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KR100793537B1 - 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 - Google Patents

백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 Download PDF

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KR100793537B1
KR100793537B1 KR1020060062735A KR20060062735A KR100793537B1 KR 100793537 B1 KR100793537 B1 KR 100793537B1 KR 1020060062735 A KR1020060062735 A KR 1020060062735A KR 20060062735 A KR20060062735 A KR 20060062735A KR 100793537 B1 KR100793537 B1 KR 100793537B1
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KR
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light guide
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protrusion
light
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KR20080004139A (ko
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이동호
조원기
김재명
박경일
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Priority to EP07252685.8A priority patent/EP1906218B1/en
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Abstract

본 발명은 반사면에 서로 교차되는 V형 홈이 형성되는 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 유니트에 관한 것이다. 본 발명은 적어도 일면에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 도광판의 반사면에 형성되는 패턴은 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈 및 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈이 서로 교차 배열되며, 상기 제 1 V형 홈의 깊이는 상기 제 2 V형 홈의 깊이보다 작게 형성되는 음각의 패턴인 것을 특징으로 한다.
백라이트 유니트, 도광판, V 형홈, 역프리즘 시트

Description

백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 {A light guided panel and backlight unit having the same}
도 1은 종래의 액정 표시 장치의 분해 사시도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판의 사시도.
도 2b는 도 2a의 배면도.
도 2c는 도 2a의 A-A'의 단면도.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 사시도.
도 3b는 도 3a의 배면도.
도 3c는 도 3a의 A-A'의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예의 작용을 설명하는 설명도.
도 5a 및 도 5b는 각각 종래의 도광판을 통과한 광의 각도에 따른 휘도를 도시하는 그래프 및 이에 따른 시뮬레이션 영상 사진.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 도광판을 통과한 광의 각도에 따른 휘도를 도시하는 그래프 및 이에 따른 시뮬레이션 영상 사진.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유니트의 분해사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 도광판 110 : 제 1 V형 홈
120 : 제 2 V형 홈 130 : 제 3 V형 홈
200 : 도광판 210 : 제 1 돌부
220 : 제 2 돌부 230 : 제 3 돌부
400 : 백라이트 유니트 410 : 광원
420 : 도광판 430 : 프리즘 시트
440 : 반사시트
본 발명은 액정 표시 장치(Liquid crystal display device)에 적용되는 백라이트 유니트의 도광판(light guided panel) 및 이를 이용한 백라이트 유니트(backlight unit)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사면에 서로 교차되는 V형 홈이 형성되는 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 유니트에 관한 것이다.
정보통신 산업이 급격히 발달됨에 따라 표시 장치의 사용이 급증하고 있으며, 최근들어 저전력, 경량, 박형, 고해상도의 조건을 만족할 수 있는 표시 장치가 요구되고 있다. 이러한 요구에 발맞추어 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)나 유기발광 특성을 이용하는 표시 장치들이 개발되고 있다.
색 재현성이 우수하고 소비전력이 낮으며 박형으로 제작되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display; TFT-LCD)는 현 재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 두 개의 기판 사이에 액정이 주입된 액정 표시 패널, 액정 표시 패널 하부에 위치되며 광원으로 이용되는 백 라이트 유니트 및 액정 표시 패널을 구동시키기 위한 구동부(LCD Drive IC; LDI)로 구성된다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 보다 설명하기 위한 분해 사시도로서, 화상이 표시되는 액정 표시 패널(10)과 액정 표시 패널(10)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유니트(30)가 도시된다.
액정 표시 패널(10)은 대향하도록 배치된 두 개의 기판과, 두 개의 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어지며, 기판에 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 다수의 게이트 선과 데이터 선에 의해 화소 영역이 정의된다. 게이트 선과 데이터 선이 교차되는 부분의 기판에는 각 화소로 공급되는 신호를 제어하는 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극이 형성되고, 다른 하나의 기판에는 컬러필터 및 공통전극이 형성된다.
백라이트 유니트(30)는 빛을 발산하는 광원(32), 광원(32)으로부터 제공되는 빛의 분포를 변경시켜 액정 표시 패널(10)로 제공하는 도광판(31), 도광판(31)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 만들고 수직 입사성을 향상시키는 광학 시트(34) 및 도광판(31)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(31)으로 반사시키는 반사 시트(33)로 구성된다.
광원(32)은 도광판(31)의 측면에 배치되는 램프(32a)와, 램프(32a)로부터 발산된 빛을 도광판(31)으로 반사시키는 반사판(32b)으로 구성되고, 광학 시트(34)는 도광판(31)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(10) 방향으로 확산시키는 확산 시트(34a)와, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘 시트(34b)로 구성된다.
전술한 바와 같이 종래의 액정 표시 장치에서 광학 시트(34)는 통상 1매의 확산 시트(34a)와 2매의 프리즘 시트(34b)로 구성되어, 백라이트 유니트의 두께가 두꺼워지는 문제점과 함게 휘도가 낮은 문제점이 있어 이에 대한 개선노력이 이루어 지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 도광판에 특정한 패턴으로 V형 홈을 형성함으로써 휘도 및 균일성을 증가시키는 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유니트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일측면은 적어도 일면에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 도광판의 제 1 면에 형성되는 패턴은 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈 및 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈이 서로 교차 배열되며, 상기 제 1 V형 홈의 깊이는 상기 제 2 V형 홈의 깊이보다 작게 형성되는 음각의 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 적어도 일면에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 도광판의 제 1 면에 형성되는 패턴은 상기 청구항 1의 제 1 V형 홈 및 제 2 V형 홈 에 각각 역상을 이루는 제 1 돌부 및 제 2 돌부가 구비된 양각의 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 패턴이 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유니트에 있어서, 상기 도광판의 패턴은 제 1 면에 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈 및 제 3 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈이 서로 교차 배열되며, 상기 제 1 V형 홈의 깊이는 상기 제 2 V형 홈의 깊이보다 작게 형성되는 음각의 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 패턴이 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유니트에 있어서, 상기 도광판의 패턴은 제 1 면에 전술한 제 1 V형 홈 및 제 2 V형홈에 각각 대응하는 양각의 제 1 돌부 및 제 2 돌부가 구비된 양각의 패턴인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유니트의 도광판에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 배면도이고, 도 2c는 도 2a의 A-A'의 단면도이다. 이에 따르면, 도광판(100)은 광원(103)으로부터 입사한 빛을 출광시키는 출광면(101) 및 입사된 광이 누설되는 것을 차단하는 반사면(102)을 구비하며, 각 출광면(101) 및 반사면(102)에 패턴이 형성된다.
패턴은 음각형성되며 반사면(102)에는 대략 후술할 제 3 V형 홈과 나란한 방향으로 제 1 V형 홈(110)이 복수개로 형성되며, 제 1 V형 홈(110)은 반사면(102)에 서 반사되는 광의 각이 좌우로 퍼지지 않고, 중심으로 모으는 역할을 한다.
제 2 V형 홈(120)은 반사광이 출광면(101)에서 출사각을 일정하게 유지하는 역할을 하는데, 제 1 V형 홈(110)과 수직방향으로 제 1 V형 홈(110)의 깊이보다 깊게 연속적으로 형성된다. 이 때, 제 2 V형 홈(120)의 깊이는 제 1 V형 홈(110)의 깊이보다 약 2 배 내지 4 배 정도되는 것이 바람직하다.
제 2 V형 홈(120)의 수직단면은 삼각형을 이루게 되는데, 삼각형의 꼭지각 중 V형의 사잇각을 이루는 제 1 각(θ1)은 140° 내지 170°이고, 제 2 V형 홈면의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 광원이 위치하는 쪽인 제 2 각(θ2)은 1.3°내지 2.3°인 것으로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 각도를 벗어날 경우 출광면(101)에서의 출사각을 65 내지 75°로 맞추기가 힘들기 때문이다.
또한, 제 2 V형 홈(120)의 피치(pitch)는 상기 제 1 V형 홈(110)의 피치(pitch)보다 큰 것이 바람직하다. 피치는 통상 패널의 0.003mm 내지 0.3mm이며 Moire현상을 방지하기 위해 표시장치 패널의 화소피치에 따라 조절될 수 있다., 또한, 제 2 V형 홈(120)은 광원 측에서 광원의 반대측으로 갈수록 피치가 작아질 수 있다. 또한, 각 제 2 V형홈(120)의 각 홈 사이는 소정간격으로 이격될 수 있다.
이 때, 출광면(101)에는 광원의 조사방향과 같은 방향으로 복수의 제 3 V형 홈(130)이 연속적으로 형성될 수 있다. 제 3 V형 홈(130)은 출광면(101)에 형성되어, 출사각의 각도를 조절하는 역할을 한다.
한편, 본 실시예에서 제 3 V형 홈(130)의 방향은 도광판(100)의 광원의 입사방향과 동일한 방향이고, 제 1 V형 홈(110)의 방향은 상기 제 3 V형 홈(130)의 방 향과 동일한 방향이며, 상기 제 2 V형 홈(120)의 방향은 상기 제 1 V형 홈(110)의 방향과 수직인 것으로 제시하고 있으나, 각 홈의 방향은 당업자의 수준에서 용이하게 변경할 수 있을 것이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 배면도이고, 도 3c는 도 3a의 A-A'의 단면도이다. 이에 따르면, 도광판(200)은 광원(203)으로부터 입사한 빛을 출광시키는 출광면(201) 및 입사된 광이 누설되는 것을 차단하는 반사면(202)을 구비하며, 각 출광면(201) 및 반사면(202)에 패턴이 형성된다.
반사면(201)에 형성되는 패턴은 제 1 실시예의 패턴과 역상으로 양각형성되며 반사면(202)에는 후술할 제 3 돌부(230)와 나란한 방향으로 제 1 돌부(210)가 복수개로 형성되며, 제 1 돌부(210)는 반사면(202)에서 반사되는 광의 각이 좌우로 퍼지지 않고, 중심으로 모으는 역할을 한다.
제 2 돌부(220)는 반사광이 출광면(201)에서 출사각을 일정하게 유지하는 역할을 하는데, 제 1 돌부(210)와 수직방향으로 제 1 돌부(210)의 높이보다 높이 연속적으로 형성된다. 이 때, 제 2 돌부(220)의 높이는 제 1 돌부(210)의 높이 보다 약 2 배 내지 4 배정도되는 것이 바람직하다.
제 2 돌부(220)의 수직단면은 삼각형을 이루게 되는데, 삼각형의 꼭지각 중 V형의 꼭지각을 이루는 제 1 각(θ3)은 140° 내지 170°이고, 제 2 돌부(220)의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 광원이 위치하는 반대쪽인 제 2 각(θ4)은 1.3°내지 2.3°인 것으로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 각도를 벗어날 경우 출사 면에서의 출사각을 65 내지 75°로 맞추기가 힘들기 때문이다.
또한, 제 2 돌부(220)의 피치(pitch)는 상기 제 1 V형 홈(210)의 피치(pitch)보다 큰 것이 바람직하고, 피치는 통상 패널의 0.003mm 내지 0.3mm이며 Moire현상을 방지하기 위해 표시장치 패널의 화소피치에 따라 조절될 수 있다., 또한, 제 2 V돌부(220)은 광원 측에서 광원의 반대측으로 갈수록 피치가 작아질 수 있다.
또한, 각 제 2 돌부(220)의 각 피치 사이는 소정간격으로 이격될 수 있다.
이 때, 출광면(201)에는 광원의 조사방향과 같은 방향으로 복수의 제 3 돌부(230)가 연속적으로 형성될 수 있다. 제 3 돌부(230)는 출광면(201)에 형성되어, 출사각의 각도를 조절하는 역할을 한다. 제 3 돌부(230)는 제 1 실시예의 제 3 V 형 홈(130)에 대응되는 양각 패턴으로 형성된다.
한편, 본 실시예에서 제 3 돌부(230)의 방향은 도광판(200)의 광원의 입사방향과 동일한 방향이고, 제 1 돌부(210)의 방향은 상기 제 3 돌부(230)의 방향과 동일한 방향이며, 상기 제 2 돌부(220)의 방향은 상기 제 1 돌부(210)의 방향과 수직인 것으로 제시하고 있으나, 각 돌부의 연장 방향은 당업자의 수준에서 용이하게 변경할 수 있을 것이다.
다음에는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 도광판의 작용을 설명하기로 한다. 다만, 제 1 실시예와 제 2 실시예는 서로 대응되는 음각 및 양각의 관계이므로, 지면상 제 2 실시예를 참조하여 설명하기로 하나, 당업자는 제 1 실시예에서도동일한 작용을 인식할 수 있을 것이다. 도 4는 본 발명에 따른 도광판의 작용을 설명하는 설명도이다.
삭제
도 4에 따르면 광원에서 입사하는 빛이 제 2 돌부(220)에서 특정각도로 반사되어, 출광면의 출사각이 65 내지 75°를 유지하게 하고, 역프리즘 시트(300)에서 정면을 향하여 0°를 이루면서 출사된다.
한편, 도 6a 및 도 6b는 각각 종래의 도광판의 각도에 따른 휘도를 도시하는 그래프 및 이에 따른 시뮬레이션 영상 사진이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 도광판의 휘도를 도시하는 그래프 및 이에 따른 시뮬레이션 영상사진이다.
이에 따르면 종래기술에 따른 도광판에서는 좌우로 빛이 퍼져 휘도가 저하되고 있으며, 본 발명은 빛이 좌우로 퍼지지 않고, 중심으로 모아진 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 도광판의 제조는 사출성형으로 이루어질 수 있다. 금형의 양측 코어에 도광판의 패턴의 역상을 형성하여 도광판을 제조할 수 있다. 다만, 제 2 실시예의 경우 바이트로 V형 홈을 형성한 금형코어(Core)를 직접 제작할 수 있으므로, 제조의 용이성 측면에서 제 1 실시예보다는 제 2 실시예의 제조방법이 보다 간단할 것이다. 제 1 실시예의 경우 V형홈에 대응하는 양각의 돌부를 형성하여야 하는 데, 양각의 돌부를 직접 형성하기가 용이치 않으므로, 코어를 사출성형하는 과정을 거쳐야 되기 때문이다.
다음에는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 도광판이 구비되는 백라이트 유니트를 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유니트의 분해사시도이다. 이에 따르면, 백라이트 유니트(400)는 빛을 발산하는 광원(410), 광원(410)으로부터 제공되는 빛의 분포를 변경시키는 도광판(420), 도광판(420)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 만들고 수직 입사성을 향상시키는 프리즘 시트(430) 및 도광판(420)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(420)으로 반사시키는 반사 시트(440)로 구성된다. 미설명된 도면부호 450은 몰드프레임이다.
본 발명에 따른 도광판(420)은 출광면에 일 방향의 돌부(또는 홈)를 형성하고, 반사면에 깊이와 피치가 서로 다르게 서로 교차하는 돌부(또는 홈)이 형성된 아크릴 수지와 같이 투명한 재질의 판(직육면체) 형태로 구성된다.
본 발명은 상기 실시예를 기준으로 주로 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어 질 수 있다. 예컨데, 각 패턴의 각도의 변경, 패턴의 깊이, 폭의 변경등이 그러할 것이다. 또한, 실시예로 제시한 본 발명에 따른 도광판을 포함하는 백라이트 유니트의 구성은 다양하게 변형하여 실시됨을 당업자는 인식할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 도광판에는 반사면에 서로 다른 방향으로 교차하는 형상의 패턴이 형성됨으로써, 좌우로 퍼지는 반사각을 좁히고, 반사 특성을 극대화하여 중심 휘도의 상승 및 균일성을 실현할 수 있는 효과가 있다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 청구범위에서 정해지는 것으로써, 명 세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

Claims (21)

  1. 적어도 일면에 패턴이 형성된 도광판에 있어서,
    상기 도광판의 제 1 면에 형성되는 패턴은 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈 및 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈이 서로 교차 배열되며,
    상기 도광판의 제 2 면에 상기 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 형성되며,
    상기 제 1 V형 홈의 깊이는 상기 제 2 V형 홈의 깊이보다 작게 형성되는 음각의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 V형 홈은 상기 제 2 V형 홈의 깊이의 1/2 내지 1/4인 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 V형 홈의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 양 경사면이 이루는 제 1 각은 140° 내지 170°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 V형 홈의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 광원측 방향의 제 2 각은 1.3°내지 2.3°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 상기 도광판의 광원의 입사방향과 동일한 방향이고, 상기 제 2 방향은 상기 제 2 방향과 수직인 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 V형 홈의 피치(pitch)는 상기 제 1 V형 홈의 피치(pitch)보다 큰 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 V형 홈의 피치(pitch)는 0.003 내지 0.3mm인 것을 특징으로 하는 도광판.
  9. 적어도 일면에 패턴이 형성된 도광판에 있어서,
    상기 도광판의 제 1 면에 형성되는 패턴은 상기 청구항 1의 제 1 V형 홈 및 제 2 V형 홈에 각각 역상을 이루는 제 1 돌부 및 제 2 돌부가 구비된 양각의 패턴인 것을 특징으로 하는 도광판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도광판의 제 2 면에는 상기 청구항 1의 제 3 V형홈에 역상을 이루는 양각의 제 3 돌부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 돌부는 상기 제 2 돌부 높이의 1/2 내지 1/4인 것을 특징으로 하는 도광판.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 돌부의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 돌출된 제 1 각은 140° 내지 170°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 돌부의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 광이 입사하는 반대쪽의 꼭지각인 제 2 각은 1.3°내지 2.3°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 돌부의 연장방향은 상기 도광판의 광원의 입사방향과 동일한 방향이고, 상기 제 2 돌부의 연장방향은 상기 제 1 돌부의 연장방향과 수직인 것을 특징으로 하는 도광판.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 도광판의 제 2 면에 상기 제 1 돌부의 연장방향과 일치하는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 돌부의 피치(pitch)는 상기 제 1 돌부의 피치(pitch)보다 큰 것을 특징으로 하는 도광판.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 돌부의 피치(pitch)는 0.003mm 내지 0.3mm인 것을 특징으로 하는 도광판.
  18. 패턴이 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유니트에 있어서,
    상기 도광판의 패턴은 제 1 면에 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈 및 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈이 서로 교차 배열되며, 상기 제 1 V형 홈의 깊이는 상기 제 2 V형 홈의 깊이보다 작게 형성되는 음각의 패턴인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 도광판의 제 2 면에 상기 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  20. 패턴이 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유니트에 있어서,
    상기 도광판의 패턴은 제 1 면에 상기 청구항 1의 제 1 V형 홈 및 제 2 V형홈에 각각 대응하는 양각의 제 1 돌부 및 제 2 돌부가 구비된 양각의 패턴인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 도광판의 제 2 면에는 상기 청구항 1의 제 3 V형홈에 대응하는 형상의 양각의 제 3 돌부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
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