KR20150146110A

KR20150146110A - 백라이트 광원용 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20150146110A
Application number: KR1020140076075A
Authority: KR
Inventors: 황성용; 이상원; 김중현; 송민영; 윤병서; 김기철
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2015-12-31
Also published as: EP2957943B1; EP2957943A1; US20150369451A1; CN105299590A; KR102294836B1

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체는 서로 다른 색을 표시하는 제1 발광소자와 제2 발광소자를 포함하는 복수의 발광부, 그리고 상기 발광부 위에 위치하며, 상기 발광부를 덮고 있는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 중심축을 기준으로 대칭인 형태를 가지고, 상기 중심축이 뻗어 있는 방향으로 길게 뻗어있는 바 형태를 가지고, 상기 복수의 발광부는 상기 중심축이 뻗어 있는 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 상기 제1 발광소자와 상기 제2 발광소자는 상기 중심축이 뻗어 있는 방향으로 서로 이격되어 배치된다.

Description

백라이트 광원용 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 {LENS ASSEMBLY FOR LIGHT SOURCE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}

본 발명은 백라이트 광원용 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 자기발광 소자가 아니기 때문에 백라이트와 같은 조명이 필요하다.

기존의 백라이트의 광원으로 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)가 사용되었으나, 전력 소모가 크고, 수명이 짧은 문제점이 있어왔다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고수명, 저전력소모, 경량화 및 박형화가 가능한 엘이디(LED; luminescent diode)를 이용한 백라이트가 개발되고 있다.

그러나, 엘이디 소자로부터 발광하는 빛은 직진성을 가지기 때문에, 엘이디 소자로부터 수직을 이루는 영역으로 방출되는 빛의 세기가 가장 크고, 엘이디 소자로부터 수직이 아닌 각도를 이루는 영역으로 방출되는 빛의 세기는 낮다. 따라서, 엘이디 소자를 이용하는 백라이트의 경우, 출력된 빛의 세기가 영역에 따라 균일하지 않게 된다.

또한, 원하는 색을 발광하는 백라이트를 구현하기 위하여, 서로 다른 색을 발광하는 엘이디들을 이용할 경우, 엘이디의 직진성에 의해, 서로 다른 색이 서로 혼합되기 어려워 원하는 색을 발광하는 백라이트를 구현하기 어렵다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 엘이디 소자 사이의 간격을 좁게 배치할 수 있는데, 이 경우 엘이디 소자의 수가 증가하여, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 엘이디 소자의 수를 증가하지 않으면서도, 서로 다른 색의 빛의 혼합이 가능한 백라이트 광원용 렌즈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

상기 발광부에서 발광된 빛은 렌즈를 통과한 후, 상기 렌즈의 측면을 통해 전반사되어, 상기 중심축과 직각을 이루는 제1 방향으로 확산될 수 있다.

상기 제1 발광소자에서 발광된 제1 빛과 상기 제2 발광소자에서 발광된 제2 빛은 상기 제1 방향으로 확산되어 서로 혼합될 수 있다.

상기 렌즈는 상기 발광부의 측면에 대응하는 두 개의 내부 측면과 상기 발광부의 상부면에 대응하는 내부 상면을 포함하고, 상기 내부 상면은 상기 내부 측면으로부터 상기 중심축을 향할수록 렌즈의 두께가 얇아지도록 형성된 제1 경사면을 가지고, 상기 두 개의 내부 측면과 상기 내부 상면은 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이룰 수 있다.

상기 내부 상면의 상기 제1 경사면은 상기 렌즈의 하부면과 제1 각도를 이루고, 상기 제1 각도는 약 0도 내지 약 45도의 범위의 값을 가질 수 있다.

상기 렌즈의 내부 상면은 상기 제1 경사면과 나란하지 않은 방향으로 경사진 제2 경사면을 더 포함할 수 있다.

상기 렌즈는 상기 내부 측면에 대응하는 두 개의 외부 측면과, 상기 내부 상면에 대응하는 외부 상면을 포함하고, 상기 외부 상면은 상기 중심축으로부터 상기 외부 상면에 이를수록 상기 렌즈의 높이가 높아지도록 형성된 제2 경사면을 가지고, 상기 두 개의 외부 측면과 상기 외부 상면은 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이룰 수 있다.

상기 렌즈는 상기 중심축에서 제1 두께를 가지고, 상기 중심축으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워지고, 상기 제1 두께는 약 0.5mm이상일 수 있다.

상기 렌즈의 상기 외부 상면은 상기 중심축에서 일정한 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 발광부에서 발광된 빛은 상기 내부 상면에서 굴절된 후, 상기 외부 상면에서 전반사되어, 상기 외부 측면을 통해 상기 중심축과 직각을 이루는 제1 방향으로 확산되어, 상기 제1 발광소자에서 발광된 제1 빛과 상기 제2 발광소자에서 발광된 제2 빛은 상기 제1 방향으로 확산되어 서로 혼합될 수 있다.

상기 렌즈는 상기 내부 상면에 형성되어 있으며, 오목부와 볼록부가 교대로 배치되어 있는 제1 세레이션부(serration portion)와 상기 외부 측면에 형성되어 있으며, 오목부와 볼록부가 교대로 배치되어 있는 제2 세레이션부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부는 골과 능선이 교대로 배치되어 있는 프리즘 형태를 가질 수 있다.

상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부의 상기 골과 능선 중 적어도 하나는 일정한 곡률을 가질 수 있다.

상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부는 복수의 반구 형태가 반복된 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 방향으로 이격되어 배치되어 있는 복수의 광원용 렌즈 조립체를 포함하고, 상기 렌즈 조립체는 서로 다른 색을 표시하는 제1 발광소자와 제2 발광소자를 포함하는 복수의 발광부, 그리고 상기 복수의 발광부 위에 위치하며, 상기 복수의 발광부를 덮고 있는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 제1 방향과 직각을 이루는 제2 방향과 나란한 중심축을 기준으로 대칭인 형태를 가지고, 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 길게 뻗어있는 바 형태를 가지고, 상기 복수의 발광부는 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 상기 제1 발광소자와 상기 제2 발광소자는 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 서로 이격되어 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 따르면, 엘이디 소자의 수를 증가하지 않으면서도, 서로 다른 색의 빛의 혼합이 가능하다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 포함하는 백라이트 유닛의 배치도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 개념도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 경로를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 경로를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 종래 기술에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 혼합을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 혼합을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 일부를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 일부를 도시한 사시도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 일부를 도시한 사시도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 한 실험예의 결과를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈의 단면도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 포함하는 백라이트 유닛에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 포함하는 백라이트 유닛의 배치도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 포함하는 백라이트 유닛은 제1 방향(D1)으로 일정한 간격을 이루며 배치되어 있는 복수의 렌즈 조립체(410)를 포함한다. 복수의 렌즈 조립체(410)는 제1 방향(D1)과 직각을 이루는 제2 방향(D2)으로 길게 뻗어 있다.

렌즈 조립체(410)는 제2 방향(D2)으로 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 있는 복수의 발광소자(401)와 복수의 발광소자(401) 위에 위치하고, 복수의 발광소자(401)를 덮고 있으며, 제2 방향(D2)으로 길게 뻗어 바(bar) 형태를 가지는 렌즈(402)를 포함한다. 각 발광소자(401)는 제2 방향(D2)으로 이격되어 있는 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)를 포함한다.

제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)는 서로 다른 색을 발광한다. 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나일 수 있고, 마젠타(magenta), 녹색, 시안(cyan) 중 어느 하나일 수 있다. 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)는 엘이디를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 발광소자(401)가 서로 다른 색을 표시하는 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체는 이에 한정되지 않으며, 서로 다른 색을 표시하는 두 개 이상의 발광 소자를 포함하고, 서로 다른 색을 표시하는 두 개 이상의 발광 소자는 렌즈(402)가 뻗어있는 방향을 따라 서로 이격되어 배치되는 모든 경우에 적용 가능하다.

그러면, 도 2 및 도 3을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체(410)에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체(410)는 제2 방향(D2)을 따라 일정한 간격으로 배치되어 있는 복수의 발광소자(401), 그리고 복수의 발광소자(401) 위에 위치하며, 복수의 발광소자(401)를 덮고 있으며, 제2 방향(D2)으로 길게 뻗어 바 형태를 가지는 렌즈(402)를 포함한다.

렌즈(402)는 하부에 발광소자(401)가 위치할 수 있도록 홈(A)이 형성되어 있다.

도 3을 참고하면, 렌즈(402) 하부에 형성되어 있는 홈(A)에 의하여, 렌즈(402)의 내부면은 발광소자(401)의 측면에 대응하는 두 개의 내부 측면(s)과 발광소자(401)의 상부면에 대응하는 내부 상면(t)을 포함한다. 두 개의 내부 측면(s)과 내부 상면(t)은 제2 방향(D2)을 따라 뻗어 있는 중심축(CL)을 기준으로 제1 방향(D1)과 나란한 방향으로 서로 대칭을 이룬다.

렌즈(402)의 내부 상면(t)은 내부 측면(s)으로부터 중심축(CL)을 향할수록 홈(A)의 높이가 높아지도록 경사면 형태로 형성되어 있다. 즉, 렌즈(402)의 내부 상면(t)은 내부 측면(s)으로부터 중심축(CL)을 향할수록 렌즈(402)의 두께가 얇아지도록 경사면 형태를 가진다. 렌즈(402)의 내부 상면(t)의 경사면은 렌즈(402)의 하부의 바닥면과 제1 각도(θ1)를 이룬다. 제1 각도(θ1)는 약 0도 내지 약 45도의 범위를 가질 수 있다.

렌즈(402)의 외부면은 두 개의 외부 측면(ss)과 외부 상면(tt)을 포함한다. 렌즈(402)의 외부 측면(ss)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 수직을 이루는 제3 방향(D3)과 제2 각도(θ1)를 이룬다. 렌즈(402)의 외부 상면(tt)은 중심축(CL)으로부터 외부 측면(ss)에 이를수록 높이가 높아지도록 경사면 형태로 형성되어 있다.

이러한 형태에 의하여, 렌즈(402)는 중심축(CL)에서 최소 두께인 제1 두께(H1)를 가지고, 중심축(CL)으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워질 수 있다. 제1 두께(H1)는 약 0.5mm이상일 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체(410)는 제2 방향(D2)으로 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 있는 복수의 발광소자(401)와 복수의 발광소자(401) 위에 위치하고, 복수의 발광소자(401)를 덮고 있으며, 제2 방향(D2)으로 길게 뻗어 바(bar) 형태를 가지고, 중심축으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 형태의 렌즈(402)를 포함한다. 이러한 렌즈(402)에 의하여, 복수의 발광소자(401)에서 발광된 빛은 제2 방향(D2)과 직각을 이루는 제1 방향(D1)으로 주로 확산되게 된다. 이에 대해서 뒤에서 보다 상세히 설명한다.

이제, 도 5 내지 도 9를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 경로에 대하여 설명한다. 도 5는 종래 기술에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 경로를 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 경로를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7은 종래 기술에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 혼합을 설명하기 위한 개념도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체를 통과한 빛의 혼합을 설명하기 위한 개념도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부를 도시한 사시도이다.

도 5를 참고하면, 종래 기술에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈(42)는 발광소자(41) 위에 위치하여, 발광소자를 덮고 있으며, 중심에서 오목하고 가장자리로 갈수록 볼록한 형태를 가진다.

도 5와 함께 도 7을 참고하면, 발광소자(41)로부터 발광된 빛(L1)은 렌즈(42)를 통과하면서, 렌즈(42)의 내부면에서 굴절된 후, 렌즈(42)의 외부면에서 다시 굴절되어, 렌즈(42)의 표면과 일정한 각도를 이루는 방향으로 퍼져 나간다. 따라서, 렌즈(42)의 표면을 따라 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 전방향으로 퍼져 나가게 되어, 발광소자(41)를 중심으로 원 또는 타원형으로 퍼져 나가게 된다.

이처럼, 종래 기술에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈(42)를 통과하면서, 서로 다른 빛을 발광하는 제3 발광소자(41a)와 제4 발광소자(41b)로부터 발광된 빛은 각기 발광소자(41a, 41b)를 중심으로 원 또는 타원형으로 퍼져 나가게 되는 바, 제3 발광소자(41a)와 제4 발광소자(41b)로부터 발광된 빛은 서로 혼합되기 어려우며, 제3 발광소자(41a)와 제4 발광소자(41b)로부터 발광된 빛이 서로 혼합되는 제1 영역(A1)의 면적은 좁다. 그러므로, 서로 다른 색을 발광하는 발광소자(41a, 41b)로부터 발광된 빛을 혼합하기 위해서는 발광소자를 가까이 배치하여야 하고, 이에 따라 발광소자의 개수가 많아지게 된다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 발광소자(401)로부터 발광된 빛(L2)은 렌즈(402)의 내부면에서 굴절된 후, 외부 상면(tt)에서 전반사되어 외부 측면(ss)을 통해 중심축(CL)과 직각을 이루는 방향, 즉 제1 방향(D1)으로 퍼져 나간다.

따라서, 도 8에 도시한 바와 같이, 서로 다른 빛을 발광하는 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)로부터 발광된 빛은 주로 제1 방향(D1)으로 단방향으로 전반사되어 확산되기 때문에, 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)로부터 발광된 빛이 서로 혼합되는 제2 영역(A2)의 면적은 넓어진다. 또한, 제1 발광소자(401a)와 제2 발광소자(401b)로부터 발광된 빛은 제1 방향(D1)으로 퍼져나가는 거리가 길다.

이처럼, 발광소자(401)로부터 발광된 빛이 주로 수평 방향인 제1 방향(D1)으로 확산되기 때문에, 도 9에 도시한 바와 같이, 렌즈 조립체들(410) 사이의 간격(W1)을 넓게 형성하여도, 평면상 넓은 면적에서 발광이 가능하다. 이에 따라 발광소자(401)의 개수를 줄이면서도, 복수의 색이 혼합된 빛을 발광하는 백라이트 광원을 구현할 수 있다.

그러면, 도 10와 함께 도 12 내지 도 14를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 일부를 도시한 사시도이다. 도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 일부를 도시한 사시도이다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체(410)의 렌즈(402)의 내부면에는 오목부와 볼록부가 교대로 형성되어 있는 제1 세레이션부(402b)가 형성되어 있다. 제1 세레이션부(402b)의 오목부와 볼록부는 렌즈(402)가 뻗어 있는 제2 방향(D2)을 따라 교대로 배치된다.

도 12를 참고하면, 제1 세레이션부(402b)의 오목부와 볼록부는 일정한 골(valley)(V)과 능선(ridge)(R)이 교대로 배치되어 있는 프리즘(prism) 형태일 수 있다. 도 13을 참고하면, 제1 세레이션부(402b)의 오목부와 볼록부는 일정한 골과 능선이 교대로 배치되어 있는 프리즘(prism) 형태이고, 골과 능선은 일정한 곡률(B)을 가질 수도 있다. 도 13에 도시한 실시예에 따르면, 제1 세레이션부(402b)의 골과 능선 모두가 일정한 곡률을 가지는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 렌즈에 따르면, 제1 세레이션부(402b)의 골과 능선 중 어느 하나만 일정한 곡률을 가지는 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 도 14를 참고하면, 제1 세레이션부(402b)는 복수의 반구 형태(C)가 반복된 형태를 가질 수도 있다.

제1 세레이션부(402b)의 피치(pitch)는 약 100㎛ 내지 약 500㎛일 수 있고, 높이는 약 80㎛ 내지 약 120㎛일 수 있다. 제1 세레이션부(402b)의 인접한 골을 이은 가상의 선과 제1 세레이션부(402b)의 골과 능선 사이의 경사면이 이루는 각도는 약 10도 내지 약 60도일 수 있다.

앞서 설명한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 11과 함께, 도 12 내지 도 14를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 일부를 도시한 사시도이다.

도 11을 참고하면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체(410)의 렌즈(402)의 외부면의 외부 측면(ss)에는 오목부와 볼록부가 교대로 형성되어 있는 제2 세레이션부(402c)가 형성되어 있다. 제2 세레이션부(402c)의 오목부와 볼록부는 렌즈(402)가 뻗어 있는 제2 방향(D2)을 따라 교대로 배치된다.

도 12를 참고하면, 제2 세레이션부(402c)의 오목부와 볼록부는 일정한 골(valley)(V)과 능선(ridge)(R)이 교대로 배치되어 있는 프리즘(prism) 형태일 수 있다. 도 13을 참고하면, 제2 세레이션부(402c)의 오목부와 볼록부는 일정한 골과 능선이 교대로 배치되어 있는 프리즘(prism) 형태이고, 골과 능선은 일정한 곡률(B)을 가질 수도 있다. 도 13에 도시한 실시예에 따르면, 제2 세레이션부(402c)의 골과 능선 모두가 일정한 곡률을 가지는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 렌즈에 따르면, 제2 세레이션부(402c)의 골과 능선 중 어느 하나만 일정한 곡률을 가지는 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 도 14를 참고하면, 제2 세레이션부(402c)는 복수의 반구 형태(C)가 반복된 형태를 가질 수도 있다.

제2 세레이션부(402c)의 피치(pitch)는 약 100㎛ 내지 약 500㎛일 수 있고, 높이는 약 80㎛ 내지 약 120㎛일 수 있다. 제2 세레이션부(402c)의 인접한 골을 이은 가상의 선과 제1 세레이션부(402b)의 골과 능선 사이의 경사면이 이루는 각도는 약 10도 내지 약 60도일 수 있다.

앞서 설명한 실시예들에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체들의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체에 모두 적용 가능하다.

도시하지는 않았지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체(410)의 렌즈(402)의 내부면에는 제1 세레이션부(402b)가 형성되어 있고, 렌즈(402)의 외부면에는 제2 세레이션부(402c)가 형성되어 있을 수도 있다.

이러한 제1 세레이션부(402b)와 제2 세레이션부(402c)는 발광소자(401)로부터 발광되는 빛이 균일하게 확산될 수 있도록 한다.

이에 대하여, 도 15 및 도 16을 참고하여 설명한다. 도 15 및 도 16은 본 발명의 한 실험예의 결과를 도시한 도면이다.

본 실험예에서는 발광소자의 위에 위치하는 렌즈에 세레이션부를 형성하지 않은 제1 경우와 렌즈에 세레이션부를 형성한 제2 경우에 대하여 발광소자로부터 발광된 빛의 세기를 측정하여 그 결과를 각기 도 15 및 도 16에 도시하였다. 도 15는 제1 경우의 결과를 나타내고 도 16은 제2 경우의 결과를 나타낸다.

도 15 및 도 16을 참고하면, 발광소자로부터 발광된 빛의 세기는 발광소자가 위치하는 중심 영역에서 가장세고, 중심부로부터 멀어질수록 약해지는데, 렌즈에 세레이션부를 형성한 제2 경우, 발광소자로부터 발광된 빛의 세기는 중심 영역에서 균일한 값을 가진다. 그러나, 렌즈에 세레이션부를 형성하지 않은 제1 경우, 중심 영역에서도 발광소자로부터 발광된 빛의 세기가 상대적으로 센 영역과 약한 영역이 존재한다. 따라서, 렌즈에 세레이션부를 형성한 제2 경우에 비하여, 렌즈에 세레이션부를 형성하지 않은 제1 경우에는, 발광소자로부터 발광된 빛이 균일하게 퍼지기 어려우며, 위치에 따라서 빛의 세기 차이가 크게 발생할 수 있다.

그러면, 도 17을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체에 대하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈의 단면도이다.

도 17을 참고하면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈(402)는 도 3에 도시한 실시예에 따른 렌즈(402)와 유사한 형태의 렌즈(402)를 포함한다. 그러나, 도 3에 도시한 실시예에 따른 렌즈(402)와는 달리, 본 실시예에 따른 렌즈(402)의 내부면은 제1 방향(D1)과 제1 각도(θ1)를 이루는 제1 경사면(S1), 그리고 제1 경사면(S1)과 내부 측면(s) 사이에 위치하며, 내부 측면(s)에 이를수록 홈(A)의 높이가 높아지도록 형성되어 있으며, 제1 방향(D1)과 제3 각도(θ3)를 이루는 제2 경사면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 각도(θ1)와 제3 각도(θ3)는 서로 다를 수 있다. 이처럼, 렌즈(402)의 내부면이 복수의 경사면을 포함하도록 함으로써, 발광소자에서 발광된 빛이 굴절되는 각도를 다양하게 할 수 있고, 이에 따라 발광소자에서 발광된 빛이 퍼져 나가는 방향을 조절할 수 있다.

그러면, 도 18을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체에 대하여 설명한다. 도 18은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈의 단면도이다.

도 18을 참고하면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈 조립체의 렌즈(402)는 도 3에 도시한 실시예에 따른 렌즈(402)와 유사한 형태의 렌즈(402)를 포함한다. 그러나, 도 3에 도시한 실시예에 따른 렌즈(402)와는 달리, 본 실시예에 따른 렌즈(402)의 중심축(CL)에는 일정한 곡률을 가지는 곡면부(D)가 형성되어 있다. 이러한 곡면부(D)에서는 빛이 굴절되지 않기 때문에, 발광소자로부터 발광된 빛은 제3 방향(D3)으로도 발광될 수 있다. 곡면부(D)의 곡율은 약 0.5mm 이내의 값을 가질 수 있다.

이처럼, 렌즈(402)의 중심축(CL)에 일정한 곡률을 가지는 곡면부(D)를 형성함으로써, 발광소자로부터 발광된 빛이 퍼져 나가는 방향을 조절할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

401: 발광소자 402: 렌즈부
410: 렌즈 조립체

Claims

서로 다른 색을 표시하는 제1 발광소자와 제2 발광소자를 포함하는 복수의 발광부, 그리고
상기 발광부 위에 위치하며, 상기 발광부를 덮고 있는 렌즈를 포함하고,
상기 렌즈는 중심축을 기준으로 대칭인 형태를 가지고, 상기 중심축이 뻗어 있는 방향으로 길게 뻗어있는 바 형태를 가지고,
상기 복수의 발광부는 상기 중심축이 뻗어 있는 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있고,
상기 제1 발광소자와 상기 제2 발광소자는 상기 중심축이 뻗어 있는 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제1항에서,
상기 발광부에서 발광된 빛은 렌즈를 통과한 후, 상기 렌즈의 측면을 통해 전반사되어, 상기 중심축과 직각을 이루는 제1 방향으로 확산되는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제2항에서,
상기 제1 발광소자에서 발광된 제1 빛과 상기 제2 발광소자에서 발광된 제2 빛은 상기 제1 방향으로 확산되어 서로 혼합되는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제1항에서,
상기 렌즈는 상기 발광부의 측면에 대응하는 두 개의 내부 측면과 상기 발광부의 상부면에 대응하는 내부 상면을 포함하고,
상기 내부 상면은 상기 내부 측면으로부터 상기 중심축을 향할수록 렌즈의 두께가 얇아지도록 형성된 제1 경사면을 가지고,
상기 두 개의 내부 측면과 상기 내부 상면은 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제4항에서,
상기 내부 상면의 상기 제1 경사면은 상기 렌즈의 하부면과 제1 각도를 이루고,
상기 제1 각도는 약 0도 내지 약 45도의 범위의 값을 가지는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제4항에서,
상기 렌즈의 내부 상면은 상기 제1 경사면과 나란하지 않은 방향으로 경사진 제2 경사면을 더 포함하는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제4항에서,
상기 렌즈는 상기 내부 측면에 대응하는 두 개의 외부 측면과, 상기 내부 상면에 대응하는 외부 상면을 포함하고,
상기 외부 상면은 상기 중심축으로부터 상기 외부 상면에 이를수록 상기 렌즈의 높이가 높아지도록 형성된 제3 경사면을 가지고,
상기 두 개의 외부 측면과 상기 외부 상면은 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제7항에서,
상기 렌즈는 상기 중심축에서 제1 두께를 가지고, 상기 중심축으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워지고,
상기 제1 두께는 약 0.5mm이상인 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제8항에서,
상기 렌즈의 상기 외부 상면은 상기 중심축에서 일정한 곡률을 가지도록 형성된 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제7항에서,
상기 발광부에서 발광된 빛은 상기 내부 상면에서 굴절된 후, 상기 외부 상면에서 전반사되어, 상기 외부 측면을 통해 상기 중심축과 직각을 이루는 제1 방향으로 확산되는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제10항에서,
상기 제1 발광소자에서 발광된 제1 빛과 상기 제2 발광소자에서 발광된 제2 빛은 상기 제1 방향으로 확산되어 서로 혼합되는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제7항에서,
상기 렌즈는 상기 내부 상면에 형성되어 있으며, 오목부와 볼록부가 교대로 배치되어 있는 제1 세레이션부와 상기 외부 측면에 형성되어 있으며, 오목부와 볼록부가 교대로 배치되어 있는 제2 세레이션부 중 적어도 하나를 포함하는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제12항에서,
상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부는 골과 능선이 교대로 배치되어 있는 프리즘 형태를 가지는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제13항에서,
상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부의 상기 골과 능선 중 적어도 하나는 일정한 곡률을 가지는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제12항에서,
상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부는 복수의 반구 형태가 반복된 형태를 가지는 백라이트 광원용 렌즈 조립체.
제1 방향으로 이격되어 배치되어 있는 복수의 광원용 렌즈 조립체를 포함하고,
상기 렌즈 조립체는 서로 다른 색을 표시하는 제1 발광소자와 제2 발광소자를 포함하는 복수의 발광부, 그리고
상기 복수의 발광부 위에 위치하며, 상기 복수의 발광부를 덮고 있는 렌즈를 포함하고,
상기 렌즈는 상기 제1 방향과 직각을 이루는 제2 방향과 나란한 중심축을 기준으로 대칭이고, 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 길게 뻗어있는 바 형태를 가지고,
상기 복수의 발광부는 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있고,
상기 제1 발광소자와 상기 제2 발광소자는 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있는 백라이트 유닛.
제16항에서,
상기 발광부에서 발광된 빛은 렌즈를 통과한 후, 상기 렌즈의 측면을 통해 상기 제1 방향으로 전반사되는 백라이트 유닛.
제17항에서,
상기 제1 발광소자에서 발광된 제1 빛과 상기 제2 발광소자에서 발광된 제2 빛은 상기 제1 방향으로 확산되어 서로 혼합되는 백라이트 유닛.
제16항에서,
상기 렌즈는 상기 발광부의 측면에 대응하는 두 개의 내부 측면과 상기 발광부의 상부면에 대응하는 내부 상면을 포함하고,
상기 내부 상면은 상기 내부 측면으로부터 상기 중심축을 향할수록 렌즈의 두께가 얇아지도록 형성된 제1 경사면을 가지고,
상기 두 개의 내부 측면과 상기 내부 상면은 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루는 백라이트 유닛.
제19항에서,
상기 내부 상면의 상기 제1 경사면은 상기 렌즈의 하부면과 제1 각도를 이루고,
상기 제1 각도는 약 0도 내지 약 45도의 범위의 값을 가지는 백라이트 유닛.
제19항에서,
상기 렌즈의 내부 상면은 상기 제1 경사면과 나란하지 않은 방향으로 경사진 제2 경사면을 더 포함하는 백라이트 유닛.
제19항에서,
상기 렌즈는 상기 내부 측면에 대응하는 두 개의 외부 측면과, 상기 내부 상면에 대응하는 외부 상면을 포함하고,
상기 외부 상면은 상기 중심축으로부터 상기 외부 상면에 이를수록 상기 렌즈의 높이가 높아지도록 형성된 제3 경사면을 가지고,
상기 두 개의 외부 측면과 상기 외부 상면은 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루는 백라이트 유닛.
제22항에서,
상기 렌즈는 상기 중심축에서 제1 두께를 가지고, 상기 중심축으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워지고,
상기 제1 두께는 약 0.5mm이상인 백라이트 유닛.
제23항에서,
상기 렌즈의 상기 외부 상면은 상기 중심축에서 일정한 곡률을 가지도록 형성된 백라이트 유닛.
제22항에서,
상기 발광부에서 발광된 빛은 상기 내부 상면에서 굴절된 후, 상기 외부 상면에서 전반사되어, 상기 외부 측면을 통해 상기 제1 방향으로 확산되는 백라이트 유닛.
제25항에서,
상기 제1 발광소자에서 발광된 제1 빛과 상기 제2 발광소자에서 발광된 제2 빛은 상기 제1 방향으로 확산되어 서로 혼합되는 백라이트 유닛.
제22항에서,
상기 렌즈는 상기 내부 상면에 형성되어 있으며, 오목부와 볼록부가 교대로 배치되어 있는 제1 세레이션부와 상기 외부 측면에 형성되어 있으며, 오목부와 볼록부가 교대로 배치되어 있는 제2 세레이션부 중 적어도 하나를 포함하는 백라이트 유닛.
제27항에서,
상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부는 골과 능선이 교대로 배치되어 있는 프리즘 형태를 가지는 백라이트 유닛.
제28항에서,
상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부의 상기 골과 능선 중 적어도 하나는 일정한 곡률을 가지는 백라이트 유닛.
제27항에서,
상기 제1 세레이션부와 상기 제2 세레이션부는 복수의 반구 형태가 반복된 형태를 가지는 백라이트 유닛.