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KR102714766B1 - 표시 장치 - Google Patents

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KR102714766B1
KR102714766B1 KR1020160136775A KR20160136775A KR102714766B1 KR 102714766 B1 KR102714766 B1 KR 102714766B1 KR 1020160136775 A KR1020160136775 A KR 1020160136775A KR 20160136775 A KR20160136775 A KR 20160136775A KR 102714766 B1 KR102714766 B1 KR 102714766B1
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KR
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이은정
김수영
정종호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 영상을 생성하는 복수 개의 화소 영역들 및 상기 화소 영역들 각각의 주변에 배치된 비화소 영역으로 구분되는 제1 패널, 상기 제1 패널 상에 배치되어 상기 영상을 N배 확대하는 렌즈부, 및 상기 렌즈부 상에 배치되어 상기 제1 패널보다 상기 N배 크고, 상기 화소 영역들에 대응하는 복수 개의 비활성 영역들 및 상기 비활성 영역들 각각의 주변에 배치되어 상기 비화소 영역에 대응하는 활성 영역으로 구분되는 제2 패널을 포함하고, 상기 제2 패널은, 상기 활성 영역에 배치된 제1 전극을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 전극과 마주보도록 배치되는 제2 전극을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광 투과 조절층을 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 비화소 영역이 시인되는 것을 방지하는 표시 장치에 관한 관한 것이다.
사용자에게 영상을 제공하는 스마트 폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비젼 등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 영상 표시 장치를 포함한다. 영상 표시 장치는 영상을 생성하여 표시하는 표시 패널을 포함하고, 표시 패널에서 생성된 영상이 사용자에게 제공될 수 있다.
표시 패널로서 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 유기 발광 표시 패널(organic light emitting display panel), 전기 습윤 표시 패널(electro Wetting display panel), 및 전기 영동 표시 패널(Electrophoretic Display panel) 등 다양한 표시 패널이 개발되고 있다.
최근, 가상 현실을 구현하기 위해 표시 패널에서 생성된 영상을 확대하여 사용자에게 제공하는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD: Head Mounted Display) 기술이 개발되고 있다. 헤드 마운티드 디스플레이는 사용자가 머리에 쓰는 디스플레이 기기로서, 표시 패널에서 생성된 영상을 소정의 배율로 확대하여 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 목적은 비화소 영역이 시인되는 것을 방지하기 위한 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 생성하는 복수 개의 화소 영역들 및 상기 화소 영역들 각각의 주변에 배치된 비화소 영역으로 구분되는 제1 패널, 상기 제1 패널 상에 배치되어 상기 영상을 N배 확대하는 렌즈부, 및 상기 렌즈부 상에 배치되어 상기 제1 패널보다 상기 N배 크고, 상기 화소 영역들에 대응하는 복수 개의 비활성 영역들 및 상기 비활성 영역들 각각의 주변에 배치되어 상기 비화소 영역에 대응하는 활성 영역으로 구분되는 제2 패널을 포함하고, 상기 제2 패널은, 상기 활성 영역에 배치된 제1 전극을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 전극과 마주보도록 배치되는 제2 전극을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광 투과 조절층을 포함하고, 상기 N은 1보다 큰 유리수이다.
상기 영상을 상기 N배 확대한 표시 영상은, 상기 화소 영역들에 대응하는 복수 개의 영상 표시 영역들 및 상기 영상 표시 영역들 각각의 주변에 배치되어 상기 비화소 영역에 대응하는 영상 비표시 영역을 포함하고, 상기 비활성 영역들은 상기 영상 표시 영역들에 오버랩하고, 상기 활성 영역은 상기 영상 비표시 영역에 오버랩한다.
상기 광 투과 조절층은 상기 비활성 영역들에서 광을 투과시키고, 상기 활성 영역에서 광 투과량을 조절한다.
상기 광 투과 조절층은 액정층을 포함한다.
상기 표시 장치는 상기 제1 기판의 하부에 배치되고, 상기 비활성 영역들과 오버랩하는 복수 개의 제1 오픈부들이 정의되고, 제1 편광축을 갖는 제1 편광판 및 상기 제2 기판의 상부에 배치되고, 상기 비활성 영역들과 오버랩하는 복수 개의 제2 오픈부들이 정의되고, 제2 편광축을 갖는 제2 편광판을 더 포함한다.
상기 제1 편광축과 상기 제2 편광축은 서로 교차하고 상기 액정층은 VN 모드 액정을 포함한다.
상기 제1 편광축과 상기 제2 편광축은 서로 평행하고 상기 액정층은 TN 모드 액정을 포함한다.
상기 액정층은 상기 제1 전극에 인가되는 제1 전압 및 상기 제2 전극에 인가되는 제2 전압의 전압차에 따라서 상기 활성 영역에서 광의 투과율을 조절하고, 상기 제1 전압의 전압 레벨은 가변되고, 상기 제2 전압은 일정한 전압 레벨을 갖는다.
상기 표시 장치는 상기 제1 패널의 휘도를 검출하고, 상기 검출된 휘도에 따라서 상기 제1 전압의 상기 전압 레벨을 조절하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제어부는 상기 제1 패널의 휘도가 높을수록 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압 차가 커지도록 상기 제1 전압의 상기 전압 레벨을 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 제1 패널에서 생성된 영상을 확대하고, 확대된 영상에서 영상 비표시 영역에 대응하는 제2 패널의 활성 영역의 광 투과율을 조절함으로써 비화소 영역이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 패널의 평면 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 화소 영역들에 배치되는 표시 소자들의 다양한 실시 예들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 표시 영상의 평면 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 제2 패널의 평면 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시된 제2 패널 및 제1 및 제2 편광판들의 다양한 실시 예들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 제2 패널의 구동 시, 제2 패널의 광 투과를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 제2 패널의 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 구조를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도 1에는 표시 장치의 측면 구성이 도시되었다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(400)는 영상을 생성하는 제1 패널(100), 제1 패널(100) 상에 배치되어 영상을 N배 확대하는 렌즈부(200); 및 렌즈부(200) 상에 배치되고, 제1 패널(100)보다 N배 큰 제2 패널(300), 및 제2 패널(300)의 하부 및 상부에 배치된 제1 및 제2 편광판들(310,320)을 포함한다. N은 1보다 큰 유리수 일 수 있다.
제1 패널(100)은 영상을 표시하는 표시 패널로 정의될 수 있다. 렌즈부(200)를 통해 N배 확대된 영상(DI)은 표시 영상(DI)으로서 제2 패널(300)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 렌즈부(200)는 제1 패널(100)에서 생성된 영상의 크기를 다양한 배율로 가변하지 않고, 고정 배율로만 확대할 수 있다. 예를 들어, 렌즈부(200)는 제1 패널(100)에서 생성된 영상을 미리 정해진 2배 크기로 확대할 수 있다.
제2 패널(300) 및 제1 및 제2 편광판들(310,320)을 통해 렌즈부(200)에서 확대된 표시 영상(DI)이 사용자에게 제공될 수 있다. 제2 패널(300) 및 제1 및 제2 편광판들(310,320)에 의해, 표시 영상(DI)에서 비화소 영역에 대응하는 영상 비표시부가 사용자에게 시인되지 않을 수 있다. 이러한 구성은 이하 상세히 설명될 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 패널의 평면 구성을 보여주는 도면이다. 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 화소 영역들에 배치되는 표시 소자들의 다양한 실시 예들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 패널(100)은 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고, 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 단변을 갖는 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 제1 패널(100)은 복수 개의 화소 영역들(PA) 및 화소 영역들(PA) 각각의 주변에 배치된 비화소 영역(NPA)으로 구분된다. 화소 영역들(PA)은 영상을 생성하여 표시하고, 비화소 영역(NPA)은 영상을 표시하지 않는다.
화소 영역들(PA)에는 영상을 생성하는 표시 소자들이 배치되고, 비화소 영역(NPA)에는 광을 차단하는 차광 부재(SHM)가 배치될 수 있다. 표시 소자들의 예시적인 실시 예로서 도 3에는 유기 발광 소자가 도시되어 있고, 도 4에는 액정 표시 소자가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 유기 발광 소자(OLED)가 표시 소자로서 각 화소 영역(PA)에 배치될 수 있다. 유기 발광 소자(OLED)를 구동하기 위한 트랜지스터(TR)는 비화소 영역(NPA)에 배치될 수 있다. 실질적으로 표시 패널(100)에는 복수 개의 화소들이 배치되며, 화소들은 각각 유기 발광 소자(OLED) 및 트랜지스터(TR)를 포함한다.
베이스 기판(111) 상에 트랜지스터(TR)의 반도체층(SM)이 배치된다. 반도체 층(SM)은 아모포스 실리콘, 폴리 실리콘과 같은 무기 재료의 반도체, 유기 반도체, 또는 산화물 반도체(oxide semiconductor)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시되지 않았으나, 반도체 층(SM)은 소스 영역, 드레인 영역, 및 소스 영역과 드레인 영역 사이의 채널 영역을 포함할 수 있다.
반도체 층(SM)을 덮도록 베이스 기판(111) 상에 제1 절연막(INS1)이 배치된다. 제1 절연막(INS1) 상에는 반도체층(SM)과 오버랩되는 트랜지스터(TR)의 게이트 전극(GE)이 배치된다. 게이트 전극(GE)은 반도체층(SM)의 채널 영역과 오버랩되도록 배치될 수 있다.
게이트 전극(GE)을 덮도록 제1 절연막(INS1) 상에 제2 절연막(INS2)이 배치된다. 제2 절연막(INS2)은 층간 절연막으로 정의될 수 있다. 제1 절연막(INS1) 및 제2 절연막(INS2)은 무기 물질을 포함하는 무기 절연막일 수 있다.
제2 절연막(INS2) 상에 트랜지스터(TR)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 서로 이격되어 배치된다. 소스 전극(SE)은 제1 절연막(INS1) 및 제2 절연막(INS2)을 관통하여 형성된 제1 컨택 홀(H1)을 통해 반도체층(SM)의 소스 영역에 연결될 수 있다. 드레인 전극(DE)은 제1 절연막(INS1) 및 제2 절연막(INS2)을 관통하여 형성된 제2 컨택 홀(H2)을 통해 반도체층(SM)의 드레인 영역에 연결될 수 있다.
트랜지스터(TR)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 덮도록 제2 절연막(INS2) 상에 제3 절연막(INS3)이 배치 된다. 제3 절연막(INS3)은 유기 물질을 포함하는 유기 절연막일 수 있다.
제3 절연막(INS3) 상에는 유기 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(AE)이 배치 된다. 애노드 전극(AE)은 제3 절연막(INS3)을 관통하여 형성된 제3 컨택홀(H3)을 통해 트랜지스터(TR)의 드레인 전극(DE)에 연결될 수 있다. 애노드 전극(AE)은 화소 전극으로 정의될 수 있다.
애노드 전극(AE) 및 제3 절연막(INS3) 상에 애노드 전극(AE)의 소정의 영역을 노출시키는 화소 정의막(PDL)이 배치된다. 화소 정의막(PDL)은 차광 부재(SHM)로서 광을 흡수하는 흑색을 가질 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 애노드 전극(AE)의 소정의 영역을 노출시키는 오픈부(POP)를 제공한다. 오픈부(POP)는 화소 영역(PA)에 대응될 수 있다.
오픈부(POP) 내에서 애노드 전극(AE) 상에 유기 발광 소자(OLED)의 유기 발광층(OEL)이 배치된다. 유기 발광층(OEL)은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 광을 생성할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있다. 따라서, 유기 발광층(OEL)은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 광을 생성할 수다. 그러나 이에 한정되지 않고, 유기 발광층(OEL)은 적색, 녹색, 및 청색을 생성하는 유기 물질들의 조합에 의해 백색광을 생성할 수도 있다.
도시하지 않았으나, 유기 발광층(OEL)은 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transpoting Layer, HTL), 발광층(Emission Layer:EML), 전자 수송층(Electron Transporting Layer, ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL)이 차례로 적층된 다중막으로 포함할 수 있다.
화소 정의막(PDL) 및 유기 발광층(OEL) 상에 유기 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극(CAE)이 배치된다. 캐소드 전극(CAE)은 공통 전극으로 정의될 수 있다.
트랜지스터(TR)에 의해 유기 발광층(OEL)을 발광시키기 위한 구동 전원이 애노드 전극(AE)에 인가되고, 구동 전원과 반대 극성의 전원이 캐소드 전극(CAE)에 인가된다. 이러한 경우, 유기 발광층(OEL)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 여기자(exciton)가 형성되고, 여기자가 바닥 상태로 전이하면서 유기발광소자(OLED)가 발광 된다. 유기발광소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적색, 녹색, 및 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시할 수 있다.
도 4를 참조하면, 액정 표시 소자로서는 화소 전극(PE), 공통 전극(CE), 및 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다. 즉, 액정 커패시터(Clc)가 액정 표시 소자로 정의될 수 있으며, 이러한 액정 표시 소자가 표시 소자로서 각 화소 영역(PA)에 배치된다. 액정 표시 소자를 구동하기 위한 트랜지스터(TR)가 비화소 영역(NPA)에 배치된다.
실질적으로 표시 패널(100)에는 복수 개의 화소들이 배치되면, 화소들은 각각 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된 트랜지스터(TR), 트랜지스터(TR)에 연결된 액정 커패시터(Clc), 및 액정 커패시터(Clc)에 병렬로 연결된 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 생략될 수 있다. i 및 j는 자연수이다.
트랜지스터(TR)는 제1 기판(111)에 배치될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)에 연결된 게이트 전극, 데이터 라인(DLj)에 연결된 소스 전극, 및 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
액정 커패시터(Clc)는 제1 기판(111)에 배치된 화소 전극(PE), 제2 기판(112)에 배치된 공통 전극(CE), 및 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다. 액정층(LC)은 유전체로서의 역할을 한다. 화소 전극(PE)은 트랜지스터(TR)의 드레인 전극에 연결된다.
도 4에서 화소 전극(PE)은 비 슬릿 구조이나, 이에 한정되지 않고, 화소 전극(PE)은 십자 형상의 줄기부 및 줄기부로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가지부들을 포함하는 슬릿 구조를 가질 수 있다. 공통 전극(CE)은 제2 기판(112)에 전체적으로 배치될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE), 스토리지 라인(미 도시됨)으로부터 분기된 스토리지 전극(미 도시됨), 및 화소 전극(PE)과 스토리지 전극 사이에 배치된 절연층을 포함할 수 있다. 스토리지 라인은 제1 기판(111)에 배치되며, 게이트 라인(GLi)과 동일층에 동시에 형성될 수 있다. 스토리지 전극은 화소 전극(PE)과 부분적으로 오버랩될 수 있다.
화소(PX)는 레드, 그린, 및 블루 색 중 하나를 나타내는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예로서 컬러 필터(CF)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 기판(112)에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(111)에 배치될 수 있다.
컬러 필터들(CF) 사이에 차광 부재(SHM)로서 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다. 블랙 매트릭스(BM)는 화소 영역(PA)의 가장자리에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 이상 거동에 의한 빛 샘이나, 컬러 필터(CF)의 가장자리에서 나타날 수 있는 혼색을 차단할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)와 공통 전극(CE)이 평면도로 도시되어 있으나, 실질적으로, 공통 전극(CE)은 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)의 하부에 전체적으로 배치된다.
트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 게이트 신호에 응답하여 턴 온된다. 데이터 라인(DLj)을 통해 수신된 데이터 전압은 턴 온된 트랜지스터(TR)를 통해 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극(PE)에 제공된다. 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가된다.
데이터 전압 및 공통 전압의 전압 레벨의 차이에 의해 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동된다. 전계에 의해 구동된 액정 분자들에 의해 광 투과율이 조절되어 영상이 표시될 수 있다.
스토리지 라인에는 일정한 전압 레벨을 갖는 스토리지 전압이 인가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 스토리지 라인은 공통 전압을 인가받을 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 보완해 주는 역할을 한다.
도 5는 도 1에 도시된 표시 영상의 평면 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 도 1에 도시된 제2 패널의 평면 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 표시 영상(DI)은 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 단변을 갖는 직시각형의 형상을 갖는 영상일 수 있다. 표시 영상(DI)는 복수 개의 영상 표시 영역들(IDA) 및 영상 표시 영역들(IDA) 각각의 주변에 배치된 영상 비표시 영역(INDA)을 포함한다.
영상 표시 영역들(IDA)은 화소 영역들(PA)에 대응되고, 영상 비표시 영역(INDA)은 비 화소 영역(NDA)에 대응된다. 구체적으로, 영상 표시 영역들(IDA) 및 영상 비표시 영역(INDA)은 화소 영역들(PA) 및 비화소 영역(NDA)이 N배 확대된 형상에 대응된다.
제2 패널(300)은 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 단변을 갖는 직시각형의 형상을 가질 수 있다. 제2 패널(300)은 복수 개의 비활성 영역들(NATA) 및 비활성 영역들(NATA) 각각의 주변에 배치된 활성 영역(ATA)으로 구분된다. 비활성 영역들(NATA)은 영상 표시 영역들(IDA)에 오버랩하도록 배치되고, 활성 영역(ATA)은 영상 비표시 영역(INDA)에 오버랩하도록 배치된다. 즉, 비활성 영역들(NATA)은 영상 표시 영역들(IDA) 및 화소 영역들(PA)에 대응되고, 활성 영역(ATA)은 영상 비표시 영역(INDA) 및 비 화소 영역(NDA)에 대응된다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시된 제2 패널 및 제1 및 제2 편광판들의 다양한 실시 예들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
설명의 편의를 위해, 도 7 및 도 8에는 제2 패널(300)의 2개의 비활성 영역들(NATA)과 두 개의 비활성 영역들(NATA)에 인접한 활성 영역(ATA), 두 개의 비활성 영역들(NATA)과 두 개의 비활성 영역들(NATA)에 인접한 활성 영역(ATA)에 대응하는 제1 및 제2 편광판들(310,320)의 부분들이 도시되었다.
도 7을 참조하면, 제2 패널(300)은 제1 기판(301), 제1 기판(301)과 마주보는 제2 기판(302), 및 제1 기판(301)과 제2 기판(302) 사이에 배치된 액정층(VA-LC)을 포함한다. 액정층(VA-LC)은 VA(Vertical aligment) 모드 액정을 포함할 수 있다.
제1 편광판(310)은 제1 기판(301)의 하부에 배치되고, 제2 편광판(320)은 제2 기판(302)의 상부에 배치된다. 제1 편광판(310)은 제1 방향(DR1)에 평행한 광축을 갖는 제1 편광축(PAX1)을 포함한다. 제1 편광판(310)에는 제1 편광판(310)이 제거된 영역으로 정의되는 복수 개의 제1 오픈부들(OP1)이 정의된다. 제1 오픈부들(OP1)은 제2 패널(300)의 비활성 영역들(NATA)에 오버랩하도록 배치된다.
제2 편광판(320)은 제2 방향(DR2)에 평행한 광축을 갖는 제2 편광축(PAX2)을 포함한다. 즉, 제1 편광축(PAX1)과 제2 편광축(PAX2)은 교차하도록 배치된다. 제2 편광판(320)에는 제2 편광판(320)이 제거된 영역으로 정의되는 복수 개의 제2 오픈부들(OP2)이 정의된다. 제2 오픈부들(OP2)은 제2 패널(300)의 비활성 영역들(NATA)에 오버랩하도록 배치된다.
설명의 편의를 위해 두 개의 비활성 영역들(NATA)에 대응하는 두 개의 제1 오픈부들(OP1) 및 두 개의 제2 오픈부들(OP2)이 도 7에 도시되었으나, 실질적으로, 제1 편광판(310) 및 제2 편광판(320)에는 도 6에 도시된 비활성 영역들(NATA)에 오버랩하는 제1 오픈부들(OP1) 및 제2 오픈부들(OP2)이 정의될 수 있다.
제1 및 제2 오픈부들(OP1,OP2)은 제1 및 제2 편광판들(310,320)이 제거된 영역이므로, 제1 및 제2 편광판들(310,320)은 실질적으로, 활성 영역(ATA)에 대응하도록 배치된다.
제1 편광판(310)의 제1 편광축(PAX1) 및 제2 편광판(320)의 제2 편광축(PAX2)이 수직하게 교차하도록 배치되고, VA 모드 액정이 사용될 경우, 제2 패널(300)은 노멀 블랙 모드로 구동된다. 즉, 전원이 제2 패널(300)에 인가되지 않을 경우, 제1 및 제2 편광판들(310,320)이 실질적으로 배치된 영역인 활성 영역(ATA)에서 광이 외부로 제공되지 않고 차단된다.
전원이 제2 패널(300)에 인가될 경우, 활성 영역(ATA)에서 구동되는 액정층(VA-LC)에 의해 활성 영역(ATA)의 광 투과율이 조절될 수 있다. VA 모드 액정의 노멀 블랙 모드 동작은 당업자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략한다.
영상 표시 영역들(IDA)의 영상은 제1 편광판(310)의 제1 오픈부들(OP1), 제2 패널(300)의 비활성 영역들(NATA), 및 제2 편광판(320)의 제2 오픈부들(OP2)을 투과하여 외부에 제공될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 패널(300)은 제1 기판(301)과 제2 기판(302) 사이에 배치된 액정층(TN-LC)을 포함하고, 액정층(TN-LC)은 TN(Twisted Nematic) 모드 액정을 포함할 수 있다.
제1 편광판(310)의 제1 편광축(PAX1)은 제1 방향(DR1)에 평행한 광축을 갖는다. 제2 편광판(320')의 제2 편광축(PAX2')은 제1 방향(DR1)에 평행한 광축을 갖는다. 즉, 제1 편광축(PAX1)과 제2 편광축(PAX2')은 평행하도록 배치된다. 도 8에 도시된 제2 패널(300)과 제1 및 제2 편광판들(310,320')의 다른 구성은 도 7에 도시된 제2 패널(300)과 제1 및 제2 편광판들(310,320)의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.
제1 편광판(310)의 제1 편광축(PAX1) 및 제2 편광판(320')의 제2 편광축(PAX2')이 평행하게 배치되고, TN 모드 액정이 사용될 경우, 제2 패널(300)은 노멀 블랙 모드로 구동된다. 즉, 전원이 제2 패널(300)에 인가되지 않을 경우, 활성 영역(ATA)에서 광이 외부로 제공되지 않고 차단되고, 전원이 제2 패널(300)에 인가될 경우, 활성 영역(ATA)에서 구동되는 액정층(TN-LC)에 의해 활성 영역(ATA)의 광 투과율이 조절될 수 있다. TN 모드 액정의 노멀 블랙 모드 동작은 당업자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 9는 도 6에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
설명의 편의를 위해 도 9에는 제2 패널(300)과 제1 및 제2 편광판들(310,320)의 단면이 함께 도시되었다. 예시적으로 도 9에 도시된 제2 패널(300)과 제1 및 제2 편광판들(310,320)은 도 7에 도시된 제2 패널(300)과 제1 및 제2 편광판들(310,320)이다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 표시 장치(400)에 도 8에 도시된 제2 패널(300)과 제1 및 제2 편광판들(310,320')이 사용될 수도 있다.
도 9를 참조하면, 제2 패널(300)의 제1 기판(301)은 제1 베이스 기판(SUB1) 및 제1 베이스 기판(SUB1) 상에 배치된 제1 전극(E1)을 포함한다. 제1 전극(E1)은 활성 영역(ATA)에 배치되고 비활성 영역들(NATA)에는 배치되지 않는다. 따라서, 제1 전극(E1)은 표시 영상(DI)의 영상 비표시 영역(INDA) 및 제1 및 제2 편광판들(310,320)이 배치된 영역들과 오버랩하도록 배치된다.
제2 패널(300)의 제2 기판(302)은 제2 베이스 기판(SUB2) 및 제2 베이스 기판(SUB2)의 하부에 배치된 제2 전극(E2)을 포함한다. 제2 전극(E2)은 제2 기판(302)의 하부에 전체적으로 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 11은 제2 패널의 구동 시, 제2 패널의 광 투과를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 표시 장치(400)는 제1 패널(100) 및 제2 패널(200)을 구동하는 제어부(340)를 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 제어부(340)는 제어 신호들을 생성하는 타이밍 컨트롤러, 제어 신호들에 응답하여 게이트 신호들을 생성하는 게이트 구동부, 및 제어 신호들에 응답하여 데이터 전압들을 생성하는 데이터 구동부를 포함할 수 있다. 제1 패널(100)은 구동 신호(DS)로서 게이트 신호들 및 데이터 전압들을 제공받아 구동되어 영상을 생성할 수 있다.
제어부(340)는 제2 패널(300)에 제1 전압(VD1) 및 제2 전압(VD2)을 제공할 수 있다. 제1 전압(VD1)의 전압 레벨은 가변되고, 제2 전압(VD2)은 일정한 전압 레벨을 갖는다. 제어부(340)는 제1 패널(100)의 휘도(B)를 검출하고 검출한 휘도에 따라서, 제2 패널(300)에 제공되는 제1 전압(VD1)의 레벨을 조절할 수 있다.
제1 패널(100)의 휘도(B)는 제1 패널(100)에서 생성된 영상의 휘도로서 화소 영역들(PA)의 평균 휘도로 정의될 수 있다. 제어부(340)는 제1 패널(100)의 휘도(B)가 높을수록 제1 전압(VD1)과 제2 전압(VD2)의 전압차이가 커지도록 제1 전압(VD1)의 전압 레벨을 조절한다.
제2 패널(300)은 제어부(340)로부터 제1 전압(VD1) 및 제2 전압(VD2)을 제공받아 구동될 수 있다. 제1 전압(VD1)은 제2 패널(300)의 제1 전극(E1)에 제공되고, 제2 전압(VD2)은 제2 패널(300)의 제2 전극(E2)에 제공된다.
표시 영상(DI)의 영상 표시 영역들(IDA)에 의해 표시되는 영상은 제1 편광판(310)의 제1 오픈부들(OP1), 제2 패널(300)의 비활성 영역들(NATA), 및 제2 편광판(320)의 제2 오픈부들(OP2)을 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
표시 영상(DI)은 제1 패널(100)에서 생성된 영상을 N배 확대한 영상이다. 제1 패널(100)에서 생성된 영상이 확대될 때 화소 영역들(PA) 뿐만 아니라 비화소 영역(NPA)도 확대된다. 따라서 표시 영상(DI)이 바로 사용자에게 제공될 경우, 표시 영상(DI)의 영상 비표시 영역(INDA)이 시인될 수 있다.
예시적으로 비화소 영역(NPA)에 흑색을 갖는 화소 정의막(PDL) 또는 블랙 매트릭스(BM)가 배치되므로, 표시 영상(DI)이 바로 사용자에게 제공될 경우, 흑색의 영상 비표시 영역(INDA)이 시인될 수 있다. 제1 패널(100)에서 생성된 영상의 휘도가 어두울 경우, 즉, 표시 영상(DI)의 휘도가 어두울 경우, 상대적으로 흑색의 영상 비표시 영역(INDA)이 보다 덜 시인될 수 있다. 제1 패널(100)에서 생성된 영상의 휘도가 밝을 경우, 즉, 표시 영상(DI)의 휘도가 밝을 경우, 상대적으로 흑색의 영상 비표시 영역(INDA)이 보다 더 시인될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 제1 전극(E1)에 제1 전압(VD1)이 인가되고, 제2 전극(E2)에 제2 전압(VD2)이 인가될 경우, 제1 전압(VD1) 및 제2 전압(VD2)의 전압 차이에 의해 활성 영역(ATA)의 액정층(VA_LC)이 구동된다. 액정층(VA_LC)이 구동되어 활성 영역(ATA)의 광 투과율이 조절될 수 있다. 제1 전압(VD1) 및 제2 전압(VD2)의 전압 차이가 커질수록 활성 영역(ATA)의 광 투과율은 높아지고, 제1 전압(VD1) 및 제2 전압(VD2)의 전압 차이가 작아질수록 활성 영역(ATA)의 광 투과율은 낮아진다.
즉, 액정층(VA_LC)이 구동되지 않을 경우, 활성 영역(ATA)은 노멀 블랙 모드로 구동되어 광을 차단시키나, 제1 전압(VD1) 및 제2 전압(VD2)의 전압 차이가 커질수록 액정층(VA_LC)이 보다 크게 구동되어 활성 영역(ATA)의 휘도가 높아질 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 11에서 활성 영역(ATA)을 투과하는 광이 점선으로 도시되었다.
표시 영상(DI)의 휘도가 어두울 경우, 영상 비표시 영역(INDA)이 보다 덜 시인될 수 있다. 이러한 경우, 활성 영역(ATA)의 광 투과율이 낮아지도록 액정층(VA_LC)이 구동됨으로써 활성 영역(ATA)의 휘도가 낮아진다. 영상 표시 영역들(IDA)에 의해 표시되는 영상이 어두운 영상이므로, 활성 영역(ATA)도 영상 표시 영역들(IDA)과 유사하게 어두워지도록 제어됨으로써 영상 비표시 영역(INDA)의 시인이 방지될 수 있다.
표시 영상(DI)의 휘도가 밝을 경우, 영상 비표시 영역(INDA)이 보다 더 시인될 수 있다. 이러한 경우, 활성 영역(ATA)의 광 투과율이 높아지도록 액정층(VA_LC)이 구동됨으로써 활성 영역(ATA)의 휘도가 높아진다. 영상 표시 영역들(IDA)에 의해 표시되는 영상이 밝은 영상이므로, 활성 영역(ATA)도 영상 표시 영역들(IDA)과 유사하게 밝아지도록 제어됨으로써 영상 비표시 영역(INDA)의 시인이 방지될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(400)는 제1 패널(100)에서 생성된 영상을 확대하고, 확대된 표시 영상(DI)에서 영상 비표시 영역(INDA)에 대응하는 제2 패널(300)의 활성 영역(ATA)의 광 투과율을 조절함으로써 비화소 영역(NPA)에 대응하는 영상 비표시 영역(INDA)이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 제2 패널의 구성을 보여주는 도면이다.
설명의 편의를 위해, 도 12에서 제2 패널(300')은 도 9에 대응하는 단면도로 도시하였다. 제2 전극(E2')의 구성을 제외하면, 도 12에 도시된 제2 패널(300')은 도 9에 도시된 제2 패널(300)과 동일한 구성을 갖는다.
도 12를 참조하면, 제2 패널(300')의 제2 전극(E2')은 도 9에 도시된 제2 전극(E2)과 달리, 활성 영역(ATA)의 제2 베이스 기판(SUB2)의 하부에 배치된다. 즉, 제2 전극(E2')은 활성 영역(ATA)에 배치됨으로써, 제1 전극(E1)과 오버랩하도록 배치된다. 제2 패널(300')의 다른 구성은 도 9에 도시된 제2 패널(300)과 동일하므로, 설명을 생략한다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제1 패널 200: 렌즈부
300: 제2 패널 310: 제1 편광판
320: 제2 편광판 DI: 표시 영상
PA: 화소 영역 NPA: 비화소 영역
IDA: 영상 표시 영역 INDA: 영상 비표시 영역
ATA: 활성 영역 NATA: 비활성 영역
OP1, OP2: 제1 및 제2 오픈부

Claims (16)

  1. 영상을 생성하는 복수 개의 화소 영역들 및 상기 화소 영역들 각각의 주변에 배치된 비화소 영역으로 구분되는 제1 패널;
    상기 제1 패널 상에 배치되어 상기 영상을 N배 확대하는 렌즈부; 및
    상기 렌즈부 상에 배치되어 상기 제1 패널보다 상기 N배 크고, 상기 화소 영역들 및 상기 비화소 영역이 상기 N배 확대된 형상을 기준으로, 상기 화소 영역들에 대응하는 복수 개의 비활성 영역들 및 상기 비활성 영역들 각각의 주변에 배치되어 상기 비화소 영역에 대응하는 활성 영역으로 구분되는 제2 패널을 포함하고,
    상기 제2 패널은,
    상기 활성 영역에 배치된 제1 전극을 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 전극과 마주보도록 배치되는 제2 전극을 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 광 투과 조절층을 포함하고, 상기 N은 1보다 큰 유리수인 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상을 상기 N배 확대한 표시 영상은,
    상기 화소 영역들에 대응하는 복수 개의 영상 표시 영역들; 및
    상기 영상 표시 영역들 각각의 주변에 배치되어 상기 비화소 영역에 대응하는 영상 비표시 영역을 포함하고,
    상기 비활성 영역들은 상기 영상 표시 영역들에 오버랩하고, 상기 활성 영역은 상기 영상 비표시 영역에 오버랩하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 투과 조절층은 상기 비활성 영역들에서 광을 투과시키고, 상기 활성 영역에서 광 투과량을 조절하는 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 조절층은 액정층을 포함하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 하부에 배치되고, 상기 비활성 영역들과 오버랩하는 복수 개의 제1 오픈부들이 정의되고, 제1 편광축을 갖는 제1 편광판; 및
    상기 제2 기판의 상부에 배치되고, 상기 비활성 영역들과 오버랩하는 복수 개의 제2 오픈부들이 정의되고, 제2 편광축을 갖는 제2 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 편광축과 상기 제2 편광축은 서로 교차하고 상기 액정층은 VA 모드 액정을 포함하는 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 편광축과 상기 제2 편광축은 서로 평행하고 상기 액정층은 TN 모드 액정을 포함하는 표시 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 제1 전극에 인가되는 제1 전압 및 상기 제2 전극에 인가되는 제2 전압의 전압차에 따라서 상기 활성 영역에서 광 투과율을 조절하고, 상기 제1 전압의 전압 레벨은 가변되고, 상기 제2 전압은 일정한 전압 레벨을 갖는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 패널의 휘도를 검출하고, 상기 검출된 휘도에 따라서 상기 제1 전압의 상기 전압 레벨을 조절하는 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 패널의 휘도가 높을수록 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압 차가 커지도록 상기 제1 전압의 상기 전압 레벨을 제어하고,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 상기 전압 차가 커질수록 상기 활성 영역에서 상기 광 투과 조절층의 상기 광 투과율은 높아지는 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 패널은 상기 화소 영역들 각각에 배치된 유기 발광 소자를 포함하는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 패널은 상기 비화소 영역에 배치되는 화소 정의막을 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 패널은 상기 화소 영역들 각각에 배치된 액정 표시 소자를 포함하는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 패널은 상기 비화소 영역에 배치된 블랙 매트릭스를 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제2 기판에 전체적으로 배치되는 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 활성 영역에서 상기 제2 기판에 배치되는 표시 장치.
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