KR101668273B1 - 발광 효율이 향상된 led 인테리어 벽 및 그 제조 방법 - Google Patents

발광 효율이 향상된 led 인테리어 벽 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

발광 효율이 향상된 LED 인테리어 벽 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 인테리어 벽은 투명 회로가 형성되되 홈이 형성된 제1투명 기판; 홀을 포함하고, 상기 홀을 제외한 부분에 투명 회로가 형성된 제2투명 기판; 상기 제1투명 기판에 형성된 홈에 부착되고, 투명 전극을 포함하는 적어도 하나 이상의 LED 칩;을 포함하고, 상기 투명 전극 중 하나의 전극은 상기 제1투명 기판에 솔더링(soldering)되고, 다른 하나의 전극은 상기 제2투명 기판의 홀에 솔더링(soldering)되며, 반사를 통해 발광 효율을 높이기 위해, 제1투명 기판 측면에 반사층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 효율이 향상된 LED 인테리어 벽 및 그 제조 방법{LED INTERIOR WALLS FOR IMPROVING LAMP EFFICIENCY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 인테리어 벽에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 LED 칩이 다층 기판에 솔더링되어 발광 효율이 향상된 LED 인테리어 벽 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LED)를 사용하는 발광장치는 저전력으로 구동되고 그 수명이 긴 장점을 가지고 있어, 옥외의 대형 발광장치이나 실내의 소형 발광장치 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 발광장치는 일반적으로 다수의 엘이디를 인쇄회로기판(PCB)에 실장하여 발광부를 구성함으로써 제조된다. 한편, 발광장치는 후면의 전선 처리와 동영상의 구현을 위해 회로 기판이 다층으로 형성되는데, 이는 전극의 저항을 증가시켜 열을 발생시키고, 장치의 변형을 가져올 뿐만 아니라, 장치의 두께 및 부피를 증가시키는 요인으로 작용한다.
이로 인해, 다층 기판을 이용한 발광장치를 공공 건물의 유리 또는 인테리어 용도에 적용하기에는 한계점이 있다.
따라서, 전극의 저항을 낮출 수 있고, 공공 건물의 인테리어 벽에 적용될 수 있는 발광장치가 필요한 실정이다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허등록공보 제 10-2016-0074089호(2016.06.28.공개)에 개시된 LED 조명과 인테리어 소품 기능을 갖는 파티션이 있다.
본 발명의 목적은 해상도가 우수하고, 발광 효율이 향상된 LED 인테리어 벽을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 LED 인테리어 벽의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인테리어 벽은 투명 회로가 형성되되 홈이 형성된 제1투명 기판; 홀을 포함하고, 상기 홀을 제외한 부분에 투명 회로가 형성된 제2투명 기판; 상기 제1투명 기판에 형성된 홈에 부착되고, 투명 전극을 포함하는 적어도 하나 이상의 LED 칩;을 포함하고, 상기 투명 전극 중 하나의 전극은 상기 제1투명 기판에 솔더링(soldering)되고, 다른 하나의 전극은 상기 제2투명 기판의 홀에 솔더링(soldering)되며, 반사를 통해 발광 효율을 높이기 위해, 제1투명 기판 측면에 반사층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사층은 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 100중량부에 대하여, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로오즈 10~30중량부, 폴리카보네이트 30~50중량부 및 테트라부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트(tetrabutylphosphonium tetrafluoroborate) 10~20 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 제1 투명 기판 상에 형성된 투명 회로와 제2투명 기판 사이에 절연층을 포함할 수 있다.
상기 제2투명 기판과 제1투명 기판 외측 각각에 형성되어 상기 제2투명 기판과 제1투명 기판을 보호하는 투명 보호층이 더 형성될 수 있다.
상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투명 회로 및 투명 기판이 적층된 인테리어 벽의 제조 방법에 있어서, (a) 제1투명 기판 상에 투명 회로를 형성하는 단계; (b) 상기 제1투명 기판 상에 홈을 형성하고, 상기 홈에 투명 전극을 포함하는 LED 칩을 부착하여 하나의 전극을 투명 회로에 솔더링(soldering)하는 단계; (c) 제2투명 기판 상에 투명 회로를 형성하는 단계; (d) 상기 제2투명 기판 상에 홀을 형성하고, 다른 하나의 전극을 상기 홀에 솔더링(soldering)하는 단계; 및 (e) 상기 제1투명 기판 측면에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 및 (c) 단계의 투명 회로는 투명 전극을 형성한 후 에칭을 수행하여 형성될 수 있다.
상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에, 상기 제1투명 기판 상에 형성된 투명 회로와 제2투명 기판 사이에 절연층을 형성하되 무용제 접착테이프에 의해 접착되어 형성되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 반사층은 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 100중량부에 대하여, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로오즈 10~30중량부, 폴리카보네이트 30~50중량부 및 테트라부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트(tetrabutylphosphonium tetrafluoroborate) 10~20 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 LED 인테리어 벽은 투명 회로와 투명 기판으로 형성됨으로써, 투명성이 우수한 효과가 있다. 또한, LED 칩의 투명 전극 중 하나의 전극은 제1투명 기판에 솔더링(soldering)되고, 다른 하나의 전극은 제2투명 기판에 솔더링(soldering)된다. 이러한 다층의 투명 기판에 의해 복수의 LED 칩을 포함하더라도, 단층의 투명 기판보다 전극의 저항을 2.5배 이상 낮추어 열 발생을 최소화시키고, 해상도가 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인테리어 벽의 제조 순서를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인테리어 벽을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인테리어 벽의 제조 순서를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인테리어 벽을 나타낸 단면도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 LED 칩이 부착된 인테리어 벽을 나타낸 정면도이고, (b)는 투명 전극이 제1투명 기판에 솔더링되는 부분을 나타낸 것이고, (c)는 투명 전극이 제2투명 기판에 솔더링되는 부분을 나타낸 것이다.
도 6의 (a)는 2×2 구조의 매트릭스를 나타낸 것이고, (b)는 단층 기판, (c)는 다층 기판을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 효율이 향상된 LED 인테리어 벽 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 기재되는 '투명'의 개념은 빛을 100% 투과시키는 것으로 한정 해석되지 않으며, '투명'한 것으로 인식 가능한 정도, 즉 소정 수준 이상의 투과율을 포함하는 개념으로 해석될 수 있다.
본 발명에서는 적어도 하나 이상의 LED 칩, 투명 기판 및 투명 회로를 포함하는 인테리어 벽을 제공하고자 한다. 본 발명의 인테리어 벽은 LED 칩의 투명 전극 중 하나의 전극은 제1투명 기판에 솔더링(soldering)되고, 다른 하나의 전극은 제2투명 기판에 솔더링(soldering)됨으로써, 전극의 저항을 낮추어 열 발생을 최소화시키고, 우수한 해상도를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 투명 발광장치의 제조 순서를 도시한 단면도이고, 도 1의 (c)는 본 발명의 투명 발광장치를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 투명 발광장치는 투명 회로(11, 21), 제1투명 기판(22), 제2투명 기판(12) 및 LED 칩(30)을 포함한다.
제1투명 기판(22)은 상기 제2투명 기판(12) 하부에 위치하고, 투명 회로(21)가 형성되어 있다. 제1투명 기판(22)에는 홈이 형성되어 있는데, 상기 홈은 후술할 LED 칩(30)이 부착되는 공간이다. 홈은 LED 칩(30)의 외형 크기보다 0.02~0.05mm정도 크게 형성되어 LED 칩(30)이 홈에 원활하게 삽입되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제1투명 기판(22)의 두께는 LED 칩(30)의 발광되는 방향을 고려하여, 대략 0.3~2cm일 수 있다. 두께가 0.3cm 미만인 경우, 제1투명 기판이 과도하게 휘어져 제품의 불량이 발생하는 문제점이 있다. 반대로, 두께가 2cm를 초과하는 경우 발광장치의 두께 및 부피 증가로 인해 발광장치의 공간적인 제약이 발생하며, 기판의 유연성이 감소되어 곡면 등의 비평면 환경에 설치의 제약이 발생한다.
제2투명 기판(12)은 홀을 포함하고, 상기 홀을 제외한 부분에 투명 회로(11)가 형성되며, 제2투명 기판(12)은 투명 발광장치의 상부에 위치한다. 상기 제2투명 기판(12)과 후술할 제1투명 기판(22)은 플라스틱 소재로 형성된 기판으로서, 예를 들어 아크릴, PC(Poly Carbonate), PET 등 다양한 소재가 이용될 수 있다. 상기 제2투명 기판(12)과 후술할 제1투명 기판(22)은 소정 크기로 절단함에 따라 형성될 수 있다.
상기 제2투명 기판(12)과 제1투명 기판(22)에 형성되는 투명 회로는 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 등과 같은 투명 산화물 또는 은 나노와이어를 이용하여 형성될 수 있다. ITO와 IZO는 비저항값이 낮고 저온에서 증착이 가능하며, 가시광선의 광 투과도가 높은 장점을 지닌다.
종래에는 불투명한 회로를 이용한 발광장치를 차량이나 상가 등의 유리창에 설치한 경우, 발광장치 자체에 의해 시야가 차단되므로 내부나 외부로부터 투시성이 확보되지 않는 문제점이 있었다. 본 발명의 투명 회로는 투명 산화물 또는 은 나노와이어 등과 같은 투명 전도성 재질로 형성됨으로써, 투명성이 우수하면서도 두께가 얇은 효과가 있다. 상기 투명 회로는 에칭, 증착, 표면 처리 등에 의해 제2투명 기판(12)과 제1투명 기판(22) 상에 형성될 수 있다.
LED 칩(30)은 일반적인 발광소자 칩의 구성 요소를 그대로 이용할 수 있으며, 기판 및 기판 상에 순차 형성된 제1 도전형 질화물 반도체층(주로 n형 질화물 반도체층(n-GaN)), 활성층, 제2 도전형 질화물 반도체층(주로 p형 질화물 반도체층(p-GaN))을 포함한다. 제1 도전형 질화물 반도체층(120)과 제2 도전형 질화물 반도체층(140) 중 어느 하나는 n형 질화물 반도체층이 될 수 있으며, 다른 하나는 p형 질화물 반도체층이 될 수 있다. 상기 기판은 사파이어(Al2O3)와 같은 기판이 사용될 수 있다. 상기 LED 칩(30)의 제1 도전형 질화물 반도체층 및 제2 도전형 질화물 반도체층 각각의 표면에 투명 전극이 구비된다.
상기 LED 칩(30)은 상기 제1투명 기판(22)에 형성된 홈에 부착되고, 상기 LED 칩(30) 표면에 투명 전극이 포함된다. 상기 LED 칩(30)은 접착용 에폭시를 도포하여 홈에 부착될 수 있으며, 상기 투명 전극은 LED 칩(30) 표면에 형성될 수 있다. 상기 투명 전극 중 하나의 전극은 상기 제2투명 기판(12)의 홀에 솔더링(soldering)되고, 다른 하나의 전극은 상기 제1투명 기판(22)에 솔더링(soldering)될 수 있다. 예를 들어, LED 칩(30) 표면에 구비된 -전극은 상기 제2투명 기판(12)의 홀에 솔더링되고, +극은 상기 제1투명 기판(22)에 형성된 투명 회로에 솔더링된다. 즉, LED 칩(30)에 구비된 투명 전극 중 하나의 전극이 솔더링에 의해 제2투명 기판(12)의 투명 회로(11)에 연결되고, 다른 하나의 전극이 솔더링에 의해 제1투명 기판(22)의 투명 회로(21)에 연결된다.
상기 투명 전극은 투명 회로에서 전술한 바와 같이, ITO, IZO, ZnO 등과 같은 투명 산화물 또는 은 나노와이어를 이용하여 형성될 수 있다. ITO와 IZO는 비저항값이 낮고 저온에서 증착이 가능하며, 가시광선의 광 투과도가 높은 장점을 지닌다.
본 발명의 2층 기판으로 형성된 구조에 있어서, 제2투명 기판(12)은 단순 덮개 역할을 수행하는 것이 아닌 LED 칩(30)의 투명 전극이 연결되는 기판으로 작용한다. 이러한 인테리어 벽의 구성은 기존의 단층 기판에 LED 칩을 실장하였을 때 발생하는 발열 문제 및 해상도 저하 문제를 개선할 수 있다.
본 발명의 2층 기판으로 형성된 인테리어 벽은 단층으로 형성된 인테리어 벽보다 저항을 2.5배 이상 낮출 수 있으며, 식 1 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
LED 칩의 애노드(Anode)와 캐소드(cathode)를 기판의 연결패턴(회로)에 연결하는데 있어서, 연결패턴의 길이가 길어질수록, 폭이 좁아질수록 저항이 증가한다. 연결패턴의 길이를 L, 폭을 W라고 가정할 때, 단일 연결패턴의 저항은 다음과 같이 계산된다.
식 1. L(mm)/W(mm) × 투명 전극의 면저항(Ω) = 단일 연결패턴의 총 저항(Ω)
도 6의 (a)는 2×2 구조의 매트릭스를 나타낸 것이고, (b)는 단층 기판, (c)는 다층 기판을 나타낸 것이다. 단층 기판과 다층 기판의 차이점만을 비교하기 위해 단위는 모두 생략하기로 한다.
단층 기판의 경우 하나의 층에서 LED 칩의 애노드와 캐소드에 연결되는 연결패턴을 모두 가져야 한다. 따라서, 도 6의 (b)에서와 같이 LED 칩 ①과 ②에 전원을 인가하기 위한 여러 개의 회로를 형성할 필요가 있다. 도 6의 (b)에서 c를 캐소드 공통 또는 애노드 공통으로 가정한다.
식 1을 이용하여, 단층 기판(도 6의 (b))에서 LED 칩 ①과 ②의 연결패턴(회로)의 저항을 계산할 수 있다. 먼저, ①의 캐소드에서 폭 c, 길이 1의 연결패턴이 형성되고, ①의 애노드에서 폭 b, 길이 1의 연결패턴이 형성되었다. ②의 캐소드에서 폭 c, 길이 3의 연결패턴이 형성되고, ②의 애노드에서 폭 a, 길이 3의 연결패턴이 형성되었다. 따라서, ①의 저항은 1/c+1/b이고, ②의 저항은 3/a+3/c임을 알 수 있다. 또한, a+b+c=2임을 알 수 있다. 상기 ②의 저항은 3/c+2/a+1/(a+b)일 수 있으나, 1/(a+b)가 1/a, 1/b에 비해 매우 작은 값이므로, 3/a+3/c으로 기재하는 것이 바람직하다.
이때, 균일한 광출력을 위해 LED 칩 ①과 ②에 동일한 전압이 인가되었을 때, LED 칩 ①과 ②의 저항은 동일해야 하며, ②의 저항 3/a+3/c이 최소값을 지녀야 광 효율이 우수하다. 이에 따라, ①의 저항과 ②의 저항이 같을 경우, 1/c+1/b=3/a+3/c이 성립하고, ②의 저항이 최소가 되기 위해서는 a=c이고, 2c=2-b의 식을 도출할 수 있다. 식 a+b+c=2, 1/c+1/b=3/a+3/c를 연립하면 b≒0.182 c≒0.909이며, 이를 통해 전극의 저항은 약 6.595라는 것을 알 수 있다.
다층 기판(도 6의 (c))의 경우 하나의 층에 LED 칩의 애노드에 연결되는 연결패턴을 형성하고, 다른 하나의 층에 캐소드에 연결되는 연결패턴을 가져야 한다.
다층 기판일 때, 아래층을 도 6의(a)로 가정하고, 위층을 도 6의 (c)로 가정할 때, 아래층에서 캐소드(또는 애노드)에 연결되는 패턴을 형성하고, 위층에 애노드(또는 캐소드)에 연결되는 패턴을 형성한다. 즉, 다층 기판은 단층 기판과 달리 회로를 두개의 층으로 나누어 형성하는 것이다.
식 1을 이용하여, 다층 기판에서 LED 칩 ①과 ②의 연결패턴(회로)의 저항을 계산할 수 있다. 먼저, ①의 캐소드에서 폭 4, 길이 1의 연결패턴이 형성되고, ①의 애노드에서 폭 a, 길이 1의 연결패턴이 형성되었다. ②의 캐소드에서 폭 4, 길이 3의 연결패턴이 형성되고, ②의 애노드에서 폭 b, 길이 3의 연결패턴이 형성되었다.
따라서, 아래층에서 ①의 저항은 1/4이고, ②의 저항은 3/4이다. 위층에서 ①의 저항은 1/a 이고, ②의 저항은 3/b이다. 이때, 균일한 광출력을 위해 LED 칩 ①과 ②에 동일한 전압이 인가되었을 때, LED 칩 ①과 ②의 저항은 동일해야 하며, ②의 저항 3/4+3/b이 최소값을 지녀야 광 효율이 우수하다. 이에 따라, ①의 저항과 ②의 저항이 같을 경우, 1/a+1/4=3/4+3/b이 성립한다. 식 a+b=2, 1/a+1/4=3/4+3/b를 연립하면 b=-3+√21이고, 저항은 약 2.646인 것을 알 수 있다.
따라서, 단층 기판에서의 저항 6.595를 다층 기판에서의 저항 2.646으로 감소시킬 수 있다. 이는 약 2.5배의 저항이 낮아졌음을 의미한다.
본 발명의 인테리어 벽은 발광되는 빛을 전면으로 집중시켜 발광 효율을 높일 수 있도록, 제1투명 기판 측면에 반사층(미도시)이 형성된다.
상기 반사층은 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 100중량부에 대하여, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로오즈 10~30중량부, 폴리카보네이트 30~50중량부, 및 테트라부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트(tetrabutylphosphonium tetrafluoroborate) 10~20중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되어, 반사성 뿐만 아니라 내구성 및 내열성이 우수하다. 상기 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 100중량부에 대하여, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로오즈가 10중량부 미만이거나, 30중량부를 초과하는 경우, 점착성능이 저하될 수 있다. 상기 폴리카보네이트의 함량이 30중량부 미만인 경우, 반사성이 저하되고, 50중량부를 초과하는 경우, 너무 많은 함량으로 인해 기대 이상의 효과없이 제조비용만 증가된다. 상기 테트라부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트는 300℃ 이상의 고온에서 열분해를 일으키지 않는 특징이 있으며, 10중량부 미만으로 첨가되는 경우, 투명 발광장치의 내구성 및 내열성이 저하될 수 있고, 20중량부를 초과하여 첨가되는 경우, 입자의 뭉침 현상으로 인해 조성물의 도포 및 분사가 어려울 수 있다.
본 발명의 인테리어 벽은 제1투명 기판(22) 상에 형성된 투명 회로(21)와 제2투명 기판(12) 사이에 절연층(미도시)을 포함할 수 있으며, 절연층은 폴리이미드 수지, 폴리에스터 수지, 글라스 에폭시 수지, 알루미늄 옥사이드, 및 실리콘 질화막(Si3N4) 등으로부터 필름 형태로 제조될 수 있다. 이러한 절연층은 스퍼터링 또는 e-beam 증착 방법으로 증착될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2투명 기판과 제1투명 기판 외측 각각에 형성되어 상기 제1투명 기판과 제2투명 기판을 절연시킴과 동시에 솔더링된 부분을 보호하는 투명 보호층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 투명 보호층(미도시)은 코팅액을 분사기와 같은 분사수단을 통해 분사하여 형성된 투명 코팅층이거나, 접착물질이 도포된 투명 시트일 수 있다. 상기 투명 보호층은 무광택 및 소수성 효과를 가지는 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethyl cyclotetrasiloxane), 보로실리케이트(borosilicate) 등을 포함하는 코팅액으로부터 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인테리어 벽의 제조 순서를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 투명 회로 및 투명 기판이 적층된 인테리어 벽은 다음과 같은 순서에 의해 제조될 수 있다.
먼저, 제1투명 기판(22) 상에 투명 회로(21)를 형성한다. 투명 회로(21)는 전술한 바와 같이, ITO, IZO, ZnO 등과 같은 투명 산화물 또는 은 나노와이어, 메탈메쉬(Metal mesh), MDSN(Multilayer Disordered Silver Nanonetwork) 등을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, PC와 같은 제1투명 기판(22) 상에 투명 전극을 증착한 후, 레이저로 에칭하거나 건식, 습식 에칭 등에 의해 투명 회로(21)를 형성할 수 있다. 한편, 투명 산화물 또는 은 나노와이어 등을 이용하여 투명 회로(21)를 필름 형태로 형성한 후, 이의 뒷면에 프라이머 처리를 하고, 프라이머 처리된 투명 회로에 제1투명 기판(22)을 접착할 수도 있다. 프라이머를 처리하는 경우, UV 접합 공정에서 자외선 조사시, 적층되는 제1투명 기판(22), 투명 회로(21) 등의 접착성이 향상되는 효과가 있다.
다음으로, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 정밀 가공하여 상기 제1투명 기판(22) 상에 홈을 형성한다. 상기 홈에 투명 전극을 포함하는 LED 칩(30)을 부착하여 하나의 전극을 투명 회로(21)에 솔더링(soldering)한다. 솔더링은 저온 솔더 크림, 전도성 접착제 또는 전도성 잉크를 이용하거나 대략 100℃ 이하의 온도에서 열처리하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이후에는, 상기 제1투명 기판(22) 상에 형성된 투명 회로(21)와 제2투명 기판(12) 사이에 절연층(미도시)을 형성할 수 있으며, 절연층 양면에 무용제 접착테이프를 부착하여 서로 접착될 수 있다. 제조 과정에서는 전도성 접착제, 저온 솔더 크림의 경화를 위해 100℃ 이상의 고온에 적층된 결과물을 노출하는데, 이때, 무용제 접착테이프는 기포가 발생하지 않는 장점이 있다. 또한, 투명 기판 가공시에도 무용제 접착테이프는 기포가 발생하지 않는다.
다음으로, 제2투명 기판(12) 상에 투명 회로(11)를 형성한다. 투명 회로(22)는 전술한 바와 같이, 투명 전극의 증착 및 레이저 에칭에 의해 형성될 수 있다. 투명 전극의 증착은 이베퍼레이션(evaporation), 스퍼터링(sputtering) 등의 PVD(Physical vapor deposition) 또는 PECVD(Plasma-enhanced chemical vapor deposition) 등의 CVD(chemical vapor deposition)를 이용하여 수행될 수 있다.
다음으로, 도 1의 (c)에서 도시한 바와 같이, 정밀 가공하여 상기 제2투명 기판 상에 홀을 형성하고, 다른 하나의 전극을 상기 홀에 솔더링(soldering)한다. 즉, 도 5의 (b) 및 (c)와 같이, 하나의 전극은 제1투명 기판에 솔더링되고, 다른 하나의 전극은 제2투명 기판에 솔더링된다.
다음으로, 상기 제1투명 기판 측면에 반사층을 형성한다. 상기 반사층은 전술한 바와 같다.
상기 제2투명 기판(12)과 제1투명 기판(22)은 투명 전극의 높이에 의해 이격되어 형성될 수 있으나, 인테리어 벽의 두께 및 부피를 고려하여, 제2투명 기판(12)과 제1투명 기판(22)이 맞닿을 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 제2투명 기판(12) 및 투명 회로(11)에 형성된 홀의 크기를 달리하여 인테리어 벽을 제조할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 인테리어 벽은 LED 칩의 투명 전극 중 하나의 전극은 제1투명 기판에 솔더링되고, 다른 하나의 전극은 제2투명 기판에 솔더링된다. 이러한 구성에 의해, 인테리어 벽은 복수의 LED 칩을 부착함에도 전극의 저항을 종래의 단층 기판보다 2.7배 이상 낮출 수 있어, 우수한 해상도를 나타낼 수 있다.
아울러, 투명 기판 및 투명 회로를 이용하여 LED 인테리어 벽으로 바로 적용함으로써, 미적 효과를 제공할 수 있다.
이와 같이 LED 기능을 갖는 인테리어 벽 및 그 제조 방법에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1. 인테리어 벽의 제조
실시예 1
도 1의 (a)와 같이, PC 기판 상에 ITO로 투명 전극을 증착시킨 후 에칭을 통해 투명 회로를 형성한다. 정밀 가공하여 홈이 형성된 제1투명 기판을 준비한다.
도 1의 (b)와 같이, 제1투명 기판에 형성된 홈에 투명 전극을 포함하는 LED 칩을 부착한 후, 투명 전극 중 +전극을 제1투명 기판에 형성된 투명 회로에 솔더링한다. 제1투명 기판과 동일한 방법으로, PC 기판 상에 투명 회로를 형성한 후, 정밀 가공하여 홀이 형성된 제2투명 기판을 준비한다. 다음으로, 도 1의 (c)와 같이, -전극을 제2투명 기판의 홀에 솔더링하고, 제1투명 기판 측면에 반사층을 형성하여 인테리어 벽을 제조하였다. 상기 솔더링은 솔더 크림을 이용하여 수행되며, 상기 투명 전극과 투명 회로는 ITO로 형성된다. 상기 반사층은 조성물을 분사하여 형성되고, 조성의 함량은 [표 1]에 기재하였다.
실시예 2
반사층의 조성물을 달리한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인테리어 벽을 제조하였다.
실시예 3
제2투명 기판과 제1투명 기판 외측 각각에 옥타메틸 사이클로테트라실록산(Sigma Aldrich)을 포함하는 코팅액으로부터 투명 보호층이 더 형성된 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인테리어 벽을 제조하였다.
비교예 1
Au이 포함된 적층 금속 패드로 전극을 형성하고, Au이 포함된 금속 패드로 회로를 형성한 점 및 LED 칩의 +전극과 -전극을 투명 기판의 하나의 회로에 솔더링한 점을 제외하고는 실시예와 동일한 조건으로 인테리어 벽을 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
1) 저항 측정 : Multi-tester기를 이용하여 저항을 측정하였다.
2) 투명성 : 비교예에 따라 제조된 인테리어 벽을 기준으로 하여, 실시예와 비교예의 인테리어 벽을 육안으로 비교하였다. 비교예의 인테리어 벽보다 투명성이 우수한 경우 "우수"로 표시하였다.
3) 표면 광택 : 디지털 광택기기 UGV-4D를 사용하여 측정하였다.
[표 1]
Figure 112016073111880-pat00001
[표 2]
Figure 112016073111880-pat00002
표 1을 참조하면, 실시예의 인테리어 벽이 비교예의 인테리어 벽보다 투명성이 우수한 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 실시예에서 투명 전극과 투명 회로를 ITO로 형성하고, LED 칩의 +전극과 -전극을 2개의 투명 기판 각각에 솔더링하여 나타난 결과임을 알 수 있다. 또한, 실시예 3의 인테리어 벽은 실시예 1, 2의 인테리어 벽보다 표면 광택이 낮아, 눈부심 방지 효과가 큰 것을 예상할 수 있다.
반사층의 조성의 함량을 벗어난 비교예 1은 발광효율이 낮을 것으로 예상되며, 투과율 및 투명성의 결과도 실시예 1~3보다 상대적으로 우수하지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
11 : 제2투명 기판
12, 22 : 투명 회로
21 : 제1투명 기판
30 : LED 칩

Claims (8)

  1. 투명 회로가 형성되되 홈이 형성된 제1투명 기판;
    홀을 포함하고, 상기 홀을 제외한 부분에 투명 회로가 형성된 제2투명 기판;
    상기 제1투명 기판에 형성된 홈에 부착되고, 투명 전극을 포함하는 적어도 하나 이상의 LED 칩;을 포함하고,
    상기 투명 전극 중 하나의 전극은 상기 제1투명 기판에 솔더링(soldering)되고, 다른 하나의 전극은 상기 제2투명 기판의 홀에 솔더링(soldering)되며,
    반사를 통해 발광 효율을 높이기 위해, 제1투명 기판 측면에 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 100중량부에 대하여, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로오즈 10~30중량부, 폴리카보네이트 30~50중량부 및 테트라부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트(tetrabutylphosphonium tetrafluoroborate) 10~20 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투명 기판 상에 형성된 투명 회로와 제2투명 기판 사이에 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2투명 기판과 제1투명 기판 외측 각각에 형성되어 상기 제2투명 기판과 제1투명 기판을 보호하는 투명 보호층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽.
  5. 투명 회로 및 투명 기판이 적층된 인테리어 벽의 제조 방법에 있어서,
    (a) 제1투명 기판 상에 투명 회로를 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1투명 기판 상에 홈을 형성하고, 상기 홈에 투명 전극을 포함하는 LED 칩을 부착하여 하나의 전극을 투명 회로에 솔더링(soldering)하는 단계;
    (c) 제2투명 기판 상에 투명 회로를 형성하는 단계;
    (d) 상기 제2투명 기판 상에 홀을 형성하고, 다른 하나의 전극을 상기 홀에 솔더링(soldering)하는 단계; 및
    (e) 상기 제1투명 기판 측면에 반사층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (a) 및 (c) 단계의 투명 회로는 투명 전극을 형성한 후 에칭을 수행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에
    상기 제1투명 기판 상에 형성된 투명 회로와 제2투명 기판 사이에 절연층을 형성하되 무용제 접착테이프에 의해 접착되어 형성되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 반사층은 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 100중량부에 대하여, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로오즈 10~30중량부, 폴리카보네이트 30~50중량부 및 테트라부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트(tetrabutylphosphonium tetrafluoroborate) 10~20 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 인테리어 벽의 제조 방법.


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