JP6879770B6 - 光学レンズ、光源モジュールおよびこれを備えたライトユニット - Google Patents
光学レンズ、光源モジュールおよびこれを備えたライトユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP6879770B6 JP6879770B6 JP2017027303A JP2017027303A JP6879770B6 JP 6879770 B6 JP6879770 B6 JP 6879770B6 JP 2017027303 A JP2017027303 A JP 2017027303A JP 2017027303 A JP2017027303 A JP 2017027303A JP 6879770 B6 JP6879770 B6 JP 6879770B6
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recess
- optical lens
- length
- exit surface
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 519
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 276
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 141
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 85
- 239000000463 material Substances 0.000 description 39
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 34
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 34
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 29
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 15
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- -1 SiO 2 Chemical class 0.000 description 14
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 14
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N Beryllium oxide Chemical compound O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 4
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 3
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- 229910017680 MgTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101001045744 Sus scrofa Hepatocyte nuclear factor 1-beta Proteins 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 2
- DZLPZFLXRVRDAE-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Zn++].[In+3] Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Zn++].[In+3] DZLPZFLXRVRDAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000000412 dendrimer Substances 0.000 description 2
- 229920000736 dendritic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 2
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920006128 poly(nonamethylene terephthalamide) Polymers 0.000 description 2
- 229920000333 poly(propyleneimine) Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- DJOYTAUERRJRAT-UHFFFAOYSA-N 2-(n-methyl-4-nitroanilino)acetonitrile Chemical compound N#CCN(C)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 DJOYTAUERRJRAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000004643 cyanate ester Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- YZZNJYQZJKSEER-UHFFFAOYSA-N gallium tin Chemical compound [Ga].[Sn] YZZNJYQZJKSEER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- NJWNEWQMQCGRDO-UHFFFAOYSA-N indium zinc Chemical compound [Zn].[In] NJWNEWQMQCGRDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
- F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
- F21V5/048—Refractors for light sources of lens shape the lens being a simple lens adapted to cooperate with a point-like source for emitting mainly in one direction and having an axis coincident with the main light transmission direction, e.g. convergent or divergent lenses, plano-concave or plano-convex lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
- F21V5/007—Array of lenses or refractors for a cluster of light sources, e.g. for arrangement of multiple light sources in one plane
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
- F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
- F21V5/046—Refractors for light sources of lens shape the lens having a rotationally symmetrical shape about an axis for transmitting light in a direction mainly perpendicular to this axis, e.g. ring or annular lens with light source disposed inside the ring
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
- G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
- G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
- F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
本発明は、光学レンズに関するものである。
また、本発明は、発光素子の上に光学レンズが配置された光源モジュールに関するものである。
また、本発明は、前記光源モジュールを有するライトユニットに関するものである。
発光素子、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode)は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種として、既存の蛍光灯、白熱灯に代えて次世代の光源として注目されている。
発光ダイオードは、半導体素子を利用して光を生成するので、タングステンを加熱して光を生成する白熱灯や、または高圧放電を介して生成された紫外線を蛍光体に衝突させて光を生成する蛍光灯に比べて非常に低い電力を消耗する。
また、発光ダイオードは、半導体素子の電位ギャップを利用して光を生成するので、既存の光源に比べて寿命が長く、応答特性がはやく、環境にやさしい特徴を有している。
これによって、既存の光源を発光ダイオードにて代替するための多くの研究が行われており、発光ダイオードは室内外で使用される各種ランプ、表示装置、電光掲示板、街灯等の照明装置の光源として使用が増加している。
本発明は、非等方形光学レンズを提供する。
本発明は、軸方向の長さが相互異なる光学レンズを提供する。
本発明は、底面の長さが軸方向によって異なる光学レンズを提供する。
本発明は、出射面の長さが軸方向によって異なる光学レンズを提供する。
本発明は、リセスの両軸方向の長さが相互異なり、底面の両軸方向の長さが相互異なる光学レンズを提供する。
本発明は、リセスの両軸方向の長さが相互異なり、底面および出射面の両軸方向の長さが相互異なる光学レンズを提供する。
本発明は、底面の中心に凹状のリセスの長さが軸方向によって異なる光学レンズを提供する。
本発明は、第１軸方向にリセスの底の長軸と前記底面および／または出射面の短軸が対応し、第２軸方向にリセスの底の短軸と前記底面および／または出射面の長軸が対応する光学レンズを提供する。
本発明は、底面の両軸方向の長さの比率と前記リセスの両軸方向の長さの比率が異なる光学レンズを提供する。
本発明は、非対称形状のリセスおよび入射面を有する光学レンズを提供する。
本発明は、リセスの底の中心を基準に非対称形状のリセスおよび底面を有する光学レンズを提供する。
本発明は、出射面の頂点がフラットまたは凸状の光学レンズを提供する。
本発明は、入射面の頂点が入射面の底よりも出射面の頂点により隣接した光学レンズを提供する。
本発明は、傾斜または曲面を有する底面が配置された光学レンズを提供する。
本発明は、入射面の周りに曲面の第１出射面とフラットな第２出射面を有する光学レンズを提供する。
本発明は、入射面の頂点が入射面の底よりも第１出射面の頂点により隣接した光学レンズを提供する。
本発明は、発光素子の周りに傾斜した底面が配置された光学レンズを提供する。
本発明は、少なくとも５面から発光する発光素子から入射した光の出射角を変化させる光学レンズを提供する。
本発明は、発光素子の上に光学レンズが配置された光源モジュールを提供する。
本発明は、発光素子の上面および側面から放出された光を光学レンズの入射面に入射することができる光源モジュールを提供する。
本発明は、光学レンズの相互異なる出射面から出射された光の放出角度を変化させて輝度分布を制御できる光源モジュールを提供する。
本発明は、光学レンズの底面が発光素子の周りに配置されることで、光の損失を防止できる光源モジュールを提供する。
本発明は、光学レンズの底面を傾斜した面または曲面となるように配置して、中心部の輝度分布を改善した光源モジュールを提供する。
本発明は、出射された光の輝度分布を制御できる光学レンズおよびこれを備えた光源モジュールを提供する。
本発明は、光学レンズの側面突出部が前記光学レンズの出射面よりも外側に突出する光源モジュールを提供する。
本発明は、光学レンズの側面突出部が前記光学レンズの長軸方向の出射面の外側に突出する光源モジュールを提供する。
本発明は、ボトムカバーのコーナー領域の暗部を除去するための光源モジュールを有するライトユニットを提供する。
本発明の光学レンズは、底面と、前記底面のセンター領域に凹状のリセスと、前記底面と前記リセスの反対側に凸状の曲面を有する第１出射面と、前記底面と第１出射面との間に第２出射面とを含み、前記底面から第１軸方向の長さはＤ１であり、前記第１軸方向と直交する第２軸方向の長さはＤ２であり、前記リセスの底から前記第１軸方向の長さはＤ３であり、前記第２軸方向の長さはＤ４であり、前記底面の長さはＤ１＜Ｄ２の関係を有し、前記リセスの底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を有する。
本発明の光源モジュールは、回路基板と、前記回路基板の上に第１軸方向に配列された複数の発光素子と、前記発光素子のそれぞれの上に配置された複数の光学レンズとを含み、前記光学レンズは、前記回路基板の上面と対面する底面と、前記底面のセンター領域に凹状のリセスと、前記底面および前記リセスの反対側に凸状の曲面を有する第１出射面と、前記底面と第１出射面との間に第２出射面と、前記底面に前記回路基板方向に突出した複数の支持突起とを含み、前記底面から第１軸方向の長さはＤ１であり、前記第１軸方向と直交する第２軸方向の長さはＤ２であり、前記リセスの底から前記第１軸方向の長さはＤ３であり、前記第２軸方向の長さはＤ４であり、前記底面の長さはＤ１＜Ｄ２の関係を有し、前記リセスの底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を有する。
本発明のライトユニットは、前記光源レンズおよび光源モジュールのうち少なくとも１つを含むことができる。
本発明のライトユニットは、収納領域を有するボトムカバーと、前記ボトムカバーの上に第１軸方向に長く配置された回路基板と、前記回路基板の第１軸方向に配列された複数の発光素子と、前記各発光素子の上に配置された複数の光学レンズとを含み、前記複数の光学レンズは、前記ボトムカバー内に第１軸方向に１列に配置され、前記各光学レンズは、前記回路基板の上に底面と、前記底面のセンター領域に凹状のリセスと、前記底面および前記リセスの反対側に凸状の曲面を有する第１出射面とを含み、前記底面は、第１軸方向の長さがＤ１であり、前記第１軸方向と直交する第２軸方向の長さがＤ２であり、前記リセスの底は、前記第１軸方向の長さがＤ３であり、前記第２軸方向の長さがＤ４であり、前記底面の長さはＤ１＜Ｄ２の関係を有し、前記リセスの底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を有し、前記底面の長さの比率と前記リセスの長さの比率は、Ｄ２／Ｄ１＜Ｄ３／Ｄ４の関係を有することができる。
本発明によれば、前記底面における長さＤ２／Ｄ１の比率は、前記リセスの底における長さＤ３／Ｄ４の比率より小さくなる。
本発明によれば、前記第１出射面の第１軸方向の最大長さはＤ１であり、前記第２軸方向の最大長さはＤ２であり、前記長さＤ３／Ｄ４の比率は、前記長さＤ２／Ｄ１の比率の１.２倍〜１.６倍の範囲を有することができる。
本発明によれば、前記底面および前記リセスは、ボトムビュー形状が相互異なる楕円形状を有することができる。
本発明によれば、前記第２出射面は垂直な平面または傾斜した面を有することができる。
本発明によれば、前記第２出射面の表面のうち前記第１軸方向に突出した側面突出部を含むことができる。
本発明によれば、前記底面は、前記リセスに隣接した第１エッジと、前記第２出射面に隣接した第２エッジとを含み、前記第１エッジの高さは、前記第２エッジの高さより低くなる。
本発明によれば、前記底面は、前記第１エッジと前記第２エッジとの間の領域が曲面および傾斜した面のうち少なくとも１つを有することができる。
本発明によれば、前記リセスの深さは、前記リセスの底から第１軸方向の長さより大きい。前記リセスの深さは、前記第２出射面の厚さの２倍以上である。
前記第２出射面は、前記第１軸方向における厚さが前記第２軸方向における厚さと同一またはより薄い。前記第２出射面の厚さは、前記第１軸方向から前記第２軸方向に隣接するほど次第に厚くなる。
本発明によれば、前記リセスの第１頂点は、前記リセスの底よりも前記第１出射面の第２頂点により隣接し、前記第１出射面は、前記リセスと垂直方向に重なったセンター領域がフラットな面または凸状の曲面を有し、前記リセスの深さは、前記リセスの底から前記第１出射面の第２頂点との間の間隔の８０％以上である。
本発明によれば、前記底面から突出した複数の支持突起を含み、前記複数の支持突起は、前記第１軸方向への間隔が前記第２軸方向への間隔より大きい。
本発明によれば、前記発光素子は、光が放出される上面と多数の側面を有するＬＥＤチップを含み、前記発光素子の少なくとも一部は、前記リセス内に配置される。
以下、添付された図面を参照して各実施例を詳しく説明する。各実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造物が、基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンの「上」または「下」に形成されると記載される場合、「上」と「下」は、直接または他の層を介して形成されるものも含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準に説明する。
以下、添付された図面を参照して実施例に係る光学レンズおよびこれを備えた光源モジュールを説明する。
図１は第１実施例に係る光学レンズの平面図であり、図２は図１の光学レンズの底面図であり、図３は図１の光学レンズのＸ軸方向の第１側面図であり、図４は図１の光学レンズのＹ軸方向の第２側面図であり、図５は図１の光学レンズのＡ‐Ａ側断面図であり、図６は図１の光学レンズのＢ‐Ｂ側断面図である。
図１〜図６に示すように、光学レンズ３００は、底面３１０、前記底面３１０の中心部に凹状のリセス３１５、前記底面３１０および前記リセス３１５の上に曲面を有する第１出射面３３０を含む。前記光学レンズ３００において前記リセス３１５の表面は入射面３２０からなることができる。
前記光学レンズ３００は、第１軸方向(Ｘ)の第１長さ(Ｄ１)と前記第２軸方向(Ｙ)の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１軸方向は、前記第２軸方向と直交する方向であり、前記第１、２軸方向と直交する垂直方向は第３軸方向(Ｚ)である。前記第１長さ(Ｄ１)はＸ軸方向の最大長さとして、Ｘ軸方向の相互反対側表面の間の間隔である。前記第２長さ(Ｄ２)はＹ軸方向の最大長さとして、Ｙ軸方向の相互反対側表面の間の間隔である。前記光学レンズ３００において、第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)はＸ軸とＹ軸方向の最大長さである。前記光学レンズ３００において、第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)は底面３１０のＸ軸とＹ軸方向の長さである。前記光学レンズ３００において、第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)は、前記第１出射面３３０のＸ軸とＹ軸方向の最大長さである。前記第１長さ(Ｄ１)は、Ｘ軸方向において側面突出部３６０を除いた第２出射面３３５の最大長さである。前記第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)は、Ｄ１＜Ｄ２の関係を有することができる。前記第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)の差は、０.５mm以上、例えば１mm以上である。前記第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)の差は１mm以上、例えば１mm〜３.５mmの範囲を有することができる。前記第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)の差は３.５mm以下である。前記第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)の差は、前記第２長さ(Ｄ２)の１０％以下である。前記第１長さ(Ｄ１)と第２長さ(Ｄ２)の差が１mm未満の場合、Ｘ軸方向とＹ軸方向の輝度分布の差が微小で、３.５mmを超える場合、両軸方向の輝度分布の差が過大となるか、いずれか１つの軸方向の輝度分布が低すぎることになる問題がある。実施例に係る光学レンズ３００は、Ｙ軸方向の長さ(Ｄ２)がＸ軸方向の長さ(Ｄ１)より長い長さを有するので、Ｙ軸を基準に、Ｘ軸方向への光出射面積がより増加することになる。
前記光学レンズ３００は、透光性材料を含むことができる。前記光学レンズ３００は、ポリカーボネート(PC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、シリコンまたはエポキシ樹脂、またはグラス(Glass)のうち少なくとも１つを含むことができる。前記光学レンズ３００は、屈折率が１.７以下、例えば１.４〜１.７範囲の透明材料を含むことができる。前記光学レンズ３００は、透光性材質のレンズ本体を含むことができる。
前記光学レンズ３００の底面３１０は、前記レンズ本体の底からなることができる。前記底面３１０は、第１出射面３１０の反対側面からなることができる。前記底面３１０の面積は、前記第１出射面３１０の表面積より小さい面積を有することができる。前記底面３１０において、Ｘ軸方向の長さ(Ｄ１)とＹ軸方向の長さ(Ｄ２)は、Ｄ１＜Ｄ２の関係を有することができる。前記底面３１０において、長さの比率Ｄ１：Ｄ２は１：１.０１〜１：１.１の範囲を有することができる。前記底面３１０は外枠形状が楕円形状を有することができる。前記底面３１０は、外枠ラインの形状が前記底の中心(Ｐ０)を通るＸ軸方向を基準に対称する形状を有し、前記Ｙ軸方向を基準に対称する形状を有することができる。前記底の中心(Ｐ０)を基準に第１軸(Ｘ)方向に水平な第１直線はＸ０で、第２軸(Ｙ)方向に水平な第２直線はＹ０でる。前記底の中心(Ｐ０)は、直線Ｘ０とＹ０が交差する地点である。前記底面３１０と前記リセス３１５のボトムビュー形状は、相互異なる楕円形状、例えば、相互異なる軸方向の長さが長い楕円形状を有することができる。
前記光学レンズ３００は、下部中心に凹状のリセス３１５を含むことができる。前記底面３１０は、中心領域に凹状のリセス３１５を有することができる。前記リセス３１５の表面は、入射面３２０からなることができる。前記光学レンズ３００は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に対して垂直なＺ軸方向を中心軸(Ｚ０)と定義することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)は、光学レンズ３００の下部中心または前記底面３１０の中心であり、基準点と定義することができる。前記底面３１０は、リセス３１５の周りに配置される。
前記底面３１０は、前記底の中心(Ｐ０)に対してＸ軸方向に水平な第１直線(Ｘ０)およびＹ軸方向に水平な第２直線(Ｙ０)に対して傾斜した面または曲面を含むことができ、或いは傾斜した面と曲面を両方とも含むことができる。前記底面３１０において、前記リセス３１５に隣接した領域はフラットであり、外周エッジに隣接した領域は傾斜した面からなることができる。前記底面３１０は傾斜した面または曲面を含むことができ、前記傾斜した面または曲面は、前記リセス３１５または底の中心(Ｐ０)から外周エッジに行くほど高い高さを有することができる。前記リセス３１５は、前記底面３１０の中心領域から上方に凹状または陥没した形態を有する。前記リセス３１５は、第１出射面３１０方向に凹んだ領域からなることができる。
前記光学レンズ３００の底面３１０は、リセス３１５に隣接した第１エッジ２３および第２出射面３３５に隣接した第２エッジ２５を含む。前記第１エッジ２３は、前記入射面３２０と前記底面３１０との間の境界領域であり、光学レンズ３００の低点領域を含むことができる。前記第１エッジ２３は、前記底面３１０の領域のうち最も低い地点を含むことができる。前記第１エッジ２３の位置は、水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)を基準に第２エッジ２５の位置より低く配置される。前記第１エッジ２３は、前記入射面３２０の下部周りをカバーすることができる。前記第２エッジ２５は、前記底面３１０の外周領域または前記第２出射面３３５の下部領域となることができる。前記第２エッジ２５は、前記底面３１０と前記第２出射面３３５との間の境界領域からなることができる。
前記第１エッジ２３は、前記底面３１０の内側領域または前記入射面３２０との境界ラインからなることができる。前記第２エッジ２５は、前記底面３１０の外側領域または第２出射面３３５との境界ラインからなることができる。前記第１エッジ２３は、内側角または曲面を含むことができる。前記第２エッジ２５は、外側角または曲面を含むことができる。前記第１エッジ２３と第２エッジ２５は、前記底面３１０の両端部からなることができる。前記第１エッジ２３は、ボトムビュー形状が円形状または楕円形状を有することができ、前記第２エッジ２５は、ボトムビュー形状が円形状または楕円形状を有することができる。
前記底面３１０は、前記第１エッジ２３に近いほど、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)との間隔が狭くなる。前記底面３１０は、前記第１エッジ２３から離れるほど、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)との間隔が大きくなる。前記底面３１０において、前記第２エッジ２５は、前記第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)との間隔が最大であり、前記第１エッジ２３は、前記第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)との間の間隔が最小である。前記底面３１０は、前記第１エッジ２３と前記第２エッジ２５との間に傾斜した面または曲面を含み、または傾斜した面と曲面を両方とも含むことができる。前記底面３１０は、前記第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)を基準に外側に行くほど遠くなることで、前記リセス３１５から見るときは全反射面となることができる。例えば、前記リセス３１５内で前記リセス３１５の底の上に任意の光源が配置された場合、前記底面３１０は傾斜した面を提供することができる。前記底面３１０は、前記リセス３１５を介して入射する光を反射させることで、光の損失を減らすことができる。また前記入射面３２０を経ることなく底面３１０に直接入射する光を除去することができる。前記光学レンズ３００は、入射面３２０を介して反射面３１０に入射した光の光量を増加させることができ、指向角分布を改善させることができる。
前記底面３１０が前記リセス３１５の第１エッジ２３に隣接するほどより低くなることになる。前記第１エッジ２３に隣接した底面３１０は、第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)に段々近くなる。これによって、前記底面３１０の面積はフラットな底に比べて増加することになる。前記リセス３１５の入射面３２０の面積は、前記底面３１０が低くなっただけより広くなる。前記リセス３１５の深さ(図５のＤ８)は、前記第１エッジ２３からの垂直な高さになるので、より深くなることになる。前記底面３１０の面積が増加することで、反射面積を増加させることができる。前記リセス３１５の底はさらに低くなるので、底の面積を増加させることができる。
前記底面３１０の第１エッジ２３は、前記リセス３１５の底と水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)上に配置され、前記第２エッジ２５は、前記第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)から所定間隔で離隔する。前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔は、入射面３２０の下部領域２２に入射した光を反射させるように傾斜した面を提供できる距離である。前記入射面３２０の下部領域２２は、前記第２エッジ２５に水平な線が交差する入射面３２０の下部地点と第１エッジ２３との間の領域でる。
前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔は５００μｍ以下、例えば４５０μｍ以下である。前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔は２００μｍ〜４５０μｍの範囲を有することができる。ここで、前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔が前記範囲より小さい場合、前記第２出射面３３５の底点位置が低くなって前記第２出射面３３５に放出された光の間の干渉問題が発生し、前記範囲より大きい場合、前記第２出射面３３５の高点位置が高くなって第１出射面３３０の曲率が変更される問題が発生し、光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)が増加する問題がある。
前記光学レンズ３００の底面３１０は、ベジェ(Bezier)曲線を有する曲面に形成される。前記底面３１０の曲線は、スプライン(Spline)、例えばキュービック(cubic)、B‐スプライン、T‐スプラインで具現することができる。前記底面３１０の曲線は、ベジェ曲線(Bezier curve)で具現することができる。
前記光学レンズ３００の底面３１０には、複数の支持突起３５０を含むことができる。前記複数の支持突起３５０は、前記光学レンズ３００の底面３１０から下方に突出して前記光学レンズ３００を支持することになる。図２に示すように、複数の支持突起３５０は底の中心(Ｐ０)から同一距離に配置される。他の例として、複数の支持突起３５０のうち少なくとも１つは、前記底の中心(Ｐ０)から異なる距離を持って配置されてもよい。前記複数の支持突起３５０は、Ｘ軸方向に配列された突起間の間隔(Ｄ１３)が第２軸(Ｙ)方向に配列された突起間の間隔(Ｄ１２)より大きい。前記Ｄ１３はＤ１２の１.５倍以上、例えば２倍以上である。前記複数の支持突起３５０のうち間隔(Ｄ１２)は光学レンズが配列される回路基板の幅方向であるので、回路基板の幅を増加さることなく光学レンズ３００を安定的に支持することができる。
図２のように、前記底面３１０のボトムビュー形状は楕円形状を含むことができる。前記底面３１０の長さは、Ｘ軸方向の第１長さ(Ｄ１)とＹ軸方向の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１長さ(Ｄ１)は底面３１０のＸ軸方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)は底面３２０のＹ軸方向の長さである。前記第１長さ(Ｄ１)は第１出射面３３０のＸ軸方向への最大長さであり、第２長さ(Ｄ２)は第１出射面３３０のＹ軸方向への最大長さである。前記Ｄ１は光学レンズのＸ軸方向の最大長さであり、Ｄ２はＹ軸方向の最大長さである。前記第２長さ(Ｄ２)と第１長さ(Ｄ１)は、Ｄ２＞Ｄ１の関係を有することができる。前記Ｄ２／Ｄ１の比率は１０１％以上、例えば１０１％〜１１０％の範囲を有することができる。前記Ｄ２はＤ１より０.５mm以上、例えば１mm以上である。前記Ｄ２はＤ１より１mm以上、例えば１mm〜３.５mmの範囲の長い長さを有することができる。前記長さの比率(Ｄ１：Ｄ２)は１：１.０１〜１：１.１の範囲を有することができる。前記光学レンズ３００の第１出射面３３０がＹ軸方向に最大長さを有することになるので、Ｙ軸方向を基準に直交するＸ軸方向または対角線方向への出射面積を増加させることができる。
図２のように、前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。図３〜図６のように、前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は、中心軸(Ｚ０)を基準にＸ軸方向に対称またはＹ軸方向に対称する形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状またはライン形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さは、Ｘ軸方向の第３長さ(Ｄ３)はＹ軸方向の第４長さ(Ｄ４)と異なってもよい。例えば、Ｘ軸方向の第３長さ(Ｄ３)はＹ軸方向の第４長さ(Ｄ４)より大きい。前記リセス３１５の底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を満足し、その差は０.５mm〜５mm、例えば１mm〜２mmの範囲の差を有することができる。前記第３長さ(Ｄ３)は第４長さ(Ｄ４)の４倍以下、例えば２倍以下である。前記リセス３１５の底において、第３、４長さ(Ｄ３、Ｄ４)の比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.１〜１：２の範囲の差を有することができる。このようなリセス３１５の底の長さの比率によって、Ｙ軸の長さに直交するＹ軸方向および対角線方向への輝度分布を改善させることができる。
前記リセス３１５の底において、第３、４長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅または一辺の長さの１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記底面３１０において、支持突起３５０はＤ１２＜Ｄ１３の関係を有する場合、Ｄ１２＞Ｄ４の関係を有することができ、Ｄ１３＞Ｄ３の関係を有することができる。Ｄ１２／Ｄ４の比率はｇ１であり、Ｄ１３／Ｄ３の比率はｇ２である場合、ｇ１＜ｇ２の関係を有することができる。これは、Ｘ軸方向に配列された光学レンズ３００が回路基板の上に安定的に固定および支持さされて光損失を減らすことができる。
実施例に係る光学レンズ３００は、底面３１０または第１出射面３３０の長さＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５の長さＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記Ｄ２／Ｄ１の比率は第１出射面３３０における長／短長さの比率であり、Ｄ３／Ｄ４の比率はリセス３１５の底における長／短長さの比率である。前記ｂはａの１１０％以上、例えば１１０％〜１４０％の範囲または１２０％〜１６０％の範囲で提供される。前記ｂはａの１.１倍以上、例えば１.１倍〜１.４倍の範囲または１.２倍〜１.６倍の範囲で提供される。前記リセス３１５の底において、第１、２軸方向の長さの差は、前記底面３１０または第１出射面３３０の第１、２軸方向の長さの差と同一であってもよく異なってもよい。このような非対称形状の光学レンズにおいて前記リセス３１５の入射面３２０の面積が対称形状のレンズよりＸ軸方向に広く提供されるので、光をＹ軸方向により広く拡散させて提供することができる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および角領域に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズ３００が配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
図５および図６のように、前記入射面３２０は、前記底面３１０のセンター領域から上方に膨らんだ曲面を有し、前記リセス３１５の周り面または内部表面ある。前記入射面３２０は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)との距離が上方に行くほど遠くなる。前記入射面３２０は凸状の曲面で提供されるので、全領域で光を屈折させることができる。前記入射面３２０の下部領域２２は、前記第２出射面３３５より低い位置に配置され、直接または間接的に光が入射される。前記入射面３２０の下部領域２２は、前記リセス３１５の底から反射された光が入射される。前記入射面３２０は、ベジェ(Bezier)曲線を有する回転体からなることができる。前記入射面３２０の曲線は、スプライン(Spline)、例えばキュービック(cubic)、B‐スプライン、T‐スプラインで具現することができる。前記入射面３２０の曲線は、ベジェ曲線(Bezier curve)で具現することができる。
図５および図６のように、光学レンズ３００は第１出射面３３０を含むことができる。前記第１出射面３３０は、レンズ本体を基準に前記リセス３１５および前記底面３１０の反対側面からなることができる。前記第１出射面３３０は、前記入射面３２０および前記底面３１０の反対側面からなることができる。前記第１出射面３３０は曲面を含む。前記第１出射面３３０は中心軸(Ｚ０)に対応する地点が第２頂点３１となることができ、前記第２頂点３１はレンズ本体の頂点となることができる。前記第１出射面３３０は上方に膨らんだ曲面を含むことができる。前記第１出射面３３０は全領域が曲面、例えば相互異なる正の曲率を有する曲面に形成される。前記第１出射面３３０は、前記中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状、例えばＸ軸またはＹ軸対称形状を有することができる。前記第２出射面３３５において、前記第２頂点３１に隣接したセンター側第１領域Ａ１、Ａ２は負の曲率を持たなくてもよい。前記第２出射面３３５において、前記第２頂点３１に隣接した第１領域Ａ１、Ａ２は、相互異なる正の曲率半径を有することができる。前記第１領域Ａ１、Ａ２の外側サイド領域である第２領域Ａ３、Ａ４は、相互異なる曲率半径を有する曲面に形成される。前記第１領域Ａ１、Ａ２のうちＡ１領域は、前記第１出射面３３０において中心軸(Ｚ０)を基準にＹ軸方向に延長され、Ｚ軸方向に前記リセス３１５とオーバーラップする領域であり、Ａ２領域は、前記第１出射面３３０において中心軸(Ｚ０)を基準にＸ軸方向に延長され、Ｚ軸方向に前記リセス３１５とオーバーラップする領域である。前記第２領域Ａ３、Ａ４のうちＡ３領域は、Ｙ軸方向に延長され、Ｚ軸方向に前記底面３１０とオーバーラップする領域であり、Ａ４領域は、前記第１出射面３３０においてＸ軸方向に延長され、Ｚ軸方向に前記底面３１０とオーバーラップする領域である。前記第１領域Ａ１、Ａ２において領域幅はＡ１＞Ａ２の関係を有し、第２領域Ａ３、Ａ４において領域幅はＡ４＞Ａ３の関係を有することができる。
前記第１出射面３３０は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)との距離が中心軸(Ｚ０)から離れるほど段々大きくなる。前記第１出射面３３０において、前記中心軸(Ｚ０)、すなわち前記第２頂点３１に隣接するほど水平な軸に対して傾きがないか、微細な傾きの差を有することができる。すなわち、前記第１出射面３３０のセンター側第１領域Ａ１、Ａ２は、ゆるやかな曲線であるか、平坦な直線を含むことができる。前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２は、前記リセス３１５と垂直にオーバーラップする領域を含むことができる。前記第１出射面３３０のサイド側第２領域Ａ３、Ａ４は、前記第１領域Ａ１、Ａ２より急激な曲面を有することができる。前記第１出射面３３０と前記入射面３２０は凸状の曲面を有するので、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)から放出される光を側方に拡散させることができる。前記第１出射面３３０と前記入射面３２０は、前記中心軸(Ｚ０)から７０±４以内の角度範囲で、前記中心軸(Ｚ０)から離れるほど光が屈折する角度が大きくなる。
前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２の曲率半径は、前記入射面３２０の曲率半径より大きい曲率半径を有してもよい。前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２の曲率半径は、前記第２領域Ａ３、Ａ４の曲率半径より大きい曲率半径を有してもよい。前記Ｘ軸方向とＹ軸方向の第１領域Ａ１、Ａ２は、相互同一または相互異なる曲率半径を有することができるが、これに対して限定はしない。前記Ｘ軸方向とＹ軸方向の第２領域Ａ３、Ａ４は、相互同一または相互異なる曲率半径を有することができるが、これに対して限定はしない。
前記第１出射面３３０の傾きは、前記入射面３２０の傾きより小さくてもよい。前記光学レンズ３００の第１出射面３３０は、指向角内で中心軸(Ｚ０)を基準に距離が遠くなるにつれて鍛造が増加し、前記第２出射面３３５は光の指向角分布を外れた領域を含み、前記中心軸(Ｚ０)を基準に距離が遠くなるにつれて鍛造が同一であるか減少することになる。
前記光学レンズ３００は、第１出射面３３０と底面３１０との間に第２出射面３３５を含むことができる。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底に水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０に隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０の外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
前記第２出射面３３５の第３エッジ３５と前記中心軸(Ｚ０)を連結した直線は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から７４±２度以下の角度に位置することができる。前記第２出射面３３５の第３エッジ３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２軸(Ｙ０)に対して２０度以下、例えば１６±２度の角度で位置することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に前記第２出射面３３５の第２エッジ２５と第３エッジ３５との間の角度は１６度以下、例えば１３±２度の角度を有することができる。このような第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る直線に対する角度は、前記光学レンズ３００の外部角度である。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)から離隔した領域から入射する光を屈折させて放射することができる。前記第２出射面３３５によって屈折された光は、中心軸(Ｚ０)を基準に屈折前の角度より小さい角度で放射されることになる。これによって、第２出射面３３５は屈折された光が水平な軸または水平な軸より低い方向に放射されることを抑制することができ、隣接した光学部材に干渉を与えたり光が損失することを防止することができる。
前記第１出射面３３０と前記第２出射面３３５との間の境界領域では光が屈折する角度が減少し、例えば２度以下の角度範囲に減少することになる。これは、前記第１出射面３３０のうち前記第２出射面３３５に近い面が接線に近くなるか垂直な面で提供されるので、光が屈折する角度が段々減少することになる。
前記中心軸(Ｚ０)と前記底面３１０の第２エッジ２５を通る直線は、前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との角度(θ１)が５度以下、例えば０.４度〜４度の範囲を有することができる。このような角度(θ１)は、前記中心軸(Ｚ０)との距離と前記第２エッジ２５の高さによって変わり、前記範囲を外れる場合、光学レンズの厚さが変更されて光の損失が増加することがある。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から半値角を外れる光を屈折させるので、光損失を減らすことができる。
前記光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてもよい。前記光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、前記厚さ(Ｄ５)の２.５倍以上、例えば３倍以上となることができる。前記第１長さ(Ｄ１)は１５mm以上、例えば１６mm〜２８mmの範囲を有することができ、第２長さ(Ｄ２)は１６mm以上、例えば１７mm〜３２mmの範囲を有することができる。前記厚さ(Ｄ５)は６.５mm以上、例えば６.５mm〜１０mm以下の範囲を有することができる。前記Ｄ５／Ｄ１の比率がｃであり、Ｄ５／Ｄ２の比率がｄである場合、前記ｃ、ｄは０.３以上であり、ｃ＞ｄの関係を有することができる。このような光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されるので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズ３００の厚さを減らすことができる。
前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０の頂点であるかリセス３１５の上端地点である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は５mm以上、例えば６mm以上有することができ、光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)の０.７５以上、例えば０.８以上の深さを有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は、前記第１出射面３３０の第２頂点３１と底の中心(Ｐ０)または第１エッジ２３との間の距離の０.８以上である。前記リセス３１５は、Ｄ３／Ｄ８の比率がｅであり、Ｄ４／Ｄ８の比率がｆである場合、ｅ＞ｆの関係を有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)が深く配置されることで、第１出射面３３０のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、入射面３２０の第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５が深い深さ(Ｄ８)を有するので、前記入射面３２０は第２頂点３１に近い領域から前記第１頂点２１の周辺領域に入射した光を側方に屈折させることができる。
前記リセス３１５と前記第１出射面３３０との間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は３mm以下、例えば０.６mm〜３mmの範囲または０.６mm〜２mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が３mm以上である場合、前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２と第２領域Ａ３、Ａ４に進行する光量の差が大きくなり、光分布が不均一になる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が０.６mm未満の場合、光学レンズ３００のセンター側剛性が弱くなる問題がある。このようなリセス３１５および第１出射面３３０との間の距離(Ｄ９)を前記範囲で配置することで、第２出射面３３５の第１領域Ａ１、Ａ２が全反射面または負の曲率を持たなくても、光の経路を外側方向に拡散させることができる。これは入射面３２０の第１頂点２１が前記第１出射面３３０の凸状の第２頂点３１に隣接するほど、前記入射面３２０を介して第１出射面３３０の側方に進行する光の光量が増加する。したがって、光学レンズ３００の側方に拡散する光量を増加させることができる。
前記入射面３２０の第１頂点２１は、前記第２出射面３３５の第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０のセンターである第２頂点３１により隣接するように配置される。
前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は第２エッジ２５および第３エッジ３５との間の直線距離として、前記リセス３１５の深さ(Ｄ８＞Ｄ７)より小さくなる。前記Ｄ８／Ｄ７の比率は３以上、例えば４以上である。前記Ｄ５／Ｄ７の比率は４以上、例えば４.５以上である。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は、例えば１.５mm〜２.３mmの範囲を有することができる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)が前記範囲を超える場合、第２出射面３３５に出射される光量が増加して光分布制御が難しい問題があり、前記範囲より小さい場合、レンズ本体を製造する時、ゲート(Gate)領域の確保が難しくなる。
図５および図６のように、前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２は、前記リセス３１５と垂直にオーバーラップする領域として、前記底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から２０度以下の角度、例えば１４度〜１８度の領域に位置することができる。前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２が前記角度範囲を超える場合、前記リセス３１５内の半径がより大きくなり、前記第１領域Ａ１、Ａ２と前記第２領域Ａ３、Ａ４の光量の差が大きくなる問題がある。また前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２が前記角度範囲より小さい場合、前記リセス３１５内の半径が減り、光源の挿入が不容易となり、第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２と第２領域Ａ３、Ａ４の光分布が不均一になる。
前記光学レンズ３００において、第２出射面３３５は第１出射面３３０の下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５の第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５の第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。
前記光学レンズ３００は、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズ３００は、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズ３００は、図１３のように、回路基板４００の上でＸ軸方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズ３００は、図２、図５および図６のように、リセス３１５の長さ(Ｄ４＜Ｄ３)が広いＸ軸方向に配列されるので、光学レンズ３００間の間隔は広くしながら光学レンズ３００の個数を減らすことができ、前記リセス３１５の非対称構造によってＹ軸方向またはＸ‐Ｙ対角線方向への輝度分布を改善させることができる。
図５および図６の光学レンズの下部に発光素子が配置された場合、図１４および図１５のような光源モジュールが具現される。この場合、前記発光素子１００は、光学レンズ３００のリセス３１５に配置されて光を放出し、前記放出された光は、入射面３２０で屈折されて第１出射面３３０を介して放出される。前記入射面３２０を介して放出された一部光は、第２出射面３３５を介して放出される。このような第１実施例に係る光学レンズは、第１、２出射面３３０、３３５を介して屈折された光が光学レンズ３００の上方および側方に放出される。すなわち、前記光学レンズ３００は入射した光が底面に水平な直線よりは上方に出射されるように屈折させることができる。このような光学レンズ３００は、図３６および図３７のように、Ｘ軸方向の指向角分布がＹ軸方向の指向角分布より大きい。例えばＸ軸方向の指向角分布がＹ軸方向の指向角分布より１度以上、例えば１度〜５度の差で高い。また、Ｙ軸方向の指向角分布の半値幅(FWHM)は１０度以下であり、中心強度は５％以下である。
第１実施例に係る光学レンズは、出射面から出射された光を比較すると、前記光学レンズの頂点に水平な直線の上に進行する光量が、前記頂点に水平な直線より下に進行する光量より大きい。
図２および図３のように、実施例に係る光学レンズ３００は、側面突出部３６０を含むことができる。前記側面突出部３６０は、出射面、例えば第２出射面３３５の表面一部に配置される。前記側面突出部３６０は射出時のゲート(Gate)として機能することができる。前記側面突出部３６０は、第２出射面３３５の領域のうちＸ軸方向とＹ軸方向のうち少なくとも一方向に配置される。前記側面突出部３６０は、Ｘ軸方向の第２出射面３３５から突出することができる。前記側面突出部３６０の高さ(または厚さ)は、前記第２出射面３３５の垂直幅(または高さ)(Ｄ７)と同一であるか小さい。前記側面突出部３６０はＸ軸方向に配置されることで、前記Ｘ軸方向に長い底の長さ(Ｄ３)を有するリセス３１５の構造によって注入される液状のレンズ本体が分散される効果がある。
図７は、第２実施例として図１の光学レンズのＡ‐Ａ側断面図であり、図８は第２実施例として、図１の光学レンズのＢ‐Ｂ側側断面図である。第２実施例の説明において、第１実施例と同じ部分の説明は省略することにする。図７および図８の光学レンズは、図１および図２の平面図および背面図を参照することにし、第１実施例から光学レンズの長さおよび厚さ、前記リセスの長さおよび深さを変更した構成である。
図７および図８に示すように、第２実施例に係る光学レンズは、底面３１０、前記底面３１０の中心領域に凹状のリセス(recess)３１５、前記底面３１０および前記リセス３１５の反対側に配置された第１出射面３３０を含む。前記光学レンズは第１出射面３３０と底面３１０との間に第２出射面３３５を含むことができる。このような第２実施例に係る光学レンズは、第１実施例の光学レンズと異なる部分に対して説明することにする。
前記光学レンズの底面３１０には、複数の支持突起３５０を含むことができる。前記複数の支持突起３５０は、前記光学レンズ３００の底面３１０から下方に突出して前記光学レンズ３００を支持することになる。このような支持突起３５０は第１実施例を参照することにする。
図７および図８の光学レンズは、第１、２出射面３３０、３３５を介して上方および側方に光を放出し、前記第１、２出射面３３０、３３５を介して出射された光量は光学レンズの頂点に水平な直線を基準に上方よりは下方により多くの光が放出される。これは第１実施例の光学レンズが上方により多くの光量を照射するのと違い、第２実施例の光学レンズは側方により多くの光量を照射しており、側発光レンズとして提供されることができる。
前記底面３１０のボトムビュー形状は楕円形状を含むことができる。前記底面３１０または第１出射面３３０の長さは、Ｘ軸方向の第１長さ(Ｄ１)とＹ軸方向の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１長さ(Ｄ１)は光学レンズ３００のＸ軸方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)はＹ軸方向の長さである。前記第１長さ(Ｄ１)は第２長さ(Ｄ２)より長く配置され、前記第１長さ(Ｄ１)が第２長さ(Ｄ２)より１mm以上、例えば２mm以上大きい。前記長さはＤ２＞Ｄ１の条件を満足し、前記長さの比率(Ｄ１：Ｄ２)の比率は１：１.０８〜１：１.４の範囲を有することができる。実施例に係る光学レンズ３００は、第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より長く配置されるので、Ｙ軸方向の輝度分布が減少しないようにすることができる。
前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。図８および図９のように、前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅の１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記リセス３１５の底の長さは、Ｘ軸方向の長さ(Ｄ３)はＹ軸方向の長さ(Ｄ４)と異なってもよい。例えば、Ｘ軸方向の長さ(Ｄ３)はＹ軸方向の長さ(Ｄ４)より大きい。前記リセス３１５の底の長さはＤ３＞Ｄ４の条件を満足し、その差は１.５mm以上５mm以下、例えば１.５mm〜５mmの差を有することができる。前記幅Ｄ３はＤ４の２倍以下である。前記リセス３１５の底の長さの比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.３〜１：１.８の範囲の差を有することができる。このようなＹ軸方向の長さ(Ｄ４)がＸ軸方向の長さ(Ｄ３)より前記範囲より小さい場合、Ｙ軸方向の輝度改善が微小で、前記範囲より大きい場合、Ｘ軸方向の輝度分布が相対的に小さくなる。また、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)間の幅の差が大きくなることで、光源、例えば発光素子から放出された光が、リセスの幅が広い方向、例えばＸ軸方向への光抽出効率の改善を誘導することができる。
実施例に係る光学レンズ３００は、底面３１０または第１出射面３３０のＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５のＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記長さの比率Ｄ２／Ｄ１は長／短長さの比率であり、Ｄ３／Ｄ４は長／短長さの比率である。
前記ｂはａの１２５％以上、例えば１２５％〜１６０％の範囲で提供される。これは非対称光学レンズにおいて、前記リセス３１５の入射面３１０が対称レンズより広く提供されるので、光をさらに広い範囲まで拡散させて提供することができる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および角領域に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズ３００が配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記光学レンズ３００の第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底に水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。
前記第２出射面３３５は、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５は第１出射面３３０に隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０の外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
前記第２出射面３３５の第３エッジ３５と前記中心軸(Ｚ０)を連結した直線は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から７０±２度以下の角度に位置することができる。前記第２出射面３３５の第３エッジ３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)に対して２０度以下、例えば１６±２度の角度で位置することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に前記第２出射面３３５の第２エッジ２５と第３エッジ３５との間の角度は１６度以下、例えば１３±２度の角度を有することができる。このような第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る直線に対する角度は、前記光学レンズ３００の外部角度である。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)から離隔した領域から入射する光を屈折させて放射することができる。前記第２出射面３３５によって屈折された光は、中心軸(Ｚ０)を基準に屈折前の角度より小さい角度で放射されることになる。これによって、第２出射面３３５は屈折された光が水平な直線より低い方向に放射されることができ、ライトユニットの反射シートによって反射される。
前記中心軸(Ｚ０)と前記底面３１０の第２エッジ２５を通る直線は、前記第１直線(Ｘ０)または第２軸(Ｙ０)との角度(θ１)が５度以下、例えば０.４度〜４度の範囲を有することができる。このような角度(θ１)は、前記中心軸(Ｚ０)との距離と前記第２エッジ２５の高さによって変わり、前記範囲を外れる場合、光学レンズの厚さが変更されて光の損失が増加することがある。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から半値角を外れる光を屈折させるので、光損失を減らすことができる。
前記光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてもよい。前記光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、前記厚さ(Ｄ５)の２.５倍以上、例えば３倍以上となることができる。前記第１長さ(Ｄ１)は１５mm以上、例えば１６mm〜２５mmの範囲を有することができ、第２長さ(Ｄ２)は１７mm以上、例えば１７mm〜３０mmの範囲を有することができる。前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)は６.５mm以上、例えば６.５mm〜９mm以下の範囲を有することができる。このような光学レンズ３００の相互異なる長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されるので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズ３００の厚さを減らすことができる。
前記Ｄ５／Ｄ１の比率がｃであり、Ｄ５／Ｄ２の比率がｄである場合、前記ｃ、ｄは０.３以上であり、ｃ＞ｄの関係を有することができる。このような光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてＤ２＞Ｄ１、Ｄ３＞Ｄ４の関係を有するので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズ３００の厚さを減らすことができる。
前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０の頂点であるかリセス３１５の上端地点である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は４mm以上、例えば４mm〜５.２mmの範囲を有することができ、前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)の０.６以上、例えば０.６〜０.７の範囲を有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は、前記第１出射面３３０の第２頂点３１と底の中心(Ｐ０)または第１エッジ２３との間の距離の６０％以上である。前記リセス３１５は、Ｄ３／Ｄ８の比率がｅであり、Ｄ４／Ｄ８の比率がｆである場合、ｅ＞ｆの関係を有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)が深く配置されることで、第１出射面３３０のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、入射面３２０の第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５が深い深さ(Ｄ８)を有するので、前記入射面３２０は第２頂点３１に近い領域から前記第１頂点２１の周辺領域に入射した光を側方に屈折させることができる。
前記リセス３１５と前記第１出射面３３０との間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は３mm以下、例えば２mm〜３mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が３mmを超える場合、前記第１出射面３３０のセンター領域とサイド領域に進行する光量の差が大きくなり、光分布が不均一になる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が２mm未満の場合、光学レンズ３００のセンター側剛性が弱くなる問題がある。このようなリセス３１５および第１出射面３３０との間の距離(Ｄ９)を前記範囲で配置することで、第２出射面３３５のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、光の経路を外側方向に拡散させることができる。これは入射面３２０の第１頂点２１が前記第１出射面３３０の凸状の第２頂点３１に隣接するほど、前記入射面３２０を介して第１出射面３３０の側方に進行する光の光量が増加する。したがって、光学レンズ３００の側方向、例えばＹ軸方向に拡散する光量を増加させることができる。
前記入射面３２０の第１頂点２１は、前記第２出射面３３５の第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０のセンターである第２頂点３１により隣接するように配置される。
前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は第２エッジ２５および第３エッジ３５との間の直線距離として、前記リセス３１５の深さ(Ｄ８＞Ｄ７)より小さくなる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は、例えば１.５mm〜２.３mmの範囲を有することができる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)が前記範囲を超える場合、第２出射面３３５に出射される光量が増加して光分布制御が難しい問題があり、前記範囲より小さい場合、レンズ本体を製造する時、ゲート(Gate)領域の確保が難しくなる。
前記光学レンズ３００において、第２出射面３３５は第１出射面３３０の下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５の第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５の第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。前記光学レンズ３００は、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズ３００は、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズは、図１３のように、回路基板４００の上でＹ軸方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズは長さ(Ｄ２＞Ｄ１)およびリセス３１５の長さ(Ｄ４＜Ｄ３)が広いＹ軸方向に配列されるので、光学レンズ３００間の間隔は広くしながら光学レンズ３００の個数を減らすことができ、前記リセス３１５の非対称構造によってＸ軸方向における輝度分布を改善させることができる。
このような光学レンズは、図４６および図４７のように、Ｙ軸方向の指向角分布がＸ軸方向の指向角分布より大きい。例えばＹ軸方向の指向角分布がＸ軸方向の指向角分布より１０度以上、例えば１０度〜２５度の範囲で大きい。また、Ｙ軸方向の指向角分布の半値幅(FWHM)は１０度以上であり、中心強度は４％以上である。
図９は第３実施例に係る光学レンズのＹ軸方向の側断面図であり、図１０は図９の光学レンズの他のＸ軸方向の断面図である。
図９および図１０に示すように、第３実施例に係る光学レンズは、底面３１０、前記底面３１０のセンター領域に前記底面３１０から上方に膨らんだリセス(recess)３１５、前記底面３１０および前記リセス３１５の反対側に配置された第１出射面３３０、前記第１出射面３３０の下部に配置された第２出射面３３５を含む。このような第３実施例に係る光学レンズは、第１実施例の光学レンズに比べて、第１、２長さ(Ｄ１、Ｄ２)と、リセス３１５の長さ(Ｄ３、Ｄ４)と、リセス３１５の深さを異なるようにした構造である。また、第３実施例に係る光学レンズは、第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)が領域に応じて異なる構造で提供されてもよい。
前記光学レンズの底面３１０のボトムビュー形状は楕円形状を含むことができる。前記底面３１０または第１出射面３３０の長さは、Ｘ軸方向の第１長さ(Ｄ１)とＹ軸方向の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１長さ(Ｄ１)は光学レンズ３００のＸ軸方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)はＹ軸方向の長さである。前記第１長さ(Ｄ１)は第２長さ(Ｄ２)より短く配置され、前記第１長さ(Ｄ１)が第２長さ(Ｄ２)より０.５mm以上、例えば０.５mm以上３mm以下の差を有することができる。前記長さはＤ２＞Ｄ１の条件を満足し、前記長さの比率(Ｄ１：Ｄ２)の比率は１：１.０６〜１：１.１の範囲を有することができる。実施例に係る光学レンズ３００は、第１長さ(Ｄ１)が第２長さ(Ｄ２)より短く配置されるので、Ｘ軸方向の輝度分布が減少しないようにすることができる。
前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅の１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記リセス３１５の底の長さは、Ｘ軸方向の長さ(Ｄ３)はＹ軸方向の長さ(Ｄ４)と異なってもよい。例えば、Ｘ軸方向の長さ(Ｄ３)は第２軸方向の長さ(Ｄ４)より大きい。前記リセス３１５の底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を有し、その差は１.５mm以上５mm以下、例えば１.５mm以上３mm以下の差を有することができる。前記幅Ｄ３はＤ４の３倍以下、例えば２倍以下である。前記リセス３１５の底の長さの比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.５〜１：３の範囲の差を有することができる。このようなＸ軸方向のリセス３１５の底の長さ(Ｄ３)がＹ軸方向の長さ(Ｄ４)より大きく配置されるので、非対称レンズ形状に提供されることになる。
また、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)間の幅の差が大きくなくても光源、例えば発光素子から放出された光が、リセスの幅が広い方向、例えばＹ軸方向への光抽出効率の改善を誘導することができる。
実施例に係る光学レンズは、外形的にＸ軸方向の第１長さ(Ｄ１)がＹ軸方向の第２長さ(Ｄ２)より短く、前記リセス３１５が底の長さはＸ軸方向の長さ(Ｄ３)がＹ軸方向の長さ(Ｄ４)より広く配置されることになる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および角領域に広く拡散させることができる。
実施例に係る光学レンズは、底面３１０または第１出射面３３０の長さＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５の長さＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記長さＤ２／Ｄ１は底面３１０または第１出射面３３０において長さの長／短比率であり、Ｄ３／Ｄ４はリセス３１５の底において長さの長／短比率である。前記ｂはａの１２０％以上、例えば１２０％〜１４５％または１３０％〜２８０％の範囲で提供される。前記ｂはａの１.２倍以上、例えば１.２倍〜１.４５倍や１.３倍〜２.８倍の範囲で提供される。これは非対称光学レンズにおいて、前記リセス３１５の入射面３２０が対称レンズより広く提供されるので、光をさらに広い範囲まで拡散させて提供することができる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および放射方向に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズ３００が配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記光学レンズ３００の第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底に水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。
前記第２出射面３３５は、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２直線(Ｙ０)に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５は第１出射面３３０に隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０の外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
前記第２出射面３３５の第３エッジ３５と前記中心軸(Ｚ０)を連結した直線は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から７４±２度以下の角度に位置することができる。前記第２出射面３３５の第３エッジ３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２軸(Ｙ０)に対して２０度以下、例えば１６±２度の角度で位置することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に前記第２出射面３３５の第２エッジ２５と第３エッジ３５との間の角度は１６度以下、例えば１３±２度の角度を有することができる。このような第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る直線に対する角度は、前記光学レンズ３００の外部角度である。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１直線(Ｘ０)および第２軸(Ｙ０)から離隔した領域から入射する光を屈折させて放射することができる。前記第２出射面３３５によって屈折された光は、中心軸(Ｚ０)を基準に屈折前の角度より小さい角度で放射されることになる。これによって、第２出射面３３５は屈折された光が水平な軸または水平な軸より低い方向に放射されることを抑制することができ、隣接した光学部材に干渉を与えたり光が損失することを防止することができる。
前記中心軸(Ｚ０)と前記底面３１０の第２エッジ２５を通る直線は、前記第１直線(Ｘ０)または第２軸(Ｙ０)との角度(θ１、θ２)が５度以下、例えば０.４度〜４度の範囲を有することができる。前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との角度(θ１、θ２)は、相互同一であるか１度以下の差を有することができる。このような角度(θ１、θ２)は、前記中心軸(Ｚ０)との距離と前記第２エッジ２５の高さによって変わり、前記範囲を外れる場合、光学レンズの厚さが変更されて光の損失が増加することがある。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から半値角を外れる光を屈折させるので、光損失を減らすことができる。
前記光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてもよい。前記光学レンズ３００の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、前記厚さ(Ｄ５)の２.５倍以上、例えば３倍以上となることができる。前記光学レンズ３００の長さのうち第１長さ(Ｄ１)は１５mm以上、例えば１６mm〜２６mmの範囲を有することができ、第２長さ(Ｄ２)は１７mm以上、例えば１７mm〜３０mmの範囲を有することができる。前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)は６.５mm以上、例えば６.５mm〜９mm以下の範囲を有することができる。このような光学レンズ３００の相互異なる長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されるので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズ３００の厚さを減らすことができる。
前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０の頂点であるかリセス３１５の上端地点である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は３mm以上、例えば４mm以上有することができ、前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)の６０％以上、例えば６３％以上の深さを有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)が第１実施例に比べて深くなくても、第１出射面３３０のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくなった場合、入射面３２０の第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５が低い深さ(Ｄ８)を有し、リセス３１５の幅の差によってＹ軸方向への光抽出効率を改善させることができる。
前記リセス３１５と前記第１出射面３３０との間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は５mm未満、例えば１mm〜３.５mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が５mm以上である場合、リセス３１５の低い深さによって光抽出効率が低下することがある。上記した構造を有するリセス３１５によって、前記第１出射面３３０のＸ軸方向に比べてＹ軸方向への光拡散を効果的に行うことができる。
前記入射面３２０の第１頂点２１は、前記第２出射面３３５の第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０のセンターである第２頂点３１により隣接するように配置される。
前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)は、第２エッジ２５および第３エッジ３５との間の直線距離である。前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)は、水平な第１直線(Ｘ０)方向の第２エッジ２５に近い領域の幅(Ｂ２)が最も広く、第２直線(Ｙ０)方向の第２エッジ２５に近い領域の幅(Ｂ１)が最も狭い。また前記水平な第１直線(Ｘ０)方向の第２エッジ２５に近いほど幅(Ｂ２)が段々広くなり、第２直線(Ｙ０)方向の第２エッジ２５に近いほど幅(Ｂ１)が段々狭くなる。前記第２出射面３３５の幅はＢ２＞Ｂ１の関係を有することができ、Ｂ２はＢ１より０.１mm以上大きい。
前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)のうち最大幅(Ｂ２)は、前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)より小さくなる。前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)は、例えば１.５mm〜２.３mmの範囲を有することができる。前記第２出射面３３５の幅(Ｂ２)が前記範囲を超える場合、第２出射面３３５に出射される光量が増加して光分布制御が難しい問題がある。ここで、第２出射面３３５は幅(Ｂ２)を有する領域がレンズ本体を製造する時、ゲート(Gate)領域として使用される。
前記光学レンズ３００において、第２出射面３３５は第１出射面３３０の下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５の第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５の第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。前記光学レンズ３００は、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズ３００は、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズは、図１３のように、回路基板４００の上でＸ軸方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズは、リセス３１５の長さＤ４＜Ｄ３の関係によってＸ軸方向の入射面の長さを長くすることができ、光学レンズ３００間の間隔は広くしながら光学レンズ３００の個数を減らすことができ、前記リセス３１５の非対称構造によってＹ軸方向における輝度分布を改善させることができる。前記回路基板４００は、Ｘ軸方向に長い長さを有することができる。
図１１および図１２は第４実施例に係る光学レンズとして、第２実施例の変形例として、第１軸および第２軸方向の断面図である。第４実施例の説明において、上記に開示された実施例と同じ部分は、前記実施例の説明を参照することにする。
図１１および図１２に示すように、光学レンズ３００は、底面３１０、前記底面３１０のセンター領域に前記底面３１０から上方に膨らんだリセス(recess)３１５、前記リセス３１５の周りに入射面３２０、前記底面３１０および前記リセス３１５の反対側に配置された第１出射面３３０、前記第１出射面３３０の下部に配置された第２出射面３３５を含む。
前記光学レンズは第１出射面３３０の中心領域に凹状の凹部３３０Ａを有することができ、前記凹部３３０Ａは中心に行くほど深い深さを有することができる。このような凹部３３０Ａは、入射する光を側方向に反射させる全反射面として提供される。前記凹部３３０Ａは、リセス３１５の頂点２１と対応する地点が最も低い地点３１Ｂであり、凹状の曲面または相互異なる曲率を有する曲面を含むことができる。
図１１および図１２に開示された光学レンズにおいて、第１軸方向の長さ(Ｄ１)、第２軸方向の長さ(Ｄ２)、厚さ(Ｄ５)、リセス３１５の第１、２軸方向の長さ(Ｄ３、Ｄ４)、リセス３１５の深さ(Ｄ８)、前記リセス３１５と地点３１Ｂの間の距離(Ｄ９)は、上記に開示された実施例から選択することができる。前記長さの比率Ｄ２／Ｄ１およびＤ３／Ｄ４は、上記に開示された値から選択することができ、Ｄ２／Ｄ１＜Ｄ３／Ｄ４の関係を有することができる。
図１３は実施例に係る光学レンズを有する光源モジュールを示した図であり、図１４は図１３の光源モジュールのＧ‐Ｇ側断面図であり、図１５は図１４の光源モジュールのＨ‐Ｈ側断面図である。
図１３〜図１５に示すように、光源モジュール４００Ａは回路基板４００の上に複数の光学レンズ３００が配置され、前記光学レンズ３００内には少なくとも１つの発光素子１００が配置される。
前記発光素子１００は、１つまたは複数個が前記回路基板４００の上に所定間隔で配列される。前記発光素子１００は、前記光学レンズ３００と前記回路基板４００との間に配置され、前記回路基板４００から電源が供給されて駆動し、光を放出することになる。
前記回路基板４００は、前記発光素子１００と電気的に連結される回路層を含むことができる。前記回路基板４００は、樹脂材質のＰＣＢ、金属コアを有するＰＣＢ(MCPCB：Metal Core PCB)、フレキシブルＰＣＢ(FPCB：Flexible PCB)のうち少なくとも１つを含むことができるが、これに対して限定はしない。
前記光学レンズ３００は、前記発光素子１００から放出された光を入射面３２０から受けて第１および第２出射面３３０、３３５に放出することになる。前記入射面３２０から入射した一部光は、所定の経路を経て前記底面３１０によって反射されて第１または第２出射面３３０、３３５に放出される。
ここで、前記発光素子１００の指向角は、発光素子１００が有する固有指向角として、１３０度以上、例えば１３６度以上に放出される。前記発光素子１００は、上面と複数の側面を介して光を放出することができる。すなわち、前記発光素子１００は少なくとも５面以上の放出面を有することができる。このような発光素子１００から放出された光は、第１および第２出射面３３０、３３５を介して拡散された指向角で放射することができる。
前記光学レンズ３００において、入射面３２０は前記発光素子１００の上面および側面の外側に配置される。前記光学レンズ３００の入射面３２０の下部領域２２は、前記発光素子１００の多数の側面と相互対面するように配置される。これによって、前記発光素子１００の各側面を介して放出された光は、前記入射面３２０に漏洩することなく入射される。
前記発光素子１００は５面以上の発光面を提供するので、側面を介して放出された光によって発光素子１００の指向角分布は広くなることができる。このような発光素子１００の指向角分布が広く提供されることで、前記光学レンズ３００を利用した光拡散がより容易となる効果がある。前記光学レンズ３００から放出された指向角分布は、中心軸(Ｐ０)から前記光学レンズ３００の第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る２つの直線がなす角度より大きい。このような光学レンズ３００から放出された指向角分布は、前記第２出射面３３５を介して放出された光の指向分布を含むことで、前記第２出射面３３５から放出された光分布によって光損失を減らし輝度分布を改善させることができる。
ここで、前記発光素子１００は、サイズ(Ｃ０≦Ｃ１)が第１、２軸(Ｘ、Ｙ)方向が同一または異なる長さを有することができ、例えば図１４および図１５のようにリセス３１５内に配置される。他の例として、発光素子１００はリセス３１５より下に配置されるが、これに対して限定はしない。このような発光素子１００はリセス３１５内で多数の側面を介して発光するので、入射面３２０の全領域に光を入射させることができ、光の入射効率を改善させることができる。
前記光学レンズ３００の底面３１０は、前記回路基板４００の上面に対して傾斜した面を提供することができる。前記光学レンズ３００の底面３１０は、Ｘ、Ｙ軸を基準に傾斜した面で提供される。前記底面３１０は８０％以上の領域、例えば全領域が前記回路基板４００の上面に対して傾斜するように配置される。前記底面３１０は全反射面を含むことができる。前記回路基板４００の上面は、光学レンズ３００の底面３１０の第２エッジ２５よりも第１エッジ２３により隣接するように配置される。前記底面３１０の第１エッジ２３は、前記回路基板４００の上面に接触することができ、前記第２エッジ２５は回路基板４００の上面から最大間隔で離隔する。前記第１エッジ２３は、発光素子１００内の活性層より低い位置に配置され、光の損失を防止することができる。
前記光学レンズ３００の第１および第２出射面３３０、３３５は、入射した光を屈折させて放出することになる。前記第１出射面３３０は、全領域が光が出射される曲面に形成される。前記第１出射面３３０は、第２頂点３１から連続的に連結される曲面形状を含む。前記第１出射面３３０は、入射する光を反射または屈折させて外部に出射させることができる。前記第１出射面３３０は中心軸(Ｚ０)を基準に、第１出射面３３０に放出された光の屈折後の放出角度は屈折前に入射した入射角度より大きい。
前記第２出射面３３５は中心軸(Ｚ０)を基準に、屈折後の光の角度が屈折前に入射した光の角度より小さく屈折させる。これによって、隣接した光学レンズ３００間の光干渉距離を長く提供することができ、第２出射面３３５を介して出射された一部光と第１出射面３３０に出射した光が光学レンズ３００の周辺で相互混色となる。
前記第２出射面３３５は、第１出射面３３０の下部周りに配置されて入射した光を屈折させて放出する。前記第２出射面３３５は、傾斜した面またはフラット(flat)な面を含む。前記第２出射面３３５は、例えば前記回路基板４００の上面に対して垂直な面または傾斜した面からなることができる。前記第２出射面３３５が傾斜した面からなる場合、射出成形時の分離が容易である効果がある。前記第２出射面３３５は、発光素子１００の側面に放出された一部光を受けて屈折させて抽出することになる。このとき、第２出射面３３５は中心軸(Ｚ０)を基準に、放出された光の出射角が屈折前の入射角より小さくなる。これによって、隣接した光学レンズ３００間の光干渉距離を長く提供することができる。
実施例に係る光学レンズ３００は、リセス３１５の底がＸ軸方向の長さ(Ｄ３)がＹ軸方向の長さ(Ｄ４)より長い構造を有し、回路基板４００の上にＸ軸方向に配列される。これによって、リセス３１５内に放出された発光素子１００の光は、リセス３１５内でＸ軸方向に拡散した後、Ｙ軸方向および角領域に拡散される。実施例は、非対称構造のリセス３１５によって、特定の軸方向(例えば、対角線方向)への光をさらに拡散させることができ、光源モジュールのバー(Bar)の個数を減らすことができる。
一方、前記光学レンズ３００の下部に配置された１つまたは複数の支持突起３５０は、底面３１０から下方、すなわち回路基板４００の方向に突出する。前記支持突起３５０は、複数個が回路基板４００の上に固定され、前記光学レンズ３００のティルティングを防止することができる。前記光学レンズ３００の側面突出部３６０は、第２出射面３３５のＸ軸方向の表面から突出する。他の例として、前記光学レンズ３００において、側面突出部３６０はＸ軸方向の表面から突出するように配置されてもよい。
図１６は、実施例に係る光学レンズを有するライトユニットを示した図である。
図１６に示すように、ライトユニットは、ボトムカバー５１０、前記ボトムカバー５１０内に光源モジュール４００Ａとして複数の回路基板４００、発光素子１００および前記複数の回路基板４００の上に配置された光学レンズ３００を含む。前記複数の回路基板４００は、ボトムカバー５１０の底５１１内に配列される。
前記ボトムカバー５１０の側面カバー５１２は、前記光源モジュール４００Ａから放出された光を反射させたり、表示パネル方向に反射することができる。
前記光源モジュール３０１の回路基板４００は、ボトムカバー５１０内に２個以下、例えば１個配置される。前記回路基板４００は、前記発光素子１００と電気的に連結される回路層を含むことができる。
前記ボトムカバー５１０は、放熱のための金属または熱伝導性樹脂材質を含むことができる。前記ボトムカバー５１０は収納部を備えることができ、前記収納部の周りには側面カバーを備えることができる。実施例に係る回路基板４００の上には、反射シート(図示しない)が配置される。前記反射シートは、例えばＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジン等からなることができるが、これに対して限定はしない。
実施例に係るボトムカバー５１０の上には光学シート(図示しない)が配置され、前記光学シートは、分散した光を集めるプリズムシート、輝度強化シートおよび光を再拡散させる拡散シートのうち少なくとも１つを含むことができる。前記光学シートと光源モジュールとの間の領域には透明材質の導光層(図示しない)が配置されるが、これに対して限定はしない。
実施例に係るボトムカバー５１０は、底５１１のサイズがＸ軸方向がＹ軸方向より長く配置され、実施例に係る光学レンズ３００が長さ(Ｄ２＞Ｄ１)を持ってリセス３１５の底の長さ(Ｄ３＞Ｄ４)で提供されるので、底５１１のコーナー領域５１１Ａおよびコーナー方向に光が効果的に照射される。これは１バー光源モジュールによって底５１１のコーナー領域５１１Ａにおける暗部の発生を減らすことができる。
図１３および図１６のように、回路基板４００の上でＸ軸方向に配列されたそれぞれの光学レンズ３００は、底面３１０または第１出射面３３０の長さＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５の長さＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記Ｄ２／Ｄ１の比率は第１出射面３３０における長／短長さの比率であり、Ｄ３／Ｄ４の比率はリセス３１５の底における長／短長さの比率である。前記ｂはａの１１０％以上、例えば１１０％〜１４０％の範囲または１２０％〜１６０％の範囲で提供される。前記ｂはａの１.１倍以上、例えば１.１倍〜１.４倍の範囲または１.２倍〜１.６倍の範囲で提供される。前記リセス３１５の底において、第１、２軸方向の長さの差は、前記底面３１０または第１出射面３３０の第１、２軸方向の長さの差と同一であってもよく異なってもよい。前記Ｄ１は光学レンズの第１軸方向の最大長さであり、前記Ｄ２は光学レンズの第２軸方向の最大長さである。
前記光源モジュールにおいて、光学レンズが非対称形状で提供され、リセス３１５の入射面３２０が対称形状のリセスを有するレンズより広い面積で提供されるので、入射した光をＹ軸方向の広い範囲まで拡散させることができる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および角領域に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズ３００が配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記ボトムカバー５１０の底５１１には反射プレートが配置されるが、これに対して限定はしない。底５１１の側面にも反射層がさらに配置されるが、これに対して限定はしない。
実施例に係る発光素子１００は、表面に蛍光フィルムが配置される。前記蛍光フィルムは、青色蛍光体、シアン蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および赤色蛍光体のうち少なくとも１つまたは複数を含み、単層または多層に配置される。前記蛍光フィルムは、透光性樹脂材料内に蛍光体が添加される。前記透光性樹脂材料は、シリコンまたはエポキシのような物質を含み、前記蛍光体は、YAG、TAG、Silicate、Nitride、Oxy‐nitride系物質のいずれからなることができる。前記蛍光フィルムは、量子点(quantum dot)のような蛍光体を含むことができる。前記量子点は、ＩＩ‐ＶＩ化合物またはＩＩＩ‐Ｖ族化合物半導体を含むことができ、赤色、緑色、黄色、赤色の量子点のうち少なくとも１つまたは相互異なる種類を含むことができる。前記量子点は、量子拘束(quantum confinement)から発生する光学特性を有するナノメートル大きさの粒子である。特定の励起源(excitation source)で刺激した時、所望の波長の光が量子点から発光されるようにするために、量子点の特定組成、構造および／または大きさを選択することができる。量子点は、大きさを変化させることで、可視スペクトル全般にわたって発光するように調整することができる。前記量子点は、１つ以上の半導体材料を含むことができ、前記半導体材料は、例えばＩＶ族元素、ＩＩ‐ＶＩ族化合物、ＩＩ‐Ｖ族化合物、ＩＩＩ‐ＶＩ族化合物、ＩＩＩ‐Ｖ族化合物、ＩＶ‐ＶＩ族化合物、Ｉ‐ＩＩＩ‐ＶＩ族化合物、ＩＩ‐ＩＶ‐ＶI族化合物、ＩＩ‐ＩＶ‐Ｖ族化合物、上述した任意のものを含む合金、および／または三元および四元混合物または合金を含む、上述した任意のものを含む混合物を含むことができる。前記量子点は、例えばZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、InSb、AlS、AlP、AlAs、PbS、PbSe、Ge、Si、CuInS２、CuInSe２、MgS、MgSe、MgTe等のようなものおよびこれらの組合からなることができる。
図１７は第４実施例に係る光学レンズの平断面図であり、図１８は図１７の光学レンズの背面図であり、図１９は図１７の光学レンズの第１側面図であり、図２０は図１７の光学レンズの第２側面図であり、図２１は図１７の光学レンズのＡ’‐Ａ’側断面図であり、図２２は図１の光学レンズのＢ’‐Ｂ’側断面図である。第４実施例の説明において、上記した構成と異なる構成に対して説明することにし、上記した構成と同じ部分は上記に開示された構成と説明を参照し、本実施例に選択的に適用することがある。
図１７〜図２２に示すように、光学レンズ３００Ａは、底面３１０、前記底面３１０のセンター領域に前記底面３１０から上方に膨らんだリセス(recess)３１５、前記リセス３１５の周りに入射面３２０、前記底面３１０および前記入射面３２０の反対側に配置された第１出射面３３０、前記第１出射面３３０の下部に配置された第２出射面３３５を含む。
前記光学レンズ３００Ａは、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に対して垂直な軸(Ｚ)方向は中心軸(Ｚ０)または光軸と定義することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に対して水平な両軸方向は、第１軸(Ｘ)および第２軸(Ｙ)方向であり、前記第１軸(Ｘ)および第２軸(Ｙ)方向は、前記中心軸(Ｚ０)または光軸と直交する両軸方向である。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)は光学レンズ３００の下部中心であり、基準点と定義することができる。
実施例に係る光学レンズ３００Ａの底面３１０は、リセス３１５の周りに配置される。前記底面３１０は、水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に対して傾斜した面または曲面を含むことができ、或いは傾斜した面と曲面を両方とも含むことができる。前記底面３１０は、リセス３１５に隣接した領域はフラットで、第２出射面３３５に隣接した領域は傾斜した面からなることができる。前記リセス３１５は、前記底面３１０のセンター領域から垂直上方向に陥没した形態を有する。
前記光学レンズ３００Ａの底面３１０は、リセス３１５に隣接した第１エッジ２３および第２出射面３３５に隣接した第２エッジ２５を含む。前記第１エッジ２３は、前記入射面３２０と前記底面３１０との間の境界領域であり、光学レンズ３００の低点領域を含むことができる。前記第１エッジ２３は、前記底面３１０の領域のうち最も低い地点を含むことができる。前記第１エッジ２３の位置は、水平な第１直線(Ｘ０)を基準に第２エッジ２５の位置より低く位置することができる。前記第１エッジ２３は、前記入射面３２０の下部周りをカバーすることができる。前記第２エッジ２５は、前記底面３１０の外周領域または前記第２出射面３３５の下部領域となることができる。前記第２エッジ２５は、前記底面３１０と前記第２出射面３３５との間の境界領域からなることができる。
前記第１エッジ２３は、前記底面３１０の内側領域または前記入射面３２０との境界ラインからなることができる。前記第２エッジ２５は、前記底面３１０の外側領域または第２出射面３３５との境界ラインからなることができる。前記第１エッジ２３は内側角または曲面を含むことができる。前記第２エッジ２５は、外側角または曲面を含むことができる。前記第１エッジ２３と第２エッジ２５は、前記底面３１０の両端部からなることができる。前記第１エッジ２３の外枠形状は、ボトムビュー形状が円形状または楕円形状を有することができ、前記第２エッジ２５の外枠形状は、ボトムビュー形状が円形状または楕円形状を有することができる。
前記底面３１０は、前記第１エッジ２３に近いほど、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との間隔が狭くなる。前記底面３１０は、前記第１エッジ２３から離れるほど、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との間隔が大きくなる。前記底面３１０において、前記第２エッジ２５は前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との間隔が最大であり、前記第１エッジ２３は前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との間の間隔が最小である。前記底面３１０は、前記第１エッジ２３と前記第２エッジ２５との間に傾斜した面または曲面を含み、または傾斜した面と曲面を両方とも含むことができる。前記底面３１０は、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)を基準に外側に行くほど遠くなることで、前記リセス３１５から見るときは全反射面となることができる。例えば、前記リセス３１５内で前記リセス３１５の底の上に任意の光源が配置された場合、前記底面３１０は傾斜した面を提供することができる。前記底面３１０は、前記リセス３１５を介して入射する光を反射させることで、光の損失を減らすことができる。また前記入射面３２０を経ることなく底面３１０に直接入射する光を除去することができる。前記光学レンズ３００は、入射面３２０を介して反射面３１０に入射した光の光量を増加させることができ、指向角分布を改善させることができる。
前記底面３１０が前記リセス３１５の第１エッジ２３に隣接するほどより低くなるので、第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に段々近くなる。これによって、前記底面３１０の面積は増加する。前記リセス３１５の入射面３２０の面積は、前記底面３１０が低くなっただけより広くなる。前記リセス３１５の深さは、前記第１エッジ２３からの高さになるので、さらに深くなることになる。前記底面３１０の面積が増加することで、反射面積を増加させることができる。前記リセス３１５の底はさらに低くなるので、底の面積を増加させることができる。
前記底面３１０の第１エッジ２３は、前記リセス３１５の底と水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に配置され、前記第２エッジ２５は、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)から所定間隔で離隔する。前記第２エッジ２５と前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との間の間隔は、入射面３２０の下部領域２２に入射した光を反射させるように傾斜した面を提供できる距離である。前記入射面３２０の下部領域２２は、前記第２エッジ２５に水平な線が交差する入射面３２０の下部地点と第１エッジ２３との間の領域でる。
前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔は５００μｍ以下、例えば４５０μｍ以下である。前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔は２００μｍ〜４５０μｍの範囲を有することができる。前記第２エッジ２５と前記第１直線(Ｘ０)または第２直線(Ｙ０)との間の間隔は、前記範囲より小さい場合、前記第２出射面３３５の底点位置が低くなって前記第２出射面３３５に放出された光の間の干渉問題が発生し、前記範囲より大きい場合、前記第２出射面３３５の高点位置が高くなって第１出射面３３０の曲率が変更される問題が発生し、光学レンズ３００Ａの厚さ(Ｄ５)が増加する問題がある。
前記光学レンズ３００Ａの底面３１０には、複数の支持突起３５０を含むことができる。前記複数の支持突起３５０は、図１８のように、リセス３１５の中心から同一距離(Ｄ１１)で配置される。他の例として、複数の支持突起３５０のうち少なくとも１つは、前記リセス３１５の中心から異なる距離で配置されてもよい。前記複数の支持突起３５０は、第１軸(Ｘ)方向への間隔(Ｄ１３)が第２軸(Ｙ)方向への間隔(Ｄ１２)より大きい。
前記底面３１０の長さは、第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ１)と第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１長さ(Ｄ１)は底面３１０または第１出射面３３０の第１軸(Ｘ)方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)は底面３１０または第２出射面３３０の第２軸(Ｙ)方向の長さである。前記第１長さ(Ｄ１)は光学レンズ３００Ａの第１軸(Ｘ)方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)は第２軸(Ｙ)方向の長さである。前記第２長さ(Ｄ２)は第１長さ(Ｄ１)より長く配置され、前記第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より０.５mm以上、例えば１mm以上大きい。前記長さはＤ１＜Ｄ２の関係を満足し、前記長さの比率(Ｄ１：Ｄ２)の比率は１：１.０３〜１：１.１の範囲を有することができる。実施例に係る光学レンズ３００は、第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より長く配置されるので、第２軸(Ｙ)方向の輝度分布が減少しないようにすることができる。
図１８のように、前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。図１９〜図２２のように、前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は、上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は、中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅の１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記リセス３１５の底の長さは、第１軸(Ｘ)方向の第３長さ(Ｄ３)は第２軸(Ｙ)方向の第４長さ(Ｄ４)と異なってもよい。例えば、第１軸(Ｘ)方向の第３長さ(Ｄ３)は第２軸方向の第４長さ(Ｄ４)より大きい。前記リセス３１５の底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を満足し、その差は０.５mm以上５mm以下、例えば１mm〜２mmの範囲の差を有することができる。前記第３長さ(Ｄ３)は第４長さ(Ｄ４)の４倍以下、例えば２倍以下である。前記リセス３１５の底の長さの比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.３〜１：２の範囲の差を有することができる。このような第２軸(Ｙ)方向の第４長さ(Ｄ４)が第１軸(Ｘ)方向の第３長さ(Ｄ３)より前記範囲より小さい場合、Ｙ軸方向の輝度改善が微小で、前記範囲より大きい場合、Ｘ軸方向の輝度分布が相対的に小さくなる。
実施例に係る光学レンズ３００Ａは、底面３１０または第１出射面３３０の長さＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５の長さＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記Ｄ２／Ｄ１の比率は底面３１０または第１出射面３３０において長／短の長さの比率であり、Ｄ３／Ｄ４の比率はリセス３１０の底において長／短の長さの比率である。前記ｂはａの１１０％以上、例えば１１０％〜１９０％の範囲または１２０％〜１８０％の範囲で提供される。前記ｂはａの１.１倍以上、例えば１.１倍〜１.９倍の範囲または１.２倍〜１.８倍の範囲で提供される。前記リセス３１５の底において、第１、２軸方向の長さの差は、前記底面３１０または第１出射面３３０の第１、２軸方向の長さの差と同一であってもよく異なってもよい。これは非対称形状の光学レンズにおいて、前記リセス３１５の入射面３１５が対称形状のレンズよりＸ軸方向により広い面積で提供されるので、光をＹ軸方向により広く拡散させて提供することができる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向およびＸ‐Ｙ軸の間の対角線方向に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズ３００Ａが配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
実施例に係る光学レンズ３００Ａは、外形的に第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ１)が第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２)より小さく、前記リセス３１５の底の長さは第１軸(Ｘ)方向の第３長さ(Ｄ３)が第２軸(Ｙ)方向の第４長さ(Ｄ４)より大きく配置されてもよい。これによって、光学レンズ３００Ａは、外形的な長さの差によって第２軸(Ｙ)方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によって第１軸(Ｘ)方向および角領域に広く拡散させることができる。
前記光学レンズ３００Ａが配列された光源モジュールのバー(Bar)の個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記入射面３２０は、前記底面３１０のセンター領域から上方に膨らんだ曲面を有し、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)との距離が上方に行くほど遠くなる。前記入射面３２０は凸状の曲面で提供されるので、全領域で光を屈折させることができる。前記入射面３２０の下部領域２２は、前記第２出射面３３５より低い位置に配置され、直接または間接的に光が入射される。前記入射面３２０の下部領域２２は、前記リセス３１５の底から反射された光が入射される。前記底面３１０および前記入射面３２０は、ベジェ(Bezier)曲線を有する回転体からなることができる。前記底面３１０および入射面３２０の曲線は、スプライン(Spline)、例えばキュービック(cubic)、B‐スプライン、T‐スプラインで具現することができる。前記入射面３２０の曲線は、ベジェ曲線(Bezier curve)で具現することができる。
図２１および図２２のように、光学レンズ３００Ａは第１出射面３３０と第２出射面３３５を含む。前記第１出射面３３０Ａは、レンズ本体を基準に前記入射面３２０および前記底面３１０の反対側面からなることができる。前記第１出射面３３０は曲面を含む。前記第１出射面３３０は、中心軸(Ｚ０)に対応する地点が第２頂点３１となることができ、前記第２頂点３１はレンズ本体の頂点となることができる。前記第１出射面３３０は上方に膨らんだ曲面を含むことができる。前記第２出射面３３５において、前記第２頂点３１に隣接したセンター側第１領域Ａ１、Ａ２は負の曲率を持たなくてもよい。前記第２出射面３３５において、前記第２頂点３１に隣接した第１領域Ａ１、Ａ２は、相互異なる正の曲率半径を有することができる。前記第１領域Ａ１、Ａ２の外側サイド領域である第２領域Ａ３、Ａ４は、相互異なる曲率半径を有する曲面に形成される。
前記第１出射面３３０は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)との距離が中心軸(Ｚ０)から離れるほど段々大きくなる。前記第１出射面３３０のうち前記中心軸(Ｚ０)、すなわち前記第２頂点３１に隣接するほど水平な軸に対して傾きがないか、微細な傾きの差を有することができる。すなわち、前記第１出射面３３０のセンター側第１領域Ａ１、Ａ２は、ゆるやかな曲線であるか平坦な直線を含むことができる。前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２は、前記リセス３１５と垂直にオーバーラップする領域を含むことができる。前記第１出射面３３０のサイド側第２領域Ａ３、Ａ４は、前記第１領域Ａ１、Ａ２より急激な曲面を有することができる。前記第１出射面３３０と前記入射面３２０は凸状の曲面を有するので、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)から放出される光を側方に拡散させることができる。前記第１出射面３３０と前記入射面３２０は、前記中心軸(Ｚ０)から７０±４以内の角度範囲で、前記中心軸(Ｚ０)から離れるほど光が屈折する角度が大きくなる。
前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２の曲率半径は、前記入射面３２０の曲率半径より大きい曲率半径を有してもよい。前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２の曲率半径は、前記第２領域Ａ３、Ａ４の曲率半径より大きい曲率半径を有してもよい。前記第１軸(Ｘ)方向と第２軸(Ｙ)方向の第１領域Ａ１、Ａ２は、相互同一または相互異なる曲率半径を有することができるが、これに対して限定はしない。前記第１軸(Ｘ)方向と第２軸(Ｙ)方向の第２領域Ａ３、Ａ４は、相互同一または相互異なる曲率半径を有することができるが、これに対して限定はしない。
前記第１出射面３３０の傾きは、前記入射面３２０の傾きより小さくてもよい。前記光学レンズ３００の第１出射面３３０は、指向角内で中心軸(Ｚ０)を基準に距離が遠くなるにつれて鍛造が増加し、前記第２出射面３３５は光の指向角分布を外れた領域を含み、前記中心軸(Ｚ０)を基準に距離が遠くなるにつれて鍛造が同一であるか減少することになる。
前記第１出射面３３０と前記第２出射面３３５との間の境界領域では光が屈折する角度が減少し、例えば２度以下の角度範囲に減少することになる。これは、前記第１出射面３３０のうち前記第２出射面３３５に近い面が接線に近くなるか垂直な面で提供されるので、光が屈折する角度が段々減少することになる。
前記光学レンズ３００の第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底に水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。
前記第２出射面３３５は、前記水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５は第１出射面３３０に隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０の外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
前記第２出射面３３５の第３エッジ３５と前記中心軸(Ｚ０)を連結した直線は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から７４±２度以下の角度に位置することができる。前記第２出射面３３５の第３エッジ３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に対して２０度以下、例えば１６±２度の角度で位置することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に前記第２出射面３３５の第２エッジ２５と第３エッジ３５との間の角度は１６度以下、例えば１３±２度の角度を有することができる。このような第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る直線に対する角度は、前記光学レンズ３００Ａの外部角度である。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１軸(Ｘ０)および第２軸(Ｙ０)から離隔した領域から入射する光を屈折させて放射することができる。前記第２出射面３３５によって屈折された光は、中心軸(Ｚ０)を基準に屈折前の角度より小さい角度で放射されることになる。これによって、第２出射面３３５は屈折された光が水平な軸または水平な軸より低い方向に放射されることを抑制することができ、隣接した光学部材に干渉を与えたり光が損失することを防止することができる。
前記中心軸(Ｚ０)と前記底面３１０の第２エッジ２５を通る直線は、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との角度(θ１)が５度以下、例えば０.４度〜４度の範囲を有することができる。このような角度(θ１)は、前記中心軸(Ｚ０)との距離と前記第２エッジ２５の高さによって変わり、前記範囲を外れる場合、光学レンズの厚さが変更されて光の損失が増加することがある。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から半値角を外れる光を屈折させるので、光損失を減らすことができる。
前記光学レンズ３００Ａの長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてもよい。前記光学レンズ３００Ａの長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、前記厚さ(Ｄ５)の２.５倍以上、例えば３倍以上となることができる。前記光学レンズ３００Ａの長さのうち第１長さ(Ｄ１)は１５mm以上、例えば１６mm〜２５mmの範囲を有することができ、第２長さ(Ｄ２)は１６mm以上、例えば１７mm〜３０mmの範囲を有することができる。前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)は６.５mm以上、例えば６.５mm〜９mm以下の範囲を有することができる。このような光学レンズ３００Ａの相互異なる長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されるので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズ３００Ａの厚さは減らすことができる。
前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０の頂点であるかリセス３１５の上端地点である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は５mm以上、例えば６mm以上有することができ、光学レンズ３００Ａの厚さ(Ｄ５)の７５％以上、例えば８０％以上の深さを有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は、前記第１出射面３３０の第２頂点３１と底の中心(Ｐ０)または第１エッジ２３との間の距離の８０％以上である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)が深く配置されることで、第１出射面３３０のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、入射面３２０の第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５が深い深さ(Ｄ８)を有するので、前記入射面３２０は第２頂点３１に近い領域から前記第１頂点２１の周辺領域に入射した光を側方に屈折させることができる。
前記リセス３１５と前記第１出射面３３０との間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は３mm以下、例えば０.６mm〜３mmの範囲または０.６mm〜２mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が３mm以上である場合、前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２と第２領域Ａ３、Ａ４に進行する光量の差が大きくなり、光分布が不均一になる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が０.６mm未満の場合、光学レンズ３００Ａのセンター側剛性が弱くなる問題がある。このようなリセス３１５および第１出射面３３０との間の距離(Ｄ９)を前記範囲で配置することで、第２出射面３３５の第１領域Ａ１、Ａ２が全反射面または負の曲率を持たなくても、光の経路を外側方向に拡散させることができる。これは入射面３２０の第１頂点２１が前記第１出射面３３０の凸状の第２頂点３１に隣接するほど、前記入射面３２０を介して第１出射面３３０の側方に進行する光の光量が増加する。したがって、光学レンズ３００Ａの側方に拡散する光量を増加させることができる。
前記入射面３２０の第１頂点２１は、前記第２出射面３３５の第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０のセンターである第２頂点３１により隣接するように配置される。
前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は第２エッジ２５および第３エッジ３５との間の直線距離として、前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)より小さくなる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は、例えば１.８mm〜２.３mmの範囲を有することができる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)が前記範囲を超える場合、第２出射面３３５に出射される光量が増加して光分布制御が難しい問題があり、前記範囲より小さい場合、レンズ本体を製造する時、ゲート(Gate)領域の確保が難しくなる。
図２１および図２２のように、前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２は、前記リセス３１５と垂直にオーバーラップする領域として、前記底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から２０度以下の角度、例えば１４度〜１８度の領域に位置することができる。前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２が前記角度範囲を超える場合、前記リセス３１５内の半径がより大きくなり、前記第１領域Ａ１、Ａ２と前記第２領域Ａ３、Ａ４の光量の差が大きくなる問題がある。また前記第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２が前記角度範囲より小さい場合、前記リセス３１５内の半径が減り、光源の挿入が不容易となり、第１出射面３３０の第１領域Ａ１、Ａ２と第２領域Ａ３、Ａ４の光分布が不均一になる。
前記光学レンズ３００Ａにおいて、第２出射面３３５は第１出射面３３０の下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５の第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５の第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。
前記光学レンズ３００Ａは、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズ３００Ａは、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズ３００Ａは、図３２のように、回路基板４００の上で第１軸(Ｘ)方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズ３００Ａは、図１８、図２１および図２２のように、リセス３１５の底の長さ(Ｄ４＜Ｄ３)が広い第１軸(Ｘ)方向に配列されるので、光学レンズ３００Ａ間の間隔は広くしながら光学レンズ３００Ａの個数を減らすことができ、前記リセス３１５の非対称構造によって第２軸(Ｙ)方向への輝度分布を改善させることができる。
図２３は第５実施例に係る光学レンズの背面図であり、図２４は図２３の光学レンズのＣ’‐Ｃ’側断面図であり、図２５は図２３の光学レンズのＤ’‐Ｄ’側断面図である。第５実施例の説明において、上記に開示された実施例と同じ部分は上記説明を参照し、重複する構成の詳細な説明は省略し、本実施例に選択的に適用することがある。
図２３〜図２５に示すように、第５実施例に係る光学レンズは、底面３１０、前記底面３１０のセンター領域に前記底面３１０から上方に膨らんだリセス(recess)３１５、前記リセス３１５の周りに入射面３２０、前記底面３１０および前記入射面３２０の反対側に配置された第１出射面３３０、前記第１出射面３３０の下部に配置された第２出射面３３５を含む。このような第５実施例に係る光学レンズは、上記に開示された第１‐４実施例の光学レンズに比べて、第１、２長さ(Ｄ１、Ｄ２)と、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)と、リセス３１５の深さが異なる構造である。
前記光学レンズの底面３１０には、複数の支持突起３５０を含むことができる。前記複数の支持突起３５０は、前記光学レンズ３００の底面３１０から下方に突出して前記光学レンズを支持することになる。
前記底面３１０のボトムビュー形状は楕円形状を含むことができる。前記底面３１０または第１出射面３３０の長さは、第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ１)と第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１長さ(Ｄ１)は光学レンズの第１軸(Ｘ)方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)は第２軸(Ｙ)方向の長さである。前記第２長さ(Ｄ２)は第１長さ(Ｄ１)より長く配置され、前記第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より０.５mm以上、例えば１mm以上大きい。前記長さはＤ２＞Ｄ１の関係を満足し、前記長さの比率(Ｄ１：Ｄ２)の比率は１：１.０３〜１：１.１の範囲を有することができる。実施例に係る光学レンズは、第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より長く配置されるので、第２軸(Ｙ)方向の輝度分布が減少しないようにすることができる。
図２６のように、前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。図２７および図２８のように、前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅の１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記リセス３１５の底の長さは、第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)は第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)と異なってもよい。例えば、第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)は第２軸方向の長さ(Ｄ４)より大きい。前記リセス３１５の底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を満足し、その差は２mm以上５mm以下、例えば３mm〜５mmの範囲の差を有することができる。前記底の長さＤ３はＤ４の４倍以下である。前記リセス３１５の底の長さの比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.５〜１：３の範囲の差を有することができる。このような第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)が第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)より前記範囲より小さい場合、Ｙ軸方向の輝度改善が微小で、前記範囲より大きい場合、Ｘ軸方向の輝度分布が相対的に小さくなる。また、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)間の長さの差が大きくなることで、光源、例えば発光素子から放出された光が、リセス底の長さが長い方向と直交する方向、例えばＹ軸方向への光抽出効率の改善を誘導することができる。
実施例に係る光学レンズは、底面３１０または第１出射面３３０の長さＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５の底の長さＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記Ｄ２／Ｄ１の比率は底面３１０または第１出射面３３０の長／短の長さの比率であり、Ｄ３／Ｄ４の比率はリセス３１５の底において長／短の長さの比率である。前記ｂはａの１３６％以上、例えば１３６％〜２９０％の範囲または１４５％〜２７０％の範囲で提供される。前記ｂはａの１.３６倍以上、例えば１.３６倍〜２.９０倍の範囲または１.４５倍〜２.７０倍の範囲で提供される。これは非対称光学レンズにおいて、前記リセス３１５の入射面３１５が対称レンズより広く提供されるので、光をさらに広い範囲まで拡散させて提供することができる。これによって、光学レンズは、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および角領域に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズが配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
実施例に係る光学レンズ３００は、外形的に第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２)が第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ１)より長く、前記リセス３１５の底の長さは第２軸(Ｙ)方向の底の長さ(Ｄ４)が第１軸(Ｘ)方向の底の長さ(Ｄ３)より狭く配置されることになる。これによって、光学レンズは、外形的な長さの差によって第２軸(Ｙ)方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によって第２軸(Ｙ)方向およびＸ‐Ｙ軸の間の角領域に広く拡散させることができる。
前記光学レンズが配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記光学レンズ３００の第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底に水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。
前記第２出射面３３５は、前記水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５は第１出射面３３０に隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０の外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
前記第２出射面３３５の第３エッジ３５と前記中心軸(Ｚ０)を連結した直線は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から７４±２度以下の角度に位置することができる。前記第２出射面３３５の第３エッジ３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に対して２０度以下、例えば１６±２度の角度で位置することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に前記第２出射面３３５の第２エッジ２５と第３エッジ３５との間の角度は１６度以下、例えば１３±２度の角度を有することができる。このような第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る直線に対する角度は、前記光学レンズの外部角度である。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)から離隔した領域から入射する光を屈折させて放射することができる。前記第２出射面３３５によって屈折された光は、中心軸(Ｚ０)を基準に屈折前の角度より小さい角度で放射されることになる。これによって、第２出射面３３５は屈折された光が水平な軸または水平な軸より低い方向に放射されることを抑制することができ、隣接した光学部材に干渉を与えたり光が損失することを防止することができる。
前記中心軸(Ｚ０)と前記底面３１０の第２エッジ２５を通る直線は、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との角度(θ１)が５度以下、例えば０.４度〜４度の範囲を有することができる。このような角度(θ１)は、前記中心軸(Ｚ０)との距離と前記第２エッジ２５の高さによって変わり、前記範囲を外れる場合、光学レンズの厚さが変更されて光の損失が増加することがある。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から半値角を外れる光を屈折させるので、光損失を減らすことができる。
前記光学レンズの長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてもよい。前記光学レンズの長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、前記厚さ(Ｄ５)の２.５倍以上、例えば３倍以上となることができる。前記光学レンズ３００の長さのうち第１長さ(Ｄ１)は１５mm以上、例えば１６mm〜２５mmの範囲を有することができ、第２長さ(Ｄ２)は１６mm以上、例えば１７mm〜３０mmの範囲を有することができる。前記光学レンズの厚さ(Ｄ５)は６.５mm以上、例えば６.５mm〜９mm以下の範囲を有することができる。このような光学レンズの相互異なる長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されるので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズの厚さは減らすことができる。
前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０の頂点であるかリセス３１５の上端地点である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は５mm以上、例えば６mm以上有することができ、前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)の７５％以上、例えば８０％以上の深さを有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は、前記第１出射面３３０の第２頂点３１と底の中心(Ｐ０)または第１エッジ２３との間の距離の８０％以上である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)が深く配置されることで、第１出射面３３０のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、入射面３２０の第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５が深い深さ(Ｄ８)を有するので、前記入射面３２０は第２頂点３１に近い領域から前記第１頂点２１の周辺領域に入射した光を側方に屈折させることができる。
前記リセス３１５と前記第１出射面３３０との間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は３mm以下、例えば０.６mm〜３mmの範囲または０.６mm〜２mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が３mm以上である場合、前記第１出射面３３０のセンター領域とサイド領域に進行する光量の差が大きくなり、光分布が不均一になる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が０.６mm未満の場合、光学レンズ３００のセンター側剛性が弱くなる問題がある。このようなリセス３１５および第１出射面３３０との間の距離(Ｄ９)を前記範囲で配置することで、第２出射面３３５のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、光の経路を外側方向に拡散させることができる。これは入射面３２０の第１頂点２１が前記第１出射面３３０の凸状の第２頂点３１に隣接するほど、前記入射面３２０を介して第１出射面３３０の側方に進行する光の光量が増加する。したがって、光学レンズ３００の側方向、例えばＹ軸方向に拡散する光量を増加させることができる。
前記入射面３２０の第１頂点２１は、前記第２出射面３３５の第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０のセンターである第２頂点３１により隣接するように配置される。
前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は第２エッジ２５および第３エッジ３５との間の直線距離として、前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)より小さくなる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)は、例えば１.８mm〜２.３mmの範囲を有することができる。前記第２出射面３３５の幅(Ｄ７)が前記範囲を超える場合、第２出射面３３５に出射される光量が増加して光分布制御が難しい問題があり、前記範囲より小さい場合、レンズ本体を製造する時、ゲート(Gate)領域の確保が難しくなる。
前記光学レンズにおいて、第２出射面３３５は第１出射面３３０の下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５の第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５の第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。前記光学レンズは、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズは、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズ３００は、図３７のように、回路基板４００の上で第２軸(Ｙ)方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズ３００は、図２４〜図２６のように、リセス３１５の底の長さ(Ｄ４＜Ｄ３)が広い第１軸(Ｘ)方向に配列されるので、光学レンズ３００間の間隔は広くしながら光学レンズ３００の個数を減らすことができ、前記リセス３１５の非対称構造によって第２軸(Ｙ)方向への輝度分布を改善させることができる。
図２６は第６実施例に係る光学レンズの側断面図であり、図２７は図２６の光学レンズの他の側断面図である。
図２６および図２７に示すように、第３実施例に係る光学レンズは、底面３１０、前記底面３１０のセンター領域に前記底面３１０から上方に膨らんだリセス(recess)３１５、前記リセス３１５の周りに入射面３２０、前記底面３１０および前記入射面３２０の反対側に配置された第１出射面３３０、前記第１出射面３３０の下部に配置された第２出射面３３５を含む。このような第６実施例に係る光学レンズは、上記に開示された実施例の光学レンズに比べて、第１、２長さ(Ｄ１、Ｄ２)と、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)と、リセス３１５の深さを異なるようにした構造である。また、第６実施例に係る光学レンズは、第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)が領域に応じて異なる構造で提供されてもよい。
前記光学レンズの底面３１０のボトムビュー形状は楕円形状を含むことができる。前記底面３１０または第１出射面３３０の長さは、第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ１)と第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２)が異なる。前記第１長さ(Ｄ１)は光学レンズ３００の第１軸(Ｘ)方向の長さであり、第２長さ(Ｄ２)は第２軸(Ｙ)方向の長さである。前記第２長さ(Ｄ２)は第１長さ(Ｄ１)より長く配置され、前記第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より０.５mm以上、例えば０.５mm以上２mm以下の差を有することができる。前記長さはＤ２＞Ｄ１の関係を満足し、前記長さの比率(Ｄ１：Ｄ２)の比率は１：１.０３〜１：１.１の範囲を有することができる。実施例に係る光学レンズは、第２長さ(Ｄ２)が第１長さ(Ｄ１)より長く配置されるので、第２軸(Ｙ)方向の輝度分布が減少しないようにすることができる。
前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅の１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記リセス３１５の底の長さは、第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)は第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)と異なってもよい。例えば、第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ４)は第１軸方向の長さ(Ｄ３)より小さくなる。前記リセス３１５の底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を満足し、その差は１.５mm以上５mm以下、例えば１.５mm以上３mm以下の差を有することができる。前記底の長さＤ３はＤ４の３倍以下、例えば２倍以下である。前記リセス３１５の底の長さの比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.５〜１：３の範囲の差を有することができる。このような第２軸(Ｙ)方向の底の長さ(Ｄ４)が第１軸(Ｘ)方向の底の長さ(Ｄ３)より前記範囲より小さい場合、Ｙ軸方向の輝度改善が微小で、前記範囲より大きい場合、Ｘ軸方向の輝度分布が相対的に小さくなる。また、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)間の長さの差が大きくなくても光源、例えば発光素子から放出された光が、リセスの長さが長い方向と直交する方向、例えばＹ軸方向への光抽出効率の改善を誘導することができる。
実施例に係る光学レンズは、底面３１０または第１出射面３３０の長さＤ２／Ｄ１の比率はａであり、前記リセス３１５の底の長さＤ３／Ｄ４の比率がｂである場合、ａ＜ｂの関係を有することができる。前記Ｄ２／Ｄ１の比率は底面３１０または第１出射面３３０の長／短の長さの比率であり、Ｄ３／Ｄ４の比率はリセス３１５の底において長／短の長さの比率である。前記ｂはａの１３６％以上、例えば１３６％〜２９０％の範囲または１４５％〜２７０％の範囲で提供される。前記ｂはａの１.３６倍以上、例えば１.３６倍〜２.９０倍の範囲または１.４５倍〜２.７０倍の範囲で提供される。これは非対称光学レンズにおいて、前記リセス３１５の入射面３１５が対称レンズより広く提供されるので、光をさらに広い範囲まで拡散させて提供することができる。これによって、光学レンズは、外形的な長さの差によってＹ軸方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によってＸ軸方向および角領域に広く拡散させることができる。これによって、前記光学レンズが配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
実施例に係る光学レンズ３００は、外形的に第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２)が第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ１)より長く、前記リセス３１５の底の長さは第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)が第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)より狭く配置されることになる。これによって、光学レンズ３００は、外形的な長さの差によって第２軸(Ｙ)方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５によって第２軸(Ｙ)方向およびＸ‐Ｙ軸の間の対角線方向に広く拡散させることができる。
前記光学レンズが配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記光学レンズの第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底に水平な第１、２直線より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。
前記第２出射面３３５は、前記水平な第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５は第１出射面３３０に隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０の外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０の外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
前記第２出射面３３５の第３エッジ３５と前記中心軸(Ｚ０)を連結した直線は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から７４±２度以下の角度に位置することができる。前記第２出射面３３５の第３エッジ３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記水平な第１軸(Ｘ０)および第２軸(Ｙ０)に対して２０度以下、例えば１６±２度の角度で位置することができる。前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)に前記第２出射面３３５の第２エッジ２５と第３エッジ３５との間の角度は１６度以下、例えば１３±２度の角度を有することができる。このような第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る直線に対する角度は、前記光学レンズ３００の外部角度である。前記第２出射面３３５は、前記水平な第１軸(Ｘ０)および第２軸(Ｙ０)から離隔した領域から入射する光を屈折させて放射することができる。前記第２出射面３３５によって屈折された光は、中心軸(Ｚ０)を基準に屈折前の角度より小さい角度で放射されることになる。これによって、第２出射面３３５は屈折された光が水平な軸または水平な軸より低い方向に放射されることを抑制することができ、隣接した光学部材に干渉を与えたり光が損失することを防止することができる。
前記中心軸(Ｚ０)と前記底面３１０の第２エッジ２５を通る直線は、前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との角度(θ１、θ２)が５度以下、例えば０.４度〜４度の範囲を有することができる。前記第１、２直線(Ｘ０、Ｙ０)との角度(θ１、θ２)は、相互同一であるか１度以下の差を有することができる。このような角度(θ１、θ２)は、前記中心軸(Ｚ０)との距離と前記第２エッジ２５の高さによって変わり、前記範囲を外れる場合、光学レンズの厚さが変更されて光の損失が増加することがある。前記第２出射面３３５は、前記リセス３１５の底の中心(Ｐ０)を基準に前記中心軸(Ｚ０)から半値角を外れる光を屈折させるので、光損失を減らすことができる。
前記光学レンズ(の長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、厚さ(Ｄ５)より大きく配置されてもよい。前記光学レンズの長さ(Ｄ１、Ｄ２)は、前記厚さ(Ｄ５)の２.５倍以上、例えば３倍以上となることができる。前記光学レンズ３００の長さのうち第１長さ(Ｄ１)は１５mm以上、例えば１６mm〜２５mmの範囲を有することができ、第２長さ(Ｄ２)は１６mm以上、例えば１７mm〜３０mmの範囲を有することができる。前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)は６.５mm以上、例えば６.５mm〜９mm以下の範囲を有することができる。このような光学レンズ３００の相互異なる長さ(Ｄ１、Ｄ２)が厚さ(Ｄ５)より大きく配置されるので、照明装置やライトユニットの全領域に均一な輝度分布を提供することができる。また、ライトユニット内でカバーする領域が改善されるので、光学レンズの個数を減らすことができ、光学レンズ３００の厚さを減らすことができる。
前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０の頂点であるかリセス３１５の上端地点である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は３mm以上、例えば３.５mm以上有することができ、前記光学レンズ３００の厚さ(Ｄ５)の５５％以上、例えば５７％以上の深さを有することができる。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)は、前記第１出射面３３０の第２頂点３１と底の中心(Ｐ０)または第１エッジ２３との間の距離の８０％以上である。前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)が第１実施例に比べて深くなくても、第１出射面３３０のセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくなった場合、入射面３２０の第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５が低い深さ(Ｄ８)を有し、リセス３１５の幅の差によってＹ軸方向への光抽出効率を改善させることができる。
前記リセス３１５と前記第１出射面３３０との間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０の第２頂点３１との間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は５mm未満、例えば１mm〜３.５mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０の第１頂点２１と第１出射面３３０第２頂点３１との間の距離(Ｄ９)が５mm以上である場合、リセス３１５の低い深さによって光抽出効率が低下することがある。上記した構造を有するリセス３１５によって、前記第１出射面３３０の第１軸(Ｘ)方向に比べて第２軸(Ｙ)方向への光拡散を効果的に行うことができる。
前記入射面３２０の第１頂点２１は、前記第２出射面３３５の第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０のセンターである第２頂点３１により隣接するように配置される。
前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)は、第２エッジ２５および第３エッジ３５との間の直線距離である。前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)は、水平な第１軸(Ｘ０)方向の第２エッジ２５に近い領域の幅(Ｂ２)が最も広く、第２軸(Ｙ０)方向の第２エッジ２５に近い領域の幅(Ｂ１)が最も狭い。また前記水平な第１軸(Ｘ０)方向の第２エッジ２５に近いほど幅(Ｂ２)が段々広くなり、第２軸(Ｙ０)方向の第２エッジ２５に近いほど幅(Ｂ１)が段々狭くなる。
前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)のうち最大幅(Ｂ２)は、前記リセス３１５の深さ(Ｄ８)より小さくなる。前記第２出射面３３５の幅(Ｂ１、Ｂ２)は、例えば１.５mm〜２.３mmの範囲を有することができる。前記第２出射面３３５の幅(Ｂ２)が前記範囲を超える場合、第２出射面３３５に出射される光量が増加して光分布制御が難しい問題がある。ここで、第２出射面３３５は幅(Ｂ２)を有する領域がレンズ本体を製造する時、ゲート(Gate)領域として使用される。
前記光学レンズ３００において、第２出射面３３５は第１出射面３３０の下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５の第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５の第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。前記光学レンズ３００は、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズは、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズは、図３７のように、回路基板４００の上で第１軸(Ｘ)方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズは、図２６および図２７のように、リセス３１５の底の長さ(Ｄ４＜Ｄ３)が広い第１軸(Ｘ)方向に配列されるので、光学レンズ間の間隔は広くしながら光学レンズの個数を減らすことができ、前記リセス３１５の非対称構造によって第２軸(Ｙ)方向への輝度分布を改善させることができる。
図２８は第７実施例に係る光学レンズの斜視図であり、図２９は図２８の光学レンズの側面図であり、図３０は図２８の光学レンズのＦ’‐Ｆ’側断面図であり、図３１は図２８の光学レンズのＥ’‐Ｅ’側断面図である。
図２８〜図３１に示すように、第７実施例に係る光学レンズ３００Ｂは、底面３１０、前記底面３１０のセンター領域に前記底面３１０から上方に膨らんだリセス(recess)３１５Ａ、前記リセス３１５Ａの周りに入射面３２０Ａ、前記底面３１０Ａおよび前記入射面３２０Ａの反対側に配置された第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂ、前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの下部に配置された第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂを含む。
前記光学レンズ３００Ｂは底面３１０の中心を通る２つの軸(Ｘ、Ｙ)うち第２軸(Ｙ)方向の第１長さ(Ｄ２２)が最大値を有するように形成し、第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ２３)が最小値を有するように形成することができる。前記光学レンズ３００Ａの底面３１０は第１、２軸(Ｘ、Ｙ)方向に第１長さ(Ｄ２１)および第２長さ(Ｄ２２)を有することができ、その他形状が半円形状を２つ連結した形状を有することができる。前記第１、２出射面３３０Ａ、３３０Ｂにおいて、Ｘ軸方向の最大長さ(Ｄ２１)はセンター側底面３１０のＸ軸方向の長さ(Ｄ２３)よりは大きい。前記底面３１０に隣接した第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂは、センター側、例えば２つの半円形状によって区分される境界に沿って１個以上の変曲点を有することができる。これによって、前記底面３１０は外枠形状が「８」字状または２つの半球形状が重なった形状を有することができる。前記底面３１０はフラットな内側領域３１２と傾斜した外側領域３１４を含むことができるが、これに対して限定はしない。
前記リセス３１５Ａは、前記底面３１０のセンター領域から上方に陥没し、前記リセス３１５Ａの底の長さは、第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)は第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)より小さくなる。すなわち、長さ(Ｄ３)は長さ(Ｄ４)より広い。前記リセス３１５Ａの底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を満足し、その差は１.５mm以上５mm以下、例えば１.５mm以上３mm以下の差を有することができる。前記底の長さＤ３はＤ４の３倍以下、例えば２倍以下である。前記リセス３１５の底の長さの比率(Ｄ４：Ｄ３)は１：１.５〜１：３の範囲の差を有することができる。このような第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)が第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)より前記範囲より小さい場合、Ｙ軸方向の輝度改善が微小で、前記範囲より大きい場合、Ｘ軸方向の輝度分布が相対的に小さくなる。また、リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)間の長さの差が大きくなくても光源、例えば発光素子から放出された光が、リセスの長さが長い方向と直交する方向、例えばＹ軸方向への光抽出効率の改善を誘導することができる。
実施例に係る光学レンズ３００Ｂは、外形的に第２軸(Ｙ)方向の第２長さ(Ｄ２２)が第１軸(Ｘ)方向の第１長さ(Ｄ２１)より長く、前記リセス３１５の幅は第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｄ４)が第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｄ３)より狭く配置されることになる。これによって、光学レンズ３００Ｂは、外形的な長さの差によって第２軸(Ｙ)方向の輝度分布を確保することができ、輝度分布の側面で前記リセス３１５Ａによって第１軸(Ｘ)方向およびＸ‐Ｙ軸方向の間の角領域に広く拡散させることができる。前記光学レンズ３００Ｂが配列された光源モジュールのバーの個数を２個以下、例えば１個に減らすことができ、バックライトユニットにおける上下コーナー部の輝度分布を改善させることができる。
前記入射面３２０Ａは、前記リセス３１５Ａの周りに配置され、頂点２１を有する。前記リセス３１５の底の形状は楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は、側断面が鐘(bell)形状、砲弾(shell)形状または楕円形状を含むことができる。前記リセス３１５は上方に行くほど幅が段々狭くなる形状を有することができる。前記リセス３１５は、底の周りの第１エッジ２３から上端の第１頂点２１に向かって徐々に収束される形状を有することができる。前記リセス３１５のボトムビューが楕円形状である場合、前記第１頂点２１に向かって直径が徐々に減少することになる。前記リセス３１５は中心軸(Ｚ０)を基準に軸対称形状に提供されてもよい。前記入射面３２０の第１頂点２１はドット形状に提供されてもよい。
前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、光源、すなわち後述される発光素子が挿入され得る幅を有することができる。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、発光素子の幅の３倍以下、例えば２.５倍以下である。前記リセス３１５の底の長さ(Ｄ３、Ｄ４)は、前記発光素子の幅の１.２倍〜２.５倍の範囲であり、前記範囲より小さい場合、発光素子の挿入が不容易であり、前記範囲より大きい場合、前記発光素子と第１エッジ２３との間の領域を介した光損失または光干渉を起こすことがある。
前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂは、Ｙ軸方向のセンター領域３３６の変曲部分によって２つの曲面または球面形状を有することができる。前記センター領域３３６の幅および頂点３１Ａが第１、２出射面３３０Ａ、３３０Ｂの幅および頂点よりは低くなる。前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂは、有効径を基準に３０％〜７０％の間に少なくとも１つ以上の湾曲点を有している。また、前記光学レンズ３００Ａの中心の厚さが常に最小値を有することができる。前記第２出射面３３５Ａは、前記光学レンズ３００Ａの外側周りに平坦な面または傾斜した面に形成される。
前記光学レンズ３００の第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂは、前記リセス３１５Ａの底に水平な軸より高い位置に配置される。前記第２出射面３３５はフラットな面または傾斜した面からなることができ、フランジ(Flange)と定義することができるが、これに対して限定はしない。
前記第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂは、前記水平な軸に対して垂直または傾斜するように配置される。前記第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂは、前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの外枠ラインから垂直または傾斜するように延長される。前記第２出射面３３５Ａは第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂに隣接した第３エッジ３５を含み、前記第３エッジ３５は、前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの外枠ラインと同一位置であるか、前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの外枠ラインより内部または外部に位置することができる。
図３０および図３１のように、前記リセス３１５Ａの深さ(Ｄ８)は底の中心(Ｐ０)から第１頂点２１までの間隔を有する。ここで、前記第１頂点２１は入射面３２０Ａの頂点であるかリセス３１５Ａの上端地点である。前記リセス３１５Ａの深さ(Ｄ８)は５mm以上、例えば６mm以上有することができ、前記光学レンズ３００Ａの厚さ(Ｄ５)の７５％以上、例えば８０％以上の深さを有することができる。前記リセス３１５Ａの深さ(Ｄ８)は、前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの間の第２頂点３１Ａと底の中心(Ｐ０)または第１エッジ２３との間の距離の８０％以上である。前記リセス３１５Ａの深さ(Ｄ８)が深く配置されることで、第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂのセンター領域が全反射面または負の曲率を持たなくても、入射面３２０Ａの第１頂点２１の隣接領域においても側方に光を拡散させることができる。前記リセス３１５Ａが深い深さ(Ｄ８)を有するので、前記入射面３２０Ａは第２頂点３１Ａに近い領域から前記第１頂点２１の周辺領域に入射した光を側方に屈折させることができる。
前記リセス３１５Ａと前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの間の最小距離(Ｄ９)は、前記入射面３２０Ａの第１頂点２１と第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの間の第２頂点３１Ａの間の間隔である。前記距離(Ｄ９)は３mm以下、例えば０.６mm〜３mmの範囲または０.６mm〜２mmの範囲を有することができる。前記入射面３２０Ａの第１頂点２１と第２頂点３１Ａの間の距離(Ｄ９)が３mm以上である場合、領域によって光量の差が大きくなり、光分布が不均一になる。前記入射面３２０Ａの第１頂点２１と第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの第２頂点３１Ａの間の距離(Ｄ９)が０.６mm未満の場合、光学レンズ３００Ａのセンター側剛性が弱くなる問題がある。このようなリセス３１５Ａおよび第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの間の距離(Ｄ９)を前記範囲で配置することで、光の経路を外側方向に拡散させることができる。これは入射面３２０Ａの第１頂点２１が前記第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの間の第２頂点３１Ａに隣接するほど、前記入射面３２０Ａを介して第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの側方に進行する光の光量が増加する。したがって、光学レンズ３００Ａの側方向、例えばＸ軸方向に拡散する光量を増加させることができる。
前記入射面３２０Ａの第１頂点２１は、前記第２出射面３３５Ａの第３エッジ３５から水平に延長した直線よりは第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの間の第２頂点３１Ａにより隣接するように配置される。
前記光学レンズ３００Ｂにおいて、第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂは第１出射面３３０Ａ、３３０Ｂの下部周りに配置され、底面３１０は前記第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂの第２エッジ２５より下に配置される。前記底面３１０は、前記第２出射面３３５Ａ、３３５Ｂの第２エッジ２５の水平線上よりも下に突出する。前記光学レンズ３００Ｂは、他の例として、前記第２出射面３３５に凹凸面を備えることができる。前記凹凸面は、表面が粗いヘイズ(Haze)面からなることができる。前記凹凸面は、散乱粒子が形成された面であってもよい。前記光学レンズ３００Ｂは、他の例として、前記底面３１０に凹凸面を備えることができる。前記底面３１０の凹凸面は、表面が粗いヘイズ面からなるか、散乱粒子が形成されてもよい。
実施例に係る光学レンズ３００Ｂは、図３７のように、回路基板４００の上で第２軸(Ｘ)方向に所定間隔で配列される。このような光学レンズ３００Ｂは、図３０〜図３１のように、リセス３１５Ａの底の長さ(Ｄ４＜Ｄ３)が広い第１軸(Ｘ)方向に配列されるので、光学レンズ３００Ｂ間の間隔は広くしながら光学レンズ３００Ｂの個数を減らすことができ、前記リセス３１５Ａの非対称構造によって第２軸(Ｙ)方向への輝度分布を改善させることができる。
図３２は実施例に係る光学レンズを有する光源モジュールを示した図であり、図３３は図３２の光源モジュールのＧ’‐Ｇ’側断面図であり、図３４は図３２の光源モジュールのＨ’‐Ｈ’側断面図である。
図３２〜図３４に示すように、光源モジュール４００Ａは回路基板４００の上に複数の光学レンズ３００Ａが配置され、前記光学レンズ３００Ａ内には少なくとも１つの発光素子１００が配置される。
前記発光素子１００は、１つまたは複数個が前記回路基板４００の上に所定間隔で配列される。前記発光素子１００は、前記光学レンズ３００Ａと前記回路基板４００との間に配置され、前記回路基板４００から電源が供給されて駆動し、光を放出することになる。
前記回路基板４００は、前記発光素子１００と電気的に連結される回路層を含むことができる。前記回路基板４００は、樹脂材質のＰＣＢ、金属コアを有するＰＣＢ(MCPCB：Metal Core PCB)、フレキシブルＰＣＢ(FPCB：Flexible PCB)のうち少なくとも１つを含むことができるが、これに対して限定はしない。
前記光学レンズ３００Ａは、前記発光素子１００から放出された光を入射面３２０から受けて第１および第２出射面３３０、３３５に放出することになる。前記入射面３２０から入射した一部光は、所定の経路を経て前記底面３１０によって反射されて第１または第２出射面３３０、３３５に放出される。
ここで、前記発光素子１００の指向角は、発光素子１００が有する固有指向角として、１３０度以上、例えば１３６度以上に放出される。前記発光素子１００は、上面と複数の側面を介して光を放出することができる。すなわち、前記発光素子１００は少なくとも５面以上の出射面を有することができる。このような発光素子１００から放出された光は、第１および第２出射面３３０、３３５を介して拡散された指向角で放射することができる。
前記光学レンズ３００Ａにおいて、入射面３２０は前記発光素子１００の上面および側面の外側に配置される。前記光学レンズ３００Ａの入射面３２０の下部領域２２は、前記発光素子１００の多数の側面と相互対面するように配置される。これによって、前記発光素子１００の各側面を介して放出された光は、前記入射面３２０に漏洩することなく入射される。
前記発光素子１００は５面以上の発光面を提供するので、側面を介して放出された光によって発光素子１００の指向角分布は広くなることができる。このような発光素子１００の指向角分布が広く提供されることで、前記光学レンズ３００Ａを利用した光拡散がより容易となる効果がある。前記光学レンズ３００から放出された指向角分布は、中心軸(Ｐ０)から前記光学レンズ３００の第２出射面３３５の第３エッジ３５を通る２つの直線がなす角度より大きい。このような光学レンズ３００Ａから放出された指向角分布は、前記第２出射面３３５を介して放出された光の指向分布を含むことで、前記第２出射面３３５から放出された光分布によって光損失を減らし輝度分布を改善させることができる。
ここで、前記発光素子１００は、サイズ(Ｃ０)が第１、２軸(Ｘ、Ｙ)方向が同じ長さを有することができ、例えば図３６のようにリセス３１５内に配置される。他の例として、図３７のように、前記発光素子１００Ａは、リセス３１５の幅に対応するように、第１軸(Ｘ)方向の長さ(Ｃ１)よりは第２軸(Ｙ)方向の長さ(Ｃ２)が大きい。このような発光素子１００Ａは、側面の長さの差(Ｃ１、Ｃ２)によってリセス３１５の入射面３２０により隣接することになるので、光の入射効率を改善させることができる。
前記光学レンズ３００Ａの底面３１０は、前記回路基板４００の上面に対して傾斜した面を提供することができる。前記光学レンズ３００Ａの底面３１０は第１軸(Ｘ)を基準に傾斜した面で提供される。前記底面３１０は８０％以上の領域、例えば全領域が前記回路基板４００の上面に対して傾斜するように配置される。前記底面３１０は全反射面を含むことができる。前記回路基板４００の上面は、光学レンズ３００Ａの底面３１０の第２エッジ２５よりも第１エッジ２３により隣接するように配置される。前記底面３１０の第１エッジ２３は、前記回路基板４００の上面に接触することができ、前記第２エッジ２５は回路基板４００の上面から最大間隔で離隔する。前記第１エッジ２３は、発光素子１００内の活性層より低い位置に配置され、光の損失を防止することができる。
前記光学レンズ３００Ａの第１および第２出射面３３０、３３５は、入射した光を屈折させて放出することになる。前記第１出射面３３０は、全領域が光が出射される曲面に形成される。前記第１出射面３３０は、第２頂点３１から連続的に連結される曲面形状を含む。前記第１出射面３３０は、入射する光を反射または屈折させて外部に出射させることができる。前記第１出射面３３０は中心軸(Ｚ０)を基準に、第１出射面３３０に放出された光の屈折後の放出角度は屈折前に入射した入射角度より大きい。
前記第２出射面３３５は中心軸(Ｚ０)を基準に、屈折後の光の角度が屈折前に入射した光の角度より小さく屈折させる。これによって、隣接した光学レンズ３００Ａ間の光干渉距離を長く提供することができ、第２出射面３３５を介して出射された一部光と第１出射面３３０に出射した光が光学レンズ３００Ａの周辺で相互混色となる。
前記第２出射面３３５は、第１出射面３３０の下部周りに配置されて入射した光を屈折させて放出する。前記第２出射面３３５は、傾斜した面またはフラット(flat)な面を含む。前記第２出射面３３５は、例えば前記回路基板４００の上面に対して垂直な面または傾斜した面からなることができる。前記第２出射面３３５が傾斜した面からなる場合、射出成形時の分離が容易である効果がある。前記第２出射面３３５は、発光素子１００の側面に放出された一部光を受けて屈折させて抽出することになる。このとき、第２出射面３３５は中心軸(Ｚ０)を基準に、放出された光の出射角が屈折前の入射角より小さくなる。これによって、隣接した光学レンズ３００Ａ間の光干渉距離を長く提供することができる。
実施例に係る光学レンズ３００Ａは、リセス３１５の底の長さが第１軸(Ｘ)方向が第２軸(Ｙ)方向より広い構造を有し、回路基板４００の上にＸ軸方向に配列される。これによって、リセス３１５内に放出された発光素子１００の光は、リセス３１５内で第１軸(Ｘ)方向に拡散した後、第２軸(Ｙ)方向および角領域に拡散される。実施例は、非対称構造のリセス３１５によって、特定の軸方向への光をさらに拡散させることができ、光源モジュールのバー(Bar)の個数を減らすことができる。
一方、前記光学レンズ３００Ａの下部に配置された１つまたは複数の支持突起３５０は、底面３１０から下方、すなわち回路基板４００の方向に突出する。前記支持突起３５０は、複数個が回路基板４００の上に固定され、前記光学レンズ３００Ａのティルティングを防止することができる。
図３５は、実施例に係る光学レンズを有するライトユニットを示した図である。
図３５に示すように、ライトユニットは、ボトムカバー５１０、前記ボトムカバー５１０内に光源モジュール４００Ａとして複数の回路基板４００、発光素子１００および前記複数の回路基板４００の上に配置された光学レンズ３００Ａを含む。前記複数の回路基板４００はボトムカバー５１０の底５１１内に配列される。
前記ボトムカバー５１０の側面カバー５１２は、前記光源モジュール４００Ａから放出された光を反射させたり、表示パネル方向に反射することができる。
前記光源モジュール３０１の回路基板４００はボトムカバー５１０内に２個以下、例えば１個が配列される。前記回路基板４００は、前記発光素子１００と電気的に連結される回路層を含むことができる。
前記ボトムカバー５１０は、放熱のための金属または熱伝導性樹脂材質を含むことができる。前記ボトムカバー５１０は収納部を備えることができ、前記収納部の周りには側面カバーを備えることができる。実施例に係る回路基板４００の上には反射シート(図示しない)が配置される。前記反射シートは、例えばＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジン等からなることができるが、これに対して限定はしない。
実施例に係るボトムカバー５１０の上には光学シート(図示しない)が配置され、前記光学シートは、分散した光を集めるプリズムシート、輝度強化シートおよび光を再拡散させる拡散シートのうち少なくとも１つを含むことができる。前記光学シートと光源モジュールとの間の領域には透明材質の導光層(図示しない)が配置されるが、これに対して限定はしない。
図５１の(Ａ)は比較例の光学レンズの輝度分布であり、(Ｂ)は第５実施例に係る光学レンズの輝度分布を示した図である。図５１の(Ｂ)のように、第５実施例に係る光学レンズの輝度分布がＹ‐Ｙ'軸方向に広い分布を有し、Ｘ‐Ｘ'軸方向に拡散することが分かる。
図５２の(Ａ)、(Ｂ)は比較例および第５実施例に係る光学レンズの放射パターンを比較した図として、比較例の光学レンズは放射パターンが同一であるが、第５実施例に係る光学レンズの放射パターンはＹ‐Ｙ'軸方向(図５１のＢ)とＸ‐Ｘ'軸方向(図５１のＢ)の放射パターンの大きさが異なることが分かる。これは、特定の軸方向に拡散させた後他の軸方向に拡散させることができることが分かる。
図５３は比較例および第５実施例に係る光学レンズのＹ‐Ｙ'軸輝度分布を示した図であり、図５４は比較例および第５実施例に係る光学レンズのＸ‐Ｘ'軸輝度分布を示した図である。第５実施例に係る光学レンズの輝度分布が図５１のＹ‐Ｙ'軸方向により高く現れ、Ｘ‐Ｘ'軸方向においては特定距離以内でより高く現れることが分かる。図５３および図５４のように、Ｙ‐Ｙ'軸はリセスの長さが長い方向として、相対的に高い光分布を現わし、Ｘ‐Ｘ'軸はリセスの長さが短い軸方向として、相対的に狭い光分布を現わしていることが分かる。
図５５は第５実施例に係る光学レンズのＸ‐Ｘ'およびＹ‐Ｙ'軸方向の光度と比較例の光学レンズ(図５１のＡ)の光度を比較した図として、第５実施例に係る光学レンズのＸ‐Ｘ'軸方向の光度は高く、Ｙ‐Ｙ'軸方向の光度は分散することが分かる。ここで、対称型放射パターンは１５６度以下であり、実施例に係る非対称型レンズの放射パターンは１６０度以上である。また、非対称型レンズは、サイド側ビームの半値幅がより広く現れることが分かる。
図５６の(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)は第６実施例に係る光学レンズを有する光源モジュールにおける輝度分布および各軸方向の光度を示した図であり、図５７は図５６の光学レンズを有するライトユニットにおける輝度分布および各軸方向における光度を示した図である。ここで、ライトユニットにおける光源モジュールは、１バー(Bar)で具現した例として、全領域に均一な光分布で分散することが分かる。ここで、前記１バー内には、例えば１５個以下、例えば１０個以下の発光素子が配置される。
図５８の(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)は第７実施例に係る光学レンズを有する光源モジュールにおける輝度分布および各軸方向の光度を示した図であり、図５９は図５８の光学レンズを有するライトユニットにおける輝度分布および各軸方向における光度を示した図である。ここで、ライトユニットにおける光源モジュールは、１バーで具現した例として、全領域に均一な光分布で分散することが分かる。
実施例に係る光学レンズは、第２出射面３３５に少なくとも１つまたは複数の側面突出部を備えることができる。図４６のように、前記側面突出部３６０、３６１は、第１軸(Ｙ)方向にリセス３１５の底の中心を通る線上に配列される。前記側面突出部３６０、３６１は、図３７の回路基板４００の領域に沿って配置されることになる。前記複数の光学レンズの側面突出部３６０、３６１は、相互同じ軸方向に突出することができる。上記した側面突出部３６０、３６１はゲート領域からなることができる。
他の例として、図４７のように、光学レンズの側面突出部３６２、３６３は、第２軸(Ｙ)方向を基準に第２出射面３３５の相互反対側方向に突出することができる。前記光学レンズの側面突出部３６２、３６３は、図３７のような回路基板４００の領域を外れることがある。上記した側面突出部３６２、３６３はゲート領域からなることができる。
図４０は実施例に係る光学レンズを有するライトユニットとして、第８実施例を示した図である。
図４０に示すように、ライトユニットは、発光素子１００、固定プレート６５０および光学レンズ３００を含むことができる。
前記固定プレート６５０は、金属材質の板からなることができる。前記金属材質は、Ag、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、Wおよびこれら金属の選択的合金のうちいずれか１つからなることができる。前記固定プレート６５０は、単層または多層からなることができる。
前記固定プレート６５０は、光学レンズ３００の幅は、例えば楕円形状の長さと同一または大きくなるので、光の漏洩を防止することができる。前記固定プレート６５０は開口部６５２を含み、前記開口部６５２は下部幅(Ｄ１５)が上部の幅(Ｄ１６)より狭い。前記開口部６５２は底の面積が上面面積より狭い。前記開口部６５２の高さは、前記固定プレート６５０の厚さより大きい。前記固定プレート６５０の厚さは０.３５mm以下、例えば０.２mm〜０.３mmの範囲を有することができ、前記固定プレート６５０の厚さが前記範囲より厚い場合、材質の無駄使いが多くなり、前記範囲より小さい場合、支持部材としての機能が弱まることになる。
前記固定プレート６５０は、前記発光素子１００と物理的に離隔するように配置される。前記固定プレート６５０は、前記発光素子１００と電気的に分離するように配置される。前記固定プレート６５０は、前記発光素子１００の周りに配置され、前記発光素子１００から放出された光を反射させて前記発光素子１００を保護し、前記光学レンズ３００を支持することになる。
前記固定プレート６５０の支持部６５１の上面面積は、前記光学レンズ３００の底の面積より大きいので、前記光学レンズ３００から固定プレート６５０の上面に進行する光の漏洩を防止することができる。
前記固定プレート６５０の開口部６５２は、前記６５１から折り曲げられた側壁６５３および前記側壁６５３から折り曲げられた延長部６５４を含み、前記側壁６５３は、前記固定プレート６５０の支持部６５１から下方または垂直方向から折り曲げられ、前記延長部６５４は、前記側壁６５３から発光素子１００の方向または開口部６５２の中心方向、すなわち水平方向に突出する。
前記開口部６５２は、トップビュー形状が多角形形状を有することができ、例えば四角形状を有することができる。前記開口部６５２のトップビュー形状は、前記発光素子１００の形状と同じ形状を有することができる。前記開口部６５２のトップビュー形状は他の形状、例えば円形状または楕円形状を有することができるが、これに対して限定はしない。前記開口部６５２の上部および下部はオープンされた構造である。
前記開口部６５２のボトムビュー形状は多角形形状、例えば、四角形状を有することができる。前記開口部６５２は、ボトムビュー形状が前記発光素子１００の形状と同じ形状を有することができる。前記開口部６５２の底の長さ(Ｄ１５)は、前記延長部６５４がない場合、上部の幅(Ｄ１６)と同一であるかより狭く、前記発光素子１００の幅(Ｃ１)よりは大きい。
前記開口部６５２の上部の幅(Ｄ１６)は、底の長さ(Ｄ１５)に比べて１倍以上、例えば１.２倍〜１.５倍の範囲に配置され、前記上部の幅(Ｄ１５)が底の長さ(Ｄ１６)に比べて前記範囲より小さい場合、光の抽出効率が低下し、前記範囲より大きい場合、光学レンズ３００のリセス３１５の底の長さが大きくなる問題がある。前記開口部６５２の上部の幅(Ｄ１６)は２mm以下、例えば１.４mm〜１.８mmの範囲を有することができる。前記開口部６５２の上部の幅(Ｄ１６)が前記範囲より小さい場合、前記開口部６５２の延長部６５４の面積が減って開口部６５２の支持機能が低下し、前記範囲より大きい場合、前記光学レンズ３００のリセス３１５の底の面積が大きくなる。
ここで、前記光学レンズ３００のリセス３１５の底の長さは、前記固定プレート６５０の開口部６５２の上部の幅(Ｄ１６)と同一であるか小さい。これによって、前記固定プレート６５０の開口部６５２を介して放出された光は、前記光学レンズ３００のリセス３１５に入射し、一部は底面の第１底部３１２を介して入射する。前記光学レンズ３００の底面３１０の第１底部３１２の一部は、前記固定プレート６５０の開口部６５２に垂直方向にオーバーラップすることができる。
前記開口部６５２の延長部６５４の上面位置は、前記発光素子１００内の活性層より低い位置に配置され、前記活性層の側面に放出された光の損失を減らすことができる。前記開口部６５２の延長部６５４の上面位置は、前記発光素子１００の厚さの１／３以下の位置に配置される。前記開口部６５２の延長部６５４の上面位置が前記範囲より高い場合、前記発光素子１００の側面に放出された光の損失が増加することになる。
前記固定プレート６５０は、結合手段として、固定溝６６５または支持突起３５０を含むことができる。前記固定プレート６５０の結合手段として、例えば固定溝６６５が配置された場合、前記固定溝６６５は前記固定プレート６５０の厚さの１／２以下の深さに配置される。前記固定溝６６５は、トップビュー形状が円形状や多角形形状または楕円形状を有することができる。前記固定溝６６５は、側断面が多角形形状や半球形状を有することができるが、これに対して限定はしない。前記固定溝６６５の側断面形状が多角形形状や半球形状である場合、前記光学レンズ３００の支持突起３５０と結合が容易となる。前記光学レンズ３００の支持突起３５０は、側断面が前記固定溝６６５に結合される形状、例えば多角形形状や半球形状を有することができる。前記光学レンズ３００の支持突起３５０は、前記固定プレート６５０の固定溝６６５に接着剤(図示しない)で接着することができる。
前記固定溝６６５および前記支持突起３５０は、トップビュー形状が連続的な形状や非連続的な形状を有することができる。ここで、前記非連続的な形状は、円に沿って２つ以上の固定溝６６５または支持突起３５０が相互離隔した形態に配置される。他の例として、結合手段は、前記固定プレート６５０に支持突起３５０および前記光学レンズ３００に固定溝６６５に配置される。
前記固定プレート６５０は、光源レンズ３００を支持する支持部６５１から下方に折り曲げられた脚部６６１、６６３を含み、前記脚部６６１、６６３は、前記固定プレート６５０の位置を高めることができる。前記脚部６６１、６６３は、固定プレート６５０の相互反対側に配置された第１、２脚部６６１、６６３を含み、前記第１、２脚部６６１、６６３は、前記固定プレート６５０から下方に折り曲げられてもよい。前記第１、２脚部６６１、６６３は、前記固定プレート６５０から垂直方向または９０±１０度の範囲内で傾斜するように折り曲げられる。
前記固定プレート６５０は、前記各脚部６６１、６６３から折り曲げられた固定部６６２、６６４を含むことができる。前記固定部６６２、６６４は、前記第１脚部６６１から水平方向に折り曲げられた第１固定部６６２、前記第２脚部６６３から水平方向に折り曲げられた第２固定部６６４を含むことができる。前記第１、２固定部６６２、６６４は、前記第１、２脚部６６１、６６３から外側方向に折り曲げられることで、水平な底面を提供することができる。前記第１、２固定部６６２、６６４は、接着部材によって他の構造物(例えば、回路基板)に接着される。前記第１、２固定部６６２、６６４は、前記固定プレート６５０と平行する方向に配列される。前記第１、２固定部６６２、６６４は、前記固定プレート６５０の両底を固定させることで、前記固定プレート６５０が流動することを遮断することができる。
前記固定プレート６５０は、第１軸(Ｘ)方向の両断部に第１、２固定部６６２、６６４が配置され、第１軸(Ｘ)方向に対して直交する第２軸方向の両断部に固定部６６２、６６４および脚部６６１、６６３は配置されなくてもよい。
他の例として、前記第１、２固定部６６２、６６４は、前記第１、２脚部６６１、６６３から内側方向または内側／外側方向に折り曲げられてもよい。前記第１、２固定部６６２、６６４が前記第１、２脚部６６１、６６３から内側方向に折り曲げられると、前記固定プレート６５０が下方に垂れることを防止することができる。前記第１、２固定部６６２、６６４が前記第１、２脚部６６１、６６３から内側方向または外側方向に折り曲げられた場合、前記第１、２固定部６６２、６６４の一部は内側方向に折り曲げられ、他の部分は外側方向に折り曲げられて、前記固定プレート６５０が垂れることを防止することができる。
実施例は、固定プレート６５０内で折り曲げられた部分は、角を有する構造であるか、曲面を持たせて折り曲げられた部分であるが、これに対して限定はしない。
前記固定プレート６５０は、開口部６５２の側壁６５４と、前記第１、２脚部６６１、６６３の間にギャップ領域６５５が配置され、前記ギャップ領域６５５は、前記固定プレート６５０を所定間隔で離隔させることができる。
前記固定プレート６５０の上面高さは１mm以下、例えば０.６mm〜０.９mmの範囲を有することができ、前記固定プレート６５０の高さが前記範囲より小さい場合、固定プレート６５０の厚さが薄くなって固定プレート６５０としての機能が低下し、前記範囲より大きい場合、光源ユニットの高さが大きくなる。前記固定プレート６５０の上面高さは、前記発光素子１００の上面より高く配置され、前記固定プレート６５０内に配置された発光素子１００を保護し、前記発光素子１００から放出された光を光学レンズ３００にガイドすることができる。
前記固定プレート６５０の上面には、白色層(図示しない)が形成され、前記白色層は、樹脂材質内に金属酸化物、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２のような金属酸化物が添加された層からなることができる。前記白色層は、前記光学レンズ３００の底面３１０のうち第１底部３１２に接触することができる。前記白色層は、前記光学レンズ３００の底面３１０から漏洩した光を反射させることができる。
前記光学レンズ３００の底面３１０は、第１底部３１２が前記固定プレート６５０の固定溝６６５と開口部６５２との間の領域上に配置され、前記第２底部３１４が前記固定プレート６５０の上面から離隔することができる。実施例に係る光学レンズ３００の構成は、第１実施例の構成を参照することにする。前記発光素子１００から放出された光は、殆どが前記固定プレート６５０の開口部６５２を介して前記光学レンズ３００のリセス３１５にガイドされ、前記光学レンズ３００の底面３１０に進行して損失した光を減らすことが出来る。これによって、前記光学レンズ３００の幅を前記固定プレート６５０の上面より大きくすることができる。前記発光素子１００は、前記固定プレート６５０の開口部６５２に配置される。前記開口部６５２の側壁６５４が前記発光素子１００の周りに配置されるので、前記発光素子１００から放出された光を反射することができる。
前記発光素子１００と前記光学レンズ３００のリセス３１５の底との間の距離(Ｇ５)は１mm以下、例えば０.７mm以下である。これによって、前記発光素子１００から放出された光が前記光学レンズ３００のリセス３１５に効果的に入射することができる。
前記固定プレート６５０は、図３７の回路基板４００の上に１つまたは複数個が配列される。前記複数個の固定プレート６５０は、１列以上配列される。前記発光素子１００は、前記回路基板４００と連結される。前記固定プレート６５０は、前記回路基板４００と電気的に連結されなくてもよい。前記固定プレート６５０の第１、２固定部６６２、６６４は、前記回路基板４００に接着部材によって接着することができる。前記接着部材は、ハンダのような材質を含むことができる。
実施例に係る発光素子１００は、表面に蛍光フィルムが配置される。前記蛍光フィルムは、青色蛍光体、シアン蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および赤色蛍光体のうち少なくとも１つまたは複数を含み、単層または多層に配置される。前記蛍光フィルムは、透光性樹脂材料内に蛍光体が添加される。前記透光性樹脂材料は、シリコンまたはエポキシのような物質を含み、前記蛍光体は、YAG、TAG、Silicate、Nitride、Oxy‐nitride系物質のいずれからなることができる。前記蛍光フィルムは、量子点(quantum dot)のような蛍光体を含むことができる。前記量子点は、ＩＩ‐ＶＩ化合物またはＩＩＩ‐Ｖ族化合物半導体を含むことができ、赤色、緑色、黄色、赤色の量子点のうち少なくとも１つまたは相互異なる種類を含むことができる。前記量子点は、量子拘束(quantum confinement)から発生する光学特性を有するナノメートル大きさの粒子である。特定の励起源(excitation source)で刺激した時、所望の波長の光が量子点から発光されるようにするために、量子点の特定組成、構造および／または大きさを選択することができる。量子点は、大きさを変化させることで、可視スペクトル全般にわたって発光するように調整することができる。前記量子点は、１つ以上の半導体材料を含むことができ、前記半導体材料は、例えばＩＶ族元素、ＩＩ‐ＶＩ族化合物、ＩＩ‐Ｖ族化合物、ＩＩＩ‐ＶＩ族化合物、ＩＩＩ‐Ｖ族化合物、ＩＶ‐ＶＩ族化合物、Ｉ‐ＩＩＩ‐ＶＩ族化合物、ＩＩ‐ＩＶ‐ＶＩ族化合物、ＩＩ‐ＩＶ‐Ｖ族化合物、上述した任意のものを含む合金、および／または三元および四元混合物または合金を含む、上述した任意のものを含む混合物を含むことができる。前記量子点は、例えばZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、InSb、AlS、AlP、AlAs、PbS、PbSe、Ge、Si、CuInS２、CuInSe２、MgS、MgSe、MgTe等のようなものおよびこれらの組合からなることができる。
実施例に係る発光素子の例を図４１〜図４３を参照して説明することにする。図４１は実施例に係る発光素子の第１例を示した図である。図４１を参照して発光素子および回路基板の一例を説明することにする。
図４１に示すように、発光素子１００は、発光チップ１００Ａを含む。前記発光素子１００は、発光チップ１００Ａと前記発光チップ１００Ａの上に配置された蛍光体層１５０を含むことができる。前記蛍光体層１５０は、青色、緑色、黄色、赤色蛍光体のうち少なくとも１つまたは複数を含み、単層または多層に配置される。前記蛍光体層１５０は、透光性樹脂材料内に蛍光体が添加される。前記透光性樹脂材料は、シリコンまたはエポキシのような物質を含み、前記蛍光体は、YAG、TAG、Silicate、Nitride、Oxy‐nitride系物質のいずれからなることができる。
前記蛍光体層１５０は、前記発光チップ１００Ａの上面に配置されるか、前記発光チップ１００Ａの上面および側面に配置される。前記蛍光体層１５０は、前記発光チップ１００Ａの表面のうち光が放出される領域上に配置され、光の波長を変換させることができる。
前記蛍光体層１５０は、単層または相互異なる蛍光体層を含むことができ、前記相互異なる蛍光体層は、第１層が赤色、黄色、緑色蛍光体のうちの少なくとも一種類の蛍光体を有することができ、第２層が前記第１層の上に形成され、赤色、黄色、緑色蛍光体のうち前記第１層と異なる蛍光体を有することができる。他の例として、前記相互異なる蛍光体層は、３層以上の蛍光体層を含むことができるが、これに対して限定はしない。
他の例として、前記蛍光体層１５０は、フィルムタイプを含むことができる。前記フィルムタイプの蛍光体層は均一な厚さを提供することで、波長変換による色分布が均一となる。
前記発光チップ１００Ａに対して説明すると、前記発光チップ１００Ａは、基板１１１、第１半導体層１１３、発光構造物１２０、電極層１３１、絶縁層１３３、第１電極１３５、第２電極１３７、第１連結電極１４１、第２連結電極１４３および支持層１４０を含むことができる。
前記基板１１１は、透光性、絶縁性または導電性基板を利用することができ、例えばサファイア(Ａｌ２Ｏ３)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge、Ｇａ２Ｏ３のうち少なくとも１つを利用することができる。前記基板１１１のトップ面および底面のうち少なくとも１つまたは両方ともには、複数の凸部(図示しない)が形成され、光抽出効率を改善させることができる。各凸部の側断面形状は、半球形状、半楕円形状または多角形形状のうち少なくとも１つを含むことができる。ここで、前記基板１１１は発光チップ１００Ａ内から除去することができ、この場合、前記第１半導体層１１３または第１導電型半導体層１１５が発光チップ１００Ａのトップ層として配置される。
前記基板１１１の下には、第１半導体層１１３が形成される。前記第１半導体層１１３は、ＩＩ族‐Ｖ族元素の化合物半導体を利用して形成することができる。前記第１半導体層１１３は、ＩＩ族‐Ｖ族元素の化合物半導体を利用して少なくとも一層または複数の層からなることができる。前記第１半導体層１１３は、例えばＩＩＩ族‐Ｖ族元素の化合物半導体を利用した半導体層、例えばGaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP、GaPのうち少なくとも１つを含むことができる。前記第１半導体層１１３は、InxAlyGa1-x-yN(０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１)の組成式を有し、バッファ層およびアンドープ(undoped)半導体層のうち少なくとも１つからなることができる。前記バッファ層は、前記基板と窒化物半導体層との間の格子定数の差を減らすことができ、前記アンドープ半導体層は、半導体の結晶品質を改善させることができる。ここで、前記第１半導体層１１３は形成しなくてもよい。
前記第１半導体層１１３の下には、発光構造物１２０が形成される。前記発光構造物１２０は、ＩＩ族‐Ｖ族元素およびＩＩＩ族‐Ｖ族元素の化合物半導体から選択的に形成され、紫外線帯域から可視光線帯域の波長範囲内で所定のピーク波長を発光することができる。
前記発光構造物１２０は、第１導電型半導体層１１５、第２導電型半導体層１１９、前記第１導電型半導体層１１５と前記第２導電型半導体層１１９との間に形成された活性層１１７を含み、前記各層１１５、１１７、１１９の上および下のうち少なくとも１つには、他の半導体層がさらに配置されるが、これに対して限定はしない。
前記第１導電型半導体層１１５は第１半導体層１１３の下に配置され、第１導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えばｎ型半導体層から具現することができる。前記第１導電型半導体層１１５は、InxAlyGa1-x-yN(０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１)の組成式を有する。前記第１導電型半導体層１１５は、ＩＩＩ族‐Ｖ族元素の化合物半導体、例えばGaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPから選択することができる。前記第１導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとしてSi、Ge、Sn、Se、Te等のようなドーパントを含む。
前記活性層１１７は第１導電型半導体層１１５の下に配置され、単一量子井戸、多重量子井戸(MQW)、量子線(quantum wire)構造または量子点(quantum dot)構造を選択的に含み、井戸層と障壁層の周期を含む。前記井戸層／障壁層の周期は、例えばInGaN／GaN、GaN／AlGaN、AlGaN／AlGaN、InGaN／AlGaN、InGaN／InGaN、AlGaAs／GaA、InGaAs／GaAs、InGaP／GaP、AlInGaP／InGaP、InP／GaAsのペアのうち少なくとも１つを含む。
前記第２導電型半導体層１１９は、活性層１１７の下に配置される。前記第２導電型半導体層１１９は、第２導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えばInxAlyGa1-x-yN(０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１)の組成式を有する。前記第２導電型半導体層１１９は、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPのような化合物半導体のうち少なくとも１つからなることができる。前記第２導電型半導体層１１９がｐ型半導体層であり、前記第１導電型ドーパントはｐ型ドーパントとして、Mg、Zn、Ca、Sr、Baを含むことができる。
前記発光構造物１２０は、他の例として、前記第１導電型半導体層１１５をｐ型半導体層、前記第２導電型半導体層１１９をｎ型半導体層から具現することができる。前記第２導電型半導体層１１９の上には、前記第２導電型と反対極性を有する第３導電型半導体層を形成することもできる。また前記発光構造物１２０は、ｎ‐ｐ接合構造、ｐ‐ｎ接合構造、ｎ‐ｐ‐ｎ接合構造、ｐ‐ｎ‐ｐ接合構造のうちいずれか１つの構造で具現することができる。
前記第２導電型半導体層１１９の下には、電極層１３１が形成される。前記電極層１３１は反射層を含むことができる。前記電極層１３１は、前記発光構造物１２０の第２導電型半導体層１１９に接触したオーミック接触層を含むことができる。前記反射層は、反射率が７０％以上の物質、例えばAl、Ag、Ru、Pd、Rh、Pt、Irの金属と前記金属の２以上の合金から選択することができる。前記反射層の金属は、前記第２導電型半導体層１１９の下に接触することができる。前記オーミック接触層は、透光性材質、金属または非金属材質から選択することができる。
前記電極層１３１は、透光性電極層／反射層の積層構造を含むことができ、前記透光性電極層は、例えばITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IZTO(indium zinc tin oxide)、IAZO(indium aluminum zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、IGTO(indium gallium tin oxide)、AZO(aluminum zinc oxide)、ATO(antimony tin oxide)、GZO(gallium zinc oxide)、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfおよびこれらの選択的な組合で構成された物質からなることができる。前記透光性電極層の下には金属材質の反射層が配置され、例えばAg、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfおよびこれらの選択的な組合で構成された物質からなることができる。前記反射層は、他の例として、相互異なる屈折率を有する二層が交互に配置されたDBR(distributed bragg reflection)構造からなることができる。
前記第２導電型半導体層１１９および前記電極層１３１中の少なくとも１つの表面にはラフネスのような光抽出構造が形成され、このような光抽出構造は入射する光の臨界角を変化させて、光抽出効率を改善させることができる。
前記絶縁層１３３は、前記電極層１３１の下に配置され、前記第２導電型半導体層１１９の下面、前記第２導電型半導体層１１９および前記活性層１１７の側面、前記第１導電型半導体層１１５の一部領域に配置される。前記絶縁層１３３は、前記発光構造物１２０の下部領域のうち前記電極層１３１、第１電極１３５および第２電極１３７を除いた領域に形成され、前記発光構造物１２０の下部を電気的に保護することになる。
前記絶縁層１３３は、Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zrのうち少なくとも１つを有する酸化物、窒化物、フッ化物および硫化物のうち少なくとも１つから形成された絶縁物質または絶縁性樹脂を含む。前記絶縁層１３３は、例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２から選択的になることができる。前記絶縁層１３３は、単層または多層からなることができるが、これに対して限定はしない。前記絶縁層１３３は、発光構造物１２０の下にフリップボンディングするための金属構造物を形成する時、前記発光構造物１２０の層間ショートを防止するために形成される。
前記絶縁層１３３は、相互異なる屈折率を有する第１層と第２層が交互に配置されたDBR(distributed bragg reflector)構造からなることができ、前記第１層はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２のいずれか１つからなり、前記第２層は、前記第１層以外の物質のうちいずれか１つからなることができるが、これに対して限定はしない。または前記第１層および第２層が同じ物質で形成されるか、３層以上の層を有するペア(Pair)からなってもよい。この場合、前記電極層は形成しなくてもよい。
前記第１導電型半導体層１１５の一部領域の下には第１電極１３５が配置され、前記電極層１３１の一部の下には第２電極１３７が配置される。前記第１電極１３５の下には第１連結電極１４１が配置され、前記第２電極１３７の下には第２連結電極１４３が配置される。
前記第１電極１３５は、前記第１導電型半導体層１１５と前記第１連結電極１４１に電気的に連結され、前記第２電極１３７は、前記電極層１３１を介して前記第２導電型半導体層１１９と第２連結電極１４３に電気的に連結される。
前記第１電極１３５および第２電極１３７は、Cr、Ti、Co、Ni、V、Hf、Ag、Al、Ru、Rh、Pt、Pd、Ta、Mo、Wのうち少なくとも１つまたは合金からなることができ、単層または多層からなることができる。前記第１電極１３５と前記第２電極１３７は同じ積層構造または異なる積層構造からなることができる。前記第１電極１３５および前記第２電極１３７のうち少なくとも１つは、アーム(arm)またはフィンガー(finger)構造のような電流拡散パターンがさらに形成されてもよい。また前記第１電極１３５および前記第２電極１３７は、１つまたは複数形成されるが、これに対して限定はしない。前記第１および第２連結電極１４１、１４３のうち少なくとも１つは複数に配置されるが、これに対して限定はしない。
前記第１連結電極１４１および前記第２連結電極１４３は、電源を供給するリード(lead)機能と放熱経路を提供することになる。前記第１連結電極１４１および前記第２連結電極１４３は、円形状、多角形状、円柱または多角柱のような形状のうち少なくとも１つを含むことができる。前記第１連結電極１４１および第２連結電極１４３は、金属パウダー材質、例えばAg、Al、Au、Cr、Co、Cu、Fe、Hf、In、Mo、Ni、Si、Sn、Ta、Ti、Wおよびこれら金属の選択的合金のうちいずれか１つからなることができる。前記第１連結電極１４１および第２連結電極１４３は、前記第１電極１３５および第２電極１３７との接着力を向上させるために、In、Sn、Ni、Cuおよびこれらの選択的な合金のうちのいずれか１つの金属でメッキすることができる。
前記支持層１４０は熱伝導性材質を含み、前記第１電極１３５、前記第２電極１３７、前記第１連結電極１４１および前記第２連結電極１４３の周りに配置される。前記支持層１４０の下面には、前記第１および第２連結電極１４１、１４３の下面が露出される。
前記支持層１４０は、発光素子１００を支持する層として使用される。前記支持層１４０は絶縁性材質から形成され、前記絶縁性材質は、例えばシリコンまたはエポキシのような樹脂層から形成される。他の例として、前記絶縁性材質は、ペーストまたは絶縁性インクを含むことができる。前記絶縁性材質の材質の種類としては、polyacrylate resin、epoxy resin、phenolic resin、polyamides resin、polyimides rein、unsaturated polyesters resin、polyphenylene ether resiN(PPE)、polyphenilene oxide resiN(PPO)、polyphenylenesulfides resin、cyanate ester resin、benzocyclobutene(BCB)、Polyamido‐amine Dendrimers(PAMAM)、およびPolypropylene‐imine、Dendrimers(PPI)、およびPAMAM内部構造および有機シリコン外面を有するPAMAM‐OS(organosilicon)を単独またはこれらの組合を含む樹脂から構成されることができる。前記支持層１４０は、前記絶縁層１３３と異なる物質からなることができる。
前記支持層１４０内には、Al、Cr、Si、Ti、Zn、Zrのうち少なくとも１つを有する酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物のような化合物のうち少なくとも１つが添加することができる。ここで、前記支持層１４０内に添加された化合物は、熱拡散剤からなることができ、前記熱拡散剤は所定大きさの粉末粒子、粒子、フィラー(filler)、添加剤として使用することができる。前記熱拡散剤はセラミック材質を含み、前記セラミック材質は、同時焼成される低温焼成セラミック(LTCC：low temperature co‐fired ceramic)、高温焼成セラミック(HTCC：high temperature co‐fired ceramic)、アルミナ(alumina)、水晶(quartz)、カルシウムジルコネート(calcium zirconate)、カンラン石(forsterite)、SiC、黒鉛、溶融シリカ(fusedsilica)、ムライト(mullite)、菫青石(cordierite)、ジルコニア(zirconia)、ベリリア(beryllia)および窒化アルミニウム(aluminum nitride)のうち少なくとも１つを含む。前記セラミック材質は、窒化物または酸化物のような絶縁性物質のうち、熱伝導度が窒化物や酸化物より高い金属窒化物からなることができ、前記金属窒化物は、例えば熱伝導度が１４０W／mK以上の物質を含むことができる。前記セラミック材質は、例えばＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４、SiC(SiC‐BeO)、BeO、CeO、AlNのようなセラミック(Ceramic)系列をあげることができる。前記熱伝導性物質はＣ(ダイヤモンド、CNT)の成分を含むことができる。
前記発光チップ１００Ａは、前記回路基板４００の上にフリップ方式で搭載される。前記回路基板４００は、金属層４７１、前記金属層４７１の上に絶縁層４７２、前記絶縁層４７２の上に複数のリード電極４７３、４７４を有する回路層(図示しない)および前記回路層を保護する保護層４７５を含む。前記金属層４７１は放熱層として、熱伝導性が高い金属、例えばＣｕまたはＣｕ合金のような金属を含み、単層または多層構造からなることができる。
前記絶縁層４７２は、前記金属層４７１と回路層との間を絶縁する。前記絶縁層は、エポキシ、シリコン、ガラス繊維、プリプレグ(prepreg)、ポリフタラミド(PPA：Polyphthalamide)、LCP(Liquid Crystal Polymer)、PA9T(Polyamide9T)のような樹脂材質のうち少なくとも１つを含むことができる。また前記絶縁層４７２内には金属酸化物、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のような添加剤が添加されるが、これに対して限定はしない。他の例として、前記絶縁層４７２は、グラフェンのような材質をシリコンまたはエポキシのような絶縁物質内に添加して用いることができるが、これに対して限定はしない。
前記絶縁層４７２は、前記金属層４７１が陽極酸化(anodizing)過程によって形成された陽極酸化(anodizing)された領域からなることができる。ここで、前記金属層４７１はアルミニウム材質であり、前記陽極酸化された領域はＡｌ２Ｏ３のような材質で配置される。
前記第１および第２リード電極４７３、４７４は、発光チップ１００Ａの第１および第２連結電極１４１、１４３と電気的に連結される。前記第１および第２リード電極４７３、４７４と前記発光チップ１００Ａの連結電極１４１、１４３との間には伝導性接着剤４６１、４６２が配置される。前記伝導性接着剤４６１、４６２はソルダー材質のような金属材質を含むことができる。前記第１リード電極４７３および第２リード電極４７４は回路パターンとして、電源を供給することになる。
前記保護層４７５は、前記回路層の上に配置される。前記保護層４７５は反射材質を含み、例えばレジスト材質、例えば白色のレジスト材質からなることができるが、これに対して限定はしない。前記保護層４７５は反射層として機能することができ、例えば吸収率よりも反射率が高い材質からなることができる。他の例として、前記保護層４７５は光を吸収する材質からなることができ、前記光吸収材質は黒色レジスト材質を含むことができる。
図４２を参照して発光素子の第２例を説明することにする。
図４２に示すように、発光素子１００は、発光チップ１００Ｂを含む。前記発光素子１００は、発光チップ１００Ｂと前記発光チップ１００Ｂの上に配置された蛍光体層１５０を含むことができる。前記蛍光体層１５０は、青色、緑色、黄色、赤色蛍光体のうち少なくとも１つまたは複数を含み、単層または多層に配置される。前記蛍光体層１５０は、透光性樹脂材料内に蛍光体が添加される。前記透光性樹脂材料は、シリコンまたはエポキシのような物質を含み、前記蛍光体は、YAG、TAG、Silicate、Nitride、Oxy‐nitride系物質のいずれからなることができる。
前記蛍光体層１５０は、前記発光チップ１００Ｂの上面に配置されるか、前記発光チップ１００Ｂの上面および側面に配置される。前記蛍光体層１５０は、前記発光チップ１００Ｂの表面のうち光が放出される領域上に配置され、光の波長を変換させることができる。
前記発光チップ１００Ｂは、基板１１１、第１半導体層１１３、発光構造物１２０、電極層１３１、絶縁層１３３、第１電極１３５、第２電極１３７、第１連結電極１４１、第２連結電極１４３および支持層１４０を含むことができる。前記基板１１１および第２半導体層１１３は除去されてもよい。
発光素子１００の発光チップ１００Ｂと回路基板４００は、連結電極１６１、１６２に連結され、前記連結電極１６１、１６２は伝導性バンプ、すなわちソルダーバンプを含むことができる。前記伝導性バンプは、各電極１３５、１３７の下に１つまたは複数配列されるが、これに対して限定はしない。前記絶縁層１３３は、第１および第２電極１３５、１３７を露出させ、前記第１および第２電極１３５、１３７は連結電極１６１、１６２と電気的に連結される。
図４３を参照して発光素子の第３例を説明することにする。
図４３に示すように、発光素子１００は、回路基板４００に連結された発光チップ２００Ａを含む。前記発光素子１００は、発光チップ２００Ａの表面に配置された蛍光体層２５０を含むことができる。前記蛍光体層２５０は入射する光の波長を変換することになる。前記発光素子１００の上には、図４のように光学レンズ(図４の３００)が配置されて、前記発光チップ２００Ａから放出された光の指向特性を調節することになる。
前記発光チップ２００Ａは、発光構造物２２５および複数のパッド２４５、２４７を含む。前記発光構造物２２５は、ＩＩ族‐ＶＩ族元素の化合物半導体層、例えばＩＩＩ族‐Ｖ族元素の化合物半導体層またはＩＩ族‐ＶＩ族元素の化合物半導体層からなることができる。前記複数のパッド２４５、２４７は、前記発光構造物２２５の半導体層に選択的に連結され、電源を供給することになる。
前記発光構造物２２５は、第１導電型半導体層２２２、活性層２２３および第２導電型半導体層２２４を含む。前記発光チップ２００Ａは、基板２２１を含むことができる。前記基板２２１は、前記発光構造物２２５の上に配置される。前記基板２２１は、例えば透光性、絶縁性基板または伝導性基板からなることができる。このような構成は、図４の発光構造物および基板に対する説明を参照することにする。
前記発光チップ２００Ａは、下部にパッド２４５、２４７が配置され、前記パッド２４５、２４７は、第１および第２パッド２４５、２４７を含む。前記第１および第２パッド２４５、２４７は、前記発光チップ２００Ａの下に相互離隔して配置される。前記第１パッド２４５は前記第１導電型半導体層２２２と電気的に連結され、前記第２パッド２４７は第２導電型半導体層２２４と電気的に連結される。前記第１および第２パッド２４５、２４７は、底の形状が多角形または円形状であるか、回路基板４００の第１および第２リード電極４１５、４１７の形状と対応する形状を有することができる。前記第１および第２パッド２４５、２４７のそれぞれの下面面積は、例えば第１および第２リード電極４１５、４１７のそれぞれの上面の大きさと対応する大きさを有することができる。
前記発光チップ２００Ａは、前記基板２２１と前記発光構造物２２５との間にバッファ層(図示しない)およびアンドープ半導体層(図示しない)のうち少なくとも１つを含むことができる。前記バッファ層は、前記基板２２１と半導体層との格子定数の差を緩和させるための層として、ＩＩ族‐ＶＩ族化合物半導体から選択的になることができる。前記バッファ層の下には、アンドープされたＩＩＩ族‐Ｖ族化合物半導体層がさらに形成されるが、これに対して限定はしない。前記基板２２１は除去されてもよい。前記基板２２１が除去された場合、蛍光体層２５０は、前記第１導電型半導体層２２２の上面や他の半導体層の上面に接触することができる。
前記発光チップ２００Ａは、第１および第２電極層２４１、２４２、第３電極層２４３、絶縁層２３１、２３３を含む。前記第１および第２電極層２４１、２４２のそれぞれは、単層または多層からなることができ、電流拡散層として機能することができる。前記第１および第２電極層２４１、２４２は、前記発光構造物２２５の下に配置された第１電極層２４１と、前記第１電極層２４１の下に配置された第２電極層２４２を含むことができる。前記第１電極層２４１は電流を拡散させ、前記第２電極層２４１は入射する光を反射させることになる。
前記第１および第２電極層２４１、２４２は、相互異なる物質からなることができる。前記第１電極層２４１は透光性材質からなることができ、例えば金属酸化物または金属窒化物からなることができる。前記第１電極層は、例えばITO(indium tin oxide)、ITON(ITO nitride)、IZO(indium zinc oxide)、IZON(IZO nitride)、IZTO(indium zinc tin oxide)、IAZO(indium aluminum zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、IGTO(indium gallium tin oxide)、AZO(aluminum zinc oxide)、ATO(antimony tin oxide)、GZO(gallium zinc oxide)から選択的になることができる。前記第２電極層２４２は、前記第１電極層２４１の下面と接触して反射電極層として機能することができる。前記第２電極層２４２は金属、例えばAg、AuまたはAlを含む。前記第２電極層２４２は、前記第１電極層２４１が一部領域が除去された場合、前記発光構造物２２５の下面に部分的に接触することができる。
他の例として、前記第１および第２電極層２４１、２４２の構造は、ODR(Omni Directional Reflector layer)構造で積層されてもよい。前記ODR(Omni Directional Reflector layer)構造は、低い屈折率を有する第１電極層２４１と、前記第１電極層２４１と接触した高反射材質の金属材質である第２電極層２４２の積層構造からなることができる。前記電極層２４１、２４２は、例えばITO／Agの積層構造からなることができる。このような前記第１電極層２４１と第２電極層２４２との間の界面で全方位反射角を改善させることができる。
他の例として、前記第２電極層２４２は除去されてもよく、異なる材質の反射層からなることができる。前記反射層は、DBR(distributed bragg reflector)構造からなることができ、前記DBR(distributed bragg reflector)構造は、相互異なる屈折率を有する２つの誘電体層が交互に配置された構造を含み、例えばＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、ＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層およびＭｇＯ層のうち相互異なるいずれか１つをそれぞれ含むことができる。他の例として、前記電極層２４１、２４２は、DBR(distributed bragg reflector)構造とODR(Omni Directional Reflector layer)構造を両方とも含むことができ、この場合９８％以上の光反射率を有する発光チップ２００Ａを提供することができる。前記フリップ方式で搭載された発光チップ２００Ａは、前記第２電極層２４２から反射された光が基板２２１を介して放出されるので、垂直上方向に殆どの光を放出することができる。また前記発光チップ２００Ａの側面に放出された光は、反射シート６００によって光学レンズの入射面領域に反射される。
前記第３電極層２４３は、前記第２電極層２４２の下に配置され、前記第１および第２電極層２４１、２４２と電気的に絶縁される。前記第３電極層２４３は、金属、例えばチタニウム(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、錫(Sn)、銀(Ag)、リン(P)のうち少なくとも１つを含む。前記第３電極層２４３の下には、第１パッド２４５および第２パッド２４７が配置される。前記絶縁層２３１、２３３は、第１および第２電極層２４１、２４２、第３電極層２４３、第１および第２パッド２４５、２４７、発光構造物２２５の層間の不必要な接触を遮断することになる。前記絶縁層２３１、２３３は、第１および第２絶縁層２３１、２３３を含む。前記第１絶縁層２３１は、前記第３電極層２４３と第２電極層２４２との間に配置される。前記第２絶縁層２３３は、前記第３電極層２４３と第１／２パッド２４５、２４７との間に配置される。前記第１および第２パッド２４５、２４７は、前記第１および第２リード電極４１５、４１７と同じ物質を含むことができる。
前記第３電極層２４３は、前記第１導電型半導体層２２２と連結される。前記第３電極層２４３の連結部２４４は、前記第１、２電極層２４１、２４２および発光構造物２２５の下部を介してビア構造で突出し、第１導電型半導体層２２２と接触する。前記連結部２４４は複数配置される。前記第３電極層２４３の連結部２４４の周りには、前記第１絶縁層２３１の一部２３２が延長されて、第３電極層(２４３と前記第１および第２電極層２４１、２４２、第２導電型半導体層２２４および活性層２２３との間の電気的な連結を遮断する。前記発光構造物２２５の側面には、側面保護のために絶縁層が配置されるが、これに対して限定はしない。
前記第２パッド２４７は、前記第２絶縁層２３３の下に配置され、前記第２絶縁層２３３のオープン領域を介して前記第１および第２電極層２４１、２４２のうち少なくとも１つと接触または連結される。前記第１パッド２４５は、前記第２絶縁層２３３の下に配置され、前記第２絶縁層２３３のオープン領域を介して前記第３電極層２４３と連結される。これによって、前記第１パッド２４７の突起２４８は、第１、２電極層２４１、２４２を介して第２導電型半導体層２２４に電気的に連結され、第２パッド２４５の突起２４６は、第３電極層２４３を介して第１導電型半導体層２２２に電気的に連結される。
前記第１および第２パッド２４５、２４７は、前記発光チップ２００Ａの下部で相互離隔し、前記回路基板４００の第１および第２リード電極４１５、４１７と対面する。前記第１および第２パッド２４５、２４７には、多角形形状のリセス２７１、２７３を含むことができ、前記リセス２７１、２７３は、前記発光構造物２２５の方向に膨らむように形成される。前記リセス２７１、２７３は、前記第１および第２パッド２４５、２４７の厚さと同一または小さい深さで形成され、このようなリセス２７１、２７３の深さは、前記第１および第２パッド２４５、２４７の表面積を増加させることができる。
前記第１パッド２４５と第１リード電極４１５との間の領域および前記第２パッド２４７と第２リード電極４１７との間の領域には、接合部材２５５、２５７が配置される。前記接合部材２５５、２５７は電気伝導性物質を含むことができ、一部は前記リセス２７１、２７３に配置される。前記第１および第２パッド２１５、２１７は、前記接合部材２５５、２５７がリセス２７１、２７３に配置されるので、前記接合部材２５５、２５７と第１および第２パッド２４５、２４７との間の接着面積が増加する。これによって、第１および第２パッド２４５、２４７と第１および第２リード電極４１５、４１７が接合されるので、発光チップ２００Ａの電気的な信頼性および放熱効率を改善させることができる。
前記接合部材２５５、２５７は、ソルダーペースト材質を含むことができる。前記ソルダーペースト材質は、金(Au)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、銀(Ag)のうち少なくとも１つを含む。前記接合部材２５５、２５７は、熱伝達を回路基板４００に直接伝導するので、熱伝導効率がパッケージを利用した構造より改善される。また前記接合部材２５５、２５７は、発光チップ２００Ａの第１および第２パッド２４５、２４７との熱膨張係数の差が少ない物質であるので、熱伝導効率を改善させることができる。
前記接合部材２５５、２５７は、他の例として伝導性フィルムを含むことができ、前記伝導性フィルムは、絶縁性フィルム内に１つ以上の導電性粒子を含む。前記導電性粒子は、例えば、金属、金属合金、炭素のうち少なくとも１つを含むことができる。前記導電性粒子は、ニッケル、銀、金、アルミニウム、クロム、銅および炭素のうち少なくとも１つを含むことができる。前記伝導性フィルムは、異方性(Anisotropic)伝導フィルムまたは異方性導電接着剤を含むことができる。
前記発光チップ２００Ａと前記回路基板４００との間には、接着部材、例えば熱伝導性フィルムを含むことができる。前記熱伝導性フィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエーテル樹脂と、ポリイミド樹脂と、アクリル樹脂と、ポリスチレンおよびアクリロニトリル‐スチレン等のスチレン系樹脂と、ポリカーボネート樹脂と、ポリ乳酸樹脂と、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン‐プロピレン共重合体のようなポリオレフィン樹脂と、ポリビニルクロライド、ポリビニリデンクロライド等のビニル樹脂と、ポリアミド樹脂と、スルホン系樹脂と、ポリエーテル‐エーテルケトン系樹脂と、アリレート系樹脂または前記樹脂のブレンドのうち少なくとも１つを含むことができる。
前記発光チップ２００Ａは、回路基板４００の表面および発光構造物２２５の側面および上面を介して光を放出することで、光抽出効率を改善させることができる。このような回路基板４００の上に発光チップ２００Ａを直接ボンディングすることができるので、工程を簡素化することができる。また、発光チップ２００Ａの放熱が改善されることで、照明分野等に有用に活用することができる。
図４８および図４９は第５実施例に係る光学レンズにおいて、リセスの深さに応じたＸ軸方向とＹ軸方向の輝度分布であり、図５０はＹ軸方向の色差分布を示した図である。
図４８〜図５０において、光学レンズの例１、例２、例３は７mm〜７.５mmの範囲でリセスの底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を有し、前記リセスの深さを漸減させた構造である。このようなリセスの深さを低くすることで、半値幅がより狭くなるということが分かり、図５０のように側方向に広く分布することが分かる。
実施例は、相互異なる軸方向の輝度分布が異なる光学レンズを提供することができる。実施例は、光学レンズの個数を減らすことができる。実施例は、光学レンズから抽出された光によるホットスポットのようなノイズを減らすことができる。実施例は、回路基板の上に配置された光学レンズ間の干渉を減らすことができる。実施例は、ライトユニット内に配置される発光素子および光学レンズの個数を減らすことができる。実施例は、１つのバー形状の光源モジュールを有する表示装置用ライトユニットを提供することができる。実施例は、光学レンズを有する光源モジュールおよびライトユニットの信頼性を改善させることができる。実施例は、隣接した光学レンズ間の干渉を最小化して画像を改善することができる。実施例は、光源モジュールを有する照明システムの信頼性を改善させることができる。実施例に係る光学レンズおよびこれを備えた光源モジュールを有する表示装置は、携帯端末機、ノートパソコンのモニター、ラップトップコンピュータのモニター、テレビ等に適用することができる。実施例に係る光源モジュールは、ライトユニットに適用することができる。前記ライトユニットは、１つまたは複数の光源モジュールを有する構造を含み、３次元ディスプレイ、各種照明灯、信号灯、車両前照灯、電光掲示板等を含むことがある。
以上、各実施例で説明された特徴、構造、効果等は本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。また、各実施例で例示された特徴、構造、効果等は本発明が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組合せまたは変形して実施可能である。よってそのような組合せと変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
また、以上では実施例を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有した者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示されていない様々な変形と応用が可能であることは自明である。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点は、添付された請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
Claims (11)
- 底面と、
前記底面のセンター領域に凹状のリセスと、
前記底面と前記リセスの反対側に凸状の曲面を有する第１出射面と、
前記底面と第１出射面との間に第２出射面と、
を含み、
前記底面から第１軸方向の長さはＤ１であり、前記第１軸方向と直交する第２軸方向の長さはＤ２であり、
前記リセスの底から前記第１軸方向の長さはＤ３であり、前記第２軸方向の長さはＤ４であり、
前記底面の長さはＤ１＜Ｄ２の関係を有し、
前記リセスの底の長さはＤ３＞Ｄ４の関係を有し、
前記リセスの周りに配置された入射面は曲面を有し、
前記リセスの底において、前記第１軸方向の長さと前記第２軸方向の長さの差は、０.５mm〜５mmの範囲であり、
前記第２出射面の厚さは、第３軸方向に前記リセスの深さより小さく、
前記第３軸方向は、前記第１及び第２軸方向と直交する方向であり、
前記底面における長さＤ２／Ｄ１の比率は、前記リセスの底における長さＤ３／Ｄ４の比率より小さい、光学レンズ。 - 前記第１出射面の第１軸方向の最大長さはＤ１であり、前記第２軸方向の最大長さはＤ２であり、
前記長さＤ３／Ｄ４の比率は、前記長さＤ２／Ｄ１の比率の１.２倍〜１.６倍の範囲を有する、請求項１に記載の光学レンズ。 - 前記底面および前記リセスは、ボトムビュー形状が相互に異なる楕円形状を有する、請求項１または２のいずれか一項に記載の光学レンズ。
- 前記第２出射面は、垂直な平面または傾斜した面を有し、
前記第２出射面の表面のうち前記第１軸方向に突出した側面突出部を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学レンズ。 - 前記底面は、前記リセスに隣接した第１エッジと、前記第２出射面に隣接した第２エッジとを含み、
前記第１エッジの高さは、前記第２エッジの高さより低く、
前記底面は、前記第１エッジと前記第２エッジとの間の領域が曲面および傾斜した面のうち少なくとも１つを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学レンズ。 - 前記リセスの深さは、前記リセスの底から第１軸方向の長さより大きく、
前記リセスの深さは、前記第２出射面の厚さの２倍以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学レンズ。 - 前記第２出射面は、前記第１軸方向における厚さが前記第２軸方向における厚さと同一またはより薄い、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学レンズ。
- 前記第２出射面の厚さは、前記第１軸方向から前記第２軸方向に隣接するほど漸増する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学レンズ。
- 前記リセスの第１頂点は、前記リセスの底よりも前記第１出射面の第２頂点により隣接し、
前記第１出射面は、前記リセスと垂直方向に重なったセンター領域がフラットな面または凸状の曲面を有し、
前記リセスの深さは、前記リセスの底から前記第１出射面の第２頂点との間の間隔の８０％以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学レンズ。 - 前記底面から突出した複数の支持突起を含み、
前記複数の支持突起は、前記第１軸方向への間隔が前記第２軸方向への間隔より大きい、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学レンズ。 - 回路基板と、
前記回路基板の上に第１軸方向に配列された複数の発光素子と、
前記発光素子のそれぞれの上に配置された複数の光学レンズと、
を含み、
前記光学レンズは、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学レンズであり、
前記発光素子は、光が放出される上面と多数の側面を有するＬＥＤチップを含み、
前記発光素子の少なくとも一部は、前記リセス内に配置される、光源モジュール。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2016-0017677 | 2016-02-16 | ||
| KR1020160017677A KR102550461B1 (ko) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | 광학 렌즈, 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
| KR10-2016-0126649 | 2016-09-30 | ||
| KR1020160126649A KR20180036272A (ko) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 광학 렌즈, 광원 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017147227A JP2017147227A (ja) | 2017-08-24 |
| JP2017147227A5 JP2017147227A5 (ja) | 2020-04-09 |
| JP6879770B2 JP6879770B2 (ja) | 2021-06-02 |
| JP6879770B6 true JP6879770B6 (ja) | 2021-07-14 |
Family
ID=58191233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017027303A Active JP6879770B6 (ja) | 2016-02-16 | 2017-02-16 | 光学レンズ、光源モジュールおよびこれを備えたライトユニット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10203086B2 (ja) |
| EP (1) | EP3208533B1 (ja) |
| JP (1) | JP6879770B6 (ja) |
| CN (1) | CN107085252B (ja) |
| TW (1) | TWI725121B (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107407473B (zh) * | 2015-03-31 | 2020-08-28 | 索尼公司 | 用于光源的透镜、照明装置和显示装置 |
| KR102457293B1 (ko) * | 2015-10-13 | 2022-10-24 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 렌즈 및 이를 포함하는 조명 장치 |
| WO2018159977A1 (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 서울반도체주식회사 | 디스플레이 장치, 백라이트 유닛, 발광모듈 및 렌즈 |
| CN114695631A (zh) * | 2017-02-28 | 2022-07-01 | 首尔半导体株式会社 | 发光模块和透镜 |
| JP2019087335A (ja) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | 株式会社エンプラス | 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 |
| CN107816702A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-20 | 惠州市日泰信光电有限公司 | 一种新型非对称设计led透镜 |
| TWI670544B (zh) * | 2018-03-06 | 2019-09-01 | 達運精密工業股份有限公司 | 光源裝置及使用其之顯示裝置 |
| CN113958883A (zh) | 2018-03-15 | 2022-01-21 | 首尔半导体株式会社 | 发光模块及透镜 |
| CN110506183A (zh) * | 2018-03-15 | 2019-11-26 | 首尔半导体株式会社 | 发光模块及透镜 |
| JP6729627B2 (ja) * | 2018-04-20 | 2020-07-22 | 日亜化学工業株式会社 | 光源モジュール |
| JP7038603B2 (ja) * | 2018-05-30 | 2022-03-18 | 株式会社エンプラス | 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置 |
| CN108716653A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-30 | 苏州欧普照明有限公司 | 非对称配光透镜、发光模组及面板灯 |
| KR102134078B1 (ko) * | 2018-11-29 | 2020-07-14 | 몰렉스 엘엘씨 | 발광 소자용 광 확산 렌즈 |
| KR102199107B1 (ko) * | 2019-06-05 | 2021-01-06 | 주식회사 에이치엘옵틱스 | 편중된 광원의 확산 보정 렌즈 |
| TWI703387B (zh) * | 2019-08-07 | 2020-09-01 | 友達光電股份有限公司 | 光學透鏡、發光裝置及背光模組 |
| JP7320430B2 (ja) | 2019-11-12 | 2023-08-03 | 株式会社エンプラス | 面光源装置および表示装置 |
| KR102457808B1 (ko) * | 2020-08-26 | 2022-10-24 | 주식회사 예지아테크코리아 | 광학 렌즈, 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
| TWI764349B (zh) | 2020-10-30 | 2022-05-11 | 達運精密工業股份有限公司 | 背光模組 |
| IL294315A (en) * | 2020-11-30 | 2022-08-01 | Hgci Inc | Lens cover with lens element |
| KR102491713B1 (ko) * | 2021-01-14 | 2023-01-27 | 주식회사 에이치엘옵틱스 | 비등방 반사를 이용한 렌즈 |
| EP4328638A1 (en) | 2021-10-27 | 2024-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display device and manufacturing method therefor |
| TWI831620B (zh) * | 2023-02-21 | 2024-02-01 | 友達光電股份有限公司 | 發光單元 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8772802B2 (en) * | 2009-02-18 | 2014-07-08 | Everlight Electronics Co., Ltd. | Light emitting device with transparent plate |
| CN101900290B (zh) | 2009-05-31 | 2012-02-22 | 比亚迪股份有限公司 | 一种led配光透镜及含有该透镜的led路灯 |
| KR101644140B1 (ko) | 2010-01-07 | 2016-07-29 | 서울반도체 주식회사 | 비대칭 광 지향각 패턴을 갖는 ｌｅｄ용 렌즈 및 그것을 포함하는 발광장치 |
| WO2011114608A1 (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | パナソニック株式会社 | 発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置 |
| KR101238352B1 (ko) | 2010-05-24 | 2013-02-28 | 주식회사 아모럭스 | 비대칭 배광곡선을 조정하는 ｌｅｄ조립체와 그를 이용한 착탈식 ｌｅｄ조립블록 및 착탈식 블록 조립구조를 가지는 ｌｅｄ조명장치 |
| CN102297382B (zh) | 2010-06-25 | 2013-01-02 | 旭丽电子(广州)有限公司 | Led透镜 |
| KR101756826B1 (ko) * | 2010-09-06 | 2017-07-12 | 삼성전자주식회사 | 광학 렌즈 및, 이를 이용한 광원 모듈과 가로등 |
| JP5849193B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2016-01-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 発光装置、面光源、液晶ディスプレイ装置、およびレンズ |
| CN102840544B (zh) * | 2011-06-24 | 2015-01-21 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种配光透镜及led道路灯 |
| JP5747196B2 (ja) * | 2011-12-20 | 2015-07-08 | ナルックス株式会社 | 光学素子、該光学素子を含む照明装置及び該照明装置を使用した照明モジュール |
| KR101887624B1 (ko) | 2011-12-23 | 2018-08-13 | 서울반도체 주식회사 | 발광 모듈 및 렌즈 |
| US9046293B2 (en) * | 2012-03-05 | 2015-06-02 | Elizabeth M. Parkyn | Wide-angle non-imaging illumination lens arrayable for close planar targets |
| JP6046398B2 (ja) * | 2012-07-04 | 2016-12-14 | 株式会社エンプラス | 面光源装置および表示装置 |
| US9080739B1 (en) | 2012-09-14 | 2015-07-14 | Cooper Technologies Company | System for producing a slender illumination pattern from a light emitting diode |
| CN104769356B (zh) * | 2012-10-30 | 2019-04-19 | 首尔半导体株式会社 | 用于表面照明的透镜和发光模块 |
| TW201425813A (zh) * | 2012-12-26 | 2014-07-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 光學透鏡以及應用該光學透鏡的發光元件 |
| KR101458686B1 (ko) * | 2013-01-29 | 2014-11-06 | (주)보임기술 | 직사각형 광 분포를 갖는 디스플레이용 확산 비구면 렌즈 |
| US8651707B1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-02-18 | Ledlink Optics, Inc. | Optical lens for a LED having a quasi-elliptical shape |
| KR20140120683A (ko) | 2013-04-04 | 2014-10-14 | 서울반도체 주식회사 | 면 조명용 렌즈 및 발광 모듈 |
| TWM503531U (zh) * | 2014-12-24 | 2015-06-21 | 一品光學工業股份有限公司 | 透鏡與光源模組 |
-
2017
- 2017-02-15 EP EP17156224.2A patent/EP3208533B1/en active Active
- 2017-02-15 US US15/433,714 patent/US10203086B2/en active Active
- 2017-02-16 CN CN201710083158.3A patent/CN107085252B/zh active Active
- 2017-02-16 TW TW106105038A patent/TWI725121B/zh active
- 2017-02-16 JP JP2017027303A patent/JP6879770B6/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107085252A (zh) | 2017-08-22 |
| US10203086B2 (en) | 2019-02-12 |
| JP2017147227A (ja) | 2017-08-24 |
| EP3208533A1 (en) | 2017-08-23 |
| EP3208533B1 (en) | 2018-11-21 |
| JP6879770B2 (ja) | 2021-06-02 |
| TWI725121B (zh) | 2021-04-21 |
| CN107085252B (zh) | 2021-03-09 |
| US20170234507A1 (en) | 2017-08-17 |
| TW201743082A (zh) | 2017-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6879770B6 (ja) | 光学レンズ、光源モジュールおよびこれを備えたライトユニット | |
| US10139077B2 (en) | Optical lens, light emitting module and light unit having the same | |
| US10704744B2 (en) | Light source unit and light unit having same | |
| KR102550461B1 (ko) | 광학 렌즈, 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 | |
| KR102538448B1 (ko) | 조명 모듈 | |
| KR102538400B1 (ko) | 광학 렌즈, 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 | |
| KR20180036272A (ko) | 광학 렌즈, 광원 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 | |
| KR102425317B1 (ko) | 광학 렌즈, 조명 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 | |
| KR20220047961A (ko) | 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 | |
| US10907775B2 (en) | Optical lens, lighting module and light unit having the same | |
| KR102450726B1 (ko) | 광학 렌즈, 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200214 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201028 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201117 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210406 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210430 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6879770 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |