KR20090047926A

KR20090047926A - 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20090047926A
Application number: KR1020070114032A
Authority: KR
Inventors: 박성하
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-05-13
Also published as: EP2058681A3; CN101430069A; US20090122517A1; CN101430069B; EP2058681A2; US7972052B2

Abstract

본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 서로 대향된 상면 및 하면을 갖고, 그 내부로 입력된 광을 상기 상면 및 하면 사이의 내부 반사를 통해 도파시키는 도광판과; 상기 도광판 상에 배치되며, 상기 도광판으로부터 입력된 광을 집광 및 투과시키는 프리즘 시트를 포함하고, 상기 프리즘 시트는, 그 표면에 형성되며, 상기 도광판으로부터 입력된 광이 입사되는 주경사 1면; 상기 주경사 1면과 선 접촉하며, 주경사 1면을 통하여 입사된 광을 반사하는 곡률 또는 평면을 갖는 주경사 2면; 상기 주경사 1면과 주경사 2면 사이에서 서로 마주보며 상기 프리즘 패턴의 측면을 이루는 두 개의 보조 경사면으로 구성되어 있는 프리즘 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도광판, 백라이트 유닛, 프리즘 시트, 확산 시트, 반사 시트

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 평면 표시 장치(flat display)를 위한 백라이트 유닛(backlight unit: BLU)에 관한 것으로서, 특히 도광판(light guide panel: LGP)을 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

대표적인 평면 표시 장치인 액정 디스플레이(liquid crystal display: LCD)는 자체 발광을 하지 않는 수광형 표시 장치로서, 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 전계 방출 디스플레이(field emission display: FED) 등의 자체 발광형 표시 장치와는 달리 외부로부터의 조명을 필요로 하는 표시 장치이다. 이러한 수광형 표시 장치는 그 표면 전체를 균일하게 조명하는 백라이트 유닛을 필요로 한다.

도 1은 종래의 백라이트 유닛을 나타내는 측면도이다. 상기 백라이트 유닛(100)은 반사 시트(reflecting sheet, 140)와, 광원(light source, 130)과, 도광판(110)과, 제1 및 제2 확산 시트(diffusing sheet, 150,180)와, 제1 및 제2 프리즘 시트(prism sheet, 160,170)를 포함한다. 도시된 좌표에서, Z축은 상기 백라이트 유닛(100)의 조명 방향(다르게 말하자면, 상기 도광판(110)의 상면(114)의 법 선)과 평행하고, X축은 상기 광원(130)에서 출력된 광의 진행 방향과 평행하며, Y축은 상기 X축 및 Z축에 수직한 방향과 평행하다.

상기 도광판(110)은 서로 대향된(다르게 말하자면, 서로 반대편에 위치하는) 상면(114) 및 하면(112)과, 서로 대향된 제1 및 제2 측면(116,118)을 갖는다. 상기 광원(130)은 상기 도광판(110)의 제1 측면(116)과 대면하며, 상기 제1 측면(116)을 향해 광을 출력한다. 상기 도광판(110)은 제1 측면(116)을 통해 그 내부로 입력된 광을 상면(114) 및 하면(112) 사이의 내부 반사(internal reflection)를 통해 제2 측면(118)으로 도파시킨다. 상기 도광판(110)은 그 하면(112) 전체에 불균일하게 형성된 복수의 도트 패턴들(dot pattern, 120)을 갖는다. 상기 각 도트 패턴(120)은 반구 형태의 홈으로 구현되며, 입사된 광을 반사 및 확산한다. 즉, 상기 각 도트 패턴(120)은 상기 도광판(110)과 외부 공기층의 경계면에서의 내부 전반사 조건(total internal reflection condition)을 파괴함으로써, 상기 각 도트 패턴(120)에서 반사 및 확산된 광이 상기 도광판(110)의 상면(114)을 투과하도록 한다. 상기 도광판(110)의 상면(114) 상에 나타나는 휘도 분포를 볼 때, 시야각(viewing angle) 0°에서의 휘도는 낮고 높은 시야각에서의 휘도는 높게 나타난다. 이때, 시야각이 0°인 경우는 관찰자가 Z축과 평행한 방향으로 보는 경우를 말한다. 본 발명에서 말하는 확산이란, 비광학면에서의 난반사(또는 산란(scattering)), 비평면에서의 미러(mirror) 반사 등을 포함한다.

상기 반사 시트(140)는 그 상면이 상기 도광판(110)의 하면(112)과 대면하도록(다르게 말하자면, 마주 보도록) 배치되며, 상기 도광판(110)의 하면(112)의 도 트 패턴(120)을 투과한 광을 되반사시켜서, 다시 상기 도광판(110)의 내부로 입력되도록 한다.

상기 제1 확산 시트(150)는 그 하면이 상기 도광판(110)의 상면(114)과 대면하도록 배치되며, 입력된 광을 산란 및 투과시킨다. 상기 제1 및 제2 확산 시트(150,180)는 각각 입력된 광을 산란시킴으로써, 높은 시야각에 집중되어 있던 휘도 분포를 낮은 시야각 쪽으로 분산시킨다.

상기 제1 프리즘 시트(160)는 그 하면이 상기 제1 확산 시트(150)의 상면과 대면하도록 배치되며, 기판(base film, 162)과 상기 기판(162)의 상면으로부터 돌출되도록 형성되며 서로 평행하게 이격된 복수의 프리즘 산들(164)로 이루어진다. 이때, 각 프리즘 산(164)은 X축과 평행하게(다르게 말하자면, 상기 도광판(110)의 제1 측면(116)의 법선과 평행하게) 연장된다. 상기 제1 프리즘 시트(160)는 입력된 광을 그 횡단면(다르게 말하자면, Y-Z 평면 또는 그 길이 방향에 수직한 평면) 상에서 집광, 투과 및 반사시킨다. 상기 제1 및 제2 프리즘 시트(160,170)는 각각 휘도 분포가 낮은 시야각에 집중되도록 한다.

상기 제2 프리즘 시트는(170) 그 하면이 상기 제1 프리즘 시트(160)의 상면과 대면하도록 배치되며, 기판(172)과 상기 기판(172)의 상면으로부터 돌출되도록 형성되며 서로 평행하게 이격된 복수의 프리즘 산들(174)로 이루어진다. 이때, 각 프리즘 산(174)은 Y축과 평행하게(다르게 말하자면, 상기 도광판(110)의 제1 측면(116)의 법선과 수직한 방향으로) 연장된다. 상기 제2 프리즘 시트(170)는 입력된 광을 그 횡단면(다르게 말하자면, X-Z 평면 또는 그 길이 방향에 수직한 평면) 상에서 집광, 투과 및 반사시킨다.

상기 제2 확산 시트(180)는 그 하면이 상기 제2 프리즘 시트(170)의 상면과 대면하도록 배치되며, 입력된 광을 산란 및 투과시킨다.

상술한 바와 같은 종래의 백라이트 유닛(100)은 아래와 같은 문제점들이 있다.

첫째, 상기 백라이트 유닛(100)은 고가의 프리즘 시트(160,170)를 2 매 사용하여야 하므로, 제조 비용이 높고 두께가 두꺼워진다는 문제점이 있다. 또한, 1 매의 프리즘 시트(160;170)를 사용하는 경우에는, 상기 백라이트 유닛(100)의 휘도가 절반 정도로 크게 저하될 수 있다.

둘째, 상기 제1 및 제2 프리즘 시트(160,170)의 사이에서 발생하는 광의 다중 반사에 의해, 무아레(Moire) 간섭 무늬와 같은 외관 불량이 발생할 수 있다.

셋째, 상기 백라이트 유닛(100)은 두 장의 확산 시트(150,180)중 적어도 1 매를 사용하여야 하므로, 제조 비용이 높고 두께가 두꺼워진다는 문제점이 있다. 또한, 2 매의 확산 시트(150;180)를 사용하는 경우에는, 상기 백라이트 유닛(100)의 휘도가 15% 정도 저하될 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 광효율, 경제성 및 외관 특성을 제고할 수 있는 백라이트 유닛을 제공함에 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 서로 대향된 상면 및 하면을 갖고, 그 내부로 입력된 광을 상기 상면 및 하면 사이의 내부 반사를 통해 도파시키는 도광판과; 상기 도광판 상에 배치되며, 상기 도광판으로부터 입력된 광을 집광 및 투과시키는 프리즘 시트를 포함하고, 상기 프리즘 시트는, 그 표면에 형성되며, 상기 도광판으로부터 입력된 광이 입사되는 주경사 1면; 상기 주경사 1면과 선 접촉하며, 주경사 1면을 통하여 입사된 광을 반사하는 곡률 또는 평면을 갖는 주경사 2면; 상기 주경사 1면과 주경사 2면 사이에서 서로 마주보며 상기 프리즘 패턴의 측면을 이루는 두 개의 보조 경사면으로 구성되어 있는 프리즘 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 아래와 같은 이점들이 있다.

첫째, 도광판으로부터 경사지게 출사된 광을 도광판에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 변경시켜 액정표시패널에서 출사된 영상의 휘도 및 휘도 균일성을 크게 향상시킨다.

둘째, 각 조명 방향에 대해 1 매의 프리즘 시트만을 사용하므로, 종래에 비해 두께 축소, 가격 절감, 광효율 향상 및 휘도 향상의 효과를 얻을 수 있다.

셋째, 각 조명 방향에 대해 1 매의 프리즘 시트만을 사용하므로, 종래에 비해 무아레 무늬의 감소, 색분리 현상의 감소의 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 종래에 비해 그 두께가 얇기 때문에 핸드폰과 같은 휴대용 단말기 및 모니터에 적용하기에 적합하다는 이점이 있다.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 측면도이다. 상기 백라이트 유닛(200)은 반사 시트(240)와, 광원(230)과, 도광판(210)과, 프리즘 시트(250)를 포함한다. 도시된 좌표에서, Z축은 상기 백라이트 유닛(200)의 조명 방향(다르게 말하자면, 상기 도광판(210)의 상면(214)의 법선)과 평행하고, X축은 상기 광원(230)에서 출력된 광의 진행 방향과 평행하며, Y축은 상기 X축 및 Z축에 수직한 방향과 평행하다.

상기 도광판(210)은 서로 대향된 상면(214) 및 하면(212)과, 서로 대향된 제1 및 제2 측면(216,218)을 갖는다. 상기 광원(230)은 상기 도광판(210)의 제1 측면(216)과 대면하며, 상기 제1 측면(216)을 향해 광을 출력한다. 상기 광원(230)으 로는 발광 다이오드(light emitting diode: LED), 레이저 다이오드(laser diode: LD), 램프 등을 사용할 수 있다. 상기 도광판(210)은 제1 측면(216)을 통해 그 내부로 입력된 광을 상면(214) 및 하면(212) 사이의 내부 반사를 통해 제2 측면(218)으로 도파시킨다. 상기 도광판(210)은 그 하면(212)에 형성된 복수의 도트 패턴들(220)을 갖는다. 상기 각 도트 패턴(220)은 원, 타원, 사각형, 마름모 등의 다양한 가장자리 형태를 가질 수 있고, 상기 도광판(210)의 하면(212)에 음각(다르게 말하자면, 홈의 형태) 또는 양각(다르게 말하자면, 돌기의 형태)의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 각 도트 패턴(220)을 돌기 형태로 개별적으로 형성하고, 상기 도광판(210)의 하면(212)에 부착할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 각 도트 패턴(220)은 원뿔 형태의 홈으로 구현될 수 있다. 필요에 따라, 상기 각 도트 패턴(220)은 스크래치 등과 같은 난반사 패턴으로 구현될 수도 있다.

도 3은 원뿔의 가장자리 형태를 갖는 도트 패턴을 나타내는 단면도이다. 도 3의 (a)는 원뿔의 가장자리 형태를 갖는 도트 패턴(220a)을 상기 도광판(210)의 하면(212)에 음각으로 형성한 것을 나타내고, 도 3의 (b)는 원뿔의 가장자리 형태를 갖는 도트 패턴(220b)을 상기 도광판(210)의 하면(212)에 양각으로 형성한 것을 나타낸다.

다시 도 2를 참고하면, 상기 각 도트 패턴(220)은 입사된 광을 반사 및 확산한다. 즉, 상기 각 도트 패턴(220)은 상기 도광판(210)과 외부 공기층의 경계면에서의 내부 전반사 조건을 파괴함으로써, 상기 각 도트 패턴(220)에서 반사 및 확산된 광이 상기 도광판(210)의 상면(214)을 투과 후 굴절하도록 한다.

또한, 상기 도광판(220) 내의 광이 상기 광원(230)과 인접한 제1 측면(216)으로부터 제2 측면(218)으로 진행하면서 감쇠됨에 따라서, 상기 도광판(220)의 상면(214) 상에 나타나는 휘도 분포는 제1 측면(216)으로부터 제2 측면(218)으로 갈수록 점차 감소하는 양상을 보이게 된다. 이러한 휘도 불균일을 해소하기 위해, 상기 도트 패턴(220)의 밀도가 제1 측면(216)으로부터 제2 측면(218)으로 갈수록 점차 증가되도록 할 수 있다. 이때, 상기 도트 패턴(220)의 밀도 변화는 개수를 변화시키거나 크기를 변화시킴으로써 구현될 수 있으며, 상기 도트 패턴(220)의 밀도는 단위 면적당 상기 도트 패턴(220)이 차지하는 면적으로 정의될 수 있다.

도 4는 밀도 변화를 갖는 도트 패턴의 분포를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 도광판(210)의 하면(212)에 형성된 도트 패턴들(220c)은 모두 동일한 형태 및 크기를 가지며, 상기 도광판(210)의 제1 측면(216)으로부터 제2 측면(218)으로 갈수록 상기 도트 패턴(220c)의 단위 면적당 개수가 점차 증가하는 것을 알 수 있다.

다시 도 2를 참고하면, 상기 반사 시트(240)는 그 상면이 상기 도광판(210)의 하면(212)과 대면하도록 배치되며, 상기 도광판(210)의 하면(212)을 투과한 광을 되반사시켜서, 다시 상기 도광판(210)의 내부로 입력되도록 한다. 상기 반사 시트 (240)는 100%에 가까운 반사율을 갖지만, 필요에 따라 보다 낮은 반사율을 가질 수 있다. 예를 들자면, 본 실시예에서 상기 백라이트 유닛(200)은 일방향 조명을 하는 것으로 예시하고 있으나, 상기 백라이트 유닛(200)은 양방향 조명을 하는데 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 상기 반사 시트(240)의 반사율을 50~80%로 설정 하고, 상기 반사 시트(240)의 아래에 확산 시트 및 프리즘 시트를 차례로 더 배치할 수 있다.

상기 프리즘 시트(250)는 그 하면이 상기 도광판(210)의 상면과 대면하도록 배치되며, 상기 프리즘 시트(250)의 하면에 형성된 프리즘 패턴들(prism pattern, 252)을 포함한다. 통상적으로 프리즘 시트의 하면에 프리즘 패턴이 형성된 프리즘 시트를 역 프리즘 시트라고 한다. 상기 프리즘 패턴(252)은 다양한 형상의 평면 경사면, 곡률 또는 평면을 갖는 경사면으로 구성되어, 상기 프리즘 시트(250)의 상면에 음각(다르게 말하자면, 홈의 형태)의 형태로 형성되거나, 상기 프리즘 시트(250)의 하면에 양각(다르게 말하자면, 돌기의 형태)의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 프리즘 패턴(252)을 돌기 형태로 개별적으로 형성하고, 이를 상기 프리즘 시트(250)의 하면에 부착할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 각 프리즘 패턴(252)은 상기 도광판(210)으로부터 입력된 광이 입사되는 면은 사다리꼴 형상의 평면 경사면으로 하고, 상기 입사된 광이 반사되는 면은 곡률 또는 평면을 갖는 경사면으로 하여, 상기 평면 경사면과 곡률 또는 평면을 갖는 경사면이 선 접촉 하도록 구현될 수 있다. 상기 프리즘 패턴들(252)은 서로 평행하게 균일한 피치를 갖도록 주기적으로 형성되며, 서로 이격되거나 연이어 형성되며, 상기 도광판(210)으로부터 입력된 광을 투과, 집광 및 확산시킨다.

도 5는 프리즘 패턴(252)의 평면도이다. 도 5의 (a)는 주경사 1면(254)과 주경사 2면(255)이 선 접촉하여 이루어진 경계선(259)이 프리즘 패턴(252)의 중앙에 위치하는 경우를 나타내고, 도 5의 (b)는 주경사 1면(254a)과 주경사 2면(255a)이 선 접촉하여 이루어진 경계선(259a)이 광원(230)측으로 치우쳐 있는 경우를 나타낸다. 상기 프리즘 패턴(252;252a)은 상기 도광판(210)의 상면(214)과 대면하도록 프리즘 시트(250) 하면에 형성되며, 상기 도광판(210)으로 부터 입력된 광이 입사되는 주경사 1면(254;254a); 상기 주경사 1면(254;254a)과 선 접촉하며, 주경사 1면(254;254a)을 통하여 입사된 광을 반사하는 주경사 2면(255;255a); 상기 주경사 1면(254;254a)과 주경사 2면(255;255a) 사이에서 서로 마주보며 상기 프리즘 패턴(252;252a)의 측면을 이루는 두개의 보조 경사면(256,257;256a,257a)으로 구성되어 있으며, 상기 도광판(210)으로부터 입력된 광은 상기 주경사 1면(254;254a)에서 굴절되어 주경사 2면(255;255a)으로 입사되어 수직에 가까운 광으로 반사되어 보호 시트 또는 LCD패널로 입사한다. 반면에 상기 프리즘 시트(250)의 보조 경사면(256,257;256a,257a)으로 입사된 광은 굴절된 후 보호 시트 또는 LCD패널로 입사되어 일부는 정면 휘도 향상에 기여하고 일부는 산란되어 균일도를 상승시키는 역할을 한다.

상기 프리즘 패턴(252;252a)의 밑면은 정사각형 또는 직사각형 모양으로 되어 가로(Y축 방향), 세로(X축 방향)의 피치 비율은 1:1 ~ 3:1인 것이 바람직하다. 또한 상기 주경사 1면(254;254a)은 사다리꼴 평면 형상을 갖고, 상기 주경사 2면(255;255a)은 사다리꼴 평면 또는 사다리꼴 곡면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조 경사면(256,257;256a,257a)들은 상기 경계선(259;259a)를 중심으로하여 좌우 대칭으로 형성된다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 주경사 2면(255)은 사다리꼴 평면이거나 가상의 사다리꼴 평면(258)으로부터 외측으로 볼록하게 돌출된 사다리꼴 곡면 형상을 갖는다.

상기 경계선(259;259a)은 상기 프리즘 패턴(252;252a)의 가로 피치의 0%(점 접촉에 해당)~67%에 해당하는 길이를 갖는 것이 바람직하다.

도 6은 상기 프리즘 패턴(252)의 가로(LED 배열방향) 및 세로의 피치 비율에 따른 휘선 발생 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 프리즘 패턴의 가로 피치가 10㎛, 세로 피치가 각각 10㎛인 프리즘 시트로부터 출사된 광분포를 나타내고, 도 6의 (b)는 프리즘 패턴의 가로 피치가 20㎛, 세로 피치가 10㎛인 프리즘 시트로부터 출사되는 광분포를 나타내고 있으며, 도 6의 (c)는 프리즘 패턴의 가로 피치가 30㎛, 세로 피치가 10㎛인 프리즘 시트로부터 출사되는 광분포를 나타낸다. 도 6을 보면, 프리즘 패턴의 가로, 세로 피치 비율이 3:1(도 6의 (c))이 되면 전체적으로 휘선 발생 현상이 나타나기 시작하는 것을 알 수 있다. 따라서 가로와 세로의 피치 비율이 증가하게 되면 휘선이 나타나 사용이 어려워진다는 것을 알 수있다. 또한 프리즘 패턴의 높이가 클 경우에도 휘도가 떨어지므로 프리즘 패턴의 높이는 6㎛ ~ 18㎛ 이내가 바람직하다.

다시 도 5를 참고하면, 상기 프리즘 패턴(252)의 주경사 2면(255)에서 반사된 광의 정면 휘도를 최대로 하기 위해 주경사 2면(255)은 곡률을 가지도록 하고, 정면 휘도를 증가시키기 위하여 주경사면들(254,255)의 크기가 보조 경사면들(256,257)의 크기보다 크게 하기 위하여 선 접촉을 하게 한다. 그러나 균일도 향 상을 위해 보조 경사면 사잇각, 즉 수직각(vertical angle)을 30° ~ 68° 이내로 한정한다.

도 7은 수직각에 따른 상대적인 휘도를 보여주는 실험 데이터이다.

일반적으로 휘도가 높을수록 BLU의 외관특성은 나빠진다. 즉 휘도를 증가시키기 위해 주경사면을 증가시키는데, 이는 곧 수직각의 축소에 따른 주경사면의 증가이며, 이는 보조 경사면의 면적을 줄여 균일도 및 외관 특성을 악화 시킨다. 따라서 수직각은 최소한 30도 이상이 되어야 한다. 수직각이 68도인 경우 점접촉의 피라미드 형상이 되고 이보다 큰 각도가 되면 주경사면이 작아지고 반면에 보조경사면이 더 커지는 현상이 일어나 휘도가 감소하게 되어 프리즘 시트로서의 역할을 제대로 못하게 된다. 그러므로 수직각은 68도 보다 커서는 안된다.

도 8은 상기 프리즘 패턴(252)의 횡단면 및 광 경로를 나타내는 도면이다. 상기 광원(230)으로부터 상기 도광판(210)의 내부로 광을 제공할 경우, 상기 광원(230)으로부터 입사된 광은 도광판(210) 내부에서 반사 및 굴절을 반복하다 도광판의 상면(214)으로 경사지게 출사된다.

상기 도광판 상면(214)에 대하여 경사지게 출사된 광은 상기 프리즘 시트(250)의 프리즘 패턴(252)으로 입사되고, 상기 프리즘 패턴(252)의 주경사 1면(254)에 대하여 경사지게 입사된 광은 평면 또는 곡률을 가진 주경사 2면(255)에서 반사되어 실질적으로 상기 프리즘 시트(250)와 수직한 방향으로 출사된다.

이로 인해, 프리즘 패턴(252)이 배치된 부분으로는 광이 프리즘 시트(250)에 대하여 수직한 방향으로 출사되어 밝게 보이며, 프리즘 패턴(252)이 배치되지 않은 부분으로는 광이 출사되지 않아 어둡게 보인다. 따라서, 상기 프리즘 패턴(252)이 배치된 부분에서의 휘도 및 프리즘 패턴(252)이 배치되지 않은 부분에서의 휘도는 편차가 발생된다. 이 편차를 줄이기 위해 보조 경사면(256,257)이 있으며, 보조 경사면(256,257)을 따라 출사되는 광은 일부는 정면으로 항하여 휘도 향상에 사용되고 일부는 광이 경사지게 진행하게 됨으로써 확산 역할을 하여 균일도를 향상시키게 된다.

상기 주경사면들(254,255) 사이에 형성된 각도(θ1)는 60° ~ 70°, 바람직하게는 64° ~ 69°로 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 주경사면들(254,255) 사이에 형성된 각도(θ1)는 주경사 1면(254)과, 주경사 2면(255)에 대한 가상의 사다리꼴 평면(258) 사이의 각도로 정의된다.

도 9는 가로와 세로 피치가 각각 10㎛인 프리즘 시트의 주경사면들 사이의 각도와 도광판(210) 출광 후 프리즘 시트(250)에 입사되는 광의 각도와의 상관 관계를 나타내는 시뮬레이션 데이터이다. 상기 시뮬레이션 데이터에서 가로 숫자는 도광판(210)을 출광 후 프리즘 시트(250)에 입사되는 광의 각도이고, 매트릭스(Matrix) 내부 숫자는 프리즘 시트(250)를 투과한 후 출광하는 광의 각도가 된다(0도가 법선 방향으로의 수직 출광을 의미함). 상기 시뮬레이션 데이터를 보면 프리즘 시트(250)를 투과한 후 출사하는 광의 각도가 수직이 되는 조건은 주경사면들 사이의 각도가 64도에서 69도 사이인 경우에 최적화됨을 알 수 있다.

도 10은 연속적으로 형성된 프리즘 패턴(252)을 뒤집어 놓은 형상으로 자세한 프리즘 패턴 형상을 보여주는 도면이다. 상기 프리즘 패턴(252)은 서로 평행하 게 균일한 피치를 갖도록 주기적으로 형성되며, 서로 이격되거나 연이어 형성된다. 상기 프리즘 패턴(252) 한개 바닥면의 크기는 동일하게 하되 크기를 10㎛ ~ 30㎛로 제한하며, 가로 피치(P2)와 세로 피치(P1)의 비율을 3:1로 제한한다. 상기 주경사 1면(254)은 사다리꼴 형상을 갖는 평면으로 기울어지게 형성되며, 상기 주경사 2면(255)은 상기 주경사 1면(254)과 선접촉하며, 곡면 또는 평면 형상을 가지도록 형성되고, 상기 주경사면들(254,255) 사이의 각도(θ1)는 64° ~ 69°로 하고, 이웃하는 프리즘 패턴의 보조 경사면들(256,257) 사이에 형성된 각도, 즉 수직각(θ2)은 30° ~ 68° 하는 것이 바람직하다.

도 1은 종래의 백라이트 유닛을 나타내는 측면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 측면도,

도 3은 원뿔의 가장자리 형태를 갖는 도트 패턴을 나타내는 단면도,

도 4는 밀도 변화를 갖는 도트 패턴의 분포를 나타내는 도면,

도 5는 도 2에 도시된 프리즘 패턴의 평면도,

도 6은 프리즘 패턴의 가로 및 세로의 피치 비율에 따른 휘선 발생 현상을 설명하기 위한 도면,

도 7은 수직각에 따른 상대적인 휘도를 보여주는 실험 데이터,

도 8은 프리즘 패턴의 횡단면 및 광 경로를 나타내는 도면,

도 9는 가로와 세로피치가 각각 10㎛인 프리즘 시트의 주경사면들 사이의 각도와 도광판 출광 후 프리즘 시트에 입사되는 광의 각도와의 상관관계를 나타내는 시뮬레이션 데이터,

도 10은 연속적으로 형성된 프리즘 패턴을 뒤집어 놓은 형상을 나타내는 도면.

Claims

백라이트 유닛에 있어서,

서로 대향된 상면 및 하면을 갖고, 그 내부로 입력된 광을 상기 상면 및 하면 사이의 내부 반사를 통해 도파시키는 도광판과;

상기 도광판 상에 배치되며, 상기 도광판으로부터 입력된 광을 집광 및 투과시키는 프리즘 시트를 포함하고, 상기 프리즘 시트는, 그 표면에 형성되며, 상기 도광판으로 부터 입력된 광이 입사되는 주경사 1면; 상기 주경사 1면과 선접촉하며, 주경사 1면을 통하여 입사된 광을 반사하는 곡률 또는 평면을 갖는 주경사 2면; 상기 주경사 1면과 주경사 2면 사이에서 서로 마주보며 상기 프리즘 패턴의 측면을 이루는 두개의 보조 경사면으로 구성되어 있는 프리즘 패턴을 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 주경사 1면은 사다리꼴 형상을 갖고, 상기 주경사 2면은 곡면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 주경사면들 사이에 형성된 각도는 64° ~ 69°인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

서로 이웃하는 프리즘 패턴의 상기 보조경사면 사이에 형성된 각도는 30° ~ 68°인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘 패턴들은 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘 패턴들은 상호 이격된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘 패턴의 밑면은 정사각형 또는 직사각형인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 7항에 있어서,

상기 프리즘 패턴의 밑면의 가로 및 세로의 비율은 1:1 ~ 3:1인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘 패턴은 상기 도광판의 상면과 대면하도록 상기 프리즘 시트 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 도광판의 아래에 배치되며, 상기 도광판의 하면을 투과한 광을 상기 도광판으로 되반사시키는 반사 시트를 더 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 도광판은 그 하면에 복수 형성되며, 각각 입사된 광을 반사 및 확산하는 복수의 도트 패턴들을 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제5항에 있어서,

상기 도트 패턴의 밀도는 상기 도광판의 일 측면으로부터 타 측면으로 갈수록 점차 증가됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.