KR102516614B1 - Optical lens, optical module having the optical lens and backlight unit having the optical module - Google Patents
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Abstract
본 실시예는 광학 렌즈, 이를 포함하는 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 개시한다. 개시된 광학 렌즈, 이를 포함하는 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 바닥면, 바닥면으로부터 볼록하고, 평면상으로 제1 방향을 기준으로 한 제1 폭은 제1 방향과 수직 교차하는 제2 방향을 기준으로 한 제2 폭보다 긴 리세스 및 바닥면의 반대측에 위치하고 평면상으로 제1 방향으로 기준으로 한 제3 폭은 제2 방향을 기준으로 한 제4 폭보다 짧은 출광면으로 이루어진 광학 렌즈를 포함한다. 이를 통해, 특정 방향에 대한 광의 지향각을 넓힐 수 있다.This embodiment discloses an optical lens, a light source module including the same, and a backlight unit including the same. The disclosed optical lens, a light source module including the same, and a backlight unit including the same are convex from a bottom surface and a bottom surface, and a first width based on a first direction on a plane is a second direction perpendicular to the first direction. An optical lens comprising a recess longer than the second width as a reference and a light exit surface located on the opposite side of the bottom surface and having a third width relative to the first direction on a plane that is shorter than the fourth width relative to the second direction. include Through this, it is possible to widen the beam angle of light in a specific direction.
Description
본 실시예는 광학 렌즈, 이를 구비하는 광학 모듈 및 이를 구비하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.The present embodiment relates to an optical lens, an optical module including the same, and a backlight unit including the same.
근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화 되면서 성능이 더욱 향상된 평판 표시장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.In recent years, centered on rapidly developing semiconductor technology, demand for a flat panel display device with improved performance while being smaller and lighter is explosively increasing.
이러한 평판 표시장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(cathode ray tube; CRT)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목 받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되어 사용되고 있다.Among these flat panel display devices, the liquid crystal display (LCD), which has recently been in the spotlight, has advantages such as miniaturization, light weight, and low power consumption, and can overcome the disadvantages of the existing cathode ray tube (CRT). It has been gradually attracting attention as an alternative means for display devices, and is currently used by being installed in almost all information processing devices that require a display device.
액정 표시장치에서의 액정 표시패널은 스스로 발광하지 못하므로, 액정 표시패널 하부에서 액정 표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 백라이트 유닛은 광원, 도광판, 및 복수의 광학 시트 등을 포함한다. Since the liquid crystal display panel in the liquid crystal display device cannot emit light by itself, a backlight unit is provided below the liquid crystal display panel to provide light to the liquid crystal display panel. The backlight unit includes a light source, a light guide plate, and a plurality of optical sheets.
한편, 광원이 액정 표시패널에 빛을 제공하는 위치에 따라서 백라이트 유닛은 에지(edge)형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛으로 나뉘어 진다. 에지형은 액정 표시패널의 측면에 광원 위치하여 표시패널 측면에서 빛을 제공하는 방식이며, 직하형은 액정 표시패널의 배면에 광원 위치하여 표시패널 배면에서 빛을 제공하는 방식이다. Meanwhile, the backlight unit is divided into an edge-type backlight unit and a direct-type backlight unit according to a position where a light source provides light to the liquid crystal display panel. The edge type is a method in which a light source is positioned on the side of the liquid crystal display panel to provide light from the side of the display panel, and the direct type is a method in which a light source is positioned on the rear surface of the liquid crystal display panel to provide light from the rear surface of the display panel.
백라이트 유닛 중, 직하형 백라이트 유닛의 경우, 광원에서 발광하는 빛의 직진성이 강해 정면 방향으로 광이 집중되는 경향이 있다. 따라서, 광이 액정 표시패널의 전체로 고르게 분산되지 못하여 광원 정면에 해당하는 부분에서 더 밝고 정면에서 멀어질수록 어두워지는 문제가 있다.Among the backlight units, in the case of a direct type backlight unit, light emitted from a light source tends to be concentrated in a frontal direction due to strong linearity. Therefore, there is a problem in that the light is not evenly distributed throughout the liquid crystal display panel, so that the light source is brighter in a portion corresponding to the front of the light source and becomes darker as the distance from the front is increased.
또한, 광원 배치에 따라서는, 광을 일정 방향으로만 더 많이 확산 시킬 필요가 있다. 예를 들면, 광원의 좌우 간격을 상하 간격보다 조밀하게 배치한 경우에, 상하 방향으로 빛을 좀 더 확산시키고 좌우 방향으로는 덜 확산시켜야 전체적으로 균일한 빛의 분포를 얻을 수 있다. 이와 같이, 광원에서 발광된 광을 비대칭적으로 확산시킬 수 있는 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.In addition, depending on the arrangement of the light source, it is necessary to diffuse more light only in a certain direction. For example, when the left and right intervals of the light sources are more densely arranged than the up and down intervals, a more uniform light distribution can be obtained when the light is diffused more in the vertical direction and less in the left and right directions. As such, there is an increasing demand for a technology capable of asymmetrically diffusing light emitted from a light source.
본 실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비대칭적으로 광이 퍼질 수 있는 광학 렌즈, 이를 구비하는 광학 모듈 및 이를 구비하는 백라이트 유닛을 제공하고자 한다.The present embodiment is intended to solve the above problems, and provides an optical lens capable of spreading light asymmetrically, an optical module including the same, and a backlight unit including the same.
본 실시예에 따른 광학 렌즈, 이를 구비하는 광학 모듈 및 이를 구비하는 백라이트 유닛은 바닥면, 바닥면으로부터 볼록하고, 평면상으로 제1 방향을 기준으로 한 제1 폭은 제1 방향과 수직 교차하는 제2 방향을 기준으로 한 제2 폭보다 긴 리세스 및 바닥면의 반대측에 위치하고 평면상으로 제1 방향으로 기준으로 한 제3 폭은 제2 방향을 기준으로 한 제4 폭보다 짧은 출광면을 구비한다.The optical lens according to the present embodiment, the optical module including the same, and the backlight unit including the same have a bottom surface, a convex surface from the bottom surface, and a first width based on a first direction on a plane that perpendicularly intersects the first direction. A recess longer than the second width in the second direction and a light exit surface located on the opposite side of the bottom surface and having a third width in the first direction on a plane that is shorter than the fourth width in the second direction provide
본 실시예에 따른 광학 렌즈, 이를 구비하는 광학 모듈 및 이를 구비하는 백라이트 유닛은 평면상으로 리세스의 장축과 대응되는 영역에 광학 렌즈의 단축과 대응되도록 이루어짐으로써, 특정 방향에 대한 광의 지향각을 넓힐 수 있으며, 백라이트 유닛에 포함되는 광학 렌즈의 수를 줄이더라도, 휘도 균일도를 만족할 수 있는 효과가 있다.The optical lens according to the present embodiment, the optical module including the same, and the backlight unit including the same are made to correspond to the short axis of the optical lens in an area corresponding to the long axis of the recess on a plane, thereby changing the beam angle of light in a specific direction. It can be widened, and even if the number of optical lenses included in the backlight unit is reduced, there is an effect of satisfying luminance uniformity.
도 1은 본 실시예에 따른 광학 렌즈의 평면도이다.
도 2는 도 1을 A-B를 따라 절단한 도면이다.
도 3은 도 1을 C-D를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 광학 렌즈의 외경의 높이와 리세스의 높이 및 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈의 구체적 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 광학 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 광학 모듈을 포함하는 광원 유닛의 광 분포를 나타낸 도면이다.
도 7은 비교예에 따른 광원 렌즈를 도시한 도면이다.
도 8은 비교예에 따른 광원 렌즈를 포함하는 광학 모듈로부터 출사되는 광 경로를 도시한 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 광학 모듈로부터 출사된 광의 분포를 나타낸 이미지이다.
도 10은 비교예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈에서 회로 기판 상에 광학 렌즈가 배치된 형태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 실시예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈에서 회로 기판 상에 광학 렌즈가 배치된 형태를 도시한 도면이다.1 is a plan view of an optical lens according to this embodiment.
FIG. 2 is a view of FIG. 1 taken along AB.
FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along CD.
FIG. 4 is a view showing the specific configuration of an optical module including the height of the outer diameter and the height of the recess and the optical lens of the optical lens according to the present embodiment.
5 is a diagram illustrating a backlight unit including an optical module according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram illustrating light distribution of a light source unit including an optical module according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram illustrating a light source lens according to a comparative example.
8 is a diagram illustrating a light path emitted from an optical module including a light source lens according to a comparative example.
9 is an image showing the distribution of light emitted from the optical module according to the present embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a form in which an optical lens is disposed on a circuit board in an optical module including an optical lens according to a comparative example.
FIG. 11 is a diagram showing a form in which an optical lens is disposed on a circuit board in an optical module including an optical lens according to an exemplary embodiment.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형상으로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention may be embodied in other shapes without being limited to the embodiments described below. And in the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like reference numbers indicate like elements throughout the specification.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different shapes, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification. The sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.When an element or layer is referred to as “on” or “on” another element or layer, it includes both cases where another element or layer is intervening as well as directly on another element or layer. do. On the other hand, when an element is referred to as “directly on” or “directly on”, it indicates that no other element or layer is intervening.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.The spatially relative terms "below, beneath", "lower", "above", "upper", etc., refer to one element or component as shown in the drawing. It can be used to easily describe the correlation between and other elements or components. Spatially relative terms should be understood as terms that include different orientations of elements in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping elements shown in the figures, elements described as “below” or “beneath” other elements may be placed “above” the other elements. Thus, the exemplary term “below” may include directions both below and above.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the components of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, order, or number of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element is or may be directly connected to that other element, but intervenes between each element. It will be understood that may be "interposed", or each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments, and therefore is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprise" and/or "comprising" means that a stated component, step, operation, and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 실시예에 따른 광학 렌즈의 평면도이다. 도 2는 도 1을 A-B를 따라 절단한 도면이다. 도 3은 도 1을 C-D를 따라 절단한 단면도이다. 1 is a plan view of an optical lens according to this embodiment. FIG. 2 is a view of FIG. 1 taken along line A-B. FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along line C-D.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 바닥면, 리세스(115, recess), 입광면(110) 및 출광면(135)을 포함한다. 구체적으로는, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 바닥면으로부터 볼록한 리세스(115), 리세스(115) 둘레의 입광면(110), 바닥면의 반대측에 배치된 제1 출광면(미도시)과 제1 출광면의 하부 둘레에 배치된 제 2 출광면(135)을 포함한다. First, referring to FIG. 1 , the
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 광학 렌즈(100)의 바닥면에는 회로 기판 상에 배치되는 광학 렌즈(100)를 지지하기 위한 복수의 지지부가 더 구비될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, a plurality of support units for supporting the
이러한 광학 렌즈(100)는 다양하게 사용될 수 있으며, 예를 들면, 표시장치의 백라이트 유닛에 구비될 수 있다. 구체적으로는, 백라이트 유닛의 광원모듈의 구성 중 하나로 사용될 수 있다.The
한편, 광학 렌즈는 일반적으로 반사형 광학 렌즈와 굴절형 광학 렌즈로 구분할 수 있다. 반사형 광학 렌즈의 경우, 광원으로부터 제공된 광이 출광되는 출광 경로가 렌즈의 바닥(Bottom) 또는 옆(Side) 방향으로, 렌즈에서 나온 광이 반사면에 반사되어 나오게 된다. 굴절형 광학 렌즈의 경우, 광원으로부터 제공된 광이 출광되는 출광 경로가 렌즈 위(top)의 방향으로, 렌즈와 렌즈 외부의 경계에서 광이 굴절되어 렌즈 외부로 출광된다. On the other hand, optical lenses can generally be divided into reflective optical lenses and refractive optical lenses. In the case of a reflective optical lens, a light output path through which light provided from a light source is emitted is in a bottom or side direction of the lens, and light emitted from the lens is reflected on a reflective surface. In the case of a refractive optical lens, a light output path through which light provided from a light source is emitted is in a direction above the lens, and light is refracted at a boundary between the lens and the outside of the lens to be emitted to the outside of the lens.
이러한 반사형 광학 렌즈 및 굴절형 광학렌즈는 모두 대칭 형태이며, 반사형 광학 렌즈의 경우 렌즈에 제공되는 광이 반사면에 의해 반사되어 나오므로 반사면의 위치, 각도 등 반사면의 조건에 따라 초점이 변화하는 문제가 있다. 상술한 광의 초점 변화를 막기 위해서 추가 부품을 사용하거나 광원의 피치(pitch) 등을 재설계 하는 방안이 제안되었다. These reflective optical lenses and refractive optical lenses are both symmetrical. In the case of reflective optical lenses, the light provided to the lens is reflected by the reflective surface, so the focus depends on the conditions of the reflective surface, such as the location and angle of the reflective surface. There is this changing problem. In order to prevent the aforementioned change in focus of light, a method of using additional components or redesigning a pitch of a light source has been proposed.
그러나, 추가 부품을 사용하는 방안은 비용이 증가하는 문제가 있으며, 광원의 피치를 재설계하더라도 반사형 광학 렌즈의 출광 경로로 인해 인접한 다른 광학 렌즈로부터 출광되는 광과 혼합이 어렵다는 문제가 있다. However, the method using additional parts has a problem of increasing cost, and even if the pitch of the light source is redesigned, there is a problem that it is difficult to mix with light emitted from other adjacent optical lenses due to the light exit path of the reflective optical lens.
또한, 상술한 바와 같은 이유로 반사형 광학 렌즈를 이용할 경우 광원의 피치를 재설계하는데 어려움이 따르므로 광원과 광원 상부에 위치하는 반사형 광학 렌즈와 다른 광원 및 반사형 광학 렌즈 사이의 거리를 조절하여 광학 렌즈가 실장되는 광학 모듈의 크기를 제어하는데 한계가 있다.In addition, since it is difficult to redesign the pitch of the light source when the reflective optical lens is used for the above reasons, the distance between the light source and the reflective optical lens located above the light source and other light sources and the reflective optical lens is adjusted. There is a limit to controlling the size of an optical module in which an optical lens is mounted.
굴절형 광학 렌즈의 경우 반사형 광학 렌즈에 비해 광원과 광원 상부에 위치하는 굴절형 광학 렌즈와 다른 광원 및 굴절형 광학 렌즈 사이의 거리를 조절하는데 용이하나, 굴절형 광학 렌즈로부터 출광되는 광의 최대 밝기 지점으로부터 최대 밝기의 1/2이 되는 지점까지의 영역(coverage, 이하 광 퍼짐 범위로 서술함)를 넓히기 위해서 굴절형 광학 렌즈로부터 출광되는 광의 지향각을 넓혀야 하는 문제가 있다. In the case of a refractive optical lens, compared to a reflective optical lens, it is easier to adjust the distance between a light source and a refractive optical lens positioned above the light source and another light source and a refractive optical lens, but the maximum brightness of the light emitted from the refractive optical lens There is a problem in that the beam angle of light emitted from the refractive optical lens must be widened in order to widen the area (coverage, hereinafter referred to as the light spread range) from the point to the point where the maximum brightness is 1/2.
이를 해결하기 위해는 렌즈를 구성하는 물질의 굴절율이 크거나, 렌즈의 크기가 커져야 한다. 그러나, 굴절율이 큰 물질을 개발하는 것에는 한계가 있으며, 현재 사용하는 렌즈 물질이 사출성이 떨어지므로, 렌즈를 크게 제작하는 데에도 문제가 있다.In order to solve this problem, the refractive index of the material constituting the lens should be high or the size of the lens should be increased. However, there is a limit to developing a material with a high refractive index, and since the currently used lens material has poor ejectability, there is a problem in manufacturing a large lens.
또한, 굴절형 광학 렌즈는 일반적으로 광 분포가 등방형인 렌즈로, 이러한 굴절형 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈의 경우 광원 및 광학 렌즈를 상하좌우 대칭으로 배치할 수 없는 구조로 이루어진다. In addition, the refractive optical lens is generally a lens having an isotropic light distribution, and an optical module including such a refractive optical lens has a structure in which a light source and an optical lens cannot be arranged vertically and horizontally symmetrically.
이러한 구조적 단점을 보완하기 위해서는 좌우 대비 상하의 광 퍼짐 범위가 넓어야 하는데, 상하의 광 퍼짐 범위를 넓히더라도 렌즈의 좌우 및 상하 영역에서 다른 렌즈로부터 발생된 광과 겹치는 정도가 다르므로 광의 초점을 맞추는데 어려움이 있다.In order to compensate for this structural disadvantage, the upper and lower light spreading range should be wide compared to the left and right. .
본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 광학 렌즈(100)의 리세스(115)와 광학 렌즈(100) 외부 형상(예를 들면, 출광면의 형상)을 변경하여 광학 렌즈(100)가 비등방성의 광 분포를 갖도록 한다. The
이와 동시에 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 굴절형 광학 렌즈(100)의 일종으로, 광의 초점을 결정하는 반사면을 이용할 필요 없이, 렌즈와 렌즈 외부의 경계에서 광이 굴절되어 렌즈 외부로 출광되므로 반사형 광학 렌즈를 이용할 때보다 광원과 광학 렌즈(100)를 포함하는 광원 모듈의 축소가 용이할 수 있다. At the same time, the
본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)의 형상을 구체적으로 살펴보면, 광학 렌즈(100)의 리세스(115)는 평면상으로 제1 방향을 기준으로 한 제1 폭(W1)이 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 한 제2 길이(W2)보다 길 수 있다. 여기서, 제2 방향은 제1 방향에 수직 교차하는 방향일 수 있다. 그리고, 광학 렌즈(100)의 제2 출광면(135)은 평면상으로 제1 방향을 기준으로 한 제3 폭(W3)이 제2 방향을 기준으로 한 제4 길이(W4)보다 짧을 수 있다. 즉, 평면상으로 리세스(115)의 장축과 대응되는 영역에 광학 렌즈(100)의 단축과 대응될 수 있다.Looking in detail at the shape of the
본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)가 상술한 바와 같은 형상을 가짐으로써, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)를 이용한 광학 모듈은 비등방성의 광 분포를 가질 수 있다. Since the
이러한 구성을 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 검토하면 다음과 같다. 구체적으로는, 도 2는 평면상의 광학 렌즈(100)를 제1 방향으로 기준으로 절단한 단면도이고, 도 3은 평면상의 광학 렌즈(100)를 제2 방향을 기준으로 절단한 단면도이다. These configurations are specifically reviewed with reference to FIGS. 2 and 3 as follows. Specifically, FIG. 2 is a cross-sectional view of the planar
도 2 및 도 3에 도시된 광학 렌즈(100)와 광학 렌즈(100) 내부에 구비된 리세스(115)는 단면도 상으로 타원 또는 반타원 등의 형상일 수 있으며, 그 표면의 하부 형상은 원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 그리고, 광학 렌즈(100)의 제1 출사면(130)은 단면상으로 곡선으로 이루어지고, 제2 출사면(135)은 제1 출사면(130) 하부 둘레에 위치하며 평평한 면이 연장되는 형태일 수 있다. The
광학 렌즈(100) 하부에는 광원(150)이 배치된다. 광학 렌즈(100)는 바닥면(110)의 중앙부로부터 제2 방향 또는 광축(X) 방향으로 함몰된 형태의 리세스(115)를 포함한다. 광학 렌즈(100)는 광원(150)로부터 방출된 광을 입광면(110)으로 입사 받아 제1 및 제2 출광면(130, 135)으로 방출할 수 있다.A
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 광원(150)은 광원(150) 하부에 배치된 회로 기판을 통해 전원을 공급받을 수 있다. 여기서, 광원(150)은 화합물 반도체를 갖는 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광원(150)은 II족-VI족 화합물 반도체 및 III족-V족 화합물 반도체 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.Meanwhile, although not shown in the drawing, the
또한, 광원(150)은 청색, 녹색, 청색, UV 또는 백색의 광 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 한편, 상술한 설명에서는 본 실시예에 적용되는 광원(150)이 LED 칩인 것을 중심으로 설명하고 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니며, 광원(150)이 광학 렌즈(100)에 광을 전달할 수 있는 구성이면 충분하다. In addition, the
한편, 평면상의 광학 렌즈(100)가 제1 방향을 기준으로 절단된 도 2에서는 리세스(115)의 제1 폭(W1)은 평면상의 광학 렌즈(100)가 제2 방향을 기준으로 절단된 도 3에서의 리세스의(115)의 제2 폭(W2)보다 길 수 있다. 여기서, 제1 폭(W1)은 제1 방향을 기준으로 하였을 때, 리세스(115)의 최대폭이고, 제2 폭(W2)은 제2 방향을 기준으로 하였을 때, 리세스(115)의 최대폭을 의미한다. Meanwhile, in FIG. 2 in which the planar
또한, 평면상의 광학 렌즈(100)가 제1 방향을 기준으로 절단된 도 2에서는 광학 렌즈(100)의 제3 폭(W3)은 평면상의 광학 렌즈(100)가 제2 방향을 기준으로 절단된 도 3에서의 광학 렌즈(100)의 제4 폭(W4)보다 짧을 수 있다. In addition, in FIG. 2 in which the planar
한편, 광학 렌즈(100)는 제1 출광면(130) 및 제1 출광면(130)과 연결되고 제1 출광면(130) 하부에 위치하는 제2 출광면(135)으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the
여기서, 상술한 광학 렌즈(100)의 제3 폭(W3)은 도 2에서 광학 렌즈(100)의 제2 출광면(135)의 최대폭을 의미하고, 제4 폭(W4)은 도 3에서 광학 렌즈(100)의 제2 출광면(135)의 최대폭을 의미한다. Here, the third width W3 of the
즉, 광학 렌즈(100)의 제3 폭(W3)은 제2 출광면(135)의 제3 폭(W3)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 광학 렌즈(100)의 제4 폭(W4)은 제2 출광면(135)의 제4 폭(W4)과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 다른 측면으로, 제4 폭(W1)은 평면상으로 상기 제2 출광면(135)의 장축 길이와 대응되고, 상기 제3 폭(W3)은 평면상으로 상기 제2 출광면(135)의 단축 길이와 대응된다. 여기서, 광학 렌즈(100)의 제2 출광면(135)면의 폭은 광의 지향각을 변화시킬 수 있는 변수로 작용하는데, 이에 관해서는 후술하는 설명에서 더욱 자세히 다룬다.That is, the third width W3 of the
구체적으로, 상술한 리세스(115)의 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)의 1.2 내지 1.3배일 수 있다. 그리고, 광학 렌즈(100)의 제4 폭(W4)은 제3 폭(W3)의 1.04 내지 1.06배일 수 있다. 리세스(115)와 광학 렌즈(100)의 각각의 폭이 상술한 바와 같이 이루어짐으로써, 특정 방향으로 출사되는 광의 지향각을 특정 방향을 제외한 다른 방향으로 출사되는 광의 지향각보다 크게 할 수 있다.Specifically, the first width W1 of the
다시 설명하면, 리세스(115)는 제1 방향을 기준으로 한 최대폭인 제1 폭(W1)이 제2 방향을 기준으로 한 최대폭인 제2 폭(W2)보다 길고, 광학 렌즈(100)는 제1 방향을 기준으로 한 최대폭인 제3 폭(W3)이 제2 방향을 기준으로 한 최대폭인 제4 폭(W4)보다 짧을 수 있다. In other words, in the
즉, 제1 방향을 기준으로 절단된 리세스의 제1 폭(W1)이 제2 폭(W2)보다 긴 반면에, 제1 방향을 기준으로 절단된 광학 렌즈(100)의 제3 폭(W3)이 제4 폭(W4)보다 짧게 이루어질 수 있다. 이를 통해, 광원(150)으로부터 발광된 광이 리세스(115)를 포함하는 광학 렌즈(100)을 거치면서 일부 영역에서 광의 지향각이 확장될 수 있다.That is, while the first width W1 of the recess cut in the first direction is longer than the second width W2, the third width W3 of the
한편, 리세스(115)의 형상 및 평면 크기와 광학 렌즈(100)의 형상은 광의 지향각과 밀접한 관계를 갖는다. 여기서, 광의 지향각은 광원(150)으로부터 발광된 광이 광원 렌즈(100)를 투과한 후 발광 면적을 의미한다. Meanwhile, the shape and plane size of the
먼저, 리세스(115)의 형상 및 평면 크기와 광의 지향각과의 관계를 검토하면 다음과 같다. 광원(150)으로부터 발광된 광은 특정 지향각을 가지고 진행되고, 광의 1차 입사면인 리세스(115)의 입광면(110)에 입사된다. 이 때, 리세스(115)의 평면의 크기가 넓을수록 광의 입사면적이 늘어나 리세스(115)에 입사되는 광량이 많아지고, 넓은 영역으로 광이 퍼지게 된다. 이와 같이, 넓은 영역으로 광이 퍼지면, 연쇄적으로 출광면(130, 135)을 통해 출광되는 광의 지향각 역시 커질 수 있다.First, the relationship between the shape and plane size of the
한편, 본 실시예에 따른 리세스(115)의 형상은 도 1에 도시된 바와 같이 평면상으로 타원형상이다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 리세스(115)가 평면상으로 타원형상으로 이루어짐으로써, 영역 별로 지향각이 달라질 수 있다. Meanwhile, the shape of the
구체적으로는, 도 1의 a 영역과 대응되는 영역에서는 b 영역과 대응되는 영역에서보다 리세스(115)의 곡률 반경이 클 수 있다. 곡률반경이 클수록 리세스(115)의 표면적은 줄어들게 되므로, 광의 입사량이 줄어들게 된다, 반면에, 곡률반경이 작을수록 리세스(115)의 표면적은 늘어나 광의 입사랑이 커지고 굴절도 역시 증가하게 된다. 따라서, 리세스(115)의 b 영역과 대응되는 영역에서의 광의 입사량 및 굴절도는 a 영역과 대응되는 영역에서의 광의 입사량 및 굴절도보다 클 수 있다. 여기서, 광의 굴절도가 크다는 의미는 광의 지향각이 커진다는 의미이다.Specifically, the radius of curvature of the
또한, 리세스(115)의 제1 방향의 길이가 제2 방향의 길이보다 길게 이루어짐으로써, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 방향을 기준으로 한 리세스(115)의 평면 크기는 제2 방향을 기준으로 한 리세스(115)의 평면 크기보다 커지게 된다. 따라서, 제1 방향을 기준으로 한 리세스(115)의 입광면(110)을 통과한 광은 제2 방향을 기준으로 한 리세스(115)의 입광면(110)을 통과한 광에 비해 최종적으로 출광면(130, 135)을 통과하였을 때 광의 지향각이 넓어질 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)의 리세스(115)는 특정 방향으로 광의 지향각을 넓힐 수 있는 효과를 제공한다.In addition, since the length of the
두번째로, 광학 렌즈(100)의 외부 형상과 광의 지향각과의 관계를 검토하면 다음과 같다. 광원(150)으로부터 발광된 광은 리세스(115)의 입광면(110)을 통과하면서 굴절된다. 이렇게 굴절될 광은 광학 렌즈(100)의 제1 및 제2 출광면(130, 135)에 입광된다. 이때, 제1 및 제2 출광면(130, 135)에 입광된 광은 제1 및 제2 출광면(130, 135)에 의해 경로가 더욱 확장될 수 있다. Second, the relationship between the external shape of the
한편, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)의 평면 형상은 도 1에 도시된 바와 같이 평면상으로 타원형상이다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)의 평면 형상이 타원형상으로 이루어짐으로써, 영역 별로 지향각이 달라질 수 있다. Meanwhile, the planar shape of the
구체적으로는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 광학 렌즈(100)의 평면 형상과 리세스(115)의 평면 형상은 모두 타원 형상이다. 다만, 평면상으로 광학 렌즈(100)의 제4 폭(W4)을 갖는 영역은 리세스(115)의 제1 폭(W1)을 갖는 영역과 서로 수직 교차하는 방향일 수 있다. 다른 측면으로, 리세스(115)의 제1 폭(W1)을 갖는 영역과 과학 렌즈(100)의 제3 폭(W3)을 갖는 영역은 대응되도록 위치할 수 있다. 따라서, 리세스(115)의 표면으로부터 광학 렌즈(100)의 외경까지의 길이는 제1 방향에서 가장 짧을 수 있으며, 제1 방향으로부터 제2 방향으로 이동할수록 리세스(115)의 표면으로부터 광학 렌즈(100)의 외경까지의 길이는 길어진다.Specifically, as shown in FIG. 1, both the planar shape of the
광학 렌즈(100)의 외경과 리세스(115)의 표면 사이의 거리 및 리세스(115)의 폭은 광학 렌즈(100)에 입사되는 광의 굴절도와 직진도를 결정한다. The distance between the outer diameter of the
구체적으로는, 광학 렌즈(100)의 외경과 리세스(115)의 표면 거리가 가깝고 리세스(115)의 폭이 클수록 광의 굴절도는 증가하고, 직진도는 감소한다. 그리고, 광학 렌즈(100)의 외경(광학 렌즈의 출사면)과 리세스(115)의 표면 거리가 멀고 리세스(115)의 폭이 작을 수록 광의 굴절도는 감소하고, 직진도는 증가한다. Specifically, as the distance between the outer diameter of the
따라서, 리세스(115)가 제2 폭(W2)을 가진 영역에서 광원 렌즈(110)를 통과한 광은 리세스(115)가 제1 폭(W1)을 가진 영역에서 광원 렌즈(110)를 통과한 광 보다 굴절되어 출사될 확률이 높다. 특히, 리세스(115)를 통과한 광 중 리세스(115)가 제1 폭(W1)을 가진 영역을 통과한 광의 지향각이 가장 넓을 수 있는데, 넓은 지향각의 광을 광학 렌즈(100)를 통과하면서 더욱 굴절되어 리세스(115)를 통과할 때보다 광의 지향각이 더욱 넓어질 수 있다.Therefore, the light passing through the
즉, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 리세스(115)와 광학 렌즈(100)를 각각 평면상으로 타원 형상으로 형성함으로써, 특정 방향의 광 지향 경로를 변경할 수 있다. That is, in the
한편, 상술한 설명에서 광학 렌즈(100)의 외경과 리세스(115)의 표면 사이의 거리가 짧을수록 광학 렌즈(100)의 출광면(130, 135)에 입사되는 광의 굴절도를 향상시킬 수 있음을 언급하였다. 이러한 조건을 기반으로, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)의 외경과 리세스(115)는 특정 조건의 높이 비율을 가질 수 있는데, 이를 도 4를 참조하여 검토하면 다음과 같다.Meanwhile, in the above description, the shorter the distance between the outer diameter of the
도 4는 본 실시예에 따른 광학 렌즈의 외경의 높이와 리세스의 높이 및 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈의 구체적 구성을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 광학 모듈은 회로 기판(700), 광원(150) 및 광학 렌즈(100)를 포함한다. 여기서, 회로 기판(700) 상에 광학 렌즈(100)가 배치되고, 광학 렌즈(100)와 회로 기판(700) 사이에 광원(150)이 배치된다. 광원(150)은 회로 기판(700)으로부터 전원을 공급받아 광을 방출 할 수 있다.FIG. 4 is a view showing the specific configuration of an optical module including the height of the outer diameter and the height of the recess and the optical lens of the optical lens according to the present embodiment. Referring to FIG. 4 , the optical module includes a
그리고, 광학 렌즈(100)는 회로 기판(700)으로부터 볼록한 형상의 리세스(115)를 구비하고, 바닥면(120), 제1 출광면(130) 및 제2 출광면을 구비한다. 여기서, 바닥면(120)은 평평한 면, 곡면 또는 곡면과 평평한 면을 포함할 수 있다. 바닥면(120)은 제1 방향을 기준으로 경사진 면으로 제공될 수 있다. And, the
제2 출광면(135)은 바닥면(120)과 연결되고, 광축 방향으로 연장되는 면일 수 있다. 그리고, 제1 출광면(130)은 제2 출광면(135)과 연결되고, 전 영역으로 광이 출사되는 구면으로 형성될 수 있다. 제1 출광면(130)의 센터 영역은 정점(131) 또는 고점이 될 수 있으며, 정점(131)으로부터 연속적으로 연결되는 곡면 형상을 포함한다. 제1 출광면(130)은 입사되는 광을 굴절시켜 외부로 출사시켜 줄 수 있다. 제1 출광면(130)은 광축(X)을 기준으로, 제1 출광면(130)으로 방출된 광의 굴절 후의 방출 각도는 굴절 전에 입사된 입사 각도보다 클 수 있다.The second
한편, 제1 출광면(130)의 센터 영역은 광축(X)에 인접한 영역으로서, 상 방향으로 볼록한 곡면이거나 평탄한 면일 수 있다. 제1 출광면(130)의 센터 영역과 제2 출광면(135) 사이의 영역은 볼록한 곡면 형상으로 제공될 수 있다.Meanwhile, the center area of the first
제2 출광면(135)은 제1 출광면(130)의 하부 둘레에 배치되어 입사된 광을 굴절시켜 방출하게 된다. 제2 출광면(135)은 비구면 형상 또는 평평한 면을 포함한다. 제2 출광면(135)은 예컨대 회로 기판(700)의 상면에 대해 수직한 면이거나 경사진 면일 수 있다. 제2광 출사면(135)은 광원(150)의 측면으로 방출된 일부 광을 입사 받아 굴절시켜 추출하게 된다. 이때, 제2 출광면(135)은 광축(X)을 기준으로, 방출된 광의 출사 각이 굴절 전의 입사각보다 작을 수 있다. 이에 따라, 인접한 광학 렌즈(100) 간의 광 간섭 거리를 길게 제공할 수 있다.The second
그리고, 광학 렌즈(100)의 제4 폭(W4)이 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)보다 클 수 있다. 여기서, 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)는 광원(150)의 저면과 대응되는 위치에서부터 제2 출광면(135)의 정점(131)까지로 정의한다. 이와 같이, 광학 렌즈(100)의 제4 폭(W4)이 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)보다 크게 이루어짐으로써, 백라이트 유닛의 전 영역에 균일한 휘도 분포를 제공할 수 있고, 또한 광원 유닛의 두께를 줄여줄 수 있다.Also, the fourth width W4 of the
그리고, 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)는 리세스(115)의 최대 높이(H1)보다 높을 수 있다. 여기서, 리세스(115)의 최대 높이(H1)는 광원(150)의 저면과 대응되는 위치에서부터 리세스(115)의 정점(111)까지로 정의한다. 그리고, 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)는 광원(150)의 저면과 대응되는 위치에서부터 제1 출광면(130)의 정점(131)까지로 정의한다.Also, the maximum height H2 of the
한편, 본 실시예에서는 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)는 리세스(115)의 최대 높이(H1)의 1.05 내지 1.3배일 수 있다. 광학 렌즈(100)의 최대 높이(H2)에 대한 리세스(115)의 최대 높이(H1)가 상술한 범위로 이루어짐으로써, 리세스(115)를 통과하여 광학 렌즈(110) 외부로 출광되는 광의 굴절도가 높아져 광의 지향각을 넓힐 수 있는 효과가 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the maximum height H2 of the
이러한 광학 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 검토하면 다음과 같다. 도 5는 본 실시예에 따른 광학 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 도시한 도면이다. 후술하는 설명의 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛일 수 있다.A review of a backlight unit including such an optical module is as follows. 5 is a diagram illustrating a backlight unit including an optical module according to an exemplary embodiment. A backlight unit described below may be a direct type backlight unit.
도 5을 참조하면, 커버바텀(300) 상에 배치된 광학 모듈(800)이 배치된다. 도 5에서는 커버바텀(300) 상에 1개의 광원(150) 및 1개의 광학 렌즈(100)가 배치되는 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예에 따른 광원 유닛은 이에 국한되지 않으며, 커버바텀(300) 상에 복수의 광원(150) 및 복수의 광학 렌즈(100)가 배치되는 구성을 포함한다. 광학 모듈(800) 상에는 확산판(400) 및 복수의 광학시트(410)가 배치된다. Referring to FIG. 5 , an
한편, 본 실시예에 따른 광학 모듈(800)로부터 출사된 광의 대부분은 특정한 출사각을 갖고 출사될 수 있다. 구체적으로는, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100) 외부로 출광되는 광 중 50% 이상의 광의 출사각(θ)은 하기 수학식 1을 만족한다.Meanwhile, most of the light emitted from the
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서 optical gap은 회로 기판(700)의 저면에서부터 확산판(400)의 저면까지의 거리이다. 그리고, 상기 수학식 1에서 coverage(광 퍼짐 범위)는 광학 렌즈(100)로부터 출사된 광의 최대 밝기를 갖는 지점에서부터 최대 밝기의 1/2의 밝기를 갖는 지점을 의미한다. In Equation 1, the optical gap is the distance from the bottom surface of the
상술한 광의 출사각(θ)을 갖는 광학 모듈을 포함하는 광원 유닛의 광 분포를 도 6을 참조하여 검토하면 다음과 같다. 도 6은 본 실시예에 따른 광학 모듈을 포함하는 광원 유닛의 광 분포를 나타낸 도면이다.The light distribution of the light source unit including the optical module having the above-described light emission angle θ will be reviewed with reference to FIG. 6 as follows. 6 is a diagram illustrating light distribution of a light source unit including an optical module according to an exemplary embodiment.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 모듈로부터 출사되는 광은 광원(150)으로부터 방출된 광 중 대부분의 광은 리세스(115)의 입광면에서 굴절되어 광학 렌즈(100)의 제1 출사면(130)에 입광된다. 그리고, 제1 출사면(130)에 입광된 광은 굴절되어 광학 렌즈(100) 외부로 출사된다. Referring to FIG. 6 , among the light emitted from the optical module according to the present embodiment, most of the light emitted from the
이 때, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 리세스(115)가 제1 폭을 갖고, 광학 렌즈(100)가 제4 폭을 갖는 영역과 대응되는 영역영역에서 광의 지향각이 가장 넓을 수 있다. 그리고, 리세스(115)가 제1 폭을 갖고 광학 렌즈(100)가 제4 폭을 갖는 영역과 대응되는 영역에서부터 리세스(115)가 제2 폭을 갖고 광학 렌즈(100)가 제3 폭을 갖는 영역과 대응되는 영역으로 이동할수록 광의 지향각은 좁아질 수 있다.At this time, in the
또한, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 리세스(115)가 제1 폭을 갖는 영역과 광학 렌즈(100)가 제4 폭을 갖는 영역이 대응되고, 리세스(115)가 제2 폭을 갖는 영역과 광학 렌즈(100)가 제3 폭을 갖는 영역이 대응되도록 배치됨으로써, 광원(150)으로부터 방출된 광이 대부분 광학 렌즈(100)의 제1 출광면을 통해 외부로(예를 들면, 확산판 방향)으로 출사됨으로써, 광의 지향각이 더욱 넓어질 수 있는 효과가 있다. Further, in the
구체적으로는, 광학 렌즈(100)의 제1 출광면(130)을 통해 외부로 출사되는 광은 제1 출광면(130)과 외부의 경계에서 굴절되는데, 이 때, 광의 입사각보다 굴절각이 커지게 되므로, 제1 출광면(130)을 통해 외부로 출사된 광의 지향각은 넓어질 수 있다. 그리고, 광학 렌즈(100)의 제2 출광면(135)을 통해 외부로 출사되는 광은 제2 출광면(135)과 외부의 경계에서 굴절되는데, 이 때, 광의 입사각보다 굴절각이 작아지게 되므로 제2 출광면(135)을 통해 외부로 출사되는 광의 지향각은 좁아질 수 있다. Specifically, the light emitted to the outside through the first
이러한 현상은, 제1 출광면(130)과 제2 출광면(135)의 형상 차이에 기인한 것이다. 자세하게는, 제1 출광면(130)의 경우 곡면으로 이루어짐으로써, 제1 출광면(130)의 표면적이 넓어지므로 제1 출광면(130)에 입사되는 광의 입사량도 많아질 수 있으며, 이와 더불어, 광의 굴절도 역시 커지게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 광원 렌즈(100)에는 표면적이 넓고 광의 굴절도가 높은 제1 출광면(130)에 대부분의 광이 입사되어 외부로 출사되므로, 광의 지향각이 넓어질 수 있으며, 이와 더불어 넓은 면적에서 균일한 휘도를 얻을 수 있다. This phenomenon is due to a difference in shape between the first
이어서, 도 7 내지 도 9를 참조하여 비교예에 따른 광원 유닛으로부터 출사된 광의 경로와 본 실시예에 따른 광원 유닛으로부터 출사된 광의 경로를 비교 검토하면 다음과 같다.Next, a comparison of a path of light emitted from the light source unit according to the comparative example and a path of light emitted from the light source unit according to the present embodiment will be compared with reference to FIGS. 7 to 9 .
도 7은 비교예에 따른 광원 렌즈를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 비교예에 따른 광원 렌즈(200)는 바닥면, 리세스(215), 입광면(210) 및 출광면(235)을 포함한다. 한편, 비교예에 따른 광원 렌즈(200)의 리세스(215)는 제1 방향을 기준으로 한 제1 폭(L1)과 제2 방향을 기준으로 한 제2 폭(L2)이 동일할 수 있다. 그리고, 제1 방향을 기준으로 한 광원 렌즈(200)의 제3 폭(L3)은 제2 방향을 기준으로 한 광원 렌즈(200)의 제4 폭(L4)과 동일할 수 있다. 7 is a diagram illustrating a light source lens according to a comparative example. Referring to FIG. 7 , the
즉, 평면 상으로 리세스(215)는 원 형상일 수 있으며, 광원 렌즈(200)의 외부 형상 역시 평면 상으로 원 형상일 수 있다. That is, the
도 8은 비교예에 따른 광원 렌즈를 포함하는 광학 모듈로부터 출사되는 광 경로를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 광 경로는 도 7의 광원 렌즈를 포함하는 광학 모듈로부터 출사되는 광 경로이다.8 is a diagram illustrating a light path emitted from an optical module including a light source lens according to a comparative example. The light path shown in FIG. 8 is a light path emitted from the optical module including the light source lens of FIG. 7 .
도 8을 참조하면, 비교예에 따른 광원 렌즈를 포함하는 광학 모듈로부터 출사되는 광은 등방 분포를 가질 수 있다. 구체적으로는, 교예에 따른 광원 렌즈를 포함하는 광학 모듈로부터 출사되는 광은 상, 하, 좌, 우 모든 방향에서 광 퍼짐 영역이 동일할 수 있다. Referring to FIG. 8 , light emitted from an optical module including a light source lens according to a comparative example may have an isotropic distribution. Specifically, the light emitted from the optical module including the light source lens according to the art may have the same light spreading area in all directions of up, down, left, and right.
한편, 광학 모듈이 적용되는 백라이트 유닛의 경우, 구조상 광학 모듈을 대칭적으로 배열할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 렌즈의 좌우 및 상하 영역에서 다른 렌즈로부터 발생된 광과 겹치는 정도가 다르므로 광의 초점을 맞추는데 어려움이 있다.Meanwhile, in the case of a backlight unit to which an optical module is applied, there is a problem in that the optical module cannot be symmetrically arranged due to its structure. Accordingly, it is difficult to focus the light because the degree of overlap with the light generated from the other lens is different in the left and right and top and bottom regions of the lens.
반면에 본 실시예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈로부터 발광되는 광은 비교예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광원모듈로부터 발광되는 광과는 다르게 비등방 분포를 가질 수 있다. 이러한 이미지를 도 9를 참조하여 검토하면 다음과 같다. 도 9는 본 실시예에 따른 광학 모듈로부터 출사된 광의 분포를 나타낸 이미지이다. On the other hand, the light emitted from the optical module including the optical lens according to the present embodiment may have an anisotropic distribution different from the light emitted from the light source module including the optical lens according to the comparative example. These images are reviewed with reference to FIG. 9 as follows. 9 is an image showing the distribution of light emitted from the optical module according to the present embodiment.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 모듈로부터 출사된 광은 비등방 분포를 가질 수 있다. 구체적으로는, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 실시예에 따른 광학 모듈로부터 발광된 광은 도 9에 도시된 이미지와 같은 광 분포 특성을 가질 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 광학 모듈을 사용할 경우, 특정 방향으로 광 퍼짐이 확장될 수 있다.Referring to FIG. 9 , light emitted from the optical module according to the present embodiment may have an anisotropic distribution. Specifically, the light emitted from the optical module according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4 may have the same light distribution characteristics as the image shown in FIG. 9 . That is, when using the optical module according to the present embodiment, light spreading can be expanded in a specific direction.
이와 같이, 본 실시예에 따른 광학 모듈로부터 출사되는 광이 특정 방향으로 광 퍼짐 영역이 확장 됨으로써, 종래의 굴절형 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈의 단점을 보완할 수 있다. 구체적으로는, 종래의 굴절형 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈의 경우 광원 및 광학 렌즈를 상하좌우 대칭으로 배치할 수 없는 구조로 이루어지는데, 이러한 구조적 단점을 보완하기 위해서는 좌우 대비 상하의 광 퍼짐 범위가 넓어야 한다. 한편, 본 실시예에 따른 광학 모듈의 경우, 좌우 대비 상하의 광 퍼짐 범위가 넓은 광 분포 특성을 가짐으로써, 종래의 굴절형 광학 렌즈의 문제점을 해결할 수 있다.In this way, the light spreading area of the light emitted from the optical module according to the present embodiment is expanded in a specific direction, thereby supplementing the disadvantages of the optical module including the conventional refractive optical lens. Specifically, in the case of an optical module including a conventional refractive optical lens, a light source and an optical lens cannot be disposed symmetrically up, down, left, and right. do. On the other hand, in the case of the optical module according to the present embodiment, the problem of the conventional refractive optical lens can be solved by having a light distribution characteristic in which the upper and lower light spreading range is wide compared to the left and right.
한편, 비교예와 실시예에 따른 광학 렌즈에 의해 광 경로 차이가 남으로써, 비교예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈과 본 실시예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈에서 회로 기판에 각각의 광학 렌즈가 배치되는 형태가 다를 수 있다. 이를 도 10 및 도 11을 참조하여 검토하면 다음과 같다.On the other hand, since the optical path difference remains due to the optical lenses according to the comparative example and the embodiment, the optical module including the optical lens according to the comparative example and the optical lens according to the present embodiment have optical paths on the circuit board, respectively. The shape in which the optical lens is disposed may be different. This is reviewed with reference to FIGS. 10 and 11 as follows.
도 10은 비교예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈에서 회로 기판 상에 광학 렌즈가 배치된 형태를 도시한 도면이다. 도 11은 본 실시예에 따른 광학 렌즈를 포함하는 광학 모듈에서 회로 기판 상에 광학 렌즈가 배치된 형태를 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a form in which an optical lens is disposed on a circuit board in an optical module including an optical lens according to a comparative example. FIG. 11 is a diagram showing a form in which an optical lens is disposed on a circuit board in an optical module including an optical lens according to an exemplary embodiment.
여기서, 도 10 및 도 11에서 회로 기판(700)은 동일 크기일 수 있다. 그리고, 비교예에 따른 광학 렌즈(200)와 회로 기판(700) 사이에는 광원이 구비될 수 있으며, 실시예에 따른 광학 렌즈(100)와 회로 기판(700) 사이에도 광원이 구비될 수 있다.Here, the
한편, 도 10과 도 11을 통해 비교예 및 실시예에 따른 광학 렌즈(200, 100)의 배치 형태를 비교하면, 동일한 면적의 회로 기판(700) 상에 실시예에 따른 광학 렌즈(100)가 비교예에 따른 광학 렌즈(200)에 비해 적은 개수로 배치될 수 있다. 이는 광원에서 발광된 광이 실시예에 따른 광학 렌즈(100)을 통해 외부로 출사될 경우, 비교예에 따른 광학 렌즈(200)를 통해 외부로 출사될 경우에 비해 광의 지향각이 넓어지므로, 동일한 면적의 회로 기판(700) 상에 배치되는 광학 렌즈 및 광원의 수를 줄일 수 있다.On the other hand, comparing the arrangement of the
또한, 도 11에서 회로 기판(700) 상에 제1 방향으로 배치되는 광학 렌즈(100)의 수가 제2 방향으로 배치되는 광학 렌즈(100)의 수 보다 많은데, 이와 같이, 특정 방향으로 더 많은 수의 광학 렌즈(100)가 배치되더라도, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 비등방성의 광 분포를 가짐으로, 제2 방향에서도 휘도의 불균일 현상 또는 광 초점이 맞지 않는 현상은 발생하지 않는다. In addition, in FIG. 11, the number of
이와 같이, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)가 비등방형의 광 분포를 나타내는 구조를 가짐으로써, 좌우 대비 상하의 광 퍼짐 범위가 넓은 광 분포 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 광학 렌즈(100)를 상하좌우 대칭으로 배치할 수 없는 구조로 이루어지는 광학 모듈에서도 휘도의 불균일 현상과 광 초점이 맞지 않는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, since the
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects, etc. described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and variations should be construed as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiments have been described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs can exemplify the above to the extent that does not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various variations and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. And differences related to these variations and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
100: 광학 렌즈
110: 입광면
115: 리세스
120: 바닥면
130: 제1 출광면
135: 제2 출광면
150: 광원100: optical lens
110: light incident surface
115: recess
120: bottom surface
130: first light exit surface
135: second light exit surface
150: light source
Claims (12)
상기 바닥면으로부터 볼록하고, 평면상으로 제1 방향을 기준으로 한 제1 폭은 상기 제1 방향과 수직 교차하는 제2 방향을 기준으로 한 제2 폭보다 긴 리세스; 및
상기 바닥면의 반대측에 위치하고 평면상으로 상기 제1 방향으로 기준으로 한 제3 폭은 상기 제2 방향을 기준으로 한 제4 폭보다 짧은 출광면;을 포함하고,
상기 바닥면은 상기 제1 방향을 기준으로 경사진 면을 포함하고,
상기 출광면은 상기 바닥면으로 반대측에 위치하고 구면으로 이루어진 제1 출광면과 상기 제1 출광면의 하부 둘레에 배치되고, 평평한 면이 연장되는 제2 출광면을 포함하고,
상기 제1 출광면은 상기 제1 출광면 아래의 상기 제2 출광면과 연결되고, 상기 제2 출광면은 상기 제1 출광면과 상기 바닥면을 연결하며,
상기 제1 출광면은 상기 리세스의 상부와 대응되는 영역에서 평탄면을 포함하고,
상기 평탄면은 상기 제1 출광면의 고점이며,
상기 제1 출광면의 고점은 상기 리세스와 중첩되고,
상기 평탄면과 상기 제2 출광면 사이의 영역은 볼록한 곡면 형상이며,
광축을 기준으로, 상기 제1 출광면으로 방출된 광의 굴절 후의 방출 각도는 굴절 전에 입사된 입사 각도보다 크고, 상기 광축을 기준으로 상기 제2 출광면으로 방출된 광의 출사각이 굴절 전의 입사각보다 작으며,
상기 리세스 및 상기 출광면의 평면 형상은 타원 형상이며,
상기 리세스의 표면으로부터 상기 출광면의 외경까지의 길이는 상기 제1 방향에서 가장 짧으며, 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 이동할수록 길어지고, 상기 리세스의 표면으로부터 상기 출광면의 외경까지는 길이는 상기 제2 방향에서 가장 긴 광학 렌즈.
bottom side;
a recess that is convex from the bottom surface and has a first width based on a first direction when viewed in plan view is greater than a second width based on a second direction perpendicularly crossing the first direction; and
A light exit surface located on the opposite side of the bottom surface and having a third width based on the first direction on a plane that is shorter than a fourth width based on the second direction;
The bottom surface includes a surface inclined with respect to the first direction,
The light emitting surface includes a first light emitting surface located on the opposite side to the bottom surface and formed of a spherical surface and a second light emitting surface disposed around a lower circumference of the first light emitting surface and having a flat surface extending,
The first light exit surface is connected to the second light exit surface below the first light exit surface, the second light exit surface connects the first light exit surface and the bottom surface,
The first light exit surface includes a flat surface in a region corresponding to an upper portion of the recess,
The flat surface is a high point of the first light exit surface,
A high point of the first light exit surface overlaps the recess,
The region between the flat surface and the second light exit surface has a convex curved shape,
With respect to the optical axis, the emission angle of light emitted to the first light exit surface after refraction is greater than the incident angle before refraction, and the emission angle of light emitted to the second light exit surface with respect to the optical axis is smaller than the incident angle before refraction. and
The planar shape of the recess and the light exit surface is an elliptical shape,
The length from the surface of the recess to the outer diameter of the light exit surface is shortest in the first direction, and increases as it moves from the first direction to the second direction, and the outer diameter of the light exit surface from the surface of the recess The longest optical lens in the second direction.
상기 제1 방향을 기준으로 한 상기 제1 폭 및 상기 제3 폭 각각은 상기 리세스와 상기 출광면의 최대폭이고, 상기 제2 방향을 기준으로 한 상기 제2 폭 및 상기 제4 폭 각각은 상기 리세스와 상기 출광면의 최대폭인 광학 렌즈.
According to claim 1,
Each of the first width and the third width based on the first direction is the maximum width of the recess and the light exit surface, and each of the second width and the fourth width based on the second direction is the maximum width of the recess. An optical lens that is the maximum width of the light exit surface.
상기 제1 폭을 갖는 상기 리세스의 영역과 상기 제4 폭을 갖는 상기 출광면의 영역은 서로 대응되도록 위치하고,
상기 제2 폭을 갖는 상기 리세스의 영역과 상기 제3 폭을 갖는 상기 출광면의 영역은 서로 대응되도록 위치하는 광학 렌즈.
According to claim 1,
An area of the recess having the first width and an area of the light exit surface having the fourth width are positioned to correspond to each other;
An area of the recess having the second width and an area of the light exit surface having the third width are positioned to correspond to each other.
상기 제1 폭은 상기 리세스의 최대폭이고, 상기 제4 폭은 상기 광학 렌즈의 최대폭인 광학 렌즈.
According to claim 1,
The first width is the maximum width of the recess, and the fourth width is the maximum width of the optical lens.
상기 리세스의 상기 제1 폭은 상기 제2 폭의 1.2 내지 1.3배인 광학 렌즈.
According to claim 1,
The first width of the recess is 1.2 to 1.3 times the second width.
상기 광학 렌즈 출광면의 상기 제4 폭은 상기 제3 폭의 1.04 내지 1.06배인 광학 렌즈.
According to claim 1,
The fourth width of the light exit surface of the optical lens is 1.04 to 1.06 times the third width.
상기 광학 렌즈의 최대 높이는 상기 리세스의 최대 높이의 1.05 내지 1.3배인 광학 렌즈.
According to claim 1,
The maximum height of the optical lens is 1.05 to 1.3 times the maximum height of the recess.
상기 제2 폭을 갖는 상기 리세스 영역의 곡률 반경은 상기 제1 폭을 갖는 상기 리세스 영역의 곡률 반경보다 큰 광학 렌즈.
According to claim 1,
A radius of curvature of the recess region having the second width is greater than a radius of curvature of the recess region having the first width.
상기 제4 폭은 평면상으로 상기 제2 출광면의 장축 길이와 대응되고, 상기 제3 폭은 평면상으로 상기 제2 출광면의 단축 길이와 대응되는 광학 렌즈.
According to claim 1,
The fourth width corresponds to the length of the major axis of the second light emitting surface on a plane, and the third width corresponds to the length of the minor axis of the second light emitting surface on a plane.
상기 광학 렌즈 하부에 배치되는 기판;
상기 기판과 광학 렌즈 사이에 배치되는 광원;을 포함하는 광원 모듈.
The optical lens according to any one of claims 1 to 8 and 10; and
a substrate disposed below the optical lens;
A light source module comprising a; light source disposed between the substrate and the optical lens.
상기 광원 모듈 배면에 배치되는 커버바텀;
상기 광원 모듈 상부에 배치되는 확산판; 및
상기 확산판 상에 배치되는 복수의 광학시트;를 포함하는 백라이트 유닛.
The light source module of claim 11;
a cover bottom disposed on a rear surface of the light source module;
a diffusion plate disposed above the light source module; and
A backlight unit including a plurality of optical sheets disposed on the diffusion plate.
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