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KR20150009860A - 광 확산 렌즈, 이를 구비한 발광 디바이스 - Google Patents

광 확산 렌즈, 이를 구비한 발광 디바이스 Download PDF

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KR20150009860A
KR20150009860A KR1020130084327A KR20130084327A KR20150009860A KR 20150009860 A KR20150009860 A KR 20150009860A KR 1020130084327 A KR1020130084327 A KR 1020130084327A KR 20130084327 A KR20130084327 A KR 20130084327A KR 20150009860 A KR20150009860 A KR 20150009860A
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KR
South Korea
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light
diffusion lens
light diffusion
light emitting
optical axis
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KR1020130084327A
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Inventor
한정아
김은주
남기범
Original Assignee
서울반도체 주식회사
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Publication date
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Priority to KR1020177010124A priority patent/KR102422454B1/ko
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Abstract

본 발명은 측 방향으로 집중되는 지향각 분포를 갖는 광 확산 렌즈가 개시된다.
개시된 광 확산 렌즈는 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 입광부와, 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 반사부 및 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되는 출광부를 포함하고, 입광부는 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 볼록한 제1 볼록면을 갖는다.

Description

광 확산 렌즈, 이를 구비한 발광 디바이스{LIGHT DIFFUSING LENS AND LIGHT EMITTING DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 광 확산 렌즈 및 이를 구비한 발광 디바이스에 관한 것으로서, 특히, 면 조명 또는 액정 디스플레이의 백라이트 유닛에 적합한 발광 디바이스의 광 확산 렌즈에 관한 것이다.
일반적인 표시장치는 액정패널 또는 확산 플레이트 등과 같은 대략 평판형 객체 아래에 일정 간격으로 복수의 발광 소자를 배치하여 해당 객체를 조명하는 직하형 백라이트 유닛을 포함한다. 복수의 발광 소자만으로 객체를 균일하게 조명하기 위해서는, 많은 개수의 발광 소자들을 조밀하게 배열해야 하며, 이에 따라 전력 소모가 증가한다. 나아가, 발광 소자들 사이에 품질 편차가 있을 경우, 객체가 불균일하게 휘도를 갖는다. 발광 소자의 사용 개수를 줄이기 위해, 각 발광 소자에 광 확산 렌즈를 배치하여 광을 분산시키는 기술이 사용될 수 있다. 이 기술에 있어서는 광 확산 렌즈 및 그에 대응되는 적어도 하나의 발광 소자가 하나의 발광 디바이스를 구성한다.
종래의 광 확산 렌즈를 갖는 발광 디바이스는 발광 디바이스의 중심축과 일치하는 광축을 기준으로 대략 80도 이하의 지향각 분포를 갖는다. 즉, 종래의 백라이트 유닛은 광 확산 렌즈를 갖는 발광 디바이스를 구비하더라도 균일한 면광을 액정패널에 제공하기 위해 발광 디바이스와 확산 플레이트 사이의 간격을 충분히 유지해야 하므로 슬림화에 한계가 있었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측 방향으로 집중되는 지향각 분포를 갖는 광 확산 렌즈를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 백라이트 유닛의 슬림화를 위한 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 확산 렌즈는 발광 디바이스에 구비되는 광 확산 렌즈에 있어서, 상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 입광부; 상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 반사부; 및 상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되는 출광부를 포함하고, 상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 볼록한 제1 볼록면을 갖는다.
상기 입광부는 상기 제1 볼록면으로부터 연장되는 제1 평탄면을 더 포함한다.
상기 제1 볼록면과 상이한 곡률을 갖는 적어도 1 이상의 제2 볼록면을 포함한다.
상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 상기 광축과 수직한 방향의 제2 평탄면을 더 포함한다.
상기 제2 평탄면에 위치한 광을 반사하는 반사부재 또는 광을 흡수하는 흡수부재를 더 포함한다.
상기 반사부는 상기 광축 방향으로 볼록한 적어도 하나 이상의 제3 볼록면을 갖는다.
상기 반사부는 상기 광 확산 렌즈의 상기 광축과 수직한 방향의 제3 평탄면을 더 포함한다.
상기 제3 평탄면에 위치한 광을 반사하는 반사부재 또는 광을 흡수하는 흡수부재를 더 포함한다.
상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부면과 이루는 각도 90도 이상일 수 있다.
상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부면과 이루는 각도가 90도 미만일 수 있다.
발광 디바이스에 구비되는 광 확산 렌즈에 있어서, 상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 입광부; 상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 반사부; 및 상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되는 출광부를 포함하고, 상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 좁아지는 제1 평탄면을 갖는다.
상기 입광부는 상기 제1 평탄면으로부터 연장되는 적어도 1 이상의 제2 평탄면을 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 평탄면은 상기 광축을 기준으로 서로 상이한 경사각을 갖는다.
발광 소자; 및 상기 발광 소자 상에 위치하고, 입광부, 반사부 및 출광부를 포함하는 광 확산 렌즈를 포함하고, 상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 반사부는 상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되고, 상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 볼록한 제1 볼록면을 갖는다.
발광 소자; 및 상기 발광 소자 상에 위치하고, 입광부, 반사부 및 출광부를 포함하는 광 확산 렌즈를 포함하고, 상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 반사부는 상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되고, 상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 좁아지는 제1 평탄면을 갖는다.
본 발명에 따른 광 확산 렌즈는 반사부의 전면에 광을 균일하게 제공하는 입광부와, 출광부로 광을 반사시키는 반사부 및 광 확산 렌즈의 외측방향으로 광을 방출시키는 출광부를 갖는 광 확산 렌즈를 구비하여 발광 디바이스의 측방향으로 집중되는 지향각 분포를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 디바이스를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'라인을 따라 절단한 발광 디바이스를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 디바이스의 지향각 분포를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 입광부 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 디바이스의 지향각 분포를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 디바이스의 지향각 분포를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(110)과, 상기 표시패널(110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)과, 상기 표시패널(110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(100)를 포함한다.
상기 표시패널(110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 액정표시패널은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러필터 기판, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정 층을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터 기판은 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인이 교차되어 화소를 정의하고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터가 구비된다. 상기 컬러필터 기판은 상기 화소와 대응되게 다수의 컬러필터를 포함한다.
상기 표시패널(110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(112)가 구비되고, 상기 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(112)가 구비된다. 여기서, 상기 게이트 구동 PCB(112)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 상기 게이트 및 데이터 구동 PCB(112, 113)는 COF(Chip on film)에 의해 액정표시패널(110)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
상기 백라이트 유닛(120)은 바텀커버(180), 복수의 기판(150), 복수의 발광 디바이스(160), 반사 시트(170), 확산 플레이트(131) 및 광학 시트들(130)을 포함한다.
상기 바텀커버(180)는 상면이 개구된 구조이고, 상기 기판(150), 발광 디바이스(160), 반사 시트(170), 확산 플레이트(131) 및 광학 시트들(130)을 수납하고, 상기 패널 가이드(100)와 결합될 수 있다.
상기 기판(150)은 상기 반사 시트(170)의 하부에 위치하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우, 상기 반사 시트(170) 상에 위치할 수도 있다.
상기 복수의 발광 디바이스(160)는 서로 상이한 지향각을 갖는 복수의 제1 발광 디바이스(160a) 및 복수의 제2 발광 디바이스(160b)를 포함한다.
상기 제1 발광 디바이스(160a)는 상부 및 측면 방향으로 출사하는 광의 지향각을 갖는 광 확산 렌즈를 포함한다.
상기 제2 발광 디바이스(160b)는 측면방향으로 출사하는 광의 지향각을 갖는 광 확산 렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)은 서로 상이한 지향각 분포를 갖는 제1 및 제2 발광 디바이스(160a, 160b)에 의해 백라이트 유닛(120) 내부의 광 혼합 및 확산이 향상되어 상기 발광 디바이스(160)와 확산 플레이트(131)의 간격(d)을 줄여 백라이트 유닛(120)의 슬림화에 유리한 장점을 갖는다.
상기 백라이트 유닛(120)은 상기 제1 및 제2 발광 디바이스(160a, 160b)가 혼합된 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 상기 제2 발광 디바이스(160b)만으로 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 발광 디바이스(160b)의 세부 구성은 도 3 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 디바이스를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'라인을 따라 절단한 발광 디바이스를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 디바이스의 지향각 분포를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 디바이스(160b)는 발광 소자(250) 및 광 확산 렌즈(210)를 포함한다.
상기 발광 소자(250)는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은 발광 소자(250)의 단자들이 본딩되는 도전성의 패턴(미도시)들을 상부면에 포함한다. 또한, 상기 인쇄회로기판은 상부면에 반사막을 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 열전도성이 좋은 금속을 기반으로 하는 MCPCB(Metal-Core PCB)일 수 있으며, FR4와 같은 절연성 기판 재료를 기반으로 할 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 인쇄회로기판의 하부에는 발광 소자(250)에서 발생된 열을 방출하기 위해 히트싱크가 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(250)는 파장변환층(미도시)을 포함는 발광 다이오드 칩(미도시)으로 구성될 수 있고, 상기 발광 다이오드 칩은 인쇄회로기판 상에 직접 실장될 수 있다. 상기 발광 소자(250)는 캐비티를 갖는 하우징에 발광 다이오드 칩(미도시)이 구비되고, 하우징의 외부로 노출된 리드 단자들이 상기 인쇄회로기판 상에 본딩될 수도 있다.
상기 광 확산 렌즈(210)는 입광부(220), 반사부(230) 및 출광부(240)를 포함한다.
상기 입광부(220)는 광을 고르게 분산시켜 상기 반사부(230)의 전체에 제공하는 기능을 갖는다. 상기 입광부(220)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 하부면 중앙에 위치하고, 상기 광 확산 렌즈(210)의 하부면으로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는다. 상기 입광부(220)는 상기 발광 소자(250)로부터 출사된 광이 입사되는 영역이다. 상기 입광부(220)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 내부로 갈수록 점차 좁아진다. 즉, 상기 입광부(220)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 상부방향으로 점차 좁아진다. 상기 입광부(220)는 발광 소자(250)의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축(L)을 기준으로 상기 광축(L) 방향으로 볼록한 형상을 갖는다. 상기 광축(L)은 발광 소자(250) 또는 광 확산 렌즈(210)의 중심축과 일치하는 축일 수 있다.
상기 반사부(230)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 상부면에 위치하고, 상기 광 확산 렌즈(210)의 상기 광축(L)을 기준으로 상부면으로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는다. 상기 반사부(230)는 상기 입광부(220)로부터의 광을 상기 출광부(240)로 반사시키는 기능을 갖는다. 상기 반사부(230)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 상부방향으로 돌출된 볼록한 형상을 갖는다. 상기 반사부(230)의 높이는 상기 입광부(220)의 높이보다 높게 이루어진다.
상기 출광부(240)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 외측면으로 정의되고, 상기 반사부(230)로부터의 광을 굴절시킨다. 상기 출광부(240)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 하부면을 기준으로 수직하게 형성된다. 즉, 상기 출광부(240)는 상기 광축(L)과 평행하고, 평평한 면타입으로 이루어질 수 있다. 상기 출광부(240)는 평평한 면타입으로 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 상기 출광부(240)는 상기 광 확산 렌즈(210)의 외측방향으로 돌출된 볼록타입으로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 출광부(240)는 복수의 경사면으로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 발광 디바이스(160b)는 광도 피크(peak)가 광축(L)으로부터 대략 100도 떨어진 위치에 형성되고 있으며 광이 넓게 확산되어 분포하고 있음을 알 수 있다.
본 발명의 발광 디바이스(160b)는 상기 반사부(230)의 전면에 광을 균일하게 제공하는 입광부(220)와, 상기 출광부(240)로 광을 반사시키는 반사부(230) 및 상기 광 확산 렌즈(210)의 외측방향으로 광을 방출시키는 출광부(240)를 갖는 광 확산 렌즈(210)를 구비하여 발광 디바이스(160b)의 측방향으로 집중되는 지향각 분포를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 확산 렌즈(310)는 입광부(320), 반사부(330) 및 출광부(340)를 포함한다.
상기 입광부(320)는 광을 고르게 분산시켜 상기 반사부(320)의 전체에 제공하는 기능을 갖는다. 상기 입광부(320)는 상기 광 확산 렌즈(310)의 하부 중앙에 위치하고, 상기 광 확산 렌즈(310)의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는다. 상기 입광부(320)는 상기 광 확산 렌즈(310)의 내부로 갈수록 점차 좁아진다. 즉, 상기 입광부(320)는 상기 광 확산 렌즈(310)의 상부방향으로 점차 좁아진다. 상기 입광부(320)는 단면이 삼각 형상을 갖고, 상기 삼각 형상의 양측은 서로 대칭된다. 상기 입광부(320)는 면 타입의 내부면을 갖고, 발광 소자의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축(L)을 기준으로 서로 대칭될 수 있다. 상기 광축(L)은 발광 소자 또는 광 확산 렌즈(310)의 중심축과 일치하는 축일 수 있다.
상기 반사부(330) 및 출광부(340)는 본 발명의 제1 실시예의 광 확산 렌즈(도3의 210)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 입광부 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 입광부 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 도 7(a)를 참조하면, 입광부의 단면은 볼록면(420a) 및 평탄면(420b)을 포함한다.
상기 볼록면(420a)은 입광부의 내부 꼭지점을 기준으로 상기 꼭지점으로부터 연장될 수 있고, 상기 평탄면(420b)은 상기 볼록면(420a)으로부터 연장되고, 상기 볼록면(420a) 하부에 위치한다. 여기서, 상기 볼록면(420a) 및 평탄면(420b)의 위치는 뒤바뀔 수도 있다.
도 7(b)를 참조하면, 입광부의 단면은 제1 및 제2 볼록면(520a, 520b)을 포함한다. 상기 제1 볼록면(520a)은 입광부의 내부 꼭지점을 기준으로 상기 꼭지점으로부터 연장될 수 있고, 상기 제2 볼록면(520b)은 상기 제1 볼록면(520a)으로부터 연장되고, 상기 제1 볼록면(520a)의 하부에 위치한다. 상기 제1 및 제2 볼록면(520a, 520b)은 서로 상이한 곡률을 갖는다.
도 7(c)를 참조하면, 입광부의 단면은 제1 및 제2 평탄면(620a, 620b)을 포함한다.
상기 제1 평탄면(620a)은 입광부의 내부 꼭지점을 기준으로 상기 꼭지점으로부터 연장될 수 있고, 상기 제2 평탄면(620b)은 상기 제1 평탄면(620a)으로부터 연장되어 상기 제1 평탄면(620a)의 하부에 위치한다. 상기 제1 및 제2 평탄면(620a, 620b)은 서로 상이한 경사각을 갖는다. 상기 경사각은 상기 입사면의 하면을 기준으로 기울어진 정도로 정의될 수 있다.
이상의 도 7의 입광부 형상은 특별히 한정되지 않고, 3 이상의 볼록면 또는 평탄면으로 이루어질 수도 있고, 3 이상의 볼록면 및 평탄면의 조합으로 이루어질 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 확산 렌즈(710)는 입광부(720), 반사부(730) 및 출광부(740)를 포함한다.
상기 입광부(720) 및 출광부(740)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 확산 렌즈(도3의 210)과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 반사부(730)는 상기 광 확산 렌즈(710)의 상부에 위치하고, 상기 광 확산 렌즈(710)의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축(L)을 기준으로 상기 광 확산 렌즈(710)의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는다. 상기 반사부(730)는 상기 입광부(720)로부터의 광을 상기 출광부(740)로 반사시키는 기능을 갖는다. 상기 반사부(730)는 상기 광축(L) 방향으로 볼록한 제1 내지 제3 볼록면(730a, 730b, 730c)을 포함한다.
상기 제1 볼록면(730a)은 반사부(730)의 내부 꼭지점으로부터 연장될 수 있다. 상기 제2 볼록면(730b)은 상기 제1 볼록면(730a)으로부터 연장될 수 있다. 제3 볼록면(730c)은 상기 제2 볼록면(730b)으로부터 연장될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 볼록면(730a, 730b, 730c)은 서로 상이한 곡률을 갖는다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 광 확산 렌즈(710)는 서로 상이한 곡률을 갖는 제1 내지 제3 볼록면(730a, 730b, 730c)에 의해 상기 반사부(730)로부터 반사되는 광의 경로를 다양하게 분포시켜 발광 디바이스의 측방향으로 집중되는 지향각 분포를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 확산 렌즈(810)는 입광부(820), 반사부(830) 및 출광부(840)를 포함한다.
상기 출광부(840)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 확산 렌즈(도3의 210)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 입광부(820)는 상기 광 확산 렌즈(810)의 하부에 위치하고, 광을 고르게 분산시켜 상기 반사부(830)의 전체에 제공하는 기능을 갖는다. 상기 입광부(820)는 상기 광 확산 렌즈(810)의 하부면 중앙에 위치하고, 상기 광 확산 렌즈(810)의 하부으로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는다. 상기 입광부(820)는 상기 광 확산 렌즈(810)의 내부로 갈수록 점차 좁아지는 제1 볼록면(820a) 및 상기 제1 볼록면(820a)으로부터 연장된 제1 평탄면(820b)을 포함한다. 즉, 상기 제1 볼록면(820a)은 광 확산 렌즈(810)의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축(L)을 기준으로 상기 광축(L) 방향으로 볼록한 형상을 갖는다. 상기 제1 평탄면(820b)은 광축(L)과 수직한 방향으로 평평하게 위치한다. 상기 제1 평탄면(820)에는 제1 반사부재(850)가 구비된다. 여기서, 상기 제1 반사부재(850)는 반사물질이 도포되어 형성될 수 있으나, 특별히 한정하지 않고, 광을 흡수하는 흡수물질이 도포될 수도 있다. 상기 제1 반사부재(850)는 핫 스팟(hot spot)을 방지하기 위한 기능을 갖는다. 상기 제1 반사부재(850)는 광 확산 렌즈(810)의 중심부를 통해 집중되는 광을 반사시킨다.
상기 반사부(830)는 상기 광 확산 렌즈(810)의 상부에 위치하고, 상기 광 확산 렌즈(810)의 상기 광축(L)을 기준으로 상부으로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는다. 상기 반사부(830)는 상기 입광부(820)로부터의 광을 상기 출광부(840)로 반사시키는 기능을 갖는다. 상기 반사부(830)는 상기 광 확산 렌즈(810)의 내부로 갈수록 점차 좁아지는 제2 볼록면(830a) 및 상기 제2 볼록면(830a)으로부터 연장된 제2 평탄면(830b)을 포함한다. 상기 제2 볼록면(830a)은 광 확산 렌즈(810)의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축(L)을 기준으로 상기 광축(L) 방향으로 볼록한 형상을 갖는다. 상기 제2 평탄면(830b)은 광축(L)과 수직한 방향으로 평평하게 위치한다. 상기 제2 평탄면(830b)에는 제2 반사부재(860)가 구비된다. 여기서, 상기 제2 반사부재(860)는 반사물질이 도포되어 형성될 수 있으나, 특별히 한정하지 않고, 광을 흡수하는 흡수물질이 도포될 수도 있다. 상기 제2 반사부재(860)는 핫 스팟(hot spot)을 방지하기 위한 기능을 갖는다. 상기 제2 반사부재(860)는 광 확산 렌즈(810)의 중심부를 통해 집중되는 광을 반사시킨다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 광 확산 렌즈(810)는 상기 제1 및 제2 평탄면(820b, 830b)을 각각 포함하는 상기 입광부(820) 및 반사부(830)와, 상기 제1 및 제2 평탄면(820b, 830b)에 위치한 제1 및 제2 반사부재(850, 860)에 의해 중심부에서 발생할 수 있는 핫 스팟 불량을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 디바이스의 지향각 분포를 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 확산 렌즈(910)는 입광부(920), 반사부(930) 및 출광부(940)를 포함한다.
상기 입광부(920) 및 반사부(930)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 확산 렌즈(도3의 210)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 출광부(940)는 상기 광 확산 렌즈(910)의 하부면과 이루는 각도(θ)는 대략 90도를 초과한다. 상기 출광부(940)는 상기 광 확산 렌즈(910)의 하부면과 이루는 각도(θ)에 의해서 발광 디바이스의 지향각 분포가 변경될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 디바이스는 광도 피크(peak)가 광축(L)으로부터 대략 100도 이하의 위치에 형성되고 있으며 광이 넓게 확산되어 분포하고 있음을 알 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 디바이스는 반사부(930)의 전면에 광을 균일하게 제공하는 입광부(920)와, 상기 출광부(940)로 광을 반사시키는 반사부(930) 및 상기 광 확산 렌즈(910)의 외측방향으로 광을 방출시키는 출광부(940)를 갖는 광 확산 렌즈(910)를 구비하여 측방향으로 집중되는 지향각 분포를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 확산 렌즈를 도시한 단면도이고, 도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 디바이스의 지향각 분포를 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 확산 렌즈(1010)는 입광부(1020), 반사부(1030) 및 출광부(1040)를 포함한다.
상기 입광부(1020) 및 반사부(1030)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 확산 렌즈(도3의 210)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 출광부(1040)는 상기 광 확산 렌즈(1010)의 하부면과 이루는 각도(θ)는 대략 90도 미만이다. 상기 출광부(1040)는 상기 광 확산 렌즈(1010)의 하부면과 이루는 각도(θ)에 의해서 발광 디바이스의 지향각 분포가 변경될 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 디바이스는 광도 피크(peak)가 광축(L)으로부터 대략 100도 이상의 위치에 형성되고 있으며 광이 넓게 확산되어 분포하고 있음을 알 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 디바이스는 상기 반사부(1030)의 전면에 광을 균일하게 제공하는 입광부(1020)와, 상기 출광부(1040)로 광을 반사시키는 반사부(1030) 및 상기 광 확산 렌즈(1010)의 외측방향으로 광을 방출시키는 출광부(1040)를 갖는 광 확산 렌즈(1010)를 구비하여 측방향으로 집중되는 지향각 분포를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
이상에서 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 특정 실시예에서 설명한 구성요소는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 다른 실시예에서 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
220, 320, 720, 820, 920, 1020: 입광부
230, 330, 730, 830, 930, 1030: 반사부
240, 340, 740, 840, 940, 1040: 출광부

Claims (15)

  1. 발광 디바이스에 구비되는 광 확산 렌즈에 있어서,
    상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 입광부;
    상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 반사부; 및
    상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되는 출광부를 포함하고,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 볼록한 제1 볼록면을 갖는 광 확산 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입광부는 상기 제1 볼록면으로부터 연장되는 제1 평탄면을 더 포함하는 광 확산 렌즈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 볼록면과 상이한 곡률을 갖는 적어도 1 이상의 제2 볼록면을 포함하는 광 확산 렌즈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 상기 광축과 수직한 방향의 제2 평탄면을 더 포함하는 광 확산 렌즈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 평탄면에 위치한 광을 반사하는 반사부재 또는 광을 흡수하는 흡수부재를 더 포함하는 광 확산 렌즈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사부는 상기 광축 방향으로 볼록한 적어도 하나 이상의 제3 볼록면을 갖는 광 확산 렌즈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사부는 상기 광 확산 렌즈의 상기 광축과 수직한 방향의 제3 평탄면을 더 포함하는 광 확산 렌즈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 평탄면에 위치한 광을 반사하는 반사부재 또는 광을 흡수하는 흡수부재를 더 포함하는 광 확산 렌즈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부면과 이루는 각도 90도 이상인 광 확산 렌즈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부면과 이루는 각도가 90도 미만인 광 확산 렌즈.
  11. 발광 디바이스에 구비되는 광 확산 렌즈에 있어서,
    상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 입광부;
    상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖는 반사부; 및
    상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되는 출광부를 포함하고,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 좁아지는 제1 평탄면을 갖는 광 확산 렌즈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 입광부는 상기 제1 평탄면으로부터 연장되는 적어도 1 이상의 제2 평탄면을 더 포함하는 광 확산 렌즈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평탄면은 상기 광축을 기준으로 서로 상이한 경사각을 갖는 광 확산 렌즈.
  14. 발광 소자; 및
    상기 발광 소자 상에 위치하고, 입광부, 반사부 및 출광부를 포함하는 광 확산 렌즈를 포함하고,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 반사부는 상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되고,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 볼록한 제1 볼록면을 갖는 발광 디바이스.
  15. 발광 소자; 및
    상기 발광 소자 상에 위치하고, 입광부, 반사부 및 출광부를 포함하는 광 확산 렌즈를 포함하고,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 하부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 반사부는 상기 광 확산 렌즈의 상부로부터 내부방향으로 오목한 형상을 갖고, 상기 출광부는 상기 광 확산 렌즈의 외측면으로 정의되고,
    상기 입광부는 상기 광 확산 렌즈의 내부방향으로 갈수록 상기 광 확산 렌즈의 중심을 지나는 직선으로 정의되는 광축 방향으로 좁아지는 제1 평탄면을 갖는 발광 디바이스.


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