KR20200039167A - 광속제어부재 - Google Patents

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KR20200039167A
KR20200039167A KR1020180118724A KR20180118724A KR20200039167A KR 20200039167 A KR20200039167 A KR 20200039167A KR 1020180118724 A KR1020180118724 A KR 1020180118724A KR 20180118724 A KR20180118724 A KR 20180118724A KR 20200039167 A KR20200039167 A KR 20200039167A
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조성익
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주식회사 서한라이텍
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Abstract

이 광속제어부재는 기준 광축 주변의 오목부; 상기 오목부측으로 오목한 곡면형상의 제 1 출사면 영역과, 상기 제 1 출사면 영역의 주위에 위치하고 상기 오목부의 반대측으로 볼록한 곡면 형상을 형성하는 제 2 출사면 영역과 상기 제 1 출사면 영역과 상기 제 2 출사면 영역의 접속부분에 변곡점 영역을 포함하는 광제어 출사면; 및 상기 오목부 주변에 상기 광제어 출사면의 반대측으로 볼록한 곡면 형상의 제 1 반사면 영역과, 상기 제 1 반사면 영역의 주위에 위치하고 상기 광제어 출사면측으로 오목한 곡면 형상을 형성하는 제 2 반사면 영역과 상기 제 1 반사면 영역과 상기 제 2 반사면 영역의 접속부분에 변곡점 영역을 포함한다.

Description

광속제어부재{LUMINOUS FLUX CONTROL MEMBER}
본 발명은 광속제어부재에 관한 것으로, 더 구체적으로는 광량을 고르게 방출할 수 있는 광속제어부재에 관한 것이다.
자체 발광이 가능한 OLED와 달리 LCD는 디스플레이 후면에 위치하는 백라이트유닛을 이용하여 광원을 제공 받는다.
LED를 이용하는 백라이트유닛은 LED 광원의 설치 위치에 따라 크게 에지 방식(Edge type)과 직하 방식(Direct type)으로 구분된다.
상기 직하 방식 백라이트유닛은 다수개의 LED로 구성된 LED 어레이가 설치된 기판(예컨대, PCB) 상부에 반사시트가 설치되고, 반사시트 상부에 광가이드 부재, 확산시트, 프리즘시트, 및 보호시트 등이 순차적으로 설치된 광학부재를 포함한다. 이들 기판(예컨대, PCB), 반사시트, 광가이드부재, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트는 케이스 역할을 하는 몰드 프레임(Mold Frame)에 의해 고정된다.
상기 직하 방식 백라이트유닛은 LED 어레이가 상기 광학 부재 하부에 설치되기 때문에 LED 어레이를 선택적으로 온오프함으로써 영역별로 액정표시장치(LCD)의 표시 영역에 빛을 제공하고 광량을 제어하는 로컬 디밍(Local dimming)이 가능하다. 따라서, 화면의 선명도 및 높은 명암비를 제공하는 동시에 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.
하지만, 상기 직하 방식 백라이트유닛은 액정표시장치 바로 아래에 LED가 위치하기 때문에 LED가 위치하는 지점 주변이 다른 부분보다 밝게 나타나는 현상(화이트 스팟)이 일어난다. 이러한 화이트 스팟 현상을 방지하기 위하여 LED로부터 방출되는 빛이 충분히 확산되도록 LED와 광학 부재 사이에 에어갭(Air-Gap)을 두거나 광학 부재의 두께를 증가시킬 필요가 있다. 이로 인해 백라이트 유닛의 두께가 증가하고 디스플레이 패널을 슬림화하는데 한계를 가진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광원과 액정패널 사이의 거리가 가까워도 화이트 스팟 현상이 억제되도록 LED광원에서 방출되는 빛을 균일하게 분산할 수 있는 광속제어부재를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 다양한 화면크기의 액정표시장치에 적용되어 액정표시장치 전체에 고르게 백라이트광을 제공할 수 있는 광속제어부재를 제공하는 데 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 광원에서 방출되는 빛을 균일하게 분산할 수 있는 광속제어부재를 제공한다.
이 광속제어부재는 기준 광축 주변의 오목부; 상기 오목부측으로 오목한 곡면형상의 제 1 출사면 영역과, 상기 제 1 출사면 영역의 주위에 위치하고 상기 오목부의 반대측으로 볼록한 곡면 형상을 형성하는 제 2 출사면 영역과 상기 제 1 출사면 영역과 상기 제 2 출사면 영역의 접속부분에 변곡점 영역을 포함하는 광제어 출사면; 및 상기 오목부 주변에 상기 광제어 출사면의 반대측으로 볼록한 곡면 형상의 제 1 반사면 영역과, 상기 제 1 반사면 영역의 주위에 위치하고 상기 광제어 출사면측으로 오목한 곡면 형상을 형성하는 제 2 반사면 영역과 상기 제 1 반사면 영역과 상기 제 2 반사면 영역의 접속부분에 변곡점 영역을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광제어 출사면의 제 2 출사면 영역과 상기 광제어 반사면의 상기 제 2 반사면 영역은 다음 조건 1 및 조건 2를 만족한다.
조건 1; 상기 기준 광축으로부터 동일 수평거리에서 θ/δ＞1을 만족한다.
조건 2: 상기 기준 광축으로부터 멀어질수록 θ/δ의 값은 서서히 증가한다.
(θ는 상기 기준 광축 대비 상기 광제어 출사면의 법선 각도이고, 상기 δ는 상기 기준 광축 대비 상기 광제어 입사면의 법선 각도이다.)
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제 1 반사면 영역은 상기 제 1 출사면 영역에서 반사되어 임계각보다 큰 각도로 입사되는 빛을 상기 광제어 출사면을 향하여 반사하고, 상기 제 2 반사면 영역은 상기 제 2 출사면 영역에서 반사되어 임계각보다 큰 각도로 입사되는 빛을 상기 광제어 출사면을 향하여 반사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 광속제어부재는 상기 제 2 출사면 영역에 형성되어 출사광의 광량을 조절하는 광제어 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 광제어 패턴은 상기 광제어 출사면이 각인된 패턴, 상기 광제어 출사면이 헤이즈 처리된 패턴, 상기 광제어 패턴의 표면에 인쇄된 막 및 상기 광제어 패턴의 표면에 부착된 필름으로 구성된 그룹 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 광제어 패턴은 평균 출사 광량보다 낮은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량 증가 패턴과 평균 출사 광량보다 높은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량 감소 패턴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 광속제어부재는 기준 광축 주변의 오목부; 상기 오목부의 반대측에 형성된 광제어 출사면; 상기 오목부 주변에 형성된 광제어 반사면; 및 상기 광제어 출사면에 형성되어 출사광의 광량을 조절하는 광제어 패턴을 포함하고, 상기 광제어 패턴은 평균 출사 광량보다 낮은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량증가패턴과 평균 출사 광량보다 높은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량감소패턴 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 광제어 패턴은 상기 광제어 출사면이 각인된 패턴, 상기 광제어 출사면이 헤이즈 처리된 패턴, 상기 광제어 패턴의 표면에 인쇄된 막 및 상기 광제어 패턴의 표면에 부착된 필름으로 구성된 그룹 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면 전체광량의 반치폭 이상이 방출되는 영역에서 LED광원이 방출하는 빛이 광속제어부재에 의해 고르게 분산되어 화이트스팟 현상이 일어나는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기준광축에서 거리가 먼 광속제어부재의 가장자리를 통해서도 기준광축 부근과 유사한 광량의 빛이 방출되도록 함으로써 액정표시장치의 전면에 균일하게 백라이트광을 제공할 수 있고, LED 광원을 넓은 간격으로 배치하여도 충분한 광량을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어 출사면을 나타낸 평면도;
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어 반사면을 나타낸 평면도;
도 2a는 도 1a 및 도 1b의 I-I'를 따라 취해진 단면도;
도 2b는 도 1a 및 도 1b의 II-II'를 따라 취해진 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어 출사면과 광제어 반사면의 곡면을 설명하기 위한 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부제의 반사 효과를 설명하기 위한 단면도;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어를 설명하기 위한 단면도;
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어 출사면을 나타낸 평면도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어 반사면을 나타낸 평면도이고, 도 2a는 도 1a 및 도 1b의 I-I'를 따라 취해진 단면도이고, 도 2b는 도 1a 및 도 1b의 II-II'를 따라 취해진 단면도이다.
도 1a, 1b, 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어부재(100)는 기준광축 주면의 오목부(106)를 포함한다. 광원(도시 안함)은 상기 오목부(106) 내부 또는 상기 오목부(106) 하부에 배치될 수 있다. 상기 광원은 LED일 수 있으며 상기 기준광축은 LED광원의 중심광축에 해당할 수 있다. 상기 오목부(106)의 반대면이 상기 광속제어부재(100)의 광제어 출사면(102)이며, 상기 오목부(106)의 주변 면이 상기 광속제어부재(100)의 광제어 반사면(104)이다. 상기 광제어 출사면(102)은 상기 광속제어부재(100)에 의해 광속이 제어된 빛이 출사되는 면이고, 상기 광제어 반사면(104)은 상기 광속제어부재(100) 내부에서 진행하는 빛의 일부를 상기 광제어 출사면(102)으로 반사한다.
상기 광제어 출사면(102)은 상기 오목부측으로 오목한 곡면형상의 제 1 출사면 영역(102a)과, 상기 제 1 출사면 영역(102a)의 주위에 위치하고 상기 오목부(106)의 반대측으로 볼록한 곡면 형상을 형성하는 제 2 출사면 영역(102b)과 상기 제 1 출사면 영역(102a)과 상기 제 2 출사면 영역(102b)의 접속부분에 변곡점 영역(102c)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 출사면 영역(102a)의 곡률과 상기 제 2 출사면 영역(102b)의 곡률은 다르게 구성될 수 있으며, 상기 광제어 출사면(102)의 변곡점 영역(102c)은 상기 제 1 출사면 영역(102a)의 곡률에서 상기 제 2 출사면 영역(10b)의 곡률로 변경되는 영역이다.
상기 광제어 반사면(104)는 상기 오목부(106) 주변에 상기 광제어 출사면(102)의 반대측으로 볼록한 곡면 형상의 제 1 반사면 영역(104a)과, 상기 제 1 반사면 영역(104a)의 주위에 위치하고 상기 광제어 출사면측으로 오목한 곡면 형상을 형성하는 제 2 반사면 영역(104b)과 상기 제 1 반사면 영역(104a)과 상기 제 2 반사면 영역(104)의 접속부분에 변곡점 영역(104c)을 포함할 수 있다.
상기 광제어 출사면 (102)의 변곡점 영역(102c)와 유사하게, 상기 광제어 반사면(104)의 변곡점 영역(104c) 또한 상기 제 1 반사면 영역(104a)의 곡률에서 상기 제 2 반사면 영역(104b)의 곡률로 변화되는 영역으로서, 상기 광제어 반사면(102)의 변곡점 영역(104c)는 오목부와 볼록부가 만나서 곡률이 급격히 변화되는 영역일 수 있다.
본 발명에 따른 광속제어부재(100)는 출사광의 광량을 조절하는 광제어 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 광제어 패턴은 상기 제 2 출사면 영역(102b)에 형성될 수 있다. 상기 광제어 패턴은 광량의 증가 또는 감소의 필요에 따라서 상기 제 1 출사면 영역(102a)에도 형성될 수 있다.
상기 광제어 패턴은 광량을 조절할 수 있는 어떠한 구성도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 광제어 출사면이 각인된 패턴, 상기 광제어 출사면이 헤이즈 처리된 패턴, 상기 광제어 패턴의 표면에 인쇄된막 및 상기 광제어 패턴의 표면에 부착된 필름으로 구성된 그룹 중 선택된 적어도 하나일 수 있다. 또한 상기 광제어 패턴이 인쇄된 막 또는 필름인 경우, 상기 막 또는 필름은 두께, 인쇄농도 또는 컬러에 따른 광제어 특성을 가질 수 있다.
상기 광제어 패턴은 평균 출사 광량보다 낮은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량 증가 패턴과 평균 출사 광량보다 높은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량 감소 패턴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이 광속제어부재의 평면도가 사각형상인 경우, 사각형상의 모서리 부분은 기준광축으로부터 수평거리가 멀기때문에 외부로 발산되는 광량이 낮을 수 있다. 이러한 경우 상기 광속제어부재(100)의 모서리 부분에는 광량 증가 패턴(108)을 형성할 수 있다. 복수의 광속제어부재(100)가 기판 상에 배치되고 각각의 오목부 아래의 기판 상에 광원이 배치된 경우, 변방향(I-I'방향)보다 대각선 방향(II-II')으로 광원들 간의 간격이 더 크게 배치된다. 이런 경우, 상기 광속제어부재(100)의 대각선 방향(II-II') 부분의 광량이 상대적으로 낮을 수 있으므로, 이 부분의 광량을 증가시키기 위한 각인된 광제어 패턴(110)이 형성될 수 있다. 반면, 광축과 가까우면서 광속제어부재의 구조로 인해 발산되는 광량이 높은 부분에는 광량 감소 패턴(112)을 형성할 수도 있다.
상기 광제어 출사면(102)이 각인된 광제어 패턴(110)의 경우 광속제어부재를 제작하기 위한 몰드의 형상으로 가공하거나, 별도의 연삭공정으로 패턴을 각인할 수 있다.
상기 광제어 패턴을 헤이즈 처리하여 형성하는 경우 광속제어부재를 제작하기 위한 몰드표면을 헤이즈처리 하거나 별도의 샌딩공정으로 헤이즈 처리를 할 수 있다. 상기 헤이즈 처리를 헤이즈값이 낮고 미세하게 하는 경우 상기 광제어 출사면(102)에서 출사되는 광량이 증가할 수 있고 헤이즈값이 증가하면 출사되는 광량이 오히려 감소할 수 있다.
상기 광속제어부재의 표면에 상기 광제어 패턴을 인쇄하거나 필름의 형태로 부착하는 경우에, 상기 광제어 패턴의 두께에 따라 광량이 증가하는 두께와 광량이 오히려 감소하는 두께가 존재할 수 있다. 따라서, 광량 증가 패턴이 필요한 경우 임계치 이하의 두께로 광제어 패턴을 만들고, 광량을 기준치보다 낮추고 싶은 영역의 경우 광제어 패턴의 두께를 두껍게 형성하여 투과량을 낮출 수 있다. 상기 광제어 패턴은 상기 광속제어부재보다 굴절률이 높은 물질로 형성하여 광속제어부재와 광제어 패턴의 계면전반사율을 낮출 수 있고, 광제어 패턴 내에 분산제를 포함하거나 유색 안료 또는 도료를 포함하여 두께가 두꺼워질수록 투과율이 저하되도록 할 수도 있다.
상기 광제어 패턴은 두께, 컬러 또는 인쇄농도 중 하나를 이용하거나 둘 이상을 조합하여 광량을 증가시키거나 감소시킬 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어 출사면과 광제어 반사면의 곡면을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 광속제어부재(100)의 광제어 출사면(102)과 광제어 반사면(104)은 평행하지 않은 곡면을 가진다. 특히 상기 제 2 출사면 영역(102b)와 상기 제 2 반사면 영역(104b)는 특정 조건의 곡면을 가질 수 있다.
상기 광제어 출사면(102)의 제 2 출사면 영역(102b)과 상기 광제어 반사면(104)의 상기 제 2 반사면 영역(104b)은 다음 조건 1 및 조건 2를 만족한다.
조건 1; 상기 기준 광축으로부터 동일 수평거리에서 θ/δ＞1을 만족한다.
조건 2: 상기 기준 광축으로부터 멀어질수록 θ/δ의 값은 서서히 증가한다.
(θ는 상기 기준 광축 대비 상기 광제어 출사면의 법선 각도이고, 상기 δ는 상기 기준 광축 대비 상기 광제어 입사면의 법선 각도이다.)
도시된 것과 같이, 기준광축에서 일정거리 떨어진 제 1 영역의 상기 제 2 출사면 영역(102b)의 법선과 기준광축이 이루는 각을 θ1이라고 하고, 상기 제 2 반사면 영역(104b)의 법선과 기준광축이 이루는 각을 δ1이라고 하고, 상기 제 1 영역보다 기준광축으로부터 더 먼 위치의 제 2 영역에서 상기 제 2 출사면 영역(102b)의 법선과 기준광축이 이루는 각을 θ2라고 하고, 상기 제 2 반사면 영역(104b)의 법선과 기준광축이 이루는 각을 δ2라고 할 때, θ1 /δ1과 θ2 /δ2는 1보다 크고 θ1 /δ1는 θ2 /δ2보다 작다. 즉, θ/δ는 상기 기준광축으로부터 멀어질수록 서서히 증가할 수 있다.. 다시말하면, 상기 기준광축으로부터 멀어질수록 제 2 출사면영역(102b)의 기울기와 상기 제 2 반사면영역(104b)의 기울기의 차이가 점점 더 증가할 수 있다.
상기 광제어 출사면(102)와 상기 광제어 입사면(104)의 곡률들은 광원의 지향각, 광제어부재의 크기, 광원의 배치, 광확산의 설계값 등에 따라 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부제의 반사 효과를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 반사면 영역(102a)은 상기 제 1 출사면 영역(104a)에서 반사되어 임계각보다 큰 각도로 입사되는 빛을 상기 광제어 출사면(102)을 향하여 반사하고, 상기 제 2 반사면 영역(104b)은 상기 제 2 출사면 영역(102b)에서 반사되어 임계각보다 큰 각도로 입사되는 빛을 상기 광제어 출사면(102)을 향하여 반사할 수 있다.
상기 θ/δ이 상기 기준광축으로부터 멀어지더라도 일정하게 유지될 때는 상기 제 2 출사면 영역(102b)에서 전반되어 상기 제 2 반사면 영역(104b)에 도달한 빛(L)이 상기 광속제어부재의 측면으로 큰 반사각도로 반사되는 것에 비해, θ/δ이 상기 기준광축으로부터 멀이짐에따라 증가한 경우 동일하게 상기 제 2 출사면 영역(102b)에서 전반되어 상기 제 2 반사면 영역(104b)에 도달한 빛(L')은 상기 광속제어부재의 상부측으로 더 꺽여 작은 반사각도로 반사되어 상기 광속제어부재의 가장자리에서 광출사효율이 더 증가할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재의 광제어를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 광량조절패턴은 상기 광량 증가 패턴(108)과 상기 광량 감소 패턴(112)을 포함할 수 있다. 상기 광속제어부재(100)를 통해 발산되는 빛의 균일도를 향상키기 위해서 상기 광속제어부재(100) 표면에서 발산되는 평균광량을 계산하고, 상기 평균 광량을 중심으로 소정의 오차범위를 설정하고, 상기 평균 광량에서 상기 오차범위를 뺀 값을 중심 하한 광량값으로 설정하고, 상기 평균 광량에서 상기 오차범위를 더한 값을 중심 상한 광량값으로 설정한다.
상기 광속제어부재(100)의 표면에서 발산되는 빛의 광량이 중심 상한값과 중심 하한값 사이인 영역은 광속제어부재를 그대로 사용할 수 있으며, 광량이 중심 하한값보다 낮은 영역에는 상기 광량 증가 패턴(108)을 형성하여 광량을 중심 하한값 이상으로 증가시킬 수 있으며, 광량이 중심 상한값보다 높게 측정된 영역에는 상기 광량 감소 패턴(112)을 형성하여 광량을 중심 상한값 이하로 감소시킬 수 있다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 상기 광량 증가 패턴(108)이 형성되지 않은 상기 광속제어부재(100)의 가장자리 부근에서는 광제어 출사면에서 전반사되던 빛(L2)이 상기 광량 증가 패턴(108)을 형성한 경우에는 동일한 각도로 입사한 빛의 임계각이 증가하거나 불규칙적으로 확산되어 상기 광제어 출사면에서 전반사되지 않고 적어도 일부의 빛(L2)는 상기 광제어 출사면을 지나 외부로 발산될 수 있다.
반면, 상기 광량 감소 패턴(108)이 형성되지 않은 상기 광속제어부재(100)의 특정영역에서 상기 광제어 출사면을 통과하여 외부로 발산되던 빛(L)은 상기 광량 감소 패턴(112)을 형성한 경우에는 동일한 각도로 입사한 빛이 상기 광제어 출사면에서 난반사되거나 투과율이 낮아져서 적어도 일부의 빛(L1')는 상기 광제어 출사면을 통해 발산되지 못하고 상기 광속제어부재 내부로 반사될 수 있다.
도 5b에 도시된 것과 같이, 각인된 광량제어패턴(110)은 상기 광제어출사면에서 전반사되던 빛(L3)의 입사각을 감소시켜 상기 광제어출사면을 통해 외부로 발산되게 도와준다. 즉, 상기 각인된 광량제어패턴(110)은 상기 광량 증가 패턴(108)과 비슷한 효과를 제공하여 광량이 적은 부분의 광량을 증가시켜 주는 역할을 한다. 다만, 상기 광량 증가 패턴(108)이 출사되는 광을 부드럽게 증가시키는 것에 비해 상기 각인된 광량제어패턴(110)은 주변 대비 광량을 급격히 증가시킬 수 있다. 이러한 특성은 광속제어부재 상부에 광확산필름 등의 광학 필름을 덮은 후 발산되는 빛의 형태에 따라 적절히 조합하여 설정할 수 있다.
도 6 및 도 7은 각각 광량제어패턴을 형성하기 전과 후의 본 발명에 따른 광속제어부재 표면의 광량분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 광량제어패턴을 형성하기 전의 광속제어부재는 중심상한 광량값과 중심하한 광량값 사이의 광량분포를 가지는 영역과, 중심상한 광량값보다 높거나 중심하한 광량값보다 낮은 광량분포를 가지는 영역을 포함할 수 있다. 이 영역들은 광속제어부재의 형상과 구조 등, 광속제어부재의 설계에 따라 달라질 수 있으며, 광속제어부재 설계 후 시뮬레이션 또는 제작 후 측정을 통해 분포를 파악할 수 있다. 일반적으로 광속제어부재의 평면이 사각형상인 경우, 사각형상의 모서리 부분(118)은 기준광축으로부터 수평거리가 멀기때문에 외부로 발산되는 광량이 낮을 수 있다. 또한, 복수의 광속제어부재가 기판 상에 배치되고 각각의 오목부 아래의 기판 상에 광원이 배치된 경우, 변방향보다 대각선 방향으로 광원들 간의 간격이 더 크게 배치된다. 이런 경우, 상기 광속제어부재의 변방향 영역(116)은 인접한 광원으로부터 충분한 빛이 전달되어 중심상한 광량값과 중심하한광량값 사이의 광량분포를 가질 수 있지만 대각선 방향은 상대적으로 낮은 광량분포를 가질 수 있다. 또한, 광제어출사면과 광제어반사면의 오목부 및 볼록부 형상으로 인해 광속제어부재의 소정영역은 중심상한 광량값보다 더 높은 광량분포를 가지는 영역(120)이 있을 수도 있다. 이 영역은 광솔제어부재의 형상에 따라 다른 양상을 보일 수 있지만, 시뮬레이션이나 광량측정을 통해 어느 부분인지는 확인할 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 6과 같이 확인된 광속제어부재의 광량분포를 균일하게 바꾸기 위해 상기 광속제어부재에 광속에 광제어 패턴을 형성할 수 있다.
즉, 사각형상의 모서리 부분은 기준광축으로부터 수평거리가 멀기때문에 외부로 발산되는 광량이 낮으므로, 상기 광속제어부재의 모서리 부분에는 광량 증가 패턴(108)을 형성할 수 있다. 상기 광속제어부재의 대각선 방향 부분의 광량이 상대적으로 낮으므로, 이 부분의 광량을 증가시키기 위한 각인된 광제어 패턴(110)이 형성될 수 있다. 반면, 광축과 가까우면서 광속제어부재의 구조로 인해 발산되는 광량이 높은 부분에는 광량 감소 패턴(112)을 형성할 수도 있다.
상기 각인된 광제어 패턴(110)의 경우 광속제어부재를 제작하기 위한 몰드의 형상으로 가공하거나, 별도의 연삭공정으로 패턴을 각인할 수 있다.
상기 광제어 패턴을 헤이즈 처리하여 형성하는 경우 광속제어부재를 제작하기 위한 몰드표면을 헤이즈처리 하거나 별도의 샌딩공정으로 헤이즈 처리를 할 수 있다. 상기 헤이즈 처리를 헤이즈값이 낮고 미세하게 하는 경우 상기 광제어 출사면(102)에서 출사되는 광량이 증가할 수 있고 헤이즈값이 증가하면 출사되는 광량이 오히려 감소할 수 있다.
상기 광속제어부재의 표면에 상기 광제어 패턴을 인쇄하거나 필름의 형태로 부착하는 경우에도, 상기 광제어 패턴의 두께에 따라 광량이 증가하는 두께와 광량이 오히려 감소하는 두께가 존재할 수 있다. 따라서, 광량 증가 패턴이 필요한 경우 임계치 이하의 두께로 광제어 패턴을 만들고, 광량을 기준치보다 낮추고 싶은 영역의 경우 광제어 패턴의 두께를 두껍게 형성하여 투과량을 낮출 수 있다. 상기 광제어 패턴은 상기 광속제어부재보다 굴절률이 높은 물질로 형성하여 광속제어부재와 광제어 패턴의 계면전반사율을 낮출 수 있고, 광제어 패턴 내에 분산제를 포함하거나 유색 안료 또는 도료를 포함하여 두께가 두꺼워질수록 투과율이 저하되도록 할 수도 있다.
100: 광속제어부재 102: 광제어출사면
104: 광제어반사면 106: 오목부
108: 광량 증가 패턴 110: 각인된 광제어패턴
112: 광량 감소 패턴

Claims (8)

  1. 기준 광축 주변의 오목부;
    상기 오목부측으로 오목한 곡면형상의 제 1 출사면 영역과, 상기 제 1 출사면 영역의 주위에 위치하고 상기 오목부의 반대측으로 볼록한 곡면 형상을 형성하는 제 2 출사면 영역과 상기 제 1 출사면 영역과 상기 제 2 출사면 영역의 접속부분에 변곡점 영역을 포함하는 광제어 출사면; 및
    상기 오목부 주변에 상기 광제어 출사면의 반대측으로 볼록한 곡면 형상의 제 1 반사면 영역과, 상기 제 1 반사면 영역의 주위에 위치하고 상기 광제어 출사면측으로 오목한 곡면 형상을 형성하는 제 2 반사면 영역과 상기 제 1 반사면 영역과 상기 제 2 반사면 영역의 접속부분에 변곡점 영역을 포함하는 광제어 반사면을 포함하는 광속제어부재
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광제어 출사면의 제 2 출사면 영역과 상기 광제어 반사면의 상기 제 2 반사면 영역은 다음 조건 1 및 조건 2:
    조건 1; 상기 기준 광축으로부터 동일 수평거리에서 θ/δ＞1을 만족한다.
    조건 2: 상기 기준 광축으로부터 멀어질수록 θ/δ의 값은 서서히 증가한다.
    (θ는 상기 기준 광축 대비 상기 광제어 출사면의 법선 각도이고, 상기 δ는 상기 기준 광축 대비 상기 광제어 입사면의 법선 각도이다.)
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반사면 영역은 상기 제 1 출사면 영역에서 반사되어 임계각보다 큰 각도로 입사되는 빛을 상기 광제어 출사면을 향하여 반사하고, 상기 제 2 반사면 영역은 상기 제 2 출사면 영역에서 반사되어 임계각보다 큰 각도로 입사되는 빛을 상기 광제어 출사면을 향하여 반사하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 출사면 영역에 형성되어 출사광의 광량을 조절하는 광제어 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광제어 패턴은 상기 광제어 출사면이 각인된 패턴, 상기 광제어 출사면이 헤이즈 처리된 패턴, 상기 광제어 패턴의 표면에 인쇄된 막 및 상기 광제어 패턴의 표면에 부착된 필름으로 구성된 그룹 중 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광제어 패턴은,
    평균 출사 광량보다 낮은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량 증가 패턴과 평균 출사 광량보다 높은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량 감소 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  7. 기준 광축 주변의 오목부;
    상기 오목부의 반대측에 형성된 광제어 출사면;
    상기 오목부 주변에 형성된 광제어 반사면; 및
    상기 광제어 출사면에 형성되어 출사광의 광량을 조절하는 광제어 패턴을 포함하되,
    상기 광제어 패턴은 평균 출사 광량보다 낮은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량증가패턴과 평균 출사 광량보다 높은 광량이 출사되는 광제어 출사면 영역에 형성된 광량감소패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광제어 패턴은 상기 광제어 출사면이 각인된 패턴, 상기 광제어 출사면이 헤이즈 처리된 패턴, 상기 광제어 패턴의 표면에 인쇄된 막 및 상기 광제어 패턴의 표면에 부착된 필름으로 구성된 그룹 중 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
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