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1. (WO2018124804) PROCÉDÉ DE FABRICATION DE DISPOSITIF ÉLECTROLUMINESCENT TRANSPARENT À L'AIDE D'UNE TECHNOLOGIE D'IMPRESSION UV ET DISPOSITIF ÉLECTROLUMINESCENT TRANSPARENT AINSI FABRIQUÉ
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

8   9  

과제 해결 수단

10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21  

발명의 효과

22   23   24   25  

도면의 간단한 설명

26   27   28   29   30   31   32  

발명의 실시를 위한 형태

33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5   6  

명세서

발명의 명칭 : UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법 및 그에 따라 제조되는 투명 발광장치

기술분야

[1]
본 발명은 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법 및 그에 따라 제조되는 투명 발광장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, UV 임프린팅 기술을 통해 일체형의 메탈메쉬 회로 패턴을 형성하여, 대면적의 고해상도 투명 발광장치 생산공수를 최소화하고 생산성을 극대화할 수 있는 투명 발광장치 제조 방법 및 그에 따라 제조되는 투명 발광장치에 관한 것이다.

배경기술

[2]
일반적으로, 발광다이오드(LED)를 사용하는 발광장치는 저전력성 및 긴 수명에 따른 장점 등을 가지고 있어, 옥외의 대형 전광판, 실내의 소형 전광판 혹은 각종 홍보시설장치 등에 활용되고 있다.
[3]
한편, 발광다이오드는 통상 불투명한 PCB 상에 실장 되는데, 차량 유리창 혹은 상가 유리창에 설치될 경우 불투명한 PCB에 의해 시야가 가려져 내외부의 투시성이 확보되지 못해 사용자가 불편함을 겪는다는 문제점을 가지게 있었다.
[4]
이를 해소하기 위하여, 종래에는 투명 회로층이 형성된 기판에 LED 소자를 실장하여 투시성을 확보할 수 있는 투명 발광장치를 개발 및 이용하였다.
[5]
하지만, 종래의 투명 발광장치는 전류 도통을 위한 선행과정으로서 ITO, IZO, ZnO 등과 같은 산화물 혹은 은 나노와이어를 증착한 후 회로 패턴을 형성하거나, 회로 패턴이 형성된 투명 기판을 다른 투명 기판 상에 적층 및 합지하여야 했다. 따라서, 회로 패턴의 형성과정이 복잡해지고 생산성도 저하된다는 문제점을 가지고 있었다.
[6]
또한 종래의 투명 발광장치의 경우, 연성회로기판(FPCB)이 패널의 가장자리를 벗어나 바깥을 향하도록 본딩되도록 설계되었다.
[7]
이 경우, 연성회로기판의 말단이 들리면서 연성회로기판의 핀이 회로 패턴으로부터 떨어질 우려도 있고, 핀과 회로 패턴을 눌러주지 못하기 때문에 연성회로기판의 중간이 꺾여 단선이 발생될 우려고 있었다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[8]
본 발명의 목적은, UV 임프린팅 기술을 통해 일체형의 회로 패턴을 신속히 각인한 후 회로 패턴에 도전성 물질을 충진하여 메탈메쉬 형태의 전기적 회로를 형성할 수 있는 투명 발광장치 제조 방법 및 그에 따라 제조되는 투명 발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
[9]
특히 본 발명의 목적은, 금형을 이용하여 일체형의 회로 패턴을 신속히 각인함으로써 대면적의 고해상도 투명 발광장치의 제조공정에 대한 공수를 최소화하고 생산성을 극대화할 수 있는 투명 발광장치 제조 방법 및 그에 따라 제조되는 투명 발광장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제 해결 수단

[10]
본 발명의 일 실시예에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법은 기판층을 형성하는 단계, 금형을 통해 상기 기판층의 상측에 위치된 레진층에 회로 패턴을 형성하는 단계 및 상기 레진층에 LED 소자를 실장하여 솔더링(soldering)하는 단계를 포함할 수 있다.
[11]
일 실시예에서, 상기 회로 패턴을 형성하는 단계는 상기 금형의 하측부에 위치된 금형핀을 통해 상기 레진층을 가압하여 회로 패턴을 각인하는 단계, 각인된 상기 회로 패턴에 자외선(Ultraviolet)을 조사하여 상기 레진층을 경화시키는 단계 및 상기 금형을 제거 후 상기 회로 패턴 내측에 액상의 도전성 물질을 충진하여 메탈메쉬(metal mesh) 형태의 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
[12]
일 실시예에서, 상기 LED 소자를 실장하여 솔더링 하는 단계는 상기 회로 패턴에 LED 소자가 안착되는 안착 홈을 형성하는 단계, 상기 안착 홈에 LED 소자를 안착시키는 단계, 상기 LED 소자의 전극단자가 상기 도전성 물질과 전기적으로 연결되도록 솔더링 하는 단계 및 상기 도전성 물질에 전원을 인가하기 위한 연성회로기판(FPCB)을 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 상기 회로 패턴에 본딩하는 단계를 포할 수 있다.
[13]
일 실시예에서, 상기 연성회로기판(FPCB)을 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 상기 회로 패턴에 본딩하는 단계는 연성회로기판(FPCB) 중에서 핀(Pin)이 인쇄된 면이 상기 회로 패턴의 상측면과 대향되도록 위치시키는 단계 및 상기 핀의 일측 단부와 대향되는 상기 회로 패턴의 대향면을 초음파 에이씨에프(ACF) 본딩 기술 또는 열압착 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 본딩하는 단계를 포함할 수 있다.
[14]
일 실시예에서, 상기 연성회로기판(FPCB)을 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 상기 회로 패턴에 본딩하는 단계는 상기 연성회로기판의 전체 영역 중에서, 상기 핀이 인쇄된 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[15]
일 실시예에서, 본 발명은 상기 기판층의 상측에 이물침투 방지용 커버층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[16]
[17]
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 발광장치는 기판층, 상기 기판층의 상측에 위치되는 레진층, 금형을 통해 상기 레진층에 형성되는 회로 패턴 및 상기 레진층에 실장되어 솔더링(soldering)되는 하나 이상의 LED 소자를 포함할 수 있다.
[18]
일 실시예에서, 상기 회로 패턴은 상기 금형의 하측부에 위치된 금형핀을 통해 상기 레진층에 각인되어 내측에는 메탈메쉬(metal mesh) 형태의 패턴을 형성하는 액상의 도전성 물질이 충진되며, 상기 레진층은 자외선(Ultraviolet) 조사를 통해 경화될 수 있다.
[19]
일 실시예에서, 상기 레진층에는 상기 LED 소자가 안착되는 안착 홈이 마련되며, 상기 안착 홈에 안착 된 LED 소자의 전극단자가 상기 도전성 물질과 전기적으로 연결되도록 솔더링될 수 있다.
[20]
일 실시예에서, 상기 회로 패턴에는 충진된 상기 도전성 물질에 전원을 인가하기 위한 연성회로기판(FPCB)이 본딩되되, 연성회로기판(FPCB) 중에서 핀(Pin)이 인쇄된 면은 상기 회로 패턴의 상측면과 대향되도록 위치되고, 상기 핀의 일측 단부와 대향되는 상기 회로 패턴의 대향면이 서로 접한 상태에서 초음파 에이씨에프(ACF) 본딩 기술 또는 열압착 에이씨에프(ACF) 본딩 기술에 의해 상기 대향면이 본딩되며, 또한 상기 연성회로기판(FPCB)의 전체 영역 중에서 상기 핀이 인쇄된 영역을 제외한 나머지 영역은 제거된 상태에 해당할 수 있다.
[21]
일 실시예에서, 상기 기판층의 상측에는 이물침투 방지용 커버층이 마련될 수 있다.

발명의 효과

[22]
본 발명의 일 측면에 따르면, 일체형으로 각인 형성된 회로 패턴에 액상의 도전성 물질을 충진하여 메탈메쉬 형태의 전기적 회로를 형성함으로써, 대면적의 고해상도 투명 발광장치 제조공정에 대한 공수를 최소화하고 생산성을 극대화할 수 있는 이점을 가진다.
[23]
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 각인된 회로 패턴에 면저항이 우수하고 투과율이 높은 silver paste 기반의 메탈메쉬를 충진시킴으로써, 유리창과 같이 투명한 부착부위의 시야 가림을 최소화할 수 있는 이점을 가진다.
[24]
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 연성회로기판(FPCB)의 핀이 패널의 외측으로 돌출되는 것이 아닌 내측을 향하도록 본딩됨에 따라 연성회로기판의 말단이 들리더라도 핀과 회로 패턴 간의 접촉이 견고하게 유지될 수 있는 이점을 가진다.
[25]
특히 본 발명의 일 측면에 따르면, 연성회로기판(FPCB)의 핀과 회로 패턴 간의 접촉이 견고하게 유지됨에 따라, 연성회로기판의 중간이 꺾어 단선되는 상황을 미연에 방지할 수 있는 기구부 안정성의 이점을 가진다.

도면의 간단한 설명

[26]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법에 있어서 기판층을 형성하는 단계를 순서대로 도시한 도면이다.
[27]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법에 있어서 회로 패턴 형성 및 LED 소자(120)를 실장하는 단계를 순서대로 도시한 도면이다.
[28]
도 3은 본 발명에 따른 투명 발광장치(100)의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
[29]
도 4는 연성회로기판(FPCB)을 ACF 본딩 기술을 이용하여 회로 패턴 상에 본딩시키는 과정을 순서대로 도시한 도면이다.
[30]
도 5는 연성회로기판이 회로 패턴 상에 본딩된 상태를 도시한 도면이다.
[31]
도 6은 본 발명에 의해 형성되는 메탈메쉬 패턴의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
[32]

발명의 실시를 위한 형태

[33]
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[34]
[35]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법에 있어서 기판층을 형성하는 단계를 순서대로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법에 있어서 회로 패턴 형성 및 LED 소자(120)를 실장하는 단계를 순서대로 도시한 도면이다.
[36]
먼저, 도 1을 살펴보면 도 1은 기판층(110)을 형성하는 단계를 순서대로 도시한 도면으로서, 기판층(110)은 투명 기판층(110a) 및 상기 투명 기판층(110a)의 상측에 마련되는 레진층(110b)을 포함할 수 있다.
[37]
이러한 투명 기판층(110a)은 후술되는 LED 소자(120)가 실장될 수 있는 공간이 형성되도록 0.3cm 내지 2cm 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 연질의 플라스틱 소재, 예를 들어 아크릴, PC(Poly Carbonate), PET 등과 같은 소재가 적용될 수도 있고, 혹은 유리(GLASS)가 적용될 수도 있다.
[38]
이때, 투명 기판층(110a)의 두께가 0.3cm 미만일 경우, 기판층(110)이 과도하게 휘어져 제품의 불량이 발생될 수 있으며, 반대로 두께가 2cm를 초과하는 경우 투명 발광장치(100)의 전체 두께 및 부피 증가로 인해 유연성이 감소됨은 물론 곡면 등의 비평면 환경에 대한 설치의 제약이 발생될 수 있으므로 이를 유의한다.
[39]
한편, 금형(1)이 하측 방향으로 하강하면서 금형(1)의 하측부에 구비된 회로 패턴 형태의 금형 핀(2)이 레진층(110b)의 상측면을 가압함에 따라, 레진층(110b)의 상측면은 상기 금형 핀(2)의 회로 패턴과 상응하는 형태로 각인될 수 있다.
[40]
가압 후, 금형(1)이 상측 방향으로 상승함에 따라, 레진층(110b)의 상측면에는 상기 금형 핀(2)의 회로 패턴과 상응하는 형태의 음각 회로 패턴(110c)이 형성될 수 있으며, 금형(1)의 금형 핀(2)과 상응하는 회로 패턴이 형성된 상태에서 자외선(UV)을 조사하게 되면, 상기 레진층(110b)이 경화되게 된다.
[41]
[42]
도 2를 살펴보면, 도 2는 도 1을 통해 형성된 음각 회로 패턴(110c)에 실제로 회로 패턴을 형성하고 LED 소자(120)를 안착 및 실장하는 과정을 순서대로 도시한 도면이다.
[43]
먼저 도 1을 통해 레진층(110b)에 음각 회로 패턴(110c)이 각인된 기판층(110)의 상측에 자외선(UV)을 조사함으로써 레진층(110b)을 경화시키게 되는데, 이 과정을 통해 상기 음각 회로 패턴(110c)의 형태가 고정되게 된다.
[44]
그 후, 금형(1)을 레진층(110b)의 상측 방향으로 이동시켜 제거한 후, 상기 음각 회로 패턴(110c)의 내측에 액상의 도전성 물질(예를 들어, 금, 은 혹은 구리 등)을 충진하게 된다. 이에 따라 음각 회로 패턴(110c)에 상응하는 메탈메쉬(metal mesh) 형태의 양각 회로 패턴(110d)이 형성된다.
[45]
여기에서, 양각 회로 패턴(110d)은 면저항이 우수하고 투과율이 좋은 메탈메쉬(metal mesh) 소재가 적용될 수 있다. 메탈메쉬는 silver paste 기반의 메탈메쉬, 구리(copper) 기반의 메탈메쉬 혹은 알루미늄이나 구리를 증착하여 포토(photo)공정처리에 기반한 메탈메쉬 등이 적용될 수 있다.
[46]
따라서, 추후 도전성 물질의 충진 과정을 통해 양각 회로 패턴(110d)이 형성됨에 따라, 추후 LED 소자(120)가 안착 및 실장되는 경우 LED 소자(120)의 전극단자(120a)가 솔더링 되기 위한 구조가 형성될 수 있다.
[47]
이때, 충진방법은 다음과 같다.
[48]
레진층(110b)의 일측에 일정량의 도전성 물질을 제공한 후 블레이드(Blade)를 통해 일측 방향으로 스퀴징(Squeezing) 해줌으로써 해당 회로 패턴을 채우게 된다. 이후 드라이 크리닝(Dry Cleaning)을 통해 회로 패턴을 제외한 영역에 묻혀진 도전성 물질을 제거하게 된다. 그 후 열보강(Heat Stiffening)을 통해 해당 도전성 물질을 경화시키게 되는데, 이때의 열은 저온으로 서서히 공급하게 되어 도전성 물질의 결함을 최소화할 수 있다.
[49]
그 다음, 레진층(110b) 및 투명 기판층(110a) 내측 방향으로 LED 소자(120)가 안착되기 위한 안착 홈(110e)을 형성한 후 해당 안착 홈(110e)에 LED 소자(120)를 안착시킨다. 그 후, LED 소자(120)의 전극단자(120a)와 양각 회로 패턴(110d)을 리드선(110f)을 통해 전기적으로 연결시키는 솔더링(soldering)이 수행된다.
[50]
따라서, 이러한 도 2의 전 과정을 통해 기판층(110)에는 양각 회로 패턴(110d)이 형성됨은 물론 LED 소자(120)가 실장된 후 리드선(110f)을 통해 LED 소자(120)의 전극단자(120a)와 양각 회로 패턴(110d)이 서로 솔더링 되어 전기적으로 연결될 수 있다.
[51]
한편, 안착 홈(110e)에 안착된 LED 소자(120)의 발광면(120b)은 도 2를 기준으로 하측 방향으로 형성되게 된다.
[52]
즉, 최하측에 마련된 접착층(140)은 유리벽 혹은 유리면 등에 부착될 수 있는 바, LED 소자(120)의 발광면(120b)은 당연히 접착층(140)을 향하도록 위치된다.
[53]
이러한 점은, 본 발명의 LED 소자(120)가 레진층(110b) 및 투명 기판층(110a) 내측 방향으로 형성된 안착 홈(110e)에 정방향이 아닌 역방향(발광면(120b)이 접착층(140)을 향하는 방향)으로 삽입되기에 가능할 수 있다.
[54]
따라서, 본원발명에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법은 LED 소자(120)를 거꾸로 심는 임프린팅 공정을 의미할 수 있다.
[55]
[56]
한편, 도전성 물질에 전원을 인가하기 위한 연성회로기판(FPCB)을 ACF 본딩 기술을 이용하여 회로 패턴이 형성된 투명 발광장치에 본딩시킬 수 있다. 이때 연성회로기판은 다수 개의 리드선 및 다수 개의 핀을 포함하도록 구성된 연성 케이블을 의미할 수 있다. 또한 연성 케이블의 말단은 회로 패턴의 도전성 물질과 전기적으로 연결될 수 있다.
[57]
이에 관해서는 후술되는 도 4 및 도 5를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
[58]
[59]
다음으로는, 도 3을 통해 본 발명에 따른 투명 발광장치(100)의 형태를 개략적으로 살펴보기로 한다.
[60]
도 3을 살펴보면, 투명 발광장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 투명 기판층(110a) 및 레진층(110b)이 대면적을 가지도록 형성된 다음, 내측에는 다수개의 LED 소자(120)가 안착 및 실장된다.
[61]
따라서, 넓은 범위의 건물 유리창, 버스 정류장의 유리창 혹은 차량용 유리창 등을 모두 커버 가능한 LED 전광판을 구현할 수 있다. 또한, 투명 기판층(110a) 및 레진층(110b)은 모두 투명(예를 들어, 빛을 100% 모두 투과시키는 것뿐만 아니라, 소정 수준 이상의 투과율을 가질 수 있다. 따라서, 내외부의 투시성을 제공할 수 있는 정도)함에 따라 투명 발광장치 자체에 의해 시야가 차단되거나 투시성이 확보되지 못하는 문제점이 해결될 수 있다.
[62]
이러한 투명 발광장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 투명 기판층(110a)의 상측에 위치된 레진층(110b)이 위치되어 있다.
[63]
레진층(110b) 상에는 다수 개의 LED 소자(120)가 일정한 배열로 규칙적으로 실장되어 있다. 특히, 투명 발광장치(100)의 일측면에는 회로 패턴 내에 충진된 도전성 물질에 전원을 인가하기 위한 연성회로기판(FPCB)가 ACF 본딩 기술을 통해 본딩되어 있다.
[64]
이러한 투명 발광장치(100)는 부착면의 면적에 따라 개수를 상이하게 구성할 수 있다. 따라서, 넓은 면적의 부착면에 대해서는 다수 개의 투명 발광장치(100)를 이용할 수 있게 되고, 좁은 면적의 부착면에 대해서는 한 두개의 투명 발광장치(100)를 이용할 수도 있다.
[65]
[66]
한편, 투명 기판층(110a)을 이루는 재질은 연질의 플라스틱 재질, 예를 들어 아크릴, PC, PET와 같은 재질이 적용될 수 있기에 유연하게 휘어질 수 있다. 이때, 투명 발광장치(100)가 휘어지더라도 하측의 LED 소자(120)가 발광될 수 있기 때문에, 투명 발광 장치(100)는 부착면이 평평한 평면이 아니더라도 어느 정도의 완만한 굴곡에 따라 휘어진 상태에서도 발광상태를 유지할 수 있게 된다.
[67]
[68]
또한 일 실시예에서, 본 발명에 따라 제조되는 투명 발광장치(100)의 투명 기판층(110a) 및 레진층(110b) 사이에는 절연층(미도시)이 형성 및 개재될 수 있다. 이때 절연층은 폴리이미드 수지, 폴리에스터 수지, 글라스 에폭시 수지, 알루미늄 옥사이드 혹은 실리콘 질화막(Si 3N 4) 등의 소재가 적용될 수 있다. 또한 이러한 절연층은 스퍼터링 혹은 e-beam 증착 방법 등을 통해 증착될 수 있다.
[69]
뿐만 아니라, 일 실시예에서 상기 절연층(미도시)의 양면에 무용제 접착층(미도시)이 형성 및 개재될 수 있으며, 이때 무용제 접착층은 기포가 발생되지 않는 무용제 접착 테이프일 수 있다.
[70]
[71]
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법을 통해 형성되는 메탈메쉬 패턴의 경우 메탈메쉬 간격에 따라 빛 투과율이 결정될 수 있다.
[72]
예를 들어 0.004mm 폭을 가지는 메탈메쉬가 0.1mm의 간격(pitch)으로 형성될 경우 이때 투명 발광장치(100)의 빛 투과율을 약 80%로 결정될 수 있다. 또는 메탈메쉬가 0.05mm의 간격으로 형성될 경우 이때 투명 발광장치(100)의 빛 투과율을 약 75% 정도로 결정될 수 있다.
[73]
또 다른 예로서는 메탈메쉬가 0.02mm의 간격으로 형성될 경우 투명 발광장치(100)의 빛 투과율은 약 50%로 결정될 수 있다.
[74]
즉, 메탈메쉬 간격이 좁아질수록(촘촘해질수록) 저항값이 낮아지는 반면 빛 투과율이 저하되고, 반대로 메탈메쉬 간격이 넓어질수록(엉성해질수록) 저항값이 높아지는 반면 빛 투과율이 높아지는 것을 확인할 수 있다.
[75]
본 발명에서는 투명 발광장치(100)의 빛 투과율을 약 80%로 결정하기 위하여 메탈메쉬의 간격을 약 0.1mm로 하여 실시하였지만, 이는 제한되는 수치가 아니며 투명 발광장치(100)의 빛 투과율을 고려하여 얼마든지 변경 가능한 수치임을 유의한다.
[76]
특히, 본 발명에서는 메탈메쉬의 가닥 수를 조절함으로써 LED 소자(120)의 거리 별 저항값을 동일하게 형성할 수 있는데, 이는 도 6을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
[77]
투명 발광장치(100)의 일측 가장자리에는 연성회로기판이 초음파 ACF 본딩 기술 또는 열압착 ACF 본딩 기술을 통해 본딩되어 있음을 알 수 있다. 이때, 연성회로기판과 회로 패턴은 다수 개의 핀을 통해 전기적으로 연결될 수 있고, 연결된 타측에도 마찬가지로 다수 개의 핀이 마련될 수 있다.
[78]
[79]
도 4는 연성회로기판(FPCB)을 ACF 본딩 기술을 이용하여 회로 패턴 상에 본딩시키는 과정을 순서대로 도시한 도면이고, 도 5는 연성회로기판이 회로 패턴 상에 본딩된 상태를 도시한 도면이다.
[80]
도 4 및 도 5를 살펴보면, 연성회로기판은 초박형으로 제작 가능하기 때문에 투명 발광장치를 유리면 등과 같은 부착면에 부착하더라도 연성회로기판에 의해 일측이 들뜨는 현상이 발생되지 않는 이점을 가진다.
[81]
특히, 연성회로기판은 두께가 얇고 가벼우며 자유자재로 휘어질 수 있기 때문에, 공간이 협소한 부착 영역에서도 투명 발광장치의 LED 소자에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다. 또한, 종래의 거추장스러운 배선으로 인한 문제점들도 해결할 수 있다.
[82]
[83]
이러한 연성회로기판을 ACF 본딩하는 과정은 다음과 같다.
[84]
도 4를 살펴보면 먼저, 일측에 핀(혹은 리드선)을 포함한 연성 케이블이 인쇄된 연성회로기판을 회로 패턴의 상측에 위치시키되, 회로 패턴의 상측면과 서로 대향되도록 위치시키게 된다(S401).
[85]
이때, 연성회로기판의 전체 영역 중 연성 케이블과 핀이 인쇄된 영역은 회로 패턴의 가장자리를 벗어나도록 바깥을 향하도록 위치될 수도 있고, 또는 회로 패턴의 내측 방향을 향하도록 위치될 수도 있다.
[86]
다음으로, 연성 케이블과 핀이 인쇄된 영역 및 회로 패턴이 서로 접하게 된다. 이때 핀이 인쇄된 영역과 회로 패턴의 가장자리 영역이 서로 접하게 된다(S402).
[87]
이때, 핀이 인쇄된 영역이라 함은, 핀과 회로 패턴이 서로 전기적으로 연결되는 연결점(혹은 다수의 핀 배열에 의한 접합면)을 의미할 수 있다.
[88]
다음으로, 핀과 회로 패턴 간의 연결점(혹은 접합면)에 초음파 ACF 본딩 혹은 열압착 ACF 본딩이 적용된다(S403).
[89]
이때, 일 실시예에서는 핀과 회로 패턴 간의 접합면에 모두 초음파 ACF 본딩 혹은 열압착 ACF 본딩이 적용될 수도 있고, 혹은 핀(혹은 리드선)의 형태와 상응하는 영역에 대해서만 선택적으로 초음파 ACF 본딩 혹은 열압착 ACF 본딩이 적용될 수 있다.
[90]
한편, 연성회로기판의 내부에 포함된 리드선의 개수는 실장된 LED 소자(120)의 개수, 투명 발광장치(100)의 크기 및 면적 등에 따라 얼마든지 달라질 수 있다. 따라서 연성회로기판의 폭, 길이도 얼마든지 변경 가능한 사항임을 유의한다.
[91]
다음으로, 연성회로기판의 전체 영역 중에서 연성 케이블과 핀이 인쇄된 영역을 제외한 불필요한 나머지 영역(연성회로기판의 더미영역이라 함)을 제거하게 된다(S404).
[92]
[93]
이러한 상기의 과정을 토대로 형성된 회로 패턴과 연성회로기판 간의 초음파 ACF 본딩 혹은 열압착 ACF 본딩 결과물은 도 5와 같다.
[94]
[95]
먼저 도 5(a)를 살펴보면, 도 5(a)는 핀이 회로 패턴의 가장자리와 접하되, 연성 케이블이 회로 패턴의 가장자리를 벗어나도록 위치시킨 상태에서 초음파 ACF 본딩 혹은 열압착 ACF 본딩을 적용하는 방식을 도시한 도면이다.
[96]
도 5(a)의 경우, 핀이 회로 패턴의 가장자리와 ACF 본딩되어 전기적으로 연결되어 있지만, 연성 케이블이 휘어지는 경우 접합면이 들뜨거나 혹은 연성 케이블의 중간 부분이 꺾여 단선이 발생됨에 따라 투명 발광 장치 전체의 불량이 야기될 수 있다.
[97]
[98]
도 5(b)를 살펴보면, 도 5(b)는 핀이 회로 패턴의 가장자리와 접하되, 연성 케이블이 회로 패턴의 가장자리를 벗어나는 것이 아닌 회로 패턴의 상측면에서 대향되도록 위치된 상태에서 ACF 본딩을 적용하는 방식을 도시한 도면이다.
[99]
도 5(b)의 경우, 핀이 회로 패턴의 가장자리와 ACF 본딩되어 전기적으로 연결되어 있으며, 이때 연성 케이블의 말단부가 회로 패턴의 중심부를 향하고 있다.
[100]
따라서, 연성 케이블이 휘어지더라도 핀과 회로 패턴 간의 본딩상태에 지장이 없고, 핀이 회로 패턴과 본딩된 상태에서 연성 케이블이 안정적으로 라운드값을 형성하면서 휘어질 수 있다.
[101]
즉, 본원발명에 따르면, 도 5(a) 및 도 5(b)의 방식이 선택적으로 적용될 수 있다.
[102]
[103]
일 실시예에서, 투명 발광장치(100)의 기판층(110)의 외측(보다 구체적으로, 상측면)에는 이물침투 방지용 커버층(130)이 형성될 수 있다ㅏ. 따라서, 외부로부터 LED 소자(120) 방향으로 유입될 수 있는 이물질 혹은 오염물에 의해 투명 발광장치(100)의 외측(보다 구체적으로, LED 소자(120)와 전극단자(120a)가 솔더링 된 영역)이 오염되는 것이 방지될 수 있다.
[104]
[105]
일 실시예에서, 투명 기판층(110a)의 하측면 중 외주면을 따라서 접착층(140)이 형성될 수 있는데, 접착층(140)은 다수번의 탈부착이 가능한 접착소재가 적용될 수 있다. 이때 접착층(140)에 적용되는 접착소재는 제한되지 아니함을 유의한다.
[106]
한편, 이때 투명 기판층(110a)의 하측면에는 외주면을 따라서 소정의 면적을 가지는 접착층(140)이 가지는 접착력을 통해 투명 발광장치(100)는 유리벽 혹은 유리면 등에 부착될 수 있다. 이때, 상기 접착층(140)이 마련된 방향을 향해 LED 소자(120)가 발광되는 바, 상기 투명 발광장치(100)가 부착된 반대 방향에서 LED 소자(120)의 발광상태를 시인할 수 있다.
[107]
[108]
도 6은 본 발명에 의해 형성되는 메탈메쉬 패턴의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
[109]
도 6을 살펴보면, 약 0.004mm의 폭을 가지는 메탈메쉬가 약 0.1mm의 간격으로 촘촘하게 메탈메쉬 패턴을 형성하게 된다.
[110]
이때 메탈메쉬 패턴의 가로 방향을 따라 에칭(etching)된 영역인 에칭영역이 존재하게 된다. 각각의 에칭영역 사이에 형성된 메탈메쉬 패턴의 면적은 메탈메쉬의 가닥 수에 따라 서로 상이하게 형성될 수 있다.
[111]
예를 들어, 최하측에 위치된 제1 에칭영역과 한단계 상측에 위치된 제2 에칭영역 사이에는 한 가닥에 해당하는 메탈메쉬가 위치하고 있다. 제2 에칭영역과 제3 에칭영역 사이에는 두 가닥에 해당하는 메탈메쉬가 위치하고 있으며, 제3 에칭영역과 제4 에칭영역 사이에는 세 가닥에 해당하는 메탈메쉬가 위치하게 된다.
[112]
즉, 에칭영역 간 거리가 멀어지면 멀어질수록 사이에 위치한 메탈메쉬의 가닥 수가 증가되는 것을 확인할 수 있는데, 메탈메쉬의 가닥 수가 증가되는 만큼 메탈메쉬 패턴의 면적 또한 함께 증가함을 의미하게 된다.
[113]
따라서, 메탈메쉬의 가닥 수가 증가하여 저항값이 증가하더라도 전체적인 메탈메쉬 패턴의 면적 또한 함께 증가함으로써 결과적으로 저항값은 유지될 수 있다.
[114]
이러한 에칭영역을 LED 소자가 위치되는 곳이라 가정할 경우 LED 소자 간 거리가 멀어지면 멀어질수록 사이에 위치한 메탈메쉬의 가닥 수가 증가하게 된다. 따라서, 메탈메쉬 가닥 수 증가와 함게 메탈메쉬 패턴의 면적 또한 함께 증가함으로써 결과적으로 LED 소자 간의 저항값이 동일하게 유지될 수 있다.
[115]
한편, 이러한 LED 소자 사이에 형성되는 메탈메쉬의 가닥 수는 상기의 수치에 제한되지 아니함을 유의한다.
[116]
[117]
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

청구범위

[청구항 1]
기판층을 형성하는 단계; 금형을 통해 상기 기판층의 상측에 위치된 레진층에 회로 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레진층에 LED 소자를 실장하여 솔더링(soldering)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 회로 패턴을 형성하는 단계는, 상기 금형의 하측부에 위치된 금형핀을 통해 상기 레진층을 가압하여 회로 패턴을 각인하는 단계; 각인된 상기 회로 패턴에 자외선(Ultraviolet)을 조사하여 상기 레진층을 경화시키는 단계; 및 상기 금형을 제거 후 상기 회로 패턴 내측에 액상의 도전성 물질을 충진하여 메탈메쉬(metal mesh) 형태의 회로 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 LED 소자를 실장하여 솔더링 하는 단계는, 상기 회로 패턴에 LED 소자가 안착되는 안착 홈을 형성하는 단계; 상기 안착 홈에 LED 소자를 안착시키는 단계; 상기 LED 소자의 전극단자가 상기 도전성 물질과 전기적으로 연결되도록 솔더링 하는 단계; 및 상기 도전성 물질에 전원을 인가하기 위한 연성회로기판(FPCB)을 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 상기 회로 패턴에 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법.
[청구항 4]
제3항에 있어서, 상기 연성회로기판(FPCB)을 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 상기 회로 패턴에 본딩하는 단계는, 연성회로기판(FPCB) 중에서 핀(Pin)이 인쇄된 면이 상기 회로 패턴의 상측면과 대향되도록 위치시키는 단계; 및 상기 핀의 일측 단부와 대향되는 상기 회로 패턴의 대향면을 초음파 에이씨에프(ACF) 본딩 기술 또는 열압착 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 연성회로기판(FPCB)을 에이씨에프(ACF) 본딩 기술을 이용하여 상기 회로 패턴에 본딩하는 단계는, 상기 연성회로기판의 전체 영역 중에서, 상기 핀이 인쇄된 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, UV 임프린팅 기술을 이용한 투명 발광장치 제조 방법.
[청구항 6]
기판층; 상기 기판층의 상측에 위치되는 레진층; 금형을 통해 상기 레진층에 형성되는 회로 패턴; 및 상기 레진층에 실장되어 솔더링(soldering)되는 하나 이상의 LED 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명 발광장치.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 회로 패턴은 상기 금형의 하측부에 위치된 금형핀을 통해 상기 레진층에 각인되어 내측에는 메탈메쉬(metal mesh) 형태의 패턴을 형성하는 액상의 도전성 물질이 충진되며, 상기 레진층은 자외선(Ultraviolet) 조사를 통해 경화되는 것을 특징으로 하는, 투명 발광장치.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 레진층에는, 상기 LED 소자가 안착되는 안착 홈;이 마련되며, 상기 안착 홈에 안착 된 LED 소자의 전극단자가 상기 도전성 물질과 전기적으로 연결되도록 솔더링 되는 것을 특징으로 하는, 투명 발광 장치.
[청구항 9]
제7항에 있어서, 상기 회로 패턴에는 충진된 상기 도전성 물질에 전원을 인가하기 위한 연성회로기판(FPCB)이 본딩되되, 연성회로기판(FPCB) 중에서 핀(Pin)이 인쇄된 면은 상기 회로 패턴의 상측면과 대향되도록 위치되고, 상기 핀의 일측 단부와 대향되는 상기 회로 패턴의 대향면이 서로 접한 상태에서 초음파 에이씨에프(ACF) 본딩 기술 또는 열압착 에이씨에프(ACF) 본딩 기술에 의해 상기 대향면이 본딩되며, 또한 상기 연성회로기판(FPCB)의 전체 영역 중에서, 상기 핀이 인쇄된 영역을 제외한 나머지 영역은 제거된 상태에 해당하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 투명 발광 장치.
[청구항 10]
제6항에 있어서, 상기 기판층의 상측에는 이물침투 방지용 커버층;이 마련되는 것을 특징으로 하는, 투명 발광 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]