KR20200045913A - 투명 디스플레이부 및 유리 조립체 - Google Patents

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KR20200045913A
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채장열
백지웅
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부는 투명 기재 필름, 투명 기재 필름의 상면에 배치되는 투명 전극층, 투명 전극층 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED) 및 투명 전극층 상면 중 복수의 발광 다이오드가 실장 되지 않은 상면에 배치되는 제1 배리어 층을 포함한다.

Description

투명 디스플레이부 및 유리 조립체{TRANSPARENT DISPLAY AND GLASS ASSEMBLY}
투명 디스플레이부 및 유리 조립체에 관한 것이다. 구체적으로 시각적 투명성을 그대로 유지하면서 문자 또는 영상을 표시할 수 있는 투명 디스플레이부 및 유리 조립체에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 배리어 층을 도입하여 밀봉 부재의 변색을 방지하는 투명 디스플레이부 및 유리 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 유리 창문은 외부의 빛을 실내로 유입시키는 역할과 외부의 공기를 차단 및 유입하여 실내 공기를 적절히 환기시키는 역할을 수행하며, 닫힘 상태에서는 실내와 실외의 열 흐름을 차단시켜서 냉, 난방 효과를 유지하는 역할을 수행한다.
최근 건물의 유리 창문으로 LED가 삽입된 LED 전광 유리 조립체로 된 창문이 이용되고 있다. LED 전광 유리 조립체로 된 창문은 유리 창문의 고유한 기능을 해치지 않으면서 조명 효과나 광고 효과를 발휘할 수 있다. 그러나, LED 전광 유리 조립체는 2개의 유리판 사이에 LED가 삽입되어 있는데, 이 때, 유리판에 형성된 투명 전극층에 LED가 탑재되어 있다. 또한, LED의 보호를 위해 유리 시트 간의 공간을 밀봉 부재로 밀봉하게 된다. 그러나, 이 밀봉 부재는 투명 전극층 및 LED로부터 발생하는 열에 취약하며, 장시간 열에 노출될 경우, 노랗게 변색되는 황화 현상이 발생하게 된다. 밀봉 부재가 황화될 경우, 투명도가 떨어지고, 외부광을 입사하지 못하게 되며, 시야를 차단하여 유리 창문 본래의 역할을 수행할 수 없게 되는 문제가 발생한다.
투명 디스플레이부 및 유리 조립체를 제공한다. 구체적으로 시각적 투명성을 그대로 유지하면서 문자 또는 영상을 표시할 수 있는 투명 디스플레이부 및 유리 조립체를 제공한다. 더욱 구체적으로 배리어 층을 도입하여 밀봉 부재의 변색을 방지하는 투명 디스플레이부 및 유리 조립체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부는 투명 기재 필름, 투명 기재 필름의 상면에 배치되는 투명 전극층, 투명 전극층 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED) 및 투명 전극층 상면 중 복수의 발광 다이오드가 실장 되지 않은 상면에 배치되는 제1 배리어 층을 포함한다.
복수의 발광 다이오드 상에 배치되는 제2 배리어 층을 더 포함할 수 있다.
투명 디스플레이부의 구동을 제어하는 LED 구동부를 더 포함할 수 있다.
투명 디스플레이부는 투명 전극층의 적어도 하나의 엣지부 상에 배치되어, 투명 전극층과 상기 LED 구동부를 전기적으로 연결시켜 주는 하나 또는 복수의 연성 인쇄회로 기판(FPCB)를 더 포함할 수 있다.
투명 전극층의 엣지부 길이(L)에 대한 하나 또는 복수의 연성 인쇄회로기판의 전체 폭(W)의 비율(W/L)은 0.1 내지 0.5일 수 있다.
제1 배리어 층은 무기막의 단일층 구조, 유기막의 단일층 구조 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층 구조일 수 있다.
무기막은 SiOx, TiOx, NbOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, 및 TaOx 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
유기막은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 광학성 투명접착제(OCR), 광학성 투명테이프(OCA), 폴리 실록산 및 폴리아크릴레이트 중 1종 이상의 폴리머 재질을 포함할 수 있다.
제1 배리어 층의 두께는 20nm 내지 200㎛일 수 있다.
투명 기재 필름의 두께는 200 내지 300㎛일 수 있다.
투명 전극층은 금속 나노 와이어(metallic nano wire), 투명 전도성 산화물, 메탈 메쉬(metal mesh), 카본나노튜브(carbon nano tube) 및 그래핀(grapheme) 중 1종 이상으로 형성된 회로 패턴을 포함할 수 있다.
투명 전극층은 0.5 내지 3 Ω/sq의 면저항을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체는 투명 디스플레이부; 투명 디스플레이부의 상면에 배치되는 제1 유리 시트; 제1 유리 시트 및 투명 디스플레이부 사이의 공간을 밀봉하는 제1 밀봉 부재;를 포함한다.
투명 디스플레이부는 투명 기재 필름, 투명 기재 필름의 일면 상에 배치되는 투명 전극층, 투명 전극층 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED) 및 투명 전극층과 상기 제1 밀봉 부재의 접면에 배치되는 제1 배리어 층을 포함한다.
복수의 발광 다이오드와 상기 제1 밀봉 부재의 접면에 배치되는 제2 배리어 층을 더 포함할 수 있다.
투명 디스플레이부의 하면에 배치되는 제2 유리 시트를 더 포함할 수 있다.
투명 디스플레이부 및 상기 제2 유리 시트 사이의 공간을 밀봉하는 제2 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.
투명 디스플레이부는 복수개를 포함하며, 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 밀봉 부재는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아이오노플라스트 폴리머(Ionoplast polymer) 및 폴리우레탄 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
제2 밀봉 부재는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아이오노플라스트 폴리머(Ionoplast polymer) 및 폴리우레탄 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
투명 전극층에 3일동안 분위기온도 60℃ 조건에서 5 내지 20mA의 전류를 인가 할 때, 변색율이 1% 이하일 수 있다.
제1 배리어 층 및 제2 배리어 층의 형성 방법으로는 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨데, 제 1 배리어 층 및 제2 배리어 층이 무기막 구조인 경우, 건식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로 스퍼터링, CVD, ALD 등의 방법을 사용할 수 있다. 예컨데, 제 1 배리어 층 및 제2 배리어 층이 유기막 구조인 경우, 습식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로 슬롯 다이 코팅, 스프레이 코팅, 라미네이션 등의 방법을 사용할 수 있다.
제1 배리어 층만이 구성되고, 제2 배리어 층이 존재하지 않는 경우, 투명 전극층에 제1 배리어 층을 형성하고, 일부를 제거한 후, 발광다이오드를 실장할 수 있다. 제1 배리어 층 중 일부를 제거하는 방법으로, 마스킹 및 자외선 조사를 통해 제거하는 방법을 사용할 수 있다.
제1 유리 시트는 평면 형상 또는 곡면 형상일 수 있다.
제2 유리 시트는 평면 형상 또는 곡면 형상일 수 있다.
곡면 형상은 곡률 반경(R)이 0.2 내지 0.3m일 수 있다.
발광다이오드의 높이(H1)에 대한 제1 밀봉 부재 두께(D1)의 비율(D1/H1)은 1.5 내지 5.0일 수 있다.
제1 밀봉 부재의 두께는 0.2 내지 0.8 mm일 수 있다.
개구부를 포함하여 상기 개구부에 제1 유리 시트, 투명 디스플레이부 및 제2 유리 시트가 배치되는 프레임부를 더 포함할 수 있다.
제1 유리 시트와 대향하여 이격 배치된 제3 유리 시트; 및 제1 유리 시트와 제3 유리 시트 사이의 이격 공간에 삽입되어 제1 유리 시트와 제3 유리 시트의 간격을 유지하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
제3 유리 시트는 로이 유리(Low-E glass)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체는 유리 시트 사이에 광투과성이 우수한 투명 디스플레이부가 개재(介在)되어 있어, 시각적 투명성을 그대로 유지하면서 문자 또는 영상을 표시할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체는 건물의 외부 창문이나, 자동차의 전면 유리 등으로 적용되어 실내의 냉, 난방 효과를 유지하면서, 사용자에게 원하는 정보를 제공하거나 조명, 광고 수단 등에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체는 투명 전극층과 제2 밀봉 부재의 접면에 배리어 층을 구성함으로써, 장기간 사용하더라도 제2 밀봉 부재의 변색을 방지하여 투명도를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 디스플레이부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 디스플레이부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 디스플레이부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 투명 디스플레이부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 디스플레이부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명자들은 투명 기재 필름 상에 LED가 탑재된 별도의 투명 디스플레이부를 유리 시트 사이에 삽입하여, 시각적 투명성을 그대로 유지하면서 문자 또는 영상을 표시할 수 있는 유리 조립체를 제공하고자 하였다.
유리 조립체의 제조 시, 유리 시트들 사이에 투명 디스플레이부를 배치한 다음, 밀봉 부재를 이용하여 유리 시트와 투명 디스플레이부를 접합하였다. 그러나, 투명 디스플레이부 내의 투명 전극층 및 발광 다이오드에서 발생하는 열로 인하여 밀봉 부재가 변색되는 현상이 발생하였다.
이에, 본 발명자들은 투명 전극층과 밀봉 부재의 접면에 배리어 층을 삽입함으로써, 밀봉 부재의 변색 현상을 방지할 수 있음을 인식하였다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체는 장시간 운용하더라도 밀봉 부재가 변색되지 아니하고, 투명성의 저하 없이 안정적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 디스플레이부(130)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1의 투명 디스플레이부(130)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 1의 투명 디스플레이부(130)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
이하에서는 각 구성별로 상세하게 설명한다.
이러한 투명 디스플레이부(130)는 투명 기재 필름(131), 투명 기재 필름(131)의 상면에 배치되는 투명 전극층(132), 투명 전극층(132) 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED, 133) 및 투명 전극층(132) 상면 중 복수의 발광 다이오드(133)가 실장 되지 않은 상면에 배치되는 제1 배리어 층(134)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 투명 기재 필름(131)은 1층 또는 복수층의 광 투과성 고분자 필름일 수 있다. 투명 기재 필름(131)은 전력이 외부로 누설되는 것을 방지하면서 외부 광에 의한 상태 변화를 방지하기 위해, 절연성 및 내열성을 가질 수 있다. 투명 기재 필름(131)의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclo olefin polymer, COP) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 일예로, 투명 기재 필름(131)은 COP 필름일 수 있다. 이 경우, 내열성이 우수하며, 유리 조립체(100)의 내구성이 향상된다.
이러한 투명 기재 필름(131)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 투명 기재 필름(131)의 두께가 너무 얇으면 유리 조립체(100)의 접합 시, LED 측으로 가해지는 압력으로 인해 투명 기재 필름(131)이 변형되거나 또는 투명 전극층(132) 부위에 크랙(crack)이 유발될 수 있다. 한편, 투명 기재 필름의 두께가 너무 두꺼우면 응력(stress)으로 인해서 제1 유리 시트(110)에 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 일예에 따르면, 투명 기재 필름(131)의 두께는 약 200 내지 300㎛일 수 있다. 이 경우, 전술한 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 내열성도 우수하기 때문에, 유리 조립체(100)가 장시간 외부 광에 노출되더라도 투명 기재 필름(131)의 열 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 투명 전극층(132)은 투명 기재 필름(131)의 상면에 배치되는 부분으로서, 발광다이오드(LED, 133)를 구동시키는 역할을 한다.
또한, 투명 전극층(132)은 광투과성이 우수하기 때문에, 외부 광을 입사시킬 뿐만 아니라, 투명 전극층(132)이 형성된 부분이 사용자의 시야를 차단하지 않고, 또한 외관 특성도 우수하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)는 우수한 시각적 투명성을 갖는다.
이러한, 투명 전극층(132)은 금속 나노 와이어(metallic nano wire), 투명 전도성 산화물, 메탈 메쉬(metal mesh), 카본나노튜브(carbon nano tube) 및 그래핀(grapheme) 중 1종 이상으로 형성된 회로 패턴을 포함할 수 있다.
여기서, 금속 나노 와이어의 비제한적인 예로는 은 나노 와이어(Ag nano wire), 구리 나노 와이어, 니켈 나노 와이어 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 투명 전도성 산화물의 비제한적인 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), In2O3(Indium Oxide) 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 메탈 메쉬의 비제한적인 사용 예로는 은(Ag) 메쉬, 구리(Cu) 메쉬, 알루미늄(Al) 메쉬 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이 중에서, 은 나노 와이어, 구리 메쉬(copper mesh)와 은 메쉬(silver mesh)는 전도성 및 광 투과성이 우수하고, ITO 및 IZO는 비저항값이 낮고 저온에서 증착이 가능하며, 가시광선의 광 투과도가 높다.
일예에 따르면, 투명 전극층(132)은 은 나노 와이어(Ag nano wire), 구리 메쉬 및 은 메쉬로 이루어진 군에서 선택된 전극 재료로 형성된 회로 패턴을 포함할 수 있다. 이 때, 회로 패턴의 선폭(width) 및 두께는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 회로 패턴이 약 5 내지 15㎛의 폭(width)및 약 0.2 내지 1㎛의 두께를 가질 경우, 투명 전극층(132)은 약 0.5 내지 3 Ω/sq의 면저항을 갖는다.
이러한 투명 전극층(132)을 포함하는 유리 조립체(100)는 가시광선 영역의 파장(400 내지 700nm의 파장)에서 약 70 내지 80%의 광투과율 및 약 8 내지 15%의 광반사율을 갖는다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체(100)가 가시광선 영역의 파장에서 광투과율이 70% 이상이면서, 하기 관계식 1을 만족할 경우, 투명 전극층(132)에 의해 시야가 차단되지 않고, 내부나 외부로부터 투시성이 확보될 수 있으며, 또한 외관 특성, 전기전도성 및 시각적 투명성도 더 향상될 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00001
(상기 관계식 1에서 T는 가시광선 영역의 파장에서 유리 조립체의 광투과율(%)이고, RS는 투명 전극층의 면저항(Ω/sq)을 나타낸다.)
일예에 따르면, 유리 조립체(100)는 가시광선 영역의 파장에서 광투과율이 70% 이상이면서, 하기 관계식 2을 만족한다. 이 경우, 유리 조립체(100)는 전기전도성이 매우 우수하기 때문에, 소비 전력이 낮고 발열이 낮을 뿐만 아니라, 시각적 투명성도 확보되어 문자나 영상을 보다 더 선명하게 표시할 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00002
(상기 관계식 2에서 T는 가시광선 영역의 파장에서 유리 조립체의 광투과율(%)이고, RS는 투명 전극층의 면저항(Ω/sq)을 나타낸다.)
투명 전극층(132)은 당 기술 분야에 알려진 방법을 통해 형성될 수 있다. 예컨대, 투명 전극층(132)은 투명 기재 필름(131) 상에 전술한 전극 재료를 코팅한 다음 레이저를 조사하거나 또는 마스크 및 에칭 공정을 통해 적어도 하나의 회로 패턴을 형성할 수 있다. 또는, 전극 재료로 된 회로 패턴은 잉크젯 프린팅 공정을 통해 투명 기재 필름(131) 상에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED, 133)는 투명 전극층(132) 상에 실장되어 전원의 공급에 따라 점멸하는 발광체이다. 이러한 발광다이오드(133)는 복수개가 이격되어 메트릭스(matrix) 형태로 배열되어 있기 때문에, 다양한 형태의 문자나 영상을 표시할 수 있고, 또 동영상도 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 사용 가능한 발광다이오드(133)는 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이에, 발광다이오드(133)의 색상은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 등의 단색 발광다이오드(133)일 수 있고, 또는 R, G의 2색 발광다이오드(133)나, R, G, B의 3색 발광다이오드(133)일 수 있다. 각각의 발광다이오드(133)가 R, G, B의 3색 발광다이오드(133)일 경우, 다양한 색상을 가진 문자나 영상을 표시할 수 있다.
발광다이오드(133)는 당 기술분야에 알려진 실장 방법을 통해 투명 전극층(132) 상에 고정될 수 있다. 예컨데, 투명 전극층(132) 중 적어도 일부에 은(Ag)과 같은 전기 전도성이 높은 물질을 포함하는 패드(pad, 미도시됨)가 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 발광다이오드(133)는 저온 SMT(surface mount technology) 공정을 이용하여 패드 상에 고정될 수 있다. 이 때, 발광다이오드(133)는 솔더(solder)를 통해 패드에 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 제1 배리어 층(134)는 투명 전극층(132) 상면 중 복수의 발광 다이오드(133)가 실장 되지 않은 상면에 배치된다. 제1 배리어 층(134)는 투명 전극층(132)에 전기를 가할 때 그 저항에 의해 투명 전극층(132)으로부터 발생하는 열을 차단하는 역할을 한다. 제1 배리어 층(134)이 존재하지 않을 경우, 투명 전극층(132)로부터 발생하는 열이 그대로 제1 밀봉 부재(141)에 전달되어, 제1 밀봉 부재(141)가 변색된다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 배리어 층(134)을 형성함으로써, 제1 밀봉 부재(141)의 변색을 방지할 수 있게 된다.
구체적으로, 투명 전극층(132)에 3일동안 분위기온도 60℃ 조건에서 5 내지 20mA의 전류를 인가 할 때, 변색율이 1% 이하일 수 있다.
제1 배리어 층(134)은 무기막의 단일층 구조, 유기막의 단일층 구조 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층 구조일 수 있다.
구체적으로 무기막은 SiOx, TiOx, NbOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, 및 TaOx 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 즉, Si 산화물, Ti 산화물, Nb 산화물, Si 질화물, Si 산질화물, Al 산화물, Al 산질화물 및 Ta 산화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
유기막으로는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 광학성 투명접착제(OCR), 광학성 투명테이프(OCA), 폴리 실록산 및 폴리아크릴레이트 중 1종 이상의 폴리머 재질을 포함할 수 있다.
제1 배리어 층(134)의 두께는 20nm 내지 200㎛일 수 있다. 제1 배리어 층(134)의 두께가 너무 얇은 경우, 열 차단에 미흡할 수 있다. 제1 배리어 층(134)의 두께가 너무 두꺼울 경우, 제1 밀봉 부재(141)의 두께가 얇아져 밀봉에 문제가 발생할 수 있다.
더욱 구체적으로 무기막 단일 구성일 경우, 20 내지 200nm, 유기막 단일 구성일 경우, 1 내지 200㎛일 수 있다.
제1 배리어 층(134) 및 제2 배리어 층(135)의 형성 방법으로는 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨데, 제 1 배리어 층(134) 및 제2 배리어 층(135)이 무기막 구조인 경우, 건식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로 스퍼터링, CVD, ALD 등의 방법을 사용할 수 있다. 예컨데, 제 1 배리어 층(134) 및 제2 배리어 층(135)이 유기막 구조인 경우, 습식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로 슬롯 다이 코팅, 스프레이 코팅, 라미네이션 등의 방법을 사용할 수 있다.
제1 배리어 층(134)만이 구성되고, 제2 배리어 층(135)이 존재하지 않는 경우, 투명 전극층(132)에 제1 배리어 층(134)을 형성하고, 일부를 제거한 후, 발광다이오드(133)를 실장할 수 있다. 제1 배리어 층(134) 중 일부를 제거하는 방법으로, 마스킹 및 자외선 조사를 통해 제거하는 방법을 사용할 수 있다.
도 2에서는 제2 배리어 층(135)가 더 형성된 경우를 나타낸다. 본 명세서에서 동일 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하거나 생략하였다.
도 2에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 제2 배리어 층(135)은 복수의 발광 다이오드(133) 상에 배치된다. 제2 배리어 층(135)는 발광다이오드(133)에 전기를 가할 때 그 저항에 의해 발광다이오드(133)로부터 발생하는 열을 차단하는 역할을 한다.
제2 배리어 층(135)은 배치 위치를 제외하고, 재료, 두께, 제조 방법이 제1 배리어 층(134)과 모두 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB, 137)은 투명 전극층(132)의 엣지부에 위치한 패드(미도시됨) 상에 배치되는 부분으로서, 투명 전극층(132)과 외부 회로를 전기적으로 연결시킨다. 여기서, 외부 회로는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, LED의 구동을 제어하는 LED 구동부(136)일 수 있다. 즉, 연성 인쇄회로기판(137)을 통해 LED 구동부(136)가 LED의 구동을 제어할 수 있다. 따라서, 연성 인쇄회로기판(137)은 일부가 투명 전극층(132) 상에 접하고, 나머지 부분은 외부로 노출되어 외부 회로인 LED 구동부(136)와 접한다. 이 때문에, 연성 인쇄회로기판(137)은 일정 길이를 갖는 스트립(strip) 형상인 것이 바람직하다. 이 때, 연성 인쇄회로기판(137)의 길이는 약 10 내지 150mm일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이러한 연성 인쇄회로기판(137)은 1개 또는 복수개일 수 있다. 다만, 연성 인쇄회로기판(137)이 투명 전극층(132) 엣지부의 많은 부분에 배치될 경우, 유리 조립체(100)의 접합 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 투명 전극층(132)의 엣지부 길이(L)에 대한 연성 인쇄회로기판(137)의 전체 폭(W)의 비율이 약 0.1 내지 0.5 범위가 되도록 각 연성 인쇄회로기판(137)의 폭을 조절하는 것이 바람직하다. 여기서 연성 인쇄회로기판(137)의 전체 폭(W)은 n개의 연성 인쇄회로기판의 폭(W1)을 합한 것(n×W1)으로, 이 때, 각 연성 인쇄회로기판(137)의 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 도 5에서는 엣지부 길이(L) 및 연성 인쇄회로기판(137)의 폭(W)의 관계에 대해 간략하게 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서 LED 구동부(136)은 투명 디스플레이부(130)의 연성 인쇄회로기판(137)과 전기적으로 연결되는 부분으로, 투명 디스플레이부(130)의 구동을 제어한다.
구체적으로, 투명 디스플레이부(130)에 표시할 문자나 영상의 전기 신호가 LED 구동부(136)에 수신되면, LED 구동부(136)는 수신된 전기 신호에 따라 투명 디스플레이부(130) 내 복수의 발광다이오드(133)로의 전원 공급을 개별적으로 또는 그룹별로 제어함으로써, 복수의 발광다이오드(133)가 개별적으로 또는 그룹별로 on-off 된다. 이로써, 투명 디스플레이부(130)는 단색 또는 다색의 영상 또는 문자를 표시하고, 나아가 움직이는 동영상까지 제공할 수 있다.
이러한 LED 구동부(136)는 당 기술 분야에 통상적으로 알려진 구성 요소로 구성될 수 있다. 일예로, 도시되지는 않았지만, LED 구동부(136)는 전원부(예, 전압 레귤레이터 등), 신호 인가부(예, 게이트드라이버 등) 등으로 구성될 수 있다. 여기서 신호 인가부는 외부의 제어부(예, 마이크로컨트롤러 등)로부터 수신되는 전기 신호(예, 디지털 신호)에 따라 전원부를 통해 각 발광다이오드(133)에 인가되는 전류의 양을 제어한다. 이로써, 투명 디스플레이부(130) 내 복수의 발광다이오드(133)의 on-off가 개별적으로 또는 그룹별로 제어되어 영상 또는 문자 정보가 표시될 수 있다. 만약, 투명 디스플레이부(130) 내 각각의 발광다이오드(133)가 R, G, B의 조합을 각각 그룹화하여 제어함으로써, 다양한 색상을 가진 영상이나 문자를 표시할 수 있다. 다만, LED 구동부(136)의 구성 요소 및/또는 제어 방식은 설계 방식에 따라 다양하게 변경하여 구현할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 6의 유리 조립체(100)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 6의 유리 조립체(100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 6에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체(100)는 투명 디스플레이부(130), 투명 디스플레이부(130)의 상면에 배치되는 제1 유리 시트(110) 및 제1 유리 시트(110) 및 투명 디스플레이부(130) 사이의 공간을 밀봉하는 제1 밀봉 부재(141);를 포함한다.
이하에서는 각 구성별로 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서 제1 유리 시트(110)는 유리(glass) 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등과 같은 투명 중합체를 함유하는 판 부재로, 무색 투명하거나, 또는 유색 투명할 수 있다. 이 때, 제1 유리 시트(110)는 가시광선에 대한 광 투과도가 85% 이상일 수 있다.
이러한 제1 유리 시트(110)의 형상은 평면 형상이거나 또는 활과 같이 만곡된 형상, 즉 곡면 형상일 수 있다. 여기서, 제1 유리 시트(110)가 곡면 형상일 경우, 곡면 반경(R)이 약 0.2 내지 0.3m일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서 제2 유리 시트(120)는 투명 디스플레이부(130)의 하면에 배치된다. 이러한 제2 유리 시트(120)도 제1 유리 시트(110)와 마찬가지로, 유리(glass) 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등과 같은 투명 중합체를 함유하는 판 부재로, 무색 투명하거나, 또는 유색 투명할 수 있다. 이 때, 제2 유리 시트(120)는 가시광선에 대한 광 투과도가 85% 이상일 수 있다. 이러한 제2 유리 시트(120)는 제1 유리 시트(110)와 재질, 색상 및/또는 광 투과도가 동일하거나 상이할 수 있다.
제2 유리 시트(120)의 형상은 평면 형상이거나 또는 활과 같이 만곡된 형상, 즉 곡면 형상일 수 있다. 여기서, 제2 유리 시트(120)가 곡면 형상일 경우, 곡면 반경(R)이 약 0.2 내지 0.3m일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서, 투명 디스프레이부(130)는 제1 유리 시트(110)와 제2 유리 시트(120) 사이에 개재(介在)된 부분으로, 영상 및 문자 정보를 표시한다. 또한 투명 디스플레이부(130)는 3.0 이하의 황색도 지수(YI) 값을 갖기 때문에, 외부 광이 입사될 수 있을 뿐만 아니라, 유리 조립체(100)의 시각적 투명성을 저하시키지 않고, 따라서, 사용자의 시야를 차단하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 투명 디스플레이부(130)는 1개일 수 있다. 또는 도 5에서 도시된 것과 같이, 투명 디스플레이부(130)는 복수개일 수 있다. 복수개의 투명 디스플레이부(130)는 하나의 큰 영상을 표시할 수 있다. 즉, LED 구동부에 설정된 화면 분할 방식에 따라 영상 신호가 분할되면, 하나의 큰 영상이 복수개의 분할 영상으로 생성되고, 이후 각 분할 영상은 각각의 대응되는 투명 디스플레이부(130)를 통해서 표시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100) 중 투명 디스플레이부(130)의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 투명 디스플레이부(130)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 1의 투명 디스플레이부(130)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
이러한 투명 디스플레이부(130)는 투명 기재 필름(131), 투명 기재 필름(131)의 일면 상에 배치되는 투명 전극층(132), 투명 전극층(132) 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED, 133) 및 투명 전극층(132)과 제1 밀봉 부재(141)의 접면에 배치되는 제1 배리어 층(134)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 투명 기재 필름(131)은 1층 또는 복수층의 광 투과성 고분자 필름일 수 있다. 투명 기재 필름(131)은 전력이 외부로 누설되는 것을 방지하면서 외부 광에 의한 상태 변화를 방지하기 위해, 절연성 및 내열성을 가질 수 있다. 투명 기재 필름(131)의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 시클로 올레핀 폴리머(cyclo olefin polymer, COP) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 일예로, 투명 기재 필름(131)은 COP 필름일 수 있다. 이 경우, 내열성이 우수하며, 유리 조립체(100)의 내구성이 향상된다.
이러한 투명 기재 필름(131)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 투명 기재 필름(131)의 두께가 너무 얇으면 유리 조립체(100)의 접합 시, LED 측으로 가해지는 압력으로 인해 투명 기재 필름(131)이 변형되거나 또는 투명 전극층(132) 부위에 크랙(crack)이 유발될 수 있다. 한편, 투명 기재 필름의 두께가 너무 두꺼우면 응력(stress)으로 인해서 유리 시트(110)에 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 일예에 따르면, 투명 기재 필름(131)의 두께는 약 200 내지 300㎛일 수 있다. 이 경우, 전술한 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 내열성도 우수하기 때문에, 유리 조립체(100)가 장시간 외부 광에 노출되더라도 투명 기재 필름(131)의 열 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 투명 전극층(132)은 투명 기재 필름(131)의 일면 상에 배치되는 부분으로서, 발광다이오드(LED, 133)을 구동시키는 역할을 한다.
또한, 투명 전극층(132)은 광투과성이 우수하기 때문에, 외부 광을 입사시킬 뿐만 아니라, 투명 전극층(132)이 형성된 부분이 사용자의 시야를 차단하지 않고, 또한 외관 특성도 우수하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)는 우수한 시각적 투명성을 갖는다.
이러한, 투명 전극층(132)은 금속 나노 와이어(metallic nano wire), 투명 전도성 산화물, 메탈 메쉬(metal mesh), 카본나노튜브(carbon nano tube) 및 그래핀(grapheme) 중 1종 이상으로 형성된 회로 패턴을 포함할 수 있다.
여기서, 금속 나노 와이어의 비제한적인 예로는 은 나노 와이어(Ag nano wire), 구리 나노 와이어, 니켈 나노 와이어 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 투명 전도성 산화물의 비제한적인 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), In2O3(Indium Oxide) 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 메탈 메쉬의 비제한적인 사용 예로는 은(Ag) 메쉬, 구리(Cu) 메쉬, 알루미늄(Al) 메쉬 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이 중에서, 은 나노 와이어, 구리 메쉬(copper mesh)와 은 메쉬(silver mesh)는 전도성 및 광 투과성이 우수하고, ITO 및 IZO는 비저항값이 낮고 저온에서 증착이 가능하며, 가시광선의 광 투과도가 높다.
일예에 따르면, 투명 전극층(132)은 은 나노 와이어(Ag nano wire), 구리 메쉬 및 은 메쉬로 이루어진 군에서 선택된 전극 재료로 형성된 회로 패턴을 포함할 수 있다. 이 때, 회로 패턴의 선폭(width) 및 두께는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 회로 패턴이 약 5 내지 15㎛의 폭(width)및 약 0.2 내지 1㎛의 두께를 가질 경우, 투명 전극층(132)은 약 0.5 내지 3 Ω/sq의 면저항을 갖는다.
이러한 투명 전극층(132)을 포함하는 유리 조립체(100)는 가시광선 영역의 파장(400 내지 700nm의 파장)에서 약 70 내지 80%의 광투과율 및 약 8 내지 15%의 광반사율을 갖는다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 조립체(100)가 가시광선 영역의 파장에서 광투과율이 70% 이상이면서, 하기 관계식 1을 만족할 경우, 투명 전극층(132)에 의해 시야가 차단되지 않고, 내부나 외부로부터 투시성이 확보될 수 있으며, 또한 외관 특성, 전기전도성 및 시각적 투명성도 더 향상될 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00003
(상기 관계식 1에서 T는 가시광선 영역의 파장에서 유리 조립체의 광투과율(%)이고, RS는 투명 전극층의 면저항(Ω/sq)을 나타낸다.)
일예에 따르면, 유리 조립체(100)는 가시광선 영역의 파장에서 광투과율이 70% 이상이면서, 하기 관계식 2을 만족한다. 이 경우, 유리 조립체(100)는 전기전도성이 매우 우수하기 때문에, 소비 전력이 낮고 발열이 낮을 뿐만 아니라, 시각적 투명성도 확보되어 문자나 영상을 보다 더 선명하게 표시할 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00004
(상기 관계식 2에서 T는 가시광선 영역의 파장에서 유리 조립체의 광투과율(%)이고, RS는 투명 전극층의 면저항(Ω/sq)을 나타낸다.)
투명 전극층(132)은 당 기술 분야에 알려진 방법을 통해 형성될 수 있다. 예컨대, 투명 전극층(132)은 투명 기재 필름(131) 상에 전술한 전극 재료를 코팅한 다음 레이저를 조사하거나 또는 마스크 및 에칭 공정을 통해 적어도 하나의 회로 패턴을 형성할 수 있다. 또는, 전극 재료로 된 회로 패턴은 잉크젯 프린팅 공정을 통해 투명 기재 필름(131) 상에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED, 133)는 투명 전극층(132) 상에 실장되어 전원의 공급에 따라 점멸하는 발광체이다. 이러한 발광다이오드(133)는 복수개가 이격되어 메트릭스(matrix) 형태로 배열되어 있기 때문에, 다양한 형태의 문자나 영상을 표시할 수 있고, 또 동영상도 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 사용 가능한 발광다이오드(133)는 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이에, 발광다이오드(133)의 색상은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 등의 단색 발광다이오드(133)일 수 있고, 또는 R, G의 2색 발광다이오드(133)나, R, G, B의 3색 발광다이오드(133)일 수 있다. 각각의 발광다이오드(133)가 R, G, B의 3색 발광다이오드(133)일 경우, 다양한 색상을 가진 문자나 영상을 표시할 수 있다.
발광다이오드(133)는 당 기술분야에 알려진 실장 방법을 통해 투명 전극층(132) 상에 고정될 수 있다. 예컨데, 투명 전극층(132) 중 적어도 일부에 은(Ag)과 같은 전기 전도성이 높은 물질을 포함하는 패드(pad, 미도시됨)가 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 발광다이오드(133)는 저온 SMT(surface mount technology) 공정을 이용하여 패드 상에 고정될 수 있다. 이 때, 발광다이오드(133)는 솔더(solder)를 통해 패드에 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 제1 배리어 층(134)는 투명 전극층(132)과 제1 밀봉 부재(141)의 접면에 배치된다. 제1 배리어 층(134)는 투명 전극층(132)에 전기를 가할 때 그 저항에 의해 투명 전극층(132)으로부터 발생하는 열을 차단하는 역할을 한다. 제1 배리어 층(134)이 존재하지 않을 경우, 투명 전극층(132)로부터 발생하는 열이 그대로 제1 밀봉 부재(141)에 전달되어, 제1 밀봉 부재(141)가 변색된다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 배리어 층(134)을 형성함으로써, 제1 밀봉 부재(141)의 변색을 방지할 수 있게 된다.
구체적으로, 투명 전극층(132)에 3일동안 분위기온도 60℃ 조건에서 5 내지 20mA의 전류를 인가 할 때, 변색율이 1% 이하일 수 있다.
제1 배리어 층(134)은 무기막의 단일층 구조, 유기막의 단일층 구조 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층 구조일 수 있다.
구체적으로 무기막은 SiOx, TiOx, NbOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, 및 TaOx 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 즉, Si 산화물, Ti 산화물, Nb 산화물, Si 질화물, Si 산질화물, Al 산화물, Al 산질화물 및 Ta 산화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
유기막으로는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 광학성 투명접착제(OCR), 광학성 투명테이프(OCA), 폴리 실록산 및 폴리아크릴레이트 중 1종 이상의 폴리머 재질을 포함할 수 있다.
제1 배리어 층(134)의 두께는 20nm 내지 200㎛일 수 있다. 제1 배리어 층(134)의 두께가 너무 얇은 경우, 열 차단에 미흡할 수 있다. 제1 배리어 층(134)의 두께가 너무 두꺼울 경우, 제1 밀봉 부재(141)의 두께가 얇아져 밀봉에 문제가 발생할 수 있다.
더욱 구체적으로 무기막 단일 구성일 경우, 20 내지 200nm, 유기막 단일 구성일 경우, 1 내지 200㎛일 수 있다.
제1 배리어 층(134) 및 제2 배리어 층(135)의 형성 방법으로는 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨데, 제 1 배리어 층(134) 및 제2 배리어 층(135)이 무기막 구조인 경우, 건식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로 스퍼터링, CVD, ALD 등의 방법을 사용할 수 있다. 예컨데, 제 1 배리어 층(134) 및 제2 배리어 층(135)이 유기막 구조인 경우, 습식 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로 슬롯 다이 코팅, 스프레이 코팅, 라미네이션 등의 방법을 사용할 수 있다.
제1 배리어 층(134)만이 구성되고, 제2 배리어 층(135)이 존재하지 않는 경우, 투명 전극층(132)에 제1 배리어 층(134)을 형성하고, 일부를 제거한 후, 발광다이오드(133)를 실장할 수 있다. 제1 배리어 층(134) 중 일부를 제거하는 방법으로, 마스킹 및 자외선 조사를 통해 제거하는 방법을 사용할 수 있다.
도 2에서는 제2 배리어 층(135)가 더 형성된 경우를 나타낸다. 본 명세서에서 동일 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하거나 생략하였다.
도 2에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 제2 배리어 층(135)는 발광다이오드(133)과 제1 밀봉 부재(141)의 접면에 배치된다. 제2 배리어 층(135)는 발광다이오드(133)에 전기를 가할 때 그 저항에 의해 발광다이오드(133)로부터 발생하는 열을 차단하는 역할을 한다.
제2 배리어 층(135)은 배치 위치를 제외하고, 재료, 두께, 제조 방법이 제1 배리어 층(134)과 모두 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 투명 디스플레이부(130)에서, 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB, 137)은 투명 전극층(132)의 엣지부에 위치한 패드(미도시됨) 상에 배치되는 부분으로서, 투명 전극층(132)과 외부 회로를 전기적으로 연결시킨다. 여기서, 외부 회로는 도 1에 도시된 것과 같이, LED의 구동을 제어하는 LED 구동부(136)일 수 있다. 즉, 연성 인쇄회로기판(137)을 통해 LED 구동부(136)가 LED의 구동을 제어할 수 있다. 따라서, 연성 인쇄회로기판(137)은 일부가 투명 전극층(132) 상에 접하고, 나머지 부분은 외부로 노출되어 외부 회로인 LED 구동부(136)와 접한다. 이 때문에, 연성 인쇄회로기판(137)은 일정 길이를 갖는 스트립(strip) 형상인 것이 바람직하다. 이 때, 연성 인쇄회로기판(137)의 길이는 약 10 내지 150mm일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이러한 연성 인쇄회로기판(137)은 1개 또는 복수개일 수 있다. 다만, 연성 인쇄회로기판(137)이 투명 전극층(132) 엣지부의 많은 부분에 배치될 경우, 유리 조립체(100)의 접합 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 투명 전극층(132)의 엣지부 길이(L)에 대한 연성 인쇄회로기판(137)의 전체 폭(W)의 비율이 약 0.1 내지 0.5 범위가 되도록 각 연성 인쇄회로기판(137)의 폭을 조절하는 것이 바람직하다. 여기서 연성 인쇄회로기판(137)의 전체 폭(W)은 n개의 연성 인쇄회로기판의 폭(W1)을 합한 것(n×W1)으로, 이 때, 각 연성 인쇄회로기판(137)의 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 도 5에서는 엣지부 길이(L) 및 연성 인쇄회로기판(137)의 폭(W)의 관계에 대해 간략하게 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서 LED 구동부(136)은 투명 디스플레이부(130)의 연성 인쇄회로기판(137)과 전기적으로 연결되는 부분으로, 투명 디스플레이부(130)의 구동을 제어한다.
구체적으로, 투명 디스플레이부(130)에 표시할 문자나 영상의 전기 신호가 LED 구동부(136)에 수신되면, LED 구동부(136)는 수신된 전기 신호에 따라 투명 디스플레이부(130) 내 복수의 발광다이오드(133)로의 전원 공급을 개별적으로 또는 그룹별로 제어함으로써, 복수의 발광다이오드(133)가 개별적으로 또는 그룹별로 on-off 된다. 이로써, 투명 디스플레이부(130)는 단색 또는 다색의 영상 또는 문자를 표시하고, 나아가 움직이는 동영상까지 제공할 수 있다.
이러한 LED 구동부(136)는 당 기술 분야에 통상적으로 알려진 구성 요소로 구성될 수 있다. 일예로, 도시되지는 않았지만, LED 구동부(136)는 전원부(예, 전압 레귤레이터 등), 신호 인가부(예, 게이트드라이버 등) 등으로 구성될 수 있다. 여기서 신호 인가부는 외부의 제어부(예, 마이크로컨트롤러 등)로부터 수신되는 전기 신호(예, 디지털 신호)에 따라 전원부를 통해 각 발광다이오드(133)에 인가되는 전류의 양을 제어한다. 이로써, 투명 디스플레이부(130) 내 복수의 발광다이오드(133)의 on-off가 개별적으로 또는 그룹별로 제어되어 영상 또는 문자 정보가 표시될 수 있다. 만약, 투명 디스플레이부(130) 내 각각의 발광다이오드(133)가 R, G, B의 조합을 각각 그룹화하여 제어함으로써, 다양한 색상을 가진 영상이나 문자를 표시할 수 있다. 다만, LED 구동부(136)의 구성 요소 및/또는 제어 방식은 설계 방식에 따라 다양하게 변경하여 구현할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서 제1 밀봉 부재(141)는 제1 유리 시트(110)와 투명 디스플레이부(130) 사이에 배치되는 부분으로서, 수분이나 산소와 같은 외기가 투명 디스플레이부(130)로 침투하는 것을 방지한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 밀봉 부재(141)는 투명 디스플레이부(130)의 전면(全面) 상에 배치되어 투명 디스플레이부(130)을 커버할 수 있다. 이 경우 제1 밀봉 부재(141)는 투명 디스플레이부(130)의 발광다이오드(133)를 보호하면서, 투명 디스플레이부(130)와 제1 유리 시트(110)가 상호 이탈되지 않도록 밀봉시킨다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제1 밀봉 부재(141)는 제1 유리 시트(110)의 테두리부에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 밀봉 부재(141) 때문에, 제1 유리 시트(110)와 투명 디스플레이부(130) 사이에는 공간부가 형성된다.
제1 밀봉 부재(141)는 사용자의 시야를 차단하지 않고, 외부 광을 입사할 수 있도록 광학적으로 투명한 고분자로 형성된다. 구체적으로 제1 밀봉 부재(141)는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아이오노플라스트 폴리머(Ionoplast polymer) 및 폴리우레탄 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일 예로 제1 밀봉 부재(141)는 PVB 수지로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 밀봉 부재(141)는 제1 유리 시트(110)에 투명 디스플레이부(130)를 밀봉할 뿐만 아니라, 외기를 차단하면서, 자외선(UV)을 약 99% 이상 차단할 수 있다.
제1 밀봉 부재(141)의 두께는 투명 디스플레이부(130) 내 발광다이오드(133)의 높이에 따라 조절한다. 다만, 투명 디스플레이부(130)의 발광다이오드(133)를 보호함과 동시에, 광투과성이 저해되지 않도록 하기 위해서, 발광다이오드(133)의 높이(H1)에 대한 제1 밀봉 부재(141) 두께(D1)의 비율(D1/H1)이 1.5 내지 5 범위가 될 수 있다.
제1 밀봉 부재(141)의 두께가 너무 두꺼우면 제1 유리 시트(110)과 투명 디스플레이부(130) 간의 접합 공정시 투명 디스플레이부(130)에 압력이 가해져 투명 전극층(132)에 크랙이 발생하거나, 광 투과성이 저하될 수 있다. 한편, 제1 밀봉 부재(141)의 두께가 너무 얇으면 밀봉 특성 및 외기 차단성이 저하될 수 있다. 따라서, 제1 밀봉 부재(141)의 두께는 0.2 내지 0.8 mm이 될 수 있다.
도 7에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)는 투명 디스플레이부(130)의 하면에 배치되는 제2 유리 시트(120)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 7에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)는 투명 디스플레이부(130) 및 제2 유리 시트(120) 사이의 공간을 밀봉하는 제2 밀봉 부재(142)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서 제2 밀봉 부재(142)는 제2 유리 시트(120)와 투명 디스플레이부(130) 사이에 배치되는 부분으로서, 제2 유리 시트(120)와 투명 디스플레이부(130)가 상호 이탈되지 않도록 한다. 또, 제2 밀봉 부재(142)는 수분이나 산소와 같은 외기가 투명 디스플레이부(130)로 침투하는 것을 방지한다.
제2 밀봉 부재(142)는 제2 유리 시트(120)의 전면(全面)에 배치될 수 있다. 또는, 도시되지 않았지만, 제2 밀봉 부재(142)는 제2 유리 시트(120)의 테두리부에 배치될 수 있다.
이러한, 제2 밀봉 부재(142)는 사용자의 시야를 차단하지 않고, 외부 광을 입사할 수 있도록 광학적으로 투명한 고분자로 형성된다. 구체적으로 제2 밀봉 부재(142)는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아이오노플라스트 폴리머(Ionoplast polymer) 및 폴리우레탄 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일 예로 제2 밀봉 부재(142)는 PVB 수지로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 밀봉 부재(142)는 제2 유리 시트(120)에 투명 디스플레이부(130)를 밀봉할 뿐만 아니라, 외기를 차단하면서, 자외선(UV)을 약 99% 이상 차단할 수 있다.
제2 밀봉 부재(142)의 두께는 특별히 한정하지 않는다. 다만 제2 밀봉 부재(142)의 두께가 너무 두꺼우면 제2 유리 시트(120)과 투명 디스플레이부(130) 간의 접합 공정시 투명 디스플레이부(130)에 압력이 가해져 투명 전극층(132)에 크랙이 발생하거나, 광 투과성이 저하될 수 있다. 한편, 제2 밀봉 부재(142)의 두께가 너무 얇으면 밀봉 특성 및 외기 차단성이 저하될 수 있다. 따라서, 제2 밀봉 부재(142)의 두께는 0.2 내지 0.8 mm이 될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 8에서 나타나듯이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)는 제1 유리 시트(110), 제2 유리 시트(120), 투명 디스플레이부(130), 제1 밀봉 부재(141), 제2 밀봉 부재(142) 및 프레임부(150)를 포함한다. 제1 유리 시트(110), 제2 유리 시트(120), 투명 디스플레이부(130) 제1 밀봉 부재(141) 및 제2 밀봉 부재(142)에 대한 설명은 전술한 것과 동일하므로, 생략한다.
프레임부(150)는 제1 유리 시트(110)와 제2 유리 시트(120)의 테두리부에 배치되어, 제1 유리 시트(110)와 제2 유리 시트(120)를 고정시켜 준다. 이러한 프레임부(150)는 개구부(도시되지 않음)를 포함한다. 프레임부(150)의 개구부에 제1 유리 시트(110), 투명 디스플레이부(130) 및 제2 유리 시트(120)가 삽입되어 장착된다. 이 때, 투명 디스플레이부(130)의 연성 인쇄회로기판(137) 일부와 LED 구동부(136)는 프레임부(150)의 내부에 체결된다.
이러한 프레임부(150)의 재료로는 알루미늄, 스테인레스강 등과 같은 금속, 폴리염화비닐(PVC) 등과 같은 플라스틱; 나무 등이 있으며, 이에 한정되지 않고, 당해 기술 분야에서 창틀을 형성하는 재료라면 무엇이든지 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 9에서 나타나듯이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)는 제1 유리 시트(110), 제2 유리 시트(120), 투명 디스플레이부(130), 제1 밀봉 부재(141), 제2 밀봉 부재(142), 제3 유리 시트(160) 및 스페이서(170)를 포함한다. 필요에 따라 프레임부(150)를 더 포함할 수 있다.
제1 유리 시트(110), 제2 유리 시트(120), 투명 디스플레이부(130), 제1 밀봉 부재(141), 제2 밀봉 부재(142) 및 프레임부(150)에 대한 설명은 전술한 것과 동일하므로, 생략한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서, 제3 유리 시트(160)은 제1 유리 시트(110)과 대향하여 이격 배치된다.
이러한, 제3 유리 시트(160)도 제1 유리 시트(110)와 마찬가지로, 유리(glass) 및/또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등과 같은 투명 중합체를 함유하는 판 부재로, 무색 투명하거나, 또는 유색 투명할 수 있다. 제3 유리 시트(160)은 제1 유리 시트(110) 및 제2 유리 시트(120)와 재질, 색상 및/또는 광 투과도가 동일하거나 상이할 수 있다.
일예로 제3 유리 시트(160)은 로이 유리일 수 있다. 로이 유리(160)는 도 9에 도시 되어 있듯이, 유리 시트 및 이의 적어도 일면에 형성된 금속막(161)을 포함한다. 이러한 로이 유리를 제3 유리 시트(160)로 사용할 경우, 금속막(161)로 인해 건축물의 단열 성능이 향상될 뿐만 아니라, 외부의 열이 내부로 들어오는 것을 차단하여 에너지를 절감할 수 있다.
이러한 제3 유리 시트(160)의 형상은 평면 형상이거나 또는 활과 같이 만곡된 형상, 즉 곡면 형상일 수 있다. 여기서, 제3 유리 시트(160)가 곡면 형상일 경우, 곡면 반경(R)이 약 0.2 내지 0.3m일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유리 조립체(100)에서, 스페이서(170)는 제1 유리 시트(110)와 제3 유리 시트(160) 사이의 이격 공간에 삽입되어, 제1 유리 시트(110)와 제3 유리 시트(160)의 간격을 유지시키는 역할을 한다. 이러한 스페이서(170)로 인해 제1 유리 시트(110)와 제3 유리 시트(160) 사이에 공기층이 존재함으로써, 단열 성능이 향상될 수 있다.
스페이서(170)는 제1 유리 시트(110)와 제3 유리 시트(160)의 가장자리부에 배치되거나, 또는 평면상으로 볼 때 매트릭스 배열(matrix arrangement)로 배치될 수 있다. 이와 같이 스페이서(170)가 매트릭스 배열로 배치될 경우, 제1 유리 시트(110)와 제3 유리 시트(160)의 가장자리부와 중앙부 간의 두께 편차가 최소화될 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1-1. 투명 디스플레이부의 제조
PET 필름 기재(크기: 500mm×600mm, 두께: 250㎛)의 일면에, 마스크 및 에칭 공정을 통해 구리 메쉬(copper mesh)로 회로 패턴(선폭: 15㎛)을 형성하여 투명 전극층(면저항:약 1Ω/sq)을 형성하였다. 이후, 스크린 프린팅 공정을 통해 투명 전극층 상에 은(Ag) 솔더를 형성한 후, 저온 SMT(surface mount technology) 공법을 이용하여 각 은(Ag) 솔더에 복수의 LED(높이:약 1mm)를 실장하였다. 이후, 투명 전극층 및 LED 상에 Si OCA(성진글로벌社, S_OA-0050) 배리어 층을 50㎛ 두께로 형성하였다. 이후 ACF 본딩(anisotropic conductive film bonding) 공정을 통해 투명 전극층의 엣지부에 FPCB를 접합하여 투명 디스플레이부를 제조하였다.
1-2. 유리 조립체의 제조
제1 유리 시트 위에, 실시예 1-1에서 제조한 투명 디스플레이부, PVB 수지 필름(두께 1.52m, Kuraray Butatcite) 및 제2 유리 시트를 순차적으로 적층한 후, 130℃에서 11.5 bar의 압력으로 가압하여 접합시킴으로써, 유리 조립체를 제조하였다.
[비교예 1]
투명 디스플레이부 제조 과정에서 투명 전극층 및 LED 상에 Si OCA(성진글로벌社, S_OA-0050) 배리어 층을 형성하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
유리 조립체 제조 과정에서 PVB 수지(Kuraray ES)를 사용한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일하게 실시하였다.
[실험예: 변색 특성 평가]
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 유리 조립체를 3일동안 분위기온도 60℃ 조건에서 18mA의 전류를 인가하고 황색도지수를 측정하여 변색율을 구하여 하기 표 1에 정리하였다. 이 때, 변색은 분광광도계를 이용하여 550nm에서의 황색도를 ASTM E313규격에 따라 측정하였다.
변색율은 하기와 같이 계산하였다.
[1-[초기황색도지수]/ [말기황색도지수]] x 100
초기황색도지수 : 전류 인가전 측정값
말기황색도지수 : 전류 인가후 측정값
실시예 1 비교예 1 비교예 2
<0.1% 53% 38%
표 1에 나타나듯이, 배리어 층을 형성한 실시예 1은 변색이 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 유리 조립체,
110: 제1 유리 시트,
120: 제2 유리 시트,
130: 투명 디스플레이부,
131: 투명 기재 필름,
132: 투명 전극층,
133: 발광다이오드,
134: 제1 배리어 층,
135: 제2 배리어 층,
136: LED 구동부,
137: 연성 인쇄회로기판
141: 제1 밀봉 부재
142: 제2 밀봉 부재,
150: 프레임부,
160: 제3 유리 시트,
170: 스페이서

Claims (28)

  1. 투명 기재 필름,
    상기 투명 기재 필름의 상면에 배치되는 투명 전극층,
    상기 투명 전극층 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED) 및
    상기 투명 전극층 상면 중 복수의 발광 다이오드가 실장 되지 않은 상면에 배치되는 제1 배리어 층을 포함하는 투명 디스플레이부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 상에 배치되는 제2 배리어 층을 더 포함하는 투명 디스플레이부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이부의 구동을 제어하는 LED 구동부를 더 포함하는 투명 디스플레이부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이부는 상기 투명 전극층의 적어도 하나의 엣지부 상에 배치되어, 상기 투명 전극층과 상기 LED 구동부를 전기적으로 연결시켜 주는 하나 또는 복수의 연성 인쇄회로 기판(FPCB)를 더 포함하는 투명 디스플레이부.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명 전극층의 엣지부 길이(L)에 대한 상기 하나 또는 복수의 연성 인쇄회로기판의 전체 폭(W)의 비율(W/L)은 0.1 내지 0.5인 투명 디스플레이부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배리어 층은 무기막의 단일층 구조, 유기막의 단일층 구조 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층 구조인 투명 디스플레이부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기막은 SiOx, TiOx, NbOx, SiNx, SiOxNy, AlOx, AlOxNy, 및 TaOx 중 1종 이상을 포함하는 투명 디스플레이부.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 유기막은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 광학성 투명접착제(OCR), 광학성 투명테이프(OCA), 폴리 실록산 및 폴리아크릴레이트 중 1종 이상의 폴리머 재질을 포함하는 투명 디스플레이부.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배리어 층의 두께는 20nm 내지 200㎛인 투명 디스플레이부.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재 필름의 두께는 200 내지 300㎛인 투명 디스플레이부.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극층은 금속 나노 와이어(metallic nano wire), 투명 전도성 산화물, 메탈 메쉬(metal mesh), 카본나노튜브(carbon nano tube) 및 그래핀(grapheme) 중 1종 이상으로 형성된 회로 패턴을 포함하는 투명 디스플레이부.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극층은 0.5 내지 3 Ω/sq의 면저항을 갖는 투명 디스플레이부.
  13. 투명 디스플레이부;
    상기 투명 디스플레이부의 상면에 배치되는 제1 유리 시트;
    상기 제1 유리 시트 및 상기 투명 디스플레이부 사이의 공간을 밀봉하는 제1 밀봉 부재;를 포함하고,
    상기 투명 디스플레이부는
    투명 기재 필름,
    상기 투명 기재 필름의 일면 상에 배치되는 투명 전극층,
    상기 투명 전극층 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드(LED) 및
    상기 투명 전극층과 상기 제1 밀봉 부재의 접면에 배치되는 제1 배리어 층을 포함하는 유리 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드와 상기 제1 밀봉 부재의 접면에 배치되는 제2 배리어 층을 더 포함하는 유리 조립체.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이부의 하면에 배치되는 제2 유리 시트를 더 포함하는 유리 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이부 및 상기 제2 유리 시트 사이의 공간을 밀봉하는 제2 밀봉 부재를 더 포함하는 유리 조립체.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이부는 복수개를 포함하며, 서로 이격되어 배치된 유리 조립체.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1 밀봉 부재는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아이오노플라스트 폴리머(Ionoplast polymer) 및 폴리우레탄 중 1종 이상을 포함하는 유리 조립체.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 부재는 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아이오노플라스트 폴리머(Ionoplast polymer) 및 폴리우레탄 중 1종 이상을 포함하는 유리 조립체.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 투명 전극층에 3일동안 분위기온도 60℃ 조건에서 5 내지 20mA의 전류를 인가 할 때, 변색율이 1% 이하인 유리 조립체.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 제1 유리 시트는 평면 형상 또는 곡면 형상인 유리 조립체.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제2 유리 시트는 평면 형상 또는 곡면 형상인 유리 조립체.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 곡면 형상은 곡률 반경(R)이 0.2 내지 0.3m 인 유리 조립체.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 발광다이오드의 높이(H1)에 대한 상기 제1 밀봉 부재 두께(D1)의 비율(D1/H1)은 1.5 내지 5.0인 유리 조립체.
  25. 제13항에 있어서,
    상기 제1 밀봉 부재의 두께는 0.2 내지 0.8 mm인, 유리 조립체.
  26. 제15항에 있어서,
    개구부를 포함하여 상기 개구부에 제1 유리 시트, 투명 디스플레이부 및 제2 유리 시트가 배치되는 프레임부를 더 포함하는 유리 조립체.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 제1 유리 시트와 대향하여 이격 배치된 제3 유리 시트; 및
    상기 제1 유리 시트와 제3 유리 시트 사이의 이격 공간에 삽입되어 제1 유리 시트와 제3 유리 시트의 간격을 유지하는 스페이서를 더 포함하는 유리 조립체.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제3 유리 시트는 로이 유리(Low-E glass)인 유리 조립체.
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