KR20160011719A - 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 전자기기용 방수필름 및 그 방수필름을 구비한 전자기기 - Google Patents

접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 전자기기용 방수필름 및 그 방수필름을 구비한 전자기기 Download PDF

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KR20160011719A
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우삼용
양태헌
송한욱
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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명은 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제, 전환 방법, 휴대용 단말기용 방수 필름 및 그 전환 전극이 구비된 전자기기에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 압저항에 의한 양자터널링 효과를 이용한 도체­부도체 코팅제에 있어서, 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층; 전극층 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층; 및 외부의 커넥터와 연결 시 전환층에 압력을 가해 전환층이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 방법. 에 대한 것이다.

Description

접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제, 전환 방법, 및 그 전환 전극이 구비된 전자기기{Transition coating unit using quantum tunneling and pressure}
본 발명은 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제, 전환 방법, 및 그 전환 전극이 구비된 전자기기가 구비된 전자기기에 대한 것이다.
우리가 사용하고 있는 모든 전극은 전기가 통하는 도체이며, 전기누설을 막기 위해 다양한 절연체로 둘러싸여 생활에 사용되고 있다. 그러나 전극에 커넥터를 연결하게 되는 경우 이러한 절연체를 제거, 탈착한 후 사용하여야 하는 불편함이 존재한다.
또한, 최근 스마트폰 및 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기는 근래의 비약적인 발전을 통해 현대인의 생활과 밀접하게 연관되어 있다. 그러나 종래에 모바일 기기는 수분과의 접촉에 의해 그 기능이 쉽게 상실되기 때문에, 사용범위나 용도에 제한이 있었다.
최근에는 방수성능을 갖는 모바일 기기에 대한 국제사회의 관심이 높아 지고 있으며, 모바일 기기의 대표적인 모델인 스마트폰 및 태블릿 PC의 방수성능 부여가 요구되고 있다.
기존 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 방법은 모바일 기기를 제조하는 과저에서 방수성능을 부여하는 방법과, 제조가 완료된 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 방법이 있는데, 후자의 경우는 모바일 기기에 별도의 방수성능 소재를 추가적으로 적용해야하므로 모바일 기기의 부피가 커지고 추가적인 비용이 발생하는 문제점이 있다.
모바일 기기를 제조하는 과정에서 방수성능을 부여하는 방법은 모바일 기기 중 스마트폰이나 태블릿 PC를 예로 들면 스마트폰이나 태블릿 PC에 구비되어 있는 터치패널과 발광소자를 접착할 때 방수성능이 부여된 접착필름을 사용하여 모바일 기기 내로 수분이 침투하는 것을 억제하는 방법이 제안되고 있다.
그러나 제조단계에서 방수성능을 부여하는 방법의 경우, 기기 내로 침투되는 것을 방지할 뿐, 외부에 노출된 전극인 스마트폰의 연결 커넥터 포트는 절연이 되지 않아 이를 통해 전기가 누설되거나 기기 고장, 수분의 접촉을 막을 수 없어 실질적으로 방수기능이 부여된다고 볼 수 없다.
따라서, 평소에는 부도체 상태로 존재하다가 커넥터 접속시 도체로 전환될 수 있어 커넥터 연결시 절연체를 별도로 제거할 필요가 없으며, 평상시 전기누설도 없고 감전의 위험도 없어 그 활용분야는 무궁무진한 도체-부도체 전환기술이 요구되었다.
대한민국 공개 특허 제2014-0001720호 대한민국 공개 특허 제2013-0030479호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 접촉힘/압력으로 유발된 양자터널링을 이용하여 평상시 커넥터가 연결되어 있지 않은 전극은 절연효과에 의해 부도체 상태로 유지되고, 커넥터를 연결하여 접촉힘/압력이 인가된 경우 도체로 전환되게 되므로, 물의 접촉에 의해 전기누설이 없고, 전기누설에 의한 기기고장이나 감전사 등을 방지할 수 있으며 해양이나 빗속에서도 전자기기를 안전하게 사용할 수 있는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제, 전환 방법, 및 그 전환 전극이 구비된 전자기기를 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자동차, 가전기기 등 전극의 노출이 되는 위치 어디든지 적용이 가능하여 전기누설에 의한 기기 고장이나 감전사를 막을 수 있고 해양이나, 빗속에서도 안전하게 사용할 수 있어 그 파급효과와 적용분야가 매우 넓은 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제, 전환 방법, 및 그 전환 전극이 구비된 전자기기를 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 전자기기의 누전/방수에 의한 기기보호, 사람의 감전방지에 의한 사용자 보호, 누전에 의한 화재 방지 등 그 응용분야가 방대한 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제, 전환 방법, 및 그 전환 전극이 구비된 전자기기를 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
접촉힘/압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 코팅제에 있어서, 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층; 전극층 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층; 및 외부의 커넥터와 연결 시 전환층에 압력을 가해 전환층이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 가압구조는 자성체로 구성되어, 상기 전극층과 상기 커넥터 사이의 자력에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 가압구조는 상기 커넥터가 억지끼움되는 구조로 구성되어, 상기 커넥터가 삽입되는 경우, 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전환층은, 상기 전극층 표면에 코팅되는 절연층과, 상기 절연층 내에 서로 특정간격으로 이격되어 구비되는 다수의 전도성 파티클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 전환층은, 상기 전극층 표면에 코팅되는 절연층과, 상기 전극층 표면에서 성장된 다수의 전도성 파티클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전도성 파티클은 전도성 와이어, 전도성 필라멘트 및 전도성 로드 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 절연층은 탄성력을 갖는 부재로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 절연층은 폴리머 또는 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 압저항 효과를 이용한 도체­부도체 전환 방법에 있어서, 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층 표면에, 외부압축이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 압저항 코팅제로 구성된 전환층을 코팅시키는 단계; 외부 압력이 인가되지 않은 상태에서 상기 전극은 절연된 부도체 상태를 유지하는 단계; 외부 커넥터가 연결되는 경우, 가압구조에 의해 상기 전환층으로 외부 압력이 인가되는 단계; 및 상기 전환층의 양자터널링 현상에 의해 상기 전환층이 도체 상태로 전환되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 방법으로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 외부압력이 인가되는 단계는, 상기 가압구조는 자성체로 구성되어, 상기 전극층과 상기 커넥터 사이의 자력에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 외부압력이 인가되는 단계는, 상기 가압구조는 상기 커넥터가 억지끼움되는 구조로 구성되어, 상기 커넥터가 삽입되는 경우, 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은, 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층; 전극층 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층; 및 외부의 커넥터와 연결 시 전환층에 압력을 가해 전환층이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조;을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 박막형 방수필름으로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 가압구조에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되는 경우 상기 전환층이 도체 상태가 되고, 외부에 힘이 인가되지 않은 상태에서 전환층이 절연되어 방수 상태가 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은, 휴대용 단말기에 있어서, 앞서 언급한 제 3목적에 따른 방수필름이 구비된 휴대용 단말기로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 방수필름은 상기 휴대용 단말기에 구비된 연결 커넥터 포트에 삽입되어 구비되고, 상기 가압구조는 자성체로 구성되어 상기 전극층과 상기 커넥터 사이의 자력에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제5목적은, 전자기기에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 코팅제를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제를 갖는 전자기기로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 코팅층은 상기 전자기기에 구비된 연결 커넥터 포트에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 양자터널링 효과와 접촉힘을 이용하여 평상시 커넥터가 연결되어 있지 않은 전극은 절연효과에 의해 부도체 상태로 유지되고, 커넥터를 연결하여 접촉힘이 인가된 경우 도체로 전환되게 되므로, 물의 접촉에 의해 전기누설이 없고, 전기누설에 의한 기기고장이나 감전사 등을 방지할 수 있으며 해양이나 빗속에서도 전자기기를 안전하게 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자동차, 가전기기 등 전극의 노출이 되는 위치 어디든지 적용이 가능하여 전기누설에 의한 기기 고장이나 감전사를 막을 수 있고 해양이나, 빗속에서도 안전하게 사용할 수 있어 그 파급효과와 적용분야가 매우 넓은 장점을 갖는다.
전자기기의 누전/방수에 의한 기기보호, 사람의 감전방지에 의한 사용자 보호, 누전에 의한 화재 방지 등 그 응용분야가 방대하다는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 양자터널링과 접촉힘을 이용한 스위칭 전극의 개념을 나타낸 사시도,
도 2는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 스위칭 전극의 힘에 따른 저항 변화 그래프,
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 자성체로 구성된 커넥터가 접촉되지 않은 상태의, 자성체로 구성된 전극층과 내부에 다수의 전도성 파티클이 섞어진 전환층을 갖는 도체­부도체 전환 코팅제의 사시도,
도 3b는 자성체로 구성된 커넥터가 전환층 표면에 접촉되어 전환층에 자력이 인가된 상태의 도체­부도체 전환 코팅제의 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 방법의 흐름도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 방수필름이 구비된 휴대용 단말기의 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 방수필름이 구비된 휴대용 단말기의 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터가 분리된 상태의 방수필름이 구비된 휴대용 단말기의 부분 단면도,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터가 접촉된 상태의 방수필름이 구비된 휴대용 단말기의 부분 단면도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터가 분리된 상태의 방수필름이 구비된 휴대용 단말기의 부분 단면도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터가 접촉된 상태의 방수필름이 구비된 휴대용 단말기의 부분 단면도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
< 접촉힘 ／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제의 구성 및 기능>
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 양자터널링 과 접촉힘을 이용한 스위칭 전극의 개념을 나타낸 사시도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 양자터널링과 접촉힘을 이용한 스위칭 전극(1)은 상부와 하부 각각에 도체인 금속 전극층(2)이 구비되며, 이러한 한 쌍의 금속 전극층(2) 사이에 절연층(3)이 구비됨을 알 수 있다. 이러한 절연층(3)은 실리콘과 폴리머 계열로 구성되며 탄성력을 가지게 된다.
그리고, 이러한 절연층(3) 내에는 도 1에 도시된 바와 같이, 적당한 입자 밀도수를 갖는 나노 또는 마이크로 레벨 수준의 필라멘트(filament), 로드(rod) 또는 와이어(wire) 형태의 전도성 파티클(4)이 섞여 있음을 알 수 있다.
이러한 양자터널링과 접촉힘을 이용한 스위칭 전극(1)은 초기에 전극층(2)에 전압이 걸려 있어도 외부 압력이 인가되지 않으면, 실리콘 또는 폴리머로 구성된 절연층(3)에 의한 절연효과로 인해 부도체 상태를 유지하게 된다. 그러나, 외부의 물리적 압력(또는 힘)이 작용하게 되면 전극층(2) 사이의 절연층(3) 내의 전도성 파티클(4) 간의 간극이 가까워지면서 전도성 파티클(4) 끝 부분에는 전하밀도가 높아지게 되고 전자들은 포텐셜 배리어를 넘어설 확률이 높아져 양자터널링 효과에 의한 터널링 전류 전극층 사이로 흐르게 되어 도체상태로 전환되게 된다.
도 2는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 스위칭 전극의 힘에 따른 저항 변화 그래프를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 초기 외부 접촉힘이 인가되지 않은 상태에서는 수백 메가옴 수준의 저항을 가져 부도체 상태에 있고, 접촉힘이 증가함에 따라 100옴 수준까지 저항이 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 이러한 두 전극층 사이에서 발생하는 터널링 전류는 포텐셜 장벽을 넘어갈 전자의 양자역학적 확률에 비례하게 된다. 그 확률은 장벽에 영향을 주는 온도, 입자형상, 간격, 압축힘 및 폴리머 탄성계수 등 외부 환경에 의존하게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제의 구성에 대해 설명하도록 한다. 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제(20)는, 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층(2); 전극층(2) 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층(5); 및 외부의 커넥터와 연결 시 전환층에 압력을 가해 전환층이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조를 포함하여 구성된다. 전환층(5)에 압력이 가해지게 되는 가압구조의 구체적인 구성에 대해서는 추후 설명하도록 한다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 전환층(5)은, 전극층(2) 표면에 코팅되는 절연층(3)과, 절연층 내에 서로 특정간격으로 이격되어 구비되는 다수의 전도성 파티클(4)을 포함하여 구성되게 된다.
또는 본 발명의 일실시예에 따른 전환층(5)은, 상기 전극층(2) 표면에 코팅되는 절연층(3)과, 상기 전극층 표면에서 성장된 다수의 전도성 파티클(4)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 전도성 파티클(4)은 앞서 언급한 바와 같이, 전도성 와이어, 전도성 필라멘트 및 전도성 로드 등으로 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시에에 따른 절연(3)층은 앞서 언급한 바와 같이, 탄성력을 갖는 폴리머 계열 또는 실리콘 계열로 구성되게 된다.
따라서, 외부에 힘이 인가되지 않은 상태에서 전환층(5)이 절연되어 부도체 상태가 되고, 또 다른 전극층의 역할을 하게 되는 도체로 구성된 커넥터(10)가 가압구조에 의해 전환층(5)에 압력을 인가하게 되는 경우, 절연층(3) 내의 전도성 파티클(4) 간의 간극이 가까워지면서 전하밀도가 높아져 양자터널링 효과에 의해 전환층(5)이 도체로 전환되어 커넥터(10)와 전극층(2) 사이가 통전되게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전극층(2)과 커넥터(10)는 자성체로 구성되어 전극층(2)과 커넥터(10) 사이의 자력에 의해 전환층(5)에 압력이 인가되어 전환층(5)이 도체로 변환되도록 구성될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 자성체로 구성된 커넥터(11)가 접촉되지 않은 상태의, 자성체로 구성된 전극층(2-1)과 내부에 다수의 전도성 파티클(4)이 섞어진 전환층(5)을 갖는 도체­부도체 전환 코팅제(20)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3b는 자성체로 구성된 커넥터(11)가 전환층(5) 표면에 접촉되어 전환층(5)에 자력이 인가된 상태의 도체­부도체 전환 코팅제(20)의 사시도를 도시한 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제는(20) 자성체로 구성된 전극층(2-1)의 표면에 전환층(5)이 구비됨을 알 수 있다. 이러한 전환층(5)은 앞서 언급한 바와 같이, 탄성력을 갖는 폴리머계열 또는 실리콘 계열로 구성된 절연층(3) 내에 다수의 전도성 파티클(4)이 섞어져서 구성된다. 따라서, 자성체로 구성된 커넥터(11)가 접촉되지 않은 상태에서는 자성체 전극층(2-1)은 전환층(5)에 의해 절연되어 부도체 상태로 존재하게 된다.
그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 자성체로 구성된 커넥터(11)를 전환층(5) 표면에 접촉시키게 되는 경우, 자성체로 구성된 커넥터(11)와 전극층(2-1) 사이의 자력에 의해 전환층(5)이 압축되게 됨을 알 수 있다. 이러한 압축력에 의해 절연층(3) 내의 전도성 파티클(4) 간 간극이 가까워지면서 전도성 파티클(4) 끝부분에는 전하밀도가 높아지게 되고 전자들은 포텐셜 배리어를 넘어설 확률이 높아져 양자터널링 효과에 의한 터널링 전류가 커넥터(11)와 전극층(2-1) 사이에 흐르게 된다.
커넥터와 전극층이 자성체로 구성되어 자력에 의해 압축력이 도입되는 구성은 본 발명의 하나의 일실시예를 제시한 것일 뿐 커넥터에 의해 전환층에 힘이 인가될 수 있는 구성이라면 모두 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이하에서는 앞서 언급한 도체­부도체 전환 코팅제를 이용한 도체-부도체 전환 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 먼저, 전압이 인가되는 전극층 표면에, 외부 압축력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 통전되는 전환층을 코팅시키게 된다(S1).
앞서 언급한 바와 같이, 탄성력을 갖는 절연층 내에 서로 특정간격 이격되도록 다수의 전도성 파티클을 섞고 전도성 파티클을 포함한 절연층을 전극층 표면에 코팅시키게 된다. 또한, 전극층 표면에서 다수의 전도성 파티클을 성장시키고, 탄성력을 갖는 절연층을 코팅시킬 수도 있다.
이러한 외부 압력이 인가되지 않은 상태에서 전극층은 절연된 부도체 상태를 유지하게 된다(S2). 그리고, 커넥터를 전환층 표면에 접촉시키게 된다(S3).
그리고, 전환층으로 외부 압력이 인가되게 된다(S4). 이러한 외부 압력을 인가시키는 구체적인 방법으로는 앞서 언급한 바와 같이, 금속층과 커넥터를 자성체로 구성시켜, 금속층과 커넥터 사이의 자력에 의해 전환층에 압축력을 인가시킬 수 있다.
전환층에 인가된 압축력에 의해, 양자터널링 현상이 발생되어(S5), 커넥터와 전극층 사이가 통전되어 도체 상태로 전환된다(S6).
<가압구조의 실시예 및 적용예 >
이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제의 가압구조의 실시예와 전환 코팅제의 적용예에 대해 설명하도록 한다.
앞서 언급한 전환 코팅제는 전자기기, 자동차 등 외부에 노출된 모든 전극에 적용될 수 있다. 즉, 콘센트, 전자기기에서 전극이 외부로 노출되는 연결 커텍터 포트, 컴퓨터에서 USB 등의 각종 포트, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 단말기에서 전극이 노출되는 연결 커넥터 포트 등에 구비될 수 있다.
따라서, 이러한 외부에 노출된 전극에 앞서 언급한 도체-부도체 전환 코팅제(20)를 구비하게 되는 경우, 커넥터(10)가 접촉되지 않은 상황에서는 부도체 상태로 유지되므로 절연, 전기 누설, 방수 기능을 하게 되어 전기 누설에 의한 기기고장, 사람의 감전사를 막을 수 있고, 해양이나 빗속에서도 안전하게 사용할 수 있게 된다.
그리고, 커넥터(10)를 연결하여 가압구조에 의해 전환층(5)에 접촉힘을 인가하게 되는 경우, 도체 상태로 전환되어 커넥터와 전자기기 사이에 전류가 흐르게 되거나 데이터를 통신할 수 있게 된다.
이하에서는 그 구체적인 적용 실시예로서 스마트폰에 방수필름 형태로 구비되는 구성에 대해 설명하도록 한다. 이러한 방수필름은 스마트폰의 제조단계에서 외부에 노출되게 되는 전극층 예를 들어, 충전 등을 위한 연결 커넥터 포트에 구비된 전극층 표면에 앞서 언급한 다수의 전도성 파티클이 섞인 절연층으로 구성된 전환층을 코팅하여 밀봉하는 형태로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 방수필름이 구비된 휴대용 단말기(100)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 방수필름이 구비된 휴대용 단말기(100)의 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 방수필름(20)은, 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 휴대용 단말기의 커넥터 포트에 구비된 전극층(2); 전극층(2) 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층(5); 및 외부의 커넥터(10)와 연결 시 전환층(5)에 압력을 가해 전환층(5)이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조;를 포함하여 구성될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 커넥터 포트에 삽입, 밀봉 가능하도록 전극층(2)과 전환층(5)을 갖는 전환 코팅제를 제작하여 휴대용 단말기의 커넥터 포트에 삽입시켜 구성될 수도 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 가압구조는 영구자석(30), 자성체로 구성되어 질 수 있음을 알 수 있다. 즉, 영구자석(30)으로 구성된 가압구조는 휴대용 단말기의 커넥터 포트 일측에 영구자석(30)이 구비되어, 커넥터의 끝단 측과 인력이 작용하도록 하여, 이러한 인력에 의해 커넥터(10)가 커넥터 포트에 접촉되는 경우, 전환층(5)에 압축력이 도입되도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터(10)가 분리된 상태의 방수필름(20)이 구비된 휴대용 단말기(100)의 부분 단면도를 도시한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 가압구조는 영구자석(30)이나 강자성 금속으로 구성될 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 커넥터(10)가 접촉되지 않은 상태에서는 전환층(5)이 절연체의 기능을 하게 되므로, 전기누설에 의한 기기고장이나, 사람의 감전사 등을 막을 수 있고, 해양이나, 빗속에서도 안전하게 사용할 수 있는 상태로 유지된다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터(10)가 접촉된 상태의 방수필름(20)이 구비된 휴대용 단말기(100)의 부분 단면도를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 휴대용 단말기(100)의 커넥터 포트의 내측 외주부와 커넥터의 끝단 외주부가 영구자석(30)으로 구성되어, 커넥터(10)가 전환층(5) 표면에 접촉하게 되는 경우, 인력에 의해 전환층(5)에 압력이 인가되어, 터널링 효과에 의해 전환층(5)이 도체로 전환되고, 따라서, 데이터를 전송하거나 전원을 공급할 수 있게 된다.
즉, 압저항 전환 코팅제(20)의 전환층(5)은 평소에는 휴대용 단말기(100)의 커넥터 포트에 구비된 전극층(2)에 절연효과를 제공하여 방수 및 감전 방지에 탁월한 기능을 부여하게 되고, 영구자석(30)의 인력에 의해 전환층(5)의 가압이 용이한 구조로 구성되어, 커넥터(10)를 접촉시키게 되는 경우, 영구자석(30)의 인력에 의해 전환층(5)에 압축력이 인가되어 도체로 전환되게 됨으로써, 데이터를 전송하거나 전원을 공급하게 된다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터(10)가 분리된 상태의 방수필름(20)이 구비된 휴대용 단말기(100)의 부분 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 가압구조를 갖는, 커넥터가 접촉된 상태의 방수필름(20)이 구비된 휴대용 단말기(100)의 부분 단면도를 도시한 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 가압구조는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 휴대용 단말기(100)의 커넥터 포트의 전환층(5)과 전극층(2)이 구비된 내측면과, 커넥터의 전극층(2)이 구비되는 내측면이 테이퍼진 형태로 구성되어, 커넥터(10)가 휴대용 단말기(100)의 커넥터 포트로 억지끼움 방식으로 삽입되는 구조로 구성될 수 있음을 알 수 있다
즉, 전환층(5)은 평소에는 커넥터 포트에 구비된 전극층(2)에 절연효과를 제공하여 방수 및 감전 방지에 탁월한 기능을 부여하고, 테이퍼진 전극 구조로 커넥터(10)가 억지끼움방식으로 커넥터 포트에 삽입되게 되면, 전환층(5)에 압축력이 인가되게 되어 전환층(5)이 도체로 전환되게 된다. 따라서, 데이터를 전송하거나 전원을 공급받을 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1:스위칭 전극
2:전극층
2-1:자성체 전극층
3:절연층
4:전도성 파티클
5:전환층
6:신호선
10:커넥터
11:커넥터 자성체
20:전환 코팅제
30:영구자석
100:전환 코팅제가 구비된 휴대용 단말기

Claims (17)

  1. 압저항에 의한 양자터널링 효과를 이용한 도체­부도체 코팅제에 있어서,
    도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층;
    전극층 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층; 및
    외부의 커넥터와 연결 시 전환층에 압력을 가해 전환층이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가압구조는 자성체로 구성되어, 상기 전극층과 상기 커넥터 사이의 자력에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가압구조는 상기 커넥터가 억지끼움되는 구조로 구성되어, 상기 커넥터가 삽입되는 경우, 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전환층은,
    상기 전극층 표면에 코팅되는 절연층과, 상기 절연층 내에 서로 특정간격으로 이격되어 구비되는 다수의 전도성 파티클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전환층은,
    상기 전극층 표면에 코팅되는 절연층과, 상기 전극층 표면에서 성장된 다수의 전도성 파티클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 전도성 파티클은 전도성 와이어, 전도성 필라멘트 및 전도성 로드 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 절연층은 탄성력을 갖는 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 절연층은 폴리머 또는 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제.
  9. 압저항에 의한 양자터널링 효과를 이용한 도체­부도체 전환 방법에 있어서,
    도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층 표면에, 외부압축이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 압저항 코팅제로 구성된 전환층을 코팅시키는 단계;
    외부 압력이 인가되지 않은 상태에서 상기 전극은 절연된 부도체 상태를 유지하는 단계;
    외부 커넥터가 연결되는 경우, 가압구조에 의해 상기 전환층으로 외부 압력이 인가되는 단계; 및
    상기 전환층의 양자터널링 현상에 의해 상기 전환층이 도체 상태로 전환되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 외부압력이 인가되는 단계는,
    상기 가압구조는 자성체로 구성되어, 상기 전극층과 상기 커넥터 사이의 자력에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 외부압력이 인가되는 단계는,
    상기 가압구조는 상기 커넥터가 억지끼움되는 구조로 구성되어, 상기 커넥터가 삽입되는 경우, 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 하는 접촉힘／압력으로 유발된 양자터널링을 이용한 도체­부도체 전환 방법.
  12. 도체이고 전원 또는 신호가 전자기기에 전달될 수 있도록 하는 전극층;
    전극층 표면에 구비되며, 외부압력이 작용되는 경우 양자터널링 현상에 의해 부도체에서 도체로 변하는 전환층; 및
    외부의 커넥터와 연결 시 전환층에 압력을 가해 전환층이 도체로 변하게 하여 전압 또는 신호가 연결되도록 하는 가압구조;을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 박막형 방수필름.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 가압구조에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되는 경우 상기 전환층이 도체 상태가 되고,
    외부에 힘이 인가되지 않은 상태에서 전환층이 절연되어 방수 상태가 되는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 휴대용 단말기용 방수필름.
  14. 휴대용 단말기에 있어서,
    제 12항 또는 제 13항 중 어느 한 항에 따른 방수필름이 구비된 휴대용 단말기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 방수필름은 상기 휴대용 단말기에 구비된 연결 커넥터 포트에 삽입되어 구비되고,
    상기 가압구조는 자성체로 구성되어 상기 전극층과 상기 커넥터 사이의 자력에 의해 상기 전환층에 압력이 인가되어 상기 전환층이 도체로 변환되는 것을 특징으로 하는 방수필름이 구비된 휴대용 단말기.
  16. 전자기기에 있어서,
    제1항 내지 제3항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 코팅제를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제를 갖는 전자기기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 전자기기에 구비된 연결 커넥터 포트에 구비되는 것을 특징으로 하는 양자터널링과 접촉힘을 이용한 도체­부도체 전환 코팅제를 갖는 전자기기.
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