JP2008263199A

JP2008263199A - Ｌｅｄパッケージ用レンズ製造方法

Info

Publication number: JP2008263199A
Application number: JP2008099626A
Authority: JP
Inventors: Toshu Kin; 東秀金; Hwa-Kyung Choi; 華慶崔; Young-Seok Yoon; 永鉐尹
Original assignee: Alti Electronics Co Ltd
Current assignee: Alti Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2008-10-30
Also published as: TW200841495A; KR20080092061A; KR100870065B1; US20080254557A1

Abstract

【課題】ＬＥＤパッケージ用レンズの作製工程を簡易化可能とするＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法を提供すること。
【解決手段】先ず、固定プレート３０に載置される複数のＬＥＤパッケージ１００を作製する（ステップ５０１）。続いて、複数のＬＥＤパッケージ１００に、シリコンでドームレンズ１０を形成する（ステップ５０３）。シリコンは例えば透明シリコンであり、ドーム形状でＬＥＤパッケージ１００上部に位置して流れ落ちない程度の一定粘度（例えば、３０〜５０Ｐａ・ｓ）を有する。次に、上板ジグ４１と下板ジグ４２との間にドームレンズ１０を位置させ、突起４１ａを用いてドームレンズ１０の上部に凹溝を形成する（ステップ５０５）。その後、凹溝が形成されたドームレンズ１０を硬化させる（ステップ５０７）。そして、ドームレンズ１０が装着された複数のＬＥＤパッケージ１００を、固定プレート３０から取り去る（ステップ５０９）。
【選択図】図７

Description

本発明はＬＥＤパッケージに係り、さらに詳細にはＬＥＤパッケージ用レンズの作製工程を簡易化できるようにしたＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法に関する。

一般に、液晶表示装置は、各画素に電源供給された際に液晶の分子配列が変化することで画像を表示する装置である。液晶表示装置それ自体は非発光性であるため、光のないところでは使用が不可能である。このため、暗所での使用を可能にする目的で、情報表示面に均一に光照射するためのバックライトユニットが具備される。

このようなバックライトユニットは、蛍光灯やＬＥＤのような光源、光をＬＥＤ画面全体に均等に照射する導光板、及びプリズムシートなどで構成される。

また、光源がＬＥＤである場合には、ＬＥＤチップをリードフレームに装着して蛍光物質を挿入した後に、上記ＬＥＤチップが実装できるように特殊な物質を注入してモールド（mold）したＬＥＤパッケージとすることができる。ここで、上記の特殊物質は、合成樹脂、透明エポキシ樹脂、あるいはシリコンなどであってもよい。

図１は、レンズを備えていない従来のＬＥＤパッケージの配向角（orientation angle）を説明するための例示図で、横軸はルクス単位の輝度（LUMINANCE）である。

図１を参照すると、レンズが装着されていないＬＥＤパッケージを通じて出射される光は、一定の配向角をもって集光されることがわかる。このような場合、上述のＬＥＤパッケージでは、モールディングされた上部面と空気界面で光の全反射が多く発生してＬＥＤパッケージ内部に戻る光が多くなり、光効率が低くなるという問題点がある。

このようなＬＥＤパッケージがバックライト光源としてより良い効果を奏するためには、ＬＥＤパッケージから放出される光の配向パターンは、広く広がった形態（扇型形状：fan shape）とならなければならない。このような配向特性は、パッケージのデザインを適切なものとすることにより実現可能である。また、光効率を向上させるために、ＬＥＤパッケージ上部にドームレンズが装着される。

図２は、従来の、ドームレンズを備えたＬＥＤパッケージの配向角を説明するための例示図で、横軸はルクス単位の輝度（Luminance）である。

図２を参照すると、上述した図１の光配向パターンに比べて、放出される光の配向パターンが広くなっていることがわかる。即ち、ドームレンズがＬＥＤパッケージで全反射される光を集光した後に出射することにより、図１に示したものよりも広い配向角を有していることが理解できる。図２のような光配向パターンを示す従来のＬＥＤパッケージのドームレンズは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)のようなプラスチック材質からなる。このようなドームレンズをＬＥＤパッケージ上部に装着するためには、接着剤が用いられる。ここで、上述のドームレンズの材質とＬＥＤパッケージにモールドされたモールディング物質の材質とが異なること、および、ドームレンズは接着剤を用いてＬＥＤパッケージに装着されることから、ドームレンズとＬＥＤパッケージとの間には、境界面及び微小なギャップが形成される。

しかし、従来のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法は、ドームレンズを作製する工程、ＬＥＤパッケージ上部にドームレンズを装着する工程が複雑となるという問題点があった。また、上述したように、従来のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法により作製されたドームレンズとモールディングされたＬＥＤパッケージの上部との間には、境界面及び微小なギャップが形成されるため、屈折率の差異に起因して光効率が低下するという問題点もあった。

本発明は、上述したような従来法の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、ＬＥＤパッケージ上部に装着されるレンズの作製工程の簡易化を可能とした、ＬＥＤパッケージ用レンズの製造方法を提供することにある。

また、本発明は、バックライトユニットの厚さを減少させることができるＬＥＤパッケージを製造できるようにしたＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法を提供することも目的とする。

また、本発明の他の目的は、ＬＥＤパッケージ上部に装着されるレンズに特定形態を付加して作製工程を簡単化することができるようにしたパッケージ用レンズ製造方法を提供することにある。

また、本発明の更なる他の目的は、バックライトユニットの嵩（高さ）を減少させると同時に輝度を増加させることのできるＬＥＤパッケージ用レンズを作製できるようにしたＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法を提供することにある。

上述のような目的を達成するために、本発明のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法は、固定プレートに載置される複数のＬＥＤパッケージの上部にシリコンで円形のドームレンズを形成する工程と、前記ドームレンズの上部に凹溝が形成できるようにプレスするジグを用いて前記ドームレンズを成形する工程と、前記ドームレンズを硬化する工程と、前記硬化の後に前記固定プレートから前記ＬＥＤパッケージを取り去る工程と、を備えていることを特徴とする。

望ましくは、前記ドームレンズは、ディスペンシング（dispensing）または印刷方式で作製される。

また、望ましくは、前記ドームレンズは、ＬＥＤパッケージ上部に位置してドーム形状で流れ落ちない程度の一定の粘度を有する透明シリコンから作製される。

前記一定粘度は、３０〜５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。また、前記硬化は、１４０℃〜１６０℃の温度で２５〜３５分の間実施されることが好ましい。

望ましくは、前記ＬＥＤパッケージはドームレンズを通じて出射される光の配向角を考慮して光学シートとＬＥＤチップと間の離隔距離が縮小される態様とされる。

望ましくは、前記凹溝は、ＬＥＤパッケージから出射される光が広く広がることのできる配向角を有することができる形態であり、例えば、前記凹溝は、一定角度を有する溝形態である。

望ましくは、前記ドームレンズを成形する工程は、前記複数のＬＥＤパッケージに対応される位置に前記凹溝に対応する形状の複数の突起が下面に設けられた上板ジグを、前記固定プレートを支持する下板ジグ方向にプレスしてドームレンズを成形する段階を含んでなる。

望ましくは、前記ドームレンズを成形する工程は、前記凹溝の形状でプレスできるように下板ジグ方向にプレスする範囲を制限する上板ジグのプレスアームの高さに対応して前記上板ジグがドームレンズの上部を成形する段階をさらに含んでなる。

望ましくは、前記突起は、円錐形状である。

望ましくは、前記複数のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップをリードフレームに装着し、蛍光物質を挿入した後に前記ＬＥＤチップが実装できるように合成樹脂、透明エポキシまたはシリコンのうちから選択された何れか一つによりモールディングされる。

本発明によれば、光効率と輝度の優れたドームレンズを作製することができるジグを用いてＬＥＤパッケージ用レンズを作製できるようにすることで、ドームレンズの作製工程を簡小化することができるという効果が得られる。

また、簡単にドームレンズの上部に光効率と輝度の優れた特定形態の凹溝を形成できるようにすることで、ドームレンズが装着されたＬＥＤパッケージを用いるバックライトユニットの厚さも減少させることができるという効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。

なお、以下の説明では、本発明による動作及び作用を理解するに必要な部分のみが説明され、その他の説明は省略される。

また、以下の説明では、本発明のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法に従ってＬＥＤパッケージとドームレンズの形状及びそのドームレンズ形状により出射される光の配向角の特定詳細が、本発明のより全般的な理解を提供するために示される。

本発明のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法では、ＬＥＤチップをリードフレームに装着するためにダイボンディング（Ｄ/Ｂ）とワイヤーボンディング（Ｗ/Ｂ）作業を実施した後、ＬＥＤチップを密封するためにシリコンでモールディングする。その後、シリコンでモールディングされたＬＥＤパッケージの上部に、同一材質のシリコンでドーム形状のドームレンズを作製する。この際、上記ドームレンズは、ディスペンシング（dispensing）または印刷方式で作製される。また、上記のようにして作製されたドームレンズの上部に凹溝が形成されるように、上板ジグと下板ジグを用いてドームレンズをプレスした状態で硬化してドームレンズを作製する。本発明ではこのような技術的構成が提案される。

図３および図４は、本発明の実施例によるドームレンズ（１０、２０）の形状を示す側面図である。

図３及び図４を参照すると、まず、ＬＥＤパッケージ上部に透明で一定粘度を有するシリコンを用いてドームレンズを作製する。「一定粘度」とは、ドーム形状を有し、ＬＥＤパッケージ上部に位置して流れ落ちない程度の粘度を意味する。ここで、上記一定粘度は、概ね、３０〜５０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）とすることができる。この場合、上記ドームレンズ１０、２０は、ディスペンシング（dispensing）または印刷方式により作製することができる。上記ディスペンシング（dispensing）と印刷方式は一般的に公知の技術であるので、それについての詳細な説明は省略する。

以後、ドームレンズ１０、２０は、図３及び図４に示すように、上板ジグの下面に付着されている突起によってドームレンズ１０、２０に特定形態の凹溝が形成されるようにする。なお、上述の上板ジグについての詳細な説明は、後述のジグ形状説明の際に詳細に説明する。

一例として、図３に図示されているように、一定角が付与された円錐形態でドームレンズ１０に凹溝が形成されると、ＬＥＤパッケージから出射される光は広い配向角を有することとなる。それにより、ＬＥＤパッケージ用ドームレンズ１０を具備するバックライトユニット（ＢＬＵ）の光源間のカラーミキシングが増加し、均一度が高くなってバックライトユニットの厚さを減少させることができる。このバックライトユニットの厚さ減少が可能となる理由は、凹溝が形成されたドームレンズ１０によりＬＥＤパッケージから出射される光の配向角が広くなることにより、既存の光学シート（図示せず）とＬＥＤパッケージとの間の離隔距離を最小化することができるようになることによる。

また、図４に図示されている態様では、図３に図示されているようなドームレンズ１０に一定角を付与する凹溝とは異なり、ドームレンズ２０の高さ（又は深さ）に依存する角度を有する凹溝が形成される。

一例として、図４に図示したように、ドームレンズ２０の高さが低いところは６０°の角度を有する凹溝を形成し、ドームレンズ２０の高さが高いところは７６°の角度を有する凹溝を形成する。ここで、ドームレンズ２０の高さによって異なる角度を付与する凹溝は、その凹溝に対応する上板ジグの突起（projection）による成形が可能である。

図５は、本発明の実施例によるＬＥＤパッケージ用ドームレンズの配向角を説明するための例示図で、横軸はルクス単位の輝度（LUMINANCE）である。図５に示すように、図３や図４に図示したように成形されたＬＥＤパッケージ用ドームレンズ１０、２０をバックライトユニットに適用すると、ＬＥＤパッケージによって出射される光の配向角が広く広がる。図５に示した光配向パターンを参照すると、従来型のドームレンズが装着されたＬＥＤパッケージに比較して、配向角の曲線がさらに広く広がっていることが理解できる。なお、図５は、図３および図４に図示されたドームレンズ１０、２０の何れか一方を用いたＬＥＤパッケージを備えるバックライトユニットから出射される配向角の例を示したものであり、図３および図４のドームレンズ１０、２０は、互いに異なる配向角を有するものとすることができる。

図６は、本発明の実施例によるジグ形状を例示して説明するための図である。

図６を参照すると、ジグは、上板ジグ４１と下板ジグ４２とで構成される。

上板ジグ４１の下面には、複数の突起４１ａが設けられている。これらの複数の突起４１ａは、複数のＬＥＤパッケージに対応する位置に、凹溝に対応する形状（形態）で形成されている。また、上板ジグ４１は、下板ジグ４２の方向に、上述の凹溝の形状にドームレンズ１０、２０をプレスする範囲を制限するプレスアーム４１ｂを備えている。ここで、プレスアーム４１ｂの長さは、ドームレンズ１０に成形しようとする凹溝を考慮して決定される。

下板ジグ４２は、複数のＬＥＤパッケージが載置される固定プレート(不図示)を支持する。また、下板ジグ４２は、プレスした際にプレスアーム４１ｂと連結（カップル）されるカップリング部４３を具備する。

図６を参照して、本発明の実施例により、ドームレンズの上部に凹溝が形成されるようにプレスするジグの動作を説明すると下記のとおりである。

先ず、上板ジグ４１と下板ジグ４２との間に、複数のＬＥＤパッケージが載置される固定プレート(不図示)を位置させる。以後、上板ジグ４１は、プレスアーム４１ｂによって制限されたプレス範囲まで、下板ジグ４２方向にＬＥＤパッケージの上部に装着されたドームレンズの上部をプレスする。そうすると、上板ジグ４１に付着された突起４１ａによって、ドームレンズの上部には凹溝が形成される。ドームレンズをプレスした状態で、硬化条件に合わせて硬化させる。当該硬化条件は、所定温度で所定時間の間だけ実施されなければならない。ここで、好ましくは、上記の所定温度は１４０℃〜１６０℃、所定時間は２５〜３５分になる。

図７は、本発明の実施例による、ＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法を説明するためのフローチャートであり、図８〜１３は、図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。また、図１４は、本発明の実施例による、ドーム成形過程を示すフローチャートであり、図１５は、本発明の実施例による、硬化過程を示すフローチャートである。

図７〜１５を参照すると、先ず、図８に示したように、固定プレート３０に載置（装着）される複数のＬＥＤパッケージ１００を作製する（ステップ５０１）。

続いて、図９に示したように、複数のＬＥＤパッケージ１００に、シリコンでドームレンズ１０を形成する（ステップ５０３）。ここで、上記シリコンは透明シリコンであり、ドーム形状でＬＥＤパッケージ１００上部に位置して流れ落ちない程度の一定粘度（例えば、３０〜５０Ｐａ・ｓ）を有する。

次に、上板ジグ４１に装着された突起４１ａを用いて、上板ジグ４１と下板ジグ４２との間に位置するドームレンズ１０を成形する（ステップ５０５）。具体的には、図１０に示したように上板ジグ４１と下板ジグ４２との間にドームレンズ１０を位置させ、図１１に示したように突起４１ａを用いてドームレンズ１０の上部に凹溝を形成する。

ドームレンズを成形する過程について、図１４を参照して説明する。

先ず、上板ジグ４１を下板ジグ４２方向にプレスする（ステップ７０１）。そうすると、上板ジグ４１に設けられたプレスアーム４１ｂが固定プレート３０を貫通して下板ジグ４２のカップリング部４３に連結（カップル）される。そして、プレスアーム４１ｂがカップリング部４３に連結されると、上板ジグ４１に装着された突起４１ａがドームレンズ１０の上部に凹溝を形成させる（ステップ７０３）。つまり、ドームレンズ１０は凹溝を有する状態で成形される。

その後、上板ジグ４１と下板ジグ４２によって凹溝が形成されたドームレンズ１０を硬化させる（ステップ５０７）。

ドームレンズ１０を硬化させる過程について、図１５を参照して説明する。

先ず、上板ジグ４１の突起４１ａによりドームレンズ１０がプレスされた状態（ステップ８０１）で、所定温度以上であるかを判断する（ステップ８０３）。

当該判断の結果、所定温度以上でない場合（ステップ８０３：「いいえ」）には、ステップ８０５に移行して所定温度以上になるまで温度を増加させる。

一方、上記判断の結果、所定温度以上である場合（ステップ８０３：「はい」）には、ステップ８０７に移行してドームレンズ１０の硬化を開始する。

ステップ８０９では所定時間が経過したか否かが判断され、所定時間が経過した場合（ステップ８０９：「はい」）には、ステップ８１１に移行してドームレンズ１０の硬化を終了する（ステップ８１１）。一方、所定時間が経過していないと判断された場合（ステップ８０９：「いいえ」）には、所定時間経過までドームレンズ１０の硬化が継続的に実行される。

このようなステップ８０１〜８０９による硬化を実施した後、図１２に示すように、ドームレンズ１０をプレスしている上板ジグ４１を下板ジグ４２から取りはずす。そして、図１３に示すように、ドームレンズ１０が装着された複数のＬＥＤパッケージ１００を、固定プレート３０から取り去る（ステップ５０９）。

以上詳細に説明したように、本発明は、光効率と輝度の優れたドームレンズを作製することができるジグを用いてＬＥＤパッケージ用レンズを作製できるようにすることで、ドームレンズの作製工程を簡小化することができるという効果がある。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

レンズを備えていない従来のＬＥＤパッケージの配向角（orientation angle）を説明するための例示図である。従来の、ドームレンズを備えたＬＥＤパッケージの配向角を説明するための例示図である。本発明の実施例によるドームレンズの形状例を示す側面図である。本発明の実施例によるドームレンズの他の形状例を示す側面図である。本発明の実施例によるＬＥＤパッケージ用ドームレンズの配向角を説明するための例示図である。本発明の実施例によるジグ形状を示す例示図である。本発明の実施例によるＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法を示すフローチャートである。図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。図７に従ってＬＥＤパッケージ用レンズが製造される過程を説明するための例示図である。本発明の実施例に従ってドームレンズ成形過程を示すフローチャートである。本発明の実施例に従って硬化過程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０、２０ドームレンズ
３０固定プレート
４１上板ジグ
４１ａ突起
４１ｂプレスアーム
４２下板ジグ
４３カップリング部
１００ＬＥＤパッケージ

Claims

固定プレートに載置される複数のＬＥＤパッケージの上部にシリコンで円形のドームレンズを形成する工程と、
前記ドームレンズの上部に凹溝が形成できるようにプレスするジグを用いて前記ドームレンズを成形する工程と、
前記ドームレンズを硬化する工程と、
前記硬化の後に前記固定プレートから前記ＬＥＤパッケージを取り去る工程と、
を備えていることを特徴とするＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記ドームレンズを、ディスペンシング（dispensing）または印刷方式で作製することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記ドームレンズを、ＬＥＤパッケージ上部に位置してドーム形状で流れ落ちない程度の一定粘度を有する透明シリコンから作製することを特徴とする請求項２記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記一定粘度は、３０〜５０Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記硬化は、１４０℃〜１６０℃の温度で２５〜３５分の間実施されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記凹溝は、ＬＥＤパッケージから出射される光が広く広がることのできる配向角を有することができる形態であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記凹溝は、一定角度を有する溝形態であることを特徴とする請求項６記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記ドームレンズを成形する工程は、前記複数のＬＥＤパッケージに対応される位置に前記凹溝に対応する形状の複数の突起が下面に設けられた上板ジグを、前記固定プレートを支持する下板ジグ方向にプレスしてドームレンズを成形する段階を含んでなることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記ドームレンズを成形する工程は、前記凹溝の形状でプレスできるように下板ジグ方向にプレスする範囲を制限する上板ジグのプレスアームの高さに対応して前記上板ジグがドームレンズの上部を成形する段階をさらに含んでなることを特徴とする請求項８記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記突起は、円錐形状であることを特徴とする請求項８記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。
前記複数のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップをリードフレームに装着し、蛍光物質を挿入した後に前記ＬＥＤチップが実装できるように合成樹脂、透明エポキシまたはシリコンのうちから選択された何れか一つによりモールディングされることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤパッケージ用レンズ製造方法。