은나노와이어·전도성고분자 하이브리드 필름을 이용한유연 투명 정전용량형 압력 센서의 특성 (Characteristics of Flexible Transparent Capacitive Pressure Sensor Using Silver Nanowire/PEDOT:PSS Hybrid Film)

서지정보

· 발행기관 : 한국마이크로전자및패키징학회
· 수록지 정보 : 마이크로전자 및 패키징학회지 / 23권 / 3호 / 21 ~ 29페이지
· 저자명 : 안영석, 김원효, 오해관, 박광범, 김건년, 좌성훈

초록

본 연구에서는 유연하고 투명한 특성을 지닌 유연 투명 정전용량형 압력 센서를 제안하여 기존의 X, Y 좌표위치 인식이 가능할 뿐만 아니라 3차원 인식이 가능한 터치스크린을 제작하였다. 유연 투명 정전용량형 압력 센서는 상부 기판, 압력 감지층, 하부 기판의 3 중 구조로 구성되어 있다. 은나노와이어·전도성고분자 하이브리드 필름이 상부 및하부 기판으로 사용되었다. 유연 투명 정전용량형 압력 센서의 터치 면적은 5인치이며, 전기적 신호를 인가하기 위한 11 개의 driving line과 정전용량의 변화를 감지하기 위한 19개의 sensing line으로 구성되었다. 은나노와이어·전도성고분자하이브리드 필름 및 유연 투명 정전용량형 압력 센서의 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 또한 기계적 유연성을 평가하기 위하여 굽힘 시험을 수행하였다. 제작된 은나노와이어·전도성고분자 하이브리드 필름은 평균 투과율 91.1%, 평균 탁도 1.35%로서 매우 우수한 광학 특성을 나타내었고, 평균 면저항은 44.1 Ω/square이었다. 굽힘 시험 결과 은나노와이어·전도성고분자 필름은 곡률 반경 3 mm까지 저항의 변화가 거의 없어 매우 우수한 유연성을 갖고 있음을 알 수 있었다.
또한 200,000회의 반복 굽힘 피로 시험 결과, 저항의 증가는 매우 미미하여, 유연 내구성이 매우 우수함을 알 수 있었다. 유연 투명 정전용량형 압력 센서의 평균 투과율은 84.1%, 탁도는 3.56%이었다. 또한, 직경 2 mm의 팁으로 눌렀을 경우, 누르는 압력에 따라 센서가 잘 작동함을 알 수 있었으며, 이를 통하여 멀티 터치 및 멀티 포스 터치가 가능함을 확인하였다.
본 연구에서 제작한 유연 투명 정전용량형 압력 센서는 유저인터페이스, 사용자 경험이 강조되고 있는 현재 상황에서 새로운 인터페이스의 터치스크린 패널에 대한 발전 가능성을 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

영어초록

In this paper, we developed a flexible transparent capacitive pressure sensor which can recognize X and Y coordinates and the size of force simultaneously by sensing a change in electrical capacitance. The flexible transparent capacitive pressure sensor was composed of 3 layers which were top electrode, pressure sensing layer, and bottom electrode. Silver nanowire(Ag NW)/poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) hybrid film was used for top and bottom flexible transparent electrode. The fabricated capacitive pressure sensor had a total size of 5 inch, and was composed of 11 driving line and 19 sensing line channels. The electrical, optical properties of the Ag NW/PEDOT:PSS and capacitive pressure sensor were investigated respectively. The mechanical flexibility was also investigated by bending tests. Ag NW/PEDOT:PSS exhibited the sheet resistance of 44.1 Ω/square, transmittance of 91.1%, and haze of 1.35%. Notably, the Ag NW/PEDOT:PSS hybrid electrode had a constant resistance change within a bending radius of 3 mm. The bending fatigue tests showed that the Ag NW/PEDOT:PSS could withstand 200,000 bending cycles which indicated the superior flexibility and durability of the hybrid electrode. The flexible transparent capacitive pressure sensor showed the transmittance of 84.1%, and haze of 3.56%. When the capacitive pressure sensor was pressed with the multiple 2 mm-diameter tips, it can well detect the force depending on the applied pressure. This indicated that the capacitive pressure sensor is a promising scheme for next generation flexible transparent touch screens which can provide multi-tasking capabilities through simultaneous multi-touch and multi-force sensing.

참고자료

· 없음