KR100836869B1 - 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 프린팅을 이용하여 유연한 입력장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상하부 기판사이에 장치되는 한 쌍의 투명 전도성 코팅 또는 전도성 패턴과, 상기 투명 전도성 코팅사이에 상하로 장치되는 한 쌍의 저 저항 전극 패턴 및 도트 스페이서와, 상기 하부 기판상에 형성되어 상기 상부 기판과 상호 고정되게 하는 갭 스페이서로 구성되는 유연한 입력장치에 있어서, 상기 저 저항 전극, 전도성 패턴, 도트 스페이서, 갭 스페이서 중 적어도 하나 이상의 코팅 혹은 패턴을 직접 상기 상부 또는 하부 기판 상에 혹은 상기 패턴이 형성된 상부 또는 하부 기판상에 디지털 프린팅을 통해 제조되는 디지털 프린팅 기법에 의해, 입력장치의 구성하는 전도성 재료와 선택적으로 유기 혹은 무기EL 재료, 그리고 전자회로부의 저항성/반도체성 재료의 낭비를 최소화할 수 있으며, 설계된 CAD 데이터로부터 디지털 프린터를 이용하여 직접 제품생산이 가능하므로 총생산비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 아날로그 프린팅으로는 달성하기 힘들었던 다품종 소량생산 주문형 제품에도 대응이 가능한 유연한 입력장치를 제조하는 방법 및 그를 이용한 입력장치에 관한 것이다.

입력장치, 디지털 프린팅

Description

디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.{Flexible input device manufacturing method using digital printing}

도 1은 유연한 입력장치의 개념도.

도 2는 스퍼터링을 통해 ITO가 상부 기판판과 하부 기판판에 성막되었으며, 전극 패턴과 도트 스페이서스크린 프린팅 등의 방법을 통해 제작된 유연한 입력장치의 분리 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 디지털 프린팅을 이용하여 제작된 고투과형의 유연한 입력장치의 분리 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 고투과형 터치패널을 위해 투명 전도성 유기 고분자 잉크를 디지털 프린팅을 통해 패턴된 분리 사시도

도 5는 본 발명에 따라 제작된 고투과형 터치패널을 위해 TFT-LCD/PDP/OLED 디스플레이 상에 형성된 개념도

도 6는 유기 혹은 무기EL 등의 자발광 영역이 디지털 프린팅된 유연성 키패드 입력장치의 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부 기판 20 : 하부 기판

30 : 투명 전도성 코팅 35,36 : 전도성 패턴

40 : 저저항 전극패턴 50 : 도트 스페이서

60 : 갭 스페이서 70 : 반사방지 패턴

80 : 형성된 공극을 가진 투명전극 90 : 솔벤트에 의해 형성된 공극

100 : 공극에 형성된 반사방지 패턴

110 : Black Matrix 120,121: 디지털 프린팅된 투명전극

131,132: Black Matrix상에 형성된 도트 스페이서

220 : 하부 전극패턴 230 : 제1절연층

240 : 상부 전극패턴 250 : 제2절연층

260 : 자발광부 구동전극 270 : 제3절연층

280 : 유기 혹은 무기EL로 구성된 자발광부

290 : 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴

본 발명은 디지털 프린팅을 이용하여 유연한 입력장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상하부 기판사이에 장치되는 한 쌍의 투명 전도성 코팅 또는 전도성 패턴과, 상기 투명 전도성 코팅사이에 상하로 장치되는 한 쌍의 저 저항 전극 패턴 및 도트 스페이서와, 상기 하부 기판상에 형성되어 상기 상부 기판과 상호 고정되게 하는 갭 스페이서로 구성되는 유연한 입력장치에 있어서, 상기 저 저항 전극, 전도성 패턴, 도트 스페이서, 갭 스페이서 중 적어도 하나 이상의 코팅 혹은 패턴을 직접 상기 상부 또는 하부 기판 상에 혹은 상기 패턴이 형성된 상부 또는 하부 기판상에 디지털 프린팅을 통해 제조되는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유연한 입력장치라고 하는 것은 통상 터치 패널이나 터치 스크린과 같이 외부에서 가해지는 힘에 의해 상부 기판이 탄성 변형되고 상기 탄성 변형된 기판이 다른 기판과 접촉되어 통전되는 것을 센싱하여 입력 지점을 찾아 소정의 작업을 수행하게 하는 입력장치를 말하는 것으로서 이하 도 1을 참조하여 그 개념에 대해 설명한다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이 유연한 입력 장치는 사용자가 힘을 가하는 상부 기판(10) 및 상기 상부 기판(10)의 하측에 위치하는 하부 기판(20)과 상기 상하부 기판(10,20) 사이에 위치되는 한 쌍의 투명 전도성 코팅(30)과 상기 한 쌍의 투명 전도성 코팅(30)사이에 위치하는 도트 스페이서(50)로 구성된다.

상기 상부 기판(10)을 사용자가 힘을 가하여 변형을 시키면 상기 한 쌍의 투명 전도성 코팅(30)이 접촉하게 되어 전류가 통전되게 된다. 이때 상기 한 쌍의 투명 전도성 코팅(30)상에 형성되어 있는 전극에 의해 상기 통전되는 전류를 측정하여 접촉점을 인식하여 입력 지점을 산출하고 결국 사용자가 요구하는 작업을 수행하게 된다.

한편 상기 유연한 입력장치의 경우 고분자 필름인 상부 기판과 고분자 필름 혹은 유리로 구성된 하부 기판상에 상술한 바와 같은 투명 전도성 코팅 또는 전극 이 형성되어 있는데, 이는 대한민국 특허 10-2004-0017807에 공개된 바와 같이 인듐 주석 산화물(ITO), 안티몬 주석 산화물(ATO) 및 주석 산화물(TO)과 같은 금속산화물이 스퍼터와 같은 진공증착방식을 통해 상부 기판(10)과 하부 기판(20)상에 성막된다. 그러나, 이러한 금속 산화물을 스퍼터 등의 방식으로 전면증착하는 것은 고가의 증착장비가 요구되며, 제조공정이 복잡해지고 제조시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한, 상부와 하부 기판상에 전면 코팅된 투명전극으로서의 금속산화물층이 유연한 기판상에 성막될 경우, 기판의 구부러짐에 의해 결함이 발생하여 전극으로서의 기능을 상실하는 문제점을 나타낸다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허 10-2005-004169, 10-2005-0057066 등에서는 투명 전도성 유기 고분자층을 금속 산화물 대신에 성막하는 방법을 고안하였다. 그러나, 투과형 입력장치가 TFT-LCD와 같은 디스플레이 장치의 화면 표시부에 결합되어 터치 패널로 작용할 경우, 전면 코팅된 무기 투명 금속산화물 전극 혹은 투명 전도성 유기 고분자 전극층은 빛의 투과율을 저감시키는 문제점이 있다.

유연성 입력장치의 투과성을 증진시키기 위해 대한민국 특허 10-2006-0002846에서는 투명 전극을 적층한 후, 레이저 혹은 에칭 등의 방법을 통해 임의의 공극형성을 행하는 방법을 제안하였으나, 디스플레이 장치와 함께 사용될 경우 임의의 공극이 빛의 경로상에 위치함으로써 투과성을 저해할 수 있다는 문제점이 있다.

투명 전극의 패턴과 전극의 패턴, 그리고 갭 스페이서의 형성 등에 있어서, 대한민국 특허 2002-0021126, 10-2004-0030385에서는 스크린 프린팅, 오프셋/그라비어/플렉소 등의 프린팅 방법을 적용할 수 있으며, 상부 기판(10) 상부를 보호하기 위한 하드코팅 보호층은 롤 코터를 이용할 것을 제안하였으나, 컴퓨터에 설계된 제품도면을 인쇄기기로 데이터 전송하여 직접 프린팅을 함으로써 제품을 생산하는 잉크젯이나 레이저 전사법과 같은 디지털 프린팅과는 달리, 마스터 플레이트나 스크린 제판을 행하는 부가적인 공정이 추가됨으로써 다품종 소량 주문생산에 적용하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다.

특히, 스크린 프린팅된 패턴의 경우 대한민국 특허 10-2006-0007799에서 기술된 바와 같이 두께 균일성, 경도, 잔류 솔벤트에 의한 기판 접착성, 잉크 물성변화, 납땜 문제점 등이 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 입력장치를 구성하는 상부 기판과 하부 기판 상에 구성되는 무기 혹은 유기 고분자 전극, 도트 스페이서, 갭 스페이서, 전자회로부, 유기 혹은 무기EL 등을 이용한 자발광 패턴부를 잉크젯 및 레이저 전사법과 같은 디지털 프린팅 기법을 사용하여 형성함으로써 제조공정과 제조비용을 감소하는데 그 목적이 있다. 특히, 고투과형 입력장치의 경우, 무기 혹은 유기 고분자 전극을 부분적으로 패턴함으로써 고투과율을 달성할 수 있다.

비투과형 입력장치의 경우 상부 기판과 하부 기판 하부에 전극과 터치 센서의 구성과, 자발광 유기 혹은 무기EL, 또는 형광/인광 물질을 패턴, 그리고 선택적으로 전자회로부를 디지털 프린팅을 이용하여 패턴함으로써 제품생산에 필요한 공정과 비용을 절감하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 유연한 입력장치에 있어서 각종 전극, 도트 스페이서, 갭 스페이서, 전자회로부, 유기 혹은 무기EL 등을 이용한 자발광 패턴부등을 디지털 프린팅 기법에 의해 형성하여 제조공정 및 그 비용을 감소할 수 있는 것으로서 이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2에서는 본 발명인 디지털 프린팅 기법을 이용한 유연한 입력장치를 분리하여 도시하였다.
상기 디지털 프린팅 기법이라고 하는 것에 대해 설명하면, 일반적으로 롤 제판과 같이 패턴이 이미 형성된 매개체를 이용하여 프린팅을 수행하는 것을 아날로그 프린팅이라고 함에 비해, 상기 디지털 프린팅 기법이라고 하는 것은 잉크젯 프린터나 레이저 프린터와 같이 특정 매개체(패턴이 이미 형성되어 있는 매개체를 뜻함)를 필요로 하지 않는 프린팅을 말한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 유연한 입력장치는 상부 기판(10)과 하부 기판(20), 투명 전도성 코팅(30), 저저항 전극 패턴(40), 상부 기판(10)과 하부 기판(20)간의 갭을 유지하기 위해 선택적으로 구성될 수 있는 도트 스페이서(50)와 갭 스페이서(60)으로 이루어진다. 이러한 구성요소에 대해 상세히 설명한 후 본 발명에 의한 또 다른 형태의 유연한 입력장치에 대해 설명하기로 한다.

우선 상부기판(10)에 대해 설명하면, 상기 상부 기판(10)은 일반적으로 고분자 필름과 같은 유연한 기판으로 구성되나, 사용자의 손가락이나 스타일러스 펜 등의 압력에 의해 용이하게 변형을 할 수 있는 한 재질의 기계/물리학적 특정 수치에 의해서 제한을 받지는 않는다. 상부 기판(10)은 일반적으로 투과도 등의 광학적 성질과 내열/내환경/내화학/내광성이 우수하고 유연하고 가격이 저렴한 재질의 고분자 필름이 선호된다. 그러한 고분자 필름으로는 polyester 재질의 PET 필름, polyethylenenapthalate 재질의 PEN 필름, polycarbonate 재질의 PC 필름, polyetherimide 재질의 PEI 필름, polyethersulfone 재질의 PES 필름 등이 사용될 수 있다. 산소와 수분에 대한 투과성을 제한하여야할 필요가 있을 시에는 Vitex사의 Barix^TM 필름과 같이 유기/무기물의 적층형태의 필름이 사용될 수 있으나, 그 재질이나 구성성분, 적층된 재질의 성분과 적층 레이어의 구성 등에 의해서 제한받지 않는다. 필름상부 기판(10)의 구성을 자세히 설명하자면, 사용자의 손가락이나 스타일러스 펜 등을 통해 상부 기판에 변형을 가할때 의도하지 않는 기계적 마모나 흠집 등을 예방하기 위해 내마모성이 우수한 경질 코팅이 되어 있을 수 있으며, 경질 코팅은 자외선 중합형 재료 혹은 열경화형 재료 혹은 자연건조형 재료 등으로 구성될 수 있으나, 그 재료에 의해 제한을 받지 않는다.

하부 기판(20)의 경우 고분자 필름과 같은 유연한 기판 또는 유연하지 않은 플라스틱 혹은 유리 등의 재질로 이루어진 기판으로 구성될 수 있으나, 사용되는 재질에 의해서 제한을 받지는 않는다. 예를 들어, 입력장치가 TFT-LCD, PDP, OLED, PLED, SED, FED와 같은 디스플레이 장치 상에 구성될 경우, 디스플레이 상부 기판이 하부기판으로 적용될 수 있다.

즉, 상기 상부 기판(10) 또는 하부 기판(20)은 최소한 하나 이상의 유연한 기판으로 구성되어 입력 수단 예를 들어 사용자가 손가락이나 도구등을 이용한 입력 수단에 의해 변형이 가능하며, 이때 상기 하부 기판(20)은 디스플레이 장치나 고정장치, 휴대용 장치의 입력수단으로 기능을 하는 것도 가능하다. 다시 말해서 상기 하부 기판(20)이 상기 상부 기판(10)과 접촉되어 상기 디스플레이 장치나 고정장치, 휴대용 장치의 입력수단으로 기능을 하는 것도 가능함을 말한다.

투명 전도성 코팅(30)은 종래의 경우 인듐 주석 산화물(ITO), 안티몬 주석 산화물(ATO) 및 주석 산화물(TO)과 같은 금속산화물이 스퍼터와 같은 진공증착방식을 통해 상부 기판과 하부 기판상에 성막되었으나, 유연한 입력장치로 사용될 경우 반복되는 굽힘 등의 기계적 스트레스에 의해 결함이 발생하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 발명에서는 polypyrrole, polyaniline, polyacetylene, polythiophene, polyphenylene vinylene, polyphenylene sulfide, poly p-phenylene, polyheterocycle vinylene, 및 유럽 특허 공개번호 EP-1-172-831-A2에 개시된 재료들과 같은 전도성 유기 고분자 들이 사용됨을 특징으로 한다.

전도성 유기 고분자 혹은 이들의 혼합물의 전기 전도도가 요구되는 전기적 특성치를 만족시키지 못하는 경우, 인듐 주석 산화물(ITO), 안티몬 주석 산화물(ATO) 및 주석 산화물(TO)과 같은 금속산화물이 첨가되거나, 공칭직경 1 ㎛ 이하의 나노입자 상태의 은, 구리 등의 전기 전도도가 우수한 금속입자들 및 탄소와 같은 도펀트의 첨가, 및 대한민국 특허 10-2005-0001589와 10-2005-0035191에 공개된 바와 같이 탄소나노튜브 등의 혼합을 통해 요구되는 전기 전도도를 충족시키도록 한다. 여기서, 공칭직경의 정의는 입도분석기를 통해 분석한 지배적 입도의 직경 혹은 입도의 부피를 원형 입자로 환산했을때의 직경을 의미한다.

또한, 전도성 유기 고분자와 광중합형 혹은 열중합형 모노머나 올리고머, 광 혹은 열개시제와 혼합되어 광중합형 혹은 열경화형 잉크로 제조될 수 있다. 또한, 요구되는 잉크의 물성치를 충종시키기 위해 바인더, 계면활성제, 레벨링 에이젼트 등의 첨가제와 cosolvent 혹은 액상 liquid carrier vehicle 등이 첨가될 수 있다.

이는 후술하는 전도성 패턴(35,36), 저 저항 전극 패턴(40)에 대해서도 적용되며 상기 구성요소에 대해서는 후술하기로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 디지털 프린팅 기법을 이용하는 것으로서 이에 사용되는 잉크에 대해 설명하기로 한다. 상기 잉크는 전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여 잉크젯 프린팅에 적합한 물성의 잉크로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 잉크젯용 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다. 본 발명에서 잉크젯 프린팅이라 함은 압전소자를 이용한 피에조 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅과 마이크로 히터를 이용한 써멀 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 액츄에이터를 구동하는 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 잉크상에 분산된 대전 입자들을 기판으로 전사하거나 잉크 자체를 기판으로 전사하는 정전기 잉크젯 프린팅(Electro-Static Deposition)을 포함한다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여 에어로졸 프린팅에 적합한 물성의 잉크로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 에어로졸 프린팅용 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여 디스펜서를 통한 디스펜싱에 적합 한 물성의 잉크로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 디스펜서용 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여 광중합형 잉크로 제조된 경우, 상기 잉크젯 프린팅이나 에어로졸 프린팅, 디스펜싱을 통해 기판상에 코팅 혹은 패턴을 행한 후 광조사 혹은 레이저의 조사를 통해 코팅 혹은 패턴을 형성할 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여, 표면처리나 다른 재료와의 혼합 등을 통해 고체 파우더 형태로 사용될 경우 레이저 프린팅에 적합한 토너형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 레이저 프린팅용 토너의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여, 표면처리나 다른 재료와의 혼합 등을 통해 고체 파우더 형태로 사용될 경우 기판상에 파우더 베드를 형성 후 레이저 조사에 의해 표면용융 혹은 전체 용융 후 응고되어 패턴을 형성하는 SLS(Selective Laser Sintering)에 적합한 파우더 형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 SLS 파우더의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여 전사필름의 형태로 사용될 경우, 레이저 전사에 적합한 필름형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 레이저 전사용 필름의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

전도성 유기 고분자와 첨가제를 이용하여 열전사 혹은 승화형 프린터를 통한 전사에 적합한 리본 형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 열전사 혹은 승화형 프린터를 통한 전사에 적합한 리본의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다. 여기서, 열전사 혹은 승화형 프린터라 함은 승화성 염료 혹은 안료와 열전사 혹은 승화에 필요한 첨가제를 포함한 구성물질을 도포한 리본에 열을 가해 잉크 필름의 염료 혹은 안료를 승화시켜 기판에 흡착 인쇄하는 프린팅을 이용하는 프린터를 의미한다.
즉, 상기 전도성 유기 고분자가 고체 파우더인 경우 레이저 프린팅 또는 SLS(selective Laser Sintering) 중 어느 하나의 디지털 프린팅을 이용하고,
상기 전도성 유기 고분자가 금속 나노 입자를 이용하여 전사필름이나 리본 형태로 제작되거나 상기 전사필름 또는 리본에 코팅되는 경우 레이저 전사, 열전사 혹은 승화형 프린터 중 어느 하나의 디지털 프린팅을 이용하는 것이다.
이는 후술하는 전도성 패턴(35,36), 저 저항 전극 패턴(40)에 대해서도 적용되며 상기 구성요소에 대해서는 후술하기로 한다.

이하 상기 투명 전도성 코팅(30)상에 형성되는 저저항 전극 패턴(40)에 대해 설명한다.

상기의 저저항 전극 패턴(40)은 일반적으로 은, 구리와 같은 전기전도도가 우수한 금속 나노 입자로 구성된다.

상기의 금속 나노 입자외에 부가적으로 미국 특허 2003-0207568 A1에 기술된 바와 같은 금속 전구체가 혼합될 수 있다.

전기전도도가 우수한 금속 나노 입자와 더불어, 저저항 전극 패턴에 유연성을 부여하기 위해 전도성 유기 고분자를 첨가할 수 있다.

또한, 저저항의 금속 나노 입자와 광중합형 혹은 열중합형 모노머나 올리고 머가 광 혹은 열개시제와 혼합되어 광중합형 혹은 열경화형 잉크로 제조될 수 있다. 또한, 요구되는 잉크의 물성치를 충종시키기 위해 바인더, 계면활성제, 레벨링 에이젼트 등의 첨가제와 cosolvent 혹은 액상 liquid carrier vehicle 등이 첨가될 수 있다.

저저항 전극 패턴을 위한 소재가 잉크젯 프린팅에 적합한 물성의 잉크로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴을 위한 잉크젯용 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

저저항 전극 패턴(40)을 위한 소재가 에어로졸 프린팅에 적합한 물성의 잉크로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴을 위한 에어로졸 프린팅용 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

또한, 상기 소재가 디스펜서를 통한 디스펜싱에 적합한 물성의 잉크로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴(40)을 위한 디스펜서용 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

또한, 상기 소재가 광중합형 잉크로 제조된 경우, 상기 잉크젯 프린팅이나 에어로졸 프린팅, 디스펜싱을 통해 기판상에 코팅 혹은 패턴을 행한 후 광조사 혹은 레이저의 조사를 통해 코팅 혹은 패턴을 형성할 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴(40)을 위한 잉크의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

저저항 전극 패턴(40)을 위한 소재가 표면처리나 다른 재료와의 혼합 등을 통해 고체 파우더 형태로 사용될 경우, 레이저 프린팅에 적합한 토너형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴을 위한 레이저 프린팅용 토너의 구성성분 에 의해 제한을 받지 않는다.

한편, 저저항 전극 패턴(40)을 위한 소재가 표면처리나 다른 재료와의 혼합 등을 통해 고체 파우더 형태로 사용될 경우, 상기 기판 또는 투명전도성 코팅상에 파우더 베드를 형성 후 레이저 조사에 의해 표면용융 혹은 전체 용융 후 응고되어 패턴을 형성하는 SLS(Selective Laser Sintering)에 적합한 파우더 형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 전도성 코팅 혹은 패턴을 위한 SLS 파우더의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

또한, 상기 저저항 전극 패턴(40)을 위한 소재가 전사필름의 형태로 사용될 경우, 레이저 전사에 적합한 필름형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴(40)을 위한 레이저 전사용 필름의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

또한, 저저항 전극 패턴(40)을 위한 소재가 열전사 혹은 승화형 프린터를 통한 전사에 적합한 리본 형태로 제조될 수 있는 한, 본 발명은 저저항 전극 패턴을 위한 열전사 혹은 승화형 프린터를 통한 전사에 적합한 리본의 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

상기 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱, 레이저 프린팅, SLS, 레이저 전사, 열전사 혹은 승화용 프린터를 통해 무전해 도금(electroless plating)을 위한 seed 물질을 패턴 후, 화학반응액에 침강시키거나 화학반응액을 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱, 스프레이 등을 통해 seed 물질 위에 도포시켜 무전해 도금에 의해 저저항 전극 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 이는 후술하는 전도성 패턴(35,36)에도 적용가능하다.

이하 도트 스페이서(50)에 대해 설명하기로 한다.

상술한 투명 전도성 코팅(30) 혹은 후술하는 전도성 패턴(35,36)과 저저항 전극 패턴(40), 선택적으로 경질코팅, 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 코팅(후술함) 혹은 전도성 패턴(35,36)이 형성된 상부 기판(10)과 하부 기판(20)에 있어서, 이들 간의 최소한의 갭을 유지하기 위해, 도트 스페이서(50)가 형성될 수 있다. 도트 스페이서(50)의 형성은 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱, 레이저 프린팅, SLS, 레이저 전사, 열전사 혹은 승화형 프린터를 통해 한번 혹은 복수번의 적층을 통해 형성될 수 있으며, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 메타아크릴 아크릴레이트, 아크릴 아크릴레이트 등과 같은 아크릴레이트 수지 또는 폴리비닐 알콜과 같은 광경화성 수지, 혹은 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지와 같은 열경화성 수지, 혹은 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체와 같은 열가소성 수지를 상기 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱, 레이저 프린팅, SLS, 레이저 전사, 열전사 혹은 승화형 프린터의 사용에 적합하게 가공하여 형성할 수 있는 한, 본 발명은 재료의 구성성분과 액상 혹은 고상과 같은 존재형태, 그리고 잉크젯 프린팅과 디스펜싱과 같이 액상의 재료를 다룸에 있어 점도를 조절하기 위해 온도조절을 행하는 것과 같은 작동 변수에 의해 제한을 받지 않는다.

또한, 상기 도트 스페이서(50) 또는 아래에서 설명되는 갭 스페이서(60)를 구성하는 액상 소재를 피에조 타입의 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 마이크로 히터를 이용한 써멀 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 액츄에이터를 구동하는 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 잉크상에 분산된 대전 입자들을 기판으로 전사하거나 잉크 자체를 기판으로 전사하는 정전기 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜서와 같은 디지털 프린팅에 의해 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 도트 스페이서(50)를 기판상에 형성하기 전에 적절한 표면 젖음성(소수성 혹은 친수성)을 얻기 위해 상압 플라즈마나 코로나 처리와 같은 건식 표면처리, 혹은 계면활성제나 액상화합물을 이용한 표면처리를 통해 표면성질의 계질을 행할 수 있으며, 도트 스페이서(50) 형성 후 열처리나 자외선 조사와 같은 후속공정을 행함으로써, 형성된 도트 스페이서(50)에 요구되는 기계적, 물리적 성질을 충족시킬 수 있다.

이하 갭 스페이서(60)에 대해 설명하기로한다. 상기 갭 스페이서(60)는 상부 기판(10)과 하부 기판(20)을 합착하기 위한 것으로서, 접착재료를 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱, 레이저 프린팅, 레이저 전사, 열전사 혹은 승화형 프린터를 통해 한번 혹은 복수번의 적층을 통해 형성될 수 있으며, 갭 스페이서의 형성 후 상부 기판(10)과 하부 기판(20)을 합착시키도록 한다. 갭 스페이서 재료가 액상일 경우, 기판과의 적절한 표면 젖음성(소수성 혹은 친수성)을 얻기 위해 상압 플라즈마나 코로나 처리와 같은 건식 표면처리, 혹은 계면활성제나 액상화합물을 이용한 표면처리를 통해 표면성질의 개질을 행할 수 있으며, 상부 기판(10)과 하부 기판(20)의 합착 후 열처리나 자외선 조사와 같은 후속공정을 행함으로써, 기판간의 접착을 완료한다.

이상 설명한 바와 같은 구성요소를 형성하기 위한 디지털 프린팅 기법에 대해 설며하기로 한다.

상기 디지털 프린팅 기법은 사용자가 CAD나 이미지 소프트웨어를 통해 제작하여 컴퓨터의 기억장치에 저장된 디지털화된 패턴 데이터를 잉크젯 프린터, 에어로졸 프린터, 디스펜서, 레이저 조사를 통한 광경화, 레이저 프린터, SLS(Selective Laser Sintering), 레이저 전사(Laser Indueced Thermal Imaging 혹은 Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation Direct Write 등)를 이용한 프린터, 열전사 혹은 승화형 프린터 등으로 전송하여, 상기의 프린터들을 통해 투명 전도성 코팅(30) 혹은 전도성 패턴(35,36), 저저항 전극 패턴(40), 도트 스페이서(50)과 갭 스페이서(60), 그리고 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 코팅 혹은 패턴을 직접 상기 상하부기판(10,20) 상에 혹은 패턴이 형성된 기판상에 형성하는 것, 즉 CAD-to-Drawing의 개념을 실현할 수 있는 디지털 프린팅을 통해, 하나 이상의 유연한 고분자 필름을 기판으로 사용하는 유연한 입력장치를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 디지털 프린팅 기법은 스텐실 프린팅, 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅, 플렉소 프린팅, 그라비아 프린팅 등의 아날로그 프린팅에서처럼 제판과 같은 부차적으로 패턴된 도구가 필요하지 않으므로, 제조공정이 단순해지고, 제작시간이 단축되며, 단일 제품의 대량생산뿐만 아니라 다품종 소량 주문생산에도 적합하다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명은 디지털 프린팅 기법을 이용하여 유연한 입력장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서 이하 도 3을 참조하여 상기 유연한 입력장치의 다른 실시예 즉 고투과성을 가지는 입력장치에 대해 설명하기로 한다.

즉, 유연한 입력장치를 TFT-LCD, PDP, OLED, PLED, SED, FED와 같은 디스플레이 장치 상에 구성할 경우, 고투과성을 달성하기 위해, 투명 전도성 유기 고분자 잉크/토너/전사필름/리본을 디지털 프린팅을 이용해 기판상에 부분 패턴을 행한다는 것을 특징으로 한다. 이에 대해 상세하게 설명하자면, 도2에 예시된 바와 같이 유기 고분자층을 이용한 투명 전도성 코팅(30)이 상부 기판(10)과 하부 기판(20)에 전면 형성되어 있으므로, 광투과성이 저하되어 디스플레이의 광학적 성능이 저해된다는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 광투과성을 향상시키기 위해 투명 전도성 유기 고분자층을 이용한 전도성 패턴(35,36)을 디지털 프린팅을 이용하여 개방부(A)를 가지도록 부분패턴하여 투명 전도성 유기 고분자층으로 덮이지 않은 영역 대 덮인 영역간의 비율, 즉 개구율을 높이도록 하는 것을 특징으로 한다.

도4a에 예시된 바와 같이 선폭 100 ㎛ 이하로, 바람직하게는 50 ㎛ 이하로 개방부(A)를 가지도록 부분패턴하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 의하면, 패턴되는 기판상에 적절한 표면 젖음성(소수성 혹은 친수성)을 얻기 위해 상압 플라즈마나 코로나 처리와 같은 건식 표면처리, 혹은 계면활성제나 액상화합물을 이용한 표면처리를 통해 표면성질의 계질을 행할 수 있다. 즉, 상기 상부 기판(10) 또는 하부 기판(20)에 상기 전도성 패턴(35,36)을 형성함에 있어, 소수화된 상하부 기판(10,20)을 레이저 조사를 통해 부분적으로 친수수화하는 표면에너지 개질을 통해 미세 패턴을 행하는 것이 가능하다.

한편, 디지털 프린팅으로 저점도의 액상 잉크를 패턴할 경우, 기판이 지나치게 소수화되어 있으면 패턴을 행할 수 없으며, 반대로 지나치게 친수화되어 있을 경우 선폭 100 ㎛ 이하로 패턴하기 어려우므로, 기판과 저점도의 액상 잉크간의 적절한 접촉각을 실험에 의해 결정하도록 한다.

저점도의 액상 잉크를 디지털 프린팅을 이용하여 패턴할때, 좀더 가는 선폭을 얻기 위해서 기판을 가열하는 것이 가능하나, 가열온도는 기판의 광학적 특성과 기계적 물리적 특성이 열화되지 않는 온도로 제한하여야 한다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 상기 상하부 기판(10,20)을 상압 플라즈마 또는 코로나 처리와 같은 건식 표면처리할 때, 또는 계면활성제나 액상화합물을 이용하여 표면처리할 때, 또는 상기 상하부 기판(10,20)을 상기 미세패턴할 때 상기 상하부 기판(10,20)을 가열하게 되며, 이때 상기 가열 온도는 기판의 광학적 특성과 기계적 물리적 특성이 열화되지 않는 온도로 제한하여야 한다.

저점도의 액상 잉크로 자외선 경화형 잉크를 사용하여 기판상에서 저점도의 액상 잉크가 지나치게 퍼져버리기 전에 자외선으로 경화하는 방법을 사용할 수도 있다.

액상 잉크가 기판상의 온도에서 액체에서 고체로 상변화를 일으킴으로 인해 액상 잉크가 기판상에서 지나치게 퍼져버리는 것을 방지할 수 있다. 상변화 잉크에 대한 이해를 돕기 위해 상세히 설명하기 위한 가상적인 예를 들자면, 파라핀 왁스의 경우 특정 온도 이상(예: 120 ℃)에서 액상으로 존재하며 피에조 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린트 헤드에서 젯팅 가능한 점도를 가지는데, 젯팅되어 기판에 안착된 파라핀 왁스는 용융점보다 낮은 기판상부 온도에서 액체에서 고체로 상변화를 일으키게 되어 잉크가 기판상에서 지나치게 퍼져버리는 것을 회피할 수 있다. 이와 같이 투명 전도성 유기 고분자가 포함된 잉크가 40 ℃ 이하에서 고체로 존재하며, 40 ℃ 초과에서 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱이 가능한 점도의 액체로 존재할 수 있도록 합성한 경우, 이러한 상변화를 이용하여 원하는 선폭의 패턴을 행할 수 있다.

액상 잉크를 사용하여 패턴을 할 경우, 기판상에 부분적인 표면처리를 행함으로써 고해상도 패턴을 얻을 수 있다. 이에 대한 예를 들자면, 친수성 기판상에 소수성 코팅을 한 후에 레이저 조사 등을 통해 소수성 코팅의 일부를 제거하여 미세선폭으로 선가공 후에 액상 잉크를 도포하는 방식을 들 수 있다. 이후, 소수성 코팅은 필요에 의해 제거하도록 한다.

투명 전도성 유기 고분자 잉크가 광중합형일 경우, 잉크젯 프린팅이나 에어로졸 프린팅, 디스펜싱을 통해 기판상에 패턴을 수행하면서 혹은 수행한 후, 레이저의 조사를 통해 미세패턴을 행할 수 있다.

투명 전도성 유기 고분자를 포함한 소재가 표면처리나 다른 재료와의 혼합 등을 통해 고체 파우더 형태로 사용될 경우, 상기 상하부 기판(10,20)상에 파우더 베드를 형성 후 레이저 조사에 의해 표면용융 혹은 전체 용융 후 응고되어 패턴을 형성하는 SLS(Selective Laser Sintering)를 이용하여 미세패턴을 행할 수 있다.

패턴의 형상은 직선뿐만 아니라 지그재그형, 그리드형 등 다양한 형상을 지닐 수 있다. 특히, TFT-LCD, PDP, OLED, PLED, SED, FED와 같은 디스플레이 장치 상에 구성할 경우 패턴의 형상은 빛의 경로를 침범하지 않도록 BM(Black Matrix) 패턴과 유사하거나 동일한 형상을 지니는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전도성 패턴(35,36)은 투과율을 향상시키기 위해 디스플레이의 비발광부 상에 배치되는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 상기 전도성 패턴(35,36)을 앞서 설펴본 도4a에 도시된 바와 같이 선폭 100 ㎛ 이하로, 바람직하게는 50 ㎛ 이하로 패턴하되, 개방부에서의 반사방지를 최소화하기 위해 선택적으로 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 코팅, 바람직하게는 도4b에 예시된 바와 같이 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 패턴(70)을 디지털 프린팅을 이용하여 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 후술하는 coffee-ring 효과를 이용하여 규칙적으로 형성된 공극(90)에 디지털 프린팅을 이용하여 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 코팅, 바람직하게는 공극 내부에 선택적으로 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 패턴(100)을 행하는 것을 특징으로 한다.(도 4c 및 4d 참조)

또한, 본 발명은 투명 전도성 유기 고분자의 패턴 간극 사이에 굴절율이 기판과 비슷하며 유연하고 탄성이 높은 소재를 디지털 프린팅 기법을 통해 형성함으로써 투과성을 향상시키는 것을 특징으로 한다. 상부와 하부 중 하나의 기판 혹은 양 기판 모두에 형성된 이러한 굴절율이 기판과 비슷하며 유연하고 탄성이 높은 소재는 기판들 간의 갭에 존재하는 공기와 기판들간의 굴절율 차이에 의한 투과성 저하를 막기 위해 서로 접촉할 수 있다.
즉, 투과율의 향상을 위해 상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 상부 또는 하부기판에 형성되어 상기 상하부 기판이 상호 밀착하지 않도록 하는 공극에 선택적으로 디지털 프린팅을 이용하여, 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 패턴이 된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 상부 또는 하부기판에 형성되어 상기 상하부 기판이 상호 밀착하지 않도록 하는 공극에 선택적으로 디지털 프린팅을 이용하여, 상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 공극의 굴절율은 상기 상하부 기판의 굴절율의 70% 내지 130% 범위이며, 상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 공극의 탄성계수는 상기 상부 또는 하부 기판의 탄성계수의 50% 내지 150% 범위의 탄성계수를 가지는 소재가 패턴이 된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 의하면 상기 도4b에 예시된 바와 같이 특정패턴이 아닌 도4c에 예시된 바와 같이 무작위 패턴(90)을 디지털 프린팅을 통해 행하는 것도 가능하다. 대한민국 특허 10-2006-0002846에 공개된 바에 따르면, 이러한 공극은 레이저 어블레이션(laser ablation), 포토 레지스트를 포토리소그래피, 잉크젯 프린팅 혹은 다른 패터닝 방법을 사용하여 형성된 후 선택적 에칭, 혹은 적절한 크기의 입자들이 기판에 임의로 적층된 후 투명 전도성 유기 고분자층이 적층되고, 마지막으로 입자들이 기판에서 제거되는 방식 등이 제안되어 있다.

본 발명은 이러한 공극을 형성함에 있어 디지털 프린팅을 통해 형성된 투명 전도성 유기 고분자 코팅 혹은 패턴 상에 솔벤트를 스프레이, ESD(Electro-Static Deposition) 등의 무화(atomization) 프린팅 기법을 통해 무작위 패턴 후에 솔벤트가 투명 전도성 유기 고분자 코팅 혹은 패턴을 용해와 더불어 증발하면서 형성되는 coffee-ring 현상을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공극의 형성이 규칙적이어야 할 경우, 투명 전도성 유기 고분자가 코팅 혹은 패턴된 기판에 솔벤트를 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜싱과 같은 디지털 프린팅을 이용하여 규칙적으로 배열한 후, 기판에 안착된 솔벤트가 투명 전도성 유기 고분자 코팅 혹은 패턴을 용해와 더불어 증발하면서 형성되는 규칙적인 coffee-ring 현상을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

특히, 잉크젯 프린팅으로 솔벤트의 coffee-ring 현상을 이용하여 상기와 같은 규칙성이 있는 패턴을 형성하는 것은 Berend-Jan de Gans et al. ("Polymer-Relief Micrustructures by Inkjet Etching", Advanced Materials, 2006;18:910-914.)에 공개된 바와 같으나, 공개된 방법을 응용하여 제작된 제품을 유연한 입력장치에 적용하는 것을 본 발명의 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명을 다음과 같은 디스플레이 장치에의 응용이 가능하다. 즉, TFT-LCD, PDP, OLED, PLED, SED, FED와 같은 디스플레이 장치 혹은 유연성 디스플레이(flexible display) 상에 유연한 입력장치가 구성될 경우, 도5에 예시된 바와 같이 투명 전도성 유기 고분자 패턴(120,121)의 형상은 빛의 경로를 침범하지 않도록 BM 패턴과 동일한 혹은 유사한 형상을 취한다. 도5a 및 5b에 예시된 바와 같은 stripe 타입 외에, IPS 모드의 TFT-LCD와 같이 BM 패턴(110)이 V자 모양일 경우, 투명 전도성 유기 고분자 패턴(120,121)은 V자 패턴을 취함으로써, 빛이 투과되지 않는 BM 패턴(110)상에만 놓여질 수 있으며, 이로 인해 고투과성을 유지할 수 있다. 상부 기판(10)은 일반적으로 유연한 고분자 필름으로 구성되나 하부 기판(20)은 디스플레이 화면 그 자체일 수 있다. 빛이 투과되는 영역이 아닌 곳에 디지털 프린팅을 통해 도트 스페이서(131)가 형성되거나, 혹은 어느 정도 빛이 투과되는 영역상에 걸쳐 디지털 프린팅을 통해 도트 스페이서(132)가 형성될 수 있다. 저저항 전극패턴(40)과 갭 스페이서(60)은 디지털 프린팅을 통해 디스플레이 외곽에 형성된다.

또한, 본 발명의 디지털 프린팅을 이용하여 제작된 유연한 입력장치는 상기의 TFT-LCD, PDP, OLED, PLED, SED, FED와 같은 디스플레이 장치 혹은 유연성 디스플레이(flexible display) 외에, 키보드, 키오스크, 고정장비의 입력장치 및 휴대폰, PDA, MP3 플레이어 등 포터블 장치 등에서 요구되는 입력장치로서 기능을 하는 것을 특징으로 한다. 요구되는 경우, 상부 기판(10)에 텍스트, 이미지, 점자 등의 패턴을 디지털 프린팅을 이용하여 패턴될 수 있으며, 디지털 프린팅된 텍스트, 이미, 점자 등의 패턴을 행한 후 경질 코팅을 하여 보호할 수 있다.

이상 설명한 본 발명에의한 유연장치 입력장치에 다음과 같은 자발광 패턴영역을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 자발광 패턴에 대해서 도6의 예를 들어 자세히 설명하자면, 유연한 입력장치의 하나인 키패드는 하부 기판(20)상에 디지털 프린팅에 의해 패턴된 하부 전극패턴(220)과 제1절연층(230), 그리고 그 상부에 패턴된 상부 전극패턴(240)과 제2절연층(250), 자발광부 구동전극(260), 제3절연층(270), 유기 혹은 무기EL로 구성된 자발광부(280), 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290), 상부 기판(10)으로 구성되어 있다.

상부와 하부 기판(10,20) 중 최소 하나의 기판은 유연한 고분자 필름으로 구성되어 있다. 상기 도6에 예시된 바와 같이, 입력수단에 의해 상부 기판(10)에 압력이 가해졌을 경우, 유연하게 변형되어 상부 전극(240)과 하부 전극(220)은 접촉에 따른 전기적 측정치의 변화를 통해 키인식이 이루어진다.

제1절연층(230)은 상부 전극패턴(240)과 하부 전극패턴(220)의 접전부를 제외한 모든 영역을 커버하거나, 혹은 상부 전극패턴(240)과 하부 전극패턴(220)의 간섭 위치에만 선택적으로 디지털 프린팅을 통해 구성될 수 있다.

또한, 선택적으로 제1절연층(230)은 상부 전극패턴(240)과 하부 전극패턴(220)의 접전부를 제외한 모든 영역을 커버하는 필름일 수 있다.

한편, 자발광 영역이 패턴될 경우, 유기 혹은 무기EL로 구성된 자발광부(280)과 상부의 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290), 그리고 하부의 자발광부 구동전극(260)이 디지털 프린팅을 통해 패턴된다.

자발광 소재로서 유기물질의 경우 트리(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄(Ⅲ)(Alq3), Alq3 유도체, 폴리(1,4-페닐렌비닐렌) 및 폴리-(2-메톡시-5-(2'-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)(MEH-PPV), 폴리(2,5-디에톡시-1,4-페닐렌비닐렌)(DEOPPV)등의 폴리(1,4-페닐렌비닐렌) 유도체(PPV 유도체)를 들 수 있다. 일반적으로 유기EL용 소재의 경우 유기용매에 대한 용해도가 낮으므로, 전구체 폴리머를 사용하여 유기용매에 녹인 후에 디지털 프린팅을 통해 패턴을 행한 후, 후공정, 예를 들어 200~300℃의 온도에서 어닐링하는 등의 방식으로 원하는 유기EL 소재로 전환시킬 수 있다. 그러나, 본 발명은 자발광 소재로서의 유기물질의 소재와 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

자발광 소재로서 무기물질의 경우, GaAs계 형광체, AlGaInP계 형광체, AlInGaN계 형광체, GaN계 형광체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 무기 형광체일 수 있다. 그러나, 본 발명은 자발광 소재로서의 유기물질의 소재와 구성성분에 의해 제한을 받지 않는다.

투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290)과 자발광부 구동전극(260)간의 접촉을 통한 오작동 및 합선을 막기 위해 제3절연층(270)은 상부의 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290)과 자발광부 구동전극(260)간의 절연을 위해 자발광부(280)을 제외한 모든 영역을 커버하거나, 혹은 상부의 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290)과 자발광부 구동전극(260)의 간섭 위치에만 선택적으로 디지털 프린팅을 통해 구성될 수 있으며, 그 위치는 자발광부(280)과 자발광부 구동전극(260)의 사이, 혹은 상부의 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290)과 자발광부(280) 사이에 위치할 수 있다.

선택적으로 제3절연층(270)은 상부의 투명 전도성 유기 고분자 전극패턴(290)과 자발광부 구동전극(260) 간의 간섭을 막기 위해 자발광부(280)과의 접전부를 제외한 모든 영역을 커버하는 필름일 수 있다.

선택적으로 상부 전극패턴(240)과 자발광부 구동전극(260)간의 절연을 위한 제2절연층(250)이 디지털 프린팅을 이용한 형성, 혹은 필름으로 삽입될 수 있다.

이들 구성요소부 중 한곳 이상에 선택적으로 상술한 바와 같은 반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 층이 디지털 프린팅을 이용하여 패턴될 수 있으며, 상부기판(10)상에는 텍스트, 이미지, 점자 등의 패턴을 디지털 프린팅을 이용하여 패턴될 수 있으며, 디지털 프린팅된 텍스트, 이미, 점자 등의 패턴을 행한 후 경질 코팅을 하여 보호할 수 있다.

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본 발명에 따라 디지털 프린팅을 통해 생산된 유연성 입력장치는 입력장치의 구성하는 전도성 재료와 선택적으로 유기 혹은 무기EL 재료, 그리고 전자회로부의 저항성/반도체성 재료의 낭비를 최소화할 수 있으며, 설계된 CAD 데이터로부터 디지털 프린터를 이용하여 직접 제품생산이 가능하므로 총생산비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 아날로그 프린팅으로는 달성하기 힘들었던 다품종 소량생산 주문형 제품에도 대응이 가능하다.

Claims (26)

1. 외부로부터 힘이 가해지는 상부 기판 및 그 하측에 위치하는 하부 기판과, 상기 상하부 기판에 사이에 상하로 장치되는 한 쌍의 투명 전도성 코팅 또는 전도성 패턴과, 상기 투명 전도성 코팅사이에 상하로 장치되는 한 쌍의 저저항 전극 패턴과, 상기 투명 전도성 코팅사이에 다수개의 돌출된 형상으로 배치되어 상기 투명 전도성 코팅끼리 혹은 저저항 전극 패턴끼리 상호 접촉되는 것을 방지하는 도트 스페이스와, 상기 하부 기판상에 형성되어 상기 상부 기판과 상호 고정되게 하는 갭 스페이서로 구성되는 유연한 입력장치에 있어서,

   CAD나 이미지 소프트웨어를 통해 제작하여 컴퓨터의 기억장치에 저장된 디지털화된 패턴 데이터를 잉크젯 프린터, 에어로졸 프린터, 디스펜서, 레이저 조사를 통한 광경화, 레이저 프린터, SLS(Selective Laser Sintering), 레이저 전사(Laser Indueced Thermal Imaging 혹은 Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation Direct Write 등)를 이용한 프린터, 열전사 혹은 승화형 프린터 중 적어도 하나의 프린터로 전송하여, 상기의 프린터를 통해 상기 저저항 전극, 전도성 패턴, 도트 스페이서, 갭 스페이서 중 적어도 하나 이상의 코팅 혹은 패턴을 직접 상기 상부 또는 하부 기판 상에 혹은 상기 패턴이 형성된 상부 또는 하부 기판상에 디지털 프린팅을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상부 또는 하부 기판은 적어도 하나 이상의 유연한 기판으로 구성되어 입력수단에 의한 변형이 가능하며,

   상기 하부기판은 상기 상부 기판과 접촉되어 통전됨으로써, 입력 수단으로 기능을 하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 투명 전도성 코팅, 전도성 패턴 또는 저저항 전극 패턴은 금속산화물, 금속 나노입자, 금속 전구체, 탄소, 탄소나노튜브, 바인더, 계면활성제, 레벨링 에이젼트, 유연제 중 적어도 하나의 첨가제와 cosolvent 및 liquid carrier vehicle을 포함한 전도성 유기 고분자 액상의 소재를 사용하며,

   피에조 타입의 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 마이크로 히터를 이용한 써멀 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 액츄에이터를 구동하는 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 잉크상에 분산된 대전 입자들을 상기 상부 또는 하부 기판으로 전사하거나 잉크 자체를 상기 상부 또는 하부 기판으로 전사하는 정전기 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜서중 적어도 하나의 디지털 프린팅에 의해 고투과율을 위한 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 전도성 유기 고분자 액상의 소재가 광중합형 잉크로 제조된 경우, 상기 디지털 프린팅을 이용하여 상기 상부 또는 하부 기판상에 패턴을 행한 후, 광조사 혹은 레이저 조사를 통해 전도성 유기 고분자의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 투명 전도성 코팅, 전도성 패턴, 상기 저저항 전극 패턴은 금속산화물, 금속 나노입자, 금속 전구체, 탄소, 탄소나노튜브, 광흡수제 중 어느 하나의 첨가제가 함유된 전도성 유기 고분자로 구성된 고체 파우더 혹은 전사필름이나 리본 형태이며,

   상기 전도성 유기 고분자가 고체 파우더인 경우 레이저 프린팅 또는 SLS(selective Laser Sintering) 중 어느 하나의 디지털 프린팅을 이용하고,

   상기 전도성 유기 고분자가 전사필름이나 리본 형태인 경우 레이저 전사, 열전사 혹은 승화형 프린터 중 어느 하나의 디지털 프린팅을 이용하여 고투과율을 위한 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 저저항 전극 패턴 혹은 전도성 패턴은 전기 전도도가 우수한 금속 나노입자 , 금속 전구체, 탄소, 탄소나노튜브, 바인더, 계면활성제, 레벨링 에이젼트, 유연제, 전도성 유기 고분자 중 적어도 어느 하나의 첨가제와 cosolvent 및 liquid carrier vehicle을 포함하는 금속 나노입자가 분산된 액상의 소재이며,

   피에조 타입의 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 마이크로 히터를 이용한 써멀 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 액츄에이터를 구동하는 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 잉크상에 분산된 대전 입자들을 기판으로 전사하거나 잉크 자체를 기판으로 전사하는 정전기 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜서중 적어도 하나의 디지털 프린팅에 의해 전극패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법
7. 제6항에 있어서,

   상기 액상의 소재가 광중합형 잉크로 제조된 경우, 상기 상부 또는 하부 기판상에 패턴을 행한 후, 광조사 혹은 레이저 조사를 통해 상기 저저항 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 저저항 전극 패턴 혹은 전도성 패턴은 금속산화물, 금속 전구체, 탄소, 탄소나노튜브, 전도성 유기 고분자, 광흡수제 중 적어도 하나의 첨가제가 함유된 금속 나노입자로 구성된 고체 파우더 혹은 전사필름이나 리본 형태이며,

   상기 금속 나노 입자가 고체 파우더인 경우 레이저 프린팅 또는 SLS(selective Laser Sintering) 중 어느 하나의 디지털 프린팅을 이용하고,

   상기 금속 나노 입자가 전사필름이나 리본 형태인 경우 레이저 전사, 열전사 혹은 승화형 프린터 중 어느 하나의 디지털 프린팅을 이용하여 고투과율을 위한 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 도트 스페이서와 갭 스페이서를 구성하는 액상 소재를 피에조 타입의 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 마이크로 히터를 이용한 써멀 타입 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 액츄에이터를 구동하는 Drop-On-Demand 잉크젯 프린팅, 정전기력을 이용하여 잉크상에 분산된 대전 입자들을 기판으로 전사하거나 잉크 자체를 기판으로 전사하는 정전기 잉크젯 프린팅, 에어로졸 프린팅, 디스펜서중 적어도 어느 하나의 디지털 프린팅에 의해 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 전도성 패턴의 소재로서 투명 전도성 유기 고분자를 사용하여 상기 상부 또는 하부 기판상에 디지털 프린팅을 이용해 개방부를 가지도록 미세패턴하여 투과율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 투명 전도성 유기 고분자의 액상 소재를 미세패턴하여 상기 전도성 패턴을 형성하기 위해,

    상기 상부 또는 하부 기판을 상압 플라즈마 또는 코로나 처리와 같은 건식 표면처리할 때, 또는 계면활성제나 액상화합물을 이용한 표면처리할 때, 또는 상기 상부 또는 하부 기판을 상기 미세패턴할 때,

    상기 상부 또는 하부 기판을 가열하여 상기 상부 또는 하부 기판의 젖음성을 조절하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 투명 전도성 유기 고분자의 액상 소재가 광중합형 잉크인 경우, 광중합을 이용하여 경화시켜 상기 상부 또는 하부 기판상에서 상기 잉크가 퍼지는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법 .
13. 제12항에 있어서,

    상기 광중합은 상기 잉크의 패턴을 레이저로 부분조사함에 의하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
14. 제10항에 있어서,

    상기 투명 전도성 유기 고분자를 구성성분으로 하는 액상 소재가 상변화 잉크인 경우, 상기 상부 또는 하부 기판 상에서 온도를 용융점 이하로 낮추어 고체로 상변화함에 의해 상기 잉크가 퍼지는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
15. 제10항에 있어서,

    상기 상하부 기판상에 전도성 패턴을 형성함에 있어, 소수화된 상기 상부 또는 하부 기판을 레이저 조사를 통해 부분적으로 친수화하는 표면에너지 개질을 통해 미세패턴을 행하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
16. 삭제
17. 제10항에 있어서,

    투과율의 향상을 위해 상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 상부 또는 하부기판에 형성되어 상기 상하부 기판이 상호 밀착하지 않도록 하는 공극에 선택적으로 디지털 프린팅을 이용하여,

    반사방지(Anti-Reflection/Non-Glare) 패턴이 된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
18. 제10항에 있어서,

    상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 상부 또는 하부기판에 형성되어 상기 상하부 기판이 상호 밀착하지 않도록 하는 공극에 선택적으로 디지털 프린팅을 이용하여,

    상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 공극의 굴절율은 상기 상하부 기판의 굴절율의 70% 내지 130% 범위이며,

    상기 전도성 패턴의 개방부 또는 상기 공극의 탄성계수는 상기 상부 또는 하부 기판의 탄성계수의 50% 내지 150% 범위의 탄성계수를 가지는 소재가 패턴이 된 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
19. 제10항에 있어서,

    상기 전도성 패턴은 디스플레이상의 빛이 투과되지 않는 BM 패턴 상에 배치되어 투과율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
20. 제9항에 있어서,

    상기 도트 스페이서가 디스플레이상의 빛이 투과되지 않는 BM 패턴영역에 형성되어,

    상기 도트 스페이서가 빛의 차단에 기여하지 않음으로써 투과율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
21. 삭제
22. 제1항에 있어서,

    상기 상부기판상에 텍스트, 이미지, 점자 중 적어도 어느 하나가 디지털 프린팅을 통해 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
23. 외부로부터 힘이 가해지는 상부 기판 및 그 하측에 위치하는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극패턴과, 상기 하부 전극 패턴상에 장치되는 제1절연층과 상기 제1절연층상에 장치되는 상부전극패턴과, 상기 상부전극패턴상에 장치되는 제2절연층과, 상기 제2절연층상에 장치되는 자광발부 구동전극과, 상기 자광발부 구동전극상에 장치되는 제3절연층과, 상기 제3절연층상에 장치되는 유기 혹은 무기 EL로 구성된 자발광부와, 상기 자발광부상에 장치되는 투명 전도성 유기 고분자 전극 패턴으로 구성되는 유연한 입력 장치에 있어서,

    상기 상하부 전극패턴, 자광발부, 자광발부 구동전극, 투명 전도성 유기 고분자 전극 패턴중 어느 하나를 디지털 프린팅에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
24. 제23항에 있어서,

    상기 제1절연층은 상기 상부 전극 패턴과 하부 전극 패턴의 접점부를 제외한 모든 영역을 커버하도록 디지털 프린팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력장치 제조방법.
25. 제1항에 있어서,

    상기 유연한 입력장치의 구동 전자회로부가 유연한 입력장치를 제작할때 동시에 디지털 프린팅을 이용하여 제작되거나, 개별적으로 제작되거나, 혹은 개별적인 부품으로 제작되어 실장되거나 배선을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 기법에 의한 유연한 입력 장치 제조방법.
26. 삭제

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