KR20090030796A - 투명 전광 장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 투명전극이 도포된 투명판을 사용하여 양면으로 문자 또는 그래픽을 표현할 때 균등한 밝기를 유지하면서 움직이는 문자나 그래픽의 구현을 할 수 있으며, 또한 신뢰성과 생산성이 높게 제작 및 취급과 유지보수도 간편한 투명 전광 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 제 1투명판과, 상기 제 1투명판과 마주하여 소정간격 이격되어 형성되는 제 2투명판, 상기 제 1 및 제 2투명판 사이에서 매트릭스 구조로 배치된 다수의 LED 및, 상기 제 1투명판의 양면 중 상기 제 2투명판에 마주하는 면에 상기 각 LED에 전원을 공급하기 위한 회로 패턴 면을 형성하는 투명 전극으로 이루어지는 투명 전광판과; 상기 투명 전광판의 상기 각 LED의 밝기를 균일하게 제어하기 위한 보정 저항을 상기 각 LED 마다 대응하여 구비하고, 문자나 그래픽 등을 디스플레이하기 위한 제어 신호의 입력 단자와 상기 보정 저항 사이를 매트릭스 배선 구조로 연결시킨 제어 보드; 및, 상기 투명 전광판의 투명 전극과 상기 제어 보드의 보정 저항을 연성회로기판으로 배선하여 연결하는 연결부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 전광 장치를 제공한다.

Description

투명 전광 장치{THE TRANSPARENT LIGHT EMITTING APPARATUS}
이 발명은 투명 전광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도트 매트릭스 구조를 갖는 다수의 LED를 점멸시키면서 움직이는 문자나 그래픽을 양면을 모두 사용하여 표시할 수 있는 투명 전광 장치에 관한 것이다.
발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)와 같은 발광 장치를 이용하는 전광판은, 단순한 조명으로부터 광고 간판, 미적 감각이 부가된 인테리어에까지 널리 사용되어 다양한 색상의 문자나 그래픽을 제공하고 있다.
이러한 전광판 중에, 투명한 재질의 투명판에 투명전극을 도포하고, 도포된 투명전극을 면 분할하여 형성된 회로 패턴에 칩 LED를 부착하여 양면에서 모두 볼 수 있게 하는 투명 전광판은, 상기 칩 LED를 도트 매트릭스 형태로 배치하여 각 칩 LED가 문자나 그래픽 표현을 위한 하나의 화소(Pixel)로의 기능을 수행하게 된다.
여기서, 상기 투명 전광판을 이루는 투명판은, 유리 위에 ITO(Indium-Tin Oxide)나 IZO(Indium-Zinc Oxide)와 같은 투명 전극층(이하에서는 "ITO 투명 전극층"이라 함)을 도포하여 면 도체를 형성하는 것을 기본구조로 한다.
그러나 상기 투명판은 단일 면에서만 면 도체의 기능을 하기 때문에 예를 들 면 일반 PCB 기판과 같이 쓰루 홀을 이용하여 양면으로 사용하기는 불가능하다.
또한, 면 도체를 형성하는 ITO 투명 전극층은 자체 고유 저항값이 크므로 회로를 구성할 때 패턴의 선폭이나 두께에 따라 그 저항 값이 모두 차이가 있는데, 이는 ITO 투명 전극층을 갖는 투명판에 선폭 및 길이에 따른 저항값을 측정하기 위해 패턴을 절단해 보면 선폭이 굵고 길이가 짧은 것이 저항값이 현저히 낮으며 선폭의 길이가 가늘고 길수록 저항값이 큰 것을 확인할 수 있다.
이로부터 ITO 투명 전극층을 갖는 투명판 상에 풀 컬러의 3칩 LED로 도트 매트릭스 구조 배선을 설계하여 동영상을 구현할 수 있는 디스플레이나 스크린으로 사용하고자 하는 경우에는, 상기의 ITO 투명 전극층을 갖는 투명판이 갖는 특성인 단면 배선 만의 설계와 자체 고유 저항값이 커 투명전극의 패턴을 가급적 굵게 하여야 하는 것으로부터 일반적인 PCB 동박 패턴의 경우와 같이 가늘면서 자유자재로 패턴을 구성하는 것에 어려움이 따르고, 이는 모노 컬러의 1칩 LED의 경우에도 마찬가지이다.
또한, ITO 투명 전극층을 갖는 투명판 상에 풀 컬러의 3칩 LED로 도트 매트릭스 구조 배선을 구현하는 경우에도, 전체의 크기나 선폭 및 길이에 따라 천차만별로 변화하는 부분으로 존재하는 고유 저항값으로 인하여 각 LED의 빛을 전체적으로 균등하게 유지할 수 없는 문제가 발생한다.
더욱이 ITO 투명 전극층을 갖는 투명판에 3칩 LED로 도트 매트릭스의 구조 배선을 패턴 설계할 때, 예를 들어 ITO 투명 전극층을 갖는 투명판 상에 16 X 16개의 LED로 도트 매트릭스 배선으로 구현하는 경우, 전체 LED의 개수는 256개이고 풀 컬러(다색) 3칩 LED는 4 개의 전극을 가지므로 투명판으로부터 나오는 와이어의 전체 개수는 256 개 X 4 패턴 = 1,024개이고, 모노 컬러(단색) 1칩 LED는 2 개의 전극을 가지므로 투명판으로부터 나오는 와이어의 전체 개수는 256 개 X 2 패턴 = 512개로 되어, 이를 현실적으로 납땜 등으로 일일이 구현하기에는 작업성이나 제품의 품질적인 면에서 바람직하지 않게 될 뿐만 아니라 제품 전체 크기가 커져 설치 및 유지 보수도 어려운 문제점이 있게 된다.
이로부터 이 발명은 위의 문제점들을 한 번에 해결하기 위한 것으로서, 투명전극이 도포된 투명판을 사용하여 양면으로 문자 또는 그래픽을 표현할 때 균등한 밝기를 유지하면서 움직이는 문자나 그래픽의 구현을 할 수 있으며, 또한 신뢰성과 생산성이 높게 제작 및 취급과 유지보수도 간편한 투명 전광 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 제 1투명판과, 상기 제 1투명판과 마주하여 소정간격 이격되어 형성되는 제 2투명판, 상기 제 1 및 제 2투명판 사이에서 매트릭스 구조로 배치된 다수의 LED 및, 상기 제 1투명판의 양면 중 상기 제 2투명판에 마주하는 면에 상기 각 LED에 전원을 공급하기 위한 회로 패턴 면을 형성하는 투명 전극으로 이루어지는 투명 전광판과; 상기 투명 전광판의 상기 각 LED의 밝기를 균일하게 제어하기 위한 보정 저항을 상기 각 LED 마다 대응하여 구비하고, 문자나 그래픽 등을 디스플레이하기 위한 제어 신호의 입력 단자와 상기 보정 저항 사이를 매트릭스 배선 구조로 연결시킨 제어 보드; 및, 상기 투명 전광판의 투명 전극과 상기 제어 보드의 보정 저항을 연성회로기판으로 배선하여 연결하는 연결부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 전광 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 투명 전광판을 상기 제 1투명판과 제 2투명판이 유리이고, 상기 제 1투명판의 양면 중 상기 제 2투명판에 마주하는 면을 ITO(Indium-Tin Oxide) 또는 IZO(Indium-Zinc Oxide)로 코팅하여 상기 각 LED에 전원을 공급하기 위한 투명 전극을 형성시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 투명 전광판을 상기 투명 전극 중 공통 전극이 매트릭스 구조의 각 행 또는 열 단위로 연결시킬 수 있다.
상기의 구성을 갖는 이 발명의 투명 전광 장치에 의하면, 상기 투명 전광판의 투명 전극을 통해 각 LED로 전원을 공급할 때 각 LED와 접속되는 투명 전극의 저항 값이 모두 균일해지도록 상기 제어 보드에서 상기 각 LED 마다 대응하는 보정 저항을 구비함으로써, 투명판 상의 투명 전극이 갖는 고유 저항 값에 영향을 받지 않고 균등한 밝기를 유지하면서 문자 또는 그래픽을 표현할 수 있게 하며, 상기 제어 보드에서 문자나 그래픽 등을 디스플레이하기 위한 제어 신호의 입력 단자와 상기 보정 저항 사이를 매트릭스 배선 구조로 연결시킴으로써 투명판 상의 단면에만 형성되는 투명 전극의 제약 없이 다양한 형태의 문자 또는 그래픽을 동영상으로 표현할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 투명 전광판의 투명 전극과 상기 제어 보드의 보 정 저항을 연성회로기판으로 배선하여 연결함으로써 신뢰성과 생산성이 높게 제작할 수 있으며 설치 후에도 취급과 유지보수를 간편하게 할 수 있는 효과가 있게 된다.
이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 1은 이 발명의 한 실시 예에 따른 투명 전광 장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 투명 전광 장치 회로도를 구체적으로 도시한 것이다.
이 발명의 한 실시 예에 따른 투명 전광 장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 전광판(110)과, 제어 보드(130) 및 상기 투명 전광판(110)과 제어 보드(130)를 연결하는 연결부로서 연성회로기판(120)으로 구성된다.
상기 투명 전광판(110)은, 제 1투명판(111)과, 제 2투명판(112)과, LED(113) 및, 투명 전극(114)으로 이루어진다.
상기 제1 투명판(111)은, 상기 투명전광판(110)의 전체적인 형상을 잡아주는 기초가 되는데, 투명한 재질 예컨대 대략 사각 형태의 판 형상을 가지는 투명한 유리로 이루어지고, 투명 전광 장치의 설치 목적 및 위치 등을 고려하여 투명한 재질의 PC(Poly Carbonate) 또는 아크릴 재질의 판 형상을 갖는 것도 적용 가능하다.
상기 제 2투명판(112)은 상기 제 1투명판(111)의 형상에 대응하는 형상 및 크기의 투명한 재질로 이루어지고, 상기 제 1투명판(111)과 마주하여 소정간격 이격 형성시킨다.
상기 LED(113)는, 상기 제 1투명판(111) 및 제 2투명판(112) 사이에서 도트 매트릭스 구조로 배치되어 상기 투명 전광판(110)의 광원으로 사용되며, 이 발명의 실시 예에서는 SMD(Surface Mount Device) 타입의 칩을 사용하여 투명도를 향상시키게 할 수 있다.
여기서, 상기 LED(113)는 2핀 단색 LED 뿐만 아니라 각 전극 단자가 투명전극(114)를 통해 전원과 연결되는 상태에 따라 R, G, B로 색을 발광하면서 다양한 형태의 문자 또는 그래픽으로 표현할 수 있는 4핀 3칩 풀(Full) 컬러 LED 가 사용된다.
상기 투명 전극(114)은, 제 1투명판(111)의 양면 중 상기 제 2투명판(112)에 마주하는 면을 ITO(Indium-Tin Oxide) 또는 IZO(Indium-Zinc Oxide)로 코팅하여 상기 각 LED(113)에 전원을 공급하기 위한 회로 패턴 면을 형성하는데, 상기 투명전극의 일 영역을 제거하여 전기적으로 분리된 다수의 전극영역으로 분할시킨다.
여기서, 상기 각 LED(113)의 전극 단자와 투명전극(114)은 실버 컨덕터 또는 실버 페이스트 등과 같은 접착력이 우수하면서 면 저항성이 최대한 낮은 재질의 전도성 접착제로 접착 연결시킨다.
상기 연성회로기판(120)은, 상기 투명 전광판(110)과 제어 보드(130)를 연결하는 배선을 형성하는 연결부로서, 상기 투명 전광판(110)의 각 LED(113) 전극 단자에 접속된 투명 전극(114)과 상기 제어 보드(130)의 보정 저항(131)을 각각 연결 하기 위해 사용되는 케이블과 같은 수많은 와이어의 형태를 연결 배선(121)으로 간략 단순화한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 다양한 문자 또는 그래픽 구현이 가능하도록 투명판에 3칩 LED로 도트 매트릭스의 구조 배선을 패턴 설계할 때, 예를 들어 ITO 투명 전극층을 갖는 투명판 상에 16 X 16개의 LED로 도트 매트릭스 배선으로 구현하는 경우, 전체 LED의 개수는 256개이고 풀 컬러(다색) 3칩 LED는 4 개의 전극을 가지므로 투명판으로부터 나오는 와이어의 전체 개수는 256 개 X 4 패턴 = 1,024개이고, 또한 모노 컬러(단색) 1칩 LED는 2 개의 전극을 가지므로 투명판으로부터 나오는 와이어의 전체 개수는 256 개 X 2 패턴 = 512개로 되어, 이를 현실적으로 납땜 등으로 일일이 구현하기에는 작업성이나 제품의 품질적인 면에서 바람직하지 않게 될 뿐만 아니라 제품 전체 크기가 커져 설치 및 유지 보수도 어려운 문제점이 있던 것을, 연성회로기판(120)으로 배선하여 외부와의 접합 연결을 효율적으로 하여 신뢰성과 생산성이 높게 제작할 수 있으며 설치 후에도 취급과 유지보수를 간편하게 할 수 있게 된다.
여기서, 상기 연성회로기판(120)으로 상기 투명 전광판(110)과 연결 접속하는 경우, 상기 ITO 투명 전극층의 패턴 굵기가 일반 PCB의 경우와 달리 가늘게 할 수가 없어, 상기 연성회로기판(120)에 구멍을 뚫어 형성시킨 투명 전극 접속단자(122)에 실버 페이스트로 상기 투명전광판(110)의 투명 전극(114)과 연결 배선(121)을 접합할 때 접촉면을 확보해줌과 동시에 접촉력을 보강해 보다 견고한 형태로 접합한다.
그리고 상기 연성회로기판(120)을 제어 보드(130)와 보정 저항 접속 커넥터(123)로 간편하게 연결 접속하는데, 이 경우 플렉시블한 연성회로기판(120)의 특성을 활용하면 자유자재로 구부리면서 설치할 수 있다.
상기 제어 보드(130)는, 상기 투명 전광판(110)의 천차만별인 각각의 투명 전극(114)의 저항값에 의해 상기 LED(113)에 다르게 흐르는 전류를 균일하게 보정하고, 다양한 문자나 그래픽을 디스플레이하기 위한 매트릭스 배선 구조를 실현시킨다.
이를 위해 상기 제어 보드(130)는, 상기 각 LED(113)의 밝기를 균일하게 제어하기 위한 보정 저항(131)을 상기 각 LED(113) 마다 대응하여 구비한다.
즉, 상기 투명전광판(110)에서 선 폭 및 길이에 따라 천차만별로 저항값이 다른 각 LED(113)에 접속된 투명전극(114)의 저항값을 상기 제어 보드(130)에서 보정 저항(131)을 각각마다 붙여 각각의 LED(113)에 흐르는 전류를 균일하게 보정해 줄 수 있으며, 이로 인하여 LED의 불 밝기를 균등하게 하면서 수명을 연장시킬 수 있다.
이 경우, 상기 제어 보드(130)의 각 보정 저항(131)의 저항값과 이에 대응하는 투명전극(114)의 저항값을 합한 것이 모두 동일하여 각각의 LED에 흐르는 전류를 일정하게 만들어 주게 되는 것이다.
또한 상기 제어 보드(130)는, 일반 PCB 상에서 패턴을 이용하여 제어 신호의 입력 단자(133)와 상기 보정 저항(131) 사이를 매트릭스 배선(132) 구조로 연결시킴으로써 다양한 문자나 그래픽을 디스플레이한다.
이 발명의 실시 예에 따른 투명 전광 장치(100)에 공급되는 전원은, 상기 제어 신호의 입력 단자(133)의 제어 신호에 따라 투명 전극(114)을 통해 각 LED(113)로 공급 또는 차단되면서 다양한 문자 또는 그래픽을 표현한다.
이로부터, ITO 투명 전극층을 갖는 투명판이 갖는 일반적 특성인 단면 배선 만의 설계와 자체 고유 저항값이 큰 것으로부터 불가능하거나 거의 현실성이 없었던 칩 LED로 도트 매트릭스 구조를 갖는 투명 전광 장치를, 상기 제어 보드(130)와 연성회로기판(1200으로 구현할 수 있는 것이다.
도 3 및 도 4는 이 발명의 다른 실시 예들에 따른 투명 전광 장치의 전체 회로도를 구체적으로 도시한 것이다.
이 발명의 다른 실시 예들에 따른 투명 전광 장치들(200)(300)은, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 투명 전광판(210)(310)을 상기 투명 전극 중 공통 전극이 매트릭스 구조의 각 행 또는 열 단위로 연결시켜 투명 전극의 수를 줄여 상기 LED 도트 매트릭스의 화소수를 늘리거나 전체 배선의 수를 감소시키는데 기여할 수 있도록 한다.
먼저, 이 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 전광 장치(200)는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 투명 전광판(210)을 상기 투명 전극 중 공통 전극이 매트릭스 구조의 각 열 단위로 연결시키는데, 상기 투명 전광판(210)은 상기 각 LED에 전원을 공급하는 상기 투명 전극 중 공통 전극인 캐소우드가 세로 방향으로 모두 연결되도록 패턴 면을 형성시킨다.
이로부터, 같은 크기의 상기 투명 전광판(210) 내에서 이 발명의 한 실시 예 에 따른 투명 전광판(110)의 경우보다 도트 피치 간격을 줄여 보다 많은 LED를 넣을 수 있어 전체 해상도를 높여준다.
여기서, 연성회로기판(220)과 제어 보드(230)는, 상기 공통 전극인 캐소우드가 세로 방향으로 모두 연결되는 하나의 투명 전극만을 연결하면 되어, 이 발명의 한 실시 예에 따른 투명 전광판(110)의 경우보다 간소화된다.
다음으로, 이 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 전광 장치(300)는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 투명 전광판을 상기 투명 전극 중 공통 전극이 매트릭스 구조의 각 행 단위로 연결시키는데, 상기 투명 전광판(310)은 상기 각 LED에 전원을 공급하는 상기 투명 전극 중 공통 전극인 캐소우드가 가로 방향으로 모두 연결되도록 공통 전극을 와이어 본딩 또는 일반 와이어를 사용하여 모두 연결한다.
여기서, 연성회로기판(320)과 제어 보드(330)는, 상기 공통 전극인 캐소우드가 가로 방향으로 모두 연결되는 하나의 투명 전극만을 연결하면 되어 이 발명의 한 실시 예에 따른 투명 전광판(110)의 경우보다 간소화된다.
이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.
도 1은 이 발명의 한 실시 예에 따른 투명 전광 장치를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 도 1의 투명 전광 장치 회로도를 구체적으로 도시한 것이고,
도 3 및 도 4는 이 발명의 다른 실시 예들에 따른 투명 전광 장치의 전체 회로도를 구체적으로 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300 : 이 발명의 실시 예들에 따른 투명 전광 장치
110, 210, 310 : 투명 전광판 111 : 제 1투명판
112 : 제 2투명판 113 : LED
114 : 투명 전극
120, 220, 320 : 연성회로기판 121 : 연결 배선
122 : 투명 전극 접속단자
123 : 보정 저항 접속 커넥터
130, 230, 330 : 제어보드 131 : 보정 저항
132 : 매트릭스 배선 133 : 제어신호 입력단자

Claims (3)

  1. 제 1투명판과, 상기 제 1투명판과 마주하여 소정간격 이격되어 형성되는 제 2투명판, 상기 제 1 및 제 2투명판 사이에서 매트릭스 구조로 배치된 다수의 LED 및, 상기 제 1투명판의 양면 중 상기 제 2투명판에 마주하는 면에 상기 각 LED에 전원을 공급하기 위한 회로 패턴 면을 형성하는 투명 전극으로 이루어지는 투명 전광판과;
    상기 투명 전광판의 상기 각 LED의 밝기를 균일하게 제어하기 위한 보정 저항을 상기 각 LED 마다 대응하여 구비하고, 문자나 그래픽 등을 디스플레이하기 위한 제어 신호의 입력 단자와 상기 보정 저항 사이를 매트릭스 배선 구조로 연결시킨 제어 보드; 및,
    상기 투명 전광판의 투명 전극과 상기 제어 보드의 보정 저항을 연성회로기판으로 배선하여 연결하는 연결부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 전광 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 전광판은, 상기 제 1투명판과 제 2투명판이 유리이고, 상기 제 1투명판의 양면 중 상기 제 2투명판에 마주하는 면을 ITO(Indium-Tin Oxide) 또는 IZO(Indium-Zinc Oxide)로 코팅하여 상기 각 LED에 전원을 공급하기 위한 투명 전 극을 형성시키는 것을 특징으로 하는 투명 전광 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 전광판은, 상기 투명 전극 중 공통 전극이 매트릭스 구조의 각 행 또는 열 단위로 연결된 것을 특징으로 하는 투명 전광 장치.
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