KR20150133876A - 이격된 그래핀 패턴을 갖는 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

그래핀 터치 센서가 제공된다. 상기 그래핀 터치 센서는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 제1 세그먼트(segment) 및 제2 세그먼트를 포함하는 제1 그래핀 패턴, 상기 제1 기판 상의 제2 기판, 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 제2 그래핀 패턴을 포함하되, 대상물의 터치 여부에 따라서, 상기 제2 그래핀 패턴에 의한 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트의 전기적 연결이 조절된다.

Description

이격된 그래핀 패턴을 갖는 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법{Graphene touch sensor comprising separated graphene patterns and method of fabricating the same}
본 발명은 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 서로 이격된 그래핀 패턴을 갖는 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
모바일 기기의 급속한 발전과 인간의 터치 감각을 모방하기 위한 노력으로 인하여, 터치를 기반으로 하는 기기의 개발이 주요한 이슈가 되고 있다. 현재까지 발명된 터치센서, 입는 전자기기 등은 터치의 유무를 센싱하기 위한 기능을 위해 개발되었다. 특히, 터치 센서에 사용되는 물질은 실리콘 또는 유리 기판 상에 배치된 ITO를 기반으로 하고 있다. 이러한 ITO 물질을 이용한 터치 센서는 유연하지 않아, 웨어러블 디바이스(Wearable Device), 커브드 디스플레이(curved display) 등에 활용되는 데 한계가 있다.
이에 따라, 나노 와이어, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 새로운 물질을 활용한 터치 센서의 개발이 진행 중이다. 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 10-2013-0091493(출원번호 10-2012-0012817)에는, 고분자 스탬프와 유기 용매를 이용하여 패터닝된 그래핀 패턴층과 유기 절연체를 이용하여, 휨 특성이 우수하면서도 저가격화 및 대면적화가 가능한 그래핀 터치 패널 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
하지만, 이러한 그래핀 터치 센서들은 민감도가 낮고, 광투과도가 낮은 문제점이 있다. 이에 따라, 민감도가 우수하고, 유연하며, 투명한 터치 센서에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고신뢰성의 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 유연한 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 고민감도의 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 투명한 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 그래핀 터치 센서를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 터치 센서는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치되고 서로 이격된 제1 세그먼트(segment) 및 제2 세그먼트를 포함하는 제1 그래핀 패턴, 상기 제1 기판 상의 제2 기판, 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 제2 그래핀 패턴을 포함하되, 대상물의 터치 여부에 따라서, 상기 제2 그래핀 패턴에 의한 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트의 전기적 연결이 조절될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 터치 센서는, 상기 제1 그래핀 패턴 및 상기 제2 그래핀 패턴 사이에 배치되고 상기 제2 그래핀 패턴을 노출하는 개구부(opening)를 갖는 분리막(separation layer)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트 사이에, 상기 분리막의 개구부를 가로지르는(cross) 그루브(groove)가 정의되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 대상물의 터치가 없는 경우, 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트는, 상기 그루브에 의해 전기적으로 연결되지 않은(disconnected) 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 대상물이 터치되는 경우, 상기 그루브에 인접한 상기 제1 세그먼트의 일부분 및 상기 그루브에 인접한 상기 제2 세그먼트의 일부분은, 상기 제2 그래핀 패턴과 접촉되어, 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트는 전기적으로 연결되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그루브는 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 그래핀 패턴은, 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장하는 라인(line) 형태인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 터치 센서는, 상기 제1 세그먼트와 상기 분리막 사이, 및 상기 제2 세그먼트와 상기 분리막 사이의 전극막들을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판은, 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상의 평탄화막(planarization layer), 및 상기 평탄화막 상의 절연막을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 터치 센서는, 상기 제1 그래핀 패턴 및 상기 제1 기판 사이의 접착층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 그래핀 패턴은, 평판 형태인 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 터치 센서의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 터치 센서의 제조 방법은, 제1 기판 상에, 그루브를 사이에 두고 서로 이격된 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함하는 제1 그래핀 패턴을 전사(transfer)하는 단계, 제2 기판 상에 제2 그래핀 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 제1 그래핀 패턴 및 제2 그래핀 패턴 사이에 개구부를 갖는 분리막을 배치시키는 단계를 포함하되, 상기 개구부에 의해 상기 제1 세그먼트, 상기 제2 세그먼트, 및 상기 제2 그래핀 패턴이 노출되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 그래핀 패턴을 형성하는 단계는, 그래핀막을 갖는 금속 박막을 준비하는 단계, 상기 그래핀막 상에 희생막을 코팅하는 단계, 상기 금속 박막을 상기 그래핀막으로부터 제거하는 단계, 상기 희생막 및 상기 그래핀막을 상기 제2 기판 상에 배치시키는 단계, 및 상기 희생막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 그래핀 패턴을 형성하는 단계는, 상기 희생막을 제거한 후, 상기 그래핀막을 라인 형태로 패터닝하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 그래핀 패턴을 전사하는 단계는, 그래핀막을 갖는 금속 박막을 준비하는 단계, 상기 그래핀막 상에 접착층을 코팅하는 단계, 상기 금속 박막, 상기 그래핀막, 및 상기 접착층을 제1 및 제2 조각(piece)으로 분리시키는 단계, 상기 제1 및 제2 조각이 서로 이격되도록 상기 제1 기판 상에 배치시키는 단계, 및 상기 제1 및 제2 조각으로부터 상기 금속 박막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서는, 제1 기판 상의 서로 이격된 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함하는 제1 그래핀 패턴, 및 제2 기판 상의 제2 그래핀 패턴을 포함하고, 대상물의 터치 여부에 따라서, 상기 제2 그래핀 패턴에 의한 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트의 전기적 연결이 조절될 수 있다. 이에 따라, 고민감도 및 고신뢰성의 그래핀 터치 센서가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제1 기판 구조체 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 포함된 제2 기판 구조체 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 제1 기판 구조체 및 제2 기판 구조체를 이용한 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 것들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조된 제1 기판 구조체 및 제2 기판 구조체의 투과도를 측정한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조된 제2 기판의 표면 조도를 측정한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 주기적으로 일정한 압력을 인가한 경우 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 상대적으로 높은 빈도를 갖는 압력을 주기적으로 인가한 경우 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 변화되는 압력을 인가한 경우 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 연속적인 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한, 본 명세서에서 "터치 센서"는 터치되는 대상물의 터치 유무, 터치 강도, 터치 속도 등을 센싱하고, 터치되는 대상물의 표면 특성(재질)을 센싱하는 것을 포함하는 의미로 사용되며, "터치"는 대상물이 직접적으로 터치되는 것 또는 간접적으로 터치되는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제1 기판 구조체 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 1을 참조하면, 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110) 상의 제1 그래핀 패턴(122a, 122b), 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b)과 상기 제1 기판(110) 사이의 접착층(120a, 120b), 및 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b) 상의 전극막들(130)을 포함하는 제1 기판 구조체가 제공된다.
상기 제1 기판(110)은 유연한 기판(flexible substrate)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(110)은, PET, PES, PI, PEN, 또는 PDMS 중에서 어느 하나일 수 있다.
상기 제1 기판(110) 상에 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b)이 상기 접착층(120a, 120b)을 이용하여 전사(transfer)될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b)을 전사하는 단계는, 그래핀막을 갖는 금속 박막(예를 들어, 구리 박막)을 준비하는 단계, 상기 그래핀막 상에 접착층(예를 들어, PMMA)을 코팅하는 단계, 상기 금속 박막, 상기 그래핀막, 및 상기 접착층을 제1 및 제2 조각(piece)으로 분리시키는 단계, 분리된 상기 제1 및 제2 조각이 서로 이격되고 상기 접착층이 상기 제1 기판과 접촉되도록 상기 제1 및 제2 조각을 상기 제1 기판 상에 배치시키는 단계, 및 상기 제1 및 제2 조각으로부터 상기 금속 박막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b)은 서로 이격된 제1 세그먼트(122a, first segment) 및 제2 세그먼트(122b, second segment)를 포함할 수 있다. 상술된 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b)의 전사 공정에서 상기 제1 조각에 포함된 그래핀막이 상기 제1 세그먼트(122a)로 정의되고, 상기 제2 조각에 포함된 그래핀막이 제2 세그먼트(122b)로 정의될 수 있다.
상기 제1 세그먼트(122a) 및 상기 제2 세그먼트(122b) 사이에 그루브(groove)가 정의될 수 있다. 상기 그루브는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 세그먼트(122a) 및 상기 제2 세그먼트(122b)는 상기 그루브를 사이에 두고 물리적으로(physically) 그리고 전기적으로(electrically) 분리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그루브의 폭은 약 0.5mm~1mm일 수 있다.
상기 제1 세그먼트(122a) 및 상기 제2 세그먼트(122b) 상에 전극막들(130)이 각각 형성될 수 있다. 상기 전극막들(130)은, 상기 제1 세그먼트(122a)의 일부분 및 상기 제2 세그먼트(122b)의 일부분을 덮되, 상기 그루브에 인접한 상기 제1 세그먼트(122a)의 일부분 및 상기 제2 세그먼트(122b)의 일부분을 덮지 않을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 전극막들(130)은 스퍼터(sputter) 공정을 이용하여 백금(Pt) 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극막들(130)의 두께는 약 100nm일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 포함된 제2 기판 구조체 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 2a를 참조하면, 제2 기판(210, 212, 214)이 준비된다. 상기 제2 기판(210, 212, 214)은 베이스 기판(210, base substrate), 상기 베이스 기판(210) 상의 평탄화막(212, planarization layer), 및 상기 평탄화막(212) 상의 절연막(214)을 포함할 수 있다. 이로 인해, 그래핀 패턴이 형성되는 상기 절연막(214)의 상부면의 표면 조도가 최소화되어, 고신뢰성의 그래핀 터치 센서가 제공될 수 있다.
상기 베이스 기판(210)은 유연한 기판(flexible substrate)일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(210)은, PET, PES, PI, PEN, 또는 PDMS 중에서 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화막(212)은 PI이고, 상기 절연막(214)은 실리콘 산화물일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판(210, 212, 214)을 준비하는 단계는, 상기 베이스 기판(210) 상에 스핀 코팅 공정으로 PI를 코팅하여 상기 평탄화막(212)을 형성하는 단계, 및 상기 평탄화막(212) 상에 PECVD 공정으로 실리콘 산화막을 증착하여 상기 절연막(214)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(210, 212, 214) 상에 그래핀막(220)이 전사(transfer)될 수 있다. 상기 그래핀막(220)을 전사하는 단계는, 상기 그래핀막(220)을 갖는 금속 박막(예를 들어, 구리 박막)을 준비하는 단계, 상기 그래핀막(220) 상에 희생막(예를 들어, PMMA)을 코팅하는 단계, 상기 금속 박막을 상기 그래핀막(220)으로부터 제거하는 단계, 상기 희생막 및 상기 그래핀막(220)을 상기 절연막(214) 상에 배치하는 단계, 및 상기 희생막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
계속해서, 도 2b를 참조하면, 상기 그래핀막(220)이 패터닝되어, 상기 제2 기판(210, 212, 214)의 상기 절연막(214) 상에 제2 그래핀 패턴(222)이 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 기판(210, 212, 214) 및 상기 제2 그래핀 패턴(222)을 포함하는 제2 기판 구조체가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀막(220)은 포토리소그래피 공정으로 패터닝될 수 있다. 상기 제2 그래핀 패턴(222)은 일 방향으로 연장하는 라인(line) 형태일 수 있다. 상기 복수의 라인들은 서로 동일한 폭(width)을 가지고, 서로 동일한 간격으로 이격될 수 있다.
또는, 상술된 바와 달리, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도 2b를 참조하여 설명된 상기 그래핀막(220)의 패터닝 공정을 생략하고, 평판 형태의 상기 그래핀막(220)이 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제2 그래핀 패턴으로 활용될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 제1 기판 구조체 및 제2 기판 구조체를 이용한 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 것들이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 분리막(300, separation layer)을 사이에 두고, 도 1을 참조하여 설명된 제1 기판 구조체, 및 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명된 제2 기판 구조체가 조립될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b) 및 상기 제2 그래핀 패턴(222)이 서로 마주보도록(facing) 배치되고, 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b) 및 상기 제2 그래핀 패턴(222) 사이에 상기 분리막(300)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 세그먼트(122a) 및 상기 제2 세그먼트(122b) 사이의 상기 그루브가 상기 제1 방향으로 연장하는 경우, 상기 제2 그래핀 패턴(222)의 연장 방향(제2 방향)이 상기 제1 방향과 교차되도록, 상기 제1 기판 구조체 및 상기 제2 기판 구조체가 조립될 수 있다.
상기 분리막(300)은 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막(300)은 125μm 두께의 PET일 수 있다. 상기 분리막(300)은 개구부(310, opening)을 가질 수 있다. 상기 분리막(300)의 상기 개구부(310)는 상기 제1 그래핀 패턴(122a, 122b) 및 상기 제2 그래핀 패턴(222)을 노출할 수 있다. 구체적으로, 상기 그루브는 상기 개구부(310)를 가로지르고, 상기 개구부(310)는 상기 그루브에 인접한 상기 제1 세그먼트(122a)의 일부분, 및 상기 그루브에 인접한 상기 제2 세그먼트(122b)의 일부분을 노출할 수 있다.
도 3a에서 상기 분리막(300)의 상기 개구부(310)는 직사각형인 것으로 도시되었으나, 원형, 타원형, 기타 다각형 모양으로 형성될 수 있다.
대상물의 터치가 없는 경우, 상기 제1 세그먼트(122a) 및 상기 제2 세그먼트(122b)는 전기적으로 서로 연결되지 않을 수 있다. 반면, 대상물의 터치가 있는 경우, 도 3c에 도시된 것과 같이, 상기 분리막(300)의 상기 개구부(310)를 통해, 상기 그루브에 인접한 상기 제1 세그먼트(122a)의 일부분과 상기 그루브에 인접한 상기 제2 세그먼트(122b)의 일부분이 상기 제2 그래핀 패턴(222)과 접촉될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 세그먼트(122a) 및 상기 제2 세그먼트(122b) 상의 상기 전극막들(130)이 전기적으로 연결되어, 대상물의 터치 여부가 센싱될 수 있다. 이에 따라, 고신뢰성, 고유연성, 고민감도의 그래핀 터치 센서 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조된 제1 기판 구조체 및 제2 기판 구조체의 투과도를 측정한 것이다.
도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따라 PDMS를 제1 기판으로 사용하고 PMMA를 접착층으로 사용하여 제조된 제1 기판 구조체의 투과도를 측정한 것이다. 550nm 파장 대역에서 PDMS의 투과도는 92.7%인 것으로 측정되었고, 550nm 파장 대역에서 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 제1 기판 구조체의 투과도는 86.3%인 것으로 측정되었다. 그래핀 패턴 등을 형성하더라도 투과도가 크게 감소되지 않아, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 제1 기판 구조체를 투명 그래핀 터치 센서에 활용할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 4의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따라 적층된 PET, PI, 및 실리콘 산화막을 제2 기판으로 사용하여 제조된 제2 기판 구조체의 투과도를 측정한 것이다. 550nm 파장 대역에서 87%의 투과도를 갖는 것으로 측정되었다. 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 제2 기판 구조체를 투명 그래핀 터치 센서에 활용할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조된 제2 기판의 표면 조도를 측정한 것이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명된 제2 기판의 제조 방법에서 평탄화막을 생략하고 PET 기판 상에 실리콘 산화막을 형성한 후 표면 조도를 측정한 것이고, 도 5의 (b)는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명된 제2 기판의 제조 방법에 따라 PET 기판 상에 평탄화막으로 PI를 코팅하고 실리콘 산화막을 형성한 후 표면 조도를 측정한 것이다. 평탄화막을 생략한 경우 표면 조도의 RMS 값은 약 6.270nm로 측정되었으나, 본 발명의 실시 예에 따라 평탄화막을 사용한 경우 표면 조도의 RMS 값이 약 5.005nm로 측정되었다. 즉, 평탄화막을 이용하여 표면 조도를 감소시켜 그래핀 터치 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 주기적으로 일정한 압력을 인가한 경우 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 도 4를 참조하여 설명된 제1 기판 구조체 및 제2 기판 구조체 사이에 개구부를 갖는 PET를 분리막으로 사용하여 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서를 제조하였다. 상기 그래핀 터치 센서에 일정한 주기로 일정한 압력을 인가하여, 커패시턴스의 변화를 측정하였다. 도 6의 그래프에서 C0는 대상물의 터치가 없는 없는 상태의 커패시턴스이다. 도 6의 그래프에서 △C은, 대상물이 상기 그래핀 터치 센서에 터치된 상태의 커패시턴스 변화량이다.
주기적으로 일정한 압력이 인가되는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 그래핀 터치 센서의 응답 특성(△C/C0)이 실질적으로 일정한 것으로 확인된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 그래핀 터치 센서의 응답 특성의 신뢰성을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 상대적으로 높은 빈도를 갖는 압력을 주기적으로 인가한 경우 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 도 6을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 상대적으로 높은 빈도인 5Hz로 압력을 인가하고, 응답 특성(△C/C0)을 측정하였다. 상대적으로 높은 빈도로 압력을 주기적으로 인가하더라도, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 응답 특성(△C/C0)은 실질적으로 일정한 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 변화되는 압력을 인가한 경우 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 도 6을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서에 점차적으로 증가되는 압력 및 점차적으로 감소되는 압력을 인가하고, 응답 특성(△C/C0)을 측정하였다. 상기 그래핀 터치 센서에 점차적으로 증가되는 압력이 인가되는 경우, 상기 그래핀 터치 센서의 응답 특성(△C/C0)이 상기 증가되는 압력에 대응하여 점차적으로 증가되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 그래핀 터치 센서에 점차적으로 감소되는 압력이 인가되는 경우, 상기 그래핀 터치 센서의 응답 특성(△C/C0)이 상기 감소되는 압력에 대응하여 점차적으로 감소되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서를 이용하여, 대상물이 터치되는 압력의 강도, 압력의 변화량을 효율적으로 측정할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 터치 센서의 연속적인 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 도 6을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 상기 그래핀 터치 센서에 100번의 주기적인 압력을 인가하고, 상기 그래핀 터치 센서의 응답 특성(△C/C0)을 측정하였다. 도 9에서 확인할 수 있듯이, 100번의 주기적인 압력에 대해서 상기 그래핀 터치 센서의 응답 특성은 열화되지 않고, 신뢰성 있는 응답 특성(△C/C0)을 보이는 것이 확인된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110: 제1 기판
120a, 120b: 접착층
122a, 122b: 제1 세그먼트, 제2 세그먼트
130: 전극막들
210, 212, 214: 제2 기판
210: 베이스막
212: 평탄화막
214: 절연막
220: 그래핀막
222: 제2 그래핀 패턴
300: 분리막
310: 개구부

Claims (14)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 제1 세그먼트(segment) 및 제2 세그먼트를 포함하는 제1 그래핀 패턴;
    상기 제1 기판 상의 제2 기판; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 제2 그래핀 패턴을 포함하되,
    대상물의 터치 여부에 따라서, 상기 제2 그래핀 패턴에 의한 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트의 전기적 연결이 조절되는 그래핀 터치 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 그래핀 패턴 및 상기 제2 그래핀 패턴 사이에 배치되고, 상기 제2 그래핀 패턴을 노출하는 개구부(opening)를 갖는 분리막(separation layer)을 더 포함하는 그래핀 터치 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트 사이에, 상기 분리막의 개구부를 가로지르는(cross) 그루브(groove)가 정의되는 것을 포함하는 그래핀 터치 센서.
  4. 제3 항에 있어서,
    대상물의 터치가 없는 경우, 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트는, 상기 그루브에 의해 전기적으로 연결되지 않은(disconnected) 것을 포함하는 그래핀 터치 센서.
  5. 제3 항에 있어서,
    대상물이 터치되는 경우, 상기 그루브에 인접한 상기 제1 세그먼트의 일부분 및 상기 그루브에 인접한 상기 제2 세그먼트의 일부분은, 상기 제2 그래핀 패턴과 접촉되어, 상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트는 전기적으로 연결되는 것을 포함하는 그래핀 터치 센서.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 그루브는 제1 방향으로 연장되고,
    상기 제2 그래핀 패턴은, 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 연장하는 라인(line) 형태인 것을 포함하는 그래핀 터치 센서.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 세그먼트와 상기 분리막 사이, 및 상기 제2 세그먼트와 상기 분리막 사이의 전극막들을 더 포함하는 그래핀 터치 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상의 평탄화막(planarization layer); 및
    상기 평탄화막 상의 절연막을 포함하는 그래핀 터치 센서.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 그래핀 패턴 및 상기 제1 기판 사이의 접착층을 더 포함하는 그래핀 터치 센서.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 그래핀 패턴은, 평판 형태인 것을 포함하는 그래핀 터치 센서.
  11. 제1 기판 상에, 그루브를 사이에 두고 서로 이격된 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함하는 제1 그래핀 패턴을 전사(transfer)하는 단계;
    제2 기판 상에 제2 그래핀 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 그래핀 패턴 및 제2 그래핀 패턴 사이에 개구부를 갖는 분리막을 배치시키는 단계를 포함하되,
    상기 개구부에 의해 상기 제1 세그먼트, 상기 제2 세그먼트, 및 상기 제2 그래핀 패턴이 노출되는 것을 포함하는 그래핀 터치 센서의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 그래핀 패턴을 형성하는 단계는,
    그래핀막을 갖는 금속 박막을 준비하는 단계;
    상기 그래핀막 상에 희생막을 코팅하는 단계;
    상기 금속 박막을 상기 그래핀막으로부터 제거하는 단계;
    상기 희생막 및 상기 그래핀막을 상기 제2 기판 상에 배치시키는 단계; 및
    상기 희생막을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 터치 센서의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 그래핀 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 희생막을 제거한 후, 상기 그래핀막을 라인 형태로 패터닝하는 단계를 더 포함하는 그래핀 터치 센서의 제조 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 그래핀 패턴을 전사하는 단계는,
    그래핀막을 갖는 금속 박막을 준비하는 단계;
    상기 그래핀막 상에 접착층을 코팅하는 단계;
    상기 금속 박막, 상기 그래핀막, 및 상기 접착층을 제1 및 제2 조각(piece)으로 분리시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 조각이 서로 이격되도록 상기 제1 기판 상에 배치시키는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 조각으로부터 상기 금속 박막을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 터치 센서의 제조 방법.
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