KR102891663B1 - 두 개의 액정 패널을 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

두 개의 액정 패널을 포함하는 디스플레이 장치

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KR102891663B1
KR102891663B1 KR1020210194730A KR20210194730A KR102891663B1 KR 102891663 B1 KR102891663 B1 KR 102891663B1 KR 1020210194730 A KR1020210194730 A KR 1020210194730A KR 20210194730 A KR20210194730 A KR 20210194730A KR 102891663 B1 KR102891663 B1 KR 102891663B1
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Abstract

본 발명은 제 1 액정 패널과 제 2 액정 패널이 나란히 위치하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 제 1 액정 패널과 상기 제 2 액정 패널 사이에는 광학 유닛이 위치할 수 있다. 상기 광학 유닛은 제 1 광학 렌즈들 및 상기 제 1 광학 렌즈들과 반대 방향으로 볼록한 제 2 광학 렌즈들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널과 상기 제 2 액정 패널 사이에서 빛의 손실이 최소화될 수 있다.

Description

두 개의 액정 패널을 포함하는 디스플레이 장치{Display apparatus having two liquid crystal panels}
본 발명은 백라이트 유닛 상에 제 1 액정 패널과 제 2 액정 패널이 적층된 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 사용자에게 이미지를 제공한다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 백라이트 유닛 상에 위치하는 액정 패널을 포함할 수 있다. 상기 액정 패널은 상기 백라이트 유닛으로부터 공급된 빛을 이용하여 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 액정 패널은 다수의 화소 영역을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 명암비를 개선하기 위하여, 상기 백라이트 유닛 상에 순서대로 적층된 제 1 액정 패널 및 제 2 액정 패널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 상기 제 1 액정 패널에 의해 상기 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 진폭이 변조되고, 상기 제 2 액정 패널에 의해 상기 제 1 액정 패널을 통과한 빛의 위상이 변조되는 공간 광 변조기일 수 있다.
그러나, 상기 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널의 각 화소 영역을 통과한 빛이 상기 제 2 액정 패널의 화소 영역들 사이로 진행될 수 있다. 즉, 상기 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널과 상기 제 2 액정 패널 사이에서 빛이 손실될 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이 장치에서는 이미지의 품질이 저하될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이미지의 품질 저하 없이, 명암비를 개선할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 백라이트 유닛 상에 순서대로 적층된 제 1 액정 패널과 제 2 액정 패널 사이에서 빛의 손실을 최소화할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 앞서 언급한 과제들로 한정되지 않는다. 여기서 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확히 이해될 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 디스플레이 장치는 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 광원 소자를 포함한다. 백라이트 유닛 상에는 제 1 액정 패널이 위치한다. 제 1 액정 패널은 제 1 화소 영역들을 포함한다. 제 1 액정 패널 상에는 제 2 액정 패널이 위치한다. 제 2 액정 패널은 제 2 화소 영역들을 포함한다. 제 2 화소 영역들은 제 1 화소 영역들에 대응하도록 위치한다. 제 1 액정 패널과 제 2 액정 패널 사이에는 광학 유닛이 위치한다. 광학 유닛은 제 1 액정 패널을 향한 제 1 광학 렌즈들 및 제 2 액정 패널을 향한 제 2 광학 렌즈들을 포함한다.
제 1 광학 렌즈들 및 제 2 광학 렌즈들은 각각 평면-볼록 렌즈(plano-convex lens)일 수 있다.
제 1 광학 렌즈들과 제 2 광학 렌즈들 사이에는 기재 기판이 위치할 수 있다. 제 1 광학 렌즈들은 제 1 액정 패널을 향한 기재 기판의 제 1 표면 상에 나란히 위치할 수 있다. 제 2 광학 렌즈들은 제 2 액정 패널을 향한 기재 기판의 제 2 표면 상에 나란히 위치할 수 있다.
기재 기판의 두께는 각 제 1 광학 렌즈의 초점 거리와 각 제 2 광학 렌즈의 초점 거리를 합한 값과 동일할 수 있다.
제 2 광학 렌즈들은 제 1 광학 렌즈들에 대응하도록 위치할 수 있다.
제 2 광학 렌즈들의 수는 제 1 광학 렌즈들의 수와 동일할 수 있다. 제 1 광학 렌즈들의 수는 제 1 화소 영역들의 수와 동일할 수 있다.
제 2 광학 렌즈들은 제 1 광학 렌즈들과 동일한 형상을 가질 수 있다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 디스플레이 장치는 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 광원 소자를 포함한다. 백라이트 유닛 상에는 제 1 액정 패널이 위치한다. 제 1 액정 패널 상에는 제 2 액정 패널이 위치한다. 제 2 액정 패널을 향한 제 1 액정 패널의 표면 상에는 제 1 광학 렌즈들이 나란히 위치한다. 제 1 액정 패널을 향한 제 2 액정 패널의 표면 상에는 제 2 광학 렌즈들이 나란히 위치한다. 각 제 2 광학 렌즈는 제 1 광학 렌즈들 중 하나와 중첩한다.
각 제 2 광학 렌즈의 초점 거리는 각 제 1 광학 렌즈의 초점 거리와 동일할 수 있다.
제 1 광학 렌즈들과 제 2 광학 렌즈들 사이에는 기재 기판이 위치할 수 있다. 제 1 광학 렌즈들을 향한 기재 기판의 제 1 표면 상에는 제 3 광학 렌즈들이 나란히 위치할 수 있다. 제 2 광학 렌즈들을 향한 기재 기판의 제 2 표면 상에는 제 4 광학 렌즈들이 나란히 위치할 수 있다.
각 제 4 광학 렌즈는 제 3 광학 렌즈들 중 하나와 중첩할 수 있다.
제 3 광학 렌즈들의 수는 제 1 광학 렌즈들의 수와 동일할 수 있다. 제 4 광학 렌즈들의 수는 제 2 광학 렌즈들의 수와 동일할 수 있다.
제 2 액정 패널과 기재 기판의 제 2 표면 사이의 직선 거리는 제 1 액정 패널과 기재 기판의 제 1 표면 사이의 직선 거리와 동일할 수 있다.
기재 기판의 두께는 제 2 액정 패널과 기재 기판의 제 2 표면 사이의 직선 거리와 제 1 액정 패널과 기재 기판의 제 1 표면 사이의 직선 거리를 합한 값보다 클 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 디스플레이 장치는 백라이트 유닛 상에 순서대로 적층된 제 1 액정 패널 및 제 2 액정 패널을 포함하되, 상기 제 1 액정 패널과 상기 제 2 액정 패널 사이에 일측 방향으로 볼록한 제 1 광학 렌즈들 및 상기 제 1 광학 렌즈들과 반대 방향으로 볼록한 제 2 광학 렌즈들이 위치할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널의 각 화소 영역을 통과한 빛이 상기 제 2 액정 패널의 화소 영역들 중 하나에 입사할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 디스플레이 장치에서는 광 효율이 향상되고, 크로스 토크(cross-talk)가 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서 제 1 액정 패널, 제 2 액정 패널 및 광학 유닛의 상대 위치를 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 2의 R1 영역을 확대한 도면이다.
도 3b는 도 2의 R2 영역을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에선 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 이동을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 5b는 제 1 액정 패널과 제 2 액정 패널 사이에 광학 유닛의 배치 여부에 따른 위치 별 출력 광의 세기를 나타낸 그래프들이다.
도 6 내지 10은 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면들이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않도록 다른 형태로 구체화될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호로 표시된 부분들은 동일한 구성 요소들을 의미하며, 도면들에 있어서 층 또는 영역의 길이와 두께는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 덧붙여, 제 1 구성 요소가 제 2 구성 요소 "상"에 있다고 기재되는 경우, 상기 제 1 구성 요소가 상기 제 2 구성 요소와 직접 접촉하는 상측에 위치하는 것뿐만 아니라, 상기 제 1 구성 요소와 상기 제 2 구성 요소 사이에 제 3 구성 요소가 위치하는 경우도 포함한다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위한 것으로, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서는 제 1 구성 요소와 제 2 구성 요소는 당업자의 편의에 따라 임의로 명명될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
덧붙여, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
(실시 예)
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서 제 1 액정 패널, 제 2 액정 패널 및 광학 유닛의 상대 위치를 나타낸 도면이다. 도 3a는 도 2의 R1 영역을 확대한 도면이다. 도 3b는 도 2의 R2 영역을 확대한 도면이다.
도 1, 2, 3a 및 3b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 백라이트 유닛(100), 제 1 액정 패널(200), 제 2 액정 패널(300) 및 광학 유닛(500)을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(100)은 상기 제 1 액정 패널(200) 및 상기 제 2 액정 패널(300)에 빛을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 백라이트 유닛(100)은 광원 소자(110) 및 광학 시트(120)를 포함할 수 있다.
상기 광원 소자(110)는 가간섭성이 높은 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 소자(110)는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 광원 소자(110)는 상기 제 1 액정 패널(200) 및 상기 제 2 액정 패널(300)의 각 영역에 고르게 빛을 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 소자(110)는 다수의 광원(111, 112, 13) 및 각 광원(111, 112, 113)과 연결된 광 섬유들(114)을 포함할 수 있다. 상기 광원들(111, 112, 113)은 서로 다른 색을 구현하는 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 소자(110)는 적색 레이저 다이오드(111), 녹색 레이저 다이오드(112) 및 청색 레이저 다이오드(113)를 포함할 수 있다. 상기 광 섬유들(114)은 상기 제 1 액정 패널(200)의 표면에 대응하도록 배치될 수 있다.
상기 광학 시트(120)는 상기 광원 소자(110) 상에 위치할 수 있다. 상기 광원 소자(110)로부터 방출된 빛은 상기 광학 시트(120)에 의해 평행하게 진행할 수 있다. 상기 제 1 액정 패널(200), 상기 제 2 액정 패널(300) 및 상기 광학 유닛(500)은 상기 광학 시트(120) 상에 적층될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 시트(120)는 상기 광원 소자(110)와 상기 제 1 액정 패널(200) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)은 상기 백라이트 유닛(100) 상에 위치할 수 있다. 상기 제 1 액정 패널(200)은 상기 백라이트 유닛(100)으로부터 공급된 빛의 특성을 1차 변조할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 액정 패널(200)은 상기 백라이트 유닛(100)으로부터 방출된 빛의 진폭을 변조하는 진폭 변조 패널일 수 있다. 상기 백라이트 유닛(100)으로부터 방출된 빛의 그레이스케일(grayscale)은 상기 제 1 액정 패널(200)에 의해 가변될 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)은 액정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 액정 패널(200)은 제 1 하부 기판(210)과 제 1 상부 기판(220) 사이에 위치하는 제 1 액정층(230)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 액정층(230)은 수평 전계에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 액정 패널(200)은 상기 제 1 하부 기판(210)과 상기 제 1 액정층(230) 사이에 나란히 위치하는 제 1 화소 전극들(251) 및 제 1 공통 전극(252)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 액정층(230)은 IPS 모드의 액정을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정층(230)과 상기 제 1 상부 기판(220) 사이에 전극이 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 형성 공정이 단순화될 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)은 다수의 제 1 화소 영역(PA1)을 포함할 수 있다. 각 제 1 화소 영역(PA1)은 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 하부 기판(210)과 상기 제 1 액정층(230) 사이에는 각 제 1 화소 영역(PA1)에 대응하는 제 1 박막 트랜지스터들(240)이 위치할 수 있다. 각 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 제 1 박막 트랜지스터(240)는 게이트 신호에 따른 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 해당 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 제 1 화소 전극(251)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 각 제 1 박막 트랜지스터(240)는 제 1 게이트 전극(241), 제 1 게이트 절연막(242), 제 1 액티브 패턴(243), 제 1 오믹 컨택층(244), 제 1 소스 전극(245) 및 제 1 드레인 전극(246)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 게이트 전극(241)은 상기 제 1 하부 기판(210)에 가까이 위치할 수 있다. 상기 제 1 게이트 절연막(242)은 상기 제 1 게이트 전극(241)과 상기 제 1 액티브 패턴(243) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 1 게이트 절연막(242)은 상기 제 1 액티브 패턴(243)의 외측으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 각 제 1 박막 트랜지스터(240)의 상기 제 1 게이트 절연막(242)은 상기 제 1 하부 기판(210)의 표면을 따라 연장할 수 있다. 상기 제 1 소스 전극(245) 및 상기 제 1 드레인 전극(246)은 상기 제 1 액티브 패턴(243) 상에 위치할 수 있다. 상기 제 1 드레인 전극(246)은 상기 제 1 소스 전극(245)과 이격될 수 있다. 상기 제 1 소스 전극(245) 및 상기 제 1 드레인 전극(246) 사이에 위치하는 상기 제 1 액티브 패턴(243)은 채널 영역으로 기능할 수 있다. 상기 제 1 오믹 컨택층(244)은 상기 제 1 소스 전극(245)과 상기 제 1 드레인 전극(246)의 형성 공정에 의한 상기 제 1 액티브 패턴(243)의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 소스 전극(245)과 상기 제 1 드레인 전극(246) 사이에 위치하는 상기 제 1 액티브 패턴(243)의 일부 영역은 상기 제 1 오믹 컨택층(244)에 의해 덮일 수 있다. 상기 제 1 오믹 컨택층(244)은 상기 제 1 액티브 패턴(243)과 상기 제 1 소스 전극(245) 사이 및 상기 제 1 액티브 패턴(243)과 상기 제 1 드레인 전극(246) 사이에 위치할 수 있다.
각 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 제 1 화소 전극(251) 및 상기 제 1 공통 전극(252)은 각 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 제 1 박막 트랜지스터(240)를 덮는 제 1 오버 코트층(215) 상에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 1 오버 코트층(215)은 상기 제 1 박막 트랜지스터들(240)에 의한 단차를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 액정층(230)을 향한 상기 제 1 오버 코트층(215)의 표면은 평평한 평면일 수 있다. 각 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 제 1 화소 전극(251)은 상기 제 1 오버 코트층(215)을 관통하여 해당 제 1 박막 트랜지스터(240)의 상기 제 1 드레인 전극(246)과 연결될 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)은 제 1 블랙 매트릭스(261)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)는 상기 제 1 화소 영역들(PA1) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)는 메쉬(mesh) 형상일 수 있다. 예를 들어, 각 제 1 화소 영역(PA1)은 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)가 위치하는 제 1 차광 영역(BM1)에 의해 정의될 수 있다. 각 제 1 화소 영역(PA1)은 인접한 제 1 화소 영역(PA1)과 동일한 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 블랙 매트릭스(261)는 각 제 1 박막 트랜지스터(240)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 박막 트랜지스터들(240)은 상기 제 1 차광 영역(BM1) 내에 위치할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 박막 트랜지스터들(240)이 사용자에게 인식되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 박막 트랜지스터들(240)에 의한 이미지의 품질 저하가 방지될 수 있다.
상기 제 1 블랙 매트릭스(261)는 상기 제 1 액정층(230)과 상기 제 1 상부 기판(220) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 1 액정층(230)과 상기 제 1 블랙 매트릭스(261) 사이에는 제 1 상부 보호막(225)이 위치할 수 있다. 상기 제 1 상부 보호막(225)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 상부 보호막(225)은 실리콘 산화물(SiO) 및 실리콘 질화물(SiN)과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 상부 보호막(225)은 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)의 외측으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 하부 기판(210)을 향한 상기 제 1 상부 기판(220)의 표면은 상기 제 1 상부 보호막(225)에 의해 덮일 수 있다.
상기 제 2 액정 패널(300)은 상기 제 1 액정 패널(200) 상에 위치할 수 있다. 상기 제 2 액정 패널(300)은 상기 제 1 액정 패널(200)을 통과한 빛의 특성을 2차 변조할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 액정 패널(300)은 상기 제 1 액정 패널(200)을 통과한 빛의 위상을 변조하는 위상 변조 패널일 수 있다. 상기 제 1 액정 패널(200)은 상기 백라이트 유닛(100)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 백라이트 유닛(100)으로부터 방출된 빛의 진폭 및 위상을 변조하여 입체 영상을 구현하는 공간 광 변조기일 수 있다.
상기 제 2 액정 패널(300)은 액정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 액정 패널(300)은 제 2 하부 기판(310)과 제 2 상부 기판(320) 사이에 위치하는 제 2 액정층(330)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 액정층(330)은 상기 제 1 액정층(230)과 동일한 액정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 액정층(330)은 IPS 모드의 액정을 포함할 수 있다. 상기 제 2 액정층(330)은 수평 전계에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 액정 패널(300)은 상기 제 2 하부 기판(310)과 상기 제 2 액정층(330) 사이에 나란히 위치하는 제 2 화소 전극들(351) 및 제 2 공통 전극(352)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 2 액정층(330)과 상기 제 2 상부 기판(320) 사이에 전극이 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 2 액정 패널(300)의 형성 공정이 단순화될 수 있다.
상기 제 2 액정 패널(300)은 다수의 제 2 화소 영역(PA2)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 화소 영역들(PA2)은 상기 제 1 화소 영역들(PA1)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 화소 영역들(PA2)의 수는 상기 제 1 화소 영역들(PA1)의 수와 동일할 수 있다. 각 제 2 화소 영역(PA2)의 폭은 해당 제 1 화소 영역(PA1)의 폭과 동일할 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 화소 영역(PA2)은 상기 제 1 화소 영역들(PA1) 중 하나와 중첩할 수 있다. 각 제 2 화소 영역(PA2)은 인접한 제 2 화소 영역(PA2)과 동일한 폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 발생하는 빛의 손실이 최소화될 수 있다.
각 제 2 화소 영역(PA2)은 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 하부 기판(310)과 상기 제 2 액정층(330) 사이에는 각 제 2 화소 영역(PA2)에 대응하는 제 2 박막 트랜지스터들(340)이 위치할 수 있다. 각 제 2 화소 영역(PA2)의 상기 제 2 박막 트랜지스터(340)는 게이트 신호에 따른 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 해당 제 2 화소 영역(PA2)의 상기 제 2 화소 전극(351)에 인가할 수 있다. 상기 제 2 박막 트랜지스터들(340)은 상기 제 1 박막 트랜지스터들(240)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 박막 트랜지스터(340)는 제 2 게이트 전극(341), 제 2 게이트 절연막(342), 제 2 액티브 패턴(343), 제 2 오믹 컨택층(344), 제 2 소스 전극(345) 및 제 2 드레인 전극(346)을 포함할 수 있다.
상기 제 2 게이트 전극(341)은 상기 제 2 하부 기판(310)에 가까이 위치할 수 있다. 상기 제 2 게이트 절연막(342)은 상기 제 2 게이트 전극(341)과 상기 제 2 액티브 패턴(343) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 2 게이트 절연막(342)은 상기 제 2 액티브 패턴(343)의 외측으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 박막 트랜지스터(340)의 상기 제 2 게이트 절연막(342)은 상기 제 2 하부 기판(310)의 표면을 따라 연장할 수 있다. 상기 제 2 소스 전극(345) 및 상기 제 2 드레인 전극(346)은 상기 제 2 액티브 패턴(343) 상에 위치할 수 있다. 상기 제 2 드레인 전극(346)은 상기 제 2 소스 전극(345)과 이격될 수 있다. 상기 제 2 소스 전극(345) 및 상기 제 2 드레인 전극(346) 사이에 위치하는 상기 제 2 액티브 패턴(343)은 채널 영역으로 기능할 수 있다. 상기 제 2 오믹 컨택층(344)은 상기 제 2 소스 전극(345)과 상기 제 2 드레인 전극(346)의 형성 공정에 의한 상기 제 2 액티브 패턴(343)의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 소스 전극(345)과 상기 제 2 드레인 전극(346) 사이에 위치하는 상기 제 2 액티브 패턴(343)의 일부 영역은 상기 제 2 오믹 컨택층(344)에 의해 덮일 수 있다. 상기 제 2 오믹 컨택층(344)은 상기 제 2 액티브 패턴(343)과 상기 제 2 소스 전극(345) 사이 및 상기 제 2 액티브 패턴(343)과 상기 제 2 드레인 전극(346) 사이에 위치할 수 있다.
각 제 2 화소 영역(PA2)의 상기 제 2 화소 전극(351) 및 상기 제 2 공통 전극(352)은 각 제 2 화소 영역(PA1)의 상기 제 2 박막 트랜지스터(340)를 덮는 제 2 오버 코트층(315) 상에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 2 오버 코트층(315)은 상기 제 2 박막 트랜지스터들(340)에 의한 단차를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 액정층(330)을 향한 상기 제 2 오버 코트층(315)의 표면은 평평한 평면일 수 있다. 각 제 2 화소 영역(PA2)의 상기 제 2 화소 전극(351)은 상기 제 2 오버 코트층(315)을 관통하여 해당 제 2 박막 트랜지스터(340)의 상기 제 2 드레인 전극(346)과 연결될 수 있다.
상기 제 2 액정 패널(300)은 제 2 블랙 매트릭스(361)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 상기 제 2 화소 영역들(PA2) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 메쉬 형상일 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 화소 영역(PA2)은 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)가 위치하는 제 2 차광 영역(BM2)에 의해 정의될 수 있다.
상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 각 제 2 박막 트랜지스터(340)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 박막 트랜지스터들(340)은 상기 제 2 차광 영역(BM2) 내에 위치할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 다른 디스플레이 장치에서는 상기 제 2 박막 트랜지스터들(340)이 사용자에게 인식되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 2 박막 트랜지스터들(340)에 의한 이미지의 품질 저하가 방지될 수 있다.
상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 상기 제 2 액정층(330)과 상기 제 2 상부 기판(320) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 2 액정층(330)과 상기 제 2 상부 기판(320) 사이에는 컬러 필터들(362)이 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)와 나란히 위치할 수 있다. 예를 들어, 각 컬러 필터(362)는 상기 제 2 화소 영역들(PA2) 중 하나와 중첩할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 액정 패널(300)의 각 제 2 화소 영역(PA2)을 통과한 빛은 특정한 색을 나타낼 수 있다.
상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)와 대응할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)는 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)와 중첩할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 블랙 매트릭스(361)의 폭은 상기 제 1 블랙 매트릭스(261)의 폭과 동일할 수 있다.
상기 제 2 액정층(330)과 상기 제 2 블랙 매트릭스(361) 사이에는 제 2 상부 보호막(325)이 위치할 수 있다. 상기 제 2 상부 보호막(325)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 상부 보호막(325)은 실리콘 산화물(SiO) 및 실리콘 질화물(SiN)과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 상부 보호막(325)은 상기 제 2 액정층(330)과 상기 컬러 필터들(362) 사이로 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 하부 기판(310)을 향한 상기 제 2 상부 기판(320)의 표면은 상기 제 2 상부 보호막(325)에 의해 덮일 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300)은 선형 편광판들(410, 420) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 백라이트 유닛(100)과 상기 제 1 액정 패널(200) 사이에는 제 1 선형 편광판(410)이 위치하고, 상기 제 1 액정 패널(200)과 대향하는 상기 제 2 액정 패널(300)의 표면 상에는 제 2 선형 편광판(420)이 위치할 수 있다. 상기 제 2 선형 편광판(420)의 투과축은 상기 제 1 선형 편광판(410)의 투과축과 수직할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 이미지의 품질이 향상될 수 있다.
상기 제 1 선형 편광판(410)은 상기 제 1 액정 패널(200)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 선형 편광판(410)과 상기 제 1 액정 패널(200)의 상기 제 1 하부 기판(210) 사이에는 제 1 편광 접착층(415)이 위치할 수 있다. 상기 제 1 편광 접착층(415)은 상기 제 1 선형 편광판(410) 및 상기 제 1 하부 기판(210)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 제 2 선형 편광판(420)은 상기 제 2 액정 패널(300)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 액정 패널(200)의 상기 제 2 상부 기판(320)과 상기 제 2 선형 편광판(420) 사이에는 제 2 편광 접착층(425)이 위치할 수 있다. 상기 제 2 편광 접착층(425)은 상기 제 2 상부 기판(320) 및 상기 제 2 선형 편광판(420)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 광학 유닛(500)은 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛은 상기 광학 유닛(500)을 통과하여 상기 제 2 액정 패널(300)에 공급될 수 있다. 상기 광학 유닛(500)은 나란히 위치하는 제 1 광학 렌즈들(510) 및 나란히 위치하는 제 2 광학 렌즈들(520)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 광학 렌즈들(510)은 상기 제 1 액정 패널(200) 방향으로 볼록할 수 있다. 예를 들어, 각 제 1 광학 렌즈(510)는 평면-볼록 렌즈(plano-convex lens)일 수 있다. 상기 제 2 광학 렌즈들(520)은 상기 제 2 액정 패널(300) 방향으로 볼록할 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 광학 렌즈(520)는 평면-볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제 2 광학 렌즈들(520)은 상기 제 1 광학 렌즈들(510)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 광학 렌즈(520)의 초점 거리는 각 제 1 광학 렌즈(510)의 초점 거리와 동일할 수 있다.
상기 광학 유닛(500)은 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 및 상기 제 2 광학 렌즈들(520) 사이에 위치하는 기재 기판(530)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광학 렌즈들(510)은 상기 제 1 액정 패널(200)을 향한 상기 기재 기판(530)의 제 1 표면(531s) 상에 나란히 위치하고, 상기 제 2 광학 렌즈들(520)은 상기 제 2 액정 패널(100)을 향한 상기 기재 기판(530)의 제 2 표면(532s) 상에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 2 광학 렌즈들(520)은 상기 제 1 광학 렌즈들(510)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 각 제 2 광학 렌즈(520)는 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 중 하나와 중첩할 수 있다. 상기 제 2 광학 렌즈들(500)의 수는 상기 제 1 광학 렌즈들(510)의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 광학 렌즈들(500)의 피치(pitch)는 상기 제 1 광학 렌즈들(510)의 피치와 동일할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에선 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 이동을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 상기 제 1 광학 렌즈들(510)은 상기 제 1 액정 패널(200)의 상기 제 1 화소 영역들(PA1)에 대응하도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광학 렌즈들(510)의 피치는 상기 제 1 화소 영역들(PA1)의 피치와 동일할 수 있다. 상기 제 1 광학 렌즈들(510)의 수는 상기 제 1 화소 영역들(PA1)의 수와 동일할 수 있다. 각 제 1 광학 렌즈(510)는 상기 제 1 화소 영역들(PA1) 중 하나와 중첩할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 중 하나에 의해 집광될 수 있다.
각 제 1 광학 렌즈(510)에 의해 집광되는 빛은 상기 기재 기판(530) 내에서 반전(inversion)된 후 상기 제 2 광학 렌즈들(520) 중 하나에 공급될 수 있다. 상기 기재 기판(530)의 두께(530t)는 각 제 1 광학 렌즈(510)의 초점 거리와 각 제 2 광학 렌즈(520)의 초점 거리를 합한 값과 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛에 의한 이미지가 상기 제 1 광학 렌즈들(510)에 의해 왜곡 없이 반전될 수 있다. 상기 기재 기판(530)을 통과한 빛은 상기 제 2 광학 렌즈들(520)에 의해 평행하게 상기 제 2 액정 패널(300)에 공급될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 상기 광학 유닛(500)에 의해 평행하게 상기 제 2 액정 패널(300)에 공급될 수 있다.
상기 제 2 광학 렌즈들(520)은 상기 제 2 액정 패널(300)의 상기 제 2 화소 영역들(PA2)에 대응하도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 화소 영역들(PA2)의 피치는 상기 제 2 광학 렌즈들(520)의 피치와 동일할 수 있다. 상기 제 2 광학 렌즈들(520)의 수는 상기 제 2 화소 영역들(PA2)의 수와 동일할 수 있다. 각 제 2 화소 영역(PA2)은 상기 제 2 광학 렌즈들(520) 중 하나와 중첩할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 광학 유닛(500)의 각 제 2 광학 렌즈(520)를 통과한 빛이 상기 제 2 액정 패널(300)의 상기 제 2 화소 영역들(PA2) 중 하나에 공급될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 상기 광학 유닛(500)에 의해 상기 제 2 액정 패널(300)의 해당 제 2 화소 영역(PA2)에 평행하게 공급될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 빛의 손실이 상기 광학 유닛(500)에 의해 최소화될 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)은 상기 광학 유닛(500)과 이격될 수 있다. 예를 들어, 각 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 제 1 화소 전극(252)과 상기 기재 기판(530)의 상기 제 1 표면(531s) 사이의 직선 거리(d1)는 각 제 1 광학 렌즈(510)의 초점 거리와 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 상기 광학 유닛(500)의 해당 제 1 광학 렌즈(510)에 공급될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 빛의 손실이 최소화될 수 있다.
상기 제 2 액정 패널(300)은 상기 광학 유닛(500)과 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재 기판(530)의 상기 제 2 표면(532s)과 각 제 2 화소 영역(PA2)의 상기 제 2 화소 전극(352)과 사이의 직선 거리(d2)는 각 제 2 광학 렌즈(520)의 초점 거리와 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 광학 유닛(500)에 의해 반전된 이미지의 왜곡이 방지될 수 있다.
도 5a는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 상기 광학 유닛(500)이 배치되지 않는 디스플레이 장치에서 상기 제 1 액정 패널(200) 및 상기 제 2 액정 패널(300)을 통과한 빛의 세기를 나타낸 그래프이다. 도 5b는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 상기 광학 유닛(500)이 배치된 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 제 1 액정 패널(200) 및 상기 제 2 액정 패널(300)을 통과한 빛의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 2 액정 패널(300)의 각 제 2 화소 영역(PA2)을 통과한 빛이 상대적으로 큰 세기를 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 빛의 손실이 최소화될 수 있다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 상기 제 2 액정 패널(300)의 해당 제 2 화소 영역(PA2)만을 통과할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 크로스토크(cross-talk)를 방지할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 백라이트 유닛(100) 상에 위치하는 상기 제 1 액정 패널(200), 상기 제 1 액정 패널(200) 상에 위치하는 상기 제 2 액정 패널(300) 및 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 위치하는 상기 광학 유닛(500)을 포함하되, 상기 광학 유닛(500)이 상기 기재 기판(530)의 상기 제 1 표면(531s) 상에 나란히 위치하는 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 및 상기 기재 기판(530)의 상기 제 2 표면(532s) 상에 나란히 위치하는 상기 제 2 광학 렌즈들(520)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 빛의 손실이 최소화되고, 크로스토크가 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 광 효율이 향상되고, 이미지의 품질이 개선될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제 2 액정 패널(300) 내에만 상기 컬러 필터들(362)이 위치하는 것으로 설명된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1) 내에 컬러 필터들이 위치할 수 있다. 각 제 1 화소 영역(PA1)의 상기 컬러 필터는 해당 제 2 화소 영역(PA2)의 상기 컬러 필터(362)와 동일한 색을 구현할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 색 선명도(color sharpness)가 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 사이 및 상기 제 2 광학 렌즈들(520)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이가 빈 공간인 것으로 설명된다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 사이에 위치하는 제 1 접착 부재(610) 및 상기 제 2 광학 렌즈들(520)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 위치하는 제 2 접착 부재(620)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 외부 충격에 의한 상기 제 1 액정 패널(200), 상기 제 2 액정 패널(300) 및 상기 광학 유닛(500) 사이의 오정렬(mis-alignment)가 방지될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200), 상기 제 2 액정 패널(300) 및 상기 광학 유닛(500) 사이의 오정렬(mis-alignment)에 의한 이미지의 왜곡이 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 광 효율이 효과적으로 개선될 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 광학 유닛(500)의 상기 기재 기판(530) 사이의 직선 거리는 상기 제 1 접착 부재(610)의 굴절률에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 광학 유닛(500)의 상기 기재 기판(530) 사이의 직선 거리는 상기 제 1 접착 부재(610)의 굴절률에 비례하여 증가할 수 있다. 상기 광학 유닛(500)의 상기 기재 기판(530)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이의 직선 거리는 상기 제 2 접착 부재(620)의 굴절률에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 유닛(500)의 상기 기재 기판(530)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이의 직선 거리는 상기 제 2 접착 부재(620)의 굴절률에 비례하여 증가할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 이미지의 왜곡 없이, 광 효율이 효과적으로 개선될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200) 및 상기 제 2 액정 패널(300)이 각각 선형 편광판들(410, 420, 430, 440) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 유닛(500)과 대향하는 상기 제 1 액정 패널(200)의 표면 상에 제 1 선형 편광판(410)이 위치하고, 상기 광학 유닛(500)과 대향하는 상기 제 2 액정 패널(300)의 표면 상에 제 2 선형 편광판(420)이 위치하고, 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 광학 유닛(500) 사이에 제 3 선형 편광판(430)이 위치하며, 상기 광학 유닛(500)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 제 4 선형 편광판(440)이 위치할 수 있다. 상기 제 1 선형 편광판(410) 및 상기 제 3 선형 편광판(430)은 상기 제 1 액정 패널(200)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 선형 편광판(430)의 투과축은 상기 제 1 선형 편광판(410)의 투과축과 수직할 수 있다. 상기 제 2 선형 편광판(420)과 상기 제 4 선형 편광판(440)은 상기 제 2 액정 패널(300)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 선형 편광판(440)의 투과축은 상기 제 2 선형 편광판(420)의 투과축과 수직할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 선명한 이미지가 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 및 상기 제 2 광학 렌즈들(520)이 각각 상기 기재 기판(530)의 표면 상에 나란히 위치하는 것으로 설명된다. 그러나, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 광학 유닛(500)이 상기 제 2 액정 패널(300)을 향한 상기 제 1 액정 패널(200)의 표면 상에 나란히 위치하는 제 3 광학 렌즈들(540) 및 상기 제 1 액정 패널(200)을 향한 상기 제 2 액정 패널(300)의 표면 상에 나란히 위치하는 제 4 광학 렌즈들(550)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 광학 렌즈들(540)의 수는 상기 제 1 화소 영역들(PA1)의 수와 동일할 수 있다. 상기 제 4 광학 렌즈들(550)의 수는 상기 제 3 광학 렌즈들(540)의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 광학 렌즈들(550)의 피치는 상기 제 2 화소 영역들(PA2)의 피치와 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 상기 제 3 광학 렌즈들(540) 중 하나 및 상기 제 4 광학 렌즈들(550) 중 하나에 의해 상기 제 2 액정 패널(300)의 해당 제 2 화소 영역(PA2)에 공급될 수 있다.
상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛은 해당 제 3 광학 렌즈(540)에 의해 평행하게 진행할 수 있다. 각 제 3 광학 렌즈(540)를 통과한 빛은 해당 제 4 광학 렌즈(550)에 의해 상기 제 2 화소 영역들(PA2) 중 하나에 집광될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 광학 렌즈(550)를 통과한 빛에 의한 이미지는 상기 제 2 액정 패널(300)의 해당 제 2 화소 영역(PA2) 내에서 반전될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 빛의 손실이 효과적으로 감소될 수 있다. 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이의 직선 거리(ds)는 각 제 3 광학 렌즈(540)의 초점 거리와 각 제 4 광학 렌즈(550)의 초점 거리를 합한 값과 동일할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200), 상기 제 3 광학 렌즈들(540), 상기 제 4 광학 렌즈들(550) 및 상기 제 2 액정 패널(300)을 통과한 빛에 의한 이미지가 왜곡되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 각 제 1 광학 렌즈(510)가 상기 제 1 액정 패널(200)의 상기 제 1 화소 영역들(PA1) 중 하나와 대응하고, 각 제 2 광학 렌즈(520)가 상기 제 2 액정 패널(300)의 상기 제 2 화소 영역들(PA2) 중 하나와 대응하는 것으로 설명된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 각 제 1 광학 렌즈(510)가 다수의 제 1 화소 영역(PA1)과 중첩하고, 각 제 2 광학 렌즈(520)가 다수의 제 2 화소 영역(PA2)과 중첩할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 각 제 1 광학 렌즈(510)가 세 개의 제 1 화소 영역(PA1)과 대응하고, 각 제 2 광학 렌즈(520)가 세 개의 제 2 화소 영역(PA2)과 대응할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 상기 제 1 화소 영역들(PA1) 중 일부를 통과한 빛이 상기 광학 유닛(500)에 의해 특정 방향으로 평행 이동될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 각 제 1 광학 렌즈(510)의 일측 단부에 대응하는 상기 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛이 해당 제 1 광학 렌즈(510)의 타측 단부에 대응하는 상기 제 2 화소 영역(PA2)에 공급될 수 있다. 각 제 1 광학 렌즈(510)의 타측 단부에 대응하는 상기 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛은 해당 제 1 광학 렌즈(510)의 일측 단부에 대응하는 상기 제 2 화소 영역(PA2)에 공급될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(300)에 의한 이미지가 영역 별로 반전되지만, 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 빛의 손실이 최소화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 광학 렌즈들(510) 및 상기 제 2 광학 렌즈들(520)의 상대 크기에 대한 자유도가 향상될 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에 위치하는 상기 광학 유닛(500)이 제 1 광학 렌즈들(510), 제 2 광학 렌즈들(520), 기재 기판(530), 제 3 광학 렌즈들(540) 및 제 4 광학 렌즈들(540)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 광학 렌즈들(510)은 상기 제 1 액정 패널(200)을 향한 상기 기재 기판(530)의 표면 상에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 2 광학 렌즈들 (520)은 상기 제 2 액정 패널(300)을 향한 상기 기재 기판(530)의 표면 상에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 3 광학 렌즈들(540)은 상기 광학 유닛(500)을 향한 상기 제 1 액정 패널(200)의 표면에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 4 광학 렌즈들(550)은 상기 광학 유닛(500)을 향한 상기 제 2 액정 패널(300)의 표면에 나란히 위치할 수 있다. 상기 제 1 광학 렌즈들(510), 상기 제 2 광학 렌즈들(520), 상기 제 3 광학 렌즈들(540) 및 상기 제 4 광학 렌즈들(550)은 각각 세 개의 화소 영역(PA1, PA2)과 대응할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(300)의 표면 상에 나란히 위치하는 상기 제 3 광학 렌즈들(540)에 의해 1차 반전된 이미지가 상기 제 2 광학 렌즈들(520)에 의해 2차 반전될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 상기 제 1 액정 패널(200)의 각 제 1 화소 영역(PA1)을 통과한 빛에 의한 이미지가 반전 없이 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 이미지 반전을 고려한 데이터 신호의 변경 없이 구동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서는 이미지의 왜곡 및 크로스 토크가 효과적으로 방지되고, 상기 제 1 액정 패널(200)과 상기 제 2 액정 패널(300) 사이에서 빛의 손실이 최소화될 수 있다.
100: 백라이트 유닛 200: 제 1 액정 패널
300: 제 2 액정 패널 500: 광학 유닛
510: 제 1 광학 렌즈 520: 제 2 광학 렌즈
530: 기재 기판

Claims (15)

  1. 광원 소자를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상에 위치하고, 제 1 화소 영역들을 포함하고, 상기 제1 화소 영역들 사이에 제1 블랙 매트릭스를 구비하는 제 1 액정 패널;
    상기 제 1 액정 패널 상에 위치하고, 상기 제 1 화소 영역들에 대응하는 제 2 화소 영역들을 포함하고, 상기 제2 화소 영역들 사이에 제2 블랙 매트릭스를 구비하는 제 2 액정 패널; 및
    상기 제 1 액정 패널과 상기 제 2 액정 패널 사이에 위치하는 광학 유닛을 포함하되,
    상기 광학 유닛은 상기 제1 액정 패널 상에 배치되는 제 1 광학 렌즈들 및 상기 제1 광학 렌즈들 상에 배치되는 제 2 광학 렌즈들을 포함하고,
    상기 제1, 2 광학 렌즈들은 일측면이 평면을 갖고, 타측면이 볼록한 면을 갖는 평면-볼록 렌즈(plano-convex lens) 형태로 구비되며,
    상기 제1 광학 렌즈들의 볼록한 면의 돌출 방향은 상기 제1 액정 패널을 향하고,
    상기 제2 광학 렌즈들의 볼록한 면의 돌출 방향은 상기 제2 액정 패널을 향하고,
    상기 제1, 2 블랙 매트릭스는 서로 중첩하고,
    상기 제1, 2 광학 렌즈들의 개수는 서로 동일하고, 상기 각 제1, 2 광학 렌즈들의 끝단은 상기 제1, 2 블랙 매트릭스와 중첩하는 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 유닛은 상기 제 1 광학 렌즈들과 상기 제 2 광학 렌즈들 사이에 위치하는 기재 기판을 더 포함하되,
    상기 제 1 광학 렌즈들은 상기 제 1 액정 패널을 향한 상기 기재 기판의 제 1 표면 상에 나란히 위치하고,
    상기 제 2 광학 렌즈들은 상기 제 2 액정 패널을 향한 상기 기재 기판의 제 2 표면 상에 나란히 위치하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기재 기판의 두께는 각 제 1 광학 렌즈의 초점 거리와 각 제 2 광학 렌즈의 초점 거리를 합한 값과 동일한 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 렌즈들의 수는 상기 제 1 화소 영역들의 수와 동일한 디스플레이 장치.
  8. 삭제
  9. 광원 소자를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상에 위치하고, 제 1 화소 영역들을 포함하고, 상기 제1 화소 영역들 사이에 제1 블랙 매트릭스를 구비하는 제 1 액정 패널;
    상기 제 1 액정 패널 상에 위치하고, 상기 제 1 화소 영역들에 대응하는 제 2 화소 영역들을 포함하고, 상기 제2 화소 영역들 사이에 제2 블랙 매트릭스를 구비하는 제 2 액정 패널;
    상기 제 2 액정 패널을 향한 상기 제 1 액정 패널의 표면 상에 나란히 위치하는 제 3 광학 렌즈들; 및
    상기 제 1 액정 패널을 향한 상기 제 2 액정 패널의 표면 상에 나란히 위치하는 제 4 광학 렌즈들을 포함하되,
    상기 제3, 4 광학 렌즈들은 일측면이 평면을 갖고, 타측면이 볼록한 면을 갖는 평면-볼록 렌즈(plano-convex lens) 형태로 구비되며,
    상기 제3 광학 렌즈들의 일측면은 상기 제1 액정 패널의 표면 상에 위치하고, 상기 제3 광학 렌즈들의 볼록한 면의 돌출 방향은 상기 제2 액정 패널을 향하고,
    상기 제4 광학 렌즈들의 일측면은 상기 제2 액정 패널의 표면 상에 위치하고, 상기 제4 광학 렌즈들의 볼록한 면의 돌출 방향은 상기 제1 액정 패널을 향하고,
    상기 제1, 2 블랙 매트릭스는 서로 중첩하고,
    상기 제3, 4 광학 렌즈들의 개수는 서로 동일하고, 상기 각 제3, 4 광학 렌즈들의 끝단은 상기 제1, 2 블랙 매트릭스와 중첩하는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 제 3 광학 렌즈의 초점 거리는 각 제 4 광학 렌즈의 초점 거리와 동일한 디스플레이 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 렌즈들과 상기 제 4 광학 렌즈들 사이에 위치하는 기재 기판;
    상기 제 3 광학 렌즈들을 향한 상기 기재 기판의 제 1 표면 상에 나란히 위치하는 제 1 광학 렌즈들; 및
    상기 제 4 광학 렌즈들을 향한 상기 기재 기판의 제 2 표면 상에 나란히 위치하는 제 2 광학 렌즈들을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1, 2 액정 패널의 표면에 대한 법선에서 바라봤을 때, 각 제 2 광학 렌즈는 상기 제 1 광학 렌즈들 중 적어도 하나와 렌즈들의 투사된 영역들이 중첩하는 디스플레이 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 렌즈들의 수는 상기 제 3 광학 렌즈들의 수와 동일하고,
    상기 제 2 광학 렌즈들의 수는 상기 제 3 광학 렌즈들의 수와 동일한 디스플레이 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 액정 패널과 상기 기재 기판의 상기 제 2 표면 사이의 직선 거리는 상기 제 1 액정 패널과 상기 기재 기판의 상기 제 1 표면 사이의 직선 거리와 동일한 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기재 기판의 두께는 상기 제 2 액정 패널과 상기 기재 기판의 상기 제 2 표면 사이의 직선 거리와 상기 제 1 액정 패널과 상기 기재 기판의 상기 제 1 표면 사이의 직선 거리를 합한 값보다 큰 디스플레이 장치.
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