JP2007034307A5

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Publication number: JP2007034307A5
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Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2009-07-09

Description

光学レンズ

本発明は光学レンズに関し、より詳細には、出射光の輝度均一性とカラーミキシングの効率性を増大させるための光学レンズに関する。

一般的に、液晶表示装置は、電界に対応して光透過度が変更される特性を有する液晶を精密に制御して画像を表示する装置である。従って、液晶表示装置は画像を表示するために光を必要とする。この際、液晶表示装置は外部の自然光を用いるか、内部に具備された光源から提供される人工光を用いて画像を表示する。

光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）及び平板蛍光ランプ（ＦＦＬ）などが含まれる。これらの光源のうち、冷陰極蛍光ランプ及び平板蛍光ランプは主に大型表示装置に採用され、発光ダイオードは小型表示装置に採用されている。

発光ダイオードは矩形のチップ形態に形成され、四角形のチップ全体で光がランダムに出射することが一般的であるが、発光ダイオードは一種の点光源として見ることができる。従って、チップから出射する光の分布図として点光源で均一に出射する光の分布である均等拡散分布を使用してもよい。

図１及び図２は、点光源から出射する光の均等拡散分布の立体図及び断面図である。

図１に示すように、基板上に置かれた点光源から出射する光の均等拡散分布は光源の上方に形成された球面（Ｓ）形状を有する。球面（Ｓ）の特定地点から点光源までの離れた距離は、特定地点と点光源を結ぶ直線と点光源を通過する法線との成す角度で出射光が有する光量に比例する。

また、球面（Ｓ）の特定領域と点光源とが形成する立体の嵩は、特定領域が有する立体角の範囲で出射光が有する光量に比例する。

図２に示すように、円周（Ｃ）の特定部分と点光源が形成する平面の面積は、特定部分が有する平面角の範囲で出射光が有する光量に比例する。

円周（Ｃ）から点光源まで離れた距離は点光源の上部法線で最大値を有し、点光源が置かれた直線上で最小値を有する。また、距離は法線と成す角が大略４５°の地点で最大値の大略７０％の値を有する。また、法線と成す角が０°〜４５°以内の範囲で点光源と形成する平面の面積が図面上の円面積の大略８０％を占める。

即ち、点光源から出射する光の均等拡散分布で、出射光の光量は法線方向成分が法線に垂直な水平方向成分よりずっと多い。従って、出射光の輝度の均一性及びカラーミキシングの効率性が低くなるという問題点が発生していた。

そこで、本発明は上記従来の光学レンズにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、出射光の輝度均一性とカラーミキシングの効率性を増大させるための光学レンズを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による光学レンズは、光学レンズであって、平面上で円形形状に定義され、断面上で屈曲した「Ｖ」字形状を有し、該「Ｖ」字形状の側面である第１界面が、「Ｖ」字形状の中心を通過する中心線と前記光学レンズ底面の中心を通る直線とのなす角度が０〜５°までに対して前記直線と前記第１界面との交点間では３．０８０ｍｍ〜４．６２０ｍｍ、の曲率半径を有し、前記角度が５〜１０°までに対しては３．６９６ｍｍ〜５．５４４ｍｍ、１０°〜１５°までに対しては４．０２４ｍｍ〜６．０３６ｍｍ、１５°〜２０°までに対しては４．６００ｍｍ〜６．９００ｍｍ、２０°〜２５°までに対しては４．７６８ｍｍ〜７．１５２ｍｍ、２５°〜３０°までに対しては４．７４４ｍｍ〜７．１１６ｍｍ、３０°〜３５°までに対しては５．３４４ｍｍ〜８．０１６ｍｍ、３５°〜４０°までに対しては５．７６０ｍｍ〜８．６４０ｍｍ、４０°〜４５°までに対しては５．３８４ｍｍ〜８．０７６ｍｍの曲率半径を有する溝部と、平面上で円形形状に定義され、断面上で前記溝部から延長された形状を有し、前記光学レンズの下部から提供される光及び前記溝部から反射された光を界面を通じて屈折させ出射する屈折部とを有することを特徴とする。

前記屈折部は、前記溝部のエッジから延長された第２界面部と、前記第２界面部のエッジから延長された第３界面部と、前記第３界面部のエッジから延長され、前記溝部の中心を通過する中心線と平行に形成された第４界面部とを含むことが好ましい。
前記第２界面部は、複数の曲率半径によって定義されることが好ましい。
前記第３界面部は、断面上で直線でフラット（ｆｌａｔ）な界面を有することが好ましい。
前記第３界面部と第４界面部とが接する領域は前記屈曲した「Ｖ」字形状の最低点と同一の高さに位置することが好ましい。

前記屈折部の最大の高さは、１．６ｍｍ〜４．８ｍｍであり、前記屈折部によって平面上で定義される円の半径は３．２ｍｍ〜４．８ｍｍであることが好ましい。
前記屈折部は、平面上で円形の環形状を有することが好ましい。
前記光学レンズの底面の中心部に前記溝部の下部と対応する凹部をさらに有することが好ましい。
前記光学レンズの底面は、前記中心線に対して水平であることが好ましい。
前記光学レンズ下部から入射した光は前記溝部を通じて光学レンズから出射されなく、溝部に入射された光は前記屈折部に全反射することが好ましい。

本発明に係る光学レンズによれば、点光源を取り囲むレンズの界面を出射角によって複数個、特に、４個に分割する。分割された４個の各界面の形状は輝度の均一性及びカラーミキシングの効率性を増大させるために加工され、この際、界面は理想的な光分布を有するために正確に計算された形状に加工される。
それにより、加工された界面を通じて透過される光の分布は一定の領域で輝度の均一性及びカラーミキシングの高い特性を有することができるという効果がある。特に、四角形チップ形態の発光ダイオードを使用する場合、輝度の均一性及びカラーミキシングの効率性の優れた最適化された光源ユニットを提供することができるという効果がある。
また、本発明に係るＬＥＤレンズの構造によれば、ＬＥＤバックライトのカラー混合効率及び輝度均一度を保持しながらも既存のサイド発光ＬＥＤレンズで光学的に必ずしも必要であった導光板を除去することができるという効果がある。

次に、本発明に係る光学レンズを実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

＜光源ユニットの実施例−１＞
図３は、本発明の第１の実施例による光源ユニットの斜視図である。図４は図３に示した光学レンズをｘ−ｚ平面で切断した断面図である。

図３及び図４に示すように、本発明の第１の実施例による光学ユニットはベース基板１１０、点光源（図示せず）及び光学レンズ１３０を含む。

点光源（図示せず）は＋ｚ軸方向を上面とするベース基板１１０上に配置され光を出射する。この際、点光源としては代表的に発光ダイオードが使用され、一般的に四角形のチップ形態を有する。

光学レンズ１３０は、点光源を取り囲み、ベース基板１１０と接する。図３で、光学レンズ１３０はベース基板１１０に接する実質的に平面である底面を含む。底面の中心には点光源を取り囲む凹部を形成することができる。この際、底面が平面ではない多様な形状を有することもできる。光学レンズ１３０は中心の断面が屈曲した「Ｖ」字形状に定義された溝部を通じて点光源から発散された光を全反射させ、溝部から延長された屈折部を通じて点光源から発散された光及び全反射された光を屈折させ出射する。即ち、点光源から発生した光は溝部を通じては光学レンズ１３０の外部に出射されない。「Ｖ」字形状の中心は光学レンズ１３０の中心に位置することができ、光学レンズ１３０の底面の凹部上に配置することもできる。光学レンズ１３０の屈折率は約１．５であることができる。
光学レンズ１３０は、第１、第２、第３及び第４界面１３２、１３４、１３６、１３８を含む。第１界面１３２は溝部に対応し、第２乃至第４界面１３４、１３６、１３８は屈折部に対応する。第２界面１３４の最大の高さ、即ち、光学レンズ１３０の高さは１．６ｍｍ〜４．８ｍｍであり、第４界面１３８によって平面上で定義される円、即ち、光学レンズ１３０の半径は３．２ｍｍ〜４．８ｍｍであることが望ましい。光学レンズ１３０の高さは光学レンズ１３０の上部面と底面との間の高さである。特に、光学レンズ１３０の高さは２ｍｍであり、半径は４ｍｍであることができる。この際、光学レンズ１３０は多様な寸法、即ち、多様な高さや半径を有することもできる。

第１界面１３２は、ベース面（実質的に光学レンズ底面）を基準にして中心を通過する垂線である中心線と光学レンズ底面の中心及び第１界面端部を通る直線とのなす角度が２０°以下の角度を有し、互いに異なる複数の曲率半径によって定義される屈曲した形状を有する。第１界面１３２は光学レンズから後退した（窪んだ）形状を定義する。平面上で、第１界面１３２は円形であることができる。

第２界面１３４は、ベース面（実質的に光学レンズ底面）を基準にして中心線と光学レンズ底面の中心及び第２界面端部を通る直線とのなす角度が２０°〜４０°の角度の間に形成され、同時に平面形状を有し、第１界面１３２のエッジから延長される。第２界面１３４はベース面と平行な平面として定義する。平面上で、第２界面１３４は丸いリング形状を有することができる。

第３界面１３６は、ベース面（実質的に光学レンズ底面）を基準にして中心線と光学レンズ底面の中心及び第３界面端部を通る直線とのなす角度が４０°〜７０°の角度の間に形成され、同時に曲面形状を有し、第２界面１３４のエッジから延長される。第３界面１３６は一つの曲率半径によって定義することもでき、複数の曲率半径によって定義することもできる。平面上で、第３界面１３６は丸いリング形状を有することができる。

第４界面１３８は、ベース面（実質的に光学レンズ底面）を基準にして中心線と光学レンズ底面の中心及び第４界面端部を通る直線とのなす角度が７０°〜９０°の角度の間に形成され、同時に曲面形状を有し、第３界面１３６のエッジから延長され、中心線と平行に形成される。平面上で、第４界面１３８は円形形状、または斜視図ではシリンダ形状を有することができる。図４では第３界面と第４界面とが接する領域の高さが第１界面の最低の高さより高いようにを示したが、同一の高さを有するように具現することもでき、相対的に低い高さを有するように具現することもできる。

図５乃至図８は、点光源から出射された光が第１乃至第４界面１３２、１３４、１３６、１３８の出射光の経路を説明する経路図である。

図５に示すように、第１界面１３２は平面上で円形形状を有し、断面上で中心部に向かって後退した（陥凹）形状を有し、点光源１２０で相対的に非常に低い出射角、例えば、０°〜２０°の出射角を有して出射される光の経路を制御する。それにより、第１界面１３２に入射される全ての光は全反射されるので中心部に出射される光は存在しない。

図６に示すように、第２界面１３４は平面上でリング形状を有し、断面上でベースと平行なフラット形状を有し、点光源１２０で相対的に低い出射角、例えば、２０°〜４０°の出射角を有して出射される光の経路を制御する。これにより、第２界面１３４に入射された光は一定の屈折角を有して外部に出射される。スネルの法則によると、光が屈折率の高い物質から低い物質に進行する場合、出射角が大きくなるので、第２界面１３４で出射される光は入射角に比べて相対的に大きい出射角を有する。

図７に示すように、第３界面１３６は平面上でリング形状を有し、断面上で外郭部に向かって後退する形状を有し、点光源１２０で相対的に高い出射角、例えば、４０°〜７０°の出射角を有して出射される光の経路を制御する。第３界面１３６は平面状で丸いリング形状を有することができる。それにより、第３界面１３６に入射される全ての光は一定の屈折角を有して外部に出射される。スネルの法則によると、光が屈折率の高い物質から低い物質に進行する場合、出射角が大きくなるので、第３界面１３６で出射される光は入射角に比べて相対的に大きい出射角を有する。

図８に示すように、第４界面１３８は平面上で円形形状を有し、断面上でベース面と垂直となる格面形状を有し、点光源１２０で相対的に非常に高い出射角、例えば、７０°〜９０°の出射角を有し出射される光の経路を制御する。これにより、第４界面１３８に入射される全ての光は上部方向に屈折され出射する。このように、光を相対的にもう少し立たせる理由は光源ユニットの輝度向上の観点から有利に作用するようにするためである。

図９及び図１０は、図２に示した光学レンズを通じて出射される光の分布を説明するためのグラフである。特に、図９は光学レンズの中心線を基準にして出射される光の出射角別輝度密度を示すグラフであり、図１０は光学レンズから出射される光の光量分布図である。

図９に示すように、光学レンズの中心領域を通じて非常に低い輝度密度が観測されたが、大略５５°〜６５°の範囲では非常に高い輝度密度（０．２１カンデラ）が観測された。

図１０に示すように、座標の中心に点光源が配置される。点光源から出射される光の光量は出射角に従って図面上で一つの点で表示され、点を連続的に示したのが図面上における閉曲線形態で示される。

即ち、閉曲線の一つの点と点光源との距離は点が有する出射角での出射光の光量に比例する。図面上で０°を含む９０°〜２７０°領域（グラフの下半分）はベース基板におかれた点光源の上方の領域を示す。

閉曲線は大略５５°〜６５°の範囲及び２９５°〜３０５°の範囲で点光源との距離が最大となり、全体出射光のうち大略８０％の光量が上記した角度に含まれる。即ち、垂直成分に近い光量は非常に低い反面、水平成分に近い光量が全体出射光で占める比率が非常に高いことを確認することができる。従って、点光源の中心部を通じて出射される光が点光源の周辺部を通じて出射されるので上述の光学レンズから出射される光の経路をガイドする導光板が不必要であることを確認することができる。また、光源ユニットを有する装置の大きさが減少される。

＜光源ユニットの実施例−２＞
図１１は、本発明の第２の実施例による光源ユニットの斜視図である。図１２は、図１１に示した光学レンズをｘ−ｚ平面で切断した断面図である。

図１１及び図１２に示すように、本発明の第２の実施例による光学ユニットはベース基板２１０、点光源（図示せず）及び光学レンズ２３０を含む。

点光源は＋ｚ軸方向を上面とするベース基板２１０上に配置され光を出射する。この際、点光源としては代表的には発光ダイオードが使用され、一般的に四角形のチップ形態を有する。

光学レンズ２３０は点光源を取り囲み、ベース基板２１０と接する。光学レンズ２３０はベース基板２１０に接する実質的に平面である底面を含む。底面の中心には点光源を取り囲む凹部を形成することができる。この際、底面が平面ではない多様な形状を有することもできる。光学レンズ２３０は中心の断面が屈曲した「Ｖ」字形状に定義された溝部を通じて点光源から発散された光を全反射させ、溝部から延長された屈折部を通じて点光源で発散された光を屈折させ出射する。即ち、点光源で発生した光は溝部を通じては光学レンズ２３０の外部に出射されない。「Ｖ」字形状の中心は光学レンズ２３０の中心に位置することができ、光学レンズ１３０の底面の凹部上に配置される。
光学レンズ２３０は、第１、第２、第３及び第４界面２３２、２３４、２３６、２３８を含む。第１界面２３２は溝部に対応し、第２乃至第４界面２３４、２３６、２３８は屈折部に対応する。第２界面２３４の最大の高さ、即ち、光学レンズ２３０の高さ（Ｈ）は１．６ｍｍ〜４．８ｍｍであり、第４界面２３８によって平面上で定義される円、即ち、光学レンズ２３０の半径（Ｒ）は３．２ｍｍ〜４．８ｍｍである。光学レンズ２３０の高さは光学レンズ２３０の上部面と底面との間の高さである。特に、光学レンズ２３０の高さは２ｍｍであり、半径は４ｍｍであることができる。この際、光学レンズ２３０は多様な寸法、即ち、多様な高さや半径を有することもできる。

第１界面２３２は、ベース面（実質的に光学レンズ底面）を基準として中心を通過する垂線である中心線と光学レンズ底面の中心及び第１界面端部を通る直線とのなす角度が４５°以下の角度を有し、互いに異なる複数の曲率半径によって定義される屈曲した形状を有する。第１界面２３２は光学レンズで後退した（窪んだ）形状を定義する。平面上で、第１界面２３２は円形であることができる。

第２界面２３４は、第１界面２３２と実質的に対称的な形状を有し、第１界面２３２のエッジから延長される。第２界面２３４は一つの曲率半径によって定義することもでき、複数の曲率半径によっても定義することができる。平面上で、第２界面２３４は丸いリング形状を有することができる。

第３界面２３６は、第２界面２３４のエッジから延長され、平面上でリング形状に定義されるように形成される。第３界面であるフラット（ｆｌａｔ）な界面と中心線とがなす角度は大略１３５°であることが望ましい。平面上で、第３界面２３６は丸いリング形状を有することができる。

第４界面２３８は、第３界面２３６のエッジから延長され、平面状で円形形状に定義され、中心線と平行に形成される。即ち、第４界面２３８は平面上で円形形状、または斜視図上でシリンダ形状であることができる。図１２では第３界面２３６と第４界面２３８とが接する領域の高さが発光ダイオードの高さより低いように示したが、同一の高さを有するように具現することもでき、相対的に高い高さを有するように具現することもできる。

図１３は、図１１に示した光学レンズによる光の出射経路を説明するための概念図である。

図１１乃至図１３に示すように、第１界面２３２は点光源２２０で相対的に非常に低い出射角、例えば、０°〜４５°の出射角を有して出射される光の経路を制御する。それにより、第１面２３２に入射される全ての光は全反射されるので中心部に出射される光は存在しない。

第２界面２３４は、点光源２２０で相対的に低い出射角、例えば、４５°〜６０°の出射角を有して出射される光の経路を制御する。これにより、第２界面２３４に入射された光は一定の屈折角を有し外部に出射される。スネルの法則によると、光が屈折率の高い物質から低い物質に進行する場合、出射角が大きくなるので、第２界面２３４で出射される光は入射角に比べて相対的に大きい出射角を有する。

第３界面２３６は、前記点光源２２０で相対的に高い出射角、例えば、６０°〜８０°の出射角を有し出射される光の経路を制御する。これにより、第３界面２３６に入射される全ての光は一定の屈折角を有して外部に出射される。スネルの法則によると、光が屈折率の高い物質から低い物質に進行する場合、出射角が大きいので、第３界面２３６で出射される光は入射角に比べて相対的に大きい出射角を有する。

第４界面２３８は、点光源２２０で相対的に非常に高い出射角、例えば、８０°〜９０°の出射角を有して出射される光の経路を制御する。これにより、第４界面２３８に入射される全ての光は上部方向に屈折され出射する。このように、光を相対的にもう少し立たせる理由は輝度向上の観点からで有利に作用するようにするためである。

図１４は、図１１に示した光学レンズを有する本発明の第３の実施例による光学パッケージの光出射経路を説明するための概念図である。

図１４に示すように、本発明の第３の実施例による光学パッケージは、ベース基板２１０、反射シート２１２、発光ダイオード２２０、光学レンズ２３０及び拡散板２４０を含む。

反射シート２１２はベース基板２１０上に配置され、光学レンズ２３０で提供される光または拡散板２４０で反射された光を拡散板２４０の方に再度反射する。光学レンズ２３は発光ダイオード２２０をカバーし、発光ダイオード２２０で発散された光のうち、中心の断面が屈曲した「Ｖ」字形状に定義された溝部を通じてくる光を全反射させ、発光ダイオード２２０から発散された光及び全反射された光のうち、溝部から延長された屈折部を通じてくる光を屈折させ出射する。拡散板２４０は光学レンズ２３０上に配置される。

図１５乃至図２３は、図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。

図１５乃至図２３に示すように、図１５で溝部は、「Ｖ」字形状の側面である第１界面が、「Ｖ」字形状の中心を通過する中心線と光学レンズ底面の中心を通る直線とのなす角度が０°〜５°までに対して直線と第１界面との交点間では３．０８０ｍｍ〜４．６２０ｍｍ、望ましくは、３．８５８９８ｍｍの曲率半径を有する。
以下、同様にして図１６で５°〜１０°で３．６９６ｍｍ〜５．５４４ｍｍ、望ましくは、４．６２４４８ｍｍの曲率半径を有し、図１７で１０°〜１５°で４．０２４ｍｍ〜６．０３６ｍｍ、望ましくは、５．０３０２６ｍｍの曲率半径を有し、図１８で１５°〜２０°で４．６００ｍｍ〜６．９００ｍｍ、望ましくは、５．７５２６８ｍｍの曲率半径を有し、図１９で２０°〜２５°で４．７６８ｍｍ〜７．１５２ｍｍ、望ましくは、５．９６５３７ｍｍの曲率半径を有し、図２０で２５°〜３０°で４．７４４ｍｍ〜７．１１６ｍｍ、望ましくは、５．９３０１５ｍｍの曲率半径を有し、図２１で３０°〜３５°で５．３４４ｍｍ〜８．０１６ｍｍ、望ましくは、６．６８８６１ｍｍの曲率半径を有し、図２２で３５°〜４０°で５．７６０ｍｍ〜８．６４０ｍｍ、望ましくは７．２０３７０ｍｍの曲率半径を有し、図２３で４０°〜４５°で５．３８４ｍｍ〜８．０７６ｍｍ、望ましくは６．７３２５４ｍｍの曲率半径を有する。

図２４乃至図２６は、図１１に示した光学レンズの光出射プロファイルシミュレーション結果を説明するためのグラフである。特に、図２４は光学レンズの中心線を基準にして出射される光の出射角別輝度密度を示したグラフであり、図２５は光学レンズから出射される光の光量分布図であり、図２６は図２５の領域Ａの拡大図である。

図２４に示すように、光学レンズの中心領域を通じて非常に低い輝度密度が観測されたが、大略８２°では非常に高い輝度密度（０．３１カンデラ）が観測された。

図２５及び図２６に示すように、座標の中心に点光源が配置される。点光源から出射される光の光量は出射角によって図面上で一つの点で表示され、点を連続的に示したのが図面上における閉曲線形態に示される。

即ち、閉曲線の一つの点と点光源との距離は点が有する出射角での出射光の光量に比例する。図面上で０°を含む９０°〜２７０°領域（グラフの下半分）はベース基板に置かれた点光源の上方の領域を示す。

閉曲線は大略８２°及び２７８°で点光源との距離が最大となり、全体出射光のうち大略８０％の光量が上記した角度に含まれる。即ち、垂直成分に近い光量は非常に低い反面、水平成分に近い光量が全体出射光で占める比率が非常に高いことがわかる。従って、点光源の中心部を通じて出射される光が点光源の周辺部を通じて出射されるので上述の光学レンズから出射される光の経路をガイドする導光板が不必要であることを確認することができる。

以下、本発明による光学レンズを通じて輝度均一性とカラーミキシング効率性を増大させることを説明する。

図２７は、本発明の第４の実施例による光学レンズを有するバックライトアセンブリを説明するための斜視図であり、図２８乃至図３１は、図２７で示した光学レンズを有するバックライトアセンブリで拡散板を一定の間隔で離隔させそこに映る光分布特性を測定した画像イメージである。

図２８に示すように、光学レンズ２３０から５ｍｍ離隔された状態でバックライトアセンブリに具備される拡散板２４０に投影される光学レンズ２３０を撮影すると、光学レンズ２３０に捕獲された発光ダイオードの位置まで鮮明に観測され、光学レンズ２３０が配列されたラインまで鮮明に観測される。

図２９に示すように、光学レンズ２３０から１０ｍｍ離隔された状態でバックライトアセンブリに具備される拡散板２４０に投影される光学レンズ２３０を撮影すると、光学レンズ２３０に捕獲された発光ダイオードの位置は観測されなかったが、光学レンズ２３０が配列されたラインはある程度観測される。

図３０に示すように、光学レンズ２３０から２２．５ｍｍ離隔された状態でバックライトアセンブリに具備される拡散板２４０に投影される光学レンズ２３０を撮影すると、光学レンズ２３０に捕獲された発光ダイオードの位置も観測されなく、バックライトアセンブリの中心部では光学レンズ２３０が配列されたラインも観測されない。ただ、バックライトアセンブリの周辺部で光学レンズ２３０が配列されたラインが観測される。

図３１に示すように、光学レンズ２３０から３２．５ｍｍ離隔された状態でバックライトアセンブリに具備される拡散板２４０に投影される光学レンズ２３０を撮影すると、バックライトアセンブリの全面で光学レンズ２３０に捕獲された発光ダイオードの位置も観測されなく、光学レンズ２３０が配列されたラインも観測されない。

以上説明したように、本発明による光学レンズを用いると少なくとも光学レンズと拡散板の間隔が２２．５ｍｍ以上では発光ダイオードが配置された領域とは無関に輝度均一性が確保されることを確認することができる。これにより、それぞれの発光ダイオードがレッド光、グリーン光またはブルー光のように互いに異なる光を出射してもこれらレッド光、グリーン光、及びブルー光の混合効率の優れたことを確認することができる。

＜表示装置の実施例＞
図３２は、本発明の第５の実施例による液晶表示装置の分解斜視図である。

図３２に示すように、液晶表示装置はバックライトアセンブリ２００、表示アセンブリ３００、トップシャーシ４００、リアケース５００及びフロントケース６００を含む。

バックライトアセンブリ２００は、ベース基板２１０、反射シート２１２、複数の光学パッケージ、拡散板２４０、光学シート類２５０及び収納容器２６０を含む。

ベース基板２１０には一連の導電性経路が形成され、複数の光学パッケージに一定の電源電圧を供給する。

反射シート２１２はベース基板２１０と光学パッケージと間に配置され、光学パッケージから出射された光が拡散板２４０が形成されていない方向に光が漏れることを防止する。反射シート２１２はベース基板２１０上にコーティングされた反射層に代替してもよい。

光学パッケージは、発光ダイオード２２０及び光学レンズ２３０を含み、ベース基板２１０上に配置され、高均一度の光を出射する。光学パッケージはそれぞれ白色光を出射することもでき、レッド光、グリーン光及びブルー光のうちいずれか一つの光を出射することもできる。

拡散板２４０は、光学レンズ２３０の上部に対向して形成される。拡散板２４０は光学レンズ２３０から出射された光が光学レンズ２３０の外側に形成された空間で混合されるように光を反射及び透過させる。この際、各光学レンズ２３０で出射されたレッド光、グリーン光及びブルー光は互いに混合され白色光を形成する。

光学シート類２５０は、拡散シート２５２とプリズムシート２５４を含む。拡散シート２５２は光学パッケージ２１０から出射され拡散板２４０を透過した光を拡散させる。プリズムシート２５４は拡散シート２５２によって拡散された光を集光する。この際、光学シート類２５０は多様な構成要素及び配置を有することができる。

収納容器２６０は一部が開口された底部部材２６２及び底部部材２６２から垂直に延長された側壁部材２６４を含む。収納容器２６０の底部部材２６２にはベース基板２１０、反射シート２１２、発光ダイオード２２０、光学レンズ２３０、拡散板２４０及び光学シート類２５０が順次に収納される。

表示アセンブリ３００は、画像を表示する液晶パネル部３１０、複数のデータ側及びゲート側テープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰ）３２０、３３０及び統合印刷回路基板３４０を含む。

液晶パネル部３１０は画素を表示するアレイ基板３１２、アレイ基板３１２と互いに対向するカラーフィルタ基板３１４、及びアレイ基板３１２とカラーフィルタ基板３１４との間に注入された液晶層（図示せず）を含む。アレイ基板３１２は互いに交差して複数個の画素領域を定義する複数個のデータライン及びゲートラインを含み、各画素領域内ではスイッチング素子及び画素電極が配置される。

アレイ基板３１２のソース側には複数のデータ側ＴＣＰ３２０が付着され、アレイ基板３１２のゲート側には複数のゲート側ＴＣＰ３３０が付着される。データ側及びゲート側ＴＣＰ３２０、３３０は液晶パネル部３１０の駆動及びその駆動時期を制御するための駆動信号とタイミング信号を液晶パネル部３１０に印加する。

データ側ＴＣＰ３２０は、一側がアレイ基板３１２に付着され、他側が統合印刷回路基板３４０に付着され、液晶パネル部３１０を統合印刷回路基板３４０と電気的に連結させる。ゲート側ＴＣＰ３３０はアレイ基板３１２に付着され、液晶パネル部３１０を統合印刷回路基板３４０と電気的に連結させる。統合印刷回路基板３４０は外部から電気的な信号の印加を受け、データ側及びゲート側ＴＣＰ３２０、３３０に電気信号を印加する。

液晶パネル部３１０に連結されたデータ側及びゲート側ＴＣＰ３２０、３３０は収納容器２９０の側壁部材２９４の外側面に沿って折曲され、統合印刷回路基板３４０は底部部材２９２の背面に安着される。

液晶パネル部３１０の上部には固定手段であるトップシャーシ４００が具備される。トップシャーシ４００は液晶パネル部３１０の有効表示領域が露出されるように被覆しながら収納容器２９０と互いに対向に結合して表示ユニット３００を固定する。

バックライトアセンブリ２００、表示アセンブリ３００及びトップシャーシ４００はリアケース５００に収納され、リアケース５００はトップシャーシ４００の上部に具備されるフロントケース６００と互いに対向して結合される。

尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

点光源から出射される光の均等拡散分布の立体図である。点光源から出射される光の均等拡散分布の断面図である。本発明の第１の実施例による光源ユニットの斜視図である。図３に示した光学レンズをｘ−ｚ平面で切断した断面図である。点光源から出射された光が第１界面での出射光の経路を説明する経路図である。点光源から出射された光が第２界面での出射光の経路を説明する経路図である。点光源から出射された光が第３界面での出射光の経路を説明する経路図である。点光源から出射された光が第４界面での出射光の経路を説明する経路図である。図２に示された光学レンズの中心線を基準にして出射される光の出射角別輝度密度を示すグラフである。図２に示した光学レンズから出射される光の光量分布図である。本発明の第２の実施例による光源ユニットの斜視図である。図１１に示した光学レンズをｘ−ｚ平面で切断した断面図である。図１１に示した光学レンズによる光の出射経路を説明するための概念図である。図１１に示した光学レンズを有する本発明の第３の実施例による光学パッケージの光出射経路を説明するための概念図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの界面を説明する概略図である。図１１に示した光学レンズの光出射プロファイルシミュレーション結果を説明するためのグラフであり、光学レンズの中心線を基準にして出射される光の出射角別輝度密度を示したグラフである。図１１に示した光学レンズの光出射プロファイルシミュレーション結果を説明するグラフであり、光学レンズから出射される光の光量分布図である。図１１に示した光学レンズの光出射プロファイルシミュレーション結果を説明するグラフであり、図２５の領域Ａの拡大図である。本発明の第４の実施例による光学レンズを有するバックライトアセンブリを説明するための斜視図である。図２７に示した光学レンズを有するバックライトアセンブリで拡散板を一定の間隔で離隔させそこに映る光分布特性を測定した画像イメージである。図２７に示した光学レンズを有するバックライトアセンブリで拡散板を一定の間隔で離隔させそこに映る光分布特性を測定した画像イメージである。図２７に示した光学レンズを有するバックライトアセンブリで拡散板を一定の間隔で離隔させそこに映る光分布特性を測定した画像イメージである。図２７に示した光学レンズを有するバックライトアセンブリで拡散板を一定の間隔で離隔させそこに映る光分布特性を測定した画像イメージである。本発明の第５の実施例による液晶表示装置の分解斜視図である。

１１０、２１０ベース基板
１２０、２２０点光源
１３０、２３０光学レンズ
１３２、２３２第１界面
１３４、２３４第２界面
１３６、２３６第３界面、
１３８、２３８第４界面
２１２反射シート
２４０拡散板
２５０光学シート類
２６０収納容器
３００表示アセンブリ
３１０液晶パネル部
３１２アレイ基板
３１４カラーフィルタ基板
３２０、３３０テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）
３４０統合印刷回路基板

Claims

光学レンズであって、
平面上で円形形状に定義され、断面上で屈曲した「Ｖ」字形状を有し、該「Ｖ」字形状の側面である第１界面が、「Ｖ」字形状の中心を通過する中心線と前記光学レンズ底面の中心を通る直線とのなす角度が０〜５°までに対して前記直線と前記第１界面との交点間では３．０８０ｍｍ〜４．６２０ｍｍ、の曲率半径を有し、
前記角度が５〜１０°までに対しては３．６９６ｍｍ〜５．５４４ｍｍ、
１０°〜１５°までに対しては４．０２４ｍｍ〜６．０３６ｍｍ、
１５°〜２０°までに対しては４．６００ｍｍ〜６．９００ｍｍ、
２０°〜２５°までに対しては４．７６８ｍｍ〜７．１５２ｍｍ、
２５°〜３０°までに対しては４．７４４ｍｍ〜７．１１６ｍｍ、
３０°〜３５°までに対しては５．３４４ｍｍ〜８．０１６ｍｍ、
３５°〜４０°までに対しては５．７６０ｍｍ〜８．６４０ｍｍ、
４０°〜４５°までに対しては５．３８４ｍｍ〜８．０７６ｍｍの曲率半径を有する溝部と、
平面上で円形形状に定義され、断面上で前記溝部から延長された形状を有し、前記光学レンズの下部から提供される光及び前記溝部から反射された光を界面を通じて屈折させ出射する屈折部とを有することを特徴とする光学レンズ。
前記屈折部は、前記溝部のエッジから延長された第２界面部と、
前記第２界面部のエッジから延長された第３界面部と、
前記第３界面部のエッジから延長され、前記溝部の中心を通過する中心線と平行に形成された第４界面部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
前記第２界面部は、複数の曲率半径によって定義されることを特徴とする請求項２に記載の光学レンズ。
前記第３界面部は、断面上で直線でフラット（ｆｌａｔ）な界面を有することを特徴とする請求項２に記載の光学レンズ。
前記第３界面部と第４界面部とが接する領域は前記屈曲した「Ｖ」字形状の最低点と同一の高さに位置することを特徴とする請求項２に記載の光学レンズ。
前記屈折部の最大の高さは、１．６ｍｍ〜４．８ｍｍであり、前記屈折部によって平面上で定義される円の半径は３．２ｍｍ〜４．８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
前記屈折部は、平面上で円形の環形状を有することを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
前記光学レンズの底面の中心部に前記溝部の下部と対応する凹部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
前記光学レンズの底面は、前記中心線に対して水平であることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
前記光学レンズ下部から入射した光は前記溝部を通じて光学レンズから出射されなく、溝部に入射された光は前記屈折部に全反射することを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。