KR20210055335A - 대면적 이방성 전도체 제조 방법 및 이를 통해 제조된 이방성 전도체를 이용한 감압 소재 어레이 - Google Patents

대면적 이방성 전도체 제조 방법 및 이를 통해 제조된 이방성 전도체를 이용한 감압 소재 어레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메쉬 구조체를 이용하여 대면적 이방성 전도체를 대량 생산할 수 있는 방법과 이를 통해 제조된 감압 소재 어레이에 관한 것으로, 본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법은, 복수개의 관통공이 형성된 메쉬 구조체를 이용하여 메쉬 구조의 관통공에 전도성 구조물을 채워 넣어 대면적 이방성 전도체를 제조하는 것을 특징으로 하며, 메쉬 구조체를 이용하여 제조된 대면적 이방성 전도체의 상하에 전극을 부착하여 감압 소재 어레이를 형성함으로써, 분해능이 높은 대면적의 감압 센서를 대량으로 생산할 수 있는 장점이 있다.

Description

대면적 이방성 전도체 제조 방법 및 이를 통해 제조된 이방성 전도체를 이용한 감압 소재 어레이 {Manufacturing Method For Large Area Anisotropic Electrical Conductor and Pressure Sensing Material Array Therefrom}
본 발명은 대면적 이방성 전도체 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메쉬를 이용하여 대면적 이방성 전도체를 대량 생산할 수 있는 방법과 이를 통해 제조된 감압 소재 어레이에 관한 것이다.
감압 소재는 접촉으로부터 압력 정보를 추출할 수 있는 소재로서, 종래의 대면적 감압 소재 생산 방법은 크게 섬유를 뽑아낸 후 감압 소재로 코팅하는 방식과, 롤 투 롤 공정을 이용하여 컨베이어 벨트를 통해 제작하는 방식과, 스크린 프린팅 기술을 이용하여 생산하는 방식 등이 사용되고 있다.
하지만, 섬유를 뽑아낸 후 감압 소재를 코팅하는 방식은 코팅하는 과정에서 많은 시간이 필요하여 대량생산에 한계가 있고, 롤 투 롤 공정을 이용하여 대면적의 감압 소재를 생산하기 위해서는 롤 투 롤 공정에 사용되는 장비들이 생산하고자 하는 소재의 면적에 대응하여 크기가 커져야 하는 문제가 있으며, 스크린 프린팅 기술을 이용하여 감압 소재를 생산하는 방식은 프린팅 소재의 점도와 특성에 영향을 받아 소재 선정이 제한될 뿐만 아니라, 미세패턴 제작 시 소재의 점도에 영향을 받기 때문에 제작되는 감압 소재가 높은 공간 분해능을 갖기 어렵고, 제작할 수 있는 감압 소재의 면적 크기가 스크린 프린팅 기기의 크기에 영향을 받는 한계를 가지고 있다.
따라서, 종래의 제조 방법의 한계를 극복하여 대면적의 이방성 전도체를 대량으로 생산하고 이를 통해 높은 분해능을 갖는 대면적 감압 소재를 제조하는 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.
일본등록특허공보 제1993-226054호 (1993.09.03. 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 생산 시설의 크기를 최소화 한 상태에서 감압 소재 어레이로 사용될 수 있는 대면적 이방성 전도체를 대량 생산 가능한 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 대면적 이방성 전도체 생산에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 크로스 토크(cross-talk)를 최소화 하여 높은 공간 분해능을 가질 수 있는 대면적 이방성 전도체 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 보다 높은 내구성을 가질 수 있는 대면적 이방성 전도체를 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법은, 복수개의 관통공이 형성된 메쉬 구조체를 준비하는 메쉬 구조 준비 단계(S100); 상기 메쉬 구조 준비 단계(S100)에서 준비된 메쉬 구조체를 비전도성 물질로 코팅하는 메쉬 코팅 단계(S200); 메쉬 구조체의 관통공 상에 전도성 물질을 채워 전도성 구조물을 형성하는 구조물 형성 단계(S300); 및 구조체 표면의 전도체를 노출시키는 전도체 노출 단계(S500);를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 메쉬 구조 준비 단계(S100)는, 복수개의 홀이 관통공을 형성하도록 복수개의 홀이 천공된 메쉬 구조체를 적층하여 메쉬 적층체를 준비할 수 있다.
이 경우, 상기 구조물 형성 단계(S300) 이후에, 메쉬 적층체의 최상측과 최하측에 배치된 메쉬 구조체를 제거하는 전도체 구조 형성 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 메쉬 구조체 적층시 양측의 모서리에 간격 유지부를 형성하여 메쉬 구조체 간의 접촉을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메쉬 구조체를 비전도성 용액에 담갔다 빼는 제1 디핑단계, 상기 관통공에 위치된 비전도성 용액을 제거하는 구조물 수용 공간 확보단계, 및 상기 메쉬 구조체를 감싸는 비전도성 용액을 경화시켜 비전도성 벽면을 형성하는 제1 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조물 형성 단계(S300)는, 비전도성 벽면이 형성된 메쉬 구조체를 전도성 용액에 담갔다 빼는 제2 디핑단계 및 상기 관통공에 위치된 전도성 용액을 경화시켜 전도성 구조물을 형성하는 제2 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조된 대면적 이방성 전도체는 복수개의 관통공이 형성된 메쉬 구조체, 및 상기 관통공 상에 채워진 전도체를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 전도체는, 폴리머-나노입자 복합재, 나노입자가 코팅된 다공성 폴리머, 또는 나노입자가 정렬된 폴리머 복합재인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도체는 평면, 오목 표면 또는 볼록 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 대면적 이방성 전도체의 상부와 하부에 전극판을 배치하여 압력을 감지하는 감압 소재 어레이를 형성할 수 있다.
본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법은, 메쉬 구조체의 코팅과 전도성 구조물 형성이 디핑 방식으로 이루어지므로, 넓은 면적을 가지는 이방성 전도체를 제조할 경우 이방성 전도체의 면적에 대응하여 제조장치의 크기가 커지는 문제를 해결 가능한 장점이 있다.
또한, 메쉬 구조체가 각각의 전도성 구조물을 서로 격리하므로 전도성 구조물 간의 크로스 토크(cross-talk)를 줄일 수 있고, 대면적 이방성 전도체를 이용하여 제작되는 감압 소재 어레이의 공간 분해능을 극대화 가능한 장점이 있다.
그리고, 대면적 이방성 전도체를 이용하여 감압 소재 어레이 제작 시 대면적 이방성 전도체의 메쉬 구조체가 보강재 역할을 수행 하여, 감압 소재 어레이의 내구성을 크게 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법의 순서도
도 2는 본 발명을 통해 제조된 대면적 이방성 전도체의 사시도
도 3은 본 발명의 메쉬 구조 준비 단계를 설명하기 위한 개념도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 메쉬 코팅 단계를 설명하기 위한 개념도
도 7 및 도 8은 본 발명의 메쉬 코팅 단계를 설명하기 위한 개념도
도 9 및 도 10은 본 발명의 전도체 구조 형성 단계를 설명하기 위한 개념도
도 11은 본 발명의 전도체 노출 단계를 설명하기 위한 개념도
도 12는 본 발명을 통해 제조된 이방성 전도체를 이용한 감압 소재 어레이의 사시도
도 13은 본 발명의 감압 소재 어레이의 압력에 대한 단면 변화를 나타낸 개념도
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 통해 이방성 전도체를 형성하는 방법을 나타낸 개념도
도 15는 다른 방법으로 제조된 감압 소재 어레이와 본 발명에 의해 제조된 감압 소재 어레이의 비교 사시도
도 16은 본 발명의 감압 소재 어레이의 다양한 변형예를 나타낸 개념도
본 발명의 구체적인 실시예와 특징에 대해 첨부된 도면을 통해 자세히 설명한다. 그러나 본 발명은 도면과 구체적인 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대면적 이방성 전도체 제조 방법과, 이를 통해 제조된 대면적 이방성 전도체(1000)에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 대면적 이방성 전도체(1000)의 사시도를 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법은, 복수 개의 관통공이 형성된 메쉬 구조체를 준비하는 메쉬 구조 준비 단계(S100), 메쉬 구조 준비 단계(S100)에서 준비된 메쉬 구조체를 비전도성 물질로 코팅하는 메쉬 코팅 단계(S200), 메쉬 구조체의 관통공 상에 전도성 물질을 채워 전도성 구조물을 형성하는 구조물 형성 단계(S300)와, 메쉬 적층체의 최상측과 최하측에 배치된 메쉬 구조체를 제거하는 전도체 구조 형성 단계(S400) 및 구조체 표면의 전도체를 노출시키는 전도체 노출 단계(S500)를 포함하여 구성된다.
각 단계에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 먼저 본 발명의 메쉬 구조 준비 단계(S100)는 복수개의 홀이 천공된 메쉬 구조체를 준비하는 단계이다. 일례로 복수개, 바람직하게는 3개의 메쉬 구조체가 적층되어 메쉬 적층체를 형성하는 것이 좋으나, 필요에 따라 3개 이상의 메쉬 구조체가 적층될 수도 있고, 2개의 메쉬 구조체를 적층하여 제조할 수 있다. 먼저 복수 개의 메쉬 구조체를 적층하여 이방성 전도체를 제조하는 방법에 대해 설명하고, 1개의 메쉬 구조체를 이용하여 이방성 전도체를 형성하는 다른 실시예에 대해서 설명한다.
다음으로 메쉬 코팅 단계(S200)에서는 폴리디메틸실록산(PDMS)과 같은 비전도성 용액으로 적층된 메쉬 구조체를 코팅하여 각각의 관통공을 서로 격리시키게 되며, 후속되는 구조물 형성 단계(S300)에서 서로 격리된 각각의 관통공 상에 전도성을 가지는 구조물을 채워 넣음으로써 인가되는 전류가 전도성 구조물을 통해 일정 방향으로 흐를 수 있게 되며, 전도체 구조 형성 단계(S400)에서 최상측과 최하측에 배치된 메쉬 구조체를 제거하여 전도성 구조물이 서로 전기적으로 이격되어 형성되게 된다.
본 발명의 메쉬 코팅 단계(S200)는 세부적으로 제1 디핑단계, 수용 공간 확보단계, 제1 경화단계를 포함하여 구성될 수 있고, 메쉬 코팅 단계(S300)는 제2 디핑단계, 제2 경화단계, 전도성 구조물 배열 결정단계를 포함하여 구성될 수 있으며, 전도체 구조 형성 단계(S400)는 상부 메쉬 제거단계, 하부 메쉬 제거단계를 포함할 수 있다. 이하에서는 개념도를 활용하여 각 단계에 대해 좀 더 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 메쉬 구조 준비 단계(S100)를 나타낸 개념도로서, 3장의 메쉬 구조체를 적층하는 실시예를 도시하고 있다. 도 3을 참조하면 본 발명의 메쉬 구조 준비 단계(S100)는 메쉬 구조체(100A)를 적층하여 메쉬 적층체(100)를 형성하는 단계로, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 복수 개의 홀(110A)이 형성된 메쉬 구조체(100A)를 상하 방향으로 적층하면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 적층된 복수 개의 홀(110A)이 연통되어 관통공(110)을 형성하는 메쉬 적층체(100)가 형성된다. 이때, 메쉬 적층체(100)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 서로 인접한 메쉬 구조체(100A)의 가장자리가 밀착되는 구조일 수 있으나, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 메쉬 구조체(100A)의 가장자리에 간격 유지부(120A)가 형성되어 메쉬 구조체(100A) 간의 접촉이 최소화 되는 형태로 적층될 수 있으며, 간격 유지부(120A)를 통해 메쉬 구조체(100A)가 서로 일정거리 이격 배치될 경우 메쉬 구조체(100A) 사이에 공간이 형성되어 후속 메쉬 코팅 단계(S200)에서 비전도성 물질이 빈 공간을 채울 수 있으며, 이를 통해 전도체 구조 형성 단계(S400)에서 상측과 하측에 위치된 메쉬 구조체(100A)를 보다 쉽게 제거할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 메쉬 코팅 단계(S200)의 세부 단계를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면 본 발명의 메쉬 코팅 단계(S200)는 도 4와 같이 메쉬 적층체(100)를 비전도성 용액에 담갔다 빼는 제1 디핑단계와, 도 5와 같이 상기 관통공(110)에 삽입된 비전도성 용액을 제거하는 구조물 수용 공간 확보단계와, 도 6과 같이 메쉬 적층체(100)를 감싸는 비전도성 용액을 경화시켜 비전도성 벽면(200)을 형성하는 제1 경화단계를 포함하여 형성된다. 보다 상세히 설명하면, 상기 제1 디핑단계에서는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 PDMS와 같은 비전도성 용액(1)이 담겨 있는 탱크(2) 상에 메쉬 적층체(100)를 담갔다 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 빼내게 되며, 이를 통해 메쉬 적층체(100)의 표면이 비전도성 용액(1)으로 코팅된다. 이때, 상기 관통공(110) 상에 비전도성 용액(1)이 채워질 경우 후속 단계에서 관통공(110) 상에 전도성 구조물을 채워 넣을 수 없으므로, 관통공(110) 상에 전도성 구조물을 수용할 수 있는 수용 공간을 확보하는 것이 필요하다.
수용 공간 확보단계는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 디핑단계를 통해 관통공(110)에 비전도성 용액(1)이 채워진 메쉬 적층체(100)에 공기를 불어 넣어 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 관통공(110) 상에 삽입된 비전도성 용액(1)을 제거하는 단계이다. 도면에는 도시되지 않았지만 메쉬 적층체(100)에 코팅된 비전도성 용액(1)은 제1 경화단계를 통해 경화되어 메쉬 적층체(100)를 감싸는 비전도성 벽면(200)을 형성하며, 도 6은 비전도성 벽면(200)으로 감싸인 메쉬 적층체(100)의 단면을 도시하고 있다. 도 6의 단면도에서와 같이 비전도성 벽면(200)은 메쉬 적층체(100)를 형성하는 메쉬 구조체(100A)를 감싸는 형태일 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 간격유지부(120A)에 메쉬 구조체(100A)가 의해 서로 일정거리 이격 배치될 경우 비전도성 벽면(200)이 메쉬 구조체(100A) 사이에 형성된 빈 공간을 채워줄 수도 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 전도체 구조 형성 단계(S300)의 세부 단계를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면 본 발명의 전도체 구조 형성 단계(S300)는 비전도성 벽면(200)이 형성된 메쉬 적층체(100)를 전도성 용액(2)에 담갔다 빼는 제2 디핑단계와, 상기 관통공(110)에 위치된 전도성 용액을 경화시켜 전도성 구조물을 형성하는 제2 경화단계를 포함할 수 있다. 제2 디핑단계는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 폴리디메틸실록산(PDMS)과 탄소 나노튜브를 혼합하여 만든 전도성 용액(2)에 비전도성 벽면(200)으로 코팅된 메쉬 적층체(100)를 담근 후, 일정 시간 후 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 빼내는 단계이다. 제2 디핑단계를 통해 관통공(110) 상에 전도성 용액을 채운 후, 후속의 제2 경화단계를 통하여 관통공(110)에 채워진 전도성 용액을 경화시켜 주면 전도성 용액(2)이 경화되어 전도성 구조물(300)을 형성하게 되는 것이다.
제2 디핑단계를 거치게 되면 비전도성 벽면(200)으로 코팅된 메쉬 적층체(100)의 표면이 전도성 용액(2)에 의해 코팅되고, 제2 경화단계를 통해 전도성 용액(2)을 경화시키면 도 8의 (a) 사시도에 도시된 바와 같이 비전도성 벽면(200)의 외부를 전도성 구조물(300)이 감싸는 형태의 구조물이 형성된다. 도 8의 (b)는 비전도성 벽면(200)의 외부를 전도성 구조물(300)이 감싸는 형태의 구조물의 단면을 도시한 것으로, 후속 전도체 구조 형성 단계(S400)를 통해 최상층과 최하층의 메쉬 구조체(100A)를 제거하게 된다.
도 9는 본 발명의 전도체 구조 형성 단계(S400)의 세부 단계를 설명하기 위한 개념도이다. 앞서 설명한 바와 같이 구조물 형성 단계(S300)를 거치면 도 8의 (b)에서와 같이 전도성 구조물(300)이 비전도성 벽면(200)을 감싸고 있는 형태의 구조물이 형성되며, 이러한 형태는 각각의 관통공(110)에 위치된 전도성 구조물(300)이 비전도성 벽면(200)을 감싸고 있는 전도성 구조물(300)에 의해 서로 연결되어 이방성 전도체를 형성하지 못하게 되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 중심측에 위치된 최상측에 위치된 메쉬 구조체(100A)를 뜯어내는 상부 메쉬 제거단계와, 최하측에 위치된 메쉬 구조체(100A)를 뜯어내는 하부 메쉬 제거단계를 통해 최외곽에 배치된 메쉬 구조체를 제거하게 되고, 이를 통해 최상측, 최하측에 배치된 메쉬 구조체의 프레임과 연결되어 있던 전도성 구조물이 함께 제거되어, 도 10과 같이 관통공(110) 상에 위치된 전도성 구조물(300)이 중앙에 배치되어 있던 메쉬 구조체에 의해 지지된 형태의 이방성 전도체가 형성되는 것이다. 즉 각각의 관통공(110) 상에 위치된 전도성 구조물(300)은 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 중앙에 위치되어 있던 메쉬 구조체(100A)에 의해 지지되어 서로 격리 배치되며, 이때의 단면 형상은 도 10의 (b)에 도시된 바와 메쉬 구조체(100A)를 비전도성 벽면(200)이 감싸는 구조를 가지는 비전도성 구조물에 사이에 전도성 구조물(300)이 구획 배치되는 형태를 갖게 된다.
도 11은 본 발명의 대면적 이방성 전도체 제조 방법의 마무리 공정인 전도체 노출 단계(S500)를 도시하고 있다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 전도체 노출 단계(S500)는 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 제작된 대면적 이방성 전도체(M)를 TBAF-DMF 혼합 용액과 같은 폴리머 용제(4)에 담갔다가 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 빼내는 제3 디핑단계와, 제3 디핑단계를 거친 대면적 이방성 전도체의 표면을 경화하는 제3 경화단계를 포함하여 형성된다.
도 12는 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 대면적 이방성 전도체 상부와 하부에 상부 전극(410)과 하부 전극(420)의 전극(400)을 결합하여 감압 소재 어레이(PA)를 형성한 사시도를 나타내며, 도 13은 본 발명의 감압 소재 어레이(PA)가 외력에 대응하여 변화되는 단면 구조를 도시하고 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 본 발명의 외부에서 가해지는 압력에 따라 , 감압 소재의 길이, 단면적, 비저항이 변화됨에 따라 저항이 변화되어 통과하는 전류의 크기가 변화되는 것을 이용하는 소재로, 압력에 대응하여 변화되는 전류 신호 변화를 통해 압력이 인가되는 위치와 세기를 측정 가능하며, 이러한 감압 소재의 경우 전류가 지정된 일정 방향으로 흐르고, 전류가 통과하는 소재가 외력에 대응하여 변형 가능한 일정 이상의 탄성력을 가지면 충분하므로, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 대면적 이방성 전도체 제조 방법을 통해 제조된 대면적 이방성 전도체(1000)의 상부와 하부에 전극(400)을 위치시켜, 감압 소재 어레이(PA)를 형성 가능한 것이다.
도 13을 참조하여 본 발명의 대면적 이방성 전도체(1000)를 이용하여 제조된 감압 소재 어레이(PA)의 작동을 설명하면, 외력을 받지 않을 시 전류가 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 전도성 구조물(300)을 통해 미세 전류가 하부 전극(410)에서 상부 전극(420)으로 흐르게 되나, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 상, 하부의 전극판에 가해지는 압력이 증가하면 전도성 구조물(300)과 하부 전극(410) 및 상부 전극(420)의 접촉 면적이 늘어나게 되어 전류의 흐름이 증가되며, 또한 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이 하부 전극(410)과 상부 전극(420) 간의 거리가 짧아질수록 전류 흐름이 강해지게 된다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 1개의 메쉬 구조체를 이용하여 이방성 전도체를 형성하는 방법을 개념적으로 도시하고 있다. 도 14를 참조하면, 1개의 메쉬 구조체를 이용하여 이방성 전도체를 형성하는 방법은 메쉬 구조체(100A)를 전도성 용액(2)에 침지하는 단계, 전도성 용액(2)이 메쉬 구조의 내부에 채워진 메쉬 구조체(100A)를 경화하는 단계, 메쉬 구조체(100A)의 표면에 부착된 비전도체를 제거하여 전도체를 노출하는 전도체 노출 단계를 포함하여 구성된다.
도 15는 본 발명을 통해 제조된 감압 소재 어레이와, 타 방법으로 제조된 감압 소재 어레이의 사시도를 나타낸다. 도 15(a)는 메쉬 구조없이 스핀코팅으로 감압물질을 제작한 이후 폴리머 용제를 이용하여 표면의 전도물질을 노출시킨 감압 소재 어레이이고, 도 15(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 1개의 메쉬 구조체를 이용하여 형성된 이방성 전도체로 제작된 감압 소재 어레이이고, 도 15(c)는 본 발명의 일실시예에 따라 3개의 메쉬 구조체를 적층하여 형성된 이방성 전도체로 제작된 감압 소재 어레이를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 감압 소재 어레이의 다양한 변형예를 나타낸 것으로, 전도체의 종류를 폴리머-나노입자 복합재(Polymer-nanoparticle composite), 나노입자가 코팅된 다공성 폴리머(Porous polymer & nanoparticle coating), 또는 나노입자가 정렬된 폴리머 복합재(Polymer & aligned nanoparticle composite)로 다양하게 사용할 수 있으며, 전도체의 종류를 변경함으로써 용도와 사용조건에 적합한 감압 소재 어레이를 제조할 수 있다. 또한, 메쉬 구조체를 코팅하는 과정에서, 또는 별도의 식각 공정을 통해 메쉬 상의 전도체 표면 형태를 변경할 수 있다. 일례로 친수성(hydrophilic) 메쉬 구조를 통해 오목 표면을 형성하거나, 소수성(hydrophobic) 메쉬 구조를 통해 볼록 표면을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이 메쉬 표면의 표면 처리를 통해 감도를 변경하거나 센서의 표면 질감을 다양하게 변경하는 것도 가능하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 비전도성 용액 2 : 전도성 용액
3 : 전도성 물질 4 : 폴리머 용제
100A : 메쉬 구조체 100 : 메쉬 적층체
110A : 홀 110 : 관통공
120A : 간격 유지부
200 : 비전도성 벽면
300 : 전도성 구조물
400 : 전극
410 : 상부 전극 420 : 하부 전극
1000 : 이방성 전도체
M : 대면적 이방성 전도체 PA : 감압 소재 어레이
S100 : 메쉬 구조 준비 단계
S200 : 메쉬 코팅 단계
S300 : 구조물 형성 단계
S400 : 전도체 구조 형성 단계
S500 : 전도체 노출 단계

Claims (10)

  1. 복수개의 관통공이 형성된 메쉬 구조체를 준비하는 메쉬 구조 준비 단계(S100);
    상기 메쉬 구조 준비 단계(S100)에서 준비된 메쉬 구조체를 비전도성 물질로 코팅하는 메쉬 코팅 단계(S200);
    메쉬 구조체의 관통공 상에 전도성 물질을 채워 전도성 구조물을 형성하는 구조물 형성 단계(S300); 및
    구조체 표면의 전도체를 노출시키는 전도체 노출 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메쉬 구조 준비 단계(S100)는,
    복수개의 홀이 관통공을 형성하도록 복수개의 홀이 천공된 메쉬 구조체를 적층하여 메쉬 적층체를 준비하는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구조물 형성 단계(S300) 이후에,
    메쉬 적층체의 최상측과 최하측에 배치된 메쉬 구조체를 제거하는 전도체 구조 형성 단계(S400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메쉬 구조체 적층시 양측의 모서리에 간격 유지부를 형성하여 메쉬 구조체 간의 접촉을 최소화하는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 메쉬 코팅 단계(S300)는,
    상기 메쉬 구조체를 비전도성 용액에 담갔다 빼는 제1 디핑단계,
    상기 관통공에 위치된 비전도성 용액을 제거하는 구조물 수용 공간 확보단계, 및
    상기 메쉬 구조체를 감싸는 비전도성 용액을 경화시켜 비전도성 벽면을 형성하는 제1 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구조물 형성 단계(S300)는,
    비전도성 벽면이 형성된 메쉬 구조체를 전도성 용액에 담갔다 빼는 제2 디핑단계 및
    상기 관통공에 위치된 전도성 용액을 경화시켜 전도성 구조물을 형성하는 제2 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제3항에 의해 제조된 대면적 이방성 전도체로서,
    복수개의 관통공이 형성된 메쉬 구조체, 및
    상기 관통공 상에 채워진 전도체를 포함하는, 대면적 이방성 전도체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전도체는,
    폴리머-나노입자 복합재, 나노입자가 코팅된 다공성 폴리머, 또는 나노입자가 정렬된 폴리머 복합재인 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전도체는 평면, 오목 표면 또는 볼록 표면을 갖는 것을 특징으로 하는, 대면적 이방성 전도체.
  10. 제1항 또는 제3항에 의해 제조된 대면적 이방성 전도체; 및
    상기 대면적 이방성 전도체의 상부와 하부에 배치되는 전극판을 포함하는, 감압 소재 어레이.
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