KR102116076B1 - 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법은 시트형태의 기판부재가 놓이는 스테이지, 기판부재를 롤링하여 스테이지로 공급하는 제1 롤러, 둘 이상의 와이어를 기판부재의 일면에 부착시키도록 동작하는 와이어 프린팅헤드, 와이어 프린팅헤드를 이동시키는 이동수단, 와이어가 부착된 기판부재를 롤링하는 제2 롤러, 와이어를 커팅하기 위해 와이어를 정렬하여 고정시키기 위한 클램핑부, 와이어를 커팅하기 위한 커팅부 및 제1 및 제2 롤러를 제어하고, 상기 이동수단에 의해 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 와이어를 부착해 센싱라인을 형성하며, 클램핑부 및 커팅부를 통해 센싱라인의 종단을 커팅하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명의 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법은 복수개의 와이어를 병렬로 프린팅함으로써 종래의 한 개의 팁을 사용해 와이어를 프린팅하는 방식에 비해 고속으로 프린팅공정을 진행할 수 있으므로 보다 향상된 생산성을 확보할 수 있다. 그리고 복수개의 와이어를 일정간격을 갖도록 병렬로 프린팅함으로써 한 개의 팁이 이동하며 프린팅하는 방식에 비해 안정되고 정밀하게 패턴을 재현할 수 있으므로 보다 향상된 품질을 갖는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공할 수 있다. 또한 롤투롤 구조를 이용해 연속적인 와이어 프린팅이 가능하여 보다 향상된 생산성을 갖는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공할 수 있다.

Description

롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법{HIGH-SPEED WIRE PRINTING DEVICE AND PRINTING METHOD USING ROLL TO ROLL METHOD}

본 발명은 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법에 관한 것으로, 와이어를 프린팅하여 터치센서로서 구현하기위해 기판부재에 복수개의 와이어를 한 번에 형성하여 보다 향상된 생산성을 제공하는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법에 관한 것이다.

터치패널은 유저의 반응을 감지하고 받아들이는 터치센서, 이것을 전기적으로 변환하는 컨트롤러, 또 이것을 디스플레이 및 다른 전자부품과 해석해서 특정 동작을 지시하는 MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구성되어 있으며 구현방식에 따라 크게 저항막(resistive)방식, 적외선(IR: Infra-Red)방식, 초음파(SAW: Surface Acoustic Wave)방식, 정전용량(capacitive)방식 등으로 분류되어 있다. 초기에는 소형 터치스크린을 필요로 하는 모바일 기기를 중심으로 저항막방식이 초기 터치스크린 시장을 점유하였으나, 현재는 멀티터치(multi-point touch) 구현이 쉬운 정전용량방식이 높은 시장점유율을 보이고 있으며 최근에는 모션인식, 촉각 센서 등 넓은 의미의 터치 개념으로 진화되고 있다.

저항막방식의 경우, 투명전극이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 합착한 후 상판에 압력을 가해 상하부의 판이 접촉되어 발생하는 전기신호에 의해 위치를 인식하는 방식으로, 제조단가가 싸고 위치 인식의 정확도가 비교적 높아 초기 PDA 및 내비게이션 등에 채택되어 왔다. 반면, 멀티터치가 용이하지 않으며 상판과 하판이 계속 접촉됨으로 인하여 내구성이 떨어지고 수명이 짧다는 단점이 존재한다.

초음파방식은 소리의 전파 특성을 이용한 것으로 물체가 표면파의 진행방향을 막아 초음파 수신부에 수신되지 않은 시점을 계산하여 위치를 인식한다. 내구성이 우수하다는 장점이 있으나, 표면의 이물질로 인하여 수신부에 초음파가 수신되지 못할 경우 이를 터치로 인식하여 오작동할 우려와 낮은 해상도 등의 단점들이 있다.

적외선방식은 빛이 직진하다가 장애물이 있으면 차단되는 특성을 이용하여 좌표를 검출하는 방식으로 초음파방식처럼 내구성이 뛰어나지만 역시 낮은 해상도 및 표면 오염에 약하다는 단점들을 가지고 있다.

정전용량방식은 수동 소자중에 하나인 축전기 또는 콘덴서(capacitor)의 충방전 특성을 이용하는 방식이다. 축전기 또는 콘덴서(capacitor)는 내부에 전하를 충전할 수 있고, 직류의 흐름을 차단하고 교류를 통과시키는 특성이 있다. 터치스크린에 사용하는 정전용량 센서(capacitive sensor)는 인체의 접촉으로 생성되는 정전용량을 감지하는 센서이다. 사람의 손가락처럼 정전용량을 가지는 물체가 센서에 닿게 되면 두 전극 사이에 형성된 전계의 변화를 측정한다. 물리적인 접촉이 필요한 저항막 방식과 다르게 일정 거리에서도 정전용량 변화를 검출할 수 있기 때문에 표면을 글라스로 커버할 수 있다. 이때의 정전용량방식은 다시 표면형과 투영형으로 나눌 수 있지만 현재는 대부분 투영형을 사용한다. 투영형 방식에도 자기정전용량(Self-capacitance) 방식과 상호정전용량(Mutual-Capacitance) 방식으로 나눌 수 있으나, 투명 전극을 사용하는 ITO(인듐산화전극) 방식이 주로 사용되고, 기판의 종류에 따라 유리, 필름, 일체형 방식으로 나뉜다. 정전용량방식의 경우, 터치 좌표를 얻기 위하여 투명전극의 행열 패턴을 제작해야 하는 어려움이 있지만, 멀티터치가 가능하고 가벼운 터치만으로도 인식이 가능하여 현재 모바일 기기를 필두로 터치기술의 주류를 이루고 있으며 다양한 구조와 제품 형태로 발전하고 있다. 하지만 현재 투명전도막 시장의 가격 압박이 더욱 심해지고 있고, 투명전도막이 갖는 저항으로 인해 이를 대면적화 하는데 한계가 있다. 따라서 이를 대체하기 위해 은나노 와이어, 메탈메쉬 등을 도입하여 터치스크린을 구현하는 방식들이 제안되어 왔다.

그러나 이러한 와이어를 기판에 프린팅하는 과정에 있어서 하나의 팁을 사용해 터치면적 전체를 구현함으로써 하나의 터치스크린을 제조하는데 소요되는 시간이 길어져 생산성이 떨어지는 것은 물론, 정밀하게 패턴을 구현하는데 한계가 있어 그 품질면에 있어서도 한계가 있다.

본 발명의 목적은 와이어를 필름, 유리 등의 기판부재에 형성하여 터치센서로서 구현하기위해 기판부재에 복수개의 와이어를 한 번에 형성하여 보다 향상된 생산성 갖는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수개의 와이어를 병렬로 프린팅함으로써 보다 균일한 패턴을 형성하는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연속생산이 가능하여 보다 향상된 생산성을 갖는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 롤투롤 방식의 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법에 관한 것이다. 본 발명의 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법은 시트형태의 기판부재가 놓이는 스테이지; 상기 기판부재를 롤링하여 상기 스테이지로 공급하는 제1 롤러; 둘 이상의 와이어를 상기 기판부재의 일면에 부착시키도록 동작하는 와이어 프린팅헤드; 상기 와이어 프린팅헤드를 이동시키는 이동수단; 상기 와이어가 부착된 기판부재를 롤링하는 제2 롤러; 상기 와이어를 커팅하기 위해 상기 와이어를 정렬하여 고정시키기 위한 클램핑부; 상기 와이어를 커팅하기 위한 커팅부; 및 상기 제1 및 제2 롤러를 제어하고, 상기 이동수단에 의해 상기 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 와이어를 부착해 센싱라인을 형성하며, 상기 클램핑부 및 상기 커팅부를 통해 상기 센싱라인의 종단을 커팅하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

그리고 상기 와이어 프린팅헤드는 둘 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이동수단은 둘 이상이 병렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 둘 이상의 이동수단은 각각 둘 이상의 와이어 프린팅헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치는 일면에 접착층이 형성된 기판부재에 상기 와이어를 접착시키거나, 상기 와이어와 접착제가 함께 인출되며 기판부재에 부착되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 와이어가 상기 와이어 프린팅헤드를 통해 이동되는 과정에서 끊어지지 않도록 장력을 조절하는 텐션조절기를 더 포함한다.

또한 상기 와이어의 프린팅 방향을 가이딩하기 위한 와이어 가이딩 수단을 더 포함한다.

그리고 시트형태의 기판부재를 롤링하여 스테이지로 공급하는 단계; 둘 이상의 와이어가 와이어 프린팅헤드에 삽입되어 상기 기판부재의 일측에 대기하는 단계; 상기 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 상기 기판부재의 일면에 상기 와이어를 부착시켜 제1 센싱라인을 형성하는 단계; 프린팅이 완료된 상기 와이어의 종단을 커팅하는 단계; 상기 와이어 프린팅헤드를 일방향으로 회전시켜 상기 기판부재의 타측에 정렬하는 단계; 상기 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 상기 기판부재의 일면에 상기 와이어를 부착시켜 제2 센싱라인을 형성하는 단계; 및 프린팅이 완료된 상기 와이어의 종단을 커팅하는 단계를 포함한다.

또한 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은 둘 이상의 와이어 프린팅헤드를 통해 상기 와이어를 상기 기판부재에 부착시키는 방법인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은 둘 이상의 이동수단을 통해 상기 와이어를 상기 기판부재에 부착시키는 방법인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은 상기 이동수단이 각각 둘 이상의 와이어 프린팅헤드를 포함하며, 각각의 와이어 프린팅헤드를 통해 상기 와이어를 상기 기판부재에 부착시키는 방법인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은 일면에 접착층이 형성된 기판부재에 상기 와이어를 접착시키거나, 상기 와이어와 접착제가 함께 인출되며 기판부재에 부착시켜 상기 제1 및 제2 센싱라인을 형성하는 방법인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은 상기 와이어가 상기 와이어 프린팅헤드를 통해 이동되는 과정에서 끊어지지 않도록 장력을 조절하는 단계를 더 포함한다.

그리고 상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은 상기 와이어의 프린팅 방향을 가이딩 하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법은 복수개의 와이어를 병렬로 프린팅함으로써 종래의 한 개의 팁을 사용해 와이어를 프린팅하는 방식에 비해 고속으로 프린팅공정을 진행할 수 있으므로 보다 향상된 생산성을 확보할 수 있다.

그리고 복수개의 와이어를 일정간격을 갖도록 병렬로 프린팅함으로써 한 개의 팁이 이동하며 프린팅하는 방식에 비해 안정되고 정밀하게 패턴을 재현할 수 있으므로 보다 향상된 품질을 갖는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공할 수 있다.

또한 롤투롤 구조를 이용해 연속적인 와이어 프린팅이 가능하여 보다 향상된 생산성을 갖는 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 프린팅장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 홀의 간격을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 와이어가 복수개의 제1 센싱라인을 형성하도록 순차적으로 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 12는 와이어가 복수개의 제2 센싱라인을 형성하도록 순차적으로 도시한 도면이다.
도 13은 와이어의 커팅을 위한 구성을 도시한 블록도이다.
도 14는 기판부재의 재단방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 프린팅이 완료되어 제조공정을 거친 센서 플레이트를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 형성된 패턴의 다른 변형된 구조를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 형성된 패턴의 또 다른 변형된 구조를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 변형예의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 변형예의 측면도이다.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 제2실시예에 따른 와이어 프린팅장치에 의해 와이어가 복수개의 제1 센싱라인을 형성하도록 순차적으로 도시한 도면이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 제3실시예에 따른 와이어 프린팅방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 제조된 센서 플레이트의 적층구조를 도시한 도면이다.
도 27은 와이어 접착방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 프린팅장치의 주요장비구성을 도시한 도면이다.
도 29는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 어셈블리 구조를 도시한 도면이다.
도 30은 본 발명의 제4실시예에 따른 와이어 프린팅장치를 도시한 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 프린팅장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 프린팅장치(200)는 시트(11), 프린팅헤드(20), 텐션조절기(50), 와이어 다발(52), 클램핑부(60), 커팅부(62), 인서팅부(64), 이동바(70), 스테이지(80), 제1 및 제2 롤러(96, 98) 및 제1 및 제2 롤러거치대(84, 86)를 포함한다.

시트(11)는 양측이 제1 및 제2 롤러(96, 98)에 감겨 스테이지(80) 위에서 공정이 처리되도록 제공된다. 와이어 프린팅헤드(20)는 복수개의 롤러에 감겨서 제공되는 와이어의 묶음인 복수개의 와이어 다발(52)로부터 복수개의 와이어 공급받아 복수개의 와이어를 시트(11)에 한 번에 프린팅할 수 있도록 한다. 와이어 프린팅헤드(20)는 이하 프린팅헤드(20)로 약칭하도록 한다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 도 5 내지 도 12를 참조하여 아래에 설명하도록 한다. 여기서 와이어는 예를 들어 절연된 구리선 또는 절연된 탄소섬유 등 절연된 도전성 와이어일 수 있다. 와이어 프린팅이 완료된 시트(11)를 기판부재(10)모양으로 절단하여 최종적으로 센서 플레이트의 생산을 완료한다.

프린팅헤드(20)는 이동바(70)에 연결되어 x축, y축 및 z축으로 이동하며 기판부재(10)에 제1 및 제2 센싱라인을 프린팅 한다. 이동바(70)는 프린팅헤드(20)를 x축, y축 및 z축으로 이동시켜 기판부재(10)에 복수개의 제1 및 제2 센싱라인을 프린팅할 수 있게 한다. 텐션조절기(50)는 복수개의 와이어 다발(52)로부터 복수개의 와이어가 프린팅헤드(20)에 공급되어 프린팅되는 과정에서 와이어가 끊어지지 않도록 장력을 조절한다.

여기서 프린팅헤드(20)는 복수개가 형성될 수 있고, 예를 들어 이동바(70)에 직렬로 두 개가 연결되어 한 번의 공정으로 2개의 센서 플레이트를 제조할 수 있다. 또한, 이동바(70)는 복수개로 형성될 수 있고, 각각의 이동바(70)에 하나 이상의 프린팅헤드(20)가 직렬로 연결되어 복수개의 센서 플레이트를 한 번의 공정으로 제조할 수 있다. 예를 들어 두 단의 이동바(70)가 병렬로 배치되고, 각각의 이동바(70)에 2개의 프린팅헤드(20)가 직렬로 연결되어 총 4개의 센서 플레이트(100)를 한 번의 공정으로 제조할 수 있다. 또는 두 개의 이동바(70)가 서로 직교하도록 배치하여 하나는 x축 방향의 센싱라인을, 하나는 y축 방향의 센싱라인을 형성하도록 한다. 예를 들어 x축 방향의 이동바(70)가 이동하며 복수개의 제1 또는 제2 센싱라인을 형성할 때 y축 방향의 이동바(70)는 일 측에 대기상태로 정지되어 있다. 또한 y축 방향의 이동바(70)가 이동하며 복수개의 제2 또는 제1 센싱라인을 형성할 때 x축 방향의 이동바(70)는 타 측에 대기상태로 정지되어 있다. 복수개의 제1 및 제2 센싱라인을 형성한 후의 공정은 다른 실시예와 동일하게 진행된다. 이와 같은 방법을 통해 기판부재(10)를 회전시키지 않고도 x축 및 y축의 복수개의 제1 및 제2 센싱라인을 형성할 수 있다.

제1 롤러(96)는 스테이지(80)의 면적에 해당하는 영역에 프린팅을 완료하면, 감겨져 있는 시트(11)를 풀어내며 제2 롤러(98) 방향으로 진행시켜 다음 주기의 프린팅을 진행한다. 프린팅이 완료된 시트(11)는 센싱영역 및 배선영역의 외곽을 따라 절단하는 공정을 거쳐 최종적으로 기판부재(10)위에 복수개의 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)이 형성되어 제공되는 센서 플레이트를 형성한다. 제1 및 제2 롤러거치대(84, 86)는 제1 및 제2 롤러(96, 98)를 거치시켜 제1 및 제2 롤러(96, 98)를 지지할 수 있도록 배치된다.

클램핑부(60)는 복수개의 와이어가 기판부재(10)에 부착되어 형성된 복수개의 제1 및 제2 센싱라인의 종단을 커팅부(62)가 커팅하는데 있어서 복수개의 제1 및 제2 센싱라인의 종단이 정렬되어 잘릴 수 있도록 잡아주는 역할을 한다. 인서팅부(64)는 절단된 후의 와이어(13)의 종단이 기판부재(10)에 밀착될 수 있도록 프린팅헤드(20)를 통해 삽입되는 와이어를 롤링하여 눌러준다. 여기서 클램핑부(60)와 커팅부(62)는 하나로 융합되어 제1 및 제2 센싱라인의 종단을 클램핑하고 커팅하는 동작이 동시에 이루어질 수 있고, 인서팅부(64)는 생략될 수 있다. 이와 같이 복수개의 제1 및 제2 센싱라인을 기판부재(10)에 형성하고, 클램핑 및 커팅하여 하나의 센서 플레이트를 제조하는 일련의 동작과정의 제어는 제어부(미도시)를 통해 이루어진다.

도 2는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 홀의 간격을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 프린팅헤드(20)는 복수개의 제1 홀(24), 리드(21) 및 노즐(29)을 포함한다. 복수개의 리드(21) 및 노즐(29)은 프린팅헤드(20)의 제1 홀(24)에 삽입되는 구조를 갖는다. 복수개의 리드(21)는 환공형 구조를 갖고, 와이어가 삽입되면 이 와이어를 리드해 노즐(29)로 삽입시킨다. 노즐(29)은 아래로 갈수록 입구가 좁아지는 환공형 구조를 가지며, 리드(21)로 삽입되는 와이어를 공급받아 기판부재에 밀착하여 부착시킨다. 도 4에서는 노즐(29)의 홀인 제2 홀(28)의 간격을 설명하기위해 아래에서 본 프린팅헤드(20)를 도시하였다. 제2 홀(28)간의 수평방향의 간격a는 예를들어 제1 및 제2 센싱라인의 첫 번째 및 두 번째 패턴 사이의 간격을 결정하고, 수직방향의 간격b는 제1 및 제2 배선영역의 와이어 간의 간격을 결정한다. 간격b는 b≥2r의 조건을 만족해야하며, 여기서 r은 와이어의 반지름을 의미한다. 노즐(29)은 제2 홀(28)의 크기를 달리하여 다양한 굵기의 와이어를 프린팅할 수 있도록 교체될 수 있다. 또한 와이어는 노즐(29)의 무게에 의해 기판부재에 밀착하여 부착시키거나, 노즐(29)과 리드(21)사이에 완충부재가 추가로 구성되어 기판부재와 노즐(29)간의 간격을 조정하며 기판부재에 밀착하여 와이어를 붙여나갈 수 있다.

도 5 내지 도 8은 와이어가 복수개의 제1 센싱라인을 형성하도록 순차적으로 도시한 도면이다.

도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 프린팅장치는 먼저, 프린팅헤드(20)가 복수개의 와이어를 공급받아 기판부재(10) 내의 우측에 정렬 및 대기한다. 프린팅헤드(20)는 시작되는 지점부터 좌측으로 이동하며 와이어를 붙여나가 기판부재(10)의 하단에 정렬되고, 복수개의 제1 센싱라인(30)을 형성하며 y축방향(위 또는 아래)으로 이동한다. 그리고 복수개의 제1 센싱라인(30)간의 소정의 선폭을 갖도록 x축 방향(우 또는 좌)으로 이동한 후 y축방향(아래 또는 위)으로 이동하고, 다시 x축 방향(우 또는 좌)으로 이동하여 최초에 프린팅헤드(20)에 의해 형성된 배선영역(33) 및 커넥팅영역(32) 보다 위에 위치하도록 이동하여 정렬된다. 그러나 이와 같이 형성되는 패턴은 한 가지 형상에 국한되는 것이 아닌 여러 가지 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.

도 9 내지 도 12는 와이어가 복수개의 제2 센싱라인을 형성하도록 순차적으로 도시한 도면이다.

도 9 내지 도 12를 참조하여, 복수개의 제1 센싱라인(30)의 형성이 완료되어 와이어가 커팅되면, 프린팅헤드(20)는 예를 들어 시계방향으로 회전하여 y축 방향으로 정렬된다. 프린팅헤드(20)는 세로로 정렬되어 복수개의 와이어를 공급받아 복수개의 제1 센싱라인(30)이 형성되어있는 기판부재(10)의 우측 하단에 정렬되고, 복수개의 제2 센싱라인(40)을 형성하며 y축 방향(위 또는 아래)으로 이동하고, 센싱영역을 제공하는 수평길이에 대응하도록 x축 방향(좌 또는 우)으로 이동한다. 그리고 복수개의 제2 센싱라인(40)간의 소정의 선폭을 갖도록 y축 방향(아래 또는 위)으로 이동한 후 x축 방향(우 또는 좌)으로 이동하고, 다시 y축 방향(아래 또는 위)으로 이동하여 최초에 프린팅헤드(20)에 의해 형성된 배선영역 및 커넥팅영역(42) 보다 좌측에 위치하도록 이동하여 정렬된다. 또한 프린팅헤드(20)는 그 기울기를 조절하여 제2 홀(29)이 수평으로 일직선이 되도록 배열하여 엣지영역의 복수개의 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)들 각각이 단차를 두지 않도록 패턴을 프린팅할 수 있다. 이와 같은 프린팅 과정을 통해 기판부재(10)에 복수개의 와이어를 한 번에 프린팅하여 하나의 터치센서를 구현할 수 있고, 여러 번 반복하여 보다 넓은 영역을 갖는 대면적의 터치센서를 구현할 수도 있다.

도 13은 와이어의 커팅을 위한 구성을 도시한 블록도이다.

도 13을 참조하여, 복수개의 제1 및 제2 센싱라인을 모두 형성하고 종단에 정렬하여 커팅공정을 수행할 경우, 인서팅부(64)는 절단된 후의 와이어(13)의 종단이 기판부재(10)에 밀착될 수 있도록 프린팅헤드(20)를 통해 삽입되는 와이어를 롤링하여 눌러주고, 클램핑부(60)를 통해 정렬된 와이어가 흐트러지지 않도록 잡아준 후 커팅부(62)를 통해 커팅공정을 완료한다. 또한 클램핑부(60)와 커팅부(62)는 하나로 융합될 수 있어, 와이어(13)의 종단을 클램핑하고 커팅하는 동작이 동시에 이루어질 수 있고, 인서팅부(64)는 생략된다.

도 14는 기판부재의 재단방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하여, 시트(11)에 복수개의 제1 및 제2 센싱라인을 형성하고 커팅공정을 거친 후에 재단공정을 진행하거나, 재단공정을 먼저 진행한 후 프린팅공정을 통해 센서 플레이트를 제조할 수 있다. 여기서 센서 플레이트는 제1 및 제2 센싱라인을 모두 형성하여 커넥터가 연결된 기판부재(10)를 말한다.

도 15는 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 프린팅이 완료되어 제조공정을 거친 센서 플레이트를 도시한 도면이다.

도 15를 참조하여, 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 제조된 센서 플레이트(100)는 기판부재(10)에 복수개의 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)이 형성되어 센싱영역을 제공하고, 각 센싱라인은 종단이 정렬되어 제1 및 제2 커넥팅영역이 재단되고, 여기서 재단된 복수개의 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)의 종단에는 예를 들어 제1 및 제2 커넥터(34, 44)가 연결될 수 있고, 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)이 일측에 정렬되어 하나의 커넥터가 연결될 수도 있다. 또한 제1 및 제2 커넥터(34, 44)가 연결되지 않고, 바로 FPCB등이 연결되어 터치스크린에 적용될 수도 있다. 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)에 의에 형성되는 제1 및 제2 커넥팅영역은 기판부재(10)의 여러 측면에 모아져 정렬될 수 있다.

도 16은 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 형성된 패턴의 다른 변형된 구조를 도시한 도면이다.

도 16을 참조하여, 복수개의 제1 및 제2 센싱라인(30a, 40a)은 와이어의 중첩을 배제한 구조로 기판부재(10a)에 프린팅될 수 있다. 예를 들어 첫 번째 제1 센싱라인(30a)을 프린팅할 경우, 프린팅을 마치고 복귀하는 과정에서 두 번째 제1 센싱라인(30a)과 배선영역(33a)에서 중첩되지 않도록 프린팅을 하며 복귀한다. 복수개의 제2 센싱라인(40a) 또한 위와 같은 패턴으로 프린팅되며, 복수개의 제1 센싱라인(30a) 및 제2 센싱라인(40a)의 커넥팅영역들은 서로 이웃하지 않는 기판부재(10a)의 모서리에 정렬되거나, 서로 이웃한 모서리에 정렬될 수 있다.

도 17은 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 형성된 패턴의 또 다른 변형된 구조를 도시한 도면이다.

도 17을 참조하여, 복수개의 제1 및 제2 센싱라인의 패턴의 또 다른 변형된 구조의 제1 센싱라인(30b)은 평면 권선구조를 갖도록 수회 권선되는 형상을 갖는다. 도 17의 (a)는 1턴의 권선구조를 갖는 제1 센싱라인(30a)이고, (b)는 2턴의 권선구조를 갖는 제1 센싱라인(30b)이다. 도면에는 도시되지 않았으나 제2 센싱라인 역시 제1 센싱라인(30b)과 동일하게 권선구조를 갖도록 프린팅된다. 그러나 이와 같이 형성되는 패턴은 한 가지 형상에 국한되는 것이 아닌 여러 가지 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.

도 18은 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 변형예의 사시도이고, 도 19는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 변형예의 측면도이다.

도 18 및 도 19를 참조하여, 본 발명의 프린팅헤드의 변형예에 따른 프린팅헤드(20a)는 와이어를 통과시킬 수 있는 제1 홀(24a)을 포함하며, 프린팅헤드(20a)와 일체형의 프린팅팁(22a)을 갖도록 구성된다. 프린팅팁(22a) 형상은 이에 국한되는 것은 아니며, 여러 가지 형상으로 변형될 수 있다.

도 20 내지 도 23는 본 발명의 제2실시예에 따른 와이어 프린팅장치에 의해 와이어가 복수개의 제1 센싱라인을 형성하도록 순차적으로 도시한 도면이다.

도 19 내지 도 22를 참조하여, 프린팅헤드(20c)는 제1실시예에 따른 프린팅헤드(20)의 2 분의 1 길이를 갖는다. 프린팅헤드(20c)는 제1실시예와 같은 방식으로 이동하며 와이어를 프린팅하지만, 센싱영역의 반에 해당하는 면적을 프린팅하고, 그 다음 주기에 나머지 반에 해당하는 면적을 프린팅하여 기판부재(10c)에 복수개의 제1 센싱라인(30c)을 형성한다. 제2 센싱라인(미도시) 또한 위와 같은 방법으로 프린팅한다. 이와 같은 방법을 통해 제1 커넥팅영역(32c)은 제1실시예에서의 제1 및 제2 배선영역의 반에 해당하는 영역이 프린팅 되므로 불필요하게 프린팅되는 영역을 줄일 수 있다.

도 24 및 도 25는 본 발명의 제3실시예에 따른 와이어 프린팅방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 24 및 도 25를 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 와이어 프린팅장치는 제1, 제2 및 제3 프린팅헤드(20d, 20e, 20f)를 갖는다. 제1 프린팅헤드(20d)는 예를 들어 최 좌측까지의 제1 센싱라인(30d)을 프린팅하고, 제2 프린팅헤드(20e)는 가운데, 제3 프린팅헤드(20f)는 최 우측까지의 복수개의 제1 센싱라인(30d)을 프린팅하도록 정렬된다. 제1 센싱라인(30d)을 프린팅하고 배선영역을 프린팅할 때에는 제3 프린팅헤드(20f)가 프린팅 한 영역까지만 제1 및 제2 프린팅헤드(20d, 20e)를 이동시켜 프린팅한다. 또한 제1 내지 제3 프린팅 헤드(20d, 20e, 20f)는 각각의 프린팅이 완료되면 일 측으로 빠져서 대기한다. 제1 커넥팅영역(32d)은 가운데로 모아 프린팅할 수 있다. 제1 커넥팅영역(32d)의 위치는 이에 국한되는 것이 아닌, 기판부재(10d)의 다양한 위치에 모아져 정렬될 수 있다. 제2 센싱라인(미도시) 역시 동일한 방법으로 프린팅된다. 따라서 제1 커넥팅영역(32d)의 길이가 줄어들게 되므로 제1, 제2 및 제3 프린팅헤드(20d, 20e, 20f)가 일체형일 경우에 비해 불필요하게 와이어가 프린팅되어 버려지는 커넥팅영역을 줄일 수 있다. 제 2센싱라인 또한 동일한 방식으로 프린팅된다.

도 26은 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 제조된 센서 플레이트의 적층구조를 도시한 도면이다.

도 26을 참조하여, 본 발명의 와이어 프린팅장치에 의해 제조된 센서 플레이트는 하나의 기판부재(10)의 단면에 접착층(12)을 형성하고, 그 위에 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)을 형성한다. 또는 기판부재(10)의 양면 접착층(12)을 형성하고, 양면에 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)을 각각 형성하여 제조될 수 있다. 또한 두 개의 기판부재(10)의 단면에 접착층(12)을 형성하고, 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)을 각각 형성하여 2개의 층으로 제조될 수도 있다. 여기서 제1 및 제2 센싱라인(30, 40)은 절연된 도전성 와이어로써, 도전층(미도시)과 절연층(미도시)으로 나뉠 수 있다.

도 27은 와이어 접착방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 27을 참조하여, 기판부재(10)에 제1 및 제2 센싱라인을 형성할 경우 기판부재(10)의 일면에 접착층(12)을 형성하고 그 위에 와이어(13)를 접착시키거나, 접착제 공급부(16)에 의해 공급되는 접착제(15)와 와이어(13)가 같이 인출되면서 기판부재(10)에 발리며 접착시킬 수 있다.

도 28은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 프린팅장치의 주요장비구성을 도시한 도면이고, 도 29는 본 발명의 와이어 프린팅헤드의 어셈블리 구조를 도시한 도면이다.

도 28 및 도 29를 참조하여, 본 발명의 와이어 프린팅헤드 어셈블리(101)는 프린팅헤드(20), 제1 와이어 가이드(23), 제2 와이어 가이드(27), 회전축(47), 프린팅헤드 연결바(49), 프린팅헤드 홀더(73), 이동유닛(75) 및 이동유닛 브릿지(77)를 포함한다.

제1 와이어 가이드(23)는 복수개의 홀을 포함하며, 그 홀을 통해 복수개의 와이어(13)를 공급받고, 제1 와이어 가이드(23)를 통과한 각각의 와이어(13)는 제2 와이어 가이드(27)를 통과해 프린팅헤드(20)에 공급된다. 프린팅헤드(20)는 프린팅헤드 연결바(49)에 연결되고, 프린팅헤드 연결바(49)는 회전축(47)을 중심으로 회전할 수 있는 구조를 가짐으로써 제1 센싱라인을 형성한 후에 제2 센싱라인을 형성하기 위해 회전동작을 수행할 수 있다. 회전축(47)은 이동유닛 브릿지(77)에 체결되어 이동유닛(75)에 연결된다.

이동유닛(75)의 상단에는 제2 와이어 가이드(27)가 연결되고, 제2 와이어 가이드(27)는 복수개의 홀을 통해 복수개의 와이어(13) 각각을 통과시켜 와이어를 가이딩 하거나, 하중에 의해 아래로 늘어질 수 있는 와이어를 지지할 수 있다. 이동유닛(75)은 프린팅헤드 홀더(73)에 연결되며 z축방향으로 이동이 가능하여 프린팅헤드(20)가 기판부재에 밀착되어 와이어를 프린팅할 수 있도록 수직 운동을 한다. 프린팅헤드 홀더(73)는 이동바(70)를 따라 x축 방향으로 이동할 수 있는 구조를 갖는다.

도 30은 본 발명의 제4실시예에 따른 와이어 프린팅장치를 도시한 도면이다.

도 30을 참조하여, 본 발명의 제4실시예에 따른 와이어 프린팅장치(200a)는 제1 및 제2 이동바(72, 74)와 각각에 연결되는 프린팅헤드(20)에 의해 시트(11)에 제1 및 제2 센싱라인을 형성한다. 예를 들어 제1 이동바(72)에 연결되는 프린팅헤드(20)는 제2 센싱라인을 프린팅하고, 제2 이동바(74)에 연결되는 프린팅헤드(20)는 제1 센싱라인을 프린팅하여, 일정 수 이상의 주기가 지나면 같은 평면 내에서 x축 및 y축에 해당하는 센싱라인 모두를 형성할 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 롤투롤 방식의 고속 와이어 프린팅장치 및 프린팅방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10, 10a, 10c : 기판부재 11 : 시트
12 : 접착층 13 : 와이어
15 : 접착제 16 : 접착제 공급부
20, 20a, 20c, 20d, 20e, 20f : 와이어 프린팅헤드
21 : 리드 22a : 프린팅팁
23 : 제1 와이어 가이드 24, 24a : 제1 홀
27 : 제2 와이어 가이드 28 : 제2 홀
30, 30a, 30b, 30c, 30d : 제1 센싱라인
32, 32a, 32c, 32d : 제1 커넥팅영역 33, 33a : 제1 배선영역
34 : 제1 커넥터 40, 40a : 제2 센싱라인
42, 42a, 42c : 제2 커넥팅영역 43, 43a : 제2 배선영역
44 : 제2 커넥터 47 : 회전축
49 : 프린팅헤드 연결바 50 : 텐션조절기
52 : 와이어 다발 60 : 클램핑부
62 : 커팅부 64 : 인서팅부
70 : 이동바 73 : 프린팅헤드 홀더
75 : 이동유닛 77 : 이동유닛 브릿지
80 : 스테이지 84 : 제1 롤러 거치대
86 : 제2 롤러 거치대 96 : 제1 롤러
98 : 제2 롤러 100 : 센서 플레이트
101 : 와이어 프린팅헤드 어셈블리 200, 200a : 와이어 프린팅장치

Claims (14)

1. 시트형태의 기판부재가 놓이는 스테이지;
   상기 기판부재를 롤링하여 상기 스테이지로 공급하는 제1 롤러;
   둘 이상의 와이어를 상기 기판부재의 일면에 부착시키도록 동작하는 와이어 프린팅헤드;
   상기 와이어 프린팅헤드를 이동시키는 이동수단;
   상기 와이어가 부착된 기판부재를 롤링하는 제2 롤러;
   상기 와이어를 커팅하기 위해 상기 와이어를 정렬하여 고정시키기 위한 클램핑부;
   상기 와이어를 커팅하기 위한 커팅부; 및
   상기 제1 및 제2 롤러를 제어하고, 상기 이동수단에 의해 상기 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 와이어를 부착해 센싱라인을 형성하며, 상기 클램핑부 및 상기 커팅부를 통해 상기 센싱라인의 종단을 커팅하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 프린팅헤드는,
   상기 와이어를 상기 기판부재에 밀착하여 부착시키는 복수의 노즐;을 포함하고,
   상기 복수의 노즐은 수평방향 및 수직방향으로 서로 간격을 가지게 형성되고, 상기 수평방향의 간격은 제1 센싱라인 및 제2 센싱라인의 첫 번째 및 두 번째 패턴 사이의 간격을 결정하고, 상기 수직방향의 간격은 제1 배선영역 및 제2 배선영역의 상기 와이어 간의 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 와이어 프린팅헤드는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이동수단은 둘 이상이 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
4. 제3항에 있어서,
   둘 이상의 상기 이동수단은 각각 둘 이상의 상기 와이어 프린팅헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치는
   일면에 접착층이 형성된 기판부재에 상기 와이어를 접착시키거나, 상기 와이어와 접착제가 함께 인출되며 기판부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 와이어가 상기 와이어 프린팅헤드를 통해 이동되는 과정에서 끊어지지 않도록 장력을 조절하는 텐션조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 와이어의 프린팅 방향을 가이딩하기 위한 와이어 가이딩 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅장치.
8. 시트형태의 기판부재를 롤링하여 스테이지로 공급하는 단계;
   둘 이상의 와이어가 와이어 프린팅헤드에 삽입되어 상기 기판부재의 일측에 대기하는 단계;
   상기 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 상기 기판부재의 일면에 상기 와이어를 부착시켜 제1 센싱라인을 형성하는 단계;
   프린팅이 완료된 상기 와이어의 종단을 커팅하는 단계;
   상기 와이어 프린팅헤드를 일방향으로 회전시켜 상기 기판부재의 타측에 정렬하는 단계;
   상기 와이어 프린팅헤드를 이동시켜 상기 기판부재의 일면에 상기 와이어를 부착시켜 제2 센싱라인을 형성하는 단계; 및
   프린팅이 완료된 상기 와이어의 종단을 커팅하는 단계;를 포함하고,
   상기 제1 센싱라인을 형성하는 단계 및 상기 제2 센싱라인을 형성하는 단계에서, 상기 프린팅헤드는,
   상기 와이어를 상기 기판부재에 밀착하여 부착시키는 복수의 노즐;을 포함하고,
   상기 복수의 노즐은 수평방향 및 수직방향으로 서로 간격을 가지게 형성되고, 상기 수평방향의 간격은 상기 제1 센싱라인 및 상기 제2 센싱라인의 첫 번째 및 두 번째 패턴 사이의 간격을 결정하고, 상기 수직방향의 간격은 제1 배선영역 및 제2 배선영역의 상기 와이어 간의 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은
   둘 이상의 와이어 프린팅헤드를 통해 상기 와이어를 상기 기판부재에 부착시키는 방법인 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은
    둘 이상의 이동수단을 통해 상기 와이어를 상기 기판부재에 부착시키는 방법인 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은
    상기 이동수단이 각각 둘 이상의 와이어 프린팅헤드를 포함하며, 각각의 와이어 프린팅헤드를 통해 상기 와이어를 상기 기판부재에 부착시키는 방법인 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은
    일면에 접착층이 형성된 기판부재에 상기 와이어를 접착시키거나, 상기 와이어와 접착제가 함께 인출되며 기판부재에 부착시켜 상기 제1 및 제2 센싱라인을 형성하는 방법인 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.
13. 제8항에 있어서,
    상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은
    상기 와이어가 상기 와이어 프린팅헤드를 통해 이동되는 과정에서 끊어지지 않도록 장력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.
14. 제8항에 있어서,
    상기 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법은
    상기 와이어의 프린팅 방향을 가이딩 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤방식의 고속 와이어 프린팅방법.

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