KR101901745B1

KR101901745B1 - 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋

Info

Publication number: KR101901745B1
Application number: KR1020170081621A
Authority: KR
Inventors: 오현석
Original assignee: 오현석
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2018-09-28

Abstract

본 발명은 가상현실 헤드셋에 관한 것으로서, 내부에 설치된 스마트폰 등의 전자기기나 전기회로부, 전기접속부 등에서 발생하는 유해한 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있는 가상현실 헤드셋을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 디스플레이를 갖는 전자기기, 상기 전자기기를 수납할 수 있도록 된 전면 커버용 케이스, 수납된 전자기기의 후방에 배치되는 렌즈를 포함하는 광학장치부, 및 상기 광학장치부의 후방에 배치되고 사용자가 눈을 갖다댈 수 있도록 눈 안착부를 갖는 후방 본체부를 포함하는 가상현실 헤드셋에 있어서, 상기 전면 커버용 케이스, 광학장치부 및 후방 본체부 중 적어도 하나의 표면에 외부나 사용자 쪽으로 방출되는 전자파를 차폐할 수 있는 전자파 차폐 소재를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋이 개시된다.

Description

전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋{Virtual reality headset capable of shielding electromagnetic wave}

본 발명은 가상현실 헤드셋에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 설치된 스마트폰 등의 전자기기나 전기회로부, 전기접속부 등에서 발생하는 유해한 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있는 가상현실 헤드셋에 관한 것이다.

최근 들어 휴대용 통신기기를 포함하여 각종 전기전자제품에서 발생하는 전자기파가 인체에 유해하다는 연구결과가 급증하고 있으며, 세계보건기구(WHO) 산하의 IARC(International Agency for Research on Cancer)에서는 2011년 인체에 유해한 전자기파를 발암 가능 물질로 분류하였다.

특히, 스마트폰 등의 휴대용 통신기기에서 발생하는 전자기파(이하 '전자파'라 칭함)는 뇌에 직접 노출된다는 문제가 있으며, 전자파가 신체에 지속적으로 노출될 경우 기억력 감퇴, 체력 저하, 집중력 저하, 두통, 현기증을 비롯하여 혈액순환계 이상, 유전자 단백질 손상, 백혈병, 뇌종양, 유방암 등을 일으킬 수 있다는 연구결과가 나오기도 하였다.

반면 오늘날 일상 생활과 밀접한 전기전자제품의 사용을 당장 중지할 수는 없는 실정이므로, 전자파를 인체에 무해한 수준으로 차폐할 수 있는 기술의 개발이 시급한 형편이다.

그러나, 전 세계적으로 휴대용 통신기기의 전자파 유해성을 인정하고 이의 규제를 강화하려는 움직임에 발맞추어 전자파로 인한 피해를 줄이려는 다각적인 노력이 진행 중에 있지만, 아직까지 효과적인 전자파 차폐 기술의 개발은 미미한 실정이다.

국내에서도 전자파 폐해에 대한 우려와 관심이 점차 높아지고 있고 전자파가 인체에 부정적인 영향을 미치는 연구결과가 속속 발표되면서, 국민 건강 보호를 위해 관련 업계에서 전자파 차폐 섬유나 이를 응용한 제품의 기술을 개발하는데 많은 노력을 기울이고 있다.

전자파 차폐의 기본 원리는 전압이 걸리는 부품에서 발생하는 유도 전파인 저임피던스 자계파를 전자파 차폐 소재를 통해 반사 또는 흡수시키는 것으로, 섬유에 전자파 차폐 기능을 부여하는 방법으로는 도전성 물질을 코팅하거나 도전성 물질을 혼합하는 방법, 금속막을 형성하는 방법 등이 알려져 있다.

한편, 최근 전기전자 및 통신 기술의 비약적인 발전으로 노트북, 휴대용 통신기기, 그리고 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기의 사용이 크게 늘고 있다.

특히, 실시간 연속적인 커뮤니케이션이 가능한 노트북이나 스마트폰, 태블릿 PC 등을 누구나 하나씩은 보유하고 있으며, 이제는 가상현실(Virtual Reality, VR) 또는 증강현실(Augmented Reality, AR)에 기반을 둔 웨어러블(wearable) 기기가 새로운 차원의 발전 가능성을 열어놓고 있다.

최근에는 웨어러블 기기 중에서도 가상현실(VR) 헤드셋, 증강현실(AR) 헤드셋, 스마트 글라스와 같은 제품이 붐을 일으키고 있다.

가상현실(VR)은 영상 표시 장치 등의 특수한 장비를 이용하여 가상의 화면이나 소리를 만들어 냄으로써 사용자가 시각이나 청각 등의 감각을 통해 마치 현실과 유사하게 체험할 수 있도록 하는 기술을 말한다.

가상현실을 경험하기 위해서는 몇 가지 기본적인 기술이 뒤따르는데, 대표적인 것이 '3D'이며, 입체적인 시각 자극을 통해 마치 현실에 있는 것과 같은 착각을 유도한다.

이러한 가상현실 및 증강현실 기술에 기반을 두고 있는 장치로는 종류가 매우 다양하나, 주변에서 가장 쉽게 볼 수 있는 것이 HMD(Head Mounted Display) 제품으로, 좌우 시신경을 통해 따로 전달되는 영상이 바로 눈앞에서 펼쳐지는 것 같은 또렷한 입체 효과를 낸다.

가상현실(VR) 헤드셋의 예로는 스마트폰을 이용하지 않는 오큘러스 VR의 오큘러스 리프트(Oculus Rift), 스마트폰을 이용하는 삼성전자의 기어(Gear) VR 헤드셋 및 엘지전자의 360 VR 헤드셋 등이 있다.

이 중에서 광학계를 갖는 광학기기에 스마트폰을 장착한 뒤 스마트폰에 설치된 어플리케이션을 이용하여 가상현실을 체험하도록 하는 가상현실 헤드셋이 대중화되고 있으며, 가상현실 헤드셋에서는 스마트폰을 광학기기와 연결하여 스마트폰의 영상을 광학계를 통해 확대하여 보여주는 것이 일반적이다.

특히, 스마트폰을 이용하는 가상현실 헤드셋에는 전방에 스마트폰을 장착하는 공간이 있고, 후방에 사람의 눈으로 볼 수 있도록 2개의 렌즈를 구비하여 스마트폰에서 제공되는 영상을 렌즈를 통해 확대해 보도록 되어 있다.

스마트폰을 이용한 가상현실 장치의 일 예가 등록특허 제10-1419007호(2014.7.7.), 등록실용신안 제20-0483040호(2017.3.22.), 공개실용신안 제20-2017-0001130호(2017.3.28.), 등록실용신안 제20-0483039호(2017.3.22.) 등에 개시되어 있다.

스마트 글라스는 증강현실에 기반을 둔 안경류의 스마트 기기로서, 증강현실(AR)이란 사용자가 눈으로 보는 현실 세계에 가상의 물체를 겹쳐서 보여주는 기술이며, 스마트 글라스는 사용자가 현실과 가상의 부가 정보를 함께 볼 수 있는 방식으로 활용되고 있다.

즉, 스마트 글라스를 끼고 어떤 물체를 보면 그 물체와 관련된 정보가 디스플레이되고, 어느 장소에 가면 위치 정보가 표시 및 제공되는 방식이며, 스마트 글라스와 연동해 사용하는 애플리케이션 역시 이러한 기술을 바탕으로 개발되고 있다.

그러나, 웨어러블 기기 중의 하나로서 그 사용이 점차 늘고 있는 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 헤드셋에 있어서도 스마트폰 등의 전자기기나 전기회로부, 전기접속부 등에서 발생하는 전자파의 유해성이 심각한 문제로 대두되고 있다.

이는 일상적으로 전자파 형태의 방사선에 노출된다는 사실과 장기간 노출이 사용자 건강에 악영향을 미친다는 점에서 심각한 문제라 할 수 있다.

가상현실 헤드셋에 수납되는 스마트폰 등의 전자기기는 물론 헤드셋 자체에서 블루투스나 와이파이 등의 통신기술을 이용하여 기기 간의 무선통신이 이루어지며, 결국 헤드셋을 착용하여 사용하는 것만으로도 유해한 전자파에 쉽게 노출될 수 있다.

특히, 스마트폰의 디스플레이 화면이나 스마트폰 자체에서 방출되는 전자파와 더불어 헤드셋의 전기회로부나 전기접속부 등에서도 전자파가 방출되고 있으므로 사용 시 전자파로 인한 눈의 피로나 통증, 시력저하, 뇌종양, 뇌 손상 등과 같은 건강상의 잠재적인 위험성에 항상 노출된다.

그러나, 현재 가상현실 헤드셋과 같은 가상현실 장치에서 발생하는 전자파로부터 사용자를 보호하려는 시도는 전무한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 내부에 설치된 스마트폰 등의 전자기기나 전기회로부, 전기접속부 등에서 발생하는 유해한 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있는 가상현실 헤드셋을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이를 갖는 전자기기, 상기 전자기기를 수납할 수 있도록 된 전면 커버용 케이스, 수납된 전자기기의 후방에 배치되는 렌즈를 포함하는 광학장치부, 및 상기 광학장치부의 후방에 배치되고 사용자가 눈을 갖다댈 수 있도록 눈 안착부를 갖는 후방 본체부를 포함하는 가상현실 헤드셋에 있어서, 상기 전면 커버용 케이스, 광학장치부 및 후방 본체부 중 적어도 하나의 표면에 외부나 사용자 쪽으로 방출되는 전자파를 차폐할 수 있는 전자파 차폐 소재를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋을 제공한다.

여기서, 상기 전면 커버용 케이스의 표면 중 안쪽 면과 바깥쪽 면 중 어느 한쪽 면 또는 양쪽 면 모두에 제1 전자파 차폐 소재가 구비되고,

상기 제1 전자파 차폐 소재는, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 금속을 증착하여 형성한 금속 박막이거나, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 부착되는 것으로서 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자기기를 향하게 되는 광학장치부의 전면부에 제4 전자파 차폐 소재가 구비되고, 상기 제4 전자파 차폐 소재는, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 금속을 증착하여 형성한 금속 박막이거나, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 부착되는 것으로서 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재인 것을 특징으로 한다.

또한, 사용자의 눈 쪽을 향하게 되는 후방 본체부의 후면부에 제5 전자파 차폐 소재가 구비되고, 상기 제5 전자파 차폐 소재는, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 금속을 증착하여 형성한 금속 박막이거나, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 부착되는 것으로서 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재인 것을 특징으로 한다.

또한, 디스플레이가 위치하는 전자기기의 전면에는 투명한 제2 전자파 차폐 소재가 부착되고, 상기 렌즈의 전면과 후면 중 어느 하나의 면 또는 양면 모두에 투명한 제6 전자파 차폐 소재가 부착되는 것을 특징으로 한다.

이로써, 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋에서는 전자파가 방출될 수 있는 각 부위별로 최적의 전자파 차폐 소재가 부착됨으로써, 내부에 장착된 스마트폰 등의 전자기기나 전기회로부, 전기접속부 등에서 발생하는 유해한 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있고, 사용자 신체가 헤드셋으로부터 방출되는 전자파에 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 헤드셋을 도시한 조립 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 헤드셋의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 전면 커버용 케이스의 표면에 부착될 수 있는 제1 전자파 차폐 소재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 스마트폰의 디스플레이 표면에 부착될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재의 나노 구조물을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 스마트폰의 디스플레이 표면에 부착될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재의 나노 구조물 일부를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 제2 전자파 차폐 소재의 일부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 제2 전자파 차폐 소재의 나노 구조물 일부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 다른 형태의 제2 전자파 차폐 소재의 일부를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 고정 필름을 더 포함하는 제2 전자파 차폐 소재의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재에서 가상의 폐곡선, 단절된 센서 회로, 차폐 회로를 확대하여 도시한 도면이다.
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재에서 센서 회로를 구성하기 위한 가상 폐곡선의 다양한 형태를 예시한 도면이다.
도 13 내지 15는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재에서 나노 구조물의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 16과 도 17은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재에서 나노 구조물의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하의 설명에서 가상현실(VR) 헤드셋은 내부에 수납되어 디스플레이 환경을 제공하는 스마트폰 등의 전자기기를 포함하는 것으로, 스마트폰에서 연동하여 실행되는 애플리케이션 등과 같은 이용 환경에 따라서는 가상현실 장치로만 한정되는 것은 아니며, 스마트폰 등의 전자기기를 수납한 상태로 사용하는 증강현실 장치, 예를 들면 증강현실(AR) 헤드셋을 포함하는 의미로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 헤드셋(100)을 도시한 조립 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 헤드셋(100)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 가상현실 헤드셋에서는 내부에 수납된 스마트폰 등의 전자기기나 헤드셋의 부품인 회로기판과 같은 전기회로부 또는 전기접속부 등에서 방출되는 전자파를 차단할 수 있도록 전자파 차폐 소재가 사용된다.

상기 전자파 차폐 소재는 전자파 방출 위험이 있는 스마트폰 및 헤드셋 부품 등의 차폐 대상물에 부착 가능한 필름 형태로 제공될 수 있고, 사용자가 스마트폰 등의 전자기기나 헤드셋 부품에 적절한 용도의 전자파 차폐 소재를 선택하여 직접 부착하거나, 공장에서 전자파 차폐 소재를 부착하여 제작한 헤드셋 자체가 사용자에게 제품으로 제공될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 헤드셋(100)을 예시한 것으로, 사용자가 스마트폰(101) 등을 수납한 뒤 사용자가 얼굴 전면에 착용한 상태에서 스마트폰(101)의 디스플레이를 통해 앱(애플리케이션)이 제공하는 영상을 렌즈(122)를 통해 볼 수 있도록 한 가상현실 헤드셋의 일례를 예시한 것이다.

후술하는 바와 같이 전자파 차폐 소재가 구비되는 것을 제외하고는, 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋(100)에 포함되는 스마트폰(101)은 사용자 각자가 휴대하여 일상적으로 사용하고 있는 통상의 스마트폰이 될 수 있고, 헤드셋의 구성이나 형태에 있어서도 공지의 가상현실 헤드셋의 그것과 차이가 없다.

도 1 및 도 2에 나타낸 헤드셋(100)의 구성이나 형태는 예시적인 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 가상 현실 헤드셋(100)은 전면에 영상을 제공하는 스마트폰(휴대폰)(101)을 장착 및 수납하기 위한 공간을 가지며, 후방에는 사람의 눈으로 볼 수 있도록 렌즈(122)가 구비된다.

구성을 좀더 상세히 설명하면, 실시예에 따른 가상 현실 헤드셋(100)은, 디스플레이를 갖는 스마트폰 등의 전자기기, 상기 스마트폰(101)을 탈장착 가능하게 수납할 수 있도록 된 전면 커버용 케이스(110), 수납된 스마트폰(101)의 후방에 배치되는 렌즈(122)를 포함하는 광학장치부(120), 광학장치부(120)의 후방에 배치되고 후면에 사용자가 눈을 갖다댈 수 있도록 눈 안착부를 가지는 후방 본체부(130)를 포함할 수 있다.

상기 전면 커버용 케이스(110)는 후방 내측으로 스마트폰(101)이 수납되는 공간인 수납부(미도시)를 가지며, 도면에 상세히 예시하지는 않았으나, 사용자가 수납부에 스마트폰(101)을 수납하거나 그로부터 탈거할 때 개폐가 이루어지는 별도의 커버를 포함할 수도 있다.

상기 광학장치부(120)는 수납된 스마트폰(101)의 후방에 배치될 수 있도록 구비된 렌즈(122)를 포함하며, 헤드셋(100)을 착용한 사용자 측에서 볼 때 스마트폰(101)의 후방에 렌즈(122)가 배치되지만, 스마트폰(101)의 디스플레이가 제공하는 영상을 렌즈(122)를 통해 사용자가 눈으로 볼 수 있도록 스마트폰(101)을 기준으로 해서는 디스플레이 전방으로 렌즈(122)가 배치된다 할 수 있다.

상기 광학장치부(120)는 렌즈(122)가 수납되거나 장착 내지 지지되는 렌즈장착부(미도시)를 포함할 수 있고, 이에 더하여, 도면상 예시하지는 않았으나, 상기 렌즈장착부에 위치된 렌즈(122)의 전후 이동 등을 포함하는 렌즈 조절 기능을 수행하는 렌즈조절장치를 가질 수 있다.

상기 후방 본체부(130)는 사용자가 눈을 갖다댄 상태에서 렌즈(122)를 통해 스마트폰 영상을 볼 수 있도록 개구부(131)를 가지며, 도면상 상세히 예시하지는 않았으나, 후방 본체부(130)는 광학장치부(120)의 렌즈장착부와 함께 각 개구부(131) 전방으로 렌즈 수납공간을 형성하는 렌즈수납부를 포함할 수 있다.

그 밖에, 도면상에 나타내지는 않았으나, 가상현실 헤드셋(100)은 머리 동작을 감지하는 센서, 회로기판과 같은 전기회로부, 전기적으로 회로 접속이 이루어지는 전기접속부 등을 포함할 수 있다.

앞에서 헤드셋(100)의 구성을 설명하였으나, 헤드셋의 구성 및 형태는 전술한 바와 같이 도면에 예시한 형태로 한정되는 것은 아니며, 당해 기술분야에서 공지된 구성이거나 형태라면 채택 가능하다.

전면 커버용 케이스(110), 광학장치부(120), 후방 본체부(130), 그리고 이들을 구성하는 구성부들, 예컨대 렌즈(122)의 구성이나 렌즈조절장치, 렌즈장착부 및 렌즈수납부 등의 세부적인 구성에 있어서는, 도면에 예시되거나 앞에서 설명된 실시예로부터 다양하게 변경 내지 수정이 가능하고, 또한 예시되지 않고 설명되지 않은 공지 구성의 추가적인 채택 및 적용이나 결합이 가능하다.

또한, 상기한 헤드셋(100)의 기본적인 구성이나 형태, 내부 회로의 구성, 추가로 채택될 수 있는 센서 등의 부속 부품, 그리고 사용자가 헤드셋을 얼굴 전면에 탈부착할 수 있도록 해주는 탈부착수단 등과 같이 통상의 기술자 수준에서 알려져 있는 사항에 대해서는 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋(100)은 정해진 각 부위에 구비되는 전자파 차폐 소재(9,10,20,30,40,50)를 포함한다.

이와 같이 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋(100)은, 전자파의 주요 발생원인 스마트폰(101)과 헤드셋 내 회로기판 등의 전기회로부, 전원 연결부위와 같은 전기접속부, 전면 커버용 케이스(110), 광학장치부(120), 착용 상태에서 사용자 머리와 눈에 근접하게 되는 렌즈(122)와 후방 본체부(130) 등에 전자파를 흡수 내지 차폐하는 전자파 차폐 소재가 적용됨으로써, 눈과 두뇌를 포함한 사용자 신체 부위가 전자파에 노출되는 것이 최소화될 수 있도록 한 것에 주된 특징이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋에 적용될 수 있는 전자파 차폐 소재에 대해 상술하기로 한다.

먼저, 헤드셋(100)의 최 외곽에 위치한 전면 커버용 케이스(110)에 대해서는, 그 안쪽 면과 바깥쪽 면 중 어느 한쪽 면 또는 양쪽 면 모두에, 전자파 차폐 소재(9)로서, 금속 코팅 처리를 하여 금속 박막을 형성하거나, 또는 별도로 제작된 전자파 차폐 소재를 접착하여 결합할 수 있다.

여기서, 별도로 제작된 뒤 접착되는 전자파 차폐 소재와 마찬가지로, 상기 금속 코팅 처리를 통해 형성되는 금속 박막 또한, 전면 커버용 케이스(110)의 표면에서 전자파를 차폐할 목적으로 구비되는 전자파 차폐 소재가 된다.

상기 금속 코팅 처리 시에는 전면 커버용 케이스(110)의 표면에 금속을 증착하여 목표로 하는 얇은 두께의 박막을 형성하는 방법이 이용될 수 있고, 박막 형성을 위한 금속 증착 방법으로는 공지의 증착 방법 중 하나가 채택될 수 있으며, 본 발명에서 특정한 금속 증착 방법으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 금속 박막에 사용되는 금속으로는 은, 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 크롬, 백금, 팔라듐 등과 같은 도전성 금속이 될 수 있고, 이들 금속을 대상 표면에 증착하는 방식에 대해서는 다양하게 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

금속 박막의 두께는 적어도 300 옹스트롬(Å) 이상이 되도록 하며, 두께가 그보다 작을 경우 전자파 차폐 효과가 미흡해지므로 바람직하지 않다.

그리고, 상기와 같이 전면 커버용 케이스(110)의 표면에 직접 금속 코팅 처리를 하여 전자파 차폐 소재(9)로서 상기 금속 박막을 형성함으로써 원하는 전자파 차폐층을 형성할 수도 있으나, 도 3에 예시한 바와 같이 별도의 필름 기재(7)에 상기한 금속 코팅 처리를 통해 금속 박막을 적층 형성하여 제작한 전자파 차폐 소재를 사용할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 필름 기재(7)에 금속 박막의 전자파 차폐층(8)이 적층 형성된 전자파 차폐 소재(9)가 도시되어 있으며, 이러한 전자파 차폐 소재(9)는 전면 커버용 케이스(110)의 대상 표면에 점착 내지 접착의 방법으로 결합될 수 있다.

이 경우에도 역시 전자파 차폐 소재를 별도로 제작한 뒤 대상 표면에 결합하는 방식이라 할 수 있으나, 단순히 필름 기재(7)에 금속 박막으로 이루어진 전자파 차폐층(8)을 증착하여 형성하는 것이라는 점에서, 후술하는 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재와는 차이가 있다.

즉, 별도로 제작된 전자파 차폐 소재를 전면 커버용 케이스(110)에 점착 내지 접착하여 결합함에 있어서, 도 3과 같이 필름 기재(7)에 금속 박막으로 이루어진 전자파 차폐층(8)을 적층 형성한 전자파 차폐 소재(9)를 사용할 수도 있으나, 후술하는 바의 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재를 사용할 수도 있는 것이다.

나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재로는, 본원 출원인에 의해 특허 출원된 공개특허 제10-2016-0145501호(2016.12.20.)(이하 '특허문헌 1'이라 함)에 개시된 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있다.

상기 특허문헌 1에 개시된 전자파 차폐 소재는, 지지 기판과; 나노미터(nm) 스케일의 선 폭과 높이를 가지는 나노 금속선이 폐곡선을 형성한 상태로 상기 지지 기판의 표면에 접합 및 고정되어서 구성되고 상기 나노 금속선에 의해 형성된 폐곡선들이 상기 지지 기판의 표면상에서 반복적으로 배열되어 있는 구조로 되어 있는 나노 쌍격자 구조물;을 포함하고, 상기 나노 쌍격자 구조물 전체에서 폐곡선 하나를 둘러싸는 원들 중 최소 면적을 가지는 원의 지름에 해당하는 나노 쌍격자 특성 상수가 차폐하고자 하는 전자파의 파장 길이와 같거나 그보다 작도록 되어 있으며, 상기 폐곡선들의 배열에 있어서 폐곡선 간의 피치가 차폐하고자 하는 전자파의 파장 길이와 같거나 그보다 작고, 상기 나노 쌍격자 구조물의 나노 금속선의 선 폭이 상기 피치의 1/2과 같거나 그보다 작은 것을 특징으로 한다.

이와 같이 전면 커버용 케이스(110)에 부착될 수 있는 전자파 차폐 소재로는 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있고, 그 일례에 대해서는 상기 특허문헌 1에 상세히 개시되어 있으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

그 밖의 전자파 차폐 소재로서, 전자파 차폐가 가능한 차폐 패턴이 인쇄된 필름을 전면 커버용 케이스(110)에 부착하여 사용할 수 있다.

다음으로, 전면 커버용 케이스(110)에 수납되는 휴대폰이나 스마트폰(101) 등의 전자기기는 중계기와 끊임없이 교신하여 정보를 주고 받는데, 이러한 스마트폰(101) 등의 전자기기는 전자파의 최대 발생 부분이라 할 수 있다.

이에 따라 스마트폰(101) 등 전자기기의 표면에도 전자파를 차폐할 목적으로 전자파 차폐 소재가 부착된다.

이때, 도 2에 예시한 바와 같이, 스마트폰(101)의 전면에 위치한 디스플레이의 표면과 스마트폰(101)의 후면에 전자파 차폐 소재(10,20)가 부착될 수 있다.

스마트폰(101)은 가상현실 헤드셋(100)에서 후방에 위치되는 사용자의 눈을 통해 디스플레이가 제공하는 영상이 보여야 하므로, 상기 디스플레이가 후방을 향하도록 전면 커버용 케이스(110)에 수납된다.

본 명세서에서 스마트폰(101)의 전면은 헤드셋(100)에 수납된 상태에서 후방을 향하는 표면이 되는 것으로, 디스플레이가 위치한 표면이고, 디스플레이의 표면을 포함한다.

또한, 스마트폰(101)의 후면은 스마트폰에서 디스플레이 반대쪽의 표면으로서, 통상의 스마트폰에서 배터리, 안테나 등이 내장되는 표면이 된다.

아울러, 이하 설명에서는 상기 전면 커버용 케이스(110)에 부착되는 전자파 차폐 소재(9)를 제1 전자파 차폐 소재라 칭하기로 하며, 이와 구분되는 것으로서 스마트폰(101)의 디스플레이 표면에 부착되는 전자파 차폐 소재(10)를 제2 전자파 차폐 소재라 칭하기로 한다.

아울러, 스마트폰(101)의 후면에 부착되는 전자파 차폐 소재(20)를 제3 전자파 차폐 소재라 칭하기로 한다.

스마트폰(101)은 헤드셋(100)에 장착되어 사용될 때 사용자의 눈과 두뇌에 아주 가까이 놓이게 되므로 전자파를 제대로 차폐시키는 것이 사용자의 건강 보호에 무엇보다 중요하다.

특히, 스마트폰(101)의 디스플레이는 각종 정보를 표시하는 화면을 제공하므로 눈의 건강에 직결되는 부분이다.

따라서, 스마트폰(101)의 디스플레이에 부착되는 제2 전자파 차폐 소재(10)는 전자파를 확실히 차폐할 수 있어야 하며, 무엇보다 영상이 표시되는 화면에 부착되는 것이므로 디스플레이용 전자파 차폐 소재이어야 하고, 반드시 빛이 투과될 수 있고 광 투과율이 높은 투명성의 전자파 차폐 소재이어야 한다.

특허문헌 1에는 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재가 투명성을 가지도록 하는 나노 금속선의 선 폭 범위가 개시되어 있으며, 구체적으로는 나노 금속선의 선 폭 범위가 5nm ~ 10㎛일 경우, 나노 금속선이 시각적으로 보이지 않게 되어, 디스플레이의 표면에 부착하였을 때, 우수한 전자파 차폐 성능을 가지면서도 디스플레이 화면에 표시되는 영상을 시각적으로 확인할 수 있는 투명한 디스플레이용 전자파 차폐 소재가 개시되어 있다.

따라서, 본 발명에서 제2 전자파 차폐 소재(10)로는 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선이 5nm ~ 10㎛의 선 폭 범위를 가지는 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있다.

바람직하게는 나노 금속선이 5nm ~ 8㎛의 선 폭 범위를 가지는 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 광 투과율과 투명성을 최대한 확보할 수 있도록 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선의 선 폭 범위가 5nm ~ 1㎛인 것, 더욱 바람직하게는 나노 금속선의 선 폭 범위가 300 ~ 800 nm인 것을 사용할 수 있다.

또한, 제2 전자파 차폐 소재(10)는 디스플레이 표면을 포함하는 스마트폰(101) 전면에 부착되어 사용될 수 있는 것으로, 스마트폰(101)을 가상현실 헤드셋(100)에 수납하여 사용할 때 이외에도, 평상시 일상적인 스마트폰(101)의 사용 시에도 스마트폰(101)의 전면에 부착되어 있을 수 있다.

따라서, 제2 전자파 차폐 소재(10)로는 디스플레이 표면에 부착되어 있더라도 디스플레이의 터치 입력 기능에 영향을 전혀 주지 않고 정상적으로 터치 입력 기능을 구현할 수 있는 전자파 차폐 소재가 사용됨이 바람직하다.

제2 전자파 차폐 소재(10)가 스마트폰(101) 전면에 부착되어 있더라도 디스플레이가 구현하는 터치 입력 기능의 사용, 즉 전화 수발신, 이메일 등의 정보 수발신, 정보 검색, 앱 실행 등을 위한 터치 입력 기능의 사용은 필수적이므로, 디스플레이 표면 부착 시 터치 입력 기능을 그대로 구현할 수 있는 전자파 차폐 소재가 사용되어야 하는 것이다.

요컨대, 제2 전자파 차폐 소재(10)로는, 특허문헌 1에 개시된 전자파 차폐 소재 대신, 전자파 차폐 성능이 우수하고 광 투과율이 높아 투명성을 가지면서도 디스플레이와 함께 터치 입력 기능을 구현할 수 있는 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있는 것이다.

이하에서는 상기와 같이 투명성을 가지면서도 전자파 차폐 기능과 터치 입력 기능을 동시에 구현할 수 있어 본 발명에서 스마트폰(101)의 디스플레이 표면에 사용될 수 있는 개선된 제2 전자파 차폐 소재에 대해 상술하기로 한다.

이하 설명하는 제2 전자파 차폐 소재(10)는 가상현실 헤드셋(100)에서 사용되는 스마트폰(101) 등 전자기기의 디스플레이에서 방출되는 전자파를 차단할 수 있도록 디스플레이의 표면에 부착하여 사용되고, 특히 터치스크린이 적용된 디스플레이에 적합하다.

이때, 제2 전자파 차폐 소재(10)는 터치스크린의 터치 입력 기능에 영향을 주지 않으면서 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있는 특성을 가지도록 제작되며, 따라서 터치스크린 디스플레이 표면에 부착하여 사용할 수 있다.

이를 위해, 제2 전자파 차폐 소재(10)는 정보를 표시하는 디스플레이의 표면에 부착되는 것이므로 투명한 소재여야 하고, 액정보호필름과 같이 사용자가 디스플레이의 표면에 간단히 부착하여 사용할 수 있도록 얇은 두께의 박막형 소재, 즉 필름 형태의 소재로 제작됨이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 실시예에서 스마트폰(101)의 디스플레이 표면에 부착될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물을 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에서 스마트폰(101)의 디스플레이 표면에 부착될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물 일부를 확대하여 도시한 평면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에서 제2 전자파 차폐 소재(10)의 일부를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에서 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물 일부를 도시한 사시도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 다른 형태의 제2 전자파 차폐 소재(10)의 일부를 도시한 사시도로서, 도 7에 도시한 나노 구조물을 적용한 제2 전자파 차폐 소재(10)의 일부를 예시한 것이다.

또한, 도 9는 본 발명의 실시예에서 고정 필름을 더 포함하는 제2 전자파 차폐 소재(10)의 구성을 나타내는 사시도이다.

제2 전자파 차폐 소재(10)는 디스플레이용임을 고려하여 높은 광 투과율을 나타내는 투명성을 확보할 수 있어야 하고, 스마트폰(101)의 디스플레이와 같은 터치스크린에 부착하였을 때 터치 입력 기능에 영향을 주지 않는 전자파 차폐 성능을 구현할 수 있어야 한다.

종래 기술에 따른 전자파 차폐 소재의 경우 대부분 두께가 두껍거나 금속성을 띠고 있고 고유 색깔을 가지므로 디스플레이와 같은 특정 분야에는 적용하기 어렵다.

특히, 수십 마이크로미터(㎛) 대의 선 폭이나 금속 두께를 가질 경우 광 투과율이 낮아 화면이 흐려 보이는 등의 문제를 나타내므로 디스플레이용 전자파 차폐 소재로는 부적합하다.

또한, 종래 기술에 따른 전자파 차폐 소재는 대부분 다층의 복합한 구조를 가지므로 복잡한 생산 공정을 거쳐 제조할 수밖에 없고, 따라서 제조 비용 및 원가가 높다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명에서 스마트폰(101)의 디스플레이 표면에 점착시켜 사용할 수 있는 투명한 제2 전자파 차폐 소재(10)는 전기전도성을 갖는 나노 금속선을 교차된 구조로 배치하여 구성한 나노 쌍격자 구조물을 포함한다.

제2 전자파 차폐 소재(10)의 구성을 설명함에 있어서 나노 쌍격자 구조물에 대해 먼저 설명하기로 한다.

제2 전자파 차폐 소재(10)에 적용되는 나노 쌍격자 구조물(이하 '나노 구조물'이라 칭함)(13)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 나노미터(nm) 스케일의 선 폭(w)과 높이(h)를 가지는 금속선(14,15), 즉 나노 금속선으로 구성되는 것으로서, X축 방향과 Y축 방향으로 길게 연장되는 나노 금속선(14,15)이 격자(grid) 형상을 이루도록 교차 배치되어 있는 구조물이다.

도 7을 참조하면, 나노 구조물(13)에서는 나노 금속선(14,15)이 형성하고 있는 다각형, 그 예로서 사각형이 X축 방향과 Y축 방향으로 반복해서 배열된 구조로 되어 있고, 소정의 선 폭(w)과 선 높이(h), 배열된 사각형의 X축 방향 피치(Px)와 Y축 방향 피치(Py)가 지시되어 있다.

동일한 형상의 다각형이 배열된 구조물에서 정해진 방향의 피치, 즉 도 7에서와 같이 다각형의 X축 방향 피치(Px)와 Y축 방향 피치(Py)는, 다각형이 정사각형 또는 직사각형인 경우, 즉 나노 금속선이 직각으로 교차되어 형성되는 사각형의 변의 길이(직사각형의 경우 장변과 단변의 길이임)와 같다.

물론, 상기 피치는, 사각형이 아닌 원인 경우 지름이 될 수 있고, 타원인 경우 장축의 길이와 단축의 길이가 될 수 있으며, 삼각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형인 경우 이웃한 두 다각형의 중심(여기서 중심은 무게중심이 될 수 있음) 간의 거리로 정의될 수 있다.

또한, 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물(13)은 X축 방향과 Y축 방향, 또는 기타 정해진 방향의 직선 축을 기준으로 하여 폐곡선이 반복적으로 배열된 구조로 되어 있는바, 본 발명에서는 나노 구조물의 최소 기본 단위인 폐곡선들의 배열에 있어 하나의 폐곡선을 둘러싸는 원 중에 최소 면적을 가지는 원의 지름을 나노 쌍격자의 특성 상수라 정의하기로 한다.

여기서, 폐곡선의 의미는 원이나 타원 외에도 삼각형이나 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형을 포함하는 것임을 밝혀 두며, 폐곡선에 다각형이 포함됨은 폐곡선의 정의에 있어서 알려져 있는 사항이다.

그 외에도 나노 금속선이 형성하는 상기 폐곡선은 사다리꼴, 마름모, 평행사변형, 또는 비정형 다각형이 될 수도 있으며, 상기한 도형이 혼재되어 있는 혼합형으로 나노 금속선을 배치하여 나노 구조물을 구성하는 것이 가능하다.

그리고, 상기와 같이 나노 금속선으로 이루어진 나노 구조물의 경우 그 형상을 유지시켜 줄 수 있는 별도 구조물이 필요로 하며, 이러한 구조물은 소정 두께의 필름(film) 형상의 구조물이 될 수 있다.

이하에서 나노 구조물의 상측에 고정 배치되는 필름 또는 유리 형상의 구조물을 '지지 기판'이라 칭하기로 한다.

결국, 제2 전자파 차폐 소재(10)는 나노 금속선으로 이루어진 나노 구조물과, 이 나노 구조물이 상측에 고정 배치되는 지지 기판을 포함하여 구성되는 것이다.

도 6을 참조하면, 나노 금속선(14,15)으로 이루어진 나노 구조물(13)과, 이 나노 구조물(13)을 지지하는 지지 기판(11)을 포함하여 구성되는 제2 전자파 차폐 소재(10)를 예시하고 있다.

여기서, 나노 구조물(13)은 도 7에 예시된 형태가 사용되고 있으며, 다만 본 발명에서 나노 구조물(13)이 도 7에 예시된 사각형의 배열로 이루어진 것으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경 가능하다.

상기 지지 기판(11)은 투명한 재질로 제조될 수 있고, 이와 같이 투명 재질의 지지 기판(11)을 포함하는 제2 전자파 차폐 소재(10)는 휴대폰이나 스마트폰(101) 등의 디스플레이에 적용될 수 있다.

즉, 투명한 지지 기판(11)을 가지는 제2 전자파 차폐 소재(10)를 디스플레이의 표면에 부착하여 사용할 수 있는 것이며, 디스플레이의 표면에 부착된 제2 전자파 차폐 소재(10)가 디스플레이를 통해 방사되는 전자파를 차폐해줄 수 있게 된다.

이때, 지지 기판(11)은 얇고 투명한 소정 두께의 합성수지 필름(예, PET 필름)이나 유리 기판이 될 수 있고, 이러한 투명 지지 기판(11) 위에 나노 구조물(13)을 고정 및 배치하여 투명하면서도 전자파 차폐 성능이 우수한 제2 전자파 차폐 소재(10)를 제공할 수 있다.

이와 같은 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 금속선(14,15)의 선 폭(도 7에서 w임)과 높이(h)를 축소시킬 경우, 즉 나노 구조물(13)의 선 폭(w)과 높이(h)가 미세해질수록 단위면적당 비금속 부분의 면적 비율인 개구율이 높아져서 광 투과율이 향상될 수 있게 된다.

이에 투명하면서도 전자파 차폐 성능을 충분히 만족시킬 수 있는 제2 전자파 차폐 소재(10)를 제공할 수 있게 되고, 광 투과율이 우수할수록 디스플레이의 표면에 부착하여 사용하는 제2 전자파 차폐 소재(10)로 더욱 유용해질 수 있다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 나노 금속선(14,15)으로 이루어진 폐곡선의 내측 공간(개구된 공간)에 충전부(12a)가 채워질 수 있다.

좀더 상세히 설명하면, 도 8에 나타낸 바와 같이 지지 기판(11) 위에 나노 금속선(14,15)이 내부에 위치될 수 있는 나노 쌍격자 패턴 형태의 홈(12b)을 가진 별도의 홈 구조물(12)이 적층될 수 있다.

즉, 지지 기판(11) 위에 나노 금속선(14,15)이 내부에 위치될 수 있는 나노 쌍격자 패턴 형태의 홈(12b)이 형성된 별도의 홈 구조물(12)이 적층되고, 나노 쌍격자 패턴 형태의 홈(12b) 내부에 나노 금속선(14,15)이 위치된 형태로 나노 구조물(13)이 구성될 수 있는 것이다.

물론, 디스플레이용임을 고려하여 제2 전자파 차폐 소재(10)의 홈 구조물(12) 또한 지지 기판(11)과 마찬가지로 투명한 재질로 형성되어야 한다.

또한, 도 9에 예시한 바와 같이, 제2 전자파 차폐 소재(10)는 상기 홈(12b) 내부에 배치된 나노 금속선(14,15)을 사이에 두고 홈(12b)이 형성된 홈 구조물(12)에 접합 및 합지되어 나노 금속선(14,15)을 지지 기판(11) 위에서 완전히 고정 및 유지시키는 필름 형상의 구조물(16)을 더 포함할 수 있다.

이하 설명에서는 홈 구조물(12)에 접합되어 나노 금속선(14,15)으로 이루어진 나노 구조물(13)을 지지 기판(11) 위에서 고정하는 상기 필름 형상의 구조물(16)을 '고정 필름'이라 칭하기로 한다.

물론, 고정 필름(16) 역시 투명한 재질로 이루어진 것이어야 한다.

상기 고정 필름(16)은 기 제작된 투명한 필름을 홈 구조물(12)의 한쪽 면에 열 융착 또는 접착 등을 통해 합지시키는 방법으로 설치될 수 있고, 또는 나노 구조물(13) 위에 수지를 도포하여 경화시킨 필름 형태의 투명 수지층으로 구현될 수 있다.

그리고, 상기 나노 구조물이 전자파를 차폐할 수 있는 성능을 발휘하기 위해서는, 나노 구조물의 최소 기본 단위인 폐곡선에 있어서, 나노 쌍격자의 특성 상수가 차폐하고자 하는 전자파의 파장 길이와 같거나 그보다 작은 형상을 갖는 폐곡선이어야 한다.

또한, 나노 구조물에서 폐곡선의 피치(도 7에서 Px,Py)가 차폐하고자 하는 전자파의 파장 길이와 같거나 그보다 작도록 해야 하며, 이때 나노 구조물(13)을 구성하고 있는 나노 금속선(14,15)의 선 폭(w)이 상기 피치의 1/2과 같거나 그보다 작아야 한다.

또한, 제2 전자파 차폐 소재(10)에서, 폐곡선을 이루고 있는 나노 금속선의 선 폭(w)은 10㎛ 이하로 할 수 있고, 보다 상세하게는 나노 금속선의 선 폭(w)이 5nm ~ 10㎛의 범위를 가지도록 하는 것이 가능하다.

바람직하게는 나노 금속선이 5nm ~ 8㎛의 선 폭 범위를 가지는 제2 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있다.

5nm보다 작은 선 폭을 가지도록 하는 것이 가능하지만, 이러한 미세한 선 폭의 나노 금속선의 경우, 공정상 제조가 어려운 문제가 있고, 손상 없이 그 형상을 유지하는 것이 용이하지 않다.

또한, 선 폭(w)을 10㎛ 보다 크게 할 경우, 단위면적당 비금속 부분의 면적 비율인 개구율이 지나치게 낮아져 원하는 광 투과율에 도달하기 어렵고, 디스플레이용으로 적용하기에는 부적합한 문제를 나타낸다.

디스플레이용으로 적합한 전자파 차폐 소재는 목표로 하는 전자파 차폐 성능을 가지는 동시에 디스플레이용으로 요구되는 수준의 투명성을 가져야 한다.

여기서, 투명성이 높다는 것은 전자파 차폐 소재의 광 투과율(%)이 높고, 전자파 차폐 소재에서, 나노 금속선이 차지하는 부분을 제외한, 단위면적당 비금속 부분의 면적 비율인 개구율(%)이 높다는 것을 의미한다.

또한, 전자파 차폐 소재가 디스플레이용으로 사용 가능한 투명성을 가진다는 것은, 그 전자파 차폐 소재의 광 투과율(%)이 가시광선 영역대에서 디스플레이용 소재에 규정되어 있는 광 투과율 기준치(예를 들면, 80%) 이상을 만족함을 의미한다.

즉, 전자파 차폐 소재가 디스플레이용 소재로 사용되기 위해서는, 해당 전자파 차폐 소재의 광 투과율이 디스플레이 업계에서 규정하고 있는 가시광선 영역대의 광 투과율 기준치, 예로서 80% 이상을 만족해야만 하는 것이다.

만약, 광 투과율이 기준치인 80%를 만족하지 않을 경우, 광 투과율이 낮은 것을 보완하기 위해, 전자파 차폐 소재가 부착되는 전기전자제품의 디스플레이 패널에서, 기준 밝기를 요구 수준 이상으로 올려주어야 하므로, 기준 밝기를 올리기 위해 백라이트의 밝기(즉 디스플레이 밝기)를 올려주어야 하고, 결국 이는 불필요한 전력 소모 등의 문제점을 초래한다.

따라서, 광 투과율이 투과율 기준치 이상을 만족하는 전자파 차폐 소재를 제공하는 것이 무엇보다 중요하며, 이를 위해서 나노 금속선의 선 폭을 5nm ~ 8㎛로 하는 것이 가능하다.

바람직하게는 광 투과율과 투명성을 최대한 확보할 수 있도록 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선의 선 폭을 1㎛ 이하로 할 수 있고, 더욱 바람직하게는 나노 금속선의 선 폭 범위를 300 ~ 800 nm로 할 수 있다.

또한, 특성 상수는 차폐하고자 하는 전자파의 파장에 따라 선택 및 될 수 있다.

그리고, 지지 기판(11)에 접합되어 있는 상태에서 지지 기판(11)의 접합면을 기준으로 하는 나노 금속선(14,15)의 높이(h)는 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 보다 상세하게는 5nm ~ 10㎛ 범위의 선 높이를 가지도록 하는 것이 가능하다.

바람직하게는 나노 금속선(14,15)의 높이(h)를 5nm ~ 8㎛로 할 수 있고, 더욱 바람직하게는 나노 금속선(14,15)의 높이(h)를 250nm ~ 300nm로 하는 것이 좋다.

또한, 나노 구조물(13)을 구성하고 있는 나노 금속선(14,15)은 나노미터(nm) 스케일의 크기(직경이 될 수 있음)를 가지는 나노 금속 입자로 형성될 수 있고, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 홈 구조물(12)의 홈(12b)에 삽입된 나노 금속선(14,15)의 경우 홈(12b)을 따라 금속 나노 입자를 충전하여 구성하는 것이 가능하다.

나노 구조물(13)을 구성하는 나노 금속 입자는 적어도 80nm 이하의 직경을 가지는 나노 입자가 될 수 있으며, 은, 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 크롬, 백금, 팔라듐 등과 같은 도전성 금속 중에 선택된 금속 입자가 될 수 있다.

한편, 제2 전자파 차폐 소재(10)는 터치스크린(스마트폰의 디스플레이)의 표면에 부착하여 사용할 수 있도록 제공되는 것으로서, 이를 위해 제2 전자파 차폐 소재(10)는, 터치스크린의 표면에 부착되었을 때, 그 자체가 최상의 전자파 차폐 기능을 수행할 수 있어야 함과 더불어, 적용된 나노 구조물이 터치스크린의 터치 입력 기능에 장애가 되거나 영향을 주지 않아야 한다.

즉, 전자파 차폐 기능과 터치 입력 기능의 상충 문제가 해결될 수 있어야 하는 것이다.

이를 위해 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물(13)의 나노 금속선(14,15)은 특정 지점에서 끊긴 구조를 가져야 한다.

만약, 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 차폐용 회로를 구성하고 있는 나노 구조물의 도전성 나노 금속선이 특정 위치에서의 끊김 없이 모두 일체로 연결되어 있다면, 즉 나노 금속선의 끊김 없이 나노 구조물 전체가 일체로 연결된 하나의 도전체로 되어 있다면, 터치스크린 위에 부착되었을 때 나노 금속선의 특정 위치에 손가락이 접촉되더라도, 접촉 위치에서의 전기적 변화가 나노 금속선의 도전체 전체에 영향을 주게 되므로, 손가락이 접촉된 화면상의 특정 위치를 터치스크린을 통해 인지할 수 없게 된다.

통상 터치스크린이 적용된 디스플레이에서는 손가락이나 펜 등이 접촉한 특정 위치에서의 정전 용량의 변화가 아래쪽의 터치스크린(터치 패널)으로 전달되어 인지되도록 되어 있다.

또한, 액정보호필름과 같은 투명 필름이나 유리를 터치스크린의 표면에 부착한 경우에는 접촉 위치에서의 정전용량의 변화가 투명 필름이나 유리를 투과하여 감지될 수 있다.

그러나, 나노 금속선 전체를 하나의 도전체가 되도록 끊김 없이 일체로 연결한 차폐용 회로를 부착한 경우 특정 위치에서의 변화를 터치스크린을 통해 감지하기가 어렵게 된다.

따라서, 제2 전자파 차폐 소재(10)에서는 나노 금속선으로 이루어진 회로에서 회로 상부의 특정 위치에 손가락이나 펜 등이 접촉되었을 때 그 특정 위치에서의 전기적인 변화 및 상태가 주변에 영향을 주지 않고 아래쪽의 터치스크린으로 전달될 수 있도록 정해진 영역의 회로 부분을 주변 회로와 단절시키는 끊김 구조가 적용된다.

좀더 상세히 설명하면, 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물(13)은 전자파 차폐 기능과 터치 입력 기능의 상충 부분을 해결하기 위하여 나노 금속선(14,15)에 끊김 구조를 적용하여 구성한 회로 단절부(13a)를 포함한다.

도 4 및 도 5는 전자파 차폐 기능과 터치 입력 기능의 상충을 방지하기 위한 회로 단절부(13a)를 가지는 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물(13)을 보여주고 있으며, 굵은 선으로 표시된 나노 금속선 부분이 회로 단절부(13a)가 적용된 부분이다.

도시된 바와 같이, 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물(13) 전체 영역을 복수 개의 영역(A1,A2,A3,...)으로 구획하고, 상기 구획된 영역들의 경계 부분에 회로 단절부(13a)가 위치되도록 한다.

도 4를 참조하면, 나노 구조물(13)의 전체 영역이 각각 복수 개의 센서 회로를 포함하는 영역(A1,A2,A3,...)들로 구획되어 있고, 이때 구획된 영역들이 회로 단절부(13a)를 경계로 하고 있음을 볼 수 있다.

여기서, 회로 단절부(13a)에 의해 구획된 각 영역(A1,A2,A3,...)들에 배열되는 센서 회로(도 5 및 도 7에서 도면부호 13b임)들에 대해서는 후술하기로 한다.

이하의 설명에서 나노 구조물(13)의 회로는 나노 금속선(14,15)으로 이루어진 패턴화된 회로를 의미한다.

도 4는 회로 단절부(13a)를 경계로 구획되는 영역(A1,A2,A3,...)들이 각각 복수 개의 센서 회로(도 6 및 도 7에서 도면부호 13b임)를 포함하는 사각형의 영역인 실시예를 나타내고 있으나, 구획되는 영역이 사각형으로 한정되는 것은 아니며, 구획되는 영역 내의 센서 회로의 개수 또한 특정하게 한정되는 것은 아니다.

다만, 나노 구조물(13)의 전체 영역에서 분할된 복수 개의 영역(A1,A2,A3,...)들은 동일한 크기 및 형상으로 규칙적으로 배열되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4에서와 같이 나노 구조물(13)의 전체 영역이 복수 개의 사각형 영역으로 균등하게 분할되었을 때, 각 영역(A1,A2,A3,...)의 가로, 세로 크기는 적어도 10mm 이상의 크기를 가지도록 하는 것이 좋다.

제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 구조물(13)에서 회로 단절부(13a)는 그것을 경계 부분으로 하는 이웃한 영역(A1,A2,A3,...) 사이를 서로 단절시키도록 상기 경계 부분을 따라 도 5에 나타낸 바와 같이 나노 금속선(14,15)이 끊어진 구조로 되어 있는 회로 부분을 의미한다.

이와 같이 영역(A1,A2,A3,...) 간의 단절이 이루어지도록 경계 부분을 따라 나노 금속선(14,15)을 끊어서 구성한 회로 단절부(13a)에 의해 그것을 경계로 하는 이웃한 영역들은 상호 간 전기적으로 완전히 단절된다.

이러한 회로 단절부가 형성되어 있지 않다면, 제2 전자파 차폐 소재(10)를 터치 입력 기능을 가지는 터치스크린에 적용할 수 없다.

즉, 나노 구조물 전체의 도선, 즉 나노 금속선 회로 전체가 전기적으로 연결된 상태가 되므로 접촉 위치에서의 전기적 변화가 나노 금속선 회로 전체에 영향을 주게 되고, 결국 손가락이 접촉된 화면상의 특정 위치를 터치스크린을 통해 알 수가 없게 되며, 터치스크린의 작동이 불가능해진다(터치 입력 기능 상실).

도 5는 회로 단절부를 좀더 확대하여 나타낸 도면으로, 사각의 굵은 점선은 가상의 선으로서, 회로 단절부(13a)가 형성된 부분을 포함하는 가상의 영역을 표시하고 있는 것이다.

도 5에서 실선은 나노 구조물의 나노 금속선(14,15)을 나타낸다.

전술한 바와 같이, 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물의 회로 단절부(13a)는 전자파 차폐 기능과 터치 입력 기능의 상충 문제를 해결하기 위한 것으로, 전체 나노 구조물(도 4에서 도면부호 13임)을 복수 개의 영역(A1,A2,A3,...)으로 구획하였을 때 구획된 영역 사이의 경계 부분에 위치하여 구획된 영역 간을 전기적으로 단절시킨다.

이때, 회로 단절부(13a)는, 이웃한 영역(A1,A2,A3,...) 간의 경계 부분을 따라서, 종, 횡(X축 및 Y축 방향)으로 배치되는 나노 금속선(14,15)의 정해진 부위가 끊어진 구조가 되도록 하여 구성되는 것으로, 도 5에서 점선 내 회로 단절부(13a)는 점선 상측의 영역과 점선 하측의 영역을 전기적으로 완전히 단절시키고 있다.

바람직하게는, 이웃한 영역(A1,A2,A3,...) 간의 경계 부분을 따라 나노 금속선(14,15)의 정해진 부위가 끊어진 구조가 되도록 하여 구성되는 회로 단절부(13a)에서, 디스플레이 상의 모아레(Moire) 현상을 방지하기 위해, 회로 단절부(13a)의 나노 금속선 끊김 부위는, 경계 부분을 따라, 직선이 아닌, 지그재그(zigzag) 형태의 꾸불꾸불한 곡선 경로를 따라 굴곡지게 배치되도록 한다.

제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물의 센서 회로와 차폐 회로에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물(13)은 상기한 회로 단절부(13a)에 더하여 센서 회로(13b)와 차폐 회로(13c)를 추가로 포함하며, 센서 회로(13b)는 회로 단절부(13a)에 의해 분할된 각 영역(A1,A2,A3,...) 내에 위치된다.

상기 센서 회로(13b)는 터치스크린으로 하여금 각 영역 내 정확한 접촉 위치를 인식할 수 있도록 추가적으로 단절된 나노 금속선 회로 부분이며, 차폐 회로(13c)는 전자파 차폐를 목적으로 하는 나노 금속선 회로 부분이다.

상기 차폐 회로(13c)는 전자파 차폐를 위한 나노 금속선 회로 부분으로서, 나노 구조물(13)에서 센서 회로(13b)와 회로 단절부(13a)를 제외한 나머지 나노 금속선 회로 부분이 될 수 있다.

좀더 설명하면, 도 6 내지 도 9는 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 회로 단절부(도 4 및 도 5에서 도면부호 13a임)에 의해 분할된 각 영역(도 4에서 A1,A2,A3,...) 내의 일부 및 그것의 나노 구조물을 나타내고 있는 것이다.

도시된 바와 같이, 상기 각 영역 내에서, 제2 전자파 차폐 소재(10)의 나노 금속선(14,15)으로 이루어진 금속선 회로 중 정해진 회로 영역의 외곽(예를 들면, 정해진 회로 영역이 원형일 경우 원주)을 따라 연결한 가상의 폐곡선(도 10에서 점선의 원임) 상에 위치하는 나노 금속선 부분을 끊김 구조가 되도록 단절시키며, 이때 상기 가상의 폐곡선을 따라 나노 금속선이 끊겨 있으므로, 상기 정해진 영역 내 회로(13b)는 그 주변 회로(13c)와는 전기적으로 단절된 상태가 된다.

여기서, 가상의 폐곡선을 따라 위치되는 나노 금속선 부분이 끊김으로써 주변 회로와 전기적으로 단절되는 상기 정해진 영역 내 회로(13b)는, 물체(손가락이나 펜 등) 접촉 시 나타나는 전기적인 변화를 주변 회로(13c)에 영향을 주지 않고 터치스크린에 전달함으로써 터치 센서 기능을 보조하는 일종의 센서 회로 작용을 한다.

따라서, 이하에서는 상기한 끊김 구조에 의해 주변 회로와 전기적으로 단절되는 상기 정해진 영역 내 회로(13b)를 '센서 회로'라 칭하기로 한다.

또한, 상기 센서 회로(13b)와 전기적으로 단절되는 주변 회로(13c)는 전자파 차폐 기능을 하는 회로 부분이 되므로 '차폐 회로'라 칭하기로 한다.

제2 전자파 차폐 소재(10)에서 센서 회로(13b), 그리고 이 센서 회로(13b)를 차폐 회로(13c)와 구분 짓는 가상의 폐곡선(도 10에서 점선의 원임)은 나노 구조물(13) 전체에서 패턴을 이루도록 반복적으로 배열되고, 이때 모두 동일한 크기 및 형상, 그리고 일정 간격으로 반복 배열되는 패턴을 가지도록 함이 바람직하다.

도 6 내지 도 9의 실시예는 가상의 폐곡선을 원으로 하여, 원을 따라 위치되는 나노 금속선 부분에서 연결이 끊어진 구조를 가지는 실시예로서, 나노 금속선(14,15)으로 이루어진 나노 구조물(13)의 회로 형태를 좀더 명확히 도시하면 도 10과 같다.

도 10은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 가상의 폐곡선, 단절된 센서 회로(13b), 차폐 회로(13c)를 확대하여 도시한 도면이다.

도 10에서 나노 금속선(14,15)은 실선으로 나타내었으며, 가상의 폐곡선(V)인 원을 따라 위치되는 나노 금속선 부분이 끊김으로써 내측의 센서 회로(13b)와 주변의 차폐 회로(13c)가 단절된 상태를 보여주고 있다.

도 10에서는 회로 중 4개의 센서 회로(13b)만을 예시하고 있으며, 폐곡선(V) 내측의 각 센서 회로(13b)는, 폐곡선(V)을 따라 위치되는 나노 금속선 끊김 구조로 인해, 주변의 차폐 회로(13c)와 전기적으로 단절된 상태로 되어 있다.

도시된 바와 같이, 각 센서 회로(13b)는 나노 금속선(14,15)이 형성하고 있는 적어도 하나 이상의 나노 금속선 폐곡선과 그로부터 연장된 나노 금속선의 일부를 포함하는 것이 될 수 있다.

도 10의 실시예는 교차하도록 종, 횡으로 배치된 나노 금속선(14,15)이 형성하고 있는 완전한 사각형 4개와 이에 인접한 연장선 일부를 포함하여 구성된 복수 개의 센서 회로(13b)들을 가지고 있는 것으로, 나노 구조물(13)에서 센서 회로(13b)들이 일정 간격으로 규칙적으로 배열된 패턴을 이루고 있다.

이러한 제2 전자파 차폐 소재(10)에서는 일정 영역의 도전체 회로인 센서 회로(13b)를 이용하여 디스플레이 화면(터치스크린 표면)에서의 미세한 손가락 접촉으로 인한 전기신호(정전용량 변화)를 센서 회로 전체 면적에서 흡수하고, 이때 각 센서 회로(13b)가 해당 영역의 미세한 정전기 변화(정전압 변화)를 아래쪽 터치스크린(터치 패널)에 전달하는 역할을 한다.

미세한 터치 반응을 위해, 그리고 섬세한 접촉에 제대로 반응할 수 있도록 하기 위해 센서 회로(13b)의 면적은 가능한 한 최소의 면적으로 하는 것이 바람직하며, 나노 금속선(14,15)이 형성하고 있는 각 사각형 하나의 크기는 가로, 세로 350㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 각 센서 회로(13b)의 크기는 가상의 폐곡선(V)을 원으로 하였을 때 그 원의 지름(도 7에서 도면부호 d임)을 기준으로 5mm 이하로 하는 것이 바람직하며, 2mm 이하로 하는 것이 미세한 터치 반응 효과를 위해 더욱 바람직하다.

또한, 나노 금속선의 선 폭(w)은 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 5nm ~ 10㎛ 범위의 선 폭을 가지도록 하는 것이 가능하다.

바람직하게는 나노 금속선이 5nm ~ 8㎛의 선 폭 범위를 가지는 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 광 투과율과 투명성을 최대한 확보할 수 있도록 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선의 선 폭을 1㎛ 이하로 할 수 있고, 더욱 바람직하게는 나노 금속선의 선 폭 범위를 300 ~ 800 nm로 할 수 있다.

또한, 센서 회로(13b)와 차폐 회로(13c) 사이에서 나노 금속선(14,15)의 연결이 끊어진 틈새로 전자파가 누설되는 것을 방지하기 위하여 나노 금속선의 연결이 끊어진 틈새의 간극 크기를 제한하는 것이 필요하다.

바람직하게는, 나노 금속선의 연결이 끊어진 틈새의 간극 크기, 즉 끊어진 부위의 나노 금속선과 나노 금속선 사이의 거리가 나노 금속선의 선 폭(회로 선 폭)의 5배 이내가 되도록 하는 것이 좋으며, 만약 끊어진 틈새가 선 폭의 5배를 초과할 경우 틈새로 인해 전자파가 통과할 수 있으므로 목표로 하는 전자파 차폐 성능을 얻기 어려울 수 있다.

또한, 나노 금속선의 끊어진 틈새로 인해 전자파가 통과하는 것을 방지하기 위하여 나노 금속선의 끊김 부위가 서로 연속적으로 동일한 직선상에 놓이지 않도록 어긋나게 배열하는 것이 바람직하다.

도 10을 참조하면, 나노 금속선(14,15)의 끊김 부위가, 일직선이 아닌, 가상의 폐곡선(V)인 원을 따라 곡선상에서 어긋나게 배열됨을 볼 수 있다.

또한, 도 10에서와 같이 나노 금속선(14,15)이 종, 횡으로 배치되어 복수 개의 사각형 회로를 형성한 실시예에서, 센서 회로(13b)의 외곽 부위를 통한 전자파의 통과 및 누설을 방지하기 위하여, 외곽선, 즉 가상의 폐곡선(V)을 직선이 아닌 곡선 형태로 하는 것이 바람직하며, 직선 부위를 포함하는 경우라 하더라도 직선 부위의 길이가 1mm 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 각 센서 회로(13b)는 나노 구조물(13)의 최소 단위인 폐곡선, 예를 들면 도 10의 실시예에서 나노 금속선(14,15)이 형성하고 있는 완전한 사각형의 적어도 하나 이상을 포함하도록 하며, 각 센서 회로(13b)가 사각형에서 외부로 연장된 연장선의 일부를 적어도 포함할 수 있도록 상기 연장선에서 나노 금속선(14,15)의 끊김이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

도 10의 실시예에서는 완전한 사각형 4개와 이에 인접한 연장선의 일부를 둘러싸는 가상의 원(V)을 따라 나노 금속선의 끊김 구조를 두고 있으나, 전술한 바와 같이 나노 금속선(14,15)이 형성하고 있는 최소 단위의 폐곡선은 사각형 외에도 원이나 타원, 또는 삼각형이나 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형이 될 수 있다.

그 밖에 사다리꼴, 마름모, 평행사변형, 또는 비정형 다각형이 될 수도 있으며, 상기한 도형이 혼재되어 있는 혼합형으로 나노 금속선을 배치하여 나노 구조물을 구성하는 것이 가능하다.

예를 들어, 나노 금속선이 형성하는 최소 단위의 폐곡선이 원이라 할 때, 복수 개의 원들이 이웃한 원들에 서로 접해 있도록 배열된 나노 구조물이 구성될 수 있고, 이때 나노 구조물은 적어도 하나 이상의 완전한 원과 이에 접해 있는 이웃한 원의 일부(상기 인접한 연장선이 됨)를 포함하는 센서 회로들을 가질 수 있다.

또한, 나노 금속선의 끊김 부위가 위치되는 가상의 폐곡선(V)에 있어서도 도 10의 실시예는 원으로 되어 있으나, 도 11 및 도 12에서와 같이 원이 아닌 다양한 도형이 될 수 있다.

도 11은 오각형을, 도 12는 육각형을 가상의 폐곡선(V)으로 하여, 나노 금속선(14,15)의 끊김 부위들이 오각형과 육각형을 따라 배치되고 있다.

그리고, 도 13 내지 15는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물의 다른 예를 나타내는 평면도로서, 나노 구조물의 다른 예를 보여주고 있으며, 도 14는 도 13의 나노 구조물(13)에서 센서 회로의 도시를 생략하고 차폐 회로(13c) 및 회로 단절부(13a)만을 도시한 것이고, 도 15는 도 13의 나노 구조물에서 차폐 회로 및 회로 단절부의 도시를 생략하고 센서 회로(13b)만을 도시한 것이다.

물론, 실제 나노 구조물(13)에서는 센서 회로(13b)와 차폐 회로(13c)가 도 12에 나타낸 바와 같이 나노 금속선의 끊김 구조에 의해 전기적으로 단절된 상태로 동일 평면상에 인접 배치된다.

도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이, 모아레 현상을 방지하기 위해서 차폐 회로(13c)의 나노 금속선과 비교하여 센서 회로(13b)의 나노 금속선이 소정의 각도로 기울어져 있을 수 있고, 이에 도 10의 실시예와 달리 각 센서 회로들이 차폐 회로에 대해 소정의 각도로 기울어져 있는 구조가 된다.

또한, 이웃 배치된 센서 회로들 간에 기울어진 각도가 서로 다를 수 있으며, 도 15를 참조하면, 원 안의 센서 회로(13b)들이 좌측부터 0도, 15도, 30도, 45도 등으로 기울어져 있음을 볼 수 있다.

또한, 도 16과 도 17은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제2 전자파 차폐 소재(10)에서 나노 구조물의 또 다른 예를 나타내는 평면도로서, 나노 금속선이 형성하고 있는 최소 단위의 폐곡선이 삼각형인 예를 보여주고 있다.

도 16에는 가상의 폐곡선(V)이 표시되어 있으며, 가상의 폐곡선(V)을 원으로 하여, 원을 따라 나노 금속선의 끊김 부위가 배치됨을 보여주고 있다.

도 17을 참조하면, 나노 구조물(13)은, 나노 금속선의 삼각형을 적어도 하나 이상 포함하는 센서 회로(13b)와, 나노 금속선의 끊김 부위에 의해 상기 센서 회로와는 전기적으로 단절되어 있는 센서 회로 주변의 차폐 회로(13c)와, 정해진 나노 구조물 영역 간의 경계 부분을 따라서 배치되는 회로 단절부(13a)를 포함하여 구성된다.

이때, 차폐 회로(13c)와 회로 단절부(13a)에서는 나노 금속선이 X축 방향과 Y축 방향으로 길게 배치되고, 센서 회로(13b)들은 그 나노 금속선들이 도 13 내지 도 15의 실시예와 마찬가지로 차폐 회로(13c)의 나노 금속선들에 대해 정해진 각도로 기울어져 있도록 배치된다.

또한, 이웃한 센서 회로들은 기울어진 각도가 서로 다르게 되어 있다.

이와 같이 하여, 디스플레이 표면을 포함하여 스마트폰(101)의 전면에 부착될 수 제2 전자파 차폐 소재(10)에 대해 상세히 설명하였는바, 본원 출원인은 상기한 제2 전자파 차폐 소재(10)로 사용 가능한 상술한 전자파 차폐 소재에 대해 이미 특허 출원한 바 있다(특허출원번호 제10-2017-0024453호, 2017.2.24. 출원).

상기 특허 출원 시 전자파 차폐 소재의 제조 방법에 대해서도 상세히 설명하고 개시하였는바, 제2 전자파 차폐 소재(10)의 제조 방법에 대해서는 상기 특허 출원에서 개시하고 있는 방법이 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 스마트폰(101)의 후면 쪽은 배터리와 함께 전자파가 방사되는 여러 가지의 안테나들이 내장되어 있는 쪽이며, 이곳은 터치 입력 기능이 필요하지 않은 부위이므로, 스마트폰(101)의 후면에 부착되는 제3 전자파 차폐 소재(20)는 제1 전자파 차폐 소재(9)와 동일한 것이 사용될 수 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서 개시하고 있는 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있다.

물론, 터치 입력 기능이 필요하지는 않지만, 전차파 차폐 기능을 갖는 제2 전자파 차폐 소재(10)와 동일한 것이 사용될 수도 있다.

이때, 배터리 후면에 부착되는 제3 전자파 차폐 소재(20)로는 사용자의 기호에 따라 투명, 반투명, 불투명 소재가 사용될 수 있으나, 투명할 필요가 없다면, 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선은 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 수준, 즉 마이크로 스케일 수준의 선 폭 범위를 가지도록 형성할 수 있다.

다음으로, 광학장치부(120)와 후방 본체부(130)가 결합된 상태에서 스마트폰(101)의 디스플레이 쪽을 향하게 되는 광학장치부(120)의 전면부, 헤드셋(100) 착용 시 사용자의 눈 쪽을 향하게 되는 후방 본체부(130)의 후면부에도 전자파 차폐 소재가 부착될 수 있다.

또한, 각 렌즈(122)의 전면과 후면 중 어느 하나의 면 또는 양면 모두에도 별도의 전자파 차폐 소재가 부착될 수 있다.

이하에서는 광학장치부(120)의 전면부에 부착되는 전자파 차폐 소재(30)를 제4 전자파 차폐 소재라 칭하고, 후방 본체부(130)의 후면부에 부착되는 전자파 차폐 소재(40)를 제5 전자파 차폐 소재라 칭하며, 렌즈(122)의 전면과 후면에 부착되는 전자파 차폐 소재(50)를 제6 전자파 차폐 소재라 칭하기로 한다.

광학장치부(120)의 전면부는 렌즈(122)가 위치하는 좌우 양측 두 개구부(121)를 제외한 개구부 주변의 부분으로서, 광학장치부(120)의 전면부에 부착되는 제4 전자파 차폐 소재(30)는 개구부에 해당하는 부분에 홀(31)이 형성된 구조로 되어 있다.

상기한 광학장치부(120)의 전면부는 스마트폰(101)이 가상현실 헤드셋(100)에 장착되었을 때 스마트폰(101)을 향하게 되는 부분으로, 스마트폰(101)의 전면부(디스플레이가 위치함)와 측면부를 통해 방출되는 전자파에 노출되는 부분이 되고, 더불어 외부 전원과 연결되어 발생하는 전자파에 노출되는 부분이 된다.

또한, 광학장치부(120)의 전면부를 통해 사용자의 눈과 두뇌에 전자파가 작용할 수 있다.

따라서, 광학장치부(120)의 전면부에도 표면에 제4 전자파 차폐 소재(30)가 형성 내지 부착되며, 제4 전자파 차폐 소재(30)로는 투명도가 중요하지 않으므로 제1 전자파 차폐 소재(9)와 동일한 것이 사용될 수 있다.

즉, 광학장치부(120)의 전면부에 금속을 코팅하여 전자파를 차폐할 수 있는 금속 박막을 형성하거나, 별도로 제작된 전자파 차폐 소재를 부착하는 것이며, 예로서 특허문헌 1에 개시되어 있는 전자파 차폐 소재나, 그 밖에 전자파 차폐가 가능한 차폐 패턴이 인쇄된 필름을 부착할 수 있다.

다만, 특허문헌 1에 개시되어 있는 전자파 차폐 소재와 같이 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재를 사용할 경우, 제4 전자파 차폐 소재(30)의 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선의 선 폭 범위는 30 ~ 40 ㎛로 할 수 있다.

다만, 이러한 나노 금속선의 선 폭 범위에서는 나노 금속선이 눈으로 보이게 되므로 제4 전자파 차폐 소재(30)가 투명한 소재라 할 수 없다.

후방 본체부(130)의 후면부는 사용자의 눈 쪽을 향하게 되는 부분으로서, 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋(100)에서 사용자의 눈 및 두뇌와 가장 가까이 위치하는 부위가 된다.

따라서, 후방 본체부(130)의 후면부를 통해 전자파가 전달되지 않도록 확실히 전자파를 차단해주는 것이 필요하며, 후방 본체부(130)의 후면부는 전자파를 제대로 차폐하는 것이 매우 중요하다.

상기 후방 본체부(130)의 후면부는 렌즈(122)가 위치하는 좌우 양측 두 개구부(131)를 제외한 개구부 주변의 부분으로서, 후방 본체부(130)의 후면부에 부착되는 제5 전자파 차폐 소재(40)는 개구부에 해당하는 부분만큼 홀(41)이 형성된 구조로 되어 있다.

제5 전자파 차폐 소재(40)로는 투명도가 중요하지 않으므로 제1 전자파 차폐 소재(9) 또는 제4 전자파 차폐 소재(30)와 동일한 것이 사용될 수 있다.

다만, 특허문헌 1에 개시되어 있는 전자파 차폐 소재와 같이 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재를 사용할 경우, 제5 전자파 차폐 소재(40)의 나노 구조물을 구성하는 나노 금속선의 선 폭 범위는 제4 전자파 차폐 소재(30)와 마찬가지로 30 ~ 40 ㎛로 할 수 있다.

그리고, 렌즈(122)는 가상현실 헤드셋(100)에서 모든 영상을 받아들여서 사용자의 눈으로 전달하므로 사용자의 눈에 전자파의 영향을 가장 많이 줄 수 있는 구성부이며, 영상 품질을 저하시키지 않기 위해서는 렌즈(122)에 부착되는 제6 전자파 차폐 소재(50)의 투명성이 최대한 확보되어야 한다.

이때, 렌즈(122)의 전면과 후면에 각각 제6 전자파 차폐 소재(50)를 부착하는데, 제6 전자파 차폐 소재(50)로는 특허문헌 1에 개시되어 있는 나노 구조물을 이용한 전자파 차폐 소재 및 제2 전자파 차폐 소재(10)와 동일한 것이 사용될 수 있다.

바람직하게는 나노 금속선이 5nm ~ 8㎛의 선 폭 범위를 가지는 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 광 투과율과 투명성을 최대한 확보할 수 있도록 나노 구조물을 구성하고 있는 나노 금속선의 선 폭이 1㎛ 이하인 것, 더욱 바람직하게는 나노 금속선의 선 폭 범위가 300 ~ 800 nm인 것을 사용할 수 있다.

그리고, 제6 전자파 차폐 소재(50)의 내마모성 또한 중요하므로, 제6 전자파 차폐 소재(50)의 양쪽 면 중 렌즈 접합 상태에서의 바깥 표면이 되는 면에 투명한 재질로 내마모 코팅을 실시하는 것이 가능하다.

또는 제6 전자파 차폐 소재(50)로서, 도 9에 나타낸 바와 같이 투면 고정 필름(16)을 적층한 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있고, 지지 기판(11)에서 나노 구조물(13)이 적층된 면의 반대쪽 면에 별도의 투명 필름을 접합하거나 투명 수지층을 적층 형성한 전자파 차폐 소재가 사용될 수 있다.

이 경우, 상기 제6 전자파 차폐 소재(50)의 고정 필름(16)이 렌즈(122) 표면에 접합되거나, 제6 전자파 차폐 소재(50)의 지지 기판(11)에 접합된 투명 필름 또는 투명 수지층이 렌즈(122) 표면에 접합되도록 할 수 있다.

이때, 렌즈(122) 표면에 접합되는 고정 필름(16) 또는 지지 기판(11) 위의 투명 필름이나 투명 수지층은, 투명한 접착제를 사용하여 렌즈(122) 표면에 접착될 수도 있으나, 점착성을 가지도록 형성 내지 제작하여 렌즈(122) 표면에 쉽게 접합 및 고정되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 고정 필름(16)은 전술한 바와 같이 기 제작된 투명한 필름을 홈 구조물(12)의 한쪽 면에 열 융착 또는 접착 등을 통해 합지시키는 방법으로 설치되거나, 나노 구조물(13) 위에 수지를 도포한 후 자외선 등으로 경화시킨 필름 형태의 투명 수지층으로 구현될 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 가상현실 헤드셋에서는 전자파가 방출될 수 있는 각 부위별로 최적의 전자파 차폐 소재가 부착됨으로써, 내부에 장착된 스마트폰 등의 전자기기나 전기회로부, 전기접속부 등에서 발생하는 유해한 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있고, 사용자 신체가 헤드셋으로부터 방출되는 전자파에 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

7 : 필름 기재 8 : 전자파 차폐층
9 : 제1 전자파 차폐 소재 10 : 제2 전자파 차폐 소재
11 : 지지 기판 12 : 홈 구조물
12a : 충전부 12b : 홈
13 : 나노 구조물 14, 15 : 나노 금속선
16 : 고정 필름 20 : 제3 전자파 차폐 소재
30 : 제4 전자파 차폐 소재 31 : 홀
40 : 제5 전자파 차폐 소재 41 : 홀
50 : 제6 전자파 차폐 소재 100: 가상현실 헤드셋
101 : 스마트폰 110 : 전면 커버용 케이스
120 : 광학장치부 121 : 개구부
122 : 렌즈 130 : 후방 본체부
131 : 개구부

Claims

디스플레이를 갖는 전자기기, 상기 전자기기를 수납할 수 있도록 된 전면 커버용 케이스, 수납된 전자기기의 후방에 배치되는 렌즈를 포함하는 광학장치부, 및 상기 광학장치부의 후방에 배치되고 사용자가 눈을 갖다댈 수 있도록 눈 안착부를 갖는 후방 본체부를 포함하는 가상현실 헤드셋에 있어서,
상기 전면 커버용 케이스, 광학장치부 및 후방 본체부 중 적어도 하나의 표면에 외부나 사용자 쪽으로 방출되는 전자파를 차폐할 수 있는 전자파 차폐 소재를 구비하여 구성되고,
디스플레이가 위치하는 전자기기의 전면에는 투명한 제2 전자파 차폐 소재가 부착되며,
상기 제2 전자파 차폐 소재는
투명 재질의 지지 기판; 및
나노미터(nm) 스케일의 선 폭과 높이를 가지는 나노 금속선이 폐곡선을 형성하도록 상기 지지 기판 위에 고정 배치되어서 구성되고, 상기 폐곡선들이 반복적으로 배열되어 있는 구조를 가지는 나노 구조물;을 포함하며,
상기 나노 구조물의 전체 영역이 각각 복수 개의 나노 금속선의 폐곡선을 포함하는 영역들로 구획되고,
상기 나노 구조물은 상기 구획된 영역들 간의 경계 부분을 따라서 상기 영역들 사이를 전기적으로 단절시키는 회로 단절부를 포함하며,
상기 회로 단절부는 상기 경계 부분을 따라서 나노 금속선들의 연결이 끊어진 끊김 구조를 배치하여서 구성되고,
상기 나노 구조물에서 구획된 상기 각 영역 내 나노 금속선으로 이루어진 금속선 회로 중 정해진 회로 영역의 외곽을 따라 연결한 가상의 폐곡선 상에 위치하는 나노 금속선 부분이 끊어진 구조로 되어 있으며,
상기 가상의 폐곡선을 따라 위치되는 나노 금속선의 끊김 부위에 의해, 상기 정해진 회로 영역 내 나노 금속선으로 이루어진 센서 회로가, 주변의 나노 금속선 회로인 차폐 회로와 전기적으로 단절된 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1에 있어서,
상기 전면 커버용 케이스의 표면 중 안쪽 면과 바깥쪽 면 중 어느 한쪽 면 또는 양쪽 면 모두에 제1 전자파 차폐 소재가 구비되고,
상기 제1 전자파 차폐 소재는,
상기 전면 커버용 케이스의 표면에 금속을 증착하여 형성한 금속 박막이거나, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 부착되는 것으로서 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1에 있어서,
상기 전자기기를 향하게 되는 광학장치부의 전면부에 제4 전자파 차폐 소재가 구비되고,
상기 제4 전자파 차폐 소재는,
상기 전면 커버용 케이스의 표면에 금속을 증착하여 형성한 금속 박막이거나, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 부착되는 것으로서 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1에 있어서,
사용자의 눈 쪽을 향하게 되는 후방 본체부의 후면부에 제5 전자파 차폐 소재가 구비되고,
상기 제5 전자파 차폐 소재는,
상기 전면 커버용 케이스의 표면에 금속을 증착하여 형성한 금속 박막이거나, 상기 전면 커버용 케이스의 표면에 부착되는 것으로서 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1에 있어서,
상기 렌즈의 전면과 후면 중 어느 하나의 면 또는 양면 모두에 투명한 제6 전자파 차폐 소재가 부착되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 5에 있어서,
상기 제2 전자파 차폐 소재 또는 제6 전자파 차폐 소재는 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재이고, 나노 금속선의 선 폭 범위가 5nm ~ 8㎛인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 5에 있어서,
상기 제2 전자파 차폐 소재 또는 제6 전자파 차폐 소재는 지지 기판 위에 나노 금속선으로 이루어진 전자파 차폐용 나노 구조물이 형성된 필름 형상의 소재이고, 나노 금속선의 선 폭 범위가 300 ~ 800 nm인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 5에 있어서,
상기 제6 전자파 차폐 소재는
투명 재질의 지지 기판; 및
나노미터(nm) 스케일의 선 폭과 높이를 가지는 나노 금속선이 폐곡선을 형성하도록 상기 지지 기판 위에 고정 배치되어서 구성되고, 상기 폐곡선들이 반복적으로 배열되어 있는 구조를 가지는 나노 구조물;을 포함하며,
상기 나노 구조물의 전체 영역이 각각 복수 개의 나노 금속선의 폐곡선을 포함하는 영역들로 구획되고,
상기 나노 구조물은 상기 구획된 영역들 간의 경계 부분을 따라서 상기 영역들 사이를 전기적으로 단절시키는 회로 단절부를 포함하며,
상기 회로 단절부는 상기 경계 부분을 따라서 나노 금속선들의 연결이 끊어진 끊김 구조를 배치하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 8에 있어서,
상기 나노 구조물에서 상기 폐곡선 하나를 둘러싸는 원들 중 최소 면적을 가지는 원의 지름에 해당하는 나노 쌍격자 특성 상수가 차폐하고자 하는 전자파의 파장 길이와 비교하여 같거나 작고,
상기 폐곡선들의 배열에 있어서 폐곡선 간의 피치가 차폐하고자 하는 전자파의 파장 길이와 비교하여 같거나 작으며,
상기 나노 구조물의 나노 금속선의 선 폭이 상기 피치의 1/2과 비교하여 같거나 작은 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 8에 있어서,
상기 폐곡선이 다각형이거나 원이거나 타원인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 9에 있어서,
상기 나노 구조물에서 동일한 형상의 폐곡선들이 반복적으로 배열되어 있을 때, 상기 폐곡선이 다각형 또는 원인 경우, 상기 피치는 이웃한 폐곡선의 중심 간의 거리인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 9에 있어서,
상기 폐곡선이 나노 금속선이 직각으로 교차되어 형성되는 정사각형 또는 직사각형인 경우, 상기 피치는 정사각형의 변의 길이 또는 직사각형의 장변과 단변의 길이인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 9에 있어서,
상기 나노 구조물에서 동일한 형상의 폐곡선들이 반복적으로 배열되어 있을 때, 상기 폐곡선이 타원인 경우, 상기 피치는 타원의 단축 길이와 장축 길이인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 8에 있어서,
상기 지지 기판에 별도로 적층되고 홈을 가지는 투명 재질의 홈 구조물을 더 포함하고, 상기 나노 금속선이 상기 홈 구조물의 홈 내측에 위치되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 14에 있어서,
상기 홈 구조물의 홈 내측에 위치된 나노 금속선을 덮을 수 있도록 상기 홈 구조물에 적층되어 나노 금속선을 고정하는 투명 재질의 고정 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 14에 있어서,
상기 나노 금속선은 상기 홈 구조물의 홈 내측에 나노 금속 입자를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 16에 있어서,
상기 나노 금속 입자는 은, 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 크롬, 백금 및 팔라듐 중에 선택된 금속의 나노 입자인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 8에 있어서,
상기 나노 구조물에서 상기 구획된 복수 개의 영역들은 동일한 크기 및 형상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 8에 있어서,
상기 회로 단절부에서 나노 금속선들의 연결이 끊어져 있는 끊김 부위는 경계 부분을 따라서 지그재그(zigzag) 형태의 경로로 굴곡지게 배치되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 8에 있어서,
상기 제6 전자파 차폐 소재의 나노 구조물에서 구획된 상기 각 영역 내 나노 금속선으로 이루어진 금속선 회로 중 정해진 회로 영역의 외곽을 따라 연결한 가상의 폐곡선 상에 위치하는 나노 금속선 부분이 끊어진 구조로 되어 있고,
상기 제6 전자파 차폐 소재에서, 상기 가상의 폐곡선을 따라 위치되는 나노 금속선의 끊김 부위에 의해, 상기 정해진 회로 영역 내 나노 금속선으로 이루어진 센서 회로가, 주변의 나노 금속선 회로인 차폐 회로와 전기적으로 단절된 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1 또는 청구항 20에 있어서,
상기 나노 구조물의 구획된 상기 각 영역은 상기 가상의 폐곡선을 따라 위치되는 나노 금속선의 끊김 부위에 의해 형성되는 복수 개의 센서 회로를 가지며, 상기 복수 개의 센서 회로는 일정 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1 또는 청구항 20에 있어서,
상기 센서 회로는 나노 금속선이 형성하는 적어도 하나 이상의 나노 금속선 폐곡선과 그로부터 연장된 나노 금속선 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1 또는 청구항 20에 있어서,
상기 가상의 폐곡선이 원인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1 또는 청구항 20에 있어서,
상기 센서 회로의 나노 금속선이 주변 차폐 회로의 나노 금속선에 대하여 정해진 각도로 기울어져 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.
청구항 1 또는 청구항 20에 있어서,
상기 센서 회로에서 나노 금속선이 형성하고 있는 최소 단위의 폐곡선은 원이나 타원, 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐가 가능한 가상현실 헤드셋.