JP5019424B2

JP5019424B2 - 表示装置

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Publication number: JP5019424B2
Application number: JP2006297968A
Authority: JP
Inventors: 喜錫李; 孝澤林; 鎭澤朴; 珠湖朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: JP2007140508A; KR20070051050A; TW200721086A; CN1967325B; US20070109237A1; US8411001B2; TWI402795B; KR101197054B1; CN1967325A

Description

本発明は表示装置に関し、特にデータ信号の遅延を防止することができる表示装置のフローティングバーの構造に関する。

近年、重くて大きい陰極線管（ＣＲＴ）の代わりに、有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）のような平板表示装置が活発に開発されている。
ＰＤＰは、気体放電によって発生するプラズマを利用して文字や画像を表示する装置であり、有機発光表示装置は、特定有機物または高分子等の電界発光を利用して文字または画像を表示する装置である。液晶表示装置は、二つの表示板の間に入っている液晶層に電場を印加し、この電場の強さを調節して液晶層を通過する光の透過率を調節することによって所望の画像が得られる。

このような平板表示装置の中で、例えば液晶表示装置と有機発光表示装置は、スイッチング素子を含む画素と表示信号線が備えられた表示板があり、それには、表示信号線のうちのゲート線にゲート信号を印加して画素のスイッチング素子を導通、又は遮断させるゲート駆動部、複数の階調電圧を生成する階調電圧生成部、階調電圧のうち画像データに該当する電圧をデータ電圧として表示信号線のうちのデータ線に印加するデータ駆動部、そしてこれらを制御する信号制御部、等を含む。

一方、表示板は、画素と表示信号線の大部分が形成されている表示領域とその外側の周辺領域を含む。

このとき、周辺領域にはゲート線と同一層に形成され、データ線と交差するフローティングバー（浮動配線）を配置し、データ線とフローティングバーの間には静電気防止用ダイオードを連結して、データ線に静電気が流入した場合、フローティングバーを通して静電気を分散させてデータ線を保護する。このようなフローティングバーはゲート線と同一層に形成される。

この表示板を立てて見る時、フローティングバーは、周辺領域の上側領域と下側領域に横方向に各々一つの棒状体として形成、及び配置されているため、表示装置を製造する過程や完成後に、微細ホコリ（ｐａｒｔｉｃｌｅ）などによって、フローティングバーとデータ線との短絡が発生する可能性がある。これによって、データ線には負荷（ｌｏａｄ）が作用してデータ信号の遅延が生じるため、画面が十分表示されない不良が生じるという問題があった。

そこで、本発明は上記従来の表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、データ信号の遅延を防止することができる表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、表示領域と、前記表示領域の一方に隣接して位置する第１周辺領域と、前記表示領域を隔てて前記第１周辺領域と対向する第２周辺領域とを含む表示装置であって、前記表示領域に位置する複数の画素と、前記複数の画素にそれぞれデータ電圧を伝達する複数のデータ線と、前記第１周辺領域と第２周辺領域のうちのいずれか一つに位置し、互いに分離されている複数の第１サブフローティングバーを含む第１フローティングバーとを含み、前記複数の第１サブフローティングバーのそれぞれは互いに異なる少なくとも一つのデータ線と交差することを特徴とする。

前記第１サブフローティングバーと前記データ線の間に連結されるダイオードをさらに有することが好ましい。
前記ダイオードは、双方向直列ダイオードであることが好ましい。
前記第１周辺領域と第２周辺領域のうち、前記第１フローティングバーが位置する周辺領域を除外した周辺領域に位置し、かつ互いに分離されている複数の第２サブフローティングバーを含む第２フローティングバーをさらに含むことが好ましい。

前記第１サブフローティングバーの相互間に連結される第１ダイオードをさらに有することが好ましい。

前記第１サブフローティングバーと前記データ線との間に連結される第２ダイオードをさらに有することが好ましい。
前記第１及び第２ダイオードは、双方向直列ダイオードであることが好ましい。
前記第１周辺領域と第２周辺領域のうち、前記第１フローティングバーが位置する周辺領域を除外した周辺領域に位置し、かつ互いに分離されている複数の第２サブフローティングバーを含む第２フローティングバーをさらに含むことが好ましい。

本発明に係る表示装置によれば、フローティングバーを複数のサブフローティングバーに分けて配置することによって、データ信号の遅延を防止して良好な画像を得ることができ、また、サブフローティングバーの間にダイオードを配置することで静電気分散効果を極大化するという効果がある。

次に、本発明に係る表示装置を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

図面から多様な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似する部分については同一符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。

図１及び図２を参照して本発明の一実施形態による表示装置について詳細に説明し、液晶表示装置を一例として説明する。
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示板組立体（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｐａｎｅｌａｓｓｅｍｂｌｙ）３００、及びこれと連結されたゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部８００、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。
液晶表示板組立体３００は、等価回路から見ると、複数の信号線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）とこれに連結されて行列状に配置された複数の画素（ｐｉｘｅｌ、ＰＸ）を含む。

一方、図２に示す構造から見ると、液晶表示板組立体３００は互いに対向する下部及び上部表示板１００、２００とその間に入っている液晶層３を含む。
信号線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）は、ゲート信号（“走査信号”とも言う）を伝達する複数のゲート線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）とデータ信号を伝達する複数のデータ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）を含む。各ゲート線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）は、大まかには行方向に伸びて互いに平行に並列し、各データ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）は大まかには列方向にのびて互いに平行に並列する。

各画素（ＰＸ）、例えば、ｉ番目（ｉ＝１、２、ｎ）のゲート線（Ｇ_ｉ）とｊ番目（ｊ＝１、２、ｍ）のデータ線（Ｄ_ｊ）に連結された画素（ＰＸ）は、信号線（Ｇ_ｉ、Ｄ_ｊ）に連結されたスイッチング素子（Ｑ）とこれに連結された液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を含む。ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は状況に応じて省略することができる。

スイッチング素子（Ｑ）は、下部表示板１００に備えられている薄膜トランジスタなどの三端子素子であって、その制御端子はゲート線（Ｇ_ｉ）と連結されており、入力端子はデータ線（Ｄ_ｊ）と連結されており、出力端子は液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）と連結されている。
液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）は、下部表示板１００の画素電極１９１と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子として、二つの電極（１９１、２７０）の間の液晶層３が誘電体として機能して形成される。

画素電極１９１は、スイッチング素子（Ｑ）と連結されて共通電極２７０は上部表示板２００の下部表示板１００と対向する面に形成されて共通電圧（Ｖｃｏｍ）の印加を受ける。図２とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に備える場合もあり、この時には二つの電極（１９１、２７０）のうち少なくとも一つが線状または棒状に形成されうる。
液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の補助的役割を果たすストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、下部表示板１００に備えた別の信号線（図示せず）と画素電極１９１が絶縁体を間に置いて重なって構成され、この別個の信号線には共通電圧（Ｖｃｏｍ）などの所定の電圧が印加される。
しかし、ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、画素電極１９１が絶縁体を媒介として真上の前段ゲート線と重なって構成することもできる。

一方、色表示を実現するためには、各画素（ＰＸ）が基本色のうち一色のみを固有色として表示したり（空間分割）、各画素（ＰＸ）が時間によって順次に選択した基本色を表示するように（時間分割）して、これら基本色の空間的、時間的合計により望む色相を認識させる。基本色の例としては、赤色、緑色、青色など三原色がある。

図２は空間分割の一例として、各画素（ＰＸ）が画素電極１９１に対応する上部表示板２００の領域に基本色のうち一色を示す色フィルタ２３０を備えることを示している。図２とは異なって、色フィルタ２３０は下部表示板１００の画素電極１９１の上面または下面に形成することもできる。
液晶表示板組立体３００の外側面（上部表示板の上側または下部上部表示板の下側）には、光を偏光させる少なくとも一つの偏光子（図示せず）が形成されている。

図１を参考にすると、階調電圧生成部８００は、画素（ＰＸ）の透過率と関連する二対の階調電圧集合（または基準階調電圧集合）を生成する。二対のうち一対は共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して正の値を有し、他の一対は負の値を有する。
ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）と連結されて、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲート遮断電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせで構成されたゲート信号をゲート線（Ｇ１〜Ｇｎ）に印加する。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）に連結されており、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してこれをデータ信号としてデータ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）に印加する。しかし、階調電圧生成部８００が全ての階調に対する電圧を全て提供するのではなく、所定の数の基準階調電圧のみを提供する場合に、データ駆動部５００は基準階調電圧を分圧して全体階調に対する階調電圧を生成してこの中でデータ信号を選択する。
信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などを制御する。

このような各々の駆動装置（４００、５００、６００、８００）は、少なくとも一つの集積回路チップ形態で液晶表示板組立体３００上に直接装着したり、可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着したり、ＴＣＰ（ｔａｐｅｃａｒｒｉｅｒｐａｃｋａｇｅ）形態で液晶表示板組立体３００に付着したり、別途の印刷回路基板（図示せず）上に装着することもできる。
これとは異なって、これらの駆動装置（４００、５００、６００、８００）が信号線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）及び薄膜トランジスタスイッチング素子（Ｑ）などのように液晶表示板組立体３００上に集積させることもできる。また、駆動装置（４００、５００、６００、８００）は、単一チップで集積でき、この場合、これらのうち少なくとも一つ、またはこれらをなす少なくとも一つの回路素子が単一チップ外側に形成されることもありうる。

このような液晶表示装置の動作について以下で詳細に説明する。
信号制御部６００は、外部のグラフィック制御器（図示せず）から入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号を受信する。入力制御信号の例としては、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）と水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、メインクロック（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などがある。

信号制御部６００は、入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と入力制御信号に基づいて、入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように適切に処理して、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）などを生成した後、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に伝達してデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）と処理したデジタル画像信号（ＤＡＴ）をデータ駆動部５００に伝達する。

ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、走査開始を指示する走査開始信号（ＳＴＶ）とゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力周期を制御する少なくとも一つのクロック信号を含む。ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、また、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の持続時間を限定する出力イネーブル信号（ＯＥ）をさらに含むことができる。

データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、一行の画素（ＰＸ）に対する画像データの伝送開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）と、データ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）にデータ信号を印加することを指示するロード信号（ＬＯＡＤ）、及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）を含む。データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、また、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対するデータ信号の電圧極性（以下、“共通電圧に対するデータ信号の電圧極性”を短く“データ信号の極性”という）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）をさらに含むことができる。

信号制御部６００からのデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）によって、データ駆動部５００は、一行の画素（ＰＸ）に対するデジタル画像信号（ＤＡＴ）を受信して、各デジタル画像信号（ＤＡＴ）に対応する階調電圧を選択することによって、デジタル画像信号（ＤＡＴ）をアナログデータ信号に変換した後、これを対応するデータ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）に印加する。

ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）によってゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）に印加して、このゲート線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）に連結されたスイッチング素子（Ｑ）を導通させる。以下、データ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）に印加されたデータ信号が導通したスイッチング素子（Ｑ）を通して対応する画素（ＰＸ）に印加される。
画素（ＰＸ）に印加されたデータ信号の電圧と共通電圧（Ｖｃｏｍ）の差は、液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の充電電圧、つまり、画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配列を異ならせて、そのために液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は、表示板組立体３００に形成された偏光子によって光の透過率変化に現れる。

１水平周期｛“１Ｈ”ともいう。水平同期信号Ｈｓｙｎｃ及びデータイネーブル信号（ＤＥ）の一周期と同一｝を単位とし、このような過程を繰り返すことによって、全てのゲート線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）に対して順次にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して、全ての画素（ＰＸ）にデータ信号を印加して１フレームの画像を表示する。

１フレームが終わると、フレームが始まって各画素（ＰＸ）に印加されるデータ信号の極性が直前フレームでの極性と反対になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号（ＲＶＳ）の状態が制御される（“フレーム反転”）。この時、１フレーム内でも反転信号（ＲＶＳ）の特性によって、一つのデータ線を通して流れるデータ信号の極性が変わったり（例：行反転、点反転）、一つの画素行に印加されるデータ信号の極性も互いに異なることがある（例：列反転、点反転）。

本発明の実施形態による液晶表示装置のフローティングバーの構造について図３乃至図５を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のフローティングバーの配置を示す図であり、図４は、本発明の一実施形態によって図３に示したフローティングバーの配置を示す概略部分回路図であり、図５は本発明の他の実施形態によって図３に示したフローティングバーの配置を示す概略部分回路図である。

図３を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置の液晶表示板組立体３００は、表示領域（ＤＡ）とその外側の周辺領域（ＰＡ）を含む。表示領域（ＤＡ）には図１及び図２で説明した信号線（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄ_ｍ）と画素（ＰＸ）のほとんどが形成されており、周辺領域（ＰＡ）にはその上側領域と下側領域に各々複数のサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ１０）で構成されるフローティングバー（ＦＢＧ１、ＦＢＧ２）とデータ線の束が配置されている。この時、図３にはフローティングバーを構成するサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ１０）の数を１０本とした例を示すが、その数は変わることがある。また、図面符号‘ＤＬ’はデータ線を示す。

図４は、図３に示した表示領域の一部を拡大して示したものであって、特に液晶表示板組立体３００の上側周辺領域に位置するサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ１０）のうちの三本のサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ３）を示した。
各サブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ３）は、分離部（ＯＰＮ）を通して互いに物理的に連結が切断されている状態であって、所定数のデータ線（ＤＬ）と交差する。図４には‘ｋ’本のデータ線（ＤＬ）単位に部分を分けた例を示し、サブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ１０）の数は多い方が良いが、信号遅延が発生しない範囲で任意に定めることができる。

また、各サブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ３）とデータ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｋ、Ｄ_ｋ＋１〜Ｄ_２ｋ、Ｄ_２ｋ＋１〜Ｄ_３ｋ）の間はダイオード（ｄｄ）で連結されており、データ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｋ、Ｄ_ｋ＋１〜Ｄ_２ｋ、Ｄ_２ｋ＋１〜Ｄ_３ｋ）に静電気が流入する場合、ダイオード（ｄｄ）を通して静電気を分散する。

ダイオード（ｄｄ）は、背中合わせ（互いに逆向きとなる）ダイオード対と呼ばれる双方向直列ダイオード（例えば、閾値＞５ボルト。並列では閾値が過少（＝約０．６ボルト）となる）であり、サブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ３）からデータ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｋ、Ｄ_ｋ＋１〜Ｄ_２ｋ、Ｄ_２ｋ＋１〜Ｄ_３ｋ）に、データ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｋ、Ｄ_ｋ＋１〜Ｄ_２ｋ、Ｄ_２ｋ＋１〜Ｄ_３ｋ）からサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ３）に静電気を分散させる。
これにより、フローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ１０）とデータ線（ＤＬ）が短絡した場合にも、従来の一つの棒の場合に比べて、データ線（ＤＬ）にかかる負荷を顕著に減らすことができ、信号遅延を防止できる。

また、フローティングバーの複数のサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ１０）の間にダイオード（ｄｄｂ）を配置すると、静電気分散効果を極大化することができる。
図５に示したフローティングバーの構造は、図４と実質的に同一である。つまり、所定データ線単位でサブフローティングバー（ＦＢ１〜ＦＢ３）に分けられて、データ線（Ｄ_１〜Ｄ_ｋ、Ｄ_ｋ＋１〜Ｄ_２ｋ、Ｄ_２ｋ＋１〜Ｄ_３ｋ）と交差する。ただし、図４に示したフローティングバーの配置とは異なって、サブフローティングバーとサブフローティングバーの間にダイオード（ｄｄｂ）が連結されている。

このダイオード（ｄｄｂ）も双方向直列ダイオードであり、静電気のように非常に大きい電圧や電流が流れる場合にだけ導通し、そうではない場合には遮断される。従って、静電気が流入しない一般的な状況では、図４に示した構造と同じである。これによって、フローティングバー（ＦＢＧ１、ＦＢＧ２）とデータ線（ＤＬ）が短絡される場合には、負荷を最少にする役割を果たすと同時に、静電気が流入する場合には静電気分散効果を図４に示した実施形態に比べて少し大きくすることができる。

尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。本発明の一実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。本発明の一実施形態による液晶表示装置のフローティングバーの配置図である。本発明の一実施形態によって図３に示したフローティングバーの配置を示す概略部分回路図である。本発明の他の実施形態によって図３に示したフローティングバーの配置を示す概略部分回路図である。

符号の説明

３液晶層
１００下部表示板
１９１画素電極
２００上部表示板
２３０色フィルタ
２７０共通電極
３００液晶表示板組立体
４００ゲート駆動部
５００データ駆動部
６００信号制御部
８００階調電圧生成部
ＦＢＧ１、ＦＢＧ２フローティングバー
ＦＢ１〜ＦＢ１０サブフローティングバー
Ｒ、Ｇ、Ｂ入力画像データ
ＤＥデータイネーブル信号
ＭＣＬＫメインクロック
Ｈｓｙｎｃ水平同期信号
Ｖｓｙｎｃ垂直同期信号
ＣＯＮＴ１ゲート制御信号
ＣＯＮＴ２データ制御信号
ＤＡＴデジタル映像信号
Ｃｌｃ液晶キャパシタ
Ｃｓｔストレージキャパシタ
Ｑスイッチング素子
ｄｄ、ｄｄｂ背中合わせダイオード対
ＤＬデータ線

Claims

表示領域と、前記表示領域の一方に隣接して位置する第１周辺領域と、前記表示領域を隔てて前記第１周辺領域と対向する第２周辺領域とを含む表示装置であって、
前記表示領域に位置する複数の画素と、
前記複数の画素にそれぞれデータ電圧を伝達する複数のデータ線と、
前記第１周辺領域と第２周辺領域のうちのいずれか一つに位置し、互いに分離されている複数の第１サブフローティングバーを含む第１フローティングバーとを含み、
前記複数の第１サブフローティングバーのそれぞれは互いに異なる少なくとも一つのデータ線と交差することを特徴とする表示装置。
前記第１サブフローティングバーと前記データ線の間に連結されるダイオードをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記ダイオードは、双方向直列ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記第１周辺領域と第２周辺領域のうち、前記第１フローティングバーが位置する周辺領域を除外した周辺領域に位置し、かつ互いに分離されている複数の第２サブフローティングバーを含む第２フローティングバーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第１サブフローティングバーの相互間に連結される第１ダイオードをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第１サブフローティングバーと前記データ線との間に連結される第２ダイオードをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
前記第１及び第２ダイオードは、双方向直列ダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
前記第１周辺領域と第２周辺領域のうち、前記第１フローティングバーが位置する周辺領域を除外した周辺領域に位置し、かつ互いに分離されている複数の第２サブフローティングバーを含む第２フローティングバーをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。