KR102021564B1 - 플렉서블 터치스크린패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 터치스크린패널에 관한 것이다.
본 발명의 플렉서블 터치스크린패널은 필름기판과; 상기 필름기판의 적어도 일면 활성영역에 형성되는 감지전극들;을 포함하되, 상기 필름기판은, 복수의 영역으로 구분되어 영역 별로 상이한 연신율을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉서블 터치스크린패널 및 그 제조방법{Flexible Touch Screen Panel and Fabricating Method Thereof}

본 발명은 플렉서블 터치스크린패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 터치스크린패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

터치스크린패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치스크린패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.

이와 같은 터치스크린패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

터치스크린패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전용량 방식의 터치스크린패널은, 사람의 손 또는 스타일러스 펜과 같은 물체가 접촉될 때 도전성 감지셀이 주변의 다른 감지셀 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.

이와 같은 터치스크린패널은 일반적으로 액정표시장치 및 유기전계발광 표시장치와 같은 영상표시장치의 외면에 부착되어 제품화되는 경우가 많다. 따라서, 터치스크린패널은 높은 투명도 및 박막 특성이 요구된다.

또한, 최근에는 플렉서블한 영상표시장치가 개발되고 있는 추세이며, 이에 따라 플렉서블 영상표시장치 상에 부착되는 터치스크린패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.

하지만, 종래의 터치스크린패널은 유리기판 상에 ITO와 같은 투명 도전성 물질을 이용하여 형성되는 감지셀을 포함하는 구조로, 플렉서블한 특성을 만족하지 못했다.

이에 종래의 터치스크린패널을 플렉서블한 영상표시장치에 적용하기 위하여 PET 소재 등의 유연한 박막필름을 터치스크린패널의 기판으로 이용하는 방법이 제안되었다. 하지만, 박막필름을 터치스크린패널의 기판으로 이용한다 하더라도 한계변형율이 낮게 되면 구부리거나 접을 수 있는 정도의 플렉서블한 특성을 충분히 제공하지 못하면서 그 활용에 한계가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 터치스크린패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 필름기판과; 상기 필름기판의 적어도 일면 활성영역에 형성되는 감지전극들;을 포함하되, 상기 필름기판은, 복수의 영역으로 구분되어 영역 별로 상이한 연신율을 갖는 것을 특징으로 하는 플렉서블 터치스크린패널을 제공한다.

여기서, 상기 필름기판은, 소정의 중앙영역에 배치되도록 설정되며 굴곡이 가능한 연신율을 갖는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 적어도 일측에 배치되도록 설정되며 상기 제1 영역의 연신율보다 낮은 연신율을 가지면서 상기 제1 영역보다 단단하게 형성되는 제2 영역을 포함할 수 있다.

또한, 상기 필름기판은 상기 제1 영역에 벤딩축을 위치시키면 구부려지거나 접힐 수 있도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 영역은 폴리다이메틸실록산 및 폴리우레탄 중 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 영역은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드 및 폴리에테르술폰으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 영역은, 상기 제1 영역의 상측 및 하측 중 적어도 한 측, 또는 상기 제1 영역의 좌측 및 우측 증 적어도 한 측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 필름기판은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 사이에 배치되며 상기 제1 영역의 연신율과 상기 제2 영역의 연신율 사이의 연신율을 갖는 제3 영역을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제3 영역은, 상기 제1 영역에 인접한 일 측으로부터 상기 제2 영역에 인접한 다른 측으로 갈수록 경화정도가 점진적으로 증가하는 폴리머 필름소재로 형성될 수 있다.

또한, 상기 감지전극들 각각은 연성을 갖는 불투명 금속이 메쉬형태의 세선들로 패터닝되어 구현될 수 있다.

또한, 상기 플렉서블 터치스크린패널은 상기 필름기판의 다른 일면에 전면적으로 배치된 기능성 코팅층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 지지기판 상에 필름소재를 코팅 및 경화하여 필름기판을 형성하는 단계와; 상기 필름기판 상에 감지전극들을 포함한 터치감지패턴을 형성하는 단계와; 상기 지지기판과 상기 필름기판을 분리하는 단계;를 포함하되, 상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 지지기판의 영역을 구분하고 상기 영역별로 상이한 필름소재를 코팅함에 의해 상기 필름기판이 영역별로 상이한 재료로 형성되도록 함을 특징으로 하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 멀티 슬릿 코터(Multi Slit Coater)를 이용하여 상기 지지기판의 영역별로 상이한 필름소재를 코팅할 수 있다.

또한, 상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 플렉서블 터치스크린패널 내 소정의 중앙영역을 제1 영역으로, 상기 제1 영역의 적어도 일측에 배치되는 영역을 제2 영역으로 구분하여 상이한 필름소재를 코팅하되, 상기 제2 영역에는 상기 제1 영역에 코팅되는 필름소재보다 단단한 필름소재를 코팅할 수 있다.

또한, 상기 제1 영역에는 폴리다이메틸실록산 및 폴리우레탄 중 선택된 하나 이상의 필름소재를 코팅하고, 상기 제2 영역에는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드 및 폴리에테르술폰으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 필름소재를 코팅할 수 있다.

또한, 상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 제3 영역을 더 구분하여 배치하고, 상기 제3 영역에는 상기 제1 영역에 코팅되는 필름소재보다는 단단하되 상기 제2 영역에 코팅되는 필름소재보다는 무른 폴리머 필름소재를 코팅할 수 있다.

또한, 상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 제3 영역을 더 배치하여 폴리머 필름소재를 코팅 및 경화하되, 상기 제1 영역 측으로부터 상기 제2 영역 측으로 갈수록 상기 제3 영역 내에 코팅된 필름소재가 점진적으로 큰 경화도를 갖도록 상기 필름기판을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 영역 측으로부터 상기 제2 영역 측으로 갈수록 상기 제3 영역 내에 코팅된 필름소재 내에 포함되는 경화제를 점진적으로 증가시켜 경화하거나, 혹은 광개시제의 함량을 점진적으로 증가시켜 UV 경화할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 플렉서블 터치스크린패널은 복수의 영역으로 구분되어 영역별로 상이한 연신율을 갖는 필름기판을 구비한다. 이에 의해, 소비자의 다양한 요구에 부응하여 영역별로 경도 및 연신율 등을 최적화하여 설계할 수 있고, 특히 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 터치스크린패널을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널의 구성 일례를 도시한 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 터치스크린패널의 I-I'선 및 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 터치스크린패널의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3 내지 도 4에 도시된 필름기판이 구부려지거나 접혔을 때의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치스크린패널을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널의 제조방법을 순차적으로 도시한 평면도 및 이에 대응하는 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 터치스크린패널의 제조단계 중에 필름기판을 형성하는 방법을 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널의 구성 일례를 도시한 평면도이다. 그리고, 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 터치스크린패널의 I-I'선 및 II-II'선에 따른 단면도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널은, 플렉서블한 특성을 갖는 필름기판(10)과, 상기 필름기판(10)의 적어도 일면에 형성된 제1 및 제2 감지전극들(50, 60)과, 상기 제1 및 제2 감지전극들(50, 60)을 패드부(200)에 위치한 복수의 패드들(210)과 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 위치검출라인들(150, 160)을 포함한다. 추가적으로, 본 실시예에 의한 터치스크린패널은 제1 및 제2 위치검출라인들(150, 160)과 패드들(210) 사이를 연결하는 제1 및 제2 연결부(250, 260)를 더 포함한다.

여기서, 다수의 감지전극들(50, 60)이 형성되는 영역은 터치위치 검출이 가능한 활성영역(Active Area, AA)이며, 위치검출라인들(150, 160), 연결부(250, 260) 및 패드부(200) 등이 형성되는 영역은 상기 활성영역(AA)의 외곽에 배치되는 비활성영역(Non-Active Area, NA)이다.

또한, 본 실시예의 경우 비활성영역(NA)은 위치검출라인들(150, 160)이 형성된 제1 비활성영역(NA1)과, 상기 제1 비활성영역(NA1)의 외곽부에 위치하여 위치검출라인들(150, 160)을 패드부(200)에 구비된 각각의 패드들(210)과 연결하는 연결부(250, 260)가 형성된 제2 비활성영역(NA2)으로 나뉜다.

제1 감지전극들(50)은 제1 방향, 예컨대 X축 방향을 따른 행 라인 단위로 연결되도록 길게 형성되되, 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향, 예컨대 Y축 방향을 따라 다수 배열될 수 있다.

또한, 제2 감지전극들(60)은 제2 방향을 따른 열 라인 단위로 연결되도록 길게 형성되되, 제1 방향을 따라 다수 배열될 수 있다.

이러한 감지전극들(50, 60)은 일례로 연성의 불투명 도전물질을 메쉬형태의 세선으로 패터닝함에 의해 구성될 수 있다. 감지전극들(50, 60)을 형성하는 데에 이용가능한 도전물질로는 불투명 금속으로서의 Ag, Al, Cu, Cr, Ni 등과 같은 저저항 금속 또는 은 나노 와이어(AgNW)와 같은 나노 금속 도전막이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이때, 감지전극들(50, 60)이 메쉬형태로 형성되므로 이들 각각의 내부에는 다수의 개구부(70)가 존재하고, 따라서 감지전극들(50, 60)이 불투명한 금속으로 형성된다 하더라도 가시화를 방지할 수 있다.

이와 같이 연성을 갖는 도전물질을 메쉬형태의 세선으로 패터닝함에 의하여 감지전극들(50, 60)을 형성하게 되면, 감지전극들(50, 60) 자체가 유연성을 갖게되면서 플렉서블 터치스크린패널에 적용이 용이하다.

다만, 이러한 감지전극들(50, 60)의 구조는 후술할 본원발명의 특징적인 구성, 즉 구부리거나 접을 수 있는 필름기판을 구현하여 플렉서블한 특성을 향상시키는 구성에 적합한 감지전극들(50, 60)의 일례를 개시한 것으로, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, ITO와 같은 투명 도전성 물질을 이용하여 감지전극들을 형성하되 구부려지거나 접힐 수 있도록 설정된 영역에서는 감지전극들의 크기나 이들 사이의 간격을 조절함에 의하여 본원발명의 필름기판에 적용이 가능한 감지전극들을 구현할 수도 있을 것이다.

한편, 불투명 금속으로 감지전극들(50, 60)을 형성하는 경우에는 특유의 금속 반사 광택 및 표면 반사율이 증가됨에 따라 사용자가 이를 시인할 수 있어 고품위 제품을 구현하기 어려운 단점이 있다. 이 경우, 감지전극들(50, 60)이 형성된 필름기판(10) 상에 플렉서블한 특성을 갖는 편광필름(미도시) 등을 부착함에 의하여 이러한 시인성 문제를 개선할 수 있다.

감지전극들(50, 60)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 제1 감지전극들(50)은 제1 방향을 따라 다수가 배열되는 제1 감지셀들(51) 및 상기 제1 감지셀들(51)을 상호간 전기적으로 연결하는 제1 연결패턴들(52)로 구성될 수 있고, 제2 감지전극들(60)은 제2 방향을 따라 다수가 배열되는 제2 감지셀들(61) 및 상기 제2 감지셀들(61)을 상호간 전기적으로 연결하는 제2 연결패턴들(62)로 구성될 수 있다.

또한, 제1 감지셀들(51), 제2 감지셀들(61), 제1 연결패턴들(52), 제2 연결패턴들(62) 각각에는 다수의 개구부(70)가 형성되며, 이를 통해 메쉬 형상의 감지 전극(50, 60)이 구현될 수 있다.

이때, 제1 감지셀들(51)과 제2 감지셀들(61)은 마름모 형상을 가질 수 있으나, 본 발명의 실시예에 의한 감지셀의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

특히 감지셀들(51, 61)이 형성된 필름기판(10) 하부에는 다수의 화소들이 규칙적으로 배열되어 화상을 표시하는 표시패널이 배열되는데, 이 경우 감지셀들(51, 61)의 형상 및 배열이 규칙성을 갖는 경우 표시패널 내의 화소들과 간섭에 의해 모아레(Moire) 현상이 발생되어 표시 품질이 저하될 가능성이 있으므로, 감지셀들(51, 61)의 테두리를 랜덤한 곡선 형상으로 구현함에 의해 이러한 문제를 극복할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 감지셀들(51, 61)이 동일한 마름모 형상으로 구현됨을 그 예로 설명한다.

한편, 제1 감지전극들(50)의 일단에는 각각의 제1 위치검출라인들(150)이 연결되고, 제2 감지전극들(60)의 일단에는 각각의 제2 위치검출라인들(160)이 연결된다. 이러한 제1 위치검출라인들(150) 및 제2 위치검출라인들(160)은 감지전극들(50, 60)로부터 검출되는 신호를 제1 및 제2 연결부(250, 260) 및 패드부(200)에 구비된 각각의 패드들(210)을 경유하여 외부의 터치 구동 회로(미도시)로 전달할 수 있다. 이에 의해, 터치 구동 회로는 사용자의 터치 위치를 파악할 수 있다.

이때, 제1 위치검출라인들(150)은 자신과 연결된 제1 감지전극들(50)과 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 제2 위치검출라인들(160)은 자신과 연결된 제2 감지전극들(60)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 위치검출라인들(150, 160)을 감지전극들(50, 60)과 동일한 공정을 통해 형성할 수 있으므로, 공정이 보다 간소화될 수 있다.

또한, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니나, 본 실시예에서 연결부(250, 260)는 복층의 배선구조로 설계될 수 있다.

예컨대, 제1 감지전극들(50) 및 이와 연결된 제1 위치검출라인들(150)은 필름기판(10)의 일면 상에 형성되고, 제2 감지전극들(60) 및 이와 연결된 제2 위치검출라인들(160)은 절연막(300) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예는 절연막(300)이 제1 감지전극들(50) 및 제2 감지전극들(60) 사이에 전면적으로 형성된 2 레이어 구조로 구현된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 감지전극들(50) 및 제2 감지전극들(60)은 동일 레이어에 배치될 수 있고, 이 경우 이들의 교차부에만 국부적으로 절연막이 형성될 수 있다.

한편, 감지전극들(50, 60)이 2 레이어 구조로 구현되는 경우, 절연막(300)은 활성영역(AA) 및 제1 비활성영역(NA1)과 중첩되는 영역 상에만 형성되며, 패드부(200) 및 연결부(250, 260)가 형성된 제2 비활성영역(NA2)에는 절연막(300)이 형성되지 않는다. 이는 패드부(200)를 터치 구동 회로가 실장된 연성인쇄회로기판(FPCB)(미도시)과 쉽게 압착시키기 위함이다.

다만, 이 경우 제1 위치검출라인들(150)과 패드들(210) 사이에 연결된 제1 연결부(250)는 제2 비활성영역(NA2)에 위치하여 절연막(300)에 의해 보호받지 못하고 노출되기 때문에, 상기 절연막(300) 상에 위치하는 제2 감지전극들(60) 및 제2 위치검출라인들(160)의 패터닝 공정 시 오버 에칭(over etching)에 의해 단선이 될 수 있는 문제가 있다.

또한, 제2 위치검출라인들(160)과 패드들(210) 사이에 연결된 제2 연결부(260)의 경우도 상기 제2 위치검출라인들(160)은 절연막(300) 상에 형성되고 제2 연결부(260)는 절연막(300) 외부의 제2 비활성영역(NA2)에 위치하므로, 상기 절연막(300)의 두께에 의한 단차로 인해 상기 제2 위치검출라인들(160)과 제2 연결부(260)의 연결이 끊어질 수 있다는 문제가 있다.

이에 본 실시예에서는 이러한 문제를 극복하기 위하여 제1 및 제2 위치검출라인들(150, 160)과 패드들(210) 사이를 연결하는 제1 및 제2 연결부(250, 260)를 복층 구조의 배선으로 구현한다.

보다 구체적으로, 도 2a에 도시된 바와 같이 제1 연결부(250)는 필름기판(10) 상에 형성된 제1 하부배선(152) 및 상기 제1 하부배선(152)과 중첩되고 일측 끝단이 절연막(300) 상으로 연장된 제1 상부배선(162)의 복층 배선 구조로 구현될 수 있다.

이때, 제1 하부배선(152)은 제1 위치검출라인(150)과 일체형으로 연결된 것으로서, 제1 비활성영역(NA1)의 필름기판(10) 상에 형성된 제1 위치검출라인(150)이 제2 비활성영역(NA2)으로 연장되어 구현될 수 있다. 즉, 제1 하부배선(152)은 절연막(300)이 형성되지 않은 제2 비활성영역(NA2)로 연장된 제1 위치검출라인(150)이다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이 제1 연결부(250)을 제1 하부배선(152)만으로 구현할 경우에는 상기 절연막(300) 상에 위치하는 제2 감지전극들(60) 및 제2 위치검출라인들(160)의 패터닝 공정 시 오버 에칭(over etching)에 의해 단선이 될 수 있으므로, 본 실시예에서는 상기 제1 하부배선(152)와 중첩되도록 그 상부에 제1 상부배선(162)이 형성된다.

이때, 제1 상부배선(162)은 상기 제2 감지전극들(60) 및 제2 위치검출라인들(160)과 동시에 형성된다. 단, 제1 상부배선(162)은 제1 위치검출라인들(150)이 제2 비활성영역(NA2)으로 연장된 제1 하부배선들(152)이 오버 에칭됨을 방지하기 위해 형성되는 것이므로, 플로팅된 상태 즉, 제2 위치검출라인들(160)과는 전기적으로 연결되지 않는다.

따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 제1 상부배선(162)은 이와 대응되는 제1 하부배선(152)과 중첩되고 일측 끝단이 절연막(300) 상으로 연장되어 끊어진 형상으로 구현된다.

다음으로 도 2b는 제2 연결부(260)의 단면 구조를 나타내는 도면으로서, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제2 연결부(260)는 박막필름(10) 상에 형성되고 일측 끝단이 절연막(300) 하부로 일부 연장된 제2 하부배선(154) 및 상기 제2 하부배선(154)과 중첩되고 절연막(300) 상에 형성된 제2 위치검출라인(160)과 연결된 제2 상부배선(164)의 복층 배선 구조로 구현된다.

이때, 상기 제2 상부배선(164)은 도 2b에 도시된 바와 같이 제2 위치검출라인(160)과 일체형으로 연결된 것으로서, 상기 제1 비활성영역(NA1)의 절연막(300) 상에 형성된 제2 위치검출라인(160)이 제2 비활성영역(NA2)으로 연장되어 구현된다. 즉, 상기 제2 상부배선(164)은 절연막(300)이 형성되지 않은 제2 비활성영역(NA2)로 연장된 제2 위치검출라인(160)이다.

이에 앞서 언급한 바와 같이 제2 연결부(260)를 상기 제2 상부배선(164)만으로 구현할 경우에는 상기 절연막(300)의 두께에 의한 단차로 인해 상기 제2 위치검출라인(160)과 제2 연결부(260)의 연결이 끊어질 수 있으므로, 본 실시예에서는 상기 제2 상부배선(164)와 중첩되도록 그 하부에 제2 하부배선(154)이 형성된다.

이때, 제2 하부배선(154)은 제1 감지전극들(50) 및 제1 위치검출라인들(150)과 동시에 형성된다. 단, 상기 제2 하부배선(154)은 제2 위치검출라인들(160)이 제2 비활성영역(NA2)으로 연장된 제2 상부배선들(164)의 단차를 보상하기 위해 형성되는 것이므로, 플로팅된 상태 즉, 제1 위치검출라인들(150)과는 전기적으로 연결되지 않는다.

따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이 제2 하부배선(154)은 이와 대응되는 제2 상부배선(164)과 중첩되고 일측 끝단이 절연막(300) 하부로 연장되어 끊어진 형상으로 구현된다.

전술한 바와 같은 본 실시예에 의한 터치스크린패널의 구성에 의하면, 감지전극들(50, 60)이 다수의 개구부(70)를 갖는 메쉬형태로 패터닝되면서 그 재료에 대한 제약이 감소하여 일례로 연성을 갖는 불투명 금속으로 형성될 수 있음은 물론, 위치검출라인들(150, 160)과 패드부(200) 사이의 연결도 안정화된다. 이에 따라, 외력에 의해 형태변형이 발생되는 플렉서블 터치스크린패널을 구현하기에 적합하다.

단, 플렉서블 터치스크린패널을 구현하기 위해서는 무엇보다도 필름기판(10)이 플렉서블한 특성을 가져야만 한다. 이에 PET나 PI 소재 등의 박막필름을 이용하여 플렉서블 터치스크린패널을 제조하는 방안이 제시되었다. 하지만, 박막필름을 이용하여 플렉서블 터치스크린패널을 구현하더라도 전반적으로 확보되어야하는 소정의 경도조건 등을 만족해야 했으며, 이 경우 한계 변형율이 낮아 구부리거나 접을 수 있는 정도의 플렉서블한 특성은 충분히 제공되지 못하였다. 특히 박막필름의 전영역이 동일한 정도의 연신율을 가지므로 특정영역을 구부리거나 접을 수 있도록 영역별로 경도 및 연신율 등을 최적화하기 어려워, 그 활용에 한계가 있었다.

따라서, 본 발명에서는 다양한 소비자들의 요구조건에 부합하여 영역별로 상이한 연신율을 갖는 플렉서블 터치스크린패널을 개시함에 의해 그 활용도를 확장할 수 있도록 하며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 3 내지 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널을 도시한 평면도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시된 터치스크린패널의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 3 내지 도 4에 도시된 필름기판이 구부려지거나 접혔을 때의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

단, 본 발명에서 감지전극 등은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 연성을 갖는 불투명 금속을 메쉬형태의 세선으로 패터닝함에 의해 구성될 수도 있고, 혹은 투명전극으로 구성되되 그 크기나 간격 등이 필름기판의 영역별로 조절된 형태로 구성되는 등 다양하게 변경실시될 수 있다. 따라서, 도 3 내지 도 5에서 본 발명의 특징적 구성인 필름기판에 대해서는 상세히 도시 및 설명하되, 감지전극 등은 개략적으로만 도시하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널은 필름기판(10)과, 상기 필름기판(10)의 적어도 일면, 예컨대 배면의 활성영역(AA)에 형성되는 감지전극들(50, 60)과, 상기 필름기판(10)의 적어도 일면 비활성영역(NA)에 형성되는 위치검출라인들(150, 160)을 포함한다. 또한, 윈도우 일체형으로 구현되는 터치스크린패널의 경우, 비활성영역(NA)에 블랙매트릭스(BM)와 같은 장식층을 더 포함하여 구성될 수 있다.

단, 본 발명에 의한 터치스크린패널의 필름기판(10)은 복수의 영역으로 구분되며, 각 영역들은 상이한 경도 및 연신율을 갖도록 구현됨을 특징으로 한다.

일례로, 필름기판(10)은, 소정의 중앙영역에 배치되도록 설정되며 굴곡이 가능한 정도의 연신율을 갖는 제1 영역(10a)과, 상기 제1 영역(10a)의 적어도 일측에 배치되도록 설정되며 상기 제1 영역(10a)의 연신율보다 낮은 연신율을 가지면서 상기 제1 영역(10a)보다 단단하게 형성되는 제2 영역(10b)과, 상기 제1 영역(10a)과 제2 영역(10b)의 사이에 배치되며 상기 제1 영역(10a)의 연신율과 상기 제2 영역(10b)의 연신율 사이값의 연신율을 갖는 제3 영역(10c)을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 필름기판(10)이 반드시 제3 영역(10c)을 포함하는 것에 한정되는 것은 아니며, 제3 영역(10c)은 필요에 따라 추가 또는 제거될 수 있다.

제1 영역(10a)은 외력에 대해 쉽게 형태변형이 일어나 굴곡되는 굴곡부로서, 예컨대 제1 영역(10a)에 벤딩축을 위치시키면 상기 벤딩축을 중심으로 도 5의 (a)와 같이 구부려지거나 도 5의 (b)와 같이 접힐 수 있도록 형성될 수 있다.

이를 위해, 제1 영역(10a)은 연신율이 높은 소프트한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 제1 영역(10a)은 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane, 이하, PDMS) 및 폴리우레탄(Polyurethane) 중 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 이러한 재료들은 무른 특성을 가지며, 따라서 폴리다이메틸실록산 및/또는 폴리우레탄으로 제1 영역(10a)을 형성하면 상기 제1 영역(10a)의 연신율이 대략 160% 내지 180%가 되도록 형성할 수 있어 구부려 말거나, 접을 수 있는 플렉서블 영상표시장치에 유용하게 적용가능한 플렉서블 터치스크린패널을 구현할 수 있다.

다만, 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 터치스크린패널이 요구되는 경우라 하더라도 터치스크린패널 전반적으로 확보되어야 하는 소정의 경도조건이 동시에 확보되도록 요구되는 경우도 있다. 예컨대, 소정의 영역에서는 접혀질 수 있도록 하되, 나머지 영역은 상대적으로 단단하게 형성되도록 하여 윈도우 일체형으로 구현가능토록 요구되는 등 터치스크린패널의 영역별로 그 요구조건이 상이하게 설정될 수 있다.

이와 같은 다양한 요구조건을 만족하기 위하여 본 발명은 영역별로 상이한 경도 및 연신율을 갖는 필름기판(10)을 개시하며, 이 경우 제1 영역(10a)의 적어도 일측에 배치되는 제2 영역(10b)은 상기 제1 영역(10a)의 연신율보다 낮은 연신율을 가지면서 상대적으로 단단하게 형성되어 터치스크린패널의 전반적인 경도조건을 만족할 수 있도록 설계될 수 있다.

이를 위해, 제2 영역(10b)은 소정의 경도, 일례로 약 2H 내지 6H 정도의 경도 확보가 가능하면서도 약간의 연신율, 예컨대 2% 내지 4%의 연신율을 제공할 수 있는 소정의 필름재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 영역(10b)은 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리이미드(Polyimide) 및 폴리에테르술폰(Polyethersulfone)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다.

이러한 제2 영역(10b)은 제1 영역(10a)의 적어도 일 측에 배치될 수 있는 것으로 소정의 경도확보가 요구되는 곳에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 영역(10b)은 제1 영역(10a)의 상측 및/또는 하측, 또는 상기 제1 영역(10a)의 좌측 및/또는 우측에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니나, 필름기판(10)은 상기 제1 영역(10a)과 제2 영역(10b)의 사이에 배치되는 제3 영역(10c)을 더 포함할 수 있다.

제3 영역(10c)은 제1 영역(10a)의 연신율과 제2 영역(10b)의 연신율 사이값의 연신율을 갖도록 형성되며, 상기 제1 영역(10a)과 제2 영역(10b)의 사이에서 이들의 결합력을 향상시킬 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 제3 영역(10c)은 제1 영역(10a)에 인접한 일 측으로부터 제2 영역(10b)에 인접한 다른 측으로 갈수록 경화 정도가 점진적으로 증가하는 폴리머 필름소재로 형성될 수 있다.

일례로, PDMS로 제3 영역(10c)을 형성하되, 제1 영역(10a)에 인접한 일 측으로부터 제2 영역(10b)에 인접한 다른 측으로 갈수록 경화제 함량을 점진적으로 증가시키면서(일례로, 0.1%로부터 5%로 점진적으로 증가시키면서) 제3 영역(10c)을 형성함에 의하여 제1 영역(10a)으로부터 제3 영역(10c)을 경유하여 제2 영역(10b)으로 갈수록 경도가 점진적으로 증가하도록 함과 아울러 제1 영역(10a)과 제2 영역(10b) 사이의 접착력을 강화시킬 수 있다.

또는, 제3 영역(10c)을 UV 경화할 시에 광개시제(Photoinitiator)의 함량을 점진적으로 조절함에 의해(일례로, 0.1%로부터 5%로 점진적으로 증가시키면서) 제3 영역(10c)의 경화도를 점진적으로 조절할 수 있고, 이에 따라 연신율을 조절할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 플렉서블 터치스크린패널은 복수의 영역으로 구분되어 영역 별로 상이한 연신율을 갖는 필름기판(10)을 구비한다. 이에 의해, 소비자의 다양한 요구에 부응하여 영역별로 경도 및 연신율 등을 최적화하여 설계할 수 있고, 특히 구부리거나 접을 수 있는 플렉서블 터치스크린패널을 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치스크린패널을 도시한 단면도이다. 편의상, 도 6을 설명할 때 도 4와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 터치스크린패널은 하드코팅층(Hard Coating Layer)이나 지문방지코팅층과 같은 기능성 코팅층(400)을 더 포함할 수 있다. 이러한 기능성 코팅층(400)은 특히 윈도우 일체형으로 구현되는 터치스크린패널 등에 유용하게 적용될 수 있는 것으로, 터치입력이 발생되는 외면, 일례로 감지전극들(50, 60)이 형성된 배면과 대향되는 일면에 전면적으로 배치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널의 제조방법을 순차적으로 도시한 평면도 및 이에 대응하는 단면도이다. 그리고, 도 8은 도 7에 도시된 터치스크린패널의 제조단계 중에 필름기판을 형성하는 방법을 나타내는 사시도이다. 한편, 도 7 내지 도 8에서는 다수의 터치스크린패널이 하나의 지지기판 상에서 형성된 후 분리되는 예를 개시하기로 한다.

우선, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널의 제조방법은 크게, 지지기판(500) 상에 필름기판(10)을 형성하는 단계와, 상기 필름기판(10) 상에 감지전극들을 포함한 터치감지패턴(600)을 형성하는 단계와, 지지기판(500)과 필름기판(10)을 분리하는 단계를 포함하되, 필름기판(10)을 형성하는 단계에서, 상기 지지기판(500)의 영역을 구분하고 상기 영역별로 상이한 필름소재를 코팅함에 의해 필름기판(10)이 각 영역별로 상이한 재료로 형성되도록 함을 특징으로 한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 지지기판(500)을 준비한다. 여기서, 지지기판(500)은 유리와 같이 단단한 기판으로 설정된다.

이후, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 지지기판(500) 상에 필름소재를 코팅 및 경화함에 의해 필름기판(10)을 형성한다. 단 본 발명에 의해 필름기판(10)을 형성함에 있어, 각각의 플렉서블 터치스크린패널 내 소정의 중앙영역을 제1 영역(10a)으로, 상기 제1 영역(10a)의 적어도 일측, 예컨대, 상,하측에 배치되는 영역을 제2 영역(10b)으로, 상기 제1 영역(10a)과 제2 영역(10b) 사이의 영역을 제3 영역(10c)으로 구분하여 상이한 필름소재를 코팅한다. 한편, 본 발명이 반드시 제3 영역(10c)을 포함하는 것에 한정되는 것은 아니며, 상기 제3 영역(10c)은 선택적으로 추가 혹은 제거될 수 있다.

여기서, 영역별로 상이한 필름소재를 코팅하는 데에는, 도 8에 도시된 바와 같은 멀티 슬릿 코터(Multi Slit Coater)가 이용될 수 있다.

보다 구체적으로, 지지기판(500) 상에 필름소재를 코팅하는 데에는 슬릿 코터가 이용되는데, 본 발명에서는 특히 슬릿 코터가 영역 별로 서로 다른 필름소재를 코팅할 수 있도록 영역이 구분된 멀티 슬릿 코터(700)를 이용하여 지지기판(500)의 영역별로 상이한 필름소재를 코팅할 수 있도록 한다. 즉, 지지기판(500) 상에 필름소재를 코팅하는 공정은, 기판 지지대(800) 상에 지지기판(500)을 안착시킨 후, 멀티 슬릿 코터(700)에 의해 지지기판(500)의 영역별로 상이한 필름소재를 코팅함에 의해 달성될 수 있다.

예컨대, 제1 영역(10a)에는 폴리다이메틸실록산 및 폴리우레탄 중 선택된 하나 이상의 필름소재를 코팅하고, 제2 영역(10b)에는 상기 제1 영역(10a)에 코팅되는 필름소재보다는 단단한 필름소재, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드 및 폴리에테르술폰으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 필름소재를 코팅하며, 제3 영역(10c)에는 제1 영역(10a)에 코팅되는 필름소재보다는 단단하되 제2 영역(10b)에 코팅되는 필름소재보다는 무른 폴리머 필름소재를 코팅할 수 있다.

한편, 제3 영역(10c)에 폴리머 필름소재를 코팅함에 있어, 제1 영역(10a) 측으로부터 제2 영역(10b) 측으로 갈수록 상기 제3 영역(10c)에 코팅된 필름소재가 점진적으로 큰 경화도를 갖도록 필름소재를 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 영역역(10a) 측으로부터 제2 영역(10b) 측으로 갈수록 제3 영역(10c) 내에 코팅되는 필름소재 내에 포함되는 경화제를 점진적으로 증가시킬 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예로서는 제3 영역(10c) 전반적으로 동일한 코팅액으로 코팅하되 이후의 경화공정에서 UV 경화정도가 달라지도록 광개시제의 함량을 점진적으로 증가시킬 수도 있다.

멀티 슬릿 코터(700)는 슬릿 노즐(710)과 코팅액 공급부(720)를 포함하여 구성되며, 슬릿 노즐(710)은 코팅액 공급부(720)로부터 코팅액을 공급받아 지지기판(500) 상에 코팅액을 분사하되 내부에 그 영역이 구분되어 영역 별로 상이한 코팅액을 분사할 수 있도록 설계될 수 있다. 한편, 코팅액 공급부(720)는 코팅액 탱크(721)와 질량유속제어기(Mass Flow Controller, MFC)(722)를 포함하며 이때 코팅액 탱크(721)에는 해당 영역에 대응되는 코팅액이 공급될 수 있다.

멀티 슬릿 코터(700)에 의해 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 지지기판(500)의 영역별로 상이한 필름재료를 코팅하는 코팅공정이 완료되면 이를 경화함에 의해 필름기판(10)을 형성한다.

이후, 터치스크린패널이 윈도우 일체형 등으로 구현되는 경우에는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 각각의 터치스크린패널의 외곽에 블랙 매트릭스(BM)와 같은 장식층을 형성한다.

이후, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 각 터치스크린패널 내에 감지전극들 및 위치검출라인들 등을 포함하는 터치감지패턴(600)을 형성한다.

이후, 지지기판(500) 측으로 레이저를 조사하는 등에 의해 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이 필름기판(10)을 지지기판(500)으로부터 분리한 뒤, 절단공정 등을 통해 각각의 터치스크린패널을 분리함에 의해 도 7의 (e)에 도시된 바와 같은 터치스크린패널을 제조한다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 박막필름 10a: 제1 영역
10b: 제2 영역 10c: 제3 영역
50, 60: 감지전극 150, 160: 위치검출라인
200: 패드부 210: 패드
250, 260: 연결부 300: 절연막
400: 기능성 코팅층 500: 지지기판
600: 터치감지패턴 700: 멀티 슬릿 코터
800: 기판 지지대

Claims (17)

1. 필름기판과;
   상기 필름기판의 적어도 일면 활성영역에 형성되는 감지전극들;을 포함하되,
   상기 필름기판은, 상이한 재료로 이루어진 복수의 영역으로 구분되어 영역 별로 상이한 연신율을 가지며,
   상기 복수의 영역은 굴곡이 가능한 연신율을 갖는 제1 영역, 상기 제1 영역의 적어도 일측에 배치되며 상기 제1 영역의 연신율보다 낮은 연신율을 가지는 제2 영역, 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 사이에 배치되며 상기 제1 영역의 연신율과 상기 제2 영역의 연신율 사이의 연신율을 갖는 제3 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 터치스크린패널.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 필름기판은 상기 제1 영역에 벤딩축을 위치시키면 구부려지거나 접힐 수 있도록 형성되는 플렉서블 터치스크린패널.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 영역은 폴리다이메틸실록산 및 폴리우레탄 중 선택된 하나 이상의 재료로 형성된 플렉서블 터치스크린패널.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 영역은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드 및 폴리에테르술폰으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성된 플렉서블 터치스크린패널.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 영역은, 상기 제1 영역의 상측 및 하측 중 적어도 한 측, 또는 상기 제1 영역의 좌측 및 우측 증 적어도 한 측에 배치되는 플렉서블 터치스크린패널.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제3 영역은, 상기 제1 영역에 인접한 일 측으로부터 상기 제2 영역에 인접한 다른 측으로 갈수록 경화정도가 점진적으로 증가하는 폴리머 필름소재로 형성된 플렉서블 터치스크린패널.
9. 제1항에 있어서,
   상기 감지전극들 각각은 연성을 갖는 불투명 금속이 메쉬형태의 세선들로 패터닝되어 구현되는 플렉서블 터치스크린패널.
10. 제1항에 있어서,
    상기 필름기판의 다른 일면에 전면적으로 배치된 기능성 코팅층을 더 포함하는 플렉서블 터치스크린패널.
11. 지지기판 상에 필름소재를 코팅 및 경화하여 필름기판을 형성하는 단계와;
    상기 필름기판 상에 감지전극들을 포함한 터치감지패턴을 형성하는 단계와;
    상기 지지기판과 상기 필름기판을 분리하는 단계;를 포함하되,
    상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 지지기판의 영역을 구분하고 상기 영역별로 상이한 필름소재를 코팅함에 의해 상기 필름기판이 상이한 재료로 이루어진 복수의 영역으로 구분되며,
    상기 복수의 영역은 굴곡이 가능한 연신율을 갖는 제1 영역, 상기 제1 영역의 적어도 일측에 배치되며 상기 제1 영역의 연신율보다 낮은 연신율을 가지는 제2 영역, 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 사이에 배치되며 상기 제1 영역의 연신율과 상기 제2 영역의 연신율 사이의 연신율을 갖는 제3 영역을 포함함을 특징으로 하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 멀티 슬릿 코터(Multi Slit Coater)를 이용하여 상기 지지기판의 영역별로 상이한 필름소재를 코팅함을 특징으로 하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 제2 영역에는 상기 제1 영역에 코팅되는 필름소재보다 단단한 필름소재를 코팅하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 영역에는 폴리다이메틸실록산 및 폴리우레탄 중 선택된 하나 이상의 필름소재를 코팅하고, 상기 제2 영역에는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드 및 폴리에테르술폰으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 필름소재를 코팅하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.
15. 제11항에 있어서,
    상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 제3 영역에는 상기 제1 영역에 코팅되는 필름소재보다는 단단하되 상기 제2 영역에 코팅되는 필름소재보다는 무른 폴리머 필름소재를 코팅하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.
16. 제11항에 있어서,
    상기 필름기판을 형성하는 단계에서, 상기 제1 영역 측으로부터 상기 제2 영역 측으로 갈수록 상기 제3 영역 내에 코팅된 필름소재가 점진적으로 큰 경화도를 갖도록 상기 필름기판을 형성하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.
17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 영역 측으로부터 상기 제2 영역 측으로 갈수록 상기 제3 영역 내에 코팅된 필름소재 내에 포함되는 경화제를 점진적으로 증가시켜 경화하거나, 혹은 광개시제의 함량을 점진적으로 증가시켜 UV 경화하는 플렉서블 터치스크린패널의 제조방법.

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