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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6349077
(24)【登録日】2018年6月8日
(45)【発行日】2018年6月27日
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1343 20060101AFI20180618BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20180618BHJP
G02F 1/1333 20060101ALI20180618BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1343
G02F1/1335 505
G02F1/1333
【請求項の数】13
【全頁数】45
(21)【出願番号】特願2013-247625(P2013-247625)
(22)【出願日】2013年11月29日
(65)【公開番号】特開2014-146021(P2014-146021A)
(43)【公開日】2014年8月14日
【審査請求日】2016年11月29日
(31)【優先権主張番号】10-2013-0009171
(32)【優先日】2013年1月28日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2013-0016478
(32)【優先日】2013年2月15日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】白 承 洙
(72)【発明者】
【氏名】金 雄 權
(72)【発明者】
【氏名】金 尚 鎬
(72)【発明者】
【氏名】宋 在 晉
(72)【発明者】
【氏名】李 相 郁
(72)【発明者】
【氏名】李 喜 春
(72)【発明者】
【氏名】宋 榮 九
(72)【発明者】
【氏名】金 南 憲
(72)【発明者】
【氏名】金 大 哲
(72)【発明者】
【氏名】金 成 烈
(72)【発明者】
【氏名】方 廷 碩
(72)【発明者】
【氏名】鄭 基 勳
【審査官】
横井 亜矢子
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００７／０００３１５０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０２４９４９０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００６−１２７０８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−０３３８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０６５９７４２７（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
特開平０７−１９９１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０１５４７２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開平１１−２９５７１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００７／１０８２３９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｆ １／１３３５，１／１３３６３，１／１３６−１／１３６８
Ｇ０２Ｆ １／１３４３−１／１３４５，１／１３３７
Ｇ０２Ｆ １／１３３，１／１３３３，１／１３３４
Ｇ０２Ｆ １／１３３９−１／１３４１，１／１３４７
Ｇ０９Ｆ ９／３０−９／４６
Ｇ０６Ｆ ３／０３，３／０４１−３／０４７
Ｇ０６Ｆ ３／０３３−３／０３９
Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液晶分子が配列される方向が互いに異なる複数のドメインをそれぞれ含む複数の画素を含み、
前記複数の画素のうちの１つの画素は、前記複数のドメインにそれぞれ位置して、外部から認識可能な複数のサブ光学パターンを含む、表示装置。
前記複数の画素のうちの１つの画素は、前記複数のドメインにそれぞれ位置して、外部から認識可能な複数のサブ光学パターンを含む、表示装置。
【請求項2】
前記複数のサブ光学パターンは、互いに異なる視野角における表示特性を実質的に同一にする、類似範囲内のサイズを有する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項3】
光を遮断し、前記画素の開口部を定義する遮光部材をさらに含み、
前記１つの画素に含まれる前記複数のドメインにそれぞれ対応する前記開口部において、前記サブ光学パターンを除いた各領域の実際の開口部のサイズの偏差は、前記１つの画素でほぼ５０％以内である、請求項２に記載の表示装置。
前記１つの画素に含まれる前記複数のドメインにそれぞれ対応する前記開口部において、前記サブ光学パターンを除いた各領域の実際の開口部のサイズの偏差は、前記１つの画素でほぼ５０％以内である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項4】
前記１つの画素に含まれる前記複数のサブ光学パターンのうちの少なくとも１つは、前記１つの画素の前記開口部内に位置する部分を含む、請求項３に記載の表示装置。
【請求項5】
前記１つの画素に含まれる前記複数のサブ光学パターンは、共に前記画素の光学パターンを形成し、
前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、互いに異なる形状の光学パターンを有する、請求項４に記載の表示装置。
前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、互いに異なる形状の光学パターンを有する、請求項４に記載の表示装置。
【請求項6】
前記複数の画素のうちの１つの画素に含まれる前記光学パターンは、２つ以上の互いに異なる光学パターンを含む光学パターンセットから選択される、請求項５に記載の表示装置。
【請求項7】
隣接した２つ以上の画素を含むフォトグラフィング単位の各画素に含まれる複数の前記光学パターンのイメージは、位置によって互いに異なる、請求項６に記載の表示装置。
【請求項8】
前記複数の画素は、第１色を表示する複数の第１色画素、及び前記第１色と異なる第２色を表示する複数の第２色画素を含み、
前記第１色画素は、１つ以上の前記光学パターンを含む第１光学パターンセットから選択された光学パターンを含み、
前記第２色画素は、１つ以上の前記光学パターンを含み、前記第１光学パターンセットと別途に備えられる第２光学パターンセットから選択された光学パターンを含む、請求項７に記載の表示装置。
前記第１色画素は、１つ以上の前記光学パターンを含む第１光学パターンセットから選択された光学パターンを含み、
前記第２色画素は、１つ以上の前記光学パターンを含み、前記第１光学パターンセットと別途に備えられる第２光学パターンセットから選択された光学パターンを含む、請求項７に記載の表示装置。
【請求項9】
互いに異なる色を表示する複数の画素をそれぞれ含む複数のドットを含み、
前記複数の画素のうち、第１色を表示する複数の第１画素のうちの少なくとも一部は、外部から認識可能な光学パターンを含み、
前記ドットは、フルカラーを表現するための複数の基本色画素、及び表示を補助するための少なくとも１つの補助画素を含み、
前記複数の第１画素は、前記少なくとも１つの補助画素を含み、
前記第１画素と異なる色を表示する画素は前記光学パターンを含まず、
前記複数の第１画素のうちの少なくとも２つの画素の前記光学パターンは、互いに異なる形状または位置を有する、表示装置。
前記複数の画素のうち、第１色を表示する複数の第１画素のうちの少なくとも一部は、外部から認識可能な光学パターンを含み、
前記ドットは、フルカラーを表現するための複数の基本色画素、及び表示を補助するための少なくとも１つの補助画素を含み、
前記複数の第１画素は、前記少なくとも１つの補助画素を含み、
前記第１画素と異なる色を表示する画素は前記光学パターンを含まず、
前記複数の第１画素のうちの少なくとも２つの画素の前記光学パターンは、互いに異なる形状または位置を有する、表示装置。
【請求項10】
前記複数の画素の開口部を定義する遮光部材をさらに含み、
前記光学パターンは、前記遮光部材と同一物質を含む、請求項９に記載の表示装置。
前記光学パターンは、前記遮光部材と同一物質を含む、請求項９に記載の表示装置。
【請求項11】
前記補助画素は、白色画素または黄色画素を含む、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項12】
前記画素と接続されて、半導体を含む薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに駆動信号を伝達する信号線と、をさらに含み、
前記光学パターンは、前記信号線及び前記半導体のうちの少なくとも１つと同一物質を含む、請求項９に記載の表示装置。
前記薄膜トランジスタに駆動信号を伝達する信号線と、をさらに含み、
前記光学パターンは、前記信号線及び前記半導体のうちの少なくとも１つと同一物質を含む、請求項９に記載の表示装置。
【請求項13】
前記補助画素は、白色画素または黄色画素を含む、請求項１２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に関し、さらに具体的には、接触情報を得ることができる表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、表示装置は、平板表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）が爆発的に市場を占有しながら急速な成長をしている。平板表示装置は、画面のサイズに比べて厚さが薄い表示装置をいい、幅広く使用される平板表示装置としては、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）と有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。
【0003】
表示装置は、映像を表示する複数の画素、及び複数の画素を駆動するための駆動装置を含む。色表示を実現するために、各画素が原色のうちの１つを表示するか、または各画素が時間によって交互に原色を表示するようにして、これら原色の空間的、時間的な相互作用によって所望の色が認識されるようにする。原色の例としては赤色、緑色、青色など三原色が挙げられる。空間分割の場合、表示装置の各画素が原色のうちの１つを示すカラーフィルタまたは発光部材を含むことができる。各原色を表現する１つのセットの画素は共にフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）を表現することができる。
【0004】
液晶表示装置は、現在、最も幅広く使用されている平板表示装置の１つであって、画素電極と共通電極など電界生成電極（ｆｉｅｌｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とを含む。液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の方向を決定し、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。液晶層に電界を生成する電界生成電極は、２つの表示板にそれぞれ備えられてもよく、同一の表示板に備えられてもよい。
【0005】
液晶表示装置は、また、各画素電極に接続されているスイッチング素子と、及びスイッチング素子を制御して、画素電極に電圧を印加するためのゲート線とデータ線とのような多数の信号線と、を含む。
【0006】
液晶層の液晶分子は、液晶層に電界が印加されない状態で液晶分子の長軸が２つの表示板に対して垂直であってもよく、水平であってもよい。液晶表示装置で広視野角を実現するために、１つの画素に液晶分子の配向方向が異なる複数のドメイン（ｄｏｍａｉｎ）を形成してもよい。
【0007】
このように、１つの画素に複数のドメインを形成する手段として、垂直配向モードの液晶表示装置の場合、電界生成電極に切開部（ｃｕｔｏｕｔ）または突起（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を形成する方法がある。この方法は、切開部または突起の周縁（ｅｄｇｅ）と、これと対向する電界生成電極との間に形成されるフリンジフィールド（ｆｒｉｎｇｅ ｆｉｅｌｄ）によって液晶がフリンジフィールドに垂直な方向に配向されることにより、複数のドメインを形成することができる。
【0008】
１つの画素に複数のドメインを形成する他の手段として、配向膜に光を照射して液晶の配向方向及び配向角度を制御する光配向方法、及び電界生成電極が互いに異なる方向に延びるようにする方法などがある。
【0009】
一方、最近、表示装置は、外部物体が表示装置の画面に接触すると、これによる接触情報を得て、これに基づいた映像信号を表示装置に伝送して映像を表示する多様な技術が活発に開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、外部からの接触があるとき接触情報を得ることができ、かつ視野角特性を向上できる表示装置を提供することにある。
【0011】
また、本発明の他の目的は、外部からの接触があるとき接触情報を得ることができ、かつ表示品質の低下を防止できる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一実施形態による表示装置は、液晶分子が配列される方向が互いに異なる複数のドメインをそれぞれ含む複数の画素を含み、複数の画素のうちの１つの画素は、複数のドメインにそれぞれ位置して、外部から認識可能な複数のサブ光学パターンを含む。
【0013】
複数のサブ光学パターンは、互いに異なる視野角における表示特性を実質的に同一にする類似範囲内のサイズを有してもよい。
【0014】
光を遮断し、画素の開口部を定義する遮光部材をさらに含み、１つの画素に含まれる複数のドメインにそれぞれ対応する開口部の各領域において、サブ光学パターンを除いた各領域の実際の開口部のサイズの偏差は、１つの画素でほぼ５０％以内であってもよい。
【0015】
１つの画素に含まれる複数のサブ光学パターンのうちの少なくとも１つは、１つの画素の開口部内に位置する部分を含んでもよい。
【0016】
１つの画素に含まれる複数のサブ光学パターンは、共に画素の光学パターンを形成し、複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、互いに異なる形状の光学パターンを有してもよい。
【0017】
複数の画素のうちの１つの画素に含まれる光学パターンは、２つ以上の互いに異なる光学パターンを含む光学パターンセットから選択されてもよい。
【0018】
隣接した２つ以上の画素を含むフォトグラフィング単位の各画素に含まれる複数の光学パターンのイメージは、位置によって互いに異なってもよい。
【0019】
複数の画素は、第１色を表示する複数の第１色画素、及び第１色と異なる第２色を表示する複数の第２色画素を含み、第１色画素は、１つ以上の光学パターンを含む第１光学パターンセットから選択された光学パターンを含み、第２色画素は、１つ以上の光学パターンを含み、第１光学パターンセットと別途に備えられる第２光学パターンセットより選択された光学パターンを含んでもよい。
【0020】
複数の第１色画素の開口部において、光学パターンを除いた各領域の実際の開口部のサイズの偏差は、複数の第１色画素でほぼ５０％以内であってもよい。
【0021】
１つの画素に含まれる複数のサブ光学パターンは、遮光部材と同一物質、半導体物質、及び金属のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【0022】
サブ光学パターンは、遮光部材の縦部または横部から突出してもよい。
【0023】
１つの画素の複数のドメインのうち、隣接する一対のドメインに位置するサブ光学パターンは、互いに接続されてもよい。
【0024】
サブ光学パターンは、遮光部材と分離されている島状（ｉｓｌａｎｄ ｓｈａｐｅ）であってもよい。
【0025】
１つの画素の複数のドメインのうち、隣接する一対のドメインに位置するサブ光学パターンは、互いに接続されてもよい。
【0026】
サブ光学パターンは、遮光部材の縦部または横部と平行に延びてもよい。
【0027】
遮光部材の縦部または横部は、少なくとも一回曲がってもよい。
【0028】
１つの画素は、互いに異なるガンマ曲線に従う第１副画素及び第２副画素を含み、複数のサブ光学パターンは、第１副画素及び第２副画素のうちの少なくとも１つにそれぞれ位置してもよい。
【0029】
本発明の一実施形態による表示装置は、互いに異なる色を表示する複数の画素をそれぞれ含む複数のドットを含み、複数の画素のうち、第１色を表示する複数の第１画素のうちの少なくとも一部は、外部から認識可能な光学パターンを含み、第１画素と異なる色を表示する画素は、光学パターンを含まない。
【0030】
ドットは、フルカラーを表現するための複数の基本色画素、及び表示を補助するための少なくとも１つの補助画素を含み、複数の第１画素は、少なくとも１つの補助画素を含んでもよい。
【0031】
複数の画素の開口部を定義する遮光部材をさらに含み、光学パターンは遮光部材と同一物質を含んでもよい。
【0032】
画素と接続されて、半導体を含む薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタに駆動信号を伝達する信号線と、をさらに含み、光学パターンは、信号線及び半導体のうちの少なくとも１つと同一物質を含んでもよい。
【0033】
複数の第１画素のうちの少なくとも２つの画素の光学パターンは、互いに異なる形状または位置を有してもよい。
【0034】
隣接した２つ以上のドットを含むフォトグラフィング単位の各画素に含まれる光学パターンのイメージは、位置によって互いに異なってもよい。
【0035】
補助画素の面積が基本画素の面積と実質的に同一であってもよい。
【0036】
補助画素の面積が基本画素の面積と異なってもよい。
【0037】
補助画素は、白色画素または黄色画素を含んでもよい。
【0038】
ドットは、フルカラーを表現するための複数の基本画素を含み、複数の第１画素は、複数の基本画素のうちのいずれか１つの色の画素を含んでもよい。
【0039】
第１画素の面積は、複数の画素のうち第１画素を除いたそれ以外の画素の面積と異なってもよい。
【0040】
第１画素の面積は、複数の画素のうち第１画素を除いたそれ以外の画素の面積より大きくてもよい。
【0041】
第１色画素は、赤色画素、青色画素、及び緑色画素のうちのいずれか１つを含んでもよい。
【発明の効果】
【0042】
本発明の実施形態によれば、外部からの接触があるとき接触情報を得ることができ、かつ視野角特性を向上できる表示装置が提供される。
【0043】
また、本発明の実施形態によれば、外部からの接触があるとき接触情報を得ることができ、表示品質の低下を防止できる表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の一実施形態による接触情報を得ることができる表示装置と電子ペンを示した断面図である。
【図2】本発明の一実施形態による表示装置の簡略な配置図である。
【図3】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する断面図である。
【図4】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に含まれる複数のドメインを示す。
【図5】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に含まれる複数のドメインを示す。
【図6】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図7】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図8】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図9】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図10】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図11】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図12】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図13】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図14】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図15】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図16】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図17】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図18】本発明の一実施形態による表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図である。
【図19】本発明の一実施形態による表示装置の隣接した色々な画素の平面図である。
【図20】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図22】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図23】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図25】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素の等価回路図である。
【図26】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図28】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図30】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図32】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に含まれる複数のドメインにおいて、液晶分子が傾く方向を示した平面図である。
【図33】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図36】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図37】本発明の一実施形態による表示装置に含まれる複数の画素の配置図である。
【図38】本発明の一実施形態による表示装置に含まれる複数の画素の配置図である。
【図39】本発明の一実施形態による表示装置に含まれる複数の画素の配置図である。
【図40】本発明の一実施形態による表示装置に含まれる複数の画素の配置図である。
【図41】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【図45】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素の等価回路図である。
【図46】本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限られない。
【0046】
図面において、種々の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。明細書の全体にわたって類似する部分に対しては同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるというとき、これは他の部分の「すぐ上」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。一方、ある部分が他の部分の「すぐ上」にあるというときには、中間に他の部分がないことを意味する。
【0048】
図１は、本発明の一実施形態による接触情報を得ることができる表示装置と電子ペンを示した断面図であり、図２は、本発明の一実施形態による表示装置の簡略な配置図であり、図３は、本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する断面図であり、図４及び図５は、それぞれ本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に含まれる複数のドメインを示す。
【0049】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置は、外部物体が接触したり近接したとき、その接触位置などの接触情報を得ることができる表示装置であって、外部物体が接触したり近接する対象である表示板組立体３００を含む。
【0050】
表示板組立体３００に接触または近接できる外部物体は、図１に示したような電子ペン５０などの光学装置を含む。つまり、本発明の一実施形態による表示装置は、電子ペン５０などの光学装置によって接触情報を得ることができる表示装置であってもよい。ここでは、本発明の一実施形態による表示装置に対する接触位置を判断できる光学装置として、電子ペン５０を例に挙げて説明する。
【0051】
電子ペン５０は、光を対象物に出射した後、戻ってくる光によってイメージを感知することができる。電子ペン５０は、光を出射する対象物に直接接触することもでき、非接触でもよい。以下、電子ペン５０が対象物に直接接触する場合だけでなく、イメージを感知できるほどの対象物との間隔を置く場合も、接触と表現する。
【0052】
具体的に図１を参照すると、電子ペン５０は、その内部に光源５２、光学フィルタ５４、光学レンズ５６、及びイメージセンサ５８などを含む。
【0053】
光源５２は、赤外線、可視光線、紫外線などの光を発生させて、電子ペン５０の端部の孔を通して外部に出射することができる。
【0054】
光学フィルタ５４は、電子ペン５０の端部の孔を通して入射する色々な光を受けて、特定波長帯の光だけを光学レンズ５６側に通過させることができる。光学フィルタ５４が通過させる特定波長帯の光は、光源５２から出射する光の波長帯、またはイメージセンサ５８で感知できる光の波長帯でありうる。
【0055】
光学レンズ５６は、光学フィルタ５４を通じて入射した光をイメージセンサ５８側に集光させることができる。光学レンズ５６は、少なくとも１つの凹レンズまたは凸レンズを含んでもよい。
【0056】
イメージセンサ５８は、光学レンズ５６を通じて入射した光によって伝達されたイメージ情報を感知することができる。
【0057】
電子ペン５０は、イメージセンサ５８で感知されたイメージ情報を接触情報処理装置（図示せず）に送信する。接触情報処理装置は、イメージ情報を通じて接触対象物における接触位置などの接触情報を得ることができる。接触情報処理装置は、電子ペン５０の内部に位置してもよく、電子ペン５０と別途に備えられてもよい。
【0058】
図１に示したように、電子ペン５０の接触対象が表示板組立体３００の場合、電子ペン５０は、表示板組立体３００の接触位置のイメージ情報を感知し、これによって接触情報を得ることができる。
【0059】
しかし、表示板組立体３００の接触位置のイメージ情報を感知して接触情報を得ることができる光学装置は、このような電子ペン５０以外に、光の反射または透過有無を認識可能な多様な手段を含んでもよい。
【0060】
図２を参照すると、表示板組立体３００は、等価回路から見た場合に、複数の信号線と、これに接続されて、ほぼ行列状に配列された複数の画素ＰＸとを含む。
【0061】
信号線は、ゲート信号（「走査信号」ともいう）を伝達する複数のゲート線ＧＬと、データ電圧を伝達する複数のデータ線ＤＬとを含む。ゲート線ＧＬは主に横方向に延在し、データ線ＤＬは主に縦方向に延在して、ゲート線ＧＬと交差する。信号線は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びチタニウム（Ｔｉ）などの金属、または不透明または透明な多様な導電体で形成することができる。
【0062】
１つの画素ＰＸは、少なくとも１つのデータ線ＤＬ及び少なくとも１つのゲート線ＧＬに接続されている少なくとも１つのスイッチング素子Ｑと、これに接続された少なくとも１つの画素電極（図示せず）とを含んでもよい。スイッチング素子は、少なくとも１つの薄膜トランジスタを含むことができ、ゲート線ＧＬが伝達するゲート信号によって制御されて、データ線ＤＬが伝達するデータ電圧を画素電極に伝達する。
【0063】
色表示を実現するためには、各画素ＰＸが原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの１つを固有に表示するか（空間分割）、または各画素ＰＸが時間によって交互に原色を表示するように（時間分割）して、これら原色の空間的、時間的な相互作用によって所望の色が認識されるようにする。原色の例としては、赤色、緑色、青色など三原色が挙げられる。
【0064】
本発明の一実施形態による表示板組立体３００が含む複数の画素ＰＸのうちの少なくとも一部は、上述した電子ペン５０のような光学装置によって認識される光学パターンを含む。例えば、光学パターンは、電子ペン５０などの光学装置の光源５２から出射する光を反射して光学装置によって認識される。これとは異なって、光学パターンは、光源５２から出射した光の一部は吸収し、一部は反射させることもでき、光の全体を吸収して光学装置によって認識されることもできる。このような光学パターンについては、以降、詳細に説明する。
【0065】
図３を参照して、本発明の一実施形態による表示装置として、液晶表示装置を例に挙げる。本発明の一実施形態による液晶表示装置の表示板組立体３００は、断面構造から見たとき、互いに対向する下部表示板１００と上部表示板２００、及びその間に挿入されている液晶層３を含む。下部表示板１００は絶縁基板１１０を含み、上部表示板２００は絶縁基板２１０を含む。
【0066】
ゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬなどの信号線と、スイッチング素子Ｑとは、主に下部表示板１００の絶縁基板１１０の上に設けられる。スイッチング素子Ｑの上には保護膜１８０を配置してもよい。
【0067】
画素電極と共に液晶層３に電界を生成する対向電極（または共通電極）は、下部表示板１００または上部表示板２００に位置する。画素電極と対向電極が同一の表示板１００、２００に設けられる場合、２つの電極のうちの少なくとも１つが線状または棒状に形成されてもよい。
【0068】
液晶層３は、誘電率異方性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有する複数の液晶分子３１を含む。液晶層３は、液晶分子３１の配向を助けるための配向補助剤（図示せず）をさらに含んでもよい。液晶分子３１は、液晶層３に電界がない状態で、その長軸が２つの表示板１００、２００の表面に対して垂直または水平になるように配向されてもよい。
【0069】
表示板１００、２００の内側面には配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１１、２１が塗布されており、これらは垂直または水平配向膜であってもよい。
【0070】
液晶層３に電界が生成されると、液晶層３の液晶分子３１は電界に応答して、その長軸が電界の方向に垂直または水平になるように傾き、液晶分子が傾いた程度によって液晶層３に入射した光の偏光の変化の程度が変わる。このような偏光の変化は、偏光子によって透過率の変化として現れ、これを通じて液晶表示装置は映像を表示する。液晶層３に電界を生成する画素電極と対向電極を二端子として、液晶層３を誘電体として液晶キャパシタを形成する。画素電極と対向電極の電圧差は、液晶キャパシタの充電電圧、即ち、画素電圧を示す。
【0071】
図４を参照すると、１つの画素ＰＸは、光が透過して映像を表示する開口部を含む。画素ＰＸの開口部は、光を遮断する遮光部材（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）ＢＭによって定義される。つまり、画素ＰＸの開口部は、表示板組立体３００で映像を表示する表示領域中において、遮光部材ＢＭによって覆われない領域と定義することができる。
【0072】
遮光部材ＢＭは、可視光線領域の光を透過させない不透明な物質からなる。
【0073】
遮光部材ＢＭは、下部表示板１００、上部表示板２００、及び液晶層３のうちの少なくとも１つに位置してもよい。遮光部材ＢＭが下部表示板１００に位置する場合、遮光部材ＢＭの少なくとも一部は、ゲート線ＧＬまたはデータ線ＤＬなどの不透明な信号線に代替されてもよい。遮光部材ＢＭが液晶層３に位置する場合、不透明な間隔材が遮光部材ＢＭの役割を果たすことができる。
【0074】
図３及び図４を参照すると、液晶層３に電界が生成されると、１つの画素ＰＸの液晶層３は互いに異なる方向に配列される液晶分子３１を含む。言い換えると、１つの画素ＰＸは２つ以上のドメインＤ１、Ｄ２を含んでもよく、１つの画素ＰＸの互いに異なるドメインＤ１、Ｄ２に位置する液晶分子３１は、互いに異なる方向に配列され、同じドメインの液晶分子３１は、ほぼ一定の方向に配列される。例えば、第１ドメインＤ１の液晶分子３１が第１方向Ａ１に配列されると、第２ドメインＤ２の液晶分子３１は、第１方向Ａ１と異なる方向の第２方向Ａ２に配列されてもよい。このように、液晶分子３１が傾く方向を多様にすれば、液晶表示装置の基準視野角が大きくなることができる。
【0075】
図４では、１つの画素ＰＸが２つのドメインＤ１、Ｄ２を含むことと示しているが、これに限定されず、３つ以上のドメインを含むこともできる。
【0076】
図５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１つの画素ＰＸは、第１副画素ＰＸａ及び第２副画素ＰＸｂを含んでもよい。第１副画素ＰＸａ及び第２副画素ＰＸｂは、１つの入力映像信号に対して互いに異なるガンマ曲線による映像を表示することもでき、同一のガンマ曲線による映像を表示することもできる。つまり、第１副画素ＰＸａ及び第２副画素ＰＸｂは、同一の階調の入力映像信号に対して互いに異なるデータ電圧の印加を受けて、互いに異なる画素電圧で充電されてもよい。２つの副画素ＰＸａ、ＰＸｂが互いに異なる画素電圧で充電されれば、液晶分子３１が傾く角度が異なり、そのために２つの副画素ＰＸａ、ＰＸｂの輝度が異なる。２つの副画素ＰＸａ、ＰＸｂの充電電圧を適切に合わせれば、側面ガンマ曲線を正面ガンマ曲線に最大限近くすることができ、側面視認性を向上することができる。
【0077】
表示板組立体３００が含む複数の画素ＰＸのうちの少なくとも一部が光学パターンを含む場合、光学パターンは相対的に低輝度の映像を表示する第２副画素ＰＸｂだけに形成されてもよい。
【0078】
図５に示すように、各副画素ＰＸａ、ＰＸｂは、互いに異なる方向に配列される液晶分子３１を含む２つ以上のドメインＤ１−Ｄ４、例えば、４つのドメインＤ１−Ｄ４を含んでもよい。
【0079】
これとは異なって、１つの画素ＰＸが１つの画素電圧で充電される構造でも、１つの画素ＰＸが図５に示した１つの副画素ＰＸａ、ＰＸｂに含まれる４つのドメインＤ１−Ｄ４を含んでもよい。
【0081】
図６乃至図１８は、それぞれ本発明の一実施形態による液晶表示装置の複数のドメインと遮光部材の平面図であり、図１９は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の隣接した複数の画素の平面図である。
【0082】
本発明の一実施形態による液晶表示装置が含む複数の画素ＰＸのうち、少なくとも２つの画素ＰＸに含まれる各（サブ）光学パターンの形態、または各ドメインＤ１−Ｄ４における（サブ）光学パターンの位置は、互いに異なってもよい。ここで、各（サブ）光学パターンの形態、または各ドメインＤ１−Ｄ４における（サブ）光学パターンの位置を、略して光学パターンの形状といい、光学パターンが互いに同一であるか、または異なるというときは、光学パターンの形状が同一であるか、または異なることを意味する。
【0083】
１つの表示板組立体３００は、互いに異なる光学パターンを有するｎ個（ｎは、２以上の自然数）の画素ＰＸを有してもよく、いずれか１つの画素ＰＸは、前記ｎ種類の光学パターンのうちのいずれか１つの光学パターンを含んでもよい。このように、全体の複数の画素ＰＸに対して設定されたｎ種類の互いに異なる光学パターンを光学パターンセットという。
【0084】
全体の画素ＰＸ中の一部は、光学パターンを含んでいなくてもよく、光学パターンを有する画素ＰＸと光学パターンを有しない画素ＰＸは、互いに異なる光学パターンを有することとして説明する。例えば、１つの光学パターンセットは、光学パターンをまったく含まないこともある。また、全体の画素ＰＸ中の一副画素ＰＸのサイズは、他の画素ＰＸのサイズと異なることもあり、この場合、画素ＰＸのサイズによって一副画素ＰＸだけに光学パターンが形成されてもよい。例えば、緑色を表示する緑色画素のサイズが、それ以外の画素ＰＸより大きい場合、緑色画素だけに光学パターンが形成されてもよいが、これに限定されることではない。
【0085】
本発明の一実施形態によれば、各色の画素ＰＸ別にそれぞれの光学パターンセットを配置することができる。例えば、赤色画素ＰＸにｎ個の光学パターンを含む光学パターンセットが配置されるとき、緑色画素ＰＸには、赤色画素ＰＸに配置された光学パターンセットと構成が異なるｍ個（ｍは、２以上の自然数）の光学パターンを含む光学パターンセットが配置されてもよい。ここで、ｎとｍは互いに異なってもよく、同一であってもよい。また、ｎ個の光学パターンと、ｍ個の光学パターンの一部とは、互いに同一であってもよい。一方、少なくとも１つの色の画素ＰＸは、光学パターンを含まなくてもよい。
【0086】
本発明の一実施形態によれば、電子ペン５０などの光学装置によって認識される光学パターンは、主に各画素ＰＸの開口部内に位置してもよい。また、光学パターンは遮光部材ＢＭと同一物質で、同一層に位置してもよい。図６〜図１８に示した実施形態は、光学パターンが遮光部材ＢＭと同一層に同一物質からなる場合を例に挙げて示す。この場合、光学パターンが不透明なので、開口部内に位置する互いに異なる光学パターンの形状または位置により、画素ＰＸの実際の開口部のサイズ及び形状が変化する。したがって、全体の画素ＰＸまたは特定色の画素ＰＸは、配置された光学パターンセットが含む光学パターンの個数によって異なる開口部の形状を有する画素ＰＸに区分される。
【0087】
特に、図３〜図５に示したように、１つの画素ＰＸまたは１つの副画素ＰＸａ、ＰＸｂが複数のドメインを含むとき、２つの画素ＰＸの光学パターンが一部ドメインだけに位置する場合、光学パターンが形成されたドメインによって視野角による輝度が変わることがあり、視野角特性が低下する恐れがある。
【0088】
しかし、本発明の一実施形態によれば、１つの画素ＰＸが複数のドメインを含む場合、１つの画素ＰＸの全てのドメインにそれぞれのサブ光学パターンを形成する。１つの画素ＰＸに含まれる複数のサブ光学パターンは、共に当該画素ＰＸの光学パターンを形成し、以下、サブ光学パターンも光学パターンという。また、１つの画素ＰＸに含まれる複数のサブ光学パターンは、互いに類似範囲内のサイズを有するようにして、例えば上下左右の全ての視野角で実質的に同一の輝度で映像が視認されるように、視野角特性を向上させることができる。ここで、類似範囲内の光学パターンのサイズとは、全ての視野角における輝度差が大きくなく、視野角特性が低下しない範囲のサイズを意味する。
【0089】
具体的に、良好な視野角特性のために、光学パターンの類似範囲は、１つの画素ＰＸの各ドメインの光学パターンを除いた各ドメインの実際の開口部のサイズの偏差がほぼ５０％以内になるようにする範囲と定められる。例えば、１つの画素ＰＸの１つのドメインの実際の開口部の面積が３０（単位省略）であるとき、他のドメインの実際の開口部の面積は約１５以上約４５以下でありうる。極端には、１つの画素ＰＸの各ドメインに位置する光学パターンのサイズが互いに同一であるとき、全ての視野角における表示特性が最も良いこともある。
【0090】
同様に、上述したように各色の画素ＰＸ別にそれぞれの光学パターンセットを配置する場合、各色の画素ＰＸに配置された１つの光学パターンセットが含む所定個数の光学パターンも上述の類似範囲内のサイズを有してもよい。ここで、類似範囲内のサイズとは、色ムラが視認されない程度に、当該色の画素ＰＸの実際の開口部のサイズが互いに類似した範囲のサイズを意味する。さらに具体的に、光学パターンのサイズは、当該色の画素ＰＸの実際の開口部のサイズの偏差がほぼ５０％以内になるようにする類似範囲内に定められる。
【0091】
さらに、１つの画素ＰＸが複数のドメインを含む場合、同じ色の画素ＰＸの対応するドメインの実際の開口部のサイズが互いに類似範囲内にあるように、光学パターンのサイズを調整してもよい。これによれば、全ての視野角で色別の表示特性がさらに向上する。
【0092】
しかし、光学パターンを形成する物質は、遮光部材ＢＭを形成する物質に限定されず、遮光部材ＢＭと同一物質、非晶質シリコン、または多結晶シリコンなどの半導体物質、及び金属のうちのいずれか１つを含むか、またはこれらのうちの２種以上を含む多重膜の積層構造を有してもよい。例えば、光学パターンは、上述したゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬのような信号線と同一物質で、同一層に位置してもよく、薄膜トランジスタの半導体層と同一物質で、同一層に位置してもよい。
【0093】
１つの画素ＰＸの各ドメインに位置する光学パターンの形状は、互いに同一であってもよく、少なくとも１つの光学パターンの形状が少なくとも１つの他の光学パターンの形状と異なってもよい。１つの画素ＰＸが互いに異なる形状の光学パターンを含むとき、少なくとも２つの光学パターンが互いに同じ形状を有してもよい。
【0094】
上述したように、１つの表示板組立体３００に対して備えられた１つの光学パターンセットが含む互いに異なる光学パターンは、各画素ＰＸの光学パターンの形状または位置を多様にして備えてもよい。このような多様な光学パターンの例について説明する。
【0095】
図６〜図１８に示した例においては、１つの画素ＰＸは複数のドメインＤ１−Ｄ４を含み、各ドメインＤ１−Ｄ４はそれぞれの光学パターンＰ１−Ｐ４を含む。１つの画素ＰＸに含まれる光学パターンＰ１−Ｐ４は、上述したような類似範囲内のサイズを有してもよい。
【0096】
先ず、図６を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ長方形でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に縦方向に延在する遮光部材ＢＭの縦部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよい。光学パターンＰ１−Ｐ４の上下位置は多様に調節されてもよい。
【0097】
図７を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状は、ほぼ上下反転の対称形状である２つの平行四辺形が上下方向に接続された形状でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に縦方向に延在する遮光部材ＢＭの縦部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよい。光学パターンＰ１−Ｐ４の上下位置は多様に調節されてもよい。
【0098】
図８を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ長方形でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に縦方向に延在する遮光部材ＢＭの縦部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよく、横方向に隣接するドメインＤ１−Ｄ４に位置する光学パターンＰ１−Ｐ４は、横方向に延長されて互いに接続されてもよい。横方向に接続された光学パターンＰ１−Ｐ４の上下位置は多様に調節されてもよい。
【0099】
図９を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ長方形でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に横方向に延在する遮光部材ＢＭの横部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよい。光学パターンＰ１−Ｐ４が遮光部材ＢＭの横部となす角は直角であってもよく、直角でなくてもよい。光学パターンＰ１−Ｐ４の左右位置は多様に調節されてもよい。
【0100】
図１０を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ長方形でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭと分離された島状でありうる。つまり、光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭと離れて各ドメインＤ１−Ｄ４の開口部内に位置してもよい。各ドメインＤ１−Ｄ４の開口部における光学パターンＰ１−Ｐ４の位置は多様に調節されてもよい。
【0101】
図１１を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状は、ほぼ上下反転の対称形状である２つの平行四辺形が上下方向に接続された形状でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に縦方向に延在する遮光部材ＢＭの縦部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよく、横方向に隣接するドメインＤ１−Ｄ４に位置する光学パターンＰ１−Ｐ４は横方向に延長されて互いに接続されてもよい。横方向に接続された光学パターンＰ１−Ｐ４の上下位置は多様に調節されてもよい。
【0103】
図１３を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状は、ほぼ上下反転の対称形状である２つの平行四辺形が上下方向に接続された形状でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に横方向に延在する遮光部材ＢＭの横部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよく、縦方向に隣接するドメインＤ１−Ｄ４に位置する光学パターンＰ１−Ｐ４はほぼ縦方向に延長されて互いに接続されてもよい。縦方向に接続された一対の光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭの縦部に沿って平行に延在してもよく、画素ＰＸの中間部分で少なくとも一回曲がっていてもよい。縦方向に接続された光学パターンＰ１−Ｐ４の左右位置は多様に調節されてもよい。
【0104】
図１４を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状は、ほぼ上下反転の対称形状である２つの平行四辺形が上下方向に接続された形状でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に横方向に延在する遮光部材ＢＭの横部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよい。光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭの縦部に沿って平行に延在してもよい。光学パターンＰ１−Ｐ４の左右位置は多様に調節されてもよい。
【0105】
図１５を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ長方形でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は、主に縦方向に延在する遮光部材ＢＭの縦部で各ドメインＤ１−Ｄ４の内側に向かって突出した棒状であってもよく、横方向に隣接するドメインＤ１−Ｄ４に位置する光学パターンＰ１−Ｐ４は横方向に延長されて互いに接続されてもよい。特に、少なくとも１つの光学パターンＰ１−Ｐ４が遮光部材ＢＭの縦部となす角は直角でなくてもよい。したがって、横方向に接続された光学パターンＰ１−Ｐ４は、中間部分で上または下に曲がった形状を有してもよい。横方向に接続された光学パターンＰ１−Ｐ４の上下位置は多様に調節されてもよい。
【0106】
図１６を参照すると、本実施形態による光学パターンは、上述した図６に示した実施形態と実質的に同様であるが、少なくとも１つの光学パターンＰ１−Ｐ４が遮光部材ＢＭの縦部となす角は直角でなくてもよい。
【0107】
図１７を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ長方形でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は遮光部材ＢＭと分離された島状でありうる。つまり、光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭと離れて各ドメインＤ１−Ｄ４の開口部内に位置してもよい。縦方向または横方向に隣接するドメインＤ１−Ｄ４に位置する２つの光学パターンＰ１−Ｐ４は互いに接続されてもよい。各ドメインＤ１−Ｄ４の開口部における光学パターンＰ１−Ｐ４の位置は多様に調節されてもよい。
【0108】
図１８を参照すると、１つの画素ＰＸの開口部の形状はほぼ上下反転の対称形状である２つの平行四辺形が上下方向に接続された形状でありうる。光学パターンＰ１−Ｐ４は遮光部材ＢＭと分離された島状でありうる。つまり、光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭと離れて各ドメインＤ１−Ｄ４の開口部内に位置してもよい。少なくとも１つの光学パターンＰ１−Ｐ４は、遮光部材ＢＭの傾いた縦部に沿って平行に延在してもよい。各ドメインＤ１−Ｄ４の開口部における光学パターンＰ１−Ｐ４の位置は多様に調節されてもよい。
【0109】
その他にも多様な形状及び位置の光学パターンＰ１−Ｐ４が可能である。
【0110】
以上、説明した図６乃至図１８に示された光学パターンは、１つの画素ＰＸに適用されることもでき、１つの画素ＰＸに含まれる各副画素ＰＸａ、ＰＸｂに適用されることも可能である。特に、上述したように、１つの画素ＰＸが互いに異なるガンマ曲線に従う２つ以上の副画素ＰＸａ、ＰＸｂを含む場合、光学パターンは相対的に低輝度の映像を表示する第２副画素ＰＸｂだけに形成されることがある。また、図６〜図１８に示された光学パターンは、多様な形状の開口部を有する画素ＰＸ、または１つの画素ＰＸに含まれるドメインの数及びドメインの配置が異なる場合にも適用される。
【0111】
次に、上述した図面と共に図１９を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置において、接触された画素ＰＸの位置を判断する方法について説明する。
【0112】
図１９は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の隣接した種々の画素の平面図である。
【0113】
電子ペン５０などの光学装置は、上述した通り画素ＰＸの光学パターンを認識して光学パターンのイメージを感知することができる。光学パターンは、光学装置で認識可能な特定波長帯の光を反射または吸収するか、または一部は吸収し、一部は反射してもよく、電子ペン５０などの光学装置は、光学パターンから反射または吸収された光を認識して、光学パターンのイメージを感知することができる。
【0114】
特に、電子ペン５０がイメージを測定しようとする隣接した２つ以上の所定個数の画素ＰＸ（フォトグラフィング単位（ＰＵ）という）の光学パターンの組み合わせの認識を通して、表示板組立体３００または表示板組立体３００の一定の領域での接触した画素ＰＸの位置または座標を判断できる。そのために、表示板組立体３００の画素ＰＸに含まれる光学パターンに対する情報をルックアップテーブル（ＬＵＴ）などのメモリに予め保存しておいて、接触情報を判断するとき使用することができる。正確な接触位置の判断のために、表示板組立体３００または表示板組立体３００の一定の領域のいくつかの位置で得られるフォトグラフィング単位（ＰＵ）の光学パターンの組み合わせの形状は互いに異なってもよい。
【0115】
例えば、図１９に示したように、フォトグラフィング単位（ＰＵ）は隣接した８個の画素ＰＸを含んでもよい。電子ペン５０などの光学装置は、このような フォトグラフィング単位の画素ＰＸの光学パターンＰＴ１−ＰＴ８のイメージを感知して、これら光学パターンの組み合わせのイメージを通じ、接触した画素ＰＸの表示板組立体３００内での位置または座標を判断できる。特に、図１９は、１つの画素ＰＸが互いに異なる輝度を表示できる２つの副画素のうち、面積が広い副画素が光学パターンを含む場合を示す。
【0118】
図２０及び図２１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表示板組立体３００は、互いに対向する下部表示板１００と上部表示板２００、及びこれら２つの表示板１００、２００の間に挿入されている液晶層３を含む。
【0119】
先ず、下部表示板１００について説明すると、絶縁基板１１０の上にそれぞれゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１の上にはゲート絶縁膜１４０が形成されており、ゲート絶縁膜１４０の上にはケイ素または酸化物半導体などからなる複数の半導体１５４が形成されている。半導体１５４の上には、オーミックコンタクト部材１６３、１６５が位置してもよい。オーミックコンタクト部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上にはソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５が位置する。ドレイン電極１７５は、縦部と、横部１７６と、及び拡張部１７７とを含む。ドレイン電極１７５の縦部はゲート電極１２４上でソース電極１７３と対向し、横部１７６は縦部と垂直に交差して、ゲート線１２１と平行に横に延在している。拡張部１７７は横部１７６の一端部に位置し、他の層との接触のために広い面積を有する。
【0120】
ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、半導体１５４と共に薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）Ｑを形成する。
【0121】
データ線１７１、ドレイン電極１７５、及び露出した半導体１５４部分の上には保護膜１８０が位置する。保護膜１８０にはドレイン電極１７５の拡張部１７７を露出する複数のコンタクトホール１８５が形成されている。
【0122】
保護膜１８０の上には、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質や、アルミニウム、銀、クロム、またはその合金などの反射性金属からなる複数の画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１が位置する。画素電極１９１の全体的な形状は四角形であり、十字形状の十字幹部１９５、複数の微細枝部（図示せず）、及び下端の突出部１９７を含む。画素電極１９１は、十字幹部１９５によって４つの副領域に分れ、副領域から微細枝部が延在する方向は互いに異なる。各副領域の微細枝部は、ゲート線１２１とほぼ４５°または１３５°の角をなしてもよい。
【0123】
画素電極１９１は、下端の突出部１９７でコンタクトホール１８５を通じてドレイン電極１７５と接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧が印加される。
【0124】
次に、上部表示板２００の絶縁基板２１０の上に遮光部材２２０が位置する。遮光部材２２０は、互いに隣接する画素の画素電極１９１の間の光漏れを防止し、開口領域を定義する開口部２２５を含む。絶縁基板２１０及び遮光部材２２０の上には複数のカラーフィルタ２３０が位置する。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色、及び青色の三原色などの原色の中の１つを表示することができる。カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上には蓋膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されており、蓋膜２５０の上にはＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などからなる対向電極２７０が全面に形成されている。
【0125】
２つの表示板１００、２００の内側面には配向膜１１、２１が塗布されている。２つの配向膜１１、２１は垂直配向膜であってもよい。
【0126】
表示板１００、２００の外側面には偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）（図示せず）が備えられてもよい。
【0127】
下部表示板１００と上部表示板２００の間に挿入されている液晶層３は、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を含み、液晶分子３１は、電界がない状態で、その長軸が２つの表示板１００、２００の表面に対して垂直になるように配向されていてもよい。液晶分子３１は、その長軸が画素電極１９１の微細枝部の長さ方向にほぼ平行するようにプレチルト（ｐｒｅｔｉｌｔ）をなしてもよい。そのために、液晶層３はメソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）などの硬化した配向補助剤をさらに含んでもよい。
【0128】
データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電圧が印加された対向電極２７０と共に液晶層３に電界を生成する。これにより、液晶層３の液晶分子３１は、電界に応答してその長軸が電界の方向に垂直になるように方向を変えようとする。液晶分子３１が傾いた程度によって液晶層３に入射する光の偏光の変化の程度が変わり、このような偏光の変化は、偏光子によって透過率の変化として現れ、これを通じて液晶表示装置は映像を表示する。
【0129】
液晶分子３１が傾く方向は、画素電極１９１の微細枝部によるフリンジフィールドによって決定され、結果的に液晶分子３１は微細枝部の長さ方向に平行な方向に傾く。１つの画素電極１９１は、微細枝部の長さ方向が互いに異なる４つの副領域を含むので、液晶分子３１が傾く方向はほぼ４方向になり、液晶分子３１の配向方向が異なる４つのドメインＤ１−Ｄ４が液晶層３に形成される。図２０に示した矢印は、液晶分子３１が傾く方向を概略的に表示している。このような４つのドメインＤ１−Ｄ４に上述した種々の実施形態による光学パターンを形成することによって、視野角特性が向上し、接触情報を得ることができる液晶表示装置が提供される。
【0130】
図２２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【0131】
図２２に示した実施形態は、図２０及び図２１に示した実施形態と実質的に同様であるが、１つの画素電極１９１が十字幹部の代わりに縦幹部だけを含み、１つの画素電極１９１は２つの副領域だけを含んでもよい。したがって、画素電極１９１と対応する液晶層３は２つのドメインＤ１、Ｄ２に区切られる。
【0132】
図２３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素に対する配置図であり、図２４は、図２３の液晶表示装置のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った断面図であり、図２５は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素の等価回路図である。
【0133】
先ず、図２５を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、ゲート線１２１、降圧ゲート線１２３、及びデータ線１７１を含む信号線と、これに接続された画素ＰＸとを含む。各画素ＰＸは、第１副画素ＰＸａ及び第２副画素ＰＸｂを含む。第１副画素ＰＸａは、第１スイッチング素子Ｑａ、第１液晶キャパシタＣｌｃａ、及び第１ストレージキャパシタＣｓｔａを含み、第２副画素ＰＸｂは、第２スイッチング素子Ｑｂ、第３スイッチング素子Ｑｃ、第２液晶キャパシタＣｌｃｂ、第２ストレージキャパシタＣｓｔｂ、及び降圧キャパシタＣｓｔｄを含む。第１スイッチング素子Ｑａ及び第２スイッチング素子Ｑｂは、それぞれゲート線１２１及びデータ線１７１に接続されており、第３スイッチング素子Ｑｃは、降圧ゲート線１２３に接続されている。第１スイッチング素子Ｑａ及び第２スイッチング素子Ｑｂは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１２１と接続されており、入力端子はデータ線１７１と接続されており、出力端子は、第１液晶キャパシタＣｌｃａ及び第２液晶キャパシタＣｌｃｂと、第１ストレージキャパシタＣｓｔａ 及び第２ストレージキャパシタＣｓｔｂにそれぞれ接続されている。第３スイッチング素子Ｑｃも薄膜トランジスタなどの三端子素子であって、制御端子は降圧ゲート線１２３と接続されており、入力端子は第２液晶キャパシタＣｌｃｂと接続されており、出力端子は降圧キャパシタＣｓｔｄと接続されている。降圧キャパシタＣｓｔｄは、第３スイッチング素子Ｑｃの出力端子と共通電圧に接続されている。
【0134】
このような画素ＰＸの動作について説明すると、先ず、ゲート線１２１にゲートオン電圧Ｖｏｎが印加されて、ターンオンされた第１薄膜トランジスタＱａ及び第２薄膜トランジスタＱｂを通じて第１液晶キャパシタＣｌｃａ及び第２液晶キャパシタＣｌｃｂがデータ電圧Ｖｄと共通電圧Ｖｃｏｍの差によって充電される。次に、ゲート線１２１にゲートオフ電圧Ｖｏｆｆが印加されると同時に、降圧ゲート線１２３にゲートオン電圧Ｖｏｎが印加されると、第２スイッチング素子Ｑｂの出力端子と接続された第２液晶キャパシタＣｌｃｂの充電電圧が下降する。したがって、第２液晶キャパシタＣｌｃｂの充電電圧が第１液晶キャパシタＣｌｃａの充電電圧より常に低くなるので、液晶表示装置の側面視認性を向上させることができる。
【0137】
下部表示板１００の絶縁基板１１０の上に複数のゲート線１２１、複数の降圧ゲート線１２３、及び共通電圧Ｖｃｏｍを伝達する複数の共通電圧線１２５が位置する。ゲート線１２１は、上下に突出した第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを含み、降圧ゲート線１２３は、上に突出した第３ゲート電極１２４ｃを含んでもよい。共通電圧線１２５は、拡張部１２６、ゲート線１２１にほぼ垂直に上に延在した一対の縦部１２８、及び一対の縦部１２８を接続する横部１２７を含んでもよい。
【0138】
ゲート線１２１及び降圧ゲート線１２３の上にはゲート絶縁膜１４０、及び線状半導体１５１が位置する。線状半導体１５１は、主に縦方向に延在してもよく、第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂに向かって延在して、互いに接続されている第１半導体１５４ａ及び第２半導体１５４ｂ、そして第２半導体１５４ｂと接続された第３半導体１５４ｃを含んでもよい。線状半導体１５１、第１半導体１５４ａ、第２半導体１５４ｂ、及び第３半導体１５４ｃの上にはオーミックコンタクト部材１６１、１６３ａ、１６５ａが位置してもよい。
【0139】
オーミックコンタクト部材１６１、１６５ａの上には、複数のデータ線１７１、複数の第１ドレイン電極１７５ａ、複数の第２ドレイン電極１７５ｂ、及び複数の第３ドレイン電極１７５ｃが位置する。各データ線１７１は、第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂを含む。第２ドレイン電極１７５ｂの広い一端部は延長されて、第３ソース電極１７３ｃを形成してもよい。第３ドレイン電極１７５ｃの広い端部１７７ｃは、拡張部１２６と重なって降圧キャパシタＣｓｔｄを形成し、棒状端部は第３ソース電極１７３ｃによって一部が取り囲まれている。
【0140】
第１／第２／第３ゲート電極（１２４ａ／１２４ｂ／１２４ｃ）、第１／第２／第３ソース電極（１７３ａ／１７３ｂ／１７３ｃ）、及び第１／第２／第３ドレイン電極（１７５ａ／１７５ｂ／１７５ｃ）は、第１／第２／第３半導体（１５４ａ／１５４ｂ／１５４ｃ）と共に１つの第１／第２／第３薄膜トランジスタ（Ｑａ／Ｑｂ／Ｑｃ）を形成する。
【0141】
データ線１７１及び露出した半導体（１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ）部分の上には、下部保護膜１８０ｐ、カラーフィルタ２３０、及び遮光部材２２０が位置する。遮光部材２２０は、第１薄膜トランジスタＱａ及び第２薄膜トランジスタＱｂの上に位置する開口部２２７、第１ドレイン電極１７５ａの広い端部の上に位置する開口部２２６ａ、第２ドレイン電極１７５ｂの広い端部の上に位置する開口部２２６ｂ、及び第３薄膜トランジスタＱｃの上に位置する開口部２２８を含んでもよい。これとは異なって、カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０のうちの少なくとも１つは上部表示板２００に位置してもよい。
【0142】
カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上には上部保護膜１８０ｑが形成されてもよい。下部保護膜１８０ｐ及び上部保護膜１８０ｑには第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂをそれぞれ露出する複数のコンタクトホール１８５ａ、１８５ｂが形成されている。
【0143】
上部保護膜１８０ｑの上には、第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂを含む画素電極が形成されている。第１副画素ＰＸａに属する第１副画素電極１９１ａの全体的な形状は四角形で、十字幹部１９５ａ、そして十字幹部１９５ａから外側に斜めに延在する複数の微細枝部１９９ａを含む。隣接した微細枝部１９９ａの間には微細スリット９１ａが位置する。第２副画素ＰＸｂに属する第２副画素電極１９１ｂの全体的な形状も四角形で、十字幹部１９５ｂ、そして十字幹部１９５ｂから外側に斜めに延在する複数の微細枝部１９９ｂを含む。隣接した微細枝部１９９ｂの間には微細スリット９１ｂが位置する。
【0144】
第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂそれぞれは、それぞれの十字幹部１９５ａ、１９５ｂによって４つの副領域に分れる。したがって、液晶分子３１が傾く方向は、各副画素ＰＸａ、ＰＸｂでほぼ４方向になり、液晶分子３１の配向方向が異なる４つのドメインＤ１−Ｄ４が各副画素ＰＸａ、ＰＸｂの液晶層３に形成される。このような各副画素ＰＸａ、ＰＸｂ、特に低輝度の第２副画素ＰＸｂの４つのドメインＤ１−Ｄ４に、上述した種々の実施形態による光学パターンを形成することによって、視野角特性が向上し、正確な接触情報を得ることができる液晶表示装置が提供される。
【0146】
先ず、下部表示板１００の絶縁基板１１０の上にゲート電極１２４を含むゲート線１２１と共通電極線１３１が位置する。共通電極線１３１には線状の対向電極１３９が接続されている。線状の対向電極１３９の端部は接続部１３４に互いに接続されてもよい。線状の対向電極１３９は少なくとも一回曲がっていてもよい。ゲート線１２１と共通電極線１３１の上にゲート絶縁膜１４０、半導体１５１、１５４、１５７、及びオーミックコンタクト部材１６１、１６３、１６５、１６７が位置してもよい。
【0147】
オーミックコンタクト部材１６１、１６３、１６５、１６７の上には、複数のソース電極１７３を有するデータ線１７１、ドレイン電極１７５、及びドレイン電極１７５と接続されている線状の画素電極１７９が位置する。線状の画素電極１７９は、線状の対向電極１３９と平行に延在し、その両端はそれぞれ第１接続部１７９ａ及び第２接続部１７９ｂによって互いに接続されていてもよい。データ線１７１及び線状の画素電極１７９は、線状の対向電極１３９と同様に少なくとも一回曲がっていてもよい。
【0148】
２つの表示板１００、２００の内側面に塗布されている配向膜１１、２１には、配向補助剤１３、２３が結合されていてもよい。配向膜１１、２１は水平配向膜であってもよい。液晶表示装置の製造過程で配向膜１１、２１はラビングされて、液晶分子３１はラビングされた方向にほぼ平行に配向されてもよい。ラビング方向は、図２６に示したように、ゲート線１２１にほぼ垂直な方向であってもよい。一方、配向補助剤１３、２３は、光重合性モノマーまたはオリゴマーを光重合して形成されてもよく、配向補助剤１３、２３によって液晶分子３１はラビング方向に対して０より大きい角度のプレチルトを有してもよい。
【0149】
液晶分子３１は、正の誘電率異方性を有してもよい。線状の対向電極１３９と線状の画素電極１７９に電圧を印加して液晶層３に電界を生成すれば、液晶分子３１は電界にほぼ平行に再配列される。したがって、１つの画素電極１９１に対応する液晶層３は２つのドメインＤ１、Ｄ２に分れる。図２６の矢印は、各ドメインＤ１、Ｄ２で液晶分子３１が傾く方向を表示する。
【0152】
先ず、下部表示板１００の絶縁基板１１０の上に複数のゲート電極１２４を含むゲート線１２１及び共通電極線１３１が形成されている。ゲート線１２１及び共通電極線１３１の上にはゲート絶縁膜１４０が位置し、その上に複数の半導体１５４、複数のオーミックコンタクト部材１６３、１６５、複数のデータ線１７１、及び複数のドレイン電極１７５が順次に形成されている。データ線１７１、ドレイン電極１７５、及び露出した半導体１５４の上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０にはドレイン電極１７５の拡張部１７７を露出する複数のコンタクトホール１８５ａが形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には共通電極線１３１を露出する複数のコンタクトホール１８５ｂが形成されている。
【0153】
保護膜１８０の上には複数の画素電極１９１及び複数の共通電極１９９が同一層に形成されている。画素電極１９１は、縦に長く延在した縦部１９２ａ、縦部１９２ａから左側の上に斜めに延在した上部枝部１９３ａ、縦部１９２ａから左側の下に斜めに延在した下部枝部１９４ａ、及び下端の突出部１９７ａを含んでもよい。共通電極１９９も縦に長く延在した縦部１９２ｂ、縦部１９２ｂから右側の下に斜めに延在した上部枝部１９３ｂ、縦部１９２ｂから右側の上に斜めに延在した下部枝部１９４ｂ、及び縦部１９２ｂ中央から右側に突出した突出部１９７ｂを含んでもよい。画素電極１９１の枝部１９３ａ、１９４ａと共通電極１９９の枝部１９３ｂ、１９４ｂとは、互いに対向して交差して配置されている。上部枝部１９３ａ、１９３ｂは、全て右側下方に傾いて第１副領域を形成し、下部枝部１９４ａ、１９４ｂは、全て右側の上方向に傾いて第２副領域を形成する。
【0154】
２つの表示板１００、２００の内側面に塗布された配向膜１１、２１は水平配向膜であってもよく、ゲート線１２１にほぼ平行な横方向にラビングされていてもよい。画素電極１９１及び共通電極１９９の間に電圧差を印加して液晶層３に電界を生成すると、画素電極１９１の第１及び第２副領域上の液晶層３は、液晶分子３１の配列方向が互いに異なる２つのドメインＤ１、Ｄ２に分れる。負の誘電率異方性を有する液晶分子３１の場合、図２８に矢印に示したように、画素電極１９１の枝部にほぼ平行な方向に配列されてもよい。
【0155】
図３０は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素に対する配置図であり、図３１は、図３０の表示装置のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に沿った断面図であり、図３２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素に含まれる複数のドメインにおいて、液晶分子が傾く方向を示した平面図である。
【0156】
先ず、下部表示板１００について説明すると、絶縁基板１１０の上に第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを含むゲート線１２１が位置し、その上にゲート絶縁膜１４０が位置し、その上に第１半導体１５４ａ及び第２半導体１５４ｂを含む線状半導体１５１ｂ、そしてオーミックコンタクト部材１６１ｂ、１６３ａ、１６５ａが位置する。その上には、第１データ線１７１ａ及び第２データ線１７１ｂと、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂが位置する。第１データ線１７１ａは、第１ゲート電極１２４ａに向かって延在した第１ソース電極１７３ａを含み、第２データ線１７１ｂは、第２ゲート電極１２４ｂに向かって延在した第２ソース電極１７３ｂを含む。第１データ線１７１ａ及び第２データ線１７１ｂと、第１ドレイン電極１７５ａ 及び第２ドレイン電極１７５ｂの上には、コンタクトホール１８５ａ、１８５ｂを含む保護膜１８０が位置する。
【0157】
保護膜１８０の上には画素電極１９１が位置する。画素電極１９１は、間隙（ｇａｐ）９１を間に置いて分離されている一対の第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂを含む。第１副画素電極１９１ａと第２副画素電極１９１ｂの間の間隙９１は四角形の帯状であってもよい。第１副画素電極１９１ａと第２副画素電極１９１ｂは、互いに異なるスイッチング素子を通じて互いに異なる電圧の印加を受けてもよい。
【0158】
次に、上部表示板２００の絶縁基板２１０の上に、複数の遮光部材２２０、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、及び第１副画素電極１９１ａと第２副画素電極１９１ｂの間の間隙９１と重なる遮蔽部材２２１が位置してもよい。遮光部材２２０と遮蔽部材２２１上に蓋膜２５０が位置し、その上に対向電極２７０が位置してもよい。
【0159】
２つの表示板１００、２００の内側面に塗布されている配向膜１１、２１は垂直配向膜であり、配向膜１１、２１の表面は、領域によって他の方向に傾いた末端部を有してもよい。第１副画素電極１９１ａと対向電極２７０の間に位置する液晶層３と、第２副画素電極１９１ｂと対向電極２７０の間に位置する液晶層３は、それぞれ図３０に示した矢印のように、４つの異なる方向に配列された液晶分子３１を含む４つのドメインＤ１−Ｄ４に分れる。このような複数のドメインＤ１−Ｄ４は、配向膜１１、２１に対する光配向方法によって形成されてもよい。光配向方法によって垂直配向膜１１、２１に光を斜めに照射して、配向膜１１、２１の表面にある、例えばメソゲンのような光反応性鎖（Ｐｈｏｔｏｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｈａｉｎｓ）が光照射された方向によって傾くように設定してもよい。このように形成されたドメインＤ１−Ｄ４、特に第２副画素電極１９１ｂに位置するドメインＤ１−Ｄ４には、図３０に示したように光学パターンＰ１−Ｐ４がそれぞれ形成されていてもよい。本実施形態で、光学パターンＰ１−Ｐ４は遮光部材２２０と同一層に位置してもよく、遮光部材２２０と接続されてもよい。
【0160】
図３２を参照すると、本実施形態は、図３０及び図３１に示した実施形態と実質的に同様であるが、１つの画素ＰＸが２つの副画素に分かれずに、１つの画素ＰＸが１つの画素電極１９１を含んでもよい。１つの画素ＰＸは、４つのドメインＤ１−Ｄ４を含んでもよく、各ドメインＤ１−Ｄ４は、配向膜１１、２１に対する光配向方法によって設定されてもよい。
【0161】
図３３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素に対する配置図であり、図３４及び図３５は、それぞれ図３３の表示装置のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線及びＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線に沿った断面図である。
【0162】
先ず、下部表示板１００の絶縁基板１１０の上に、ゲート電極１２４を含むゲート線１２１、及び拡張部１２６を含む共通電圧線１２５が位置する。ゲート線１２１及び共通電圧線１２５の上に、ゲート絶縁膜１４０、露出した半導体１５４を含む半導体１５１、オーミックコンタクト部材１６１、１６３、１６５、データ線１７１、及びドレイン電極１７５が位置する。データ線１７１の上には面状の画素電極１９１が位置し、その上に第１保護膜１８０ａ及び第２保護膜１８０ｂが位置してもよい。第２保護膜１８０ｂは、データ線１７１を覆い、データ線１７１に沿って位置する相対的に厚い部分１８０ｃ’を含んでもよい。第１保護膜１８０ａ、第２保護膜１８０ｂ、及びゲート絶縁膜１４０には、共通電圧線１２５の拡張部１２６を露出するコンタクトホール１８２が形成されている。
【0163】
第２保護膜１８０ｂの上にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなる複数の共通電極線１３１が位置する。各共通電極線１３１は、データ線１７１及び第２保護膜１８０ｂの上部を覆う縦部１３５、２つの縦部１３５の間に位置して、互いに離隔した複数の枝電極１３３、そして複数の枝電極１３３の端部を接続する下部横部１３２ａ及び上部横部１３２ｂを含んでもよい。複数の枝電極１３３は互いに実質的に平行で、ゲート線１２１の延長方向に対して斜角をなしてもよく、その斜角は４５°以上であってもよい。共通電極線１３１は、コンタクトホール１８２を通じて共通電圧線１２５から共通電圧の印加を受けてもよい。
【0164】
２つの表示板１００、２００の内側面に塗布された配向膜１１、２１は、水平配向膜であってもよく、図３３で縦方向にラビングされていてもよい。
【0165】
データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電極線１３１と共に液晶層３に電界を生成すると、液晶分子３１はその誘電率異方性によって共通電極線１３１の枝電極１３３の長さ方向に垂直または水平方向に配列されてもよい。１つの画素ＰＸは、図３３に示したように、互いに異なる方向に延在する枝電極１３３を含むので、液晶分子３１は２つのドメインＤ１、Ｄ２で互いに異なる方向に配列されてもよい。
【0166】
図３６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１つの画素に対する配置図である。
【0167】
図３６に示した実施形態は、図３３〜図３５に示した実施形態と実質的に同様であるが、データ線１７１、画素電極１９１、及び共通電極線１３１の構造が異なってもよい。データ線１７１は周期的に曲がっており、ゲート線１２１の延長方向と斜角をなしてもよい。第１保護膜１８０ａは、ドレイン電極１７５の一部を露出するコンタクトホール１８１を含み、画素電極１９１は、コンタクトホール１８１を通じてドレイン電極１７５と電気的に接続される。画素電極１９１の上には第２保護膜１８０ｂが形成されており、その上に共通電極線１３１が位置する。ゲート絶縁膜１４０、第１保護膜１８０ａ、及び第２保護膜１８０ｂには、共通電圧線１２５の拡張部１２６を露出する複数のコンタクトホール１８２が形成されている。共通電極線１３１は、コンタクトホール１８２を通じて共通電圧線１２５と電気的に接続されて、共通電圧の印加を受ける。共通電極線１３１は、データ線１７１を幅方向に覆うように、データ線１７１と重なって曲がっている縦部１３５、２つの縦部１３５の間に位置し、縦部１３５に大体平行に延在して互いに離隔した複数の枝電極１３３、そして複数の枝電極１３３の端部を接続する下部横部１３２ａ及び上部横部１３２ｂを含んでもよい。
【0168】
本実施形態においても、共通電極線１３１の枝電極１３３の長さ方向が互いに異なる２つの副領域に対応する液晶層３は、液晶分子３１が互いに異なる方向に配列される２つのドメインＤ１、Ｄ２に分れる。２つのドメインＤ１、Ｄ２に、上述した種々の実施形態のような光学パターンを形成することによって、視野角特性を向上し、正確な接触情報を得ることができる液晶表示装置を提供することができる。
【0170】
図３７は、本発明の一実施形態による表示装置が含む複数の画素の配置図である。
【0171】
図３７を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置の１つのドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２は、フルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）を表現するための原色を表現する３つの基本画素を含む。例えば、３つの基本画素は、赤色を表示する赤色画素Ｒ、緑色を表示する緑色画素Ｇ、青色を表示する青色画素Ｂを含んでもよい。この場合、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂは、フルカラーを表現することができる。その他に、３つの基本画素は、赤色、緑色、及び青色の三原色の代わりに、他の色の三原色画素、例えば、黄色（イエロー）画素、青緑色（シアン）画素、赤紫色（マゼンタ）画素などを含んでもよい。
【0172】
１つのドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２は３つの基本画素以外に、色再現性を向上し、輝度を補強するための少なくとも１つの補助画素を含んでもよい。図３７は、１つのドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２が輝度を補強するための白色画素Ｗを含む例を示す。しかし、補助画素は白色画素Ｗに限定されず、色再現性の向上のための黄色Ｙ、原色の混合色など多様な色の画素を含んでもよい。
【0173】
１つのドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２において、３つの基本画素と少なくとも１つの補助画素との配置は多様に決められる。
【0174】
図３７を参照すると、各ドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２において、３つの基本画素と１つの補助画素とは、正四角の行列状に配置されてもよい。赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの基本画素と、白色画素Ｗの補助画素とを例に挙げれば、赤色画素Ｒと白色画素Ｗが対角線方向に互いに隣接して配置され、緑色画素Ｇと青色画素Ｂが対角線方向に互いに隣接して配置されてもよい。また、赤色画素Ｒと青色画素Ｂが列方向に隣接し、緑色画素Ｇと白色画素Ｗが列方向に隣接してもよい。また、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇが行方向に隣接し、青色画素Ｂと白色画素Ｗが行方向に隣接してもよい。
【0175】
また、隣接したドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２における画素配置は互いに異なってもよい。図３７を参照すると、１つの色の画素に対して隣接した２つのドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２における行が異なってもよい。例えば、１つのドットＤｏｔ１において、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇが青色画素Ｂと白色画素Ｗの上側に位置する場合、隣接したドットＤｏｔ２において、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇが青色画素Ｂと白色画素Ｗの下側に位置してもよい。
【0176】
各画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗは、光が透過して映像を表示できる開口部を含む。画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの開口部は、光を遮断する遮光部材（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）によって定義される。つまり、画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの開口部は、表示板組立体３００で映像を表示する表示領域のうち、遮光部材によって覆われない領域と定義される。
【0177】
本発明の一実施形態によれば、複数の画素ＰＸのうち特定色を表示する画素ＰＸの少なくとも一部は、電子ペン５０のような光学装置によって認識可能な光学パターンＰＮを含み、それ以外の画素ＰＸはこのような光学パターンＰＮを含まない。
【0178】
例えば、図３７に示した実施形態の場合、複数の補助画素Ｗのうちの少なくとも一部は、電子ペン５０のような光学装置によって認識可能な光学パターンＰＮを含み、それ以外の基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂは、このような光学パターンＰＮを含まなくてもよい。表示板組立体３００における位置によっては、補助画素Ｗのうちの一部は光学パターンＰＮを有しなくてもよい。
【0179】
光学パターンＰＮは、電子ペン５０などの光学装置の光源５２から出射する光を反射して、光学装置によって認識される。これとは異なって、光学パターンＰＮは、光源５２から出射した光の一部は吸収し、一部は反射させてもよく、光全体を吸収して光学装置によって認識されてもよい。
【0180】
光学パターンＰＮは、主に補助画素Ｗの開口部内に位置してもよいが、これに限定されず、遮光部材が位置する領域に位置してもよい。
【0181】
光学パターンＰＮの位置、サイズ、及び形状のうちの少なくとも１つは、画素ＰＸの位置によって互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。例えば、光学パターンＰＮは、各補助画素Ｗの周縁辺から突出した棒状であってもよく、図３７に示したように島状であってもよい。また、光学パターンＰＮは、長方形などの多角形、円形、楕円形など多様な形態を有してもよく、そのサイズも多様に決められる。
【0182】
光学パターンＰＮは、遮光部材と同一物質で、遮光部材と同一層に位置してもよい。しかし、これに限定されず、光学パターンＰＮは非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどの半導体物質または金属などで形成されるか、またはこれらの積層構造に形成されてもよい。例えば、光学パターンＰＮは、ゲート線ＧＬ、データ線ＤＬのような信号線と同一物質で、同一層に位置することもでき、薄膜トランジスタの半導体層と同一物質で、同一層に位置してもよい。その他に、光学パターンＰＮは、電子ペン５０などの光学装置がセンシングできる波長帯の光に対する反射率または吸収率が良好な材料からなる単一膜で形成されるか、または電子ペン５０などの光学装置がセンシングできる波長帯の光に対する反射率または吸収率を良好にするように、少なくとも二種類以上の材料からなる多重膜に形成されてもよい。
【0183】
電子ペン５０などの光学装置は、光学パターンＰＮを認識して光学パターンＰＮのイメージを感知することができる。光学パターンＰＮは、光学装置から認識可能な特定波長帯の光を反射または吸収するか、または一部は吸収し、一部は反射してもよく、電子ペン５０などの光学装置は、光学パターンＰＮから反射するか、または吸収した光を認識して光学パターンＰＮのイメージを感知することができる。
【0184】
特に、電子ペン５０がイメージを感知しようとする隣接した２以上の所定個数のドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２（これをフォトグラフィング単位という）の光学パターンＰＮの組み合わせの認識を通じて、表示板組立体３００で接触したドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２の位置またはその座標を判断できる。そのために、表示板組立体３００のドットＤｏｔ１、Ｄｏｔ２に含まれる光学パターンＰＮに対する情報をルックアップテーブルＬＵＴなどのメモリに予め保存して置いて、接触情報を判断するときに使用することができる。正確な接触位置の判断のために、表示板組立体３００または表示板組立体３００の一定の領域の色々な位置で得られるフォトグラフィング単位の光学パターンＰＮの組み合わせの形状は、互いに異なってもよい。
【0185】
このように光学パターンＰＮを特定色の画素ＰＸ、例えば、基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂでない補助画素Ｗだけに位置させることにより、光学パターンＰＮによって基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂの開口部の面積に差が生じて発生しうる色座標の変形や色の不均一などの表示品質の低下を防止することができる。また、原色を表現する基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂに光学パターンＰＮを位置させる場合に現れ得る基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂの開口率及び透過率の変化によるモアレ現象のような表示不良を防止することができる。
【0188】
本発明の一実施形態による表示装置は、上述した図３７に示した実施形態と実質的に同様であるが、画素の配置、形状、種類などが異なることもある。上述した実施形態との差異点を中心に説明する。
【0189】
先ず、図３８を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置の１つのドットＤｏｔは、フルカラーを表現するための原色を表現する３つの基本画素を含み、３つの基本画素の例として赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂを示す。３つの基本画素は、赤色、緑色、及び青色の三原色の代わりに他の色の三原色画素、例えば、黄色画素、青緑色画素、赤紫色画素などを含んでもよい。また、１つのドットＤｏｔは、３つの基本画素以外に、少なくとも１つの補助画素を含み、補助画素の例として白色画素Ｗを示す。しかし、補助画素は白色画素Ｗに限定されず、色再現性の向上のための黄色Ｙ、原色の混合色など多様な色の画素を含んでもよい。
【0190】
１つのドットＤｏｔにおいて３つの基本画素と１つの補助画素は一列に配置されてもよい。例えば、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの基本画素と、白色画素Ｗが行方向に順に配置されてもよい。また、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、及び白色画素Ｗのサイズ及び形状のうちの少なくとも１つが互いに同一であってもよい。
【0191】
１つのドットＤｏｔにおいての画素配置は、各ドットが互いに同一であってもよいが、これに限定されず、ドットＤｏｔの画素配置の順序が互いに異なってもよい。
【0192】
本実施形態においても、例えば、複数の補助画素Ｗのうちの少なくとも一部のような、特定色の画素ＰＸは、電子ペン５０の光源５２から出射する光を反射するか、または吸収することで、外部から認識可能な光学パターンＰＮを含み、それ以外の基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂはこのような光学パターンＰＮを含まなくてもよい。表示板組立体３００における位置によっては、補助画素Ｗのうちの一部は光学パターンＰＮを有しなくてもよい。互いに異なる補助画素Ｗに位置する光学パターンＰＮの位置、サイズ、及び形状のうちの少なくとも１つは、互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。
【0193】
次に、図３９を参照すると、本実施形態による表示装置は、上述した図３８に示した実施形態による表示装置と実質的に同様であるが、補助画素Ｗの面積が各基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂの面積と異なってもよい。さらに具体的に、補助画素Ｗの面積が各基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂの面積より大きくてもよく、小さくてもよい。補助画素Ｗの面積が各基本画素Ｒ、Ｇ、Ｂの面積より大きい場合、光学パターンＰＮの存在による開口部の減少が補助画素Ｗの拡張された面積によって相殺されるので、輝度減少を減らすことができる。
【0194】
次に、図４０を参照すると、本実施形態による表示装置の１つのドットＤｏｔは、フルカラーを表現するための原色を表現する３つの基本画素を含み、３つの基本画素の例として赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂを示す。３つの基本画素は赤色、緑色、及び青色の三原色の代わりに、他の色の三原色画素、例えば、黄色画素、青緑色画素、赤紫色画素などを含んでもよい。
【0195】
１つのドットＤｏｔにおいて、３つの基本画素は一列に配置されてもよい。例えば、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの基本画素は行方向に順に配置されてもよい。
【0196】
１つのドットＤｏｔにおける画素配置は、各ドットが互いに同一であってもよいが、これに限定されず、ドットＤｏｔの画素配置の順序が互いに異なってもよい。
【0197】
本実施形態によれば、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂのうちのいずれか１つの画素の面積が、それ以外の画素の面積と互いに異なってもよい。さらに具体的に、３つの基本画素のうちのいずれか一１つの画素の面積が、それ以外の画素の面積より大きくてもよい。例えば、図４０に示したように、緑色画素Ｇの面積がそれ以外の基本画素、つまり、赤色画素Ｒ及び青色画素Ｂの面積より大きくてもよい。
【0198】
この場合、面積が他の画素より大きい基本画素が、電子ペン５０の光源５２から出射する光を反射するか、または吸収することで、外部から認識可能な光学パターンＰＮを含み、それ以外の基本画素は光学パターンＰＮを含まない。表示板組立体３００における位置によっては、面積が相対的に大きい基本画素のうちの一部は光学パターンＰＮを有しなくてもよい。光学パターンＰＮの位置、サイズ、及び形状のうちの少なくとも１つは、位置する基本画素の位置によって互いに同一であってもよく、互いに異なってもよい。
【0199】
このように面積が相対的に大きい基本画素に光学パターンＰＮを位置させれば、光学パターンＰＮによる開口率の減少及び透過率の減少は、拡張された面積で相殺される。したがって、光学パターンＰＮを含む基本画素と光学パターンＰＮを含まない基本画素との間に、開口率または透過率に実質的には差がないので、色座標に変形が生じ、色の不均一が発生するなどの表示品質の低下を防止することができる。
【0200】
本発明の実施形態によれば、表示板組立体３００が含む複数の画素ＰＸのうち、特定色を表示する画素ＰＸの少なくとも一部だけに光学パターンＰＮを位置させることにより、色座標の変形や色の不均一などの表示品質の低下を防止することができ、モアレ現象のような表示不良を防止することができる。光学パターンＰＮが位置する特定色の画素ＰＸは、上述した種々の実施形態の通りに補助画素であってもよく、面積の異なる画素ＰＸと、他の特定基本画素であってもよい。
【0203】
本実施形態による表示装置は液晶表示装置であって、互いに対向する下部表示板１００と上部表示板２００、及びその間に位置する液晶層３を含む。
【0204】
先ず、下部表示板１００について説明すると、ガラス、プラスチックなどからなる絶縁基板１１０の上にゲート線１２１が位置する。
【0205】
ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、ほぼ行方向に延在して、複数のゲート電極１２４を含んでもよい。また、ゲート線１２１は、他の層または外部駆動回路との接続のための面積が広い端部１２９を含む。しかし、ゲート電極の端部１２９は省略されてもよい。
【0206】
ゲート線１２１は、アルミニウムやアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀や銀合金など銀系金属、銅、銅マンガンのような銅合金など銅系金属、モリブデンやモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム、タンタル、及びチタニウムなどで形成してもよい。または、ゲート線１２１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯなどの透明性導電物質で形成してもよい。ゲート線１２１は、２つ以上の導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有してもよい。
【0207】
ゲート線１２１の上にはゲート絶縁膜１４０が位置する。ゲート絶縁膜１４０は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、ＳｉＯＮ、有機絶縁物質などを含んでもよい。
【0208】
ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質または多結晶シリコン、または酸化物半導体などを含む半導体１５４が位置する。
【0209】
半導体１５４の上にはデータ線１７１とドレイン電極１７５が位置する。
【0210】
データ線１７１はデータ電圧を伝達し、ほぼ列方向に延在してゲート線１２１と交差してもよい。データ線１７１は、他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部１７９を含み、ゲート電極１２４の上に延在したソース電極１７３を含んでもよい。
【0211】
ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離しており、ソース電極１７３によって取り囲まれた棒状の端部と、他端部の拡張部１７７を含んでもよい。
【0212】
データ線１７１及びドレイン電極１７５、１７７は、アルミニウムやアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀や銀合金など銀系金属、銅や銅マンガンのような銅合金など銅系金属、モリブデンやモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム、タンタル、及びチタニウムなどで形成されてもよい。例えば、モリブデン合金としてＭｏ−Ｎｂ、Ｍｏ−Ｔｉがある。または、データ線１７１及びドレイン電極１７５、１７７は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯなどの透明性導電物質で形成されてもよい。データ線１７１及びドレイン電極１７５、１７７は、２つ以上の導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有してもよい。
【0213】
ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、半導体１５４と共に薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタのチャネルは、ソース電極１７３とドレイン電極１７５の間の半導体１５４に位置する。
【0214】
データ線１７１とドレイン電極１７５の上には無機または有機絶縁物質からなる保護膜１８０が位置する。保護膜１８０は多重膜で形成されてもよい。保護膜１８０は、ドレイン電極１７５を露出するコンタクトホール１８５、及びデータ線の端部１７９を露出するコンタクトホール１８２を含んでもよい。また、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０は、ゲート線１２１の端部１２９を露出するコンタクトホール１８１を含んでもよい。
【0215】
保護膜１８０の上には画素電極１９１及び接触補助部材８１、８２が位置してもよい。画素電極１９１及び接触補助部材８１、８２は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを含む透明導電物で形成されてもよい。画素電極１９１は、コンタクトホール１８５によってドレイン電極１７５と電気的に接続して、データ電圧の印加を受けてもよい。接触補助部材８１は、ゲート線の端部１２９の上に位置し、コンタクトホール１８１によってゲート線の端部１２９と接続される。接触補助部材８２は、データ線の端部１７９の上に位置して、コンタクトホール１８２によってデータ線の端部１７９と接続される。
【0216】
次に、上部表示板２００について説明すると、絶縁基板２１０の上に遮光部材２２０及びカラーフィルタ２３０が位置する。遮光部材２２０は、ブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）ともいい、光漏れなどを防止することができる。カラーフィルタ２３０は、隣接したデータ線１７１の間に帯状に位置してもよい。カラーフィルタ２３０は、色を表示する顔料、感光性有機物などを含んでもよい。
【0217】
遮光部材２２０及びカラーフィルタ２３０の上には蓋膜２５０が位置してもよく、その上には対向電極（ｏｐｐｏｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２７０が位置してもよい。対向電極２７０はＩＴＯ、ＩＺＯなどを含む透明な導電性酸化物を含んでもよい。
【0218】
本発明の他の実施形態によれば、遮光部材２２０、カラーフィルタ２３０、及び対向電極２７０のうちの少なくとも１つは、下部表示板１００に位置してもよい。
【0219】
液晶層３は誘電率異方性を有してもよい。液晶層３の液晶分子は、電界がない状態でその長軸が下部表示板１００と上部表示板２００の表面に対してほぼ水平または垂直になるように配向されてもよい。
【0220】
ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受けた画素電極１９１は、上部表示板２００の対向電極２７０と共に液晶層３に電界を生成することにより、画素電極１９１と対向電極２７０の間の液晶層３の液晶分子の方向を決定する。このように決定された液晶分子の方向によって液晶層３を通過する光の輝度が変化する。
【0221】
図４１を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素ＰＸは、光学パターンＰＮを含んでもよい。光学パターンＰＮを含む画素ＰＸは、上述した種々の実施形態のように補助画素であってもよく、補助画素がない場合、面積が相対的に大きい基本画素であってもよい。光学パターンＰＮは、主に画素ＰＸの開口部内に位置してもよいが、これに限定されず、遮光部材が位置する領域に位置してもよい。
【0222】
図４２を参照すると、光学パターンＰＮは遮光部材２２０と同一物質を含んでもよい。また、光学パターンＰＮは遮光部材２２０と同一層に位置してもよい。
【0223】
図４３を参照すると、光学パターンＰＮは、データ線１７１及び半導体１５４と同一物質を含んでもよい。また、光学パターンＰＮは、データ線１７１及び半導体１５４と同一層に位置してもよい。この場合、光学パターンＰＮは、金属などの導電物質層１７０と半導体物質層１５０を含む多重膜構造を有してもよい。
【0224】
また、図４４を参照すると、光学パターンＰＮは、データ線１７１と半導体１５４のうちのいずれか１つと同一物質を含んでもよい。また、光学パターンＰＮは、データ線１７１と半導体１５４のうちのいずれか１つと同一層に位置してもよい。
【0225】
しかし、光学パターンＰＮが位置する層または光学パターンＰＮが含む物質はこれに限定されず、上述した通り、電子ペン５０などの光学装置がセンシングすることができる波長帯の光に対する反射率または吸収率が良好な多様な材料で、多様な層に、多様な積層構造で位置してもよい。
【0226】
次に、上述した図面と共に図４５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説明する。上述した実施形態と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を付け、同一の説明は省略する。
【0227】
図４５は、本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素の等価回路図である。
【0228】
本実施形態による表示装置は有機発光表示装置であって、複数の信号線と、これらに接続されて、ほぼ行列状に配列された複数の画素ＰＸとを含む。
【0229】
信号線は、複数のゲート線１２１、複数のデータ線１７１、及び駆動電圧を伝達する複数の駆動電圧線（ｄｒｉｖｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｉｎｅ）１７２などを含む。
【0230】
各画素ＰＸは、スイッチングトランジスタ（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑｓ、駆動トランジスタ（ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑｄ、ストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）Ｃｓｔ、及び有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）ＬＤを含む。
【0231】
スイッチングトランジスタＱｓは、制御端子（ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｒｍｉｎａｌ）、入力端子（ｉｎｐｕｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ）、及び出力端子（ｏｕｔｐｕｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ）を有するが、制御端子はゲート線１２１に接続されており、入力端子はデータ線１７１に接続されており、出力端子は駆動トランジスタＱｄに接続されている。スイッチングトランジスタＱｓは、ゲート線１２１から受けた走査信号に応答して、データ線１７１から受けたデータ信号を駆動トランジスタＱｄに伝達する。
【0232】
駆動トランジスタＱｄも制御端子、入力端子及び出力端子を有するが、制御端子はスイッチングトランジスタＱｓに接続されており、入力端子は駆動電圧線１７２に接続されており、出力端子は有機発光素子ＬＤに接続されている。駆動トランジスタＱｄは、制御端子と出力端子の間にかかる電圧によってそのサイズが変化する出力電流Ｉｌｄを流す。
【0233】
キャパシタＣｓｔは、駆動トランジスタＱｄの制御端子と入力端子の間に接続されている。このキャパシタＣｓｔは、駆動トランジスタＱｄの制御端子に印加されるデータ信号を充電し、スイッチングトランジスタＱｓがターンオフされた後にもこれを維持する。
【0234】
有機発光素子ＬＤは、例えば、有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）であって、駆動トランジスタＱｄの出力端子に接続されているアノード（ａｎｏｄｅ）と、共通電圧Ｖｓｓに接続されているカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）とを有する。有機発光素子ＬＤは、駆動トランジスタＱｄの出力電流Ｉｌｄに応じて強さを異なるようにして発光することによって映像を表示する。
【0235】
有機発光素子ＬＤは、赤色、緑色、青色の三原色など原色のうちのいずれか１つまたは１つ以上の光を固有に出す有機物質を含むか、白色または色再現性の向上のための黄色などの多様な色を出す有機物質を含んでもよい。有機発光表示装置は、これら色の空間的な相互作用によって所望の映像を表示することができる。有機発光素子ＬＤが発する光の色により、各画素ＰＸは上述した実施形態における基本画素または補助画素に区分される。
【0237】
図４６は、本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素に対する配置図であり、図４７は、図４６の表示装置のＸＬＶＩＩ−ＸＬＶＩＩ線に沿った断面図であり、図４８〜図５０は、それぞれ図４６の表示装置のＸＬＶＩＩＩ−ＸＬＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【0238】
絶縁基板１１０の上に第１制御電極（ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１２４ａを含む複数のゲート線１２１、及び維持電極１２７を含む複数の第２制御電極１２４ｂを含む複数のゲート導電体（ｇａｔｅ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が形成されている。
【0239】
ゲート線１２１は端部１２９を含み、第１制御電極１２４ａはゲート線１２１から上に延在している。
【0240】
第２制御電極１２４ｂは、ゲート線１２１と分離されており、縦方向に長く延在した維持電極１２７を含む。
【0241】
ゲート導電体の上にはゲート絶縁膜１４０が位置する。
【0242】
ゲート絶縁膜１４０の上には複数のスイッチング半導体１５４ａ及び複数の駆動半導体１５４ｂが位置する。スイッチング半導体１５４ａは第１制御電極１２４ａと重なり、駆動半導体１５４ｂは第２制御電極１２４ｂの上に位置する。
【0243】
スイッチング半導体１５４ａ及び駆動半導体１５４ｂの上には複数のデータ線１７１、複数の駆動電圧線１７２、そして複数の第１出力電極１７５ａ及び第２出力電極１７５ｂ （ｏｕｔｐｕｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含む複数のデータ導電体（ｄａｔａｃｏｎｄｕｃｔｏｒが位置する。
【0244】
データ線１７１は、第１制御電極１２４ａに向かって延在した複数の第１入力電極（ｉｎｐｕｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１７３ａと、端部１７９とを含む。
【0245】
駆動電圧線１７２は、第２制御電極１２４ｂに向かって延在した複数の第２入力電極１７３ｂを含み、維持電極１２７と重なった部分を含んでもよい。
【0246】
第１出力電極１７５ａ及び第２出力電極１７５ｂは、互いに分離されている島状であり、データ線１７１及び駆動電圧線１７２とも分離されていてもよい。第１入力電極１７３ａと第１出力電極１７５ａはスイッチング半導体１５４ａの上で対向し、第２入力電極１７３ｂと第２出力電極１７５ｂも駆動半導体１５４ｂの上で対向する。
【0247】
第１制御電極１２４ａ、第１入力電極１７３ａ、及び第１出力電極１７５ａは、スイッチング半導体１５４ａと共にスイッチングトランジスタＱｓを形成し、スイッチングトランジスタＱｓのチャネルは、第１入力電極１７３ａと第１出力電極１７５ａの間のスイッチング半導体１５４ａに形成される。第２制御電極１２４ｂ、第２入力電極１７３ｂ及び第２出力電極１７５ｂは、駆動半導体１５４ｂと共に駆動トランジスタＱｄを形成し、駆動トランジスタＱｄのチャネルは、第２入力電極１７３ｂと第２出力電極１７５ｂの間の駆動半導体１５４ｂに形成される。
【0248】
ゲート絶縁膜１４０、データ導電体及び露出した半導体１５４ａ、１５４ｂ部分の上には保護膜１８０が位置する。
【0249】
保護膜１８０は、データ線１７１の端部１７９を露出するコンタクトホール１８２、第１出力電極１７５ａを露出するコンタクトホール１８５ａ、及び第２出力電極１７５ｂを露出するコンタクトホール１８５ｂを含んでもよい。保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０には、第２制御電極１２４ｂを露出するコンタクトホール１８４とゲート線１２１の端部１２９を露出するコンタクトホール１８１が形成されていてもよい。
【0250】
保護膜１８０の上には複数の画素電極１９１、複数の接続部材８５及び複数の接触補助部材８１、８２が位置する。画素電極１９１は、コンタクトホール１８５ｂによって第２出力電極１７５ｂと物理的・電気的に接続されている。接続部材８５は、コンタクトホール１８５ａ及びコンタクトホール１８４によって第１出力電極１７５ａ及び第２制御電極１２４ｂを接続させる。接触補助部材８１、８２は、コンタクトホール１８１、１８２によってゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９とそれぞれ接続されている。
【0251】
保護膜１８０の上には隔壁（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）３６１が位置する。隔壁３６１は、画素電極１９１の周縁周辺を堤（ｂａｎｋ）のように取り囲んで開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を定義し、有機絶縁物または無機絶縁物で形成されてもよい。隔壁３６１は、また、黒色顔料を含む感光剤で形成されてもよい。
【0252】
隔壁３６１が定義する画素電極１９１の上の開口部内には有機発光部材（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）３７０が位置する。基本画素の有機発光部材３７０は、赤色、緑色、青色の三原色などの原色のうちのいずれか１つの光を固有に出す有機物質で形成してもよく、補助画素の有機発光部材３７０は、白色、黄色など輝度を補強し、色再現性の向上のための補助色を示してもよい。
【0253】
有機発光部材３７０の上には対向電極２７０が位置する。対向電極２７０は共通電圧Ｖｓｓの印加を受け、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム、銀などを含む反射性金属、またはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質で形成されてもよい。
【0254】
本発明の他の実施形態によれば、全ての画素ＰＸの有機発光部材３７０は、白色を出す白色有機発光部材であってもよい。この場合、各基本画素は赤色、緑色、青色の三原色などの原色のうちのいずれか１つの光を固有に出すカラーフィルタを含んでもよい。また、補助画素を含む場合、補助画素は該当する補助色を表示するカラーフィルタを含んでもよい。
【0255】
図４６を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置の１つの画素ＰＸは光学パターンＰＮを含んでもよい。光学パターンＰＮを含む画素ＰＸは、上述した種々の実施形態の通り補助画素であってもよく、補助画素がない場合、面積が相対的に大きい基本画素であってもよい。光学パターンＰＮは、主に画素ＰＸの開口部内に位置してもよいが、これに限定されず、遮光部材が位置する領域に位置してもよい。
【0256】
図４８を参照すると、光学パターンＰＮは隔壁３６１と同一物質を含んでもよい。また、光学パターンＰＮは隔壁３６１と同一層に位置してもよい。
【0257】
図４９を参照すると、光学パターンＰＮは、データ線１７１及び駆動半導体１５４ｂ、またはスイッチング半導体１５４ａと同一物質を含んでもよい。また、光学パターンＰＮは、データ線１７１及び駆動半導体１５４ｂ、またはスイッチング半導体１５４ａと同一層に位置してもよい。この場合、光学パターンＰＮは、金属などの導電物質層１７０と半導体物質層１５０を含む多重膜構造を有してもよい。
【0258】
また、図５０を参照すると、光学パターンＰＮは、データ線１７１と駆動半導体１５４ｂ、またはスイッチング半導体１５４ａのうちのいずれか１つと同一物質を含んでもよい。また、光学パターンＰＮは、データ線１７１と駆動半導体１５４ｂ、またはスイッチング半導体１５４ａのうちのいずれか１つと同一層に位置してもよい。
【0259】
しかし、光学パターンＰＮが位置する層または光学パターンＰＮが含む物質はこれに限定されず、上述した通り電子ペン５０などの光学装置がセンシングすることができる波長帯の光に対する反射率または吸収率が良好な多様な材料で、多様な層に、多様な積層構造で位置してもよい。
【0260】
その他、本発明の一実施形態による光学パターンＰＮは、透過型の多様な表示装置、フレキシブル表示装置など多様な表示装置に同一に適用可能である。
【0261】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【0262】
３ 液晶層５０ 電子ペン
５２ 光源
５４ 光学フィルタ
５６ 光学レンズ
５８ イメージセンサ
８１、８２ 接触補助部材
１００、２００ 表示板
１１０、２１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２５、１３１ 共通電極線
１３９ 線状対向電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５４ 半導体
１６１、１６３、１６５ オーミックコンタクト部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７９ 線状画素電極
１８０、１８０ａ、１８０ｂ 保護膜
１８１、１８２、１８５、１８５ａ、１８５ｂ コンタクトホール
１９１ 画素電極
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルタ
２７０ 対向電極
３００ 表示板組立体
３６１ 隔壁
３７０ 有機発光部材
ＰＮ 光学パターン