KR102621620B1 - 투명 전자 현수막 제조 방법 - Google Patents

투명 전자 현수막 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 전자 현수막 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은, 유리막을 준비하는 단계 및 상기 유리막의 양면 각각에 대응하여 투명디스플레이부 및 전력공급부 각각을 형성하는 공정을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 투명디스플레이부 및 상기 전력공급부 각각은 투명성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

투명 전자 현수막 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT ELECTRONIC BANNERS}
본 발명은 투명성이 확보됨에 따라, 주변경관을 가리지 않고 자연스럽게 주변 환경과 친화될 수 있는 투명 전자 현수막에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 제품의 두께와 무게를 감소시켜 공정 비용 및 제품의 안정성을 향상시키기 위하여 양면전극을 활용한 일체형 구조를 통해 제조되는 투명 전자 현수막에 관한 것이다.
도로나 시가지에는 광고나 홍보를 하기 위해서 천으로 제작된 다양한 현수막이 설치되고 있다. 일반적으로 현수막은 불특정 다수가 시각적으로 인지할 수 있도록 하는 선전문, 구호문 등의 각종 정보가 기입된 천 형태의 막으로, 양단부가 가로등 또는 전봇대 등의 지지대를 통해 지지되는 형태로 설치된다.
천 형태의 현수막의 경우, 한번 제작된 후 다른 광고를 게재하기 위해서 추가적인 현수막이 제조되어야 한다. 즉, 광고 내용이 변경될 때마다 새로운 현수막이 다시 제작되어야 하며, 기존 현수막의 제거 및 새로운 현수막을 다시 설치하는 과정이 필요하여, 인력과 비용이 소요될 수 있다. 또한, 제거된 현수막은 재활용이 불가능하여 전량 폐기되어야 하므로, 자원 효율성이 낮을 수 있으며, 폐기물에 의한 환경 오염을 야기하는 문제점이 있다.
추가적으로, 이러한 천 형태의 현수막은, 야간에는 가독성이 떨어져 정보 전달 효율이 낮아지며, 옥외에 설치됨에 따라, 자연 환경에 의해 쉽게 훼손되어 도시 경관을 훼손시킬 수 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 최근에는 디스플레이를 활용한 전자 현수막(또는 전광판)이 제공되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2012-0109281호는 LED 전광판을 통해 멀티미디어 데이터 또는 광고 내용을 표출하는 광고 시스템을 개시하고 있다.
다만, 이러한 LED 전광판의 경우, LED 제어에 필요한 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함하여 구비되며, PCB 또는 FPCB 등의 회로 기판들이 전광판의 투명성을 제한함에 따라, LED 전광판이 주변 경관을 해칠 수 있다.
한편, LED를 제어하기 위한 인쇄회로기판들을 측면 프레임 부분에 압축 구비시켜, LED 전광판을 투명하게 구현할 수 있으나, 이 경우, 옥외의 열악한 환경 변화 속에서 습기 및 온도에 의해 기판 또는 부품의 고장이 발생하여 장치의 수명이 현저히 떨어지고 유지 관리 비용이 지속적을 발생될 수 있으며, 여전히 프레임 부분에 대한 투명성이 확보되지 않아 도시 경관에 자연스럽게 녹아들지 못한다.
추가적으로, 전자 현수막의 경우, 디스플레이를 구동하기 위한 전력이 지속적으로 소모됨에 따라, 상당한 전력 소모 비용이 발생할 수 있다.
따라서, 주변경관을 가리지 않고 자연스럽게 주변 환경과 친화되어 미려한 도시경관 개선에 기여함과 동시에, 옥외 설치되는 장치 안에서 PCB와 FPCB 등 회로기판의 오염, 부식 및 전자부품의 고장으로부터 자유로운 진공상태의 투명 기판 구조를 구현하며, 자가 발전과 에너지 리싸이클링을 통하여 가동 전력 소모를 낮춤으로써, 사후관리비를 절감할 수 있는 투명 디스플레이 및 이를 활용한 투명전자현수막에 대한 연구 개발 수요가 존재할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 제품의 두께와 무게를 감소시켜 공정 비용 및 제품의 안정성을 향상시키기 위하여 양면전극을 활용한 일체형 구조를 가진 투명 전자 현수막의 제조 방법을 제공하기 위함이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전자 현수막 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은, 투명 전자 현수막 제조 방법에 있어서, 유리막을 준비하는 단계 및 상기 유리막의 양면 각각에 대응하여 투명디스플레이부 및 전력공급부 각각을 형성하는 공정을 수행하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 투명디스플레이부 및 상기 전력공급부 각각은 투명성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 투명디스플레이부는, 상기 유리막과 일정 이격 거리를 갖도록 구비되는 표면유리막, 상기 표면유리막과 상기 유리막 사이에 구비되며 적어도 하나의 LED 픽셀을 포함하는 상기 하나 이상의 발광 모듈, 상기 발광 모듈을 연결하는 투명전극 및 상기 표면유리막과 상기 유리막 사이에 충진되는 접합재를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 전력공급부는, 염료감응형 태양전지(DSSC, Dye Sensitized Solar Cell)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 염료감응형 태양전지는, 전지유리막, 상기 전지유리막과 상기 유리막 사이에 구비되며, 산화물에 투명성을 가진 염료(Dye)가 흡착된 전극 및 상기 전지유리막과 상기 유리막 사이에 구비되어 상기 산화물과 환원물 간의 전자의 이동을 허용하는 전해질을 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 공정은, 상기 유리막의 일면에 상기 전력공급부를 형성하는 공정 이후에 상기 유리막의 다른 일면에 상기 투명디스플레이부가 형성하는 공정이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 공정을 수행하는 단계는, 상기 유리막의 상기 다른 일면에 보호 거치대를 접촉시키는 단계, 상기 유리막의 상기 일면에 광전극(photo electrode)을 형성하는 단계, 상기 광전극에 대응하여 상대전극(counter electrode)을 접합하는 단계, 상기 상대전극의 접합이 완료된 후, 상기 유리막의 상기 다른 일면에 접촉된 상기 보호 거치대를 제거하는 단계, 상기 보호 거치대가 제거된 후, 상기 다른 일면에 대응하여 하나 이상의 발광 모듈을 실장하는 단계 및 상기 하나 이상의 발광 모듈의 실장이 완료된 후, 상기 일면에 대응하여 전해질층을 주입하여 밀봉을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 광전극을 형성하는 단계는, 상기 유리막의 상기 다른 일면에 상기 보호 거치대가 접촉된 상태에서, 상기 유리막의 일면에 투명 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 보호 거치대를 일시적으로 제거하고 세척 및 건조를 수행하는 단계, 상기 일면에 상기 투명 전극 패턴이 형성된 유리막의 상기 다른 일면에 상기 보호 거치대를 재차 접촉시키는 단계, 상기 투명 전극 패턴이 형성된 유리막의 상기 일면에 전극을 인쇄하고, TiO2 코팅을 수행하는 단계, 상기 TiO2를 소결시켜 광전극을 형성하는 단계 및 상기 보호 거치대를 재차 제거한 상태에서 상기 광전극에 염료를 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 보호 거치대는, 세라믹 소재를 통해 구비되는 기판, 연성을 가진 소재로 구성되며, 상기 기판의 일면에 구비되는 복수의 패드부 및 상기 기판의 일단으로부터 연장되어 구비되는 손잡이부를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 복수의 패드부는, 상기 기판의 중심부에 형성되는 제1패드부, 상기 기판에 포함된 복수의 변 각각에 대응하여 형성되는 제2패드부 및 상기 기판에 포함된 복수의 모서리 각각에 대응하여 형성되는 제3패드부를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 복수의 패드부는, 서로 접촉되지 않도록 구비됨에 따라, 각 패드부 사이로 순환 통로를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 기판은, 상기 패드부의 일부가 삽입되는 패드삽입홈을 포함하며, 상기 패드삽입홈에 상기 패드부의 일부가 삽입된 상태에서 경화제를 활용한 결합 공정을 통해 상기 패드부가 상기 기판의 일면에 결합되어 구비될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상기 기판의 일면에서 돌출된 패드부의 측면에 대응하여 경화 공정이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 양면전극을 활용하여 투명 전자 현수막 제조 방법을 통해 구조적으로 일체형 디바이스를 구현함으로써, 공정 효율 증가를 비롯하여, 무게감소, 내구성 증가로 제품의 상업성 및 안정성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 투명성이 확보된 투명 전자 현수막을 제공함에 따라, 주변경관을 가리지 않고 자연스럽게 주변 환경과 친화되어 도시경관 개선에 기여할 수 있다.
또한, PCB 및 FPCB 등의 회로 기판이 구비되지 않으므로, 옥외 환경에서도 고장 발생 가능성이 현저히 줄어들어, 장치의 안정성 향상 및 유리 관리 비용을 최소화하는 효과를 제공할 수 있다.
추가적으로, 정보표출을 위해 LED에 소요되는 전기를 LED 빛이 투영되는 뒷면의 염료감응형 태양전지로 회수하여, 다시 전기를 발전시키는 에너지 리싸이클링 구조를 통하여 에너지 소모를 최소화함으로써, 공공시설물의 탄소배출권 확보 및 ESG 경영과 에너지 절감을 통한 기후 문제 해결에 도움을 줄 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 종래의 현수막과 본 발명의 투명 전자 현수막를 비교하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 복수 개의 LED 픽셀을 활용하여 시각적 정보를 표현할 수 있음을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 종래의 현수막을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막의 예시적인 결합 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막을 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막의 제조 방법에 관한 예시적인 순서도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 보호 거치대를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 기판과 패드부 간의 결합을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 보호 거치대를 측면에서 바라본 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 보호 거치대가 접촉된 상태에서 유리막의 일면에 프린팅 공정이 수행되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유리막을 기준으로 양면 각각에 투명디스플레이부 및 전력공급부 각각을 형성하는 공정 과정의 예시적인 순서도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예와 관련된 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 공정 과정의 예시적인 순서도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명디스플레이부를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예와 관련된 어드레서블 LED 및 전류 루프 인터페이스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명디스플레이부에 포함된 어드레서블 LED에 관한 예시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전력공급부를 예시적으로 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예와 관련된 빛을 통해 전기 에너지를 획득하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명이 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 종래의 현수막과 본 발명의 투명 전자 현수막를 비교하기 위한 예시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 복수 개의 LED 픽셀을 활용하여 시각적 정보를 표현할 수 있음을 설명하기 위한 예시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 종래의 현수막을 설명하기 위한 예시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막의 예시적인 결합 사시도를 도시한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막을 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막의 제조 방법에 관한 예시적인 순서도를 도시한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 보호 거치대를 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예와 관련된 보호 거치대를 측면에서 바라본 예시도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 기판과 패드부 간의 결합을 설명하기 위한 예시도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예와 보호 거치대가 접촉된 상태에서 유리막의 일면에 프린팅 공정이 수행되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 유리막을 기준으로 양면 각각에 투명디스플레이부 및 전력공급부 각각을 형성하는 공정 과정의 예시적인 순서도를 도시한다. 도 12는 본 발명의 일 실시예와 관련된 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 공정 과정의 예시적인 순서도를 도시한다. 도 13은 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명디스플레이부를 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예와 관련된 어드레서블 LED 및 전류 루프 인터페이스를 설명하기 위한 예시도이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명디스플레이부에 포함된 어드레서블 LED에 관한 예시도이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전력공급부를 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 17은 본 발명의 일 실시예와 관련된 빛을 통해 전기 에너지를 획득하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 투명 전자 현수막(100)은 불특정 다수 사용자에게 다양한 시각적 정보(예컨대, 광고, 홍보, 편의, 또는 안전사고 예방에 관한 시각적 정보 등)를 제공하기 위한 전자 현수막일 수 있다. 전자 현수막이란, 천 형태의 현수막을 활용하는 과정에서 발생하는 효율 저하를 개선하기 위한 것으로, 이미지, 또는 텍스트 등을 전자 방식으로 표출하는 현수막을 의미할 수 있다. 이러한 전자 현수막은, 표시된 시각적 정보를 변경하는 과정에서 현수막을 제거하거나 또는 재설치 할 필요가 없으며, 제거된 현수막을 폐기 처리할 필요가 없기 때문에, 유지 관리를 위한 인력 및 비용의 소모를 최소화할 수 있으며, 환경 오염을 예방할 수 있다. 또한 전자 현수막은, 야간에도 식별이 용이함에 따라 정보 전달 효율이 좋다는 장점이 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 투명 전자 현수막(100)은 일정 이상의 투명도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 일반적인 전자 현수막(예컨대 전자 배너, 또는 전자 광고판 등)의 경우, 복수 개의 LED를 제어하기 위한 PCB 또는 FPCB 회로기판을 포함할 수 있다. 일반적으로, PCB 및 FPCB에 관련한 회로기판은, LED 디스플레이와 인접하여 구비되어 디스플레이의 표출을 제어한다. 예컨대, 회로기판들이 디스플레이 뒷면에 구비됨에 따라, 디스플레이의 투명성을 제한할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 지지대(10)에 의해 지지되는 종래의 전자 현수막(100a)을 살펴보면 디스플레이의 뒷면에 회로기판이 구비됨에 따라 투과성을 가질 수 없다. 즉, 종래의 전자 현수막(100a)에 의해 주변 배경이 완전히 가려지게 된다. 이러한 종래의 전자 현수막(100a)이 다양한 위치(예컨대, 도로, 교량, 산책로, 버스 쉘터 등)에 복수 개로 구비되는 경우, 뒷면의 기판들로 인해 주변 경관이 가려지게 되며, 이는 도시 경관을 해치는 요소로 작용할 수 있다.
또한, 실시예에서, PCB 또는, FPCB 등의 회로 기판을 포함하는 전자 제품들을 옥내에서 사용하는 경우에는 장치의 안정성 또는 지속력이 보장되나, 옥외에 설치되는 경우, 큰 온도 변화, 비, 눈, 바람 등 여러가지 환경 요소의 영향에 따라, 기판 또는 부품의 고장이 쉽게 발생할 수 있다. 예컨대, 습기로 인해, PCB 및 FPCB 회로 기판에 오염되거나, 부식됨에 따라, 장치의 고장이 야기될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명 전자 현수막(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 이상의 투명성을 갖도록 구비되어 장치의 뒷 부분이 배경이 투과되어 식별되는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 투명 전자 현수막(100)은 주변경관을 가리지 않고 자연스럽게 주변 환경과 친화되어 미려한 도시경관 개선에 기여할 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 주변 경관을 가리지 않는 심미적인 투명 전자 현수막을 제공할 수 있다. 예컨대, 허공에 불빛이 떠 있는 듯, 신비로우면서도 고급스러운 느낌을 연출하여 스마트시티에 어울리는 최첨단 도시 이미지 연출이 가능해진다.
구체적인 실시예에서, 본 발명의 투명 전자 현수막(100)은 LED 제어에 필요한 PCB 및 FPCB 회로 기판을 사용하지 않고 디스플레이를 구성함으로써, 투명한 디스플레이를 구현할 수 있다.
투명 전자 현수막(100)은 온도 변화와 습기에 취약한 PCB 또는 FPCB 회로 기판을 포함하지 않기 때문에, 옥외 환경에서도 장치의 향상된 안정성을 담보하며, 유지보수 비용이 절감된다는 장점이 있다.
추가적으로, 본 발명의 투명 전자 현수막(100)은 주간에는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이를 이용하여 광원(즉, LED)을 발광시켜 시각적 정보를 표출하며, 야간에는 가로등 불빛, 자동차 전조등 또는 광원을 통해 발광되는 빛을 활용하여 전기로 집전하고 이를 재사용하여 에너지의 선순환 구조에 형성할 수 있다. 즉, 빛 에너지를 기반으로 전기 에너지를 자체적으로 획득하여 공급할 수 있으므로, 디스플레이를 표출하기 위한 전력 공급 비용을 최소화할 수 있다. 다시 말해, 투명 전자 현수막(100)은 24시간 집전이 가능함에 따라, 에너지를 절감할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 17을 참조하여, 투명성 및 안정성을 확보하기 위하여, LED 제어를 위한 PCB 및 FPCB 회로 기판 없이 투명 전자 현수막(100)을 구현하는 방법 및 이를 통해 야기되는 효과에 구체적으로 후술하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 투명 전자 현수막(100)은 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)를 포함할 수 있다. 전술한 컴포넌트들은 예시적인 것으로, 본 발명의 투명 전자 현수막은 전술한 컴포넌트들로 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 실시예들에 대한 구현 양태에 따라 추가적인 컴포넌트들이 포함되거나, 또는 전술한 컴포넌트들 중 적어도 일부가 생략될 수 있다.
투명디스플레이부(110)는 시각적 정보를 표시하는 역할을 하며, 전력공급부(120)는 투명디스플레이부(110)에 전력을 공급하는 역할을 한다. 일 실시예에 따르면, 본 발명의 전력공급부(120)는 염료감응형 태양전지를 통해 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력공급부(120)는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 포함할 수 있다. 본 발명의 전력공급부(120)는 빛 에너지를 변환하여 전기 에너지를 획득하는 태양전지를 의미할 수 있다. 태양전지를 통해 획득된 전기 에너지는 투명디스플레이부(110)로 공급되어, 복수 개의 LED 픽셀을 통해 광을 표출할 수 있게 한다.
실시예에서, 태양전지는 염료감응형 태양전지(DSSC, Dye Sensitized Solar Cell)를 포함할 수 있다. 일 예로, 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리와 유사한 원리 통해 동작하는 태양전지일 수 있다.
구체적으로, 염료감응형 태양전지는 금속 산화물의 표면에 화학적으로 흡착된 특수한 염료 분자가 빛을 흡수하여 전자를 생성하고, 생성된 전자를 전극에서 모아 전기 에너지를 생산하는 원리로 동작하게 된다. 실시예에서, 염료감응형 태양전지의 경우, 투명한 염료를 통해 투명하게 구비되거나, 또는 다양한 색상의 염료를 통해 다양한 색상으로 구비될 수 있어 범용성이 높다.
이러한 염료감응형 태양전지는 비교적 구조가 단순하기 때문에 제조 단가가 실리콘계 태양전지의 20~50%에 불과하다. 또한, 염료감응형 태양전지는 빛의 입사각에 따라 효율 감소분이 거의 없고, 낮과 밤의 발전량이 다른 태양전지에 비해 높다는 장점이 있다. 즉, 염료감응형 태양전지의 경우, 입사각에 따른 효율 감소분이 거의 없기 때문에, 태양광이 입사되는 방향으로 구비되지 않아도 됨에 따라, 구비되는 위치에 대한 자율성 및 유연성이 높으며, 태양이 없는 시간에도, 다양한 빛 에너지(예컨대, 자동차의 전조등, LED로부터 발광된 불빛 또는 가로등 불빛 등)를 기반으로 전기 에너지를 생성해낸다는 장점이 있다.
본 발명의 투명 전자 현수막(100)의 경우, 장치 전반의 투명성 확보를 위하여, 염료감응형 태양전지로 구성된 전력공급부(120)를 포함하여 구비될 수 있다.
본 발명의 투명 전자 현수막(100)에 포함된 태양전지가 연료감응형 태양전지를 통해 구현됨에 따라, 주간에는 태양광을 통해 전기 에너지를 집전하며, 야간에는 차량전조등, 가로등빛, LED 광을 집전함으로써, 태양이 없는 야간 시간에도 전기 에너지를 지속적으로 획득하여 투명디스플레이부(110)에 공급할 수 있다. 특히, 연료감응형 태양전지의 일면과 접촉하여 구비되는 투명디스플레이부(110)의 복수의 LED 픽셀로부터 발광하는 빛 에너지를 전기 에너지로 재순환시킬 수 있으며, 이를 통해 에너지의 선순환 싸이클(cycle)을 구현할 수 있다.
실시예에 따르면, 투명 전자 현수막(100)은 복수 개의 픽셀을 포함하는 투명디스플레이부(110)를 포함할 수 있다. 투명디스플레이부(110)는 복수 개의 픽셀을 포함할 수 있으며, 복수 개의 픽셀의 점등을 제어하여 시각적인 정보를 표출시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적인 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명디스플레이부(110)는 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부를 점등시켜, 현재 시간(예컨대, 3시 4분)을 텍스트 형태로 표현하여 시각적 정보를 제공하거나, 또는, 현재 날씨(예컨대, 비)를 그림 형태로 표현하여 시각적 정보를 제공할 수 있다. 도 2에 포함된 시각적 정보들은 일 예시일 뿐, 본 발명의 표출 장치 보다 다양한 정보들(예컨대, 긴급 재난 정보, 전방 사고 정보, 광고 정보, 날씨 정보, 지역 공공 정보 등)을 다양한 형태의 시각적 표현을 통해 제공할 수 있음이 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 투명디스플레이부(110)는 복수 개의 픽셀 간의 점차적 점등을 통해 텍스트가 일방향으로 이동하거나 또는 객체에 움직임이 부여되는 등 역동성을 가진 시각적 표현을 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 투명디스플레이부(110)는 다양한 색상을 통해 각 픽셀을 점등함으로써, 보다 생동감 있는 객체 또는 캐릭터 등을 표현할 수도 있다.
본 발명의 투명 전자 현수막(100)에 포함된 투명디스플레이부(110)는 각 발광 모듈이 하나의 LED 픽셀로 구현되는 단일형 모듈 형태, 각 발광 모듈이 복수 개의 LED 픽셀로 구현되는 결합형 모듈 형태(즉, 스트립 타입 및 와이어 메쉬 타입) 및 필름 형태 중 적어도 하나를 통해 구현될 수 있다.
본 발명의 투명 전자 현수막(100)을 구성하는 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120) 모두가 투명성을 가짐에 따라, 주변경관을 가리지 않고 자연스럽게 주변 환경과 친화될 수 있다. 예컨대, 허공에 불빛이 떠 있는 듯, 신비로우면서도 고급스러운 느낌을 연출하여 스마트시티에 어울리는 최첨단 도시 이미지 연출이 가능해진다. 또한, 예를 들어, 시각적 정보를 표출하지 않는 낮에는 투명한 일반 유리처럼 보여 주변 경관을 해치지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)는, 서로 대응하는 형상을 통해 각각 구비될 수 있다.
한편, 각각 투명한 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)를 배면하여 접합시키는 방식으로 본 발명의 투명 전자 현수막이 구현될 수 있다. 즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 전력을 공급하는 전력공급부(120)와 시각적 정보를 표시하는 투명디스플레이부(110) 간의 접합 공정을 통해 투명 전자 현수막(100)이 구현될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)는 각각의 제조 공정 과정을 거쳐 생성된 이후, 각 유리막의 접합 공정을 통해 투명 전자 현수막(100)이 생성될 수 있다. 즉, 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)는 유리막 간의 접합 공정을 통해 일체화될 수 있다.
다만, 전술한 바와 같이, 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)가 각각 제조되어 유리막 접합 공정을 통해 접합되는 경우, 각 구성(투명디스플레이부 및 전력공급부)이 별개로 2개의 유리막 각각을 포함하여야 하여야 한다.
보다 자세히 설명하면, 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)가 각각 제조되는 경우, 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120) 각각은, 도 3의 (b)와 같이 서로 일정 이격 거리를 갖는 2개의 유리막을 포함하여 구성되며, 유리막 사이에 소자들(예컨대, 광전극, LED 픽셀, 전극, 레진 또는 충진재 등)을 포함하여 구성된다.
즉, 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120) 각각을 2개씩의 유리막을 포함하여 구성되며, 결과적으로, 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)의 유리막 간 접합 공정을 통해 생성되는 투명 전자 현수막(100)의 경우, 총 4개의 유리막을 포함하여 구성되게 된다.
이와 같이, 4개의 유리막을 통해 투명 전자 현수막이 구현되는 경우, 유리막이 다수 요구됨에 따라 공정 비용이 증가하며, 제품의 두께 및 무게가 증가하게 된다. 이는 높은 위치(예컨대, 약 2m 이상)에 주로 설치되는 전자 현수막의 제품의 안정성을 저하시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 공정 비용의 증가 및 안정성 저하 등의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 하나의 유리막을 기준으로 양면 각각에 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120) 각각을 형성하는 공정을 수행하여 투명 전자 현수막(100)을 구현할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 유리막을 공유하여, 양면 각각에 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)가 형성되는 경우, 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)를 각각 제조하여 접합시키는 제조 방안 보다, 전체적으로 활용되는 유리막의 수를 줄일 수 있으므로, 생산 단가를 낮출 수 있다.
구체적인 실시예에 따르면, 투명 전자 현수막(100)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 전력공급부(120)의 일면을 구성하는 유리막을 기준으로 투명디스플레이부(110)가 형성됨에 따라 총 3개의 유리막(즉, 표면유리막(111), 유리막(100-1), 전지유리막(121))을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 일반적으로, 투명 전자 현수막(100)(또는, 전자 현수막)은 다수의 사용자들이 볼 수 있도록 높은 곳에 구비된다. 예컨대, 투명 전자 현수막(100)은 가로등 또는 전봇대 등의 지지대에 설치될 수 있다. 본 발명의 투명 전자 현수막(100)의 경우, 전력공급부(120)와 투명디스플레이부(110)가 모두 투명성을 가지며, 3개의 유리막 만을 포함하도록 구비됨에 따라 비교적 적은 무게와 얇은 두께를 통해 구현될 수 있어, 주변 경관에 보다 자연스럽게 녹아들 수 있으며, 경량화를 통해 지지대에 보다 안정적으로 결합될 수 있다.
이와 같이, 유리막이 보다 적게 포함됨에 따라 최종 제조되는 투명 전자 현수막(100)의 두께와 무게를 줄일 수 있으며, 높은 곳에 설치되는 전자 현수막의 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 공정효율 증가와 무게감소, 내구성 증가로 인해 제품의 상업성 및 안성성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
한편, 하나의 유리막을 기준으로 양면 각각에 전력공급부(120)와 투명디스플레이부(110) 각각을 제조하는 공정을 수행하는 경우, 각 공정 간의 영향에 따라 제조되는 투명 전자 현수막(100)의 안정성이 저하될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 전력공급부(120)에 해당하는 태양전지의 경우, 제조 과정에서 고온을 필요로 한다. 예컨대, 염료감응형 태양전지의 경우, 광전극을 형성하는 소결 과정에서 약 500℃의 고온이 요구될 수 있으며, 이러한 500℃의 고온은 해당 염료감음형 태양전지와 배면되어 구비되는 투명디스플레이부(110)에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 투명디스플레이부(110)의 경우, 접합재(예컨대, 레진 또는 필름)를 통해 발광모듈을 고정시킬 수 있다. 다만, 반대면에서의 광전극 소결에 요구되는 500℃의 고온의 영향으로 레진으로 구성되는 접합재가 녹아 발광모듈이 고정되지 않고 이탈되거나, 또는 투명디스플레이부(110)의 내부가 진공 상태로 유지되지 않을 수 있다. 이에 따라, LED를 집적하는 디스플레이부에 대한 공정과 태양 전지를 형성하는 공정이 동시에 진행될 수 없다.
따라서, 하나의 유리막을 기준으로 하는 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)를 생성하는 공정과정에서, 양 공정에 영향을 받지 않도록 공정 순서와 공정 방법을 구체적으로 계획하는 것이 매우 중요하다.
이하에서는, 하나의 유리막을 기준으로 양면 각각에 디스플레이부와 전력공급부 각각을 제조하는 공정 과정에서, 각 공정 간의 영향을 받지 않도록 하는 구체적인 공정 방법 및 공정 순서에 대하여 자세하게 후술하도록 한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예와 관련된 투명 전자 현수막을 예시적으로 나타낸 예시도이다. 도 6에 도시된 단계들은 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 도 6의 단계들은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 권리 범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명 전자 현수막 제조 방법은, 유리막(100-1)을 준비하는 단계(S110)를 포함할 수 있다. 유리막(100-1)은 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120) 사이에 구비되는 것으로, 투명디스플레이부(110)의 표면유리막(111)과 유리막(100-1) 사이에는 투명디스플레이부(110)를 구성하는 소자들이 구비되며, 전력공급부(120)의 전지유리막(121)과 유리막(100-1) 사이에는 전력공급부(120)를 구성하는 소자들이 구비되게 된다. 유리막(100-1)은 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)가 공유하는 면이자, 각 구성을 분리하는 면을 의미할 수 있다. 유리막(100-1)은, 충격으로부터 내부 전자 소자들을 보호하기 위하여 일정 이상의 기계적 강도를 갖는 소재를 통해 구비되는 것이 바람직하다. 실시예에서, 유리막은, 비강화유리 즉, 일반 유리(normal glass)를 통해 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명 전자 현수막 제조 방법은, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120) 각각을 형성하는 공정을 수행하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 투명 전자 현수막(100)은, 유리막의 일면 및 다른 일면 각각에 대응하여 염료감응형 태양전지(즉, 전력공급부) 및 투명디스플레이부 각각을 형성하는 방법을 통해 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 염료감응형 태양전지(DSSC)가 전력공급부(120)로써 투명디스플레이부(110)와 접하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 투명 전자 현수막(100)이 3개의 유리막을 포함하여 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120) 각각을 형성하는 공정은, 유리막의 일면에 전력공급부를 형성하는 공정 이후에, 유리막의 다른 일면에 투명디스플레이부가 형성되는 공정이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 전력공급부(120)에 해당하는 태양전지의 경우, 제조 과정에서 고온을 필요로 한다. 예컨대, 염료감응형 태양전지의 경우, 광전극을 형성하는 소결 과정에서 약 500℃의 고온이 요구될 수 있으며, 이러한 500℃의 고온은 해당 염료감음형 태양전지와 배면되어 구비되는 투명디스플레이부(110)에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 투명디스플레이부(110)의 경우, 접합재(예컨대, 레진 또는 필름)를 통해 발광모듈을 고정시킬 수 있다. 다만, 반대면에서의 광전극 소결에 요구되는 500℃의 고온의 영향으로 레진으로 구성되는 접합재가 녹아 발광모듈이 고정되지 않고 이탈되거나, 또는 투명디스플레이부(110)의 내부가 진공 상태로 유지되지 않을 수 있다. 이에 따라, 유리막(100-1)의 일면에 비교적 고온(예컨대, 500℃)을 필요로 하는 전력공급부(120) 제조 공정이 먼저 수행되고, 이후 유리막(100-1)의 다른 일면에 비교적 저온(예컨대, 120℃)을 필요로하는 투명디스플레이부(110) 제조 공정이 수행될 수 있다.
한편, 태양전지 제조 공정이 더 높은 온도를 요구하기 때문에, 태양전지의 제조 공정이 먼저 수행되어야 하나, 태양전지 제조 공정 과정에서 발생하는 압력에 의해 유리막(100-1)의 반대면(즉, 디스플레이부가 구비되는 면)에 손상이 가해질 수 있다.
예를 들어, 염료감응형 태양전지 제조 과정에서 FTO 패턴을 인쇄하거나, 전극을 인쇄하는 공정(예컨대, 가압 스크린 프린팅 공정 등) 과정에서 유리막의 다른 일면에 압력이 가해져 손상될 수 있다.
이에 따라, 유리막의 일면에 전력공급부(120)를 제조하는 과정에서, 유리막의 반대면 표면을 보호하는 것이 매우 중요하다.
본 발명은 유리막(100-1)의 일면에 전력공급부가 형성되는 공정 과정에서, 유리막(100-1)의 다른 일면의 손상을 방지하기 위하여 보호 거치대(200)를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다. 보호 거치대(200)는 투명디스플레이부(110)가 형성되는 유리막(100-1)의 다른 일면에 접촉되어, 압력으로부터 유리막(100-1)의 다른 일면에 손상을 방지하는 역할을 한다. 보호 거치대(200)는 전력공급부(120)가 형성되는 공정 과정에서, 각 공정 단계에 따라, 유리막(100-1)의 일면에 접촉되거나, 또는 이탈되어 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 보호 거치대(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(210), 복수의 패드부(220) 및 손잡이부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 컴포넌트들은 예시적인 것으로, 본 발명의 보호 거치대는 전술한 컴포넌트들로 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 실시예들에 대한 구현 양태에 따라 추가적인 컴포넌트들이 포함되거나, 또는 전술한 컴포넌트들 중 적어도 일부가 생략될 수 있다.
실시예에 따르면, 보호 거치대(200)는 세라믹 소재를 통해 구성되는 기판(210)을 포함할 수 있다. 기판(210)은 유리막(100-1)이 거치될 수 있도록 판의 형상을 통해 구현된다.
보호 거치대(200)는, 유리막(100-1)의 일면에 태양전지가 형성되는 공정 과정에 대응하여, 유리막(100-1)의 다른 일면에 부착되어 유리막(100-1)의 표면을 보호하는 역할을 한다. 다만, 유리막(100-1)의 일면에서 수행되는 공정(예컨대, 전극 패턴 형성 및 광전극 소결 공정 등)은 고온 고압의 공정일 수 있다. 이에 따라, 기판(210)은 고온과 고압에 강인에 세라믹 소재를 통해 구비되는 것이 바람직하다. 세라믹 소재는 열/온도 변화에 강인하다. 구체적인 실시예에서, 기판(210)은 500℃도 이상 내열성을 가진 실리콘계 고무, 또는, 세라믹 소재의 산화물계(Al2O3, ZrO2 등), 리티아 자기 (Li2O-Al2O3-xSiO2)를 통해 구현될 수 있다.
예컨대, 내구성이 좋은 강화 유리를 활용하여 유리막(100-1)을 거치하는 경우, 고온의 광 소결 공정 이후 염료가 흡착되는 과정에서 온도가 빠르게 떨어짐에 따라, 강화 유리에 파손이 발생되게 된다. 따라서, 본 발명은 열과 온도 변화에 강인한 세라믹 소재를 활용하여 보호 거치대(200)의 기판(210)을 구성하는 것을 특징으로 한다.
다양한 실시예에서, 기판(210)의 일면에는 패드부(220)의 일부가 삽입되는 패드삽입홈(211)을 포함할 수 있다. 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(210)의 복수의 영역에 대응하여 패드삽입홈(211)이 형성될 수 있으며, 해당 패드삽입홈(211)에 대응하여 복수의 패드 각각이 삽입되어 결합되는 구성이다.
패드삽입홈(211)을 기 설정된 높이를 가진 홈의 형상을 통해 구비될 수 있다. 여기서 기 설정된 높이는, 패드부의 높이 보다 작은 높이를 의미할 수 있다. 패드삽입홈(211)의 높이(또는 깊이)가 해당 패드삽입홈(211)에 끼워져 결합되는 패드부(220)의 높이 보다 작음에 따라, 패드부(220)의 일부만이 패드삽입홈(211)에 삽입되고, 다른 일부는 표면에서 돌출된 형태로 외부로 노출되게 된다. 패드삽입홈(211)은 패드부(220)와 기판(210) 간의 결합력을 향상시키기 위한 구성이다. 예컨대, 기판(210)에 별도의 홈이 없는 상태에서 패드부(220)가 접착재를 통해 부착되어 구비되는 경우, 보호 거치대(200)를 압력이 가해지는 공정 과정에서 돌출된 패드부가 인가된 압력에 의해 기판(210)으로부터 쉽게 이탈될 수 있다. 패드부(220)가 이탈되는 경우, 보호 거치대(200)가 유리막(100-1)을 보다 견고하고 안전하게 지지하지 못하게 된다. 이는 공정의 안정성 및 품질 저하를 유발한다.
즉, 본 발명은, 기판(210)에 일정 깊이를 가진 홈 즉, 패드삽입홈(211)이 형성하고, 해당 패드삽입홈 각각에 대응하여 복수의 패드부 각각을 삽입 고정시킴 따라, 다양한 압력에도 각 패드부가 기판에 견고하게 부착될 수 있도록 한다.
또한, 실시예에 따르면, 보호 거치대(200)는 연성을 가진 소재로 구성되며, 기판(210)의 일면에 구비되는 복수의 패드부(220)를 포함할 수 있다. 복수의 패드부(220)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 유리막(100-1)의 일면과 직접적으로 접촉하는 부분이다. 즉, 기판(210)은 패드부(220)를 매개로 유리막(100-1)을 지지하게 된다.
패드부의 경우, 접촉되는 유리막(100-1)의 손상을 최소화하기 위해 부드러운 연성이 있는 실리콘 고무를 통해 구비된다. 실리콘 고무의 경우, 500℃ 이상의 고온에 대응하는 내열성을 가질 수 있다. 즉, 강한 내열성과 부드러운 연성을 가진 실리콘 고무를 통해 패드부를 구성하는 것이 바람직하다.
실시예에서, 복수의 패드부(220)는 기판(210)의 일면에 구비되되, 일정 패턴을 갖도록 구비될 수 있다. 여기서 일정 패턴이란, 유리막과의 접촉 면적을 최소화하면서도, 기판(210)의 다양한 영역에 대응하여 유리막(100-1)을 보다 안정적으로 지지하기 위함이다.
구체적인 실시예에서, 복수의 패드부(220)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(210)의 중심부에 형성되는 제1패드부(221), 기판에 포함된 복수의 변 각각에 대응하여 형성되는 제2패드부(222) 및 기판에 포함된 복수의 모서리 각각에 대응하여 형성되는 제3패드부(223)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 복수의 패드부(220)는 유리막과의 접촉 면적을 최소화하기 위해 사이드 영역 및 무게 중심을 위한 중앙 영역에 패턴화되어 구비될 수 있다.
실시예에서, 복수의 패드부(220)는 서로 접촉하지 않도록 구비됨에 따라, 각 패드부 사이로 순환 통로(230)를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다. 순환 통로(230)는 고온의 공정 과정에서 공기를 순환시키는 통로 역할을 한다. 예컨대, 순환 통로(230)가 구비되지 않은 경우, 고온의 소결 과정 과정에서 고온의 기체가 패드부(220)의 내측에서 배출되지 못하게 된다. 이 경우, 고온의 기체를 통해 압력 발생에 의해 유리막(100-1)에 진동이 발생하여 공정 광정을 방해할 수 있으며, 심한 경우에는, 패드부(220)의 이탈을 가속화하거나, 유리막(100-1) 자체의 파손을 야기시킬 수 있다. 따라서, 순환 통로(230)가 형성되도록 패드부(220)를 패턴화하여 구비할 수 있다.
실시예에서, 기판(210)에 형성된 패드삽입홈(211)에 패드부(220)의 일부가 삽입된 상태에서 경화제를 활용한 결합 공정을 통해 상기 패드부가 기판(210)의 일면에 결합되어 구비될 수 있다. 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하면, 패드삽입홈(211)에 경화제가 도포된 상태에서 패드부(220)가 패드삽입홈(211)에 삽입된다. 이에 따라, 패드부(220)의 하부 영역(211b)이 패드삽입홈(211)과 접촉하게 된다. 이 경우, 경화제가 패드삽입홈(211)에 도포되어 있으며, 이를 기반으로 패드부(220)와 패드삽입홈(211) 간이 경화제를 활용한 결합이 수행되게 된다. 구체적인 실시예에서, SiCHxOy계 초고온 실리콘 경화제 사용하여 접합이 수행될 수 있다. 이러한 결합 공정에 따라, 패드부(220)가 패드삽입홈(211) 내에 결합되어 구비될 수 있다.
또한, 실시예에서, 기판(210)의 일면에서 돌출된 패드부(220)의 측면에 대응하여 경화 공정이 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 패드부(220)의 측면 영역(211a)에 대응하여 경화 공정이 수행되게 된다.
기판(210)에서 돌출된 패드부(220)의 측면에 경화 공정을 수행하는 것은, 패드부(220)의 수직 변형률을 제어하기 위한 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10을 참조하면, 패드부(220)는 기판(210)과 유리막(100-1) 사이에 구비되어 유리막(100-1)의 다른 일면을 지지하는 역할을 한다. 이 경우, 유리막의 일면에는 태양전지 형성을 위한 전극 형성 과정에서 스크린 프린팅 공정이 수행될 수 있다. 즉, 스크린 프링팅 공정을 통해 유리막(100-1)의 일면에 전극이 형성된다. 스크린 프린팅 공정 과정에서, 프린팅 물질이 유입하면서 패턴에 맞춰서 코팅되게 되어 전극을 형성하게 된다. 이러한 스크린 프린팅 공정은 자동으로 간격, 압력, 속도 증을 조정하기 때문에, 유리막의 높이가 일정하게 유지되는 것이 중요하다. 다만, 본 발명의 패드부(220)의 경우, 접촉되는 유리막의 손상을 최소화하기 위하여 부드러운 연성의 소재(예컨대, 실리콘 고무)를 통해 구비되며, 이러한 연성의 재질로 구성된 패드부(220)는 상부 방향에서 인가되는 압력에 의해 쉽게 변화될 수 있다. 이에 따라, 특정 상부 영역에서 프린팅 공정에 따른 압력이 가해지면, 연성의 소재를 통해 구비되는 패드부(220)가 쉽게 가라앉게 되어 높이 변화를 발생시키며, 높이 변화에 따라 프린팅 공정 과정에서 오차가 발생하게 된다. 이는 의도하지 않은 높이와 두께 및 간격을 통해 전극을 형성하는 오류로 작용한다.
따라서, 본 발명의 패드부(220)의 압력에 따른 높이 변화 즉, 수직 변형률을 최소화하기 위하여 돌출된 측면 영역(211a)에 대응하여 경화 공정을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. 경화제를 활용한 경화 공정을 통해 패드부(220)의 눌림 즉, 수직 변형이 방지되어 프린팅 공정 과정에서도 유리막을 일정한 높이로 지지할 수 있게 된다. 특히, 유리막과 직접적으로 접촉되는 패드부(220)의 상면은 별도의 경화처리가 수행되지 않음에 따라, 부드러운 연성을 가지며, 이를 통해 유리막(100-1)의 표면에 손상이 발생하는 것을 최소화하여 지지할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 보호 거치대(200)는 기판(210)의 일단으로부터 연장되어 구비되는 손잡이부(240)를 포함할 수 있다. 손잡이부(240)는 유리막(100-1)이 보호 거치대(200)(즉, 기판)에 로드된 상태에서 이동 작업이 용이하도록 사용자가 클램핑할 수 있는 영역일 수 있다. 예컨대, 일정 상황에 따라 손잡이부(240)를 파지하여 유리막(100-1)을 보호 거치대(200)에 로드시키거나, 보호 거치대(200)를 유리막(100-1)으로부터 분리시킬 수 있다. 이러한 손잡이부(240)를 통해 공정 과정에서 보호 거치대(200)의 용이한 탈부착이 가능해져 편의성이 향상될 수 있다.
또한 실시예에서, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계는, 도 11에 도시된 바와 같이, 유리막의 다른 일면에 보호 거치대(200)를 접촉시키는 단계(S210)를 포함할 수 있다.
비교적 고온의 소결 온도를 필요로 하는 전력공급부(예컨대, 염료감응형 태양전지)에 대한 공정이 우선적으로 수행되어야 하며, 전력공급부(120)의 제조 공정 과정에서 발생하는 압력으로부터 유리막의 반대면(즉, 다른 일면)을 보호하기 위하여 보호 거치대(200)가 구비된다. 즉, 유리막의 다른 일면이 보호 거치대(200)에 로드된 상태에서 유리막(100-1)의 일면에 전력공급부(120)를 제조하는 공정이 수행될 수 있다.
또한, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120) 각각을 형성하는 공정을 수행하는 단계는, 유리막(100-1)의 일면에 광전극을 형성하는 단계(S220)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 광전극을 형성하는 단계는, 유리막의 다른 일면에 보호 거치대가 접촉된 상태에서 유리막의 일면에 투명 전극 패턴을 형성하는 단계(S221)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 전극 패턴이란, FTO(Fluorine-doped Tin Oxide) 패턴을 의미할 수 있다.
또한 실시예에서, 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 단계는, 보호 거치대(200)를 일시적으로 제거하여 세척 및 건조를 수행하는 단계(S222)를 포함할 수 있다. 투명 전극 패턴을 형성한 유리막에 대한 세척 및 건조 과정에서 보호 거치대(200)가 일시적으로 제거된다.
또한 실시예에서, 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 단계는, 일면에 투명 전극 패턴이 형성된 유리막의 다른 일면에 보호 거지대를 재차 접촉시키는 단계(S223)를 포함할 수 있다. 세척 및 건조 과정 이후에 투명 전극 패턴이 형성된 유리막은, 보호 거치대(200)에 재차 로딩된다. 즉, 투명 전극 패턴이 형성된 일면과 대응하는 다른 일면이 보호 거치대(200)가 접촉되게 된다. 세척 및 건조 과정 이후에 보호 거치대(200)를 재차 활용하는 것은, 추후 공정 과정에서 투명디스플레이부(110)가 형성되는 다른 일면을 보호하기 위한 것이다.
또한 실시예에서, 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 단계는, FTO 기판 패턴이 형성된 유리막의 일면에 전극을 인쇄하고, TiO2코팅을 수행하는 단계(S224)를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, TiO2는 높은 내부 표면적과 제조의 용이성, 화학적 안정성을 가지고 있으므로, 광전극 재료로 많이 사용된다. 광전극의 TiO2표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 광을 받아 전자를 발생시킨다. 실시예에서, TiO2는 닥터 블레이드(doctor blade), 스핀 코팅(spin coating), 그리고 스크린 프린팅(screen printing) 등 다양한 공정 방법을 통해 코팅될 수 있다.
또한 실시예에서, 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 단계는, TiO2를 소결시켜 광전극을 형성하는 단계(S225)를 포함할 수 있다. 구체적인 실시예에서, FTO glass의 제2면에 테이프 캐스팅 후 닥터 블레이드 방식으로 TiO2 paste가 코팅되며, 이후 500℃ 온도에서 일정 시간 동안(예컨대, 60분) 소성할 수 있다.
또한 실시예에서, 유리막의 일면에 광전극을 형성하는 단계는 보호 거치대(200)를 재차 제거한 상태에서 광전극에 염료를 흡착시키는 단계(S226)를 포함할 수 있다. 일 예로, 광전극이 형성된 이후, 전기로 내에서 일정 온도(예컨대, 80℃)까지 냉각이 수행될 수 있으며, 냉각된 기판은 염료에 일정시간(예컨대, 24시간)동안 함침됨에 따라 염료가 흡착될 수 있다. 광전극에 염료를 흡착하는 과정에서 보호 거치대(200)는 재차 제거된다. 또한 실시예에서, 염료의 흡착 이후, 광전극과 상대전극의 접합 과정에서 유리막의 다른 일면의 보호를 위해 보호 거치대(200)가 다시 활용되게 된다.
또한, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계는, 광전극에 대응하여 상대전극을 접합하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상대전극은, FTO 기판 패턴 형성하는 단계, 전해질이 주입될 수 있는 전해질 주입구 생성 및 주입 단계, 세척 및 건조 단계, 상대 전극 인쇄 및 소결 단계를 통해 제조될 수 있다. 이러한 단계들을 통해 제조된 상대전극은 광전극에 접합될 수 있다.
일 예로, 광전극이 형성된 유리막(100-1)의 일면에 테이프 캐스팅 후 닥터 블레이드 방식으로 Pt paste가 코팅될 수 있으며, 500℃ 온도에서 소성한 후 상온까지 냉각시켜 Pt 상대전극이 형성되게 된다.
실시예에 따르면, 광전극과 상대전극의 접합은, 스크린 프린팅 공정을 통해 수행됨에 따라, 유리막에 압력을 가하게 되며, 이에 따라, 유리막의 다른 일면에 손상이 발생할 수 있다. 보호 거치대(200)는 광전극과 상대전극의 접합 과정에서 발생하는 압력으로부터 유리막(100-1)의 다른 일면(즉, 투명디스플레이부가 형성되는 다른 일면)을 보호하기 위하여 유리막(100-1)의 다른 일면에 접촉되어 구비된다.
또한, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계는, 상대전극의 접합이 완료된 후, 유리막의 다른 일면에 부착된 보호 거치대를 제거하는 단계(S240)를 포함할 수 있다. 유리막의 일면에 전력공급부(120)를 형성하는 공정이 완료된 이후, 보호 거치대(200)는 유리막의 다른 일면으로부터 완전히 제거된다.
또한, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계는, 보호 거치대가 제거된 후, 다른 일면에 대응하여 하나 이상의 발광 모듈을 실장하는 단계(S250)를 포함할 수 있다. 즉, 염료감응형 태양전지의 양전극(광전극 및 상대전극)의 제작이 완료된 후, LED 전극의 회로 위에 디스플레이용 발광 모듈이 실장되게 된다.
또한, 유리막 양면 각각에 대응하여 투명 전자 현수막을 제조하는 단계는, 하나 이상의 발광 모듈의 실장이 완료된 후, 일면에 대응하여 전해질을 주입하여 밀봉을 수행하는 단계(S260)를 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 발광 모듈이 생성이 완료된 후, 전해질이 주입되어 밀봉이 수행됨에 따라, 유리막의 다른 일면에 대응하여 투명디스플레이부(110)가 형성되게 된다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 공정 순서 또는 공정 과정을 통해 염료감응형 태양전지 및 투명디스플레이부(110) 각각이 각 생성 공정 과정에서 성능 저하에 관련한 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 다시 말해, 각 생성 공정 과정에서 영향을 받지 않도록 투명디스플레이부(110) 및 전력공급부(120)(예컨대, 태양 전지)를 배면하여 구비함으로써, 본 발명의 투명 전자 현수막(100)을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명디스플레이부(110)는 도 13에 도시된 바와 같이, 표면유리막(111), 유리막(100-1), 하나 이상의 발광 모듈(112), 투명전극(113) 및 접합재(114)를 포함할 수 있다.
투명디스플레이부(110)는, 투명디스플레이부(110)의 외면을 형성하는 표면유리막(111)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 표면유리막(111)은 투명 전자 현수막(100)의 외면을 형성하는 것으로, 내부에 구비되는 전자 소자(예컨대, LED 픽셀 및 전극 등)들을 보호하는 역할을 한다. 투명디스플레이부(110)는 옥외에 설치되어 구비될 수 있으므로, 표면유리막(111)은, 충격으로부터 내부 전자 소자들을 보호하기 위하여 일정 이상의 기계적 강도를 갖는 소재를 통해 구비되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 표면유리막(111)은, AR(Anti Reflective) 강화유리를 통해 구비될 수 있다. AR 강화유리는, 기계적 강도가 높기 때문에, 외부로부터 발생될 수 있는 충격으로부터 내부 소자 보호하기에 탁월하며, 반사력이 낮기 때문에, 높은 정보 전달력을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
실시예에서, 유리막(100-1)은 투명디스플레이부(110)와 전력공급부(120)가 공유하는 면이자, 각 구성을 분리하는 면을 의미할 수 있다. 도 13에서는, 유리막(100-1)이 투명디스플레이부(110)의 하나의 면에만 관련된 것으로 도시되나, 전술한 설명에서와 같이 투명디스플레이부(110)가 형성된 면과 대응하는 면에, 해당 유리막(100-1)을 공유하여 전력공급부(120)가 형성될 수 있다.
유리막(100-1)은, 충격으로부터 내부 전자 소자들을 보호하기 위하여 일정 이상의 기계적 강도를 갖는 소재를 통해 구비되는 것이 바람직하다. 실시예에서, 유리막은, 비강화유리 즉, 일반 유리(normal glass)를 통해 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 투명디스플레이부(110)는 표면유리막(111)과 유리막(100-1) 사이에 구비되며, 적어도 하나의 LED 픽셀을 포함하는 하나 이상의 발광 모듈(112)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, LED 픽셀은 개별 제어가 가능한 스마트 픽셀 또는 Micro LED를 의미할 수 있다.
실시예에서 하나 이상의 발광 모듈 각각은, 개별 컨드롤러를 포함하여 구비됨에 따라, 개별적인 점등 제어가 가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 본 발명의 투명디스플레이부(110)는 각 발광 모듈을 제어하기 위한 별도의 LED 드라이버가 구비되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
예컨대, 일반적인 LED를 활용한 디스플레이의 경우, LED 소자에 직접 전압을 바꾸어 광을 컨트롤 하는 방식이다. 예를 들어, RGB에 관련한 전압을 통해 LED 소자의 광을 제어할 수 있다. 이 경우, 같은 라인에 물린 LED들은 모두 같은 색을 발광하게 된다. 이에 따라, 일반적인 LED를 활용하는 경우, 레인보우이펙트(예컨대, LED들이 서로 다른 색상을 한 번에 표출하는 이펙트)나, 웨이브이펙트(예컨대, LED가 순차적으로 커지거나 또는 꺼지도록하는 시퀀셜한 동작 이펙트) 등 다양한 이펙트를 제공할 수 없으며, 이에 따라, 해당 디스플레이를 통해 표현될 수 있는 시각 정보의 다양성이 제한된다는 한계가 있다.
또한, 복수 개의 LED를 제어하기 위한 별도의 LED 드라이버 요구될 수 있으며, 이러한 드라이버는 PCB형태로 구현되게 된다. 이러한 PCB는 디스플레이와 근접(예컨대, 측면 또는 후면)하여 구비되어야 하기 때문에, 디스플레이의 투명성을 제한하는 요소로 작용한다.
이에 따라, 디지털 신호를 통해 개별 제어가 가능한 어드레서블 LED(ALED, Addressable LED, 또는 LED 픽셀)를 활용하여 다양한 이펙트를 구현할 수 있다.
한편, 복수 개의 ALED는 서로 직렬 연결되어 루프를 형성할 수 있다. 이 경우, 각 ALED는, 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 데이터 전송에 방해를 받지 않기 위해 전압이 변하지 않아야 하기 때문에, 제너 다이오드(ZD)를 전압 조절기로 사용하여야 한다. 또한, 별도로 전압 조절기(예컨대, 제너 다이오드)와 대지 전위를 극복하기 위한 일련의 직렬 회선 내 콘덴서(C)가 구비되어야 한다.
본 발명은, 제너 다이오드와 같은 전압 조절기를 완전히 제거하고서도 전력을 줄일 수 있는 ALED(즉, LED 픽셀)을 구현하기 위한 전류 루프 인터페이스를 제공할 수 있다. 다시 말해, LED 픽셀 사이에 직렬 데이터 커뮤니케이션이 방해받지 않고, LED 픽셀 다발이 유동성 에너지 소비를 갖도록 하는 전류 루프 인터페이스를 제공할 수 있다.
보다 구체적인 실시예에서, 도 14의 (b)를 참조하면, LED 픽셀을 직접 연결하지 않고, 두 LED 픽셀 사이에 MOSFET를 개재하여 전류 루프를 구현하되, GND1 < VDD2 - Uth(MOSFET(Q2)의 임계전압)일 경우, 전류 루프를 통해 두 LED 픽셀(ALED(U1) 및 ALED(U2))의 회로를 결합시킬 수 있다. 이 경우, 제1LED 픽셀(U1)의 GND1에 MOSFET(Q1)의 소스가, D0에 게이트가 연결되며, MOSFET(Q1)의 드레인이 저항(RG)을 통해 MOSFET(Q2)의 게이트에 연결되고, MOSFET(Q1)의 게이트와 소스 사이에 저항(R2)이 연결되며, MOSFET(Q2)의 소스에 XDD2가 연결되고, MOSFET(Q1)의 드레인에 LED 픽셀이 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, LED 픽셀을 직접 연결하지 않고, 두 LED 픽셀 사이에 MOSFET를 개재하여 전류 루프를 구현하되, VDD1 > GND2 + Uth일 경우, 전류 루프를 통해 두 LED 픽셀(ALED(U1) 및 ALED(U2))의 회로를 결합시킬 수 있다. 투명디스플레이의 어드레서블 LED를 위한 전류 루프 인터페이스 구현방법에 대한 구체적인 내용은 본 출원에서 전체가 참조로서 통합되는 대한민국 등록특허공보 제10-2036603호에서 구체적으로 논의된다.
이러한 전류 루프 인터페이스를 활용하는 경우, 충분히 높은 사용 전압을 공급하는 한, 데이터 전송이 변함없이 작동하기 때문에, 제너 다이오드와 전압 조절기가 완전히 제거될 수 있다.
따라서, 제너 다이오드와 콘덴서가 내장된 별도의 외장 인쇄회로기판을 제거할 수 있으며, PCB와 투명디스플레이부(110)를 연결하는 FPCB도 제거될 수 있으므로, 투명성이 확보됨에 따라 주변경관을 가리지 않으며, 고질적인 회로기판 에러와 고장을 최소화할 수 있다. 이는 유지보수비용의 절감과 반영구적 사용을 구현한다는 장점이 있다.
다양한 실시예에서, 하나 이상의 발광 모듈(112) 각각은, 하나의 LED 픽셀을 포함하는 단일형 모듈 형태 및 복수의 LED 픽셀을 포함하는 결합형 모듈 형태 중 적어도 하나의 형태를 통해 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
단일형 모듈 형태는, 하나의 발광 모듈이 하나의 LED 픽셀로 구성되는 것을 의미할 수 있다. 즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 하나의 LED 픽셀이 하나의 발광 모듈 자체를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 하나 이상의 발광 모듈이 단일형 모듈 형태를 통해 구비되는 경우, 투명전극(113)은 각 픽셀을 연결하도록 구비될 수 있다.
실시예에 따르면, 발광 모듈이 단일형 모듈 형태로 구비되는 경우, 각 LED 픽셀 별로 개별 컨트롤러가 구비될 수 있다. 일 예로, 개별 컨트롤러는 각 LED 픽셀 인근에 소형화되어 구비될 수 있으며, 각 LED 픽셀은 투명한 투명전극(113)을 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, LED 픽셀들이 구비된 영역을 제외한 영역은 투명성이 확보될 수 있다. 실시예에 따르면, 발광 모듈이 단일형 모듈 형태로 구비되는 경우, 투명성이 가장 크게 확보된다는 장점이 있다. 즉, 가장 높은 투명성을 확보하기 위해서는 발광 모듈을 단일형 모듈의 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
결합형 모듈 형태는, 하나의 발광 모듈이 복수 개의 LED 픽셀로 구성되는 것을 의미할 수 있다. 각각의 발광 모듈이 복수 개의 LED 픽셀로 구성되는 경우, 발광 모듈의 제작 효율이 향상될 수 있다. 예컨대, 단일형 모듈 형태와 같이, 각각의 픽셀을 연결하여 디스플레이를 구현하는 경우, 각 픽셀을 투명 전극을 통해 연결해야 하며, 각 픽셀을 일정한 배열을 통해 각 영역에 위치시켜야 하기 때문에 공정의 난이도가 상승된다. 반면, 발광 모듈이 결합형 모듈 형태를 통해 구비되는 경우, 복수 개의 LED 픽셀이 일체화되어 하나의 발광 모듈을 형성하기 때문에, 발광 모듈 간의 연결을 위한 투명 전극이 최소화되며, 픽셀을 정렬시키기 위한 공정 과정도 보다 용이해질 수 있다.
실시예에 따르면, 결합형 모듈 형태는, 스트립(strip) 형태 및 와이어 메쉬(wire mesh) 형태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 발광 모듈이 결합형 모듈 형태로 구비되기 위해서는 복수 개의 픽셀을 일체화하여 하나의 발광 모듈을 형성하기 위한 별도의 프레임이 요구될 수 있다.
보다 구체적으로, 각 발광 모듈은, 복수 개의 LED 픽셀(122a)이 하나의 열을 구성하는 스트립 형태로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 하나의 발광 모듈은 7개의 LED 픽셀이 일정한 스트립 형태로 연결됨에 따라 형성될 수 있다. 복수 개의 LED 픽셀이 일체화됨에 따라 구성될 수 있다. 실시예에서, 하나 이상의 발광 모듈이 스트립 형태를 통해 구비되는 경우, 각 스트립 간에는 일정 간격이 형성될 수 있으며, 스트립 간의 간격 및 각 픽셀 간의 간격을 통해 일정 이상의 투명도가 확보될 수 있다.
또한, 하나 이상의 발광 모듈은 와이어 메쉬 타입을 통해 구성될 수 있다. 와이어 메쉬 타입은, 복수 개의 LED 픽셀이 메쉬 형태로 연결되어 형성되는 것일 수 있다.
다양한 실시예에서, 발광 모듈(112)은 필름 타입으로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 발광 모듈(112)은 LED 필름 형태로 구현될 수 있다. 필름 타입의 경우, 투명성이 확보됨에 따라 사용자에게 탁월한 개방감을 제공할 수 있다. 일 예로, 필름 타입의 경우, 낮에는 투명한 일반 유리처럼 보여 주변 경관을 해치지 않으나, 어두워지는 밤에는 다양한 시각 정보를 표시하는 디스플레이로 활용될 수 있다.
즉, 본 발명의 발광 모듈은 배열 형상 및 구비 형태에 따라, 단일형 모듈, 결합형 모듈 및 필름 형태 중 적어도 하나를 통해 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적인 실시예에서, 발광 모듈은, 필요에 따라, 단일형 모듈 형태, 스트립 형태, 와이어 메쉬 형태 및 필름형 중 적어도 하나의 형태를 통해 구비될 수 있다. 상기의 4가지 타입 모두 일정 이상의 투명성을 가질 수 있으며, 이에 따라 투명디스플레이 구현을 가능하게 한다. 예를 들어, 단일형 모듈 형태, 필름형, 스트립 형태 및 와이어 메쉬 형태 순으로 높은 투명성을 확보할 수 있다.
다양한 실시예에서, 투명디스플레이부(110)는 발광 모듈(112)을 연결하는 투명전극(113)을 포함할 수 있다. 투명전극(113)은 플라스틱 재질의 PET를 인듐 산 플라즈마 상태로 얇게 증착시켜 전극이 형성됨 필름을 의미할 수 있다. 이러한 투명전극(113)은 금속 재질의 증착을 통해 구현되지만, 투명한 형태를 통해 구비될 수 있다. 실시예에서, 투명전극은, 유리의 투명성을 높이고, 전기의 이동을 허용하는 것을 특징으로 하며, Electron Beam 공정, Ion Plating 공정 또는 Sputtering 공정 등 다양한 공정 방법을 통해 형성될 수 있다.
또한, 투명디스플레이부(110)는 발광 모듈(112)을 고정시키는 접합재(114)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 접합재(114)는 유리막 사이에 충진되는 레진(resin) 또는 필름(film)을 의미할 수 있다. 접합재(114)를 통해 표면유리막(111)과 유리막(100-1)에 사이 공간에, 전기 소자들이 각 영역에 고정될 수 있으며, 내측이 진공상태로 유지될 수 있다.
다양한 실시예에서, 투명디스플레이부(110)는 외부 기기와 연결 가능한 하나 이상의 입력단자를 포함하는 컨트롤 보드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 실시예에서, 컨트롤 보드에는 복수의 입력 단자가 구비되며, 해당 입력단자를 통해 외부 기기가 연결될 수 있다. 투명디스플레이부(110)는 컨트롤 보드의 입력단자를 통해 외부 기기와 연동될 수 있으며, 외부 기기와의 연동에 대응하여 LED 픽셀의 점등을 제어함으로써, 다양한 시각적 정보를 표출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 투명디스플레이부(110)는 MQTT 프로토콜을 통해 외부 서버와 통신 가능하게 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. MQTT 프로토콜은, M2M(Machine To Machine) 또는 IOT(Internet Of Things)를 위한 프로토콜로서, 최소한의 전력과 패킷량으로 통신하는 프로토콜일 수 있다. 실시예에서, MQTT는 HTTP, TCP 등의 통신과 같이 클라이언트-서버 구조로 이루어지는 것이 아닌, Broker, Publisher, Subscriber 구조를 통해 구성될 수 있다. Publisher는 topic을 발생하고, Subscriber는 발행된 topic을 구독할 수 있으며, Broker는 이들을 중계하는 역할을 한다. 단일 topic에 여러 Subscriber가 구독할 수 있으므로, 1:N 통신 구축에 매우 유용하며 이를 통해 IOT 센서와 같은 데이터를 용이하게 관리할 수 있다. 즉, MQTT는 소형 기기의 제어와 센서 정보 수집에 유리하여, IOT 영역에서 구현이 쉽고 데이터를 효율적으로 전달한다는 장점이 있다. 본 발명의 투명디스플레이부(110)는 MQTT 프로토콜을 통해 외부 서버와 통신 가능하게 구비됨에 따라, IOT를 통한 연계를 통해 시각적 정보를 표시할 수 있다. 즉, 투명디스플레이부(110)는, 해당 투명디스플레이부(110)가 위치한 영역에 관련하여 시각적인 인지 정보를 제공하기 위하여 다양한 기기들과 연계를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 투명디스플레이부(110)는 온도 센서 기기, 습도 센서 기기, 속도 센서 기기, 조도 센서 기기, 풍량 센서 기기 등 사물 인터넷을 통한 연계에 기반하여 시각적 정보를 표시할 수 있다. 전술한 센서 기기들에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력공급부(120)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 염료감응형 태양전지를 통해 구비될 수 있다.
염료감응형 태양전지는, 전지유리막(121), 전지유리막(121)과 유리막(100-1) 사이에 구비되며, 산화물에 투명성을 가진 염료(123)(dyestuff)가 흡착된 전극(124) 및 전지유리막(121)과 유리막 사이에 구비되어 산화물과 환원물 간의 전자의 이동을 허용하는 전해질(122)(electrolyte)을 포함할 수 있다.
본 발명의 투명 전자 현수막(100)에 포함된 태양전지가 염료감응형 태양전지를 통해 구현됨에 따라, 도 17에 도시된 바와 같이, 주간에는 태양광을 통해 전기 에너지를 집전하며, 야간에는 차량전조등, 가로등빛, LED 광을 집전함으로써, 태양이 없는 야간 시간에도 전기 에너지를 지속적으로 획득하여 투명디스플레이부(110)에 공급할 수 있다. 특히, 연료감음형 태양전지의 일면과 접촉하여 구비되는 투명디스플레이부(110)의 복수의 LED 픽셀로부터 발광하는 빛 에너지를 전기 에너지로 재순환시킬 수 있으며, 이를 통해 에너지의 선순환 싸이클(cycle)을 구현할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 발명의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 지지대 100: 투명 전자 현수막
100a: 종래의 전자 현수막 100-1: 유리막
110: 투명디스플레이부 111: 표면유리막
112: 발광 모듈 113: 투명전극
114: 접합재 120: 전력공급부
121: 전지유리막 122: 전해질
123: 염료 124: 전극
200: 보호 거치대 210: 기판
211: 패드삽입홈 220: 복수의 패드부
221: 제1패드부 222: 제2패드부
223: 제3패드부 211a: 측면 영역
211b: 하부 영역 230: 순환 통로
240: 손잡이부

Claims (12)

  1. 투명 전자 현수막 제조 방법에 있어서,
    유리막을 준비하는 단계; 및
    상기 유리막의 양면 각각에 대응하여 투명디스플레이부 및 전력공급부 각각을 형성하는 공정을 수행하는 단계; 를 포함하며,
    상기 공정은,
    상기 유리막의 일면에 상기 전력공급부를 형성하는 공정 이후에 상기 유리막의 다른 일면에 상기 투명디스플레이부가 형성하는 공정이 수행되는 것을 특징으로 하며,
    상기 공정을 수행하는 단계는,
    상기 유리막의 상기 다른 일면에 보호 거치대를 접촉시키는 단계;
    상기 유리막의 상기 일면에 광전극(photo electrode)을 형성하는 단계;
    상기 광전극에 대응하여 상대전극(counter electrode)을 접합하는 단계;
    상기 상대전극의 접합이 완료된 후, 상기 유리막의 상기 다른 일면에 접촉된 상기 보호 거치대를 제거하는 단계;
    상기 보호 거치대가 제거된 후, 상기 다른 일면에 대응하여 하나 이상의 발광 모듈을 실장하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 발광 모듈의 실장이 완료된 후, 상기 일면에 대응하여 전해질층을 주입하여 밀봉을 수행하는 단계; 를 포함하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명디스플레이부는,
    상기 유리막과 일정 이격 거리를 갖도록 구비되는 표면유리막;
    상기 표면유리막과 상기 유리막 사이에 구비되며 적어도 하나의 LED 픽셀을 포함하는 하나 이상의 발광 모듈;
    상기 발광 모듈을 연결하는 투명전극; 및
    상기 표면유리막과 상기 유리막 사이에 충진되는 접합재; 를 포함하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력공급부는,
    염료감응형 태양전지(DSSC, Dye Sensitized Solar Cell)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 염료감응형 태양전지는,
    전지유리막;
    상기 전지유리막과 상기 유리막 사이에 구비되며, 산화물에 투명성을 가진 염료(Dye)가 흡착된 전극; 및
    상기 전지유리막과 상기 유리막 사이에 구비되어 상기 산화물과 환원물 간의 전자의 이동을 허용하는 전해질;
    을 포함하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광전극을 형성하는 단계는,
    상기 유리막의 상기 다른 일면에 상기 보호 거치대가 접촉된 상태에서, 상기 유리막의 일면에 투명 전극 패턴을 형성하는 단계;
    상기 보호 거치대를 일시적으로 제거하고 세척 및 건조를 수행하는 단계;
    상기 일면에 상기 투명 전극 패턴이 형성된 유리막의 상기 다른 일면에 상기 보호 거치대를 재차 접촉시키는 단계;
    상기 투명 전극 패턴이 형성된 유리막의 상기 일면에 전극을 인쇄하고, TiO2 코팅을 수행하는 단계;
    상기 TiO2를 소결시켜 광전극을 형성하는 단계; 및
    상기 보호 거치대를 재차 제거한 상태에서 상기 광전극에 염료를 흡착시키는 단계;
    를 포함하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호 거치대는,
    세라믹 소재를 통해 구비되는 기판;
    연성을 가진 소재로 구성되며, 상기 기판의 일면에 구비되는 복수의 패드부; 및
    상기 기판의 일단으로부터 연장되어 구비되는 손잡이부;
    를 포함하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 패드부는,
    상기 기판의 중심부에 형성되는 제1패드부;
    상기 기판에 포함된 복수의 변 각각에 대응하여 형성되는 제2패드부; 및
    상기 기판에 포함된 복수의 모서리 각각에 대응하여 형성되는 제3패드부;
    를 포함하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 패드부는, 서로 접촉되지 않도록 구비됨에 따라, 각 패드부 사이로 순환 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 패드부의 일부가 삽입되는 패드삽입홈을 포함하며,
    상기 패드삽입홈에 상기 패드부의 일부가 삽입된 상태에서 경화제를 활용한 결합 공정을 통해 상기 패드부가 상기 기판의 일면에 결합되어 구비되는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 일면에서 돌출된 패드부의 측면에 대응하여 경화 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는,
    투명 전자 현수막 제조 방법.
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