KR20220030398A - Back light unit and display apparatus having the same - Google Patents

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KR20220030398A
KR20220030398A KR1020200109847A KR20200109847A KR20220030398A KR 20220030398 A KR20220030398 A KR 20220030398A KR 1020200109847 A KR1020200109847 A KR 1020200109847A KR 20200109847 A KR20200109847 A KR 20200109847A KR 20220030398 A KR20220030398 A KR 20220030398A
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김경직
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Abstract

A backlight unit according to an embodiment of the present invention includes: a light guide plate which extracts light from a light source; a light extraction device which is provided on one surface of the light guide plate, to vertically extract light of a specific wavelength region from the light guided by the light guide plate; and a light absorbing film which is disposed on one surface of the light guide plate, to absorb light that is not in a vertical direction of the light extracted from the light guide plate to the light extraction device.

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이 장치{BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}A backlight unit and a display device having the same

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 광 추출소자에 의해서 광원으로부터 특정 파장의 광을 수직 방향으로 출사할 수 있음은 물론 광 흡수 필름에 의해서 수직 방향이 아닌 방향으로 출사되는 광을 흡수하여 제거할 수 있어 색재현율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a backlight unit and a display device having the same, and more particularly, it is possible to emit light of a specific wavelength from a light source in a vertical direction by means of a light extraction device, and not in a vertical direction by a light absorption film The present invention relates to a backlight unit capable of improving color gamut by absorbing and removing light emitted in a direction, and a display device having the same.

영상을 표시하는 장치의 한 종류인 디스플레이 장치는 디스플레이 패널을 이용하여 영상을 표시하는 장치로서 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 스마트폰, 각종 스마트패드 등과 같은 각종 장치에 사용된다. A display device, which is a type of device for displaying an image, is a device for displaying an image using a display panel and is used in various devices such as a television, a computer monitor, a smart phone, and various smart pads.

하지만, 일반적인 디스플레이 장치는 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 백라이트 유닛과 같은 별도의 광원을 필요로 하며, 이러한 백라이트 유닛은 디스플레이 패널의 후방에 배치되는 것이 일반적이다.However, since a general display device cannot emit light by itself, a separate light source such as a backlight unit is required, and the backlight unit is generally disposed behind the display panel.

백라이트 유닛은 광원으로부터 조사된 광을 디스플레이 패널로 균일하게 인도하는 도광판(LGP, Light Guide Panel)이 필요한 에지형 방식과 도광판이 필요하지 않는 직하형 방식으로 분류될 수 있다. 광원이 디스플레이 패널의 바로 아래에 배치되는 직하형 백라이트 유닛은 도광판을 사용하지 않을 수 있다. The backlight unit may be classified into an edge type type that requires a light guide panel (LGP) that uniformly guides light emitted from a light source to a display panel, and a direct type type that does not require a light guide panel. The direct backlight unit in which the light source is disposed directly below the display panel may not use a light guide plate.

하지만 최근 들어 얇으면서 베젤이 거의 없는 디스플레이 장치들을 요구하는 소비자들의 요구에 따라, 광원이 도광판의 측면에 배치됨으로써 디스플레이 장치를 슬림화할 수 있는 에지형 백라이트 유닛이 많이 사용되고 있다. However, in response to consumer demand for display devices that are thin and have almost no bezels, edge-type backlight units capable of slimming the display devices by arranging the light sources on the side of the light guide plate have been widely used.

종래의 백라이트 유닛에 있어서는, 외부 광원으로부터 조사되는 입사광 중 RGB 삼색광에 해당되는 파장의 광만을 선택적으로 회절시키기 위한 회절격자가 도광판에 형성되어 있다. In a conventional backlight unit, a diffraction grating for selectively diffracting only light having a wavelength corresponding to the RGB tri-color light among incident light irradiated from an external light source is formed on the light guide plate.

그런데, 회절격자를 광 추출소자로 적용하여 고색재현을 구현하는 백라이트 기술은 회절격자의 색분산 특성에 의해 RGB 특정 광만을 선택적으로 추출하는 성능이 부족하며, 따라서 실질적으로 고색재현 백라이트의 기능을 구현하기 어렵다는 한계가 있다. However, the backlight technology, which implements high color reproduction by applying the diffraction grating as a light extraction element, lacks the ability to selectively extract only RGB specific light due to the color dispersion characteristics of the diffraction grating, and thus implements the function of a high-color reproduction backlight. There is a limit to what is difficult to do.

따라서, 고색재현 기능을 구현할 수 있는 새로운 구성의 백라이트 유닛이 개발이 요구되는 실정이다. Accordingly, the development of a backlight unit having a new configuration capable of realizing a high color reproduction function is required.

관련 선행기술로는, 대한민국 공개특허 10-2017-0112586호(발명의 명치: 색보상 기능 일체형 도광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트유닛) 등이 있다.As a related prior art, there is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0112586 (name of the invention: light guide plate with integrated color compensation function, manufacturing method thereof, and backlight unit including the same).

본 발명의 실시예는 광 추출소자에 의해서 광원으로부터 특정 파장의 광을 수직 방향으로 출사할 수 있음은 물론 광 흡수 필름에 의해서 수직 방향이 아닌 방향으로 출사되는 광을 흡수하여 제거할 수 있어 색재현율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이 장치를 제공한다. The embodiment of the present invention can emit light of a specific wavelength from the light source in the vertical direction by the light extraction device, as well as absorb and remove the light emitted in the non-vertical direction by the light absorption film, so that the color gamut To provide a backlight unit capable of improving the display device and a display device having the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and another problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광원으로부터의 광을 추출하는 도광판과, 상기 도광판의 일면에 구비되어 상기 도광판에 의해 도광된 광 중 특정 파장 영역의 광을 수직 방향으로 추출시키는 광 추출소자 및 상기 도광판의 일면 방향에 배치되어 상기 도광판으로부터 상기 광 추출소자로 추출되는 광 중 수직 방향이 아닌 광을 흡수하는 광 흡수 필름을 포함할 수 있다. A backlight unit according to an embodiment of the present invention includes: a light guide plate for extracting light from a light source; and a light absorbing film disposed on one surface of the light guide plate to absorb light that is not in a vertical direction among light extracted from the light guide plate to the light extraction device.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 흡수 필름의 내부에는 복수 개의 광 흡수체가 규칙적으로 구비될 수 있다. A plurality of light absorbers may be regularly provided inside the light absorption film according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 흡수체는 가시광선 영역의 적어도 일 영역을 흡수할 수 있는 다공질의 탄소 나노체이거나 카본 블랙을 포함한 안료 또는 염료를 이용하여 인쇄, 식각 및 증착의 공정을 통해 마련되는 구조체일 수 있다. The light absorber according to an embodiment of the present invention is a porous carbon nano body capable of absorbing at least one region of a visible light region, or is prepared through a process of printing, etching and deposition using a pigment or dye including carbon black. It can be a structure.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 흡수체는 50 내지 300 마이크로미터(μm)의 두께로, 10 내지 30 마이크로미터의 연속적인 폭을 갖도록 마련될 수 있다. The light absorber according to an embodiment of the present invention may have a thickness of 50 to 300 micrometers (μm) and a continuous width of 10 to 30 micrometers.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 추출소자는 상기 도광판의 일면에 구비되는 박형의 회절격자이며, 상기 회절격자는 상기 도광판 내에서 내부 전반사를 하는 입사광을 상기 도광판에 대해 수직 방향으로 출사시킬 수 있다.The light extraction device according to an embodiment of the present invention is a thin diffraction grating provided on one surface of the light guide plate, and the diffraction grating may emit incident light that is totally internally reflected in the light guide plate in a vertical direction with respect to the light guide plate. .

본 발명의 실시예에 따른 상기 회절격자는 320 내지 480 나노미터(nm)의 격자주기를 가지며, 10내지 80%의 회절효율 범위를 가질 수 있다. The diffraction grating according to an embodiment of the present invention has a grating period of 320 to 480 nanometers (nm), and may have a diffraction efficiency range of 10 to 80%.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛에 결합되는 디스플레이 패널을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은, 광원으로부터의 광을 추출하는 도광판과, 상기 도광판의 일면에 구비되어 상기 도광판에 의해 도광된 광 중 특정 파장 영역의 광을 수직 방향으로 추출시키는 광 추출소자 및 상기 도광판의 일면 방향에 배치되어 상기 도광판으로부터 상기 광 추출소자로 추출되는 광 중 수직 방향이 아닌 광을 흡수하는 광 흡수 필름을 포함할 수 있다. Meanwhile, a display device according to an embodiment of the present invention includes a backlight unit and a display panel coupled to the backlight unit, wherein the backlight unit includes a light guide plate for extracting light from a light source, and one surface of the light guide plate. A light extraction element for vertically extracting light of a specific wavelength region from among the light guided by the light guide plate, and a light extraction element disposed on one surface of the light guide plate to absorb light that is not in a vertical direction among the light extracted from the light guide plate to the light extraction element It may include a light absorbing film.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 흡수 필름의 내부에는 복수 개의 광 흡수체가 규칙적으로 구비될 수 있다. A plurality of light absorbers may be regularly provided inside the light absorption film according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 흡수체는 가시광선 영역의 적어도 일 영역을 흡수할 수 있는 다공질의 탄소 나노체이거나 카본 블랙을 포함한 안료 또는 염료를 이용하여 인쇄, 식각 및 증착의 공정을 통해 마련되는 구조체이며, 50 내지 300 마이크로미터의 두께로, 10 내지 30 마이크로미터의 연속적인 폭을 갖도록 마련될 수 있다. The light absorber according to an embodiment of the present invention is a porous carbon nano body capable of absorbing at least one region of a visible light region, or is prepared through a process of printing, etching and deposition using a pigment or dye including carbon black. It is a structure, and may be provided to have a thickness of 50 to 300 micrometers and a continuous width of 10 to 30 micrometers.

본 발명의 실시예에 따른 상기 광 추출소자는 상기 도광판의 일면에 구비되는 박형의 회절격자이며, 상기 회절격자는 상기 도광판 내에서 내부 전반사를 하는 입사광을 상기 도광판에 대해 수직 방향으로 출사시키며, 상기 회절격자는 320 내지 480 나노미터의 격자주기를 가지며, 10내지 80%의 회절효율 범위를 가질 수 있다. The light extraction device according to an embodiment of the present invention is a thin diffraction grating provided on one surface of the light guide plate, and the diffraction grating emits incident light that undergoes total internal reflection within the light guide plate in a vertical direction with respect to the light guide plate, The diffraction grating has a grating period of 320 to 480 nanometers, and may have a diffraction efficiency range of 10 to 80%.

본 발명의 실시예에 따르면, 광 추출소자에 의해서 광원으로부터 특정 파장의 광을 수직 방향으로 출사할 수 있음은 물론 광 흡수 필름에 의해서 수직 방향이 아닌 방향으로 출사되는 광을 흡수하여 제거할 수 있어 색재현율을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, light of a specific wavelength can be emitted from the light source in the vertical direction by the light extraction device, and light emitted in a non-vertical direction can be absorbed and removed by the light absorption film. Color gamut can be improved.

아울러, 회절격자의 격자 주기를 조절함으로써 추출 파장 영역을 조절할 수 있음은 물론 광 흡수체의 흡수 영역을 조절함으로써 흡수 파장 영역을 조절할 수 있어, 원하는 색재현율을 구현할 수 있다. In addition, the extraction wavelength region can be adjusted by adjusting the grating period of the diffraction grating, and the absorption wavelength region can be adjusted by adjusting the absorption region of the light absorber, thereby realizing a desired color gamut.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 백라이트 유닛에 의한 협대역 파장의 스펙트럼 구성 원리를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram schematically illustrating a partial configuration of a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of configuring a narrowband wavelength spectrum by the backlight unit of FIG. 1 .

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and/or features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be embodied in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a partial configuration of a backlight unit according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 전체적으로 도시하지는 않았지만, 도 1에 개략적으로 도시된 백라이트 유닛(100)과, 이에 결합되는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. First, although not shown as a whole, the display apparatus according to an embodiment of the present invention may include the backlight unit 100 schematically illustrated in FIG. 1 and a display panel coupled thereto.

여기서 디스플레이 패널은, 도시하지는 않았지만, 예를 들면 적층 구조의 제1 기판과 제2 기판을 포함할 수 있으며, 기판들 사이에는 액정층이 포함될 수 있다.Although not shown here, the display panel may include, for example, a first substrate and a second substrate having a stacked structure, and a liquid crystal layer may be included between the substrates.

부연하면, 제1 기판에는 데이터 라인과 게이트 라인 등의 신호 배선이 형성될 수 있고, 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성될 수 있다. In other words, signal lines such as a data line and a gate line may be formed on the first substrate, and a thin film transistor may be formed at an intersection of the data line and the gate line.

제2 기판에는 컬러 필터, 공통 전극 및 블랙 매트릭스 등이 구비될 수 있으며, 외부의 사용자가 영상을 시청할 수 있도록 제2 기판의 상부에는 편광부재 등이 구비될 수 있다. A color filter, a common electrode, and a black matrix may be provided on the second substrate, and a polarizing member may be provided on the second substrate so that an external user can view an image.

이러한 구성에 의해서, 백라이트 유닛(100)으로부터 제공되는 광에 따라 액정이 그 배열 구조를 달리하면서 투과 광량을 조절할 수 있고, 조절된 광이 투명기판들을 통과하면서 RGB 혼색을 통해 다양한 색을 구현할 수 있다. With this configuration, the amount of transmitted light can be adjusted while the liquid crystal has a different arrangement structure according to the light provided from the backlight unit 100, and various colors can be realized through RGB mixing while the adjusted light passes through the transparent substrates. .

이러한 디스플레이 패널과 후술할 백라이트 유닛(100) 사이에는 복수 개의 광학 시트(150)가 개재될 수 있다. 광학 시트(150)는, 도광판(120)의 상부에 놓이며, 도광판(120)으로부터 제공되는 면 형태의 광을 일 방향, 즉 디스플레이 패널 방향으로 집광 및 확산시킬 수 있으며, 이를 위해 광학 시트(150)는 복수 개의 시트를 포함할 수 있다. A plurality of optical sheets 150 may be interposed between the display panel and the backlight unit 100 to be described later. The optical sheet 150 is placed on the light guide plate 120 , and can collect and diffuse the planar light provided from the light guide plate 120 in one direction, that is, in the display panel direction. For this purpose, the optical sheet 150 ) may include a plurality of sheets.

이러한 디스플레이 장치의 구성에 의해, 백라이트 유닛(100)을 통과한 광이 광학 시트들과 디스플레이 패널을 투과함으로써 예를 들면 협대역 스펙트럼을 구현한 BT.2020(국제 방송 표준단체인 ITU에서 권고한 4K/UHD 규격) 기준인 중첩비 90 내지 98%에 상응하는 고색재현을 할 수 있는데, 이는 후술할 백라이트 유닛(100)의 구성에 따른 것이다. By the configuration of the display device, the light passing through the backlight unit 100 transmits through the optical sheets and the display panel, for example, BT.2020 (4K recommended by the International Broadcasting Standards Organization, ITU, a narrowband spectrum). /UHD standard) high color reproduction corresponding to an overlap ratio of 90 to 98%, which is a standard, is possible according to the configuration of the backlight unit 100 to be described later.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은, 광원(110)과, 광원(110)으로부터의 광을 추출하는 도광판(120)과, 도광판(120)의 일면에 구비되어 도광판(120)에 의해 도광된 광 중 특정 파장 영역의 광을 수직 방향으로 추출시키는 광 추출소자와, 도광판(120)의 일면 방향에 배치되어 도광판(120)으로부터 광 추출소자로 추출되는 광 중 수직 방향이 아닌 광을 흡수하는 광 흡수 필름(140)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a backlight unit 100 according to an embodiment of the present invention includes a light source 110 , a light guide plate 120 for extracting light from the light source 110 , and one surface of the light guide plate 120 . A light extraction device provided to extract light of a specific wavelength region from among the light guided by the light guide plate 120 in a vertical direction, and the light disposed on one surface of the light guide plate 120 and extracted from the light guide plate 120 to the light extraction device It may include a light absorbing film 140 that absorbs light in a non-vertical direction.

그리고 도시하지는 않았지만, 전술한 구성들을 커버하는 커버 바텀과 가이드 패널 등을 더 포함할 수 있다.And, although not shown, it may further include a cover bottom and a guide panel that cover the above-described components.

먼저, 광원(110)은, 백색광을 갖는 복수 개의 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)와, 이들이 전기적으로 연결된 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 이러한 광원(110)은 도광판(120)의 측부에 구비되며, 도광판(120) 방향으로 광을 제공할 수 있다. 이러한 광원(110) 구조로 인해, 디스플레이 장치를 슬림화할 수 있는 에지형 백라이트 유닛(100)으로 구현될 수 있는 것이다.First, the light source 110 may include a plurality of light emitting diodes (LEDs) having white light and a printed circuit board to which they are electrically connected. The light source 110 is provided on the side of the light guide plate 120 , and may provide light in the direction of the light guide plate 120 . Due to the structure of the light source 110 , it can be implemented as an edge-type backlight unit 100 capable of slimming the display device.

다만 광원(110)은 이에 한정되는 것은 아니며, RGB 파장의 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 등으로 마련될 수 있음은 당연하다. However, the light source 110 is not limited thereto, and it is of course that a light emitting diode or a laser diode of RGB wavelength may be used.

한편, 본 실시예의 도광판(120)은, 도 1에 도시된 것처럼, 광원(110)으로부터 제공되는 점 또는 선 형태의 광을 면 형태로 변환하여 디스플레이 패널 방향으로 제공하는 것으로서, 광원(110)으로부터 광은 도광판(120) 내에서 내부 전반사를 일으키면서 디스플레이 패널을 향하는 도광판(120)의 상면을 통하여 추출될 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 1 , the light guide plate 120 of this embodiment converts point or line light provided from the light source 110 into a planar shape and provides it in the direction of the display panel, from the light source 110 . Light may be extracted through the upper surface of the light guide plate 120 facing the display panel while causing total internal reflection within the light guide plate 120 .

그런데 도광판(120)의 상면, 즉 출사면을 통해 광이 도광될 때 수직 방향으로 광이 추출되어야 하는데, 도 1에 도시된 것처럼, 사선 방향으로 향하는 광들이 발생되며, 이에 따라 디스플레이 장치의 고색재현 기능이 저하될 수 있다. However, when light is guided through the upper surface of the light guide plate 120 , that is, the exit surface, light must be extracted in a vertical direction. function may be impaired.

이를 위해, 본 실시예에서는 광 추출소자(130)를 통해서 각 색의 광을 수직으로 추출함은 물론, 광 흡수 필름(140)에 의해서 수직 방향이 아닌 광을 흡수할 수 있어 높은 색재현율을 얻을 수 있다. To this end, in this embodiment, light of each color is vertically extracted through the light extraction device 130 , and light can be absorbed in a non-vertical direction by the light absorbing film 140 to obtain high color reproducibility. can

먼저 본 실시예의 광 추출소자(130)는, 도 1에 도시된 것처럼, 도광판(120) 내에서 내부 전반사를 하는 입사광을 도광판(120)의 수직 방향으로 출사시키기 위한 박형의 회절격자(130a, 130b, 130c)들을 포함할 수 있다. 회절격자(130a, 130b, 130c)는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 단면이 격자 형상을 갖는 막대가 도광판(120)의 상면에 이격 배치되는데, 적색광(R)을 수직 방향으로 추출하기 위한 회절격자(130a), 녹색광(G)을 수직 방향으로 추출하기 위한 회절격자(130b), 청색광(B)을 수직 방향으로 추출하기 위한 회절격자(130c)가 구비될 수 있다. First, as shown in FIG. 1 , the light extraction device 130 of this embodiment has thin diffraction gratings 130a and 130b for emitting incident light that undergoes total internal reflection within the light guide plate 120 in the vertical direction of the light guide plate 120 . , 130c) may include. In the diffraction gratings 130a, 130b, and 130c, as shown in FIGS. 1 and 2, bars having a cross section of a grating shape are spaced apart from each other on the upper surface of the light guide plate 120, and for extracting red light (R) in the vertical direction. A diffraction grating 130a, a diffraction grating 130b for extracting green light G in a vertical direction, and a diffraction grating 130c for extracting blue light B in a vertical direction may be provided.

본 실시예의 회절격자(130a, 130b, 130c)는, 예를 들면 1.59의 굴절률을 가지는 도광판(120)에서 60도의 중심각을 가지는 백색광 중 450나노미터(nm)의 청색광, 520나노미터의 녹색광, 638나노미터의 적색광을 각각 331나노미터, 383나노미터, 470나노미터 등 320 내지 480 나노미터 범위의 격자 주기를 통해 특정 파장의 광을 도광판(120)에 수직 방향으로 출사시킬 수 있다. The diffraction gratings 130a, 130b, and 130c of this embodiment, for example, in the light guide plate 120 having a refractive index of 1.59, blue light of 450 nm (nm), green light of 520 nm, 638 of white light having a central angle of 60 degrees Red light of nanometers may be emitted in a vertical direction to the light guide plate 120 through a grating period of 320 to 480 nanometers, such as 331 nanometers, 383 nanometers, and 470 nanometers, respectively.

이러한 회절격자(130a, 130b, 130c)의 격자 주기를 조절함으로써 추출 파장 영역의 조절할 수 있다.By adjusting the grating period of the diffraction gratings 130a, 130b, and 130c, the extraction wavelength region can be adjusted.

여기서 본 실시에의 회절격자(130a, 130b, 130c)의 격자 주기는 다음의 수식 1을 통해서 구할 수 있다.Here, the grating period of the diffraction gratings 130a, 130b, and 130c of this embodiment can be obtained through Equation 1 below.

[수식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

이러한 회절격자(130a, 130b, 130c)의 경우 10 내지 80%의 회절효율 범위를 나타낼 수 있다. 회절효율을 구하는 수식 2는 다음과 같다. The diffraction gratings 130a, 130b, and 130c may exhibit a diffraction efficiency range of 10 to 80%. Equation 2 to obtain the diffraction efficiency is as follows.

[수식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

다만, 전술한 광 추출소자(130)를 구비하지만, 도 1에서 도시된 것처럼, 수직 방향이 아닌 사선 방향을 향하는 광이 발생될 수 있는데, 이로 인해 색재현율이 저하되는 현상이 발생되었다. 도 1의 가장 우측을 보면, 적색광은 광 추출소자(130)의 회절격자(130a)에 의해 수직 방향으로 출사되지만, 녹색광 및 청색광은 사선 방향으로 향하게 되는 것이다. However, although the above-described light extraction device 130 is provided, as shown in FIG. 1 , light directed in an oblique direction instead of a vertical direction may be generated, which causes a decrease in color gamut. Looking at the rightmost side of FIG. 1 , red light is emitted in a vertical direction by the diffraction grating 130a of the light extraction element 130 , but green light and blue light are directed in an oblique direction.

이를 위해, 본 실시예에서는 도광판(120) 상부에 광 흡수 필름(140)을 마련하여 수직 방향이 아닌 방향으로 향하는 광을 흡수할 수 있다. 이를 통해 광 흡수 필름(140)을 통해서는 수직 방향을 향하는 광만 투과되어 디스플레이 장치의 색재현율을 향상시킬 수 있는 것이다. To this end, in the present embodiment, the light absorbing film 140 may be provided on the light guide plate 120 to absorb light directed in a direction other than the vertical direction. Through this, only light in a vertical direction is transmitted through the light absorbing film 140 , thereby improving the color gamut of the display device.

본 실시예의 광 흡수 필름(140)의 내부는, 도 1에 도시된 것처럼, 복수 개의 광 흡수체(141)를 규칙적으로 구비될 수 있다. 이러한 광 흡수체(141)의 이격 구조로 인해서, 광 흡수체(141) 사이로는 수직 방향을 갖는 광들이 통과될 수 있고, 광 흡수체(141)에는 수직 방향이 아닌 광들이 흡수됨으로써, 수직 방향을 갖는 적색광, 녹색광, 청색광이 디스플레이 패널 방향으로 제공될 수 있고 이를 통해 색재현율을 높일 수 있다. As shown in FIG. 1 , a plurality of light absorbers 141 may be regularly provided inside the light absorption film 140 of the present embodiment. Due to the spaced apart structure of the light absorber 141 , light having a vertical direction may pass between the light absorbers 141 , and the light absorber 141 absorbs light that is not in a vertical direction, so that red light having a vertical direction is absorbed. , green light, and blue light may be provided in the direction of the display panel, thereby increasing color gamut.

여기서, 광 흡수체(141)는 가시광선 영역의 적어도 일 영역을 흡수할 수 있는 다공질의 탄소 나노체이거나 카본 블랙을 포함한 안료 또는 염료를 이용하여 인쇄, 식각 및 증착의 공정을 통해 마련되는 구조체일 수 있다.Here, the light absorber 141 may be a porous carbon nano body capable of absorbing at least one region of the visible light region, or a structure prepared through a process of printing, etching, and deposition using a pigment or dye including carbon black. there is.

이러한 광 흡수체(141)는 50 내지 300 마이크로미터의 두께로, 10 내지 30 마이크로미터의 연속적인 폭을 갖도록 마련될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.The light absorber 141 may have a thickness of 50 to 300 micrometers and a continuous width of 10 to 30 micrometers, but is not limited thereto.

광 흡수 필름(140)의 광 흡수체(141)의 개수 및 영역을 조절함으로써 흡수 파장 영역을 조절할 수 있다. The absorption wavelength region may be adjusted by adjusting the number and region of the light absorbers 141 of the light absorbing film 140 .

한편, 도 2를 참조하여, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)의 작동 원리를 설명하기로 한다. Meanwhile, an operating principle of the backlight unit 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 도 1의 백라이트 유닛에 의한 협대역 파장의 스펙트럼 구성 원리를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a principle of configuring a spectrum of a narrow band wavelength by the backlight unit of FIG. 1 .

도 2의 좌측 도면을 보면, 도광판(120)으로부터 내부 전반사된 광이 광 추출소자(130)의 회절격자를 통해 출사되는데 여러 방향으로 출사되는 것을 확인할 수 있다. 그리고 이 때의 스펙트럼이 넓게 분포되는 것을 확인할 수 있다. Referring to the left drawing of FIG. 2 , it can be seen that the light totally internally reflected from the light guide plate 120 is emitted through the diffraction grating of the light extraction element 130 and is emitted in various directions. And it can be confirmed that the spectrum at this time is widely distributed.

그런데 도 2의 우측 도면을 보면, 광 흡수체(141)가 배치되는 경우, 수직 방향의 광은 광 흡수체(141) 사이를 통과하고, 수직 방향이 아닌 광은 광 흡수체(141)에 의해 흡수됨으로써, 광 흡수체(141)에 의해 색재현율이 향상될 수 있음을 확인할 수 있다. 그리고 이 때의 스펙트럼이 특정 파장에 분포함을 확인할 수 있다. However, looking at the right side view of FIG. 2 , when the light absorber 141 is disposed, the light in the vertical direction passes between the light absorbers 141, and the light that is not in the vertical direction is absorbed by the light absorber 141, It can be seen that the color gamut can be improved by the light absorber 141 . And it can be confirmed that the spectrum at this time is distributed at a specific wavelength.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 추출소자(130)에 의해서 광원(110)으로부터 특정 파장의 광을 수직 방향으로 출사할 수 있음은 물론 광 흡수 필름(140)에 의해서 수직 방향이 아닌 방향으로 출사되는 광을 흡수하여 제거할 수 있어 색재현율을 향상시킬 수 있다. As such, according to an embodiment of the present invention, light of a specific wavelength can be emitted from the light source 110 in the vertical direction by the light extraction device 130 , as well as the vertical direction by the light absorption film 140 . It is possible to absorb and remove light emitted in a direction other than that, thereby improving color gamut.

아울러, 회절격자(130a, 130b, 130c)의 격자 주기를 조절함으로써 추출 파장 영역을 조절할 수 있음은 물론 광 흡수체(141)의 흡수 영역을 조절함으로써 흡수 파장 영역을 조절할 수 있어, 원하는 색재현율을 구현할 수 있다. In addition, the extraction wavelength region can be adjusted by adjusting the grating period of the diffraction gratings 130a, 130b, and 130c, as well as the absorption wavelength region can be adjusted by adjusting the absorption region of the light absorber 141 to realize a desired color gamut. can

전술한 구성의 디스플레이 장치는, 예를 들면 차량용 헤드업 디스플레이에 사용된 홀로그래픽 광학 소자와 매칭하여 고효율 디스플레이를 구현할 수 있다. The display device having the above configuration may implement a high-efficiency display by matching with, for example, a holographic optical element used in a vehicle head-up display.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments according to the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, which are various modifications and variations from these descriptions by those skilled in the art to which the present invention pertains. Transformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims described below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will fall within the scope of the spirit of the present invention.

100 : 백라이트 유닛 110: 광원
120: 도광판 130: 광 추출소자
130a, 130b, 130c: 회절격자 140: 광 흡수 필름
141: 광 흡수체 150: 광학 시트
100: backlight unit 110: light source
120: light guide plate 130: light extraction element
130a, 130b, 130c: diffraction grating 140: light absorption film
141: light absorber 150: optical sheet

Claims (10)

광원으로부터의 광을 추출하는 도광판;
상기 도광판의 일면에 구비되어 상기 도광판에 의해 도광된 광 중 특정 파장 영역의 광을 수직 방향으로 추출시키는 광 추출소자; 및
상기 도광판의 일면 방향에 배치되어 상기 도광판으로부터 상기 광 추출소자로 추출되는 광 중 수직 방향이 아닌 광을 흡수하는 광 흡수 필름;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
a light guide plate for extracting light from the light source;
a light extraction device provided on one surface of the light guide plate to vertically extract light of a specific wavelength region from among the light guided by the light guide plate; and
a light absorbing film disposed on one surface of the light guide plate to absorb light that is not in a vertical direction among light extracted from the light guide plate to the light extraction device;
A backlight unit comprising a.
제1항에 있어서,
상기 광 흡수 필름의 내부에는 복수 개의 광 흡수체가 규칙적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
According to claim 1,
The backlight unit, characterized in that the plurality of light absorbers are regularly provided inside the light absorption film.
상기 광 흡수체는 가시광선 영역의 적어도 일 영역을 흡수할 수 있는 다공질의 탄소 나노체이거나 카본 블랙을 포함한 안료 또는 염료를 이용하여 인쇄, 식각 및 증착의 공정을 통해 마련되는 구조체인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The light absorber is a porous carbon nano body capable of absorbing at least one region of the visible light region, or a structure prepared through printing, etching, and deposition using a pigment or dye including carbon black. unit. 제3항에 있어서,
상기 광 흡수체는 50 내지 300 마이크로미터(μm)의 두께로, 10 내지 30 마이크로미터의 연속적인 폭을 갖도록 마련되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. The method of claim 3,
The light absorber has a thickness of 50 to 300 micrometers (μm) and a continuous width of 10 to 30 micrometers.
제1항에 있어서,
상기 광 추출소자는 상기 도광판의 일면에 구비되는 박형의 회절격자이며,
상기 회절격자는 상기 도광판 내에서 내부 전반사를 하는 입사광을 상기 도광판에 대해 수직 방향으로 출사시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
According to claim 1,
The light extraction element is a thin diffraction grating provided on one surface of the light guide plate,
wherein the diffraction grating emits incident light, which is totally internally reflected within the light guide plate, in a direction perpendicular to the light guide plate.
제5항에 있어서,
상기 회절격자는 320 내지 480 나노미터(nm)의 격자주기를 가지며, 10내지 80%의 회절효율 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. The method of claim 5,
The diffraction grating has a grating period of 320 to 480 nanometers (nm), and has a diffraction efficiency range of 10 to 80%.
백라이트 유닛; 및
상기 백라이트 유닛에 결합되는 디스플레이 패널;
을 포함하며,
상기 백라이트 유닛은,
광원으로부터의 광을 추출하는 도광판;
상기 도광판의 일면에 구비되어 상기 도광판에 의해 도광된 광 중 특정 파장 영역의 광을 수직 방향으로 추출시키는 광 추출소자; 및
상기 도광판의 일면 방향에 배치되어 상기 도광판으로부터 상기 광 추출소자로 추출되는 광 중 수직 방향이 아닌 광을 흡수하는 광 흡수 필름;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
backlight unit; and
a display panel coupled to the backlight unit;
includes,
The backlight unit is
a light guide plate for extracting light from the light source;
a light extraction device provided on one surface of the light guide plate to vertically extract light of a specific wavelength region from among the light guided by the light guide plate; and
a light absorbing film disposed on one surface of the light guide plate to absorb light that is not in a vertical direction among light extracted from the light guide plate to the light extraction device;
A display device comprising a.
제7항에 있어서,
상기 광 흡수 필름의 내부에는 복수 개의 광 흡수체가 규칙적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. The method of claim 7,
A display device, characterized in that a plurality of light absorbers are regularly provided inside the light absorption film.
제8항에 있어서,
상기 광 흡수체는 가시광선 영역의 적어도 일 영역을 흡수할 수 있는 다공질의 탄소 나노체이거나 카본 블랙을 포함한 안료 또는 염료를 이용하여 인쇄, 식각 및 증착의 공정을 통해 마련되는 구조체이며, 50 내지 300 마이크로미터의 두께로, 10 내지 30 마이크로미터의 연속적인 폭을 갖도록 마련되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The light absorber is a porous carbon nano body capable of absorbing at least one region of the visible light region, or a structure prepared through a process of printing, etching and deposition using a pigment or dye including carbon black, and is 50 to 300 micrometers. A display device, characterized in that it is provided to have a continuous width of 10 to 30 micrometers with a thickness of a meter.
제7항에 있어서,
상기 광 추출소자는 상기 도광판의 일면에 구비되는 박형의 회절격자이며,
상기 회절격자는 상기 도광판 내에서 내부 전반사를 하는 입사광을 상기 도광판에 대해 수직 방향으로 출사시키며,
상기 회절격자는 320 내지 480 나노미터의 격자주기를 가지며, 10내지 80%의 회절효율 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. The method of claim 7,
The light extraction element is a thin diffraction grating provided on one surface of the light guide plate,
The diffraction grating emits incident light, which is totally internally reflected within the light guide plate, in a direction perpendicular to the light guide plate,
The diffraction grating has a grating period of 320 to 480 nanometers, and a display device, characterized in that it has a diffraction efficiency range of 10 to 80%.
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