KR101808790B1 - Smt 자동화 공정의 인식률 향상을 위한 이중 원형 구조의 인식마크를 구비하는 led용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 led 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

LED용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 LED 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 동심원상의 이중 원형 구조를 갖도록 한 간단하지만 독특한 인식마크에 의해 렌즈의 광학 성능을 향상시키고 SMT 자동화 공정에서 인식률을 높여 제품 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
이러한, 본 발명 중 LED용 광확산 렌즈의 경우, 렌즈의 중심부로부터 방사상 배치된 복수의 인식마크를 바닥면에 구비하고, 상기 인식마크 각각은 상기 제1헤이즈 영역부에서 동심원상에 위치하는 두 개의 원으로 이루어지며, 상기 인식마크에서 바깥쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 명암비 차에 의해 대비되는 표면 재질을 갖도록 하되, 안쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 같은 표면 재질을 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

SMT 자동화 공정의 인식률 향상을 위한 이중 원형 구조의 인식마크를 구비하는 LED용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 LED 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛{LIGHT DIFFUSION LENS FOR LED LIGHT AND LED MODULE WITH THE SAME, BACK LIGHT UNIT FOR DISPLAY}

본 발명은 LED용 광확산 렌즈의 인식마크에 관한 것으로, 특히 동심원상의 이중 원형 구조를 갖도록 한 간단하지만 독특한 인식마크에 의해 렌즈의 광학 성능을 향상시키고 SMT 자동화 공정에서 인식률을 높여 제품 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 LED용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 LED 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 디스플레이 장치가 연구되어 사용되고 있다.

그 중 LCD의 액정 패널은 액정 패널은 액정층 및 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 TFT 기판 및 컬러필터 기판을 포함한다. 그리고, 액정 패널은 화상 표시를 위한 광을 제공하는 백라이트 유닛은 광을 발생하는 LED 모듈을 포함한다.

이러한 LED 모듈은 복수개의 발광소자가 연속적으로 배열되는 형태로서, 다량의 발광소자가 사용되므로 발광소자의 수량에 의한 원가 상승의 문제점이 있고, 전기 소모량이 증가하는 문제점이 있어서 이를 개선할 필요가 있었다. 이를 개선하기 위하여 발광체와 발광체를 커버하는 렌즈를 이용하는 LED 모듈이 개시되었다.

특히 백라이트유닛(Back Light Unit, 이하 BLU) 장치에 적용되는 LED 광원과 이에 적용 되는 광확산용 렌즈는 대량 양산을 위해 자동 SMT(Surface Mounting Technology) 공법으로 PCB에 부착 시킨다. 이때 LED 광원의 중심과 렌즈는 서로 동일한 중심 즉, 동일한 광축 상에 정렬되어야 한다. 이를 위해 도 1에 도시된 것처럼 렌즈의 중심을 인식 할 수 있도록 원형의 인식마크(13) 3개가 렌즈의 바닥에 위치해 있다.

이같은 인식마크(13)는 보통 지름 1.0mm 크기의 원형이며 렌즈의 바닥면이 투명하면 인식마크(13)는 반대로 불투명하게 처리하고, 렌즈 바닥면이 불투명하면 인식마크(13)는 투명하게 처리하여 명암차를 발생시켜 구분한다. 자동 SMT 장비에서는 상기 인식마크(13)의 명암(contrast) 대비에 의해 LED 삽입홈(12)을 중심으로 방사상 배치되어 있는 3개의 원형점을 기준으로 렌즈 전체의 중심을 잡고 LED의 중심과 일치시켜 정렬(Align)한 후 서로 부착한다.

이같은 종래기술에 따르면 렌즈의 중심을 인식하여 이송 후 LED 광원의 중심과 일치시킬 수 있어야 하는데 그 역할을 하는 인식마크(13)의 형상이 렌즈의 기본적인 광학 특성에 좋지 않은 영향을 미친다. 즉 LED 광원에서 발상되는 빛이 렌즈의 설계된 곡면, 패턴에 의해 정상적으로 출광되어야 하나, 빛이 헤이즈 영역부(12)와 대비되는 인식마크(13)로 인해 정반사 또는 전반사되면서 본래의 광경로를 벗어나 비정상적인 출광 특성을 보이게 된다.

뿐만 아니라 제품의 중심을 찾기 위해서는 인식마크(13)의 개수는 최소 3개 이상이어야 하고 이 중 하나라도 인식되지 않으면 즉시 불량 처리되는데, 단일의 원형으로 이루어진 인식마크(13)의 경우 인식률이 떨어져 불량 처리되는 경우가 빈번하였으며 이는 렌즈의 실장 수율 저하로 직결되어 SMT 자동화 공정에서 생산성을 저하시키는 주요 원인이 되었다.

한국등록특허공보 제1436574호(2014.08.26)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 동심원상의 이중 원형 구조를 갖도록 한 간단하지만 독특한 인식마크에 의해 렌즈의 광학 성능을 향상시키고 SMT 자동화 공정에서 인식률을 높여 제품 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 LED용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 LED 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 LED용 광확산 렌즈는, 렌즈의 중심부로부터 방사상 배치된 복수의 인식마크를 바닥면에 구비하며, 상기 인식마크 각각은 직경이 다른 복수의 원이 동심원상에 위치하는 형태로 형성된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 렌즈 바닥면 중심부에 LED가 삽입되도록 한 LED 삽입홈의 주변 둘레를 따라 헤이즈 처리되어 일정 폭을 갖는 링 형상으로 형성된 제1헤이즈 영역부를 구비하며, 상기 인식마크 각각은 상기 제1헤이즈 영역부에 위치하며, 상기 인식마크에서 가장 바깥쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 명암비 차에 의해 대비되는 표면 재질을 갖도록 하되, 그 안쪽에 위치하는 원 중 적어도 하나는 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 같은 표면 재질을 갖도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 인식마크에서 가장 바깥쪽에 위치한 원에서 가장 안쪽에 위치한 원에 이르기까지 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 동일한 표면 재질을 갖는 원과 다른 표면 재질을 갖는 원이 교번하여 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 렌즈 바닥면 중심부에 구비되어 LED가 삽입되도록 한 LED 삽입홈의 주변 둘레를 따라 헤이즈 처리되어 일정 폭을 갖는 링 형상으로 형성된 제1헤이즈 영역부를 구비하며, 상기 인식마크 각각은 상기 제1헤이즈 영역부에서 동심원상에 위치하는 두 개의 원으로 이루어지며, 상기 인식마크에서 바깥쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 명암비 차에 의해 대비되는 표면 재질을 갖도록 하되, 안쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 같은 표면 재질을 갖도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 인식마크의 바깥쪽 원은 렌즈 바닥면에 대한 폴리싱 처리에 의해 형성되며, 상기 인식마크의 안쪽 원은 상기 폴리싱 처리에 의해 형성된 바깥쪽 원에서 그 둘레부 일부를 제외하고 헤이즈 처리함으로써 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 렌즈는 수지를 소재로 이루어진 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 LED 모듈은, LED가 장착된 PCB와; 상기 LED를 커버하는 상기 LED용 광확산 렌즈로 이루어진 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 하며 디스플레이용 백라이트 유닛은 이들을 구비하여 이루어진다.

본 발명에 의한 LED용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 LED 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛은 동심원상의 이중 원형 구조를 갖도록 한 간단하지만 독특한 인식마크에 의해 렌즈의 광학 성능을 향상시키고 SMT 자동화 공정에서 인식률을 높여 제품 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 LED용 광확산 렌즈의 구성을 설명하기 위한 저면도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 구성을 설명하기 위한 저면도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 저면사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 측면도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 종단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 제품 사진
도 8은 본 발명의 변형실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 구성을 설명하기 위한 저면도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 LED용 광확산 렌즈 및 이를 구비한 LED 모듈 및 디스플레이용 백라이트 유닛에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 구성을 설명하기 위한 저면도이고, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 저면사시도, 사시도, 측면도 및 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈는 렌즈의 중심부로부터 방사상 배치된 복수의 인식마크(130)를 구비하며, 그 하나하나를 살펴보면 직경이 다른 두 개의 원(131,132)이 동심원상에 위치하여 독특한 이중 원형 구조를 이루고 있음을 알 수 있다.

상기 인식마크(130) 각각은 상기 렌즈 바닥면 중심부에 구비된 LED 삽입홈(110)의 주변 둘레를 따라 헤이즈 처리되어 형성된 제1헤이즈 영역부(120)상에 동심원상에 위치하는 두 개의 원(131,132)으로 이루어진다.

이 중 바깥쪽에 위치한 바깥쪽 원(131)은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면과 명암비 차에 의해 대비되는 표면 재질을 갖도록 형성되고, 안쪽에 위치한 안쪽 원(132)은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면과 같은 표면 재질을 갖도록 형성된다는 점에 주목할 수 있다.

이같은 인식마크(130)의 독특한 구성에 따르면 바깥쪽 원(131)의 경우 상기 제1헤이즈 영역부(120)와 대비되는 표면 재질에 의해 종래기술 수준의 인식률을 확보할 수 있도록 해주며, 안쪽 원(132)의 경우에는 상기 바깥쪽 원(131)과 대비되는 표면 재질에 의해 한 번 더 인식이 가능하도록 하여 인식률을 향상시킬 수 있도록 해준다.

나아가, 상기 인식마크(130)는 이중 원형 구조에 의해 인식률 향상이 가능한데도 불구하고 안쪽 원(132)의 표면 재질이 제1헤이즈 영역부(120)와 동일하게 형성되도록 표면 처리되어 제1헤이즈 영역부(120)와 비교하여 표면 재질이 이질적인 부분은 바깥쪽 원(131)의 둘레부 정도로 최소화되었다. 이같은 구성에 의하면 인식마크(130)로 인한 이질적인 표면 특성으로 인해 야기될 수 있는 광학 특성의 변화량을 최소화하여 핫스팟이나 밝은 띠 형태로 빛이 방출되면서 백라이트 유닛의 전체 성능을 저하시키는 문제도 줄일 수 있는 것이다. (첨부된 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 제품 사진으로서 이중의 원형 구조를 갖는 인식마크로 인해 제1헤이즈 영역부와 비교하여 이질적인 부분이 최소화되었음을 확인할 수 있다)

이같은 인식마크(130)를 렌즈 바닥면에 형성시키는 방법을 간단히 살펴보면 인식마크(130)의 바깥쪽 원(131)은 헤이즈 처리에 의해 이미 형성되어 있는 제1헤이즈 영역부(120)에서 폴리싱 처리에 의해 헤이즈가 없거나 헤이즈 수치가 낮은 면으로 형성되며, 상기 인식마크(130)의 안쪽 원(132)은 상기 폴리싱 처리에 의해 형성된 바깥쪽 원(131)에서 그 둘레부 일부를 제외하고 헤이즈 처리함으로써 헤이즈 수치에서 상기 제1헤이즈 영역부(120)와 동일하거나 매우 유사한 면으로 형성된다.

전술된 바에 의하면 상기 인식마크(130)가 두 개의 원으로 형성된 이중 구조를 갖는 것을 위주로 하여 설명되었으나, 상기 인식마크(130) 각각은 인식률을 높이기 위해 직경이 다른 세 개 이상의 원으로 형성될 수도 있다. 이 경우 상기 인식마크(130)에서 가장 바깥쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면과 명암비 차에 의해 대비되는 표면 재질을 갖도록 하되, 가장 안쪽에 위치한 원들 중 적어도 하나는 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면과 같은 표면 재질을 갖도록 하여 이질적인 부분을 최소화할 수 있다. 이에 대해서는 차후 변형실시예를 통해 설명하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈에는 최외각 둘레부 바닥면과 그에 인접한 외주면 둘레에 제1헤이즈 영역부(120)와 마찬가지로 렌즈의 내부에서 반사되는 빛을 부드럽게 혼합하기 위한 제2헤이즈 영역부(140)가 (에칭 등의 방법으로) 헤이즈 처리에 의해 형성된다. 그리고 제2헤이즈 영역부(140)가 형성된 바닥면에는 PCB와의 접착을 위한 접착돌기(150)와 밀핀 표식(160)이 구비된다.

계속해서 본 발명의 변형실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 변형실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈의 구성을 설명하기 위한 저면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 변형실시예에 의한 LED용 광확산 렌즈는 인식마크(130)를 구성하는 원이 세 개 이상의 다중 원형 구조를 이루는 것을 특징으로 하며, 도 8에서는 인식마크(130)가 네 개의 원(130a,130b,130c,130d)으로 이루어진 다중 원형 구조가 예시되었다.

이처럼 세 개 이상의 원이 다중 원형 구조를 이루는 경우 가장 바깥쪽에 위치하는 원으로부터 시작하여 가장 안쪽에 위치하는 원으로 갈수록 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면 재질과 다른 것과 동일 한 것이 교번하여 위치하도록 한다. 그에 따라 도 8에 도시된 인식마크(130)의 경우 제1원(130a)은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면 재질과 다른 것으로 구비되고, 상기 제1원(130a)과 인접한 안쪽의 제2원(130b)은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면 재질과 동일한 것으로 구비되며, 상기 제2원(130b)과 인접한 안쪽의 제3원(130c)은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면 재질과 다른 것으로 구비되며, 상기 제3원(130c)과 인접한 안쪽의 제4원(130d)은 상기 제1헤이즈 영역부(120)의 표면 재질과 동일한 것으로 구비된 형상으로 도시되었다.

이처럼 인식마크(130)가 세 개 이상의 다중 원형 구조로 이루어진다면 인식마크(130) 하나가 확보하고 있는 인식 가능한 원의 개수가 많아지기 때문에 인식률 향상을 기대할 수 있다.

단, 이같은 다중 원형 구조의 인식마크(130)를 형성할 때 중요한 점은, 제1헤이즈 영역부(120) 표면 재질과 다른 표면 재질을 갖는 원의 경우 그 안쪽에 인접한 원으로 가리워지는 면적을 최대화하는 반면, 반대로 제1헤이즈 영역부(120) 표면 재질과 동일한 표면 재질을 갖는 원의 경우 그 안쪽에 인접한 원으로 가리워지는 면적을 최소화함으로써 제1헤이즈 영역부(120)에 대한 인식마크(130)의 이질감을 최소화하는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110 : 삽입홈 120 : 제1헤이즈 영역부
130 : 인식마크 131 : 바깥쪽 원
132 : 안쪽 원 140 : 제2헤이즈 영역부

Claims (8)

1. LED용 광확산 렌즈에 있어서,
   렌즈의 중심부로부터 방사상 배치된 복수의 인식마크를 바닥면에 구비하며, 상기 인식마크 각각은 직경이 다른 복수의 원이 동심원상에 위치하는 형태로 형성되며,
   상기 렌즈 바닥면 중심부에 LED가 삽입되도록 한 LED 삽입홈의 주변 둘레를 따라 헤이즈 처리되어 일정 폭을 갖는 링 형상으로 형성된 제1헤이즈 영역부를 구비하며, 상기 인식마크 각각은 상기 제1헤이즈 영역부에 위치하며, 상기 인식마크에서 가장 바깥쪽에 위치한 원은 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 명암비 차에 의해 대비되는 표면 재질을 갖도록 하되, 그 안쪽에 위치하는 원 중 적어도 하나는 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 같은 표면 재질을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 LED용 광확산 렌즈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 인식마크에서 가장 바깥쪽에 위치한 원에서 가장 안쪽에 위치한 원에 이르기까지 상기 제1헤이즈 영역부의 표면과 동일한 표면 재질을 갖는 원과 다른 표면 재질을 갖는 원이 교번하여 형성된 것을 특징으로 하는 LED용 광확산 렌즈.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 인식마크의 바깥쪽 원은 렌즈 바닥면에 대한 폴리싱 처리에 의해 형성되며, 상기 인식마크의 안쪽 원은 상기 폴리싱 처리에 의해 형성된 바깥쪽 원에서 그 둘레부 일부를 제외하고 헤이즈 처리함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 LED용 광확산 렌즈.
6. 제5항에 있어서,
   상기 렌즈는 수지를 소재로 이루어진 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 하는 LED용 광확산 렌즈.
7. LED가 장착된 PCB와;
   상기 LED를 커버하는 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 LED용 광확산 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
8. 제7항의 LED 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 유닛.

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