KR100657330B1 - Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same - Google Patents

Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same Download PDF

Info

Publication number
KR100657330B1
KR100657330B1 KR1020050076371A KR20050076371A KR100657330B1 KR 100657330 B1 KR100657330 B1 KR 100657330B1 KR 1020050076371 A KR1020050076371 A KR 1020050076371A KR 20050076371 A KR20050076371 A KR 20050076371A KR 100657330 B1 KR100657330 B1 KR 100657330B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
green
red
incident
liquid crystal
Prior art date
Application number
KR1020050076371A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유준모
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050076371A priority Critical patent/KR100657330B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100657330B1 publication Critical patent/KR100657330B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133606Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0025Diffusing sheet or layer; Prismatic sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133603Direct backlight with LEDs
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133604Direct backlight with lamps
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133609Direct backlight including means for improving the color mixing, e.g. white

Abstract

A back light unit and an LCD(Liquid Crystal Display) are provided to maintain uniform luminance over the entire display area and improve the light-emitting efficiency of the back light unit by removing a color filter from the LCD. A back light unit(100) includes a plurality of light-emitting elements(115), an aperture plate(120), a lens sheet(130), a hologram device(140), and a cylindrical lens sheet(151). The plurality of light-emitting elements are arranged in an array on a base substrate and project light forwardly. The aperture plate is located in front of the light-emitting elements and has a plurality of slits(120'). The lens sheet includes a plurality of lens units(131) corresponding to the slits. The lens units are arranged in parallel. Each lens unit includes a collimating lens for converting light emitted through the slits into parallel light, and a prism for refracting the parallel light at a specific projection angle. The hologram device is placed in front of the lens sheet and diffracts red, green and blue components of an incident light at different angles. The cylindrical lens sheet is located before the hologram device and respectively condenses red, green and blue light inputted at different angles to red, green and blue sub-pixel regions.

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치{Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same}Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same

도 1은 종래 액정표시장치의 단면 구조를 보인 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 구조를 보인 도면이다. 2 is a view illustrating a schematic structure of a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 주요부를 도시한 도면이다. 3 is a view illustrating main parts of the backlight unit illustrated in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 구조를 보인 도면으로, 도 2의 백라이트 유닛이 채용된 액정표시장치를 도시한 도면이다. 4 is a view showing a schematic structure of a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, showing a liquid crystal display device employing the backlight unit of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 기저기판 111 : 제1 반사면110: base substrate 111: first reflective surface

115 : 발광 다이오드 120 : 어퍼처 플레이트115: light emitting diode 120: aperture plate

120` : 어퍼처 플레이트의 슬릿 121 : 제2 반사면120`: Slit of aperture plate 121: Second reflection surface

130 : 렌즈시트 131 : 단위 렌즈 유니트130: lens sheet 131: unit lens unit

133 : 콜리메이터부 135 : 프리즘부133: collimator portion 135: prism portion

140 : 홀로그램 소자 151 : 실린더리컬 렌즈시트140: hologram element 151: cylindrical lens sheet

153 : 투명유리기판153: transparent glass substrate

200 : 액정패널200: liquid crystal panel

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전체 표시면에 걸쳐서 균일한 휘도 분포를 갖고 표시면의 대면적화에 적합하면서도, 발광 효율이 개선된 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to a backlight unit and a liquid crystal display device having the same, and more particularly, a backlight unit having a uniform luminance distribution over the entire display surface and suitable for large area of the display surface, and having improved light emission efficiency and the same. It relates to a liquid crystal display device provided.

액정표시장치와 같은 수광형 평면표시소자는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하는 자발광형 평면표시소자와는 달리, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성한다. 따라서, 이러한 수광형 평면표시소자의 배면에는 조명장치로서 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 설치되며, 이 백라이트 유닛이 전방에 설치된 액정패널 등의 평면표시소자에 광을 조사함으로써, 소정의 화상이 형성된다. A light-receiving flat panel display device such as a liquid crystal display device itself, unlike the self-luminous flat panel display device which emits light to form an image, light is incident from the outside to form an image. Therefore, a back light unit is provided as a lighting device on the back of the light receiving flat panel display device, and a predetermined image is formed by irradiating light to a flat panel display device such as a liquid crystal panel provided with the backlight unit in front. do.

백라이트 유닛은 광원의 배치 형태에 따라서, 직하발광형(direct light type)과, 가장자리 발광형(edge light type)으로 분류된다. 직하발광형 백라이트 유닛은 액정패널의 바로 아래에 패널 전체 면에 걸쳐 다수의 광원, 예를 들어,램버시안(Lambertian)의 광이 출사되는 발광다이오드(LED:Light Emitting Diode)가 설치된 구조를 갖고, 가장자리 발광형은 도광판(LGP: light guide panel)의 측벽에 설치된 광원으로부터의 광을 액정패널에 전달하는 구조를 갖는다. The backlight unit is classified into a direct light type and an edge light type according to the arrangement of the light sources. The direct-emitting type backlight unit has a structure in which a plurality of light sources, for example, light emitting diodes (LEDs), which emit light of Lambertian, is disposed over the entire surface of the panel directly below the liquid crystal panel. The edge emitting type has a structure that transmits light from a light source installed on a sidewall of a light guide panel (LGP) to a liquid crystal panel.

도 1에는 종래 액정표시장치의 일 형태에 따른 단면 구조가 개략적으로 도시 되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 도시된 액정표시장치(50)는 액정패널(20) 및 상기 액정패널(20)에 대해 광을 공급하는 백라이트 유닛(10)을 포함한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 하우징(13) 내에 설치된 광원(11) 및 상기 광원(11)으로부터 입사된 광을 전반사하면서 액정패널(20) 측으로 안내하는 도광판(15)을 포함한다. 상기 도광판(15)의 출광면이 되는 상면에는 홀로그램 패턴(17)이 형성되어 있고, 도광판(15) 내에 입사된 광은 이 홀로그램 패턴(17)에 의해 회절되어서 전방의 액정패널(20) 측으로 출광된다.1 is a schematic cross-sectional structure of one embodiment of a conventional liquid crystal display device. As shown in the drawing, the illustrated liquid crystal display device 50 includes a liquid crystal panel 20 and a backlight unit 10 for supplying light to the liquid crystal panel 20. The backlight unit 10 includes a light source 11 installed in the housing 13 and a light guide plate 15 that guides the light incident from the light source 11 toward the liquid crystal panel 20. The hologram pattern 17 is formed on the upper surface of the light guide plate 15, and the light incident on the light guide plate 15 is diffracted by the hologram pattern 17 to be emitted toward the front liquid crystal panel 20. do.

상기 액정패널(20)은 전후 양측에 배치된 투명유리기판(25,26) 사이에 액정층(21)이 형성되고, 각각의 투명유리기판(25,26)의 외면에는 서로 수직한 편광 성향을 갖는 편광판들(28,29)이 배치된다. 백라이트 유닛(10)으로부터 공급된 광(L`)은 액정층(21)의 배향 구조에 따라 광량이 변화됨으로써 계조 표현(gray scale)이 된다. 액정층(21)과 투명유리기판(25,26) 사이에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 부픽셀이 매트릭스 형태로 배열된 칼라필터(23)가 배치된다. 백라이트 유닛(10)으로부터 입사된 광은 이 칼라필터(23)를 투과하면서 특정 색상의 단색광으로 착색되고, 이들의 조합을 통하여, 풀 칼라의 화상이 구현된다. 특정 칼라의 단색광만을 선택적으로 투과시키는 칼라필터(23)의 광투과율은 매우 낮은 편인데, 입사광에 대한 출사광의 비율을 나타내는 광투과율은 6.5% 수준에 불과하고, 대부분의 광은 칼라필터(23)에 의해 흡수되어 열에너지 등으로 변환되어 버려지게 된다. 이는 전체 액정표시장치(50)의 구동효율을 저하시켜서 전력소비를 증가시키는 원인이 된다. The liquid crystal panel 20 has a liquid crystal layer 21 formed between the transparent glass substrates 25 and 26 disposed on both front and rear sides thereof, and has polarization tendencies perpendicular to each other on the outer surfaces of the transparent glass substrates 25 and 26. Polarizing plates 28 and 29 having are disposed. The light L ′ supplied from the backlight unit 10 becomes gray scale by changing the amount of light according to the alignment structure of the liquid crystal layer 21. A color filter 23 is arranged between the liquid crystal layer 21 and the transparent glass substrates 25 and 26 in which the subpixels of red (R), green (G), and blue (B) are arranged in a matrix form. Light incident from the backlight unit 10 passes through the color filter 23 and is colored with monochromatic light of a specific color, and a combination of these forms a full color image. The light transmittance of the color filter 23 which selectively transmits only monochromatic light of a specific color is very low. The light transmittance representing the ratio of the emitted light to the incident light is only 6.5%, and most of the light is the color filter 23. It is absorbed by and converted into thermal energy or the like. This lowers the driving efficiency of the entire liquid crystal display device 50, thereby increasing the power consumption.

한편, 도 1에 도시된 바와 같은 가장자리 발광형의 경우에는 광원(11)으로부 터의 거리에 따라 액정패널(20)로 입사되는 광량이 변화하게 되고, 백라이트 유닛(10)의 정면 휘도가 위치에 따라 불균일해지는 문제점이 있다. 이는 광원이 표시면 전체에 걸쳐서 균일하게 배치되는 직하발광형과는 달리, 광원(11)이 일측단에 집중되는 가장자리 발광형의 구조상 특징에 기인한 것인데, 이러한 휘도 불균일은 표시면의 대형화를 가로막는 한계 요인으로 작용하게 된다. Meanwhile, in the case of the edge emission type as illustrated in FIG. 1, the amount of light incident on the liquid crystal panel 20 changes according to the distance from the light source 11, and the front luminance of the backlight unit 10 is positioned. There is a problem of becoming non-uniform. This is due to the structural feature of the edge emitting type in which the light source 11 is concentrated at one end, unlike the direct light emitting type in which the light source is uniformly disposed over the entire display surface. This luminance unevenness prevents the enlargement of the display surface. It will act as a limiting factor.

본 발명은 상기와 같은 문제점 및 그 밖의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 표시면의 위치에 관계없이 균일한 휘도가 유지되고, 표시면의 대면적화에 적합한 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and other problems, and provides a backlight unit and a liquid crystal display device having the same that maintain uniform luminance regardless of the position of the display surface and are suitable for large area of the display surface. Its purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적은 광투과율를 제한하는 칼라필터를 제거함으로써 발광 효율이 개선된 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a backlight unit having an improved luminous efficiency by removing a color filter restricting light transmittance and a liquid crystal display device having the same.

상기 목적의 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 백라이트 유닛은,In order to achieve the other object of the above object, the backlight unit of the present invention,

소정의 화상이 표시되도록 전방에 배치된 평면표시소자에 대해 면광을 공급하는 백라이트 유닛으로서,A backlight unit for supplying surface light to a flat panel display device disposed in front so that a predetermined image is displayed.

기저기판상에 어레이를 이루어 장착되고, 전방으로 광을 출사하는 복수 개의 발광소자들;A plurality of light emitting elements mounted in an array on a base substrate and emitting light forward;

상기 발광소자들의 전방에 배치되고, 복수 개의 슬릿들이 형성된 어퍼처 플레이트;An aperture plate disposed in front of the light emitting elements and having a plurality of slits formed therein;

상기 슬릿에 대응되는 단위 렌즈유닛이 병렬적으로 복수 개 배열된 것으로, 각 렌즈유닛은, 입광 측에 형성되어 상기 슬릿을 통한 발산광을 평행광 형태로 변환하는 콜리메이팅 렌즈부 및 출광 측에 형성되어 상기 변환된 평행광을 일정한 출사각으로 굴절시키는 프리즘부를 포함하는 렌즈시트;A plurality of unit lens units corresponding to the slits are arranged in parallel, and each lens unit is formed on the light incident side and formed on the collimating lens unit and the light exit side to convert divergent light through the slits into parallel light. A lens sheet including a prism portion configured to refract the converted parallel light to a constant exit angle;

상기 렌즈시트의 전방에 배치되고, 입사광의 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색 성분을 서로 다른 각도로 회절시키는 홀로그램 소자; 및A hologram element disposed in front of the lens sheet and diffracting monochromatic components of red (R), green (G), and blue (B) of incident light at different angles; And

상기 홀로그램 소자의 전방에 배치된 것으로, 서로 다른 각도로 입사된 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광들을 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 부픽셀 영역으로 집광시키는 실린더리컬 렌즈시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The red (R), green (G), and blue (B) monochromatic light beams which are disposed in front of the hologram element and are incident at different angles, respectively, And a cylindrical lens sheet condensing into the pixel region.

본 발명에 있어, 바람직하게, 상기 기저기판상에는 상기 발광소자로서 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광을 생성하는 각 발광 다이오드들이 2차원 어레이를 이루어 배치되고, In the present invention, preferably, each of the light emitting diodes generating monochromatic light of red (R), green (G), and blue (B) is arranged in a two-dimensional array on the base substrate.

상기 발광 다이오드들을 사이에 두고 서로 마주보게 배치된 상기 기저기판 및 어퍼처 플레이트 사이는 상기 단색광들의 혼합 공간으로 제공되며,The base substrate and the aperture plate disposed to face each other with the light emitting diodes interposed therebetween are provided as a mixed space of the monochromatic lights.

상기 기저기판와 어퍼처 플레이트의 상호 마주보는 면들은 반사면으로 되어 있다. The mutually opposing surfaces of the base substrate and the aperture plate are reflective surfaces.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 기저기판상에는 상기 발광소자로서 다파장의 백색광을 출광하는 CCFL(Cold Cathode Fluoresent Lamp)이 일 방향을 따라 병렬적으로 배치된다.In another embodiment of the present invention, a CCFL (Cold Cathode Fluoresent Lamp) for emitting white light having multiple wavelengths as the light emitting device is disposed in parallel in one direction on the base substrate.

본 발명에 있어, 바람직하게, 상기 프리즘부의 입사면에 대한 출사면의 경사 각은 상기 홀로그램 소자의 입사각으로부터 결정되되, In the present invention, preferably, the inclination angle of the exit surface with respect to the incident surface of the prism portion is determined from the incident angle of the hologram element,

상기 입사각으로 경사 입사된 백색광은 실질적으로 정면으로 출사되는 녹색광, 상기 녹색광을 기준으로 좌우로 비스듬히 출광되는 적색광 및 청색광으로 분광된다. The white light inclined at the incidence angle is spectrally divided into green light emitted substantially in front and red light and blue light emitted obliquely left and right with respect to the green light.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 액정표시장치는,On the other hand, the liquid crystal display device according to another aspect of the present invention,

액정패널 및 상기 액정패널에 대해 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하여 소정의 화상을 표시하는 액정표시장치로서, A liquid crystal display device for displaying a predetermined image including a liquid crystal panel and a backlight unit for irradiating light to the liquid crystal panel.

상기 백라이트 유닛은,The backlight unit,

기저기판상에 어레이를 이루어 장착되고, 전방으로 광을 출사하는 복수 개의 발광소자들;A plurality of light emitting elements mounted in an array on a base substrate and emitting light forward;

상기 발광소자들의 전방에 배치된 것으로, 복수 개의 슬릿들이 형성된 어퍼처 플레이트;An aperture plate disposed in front of the light emitting devices, the aperture plate including a plurality of slits;

상기 슬릿에 대응되는 단위 렌즈유닛이 병렬적으로 복수 개 배열된 것으로, 각 렌즈유닛은, 입광 측에 형성되어 상기 슬릿을 통한 발산광을 평행광 형태로 변환하는 콜리메이팅 렌즈부 및 출광 측에 형성되어 상기 변환된 평행광을 일정한 출사각으로 굴절시키는 프리즘부를 포함하는 렌즈시트;A plurality of unit lens units corresponding to the slits are arranged in parallel, and each lens unit is formed on the light incident side and formed on the collimating lens unit and the light exit side to convert divergent light through the slits into parallel light. A lens sheet including a prism portion configured to refract the converted parallel light to a constant exit angle;

상기 렌즈시트의 전방에 배치되고, 입사광의 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색 성분을 서로 다른 각도로 회절시키는 홀로그램 소자; 및A hologram element disposed in front of the lens sheet and diffracting monochromatic components of red (R), green (G), and blue (B) of incident light at different angles; And

상기 홀로그램 소자의 전방에 배치된 것으로, 서로 다른 각도로 입사된 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광들을 해당되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 부픽셀 영역으로 각각 집광시키는 실린더리컬 렌즈시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다. It is disposed in front of the hologram element, the monochromatic light of red (R), green (G), blue (B) incident at different angles of the corresponding red (R), green (G), blue (B) And a cylindrical lens sheet for condensing each of the subpixel regions.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)의 개략적인 구성을 보인 구조도이다. 도시된 백라이트 유닛(100)은 직하발광형으로서, 램버시안(Lambertian)의 광이 출사되는 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode,115)가 광원으로 사용될 수 있다. 즉, 기판(110)상에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광을 출사하는 RGB의 발광 다이오드(115)들이 배열을 이루어 장착되며, 발광 다이오드(115)들은 다수의 라인을 형성하면서 종횡으로 2차원 배열을 이룬다. 각 라인에는 적, 녹, 청의 발광 다이오드(115)들이 교번되게 배치되는데, RGB의 단색별 발광 다이오드(115)는 동일한 개수로 배치되거나, 또는 각 단색별 광량을 고려하여 서로 상이한 개수로 배치될 수도 있다. 또한, 일정한 파장대의 단색광을 생성하는 발광 다이오드 대신, 다파장의 백색광을 공급하는 백색광원이 사용될 수도 있는데, 예를 들어, 점광원 형태의 발광 다이오드나 선광원 형태로서 양 단부의 전극이 관내에 설치되는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluoresent Lamp) 등이 사용될 수 있다. 다만, 이러한 백색광원이 사용되는 경우에는 후술하는 바와 같이 RGB 단색광의 혼합을 위한 반사면(111,121)이 별도로 요구되지 않는다.Hereinafter, a backlight unit and a liquid crystal display device having the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail. 2 is a structural diagram showing a schematic configuration of a backlight unit 100 according to an embodiment of the present invention. The illustrated backlight unit 100 is a direct emission type, and a light emitting diode (LED) 115 through which Lambertian light is emitted may be used as a light source. That is, on the substrate 110, RGB light emitting diodes 115 emitting red (R), green (G), and blue (B) monochromatic light are arranged in an array, and the light emitting diodes 115 form a plurality of lines. As they form, they form a two-dimensional array vertically and horizontally. Red, green, and blue light emitting diodes 115 are alternately arranged in each line, and the RGB single color light emitting diodes 115 may be arranged in the same number or may be arranged in different numbers in consideration of the amount of light for each single color. have. In addition, instead of a light emitting diode that generates a monochromatic light of a certain wavelength band, a white light source for supplying multi-wavelength white light may be used. For example, a light emitting diode in the form of a point light source or a line light source may be provided with electrodes at both ends. Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL) may be used. However, when such a white light source is used, the reflective surfaces 111 and 121 for mixing RGB monochromatic light are not separately required, as described below.

상기 기판(110)은 발광 다이오드(115)에 구동 전원을 공급하기 위한 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board)으로 마련될 수 있으며, 기판(110)의 상면에는 제1 반사면(111)이 형성되어 발광 다이오드(115)로부터 후방 측으로 출사된 광들을 전방 측으로 반사한다. 이 반사면(111)은 기판(110)상에 형성된 고반사율의 반사 코팅층, 예를 들어, 알루미늄이나 은 또는 금 코팅층으로 이루어질 수 있고, 기판(110)상에 직접 반사 코팅층을 형성하는 대신, 기판(110)상에 별도로 마련된 반사플레이트를 안착시킴으로써 반사면이 얻어질 수도 있다. 이때, 상기 반사플레이트에는 발광 다이오드(115)가 삽입되는 다수의 개구가 마련되고, 이것이 발광 다이오드(115)가 장착된 기판(110)상에 놓여지는데, 각 개구에 발광 다이오드(115)가 끼워지도록 기판(110)에 대해 정렬된다.The substrate 110 may be provided as a printed circuit board (PCB) for supplying driving power to the light emitting diodes 115, and a first reflective surface 111 is formed on an upper surface of the substrate 110. The light emitted from the light emitting diode 115 to the rear side is reflected to the front side. The reflective surface 111 may be made of a high reflectivity reflective coating layer formed on the substrate 110, for example, an aluminum, silver or gold coating layer, and instead of directly forming a reflective coating layer on the substrate 110, The reflective surface may be obtained by mounting a reflective plate separately provided on 110. In this case, the reflective plate is provided with a plurality of openings into which the light emitting diodes 115 are inserted, which are placed on the substrate 110 on which the light emitting diodes 115 are mounted, so that the light emitting diodes 115 are fitted into each opening. Aligned with respect to substrate 110.

기판(110) 전방에는 복수의 슬릿(120`)들이 병렬적으로 형성된 어퍼처 플레이트(120)가 배치되는데, 어퍼처 플레이트(120)의 후면에는 제2 반사면(121)이 마련된다. 이 반사면(121)은 어퍼처 플레이트(120) 상에 반사 코팅층을 형성함으로써, 얻어질 수 있으며, 대안으로, 어퍼처 플레이트 자체를 고반사율의 금속 박판으로 형성함으로써, 별도의 코팅 공정 없이 반사면이 얻어질 수도 있다. An aperture plate 120 having a plurality of slits 120 ′ formed in parallel is disposed in front of the substrate 110, and a second reflective surface 121 is provided on a rear surface of the aperture plate 120. This reflective surface 121 can be obtained by forming a reflective coating layer on the aperture plate 120, alternatively, by forming the aperture plate itself from a metal sheet of high reflectivity, the reflective surface without a separate coating process This may be obtained.

각 발광 다이오드(115)로부터 전방으로 출광된 단색광들은 어퍼처 플레이트(120)의 제2 반사면(121)에 의해 후방 측의 제1 반사면(111)으로 반사되고, 제1 반사면(111)으로 입사된 광은 다시 전방 측의 제2 반사면(121)으로 재반사된다. 한편, 각 발광 다이오드(115)로부터 후방으로 출광된 단색광들은 기판(110)상에 형성된 제1 반사면(111)에 의해 전방 측의 제2 반사면(121)으로 반사되고, 제2 반사면(121)에 의해 다시 후방 측의 제1 반사면(111)으로 재반사된다. 이렇게 발광 다이오드(115)에서 출광된 서로 다른 파장대의 단색광들은 서로 마주보는 제1 반사면 (111) 및 제2 반사면(121) 사이에서 반사-재반사를 거치면서 다파장대의 백색광으로 혼합된다. 이러한 반사, 재반사 과정을 거치면서 백색광의 일부는 어퍼처 플레이트(120)의 슬릿(120`)으로 입사되고 이를 통해 양 반사면(111,121) 사이에서 벗어나게 된다. Monochromatic light emitted forward from each light emitting diode 115 is reflected by the second reflecting surface 121 of the aperture plate 120 to the first reflecting surface 111 on the rear side, and the first reflecting surface 111. The incident light is reflected back to the second reflective surface 121 on the front side again. On the other hand, the monochromatic light emitted rearward from each light emitting diode 115 is reflected by the first reflecting surface 111 formed on the substrate 110 to the second reflecting surface 121 on the front side, and the second reflecting surface ( 121 is reflected back to the first reflective surface 111 on the rear side. The monochromatic light beams of different wavelengths emitted from the light emitting diodes 115 are mixed into white light of multiple wavelength bands while undergoing reflection-rereflection between the first reflective surface 111 and the second reflective surface 121 facing each other. Through this reflection and re-reflection process, a part of the white light is incident on the slit 120 'of the aperture plate 120 and is thereby separated between the reflective surfaces 111 and 121.

슬릿(120`)을 통해 출광된 백색광은 이를 중심으로 좌우 측으로 넓은 출사각 분포를 갖고 사방으로 발산된다. 출광방향으로 어퍼처 플레이트(120)의 전방에는 복수의 렌즈 유니트(131)가 병렬적으로 형성된 렌즈시트(130)가 배치된다. 렌즈시트(130)를 구성하는 각 렌즈 유니트(131)는 경계면(135a)을 통해 전후방으로 대면된 입광 측의 콜리메이션 렌즈부(133) 및 출광 측의 프리즘부(135)를 포함한다. 또한, 각 렌즈 유니트(131)는 반사플레이트(120)에 형성된 슬릿(120`)과 일대일 대응되게 정렬되는데, 보다 구체적으로, 입광 측이 되는 콜리메이터부(133)의 만곡점과 슬릿(120`) 중심이 동일 연장선상에 위치되게 전후방으로 얼라인되고, 인접한 만곡부 사이의 피치(Pc)는 슬릿(120`)의 피치(Ps)와 사실상 동일한 간격으로 유지된다.The white light emitted through the slit 120 ′ has a wide emission angle distribution to the left and right sides around the slit 120 ′ and is emitted in all directions. A lens sheet 130 in which a plurality of lens units 131 are formed in parallel is disposed in front of the aperture plate 120 in the light exit direction. Each lens unit 131 constituting the lens sheet 130 includes a collimation lens portion 133 on the light incident side and a prism portion 135 on the light exit side facing back and forth through the boundary surface 135a. In addition, each lens unit 131 is aligned in a one-to-one correspondence with the slit 120 'formed on the reflective plate 120. More specifically, the curved point and the slit 120' of the collimator 133, which is the light incident side, are arranged. The centers are aligned back and forth so that they are located on the same extension line, and the pitch Pc between adjacent curved portions is kept at substantially the same interval as the pitch Ps of the slit 120 '.

도 3을 참조하면, 슬릿(120`)을 통과한 광은 대응되게 형성된 렌즈 유니트(131)로 입사되는데, 입광 측에 형성된 콜리메이터부(133)를 거치면서 평행광 형태로 전환된다. 여기서, 평행광 형태는 일 방향으로 평행하게 진행하는 평행광 또는 평행에 근접되게 진행하는 근평행광을 의미하는 것으로, 여기서는 경계면(135a)에 대해 수직한 법선 방향으로 평행하게 진행하거나, 이에 근접되게 진행하는 광을 의미한다. 한편, 슬릿(120`)을 통과한 광은 넓은 출사각 분포를 갖고 광축에 대해 소정의 발산각(θd)으로 출광되는데, 발산하며 진행되는 광이 일대일 대응관계에 있 는 콜리메이터부(133)를 벗어나 인접한 다른 콜리메이터부(133)로 입사되지 않도록, 콜리메이터부의 반경(R)은 상기 발산각(θd)과의 관계에서 결정되는 것이 바람직하다. 반대로, 슬릿(120`)의 사이즈를 조절함으로써 상기 발산각(θd)이 적당한 범위 내로 규제될 수 있으며, 특히, 슬릿(120`)의 사이즈가 지나치게 협소해질 경우, 이를 통과한 출사광이 콜리메이터부(133)의 입사범위에서 벗어날 수 있으므로, 슬릿(120`)의 사이즈는 서브 미크론(sub-micron) 단위 이상이 되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 3, light passing through the slit 120 ′ is incident on the correspondingly formed lens unit 131, and is converted into parallel light while passing through the collimator 133 formed on the light incident side. Here, the parallel light form refers to parallel light traveling in parallel in one direction or near parallel light traveling in parallel, and in this case, the parallel light travels in parallel with or perpendicular to the boundary surface 135a. It means the light to proceed. On the other hand, the light passing through the slit 120` has a wide emission angle distribution and is emitted at a predetermined divergence angle θd with respect to the optical axis, and the collimator 133 having the one-to-one correspondence of the diverging light is emitted. It is preferable that the radius R of the collimator portion is determined in relation to the divergence angle θd so as not to be incident off to another adjacent collimator portion 133. On the contrary, by adjusting the size of the slit 120 ', the divergence angle θd can be regulated within an appropriate range. In particular, when the size of the slit 120' becomes too narrow, the emitted light passing through the collimator part Since the slit 120 ′ may be out of the incident range of 133, the size of the slit 120 ′ is preferably equal to or larger than a sub-micron unit.

한편, 콜리메이터부(133)를 투과한 평행광은 이어서 형성된 프리즘부(135)에 의해 경계면(135a)의 법선에 대해 소정의 각도로 경사지게 굴절되며, 이 굴절 평행광(L)은 일정한 입사각으로 전방의 홀로그램 소자(140)로 입사된다. 프리즘부(135)를 포함한 렌즈시트(130)는 고굴절율(굴절율이 대략 1.49)의 아크릴계 투명 수지 등으로 이루어질 수 있으며, 사출 성형을 통해 일체로 형성될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 프리즘부(135)의 출사면(135b)은 우측단에서 좌측단으로 가면서 하향 경사를 갖는데, 입사면(또는 경계면,135a)에 대한 출사면(135b)의 각도(α)는 후술하는 바와 같이 홀로그램 소자(140)에 대한 입사각과의 관계에서 결정될 수 있다. On the other hand, the parallel light transmitted through the collimator 133 is subsequently refracted at a predetermined angle with respect to the normal line of the boundary surface 135a by the formed prism portion 135, and this refracted parallel light L is forward at a constant angle of incidence. Is incident on the hologram element 140. The lens sheet 130 including the prism portion 135 may be made of an acrylic transparent resin having a high refractive index (a refractive index of approximately 1.49), and may be integrally formed through injection molding. On the other hand, the exit surface 135b of the prism portion 135 shown in Figure 3 has a downward slope from the right end to the left end, the angle (α) of the exit surface 135b with respect to the incident surface (or boundary surface 135a) ) May be determined in relation to the angle of incidence of the hologram element 140.

출광방향으로 렌즈시트(130)의 전방에는 홀로그램 소자(140)가 배치된다. 상기 홀로그램 소자(140)는 일정한 격자주기(P)를 갖고 연속적으로 배열된 삼각파 형상의 회절격자들을 포함하고, 소정의 각도로 투입된 다파장의 백색광(L)을 파장대에 따라 단색광으로 분광하는 작용을 한다. 홀로그램 소자(140)에 형성된 회절격자의 형상은 삼각파 형상 이외에 정현파 형상이나 사각파 형상 등으로 다양한 변형이 가능하다. 홀로그램 소자(140)의 분광 작용은 그 회절 특성에 기인한 것인데, 즉, 홀로그램 소자(140)로 입사된 광은 그 입사광의 파장에 따라 서로 다른 각도로 회절되므로, 이를 경유하면서 다파장의 백색광(L)은 각 파장에 따라 상이한 출사각(θt)으로 분광된다. 이에 대해 하기의 (수학식 1)을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The hologram element 140 is disposed in front of the lens sheet 130 in the light exit direction. The hologram element 140 includes diffraction gratings of a triangular wave shape continuously arranged with a constant lattice period P, and functions to spectroscopic multi-wavelength white light L injected at a predetermined angle into monochromatic light according to a wavelength band. do. The shape of the diffraction grating formed on the hologram element 140 may be modified in various ways such as a sine wave or a square wave in addition to the triangular wave shape. The spectroscopic action of the hologram element 140 is due to its diffraction characteristics, that is, the light incident on the hologram element 140 is diffracted at different angles according to the wavelength of the incident light, and thus the white light having a multi wavelength of white light ( L) is spectroscopically emitted at different emission angles [theta] t for each wavelength. This will be described in more detail with reference to Equation 1 below.

(수학식 1)(Equation 1)

Figure 112005045781936-pat00001
Figure 112005045781936-pat00001

여기서, m은 회절 차수, λ는 입사광의 파장, P는 홀로그램 소자의 격자주기이고, 각각 θt 및 θi는 홀로그램 소자에 대한 출사각 및 입사각이다. 또한, n은 홀로그램 패턴의 매질 특성으로 굴절율을 나타낸다. 상기 (수학식 1)로부터 알 수 있듯이, 홀로그램 패턴으로부터의 출사각(θt)은 입사광의 파장(λ)에 따라 변하게 되므로, 일정한 입사각(θi)을 가진 백색광은 홀로그램 소자(140)를 통과하면서 파장에 따른 색성분 별로 분리되어 출사된다. 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 단색광이 혼합되어 형성된 다파장의 백색광(L)은 상기 홀로그램 소자(140)를 투과하면서 각 파장대별로 서로 다른 회절각으로 출광되고, 이렇게 분광된 적색, 녹색, 청색의 단색광은 전방의 실린더리컬 렌즈시트(151)로 각각 입사된다. Where m is the diffraction order, λ is the wavelength of incident light, P is the lattice period of the hologram element, and θ t and θ i are the exit and incident angles for the hologram element, respectively. In addition, n represents the refractive index as a medium property of the hologram pattern. As can be seen from Equation 1, since the emission angle θt from the hologram pattern changes according to the wavelength λ of the incident light, white light having a constant incident angle θi passes through the hologram element 140. It is emitted by separating the color components according to. The multi-wavelength white light L formed by mixing red (R), green (G), and blue (B) monochromatic light is emitted at different diffraction angles for each wavelength band while passing through the hologram element 140. The red, green and blue monochromatic light is incident on the front cylindrical lens sheet 151, respectively.

도 3에 도시된 바와 같이, 녹색광(Lg)은 대략 0도의 출사각을 갖고 홀로그램 소자(140)의 입사면에 대해 수직하게 정면으로 출사되고, 청색광(Lb) 및 적색광(Lr)은 수직으로 출사되는 녹색광(Lg)을 기준으로 좌우 대칭적으로 비스듬히 출광 된다. 예를 들어, 홀로그램 소자(140)의 매질 굴절율이 1.5(아크릴계 투명 수지)이고, 홀로그램의 격자주기(P)가 440nm이며, 540nm의 파장을 갖는 녹색광(Lg)이 0도의 출사각을 갖는 경우, 홀로그램 소자(140)의 입사각(θi)은 대략 60도 정도로 규제되어야 한다. 이렇게 결정된 홀로그램 소자(140)의 입사각, 즉 렌즈시트(130)의 출사각을 얻기 위하여, 프리즘부(135)의 입사면(135a)에 대한 출사면(135b)의 각도(α)는 소정의 값으로 결정될 수 있다. As shown in FIG. 3, the green light Lg has an exit angle of approximately 0 degrees and is emitted perpendicularly to the incidence plane of the hologram element 140, and the blue light Lb and the red light Lr are emitted vertically. The light is emitted at an angle symmetrically based on the green light (Lg). For example, when the medium refractive index of the hologram element 140 is 1.5 (acrylic transparent resin), the lattice period P of the hologram is 440 nm, and the green light Lg having a wavelength of 540 nm has an emission angle of 0 degrees, The incident angle [theta] i of the hologram element 140 should be regulated to about 60 degrees. In order to obtain the incident angle of the hologram element 140, that is, the exit angle of the lens sheet 130, the angle α of the exit surface 135b with respect to the entrance surface 135a of the prism part 135 is a predetermined value. Can be determined.

홀로그램 소자(140)에 의해 서로 다른 각도로 회절된 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광들(Lb,Lg,Lr)은 홀로그램 소자(140) 전방에 배치된 실린더리컬 렌즈시트(151, 도 2)를 거치면서 각각 파장대별로 서로 다른 부픽셀 영역, 즉, 적(R), 녹(G), 청(B)의 해당 부픽셀 영역으로 집광된다. 즉, 실린더리컬 렌즈시트(151)는 횡 방향으로 연속 배열된 복수 개의 실린더리컬 렌즈들을 포함하는데, 각 실린더리컬 렌즈는 볼록 구면의 여러 개소를 통하여 입사된 단색광들(Lb,Lg,Lr)을 집속하여 해당 R G B의 부픽셀 영역으로 집광하는 기능을 한다. 이렇게, R G B의 삼원색 부픽셀들이 모여서 화소의 최소 단위인 일 픽셀을 이루게 되고, 이들의 조합에 의해 멀티 칼라의 화상이 구현된다. 실린더리컬 렌즈시트(151)를 투과하면서 색성분별로 집속되는 단색광들(Lb,Lg,Lr)은 실린더리컬 렌즈에 이어 배치된 투명유리기판(153)을 투과하여, 투명유리기판(153)의 전방부에 집속되며, 색 성분에 따른 R G B의 부픽셀을 형성한다.Monochromatic lights Lb, Lg, Lr of red (R), green (G), and blue (B) diffracted at different angles by the hologram element 140 are cylindrical lenses disposed in front of the hologram element 140. Through the sheet 151 (FIG. 2), each of the wavelength bands is condensed into different subpixel areas, that is, corresponding subpixel areas of red (R), green (G), and blue (B). That is, the cylindrical lens sheet 151 includes a plurality of cylindrical lenses arranged continuously in the lateral direction, and each cylindrical lens focuses the monochromatic light beams Lb, Lg, and Lr incident through various places of the convex sphere. To condense to the subpixel area of the corresponding RGB. In this way, the three primary color subpixels of R G B are gathered to form one pixel, which is the minimum unit of pixels, and a combination of these realizes a multi-color image. Monochromatic light beams Lb, Lg, and Lr that are focused by color components while passing through the cylindrical lens sheet 151 pass through the transparent glass substrate 153 disposed after the cylindrical lens, and thus the front portion of the transparent glass substrate 153. Focused on and form RGB subpixels according to the color components.

출광방향으로 투명유리기판(153)의 전방에는 일단 집속된 단색광(Lb,Lg,Lr)이 확산되지 않고 정면으로 직진하도록 그 직진성을 향상시키기 위한 밝기 향상 필 름(BEF:Brightness Enhancement Film,155)이 배치된다. 여기서, 상기 밝기 향상 필름(155)은 특정한 구조에 한정됨이 없이 공지된 기술을 따르면 되고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Brightness Enhancement Film (BEF: Brightness Enhancement Film, 155) for improving the straightness of the monochromatic light Lb, Lg, Lr once focused in front of the transparent glass substrate 153 in the outgoing direction so that the light goes straight ahead without being diffused. Is placed. Here, the brightness enhancing film 155 is not limited to a specific structure, according to a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

도 4에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정표시장치가 도시되어 있다. 도시된 액정표시장치(500)는 도 2에 도시된 백라이트 유닛(100) 및 출광방향으로 백라이트 유닛(100)의 전방에 배치된 액정패널(또는 액정표시소자,200)을 포함한다. 상기 액정패널(200)은 각 단색광들을 선택적으로 투과시키거나 차단시킴으로써, 계조 표현(gray scale)을 통한 칼라 화상 정보를 표시하게 한다. 일반적으로 상기 액정패널(200)은 액정층(210)을 사이에 두고 서로 수직한 편광 성향을 갖는 편광판들(221,223)이 전후방으로 배치된 구조를 포함하는데, 일 편광성분을 갖는 광을 액정층(210)에 투입하고, 전계 구동에 의해 액정 디렉터의 방향을 전환시킴으로써 이를 투과하는 광의 편광 방향에 변화를 주고, 이로써 광량 변화를 통한 계조 표현이 가능하게 된다. 상기 액정패널(200)은 미도시된 구동 회로부로부터 전기적인 구동 신호를 인가받는데, 액정패널(200)의 구체적인 구조나 구동 방식 등에 대해서는 공지의 기술을 참조하면 되고, 여기서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 4 illustrates a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. The illustrated liquid crystal display device 500 includes a backlight unit 100 illustrated in FIG. 2 and a liquid crystal panel (or liquid crystal display device 200) disposed in front of the backlight unit 100 in the light emission direction. The liquid crystal panel 200 selectively transmits or blocks each monochromatic light, thereby displaying color image information through gray scale. In general, the liquid crystal panel 200 includes a structure in which polarizers 221 and 223 having polarization tendencies perpendicular to each other with the liquid crystal layer 210 interposed therebetween are disposed in front and rear directions. 210, and changes the polarization direction of the light passing through the liquid crystal director by changing the direction of the liquid crystal director by driving the electric field, thereby enabling gradation expression by changing the amount of light. The liquid crystal panel 200 receives an electric driving signal from a driving circuit unit, which is not shown. For a specific structure or driving method of the liquid crystal panel 200, reference may be made to a known technology, and a detailed description thereof will be omitted. Shall be.

한편, 도 4에 도시된 액정표시장치는 본 발명의 일 실시예일 뿐이며, 액정패널은 도시된 구조에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능하다. 특히, 본 실시예에 있어서는 설명의 편의상 액정패널과 백라이트 유닛이 전후방으로 완전히 분리된 구조로 도시되어 있으나, 각 구성요소들이 서로 중첩되게 배치될 수도 있고, 예를 들 어, 액정패널의 편광판이 백라이트 유닛의 광학 요소들 사이에 배치될 수도 있다. Meanwhile, the liquid crystal display shown in FIG. 4 is only an embodiment of the present invention, and the liquid crystal panel is not limited to the illustrated structure, and various modifications are possible. In particular, in the present embodiment, for convenience of description, the liquid crystal panel and the backlight unit are illustrated as completely separated from the front and rear, but each component may be disposed to overlap each other. For example, the polarizing plate of the liquid crystal panel is a backlight. It may be arranged between the optical elements of the unit.

본 발명의 백라이트 유닛은 전체 표시면에 걸쳐서 광원이 균일하게 분포되는 직하 발광방식을 채용함으로써, 정면 휘도가 표시면의 위치에 따라 균일하게 유지된다. 또한, 액정표시장치에 상기 백라이트 유닛을 적용함으로써 표시면의 대면적화에 적합한 표시장치가 제공될 수 있다. The backlight unit of the present invention employs a direct light emission method in which light sources are uniformly distributed over the entire display surface, whereby the front luminance is uniformly maintained according to the position of the display surface. In addition, by applying the backlight unit to a liquid crystal display, a display device suitable for large area of the display surface may be provided.

특히, 본 발명에서는 칼라필터가 없는 칼라필터리스(colorfilterless) 액정표시장치가 제공되는데, 이는 칼라필터에 의한 광 손실을 차단함으로써 액정표시장치의 구동 효율이 획기적으로 개선될 수 있음을 의미하는 것이다. In particular, the present invention provides a color filterless liquid crystal display device without a color filter, which means that the driving efficiency of the liquid crystal display device can be improved by blocking light loss caused by the color filter.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined by the appended claims.

Claims (5)

소정의 화상이 표시되도록 전방에 배치된 평면표시소자에 대해 면광을 공급하는 백라이트 유닛으로서,A backlight unit for supplying surface light to a flat panel display device disposed in front so that a predetermined image is displayed. 기저기판상에 어레이를 이루어 장착되고, 전방으로 광을 출사하는 복수 개의 발광소자들;A plurality of light emitting elements mounted in an array on a base substrate and emitting light forward; 상기 발광소자들의 전방에 배치되고, 복수 개의 슬릿들이 형성된 어퍼처 플레이트;An aperture plate disposed in front of the light emitting elements and having a plurality of slits formed therein; 상기 슬릿에 대응되는 단위 렌즈유닛이 병렬적으로 복수 개 배열된 것으로, 각 렌즈유닛은, 입광 측에 형성되어 상기 슬릿을 통한 발산광을 평행광 형태로 변환하는 콜리메이팅 렌즈부 및 출광 측에 형성되어 상기 변환된 평행광을 일정한 출사각으로 굴절시키는 프리즘부를 포함하는 렌즈시트;A plurality of unit lens units corresponding to the slits are arranged in parallel, and each lens unit is formed on the light incident side and formed on the collimating lens unit and the light exit side to convert divergent light through the slits into parallel light. A lens sheet including a prism portion configured to refract the converted parallel light to a constant exit angle; 상기 렌즈시트의 전방에 배치되고, 입사광의 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색 성분을 서로 다른 각도로 회절시키는 홀로그램 소자; 및A hologram element disposed in front of the lens sheet and diffracting monochromatic components of red (R), green (G), and blue (B) of incident light at different angles; And 상기 홀로그램 소자의 전방에 배치된 것으로, 서로 다른 각도로 입사된 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광들을 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 부픽셀 영역으로 집광시키는 실린더리컬 렌즈시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The red (R), green (G), and blue (B) monochromatic light beams which are disposed in front of the hologram element and are incident at different angles, respectively, And a cylindrical lens sheet for condensing the pixel region. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기저기판상에는 상기 발광소자로서 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광을 생 성하는 각 발광 다이오드들이 2차원 어레이를 이루어 배치되고,On the base substrate, light emitting diodes generating monochromatic light of red (R), green (G), and blue (B) are arranged in a two-dimensional array as the light emitting element. 상기 발광 다이오드들을 사이에 두고 서로 마주보게 배치된 상기 기저기판 및 어퍼처 플레이트 사이는 상기 단색광들의 혼합 공간으로 제공되며,The base substrate and the aperture plate disposed to face each other with the light emitting diodes interposed therebetween are provided as a mixed space of the monochromatic lights. 상기 기저기판와 어퍼처 플레이트의 상호 마주보는 면들은 반사면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.And a surface facing each other between the base substrate and the aperture plate is a reflective surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기저기판상에는 상기 발광소자로서 다파장의 백색광을 출광하는 CCFL(Cold Cathode Fluoresent Lamp)이 일 방향을 따라 병렬적으로 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.And a CCFL (Cold Cathode Fluoresent Lamp) for emitting white light having multiple wavelengths as the light emitting element on the base substrate, arranged in parallel in one direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프리즘부의 입사면에 대한 출사면의 경사각은 상기 홀로그램 소자의 입사각으로부터 결정되되, The inclination angle of the exit surface with respect to the incident surface of the prism portion is determined from the incident angle of the hologram element, 상기 입사각으로 경사 입사된 백색광은 실질적으로 정면으로 출사되는 녹색광, 상기 녹색광을 기준으로 좌우로 비스듬히 출광되는 적색광 및 청색광으로 분광되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.And white light inclined at the incidence angle is spectrally divided into green light emitted substantially in front and red light and blue light emitted obliquely left and right with respect to the green light. 액정패널 및 상기 액정패널에 대해 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하여 소정의 화상을 표시하는 액정표시장치로서, A liquid crystal display device for displaying a predetermined image including a liquid crystal panel and a backlight unit for irradiating light to the liquid crystal panel. 상기 백라이트 유닛은,The backlight unit, 기저기판상에 어레이를 이루어 장착되고, 전방으로 광을 출사하는 복수 개의 발광소자들;A plurality of light emitting elements mounted in an array on a base substrate and emitting light forward; 상기 발광소자들의 전방에 배치된 것으로, 복수 개의 슬릿들이 형성된 어퍼처 플레이트;An aperture plate disposed in front of the light emitting devices, the aperture plate including a plurality of slits; 상기 슬릿에 대응되는 단위 렌즈유닛이 병렬적으로 복수 개 배열된 것으로, 각 렌즈유닛은, 입광 측에 형성되어 상기 슬릿을 통한 발산광을 평행광 형태로 변환하는 콜리메이팅 렌즈부 및 출광 측에 형성되어 상기 변환된 평행광을 일정한 출사각으로 굴절시키는 프리즘부를 포함하는 렌즈시트;A plurality of unit lens units corresponding to the slits are arranged in parallel, and each lens unit is formed on the light incident side and formed on the collimating lens unit and the light exit side to convert divergent light through the slits into parallel light. A lens sheet including a prism portion configured to refract the converted parallel light to a constant exit angle; 상기 렌즈시트의 전방에 배치되고, 입사광의 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색 성분을 서로 다른 각도로 회절시키는 홀로그램 소자; 및A hologram element disposed in front of the lens sheet and diffracting monochromatic components of red (R), green (G), and blue (B) of incident light at different angles; And 상기 홀로그램 소자의 전방에 배치된 것으로, 서로 다른 각도로 입사된 적(R), 녹(G), 청(B)의 단색광들을 해당되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 부픽셀 영역으로 각각 집광시키는 실린더리컬 렌즈시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.It is disposed in front of the hologram element, the monochromatic light of red (R), green (G), blue (B) incident at different angles of the corresponding red (R), green (G), blue (B) And a cylindrical lens sheet for condensing each of the subpixel regions.
KR1020050076371A 2005-08-19 2005-08-19 Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same KR100657330B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050076371A KR100657330B1 (en) 2005-08-19 2005-08-19 Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050076371A KR100657330B1 (en) 2005-08-19 2005-08-19 Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100657330B1 true KR100657330B1 (en) 2006-12-14

Family

ID=37733229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050076371A KR100657330B1 (en) 2005-08-19 2005-08-19 Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100657330B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106959550A (en) * 2016-01-08 2017-07-18 京东方科技集团股份有限公司 A kind of optical modulator, backlight source module and display device
WO2020005384A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Applied Materials, Inc. 3d displays

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106959550A (en) * 2016-01-08 2017-07-18 京东方科技集团股份有限公司 A kind of optical modulator, backlight source module and display device
CN106959550B (en) * 2016-01-08 2024-04-16 京东方科技集团股份有限公司 Optical modulator, backlight source module and display device
WO2020005384A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Applied Materials, Inc. 3d displays
US10859870B2 (en) 2018-06-26 2020-12-08 Applied Materials, Inc. 3D displays

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100506092B1 (en) Light guide panel of edge light type backlight apparatus and edge light type backlight apparatus using the same
US7708428B2 (en) Backlight assembly and display device having the same
US20110141395A1 (en) Backlight unit and liquid crystal display device
US8049838B2 (en) Direct light type backlight unit and color filterless liquid crystal display apparatus employing the same
US7044628B2 (en) Backlight unit
KR100506088B1 (en) Liquid crystal displaying apparatus
US7798696B2 (en) Illumination device for liquid crystal display
KR101019820B1 (en) Surface light source device
US7988340B2 (en) Prism sheet and backlight module
US7527416B2 (en) Light guide plate with diffraction gratings and backlight module using the same
US20040170011A1 (en) Backlight unit
JP7062366B2 (en) Display device, display method and color separation element
KR20060124372A (en) Backligh system and liquid crystal display apparatus employing the same
JP2008147186A (en) Backlight unit with light guide buffer plate
KR20080048759A (en) Lightguide unit, backlight unit and display apparatus employing the lightguide unit
KR20040089892A (en) Light guide panel having light deflection member and edge light type backlight apparatus
KR100843289B1 (en) Light guide plate provided with diffraction grating and surface lighting device using the same
KR20170026936A (en) Light guide plate and display device having the same
KR100781383B1 (en) Light guide plate with enhanced color reproducibility, lighting unit and display device using the same
US7594745B2 (en) Optical plate and backlight module using the same
KR100657330B1 (en) Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same
KR100855490B1 (en) Backlight Unit
JP4599979B2 (en) Lighting device
KR100968845B1 (en) Back light unit comprising light guide panel
CN112731713B (en) Display device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121129

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131128

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141127

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151127

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161129

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee