KR101500490B1 - 시야각을 개선하는 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광판의 구조를 개선하여 넓은 광 시야각을 제공하는 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것으로, 사각의 판 상으로 상면으로 출사되는 빛의 출사각을 제어하기 위하여 하면에 형성되는 제1 광패턴과 상면에 형성되는 제2 광패턴을 갖는 도광판; 상기 도광판의 일 측 입광면 또는 서로 대향하는 양 측 입광면에 배치되는 복수의 LED 광원; 및 상향 프리즘 패턴이 형성되며, 상기 프리픔 패턴이 상기 입광면에 나란한 방향을 이루도록 도광판의 상측에 적층되어 빛의 출사각을 제어하는 프리즘 시트;를 포함하여, 수직 방향에 대한 최대 휘도를 갖는 측면 출사각을 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 백라이트 장치는 도광판과 한 장의 상향 프리즘 시트의 결합으로, 프리즘 시트 상측으로 높은 휘도와 함께 넓은 시야각을 나타내는 빛을 제공할 수 있다.

Description

시야각을 개선하는 백라이트 장치{Backlight Unit with Improved Viewing Angle}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 구조를 개선하여 넓은 광 시야각을 제공하는 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.
백라이트 장치는 액정표시장치와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 조명장치를 말하며, 백라이트 장치의 광원으로는 최근 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 각광을 받고 있다. 이러한 백라이트 장치는 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 하부의 광원에서 광학 시트를 통하여 액정 패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 도광판의 측부에서 광원이 배치되어 도광판과 광학 시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타내 종단면도이고, 도 2는 도 1의 백라이트 장치에서의 시야각 특성을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 측면형 백라이트 장치는 사각 판상의 도광판(10) 양 측에 LED 광원(20)이 배치되고, 도광판(10)의 하측에는 반사 시트(40)가 배치되며, 도광판(10)의 상측에는 하부 확산시트(31d), 하부 프리즘 시트(32d), 상부 프리즘 시트(32u) 및 상부 프리즘 시트(31u)를 포함하는 광학 시트(30)들이 적층되는 구조를 이룬다. 이러한 구성들은 커버버텀(미도시)에 수납되며, 가이드 패널(미도시)이 상측에서 결합되어 백라이트 장치(BLU)를 구성한다.
여기서 도광판(10)은 측면의 입광면을 통하여 LED 광원(20)로부터 다수의 점광원의 빛을 받아들이고, 입사된 빛을 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시킨 후 상측으로 출사시키는 광 전환 소자이다. LED 광원(20)은 도광판(10) 내부로 점광원의 빛을 제공하는 백라이트 장치의 광원으로, 도광판(10)의 일 측부에 배치되거나 양 측부에 배치될 수 있다. 이러한 LED 광원(20)은 기판 상에 다수의 LED 패키지가 일정 간격으로 실장된 LED 어레이 형태로 구성될 수 있다. 반사 시트(40)는 도광판(10)의 하측에 배치되어, 도광판(10)에서 하부로 누설되는 빛을 반사시켜 백라이트 장치의 휘도를 향상시킨다. 확산 시트(31d,31u)는 도광판(10) 및 프리즘 시트(32d,32u)에서 출사되는 빛을 1차 및 2차 확산시켜 최종적으로 균일한 빛이 출사되도록 한다. 프리즘 시트(32d,32u)는 도광판(10)에서 다양한 출사각으로 출사되는 빛이 상측 방향으로 진행될 수 있도록 빛을 집광시켜, 수직 방향에서의 휘도를 향상시킨다. 이러한 프리즘 시트(32d,32u)는 프리즘 패턴이 서로 직교하도록 배치된다.
이러한 종래의 기술에 따른 백라이트 장치에서는 확산 시트(31d,31u)와 프리즘 시트(32d,32u)를 포함하는 다수의 광학 시트(30)를 이용하여 휘도와 휘도의 균일도와 같은 광 특성을 제어하므로, 많은 광학 시트(30)의 적층으로 인하여 백라이트 장치의 슬림화에 불리하며, 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 백라이트 장치에서는 출사되는 빛을 수직 상측으로만 집광시키는 구조이다. 이 경우, 백라이트 장치의 수직 방향에서는 높은 휘도를 나타낼 수 있지만, 측면 방향에서는 상대적으로 휘도가 낮아 시야각이 좁아지는 문제점이 있다. 즉, 종래의 기술에 따른 백라이트 장치에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 수직의 중앙 영역에서 높은 휘도를 나타내지만 시야각이 증가할수록 휘도가 저하되어 좁은 시야각 특성을 나타낸다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 도광판의 상측에 한 장 씩의 프리즘 시트와 확산 시트만을 적층하더라고 광 특성이 저하되지 않는 측면형 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 도광판의 하면과 상면에 광 출사각을 제어하는 광 패턴을 형성함으로써, 도광판과 프리즘 시트를 통하여 출사되는 빛에 대하여 시야각 특성을 개선할 수 있는 측면형 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 장치는, 사각의 판 상으로 상면으로 출사되는 빛의 출사각을 제어하기 위하여 하면에 형성되는 제1 광패턴과 상면에 형성되는 제2 광패턴을 갖는 도광판; 상기 도광판의 일 측 입광면 또는 서로 대향하는 양 측 입광면에 배치되는 복수의 LED 광원; 및 상향 프리즘 패턴이 형성되며, 상기 프리픔 패턴이 상기 입광면에 나란한 방향을 이루도록 도광판의 상측에 적층되어 빛의 출사각을 제어하는 프리즘 시트;를 포함하여, 수직 방향에 대한 최대 휘도를 갖는 측면 출사각을 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 장치는, 사각의 판 상으로 상면으로 출사되는 빛의 출사각을 제어하기 위하여 하면에 형성되는 제1 광패턴과 상면에 형성되는 제2 광패턴을 갖는 도광판; 상기 도광판의 일 측 입광면 또는 서로 대향하는 양 측 입광면에 배치되는 복수의 LED 광원; 및 상향 프리즘 패턴이 형성되며, 상기 프리픔 패턴이 상기 입광면에 직교하는 방향을 이루도록 도광판의 상측에 적층되어 빛의 출사각을 제어하는 프리즘 시트;를 포함하여, 수직 방향에 대한 시야각을 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 광패턴은, 구면 또는 비구면의 반구 형상, 원뿔 형상, 피라미드 형상 또는 프리즘 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하고, 상기 반구 형상의 패턴은, 패턴의 높이(a1)과 직경(a2)에 대한 비율(a1/a2)이 0.05 내지 0.5 비율로 형성되고, 상기 원뿔 형상의 패턴은, 꼭지각(b)이 90° 내지 170°의 각으로 형성되고, 상기 피라미드 형상의 패턴은, 꼭지각(c)이 90° 내지 170°의 각으로 형성되고, 상기 프리즘 형상의 패턴은, 꼭지각(c)이 90° 내지 170°의 각으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 광패턴은, 꼭지각이 둥근 양각의 프리즘 형상으로 형성되며, 이웃하는 프리즘 형상이 서로 다른 높이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 백라이트 장치는 도광판 상측에 적층되는 광학 시트의 수를 줄이더라도 광 특성이 저하되지 않으므로, 백라이트 장치의 슬림화를 도모할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트 장치는 도광판과 한 장의 상향 프리즘 시트의 결합으로, 프리즘 시트 상측으로 높은 휘도와 함께 넓은 시야각을 나타내는 빛을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도,
도 2는 도 1의 백라이트 장치에서의 출사각 특성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도,
도 4a 및 4b는 도 3의 주요부인 도광판에서의 광 출사 경로 및 출사각 특성을 나타낸 도면,
도 5a 및 5b는 도 3의 주요부인 프리즘 시트에서의 광 출사 경로 및 출사각 특성을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도광판 하면의 제1 광패턴에 대한 다양한 예를 나타낸 도면,
도 7은 도 6의 실시예에 따른 제1 광패턴에 대한 프리즘 시트에서의 광 출사 특성을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도광판 상면의 제2 광패턴을 상세히 나타낸 종단면도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도, 및
도 10은 도 9의 백라이트 장치에서의 출사각 특성을 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도이고, 도 4a 및 4b는 도 3의 주요부인 도광판에서의 광 출사 경로 및 출사각 특성을 나타낸 도면이며, 도 5a 및 5b는 도 3의 주요부인 프리즘 시트에서의 광 출사 경로 및 출사각 특성을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 5b는 도 4b의 도광판의 다양한 출사각 특성에 대한 프리즘 시트에서의 출사각 특성을 나타내었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치는, 도광판(200), 도광판(200)의 양 측부에 배치되는 LED 광원(100) 및 도광판(200)의 상측에 배치되는 프리즘 시트(300)로 구성된다. 이러한, 도광판(200), LED 광원(100) 및 프리즘 시트(300)는 수납 공간을 형성하는 커버버텀(미도시) 내부에 안착되며, 프리즘 시트(300)의 상측에서 커버버텀에 체결되는 가이드 패널(미도시)에 의하여 고정되면서 조립된다. 또한, 도광판(200)의 하측에는 반사 시트(400)가 더 개입될 수 있다.
여기서, LED 광원(100)은 백라이트 장치의 광원으로서, 도광판(200) 내부로 다수의 점광원의 빛을 제공한다. 이러한 LED 광원(100)은 기판 상에 다수의 LED 패키지가 일정한 간격으로 실장되는 어레이 형태로 구성되고, 기판은 소정의 길이를 가지며, LED 패키지를 구동시키기 위한 회로 패턴이 인쇄된다. LED 광원(100)은 도광판(200)의 일 측부 또는 양 측부에 배치될 수 있다.
도광판(200)은 LED 광원(100)으로부터 입사되는 다수의 점광원의 빛을 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시킨다. 이러한 도광판(200)은 사각의 판 상을 이루는 투명 아크릴 계열의 수지가 사용될 수 있으며, 일 예로 PMMA 패널로 구성된다. 또한, 도광판(200)은 출사되는 빛의 출사각을 제어하기 위하여 하면의 제1 광패턴(210)과 상면의 제2 광패턴(220)을 구비한다. 도광판 하면과 상면의 광패턴들(210,220)에 의하여 제어되는 도광판(200)에서의 출사각은 최종적으로 출사되는 프리즘 시트(300)의 출사각을 제어하게 된다.
일 예로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 도광판(200)의 하면에 반구 형상의 제1 광패턴(210)이 형성되는 경우, 도광판(200) 내부로 진행하는 빛은 제1 광패턴(210)에서 반사되고, 상면의 제2 광패턴(220)에서 굴절되면서 소정의 출사각(α1)으로 경사를 이루면서 출사된다. 이때, 도광판(200)에서는 제1 광패턴(210)과 제2 광패턴(220)의 형상에 따라 출사되는 빛의 휘도와 출사각(α1)이 달라지며, 특히, 제1 광패턴(210)의 높이와 직경의 비율에 따라 출사되는 빛의 휘도와 출사각(α1)이 크게 좌우된다. 이는 도광판(200) 하면의 제 1광패턴(210)에 의하여 반사되는 빛의 반사각(α)이 달라지기 때문이다. 본 발명의 실시예에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, 도광판(200)에서 60°내외의 수직 출사각(α1)이서 높은 휘도의 빛이 출사되도록 제1 광패턴(210) 및 제2 광패턴(220)이 형성된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(200) 하면의 제1 광패턴(210)은 구면 또는 비구면의 반구 형상외에도 원뿔 형상, 피라미드 형상 또는 프리즘 형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있고, 제2 광패턴(220)은 꼭지각이 둥근 프리즘 패턴 형상을 이룰 수 있는 것으로, 이러한 광패턴들(210,220)의 구체적인 형상과 그에 따른 광 특성은 후술하기로 한다.
프리즘 시트(300)는 도광판(200)의 상부에 적층되어 도광판(200)에서 출사되는 면광원의 빛을 굴절시켜 빛의 진행 방향을 제어함으로써 백라이트 장치의 광 특성을 개선시키는 기능을 한다. 이러한 프리즘 시트(300)는 투명 아크릴 수지를 이용한 시트 또는 필름으로 구성될 수 있으며, 상면에는 빛의 출사각을 제어하기 위한 프리즘 패턴(310)이 형성된다. 프리즘 패턴(310)은 꼭지각이 직각을 이루고, 각 패턴은 연속 또는 불연속으로 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 장치에서의 프리즘 시트(300)는 프리즘 패턴(310)이 도광판(200)의 입광면과 나란한 방향(즉, 광원의 배열 방향)을 이루도록 도광판 상부에 적층된다.
상기와 같은 구성의 프리즘 시트(300)에 의하여 도광판(200)에서 출사되는 빛은 프리즘 시트(300) 내부로 입사되면서 1차 굴절되고, 프리즘 패턴(310)을 통하여 상측으로 출사되면서 2차 굴절된다. 이때, 프리즘 패턴(310)의 경계면을 통과하는 빛은 소정의 경사각으로 굴절되어 출사된다. 이러한 프리즘 패턴(310)을 통과하는 빛의 출사각은 프리즘 시트(300)의 하면에서 입사되는 빛의 입사각(즉, 도광판에서의 출사각)에 따라 달라질 수 있다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 도광판(200)에서 소정의 출사각(α1)으로 출사되는 빛은 프리즘 시트(300)의 하면에서 소정의 입사각(θ1=α1)으로 입사되면서 1차 굴절(θ1->θ2)이 이루어진다. 또한, 프리즘 시트(300) 내부로 입사된 빛은 상면의 프리즘 패턴(310)을 통하여 출사되면서 2차 굴절(θ4->θ5)이 이루어져, 최종적으로 소정의 수직 출사각(α2)으로 출사된다. 여기서, 프리즘 시트(300)를 구성하는 베이스부와 패턴부가 서로 다른 매질로 구성되는 경우 그 경계면에서 추가적인 굴절(θ2->θ3)이 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명에서는 도 5b에 도시된 바와 같이, 수직 방향에 대하여 대략 40°범위까지는 수직 방향과 동일하거나 높은 휘도로 출사된다. 특히, 상기와 같은 백라이트 장치에서는 좌우 방향에 대하여 대략 ±40°범위의 시야각을 나타내며, ±30°내외에서 가장 높은 휘도로 출사된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 백라이트 장치는 시야각을 확대함과 동시에 최대 휘도로 출사되는 빛의 출사각을 증가시키는 효과를 나타낸다.
프리즘 시트(300)에서 출사되는 상기와 같은 최종 출사각(α2, 즉 시야각)은 도광판(200)에서의 출사각(α1)과, 프리즘 패턴(310)의 형상에 의하여 제어되며, 도광판(200)에서 출사되는 빛의 출사각(α1)은 도광판(200) 하면과 상면의 광 패턴들(210,220)에 의하여 제어된다. 즉, 본 발명에서는 제1 광패턴(210)이 도광판(200)에서 출사되는 빛이 수평면에 가까운 경사 방향으로 출사되도록 제어함으로써, 프리즘 시트(300)의 상향 프리즘 패턴(310)을 통하여 출사되는 빛에 대한 시야각을 증가시킨다.
한편, 도시되지는 않았지만, 도광판(200)의 상측 또는 프리즘 시트(300)의 상측에 확산 시트가 더 적층될 수 있으며, 확산 시트는 전체 시야각 범위 내에서의 휘도 편차를 줄여 균일한 휘도를 나타내도록 한다.
도 6은 도 3의 주요부인 도광판 하면의 제1 광패턴에 대한 다양한 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 제1 광패턴에 대한 프리즘 시트에서의 광 출사 특성을 나타낸 도면이다. 각 도면에서의 (a)는 반구 형상, (b)는 원뿔 형상, (c)는 피라미드 형상, (d)는 프리즘 형상에 대한 패턴과 그에 따른 광 출사 특성을 나타내었다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도광판 하면에 형성되는 제1 광패턴(210)은, 구면 또는 비구면의 반구 형상(a), 원뿔 형상(b), 피라미드 형상(c), 프리즘 형상(d)을 이룬다.이때, 반구 형상의 광패턴은 패턴의 높이(a1)와 직경(a2)의 비율(a1/a2)에 따라 도광판 상면으로 출사되는 빛의 출사각이 제어되며, 원뿔 형상의 광패턴, 피라미드 형상의 광패턴 및 프리즘 형상의 광패턴은 각 꼭지각(b1,c1,d1)의 크기에 따라 시야각 특성이 제어된다.
구체적으로 살펴보면, 도 7의 (a)에서와 같이, 반구 형상의 제1 광패턴(210)에 대해서는 높이(a1)와 직경(a2)의 비율(a1/a2)이 0.05 내지 0.5 범위의 값을 갖는 경우 높은 휘도를 유지하면서 넓은 시야각을 나타낸다. 여기서, 상기 비율(a1/a2)이 0.05보다 작게 형성되는 경우 시야각 특성은 양호하지만 전체적인 휘도가 저하되며, 0.5보다 크게 형성되는 경우 휘도 특성은 양호하지만 대부분의 빛이 수직 방향으로 집중되어 시야각이 좁아지게 된다.
또한, 도 7의 (b) 내지 (d)에서와 같이, 원뿔 형상, 피라미드 형상 및 프리즘 형상의 제1 광패턴(210)에 대해서는 꼭지각(b1,c1,d1)이 90° 내지 170° 범위의 값을 갖는 경우 높은 높은 휘도를 유지하면서 넓은 시야각을 나타낸다. 여기서, 꼭지각(b1,c1,d1)의 값이 90°보다 작게 형성되는 경우 휘도 특성은 양호하지만 대부분의 빛이 수직 방향으로 집중되어 시야각이 좁아지게 되고, 170°보다 크게 형성되는 경우 시야각 특성은 양호하지만 전체적인 휘도가 저하된다.
도 8은 본 발명의 실시예 따른 도광판 상면의 제2 광패턴을 상세히 나타낸 종단면도로서, 도 3의 A-A 방향의 단면을 도시하였다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 도광판 상면에 형성되는 제2 광패턴(220)은 꼭지각이 둥근 양각의 프리즘 형상을 이루며, 도광판(200)의 입광면에 직교하는 방향(즉, 빛의 진행 방향과 나란한 방향)으로 형성된다. 또한, 프리즘 형상의 제2 광패턴(220)은 대략 105°내외의 꼭지각(θ)에 대하여 대략 15㎛ 내외의 곡률반경(R)을 갖도록 형성된다. 또한, 프리즘 형상의 제2 광패턴(220)은 다수개가 연속 또는 불연속적으로 형성되며, 대략 100㎛ 내외의 폭으로 형성된다. 이때, 제2 광 패턴(220)은 도시된 바와 같이, 이웃하는 프리즘 형상이 서로 다른 높이(H)로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 프리즘 형상의 제2 광패턴(220)은 도광판 사출 공정에서 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 10은 도 9의 백라이트 장치에서의 출사각 특성을 나타낸 도면이다.
도 9의 실시예에 따른 백라이트 장치에서는 도 3의 백라이트 장치와는 프리즘 시트(300)의 적층 방향을 달리한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 다른 백라이트 장치에서는 도시된 바와 같이, 프리즘 패턴(310)이 도광판(200)의 입광면에 직교하는 방향(즉, 빛의 진행 방향과 나란한 방향)을 이루도록 프리즘 시트(300)가 적층된다.
이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 프리즘 패턴(210)이 빛의 진행 방향과 나란한 방향으로 형성되는 경우에도 수직 방향에 대하여 대략 20°내외의 출사각 범위까지는 휘도가 유지되므로(즉, 휘도가 저하되지 않음), ±20°범위까지 시야각이 확대됨을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : LED 광원
200 : 도광판
210 : 제1 광패턴 220 : 제2 광패턴
300 : 프리즘 시트 310 : 프리즘 패턴
400 : 반사 시트

Claims (6)

  1. 사각의 판 상으로 상면으로 출사되는 빛의 출사각을 제어하기 위하여 하면에 구면 또는 비구면의 반구 형상, 원뿔 형상 또는 피라미드 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 제1 광패턴과 상면에 꼭지각이 둥근 양각의 프리즘 형상으로 형성되는 제2 광패턴을 갖는 도광판;
    상기 도광판의 일 측 입광면 또는 서로 대향하는 양 측 입광면에 배치되는 복수의 LED 광원; 및
    상향 프리즘 패턴이 형성되며, 상기 프리즘 패턴이 상기 입광면에 나란하거나 직교하는 방향을 이루도록 도광판의 상측에 적층되어 빛의 출사각을 제어하는 프리즘 시트;를 포함하되,
    상기 반구 형상의 패턴은 패턴의 높이(a1)와 직경(a2)에 대한 비율(a1/a2)이 0.05 내지 0.5 비율로 형성되고, 상기 원뿔 형상 및 피라미드 형상의 패턴은 꼭지각이 90° 내지 170°의 각으로 형성되어,
    수직 방향에 대한 최대 휘도를 갖는 측면 출사각을 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 광 패턴은,
    이웃하는 프리즘 형상이 서로 다른 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08146223A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Aasaa:Kk バックライトパネル
KR20090114078A (ko) * 2008-04-29 2009-11-03 희성전자 주식회사 측면 조광형 백라이트 장치
KR20090132205A (ko) * 2008-06-20 2009-12-30 희성전자 주식회사 측면형 백라이트 장치의 도광판 구조
KR20120030764A (ko) * 2010-09-20 2012-03-29 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08146223A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Aasaa:Kk バックライトパネル
KR20090114078A (ko) * 2008-04-29 2009-11-03 희성전자 주식회사 측면 조광형 백라이트 장치
KR20090132205A (ko) * 2008-06-20 2009-12-30 희성전자 주식회사 측면형 백라이트 장치의 도광판 구조
KR20120030764A (ko) * 2010-09-20 2012-03-29 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛

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