KR20080091176A - 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광구조체, 그제조방법 그리고 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자외선(UV) 및/또는 가시광선의 영역 내의 방사선을 발광할 수 있는 하나 이상의 발광 다이오드(3)를 포함하는 발광구조체(100)에 관한 것으로서, 거의 평판인 유리소자(1)는 주면(11,12)과 에지를 가지고, 상기 유리소자는 상기 발광 다이오드(3)를 수용하는 구멍(2)과 상기 발광 다이오드에 연결되고 열을 제거하기 위한 상기 유리소자에 결합되는 금속소자(4)를 포함하고, 상기 금속소자는 추가적으로 전기 연결소자(4) 및/또는 상기 구멍에 발광 다이오드를 고정시키는 지지소자(4)ㄹ 형성된다. 또한 본 발명은 이러한 발광구조체의 제조방법 및 용도에 관하 것이다.
발광 다이오드, 발광구조체, 금속소자, 유리소자, 투명 전도층, 주면, 모선, 투명 충전재

Description

하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광구조체, 그 제조방법 그리고 그 용도{LUMINOUS STRUCTURE COMPRISING AT LEAST ONE LIGHT-EMITTING DIODE, ITS MANUFACTURE AND ITS APPLICATIONS}
본 발명은 발광구조체에 관한 것으로서, 특히 적어도 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광구조체, 이러한 발광구조체를 제조하는 방법 그리고 그 용도에 관한 것이다.
복수의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 다양한 발광 평면구조가 존재한다.
우선, 직접 발광하는 발광구조체가 공지되어 있다. 제1 공지기술에서, 발광 다이오드는 투명 전극을 포함하는 단일 결정 평면 판유리의 주면(main face)에 위치되고, 상기 투명 전극은 납땜 된 와이어에 의해 전기접촉으로 연결된다. 제2 공지기술에서, 발광 다이오드는 적층 유리판 내로 삽입되는 플라스틱 인쇄회로기판(PCB)에 조립된다.
또한 에지(edge)를 통하여 발광하는 발광구조체가 공지되어 있다. 이러한 발광구조체들은 평면 유리판의 가장자리에 형성된 오목한 측면형상을 가지는 홈에 수 용된다. 이러한 다이오드들은 상기 에지에 평행하고 에폭시(epoxy)로 구성된 평면 지지체에 조립된다.
사용자들은 이러한 종래기술인 발광구조체가 다음의 몇가지 문제점을 가지고 있다는 것을 발견하였고, 그 문제점들이란;
- 간결하지 않다는 점, 특히 크기가 간결하지 않다는 점,
- 설계가 복잡하다는 점(부품의 수와 형상, 제고공정의 수, 제조 난이도),
- 다이오드 및/또는 전기 연결요소를 파손하거나 손상시킬 위험이 있다는 점,
- 다이오드가 가열되는 문제점과 온도(온도는 다이오드의 수명 및/또는 다이오드의 신뢰도를 감소시킴), 습도, 다른 부식율에 대한 다이오드의 감도에 대한 문제점이다.
본 발명의 목적은 직접 발광하는 및/또는 에지를 통하여 발광하는, 신뢰도가 높고 단순하면서 동시에 가장 간결하고 및/또는 가능한 가벼운 설계로 이루어진 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광구조체를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 산업적 요구들을 만족시키는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하며 불필요한 공정없이 "저비용" 생산 가능한 발광구조체를 제공한다.
또한 본 발명은 신규한 기능성이 제공되고 및/또는 신규한 용도에 사용되는 이용가능한 생산물의 범위를 넓힐 것을 제안한다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은:
- 자외선 및/또는 가시광선 범위 내에서 방사선을 발광할 수 있는 하나 이상의 발광 다이오드와;
- 주면(main face), 에지(edge) 그리고 상기 다이오드를 수용하는 구멍을 가지는 거의 평면 유리소자와;
- 열을 제거하기 위하여 상기 유리소자에 연결되고 상기 다이오드에 연결되며, 전기 연결소자 및/또는 상기 구명에 다이오드를 고정시키기 위한 고정소자로 추가적으로 형성되는 금속소자를 포함하는 발광구조체를 제안한다.
따라서, 본 발명은 단순하고, 간결하며 그리고 튼튼한 설계로 이루어지며, 뛰어난 열 저항성을 가지는 발광 다이오드를 가지는 발광구조체를 제안한다.
상기 발광구조체는 클 수도 있다. 예를 들어, 주표면(main surface)은 1㎡ 이상일 수 있다.
상기 금속소자는 전체적으로 또는 부분적으로 하나 이상의 주면 및/또는 에지 및/또는 구멍을 형성하는 측벽에 직접 접촉해 있을 수 있다.
상기 금속소자는 또한 전체적으로 또는 부분적으로 하나 이상의 주면 및/또는 에지 및/또는 구멍을 형성하는 측벽에 간접 접촉해 있을 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 층 및/또는 하나 이상의 와이어, 특히 하나 이상의 전극, 전원장치 부재, 거울 또는 장식물을 가지는, 특히 흰색 또는 착색된 부전도성 에나멜에 기초한 기능소자가 상기 유리소자와 금속소자 사이에 삽입된다.
상기 기능요소는 충분히 얇고 및/또는 유리소자를 통하여 열을 방출하기에 적절한 특성을 가지고 있다.
바람직하게는 평판인 상기 기능요소는 예를 들어 주면의 한쪽 또는 양쪽 모두에 위치된다.
따라서 상기 구조는 판유리 가공분야에서 공지된 모든 기능성을 포함할 수 있다. 많은 기능성 중에서: 소수성/소유성(hydrophobic/oleophobic)층, 친수성/친유성(hydrophilic/oleophilic)층, 오염방지 광촉매층(antisoiling photocatalytic layer), 열 방사선(또는 태양광선 제어) 또는 적외선 방사선(저 복사능을 위함)을 반사하는 스택(stack) 또는 반사방지층을 예로 들 수 있다.
본 발명에 있어서, "층(layer)"라는 용어는 단일층 또는 다층을 의미할 수 있다.
게다가, 연결을 최적화하기 위하여, 금속소자는 바람직하게는 가능한 큰 접촉영역, 예를 들어 둥근 표면을 가질 수 있다.
특히 다이오드가 고 출력을 가질 때, 즉 다이오드 출력이 0.2 W를 초과할 때 예를 들어 5 W 정도일 때, 상기 접촉영역은 바람직하게는 5 ㎟ 를 초과할 수 있고, 또는 특히 다이오드가 고 광도를 가질 때, 즉 다이오드 광도가 5 lm(lumen)을 초과할 때, 예를 들어 500 lm을 초과할 때, 상기 접촉영역은 바람직하게는 5 ㎟를 초과할 수 있다.
보다 간결하게 하기 위해, 금속요소는 구멍 내에 삽입되거나 구멍과 같은 높이를 가질 수 있다.
더 좋은 간결성 및/또는 단순화된 설계 및/또는 더 나은 열적 연결을 위하여, 상기 금속소자는 추가적으로 하나 이상의 다음의 특징을 가질 수 있는데, 다음의 특징이란:
- 일체로 형성된 부품, 예를 들어 모노블럭(monoblock) 부품이라는 점과;
- 복수의 부분으로 형성된, 특히 두 개의 부분으로 형성된 불연속 부품으로서, 상기 불연속 부품은 바람직하게는 각 부분에 평판 단부가 형성되어 있으며 주면 또는 구멍이 형성된 에지와 (직접적으로 또는 간접적으로) 접촉하고, 상기 평판 단부(유리판틀 등)는 바람직하게는 전극 또는 전원 공급 부재에 접촉되어 있는 불연속 부품이라는 점과;
- 길쭉한 형상이거나 마디 형상이라는 점과;
- 특히 발광 다이오드를 고정시키거나 광학적으로 배열하기 위하여 L-형상, T-형상 또는 E-형상 단면, 또는 두 개의 L-형상 단면을 가진다는 점과;
- 특히 고정요소로서 작동하기 위하여 유연하거나 접힐 수 있다는 점과;
- 특히 0.2 ㎜ 이하의 두께로 얇다는 점과;
- 구리 또는 스테인레스 스틸(stainless steel)로 형성되어 불투명하다는 점과;
- 예를 들어 알루미늄으로 형성되어 반사적이거나, 방사선의 방향을 바꾸는 예를 들어 알루미늄 또는 은으로 구성된 층인 반사표면을 가진다는 점과;
- 특히 하나의 전극에 연결시키기 위하여 공동 고정요소 또는 공동 전기요소로서 복수의 발광 다이오드가 결합되어 있다는 점과;
- 발광 다이오드를 보호하고 및/또는 감추기 위하여 발광 다이오드를 덮고, 구멍에 인덱스(index) 수지 또는 실런트(실리콘 등)로 채우기 위하여 금속소자는 선택적으로 관통된다는 점과;
- 상기 금속소자는 구멍을 따라 오른쪽으로 뻗어 있고, 홈을 형성한다는 점;이다.
특히, 전기 연결요소인 금속소자는 전도성 접착제-특히 납땜 점을 통한 은(silver)에 기초한 전도성 접착제-를 통하여 반도체 칩의 후면에 직접적으로 연결되거나 상기 칩이 측면-발광 칩이라면 측면에 연결될 수 있다. 이러한 연결은 칩의 면(에지에서, 중앙에서, 등등)의 전체 또는 부분에 걸쳐서 뻗어 있을 수 있다. 이러한 직접 연결은 견고하고, 전기연결의 수와 연결회로의 길이를 제한할 수 있으며 (특히 와이어를 생략할 수 있으며) 그리고 어떠한 소산 또는 누전 또는 다이오드 근처의 접촉으로 인한 파손의 위험도 방지한다.
특히, 고정요소인 금속소자는:
- 발광 다이오드를 지지하는 얇고 평판이며 전도성인 베이스에 조립되고;
- 지지 측면형상을 가지는, 예를 들어 구멍을 형성하는 측벽의 측면형상에 보완적인 형상으로 된 부분을 가지는 선택된 구멍에서 자동-차단하고, 예를 들어 구멍에 체결될 때 벤딩(bending)되는 공동평면 탭(tab)이 형성되어 강제적으로 설치되거나 똑딱단추 방식으로 고정되거나 또는 변형되며;
- 발광 다이오드를 정렬하고 고정시키기 위하여, 다이오드와 접촉하고 면 또는 구멍이 형성된 에지에 거의 수직이고 바람직하게는 가이드 수단에 의해 그 축을 따라 고정되는 스프링을 포함한다.
상기 구멍은 에지 또는 주면의 가장자리 중 하나에 위치될 수 있다.
구멍이 에지에 위치될 때, 소스를 고정하는 소자는 세 개의 거의 평판인 부분을 포함할 수 있는데, 상기 세 부분은:
- 주면에 접촉하는 두 개의 주 부분과;
- 에지의 연결(coupling)부분과 접촉하는 하나의 측면 부분이고,
상기 고정소자는 에지 또는 주면에 형성된 노치에 체결되는 탭이 제공되는 두 개의 주 부분을 잡을 수 있다.
열 방출 제어를 개선하기 위하여, 상기 금속소자(특히 주면에 있는 구멍)는:
- 전기 절연성이 있고, 열 전도성이 있으며 그리고 임의로 접착가능한 소자, 특히 무기물(알루미늄 등) 필터를 (충분한 양만큼) 포함하는 실리콘 또는 직물, 예를 들어 무기물 필터를 포함하는 실리콘이 스며든 유리섬유로 형성된 직물에 기초한 필름 또는 박판과;
- 구리, 흑연, 알루미늄 또는 은으로 된 금속 박편(또는 필름)으로 덮여질 수 있다.
뛰어난 열 전도성을 가지는 전기 절연 필름으로서, 순응성을 가지고 가변 경도를 가지는 Saint-Gobain Norton사의 ThermaCool™ 계열의 TC3000™ 시리즈의 상품으로 구성될 수 있다.
접착제로서, 아크릴 수지가 사용될 수 있다.
상기 구멍은 전도 영역을 설치하고 및/또는 절연하기 쉽게 하기 위하여 하나 이상의 측면에 임의로 형성되는, 에지를 따라 있는 측면 홈일 수 있다.
게다가, 상기 구멍은 소스를 고정하기 쉽게 하기 위하여 지지 측면형상(다른 용어로 지지 단면)을 가질 수 있다. 상기 지지 측면형상은 예를 들어 절두원추형(frustoconical)이거나 또는 특히 컵 형상으로, T-형상으로 또는 클램핑 구멍 형태로 내부를 향하여 오목하게 휘어져 있다. 상기 구멍의 바닥은 선택적으로 깎인 면 형상(V-형상으로)이다.
상기 컵 형상은 연결소자에 의해 구조를 고정시키는 경우에 힘이 더 잘 분산되도록 한다.
상기 지지 측면형상은 또한 대략 마름모 형상 또는 정사각형 또는 개략적으로 "< >"-형상일 수 있고, 즉 주면 중 하나에 또는 에지에 90˚ 회전된 두 개의 V형상일 수 있다.
게다가, 상기 구멍은 다음 특징 중 하나를 가질 수 있는데, 다음 특징은:
- 구멍은 넓고, 특히 이어서 일어나는 전기전도층을 증착하는 것 또는 바닥에 하나 이상의 전도성 와이어를 배치하는 것을 용이하게 하기 위하여 특히 2 ㎜ 이상의 폭을 가진다는 점과;
- 구멍은 금속소자 그리고 바람직하게는 하나 이상의 전극 및/또는 전원 공급 부재를 받아들이기 위하여, 바람직하게는 수용하기 위하여 보어가 형성되어 있다는 점과;
- (CVD, 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 등에 의해) 표면에 증착된 전기전도층과 바닥에 증착된 층 사이에 갈라진 틈을 형성하기 위하여, 특히 칩의 반대 면과 전기적 접촉하는 다이오드를 위한 전극을 형성하기 위하여, 층을 연속으로 증착하는 동안에 그림자 효과(shadowing effect)를 제공하는 형상을 가진다는 점이다.
상기 발광구조체는 전압이 공급되는 복수의 발광 다이오드 또는 에너지 소산을 감소시키기 위하여 바람직하게는 불연속 전기전도성 트랙을 통하여 전류가 공급되는 복수의 발광 다이오드 또는 더 바람직하게는 특히 은 또는 구리, 나노입자와 같은 금속으로 채워진 물질을 잉크 젯(ink jet) 증착에 의해 형성된 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
발광 다이오드가 칩의 동일한 면에 전기 접촉한다면, 불연속성은 상기 구멍에 의하여 간단히 획득되고, 상기 트랙은 구멍의 양 측면에서 뻗어있게 된다. 상기 트랙은 다이오드가 일직석으로 정렬된다면 직성 형태일 수 있다.
다이오드가 홈에 배열되고 침의 반대 면과 전기 접촉한다면, 불연속 전기전도성 트랙 또는 불연속 전기 와이어는 홈의 바닥에 사용될 수 있다. 예를 들어 L-형상 단면인 상기 금속소자는 홈의 한 측면에 위치된 전기전도성 트랙에 연결시키기 위하여 설치될 수 있다.
한 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 발광구조체는 금속소자와 선택적으로 접촉하는 제1 및 제2 전극을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 전극은 각각 동일한 주면에 위치할 수 있거나 또는 양 주면에 위치할 수 있고 및/또는 구멍의 바닥과 구멍의 외측에 위치할 수 있다.
하나 이상의 제1 및 제2 전극은 또한:
- 가시광선 또는 자외선을 반사한다는 점과;
- 태양광선 제어를 제공하기 위하여 열 방사선을 반사하거나 또는 저-방사율 기능을 위해 적외선을 반사한다는 점과;
- 또는 그 외에 예를 들어 색상, 투명도 또는 전도성 또는 빛의 반사성을 변화시키기 위하여 (통전 변색소자 또는 스위칭가능 미러(switchable mirror), 특히 다층 시스템으로 구성되는) 발광구조체와 관련된 광전자 소자의 전극을 형성한다는 점의 추가적인 기능 중 하나 이상을 가질 수 있다.
게다가, 하나 이상의 제1 및 제2 전극은, 특히 전원 공급 부재, 예를 들어 가장자리에 위치된 전원 공급 부재를 연결시키는 것을 더 쉽고 더 간단하게 하기 위하여, 연관된 주면을 대부분 덮을 수 있다.
하나 이상의 제1 및 제2 전극은, 특히 조명 분야에 적용하기 위하여 추가적으로 투명한 것으로 또는 반투명인 것으로 선택될 수 있다.
하나 이상의 제1 및 제2 전극은 (전기)전도층을 포함할 수 있다. 상기 전도층은 예를 들어 은에 기초한 금속이어서 불투명하거나, 반사성이 있거나, 반투명이거나, 또는 전도성 금속 산화물에 기초하여 또는 전자 빈격자를 가지는 것에 기초하여 특히 불소-도핑 주석 산화물(SnO2:F), 혼합된 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐-도핑되거나 알루미늄-도핑된 아연 산화물로 형성된 금속 산화물에 기초하여 투명일 수 있다. 상기 전도층은 또한 전도성 폴리머로 구성될 수도 있다.
상기 전도층은 액체 증착, 진공 증착(마그네트론 스퍼터링 또는 증발 건조), 열 분해 증착(파우더 또는 가스) 또는 스크린 인쇄와 같은 당업자에게 공지된 어떠한 수단에 의해서도 증착될 수 있다.
바람직한 한 실시형태에 있어서, 발광구조체는 얇고 전도성이 있는, 특히 금속인 저 방사율 및/또는 태양광선 제어의 층을 포함하고, 상기 층은 하나 이상의 얇은 유전체층으로 덮여 있고 얇은 유전체층 사이에 선택적으로 삽입되고, 상기 얇은 전도층은 적어도 부분적으로 제1 및 제2 전극 중 하나를 형성한다.
따라서, 예를 들어 수 나노미터 또는 약 10 나노미터의 두께를 가지는, 상기 얇은 전도층은 금, 팔라듐 또는 바람직하게는 은에 기초한, 선택적으로 다른 금속을 소량으로 혼입한 (단일) 층일 수 있다.
상기 스택은 다른 기능성(단일층인 경우에는 태양광선 제어 그리고 그 내부에 추가적으로 위치된 또 다른 층을 위한 저 방사율)을 선택적으로 가지는 복수의 얇은 전도층을 포함할 수 있다.
수 나노미터 또는 약 10 나노미터의 두께를 가지는 (마지막) 전도층 위의 상기 얇은 유전체 단일층 또는 다층은 예를 들어:
- 질화 규소, 카르본니트라이드(carbonitride), 옥시니트라이드(oxynitride) 또는 옥시카르본니트라이드(oxycarbonitride);
- 선택적으로 도핑된(doped) 금속 산화물(예를 들어 아연 산화물 또는 규소 산화물);에 기초하고 있다.
이러한 유전체층들은 예를 들어 유전체 층들이 충분히 얇고 및/또는 충분히 누출하기 때문에, 얇은 전도층과 칩의 금속소자 사이에서 전기 전도를 유지할 수 있다.
상기 스택은 바람직하게는 투명하지만 반드시 대칭인 것은 아니며, 그리고 바람직하게는 전기 전도를 촉진시키기 위해 기계적 보호층을 가지지 않는다.
얇은 기능 층을 가지는 스택의 예로서, 참고로 공보 EP 718 250과 EP 877 006에 개시된 스택들을 들 수 있다.
복수의 얇은 기능 층을 가지는 스택들의 예로서, 참고로 EP 847 965, WO 03/010105, EP 1 060 876 그리고 WO 01/20375에 개시된 스택들을 들 수 있다.
하나 이상의 제1 및 제2 전극은 와이어 또는 심지어 동일한 방향 또는 다른 방향으로 복수의 와이어(또는 라인)로 형성된 전도성 어레이(array)를 포함할 수 있고, 그 밖에 망을 형성하는 평형 와이어들로 된 두 개의 차단 어레이를 포함할 수 있다.
필요하다면, 상기 와이어(또는 라인)의 폭은:
- 전극 물질이 상대적으로 방사선에 대해 불투명한 경우, 와이어가 가능한한 육안에 불연속으로 보이게 하기 위하여; 및/또는
- 방사선의 발광이 약화되는 것을 방지하기 위하여, 제한될 수 있다.
예를 들어, 상기 와이어(또는 라인)의 폭(l1)은 500 ㎛ 이하로, 바람직하게는 200 ㎛, 또는 심지어 50 ㎛ 또는 심지어 10 ㎛ 로 선택된다. 이러한 폭은 관찰자의 최소거리(예를 들어, 항상 2 미터(meter) 이상에서 또는 더 가까이에서)에 따라 결정된다.
더 명백하게 설명하면, 상기 어레이의 폭은 와이어의 폭 l1(복수의 폭을 가지는 경우에 최대 폭)과 와이어들 사이의 주어진 피치 p1(복수의 피치를 가지는 경우에 최소 피치)에 의해 한정될 수 있다.
따라서 전도성 와이어의 어레이를 사용하여 그리고 요구되는 투명도에 따라 상기 폭 l1과 피치 p1를 조절함으로써 전반적인 투명도(자외선 또는 가시광선에 대한) 획득할 수 있다.
따라서, (폭 l1)/(피치 p1)의 비율은 50 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하 그리고 보다 더 바람직하게는 1 % 이하 일 수 있다.
예를 들어, 상기 피치 p1은 5 ㎛ 내지 2 ㎝ 사이의 범위에, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 1.5 ㎝ 사이의 범위에 그리고 심지어 더 바람직하게는 100 ㎛ 내지 1 ㎝ 사이의 범위에 있을 수 있고, 그리고 폭 l1은 1 ㎛ 내지 1 ㎜ 사이의 범위에, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 사이의 범위에 또는 심지어는 10 ㎛ 내지 50 ㎛ 사이의 범위에 있을 수 있다.
한 예를 들면, 구리로 형성된 100 ㎛의 피치 p1과 10 ㎛의 폭 l1을 가지는 전도성 라인의 어레이가 사용될 수 있고, 상기 어레이는 유리 박판에 위치된다. 상기 어레이는 또한 스크린-인쇄될 수 있다.
또한 유리 박판에 1 ㎜ 내지 10 ㎜의 범위에 있는, 특히 3 ㎜인 피치 p1과 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 범위에 있는, 특히 10 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위에 있거나 심지어 20 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위에 있는 폭을 가지는 전도성 와이어의 어레이를 사용할 수 있다.
전원 공급을 위하여, 본 발명에 따른 발광구조체는 전원 공급 부재를 포함할 수 있고, 상기 전원 공급 부재는 제1 및 제2 전극에 연결되어 있고 특히 은 에나멜로 형성된 스크린-인쇄된 모선의 형태이며, 바람직하게는 유전체 소자의 가장자리에 위치되고 특히 주면의 가장자리에 위치된다.
또한 (구리 등으로 형성된) 와이어, 플러그, 심(shim), 케이블, 등을 사용할 수도 있다.
바람직한 한 실시형태에 있어서, (특히 전류 공급을 위한) 하나 이상의 전극 및/또는 전원 공급 부재는 금속, 특히 은 또는 구리, (나노)입자들로 채워진 물질을 잉크 젯 증착함으로써 얻어진 트랙이거나 스크린-인쇄된다.
이러한 기술은 전도성 접착제와 같은 것을 형성하는 데 있어 유리하다. 이는:
- 전기 연결소자로서 선택될 때 금속소자와 유전체 소자 사이의 열 접촉과; 및/또는,
- 고정소자로서 선택될 때 금속소자를 위한 구멍에 다이오드를 유지시키는 것을 촉진시킨다.
다이오드 또는 다이오드들은 봉합될 수 있고, 즉 다이오드는 반도체 칩과, 예를 들어 반도체 칩을 감싸는 에폭시 수지 또는 PMMA 타입의 수지로 형성된 엔벌로프(envelope)를 포함할 수 있고, 상기 반도체 칩과 엔벌로프의 기능은: 산화와 습기에 대한 보호기능, 소자를 흐트러뜨리거나 집중시키는 기능, 파장 전환 기능 등이다.
다이오드는 또한 예를 들어 대략 100 ㎛ 또는 1 ㎜ 크기의 단순 반도체 칩일 수 있고, 상기 단순 반도체 칩은 금속소자와 직접 연결할 수 있고, 배열을 단순화시키며 발광구조체의 원가를 줄인다.
그러나, 발광 다이오드는 부분적으로 보호 엔벌로프를 포함할 수 있고, 다루어 질 때 반도체 칩을 보호하기 위하여 또는 반도체 칩의 물질과 다른 물질 간의 호환성을 향상시키기 위해 상기 엔벌로프는 제1 및 제2 접점을 자유롭게 한다.
다이오드는 특히:
- 반도체 칩의 반대 면에 전기 접촉하거나 반도체 칩의 동일한 면에 전기 접촉하는 다이오드와;
- 전기 접점(면)에 평행하게 발광하는 측면-발광 다이오드와;
- 주 발광 방향이 반도체 칩의 발광 면에 수직이거나 비스듬한 다이오드와;
- 반도체 칩의 발광 면에 비스듬하며 박쥐날개 형상인 두 개의 주 발광 방향을 가지고, 상기 두 개의 주 발광 방향은 바람직하게는 20˚와 40˚ 사이의 각과 -20˚와 -40˚ 사이의 각에 중심을 가지고 있으며, 약 10˚에서 20˚ 정도의 반각 첨부를 가지는 다이오드와;
- 다이오드의 발광 표면에 비스듬한 두 개의 주 발광 방향(만) 가지며, 예를 들어 상기 주 발광 방향은 60˚와 85˚ 사이의 각과 -60˚와 -85˚ 사이의 각에 중심을 가지고 있으며, 약 10˚에서 30˚ 정도의 반각 첨부를 가지는 다이오드와;
- 에지에서 가이드하기 위하여, 또는 한 면 또는 양면을 통하여 또는 구멍을 통하여 직접 발광하기 위하여 위치된 다이오드(이때의 다이오드는 반전된 다이오드임); 중 하나 이상에서 선택될 수 있다.
광원의 발광 방식은 람베르티안(Lambertian) 방식일 수 있다.
전형적으로, 시준된 다이오드는 2˚ 또는 3˚처럼 작은 각도일 수 있는 반각 첨부를 가진다.
다이오드는 구멍 바닥의 유전체 접착제에 의해 구멍에 결합될 수 있다. 특히, 반도체 칩의 전기 접점이 구멍을 형성하는 측벽 또는 측벽들에 위치하는 측면-발광 다이오드에서, 구멍의 양 측면에서 전극과 전기 연결을 형성하고 반도체 칩의 접점을 형성하기 위하여 전도성 접착제 특히 은에 기초한 접착제를 선택할 수 있다.
눈부심을 방지하기 위하여, 특히 구멍의 반대에 있는 주면에서 특히 추가적 확산층의 형태인 확산기와 같은 소자가 발광구조체에 추가될 수 있다. 유전체 소자의 표면도 또한 이러한 확산 기능을 수행할 수 있다.
발광구조체는 바람직하게는 주면 중 하나에 결합되는 무기물 확산층을 포함할 수 있고, 상기 무기물 확산층은 발광(직접 발광 또는 방사선의 추출에 의한 발광) 표면이다.
상기 확산층은 입자들과 결합제를 포함하는 소자들로 구성될 수 있고, 상기 결합제는 서로 간에 입자를 결합시키는 데 사용된다.
입자들은 금속 입자들 또는 금속 산화물 입자들일 수 있고, 입자들의 크기는 50 nm 내지 1 ㎛ 범위에 있을 수 있고, 바람직하게는 결합제는 열 저항성을 위한 무기물 결합제일 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 확산층은 결합제로 결합된 입자들로 구성되고, 상기 입자들은 0.3 미크론(micron) 내지 2 미크론(micron) 범위의 평균 직경을 가지고, 상기 결합제는 10 % 내지 40 %의 체적비로 구성되고, 결합된 입자의 크기는 0.5 미크론 내지 5 미트론의 범위에 있다. 이러한 바람직한 확산층은 특히 국제특허공보 WO 01/90787에 개시되어 있다.
상기 입자들은 반투명 입자들로부터 바람직하게는 산화물, 질화물 또는 탄화물 입자와 같은 무기물 입자로부터 선택될 수 있다. 입자들은 바람직하게는 이산화규소 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코니아 산화물, 티타늄 산화물 그리고 세륨 산화물 또는 상기 산화물 두 개 이상의 혼합물로부터 선택될 것이다.
예를 들어, 10 ㎛ 정도의 확산 무기물층이 선택된다.
상기 발광구조체는 원격제어하기 위하여 제어신호, 특히 적외선 신호를 수신하는 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 지적한 것처럼, 다이오드들은 하나 이상의 공동 평면 전도성 지지체에서 (미리) 조립될 수 있고, 상기 지지체는 바람직하게는 얇고, 특히 1 mm 이하의 두께, 또는 심지어 0.1 mm의 두께를 가지며, 금속소자에 결합된다.
무기물 유전체 소자는 바람직하게는 유리소자일 수 있다.
바람직하게는, 가시광선 또는 자외선에서 방사선의 최고점 주위의 전송율은 50 % 이상이고, 심지어 더 바람직하게는 70 % 이상 또는 심지어 80 % 이상이다.
무기물 유전체 소자는 다이오드가 반전된 경우에 불투명할 수 있다.
바람직하게는, 광 도파관이 방사선에 대해 투과성이 있을 때, 광 도파관 내에 방사선을 연결하기 위한 에지가 아닌 에지의 하나 이상의 부분은 반사성이 있고 바람직하게는 금속이 입혀져 있다.
전극이 전기전도층 형태로 주면에 위치한다면, 절연 마진(margin)이 주면의 가장자리에 제공될 수 있다.
발광구조체는 다중 판유리 유닛일 수 있고, 특히 진공 판유리 또는 공기층 또는 다른 가스층을 가지는 판유리, 또는 적층 판유리일 수 있다. 기준 적층 중간층으로서, 유연성이 있는 폴리우레탄(polyurethane, PU), 에틸렌/비닐 아세테이트(ethylene/vinyl acetate, EVA) 공중합체 또는 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral, PVB)과 같은 가소제가 첨가되지 않은 열가소성 물질이 언급될 수 있다. 이러한 가소성 물질은 예를 들어 0.2 mm 내지 1.1 mm 범위에 있는, 특히 0.38 mm 내지 0.76 mm 범위에 있는 두께를 가진다.
상기 발광구조체는 유리박판으로 형성된 상기 무기물 광 도파관과, 예를 들어 빛을 분산시키는 반투명 PVB인 확산을 위해 형성된 적층 중간층과, 직조가공됨으로써 또는 추가적인 층에 의해 확산시키는 외부 주면을 선택적으로 가지는 유리소자 뒷면 판유리(glass back pane)로 구성된 적층 판유리를 포함할 수 있다.
그러나, 바람직하게는 상기 광 도파관은 단일 결정구조를 형성하기 위해 단일 결정으로 구성될 수 있고, 바람직하게는 더 간결하고 및/또는 가볍게 하기 위해 단순 판유리일 수 있다.
상기 유전체 소자는 매우 얇거나 또는 예를 들어 유리인 경우에 0.5 mm 내지 20 mm로 상대적으로 두꺼울 수 있다.
상기 유전체 소자는 형상(사각형상, 정사각형상, 둥근 형상, 타원형상 등)에 제한이 없고 평평하거나 약간 휘어져 있을 수 있다.
상기 유리소자는 바람직하게는 투명(clear) 또는 저철분(extra-clear) 소다 석회로 구성될 수 있다. 따라서 상기 유전체 소자는 (저철분 유리인 경우에) 90 % 이상의 광 전송률 TL 그리고 바람직하게는 91.5 % 이상의 광 전송률 TL을 가질 수 있다.
독자는 저철분 유리의 구성요소를 위해 출원서 WO 04/025334를 참고할 수 있다. 0.05 % 미만의 Fe(Ⅲ) 또는 Fe2O3을 가지는 소다-석회-이산화 규소 유리가 선택될 수 있다.
Saint-Gobain 사의 DIAMANT 유리, (직조 공정으로 된 것이든 골고루 혼합된 것이든) Saint-Gobain 사의 ALBARINO 유리, Pilkington 사의 OPTIWHITE 유리 또는 Schott 사의 B270 유리를 선택할 수 있다.
상기 유리는 착색될 수 있다. 상기 유리는 선택적으로 담금질 열처리, 풀림 열처리, 강인화(toughening) 또는 벤딩(bending) 유형의 열처리를 사전에 받을 수 있다. 이러한 유리는 급냉되거나, 샌드블라스트(sandblast) 공정을 거치거나, 스크린-인쇄 공정 등을 거칠 수 있다.
다이오드는 하나 이상의 인광물질을 위한 여진기(exciter)로서 UV 방사선, 예를 들어 UVC 방사선(200 ㎚ 내지 280 ㎚ 범위)을 발광할 수 있다.
이때 유전체 소자는 특히 석영, 이산화 규소, 불화 마그네슘(MgF2), 불화 칼슘(CaF2), 붕규산염 유리 또는 0.05 % 미만의 Fe2O3를 가지는 유리로부터 선택되는, UV 방사선을 전송하는 물질로 구성될 수 있다.
한 예를 들면, 3 mm의 두께인 경우:
- 불화 마그네슘 또는 불화 칼슘은 전체 UV 영역(UVA, UVB 그리고 UVC, VUV)에 걸쳐서 80 % 또는 심지어 90 % 초과하여 전송하고;
- 석영과 특정 고 순정 이산화 규소는 전체 UV 영역에 걸쳐서 80 % 또는 심지어 90 % 초과하여 전송한다.
상기 광원은 특히 UV 방사선 또는 근 UV 방사선, 즉 360 ㎚ 내지 400 ㎚ 범위의 방사선을 발광할 수 있다.
Schott 사의 BOROFLOAT와 같은 붕규산염 유리는 전체 UVA 영역(3 mm의 두께인 경우)에 걸쳐서 70 % 초과하여 전송한다. 0.05 % 미만의 Fe(Ⅲ) 또는 Fe2O3를 가지는 소다-석회-이산화 규소 유리는, 특히 Saint-Gobain 사의 DIAMANT 유리, Pilkington 사의 OPTIWHITE 유리 그리고 Schott 사의 B270 유리는 (3 mm의 두께인 경우) 전체 UVA 범위에 걸쳐서 70 % 초과하여 또는 심지어 80 % 초과하여 전송한다.
게다가, Saint-Gobain 사에서 판매되는 PLANILUX와 같은 소다-석회-이산화 규소 유리는 360 nm 초과에서 80%를 초과하는 전송율을 가지고, 이는 특정 구조와 특정 용도에서 중요하다.
구조체는 주면의 한쪽 또는 양쪽에 하나 이상의 인광물질 코팅을 포함할 수 있고, 상기 UV 방사선은 인광물질을 여진시킨다.
바람직하게는 상기 인광물질은 넓은 범위의 색 내에서 조명의 색을 결정하기 위하여 선택되거나 개조될 수 있다. 인광물질 또는 인광물질들의 혼합물은 특히 가시광선 내에서 또는 근 UV 내에서 단색 다이오드를 사용하여 흰색을 얻을 수 있다.
유전체 소자의 면은 병렬된 밝은 영역과 "어두운" 영역을 형성하기 위하여 전체적으로 또는 부분적으로 가시광선 내에서 발광하는 인광물질로 코팅될 수 있다. 상기 인광물질은 그 자체가 투명일 수 있다.
하나 이상의 제1 및 제2 전극은 상기 UV 방사선을 전송하는 물질에 기초하거나 또는 상기 물질이 UV를 흡수하거나 반사하는 경우에 상기 UV 방사선이 전반적인 전송율을 가지도록 하기 위하여 배열될 수 있다.
상기 UV 방사선을 전송하는 전극 물질은 매우 얇은 층의 금, 예를 들어 10 nm 정도의 두께를 가지는 금이거나 또는 예를 들어 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛의 두께를 가지는 칼륨, 루비듐, 세슘, 리튬과 같은 알칼리 금속층 또는 칼륨층 또는 그 외에 예를 들어 (25 % 나트륨)/(75 % 칼륨) 합금과 같은 합금일 수 있다.
또한 불소-도핑된(doped) 산화 주석 층이 적합할 수 있다.
구조는 예를 들어 다이오드가 전원 다이오드인 경우에 높은 유동 저항성을 위해 필수적으로 무기물일 수 있다.
본 발명에 따른 구조는 특히 현수식 조명벽과 같은 조명벽, 또는 특히 매우 작은 두께를 가지는 조명 타일 또는 조명 램프와 같은 평평한 조명기구를 형성하기 위하여 장식용, 건축용, 가정용 또는 산업용 조명으로 사용될 수 있다. 또한 상기 구조는 야간 조명 기능 또는 예를 들어 간판-형식의 패널 등을 형성하기 위하여 디자인의, 로고의, 문자 숫자로 이루어진 신호 표시 유형의, 또는 다른 신호 표시 유형의, 즉 모든 종류의 정보를 디스플레이하는 기능을 가질 수 있다.
상기 구조는 추가적으로 특히 에지를 통하여 가이드되는 두 개의 (부분적인) 발광면 또는 하나의 (부분적인) 발광면을 가질 수 있고, 하나의 발광면이 있는 경우 나머지 측면은 흡수성을 띄거나 바람직하게는 반사성을 띈다.
다이오드는 가장자리에 배열될 수 있고, 본 발명에 따른 구조의 표면 전체에 걸쳐서 규칙적이든 아니든 분포될 수 있고, 장식용 패턴을 구성하거나 로고 또는 상표와 같은 디스플레이를 구성할 수 있다.
상기 발광구조체는, 특히 판유리는:
- 건물용;
- 버스 대합실, 표지판, 광고판 또는 난간과 같은 도시 시설물용;
- 고속도로용 또는 도시 조명기구용, 예를 들어 탑승교용;
- 수족관용, 디스플레이 케이스용, 가게 윈도우용, 선반 구성요소용 또는 온실용;
- 인테리어 가구용, 특히 주방 조리대용 또는 욕실 벽용 또는 거울용;
- 광선요법용(황달, 우울증 등의 치료용);
- 컴퓨터, 텔레비젼 또는 전화기 유형의 디스플레이 스크린용;
- 그 밖에 전기적으로 제어가능한 특히 액정 디스플레이를 위한 역광 조명장치용으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발광구조체는 예를 들어 가정용 전기 장치, 예를 들어 냉장고 선반 또는 주방 조리대에 설치될 수 있다.
상기 발광구조체는 또한 문에, 사무실 또는 가게 파티션에, 난간에, 빌딩 (섀시(chassis)) 벽에, 또는 특정지점(Saint-Gobain 사에 의해 판매되는 SPIDER 제품 유형의 특정지점 등)에 고정된 구조 판유리에, 또는 보석 디스플레이용 판유리 또는 박물관용 판유리와 같은 설비용 유리판에 사용될 수 있다.
상기 발광구조체는 유리문을 형성하기 위해 유리로 구성될 수 있다. 특히, 이는 사람에 대한 사고 또는 물건에 대한 손상을 방지하기 위하여 다이오드에 의해 안전성이 보장된 유리문 일 수 있다. 상기 문은 건물, 지방자치 운송 시스템 등에 접근하기 위한 미닫이 문, 여닫이 문, 또는 중앙 개폐를 위한 두 개의 측면 부분일 수 있다.
이러한 문의 제1 실시형태에 있어서, 상기 발광구조체는 홈을 형성하는 구멍에 정렬되고 제1 및 제2 전극이 제공되는 주면에 형성되는 복수의 다이오드와, 전원 공급를 방해함으로써 문의 위치에 따라 간헐적으로 방사선을 발광하도록 다이오드를 구동하는 수단을 포함한다.
예를 들어, 전극 또는 이와 연관된 모선은 사람을 탐지하거나 상기 문을 지나 이동하고 및/또는 개인 신원확인 수단(뱃지 등)에 연결된 물체를 탐지하기 위한 탐지 수단(카메라 등)에 연결된 이동하는 기계적 접촉기(캐스터(caster) 등)의 경로를 따라 불연속적이다. 전원의 차단은 또한 상기 탐지 수단에 의해 제어된 펄스 신호의 사용을 발생시킬 수 있다.
이러한 문의 제2 실시형태에 있어서, 다이오드를 구동하기 위한 수단은 전원 공급을 방해함으로써 문의 위치에 따른 다른 색상(예를 들어 적색 또는 녹색)의 방사선을 발광하는데 사용된다.
상기 발광구조체는 또한 정적 제어 모드인 적색, 녹색 그리고 청색의 램프일 수 있다. 이러한 램프의 한 실시형태에 있어서, 상기 발광구조체는:
- 바람직하게는 모선인 공통 전원 공급 부재에 (한쪽 단부 등을 통해서) 연결되는, 바람직하게는 거의 평행한 복수의 제1 전도 트랙과;
- 바람직하게는 모선인 또 다른 공통 전원 공급 부재를 통하여 (한쪽 단부 등을 통해서) 공급되고, 상기 제1 전도 트랙과 번갈아 일어나는, 바람직하게는 거의 평행한 복수의 제2 전도 트랙과;
- 바람직하게는 홈을 형성하고, 제1 및 제2 전극을 형성하는 제1 및 제2 인접 트랙 사이에 각각 삽입되며, 다이오드와, 전기 연결장치와 바람직하게는 고정소자로서 역할을 하는 금속소자를 수용하는 복수의 구멍을 포함한다.
각 열의 다이오드는 예를 들어 다른 색상, 예를 들어 적색, 녹색 및/또는 청색이다.
상기 발광구조체는 바람직하게는 예를 들어 조명 윈도우를 형성하기 위하여 적어도 다이오드 영역 외부에서는 투명일 수 있다.
게다가, 상기 다이오드 또는 다이오드들은 "off" 상태일 때 육안으로는 실질적으로 안 보일 수 있다.
상기 발광구조체는 수송차량용, 예를 들어 개방형이든지 비개방형이든지, 전면유리, 측면유리, 후면유리 또는 지붕용, 백미러, 또는 보호 유리, 또는 다른 지상, 수중 또는 공수 차량용 발광 판유리일 수 있다.
이러한 판유리 내에 다이오드를 삽입하는 것은 특히:
- 차량 운전자 또는 승객을 위한 발광 표시판을 디스플레이하는 기능(예를 들어, 전면유리에 있는 엔진 온도 경고 표시판; 차량 유리를 전기적으로 제빙하는 시스템이 작동중이라는 것을 나타내는 표시판)과;
- 차량 외부의 사람을 위한 발광 표시판을 디스플레이하는 기능(예를 들어 차량 측면유리에 있는 차량 경고기가 작동중이라는 것을 나타내는 표시판)과;
- 차량 유리에 있는 발광 디스플레이 기능(예를 들어 응급 차량에 있는 플래쉬 발광 디스플레이기능, 낮은 소비전력을 가지는 안전 디스플레이기능, 위험에 있는 차량 발생시 지적하는 기능)과 같은 표시기능을 제공한다.
차량용 판유리 내에 하나 이상의 다이오드를 삽입하는 것은 특히:
- 차량의 내부의 (예를 들어 차량 유리지붕에 있는 앰비언트 조명을 혼합함으로써) 매력적인 앰비언트 라이팅(ambient lighting) 기능과;
- 판유리의 표면에 있는 라이트와 헤드라이트 기능(예를 들어 차량 후면 유리창 내부의 정지신호와 같은, 제3 조명의 혼합)과 같은 조명기능을 제공한다.
마지막으로, 본 발명은 상기와 같은 발광구조체를 제조하는 과정을 제공하며, 그 과정은 다음의 단계:
- 구멍을 기계 가공하는 단계와;
- 주면 중 하나에 있는 두 개의 전극을 형성하는 전도층을 증착하는 단계와;
- 바람직하게는 유리소자를 강화시키는 단계;를 포함한다.
그림자 효과를 위해, 상기 증착 단계는 바람직하게는 PVD(마그네트론 캐소드(magnetron cathode) 등) 스퍼터링(sputtering)으로 선택되고 및/또는 상기 기계가공 단계는 구멍에 지지 측면형상을 제공하고, 이때 상기 증착 단계는 CVD에 의해 수행될 수 있다.
상기 구멍의 기계가공 단계는 바람직하게는 상기 금속소자를 수용하는 보어(bore)를 형성한다.
또한 상기 구멍이 바닥에서 전극에 모선을 위치시키기에 충분히 넓다면, 잉크 젯 증착 단계도 제공될 수 있다.
변형 실시형태로서, 전극은 상기 구멍의 바닥에 있는 하나 이상의 얇은 와이어를 위치시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 상세하고 유리한 특징은 본 발명에 따른 발광구조체의 실시예를 읽을 때 명확해 질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 제1 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(100)의 개략적인 부분 단면도와 개략적인 부분 평면도를 도시하고 있고,
도 1c 및 도 1d는 각각 본 발명의 제2 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(200)의 개략적인 부분 단면도와 개략적인 부분 평면도를 도시하고 있고,
도 1e 및 도 1f는 각각 본 발명의 제3 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(300)의 개략적인 부분 단면도와 개략적인 부분 평면도를 도시하고 있고,
도 1g 및 도 1h는 각각 본 발명의 제1 및 제3 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(110,310)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있고,
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 제4 실시예 및 제4 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(400,410)의 개략적인 정면도를 도시하고 있고,
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 제5 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(500)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있고,
도 3c는 본 발명의 제5 실시예로서 다이오드를 가지는 발광구조체(510)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있고,
도 4a는 본 발명의 제6 실시예로서 다이오드를 가지는 발광구조체(600)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있고,
도 4b는 본 발명의 제7 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체의 개략적인 부분 정면도를 도시하고 있고,
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예로서 다이오드를 가지는 발광구조체의 개략적인 부분 정면도를 도시하고 있고,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제8 실시예 및 제8 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(800,810)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있고,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제9 실시예 및 제9 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(900,910)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있 고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제10 실시예 및 제10 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 포함하는 발광구조체(1000,1010)의 개략적인 부분 단면도를 도시하고 있다.
도면에 나타난 대상물의 다양한 구성요소는 반드시 일정한 비율로 도시된 것이 아님을 참고해야 한다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 제1 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(100)의 개략적인 부분 단면도와 개략적인 부분 평면도를 나타낸다.
상기 발광구조체(100)는 바람직하게는 가시광선의 단색 방사선 또는 심지어 가시광선의 다수의 파장을 가지는 방사선에 대한 매우 낮은 흡수율을 갖는 유리로 구성된 박판(1)인, 평면의, 예를 들어 평행육면체의 무기물 유전체 소자를 포함한다. 따라서, 유리는 1.8 × 10-3 mm-1의 가시광선의 선형 흡수율 계수를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 4 또는 6 mm의 두께를 가지는 저철분 소다-석회 유리, 예를 들어 Saint-Gobain 사의 ALBARINO 유리가 선택될 수 있다.
상기 박판(1)은 평행한 제1 주면(11)과 제2 주면(12) 그리고 에지(도시되지 않음)를 포함한다.
상기 발광구조체(100)는 바람직하게는 발광 다이오드들(3)에 의해 제2 주면(12)을 통하여 직접 조명을 발광하고, 상기 발광구조체의 주 발광방향(화살표로 도시됨)은 예를 들어 AlInGaP 또는 다른 반도체 기술의 다중 양자샘에 기초한 활동층을 가지는 반도체 칩(31)의 면에 수직이다. 각 반도체 칩은 후면에 제1 및 제2 접촉층을 가진다.
각 발광 다이오드(3)는 봉합되어 있고 초점 렌즈(32)가 제공되어 있다. 모든 색상이 표현가능하다. 또한 전원 공급기를 통하여 전원을 조절할 수 있고 및/또는 다수의 색상을 사용할 수 있다.
이러한 발광 다이오드(설명의 명확성을 위하여 이 중 하나가 도 1b에서 도시됨)는 제1 주면(11)에 형성된 예를 들어 사각 측면형상 또는 단면의 홈(3)에 수용되어 있다. 또한 상기 홈의 단면은 지지 단면일 수 있다. 상기 홈의 벽 및/또는 바닥은 곡면이거나 각진 면일 수 있다.
투명 충전재(7)(예를 들어 실리콘계열)는 상기 발광 다이오드들 사이, 상기 발광 다이오드와 상기 바닥(21) 사이 그리고 상기 다이오드와 측벽(22) 사이의 공간을 채운다.
상기 홈(도 1b에서 도시됨)은 직선이거나, 변형 실시예로서 요구되는 발광효과(예를 들어 표시소자 등)에 따라 발광 다이오드의 개별적인 배열을 위한 다른 형상을 가질 수 있다.
게다가 상기 판유리(1)는 예를 들어 조명 타일, 조명 벽 등을 형성하기 위하여 발광 다이오드를 수용하는 다양하면서 서로 평행한 홈을 가질 수 있다.
상기 발광 다이오드를 구동하기 위한 수단은 방사선이 단색 또는 여러가지 색들로 영구적으로 또는 간헐적으로 발광될 수 있도록 한다.
상기 발광구조체는 예를 들어 로고 또는 상표와 같은 발광 디자인을 형성할 수 있다.
다수의 발광 다이오드를 삽입함으로써, 백열광 조명의 광도와 동일한 광도를 획득할 수 있으며, 동시에 소비전력을 낮출 수 있다.
상기 발광구조체는 예를 들어 장식 또는 표시 조명, 예를 들어 발광 패널 또는 파티션에 사용할 수 있다.
상기 발광 다이오드들 중 하나는 적외선 영역 내의 신호를 수용하는, 상기 발광구조체를 원격 제어하기 위하여 사용되는 다이오드로 대체될 수 있다.
제1 주면(11)과 상기 홈(3)의 양쪽에 있는 전극(5)은 상기 구멍이 기계 가공되기 전에 예를 들어 CVD에 의해 증착되고, 바람직하게는 불소-도핑된(doped) 얇은 산화물에 기초하는 두 개의 투명 전도층(51,52) 형태이다. 상기 홈은 에지(13)의 두 개의 마주하는 측면에 형성되어 있어서, 상기 전극들을 절연한다. 변형 실시예로서 또는 보충 실시예로서, 상기 층을 식각하여 하나 이상의 절연 영역을 형성할 수 있고 개별적으로 상기 발광 다이오드를 선택적으로 어드레스(address)할 수 있다.
하나 이상의 투명 전도층들은 스택일 수 있다. 상기 투명 층 중 하나는 예를 들어 은으로 구성된 거울층에 의해, 또는 특히 와이어 또는 라인 또는 그물과 같은 전도성 특징을 가진 어레이에 의해 반투명층(특히 스크린-인쇄됨)으로 대체될 수 있다.
전원 공급 부재(61,62)는 제1 및 제2 전극(51,52)에 연결되고, 쉽게 마스크 된 영역(masked zone)에서 가장자리(세로 에지 또는 가로 에지)에 위치된 은 에나멜로 구성된 스크린-인쇄된 모선 형태일 수 있다.
각 발광 다이오드(3)는 예를 들어 구리 또는 스테인리스 스틸로 구성되고, L-형상 측면형상 또는 단면을 가지는 두 개의 동일한 부분으로 구성되는 금속소자에 연결된다. 따라서, L-형상부분 중 베이스는 단부를 통하여 반도체 칩의 후면에 있는 각각의 전기 접점에 연결되고, L-형상부분 중 나머지 단부는 상기 전극(51,52) 위에 넓게 위치되어 있어서 제1 주면(11)과 간접적으로 접촉한다.
금속부분(41,42)의 라운딩(rounding)된 표면은 상기 유리소자가 작동중인 다이오드에 의해 생성되는 열을 제거하는데 상당히 기여할 정도로 충분히 넓고 충분히 얇은 두께의 전극이다.
따라서, 상기 판유리(1)는 열 분산 문제를 제어하기에 충분히 좋은 열 전도성을 가지고 있다.
상기 금속소자(4)는 간단한 설계로 이루어져 있으면서 다양한 기능을 가지고 있다. 이러한 금속소자는 각 발광 다이오드에 특정적이거나, 또는 변형 실시예로서 일련의 발광 다이오드들에 공동적으로 제공될 수 있다.
각 금속부분(41,42)은 상기 발광 다이오드와 이와 연관된 전극 사이에 전기 연결소자로서 역할을 하고, 홈에 발광 다이오드를 유지시키는 수단으로서 역할을 하고, 따라서 광학적으로 정렬되어 상기 다이오드 또는 다이오드들을 마스크한다.
상기 금속소자는 예를 들어 0.2 mm의 두께를 가질 수 있고, 접점 넓이는 "장식용" 다이오드의 경우에는 약 5 ㎟이고 전원 다이오드의 경우에는 20 ㎟이다. 따 라서, 상기 금속소자는 구멍과 같은 높이를 갖는다.
따라서 본 발명인 발광구조체는 간결하고 튼튼하다.
상기 금속소자(41,42)는 은 계열의 전도성 접착제에 의해 상기 전극(51,52)에 결합될 수 있다.
변형 실시예로서, 각 발광 다이오드(4)는 개별적인 구멍 내에 있을 수 있다. 상기 두 개의 금속부분(41,42)은 이때 예를 들어 90˚를 이루고 있을 수 있다.
상기 판유리(도시되지 않음)의 에지는 반사성을 가지기 위하여 금속으로 입혀져 있을 수 있다.
상기 전극은 선택적으로 다층 스택 내에 있고 및/또는 또한 추가적으로: 태양제어를 제공하기 위하여 열 방사선을 반사하는 기능, 또는 저-방사율 기능을 위해 적외선을 반사하는 기능 중 하나 이상의 기능을 가질 수 있다.
또한 상기 주면은 소수성/소유성 층, 친수성/친유성 층, 오염방지 광촉매층 등을 결합할 수 있다.
다양한 다이오드 유형(박쥐날개형 다이오드, 측면-발광 다이오드, 다중-색상 다이오드)과 구멍에서의 다양한 다이오드 방향이 제공될 수 있다. 한가지 배열의 예로서, 하나 이상의 발광 다이오드는 주면(12)에 부착되어 있는 인광물질을 여진시키기 위해 또는 수지(7)을 대체하기 위해 방사선, 예를 들어 UVA 또는 UVC 방사선을 발광할 수 있다.
도 1c 및 도 1d는 각각 본 발명의 제2 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(200)의 개략적인 부분 단면도와 개략적인 부분 정면도를 도시한다.
상기 발광구조체(200)는 제1 실시예인 발광구조체(100)와 비교해 볼 때:
- 상기 홈(2')은 오목한 바닥(21')를 가진다는 점;
- 상기 발광 다이오드는 예를 들어 반사를 제한하는 적절한 접착제로 홈에 결함된다는 점;
- 상기 전극(51',52')은 예를 들어 은 또는 구리과 같은 금속의 예를 들어 0.2 mm의 폭을 가지는 (나노) 입자로 형성된 잉크 젯 트랙인 점;
- 상기 모선은 납땜(63 내지 64')의 가장자리 지점을 통하여 연결된 구리 전기 와이어(도시되지 않음)로 대체된다는 점;
- 상기 주면(12)은 확산 무기물층(70)을 포함한다는 점;이 다르다.
게다가, 따라서 상기 금속부분(41,42)은 또한 상기 유리소자(1)와 (접히거나 또는 더 길게 하거나 또는 적절히 설치함으로써) 직접접촉할 수 있다.
게다가, 이러한 잉크 젯 트랙은 상기 금속부분(41,42)을 고정시키기에 충분한 접착력이 있다.
도 1e 및 도 1f는 각각 본 발명의 제3 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(300)의 개략적인 부분 단면도와 개략적인 부분 평면도를 도시한다.
이러한 발광구조체(300)는 제2 실시예인 발광구조체(200)와 비교해 볼 때:
- 상기 홈(2')은 상기 금속부분(41',42')을 수용하고 홈 내에서 뻗어있는 보어(22')를 포함한다는 점;
- 상기 금속부분(41',42')은 예를 들어 장식용에 적절한 사각 또는 둥글지 않은 영역과 같은 작은 접촉 영역이라는 점;
- 상기 전극(51',52')과 납땜(63 내지 64') 지점도 상기 보어(22)에 있다는 점;
- 상기 홈(2')는 부분적으로 사각 단면을 가지고 있고, 평평한 바닥을 가진다는 점;이 다르다.
도 1g는 본 발명의 제1 실시예의 변형 실시예로써 다이오드를 가지는 발광구조체(110)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
이러한 발광구조체(110)는 제1 실시예인 발광구조체(100)와 비교해 볼 때: 상기 발광 다이오드(3')는 측면-발광 다이오드이고 역전된 위치에 있어 제1 주면(11) 쪽을 향하여 방사선을 발광한다는 점과, 이때 다이오드의 접점(33,34)이 (은 접착제 또는 이와 유사한 수단에 의해) 결합되어 있고 또는 상기 홈(2)의 측벽(22)에서 지탱하는 금속부분(41,42)에의 압력에 의해 고정된다는 점이 다르다.
게다가, 상기 발광면의 반대쪽에 있는 면과 바닥 사이의 공간에는 수지(7)로 채워진다(에지를 통하여 충전이 이루어짐).
상기 발광 다이오드는 또한 바닥(21) 위에 올려져 있거나 바닥에 (유전체 접착제를 통하여) 결합될 수 있다.
상기 에지는 반드시 금속으로 입혀져 있을 필요는 없다.
도 1h는 본 발명의 제3 실시예의 변형 실시예로써 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(310)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
이러한 발광구조체(310)는 제3 실시예인 발광구조체(300)와 비교해 볼 때:
- 상기 금속부분(451,452)은 전기 연결소자로서 역할을 하는 것이 아니라, 반도체 칩(31)의 후면에 있는 절연 영역에 연결된다는 점과;
- 예를 들어 금으로 구성되고, 바람직하게는 홈 내에 수용되는 얇은 전기 와이어(410,420)는 와이어 전극(51'',52'')에 연결된다는 점과;
- 상기 발광구조체(310)는 적층되어 있고 추가적으로 예를 들어 반투명 PVB와 같은, 바람직하게는 확산시키는 적층 중간층(1'')과 두번째 확산을 위한 무기물 확산층을 가지는 유리소자 뒷면 판유리를 포함한다는 점;이 다르다.
도 2a는 각각 개략적으로 본 발명의 제4 실시예로서 다이오드를 가지는 발광구조체(400)의 정면도를 도시한다.
이러한 발광구조체는 상기 발광 다이오드(3)에 의해 안전-보호된 (두꺼운 화살표로 도시된 것처럼 오른쪽을 이동될 수 있는) 미닫이 문(400)으로서 역할을 한다.
상기 발광 다이오드는 유리의 주면에 형성된 홈에 정렬되고 에지의 한쪽 측면에만 형성되어 있다. 이러한 주면은 예를 들어 식각에 의해 또는 절연층(8)에 의해 분리된 투명한 전도층(51,52)의 형태인 두 개의 전극을 가진다. 각 전극은 예를 들어 유리 부분의 동일한 에지를 따라 뻗어있고 절연영역(8)에 의해 분리된 모선(61,62)을 통하여 공급된다.
발광 다이오드 구동 수단(도시되지 않음)은 상기 문의 위치에 따라 그리고 (사각 파장 형태의) 펄스 신호 s를 사용함으로써 간헐적으로 방사선을 발광하는 데 사용된다. 예를 들어, 상기 문이 닫히거나 거의 닫혔을 때, 상기 발광 다이오드(3)는 발광되고, 상기 문이 열렸을 때, 예를 들어 사람이 탐지된 후에, 상기 발광 다 이오드는 발광하거나 번쩍일 것이다.
도 2b는 개략적으로 본 발명의 제4 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 가지는 발광구조체(410)의 정면도를 도시한다.
상기 발광구조체는 (화살표로 표시된 것처럼 오른쪽으로 이동할 수 있는) 미닫이 문(410)으로서 역할을 하지만 제4 실시예인 발광구조체(400)와 비교해 볼 때:
- 제1 절연영역(8')은 홈과 에지 사이 사이의 영역에 한정된다는 점 (심지어 상기 홈이 양 측면에 형성된 홈인 경우에는 생략될 수 있다는 점)과;
- 상기 제1 및 제2 모선(61,62)은 각각 문의 상단과 바닥에 위치되고, 상기 제1 모선은 불연속적이고 이러한 불연속 영역은 제1 전극(51)을 위한 절연영역(81)과 일치한다는 점;이 다르다.
상기 발광 다이오드는 기계적 접촉기(캐스터(castor) 또는 이와 유사한 수단)가 제1 모선(61)의 영역 중 하나에 있을 때 간헐적으로 (적색, 녹색 등) 방사선을 발광한다.
바람직하게는, 상기 유리판(1)은 두텁고 강화되어 있다.
변형 실시예로서, 이러한 시스템은 세로축 에지에 적절히 연결장치를 위치시킴으로써 여닫이 문에도 결합시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 제5 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(500)의 개략적인 부분 정면도와 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
이러한 구조는 (화살표로 도시된 것처럼 오른쪽으로 이동가능한) 미닫이 문(500)으로서 역할을 하고, 상기 제4 실시예인 발광구조체(400)와 비교해 볼 때:
- 상기 제1 및 제2 모선(61',62')을 인접하는 가장자리에 배열한다는 점과;
- 다른 색상의 발광 다이오드(3a)를 수용하는 홈의 개수와, 상기 발광 다이오드(3a)는 한 줄에서는 적색이고 상기 발광 다이오드(3b)는 다른 열에서 녹색이라는 점과;
- 하나의 전극(51)을 각각 모선(61',62')에 연결되는 동일한 극성의 두 개의 전극으로 분리시키는 절연영역(8)을 배열한다는 점;이 다르다.
게다가, 상기 발광 다이오드(3)는 반대쪽 면에 접점을 가지는 단순 반도체 칩이다. 상기 발광 다이오드들의 배열은 도 3b에 도시되어 있다. 상기 제2 전극(52'')은 홈(2)의 바닥과 (중심에 또는 에지에 있는) 모든 발광 다이오드들의 전방 (발광)면에 결합된 얇은 전도 와이어이다.
상기 문이 닫히거나 또는 거의 닫혔을 때, 적색 다이오드(3b)가 발광되고 상기 문이 열렸을 때 녹색 다이오드가 발광된다.
상기 금속소자(4)는 L-형상의 하나의 금속부분(41)을 포함한다.
도 3c는 본 발명의 제5 실시예의 변형 실시예로서 다이오드를 가지는 발광구조체(510)의 개략적인 부분 단면도이고, 이는 전극을 형성하는 두 개의 얇은 와이어(52'')의 가장자리에의 배열, 금속소자(4)의 T-형상 단면 그리고 감소된 폭을 가지는 제1 전극(51)에 의해 다르다.
도 4a는 본 발명의 제6 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(600)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
이러한 발광구조체(600)는 많이 설명해 온 상기 발광구조체(100)와는 다르 다. 상기 금속소자(4)는:
- 무기물 충전재를 포함하는 실리콘에 기초하는, 전기 절연체이면서 열 전도체인 피막(91)과;
- 구리 계열 또는 흑연 계열의, 또는 예를 들어 광학 반사경으로서 은 또는 알루미늄으로 구성된 금속박판(92);에 의해 덮여있다.
열 분산 능력을 더 향상시키는 역할을 하는 금속소자를 덮고 있는 구조는 특히 고출력 다이오드와 고 조도의 조명장치(예를 들어 액정 디스플레이의 역광장치 또는 건축물 램프)를 가지는 용도에 적합하다.
상기 투명한 층들은 반투명 (스크린-인쇄된) 층, 또는 예를 들어 은으로 구성된 거울층으로 대체될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 제7 실시예로서 발광 다이오드(700)를 가지는 발광구조체의 개략적인 부분 정면도를 도시한다.
상기 발광구조체(700)는 세로축 에지에 평행하고 각각 적색, 녹색 그리고 청색의 (또는 같은 색상의) 세 줄로 배열된 다이오드들(5a 내지 5c)을 포함한다. 각 다이오드(5a 내지 5c)는 예를 들어 정사각형의 또는 원형 베이스의 개별적인 구멍에 있고, 예를 들어 지지 측면형상을 가진다. 각 다이오드는 예를 들어 제1 실시예의 경우에 도시된 것과 유사한 L-형상 단면의 두 개의 부분 형태로 된 금속소자에 의해 고정된다. 각 열의 다이오드에는 불연속 잉크 젯 트랙(51'a 내지 51'c), 변형 실시예로서, 불연속 투명 전기전도층 또는 불연속 스크린-인쇄된 층을 통하여 전류 i가 공급된다. 상기 금속부분(41',42')은 연관된 트랙(51'a 내지 51'c)을 전기적으 로 연결하는 역할을 한다.
상기 다이오드는 로고를 형성하기 위하여 배열될 수 있고, 상기 트랙은 이때 전원 공급을 유지하기 위하여 수정될 수 있다.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(710)의 개략적인 부분 정면도를 도시한다.
상기 발광구조체(710)는:
- 서로 거의 평행하고 측면 에지를 따라 뻗어있는 공동 모선(61)의 한쪽 단부에 연결되는 바람직하게는 잉크-젯된 복수의 제1 전도 트랙(51'a 내지 51'c)과;
- 거의 평행하고 다른 쪽 측면 에지를 따라 뻗어있는 공동 모선(62)에서 제1 전도 트랙과 교대하는 복수의 제2 전도 트랙(52'a 내지 52'c)과;
- 제1 및 제2 전극을 형성하는 제1 및 제2 전도 트랙 사이에 각각 삽입되고, 바람직하게는 상기 트랙들에 평행하고, 상기 발광 다이오드들과 전기 연결장치로서 역할을 하는 금속소자와 지지소자를 수용하는 복수의 홈;을 포함한다.
각 다이오드(3a,3b,3c)는 L-형상 측면형상의 두 개의 동일한 부분(41,42) 형태인 개별적인 금속소자에 연결된다. 각 줄은 단색을 발광할 수 있다.
상기 발광구조체(710)는 장식용 또는 건축 평판 램프용으로 사용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제8 실시예와 제8 실시예의 변형 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(800,810)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
상기 발광구조체(800)는 예를 들어 4 또는 6 mm의 두께를 가지는 유리 박판(1)을 포함하고, 상기 유리 박판은 바람직하게는 가시광선 영역에서 단색 방사선 또는 심지어 가시광선 영역에서 다수의 파장을 가지는 방사선에 대한 매우 낮은 흡수율을 가진다. 따라서, 저철분 소다-석회 유리가 선택될 수 있다.
상기 유리 박판(1)은 평행한 제1 및 제2 주면(11,12)과 에지(13)를 가진다.
상기 유리 박판은 광 도파관이고, 빛은 하나의 또는 양쪽의 주면(11,12)을 통하여 추출된다.
상기 발광 다이오드(3)는 에지(13)에 형성된 홈에 수용된다. 각 발광 다이오드(3)는 봉합되고 초점 렌즈(32)가 제공된다. 모든 색상이 표현가능하다. 또한 전원 공급기를 통하여 전력을 조절할 수 있고 및/또는 다수의 색상을 사용할 수 있다.
상기 판유리(1)는 추가적으로 예를 들어 반대쪽 에지에 발광 다이오드를 수용하는 다른 홈을 포함할 수 있다.
다이오드 구동 수단은 영구적으로 또는 간헐적으로 단색 또는 다수의 색을 가지는 방사선을 발광하는 것에 또는 상기 발광 다이오드들을 어드레스하는 것에 사용된다.
각 발광 다이오드(3)는 금속소자에 연결된다. 상기 금속소자는 단순 다중-기능 설계로 되어 있다.
각 금속소자는 홈 내에 하나 이상의 다이오드를 고정시키는 역할과, 광학 정렬하는 역할 그리고 상기 발광 다이오드를 마스크(mask)하는 역할을 한다. 상기 금속소자는:
- 주면(11,12)에 있는 두 개의 주 부분(410,420)과;
- 광 주입 에지에 접촉해 있는 이분형 측면 부분(430);으로 구성된 세 개의 거의 평판이며 얇은 부분을 포함한다.
상기 두 개의 주 부분(410,420)에는 주면(11,12)에 형성된 노치에 체결되는 탭이 제공된다.
각 부분(410,420,430)은 추가적으로 예를 들어 주면(11,12)에 위치된 투명 전기전도층(51,52)의 형태인 전극과 발광 다이오드(3) 사이의 전기 연결소자로서 역할을 한다. 상기 전극(51,52) 중 하나는 예를 들어 알루미늄 또는 은으로 구성된 거울일 수 있다. 반대쪽 에지에는 금속이 입혀져 있을 수 있다.
도 5b에서 도시된 발광구조체(810)는 제8 실시예인 발광구조체(800)과 여러가지 점에서 다르다. 상기 금속소자(4)는 E-형상 단면을 가지고 있고 상기 에지(13)를 잡을 수 있다.
각 발광 다이오드는 반대쪽 면에 전기 접촉하고, E 형상에서 중앙 금속부분(431)에 의해 고정되는 단순 반도체 칩(31)이다.
상기 두 개의 주면(11,12) -또는 변형 실시예로서 단지 하나의 주면-은 투명 전기전도층 유형의 제1 전극(51a,51b)을 포함한다. 바람직하게는 넓은 홈의 바닥(21)은 예를 들어 발광면에 결합되고 및/또는 단순 접촉하고 있는 잉크 젯 트랙의 형태, 또는 전도 와이어 형태인 제2 전극(42')을 포함한다.
다수의 발광 다이오드를 삽입함으로써, 백열광 조명의 광도와 동일한 광도가 획득됨과 동시에 낮은 소비전력을 요구할 수 있다.
이러한 발광구조체는 예를 들어 발광 패널 또는 파티션과 같은 장식 또는 표 시 조명으로 사용될 수 있다.
상기 발광 다이오드 중 하나는 적외선 영역에 있는 신호를 수용하고, 상기 발광구조체를 원격 제어하기 위해 사용되는 다이오드로 대체될 수 있다.
투명 층들 중 하나는 예를 들어 은 또는 알루미늄과 같은 거울, 또는 예를 들어 상기 발광구조체의 한쪽 측면에서는 다이오드가 보이지 않게 하기 위하여 불투명한 색으로 착색된 층(에나멜 등)을 가지는 반투명 (예를 들어 스크린-인쇄된) 층으로 대체될 수 있다.
반대쪽 에지에는 금속이 입혀져 있을 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제9 실시예와 제9 실시예의 변형 실시예로써 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(900,910)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
제9 실시예인 발광구조체(900)는 제1 실시예인 발광구조체(100)와 비교해 볼 때:
- 상기 금속소자는 T-형상 단면을 가지는 (충전재(7)를 채우기 위해 구멍이 뚫린) 일체형으로 구성된다는 점과;
- 상기 발광 다이오드는 반대쪽 면에 접점을 가지고 있고 봉합되어 있지 않다는 점(단순 전도 반도체 칩(31)이라는 점)과;
- 제1 전극(51)은 홈의 양 측면에 있는 두 개의 부분(또는 심지어 단 하나의 부분)으로 구성된다는 점과;
- 상기 홈은 넓고 상기 제2 전극(52')은 상기 홈(2)의 바닥(21)에 있는 잉크 젯 트랙(또는 얇은 전도 와이어)이라는 점;이 다르다.
상기 발광 다이오드는 예를 들어 로고 또는 상표와 같은 발광 디자인을 형성할 수 있다.
다수의 발광 다이오드를 삽입함으로써, 백열광 조명의 광도와 동일한 광도를 획들할 수 있고, 동시에 저 소비전력을 요구할 수 있다.
예를 들어 상기 발광구조체는 발광 패널 또는 파티션과 같은 장식 또는 표시 조명으로 사용될 수 있다.
상기 발광 다이오드 중 하나는 적외선 영역의 신호를 수용하고 발광구조체를 원격 제어하는 것에 사용되는 다이오드로 대체될 수 있다.
제9 실시예의 변형 실시예인 발광구조체(910)는 상기 제9 실시예인 발광구조체(900)와 비교해 볼 때:
- 상기 구멍은 제1 전극을 형성하는 전기전도층(51)로 덮여 있는 보어(22')를 포함한다는 점과;
- 상기 금속소자(4)는 금속벽(44)에 의해 축을 따라 가이드된 중앙 스프링(43')을 포함한다는 점;이 다르다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제10 실시예와 제10 실시예의 변형 실시예로서 발광 다이오드를 가지는 발광구조체(1000,1010)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
제10 실시예인 발광구조체(1000)는 제9 실시예의 변형 실시예인 발광구조체(910)와 비교해 볼 때:
- 상기 홈(2')은 (또는 각 구멍들은) 지지 측면형상을 가지고 있고, 홈의 측 벽은 "< >" 형상을 이루며 측면으로 나팔 모양으로 벌어져 있다는 점과;
- 상기 금속소자(4')는 자동-잠김을 위한 상기 홈의 측벽에 실질적으로 보완적인 형상으로 된 하나 이상의 금속소자(45)를 포함한다는 점과;
- 상기 구멍에는 보어가 없다는 점;이 다르다.
상기 발광 다이오드는 예를 들어 로고 또는 상표와 같은 발광패턴을 형성할 수 있다.
다수의 발광 다이오드를 삽입함으로써, 백열광 조명의 광도와 동일한 광도를 획들할 수 있고, 동시에 저 소비전력을 요구할 수 있다.
예를 들어 상기 발광구조체는 발광 패널 또는 파티션과 같은 장식 또는 표시 조명으로 사용될 수 있다.
상기 발광 다이오드 중 하나는 적외선 영역의 신호를 수용하고 발광구조체를 원격 제어하는 것에 사용되는 다이오드로 대체될 수 있다.
상기 제1 전극(51)은 예를 들어 발광구조체의 한쪽 면에서는 다이오드를 보이지 않도록 하기 위해 반투명(스크린-인쇄된) 층 또는 예를 들어 은으로 구성된 거울층 또는 와이어와 불투명색으로(에나멜 등) 착색된 층으로 된 어레이(array)로 대체될 수 있다.
제10 실시예의 변형 실시예인 발광구조체(1010)는 제10 실시예인 발광구조체(1000)와 비교해 볼 때:
- 상기 홈의 측벽에 실질적으로 보완적인 형상으로 된 하나 이상의 금속소자(45')의 형상이 직선이라는 점과;
- 상기 제2 전극(52)은 제1 전극(51)과 같은 투명 전기전도층이라는 점과;
- 상호접속 와이어(62')가 상기 제2 전극(52)에 납땜되어 있다는 점;이 다르다.
이러한 제10 실시예의 변형 실시예인 발광구조체(1010)의 제조과정의 예로는:
- 보어를 선택적으로 가지는 상기 구멍(2'')을 기계 가공하는 단계와;
- 확정되는 측벽의 그림자 효과에 의해 주면(11)과 구멍의 바닥에 두 개의 전극(51,52)을 형성하는, CVD에 의한 전도층을 증착하는 단계와;
- 상호접속 와이어(62')를 위치시키고 납땜하는 단계 후에 삽입하고 반도체 칩(31)의 은부분에 결합시키는 단계와 (또는 그 역순도 가능);
- 상기 공동 금속소자(4'') 또는 상기 개별적인 금속소자를 설치하는 단계;가 있다.
본 발명에 따른 발광구조체는 반드시 대칭적일 필요는 없다. 다른 재료로 구성되거나 다른 기술로 생산되는 전극을 사용할 수도 있고, 다른 재료로 구성되거나 다른 기술로 생산되는 연결부재를 사용할 수도 있다.
개별적인 구멍과 공동의 구멍을 가지는 혼성배열이 제공될 수도 있다.
상기 투명 전기전도층은 특히 바람직하게는 은과 같은 금속으로 된 얇고 기능적인 전도층일 수 있고, 상기 전기전도층은:
- 선택적으로, 금속, 금속의 아화학량론(substoichiometric) 금속 산화물 합금, 금속 합금에 기초한 은을 성분으로 하는 층에 직접적인 차단층이며;
- 예를 들어 선택적으로 알루미늄-도핑된(doped) 산화 아연, 및/또는 질화 규소층 등과 같은 금속 산화물에 기초한 층;이고 얇은 유전체층 사이에 위치될 수 있다.

Claims (30)

  1. 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010)로서,
    - 자외선(UV) 및/또는 가시광선 범위 내에서 방사선을 방사할 수 있는 하나 이상의 발광 다이오드(3, 3', 3a 내지 3c)와;
    - 주면(11, 12)과, 에지(13)와, 상기 발광 다이오드를 수용하는 구멍(2, 2', 2'')을 포함하는 평면 유리소자(1)와;
    - 상기 발광 다이오드에 연결되어 있고 열을 제거하기 위하여 상기 유리소자에 결합된 금속소자(4, 4', 4'', 450);를 포함하고,
    상기 금속소자는 전기적 연결소자(4, 4', 4'') 및/또는 상기 구멍에 상기 발광 다이오드를 고정하는 고정소자(4, 4', 4'', 450)에서 선택되는 발광구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속소자(450)는 상기 구멍을 형성하는 주면 및/또는 에지 및/또는 측벽 중 하나 이상과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(310).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전극(51, 51', 51'', 52, 52', 52'')과, 전원 공급 부재(51'a 내지 51'c) 및 거울 또는 장식으로 된 하나 이상의 층 및/또는 하나 이상의 와이어를 가지는 기능소자가 상기 유리소자(1)와 상기 금속소자(4, 4', 4'') 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속소자(4, 4', 4'', 450)는 상기 구멍에 결합되거나 같은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속소자(4, 4', 4'', 450)는 T-형상, E-형상 또는 L-형상 단면을 가지는 일체형 부품이거나 L-형상 단면의 이분형 부품(41, 42, 451, 452)이고, 상기 일체형 부품 또는 이분형 부품의 두께는 0.2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정소자(4'')인 상기 금속소자는 지지 측면형상을 가지는 선택된 구멍(2'')에서 스스로 차단되는 것을 특징으로 하는 발광구조체(1000,1010).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정소자인 상기 금속소자는 상기 발광 다이오드(3)와 접촉하는 스프링(43')을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(910, 1000, 1010).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍이 에지(13)에 있을 때, 고정소자인 상기 금속소자(4)는:
    - 상기 주면과 접촉하는 두 개의 주 부분(410, 420)과;
    - 상기 에지와 부분적으로 접촉하는 측면 부분(420, 430);으로 이루어진 세 개의 평판 부분을 포함하고,
    상기 고정소자는 상기 에지를 잡을 수 있고 또는 상기 두 개의 주 부분에는 상기 주면에 형성된 노치에 체결되는 탭이 제공되는 것을 특징으로 하는 발광구조체(800, 810).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속소자(4)는 무기물 충전제를 포함하는 실리콘에 기초한 전기 절연체이면서 열 전도체인 소자(91)로 덮여있고, 상기 전기 절연체 소자는 금속박편(92) 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 발광구조체(600).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍(2'')은 2 mm 이상의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 발광구조체(900, 910, 1000, 1010).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍은 상기 금속소자와, 하나 이상의 전극 및/또는 전원 공급 부재를 수용하도록 형성되어 것을 특징으로 하는 발광구조체(300, 310, 910).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 전류 또는 전압이 공급되는 복수의 다이오드(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 상기 금속소자와 선택적으로 접촉하고, 동일한 주면 또는 양쪽 주면 및/또는 상기 구멍(2)의 바닥과 상기 구멍의 외측에 각각 위치되는 제1 및 제2 전극(5, 5', 5'', 51, 51', 51'', 52, 52', 52'')을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 중 하나 이상은 전체적으로 투명한 전도성 어레이 또는 하나 이상의 얇고 및/또는 누출성 유전체 층들로 선택적으로 덮여있는 전도성이면서 투명한 층(5, 5', 5'', 51, 51', 52, 52')으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 하나 이상의 전극 및/또는 금속 나노 입자들을 가지는 잉크 젯 트랙(5', 51', 51'a 내지 51'c)인 또는 스크린-인쇄(61 내지 62')된 전원 공급 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 200, 300, 400, 500, 700, 710, 810, 900, 910, 1000).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드(3, 3')는:
    - 상기 반도체 칩(31)의 반대쪽 면 또는 상기 반도체 칩의 동일한 면에 전기 접점을 가지는 다이오드 또는 측면-발광 다이오드와;
    - 초점 렌즈(32)를 가지는 다이오드 또는 봉합되지 않은 반도체 칩을 포함하는 다이오드와;
    - 주 발광 방향이 수직이거나 경사진 방향인 다이오드, 또는 상기 반도체 칩의 발광 면에 대해 경사진 두 개의 주 발광 방향을 가지고 있어 박쥐날개 형상을 가지고 있는 다이오드와, 또는 단지 두 개의 경사진 주 발광 방향만을 가지는 다이오드와;
    - 상기 에지에서 가이드하도록 또는 하나의 면 또는 양면 또는 상기 구멍을 통하여 직접 발광하도록 위치된 다이오드; 중 하나 이상의 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 발광 다이오드(3, 3')와; 영구적이거나 간헐적으로 방사선을 단색상 또는 여러가지 색상으로 발광하도록 상기 발광 다이오드를 구동하는, 또는 개별적으로 상기 발광 다이오드를 처리하는 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 유리 문을 형성하기 위하여 이동가능하고,
    홈을 형성하고 상기 제1 및 제2 전극(51, 52, 52'')이 제공되는 주면에 형성된 구멍에 배열되는 복수의 다이오드(3, 3a 내지 3c)와; 전원 공급의 차단에 의해 상기 문의 위치에 따라 간헐적으로 방사선을 발광하도록 상기 발광 다이오드를 구동하는 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(400, 410, 500).
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 평행이며, 공통 전원 공급 부재에 연결되는 복수의 제1 전도 트랙과;
    - 평행이며, 상기 제1 전도 트랙과 교대하고 또 다른 공통 전원 공급 부재를 통하여 공급되는 제2 전도 트랙과;
    - 홈을 형성하고, 상기 제1 및 제2 전극을 형성하는 제1 및 제2 트랙 사이에 각각 삽입되고, 다이오드들과 전기 연결소자 및 고정소자로서 역할을 하는 금속소자들을 수용하는 복수의 구멍;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(710).
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리소자는 소다-석회-실리카 유리, 투명 유리 또는 저철분 유리로 구성된 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 내에서 상기 방사선과 결합하는 부분이 아닌 하나 이상의 에지 부분은 반사성이 있고, 금속으로 입혀져 있는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 200, 300, 310, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 발광 면인 주면 중 하나에 연결된 무기물 확산층(70)을 포함하는 발광구조체(200, 310).
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    광 도파관은 단일 결정구조와 단순 판유리 유닛을 형성하도록 단일 결정 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광구조체는 무기물 가이드, 유리 박판, 확산 적층 중간층과 확산 외부 주면을 선택적으로 갖는 유리소자 뒷면 판유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(310).
  25. 제1항 내지 제24항에 있어서,
    상기 발광구조체는 조명용, 장식용, 건축용 또는 표시용 판유리를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  26. 제1항 내지 제25항에 있어서,
    조명 윈도우 또는 건물 벽 또는 구조 판유리와 같이 건물용 판유리 구조체; 미닫이 문과 같은 튼튼한 유리 문; 차량 후면 창유리, 측면 창유리 또는 지붕과 같은 운송 차량; 다른 지상, 수상 또는 항공 차량; 버스 대합실, 표시판 또는 광고판, 또는 난간과 같은 도시 시설물; 상점 윈도우 또는 선반 요소와 같은 디스플레이 진열장; 도로 조명 또는 도시 조명; 수족관, 상점 윈도우 또는 온실; 파티션 또는 거울과 같은 주방 또는 욕실용 인테리어 비품; 컴퓨터, 텔레비젼 또는 전화기 유형의 디스플레이 스크린; 전기 제어 시스템; 액정 디스플레이 또는 광선요법용 백라이트장치; 냉장고 선반 또는 주방 조리대와 같은 가정용 전기장비 내에 결합된 구조체;에 사용되는 발광구조체(100, 110, 200, 300, 310, 400, 410, 500, 510, 600, 700, 710, 800, 810, 900, 910, 1000, 1010).
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항의 발광구조체를 제조하는 제조방법으로서,
    - 상기 구멍(2, 2', 2'')을 기계 가공하는 단계와;
    - 상기 주면 중 하나(11)에 두 개의 전극(51, 52)을 형성하는 전도층을 증착하는 단계;를 포함하는, 발광 다이오드를 갖는 상기 발광구조체(1010)의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제조방법은 상기 유리소자를 강화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    절단작업에 의해 상기 구멍(2'')에 지지 측면형상을 제공하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절단작업은 상기 금속소자를 수용하는 보어(22)를 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 발광구조체를 제조하는 과정.
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