KR101999568B1 - 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 및 그를 이용한 디스플레이 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 발전을 수행하면서 동시에 프로젝션 디스플레이 기능을 수행하기 위한 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 및 그를 이용한 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이는 태양광이 조사되며, 프로젝터로부터 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름 및 투명 필름의 테두리의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름에 조사되는 태양광을 통해 발전하는 태양 전지를 포함한다.
Description
본 발명은 형광 프로젝션 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 발전을 수행하면서 동시에 프로젝션 디스플레이 기능을 수행하기 위한 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 및 그를 이용한 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
투명 광농축 태양전지(Luminescent solar concentrator)는 형광체가 분산되어 있는 투명 도광판 엣지 부분에 태양 전지를 부착함으로써, 투명 태양 전지를 제조하는 기술이다. 이러한 투명 광농축 태양전지는 파장 매칭성 및 신뢰성을 갖는 형광체의 부재로 연구가 답보해 왔으나, 양자점 형광체의 등장으로 새로운 기술 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
이러한 투명 광농축 태양전지는 효율이 기존 부투명한 태양전지보다 낮아도 투명하다는 기능성 때문에 산업적으로 응용이 고찰됨에 따라, 추가적인 기능성을 부여하기 위한 노력이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 광 발전을 수행하면서 동시에 프로젝션 디스플레이 기능을 수행할 수 있는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 및 그를 이용한 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이는 태양광이 조사되며, 프로젝터로부터 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름, 상기 투명 필름의 테두리의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름에 조사되는 태양광을 통해 발전하는 태양 전지를 포함한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이에 있어서, 상기 투명 필름의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름을 지지하는 투명 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이에 있어서, 상기 형광체는 50nm 이하의 크기를 가지며 발광 파장이 420 ~ 650nm 이내인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이에 있어서, 상기 투명 필름은 30% 이상의 투과도와, 3% 이하의 헤이즈를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템은 태양광이 조사되며, 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름, 상기 투명 필름의 테두리의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름에 조사되는 태양광을 통해 발전하는 태양 전지를 구비하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 및 상기 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이에 상기 여기 파장의 프로젝션 빔을 조사하여 색상이 표시되도록 하는 프로젝터를 포함한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 여기 파장은 420nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 프로젝션 빔의 광원은 LED 또는 Laser projector를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 프로젝터의 이미지 형성 소자는 DMD(Digital Light Processing) 또는 Galvano-Scanner를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이는 태양광을 산란시키며, 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름과, 투명 필름의 테두리의 적어도 일측면에 배치되는 태양 전지를 구비하여, 태양 전지와 디스플레이 기능을 복합적으로 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이는 투명하면서도 태양광 발전을 가능하도록 하기 때문에 창호형 태양 전지로 사용될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이는 창호가 갖는 기능성을 투명 창호, 태양광 발전, 투명 증강현실용 디스플레이로써의 세가지로 확장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 이용한 디스플레이 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 이용한 디스플레이 시스템을 보여주는 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)는 투명 필름(19) 및 태양 전지(40)를 포함하며, 투명 필름(19)의 적어도 일측면에 배치되어 투명 필름(19)을 지지하는 투명 기판(11, 15)를 더 포함할 수 있다.
여기서 본 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)는 도시된 바와 같이, 투명 기판(11, 15)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 투명 기판(11, 15)을 구비하지 않아도 무방하며, 이하 설명에서는 투명 기판(11, 15)을 구비한 것으로 설명하도록 한다.
투명 필름(19)은 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체(13)가 포함되어 있다.
이러한 투명 필름(19)은 투명한 투명 플라스틱 소재에 나노 형광체를 분산시켜 형성될 수 있다. 여기서 투명 플라스틱 소재는 무기물, 유기물 등 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 투명 고분자 수지(PMMA)가 사용될 수 있다. 여기서 투명 플라스틱 소재의 투과도는 80% 이상이 될 수 있다.
또한 투명 필름(19)은 나노 형광체가 복합된 투명 고분자 수지를 투명 기판(11, 15) 위에 코팅하여 형성할 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고 사출 등의 방법을 통해 투명 기판(11, 15) 없이 자체로 형태 유지가 가능한 고분자 복합 소재를 사용할 수도 있다.
이러한 투명 필름(19)은 각각 투명 플라스틱 소재를 기반으로 형광체(13)가 복합화된 복합 투명 필름이다.
여기서 형광체(13)는 가시광선(420nm ~ 650nm) 이외의 파장에 의해 여기되며, 50nm 이하의 크기(a)를 갖고, 발광 파장이 420 ~ 650nm인 나노 형광체이다. 형광체(13)로는 반도체 나노결정입자가 사용될 수 있다. 여기서 형광체(13)가 50nm 이상의 크기를 갖는 경우 산란이 발생될 수 있다.
예컨대 반도체 나노결정입자로는 퀀텀닷(quantum dot)이 사용될 수 있다.
또한 형광체(13)는 입사되는 태양광을 산란시킨다. 외부로부터 태양광이 입사하면, 형광체(13)에 충돌하여 산란되어 반사된다. 이때, 반사된 광은 투명 필름(19)과 공기의 굴절률 차이에 의해 내부에서 전반사 되어 가장 자리로 이동하게 된다. 이렇게 이동된 태양광은 투명 필름(19)의 테두리에 위치한 태양 전지(40)로 입사되어 전하를 생성한다.
또한 투명 필름(19)은 30% 이상의 투과도와, 3% 이하의 헤이즈를 갖는다. 또한 투명 필름(19) 형광체(13)의 크기와 양을 조절하여 태양 전지(40)의 집광 비율을 조절할 수 있다.
한편 투명 기판(11, 15)은 무색 투명한 것이 바람직하나 투명성은 유지하면서 유색을 가질 수 있는 필름이 될 수 있다. 이러한 투명 기판(11, 15)은 투명 필름(19)의 양측면에 각각 제1 투명 기판(11) 및 제2 투명 기판(15)으로 구성될 수 있으며, 투명 필름(19)을 지지하고 보호할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 광 발전이 가능한 프로젝션 디스플레이(10)는 투명 필름(19) 및 투명 기판(11, 15)의 테두리의 적어도 일측면에 태양 전지(40)가 배치된다.
바람직하게 태양 전지(40)는 투명 필름(19) 및 투명 기판(11, 15)의 테두리 중 가장 넓은 면적을 갖는 측면에 부착될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 테두리 전체를 커버하도록 부착될 수 있다.
예컨데 태양 전지(40)는 박막 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지(DSSC; dye-sensitized solar cell) 또는 유기 태양전지(OPV; organic photovoltaics)일 수 있다.
이러한 태양 전지(230)는 테두리 각 측면에 복수로 구비될 경우, 실용 전압을 생산하도록 직렬로 연결될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)는 태양광을 산란시키며, 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름(19)과, 투명 필름(19)의 테두리의 적어도 일측면에 배치되는 태양 전지(40)를 구비하여, 태양 전지와 디스플레이 기능을 복합적으로 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)는 투명하면서도 태양광 발전을 가능하도록 하기 때문에 창호형 태양 전지로 사용될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)는 창호가 갖는 기능성을 투명 창호, 태양광 발전, 투명 증강현실용 디스플레이로써의 세가지로 확장시킬 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)를 이용한 디스플레이 시스템에 대해서 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이를 이용한 디스플레이 시스템을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이 시스템(100)은 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)와, 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)의 적어도 일면에 프로젝션 빔을 각각 조사하는 프로젝터(20)를 포함한다.
이러한 프로젝터(20)는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이(10)에 여기 파장의 프로젝션 빔을 조사하여 이미지가 표시되도록 한다.
여기서 프로젝터(20)로부터 출력되는 프로젝션 빔의 광원은 LED 또는 Laser projector가 될 수 있다. 이러한 프로젝터(20)는 420nm 이하의 여기 파장을 출력할 수 있다.
또한 프로젝터(20)의 이미지 형성 소자는 DMD(Digital Light Processing) 또는 Galvano-Scanner를 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이
11 : 제1 투명 기판
13 : 형광체
15 : 제2 투명 기판
19 : 투명 필름
20 : 프로젝터
40 : 태양 전지
100 : 디스플레이 시스템
11 : 제1 투명 기판
13 : 형광체
15 : 제2 투명 기판
19 : 투명 필름
20 : 프로젝터
40 : 태양 전지
100 : 디스플레이 시스템
Claims (8)
- 태양광이 조사되며, 프로젝터로부터 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름;
상기 투명 필름의 테두리의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름으로부터 전반사되어 상기 투명 필름의 가장 자리로 이동하는 태양광을 통해 발전하는 태양 전지;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이. - 제1항에 있어서,
상기 투명 필름의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름을 지지하는 투명 기판;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이. - 제2항에 있어서,
상기 형광체는 50nm 이하의 크기를 가지며 발광 파장이 420 ~ 650nm 이내인 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이. - 제1항에 있어서,
상기 투명 필름은 30% 이상의 투과도와, 3% 이하의 헤이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이. - 태양광이 조사되며, 프로젝터로부터 조사되는 여기 파장에 의해 여기되어 광을 발광하는 형광체가 포함된 투명 필름, 상기 투명 필름의 테두리의 적어도 일측면에 배치되어 상기 투명 필름으로부터 전반사되어 상기 투명 필름의 가장 자리로 이동하는 태양광을 통해 발전하는 태양 전지;를 구비하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이; 및
상기 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이에 상기 여기 파장의 프로젝션 빔을 조사하여 색상이 표시되도록 하는 프로젝터;
를 포함하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 여기 파장은 420nm 이하인 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 프로젝션 빔의 광원은 LED 또는 Laser projector를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 프로젝터의 이미지 형성 소자는 DMD(Digital Light Processing) 또는 Galvano-Scanner를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전이 가능한 형광 프로젝션 디스플레이 시스템.
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