(57)【要約】【課題】光学レンズ、発光装置及び表示装置を供給する。【解決手段】光学レンズは、突出部、該突出部に向けて陥没した第２面、そして該第２面から延長して形成された第１面を含み、前記突出部を通過した入射光のうちの第１光は前記第２面により反射されて前記第１面に入射され、前記入射光のうちの第２光は前記第１面により反射されて前記第２面に入射される。【選択図】図３
2015014789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部面と下部面を含むフランジと、
前記フランジの下部面に基づいて突出される突出部と、
前記フランジの上部面から延長される第１面と、
前記突出部に向けて内側に陥没された第２面と、を含み、
前記第１面と第２面とが光学レンズの枠部を形成するために相接し、前記第１面が前記突出部の中心と前記第２面の中心を貫通する直線である光軸を基準に傾斜されるように形成され、
前記フランジ断面からフランジの最外郭端の間の最長直線距離と前記突出部の最低点から前記枠部を含む平面までの最短距離との比が約０．５〜５であることを特徴とする光学レンズ。
【請求項２】
前記フランジの下部面または前記突出部の入射面から突出される少なくとも１つ以上の支持部を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの支持部が前記光軸に実質的に平行な方向に突出されることを特徴とする請求項２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの支持部が前記フランジの下部面の円周方向端に隣接するように配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学レンズ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの支持部が前記フランジの下部面の円周方向に沿って配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学レンズ。
【請求項６】
前記第１面が曲面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項７】
前記第１面が前記フランジから延長され、前記光軸に向けて傾斜されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項８】
前記第１面と前記光軸に沿って前記フランジの上部面から延長された延長面とがなす角、及び／または前記第１面と前記第２面とのなす角が鋭角であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項９】
前記光学レンズの枠部と前記第２面の中心が連結された曲面が下記数式１を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学レンズ。
【数１】
2015014789.tif 000009
［ここで、前記Ｂ（ｕ）は、互いに異なる位置にある前記Ｎ個の制御点によって得られる曲線を求めるための連続関数であって、前記Ｎは、前記曲線関数の次数を決定する変数であり、前記Ｐｋは、ｋ番目制御点の座標を示し、前記ｕは、前記制御点を０から１まで範囲に細分化した曲線区間を示す。］
【請求項１０】
前記突出部が前記光軸を基準に対称であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項１１】
前記突出部が前記光軸に沿ってあらかじめ所定量（ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ａｍｏｕｎｔ）に陥没されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項１２】
前記突出部の中心軸と前記第２面の中心軸が前記光軸上に位置することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項１３】
前記第２面が前記光学レンズの枠部と前記第２面の中心を通る直線に基づいてふくらむことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項１４】
前記フランジが前記突出部の入射面と前記第１面とを連結することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光学レンズ。
【請求項１５】
基板と、
前記基板上に配列される複数個の光源と、
前記複数個の光源に隣接配置され、前記請求項１〜１４のいずれかに記載の複数個の光学レンズと、を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
前記複数個の光学レンズが前記複数個の光源から離隔された入射面を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記光学レンズが前記少なくとも１つの支持部によって前記複数個の光源から離隔されたことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記突出部に入射された光の一部である第１部分が前記第１面によって反射されて前記第２面に入射され、前記突出部に入射された光の一部である第２部分が前記第２面によって反射されて前記第１面に入射されることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１９】
前記第１部分が前記第２面を通過して放出され、前記第２部分が前記第１面を通過して放出されることを特徴とする請求項１８に記載の発光装置。
【請求項２０】
前記第１部分が前記第２面に屈折されて放出され、前記第２部分が前記第１面に屈折されて放出されることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
前記第１部分と第２部分が前記光学レンズから前記光軸を基準に左右反対方向に出射することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれかに記載の発光装置。
【請求項２２】
前記第１部分と第２部分が前記光学レンズから前記光軸に垂直である軸を基準に上下反対方向に出射することを特徴とする請求項１８〜２１のいずれかに記載の発光装置。
【請求項２３】
前記光軸を基準に時計回りの方向を正（＋）の角に、反時計回りの方向を負（−）の角に定義すると、前記第１部分及び前記第２部分は前記突出部を通過して進行する進行角が±６０度以内であることを特徴とする請求項１８〜２２のいずれかに記載の発光装置。
【請求項２４】
前記第１部分及び前記第２部分が前記光軸を基準に±８５度以内の入射角で前記突出部に入射することを特徴とする請求項１８〜２３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項２５】
前記光軸を回転軸として時計回りの方向を正（＋）の角に、反時計回りの方向を負（−）の角に定義すると、前記第２部分が前記光学レンズに対して‘出射角／入射角＜０’を満たすことを特徴とする請求項８〜２４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項２６】
前記第１部分が前記光学レンズに対して‘出射角／入射角＞０’を満たすことを特徴とする請求項１８〜２５のいずれかに記載の光束制御部材。
【請求項２７】
請求項１５〜２６のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置に隣接配置される少なくとも１つの光学シートと、
前記光学シートに隣接配置された液晶パネルと、を含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学レンズ、発光装置及び表示装置（ＯＰＴＩＣＡＬ  ＬＥＮＳ、  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）は印加電圧による液晶透過度の変化を用いて各種装置から発生する多様な電気的な情報を視覚情報に変化させて伝達する装置である。液晶表示装置は自己発光性がないので後光は必要であるが、消費電力が少なく、軽量、薄型に実現可能であるために広く用いられている。
【０００３】
また、液晶表示装置は自己発光性がないので、映像がディスプレイされる液晶パネルの背面に光を供給する発光装置であるバックライトユニット（ｂａｃｋ  ｌｉｇｈｔ  ｕｎｉｔ、ＢＬＵ）が備えられる。
【０００４】
液晶表示装置は、所定間隔離隔されて互いに対向するカラーフィルタ基板とアレイ基板、カラーフィルタ基板、及びアレイ基板との間に介在された液晶層を含む液晶パネル、液晶パネルに光を照射するバックライトユニットなどを含む。
【０００５】
液晶表示装置に用いるバックライトユニットは、光源である発光ダイオードの位置によってエッジ型（ｅｄｇｅ  ｔｙｐｅ）と直下型（ｄｉｒｅｃｔ  ｔｙｐｅ）に区分される。
【０００６】
エッジ型のバックライトユニットは、光源である発光ダイオードが導光板の側面に配置され、導光板は全反射などを介して発光ダイオードから照射された光を液晶パネルに向けて照射する。
【０００７】
直下型バックライトユニットは、導光板の代わりに拡散板を用い、発光ダイオードは液晶パネルの後面に配置される。これにより、発光ダイオードは液晶パネルの後面に向けて光を照射する。
【０００８】
一方、液晶表示装置において輝度均一性は液晶表示装置の品質を決定する重要な要素であって、そのために、バックライトユニットは液晶パネルに向けて均一に光を照射しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明に係る実施形態が解決しようとする技術的課題は、輝度均一性を向上させた光学レンズ、発光装置、及び表示装置を供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る実施形態による光学レンズは、上部面と下部面を含むフランジと、前記フランジの下部面に基づいて突出される突出部と、前記フランジの上部面から延長される第１面と、前記突出部に向けて内側に陥没された第２面とを含み、前記第１面と第２面は光学レンズの枠部を形成するために相接し、前記第１面は前記突出部の中心と前記第２面の中心を貫通する直線である光軸を基準とし傾斜されるように形成され、前記フランジ断面からフランジの最外郭端の間の最長直線距離と、前記突出部の最低点から前記枠部を含む平面までの最短距離との比を約０．５〜５に形成することができる。
【００１１】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記フランジの下部面または前記突出部の入射面から突出される少なくとも１つ以上の支持部を含む。
【００１２】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記少なくとも１つの支持部は、前記光軸に実質的に平行な方向に突出されることができる。
【００１３】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記少なくとも１つの支持部は、前記フランジの下部面の円周方向端に隣接するように配置されることができる。
【００１４】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記少なくとも１つの支持部は、前記フランジの下部面の円周方向に沿って配置されることができる。
【００１５】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記第１面は曲面とすることができる。
【００１６】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記第１面は前記フランジから延長されて前記光軸に向けて傾斜されるように形成されることができる。
【００１７】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記第１面と前記光軸に沿って前記フランジの上部面から延長された延長面がなす角、及び／または前記第１面と前記第２面のなす角は鋭角とすることができる。
【００１８】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記光学レンズの枠部と前記第２面の中心が連結された曲面は下記数式１を満たす。
【００１９】
【数１】
2015014789.tif 000003
【００２０】
ここで、前記Ｂ(ｕ)は、互いに異なる位置にある前記Ｎ個の制御点によって得られる曲線を求めるための連続関数であって、前記Ｎは、前記曲線関数の次数を決定する変数であり、前記Ｐｋは、ｋ番目制御点の座標を示し、前記ｕは、前記制御点を０から１まで範囲に細分化した曲線区間を示す。
【００２１】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記突出部は前記光軸を基準に対称とすることができる。
【００２２】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記突出部は前記光軸に沿ってあらかじめ所定量（ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ａｍｏｕｎｔ）に陥没されることができる。
【００２３】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記突出部の中心軸と前記第２面の中心軸は前記光軸上に位置することができる。
【００２４】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記第２面は、前記光学レンズの枠部と前記第２面の中心を通る直線に基づいて凸に形成されることができる。
【００２５】
本発明に係る一実施形態による光学レンズにおいて、前記フランジは前記突出部の入射面と前記第１面とを連結する。
【００２６】
本発明に係る実施形態による発光装置は、基板と、前記基板上に配列される複数個の光源と、前記複数個の光源に隣接配置され、前述の特徴のうちのいずれか１つを有する複数個の光学レンズとを含む。
【００２７】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記複数個の光学レンズは、前記複数個の光源から離隔された入射面を有する。
【００２８】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記光学レンズは、前記少なくとも１つの支持部によって前記複数個の光源から離隔配置されることができる。
【００２９】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記突出部に入射された光の一部である第１部分は前記第１面によって反射されて前記第２面に入射され、前記突出部に入射された光の一部である第２部分は前記第２面によって反射されて前記第１面に入射される。
【００３０】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記第１部分は前記第２面を通過して放出され、前記第２部分は前記第１面を通過して放出される。
【００３１】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記第１部分は前記第２面に屈折されて放出され、前記第２部分は前記第１面に屈折されて放出される。
【００３２】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記第１部分と第２部分は前記光学レンズから前記光軸を基準に左右反対方向に出射することができる。
【００３３】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記第１部分と第２部分は、前記光学レンズから前記光軸に垂直である軸を基準に上下反対方向に出射することができる。
【００３４】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記光軸を基準に時計回りの方向を正（＋）の角に、反時計回りの方向を負（−）の角として定義すると、前記第１部分及び前記第２部分は前記突出部を通過して進行する進行角が±６０度以内とすることができる。
【００３５】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記第１部分及び前記第２部分は、前記光軸を基準に±８５度以内の入射角で前記突出部に入射することができる。
【００３６】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記光軸を回転軸として時計回りの方向を正（＋）の角に、反時計回りの方向を負（−）の角として定義すると、前記第２部分は、前記光学レンズに対して‘出射角／入射角＜０’を満たす。
【００３７】
本発明に係る一実施形態による発光装置において、前記第１部分は、前記光学レンズに対して‘出射角／入射角＞０’を満たす。
【００３８】
本発明に係る実施形態による表示装置は、前述した特徴のうちいずれか１つを有する発光装置と、前記発光装置に隣接配置される少なくとも１つの光学シートと、前記光学シートに隣接配置された液晶パネルとを含む。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の実施形態による光学レンズは、光学レンズの大きさ、光源との空隙の大きさに関係なく、照度均一度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態による発光装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による発光装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光学レンズの断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光学レンズの曲線区間を、ベジェ曲線関数を用いて定義する一例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態による光学レンズ内での光進行経路の例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態による液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるバックライトユニットを切断線Ａ−Ａ’による断面を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による発光装置を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態による発光装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による光学レンズの断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による光学レンズの表面上に形成される凹部の断面の例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による光学レンズの表面上に形成される凸部の断面の例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による光学レンズの微細パターンにより光が散乱する例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態による光学レンズの微細パターンにより光が散乱する例を示す図である。
【図１５】本発明の第２実施形態による光学レンズの微細パターンにより光が散乱する例を示す図である。
【図１６】図１６は本発明の第２実施形態によるバックライトユニットを切断線Ａ−Ａ’による断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な実施形態を有することができるので、特定の実施形態を図面に例示して説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解すべきである。
【００４２】
第２、第１などのように、序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで用いられる。例えば、本発明の権利範囲を離脱することなく、第２構成要素は第１構成要素に命名することができ、同様に第１構成要素も第２構成要素に命名することができる。「及び／または」の用語は、複数に関わる記載された項目の組み合わせ、または複数に関わる記載された項目のうちのいずれかの項目を含む。
【００４３】
また、以下の説明に用いる構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は、明細書作成の容易さだけが考慮されて付与されるかまたは混用されるものであって、その自体で、相互区別される意味または役割を有するものではない。
【００４４】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」あるとか、または「接続されて」あると言及された場合には、その他の構成要素に直接に連結されるか、または接続されることになるが、その間に他の構成要素が存在しうると理解すべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」あるか、または「直接接続されて」あると言及された場合には、その間に他の構成要素が存在しないものと理解すべきである。
【００４５】
本出願に用いる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明白に違わない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指称するものであって、１つまたはその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものとして理解すべきである。
【００４６】
他に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含み、ここに用いるすべての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一意味を有する。一般の辞典に定義されるような用語は、関連技術の文脈上に有する意味と一致するものとして解釈すべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈しない。
【００４７】
以下、添付の図面を参照しながら実施形態を詳しく説明するが、図面符号と関係なく、同一であるかまたは対応する構成要素は同一参照番号を付与し、これについて重複する説明は省略する。
【００４８】
以下において、図１ないし図７を参照しながら本発明の第１実施形態による光学レンズ、そして、これを含む発光装置及び表示装置について詳細に説明する。
【００４９】
本発明の第１実施形態では、照度均一度を改善させるために、外面を構成する２つの光学面が反射面として機能する光学レンズを提供する。
【００５０】
図１は本発明の第１実施形態による発光装置を示す分解斜視図である。また、図２は本発明の第１実施形態による発光装置を示す断面図である。
【００５１】
また、図３は本発明の第１実施形態による光学レンズの断面図である。また、図４は本発明の第１実施形態による光学レンズにおいてベジェ曲線関数を用いて定義した各面の曲線形状を例示したものである。また、図５は本発明の第１実施形態による光学レンズ内における光進行経路の例を示したものである。
【００５２】
図１及び図２を参照すると、発光装置は、発光素子１１０、光学レンズ１２０、駆動基板２００などを含むことができる。
【００５３】
発光素子１１０は、駆動基板２００上に配置され、駆動基板２００上に形成された回路パターンに電気的に接続される。発光素子１１０は駆動基板２００の回路パターンから電気信号の入力を受け、これを光信号に変換して出力する光源として動作する。本発明の実施形態では、発光素子１１０が点光源として動作する発光ダイオードの場合を例として説明する。
【００５４】
光学レンズ１２０は、光源である発光素子１１０から入射された光を屈折させて光の経路を制御することで、発光装置の輝度均一性を改善させる機能を実行する。
【００５５】
光学レンズ１２０は、発光素子１１０の外面の少なくとも一部を覆うように配置されることができる。
【００５６】
光学レンズ１２０は、図２に示すように、発光素子１１０と分離された形態に用意することができる。この場合、発光素子１１０から出射された光は、光学レンズ１２０で発光素子１１０に対向するように配置された一面を介して光学レンズ１２０に入射される。すなわち、光学レンズ１２０の外面に入射面が実現される。
【００５７】
光学レンズ１２０は、発光素子１１０の少なくとも一部が光学レンズ１２０の内部に収容されるＩＯＬ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｅｎｓ）タイプ、すなわち、発光素子一体型に実現することができる。この場合、光学レンズ１２０において発光素子１１０の外部面と接する界面を通って発光素子１１０から出射される光が光学レンズ１２０に入射される。光学レンズ１２０において発光素子１１０の外部面と接する界面が、発光素子１１０から光が入射する入射面として機能をする。
【００５８】
一方、図１及び図２において、光学レンズ１２０にフランジ（ｆｌａｎｇｅ）１２１が形成され、フランジ１２１に複数の支持部１２２が形成されて駆動基板２００上で光学レンズ１２０を支持する場合を示しているが、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の実施形態としては、フランジまたは支持部がない光学レンズ１２０を実現することもできる。
【００５９】
また、図１において、１つの駆動基板２００に、１つの発光素子１１０、及び１つの光学レンズ１２０が配置される場合を例示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、１つの駆動基板２００に複数の発光素子１１０が配置されることができる。また、例えば、１つの発光素子１１０に対応して複数の光学レンズ１２０が配置されることができる。
【００６０】
以下、図３を参照して、本発明の第１実施形態による光学レンズの形状について詳細に説明する。
【００６１】
図３は、光学レンズをＹ軸方向に切断した断面を示すものである。ここで、Ｘ軸方向への切断は光学レンズ１２０を光軸ＯＡと垂直方向に切断することを意味し、Ｙ軸方向への切断は光学レンズ１２０を光軸ＯＡの軸方向に切断することを意味する。
【００６２】
光学レンズ１２０は、上部面１２１ａと下部面２１２ｂを有するフランジ１２１と、フランジ１２１の下部面１２１ｂから突出されて光源１１０から出射された光が入射される突出部Ｓ１と、フランジ１２１の上部面１２１ａから延長された第１面Ｓ３と、突出部Ｓ１に向けて陥没された第２面Ｓ２を含み、ソリッド（ｓｏｌｉｄ）状に実現されることができる。
【００６３】
図３を参照すると、光学レンズ１２０は、高さＨに対する幅Ｄの割合Ｄ／Ｈが‘０．５≦Ｄ／Ｈ≦５．０’を満たす。例えば、光学レンズ１２０は、高さＨに対する幅Ｄの割合Ｄ／Ｈは２．５とすることができる。
【００６４】
光学レンズ１２０の幅Ｄは、光学レンズ１２０からフランジ１２１を除いた残り部分の最大幅とすることができる。さらに、光学レンズ１２０の幅Ｄは、フランジ１２１の断面において最も突出した端間の最大直線距離とすることができる。
【００６５】
光学レンズ１２０の高さＨは、突出部Ｓ１の最も低い（突出した）部分から第２面Ｓ２と第１面Ｓ３とが当接する角（ｏｕｔｅｒ  ｒｉｍ）１２４を含む平面Ｐ１までの距離とすることができる。
【００６６】
高さＨに対する幅Ｄの割合Ｄ／Ｈが０．５≦Ｄ／Ｈ≦５．０を満たすと、光源１１０から光学レンズ１２０に入射された光のうち入射角が第１角よりも小さい第１入射光は第２面Ｓ２に入射され、入射角が第２角よりも大きい第２入射光は第１面Ｓ３に入射されるように制御することができる。また、入射角が第１角よりも大きく、第２角よりは小さい光は第２面Ｓ２または第１面Ｓ３のうちのいずれか１つに向けて進行することができる。このとき、入射角は光の進行経路と光軸ＯＡがなす角度とすることができる。
【００６７】
その後、第１入射光は第２面Ｓ２により第１面Ｓ３方向に反射することができ、第２入射光は第１面Ｓ３により第２面Ｓ２方向に反射することができる。
【００６８】
このとき、第１角は５〜２０度とすることができ、第２角は５０〜７０度とすることができる。一例として、第１角は１０度であり、第２角は６０度とすることができる。
【００６９】
もし、高さＨに対する幅Ｄの割合Ｄ／Ｈが０．５よりも小さいか、または５．０よりも大きい場合には、相対的に幅Ｄに比べて高さＨが高すぎたり低かったりして光均一度が低下される。すなわち、第１面Ｓ３及び第２面Ｓ２に反射されることで、進行経路が変更される光量が少なくなるので、レンズがない場合と同様な照度分布を有することになる。
【００７０】
光学レンズ１２０の高さＨと、光軸ＯＡ上に位置する第２面Ｓ２の中心Ｃ１と突出部Ｓ１の中心Ｃ２との間の距離Ｆの比（Ｈ：Ｆ）は、１：０．０ないし１：１．５とすることができる。すなわち、第２面Ｓ２の中心Ｃ１と突出部Ｓ１の中心Ｃ２は互いに当接することができ、所定距離に離隔することもできる。
【００７１】
突出部Ｓ１は球面または非球面とすることができる。
【００７２】
突出部Ｓ１はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が直線区間を含むことができる。突出部Ｓ１は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が曲線区間を含むことができる。
【００７３】
光源１１０が光学レンズ１２０の外部に位置する場合、突出部Ｓ１は光学レンズ１２０から光源１１０に対向する下部面に形成されることができる。
【００７４】
光学レンズ１２０が光源を内部に収容するＩＯＬタイプの場合、光学レンズ１２０の突出部Ｓ１は、光学レンズ１２０の外面ではなく、光学レンズ１２０で光源との界面に対応する内面とすることができる。
【００７５】
突出部Ｓ１は、光源１１０から出射された光が入射される面として定義することができ、第２面Ｓ２を向けて陥没された中心を含むことができる。光学レンズ１２０の幅Ｄと、突出部中心Ｃ２が陥没された深さとの比は、１：０．０１ないし１：０．１５とすることができる。
【００７６】
光学レンズの幅Ｄと突出部中心Ｃ２の陥没深さの比が上記条件を満たすと、第２面Ｓ２の中心に入射する光の密度を少なくさせ、角（ｏｕｔｅｒ  ｒｉｍ）１２４付近で光制御が不可能となる問題を解消することができる。また、多様な光源の出光分布に最適化された効率を有するレンズ設計が可能となる。
【００７７】
光学レンズ１２０の第２面Ｓ２を向けて陥没された凹溝(図示せず)を１つ以上含むことができる。この場合、光源１１０の一部または全体が光学レンズ１２０の下部面に形成された凹溝に収容されることができる。また、光源１１０から出射された光が凹溝の内部面を通って光学レンズ１２０に入射されることができる。
【００７８】
突出部Ｓ１は、光源１１０に向けて突出されて形成される凸部Ｓ１ｂ，Ｓｉｃを１つ以上含むことができる。
【００７９】
突出部Ｓ１は光軸ＯＡを中心に回転対称構造とすることができる。また、突出部Ｓ１は光軸ＯＡに対して回転非対称構造とすることができる。
【００８０】
ここで、光軸ＯＡは、点光源から立体的な出射光束（ｌｕｍｉｎｏｕｓ  ｆｌｕｘ）の中心からの光の進行方向を示す仮想の直線である。光軸ＯＡは、光学レンズ１２０の下部に形成された突出部Ｓ１の中心Ｃ２と光学レンズ１２０の上部に形成された第２面Ｓ２との中心Ｃ１を通過するように延長される仮想の軸と一致することができる。
【００８１】
第２面Ｓ２は光学レンズ１２０の上部の中心領域に光源１１０に対応して位置することができる。第２面Ｓ２の中心は光軸（Ｏｐｔｉｃ  Ａｘｉｓ、ＯＡ）に位置することができる。
【００８２】
第２面Ｓ２は、光軸ＯＡを中心に光軸ＯＡから遠くなる方向に延長されて形成されることができる。
【００８３】
第２面Ｓ２は光軸ＯＡを中心に回転対称構造とすることができる。また、第２面Ｓ２は光軸ＯＡを中心に回転非対称構造とすることができる。
【００８４】
第２面Ｓ２は非球面または球面とすることができる。
【００８５】
第２面Ｓ２はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が直線区間を含むことができる。例えば、第２面Ｓ２はＹ軸方向に切断した断面が直線である円錐状に形成されることができる。
【００８６】
第２面Ｓ２は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が曲線区間を含むことができる。
【００８７】
第２面Ｓ２の頂点は光軸ＯＡ上に位置し、光源１１０に向けることができる。
【００８８】
第１面Ｓ３は第２面Ｓ２の外郭から折曲または湾曲して延長されて形成することができる。第１面Ｓ３は第２面Ｓ２から側下方に延長されて光学レンズ１２０の外側面を形成することができる。
【００８９】
第１面Ｓ３は光軸ＯＡを中心に回転対称構造とすることができる。また、第１面Ｓ３は光軸ＯＡを中心に回転非対称構造とすることができる。
【００９０】
本明細書において、折曲は急激に曲がる形状を意味する。例えば、２つの面が約０．２ｍｍ以下の曲率半径の曲面を形成しながら曲がる場合、２つの面が折曲されたとする。また、湾曲は緩やかに曲がる形状を意味する。例えば、２つの面が約０．２ｍｍよりも大きい曲率半径の曲面を形成しながら曲がる場合、２つの面が湾曲されたとする。また、変曲は、曲面の変化される傾向が変わって曲がったことを意味する。例えば、膨らんだ曲面が曲がりながら凹んだ曲面に変化される場合、膨らんだ曲面及び凹んだ曲面が変曲されたとする。
【００９１】
第１面Ｓ３は非球面または球面とすることができる。
【００９２】
第１面Ｓ３はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が直線区間を含むことができる。
【００９３】
第１面Ｓ３はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が曲線区間を含む曲面とすることができる。
【００９４】
第１面Ｓ３は中心領域が光学レンズ１２０の内部に向けて陥没された凹状とすることができる。また、第１面Ｓ３は中心領域が光学レンズ１２０の外部に向けて突出された凸状とすることができる。
【００９５】
第１面Ｓ３は断面が上部に行くほど光軸ＯＡから遠くなる直線または曲線に定義することができる。
【００９６】
また、第１面Ｓ３は断面が上部に行くほど光軸ＯＡに近くなる直線または曲線と定義することができる。
【００９７】
一方、突出部Ｓ１、第２面Ｓ２または第１面Ｓ３の断面が曲線区間を含む場合、曲線区間は非線形的数値解釈技法であるスプライン曲線（ｓｐｌｉｎｅ  ｃｕｒｖｅ）を満たすことができる。
【００９８】
スプライン曲線は、少数の制御点（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｏｉｎｔ）により滑らかな曲線を作るための関数であって、選定された制御点を通過する補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）曲線、選定された制御点を連結する線の形状に近似（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）曲線として定義することができる。スプライン曲線としては、Ｂ−スプライン（Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ）曲線、ベジェ（Ｂｅｚｉｅｒ）曲線、ナーブス（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｒａｔｉｏｎａｌ  Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ、ＮＵＲＢＳ）曲線、キュービックスプライン（ｃｕｂｉｃ  ｓｐｌｉｎｅ）曲線などが用いられる。
【００９９】
一例として、各面の断面に含まれる曲線区間は、ベジェ曲線関数（Ｂｅｚｉｅｒ  Ｃｕｒｖｅ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）を介して表される。
【０１００】
ベジェ曲線関数は、最初の制御点（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｏｉｎｔ）である開始点と、最後の制御点である終了点、そして、その間に位置する内部制御点の移動により多様な自由曲線を得る関数として、下記の数式１に示される。
【０１０１】
【数２】
2015014789.tif 000004
【０１０２】
前記数式１において、Ｂ(ｕ)は、互いに異なる位置にあるＮ個の制御点により得られる曲線を求めるための連続関数であって、Ｎは、ベジェ曲線関数の次数を決定する変数であり、Ｐｋは、ｋ番目の制御点の座標を表し、Ｎ＋１個で構成されることができる。また、ｕは、０以上１以下の実数であって、制御点を０から１までの範囲に細分化した曲線区間を示す。ベジェ曲線関数Ｂ(ｕ)において、
2015014789.tif 000005
はブレンディング（ｂｌｅｎｄｉｎｇ）関数であって、制御点を組み合わせ（ｂｌｅｎｄ）して曲線を生成するための関数である。ベジェ曲線は制御点の位置により曲線形状が変わることができる。
【０１０３】
突出部Ｓ１の断面は、１≦Ｎ≦４であるベジェ曲線関数と定義することができる。
【０１０４】
突出部Ｓ１に対してＮを２と設定した場合、突出部Ｓ１に対する２次ベジェ曲線関数Ｂ(ｕ)を下記の数式２に示すことができる。
【０１０５】
【数３】
2015014789.tif 000006
【０１０６】
前記数式２において、曲線の開始点Ｐ０と終了点Ｐ２の座標値をそれぞれ（０、０）と（ＸＥ１、ＺＥ１）と定義する場合、残りの制御点Ｐ１は、ａ１１×ＸＥ１、ｂ１１×ＺＥ１と示すことができる。よって、係数ａ１１及びｂ１１を制御して制御点Ｐ１の位置を制御し、制御点Ｐ１の位置を制御して突出部Ｓ１の断面をなす曲線形状を制御することができる。
【０１０７】
突出部Ｓ１の断面をなす曲線形状を決定するための各パラメータＸＥ１、ＺＥ１、ａ１１、ｂ１１は下記の表１のように定義することができる。表１は、光学レンズ１２０をＸ軸に切断した断面の曲率を定義するためのベジェ曲線関数の係数を示す。
【０１０８】
【表１】
2015014789.tif 000007
【０１０９】
表１を参照すると、突出部Ｓ１の断面をなす曲線は、終了点Ｐ２のＸ座標（ＸＥ１）及びＺ座標（ＺＥ１）、そして残りの制御点であるＰ１の座標を決定する係数であるａ１１及びｂ１１は、それぞれ−１≦ＸＥ１≦１、２≦ＺＥ１≦７、０≦ａ１１≦１．２、−５≦ｂ１１≦１５を満たすように設定される。
【０１１０】
図４の（ａ）は、突出部Ｓ１の断面をなす曲線形状を、ベジェ曲線関数を用いて定義した例を示したものである。図４の（ａ）から突出部Ｓ１の断面をなす曲線はＰ０（０、０）から開始し、Ｐ２（５、０．２３）で終了し、これを定義するベジェ関数の係数（ａ１１、ｂ１１）はそれぞれ（０．８７、−３．２）であり、これによる残りの制御点Ｐ１の位置が（０．８７×５、−３．２×０．２３）である２次ベジェ曲線として定義される。
【０１１１】
第２面Ｓ２の断面は、１≦Ｎ≦６であるベジェ曲線に示される。
【０１１２】
第２面Ｓ２についてＮを３と設定する場合、第２面Ｓ２に対する３次ベジェ曲線関数は下記数式３に示される。
【０１１３】
【数４】
2015014789.tif 000008
【０１１４】
前記数式３において、曲線の開始点Ｐ０と終了点Ｐ３の座標値をそれぞれ（０、０）と（ＸＥ２、ＺＥ２）と定義する場合、残りの制御点Ｐ１及びＰ２は、それぞれ（ａ２１×ＸＥ２、ｂ２１×ＺＥ２）及び（ａ２２×ＸＥ２２、ｂ２２×ＺＥ２）と示される。よって、係数ａ２１、ａ２２、ｂ２１、及びｂ２２を制御して制御点Ｐ１及びＰ２の位置を制御し、制御点Ｐ１及びＰ２の位置を制御して第２面Ｓ２の断面をなす曲線形状を制御することができる。
【０１１５】
ここで、曲線形状を決定する各パラメータ（ＸＥ２、ＺＥ２、ａ２１、ｂ２１、ａ２２、ｂ２２）は、上記表１のように定義することができる。
【０１１６】
表１を参照すると、第２面Ｓ２の断面をなす曲線は終了点Ｐ３のＸ座標（ＸＥ２）及びＺ座標（ＺＥ２）、そして残りの制御点であるＰ１及びＰ２の座標を決定する係数であるａ２１、ａ２２、ｂ２１、及びｂ２２はそれぞれ３≦ＸＥ２≦１２、２≦ＺＥ２≦１２、−０．１≦ａ２１≦０．６、０．４≦ａ２２≦１．１、０．１≦ｂ２１≦０．８、０．２≦ｂ２２≦１．４を満たすように設定される。
【０１１７】
図４の（ｂ）は、第２面Ｓ２の断面をなす曲線形状を、ベジェ曲線関数を用いて定義した例を示したものである。図４の（ｂ）において、第２面Ｓ２の断面はＰ０（０、０）から開始し、Ｐ３（５．３、４．９）から終了し、これを定義するベジェ関数の係数ａ２１、ｂ２１、ａ２２、ｂ２２は、それぞれ（０．１７、０．４７、０．８７、０．７９）であり、これによる残りの制御点Ｐ１及びＰ２の位置がそれぞれ（０．１７×５．３、０．４７×４．９）と（０．８７×５．３、０．７９×４．９）である３次ベジェ曲線と定義することができる。
【０１１８】
第１面Ｓ３の断面は、１≦Ｎ≦４であるベジェ曲線と定義することができる。
【０１１９】
第１面Ｓ３は、Ｎを２と設定する場合、２次ベジェ曲線関数を上記数式２に示される。
【０１２０】
前記数式２において、曲線の開始点Ｐ０と終了点Ｐ２の座標値をそれぞれ（０、０）と（ＸＥ３、ＺＥ３）と定義する場合、残りの制御点Ｐ１は（ａ３１×ＸＥ３、ｂ３１×ＺＥ３）と示される。よって、係数ａ３１及びｂ３１を制御して制御点Ｐ１の位置を制御し、制御点Ｐ１の位置を制御して第１面Ｓ３の断面をなす曲線形状を制御することができる。
【０１２１】
ここで、第１面Ｓ３の断面をなす曲線形状を決定するための各パラメータ（ＸＥ３、ＺＥ３、ａ３１、ｂ３１）は上記表１のように定義することができる。
【０１２２】
表１を参照すると、第１面Ｓ３の断面をなす曲線は終了点Ｐ２のＸ座標（ＸＥ３）及びＺ座標（ＺＥ３）、そして残りの制御点であるＰ１の座標を決定する係数であるａ３１及びｂ３１はそれぞれ−２≦ＸＥ３≦２、−１２≦ＺＥ３≦０、０≦ａ３１≦１２、０≦ｂ３１≦１．２を満たすように設定される。
【０１２３】
図４の（ｃ）は、第１面Ｓ３の断面をなす曲線形状を、ベジェ曲線関数を用いて定義した例を示したものである。図４の（ｃ）において、第１面Ｓ３の断面はＰ０（０、０）から開始し、Ｐ２（−０．７７、４．７）で終了し、ベジェ曲線関数の係数ａ３１、ｂ３１が、（０．５、０．５）であり、これによる残りの制御点Ｐ１の位置が（０．５×−０．７７、０．５×４．７）である２次ベジェ曲線と定義することができる。
【０１２４】
図４の（ｄ）は、図４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を介して定義された突出部Ｓ１、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３の断面をなす曲線が光学レンズ１２０の外面を形成するために結合される一例を示したものである。
【０１２５】
一方、光学レンズ１２０は、Ｘ軸でないＸ軸と垂直であるＹ軸に切断した断面においても突出部Ｓ１、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３がそれぞれ所定曲率を有するベジェ曲線と定義することができる。
【０１２６】
光学レンズ１２０をＹ軸に切断した断面がベジェ曲線関数と定義する場合、Ｙ軸に切断した断面の曲率を定義するためのベジェ関数の各係数は、光学レンズ１２０をＸ軸に切断した場合とＹ軸に切断した場合との係数の比Ｔが１≦Ｔ≦５の範囲を満たすように設定される。例えば、Ｘ軸に切断した場合とＹ軸に切断した場合との係数比Ｔが２．５となるように、Ｙ軸に切断した断面の曲線を定義するためのベジェ関数の係数を決定することができる。
【０１２７】
図３に示すように、光源１１０が光学レンズ１２０の外部に位置する場合、照度均一度を確保するために突出部Ｓ１と光源１１０は所定間隔離隔されることができる。例えば、突出部Ｓ１と光源１１０との間の間隔Ｇは０．１ｍｍ≦Ｇ≦２ｍｍを満たすことができる。
【０１２８】
前述の形状的特徴を有するように用意された光学レンズ１２０は、入射光のうちの一部を、第２面Ｓ２を介して第１面Ｓ３に反射させた後、第１面Ｓ３を介して屈折させて外部に出射する第１光進行経路と、第１面Ｓ３を介して第２面Ｓ２に反射させた後、第２面Ｓ２を介して屈折させて外部に出射する第２光進行経路に進行させることができる。
【０１２９】
以下、図５を参照して、本発明の第１実施形態による光学レンズの光学的特性について詳細に説明する。
【０１３０】
光学レンズ１２０において突出部Ｓ１は光源１１０から入射する光を屈折させて第２面Ｓ２または第１面Ｓ３に入射させる機能を実行することができる。
【０１３１】
突出部Ｓ１は、光源１１０から出射された光が入射すると、入射角により屈折させて光学レンズ１２０の内部に進行させる。
【０１３２】
第２面Ｓ２は、光学レンズ１２０の内部を通過した光が入射すると、これを屈折させて光学レンズ１２０の外部に出すか、反射して第１面Ｓ３に入射させることができる。
【０１３３】
第１面Ｓ３は、光学レンズ１２０の内部を通過した光が入射すると、これを屈折させて光学レンズ１２０の外部に出すか、反射して第２面Ｓ２に入射させることができる。
【０１３４】
また、第２面Ｓ２は、第１面Ｓ３によって反射された光が入射すると、これを屈折させて光学レンズ１２０の外部に出射することができる。
【０１３５】
また、第１面Ｓ３は、第２面Ｓ２を介して反射される光が入射すると、これを屈折させて光学レンズ１２０の外部に出射することができる。
【０１３６】
図５において、光の進行角度は、光軸ＯＡと一致するか、光軸ＯＡに対して平行であるＹ軸を基準に左手法則によって定義して説明する。この場合、Ｙ軸を回転軸として時計回りの方向を正(＋)の角とし、反時計回りの方向を負(−)の角と定義する。
【０１３７】
以下では、説明の便宜のために、光源１１０から出光された光が突出部Ｓ１に入射する角度をθ１及びθ２と定義し、突出部Ｓ１を介して屈折された光が第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３に進行する角度をそれぞれθ３及びθ４と定義する。また、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３に反射された光が第１面Ｓ３及び第２面Ｓ２を介して屈折して外部に出射する角度をθ５及びθ６とそれぞれ定義する。
【０１３８】
図５を参照すると、第１光進行経路上において、第２面Ｓ２は突出部Ｓ１を介して入射する光のうちの一部を第１面Ｓ３に反射する反射面として動作することができる。すなわち、突出部Ｓ１から屈折された一部光は第２面Ｓ２で反射されて第１面Ｓ３に入射し、第１面Ｓ３によって屈折されて光学レンズ１２０の外部に出射される。
【０１３９】
第１光進行経路に進行する光の場合、‘出射角／入射角＞０’を満たすことができる。
【０１４０】
図５の第１光Ｌ１を例として説明すると、光源１１０から光学レンズ１２０に入射する入射光のうちθ１の角度で入射する第１光Ｌ１は突出部Ｓ１によって屈折されて進行角がθ３に変更される。θ３の角度に進行した第１光Ｌ１は第２面Ｓ２に入射し、第２面Ｓ２によって反射する。第２面Ｓ２を介して反射される第１光は第１面Ｓ３に入射し、第１面Ｓ３によって屈折されてθ５の角度で外部に出射される。
【０１４１】
第１光Ｌ１の進行経路を参照すると、第１光Ｌ１は正の角度θ１に入射した後、第２面Ｓ２を介して反射され、最終的には第１面Ｓ３を介して正の角度θ５に屈折されて外部に出射される。よって、入射角θ１と出射角θ５とがすべて正の角度となって‘θ５／θ１＞０’を満たす。
【０１４２】
一方、第２光進行経路上において、第２面Ｓ２は第１面Ｓ３から反射された光を屈折させて光学レンズ１２０の外部に出射する屈折面として動作することができる。すなわち、突出部Ｓ１から屈折された一部光が第１面Ｓ３に反射された後、第２面Ｓ２に入力され、第２面Ｓ２はこれを屈折させて光学レンズ１２０の外部に出射することができる。
【０１４３】
第２光進行経路に進行する光の場合、‘出射角／入射角＜０’を満たすことができる。
【０１４４】
図５の第２光Ｌ２を例として説明すると、光源１１０から入射光のうちθ２の角度で入射する第２光Ｌ２は突出部Ｓ１によって屈折されて進行角がθ４に変更される。θ４の角度で進行された第２光Ｌ２は第１面Ｓ３に入射し、第１面Ｓ３によって反射される。第１面Ｓ３によって反射された第２光は第２面Ｓ２に入射し、第２面Ｓ２によって屈折されてθ６の角度で外部に出射される。
【０１４５】
第２光Ｌ２の進行経路を参照すると、第２光Ｌ２は正の角度θ２で入射した入射光が第１面Ｓ３を介して反射されて、最終的には第２面Ｓ２を介して負の角度θ６で屈折されて外部に出射される。よって、入射角と出射角のうちのいずれか１つは負の角度であり、残り１つは正の角度となって‘θ６／θ２＜０’を満たす。
【０１４６】
一方、光学レンズ１２０は、入射光のうちの所定条件を満たす一部光を第１光進行経路または第２光進行経路に進行させることができる。
【０１４７】
例えば、光学レンズ１２０は、入射光のうちの突出部Ｓ１を通過して進行する進行角が±６０度以内である一部光を第１光進行経路または第２光進行経路に進行させることができる。一方、突出部Ｓ１を通過して進行する進行角が±６０度以内である条件を満たすための入射角の範囲は±８５度以内とすることができる。すなわち、突出部Ｓ１は入射光のうち入射角が±８５度以内である一部光を±６０度以内の角度に進行されるように屈折させ、突出部Ｓ１を通過した進行角が±６０度以内である光は第２面Ｓ２または第１面Ｓ３に入射されて第１光進行経路または第２光進行経路に進行して光学レンズ１２０の外部に出射されることができる。
【０１４８】
一方、突出部Ｓ１は入射光のうちの所定の条件を満たす一部光は第２面Ｓ２に入射されるように屈折させて、残り一部は第１面Ｓ３に入射されるように屈折させることができる。
【０１４９】
例えば、突出部Ｓ１は入射光のうち入射角が±８０度以内である一部光は屈折させて第２面Ｓ２に進行させ、残り一部は屈折させて第１面Ｓ３に進行させることができる。突出部Ｓ１を通過して第２面Ｓ２に入射した光のうち一部は前述したように第１面Ｓ３で反射され、一部は屈折されて外部に出射されることができる。
【０１５０】
さらに、図５を参照すると、光軸ＯＡを含む仮想の切断面を用いて光学レンズ１２０を仮想の２つの区域に区分する場合、同一区域内における第１光進行経路と、第２光進行経路は光軸に対して左右が互いに反対である方向に進行することができる。図５は、光学レンズ１２０を、光軸ＯＡを基準に２つの区域に区分した場合に右側区域における光の進行経路を例として示したものである。
【０１５１】
第１光進行経路に進行する第１光Ｌ１及び第２光進行経路に進行する第２光Ｌ２を例えると、第２面Ｓ２が反射面として動作する場合の光進行に該当する、第１光Ｌ１は光軸ＯＡを基準に右側方向に進行して出射される。一方、第１面Ｓ３が反射面として動作する場合の光進行に該当する第２光Ｌ２は光軸を基準に左側方向に進行して出射される。
【０１５２】
一方、本発明の第１実施形態による光学レンズ１２０は入射光または突出部Ｓ１によって屈折されて進行する光のうちの光軸ＯＡを基準に−１０〜＋１０度以内に進行する一部光を除去した残りの光に対して、（θ５−１８０）／θ６＝Ｋと定義する場合、Ｋが‘０．２５≦Ｋ≦２．５’を満たすように設計される。
【０１５３】
すなわち、第１光進行経路に進行する光の出射角を、光軸ＯＡを基準に左右対称に変換し（θ５−１８０）、これを第２光進行経路に移動する光の出射角θ６に対する比（Ｋ）と示す場合に、照度均一度を良くするためには、Ｋが０．２５〜２．５以内に含まれるように光学レンズ１２０を設計する必要がある。
【０１５４】
一方、第１光進行経路と第２光進行経路は、光軸に垂直である仮想の軸を基準に上下が互いに反対である方向に進行することができる。
【０１５５】
第１光進行経路に進行する第１光Ｌ１及び第２光進行経路に進行する第２光Ｌ２を例えると、第２面Ｓ２が反射面として動作する場合の光進行に該当する、第１光Ｌ１は光軸ＯＡに垂直である仮想の軸を基準に下方向に進行して出射される。一方、第１面Ｓ３が反射面として動作する場合の光進行に該当する第２光Ｌ２は光軸に垂直である仮想の軸を基準に上方向に進行して出射される。
【０１５６】
このように、光学レンズ１２０は２つの光学面を用いて上下左右が反対である光進行経路を同時に作ることで、出射される光を効率的に四方に拡散させることができる。よって、光学レンズ１２０が適用された発光装置は向上した輝度均一性と広いカバー領域を有することで、面光源を形成するのに適合する。
【０１５７】
一方、図３ないし図５は、本発明の第１実施形態による光学レンズの一例を示すものであって、本発明の実施形態では、図３ないし図５を参照して説明した光学レンズの配列からなる直線または曲線構造物形態として光学レンズを実現することができる。また、図３ないし図５を参照して説明した光学レンズの配列からなる平面または立体構造物で光学レンズを実現することができる。
【０１５８】
図６は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置を示す分解斜視図であって、図１ないし図６を参照して説明した光学レンズが適用された液晶表示装置を示したものである。また、図７は、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットを切断線Ａ−Ａ’による断面として示す断面図である。
【０１５９】
図６及び図７を参照すると、本発明の第１実施形態による液晶表示装置はバックライトユニット１０と液晶パネル２０を含む。
【０１６０】
液晶パネル２０は液晶表示装置の表示部であって、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）基板とカラーフィルタ基板、そして２つの基板との間に介在された液晶層を含むことができる。薄膜トランジスタ基板は、複数のゲートライン、複数のゲートラインと交差する複数のデータライン、各ゲートラインとデータラインの交差領域に形成される薄膜トランジスタＴＦＴを含む。
【０１６１】
液晶パネル２０の一側には駆動回路部３０が接続されることができる。
【０１６２】
駆動回路部３０は、薄膜トランジスタ基板のゲートラインにスキャン信号を供給する印刷回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）３１と、データラインにデータ信号を供給する印刷回路基板３２を含む。
【０１６３】
駆動回路部３０は、チップオンフィルム（Ｃｈｉｐｏｎ  ｆｉｌｍ、ＣＯＦ）、テープキャリアパッケージ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ、ＴＣＰ）などの方式で液晶パネル２０と電気的に接続される。
【０１６４】
液晶表示装置は、液晶パネル２０を支持するパネルガイド２１、液晶パネル２０の端を覆いパネルガイド２１と結合される上部ケース２２をさらに含むことができる。
【０１６５】
バックライトユニット１０は、直下型に液晶パネル２０に結合され、下部カバー（ｂｏｔｔｏｍ  ｃｏｖｅｒ）３００、駆動基板２００、複数の光源部１００、複数の光学シート４００を含むことができる。
【０１６６】
下部カバー３００は金属などからなって、上部が開口されたボックス状に用意されることができる。例えば、下部カバー３００は金属プレートなどが折曲または湾曲されて形成されることができる。
【０１６７】
下部カバー３００の折曲または湾曲されて形成される空間には駆動基板２００が収容される。また、下部カバー３００は光学シート４００及び液晶パネル２０を支持する機能を実行する。
【０１６８】
駆動基板２００はプレート状を有し、反射層が駆動基板２００上に形成されることができる。反射層は発光ダイオード１１０から照射される光を反射させてバックライトユニット１０の性能を向上させる機能を実行する。
【０１６９】
駆動基板２００上には複数の光源部１００が実装されることができる。
【０１７０】
各光源部１００は、発光素子１１０及び発光ダイオード１１０を覆うように配置される光学レンズ１２０を含むことができる。図６及び図７では、発光素子１１０が発光ダイオードの場合を例として説明する。
【０１７１】
各発光ダイオード１１０は、駆動基板２００上に配置され、駆動基板２００に電気的に接続される。発光ダイオード１１０は駆動基板２００から供給される駆動信号によって発光する。
【０１７２】
各発光ダイオード１１０は点光源として動作し、駆動基板２００上に所定間隔に配置された発光ダイオード１１０の配列（ａｒｒａｙ）は面光源を形成することができる。
【０１７３】
各発光ダイオード１１０は、発光ダイオードチップを含む発光ダイオードパッケージ形態に用意することができる。各発光ダイオード１１０は白色光を照射するか、青色光、緑色光及び赤色光を均等に分けて照射することができる。
【０１７４】
光学レンズ１２０は、発光ダイオード１１０からの照射された光が入射されると、光束を制御して輝度均一性を向上させる機能を実行する。
【０１７５】
光学レンズ１２０は発光ダイオード１１０と分離して用意される。また、光学レンズ１２０は発光ダイオード１１０が内部に収容されたＩＯＬタイプに用意することができる。
【０１７６】
一方、図６及び図７では、光学レンズ１２０が互いに分離された状態で所定間隔離隔されて配置された場合を例として示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の実施形態によれば、各発光ダイオード１１０に対応して所定間隔に配列された複数の光学レンズ１２０が１つの構造物として結合された形態に実現することができる。
【０１７７】
光学シート４００は、拡散シート４１０、偏光シート４２０、プリズムシート４３０などを含み、光学シート４００を通過する光の特性を向上させるために用いられる。
【０１７８】
拡散シート４１０は光源部１００から入射された光を液晶パネル２０の正面に向かうようにし、広い範囲で均一な分布を有するように光を拡散させて液晶パネル２０に照射する。
【０１７９】
偏光シート４２０は、偏光シート４２０に入射される光のうち傾斜されるように入射された光を垂直に出射されるように偏光させる機能を実行する。拡散シート４１０から出射される光を垂直に変化させるために、少なくとも１つの偏光シート４２０が液晶パネル２０下部に配置されることができる。
【０１８０】
プリズムシート４３０は、自分の透過軸と平行する光は透過させ、透過軸と垂直する光は反射させる。
【０１８１】
一方、バックライトユニット１０で照度均一度を充分に確保するためには発光ダイオード１１０と光学レンズ１２０との間に所定大きさ以上の空隙（ａｉｒ  ｇａｐ）を形成する必要がある。また、広い照度分布を有するためには発光ダイオード１１０の大きさを縮小するか、光学レンズ１２０の大きさを拡大し、照度均一度を確保する必要がある。
【０１８２】
最近、超薄型液晶表示装置に対する要求が増加しつつ、発光ダイオード１１０と光学レンズ１２０との間の空隙を縮小する試みが持続されている。しかし、縮小した空隙にために光学レンズ１２０の大きさを大きくすることに限界があって、これによる照度均一度の確保が困難となった。
【０１８３】
したがって、本発明の第１実施形態では、前述のように、反射面と屈折面として同時に動作することができる２つの面を有する光学レンズ１２０を適用し、上下左右が反対の光進行経路を同時に作ることで、発光ダイオード１１０から出射される光を効果的に拡散させることができる。これによって、バックライトユニット１０は向上した輝度均一性を有する光を液晶パネル２０に出射することができ、これにより液晶表示装置は向上した輝度均一性を有し、向上した画質を実現することができる。
【０１８４】
以下では、図８ないし図１７を参照して本発明の第２実施形態による光学レンズ、そしてこれを含む発光装置及び表示装置について詳細に説明する。
【０１８５】
本発明の第２実施形態では、照度均一度を確保するために光学レンズに入射される光のうちの一部を散乱させるように表面処理された光学レンズを供給する。
【０１８６】
図８は本発明の第２実施形態による発光装置を示す分解斜視図である。また、図９は本発明の第２実施形態による発光装置を示す断面図である。
【０１８７】
また、図１０は本発明の第２実施形態による光学レンズの断面図である。また、図１１及び図１２は本発明の第２実施形態による光学レンズの表面上に形成される凹凸部の断面の例を示す図である。
【０１８８】
また、図１３ないし図１５は、本発明の第２実施形態による光学レンズの微細パターンによって光が散乱する例を示す図である。
【０１８９】
図８及び図９を参照すると、発光装置は、発光素子１１０、光学レンズ１２０、駆動基板２００などを含むことができる。
【０１９０】
発光素子１１０は駆動基板２００上に配置され、駆動基板２００上に形成された回路パターンに電気的に接続される。発光素子１１０は駆動基板２００の回路パターンから電気信号の入力を受け、これを光信号に変換して出力する光源として動作する。本発明の実施形態では、発光素子１１０が点光源として動作する発光ダイオードの場合を例として説明する。
【０１９１】
光学レンズ１２０は光源の発光素子１１０から入射された光を屈折させて光の経路を制御することで、発光装置の輝度均一性を向上させる機能を実行する。光学レンズ１２０はレンズ（Ｌｅｎｓ）などを含むことができる。
【０１９２】
光学レンズ１２０は、発光素子１１０の少なくとも一部を覆うように配置されることができる。光学レンズ１２０は、上部面が発光素子１１０に向けて陥没された形状で実現される。
【０１９３】
光学レンズ１２０は、照度均一度が確保されるように光学レンズ１２０を通過する光のうちの一部を散乱させることができる。このために、光学レンズ１２０を構成する光学面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうちの少なくとも１つの光学面が、表面照度（ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）制御を介して形成された散乱部を含むことができる。散乱部は微細パターン５状に用意されることができる。
【０１９４】
光学レンズ１２０は、図９に示すように、発光素子１１０と分離された形態に用意されることができる。この場合、充填材１３０が発光素子１１０を覆うように用意され、光学レンズ１２０は充填材１３０上に配置されることができる。また、発光素子１１０から出射された光は、充填材１３０を通過し、光学レンズ１２０で発光素子１１０に対向するように配置される一面を介して光学レンズ１２０に入射されることができる。すなわち、光学レンズ１２０の外面に突出部が実現される。
【０１９５】
光学レンズ１２０は、発光素子１１０の少なくとも一部が光学レンズ１２０の内部に収容されるＩＯＬ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｅｎｓ）タイプ、すなわち、発光素子一体型として実現することができる。この場合、光学レンズ１２０で発光素子１１０の外部面と接する界面を通って発光素子１１０から出射された光が光学レンズ１２０に入射することができる。
【０１９６】
一方、図８及び図９では、光学レンズ１２０にフランジ（ｆｌａｎｇｅ１）２１が形成され、フランジ１２１に複数の支持部１２２が形成されて駆動基板２００上で光学レンズ１２０を支持する場合を示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の実施形態では、フランジまたは支持部がない光学レンズ１２０を実現することもできる。
【０１９７】
また、図１では、１つの駆動基板２００に、１つの発光素子１１０及び１つの光学レンズ１２０が配置された場合を例として示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、１つの駆動基板２００に複数の発光素子１１０が配置されることができる。また、例えば、１つの発光素子１１０に対応して複数の光学レンズ１２０が配置されることができる。
【０１９８】
以下、図１０を参照して、本発明の第２実施形態による光学レンズの形状について詳細に説明する。
【０１９９】
図１０は光学レンズをＹ軸方向に切断した断面を示す図である。
【０２００】
図１０を参照すると、光学レンズ１２０は、光源１１０から光が入射される突出部Ｓ１、突出部Ｓ１または光源１１０に向けて陥没されて形成される第２面Ｓ２と、第２面Ｓ２の外郭から延長形成される第１面Ｓ３を含み、ソリッド（ｓｏｌｉｄ）状に実現することができる。
【０２０１】
光源１１０が光学レンズ１２０の外部に位置する場合、突出部Ｓ１は光学レンズ１２０から光源１１０に対向する下部面に形成されることができる。
【０２０２】
一方、図８ないし図１０では、光源が光学レンズ１２０の外部に位置する場合を例として示したが、光学レンズ１２０が光源を内部に収容するＩＯＬタイプとすることができる。この場合、光学レンズ１２０の突出部は、光学レンズ１２０の外面ではない、光学レンズ１２０で光源との界面に対応する内面とすることができる。
【０２０３】
突出部Ｓ１は所定の曲率を有する曲面を含むことができる。この場合、突出部Ｓ１をＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が曲線区間を含むことができる。
【０２０４】
突出部Ｓ１は平面を含むことができる。この場合、突出部Ｓ１をＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が直線区間を含むことができる。
【０２０５】
突出部Ｓ１は光軸ＯＡを中心に回転対称構造とすることができる。突出部Ｓ１は光軸ＯＡに対して回転非対称構造とすることができる。
【０２０６】
光軸ＯＡは、点光源から立体的な出射光束（ｌｕｍｉｎｏｕｓ  ｆｌｕｘ）の中心での光の進行方向を示す仮想の直線である。本明細書において、光軸ＯＡは、光学レンズ１２０の下部に形成された突出部Ｓ１と光学レンズ１２０の上部に形成された第２面Ｓ２の中心を通過するように延長される仮想の軸と一致することができる。
【０２０７】
突出部Ｓ１の表面上には微細パターンが形成されることができる。微細パターン５ａは突出部Ｓ１の表面上に形成される複数の突起部または複数の溝部を含むことができる。すなわち、突起部または溝部が不規則（ｒａｎｄｏｍ）または規則的に配列されて微細パターン５ａを形成することができる。
【０２０８】
図１１の（ａ）及び（ｂ）を例えると、微細パターンを形成する突起部または溝部を水平方向に切断した断面５１の形状は円または四角形などを満たすことができる。また、図１２の（ａ）ないし（ｆ）を例えると、微細パターンを形成する突起部または溝部を垂直方向に切断した断面５２の形状は、四角形、半円形、三角形などを満たすことができる。
【０２０９】
前述の図１１及び図１２に示した断面形状に微細パターンの突起部または溝部を形成した場合、突起部または溝部は、半球形、四角柱、円柱、円錐、四角推、三角推などの立体形状を有することができる。
【０２１０】
一方、図１１及び図１２は、微細パターンを形成する突起部または溝部の形状を例として示す図であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の実施形態よれば、微細パターンを形成する突起部または溝部の形状は多様な形状に変形することが可能である。例えば、微細パターンを形成する突起部または溝部は、水平方向に切断した断面５１が三角形、六角形、菱形、楕円など多様な形状に変形することができる。
【０２１１】
前述のように、突出部Ｓ１の表面上に形成される微細パターン５ａは、突出部Ｓ１の表面照度（ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を制御して突出部Ｓ１を通過する光のうちの一部が散乱されるようにする。
【０２１２】
光学レンズ１２０を通過する光の照度均一度を確保し、中心領域にホットスポット（ｈｏｔ  ｓｐｏｔ）が発生することを防止するために、突出部Ｓ１を通過する光のうち突出部Ｓ１によって散乱された光の割合は、０．３０以下を満たす。このために、突出部Ｓ１の総表面積に微細パターン５ａを構成する突起部または溝部が占める面積の割合が０．３０以下を満たすように、微細パターン５ａが形成される。
【０２１３】
さらに、図１０を参照すると、第２面Ｓ２は光学レンズ１２０の上部に形成されることができる。また、第２面Ｓ２は光源１１０に対応する位置に形成されることができる。
【０２１４】
第２面Ｓ２は、光学レンズ１２０の上部の中心領域に形成されることができる。第２面Ｓ２の中心は、光軸（ＯｐｔｉｃＡｘｉｓ、ＯＡ）に位置することができる。
【０２１５】
第２面Ｓ２は、光軸ＯＡを中心に光軸ＯＡから遠くなる方向に延長されて形成されることができる。
【０２１６】
第２面Ｓ２は曲面を含むことができる。この場合、第２面Ｓ２はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が曲線区間を含むことができる。
【０２１７】
また、第２面Ｓ２は平面を含むことができる。この場合、第２面Ｓ２はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が直線区間を含むことができる。
【０２１８】
一方、突出部Ｓ１に向けて陥没されて形成される第２面Ｓ２の頂点は光軸ＯＡ上に位置し、光源１１０に向けることができる。
【０２１９】
第２面Ｓ２は光軸ＯＡを中心に回転対称構造とすることができる。また、第２面Ｓ２は光軸ＯＡを中心に回転非対称構造とすることができる。
【０２２０】
第２面Ｓ２の表面上には微細パターン５ｂが形成されることができる。微細パターン５ｂは第２面Ｓ２の表面上に形成される複数の突起部または複数の溝部を含むことができる。すなわち、突起部または溝部が不規則（ｒａｎｄｏｍ）または規則的に配列されて微細パターン５ｂを形成することができる。
【０２２１】
微細パターン５ｂを形成する突起部または溝部の形状は、水平方向に切断した断面が四角形、円形、三角形、六角形、菱形、楕円など多様な形状とすることができる。また、垂直方向に切断した断面が四角形、半円形、三角形など多様な形状とすることができる。また、微細パターン５ｂを形成する突起部または溝部は、立体形状が半球型、四角柱、円柱、円錐、四角推、三角推など多様な形状とすることができる。
【０２２２】
第２面Ｓ２の表面上に形成される微細パターン５ｂは、第２面Ｓ２の表面照度を制御して第２面Ｓ２に入射される光のうちの一部を散乱させる機能をする。
【０２２３】
光学レンズ１２０を通過する光の照度均一度を確保し、中心領域にホットスポット（ｈｏｔ  ｓｐｏｔ）が発生することを防止するために、光学レンズ１２０の内部を通過して第２面Ｓ２に入射する光のうちの第２面Ｓ２によって散乱される光の割合は、０．３０以下を満たす。このために、第２面Ｓ２の総表面積に微細パターン５ｂを構成する突起部または溝部が占める面積の割合が０．３０以下になるように微細パターン５ｂが形成されることができる。
【０２２４】
さらに、図１０を参照すると、第１面Ｓ３は、第２面Ｓ２の外郭から折曲または湾曲されて延長されて形成されることができる。第１面Ｓ３は、第２面Ｓ２の外郭から側下方に延長されて光学レンズ１２０の外側面を形成することができる。
【０２２５】
本明細書において、折曲は急激に曲がる形状を意味する。例えば、２つの面が約０．１ｍｍ以下の曲率半径の曲面を形成しながら曲がる場合、２つの面が折曲されたとする。また、湾曲は緩やかに曲がる形状を意味する。例えば、２つの面が約０．１ｍｍよりも大きい曲率半径の曲面を形成しながら曲がる場合、２つの面が湾曲されたとする。また、変曲は曲面の変化する傾向が変わって曲がることを意味する。例えば、膨らんだ曲面が曲がりながら凹んだ曲面に変化された場合、膨らんだ曲面及び凹んだ曲面が変曲されたとする。
【０２２６】
第１面Ｓ３は曲面を含むことができる。この場合、第１面Ｓ３はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が曲線区間を含むことができる。
【０２２７】
また、第１面Ｓ３は平面を含むことができる。この場合、第１面Ｓ３はＸ軸方向またはＹ軸方向に切断した断面が直線区間を含むことができる。
【０２２８】
第１面Ｓ３は突出部Ｓ１に対する傾斜（ｓｌｏｐｅ）が鋭角とすることができる。また、第１面Ｓ３は突出部Ｓ１に対する傾斜が直角とすることができる。第１面Ｓ３は突出部Ｓ１に対する傾斜が鈍角とすることができる。
【０２２９】
第１面Ｓ３は中心領域が光学レンズ１２０の内部に向けて陥没された凹状とすることができる。また、第１面Ｓ３は中心領域が光学レンズ１２０の外部に向けて突出された凸状とすることができる。
【０２３０】
第１面Ｓ３は光軸ＯＡを中心に回転対称構造とすることができる。また、第１面Ｓ３は光軸ＯＡを中心に回転非対称構造とすることができる。
【０２３１】
第１面Ｓ３の表面上には微細パターン５ｃが形成されることができる。微細パターン５ｃは第１面Ｓ３の表面上に形成される複数の突起部または複数の溝部を含むことができる。すなわち、突起部または溝部が不規則（ｒａｎｄｏｍ）または規則的に配列されて微細パターン５ｃを形成することができる。
【０２３２】
微細パターン５ｃを形成する突起部または溝部の形状は、水平方向に切断した断面が四角形、円形、三角形、六角形、菱形、楕円など多様な形状とすることができる。また、垂直方向に切断した断面が四角形、半円形、三角形など多様な形状とすることができる。また、微細パターン５ｃを形成する突起部または溝部は、立体形状が半球型、四角柱、円柱、円錐、四角推、三角推など多様な形状とすることができる。
【０２３３】
第１面Ｓ３の表面上に形成される微細パターン５ｃは、第１面Ｓ３の表面照度を制御して第１面Ｓ３に入射される光のうちの一部を散乱させる機能をする。
【０２３４】
光学レンズ１２０を通過する光の照度均一度を確保し、中心領域にホットスポット（ｈｏｔｓｐｏｔ）が発生することを防止するために、光学レンズ１２０の内部を通過して第１面Ｓ３に入射する光のうちの第１面Ｓ３を介して散乱された光の割合は、０．３０以下を満たす。このために、第１面Ｓ３の総表面積に微細パターン５ｃを構成する突起部または溝部が占める面積の割合が０．３０以下になるように微細パターン５ｃが形成されることができる。
【０２３５】
一方、図１０では、突出部Ｓ１、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３がすべて微細パターンを含む場合を例として示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。光を散乱させるための微細パターンは、突出部Ｓ１、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３のうち少なくとも１つの面に形成されることができる。また、図１０では、微細パターンが全体的に分布された場合を例として示したが、本発明の実施形態では、各光学面の一部分にだけ微細パターンを形成することができる。
【０２３６】
各光学面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で光を散乱させるための微細パターンは多様な工程によって形成されることができる。例えば、光学レンズ１２０の成形（ｍｏｌｄｉｎｇ）過程で微細パターンを形成する成形加工工程、電気、化学物質などを用いて光学レンズ１２０の表面を腐食して微細パターンを形成する無光腐食または有光腐食工程、光学レンズ１２０の表面に散乱粒子を蒸着して微細パターンを形成する蒸着工程などを介して形成することができる。
【０２３７】
一方、光学レンズ１２０は、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３のうちのいずれか１つの面が光学レンズ１２０の内部を通過する光の反射面として機能することができる。また、光学レンズ１２０は、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ３がすべて光学レンズ１２０の内部を通過する光の反射面として機能することができる。
【０２３８】
後者の場合、光学レンズ１２０は、入射光のうちの一部を、第２面Ｓ２を介して第１面Ｓ３に反射させた後、第１面Ｓ３を介して屈折させて外部に出射する第１光進行経路に進行させ、他の一部を、第１面Ｓ３を介して第２面Ｓ２に反射させた後、第２面Ｓ２を介して屈折させて外部に出射する第２光進行経路に進行させることができる。
【０２３９】
第１光進行経路と第２光進行経路を同時に満たすために光学レンズ１２０は、突出部Ｓ１、第２面Ｓ２または第１面Ｓ３の断面が非線形的数値解釈技法であるスプライン曲線（ｓｐｌｉｎｅ  ｃｕｒｖｅ）を満たす曲線区間を含むことができる。
【０２４０】
スプライン曲線は、少数の制御点ｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔで滑らかな曲線を作るための関数であって、選定された制御点を通過する補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）曲線、選定された制御点を連結する線の形状に近似（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）曲線として定義することができる。スプライン曲線では、 Ｂ−スプライン（Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ）曲線、ベジェ（Ｂｅｚｉｅｒ）曲線、ナーブス（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｒａｔｉｏｎａｌ  Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ、ＮＵＲＢＳ）曲線、キュービックスプライン（ｃｕｂｉｃ  ｓｐｌｉｎｅ）曲線などが用いられる。
【０２４１】
一例として、各面の断面に含まれる曲線区間は、ベジェ曲線関数（Ｂｅｚｉｅｒ  Ｃｕｒｖｅ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）を介して示される。
【０２４２】
ベジェ曲線関数は、最初の制御点（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｏｉｎｔ）である開始点と、最後の制御点である終了点、そしてその間に位置する内部制御点の移動によって多様な自由曲線を得る関数であって、前述の数式１で示される。
【０２４３】
光学レンズ１２０で突出部Ｓ１、第２面Ｓ２または第１面Ｓ３の断面がベジェ曲線関数と定義される場合に対しては、前述の本発明の一実施形態において数式１〜３を参照して説明したので、以下では詳細な説明を省略する。
【０２４４】
以下、本発明の第２実施形態による光学レンズの光学的特性について詳細に説明する。
【０２４５】
突出部Ｓ１は、光源１１０から入射光が入射されると、入射光を散乱または屈折させて光学レンズ１２０の内部に進行させることができる。突出部Ｓ１によって屈折または散乱した光は第２面Ｓ２または第１面Ｓ３に入射されることができる。
【０２４６】
図１３は、図１０に示す突出部Ｓ１の断面で微細パターンを形成する溝部５ａを含む一部１２３を拡大して示す図である。図１３を参照すると、突出部Ｓ１に向けて入射した光Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３のうち溝部５ａが形成されない表面に入射された光Ｌ１１、Ｌ１２は突出部Ｓ１によって屈折されて進行される。一方、突出部Ｓ１に向けて入射された光Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３のうち溝部５ａに入射した光Ｌ１３は溝部５ａによって散乱されて進行される。
【０２４７】
第２面Ｓ２は光学レンズ１２０の内部を通過して入射する光の一部を反射または散乱させて光学レンズ１２０の内部に進行させることができる。この場合、第２面Ｓ２によって反射または散乱された光の少なくとも一部が第１面Ｓ３に入射される。
【０２４８】
また、第２面Ｓ２は、光学レンズ１２０の内部を通過して入射する光の一部を屈折または散乱させて光学レンズ１２０の外部に出射させることができる。第２面Ｓ２によって屈折または散乱される光は、突出部Ｓ１を通過して第１面Ｓ３によって反射された光を含むことができる。
【０２４９】
図１４は、図１０に示す第２面Ｓ２の断面で微細パターンを形成する突起部５ｂを含む一部１２５を拡大して示す図である。図１４を参照すると、第２面Ｓ２に向けて入射した光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のうち突起部５ｂが形成されない表面に入射された光Ｌ２１、Ｌ２２は、第２面Ｓ２により反射されて光学レンズ１２０内部に進行される。一方、第２面Ｓ２に向けて入射した光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３のうち突起部５ｂに入射した光Ｌ２３は突起部５ｂによって光学レンズ１２０の外部に散乱されることができる。
【０２５０】
第１面Ｓ３は、光学レンズ１２０の内部を通過して入射した光の一部を屈折または散乱させて光学レンズ１２０の外部に出射させることができる。第１面Ｓ３によって屈折または散乱された光は突出部Ｓ１を通過して第２面Ｓ２を介して反射される光を含むことができる。
【０２５１】
また、第１面Ｓ３は光学レンズ１２０の内部を通過して入射する光の一部を反射または散乱させることができる。この場合、第１面Ｓ３によって反射された光の少なくとも一部は第２面Ｓ２に入射されることができる。
【０２５２】
図１５は、図１０に示す第１面Ｓ３の断面で微細パターンを形成する突起部５ｃを含む一部１２７を拡大して示す図である。図１５を参照すると、第１面Ｓ３に向けて入射した光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３のうち突起部５ｃが形成されない表面に入射された光Ｌ３１、Ｌ３２は、第１面Ｓ３により反射されて光学レンズ１２０内部に進行するか、第１面Ｓ３によって屈折されて光学レンズ１２０の外部に出射される。第１面Ｓ３により反射されて光学レンズ１２０内部に進行する光は、第２面Ｓ２に入射されることができる。一方、第１面Ｓ３に向けて入射した光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３のうち突起部５ｃに入射した光Ｌ３３は突起部５ｃによって光学レンズ１２０の外部に散乱されることができる。
【０２５３】
一方、入射光のうちの第２面Ｓ２により反射されて第１面Ｓ３に入射され、第１面Ｓ３によって屈折されて外部に出射される第１光進行経路に進行する光の場合、光学レンズ１２０に対して‘出射角／入射角＞０’を満たすことができる。例えば、突出部Ｓ１に対して正の角度で入射され、第２面Ｓ２によって正の角度で反射され、第１面Ｓ３によって正の角度で屈折されて光学レンズ１２０の外部に出射されることができる。また、例えば、突出部Ｓ１に対して負の角度で入射されて第２面Ｓ２によって負の角度で反射され、第１面Ｓ３によって負の角度で屈折されて光学レンズ１２０の外部に出射されることができる。
【０２５４】
また、入射光のうちの第１面Ｓ３により反射されて第２面Ｓ２に入射され、第２面Ｓ２によって屈折されて外部に出射される第２光進行経路に進行する光の場合、光学レンズ１２０に対して‘出射角／入射角＜０’を満たすことができる。例えば、突出部Ｓ１に対して正の角度で入射されて、第１面Ｓ３によって負の角度で反射され、第２面Ｓ２によって負の角度で屈折されて光学レンズ１２０の外部に出射されることができる。また、例えば、突出部Ｓ１に対して負の角度で入射されて第１面Ｓ３によって正の角度で反射され、第２面Ｓ２によって正の角度で屈折されて光学レンズ１２０の外部に出射されることができる。
【０２５５】
ここで、入射角及び出射角は、光軸ＯＡと一致するか、光軸ＯＡに対して平行であるＹ軸を基準に左手法則により定義して説明することができる。この場合、Ｙ軸を回転軸として時計回りの方向を正(＋)の角とし、反時計回りの方向を負(−)の角と定義する。
【０２５６】
一方、図１０は、本発明の第２実施形態による光学レンズの一例を示す図であって、本発明の実施形態においては、図１０を参照して説明した光学レンズの配列からなる直線または曲線構造物形態で光学レンズを実現することができる。また、図１０を参照して説明した光学レンズの配列からなる平面または立体構造物で光学レンズを実現することができる。
【０２５７】
前述の本発明の第２実施形態による発光装置は、前述の図６を参照して説明した液晶表示装置に適用することができる。
【０２５８】
図１６は、本発明の一実施形態によるバックライトユニットを示す断面図である。
【０２５９】
図１６を参照すると、バックライトユニット１０は、直下型で液晶パネル（図６の図面符号２０参照）に結合され、下部カバー３００、駆動基板２００、複数の光源部１００、複数の光学シート４００を含むことができる。
【０２６０】
下部カバー３００は金属などからなり、上部が開口されたボックス状に用意されることができる。
【０２６１】
駆動基板２００上には複数の光源部１００が実装されることができる。
【０２６２】
各光源部１００は、発光素子１１０及び発光ダイオード１１０を覆うように配置される光学レンズ１２０を含むことができる。以下では、発光素子１１０が発光ダイオードの場合を例として説明する。
【０２６３】
各発光ダイオード１１０は駆動基板２００上に配置され、駆動基板２００に電気的に接続される。発光ダイオード１１０は駆動基板２００から供給される駆動信号によって発光する。
【０２６４】
各発光ダイオード１１０は点光源として動作し、駆動基板２００上に所定間隔に配置された発光ダイオード１１０配列（ａｒｒａｙ）は面光源を形成することができる。
【０２６５】
各発光ダイオード１１０は、発光ダイオードチップを含む発光ダイオードパッケージ形態に用意されることができる。各発光ダイオード１１０は、白色光を照射するか、または青色光、緑色光及び赤色光を均等に分けて照射することができる。
【０２６６】
光学レンズ１２０は、発光ダイオード１１０からの照射された光が入射されると、光束を制御して輝度均一性を向上させる機能を実行する。
【０２６７】
光学レンズ１２０は、光学レンズ１２０を構成する少なくとも１つの光学面で、光学レンズ１２０に入射するか、光学レンズ１２０を通過する光のうちの一部を散乱させる微細パターンを含むことができる。
【０２６８】
光学シート４００は、拡散シート４１０、偏光シート４２０、プリズムシート４３０などを含み、光学シート４００を通過する光の特性を向上させるために用いられる。
【０２６９】
本発明の第２実施形態では、光学レンズを構成する複数の光学面のうちの少なくとも１つに光散乱のための微細パターンを形成し、反射面と屈折面として同時に機能することができる２つの面を有する光学レンズを適用し、光放出角を広げて照度均一度を向上させる。これによって、発光装置から出射される光を効果的に拡散させることができる。また、バックライトユニットは向上された輝度均一性を有する光を液晶パネルに出射することができ、これにより液晶表示装置は向上された輝度均一性を有し、向上された画質を実現することができる。
【０２７０】
前記では本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野の熟練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させる可能性があることを理解することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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