KR20190035585A - 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서 - Google Patents

발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 이온성 유전체로로 이루어진 기판; 기판의 상부면에 형성된 제 1 전극; 제1 전극의 상부면에 형성되고, 기판과 접하도록 형성되며, 유기반도체로 이루어진 활성층; 활성층의 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하되, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 제 2 전극이 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생된다.

Description

발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서{DUAL-FUNCTIONAL MULTI TOUCH SENSOR WITH LIGHT EMITTING AND CHROMISM}
본 발명은 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서에 관한 것이다.
최근 전자정보 소자의 급속한 발전으로 휴대용 정보통신 및 스마트 기기의 보급이 활성화 되고 있으며, 다음 단계의 미래 전자시스템은 단순 휴대형에서 벗어나 사람의 몸에 부착하거나 인체 내부에 삽입이 가능한 형태로 까지 발전될 것으로 예상된다.
특히 사람과 기계의 인터페이스는 사람의 시각·촉각·청각과 같은 감각기관을 통하여 구현되며, 현재 전자피부 분야에서는 터치센서와 같이 외부자극에 대한 반응을 인간의 감각을 통해 즉각적으로 전달 가능한 디지털 센서 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.
종래에는 압력에 대한 즉각적 시각화를 위하여 단일 발광형 소자 또는 단일 변색형 소자를 이용하였다. 단일 발광형 소자는 압전소재 위에 OLED를 제작하는 형태로 구현되며, 외부 전압 없이 물리적 힘으로 구동 가능하게 한다. 또한 단일 변색형 소자는 물리적 변색 소재를 포토리소그래프 공정을 통해 제작하여 압력에 대한 색 변화를 유도한다.
그러나, 단일 발광 소자의 경우 메모리 특성을 보유하지 않아 없어 터치를 인지할 수 있는 시간이 매우 짧으며, 빛이 있는 외부 환경에서 발광 상태를 인지하기 어렵다는 단점이 있다. 또한 현재까지 보고된 단일 변색형 소자의 경우 멀티터치가 불가능 하며, 단일 발광 소자와는 반대로 빛이 없는 어두운 환경에서 변색을 인지하기 어렵다는 단점이 있다. 더불어 단일 발광형 또는 단일 변색형 소자는 제작 공정이 매우 복잡하며 비경제적이다.
이와 관련하여 한국공개특허 10-2016-0078659호(발명의 명칭: 듀얼 디스플레이 소자)는 발광 및 반사의 듀얼 모드가 가능한 디스플레이 소자에 관하여 개시하고 있다.
본 발명의 일부 실시예는 전기화학적 변색이 가능한 유기발광 반도체를 이용하여 단일 소자에서 시각적으로 즉각적인 반응을 보이는 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 이온성 유전체로 이루어진 기판; 기판의 상부면에 형성된 제 1 전극; 제1 전극의 상부면에 형성되고, 기판과 접하도록 형성되며, 유기반도체로 이루어진 활성층; 활성층의 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하되, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 제 2 전극이 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생된다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제작 방법은 이온성 유전체로 이루어진 기판의 상부면에 제 1 전극을 형성하는 단계; 기판 및 제 1 전극과 접하도록 제1 전극의 상부면에 유기반도체로 이루어진 활성층을 형성하는 단계; 활성층의 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 제 2 전극이 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생된다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 있어서, 상기 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는, 이온성 유전체로 이루어진 기판; 상기 기판의 상부면에 형성되고, 곡선 또는 원형 형상으로 패턴화된 제 1 전극; 상기 제1 전극의 상부면에 형성되고, 상기 기판과 접하도록 형성되며, 유기반도체로 이루어진 활성층; 상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하되, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 상기 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 상기 제 2 전극이 상기 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생된다.
상기 센서 어레이는 상기 활성층과 상기 제 2 전극 사이가 이격되도록 지지하는 지지대를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 어레이는 플렉서블(flexible)할 수 있다.
본 발명의 제 4 측면에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 있어서, 상기 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는, 메쉬 형상을 갖도록 패턴화된 제 1 전극; 상기 제1 전극의 상부면에 형성되고, 유기반도체로 이루어진 활성층; 및 상기 활성층의 상부면에 형성되고, 상기 활성층과 접하도록 형성된 이온성 유전체로 이루어진 기판을 포함하되, 상기 센서 어레이의 기판의 상부면에 제 2 전극이 접합되며, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 상기 제 2 전극으로 인한 외부 압력에 의하여 상기 제 2 전극이 상기 기판과 접합되어 상기 제 2 전극이 접합된 영역에 해당하는 활성층에서 변색 및 발광이 발생된다.
상기 제 2 전극은 펜타입(pen-type) 전극일 수 있다.
상기 센서 어레이는 플렉서블(flexible)할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 이온성 유전체를 기판이자 이온 저장층으로 이용함으로써 전기화학적 발광 및 변색을 가능하게 하며 저전압 구동이 가능하다. 또한 전극이 닿는 면적에 따라 발광 및 변색의 즉각적인 반응을 확인 가능하며 멀티터치가 가능하다는 장점이 있다.
더불어, 본 발명은 전사 공정과 용액 공정과 같은 단순한 공정을 통해 제작할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 구동원리를 도시한 개념도이다.
도 4는 도 3의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 변색에 대한 구동원리를 도시한 개념도이다.
도 5는 도 3의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 발광에 대한 구동원리를 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제작 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 전극의 크기에 따라 상이한 전압에 의해 변색이 발생하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 활성층의 농도(두께)에 따른 변색 및 발광의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 각 활성층의 농도(두께)에 따른 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 원형 전극(제1 전극)을 도시한 평면도이다.
도 11a은 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 이미지이고, 도 11b는 발광 모드를 도시한 이미지이고, 도 11c는 변색모드를 도시한 이미지이다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 단면도이다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 메쉬 전극을 도시한 평면도이다.
도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 이미지이고, 도 13b는 발광 모드를 도시한 이미지이고, 도 13c는 변색모드를 도시한 이미지이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이의 플렉서블 특성을 도시한 이미지이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 이온성 유전체로 이루어진 기판(103), 기판(103)의 상부면에 형성된 제 1 전극(104), 제1 전극(104)의 상부면에 형성되고, 기판(103)과 접하도록 형성되며, 유기반도체로 이루어진 활성층(105), 활성층(105)의 상부에 형성된 제 2 전극(106)을 포함하며, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 외부 압력에 의하여 활성층(105)과의 접합으로 변색 또는 발광이 발생된다.
따라서, 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 터치와 같은 작은 외부 압력이 가해졌을 때 활성층(105)을 이용한 단일 소자에서 발광 및 변색이 가능하며, 외부 환경에서 빛의 유무에 상관없이 외부 자극을 시각적으로 인지 가능하게 하는 효과가 있다.
구체적으로 도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 기판(103), 제 1 전극(104), 활성층(105), 제 2 전극(106) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
도 1a는 기판(103), 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 제 2전극(106)으로 형성된 소자의 단면도를 도시한 것으로, 제 2 전극(106)은 활성층(105)으로부터 소정 간격을 두고 형성시킨다. 도 1b는 기판(103), 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 제 2 전극(106)이 순차적으로 적층된 소자의 평면도를 도시한 것이다. 도2를 참조하면, 제 2 전극(106)은 지지대(107)에 의하여 지지된다. 기판(103)은 투명한 필름으로서의 이온성 액체를 포함하는 것이다. 또한 기판(103)은 이온 저장층의 역할을 하며, 활성층(105)의 유기반도체의 전기화학적 도핑을 유도할 수 있다.
제 1 전극(104)은 기판(103)의 상부면에 형성된다. 또한 제 1 전극(104)은 소정 패턴의 곡선 또는 원형 형상을 가지며, 활성층(105)은 제 1 전극(104)의 형상의 내측 및 외측을 통해 기판(103)과 제 1 전극(104)과 접하도록 형성될 수 있다. 이러한 활성층(105)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
일 예로 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(104)은 중공홀을 갖는 원형으로 형성될 수 있다. 또한 제 1 전극(104)은 활성층(105)에 전압을 인가하는 역할을 하며, 기판상에 전사 공정 또는 프린팅 방법으로 제작될 수 있다. 한편, 제 1 전극(104)의 중공홀은 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 활성층(105)이 기판(103) 및 제 1 전극(104)과 접촉하는 형상이라면 가능하다. 예를 들면, 제 1 전극(104)이 일부가 절개된 곡선 형상을 가질 수도 있다.
활성층(105)은 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에 위치한다. 또한 활성층(105)은 제 1 전극(104)의 상부면에 형성되고, 소정 패턴의 곡선 또는 원형 형상을 갖는 제 1 전극(104)의 형상의 내측 및 외측을 통해 기판(103) 및 제 1 전극(104)과 접하도록 형성된다. 일 예로, 도1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 활성층(105)은 제 1 전극(104)의 내측에 노출된 기판(103) 및 제 1 전극(104)의 외측에 노출된 기판(103)과 접함과 동시에 제 1 전극(104)과도 접하도록 형성될 수 있다.
또한 활성층(105)은 발광 및 변색이 가능한 유기반도체로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, Poly(1,4-phenylene)(PPP)계열, Poly(thiophenes)계열, Poly(phenylene vinylene)계열의 고분자로 이루어질 수 있다.
제 2 전극(106)은 활성층(105)의 상부에 형성되며, 사용자의 목적에 따라서 활성층(105)과 제 2 전극(106)의 사이는 처음부터 접촉이 되어 있을 수도 있고, 접촉이 되지 않은 상태로 소정의 간격을 두고 이격될 수도 있다. 예시적으로, 도 2에 도시된 것처럼, 활성층(105)과 제2 전극(106) 사이가 이격하도록 지지하는 지지대(107)를 활성층(105)의 양측에 구비할 수 있다.
제어부(미도시)는 제 1 및 제 2 전극(104, 106)에 인가되는 전압의 크기를 조절한다. 또한 제어부는 전압의 크기에 따라 변색 및 발광의 스위칭 시간을 조절할 수 있다.
도 2를 참조하면 예시적으로, 제 2 전극(106)에서 활성층(105)의 방향으로 외부 압력이 가해지는 경우 제 2 전극(106)은 활성층(105)에 접촉하게 되며, 활성층(105)은 변색 및 발광이 순차적으로 발생될 수 있다. 이때, 최소 전압을 인가하는 경우 스위칭 시간이 길어, 변색에서 발광으로의 스위칭 응답속도가 느려지게 되며, 기 설정된 전압 이상을 인가하는 경우 스위칭 시간이 짧아, 변색에서 발광으로의 스위칭 응답속도가 빨라지게 된다. 일 예로, 제 1 전극(104)의 지름이 9mm, 활성층(105)의 두께가 약 60nm로 제작된 듀얼모드 멀티 터치 센서는 최소 전압 4V이상을 인가하는 경우에 활성층(105)이 변색 및 발광을 나타내며 6.5V 이상에서 빠른 응답속도를 보인다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 구동원리에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 구동원리를 도시한 개념도이다.
도 4는 도 3의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 변색에 대한 구동원리를 도시한 개념도이다.
도 5는 도 3의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 발광에 대한 구동원리를 도시한 개념도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 초기 상태를 도시한 것이며, 도 3의 (b)는 듀얼모드 멀티 터치 센서에 전압이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 제 1 및 제 2 전극(104, 106)에 전압이 인가됨에 따라 활성층(105)에 존재하는 유효 이온의 농도가 증가한다. 즉, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에 전위차가 발생하게 되고, 전계 효과에 의해 이온성 유전체를 포함하는 기판(103)의 이온이 활성층(105)의 내부로 유입될 수 있다.
이어서, 활성층(105)은 제1 및 제 2 전극(104, 106)의 계면에서 전기적 이중층이 형성되고, 전압강하에 의하여 도핑이 진행될 수 있다. 다음으로, 활성층(105)은 제 1 및 제 2 전극(104, 106)의 계면에서 N형 도핑 및 P형 도핑이 각각 진행될 수 있다.
구체적으로 활성층(105)은 제 1 전극(104)과의 계면에서 N형 도핑 및 제 2 전극(106)과의 계면에서 P형 도핑이 진행되거나, 제 1 전극(104)과의 계면에서 P형 도핑 및 제 2 전극(106)과의 계면에서 N 형 도핑이 각각 진행되고, 제 2 전극(106)에서의 P 형 도핑 또는 N 형 도핑에 의하여 변색 현상이 발생할 수 있다.
이로 인해 활성층(105)은 밴드갭이 변화함에 따라 가시광선 영역에서의 빛에 대한 흡수 파장대가 변화하여 변색되고, N형 도핑 및 P형 도핑의 접합 지점에서 전자와 정공의 재결합에 의해 발광현상이 발생할 수 있다.
예시적으로, 도 4 및 도 5는 제 1 전극(104)은 금(Au), 제 2 전극(106)은 인듐 주석 산화물(ITO, Indium tin oxide) 및 활성층(105)은 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)1,4-페닐렌비닐렌(MEH-PPV; poly(2-methhoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-pheneylenevinylene))로 구성된 소자에서 도핑이 진행되는 상태를 도시한 것이다.
도 4의 (a)는 제 1 전극(104)과 인접한 영역에서 N형 도핑이 진행되고, 제 2 전극(106)과 인접한 영역에서 P형 도핑이 진행되는 상태를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 제 2 전극(106)과 인접한 영역에서 진행된 P형 도핑에 의하여 변색이 발생하는 상태를 도시한 것이다.
활성층(105)은 제 2 전극(106)의 계면에서 P형 도핑에 의한 변색(적색→투명) 현상이 발생하며, P형 도핑 영역이 증가함에 따른 변색 영역이 증가한다. 이때 유기반도체인 MEH-PPV는 P형 도핑이 N형 도핑 대비 우세하게 일어나는 물질로, P형 도핑이 일어나는 즉시 시각적으로 변색된다.
도 5의 (a)는 활성층(105)과 제 2 전극(106)의 계면에서 진행된 P형 도핑으로 인해 변색이 일어난 상태를 도시한 것이고, 도 5의 (b)는 활성층(105)과 제 1 전극(104) 및 제 2 전극(106)의 계면에서 진행된 N형 도핑 및 P형 도핑의 전자와 정공의 재결합에 의해 발광이 일어난 상태를 도시한 것이다.
활성층(105)은 제 1 및 제 2 전극(104, 106)의 계면에서 P형 도핑 및 N 형 도핑의 영역이 성장됨으로써 접합되는 지점에서 전자와 정공의 재결합에 의해 발광한다. 이때 제 2 전극(106)과 인접한 영역에서 일어나는 P형 도핑 영역이 제 1 전극(104)과 인접한 영역에서 일어나는 N 형 도핑 영역에 비해 빠르게 성장함에 따라 제 1 전극(104)의 계면에서 빛으로 발광한다.
이와 같이, 본 발명은 이온성 유전체를 기판(103)이자 이온 저장층으로 이용함으로써 전기화학적 산화환원 반응에 의한 활성층(105)의 발광 및 변색을 가능하게 하며 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다.
이하에서는 상술한 구성 중 동일한 기능을 수행하는 구성의 경우 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제작 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제작 방법은 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)의 상부면에 제 1 전극(104)을 형성하는 단계(S110), 기판(103) 및 제 1 전극(104)과 접하도록 제1 전극(104)의 상부면에 유기반도체로 이루어진 활성층(105)을 형성하는 단계(S120), 활성층(105)의 상부에 제 2 전극(106)을 형성하는 단계(S130)를 포함하되, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 제 2 전극(106)에 인가되는 외부 압력에 의하여 변색 또는 발광이 발생된다.
S110단계에서, 활성층(105)과 제 1 전극(104)을 각각 옥타데실트리클로로실란 (octadecyl trichlorosilane, ODTS)으로 표면 처리를 한 기판(103) 상에 코팅 및 증착을 한 뒤 이온성 액체를 함유하고 있는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane, TPU) 필름에 전사하는 방식으로 소자를 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명의 소자는 전사 공정과 용액 공정과 같은 단순한 공정을 통해 제작 가능하다. 더불어, 활성층(105)에 제 2 전극(106)이 닿는 면적에 따라 발광 및 변색의 즉각적인 반응을 확인할 수 있어 멀티터치가 가능하다. 또한, 변색의 경우 역전압을 걸어 주게 되면 터치한 부분에만 색이 나타나고 나머지 면적에는 투명성이 유지되어 이온성 터치패드로 활용 가능하다.
이하에서는 도 7 내지 도9를 참조하여 본 발명의 듀얼모드 멀티 터치 센서의 변색 및 발광 특성에 영향을 미치는 인자에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 전극의 크기에 따라 상이한 전압에 의해 변색이 발생하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(104)의 크기가 커질수록 더 높은 전압이 요구된다. 예를 들어, 중공홀의 지름이 3mm, 4mm인 경우에는 2V이상일 경우 변색이 진행되고, 6mm, 9mm인 경우에는 4 V이상일 경우 변색이 진행된다. 즉, 활성층(105)에서 일어나는 도핑의 정도는 제 1 전극(104)의 크기, 활성층(105)의 두께(농도) 및 전압의 크기(세기)에 의해 조절된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 활성층의 농도(두께)에 따른 변색 및 발광의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 각 활성층의 농도(두께)에 따른 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
예를 들어, 도 8의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시된 것처럼, 활성층(105)의 농도(두께)가 약 5mg(35-40nm) 경우 6.5V 이상에서 도핑이 진행되어 활성층(105)이 투명하게 변색되고, 흡광도는 500nm 파장의 빛에서 약 0.6의 흡수피크를 가진다. 도 8의 (b) 및 도 9의 (c)에 도시된 것처럼, 활성층(105)의 농도(두께)가 약 7mg(70-75nm) 경우 6.5V 이상에서 도핑이 진행되어 활성층(105)이 다소 어두운 색으로 투명하게 변색되고, 흡광도는 500nm 파장의 빛에서 약 0.8의 흡수피크를 가진다. 도 8의 (c) 및 도 9의 (d)에 도시된 것처럼, 활성층(105)의 농도(두께)가 약 10mg(90-95nm) 경우 10V 이상에서 도핑이 진행되어 활성층(105)이 어두운 불투명한 색으로 변색되고, 흡광도는 500nm 파장의 빛에서 약 1.0의 흡수피크를 가진다.
도 9의 (a)는 각각의 활성층(105)의 농도(두께)에 따른 흡광도의 변화를 하나의 그래프로 나타낸 것으로, 활성층(105)의 농도(두께)가 커질수록 흡광도가 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 활성층(105)의 농도(두께)가 커질수록 더 높은 전압이 요구되고, 변색 및 발광 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 단면도이다.
센서 어레이에 배치되는 적어도 두 개 이상의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서와 동일한 구성을 포함하고 있으므로, 동일한 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.
도 10a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 있어서, 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 이온성 유전체로 이루어진 기판(103), 곡선 또는 원형 형상을 갖도록 패턴화된 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 제 2 전극(106)이 순차적으로 형성되고, 제 2 전극(106)은 활성층(105)으로부터 소정 간격을 두고 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 종래의 아날로그식 물리 센서가 아닌 전기적 에너지에 의해 유도되는 이온의 흐름으로 활성층(105)의 산화/환원 반응을 제어함으로써, 변색 및 발광을 유도하는 디지털 방식의 센서를 포함할 수 있다.
원형 전극 기반의 적어도 두 개 이상의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제 1 전극(104)은 하나의 유닛으로 구성되어 어레이 형태일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 적어도 두 개 이상의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 서로 마주 보도록 배치된 제 1 전극(104) 및 제 2 전극(106)이 하나의 유닛으로 구성되어 어레이 형태로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 전극(104)은 소정 패턴의 곡선 또는 원형 형상을 가질 수 있고, 보다 구체적으로, 제 1 전극(104)은 중공홀을 갖는 원형으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 전극(104)은 활성층(105)에 전압을 인가하는 역할을 하며, 이온성 유전체로 이루어진 기판(103) 상에 전사 공정 또는 프린팅 방법으로 제작될 수 있다. 한편, 제 1 전극(104)의 중공홀은 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 활성층(105)이 이온성 유전체로 이루어진 기판(103) 및 제 1 전극(104)과 접촉하는 형상이라면 가능하다. 예를 들면, 제 1 전극(104)이 일부가 절개된 곡선 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 활성층(105)과 제 2 전극(106) 사이가 이격되도록 지지하는 지지대(107)를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 지지대(107)는 제 2 전극(106)을 지지하여 제 2 전극(106)과 활성층(105)을 소정 간격으로 이격시킬 수 있도록, 제 1 전극(104)과 대응되도록 제 2 전극(106)과 활성층(105) 사이에 형성될 수 있다.
원형 전극 기반의 적어도 두 개 이상의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 활성층(105)은 제 1 전극(104)의 상부면 또는 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 수평방향과 나란하게 연장되도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 활성층(105)은 제 1 전극(104)이 형성된 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 배치된 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 제 2전극(106)을 구성하는 1개의 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 단일 픽셀(pixel)을 형성할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 제 2 전극(106)으로 구성된 단일 픽셀 어레이 형태로 배열될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 단위소자(1개의 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서) 개념에서 용이하게 어레이 구조를 재현할 수 있어, 제조 공정이 단순하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 플렉서블(flexible)한 특성을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)으로 플렉서블한 기판(예; 고분자 또는 탄성고무)을 사용할 수 있다.
특히, 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)으로 사용되는 이온성 유전체의 경우, 이온성 고무를 사용하여 설계하기 때문에 매우 플렉서블한 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 패턴화된 제 1전극(104)으로 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속류가 사용되고, 제 2 전극(106)으로 인듐 주석 산화물(ITO), 탄소나노튜브, 또는 그래핀과 같은 투명전극 물질을 사용하므로, 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 모든 압력 범위에 대하여 민감하게 반응하기에 플렉서블 터치 패널과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 원형 전극(제1 전극)을 도시한 평면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 제 1 전극(104)의 형상에 따라, 제 1 전극(104)의 엣지(edge)에서 발생되는 전기장의 세기가 조절될 수 있다. 엣지는 제 1 전극(104)의 끝단면들을 의미한다.
도 10b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 제 1 전극(104)은 소정 패턴의 곡선 또는 원형 형상을 가짐으로써, 제 1 전극(104)의 엣지에서 발생되는 전기장의 세기를 최적화할 수 있다. 엣지는 제 1 전극(104)의 끝단면들을 의미한다.
도 11a은 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 이미지이고, 도 11b는 발광 모드를 도시한 이미지이고, 도 11c는 변색모드를 도시한 이미지이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 이온에 의한 전기화학적 도핑에 의한 가역반응으로 변색과 발광이 발생될 수 있다.
발광의 경우, 전기화학적 도핑에 의해 제 1 전극(104) 및 제 2 전극에서 활성층(105)의 N-도핑과 P-도핑이 진행되고, 각 영역이 성장되어 접합되는 지점에서 전자와 홀의 재결합에 의해 빛으로 발광되게 된다.
특히, 활성층(105)으로 MEH-PPV를 사용하는 경우, P-도핑이 N-도핑 대비 우세하게 일어나므로, N-도핑이 되는 (-) 전극(예를 들면, 제 1 전극; 104) 계면에서 발광이 발생될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 압력에 의해 터치 지점에서 발광이 발생되는 것을 알 수 있다.
변색의 경우, 전기화학적 도핑에 의해 활성층(105)의 밴드갭이 변화하면서 가시광선 영역에서의 빛에 대한 흡수 파장대가 변화되어 변색을 야기할 수 있다.
특히, 활성층(105)으로 MEH-PPV를 사용하는 경우, P-도핑에 의한 변색(적색에서 투명으로 변색)이 진행될 수 있고, P-도핑이 N-도핑 대비 우세하게 일어나기 때문에, P-도핑이 되는 즉시 시각적으로 변색이 발생될 수 있다.
도 11c를 참조하면, 압력에 의해 터치 지점이 적색에서 투명으로 변색되는 것을 알 수 있다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 단면도이다.
센서 어레이에 배치되는 적어도 두 개 이상의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서와 일부 동일한 구성을 포함하고 있으므로, 동일한 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이와 일부 동일한 구성을 포함하고 있으므로, 동일한 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.
도 12a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 있어서, 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 메쉬 형상을 갖도록 패턴화된 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)이 순차적으로 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 종래의 아날로그식 물리 센서가 아닌 전기적 에너지에 의해 유도되는 이온의 흐름으로 활성층(105)의 산화/환원 반응을 제어함으로써, 변색 및 발광을 유도하는 디지털 방식의 센서를 포함할 수 있다.
도 12a에 도시되어 있지는 않으나, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 제 1 전극(104)의 하부에, 센서 어레이를 지지 또는 보호하기 위한 서브 기판(미도시)을 더 포함할 수 있고, 바람직하게는, 서브 기판은 플렉서블 기판이 사용될 수 있다.
메쉬 전극 기반의 적어도 두 개 이상의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제 1 전극(104)은 하나의 유닛으로 구성되어 어레이 형태일 수 있고, 제 1 전극(104)은 소정 패턴의 메쉬(mesh) 형상을 가질 수 있으며, 제 1 전극(104)을 메쉬 형상으로 형성함으로써 각각의 픽셀을 정의할 수 있다.
또한, 또 다른 전극으로 사용되는 제 2 전극(106)은 센서 어레이의 외부에 별도로 구비될 수 있고, 예를 들면, 제 2 전극(106)은 펜타입 전극이 사용될 수 있다.
제 2 전극(106)은 펜타입 전극으로, 통상의 금속 또는 산화물 전극이 모두 사용가능 하다.
제 2 전극(106)은 외부에서 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)의 상부면에 접촉될 수 있고, 제2 전극(106)이 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)에 접촉되면, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 제 2 전극(106)으로 인한 외부 압력에 의하여 제 2 전극(106)이 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)과 접합되어 제 2 전극(106)이 접합된 영역에 해당하는 활성층(105)에서 변색 및 발광이 발생될 수 있다.
따라서, 제 2 전극(106)으로 사용되는 펜타입 전극이 접합(접촉; touch)되는 부분의 활성층(105)에만 선택적으로 발광 및 변색을 유도할 수 있으므로, 원하는 그림 및 글씨를 표현할 수 있어, 고해상도 발광 및 변색형 터치보드로써 활용이 가능하다.
활성층(105)은 제 1 전극(104)의 상부면 또는 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 수평방향과 나란하게 연장되도록 배치될 수 있고, 실시예에 따라, 활성층(105)은 제 1 전극(104)이 형성된 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)을 센서 어레이의 최상위에 형성(활성층(105)의 상부면)에 형성함으로써, 펜타입 전극인 제 2 전극(106)에 의해 활성층이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.
이온성 유전체로 이루어진 기판(103)은 기판의 역할뿐만 아니라, 활성층(105)의 변색 및 발광을 유도할 수 있는 층으로, 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)은 활성층(105)에 접촉되도록 형성되어 활성층(105)의 변색 및 발광을 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 배치된 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)을 구성하는 1개의 원형 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 단일 픽셀 형성할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 제 1 전극(104), 활성층(105) 및 이온성 유전체로 이루어진 기판(103)으로 구성된 단일 픽셀이 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 메쉬 전극(제1 전극)을 도시한 평면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 제 1 전극(104)의 형상에 따라, 제 1 전극(104)의 엣지에서 발생되는 전기장의 세기가 조절될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 포함되는 제 1 전극(104)은 소정 패턴의 메쉬 형상을 갖도록 형성하여, 사용하고자 하는 터치 보드에 따라 제 1 전극(104)의 엣지에서 발생되는 전기장의 세기를 최적화할 수 있다.
도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이를 도시한 이미지이고, 도 13b는 발광 모드를 도시한 이미지이고, 도 13c는 변색모드를 도시한 이미지이다.
도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 센서 어레이에 포함되는 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는 이온에 의한 전기화학적 도핑에 의해 변색과 발광이 가역적으로 발생(가역반응)될 수 있다.
발광의 경우, 전기화학적 도핑에 의해 제 1 전극(104) 및 제 2 전극(106)에서 활성층(105)의 N-도핑과 P-도핑이 진행되고, 각 영역이 성장되어 접합되는 지점에서 전자와 홀의 재결합에 의해 빛으로 발광되게 된다.
특히, 활성층(105)으로 MEH-PPV를 사용하는 경우, P-도핑이 N-도핑 대비 우세하게 일어나므로, N-도핑이 되는 (-) 전극(예를 들면, 제 1 전극; 104) 계면에서 발광이 발생될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 터치에 의해 터치 지점에서 발광이 발생되는 것을 알 수 있다.
변색의 경우, 전기화학적 도핑에 의해 활성층의 밴드갭이 변화하면서 가시광선 영역에서의 빛에 대한 흡수 파장대가 변화되어 변색을 야기할 수 있다.
특히, 활성층(105)으로 MEH-PPV를 사용하는 경우, P-도핑에 의한 변색(적색에서 투명으로 변색)이 진행될 수 있고, P-도핑이 N-도핑 대비 우세하게 일어나기 때문에, P-도핑이 되는 즉시 시각적으로 변색이 발생될 수 있다.
도 13c를 참조하면, 터치에 의해 터치 지점이 적색에서 투명으로 변색되는 것을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이의 플렉서블 특성을 도시한 이미지이다.
본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 이온성 유전체로 이루어진 기판으로 플렉서블한 기판(고분자 또는 탄성고무)을 사용할 수 있다.
특히, 사용되는 이온성 유전체의 경우, 이온성 고무를 사용하여 설계하기 때문 매우 플렉서블한 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 패턴화된 제 1 전극으로 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속류가 사용되므로, 물질을 사용하므로, 플럭서블한 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬 전극 기반의 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이는 모든 압력 범위에 대하여 민감하게 반응하기에 플렉서블 터치 패널과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
103: 이온성 유전체로 이루어진 기판 104: 제 1 전극
105: 활성층 106: 제 2 전극
107: 지지대

Claims (13)

  1. 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서에 있어서,
    이온성 유전체로 이루어진 기판;
    상기 기판의 상부면에 형성된 제 1 전극;
    상기 제1 전극의 상부면에 형성되고, 상기 기판과 접하도록 형성되며, 유기반도체로 이루어진 활성층;
    상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하되,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 상기 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 상기 제 2 전극이 상기 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생되는 것인, 듀얼모드 멀티 터치 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 상기 제 2 전극에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 전압의 크기에 따라 상기 변색 및 발광의 스위칭 시간을 조절하는 것인, 듀얼모드 멀티 터치 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압이 인가됨에 따라 상기 활성층에 존재하는 유효 이온의 농도가 증가하고,
    상기 활성층은 상기 제1 및 상기 제 2 전극의 계면에서 전기적 이중층이 형성되고, 전압강하에 의하여 도핑이 진행되는 것인, 듀얼모드 멀티 터치 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 소정 패턴의 곡선 또는 원형 형상을 가지며, 상기 활성층은 상기 제 1 전극의 형상의 내측 및 외측을 통해 상기 기판 및 제 1 전극과 접하도록 형성된 것인 듀얼모드 멀티 터치 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성층은 상기 제 1 전극과의 계면에서 N형 도핑 및 제 2 전극과의 계면에서 P형 도핑이 진행되거나, 제 1 전극과의 계면에서 P 형 도핑 및 제 2 전극과의 계면에서 N 형 도핑이 각각 진행되고,
    상기 제 2 전극에서의 P형 도핑 또는 N 형 도핑에 의하여 변색 현상이 발생하는 것인 듀얼모드 멀티 터치 센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 활성층은
    상기 N형 도핑 및 P형 도핑의 접합 지점에서 전자와 정공의 재결합에 의해 발광현상이 발생하는 것인, 듀얼모드 멀티 터치 센서.
  7. 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제작 방법에 있어서,
    이온성 유전체로 이루어진 기판의 상부면에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 및 상기 제 1 전극과 접하도록 상기 제1 전극의 상부면에 유기반도체로 이루어진 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층의 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하되,
    제 1 전극과 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 상기 제 2 전극이 상기 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생되는 것인, 듀얼모드 멀티 터치 센서의 제작 방법.
  8. 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 있어서,
    상기 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는,
    이온성 유전체로 이루어진 기판;
    상기 기판의 상부면에 형성되고, 곡선 또는 원형 형상으로 패턴화된 제 1 전극;
    상기 제1 전극의 상부면에 형성되고, 상기 기판과 접하도록 형성되며, 유기반도체로 이루어진 활성층;
    상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하되,
    상기 제 1 전극과 제 상기 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 상기 제 2 전극에 인가되는 외부 압력에 의하여 상기 제 2 전극이 상기 활성층과 접합되어 변색 및 발광이 발생되는 것인, 센서 어레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서 어레이는 상기 활성층과 상기 제 2 전극 사이가 이격되도록 지지하는 지지대를 더 포함하는 것인, 센서 어레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서 어레이는 플렉서블(flexible)한 것인, 센서 어레이.
  11. 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서가 적어도 두 개 이상 배치된 센서 어레이에 있어서,
    상기 발광 및 변색형 듀얼모드 멀티 터치 센서는,
    메쉬 형상을 갖도록 패턴화된 제 1 전극;
    상기 제1 전극의 상부면에 형성되고, 유기반도체로 이루어진 활성층; 및
    상기 활성층의 상부면에 형성되고, 상기 활성층과 접하도록 형성된 이온성 유전체로 이루어진 기판;
    을 포함하되,
    상기 센서 어레이의 기판의 상부면에 제2 전극이 접합되며,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에는 소정의 전압이 인가된 상태에서, 상기 제 2 전극으로 인한 외부 압력에 의하여 상기 제 2 전극이 상기 기판과 접합되어 상기 제 2 전극이 접합된 영역에 해당하는 활성층에서 변색 및 발광이 발생되는 것인, 센서 어레이.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 펜타입(pen-type) 전극인, 센서 어레이.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 센서 어레이는 플렉서블(flexible)한 것인, 센서 어레이.
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