KR20160094162A - 투명 전광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1투명기판, 상기 제1투명기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자 패키지, 상기 발광소자 패키지에 전기적으로 연결되는 복수 개의 투명배선, 및 상기 발광소자 패키지와 투명배선을 전기적으로 연결하는 버퍼층을 포함하는 투명 전광 장치를 개시한다.
Description
본 발명은 발광소자를 이용한 투명 전광 장치에 관한 것이다.
최근, 조명, 실내외 광고판, 간판 등에 투명 전광 장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 투명 전광 장치는 유리 기판상에 투명배선을 형성하고, 투명배선에 LED(Light Emitting Diode)가 연결된다.
LED를 사용하는 전광 장치는 저전력으로 구동되고 그 수명이 길다는 점에서 옥외의 대형 전광판이나 실내의 소형 전광판 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 투명배선으로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)는 LED를 직접적으로 솔더링되지 않아 제조 공정이 복잡해지고, 열 저항(Thermal Resistance)이 높은 문제가 있다.
또한, ITO(Indium Tin Oxide)는 비용이 높고, 휨이나 다른 물리적인 스트레스들에 의해 손상되기 쉽다. 그리고, 높은 도전성을 달성하기 위해 높은 증착 온도 및/또는 높은 어닐링(annealing) 온도를 요구하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는 열저항을 낮출 수 있는 투명 전광 장치를 제공한다.
또한, 제조 공정이 간단하고 공정 비용을 절감할 수 있는 투명 전광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전광 장치는, 제1투명기판; 상기 제1투명기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자 패키지; 상기 발광소자 패키지에 전기적으로 연결되는 복수 개의 투명배선; 및 상기 발광소자 패키지와 투명배선을 전기적으로 연결하는 버퍼층을 포함한다.
상기 버퍼층은 상기 투명배선과 상기 발광소자 패키지의 전극이 접촉되는 영역에 형성될 수 있다.
상기 버퍼층은 상기 투명배선보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 버퍼층의 폭은 상기 투명배선의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
상기 투명배선과 버퍼층은 금속을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 메탈 메쉬를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 전광 장치는, 제1투명기판; 상기 제1투명기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자 패키지; 및 상기 발광소자 패키지에 전기적으로 연결되는 복수 개의 투명배선을 포함하고, 상기 투명배선은 메탈 메쉬를 포함한다.
상기 발광소자 패키지와 투명배선을 전기적으로 연결하는 버퍼층을 포함할 수 있다.
상기 메탈 메쉬의 피치는 400㎛이하이고, 상기 메탈 메쉬의 폭은 7㎛이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열저항이 낮아져 균일한 광출력 제어가 가능해진다.
또한, ITO 대신 메탈 메쉬를 사용하여 제조 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전광 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1투명기판의 평면도이고,
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이고,
도 4는 도 3의 B부분을 확대한 도면이고,
도 5는 도 4를 I-I 방향에서 본 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 전광 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지와 제1투명기판의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 7의 변형예이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1투명기판의 평면도이고,
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이고,
도 4는 도 3의 B부분을 확대한 도면이고,
도 5는 도 4를 I-I 방향에서 본 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 전광 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지와 제1투명기판의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 7의 변형예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 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.
본 발명에서, "포함한다" 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.
또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전광 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1투명기판의 평면도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이고, 도 4는 도 3의 B부분을 확대한 도면이고, 도 5는 도 4를 I-I 방향에서 본 단면도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전광 장치는, 제1투명기판(30)과, 제1투명기판(30) 상에 배치되는 복수 개의 발광소자 패키지(40)와, 복수 개의 발광소자 패키지(40)에 전기적으로 연결되는 복수 개의 투명배선(50)을 포함한다.
제1투명기판(30)과 제2투명기판(10)은 투명한 재질의 기판이면 모두 적용될 수 있다. 일 예로 제1투명기판(30)과 제2투명기판(10)은 유리 기판일 수 있다. 제1투명기판(30)과 제2투명기판(10)은 일반적인 건물의 유리 규격에 따라 다양하게 제작될 수 있다.
제1투명기판(30)과 제2투명기판(10) 사이에는 투명 충진재(20)가 개재되어 복수 개의 발광소자 패키지(40)를 고정 및 보호할 수 있다. 투명 충진재(20)로 다양한 레진(Resin)이 선택될 수 있다.
제1투명기판(30) 상에는 복수 개의 발광소자 패키지(40)가 매트릭스 형태로 행과 열을 갖도록 배치된다. 발광소자 패키지(40)의 개수는 제한이 없으며, 문자나 영상을 구현할 수 있도록 적절한 개수가 배치될 수 있다. 발광소자 패키지(40)는 제어부(1)에 의해 개별적으로 전원이 인가되어 구동된다.
도 3과 도 4를 참고하면, 발광소자 패키지(40)는 3개의 구동전극(41b, 41c, 41d)과 1개의 공통전극(41a)을 갖는 소자일 수도 있다. 구동전극(41b, 41c, 41d)은 어노드 전극일 수 있고, 공통전극(41a)은 캐소드 전극일 수 있다. 발광소자 패키지(40)는 청색 LED칩과 녹색 LED 칩, 및 적색 LED 칩이 모듈화된 패키지일 수 있다.
제1투명기판(30)은 발광소자 패키지(40)의 공통전극(41a)과 연결되는 투명배선(51, 이하 공통 투명배선이라 함)이 연결되고, 발광소자 패키지(40)의 구동전극(41b, 41c, 41d)과 연결되는 투명배선(52, 53, 54, 이하 구동 투명배선이라 함)이 전기적으로 연결된다. 투명배선의 끝단에는 전극패드(55)가 각각 형성된다. 전극패드(55)는 회로기판(미도시)과 전기적으로 연결되어 외부 전원을 발광소자 패키지(40)에 인가한다.
일 예로, 공통 투명배선(51)에 전원이 인가된 상태에서, 제1구동 투명배선(52)에 전원이 인가되면 발광소자 패키지(40)는 청색광을 출력할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3구동 투명배선(52, 53, 54)에 모두 전원이 인가되면 발광소자 패키지(40)는 백색광을 출력할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3구동 투명배선(52, 53, 54)에 선택적으로 전원을 인가하여 다양한 색상의 광을 출력할 수 있다. 또한, 전류 세기를 조절하여 색온도를 조정할 수도 있다.
공통 투명배선(51)은 일렬로 배열된 복수 개의 발광소자 패키지(41, 42)의 공통전극(41a)에 공통적으로 연결된다. 또한, 각각의 구동 투명배선(52, 53, 54)은 발광소자 패키지의 구동전극(41b, 41c, 41d)에 연결된다.
이때, 복수 개의 발광소자 패키지(40)의 광출력을 균일하게 하기 위해, 길이가 상대적으로 긴 구동 투명배선의 폭을 더 넓게 형성할 수 있다. 일 예로, 제2발광소자 패키지(42)에 연결되는 제1구동 투명배선(52)의 폭은 제1발광소자 패키지(41)에 연결되는 제1구동 투명배선(52)의 폭보다 넓게 형성할 수 있다.
도 5를 참고하면, 제1발광소자 패키지(41)와 투명배선(52)이 접촉하는 영역에는 버퍼층(56)이 배치된다. 즉, 발광소자 패키지가 1개의 공통전극과 3개의 구동전극을 갖는 경우 4개의 버퍼층이 각각 1개의 공통전극과 3개의 구동전극에 연결된다.
투명배선(52)이 ITO(Indium Tin Oxide)인 경우, 발광소자 패키지(40)의 전극(41b, 41d)과 직접적으로 솔더링(S)이 불가능하고 열저항이 높은 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 버퍼층(56)을 이용하여 발광소자 패키지(40)와 투명배선(52)을 솔더로 결합시킬 수 있고, 열저항을 낮출 수 있는 장점이 있다. 버퍼층(56)은 열전도도가 우수한 구리(Cu) 등이 선택될 수 있다. 또한, 버퍼층(56)은 메탈 메쉬로 제작할 수도 있다.
구체적으로 복수 개의 발광소자 패키지(40)의 광출력을 균일하게 하기 위해 배선의 선저항은 1㏀을 넘지 않아야 한다. ITO는 높은 저항값을 갖기 때문에 저항을 1㏀로 낮추기 위해 폭(W1)을 상대적으로 넓게 제작할 필요가 있다.
그러나, 발광소자 패키지(40)의 전극(41b, 41d)의 폭(W2)은 투명배선(52)의 폭(W1)에 비해 작게 제작된다. 따라서, 버퍼층(56)의 폭(W2)은 투명배선(52)의 폭(W1)에 비해 좁게 형성되는 것이 비용면에서 바람직하다.
또한, 버퍼층(56)은 마스크 패턴을 이용한 인쇄방식으로 형성하므로 투명배선(52)의 폭과 동일하게 제작하는 경우, 오히려 투명배선보다 폭이 넓게 제작되어 이웃한 배선과 단락될 위험이 있다.
일반적으로 ITO는 저항을 낮추기 위해 두께가 얇고 폭이 넓게 제작된다. 따라서, 투명배선(52)의 두께(d1)는 약 0.2 내지 0.3㎛로 제작된다. 그러나, 버퍼층(56)은 전술한 바와 같이 마스크 패턴을 이용한 인쇄 방식으로 제작하므로 약 5.0 내지 10.0㎛의 두께(d2)를 갖는다. 즉 버퍼층(56)은 마스크 패턴의 두께와 유사한 두께로 형성된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 전광 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지와 제1투명기판의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 변형예이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 전광 장치는 투명배선의 재질을 제외하고는 전술한 구성이 그대로 적용될 수 있다.
도 6을 참고하면, 공통 투명배선(51a) 및 구동 투명배선(52a, 53a, 54a)은 메탈 메쉬(M)일 수 있다. 구체적으로 제1투광기판(30)상에 메탈 메쉬(M)를 형성한 후 패터닝하여 투명배선을 형성할 수 있다.
하기 표 1은 채널 폭(MW1)이 790㎛이고, 길이가 250mm인 메탈 메쉬를 기준으로, 메탈 메쉬(M)의 두께, 피치(P), 및 선폭(MW2)을 달리하여 저항값을 측정한 결과이다.
| 두께(Å) | 피치(㎛) | 폭(㎛) | 저항값(Ω) |
| 3000 |
300 |
3 | 2177 |
| 5 | 1303 | ||
| 7 | 929 | ||
| 400 |
3 | 3511 | |
| 5 | 2102 | ||
| 7 | 1499 | ||
| 4000 |
300 |
3 | 1634 |
| 5 | 977 | ||
| 7 | 696 | ||
| 400 |
3 | 2632 | |
| 5 | 1575 | ||
| 7 | 954 | ||
| 5000 |
300 |
3 | 1633 |
| 5 | 781 | ||
| 7 | 557 | ||
| 400 |
3 | 2105 | |
| 5 | 1261 | ||
| 7 | 899 |
전술한 바와 같이 복수 개의 발광소자 패키지(40)의 광출력을 균일하게 하기 위해 배선의 저항은 1㏀을 넘지 않아야 한다. 표 1을 살펴보면, 피치가 400㎛이하이고, 폭이 7㎛이상인 경우에는 두께가 달라져도 저항값이 1㏀이하 임을 알 수 있다.
따라서, 메탈 메쉬(M)의 피치가 400㎛이하이고 폭이 7㎛이상을 만족하면, 메탈 메쉬의 두께가 달라져도 복수 개의 발광소자 패키지(40)의 광출력을 균일하게 제어할 수 있다.
또한, 메탈 메쉬(M)의 피치가 300㎛ 내지 400㎛이고 폭이 10㎛ 내지 30㎛이면 배선의 길이가 더 길어져도 복수 개의 발광소자 패키지(40)에 균일한 광출력을 제어할 수 있다.
도 7을 참고하면, 투명배선(50a)이 메탈 메쉬이므로 발광소자 패키지(40)의 전극(41b, 41d)와 직접적으로 솔더링(S)이 가능해진다. 이때, 도 8과 같이 투명배선(50a)상에 별도의 버퍼층(56)을 더 형성할 수 있다.
버퍼층(56)은 투명배선(50a)에 비해 상대적으로 두껍게 형성되므로 솔더링(S)이 더욱 용이해진다. 따라서, 발광소자 패키지(40)의 전극(41b, 41d)와 투명배선(52a)의 전기적 신뢰성이 향상될 수 있다.
10: 제2투명기판
20: 충진재
30: 제1투명기판
40: 발광소자 패키지
50, 50a: 투명배선
20: 충진재
30: 제1투명기판
40: 발광소자 패키지
50, 50a: 투명배선
Claims (9)
- 제1투명기판;
상기 제1투명기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자 패키지;
상기 발광소자 패키지에 전기적으로 연결되는 복수 개의 투명배선; 및
상기 발광소자 패키지와 투명배선을 전기적으로 연결하는 버퍼층을 포함하는 투명 전광 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 투명배선과 상기 발광소자 패키지의 전극이 접촉되는 영역에 형성되는 투명 전광 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 투명배선보다 두꺼운 투명 전광 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 버퍼층의 폭은 상기 투명배선의 폭보다 좁은 투명 전광 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 버퍼층은 금속을 포함하는 투명 전광 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 버퍼층은 메탈 메쉬를 포함하는 투명 전광 장치.
- 제1투명기판;
상기 제1투명기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자 패키지; 및
상기 발광소자 패키지에 전기적으로 연결되는 복수 개의 투명배선을 포함하고,
상기 투명배선은 메탈 메쉬를 포함하는 투명 전광 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 발광소자 패키지와 투명배선을 전기적으로 연결하는 버퍼층을 포함하는 투명 전광 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 메탈 메쉬의 피치는 400㎛이하이고, 상기 메탈 메쉬의 폭은 7㎛이상인 투명 전광 장치.
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