KR102328924B1 - 금속 소재 내장형 연성 기반 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

금속 소재 내장형 연성 기반 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 터치스크린패널 제조방법은 제1연성기판의 일면에 복수개의 제1홈이 형성되는 단계, 상기 홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어가 구비되는 단계 및 상기 금속 나노와이어를 감싸도록 상기 제1홈에 제2연성기판의 일면에 복수개가 돌출되는 제1돌출부가 삽입되는 단계를 포함할 수 있다.

Description

금속 소재 내장형 연성 기반 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법{The metal-based built-in flexible touch screen panel and manufacturing method thereof}
본 발명은 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 소재가 내장되고 연성 기판으로 이루어지는 터치 스크린 패널에 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 위치를 전기적 신호로 변환하고, 이에 따라 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력 신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치스크린패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
그러나, 도 1에서와 같이 종래의 터치스크린패널의 경우 터치스크린패널에 이용되는 ITO 전극의 경우 희소 금속 사용으로 인한 재료 수급에 안정성이 낮고, 복잡한 공정으로 인해 높은 비용이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, ITO 전극의 약한 취성으로 인해 공정에 어려움이 있고 완성품의 신뢰성에 의문이 따라다니는 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 제 10-2012-0025242호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 금속 소재가 내장되고 연성 기판으로 이루어지는 터치 스크린 패널을 제공하기 위함이다.
또한, 금속 소재가 내장되고 연성 기판으로 이루어지는 터치 스크린 패널의 제조방법을 제공하기 위함이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치스크린패널 제조방법은 제1연성기판의 일면에 복수개의 제1홈이 형성되는 단계, 상기 홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어가 구비되는 단계 및 상기 금속 나노와이어를 감싸도록 상기 제1홈에 제2연성기판의 일면에 복수개가 돌출되는 제1돌출부가 삽입되는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1연성기판의 타면에 상기 제1홈과 대향되는 위치가 돌출되도록 복수개의 제2홈이 형성되는 단계, 상기 제2홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어가 구비되는 단계 및 상기 금속 나노와이어를 감싸도록 상기 제2홈에 제3연성기판의 일면에 복수개가 돌출되는 제2돌출부가 삽입되는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1연성기판 및 상기 제2연성기판의 외측면에 필름이 구비되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치스크린패널 제조방법은 제1연성기판의 일면에 복수개의 제1홈이 형성되고 상기 제1홈의 대향되는 위치가 돌출되도록 상기 제1연성기판의 타면에 복수개의 제2홈이 형성되는 단계, 상기 제1홈 및 상기 제2홈 중 적어도 어느 하나의 적어도 일부에 금속 나노와이어가 구비되는 단계 및 상기 금속 나노와이어를 감싸도록 돌출부가 형성되는 제2연성기판을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2연성기판을 삽입하는 단계는, 상기 제2연성기판이 상기 제1연성기판의 일면, 상기 제1홈에 구비되는 금속 나노와이어, 상기 제1연성기판의 타면 및 상기 제2홈에 구비되는 금속 나노와이어를 감싸는 것을 특징으로 할 수 있다.
또는 상기 제2연성기판을 삽입하는 단계는, 상기 제2연성기판이 상기 제1연성기판의 둘레, 상기 제1홈에 구비되는 금속 나노와이어 및 상기 제2홈에 구비되는 금속나노와이어를 동시에 감싸는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 제조방법.
그리고 상기 제1연성기판 및 상기 제2연성기판의 외측면에 필름이 구비되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치스크린패널은 연성기판, 상기 연성기판의 내부에 구비되는 금속 나노와이어, 상기 연성기판의 외측면에 대향하도록 구비되는 필름부, 상기 연성기판에 대향되도록 상기 필름부의 일면에 구비되는 유리부 및 상기 연성기판에 대향되도록 상기 필름부의 타면에 구비되는 패널부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 금속 나노와이어는, 복수개의 층으로 구비되고, 각 층의 상기 금속 나노와이어가 상기 연성기판의 길이방향으로 번갈아가며 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 금속 소재가 내장되고 연성 기판으로 이루어지는 터치 스크린 패널은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 희소성 금속으로 이루어지는 ITO 전극을 대체할 수 있어 기존의 높은 공정 비용을 줄일 수 있다.
둘째, 종래와 비교하여 취성에 강하고 유연성이 강화되어 웨어러블 장치(wearable device)에 적용할 수 있다
셋째, 공정의 과정이 단순화 되어 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 터치스크린패널을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 터치스크린패널의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 터치스크린패널의 제조방법을 나타낸 도면이다.
그리고 도 8은 본 발명의 터치스크린패널을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2 및 도 7을 참조하여 본 발명의 터치스크린패널 제조방법의 제1실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 터치스크린패널 제조방법은 제1홈(120) 형성단계, 제1홈(120) 금속 나노와이어(500) 구비단계, 제1돌출부(220) 삽입단계, 제2홈 형성단계, 제2홈 금속 나노와이어(500) 구비단계, 제2돌출부(320) 삽입단계 및 필름(30) 구비단계를 포함할 수 있다.
제1홈(120) 형성단계는 제1연성기판(100)의 일면에 복수개의 제1홈(120)이 형성되는 단계일 수 있다. 제1연성기판(100)은 PDMS와 같이 연성, 탄성, 유연성, 신축성과 같은 성질을 가지는 플렉시블(flexible)한 기판일 수 있다. 제1홈(120)은 상기 연성기판의 일면에 형성되고 그 형상은 무관하나, 사각형으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이는 금속 나노와이어(500)의 배치 등을 고려한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
제1홈 금속 나노와이어(500) 구비단계는 상기 홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어(500)가 구비되는 단계일 수 있다. 금속 나노와이어(500)는 상기 연성기판에 대하여 회로와 유사한 역할을 할 수 있다. 금속 나노와이어(500)는 은나노와이어(AgNW) 등 다양한 금속 나노와이어(500)가 사용될 수 있다.
제1돌출부(220) 삽입단계는 상기 금속 나노와이어(500)를 감싸도록 상기 제1홈(120)에 제2연성기판(200)의 일면에 복수개가 돌출되는 제1돌출부(220)가 삽입되는 단계일 수 있다. 제2연성기판(200)은 제1연성기판(100)과 동일하게 연성, 탄성, 유연성, 신축성을 가지는 플렉시블한 기판이라면 제한되지 않고 다양한 재료로 구성될 수 있다.
이 때, 제1돌출부(220)는 상기 제1홈(120)의 형상 및 금속 나노와이어(500)가 구비되는 양에 따라 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1돌출부(220)가 제1홈(120)에 구비되는 금속 나노와이어(500) 방향으로 삽입됨으로써, 상기 제1연성기판(100)의 일면 및 상기 제2연성기판(200)의 일면에 의해 밀폐되도록 상기 제1돌출부(220)가 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 금속 나노와이어(500)가 상기 제1연성기판(100) 및 상기 제2연성기판(200)에 의해 유격되지 않도록 하여 비틀림 및 취성에 강하도록 하기 위함이다. 다만, 제1돌출부(220) 및 제1홈(120)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고 제품의 성질 등에 따라 다양하게 형성될 수 있음은 자명하다.
제2홈 형성단계는 상기 제1연성기판(100)의 타면에 상기 제1홈(120)과 대향되는 위치가 돌출되도록 복수개의 제2홈이 형성되는 단계일 수 있다.
즉, 제2홈은 제1홈(120)과 대향되는 위치가 돌출되도록 돌출되는 부위의 주위에 형성되는 홈을 의미할 수 있다. 그리고 제2홈은 상기 연성기판의 일면에 형성되고 그 형상은 무관하나, 사각형으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이는 금속 나노와이어(500)의 배치 등을 고려한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
제2홈 금속 나노와이어(500) 구비단계는 상기 제2홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어(500)가 구비되는 단계일 수 있다. 금속 나노와이어(500)는 상기 연성기판에 대하여 회로와 유사한 역할을 할 수 있다. 금속 나노와이어(500)는 은나노와이어(AgNW) 등 다양한 금속 나노와이어(500)가 사용될 수 있다.
그리고 제2돌출부(320) 삽입단계 상기 금속 나노와이어(500)를 감싸도록 상기 제2홈에 제3연성기판(300)의 일면에 복수개가 돌출되는 제2돌출부(320)가 삽입되는 단계일 수 있다. 제3연성기판(300)은 제1연성기판(100) 또는 제2연성기판(200)과 동일하게 연성, 탄성, 유연성, 신축성을 가지는 플렉시블한 기판이라면 제한되지 않고 다양한 재료로 구성될 수 있다.
즉 도 7은 도 2에서 도 6까지의 과정을 반복함으로써 얻어질 수 있는 도면이다.
이 때, 제2돌출부(320)는 상기 제2홈의 형상 및 금속 나노와이어(500)가 구비되는 양에 따라 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제2돌출부(320)가 제2홈에 구비되는 금속 나노와이어(500) 방향으로 삽입됨으로써, 상기 제1연성기판(100)의 일면 및 상기 제3연성기판(300)의 일면에 의해 밀폐되도록 상기 제2돌출부(320)가 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 금속 나노와이어(500)가 상기 제1연성기판(100) 및 상기 제3연성기판(300)에 의해 유격되지 않도록 하여 비틀림 및 취성에 강하도록 하기 위함이다. 다만, 제2돌출부(320) 및 제2홈의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고 제품의 성질 등에 따라 다양하게 형성될 수 있음은 자명하다.
필름(30) 구비단계는 상기 제1연성기판(100) 및 상기 제2연성기판(200)의 외측면에 필름(30)이 구비되는 단계일 수 있다. 필름(30)은 OCA(Optical Clear Adhesive)의 재료로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 터치스크린패널 제조방법의 제2실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예는 제1홈(120) 및 제2홈 형성단계, 금속 나노와이어(500) 구비단계, 제2연성기판(200) 삽입단계 및 필름(30) 구비단계를 포함할 수 있다.
제1홈(120) 및 제2홈 형성단계는 제1연성기판(100)의 일면에 복수개의 제1홈(120)이 형성되고 상기 제1홈(120)의 대향되는 위치가 돌출되도록 상기 제1연성기판(100)의 타면에 복수개의 제2홈이 형성되는 단계일 수 있다. 즉, 제2홈은 제1홈(120)과 대향되는 위치가 돌출되도록 돌출되는 부위의 주위에 형성되는 홈을 의미할 수 있다.
금속 나노와이어(500) 구비단계는 상기 제1홈(120) 및 상기 제2홈 중 적어도 어느 하나의 적어도 일부에 금속 나노와이어(500)가 구비되는 단계일 수 있다. 금속 나노와이어(500)는 상기 제1홈(120) 및 상기 제1홈(120) 중 적어도 어느 하나에 구비됨으로써, 상기 연성기판에 대하여 회로와 유사한 역할을 할 수 있다.
제2연성기판(200) 삽입단계는 상기 금속 나노와이어(500)를 감싸도록 돌출부가 형성되는 제2연성기판(200)을 삽입하는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 제2연성기판(200)을 삽입하는 단계는, 상기 제2연성기판(200)이 상기 제1연성기판(100)의 일면, 상기 제1홈(120)에 구비되는 금속 나노와이어(500), 상기 제1연성기판(100)의 타면 및 상기 제2홈에 구비되는 금속 나노와이어(500)를 감싸는 단계일 수 있다. 즉, 상기 제2연성기판(200)이 상기 제1연성기판(100)의 일면, 상기 제1홈(120)에 구비되는 금속 나노와이어(500), 상기 제1연성기판(100)의 타면 및 상기 제2홈에 구비되는 금속 나노와이어(500)를 감싸 밀폐되도록 할 수 있다.
또는, 상기 제2연성기판(200)을 삽입하는 단계는, 상기 제2연성기판(200)이 상기 제1연성기판(100)의 둘레, 상기 제1홈(120)에 구비되는 금속 나노와이어(500) 및 상기 제2홈에 구비되는 금속나노와이어(500)를 동시에 감싸는 단계일 수 있다. 즉, 상기 제2연성기판(200)이 상기 제1연성기판(100)의 둘레, 상기 제1홈(120)에 구비되는 금속 나노와이어(500) 및 상기 제2홈에 구비되는 금속나노와이어(500)를 감싸 밀폐되도록 할 수 있다.
상기 제2연성기판(200)을 삽입하는 단계의 두가지 방식은 공정에 따라 달라질 수 있다.
그리고, 필름(30) 구비단계는 상기 제1연성기판(100) 및 상기 제2연성기판(200)의 외측면에 필름(30)이 구비되는 단계일 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 터치스크린패널에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 터치스크린패널을 나타낸 도면이다. 후술하는 내용 중 상술한 내용과 동일한 구성은 동일하거나 유사한 기능을 수행하거나 효과를 구현할 수 있다. 따라서, 이에 대한 설명은 상술한 내용으로 갈음할 수 있다.
본 발명의 터치스크린패널은 연성기판, 금속 나노와이어(500), 필름부(30), 유리부(50) 및 패널부(70)를 포함할 수 있다.
연성기판은 PDMS가 사용될 수 있으며, 금속 나노와이어(500)는 연성기판의 내부에 구비될 수 있다.
필름부(30)는 OCA(Optical Clear Adhesive)가 상기 연성기판의 외측면에 대향하도록 구비될 수 있다. 즉, 필름부(30)는 연성기판의 양 면에 구비될 수 있다.
유리부(50)는 강화유리 또는 PMMA 등이 상기 연성기판에 대향되도록 상기 필름부(30)의 일면에 구비될 수 있다.
그리고 패널부(70)는 LCD 또는 AMOLED 등이 상기 연성기판에 대향되도록 상기 필름부(30)의 타면에 구비될 수 있다.
다만, 상기 구성에 사용되는 재료는 하나의 예일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니고 그 기능을 수행하고 효과를 구현할 수 있는 구성이라면 다양하게 구비될 수 있다.
이 때, 상기 금속 나노와이어(500)는, 복수개의 층으로 구비되고, 각 층의 상기 금속 나노와이어(500)가 상기 연성기판의 길이방향으로 번갈아가며 구비되는 것이 바람직하다.
즉 도 8에서 볼 수 있듯이, 상기 금속 나노와이어(500)가 2개의 층으로 일정 간격 이격되어 구비되는 경우, 상층의 금속 나노와이어(500)와 하층의 금속 나노와이어(500)가 서로 마주하지 않는 위치에 번갈아가며 구비될 수 있다.
상기 구성에 의해, 상기 연성기판이 유연성, 신축성 등의 성질에 의해 휘어지거나 비틀리는 경우 금속 나노와이어(500)가 영향을 덜 받을 수 있다. 이는, 본 발명의 터치스크린 패널이 ITO 전극에 의해 비틀림 및 취성에 약한 종래의 터치스크린패널의 문제점을 극복할 수 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
30: 필름부
50: 유리부
70: 패널부
100: 제1연성기판
120: 제1홈
200: 제2연성기판
220: 제1돌출부
300: 제3연성기판
320: 제2돌출부
500: 금속 나노와이어

Claims (8)

  1. 제1연성기판의 일면에 복수개의 제1홈이 형성되는 단계;
    상기 제1홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어가 구비되는 단계;
    상기 금속 나노와이어를 감싸도록 상기 제1홈에 제2연성기판의 일면에 복수개가 돌출되는 제1돌출부가 삽입되는 단계;
    상기 제1연성기판의 타면에 상기 제1홈과 대향되는 위치가 돌출되도록 복수개의 제2홈이 형성되는 단계;
    상기 제2홈의 적어도 일부에 금속 나노와이어가 구비되는 단계;
    상기 금속 나노와이어를 감싸도록 상기 제2홈에 제3연성기판의 일면에 복수개가 돌출되는 제2돌출부가 삽입되는 단계; 및
    상기 제2연성기판 및 상기 제3연성기판의 외측면에 필름이 구비되는 단계;
    를 포함하며

    상기 제1홈과 상기 제2홈은 서로 마주하지 않는 위치에 번갈아가며 구비되며, 복수개의 상기 제1홈과 상기 제2홈은 일정 폭으로 형성되어, 상기 제1홈과 상기 제2홈의 폭과 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널 제조방법.

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