KR20160054885A - Solar cell integrated self-sustained display system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디스플레이 시스템에 관한 것으로서, 특히 박막소자를 공통 기반기술로 하는 태양전지 소자, 배터리 소자 및 투명 디스플레이 소자를 융합하여 외부의 전원 연결이 없이도 독립적으로 구동이 가능한 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a display system, and more particularly, to a solar cell integrated power supply display system capable of independently driving a solar cell device, a battery device, and a transparent display device using a thin film device as a common base technology, .
도 1은 일반적인 플렉시블 박막 태양전지의 계층구조를 나타낸 단면도이다. 박막 태양전지에서 가장 중요한 박막층은 광흡수층(3)으로서, 이를 사이에 두고 상부에 N-전극층(2, 캐소드)과 하부에 P-전극층(4, 애노드)이 구성된다. 상기 광흡수층(3)의 극성과 기판에서의 성장 조건에 따라 N-전극층(2)과 P-전극층(4)의 위치가 바뀔 수도 있다. 플렉시블 기판(5)은 상부에 위치하는 각 박막층들의 성막 기반을 제공한다. 플렉시블 기판(5)은 일반적으로 열적 특성과 기계적인 내구성이 우수한 스테인레스 스틸 소재를 사용하는데, 최근에는 박형 유리가 사용되기도 한다. 1 is a cross-sectional view showing a hierarchical structure of a general flexible thin film solar cell. The most important thin film layer in a thin film solar cell is a light absorbing layer 3, and an N-electrode layer 2 (cathode) and a P-electrode layer 4 (anode) are formed therebetween. The positions of the N-electrode layer 2 and the P-electrode layer 4 may be changed according to the polarity of the light absorbing layer 3 and the growth conditions in the substrate. The
도 1과 같이, 박막 태양전지는 내구성 확보를 위하여 가장 상부에 소자의 특성 보호를 위한 봉지재(1)를 덧씌워 소자 모듈이 완성된다. 이러한 박막 태양전지를 이용한 전력생산은 봉지재(1)와 N-전극층(2) 투과한 입사태양광(6)이 광흡수층(3)에서 전하입자를 발생시킴으로써 외부 부하에 연결하여 얻게 된다. 전력생산의 크기는 입사태양광(6)을 받아들이는 소자의 면적에 비례하여 커지게 된다.As shown in FIG. 1, in order to secure durability of the thin film solar cell, an encapsulant 1 for protecting the characteristics of the device is overlaid on the top to complete the device module. The power generation using such a thin film solar cell is obtained by connecting incident
최근 상기 광흡수층(3)으로 사용되고 있는 CIGS(구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄) 화합물 소재는 1.0 um의 두께에서도 95%이상의 흡수특성을 보이고 있고, P-전극층(4)으로 금속(Mo)를 이용하기 때문에 입사태양광(6)이 플렉시블 기판(5)에 거의 도달하지 않는다. 따라서 CIGS를 사용하는 태양전지는 외관상 매우 어두운 색(검정)을 띠게 된다. Recently, CIGS (copper, indium, gallium, selenium) compound materials used as the light absorbing layer 3 exhibited an absorption characteristic of 95% or more even at a thickness of 1.0 μm and the metal (Mo) The incident
도 2는 일반적인 플렉시블 박막 배터리의 계층구조를 나타낸 단면도이다. 박막 배터리에서 가장 핵심 계층은 양극제인 애노드(8)와 음극제인 캐소드(10) 및 이를 분할하는 분리층인 전해질(9)로 구성된다. 박막 배터리는 애노드(8)와 캐소드(10) 사이의 산화반응(전자생성)과 환원반응(전자충전)을 통하여 충전과 외부 부하로의 방전을 반복하게 된다. 박막형 배터리를 제작하기 위해서는 분리막인 전해질(9)을 고체로 형성하는 것이 중요하다. 이러한 박막 배터리의 다층 구조는 플렉시블 기판(11)을 기반으로 적층하여 구현하게 된다. 이와 같이 구성한 박막 배터리는 최종적으로 봉지재(7)를 이용하여 내부의 박막층을 밀봉함으로써 완성되게 된다. 도 2의 박막 배터리를 도 1의 박막 태양전지와 결합하게 되면 태양전지로부터 생성된 전하가 배터리에 전달되어 배터리에서 외부 부하로 방전되어 소진된 내부 전하를 충전하게 된다. 2 is a cross-sectional view showing a hierarchical structure of a general flexible thin film battery. The most important layer in a thin film battery is composed of an
도 3은 일반적인 투명 박막 디스플레이의 계층구조를 나타낸 단면도이다. 투명 박막 디스플레이를 구성하는 핵심 요소는 컬러소자(14)와, 컬러소자(140)의 상하로 배열되는 캐소드(13)와 애노드(15)이다. 투명 박막 디스플레이는 전원을 사용하는 부하로서 외부 및 내부의 정보에 의하여 간단한 글자 표시를 하거나 색상을 갖는 영상신호를 광을 통하여 외부로 방출한다. 이 때, 내부 구동 신호를 생성하는 부분은 TFT회로소자(16)가 담당하게 된다. 이러한 투명 박막 디스플레이의 다층 구조는 플렉시블 기판(17)을 기반으로 적층하여 구현된다. 투명 박막 디스플레이도 마지막에는 전 소자를 보호하기 위하여 봉지재(12)를 이용하여 밀봉함으로써 디스플레이 모듈을 완성하게 된다. 3 is a cross-sectional view illustrating a hierarchical structure of a general transparent thin film display. The key elements constituting the transparent thin film display are the color element 14 and the cathode 13 and the anode 15 which are arranged above and below the color element 140. The transparent thin film display is a load using a power source and displays a simple character by information of outside and inside, or emits a video signal having a color through light. At this time, the TFT circuit element 16 takes charge of the portion for generating the internal drive signal. The multilayer structure of such a transparent thin film display is implemented by stacking on the basis of the flexible substrate 17. Finally, the transparent thin film display is sealed with an
도 3의 투명 박막 디스플레이는 각 구성층이 투명하다는 것이 특징이다. 따라서 TFT회로소자(16)와 캐소드(13), 컬러소자(14) 및 애노드(15)에 의해서 생성되는 디스플레이 표시발광(18)은 상층부로 혹은 하층부로 모두 투과하여 외부의 모든 공간으로 출력하게 된다.The transparent thin film display of FIG. 3 is characterized in that each constituent layer is transparent. Therefore, the display
통상적으로 디스플레이는 배터리와 결합하여 사용된다. 박막소자를 공통 기반기술로 하는 투명 박막 디스플레이는 배터리와 결합하여 사용되며, 배터리 충전용량이 수명을 다할 동안 표시소자로서 기능한다. 그러나 배터리의 충전 면적에 한계가 있기 때문에 디스플레이의 사용시간에 제한을 받게 되므로, 디스플레이의 사용시간의 연장을 위해서는 전원생성 소자가 필요하게 된다.
Typically, the display is used in combination with a battery. Transparent thin-film displays using thin-film devices as a common base technology are used in combination with batteries, and the battery charge capacity functions as a display device throughout its life. However, since the charging area of the battery is limited, the use time of the display is limited, so that a power generating element is required to extend the use time of the display.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 박막형 투명 디스플레이 및 박막형 플렉시블 배터리에 더하여 고효율 박막 태양전지를 결합함으로써 투명 디스플레이의 사용시간을 획기적으로 향상시킨 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and provide a solar cell integrated power source display system which dramatically improves the use time of a transparent display by combining a thin film type transparent display and a thin film type flexible battery in addition to a high efficiency thin film solar cell.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양전지의 빛을 흡수하여 전하를 생성하는 특성을 이용하여 별도의 후면 스크린 없이도 디스플레이의 선명도를 향상시킬 수 있는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide a solar cell integrated power supply display system that can improve the sharpness of a display without using a separate rear screen by utilizing a characteristic of generating a charge by absorbing light of the solar cell.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 박막을 공통 기반기술로 하는 투명 디스플레이, 배터리 및 태양전지를 융합하여 외부전원의 연결 없이도 독립적으로 구동이 가능한 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템을 제공하고 있다.
It is still another object of the present invention to provide a solar cell integrated power source display system capable of independently operating without connection of an external power source by fusing a transparent display, a battery, and a solar cell using a thin film as a common base technology.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은, 플렉시블 박막 디스플레이, 플렉시블 투명 박막 태양전지 및 플렉시블 박막 배터리를 공통기판에 집적하여 자체 전원 공급으로 구동이 가능한 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell integrated power source display system, wherein a flexible thin film display, a flexible transparent thin film solar cell, and a flexible thin film battery are integrated on a common substrate, .
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은, 상기 플렉시블 박막 디스플레이, 플렉시블 투명 박막 태양전지 및 플렉시블 박막 배터리 사이의 전하 흐름을 제공하는 충방전 전환회로를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The solar cell integrated power source display system according to the present invention further includes a charge / discharge switching circuit for providing charge flow between the flexible thin film display, the flexible transparent thin film solar cell, and the flexible thin film battery.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템에 있어서 상기 충방전 전환회로는, 상기 플렉시블 박막 태양전지로부터 생성된 전하를 상기 플렉시블 박막 배터리에 충전하는 태양전지 출력선로와 충방전 선로 및 상기 플렉시블 박막 배터리에 저장되어 있는 전하를 상기 플렉시블 투명 박막 디스플레이에 공급하는 디스플레이 전원선로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the solar cell integrated power supply display system according to the present invention, the charge / discharge switching circuit may include a solar cell output line for charging the charge generated from the flexible thin film solar cell into the flexible thin film battery, a charge / discharge line, And a display power line for supplying the charge stored in the thin film battery to the flexible transparent thin film display.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템에 있어서 상기 충방전 전환회로는, 상기 플렉시블 박막 배터리를 외부 전원에 연결할 수 있도록 배터리 충전용 외부선로를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the solar cell integrated power supply display system according to the present invention, the charge / discharge switching circuit may further include an external line for charging the battery so that the flexible thin film battery can be connected to an external power source.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템에 있어서 상기 플렉시블 박막 태양전지는, CIGS 태양전지인 것을 특징으로 한다.In addition, the solar cell integrated power source display system according to the present invention is characterized in that the flexible thin film solar cell is a CIGS solar cell.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은, 상기 플렉시블 박막 디스플레이와 상기 플렉시블 투명 박막 태양전지 사이에 제1절연층 및 상기 플렉시블 투명 박막 태양전지와 상기 플렉시블 박막 배터리 사이에 제2절연층을 더 구비한 것을 특징으로 한다.The solar cell integrated power source display system according to the present invention further comprises a first insulation layer between the flexible thin film display and the flexible transparent thin film solar cell and a second insulation layer between the flexible transparent thin film solar cell and the flexible thin film battery. And a light source.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은, 상기 플렉시블 투명 박막 디스플레이 위에 단일 봉지재로 밀봉한 것을 특징으로 한다.Further, the solar cell integrated power source display system according to the present invention is characterized in that the flexible transparent thin film display is sealed with a single encapsulation material.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 플렉시블 박막 태양전지는, 상기 플렉시블 투명 박막 디스플레이의 후방 스크린(Back screen)으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
The flexible thin film solar cell may be used as a back screen of the flexible transparent thin film display.
전술한 바와 같이, 본 발명은 태양전지의 빛을 흡수하여 전하를 생성하는 특성을 이용하여, 태양전지를 디스플레이의 하부 구조에 결합함으로써 별도의 후면 스크린 없이도 디스플레이의 선명도를 향상케 하는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of improving the sharpness of the display without using a separate rear screen by combining the solar cell with the lower structure of the display by utilizing the characteristic of absorbing the light of the solar cell to generate charge.
또한, 본 발명은 매우 적은 충전 부피로도 배터리의 충전용량에 의한 짧은 구동시간의 한계를 극복함으로써 장시간 외부전원을 이용하지 않으면서도 원격지에서 작동이 가능한 디스플레이를 제공할 수 있는 효과가 있다. Also, the present invention overcomes the limitation of the short driving time due to the charging capacity of the battery even with a very small charging volume, thereby providing a display which can be operated remotely without using an external power for a long time.
이에 따라, 웨어러블 소자의 가장 중요한 이슈인 배터리의 충전용량에 제한을 받는 구동시간의 연장이 가능하고, 외부전원이 없거나 비상 구동이 필요한 환경에서 태양광을 이용할 수 있는 곳이라면 언제든지 디스플레이를 사용할 수 있는 장점이 있으며, 기본 웨어러블 소자로 다양한 활용이 가능하다.This makes it possible to extend the driving time, which is limited by the charging capacity of the battery, which is the most important issue of the wearable device, and to use the display whenever the sunlight can be used in an environment where there is no external power source or emergency operation And it can be used as a basic wearable element.
또한, 본 발명은 단순한 구성으로 상호 결합이 용이하며, 소자 간 전극을 공유할 수 있기 때문에 디스플레이 시스템을 간단하고 콤팩트하게 제작할 수 있는 이점이 있다.Further, the present invention has an advantage that a display system can be manufactured simply and compactly because a mutual coupling is easy with a simple structure, and electrodes between elements can be shared.
또한, 본 발명은 디스플레이의 구동 및 사용에 관계없이 태양전지의 전력생산 및 배터리 충전이 가능한 장점이 있다.
In addition, the present invention has an advantage that the power generation of the solar cell and the charging of the battery can be performed regardless of the driving and the use of the display.
도 1은 일반적인 플렉시블 CIGS 박막 태양전지의 계층구조를 나타낸 단면도,
도 2는 일반적인 플렉시블 박막 배터리의 계층구조를 나타낸 단면도,
도 3은 일반적인 플렉시블 투명 박막 디스플레이의 계층구조를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템의 계층구조를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a hierarchical structure of a general flexible CIGS thin film solar cell,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a hierarchical structure of a general flexible thin-
3 is a cross-sectional view showing a hierarchical structure of a general flexible transparent thin film display,
4 is a cross-sectional view illustrating a hierarchical structure of a solar cell integrated power supply display system according to the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same configurations of the drawings denote the same reference numerals as much as possible. It is to be understood that the present invention is not limited to the specific embodiments and that all changes, modifications, and alterations included within the spirit and scope of the present invention are intended to be illustrative, It is to be understood that the invention includes equivalents and alternatives. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
상세한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in the description is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.
본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은 박막소자를 공통 기반기술로 하는 태양전지, 배터리 및 투명 디스플레이를 융합함으로써 외부전원 없이도 자가전원 공급으로 독립적으로 구동이 가능하며, 이에 따라 웨어러블 시스템에 최적화된 디스플레이 시스템을 제공할 수 있다. The solar cell integrated power source display system according to the present invention can be independently driven by a self power supply without an external power by fusing a solar cell, a battery, and a transparent display using a thin film element as a common base technology, A display system can be provided.
본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은 20% 이상의 고효율로 제작이 가능한 박막 태양전지 및 이로부터 생성된 전하를 충전할 수 있는 박막 배터리의 구현이 가능하다. The solar cell integrated power source display system according to the present invention can realize a thin film solar cell which can be manufactured with a high efficiency of 20% or more and a thin film battery capable of charging charges generated therefrom.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은 최소 전력으로도 장시간 구동이 가능하고, 필요시에만 표시할 수 있으며, 무한 구동이 가능한 융합형 자가전원 웨어러블 시스템을 제공할 수 있다.Further, the solar cell integrated power source display system according to the present invention can provide a fused self power supply wearable system which can be driven for a long time with minimum power, can be displayed only when necessary, and can be driven infinitely.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은 투명 박막 디스플레이 하부에 박막 태양전지를 위치시킴으로써 태양전지에 입사하는 태양광의 손실이 없이 전력생산이 가능할 뿐만 아니라 태양전지의 광흡수로 만들어지는 검정색 배경으로 투명 디스플레이의 해상도를 자연적으로 향상시킬 수 있다.
In addition, the solar cell integrated power source display system according to the present invention places a thin film solar cell under a transparent thin film display, so that power can be produced without loss of sunlight incident on the solar cell, As a background, the resolution of the transparent display can naturally be improved.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템의 계층구조를 나타낸 단면도로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22), 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24), 플렉시블 박막 배터리(26) 및 충방전 전환회로(30)를 융합하여 구성한다. 이때, 상기 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)는 CIGS를 일례로 들어 설명하였을 뿐, CIGS 외에도 다양한 화합물 반도체 박막으로 구현될 수 있다.4, a flexible transparent
플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)는 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템 구조의 가장 상층부에 위치하며, 도 3과 같은 세부 계층구조로 구현될 수 있다. 상기 투명 박막 디스플레이(22)는 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24), 플렉시블 박막 배터리(26)와 함께 시스템을 구성하며, 단일 봉지재(21)로 밀봉함으로써 시스템 모듈을 완성하게 된다. The flexible transparent
상기 투명 박막 디스플레이(22)는 전원을 사용하는 부하로서 외부 및 내부의 정보에 의하여 간단한 문자 또는 기호를 표시하거나 색상을 갖는 영상신호를 광을 통하여 외부로 방출한다. 투명 박막 디스플레이(22)를 통해 방출되는 영상정보는 소자의 투명 특성으로 인하여 상향표시발광(34)과 함께 하향표시발광(35)을 하게 된다. 상향표시발광(34)은 외부 공간으로 방출되기 때문에 영상정보를 표시하는데 사용되고, 하향표시발광(35)은 바로 아래층에 형성되는 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)에 의하여 재 흡수된다. 이로써 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)의 표시발광(34, 35) 중 위쪽으로만 광이 방출되며 아래쪽으로 방출된 광은 태양전지에 흡수되어 전하로 변환된다. 이때, 아래쪽으로 향하는 하향표시발광(35)이 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)에 의하여 전부 흡수되기 때문에 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)는 위쪽으로 방출되는 영상신호를 위한 검정 스크린 역할을 하게 된다. 따라서 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)에 의하여 상향표시발광(34)의 영상신호가 더 선명하게 표시됨으로써 영상의 콘트라스트를 향상시키는 효과를 가져온다.The transparent
투명 박막 디스플레이(22)와 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24) 사이에 위치하는 제1절연층(23)은 특성상 전 파장대역(태양광)에 대하여 투명한 특성을 가지며, 전기적으로 절연특성에 의하여 위쪽의 투명 박막 디스플레이(22)와 아래쪽의 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)를 구분하는 역할을 한다. The first insulating
플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)의 기본 계층구조는 도 1와 같이 구현될 수 있다. 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)는 봉지재(21)와 투명 박막 디스플레이(22) 및 N-전극층(2) 투과한 입사태양광(33)을 광흡수층(3)에 흡수시켜 전하입자 생성하게 된다. 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)가 생산하는 전력의 크기는 입사태양광(33)을 받아들이는 소자의 면적에 비례하여 커진다. 상기 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)는 상부의 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)가 영상신호를 생성하지 않을 때는 투과 손실이 전혀 없이 입사태양광(33)을 전량 흡수하여 전하를 생성하고, 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)가 영상신호를 생성하게 될 때는 입사태양광(33)이 부분적으로 감소하며, 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)가 아래쪽으로 방출하는 영상신호인 가시광영역의 하향표시발광(35)을 모두 재흡수 한다. 따라서 상기 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)는 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)의 후방 빛 차단 스크린의 역할을 하게 된다.The basic hierarchical structure of the flexible CIGS thin-film
플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)와 플렉시블 박막 배터리(26) 사이에 위치하는 제2절연층(25)은 제1절연층(23)과 달리 투명할 필요는 없으며 플렉시블하고 전기적으로 절연특성을 갖는 소재가 사용된다. 이로써 위쪽의 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)와 아래쪽의 플렉시블 박막 배터리(26)를 구분하는 역할을 한다. The
본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템의 가장 아래쪽에는 플렉시블 박막 배터리(26)가 위치한다. 플렉시블 박막 배터리(26)의 계층구조는 도 2와 같이 구현될 수 있다. The flexible
상술한 소자들은 공통기판(27) 상에 집적된다. 공통기판(27)은 각 소자들을 구성하는 박막층들을 구현하기 위하여 온도 및 박막계면의 스트레스와 스트레인을 지탱할 수 있는 소재를 사용한다. The above-described elements are integrated on the
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템을 구동하기 위해서 충방전 전환회로(30)가 사용될 수 있다. 전원인 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)로부터 생성된 전하는 태양전지 출력선로(32)와 충방전 선로(28)을 거쳐 플렉시블 박막 배터리(26)에 충전된다. 상기 충방전 전환회로(30)는 플렉시블 박막 배터리(26)가 디스플레이 전원선로(31)을 통하여 방전을 하고 있는 중에도 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)에 의해 생성된 전하가 지속적으로 상기 플렉시블 박막 배터리(26)에 충전이 가능하도록 한다. 이때, 플렉시블 박막 배터리(26)로부터 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)로 향하는 역방향의 전하흐름은 차단된다.Also, the charge /
플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)는 플렉시블 박막 배터리(26)에 저장되어 있는 전하를 충방전 선로(28), 충방전 전환회로(30), 디스플레이 전원선로(31)을 통하여 공급받아 동작된다. The flexible transparent
한편, 충방전 전환회로(30)에는 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)를 사용할 수 없을 경우 외부 전원에 연결할 수 있도록 배터리 충전용 외부선로(29)가 더 구비될 수 있다. The charge /
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22)의 구동에 있어서 하부의 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)를 자가전원 및 후방 스크린으로 사용하고, 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24)로부터 생성된 전하는 충방전 전환회로(30)를 통하여 플렉시블 박막 배터리(26)에 항상 전달되어 충전될 수 있기 때문에, 태양광의 조건이 만족되는 환경에서 별도의 외부 충전 없이 항구적인 구동이 가능하다.As described above, the solar cell integrated power source display system according to the present invention uses the flexible CIGS thin film
또한, 본 발명에 따른 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템은 플렉시블 CIGS 박막 태양전지(24), 플렉시블 투명 박막 디스플레이(22) 및 플렉시블 박막 배터리(26)가 공통된 박막구조를 공유하고 두 개의 전극들과 한 개의 활성층으로 단순 구성되므로 상호 결합이 용이하고, 소자 간 전극을 공유할 수 있으므로 디스플레이 시스템을 최대한 간단하고 콤팩트하게 제작할 수 있다.In addition, the solar cell integrated power source display system according to the present invention is characterized in that the flexible CIGS thin film
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
Claims (8)
Flexible thin film displays, flexible transparent thin film solar cells, and flexible thin film batteries are integrated on a common substrate and can be driven by self-powered devices.
상기 플렉시블 박막 디스플레이, 플렉시블 투명 박막 태양전지 및 플렉시블 박막 배터리 사이의 전하 흐름을 제공하는 충방전 전환회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.
The method according to claim 1,
Discharge switching circuit for providing charge flow between the flexible thin film display, the flexible transparent thin film solar cell, and the flexible thin film battery.
상기 플렉시블 박막 태양전지로부터 생성된 전하를 상기 플렉시블 박막 배터리에 충전하는 태양전지 출력선로와 충방전 선로 및 상기 플렉시블 박막 배터리에 저장되어 있는 전하를 상기 플렉시블 투명 박막 디스플레이에 공급하는 디스플레이 전원선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.
The charge / discharge switching circuit according to claim 2,
A solar cell output line for charging the flexible thin film battery with the charge generated from the flexible thin film solar cell, and a display power line for supplying charge stored in the flexible thin film battery to the flexible transparent thin film display Wherein the solar cell is a solar cell.
상기 플렉시블 박막 배터리를 외부 전원에 연결할 수 있도록 배터리 충전용 외부선로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.
The charge / discharge switching circuit according to claim 3,
Further comprising an external line for charging the battery to connect the flexible thin-film battery to an external power source.
CIGS 태양전지인 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.
The flexible thin film solar cell according to claim 1,
CIGS < / RTI > solar cell.
상기 플렉시블 박막 디스플레이와 상기 플렉시블 투명 박막 태양전지 사이에 제1절연층 및 상기 플렉시블 투명 박막 태양전지와 상기 플렉시블 박막 배터리 사이에 제2절연층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a first insulation layer between the flexible thin film display and the flexible transparent thin film solar cell, and a second insulation layer between the flexible transparent thin film solar cell and the flexible thin film battery. .
상기 플렉시블 투명 박막 디스플레이 위에 단일 봉지재로 밀봉한 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the flexible transparent thin film display is sealed with a single encapsulant on the flexible transparent thin film display.
상기 플렉시블 투명 박막 디스플레이의 후방 스크린(Back screen)으로 사용되는 것을 특징으로 하는 태양전지 집적 자가전원 디스플레이 시스템.The flexible thin film solar cell according to claim 1,
Wherein the flexible transparent thin film display is used as a back screen of the flexible transparent thin film display.
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