(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) G06F 3/045 (2006.01) (21) 출원번호 10-2011-0141186 (22) 출원일자 2011 년 12 월 23 일 심사청구일자 2011 년 12 월 23 일 (65) 공개번호 10-2012-0073140 (43) 공개일자 2012 년 07 월 04 일 (30) 우선권주장 1020100134801 2010 년 12 월 24 일대한민국 (KR) (56) 선행기술조사문헌 KR1020100022747 A* KR1020090087351 A* KR1020090131171 A* KR1020100019808 A* * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2014년11월07일 (11) 등록번호 10-1459307 (24) 등록일자 2014년11월03일 (73) 특허권자 그래핀스퀘어주식회사 서울특별시금천구벚꽃로 298, 제 3 층제 313 호 ( 가산동, 대륭포스트타워 6 차 ) (72) 발명자 안종현 경기도수원시팔달구권광로 246, 101 동 1602 호 ( 인계동, 래미안노블클래스 ) 홍병희 서울특별시강남구봉은사로 72 길 18, 202 호 ( 삼성동 ) ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 특허법인엠에이피에스 전체청구항수 : 총 9 항심사관 : 장호근 (54) 발명의명칭그래핀을이용한압력및위치동시감지터치센서 (57) 요약 그래핀을전극및 / 또는스트레인게이지 (strain gauge) 로서이용하여터치위치및 / 또는터치압력세기를특정할수있는터치센서, 특히, 그래핀을이용함으로써저항변화에의하여압력및위치를동시에감지할수있는터치센서가제공된다. 대표도 - 도 7-1 -
(72) 발명자 이영빈 경기도수원시장안구서부로 2066, 성균관대학교제 2 종합연구동 83510 호 ( 천천동 ) 배수강 경기도수원시장안구서부로 2066, 성균관대학교제 2 종합연구동 83602 호 ( 천천동 ) 김형근 경기도화성시팔탄면고주골길 46-2 -
특허청구의범위청구항 1 삭제청구항 2 삭제청구항 3 삭제청구항 4 삭제청구항 5 삭제청구항 6 삭제청구항 7 삭제청구항 8 삭제청구항 9 삭제청구항 10 삭제청구항 11 삭제청구항 12 삭제청구항 13 삭제청구항 14 삭제청구항 15 절연성기재상에형성된, 서로평행하게형성된복수개의그래핀라인전극을포함하는제 1 그래핀전극패턴, 및상기제 1 그래핀전극패턴상에형성되며, 상기제 1 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극각각 - 3 -
에수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀라인전극을포함하는제 2 그래핀전극패턴 ; 상기제 1 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극및상기제 2 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극각각의교차점에연결되어형성된복수개의그래핀스트레인게이지 ; 및, 상기제 1 그래핀전극패턴및상기제 2 그래핀전극패턴의각각의그래핀라인전극에전압을인가하고, 상기절연성기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기외부터치의위치에대응하는상기그래핀스트레인게이지에발생되는저항변화를감지하여상기외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서. 청구항 16 제 15 항에있어서, 상기복수의그래핀스트레인게이지각각에연결된복수의박막트랜지스터 (TFT) 를추가포함하는, 압력및위치동시감지터치센서. 청구항 17 제 16 항에있어서, 상기복수의박막트랜지스터는컨트롤러와연결되어, 상기컨트롤러가전압을인가할때상기박막트랜지스터를턴온 (turn-on) 시키도록제어하는것인, 압력및위치동시감지터치센서. 청구항 18 제 16 항에있어서, 상기복수의박막트랜지스터는투명한것인, 압력및위치동시감지터치센서. 청구항 19 제 16 항에있어서, 상기복수의박막트랜지스터는탄소나노튜브, 그래핀, 유기물박막, 산화물박막, 실리콘박막, 및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것을포함하여형성된것인, 압력및위치동시감지터치센서. 청구항 20 제 15 항에있어서, 상기절연성기재는플렉서블 (flexible) 또는신축가능한 (stretchable) 것인, 압력및위치동시감지터치센서. 청구항 21 제 15 항에있어서, 상기제 2 그래핀전극패턴및상기그래핀스트레인게이지상에보호층을추가포함하는것인, 압력및위치동시감지터치센서. - 4 -
청구항 22 디스플레이패널 ; 및상기디스플레이패널전면에부착되는제 15 항내지제 21 항중어느한항에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널. 청구항 23 제 22 항에있어서, 상기디스플레이패널은액정표시패널인, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널. 청구항 24 삭제청구항 25 삭제청구항 26 삭제청구항 27 삭제 명세서 [0001] 기술분야 본원은그래핀을이용함으로써저항변화에의하여압력및위치동시측정이가능한터치센서에관한것이다. [0002] [0003] [0004] 배경기술터치스크린, 터치패드등과같은터치센서는키보드나마우스와같은입력장치를사용하지않고, 스크린에손가락, 펜등을접촉하여입력하는방식이다. 터치스크린은정확성, 입력속도, 문자입력등에서는개선이필요하나, 누구나쉽게입력할수있는장점으로인해기존에는현금인출기, 키오스크 (Kiosk) 등공공분야에서주로많이사용되어왔다. 하지만최근에터치스크린은이동통신기술의발달과더불어핸드폰, PDA, 네비게이션과같은전자정보단말기는단순한문자정보의표시수단에서더나아가오디오, 동영상, 무선인터넷웹브라우저등과같은더욱다양하고복잡한멀티미디어제공수단으로그기능을확대해나가고있다. 이러한멀티미디어기능의발달과더불어제한된전자정보단말기의크기내에서더욱큰디스플레이화면구현이요구되고있고이에따라터치패널을적용한디스플레이방식이더욱각광받고있다. 액정디스플레이상에터치패널을적층배치한터치디스플레이는스크린 (screen) 과좌표입력수단을통합함으로써종래키입력방식에비하여공간을절약할수있는이점이있다. 따라서터치디스플레이가적용된전자정보단말기는스크린사이즈 (size) 및사용자의편의성을더욱증대시킬수있어상기방식의사용이증가되고있는추세이다. 검출방식에따라간단히살펴보면, 직류전압을인가한상태에서압력에의해눌려진위치를전류또는전압값에변화를감지하는저항식 (resistive type) 과, 교류전압을인가한상태에서캐패시턴스커플링 (capacitance coupling) 을이용하는정전용량방식 (capacitive type) 과, 자계를인가한상태에서선택된위치를전압의변화를감지하는전자유도방식 (electro magnetic type) 등이있다. - 5 -
[0005] [0006] 그중저항식은액정표시장치 (Liquid Crystal Display Device) 와의조합으로개인휴대단말기, 네비게이션, PMP, 전자수첩, PDA 등에많이채용되고있으며, 저항식의터치패널은터치지점을검출하는방식에따라아날로그방식과디지털방식으로구분되며, 대한민국공개특허제 2008-0108277 호에는초음파융착을이용한저항식터치센서의제조방법을개시하고있다. 이와같은여러방식의터치스크린이다양한장치들에널리장착되고있지만가격저하를위해그리고성능향상을위해해결해야할부분들이존재하고있다. 즉, 보다단순화된구조와보다향상된동작성능을갖는터치스크린장치가요구된다. 또한기존의터치스크린장치들은대면적화가용이하지않는문제점이있다. 발명의내용 [0007] [0008] 해결하려는과제본원은, 그래핀을전극및 / 또는스트레인게이지 (strain gauge) 로서이용하여터치위치및 / 또는터치압력세기를특정할수있는터치센서, 특히, 그래핀을이용함으로써저항변화에의하여압력및위치를동시에감지할수있는터치센서를제공하고자한다. 그러나, 본원이해결하고자하는과제는이상에서언급한과제로제한되지않으며, 언급되지않은또다른과제들은아래의기재로부터당업자에게명확하게이해될수있을것이다. [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] 과제의해결수단본원의제 1 측면은, 제 1 기재상에형성되며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 1 그래핀전극패턴 ; 상기제 1 그래핀전극패턴상에형성된감압레지스터 (force sensing resistor; FSR) 층 ; 제 2 기재상에형성되며, 상기제 1 그래핀전극패턴과수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 2 그래핀전극패턴 ; 및, 상기제 1 그래핀전극패턴및상기제 2 그래핀전극패턴에전압을인가하고, 상기제 1 기재또는상기제 2 기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기외부터치위치에서상기감압레지스터의저항변화를감지하여외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. 본원의제 2 측면은, 디스플레이패널 ; 및, 상기디스플레이패널전면에부착되는상기본원의제 1 측면에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널을제공할수있다. 본원의제 3 측면은, 제 1 절연성기재상에형성되며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 1 그래핀패턴을포함하는제 1 기판 ; 제 2 절연성기재상에형성되며, 상기제 1 그래핀패턴과는수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 2 그래핀패턴을포함하는제 2 기판 ; 및, 서로접촉하도록대향된상기제 1 그래핀패턴및상기제 2 그래핀패턴에전압을인가하고, 상기제 1 절연성기재또는상기제 2 절연성기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기제 1 그래핀패턴의적어도하나의그래핀전극과상기제 2 그래핀패턴의적어도하나의그래핀전극에발생되는저항변화를감지하여외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. 본원의제 4 측면은, 디스플레이패널 ; 및, 상기디스플레이패널전면에부착되는상기본원의제 3 측면에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널을제공할수있다. 본원의제 5 측면은, 절연성기재상에형성된, 서로평행하게형성된복수개의그래핀라인전극을포함하는제 1 그래핀전극패턴, 및상기제 1 그래핀전극패턴상에형성되며, 상기제 1 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극각각에수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀라인전극을포함하는제 2 그래핀전극패턴 ; 상기제 1 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극및상기제 2 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극각각의교차점에연결되어형성된복수개의그래핀스트레인게이지 ; 및, 상기제 1 그래핀전극패턴및상기제 2 그래핀전극패턴의각각의그래핀라인전극에전압을인가하고, 상기절연성기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기외부터치의위치에대응하는상기그래핀스트레인게이지에발생되 - 6 -
는저항변화를감지하여상기외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압 력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. [0015] [0016] [0017] 본원의제 6 측면은, 디스플레이패널 ; 및, 상기디스플레이패널전면에부착되는상기본원의제 5 측면에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널을제공할수있다. 본원의제 7 측면은, 투명전도막과전극및도트스페이서가형성된하부기판 ; 투명전도막과전극이형성된상부기판 ; 상기상부기판에포함된전극및 / 또는상기하부기판에포함된상기전극상에형성되는스트레인 (strain) 감지능을가지는그래핀전극 ; 및, 상기하부기판및상기상부기판을일정간격으로대향시켜부착시키기위한접착부재를포함하며, 상기상부기판의전극및상기하부기판의전극으로부터외부로신호의입출력을위한배선구조물을구비하는압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. 본원의제 8 측면은, 투명전도막이형성된상부기판 ; 투명전도막이형성된하부기판 ; 상기상부기판및, 상기투명전도막사이에형성된그래핀전극 ; 상기그래핀전극측면에형성된전극 ; 및상기하부기판의투명전도막의하부를절연하는절연코팅부를포함하며, 상기투명전도막의상면을터치하게되면정전용량의변동에따라측면에형성된전극에의해터치위치를감지하고상기그래핀전극자체의스트레인 (strain) 감지능을이용하여상기터치에의한압력의세기를감지하는압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. [0018] 발명의효과본원에의하여, 기재상에패터닝되어형성되는 X축, Y축그래핀전극을터치센서에적용함으로써, 멀티-터치기능을구현할수있다. 그래핀을이용해서전극을제조하는경우, 잘못된정렬에따른문제를방지또는최소화할수있고, 제품의균일성 (uniformity) 및재현성 (reproducibility) 을용이하게확보할수있다. 또한, 그래핀의투명도와기계적특성이우수하기때문에투명하면서유연성 (flexible), 신축성 (stretchable) 등을가지는터치센서로사용될수있다. 따라서, 본센서는신축성있는 3D 센서로서도응용될수있다. [0019] 도면의간단한설명 도 1 은본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸분해사시도이다. 도 2는본원의다른구현예에따른압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸분해사시도이다. 도 3은본원의일실시예에따른압력및위치동시감지터치센서의제조과정을나타내는사시도이다. 도 4는본원의일실시예에따른압력및위치동시감지터치센서의인가된압력에따른저항을측정한실험과정사진이다. 도 5는도 4의측정방식으로측정된, 가압시간변화에따른압력세기변화에따른저항변화를나타내는그래프이다. 도 6은본원의일실시예에따른압력및위치동시감지터치센서에반복인가된압력에따른저항그래프이다. 도 7은본원의다른구현예에따른압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸분해사시도이다. 도 8은본원의일실시예에따라그래핀스트레인게이지를포함하여제조된압력및위치동시감지터치센서사진이다. 도 9는본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸단면도이다. 도 10은본원의다른구현예에따른압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸단면도이다. [0020] [0021] 발명을실시하기위한구체적인내용이하, 첨부한도면을참조하여본원이속하는기술분야에서통상의지식을가진자가용이하게실시할수있도록본원의구현예및실시예를상세히설명한다. 그러나본원은여러가지상이한형태로구현될수있으며여기에서설명하는구현예및실시예에한정되지않는다. 그리고도면에서본원을명확하게설명하기위해서설명과관계없는부분은생략하였으며, 명세서전체를통하여유사한부분에대해서는유사한도면부호를붙였다. - 7 -
[0022] 본원명세서전체에서, 어떤부분이어떤구성요소를 " 포함 " 한다고할때, 이는특별히반대되는기재가없는한다른구성요소를제외하는것이아니라다른구성요소를더포함할수있는것을의미한다. 본원명세서전체에서사용되는정도의용어 " 약 ", " 실질적으로 " 등은언급된의미에고유한제조및물질허용오차가제시될때그수치에서또는그수치에근접한의미로사용되고, 본원의이해를돕기위해정확하거나절대적인수치가언급된개시내용을비양심적인침해자가부당하게이용하는것을방지하기위해사용된다. 본원명세서전체에서사용되는정도의용어 "~( 하는 ) 단계 " 또는 "~ 의단계 " 는 "~ 를위한단계 " 를의미하지않는다. [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] 본원의제 1 측면은, 제 1 기재상에형성되며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 1 그래핀전극패턴 ; 상기제 1 그래핀전극패턴상에형성된감압레지스터 (force sensing resistor; FSR) 층 ; 제 2 기재상에형성되며, 상기제 1 그래핀전극패턴과수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 2 그래핀전극패턴 ; 및, 상기제 1 그래핀전극패턴및상기제 2 그래핀전극패턴에전압을인가하고, 상기제 1 기재또는상기제 2 기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기외부터치위치에서상기감압레지스터의저항변화를감지하여외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기제 1 기재및상기제 2 기재중적어도하나는플렉서블 (flexible) 또는신축가능한 (stretchable) 것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기그래핀전극이플렉서블하고신축가능하므로, 상기제 1 기재및상기제 2 기재중적어도하나를플렉서블하고신축가능한재료를이용하여형성함으로써상기터치센서를플렉서블하고신축가능하게제조할수있다. 상기제 1 기재및상기제 2 기재중적어도하나는플라스틱또는고무를이용하여형성될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예시적구현예에있어서, 상기제 1 기재및상기제 2 기재는투명유기절연체를포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기투명유기절연체는, 예를들어, 폴리이미드 (polyimide; PI), 폴리아크릴 (polyacryl), 또는폴리페놀 (polyphenol), 폴리에스테르 (polyester), 실리콘 (sillicone), 폴리우레탄 (polyurethane) 과같은열경화성수지, 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리스틸렌 (polystyrene) 과같은열가소성수지, 벤조싸이클로부텐 (benzocyclobutene; BCB), F-첨가폴리이미드 (polyimide; PI), 퍼플로오로싸이클로부탄 (perfluorocyclobutane; PFCB), 플로오르폴리아릴에테르 (fluoropolyarylether; FPAE), 실록산 (siloxane) 계열폴리머, SOG 및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것을포함할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기감압레지스터층은투명전도성필름을포함하여형성된것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 투명전도성필름은전기전도도와투명도가우수할뿐만아니라구부림특성이우수하므로상기제 1 감압레지스터층과상기제 2 감압레지스터층각각을투명전도성필름으로이용할경우평판디스플레이의투명전극및터치스크린소재로응용이가능한전도성이개선된필름을제공할수있다. 일구현예에있어서, 상기제 1 감압레지스터층과상기제 2 감압레지스터층각각은압전물질을이용하여형성될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기압전물질은당업계에공지된것을특별히제한없이사용할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기감압레지스터층은하나이상의감압레지스터층을포함하여형성될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예시적구현예에있어서, 상기제어부는, 상기외부터치가가해진위치의상기제 1 그래핀전극패턴의그래핀전극과상기제 2 그래핀전극패턴의그래핀전극에만전압을교대로인가하여상기외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고동시에상기외부터치에의하여가해진압력의세기를판단하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 도 1은본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서의구성을개략적으로나타낸분해사시도이다. 도 1을참조하면, 본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서 (100) 는, 제 1 기재 (110), 감압레지스터층 (force sensing resistor; FSR, 120) 및제 2 기재 (130) 를포함할수있으며, 상기제 1 기재 (110) 상에패터닝되어형성되는제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 기재 (130) 상에패터닝되어형성되는제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 을더포함할수있다. - 8 -
[0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] 압력및위치동시감지터치센서 (100) 는, 제 1 기재 (110) 와이에대향되게설치되는제 2 기재 (130) 를구비하도록구성될수있다. 상기제 1 기재 (110) 는포인팅오브젝트 ( 예를들어, 손가락, 스타일러스펜등 ) 에의한외부압력 (F) 이인가되는부재로, 외부압력 (F) 에의하여변형이일어난다. 본원에따른터치패널 (100) 은사용자에게디스플레이화면을제공할수있도록제 1 기재 (110) 가투명한재료를이용하여형성될수있다. 상기투명한재료로서예를들어, 유리, 석영, 아크릴판, 투명한필름, 플라스틱기재등이포함될수있으며, 상부기재의재질은포인팅오브젝트의외부압력 (F) 이인가된후에다시원상태로복원가능한것을사용할수도있다. 상기제 2 기재 (130) 는상기제 1 기재 (110) 와소정의거리만큼이격되어구비되는부재로, 상기제 1 기재 (110) 와마찬가지로투명한재질로구성될수있다. 제 1 기재 (110) 및제 2 기재 (130) 의간격은, 예를들어, 약 0.01 μm내지약 100 μm일수있다. 약 0.01 μm미만인경우, 제 1 기재 (110) 의변형에따른간격변화를충분히수용하기가어렵고, 약 100 μm를초과하는경우, 크기를소형화하는데장애가될수있다. 제 1 기재 (110) 및제 2 기재 (130) 의간격으로인하여터치스크린의내구성이향상되고, 외부의충격에도안정적이며, 사용자에게깨끗한화면을제공할수있다. 상기제 1 기재 (110) 에는상기제 1 기재 (110) 상에 X축방향을따라서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 이코팅되어있으며, 상기제 2 기재 (130) 상에는상기제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 의상기 X축방향과수직으로교차하고, 제 2 기재 (140) 의 Y축방향을따라서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 이코팅되어있다. 또한, 압력및위치동시감지터치센서 (100) 는, 상기제 1 기재 (110) 에형성된상기제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 기재 (130) 에형성된상기제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 사이로부터의압력변화를감지하는감압레지스터층 (120) 을포함하여형성될수있다. 상기감압레지스터층 (120) 은압력을감지하는층으로서역할을한다. 상기감압레지스터층 (120) 은센서표면에힘을증가시킬때감소하는저항이발생하며, 이는압력감지에이상적일수있다. 압력및위치동시감지터치센서 (100) 의표면에서터치가일어날때, 상기제 1 기재 (110) 및상기제 2 기재 (130) 는외부인가압력에의해저항이변화하게된다. 감지회로 ( 미도시 ) 는외부인가압력에의한그래핀의저항변화로인해생기는전류강하의정도를통해인가된압력의크기를평가하여압력을측정한다. 이때압력의크기에따른기능을다르게할수있는데예를들어, 작은힘을크기를가해누른경우줌아웃 (zoom out) 을하고큰힘을가했을때는줌인 (zoom in) 을하는기능을위와같은구동원리를이용해서구현할수있다. 또한인가한압력을유지할때발생되는저항치를이용해서기능을추가할수있다. 또한, 각각의그래핀전극라인에생기는저항의크기변화분포를통해위치를감지할수있다. 제 2 기재 (130) 의각제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 의단부에는리드선과부하저항 (RL) 이연결될수있다. 제 1 기재 (110) 는패터닝을통해다수개로분할된제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 이상호간에평행하게형성되어상기제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 은상호간에수직하게교차되도록구성될수있다. 제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 으로전압을인가하여각각의패터닝된전극을온 (ON) 시키고나머지스위치는오프 (OFF) 하는방식으로순차적으로위치검출용신호를인가하며전압을측정하게된다. 이때상기제 1 기재 (110) 또는상기제 2 기재 (130) 상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여특정지점에서터치가이루어지면, 제어부 ( 미도시 ) 에서는상기감압레지스터층 (120) 의터치조작된지점에서하이 (high) 신호가발생하여발생되는저항변화를감지하여상기외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하여검출할수있게된다. 즉, 제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 이상호간에교차하는지점에서저항변화가큰각각의제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 라인분포를소프트웨어를이용하여얻어내터치지점의검출이가능하게되는것이다. 이와같이, 본원의일구현예에따른, 상기압력및위치동시감지터치센서 (100) 는, 각각의제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 이소정간격을가지며패터닝형성되어각전극이분할되어있어두개의지점에서터치동작이동시에발생하더라도상호간에전기적으로영향을주지않기때문에멀티-터치기능의구현이가능한장점이있다. 또한, 전극으로서그래핀을기재상에직접형성하여사용할수있다는장점이있다. 즉, 터치스크린용기재상에판상의그래핀을형성한후, 그것을원하는모양으로패터닝하여사용할수있다. 그래핀은산소플라즈 - 9 -
마 (O 2 plasma) 로쉽게식각되므로, 일반적인포토리소그래피 (photolithography) 나전자빔리소그라피 (E-beam lithography) 와같은탑-다운 (top-down) 공정을이용하여원하는모양을갖는미세한그래핀패턴을얻을수있다. 그러므로그래핀을이용해서전극을제조하는경우, 오정렬 (mis-align) 에따른문제를방지또는최소화할수있고, 제품의균일성 (uniformity) 및재현성 (reproductivity) 을용이하게확보할수있다. 또한, 그래핀의투명도와기계적특성이우수하기때문에투명하면서신축성 (stretchable) 있는터치센서로사용될수있다. 본센서는신축성있는 3D센서로서도응용될수있다. [0039] [0040] 본원의제 2 측면은, 디스플레이패널 ; 및, 상기디스플레이패널전면에부착되는상기본원의제 1 측면에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널을제공할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기디스플레이패널은액정표시패널일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] [0046] [0047] 본원의제 3 측면은, 제 1 절연성기재상에형성되며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 1 그래핀패턴을포함하는제 1 기판 ; 제 2 절연성기재상에형성되며, 상기제 1 그래핀패턴과는수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 2 그래핀패턴을포함하는제 2 기판 ; 및, 서로접촉하도록대향된상기제 1 그래핀패턴및상기제 2 그래핀패턴에전압을인가하고, 상기제 1 절연성기재또는상기제 2 절연성기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기제 1 그래핀패턴의적어도하나의그래핀전극과상기제 2 그래핀패턴의적어도하나의그래핀전극에발생되는저항변화를감지하여외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기제 1 그래핀패턴및상기제 2 그래핀패턴의복수개의그래핀전극각각은스트레인게이지 (strain gauge) 로서작용하여, 상기외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기제 1 그래핀패턴의적어도하나의그래핀전극과상기제 2 그래핀패턴의적어도하나의그래핀전극이서로접촉하여발생되는저항변화가상기외부터치에의하여가해지는압력의세기에비례하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예시적구현예에있어서, 상기제 1 절연성기재및상기제 2 절연성기재는각각투명유기절연체를포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예시적구현예에있어서, 상기제 1 절연성기재및상기제 2 절연성기재중적어도하나는플렉서블 (flexible) 또는신축가능한 (stretchable) 것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기그래핀전극이플렉서블하고신축가능하므로, 상기제 1 절연성기재및상기제 2 절연성기재중적어도하나를플렉서블하고신축가능한재료를이용하여형성함으로써상기터치센서를플렉서블하고신축가능하게제조할수있다. 상기제 1 기재및상기제 2 기재중적어도하나는플라스틱또는고무를이용하여형성될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 1 절연성기재및상기제 2 절연성기재중적어도하나를고무를이용하여형성함으로써상기압력및위치동시감지터치센서를장갑형태로제조할수있으며, 이러한장갑은의료용, 실험용등다양한분야에서압력및위치동시감지터치센서로서이용할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기제어부는, 상기외부터치가가해진위치의상기제 1 그래핀패턴의그래핀전극과상기제 2 그래핀패턴의그래핀전극에만전압을교대로인가하여상기외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 도 2는본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸분해사시도이다. 도 2를참조하면, 본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서 (200) 는, 제 1 절연성기재 (210), 투명유기절연체 (220), 제 2 절연성기재 (230) 를포함할수있다. 상기제 1 절연성기재 (210) 상에형성되며, 서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 을포함하는제 1 기판및상기제 2 절연성기재 (230) 상에형성되며, 상기제 1 그래핀패턴과는수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀전극을포함하는제 2 그래핀패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 을포함하는제 2 기판을더포함할수있다. - 10 -
[0048] [0049] [0050] [0051] [0052] 상기제 1 절연성기재 (210) 및제 2 절연성기재 (230) 는포인팅오브젝트 ( 예를들어, 손가락, 스타일러스펜 ) 에의한외부압력 (F) 이인가되는부재로, 외부압력 (F) 에의하여변형이일어난다. 본원에따른압력및위치동시감지터치센서 (200) 는사용자에게디스플레이화면을제공할수있도록제 1 절연성기재 (210) 및제 2 절연성기재 (230) 가투명한재질로구성될수있다. 투명한재질로는예를들어, 고무, 유리, 석영, 아크릴판, 투명한필름, 플라스틱기재등이포함될수있으며, 상부기재의재질은포인팅오브젝트의외부압력 (F) 이인가된후에다시원상태로복원가능한연신가능한 (stretchable) 기판또는탄성체기판을사용할수도있다. 상기연신가능한 (stretchable) 기판또는탄성체기판은, 예를들어, 열가소성탄성중합체 (thermoplastic elastomer), 스티렌계물질 (styrenic materials), 올레핀계물질 (olefenic materials), 폴리올레핀 (polyolefin), 폴리우레탄열가소성탄성중합체 (polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드 (polyamides), 합성고무 (synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane; PDMS), 폴리부타디엔 (polybutadiene), 폴리이소부티렌 (polyisobutylene), 폴리 ( 스티렌-부타디엔-스티렌 )[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄 (polyurethanes), 폴리클로로프렌 (polychloroprene), 실리콘및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기제 1 절연성기재 (210) 및상기제 2 절연성기재 (230) 는투명유기절연체 (220) 를포함하는것일수있는데상기투명유기절연체 (220) 는, 예를들어, 폴리이미드 (polyimide; PI), 폴리아크릴 (polyacryl), 폴리페놀 (polyphenol), 폴리에스테르 (polyester), 실리콘 (sillicone), 폴리우레탄 (polyurethane) 과같은열경화성수지, 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리스틸렌 (polystyrene) 과같은열가소성수지, 벤조싸이클로부텐 (benzocyclobutene; BCB), F-첨가폴리이미드 (polyimide; PI), 퍼플로오로싸이클로부탄 (perfluorocyclobutane; PFCB), 플로오르폴리아릴에테르 (fluoropolyarylether; FPAE), 실록산 (siloxane) 계열폴리머, SOG 및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것을포함할수있다. 상기제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 그래핀패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 의복수개의그래핀전극각각은스트레인게이지 (strain gauge) 로서작용하는데, 이는외부압력 (F) 인가에따라변형되는제 1 절연성기재 (210) 및제 2 절연성기재 (230) 의접촉면방향의변형률을측정하는부재이다. 제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 이구비되는제 1 절연성기재 (210) 의일면은제 2 절연성기재 (230) 와마주보는면을선택하는것이좋고, 제 2 그래핀패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 이구비되는제 2 절연성기재 (230) 의일면은제 1 절연성기재 (210) 와마주보는면을선택하는것이좋다. 이는터치스크린의외부환경으로부터제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 을보호하기위함이다. 제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 의신호검출을위한배선은당업자의범위에서자명한사항으로이하에서자세한설명은생략한다. 압력및위치동시감지터치센서 (200) 에서외부압력 (F) 이인가된경우, 제 1 절연성기재 (210) 는변형된다. 제 1 절연성기재 (210) 가변형됨에따라, 제 1 절연성기재 (210) 상에형성된제 1 기판 (X1, X2,..., Xn) 의저항값은변화하게되고, 이러한저항값변화로부터외부압력 (F) 의세기및작용위치를검출할수있게된다. 서로발생되는저항변화는상기외부터치에의하여가해지는압력의세기에비례하게된다. 이때그래핀스트레인게이지의역할은외부에서특정영역에인가된저항의크기를아주정밀하게측정하는것으로본원의제 1 측면의저항방식멀티-터치스크린의경우보다더욱정밀하게압력측정이가능하다. 또한이경우외부에서인가된압력뿐만아니라압력이변화한분포를소프트웨어상에플롯함으로써정확한위치감지가가능하게된다. 본원은제 1 그래핀패턴 (X1, X2,..., Xn) 및제 2 그래핀패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 을나열함으로써 3D 터치센서를구현할수있다. 일실시예에있어서 ( 도 3 참조 ), SiO 2 /Si 기판상에촉매층으로서 Ni층을형성하여 Ni/SiO 2 /Si 기판을형성하였 다. 이어서, Ni/SiO 2 /Si 기판상에그래핀을성장시켜기판상에그래핀 X 전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 을형성하였다. 계속해서, 그래핀 X 전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 상에투명유기절연체층으로서 Su-8을 50 nm 코팅한후, 그래핀 X 전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 에수직방향으로그래핀 Y 전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 을패터닝하여건식전사 (dry transfer) 하였다. 여기서, Su-8은보호층으로서의역할뿐만아니라, 에폭시계열이기때문에그래핀패턴의전사에매우용이하다. 이어서, PDMS 고무기판상에컨택전극으로금 (Au) 을패터닝한후, 전체기판을물에넣어소자를띄운후에 Ni을제거하여센서를제작하였다. 도 4는본원의일실시예에따른압력및위치동시감지터치센서의인가된압력에따른저항을측정한실험과정이미지이고, 도 5는도 4의측정방식으로측정된인가된압력에따른저항그래프이고, 도 6은본원의일실시예에따른압력및위치동시감지터치센서를반복인가된압력에따른저항그래프이다. 도 3 내지도 6을참조하면, 도시된바와같이측정한 - 11 -
인가된압력에따른저항은인가된압력의크기에따라저항의변화가차이가나는것을볼수있다 ( 도 5a). 또한, 순간적으로얻어지는저항의변화는미분값 ( 저항의상대적변화 ) 으로변환하면더욱확연히드러난다 ( 도 5b). 그리고, 터치센서에압력을가하고있으면인가된압력의크기에따라서저항이늘어난상태로유지되고, 압력을가하지않으면순간적으로저항이원상복귀되는것을알수있다 ( 도 6). 따라서, 인가되는압력의크기에따라여러가지기능을추가할수있다. 다양한기능은예를들어, 인가되는압력의크기에따라글자의두께를조절하는기능, 인가되는압력의크기에따라음량의크기를조절하는기능등을포함할수있다. [0053] [0054] 본원의제 4 측면은, 디스플레이패널 ; 및, 상기디스플레이패널전면에부착되는상기본원의제 3 측면에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널을제공할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기디스플레이패널은액정표시패널일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0055] [0056] [0057] [0058] [0059] 본원의제 5 측면은, 절연성기재상에형성된, 서로평행하게형성된복수개의그래핀라인전극을포함하는제 1 그래핀전극패턴, 및상기제 1 그래핀전극패턴상에형성되며, 상기제 1 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극각각에수직으로교차하며서로평행하게형성된복수개의그래핀라인전극을포함하는제 2 그래핀전극패턴 ; 상기제 1 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극및상기제 2 그래핀전극패턴의복수개의그래핀라인전극각각의교차점에연결되어형성된복수개의그래핀스트레인게이지 ; 및, 상기제 1 그래핀전극패턴및상기제 2 그래핀전극패턴의각각의그래핀라인전극에전압을인가하고, 상기절연성기재상에외부터치에의하여가해지는압력에의하여상기외부터치의위치에대응하는상기그래핀스트레인게이지에발생되는저항변화를감지하여상기외부터치위치의 (X,Y) 좌표를판단하고상기외부터치에의하여가해지는압력의세기를감지하는제어부를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서를제공할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기그래핀스트레인게이지각각에연결된복수의박막트랜지스터를추가포함할수있다. 예를들어, 상기복수의박막트랜지스터는컨트롤러와연결되어, 상기컨트롤러가전압을발생시킬때상기트랜지스터를턴온 (turn-on) 시키도록제어할수있으며, 상기압력및위치동시감지터치센서의감도를향상시킬수있다. 예시적구현예에있어서, 상기복수의박막트랜지스터는투명한것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기복수의박막트랜지스터는예를들어, 탄소나노튜브, 그래핀, 유기물박막, 산화물박막, 실리콘박막, 및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것을포함하여형성된것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예시적구현예에있어서, 상기절연성기재는플렉서블 (flexible) 또는신축가능한 (stretchable) 것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예시적구현예에있어서, 상기제 2 그래핀전극패턴및상기그래핀스트레인게이지상에보호층을추가포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0060] [0061] 도 7은본원의일구현예에따른저항변화를이용한압력및위치동시감지터치센서를개략적으로나타낸분해사시도이다. 도 7을참조하면, 본원의일구현예에따른압력및위치동시감지터치센서 (300) 는, 절연성기재 (310) 상에형성되는제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn), 제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn), 그래핀스트레인게이지 (320), 및제어부 ( 미도시 ) 를포함할수있다. 또한, 상기제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn), 제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn), 그래핀스트레인게이지 (320) 상에보호층 ( 미도시 ) 을추가포함할수있다. 제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 에전압을인가하면제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 에전계가형성되고, 상기제 1 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn) 및상기제 2 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn) 들사이의교차지점에연결되는상기스트레인게이지 (320) 에의하여외부압력인가에따라변형되는절연성기재의접촉면방향의변형률을측정할수있다. 상기스트레인게이지 (320) 는확대도에도시된바와같이, 전기저 - 12 -
항이스트레인게이지 (320) 의길이변화에비례하여변하기때문에구불구불한형태로형성된스트레인게이지 (320) 가외부압력에더민감하게감지할수있다. 상기스트레인게이지 (320) 를그래핀으로형성함으로써, 압력및위치동시감지터치센서 (300) 에인가되는힘의세기에따라저항값이변화하게되어상기외부터치위치에가해진힘의세기를측정할수있다. [0062] [0063] [0064] [0065] [0066] [0067] 도 8은본원의일실시예에따른그래핀스트레인게이지를포함하여형성된압력및위치동시감지터치센서사진이다. 본원의일실시예에있어서, 그래핀전극및그래핀스트레인게이지를포함하여형성된압력및위치동시감지터치센서는한장의그래핀시트를패터닝하여형성되는단층구조를가질수있다. 예를들어, 상기그래핀시트는금속촉매층에서그래핀을성장시켜제조될수있다. 상기금속촉매층은그래핀의성장을용이하게하기위하여사용되며, 상기금속촉매층의재료는특별한제한없이사용될수있다. 상기금속촉매층은, 예를들어, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge, Ru, Ir, 황동 (brass), 청동 (bronze), 백동, 스테인레스스틸 (stainless steel) 및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기그래핀을성장하는방법은당업계에서그래핀성장을위해통상적으로사용하는방법을특별히제한없이사용할수있으며, 예를들어, 화학기상증착 (chemical vapour deposition; CVD) 방법을이용할수있으나이에제한되는것은아니다. 상기화학기상증착법은고온화학기상증착 (Rapid thermal chemical vapour deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마화학기상증착 (inductively coupled plasma-chemical vapor deposition; ICP-CVD), 저압화학기상증착 (low pressure chemical vapor deposition; LPCVD), 상압화학기상증착 (atmospheric pressure chemical vapor deposition; APCVD), 금속유기화학기상증착 (metal organic chemical vapor deposition; MOCVD), 및플라즈마강화화학기상증착 (plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 방법을포함할수있으나, 이제제한되는것은아니다. 상기그래핀은금속촉매층을기상탄소공급원을투입하고열처리함으로써그래핀을성장시킬수있다. 일구현예에있어서, 금속촉매층을챔버에넣고일산화탄소, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔등과같은탄소공급원을기상으로투입하면서, 예를들어, 약 300 내지약 2000 의온도로열처리하면상기탄소공급원에존재하는탄소성분들이결합하여 6각형의판상구조를형성하면서그래핀이생성된다. 이를냉각하면균일한배열상태를가지는그래핀이얻어지게된다. 그러나, 금속촉매층상에서그래핀을형성시키는방법이화학기상증착방법에국한되지않으며, 본원의예시적인구현예에있어서는금속촉매층상에그래핀을형성하는모든방법을이용할수있으며, 본원이금속촉매층상에그래핀을형성하는특정방법에제한되지않는다는것이이해될것이다. 금속촉매층에서그래핀을성장한후그래핀을원하는타겟기판으로전사할수있다. 상기타겟기판은 PDMS 또는 PET 등의플렉시블하고신축성있는기판이다. 기판상에포토리소그래피또는쉐도우마스크등을이용한산소플라즈마공정을거쳐 X 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn), Y 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn), 및스트레인게이지의동시패터닝이가능하다. 상기금속촉매층에서미리 X 그래핀전극패턴 (X1, X2,..., Xn), Y 그래핀전극패턴 (Y1, Y2,..., Yn), 및스트레인게이지가패터닝된그래핀을원하는타겟기판으로전사하는공정을통해서도압력및위치동시감지터치센서를제조할수있다. 또한, 상기그래핀스트레인게이지 (300) 에포함되는복수의박막트랜지스터 ( 미도시 ) 를추가포함할수있다. 상기복수의박막트랜지스터는컨트롤러 ( 미도시 ) 와연결되어, 상기컨트롤러가전압을발생시킬때상기트랜지스터를턴온시키도록제어할수있다. 상기복수의박막트랜지스터는투명하게형성될수있으며, 예를들어, 탄소나노튜브, 그래핀, 유기물박막, 산화물박막, 실리콘박막및이들의조합들로이루어진군에서선택되는것을포함하여형성될수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0068] [0069] 본원의제 6 측면은, 디스플레이패널 ; 및, 상기디스플레이패널전면에부착되는상기본원의제 5 측면에따른압력및위치동시감지터치센서를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서디스플레이패널을제공할수있다. 예시적구현예에있어서, 상기디스플레이패널은액정표시패널일수있으나, 이에제한되는것은아니다. - 13 -
[0070] [0071] 본원의제 7 측면은, 도 9에도시된바와같이, 투명전도막 (420) 과전극및도트스페이서 (470) 가형성된하부기판 (410), 투명전도막 (440) 과전극이형성된상부기판 (460), 상기상부기판 (460) 에포함된전극및 / 또는상기하부기판 (410) 에포함된상기전극상에형성되는스트레인 (strain) 감지능을가지는그래핀전극 (450); 및, 상기하부기판 (410) 및상기상부기판 (460) 을일정간격으로대향시켜부착시키기위한접착부재 (430) 를포함하는, 압력및위치동시감지터치센서 (400) 를제공할수있다. 상기투명전도막 (420, 440) 은투명한재료로형성되며, 예를들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), TAO(Tin Antinomy Oxide), TO(Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소나노튜브, 또는그래핀등의투명도전성산화물 (Transparent Conductive Oxide; TCO) 를포함하는재질로형성될수있다. 상기터치센서 (400) 는상부기판 (460) 상에외부압력을인가하면, 상부기판 (460) 및하부기판 (410) 의투명전도막 (420, 440) 의기계적인접촉을하게되어이때각각상대기판의접촉점에형성된 X축, Y축전위를인식하여전위값에의해위치를인식할수있게되는저항막방식으로서, 저항막방식터치센서의구조는당업자의범위에서다양하게변경될수있다. [0072] [0073] [0074] [0075] 본원의제 8 측면은, 도 10에도시된바와같이, 투명전도막 (540) 이형성된상부기판 (570), 투명전도막 (520) 이형성된하부기판 (530), 상기상부기판 (570) 및상기투명전도막 (540) 사이에형성된그래핀전극 (550), 상기그래핀전극 (550) 측면에형성된전극 (560), 및상기투명전도막 (540) 의하부를절연하는절연코팅부 (510) 를포함하며, 상기투명전도막의상면을터치하게되면정전용량의변동에따라측면에형성된전극에의해터치위치를감지하고상기그래핀전극자체의스트레인 (strain) 감지능을이용하여상기터치에의한압력의세기를감지하는압력및위치동시감지터치센서 (500) 를제공할수있다. 상기상부기판 (570) 은유리, 플라스틱으로형성될수있고, 하부기판 (530) 은폴리머필름기판을사용할수있다. 상기상부기판 (570) 및상기하부기판 (530) 에형성되는상기투명전도막 (520, 540) 은투명한재료로형성되며, 예를들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), TAO(Tin Antinomy Oxide), TO(Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소나노튜브, 그래핀등의투명도전성산화물 (Transparent Conductive Oxide; TCO) 를포함하는재질로형성될수있다. 상기터치센서 (500) 는외부의사람의손가락또는도전성스타일러스펜과같은도전체가투명전도막상부를터치하게될경우전압드롭이발생하여측면에구비된각전극이이를감지함으로써터치위치를감지하는정전용량방식터치센서로서, 당업자의범위에서저항막방식터치센서의구조는다양하게변경될수있다. 상기저항막방식 (400) 및정전용량방식 (500) 의터치센서에서상기투명전도막상에형성되는그래핀스트레인센서 (450, 550) 는외부인가압력에의한그래핀의저항변화로생기는전류강하의정도를통해인가된압력의크기를평가하여압력또한측정할수있다. 따라서, 압력및위치동시측정이가능한터치센서를제공할수있다. [0076] 이상, 구현예및실시예를들어본원을상세하게설명하였으나, 본원은상기구현예및실시예들에한정되지않 으며, 여러가지다양한형태로변형될수있으며, 본원의기술적사상내에서당분야에서통상의지식을가진 자에의하여여러가지많은변형이가능함이명백하다. [0077] 부호의설명 100: 터치센서 110: 제 1 기재 120: 감압레지스터층 130: 제 2 기재 200: 터치센서 210: 제 1 절연성기재 220: 투명유기절연체 230: 제 2 절연성기재 300: 터치센서 310: 절연성기재 320: 그래핀스트레인게이지 400: 터치센서 410: 하부기판 420: 투명전도막 - 14 -
430: 접착부재 440: 투명전도막 450: 그래핀전극 460: 상부기판 470: 도트스페이서 500: 터치센서 510: 절연코팅부 520: 투명전도막 530: 하부기판 540: 투명전도막 550: 그래핀전극 560: 전극 570: 상부기판 도면 도면 1-15 -
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도면 3 도면 4-17 -
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도면 7 도면 8-19 -
도면 9 도면 10-20 -