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은나노와이어·전도성고분자 하이브리드 필름을 이용한 유연 투명 정전용량형 압력 센서의 특성
안영석,김원효,오해관,박광범,김건년,좌성훈,Ahn, Young Seok,Kim, Wonhyo,Oh, Haekwan,Park, Kwangbum,Kim, Kunnyun,Choa, Sung-Hoon 한국마이크로전자및패키징학회 2016 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.23 No.3
본 연구에서는 유연하고 투명한 특성을 지닌 유연 투명 정전용량형 압력 센서를 제안하여 기존의 X, Y 좌표 위치 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 및 하부 기판으로 사용되었다. 유연 투명 정전용량형 압력 센서의 터치 면적은 5인치이며, 전기적 신호를 인가하기 위한 11개의 driving line과 정전용량의 변화를 감지하기 위한 19개의 sensing line으로 구성되었다. 은나노와이어 전도성고분자 하이브리드 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 $44.1{\Omega}/square$이었다. 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. 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 $44.1{\Omega}/square$, 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.
스마트폰용 촉각 UI 및 힘을 인지하는 3D 터치스크린에 관한 연구
이민지(Min-Ji Lee),이강열(KangRyeol Lee),김원효(WonHyo Kim),박광범(Kwang-Bum Park),장영래(Younglea Zang),민영삼(Youngsam Min),서대식(Dae-Sik Seo),김건년(Kunnyun Kim) 한국HCI학회 2012 한국HCI학회 학술대회 Vol.2012 No.1
본 연구에서는 기존의 터치스크린의 x 축, y 축 좌표 인식뿐만 아니라 100g 이상의 z 축(힘)을 감지 할 수 있는 정전용량 타입의 3D 터치스크린을 개발하고, 3D 터치스크린에 적용할 수 있는 촉각 UI(User Interface)에 대한 연구를 수행하였다. 3D 터치스크린은 4inch 의 터치영역을 가지며, 0g~500g 까지 터치 힘의 크기에 따라 선형적인 정전용량 값의 변화 특성을 보였다. 터치힘을 인가하기 전 평균 정전용량 값은 7.88pF 이고, 100g 당 3.1%의 증가율을 보였다. 또, 힘의 크기에 따라 소리의 크기 및 표현되는 물방울의 양이 달라지는 난타 촉각 application 을 개발하였다. In this paper, Capacitive type 3D Touch screen and tactile UI(User Interface) were developed. The 3D Touch screen can detect the touch position(x- y coordinate) and applied force (z axis) over 100g simultaneously. The 3D Touch screen was designed to have 4 inch touch area in touch size and showed the linear variation of capacitance according to the applied force from 0 to 500g weight. The initial average value of capacitance and the increase rate were approximately 7.88pF and 3.1% per 100g, respectively, Also, "Nanta" application program with tactile UI displaying the different sound and the amount of water drop due to the applied force were developed.