KR20220040676A - Pressure sensor including aligned carbon nanotube sheet and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20220040676A
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Abstract

A pressure sensor including a carbon nanotube sheet comprises a first substrate, a first electrode, a second electrode, a carbon nanotube sheet, a second substrate, and a third electrode. The first electrode is arranged on the first substrate. The second electrode is arranged on the first substrate and is separated from the first electrode in a first direction. The carbon nanotube sheet is arranged on the first substrate and is arranged between the first electrode and the second electrode. The second electrode faces the first substrate. The third electrode is arranged between the first substrate and the second substrate, comes in contact with the second substrate, and is arranged on an area overlapped with the carbon nanotube sheet. The carbon nanotube sheet includes a plurality of carbon nanotube springs extended in a second direction different from the first direction.

Description

정렬된 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서 및 이를 제조하는 방법 {PRESSURE SENSOR INCLUDING ALIGNED CARBON NANOTUBE SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}PRESSURE SENSOR INCLUDING ALIGNED CARBON NANOTUBE SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 압력 센서 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되는 카본 나노튜브 스트링 및 상기 카본 나노튜브 스트링과 마주보는 제3 전극을 이용한 압력 센서 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a pressure sensor using a carbon nanotube string disposed between a first electrode and a second electrode and a third electrode facing the carbon nanotube string, and It relates to a method of manufacturing it.

최근 모바일 디바이스, 사물인터넷의 급격한 발전은 웨어러블 전자 소자, 전자 피부, 소프트 로보틱스, 헬스 케어 등에 응용할 수 있는 고성능 센서의 구현을 요구하고 있어, 투명하고 유연한 소재를 이용하여 다양한 센서를 만드는 연구가 진행되고 있다. The recent rapid development of mobile devices and the Internet of Things requires the implementation of high-performance sensors that can be applied to wearable electronic devices, electronic skin, soft robotics, and healthcare. there is.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0125903호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0125903 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0114918호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0114918

본 발명이 이루고자 하는 목적은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치되는 카본 나노튜브 스트링 및 상기 카본 나노튜브 스트링과 마주보는 제3 전극을 이용한 압력 센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a pressure sensor using a carbon nanotube string disposed between a first electrode and a second electrode and a third electrode facing the carbon nanotube string.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 상기 압력 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the pressure sensor.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서는 제1 기판, 제1 전극, 제2 전극, 카본 나노튜브 시트, 제2 기판 및 제3 전극을 포함한다. 상기 제1 전극은 상기 제1 제1 기판 상에 배치된다. 상기 제2 전극은 상기 제1 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 제1 방향으로 이격된다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치된다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 마주본다. 상기 제3 전극은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제2 기판에 접촉하며, 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 배치된다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들을 포함한다.A pressure sensor including a carbon nanotube sheet according to an embodiment for realizing the object of the present invention includes a first substrate, a first electrode, a second electrode, a carbon nanotube sheet, a second substrate, and a third electrode. include The first electrode is disposed on the first first substrate. The second electrode is disposed on the first substrate and is spaced apart from the first electrode in a first direction. The carbon nanotube sheet is disposed on the first substrate, and disposed between the first electrode and the second electrode. The second substrate faces the first substrate. The third electrode is disposed between the first substrate and the second substrate, is in contact with the second substrate, and is disposed in a region overlapping the carbon nanotube sheet. The carbon nanotube sheet includes a plurality of carbon nanotube strings extending in a second direction different from the first direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a first spacer and a second spacer disposed between the first substrate and the second substrate may be further included.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 제1 전극의 외곽에 배치될 수 있다. 상기 제2 스페이서는 상기 제2 전극의 외곽에 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first spacer may be disposed outside the first electrode. The second spacer may be disposed outside the second electrode.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 제1 전극과 중첩하여 배치될 수 있다. 상기 제2 스페이서는 상기 제2 전극과 중첩하여 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first spacer may be disposed to overlap the first electrode. The second spacer may be disposed to overlap the second electrode.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극과 중첩하여 배치될 수 있다. 상기 제2 스페이서는 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 중첩하여 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first spacer may be disposed to overlap the first electrode and the third electrode. The second spacer may be disposed to overlap the second electrode and the third electrode.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 상기 카본 나노튜브 시트, 상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서는 투명한 재질을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first substrate, the second substrate, the first electrode, the second electrode, the third electrode, the carbon nanotube sheet, the first spacer, and the second spacer include: It may include a transparent material.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first electrode, the second electrode, and the third electrode may include indium tin oxide (ITO).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 카본 나노튜브를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first electrode, the second electrode, and the third electrode may include carbon nanotubes.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 기판 상에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극이 상기 카본 나노튜브 스트링들에 접촉할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when pressure is applied on the second substrate, the third electrode may contact the carbon nanotube strings.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 기판 상에 압력이 인가되면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 신호를 측정하여 상기 압력이 센싱될 수 있다.In an embodiment of the present invention, when a pressure is applied on the second substrate, the pressure may be sensed by measuring signals of the first electrode and the second electrode.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 기판 상에 가해지는 압력이 증가하면, 상기 압력 센서의 저항이 감소할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the pressure applied on the second substrate increases, the resistance of the pressure sensor may decrease.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판 상에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극이 상기 카본 나노튜브 스트링들에 접촉할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when a pressure is applied on the first substrate, the third electrode may contact the carbon nanotube strings.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second direction may be perpendicular to the first direction.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서의 제조 방법은 카본 나노튜브 포레스트로부터 일방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들을 제1 기판 상에 형성하는 단계, 상기 제1 기판 상에 제1 전극 및 상기 제1 전극과 제1 방향으로 이격되는 제2 전극을 형성하는 단계 및 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 제3 전극이 형성된 제2 기판을 상기 제1 기판과 마주보게 배치하는 단계를 포함한다. 상기 제3 전극은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제2 기판에 접촉한다. 상기 카본 나노튜브 스트링들은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장된다.In a method for manufacturing a pressure sensor including a carbon nanotube sheet according to an embodiment for realizing another object of the present invention, a plurality of carbon nanotube strings extending in one direction from a carbon nanotube forest are formed on a first substrate. forming a first electrode and a second electrode spaced apart from the first electrode in a first direction on the first substrate; and disposing a substrate to face the first substrate. The third electrode is disposed between the first substrate and the second substrate, and is in contact with the second substrate. The carbon nanotube strings extend in a second direction different from the first direction.

본 발명에 따른 카본 나노튜브 시트를 포함하는 상기 압력 센서는 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 카본 나노튜브 스트링 및 상기 카본 나노튜브 스트링과 중첩되는 제3 전극을 포함한다. The pressure sensor including the carbon nanotube sheet according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, a carbon nanotube string disposed between the first electrode and the second electrode, and a second electrode overlapping the carbon nanotube string. Includes 3 electrodes.

상기 압력 센서는 병렬 방향으로 정렬된 카본 나노튜브 스트링들을 갖는 카본 나노튜브 시트를 포함한다. 상기 카본 나노튜브 스트링들은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 연장 방향과 대체로 평행하게 연장되어, 상기 압력 센서에 압력이 가해지지 않을 때, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에서 측정되는 상기 압력 센서의 저항은 큰 저항을 갖는다. The pressure sensor includes a carbon nanotube sheet having carbon nanotube strings aligned in a parallel direction. The carbon nanotube strings extend substantially parallel to the extending directions of the first electrode and the second electrode, and the pressure measured by the first electrode and the second electrode when no pressure is applied to the pressure sensor. The resistance of the sensor has a large resistance.

반면, 상기 압력 센서에 압력이 가해지면, 상기 카본 나노튜브 스트링과 상기 제3 전극의 거리가 가까워질 수 있다. 상기 압력 센서에 압력이 가해져, 상기 카본 나노튜브 스트링과 상기 제3 전극이 접촉하게 되면 상기 압력 센서의 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에서 측정되는 상기 압력 센서의 저항이 감소한다. 상기 저항을 기초로 상기 압력의 크기를 측정할 수 있다.On the other hand, when pressure is applied to the pressure sensor, the distance between the carbon nanotube string and the third electrode may become close. When pressure is applied to the pressure sensor and the carbon nanotube string and the third electrode come into contact, the resistance of the pressure sensor measured by the first electrode and the second electrode of the pressure sensor decreases. The magnitude of the pressure may be measured based on the resistance.

상기 압력 센서는 전체적으로 투명하고 유연한 재질을 가질 수 있다. 상기 투명하고 유연한 압력 센서는 웨어러블 특성을 포함하는 모바일 디바이스, 사물 인터넷에 적용할 수 있는 다양한 형태의 고성능 센서 소자에 활용이 가능하다.The pressure sensor may have a transparent and flexible material as a whole. The transparent and flexible pressure sensor can be used in various types of high-performance sensor elements applicable to mobile devices including wearable characteristics and the Internet of Things.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 제1 기판, 제1 전극, 제2 전극, 카본 나노튜브 시트를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 압력 센서의 제2 기판, 제3 전극, 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 압력 센서를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 카본 나노튜브 시트를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 카본 나노튜브의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 도 1의 압력 센서의 등가회로도이다.
도 7은 도 1의 압력 센서에 가해지는 압력 및 출력 전압을 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1의 압력 센서에 압력이 가해질 때의 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 1의 압력 센서를 제조하는 방법을 나타내는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 나타내는 단면도이다.1 is a perspective view illustrating a first substrate, a first electrode, a second electrode, and a carbon nanotube sheet of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a second substrate, a third electrode, a first spacer, and a second spacer of the pressure sensor of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view illustrating the pressure sensor of FIG. 1 .
Fig. 4 is a view showing the carbon nanotube sheet of Fig. 1;
FIG. 5 is an enlarged view of part A of the carbon nanotube of FIG. 4 .
6 is an equivalent circuit diagram of the pressure sensor of FIG. 1 .
FIG. 7 is a graph illustrating pressure and output voltage applied to the pressure sensor of FIG. 1 .
8 is a graph illustrating a change in resistance when pressure is applied to the pressure sensor of FIG. 1 .
9A to 9D are diagrams illustrating a method of manufacturing the pressure sensor of FIG. 1 .
10 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention may be embodied in various forms and the text It should not be construed as being limited to the embodiments described in .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Other expressions describing the relationship between elements, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted to have meanings consistent with the context of the related art, and are not to be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. .

한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, when a certain embodiment can be implemented differently, functions or operations specified in a specific block may occur in a different order from that specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may be performed substantially simultaneously, or the blocks may be performed in reverse according to a related function or operation.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 제1 기판, 제1 전극, 제2 전극, 카본 나노튜브 시트를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 압력 센서의 제2 기판, 제3 전극, 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1의 압력 센서를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 1의 카본 나노튜브 시트를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 카본 나노튜브의 A 부분을 확대한 도면이다.1 is a perspective view illustrating a first substrate, a first electrode, a second electrode, and a carbon nanotube sheet of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view illustrating a second substrate, a third electrode, a first spacer, and a second spacer of the pressure sensor of FIG. 1 . 3 is a cross-sectional view illustrating the pressure sensor of FIG. 1 . FIG. 4 is a view showing the carbon nanotube sheet of FIG. 1 . FIG. 5 is an enlarged view of part A of the carbon nanotube of FIG. 4 .

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 압력 센서는 제1 기판(100), 제1 전극(210), 제2 전극(220), 카본 나노튜브 시트, 제3 전극(310) 및 제2 기판(400)을 포함한다. 1 to 5 , the pressure sensor includes a first substrate 100 , a first electrode 210 , a second electrode 220 , a carbon nanotube sheet, a third electrode 310 , and a second substrate ( 400) is included.

상기 제1 전극(210)은 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(210)은 도전성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(210)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(210)은 은을 포함할 수 있다.The first electrode 210 may be disposed on the first substrate 100 . The first electrode 210 may include a conductive material. For example, the first electrode 210 may include a metal. For example, the first electrode 210 may include silver.

상기 제2 전극(220)은 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 도전성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(220)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(220)은 은을 포함할 수 있다.The second electrode 220 may be disposed on the first substrate 100 . The second electrode 220 may include a conductive material. For example, the second electrode 220 may include a metal. For example, the second electrode 220 may include silver.

상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 제1 방향으로 이격될 수 있다. The second electrode 220 may be disposed to be spaced apart from the first electrode 210 . The second electrode 220 may be spaced apart from the first electrode 210 in a first direction.

상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 포함할 수 있다. The carbon nanotube sheet may be disposed on the first substrate 100 . The carbon nanotube sheet may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 . The carbon nanotube sheet may include a plurality of carbon nanotube strings CNTS extending in a second direction different from the first direction.

예를 들어, 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)이 연장되는 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직일 수 있다. For example, a second direction in which the carbon nanotube strings CNTS extend may be perpendicular to the first direction.

상기 카본 나노튜브 시트의 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)은 대체로 제2 방향을 향해 연장되나, 부분적으로는 휘어진 부분이나 꺾어진 부분을 가질 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트의 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS) 중 일부는 서로 연결되거나 서로 교차할 수 있다.The carbon nanotube strings CNTS of the carbon nanotube sheet generally extend in the second direction, but may have a partially curved portion or a bent portion. Some of the carbon nanotube strings CNTS of the carbon nanotube sheet may be connected to each other or may cross each other.

도 4를 참조하면, 상기 카본 나노튜브 시트의 일 부분을 나타낸 것으로 대부분의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)은 상기 제2 방향을 따라 연장된다. 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)의 두께는 서로 상이할 수 있다. 도 5는 도 4의 일 부분을 확대한 것이며, 축적을 함께 나타내었다. Referring to FIG. 4 , a portion of the carbon nanotube sheet is shown, and most of the carbon nanotube strings CNTS extend along the second direction. Thicknesses of the carbon nanotube strings CNTS may be different from each other. FIG. 5 is an enlarged view of a part of FIG. 4, and the scale is shown together.

상기 제2 기판(400)은 상기 제1 기판(100)과 마주보게 배치될 수 있다.The second substrate 400 may be disposed to face the first substrate 100 .

상기 제3 전극(310)은 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 제2 기판(400)에 접촉할 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. The third electrode 310 may be disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . The third electrode 310 may contact the second substrate 400 . The third electrode 310 may be disposed in a region overlapping the carbon nanotube sheet.

상기 제3 전극(310)은 상기 제2 기판(400)의 일면 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 도전성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 전극(310)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 전극(310)은 은을 포함할 수 있다.The third electrode 310 may be disposed on one surface of the second substrate 400 . The third electrode 310 may include a conductive material. For example, the third electrode 310 may include a metal. For example, the third electrode 310 may include silver.

상기 압력 센서는 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치되는 제1 스페이서(320) 및 제2 스페이서(330)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스페이서(320)의 두께는 상기 제3 전극(310)보다 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스페이서(330)의 두께는 상기 제3 전극(310)보다 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스페이서(320)의 두께는 상기 제2 스페이서(330)의 두께와 동일할 수 있다. The pressure sensor may further include a first spacer 320 and a second spacer 330 disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . For example, the thickness of the first spacer 320 may be greater than that of the third electrode 310 . For example, the thickness of the second spacer 330 may be greater than that of the third electrode 310 . For example, the thickness of the first spacer 320 may be the same as the thickness of the second spacer 330 .

상기 제1 스페이서(320) 및 상기 제2 스페이서(330)는 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400)의 거리를 유지한다. 상기 제1 스페이서(320) 및 상기 제2 스페이서(330)는 상기 카본 나노튜브 시트와 상기 제3 전극(310)의 거리를 유지한다. 상기 압력 센서에 압력이 가해지지 않을 때, 상기 제1 스페이서(320) 및 상기 제2 스페이서(330)에 의해 상기 카본 나노튜브 시트와 상기 제3 전극(310)은 이격될 수 있다. 반대로, 상기 압력 센서에 압력이 가해질 때, 상기 카본 나노튜브 시트와 상기 제3 전극(310)의 거리가 가까워질 수 있고, 상기 제3 전극(310)은 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)에 접촉할 수 있다. The first spacer 320 and the second spacer 330 maintain a distance between the first substrate 100 and the second substrate 400 . The first spacer 320 and the second spacer 330 maintain a distance between the carbon nanotube sheet and the third electrode 310 . When no pressure is applied to the pressure sensor, the carbon nanotube sheet and the third electrode 310 may be spaced apart by the first spacer 320 and the second spacer 330 . Conversely, when pressure is applied to the pressure sensor, the distance between the carbon nanotube sheet and the third electrode 310 may become close, and the third electrode 310 may be connected to the carbon nanotube strings CNTS. can be contacted

본 실시예에서, 상기 제1 스페이서(320)는 상기 제1 전극(210)의 외곽에 배치되고, 상기 제2 스페이서(330)는 상기 제2 전극(220)의 외곽에 배치될 수 있다. 상기 제1 스페이서(320)는 상기 카본 나노튜브 시트로부터 상기 제1 전극(210)보다 멀리 배치될 수 있다. 상기 제2 스페이서(330)는 상기 카본 나노튜브 시트로부터 상기 제2 전극(220)보다 멀리 배치될 수 있다.In this embodiment, the first spacer 320 may be disposed outside the first electrode 210 , and the second spacer 330 may be disposed outside the second electrode 220 . The first spacer 320 may be disposed farther than the first electrode 210 from the carbon nanotube sheet. The second spacer 330 may be disposed farther than the second electrode 220 from the carbon nanotube sheet.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 기판(100), 상기 제2 기판(400), 상기 제1 전극(210), 상기 제2 전극(220), 상기 제3 전극(310), 상기 카본 나노튜브 시트, 상기 제1 스페이서(320) 및 상기 제2 스페이서(330)는 투명한 재질을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first substrate 100, the second substrate 400, the first electrode 210, the second electrode 220, the third electrode 310, the carbon The nanotube sheet, the first spacer 320 and the second spacer 330 may include a transparent material.

상기 제1 기판(100)은 투명하고 유연한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(100)은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(100)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET)를 포함할 수 있다. The first substrate 100 may include a transparent and flexible material. For example, the first substrate 100 may include polydimethylsiloxane (PDMS). For example, the first substrate 100 may include polyethyleneterephthalate (PET).

상기 제2 기판(400)은 투명하고 유연한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기판(400)은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기판(400)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET)를 포함할 수 있다. The second substrate 400 may include a transparent and flexible material. For example, the second substrate 400 may include polydimethylsiloxane (PDMS). For example, the second substrate 400 may include polyethyleneterephthalate (PET).

상기 제1 스페이서(320) 및 상기 제2 스페이서(330)는 상기 제1 기판(100)은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 상기 제1 기판(100)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET)를 포함할 수 있다. The first spacer 320 and the second spacer 330 may be formed of polydimethylsiloxane (PDMS) for the first substrate 100 or polyethyleneterephthalate (PET) for the first substrate 100 may include

상기 제1 전극(210), 상기 제2 전극(220) 및 상기 제3 전극(310)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 전극(210), 상기 제2 전극(220) 및 상기 제3 전극(310)은 카본 나노튜브를 포함할 수 있다.The first electrode 210 , the second electrode 220 , and the third electrode 310 may include indium tin oxide (ITO). Alternatively, the first electrode 210 , the second electrode 220 , and the third electrode 310 may include carbon nanotubes.

도 6은 도 1의 압력 센서의 등가회로도이다. 도 7은 도 1의 압력 센서에 가해지는 압력 및 출력 전압을 나타내는 그래프이다. 도 8은 도 1의 압력 센서에 압력이 가해질 때의 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.6 is an equivalent circuit diagram of the pressure sensor of FIG. 1 . 7 is a graph illustrating pressure and output voltage applied to the pressure sensor of FIG. 1 . 8 is a graph illustrating a change in resistance when pressure is applied to the pressure sensor of FIG. 1 .

도 1 내지 도 8을 참조하면, 상기 제1 기판(100) 또는 상기 제2 기판(400) 상에 압력이 인가되면, 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)의 신호를 측정하여 상기 압력이 센싱될 수 있다. 1 to 8 , when pressure is applied on the first substrate 100 or the second substrate 400 , signals of the first electrode 210 and the second electrode 220 are measured. Thus, the pressure can be sensed.

상기 제1 기판(100) 또는 상기 제2 기판(400)에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극(310)과 상기 카본 나노튜브 시트의 거리가 가까워질 수 있다. 상기 제1 기판(100) 또는 상기 제2 기판(400)에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극(310)이 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)에 접촉할 수 있다. When pressure is applied to the first substrate 100 or the second substrate 400 , the distance between the third electrode 310 and the carbon nanotube sheet may become close. When pressure is applied to the first substrate 100 or the second substrate 400 , the third electrode 310 may contact the carbon nanotube strings CNTS.

상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)은 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220) 사이에서 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)의 연장 방향과 대체로 평행하게 연장되어, 상기 압력 센서에 압력이 가해지지 않을 때, 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)에서 측정되는 상기 압력 센서의 저항(FSR)은 큰 저항을 갖는다. The carbon nanotube strings CNTS extend between the first electrode 210 and the second electrode 220 substantially parallel to the extending direction of the first electrode 210 and the second electrode 220 . Thus, when no pressure is applied to the pressure sensor, the resistance FSR of the pressure sensor measured by the first electrode 210 and the second electrode 220 has a large resistance.

반면, 상기 압력 센서에 압력이 가해져, 상기 카본 나노튜브 스트링과 상기 제3 전극이 접촉하게 되면 상기 압력 센서의 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)에서 측정되는 상기 압력 센서의 저항(FSR)이 감소한다. 상기 압력 센서의 상기 저항(FSR)을 기초로 상기 압력의 크기를 측정할 수 있다.On the other hand, when pressure is applied to the pressure sensor and the carbon nanotube string and the third electrode come into contact, the pressure sensor measured by the first electrode 210 and the second electrode 220 of the pressure sensor Resistance (FSR) decreases. The magnitude of the pressure may be measured based on the resistance FSR of the pressure sensor.

상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)에서 측정되는 전압은 도 6의 VOUT에 대응할 수 있고, 상기 압력 센서의 저항은 도 6의 FSR에 대응할 수 있다. VP는 상기 압력 센서의 전원 전압일 수 있고, R은 상기 압력 센서의 전압 센싱용 저항일 수 있다.Voltages measured at the first electrode 210 and the second electrode 220 may correspond to VOUT of FIG. 6 , and the resistance of the pressure sensor may correspond to FSR of FIG. 6 . VP may be a power supply voltage of the pressure sensor, and R may be a voltage sensing resistor of the pressure sensor.

도 7에서 보듯이, 상기 압력의 세기(FORCE)가 커지면, 상기 압력 센서의 저항(FSR)은 감소하게 된다. 따라서, 상기 압력 센서의 저항(FSR)이 감소하면, FSR과 R의 전압 분배 원칙에 의해 상기 출력 전압(VOUT)은 증가하게 된다. 상기 압력 센서에 인가되는 압력의 세기(FORCE)가 상대적으로 커지면 상기 제3 전극(310)과 접촉하는 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)의 수가 많아지므로 상기 압력 센서의 저항(FSR)의 감소량이 커질 수 있고, 반대로 상기 압력 센서에 인가되는 압력의 세기(FORCE)가 상대적으로 작아지면 상기 제3 전극(310)과 접촉하는 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)의 수가 적어지므로 상기 압력 센서의 저항(FSR)의 감소량이 작아질 수 있다.As shown in FIG. 7 , as the intensity of the pressure FORCE increases, the resistance FSR of the pressure sensor decreases. Accordingly, when the resistance FSR of the pressure sensor decreases, the output voltage VOUT increases according to the voltage division principle between FSR and R. When the force force applied to the pressure sensor becomes relatively large, the number of the carbon nanotube strings CNTS in contact with the third electrode 310 increases. Conversely, when the force (FORCE) of the pressure applied to the pressure sensor is relatively small, the number of the carbon nanotube strings (CNTS) in contact with the third electrode 310 decreases, so the resistance of the pressure sensor The decrease amount of (FSR) can be small.

도 8에서 보듯이, 상기 압력 센서에 압력이 인가되면 (PRESSURE 구간), 상기 압력 센서의 저항(FSR, RESISTANCE)은 감소하게 되고, 상기 압력 센서에 압력을 가하다가 더 이상 압력을 가하지 않게 되면(RELEASE 구간), 상기 압력 센서의 저항(FSR, RESISTANCE)은 다시 증가하게 된다. As shown in FIG. 8, when pressure is applied to the pressure sensor (PRESSURE section), the resistance (FSR, RESISTANCE) of the pressure sensor decreases, and when pressure is no longer applied while applying pressure to the pressure sensor ( RELEASE section), the resistance (FSR, RESISTANCE) of the pressure sensor increases again.

본 실시예에서, 상기 제1 기판(100)은 하부 기판이고, 상기 제2 기판(400)은 상부 기판일 수 있다. 따라서, 상기 제2 기판(400) 상에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극(310)이 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)에 접촉할 수 있다.In this embodiment, the first substrate 100 may be a lower substrate, and the second substrate 400 may be an upper substrate. Accordingly, when pressure is applied on the second substrate 400 , the third electrode 310 may contact the carbon nanotube strings CNTS.

도 9a 내지 도 9d는 도 1의 압력 센서를 제조하는 방법을 나타내는 도면들이다.9A to 9D are views illustrating a method of manufacturing the pressure sensor of FIG. 1 .

도 1 내지 도 9a를 참조하면, 상기 제1 기판(100)이 배치될 수 있다. 1 to 9A , the first substrate 100 may be disposed.

도 1 내지 도 9b를 참조하면, 상기 카본 나노튜브 포레스트로부터 일방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 상기 제1 기판(100) 상에 형성할 수 있다. 상기 복수의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 형성하기 위해 금속 물질(M)을 이용할 수 있다.1 to 9B , a plurality of carbon nanotube strings CNTS extending in one direction from the carbon nanotube forest may be formed on the first substrate 100 . A metal material M may be used to form the plurality of carbon nanotube strings CNTS.

도 1 내지 도 9c를 참조하면, 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)이 상기 제1 기판(100) 상에 형성된 상태를 나타낸다. 상기 제1 기판(100)은 투명하고 유연한 물질을 포함하므로, 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)이 형성된 상기 제1 기판(100)은 도 9c와 같이 휘어질 수 있다. 1 to 9C , a state in which the carbon nanotube strings CNTS are formed on the first substrate 100 is shown. Since the first substrate 100 includes a transparent and flexible material, the first substrate 100 on which the carbon nanotube strings CNTS are formed may be bent as shown in FIG. 9C .

도 1 내지 도 9d를 참조하면, 상기 제1 기판(100) 상에 상기 제1 전극(210) 및 상기 제1 전극(210)과 제1 방향으로 이격되는 상기 제2 전극(220)을 더 형성할 수 있다. 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)은 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장될 수 있다. 1 to 9D , the first electrode 210 and the second electrode 220 spaced apart from the first electrode 210 in a first direction are further formed on the first substrate 100 . can do. The carbon nanotube strings CNTS may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 . Here, the carbon nanotube strings CNTS may extend in a second direction different from the first direction.

또한, 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 제3 전극(310)이 형성된 제2 기판(400)을 상기 제1 기판(100)과 마주보게 배치할 수 있다. In addition, the second substrate 400 on which the third electrode 310 is formed in a region overlapping the carbon nanotube sheet may be disposed to face the first substrate 100 .

본 실시예에 따르면, 상기 압력 센서는 병렬 방향으로 정렬된 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 갖는 카본 나노튜브 시트를 포함한다. 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)은 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)의 연장 방향과 대체로 평행하게 연장되어, 상기 압력 센서에 압력이 가해지지 않을 때, 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)에서 측정되는 상기 압력 센서의 저항은 큰 저항을 갖는다.According to this embodiment, the pressure sensor includes a carbon nanotube sheet having carbon nanotube strings CNTS aligned in a parallel direction. The carbon nanotube strings CNTS extend substantially parallel to the extending directions of the first electrode 210 and the second electrode 220 so that when no pressure is applied to the pressure sensor, the first electrode The resistance of the pressure sensor measured at 210 and the second electrode 220 has a large resistance.

반면, 상기 압력 센서에 압력이 가해지면, 상기 카본 나노튜브 스트링(CNTS)과 상기 제3 전극(310)의 거리가 가까워질 수 있다. 상기 압력 센서에 압력이 가해져, 상기 카본 나노튜브 스트링(CNTS)과 상기 제3 전극(310)이 접촉하게 되면 상기 압력 센서의 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)에서 측정되는 상기 압력 센서의 저항(FSR)이 감소한다. 상기 저항(FSR)을 기초로 상기 압력의 크기를 측정할 수 있다.On the other hand, when pressure is applied to the pressure sensor, the distance between the carbon nanotube string CNTS and the third electrode 310 may become close. When pressure is applied to the pressure sensor and the carbon nanotube string (CNTS) and the third electrode 310 come into contact, the first electrode 210 and the second electrode 220 of the pressure sensor measure The resistance (FSR) of the pressure sensor decreases. The magnitude of the pressure may be measured based on the resistance FSR.

상기 압력 센서는 전체적으로 투명하고 유연한 재질을 가질 수 있다. 상기 투명하고 유연한 압력 센서는 웨어러블 특성을 포함하는 모바일 디바이스, 사물 인터넷에 적용할 수 있는 다양한 형태의 고성능 센서 소자에 활용이 가능하다.The pressure sensor may have a transparent and flexible material as a whole. The transparent and flexible pressure sensor can be used in various types of high-performance sensor elements applicable to mobile devices including wearable characteristics and the Internet of Things.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 나타내는 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 압력 센서 및 상기 압력 센서의 제조 방법은 제1 스페이서 및 제2 스페이서의 위치를 제외하면, 도 1 내지 도 9d의 압력 센서 및 상기 압력 센서의 제조 방법과 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.The pressure sensor and the manufacturing method of the pressure sensor according to the present embodiment are substantially the same as the pressure sensor of FIGS. 1 to 9D and the manufacturing method of the pressure sensor except for the positions of the first spacer and the second spacer, and thus are the same Alternatively, the same reference numerals are used for similar components, and overlapping descriptions are omitted.

도 4 내지 도 8 및 도 10을 참조하면, 상기 압력 센서는 제1 기판(100), 제1 전극(210), 제2 전극(220), 카본 나노튜브 시트, 제3 전극(310) 및 제2 기판(400)을 포함한다. 4 to 8 and 10 , the pressure sensor includes a first substrate 100 , a first electrode 210 , a second electrode 220 , a carbon nanotube sheet, a third electrode 310 and a second Two substrates 400 are included.

상기 제1 전극(210)은 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 제1 방향으로 이격될 수 있다. The first electrode 210 may be disposed on the first substrate 100 . The second electrode 220 may be disposed on the first substrate 100 . The second electrode 220 may be disposed to be spaced apart from the first electrode 210 . The second electrode 220 may be spaced apart from the first electrode 210 in a first direction.

상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 포함할 수 있다. The carbon nanotube sheet may be disposed on the first substrate 100 . The carbon nanotube sheet may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 . The carbon nanotube sheet may include a plurality of carbon nanotube strings CNTS extending in a second direction different from the first direction.

상기 제2 기판(400)은 상기 제1 기판(100)과 마주보게 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 제2 기판(400)에 접촉할 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. The second substrate 400 may be disposed to face the first substrate 100 . The third electrode 310 may be disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . The third electrode 310 may contact the second substrate 400 . The third electrode 310 may be disposed in a region overlapping the carbon nanotube sheet.

상기 압력 센서는 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치되는 제1 스페이서(320A) 및 제2 스페이서(330A)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스페이서(320A)의 두께는 상기 제2 스페이서(330A)의 두께와 동일할 수 있다. The pressure sensor may further include a first spacer 320A and a second spacer 330A disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . For example, the thickness of the first spacer 320A may be the same as the thickness of the second spacer 330A.

본 실시예에서, 상기 제1 스페이서(320A)는 상기 제1 전극(210)과 중첩하여 배치되고, 상기 제2 스페이서(330A)는 상기 제2 전극(220)과 중첩하여 배치될 수 있다. In this embodiment, the first spacer 320A may be disposed to overlap the first electrode 210 , and the second spacer 330A may be disposed to overlap the second electrode 220 .

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 압력 센서 및 상기 압력 센서의 제조 방법은 제3 전극의 폭을 제외하면, 도 10의 압력 센서 및 상기 압력 센서의 제조 방법과 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.The pressure sensor and the manufacturing method of the pressure sensor according to the present embodiment are substantially the same as the pressure sensor and the manufacturing method of the pressure sensor of FIG. 10 except for the width of the third electrode, and thus the same or similar components are the same. Reference numerals are used, and overlapping descriptions are omitted.

도 4 내지 도 8 및 도 11을 참조하면, 상기 압력 센서는 제1 기판(100), 제1 전극(210), 제2 전극(220), 카본 나노튜브 시트, 제3 전극(310B) 및 제2 기판(400)을 포함한다. 4 to 8 and 11 , the pressure sensor includes a first substrate 100 , a first electrode 210 , a second electrode 220 , a carbon nanotube sheet, a third electrode 310B, and a second electrode 310B. Two substrates 400 are included.

상기 제1 전극(210)은 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 제1 방향으로 이격될 수 있다. The first electrode 210 may be disposed on the first substrate 100 . The second electrode 220 may be disposed on the first substrate 100 . The second electrode 220 may be disposed to be spaced apart from the first electrode 210 . The second electrode 220 may be spaced apart from the first electrode 210 in a first direction.

상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 포함할 수 있다. The carbon nanotube sheet may be disposed on the first substrate 100 . The carbon nanotube sheet may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 . The carbon nanotube sheet may include a plurality of carbon nanotube strings CNTS extending in a second direction different from the first direction.

상기 제2 기판(400)은 상기 제1 기판(100)과 마주보게 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310B)은 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310B)은 상기 제2 기판(400)에 접촉할 수 있다. 상기 제3 전극(310B)은 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제3 전극(310B)은 상기 제1 전극(210), 상기 제2 전극(220) 및 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩될 수 있다.The second substrate 400 may be disposed to face the first substrate 100 . The third electrode 310B may be disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . The third electrode 310B may contact the second substrate 400 . The third electrode 310B may be disposed in a region overlapping the carbon nanotube sheet. In this embodiment, the third electrode 310B may overlap the first electrode 210 , the second electrode 220 , and the carbon nanotube sheet.

상기 압력 센서는 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치되는 제1 스페이서(320B) 및 제2 스페이서(330B)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스페이서(320B)의 두께는 상기 제2 스페이서(330B)의 두께와 동일할 수 있다. The pressure sensor may further include a first spacer 320B and a second spacer 330B disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . For example, the thickness of the first spacer 320B may be the same as the thickness of the second spacer 330B.

본 실시예에서, 상기 제1 스페이서(320B)는 상기 제1 전극(210) 및 상기 제3 전극(320B)과 중첩하여 배치되고, 상기 제2 스페이서(330B)는 상기 제2 전극(220) 및 상기 제3 전극(320B)과 중첩하여 배치될 수 있다. In the present embodiment, the first spacer 320B is disposed to overlap the first electrode 210 and the third electrode 320B, and the second spacer 330B includes the second electrode 220 and It may be disposed to overlap the third electrode 320B.

본 실시예에서, 상기 제1 스페이서(320B) 및 상기 제2 스페이서(330B)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 스페이서(320B) 및 상기 제2 스페이서(330B)는 상기 제3 전극(320B)이 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220)과 전기적으로 연결되지 않도록 절연하는 역할을 한다. 또한, 상기 제1 스페이서(320B) 및 상기 제2 스페이서(330B)는 상기 카본 나노튜브 시트와 상기 제3 전극(310B)의 거리를 유지한다.In this embodiment, the first spacer 320B and the second spacer 330B may include an insulating material. The first spacer 320B and the second spacer 330B serve to insulate the third electrode 320B from being electrically connected to the first electrode 210 and the second electrode 220 . . In addition, the first spacer 320B and the second spacer 330B maintain a distance between the carbon nanotube sheet and the third electrode 310B.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 나타내는 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 압력 센서 및 상기 압력 센서의 제조 방법은 압력 센서의 상하가 반전된 것을 제외하면, 도 1 내지 도 9d의 압력 센서 및 상기 압력 센서의 제조 방법과 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.The pressure sensor and the manufacturing method of the pressure sensor according to this embodiment are substantially the same as the pressure sensor of FIGS. 1 to 9D and the manufacturing method of the pressure sensor, except that the top and bottom of the pressure sensor are inverted, so the same or similar The same reference numbers are used for the components, and overlapping descriptions are omitted.

도 4 내지 도 8 및 도 12를 참조하면, 상기 압력 센서는 제1 기판(100), 제1 전극(210), 제2 전극(220), 카본 나노튜브 시트, 제3 전극(310) 및 제2 기판(400)을 포함한다. 4 to 8 and 12 , the pressure sensor includes a first substrate 100 , a first electrode 210 , a second electrode 220 , a carbon nanotube sheet, a third electrode 310 and a second Two substrates 400 are included.

상기 제1 전극(210)은 상기 제1 기판(100)의 하면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 기판(100)의 하면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)과 제1 방향으로 이격될 수 있다. The first electrode 210 may be disposed on the lower surface of the first substrate 100 . The second electrode 220 may be disposed on the lower surface of the first substrate 100 . The second electrode 220 may be disposed to be spaced apart from the first electrode 210 . The second electrode 220 may be spaced apart from the first electrode 210 in a first direction.

상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 기판(100)의 하면 상에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 전극(210) 및 상기 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)을 포함할 수 있다. The carbon nanotube sheet may be disposed on the lower surface of the first substrate 100 . The carbon nanotube sheet may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 . The carbon nanotube sheet may include a plurality of carbon nanotube strings CNTS extending in a second direction different from the first direction.

상기 제2 기판(400)은 상기 제1 기판(100)과 마주보게 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 제2 기판(400)에 접촉할 수 있다. 상기 제3 전극(310)은 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. The second substrate 400 may be disposed to face the first substrate 100 . The third electrode 310 may be disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 . The third electrode 310 may contact the second substrate 400 . The third electrode 310 may be disposed in a region overlapping the carbon nanotube sheet.

상기 압력 센서는 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 배치되는 제1 스페이서(320) 및 제2 스페이서(330)를 더 포함할 수 있다. The pressure sensor may further include a first spacer 320 and a second spacer 330 disposed between the first substrate 100 and the second substrate 400 .

본 실시예에서, 상기 제1 기판(100)은 상부 기판이고, 상기 제2 기판(400)은 하부 기판일 수 있다. 따라서, 상기 제1 기판(100) 상에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극(310)이 상기 카본 나노튜브 스트링들(CNTS)에 접촉할 수 있다.In this embodiment, the first substrate 100 may be an upper substrate, and the second substrate 400 may be a lower substrate. Accordingly, when pressure is applied on the first substrate 100 , the third electrode 310 may contact the carbon nanotube strings CNTS.

본 발명은 투명하고 유연한 압력 센서에 관한 것으로, 상기 투명하고 유연한 압력 센서는 웨어러블 특성을 포함하는 모바일 디바이스, 사물 인터넷에 적용할 수 있는 다양한 형태의 고성능 센서 소자에 널리 활용될 수 있다. The present invention relates to a transparent and flexible pressure sensor, and the transparent and flexible pressure sensor can be widely used in various types of high-performance sensor elements applicable to mobile devices including wearable characteristics and the Internet of Things.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. you will understand that you can

100: 제1 기판 210: 제1 전극
220: 제2 전극 310, 310B: 제3 전극
320, 320A, 320B: 제1 스페이서 330, 330A, 330B: 제2 스페이서
400: 제2 기판 CNTS: 카본 나노튜브 스트링100: first substrate 210: first electrode
220: second electrode 310, 310B: third electrode
320, 320A, 320B: first spacer 330, 330A, 330B: second spacer
400: second substrate CNTS: carbon nanotube string

Claims (14)

제1 기판;
상기 제1 기판 상에 배치되는 제1 전극;
상기 제1 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 제1 방향으로 이격되는 제2 전극;
상기 제1 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 카본 나노튜브 시트;
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판; 및
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제2 기판에 접촉하며, 상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 배치되는 제3 전극을 포함하고,
상기 카본 나노튜브 시트는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.a first substrate;
a first electrode disposed on the first substrate;
a second electrode disposed on the first substrate and spaced apart from the first electrode in a first direction;
a carbon nanotube sheet disposed on the first substrate and disposed between the first electrode and the second electrode;
a second substrate facing the first substrate; and
a third electrode disposed between the first substrate and the second substrate, in contact with the second substrate, and disposed in a region overlapping the carbon nanotube sheet;
The pressure sensor comprising a carbon nanotube sheet, wherein the carbon nanotube sheet includes a plurality of carbon nanotube strings extending in a second direction different from the first direction. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 1, further comprising a first spacer and a second spacer disposed between the first substrate and the second substrate. 제2항에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 제1 전극의 외곽에 배치되고,
상기 제2 스페이서는 상기 제2 전극의 외곽에 배치되는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The method of claim 2, wherein the first spacer is disposed outside the first electrode;
The second spacer is a pressure sensor including a carbon nanotube sheet, characterized in that disposed outside the second electrode. 제2항에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 제1 전극과 중첩하여 배치되고,
상기 제2 스페이서는 상기 제2 전극과 중첩하여 배치되는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.According to claim 2, wherein the first spacer is disposed to overlap the first electrode,
The pressure sensor including a carbon nanotube sheet, wherein the second spacer is disposed to overlap the second electrode. 제4항에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극과 중첩하여 배치되고,
상기 제2 스페이서는 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 중첩하여 배치되는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.5. The method of claim 4, wherein the first spacer is disposed to overlap the first electrode and the third electrode,
The pressure sensor comprising a carbon nanotube sheet, wherein the second spacer is disposed to overlap the second electrode and the third electrode. 제2항에 있어서, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 상기 카본 나노튜브 시트, 상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서는 투명한 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The method of claim 2, wherein the first substrate, the second substrate, the first electrode, the second electrode, the third electrode, the carbon nanotube sheet, the first spacer, and the second spacer are made of a transparent material. A pressure sensor comprising a carbon nanotube sheet, comprising: 제6항에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 6, wherein the first electrode, the second electrode, and the third electrode include indium tin oxide (ITO). 제6항에 있어서, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 카본 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 6, wherein the first electrode, the second electrode, and the third electrode include carbon nanotubes. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판 상에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극이 상기 카본 나노튜브 스트링들에 접촉하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 1, wherein when pressure is applied on the second substrate, the third electrode contacts the carbon nanotube strings. 제9항에 있어서, 상기 제2 기판 상에 압력이 인가되면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 신호를 측정하여 상기 압력이 센싱되는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.10. The pressure sensor of claim 9, wherein when pressure is applied to the second substrate, the pressure is sensed by measuring signals of the first electrode and the second electrode. 제9항에 있어서, 상기 제2 기판 상에 가해지는 압력이 증가하면, 상기 압력 센서의 저항이 감소하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 9, wherein when the pressure applied to the second substrate increases, the resistance of the pressure sensor decreases. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 상에 압력이 인가되면, 상기 제3 전극이 상기 카본 나노튜브 스트링들에 접촉하는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 1, wherein the third electrode contacts the carbon nanotube strings when pressure is applied on the first substrate. 제1항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직인 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서.The pressure sensor according to claim 1, wherein the second direction is perpendicular to the first direction. 카본 나노튜브 포레스트로부터 일방향으로 연장되는 복수의 카본 나노튜브 스트링들을 제1 기판 상에 형성하는 단계;
상기 제1 기판 상에 제1 전극 및 상기 제1 전극과 제1 방향으로 이격되는 제2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 카본 나노튜브 시트와 중첩되는 영역에 제3 전극이 형성된 제2 기판을 상기 제1 기판과 마주보게 배치하는 단계를 포함하고,
상기 제3 전극은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제2 기판에 접촉하며,
상기 카본 나노튜브 스트링들은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 카본 나노튜브 시트를 포함하는 압력 센서의 제조 방법.forming a plurality of carbon nanotube strings extending in one direction from the carbon nanotube forest on a first substrate;
forming a first electrode and a second electrode spaced apart from the first electrode in a first direction on the first substrate; and
disposing a second substrate having a third electrode formed thereon in a region overlapping the carbon nanotube sheet to face the first substrate;
The third electrode is disposed between the first substrate and the second substrate and is in contact with the second substrate,
The method of manufacturing a pressure sensor including a carbon nanotube sheet, wherein the carbon nanotube strings extend in a second direction different from the first direction.
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