KR100843289B1 - Light guide plate provided with diffraction grating and surface lighting device using the same - Google Patents

Light guide plate provided with diffraction grating and surface lighting device using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부광원으로부터 도입되는 광을 도광시켜 면상의 조명광으로 출사시키기 위한 도광체 및 면광원장치에 관한 것이다. 상기 도광체는 하나 이상의 광원으로부터 입사한 광을 도광시켜 면광으로 전환시키는 구조로서, 광원에 대향되는 도광체의 입사면에는 각각의 광원에 대응하는 투과형의 회절격자가 형성된 것을 특징으로 한다. 이러한 도광체에 따르면, 고휘도 소형화의 목적으로 광원과 근접하여 배치되더라도 휘도 얼룩짐이 발생하지 않고, 휘도 향상과 부품의 소형화 및 박형화가 가능하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light guide and a surface light source device for guiding light introduced from an external light source and emitting the light into a plane illumination light. The light guide is a structure for guiding light incident from one or more light sources and converting the light into surface light, and a transmissive diffraction grating corresponding to each light source is formed on an incident surface of the light guide opposite to the light source. According to such a light guide, luminance unevenness does not occur even if disposed close to the light source for the purpose of miniaturization of high brightness, and the luminance can be improved and the size and size of the component can be reduced.

면광원장치, 도광체, 회절 격자 Surface light source device, light guide, diffraction grating

Description

회절격자가 구비된 도광체 및 이를 이용한 면광원장치{LIGHT GUIDE PLATE PROVIDED WITH DIFFRACTION GRATING AND SURFACE LIGHTING DEVICE USING THE SAME}LIGHT GUIDE PLATE PROVIDED WITH DIFFRACTION GRATING AND SURFACE LIGHTING DEVICE USING THE SAME}

도 1a는 종래기술에 따른 직하형 면광원장치의 단면구조도. Figure 1a is a cross-sectional structure diagram of a direct type surface light source device according to the prior art.

도 1b는 종래기술에 따른 측면조사형 면광원장치의 평면구조도.Figure 1b is a plan view of a side-illuminated surface light source device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 면광원장치의 구성도.2 is a block diagram of a direct type surface light source device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회절광의 진행 경로를 나타낸 블레이즈 회절격자(blazed diffraction grating)의 단면도.3 is a cross-sectional view of a blazed diffraction grating showing the path of the diffracted light in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블레이즈 회절격자의 광투과함수 그래프.Figure 4 is a graph of the light transmission function of the blaze diffraction grating according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블레이즈 회절격자에 의한 회절분포를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a diffraction distribution by a blaze diffraction grating according to an embodiment of the present invention.

도 6 (a) 내지 도 6 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 도광체에 구비되는 회절격자영역의 단면도이다.6 (a) to 6 (c) are cross-sectional views of the diffraction grating region provided in the light guide according to the embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 복수의 RGB 점광원 쌍에 대응하여 형성된 회절격자의 배치 형태를 나타내는 도광체의 저면도.FIG. 7 is a bottom view of a light guide showing an arrangement of diffraction gratings formed corresponding to a plurality of RGB point light source pairs according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 측면조사형 면광원장치의 사시도.8 is a perspective view of a side-illuminated surface light source device according to an embodiment of the present invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **

100:직하형 면광원장치 ... 100′:측면조사형 면광원장치 ... 110:광원 ... 120:리플렉터 ... 130,130′:도광체 ... 131,131′:입사면 ... 132,132′:출사면 ... 133:미립자 ... 134′:말단면 ... 135′:반사면 ... 136:미세요철 ... 137′:좌우 측단면 ... 140:기능성 광학필름층 ... 141:확산시트 ... 142:프리즘시트 ... 143:보호시트 ... D,DR,DG,DB:회절격자(영역) ... SD:회절격자평면100: Direct type surface light source device ... 100 ': Side irradiation type surface light source device ... 110: Light source ... 120: Reflector ... 130, 130': Light guide body ... 131,131 ': Incident surface ... 132,132 ': exit surface ... 133: fine particles ... 134': end surface ... 135 ': reflection surface ... 136: fine round ... 137': left and right side cross section ... 140: functional optics Film layer ... 141: Diffusion sheet ... 142: Prism sheet ... 143: Protective sheet ... D, D R , D G , D B : Diffraction grating (area) ... S D : Diffraction grating plane

본 발명은 외부광원으로부터 도입되는 광을 도광시켜 면상의 조명광으로 출사시키기 위한 도광체 및 면광원장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light guide and a surface light source device for guiding light introduced from an external light source and emitting the light into a plane illumination light.

종래 액정패널과 같은 투과형 표시소자에 이용되는 면광원장치에는 외부의 광원으로부터 도입되는 광을 면상의 조명광으로 상기 표시소자에 균일하게 유도하기 위하여 투명 수지 재질의 도광체가 이용되고 있다. 면광원장치로부터 도입된 조명광은 상기 투과형 표시소자에 의해 투과율이 조절됨으로써 문자나 영상 등의 화상을 표시하게 된다. BACKGROUND ART In a surface light source device used in a transmissive display device such as a liquid crystal panel, a light guide member made of a transparent resin is used to uniformly guide light introduced from an external light source to the display device using planar illumination light. The illumination light introduced from the surface light source device displays an image such as a character or an image by adjusting the transmittance by the transmissive display element.

도 1a를 참조할 때, 상기 면광원장치의 유형에는 광원(110)으로부터의 입사광이 도광체(확산판)(130)의 평면 입사면(131)을 통해 도입되어 도광체 내부에 미세하게 분산된 미립자(133)에 의해 산란됨으로써 반대측의 출사면(132)을 통해 면광으로 출사되는 직하형 면광원장치(100)가 있다. Referring to FIG. 1A, in the type of the surface light source device, incident light from the light source 110 is introduced through the planar incident surface 131 of the light guide (diffusion plate) 130 to be finely dispersed inside the light guide. There is a direct type surface light source device 100 which is scattered by the fine particles 133 and is emitted as surface light through the emission surface 132 on the opposite side.

전형적인 직하형 면광원장치(100)에서는, 상기 광원(110) 아래에 누설되는 조명광을 도광체(130) 쪽으로 복귀시켜 광원(100)의 효율을 증가시키기 위한 리플렉터(120)가 설치되며, 도광체(130)의 출사면(132)의 상측에는 출사광을 산란시켜 휘도 얼룩짐을 제거하기 위한 확산시트(141), 출사광을 굴절, 집광하여 정면 시야각을 보정하기 위한 프리즘시트(142) 및 프리즘시트(142)의 흠집을 방지하고, 수직/수평 프리즘 시트 사용시 발생하는 무아레 현상을 방지하기 위한 보호 시트(143) 등으로 이루어진 기능성 광학필름층(140)이 구비된다.In a typical direct type surface light source device 100, a reflector 120 is installed to return the illumination light leaking under the light source 110 toward the light guide 130 to increase the efficiency of the light source 100, and the light guide is provided. Diffusion sheet 141 for scattering outgoing light to remove luminance unevenness on top of exit surface 132 of 130, prism sheet 142 and prism sheet for correcting frontal viewing angle by refracting and condensing outgoing light A functional optical film layer 140 made of a protective sheet 143 or the like is provided to prevent scratches of the 142 and to prevent moire from occurring when the vertical / horizontal prism sheet is used.

일반적으로 상기 광원(110)으로는 봉형상의 냉음극형광램프(CCFL), 외부전극형광램프(EEFL)와 같은 형태의 선광원이 이용되어 왔으나, 최근 저소비전력이 요구되는 휴대용 기기의 표시장치에서는 발광다이오드(LED, OLED)와 같은 점형상 또는 국소적인 발광원이 많이 이용되고 있는 추세이다.In general, a line light source such as a rod-shaped cold cathode fluorescent lamp (CCFL) and an external electrode fluorescent lamp (EEFL) has been used as the light source 110. However, in the display device of a portable device requiring low power consumption, light emission has recently been achieved. Point-like or local light-emitting sources such as diodes (LEDs, OLEDs) are widely used.

한편, 이러한 직하형 면광원장치(100)에서는, 광원(110)이 도광체(130) 아래에 소정의 간격을 두고 복수개로 설치되므로 도광체(130)의 입사면(131)을 따라 입사광의 밀도가 달라지게 되어 필연적으로 휘도 얼룩짐이 초래되는 문제가 있다. 이 휘도 얼룩짐을 보정하기 위해 광원(110)과 도광체(130) 사이를 상당한 거리(T1)로 유지하거나 도광체의 상면에 기능성 광학필름층(140)를 추가시키는 경우, 반대로 휘도가 약화되거나 면광원장치(100) 전체의 두께가 너무 커지는 문제가 있다. 이러한 휘도저하의 문제는 도광체(130) 내부에서의 미립자(133)에 의한 산란 로스로 더욱 심해진다. On the other hand, in the direct type surface light source device 100, since the plurality of light sources 110 are provided below the light guide body at predetermined intervals, the density of incident light along the incident surface 131 of the light guide body 130. There is a problem that the luminance unevenness is necessarily caused to be different. In order to compensate for the luminance unevenness, if the light source 110 and the light guide 130 are kept at a considerable distance T 1 or the functional optical film layer 140 is added to the upper surface of the light guide, the brightness is deteriorated. There is a problem that the entire thickness of the surface light source device 100 becomes too large. The problem of such decrease in luminance is further exacerbated by scattering loss caused by the fine particles 133 inside the light guide 130.

또 다른 면광원장치의 유형으로, 광원(110)으로부터의 입사광이 도광체의 측 단면을 통해 도입되어 내부 전반사과정을 도광체(130′)의 상부 평면이 제공하는 출사면(132′)으로 출사되는 구조의 측면조사형 면광원장치(100′)가 있다. 도면에서 광원(110)은 도광체(130′)의 측단면에 제공되는 입사면(131′)을 따라 소정의 간격을 두고 복수개가 설치되어 있다. 또한, 상술한 직하형 면광원장치(100)에서와 마찬가지로 누설광을 도광체(130′) 쪽으로 복귀시키기 위한 리플렉터(120)가 설치되고, 도광체(130′)의 출사면(132′) 위에는 기능성 광학필름층(도면 미도시)이 적층되고 출사면(132′)의 반대측면 하부에는 반사시트(도면 미도시)가 구비된다.In another type of surface light source device, incident light from the light source 110 is introduced through the side cross-section of the light guide and exits the total internal reflection process to the exit surface 132 'provided by the upper plane of the light guide 130'. There is a side-illuminated surface light source device (100 ') of the structure. In the drawing, a plurality of light sources 110 are provided at predetermined intervals along the incident surface 131 'provided on the side end surface of the light guide body 130'. In addition, as in the direct type surface light source device 100 described above, a reflector 120 for returning the leaked light toward the light guide body 130 'is provided, and on the exit surface 132' of the light guide body 130 '. A functional optical film layer (not shown) is stacked and a reflective sheet (not shown) is provided below the opposite side of the exit surface 132 ′.

이러한 측면조사형 면광원장치(100′)에 있어서도, 도광체(130′)의 측단면 중 입사면(131′)에 배설되는 광원(110)이 점광원의 형태를 갖는 경우, 도광체(130′)의 입사면(131′) 근방에 국소적인 암부영역이 존재함으로써 x-y 평면상에서 x방향으로 면광원장치(100′)의 휘도 균일성이 저하되는 문제가 있고, 휘도 얼룩짐을 방지하기 위하여 입사면(131′)과 도광체(130′) 사이에 소정의 거리를 두면 반대로 휘도 저하와 면광원장치(100′)의 사이즈가 커지게 되어 소형화를 어렵게 하는 문제가 있다.Also in this side-illumination type surface light source device 100 ', when the light source 110 arrange | positioned at the incident surface 131' of the side cross section of the light guide body 130 'has the form of a point light source 130, There is a problem that the luminance uniformity of the surface light source device 100 'decreases in the x direction on the xy plane due to the presence of a local dark area near the incident surface 131' of the ''). If a predetermined distance is provided between the 131 'and the light guide 130', the luminance decreases and the size of the surface light source device 100 'becomes large, which makes it difficult to downsize.

상기한 종래의 면광원장치가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 고휘도 소형화의 목적으로 광원과 근접하여 배치되더라도 휘도 얼룩짐이 발생하지 않는 새로운 구조의 도광체 및 이를 이용한 면광원장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised to solve the problems of the conventional surface light source device is a light guide member having a new structure that does not generate luminance unevenness even if disposed close to a light source for the purpose of miniaturization of high brightness, and a surface light source device using the same. To provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지는 다음과 같다.The gist of the present invention for achieving the above object is as follows.

(1) 하나 이상의 광원으로부터 입사한 광을 도광시켜 면광으로 전환시키는 도광체에 있어서, 상기 광원에 대향되는 도광체의 입사면에는 각각의 광원에 대응하는 투과형의 회절격자가 형성된 것을 특징으로 하는 도광체.(1) A light guide for guiding light incident from one or more light sources and converting the light into surface light, wherein a light-transmitting diffraction grating corresponding to each light source is formed on an incident surface of the light guide opposite to the light source. sieve.

(2) 상기 회절격자는 상기 도광체의 출사면의 반대면에 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 기재의 도광체.(2) The light guide according to item (1), wherein the diffraction grating is formed on an opposite surface of the light exit surface of the light guide.

(3) 상기 회절격자의 피치는 1차 회절광의 각도가 내부 전반사를 위한 임계각 이상의 각도를 이루도록 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 기재의 도광체.(3) The light guide according to item (2), wherein the pitch of the diffraction grating is determined such that the angle of the first diffracted light forms an angle equal to or more than a critical angle for total internal reflection.

(4) 상기 회절격자의 깊이는 회절격자에 의한 입사광의 최대 위상변위가 2π가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 기재의 도광체.(4) The light guide according to item (2), wherein the depth of the diffraction grating is controlled so that the maximum phase shift of incident light by the diffraction grating becomes 2π.

(5) 상기 도광체의 출사면에는 회절광을 출사시키기 위한 미세요철이 형성된 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 기재의 도광체.(5) The light guide according to the above (2), wherein the light exit surface of the light guide is formed with fine irregularities for emitting diffracted light.

(6) 상기 광원은 도광체의 하부에서 대칭구조로 배치되는 하나 이상의 RGB 파장의 점광원 쌍으로 존재하고, 상기 회절격자의 피치 및 깊이는 RGB 파장에 따라 각각 별개의 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 기재의 도광체.(6) The light source exists as a pair of point light sources of one or more RGB wavelengths arranged symmetrically under the light guide, and the pitch and depth of the diffraction gratings are respectively determined according to RGB wavelengths. The light guide according to the above (2).

(7) 상기 회절격자는 상기 도광체의 측단면에 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 기재의 도광체.(7) The light guide according to the above (1), wherein the diffraction grating is formed on the side surface of the light guide.

(8) 상기 회절격자는 단면 형상이 블레이즈 회절격자인 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 또는 (7)항 기재의 도광체.(8) The light guide according to (2) or (7), wherein the diffraction grating is a blaze diffraction grating in cross section.

(9) 상기 회절격자는 단면 형상이 정현파 또는 계단 형태인 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 또는 (7)항 기재의 도광체.(9) The light guide according to the above (2) or (7), wherein the diffraction grating has a sine wave or step shape in cross section.

(10) 상기 회절격자의 면적은 광원으로부터의 입사광이 조사되는 영역에 일치하는 것을 특징으로 하는 상기 (2)항 기재의 도광체.(10) The light guide according to item (2), wherein the area of the diffraction grating corresponds to a region to which incident light from the light source is irradiated.

(11) 점광원 또는 선광원 형태의 광원과, 상기 광원으로부터의 입사광을 면광으로 전환시키기 위한 소자로서 상기 (1)항 내지 (7)항 중 어느 한 항에 따른 도광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.(11) A light source in the form of a point light source or a linear light source, and a light guide according to any one of (1) to (7) as an element for converting incident light from the light source into surface light. Surface light source device.

(12) 상기 광원은 도광체의 하부에서 기하학적 대칭구조로 배치되는 하나 이상의 RGB 점광원 쌍으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (11)항 기재의 면광원장치.(12) The surface light source device as described in the item (11), wherein the light source exists as one or more pairs of RGB point light sources arranged in geometric symmetry below the light guide.

(13) 상기 회절격자는 단면 형상이 블레이즈 회절격자인 것을 특징으로 하는 상기 (11)항 기재의 면광원장치.(13) The surface light source device according to item (11), wherein the diffraction grating is a blaze diffraction grating in cross section.

(14) 상기 회절격자는 단면 형상이 정현파 또는 계단 형태인 것을 특징으로 하는 상기 (11)항 기재의 면광원장치.(14) The surface light source device according to item (11), wherein the diffraction grating has a sine wave or step shape in cross section.

(15) 상기 회절격자의 면적은 광원으로부터의 입사광이 조사되는 영역에 일치하는 것을 특징으로 하는 상기 (11)항 기재의 면광원장치.(15) The surface light source device according to item (11), wherein the area of the diffraction grating coincides with a region to which incident light from the light source is irradiated.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 이하의 실시예에서 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 또는 유사한 부호로 나타내 보이기로 한다. 또한 첨부된 도면에서 도광체 또는 면광원장치의 부품 또는 부분은 설명을 위해 개략적으로 도시되거나 과장하여 표현되어 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In the following embodiments, the same or similar parts will be represented by the same or similar reference numerals. In the accompanying drawings, the parts or parts of the light guide or the surface light source device are schematically illustrated or exaggerated for the purpose of explanation.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 면광원장치의 개략 구성도이다. 본 실시예에 따른 직하형 면광원장치(100)는 광을 발생시키는 복수의 광원(110)과, 광원(110)으로부터 입사되는 광을 회절 및 전반사과정을 통해 도광시켜 출사면(132)으로 출사시키기 위한 도광체(130)를 포함한다. 직하형 면광원장치(100)에 있어서 입사면(131)은 출사면(132)에 대향되어 있다.2 is a schematic structural diagram of a direct type surface light source device according to an embodiment of the present invention. The direct type surface light source device 100 according to the present exemplary embodiment emits light to the emission surface 132 by guiding the plurality of light sources 110 to generate light and the light incident from the light sources 110 through diffraction and total reflection processes. It includes a light guide 130 to make. In the direct type surface light source device 100, the incident surface 131 faces the exit surface 132.

상기 도광체(130)는 투명 수지 재질, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate)로 이루어져 있으며, 후술하는 바와 같이 입사면(131)에 형성된 회절격자(D)에 의해 입사광을 전반사를 위한 임계각 이상으로 회절시켜 출사면(132)에 형성된 미세요철(136)에 의해 균일한 면광으로 출사시키기 때문에, 종래와는 달리 도광체(130) 내부에 입사광을 확산시키기 위한 산란미립자의 형성이 불필요하고 이에 따라 산란에 따른 광손실로 인하여 휘도가 저하되는 문제가 개선된다.The light guide 130 is made of a transparent resin material, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), and a critical angle for total reflection of incident light by a diffraction grating D formed on the incident surface 131, as will be described later. Since diffracted above results in uniform surface light by the fine irregularities 136 formed on the emission surface 132, unlike the conventional method, it is unnecessary to form scattering fine particles for diffusing incident light inside the light guide body 130. Therefore, the problem that the luminance is lowered due to the light loss due to scattering is improved.

광원(110)의 하부에는 누설되는 광을 도광체(130) 쪽으로 복귀시키기 위한 리플렉터(120)가 구비된다. 또한, 도 1a에서와 마찬가지로 상기 도광체(130)의 상방에는 확산시트, 프리즘시트 및/또는 보호시트 등의 기능성 광학필름층(도면 미도시)이 선택적으로 적층될 수 있다.A reflector 120 is provided below the light source 110 to return the leaked light toward the light guide 130. In addition, as in FIG. 1A, a functional optical film layer (not shown), such as a diffusion sheet, a prism sheet, and / or a protective sheet, may be selectively stacked on the light guide 130.

상기 광원(110)은 음극형광광원(CCFL), 외부전극형광광원(EEFL)의 선광원 형태이거나, 발광 다이오드(LED)와 같은 점광원 형태로 하나 또는 복수개가 형성될 수 있다. 복수개가 설치되는 경우, 그 복수의 광원(110)들은 도광체(130)의 입사 면(131)을 따라 입사광의 분포밀도가 최소한의 차이를 가질 수 있도록 기하학적 대칭구조로 설치된다. 또한 복수의 광원(110) 상호간에는 그 형상의 차이에 기인하는 입사면(131)에 대한 광 분포밀도 차를 줄이기 위해 동일한 형상과 사이즈를 갖는 것이 바람직하다.The light source 110 may be formed in the form of a line light source of a cathode fluorescent light source (CCFL), an external electrode fluorescent light source (EEFL), or in the form of a point light source such as a light emitting diode (LED). When a plurality of light sources are installed, the plurality of light sources 110 are installed in a geometrically symmetrical structure so that the distribution density of incident light may have a minimum difference along the incident surface 131 of the light guide 130. In addition, it is preferable that the plurality of light sources 110 have the same shape and size in order to reduce the light distribution density difference with respect to the incident surface 131 due to the difference in shape.

본 발명에서는, 도광체(130)의 하측 입사면(131)에 각각의 광원(110)에 대응하여 투과형 회절격자영역(D)을 형성하고, 이러한 투과형 회절격자(D)에 의해 상기 광원(110)으로부터 도입되는 입사광이 임계각 이상의 각도로 회절된 후 전반사 과정을 통해 전파됨으로써 도광체(130) 내부 전체에서 균일하게 분포하도록 한 것이 특징이다. In the present invention, the transmission diffraction grating region (D) is formed on the lower incident surface 131 of the light guide body 130 corresponding to each light source 110, and the transmission diffraction grating (D) forms the light source 110. Since the incident light introduced from the diffraction pattern is diffracted at an angle greater than or equal to the critical angle and propagated through the total reflection process, the light is uniformly distributed throughout the light guide body 130.

또한, 본 발명에 따른 직하형 면광원장치(100)에서는, 이와 같이 전반사 과정으로 도광체(130) 내부에서 도광되는 광은 도광체(130)의 출사면(132) 측에 형성된 미세요철(136)에 의해 광로가 수정되어 도광체(130)의 상방으로 출사하게 된다. 이 경우, 종래와는 달리 도광체(130) 내부에서 입사광을 산란시켜 확산시키기 위한 산란 미립자의 형성은 불필요하다. In addition, in the direct type surface light source device 100 according to the present invention, the light guided inside the light guide body 130 in the total reflection process as described above is a fine groove 136 formed on the exit surface 132 side of the light guide body 130. The light path is corrected by the light beams and is emitted above the light guide body 130. In this case, unlike the related art, it is not necessary to form scattering fine particles for scattering and diffusing incident light in the light guide body 130.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단면이 톱니 형상인 블레이즈 회절격자에 의해 광의 회절과정을 도시한 모식도이다. 도 3에서 입사광의 방향과 관련하여, 광원(110)을 회절격자영역(D)에 매우 근접하여 배치함으로써, 상기 광원(110)으로부터 회절격자영역(D)에 도입되는 모든 입사광이 회절격자면(SD)에 대해 수직한 것으로 가정하는 것이 가능하고, 이 경우 투과형 회절격자에 의한 회절광의 각도는 아래의 식 (1)로 표현될 수 있다.3 is a schematic diagram showing a diffraction process of light by a blaze diffraction grating having a sawtooth cross section according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, with respect to the direction of incident light, by placing the light source 110 in close proximity to the diffraction grating region D, all incident light introduced from the light source 110 to the diffraction grating region D is transferred to the diffraction grating plane ( It is possible to assume that it is perpendicular to S D ), in which case the angle of the diffracted light by the transmission diffraction grating can be expressed by the following equation (1).

Figure 112006069896750-pat00001
Figure 112006069896750-pat00001

여기서, Λ는 회절격자의 피치, n은 매질의 굴절률, m(0, ±1, ±2 ...)은 회절차수, φm은 m차 회절광의 회절각, λ는 입사광의 파장을 각각 나타낸다. 이 경우, 매질의 굴절률(n)과 입사광의 파장(λ)은 각각 도광체(130)의 재질과 광원(110)에 따라 결정되는 값이므로, m 차 회절광의 회절각(φm)은 회절격자의 피치(Λ)에 의존하여 변하게 된다. 한편, 상기 전반사를 위한 임계각(θc)은 스넬의 반사법칙에 따라 아래의 식 (2)로부터 결정된다.Where Λ is the pitch of the diffraction grating, n is the refractive index of the medium, m (0, ± 1, ± 2 ...) is the diffraction order, φ m is the diffraction angle of the mth diffracted light, and λ is the wavelength of the incident light, respectively. Indicates. In this case, since the refractive index (n) of the medium and the wavelength (λ) of the incident light are respectively determined according to the material of the light guide 130 and the light source 110, the diffraction angle φ m of the m-th diffracted light is It depends on the pitch Λ of. On the other hand, the critical angle θ c for the total reflection is determined from Equation (2) below according to Snell's law of reflection.

Figure 112006069896750-pat00002
Figure 112006069896750-pat00002

예컨대, 도광체(130)의 매질을 굴절률(n)=1.49의 PMMA 재질로 할 때, 상기 전반사를 위한 임계각(θc)는 대략 42˚로 된다. For example, when the medium of the light guide 130 is made of a PMMA material having a refractive index n of 1.49, the critical angle θ c for the total reflection is approximately 42 °.

따라서 상기 식 (1) 및 (2)로부터, m차 회절광의 각도(φm)와 전반사 임계각(θc)이 같아지는 회절격자의 피치(Λc)는 아래의 식 (3)으로 표현될 수 있다.Therefore, from the above equations (1) and (2), the pitch (Λ c ) of the diffraction grating where the angle (φ m ) of the m-th order diffracted light and the total reflection critical angle (θ c ) are equal can be expressed by the following equation (3). have.

Figure 112006069896750-pat00003
Figure 112006069896750-pat00003

즉, 식 (3)으로부터 알 수 있는 바와 같이, m차 회절광의 각도(φm)와 전반 사 임계각(θc)이 같아지는 회절격자의 피치는 광원(110)으로부터 입사되는 입사광 파장(λ)의 정수배가 된다. That is, as can be seen from equation (3), the pitch of the diffraction grating in which the angle φ m of the m-th order diffracted light and the total reflection critical angle θ c are equal is the incident light wavelength λ incident from the light source 110. Is an integer multiple of.

본 발명에서는 바람직하게는, 상기 회절격자영역(D)에 격자 피치(Λ)를 결정함에 있어, 상기 도광체(130)의 입사면(131)을 통과하면서 회절되는 1차 회절광의 각도가 도광체(130) 내부에서의 전반사를 위한 임계각(θc) 이상이 되도록 결정함으로써 입사광 전부가 회절되어 도광체(130) 내부를 전반사하도록 결정한다. 다만, 1차 회절광의 회절각이 지나치게 커지는 경우에는, 회절격자가 형성된 도광체(130) 영역 바로 위쪽으로 출사하는 광의 광량이 다른 영역보도 적어져 휘도 불균일의 원인이 될 수 있기 때문에, 경우에 따라 2차 회절광 또는 그 이상 차수의 회절광부터 상기 전반사 조건을 만족하도록 설계할 필요가 있다.In the present invention, preferably, in determining the lattice pitch Λ in the diffraction grating region D, the angle of the first-order diffracted light diffracted while passing through the incident surface 131 of the light guide 130 is the light guide. By determining to be equal to or greater than the critical angle θ c for total reflection inside 130, all of the incident light is diffracted to determine total reflection inside the light guide 130. However, when the diffraction angle of the first diffracted light becomes too large, since the amount of light emitted immediately above the light guide body 130 on which the diffraction grating is formed is reduced in other areas, it may cause luminance unevenness. It is necessary to design the second total diffraction light or higher order diffraction light to satisfy the total reflection conditions.

이에 따라 종래의 일반적인 직하형 면광원장치에서의 확산판과는 달리, 본 발명에 따른 상기 직하형 면광원장치용 도광체(130)는 입사광이 회절격자영역(D)에 의해 회절되어 내부 전반사과정을 통해 도광체(130) 내부에 균일하게 분포된 후 도광체(130)의 출사면(132)에 형성된 미세요철(136)에 의해 균일한 면광으로 출사함으로써 휘도 얼룩짐을 방지하게 된다. Accordingly, unlike the conventional diffuser plate in the direct type surface light source device, the light guide body 130 for the direct type surface light source device according to the present invention is diffracted by the diffraction grating area (D) so that the total internal reflection process is performed. After the light is uniformly distributed in the light guide body 130 through the uneven surface 136 formed on the light emitting surface 132 of the light guide body 130 by the uniform surface light to prevent luminance unevenness.

즉, 회절격자 피치(Λ)를 제어함으로써 도광체(130)에 요구되는 적절한 회절광의 각도 및 회절차수를 결정하여 입사광이 도광체(130)의 입사면(131) 이면에서 즉각적으로 전반사되도록 함으로써 도광체(130)에 대한 광원(110)의 상대적 위치로 인해 발생하는 명암부의 존재에 불구하고 도광체(130)의 출사면(132)으로부터 출사 되는 휘도의 균일성이 확보된다. 이러한 측면에서, 본 발명에 따른 직하형 면광원장치(100)에서의 상기 도광체(130)는 입사광의 제어방식에 있어 종래 일반적인 측면조사형 면광원장에서의 도광판과 유사하다.That is, by controlling the diffraction grating pitch Λ, the angle and the diffraction order of the appropriate diffracted light required for the light guide body 130 are determined so that the incident light is totally reflected immediately behind the incident surface 131 of the light guide body 130. The uniformity of the luminance emitted from the exit surface 132 of the light guide 130 is ensured despite the presence of light and dark portions generated due to the relative position of the light source 110 with respect to the light guide 130. In this respect, the light guide body 130 in the direct type surface light source device 100 according to the present invention is similar to the light guide plate in the conventional general side-illuminated surface light source in the control method of incident light.

또한, 종래의 면광원장치에서와는 달리 도광체(130) 내부에 확산을 위한 별도의 기구(예컨대, 종래 확산판의 내부에 형성되는 비드)에 대한 설계가 필요가 없고, 휘도 균일성을 확보하기 위하여 광원(110)과 도광체(130) 사이를 소정의 거리로 유지해야 하는 제한이 없으므로, 광원(110)과 도광체(130) 사이의 거리(T2)를 짧게 하여 매우 근접하여 배치하는 것이 가능해져 면광원장치의 소형화/박형화 및 고휘도 구현이 가능하다.In addition, unlike in the conventional surface light source device, it is not necessary to design a separate mechanism for diffusing into the light guide body 130 (for example, a bead formed in the conventional diffuser), and to secure luminance uniformity. Since there is no restriction to maintain the light source 110 and the light guide 130 at a predetermined distance, it is possible to shorten the distance T 2 between the light source 110 and the light guide 130 and place them in close proximity. As a result, the surface light source device can be miniaturized / thinned and high brightness can be realized.

한편, 본 발명에서 상기 회절격자(D)의 깊이는 회절효율(입사광량에 대한 회절광량의 비)과 관계하여 제어된다. 해석의 편의상, 광원(110)으로부터 조사되는 광이 블레이즈드 회절격자에 대해 수직하게 입사하는 것으로 가정할 때, 입사광은 회절격자(D)에 의해 위상변조를 겪게 되며 이 경우 회절격자에 의한 광투과 함수 T(x)는 아래의 식 (4)로 표현될 수 있다. 이를 도 4에 나타내었다. On the other hand, in the present invention, the depth of the diffraction grating D is controlled in relation to the diffraction efficiency (ratio of diffracted light amount to incident light amount). For convenience of analysis, assuming that the light irradiated from the light source 110 is incident perpendicularly to the blazed diffraction grating, the incident light undergoes phase modulation by the diffraction grating D, in which case the light transmission by the diffraction grating The function T (x) can be expressed by the following equation (4). This is shown in FIG. 4.

Figure 112006069896750-pat00004
Figure 112006069896750-pat00004

여기서, x는 도광체(130)의 길이 방향 변수를, Φ0 는 회절격자(D)의 최대 위상 변위를 각각 나타낸다. 상기 기호 ˚는 콘볼루션(convolution), comb는 빗 함수(comb function), rect는 사각 함수(rectangular function)를 각각 나타낸다. 참고적으로, 광원(110)으로부터 회절격자에 조사되는 광의 방향이 수직하다고 가정하는 것과 관련하여, 실제의 광원(110)으로부터 조사되는 광은 어느 정도의 발산각을 갖은 것이 사실이지만, 광원(110)과 도광체(130)의 거리를 매우 근접하게 할 경우 입사광이 수직하게 입사하는 것으로 가정할 수 있다.Here, x represents the longitudinal parameter of the light guide 130, Φ 0 represents the maximum phase shift of the diffraction grating (D), respectively. The symbol? Represents a convolution, comb represents a comb function, and rect represents a rectangular function. For reference, in relation to assuming that the direction of light irradiated from the light source 110 to the diffraction grating is perpendicular, it is true that the light irradiated from the actual light source 110 has a certain divergence angle, but the light source 110 When the distance between the light guide 130 and the light guide 130 is very close, the incident light may be assumed to be vertically incident.

상기 식 (4)에 따른 투과된 광은 각스펙트럼(angular spectrum)으로 푸리에 변환하면 아래의 식 (5)로 표현될 수 있다. Transmitted light according to Equation (4) can be expressed by Equation (5) below when Fourier transforms into an angular spectrum.

Figure 112006069896750-pat00005
Figure 112006069896750-pat00005

식 (5)에서, 회절 차수는 공간주파수 p=N/Λ(N=0, ±1, ±2, ±3, ...)으로 표시되며, 회절광의 강도 또는 진폭은 사인카디널 함수(sinc function)의 위치 p=Φ0/2πΛ에 의존한다. 이를 도 5에 나타내었다. In equation (5), the diffraction orders are represented by the spatial frequency p = N / Λ (N = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ...), and the intensity or amplitude of the diffracted light is a sinusoidal function ) Depends on the position p = Φ 0 / 2πΛ. This is shown in FIG. 5.

도 5를 참조할 때, 0차 회절광이 없고 1차 회절광이 내부전반사 조건을 만족하여 최대회절 효율을 얻을 수 있는 조건은 회절격자(D)의 최대 위상 변위값이 2π인 경우이다(도 5의 (b) 참조). 이 경우, 0차 회절광이 없게 되면 입사광 중 투과광의 형태로 표시소자에 대하여 직접적으로 기여하는 조명광이 없게 되고, 모든 입사광이 회절됨으로써 휘도 제어에 유리하게 된다. 따라서 회절격자의 위상을 적절히 조절하여 각 회절차수에 의한 광을 이용하여 면광원이 되도록 제어할 수 있게 된다.Referring to FIG. 5, there is no zero-order diffracted light and the first diffracted light satisfies the internal reflection condition to obtain the maximum diffraction efficiency when the maximum phase shift value of the diffraction grating D is 2π (FIG. 5 (b)). In this case, when there is no zero-order diffracted light, no illumination light directly contributes to the display element in the form of transmitted light among incident light, and all incident light is diffracted, which is advantageous for luminance control. Therefore, by controlling the phase of the diffraction grating appropriately, it is possible to control to become a surface light source by using light according to each diffraction order.

색구현에 필요한 RGB 삼색광에 대하여, 회절광의 위상차 2π가 되도록 하는 회절격자의 깊이를 아래의 표 1에 나타내었다. 예를 들어 도광체의 굴절율(n)이 1.49라고 하면 회절격자의 깊이는 d=2*pi*파장/(n-1) 이다. 다만, 표에서 RGB의 파 장은 광원(110)에 따라 달라질 수 있다.The depth of the diffraction grating such that the phase difference of the diffracted light becomes 2π with respect to the RGB tricolor light required for color implementation is shown in Table 1 below. For example, if the refractive index n of the light guide is 1.49, the depth of the diffraction grating is d = 2 * pi * wavelength / (n-1). However, the wavelength of RGB in the table may vary depending on the light source 110.

Figure 112006069896750-pat00006
Figure 112006069896750-pat00006

이상과 같이, 상술한 회절격자 피치를 제어함으로써 도광체(130)에 요구되는 적절한 회절광의 각도 및 회절차수를 결정함으로써 도광체(130)의 출사면(132)으로부터 출사되는 휘도의 균일성이 확보됨과 동시에, 회절효율에 관계되는 상기 회절격자의 위상(또는 깊이)을 제어함으로써 출사광을 높은 휘도로 유지하는 것이 가능해진다.As described above, the uniformity of the luminance emitted from the exit surface 132 of the light guide 130 is determined by determining the angle and the diffraction order of the appropriate diffraction light required for the light guide 130 by controlling the above-described diffraction grating pitch. While being secured, it is possible to maintain the emitted light at high luminance by controlling the phase (or depth) of the diffraction grating related to the diffraction efficiency.

상기 회절격자영역(D)의 크기는, LED와 같은 점광원 또는 형광램프와 같은 선광원에서 조사되는 도광체(130)의 면적범위에 대체로 일치하게 형성되는 것이 바람직하다. 회절격자영역(D)이 형성되는 면적이 광원(110)의 조사면적보다 작을 경우에는 입사광 중 일부가 회절하지 않아 휘도 균일성을 확보하는데 충분하지 않고, 그 반대의 경우에는 도광체(130)의 출사면(132) 이면으로부터 반사된 광이 회절격자영역(D)의 잔여부분에 의해 이상 발광함으로써 도광체(130)의 입사면(131) 밖으로 누설되어 출사광량의 손실을 가져올 수 있기 때문이다.The size of the diffraction grating region D is preferably formed to substantially match the area range of the light guide 130 irradiated from a point light source such as an LED or a line light source such as a fluorescent lamp. When the area where the diffraction grating region D is formed is smaller than the irradiation area of the light source 110, some of the incident light does not diffraction and thus is not sufficient to secure luminance uniformity, and vice versa. This is because the light reflected from the back surface of the exit surface 132 abnormally emits light by the remaining portion of the diffraction grating region D, which may leak out of the incident surface 131 of the light guide body 130, resulting in a loss of the amount of emitted light.

본 발명에서 상기 회절격장영역(D)의 단면 형상은 도 6 (a)에 따른 단면이 톱니 형상인 블레이즈 회절격자 대신에, 도 6 (b)에 도시된 단면이 정현파 형상인 회절격자나 도 6 (c)에 도시된 단면이 다층계단 형상의 단면을 갖는 회절격자로도 구성할 수 있다. 정현파 형상의 회절격자나 다층계단 형상의 회절격자에 있어서도, 상술한 블레이즈 회절격자와 비교하여 회절효율만이 차이가 있고 회절광의 각도변화와 관련된 회절격자의 피치에 대한 제어는 동일하다.In the present invention, the cross-sectional shape of the diffraction length region D is a diffraction grating having a sinusoidal cross section shown in FIG. 6 (b) instead of a blaze diffraction grating having a sawtooth-shaped cross section according to FIG. The cross-section shown in (c) can also be constituted by a diffraction grating having a cross-section in the form of a multi-tier step. Also in the sinusoidal diffraction grating or the multi-layered diffraction grating, only the diffraction efficiency is different compared with the above-described blaze diffraction grating, and the control of the pitch of the diffraction grating in relation to the angle change of the diffracted light is the same.

한편, 빛을 이용한 칼라의 구현에 있어서는 RGB의 삼색광이 필요하고, 상술한 바와 같이 광원(110)에 의한 삼색광의 공급은 각각이 단색광 형태의 RGB 점광원 쌍을 혼합배치하거나 RGB의 혼합광을 발생시키는 선광원 형태의 형광광원이 이용될 수 있다. On the other hand, in the implementation of the color using light, RGB three-color light is required, and as described above, the three-color light supply by the light source 110 is arranged by mixing a pair of RGB point light source in the form of monochromatic light or mixing mixed light of RGB. A fluorescent light source in the form of a linear light source to generate may be used.

도 7 (a) 내지 도 7 (d)는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 RGB 점광원 쌍에 대응하여 형성된 회절격자의 배치 형태를 나타내는 직하형 면광원장치(100)용 도광체(130)의 저면도이다.7 (a) to 7 (d) are light guides 130 for the direct type surface light source device 100 showing the arrangement of the diffraction gratings formed corresponding to the plurality of RGB point light source pairs according to the embodiment of the present invention. Bottom view of the.

도 7 (a)의 실시예에서 RGB 점광원은 각각의 색상별로 하나의 열을 이루고 이 각각의 열이 도광체(130) 전체면적에 걸쳐 교대하여 순차적으로 배치된다. 열 단위로 배치된 각각의 RGB 광원에 대응하여 도광체(130)의 입사면(131)에는 각각의 RGB 색광이 내부 전반사 조건을 만족하도록 회절격자의 피치가 제어된 회절격자영역(DR, DG, DB)이 배열된다. 이 경우 각각의 회절격자영역(DR, DG, DB)의 피치 및 깊이는 광원으로부터 조사되는 RGB 파장에 따라 결정된다.In the embodiment of FIG. 7A, the RGB point light sources form one column for each color, and the rows are alternately arranged sequentially over the entire area of the light guide 130. Diffraction grating regions D R and D in which the pitch of the diffraction grating is controlled on the incident surface 131 of the light guide 130 corresponding to each RGB light source arranged in units of columns so that each RGB color light satisfies the internal total reflection condition. G , D B ) are arranged. In this case, the pitch and depth of each diffraction grating region D R , D G , D B are determined according to the RGB wavelength irradiated from the light source.

이러한 RGB 회절격자영역(DR, DG, DB) 또는 RGB 점광원은 상기 도 7 (a)와 같이 열 단위로 배치하는 대신에 도 7 (b)에 도시된 바와 같이 세 개의 회절격자영역 DR, DG, DB이 예컨대 삼각형 형상의 클러스터(C)를 이루고, 이 클러스터 단위의 회 절격자영역이 도광체(130)의 저면에 반복적으로 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 단위 클러스터(C)의 기하학적 형상은 제한적인 의미를 갖지는 않는다.Such RGB diffraction grating regions (D R , D G , D B ) or RGB point light sources are arranged in units of columns as shown in FIG. 7 (a), but three diffraction grating regions as shown in FIG. 7 (b). It is also possible that D R , D G , and D B form a triangular cluster C, for example, and the gray lattice region in the unit of the cluster may be repeatedly formed on the bottom surface of the light guide 130. In this case, the geometry of the unit cluster C does not have a limiting meaning.

각각의 회절격자영역(DR, DG, DB)에서 격자 능선의 방향은, 도 7 (a)에서와 같이 어느 일방향으로 정렬되는 대신에, 도 7 (c)에서와 같이 이웃하는 회절격자영역의 격자 능선의 방향과 수직하게 교차하도록 형성시키는 것도 가능하며, 이에 따라 휘도 균일성은 더욱 향상된다. 나아가, 도 7(d)에 도시된 바와 같이 회절격자영역(DR, DG, DB)의 능선 방향을 랜덤하게 형성시키는 것도 가능하다.In each of the diffraction grating regions D R , D G , and D B , the direction of the grating ridges is not aligned in any one direction as shown in FIG. 7 (a), but instead adjacent to the diffraction grating as shown in FIG. 7 (c). It is also possible to form so as to perpendicularly intersect the direction of the lattice ridges of the region, whereby the luminance uniformity is further improved. Furthermore, as shown in FIG. 7D, it is also possible to randomly form the ridge direction of the diffraction grating regions D R , D G , and D B.

도 7 (a) 내지 도 7 (d)의 실시예에서 각각의 회절격자영역(DR, DG, DB)의 평면 형상은 원형으로 도시하였으나, 대응하는 점광원의 평면 형상에 따라 사각형 또는 기타의 형상도 가능하다.7 (a) to 7 (d), the planar shape of each of the diffraction grating regions D R , D G , and D B is shown as a circle, but according to the planar shape of the corresponding point light source, Other shapes are possible.

이상과 같은 회절격자는 점광원을 이용한 측면조사형 면광원장치에 있어서, 입사면 근방에서의 국부적인 암부영역을 제거하는 데 이용될 수 있다. The diffraction grating as described above may be used to remove a local dark area near the incident surface in the side-illumination type surface light source device using a point light source.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 측면조사형 면광원장치의 사시도이다. 도광체(130′)는 측단면 중 적어도 하나 이상이 광원(110)으로부터의 광을 도입시키기 위한 입사면(131′)을 제공하고, 하측 평면은 도광되는 빛을 상부로 반사시키기 위한 반사면(135′)을, 상측 평면은 외부로 조명광을 출사시키기 위한 출사면(132′)을 제공한다. 도광체(130′)의 단면은 도면에 도시된 바와 같이 상기 반사면(135′)이 입사면(131′)으로부터 반대측 말단면(134′)으로 경사져 있는 쐐기형 형상이거나, 반사면(135′)과 출사면(132′)이 평행한 평판 형상일 수 있다. 상기 입 사면(131′) 근방에는, LED와 같은 점광원 형태의 광원(110)이 소정의 간격을 두고 하나 이상 배치되어 있다. 이러한 광원은, 도면에 도시된 것에 불구하고 상기 입사면(131′)에 대향된 말단면(134′)에도 형성될 수 있다. 상기 반사면(134′)에는 전체 표면을 덮도록 반사시트(도면 미도시)를 배치하고, 출사면(132′) 상측에는 확산 시트와, 프리즘 시트로부터 선택되는 하나 이상의 광학 필름층을 추가적으로 형성함으로써 면광원장치로부터 출사되는 조명광으로 품질을 개선하게 된다.8 is a perspective view of a side-illuminated surface light source device according to an embodiment of the present invention. The light guide 130 ′ provides an incident surface 131 ′ in which at least one of the side cross sections introduces light from the light source 110, and the lower plane has a reflective surface for reflecting the light guided upwards ( 135 ', the upper plane provides an exit surface 132' for emitting illumination light to the outside. The cross-section of the light guide 130 'may be a wedge shaped in which the reflective surface 135' is inclined from the incident surface 131 'to the opposite end surface 134', or the reflective surface 135 'as shown in the drawing. ) And the exit surface 132 ′ may have a parallel flat plate shape. At least one light source 110 in the form of a point light source such as an LED is disposed at a predetermined interval near the entrance surface 131 '. Such a light source may be formed in the end surface 134 'opposite to the incident surface 131' despite being shown in the figure. A reflective sheet (not shown) is disposed on the reflective surface 134 'to cover the entire surface, and an additional diffusion film and at least one optical film layer selected from a prism sheet are further formed on the exit surface 132'. The illumination light emitted from the surface light source device improves the quality.

본 발명에 따른 측면조사형 면광원장치(100′)에서는, 상기 광원(110)에 대응하여 광원(110)의 면적에 대체로 일치하는 크기의 회절격자영역(D)이 상기 상기 입사면(131′)에 형성되는 것이 특징이다. 회절격자영역(D)의 능선은 출사면(132′) 또는 반사면(135′)에 수직하게 형성된다. 이에 따라, 광원(110)으로부터 입사되는 입사광은 입사면(131′)의 이면에서 도광체(130′)의 좌우 측단면(137′)쪽으로 즉각적으로 회절됨으로써, 비연속적인 점광원(110)의 배치로 인한 입사면(131′) 근방에서의 국부적인 암부영역을 효과적으로 제거하여 휘도 향상을 도모할 수 있다. 또한 광원(110)을 도광판(130′)의 입사면(131′)에 매우 근접하여 배치하는 것이 가능하므로 면광원장치의 전체 사이즈를 줄이고 휘도의 향상을 가져올 수 있게 된다.In the side-illumination type surface light source device 100 'according to the present invention, a diffraction grating region D having a size substantially corresponding to the area of the light source 110 corresponding to the light source 110 has the incident surface 131'. ) Is characterized by. The ridge line of the diffraction grating region D is formed perpendicular to the exit surface 132 'or the reflective surface 135'. Accordingly, incident light incident from the light source 110 is immediately diffracted from the rear surface of the incident surface 131 'toward the left and right side cross-sections 137' of the light guide body 130 ', thereby preventing the point light source 110 from being discontinuous. The local dark area near the incident surface 131 'due to the arrangement can be effectively removed to improve the brightness. In addition, since the light source 110 can be disposed very close to the incident surface 131 'of the light guide plate 130', the overall size of the surface light source device can be reduced and brightness can be improved.

본 실시예에 따른 측면조사형 면광원장치(100′)에 있어서도, 회절격자영역(D)의 피치, 깊이 면적, 회절격자의 단면형상에 관한 부분은 상술한 직하형 면광원장치(100)의 경우에서와 동일하게 제어될 수 있다.Also in the side-illumination type surface light source device 100 'according to the present embodiment, the portions related to the pitch, depth area, and cross-sectional shape of the diffraction grating area D of the direct type surface light source device 100 are described. It can be controlled in the same manner as in the case.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범위 가 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질 및 특징적인 구성을 일탈하지 아니하고 다양한 변형예가 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명에서 상기한 실시예는 예시적일 뿐 제한적인 의미를 갖는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 범위는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 이로부터 파악될 수 있는 모든 변형예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit and characteristic constitution of the present invention. Therefore, the above-described embodiments in the present invention are illustrative only and do not have a limiting meaning, and the technical scope of the present invention should be understood to include the matters described in the claims of the present invention and all modifications that can be understood therefrom. do.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 입사면에 대한 광분포밀도가 균일하지 않은 광원과 근접하여 배치되더라도 휘도 얼룩짐이 방지되고 고휘도를 얻을 수 있는 도광체를 실현할 수 있으며, 또한 상기 도광체를 이용한 면광원장치는 소형 및 박형의 사이즈로 제작될 수 있다.As described above, according to the present invention, a light guide that can prevent luminance unevenness and obtain high luminance can be realized even if the light distribution density of the incident surface is arranged in close proximity to the light source, and the surface light source using the light guide can be realized. The device can be manufactured in small and thin sizes.

Claims (15)

삭제delete 하나 이상의 광원으로부터 입사한 광을 도광시켜 면광으로 전환시키는 도광체에 있어서, 상기 광원에 대향되는 도광체의 입사면에는 각각의 광원에 대응하는 투과형의 회절격자가 형성되고, 상기 회절격자는 상기 도광체의 출사면의 반대면에 형성되는 것을 특징으로 하는 도광체.A light guide for guiding light incident from one or more light sources and converting the light into surface light, wherein a light diffraction grating corresponding to each light source is formed on an incident surface of the light guide opposite to the light source, and the diffraction grating is the light guide. A light guide, characterized in that formed on the opposite side of the exit surface of the sieve. 청구항 2에 있어서, 상기 회절격자의 피치는 1차 회절광의 각도가 내부 전반사를 위한 임계각 이상의 각도를 이루도록 결정되는 것을 특징으로 하는 도광체.The light guide according to claim 2, wherein the pitch of the diffraction gratings is determined such that the angle of the first diffracted light forms an angle equal to or greater than a critical angle for total internal reflection. 청구항 2에 있어서, 상기 회절격자의 깊이는 회절격자에 의한 입사광의 최대위상변위가 2π가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 도광체.The light guide according to claim 2, wherein the depth of the diffraction grating is controlled such that the maximum phase displacement of incident light by the diffraction grating is 2 [pi]. 청구항 2에 있어서, 상기 도광체의 출사면에는 회절광을 출사시키기 위한 미세요철이 형성된 것을 특징으로 하는 도광체.The light guide according to claim 2, wherein fine projections for emitting diffracted light are formed on an exit surface of the light guide. 청구항 2에 있어서, 상기 광원은 도광체의 하부에서 대칭구조로 배치되는 하나 이상의 RGB 파장의 점광원 쌍으로 존재하고, 상기 회절격자의 피치 및 깊이는 RGB 파장에 따라 각각 별개의 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 도광체.The method according to claim 2, wherein the light source is present in the point light source pair of one or more RGB wavelengths arranged in a symmetrical structure under the light guide, wherein the pitch and depth of the diffraction grating are each determined to be a separate value according to the RGB wavelength A light guide characterized by the above. 삭제delete 청구항 2에 있어서, 상기 회절격자는 단면 형상이 블레이즈 회절격자인 것을 특징으로 하는 도광체.The light guide according to claim 2, wherein the diffraction grating has a cross-sectional shape of a blaze diffraction grating. 청구항 2에 있어서, 상기 회절격자는 단면 형상이 정현파 또는 계단 형태인 것을 특징으로 하는 도광체.The light guide according to claim 2, wherein the diffraction grating has a sine wave or step shape in cross section. 청구항 2에 있어서, 상기 회절격자의 면적은 광원으로부터의 입사광이 조사되는 영역에 일치하는 것을 특징으로 하는 도광체.The light guide according to claim 2, wherein the area of the diffraction grating corresponds to a region to which incident light from the light source is irradiated. 점광원 또는 선광원 형태의 광원과, 상기 광원으로부터의 입사광을 면광으로 전환시키기 위한 소자로서 청구항 2 내지 청구항 6 또는 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 도광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.A light source comprising a light source in the form of a point or linear light source and a light guide according to any one of claims 2 to 6 or 8 to 10 as an element for converting incident light from the light source into surface light. Light source device. 청구항 11에 있어서, 상기 광원은 도광체의 하부에서 기하학적 대칭구조로 배치되는 하나 이상의 RGB 점광원 쌍으로 존재하는 것을 특징으로 하는 면광원장 치.12. The surface light source device according to claim 11, wherein the light source exists as one or more pairs of RGB point light sources arranged geometrically symmetrically under the light guide. 청구항 11에 있어서, 상기 회절격자는 단면 형상이 블레이즈 회절격자인 것을 특징으로 하는 면광원장치.The surface light source device according to claim 11, wherein the diffraction grating has a cross-sectional shape of a blaze diffraction grating. 청구항 11에 있어서, 상기 회절격자는 단면 형상이 정현파 또는 계단 형태인 것을 특징으로 하는 면광원장치.The surface light source device according to claim 11, wherein the diffraction grating has a sine wave or step shape in cross section. 청구항 11에 있어서, 상기 회절격자의 면적은 광원으로부터의 입사광이 조사되는 영역에 일치하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.The surface light source device according to claim 11, wherein an area of the diffraction grating corresponds to a region to which incident light from the light source is irradiated.
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