(57)【要約】【課題】ディスプレイ装置のスリム化によってバックライトユニットの厚さが減少しても優れた画像品質を提供すること。【解決手段】本実施形態は、光拡散特性と光反射特性を同時に提供するレンズと、レンズを含む光源装置、バックライトユニット、及び電子機器に関するものであって、光拡散特性を有する下層部と光反射特性を有する上層部とから構成されたレンズを使用して光源装置の光源から出射された光が光拡散性と光指向性とを同時に有するようにすることによって、光源装置の出光特性を向上させ、バックライトユニットの厚みが減少することによって光学的ギャップが減少した場合に、バックライトユニットの画面品質が改善できるようにする。【選択図】図１
2019024002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
下部面に前記光源が配置される第１凹部を含み、上部面に第２凹部を含み、高さ方向に第１地点と第２地点との間の領域で前記光源から出射された光を屈折させて外部に拡散させ、高さ方向に前記第２地点と第３地点との間の領域で前記光源から出射された光の少なくとも一部を反射させて外部に送り出し、前記第１地点と前記第２地点との間の領域は前記第１凹部を含む下層部に対応し、前記第２地点と前記第３地点との間の領域は前記第２凹部を含む上層部に対応するレンズと、
前記レンズ上に配置され、前記レンズと離隔して配置された拡散板と、
前記光源、前記レンズ、及び前記拡散板を収納するカバーボトムと、
を含む、バックライトユニット。
【請求項２】
前記レンズは、
前記第１地点と前記第２地点との間の外側面が凸な形態であり、前記第２地点と前記第３地点との間の外側面が凹な形態である、請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記レンズは、
前記第１地点と前記第２地点との間の外側面が凹な形態を含み、前記第２地点と前記第３地点との間の外側面が凹な形態であり、前記第１地点と前記第２地点との間の外側面の曲率と前記第２地点と前記第３地点との間の外側面の曲率が互いに相異する、請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記レンズは、
前記第２地点で外側面の曲率が変更され、前記第２地点と前記第３地点との間で外側面の曲率が変更される地点を含む、請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記レンズは、
前記第２地点と前記第３地点との間で外側面の曲率が変更される地点が前記第２凹部の最も低い地点より高く位置する、請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記レンズは、
前記第２凹部の最も低い地点が前記第２地点と前記第３地点との間に位置する、請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記レンズは、
前記第２凹部の全ての面が前記第３地点より低く位置する、請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
光源と、
下部面に前記光源が配置される第１凹部を含み、上部面に第２凹部を含み、高さ方向に第１地点と第２地点との間の領域で前記光源から出射された光を屈折させて外部に拡散させ、高さ方向に前記第２地点と第３地点との間の領域で前記光源から出射された光の少なくとも一部を反射させて外部に送り出し、前記第１地点と前記第２地点との間の領域は前記第１凹部を含む下層部に対応し、前記第２地点と前記第３地点との間の領域は前記第２凹部を含む上層部に対応するレンズと、
を含む、光源装置。
【請求項９】
光源から出射された光が入射される入光部が下部面に存在し、外側面が凸な形態である下層部と、
前記下層部上に位置し、外側面が凹な形態であり、上部面の一部または全体に内側に傾斜または凹な形態である反射面がある上層部と、
を含む、光源装置のためのレンズ。
【請求項１０】
前記下層部は前記入光部を通じて入射された光を前記下層部の外側面で屈折させて外部に拡散させ、
前記上層部は前記入光部を通じて入射された光の少なくとも一部を前記反射面で反射させて前記上層部の外側面から外部に送り出す、請求項９に記載の光源装置のためのレンズ。
【請求項１１】
前記下層部の外側面と前記上層部の外側面とが合う地点で外側面の曲率が変更される、請求項９に記載の光源装置のためのレンズ。
【請求項１２】
前記上層部に外側面の曲率が変更される地点を含み、前記地点は前記反射面の最も低い地点より高く位置する、請求項９に記載の光源装置のためのレンズ。
【請求項１３】
下部面に存在し、光源から出射された光が入射される入光部と、
上部面に存在し、内側に傾斜または凹な反射面と、
前記入光部に入射された光が出光される外側面とを含み、
前記外側面は、
凸な形状を有する第１外側面及び凹な形状を有する第２外側面を含む、光源装置のためのレンズ。
【請求項１４】
前記入光部に入射された光の一部は前記反射面に反射されて前記第２外側面を通じて出光され、
前記入光部に入射された光の他の一部は前記第１外側面を通じて出光される、請求項１３に記載の光源装置のためのレンズ。
【請求項１５】
下部面に存在し、光源から出射された光が入射される入光部と、
上部面に存在し、内側に傾斜または凹な反射面と、
前記入光部に入射された光が出光される外側面とを含み、
前記外側面は、
第１曲率を有する第１外側面と、前記第１曲率と異なる第２曲率を有する第２外側面を含む、光源装置のためのレンズ。
【請求項１６】
前記入光部に入射された光の一部は前記反射面に反射されて前記第２外側面を通じて出光され、
前記入光部に入射された光の他の一部は前記第１外側面を通じて出光される、請求項１５に記載の光源装置のためのレンズ。
【請求項１７】
前記外側面は、
前記第１曲率及び前記第２曲率と異なる第３曲率を有する第３外側面をさらに含む、請求項１５に記載の光源装置のためのレンズ。
【請求項１８】
ディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルの下部に光を供給するバックライトユニットとを含み、
前記バックライトユニットは、光源と、前記光源から出射された光が入射されて出光されるレンズを含み、
前記レンズは、
下部面に存在し、光源から出射された光が入射される入光部と、
上部面に存在し、内側に傾斜または凹な反射面と、
前記入光部に入射された光が出光される外側面とを含み、
前記外側面は、
凸な形状を有する第１外側面と、
凹な形状を有する第２外側面とを含む、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、レンズ、光源装置、バックライトユニット、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会が発展するにつれて、画像を表示するディスプレイ装置に対するユーザの多様な要求が増加しており、液晶ディスプレイ装置（Liquid Crystal Display Device）、プラズマディスプレイ装置（Plasma Display Device）、有機発光ディスプレイ装置（Organic Light Emitting Display Device）などの多様なディスプレイ装置が活用されている。
【０００３】
このようなディスプレイ装置のうち、液晶ディスプレイ装置はディスプレイパネルに液晶を配置し、液晶に加える電圧によって液晶の配列を変化させることによって、色相、階調を表現する。ここで、液晶ディスプレイ装置はディスプレイパネルに配置された液晶に光を照射するバックライトユニット（Back Light Unit）のような構造物を含むことができる。
【０００４】
このようなバックライトユニットは光を出射する光源装置を含むことができ、光源装置はバックライトユニットの類型によってディスプレイパネルの側面に配置されるか（エッジタイプ）、またはディスプレイパネルの下部に配置できる（直下タイプ）。
【０００５】
ここで、バックライトユニットが直下タイプである場合、ディスプレイパネルの下部に配置される光源装置は光源と光源上に配置されるレンズを含んで光源から出射された光が拡散板などを経てディスプレイパネルに到達するようにする。
【０００６】
この際、ディスプレイ装置のスリム化に対する要求が増加するにつれて、バックライトユニットの厚さが減少しており、これによって、バックライトユニットの光源装置と拡散板との間の距離が近づく必要がある。
【０００７】
このように、ディスプレイ装置のスリム化デザインのためにバックライトユニットもスリム化される場合、光源装置のためのレンズはより優れる光出光特性（例：光拡散特性、光指向特性）を有する必要がある。
【０００８】
しかしながら、従来の光源装置のためのレンズの場合、バックライトユニットの光源装置と拡散板との間の距離が近い環境では、ディスプレイパネルの下部の全面に光を均一に伝達できないことがある。
【０００９】
即ち、バックライトユニットの光源装置と拡散板との間の距離が近いスリム化デザイン環境で、従来の光源装置とこれを含むバックライトユニットは、ディスプレイパネルの全領域に光を均一に供給してくれるための光出光性能（光拡散性能及び／又は光指向性能など）を有していない実状である。
【００１０】
これによって、バックライトユニットから供給される光を用いてディスプレイパネルに表示される画像品質、またはその均一度が格段に低下する問題点が発生している実状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本実施形態の目的は、ディスプレイ装置のスリム化によってバックライトユニットの厚さが減少しても、優れる画像品質を有することができるようにしてくれるレンズ、光源装置、バックライトユニット、及び電子機器を提供することにある。
【００１２】
本実施形態の他の目的は、複合的な光出光特性を示すようにする構造を有するレンズと、このようなレンズを含む光源装置、バックライトユニット、及び電子機器を提供することにある。
【００１３】
本実施形態の更に他の目的は、光拡散性が優れて、光指向性の高いレンズと、このようなレンズを含む光源装置、バックライトユニット、及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様において、本実施形態は、光源と、下部面に光源が配置される第１凹部を含み、上部面に第２凹部を含み、高さ方向に第１地点と第２地点との間の領域で光源から出射された光を屈折させて外部に拡散させ、第２地点と第３地点との間の領域で光源から出射された光の少なくとも一部を反射させて外部に送り出すレンズと、レンズ上に配置され、レンズと離隔して配置された拡散板と、光源、レンズ、及び拡散板を収納するカバーボトムを含むバックライトユニットを提供する。
【００１５】
ここで、レンズにおいて、第１地点と第２地点との間の領域は第１凹部を含む下層部に対応し、第２地点と第３地点との間の領域は第２凹部を含む上層部に対応することができる。
【００１６】
他の態様において、本実施形態は、光源と、下部面に光源が配置される第１凹部を含み、上部面に第２凹部を含み、高さ方向に第１地点と第２地点との間の領域で光源から出射された光を屈折させて外部に拡散させ、第２地点と第３地点との間の領域で光源から出射された光の少なくとも一部を反射させて外部に送り出すレンズを含む光源装置を提供する。
【００１７】
ここで、レンズにおいて、第１地点と第２地点との間の領域は第１凹部を含む下層部に対応し、第２地点と第３地点との間の領域は第２凹部を含む上層部に対応することができる。
【００１８】
他の態様において、本実施形態は、光源から出射された光が入射される入光部が下部面に存在し、外側面が凸な形態である下層部と、下層部上に位置し、外側面が凹な形態であり、上部面の一部または全体に内側に傾斜するか、または凹な形態である反射面がある上層部を含む光源装置のためのレンズを提供する。
【００１９】
他の態様において、本実施形態は、下部面に存在し、光源から出射された光が入射される入光部と、上部面に存在し、内側に傾斜または凹な反射面と、入光部に入射された光が出光される外側面を含み、外側面は、凸な形状を有する第１外側面と、凹な形状を有する第２外側面を含む光源装置のためのレンズを提供する。
【００２０】
他の態様において、下部面に存在し、光源から出射された光が入射される入光部と、上部面に存在し、内側に傾斜または凹な反射面と、入光部に入射された光が出光される外側面を含み、外側面は、第１曲率を有する第１外側面と、第１曲率と異なる第２曲率を有する第２外側面を含む光源装置のためのレンズを提供する。
【００２１】
他の態様において、本実施形態は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルの下部に光を供給するバックライトユニットを含み、バックライトユニットは光源と、光源から出射された光が入射されて出光されるレンズを含み、レンズは、下部面に存在し、光源から出射された光が入射される入光部と、上部面に存在し、内側に傾斜または凹な反射面と、入光部に入射された光が出光される外側面を含み、外側面は、凸な形状を有する第１外側面と、凹な形状を有する第２外側面を含む電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本実施形態によれば、光拡散性を最大化した下層部と、光指向性を極大化した上層部とから構成されたレンズを提供することによって、優れる光拡散性と高い光指向性を有するレンズと光源装置を提供する。
【００２３】
本実施形態によれば、優れる光拡散性と高い光指向性を有するレンズを含む光源装置を用いることによって、バックライトユニットの厚さが減少してもバックライトユニットの画面品位を改善して優れる画像品質を提供することができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係るディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るバックライトユニットの断面の例示を示す図である。
【図３】本実施形態に係る光源装置における光反射特性を有するレンズ構造の例示を示す図である。
【図４】本実施形態に係る光源装置における光拡散特性を有するレンズ構造の例示を示す図である。
【図５】本実施形態に係るバックライトユニットの断面の他の例示を示す図である。
【図６】本実施形態に係る光源装置における光反射特性と光拡散特性を有するレンズ構造の例示を示す図である。
【図７】本実施形態に係る光源装置における光反射特性と光拡散特性を有するレンズ構造の第１実施形態を示す図である。
【図８】第１実施形態に係るレンズにより光源から出射された光が移動する経路の例示を示す図である。
【図９】本実施形態に係る光源装置における光反射特性と光拡散特性を有するレンズ構造の第２実施形態を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係るレンズにより光源から出射された光が移動する経路の例示を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る光源装置における光反射特性と光拡散特性を有するレンズ構造の第３実施形態と光源から出射された光が移動する経路の例示を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るレンズの出光特性を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るレンズの出光特性を示す図である。
【図１４】本実施形態に係るレンズの出光特性を示す図である。
【図１５】本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの光学シミュレーション結果を示す図である。
【図１６】本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの光学シミュレーション結果を示す図である。
【図１７】本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの光学シミュレーション結果を示す図である。
【図１８】本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの画面品位を評価した結果を示す図である。
【図１９】本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの画面品位を評価した結果を示す図である。
【図２０】本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの画面品位を評価した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一部の実施形態を例示的な図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一な構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されてもできる限り同一な符号を有することができる。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることがあると判断される場合には、その詳細な説明は省略することができる。
【００２６】
また、本発明の構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や回順序、順序、または個数などが限定されない。ある構成要素が他の構成要素に“連結”、“結合”、または“接続”されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結または接続できるが、各構成要素の間に更に他の構成要素が“介在”されるか、または各構成要素が他の構成要素を通じて“連結”、“結合”、または“接続”されることもできると理解されるべきである。
【００２７】
図１は、本実施形態に係るディスプレイ装置１００の概略的な構成を示すものである。
【００２８】
図１を参照すると、本実施形態に係るディスプレイ装置１００は、画像を表示するディスプレイパネル１１０と、ディスプレイパネル１１０に光を照射するバックライトユニット（Back Light Unit）と、ディスプレイ装置１００の各構成要素を締結するためのシャーシユニット（Chassis Unit）などを含むことができる。
【００２９】
ディスプレイパネル１１０は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）、各種の信号ラインなどが配置された第１基板１１１と、カラーフィルタ（Color Filter）が配置された第２基板１１２などを含むことができる。
【００３０】
バックライトユニットはディスプレイパネル１１０の下部に配置され、ディスプレイパネル１１０に光を照射する光源装置１４０を含むことができる。
【００３１】
このようなバックライトユニットは、光源装置１４０がディスプレイパネル１１０の下部に位置する直下タイプ（Direct Type）であることも、光源装置１４０がディスプレイパネル１１０の側面に位置するエッジタイプ（Edge Type）であることもできる。
【００３２】
図１はバックライトユニットが直下タイプである場合を図示したものであって、ディスプレイパネル１１０の下部に光源とレンズなどで構成された光源装置１４０が配置できる。
【００３３】
バックライトユニットがエッジタイプである場合には、光源装置１４０がディスプレイパネル１１０の側面に配置され、光源装置１４０から出射された光をディスプレイパネル１１０にガイドする導光板（図示せず）を含むことができる。
【００３４】
バックライトユニットは、光源装置１４０のレンズまたは導光板の上部に光を拡散させてくれる拡散シートなどの少なくとも１つのシート（または、拡散板、１２０）を含むことができ、光源装置１４０または導光板の下部に光効率を高めるための反射板（図示せず）などを含むことができる。
【００３５】
シャーシユニットは、ディスプレイパネル１１０及びバックライトユニットなどの構成要素を締結または保護する役割をすることができ、ガイドパネル（図示せず）と、カバーボトム１３０などを含むことができる。
【００３６】
図２は、本実施形態に係るディスプレイ装置１００におけるバックライトユニットが直下タイプである場合、バックライト構造の例示を示すものである。
【００３７】
図２を参照すると、本実施形態に係るバックライトユニットは、光源装置１４０と、光源装置１４０と離隔して配置された拡散板１２０と、光源装置１４０と拡散板１２０を収納するカバーボトム１３０を含むことができる。
【００３８】
また、カバーボトム１３０の上部面に光源装置１４０から出射された光の光効率を向上させるための反射板（図示せず）が配置できる。
【００３９】
ここで、拡散板１２０と反射板との間の距離を光学的ギャップ（Optical Gap）といい、図２は光学的ギャップが３０．５ｍｍである場合を例示として示したものである。
【００４０】
光源装置１４０は、光を出射する光源と、光源を囲むように配置され、光源から出射された光の移動経路を調整するレンズを含むことができる。
【００４１】
ここで、光源は、電界発光素子（Electro luminescence、ＥＬ）、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp、ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光ランプ（Hot Cathode Fluorescent Lamp、ＨＣＦＬ）、発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）などが使用できる。
【００４２】
光源装置１４０に含まれたレンズは、光源から出射された光の移動経路を調整して光源から出射された光が拡散板１２０を経てディスプレイパネル１１０に到達するようにする。
【００４３】
このようなレンズは、光反射特性を有する反射型レンズや、光拡散特性を有する拡散型レンズが使用できる。
【００４４】
図３及び図４は本実施形態に係るバックライトユニットの光源装置１４０の構造の例示を示すものであって、図３は光反射特性を有する反射型レンズを使用する光源装置１４０を示すものであり、図４は光拡散特性を有する拡散型レンズを使用する光源装置１４０を示すものである。
【００４５】
図３を参照すると、本実施形態に係る光源装置１４０は、光源１４１と、光源１４１上に配置されるレンズ１４２を含む。
【００４６】
光反射特性を有するレンズ１４２は、下部面に光源１４１が配置される凹部を含み、上部面に光反射のための凹部を含むことができる。
【００４７】
そして、光反射特性を有するレンズ１４２の外側面は、高さ方向に屈曲のない直線形態でありうる。
【００４８】
光源１４１から出射された光はレンズ１４２の外側面を通じて外部に送り出されるか、またはレンズ１４２の上部面に位置する凹部で反射されて外部に送り出されることができる。
【００４９】
光源装置１４０でこのような光反射特性を有するレンズ１４２を使用する場合、光源１４１から出射された光の指向性を向上させることができる。しかしながら、光源１４１から出射された光の拡散性が弱くなって、バックライトユニットからディスプレイパネル１１０に照射される光の輝度が低下することがある。
【００５０】
図４は、バックライトユニットからディスプレイパネル１１０に照射される光の輝度の低下を防止することができる光源装置１４０の例示を示すものである。
【００５１】
図４を参照すると、光源装置１４０は、光源１４１と、光源１４１を囲みながら配置され、光拡散特性を有するレンズ１４２を含むことができる。
【００５２】
光拡散特性を有するレンズ１４２は、下部面に光源１４１が配置される凹部を含むことができる。
【００５３】
そして、光拡散特性を有するレンズ１４２の外側面は、高さ方向に屈曲した形態でありうる。一例に、光拡散特性を有するレンズ１４２は半球形態でありうる。
【００５４】
光源１４１から出射された光はレンズ１４２の外側面を経て外部に送り出されて、レンズ１４２の外側面で屈折して送り出されることができる。したがって、光源１４１から出射された光がレンズ１４２の外側面で屈折により拡散されることによって、光源１４１から出射された光の拡散性を向上させることができる。
【００５５】
即ち、光源装置１４０で光拡散特性を有するレンズ１４２を使用する場合、光源１４１から出射された光の指向性は低下するが、拡散性を向上させてバックライトユニットからディスプレイパネル１１０に照射される光の輝度を向上させることができるようにする。
【００５６】
一方、ディスプレイ装置１００のスリム化に対する要求が増加するにつれて、スリム化が適用されたディスプレイ装置１００に含まれたバックライトユニットの厚さが減少している。
【００５７】
図５は、本実施形態に係るバックライトユニットにスリム化が適用された場合、バックライトユニットの断面の例示を示すものである。
【００５８】
図５を参照すると、バックライトユニットの厚さが減少するにつれて、バックライトユニットで拡散板１２０と反射板との間の距離が減少するようになり、光学的ギャップが１５．０ｍｍである場合を例示として示すものである。
【００５９】
このように、光学的ギャップが減少すれば、光源装置１４０が光拡散特性を有するレンズ１４２を使用する場合、光指向性が弱くてバックライトユニットの画面品位が低下する問題点が存在する。
【００６０】
本実施形態に係る光源装置１４０は、光拡散性と光指向性を同時に提供することができるレンズ１４２を使用することによって、光学的ギャップが減少したバックライトユニットの画面品位が改善できるようにする。
【００６１】
図６は、本実施形態に係る光源装置１４０が光拡散性と光指向性を同時に提供するレンズ（２００、以下、“ハイブリッドレンズ”という）を使用する場合、ハイブリッドレンズ２００の構造の例示を示すものである。
【００６２】
図６を参照すると、本実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は、出光特性によって下層部２１０と上層部２２０とに区分できる。
【００６３】
下層部２１０は下部面に光源１４１が配置される第１凹部（または、入光部、２１１）を含み、上層部２２０は上部面に光の反射のための第２凹部（または、反射面、２２１）を含む。
【００６４】
下層部２１０の外側面と上層部２２０の外側面は凸な形態または凹な形態であって、一例に、下層部２１０の外側面は凸な形態であり、上層部２２０の外側面は凹な形態でありうる。
【００６５】
上層部２２０の外側面と下層部２１０の外側面の各々に対する凸形状（または、凸方向または凹形状または凹方向）が異なるので、上層部２２０の外側面での光屈折特性と下層部２１０の外側面での出光特性が異なることがある。
【００６６】
一方、上層部２２０と下層部２１０は外側面の凸形状によって区分されるだけであり、一体でありうる。
【００６７】
これとは異なり、上層部２２０と下層部２１０は分離されていてから、レンズ製作時に結合された別途の部分でありうる。
【００６８】
この場合、上層部２２０は第１屈折率を有する第１物質であり、下層部２１０は第２屈折率を有する第２物質でありうる。
【００６９】
ここで、第１物質と第２物質は同一であるか、または互いに異なることもある。
【００７０】
第１物質と第２物質が同一な場合、第１屈折率と第２屈折率は同一である。
【００７１】
第１物質と第２物質が異なる場合、第１屈折率と第２屈折率は同一であることもあり、第１屈折率と第２屈折率は異なることもある。
【００７２】
第１屈折率と第２屈折率が異なる場合、上層部２２０の外側面での光屈折特性と下層部２１０の外側面での光屈折特性は異なることがある。
【００７３】
第１屈折率を有する第１物質と第２屈折率を有する第２物質を多様に選択することによって、上層部２２０の外側面での光屈折特性と下層部２１０の外側面での光屈折特性を制御することができる。
【００７４】
前述したように、本実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は凸形状が１回変わる外側面を有することができる（例：外側に凸→内側に凸）。
【００７５】
一方、出光特性を多様に制御するために、本実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は凸形状が２回以上変わる外側面を有することもできる（例：外側に凸→内側に凸→外側に凸）。
【００７６】
以下、図７から図１１を参照して、本実施形態に係るハイブリッドレンズ２００の具体的な実施形態に対して説明し、説明の便宜のために、上層部２２０と下層部２１０を区分して図示しているが、前述したように、上層部２２０と下層部２１０は同一な物質、異なる物質で構成されるか、分離型、一体型など、多様に構成できる。
【００７７】
図７は、本実施形態に係る光源装置１４０が光拡散性と光指向性を同時に提供するハイブリッドレンズ２００を使用する場合、ハイブリッドレンズ２００の構造の第１実施形態を示すものである。
【００７８】
図７を参照すると、第１実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は、光拡散特性を有する下層部２１０と、光反射特性を有する上層部２２０を含む。
【００７９】
光拡散特性を有する下層部２１０は、下部面に光源１４１が配置される第１凹部２１１を含み、光反射特性を有する上層部２２０は上部面に光の反射のための第２凹部２２１を含む。
【００８０】
ここで、ハイブリッドレンズ２００の最も低い地点を“第１地点（Ｐ１）”と称し、下層部２１０と上層部２２０の境界に該当する部分を“第２地点（Ｐ２）”と称し、ハイブリッドレンズ２００の最も高い地点を“第３地点（Ｐ３）”と称する。
【００８１】
即ち、第１実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は、高さ方向に第１地点（Ｐ１）と第２地点（Ｐ２）との間の領域で光拡散特性を有する下層部２１０を通じて光を送り出し、第２地点（Ｐ２）と第３地点（Ｐ３）との間の領域で光反射特性を有する上層部２２０を通じて光を送り出す。
【００８２】
ハイブリッドレンズ２００の下層部２１０は、外側面が一定の曲率を有し、凸な形態でありうる。
【００８３】
一例に、図７に図示したように、下層部２１０の外側面は第１地点（Ｐ１）から第２地点（Ｐ２）まで屈曲した形態として凸な形態であって、これを通じて光源１４１から出射された光が下層部２１０の外側面で屈折して拡散できるようにする。
【００８４】
即ち、第１実施形態に係るハイブリッドレンズ２００の下層部２１０は光拡散特性を提供することによって、ハイブリッドレンズ２００を使用する光源装置１４０の光拡散性を向上させることができるようにする。
【００８５】
ハイブリッドレンズ２００の上層部２２０は、外側面が一定の曲率を有し、凹な形態でありうる。
【００８６】
一例に、図７に図示したように、上層部２２０の外側面は第２地点（Ｐ２）から第３地点（Ｐ３）まで屈曲した形態として凹な形態でありうる。
【００８７】
したがって、下層部２１０と上層部２２０との境界に該当する第２地点（Ｐ２）は６０１のように曲率が変更される地点でありうる。
【００８８】
ハイブリッドレンズ２００の上層部２２０は、上部面に光反射のための第２凹部２２１を含むことができる。
【００８９】
上層部２２０に含まれた第２凹部２２１は第２凹部２２１の最も低い地点が第２地点（Ｐ２）と第３地点（Ｐ３）との間に位置することができ、第２凹部２２１の全ての面が第３地点（Ｐ３）より低く位置することができる。
【００９０】
上層部２２０に含まれた第２凹部２２１により光源１４１から出射された光が第２凹部２２１で反射されて外部に送り出される。
【００９１】
即ち、ハイブリッドレンズ２００の上層部２２０は下層部２１０との境界である第２地点（Ｐ２）より高い地点に第２凹部２２１の最も低い地点が位置するようにすることによって、ハイブリッドレンズ２００の下層部２１０は光拡散特性を提供し、上層部２２０は光反射特性を提供することができるようにする。
【００９２】
また、第２凹部２２１の全ての面が第３地点（Ｐ３）より低く位置するようにすることによって、光が反射される面積を増加させて光反射特性を向上させることができるようにする。
【００９３】
したがって、第１実施形態に係るハイブリッドレンズ２００を使用する光源装置１４０は、光源１４１から出射された光が拡散性と指向性を同時に有するようにすることによって、光学的ギャップが減少したバックライトユニットの画面品位を改善することができるようにする。
【００９４】
図８は、第１実施形態に係るハイブリッドレンズ２００を使用する光源装置１４０で光源１４１から出射された光の移動経路の例示を示すものである。
【００９５】
図８を参照すると、光源装置１４０の光源１４１から出射された光はハイブリッドレンズ２００を通過して外部に伝達される。
【００９６】
光源１４１から出射された光がハイブリッドレンズ２００の第１地点（Ｐ１）と第２地点（Ｐ２）との間の外側面を通過して外部に送り出される場合、即ち、ハイブリッドレンズ２００の下層部２１０に該当する領域のみ通過して外部に送り出される場合には、ハイブリッドレンズ２００の外側面で屈折により拡散される（Refraction ray）。
【００９７】
そして、光源１４１から出射された光がハイブリッドレンズ２００の下層部２１０と上層部２２０に該当する領域を通過して外部に送り出される場合には、少なくとも一部の光が上層部２２０の第２凹部２２１で反射されて上層部２２０の外側面を経て外部に送り出されるようになる（Reflection ray）。
【００９８】
したがって、１つのハイブリッドレンズ２００を通過して外部に送り出される光がハイブリッドレンズ２００の内部で通過する領域によって光拡散性または光指向性を有することができるようになる。
【００９９】
光源装置１４０から出射された光が光拡散性と光指向性を全て有するようになることによって、バックライトユニットの光学的ギャップが減少した場合にもバックライトユニットの画面品位を向上させることができるようにする。
【０１００】
図９は、本実施形態に係る光源装置１４０がハイブリッドレンズ２００を使用する場合、ハイブリッドレンズ２００構造の第２実施形態を示すものである。
【０１０１】
図９を参照すると、第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００を使用する光源装置１４０は、光源１４１と、光源１４１を囲みながら配置されるハイブリッドレンズ２００を含む。
【０１０２】
ハイブリッドレンズ２００は、光拡散特性を有する下層部２１０及び光反射特性を有する上層部２２０を含む。
【０１０３】
光拡散特性を有する下層部２１０の外側面は一定の曲率を有し、凸な形態であり、光反射特性を有する上層部２２０の外側面は一定の曲率を有し、凹な形態でありうる。
【０１０４】
ここで、第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００の上層部２２０は外側面に曲率が変更される地点を含むことができる。
【０１０５】
即ち、下層部２１０と上層部２２０との境界に該当する第２地点（Ｐ２）と第３地点（Ｐ３）との間で外側面の曲率が変更される地点が存在することができ、このような第２地点（Ｐ２）と第３地点（Ｐ３）との間で外側面の曲率が変更される地点は上層部２２０の第２凹部２２１の最も低い地点より高く位置することができる。
【０１０６】
したがって、第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は、図９に図示した８０１のように第２地点（Ｐ２）で外側面の曲率が変更され、８０２のように第２地点（Ｐ２）と第３地点（Ｐ３）との間で外側面の曲率が変更される地点を含むことができる。
【０１０７】
光反射特性を提供するハイブリッドレンズ２００の上層部２２０の外側面に曲率が変更される地点を含むことによって、上層部２２０を通過して外部に送り出される光の光指向性をより向上させることができる。
【０１０８】
図１０は、第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００を使用する光源装置１４０で光源１４１から出射された光の移動経路の例示を示すものである。
【０１０９】
図１０を参照すると、第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は光拡散特性を有する下層部２１０及び光反射特性を有する上層部２２０を含む。
【０１１０】
光源１４１から出射された光がハイブリッドレンズ２００の下層部２１０に該当する領域のみ通過し、外部に送り出される場合、下層部２１０の外側面で屈折により拡散されるようになる（Refraction ray）。
【０１１１】
光源１４１から出射された光がハイブリッドレンズ２００の下層部２１０と上層部２２０に該当する領域を通過し、外部に送り出される場合、上層部２２０の第２凹部２２１で反射されて外部に送り出されるようになる（Reflection ray）。
【０１１２】
ここで、上層部２２０の外側面に曲率が変更される地点を含むことによって、上層部２２０の外側面を経て送り出される光の指向性をより向上させることができるようにする。
【０１１３】
即ち、上層部２２０の第２凹部２２１で反射されて外部に送り出される光が上層部２２０の外側面の曲率によって指向性が変わるようになるので、上層部２２０の外側面を通過して出射される光の指向角の範囲が拡大できるようにする。
【０１１４】
したがって、第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００によれば、光拡散性と光指向性を同時に提供し、光指向性をより向上させることによって、光学的ギャップが減少したバックライトユニットで光指向性が不足したレンズ１４２を使用することによる画面品位の低下が防止できるようにする。
【０１１５】
一方、本実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は光拡散性を提供するための下層部２１０の外側面が凸な形態でありうるが、凹な形態であることもできる。
【０１１６】
図１１は、本実施形態に係る光源装置１４０で使われるハイブリッドレンズ２００の構造の第３実施形態と光の移動経路の例示を示すものである。
【０１１７】
図１１を参照すると、第３実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は、光拡散特性を有する下層部２１０と光反射特性を有する上層部２２０を含む。
【０１１８】
下層部２１０は下部面に光源１４１が配置される第１凹部２１１を含み、下層部２１０の外側面は凹な形態を含むことができる。
【０１１９】
上層部２２０は上部面に光反射のための第２凹部２２１を含み、外側面が凹な形態でありうる。
【０１２０】
ここで、下層部２１０の外側面の曲率と上層部２２０の外側面の曲率は互いに相異することができ、一例に、上層部２２０の外側面の曲率が下層部２１０の外側面の曲率より大きいことがある。
【０１２１】
光源１４１から出射された光が下層部２１０に該当する領域のみ通過する場合、下層部２１０の外側面で屈折により拡散されるようになる（Refraction ray）。
【０１２２】
この際、下層部２１０の外側面が凹な形態であるので、光源１４１から出射された光が第１実施形態または第２実施形態に係るハイブリッドレンズ２００の場合と異なる経路に送りだされることができる。
【０１２３】
そして、光源１４１から出射された光が下層部２１０と上層部２２０に該当する領域を通過する場合、上層部２２０の第２凹部２２１で反射されて外部に送り出されるようになる（Reflection ray）。
【０１２４】
ここで、上層部２２０の外側面が凹な形態であるので、上層部２２０の外側面を通過した光が一定の指向性を有して送り出されることができる。
【０１２５】
即ち、第３実施形態に係るハイブリッドレンズ２００は、光反射特性を有する上層部２２０を含むことによって、光拡散特性を有する下層部２１０の外側面が凹な形態を有することができるようにする。
【０１２６】
したがって、光拡散特性を有する下層部２１０の外側面と光反射特性を有する上層部２２０の外側面を多様に構成し、優れる光拡散性と光指向性を同時に提供するハイブリッドレンズ２００と光源装置１４０が提供できるようにする。
【０１２７】
図１２から図１４は、本実施形態に係るレンズの出光特性を示すものである。
【０１２８】
図１２は光反射特性を有するレンズ１４２の出光特性を示すものであり、図１３は光拡散特性を有するレンズ１４２の出光特性を示すものであり、図１４はハイブリッドレンズ２００の出光特性を示すものである。
【０１２９】
図１２を参照すると、光反射特性を有するレンズ１４２は光源１４１から出射された光を反射させて外部に送り出すので、光指向角は良く示されるが、光拡散性が落ちる傾向を示す。
【０１３０】
図１３を参照すると、光拡散特性を有するレンズ１４２は光源１４１から出射された光を屈折させて外部に送り出すので、光拡散性に優れる性能を示す。しかしながら、光指向角が落ちるようになり、このような光拡散特性を有するレンズ１４２が光学的ギャップが減少したバックライトユニットで使われる場合、バックライトユニットの画面品位が低下することがある。
【０１３１】
図１４を参照すると、ハイブリッドレンズ２００は光源１４１から出射された光を下層部２１０で屈折させて送り出し、上層部２２０で反射させて外部に送り出す。
【０１３２】
したがって、下層部２１０の外側面を通じて出射された光は拡散特性を示し、上層部２２０の反射面である第２凹部２２１に反射されて外部に出射された光は反射特性を示す。
【０１３３】
これによって、図１４に図示したように、ハイブリッドレンズ２００を通じて光が出射される場合、光拡散性と光指向角に優れる特性を示すようになる。
【０１３４】
図１５から図１７は、本実施形態に係るレンズを使用した場合、バックライトユニットの光学シミュレーション結果を示すものである。
【０１３５】
図１５は光反射特性を有するレンズ１４２を使用してシミュレーションした場合を示し、図１６は光拡散特性を有するレンズ１４２を使用してシミュレーションした場合を示し、図１７はハイブリッドレンズ２００を使用してシミュレーションした結果を示す。
【０１３６】
図１５を参照すると、光指向角は優れるが、光拡散性が落ちる光反射特性を有するレンズ１４２を使用する場合、輝度が低く表れ、光が均等でないように出射される。
【０１３７】
図１６を参照すると、光拡散性に優れる光拡散特性を有するレンズ１４２を使用する場合、輝度は高く表れるが、光指向角が落ちるので、光学的ギャップが減少したバックライトユニットの構造で光が均等でないように表れる。
【０１３８】
図１７を参照すると、光拡散性と光指向角が全て優れるハイブリッドレンズ２００を使用して光学シミュレーションを遂行した場合、光学的ギャップが減少したバックライトユニットの構造でも光源装置１４０から出射された光が均等に表れることを確認することができる。
【０１３９】
図１８から図２０は、本実施形態に係るレンズを使用したバックライトユニットの画面品位をテストした結果を示すものである。
【０１４０】
図１８は、光学的ギャップが３０．５ｍｍであるバックライトユニットで光拡散特性を有するレンズ１４２を使用した場合に画面品位測定結果を示すものである。
【０１４１】
光拡散特性を有するレンズ１４２を光学的ギャップが大きい構造で使用する場合、画面品位が優れるに表れることが分かる。
【０１４２】
一方、図１９は光学的ギャップが１５．０ｍｍであるバックライトユニットで光拡散特性を有するレンズ１４２を使用した場合、画面品位測定結果を示したものであって、光学的ギャップが減少することによって画面品位が低下したことを確認することができる。
【０１４３】
図２０は、光学的ギャップが１５．０ｍｍであるバックライトユニットでハイブリッドレンズ２００を使用した場合、測定された画面品位を示すものである。
【０１４４】
図２０を参照すると、光学的ギャップが１５．０ｍｍに減少してもハイブリッドレンズ２００を使用することによって、光学的ギャップが３０．５ｍｍであるバックライトユニットで測定された画面品位以上の評価結果を示すことを確認することができる。
【０１４５】
本実施形態によれば、光拡散特性を有する下層部２１０と光反射特性を有する上層部２２０とから構成されたハイブリッドレンズ２００を提供することによって、ハイブリッドレンズ２００を使用する光源装置１４０が光拡散性と光指向性を同時に提供することができるようにする。
【０１４６】
これによって、光学的ギャップが減少したバックライトユニットの場合にも光拡散性と光指向性を同時に提供する光源装置１４０を通じてバックライトユニットの画面品位を改善することができるようにする。
【０１４７】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであるので、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
【図１】
2019024002.tif 000003
【図２】
2019024002.tif 000004
【図３】
2019024002.tif 000005
【図４】
2019024002.tif 000006
【図５】
2019024002.tif 000007
【図６】
2019024002.tif 000008
【図７】
2019024002.tif 000009
【図８】
2019024002.tif 000010
【図９】
2019024002.tif 000011
【図１０】
2019024002.tif 000012
【図１１】
2019024002.tif 000013
【図１２】
2019024002.tif 000014
【図１３】
2019024002.tif 000015
【図１４】
2019024002.tif 000016
【図１５】
2019024002.tif 000017
【図１６】
2019024002.tif 000018
【図１７】
2019024002.tif 000019
【図１８】
2019024002.tif 000020
【図１９】
2019024002.tif 000021
【図２０】
2019024002.tif 000022