KR102060384B1 - 유연 열저항기 제조 방법, 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 제조 방법, 및 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 - Google Patents

유연 열저항기 제조 방법, 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 제조 방법, 및 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 유연 열저항기 제조 방법은, Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)와, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 저항성 잉크를 제조하는 단계, 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 저항 패턴을 형성하는 단계, 전도성 잉크를 이용하여 저항 패턴과 접촉하는 전극 패턴을 인쇄하는 단계, 글로브 박스 내에 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 기판을 기 설정된 시간 이상 건조시켜 수분을 제거하는 단계, 및 저항 패턴 및 전극 패턴을 밀봉하는 단계를 포함한다.

Description

유연 열저항기 제조 방법, 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 제조 방법, 및 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 {Methods for fabricating flexible thermistor and thermal sensing device, and thermal sensing device including the flexible thermistor}
본 발명은 유연 열저항기 제조 방법, 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치 제조 방법, 및 유연 열저항기를 포함하는 온도 감지 장치에 관한 것이다.
열저항기는 온도에 따라서 상이한 저항 특성을 가지는 물질을 이용하여 저항 값을 읽어내고 이에 따라서 온도를 감지하는 데에 이용된다. 이러한 열저항기는 온도 변화에 따라 저항이 변화하기는 하지만 습도에 매우 민감하여 습도의 영향에 의해 안정적으로 온도를 측정하기 어렵다.
특히 대략 30°C 내지 40 °C의 상온 영역에서는 열저항기에 포함된 저항 물질이 비교적 습도에 따른 영향을 적게 받지만, 습도가 비교적 많은 10°C 이하에서 안정적으로 온도를 측정할 수 있는 열저항기에 대한 요구가 있다. 특히 신선도를 요구하는 제품은 낮은 온도에서 동작하면서도 작은 온도 변화도 감지할 수 있는 열저항기의 개발이 필요하다.
본 발명은 대기중에서 안정성을 가지는 전도성 고분자를 이용한 저항성 잉크로 형성한 저항 패턴의 상부에 수분에 의한 저항 변화를 최소화할 수 있도록 밀봉 처리하여 습도에 의한 영향을 최소화하는 유연 열저항기의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 순간 경화형 전도성 글루를 이용하여 외부와 통신할 수 있는 칩과 유연 열저항기를 연결함에 따라 외부 통신 수단의 연결에 의해서도 수분에 의한 영향을 최소화할 수 있는 온도 감지 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 유연한 기판 상에 형성되어 수분의 영향이 최소화된 상태에서 기 설정된 시간 간격으로 저항의 변화를 관찰하여 외부에 제공하기 때문에 식품 포장에 부착되어 신선도를 확인할 수 있도록 활용할 수 있는 온도 감지 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 유연 열저항기 제조 방법은, Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)와, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 저항성 잉크를 제조하는 단계, 상기 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 저항 패턴을 형성하는 단계, 전도성 잉크를 이용하여 상기 저항 패턴과 접촉하는 전극 패턴을 인쇄하는 단계, 글로브 박스 내에 상기 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 기판을 기 설정된 시간 이상 건조시켜 수분을 제거하는 단계, 및 상기 저항 패턴 및 상기 전극 패턴을 밀봉하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 저항성 잉크를 제조하는 단계는, 상기 PEDOT-PSSA와 아이소프로필 알코올을 4:1의 부피비로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저항 패턴 및 전극 패턴을 밀봉하는 단계는, 폴리에틸렌 필름으로 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저항 패턴 및 전극 패턴을 밀봉하는 단계는, 그래핀 옥사이드 및 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)를 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide, DMF)에 혼합한 혼합액으로 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저항 패턴을 형성하는 단계는, 상기 유연 기판 상에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄, 롤코팅, 바코팅, 및 콤마 코팅 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 저항성 잉크를 이용하여 상기 저항 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 패턴을 형성하는 단계는 상기 유연 기판 상에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 및 스크린 인쇄 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 전도성 잉크로 상기 전극 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치 제조 방법은 Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)와, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 저항성 잉크를 제조하는 단계, 및 상기 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 저항 패턴을 형성하는 단계, 전도성 잉크를 이용하여 상기 저항 패턴과 접촉하는 전극 패턴을 인쇄하는 단계, 글로브 박스 내에 상기 인쇄 회로를 기 설정된 시간 이상 건조시켜 수분을 제거하는 단계, 상기 저항 패턴 및 상기 전극 패턴을 밀봉하여 열저항기를 제조하는 단계, 상기 열저항기에 전도성 글루를 이용하여 근거리 통신 칩을 연결하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치 제조 방법은 나노 스케일의 은 입자를 헥산 또는 톨루엔에 분산시켜 폴리이소시아네이트(polyisocyanate)를 바인더로 첨가하여 상기 전도성 글루를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치 제조 방법은 상기 근거리 통신 칩에 연결되는 안테나를 상기 유연 기판에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치는 Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)와, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 형성된 저항 패턴, 및 전도성 잉크를 이용하여 상기 저항 패턴과 접촉하는 전극 패턴을 인쇄하여 제조된 열저항기, 및 상기 열저항기에 전도성 글루를 이용하여 전기적으로 연결된 근거리 통신 칩을 포함한다. 상기 근거리 통신 칩은, 상기 열저항기의 저항 값을 기 설정된 시간 간격으로 수신하는 단계, 및 상기 기 설정된 간격으로 수신된 저항 값을 전압으로 변환하여 외부로 전송하는 단계를 수행하도록 구성된다.
실시예에 따라 본 발명에 따른 온도 감지 장치는, 상기 열 저항기의 상기 저항 패턴 및 전극 패턴을 건조한 후에 밀봉하는 커버층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 다양한 형태로 변형이 가능한 유연한 기판에 젖음성을 확보한 저항성 잉크를 이용하여 인쇄 또는 코팅을 통해 저항 패턴을 형성함에 따라, 균일한 저항 값을 가져 안정적으로 온도 감지가 가능한 유연 열저항기를 제공할 수 있다. 이러한 열저항기는 열 감지 성능이 뛰어난 한편으로 다양한 형태로 변형될 수 있으므로 그 활용 범위가 넓다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 유연 열저항기에 대한 수분을 차단하기 위한 추가적인 밀봉 단계를 거쳐 열저항기에 대한 수분의 영향을 최소화할 수 있는 유연 열저항기를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면 유연 열저항기로부터 측정된 결과 값을 외부에 전달할 수 있는 칩을 연결함에 있어서 수분의 영향을 최소화할 수 있는 전도성 글루를 통해 양 요소들을 연결함에 따라 안정적으로 저항 값을 전달할 수 있는 온도 감지 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 열저항기 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 열 저항기의 일부 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 열 저항기의 일 구현예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 열저항기의 온도 변화에 따른 저항 값을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 열저항기를 반복적으로 상이한 온도 조건에 노출시켜 그에 따른 저항 값을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 유연 열저항기에 근거리 통신 칩을 부착한 온도 감지 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치가 외부의 모바일 단말과 통신하는 열 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 온도 감지 장치를 통해 감지된 온도 데이터를 근거리 통신을 통해 수신한 모바일 단말이 출력하는 화면들의 실시예들을 나타낸 것이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 열저항기 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, PEDOT-PSSA와, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 저항성 잉크를 제조한다(단계 S110). 실시예에 따라, PEDOT-PSSA가 분산된 용액은 상용화된 용액일 수 있는데, PEDOT-PSSA가 분산된 용액을 유연 기판에 인쇄하기 위해서는 유연 기판과의 젖음성을 맞출 필요가 있다. 다시 말하면, 저항성 잉크가 인쇄된 후에 일정한 저항을 확보하기 위하여 젖음성 확보가 중요한데, 이를 위해서, 상용화된 PEDOC-PSSA 용액과 아이소프로필 알코올을 4:1로 혼합하여 저항성 잉크를 제조할 수 있으며, 예를 들어, PEDOT-PSSA 용액 ~80wt%와 아이소프로필 알코올 ~10wt%의 비율로 혼합하여 저항성 잉크를 제조할 수 있다. 실시예에 따라, PEDOT-PSSA 용액과 도큐세이트(에어로졸 OT)를 1-5wt%를 혼합하여 저항성 잉크를 제조할 수도 있다.
구체적으로 PEDOT-PSSA 용액에 DMSO나 다른 유기 용매를 첨가하면 면저항을 수십 Ω 정도로 낮출 수 있다. 그렇지만 열저항기의 민감도, 안정성, 및 내구성 등을 고려하면 저항 성분의 저항이 너무 낮아지면 전류 값이 높아져 회로 구성 등에 적합하지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 PEDOT-PSSA에 대하여 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 젖음성을 조정하여 이하에서 형성될 저항 패턴의 면저항 값을 1KΩ 내지 500KΩ 정도로 형성하도록 한다.
제조된 저항성 잉크를 이용하여 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅 방식으로 저항 패턴을 형성한다(단계 S120). 실시예에 따라, 유연 기판 상에 롤코팅, 바코팅, 코마 코팅 중 적어도 하나의 방식으로 저항성 잉크로 저항 패턴을 코팅 처리를 하거나, 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄 방식 중 적어도 하나의 방식으로 저항성 잉크를 사용하여 저항 패턴을 인쇄할 수도 있다.
실시예에 따라, 저항성 잉크로 코팅 또는 인쇄하는 저항 패턴은 도 2와 같이 양 전극 패턴 사이에 연장되는 사각형태일 수 있다. 저항 패턴의 면저항은 저항 패턴이 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅되는 두께에 따라 상이해질 수 있으므로 본 발명에서는 저항성 잉크가 유연 기판 상에 코팅 또는 인쇄되는 두께를 조정하여 면저항을 조절할 수 있다. 예를 들어, 저항 패턴이 유연 기판 상에 형성되는 두께는 저항 패턴을 코팅 또는 인쇄하는 방식에 따라 달라지거나 저항성 잉크의 젖음성 또는 농도에 따라 상이해질 수 있다.
유연 기판에 저항 패턴이 형성된 후, 전도성 잉크를 이용하여 저항 패턴과 접촉하는 전극 패턴을 인쇄할 수 있다(단계 S130). 전극 패턴은 전도성 잉크를 사용하여 인쇄될 수 있는데, 본 발명에서는 저항이 낮은 은(Ag) 잉크를 사용하여 유연 기판 상에 전극 패턴을 인쇄할 수 있다. 저항성 잉크가 인쇄되는 방식과 유사하게, 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄 방식 중 적어도 하나의 방식으로 유연 기판에 전도성 잉크를 인쇄함에 따라 전극 패턴이 형성될 수 있다. 전극 패턴은 저항성 잉크, 즉 저항 패턴과 접촉하여 저항성 잉크의 면 저항에 따라 상이한 전류를 흐르게 할 수 있다.
인쇄된 전극 패턴의 두께는 대략 600nm 내지 2um 일 수 있다. 은 잉크를 이용하여 그라비아로 인쇄한 전극 패턴의 평균 표면 조도는 1nm 내지 5nm일 수 있으며, 스크린 등으로 인쇄한 전극 패턴의 조도는 수십 nm 일 수 있다.
실시예에 따라, 전극 패턴과 저항 패턴이 형성되는 순서는 상이해질 수 있으며 전극 패턴과 저항 패턴이 실질적으로 동시에 형성될 수도 있다. 다른 실시예에 있어서 전극 패턴과 저항 패턴은 일련의 롤투롤 인쇄 공정을 통해 순차적으로 제조될 수 있다.
저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 유연 기판을 글로브 박스 내에서 기 설정된 시간 이상 건조시킨다(단계 S140). 실시예에 따라, 글로브 박스 내에서 1시간 이상 소성시켜 수분을 제거할 수 있다.
실시예에 따라, 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 유연 기판을 글로브 박스 내에 위치시켜 수분을 제거하기 이전에, 선택적으로 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 유연 기판을 125°C 에서 3분 정도 건조한 이후에 글로브 박스에서 소성시킬 수도 있다.
이와 같이 저항 패턴과 전극 패턴에 남아있는 수분을 제거하면 이후에 면저항에 대한 수분 영향이 최소화될 수 있다.
건조된 저항 패턴 및 전극 패턴을 밀봉하여(단계 S150), 향후 열저항기가 수분에 노출되더라도 그에 대한 영향을 받지 않도록 처리한다. 도 3은 밀봉과정을 거친 저항 패턴과 전극 패턴의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따라, 저항 패턴과 전극 패턴을 PET(polyethylene terephthalate) 필름으로 라미네이팅하거나 그라핀 옥사이드(graphene oxide)와 PVDF(플루오르화 폴리비닐리덴, Polyvinylidene fluoride)를 DMF(디메틸포름아마이드, Dimethylformamide)에 혼합한 혼합액으로 코팅하는 방식으로 밀봉을 수행할 수 있다. 예를 들어, 5 내지 20%wt의 그라핀 옥사이드와 5 내지 20 %wt의 PVDF를 60 내지 90%wt의 DMF에 혼합한 혼합액으로 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 유연 기판을 코팅(패시베이션)할 수 있다.
또는 실시예에 따라, 저항 패턴과 전극 패턴은 3M에서 상용화한 Novec EGC-1700용액을 사용하여 밀봉될 수도 있다.
본 발명에 따른 유연 열저항기를 제조 방법에 따르면 유연한 기판 상에 젖음성을 매칭한 저항성 잉크를 사용하여 저항 패턴을 코팅 또는 인쇄함에 따라 안정적인 면저항 값을 확보할 수 있으며, 형성된 저항 패턴과 전극 패턴에 대한 수분의 영향을 최소화하기 위해 글로브 박스 내에서 소성을 수행하여 수분을 없애고 향후 밀봉을 하여 외부 수분 유입을 차단한다. 이에 따라서 수분의 영향을 받지 않고 변화하는 온도에 노출되었을 때에 안정적이면서도 신뢰성 있게 온도를 감지할 수 있다.
도 2는 열 저항기의 일부 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 열 저항기의 일 구현예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 유연 열저항기는 저항 패턴(RPTN)과 전극 패턴(EPTN)을 포함할 수 있다. 저항 패턴(RPTN)은 기 설정된 너비(Wa)와 길이(La)를 가지면서 코팅 또는 인쇄될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 저항 패턴(RPTN)은 1.2cm의 너비와 1cm의 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 저항 패턴(RPTN)은 전극 패턴(EPTN)들 사이에 패턴 간격(Wb)을 두고 형성되며, 예를 들어, 패턴 간격(Wb)은 1cm에 상응할 수 있다. 이에 따라 각 전극 패턴(EPTN)과 저항 패턴(RPTN)이 겹쳐지는 부분이 각각 0.1cm에 상응할 수 있다.
다만, 도 2에 나타낸 저항 패턴과 전극 패턴의 형상은 일 실시예이며 도 3에 나타낸 바와 같이 두 전극 패턴(EPTN)들 사이의 일정한 간격을 유지하면서 지그 재그 형상으로 전극 패턴(EPTN)이 형성되고, 전극 패턴(EPTN)들 사이에 사이에 저항 패턴(RPTN)이 코팅/인쇄되는 방식으로 열저항기를 제조할 수도 있다. 그리고 저항 패턴(RPTN)과 전극 패턴(EPTN)을 밀봉하는 커버층(CL)이 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 커버층(CL)은 라이네이팅 또는 코팅 방식으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 열저항기의 온도 변화에 따른 저항 값을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 시간이 흐름에 따라서 20°C에서 -12.5°C 정도로 온도가 내려가는 동안, 저항 값은 32.3KΩ 에서 34.0KΩ 으로 증가한다. 특히, 온도가 영하로 떨어진 이후에도 온도 변화에 따라 저항 값이 균일하게 변화하는 것을 관찰할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 열저항기를 반복적으로 상이한 온도 조건에 노출시켜 그에 따른 저항 값을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, Test 1과 Test 2는 온도를 감소시켰다가 증가시킨 경우이고, Test3과 Test4도 유사하게 온도를 감소시켰다가 증가시키면서 저항 값을 관찰한 것이다. 측정 결과를 살펴보면, 히스테리시스가 온도를 구별하는 데에 어려움 없이 일정 범위 안에서 안정한 것을 관찰할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 유연 열저항기에 근거리 통신 칩을 부착한 온도 감지 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6은 일 실시예에 따라 제조한 온도 감지 장치의 실제 사진이고 도 7은 온도 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 온도 감지 장치(700)는 유연 열저항기(711)와, 그 일부에 연결된 근거리 통신 칩(713)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라 온도 감지 장치(700)는 유연 열저항기(711)와 근거리 통신 칩(713)에 전원을 공급하는 전원부(715)를 더 포함할 수 있다.
유연 열저항기(711)를 사용하여 저항을 측정하여 온도를 측정할 수 있는 온도 감지 장치(700)는 저항 값을 측정하고 측정된 저항 값을 읽어내는 수단을 필수적으로 구비하여야 한다. 따라서 유연 열저항기(711) 자체에 수분 유입을 차단한다고 하더라도 다른 구성요소들과 연결되면서 그 연결 부분을 통해 수분이 유입될 가능성이 있다.
본 발명에서는 유연 열저항기(711)의 연결 부분에 수분이 유입될 수 있는 문제점을 해결하기 위해 수분을 차단하는 전도성 글루(GLU)를 이용하여 근거리 통신 칩(713)을 유연 열저항기(711)에 연결할 수 있다.
실시예에 따라, 전도성 글루는 빠른 시간 내에 경화되면서, 추가적으로 건조되는 경우에 접촉 저항이 작으면서 수분의 침투를 막을 수 있는 소수성 고분자가 경화되어 안정성을 확보할 수 있다.
전도성 글루는 크기가 내략 5 내지 10nm의 은 나노 입자를 0.1g의 헥산 또는 톨루엔 5ml에 분산시키고 폴리이소시아네이트(polyisocyanate)를 0.01 내지 0.05g 바인더로 첨가하여 준비할 수 있다.
이렇게 제조된 전도성 글루를 125°C에서 추가적으로 건조시키면 접촉 저항이 1Ω 내지 10Ω 정도를 가지기 때문에 매우 안정적인 연결 수단으로서 동작할 수 있으며 외부의 수분 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.
근거리 통신 칩(713)은 근거리 통신을 통해 다양한 외부 구성요소들에 대하여 유연 열저항기(711)의 저항 값을 전달할 수 있다. 예를 들어, 모바일 단말을 이용한 근거리 통신 기술이 널리 보급되고 있는 상황에서, 근거리 통신 칩(713)을 통해 유연 열저항기(711)에서 측정된 저항 값에 기초한 데이터가 외부로 제공됨에 따라 측정된 데이터의 축적을 통해 빅 데이터화되어 다양한 의사결정을 위한 자료로 제공될 수 있다. 특히, 최근에는 근거리 통신-온도 센서 태그를 식품의 포장에 부착하여 식품의 유통 및 보관 시간에 따른 온도 데이터를 저장하고, 소비자가 식품 포장에 모바일 단말을 가까이 하면 시간 대비 온도 데이터가 모바일 단말에 바로 전달되어 소비자가 온도 데이터를 확인하여 식품의 신선도를 신뢰할 수 있는 근거로서 제공될 수 있다.
나아가, 시간 대비 온도 데이터에 기초하여 특정한 식품에 대해 신선도가 보장되는 정도가 산출될 수도 있다. 예를 들어, 우유에 부착된 온도 감지 장치로부터 수신한 온도 데이터에 기초하여 우유가 생산된 이후 10일 동안 4°C 이하의 온도에 지속적으로 보관되었다고 확인될 수 있다. 이 경우에, 해당 우유는 아직 신선도가 유지되는 것으로 판단되어 유통기한에 관계없이 소비자가 구매를 결정할 수 있다. 실시예에 따라 식품 종류에 따라서 신선도가 유지될 수 있는 기준이 달라질 수 있는데 각 식품별 신선도 유지 온도 상태가 별도의 데이터베이스에 관리되어 사용자에게 제시되거나 이에 근거하여 신선도 유지 정도를 산출하고 그 결과를 사용자에게 제시할 수 있다. 이러한 신선도 확인 및 산출 과정은 모바일 단말에서 수행될 수도 있고 별도의 서버에서 수행될 수도 있다.
실시예에 따라 식품의 신선도를 판단하는 데에는 식품의 종류, 생산 시점에서부터 현재까지의 시간, 온도, 또는 이상 온도에 노출된 시간 등이 고려될 수 있으며, 특히 박테리아 정보를 산출하여 소비자에게 전달할 수도 있다. 이러한 산출은 식품 포장에 부착된 온도 감지 장치(700)로부터 온도 데이터를 수신한 모바일 단말이나, 모바일 단말로부터 온도 데이터를 제공받은 서버에서 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 근거리 통신 칩(713)은 외부의 모바일 단말 등과 통신 기능을 수행하는 것과 더불어, 유연 열저항기(711)에서 수신한 저항 값을 기 설정된 시간 간격으로 수신하여 일정한 전압 값으로 변환하고 기 설정된 시간 동안의 감지된 값들을 저장하는 수단을 구비할 수 있다. 실시예에 따라, 근거리 통신 칩(713)에는 C 프로그램 언어를 이용하여 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 온도 감지 장치(700)에는 유연 열저항기(711)와 같이 온도를 감지하거나 다른 외부 인자들을 감지하는 센서들이 구비될 수 있다. 이러한 경우에 근거리 통신 칩(713)은 다양한 감지 값들을 수신하여 외부로 전달할 수 있도록 간단한 플랫폼 형식의 프로그램에 의해 동작할 수 있다.
실시예에 따라 전원부(715)는 전지(BAT)를 포함할 수 있으며, 온도 감지 장치(700)는 외부로부터 무선 신호를 수신하여 전원으로 변환하는 정류 회로 및 안테나(ANT)를 포함할 수도 있다. 도 7에서는 근거리 통신 칩(713)과 전원부(715)가 유연 기판(720)에 포함된 것으로 나타내었으나, 실시예에 따라 근거리 통신 칩(713)과 전원부(715)는 유연 기판(720)에 형성되지 않을 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감지 장치가 외부의 모바일 단말과 통신하는 열 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 모바일 단말(800)은 온도 감지 장치(700)에 포함된 근거리 통신 칩(713)으로부터 감지된 온도 데이터를 수신할 수 있다. 모바일 단말(800)은 통신부(810), 제어부(820) 및 디스플레이부(830)를 포함할 수 있다. 모바일 단말(800)은 통신부(810)를 통해 온도 데이터를 수신하고 제어부(820)가 수신된 시간 별로 변화한 온도 데이터에 기초하여 사용자가 식별하기 편한 형태로 변환하여 디스플레이부(830)를 통해 출력할 수 있다.
도 9 및 도 10은 온도 감지 장치를 통해 감지된 온도 데이터를 근거리 통신을 통해 수신한 모바일 단말이 출력하는 화면들의 실시예들을 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일정한 시간 단위로 감지된 온도를 표시하며 이러한 온도들을 시간 구간 동안 확인할 수 있어 온도 감지 장치가 부착된 제품의 온도 변화를 한 눈에 식별할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 모바일 단말(800)의 제어부(820)에는 안드로이드 스튜이오프로그램을 사용하여 외부에서 근거리 통신 칩을 통해 전달되는 데이터, 예를 들어 전압 값이 온도, pH, 또는 다른 물리 화학적 요소인지 결정하도록 구현될 수 있다.
따라서 모바일 단말(810)은 온도 감지 장치(700)를 비롯하여 다양한 감지 장치들로부터 제공된 데이터들을 수신하여 데이터가 의미하는 바를 파악하여 사용자에게 전달할 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유연 열저항기 제조 방법은 수분의 영향을 최소화하면서 안정적으로 온도 변화를 감지할 수 있는 유연 열저항기를 제공할 수 있다. 유연 열저항기는 저비용의 저항성 잉크와 전도성 잉크를 이용하여 대량 생산이 가능한 인쇄/코팅 공정을 통해 제조가 가능하므로 제조 비용이 절감되고 대량으로 생산이 가능하다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 유연 열저항기는 유연 기판 상에서 실리콘 기술 기반의 근거리 통신 칩과 연결되는 경우에도 수분의 침투를 막을 수 있는 전도성 글루를 통해 연결되기 때문에 식품의 포장 등에 유용하게 사용될 수 있으며 이에 따라 열저항기와 통신 칩이 동시에 실리콘 기반 칩에 형성되지 않아도 온도 태그로서의 기능을 충분히 수행할 수 있기 때문에 온도 센서 태그의 제조 가격을 획기적으로 줄일 수 있다.

Claims (11)

  1. Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)과, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 저항성 잉크를 제조하는 단계;
    상기 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 저항 패턴을 형성하는 단계;
    상기 저항 패턴과 접촉하되, 두 개의 전극 패턴들이 일정한 간격을 가지고 연장됨에 따라 상기 저항 패턴이 상기 두 개의 전극 패턴들 사이에서 연장된 사각 형태를 가지도록 전도성 잉크를 이용하여 전극 패턴을 인쇄하는 단계;
    글로브 박스 내에 상기 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 기판을 기 설정된 시간 이상 건조시켜 수분을 제거하는 단계; 및
    상기 저항 패턴 및 상기 전극 패턴을 밀봉하는 단계를 포함하고,
    -12.5℃ ~ 30℃의 온도 범위에서, 온도가 내려갈수록 상기 저항 패턴의 저항은 증가하는 유연 열저항기(thermistor) 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 저항성 잉크를 제조하는 단계는,
    상기 PEDOT-PSSA와 아이소프로필 알코올을 4:1의 부피비로 혼합하는 단계를 포함하는, 유연 열저항기 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 저항 패턴 및 전극 패턴을 밀봉하는 단계는,
    폴리에틸렌 필름으로 라미네이팅하는 단계를 포함하는, 유연 열저항기 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 저항 패턴 및 전극 패턴을 밀봉하는 단계는,
    그래핀 옥사이드 및 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)를 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide, DMF)에 혼합한 혼합액으로 코팅하는 단계를 포함하는, 유연 열저항기 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 저항 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 유연 기판 상에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄, 롤코팅, 바코팅, 및 콤마 코팅 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 저항성 잉크를 이용하여 상기 저항 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 유연 열저항기 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전극 패턴을 형성하는 단계는
    상기 유연 기판 상에 롤투롤 그라비아, 옵셋, 그라비아-옵셋, 리버스 옵셋, 및 스크린 인쇄 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 전도성 잉크로 상기 전극 패턴을 형성하는, 유연 열저항기 제조 방법.
  7. Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)과, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 저항성 잉크를 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 저항 패턴을 형성하는 단계;
    상기 저항 패턴과 접촉하되 두 개의 전극 패턴들이 일정한 간격을 가지고 연장됨에 따라 상기 저항 패턴이 상기 두 개의 전극 패턴들 사이에서 연장된 사각 형태를 가지도록 전도성 잉크를 이용하여 전극 패턴을 인쇄하는 단계;
    글로브 박스 내에 상기 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 기판을 기 설정된 시간 이상 건조시켜 수분을 제거하는 단계;
    상기 저항 패턴 및 상기 전극 패턴을 밀봉하여 열저항기를 제조하는 단계;
    유연 기판 상에서, 전도성 글루를 이용하여 상기 열저항기에 대하여 근거리 통신 칩을 연결하는 단계를 포함하고,
    -12.5℃ ~ 30℃의 온도 범위에서, 온도가 내려갈수록 상기 열저항기의 저항은 증가하는 온도 감지 장치 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    나노 스케일의 은 입자를 헥산 또는 톨루엔에 분산시켜 폴리이소시아네이트(polyisocyanate)를 바인더로 첨가하여 상기 전도성 글루를 준비하는 단계를 더 포함하는, 온도 감지 장치 제조 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 근거리 통신 칩에 연결되는 안테나를 상기 유연 기판에 형성하는 단계를 더 포함하는, 온도 감지 장치 제조 방법.
  10. Polyethylene dioxyethylenethiophene(PEDOT) - 폴리스티렌 술폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSSA)과, 아이소프로필 알코올 또는 도큐세이트를 혼합하여 제조된 저항성 잉크를 유연 기판 상에 인쇄 또는 코팅하여 형성된 저항 패턴, 및 상기 저항 패턴과 접촉하되 두 개의 전극 패턴들이 일정한 간격을 가지고 연장됨에 따라 상기 저항 패턴이 상기 두 개의 전극 패턴들 사이에서 형성되도록 전도성 잉크를 이용하여 전극 패턴을 인쇄하여 제조된 열저항기; 및
    상기 열저항기에 전도성 글루를 이용하여 전기적으로 연결된 근거리 통신 칩을 포함하며,
    상기 근거리 통신 칩은,
    상기 열저항기의 저항 값을 기 설정된 시간 간격으로 수신하는 단계, 및 상기 기 설정된 간격으로 수신된 저항 값을 전압으로 변환하여 외부로 전송하는 단계를 수행하도록 구성되고,
    상기 열저항기는, 상기 저항 패턴과 전극 패턴이 형성된 유연 기판을 기 설정된 시간 이상 글로브 박스에서 소성한 뒤에 커버층을 통해 밀봉되어 제조되며,
    -12.5℃ ~ 30℃의 온도 범위에서, 온도가 내려갈수록 상기 열저항기의 저항은 증가하는, 온도 감지 장치.
  11. 삭제
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