KR20230001818A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20230001818A
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incident
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김성열
이계훈
박경수
장혁준
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삼성전자주식회사
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Abstract

디스플레이 장치는, 액정 패널; 기판; 및 상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 다이오드 각각은, 제1 반사 층; 제2 반사 층; 및 상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함할 수 있다. 상기 제2 반사 층은 상기 기판과 상기 발광 층 사이에 배치될 수 있다. 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율과 상이할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 {DISPLAY APPARATUS}
개시된 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로써, 액정 패널과 광원 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 발명이다.
일반적으로, 디스플레이 장치는, 획득 또는 저장된 전기적 정보를 시각적 정보로 변환하여 사용자에게 표시하는 출력 장치의 일종으로, 가정이나 사업장 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.
디스플레이 장치로는, 개인용 컴퓨터 또는 서버용 컴퓨터 등에 연결된 모니터 장치나, 휴대용 컴퓨터 장치나, 내비게이션 단말 장치나, 일반 텔레비전 장치나, 인터넷 프로토콜 텔레비전(IPTV, Internet Protocol television) 장치나, 스마트 폰, 태블릿 피씨, 개인용 디지털 보조 장치(PDA, Personal Digital Assistant), 또는 셀룰러 폰 등의 휴대용 단말 장치나, 산업 현장에서 광고나 영화 같은 화상을 재생하기 위해 이용되는 각종 디스플레이 장치나, 또는 이외 다양한 종류의 오디오/비디오 시스템 등이 있다.
디스플레이 장치는 (자발광 디스플레이이든 또는 비자발광 디스플레이이든)전기적 신호를 시각적 신호로 변환하기 위한 광원 장치를 포함하며, 광원 장치는 독립적으로 광을 방출할 수 있는 복수의 점 광원들을 포함한다. 광원은 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한다.
디스플레이 장치는 두께가 점점 얇아지고 있다. 그로 인하여, 점 광원을 면 광원으로 변환하기 위한 광학 거리가 감소되고 있다. 광학 거리가 감소되더라도 디스플레이 장치의 휘도 및 휘도의 균일성은 유지되는 것이 요구된다.
휘도의 균일성을 유지한 채 광학 거리를 감소하기 위해서는, 광원의 개수를 증가시키는 것이 요구된다.
개시된 발명의 일 측면은, 광학 거리가 감소시키면서도 휘도의 균일성을 유지하고 광원의 개수를 최소화할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
개시된 발병의 일 측면에 의한 디스플레이 장치는, 액정 패널; 기판; 및 상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 다이오드 각각은, 제1 반사 층; 제2 반사 층; 및 상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함할 수 있다. 상기 제2 반사 층은 상기 기판과 상기 발광 층 사이에 배치될 수 있다. 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율과 상이할 수 있다.
개시된 발병의 일 측면에 의한 디스플레이 장치는, 액정 패널; 기판; 및 상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 다이오드 각각은, 제1 반사 층; 제2 반사 층; 및 상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함할 수 있다. 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율보다 클 수 있다. 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은, 상기 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 작거나 같을 수 있다.
개시된 발병의 일 측면에 의한 디스플레이 장치는, 액정 패널; 기판; 및 상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 다이오드 각각은, 제1 반사 층; 제2 반사 층; 및 상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함할 수 있다. 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 클 수 있다. 상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 작을 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 광학 거리가 감소시키면서도 휘도의 균일성을 유지하고 광원의 개수를 최소화할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 외관의 일 예를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구조의 일 예를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널의 일 예을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 광원 장치의 일 예를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 광원의 일 예를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 발광 다이오드의 일 예를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 작은 입사각을 가지는 광이 전파되는 일 예를 도시한다.
도 8은 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 큰 입사각을 가지는 광이 전파되는 일 예를 도시한다.
도 9는 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 광의 세기를 출사 각도에 따라 도시한다.
도 10은 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 제1 반사 층의 입사각에 따른 반사율을 도시한다.
도 11은 도 10에 도시된 입사각에 따른 반사율의 일 예를 도시한다.
도 12는 도 10에 도시된 입사각에 따른 반사율을 가지는 제1 반사 층의 일 예를 도시한다.
도 13은 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 제2 반사 층의 입사각에 따른 반사율을 도시한다.
도 14는 도 13에 도시된 입사각에 따른 반사율의 일 예를 도시한다.
도 15는 도 13에 도시된 입사각에 따른 반사율을 가지는 제2 반사 층의 일 예를 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별 부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별 부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 외관의 일 예를 도시한다.
디스플레이 장치(10)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 이하에서는 디스플레이 장치(10)가 텔레비전(Television, TV)인 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 디스플레이 장치(10)는 모니터(Monitor), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 통신장치 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 디스플레이 장치(10)는 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
뿐만 아니라, 디스플레이 장치(10)는 건물 옥상이나 버스 정류장과 같은 옥외에 설치되는 대형 디스플레이 장치(Large Format Display, LFD)일 수 있다. 여기서, 옥외는 반드시 야외로 한정되는 것은 아니며, 지하철역, 쇼핑몰, 영화관, 회사, 상점 등 실내이더라도 다수의 사람들이 드나들 수 있는 곳이면 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)가 설치될 수 있다.
디스플레이 장치(10)는 다양한 컨텐츠 소스들로부터 비디오 신호와 오디오 신호를 포함하는 컨텐츠를 수신하고, 비디오 신호와 오디오 신호에 대응하는 비디오와 오디오를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(10)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블을 통하여 컨텐츠 데이터를 수신하거나, 컨텐츠 재생 장치로부터 컨텐츠 데이터를 수신하거나, 컨텐츠 제공자의 컨텐츠 제공 서버로부터 컨텐츠 데이터를 수신할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(10)는 본체(11) 및 영상(I)을 표시하는 스크린(12)을 포함할 수 있다..
본체(11)는 디스플레이 장치(10)의 외형을 형성하며, 본체(11)의 내부에는 디스플레이 장치(10)가 영상(I)을 표시하거나 각종 기능을 수행하기 위한 부품이 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 본체(11)는 평평한 판 형상이나, 본체(11)의 형상이 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본체(11)는 휘어진 판 형상일 수 있다.
스크린(12)은 본체(11)의 전면에 형성되며, 영상(I)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 스크린(12)은 정지 영상 또는 동영상을 표시할 수 있다. 또한 스크린(12)은 2차원 평면 영상 또는 사용자의 양안의 시차를 이용한 3차원 입체 영상을 표시할 수 있다.
스크린(12)은 예를 들어 직접 광을 방출할 수 있는 자발광 패널(예를 들어, 발광 다이오드 패널 또는 유기 발광 다이오드 패널)을 포함하거나 광원 장치(예를 들어, 백 라이트 유닛) 등에 의하여 방출된 광을 통과하거나 차단할 수 있는 비자발광 패널(예를 들어, 액정 패널)을 포함할 수 있다.
스크린(12)에는 복수의 픽셀(P)이 형성되며, 스크린(12)에 표시되는 영상(I)은 복수의 픽셀(P) 각각이 방출하는 광에 의하여 형성될 수 있다. 예들 들어, 복수의 픽셀(P) 각각이 방출하는 광이 마치 모자이크(mosaic)와 같이 조합됨으로써, 스크린(12) 상에 영상(I)이 형성될 수 있다.
복수의 픽셀(P) 각각은 다양한 밝기 및 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 다양한 색상의 광을 방출하기 위하여, 복수의 픽셀(P) 각각은 서브 픽셀들(PR, PG, PB)을 포함할 수 있다.
서브 픽셀들(PR, PG, PB)은 적색 광을 방출할 수 있는 적색 서브 픽셀(PR)과, 녹색 광을 방출할 수 있는 녹색 서브 픽셀(PG)과, 청색 광을 방출할 수 있는 청색 서브 픽셀(PB)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색 광은 파장이 대략 620nm (nanometer, 10억분의 1미터)에서 750nm까지의 광을 나타낼 수 있다. 녹색 광은 파장이 대략 495nm에서 570nm까지의 광을 나타낼 수 있다. 청색 광은 파장이 대략 450nm에서 495nm까지의 광을 나타낼 수 있다.
적색 서브 픽셀(PR)의 적색 광, 녹색 서브 픽셀(PG)의 녹색 광 및 청색 서브 픽셀(PB)의 청색 광의 조합에 의하여, 복수의 픽셀(P) 각가에서 다양한 밝기와 다양한 색상의 광이 출사할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구조의 일 예를 도시한다. 도 3은 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널의 일 예을 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본체(11) 내부에는 스크린(S)에 영상(I)을 생성하기 위한 각종 구성 부품들이 마련될 수 있다.
예를 들어, 본체(11)에는 면광원(surface light source)인 광원 장치(100)과, 광원 장치(100)으로부터 방출된 광을 차단하거나 통과하는 액정 패널(20)과, 광원 장치(100) 및 액정 패널(20)의 동작을 제어하는 제어 어셈블리(50)와, 광원 장치(100) 및 액정 패널(20)에 전력을 공급하는 전원 어셈블리(60)가 마련된다. 또한 본체(11)는 액정 패널(20), 광원 장치(100), 제어 어셈블리(50) 및 전원 어셈블리(60)을 지지하기 위한 베젤(13)과 프레임 미들 몰드(14)와 바텀 샤시(15)와 후면 커버(16)를 포함할 수 있다.
광원 장치(100)은 단색광 또는 백색광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있다. 또한 광원 장치(100)은 점 광원으로부터 방출되는 광을 균일한 면광으로 변환하기 위하여 광을 굴절, 반사 및 산란시킬 수 있다. 이처럼, 광원 장치(100)은 점 광원으로부터 방출된 광을 굴절, 반사 및 산란시킴으로써 전방을 향하여 균일한 면광을 방출할 수 있다.
광원 장치(100)는 아래에서 더욱 자세하게 설명된다.
액정 패널(20)은 광원 장치(100)의 전방에 마련되며, 영상(I)을 형성하기 위하여 광원 장치(100)으로부터 방출되는 광을 차단하거나 또는 통과시킨다.
액정 패널(20)의 전면은 앞서 설명한 디스플레이 장치(10)의 스크린(S)을 형성하며, 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)을 형성할 수 있다. 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)은 각각 독립적으로 광원 장치(100)의 광을 차단하거나 통과시킬 수 다. 또한 복수의 픽셀들(P)에 의하여 통과된 광은 스크린(S)에 표시되는 영상(I)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 액정 패널(20)은 제1 편광 필름(21), 제1 투명 기판(22), 픽셀 전극(23), 박막 트랜지스터(24), 액정 층(25), 공통 전극(26), 컬러 필터(27), 제2 투명 기판(28), 제2 편광 필름(29)를 포함할 수 있다.
제1 투명 기판(22) 및 제2 투명 기판(28)은 픽셀 전극(23), 박막 트랜지스터(24), 액정 층(25), 공통 전극(26) 및 컬러 필터(27)을 고정 지지할 수 있다. 이러한, 제1 및 제2 투명 기판(22, 28)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1 편광 필름(21) 및 제2 편광 필름(29)은 제1 및 제2 투명 기판(22, 28)의 외측에 마련된다. 제1 편광 필름(21)와 제2 편광 필름(29)은 각각 특정한 편광을 통과시키고, 다른 편광을 차단(반사 또는 흡수)할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 필름(21)는 제1 방향의 편광을 통과시키고, 다른 편광을 차단(반사 또는 흡수)할 수 있다. 또한 제2 편광 필름(29)는 제2 방향의 편광을 통과시키고, 다른 편광을 차단(반사 또는 흡수)할 수 있다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교할 수 있다. 그로 인하여, 제1 편광 필름(21)를 통과한 편광은 제2 편광 필름(29)를 직접 통과할 수 없다.
컬러 필터(27)는 제2 투명 기판(28)의 내측에 마련될 수 있다. 컬러 필터(27)는 예를 들어 적색 광을 통과시키는 적색 필터(27R)와, 녹색 광을 통과시키는 녹색 필터(27G)와, 청색 광을 통과시키는 청색 필터(27G)를 포함할 수 있다. 또한 적색 필터(27R)와 녹색 필터(27G)와 청색 필터(27B)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 컬러 필터(27)가 점유하는 영역은 앞서 설명한 픽셀(P)에 대응된다. 적색 필터(27R)가 점유하는 영역은 적색 서브 픽셀(PR)에 대응되고, 녹색 필터(27G)가 점유하는 영역은 녹색 서브 픽셀(PG)에 대응되고, 청색 필터(27B)가 점유하는 영역은 청색 서브 픽셀(PB)에 대응된다.
픽셀 전극(23)은 제1 투명 기판(22)의 내측에 마련되고, 공통 전극(26)은 제2 투명 기판(28)의 내측에 마련될 수 있다. 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26)은 전기가 도통되는 금속 재질로 구성되며, 아래에서 설명할 액정 층(25)을 구성하는 액정 분자(115a)의 배치를 변화시키기 위한 전기장을 생성할 수 있다.
박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) (24)는 제2 투명 기판(22)의 내측에 마련된다. 박막 트랜지스터(24)는 패널 드라이버(30)로부터 제공되는 영상 데이터에 의하여 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터(24)의 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)에 따라 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26) 사이에 전기장이 형성되거나 제거될 수 있다.
액정 층(25)은 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26) 사이에 형성되며, 액정 분자(25a)에 의하여 채워진다. 액정은 고체(결정)과 액체의 중간 상태를 나타낼 수 있다. 액정은 전기장의 변화에 따라 광학적 성질을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 액정은 전기장의 변화에 따라 액정을 구성하는 분자 배열의 방향이 변화할 수 있다. 그로 인하여, 액정 층(25)을 통과하는 전기장의 존부에 따라 액정 층(25)의 광학적 성질이 달라질 수 있다. 예를 들어, 액정 층(25)는 전기장의 존부에 따라 광의 편광 방향을 광축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 그에 의하여, 제1 편광 필름(21)를 통과한 편광은 액정 측(25)을 통과하는 동안 편광 방향이 회전되며, 제2 편광 필름(29)를 통과할 수 있다.
액정 패널(20)의 일측에는, 영상 데이터를 액정 패널(20)로 전송하는 케이블(20a)과, 디지털 영상 데이터를 처리하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 디스플레이 드라이버 직접 회로(Display Driver Integrated Circuit, DDI) (30) (이하에서는 '패널 드라이버'라 한다)가 마련된다.
케이블(20a)은 제어 어셈블리(50)/전원 어셈블리(60)와 패널 드라이버(30) 사이를 전기적으로 연결하고, 또한 패널 드라이버(30)와 액정 패널(20) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 케이블(20a)은 휘어질 수 있는 플렉서블 플랫 케이블(flexible flat cable) 또는 필름 케이블(film cable) 등을 포함할 수 있다.
패널 드라이버(30)는 케이블(20a)을 통하여 제어 어셈블리(50)/전원 어셈블리(60)으로부터 영상 데이터 및 전력을 수신할 수 있다. 또한 패널 드라이버(30)는 케이블(20a)을 통하여 액정 패널(20)에 영상 데이터 및 구동 전류를 제공할 수 있다.
또한 케이블(20a)과 패널 드라이버(30)는 일체로 일체로 필름 케이블, 칩 온 필름(chip on film, COF), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Packet, TCP) 등으로 구현될 수 있다. 다시 말해, 패널 드라이버(30)는 케이블(20b) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 패널 드라이버(30)는 액정 패널(20) 상에 배치될 수 있다.
제어 어셈블리(50)는 액정 패널(20) 및 광원 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어 제어 회로는 외부 컨텐츠 소스로부터 수신된 비디오 신호 및/또는 오디오 신호를 처리할 수 있다. 제어 회로는 액정 패널(20)에 영상 데이터를 전송할 수 있으며, 광원 장치(100)에 디밍(dimming) 데이터를 전송할 수 있다.
전원 어셈블리(60)는 액정 패널(20) 및 광원 장치(100)의 전력을 공급하는 전원 회로를 포함할 수 있다. 전원 회로는 제어 어셈블리(50)와 광원 장치(100)와 액정 패널(20)에 전력을 공급할 수 있다.
제어 어셈블리(50)와 전원 어셈블리(60)는 인쇄 회로 기판과 인쇄 회로 기판에 실장된 각종 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전원 회로는 콘덴서, 코일, 저항 소자, 프로세서 등 및 이들이 실장된 전원 회로 기판을 포함할 수 있다. 또한 제어 회로는 메모리, 프로세서 및 이들이 실장된 제어 회로 기판을 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 포함된 광원 장치의 일 예를 도시한다. 도 5는 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 광원의 일 예를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광원 장치(100)는, 광을 생성하는 광원 모듈(110), 광을 반사시키는 반사 시트(120), 광을 균일하게 확산시키는 확산판(diffuser plate) (130), 출사되는 광의 휘도를 향상시키는 광학 시트(140)를 포함할 수 있다.
광원 모듈(110)은 광을 방출하는 복수의 광원(111)과, 복수의 광원(111)을 지지/고정하는 기판(112)를 포함할 수 있다.
복수의 광원(111)은, 광이 균일한 휘도로 방출되도록 미리 정해진 패턴으로 배치될 수 있다. 복수의 광원(111)은 하나의 광원과 그에 인접한 광원들 사이의 거리가 동일해지도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 광원(111)은 행과 열을 맞추어 배치될 수 있다. 그에 의하여, 인접한 4개의 광원에 의하여 대략 정사각형이 형성되도록 복수의 광원이 배치될 수 있다. 또한 어느 하나의 광원은 4개의 광원과 인접하게 배치되며, 하나의 광원과 그에 인접한 4개의 광원 사이의 거리는 대략 동일할 수 있다.
인접한 3개의 광원에 의하여 대략 정삼각형이 형성되도록 복수의 광원이 배치될 수 있다. 이때, 하나의 광원은 6개의 광원과 인접하게 배치될 수 있다. 또한 하나의 광원과 그에 인접한 6개의 광원 사이의 거리는 대략 동일할 수 있다.
다만, 복수의 광원(111)의 배치는 이상에서 설명한 배치에 한정되지 않으며, 광이 균일한 휘도로 방출되도록 복수의 광원(111)은 다양하게 배치될 수 있다.
광원(111)은 전력이 공급되면 단색광(특정한 범위의 파장을 가지는 광 또는 하나의 피크 파장을 가지는 광, 예를 들어 청색 광) 또는 백색광(복수의 피크 파장을 가지는 광, 예를 들어, 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 광)을 다양한 방향으로 방출할 수 있는 소자를 채용할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(111) 각각은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) (190)와, 광학 돔(180)을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(100)의 두께가 얇아지도록 광학 장치(100)의 두께 역시 얇아질 수 있다. 광학 장치(100)의 두께가 얇아지도록 복수의 광원(111) 각각이 얇아지고, 그 구조가 단순화된다.
발광 다이오드(190)는, 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 방식으로, 기판(112)에 직접 부착될 수 있다. 예를 들어, 광원(111)은 별도의 패키징 없이 발광 다이오드 칩(chip) 또는 발광 다이오드 다이(die)가 직접 기판(112)에 부착되는 발광 다이오드(190)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(190)는 플립 칩(flip chip) 타입으로 제작될 수 있다. 플립 칩 타입의 발광 다이오드(190)는 반도체 소자인 발광 다이오드를 기판(112)에 부착할 때, 금속 리드(와이어) 또는 볼 그리드 어레이(ball grid array, BGA) 등의 중간 매체를 이용하지 아니하고, 반도체 소자의 전극 패턴을 기판(112)에 그대로 융착할 수 있다. 이처럼, 금속 리드(와이어) 또는 볼 그리드 어레이가 생략됨으로 인하여, 플립 칩 타입의 발광 다이오드(190)를 포함하는 광원(111)의 소형화가 가능하다.
이상에서는, 칩 온 보드 방식으로 기판(112)에 직접 융착되는 플립 칩 타입의 발광 다이오드(190)가 설명되었으나, 광원(111)은 플립 칩 타입의 발광 다이오드에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 광원(111)은 패키지 타입의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
광학 돔(180)은 발광 다이오드(190)를 커버할 수 있다. 광학 돔(180)은 외부의 기계적 작용에 의한 발광 다이오드(190)의 손상 및/또는 화학 작용에 의한 발광 다이오드(190)의 손상 등을 방지 또는 억제할 수 있다.
광학 돔(180)은 예를 들어 구(sphere)를 그 중심을 포함하지 않는 면으로 절단한 돔 형상을 가지거나 또는 구를 그 중심을 포함하는 면으로 절단한 반구 형상을 가질 수 있다. 광학 돔(180)의 수직 단면은 예를 들어 활꼴이거나 또는 반원 형상일 수 있다.
광학 돔(180)은 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다. 예를 들어, 용융된 실리콘 또는 에폭시 수지는 노즐 등을 통하여 발광 다이오드(190) 상에 토출되고 이후 토출된 실리콘 또는 에폭시 수지가 경화됨으로써, 광학 돔(180)이 형성될 수 있다.
광학 돔(180)은, 그 직경이 대략 10mm 이하일 수 있으며, 그 높이가 대략 5mm 이하일 수 있다. 바람직하게는, 광학 돔(180)은, 그 직경이 대략 3mm 이하일 수 있으며, 그 높이가 대략 1mm 이하일 수 있다.
광학 돔(180)은 광학적으로 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광은 광학 돔(180)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
이때, 돔 형상의 광학 돔(180)은 렌즈와 같이 광을 굴절시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광은, 광학 돔(180)에 의하여 굴절됨으로써, 분산될 수 있다.
이처럼, 광학 돔(180)은 발광 다이오드(190)를 외부의 기계적 작용 및/또는 화학적 작용 또는 전기적 작용으로부터 보호할 뿐만 아니라, 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광을 분산시킬 수 있다.
이상에서는, 실리콘 돔 형태의 광학 돔(180)이 설명되었으나, 광원(111)은 광학 돔(180)을 포함하는 것에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 광원(111)은 발광 다이오드로부터 방출된 광을 분산시키기 위한 렌즈를 포함할 수 있다.
기판(112)은 광원(111)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 광원(111)을 고정할 수 있다. 또한 기판(112)는 광원(111)이 광을 방출하기 위한 전력을 각각의 광원(111)에 공급할 수 있다.
기판(112)은 복수의 광원(111)을 고정할 수 있다. 기판(112)은 광원(111)에 전력을 공급하기 위한 전도성 전력 공급 라인이 형성된 합성 수지 또는 강화 유리 또는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구성될 수 있다.
반사 시트(120)는 복수의 광원(111)으로부터 방출된 광을 전방으로 또는 전방과 근사한 방향으로 반사시킬 수 있다.
반사 시트(120)에는 광원 모듈(110)의 복수의 광원(111) 각각에 대응하는 위치에 복수의 관통 홀(120a)이 형성된다. 또한 광원 모듈(110)의 광원(111)은 관통 홀(120a)을 통과하여, 반사 시트(120)의 앞으로 돌출될 수 있다. 그에 의하여, 복수의 광원(111)은 반사 시트(120)의 전방에서 광을 방출할 수 있다. 반사 시트(120)는 복수의 광원(111)으로부터 반사 시트(120)를 향하여 방출된 광을 확산판(130)을 향하여 반사시킬 수 있다.
확산판(130)은 광원 모듈(110) 및 반사 시트(120)의 전방에 마련될 수 있다. 확산판(130)은 광원 모듈(110)의 광원(111)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 복수의 광원(111)은 광원 장치(100)의 후면에 등간격으로 배치된다. 그로 인하여, 복수의 광원(111)의 위치에 따라 휘도의 불균일이 발생할 수 있다.
확산판(130)은 복수의 광원(111)으로 인한 휘도의 불균일을 제거하기 위하여 복수의 광원(111)으로부터 방출된 광을 확산판(130) 내에서 확산시킬 수 있다. 다시 말해, 확산판(130)는 복수의 광원(111)의 불균일한 광을 전면으로 균일하게 방출할 수 있다.
광학 시트(140)는 휘도를 향상시키고 또한 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(140)는 광 변환 시트(141), 확산 시트(142), 프리즘 시트(143), 반사형 편광 시트(144) 등을 포함할 수 있다.
광학 시트(140)는 도 4에 도시된 시트 또는 필름에 한정되지 않으며, 보호 시트 등 더욱 다양한 시트 또는 필름을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 발광 다이오드의 일 예를 도시한다. 도 7은 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 작은 입사각을 가지는 광이 전파되는 일 예를 도시한다. 도 8은 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 큰 입사각을 가지는 광이 전파되는 일 예를 도시한다. 도 9는 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 광의 세기를 출사 각도에 따라 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(190)는 투명 기판(195)과, n형 반도체 층 (193)과, p형 반도체 층 (192)을 포함할 수 있다. 또한, n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)사이에는 다중 양자 우물(Multi Quantum Wells, MQW) 층 (194)이 형성된다.
투명 기판(195)은 광을 방출할 수 있는 pn접합의 기저(base)가 될 수 있다. 투명 기판(195)은 예를 들어 반도체 층(193, 192)과 결정 구조가 유사한 사파이어(Al2O3)를 포함할 수 있다.
n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)이 접합됨으로써, pn 접합이 구현될 수 있다. n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192) 사이에는 공핍 층(depletion region)이 형성될 수 있다. 공핍 층에서 n형 반도체 층(193)의 전자와 p형 반도체 층(192)의 정공이 재결합할 수 있다. 전자와 정공의 재결합에 의하여 광이 방출될 수 있다.
n형 반도체 층(193)은 예를 들어 n형 질화갈륨(n-type GaN)을 포함할 수 있다. 또한, p형 반도체 층(192) 역시 예를 들어, p형 질화갈륨(p-type GaN)을 포함할 수 있다. 질화갈륨(GaN)의 에너지 밴드 갭은 대략 400nm 보다 짧은 파장의 광을 방출할 수 있는 3.4eV (electronvolt) 이다. 따라서, n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)의 접합에서, 청색 광(deep blue) 또는 자외선이 방출될 수 있다.
n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)은 질화갈륨에 한정되지 아니하며, 필요한 광에 따라 다양한 반도체 재료가 이용될 수 있다.
발광 다이오드(190)의 제1 전극(191a)은 p형 반도체 층(192)과 전기적으로 접촉되며, 제2 전극(191b)은 n형 반도체 층(193)과 전기적으로 접촉된다. 제1 전극(191a)과 제2 전극(191b)은 전극으로 기능할 뿐만 아니라 광을 반사하는 반사체로써 기능할 수 있다.
발광 다이오드(190)에 전압이 인가되면, 제1 전극(191a)을 통하여 p형 반도체 층(192)에 전공이 공급되고, 제2 전극(191b)을 통하여 n형 반도체 층(193)에 전자가 공급될 수 있다. 전자와 정공은 p형 반도체 층(192)와 n형 반도체 층(193)의 사이에 형성되는 공핍 층에서 재결합할 수 있다. 이때, 전자와 정공이 재결합하는 중에 전자와 정공의 에너지(예를 들어, 운동 에너지 및 위치 에너지)는 광 에너지로 변환될 수 있다. 다시 말해, 전자와 정공이 재결합하면, 광이 방출될 수 있다.
이때, 양자 우물 층(194)의 에너지 갭(energy band gap)은 p형 반도체 층(192) 및/또는 n형 반도체 층(193)의 에너지 갭보다 작다. 그로 인하여, 정공과 전자는 각각 양자 우물 층(194)에 포획될 수 있다.
양자 우물 층(194)에 포획된 정공과 전자는 양자 우물 층(194)에서 서로 쉽게 재결합할 수 있다. 그로 인하여, 발광 다이오드(190)의 광 생성 효율이 향상될 수 있다.
양자 우물 층(194)에서는, 양자 우물 층(194)의 에너지 갭에 대응하는 파장을 가지는 광이 방출될 수 있다. 예를 들어, 양자 우물 층(194)에서는, 420nm 내지 480nm 사이의 청색 광이 방출될 수 있다.
전자와 정공의 재결합에 의하여 생성된 광은 특정한 방향으로 방출되는 것이 아니며 도 6에 도시된 바와 같이 광은 사방으로 방출될 수 있다. 다만, 통상으로 양자 우물 층(194)과 같이 면에서 방출되는 광의 경우, 발광 면과 수직한 방향으로 방출되는 광의 세기가 가장 크고 발광 면과 평행한 방향으로 방출되는 광의 세기가 가장 작다.
투명 기판(195)의 외측(도면 상으로 투명 기판의 상부)에는 제1 반사 층(196)이 마련된다. 또한, p형 반도체 층(192)의 외측(도면 상으로 p형 반도체 층의 하부)에는 제2 반사 층(197)이 마련된다. 이처럼, 투명 기판(195)과 n형 반도체 층(193)과 양자 우물 층(194)과 p형 반도체 층(192)는 제1 반사 층(196)와 제2 반사 층(197) 사이에 배치될 수 있다.
제1 반사 층(196)과 제2 반사 층(197)은 각각 입사된 광의 어느 일부를 반사시키고, 입사된 광의 다른 일부를 통과시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 반사 층(196)과 제2 반사 층(197)은 특정한 파장 범위에 포함된 파장을 가지는 가지는 광을 반사시키고, 특정한 파장 범위를 벗어난 파장을 가지는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 층(196)과 제2 반사 층(197)은 양자 우물 층(194)에서 방출되는 420nm 내지 480nm 사이의 파장을 가지는 청색 광을 반사시킬 수 있다.
또한, 제1 반사 층(196)과 제2 반사 층(197)은 특정한 입사 각을 가지는 입사 광을 반사시키고, 특정한 입사 각을 벗어난 광을 통과시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 반사 층(196)은 작은 입사 각으로 입사되는 광을 반사시키고 큰 입사각으로 입사되는 광을 통과시킬 수 있다. 또한, 제2 반사 층(197)은 작은 입사 각으로 입사되는 광을 반사 또는 통과시키고 큰 입사각으로 입사되는 광을 반사시킬 수 있다. 여기서, 입사되는 광은 420nm 내지 480nm 사이의 파장을 가지는 청색 광일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 양자 우물 층(194)에서 생성된 제1 광(L1)은 n형 반도체 층(193)과 투명 기판(195)을 거쳐 제1 반사 층(196)을 향하여 전파(propagate)될 수 있다. 제1 광(L1)은 제1 입사각(θ1)으로 제1 반사 층(196)에 입사될 수 있다. 예를 들어, 제1 입사각(θ1)은 40도 이항의 입사각일 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 양자 우물 층(194)에서 생성된 제2 광(L2) 역시 n형 반도체 층(193)과 투명 기판(195)을 거쳐 제1 반사 층(196)을 향하여 전파될 수 있다. 제2 광(L2)은 제2 입사각(θ2)으로 제1 반사 층(196)에 입사될 수 있다. 제2 광(L2)의 제2 입사각(θ2)은 제1 광(L1)의 제1 입사각(θ1) 보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 입사각(θ2)은 60도 이상의 입사각일 수 있다.
제1 반사 층(196)에 입사된 제1 광(L1)의 일부(Lout1, 이하에서는 "제1 출사광"이라 한다)는 제1 반사 층(196)을 통과할 수 있으며, 제1 광(L1)의 다른 일부(L3, 이하에서는 "제3 광"이라 한다)는 제1 반사 층(196)에서 반사될 수 있다.
또한, 제1 반사 층(196)에 입사된 제2 광(L2)의 일부(Lout2, 이하에서는 "제2 출사광"이라 한다) 역시 제1 반사 층(196)을 통과할 수 있으며, 제2 광(L2)의 다른 일부(L4, 이하에서는 "제4 광"이라 한다)는 제1 반사 층(196)에서 반사될 수 있다.
제1 출사광(Lout1)은 비교적 작은 제1 출사각(θ1)으로 발광 다이오드(190)로부터 방출될 수 있다. 제2 출사광(Lout2)은 제1 출사각(θ1) 보다 큰 제2 출사각(θ2)으로 발광 다이오드(190)로부터 방출될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 제1 반사 층(196)은 작은 입사 각으로 입사되는 광을 반사시킬 수 있으며, 큰 입사각으로 입사되는 광을 통과시킬 수 있다.
다시 말해, 작은 입사각으로 입사되는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 크고, 큰 입사각으로 입사되는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 작을 수 있다. 예를 들어, 입사각이 대략 40도 이하인 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 80% 이상이며, 입사각이 대략 60도인 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 50%에서 80% 사이일 수 있다.
그로 인하여, 제1 입사각(θ1)으로 제1 반사 층(196)에 입사된 제1 광(L1)의 많은 부분이 반사될 수 있으며, 제1 광(L1)의 적은 부분만이 제1 반사 층(196)을 통과할 수 있다. 또한, 제1 입사각(θ1) 보다 큰 제2 입사각(θ2)으로 제1 반사 층(196)에 입사된 제2 광(L2)의 많은 부분이 제1 반사 층(196)을 통과할 수 있다.
결국, 제1 반사 층(196)을 통과한 제2 출사광(Lout2)의 세기는 제1 반사 층(196)을 통과한 제1 출사광(Lout1)의 세기보다 클 수 있다. 이때, 제2 출사광(Lout2)의 출사각은 제1 출사광(Lout1)의 출사각보다 클 수 있다.
다시 말해, 발광 다이오드(190)에서 수직축 방향으로 방출되는 광의 세기보다 비스듬한 방향으로 방출되는 광의 세기가 더 클 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 양자 우물 층(194)에서 생성되거나 또는 제1 반사 층(196)에서 반사된 제3 광(L3)은 p형 반도체 층(192)을 거쳐 제2 반사 층(197)을 향하여 전파될 수 있다. 이때, 제3 광(L3)은 제1 입사각(θ1)으로 제2 반사 층(197)에 입사될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 양자 우물 층(194)에서 생성되거나 또는 또는 제1 반사 층(196)에서 반사된 제4 광(L4)은 p형 반도체 층(192)을 거쳐 제2 반사 층(197)을 향하여 전파될 수 있다. 이때, 제4 광(L4)은 제2 입사각(θ2)으로 제2 반사 층(197)에 입사될 수 있다. 제4 광(L4)의 제2 입사각(θ2)은 제3 광(L3)의 제1 입사각(θ1) 보다 클 수 있다.
제2 반사 층(197)에 입사된 제2 광(L2)의 일부는 제2 반사 층(197)을 통과할 수 있으며, 제1 광(L1)의 다른 일부(L5, 이하에서는 "제5 광"이라 한다)는 제2 반사 층(197)에서 반사될 수 있다.
또한, 제2 반사 층(197)에 입사된 제4 광(L4)의 일부 역시 제2 반사 층(197)을 통과할 수 있으며, 제2 광(L2)의 다른 일부(L6, 이하에서는 "제6 광"이라 한다)는 제2 반사 층(197)에서 반사될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 제2 반사 층(197)은 작은 입사 각으로 입사되는 광을 반사 또는 통과시킬 수 있으며, 큰 입사각으로 입사되는 광을 반사시킬 수 있다.
다시 말해, 큰 입사각으로 입사되는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 크다. 또한, 작은 입사각으로 입사되는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 정해진 바가 없다. 예를 들어, 입사각이 대략 60도에서 80도 사이인 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 80% 이상일 수 있으며, 입사각 대략 40도인 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 40% 이상일 수 있다. 이처럼, 작은 입사각으로 입사되는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 큰 입사각으로 입사되는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율과 동일하거나 또는 클 수 있다.
그에 의하여, 제2 입사각(θ2)으로 제2 반사 층(197)에 입사된 제4 광(L4)의 많은 부분이 반사될 수 있으며, 다시 제1 반사 층(196)을 향하여 전파될 수 있다. 또한, 제1 입사각(θ1)으로 제2 반사 층(196)에 입사된 제3 광(L3)은 제2 반사 층(196)을 통과하거나 또는 제2 반사 층(196)에서 반사될 수 있다.
결국, 제2 입사각(θ2)으로 제2 반사 층(197)에 입사된 제4 광(L4)의 많은 부분이 다시 제1 반사 층(196)을 향하여 전파되고, 제1 반사 층(196)을 통과하여 발광 다이오드(190)의 외부로 출사될 수 있다. 제1 입사각(θ1)으로 제2 반사 층(197)에 입사된 제3 광(L3)은 제2 반사 층(197)을 통과하여 기판(112)에 흡수되거나, 제1 반사 층(196)과 제2 반사 층(197) 사이에서 반사를 계속하는 동안 투명 기판(195) 등에 흡수될 수 있다.
이처럼, 40도 이하의 제1 입사각(θ1)으로 제1 반사 층(197)에 입사된 광의 많은 부분이 제1 반사 층(197)을 통과하지 못하며, 60도 이상의 제2 입사각(θ2)으로 제1 반사 층(197)에 입사된 광의 대부분이 제1 반사 층(197)을 통과할 수 있다. 또한, 양자 우물 층(194)에서 방출된 광 중 발광 면과 수직한 방향으로 방출되는 광(작은 입사각으로 제1 반사 층에 입사되는 광)의 세기가 가장 클 수 있다. 또한, 발광 면과 평행한 방향으로 방출되는 (큰 입사각으로 제1 반사 층에 입사되는 광)의 세기가 가장 작을 수 있다.
그로 인하여, 발광 다이오드(190)의 상면과 수직한 방향(도면 상으로 발광 다이오드의 상측 방향) (D1)으로 방출되는 광의 세기는 발광 다이오드(190)의 상면에 대하여 기울어진 방향(예를 들어, 도면 상으로 상측 방향에서 대략 40도 내지 60도 기울어진 방향) (D2)으로 방출되는 광의 세기보다 작을 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(190)의 수직축을 기준으로 대략 40도 내지 60도로 출사되는 광의 세기가 가장 클 수 있다. 도 9를 참고하면, 발광 다이오드는 대략 배트 윙(bat wing) 형상의 광 프로파일을 가질 수 있다. 여기서, 배트 윙 형상의 광 프로파일은 발광 다이오드(190)의 발광 면(예를 들어, 다중 양자 우물 층)과 수직한 방향으로 출사되는 광의 세기보다 비스듬한 방향(예를 들어, 발광 면과 수직한 수직 축으로부터 대략 50에서 60도의 각도 간격을 가지는 방향)으로 출사되는 광의 세기가 큰 광 프로파일을 나타낼 수 있다.
배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)로 인하여, 디스플레이 장치(10)의 포함되는 발광 다이오드(190)의 개수가 감소될 수 있다.
디스플레이 장치(10)의 영상 품질을 향상시키기 위해서는, 광원 장치(100)가 균일한 휘도를 가지는 면광을 출사하는 것이 중요하다. 예를 들어, 점 광원인 발광 다이오드의 개수가 감소되면, 발광 다이오드가 위치하는 영역에서의 밝기와 발광 다이오드가 위치하지 않는 영역(발광 다이오드들 사이의 영역)에서의 밝기 사이의 편차가 증가할 수 있다. 다시 말해, 점 광원인 발광 다이오드의 개수가 감소되면, 광원 장치(100)가 출사하는 면광의 휘도 균일성이 악화될 수 있다.
이때, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)이 이용되면, 발광 다이오드가 위치하는 영역에서의 밝기와 발광 다이오드들 사이의 영역에서의 밝기 사이의 편차가 감소할 수 있다. 그로 인하여, 발광 다이오드(190)의 개수를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 디스플레이 장치(10)의 두께가 얇아지면, 점 광원인 발광 다이오드로부터 방출된 광이 면광으로 확산되기 위한 광학 거리가 짧아진다. 그로 인하여, 광원 장치(100)가 출사하는 면광의 휘도 균일성이 악화될 수 있다. 휘도 균일성을 유지하기 위하여, 발광 다이오드의 개수가 증가될 수 있다.
이때, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)이 이용되면 발광 다이오드(190)의 개수의 증가가 최소화될 수 있다.
이처럼, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)는 광원 장치(100)의 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다. 그로 인하여, 광원 장치(100)의 휘도 균일성을 유지한 채로 발광 다이오드의 개수가 감소될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 제1 반사 층의 입사각에 따른 반사율을 도시한다. 도 11은 도 10에 도시된 입사각에 따른 반사율의 일 예를 도시한다. 도 12는 도 10에 도시된 입사각에 따른 반사율을 가지는 제1 반사 층의 일 예를 도시한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(190)에 포함된 제1 반사 층(196)의 반사율은, 입사각이 증가할수록 감소할 수 있다.
예를 들어, 제1 반사 층(196)은 입사각이 40도 이하인 광에 대하여 대략 80% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 다시 말해, 발광 다이오드(190)의 발광 면(예를 들어, 다중 양자 우물 층)과 대략 수직한 방향으로 출사된 광의 대부분은 제1 반사 층(196)에서 반사될 수 있다. 또한, 발광 면과 수직한 방향에서 40도 이내의 각도로 비스듬하게 출사된 광의 대부분 역시 제1 반사 층(196)에서 반사될 수 있다.
제1 반사 층(196)은 입사각이 대략 60도인 광에 대하여 대략 50%에서 80%사이의 반사율을 가질 수 있다. 이처럼, 40도 입사각과 60도 입사각 사이에서 제1 반사 층(196)의 반사율의 허용 가능한 최대 값은 100%에서 80%로 감소할 수 있다. 또한, 40도 입사각과 60도 입사각 사이에서 제1 반사 층(196)의 반사율의 허용 가능한 최소 값은 80%에서 50%로 감소할 수 있다. 따라서, 40도과 60도 사이의 입사각에서 제1 반사 층(196)의 반사율은, 입사각이 증가할수록, 감소할 수 있다.
제1 반사 층(196)은 입사각이 대략 60도을 초과하는 광에 대하여 대략 80% 미만의 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 층(196)의 반사율의 허용 가능한 최대 값은 60도를 초과하는 입사각에서 80% 미만이며, 제1 반사 층(196)의 반사율의 허용 가능한 최소 값은 60도를 초과하는 입사각에서 50% 미만일 수 있다. 60도를 초과하는 입사각에서 제1 반사 층(196)의 반사율은, 입사각이 증가할수록, 감소할 수 있다.
이처럼, 제1 반사 층(196)은 40도 이하의 입사각을 가지는 광을 80% 이상 반사시킬 수 있다. 40도를 초과하는 입사각을 가지는 광의 경우, 제1 반사 층(196)의 반사율은 입사각을 증가할수록 감소할 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 층(196)은 대략 60도의 입사각을 가지는 광을 대략 50% 내지 80%를 반사시킬 수 있다. 60도를 초과하는 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 80% 미만일 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 반사 층(196)은 대양한 반사율 프로파일(P1, P2, P3, P4)을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 프로파일(P1)에 의하면, 40도 이하의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 90% 이상일 수 있다. 대략 60도의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 80%일 수 있다. 또한 60도를 초과하는 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 80%미만이며, 입사각이 증가할수록 감소할 수 있다.
제2 프로파일(P2)에 의하면, 40도 이하의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 90% 이상일 수 있다. 대략 60도의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 50%일 수 있다. 또한 60도를 초과하는 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 50%미만이며, 입사각이 증가할수록 감소할 수 있다.
제3 프로파일(P3)에 의하면, 40도 이하의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 80% 이상일 수 있다. 대략 60도의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 70%일 수 있다. 또한 60도를 초과하는 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 70%미만이며, 입사각이 증가할수록 감소할 수 있다.
제4 프로파일(P3)에 의하면, 40도 이하의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 80% 이상일 수 있다. 대략 60도의 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 대략 50%일 수 있다. 또한 60도를 초과하는 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 50%미만이며, 입사각이 증가할수록 감소할 수 있다.
이처럼, 입사각에 따라 다양한 반사율을 가지도록 제1 반사 층(196)은 도 12에 도시된 바와 같이 굴절율이 상이한 물질을 적층함으로써 형성된 분산 브레그 반사체(Distributed Bragg Reflector, DBR)를 포함할 수 있다.
분산 브레드 반사체는 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질을 교대로 적층함으로써 특정한 입사각으로 입사되는 특정한 파장의 광을 반사시킬 수 있다. 이때, 제1 굴절율(n1)은 제2 굴절율(n2)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절율(n1)은 제2 굴절율(n2)보다 작을 수 있다.
분산 브레드 반사체는, 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질 사이의 경계에서 반사된 광이 서로 보강 간섭되는 것을 이용하여, 광을 반사시킬 수 있다.
제1 굴절율(n1)을 가지는 물질의 두께(Ta)과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질의 두께(Tb)는 반사된 광이 서로 보강 간섭되도록 정해질 수 있다. 구체적으로, 광이 수직으로 입사될 때(입사각이 0도 일때) 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질의 두께(Ta)과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질의 두께(Tb)는 [수학식 1]에 의하여 정의될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, Ta는 제1 굴절율을 가지는 물질의 두께를 나타내며, λ1은 제1 굴절율을 가지는 물질에서 광의 파장을 나타내며, n1은 제1 굴절율을 나타낸다. 또한, Tb는 제2 굴절율을 가지는 물질의 두께를 나타내며, λ2은 제2 굴절율을 가지는 물질에서 광의 파장을 나타내며, n1은 제2 굴절율을 나타낸다.
제1 반사 층(196)은 1.457의 굴절율을 가지는 이산화규소(SiO2)와 2.493의 굴절율을 가지는 이산화타이타늄(TiO2)를 포함할 수 있다. 다만, 제1 반사 층(196)은 이산화규소(SiO2)와 이산화타이타늄(TiO2)를 포함하는 것에 한정되지 아니하며, 서로 다른 굴절율을 가지는 다양한 물질들을 포함할 수 있다.
또한, 발광 다이오드(190)는 발광 면(다중 양자 우물 층)에서 420nm 내지 480nm의 광을 방출할 수 있다. 이하에서는 계산을 간략하기 위하여, 발광 다이오드(190)가 대략 400nm의 광을 방출하는 것으로 가정할 수 있다.
400nm의 광이 수직으로 입사될 때, 제1 반사 층(196)의 반사율이 90% 이상이기 위하여 이산화규소(SiO2)의 두께는 대략 68nm이며, 이산화타이타늄(TiO2)의 두께는 대략 38.6nm일 수 있다. 다시 말해, 대략 68nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 38.6nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 분산 브레그 반사체는 수직으로 입사된 400nm의 광을 90% 이상 반사시킬 수 있다.
발광 면에서 방출된 광은 제1 반사 층(196)에 수직으로 입사될 뿐만 아니라 제1 반사 층(196)에 비스듬하게 입사될 수 있다. 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질의 두께(Ta)과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질의 두께(Tb)는 반사된 광이 서로 보강 간섭되도록 정해질 수 있다. 구체적으로, 광이 비스듬하게 입사될 때(입사각이 Θ도 일때) 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질의 두께(Ta)과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질의 두께(Tb)는 [수학식 2]에 의하여 정의될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, Θ는 광의 입사각을 나타내며, Ta는 제1 굴절율을 가지는 물질의 두께를 나타내며, λ1은 제1 굴절율을 가지는 물질에서 광의 파장을 나타내며, n1은 제1 굴절율을 나타낸다. 또한, Tb는 제2 굴절율을 가지는 물질의 두께를 나타내며, λ2은 제2 굴절율을 가지는 물질에서 광의 파장을 나타내며, n1은 제2 굴절율을 나타낸다.
제1 반사 층(196)은 1.457의 굴절율을 가지는 이산화규소(SiO2)와 2.493의 굴절율을 가지는 이산화타이타늄(TiO2)를 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(190)가 대략 400nm의 광을 방출하는 것을 가정할 수 있다.
400nm의 광이 40도 입사각으로 입사될 때, 제1 반사 층(196)의 반사율이 90% 이상이기 위하여 이산화규소(SiO2)의 두께는 대략 88.4nm이며, 이산화타이타늄(TiO2)의 두께는 대략 50.2nm일 수 있다. 다시 말해, 대략 88.4nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 50.2nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 분산 브레그 반사체는 40도의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 90% 이상 반사시킬 수 있다.
이처럼, 제1 반사 층(196)은, 40도 이하의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 80% 이상 반사시키기 위하여, 제1 DBR 층(196a)과 제2 DBR 층(196b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 DBR 층(196a)에는, 대략 68nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 38.6nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층될 수 있다. 또한, 제2 DBR 층(196b)에는, 대략 88.4nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 50.2nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층될 수 있다.
제1 DBR 층(196a)과 제2 DBR 층(196b)을 포함하는 제1 반사 층(196)은, 제1, 제2, 제3 또는 제4 프로파일(P1, P2, P3 or P4)과 같이, 40도 미만의 입사각을 가지는 광에 대하여 대략 80% 이상 또는 대략 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
또한, 제1 반사 층(196)은 추가로 Tan 두께의 이산화규소(SiO2)와 Tbn 두께의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 제n DBR 층(196n)을 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 다양한 두께의 이산화규소(SiO2)와 다양한 두께의 이산화타이타늄(TiO2)를 포함하는 제1 반사 층(196)은 40도 이하의 입사각을 가지는 광을 80% 이상 반사시킬 수 있다. 또한, 제1 반사 층(196)은 대략 60도의 입사각을 가지는 광을 50% 내지 80% 반사시킬 수 있으며, 60도를 초과하는 입사각을 가지는 광에 대한 제1 반사 층(196)의 반사율은 80% 미만일 수 있다.
도 13은 일 실시예에 의한 광원 장치에 포함된 제2 반사 층의 입사각에 따른 반사율을 도시한다. 도 14는 도 13에 도시된 입사각에 따른 반사율의 일 예를 도시한다. 도 15는 도 13에 도시된 입사각에 따른 반사율을 가지는 제2 반사 층의 일 예를 도시한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(190)에 포함된 제2 반사 층(197)의 반사율은, 입사각이 감소할수록 감소하거나 또는 입사각과 관계 없이 대략 일정할 수 있다.
예를 들어, 제2 반사 층(197)은 입사각이 60도 이항인 광에 대하여 대략 80% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 발광 다이오드(190)의 발광 면(예를 들어, 다중 양자 우물 층)과 수직한 방향에서 60 이상의 각도로 비스듬하게 출사된 광의 대부분은 제2 반사 층(197)에서 반사될 수 있다.
제2 반사 층(197)은 입사각이 대략 40도인 광에 대하여 대략 50% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 이처럼, 60도 입사각과 40도 입사각 사이에서, 제2 반사 층(197)의 반사율의 허용 가능한 최대 값은 여전히 100%로 유지될 수 있다. 반면, 60도 입사각과 40도 입사각 사이에서, 제2 반사 층(197)의 반사율의 허용 가능한 최소 값은 80%에서 50%로 감소할 수 있다. 따라서, 40도과 60도 사이의 입사각에서 제2 반사 층(197)의 반사율은, 입사각이 감소할수록 감소하거나 또는 입사각과 관계 없이 대략 일정할 수 있다.
제2 반사 층(197)은 입사각이 대략 40도 미만의 광에 대하여 허용 가능한 반사율의 최소 값은 50% 미만일 수 있다. 40도 미만의 입사각에서 제2 반사 층(197)의 반사율은, 입사각이 감소할수록 감소하거나 또는 입사각과 관계 없이 대략 일정할 수 있다.
이처럼, 제2 반사 층(197)은 60도 이상의 입사각을 가지는 광을 80% 이상 반사시킬 수 있다. 60도 미만의 입사각을 가지는 광의 경우, 제1 반사 층(196)의 반사율은 입사각을 감소할수록 감소하거나 또는 입사각과 관계 없이 대략 일정 값을 유지할 수 있다. 예를 들어, 제2 반사 층(197)은 대략 40도의 입사각을 가지는 광을 50% 이상을 시킬 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제2 반사 층(197)은 대양한 반사율 프로파일(P5, P6, P7, P8, P9)을 가질 수 있다.
예를 들어, 제5 프로파일(P5)에 의하면, 넓은 입사각 범위에서 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 90% 이상일 수 있다. 제2 반사 층(197)은 입사각이 대략 0도인 광을 대략 90% 이상 반사시킬 수 있으며, 입사각이 대략 40도인 광 및 입사각이 대략 60도인 광 역시 대략 90% 이상 반사시킬 수 있다. 넓은 입사각 범위에서 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 90% 이상으로 유지될 수 있다. 이러한 경우, 제2 반사 층(197)은 금속 등 광 반사율이 높은 다양한 재질로 구성될 수 있다.
제6 프로파일(P6)에 의하면, 넓은 입사각 범위에서 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 80%에서 90% 사이일 수 있다. 이러한 경우, 제2 반사 층(197)은 금속 등 광 반사율이 높은 다양한 재질로 구성될 수 있다.
제 7 프로파일(P7)에 의하면, 40도 이상의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 90% 이상일 수 있다. 40도 미만의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 입사각이 감소할수록 감소할 수 있다.
제 8 프로파일(P8)에 의하면, 60도 이상의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 90% 이상일 수 있다. 60도 미만의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 입사각이 감소할수록 감소할 수 있다. 예를 들어, 40도의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 80%일 수 있다.
제 9 프로파일(P9)에 의하면, 60도 이상의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 80% 이상일 수 있다. 60도 미만의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 입사각이 감소할수록 감소할 수 있다. 예를 들어, 40도의 입사각을 가지는 광에 대한 제2 반사 층(197)의 반사율은 대략 50%일 수 있다.
이처럼, 입사각에 따라 다양한 반사율을 가지도록 제2 반사 층(197)은 도 15에 도시된 바와 같이 굴절율이 상이한 물질을 적층함으로써 형성된 분산 브레그 반사체를 포함할 수 있다.
제2 반사 층(197)에는, 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질을 교대로 적층될 수 있다.
광이 비스듬하게 입사될 때(입사각이 Θ도 일때) 제1 굴절율(n1)을 가지는 물질의 두께(Ta)과 제2 굴절율(n2)을 가지는 물질의 두께(Tb)는 [수학식 3]에 의하여 정의될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, Θ는 광의 입사각을 나타내며, Tc는 제1 굴절율을 가지는 물질의 두께를 나타내며, λ1은 제1 굴절율을 가지는 물질에서 광의 파장을 나타내며, n1은 제1 굴절율을 나타낸다. 또한, Tc는 제2 굴절율을 가지는 물질의 두께를 나타내며, λ2은 제2 굴절율을 가지는 물질에서 광의 파장을 나타내며, n1은 제2 굴절율을 나타낸다.
제2 반사 층(197)은 1.457의 굴절율을 가지는 이산화규소(SiO2)와 2.493의 굴절율을 가지는 이산화타이타늄(TiO2)를 포함할 수 있다. 다만, 제2 반사 층(197)은 이산화규소(SiO2)와 이산화타이타늄(TiO2)를 포함하는 것에 한정되지 아니하며, 서로 다른 굴절율을 가지는 다양한 물질들을 포함할 수 있다.
또한, 발광 다이오드(190)는 발광 면(다중 양자 우물 층)에서 420nm 내지 480nm의 광을 방출할 수 있으나, 이하에서는 계산을 간략하기 위하여, 발광 다이오드(190)가 대략 400nm의 광을 방출하는 것으로 가정할 수 있다.
400nm의 광이 60도 입사각으로 입사될 때, 제2 반사 층(197)의 반사율이 90% 이상이기 위하여 이산화규소(SiO2)의 두께는 대략 136nm이며, 이산화타이타늄(TiO2)의 두께는 대략 77.2nm일 수 있다. 다시 말해, 대략 136nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 77.2nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 분산 브레그 반사체는 대략 60도의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 90% 이상 반사시킬 수 있다.
400nm의 광이 75도 입사각으로 입사될 때, 제2 반사 층(197)의 반사율이 90% 이상이기 위하여 이산화규소(SiO2)의 두께는 대략 263nm이며, 이산화타이타늄(TiO2)의 두께는 대략 149nm일 수 있다. 다시 말해, 대략 263nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 149nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 분산 브레그 반사체는 대략 75도의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 90% 이상 반사시킬 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 대략 88.4nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 50.2nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 분산 브레그 반사체는 대략 40도의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 90% 이상 반사시킬 수 있다. 또한, 대략 68nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 38.6nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 분산 브레그 반사체는 수직으로 입사된 400nm의 광을 90% 이상 반사시킬 수 있다.
이처럼, 제2 반사 층(197)은 60도 이상의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 80% 이상 반사시키기 위하여 제3 DBR 층(197c)과 제4 DBR 층(197d)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 DBR 층(197c)에는, 대략 263nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 149nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층될 수 있다. 또한, 제4 DBR 층(197d)에는, 대략 136nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 77.2nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층될 수 있다.
제3 DBR 층(197c)과 제4 DBR 층(197d)을 포함하는 제2 반사 층(197)은, 제8 프로파일(P8) 또는 제9 프로파일(P9)과 같이, 60도 이상의 입사각을 가지는 광에 대하여 대략 80% 이상 또는 대략 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
또한, 제2 반사 층(197)은 40도 이상의 입사각으로 입사된 400nm의 광을 80% 이상 반사시키기 위하여 제5 DBR 층을 더 포함할 수 있다. 제5 DBR 층에는, 대략 88.4nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 50.2nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층될 수 있다.
제3 DBR 층(197c)과 제4 DBR 층(197d)과 제5 DBR 층을 포함하는 제2 반사 층(197)은, 제7 프로파일(P7)과 같이, 40도 이상의 입사각을 가지는 광에 대하여 대략 80% 이상 또는 대략 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
또한, 제2 반사 층(197)은 넓은 입사각 범위에서 400nm의 광을 80% 이상 반사시키기 위하여 제6 DBR 층을 더 포함할 수 있다. 제6 DBR 층에는, 대략 68nm의 이산화규소(SiO2)와 대략 38.6nm의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층될 수 있다.
제3 DBR 층(197c)과 제4 DBR 층(197d)과 제5 DBR 층과 제6 DBR 층을 포함하는 제2 반사 층(197)은, 제5 프로파일(P5) 또는 제6 프로파일(P6)과 같이, 넓은 입사각 범위의 광에 대하여 대략 80% 이상 또는 대략 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
또한, 제2 반사 층(197)은 추가로 Tcm 두께의 이산화규소(SiO2)와 Tdm 두께의 이산화타이타늄(TiO2)이 교대로 복수회(예를 들어, 5회 이상) 적층된 제m DBR 층(197m)을 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 다양한 두께의 이산화규소(SiO2)와 다양한 두께의 이산화타이타늄(TiO2)를 포함하는 제2 반사 층(197)은 60도 이상의 입사각을 가지는 광을 80% 이상 반사시킬 수 있다. 또한, 60도 미만의 입사각에서 제2 반사 층(197)의 반사율은 입사각이 감소할수록 감소하거나 또는 입사각의 감소와 관계 없이 일정한 값을 유지할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 게시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 게시된 실시예의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 디스플레이 장치 11: 본체
12: 스크린 20: 액정 패널
30: 패널 드라이버 50: 제어 어셈블리
60: 전원 어셈블리 100: 광원 장치
110: 광원 모듈 111: 광원
112: 기판 120: 반사 시트
120a: 관통 홀 130: 확산판
140: 광학 시트 141: 확산 시트
142: 제1 프리즘 시트 143: 제2 프리즘 시트
144: 반사형 편광 시트 170: 디밍 드라이버
180: 투명 돔 190: 발광 다이오드
191a: 제1 전극 191b: 제2 전극
192: p형 반도체 층 193: n형 반도체 층
194: 양자 우물 층 195: 투명 기판
196: 제1 반사 층 196a: 제1 DBR 층
196b: 제2 DBR 층 196n: 제n DBR 층
197: 제2 반사 층 197c: 제3 DBR 층
197d: 제4 DBR 층 197m: 제m DBR 층
L1: 제1 광 L2: 제2 광
L3: 제3 광 L4: 제4 광
Lout1: 제1 출사광 Lout2: 제2 출사광

Claims (20)

  1. 액정 패널;
    기판; 및
    상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 복수의 발광 다이오드 각각은,
    제1 반사 층;
    제2 반사 층; 및
    상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함하고,
    상기 제2 반사 층은 상기 기판과 상기 발광 층 사이에 배치되고,
    제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율과 상이한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율보다 큰 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입사각이 제1 기준 각도 이하이면, 상기 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 80% 이상이고,
    상기 제1 입사각이 상기 제1 기준 각도를 초과하면, 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율보다 큰 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기준 각도는 40도 이하인 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 입사각이 제1 기준 각도보다 큰 60도이면, 상기 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 50%에서 80% 사이인 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 작은 제3 입사각으로 입사되는 제3 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 크거나 같은 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입사각이 제2 기준 각도 이상이면, 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은 80% 이상이고,
    상기 제1 입사각이 상기 제2 기준 각도 미만하면, 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 작은 제3 입사각으로 입사되는 제3 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 크거나 같은 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 기준 각도는 60도 이상인 디스플레이 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 입사각이 상기 제2 기준 각도보다 작은 40도이면, 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은 50% 이상인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    40도 이하인 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 큰 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    60도 이상인 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 작은 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 각각은 분산 브레그 반사체(Distributed Bragg Reflector, DBR)를 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드로부터 상기 제1 반사 층과 수직한 방향으로 방출되는 광의 세기는, 상기 발광 다이오드로부터 상기 제1 반사 층과 수직하지 않은 방향으로 방출되는 광의 세기보다 작은, 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드로부터 방출되는 광의 세기는 상기 제1 반사 층과 수직한 방향과 40도에서 60도 사이로 기울어진 방향에서 최대인 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 각각을 커버하는 복수의 광학 돔을 더 포함하고,
    상기 복수의 광학 돔 각각의 직경은 10mm 이하이고, 상기 복수의 광학 돔 각각의 높이는 5mm 이하인 디스플레이 장치.
  16. 액정 패널;
    기판; 및
    상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 복수의 발광 다이오드 각각은,
    제1 반사 층;
    제2 반사 층; 및
    상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함하고,
    상기 제2 반사 층은 상기 기판과 상기 발광 층 사이에 배치되고,
    상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율보다 크고,
    상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은, 상기 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 작거나 같은 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 입사각이 제1 기준 각도 이하이면, 상기 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 80% 이상이고,
    상기 제1 입사각이 상기 제1 기준 각도를 초과하면, 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율보다 큰 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 입사각이 제2 기준 각도 이상이면, 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은 80% 이상이고,
    상기 제1 입사각이 상기 제2 기준 각도 미만하면, 상기 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율은 상기 제1 입사각보다 작은 제3 입사각으로 입사되는 제3 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 크거나 같은 디스플레이 장치.
  19. 액정 패널;
    기판; 및
    상기 기판의 일 면에 제공되고, 상기 액정 패널을 향하여 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 복수의 발광 다이오드 각각은,
    제1 반사 층;
    제2 반사 층; 및
    상기 제1 반사 층과 상기 제2 반사 층 사이에 배치되는 발광 층을 포함하고,
    제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 크고,
    상기 제1 입사각보다 큰 제2 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 작은 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    40도 이하인 제1 입사각으로 입사되는 제1 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제1 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 크고,
    60도 이상인 제2 입사각으로 입사되는 제2 광에 대한 상기 제1 반사 층의 반사율은 상기 제2 광에 대한 상기 제2 반사 층의 반사율보다 작은 디스플레이 장치.
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