KR102009183B1

KR102009183B1 - 투명 led 디스플레이의 투명도 향상을 위한 led 배선방법

Info

Publication number: KR102009183B1
Application number: KR1020190035017A
Authority: KR
Inventors: 박병준
Original assignee: 주식회사 세원테크
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-08-12

Abstract

본 발명은 투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명 LED 디스플레이를 구현하기 위해 어드레서블 LED를 사용할 때 LED에 VCC 전원과 GND를 각각 구성함으로 인해 발생되는 배선 증가에 따른 투명성 저하 문제를 해소하여 시인성을 개선하고, 원자재 가격 절감 및 공정비용 손실을 방지할 수 있도록 개선된 투명LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법에 관한 것이다.

Description

투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법{LED wiring method for improving transparency of transparent LED display}

디스플레이 장치로서 LED를 실장하거나 회로로 구현하는 방법과 구조는 현재 상당히 많은 방법이 존재하고 있는 바, 이중 하나로서 경성 인쇄회로기판 위에 LED 패키지를 실장 처리하는 SMD(Surface Mount Device) 타입이 널리 이용되었다.

하지만 이러한 기술은 제품의 안정성과 내구성은 담보할 수 있으나, 부피가 크고 중량이 많이 나갈 뿐 아니라 가격이 고가인 것에 비하여 적용범위가 그리 넓지 않고 방열 기능이 떨어진다는 단점이 존재하였다.

근래 투명 기판, 플렉시블 기판에 대한 많은 연구가 이루어져 이에 대한 다양한 기술들이 게시되고 있고, SMD와 다른 COB(Chip On Board) 방식으로 보다 간편한 구조에 의하여 LED를 실장 처리하는 기술과 이의 어플리케이션 역시 다양하게 공개된 상태이다.

최근에는 투명 필름을 이용하여 투명 LED 디스플레이를 구현하고 있는데, 이러한 투명 LED 디스플레이를 구성하기 위해 어드레서블(Addressable) LED를 사용하고 있으며, 이의 구동을 위해 LED에 VCC 전원과 GND(접지)를 구성하여 각 LED에 공급하는 형태를 가져야 한다.

그런데, 이렇게 어드레서블 LED에 VCC와 GND를 접속하는 방식은 도 1의 예시와 같이, 하나의 어드레서블 LED에 하나의 VCC와 하나의 GND를 각각 접속해야 하므로 배선수가 증가하게 되고, 이로 인해 투명성이 저하되어 결국 사람의 눈에 보이는 시인성을 저하시키는 단점을 파생시키고 있다.

이를 해결하기 위해 일환으로, 투명 필름의 양면에 배선을 형성하여 필름의 한면에 형성되는 배선수를 줄임으로써 시인성을 개선하려는 시도가 이루어지고 있다.

하지만, 이러한 기술은 원자재 가격의 상승과 공정비용의 상승을 초래하기 때문에 경쟁력이 떨어지고, 수율이 저하되며, 무엇보다도 양면의 배선지점을 일치시켜야 하기 때문에 공정이 매우 까다롭고 번거롭다는 단점이 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1624101(2016.05.19.) '투명 PCB 기반의 플렉시블 LED 디스플레이 장치' 대한민국 공개특허 제10-2018-0047759호(2018.05.10.) '투명 발광다이오드 필름'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 투명 LED 디스플레이를 구현하기 위해 어드레서블 LED를 사용할 때 LED에 VCC 전원과 GND를 각각 구성함으로 인해 발생되는 배선 증가에 따른 투명성 저하 문제를 해소하여 시인성을 개선하고, 원자재 가격 절감 및 공정비용 손실을 방지할 수 있도록 개선된 투명LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위해 투명 필름에 LED를 배선하는 방법에 있어서;
색상이 R-G-B로 배열된 제1 LED(100a)와, B-G-R로 배열된 제2 LED(100b)를 구비하는 제1단계; 상기 제1 LED(100a)와 제2 LED(100b)를 일정간격을 두고 서로 교호되게 인라인 상으로 배열 고정하는 제2단계; 상기 제2단계가 완료되면, R단에서는 VCC를 공용화하고, B단에서는 GND를 공용화하는 제3단계;를 포함하고,
상기 제2단계를 통해 색상이 R-G-B, B-G-R, R-G-B, B-G-R의 형태로 LED(100)가 교호되게 배열될 때 모든 R-R간 거리가 동일하게 유지되게 간격을 조절하는 단계를 더 수행하며;
상기 투명 필름은 투명 실리카 3.5중량%와, 메틸술포닉메탄 2.5중량%와, 디부틸에테르 2.5중량%와, 코카미도프로필 베타인 1.5중량%와, 폴리옥시알킬렌 트리올 2.5중량%와, 디이소노닐프탈레이트 1.5중량% 및 나머지 PET 수지로 이루어진 수지액을 필름 형태로 성형된 것을 사용하여 내구성과 방수성, 방오성을 확보한 것을 특징으로 하는 투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 투명 LED 디스플레이를 구현하기 위해 어드레서블 LED를 사용할 때 LED에 VCC 전원과 GND를 각각 구성함으로 인해 발생되는 배선 증가에 따른 투명성 저하 문제를 해소하여 시인성을 개선하고, 원자재 가격 절감 및 공정비용 손실을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 투명 LED 배선예를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 투명 LED 배선예를 보인 예시도이다.
도 3는 본 발명에서 사용되는 어드레서블 LED의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 투명 LED 디스플레이의 실제 시현예를 보인 예시적인 샘플 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 투명 LED 구현을 위한 어드레서블 LED의 배열예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법을 통해 생산되는 투명 LED 디스플레이는 필름 형태로서 플렉시블하고, 곡면시공이 가능하며, 시공 크기에 맞게 절단하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

특히, 기존 ITO 유리타입이 정형화된 제품사이즈, 불투명, 무거움, 시공난이성, 곡면시공 불가성 등의 한계를 가짐에 반해, 본 발명에 따른 필름형 투명 LED 디스플레이는 투명도를 90% 이상 유지할 수 있고, 경량이며, 창문 부착형으로서 곡률을 포함한 자유크기, 자유재단이 가능한 특장점을 가진다.

이때, 본 발명에서 사용되는 LED(100)도 현재 통용되고 있는 어드레서블(Addressable) LED를 사용한다.

어드레서블 LED는 RGB LED처럼 세 가지 색을 낼 수 있는데, 일반적인 RGB LED와 크게 다른 점은 디지털 신호를 통해 제어된다는 점이다. 때문에, 반드시 마이크로컨트롤러를 통해서 디지털 신호를 명령으로 하여 세 가지 색상의 자유로운 조합 제어가 가능하고, 또한 여러 개의 어드레서블 LED를 직렬 연결해서 쓸 수 있다. 여기에서, 어드레서블 LED를 한 개를 사용하거나 100개를 사용하거나 상관없이 단 한 개 내지 두 개의 디지털 핀으로 모두 제어할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 어드레서블 LED는 RGB LED와 비슷하게 생겼지만 속은 완전히 다르게 구성된 것으로, 도 3의 예시와 같이 DIN 핀을 통해 외부에서 디지털 신호로 명령을 받아 이를 해석해서 자체적으로 PWM 신호를 만들어 내어 각각의 색깔 LED를 제어하게 된다. 그리고, 전원연결을 위한 VCC 핀과, 그라운드를 위한 GND 핀을 포함하고, 디지털 신호를 받는 DIN 핀 말고 DOUT 핀도 포함하는데, 이 DOUT 핀은 다른 어드레서블 LED에 데이터를 전달해 주는 데이터 출력 핀이다. 때문에, 여러 개의 어드레서블 LED를 연결해서 쓸 수 있게 된다.

본 발명은 이와 같은 어드레서블 LED를 기본 LED(100)로 하여 도 2와 같은 배열 구조를 갖도록 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법의 가장 핵심적인 포인트는 공용화에 있다.

다시 말해, VCC와 GND를 공용화시킴으로써 중복 배선되던 것을 없애 기존 배선의 1/2을 감소시킬 수 있도록 구성한 것이다.

때문에, 배선수가 줄어든 만큼 투명도는 향상되며, 공정손실이나 가공비용을 증대시키지 않으면서도 효율적인 배선이 가능하게 되고, 정확한 제어가 가능하게 된다.

그런데, LED(100)의 VCC와 GND를 공용화시키려면 기존처럼 배열해서는 안되고, 이하 설명과 같이 배열해야 한다.

예컨대, 본 발명에 따른 배선방법은 먼저, 색상이 R-G-B로 배열된 제1 LED(100a)와, B-G-R로 배열된 제2 LED(100b)를 구비하는 제1단계를 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 LED(100)는 색상인 R,G,B의 배열순서가 다른 두 개, 즉 제1,2 LED(100a,100b)를 포함한다.

그리고, 제1 LED(100a)와 제2 LED(100b)를 일정간격을 두고 서로 교호되게 인라인 상으로 배열 고정하는 제2단계를 수행한다.

그러면, 색상배열만 살펴볼 경우, R-G-B, B-G-R, R-G-B, B-G-R, .....과 같이 서로 인접한 LED(100)의 색상단이 서로 같은 색상단으로 배열되게 되어 공용화가 가능하게 된다.

즉, 상기 제2단계가 완료되면, R단에서는 VCC를 공용화하고, B단에서는 GND를 공용화하는 제3단계를 수행한다.

이와 같이 배선을 구성하게 되면, VCC와 GND의 공용화에 따라 배선수가 기존 대비 1/2만큼 줄어들기 때문에 투명도를 높여 시인성을 강화시킬 수 있게 된다.

이러한 구현예는 도 4에 예시적인 샘플 실물 사진을 통해 확인된다.

여기에서, 상술한 바와 같이 R-G-B, B-G-R, R-G-B, B-G-R, ...의 형태로 LED(100)를 교호되게 배열하게 되면 색상 믹싱에 의해 화이트를 구성할 때 가장 강한 시인성을 제공하는 R의 간격 변화로 인해 화면 왜곡과 같은 착시현상을 일으킬 수 있다.

즉, 간격이 달라짐으로 인해 사람의 눈에는 라인(줄) 하나가 빠진 것처럼 보이는 줄빠짐 착시현상을 야기할 수 있다.

이것은 도 5의 (a)에서와 같이, 최초 R-R간 거리(D1)가 8mm라고 가정할 때 두번째는 LED가 역방향으로 배치된 것과 같은 이치이므로 R-R간 거리(D2)가 4mm로 최초 거리의 절반에 해당되고, 이러한 것이 계속 반복되게 배열되므로 4mm 간격으로 줄빠짐과 같은 착시를 일으키게 된다.

이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 도 5의 (b)에서와 같이, 두번째 R-R간 거리(D2)의 간격을 늘려 8mm가 되게 함으로써 모든 R-R간 거리가 동일하게 유지되게 하여 줄빠짐 착시현상이 생기지 않게 함으로써 품질 향상도 함께 높일 수 있도록 구성된다.

덧붙여, 본 발명에서는 투명도를 향상시키면서 내구성과 방수성, 방오성을 강화시킬 수 있도록 상기 투명 필름은, 투명 실리카 3.5중량%와, 메틸술포닉메탄 2.5중량%와, 디부틸에테르 2.5중량%와, 코카미도프로필 베타인 1.5중량%와, 폴리옥시알킬렌 트리올 2.5중량%와, 디이소노닐프탈레이트 1.5중량% 및 나머지 PET 수지로 이루어진 수지액을 필름 형태로 성형된 것을 사용한다.

이때, 상기 투명 실리카는 대표적인 발수, 방수성분으로서 방습 기능을 구현하기 위해 첨가되며, 상기 메틸술포닉메탄은 유연성을 유지하면서 크랙, 갈라짐을 억제하기 위해 첨가되고, 상기 디부틸에테르는 유기성 에스테르로서 합성력을 높여 인장강도와 굴곡강도를 향상시키기 위해 첨가되며, 상기 코카미도프로필 베타인(Cocamidopropyl betain)은 증점 기능을 강화시키기 위해 첨가되고, 상기 폴리옥시알킬렌 트리올은 가교성 증대를 통한 바인딩력을 높이고 습열내구성 및 내충격성을 향상시키기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 디이소노닐프탈레이트는 PET의 유리전이온도를 낮추어 유연성을 강화시키기 위해 첨가되며, 상기 PET는 투명성을 확보하면서 내구성과 내열성, 내약품성을 유지하기 위한 베이스 수지이다.

이와 같이 조성으로 이루어진 필름의 내수특성을 확인하기 위해 방수 특성을 확인하기 위해 시료(5cm×5cm×0.1cm)를 만들고 그 표면 10군데에 파란색 물감을 탄 물을 스포이드로 1방울씩 떨어 뜨린 후 5시간이 경과하도록 방치하였다.

그런 다음, 파란색 물감을 탄 물이 번지거나 표면에 스며들었는지 육안으로 확인하였다.

확인 결과, 시표 표면에서 번지거나 스며든 흔적을 찾을 수 없었다.

이를 통해, 본 발명에 따른 투명 필름은 방수성이 있는 것으로 확인되었다.

또한, 방오성을 확인하기 위해 더스트(dust)가 날리는 챔버에 넣고 수직하게 세운 상태로 5일간 방치한 후 꺼내어 표면에 더스트 잔류량을 확인하였다.

확인 결과, 육안으로 확인해도 깨끗할 정도로 더스트 부착이 발견되지 않았다. 이를 통해, 방오성이 있는 것으로 확인되었다.

100: LED

Claims

투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위해 투명 필름에 LED를 배선하는 방법에 있어서;
색상이 R-G-B로 배열된 제1 LED(100a)와, B-G-R로 배열된 제2 LED(100b)를 구비하는 제1단계; 상기 제1 LED(100a)와 제2 LED(100b)를 일정간격을 두고 서로 교호되게 인라인 상으로 배열 고정하는 제2단계; 상기 제2단계가 완료되면, R단에서는 VCC를 공용화하고, B단에서는 GND를 공용화하는 제3단계;를 포함하고,
상기 제2단계를 통해 색상이 R-G-B, B-G-R, R-G-B, B-G-R의 형태로 LED(100)가 교호되게 배열될 때 모든 R-R간 거리가 동일하게 유지되게 간격을 조절하는 단계를 더 수행하며;
상기 투명 필름은 투명 실리카 3.5중량%와, 메틸술포닉메탄 2.5중량%와, 디부틸에테르 2.5중량%와, 코카미도프로필 베타인 1.5중량%와, 폴리옥시알킬렌 트리올 2.5중량%와, 디이소노닐프탈레이트 1.5중량% 및 나머지 PET 수지로 이루어진 수지액을 필름 형태로 성형된 것을 사용하여 내구성과 방수성, 방오성을 확보한 것을 특징으로 하는 투명 LED 디스플레이의 투명도 향상을 위한 LED 배선방법.
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