KR101064478B1 - Plane light emitting back light unit and lamp using point light source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드나 레이저다이오드와 같은 점광원의 빛을 광가이드판의 내부에 전반사되도록 회절시키고 이를 전방으로 고르게 분산 방출하는 면발광 백라이트 유닛 및 면발광 램프에 관한 것이다. 본 발명의 면발광 백라이트 유닛은, LCD패널의 후방에 소정 간격으로 배열되어 상기 LCD패널 측을 향해 빛을 조사하는 복수의 점광원과, 상기 LCD패널과 점광원의 사이에 배치되는 투광성 재질의 광가이드판을 포함하며, 상기 광가이드판의 배면부에는 각 점광원의 광조사 영역에 상기 점광원에서 조사된 빛의 진행방향를 변경시켜 상기 광가이드판에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사되게 하는 회절수단이 구비되고, 상기 광가이드판의 전면부 및 배면부 중 적어도 일측에는 광가이드판 내부에서 전반사되는 빛의 진행 방향을 변경시켜 상기 LCD패널 측으로 방출시키는 복수의 광방출수단이 구비된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a surface light emitting unit and a surface light emitting lamp that diffracts the light of a point light source such as a light emitting diode or a laser diode to be totally reflected inside the light guide plate and evenly distributes the light toward the front. The surface emitting backlight unit of the present invention includes a plurality of point light sources arranged at a predetermined interval behind the LCD panel to irradiate light toward the LCD panel, and light of a translucent material disposed between the LCD panel and the point light source. A diffraction means including a guide plate and having a back portion of the light guide plate to change the traveling direction of light irradiated from the point light source to a light irradiation area of each point light source so that the light guide plate is incident at an angle at which total internal reflection occurs; It is provided, and at least one side of the front portion and the rear portion of the light guide plate is characterized in that a plurality of light emitting means for changing the traveling direction of the light totally reflected inside the light guide plate to emit to the LCD panel side.

점광원, LED, LD, 광가이드판, 회절격자, 광방출수단 Point light source, LED, LD, light guide plate, diffraction grating, light emitting means

Description

점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛 및 면발광 램프 {PLANE LIGHT EMITTING BACK LIGHT UNIT AND LAMP USING POINT LIGHT SOURCE}Surface emitting backlight unit and surface emitting lamp using point light source {PLANE LIGHT EMITTING BACK LIGHT UNIT AND LAMP USING POINT LIGHT SOURCE}

본 발명은 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛 및 면발광 램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드나 레이저다이오드와 같은 점광원의 빛을 광가이드판의 내부에 전반사되도록 회절시키고 이를 전방으로 고르게 분산 방출하는 면발광 백라이트 유닛 및 면발광 램프에 관한 것이다.The present invention relates to a surface light emitting unit and a surface light emitting lamp using a point light source, and more particularly, diffracted light of a point light source such as a light emitting diode or a laser diode to be totally reflected inside the light guide plate and evenly distributed to the front. A surface emitting backlight unit and a surface emitting lamp that emit light.

최근 들어 LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode)와 같은 반도체 발광소자가 실/내외 조명장치나 디스플레이장치의 백라이트 용으로 널리 사용되고 있다. 상기 LED나 LD는 전력 대비 발광 효율이 높아 전력 소비를 절감할 수 있고, 다양한 색상의 조명을 제공할 수 있는 등의 장점이 있는 반면, 점광원이 갖는 구조적 특성으로 인해 광 조사각이 좁은 단점이 있기 때문에, 넓은 영역에 대하여 고른 광도의 빛을 제공하기 위해서는 광확산판과 같은 별도의 수단을 필요로 한다.Recently, semiconductor light emitting devices such as LED (Light Emitting Diode) and LD (Laser Diode) have been widely used for backlight of indoor / outdoor lighting devices or display devices. The LED or LD has a high luminous efficiency compared to electric power, which can reduce power consumption and provide illumination of various colors, whereas the light emission angle is narrow due to the structural characteristics of the point light source. Therefore, in order to provide light of uniform brightness over a wide area, a separate means such as a light diffusion plate is required.

예를 들어, 액정표시장치(LCD)는 액정패널 자체가 빛을 발하지 않기 때문에 후방에 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 구비하게 되는데, 이 백라이트 유닛의 광원으로 종래에는 CCFL(Cold cathode flourescent lamp)이 주로 사용되었으나, 최근에는 화질과 에너지 효율을 높일 수 있는 소자로서 LED가 각광받고 있다. For example, a liquid crystal display (LCD) includes a backlight unit that provides light to the rear side because the liquid crystal panel itself does not emit light. As a light source of the backlight unit, a conventional cold cathode flourescent lamp (CCFL) is mainly used. In recent years, LEDs have been in the spotlight as devices capable of improving image quality and energy efficiency.

현재 사용되는 LED 백라이트 유닛은 에지형(edge emitting)과 직하형(direct illumination)의 두 가지 타입으로 크게 구분된다. Currently used LED backlight units are largely divided into two types: edge emitting and direct illumination.

에지형은 도광판의 가장 자리에 LED를 설치하여 도광판에 빛을 입사시키는 것으로, 입사된 광선들이 내부 전반사를 통해 도광판 전체로 확산되다가 돌기 형태의 추출점이나 요철된 산란 무늬를 만나면 도광판의 수직방향 전방으로 방출되어 확산된 빛을 제공하는 구조를 갖는다. 이러한 에지형 구조는 도광판에서 나오는 빛의 세기를 균일하게 만들기 쉬울 뿐 아니라 백라이트 유닛의 두께를 얇게 만들 수 있는 장점이 있다. In the edge type, the LED is installed at the edge of the light guide plate to inject light into the light guide plate. When the incident light rays are diffused through the total internal reflection to the entire light guide plate, and meet the projection-shaped extraction point or the uneven scattering pattern, the light guide plate is vertically forward. It has a structure that is emitted to provide diffused light. Such an edge type structure not only makes it easy to uniformize the light intensity emitted from the light guide plate, but also has an advantage of making the thickness of the backlight unit thin.

그러나, 화면이 대형화됨에 따라 LED가 설치되는 도광판의 각 변부 길이에 대해 화면의 면적은 제곱에 비례하여 증가되므로, 에지형 백라이트 유닛은 각 광원의 요구 광량이 증가되어 고휘도의 엘이디가 요구되며, 빛 도달 거리가 증가되는 만큼 엘이디의 휘도 뿐 아니라 도광판의 성능 개선 또한 요구되어 제조비용 및 공정 난이도 면에서 불리해지는 문제가 있다. However, as the size of the screen increases, the area of the screen increases in proportion to the square for each side length of the light guide plate on which the LED is installed. Therefore, the edge type backlight unit requires a high brightness LED because the required amount of light of each light source is increased. As the distance to reach is increased, not only the brightness of the LED but also the performance improvement of the light guide plate are required, which is disadvantageous in terms of manufacturing cost and process difficulty.

이에 반하여 직하형(direct type)은 LED를 액정 후방에 2차원으로 배열하고 확산판을 사용하여 각 LED의 빛을 분산시킴으로써 균일한 빛을 제공하는 것으로, LED의 분산 배치를 통해 보다 용이하게 양호한 화질의 대형 화면을 구현할 수 있어 TV와 같이 대형화 추세에 있는 디스플레이장치에 있어서는 에지형보다 상당히 유리 한 장점을 갖는다. In contrast, the direct type provides uniform light by arranging the LEDs in two dimensions behind the liquid crystal and dispersing the light of each LED using a diffuser plate. It is possible to realize a large screen of the display device in the trend of large-sized, such as TV has a significant advantage over the edge type.

그러나, LED와 같은 점광원은 광 조사 중심과 멀어질수록, 즉 출사각이 커질수록 빛의 세기가 급격히 약해지는 불균일한 광분포를 갖기 때문에, 직하형 백라이트 유닛은 확산판을 사용해도 LED와 가까운 점을 중심으로 밝은 점이 생기는 현상이 발생하고, 이를 제거하기 위한 확산판 개선이나 다른 광학 요소의 구비가 요구된다. 또한, 제한된 광 조사각으로 인해 요구되는 면적을 비추기 위해서는 액정과 LED 간에 충분한 공간이 확보되어야 하므로 백라이트 유닛과 액정표시장치의 두께가 증가될 수밖에 없는 단점이 있다. However, since point light sources such as LEDs have a non-uniform light distribution that is far from the center of light irradiation, i.e., a larger emission angle, the intensity of the light rapidly decreases, the direct backlight unit is close to the LED even when using a diffuser plate. The phenomenon that bright spots occur around a dot occurs, and diffusion plate improvement or other optical elements are required to remove the spot. In addition, in order to illuminate the required area due to the limited light irradiation angle, sufficient space must be secured between the liquid crystal and the LED, so that the thickness of the backlight unit and the liquid crystal display device must be increased.

그리고, 상기와 같은 백라이트 유닛에 적용 시 발생되는 점광원의 광분포 문제는 조명용 램프에 점광원을 사용할 경우에도 동일하게 발생된다.In addition, the light distribution problem of the point light source generated when applied to the backlight unit as described above occurs even when the point light source is used in the lighting lamp.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광다이오드나 레이저다이오드와 같은 점광원을 직하형으로 배치하여 대형 디스플레이장치에 대해서도 우수한 화질 구현이 가능한 동시에 점광원과 근거리에서도 양호한 빛 분산 효과를 구현하는 광가이드판을 구비하여 디스플레이장치의 두께를 감소시키면서도 화질을 더욱 향상시킬 수 있는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛을 제공하는 것에 목적이 있다. The present invention is to solve the problems described above, by providing a point light source such as a light emitting diode or a laser diode in a direct type to realize a good image quality for a large display device, and at the same time a good light dispersion effect even at a point light source and a short distance It is an object of the present invention to provide a surface emitting backlight unit using a point light source capable of further improving image quality while reducing the thickness of a display device by providing an optical guide plate.

또한, 본 발명은 점광원의 빛을 광가이드판을 통해 균일하게 확산 방출하여 넓은 영역에 대하여 고른 조명 효과를 구현할 수 있도록 한 점광원을 이용한 면발광 램프를 제공하는 것에 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a surface light emitting lamp using a point light source to uniformly diffuse and emit light of a point light source through a light guide plate to realize an even lighting effect over a wide area.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, LCD패널의 후방에 소정 간격으로 배열되어 상기 LCD패널 측을 향해 빛을 조사하는 복수의 점광원과, 상기 LCD패널과 점광원의 사이에 배치되는 투광성 재질의 광가이드판을 포함하며, 상기 광가이드판의 배면부에는 각 점광원의 광조사 영역에 상기 점광원에서 조사된 빛의 진행방향를 변경시켜 상기 광가이드판에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사되게 하는 회절수단이 구비되고, 상기 광가이드판의 전면부 및 배면부 중 적어도 일측에는 광가이드판 내부에서 전반사되는 빛의 진행 방향을 변경시켜 상기 LCD패널 측으로 방출시키는 복수의 광방출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛을 제공한다.The present invention for achieving the above object, a plurality of point light sources arranged at a predetermined interval behind the LCD panel for irradiating light toward the LCD panel side, and a transparent material disposed between the LCD panel and the point light source And a light guide plate of the light guide plate, wherein the rear portion of the light guide plate is diffracted to change the traveling direction of the light irradiated from the point light source to the light irradiation area of each point light source so that the light guide plate is incident at an angle of total internal reflection Means are provided, and at least one side of the front portion and the rear portion of the light guide plate is characterized in that a plurality of light emitting means for changing the traveling direction of the light totally reflected inside the light guide plate to emit to the LCD panel side Provided is a surface emitting backlight unit using a point light source.

상기한 본 발명의 면발광 백라이트 유닛에서, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 소정 주기로 돌출 형성된 회절격자로 이루어질 수 있다.In the surface emitting backlight unit of the present invention, the diffraction means may be formed of a diffraction grating protruding at a predetermined period on the rear surface of the optical guide plate.

또한, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 회절패턴을 형성하는 회절광학소자로 이루어질 수도 있다. In addition, the diffraction means may be made of a diffraction optical element for forming a diffraction pattern on the back portion of the optical guide plate.

상기 광방출수단은 상기 광가이드판의 표면에 형성된 돌출부나 함입부로 이루어질 수 있다. The light emitting means may be formed of a protrusion or a recess formed on the surface of the light guide plate.

또한, 상기 광방출수단은 회절광학소자 또는 홀로그램 렌즈로 이루어질 수도 있다. In addition, the light emitting means may be made of a diffractive optical element or a hologram lens.

상기 점광원은 발광다이오드 또는 레이저다이오드로 이루어질 수 있다. The point light source may be formed of a light emitting diode or a laser diode.

상기 회절격자의 주기는 상기 광가이드판의 수직방향에 대해 0°~ 90°사이의 각도 범위에서 2차 이상의 회절무늬가 형성되지 않도록 구비된 것이 바람직하다.The period of the diffraction grating is preferably provided so that a second or more diffraction pattern is not formed in an angle range between 0 ° and 90 ° with respect to the vertical direction of the optical guide plate.

더욱 바람직하게는, 상기 회절격자의 주기는 점광원의 빛의 파장을 광가이드판의 굴절율로 나눈 값의 2배보다 작게 형성된다.More preferably, the period of the diffraction grating is less than twice the value of the wavelength of light of the point light source divided by the refractive index of the optical guide plate.

상기 회절격자의 깊이는 0차 회절광의 광도보다 1차 회절광의 광도가 더 크게 되도록 형성된 것이 바람직하다.The depth of the diffraction grating is preferably formed such that the luminous intensity of the first-order diffracted light is greater than that of the zero-order diffracted light.

또한, 상기 회절격자의 깊이는 점광원의 빛의 반파장을 광가이드판의 굴절율에서 1을 뺀 수치로 나눈 값의 홀수배인 것이 더욱 바람직하다. In addition, the depth of the diffraction grating is more preferably odd times the value obtained by dividing the half-wavelength of the light of the point light source by a value obtained by subtracting 1 from the refractive index of the optical guide plate.

상기 회절격자는 직사각형 단면 형상을 가지고, 마루와 골의 폭 비율이 1:0.1 내지 1:10인 것이 바람직하다. The diffraction grating has a rectangular cross-sectional shape, and the width ratio of the ridge and the valley is preferably 1: 0.1 to 1:10.

그리고, 상기 회절격자는 1차원적 주기를 갖는 배열, 2차원적 주기를 갖는 배열, 원형 대칭성을 갖는 배열 중 적어도 하나의 배열 형태로 구비될 수 있다. The diffraction grating may be provided in at least one of an array having a one-dimensional period, an array having a two-dimensional period, and an array having a circular symmetry.

본 발명의 점광원을 이용한 면발광 램프는, 소정 간격으로 배열되어 전방으로 빛을 조사하는 복수의 점광원과, 상기 점광원의 전방에 배치되는 투광성 재질의 광가이드판을 포함하며, 상기 광가이드판의 배면부에는 각 점광원의 광조사 영역에 상기 점광원에서 조사된 빛의 진행방향를 변경시켜 상기 광가이드판에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사되게 하는 회절수단이 구비되고, 상기 광가이드판의 전 면부 및 배면부 중 적어도 일측에는 광가이드판 내부에서 전반사되는 빛의 진행 방향을 변경시켜 전방으로 방출시키는 광방출수단이 구비된 것을 특징으로 한다.The surface light emitting lamp using the point light source of the present invention includes a plurality of point light sources arranged at predetermined intervals to irradiate light forward, and an optical guide plate of a translucent material disposed in front of the point light source. The back portion of the plate is provided with diffraction means for changing the traveling direction of the light irradiated from the point light source to the light irradiation area of each point light source to be incident on the light guide plate at an angle at which total internal reflection occurs, and the front of the light guide plate At least one of the surface portion and the rear portion is characterized in that the light emitting means for emitting the front by changing the direction of travel of the light totally reflected inside the light guide plate.

상기 면발광 램프에서, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 소정 주기로 돌출 형성된 회절격자로 이루어질 수도 있고, 상기 광가이드판의 배면부에 회절패턴을 형성하는 회절광학소자로 이루어질 수도 있다. In the surface light emitting lamp, the diffraction means may be formed of a diffraction grating protruding at a predetermined period on the rear surface of the optical guide plate, or may be formed of a diffraction optical element forming a diffraction pattern on the rear surface of the optical guide plate.

상기 회절격자의 주기는 상기 광가이드판의 수직방향에 대해 0°~ 90°사이의 각도 범위에서 2차 이상의 회절무늬가 형성되지 않도록 구비되고, 상기 회절격자의 깊이는 0차 회절광의 광도보다 1차 회절광의 광도가 더 크게 되도록 형성된 것이 바람직하다. The period of the diffraction grating is provided so that a second or more diffraction pattern is not formed in an angle range between 0 ° and 90 ° with respect to the vertical direction of the optical guide plate, and the depth of the diffraction grating is 1 less than the intensity of the 0th diffraction light. It is preferable that it is formed so that the luminous intensity of the diffracted light becomes larger.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 점광원의 빛을 회절시켜 광가이드판 내부에 전반사되도록 입사시키고 다수의 광추출부를 통해 전방으로 균일하게 분산 방출되도록 함으로써, 직하형 광원 배치 방식과 에지형 광원 배치 방식의 장점을 동시에 구비하여 고품질의 도광판 및 고휘도의 점광원을 사용하지 않으면서, 또한 보다 적은 수량의 점광원을 사용하면서도 균일한 광도를 구현하는 대형 디스플레이장치용 백라이트 유닛을 제공할 수 있으며, 점광원과 회절격자 간의 거리가 짧아도 광가이드판으로 빛을 가이딩하는 효과가 동일하게 발생되어 디스플레이장치의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the direct light source arrangement and the edge-type light source arrangement by diffracting the light of the point light source is incident to be totally reflected inside the light guide plate and uniformly dispersed and discharged forward through a plurality of light extraction parts It is possible to provide a backlight unit for a large display device that realizes uniform brightness without using a high quality light guide plate and a high brightness point light source while simultaneously using the advantages of the method. Even if the distance between the light source and the diffraction grating is short, the effect of guiding light with the light guide plate is generated in the same way, thereby reducing the thickness of the display apparatus.

또한, 점광원의 빛을 광가이드판을 통해 균일하게 확산 방출하여 넓은 영역 에 대하여 고른 광도의 빛을 조사하는 고품질의 조명용 램프를 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that can provide a high-quality lighting lamp for irradiating light of uniform brightness over a wide area by uniformly diffused emission of the point light source through the light guide plate.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent from the following detailed description. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛의 제1실시예를 도시한 것이다. 1 shows a first embodiment of a surface emitting backlight unit using a point light source according to the present invention.

도시된 제1실시예는 점광원으로서 LED를 구비한 것을 예시한 것으로, 회로기판(110)에 소정 간격으로 설치된 복수의 LED 점광원(120) 및 이 점광원(120)의 전방에 구비된 광가이드판(130)으로 이루어진다.The illustrated first embodiment illustrates an example in which an LED is provided as a point light source, and a plurality of LED point light sources 120 provided at a predetermined interval on the circuit board 110 and light provided in front of the point light source 120. It consists of a guide plate 130.

상기 점광원(120)은 에지형 타입과 같이 도광판의 외측단 부분에 설치되지 않고, 직하형 타입과 같이 상기 광가이드판(130)의 후방에 등간격을 이루어 1차원 또는 2차원 배열된다. The point light source 120 is not installed at the outer end portion of the light guide plate like the edge type, but is arranged one-dimensionally or two-dimensionally at equal intervals behind the light guide plate 130 like the direct type.

상기 광가이드판(130)은 투광성이 높은 합성수지 소재로 이루어진 것이 성형성이나 비용 면에서 바람직하며, 특히 본 발명에서 요구되는 빛의 회절 및 내부 전반사 효과를 구비하기 위하여 굴절률이 1.3 이상의 것이 바람직하다. The light guide plate 130 is preferably made of a synthetic resin material having high light transmittance, and is preferable in terms of moldability and cost. In particular, the optical guide plate 130 preferably has a refractive index of 1.3 or more in order to provide light diffraction and internal total reflection effects required by the present invention.

상기 광가이드판(130)의 배면부에는 각 점광원(120)의 전방마다, 점광원(120)의 광조사 범위에 따라 적정 면적으로 광투과형 회절격자(131)가 구비된다. 상기 회절격자(131)는 점광원(120)에서 조사된 빛의 진행 각도를 변경시켜 상기 광가이드판(130)에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사되도록 하는 것으로, 빛의 진행 각도는 상기 회절격자(131)의 주기에 따라 달라지게 된다. The rear portion of the light guide plate 130 is provided with a light transmissive diffraction grating 131 at an appropriate area according to the light irradiation range of the point light source 120 at each front of each point light source 120. The diffraction grating 131 changes the propagation angle of the light irradiated from the point light source 120 to be incident on the optical guide plate 130 at an angle at which total internal reflection occurs, and the propagation angle of the light is the diffraction grating ( 131).

도 2를 함께 참조하여 설명하면, 광가이드판(130)의 굴절률을 n, 회절격자(131)의 주기를 d, 빛의 파장을 λ, 광가이드판(130)의 수직방향에 대한 회절각을 θ, 회절차수를 m이라 할 때, 상기 회절격자(131)에 의한 빛의 회절 각도는 다음 공식을 따른다.Referring to FIG. 2, the refractive index of the optical guide plate 130 is n, the period of the diffraction grating 131 is d, the wavelength of light is λ, and the diffraction angle with respect to the vertical direction of the optical guide plate 130 is determined. When θ and a diffraction order are m, the diffraction angle of light by the diffraction grating 131 follows the following formula.

Figure 112009038292580-pat00001
(수식 1)
Figure 112009038292580-pat00001
(Equation 1)

회절차수 m은 정수로서, m = 0이면 0차 회절 무늬, m = 1이면 1차 회절 무늬를 나타낸다. 상기 회절격자(131)를 투과하는 회절 무늬의 회절각 θ는 주기 d가 작아질수록 커진다. d가 충분히 작아지면 (d < 2λ/n 이면), -90도에서 90도 사이에 나타날 수 있는 회절 무늬는 0차, -1차, +1차 회절 무늬 세 가지로 나뉜다. The diffraction order m is an integer, and when m = 0, a 0th order diffraction pattern, and when m = 1, a first order diffraction pattern is shown. The diffraction angle θ of the diffraction pattern passing through the diffraction grating 131 increases as the period d decreases. When d is small enough (d <2λ / n), the diffraction patterns that can appear between -90 and 90 degrees are divided into three categories: 0th, -1st, and + 1st.

빛의 입사각이 0도일 경우, 0차 회절 무늬의 회절각 θ는 0도이고, 회절격자(131)가 새겨진 면에 항상 수직 방향으로 회절 무늬가 발생한다. 이때, 각 회절 무늬의 에너지 분배 효율은 회절격자(131)의 깊이 h에 따라 달라지며, 0차 회절 무늬의 경우, When the incident angle of light is 0 degrees, the diffraction angle θ of the zeroth order diffraction pattern is 0 degrees, and the diffraction pattern always occurs in a direction perpendicular to the plane on which the diffraction grating 131 is engraved. At this time, the energy distribution efficiency of each diffraction pattern depends on the depth h of the diffraction grating 131, and in the case of the zero-order diffraction pattern,

Figure 112009038292580-pat00002
(수식 2)
Figure 112009038292580-pat00002
(Equation 2)

이면, 상쇄 간섭이 일어나 회절 효율은 감소하게 된다. 여기서 k는 정수이다. 또한, 상기 회절격자(131)가 직사각형 단면 형태를 갖는 경우, 회절격자(131) 의 마루와 골의 폭 비율이 50:50이면, 0차 회절 무늬의 에너지 비율은 거의 0% 에 가까워진다. 이에 따라 상기 회절격자(131)는 마루와 골의 폭이 1:0.1 내지 1:10 정도의 비율로 형성된 것이 바람직하다. In this case, destructive interference occurs and the diffraction efficiency decreases. Where k is an integer. In addition, when the diffraction grating 131 has a rectangular cross-sectional shape, when the width ratio of the floor and valleys of the diffraction grating 131 is 50:50, the energy ratio of the zero-order diffraction pattern is almost 0%. Accordingly, the diffraction grating 131 is preferably formed in a ratio of the width of the ridge and the valley of about 1: 0.1 to about 1:10.

격자의 깊이에 따라 0차 회절 무늬의 에너지 비율은 조절이 가능하며 이를 통해서 광원의 수직 방향으로 통과하는 빛의 양을 조절할 수도 있다. 결국, 0차 회절 무늬의 에너지가 감소하면, LED에서 방출되는 빛은 +/-1차 회절 무늬로 에너지가 변환되며, 회절 각도가 충분히 클 경우, 내부 전반사에 의하여 기판 면을 따라서 가이딩(guiding)된다. 이것은 에지식 백라이트 유닛에서 LED를 도광판의 가장자리에 배치하여 가이딩 모드를 생성하는 것과 유사한 효과를 가져 온다. 즉, 각 회절격자(131)가 점광원(120)의 빛을 각도를 변경시켜 광가이드판(130) 내부로 입사시키게 되고, 이들 빛은 광가이드판(130)의 내부에서 전반사되면서 멀리까지 전파되므로 복수의 점광원(120)에서 조사된 빛들이 광가이드판(130)의 내부에 균일한 광 분포를 만들어 낸다. Depending on the depth of the grating, the energy ratio of the zero-order diffraction pattern can be adjusted, thereby adjusting the amount of light passing in the vertical direction of the light source. As a result, when the energy of the 0th diffraction pattern decreases, the light emitted from the LED is converted to the +/- 1st diffraction pattern, and if the diffraction angle is sufficiently large, the guiding along the surface of the substrate is caused by total internal reflection. )do. This has a similar effect to placing the LED at the edge of the light guide plate in an edge type backlight unit to create a guiding mode. That is, each diffraction grating 131 changes the angle of the light of the point light source 120 to be incident into the light guide plate 130, and these lights propagate far away while being totally reflected inside the light guide plate 130. Therefore, the light irradiated from the plurality of point light sources 120 creates a uniform light distribution inside the light guide plate 130.

더욱이, 본 발명에서 상기 점광원(120)의 배치는 직하형 LED 백라이트 유닛과 같이 표시 장치 전체에 고르게 분산되어 있으므로, 직하형 광원이 가지는 여러 가지 장점도 구비할 수 있다. Furthermore, in the present invention, since the arrangement of the point light source 120 is uniformly distributed throughout the display device, such as a direct type LED backlight unit, the point light source 120 may have various advantages.

상기 광가이드판(130)의 전면부에는 내부에서 가이딩되는 빛을 광가이드판(130) 전방의 LCD패널 측으로 방출하기 위한 광방출수단(132)이 구비된다. 이 광방출수단(132)은 기존의 에지형 백라이트 유닛의 도광판에 구비된 것과 유사하게 상기 광가이드판(130)의 표면에 형성된 돌출부나 함입부로 이루어질 수도 있고, 회 절 광학소자로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 광가이드판(130)의 배면부에도 돌출부나 함입부로 이루어진 광방출수단(133)이 구비될 수 있다.The front portion of the light guide plate 130 is provided with light emitting means 132 for emitting the light guided therein to the LCD panel in front of the light guide plate 130. The light emitting means 132 may be formed of protrusions or recesses formed on the surface of the light guide plate 130, or may be made of a diffractive optical element, similar to that provided in the light guide plate of the edge type backlight unit. In addition, the back of the light guide plate 130 may be provided with a light emitting means 133 consisting of a protrusion or recessed portion.

예를 들어, 상기 광가이드판(130)의 굴절률을 1.5라 하고, 점광원(120)의 광 파장을 465nm라 할 때, 내부 전반사 각도는 41.8도이므로, 1차 회절각이 45도이면 1차 회절 무늬의 대부분은 내부 전반사에 의하여 가이딩 된다. 이를 만족하는 회절격자(131)의 주기 d를 상기 수식 1로부터 구하면 438nm가 된다. 주기가 438nm보다 작으면 회절각이 커지고 입사각이 내부 전반사 각보다 커지기 때문에 광가이드판(130) 내부에서 가이딩 되는 조건을 만족하게 된다. 또한, 0차 회절 무늬의 에너지 비율을 최소화하기 위한 회절격자(131)의 깊이는, 상기 수식 2에 의하면, 465nm의 홀수 배를 만족하면 된다.For example, when the refractive index of the optical guide plate 130 is 1.5 and the light wavelength of the point light source 120 is 465 nm, the total internal reflection angle is 41.8 degrees, and thus, when the first diffraction angle is 45 degrees, the first order Most of the diffraction patterns are guided by total internal reflection. When the period d of the diffraction grating 131 satisfying this is obtained from Equation 1, it is 438 nm. If the period is smaller than 438 nm, the diffraction angle is increased and the incident angle is larger than the total internal reflection angle, thereby satisfying the guiding conditions inside the optical guide plate 130. In addition, the depth of the diffraction grating 131 for minimizing the energy ratio of the zeroth order diffraction pattern may satisfy an odd multiple of 465 nm according to Equation 2 above.

상기한 회절격자 이론은 설명의 편의와 이해를 돕기 위해 1차원 격자의 수직한 방향으로 진행하는 빛에 대한 것을 예시한 것이며, 이를 응용하여 2차원 상에서 주기적 구조를 가지는 투과형 회절격자를 만들면 두 방향에 대해 수직한 방향으로 전파되는 빛의 가이딩 모드를 발생시킬 수 있다. 그리고, 상기 회절격자(131)의 형태는 방형 격자 형태 뿐 아니라, 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 원형 대칭형(동심원 형태)의 회절격자(131)를 구비할 경우 원형 대칭인 가이딩 모드가 발생된다. The diffraction grating theory described above illustrates light traveling in the vertical direction of a one-dimensional grating for convenience of explanation and understanding. When applied, the diffraction grating makes a transmissive diffraction grating having a periodic structure in two directions. It can generate a guiding mode of light propagating in a direction perpendicular to the direction. In addition, the diffraction grating 131 may have various shapes as well as a rectangular grating shape. For example, when the diffraction grating 131 has a circular symmetry (concentric circle), the guiding mode having a circular symmetry is formed. Is generated.

상기한 바와 같이 본 발명의 백라이트 유닛은, 직하형과 마찬가지로 점광원(120)인 LED가 표시장치 전체에 고르게 2차원 배열 형태로 분포되고, 각 점광원(120)에서 나오는 빛이 광가이드판(130)의 주요 면에 수직으로 입사되도록 한다. 이때, 상기 회절격자(131)의 주기와 깊이를 적절히 선택하여 입사광의 회절 무늬가 수직방향에 대해 매우 큰 각도로 회절되게 하고, 내부 전반사를 통해 반사되면서 광가이드판(130) 내부를 따라 멀리까지 전파되게 한다. 이와 같이 전파되는 빛은 다른 회절격자(131)를 통과하여 입사된 다른 점광원(120)의 빛과 섞이게 되고, 광가이드판(130) 전체에 걸쳐 균일한 광 분포를 형성하게 된다. 또한, 상기 광방출수단(132, 133)에 의해 광가이드판(130)을 통해 가이딩되는 빛이 전방으로 방출되면서 LCD패널에 균일한 광도의 빛을 제공하는 면광원을 이루게 된다. As described above, the backlight unit of the present invention, like the direct type, the LED which is the point light source 120 is evenly distributed in the form of a two-dimensional array throughout the display device, and the light emitted from each point light source 120 is an optical guide plate ( Incidence perpendicular to the main plane of 130). At this time, the period and depth of the diffraction grating 131 is appropriately selected so that the diffraction pattern of the incident light is diffracted at a very large angle with respect to the vertical direction, and is reflected through the total internal reflection and far along the inside of the light guide plate 130. Let it spread. The light propagated as described above is mixed with the light of another point light source 120 incident through the other diffraction grating 131, and forms a uniform light distribution throughout the light guide plate 130. In addition, the light guided by the light emitting means 132, 133 through the light guide plate 130 is emitted to the front to form a surface light source for providing a light of uniform brightness to the LCD panel.

따라서, 본 발명의 백라이트 유닛은 직하형 광원 배치 방식과 에지형 광원 배치 방식의 장점을 동시에 구비하여 고품질의 도광판 및 고휘도의 LED를 사용하지 않으면서, 또한 보다 적은 수량의 LED를 사용하면서도 균일한 광도를 구현하는 대형 디스플레이장치용 백라이트 유닛을 제공할 수 있는 장점이 있다. Therefore, the backlight unit of the present invention is equipped with the advantages of the direct type light source arrangement method and the edge type light source arrangement method at the same time without using a high quality light guide plate and high brightness LED, and also using a smaller number of LEDs, while providing uniform luminance. There is an advantage that can provide a backlight unit for a large display device that implements.

더욱이, 기존 직하형 백라이트 유닛의 경우 각 LED에서 조사되는 빛의 영역이 제한됨으로 인해 LED와 확산판 사이의 거리가 충분히 확보되어야 했으나, 본 발명은 점광원(120)과 회절격자(131) 간의 거리가 짧아도 광가이드판(130)으로 빛을 가이딩하는 효과가 동일하게 발생되므로, 백라이트 유닛의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있는 장점이 있다. Moreover, in the case of the conventional direct type backlight unit, the distance between the LED and the diffuser plate should be sufficiently secured due to the limited area of light emitted from each LED, but the present invention provides a distance between the point light source 120 and the diffraction grating 131. Even if it is short, since the effect of guiding the light to the light guide plate 130 is the same, there is an advantage that can significantly reduce the thickness of the backlight unit.

한편, 전술한 실시예에서는 점광원(120)에서 조사된 빛의 진행방향을 변경시켜 광가이드판(130)에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사시키는 회절수단으로서 회절격자(131)를 예시하였으나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 다양한 형태의 회절패턴을 형성하는 회절광학소자 로 이루어질 수 있다. 이러한 회절광학소자의 형태는 참조문헌(M. T. Gale, M. Rossi, H. Schutz, P. Ehbets, H. P. Herzig, and D. Prongue, Continuous-relief diffractive optical elements for two-dimensional array generation, Applied Optics, Vol. 32, Issue 14, pp. 2526-2533)의 예와 같이 다양하게 선택될 수 있다.On the other hand, in the above-described embodiment, the diffraction grating 131 is illustrated as a diffraction means for changing the traveling direction of the light irradiated from the point light source 120 and making it enter the optical guide plate 130 at an angle at which total internal reflection occurs. The diffraction means may be formed of a diffraction optical element that forms diffraction patterns of various shapes on the rear surface of the optical guide plate. The form of such diffractive optical elements is described in the literature (MT Gale, M. Rossi, H. Schutz, P. Ehbets, HP Herzig, and D. Prongue, Continuous-relief diffractive optical elements for two-dimensional array generation, Applied Optics, Vol. 32, Issue 14, pp. 2526-2533).

또한, 도 3에 도시된 본 발명의 제2실시예에서와 같이 상기 점광원(120)으로서 LED 대신 LD(laser diode)가 구비되고, 상기 광방출수단(132)으로서 회절광학소자(Diffractive Optical Element)가 구비될 수도 있다. 상기 회절광학소자는 홀로그램 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 경우, LD를 사용함에 따라 파면이 균일한 광선이 회절격자(131)에 입사되므로, 보다 정확하게 회절 각도가 정의되고, 회절광학소자에 의해 수직방향으로 조사되어 나가는 광량도 보다 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.In addition, as in the second embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3, a LD (laser diode) is provided instead of an LED as the point light source 120, and a diffractive optical element as the light emitting means 132. ) May be provided. The diffractive optical element may include a hologram lens. In this case, since the light having a uniform wavefront is incident on the diffraction grating 131 by using LD, the diffraction angle is defined more accurately, and the amount of light irradiated in the vertical direction by the diffraction optical element can be more precisely controlled. There is an advantage.

그리고, 전술한 실시예에서는 본 발명이 디스플레이장치의 백라이트 유닛에 적용된 것을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니며, 상기 점광원(120)의 빛을 광가이드판(130)을 통해 확산 방출하여 넓은 영역에 대해 고른 광도의 조명을 제공하는 면발광 램프에 적용될 수 있다. In the above-described embodiment, the present invention has been exemplarily described as being applied to the backlight unit of the display device. However, the present invention is not limited thereto, and the light of the point light source 120 may be formed by the light guide plate 130. It can be applied to a surface emitting lamp that diffuses through and provides an even intensity of illumination over a wide area.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

도 1은 본 발명에 따른 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛의 제1실시예를 도시한 것이다.1 shows a first embodiment of a surface emitting backlight unit using a point light source according to the present invention.

도 2는 본 발명의 회절격자에 의한 빛의 회절을 설명하기 위한 예시도이다.2 is an exemplary view for explaining the diffraction of light by the diffraction grating of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛의 제2실시예를 도시한 것이다.3 shows a second embodiment of a surface emitting backlight unit using a point light source according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

10 : 0차회절무늬 20 : 1차회절무늬10: 0 diffraction pattern 20: 1st diffraction pattern

110 : 기판 120 : 점광원110 substrate 120 point light source

130 : 광가이드판 131 : 회절격자130: light guide plate 131: diffraction grating

132, 133 : 광방출수단132, 133: light emitting means

Claims (18)

LCD패널의 후방에 소정 간격으로 배열되어 상기 LCD패널 측을 향해 빛을 조사하는 복수의 점광원과, 상기 LCD패널과 점광원의 사이에 배치되는 투광성 재질의 광가이드판을 포함하며, A plurality of point light sources arranged at a predetermined interval behind the LCD panel to radiate light toward the LCD panel, and an optical guide plate of a translucent material disposed between the LCD panel and the point light source, 상기 광가이드판의 배면부에는 각 점광원의 광조사 영역에 상기 점광원에서 조사된 빛의 진행방향를 변경시켜 상기 광가이드판에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사되게 하는 회절수단이 구비되고,The rear portion of the light guide plate is provided with diffraction means for changing the traveling direction of the light irradiated from the point light source to the light irradiation area of each point light source to be incident on the light guide plate at an angle of total internal reflection, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 소정 주기로 돌출 형성된 회절격자이며,The diffraction means is a diffraction grating protruding at a predetermined period on the back portion of the optical guide plate, 상기 회절격자의 주기는, 상기 광가이드판의 수직방향에 대해 0°~ 90°사이의 각도 범위에서 2차 이상의 회절무늬가 형성되지 않도록, 상기 점광원의 빛의 파장을 상기 광가이드판의 굴절율로 나눈 값의 2배보다 작게 형성되며,The period of the diffraction grating is such that the wavelength of light of the point light source is adjusted to the refractive index of the light guide plate so that a second or more diffraction pattern is not formed in an angle range between 0 ° and 90 ° with respect to the vertical direction of the light guide plate. Is less than twice the value divided by. 상기 회절격자의 깊이는, 0차 회절광의 광도보다 1차 회절광의 광도가 더 크게 되도록, 상기 점광원의 빛의 반파장을 상기 광가이드판의 굴절율에서 1을 뺀 수치로 나눈 값의 홀수배이며,The depth of the diffraction grating is an odd multiple of the value obtained by dividing the half wavelength of the light of the point light source by the value of the refractive index of the optical guide plate minus one so that the luminous intensity of the first diffracted light is larger than that of the zeroth order diffracted light. , 상기 광가이드판의 전면부 및 배면부 중 적어도 일측에는 광가이드판 내부에서 전반사되는 빛의 진행 방향을 변경시켜 상기 LCD패널 측으로 방출시키는 복수의 광방출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛.At least one side of the front portion and the rear portion of the light guide plate is a surface using a point light source, characterized in that a plurality of light emitting means for changing the traveling direction of the light totally reflected inside the light guide plate to emit to the LCD panel side Light emitting backlight unit. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 회절패턴을 형성하는 회절광학 소자인 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛.And the diffraction means is a diffraction optical element for forming a diffraction pattern on the rear surface of the optical guide plate. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광방출수단은 상기 광가이드판의 표면에 형성된 돌출부나 함입부로 이루어진 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛.The light emitting means is a surface light emitting unit using a point light source, characterized in that consisting of a protrusion or a recess formed on the surface of the light guide plate. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광방출수단은 회절광학소자 또는 홀로그램 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛.And the light emitting means comprises a diffraction optical element or a hologram lens. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 점광원은 발광다이오드 또는 레이저다이오드인 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛.The point light source is a light emitting diode or a laser diode surface-emitting backlight unit using a point light source, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회절격자는 직사각형 단면 형상을 가지고, 마루와 골의 폭 비율이 1:0.1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛. The diffraction grating has a rectangular cross-sectional shape, and the width ratio of the floor and the valley is 1: 0.1 to 1:10, the surface light emitting unit using a point light source. 제1항 또는 제11항에 있어서,The method according to claim 1 or 11, wherein 상기 회절격자는 1차원적 주기를 갖는 배열, 2차원적 주기를 갖는 배열, 원형 대칭성을 갖는 배열 중 적어도 하나의 배열 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 백라이트 유닛.The diffraction grating is a surface emitting backlight unit using a point light source, characterized in that provided in the form of at least one of an array having a one-dimensional period, an array having a two-dimensional period, an array having a circular symmetry. 소정 간격으로 배열되어 전방으로 빛을 조사하는 복수의 점광원과, 상기 점광원의 전방에 배치되는 투광성 재질의 광가이드판을 포함하며, A plurality of point light sources arranged at predetermined intervals to irradiate light toward the front, and a light guide plate of a translucent material disposed in front of the point light source, 상기 광가이드판의 배면부에는 각 점광원의 광조사 영역에 상기 점광원에서 조사된 빛의 진행방향를 변경시켜 상기 광가이드판에 내부 전반사가 이루어지는 각도로 입사되게 하는 회절수단이 구비되고,The rear portion of the light guide plate is provided with diffraction means for changing the traveling direction of the light irradiated from the point light source to the light irradiation area of each point light source to be incident on the light guide plate at an angle of total internal reflection, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 소정 주기로 돌출 형성된 회절격자이며,The diffraction means is a diffraction grating protruding at a predetermined period on the back portion of the optical guide plate, 상기 회절격자의 주기는 상기 광가이드판의 수직방향에 대해 0°~ 90°사이의 각도 범위에서 2차 이상의 회절무늬가 형성되지 않도록, 상기 점광원의 빛의 파장을 상기 광가이드판의 굴절율로 나눈 값의 2배보다 작게 형성되며,The period of the diffraction grating is the wavelength of light of the point light source to the refractive index of the optical guide plate so that a second or more diffraction pattern is not formed in an angle range between 0 ° and 90 ° with respect to the vertical direction of the optical guide plate. Is less than twice the division, 상기 회절격자의 깊이는 0차 회절광의 광도보다 1차 회절광의 광도가 더 크게 되도록, 상기 점광원의 빛의 반파장을 상기 광가이드판의 굴절율에서 1을 뺀 수치로 나눈 값의 홀수배이며,The depth of the diffraction grating is an odd multiple of the value obtained by dividing the half wavelength of the light of the point light source by the value of the refractive index of the optical guide plate minus one, so that the intensity of the first-order diffracted light is greater than that of the zero-order diffracted light. 상기 광가이드판의 전면부 및 배면부 중 적어도 일측에는 광가이드판 내부에서 전반사되는 빛의 진행 방향을 변경시켜 전방으로 방출시키는 광방출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 램프.At least one of the front portion and the rear portion of the light guide plate surface emitting lamp using a point light source, characterized in that the light emitting means for emitting the front by changing the traveling direction of the light totally reflected inside the light guide plate. 삭제delete 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 회절수단은 상기 광가이드판의 배면부에 회절패턴을 형성하는 회절광학소자인 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 램프.The diffraction means is a surface light emitting lamp using a point light source, characterized in that the diffraction optical element for forming a diffraction pattern on the rear surface of the optical guide plate. 삭제delete 삭제delete 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 회절격자는 1차원적 주기를 갖는 배열, 2차원적 주기를 갖는 배열, 원형 대칭성을 갖는 배열 중 적어도 하나의 배열 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 점광원을 이용한 면발광 램프.The diffraction grating is a surface light emitting lamp using a point light source, characterized in that provided in the form of at least one of an array having a one-dimensional period, an array having a two-dimensional period, an array having a circular symmetry.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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IN2014CN04750A (en) 2011-12-16 2015-09-18 Koninkl Philips Nv
CN105051593A (en) * 2013-01-11 2015-11-11 多点触控有限公司 Diffusing of direct backlight for a display panel
KR20150097888A (en) 2014-02-18 2015-08-27 삼성디스플레이 주식회사 Backlight unit
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CN112955805B (en) * 2018-10-04 2023-08-01 幹太向·牛方株式会社 Optical system device and lenticular lens
CN109324443A (en) * 2018-11-23 2019-02-12 京东方科技集团股份有限公司 A kind of backlight module, display device and optical device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080028133A (en) * 2006-09-26 2008-03-31 주식회사 영실업 Light guide plate provided with diffraction grating and surface lighting device using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100682907B1 (en) * 2004-12-14 2007-02-15 삼성전자주식회사 Illumination apparatus for a display device using light guide plate
JP2006331658A (en) * 2005-05-23 2006-12-07 Dainippon Printing Co Ltd Optical member for led backlight

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080028133A (en) * 2006-09-26 2008-03-31 주식회사 영실업 Light guide plate provided with diffraction grating and surface lighting device using the same

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