KR20200129236A - Back light unit using customized diffraction grating light guide plat - Google Patents

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KR20200129236A
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Abstract

Disclosed is a high-color reproduction backlight unit using a customized diffraction grating light guide plate. According to the present invention, the high-color reproduction backlight unit using the customized diffraction grating light guide plate comprises: a first short wavelength light source; a first unit light guide plate; a second short wavelength light source located on an upper part of the first short wavelength light source; a second unit light guide plate arranged on an upper part of the first unit light guide plate; a third short wavelength light source; and a third unit light guide plate. According to the present invention, the efficiency of reproducing color can be increased.

Description

맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT USING CUSTOMIZED DIFFRACTION GRATING LIGHT GUIDE PLAT}High-color reproduction backlight unit using customized diffraction grating light guide plate {BACK LIGHT UNIT USING CUSTOMIZED DIFFRACTION GRATING LIGHT GUIDE PLAT}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색재현 효율이 증대되는 백라이트 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a backlight unit, and more particularly, to a backlight unit in which color reproduction efficiency is increased.

수광 소자인 액정 표시 장치에는 광원으로써 백라이트 유닛(backlight unit)을 사용한다. 백라이트 유닛은 빛을 발생하는 발광 소자를 포함한다. 백라이트 유닛의 발광 소자로 기존에는CCFL(cold cathode fluorescent light)를 주로 사용하였으나, 최근에는 발광 다이오드를 사용하는 것이 보편화되고 있다.A backlight unit is used as a light source in a liquid crystal display device as a light receiving element. The backlight unit includes a light emitting element that generates light. Conventionally, a cold cathode fluorescent light (CCFL) has been mainly used as a light-emitting element of a backlight unit, but recently, a light-emitting diode has been widely used.

반도체를 이용한 발광 다이오드는 수명이 길고, 소형화가 가능하며, 소비 전력이 적고, 수은 등을 포함하지 않는 환경 친화적인 특성으로 인해 기존의 발광 소자를 대체할 수 있는 차세대 발광 소자 중 하나로서 각광 받고있다.Light-emitting diodes using semiconductors are in the spotlight as one of the next-generation light-emitting devices that can replace existing light-emitting devices due to their long lifespan, miniaturization, low power consumption, and environmentally friendly properties that do not contain mercury. .

발광 다이오드를 백라이트의 발광 소자로써 사용함으로써 표시 장치가 표현할 수 있는 색 영역(color gamut)이 어느 정도 확장되었으나, 높은 색재현율을 가지는 표시장치를 제공할 수 있는 광원이나 백라이트 유닛에 대한 개발이 계속 요청되고 있다.Although the color gamut that can be expressed by the display device has been expanded to some extent by using the light-emitting diode as a light-emitting element of the backlight, the development of a light source or backlight unit that can provide a display device with a high color gamut is still requested. Has become.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고색재현 구현이 가능하도록 한 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to provide a backlight unit capable of implementing high color reproduction.

본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛은 RGB 삼색광 중 레드(R) 광을 조사하는 제1 단파장광원; 일측 변에 위치하는 입사면이 상기 제1 단파장광원에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 단파장광원으로부터 조사되는 레드 광을 액정 컬러 필터 방향으로 회절 반사시키는 레드광 투과 회절격자 패턴이 출사면에 형성되며, 상기 레드 광 투과 회절격자 패턴이 액정 컬러 필터에 배열되는 RGB패턴 중 레드영역에 대향되게 배치되는 제1 단위도광판; 상기 제1 단파장광원의 상부에 위치하고, RGB 삼색광 중 그린(G) 광을 조사하는 제2 단파장광원; 일측 변에 위치하는 입사면이 상기 제2 단파장광원에 대향되도록 상기 제1 단위도광판의 상부에 배치되고, 상기 제2 단파장광원으로부터 조사되는 그린(G) 광을 액정 컬러 필터 방향으로 회절 반사시키는 그린광 투과 회절격자 패턴이 출사면에 형성되며, 상기 그린광 투과 회절격자 패턴이 액정 컬러 필터에 배열되는 RGB패턴 중 그린영역에 대향되게 배치되는 제2 단위도광판; 상기 제2 단파장광원의 상부에 위치하고, RGB 삼색광 중 블루(B)광을 조사하는 제3 단파장광원; 및 일측 변에 위치하는 입사면이 상기 제3 단파장광원에 대향되도록 상기 제2 단위도광판의 상부에 배치되고, 상기 제3 단파장광원으로부터 조사되는 블루(B) 광을 액정 컬러 필터 방향으로 회절 반사시키는 블루광 투과 회절격자 패턴이 출사면에 형성되며, 상기 블루광 투과 회절격자 패턴이 액정 컬러 필터에 배열되는 RGB패턴 중 블루영역에 대향되게 배치되는 제3 단위도광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.A high-color reproduction backlight unit using a customized diffraction grating light guide plate according to an embodiment of the present invention includes: a first short wavelength light source for irradiating red (R) light among RGB tricolor lights; An incident surface positioned on one side is disposed to face the first short wavelength light source, and a red light transmission diffraction grating pattern for diffractively reflecting red light irradiated from the first short wavelength light source in a direction of a liquid crystal color filter is formed on the emission surface. And a first unit light guide plate in which the red light transmission diffraction grating pattern is disposed to face a red region among RGB patterns arranged in a liquid crystal color filter; A second short-wavelength light source positioned above the first short-wavelength light source and irradiating green (G) light among RGB tricolor lights; A green that is disposed on the first unit light guide plate so that the incident surface located on one side faces the second short wavelength light source, and diffracts and reflects green (G) light irradiated from the second short wavelength light source in the direction of a liquid crystal color filter. A second unit light guide plate having a light-transmitting diffraction grating pattern formed on an emission surface, and wherein the green light-transmitting diffraction grating pattern is disposed to face a green area among RGB patterns arranged on a liquid crystal color filter; A third short wavelength light source positioned above the second short wavelength light source and irradiating blue (B) light among RGB tricolor lights; And an incidence surface positioned on one side thereof is disposed above the second unit light guide plate so that the incident surface is opposite to the third short wavelength light source, and diffracts and reflects the blue (B) light irradiated from the third short wavelength light source in the direction of a liquid crystal color filter. A blue light transmission diffraction grating pattern is formed on an emission surface, and the blue light transmission diffraction grating pattern comprises a third unit light guide plate disposed to face a blue region among RGB patterns arranged on a liquid crystal color filter.

일 실시예에서, 상기 각각의 회절격자 패턴들은 상기 컬러필터의 RGB 각각의 픽셀보다 작은 크기로 형성되고, 상기 각각의 회절격자 패턴들은 각각의 단위도광판 상에서 상기 컬러필터의 RGB패턴의 레드영역, 그린영역, 블루영역 각각과 상하로 정렬되게 배치될 수 있다.In one embodiment, each of the diffraction grating patterns is formed to have a size smaller than each of the RGB pixels of the color filter, and each of the diffraction grating patterns is a red region and a green color of the RGB pattern of the color filter on each unit light guide plate. It may be arranged to be vertically aligned with each of the regions and the blue regions.

일 실시예에서, 상기 각각의 회절격자 패턴들의 회절격자피치(P)는 각각의 제1 내지 제3 단파장광원 각각의 파장에 대응하여 아래의 식에 따라 결정될 수 있다.In an embodiment, the diffraction grating pitch P of each of the diffraction grating patterns may be determined according to the following equation corresponding to each wavelength of each of the first to third short wavelength light sources.

Figure pat00001
Figure pat00001

P: 회절격자피치 m: 회절차수 n: 도광판의 굴절률 λ: 빛의 파장P: diffraction grating pitch m: diffraction order n: refractive index of the light guide plate λ: wavelength of light

θp: 입사광과 회절격자면이 이루는 각도θ p : The angle between the incident light and the diffraction grating surface

α: 입사광과 회절격자면이 이루는 각도α: The angle between the incident light and the diffraction grating surface

일 실시예에서, 상기 각각의 회절격자 패턴들의 각각의 회절격자는, In one embodiment, each of the diffraction gratings of the respective diffraction grating patterns,

크기가 10㎛ 이하이고, 회절격자의 피치는 2㎛ 이하일 수 있다.The size may be 10 μm or less, and the pitch of the diffraction grating may be 2 μm or less.

일 실시예에서, 상기 제1 단파장광원은 광 출력이 상기 제2 단파장광원 및 상기 제3 단파장광원보다 크고, 상기 제2 단파장광원은 광 출력이 상기 제3 단파장광원보다 클 수 있다.In one embodiment, the first short-wavelength light source may have a greater light output than the second short-wavelength light source and the third short-wavelength light source, and the second short-wavelength light source may have a greater light output than the third short-wavelength light source.

본 발명에 따른 맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛에 의하면, 액정 컬러 필터의 RGB패턴의 각각의 레드영역, 그린영역 및 블루영역에 대해 해당 색상의 광만을 출광시킬 수 있으므로 액정에서의 RGB의 색재현 효율이 증대될 수 있는 이점이 있다.According to the high color reproduction backlight unit using the customized diffraction grating light guide plate according to the present invention, only light of a corresponding color can be emitted for each of the red, green, and blue regions of the RGB pattern of the liquid crystal color filter. There is an advantage that the color reproduction efficiency can be increased.

또한, 액정 컬러 필터로 출광되는 각각의 레드 광, 그린 광 및 블루 광이 혼선 없이 액정 컬러 필터의 RGB패턴의 각각의 레드영역, 그린영역 및 블루영역에 출광되므로 색재현 효율은 더욱 증대되며, 이에 따라 액정에서의 고색재현의 구현이 가능해지는 이점이 있다.In addition, since each red, green, and blue light emitted from the liquid crystal color filter is emitted to each of the red, green, and blue regions of the RGB pattern of the liquid crystal color filter without crosstalk, the color reproduction efficiency is further increased. Accordingly, there is an advantage of enabling high color reproduction in liquid crystal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 내지 제3 단위도광판이 적층된 상태를 제3 도광판의 출사면을 정면으로 하여 본 모습을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛의 각각의 회절격자 패턴에 의해 광의 전파과정을 도시한 모식도이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a state in which the first to third unit light guide plates shown in FIG. 1 are stacked when viewed from the exit surface of the third light guide plate as a front side.
3 is a schematic diagram showing a propagation process of light by each diffraction grating pattern of a high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown to be enlarged compared to the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being added.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 내지 제3 단위도광판이 적층된 상태를 제3 도광판의 출사면을 정면으로 하여 본 모습을 도시하며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛의 각각의 회절격자 패턴에 의해 광의 전파과정을 도시한 모식도이다.1 is a view for explaining a configuration of a high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a state in which first to third unit light guide plates shown in FIG. 1 are stacked, and an exit surface of a third light guide plate 3 is a schematic diagram showing a propagation process of light by each diffraction grating pattern of a high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고색재현 백라이트 유닛은 제1 단파장광원(111), 제1 단위도광판(211), 제2 단파장광원(112), 제2 단위도광판(212), 제3 단파장광원(113), 제3 단위도광판(213)을 포함한다.1 and 2, the high color reproduction backlight unit according to the present invention includes a first short wavelength light source 111, a first unit light guide plate 211, a second short wavelength light source 112, and a second unit light guide plate 212, A third short wavelength light source 113 and a third unit light guide plate 213 are included.

제1 단파장광원(111)은 RGB 삼색광 중 레드(R)광을 조사한다. 일 예로, 제1 단파장광원(111)은 기판 상에 LED가 다수 배열되는 형태로 구비될 수 있다.The first short-wavelength light source 111 irradiates red (R) light among RGB tricolor lights. For example, the first short wavelength light source 111 may be provided in a form in which a plurality of LEDs are arranged on a substrate.

제1 단위도광판(211)은 사각 형상이고, 일측 변에 입사면이 위치하고, 입사면에 수직하는 평면의 출사면을 포함한다. 제1 단위도광판(211)은 입사면이 제1 단파장광원(111)에 대향하도록 배치된다. 제1 단위도광판(211)은 레드광 투과 회절격자 패턴(2113)이 구비된다. 레드광 투과 회절격자 패턴(2113)은 제1 단위도광판(211)의 출사면에 형성되며, 이때 레드광 투과 회절격자 패턴(2113)은 액정 컬러 필터(300)에 배열되는 RGB패턴(310) 중 레드영역(311)에 대향되게 배치되어서 제1 단파장광원(111)으로부터 조사되는 레드광을 액정 컬러 필터(300) 방향, 즉 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 레드영역(311)을 향해 회절 반사시킨다.The first unit light guide plate 211 has a rectangular shape, an incident surface is positioned on one side, and includes an exit surface of a plane perpendicular to the incident surface. The first unit light guide plate 211 is disposed such that the incident surface faces the first short wavelength light source 111. The first unit light guide plate 211 is provided with a red light transmission diffraction grating pattern 2113. The red light transmission diffraction grating pattern 2113 is formed on the exit surface of the first unit light guide plate 211, and at this time, the red light transmission diffraction grating pattern 2113 is among the RGB patterns 310 arranged in the liquid crystal color filter 300. Red light disposed opposite to the red region 311 and irradiated from the first short wavelength light source 111 is directed toward the liquid crystal color filter 300, that is, the red region 311 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 Diffraction reflection toward

제2 단파장광원(112)은 제1 단파장광원(111)의 상부에 위치하고, RGB 삼색광 중 그린(G)광을 조사한다. 일 예로, 제2 단파장광원(112)은 기판 상에 LED가 다수 배열되는 형태로 구비될 수 있다.The second short-wavelength light source 112 is positioned above the first short-wavelength light source 111 and irradiates green (G) light among RGB three-color lights. For example, the second short wavelength light source 112 may be provided in a form in which a plurality of LEDs are arranged on a substrate.

제2 단위도광판(212)은 사각 형상이고, 일측 변에 입사면이 위치하고, 입사면에 수직하는 평면의 출사면을 포함한다. 제2 단위도광판(212)은 입사면이 제2 단파장광원(112)에 대향하도록 배치된다. 제2 단위도광판(212)은 그린광 투과 회절격자 패턴(2123)이 구비된다. 그린광 투과 회절격자 패턴(2123)은 제2 단위도광판(212)의 출사면에 형성되며, 이때 그린광 투과 회절격자 패턴(2123)은 액정 컬러 필터(300)에 배열되는 RGB패턴(310) 중 그린영역(312)에 대향되게 배치되어서 제1 단파장광원(111)으로부터 조사되는 그린광을 액정 컬러 필터(300) 방향, 즉 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 그린영역(312)을 향해 회절 반사시킨다. 제2 단위도광판(212)은 아랫면이 상기 그린광 투과 회절격자 패턴(2123)의 상단부에 놓이도록 제1 단위도광판(211) 위로 적층될 수 있다.The second unit light guide plate 212 has a rectangular shape, an incident surface is positioned on one side, and includes an exit surface of a plane perpendicular to the incident surface. The second unit light guide plate 212 is disposed so that the incident surface faces the second short wavelength light source 112. The second unit light guide plate 212 is provided with a green light transmission diffraction grating pattern 2123. The green light transmission diffraction grating pattern 2123 is formed on the exit surface of the second unit light guide plate 212, and the green light transmission diffraction grating pattern 2123 is among the RGB patterns 310 arranged in the liquid crystal color filter 300. The green light disposed opposite to the green area 312 and radiated from the first short wavelength light source 111 is directed toward the liquid crystal color filter 300, that is, the green area 312 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 Diffraction reflection toward The second unit light guide plate 212 may be stacked on the first unit light guide plate 211 such that a lower surface is disposed on the upper end of the green light transmission diffraction grating pattern 2123.

제3 단파장광원(113)은 제2 단파장광원(112) 상부에 위치하고, RGB 삼색광 중 블루(B)광을 조사한다. 일 예로, 제3 단파장광원(113)은 기판 상에 LED가 다수 배열되는 형태로 구비될 수 있다.The third short-wavelength light source 113 is positioned above the second short-wavelength light source 112 and irradiates blue (B) light among RGB three-color lights. For example, the third short wavelength light source 113 may be provided in a form in which a plurality of LEDs are arranged on a substrate.

제3 단위도광판(213)은 사각 형상이고, 일측 변에 입사면이 위치하고, 입사면에 수직하는 평면의 출사면을 포함한다. 제3 단위도광판(213)은 입사면이 제3 단파장광원(113)에 대향하도록 배치된다. 제3 단위도광판(213)은 블루광 투과 회절격자 패턴(2133)이 구비된다. 그린광 투과 회절격자 패턴(2123)은 제3 단위도광판(213)의 출사면에 형성되며, 이때 블루광 투과 회절격자 패턴(2133)은 액정 컬러 필터(300)에 배열되는 RGB패턴(310) 중 블루영역(313)에 대향되게 배치되어서 제3 단파장광원(113)으로부터 조사되는 블루광을 액정 컬러 필터(300) 방향, 즉 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 그린영역(312)을 향해 회절 반사시킨다. 제3 단위도광판(213)은 아랫면이 상기 블루광 투과 회절격자 패턴(2133)의 상단부에 놓이도록 제2 단위도광판(212) 위로 적층될 수 있다.The third unit light guide plate 213 has a rectangular shape, an incident surface is positioned on one side, and includes an exit surface of a plane perpendicular to the incident surface. The third unit light guide plate 213 is disposed such that the incident surface faces the third short wavelength light source 113. The third unit light guide plate 213 is provided with a blue light transmission diffraction grating pattern 2133. The green light transmission diffraction grating pattern 2123 is formed on the emission surface of the third unit light guide plate 213, and the blue light transmission diffraction grating pattern 2133 is among the RGB patterns 310 arranged in the liquid crystal color filter 300. Blue light disposed opposite to the blue region 313 and radiated from the third short wavelength light source 113 is directed toward the liquid crystal color filter 300, that is, the green region 312 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 Diffraction reflection toward The third unit light guide plate 213 may be stacked on the second unit light guide plate 212 such that a lower surface is disposed on the upper end of the blue light transmission diffraction grating pattern 2133.

이러한 제1 내지 제3 단위도광판(213)이 적층되는 구조에서, 제3 단위도광판(213) 아래의 제2 단위도광판(212) 및 제1 단위도광판(211)에서 회절 반사되어 액정 컬러 필터(300)를 향해 진행되는 광이 상층의 하나 이상의 단위도광판(211, 212)을 투과하면서 발생될 수 있는 광 손실을 방지하기 위해, 제1 단파장광원(111)은 광 출력이 제2 단파장광원(112) 및 제3 단파장광원(113)보다 크고, 제2 단파장광원(112)은 광 출력이 제3 단파장광원(113)보다 크게 설정될 수 있다.In the structure in which the first to third unit light guide plates 213 are stacked, the liquid crystal color filter 300 is diffracted by diffraction from the second unit light guide plate 212 and the first unit light guide plate 211 under the third unit light guide plate 213. ) In order to prevent light loss that may occur while the light proceeding toward the upper layer passes through one or more unit light guide plates 211, 212, the first short wavelength light source 111 has a second short wavelength light source 112 And the third short-wavelength light source 113, and the second short-wavelength light source 112 may have a light output greater than that of the third short-wavelength light source 113.

한편, 상기 각각의 단위도광판(211)에서 각각의 회절격자 패턴들(2113, 2123, 2133)은 액정 컬러 필터(300)의 RGB 각각의 픽셀보다 작은 크기로 형성되며, 각각의 회절격자 패턴들(2113, 2123, 2133)은 각각의 단위도광판(211, 212, 213)에서 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 레드영역(311), 그린영역(312), 블루영역(313) 각각과 상하로 1:1 정렬되게 배치된다.On the other hand, each of the diffraction grating patterns 2113, 2123, 2133 in each of the unit light guide plates 211 is formed to have a size smaller than each of the RGB pixels of the liquid crystal color filter 300, and each of the diffraction grating patterns ( 2113, 2123, 2133 are the red area 311, green area 312, and blue area 313 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 in each of the unit light guide plates 211, 212, 213. And are arranged in a 1:1 alignment up and down.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛의 각각의 회절격자 패턴에 의해 광의 전파과정을 도시한 모식도이다.3 is a schematic diagram showing a propagation process of light by each diffraction grating pattern of a high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention.

또한, 각각의 회절격자 패턴들(2113, 2123, 2133)의 회절격자피치(P)는 각각의 제1 내지 제3 단파장광원 각각의 파장에 대응하여 아래의 식에 따라 결정될 수 있다.Further, the diffraction grating pitch P of each of the diffraction grating patterns 2113, 2123, 2133 may be determined according to the following equation corresponding to the wavelengths of each of the first to third short wavelength light sources.

Figure pat00002
Figure pat00002

P: 회절격자피치 m: 회절차수 n: 도광판의 굴절률 λ: 빛의 파장P: diffraction grating pitch m: diffraction order n: refractive index of the light guide plate λ: wavelength of light

θp: 입사광과 회절격자면이 이루는 각도θ p : The angle between the incident light and the diffraction grating surface

α: 입사광과 회절격자면이 이루는 각도α: The angle between the incident light and the diffraction grating surface

각각의 회절격자 패턴들(2113, 2123, 2133)의 각각의 회절격자는, 크기가 10㎛ 이하이고, 상기 식에 의해 결정되는 회절격자 피치(P)는 2㎛ 이하일 수 있다.Each of the diffraction grating patterns 2113, 2123, 2133 may have a size of 10 μm or less, and a diffraction grating pitch P determined by the above equation may be 2 μm or less.

이러한 본 발명의 고색재현 백라이트 유닛은 레드, 블루, 그린의 광을 각각 출력하는 제1 내지 제3 단파장광원(113)이 구비되고, 제1 내지 제3 단파장광원(113)으로부터 출력되는 레드 광, 그린 광, 블루 광 각각의 광이 입사되는 제1 내지 제3 단위도광판(213)이 구비되고, 각각의 제1 내지 제3 단위도광판(213)에는 각각의 레드 광, 그린 광, 블루 광을 회절시키기 위해 레드 광, 그린 광, 블루 광 각각의 파장에 대응하여 결정되는 회절격자피치를 갖도록 구성되는 레드 광 투과 회절격자 패턴(2113), 그린 광 투과 회절격자 패턴(2123) 및 블루 광 투과 회절격자 패턴(2133)이 제1 내지 제3 단위도광판(213) 각각에 형성된다. 또한, 레드 광 투과 회절격자 패턴(2113), 그린 광 투과 회절격자 패턴(2123) 및 블루 광 투과 회절격자 패턴(2133) 각각은 각각의 단위도광판(211, 212, 213)에서 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 레드영역(311), 그린영역(312), 블루영역(313) 각각과 상하로 1:1 정렬되게 배치된다.The high-color reproduction backlight unit of the present invention includes first to third short-wavelength light sources 113 respectively outputting red, blue, and green light, and red light output from the first to third short-wavelength light sources 113, First to third unit light guide plates 213 to which light of green light and blue light is incident are provided, and each of the first to third unit light guide plates 213 diffracts red light, green light, and blue light. The red light transmission diffraction grating pattern 2113, the green light transmission diffraction grating pattern 2123, and the blue light transmission diffraction grating configured to have a diffraction grating pitch determined corresponding to each wavelength of red light, green light, and blue light. Patterns 2133 are formed on each of the first to third unit light guide plates 213. In addition, each of the red light transmission diffraction grating pattern 2113, the green light transmission diffraction grating pattern 2123, and the blue light transmission diffraction grating pattern 2133 is a liquid crystal color filter 300 in each unit light guide plate 211, 212, 213. ) Of the RGB pattern 310 of the red area 311, the green area 312, and the blue area 313 are arranged to be vertically aligned 1:1.

따라서, 제1 내지 제3 단파장광원(113) 각각에서 레드 광, 그린 광, 블루 광이 조사되면 각각의 광은 각각의 제1 내지 제3 단위도광판(213)에 단독적으로 입사되고, 각각의 제1 내지 제3 단위도광판(213)에 입사된 각각 단독의 레드 광, 그린 광, 블루 광은 레드 광 투과 회절격자 패턴(2113), 그린 광 투과 회절격자 패턴(2123) 및 블루 광 투과 회절격자 패턴(2133)에 의해 액정 컬러 필터(300)를 향해 회절 반사되어서 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 각각의 레드영역(311), 그린영역(312) 및 블루영역(313)에 레드 광, 그린 광, 블루 광이 단독으로 출광된다. Therefore, when red light, green light, and blue light are irradiated from each of the first to third short wavelength light sources 113, each light is independently incident on each of the first to third unit light guide plates 213, Red light, green light, and blue light incident on the first to third unit light guide plates 213 are red light transmission diffraction grating pattern 2113, green light transmission diffraction grating pattern 2123, and blue light transmission diffraction grating pattern. Red region 311, green region 312, and blue region 313 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 are diffracted and reflected by 2133 by the liquid crystal color filter 300. Light, green light, and blue light are emitted independently.

이때, 레드 광 투과 회절격자 패턴(2113), 그린 광 투과 회절격자 패턴(2123) 및 블루 광 투과 회절격자 패턴(2133) 각각은 각각의 단위도광판(211, 212, 213)에서 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 레드영역(311), 그린영역(312), 블루영역(313) 각각과 상하로 1:1 정렬되어 있으므로 레드 광 및 그린 광은 제2 단위도광판(212) 및 제2 단위도광판(212) 각각의 그린 광 투과 회절격자 패턴(2123) 및 블루 광 투과 회절격자 패턴(2133)의 간섭 없이 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 레드영역(311), 그린영역(312)에 도달된다. 이에 의해, 레드 광 및 그린 광 간의 혼색 현상이 방지된다.At this time, each of the red light transmission diffraction grating pattern 2113, the green light transmission diffraction grating pattern 2123, and the blue light transmission diffraction grating pattern 2133 is a liquid crystal color filter 300 in each unit light guide plate 211, 212, 213. ), the red region 311, the green region 312, and the blue region 313 of the RGB pattern 310 are vertically aligned 1:1, so that the red light and the green light are 2 The red region 311 and green of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 without interference of the green light transmission diffraction grating pattern 2123 and the blue light transmission diffraction grating pattern 2133 of each of the unit light guide plate 212 Area 312 is reached. Thereby, a mixed color phenomenon between red light and green light is prevented.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고색재현 백라이트 유닛은 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 각각의 레드영역(311), 그린영역(312) 및 블루영역(313)에 대해 해당 색상의 광만을 출광시킬 수 있으므로 액정에서의 RGB의 색재현 효율이 증대될 수 있는 이점이 있다.Accordingly, the high-color reproduction backlight unit according to an embodiment of the present invention corresponds to the red region 311, the green region 312, and the blue region 313 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300. Since only color light can be emitted, there is an advantage that the color reproduction efficiency of RGB in the liquid crystal can be increased.

또한, 액정 컬러 필터(300)로 출광되는 각각의 레드 광, 그린 광 및 블루 광이 혼선 없이 액정 컬러 필터(300)의 RGB패턴(310)의 각각의 레드영역(311), 그린영역(312) 및 블루영역(313)에 출광되므로 색재현 효율은 더욱 증대되며, 이에 따라 액정에서의 고색재현의 구현이 가능해지는 이점이 있다. In addition, each red light, green light, and blue light emitted from the liquid crystal color filter 300 is not mixed with each other, the red regions 311 and the green regions 312 of the RGB pattern 310 of the liquid crystal color filter 300 And since the light is emitted from the blue region 313, the color reproduction efficiency is further increased, and accordingly, there is an advantage of enabling high color reproduction in the liquid crystal.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or implement the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art, and the general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (5)

RGB 삼색광 중 레드(R) 광을 조사하는 제1 단파장광원;
일측 변에 위치하는 입사면이 상기 제1 단파장광원에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 단파장광원으로부터 조사되는 레드 광을 액정 컬러 필터 방향으로 회절 반사시키는 레드광 투과 회절격자 패턴이 출사면에 형성되며, 상기 레드 광 투과 회절격자 패턴이 액정 컬러 필터에 배열되는 RGB패턴 중 레드영역에 대향되게 배치되는 제1 단위도광판;
상기 제1 단파장광원의 상부에 위치하고, RGB 삼색광 중 그린(G) 광을 조사하는 제2 단파장광원;
일측 변에 위치하는 입사면이 상기 제2 단파장광원에 대향되도록 상기 제1 단위도광판의 상부에 배치되고, 상기 제2 단파장광원으로부터 조사되는 그린(G) 광을 액정 컬러 필터 방향으로 회절 반사시키는 그린광 투과 회절격자 패턴이 출사면에 형성되며, 상기 그린광 투과 회절격자 패턴이 액정 컬러 필터에 배열되는 RGB패턴 중 그린영역에 대향되게 배치되는 제2 단위도광판;
상기 제2 단파장광원의 상부에 위치하고, RGB 삼색광 중 블루(B)광을 조사하는 제3 단파장광원; 및
일측 변에 위치하는 입사면이 상기 제3 단파장광원에 대향되도록 상기 제2 단위도광판의 상부에 배치되고, 상기 제3 단파장광원으로부터 조사되는 블루(B) 광을 액정 컬러 필터 방향으로 회절 반사시키는 블루광 투과 회절격자 패턴이 출사면에 형성되며, 상기 블루광 투과 회절격자 패턴이 액정 컬러 필터에 배열되는 RGB패턴 중 블루영역에 대향되게 배치되는 제3 단위도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는,
맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛.A first short wavelength light source for irradiating red (R) light among RGB tricolor lights;
An incident surface positioned on one side is disposed to face the first short wavelength light source, and a red light transmission diffraction grating pattern for diffractively reflecting red light irradiated from the first short wavelength light source in a direction of a liquid crystal color filter is formed on the emission surface. And a first unit light guide plate in which the red light transmission diffraction grating pattern is disposed to face a red region among RGB patterns arranged in a liquid crystal color filter;
A second short-wavelength light source positioned above the first short-wavelength light source and irradiating green (G) light among RGB tricolor lights;
A green that is disposed on the first unit light guide plate so that the incident surface located on one side faces the second short wavelength light source, and diffracts and reflects green (G) light irradiated from the second short wavelength light source in the direction of a liquid crystal color filter. A second unit light guide plate having a light-transmitting diffraction grating pattern formed on an emission surface, and wherein the green light-transmitting diffraction grating pattern is disposed to face a green area among RGB patterns arranged on a liquid crystal color filter;
A third short wavelength light source positioned above the second short wavelength light source and irradiating blue (B) light among RGB tricolor lights; And
Blue that is disposed on the second unit light guide plate so that the incident surface located on one side faces the third short wavelength light source, and diffracts and reflects blue (B) light irradiated from the third short wavelength light source in the direction of a liquid crystal color filter. A light-transmitting diffraction grating pattern is formed on an emission surface, and the blue light-transmitting diffraction grating pattern comprises a third unit light guide plate disposed to face a blue region among RGB patterns arranged on a liquid crystal color filter.
High color reproduction backlight unit using customized diffraction grating light guide plate. 제1항에 있어서,
상기 각각의 회절격자 패턴들은 상기 컬러필터의 RGB 각각의 픽셀보다 작은 크기로 형성되고,
상기 각각의 회절격자 패턴들은 각각의 단위도광판 상에서 상기 컬러필터의 RGB패턴의 레드영역, 그린영역, 블루영역 각각과 상하로 정렬되게 배치되는 것을 특징으로 하는,
맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛.The method of claim 1,
Each of the diffraction grating patterns is formed to have a size smaller than each of the RGB pixels of the color filter,
Each of the diffraction grating patterns is arranged to be vertically aligned with each of the red, green, and blue regions of the RGB pattern of the color filter on each unit light guide plate,
High color reproduction backlight unit using customized diffraction grating light guide plate. 제2항에 있어서,
상기 각각의 회절격자 패턴들의 회절격자피치(P)는 각각의 제1 내지 제3 단파장광원 각각의 파장에 대응하여 아래의 식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛.
Figure pat00003

P: 회절격자피치 m: 회절차수 n: 도광판의 굴절률 λ: 빛의 파장
θp: 입사광과 회절격자면이 이루는 각도
α: 입사광과 회절격자면이 이루는 각도The method of claim 2,
A high color reproduction backlight using a customized diffraction grating light guide plate, characterized in that the diffraction grating pitch P of each of the diffraction grating patterns is determined according to the following equation corresponding to each wavelength of each of the first to third short wavelength light sources unit.
Figure pat00003

P: diffraction grating pitch m: diffraction order n: refractive index of the light guide λ: wavelength of light
θ p : The angle between the incident light and the diffraction grating surface
α: The angle between the incident light and the diffraction grating surface 제1항에 있어서,
상기 각각의 회절격자 패턴들의 각각의 회절격자는,
크기가 10㎛ 이하이고, 회절격자의 피치는 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는,
맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛.The method of claim 1,
Each diffraction grating of each of the diffraction grating patterns,
Characterized in that the size is 10 μm or less, and the pitch of the diffraction grating is 2 μm or less,
High color reproduction backlight unit using customized diffraction grating light guide plate. 제1항에 있어서,
상기 제1 단파장광원은 광 출력이 상기 제2 단파장광원 및 상기 제3 단파장광원보다 크고,
상기 제2 단파장광원은 광 출력이 상기 제3 단파장광원보다 큰 것을 특징으로 하는,
맞춤형 회절격자 도광판을 이용한 고색재현 백라이트 유닛.The method of claim 1,
The first short wavelength light source has a light output greater than that of the second short wavelength light source and the third short wavelength light source,
The second short wavelength light source, characterized in that the light output is greater than the third short wavelength light source,
High color reproduction backlight unit using customized diffraction grating light guide plate.
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