KR20120111607A - 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서 - Google Patents
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Abstract
압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서가 개시된다. 압전 물질막의 상, 하부에 그래핀 패턴을 형성하고, 압력을 인가하는 경우에 발생하는 압전 효과를 이용하여 그래핀의 전기 전도도를 변화시킴으로써 이를 통해 압력 인가 지점을 인식해낼 수 있으며, 인가되는 압력의 세기에 따라 압전 효과를 통하여 발생하는 분극 현상의 분극량을 조절할 수 있으므로 다양한 분야에 응용이 가능하다.
Description
본 발명은 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전 물질막의 상, 하부에 그래핀 패턴을 형성하여 압력을 인가하는 경우에 발생하는 분극 현상에 의한 전계가 그래핀의 전기 전도도를 변화시킴으로써 이를 통해 압력 인가 지점을 인식해낼 수 있는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서에 관한 것이다.
휴대폰, 디지털 카메라, 태블릿 PC 등 최근 다양한 휴대용 전자기기가 보급됨에 따라, 이에 사용되는 터치 패널 또한 주목받고 있으며, 이에 관한 많은 연구가 진행 중에 있다.
터치 패널은 크게 저항막 방식과 정전 용량 방식으로 구분할 수 있는 바, 인체 내부의 정전기를 이용하는 정전 용량 방식 터치패널의 경우 공정이 복잡하고 단가가 높다는 단점이 있었다.
또한 기존 저항막 방식의 터치 패널은 스페이서를 통하여 일정한 간격으로 대향하며 절연된 두 개의 도전막 사이에 손가락으로 누르는 등 압력이 인가되면 절연된 두 개의 도전막이 접촉하여 전기회로가 생성되는 원리를 이용한 것이다. 전기회로가 형성되면 양 모서리에서의 거리에 따른 저항의 선형 증가성을 기초로 전압의 분압비를 역산하여 압력이 인가된 지점의 좌표를 인식해 낼 수 있다.
그러나 상기와 같은 저항막 방식의 터치 패널은 압력에 의한 도전막의 굴곡 생성이 반복적으로 지속됨으로써 도전막의 내구성이 저하되었으며, 절연층-도전막-스페이서-도전막-절연층으로 이루어지는 다층 구조로 인하여 투명도가 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 투명 산화 도전막 전면에 일정한 전압 인가를 위하여 사용되는 전력의 지속적인 소모 및 발열 등의 문제점이 있었다.
또한 패널의 역할을 하는 도전막이 상부 및 하부에 각각 존재하여, 스페이서를 통하여 분리된 도전막이 접촉하여야만 전류가 흘러 압력이 인가된 지점을 인식해 낼 수 있으므로, 반드시 상, 하부에 두 개의 도전막을 필요로 하였다.
한편, 압전 물질은 외부에서 기계적인 압력이 인가되는 경우 물질 내부에 분극이 유도되거나 또는 외부 전기장에 의하여 기계적인 변형이 일어나는 물질로서, 압력과 같은 기계적 신호를 전압과 같은 전기적 신호로 변환할 수 있는 특성을 가지므로 압력 센서나 초음파 센서 등과 같이 센서 분야에 많이 활용되고 있다.
또한 그래핀은 2004년에 발견된 새로운 2차원 탄소물질로써, 탄소 원자 한 층으로 형성된 벌집구조의 2차원 박막이다. 상기 그래핀에 관한 연구는 현재까지 학계에서 활발하게 진행되어 오고 있으며, 최근 그래핀의 특성에 관하여 다양한 연구 결과들이 발표되었다. 그래핀은 높은 광학적 투명도, 뛰어난 신축성 및 유연성, 낮은 면저항값을 가져, 반도체 및 디스플레이 분야에서 각광받고 있다.
이에 본 발명의 목적은 압력을 인가하면 압전 효과를 발생시키는 압전 물질막을 형성하고 상기 압전 물질막의 상, 하부에 그래핀 패턴을 형성하여 압력 인가시 그래핀의 전체 저항 변화를 통하여 압력 인가 지점을 인식해낼 수 있는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판상에 형성되며 양 단부에 전극을 구비한 그래핀막, 상기 그래핀막 상에 형성된 압전 물질막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 하부 기판 상에 형성되는 제 1 그래핀 패턴, 상기 제 1 그래핀 패턴 상에 형성되는 압전 물질막, 상기 압전 물질막 상에 형성되는 제 2 그래핀 패턴 및 상기 제 2 그래핀 패턴 상에 형성되는 커버 필름을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서는 그 구조가 간단하고, 그래핀 자체의 전기 전도도 변화를 이용하여 용이하게 압력 인가 지점을 인식해 낼 수 있는 효과가 있다.
또한, 상,하부 그래핀 패턴의 접촉이 필요하지 않으므로 패널 역할을 하는 압전 물질막을 단일층으로 구성할 수 있어 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 단일 소자 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 단일 소자 구조의 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 분해도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 측면도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조에서 그래핀 패턴의 양단에 전극을 연결한 상태를 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 측면도이다.
도 7b는 도 7a의 그래핀 터치 센서의 일부를 3차원으로 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 단일 소자 구조의 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 분해도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 측면도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조에서 그래핀 패턴의 양단에 전극을 연결한 상태를 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 측면도이다.
도 7b는 도 7a의 그래핀 터치 센서의 일부를 3차원으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1 은 본 발명에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 단일 소자 구조를 나타내는 도면이다.
도 1 을 참조하면, 기판(100)상에 형성된 그래핀막(120), 상기 그래핀막(120) 상에 형성된 압전 물질막(140)이 순차적으로 적층된 구조가 도시된다.
상기 기판(100)은 예컨대, 투과도를 고려하여 유리 기판이 사용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 그래핀의 전기적 특성, 예컨대 전류의 흐름 등을 방해하지 않는 한도 내에서는 어떤 물질도 사용 가능하다.
상기 기판(100)상에 형성된 그래핀막(120)은 다양한 방법을 통하여 제조될 수 있다. 예컨대, 흑연 결정에서 기계적인 힘으로 그래핀을 분리해내는 방법, 흑연 결정으로부터 박리된 그래핀 조각들을 화학적 방법을 통하여 용액 상에 분산시킨 후 이를 환원함으로써 그래핀을 얻는 방법 또는 전이금속층을 촉매층으로 하여 그래핀을 합성하는 화학적 기상 증착법 등을 통하여 제조할 수 있다. 상기의 방법 중 화학적 기상 증착법을 통하여 합성된 그래핀은 기존의 방법들에 비하여 면저항 및 투과도가 개선되며, 대면적화된 그래핀을 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 중 하나의 방법으로 형성된 그래핀을 기판 상에 전사하여 그래핀막(120)을 형성한다. 상기 전사하는 방법에는 예컨대, 전이금속층을 촉매층으로 하여 합성된 그래핀을 PMMA(Polymethylmethacrylate) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 지지층으로 활용하여 전이금속층을 식각함으로써 전사하는 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 다양한 방법을 통하여 제조된 그래핀을 기판 상에 전사시킬 수 있다.
상기의 방법을 통하여 기판 상에 형성된 그래핀막(120)의 양단부에 구동 회로와의 연결을 위하여 전극(160a, 160b)을 형성한다. 상기 전극(160a, 160b)은 예컨대, 금속인 크롬(Cr)/금(Au),티타늄백금(Ti/Pt), 팔라듐(Pd) 또는 은(Ag)을 사용할 수 있으며, 패턴 마스크를 이용하여 열증착하는 방법을 통하여 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전류를 유입 또는 유출시킬 수 있는 것이라면 다양한 재료를 사용할 수 있으며, 다양한 전극 형성 방법을 사용할 수 있다.
이후, 상기 전극(160a, 160b)이 형성된 그래핀막(120) 상에 압전 물질막(140)을 형성한다. 상기 압전 물질막은 세라믹 재료, 고분자 재료 또는 이들의 복합체 중 선택될 수 있다. 이 때, 상기 세라믹 재료는 Pb, Nb, Zr, Ga 또는 Ti를 포함하고, 상기 고분자 재료는, PVDF(폴리플르오르화비닐리덴) 또는 PAN(폴리아크릴니트릴)을 포함한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 압전 효과를 발생시키는 물질이라면 어느 것이든 사용 가능하다. 상기의 압전 물질막(140)은 예컨대, 스핀코팅법을 통하여 형성될 수 있다. 또한 손가락이나 펜 등으로 터치하는 것과 같은 방법으로 압력을 인가하는 경우 소자의 데미지(damage)를 감소시키기 위하여 압전 물질막(140) 상에 예컨대, PET 필름과 같은 커버 시트(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 단일 소자 구조의 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 2 를 참조하면, 먼저 압전 물질막(140)의 분극 형성을 위하여서는 폴링(poling) 과정이 필요한 바, 그래핀막(120)을 전극으로 이용하여 폴링(poling)을 위한 바이어스 전압을 인가한다. 이후, 그래핀막(120)에 전류가 흐르는 상태에서 압전 물질막(140)을 손가락이나 펜 등으로 터치하는 것과 같이 압전 물질막(140)에 압력을 인가하는 경우 압전 효과에 의하여 분극 현상이 발생하며, 상기의 분극 현상으로 인하여 전계가 형성된다. 상기 형성된 전계는 그래핀막(120)에 영향을 주어 상기 그래핀막(120)의 저항이 변화되며, 이로 인하여 상기 그래핀막(120)의 전기 전도도가 변화한다. 따라서 상기 저항이 변화된 지점의 좌표를 인식함으로써 압력 인가 지점을 찾아낼 수 있다.
형성되는 전계의 방향은 초기 압전 물질막(140)을 폴링(poling)하는 방향에 따라 달라지므로 이를 통하여 상기 그래핀막(120)에 (+)전계 또는 (-)전계를 설정할 수 있으며, 이에 따라 전하 캐리어(180) 즉, 전자 또는 홀이 이동한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 분해도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조의 측면도이다.
도 3 내지 도 5 를 참조하면, 하부 기판(100)상에 형성되는 제 1 그래핀 패턴(120a), 상기 제 1 그래핀 패턴(120a) 상에 형성되는 압전 물질막(140), 상기 압전 물질막(140) 상에 형성되는 제 2 그래핀 패턴(120b) 및 상기 제 2 그래핀 패턴(120b)상에 형성되는 커버 필름(200)을 포함하여 구성된다.
상기 그래핀 터치 센서의 어레이를 터치 패널로 이용하기 위해서는 상기 하부 기판(100)이 투명하여야 하는 바, 그래핀은 높은 인장강도 및 탄성을 가지는 등 기계적 특성이 좋기 때문에 투명하고 유연성 있는 가요성 투명기판이 사용될 수 있다. 예컨대, 고분자 물질이 그 일예가 될 수 있다. 따라서 상기 가요성 투명기판은 PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), 에폭시수지(epoxy resin), 아크릴수지(acrylic resin) 및 PP(polypropylene) 중에서 적어도 하나 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 투명하고 유연성이 있는 물질이면 어느 것이든 선택될 수 있다.
상기의 하부 기판(100) 상에 제 1 그래핀 패턴(120a), 압전 물질막(140), 제 2 그래핀 패턴(120b)을 형성한다.
먼저 제 1 그래핀 패턴(120a)의 형성을 위하여 그래핀을 제조한다. 그래핀은 예컨대, 흑연 결정에서 기계적인 힘으로 그래핀을 분리해내는 방법, 흑연 결정으로부터 박리된 그래핀 조각들을 화학적 방법을 통하여 용액 상에 분산시킨 후 이를 환원함으로써 그래핀을 얻는 방법 또는 전이금속층을 촉매층으로 하여 그래핀을 합성하는 화학적 기상 증착법 등을 통하여 제조할 수 있다. 상기의 방법 중 화학적 기상 증착법을 통하여 합성된 그래핀은 기존의 방법들에 비하여 면저항 및 투과도가 개선되며, 대면적화된 그래핀을 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 중 하나의 방법으로 형성된 그래핀을 기판 상에 전사하여 그래핀막을 형성한다. 전사하는 방법에는 예컨대, 전이금속층을 촉매층으로 하여 합성된 그래핀을 PMMA(Polymethylmethacrylate) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 지지층으로 활용하여 전이금속층을 식각함으로써 전사하는 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 다양한 방법을 통하여 제조된 그래핀을 기판 상에 전사시킬 수 있다.
그 후 상기 하부 기판(100) 상에 전사된 그래핀막을 포토리소그래피 공정을 통하여 패터닝한다. 이 때, 패터닝 공정에서는 예컨대, 산소 플라즈마(O2 plasma)를 이용하여 제 1 그래핀 패턴(120a)을 형성할 수 있다.
상기 제 1 그래핀 패턴(120a)의 양단부에 구동 회로와의 연결을 위한 전극을 형성한다. 상기 전극(160a, 160b)은 예컨대, 금속인 크롬(Cr)/금(Au), 티타늄백금(Ti/Pt), 팔라듐(Pd) 또는 은(Ag)을 사용할 수 있으며, 패턴 마스크를 이용하여 열증착하는 방법을 통하여 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전류를 유입 또는 유출시킬 수 있는 것이라면, 다양한 재료를 사용할 수 있으며, 다양한 전극 형성 방법을 사용할 수 있다.
이후, 상기 전극이 형성된 제 1 그래핀 패턴(120a) 상에 압전 물질막(140)을 형성한다. 상기 압전 물질막은 세라믹 재료, 고분자 재료 또는 이들의 복합체 중 선택될 수 있다. 이 때, 상기 세라믹 재료는 Pb, Nb, Zr, Ga 또는 Ti를 포함하고, 상기 고분자 재료는, PVDF(폴리플르오르화비닐리덴) 또는 PAN(폴리아크릴니트릴)을 포함한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 압전 효과를 발생시키는 물질이라면 어느 것이든 사용 가능하다. 상기의 압전 물질막(140)은 예컨대, 스핀코팅법을 통하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 압전 물질막(140)의 상부에 제 2 그래핀 패턴(120b)을 형성한다. 이 때 압전 물질막(140) 상에 그래핀막을 형성한 후 패터닝 공정을 거쳐 그래핀 패턴을 형성하는 경우 압전 물질막(140)에 데미지(damage)를 가할 우려가 있다. 따라서 그래핀막을 전사하기 전, 그래핀 제조 공정 수행시 패터닝 공정을 수행하여 그래핀 패턴을 형성한 후 이를 압전 물질막(140) 상에 전사할 수 있다.
그러나 상기 압전 물질막(140)의 상부에 제 2 그래핀 패턴(120b)을 형성하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 압전 물질막(140) 상에 유전체 박막을 형성시켜 그래핀을 전사한 후 패터닝하는 방법 등 다양한 방법을 통하여 형성할 수 있다. 상기와 같은 공정을 통하여 형성된 제 2 그래핀 패턴(120b)의 양단부에 구동 회로와의 연결을 위한 전극을 형성한다.
상기 그래핀 전사 과정과 전극 형성 과정은 앞서 설명한 바 있으므로 생략하기로 한다. 이 때, 상기 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)은 예컨대, 상기 압전 물질막(140)을 사이에 두고 수직으로 교차하는 격자형 구조로 형성될 수 있다. 그러나 서로 중첩되는 부분이 존재하는 한 이에 한정되지 않으며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
이후, 상기 제 2 그래핀 패턴(120b)상에 커버 필름(200)을 형성한다. 상기 커버 필름(200)은 터치 센서의 디자인을 구현하며, 신뢰성 확보를 위하여 필요하다. 또한 외부의 충격 등에 의한 손상을 방지하기 위한 보호막 역할을 수행한다. 상기 커버 필름(200)은 PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), 에폭시수지(epoxy resin), 아크릴수지(acrylic resin) 및 PP(polypropylene) 중에서 적어도 하나 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 투명하고 유연성이 있는 물질이면 어느 것이든 선택될 수 있다.
따라서, 상기 하부 기판(100)과 커버 필름(200)은 같은 물질로 형성되어 소자의 상하 구분 없이 사용할 수 있다. 즉, 하부 기판(100)을 상부로 위치시키고, 커버 필름(200)을 하부로 위치시켜 사용할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 어레이 구조에서 그래핀 패턴의 양단에 전극을 연결한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6 을 참조하면, 양단에 연결된 전극들(160a, 160b)은 전압을 인가하며, 압력에 의하여 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)의 저항이 변화함으로써 상기 그래핀 패턴들에 흐르는 전류의 변화를 감지할 수 있다. 도면상에는 압전 물질막(140) 상에 형성한 제 2 그래핀 패턴(120b)에 연결된 전극의 상태만을 도시하였으나, 제 1 그래핀 패턴(120a)에도 동일한 방법으로 전극을 연결할 수 있다.
한편, 상기의 방법을 통하여 형성된 터치 센서의 어레이 구조가 터치 패널로 동작하는 원리는 다음과 같다. 먼저, 압전 물질막(140)의 분극 형성을 위하여서는 폴링(poling) 과정이 필요한 바, 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)을 이용하여 폴링(poling)을 위한 바이어스 전압을 인가한다.
이후 전류가 흐르는 상기 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)에는 손가락이나 펜 등으로 터치하는 것과 같이 압전 물질막(140)에 압력을 인가하는 경우 압전 효과에 의하여 분극 현상이 발생하며, 상기의 분극 현상으로 인하여 전계가 형성된다. 상기 형성된 전계는 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)에 영향을 주어 저항이 변화되며, 상기의 저항 변화를 측정하여 제 1 그래핀 패턴(120a)(x축 또는 y축) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)(y축 또는 x축)의 좌표를 찾아낸다. 이를 통하여 압력 인가 지점의 위치 좌표(x, y)를 찾아낼 수 있다.
이 때, 형성되는 전계의 방향은 초기 압전 물질막(140)을 폴링(poling)하는 방향에 따라 달라지므로 이를 통하여 상기 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)에 (+)전계 또는 (-)전계를 설정할 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)에 각각 전하 캐리어 즉, 전자 또는 홀이 이동한다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서의 측면도이다.
도 7b는 도 7a의 그래핀 터치 센서의 일부를 3차원으로 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 또한 상기 제 1 그래핀 패턴(120a) 및 제 2 그래핀 패턴(120b)의 사이에 형성되는 압전 물질막(140)은 격자 구조의 교차하는 부분에 도트(dot) 형태로 형성될 수 있으며, 상기의 경우, 보다 정밀하게 압력 인가 지점을 인식하는 것이 가능한 이점이 있다.
본 발명에 의한 그래핀 터치 센서에 31.21kpa 내지 249.68kpa의 압력을 가한 경우 그래핀막 또는 제 1 그래핀 패턴 및 제 2 그래핀 패턴에 0.73V 내지 5.88V까지 바이어스 전압을 가할 수 있으며, 인가되는 압력의 세기에 따라 압전 효과시 발생하는 분극현상에서의 분극량을 조절할 수 있으므로 본 발명에 의한 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서는 게임, 로봇촉각센서 등 다양한 분야로 응용할 수 있다.
100 : 하부기판
120 : 그래핀막
120a : 제 1 그래핀 패턴
120b : 제 2 그래핀 패턴
140 : 압전 물질막
160a, 160b : 전극
180 : 전하 캐리어
200 : 커버 필름
120 : 그래핀막
120a : 제 1 그래핀 패턴
120b : 제 2 그래핀 패턴
140 : 압전 물질막
160a, 160b : 전극
180 : 전하 캐리어
200 : 커버 필름
Claims (12)
- 기판상에 형성되며 양 단부에 전극을 구비한 그래핀막;
상기 그래핀막 상에 형성된 압전 물질막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 그래핀막은 상기 압전 물질막에 인가되는 압력에 따라 분극 현상이 발생하여 그에 따른 전계로 인하여 압력 인가 지점에서 저항이 변화하는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 압전 물질막은 세라믹 재료, 고분자 재료 또는 이들의 복합체를 포함하고,
상기 세라믹 재료는 Pb, Nb, Zr, Ga 또는 Ti를 가지고, 상기 고분자 재료는, PVDF(폴리플르오르화비닐리덴) 또는 PAN(폴리아크릴니트릴)을 가지는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 하부 기판 상에 형성되는 제 1 그래핀 패턴;
상기 제 1 그래핀 패턴 상에 형성되는 압전 물질막;
상기 압전 물질막 상에 형성되는 제 2 그래핀 패턴; 및
상기 제 2 그래핀 패턴 상에 형성되는 커버 필름을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 그래핀 패턴 및 상기 제 2 그래핀 패턴은 상기 압전 물질막에 인가되는 압력에 따라 분극 현상이 발생하여 그에 따른 전계로 인하여 압력 인가 지점에서 저항이 변화하는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 하부 기판은 가요성 투명기판인 것을 특징으로 하는 압전효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 6 항에 있어서,
상기 가요성 투명기판은 PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), 에폭시수지(epoxy resin), 아크릴수지(acrylic resin) 및 PP(polypropylene)중에서 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 압전효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 커버 필름은 PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), 에폭시수지(epoxy resin), 아크릴수지(acrylic resin) 및 PP(polypropylene)중에서 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 압전효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 기판과 상기 커버 필름은 같은 물질로 형성되어 상하 구분 없이 센서로서 사용 가능한 것을 특징으로 하는 압전효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 압전 물질막은 세라믹 재료, 고분자 재료 또는 이들의 복합체를 포함하고,
상기 세라믹 재료는 Pb, Nb, Zr, Ga 또는 Ti를 가지고, 상기 고분자 재료는, PVDF(폴리플르오르화비닐리덴) 또는 PAN(폴리아크릴니트릴)을 가지는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 그래핀 패턴과 상기 제 2 그래핀 패턴은 상기 압전 물질막을 사이에 두고 수직으로 교차하는 격자형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서. - 제 4 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 압전 물질막은 제 1 그래핀 패턴과 제 2 그래핀 패턴이 이루는 격자 사이의 중첩부에 도트(dot) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 효과를 이용한 그래핀 터치 센서.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20110401 |
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Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20160321 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20110401 Comment text: Patent Application |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20170201 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20170714 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20170201 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |