WO2020036253A1 - 픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020036253A1
WO2020036253A1 PCT/KR2018/010697 KR2018010697W WO2020036253A1 WO 2020036253 A1 WO2020036253 A1 WO 2020036253A1 KR 2018010697 W KR2018010697 W KR 2018010697W WO 2020036253 A1 WO2020036253 A1 WO 2020036253A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure sensor
electrode
elastic substrate
insulating layer
pressure
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/010697
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정운룡
문성민
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Publication of WO2020036253A1 publication Critical patent/WO2020036253A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to a pixel type pressure sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a pressure sensor including an insulating layer having a hole between pixelated electrode layers and a method of manufacturing the same.
  • the touch-based pressure sensor is attracting attention as a technology that can be applied not only to electronic devices but also to robots that can measure and respond to external stimuli. Due to the growing interest in the ubiquitous environment and the development of humanoid robot technology, robots that respond to and cope with complex and fluid environments or external stimuli are beyond simple process robots that receive one-dimensional commands and execute them repeatedly. There is increasing interest. In order to respond to external stimuli or changes in the environment, the robot converts external stimuli or changes in the environment into electrical signals through a tactile pressure sensing system mounted on the surface of the robot and together with the user's command. React spontaneously / fluidly
  • the flexible element-based pressure sensor can be applied to a sensor system that manages physical activities and regular sports activities as well as emotional electronic devices and humanoid robots.
  • Flexible element-based hypersensitivity pressure sensors can also be used as wearable sensor systems that measure heart pulse waves through human skin, or collect data such as a person's steps or habits by attaching a pressure sensor to the sole of a shoe Can be. In order to construct such a wearable sensor system, it is required to develop a sensor having excellent bending and resilience of the sensor base unit part, and excellent mechanical flexibility and stability.
  • Silicon-based solid state MEMS-based pressure devices can have high accuracy, but they are brittle and inflexible and fragile and cannot be applied to various or flexible surfaces. Therefore, in order to develop a new type of flexible electronic devices with excellent mechanical flexibility, instead of silicon-based, conductive polymers such as polypyrrole, PEDOT: PSS, polyaniline, or graphene (Graphite, carbon nanotubes (CNT), metal nanoparticles (metal nanoparticles), and metal nanowires (metal nanowires), such as a number of nanostructured materials are attracting attention.
  • carbon nanotubes have excellent light transmittance and conductivity, which can replace conventional ITO, have excellent chemical stability and mechanical properties, and recently, due to the development of synthetic technology, the economic efficiency is also increased.
  • an object of the present invention includes an insulating layer having a hole at a pixel position between pixelated electrode layers, thereby providing a pressure sensor having an insulating film inserted therein to energize the upper and lower electrodes only when pressure is applied.
  • Another object of the present invention is to provide a pressure sensor that reduces the mechanical interference of a signal in which surrounding pixels react together when a pressure is applied, and the interlayer inserted layer has an inter pixel effect.
  • Still another object of the present invention is to provide a pressure sensor that can be applied to various fields, such as a bed that can grasp an elderly person, a sleep state of an infant / infant, and a chair that can grasp a user's seating state through pressure recognition.
  • a first elastic substrate A first electrode array on the first elastic substrate, the first electrode array including a first conductor and a plurality of first electrode lines spaced apart from each other; An insulating layer disposed on the first electrode array and including a plurality of through holes and including an insulating elastic body; A second electrode array on the insulating layer, the second electrode array including a second conductor and including a plurality of second electrode lines spaced apart from each other; And a second elastic substrate disposed on the second electrode array, wherein the first electrode line and the second electrode line are spaced apart from each other and include a first crossing portion and a second crossing portion, respectively. Some or all of the through holes of the insulating layer are located between the first intersection and the second intersection, provide a pressure sensor.
  • the first electrode line and the second electrode line may be straight, and the first electrode line and the second electrode line may vertically cross each other.
  • part or all of the first crossing portion and the second crossing portion may contact the through hole.
  • An elastic body may be included between neighboring electrode lines of the plurality of first electrode lines, and an elastic body may be included between neighboring electrode lines of the plurality of second electrode lines.
  • the elastic modulus of the insulating elastic body may be smaller than that of the first elastic substrate and the second elastic substrate.
  • the first elastic substrate and the second elastic substrate are the same or different from each other, and each independently a styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, a styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer, a styrene-isoprene- Styrene (SIS) block copolymer, polyurethane (PU), polyisoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, polydimethylsiloxane (PDMS), silicone rubber, It may include one or more selected from the group consisting of ecoflex and dragon skin.
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene
  • SIS styrene-isoprene- Styrene
  • PU poly
  • the insulating elastomer is a styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, a styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer, a styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymer, polyurethane (PU), poly Group consisting of isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, polydimethylsiloxane (PDMS), silicone rubber, ecoflex and dragon skin It may include one or more selected from.
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene
  • SIS styrene-isoprene-styrene
  • PU polyurethane
  • IR isopre
  • the through hole may have a diameter of 0.1 to 10 mm.
  • the through hole may be formed in an interval of 0.1 to 10 mm.
  • the through hole may include at least one selected from a cylindrical, elliptic cylindrical, polygonal cylindrical, rectangular cylindrical and square cylindrical.
  • the thickness of the insulating layer is 0.5 ⁇ m to 10mm.
  • the first electrode line and the second electrode line may be the same or different from each other, and may each independently have a width of 0.1 to 20 mm.
  • the first electrode line and the second electrode line may be the same as or different from each other, and each may have an interval of 0.5 to 10 mm independently.
  • the first electrode line and the second electrode line may be the same as or different from each other, and may each independently have a thickness of 0.05 to 100 ⁇ m.
  • the first electrode line and the second electrode line are the same as or different from each other, and each independently Au, Al, Ag, Be, Bi, Co, Cu, Cr, Hf, In, Mn, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb And Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Sb, Ta, Te, Ti, V, W, Zr, and Zn.
  • the first elastic substrate and / or the second elastic substrate may include a microfibril structure.
  • a) manufacturing a first electrode array by patterning a plurality of first electrode lines including a first conductor on a first elastic substrate and spaced apart from each other ; (b) patterning a plurality of second electrode lines including a second conductor on the second elastic substrate and spaced apart from each other to fabricate a second electrode array; (c) forming an insulating layer on the first electrode array, the insulating layer comprising a plurality of through holes and comprising an insulating elastomer; And (d) manufacturing a first electrode array / insulation layer / second electrode array by placing the second electrode line of the second electrode array manufactured in step (b) on the insulation layer so as to contact the insulation layer. It provides a method of manufacturing a pressure sensor comprising a.
  • step (e) of the manufacturing method of the pressure sensor (e) heat-treating the first electrode array / insulating layer / second electrode array to increase the adhesion between the insulating layer and the neighboring layer; It may further include.
  • step (d) the heat treatment can be carried out at a temperature of 50 to 200 ° C.
  • step (a) Prior to step (a), after thermally annealing the first elastic substrate and / or the second elastic substrate, the thermally annealed first elastic substrate and / or the second elastic substrate is stretched to form microfibrils. It may further comprise the step (a ') of manufacturing a first elastic substrate and / or a second elastic substrate comprising a (microfibril) structure.
  • the pressure sensor of the present invention includes an insulating layer having a hole at the pixel position between the pixelated electrode layers, thereby energizing the upper and lower electrodes when pressure is applied, and selectively reducing pressure by reducing mechanical interference of signals with which surrounding pixels react together. Is possible.
  • the pressure sensor of the present invention can adjust the material and the thickness of the insulating layer, it is possible to adjust the pressure recognition range by adjusting the size of the hole included in the insulating layer.
  • the pressure sensor of the present invention is manufactured in a simple process, has a simple structure, is flexible, wearable and can be applied to electronic devices and robot electronic skin.
  • the pressure sensor of the present invention can be applied to various fields such as electronic skin and wearable device, as well as a bed that can grasp the sleeping state of the elderly, infant / infant, etc. through pressure recognition, and a chair that can grasp the seating state of the user. have.
  • Example 1 is a schematic view of a pressure sensor manufactured according to Example 1.
  • Example 2 is a graph showing the results of measuring the current change according to the pressure of the pressure sensor manufactured according to Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in current when a pressure is applied to the pressure sensor.
  • FIG. 8 is a graph showing a relative current change according to pressure applied to a pressure sensor including through holes having diameters of different sizes.
  • first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • a component when said to be “formed” or “laminated” on another component, it may be directly attached to, or laminated to, the front or one side on the surface of the other component, but the intermediate It will be understood that other components may exist in the.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of the pressure sensor of the present invention.
  • the present invention is a first elastic substrate; A first electrode array on the first elastic substrate, the first electrode array including a first conductor and a plurality of first electrode lines spaced apart from each other; An insulating layer disposed on the first electrode array and including a plurality of through holes and including an insulating elastic body; A second electrode array on the insulating layer, the second electrode array including a second conductor and including a plurality of second electrode lines spaced apart from each other; And a second elastic substrate disposed on the second electrode array, wherein the first electrode line and the second electrode line are spaced apart from each other and include a first crossing portion and a second crossing portion, respectively. Some or all of the through holes of the insulating layer are located between the first intersection and the second intersection, provide a pressure sensor.
  • the first electrode line and the second electrode line may be straight, and the first electrode line and the second electrode line may vertically cross each other.
  • part or all of the first crossing portion and the second crossing portion may contact the through hole.
  • An elastic body may be included between neighboring electrode lines of the plurality of first electrode lines, and an elastic body may be included between neighboring electrode lines of the plurality of second electrode lines.
  • the second electrode array and the first electrode array may be orthogonal to form a lattice pattern, and an intersection where the first electrode line of the first electrode array and the second electrode line of the second electrode array intersect may be referred to as a pixel. have.
  • the elastic modulus of the insulating elastic body may be smaller than that of the first elastic substrate and the second elastic substrate.
  • the first elastic substrate and the second elastic substrate are the same as or different from each other, and each independently a styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, a styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer, a styrene-isoprene- Styrene (SIS) block copolymer, polyurethane (PU), polyisoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, polydimethylsiloxane (PDMS), silicone rubber, Ecoflex, dragon skin, and the like.
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene
  • SIS styrene-isoprene- Styrene
  • PU polyurethane
  • IR poly
  • the insulating elastomer is a styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, a styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer, a styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymer, polyurethane (PU), poly Isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) rubber, polydimethylsiloxane (PDMS), silicone rubber, ecoflex, dragon skin, etc. can do.
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene
  • SIS styrene-isoprene-styrene
  • PU polyurethane
  • IR poly Isoprene rubber
  • the through hole may have a diameter of 0.1 to 10 mm, preferably 0.2 to 10 mm, and more preferably 0.5 to 10 mm.
  • the diameter of the through-hole is less than 0.1 mm is not preferable because the size is too narrow, the sensing capacity can be reduced, more than 10mm is preferable because the large area allows more contact between the upper and lower electrode layers to degrade the function as a sensor Not.
  • the gap in which the through holes are formed may be 0.1 to 10 mm, preferably 0.5 to 8 mm, more preferably 1 to 6 mm. Since the through-holes are densely formed under the condition that the gap of the through-holes is less than 0.1 mm, the selective sensing ability may be reduced, which is not preferable, and more than 10 mm may allow more contact between the upper and lower electrode layers due to the large area. It is not preferable because the function is degraded.
  • the through hole may be cylindrical, elliptic cylindrical, polygonal cylindrical, rectangular cylindrical, square cylindrical, or the like.
  • the pressure sensor of the present invention when the insulating layer is present between the first electrode array and the second electrode array, when pressure is applied to a specific pixel, pressure is not transmitted to the region of another pixel. However, if the distance between pixels is too close, interference may occur, so a critical distance is required.
  • the insulating layer may have a thickness of 0.5 ⁇ m to 10 mm, preferably 1 ⁇ m to 5 mm, and more preferably 2 ⁇ m to 1 mm. Under the condition that the thickness of the insulating layer is less than 0.5 ⁇ m, the thickness may be too thin and interference may occur, and thus the sensing ability may be reduced.
  • the insulating layer may serve to prevent the pressure from being transferred to the region where the pressure is not applied.
  • the first electrode line and the second electrode line may be the same or different from each other, and may each independently have a width of 0.1 to 20 mm, preferably 0.2 to 15 mm, more preferably 0.5 to 10 mm. Less than 0.01 mm is not preferable because the width is too narrow, the sensing capacity can be reduced, and more than 20 mm is not preferable because the amount of change in the current value through the deformation of the electrode layer due to the application of pressure due to the high conductivity of the electrode line is insensitive.
  • the first electrode line and the second electrode line may be the same as or different from each other, and each may have an interval of 0.5 to 10 mm, preferably 0.8 to 8 mm, more preferably 1 to 6 mm. It is not preferable in the case where the spacing is less than 0.5 mm because the spacing between the electrode lines may be narrow, which may cause interference, and thus the selective sensing ability may be reduced. This is undesirable because the strain becomes insensitive.
  • the gap between the through hole and the first electrode line and / or the second electrode line may be the same.
  • the first electrode line and the second electrode line may be the same as or different from each other, and may each independently have a thickness of 0.05 to 100 ⁇ m, preferably 0.1 to 100 ⁇ m, and more preferably 0.5 to 100 ⁇ m. If the thickness is less than 0.05 ⁇ m, the thickness is too small, and thus the sensing ability may be reduced, and if the thickness is over 100 ⁇ m, the conductivity of the electrode line is excessively high, which is not preferable because the current value does not sufficiently change due to the deformation of the electrode line.
  • the first electrode line and the second electrode line are the same as or different from each other, and each independently Au, Al, Ag, Be, Bi, Co, Cu, Cr, Hf, In, Mn, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb , Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Sb, Ta, Te, Ti, V, W, Zr, Zn and the like may be used, and Au may be preferably used.
  • the first elastic substrate and / or the second elastic substrate may include a microfibril structure.
  • the pressure sensor of the present invention may have a tensile strength (e) of 5 to 60%, it can selectively detect the pressure even in the tensioned state.
  • the electrode since the electrode is formed on the polymer substrate, the electrode is deformed when pressure is applied. Therefore, when pressure is applied, the pattern formed on the electrode is contacted through the through hole to change the resistance value, thereby detecting the pressure.
  • the pressure sensor of the present invention may have the largest resistance value when no pressure is applied.
  • the electrode lines of the first substrate and the second substrate separated by the insulating layer are brought into contact with each other as the pressure above the threshold is applied, thereby energizing and measuring the current value.
  • each pixel is physically separated by an insulating layer, pressure can be recognized without signal interference between pixels.
  • First Elastic substrate Including a first conductor on each other, Spaced A plurality of first electrode lines By patterning A first electrode array is prepared (step a).
  • the thermally annealed first and / or second elastic substrates are thermally annealed, and the thermally annealed first and / or second elastic substrates are stretched to form microfibrils. It may further comprise the step (a ') of manufacturing a first elastic substrate and / or a second elastic substrate comprising a (microfibril) structure.
  • the patterning can be performed by vacuum deposition using a mask.
  • Steps (a) and (b) do not necessarily have to be performed in order and can be performed simultaneously.
  • the first and / or second substrates Prior to steps (a) and (b), are thermally annealed such that the first and / or second substrates have a microfibril structure upon stretching. It may further comprise a step.
  • step c a plurality of on the first electrode array Through hole Containing and containing an insulating elastomer Insulation layer Form.
  • step d the second electrode line of the second electrode array manufactured in step (b) On insulation layer Remind to touch Insulation layer Positioned on the first electrode array / Insulation layer Prepare a second electrode array (step d).
  • step (d) heat treating the first electrode array / insulating layer / second electrode array to increase the adhesion between the insulating layer and the neighboring layer; It may further include.
  • the insulating layer may be heat treated to have high adhesion between the first electrode array and the second electrode array, and the heat treatment may be performed at a temperature of 50 to 200 ° C., preferably 60 to 150 ° C., preferably It may be carried out at a temperature of 70 to 130 °C.
  • the method may further include connecting conductive lines to the first metal pattern and the second metal pattern.
  • Production Example One Microfibrils First substrate and second substrate manufacturing comprising
  • SBS Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer (2 ⁇ m thick) is punched through a 1mm X 1mm square frame. Through holes of 1mm diameter are arranged at 3mm intervals, total 16 through holes are formed. An insulating layer including a through hole was manufactured.
  • SBS Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • SBS polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene
  • Example One Pixel type Pressure sensor manufacturing
  • the insulating layer manufactured according to Preparation Example 2 is disposed on the first electrode array, and the through hole is positioned on the first electrode line.
  • the first electrode line and the second electrode line were perpendicular to each other, and the second electrode line included in the second electrode array was formed on the insulating layer so as to contact the insulating layer. In this case, 16 pixels are formed by allowing the second electrode line to be positioned in the through hole of the insulating layer.
  • annealing was performed at 100 ° C. for 30 minutes to improve adhesiveness, thereby preparing a pressure sensor including an insulating layer between the first electrode array and the second electrode array.
  • the wire is connected to the Au wire at the end of each of the first electrode line and the second electrode line, the sensor is manufactured so that the resistance value can be measured respectively.
  • a pixel type pressure sensor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the insulating layer prepared according to Preparation Example 3 was used instead of the insulating layer prepared according to Preparation Example 2.
  • a pixel type pressure sensor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the insulating layer prepared according to Preparation Example 4 was used instead of the insulating layer prepared according to Preparation Example 2.
  • a pixel type pressure sensor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the insulating layer prepared according to Preparation Example 5 was used instead of the insulating layer prepared according to Preparation Example 2.
  • Figure 2 shows the current change with a given pressure of the pressure sensor manufactured according to Examples 1 to 4.
  • the pressure sensor of Example 1 was found to be 25 ⁇ A at 10 kPa pressure and about 37 ⁇ A at about 28 kPa pressure, and the pressure sensor of Example 2 was 26 ⁇ A at about 12 kPa pressure and about 34 kPa.
  • the pressure sensor of Example 3 is about 25 ⁇ A at about 18 kPa pressure, about 38 ⁇ A at about 57 kPa pressure, and the pressure sensor of Example 4 is about 26 ⁇ A at about 27 kPa pressure, about It was found to be about 37.5 ⁇ A at 78 kPa pressure.
  • Figure 3 shows the results of analyzing the sensing capability of the pressure sensor when the pressure is applied to one pixel before bending
  • Figure 4 shows the results of the sensing capability analysis of the pressure sensor when the pressure is applied to one pixel after bending.
  • the pressure sensor manufactured according to the present invention is analyzed to exhibit the same performance even in a situation in which physical deformation is applied, due to the insulation layer including the through-holes, only a specific region can react to pressure without surrounding interference.
  • Test Example 2-2 before and after tension Pressure Sensing Ability for Pixels analysis
  • Figure 5 shows the results of analyzing the sensing capability of the pressure sensor when the pressure is applied to several pixels at the same time before bending
  • Figure 6 shows the results of the sensing capability analysis of the pressure sensor when the pressure is applied to several pixels at the same time after bending will be.
  • the pressure sensor of the present invention was analyzed to be able to selectively detect the pressure at the same time even if pressure is applied to various areas regardless of bending.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in current when a pressure is applied to the pressure sensor.
  • a pressure sensor with a 10 mm X 10 mm through hole, 0.5 mm thick insulating layer, and 5 mm electrode width was applied at 50 kPa to test the current change.
  • the pressure sensor of the present invention has excellent sensitivity when the pressure value is removed and the pressure value is changed within a time of 250 ms.
  • FIG. 8 is a graph showing a relative current change according to pressure applied to a pressure sensor including through holes having diameters of different sizes. Current changes were tested by pressing two pressure sensors with 10 mm x 10 mm, 5 mm x 5 mm square through-holes, 0.5 mm thick insulating layer, and 3 mm electrode width with a 4 mm diameter round tip.
  • the larger the size of the through hole the smaller the influence of the intermediate insulating layer on the change of the electrode layer due to the application of pressure, thereby causing a current change at a relatively low pressure.
  • a higher pressure is required to deform the electrode layer to cause a current change due to the influence of the intermediate insulating layer surrounding the pixel.
  • the pressure sensor of the present invention includes an insulating layer having a hole at the pixel position between the pixelated electrode layers, thereby energizing the upper and lower electrodes when pressure is applied, and selectively reducing pressure by reducing mechanical interference of signals with which surrounding pixels react together. Is possible.
  • the pressure sensor of the present invention can adjust the material and the thickness of the insulating layer, it is possible to adjust the pressure recognition range by adjusting the size of the hole included in the insulating layer.
  • the pressure sensor of the present invention is manufactured in a simple process, has a simple structure, is flexible, wearable and can be applied to electronic devices and robot electronic skin.
  • the pressure sensor of the present invention can be applied to various fields such as electronic skin and wearable device, as well as a bed that can grasp the sleeping state of the elderly, infant / infant, etc. through pressure recognition, and a chair that can grasp the seating state of the user. have.

Abstract

본 발명은 제1 기판 상에 위치하고, 소정의 간격을 갖는 다수의 제1 금속패턴을 포함하는 제1 전극; 제2 기판 상에 위치하고, 소정의 간격을 갖는 다수의 제2 금속패턴을 포함하는 제2 전극; 및 상기 제1 금속패턴 및 제2 금속패턴 사이에 위치하고, 소정의 간격을 가지고 있고, 다수의 관통홀을 포함하는 절연층;을 포함하고, 상기 제1 금속패턴이 제1 기판의 일단과 타단을 연결하고, 상기 제2 금속패턴이 제1 금속패턴에 대하여 수직 방향으로 제2 기판의 일단과 타단을 연결하고, 상기 다수의 관통홀이 제1 금속패턴 및 제2 금속패턴 상에 위치하는 것인, 압력센서를 제공한다. 본 발명의 압력센서는 픽셀화한 전극층 사이에 픽셀 위치에 구멍이 있는 절연층을 포함함으로써, 압력 인가시에만 상부 및 하부 전극을 통전시켜, 압력 인가 시 주위 픽셀이 함께 반응하는 신호의 기계적 간섭 줄이고, 삽입된 중간층이 픽셀간에 절연시켜 선택적으로 감지가 가능하다. 또한, 본 발명의 압력센서는 절연층의 소재 및 두께를 조절하고, 절연층에 포함된 구멍의 크기 조절을 통해 압력 인지 범위를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 압력센서는 간단한 공정으로 제조되며, 단순한 구조를 가지고 있으며, 플렉서블하고, 웨어러블하여 전자소자 및 로봇 전자 피부에 응용할 수 있다.

Description

픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법
본 발명은 픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 픽셀화한 전극층 사이에 구멍이 있는 절연층을 포함하는 압력센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 터치 입력 방식이 도입된 휴대용 단말기나 디스플레이의 상용화, 대중화로 인해 압력 센서의 활용의 범위가 넓어지고 있다. 이러한 터치 기반의 압력센서는 전자 기기뿐만 아니라, 외부 환경에나 자극을 측정하고 대응할 수 있는 로봇 개발에도 적용 가능한 기술로서 주목 받고 있다. 유비쿼터스 (Ubiquitous) 환경에 대한 관심 증대와 휴머노이드 로봇 기술의 발전으로 인하여 일차원적인 명령을 받아서 반복적으로 시행하는 단순한 공정 로봇을 넘어, 복잡하고 유동적인 환경이나 외부의 자극에 스스로 반응하고 대처하는 로봇에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 로봇은 외부의 자극이나 환경의 변화에 스스로 대응하기 위해서 로봇 표면에 장착된 촉각 압력 센서 시스템 (Tactile pressure sensing system)을 통하여 외부의 자극이나 환경의 변화를 전기적 신호로 변환시켜 사용자의 명령과 함께 자발적/유동적으로 반응하여야 한다.
또한, 유연 소자 기반의 압력 센서는 감성형 전자기기, 휴머노이드 로봇뿐만 아니라 신체 활동 및 규칙적인 스포츠 활동을 관리해주는 센서 시스템으로도 적용될 수 있다. 유연 소자 기반의 초민감 압력 센서는 사람 피부를 통한 혈류 맥파 (heart pulse wave)를 측정하거나, 압력센서를 신발 밑창에 부착하여 사람의 걸음 걸이나 습관 등의 데이터를 수집하는 웨어러블 센서 시스템으로도 사용될 수 있다. 이러한 웨어러블 센서 시스템이 구축하기 위해서는 센서 기본 유닛 부분의 휘어짐 및 복원력이 우수하고, 기계적 유연성 및 안정성이 뛰어난 센서의 개발이 요구된다.
실리콘 기반의 고체형 MEMS 기반의 압력 소자는 높은 정확도를 가질 수 있지만, 취성 재료로서 유연성이 없고 깨지기가 쉬워 다양한 표면이나 유연한 표면에 적용 시킬 수 없다. 따라서, 기계적 유연성이 뛰어난 새로의 형태의 유연 전자 소자(Flexible electronic devices)를 개발하기 위해, 실리콘 기반 대신 폴리 피롤 (Polypyrrole), PEDOT:PSS, 폴리어닐린 (Polyanilne)등의 전도성 고분자나 그래핀 (Graphene), 탄소 나노 튜브 (CNT)나 금속 나노 입자 (Metal nanoparticle), 또는 금속 나노선 (Metal nanowire) 등의 여러 나노 구조 재료가 주목을 받고 있다. 특히 탄소나노튜브는 기존의 ITO를 대체 할 수 있는 우수한 광 투과성과 전도성을 가지며, 화학적인 안정성과 기계적 특성이 우수할 뿐만 아니라 최근에는 합성 기술의 발달로 인해 대량 합성이 가능함으로써 경제성도 증가하고 있다. 그러나, 전도성 고분자 기반의 압력 센서의 경우 센서 시스템의 장시간 안전성이나 수분과의 접촉 시에 전도성이 크게 변할 수 있다는 측면에서 압력센서로 구축하기에 어려움이 있다. 또한 나노 물질 기반의 소자의 경우 나노 물질의 특성상 제조 공정상의 재현성을 확보하는데 어려움이 있다.
따라서, 휴머노이드형 기반 로봇, 스마트 자동차, 항공 응용, 시뮬레이션, 공정 제어, 인간 친화형 IT, 지문 인식 시스템, 바이오 모니터링 스마트 센서 등 여러 분야에서 적용/응용될 수 있는 전기적 특성이 우수하면서도, 선택적 압력감지 또는 그의 제어가 가능하고, 기계적 유연성 및 안정성이 뛰어난 압력 센서의 개발이 요구된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 픽셀화한 전극층 사이에 픽셀 위치에 구멍이 있는 절연층을 포함함으로써, 압력 인가 시에만 상부 및 하부 전극을 통전시키는 절연 필름이 삽입된 압력센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 압력 인가 시 주위 픽셀이 함께 반응하는 신호의 기계적 간섭 줄이고, 삽입된 중간층이 픽셀 간 절연 효과를 가져다 주어 특정 픽셀만 반응하는 압력센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 공정을 가지고, 단순한 구조를 갖는 플렉서블하고, 웨어러블하여 전자소자 및 로봇 전자 피부에 응용 가능한 압력센서 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 압력 인식을 통해 노약자, 영/유아의 수면 상태등을 파악할 수 있는 침대, 사용자의 착석 상태를 파악할 수 있는 의자 등 다양한 분야로 적용이 가능한 압력센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
제1 탄성기판; 상기 제1 탄성기판 상에 위치하고, 제1 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제1 전극 라인(electrode line)을 포함하는 제1 전극 어레이; 제1 전극 어레이 상에 위치하고, 다수의 관통홀을 포함하고, 절연 탄성체를 포함하는 절연층; 상기 절연층 상에 위치하고, 제2 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제2전극 라인(electrode line)을 포함하는 제2 전극 어레이; 및 상기 제2 전극 어레이 상에 위치하고, 제2 탄성기판;을 포함하고, 상기 제1 전극 라인과 상기 제2 전극 라인은 서로 이격되어 교차하여 각각 제1 교차부와 제2 교차부를 포함하고, 상기 절연층의 관통홀의 일부 또는 전부는 상기 제1 교차부와 상기 제2 교차부 사이에 위치하는 것인, 압력센서를 제공한다.
상기 제1 전극 라인 및 상기 제2 전극 라인이 직선형이고, 상기 제1 전극 라인과 상기 제2 전극 라인이 서로 수직으로 교차할 수 있다.
압력센서에 압력을 인가 시에 상기 제1 교차부와 상기 제2 교차부가의 일부 또는 전부가 관통홀을 통과하여 접촉할 수 있다.
상기 다수의 제1 전극 라인의 이웃하는 전극 라인 사이에 탄성체를 포함하고, 상기 다수의 제2 전극 라인의 이웃하는 전극 라인 사이에 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 절연 탄성체의 탄성계수가 상기 제1 탄성기판 및 제2 탄성기판의 탄성계수보다 작을 수 있다.
상기 제1 탄성기판 및 제2 탄성기판은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리우레탄(PU), 폴리이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘 계열의 고무, 에코플렉스(ecoflex) 및 드래곤 스킨(dragon skin) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 절연 탄성체가 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리우레탄(PU), 폴리이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘 계열의 고무, 에코플렉스(ecoflex) 및 드래곤 스킨(dragon skin)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 잇다.
상기 관통홀의 직경이 0.1 내지 10mm일 수 있다.
상기 관통홀이 형성된 간격이 0.1 내지 10mm일 수 있다.
상기 관통홀이 원통형, 타원통형, 다각통형, 직사각통형 및 정사각통형 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 절연층의 두께가 0.5μm 내지 10 mm 인 것을 특징으로 하는 압력센서.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 폭이 0.1 내지 20mm 일 수 있다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 간격이 0.5 내지 10mm 일 수 있다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 두께가 0.05 내지 100μm일 수 있다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 Au, Al, Ag, Be, Bi, Co, Cu, Cr, Hf, In, Mn, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb, Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Sb, Ta, Te, Ti, V, W, Zr, 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판은 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 있어서, (a) 제1 탄성기판 상에 제1 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제1 전극 라인(electrode line)을 패터닝하여 제1 전극 어레이를 제조하는 단계; (b) 제2 탄성기판 상에 제2 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제2 전극 라인(electrode line)을 패터닝하여 제2 전극 어레이를 제조하는 단계; (c) 제1 전극 어레이 상에 다수의 관통홀을 포함하고 절연 탄성체를 포함하는 절연층을 형성시키는 단계; 및 (d) 단계 (b) 에서 제조된 제2 전극 어레이의 제2 전극 라인이 절연층에 접하도록 상기 절연층 상에 위치시켜 제1 전극 어레이/절연층/제2 전극 어레이를 제조하는 단계; 를 포함하는 압력센서의 제조방법을 제공한다.
상기 압력센서의 제조방법이 상기 단계 (d) 후에, (e) 제1 전극 어레이/절연층/제2 전극 어레이를 열처리하여 절연층과 이웃한 층과의 접착성을 증가시키는 단계; 를 추가로 포함할 수 있다.
단계 (d)에서, 열처리가 50 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다.
단계 (a) 이전에, 상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 열적 어닐링(thermally annealed)한 후, 열적 어닐링된 상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 신장시켜 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 포함하는 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 제조하는 단계 (a')를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 압력센서는 픽셀화한 전극층 사이에 픽셀 위치에 구멍이 있는 절연층을 포함함으로써, 압력 인가 시 상부 및 하부 전극을 통전시키고, 주위 픽셀이 함께 반응하는 신호의 기계적 간섭 줄여 선택적으로 압력 감지가 가능하다.
또한, 본 발명의 압력센서는 절연층의 소재 및 두께를 조절하고, 절연층에 포함된 구멍의 크기 조절을 통해 압력 인지 범위를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력센서는 간단한 공정으로 제조되며, 단순한 구조를 가지고 있으며, 플렉서블하고, 웨어러블하여 전자소자 및 로봇 전자 피부에 응용할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력 센서는 전자피부, 웨어러블 디바이스뿐만 아니라 압력 인식을 통해 노약자, 영/유아의 수면 상태 등을 파악할 수 있는 침대, 사용자의 착석 상태를 파악할 수 있는 의자 등 다양한 분야로 적용할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 압력센서의 모식도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 압력센서의 압력에 따른 전류변화 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 압력센서의 인장 전 하나의 픽셀에 대한 압력감지 특성을 분석한 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 압력센서의 인장 후 하나의 픽셀에 대한 압력감지 특성을 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 압력센서의 인장 전 여러 픽셀에 대한 압력감지 특성을 분석한 결과이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 압력센서의 인장 후 여러 픽셀에 대한 압력감지 특성을 분석한 결과이다.
도 7은 압력센서에 압력을 가했을 때 전류변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 서로 다른 크기의 직경을 가진 관통홀을 포함하는 압력센서에 가해지는 압력에 따른 상대적 전류변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 은 본 발명의 압력센서의 모식도를 나타낸 것이다.
이하, 상기 도 1을 참조하여, 본 발명의 압력센서에 대해 설명하도록 한다.
본 발명은 제1 탄성기판; 상기 제1 탄성기판 상에 위치하고, 제1 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제1 전극 라인(electrode line)을 포함하는 제1 전극 어레이; 제1 전극 어레이 상에 위치하고, 다수의 관통홀을 포함하고, 절연 탄성체를 포함하는 절연층; 상기 절연층 상에 위치하고, 제2 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제2전극 라인(electrode line)을 포함하는 제2 전극 어레이; 및 상기 제2 전극 어레이 상에 위치하고, 제2 탄성기판;을 포함하고, 상기 제1 전극 라인과 상기 제2 전극 라인은 서로 이격되어 교차하여 각각 제1 교차부와 제2 교차부를 포함하고, 상기 절연층의 관통홀의 일부 또는 전부는 상기 제1 교차부와 상기 제2 교차부 사이에 위치하는 것인, 압력센서를 제공한다.
상기 제1 전극 라인 및 상기 제2 전극 라인이 직선형이고, 상기 제1 전극 라인과 상기 제2 전극 라인이 서로 수직으로 교차할 수 있다.
압력센서에 압력을 인가 시에 상기 제1 교차부와 상기 제2 교차부가의 일부 또는 전부가 관통홀을 통과하여 접촉할 수 있다.
상기 다수의 제1 전극 라인의 이웃하는 전극 라인 사이에 탄성체를 포함하고, 상기 다수의 제2 전극 라인의 이웃하는 전극 라인 사이에 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극 어레이와 상기 제1 전극 어레이는 직교하여 격자무늬를 형성할 수 있으며, 제1 전극 어레이의 제1 전극 라인과 제2 전극 어레이의 제2 전극 라인이 교차하는 교차부를 픽셀이라고 할 수 있다.
상기 절연 탄성체의 탄성계수가 상기 제1 탄성기판 및 제2 탄성기판의 탄성계수보다 작을 수 있다.
상기 제1 탄성기판 및 제2 탄성기판은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리우레탄(PU), 폴리이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘 계열의 고무, 에코플렉스(ecoflex), 드래곤 스킨(dragon skin) 등을 포함할 수 있다.
상기 절연 탄성체는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리우레탄(PU), 폴리이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘 계열의 고무, 에코플렉스(ecoflex), 드래곤 스킨(dragon skin)등을 포함할 수 있다.
상기 관통홀의 직경이 0.1 내지 10mm, 바람직하게는 0.2 내지 10mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10mm일 수 있다. 상기 관통홀의 직경이 0.1 mm 미만은 크기가 너무 좁아 센싱 능력이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않고, 10mm 초과는 넓은 면적으로 인해 상/하부 전극층 사이에 필요 이상의 접촉을 허용하여 센서로서의 기능이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 관통홀이 형성된 간격이 0.1 내지 10mm, 바람직하게는 0.5 내지 8mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 6mm일 수 있다. 상기 관통홀의 간격이 0.1 mm 미만인 조건에서는 관통홀이 조밀하게 형성되므로 선택적 센싱 능력이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않고, 10mm 초과는 넓은 면적으로 인해 상/하부 전극층 사이에 필요 이상의 접촉을 허용하여 센서로서의 기능이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 관통홀이 원통형, 타원통형, 다각통형, 직사각통형, 정사각통형 등 일 수 있다.
본 발명의 압력센서는 절연층이 제1 전극 어레이와 제2 전극 어레이 사이에 존재함으로써, 특정 픽셀에 압력을 가했을 때, 다른 픽셀의 영역까지 압력이 전달되지 않는다. 다만, 픽셀 사이가 너무 가까우면 간섭이 생길 수 있으므로, 임계 거리가 필요하다.
상기 절연층의 두께가 0.5μm 내지 10 mm, 바람직하게는 1μm 내지 5mm, 더욱 바람직하게는 2μm 내지 1mm 일 수 있다. 상기 절연층의 두께가 0.5μm 미만인 조건에서는 두께가 너무 얇아 간섭이 생길 수 있어 센싱 능력이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않고, 10mm 초과인 조건에서는 전극과 전극이 접촉하지 않을 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 절연층은 압력이 가해지지 않은 영역에 압력이 전달되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 폭이 0.1 내지 20mm, 바람직하게는 0.2 내지 15mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10mm일 수 있다. 0.01 mm 미만은 폭이 너무 좁아 센싱 능력이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않고, 20mm 초과는 전극 라인의 높은 전도도로 인해 압력인가에 따른 전극층의 변형을 통한 전류값 변화량이 둔감해지므로 바람직하지 않다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 간격이 0.5 내지 10mm, 바람직하게는 0.8 내지 8mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 6mm일 수 있다. 간격이 0.5 mm 미만인 조건에서는 전극 라인 사이의 간격이 좁아 간섭이 생길 수 있어 선택적 센싱 능력이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않고, 10mm 초과인 조건에서는 멀어진 전극 라인 사이 간격으로 인해 여러 픽셀을 동시에 눌렀을 때 픽셀들의 변형이 둔감해지므로 바람직하지 않다.
상기 관통홀에 제1 전극 라인 및/또는 제2 전극 라인이 위치하도록 하기 때문에 상기 관통홀이 형성된 간격과 상기 제1 전극 라인 및/또는 제2 전극 라인이 형성된 간격은 동일할 수 있다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 두께가 0.05 내지 100μm, 바람직하게는 0.1 내지 100μm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 100μm 일 수 있다. 두께가 0.05μm 미만이면 두께가 너무 작아 센싱능력이 감소할 수 있으므로 바람직하게 않고, 100μm초과이면 전극 라인의 전도도가 과도하게 높아 전극 라인 변형에 따른 전류값 변화를 충분히 유발하지 못하므로 바람직하지 않다.
상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 Au, Al, Ag, Be, Bi, Co, Cu, Cr, Hf, In, Mn, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb, Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Sb, Ta, Te, Ti, V, W, Zr, Zn 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Au를 사용할 수 있다.
상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판은 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 압력센서는 인장강도(e)가 5 내지 60%일 수 있으며, 인장된 상태에서도 압력을 선택적으로 감지할 수 있다.
본 발명의 압력센서는 고분자 기판 상에 전극이 형성되어 있으므로, 압력이 가해지면 전극이 변형하게 된다. 따라서, 압력이 가해질 때, 관통홀을 통해 전극 상에 형성된 패턴이 접촉하게 되어 저항 값이 변하게 되며, 이에 따라 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 압력센서는 압력이 가해지지 않았을 때, 저항 값이 가장 클 수 있다.
압력이 인가되지 않았을 때, 절연층에 의해 분리되어있던 제1 기판과 제2 기판의 전극라인이 임계값 이상의 압력이 인가됨에 따라 서로 접촉을 하게 됨으로써 통전이 되고 전류값이 측정된다.
인가되는 압력이 증가함에 따라 전극라인간의 접촉되는 면적이 증가하며 측정되는 전류값이 증가하게 되고 이는 더 높은 압력을 인지하는 것으로 해석될 수 있다.
또한 절연층에 의해 각 픽셀이 물리적으로 분리되어 있기 때문에 픽셀간의 신호 간섭이 없이 압력을 인지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 압력센서의 제조방법에 대해서 설명하도록 한다.
먼저, 제1 탄성기판 상에 제1 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제1 전극 라인(electrode line)을 패터닝하여 제1 전극 어레이를 제조한다(단계 a).
단계 (a) 이전에, 상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 열적 어닐링(thermally annealed)한 후, 열적 어닐링된 상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 신장시켜 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 포함하는 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 제조하는 단계 (a')를 추가로 포함할 수 있다.
제2 탄성기판 상에 제2 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제2 전극 라인(electrode line)을 패터닝하여 제2 전극 어레이를 제조한다(단계 b).
상기 패터닝이 마스크를 사용하고, 진공증착으로 수행될 수 있다.
상기 단계 (a) 및 (b)가 반드시 순서대로 수행될 필요는 없으며, 동시에 진행될 수 있다.
단계 (a) 및 (b) 이전에, 상기 제1 기판 및/또는 제2 기판이 신장시 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 갖도록 상기 제1 기판 및/또는 제2 기판을 열적 어닐링(thermally annealed)하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다음으로, 제1 전극 어레이 상에 다수의 관통홀을 포함하고 절연 탄성체를 포함하는 절연층을 형성시킨다(단계 c).
다음으로, 단계 (b) 에서 제조된 제2 전극 어레이의 제2 전극 라인이 절연층에 접하도록 상기 절연층 상에 위치시켜 제1 전극 어레이/ 절연층 /제2 전극 어레이를 제조한다(단계 d).
상기 단계 (d) 후에, 제1 전극 어레이/절연층/제2 전극 어레이를 열처리하여 절연층과 이웃한 층과의 접착성을 증가시키는 단계(e); 를 추가로 포함할 수 있다.
절연층이 제1 전극 어레이와 제2 전극 어레이 사이에서 높은 점착성을 가지기 위하여 열처리할 수 있으며, 상기 열처리는 50 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 60 내지 150℃, 바람직하게는 70 내지 130℃의 온도에서 수행될 수 있다.
단계 (b) 이후, 상기 제1 금속패턴 및 제2 금속패턴에 도선을 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
제조예 1: 마이크로피브릴을 포함하는 제1 기판 및 제2 기판 제조
탄성기판인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer(Mw = 140,000, polydispersity index = 1.2, volume fraction of PS = 0.3)를 150˚C의 온도에서 진공 열처리를 하고, 상온 냉각 후, 150 % 일축 신장시켜 마이크로피브릴이 형성된 4cm X 4cm 크기의 제1 기판과 제2 기판을 각각 제조하였다. 150 % 신장 후 약 10% 정도의 잔류 신장률이 남아있게 된다.
제조예 2: 관통홀을 포함하는 절연층 제조
Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer(두께 2㎛)를 1mm X 1mm 정사각형 형태의 틀을 펀칭시키는 방법으로 1mm 직경의 관통홀이 3mm간격으로 배치되어 총 16개의 관통홀이 형성된 관통홀을 포함하는 절연층을 제조하였다.
제조예 3: 관통홀을 포함하는 절연층 제조
두께가 2㎛인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer를 사용한 것 대신에 두께가 5㎛인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer를 사용한 것을 제외하고는 제조예 2와 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.
제조예 4: 관통홀을 포함하는 절연층 제조
두께가 2㎛인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer를 사용한 것 대신에 두께가 10㎛인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer를 사용한 것을 제외하고는 제조예 2와 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.
제조예 5: 관통홀을 포함하는 절연층 제조
두께가 2㎛인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer를 사용한 것 대신에 두께가 20㎛인 Polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) block copolymer를 사용한 것을 제외하고는 제조예 2와 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.
실시예 1: 픽셀형 압력센서 제조
제조예 1에 따라 제조된 제1 기판 상에 선형의 금 라인을 Au를 스퍼터링(sputtering) 방식으로 패터닝하여 4개의 선형의 금 라인을 포함하는 제1 전극 라인(두께 75nm, 길이 4cm, 폭 1mm, 간격 3mm)을 형성하여 제1 전극 어레이를 제조하였으며, 제2 전극 어레이와 동일한 방식으로 제2 전극 어레이를 제조하였다.
상기 제1 전극 어레이 상에 제조예 2에 따라 제조된 절연층을 위치시키며, 이때, 제1 전극 라인 상에 관통홀이 위치하도록 한다.
제1 전극 라인과 제2 전극 라인이 서로 수직으로 교차하도록 하고, 제2 전극 어레이에 포함된 제2 전극 라인이 절연층과 접촉하도록 절연층 상에 형성시켰다. 이때, 절연층의 관통홀에 제2 전극 라인이 위치할 수 있도록 하여 16개의 픽셀이 형성된다.
이후, 30분 동안 100℃에서 어닐링하여 점착성을 향상시켜 제1 전극 어레이와 제2 전극 어레이 사이에 절연층을 포함하는 압력센서를 제조하였다.
도선은 제1 전극 라인과 제2 전극 라인의 말단에 각각 Au 도선을 연결하여 저항 값을 각각 측정할 수 있도록 센서가 제조되었다.
실시예 2: 압력센서 제조
제조예 2에 따라 제조된 절연층 대신에 제조예 3에 따라 제조된 절연층을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 픽셀형 압력센서를 제조하였다.
실시예 3: 압력센서 제조
제조예 2에 따라 제조된 절연층 대신에 제조예 4에 따라 제조된 절연층을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 픽셀형 압력센서를 제조하였다.
실시예 4: 압력센서 제조
제조예 2에 따라 제조된 절연층 대신에 제조예 5에 따라 제조된 절연층을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 픽셀형 압력센서를 제조하였다.
[ 시험예 ]
시험예 1: 압력에 따른 전류 변화 분석
도 2는 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 압력센서의 주어진 압력에 따른 전류 변화를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 실시예 1의 압력센서는 10kPa 압력에서 25μA이고, 약 28kPa 압력에서 약37μA인 것으로 나타났으며, 실시예 2의 압력센서는 약 12kPa 압력에서 전류가 26 μA이고, 약 34kPa 압력에서 약 37.5μA이고, 실시예 3의 압력센서는 약 18kPa 압력에서 전류가 약 25μA이고, 약 57kPa 압력에서 전류가 약 38μA이고, 실시예 4의 압력센서는 약 27kPa 압력에서 약 26μA이고, 약 78kPa 압력에서 약 37.5μA인 것으로 나타났다.
이러한 결과는 압력센서에 포함된 절연층의 두께가 두꺼울수록 전류 변화 시키기 위하여 강한 압력이 주어져야 하는 것으로 보이며, 절연층 두께 조절을 통해 인지 가능 압력 범위를 조절할 수 있는 것으로 판단된다.
시험예 2: 압력감지 특성 분석
시험예 2-1: 인장 전후 한 픽셀에 대한 압력감지 능력 분석
도 3은 구부림 전 한 픽셀에 압력을 가했을 때, 압력센서의 센싱 능력을 분석한 결과를 나타낸 것이고, 도 4는 구부린 후 한 픽셀에 압력을 가했을 때, 압력센서의 센싱 능력 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 인장 전 하나의 픽셀(2,3)에 압력을 가했을 때, 압력이 가해진 픽셀(2,3)만 반응하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 압력센서를 구부린 상태(30% 인장)에서 하나의 픽셀(2,3)에만 압력을 가했을 때, 다른 영역의 간섭 없이 압력이 가해진 픽셀(2,3)만 반응하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 압력센서는 관통홀의 포함하는 절연층으로 인해 주위의 간섭 없이 특정영역만 압력에 대해 반응할 수 있으며 물리적 변형이 가해진 상황에서도 동일한 성능을 발휘하는 것으로 분석된다.
시험예 2-2: 인장 전후 여러 픽셀에 대한 압력감지 능력 분석
도 5은 구부림 전 여러 픽셀에 동시에 압력을 가했을 때, 압력센서의 센싱 능력을 분석한 결과를 나타낸 것이고, 도 6은 구부린 후 여러 픽셀에 동시에 압력을 가했을 때, 압력센서의 센싱 능력 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 캡을 이용하여 압력센서의 여러 픽셀에 압력을 가했을 때, 압력이 가해진 영역만 선택적이고, 동시에 감지할 수 있는 것으로 분석된다.
또한, 도 6을 참조하면, 본 발명의 압력센서를 구부린 상태(30% 인장)에서 한 여러 픽셀에 압력을 가했을 때, 다른 영역의 간섭 없이 압력이 가해진 픽셀들만 선택적으로 반응하고 동시에 감지할 수 있는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명의 압력센서는 구부림에 관계없이 여러 영역에 압력이 가해져도 동시에 선택적으로 압력을 감지할 수 있는 것으로 분석되었다.
시험예 3: 압력센서의 민감도 분석
도 7은 압력센서에 압력을 가했을 때 전류변화를 나타낸 그래프이다. 10 mm X 10 mm의 관통홀, 0.5 mm 두께의 절연층, 5 mm 전극 폭을 가지는 압력센서를 50 kPa의 압력을 가하여 전류변화를 실험하였다.
도 7을 참조하면, 압력을 가할 때와 압력을 제거할 때, 전류값이 250 ms의 시간 내에 변화하는 것으로 보아 본 발명의 압력센서는 민감도가 우수한 것으로 분석되었다.
시험예 4: 관통홀의 크기에 따른 압력 감지 능력 분석
도 8은 서로 다른 크기의 직경을 가진 관통홀을 포함하는 압력센서에 가해지는 압력에 따른 상대적 전류변화를 나타낸 그래프이다. 각각 10mm X 10mm, 5mm X 5mm 정사각통형의 관통홀, 0.5 mm 두께의 절연층, 3 mm 전극 폭을 가지는 압력센서 2개를 4mm 지름의 원형 팁으로 눌러 전류변화를 실험하였다.
도 8을 참조하면, 관통홀의 크기가 클수록 중간 절연층이 압력 인가에 따른 전극층 변화에 미치는 영향이 적어 상대적으로 낮은 압력에서 전류 변화가 유발된다. 이에 반해 관통홀의 크기가 작은 경우는 픽셀을 둘러싸고 있는 중간 절연층의 영향 때문에 전극층을 변형시켜 전류변화를 일으키기 위해서는 더 높은 압력을 필요로 한다.
따라서, 관통홀의 크기의 차이에 따라 감지할 수 있는 압력 범위의 차이가 발생하는 것으로 분석되었다.
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.
본 발명의 압력센서는 픽셀화한 전극층 사이에 픽셀 위치에 구멍이 있는 절연층을 포함함으로써, 압력 인가 시 상부 및 하부 전극을 통전시키고, 주위 픽셀이 함께 반응하는 신호의 기계적 간섭 줄여 선택적으로 압력 감지가 가능하다.
또한, 본 발명의 압력센서는 절연층의 소재 및 두께를 조절하고, 절연층에 포함된 구멍의 크기 조절을 통해 압력 인지 범위를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력센서는 간단한 공정으로 제조되며, 단순한 구조를 가지고 있으며, 플렉서블하고, 웨어러블하여 전자소자 및 로봇 전자 피부에 응용할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력 센서는 전자피부, 웨어러블 디바이스뿐만 아니라 압력 인식을 통해 노약자, 영/유아의 수면 상태 등을 파악할 수 있는 침대, 사용자의 착석 상태를 파악할 수 있는 의자 등 다양한 분야로 적용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 탄성기판;
    상기 제1 탄성기판 상에 위치하고, 제1 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제1 전극 라인(electrode line)을 포함하는 제1 전극 어레이;
    제1 전극 어레이 상에 위치하고, 다수의 관통홀을 포함하고, 절연 탄성체를 포함하는 절연층;
    상기 절연층 상에 위치하고, 제2 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제2전극 라인(electrode line)을 포함하는 제2 전극 어레이; 및
    상기 제2 전극 어레이 상에 위치하고, 제2 탄성기판;을 포함하고,
    상기 제1 전극 라인과 상기 제2 전극 라인은 서로 이격되어 교차하여 각각 제1 교차부와 제2 교차부를 포함하고,
    상기 절연층의 관통홀의 일부 또는 전부는 상기 제1 교차부와 상기 제2 교차부 사이에 위치하는 것인, 압력센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 라인 및 상기 제2 전극 라인이 직선형이고,
    상기 제1 전극 라인과 상기 제2 전극 라인이 서로 수직으로 교차하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  3. 제1항에 있어서,
    압력센서에 압력을 인가 시에 상기 제1 교차부와 상기 제2 교차부가의 일부 또는 전부가 관통홀을 통과하여 접촉하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 제1 전극 라인의 이웃하는 전극 라인 사이에 탄성체를 포함하고,
    상기 다수의 제2 전극 라인의 이웃하는 전극 라인 사이에 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 탄성체의 탄성계수가 상기 제1 탄성기판 및 제2 탄성기판의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 하는 압력센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성기판 및 제2 탄성기판은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리우레탄(PU), 폴리이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘 계열의 고무, 에코플렉스(ecoflex) 및 드래곤 스킨(dragon skin)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연 탄성체가 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 폴리우레탄(PU), 폴리이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리콘 계열의 고무, 에코플렉스(ecoflex) 및 드래곤 스킨(dragon skin)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀의 직경이 0.1 내지 10mm 인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀이 형성된 간격이 0.1 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀이 원통형, 타원통형, 다각통형, 직사각통형 및 정사각통형 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께가 0.5μm 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 폭이 0.1 내지 20mm 인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 간격이 0.5 내지 10mm 인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 두께가 0.05 내지 100μm인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 라인 및 제2 전극 라인이 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 Au, Al, Ag, Be, Bi, Co, Cu, Cr, Hf, In, Mn, Mo, Mg, Ni, Nb, Pb, Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Sb, Ta, Te, Ti, V, W, Zr, 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판은 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  17. (a) 제1 탄성기판 상에 제1 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제1 전극 라인(electrode line)을 패터닝하여 제1 전극 어레이를 제조하는 단계;
    (b) 제2 탄성기판 상에 제2 전도체를 포함하고, 서로 이격된 다수의 제2 전극 라인(electrode line)을 패터닝하여 제2 전극 어레이를 제조하는 단계;
    (c) 제1 전극 어레이 상에 다수의 관통홀을 포함하고 절연 탄성체를 포함하는 절연층을 형성시키는 단계; 및
    (d) 단계 (b) 에서 제조된 제2 전극 어레이의 제2 전극 라인이 절연층에 접하도록 상기 절연층 상에 위치시켜 제1 전극 어레이/절연층/제2 전극 어레이를 제조하는 단계; 를
    포함하는 압력센서의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 압력센서의 제조방법이 상기 단계 (d) 후에,
    (e) 제1 전극 어레이/절연층/제2 전극 어레이를 열처리하여 절연층과 이웃한 층과의 접착성을 증가시키는 단계; 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    단계 (d)에서, 열처리가 50 내지 200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 압력센서의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 압력센서의 제조방법이
    단계 (a) 이전에, 상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 열적 어닐링(thermally annealed)한 후, 열적 어닐링된 상기 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 신장시켜 마이크로 피브릴(microfibril)구조를 포함하는 제1 탄성기판 및/또는 제2 탄성기판을 제조하는 단계 (a')를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서의 제조방법.
PCT/KR2018/010697 2018-08-17 2018-09-12 픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법 WO2020036253A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180096134A KR102086417B1 (ko) 2018-08-17 2018-08-17 픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법
KR10-2018-0096134 2018-08-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020036253A1 true WO2020036253A1 (ko) 2020-02-20

Family

ID=69525478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/010697 WO2020036253A1 (ko) 2018-08-17 2018-09-12 픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102086417B1 (ko)
WO (1) WO2020036253A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113386158A (zh) * 2021-05-17 2021-09-14 浙江大学 一种全打印仿生超感知柔性机器人皮肤

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11585700B2 (en) * 2020-12-02 2023-02-21 POSTECH Research and Business Development Foundation Stretchable sensor for sensing multimodal temperature and strain
KR102463083B1 (ko) * 2020-12-23 2022-11-04 (주)아스토 로봇 충돌 감지 장치
WO2022163955A1 (ko) * 2021-02-01 2022-08-04 주식회사 오몰래 키 입력 장치, 키 입력 장치를 구비하는 스마트 매트, 인터렉티브 피트니스 시스템 및 그것의 제어 방법
WO2022163954A1 (ko) * 2021-02-01 2022-08-04 주식회사 오몰래 인터렉티브 피트니스를 위한 스마트 매트, 단말, 시스템 및 그것의 제어 방법
KR102600085B1 (ko) * 2021-02-18 2023-11-08 한국과학기술원 대면적 압력 센싱 장치
KR20230005735A (ko) * 2021-07-01 2023-01-10 주식회사 오몰래 스마트 매트
KR102650281B1 (ko) * 2022-01-06 2024-03-26 연세대학교 산학협력단 신축성 센서 어레이를 활용한 높은 민감도와 넓은 감지 범위를 가지는 인장에 둔감한 촉각 센서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0549878A (ja) * 1990-10-19 1993-03-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd 大孔径多孔質ポリエチレン中空糸膜、その製造方法及び親水化多孔質ポリエチレン中空糸膜
JP2006250705A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Toshiba Corp 触覚センサー
KR20170028171A (ko) * 2015-09-03 2017-03-13 엘지이노텍 주식회사 압력 센서
KR20170046217A (ko) * 2015-10-20 2017-05-02 성균관대학교산학협력단 촉각 근접 센서
KR20170053575A (ko) * 2015-11-06 2017-05-16 주식회사 모다이노칩 압력 센서를 구비하는 전자기기

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101878358B1 (ko) 2015-04-02 2018-07-16 한국과학기술연구원 하이브리드 전자 시트를 포함하는 압력 센서 및 그를 포함하는 웨어러블 디바이스

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0549878A (ja) * 1990-10-19 1993-03-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd 大孔径多孔質ポリエチレン中空糸膜、その製造方法及び親水化多孔質ポリエチレン中空糸膜
JP2006250705A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Toshiba Corp 触覚センサー
KR20170028171A (ko) * 2015-09-03 2017-03-13 엘지이노텍 주식회사 압력 센서
KR20170046217A (ko) * 2015-10-20 2017-05-02 성균관대학교산학협력단 촉각 근접 센서
KR20170053575A (ko) * 2015-11-06 2017-05-16 주식회사 모다이노칩 압력 센서를 구비하는 전자기기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113386158A (zh) * 2021-05-17 2021-09-14 浙江大学 一种全打印仿生超感知柔性机器人皮肤
CN113386158B (zh) * 2021-05-17 2022-05-27 浙江大学 一种全打印仿生超感知柔性机器人皮肤

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200020429A (ko) 2020-02-26
KR102086417B1 (ko) 2020-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020036253A1 (ko) 픽셀형 압력센서 및 그의 제조방법
US11860048B2 (en) Capacitive and tactile sensors and related sensing methods
WO2014208883A1 (ko) 변형 센서 제조 방법, 변형 센서 및 변형 센서를 이용한 움직임 감지 장치
WO2012165839A9 (ko) 미세섬모의 인터락킹을 이용한 가역적 전기커넥터, 이를 이용한 다기능 센서 및 그 제작방법
WO2017061799A1 (ko) 압력 감지 의자
WO2017204514A1 (ko) 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 인솔
WO2013111985A1 (ko) 나노 와이어와 지지층을 포함하는 신경소자
WO2016060427A1 (ko) 변형 정보의 무선 송수신을 위한 전기활성고분자를 이용한 센서 유닛 및 이를 이용한 센서
WO2016153155A1 (ko) 생체모사 기반 압력센서 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 압력센서
WO2019022352A1 (ko) 압력센서, 그를 포함하는 압력센서 매트릭스 어레이 및 그의 제조방법
KR20160118159A (ko) 나노 복합체를 이용한 변형률 감지센서 및 이의 제조방법
KR101753384B1 (ko) 움직임 감지 센서 및 그 제조 방법
WO2020032403A1 (ko) 전도성 복합 용액을 이용한 전도성 복합체 및 그의 제조방법
KR20160118025A (ko) 나노 복합체를 이용한 변형률 감지센서 및 이의 제조방법
Chen et al. Matrix-addressed flexible capacitive pressure sensor with suppressed crosstalk for artificial electronic skin
WO2017209435A1 (ko) 크랙 함유 투명 전도성 박막을 구비하는 고감도 센서 및 그의 제조 방법
US11313734B2 (en) Flexible temperature sensor
WO2020080655A1 (ko) 히터 내장형 습도센서 및 그 제조방법
Ramli et al. Development of low cost screen-printed piezoresistive strain sensor for facial expressions recognition systems
KR20190062020A (ko) 스트레인 센싱 소자, 이를 이용한 어레이 센서 및 이의 제조방법
WO2020130596A1 (ko) 복수의 관통홀을 포함한, 피부에 부착 가능한 플렉서블 패치 및 상기 플렉서블 패치를 제조하는 방법
WO2018203658A1 (ko) 변형률 측정센서, 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법
WO2018174464A1 (ko) 고분자 기판의 선택적 접합방법
US20220030705A1 (en) Stretchable device and display panel and sensor and electronic device
KR101684133B1 (ko) 압력 소자 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18929999

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18929999

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1