KR100870065B1 - 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법 - Google Patents

엘이디 패키지용 렌즈 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엘이디 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 패키지용 렌즈의 제작 공정을 간소화할 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 고정 플레이트에 장착되는 복수의 엘이디 패키지의 상부에 실리콘으로 원형의 돔렌즈를 형성하는 과정과; 상기 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 프레스하는 지그(Jig)를 이용하여 상기 돔렌즈를 성형하는 과정과; 상기 지그에 의해 상기 돔렌즈가 프레스된 상태에서 돔렌즈가 경화되는 과정과; 상기 고정 플레이트로부터 엘이디 패키지를 탈거하는 과정을 포함하여 이루어진다.

Description

엘이디 패키지용 렌즈 제조방법{METHOD FOR PRODUCING LENS OF LED PACKAGE}
도 1a는 종래의 렌즈가 없는 엘이디 패키지의 지향각을 설명하기 위한 예시도.
도 1b는 종래 엘이디 패키지의 돔렌즈의 지향각을 설명하기 위한 예시도.
도 2a-도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 돔렌즈의 형상을 보인 측면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 패키지용 돔렌즈의 지향각을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지그 형상을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 보인 흐름도.
도 6a-도 6f는 도 5에 따라 엘이디 패키지용 렌즈가 제조되는 과정을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 돔렌즈 성형과정을 보인 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 경화 과정을 보인 흐름도.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
10: 돔렌즈 30: 고정 플레이트
41: 상판 지그 41a: 돌기
41b: 프레스 암 42: 하판 지그
43: 체결부 100: 엘이디 패키지
본 발명은 엘이디(LED; Light Emitting Diode) 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 패키지용 렌즈의 제작 공정을 간소화할 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이장치는 각 화소에서 전원 공급시 액정의 분자배열이 변화함으로써 영상을 표시하는 장치로서 그 자체가 비발광성이므로 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하므로 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보표시면에 균일하게 면조사하는 백라이트 유닛이 구비된다.
이러한 백라이트 유닛은 형광등이나 엘이디 같은 광원과, 이를 엘씨디 화면 전체에 고르게 펼쳐 조사되게 하는 도광판과, 프리즘 시트 등으로 구성된다.
그리고, 상기 광원의 경우는 엘이디칩을 리드프레임에 장착하고, 형광물질을 삽입한 후 상기 엘이디칩이 실장될 수 있도록 특수한 물질을 주입하여 몰딩한 엘이디 패키지가 될 수 있다. 여기서, 상기 특수한 물질은 합성수지, 투명 에폭시 수지 등이 될 수 있다.
도 1a는 종래의 렌즈가 없는 엘이디 패키지의 지향각을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 도 1a를 참조하면, 렌즈가 장착되지 않은 엘이디 패키지를 통해 출사되는 빛이 일정한 지향각을 갖으며 집광됨을 알 수 있다. 이때 상기 엘이디 패키지는 몰딩된 상부면과 공기 계면에서 빛의 전반사가 많이 발생하여 엘이디 패키지 내부로 되돌아가는 빛이 많아 광효율이 낮은 문제점이 있다.
이러한 엘이디 패키지가 백라이트 광원으로서 보다 좋은 효과를 내기 위해서는 엘이디 패키지에서 방출되는 빛의 지향 패턴이 부채모양처럼 넓게 펼쳐진 형태가 되어야 한다. 상기 지향특성은 적절한 패키지 설계를 통해 접근할 수 있다. 이에, 광효율을 증대시키기 위해 돔렌즈를 엘이디 패키지 상부에 장착하였다.
도 1b는 종래 엘이디 패키지의 돔렌즈의 지향각을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 도 1b를 참조하면, 상술한 도 1a에 비해 방출되는 빛의 지향패턴이 상기 도 1a보다 더 넓어진 형태임을 알 수 있다. 즉, 돔렌즈가 엘이디 패키지에서 전반사되는 빛을 집광한후 출사함으로써, 상기 도 1a보다 더 넓은 지향각을 갖음을 알 수 있다. 이러한 상기 도 1b와 같은 종래의 엘이디 패키지의 돔렌즈는 PC, PMMA와 같은 플라스틱 재질로 이루어져 있다. 이러한 돔렌즈를 엘이디 패키지 상부에 장착하기 위해 접착제를 이용하였다. 여기서, 상기 돔렌즈와 엘이디 패키지에 몰딩된 몰딩물질의 재질이 상이하고, 접착제를 이용하여 돔렌즈를 엘이디 패키지에 장착하기 때문에 계면 및 미세한 갭이 형성되게 된다.
그러나, 종래의 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법은 돔렌즈를 제작하는 공정, 엘이디 패키지상부에 돔렌즈를 장착하는 공정이 복잡한 문제점이 있었다. 또한 종래의 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 통해서 제작된 돔렌즈와 몰딩된 엘이디 패키지의 상부사이에 계면 및 미세한 갭(gap)이 형성되어 굴절률 차이로 인해 광효율 이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 엘이디 패키지 상부에 장착되는 렌즈의 제작 공정을 간소화할 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 목적은 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있는 엘이디 패킷을 제조할 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 엘이디 패키지 상부에 장착되는 렌즈에 특정형태를 부과하여 제작 공정을 간소화할 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 백라이트 유닛의 부피를 감소시킴과 동시에 휘도를 증가시킬 수 있는 엘이디 패키지용 렌즈를 제작할 수 있도록 한 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고정 플레이트에 장착되는 복수의 엘이디 패키지의 상부에 실리콘으로 원형의 돔렌즈를 형성하는 과정과; 상기 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 프레스하는 지그(Jig)를 이용하여 상기 돔렌즈를 성형하는 과정과; 상기 지그에 의해 상기 돔렌즈가 프레스된 상태에서 돔렌즈가 경화되는 과정과; 상기 고정 플레이트로부터 엘이디 패키지를 탈거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 돔렌즈는 디스펜싱(dispensing) 또는 인쇄방식으로 제작하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고정 플레이트에 장착되는 복수의 엘이디 패키지의 상부에 실리콘으로 원형의 돔렌즈를 형성하는 과정과 플랫한 하부면에 복수의 돌기가 형성된 지그를 이용하여 상기 돔렌즈의 상부를 프레스하여 상기 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 상기 돔렌즈를 성형하는 과정과; 상기 돔렌즈가 경화되는 과정과; 상기 고정 플레이트로부터 엘이디 패키지를 탈거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 돔렌즈를 성형하는 과정에서, 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 요홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 요홈의 측벽은 경사를 가지되, 상부의 경사가 하부의 경사보다 완만한 것을 특징으로 한다.
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바람직하게, 상기 지그는 복수의 돌기가 하면에 부착된 상판 지그와, 상기 고정 플레이트를 지지하는 하판 지그로 구분되되, 상기 상판 지그를 상기 하판 지그 방향으로 프레스하여 상기 요홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 상판 지그는 프레스 암을 포함하되, 상기 상판 지그가 프레스될 때 상기 프레스 암이 상기 하판 지그를 지지하여 상기 상판 지그와 상기 하판 지그 사이의 간격을 제한하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 돌기는 원뿔형상인 것을 특징으로 한다.
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이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
또한 하기의 설명에서 본 발명의 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법에 따라 엘이디 패키지와 돔렌즈의 형상 및 그 돔렌즈 형상에 따른 출사되는 빛의 지향각의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
한편, 본 발명의 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법은 엘이디 칩을 리드 프레임에 장착하기 위해 다이 본딩(D/B)과 와이어 본딩(W/B) 작업을 수행한후, 상기 엘이 디 칩을 밀봉하기 위해 실리콘으로 몰딩한다. 이후, 상기 실리콘으로 몰딩된 엘이디 패키지의 상부에 동일한 재질의 실리콘으로 돔(dome) 형상의 돔렌즈를 제작한다. 이때 상기 돔렌즈는 디스펜싱(dispensing) 또는 인쇄방식으로 제작되게 된다. 그리고 상기 제작된 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 상판 지그와 하판 지그를 이용하여 돔렌즈를 프레스한 상태로 경화하여 돔렌즈를 제작하는 기술적 구성을 제안한다.
도 2a-도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 돔렌즈의 형상을 보인 측면도이다.
상기 도 2a-도2b를 참조하면, 우선, 엘이디 패키지상부에 투명하며 일정 점도를 갖는 실리콘을 이용하여 돔렌즈를 제작한다. 상기 일정 점도는 돔(dome) 형상을 갖으며, 엘이디 패키지 상부에 위치하여 흘러내리지 않을 정도의 점도를 의미한다. 여기서 상기 일정 점도는 30~50Paㆍs가 될 수 있다. 이때, 상기 돔렌즈(10, 20)는 디스펜싱(dispensing) 또는 인쇄방식으로 제작될 수 있다. 상기 디스펜싱과 인쇄방식은 일반적으로 공지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이후, 상기 도 2a와 도 2b에 도시된 바와같은 돔렌즈(10, 20)는 상판 지그의 하면에 부착되어 있는 돌기에 의해 돔렌즈(10, 20)에 특정형태의 요홈이 형성되도록 한다. 여기서 상기 상판 지그에 대한 상세한 설명은 하기에서 지그 형상 설명시에 상세히 설명하도록 한다.
일 예로, 상기 도 2a와 같이 일정각이 부여된 원뿔 형태로 돔렌즈(10)에 요홈이 형성되면, 엘이디 패키지에서 출사되는 빛은 넓은 지향각을 갖게 된다. 이에, 엘이디 패키지용 돔렌즈(10)를 구비하게 되는 백라이트 유닛(BLU)의 광원간의 칼라 믹싱(color mixing)이 증가하고, 균일도가 높아져 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있게 된다. 여기서, 상기 백라이트 유닛의 두께 감소는 요홈이 형성된 돔렌즈(10)에 의해 엘이디 패키지에서 출사되는 빛의 지향각이 넓어짐으로써, 기존의 광학시트(미도시)와 엘이디 패키지간의 이격거리보다 최소화할 수 있기 때문에 백라이트 유닛의 두께 감소가 가능한 것이다.
또한, 상기 도 2b는 상술한 도 2a와 같이 돔렌즈(10)에 일정각을 부여하는 요홈과는 달리, 돔렌즈(20)의 높이(또는 깊이)에 따라 상이한 각을 부여하는 요홈이 형성되도록 한다.
일 예로, 상기 도 2b와 같이 돔렌즈(20)의 높이가 낮은 곳은 60°의 각을 갖는 요홈이 형성되도록 하고, 상기 돔렌즈(20)의 높이가 높은 곳은 76°의 각을 갖는 요홈이 형성되도록 한다. 여기서, 상기 돔렌즈(20)의 높이에 따라 상이한 각을 부여하는 요홈은 그 요홈에 대응하는 상판 지그의 돌기에 의해서 돔렌즈(20)의 성형을 가능하게 한다.
이에 따라, 상기 도 2a와 도 2b에 의해 성형된 엘이디 패키지용 돔렌즈(10, 20)를 백라이트 유닛에 적용하게 되면, 엘이디 패키지에 의해 출사되는 빛의 지향각이 넓게 퍼지게 된다. 이는 도 3에 도시된 바와 같으며, 돔렌즈가 장착된 엘이디 패키지에 비해 지향각의 곡선이 더 넓게 퍼져 있음을 알 수 있다. 여기서 상기 도 3은 상기 도 2a와 도 2b중 선택된 어느 하나의 돔렌즈(10, 20)가 적용된 엘이디 패키지를 구비한 백라이트 유닛을 통해 출사되는 지향각이 된다. 상기 도 2a와 도 2b 의 돔렌즈(10, 20)는 서로 다른 지향각을 갖을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지그 형상을 보인 예시도이다.
상기 도 4를 참조하면, 지그(41, 42)는 상판 지그(41)와 하판 지그(42)로 구성된다.
상기 상판 지그(41)는 복수의 엘이디 패키지에 대응되는 위치와 요홈에 대응되는 형태에 따라 복수의 돌기(41a)가 하면에 부착되어 있다. 또한 상기 상판 지그(41)는 상기 요홈의 형태로 돔렌즈(10, 20)를 하판 지그(42)의 방향으로 프레스하는 범위를 제한하는 프레스 암(41b)을 구비한다. 여기서, 상기 프레스 암(41b)은 돔렌즈(10)에 성형하고자 하는 요홈을 고려하여 프레스 암(41b)의 길이를 결정한다.
상기 하판 지그(42)는 고정 플레이트를 지지한다. 또한 상기 하판 지그(42)는 상기 프레스 암(41b)과 체결될 수 있는 체결부(43)를 구비한다.
상기 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 프레스하는 지그의 동작을 설명하면 다음과 같다.
우선, 상판 지그(41)와 하판 지그(42) 사이에 고정 플레이트(30)를 위치시킨다. 이후, 상판 지그(41)는 프레스 암(41b)에 의해 제한된 프레스 범위까지 하판 지그(42) 방향으로 엘이디 패키지(100)의 상부에 장착된 돔렌즈(10)의 상부를 프레스한다. 그러면, 상기 상판 지그(41)에 부착된 돌기(41a)에 의해 상기 돔렌즈(10)의 상부에는 요홈이 생성된다. 상기 돔렌즈(10)를 프레스 한 상태로 경화조건에 맞춰 경화시킨다. 상기 경화조건은 소정 온도에서 소정 시간동안 수행되어야 한다. 여기서 상기 소정 온도는 140~160℃의 온도, 소정 시간은 25~35분이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법을 보인 흐름도이고, 도 6a-도 6f는 도 5에 따라 엘이디 패키지용 렌즈가 제조되는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 돔렌즈 성형과정을 보인 흐름도이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 경화 과정을 보인 흐름도이다.
상기 도 5 내지 도 8를 참조하면, 501단계에서 상기 도 6a와 같이 고정 플레이트(30)에 장착되는 복수의 엘이디 패키지(100)를 제작한다.
이후, 503단계에서 상기 도 6b와 같이 복수의 엘이디 패키지(100)에 실리콘으로 돔렌즈(10)를 형성한다. 이때, 상기 실리콘은 투명실리콘으로서, 돔(dome) 형상으로 엘이디 패키지(100) 상부에 위치하여 흘러내리지 않을 정도의 일정 점도(일 예로, 30~50Paㆍs)를 갖는다.
다음, 505단계에서 상판 지그(41)에 장착된 돌기(41a)를 이용하여 상판 지그(41)와 하판 지그(42) 사이에 위치한 돔렌즈(10)를 성형한다. 상기 도 6c와 같이 상판 지그(41)와 하판 지그(42) 사이에 돔렌즈(10)를 위치시키고, 상기 도 6d와 같이 돌기(41a)를 이용하여 돔렌즈(10)의 상부에 요홈이 형성되도록 한다.
상기 돔렌즈를 성형하는 과정은 첨부된 도 7를 참조하여 설명하도록 한다.
701단계에서 상판 지그(41)를 하판 지그(42) 방향으로 프레스한다. 그러면, 703단계Dp서 상판 지그(41)에 장착된 프레스 암(41b)이 고정 플레이트(30)를 관통하여 하판 지그(42)의 체결부(43)에 체결된다. 상기 프레스 암(41b)이 체결되면, 상판 지그(41)에 장착된 돌기(41a)가 돔렌즈(10)의 상부에 요홈을 형성시킴으로써, 상기 돔렌즈(10)는 요홈을 갖는 상태로 성형된다.
이후, 507단계에서 상기 상판 지그(41)와 하판 지그(42)에 의해 요홈이 형성된 돔렌즈(10)를 경화시킨다.
상기 돔렌즈(1)를 경화시키는 과정은 첨부된 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
801단계에서 상판 지그(41)의 돌기(41a)에 의해 돔렌즈(10)가 프레스된 상태에서, 803단계로 진행하여 소정 온도 이상인가를 판단한다.
상기 판단결과 소정 온도 이상이 아니면, 소정 온도 이상이 될 때까지 805단계로 진행하여 온도를 증가시킨다.
그러나, 상기 판단결과 소정 온도 이상이면, 807단계로 진행하여 돔렌즈(10)의 경화를 시작한다.
809단계에서 소정시간이 경과했는지를 판단해서, 상기 소정시간이 경과하면 811단계로 진행하여 돔렌즈(10)의 경화를 종료한다. 그러나, 소정시간이 경과하지 않았다고 판단되면, 소정시간이 경과될때까지 돔렌즈(10)의 경화를 계속적으로 수행한다.
상술한 801~809단계에 의한 경화를 수행한 후, 도 6e에 도시된 바와 같이 돔렌즈(10)를 프레스하고 있는 상판 지그(41)를 하판 지그(42)로부터 탈착한다. 이후, 509단계에서 도 6f에 도시된 바와 같이 돔렌즈(10)가 장착된 복수의 엘이디 패키지(100)를 고정 플레이트(30)로부터 탈거한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 광효율과 휘도가 우수한 돔렌즈를 제작할 수 있는 지그를 이용하여 엘이디 패키지용 렌즈를 제작할 수 있도록 함으로서, 돔렌즈의 제작 공정을 간소화할 수 있는 효과가 있다.
또한 간단히 돔렌즈의 상부에 광효율과 휘도가 우수한 특정 형태의 요홈을 형성할 수 있도록 함으로써, 돔렌즈가 장착된 엘이디 패키지를 이용하는 백라이트 유닛의 두께 또한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 고정 플레이트에 장착되는 복수의 엘이디 패키지의 상부에 실리콘으로 원형의 돔렌즈를 형성하는 과정과;
    상기 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 프레스하는 지그(Jig)를 이용하여 상기 돔렌즈를 성형하는 과정과;
    상기 지그에 의해 상기 돔렌즈가 프레스된 상태에서 돔렌즈가 경화되는 과정과;
    상기 고정 플레이트로부터 엘이디 패키지를 탈거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 돔렌즈는,
    디스펜싱(dispensing) 또는 인쇄방식으로 제작하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  3. 고정 플레이트에 장착되는 복수의 엘이디 패키지의 상부에 실리콘으로 원형의 돔렌즈를 형성하는 과정과;
    플랫한 하부면에 복수의 돌기가 형성된 지그를 이용하여 상기 돔렌즈의 상부를 프레스하여 상기 돔렌즈의 돌기가 형성된 지그를 이용하여 상기 돔렌즈의 상부를 프레스하여 상기 돔렌즈의 상부에 요홈이 형성되도록 상기 돔렌즈를 성형하는 과정과;
    상기 돔렌즈가 경화되는 과정과;
    상기 고정 플레이트로부터 엘이디 패키지를 탈거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 돔 렌즈를 성형하는 과정에서,
    하부로 갈수록 폭이 좁아지는 요홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 요홈의 측벽은 경사를 가지되, 상부의 경사가 하부의 경사보다 완만한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 지그는 복수의 돌기가 하면에 부착된 상판 지그와, 상기 고정 플레이트를 지지하는 하판 지그로 구분되되,
    상기 상판 지그를 상기 하판 지그 방향으로 프레스하여 상기 요홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 상판 지그는 프레스 암을 포함하되, 상기 상판 지그가 프레스될 때 상기 프레스 암이 상기 하판 지그를 지지하여 상기 상판 지그와 상기 하판 지그 사이의 간격을 제한하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 돌기는,
    원뿔형상인 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지용 렌즈 제조방법.
  12. 삭제
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