(57)【要約】      （修正有）【課題】表示装置を通過する光量の減少を防止し、表示装置の誤作動を防止する。【解決手段】光を透過させる第１基板３４１０と、前記第１基板にマトリックス形態に配列され、画素電圧を出力する画素電圧印加装置及び前記画素電圧印加装置に接続され前記画素電圧の印加を受ける画素電極を含む複数の画素と、前記画素の所定部分に形成され外部から印加された光に反応して位置情報を有する信号を出力する光感知部３４６０と、前記第１基板と向き合うように配置され、前記各画素と対応される部分に形成されるカラーフィルタ３４２５と、前記カラーフィルタのうち前記光感知部と対応される部分に形成されて前記光感知部に印加される光の損失を防止する光流入部４２２２とを含む第２基板３４２０と、前記第１基板と第２基板との間に配置された液晶３４３０と、を含むことを特徴とする表示装置を提供する。【選択図】図２５
2011039522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させる第１基板と、
前記第１基板にマトリックス形態に配列され、画素電圧を出力する画素電圧印加装置及び前記画素電圧印加装置に接続され前記画素電圧の印加を受ける画素電極を含む複数の画素と、
前記画素の所定部分に形成され外部から印加された光に反応して位置情報を有する信号を出力する光感知部と、
前記第１基板と向き合うように配置され、前記各画素と対応される部分に形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタのうち前記光感知部と対応される部分に形成されて前記光感知部に印加される光の損失を防止する光流入部とを含む第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に配置された液晶と、
を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記画素電圧印加装置は、
前記第１基板の第１方向に沿って形成される複数個のゲートラインと、
前記ゲートラインと垂直交差する前記第１基板の第２方向に沿って形成される複数個のデータラインと
前記ゲートラインと前記データライン及び前記画素電極に接続された第１薄膜トランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記光感知部は、
前記データラインと接続され、前記外部から印加された光によって駆動されて前記データラインに提供される第１信号を出力する第２薄膜トランジスタと、
前記第２薄膜トランジスタ及び前記ゲートラインに接続され前記ゲートラインに提供される第２信号に応答して前記第２薄膜トランジスタから提供された前記第１信号を出力する第３薄膜トランジスタと、
前記データラインと所定の間隔離隔されて前記第２方向に沿って形成され、前記第３薄膜トランジスタと接続されて前記第１信号の入力を受けて位置情報を出力する第１センサラインと、
を含むことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１基板は、前記画素電圧印加装置及び前記光感知部を被覆する有機膜をさらに含み、前記有機膜のうち第２薄膜トランジスタと対応される部分は、前記第２ＴＦＴに入射される光の損失を防止するために開口されたことを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記光流入部は、前記カラーフィルタのうち前記第２ＴＦＴと対応される部分のカラーフィルタの厚さを他の部分のカラーフィルタの厚さより薄くすることにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記光流入部は、前記第２ＴＦＴと対応される部分を除いて前記各画素と対応される部分に前記カラーフィルタを配置することで形成されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項７】
白色光をフィルタリングして赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ出射するための第１光透過領域、前記白色光を透過させるための第２光透過領域を含む第１基板と、
前記第１光透過領域に対応して形成された第１画素領域、前記第２光透過領域に対応して形成された第２画素領域及び前記第２画素領域に配置されてセンシング光によって感知信号を出力する光感知素子を含む第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に介在された液晶層と、
前記液晶層に含まれた液晶を制御するために前記第１及び第２画素領域に配置された第１電極と、
電界を発生させるために前記第１電極から離隔された第２電極と、
を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記第１光透過領域は、赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタ及び青カラーフィルタを含むことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記第２光透過領域は、前記白色光が透過される透明パターンを含むことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２光透過領域は、マトリックス形態に配置されたことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２画素領域には、第１ゲート電極と、第１ソース電極と第１ドレイン電極とを含む第１薄膜トランジスタがそれぞれ配置され、前記第１ゲート電極は第１駆動信号線に接続され、前記第１ソース電極は第２駆動信号線に接続されることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光感知素子は、前記第１駆動信号線と平行に配置された第１信号線と、
前記第１信号線に接続された第２ゲート電極と、前記第２駆動信号線に接続された第２ソース電極と、第２ドレイン電極及び前記センシング光が入射される第２チャンネル層とを含む第２トランジスタと、
前記第２駆動信号線と平行に配置された第２信号線と、
前記第２ドレイン電極と接続された第３ソース電極と、前記第１駆動信号線に接続された第３ゲート電極と、第２信号線に接続された第３ドレイン電極と、チャンネル層とを含む第３トランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
【請求項１３】
前記センシング光は、前記赤色光、緑色光、青色光及び白色光を含むことを特徴とする請求項１２記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第１電極は前記第１基板上に配置され、前記第２電極は前記第２基板上に配置されたことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項１５】
前記液晶は、ツイストネマティック液晶であることを特徴とする請求項１４記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２電極は前記第２基板に配置され、前記第１電極は複数個に分岐され、前記第２電極は前記分岐された前記第１電極の間に介在されたことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項１７】
前記液晶は、垂直配向モード液晶であることを特徴とする請求項１６記載の表示装置。
【請求項１８】
前記第１電極は、透明で導電性を有するインジウム錫酸化膜またはインジウム亜鉛酸化膜であることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項１９】
前記第２電極は、透明で導電性を有するインジウム錫酸化膜またはインジウム亜鉛酸化膜からなることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項２０】
前記第１電極は前記第１基板に配置され、前記第１電極と前記第１基板との間には有機膜が介在されたことを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項２１】
前記第１電極は、反射電極を含むことを特徴とする請求項２０記載の表示装置。
【請求項２２】
前記第１電極は、透明電極と、前記透明電極の上面に配置された反射電極とを含むことを特徴とする請求項２０記載の表示装置。
【請求項２３】
前記反射電極は、複数個の透過窓を有することを特徴とする請求項２２記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライトペン、表示装置及びこれらを有する表示システムに関し、より具体的には、位置情報を提供し提供された位置情報によって画面を再構成するライトペン、表示装置及びこれらを有する表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表示装置は、情報処理装置から印加された電気的信号を映像に変換させるインターフェース装置の一つである。従来の表示装置は、情報処理装置から電気的信号の印加を受けて映像を表示した。従って、表示装置において新しい映像を表示するためには、情報処理装置に情報を入力するデータ入力装置、例えば、キーボード、キーパッド、マウスなどを必要とした。
最近開発された一部表示装置は、スクリーンを通じて入力される使用者からの情報を受けて情報処理装置に情報を出力し、情報処理装置が情報を処理して表示装置上に映像を再構成する機能を有する。即ち、これは表示装置と入力装置の一体化を意味する。
【０００３】
表示装置と入力装置の一体化のために、従来の表示装置は、タッチスクリーンパネルをさらに含む。タッチスクリーンパネルは、作業者の手またはタッチペンによって加えられた圧力を位置データに変更し、情報処理装置に出力する。情報処理装置は、表示装置から入力された位置データを処理して新しい映像信号を表示装置に出力し、表示装置は、映像信号に対応して新しい映像を表示する。
しかし、タッチパネルに起因して、表示装置の厚さ及び重さが大きく増加される問題点を有する。また、タッチパネルを有する表示装置は、精密な文字や絵を表現するのに不適合した問題点を有する。
【０００４】
最近、外部から入力された光を感知して位置情報を出力する表示装置が開発された。このような表示装置には、映像を表示する画素とともに光を感知して位置情報を有する信号を出力する光感知センサ、が内蔵されている。
光感知センサは、光を感知して情報処理装置が認識することができる信号を出力し、出力された信号は情報処理装置に送信される。情報処理装置は、表示装置から入力された信号に対応して新しい映像信号を表示装置に出力し、表示装置は新しい映像を表示する。
【０００５】
一方、光感知センサに印加される光は、ライトペンから発生される。ライトペンには、高輝度の光を発生させる光源が内蔵される。ライトペンの光源としては高輝度発光ダイオードが主に使用され、発光ダイオードは、表示装置と向き合うライトペンの端部に設置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ライトペンで白色光を発生する場合、ライトペンから発生した白色光は、カラーフィルタを通過しながらフィルタリングされ単色光が光感知センサに入射され、これによって光量が減少され、他にもライトペンから発生した光は、液晶層、ＩＴＯ薄膜、ＩＺＯ薄膜、有機膜などを通過しながらライトペンから発生した光の光量はより減少される。これによって光感知センサに入力される光量が減少されて、光感知センサが頻繁に誤作動する問題点を有する。
また、光感知センサに光を印加するライトペンは、光を直接発生させるため生産費用、重さ及びサイズが増大するという問題点を有する。
従って、本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなれたもので、本発明は、表示装置から発生した光を利用して表示装置にセンシング光を供給してライトペンのサイズ及び重さを減少させ、生産費用を大きく減少させたライトペンを提供する。
また、本発明は、ライトペンから提供されたセンシング光が表示装置を通過する途中その光量が減少されることを防止して、表示装置の誤作動を防止する表示装置を提供する。
また、本発明は、前記ライトペン及び前記表示装置を有する表示システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるライトペンの実施形態によると、前記ライトペンは本体及び前記本体に配置され、外部から入射されたイメージ光の一部をインターセプトして第１センシング光に変換させる光変換部を含む。
また本発明による表示装置の実施形態によると、前記表示装置は光を透過させる第１基板と、前記第１基板にマトリックス形態に配列され、画素電圧を出力する画素電圧印加装置及び前記画素電圧印加装置に接続され前記画素電圧の印加を受ける画素電極を含む画素と、前記画素の所定部分に形成され外部から印加された光に応じて位置情報を有する信号を出力する光感知部と、前記第１基板と向き合うように配置され、前記各画素と対応される部分に形成されるカラーフィルタ及び前記カラーフィルタのうち前記光感知部と対応される部分に形成されて前記光感知部に印加される光の損失を防止する光流入部を含む第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に配置された液晶とを含む。
【０００８】
また、本発明による表示装置の他の実施形態によると、前記表示装置は、白色光をフィルタリングして赤色光、緑色光及び青光をそれぞれ出射するための第１光透過領域及び前記白色光を透過させるための第２光透過領域を含む第１基板と、前記第１光透過領域に対応して形成された第１画素領域、前記第２光透過領域に対応して形成された第２画素領域及び前記第２画素領域に配置されてセンシング光によって感知信号を出力する光感知素子を含む第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に介在された液晶層と、前記液晶層に含まれた液晶を制御するために前記第１及び第２画素領域に配置された第１電極と、電界を発生させるために前記第１電極から離隔された第２電極とを含む。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態による表示装置は、白色光をフィルタリングして赤、緑及び青光をそれぞれ出射しセンシング光の供給を受けるための開口を有するカラーフィルタを含む第１基板と、前記開口を通過したセンシング光が到逹される位置に配置されて前記センシング光によって感知信号を出力する光感知素子を含む第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に介在された液晶層と、前記液晶層に含まれた液晶を制御するために前記第１及び第２画素領域に配置された第１電極と、電界を発生させるために前記第１電極から離隔された第２電極とを含む。
【００１０】
また、本発明の他の実施形態による表示システムは、第１電極及び前記第１電極と向き合う第２電極の間に介在された液晶を利用して第１イメージ光を出射する液晶表示部と、本体及び前記本体に配置されて外部から入射された前記第１イメージ光の一部をセンシング光に変換させる光変換部を含むライトペンと、前記センシング光を感知して前記センシング光の入射位置情報が含まれた感知信号を出力するために前記第１電極の間に配置された光感知部と、前記感知信号によって前記液晶の配列を変更して第２イメージ光を生成する駆動モジュールとを含む。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態による表示システムは、第１電極と前記第１電極と向き合う第２電極との間に介在された液晶を利用して第１イメージ光を出射する液晶表示部と、本体及び前記本体に配置されて外部から入射された前記第１イメージ光の一部を第１センシング光に変換させ、貫通孔を含む光変換部、前記本体の内部に配置されて第２センシング光を発生させる光発生モジュール及び前記第１イメージ光の光量を検出する検出器を含むライトペンと、前記第１または第２センシング光を感知して前記第１センシング光または第２センシング光の入射位置情報が含まれた感知信号を出力するために前記第１電極の間に配置された光感知部と、前記感知信号によって前記液晶の配列を変更して第２イメージ光を生成する駆動モジュールとを含む。
【００１２】
本発明のさらに他の実施形態による表示システムは、光を透過させる第１基板、前記第１基板にマトリックス形態に配列され、画素電圧を出力する画素電圧印加装置及び前記画素電圧印加装置に接続され前記画素電圧の印加を受ける画素電極を含む複数の画素、前記画素の所定部分に形成され外部から印加された光に反応して位置情報を有する信号を出力する光感知部、前記第１基板と向き合うように重ねられ、前記各画素と対応される部分に形成されるカラーフィルタ及び前記カラーフィルタのうち前記光感知部と対応される部分に形成されて前記光感知部に印加される光の損失を防止する光流入部を含む第２基板及び前記第１基板と第２基板との間に配置された液晶を含む表示装置と、前記光感知部の駆動に必要とされるセンシング光を発生させて前記表示装置に出射させるライトペンと、前記位置情報を有する信号によって前記液晶の配列を変更させてイメージ光を生成する駆動モジュールとを含む。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態による表示システムは、白色光をフィルタリングして赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ出射するための第１光透過領域及び前記白色光を透過させるための第２光透過領域を含む第１基板、前記第１光透過領域に対応して形成された第１画素領域、前記第２光透過領域に対応して形成された第２画素領域及び前記第２画素領域に配置されてセンシング光によって感知信号を出力する光感知素子を含む第２基板、前記第１基板と第２基板との間に介在された液晶層、前記液晶層に含まれた液晶を制御するために前記第１及び第２画素領域に配置された第１電極及び電界を発生させるために前記第１電極から離隔された第２電極を含む表示装置と、前記第１基板から出射された前記赤色光、緑色光、青色光及び白色光を前記センシング光に変換させる光変換部を含むライトペンとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、表示装置から発生した光を利用して表示装置にセンシング光を供給しているので、ライトペンのサイズ及び重さを減少させ、生産費用を大きく低下させる効果がある。また、ライトペンから提供されたセンシング光が表示装置を通過する途中その光量が減少することを防止することにより、表示装置の誤作動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態によるライトペンの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるライトペンの断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態によるライトペンの断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態によるライトペンの断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態によるライトペンの断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による表示装置の部分切開斜視図である。
【図７】図６に図示された第１基板の一部を概念的に示す平面図である。
【図８】図７のＡ１-Ａ２に沿って切断した断面図である。
【図９】図６に示された第２基板を概念的に示す平面図である。
【図１０】図９の光感知素子を拡大図示した平面図である。
【図１１】本発明による表示装置の第１電極及び第２電極を概念的に示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による表示装置を概念的に示す平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による表示装置を概念的に示す断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態による表示装置を示す断面図である。
【図１５】図１４に示された表示装置を拡大して示す断面図である。
【図１６】図１４に示された画素の回路図である。
【図１７】図１４に示された画素のうち、光感知部が含まれた画素の等価回路図である。
【図１８】本発明の第４実施形態による表示装置の断面図である。
【図１９】本発明の第５実施形態による表示装置の断面図である。
【図２０】本発明の第１実施形態による表示システムを示す断面図である。
【図２１】図２０に示された第１基板の画素を示す平面図である。
【図２２】図２０に示された光感知素子の概念図である。
【図２３】図２０に示された駆動モジュールを示す概念図である。
【図２４】本発明の第２実施形態による表示システムを示す断面図である。
【図２５】本発明の第３実施形態による表示システムを示す断面図である。
【図２６】本発明の第４実施形態による表示システムを示す断面図である。
【図２７】本発明の第５実施形態による表示システムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して望ましい実施形態を詳細に説明する。
ライトペンの第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態によるライトペンの断面図である。
図１に示すように、ライトペン３００は本体１００及び光変換部２００を含む。
光変換部２００は円板形状を有し、本体１００上に配置される。本実施形態で光変換部２００は、チップ形状を有する本体１００の端部に配置される。光変換部２００は、イメージ光２００ａを第１センシング光２００ｂに変換させる。イメージ光２００ａは、表示装置（図示せず）から発生して光変換部２００に進行し、第１センシング光２００ｂは、光変換部２００から表示装置に向かって進行する。この時、第１センシング光２００ｂはイメージ光２００ａの一部であり、第１センシング光２００ｂ及びイメージ光２００ａは互いに異なる方向を有する。
【００１７】
第１センシング光２００ｂを発生するため、光変換部２００はイメージ光２００ａの一部を反射させる。
光変換部２００は、イメージ光２００ａから第１センシング光２００ｂを反射させるために、金属、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などから製作される。
本体１００は、ペン形状を有する。本実施形態で光変換部２００は本体１００に固定される。本体１００は、使用者の趣向及び使用用途によって非常に多様な形状に製作されることができる。本実施形態では、本体１００の重さをより減少させるため、空間１１０を有する。
【００１８】
本実施形態によると、ライトペン３００は、イメージ光２００ａの一部を反射させて第１センシング光２００ｂを表示装置に送る。よって、本実施形態によるライトペン３００は、エネルギを消耗して第１センシング光２００ｂを発生させる必要がないので、ライトペン３００の構成部品数、嵩及び重さを共に減少させることができる。
【００１９】
ライトペンの第２実施形態
図２は、本発明の第２実施形態によるライトペンの断面図である。本発明の第２実施形態によるライトペンは、第１実施形態の光変換部の構造を除いては第１実施形態のライトペンと等しい。従って、同一の部材に対しては実施形態１と同一の参照番号を示し、その重複された説明は省略することにする。
図２に示すように、光変換部２１０のうちイメージ光２００ａが入射される表面は、凹んでいるリセス部２１５をさらに含む。リセス部２１５は、光変換部２１０から反射された第１センシング光２００ｂをより狭い面積に集光する。
本実施形態による光変換部２１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などから製作されるかまたは合成樹脂などから製作された後光変換部２１０の表面全体またはリセス部２１５に金属薄膜をコーティングする方法などによって製作することが可能である。
本実施形態によると、光変換部２１０の表面にリセス部２１５を形成して、光変換部２１０によって発生された第１センシング光２００ｂがより狭い面積に集中的に到逹することができる。
【００２０】
ライトペンの第３実施形態
図３は、本発明の第３実施形態によるライトペンの断面図である。本発明の第３実施形態によるライトペンは、第１実施形態の光変換部にスクラッチ防止部が設置されたことを除いては、第１実施形態のライトペンと等しい。従って、同一の部材に対しては第１実施形態と同一の参照番号を示し、その重複された説明は省略することにする。
【００２１】
図３に示すように、光変換部２２０の表面は、スクラッチ防止部２２５をさらに含む。スクラッチ防止部２２５は、光変換部２２０と接触される接触面が光変換部２２０によって掻かれることを防止する。これを具現するために、スクラッチ防止部２２５は光変換部２２０の表面に配置され、スクラッチ防止部２５０のうち接触面と接触する部分は丸く加工される。本実施形態で、スクラッチ防止部２２５のうち接触面と接触する部分は半球形状を有する。
本実施形態によると、イメージ光２００ａの一部を反射して第１センシング光２００ｂを発生する光変換部２２０には、スクラッチ防止部２２５がさらに設置されて、光変換部２２０によって接触面が掻かれることを防止することができる。
【００２２】
ライトペンの第４実施形態
図４は、本発明の第４実施形態によるライトペンの断面図である。本発明の第４実施形態によるライトペンは、第１実施形態の光変換部の構造を除いて、第１実施形態のライトペンと同一である。従って、同一の部材に対しては、第１実施形態と同一の参照番号を示し、その重複された説明は省略することにする。
図４に示すように、光変換部２３０の表面には乱反射部２３５が形成される。乱反射部２３５は、光変換部２３０から発生した第１センシング光２００ｂの方向を狭い面積内で多様に変更させる。本実施形態で、乱反射部２３５は複数個の凹凸を含む。乱反射部２３５は、ライトペン３００の角度により第１センシング光２００ｂが意図しない方向に向かっても、光センシングが行われるようにする。
この実施形態によると、光変換部２３０の表面に乱反射部２３５をさらに形成して、第１センシング光２００ｂを乱反射させることにより、第１センシング光２００ｂが意図しない方向に向かっても、光センシングが行われるようにすることができる。
【００２３】
ライトペンの第５実施形態
図５は、本発明の第５実施形態によるライトペンの断面図である。
図５に示すように、ライトペン３００は、本体１００、光変換部２４０、光発生モジュール２４２及び検出器２４４を含む。
本体１００の内部には空間１１０が形成され、本体１００のうち光発生モジュール２４２と向き合う所には開口１０５が形成される。
本体１００には、光変換部２４０が配置される。光変換部２４０は、イメージ光２００ａを第１センシング光２００ｂに変換させる。光変換部２４０は貫通孔２４３を含み、貫通孔２４３は本体１００に形成された開口１０５と対応する所に形成される。
【００２４】
光発生モジュール２４２及び検出器２５５は、本体１００の内部に形成された空間１１０に配置される。
光発生モジュール２４２は、光源２４２ａ、制御ユニット２４２ｂ、電源供給装置２４２ｃ及びスィッチ２４２ｄを含む。本実施形態で光源２４２ａは、例えば、発光ダイオードである。光源２４２ａから第２センシング光２００ｃが出射される。電源供給装置２４２ｃは、光源２４２ａから第２センシング光２００ｃを発生するための電源電圧を提供する。制御ユニット２４２ｂは、光源２４２ａの点灯及び消灯を制御する。
【００２５】
検出器２４４は、本体１００の内部空間１１０に配置され、制御ユニット２４２ｂに接続されて制御ユニット２４２ｂに検出信号を送る。検出器２４４は、イメージ光２００ａの光量に対応してデジタル信号フォーマットを有する検出信号を発生する。本実施形態では、検出器２４４としてフォトトランジスタまたはフォトダイオードが使用される。
検出器２４４は、イメージ光２００ａの光量を周期的に検出して、検出信号を制御ユニット２４２ｂに出力する。検出信号にはイメージ光２００ａの光量と関わる情報が含まれている。
制御ユニット２４２ｂは、検出器２４４の検出信号を期設定された基準信号と比べる。制御ユニット２４２ｂは、イメージ光２００ａの光量が指定された光量より低ければ、電源供給装置２４２ｃから光源２４２ａに電源電圧を印加して光源２４２ａから第２センシング光２００ｃを発生させる。第２センシング光２００ｃは、光変換部２４０の貫通孔２４３を通じて出射される。
【００２６】
このように、イメージ光２００ａの光量に対応して第２センシング光２００ｃを発生させることは、イメージ光２００ａの光量が少ない場合、光変換部２４０から反射された第１センシング光２００ｂの光量も少ないからである。
使用者は、スィッチ２４２ｄを利用して人為的に光源２４２ａを点灯または消灯させることができる。
本実施形態によると、イメージ光２００ａの光量が不足して第１センシング光２００ｂの光量が不足な場合、ライトペン３００は、本体１００の内部で本体１００の外部に向かって第２センシング光２００ｃを発生させることができる。
このような構成を有するライトペン３００は、例えば、垂直配向モード液晶を利用したノーマルリーブラックモード液晶表示装置などで特に有効に使用されることができる。
【００２７】
表示装置の第１実施形態
図６は、本発明の第１実施形態による表示装置の部分切開斜視図である。図７は、図６に図示された第１基板の一部を概念的に図示した平面図である。図８は、図７のＡ１−Ａ２に沿って切断した断面図である。
図６に示すように、表示装置１８００は、第１基板１１００、第２基板１２００、液晶層１３００、第１及び第２電極（図示せず）を含む。
図７に示すように、第１基板１１００は、透明な硝子基板を含む。第１基板１１００は、第１有效表示領域１１１０及び第１非有效表示領域１１２０を含む。第１非有效表示領域１１２０は、第１有效表示領域１１１０を取り囲む。
第１有效表示領域１１１０には、ブラックマトリックス１１３０が配置される。ブラックマトリックス１１３０は、第１基板１１００の上面から見た時、格子形状を有する。ブラックマトリックス１１３０は、第１基板１１００上に形成されたクロム薄膜、酸化クロム薄膜、ブラック有機膜などをパターニングして形成される。
図７及び図８に示すように、フルカラー映像を表示するため、ブラックマトリックス１１３０の開口からは、白色光（ＷＬ）からフィルタリングされた赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）及び青色光（ＢＬ）が出射される。
【００２８】
これを具現するため、ブラックマトリックス１１３０の開口には、赤カラーフィルタ１１４２、緑カラーフィルタ１１４４及び青カラーフィルタ１１４６が配置される。以下、赤カラーフィルタ１１４２、緑カラーフィルタ１１４４及び青カラーフィルタ１１４６が通過する領域を、第１光透過領域１１５０と称することにする。
一方、第１有效表示領域１１１０から出射された映像の輝度を向上させるために、ブラックマトリックス１１３０の開口には透明パターン１１４８が配置される。透明パターン１１４８は、白色光（ＷＬ）をそのまま通過させる。以下、透明パターン１１４８が通過する領域を、第２光透過領域１１６０と称する事にする。
第１及び第２光透過領域１１５０、１１６０は、第１有效表示領域１１１０に相互に配置される。第１光透過領域１１５０は映像を表示して、第２光透過領域１１６０は映像の輝度を増加させる。
【００２９】
図９は、図６に図示された第２基板を概念的に示す平面図である。
図９に示すように、第２基板１２００は透明な硝子基板を含む。第２基板１２００は、第２有效表示領域１２１０、第２非有效表示領域１２２０を含む。第２非有效表示領域１２２０は、第２有效表示領域１２１０を取り囲む。
第２基板１２００は、第１基板１１００と向き合うように配置される。本実施形態で、第１有效表示領域１１１０は第２有效表示領域１２１０と向き合い、第２非有效表示領域１１２０は第２非有效表示領域１２２０と向き合う。
【００３０】
第２基板１２００の第２有效表示領域１２１０は、第１画素領域１２５０及び第２画素領域１２６０を含む。第１画素領域１２５０は第１光透過領域１１５０と向き合い、第２画素領域１２６０は第２光透過領域１１６０と向き合う。
第２基板１２００の第１画素領域１２５０及び第２画素領域１２６０は、第１薄膜トランジスタ１２３０及び第１薄膜トランジスタ１２３０を駆動させるために、第１駆動信号線１２３３及び第２駆動信号線１２３５を含む。
【００３１】
第１薄膜トランジスタ１２３０は、第１ゲート電極Ｇ１、第１ソース電極Ｓ１、第１チャンネル層Ｃ１及び第１ドレイン電極Ｄ１を含む。第１ゲート電極Ｇ１は第１チャンネル層Ｃ１と絶縁され、第１チャンネル層Ｃ１の電気的特性を不導電性から導電性に変更させる。第１ソース電極Ｓ１及び第１ドレイン電極Ｄ１は、第１チャンネル層Ｃ１に電気的に接続される。
第１駆動信号線１２３３は第１ゲート電極Ｇ１に接続され、第２駆動信号線１２３５は第１ソース電極Ｓ１に接続される。第１駆動信号線１２３３は、第１駆動電圧を第１ゲート電極Ｇ１に印加する。第２駆動信号線１２３５は、第２駆動電圧を第１ソース電極Ｓ１に印加する。
作動において、第２駆動電圧は、第２駆動信号線１２３５を通じて第１ソース電極Ｓ１に印加される。続いて、第１駆動信号線１２３３を通じて第１駆動電圧が第１ゲート電極Ｇ１に印加されて、第１チャンネル層Ｃ１の電気的特性は不導電性から導電性に変更される。従って、第２駆動電圧は、第１チャンネル層Ｃ１を通じて第１ドレイン電極Ｄ１に出力される。
【００３２】
図１０は、図９の光感知素子を拡大して示した平面図である。
図９及び図１０に示すように、第２基板１２００のうち第１基板１１００の透明パターン１１４８と向き合う第２画素領域１２６０は光感知素子１２７０を含む。光感知素子１２７０は、光、例えば、赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）または白色光（ＷＬ）を認識して位置データが含まれた光感知信号を出力する。
光感知素子１２７０は、第２薄膜トランジスタ１２７２、第３薄膜トランジスタ１２７３、第１信号線１２７５及び第２信号線１２７７を含む。
第１信号線１２７５は第１駆動信号線１２３３と平行に配置され、第２信号線１２７７は第２駆動信号線１２３５と平行に配置される。
【００３３】
第２薄膜トランジスタ１２７２及び第３薄膜トランジスタ１２７３は、第１信号線１２７５、第１駆動信号線１２３３、第２信号線１２７７及び第２駆動信号線１２３５によって取り囲まれた領域に配置される。
第２薄膜トランジスタ１２７２は、第２ゲート電極Ｇ２、第２ソース電極Ｓ２、第２チャンネル層Ｃ２及び第２ドレイン電極Ｄ２を含む。第２ゲート電極Ｇ２は、第２チャンネル層Ｃ２と絶縁される。第２ソース電極Ｓ２及び第２ドレイン電極Ｄ２は、第２チャンネル層Ｃ２に電気的に接続される。第２ゲート電極Ｇ２は第１信号線１２７５に電気的に接続され、第２ソース電極Ｓ２は第２駆動信号線１２３５に電気的に接続される。この時、第２チャンネル層Ｃ２は光によって不導電性から導電性に変更される。
【００３４】
第３薄膜トランジスタ１２７３は、第３ゲート電極Ｇ３、第３ソース電極Ｓ３、第３チャンネル層Ｃ３及び第３ドレイン電極Ｄ３を含む。第３ゲート電極Ｇ３は第３チャンネル層Ｃ３と絶縁され、第３チャンネル層Ｃ３の電気的特性を不導電性から導電性に変更させる。第３ソース電極Ｓ３及び第３ドレイン電極Ｄ３は、第３チャンネル層Ｃ３に電気的に接続される。第３ゲート電極Ｇ３は第１駆動信号線１２３３に電気的に接続され、第３ソース電極Ｓ３は第２ドレーン電極Ｄ２に電気的に接続され、第３ドレイン電極Ｄ３は第２信号線１２７７に電気的に接続される。
このような構成を有する光感知素子１２７０は、複数個の第２画素領域１２６０毎に１個ずつ形成される。
【００３５】
図７及び図９に示すように、光感知素子１２７０を第１基板１１００の透明パターン１１４８と向き合う第２画素領域１２６０に形成することは、第１基板１１００に印加された光が光感知素子１２７０に印加される前に損失されることを防止して、光感知素子１２７０の光認識率を大きく向上させるためである。
光感知素子１２７０の第２信号線１２７７には、光感知信号が出力される。光感知信号は、光感知信号を処理する感知信号処理モジュール（図示せず）に入力され、感知信号処理モジュールでは映像制御信号を発生する。映像制御信号は、再び液晶表示装置と接続された情報処理装置（図示せず）に印加され、情報処理装置は、映像制御信号によって新しい映像データを液晶表示装置に印加する。
【００３６】
図６に示すように、このような構成を有する第１基板１１００及び第２基板１２００は相互結合され、第１基板１１００と第２基板１２００との間には液晶層３００が介在される。液晶層１３００は、自ら光を発生する能動素子ではなく、光を受け入れる受光素子である。液晶層１３００は、電圧差によって形成された電界により配列が変更され、配列によって光の透過率を変更させる。従って、液晶層１３００から光の透過率を変更するためには、第１電極及び第２電極を必要とする。
図１１は、本発明による表示装置の第１電極及び第２電極を概念的に示す断面図である。
【００３７】
図９及び図１１に示すように、第１電極１１９０は、第１基板１１００に配置される。第１電極１１９０は、赤カラーフィルタ１１４２、緑カラーフィルタ１１４４、青カラーフィルタ１１４６及び透明パターン１１４８の上面に配置される。第１電極１１９０は、透明で導電性を有するインジウム錫酸化膜または酸化亜鉛インジウムフィルムをパターニングして形成される。
第２電極１２９０は、第２基板１２００に配置される。第２電極１２９０は第２基板１２００の第１画素領域１２５０及び第２画素領域１２６０にそれぞれ配置される。第２電極１２９０は、第１画素領域１２５０及び第２画素領域１２６０毎に形成された第１薄膜トランジスタ１２３０の第１ドレイン電極Ｄ１に接続される。第２電極１２９０は、透明で導電性を有するインジウム錫酸化膜またはインジウム亜鉛酸化膜をパターニングして形成される。
第１電極１１９０と第２電極１２９０との間に介在された液晶層１３００として、ＴNモード液晶またはＶＡモード液晶が使用可能である。
【００３８】
表示装置の第２実施形態
図１２は、本発明による表示装置の第２実施形態を概念的に示す平面図である。本実施形態による表示装置の第１薄膜トランジスタ、第１及び第２駆動信号線は、前述された第１実施形態と同一である。従って、同一の部材に対しては前述した第１実施形態と等しい参照番号を示し、その重複された説明は省略する。
【００３９】
図１２に示すように、第１電極１１９２及び第２電極１２９２はすべて、第２基板１２００上に配置される。第１電極１１９２は、第１薄膜トランジスタ１２３０の第１ドレイン電極Ｄ１に接続される。第１電極１１９２は、図１２に示されたように複数個に分岐された木の枝形状を有する。第２電極１２９２は、第１電極１１９２と等しい層に形成される。第２電極１２９２は、複数個に分岐された木の枝の形状を有し、第２電極１２９２は、第１電極１１９２の間に配置される。従って、第１電極１１９２及び第２電極１２９２は、交替に配置される。
第１電極１１９２と第２電極１２９２との間に介在された液晶層１３００は、ＶＡモード液晶（ＳＴＡＬ）またはＩＰＳモード液晶（ＳＴＡＬ）が使用される。第１電極１１９２及び第２電極１２９２は第２基板１２００上に水平配置され、液晶層１３００は水平電界の影響によって配置され、これにより、液晶表示装置の視野角をより拡張することができる。
【００４０】
図１３は、本発明による表示装置の第２実施形態を概念的に示す断面図である。
図１３に示すように、第２基板１２００の第１薄膜トランジスタ１２３０と第２電極１２９４との間には、数μｍの厚さを有する有機膜１２９９が介在される。有機膜１２９９は、感光物質を含む感光膜をパターニングして製作する。有機膜１２９９は、第１薄膜トランジスタ１２３０に接続された第１駆動信号線と第２電極との間隔、及び第２駆動信号線と第２電極１２９４との間隔を増加させる。これにより、第１駆動信号線と第２電極１２９４との間、及び第２駆動信号線と第２電極１２９４との間の寄生キャパシタンスは大きく減少され、液晶表示装置の開口率が大きく向上されて輝度が増加される。
【００４１】
第２電極１２９４は、金属薄膜をパターニングして形成された金属電極１２９４ｂを含む。この時、第２電極１２９４は、透明電極１２９４ａ及び透明電極１１９４ａの上面に配置された金属電極１２９４ｂを使用することができる。この時、金属電極１２９４ｂは、第２基板１２００の上部から見た時、蜂の巣形態に製作されるか、一部のみが開口されることができる。
前述した実施形態では、表示装置１８００の第１基板１１００に赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタ及び青カラーフィルタの他に透明パターンを形成して、光感知素子１２７０に入射されるセンシング光の損失を減少させ表示装置の輝度を大きく向上させることができる。
【００４２】
表示装置の第３実施形態
図１４は、本発明の第３実施形態による表示装置を示す断面図である。図１５は、図１４に示された表示装置を拡大して示した断面図である。
図１４及び図１５に示すように、液晶表示装置２０００は、第１基板２０１０、第２基板２０２０、液晶２０３０、画素２１００、共通電極２２００及び光感知部２３００を含む。
第１基板２０１０及び第２基板２０２０は、光が透過されることができる透明な硝子基板であり、第１基板２０１０及び第２基板２０２０は、相互向き合うように配置される。第１基板２０１０及び第２基板２０２０の枠部分には、液晶２０３０を配置するために帯形状を有する密封部材２０４０が配置される。
【００４３】
液晶２０３０は、第１基板２０１０と第２基板２０２０との間に介在される。液晶２０３０は、電界によって配列が変更される電気的特性及び配列に対応して液晶２０３０を通過する光の透過特性を変更させる光学的特性を共に有する。
画素２１００及び共通電極２２００は、液晶２０３０に電界を印加する。本実施形態において、画素２１００は第１基板２０１０上に配置され、共通電極２２００は第２基板２０２０に配置される。
図１６は、図１４に示された画素の回路図である。
図１５及び図１６に示すように、画素２１００は、第１基板２０１０上に複数個、マトリックス形態に配置される。解像度が、例えば、１０２４×７６８で、フルカラー表示を遂行する液晶表示装置２０００の第１基板２０１０には、例えば、１０２４×７６８×３個の画素２１００が形成される。それぞれの画素２１００は、画素電圧印加装置２１１０及び画素電極２１２０を含む。
【００４４】
画素電圧印加装置２１１０は、映像を表示するのに必要な画素電圧を画素電極２１２０に印加する。画素電圧印加装置２１１０は、ゲートライン２１１２、データライン２１１４、第１薄膜トランジスタ２１１６を含む。ゲートライン２１１２は、第１基板２０１０上に第１方向に延び、例えば、７６８個が第２方向に並列配置される。ゲートライン２１１２は、電気的特性が優秀なアルミニウムまたはアルミニウム合金から製作される。
データライン２１１４は、ゲートライン２１１２と絶縁され、ゲートライン２１１２と垂直交差するように第２方向に伸び、第１方向に、例えば、１０２４×３個が並列方式に配置される。データライン２１１４は、電気的抵抗が低いアルミニウムまたはアルミニウム合金から製作される。
【００４５】
第１ＴＦＴ２１１６は、ゲートライン２１１２及びデータライン２１１４が交差する部分毎に、例えば、１個ずつ形成される。第１ＴＦＴ２１１６は、ゲート電極Ｇ、ソース電極Ｓ、チャンネル層Ｃ及びドレイン電極Ｄを含む。第１ＴＦＴ２１１６のゲート電極Ｇはゲートライン２１１２に共通に接続され、第１ＴＦＴ２１１６のソース電極Ｓはデータライン２１１４に共通に接続される。そして、第１ＴＦＴ２１１６のドレイン電極Ｄは、画素電極２１２０に接続される。
図１５及び図１６に示すように、画素電極２１２０は、画素電圧印加装置２１１０を被覆する有機膜２１３０の表面に形成される。画素電極２１２０は、ゲートライン２１１２及びデータライン２１１４によって取り囲まれた領域に形成される。
画素電極２１２０は、有機膜２１３０のうち第１ＴＦＴ２１６０と対応される部分に形成された第１コンタクトホール２１３２を通じて、第１ＴＦＴ２１１６のドレイン電極Ｄと接続される。画素電極２１２０は、透明で導電性を有するインジウム亜鉛酸化物またはインジウム錫酸化物からなる。
【００４６】
共通電極２２００は、第２基板２０２０のうち画素電極２１２０と向き合う面に形成される。共通電極２２００は、第２基板２０２０の全面に形成され共通電圧が印加される。共通電極２２００は、透明で導電性を有するインジウム錫酸化膜またはインジウム亜鉛酸化膜からなる。
共通電極２２００と第２基板２０２０との間には、画素２１００と対応してカラーフィルタ２２１０が配置される。カラーフィルタ２２１０は、赤波長の光を選択的に通過させる赤カラーフィルタ２２１２、緑波長の光を選択的に通過させる緑カラーフィルタ２２１４及び青波長の光を選択的に通過させる青カラーフィルタ２２１６を含む。
【００４７】
図１７は、図１４に示された画素のうち光感知部が含まれた画素の等価回路図である。
図１５及び図１７に示すように、光感知部２３００は、第１センサライン２３１０、第２センサライン２３２０、第２ＴＦＴ２３３０及び第３ＴＦＴ２３４０で構成される。
第１センサライン２３１０は、ゲートライン２１１２と所定の間隔離隔されて、第１基板２０１０の第２方向に長く形成される。第１センサライン２３１０は、ゲートライン２１１２と同一の層に形成され、データライン２１１４とは電気的に絶縁される。
第２センサライン２３２０は、データライン２１１４と所定の間隔離隔され、第１基板２０１０の第１方向に長く形成される。第２センサライン２３２０は、データライン２１１４と同一の層に形成され、ゲートライン２１１２及び第１センサライン２３１０とは電気的に絶縁される。
【００４８】
第２ＴＦＴ２３３０及び第３ＴＦＴ２３４０は、第１ＴＦＴ２１１６とともにそれぞれの画素２１００に配置されるか、又は、第１基板２０１０に、例えば、１０２４×７６８×３個が配置された画素２００のうち複数個の画素２１００ごとに選択的に配置されることができる。
第２ＴＦＴ２３３０は、データライン２１１４及び第１センサライン２３２０が交差する部分に形成される。
第２ＴＦＴ２３３０は、ゲート電極Ｇ、ソース電極Ｓ、チャンネル層Ｃ及びドレイン電極Ｄで構成される。
【００４９】
第２ＴＦＴ２３３０のゲート電極Ｇは、第１センサライン２３１０に共通に接続される。第２ＴＦＴ１２３３０のチャンネル層Ｃは、第２ＴＦＴ２３３０のゲート電極Ｇと絶縁された状態で第２ＴＦＴ２３３０のゲート電極Ｇの上面に配置される。
第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃは、望ましく非晶質シリコン薄膜及び非晶質シリコン薄膜の上面に配置されたｎ＋非晶質シリコン薄膜からなる。ｎ＋非晶質シリコン薄膜は、非晶質シリコン薄膜の表面に２個に分けられて形成される。このように形成された第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃは、光によって第２ＴＦＴ２３３０のドレイン電極Ｄから第３ＴＦＴ２３４０のソース電極Ｓに流れる電圧を発生させる。
第２ＴＦＴ２３３０のソース電極Ｓの一側端はｎ＋非晶質シリコン薄膜のうち一つに接触され、他側端はデータライン２１１４に接続される。第２ＴＦＴ２３３０のドレイン電極Ｄの一側端はｎ＋非晶質シリコン薄膜の残りの一つに接触され、他側端は第３ＴＦＴ２３４０のソース電極Ｓに接続される。
【００５０】
第３ＴＦＴ２３４０は、ゲート電極Ｇ、ソース電極Ｓ、チャンネル層Ｃ及びドレイン電極Ｄを含む。第３ＴＦＴ２３４０のゲート電極Ｇは、ゲートライン２１１２に接続され、第３ＴＦＴ２３４０のソース電極Ｓは、第２ＴＦＴ２３３０のドレイン電極Ｄに接続される。そして、第３ＴＦＴ２３４０のドレイン電極Ｄは、第２センサライン２３１０に接続される。第３ＴＦＴ２３４０は、第２ＴＦＴ２３３０の駆動によって駆動されて、第２センサライン２３２０に位置情報を有する所定の信号を出力する。
第２センサライン２３２０に位置情報を有する所定の信号を出力するために、第２ＴＦＴ２２３０へ十分な量の光が入射されなければならない。
【００５１】
図１５に示すように、本実施形態では、画素電圧印加装置２１１０とともに光感知部２３００を被覆する有機膜２１３０のうち第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃと対応する有機膜２１３０には、第２コンタクトホール２１３４が形成される。第２コンタクトホール２１３４は、第１コンタクトホール２１３２が形成される時に共に形成する。
本実施形態のように、第２ＴＦＴ２３３０と対応される部分の有機膜２１３０を開口させる場合、外部から印加された光が有機膜２１３０を通過しないで直接第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃに流入される。従って、外部から印加された光は、有機膜２１３０を通過しながら損失されない。その結果、第２ＴＦＴ２３３０を駆動させるのに必要な光を第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃに供給することができる。
図１５の参照符号２１４０は、光遮断膜である。光遮断膜２１４０は、外部から入射された光が第１及び第３ＴＦＴ２１１６、２３４０のチャンネル層Ｃに光が入射されることを防止する。
【００５２】
表示装置の第４実施形態
図１８は、本発明の第４実施形態による表示装置の断面図である。本実施形態による表示装置は、カラーフィルタを除いては、該第３実施形態の表示装置と同一である。従って、等しい部材に対しては第３実施形態と同一の参照番号を示し、その重複された説明は省略する。
図１８に示すように、第２基板には、共通電極及びカラーフィルタが配置される。
共通電極２２００は、第２基板２０２０のうち画素電極２１２０と向き合う面に形成される。共通電極２２００は第２基板２０２０の全面的にかけて形成され、共通電極２２００には共通電圧が印加される。共通電極２２００は、透明で導電性を有するインジウム錫酸化膜またはインジウム亜鉛酸化膜からなる。
カラーフィルタ２２１０は、共通電極２２００と第２基板２０２０との間に配置される。カラーフィルタ２２１０は、赤波長の光を選択的に通過させる赤カラーフィルタ、緑波長の光を選択的に通過させる緑カラーフィルタ及び青波長の光を選択的に通過させる青カラーフィルタで構成される。赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタ及び青カラーフィルタのうち、光感知部２３００の第２ＴＦＴ２３３０と対応されるカラーフィルタ２２１０には、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃに流入される光の損失を最小化するための光流入部２２２０が形成される。光流入部２２２０は、カラーフィルタ２２１０のうち、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃと対応される部分にのみ局所的に形成される。光流入部２２２０は、第１ＴＦＴ２１１６、画素電極２１２０及び第３ＴＦＴ２３４０と対応される部分のカラーフィルタ２２１０の厚さより、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃと対応される部分のカラーフィルタ２２１０の厚さを薄く制御して形成する。
【００５３】
これを実現するために、赤、緑及び青色の顔料のうち選択された色の顔料及び感光物質が混合されたカラーフィルタ物質、例えば、赤色の顔料と感光物質が混合された赤カラーフィルタ物質を第２基板２０２０に塗布し、第２基板２０２０に赤カラーフィルタ薄膜を形成する。赤カラーフィルタ薄膜上に再度感光膜を形成した後、第２ＴＦＴ２３３０と対応される部分の感光膜は、部分的または全体的にスリット露光される。これにより、第２基板にカラーフィルタ２２１２が形成され、赤カラーフィルタ２２１２のうちスリット露光が実施された部分では、他の部分より厚さが薄い光流入部２２２０が形成される。
【００５４】
このように、第２ＴＦＴ２３３０と対応される部分の赤カラーフィルタ２２１２の厚さを他の部分のカラーフィルタ２２１０の厚さより薄く形成することで、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃに入射される光の光量をより増加させることができる。
【００５５】
表示装置の第５実施形態
図１９は、本発明の第５実施形態による表示装置の断面図である。本実施形態による表示装置は、光流入口を除いては第３実施形態の表示装置と同一である。従って、等しい部材に対しては第３実施形態と同一の参照番号を示し、その重複された説明は省略する。
図１９に示すように、第２基板には、共通電極及びカラーフィルタが配置される。
カラーフィルタ２２１０には、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃに流入される光の損失を最小化するための光流入部２２２２が形成される。光流入部２２２２は、カラーフィルタ２２１０のうち第２ＴＦＴ２３３０と対応される部分に形成される。光流入部２２２２は、カラーフィルタのうち第２ＴＦＴ２３３０と対応される部分が開口されるように、カラーフィルタ２２１０を局所的にとり除いて形成する。このように、カラーフィルタ２２１０を局所的にとり除いて光流入部２２２２を形成すると、外部から流入される光のうち、特定波長を有する光も第２ＴＦＴ２３３０に流入させることができる。従って、第２基板２０２０の内部に入射された光は、カラーフィルタ２２１０及び有機膜２１３０によって損失されないで、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃに流入される。従って、第２ＴＦＴ２３３０のチャンネル層Ｃには、より多い量の光が入射されるので、第２ＴＦＴ２３３０の光認識率がより向上される。
【００５６】
表示装置システムの第１実施形態
図２０は、本発明の第１実施形態による表示システムを示す断面図である。
図２０に示すように、表示システム３６００は、ライトペン３３００、表示パネル３４００及び駆動モジュール３５００を含む。
【００５７】
ライトペン３３００は、ライトペンの第１実施形態〜第５実施形態において詳細に説明されたので、その重複された説明は省略する。ライトペン３３００は、第１実施形態〜第５実施形態で説明されたライトペンのうちいずれを使ってもよく、本実施形態では、実施形態１に図示されたライトペン３３００が適用される。
表示パネル３４００は、第１基板３４１０、第２基板３４２０、液晶３４３０、第１電極３４４０、第２電極３４５０及び光感知素子３４６０を含む。
第１基板３４１０及び第２基板３４２０は、相互に向き合うように配置され、第１基板３４１０及び第２基板３４２０は、透明な硝子基板である。第１基板３４１０及び第２基板３４２０が向き合うように配置された状態で、第１基板３４１０及び第２基板３４２０のわくには、液晶３４３０を配置するための密封部材３４７０が配置される。
【００５８】
液晶３４３０は、第１基板３４１０と第２基板３４２０との間に介在される。液晶３４３０は、電界によって配列が変更される電気的特性及び配列に対応して液晶３４３０を通過する光の光透過度を変更させる光学的特性を共に有する。
液晶３４３０を通過する光の光透過度を変更するために、第１基板３４１０には第１電極３４４０が配置され、第２基板３４２０には第２電極３４５０が配置される。
図２１は、図２０に示された第１基板の画素を示す平面図である。
図２０及び図２１に示すように、第１電極３４４０は、第１基板３４１０に複数個が形成される。本実施形態において、第１電極３４４０は、第１基板３４１０にマトリックス形態で１０２４×７６８×３個が形成される。第１電極３４４０は、透明で伝導性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなる。
【００５９】
第１基板３４１０に形成された各第１電極３４４０には、指定されたタイミングに合わせて画素電圧を印加する第１薄膜トランジスタ３４７０が配置される。
第１薄膜トランジスタ３４７０は、ゲート電極Ｇ、ソース電極Ｓチャンネル層Ｃ及びドレイン電極Ｄで構成される。第１薄膜トランジスタ３４７０のドレイン電極Ｄは、第１電極３４４０に接続される。第１薄膜トランジスタ３４７０のうちの各行に属した第１薄膜トランジスタのゲート電極Ｇは、ゲートライン４７５に共通に接続され、第１薄膜トランジスタ３４７０のうちの各列に属した第１薄膜トランジスタは、データライン３４８０に共通に接続される。
【００６０】
図２０に示すように、第２電極３４５０は、第２基板３４２０上に第１電極３４４０と向き合って形成される。第２電極３４５０は、第２基板３４２０の全面的にかけて形成される。第２電極３４５０は、透明で伝導性を有するインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化膜（ＩＺＯ）からなる。第２電極３４５０には、共通電圧が印加される。
第２電極３４５０と第２基板３４２０との間には、各第１電極３４４０と向き合うカラーフィルタ３４２５が配置される。カラーフィルタ３４２５は、赤波長の光を通過させる赤カラーフィルタ３４２５ａ、緑波長の光を通過させる緑カラーフィルタ３４２５ｂ及び青波長の光を通過させる青カラーフィルタ３４２５ｃで構成される。
図２２は、図２０に示された光感知素子の概念図である。
【００６１】
図２０及び図２２に示すように、光感知素子３４６０は、第２薄膜トランジスタ３４６２、第３薄膜トランジスタ３４６４、第１及び第２センサライン３４６６、３４６８で構成される。
第１電極３４４０、液晶３４３０及び第２電極３４５０を通過して発生したイメージ光のうちの一部をライトペン３３００によってインターセプトして得た第１センシング光３２００ｂは、表示パネル３４００に内蔵された光感知素子３４６０に提供される。第２薄膜トランジスタ３４６２は、第１センシング光３２００ｂに応答して駆動される。第２薄膜トランジスタ３４６２が駆動されると、データライン３２８０を通じて第２薄膜トランジスタ３４６２のソース電極Ｓ１に提供された第１信号は、第２薄膜トランジスタ３４６２のドレイン電極Ｄ１に出力される。
【００６２】
ここで、第１信号は映像情報を含み、第１薄膜トランジスタ３４７０を経って画素電極に印加されるデータ駆動電圧である。
以後、ゲートラインＧ２に提供された第２信号によって第３薄膜トランジスタ３４６４が駆動された状態で、第２薄膜トランジスタ３４６２のドレイン電極Ｄ１から出力された第１信号は、第３薄膜トランジスタ３４６４のソース電極Ｓ２に提供される。従って、第３薄膜トランジスタ３４６４のドレイン電極Ｄ２には、第１信号が出力される。ここで、第２信号は、前記第１薄膜トランジスタ３４７０のゲート電極に印加されるゲート駆動電圧である。
図２３は、図２０に図示された駆動モジュールを示す概念図である。
第１信号は、図２３に示された感知信号処理ユニット３５１０に印加され、感知信号処理ユニット３５１０は、第１信号によって光が入力された位置データを発生させる。位置データは、再度駆動モジュール３５００に印加される。
【００６３】
図２３に示すように、駆動モジュール３５００は、ゲート駆動部３５２０、データ駆動部３５３０、ゲート駆動部３５２０に接続された駆動電圧生成部３５４０、データ駆動部３５３０に接続された階調電圧生成部３５５０、光を供給するバックライトアセンブリ３５６０に接続されてバックライトアセンブリ３５６０を制御する光源制御部３５６５、光感知素子３４６０から発生された第１信号を処理する感知信号処理部３５１０、及びこれらを制御する信号制御部３５７０を含む。
ゲート駆動部３５２０は、各ゲートライン３４７５に接続される。ゲート駆動部３５２０は、駆動電圧生成部３５４０から発生されたゲート駆動信号をゲートライン３４７５に印加する。ゲート駆動信号は、ゲートターンオン信号Ｖｏｎ、ゲートターンオフ信号Ｖｏｆｆ及び共通電圧Ｖｃｏｍを含む。
【００６４】
データ駆動部３５３０は、各データライン３４８０に接続される。データ駆動部３５３０は、階調電圧生成部３５５０から発生した階調電圧を選択して、データライン３４８０に印加する。
信号制御部３５７０は、ゲート駆動部３５２０、駆動電圧生成部３５４０、データ駆動部３５３０及び階調電圧生成部３５５０を制御する。信号制御部３５７０は、外部情報処理装置３５８０からビデオ信号の入力を受ける。ビデオ信号は、第１赤階調信号Ｒ１、第１緑階調信号Ｇ１、第１青階調信号Ｂ１、垂直同期信号、水平同期信号、メインクロック信号、データイネーブル信号などを含む。
【００６５】
信号制御部３５７０は、ビデオ信号に含まれた第１赤階調信号Ｒ１、第１緑階調信号Ｇ１及び第１青階調信号Ｂ１を変換して、第２赤階調信号Ｒ２、第２緑階調信号Ｇ２及び第２青階調信号Ｂ２を発生させる。信号制御部３５７０から発生した第２赤階調信号Ｒ２、第２緑階調信号Ｇ２及び第２青階調信号Ｂ２は、データ駆動部３５３０に出力される。
一方、信号制御部３５７０は、第２赤階調信号Ｒ２、第２緑階調信号Ｇ２及び第２青階調信号Ｂ２とともにデータ制御信号をデータ駆動部３５３０に出力する。データ制御信号は、一番目のデータラインから最後のデータラインまで、第２赤階調信号Ｒ２、第２緑階調信号Ｇ２及び第２青階調信号Ｂ２の入力開始を指示する水平同期スタート信号、各データライン３４８０に該当の階調電圧の印加を指示するロード信号及びデータクロック信号などを含む。
【００６６】
また、信号制御部３５７０は、ゲート制御信号をゲート駆動部３５２０に出力する。ゲート制御信号は、ゲート信号パルスの高区間であるゲートオンパルス信号の出力開始を指示する垂直同期開始信号、ゲートオンパルスの出力時期を制御するゲートクロック信号、ゲートオンパルスのパルス幅を制御して、約２５６個のゲートライン３４７５のグループのチャンネルに連続してゲートオンパルスを印加するためのゲートオンイネーブル信号などを含む。ゲートオンイネーブル信号とゲートクロック信号は、駆動電圧生成部３５４０に供給される。
【００６７】
作動において、データ駆動部３５３０は、データ制御信号に対応して各データライン３４８０に、第２赤階調信号Ｒ２、第２緑階調信号Ｇ２及び第２青階調信号Ｂ２に対応するアナログ電圧を階調電圧生成部３５５０から印加を受けて、出力する。
ゲート駆動部３５２０は、信号制御部３５７０からのデータ制御信号によって、ゲートオンパルスを一番目のゲートラインに印加してゲートラインに接続されたすべての第１薄膜トランジスタ３４７０をターンオンさせる。従って、ゲートオンパルスが印加されたゲートライン３４７５と交差するデータライン３４８０に接続された第１薄膜トランジスタ３４７０のドレイン電極Ｄからは、該当する第１電極３４４０に駆動電圧が印加される。信号制御部３５７０は、このような過程を一つのフレームの間反復して実施する。
【００６８】
図２０に示すように、一つのフレームの時間が経過された後には、第１基板３４１０のすべての第１電極３４４０には画素電圧が印加され、液晶３４３０は第１電極３４４０と第２電極３４５０との間に形成された電界のレベルに対応して配列が変更される。
図２０及び図２３に示すように、バックライトアセンブリ３５６０は、第１基板３４１０と向き合う所に配置されて光を発生させ、光は液晶３４３０を通過しながらイメージ光３２００ａが生成される。イメージ光３２００ａは、第２基板３４２０を通過して作業者の目に入射される。
【００６９】
一方、作業者は、イメージ光３２００ａによって発生された映像を制御するために、ライトペン３３００の光変換部３２００を利用して、第１電極３４４０の間に配置された光感知素子３４６０に第１センシング光３２００ｂを供給する。
第１基板３４１０に配置された光感知素子３４３０のうちの一部にライトペン３３００から発生した第１センシング光３２００ｂが入射されると、第１センシング光３２００ｂが入射された光感知素子３４３０から感知信号が発生され、感知信号は、感知信号処理ユニット３５１０で処理される。
感知信号処理ユニット３５１０で処理された処理信号は、再び信号制御部３５７０に出力され、信号制御部３５７０は、処理信号を外部情報処理装置３５８０に出力する。情報処理装置３５８０は、信号制御部３５７０から入力された処理信号を処理して新しい映像信号を信号制御部３５７０に出力し、液晶表示パネルからは新しい映像が表示される。
【００７０】
表示システムの第２実施形態
図２４は、本発明の第２実施形態による表示システムを示す断面図である。本発明の第２実施形態による表示システムは、ライトペンの構造を除いては第１実施形態の表示システムと同一である。従って、等しい部材に対しては第１実施形態と同一の参照番号を示し、その重複された説明は省略する。
図２４に示すように、表示パネル３４００から発生したイメージ光３２００ａの光量または光の強度が低い場合、ライトペン３３００の光変換部３２４０から反射されて発生した第１センシング光３２００ｂの光量が非常に少ないので、光感知素子３４３０が作動できないこともあり得る。
【００７１】
このような問題点を勘案して、表示パネル３４００から発生したイメージ光３２００ａの光量または光の強度が低い場合、ライトペン３３００の内部に配置された検出器３２４４から出力された検出信号によって、制御ユニット３２４２ｂは、ライトペン３３００の内部に配置された電源供給装置３２４２ｃからランプ３２４２ａに電源電圧を提供してランプ３２４２ｃからは第２センシング光３２００ｃが発生される。第２センシング光３２００ｃは、光感知素子３４３０に印加され、これによって光感知素子３４３０は、第１センシング光３２００ｂの光量が低くても正常に作動される。特に、本実施形態は、垂直配向モード液晶を使うノーマリーブラックモード表示装置などに特に適合している。
【００７２】
表示システムの第３実施形態
図２５は、本発明の第３実施形態による表示システムを示す断面図である。
図２５に示すように、この表示システム４５００は、表示パネル４００１、ライトペン４４００、感知信号処理ユニット４５１０、駆動モジュール４５２０及びバックライトユニット４２３０を含む。
表示パネル４００１として、表示装置の第３実施形態〜第５実施形態のいずれも採用することができ、これらについて既に詳細に説明したので、その重複された説明は省略する。表示パネル４００１として、本実施形態では第５実施形態に示された表示装置を適用した。
ライトペン４４００もライトペンの第４実施形態で詳細に説明されたので、その重複された説明は省略する。
【００７３】
感知信号処理ユニット４５１０は、ライトペン４４００から発生された光またはライトペン４４００から反射された光によってデジタル信号フォーマットを有する位置データを発生させる。
駆動モジュール４５２０は、光感知液晶表示パネル４００１、感知信号処理ユニット４５１０及びバックライトユニット４５３０と電気的に接続される。駆動モジュール４５２０は、表示パネル４００１を駆動させるのに必要とされる各種信号を表示パネル４００１に印加し、バックライトユニット４５３０を制御する。
図示していないが、駆動モジュール４５２０は、ゲート駆動部、データ駆動部、ゲート駆動部に接続された駆動電圧生成部、データ駆動部に接続された階調電圧生成部、バックライトアセンブリ４５３０に接続された光源制御部及びこれらを制御する信号制御部を含む。
【００７４】
バックライトユニット４５３０は、第１基板４０１０と向き合う所に配置され、液晶に向かって光を発生させる。
このように構成された表示システムの作用を上述した第４実施形態のライトペン及び第５実施形態の表示装置（表示パネル）を参照して説明すると次のようである。
駆動モジュール４２５０は、表示パネル４００１に駆動信号を印加して映像を表示するために液晶の配列を制御する。従って、バックライトユニット４５３０から発生された光が液晶４０３０を通過することによりイメージ光４５３０ａが生成される。イメージ光４５３０ａは、第２基板４０２０を通過して作業者の目に入射される。
【００７５】
一方、作業者は、イメージ光４５３０ａによって発生された映像を制御するために、ライトペン４４００の光変換部４４２０を利用して光感知部４３００に向かってセンシング光４５３０ｂを供給する。
光変換部４４２０から供給されたセンシング光４５３０ｂは、光感知部４３００と対応される部分のカラーフィルタ４２１０を開口させて形成した光流入口４２２２及び光感知部４３００と対応される部分に形成された第２コンタクトホール４１３４を経て、光感知部４３００の２ＴＦＴのチャンネル層Ｃに入射される。光流入口４２２２及び第２コンタクトホール４１３４を経て第２ＴＦＴに入射される光は殆ど損失されないので、第２ＴＦＴのチャンネル層Ｃに多い量の光が入射される。
【００７６】
センシング光４５３０ｂによって第２ＴＦＴが駆動されることによって発生した第１信号は、感知信号処理ユニットで処理された後、駆動モジュール４５２０に再び出力される。駆動モジュール４５２０は、処理信号を外部情報処理装置に出力する。これにより、外部情報処理装置は、処理信号を処理して新しい映像信号を駆動モジュール４５２０に出力する。駆動モジュール４５２０から出力された映像信号が入力されした表示パネル４００１は、新しい映像を表示する。
【００７７】
表示システムの第４実施形態
図２６は、本発明の一実施形態による表示システムを示す断面図である。本実施形態による表示システムの表示装置は、上述した第３実施形態の表示装置と同一である。
図２６に示すように、表示システムは、表示装置５８００及びライトペン５９００を含む。ライトペン５９００は、本体５９１０及び光変換部５９２０を含む。光変換部５９２０は、本体５９１０の端部に配置される。本実施形態において、光変換部５９２０は、第１基板５１００に出射された赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）または白色光（ＷＬ）をセンシング光ＳＬに変換させる。
【００７８】
具体的に、本実施形態において、光変換部５９２０は、第１基板５１００に出射された赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）または白色光（ＷＬ）を反射させる。光変換部５９２０から反射されたセンシング光ＳＬは、再び第１基板５１００の方向に向かい、センシング光ＳＬの一部は透明パターン５１４８及び液晶層５３００を通過して光感知素子５２７０に到逹するようになる。これによって、液晶表示装置５８００に接続された情報処理装置は、液晶表示装置５８００に入射された光の位置を正確に認識して、液晶表示装置５８００の画面を制御する。
【００７９】
表示システムの第５の実施形態
図２７は、本発明の第５実施形態による表示システムの断面図である。本実施形態による表示システムの表示装置は、上述した第３実施形態の表示装置と同一なので、その重複された説明は省略することにする。
図２７に示すように、表示システム５９００は、液晶表示装置５８００及びライトペン５９５０を含む。
ライトペン５９５０は、本体５９６０、光変換部５９７０、光発生モジュール５９８０及び検出器５９９０を含む。
本体５９６０は、内部に空間を含み、本体５９６０のうちの光発生モジュール５９８０と向き合う所には、開口が形成される。
本体５９６０には、光変換部５９７０が配置される。光変換部５９７０は、赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）または白色光（ＷＬ）の一部を第１センシング光ＳＬ１に変換させる。光変換部５９７０は、本体５９６０に形成された開口と対応する所に形成された貫通孔を有する。
【００８０】
光発生モジュール５９８０及び検出器５９９０は、本体５９６０の内部に形成された空間に配置される。
光発生モジュール５９８０は、光源５９８２、制御ユニット５９８４、電源供給装置５９８６及びスイッチ５９８８を含む。本実施形態において、光源５９８２は大きさが小さく、輝度が高い発光ダイオードである。光源５９８２では、第２センシング光ＳＬ２が出射される。電源供給装置５９８６は、光源５９８２に第２センシング光ＳＬ２を発生するための電源電圧を提供する。制御ユニット５９８４は、光源５９８２の点灯及び消灯を制御する。
検出器５９９０は、本体５９６０の内部の空間に配置され、制御ユニット５９８４に接続されて該制御ユニット５９８４に検出信号を送る。検出器５９９０は、赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）または白色光（ＷＬ）のようなアナログ信号をデジタル信号に変換する。本実施形態において、検出器５９９０はフォトトランジスタまたはフォトダイオードが使用される。
【００８１】
検出器５９９０は、第１基板５１００に出射された赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）及び白色光（ＷＬ）の光量を周期的に検出して、検出信号を制御ユニット５９８４に出力する。検出信号には、赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）及び白色光（ＷＬ）の光量と連関された情報が含まれている。
制御ユニット５９８４は、検出器５９９０の検出信号を初期設定された基準信号と比べる。制御ユニット５９８４は、赤色光（ＲＬ）、緑色光（ＧＬ）、青色光（ＢＬ）及び白色光（ＷＬ）の光量が指定された光量より低ければ、電源電圧を電源供給装置５９８６から光源５９８２に印加して、光源５９８２から第１基板５１００に向かう第２センシング光ＳＬ２を発生させる。第２センシング光ＳＬ２は、液晶表示装置５８００の光感知素子５２７０に向かって出射される。
【００８２】
このように、赤色光、緑色光、青色光及び白色光の光量に対応して第２センシング光ＳＬ２を発生させることは、赤色光、緑色光、青色光及び白色光の光量が少ない場合、光変換部９７０から発生された第１センシング光ＳＬ１の光量も少ないからである。
本実施形態によると、赤色光、緑色光、青色光及び白色光の光量が不足して第１センシング光ＳＬ１の光量が不足な場合、ライトペン５９５０の本体５９６０の内部から第１基板５１００を通過して光感知素子５２７０に向かって第２センシング光ＳＬ２を発生させ、ライトペン５９５０が例えば、垂直配向モード液晶を利用したノーマリーブラックモード液晶表示装置などでも、円滑に作動できるようにする。
以上、本発明の実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
【符号の説明】
【００８３】
１００ 本体
１１０ 空間
２００ 光変換部
２００ａ 第１センシング光
２００ｂ 第２センシング光
２２５ スクラッチ防止部
２３５ 乱反射部
２４２ 光発生モジュール
２４４ 検出器
３００ ライトペン
１１００ 第１基板
１１５０ 第１透過領域
１１６０ 第２透過領域
１２００ 第２基板
１２６０ 第２画素領域
１２７０、３４６０ 光感知素子
１３００ 液晶層
１８００ 表示装置
２０００ 液晶表示装置
２０１０ 第１基板
２０２０ 第２基板
２０３０ 液晶
２１００ 画素
２１１０ 画素電圧印加装置
２１４０ 光遮断膜
２２００ 共通電極
２３００ 光感知部
２３３０ 第２ＴＦＴ
２３４０ 第３ＴＦＴ
３５００ 駆動モジュール
３５２０ ゲート駆動部
３５３０ データ駆動部
３５４０ 駆動電圧生成部
３５５０ 階調電圧生成部
３５６０ バックライトアセンブリ
３５６５ 光源制御部
３５７０ 信号制御部
５８００ 液晶表示装置
５９００ 表示システム
５９５０ ライトペン
５９８０ 光発生モジュール
５９９０ 検出器
【図１】
2011039522.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2011039522.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2011039522.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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