチ電極の役割をし、ディスプレイモードでは画素電極と液晶キャパシタを形成する共通電極（Ｖｃｏｍ電極）の役割をする複数のタッチ電極ＴＥは、タッチモードで、タッチの有無及びタッチ座標などを検出するために、指及びペンなどのポインタと自己キャパシタンス（Ｃｓｅｌｆ）を形成する。
一方、共通電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥは、ゲートライン及びデータラインとも寄生キャパシタンス（Ｃｐａｒａ１、Ｃｐａｒａ２）を形成することができるが、自己キャパシタンスに比べて非常に小さくて無視することができる。
以下、本発明の実施形態に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００に含まれた表示パネル１１０、共通電極、及びタッチ電極の役割を全て行う複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４への共通電圧及びタッチ駆動信号の印加方式、データラインＤＬへのデータ電圧及びタッチ駆動信号（または、これと対応する信号）の印加方式、ゲートラインＧＬへのデータ電圧及びタッチ駆動信号（または、これと対応する信号）の印加方式などに対し、より詳細に説明する。
図３は、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置に含まれた表示パネルの平面図である。
図３を参照すると、表示パネル１１０は、前述したように、複数のデータラインＤＬ、複数のゲートラインＧＬ、及び複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４が形成されている。
また、このような表示パネル１１０は、前述したように、ディスプレイモードで動作することもでき、タッチモードで動作することもできる。
これと関連して、表示パネル１１０に形成された複数のデータラインＤＬ及び複数のゲートラインＧＬは、表示パネル１１０がディスプレイパネルの役割をするための構成である。
そして、表示パネル１１０に形成された複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４は、表示パネル１１０がディスプレイパネルの役割とタッチスクリーンパネルの役割を全て行うための構成である。
より詳しくは、表示パネル１１０がディスプレイパネルの役割をする場合、即ち、表示パネル１１０の駆動モードがディスプレイモードの場合、複数の電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４は、共通電圧（Ｖｃｏｍ：CommonVoltage）が印加されて、画素電極（第１電極、図示せず）と対向する“共通電極（Common Electrode、または“Ｖｃｏｍ電極”ともいう）”となる。
そして、表示パネル１１０がタッチスクリーンパネルの役割をする場合、即ち、表示パネル１１０の駆動モードがタッチモードの場合、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４は、タッチ駆動電圧が印加され、タッチポインタ（例：指、ペンなど）とキャパシタを形成し、このように形成されたキャパシタのキャパシタンスが測定される“タッチ電極”となる。
言い換えると、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４は、ディスプレイモードでは共通電極（Ｖｃｏｍ電極）の役割をし、タッチモードではタッチ電極の役割をするものである。
このような複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４には、ディスプレイモード時に共通電圧（Ｖｃｏｍ）が印加され、タッチモード時にタッチ駆動信号が印加される。
したがって、図３に示すように、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４への共通電圧またはタッチ駆動信号の伝達のために、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４にはセンシングラインＳＬ１１〜ＳＬ１４、ＳＬ２１〜ＳＬ２４、ＳＬ３１〜ＳＬ３４が連結できる。
これによって、タッチモード時、センシングラインＳＬ１１〜ＳＬ１４、ＳＬ２１〜ＳＬ２４、ＳＬ３１〜ＳＬ３４を通じて、タッチ回路１５０とスイッチング回路１６０で生成されたタッチ駆動信号（Ｖｔｄ）が複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の全体または一部に伝達され、ディスプレイモード時、センシングラインＳＬ１１〜ＳＬ１４、ＳＬ２１〜ＳＬ２４、ＳＬ３１〜ＳＬ３４を通じて共通電圧供給部（図示せず）から供給された共通電圧（Ｖｃｏｍ）が複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４に印加される。
図３を参照すると、サブピクセルＳＰ（Subpixel）はアクティブ領域(active area)にマトリックス形態(matrix form)に配置される。表示パネル１１０に形成された複数のデータラインＤＬ及び複数のゲートラインＧＬの交差地点毎に対応して一つのサブピクセルＳＰ（Subpixel）として定義される。ここで、各サブピクセルは、赤色（Ｒ）サブピクセル、緑色（Ｇ）サブピクセル、青色（Ｂ）サブピクセル、白色（Ｗ）サブピクセルなどのうちの一つでありうる。
図３を参照すると、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４はマトリックス形態(matrix form)に配置され、すべてのサブピクセルＳＰ（Subpixel）に対応する。共通電極及びタッチ電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の各々が形成される領域（以下、単位タッチ電極領域ともいう）には、２つ以上のサブピクセルＳＰが定義できる。即ち、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４のうちの一つの電極は２つ以上のサブピクセルＳＰと対応する。
例えば、共通電極及びタッチ電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の各々が形成された１つの領域（単位タッチ電極領域）には、２４＊３個のデータラインＤＬと２４個のゲートラインＧＬが配置されて、２４＊３＊２４個のサブピクセルＳＰが定義できる。
一方、共通電極及びタッチ電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の各々は、図３に示すように、ブロック（Block）形態のパターン、または場合によっては、各サブピクセルＳＰと対応する領域にくしの歯の形のパターンを含むパターンでありうる。
共通電極及びタッチ電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の各々がくしの歯の形の部分を含むパターンである場合にも本発明が適用できる。
図４は、本発明の実施形態に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００が液晶表示装置である場合、表示パネルの断面図を例示的に示す図である。
図４は、共通電極及びタッチ電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４のうち、一つの電極が形成された領域（単位タッチ電極領域）に対して示す断面図である。
図４を参照すると、タッチスクリーン内蔵型表示装置１００に含まれた表示パネル１１０には、一例に、下部基板４００にゲートライン４０２が第１方向（横方向、図３で左右方向）に形成され、その上にゲート絶縁層（Gate Insulator）４０４が形成される。
ゲート絶縁層４０４の上にデータライン４０６が第２方向（縦方向、図３で地面に対する垂直方向）に形成され、その上に、第１保護層４０８が形成される。
第１保護層４０８の上に、各サブピクセル領域の画素電極４１０とセンシングライン４１２が形成され、その上に、第２保護層４１４が形成できる。ここで、センシングライン４１２は共通電極及びタッチ電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の各々からスイッチング回路１６０まで連結されて、ディスプレイモードでは、共通電圧供給部で生成された共通電圧（Ｖｃｏｍ）を複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４に伝達し、タッチモードでは、タッチ回路１５０、スイッチ回路１６０で生成されたタッチ駆動信号を複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４に伝達する。
第２保護層４１４の上に、共通電極及びタッチ電極の役割をする一つの電極４１６が形成され、その上に、液晶層４１８が形成される。ここで、共通電極及びタッチ電極の役割をする一つの電極４１６は、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４のうちの一つであって、ブロック形態のパターンでありうる。
液晶層４１８の上に、ブラックマトリックス（Black Matrix）４１９ａ、カラーフィルタ（Color Filter）４１９ｂなどが形成される上部基板４２０が位置する。
図４で液晶表示装置に対して説明しているが、本発明はこれに限定されず、タッチパネルと結合可能な多様な表示装置に適用することができる。
図５は、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００に含まれた表示パネルの他の平面図である。
図５を参照すると、図３とは異なり、複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の各々に連結されてタッチ駆動信号または共通電圧を伝達するセンシングラインＳＬ１１〜ＳＬ１４、ＳＬ２１〜ＳＬ２４、ＳＬ３１〜ＳＬ３４がゲートラインＧＬが形成される第２方向（例：横方向）と平行に形成されることもできる。
このような場合、図１のタッチ回路１５０及びスイッチ回路１６０で生成されたタッチ駆動信号、または共通電圧供給部で生成または供給された共通電圧は、ゲートラインと平行に形成されたセンシングラインＳＬ１１〜ＳＬ１４、ＳＬ２１〜ＳＬ２４、ＳＬ３１〜ＳＬ３４を通じて複数のタッチ電極ＴＥ１１〜ＴＥ１４、ＴＥ２１〜ＴＥ２４、ＴＥ３１〜ＴＥ３４の全体または一部に伝達できる。
また、本発明の各サブピクセルＳＰに配置される薄膜トランジスタ（Thin-Film Transistor）は、例示的に非晶質シリコン（amorphous Silicon；以下、‘ａ−Ｓｉ’という）、金属酸化物（oxide）及びポリシリコン（poly silicon）があり、ポリシリコンには低温ポリシリコン（low temperature poly silicon；以下、‘ＬＴＰＳ’という）と高温ポリシリコン（High temperature poly silicon；以下、‘ＨＴＰＳ’という）などになることができるが、これに限定されるものではない。
しかしながら、表示装置の解像度によって、表示パネル上の同数のサブピクセルにそれぞれ対応するタッチ電極のみを形成することは困難である。これは、各タッチ電極が所定数のサブピクセルに対応する必要があるが、タッチ電極が対応するサブピクセルの所定数と実際にタッチ電極が対応するサブピクセルの数との間に差異が生じることがあるからである。例えば、一つのタッチ電極に対応するサブピクセルSPの総数が200個であるが、50個のサブピクセルが残る場合には、残るサブピクセルのために200個のサブピクセルに対応するタッチ電極を追加で配置する必要がある。
したがって、この問題を解決するために、同じサイズのタッチ電極の数が対応すべき列方向のサブピクセルの数とこれらのタッチ電極が実際に対応する列方向のサブピクセルの数との間に差異に応じてサイズの異なるタッチ電極を設計して配置する。
この目的のために、一実施形態では、上記アクティブ領域(active area)は、少なくとも第1領域と第2領域を含むように定義される。具体的には、第1領域は例示的にアクティブ領域の最上部領域であり、第2領域は例示的にアクティブ領域の他の領域である。この場合、前記第1領域のタッチ電極のうちの少なくとも一つは、前記第2領域の前記タッチ電極の他方と異なるサイズを有することができる。すなわち、第1領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数と異なる。
任意選択的に、上記アクティブ領域は第3領域をさらに含み、前記第2領域は例示的に第1および第3領域の間にある。具体的には、第1領域は例示的にアクティブ領域の最上部領域であり、第2領域はアクティブ領域の中央領域であり、第3領域は例示的にアクティブ領域の最下部領域である。この場合、前記第1領域のタッチ電極のうちの少なくとも一つは、前記第2領域の前記タッチ電極の他方と異なるサイズを有することができ、及び/又は前記第3領域のタッチ電極のうちの少なくとも一つは、前記第2領域の前記タッチ電極の他方と異なるサイズを有することができる。すなわち、第2領域のタッチ電極に対応すべきサブピクセルの数は第1領域のタッチ電極に対応すべきサブピクセルの数及び/又は第3領域のタッチ電極に対応すべきサブピクセルの数と異なることができる。
任意選択的に、第1領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、第3領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数と同じであることができる。
異なるサイズを有するタッチ電極の配置のこれらの様々な実施形態を例示的に以下に詳細に説明する。
図６ａはタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図であり、図６ｂはタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極の間の電圧差（ΔＶｐ２１）を示す図である。
図６ａ及び図６ｂを参照すると、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置は、共通電極の役割をする複数のタッチ電極ＴＥがブロック形態に配置される。
表示パネル上の列方向にはｉ（ｉ≧２）列に対応するタッチ電極ブロック（block）が配置され、行方向にはｊ（ｊ≧２）行に対応するタッチ電極ブロック（block）が配置される。
一実施形態で、前記第1領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数より多く、前記第3領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数よりも多い。第1領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じであり、第2領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じであり、第3領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じである。
図６ａに示すように、表示パネルの最上端と最下端、即ち最初の行（一番目の行）と最後の行（ｊ番目の行）にサイズが大きい第１タッチ電極ＴＥ１が配置され、他の行（ｊ行）には第２タッチ電極ＴＥ２が配置される。
第１タッチ電極ＴＥ１は第２タッチ電極ＴＥ２より面積が大きいため、第１タッチ電極ＴＥ１と対応するサブピクセルの垂直列の数がＫ＋n(nは1または2に限定されない自然数である)であれば、第２タッチ電極ＴＥ１と対応するサブピクセルの垂直列の数はＫ個である。図6Aに示す実施形態は、n=2の場合を例に挙げているが、これに限定されるものではない。例えば、第１タッチ電極ＴＥ１の列方向のサブピクセルＳＰ個数が３６個であれば、第２タッチ電極ＴＥ２の列方向のサブピクセルＳＰの個数は３４個である。即ち、第１タッチ電極ＴＥ１と対応するサブピクセルが２行程度がさらに多くなって、残るサブピクセルをタッチ電極と対応するように調節することができる。
しかしながら、タッチ電極ＴＥの面積（サイズ）が異なれば、それに従うキャパシタンスのサイズも変わるため、キャパシタンス差によるタッチ電極の間の共通電圧（Ｖｃｏｍ）差が発生する。これによって、第１タッチ電極ＴＥ１と対応するサブピクセルのピクセル電圧（Ｖｐ１）と第２タッチ電極ＴＥ２と対応するサブピクセルのピクセル電圧（Ｖｐ２）も変わって輝度不良が発生する。
図６ｂを参照すると、第１タッチ電極ＴＥ１が第２タッチ電極ＴＥ２より大きいため、第１タッチ電極ＴＥ１とその下部ゲート（ゲート電極、ゲートライン）の間とのキャパシタンスが第２タッチ電極ＴＥ２とその下部ゲートとの間のキャパシタンスより大きくなる。
これによって、第１タッチ電極ＴＥ１に供給される第１共通電圧（Ｖｃｏｍ１）が第２タッチ電極ＴＥ２に供給される第２共通電圧（Ｖｃｏｍ２）より低いか等しくてもゲート電圧（Gate、スキャン信号）が供給される時、カップリング（Coupling）効果によって第１共通電圧（Ｖｃｏｍ１）が第２共通電圧（Ｖｃｏｍ２）より高く上昇する。
このような共通電圧の変化は第１タッチ電極ＴＥ１の領域でのピクセル電圧（Ｖｐ１）が第２タッチ電極ＴＥ２領域でのピクセル電圧（Ｖｐ２）より小さくなる結果を引き起こして輝度の低下を発生させる。
図面に示すように、第２タッチ電極ＴＥ２のピクセル電圧（Ｖｐ２）が第１タッチ電極ＴＥ１のピクセル電圧（Ｖｐ１）より大きくて（Ｖｐ１≪Ｖｐ２：ΔＶｐ２１が大きい）第１タッチ電極ＴＥ１が配置される行（最上端と最下端）でGrayが暗くなる暗み不良が発生する。
本発明では、タッチスクリーン内蔵型表示装置に配置されるタッチ電極のサイズ偏差を縮めてタッチ電極の間に発生するカップリング効果を最小化することによって、輝度不良を防止するようにした。
また、本発明ではタッチスクリーン内蔵型表示装置に配置される互いに異なるサイズ（面積）のタッチ電極を列方向と行方向に互いに混合されるように配置することによって、タッチ電極のキャパシタンス差による輝度不均一を最小化した効果がある。
図７は、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。
図１と共に図７を参照すると、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置１００は複数個のサブピクセルＳＰが配置された表示パネル１１０を備え、各サブピクセルＳＰは第１方向に配置された多数のデータラインと第２方向に配置された多数のゲートラインにより定義される。
表示パネル１１０にはｉ（ｉ≧２）列に対応するタッチ電極ブロック（Block）とｊ（ｊ≧２）行に対応するタッチ電極ブロック（Block）が配置され、タッチ電極ＴＥは面積（サイズ）が互いに異なる複数の第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２を含む。一実施形態で、前記第1領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数より少なく、前記第3領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数よりも少ない。また、第1領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じであり、第2領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じであり、第3領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じである。
前記第１タッチ電極ＴＥ１は前記第２タッチ電極ＴＥ２より大きく、表示パネル１１０の最上端の行と最下端の行には第２タッチ電極ＴＥ２が行方向に互いに隣接するように配置する。
前記最上端の行（１番目の行）と隣接した２番目の行と３番目の行には第２タッチ電極ＴＥ２よりサイズの大きい第１タッチ電極ＴＥ１が行方向に隣接するように配置する。
同様に、最下端の行（ｊ番目の行）と隣接したｊ−１番目の行とｊ−２番目の行には、第２タッチ電極ＴＥ２よりサイズの大きい第１タッチ電極ＴＥ１を互いに隣接するように配置する。
例えば、タッチ電極のブロックがｊ個の行を有する時、最初の行（１番目）と最後の行（ｊ番目）には第２タッチ電極ＴＥ２のブロックが配置され、第２タッチ電極ＴＥ２よりサイズの大きい第１タッチ電極ＴＥ１のブロックは最初の行と最後の行の間に配置できる。
また、タッチ電極と対応するサブピクセルの垂直列方向のサブピクセル個数を調節してサイズが第２タッチ電極ＴＥ２より大きい第１タッチ電極ＴＥ１を配置するため、表示パネルのｉ列の各々に配置される第１タッチ電極ＴＥ１の個数は同一である。
また、第１タッチ電極ＴＥ１と対応するサブピクセルＳＰの個数は第２タッチ電極ＴＥ２と対応するサブピクセルＳＰの個数より多いが、第１タッチ電極ＴＥ１と対応する垂直列方向のサブピクセルの個数と第２タッチ電極ＴＥ２と対応する垂直列方向のサブピクセルの個数の差は１または２以内のものが好ましい。
例えば、第２タッチ電極ＴＥ２の垂直列に沿ってサブピクセルがＫ個であれば、第１タッチ電極ＴＥ１の垂直列に沿って配置されるサブピクセルはＫ＋ｎ個であるが、ここで、ｎは１または２の値を有することが好ましい。本明細書ではｎが１である場合を中心に説明するが、これは表示装置のサイズ、モデル解像度によって多様に変更できる。したがって、ｎは１または２でありうるが、これに限定されるものではない。
図７に示すように、表示パネル１１０の最初と最後、即ち、１番目とｊ番目の行には第２タッチ電極ＴＥ２が互いに隣接するように配置され、２番目と３番目の行には第１タッチ電極ＴＥ１が互いに隣接するように配置されたことを見ることができる。
同様に、表示パネル１１０のｊ番目の以前であるｊ−１番目とｊ−２番目の行には第１タッチ電極ＴＥ１が互いに隣接するように配置されたことを見ることができる。
また、第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２の垂直列と対応するサブピクセルＳＰの個数はＫ＋１個とＫ個であって、一つだけの差がつくので、第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２のサイズの偏差を縮めた。
本発明では、サイズが異なる（大きい）第１タッチ電極ＴＥ１の表示パネルの最上端と最下端の縁に配置しないようにすることで、サイズ偏差によるカップリング効果を最小化した。
例えば、表示パネルの最上端と下端にタッチ電極が配置されれば、他のタッチ電極とは異なり、上下方向の隣接したタッチ電極が存在しないで、中心領域のタッチ電極とキャパシタンスなど、偏差が発生する。さらに、表示パネルの最上端と下端にサイズが異なるタッチ電極（第１タッチ電極）が配置されれば、前記の構造的な偏差に加えて、タッチ電極間のサイズ偏差によってカップリング効果がより甚だしくなるため、本発明ではサイズが異なる第１タッチ電極ＴＥ１を表示パネルの最上端と下端に配置されないようにした。
したがって、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置は、表示パネルに配置されるタッチ電極のうち、サイズが異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極のサイズの偏差を最小化してタッチ電極のサイズ差によって発生する輝度不良を改善する効果がある。
また、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置は、サイズが互いに異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極の行方向または列方向に配置構造を変更することによって、カップリング効果による輝度の低下を防止する効果がある。
図８は、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極間の電圧差が縮まった形態を示す図である。
図８を参照すると、第１タッチ電極ＴＥ１が第２タッチ電極ＴＥ２より大きいが、第１タッチ電極ＴＥ１と対応する垂直列のサブピクセルＳＰの個数と第２タッチ電極ＴＥ２と対応する垂直列のサブピクセルＳＰの個数の差が一つであるので、第１及び第２タッチ電極ＴＥ１、ＴＥ２の間のキャパシタンス差は図６ａより縮まる。
また、表示パネル１１０の１番目の行とｊ番目の行にサイズが相対的に小さな第２タッチ電極ＴＥ２が配置され、その内側に第１タッチ電極ＴＥ１が配置されるため、第１タッチ電極ＴＥ１に供給される第１共通電圧（Ｖｃｏｍ１）がカップリング効果により高く上昇しない。
このように、第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２の共通電圧の変化が縮まるため、第２タッチ電極ＴＥ２のピクセル電圧（Ｖｐ２）と第１タッチ電極ＴＥ１のピクセル電圧（Ｖｐ１）のサイズはほぼ同一である（Ｖｐ１≒Ｖｐ２：ΔＶｐ２１小さい）。
したがって、本発明ではサイズの大きい第１タッチ電極ＴＥ１が配置される領域で発生していた輝度低下現象が縮まる効果がある。
図９から図１１は、本発明の他の実施形態に従うタッチスクリーン内蔵型表示装置のタッチ電極構造を示す図である。
図9の実施形態は、図7の実施形態と同様である。しかしながら、第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第1領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数及び前記第3領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数より多くまたは同じであり、前記第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は変化しうる。
実際には、タッチ電極は、それぞれが比較的少数のサブピクセルに対応する第1タッチ電極TE1と、それぞれが比較的多数のサブピクセルに対応する第2タッチ電極TE2を含む。図９に示すように、１番目の行には第２タッチ電極ＴＥ２を配置し、２番目の行では第１タッチ電極ＴＥ１を配置し、３番目の行では第２タッチ電極ＴＥ２を配置し、４番目の行では第１タッチ電極ＴＥ１を配置する。第2領域における他の行のタッチ電極の配置は、類推によって推測することができ、以下に詳細に説明しない。
即ち、２行に第１タッチ電極ＴＥ１を配置しなければならない場合、その間に第２タッチ電極ＴＥ２の行が挿入されるように配置することができる。
また、図１０では表示パネル１１０に配置される第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２に各々対応するサブピクセルの個数の差が大きい場合、第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２の垂直列に対応するサブピクセルの差を１つにするにはサイズの大きい第１タッチ電極ＴＥ１の配置行数が図７より多く必要である。
このように、配置しなければならない第１タッチ電極ＴＥ１の数が増加する場合、前記第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２を行単位で交互に配置して、輝度不良を減らすことができる。
図１１は、別の実施形態を示す図である。別の実施形態でアクティブ領域(active area)は、第1領域と第2領域を含む。第2領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第1領域のタッチ電極に対応するサブピクセルの数より多くまたは同じであり、第1領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じであり、第2領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数は同じである。
実際に、第2領域のタッチ電極は第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２を同一行方向と同一列方向で交互に配置されるようにして、輝度不良を最小化した他の実施形態である。
基本的に、各列（ｉ列）の各々に追加される第１タッチ電極ＴＥ１の個数は互いに同一であるため、各列に配置される第１タッチ電極ＴＥ１の個数は同一である。
しかしながら、図７、図９、図１０とは異なり、行方向と列方向に互いに第１タッチ電極ＴＥ１と第２タッチ電極ＴＥ２とが交互に配置されるようにすることによって、電極サイズの差により発生するキャパシタンスの差を周囲領域に配置されたタッチ電極により相殺されるようにすることによって、輝度不均一現象を最小化した。
このように、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置は、表示パネルに配置されるタッチ電極のうち、サイズが異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極のサイズ偏差を最小化して、タッチ電極のサイズの差によって発生する輝度不良を改善する効果がある。
また、本発明に係るタッチスクリーン内蔵型表示装置は、サイズが互いに異なる第１タッチ電極と第２タッチ電極の行方向または列方向に配置構造を変更することによって、カップリング効果による輝度低下を防止する効果がある。
以上の説明及び添付の図面は、本発明の技術思想を例示的に示すことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で構成の結合、分離、置換、及び変更などの多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解析されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれることと解析されるべきである。
１００ タッチスクリーン内蔵型表示装置
１１０ 表示パネル
１２０ データ駆動部
１３０ ゲート駆動部
１４０ コントローラ
１５０ タッチ回路
１６０ スイッチ回路
ＴＥ１ 第１タッチ電極
ＴＥ２ 第２タッチ電極

Claims (16)

  1. 第1領域と第2領域を含むアクティブ領域(active area)と、
    前記アクティブ領域の複数のサブピクセルと、
    マトリックス形態(matrix form)に配置され前記サブピクセルに対応する複数のタッチ電極とを含み、前記第1領域のタッチ電極のうちの少なくとも一つは、前記第2領域の前記タッチ電極の他方と異なるサイズが有する、表示装置。
  2. 前記第1領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数より多い、請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記複数のサブピクセルは、マトリックス形態(matrix form)に配置され、
    前記第1領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの垂直列の数がＫ＋n(nは1または2の自然数である)であり、前記第2領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの垂直列の数はＫ個である、請求項２に記載の表示装置。
  4. 前記アクティブ領域は第3領域をさらに含み、前記第2領域は前記第1および前記第3領域の間にある、請求項2に記載の表示装置。
  5. 前記第3領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数より多い、請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第1領域は前記アクティブ領域の最上部領域であり、前記第2領域は前記アクティブ領域の中央領域であり、前記第3領域は前記アクティブ領域の最下部領域である、請求項4に記載の表示装置。
  7. 前記第1領域、前記第2領域または前記第3領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数が同じである、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記第1領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第3領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数と同じである、請求項4に記載の表示装置。
  9. 前記第1領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数より少ない、請求項1に記載の表示装置。
  10. 前記複数のサブピクセルは、マトリックス形態(matrix form)に配置され、
    前記第2領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの垂直列の数がＫ＋n(nは1または2の自然数である)であり、前記第1領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの垂直列の数はk個である、請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記アクティブ領域は第3領域をさらに含み、前記第2領域は前記第1および前記第3領域の間にある、請求項9に記載の表示装置。
  12. 前記第3領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第2領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数より多い、請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記第1領域は前記アクティブ領域の最上部領域であり、前記第2領域は前記アクティブ領域の中央領域であり、前記第3領域は前記アクティブ領域の最下部領域である、請求項11に記載の表示装置。
  14. 前記第1領域、前記第2領域または前記第3領域の各タッチ電極に対応するサブピクセルの数が同じである、請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記第1領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数は、前記第3領域の前記タッチ電極に対応するサブピクセルの数と同じである、請求項4に記載の表示装置。
  16. 液晶ディスプレイ（LCD）、プラズマディスプレイパネル（PDP）、有機発光ディスプレイ装置（OLED）のうちの1つである、請求項１に記載の表示装置。
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