TFT-LCD는 수동소자로써 자체 발광하지 못하므로, 후면에 균일한 휘도분포의 면광원(Backlight)이
필요하다

도광판(Light Guide Plate)측면에서 유입된 광이 전반사를 통하여 도광판 내부로 전달되고, 
도광판 후면에 산란 패턴을 설치하여 이 곳에 부딪힌 광이 난반사되어 전방출된다. 
이때 도광판 전면으로 방출되는 빛의 분포의 균일도를 유지하면서 최대 밝기를 구현하기 위하여 도광판 후면의 산란 패턴의 밀도 분포를 조절한다.

백라이트 유닛은 용도, 광원의 종류, 광원의 위치. 광유도체의 형상등으로 구분할 수 있다.
다음 그림은 각 분류에 따른 상관관계를 보여주고 있다.

 

백라이트유닛의 주요부품은 광학부품과 비광학부품으로 구분할 수 있다.

광학부품으로는 다음과 같이 구분을 할 수 있다.

(1) 광원
현재 백라이트 유닛에서 일반적으로 전계에 의한 전자방출방식의 
냉음극관(CCFL : Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 가장 많이 사용하고 있다.

냉음극형광램프는 일반 가정에서 사용하는 형광등에 비해 두께가 얇다는 점을 
제외하고는 유사한 형태로 구성되어 있으나, 형광등의 경우 전극이 가열되어 열전자가 
방출되는 방면에 냉음극형광램프의 경우 전계에 의해 전자가 방출되는 방식으로 되어 
있다.

현재 Lamp CCFL 은 국산화가 활발하게 진행되어 있으나, 아직 많은 수량을 수입에
의존하고 있으며, 이러한 광원의 다양화를 위해 외부전극형광램프 
(EEFL : External Electrode Fluorescent Lamp), 발광다이오드
(LED : light emitting diode), 면광원램프(FFL : Flat Florescent Lamp) 등
이 활발히 개발 진행되고 있다.

(2) 광유도
▷도광판(LGP : Light Guide Plate)
대부분의 광원은 선이나 점광원으로 이루어 졌으며, 이러한 광들을 면광원 형태로 변환하여 
Panel 로 향하게 하는 역할을 하는 것이 바로 도광판이다.

도광판은 대부분 PMMA (Poly Methyl Metharylate Acrylate) 이라는 재질로 만들어져 있으며, 도광판의 종류는 형상에 따라 다음과 같이 구분할 수 있다. 

BLU 에서 가장 핵심이 되는 부품으로 광의 경로가 전면으로 향하는 곳이다. 
실제로 광의 경로는 매질의 변화가 있어야만 일어나기 때문에 도광판 안에서는 경로 변경은 없다. 이를 위해서 별도의 공정이 필요한데 바로 이것이 LGP Patterning 이며, 방식에 따라 다음과 같이 구분되어 진다.

이러한 각종 가공방식으로 도광판 하부면에 Pattern 을 형성시켜 도광판으로 입사된 광이 도광판 하부면의 Pattern 에 의하여 산란되고 표면으로 향한 빛이 도광판을 지나 LCD 
Panel 로 향하여 결국 사람의 눈이 이를 감지하게 된다.

Patterning 방식으로는 보편적으로 Screen Print 방식을 오랫동안 사용해 왔으며, 이러한 Screen Print 방식의 Patterning 방식은 비교적 높은 생산성과 재현성등이 안정화된 기술이나 다른 옵셋 등의 인쇄와는 달리 film의 해상도, 제판 작업시 망사의 종류와 장력, 각도 등이 인쇄코자 하는 도광판의 Pattern size와 pitch 등이 긴밀하게 상관이 있어 이들의 상관관계를 규명하고 조절하는 것이 실로 많은 노하우를 필요로 하고 있다.

(3) 광반사
▷ 램프 커버(Lamp Cover)
현재 대다수의 백라이트 유닛에서 사용중인 광원은 선광원으로 광원이 360도의 방출각을 가지게 된다. 이렇게 방출되는 광원을 최소한의 손실로 도광판에 입사시키기 위하여 광원을 반사율이 우수한 재질로 감싸고 있는데 이를 램프 커버라 한다.
이러한 램프커버는 최소한의 손실로 가능한 많은 빛을 도광판으로 반사시키기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 구조 변경 및 반사율 향상시키는 원자재 개발을 시도하고 있다.

▷반사판(Reflection Sheet)
도광판에서 방출되는 광의 일부는 Panel 반대면으로 방출이 되어 손실로 발생된다.
이 손실광을 도광판으로 재입사를 시키기 위하여 도광판 하단부에 반사율이 우수한 반사판을 장착하고 있다.

이러한 반사판은 모재(base materials)에 반사율이 높은 물질을 코팅하는 방식을 주로 사용하는데 SUS, BRASS, Aluminum, PET등의 모재위에 Silver, TiO2 등의 고반사 코팅제를 주로 코팅한다.

(4) 광확산
▷ 확산 시트 (Diffuser Sheet)
확산시트는 그림 (A) 와 같이 Polymer 재료를 기본으로 하고 양면에 수 마이크로 단위의 작은 확산 안료들이 혼합된 구조를 가지고 있으며, 그림 (B) 와 같이 도광판의 Pattern 을 상쇄시키는 역할을 한다.

그림과 같이 도광판의 Pattern 에 의하여 산란된 빛은 직접 눈으로 들어오기 때문에 도광판의 Pattern 이 그대로 비치게 된다.

이 Pattern은 심지어는 LCD Panel을 장착한 후에도 확연하게 감지할 수 있는 수준이기 때문에 이들을 최소화 시키거나 없애는 과정이 필요하다.

<확산시트의 구조>
 
<확산시트의 역할>

▷ 확산판 (Diffuser Plate)
직하형(Direct Type) 백라이트 유닛에서는 도광판 대신에 확산판 (Diffuser Plate)를 사용하고 있는데 이는 일련의 배열을 가지고 백라이트 유닛 바닥에 배열되어 있는 광원에 의해 
발생되는 불규칙적인 광을 고르게 확산시키는 역할과 각종 광학 Sheet 들의 지지 역할을 하고 있다.

다음의 그림(A) 는 확산 Plate 유무에 대한 광확산 상태를 보여주고 있으며, 그림 (B) 는 
확산 Plate 유무에 따른 휘도 분포를 그래프로 보여주고 있다.

▷ 프리즘시트 (Prism Sheet)
확산시트 지나면 광 휘도는 면에 수직한 수평.수직 양 방향으로 확산이 일어나면서 
광 휘도는 급격히 떨어진다.
이 광을 다시 Focus 시켜 광 휘도를 올리기 위하여 프리즘 시트을 사용한다.
프리즘 시트는 띠 모양(Strip type)의 Micro-prism이 모재(base materials : PET) 상부에 
형성된 것으로 대부분 수평. 수직 두 장을 한 Set로 사용한다. 
그림은 프리즘 시트내부에 의한 빛의 경로를 설명하고 있다. 최종적으로 프리즘 시트을 통과한 빛은 약 70도의 시야각을 가지면서 전면을 향하게 되고 휘도 또한 개선 된다.

▷ 보호시트(Protection Sheet)
백라이트 유닛의 광학시트 를 외부의 충격이나 이물 유입으로 오는 오염 등을 방지하기 위하여 보호시트를 사용한다.

비광학부품으로는 다음과 같이 구분을 할 수 있다.

▷ 몰드프레임(Mold Flame)
백라이트 유닛의 주요 구성 부품인 도광판(LGP)와 시트(SHEET)류 및 램프 등이 허용치수에 맞게 정확하게 형합이 가능하게 하는 틀로서 형태 유지의 기능을 하고 있다.