KR102440140B1 - 시야각 선택형 백 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시장치에서 보안 모드와 일반 모드를 선택할 수 있는 시야각 선택 백 라이트 유닛에 관한 것이다. 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, 도광 필름, 출광 소자, 제1 광원, 광 시준 소자를 포함한다. 도광 필름은, 일측변에 정의된 광 입사부, 광 입사부와 대향하는 타측변으로 연장되는 광 전달부 및 일측 표면 위에 정의된 광 출사부를 구비한다. 출광 소자는, 광 출사부 위에 배치된다. 제1 광원은 광 입사부에 인접하여 배치된다. 광 시준 소자는, 제1 광원과 대향하여 광 입사부 위에 배치되며, 제1 광원으로부터 확산광을 입사 받아 시준광으로 변환하여 광 입사부로 제공한다.

Description

시야각 선택형 백 라이트 유닛{Viewing Angle Switchable Back Light Unit}
본 발명은 액정 표시장치에서 보안 모드와 일반 모드를 선택할 수 있는 시야각 선택 백 라이트 유닛에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 초집광 도광 필름을 이용하여, 액정 표시장치에서 화상 정보를 특정 시야 범위로 국한하여 제공하는 보안 모드와 광 시야각을 갖는 일반 모드를 선택할 수 있는 백 라이트 유닛에 관한 것이다.
액정 표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 액정 표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정 표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정 표시장치는 액정 층에 인가되는 전계를 제어하여 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.
백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 직하형 백라이트 유닛은 액정 표시패널의 아래에 다수의 광학 시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 도 1은 LED 어레이를 광원으로 하는 직하형 백 라이트 유닛을 구비한 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
직하형 백 라이트 유닛(DBLU)은 액정 표시패널(LCP)의 하면에서 액정 표시패널(LCP)로 직접 빛을 조사하는 광원을 구비한다. 광원은 형광 램프를 사용하기도 하지만, 도 1에 도시한 바와 같이 전력 소비가 낮고, 휘도가 향상된 LED 어레이(LEDAR)를 사용할 수 있다. LED 어레이(LEDAR)는 케이스(CASE)의 바닥에 매트릭스 방식으로 배열된다. 케이스(CASE)는 다시 커버 버텀(CB)에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는, 케이스(CASE)를 생략하고, 커버 버텀(CB)에 LED 어레이(LEDAR)를 직접 설치할 수도 있다. LED 어레이(LEDAR) 상부에는 확산판(DIFF)이 설치된다. 확산판(DIFF)은 LED 어레이(LEDAR)로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정 표시패널(LCP)의 광 입사면인 하면 표면에 전면에 고르게 빛을 분포시킨다.
확산판(DIFF)과 액정 표시패널(LCP) 사이에는 광학 시트들(OPT)이 배치된다. 광학 시트들(OPT)은 1 매 이상의 프리즘 시트, 1 매 이상의 확산 시트 등을 포함하며, DBEF (dual brightness enhancement film)를 더 포함할 수도 있다. 프리즘 시트는 확산판(DIFF)에 의해 분산된 빛을 액정 표시패널(LCP)로 집광시켜 휘도를 향상시킨다. 확산 시트는 프리즘 시트로 집광된 빛을 다시 액정 표시패널(LCP) 전면에 고른 휘도를 갖도록 확산시키는 기능을 한다.
가이드 패널(GP)은 액정 표시패널(LCP)과 직하형 백 라이트 유닛(DBLU)의 측면을 감싸고 액정 표시패널(LCP)과 광학 시트들(OPT) 사이에서 액정 표시패널(LCP)을 지지한다. 커버 버텀(CB)은 직하형 백 라이트 유닛의 케이스(CASE)와 하면을 감싼다. LED 어레이(LEDAR)가 설치된 케이스(CASE)의 바닥면에는 반사 시트(REF)가 배치되어 확산판(DIFF)이나 광학 시트(OPT)에서 반사된 빛을 재반사하여 액정 표시패널(LCP)로 되돌려 보낸다. 탑 케이스(TC)는 액정 표시패널(LCP)의 상면 가장자리와 가이드 패널(GP)의 측면을 감싼다.
한편, 에지형 백 라이트 유닛은 직하형 백 라이트 유닛보다 얇은 두께로 구현될 수 있다. 현재 LCD 장치는 광원의 종류가 램프에서 LED로 바뀌어가고 있는 추세에 있다. 특히, 배치를 쉽게 할 수 있는 LED를 측면에 배치하는 에지형 백 라이트 유닛이 많이 사용되고 있다.
이하, 도 2를 참조하여 에지형 백 라이트 유닛에 대하여 설명한다. 도 2는 종래 기술에 의한 LED 어레이를 포함하는 에지형 백 라이트 유닛을 구비한 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 에지형 백 라이트 유닛(EBLU)은 커버 버텀(CB), 커버 버텀(CB) 내에 바닥면에 장착된 도광판(LG), 그리고 도광판(LG)의 측면과 커버 버텀(CB) 사이에 배치되어 도광판(LG)의 측면으로 빛을 조사하는 광원을 구비한다. 광원은 형광 램프를 사용하기도 하지만, 전력 소비가 적고, 휘도가 향상된 LED 어레이(LEDAR)를 사용하기도 한다. 광원은 하우징과 같은 수납수단을 이용하여 도광판(LG)의 측면에 배치된다. 도광판(LG)은 LED 어레이(LEDAR)로부터 입사된 빛을 액정 표시패널(LCP)의 광 입사면인 하부 표면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 굴절시킨다. 도광판(LG)과 액정 표시패널(LCP) 사이에는 광학 시트들(OPT)이 배치된다. 광학 시트들(OPT)은 1 매 이상의 프리즘 시트, 1 매 이상의 확산시트 등을 포함하여 도광판(LG)으로부터 입사되는 빛을 확산한다. 휘도 향상을 위해, 광학 시트들(OPT)에는 DBEF (dual brightness enhancement film)를 더 포함할 수도 있다.
가이드 패널(GP)은 액정 표시패널(LCP)과 에지형 백 라이트 유닛의 측면을 감싸고 액정 표시패널(LCP)과 광학 시트들(OPT) 사이에서 액정 표시패널(LCP)을 지지한다. 커버 버텀(CB)과 도광판(LG) 사이에는 반사 시트(REF)가 배치되어, 광학 시트(OPT)들에서 반사되어 하부로 손실될 수 있는 빛을 재반사하여 액정 표시패널(LCP)로 돌려 보낸다. 탑 케이스(TC)는 액정 표시패널(LCP)의 상면 가장자리와 가이드 패널(GP)의 측면을 감싼다.
이와 같이, 비 자발광 평판 표시장치인 액정 표시장치의 경우, 백 라이트 유닛을 필수적으로 구비하여야 한다. 백 라이트 유닛은 액정 표시 패널의 전체 면적에 고르게 빛을 분포하도록 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 점광원 혹은 선광원을 균일한 광 분포를 갖는 면광원으로 전환하기 위한 여러 광학적 수단이 필요하다. 또한, 이들 여러 구성 요소들의 광학적 특성 및 구조를 고려하여야 하므로, 백 라이트 유닛은 일정 두께 이상을 가질 수밖에 없다. 즉, 액정 표시 장치와 같이 근래에 개발된 평판 표시장치가 브라운관에 비해서 혁신적으로 박형화 되었지만, 휴대성 및 유연성을 더욱 개선한 다양한 평판 표시장치를 개발하기 위해서는 더욱 박형화되며, 더욱 소비 전력을 감소한 백 라이트 유닛을 개발하기 위한 기술이 필요하다.
액정 표시장치는 전면에 위치한 모든 사람에게 영상 정보를 정상적으로 제공하는 경우도 있지만, 전면에 위치한 특정인에게만 영상 정보를 제공할 필요가 있다. 예를 들어, 텔레비젼이나 전광판 같은 경우, 가급적 많은 수의 공공에게 왜곡되지 않은 영상 정보를 제공하고자 하는 경우, 백 라이트 유닛은 180도에 가까운 광 시야각으로 고른 휘도를 분포하는 특성을 갖는 것이 바람직하다. 반면에, 개인 휴대용 정보 처리 기기의 경우, 이 기기를 사용하는 특정인에게만 영상 정보를 제공하는 '프라이버시(Privacy)' 모드로 작동할 수도 있어야 한다. 지금까지 개발된 백 라이트 유닛은, 프라이버시 모드(혹은 협 시야각 모드) 및 일반 모드(혹은 광 시야각 모드)를 선택적으로 조절할 수 없다.
프라이버시 모드와 일반 모드를 선택하기 위해 제안된 방법으로는, 프라이버시 광학 필름을 액정 표시장치의 표면에 탈 부착하는 방법이 있다. 예를 들어, 일반적인 광 시야각 모드로 작동하는 액정 표시장치에, 프라이버시 광학 필름을 얹어 놓으면, 사용자에게만 화상 정보를 제공하는 협 시야각 모드로 사용할 수 있다. 하지만, 액정 표시장치에 터치 패널과 같이 표면에 특수 부가 기능을 갖는 경우, 프라이버시 광학 필름을 부착하면 터치 기능을 사용할 수 없다는 문제가 발생한다. 또한 별도의 광학 필름을 사용자가 개별적으로 관리해야 하는 불편함도 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 평판 표시장치에 사용하는, 초박막 필름형 백 라이트 유닛을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 부가적인 장치가 없더라도, 사용 환경에 따라 사용자가 협 시야각 모드와 광 시야각 모드를 자유롭게 선택할 수 있는 백 라이트 유닛을 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 표시장치뿐만 아니라, 서치 라이트와 같이 좁은 방사각도와 일반 조명기와 같은 넓은 방사 각도를 선택적으로 제공할 수 있는 다기능 조명 장치에 적용할 수 있는 백 라이트 유닛을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, 도광 필름, 출광 소자, 제1 광원, 광 시준 소자를 포함한다. 도광 필름은, 일측변에 정의된 광 입사부, 광 입사부와 대향하는 타측변으로 연장되는 광 전달부 및 일측 표면 위에 정의된 광 출사부를 구비한다. 출광 소자는, 광 출사부 위에 배치된다. 제1 광원은 광 입사부에 인접하여 배치된다. 광 시준 소자는, 제1 광원과 대향하여 광 입사부 위에 배치되며, 제1 광원으로부터 확산광을 입사 받아 시준광으로 변환하여 광 입사부로 제공한다.
일례로, 광 시준 소자는, 수평 테이퍼부와 수직 웨지부를 포함한다. 수평 테이퍼부는, 제1 광원과 인접하여 배치되어, 제1 광원에서 입사된 빛을 수평 평면 상에서 시준한다. 수직 웨지부는, 수평 테이퍼부에서 연장되며, 제1 광원에서 입사된 빛을 수직 평면 상에서 시준한다. 수평 테이퍼부는, 광 입사면, 상면부 및 하면부, 그리고 양 측면부를 포함한다. 광 입사면은, 제1 광원과 인접하며, 제1 광원의 크기에 대응하는 높이와 폭을 구비한다. 상면부와 하면부는, 광 입사면에서 일측 방향으로 일정 방사각을 갖고 일정 거리 연장된다. 양 측면부는, 입사면의 높이가 균일하게 일정 거리 연장된다. 수직 웨지부는, 수평 테이퍼부에서 일측 방향으로 연장되되, 높이 값이 선형적으로 감소하여 상면부의 끝단에서 하면부로 수렴하는 경사면을 갖는다.
일례로, 광 전달부는, 일측 표면과 대향하는 타측 표면에서 시준광을 전반사한다. 광 전달부는, 일측 표면에서 시준광의 일부를 출광 패턴으로 굴절 시킨다. 광 전달부는, 나머지 시준광을 타측 표면으로 반사함으로써 광 입사부에서 타측변으로 전달한다.
일례로, 광 커플링 소자와 제2 광원을 더 포함한다. 광 커플링 소자는, 광 시준 소자와 이웃하여 배치된다. 제2 광원은, 광 커플링 소자와 대향하며, 제1 광원과 이웃하여 배치된다. 또는, 제2 광원과 반사 소자를 더 포함한다. 제2 광원은, 광 시준 소자의 상기 수평 테이퍼부 사이 공간에 배치된다. 반사 소자는, 광 시준 소자의 상부면 및 하부면에 배치된다.
본 발명은 액정 표시장치와 같은 비자발광 방식의 평판형 표시장치에 그대로 적용할 수 있는 초박막 필름형 백 라이트 유닛을 제공한다. 또한, 본 발명은 광 시야각을 갖는 일반 모드와 협 시야각을 갖는 프라이버시 모드를 선택할 수 있는 백 라이트 유닛을 제공한다. 본 발명은 부가적인 광학 필름 없이도 액정 표시장치에서 프라이버시 모드를 선택할 수 있다. 따라서 표면에 터치 기능과 같은 입력 기능을 부가한 액정 표시장치에서, 입력 기능을 유지하면서도 선택적으로 광 시야각과 협 시야각을 선택하여 작동할 수 있다. 또한, 본 발명은 일반 조명 기능과 서치 라이트 기능을 환경에 따라 선택할 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 LED 어레이를 광원으로 하는 직하형 백 라이트 유닛을 구비한 액정 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 종래 기술에 의한 LED 어레이를 포함하는 에지형 백 라이트 유닛을 구비한 액정 표시장치의 구조를 보여 주는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자와 광원의 배치 관계를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 구조를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 구조를 나타내는 측면도.
도 7은 수평 평면(XY 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 수평 테이퍼부 내에서 진행하는 빛의 경로를 나타내는 도면.
도 8은 수직 평면(XZ 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 수직 웨지부 내에서 진행하는 빛의 경로를 나타내는 도면.
도 9는 수직 평면(XZ 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛에서 빛의 경로를 나타낸 측면도.
도 10은 수평 평면(XY 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛에서 빛의 경로를 나타낸 평면도.
도 11은 수평 평면(XY 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 입사부, 광 전달부 및 광 출사부에서 빛의 경로를 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 나타낸 단면도.
도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 평면도.
도 14a 내지 14b는 본 발명에 의한 초박막형 백 라이트 유닛을 구비한 액정 표시장치의 제3 응용 예를 나타내는 사시도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
<제1 실시 예>
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서 위에 있는 그림은 위에서 내려다본 평면도이며, 아래에 있는 그림은 정측면에서 바라본 측면도이다. 그리고 각 도면의 좌측 모서리에는 좌표축을 도시하였다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛은, 도광 필름(LGF), 광원 어레이(LSA), 광 시준 소자(WLC), 저굴절 접착층(AH), 출광 소자(VHOE)를 포함한다. 도광 필름(LGF)은 광 입사부(LIN), 광 전달부(LWG) 및 광 출사부(LOT)를 포함한다. 광 입사부(LIN)는 광원에서 제공된 빛을 도광 필름(LGF)으로 입사하는 부분이다. 광 전달부(LWG)는 입사된 빛을 도광 필름(LGF) 대부분의 면적에 걸쳐 고르게 전파하는 부분이다. 광 출사부(LOT)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면 대부분의 면적으로 빛을 고르게 출광하는 부분이다.
광원 어레이(LSA)는 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)에 인접하여 배치된다. 특히, 광원 어레이(LSA)는 광 시준 소자(WLC)로 빛을 제공하도록 배치된다. 광원 어레이(LSA)는 광원(LS)과 다수 개의 광원(LS)들을 일정한 배열로 실장하며 전력을 공급하는 회로를 구비한 광원 기판(LB)을 포함한다.
광원 어레이(LSA)에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛은 초박막형으로 구현하기 위해 광원(LS)의 빛을 시준된("Collimated") 빛으로 전환하고, 시준된 빛을 다시 면 광원으로 전환하는 장치이다. 따라서 광원(LS)은 시준된 빛을 제공할 수 있는 것이 좋다. 예를 들어, 레이저 다이오드를 사용할 수 있다. 하지만, 레이저 다이오드는 상당히 고가이면서, 발열이 심하다. 레이저 다이오드는 범용 표시장치에서 백 라이트 유닛에 적용하기에는 아직 어려움이 많다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 예에서는 광원(LS)에 저가이면서 발열 문제가 거의 없는 일반 발광 다이오드를 사용하되, 이를 시준된 빛을 제공할 수 있도록 구성한다.
일반 발광 다이오드는 시준된 빛을 제공하지 못하며, 적어도 60도~ 150도 정도의 확산 각도를 갖는 확산광을 제공한다. 이와 같이 확산된 빛을 그대로 사용할 경우, 빛 손실이 너무 많다. 빛 손실을 최대한으로 줄인다고 하더라도, 어느 정도의 빛 손실을 감안하여야 한다. 대형 액정 표시장치 혹은 주변 환경이 밝은 곳에서 사용하는 표시장치의 경우, 충분한 휘도를 확보하기 위해서는 다수 개의 광원(LS)들을 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 상황들을 고려했을 때, 다수 개의 광원(LS)들이 일정한 방식으로 배열된 광원 어레이(LSA)를 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광원 어레이(LSA)에는 다수 개의 광원(LS)들이 일정 간격으로 광원 기판(LSB)의 표면에 실장된다. 도면으로 나타내지 않았지만, 광원 기판(LSB)에는 광원(LS)들에 전력 및 제어 신호를 제공할 수 있는 배선 및 구동 회로를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 실장 장치와 구동 회로 및 배선들은 기존에 개발된 것들이 많이 있으므로, 본 발명 제1 실시 예에서는 상세한 설명을 생략한다.
광원 어레이(LSA)에 배치된 광원(LS)들의 배열 방식은 여러 가지로 구성할 수 있다. 여기서는, 충분한 광량을 확보함과 동시에, 확산광을 시준된 빛으로 전환하는 것이 중요하다. 따라서, 광원(LS)들의 배열 방식은 도광 필름(LGF)의 작동 방법 및 광학적 특성에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 광원(LS)의 배열 방식은 이하 설명하는 도광 필름(LGF)의 광학적 구성 및 특징에 따라 설계자가 다양하게 변경 적용할 수 있다.
광원 어레이(LSA)에 구비된 광원(LS)으로부터 빛은, 도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)로 제공된다. 광원(LS)에서 제공된 빛은, 빛의 진행 축을 중심으로 원뿔 형태로 확산 및/또는 방사된다. 예를 들어, 광원(LS)에서 방사되는 빛은 광 진행축에 대해 편측으로 60도 내지 120도의 확산 각도를 갖고 도광 필름(LGF)에 제공할 수 있다. 광원(LS)에서 제공된 확산광을 시준광으로 바꾸기 위해, 광 시준 소자(WLC)가 필요하다.
도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)에는 광 시준 소자(WLC)가 배치되어 있다. 특히, 광 시준 소자(WLC)는 저굴절 접착층(AH)을 이용하여 광 입사부(LIN)에서 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 부착된다. 광 시준 소자(WLC)는, 광원(LS)에서 제공된 빛을 수평 평면(XY 평면) 상에서 그리고 수직 평면(XZ 평면) 상에서 모두 시준된 빛으로 변화시키는 광학 소자이다. 필요하다면, 광 시준 소자(WLC)와 대향하도록 도광 필름(LGF)의 하면에는 광 흡수 소자(AH)가 더 부착되어 있을 수 있다. 광 흡수 소자(AH)는 광 시준 소자(WLC)에서 외부로 누출된 빛을 흡수하여, 난반사되는 빛을 제거하기 위한 것이다.
광 시준 소자(WLC)에 의해 시준된 빛은 일정 범위의 입사각을 갖고 도광 필름(LGF) 광 전달부(LWG)로 들어온다. 광 전달부(LWG)는 광 입사부(LIN)에서 시준된 빛을 입력 받아 반대측 변으로 손실 없이 전달하는 영역이다. 광 전달부(LWG)는 도광 필름(LGF)의 대부분을 차지하는 영역이다. 광 전달부(LWG)의 상부 표면에는 출광 소자(VHOE)가 배치되어 있다. 출광 소자(VHOE)는 광 전달부(LWG)의 굴절율보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도광 필름(LGF)의 하면 표면에서는 전반사가 이루어 지고, 상면 표면에서는 대부분의 빛은 전반사가 이루어지지만, 일부가 외부로 굴절되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)의 굴절율은 공기보다는 크고, 도광 필름(LGF)보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 광 전달부(LWG)를 통해 빛이 전파되면서 일부 광을 도광 필름(LGF)의 외부로 출광시킨다. 특히, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 배치되어, 상부 표면에 직각인 방향으로 빛을 제공한다. 또한, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 전체 표면에 걸쳐 고른 분포를 갖고 빛을 출광하도록 한다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)는 광 입사부(LIN)에서 시작하여 반대변으로 가면서 출광 효율이 지수 함수적으로 증가하도록 구성하는 것이 바람직하다.
지금까지는 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구성 및 작동에 대해 개략적으로 설명하였다. 이하, 도 4 내지 11을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 각 구성 요소들에 대해 더 상세하게 설명한다.
우선, 도 4 내지 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛을 구성하는 광 시준 소자(WLC)의 구조에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자와 광원의 배치 관계를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 구조를 나타내는 측면도이다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 광 시준 소자(WLC)는, 광원(LS)과 마주보는 광 입사면(LIS), 광 입사면(LIS)에서 입사된 입사광을 수평 평면(XY 평면) 상에서 시준하는 수평 테이퍼부(HWD)와 입사광을 수직 평면(XZ 평면) 상에서 시준하는 수직 웨지부(VWD)를 포함한다.
광 입사면(LIS)은, 광원(LS)의 출광면에 대응하는 크기를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광원(LS)의 크기를 고려하여 광 입사면(LIS)은 높이 및 폭이 모두 0.4mm인 정사각형 모양을 가질 수 있다. 또는, 높이는 0.9mm 폭은 0.6mm인 직사각형의 모양을 가질 수 있다. 여기서는, 높이×폭(0.4mm×0.4mm)인 경우로 설명한다.
수평 테이퍼부(HWD)는, 일측면에 배치된 광 입사면(LIS)과 광 입사면(LIS)에서 수평 평면(XY 평면) 상에서는 일정 각도를 갖고 제1 거리만큼 확산되는 V자 모양, 쐐기 모양 혹은 깔대기 모양을 갖는다. 반면에, 수직 평면(XZ 평면) 상에서는 일정한 높이로 제1 거리만큼 연장되는 얇은 평판 모양을 갖는다. 수평 확산각(2φ)은 다양하게 설정할 수 있으나, 현재 양산중인 액정 표시장치의 크기를 고려했을 때, 12도에서 15도 사이인 것이 바람직하다. 예를 들어, 수평 테이퍼부(HWD)는 높이×폭(0.4mm×0.4mm)인 광 입사면(LIS)에서 높이×폭(0.4mm×2.8mm)인 사각형에 이르기까지 10mm의 길이만큼 점차 확산되는 사각뿔대의 형상을 가질 수 있다. 즉, 수평 테이퍼부(HWD)의 수평 확산각(2φ)은 13.7도 정도가 된다.
수직 웨지부(VWD)는 수평 테이퍼부(HWD)에 연결되며, 수평 평면(XY 평면) 상에서는 제2 거리만큼 일정한 폭으로 연장되는 형상을 갖는다. 반면에, 수직 평면(XZ평면) 상에서는 상부면이 광 입사면(LIS)의 높이에서 하부면으로 수렴하는 경사면을 갖고 제2 거리만큼 진행하는 쐐기 형태를 갖는다. 수직 경사각(θ)은 다양하게 설정할 수 있으나, 도광 필름(LGF)의 굴절율과 도광 필름(LGF)의 하부 표면에서 전반사 각도를 고려하여 3도에서 6도 사이인 것이 바람직하다.
예를 들어, 단면 형상이, 높이 0.4mm이고, 밑변이 6mm인 직각 삼각형일 수 있다. 즉, 수직 웨지부(VWD)는 수평 테이퍼부(HWD)에서 시작하며, 수직 경사각(θ)이 약 3.8도인 쐐기 형태를 가질 수 있다. 또는, 높이 0.4mm이고, 밑변이 4mm인 직각 삼각형일 수 있다. 즉, 수직 웨지부(VWD)는 수평 테이퍼부(HWD)에서 시작하며, 수직 경사각(θ)이 약 5.7도인 쐐기 형태를 가질 수 있다. 여기서는, 편의상, 수직 웨지부(VWD)의 단면 형상이, 높이 0.4mm이고, 밑변이 5mm인 직각 삼각형인 경우로 도시하였다. 이 경우에는, 수직 경사각(θ)이 약 4.5도인 쐐기 형태를 가질 수 있다.
수직 경사각(θ)이 작을 수록 수직 시준성은 더 좋아진다. 수직 웨지부(VWD)의 물리적 형상을 고려할 때, 수직 경사각(θ)은 4도인 것이 바람직하다. 따라서, 편의상 수직 경사각(θ)의 값을 4도로 설정하여 설명한다.
수평 테이퍼부(HWD)는 다수 개가 연속으로 Y축을 따라 배열되어 있다. 수평 테이퍼부(HWD)는 수직 웨지부(VWD)에서 다수개의 연속하는 삼각 쐐기들이 분기된 형상을 갖는다.
다음으로, 도 7 및 8을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛을 구성하는 광 시준 소자(WLC)의 광학적 기능에 대해 설명한다. 도 7은 수평 평면(XY 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 수평 테이퍼부 내에서 진행하는 빛의 경로를 나타내는 도면이다. 도 8은 수직 평면(XZ 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 시준 소자의 수직 웨지부 내에서 진행하는 빛의 경로를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하여, 수평 테이퍼부(HWD)에 의한 광 경로 변화를 설명한다. 광원(LS)에서 출사한 빛은 수평 테이퍼부(HWD)로 들어온다. 입사된 빛은 수평 평면(XY 평면) 상에서 광 진행 방향을 중심으로 좌우로 일정 각도 확산되어 입사된다. 수평 테이퍼부(HWD)는, 수평 확산각(2φ)으로 진행하는 양 측변(SL)을 갖는다. 즉, 측변(SL)은 수직선(HL)에 대해서 수평 경사각(φ)을 갖는다. 수평 경사각(φ)을 갖는 측변(SL)으로 입사각, α로 입사된 입사광(10)은 반사되면서, 수평 경사각(φ)으로 인해 입사각이 (α+2φ)으로 변경된다.
입사광(10)들 중에서 수평 테이퍼부(HWD)의 측변(SL)에서 전반사 조건보다 작은 입사 각도를 갖는 빛들은 모두 측변(SL)에서 전반사되어 광 진행 축(X축) 방향으로 진행한다. 또한, 전반사 조건보다 큰 입사 각도를 갖는 빛들 중 일부는 반사되고 나머지는 수평 테이퍼부(HWD)의 외부로 누설된다. 양측변(SL) 사이가 20도 정도의 수평 확산각(2φ)을 갖고 있으므로, 전반사 각도보다 큰 입사각을 갖는 빛들 중에서 누설되는 빛의 양을 극소화 할 수 있다. 또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 수평 경사각(φ)으로 인해 측변(SL)에서 반사된 빛은 입사각도가 점차 작아진다. 그 결과, 입사광(10)은 수평 평면(XY 평면) 상에서 10도 이하의 범위로 수평 방사각(Hrad_ang)이 좁아져 수평 평면에서 시준된 상태가 된다. 즉, 입사광(10)은 수평 방사각(Hrad_ang) < 15°의 조건을 만족하는 수평 시준광(20)이 된다.
다음으로, 도 8을 참조하여 수직 웨지부(VWD)에 의한 광 경로 변화를 설명한다. 수평 테이퍼부(HWD)에 의해 수평 방사각(Hrad_ang)이 15°이하로 조절된 수평 시준광(20)이 수직 웨지부(VWD)로 입사된다. 수평 테이퍼부(HWD)는 수평면(HS)와 경사면(CS)을 갖는다. 수평 시준광(20)은 수직 평면(XZ 평면) 상에서는 시준되거나 방사각이 조절되지 않은 상태이다. 하지만, 경사면(CS)에 의해 수평 시준광(20)은 수직 평면(XZ 평면) 상에서 시준된 수직 시준광(100)으로 변환된다.
수평 시준광(20)이 수직 시준광(100)으로 변환되는 과정은 도 8에 도시한 바와 같다. 경사면(CS)의 경사각도가 약 4도인 경우를 예로 들면, 수평 시준광(20) 중에서 수평 방향으로 입사하는 수평광(ⓐ)은 경사면(CS)에 의해 약 3회 정도 반사되어 74도의 입사각(혹은 굴절각)을 갖고 광 시준 소자(WLC) 외부로 방출된다. 한편, 수평 시준광(20) 중에서 방사각을 갖는 확산광(ⓑ)들은 1회 내지 2회 정도 반사되어 66도 이상의 입사각(혹은 굴절각)을 갖고 광 시준 소자(WLC) 외부로 방출된다.
결과적으로, 광원(LS)에서 입사된 확산 성질을 갖는 입사광(10)은 광 시준 소자(WLC)의 수평 테이퍼부(HWD)에 의해 수평 평면 상에서는 15도 이하의 방사각을 가지는 수평 시준광(20)으로 변환된다. 이어서, 수평 시준광(20)들은 수직 웨지부(VWD)에 의해 수직 평면(XZ 평면) 상에서 70도 부근에서 시준각도(Vcoll)를 갖는 수직 시준광(100)으로 변환된다. 즉, 광 시준 소자(WLC0에 의해 일반 LED에서 출사된 빛은 수평-수직 방향 모두에서 시준된 시준광(100)으로 바뀌어 출광되어 도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)으로 입사된다.
여기서, 수평 평면 상에서는 방사각 편차가 13도 정도이고, 수직 평면 상에서도 방사각 편차가 10도 이하로 조절되므로 수평 및 수직 방향에서 모두 시준(Collimated)된 것으로 볼 수 있다. 이 시준된 상태는, 비록 레이저 광선처럼 완전하게 시준된 상태는 아니지만, 방사 각도가 수평 및 수직 평면 상태에서 모두 15도 이하의 방사 편차를 가짐으로써, 실제 광학적 실험을 통해 시준광과 거의 동일한 광학적 성질을 나타냄을 확인할 수 있다.
이하, 도 9 및 10을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 도광 필름의 광 입사부에서 광 전달부 및 광 출사부로 빛이 전파되는 과정 및 양상에 대해 설명한다. 도 9는 수직 평면(XZ 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛에서 빛의 경로를 나타낸 측면도이다. 도 10은 수평 평면(XY 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛에서 빛의 경로를 나타낸 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 광 시준 소자(WLC)에 의해 수평-수직 시준된 시준광(100)이 도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)로 들어간다. 이 때, 본 발명의 제1 실시 예에 의하면 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 약 70도를 갖는다. 여기서, 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 도광 필름(LGF)의 하부 면에서의 전 반사 임계각(TLGF _AIR)보다 큰 것이 바람직하다.
예를 들어, 광 시준 소자(WLC)와 도광 필름(LGF)의 굴절율이 비슷한 경우, 광 시준 소자(WLC)에서 출광하는 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)로 들어올 때, 그대로 유지된 상태로 입사된다. 그리고, 도광 필름(LGF)의 하면 표면으로도 시준광(100)의 입사각(Vcol)으로 입사된다. 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 도광 필름(LGF)의 하부 표면에서의 전 반사 임계각(TLGF_AIR)보다 크므로, 도광 필름(LGF)의 하면에서 모든 시준광(100)은 반사된 반사광(200)으로서 도광 필름(LGF)의 상부 표면으로 진행한다.
광 시준 소자(WLC)의 굴절율이 도광 필름(LGF)의 굴절율보다 큰 경우, 광 시준 소자(WLC)에서 출광하는 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)로 들어올 때, 입사각이 커지는 방향으로 굴절된다. 즉, 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 도광 필름(LGF)의 하부 표면에서의 전 반사 임계각(TLGF _AIR)보다 더 큰 각도를 갖는다. 따라서, 도광 필름(LGF)의 하면에서 모든 시준광(100)은 반사된 반사광(200)으로서 도광 필름(LGF)의 상부 표면으로 진행한다. 특히, 도광 필름(LGF)의 하면에서 반사된 시준광(100)은 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 배치된 출광 소자(VHOE) 영역안으로 누설 없이 유도될 수 있다.
여기서, 시준광(100)의 입사각(Vcol)을 도광 필름(LGF)의 하부 면에서의 전 반사 임계각(TLGF _AIR)보다 더 크게 하기 위해서는, 광 시준 소자(WLC)와 도광 필름(LGF) 사이에 개재된 접착제(AH)의 굴절율을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접착제(AH)는 광 시준 소자(WLC)보다 작은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 접착제(AH)를 통과하면서 굴절되고, 이어서 도광 필름(LGF)으로 또 굴절되어 입사된다. 광 시준 소자(WLC)에서 접착제(AH)를 거쳐 도광 필름(LGF)로 입사되면서, 굴절율의 차이에 의해, 굴절되면서 만들어진 입사각은 시준광(100)의 입사각(Vcol) 70도보다 좀 더 큰 값을 가질 수 있다.
반사광(200)은 도광 필름(LFG)의 상부 표면으로 입사된다. 이 때, 도광 필름(LGF)의 상부 표면에는 출광 소자(VHOE)가 합착되어 있다. 출광 소자(VHOE)도 광학 필름의 일종으로 굴절율은 공기보다 크다. 따라서, 출광 소자(VHOE)와 도광 필름(LGF)의 계면에서는, 반사광(200)의 일부는 굴절되어 출광 소자(VHOE)로 입사되는 굴절광(300)이 되고, 나머지는 도광 필름(LFG) 내부로 재 반사되어 반사광(200)이 된다. 여기서, 출광 소자(VHOE)의 굴절율이 도광 필름(LGF)의 굴절율보다 작으면, 대부분의 반사광(200)은 반사광(200)으로 도광 필름(LGF) 내부로 되돌아 오고, 일부만 굴절광(300)이 되어 출광 소자(VHOE)로 출사된다. 따라서, 시준광(100)의 입사각(Vcol)은 시준광(100)의 입사각(Vcol)을 도광 필름(LGF)의 하부 면에서의 전 반사 임계각(TLGF _AIR)보다 작은 것이 바람직하다.
출광 소자(VHOE)로 굴절된 굴절광(300)은 출광 소자(VHOE)에 의해 도광 필름(LGF)의 상부 표면과 거의 수직인 방향으로 더 굴절되어 상부 방향으로 출사된다. 출광 소자(VHOE)에 의해 최종 백 라이트(400)가 본 발명의 백 라이트 유닛으로부터 제공된다.
도광 필름(LGF)과 출광 소자(VHOE)의 계면에서 반사된 반사광(200)은 다시 도광 필름(LFG)의 하부 표면에서 전반사되고, 앞에서 설명한 광 경로를 반복하면서, 일부는 출광되고 일부는 다시 반사된다. 그 결과, 반사광(200)이 도광 필름(LGF) 내부를 광 입사부(LIN)에서 반대변으로 진행하면서, 일정 양 만큼 백 라이트(400)로 출광하는 구조를 갖는다.
이와 같은 광 경로를 충족하기 위해 각 구성 요소들의 광학적 성질도 중요한 특징이 된다. 예를 들어, 도광 필름(LGF)은, 굴절율 1.40 내지 1.55의 고 굴절 필름으로 형성하는 것이 바람직하다. 광 시준 소자(WLC)는, 굴절율 1.41 내지 1.57의 고 굴절율 필름 소재로 제작하는 것이 바람직하다. 광 시준 소자(WLC)를 도광 필름(LGF)에 부착하는 접착층(AH)은 굴절율 1.35 내지 1.42의 굴절율을 갖는 물질인 것이 바람직하다. 특히, 접착층(AH)은 광 시준 소자(WLC)보다 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 접착층(AH)은 도광 필름(LGF)과 같거나 낮은 굴절율을 가질 수도 있다. 하지만, 시준광(100)의 입사 각도를 더 크게 확보할 필요가 있는 경우, 접착층(AH)은 도광 필름(LGF)보다 높은 굴절율을 갖도록 할 수도 있다. 또한, 출광 소자(VHOE)는 1.35 내지 1.50의 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
도 10을 참조하면, 광원(LS)에서 출발한 빛들 대부분은 수평 테이퍼부(HWD)로 입사되어 수평 시준된다. 하지만, 일부의 빛이 수평 테이퍼부(HWD)의 외부로 누설되는 누설광(211)이 될 수 있다. 예를 들어, 광 입사면(LIS)에서 대각 하단부로 입사되는 빛 중에서 수평 테이퍼부(HWD)의 외부로 누설되는 누설광(211)이 된다. 누설광(211)은 수평 시준 범위를 벗어나는 빛으로 도광 필름(LGF) 내부로 입사된 후, 도광 필름(LGF)의 상부 표면으로 반사될 경우 정상적인 백 라이트(400)를 방해하는 요인이 될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 도광 필름(LGF)의 하부 표면에서 수평 테이퍼부(HWD)와 대응하는 영역에 광 흡수체(LA)를 배치하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛의 평면도 상에서 백 라이트를 제공하는 방식에 대해 설명한다. 도 11은 수평 평면(XY 평면) 상에서 바라본, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광 입사부, 광 전달부 및 광 출사부에서 빛의 경로를 나타낸 평면도이다.
도 11을 참조하면, 광원(LS)에서 제공된 빛이 광 시준 소자(WLC)에 의해 시준광(100)으로 바뀌어 도광 필름(LGF)로 입사된다. 또한, 광 시준 소자(WLC)는, 시준광(100)을 도광 필름(LGF)와 공기와의 계면에서 전반사 조건을 만족하는 입사각을 갖도록 조절하도록 구성하는 것이 바람직하다. 시준광(100)은, 도광 필름(LGF) 내에서 전반사 과정을 반복하는 반사광(200)으로서, 광 입사부(LIN)에서 반대층 변으로 진행한다.
반사광(200)이 도광 필름(LGF)의 광 전달부(LWG)를 진행하면서, 일부는 출광 소자(VHOE)에 의해 백 라이트(400)로 변환되어 외부로 제공된다. 출광 소자(VHOE)는 체적 그레이팅의 필름이거나 홀로그래피 패턴의 필름일 수 있다. 즉, 출광 소자(VHOE)가 전체 면적에 걸쳐서 동일한 출광 효율을 갖는 체적 그레이팅 패턴이거나, 홀로그래피 패턴일 수 있다. 예를 들어, 3%의 출광 효율을 갖는다면, 광 입사부(LIN)에 가장 가까운 부분에 있는 출광 소자(VHOE)에서는 3%의 광량이 백 라이트(400)으로 출광되고 97%의 광량은 반사광(200)으로 도광 필름(LGF)로 되돌아 간다. 다시 반사된 97%의 광량을 갖는 반사광(200) 중에서 3%인 2.9%의 광량이 백 라이트(400)로 출광된다.
이런 방식으로 출광될 경우, 광 입사부(LIN)에서 반대변으로 갈 수록 백 라이트(400)의 밝기가 점차 어두워질 수 있다. 하지만, 도 11에 도시된 바와 같이, 이웃하는 광원(LS)들에서 각각 시준된 반사광(200)들은 서로 중첩되어 있다. 또한, 중첩된 면적은 광 입사부(LIN)에서 반대변으로 갈 수록 더 넓어진다. 따라서, 전반사에 의해 진행하면서, 출광되는 백 라이트(400)의 감소되는 광량은, 반사광(200)들의 중첩으로 인해 어느 정도 보상될 수 있다. 그 결과, 출광 소자(VHOE) 전체 면적에 걸쳐 균일한 휘도를 갖는 백 라이트(400)를 제공할 수 있다.
반사광(200)들의 중첩으로도 백 라이트(400)의 휘도가 균일하게 분포되지 않는 경우에는, 출광 소자(VHOE)의 광 효율이 광 입사부(LIN)에서 반대변으로 갈 수록 점차 증가하는 값을 갖도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 체적 그레이팅 패턴으로 출광 소자(VHOE)를 형성할 경우, 패턴의 밀도를 광 입사부(LIN)에서 반대변으로 갈 수록 점차 증가하도록 형성할 수 있다. 이 때, 패턴의 밀도가 증가되는 정도는 선형적으로 혹은 비례적으로 증가하도록 할 수도 있고, 또는 지수 함수적으로 증가하도로 할 수도 있다.
다른 예로, 출광 소자(VHOE)가 홀로그래피 패턴으로 형성될 경우, 홀로그래피 패턴을 기록하는 과정에서 출광 효율 값을 가변적인 패턴으로 기록할 수 있다. 예를 들어, 광원(LS)이 배치된 측변에서 점차 멀어질 수록 선형 함수적으로 혹은 지수 함수적으로 증가하는 값을 갖는 패턴으로 기록하는 것이 바람직하다.
특히, 홀로그래피 패턴을 구비한 필름으로 출광 소자(VHOE)를 형성하는 경우, '광 추출(Extraction) 기능', 시청자 방향으로의 '광 편향 기능' 및/또는　확산 필름(Diffuser)과 같은 '광 확산(Diffusing) 기능'을 선택적으로 혹은 조합적으로 더 강화할 수 있다. 따라서, 홀로그래피 패턴을 사용하는 경우에는 본 발명을 구현함에 있어서의 설계의 자유도를 확보할 수 있다.
<제2 실시 예>
이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛에 대해 설명한다. 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 나타낸 단면도이다.
제2 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 기본적인 구성 요소들은 제1 실시 예의 것과 동일하다. 차이가 있다면, 광 시준 소자(WLC)가 배치되는 위치에서 차이가 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛은, 도광 필름(LGF), 광원 어레이(LSA), 광 시준 소자(WLC), 저굴절 접착층(AH), 출광 소자(VHOE)를 포함한다. 도광 필름(LGF)은 광 입사부(LIN), 광 전달부(LWG) 및 광 출사부(LOT)를 포함한다. 광 입사부(LIN)은 광원에서 제공된 빛을 도광 필름(LGF)으로 입사하는 부분이다. 광 전달부(LWG)는 입사된 빛을 도광 필름(LGF) 대부분의 면적에 걸쳐 고르게 전파하는 부분이다. 광 출사부(LOT)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면 대부분의 면적으로 빛을 고르게 출광하는 부분이다.
광원 어레이(LSA)는 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)에 인접하여 배치된다. 특히, 광원 어레이(LSA)는 광 시준 소자(WLC)로 빛을 제공하도록 배치된다. 광원 어레이(LSA)는 광원(LS)과 다수 개의 광원(LS)들을 일정한 배열로 실장하며 전력을 공급하는 회로를 구비한 광원 기판(LB)을 포함한다.
도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)에는 광 시준 소자(WLC)가 배치되어 있다. 특히, 광 시준 소자(WLC)는 저굴절 접착층(AH)을 이용하여 광 입사부(LIN)에서 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 부착된다. 광 시준 소자(WLC)는, 광원(LS)에서 제공된 빛을 수평 평면(XY 평면) 상에서 그리고 수직 평면(XZ 평면) 상에서 모두 시준된 빛으로 변화시키는 광학 소자이다.
광 시준 소자(WLC)는 수평 테이퍼부(HWD)와 수직 웨지부(VWD)를 포함한다. 수평 테이퍼부(HWD)는 광원(LS)에서 입사된 빛을 수평 평면 상에서 시준하기 위한 것이고, 수직 웨지부(VWD)는 수평 시준된 빛을 다시 수직 평면 상에서 시준하기 위한 것이다. 광 시준 소자(WLC)의 수평 테이퍼부(HWD)으로 빛이 입사될 때, 일부의 빛이 수평 테이퍼부(HWD) 외부로 누설될 수 있다. 이러한 누설광들이 도광 필름(LGF)으로 입사되지 않도록 하기 위해, 광 시준 소자(WLC)는 수직 웨지부(VWD)가 도광 필름(LGF)의 일측변 끝단에 부착될 수 있다. 다시말해, 수평 테이퍼부(HWD)는 도광 필름(LGF)에 부착되지 않을 수 있다.
광 시준 소자(WLC)에 의해 시준된 빛은 일정 범위의 입사각을 갖고 도광 필름(LGF) 광 전달부(LWG)로 들어온다. 광 전달부(LWG)는 광 입사부(LIN)에서 시준된 빛을 입력 받아 반대측 변으로 손실 없이 전달하는 영역이다. 광 전달부(LWG)는 도광 필름(LGF)의 대부분을 차지하는 영역이다. 광 전달부(LWG)의 상부 표면에는 출광 소자(VHOE)가 배치되어 있다. 출광 소자(VHOE)는 광 전달부(LWG)의 굴절율보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도광 필름(LGF)의 하면 표면에서는 전반사가 이루어 지고, 상면 표면에서는 대부분의 빛은 전반사가 이루어지지만, 일부가 외부로 굴절되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)의 굴절율은 공기보다는 크고, 도광 필름(LGF)보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 광 전달부(LWG)를 통해 빛이 전파되면서 일부 광을 도광 필름(LGF)의 외부로 출광시킨다. 특히, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 배치되어, 상부 표면에 직각인 방향으로 빛을 제공한다. 또한, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 전체 표면에 걸쳐 고른 분포를 갖고 빛을 출광하도록 한다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)는 광 입사부(LIN)에서 시작하여 반대변으로 가면서 출광 효율이 지수 함수적으로 증가하도록 구성하는 것이 바람직하다.
<제3 실시 예>
앞에서 설명한 제1 및 제2 실시 예에서는 시야 범위가 조절된 백 라이트를 제공하는 초박형 백 라이트 유닛에 대해 설명하였다. 즉, 제1 및 제2 실시 예에 따르면, 백 라이트 자체에서 빛을 시준된 광으로 변환하여 출광하기 때문에, 시야 범위가 조절된 백 라이트를 제공한다. 예를 들어, 사용자 1인을 중심으로 일정 영역에만 백 라이트를 제공할 수 있다. 이러한 백 라이트 유닛을 액정 표시장치에 적용할 경우, 사용자 1인만 표시 정보를 관측할 수 있는 프라이버시 모드 사용할 수 있다.
범용 목적으로 사용하고자 할 경우에는, 일반 모드로 사용할 수 있는 백 라이트 유닛을 별도로 구비할 수도 있다. 하지만, 본 발명에서는, 범용 일반 모드를 선택할 수 있는 백 라이트 유닛을 제공한다.
이하, 도 13을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 예에 대해 설명한다. 본 발명의 제3 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛은, 시야 범위 모드와 광 시야 범위 모드를 선택할 수 있다는 특징이 있다. 도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛은, 도광 필름(LGF), 광원 어레이(LSA), 광 시준 소자(WLC), 광 커플링(LC), 저 굴절 접착층(AH), 출광 소자(VHOE)를 포함한다. 도광 필름(LGF)은 광 입사부(LIN), 광 전달부(LWG) 및 광 출사부(LOT)를 포함한다. 광 입사부(LIN)는 광원(LS)에서 제공된 빛을 도광 필름(LGF)으로 입사하는 부분이다. 광 전달부(LWG)는 입사된 빛을 도광 필름(LGF) 대부분의 면적에 걸쳐 고르게 전파하는 부분이다. 광 출사부(LOT)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면 대부분의 면적으로 빛을 고르게 출광하는 부분이다.
광원 어레이(LSA)는 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)에 인접하여 배치된다. 특히, 광원 어레이(LSA)는 광 시준 소자(WLC)로 빛을 제공하는 제1 광원(LS)과, 광 커플링(LC)에 빛을 제공하는 제2 광원(LS2)을 포함한다. 광원 어레이(LSA)는 제1 광원(LS) 및 제2 광원(LS2), 그리고 이들을 일정한 배열로 실장하며 전력을 공급하는 회로를 구비한 광원 기판(LB)을 포함한다.
도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)에는 광 시준 소자(WLC)가 배치되어 있다. 특히, 광 시준 소자(WLC)는 저굴절 접착층(AH)을 이용하여 광 입사부(LIN)에서 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 부착된다. 광 시준 소자(WLC)는, 광원(LS)에서 제공된 빛을 수평 평면(XY 평면) 상에서 그리고 수직 평면(XZ 평면) 상에서 모두 시준된 빛으로 변화시키는 광학 소자이다.
광 시준 소자(WLC)는 수평 테이퍼부(HWD)와 수직 웨지부(VWD)를 포함한다. 수평 테이퍼부(HWD)는 광원(LS)에서 입사된 빛을 수평 평면 상에서 시준하기 위한 것이고, 수직 웨지부(VWD)는 수평 시준된 빛을 다시 수직 평면 상에서 시준하기 위한 것이다.
광 커플링(LC)은 제2 광원(LS2)에서 입사된 빛을 모아서 도광 필름(LGF)으로 제공하기 위한 것이다. 광 커플링(LC)은 광 시준 소자(WLC)와 달리 빛을 시준하지 않고, 무작위 방향성을 갖는 빛들을 모아서, 도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)으로 제공한다.
광 커플링(LC)은 광 시준 소자(WLC)에서 쐐기 모양을 갖는 수평 테이퍼부(HWD)들 사이의 빈 공간을 메우는 삼각형 모양의 판상 형태를 가질 수 있다. 제2 광원(LS2)은 제1 광원(LS)과 동일한 종류의 발광 다이오드일 수 있다. 제1 광원(LS)에서 출사된 빛은, 광 시준 소자(WLC)에 의해 시준된 광으로 만들어진다. 제2 광원(LS2)에서 출사된 빛은 제1 광원(LS0)에서 출사된 빛과 동일한 성질을 갖지만, 광 커플링(LC)에 의해 시준되지는 않으며, 단순히 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)로 전달되기만 한다.
광 시준 소자(WLC)에 의해 시준된 빛은 일정 범위의 입사각을 갖고 도광 필름(LGF) 광 전달부(LWG)로 들어온다. 광 전달부(LWG)는 광 입사부(LIN)에서 시준된 빛을 입력 받아 반대측 변으로 손실 없이 전달하는 영역이다. 광 전달부(LWG)는 도광 필름(LGF)의 대부분을 차지하는 영역이다. 광 전달부(LWG)의 상부 표면에는 출광 소자(VHOE)가 배치되어 있다. 출광 소자(VHOE)는 광 전달부(LWG)의 굴절율보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도광 필름(LGF)의 하면 표면에서는 전반사가 이루어 지고, 상면 표면에서는 대부분의 빛은 전반사가 이루어지지만, 일부가 외부로 굴절되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)의 굴절율은 공기보다는 크고, 도광 필름(LGF)보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 광 전달부(LWG)를 통해 빛이 전파되면서 일부 광을 도광 필름(LGF)의 외부로 출광시킨다. 특히, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 배치되어, 상부 표면에 직각인 방향으로 빛을 제공한다. 또한, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 전체 표면에 걸쳐 고른 분포를 갖고 빛을 출광하도록 한다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)는 광 입사부(LIN)에서 시작하여 반대변으로 가면서 출광 효율이 지수 함수적으로 증가하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 실시 예에서는, 시야각 조절이 자유로운 초박형 백 라이트 유닛을 제공한다. 즉, 협 시야각과 광 시야각을 선택할 수 있는 초박형 백 라이트 유닛을 제공한다. 따라서, 제3 실시 예에서 출광 소자(VHOE)는 광학적 기능을 다양하게 구비하며, 그 성능이 다른 광학적 소자보다 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로, 출광 소자(VHOE)는 체적 그레이팅 패턴의 필름 혹은 홀로그래피 패턴의 필름일 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛은, 시야각 조절된 백 라이트를 제공하기 위한 제1 광원(LS) 및 광 시준 소자(WLC)를 포함한다. 또한, 광 시야각을 갖는 범용 백 라이트를 제공하기 위한 제2 광원(LS2) 및 광 커플링 소자(LC)를 포함한다. 제1 광원(LS)만을 선택적으로 켜면, 제1 광원(LS)에서 출사한 빛을 광 시준 소자(WLC)가 시준광(100)으로 바꾸고, 시준광(100)은 도광 필름(LGF)를 통해 전달되면서, 출광 소자(VHOE)에 의해 시준된 영역으로만 제공되는 방향성을 갖는 백 라이트(400)로 출사된다.
제2 광원(LS2)만을 선택적으로 켜면, 제2 광원(LS2)에서 출사한 빛은 광 커플링 소자(LC)를 통해 도광 필름(LGF)으로 전달된다. 도광 필름(LGF)을 통해 전달되면서, 방향성이 없는 백 라이트로 출사된다. 범용 백 라이트를 사용할 경우에는, 제2 광원(LS2)만 작동해도 되지만, 필요하다면, 제1 광원(LS1)을 함께 작동해도 된다.
<제4 실시 예>
이하, 도 14a 및 14b를 참조하여, 본 발명의 제4 실시 예에 대해 설명한다. 본 발명의 제4 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛은, 시야 범위 모드와 광 시야 범위 모드를 선택할 수 있다는 특징이 있다. 도 14a는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 14b는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 정측면도이다.
도 14a 및 14b를 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 의한 초박막형 백 라이트 유닛은, 도광 필름(LGF), 광원 어레이(LSA), 광 시준 소자(WLC), 반사 소자(REF), 저 굴절 접착층(AH), 출광 소자(VHOE)를 포함한다. 도광 필름(LGF)은 광 입사부(LIN), 광 전달부(LWG) 및 광 출사부(LOT)를 포함한다. 광 입사부(LIN)는 광원(LS)에서 제공된 빛을 도광 필름(LGF)으로 입사하는 부분이다. 광 전달부(LWG)는 입사된 빛을 도광 필름(LGF) 대부분의 면적에 걸쳐 고르게 전파하는 부분이다. 광 출사부(LOT)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면 대부분의 면적으로 빛을 고르게 출광하는 부분이다.
광원 어레이(LSA)는 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)에 인접하여 배치된다. 특히, 광원 어레이(LSA)는 광 시준 소자(WLC)로 빛을 제공하는 제1 광원(LS)과, 광 시준 소자(WLC)의 수평 테이퍼부(HWD) 사이의 빈 공간에 배치되어 빛을 제공하는 제2 광원(LS2)을 포함한다. 광원 어레이(LSA)는 제1 광원(LS) 및 제2 광원(LS2), 그리고 이들을 일정한 배열로 실장하며 전력을 공급하는 회로를 구비한 광원 기판(LB)을 포함한다.
도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)에는 광 시준 소자(WLC)가 배치되어 있다. 특히, 광 시준 소자(WLC)는 저굴절 접착층(AH)을 이용하여 광 입사부(LIN)에서 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 부착된다. 광 시준 소자(WLC)는, 광원(LS)에서 제공된 빛을 수평 평면(XY 평면) 상에서 그리고 수직 평면(XZ 평면) 상에서 모두 시준된 빛으로 변화시키는 광학 소자이다.
광 시준 소자(WLC)는 수평 테이퍼부(HWD)와 수직 웨지부(VWD)를 포함한다. 수평 테이퍼부(HWD)는 광원(LS)에서 입사된 빛을 수평 평면 상에서 시준하기 위한 것이고, 수직 웨지부(VWD)는 수평 시준된 빛을 다시 수직 평면 상에서 시준하기 위한 것이다.
광 시준 소자(WLC)의 수평 테이퍼부(HWD)들 사이의 빈 공간에 대응하도록 제2 광원(LS2)들이 배치되어 있다. 제3 실시 예에서는, 수평 테이퍼부(HWD)들 사이의 빈 공간에 광 커플링을 배치하였지만, 제4 실시 예에서는, 아무것도 배치하지 않은 빈 공간 상태이다. 하지만, 수평 테이퍼부(HWD)에 의해 이 빈 공간은 역 테이퍼 형상을 갖는다. 따라서, 제2 광원(LS2)에서 출광한 빛들은, 시준되지 않고, 확산 성질을 갖고, 도광 필름(LGF)의 광 입사부(LIN)으로 제공한다.
제2 광원(LS2)은 제1 광원(LS)과 동일한 종류의 발광 다이오드일 수 있다. 제1 광원(LS)에서 출사된 빛은, 광 시준 소자(WLC)에 의해 시준된 광으로 만들어진다. 제2 광원(LS2)에서 출사된 빛은 제1 광원(LS0)에서 출사된 빛과 동일한 성질을 갖지만, 시준되지는 않으며, 단순히 도광 필름(LGF)의 입사부(LIN)로 전달되기만 한다.
제2 광원(LS2)에서 출사되는 빛들은 출광되는 순간에 어떠한 광학 소자를 만나지 않으며, 공기중에 노출된다. 따라서, 전체 방향으로 확산되는 성질을 그대로 갖고 있다. 즉, 우측면 및 좌측면 그리고 상부면 및 하부면으로 확산된다. 우측면 및 좌측면에는 수평 테이퍼부(HWD)들을 만난다. 수평 테이퍼부(HWD)가 역 테이퍼 형상을 가지므로, 우측면 및 좌측면으로 확상되는 빛은 더욱 더 확산성이 증대되어 도광 필름(LGF)로 입사된다. 반면에, 상부면과 하부면으로 확산되는 빛들은 아무런 광학 소자가 없을 경우, 누설되는 빛으로 소멸되거나 잡음성 빛이될 수 있다.
이와 같이 상부면과 하부면으로 확산되는 빛의 누설을 방지하기 위해 제2 광원(LS2)이 배치되는 수평 테이퍼부(HWD)들 사이의 빈 공간의 상부면과 하부면에 반사 소자(REF)를 배치하는 것이 바람직하다. 배치의 용이성을 위해, 광 시준 소자(WLC)의, 특히 수평 테치퍼부(HWD)의, 상부면과 하부면에 반사 소자(REF)를 배치하는 것이 바람직하다. 반사 소자(REF)는 필름형 혹은 박막형 반사판을 사용하는 것이 바람직하다.
광 시준 소자(WLC)에 의해 시준된 빛은 일정 범위의 입사각을 갖고 도광 필름(LGF) 광 전달부(LWG)로 들어온다. 광 전달부(LWG)는 광 입사부(LIN)에서 시준된 빛을 입력 받아 반대측 변으로 손실 없이 전달하는 영역이다. 광 전달부(LWG)는 도광 필름(LGF)의 대부분을 차지하는 영역이다. 광 전달부(LWG)의 상부 표면에는 출광 소자(VHOE)가 배치되어 있다. 출광 소자(VHOE)는 광 전달부(LWG)의 굴절율보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도광 필름(LGF)의 하면 표면에서는 전반사가 이루어 지고, 상면 표면에서는 대부분의 빛은 전반사가 이루어지지만, 일부가 외부로 굴절되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)의 굴절율은 공기보다는 크고, 도광 필름(LGF)보다는 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 광 전달부(LWG)를 통해 빛이 전파되면서 일부 광을 도광 필름(LGF)의 외부로 출광시킨다. 특히, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 상부 표면에 배치되어, 상부 표면에 직각인 방향으로 빛을 제공한다. 또한, 출광 소자(VHOE)는 도광 필름(LGF)의 전체 표면에 걸쳐 고른 분포를 갖고 빛을 출광하도록 한다. 이를 위해, 출광 소자(VHOE)는 광 입사부(LIN)에서 시작하여 반대변으로 가면서 출광 효율이 지수 함수적으로 증가하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛은, 시야각 조절된 백 라이트를 제공하기 위한 제1 광원(LS) 및 광 시준 소자(WLC)를 포함한다. 또한, 광 시야각을 갖는 범용 백 라이트를 제공하기 위한 제2 광원(LS2) 및 반사 소자(REF)를 포함한다. 제1 광원(LS)만을 선택적으로 켜면, 제1 광원(LS)에서 출사한 빛을 광 시준 소자(WLC)가 시준광(100)으로 바꾸고, 시준광(100)은 도광 필름(LGF)를 통해 전달되면서, 출광 소자(VHOE)에 의해 시준된 영역으로만 제공되는 방향성을 갖는 백 라이트(400)로 출사된다.
제2 광원(LS2)만을 선택적으로 켜면, 제2 광원(LS2)에서 출사한 빛은 확산성이 증대된 상태로 광 시준 소자(WLC)의 수평 테치퍼부(HWD)를 통해 도광 필름(LGF)으로 전달된다. 도광 필름(LGF)을 통해 전달되면서, 방향성이 없는 백 라이트로 출사된다. 범용 백 라이트를 사용할 경우에는, 제2 광원(LS2)만 작동해도 되지만, 필요하다면, 제1 광원(LS1)을 함께 작동해도 된다.
본 발명의 실시 예들에 의한 백 라이트 유닛을 액정 표시장치에 적용할 경우, 초박막형 액정 표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 협 시야각과 광 시야각을 선택적으로 작동할 수 있는 초박막형 백 라이트 유닛을 구비함으로써, 다양한 목적으로 사용할 수 있는 초박막형 액정 표시장치를 제공할 수 있다. 특히, 터치 입력 장치를 구비한 액정 표시장치에 적용할 경우, 터치 기능에 전혀 영향을 주지 않으면서, 협 시야각과 광 시야각을 선택할 수 있는 초박막형 액정 표시장치를 제공할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
TC: 탑 케이스 GP: 가이드 패널
LCP: 액정(표시) 패널 OPT: 광학 필름
REF: 반사판 CASE: 광원 케이스
DIFF: 확산판 DIF: 확산시트
DIF1: 하부 확산시트 DIF2: 상부 확산시트
CB: 커버 버텀 LG: 도광판
DBLU: 직하형 백 라이트 유닛 EBLU: 에지형 백 라이트 유닛
LSA: 광원 어레이 LS: 광원
LB: 광원 기판 LIN: 광 입사부
WLC: 광 입사 소자 AH: (저 굴절) 접착층
LA: 광 흡수 소자 LWG: 광 전달부
LOT: 광 출사부 VHOE: 광 출사 필름
REF: 반사 소자

Claims (11)

  1. 일측변에 정의된 광 입사부, 상기 광 입사부와 대향하는 타측변으로 연장되는 광 전달부 및 일측 표면 위에 정의된 광 출사부를 구비하는 도광 필름;
    상기 광 출사부 위에 배치된 출광 소자;
    상기 광 입사부에 인접하여 배치된 제1 광원;
    상기 제1 광원과 대향하여 상기 광 입사부 위에 배치되며, 상기 제1 광원으로부터 확산광을 입사 받아 시준광으로 변환하여 상기 광 입사부로 제공하는 광 시준 소자를 포함하고,
    상기 광 시준 소자는,
    상기 제1 광원과 인접하여 배치되어, 상기 제1 광원에서 입사된 빛을 수평 평면 상에서 시준하는 수평 테이퍼부;
    상기 수평 테이퍼부에서 연장되며, 상기 제1 광원에서 입사된 빛을 수직 평면 상에서 시준하는 수직 웨지부를 포함하는 백 라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광 필름은 상기 광 시준 소자의 굴절율과 같거나 작은 굴절율을 갖는 초박형 필름인 백 라이트 유닛.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 시준 소자는,
    상기 수평 테이퍼부와 상기 수직 웨지부 모두가, 상기 광 시준 소자보다 굴절율이 낮은 접착층으로 합착되며,
    상기 도광 필름의 상기 광 입사부와 대향하는 표면에 상기 수평 테이퍼부와 대향하도록 배치된 광 흡수체를 더 포함하는 백 라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 시준 소자는
    상기 수직 웨지부가 상기 광 시준 소자의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 접착층으로 합착되며,
    상기 수평 테이퍼부는 상기 도광 필름 위에 중첩되지 않은 백 라이트 유닛.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 수평 테이퍼부는,
    상기 제1 광원과 인접하며, 상기 제1 광원의 크기에 대응하는 높이와 폭을 구비한 광 입사면;
    상기 광 입사면에서 일측 방향으로 일정 방사각을 갖고 일정 거리 연장되는 상면부와 하면부; 그리고
    상기 입사면의 상기 높이가 균일하게 상기 일정 거리 연장된 양 측면부를 포함하며,
    상기 수직 웨지부는,
    상기 수평 테이퍼부에서 상기 일측 방향으로 연장되되, 상기 높이 값이 선형적으로 감소하여 상기 상면부의 끝단에서 상기 하면부로 수렴하는 경사면을 갖는 백 라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수평 테이퍼부는,
    상기 일측 방향과 수직인 상기 수직 웨지부의 측변을 따라 다수 개가 연속하여 배치되며,
    상기 제1 광원은 상기 다수 개의 광 입사면들 각각에 하나씩 배치된 다수 개를 포함하는 백 라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 시준 소자는,
    상기 시준광의 입사각을 상기 도광 필름과 공기층 사이에서의 전반사 임계각보다는 크고, 상기 도광 필름과 상기 출광 소자 사이에서의 전반사 임계각보다는 작은 각도로 조절하여 제공하는 백 라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 전달부는,
    상기 일측 표면과 대향하는 타측 표면에서 상기 시준광을 전반사하고,
    상기 일측 표면에서 상기 시준광의 일부를 상기 출광 소자로 회절시켜 상기 도광 필름 외부로 방출하고,
    나머지 시준광을 상기 타측 표면으로 반사하여 상기 광 입사부에서 상기 타측변으로 전달하는 백 라이트 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 시준 소자와 이웃하여 배치된 광 커플링 소자; 그리고
    상기 광 커플링 소자와 대향하며, 상기 제1 광원과 이웃하여 배치된 제2 광원을 더 포함하는 백 라이트 유닛.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 시준 소자의 상기 수평 테이퍼부 사이 공간에 배치된 제2 광원;
    상기 광 시준 소자의 상부면 및 하부면에 배치된 반사 소자를 더 포함하는 백 라이트 유닛.
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