本發(fā)明涉及一種石墨烯觸摸傳感器、其運(yùn)行方法及其制造方法。

背景技術(shù)：

因便攜設(shè)備的急速發(fā)展與努力模仿人類觸摸感覺，研發(fā)基于觸摸的設(shè)備成為主要議題。直至當(dāng)前發(fā)明的觸摸傳感器、電子設(shè)備等是用于感應(yīng)觸摸的有無的功能而研發(fā)。尤其，使用于觸摸傳感器的物質(zhì)以配置于硅或玻璃基板上的氧化銦錫(ITO)為基礎(chǔ)。因該利用ITO物質(zhì)的觸摸傳感器不柔軟，而在可穿戴設(shè)備(Wearable Device)、曲面屏(curved display)等運(yùn)用上存在限制。

由此，正在進(jìn)行對運(yùn)用奈米線、碳納米管、石墨烯等新型物質(zhì)的觸摸傳感器的研發(fā)。例如，韓國公開專利公報(bào)10-2013-0091493(申請?zhí)?0-2012-0012817)中，公開一種利用使用高分子印跡(polymer stamp)與有機(jī)溶劑而形成圖像的石墨烯圖案層與有機(jī)絕緣體，而具有彎曲特性優(yōu)秀且低成本化及大面積化的效果的石墨烯觸摸板及其制造方法。

但，該石墨烯觸摸傳感器存在如下問題，敏感度低，僅感應(yīng)有無對象的觸摸，而無法感應(yīng)所觸摸的對象的材質(zhì)。因此，實(shí)情是需要研發(fā)一種敏感度高且柔軟，并能感應(yīng)對象的表面特性(材質(zhì))的觸摸傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題為提供一種高可靠性的石墨烯觸摸傳感器、其運(yùn)行方法及其制造方法。

本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題為提供一種柔軟的石墨烯觸摸傳感器、其運(yùn)行方法及其制造方法。

本發(fā)明要解決的又一個(gè)技術(shù)問題為提供一種高敏感度的石墨烯觸摸傳感器、其運(yùn)行方法及其制造方法。

本發(fā)明要解決的又一個(gè)技術(shù)問題為提供一種能夠感應(yīng)所觸摸的對象的材質(zhì)的石墨烯觸摸傳感器、其運(yùn)行方法及其制造方法。

本發(fā)明要解決的又一個(gè)技術(shù)問題為提供一種透明的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法。

技術(shù)方案

為了解決上述所述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種石墨烯觸摸傳感器。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器包括：第一基板；第一圖案，配置于所述第一基板上，并具有第一突出區(qū)域(protruding region)及第一凹陷區(qū)域(concave region)；第二基板，位于所述第一基板上；第二圖案，以與所述第一圖案相對的方式配置于所述第二基板上，并具有所述第二突出區(qū)域及第二凹陷區(qū)域；及石墨烯層，位于所述第一圖案與所述第二圖案之間。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第一突出區(qū)域及所述第二凹陷區(qū)域被相對配置，所述第一凹陷區(qū)域與所述第二突出區(qū)域被相對配置。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第二基板包括：一面，供配置所述第二圖案；及另一面，與所述一面相對，所述石墨烯觸摸圖案還包括：上部基板，配置于所述第二基板的所述另一面上，并具有感應(yīng)圖案。

根據(jù)一實(shí)施例，所述感應(yīng)圖案按一定寬度相互分隔，并按一個(gè)方向延伸的多個(gè)線(line)狀。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第一圖案及所述第二圖案為按一個(gè)方向延伸的多個(gè)線(line)狀。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第一圖案及所述第二圖案中任一個(gè)為相互分隔而呈二維排列的多個(gè)點(diǎn)(dot)狀，所述第一圖案及所述第二圖案中另一個(gè)為能夠容納所述多個(gè)點(diǎn)(dot)的網(wǎng)格(mesh)狀。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第一圖案的寬度，與相鄰接的所述第二圖案之間的間距相同，所述第二圖案的寬度，與相鄰接的所述第一圖案之間的間距相同。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第一圖案及第二圖案由絕緣物質(zhì)形成。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器包括：第一基板；第一石墨烯圖案，配置在所述第一基板上，并具有相互分隔的第一部分(segment)及第二部分；第二基板，位于所述第一基板上；及第二石墨烯圖案，配置于所述第一基板及所述第二基板之間，其中，根據(jù)有無對象的觸摸，調(diào)節(jié)根據(jù)所述第二石墨烯圖案產(chǎn)生的所述第一部分及所述第二部分的電連接。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器還包括：分離層(separation layer)，配置于所述第一石墨烯圖案及所述第二石墨烯圖案之間，并具有供裸露所述第二石墨烯圖案的開口部(opening)。

根據(jù)一實(shí)施例，在所述第一部分及所述第二部分之間定義為橫穿(cross)所述分離層的開口部的槽(groove)。

根據(jù)一實(shí)施例，在不存在對象的觸摸的情況下，所述第一部分與所述第二部分未通過所述槽而進(jìn)行電連接。

根據(jù)一實(shí)施例，在觸摸對象的情況下，因與所述槽鄰接的所述第一部分的一部分及所述槽鄰接的所述第二部分的一部分同所述第二石墨烯圖案接觸，而所述第一部分及所述第二部分進(jìn)行電連接。

根據(jù)一實(shí)施例，所述槽按第一方向延伸，所述第二石墨烯圖案為按與所述第一方向交叉的第二方向延伸的線(line)狀。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器還包括：在所述第一部分與所述分離層之間，及所述第二部分與所述分離層之間的電極膜。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器包括：基底基板(base substrate)，具有第一面及與所述第一面相對的第二面；第一石墨烯圖案，位于所述基底基板的所述第一面上；及第二石墨烯圖案，配置于所述第一石墨烯圖案上，并在所述第二面隨著對象的觸摸而被調(diào)節(jié)與所述第一石墨烯圖案接觸的面積。

根據(jù)一實(shí)施例，所述第二石墨烯圖案包括：中央部(center portion)，在所述第二面上隨著所述對象的觸摸而被調(diào)節(jié)與所述第一石墨烯圖案接觸的面積；及周邊部(peripheral portion)，未與所述第一石墨烯圖案接觸。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器還包括：多個(gè)電極膜，配置于所述第一石墨烯圖案的兩側(cè)，并與所述第一石墨烯圖案分隔，且與所述第二石墨烯圖案連接，所述第二石墨烯圖案還包括：邊緣部(edge portion)，配置于所述電極膜上。

根據(jù)一實(shí)施例，所述基底基板的所述第一面與所述電極膜的上部面之間的距離長于所述基底基板的所述第一面與所述第一石墨烯圖案的上部面之間的距離。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯觸摸傳感器還包括：多個(gè)構(gòu)造物(structures)，配置于多個(gè)所述電極膜及所述基底基板之間，其中所述構(gòu)造物與所述基底基板構(gòu)成為一體，由配置有所述第一石墨烯圖案的所述基底基板的所述第一面突出。

技術(shù)效果

本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器包括：第一圖案，配置于第一基板上，具有第一突出區(qū)域及第一凹陷區(qū)域；及第二圖案，配置于第二基板上，并具有第二突出區(qū)域及第二凹陷區(qū)域。具有突出區(qū)域及凹陷區(qū)域的所述第一圖案及第二圖案相互被相對配置，對于在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸對象的情況，能夠增加配置于所述第一圖案及第二圖案之間的石墨烯層的變形。由此，能夠提供一種提高敏感度的石墨烯觸摸傳感器。

并且，本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器包括：第一石墨烯圖案，包含第一基板上的相互分隔的第一部分及第二部分；及第二石墨烯圖案，位于第二基板上，根據(jù)對象的觸摸與否，能夠調(diào)節(jié)所述第二石墨烯圖案的所述第一部分及所述第二部分的電連接。因此，能夠提供一種高敏感度及高可靠性的石墨烯觸摸傳感器。

而且，本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器包括：第一石墨烯圖案，配置于基底基板上，及第二石墨烯圖案，位于所述第一石墨烯圖案上，其中，根據(jù)對象的觸摸，調(diào)節(jié)所述第一石墨烯圖案與所述第二石墨烯圖案的接觸面積。并且，對于以相對低的壓力觸摸所述對象的情況，減小包含所述第一石墨烯圖案及所述第二石墨烯圖案的石墨烯圖案的電阻，并且，對于以相對高的壓力觸摸所述對象的情況，增加所述石墨烯圖案的電阻。由此，能夠提供一種高敏感度及高可靠性的石墨烯觸摸傳感器。

附圖說明

圖1為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第一基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖；

圖2及圖3為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第二基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖；

圖4為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的上部基板及其制造方法的附圖；

圖5為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖；

圖6為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的運(yùn)行方法的附圖；

圖7及圖8為用于說明包含于本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第一圖案及第二圖案的變形例的附圖；

圖9為用于說明在向本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器周期性施加一定壓力的情況下的應(yīng)答特性的附圖；

圖10為用于說明與施加至本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力而相應(yīng)的應(yīng)答特性的圖表；

圖11為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的連續(xù)應(yīng)答特性的圖表；

圖12為用于說明在本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器觸摸的對象的觸摸速度的應(yīng)答特性的圖表；

圖13為用于說明施加至本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力的強(qiáng)度的石墨烯觸摸傳感器的特性的圖表；

圖14為用于說明在本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器觸摸的對象的質(zhì)感的石墨烯觸摸傳感器的特性的圖表；

圖15為用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第一基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖；

圖16及圖17為用于說明包含于本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第二基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖；

圖18至圖20為用于說明利用第一基板結(jié)構(gòu)體及第二基板結(jié)構(gòu)體的本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖；

圖21為測定根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的制造方法而制造的第一基板結(jié)構(gòu)體及第二基板結(jié)構(gòu)體的透光度的附圖；

圖22為測定根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的制造方法而制造的第二基板的表面照度的附圖；

圖23為用于說明在周期性向本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加一定壓力情況下的應(yīng)答特性的圖表；

圖24為用于說明周期性向本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加相對高頻率的壓力的情況下的應(yīng)答特性的圖表；

圖25為用于說明在向本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加變化的壓力的情況下的應(yīng)答特性的圖表；

圖26為用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的連續(xù)應(yīng)答特性的圖表；

圖27至圖29為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖；

圖30為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的觸摸感應(yīng)方法的附圖；

圖31為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的包括感應(yīng)圖案的石墨烯觸摸傳感器的附圖；

圖32為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的變形例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖；

圖33為測定本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的透光度的圖表；

圖34為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的感應(yīng)特性的圖表；

圖35為用于說明與使用于本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的基底基板的厚度相應(yīng)的特性變化的附圖；

圖36為用于說明周期性將一定的壓力向本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的情況的應(yīng)答特性的圖表；

圖37為利用本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器而測定人的脈搏的附圖；

圖38為用于說明與在附著感應(yīng)圖案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器觸摸的對象的觸摸速度對應(yīng)的應(yīng)答特性的附圖；

圖39為用于說明在附著感應(yīng)圖案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器所觸摸的對象的觸摸速度的應(yīng)答特性的附圖，將測定結(jié)果進(jìn)行頻率變換；

圖40為用于說明與施加至附著感應(yīng)圖案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力的強(qiáng)度對應(yīng)的石墨烯觸摸傳感器的特性的圖表。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行具體說明。但本發(fā)明的技術(shù)思想并非限定于在此說明的實(shí)施例，也能夠具體化為其它形式。而在此介紹的實(shí)施例用于使公開的內(nèi)容徹底完全將本發(fā)明的思想充分傳輸給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

在本說明書中，對于言及某個(gè)構(gòu)成要素位于其它構(gòu)成要素的情況，是指其能夠直接形成于構(gòu)成要素上，或其中間也能介入第三項(xiàng)構(gòu)成要素。并且，在附圖中，層及區(qū)域的厚度夸張顯示以用于有效說明技術(shù)內(nèi)容。

并且，在本說明書的各種實(shí)施例中，第一、第二、第三等用語便于記述各種構(gòu)成要素而進(jìn)行了使用，但該構(gòu)成要素并非根據(jù)上述用語限定。該用語僅用于將該任一種構(gòu)成要素區(qū)別于其它構(gòu)成要素而使用。因此，在任一實(shí)施例中，對于以第一構(gòu)成要素說明的，在其它實(shí)施例中也能以第二構(gòu)成要素說明。在此說明并例示的各個(gè)實(shí)施例也包括互補(bǔ)的實(shí)施例。并且，在說明書中，“及/或”以包括前后羅列的構(gòu)成要素中至少一個(gè)的意義進(jìn)行了使用。

在說明書中，對于單數(shù)表達(dá)，在文中未明確說明不同意義的，也包括復(fù)數(shù)的表達(dá)。并且，“包括”或“具有”等用語表示存在記載于說明書中的特征、數(shù)量、步驟、構(gòu)成要素或特征、數(shù)量、步驟、構(gòu)成要素的組合，不能理解為排除一個(gè)或其一個(gè)以上的其它特征或數(shù)量、步驟、構(gòu)成要素或其它特征或數(shù)量、步驟、構(gòu)成要素的組合的存在或附加可能性。并且，在本說明中“連接”是以包括間接連接多個(gè)構(gòu)成要素及直接連接多個(gè)構(gòu)成要素的意義使用。

并且，在下面說明本發(fā)明時(shí)，對于判斷相關(guān)的公知功能或結(jié)構(gòu)的具體說明為非必需的且混淆本發(fā)明的要旨的情況，省略其具體說明。

而且，在本說明書中，“觸摸傳感器”以包含感應(yīng)所觸摸的對象的觸摸有無、觸摸強(qiáng)度、觸摸速度等，并感應(yīng)所觸摸的對象的表面特性(材質(zhì))的意義使用，“觸摸”是以包含直接觸摸對象或間接觸摸對象的意義使用。

對本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器、其制造方法及其運(yùn)行方法進(jìn)行說明。

圖1為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第一基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖。

參照圖1，提供一種包括第一基板100及位于所述第一基板100上的第一圖案110的第一基板結(jié)構(gòu)體。所述第一基板100為可撓性基板(flexible substrate)。例如，所述第一基板100為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜樹脂(PES)、聚酰亞胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)中任一種。

在所述第一基板100上形成所述第一圖案110。形成所述第一圖案110的步驟為包括如下步驟：在所述第一基板100上形成物質(zhì)層(material layer)；在所述物質(zhì)層上形成光刻膠圖案；及利用所述光刻膠圖案而對所述物質(zhì)層進(jìn)行圖案化。所述物質(zhì)層由絕緣物質(zhì)形成。例如，所述物質(zhì)層由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或氧化鋁等形成。

所述第一圖案110為按一個(gè)方向延伸的多個(gè)線(line)狀。所述多個(gè)線按一定間距相互分隔而配置。所述多個(gè)線的各自的寬度實(shí)際上相同。所述多個(gè)線各自的高度實(shí)際上相同。根據(jù)一實(shí)施例，所述第一圖案110的寬度與相互鄰接的第一圖案110之間的間距實(shí)際上相同。

所述第一圖案110包括第一突出區(qū)域(first protruding region)110a及第一凹陷區(qū)域(first concave region)110b。所述第一突出區(qū)域110a定義在所述第一圖案110的上部面上。所述第一凹陷區(qū)域110b定義在相互鄰接的第一圖案110之間。換言之，所述第一凹陷區(qū)域110b定義在裸露至所述第一圖案110之間的所述第一基板100的上部面上。根據(jù)所述第一圖案110，在所述第一基板100上分別提供有多個(gè)所述第一突出區(qū)域110a及所述第一凹陷區(qū)域110b。

圖2及圖3為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第二基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖。

參照圖2，提供有第二基板200。所述第二基板200為可撓性基板(flexible substrate)。例如，所述第一基板200為PET、PES、PI、PEN或PDMS中任一種。

在所述第二基板200的一面上形成第二圖案210。所述第二圖案210按照與參照圖1說明的所述第一圖案110相同的方法形成。所述第二圖案210由與所述第一圖案110相同的物質(zhì)形成。

所述第二圖案210為按一個(gè)方向延伸的多個(gè)線(line)狀。所述多個(gè)線按一定間距相互分隔而配置。所述多個(gè)線各自的寬度實(shí)際上相同。所述多個(gè)線各自的高度實(shí)際上相同。根據(jù)一實(shí)施例，所述第二圖案210的寬度與相互鄰接的第二圖案210之間的間距實(shí)際上相同。

所述第二圖案210包括第二突出區(qū)域210a及第二凹陷區(qū)域210b。所述第二突出區(qū)域210a定義在所述第二圖案210的上部面上。所述第二凹陷區(qū)域210b定義在相互鄰接的第二圖案210之間。換言之，所述第二凹陷區(qū)域210b定義為在所述第二圖案210之間裸露出的所述第二基板200的上部面上。通過所述第二圖案210，在所述第二基板200上分別提供有多個(gè)所述第二突出區(qū)域210a及所述第二凹陷區(qū)域210b。

參照圖3，石墨烯層(graphene layer)220被轉(zhuǎn)移至所述第二圖案210上轉(zhuǎn)移(transfer)上。將所述石墨烯層220轉(zhuǎn)移至所述第二圖案210上的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有所述石墨烯層220的金屬薄膜；在所述石墨烯層220上涂敷白色膜；將所述金屬薄膜從所述石墨烯層220去除；將所述白色膜及所述石墨烯層220配置在所述第二圖案210上，以使所述石墨烯層220與所述第二圖案210接觸；及去除所述白色膜。例如，所述金屬薄膜為銅(Cu)薄膜，所述白色膜為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，所述金屬薄膜利用三氯化鐵(FeCl₃)溶液及氯化氫(HCl)去除，所述白色膜通過丙酮去除。

將石墨烯層220轉(zhuǎn)移至所述第二圖案210上之后，在所述第二圖案210上形成電極膜230。所述電極膜230能夠與所述石墨烯層220的兩側(cè)電連接。例如，所述電極膜230包含由氣相沉積法形成的鉻(Cr)及/或金(Au)。

通過上述方法，提供一種包括所述第二基板200、位于所述第二基板200上的第二圖案210、位于所述第二圖案210上的所述石墨烯層220、位于所述石墨烯層220兩側(cè)的所述電極膜230的第二基板結(jié)構(gòu)體。

圖4為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的上部基板及其制造方法的附圖。

參照圖4，準(zhǔn)備具有感應(yīng)圖案310的上部基板300。根據(jù)一實(shí)施例，準(zhǔn)備具有所述感應(yīng)圖案310的所述上部基板300的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有平坦的(flat)上部面的基板；在所述基板的上部面上形成光刻膠圖案；及利用所述光刻膠圖案而對所述基板進(jìn)行圖案化。此時(shí)，所述感應(yīng)圖案310與所述上部基板300形成一體(one body)。此時(shí)，與圖3所示不同，能夠省略所述感應(yīng)圖案310與所述上部基板300之間的界線。

與上述的不同，根據(jù)另一實(shí)施例，準(zhǔn)備具有所述感應(yīng)圖案310的所述上部基板300的步驟包括如下步驟：在基板上形成物質(zhì)層；在所述物質(zhì)層上形成光刻膠圖案；及利用所述光刻膠圖案而對所述物質(zhì)層圖案化。

所述感應(yīng)圖案310為按一個(gè)方向延伸的多個(gè)線(line)狀。所述多個(gè)線按一定間距相互分隔而配置。所述多個(gè)線各自的寬度實(shí)際上相同。所述多個(gè)線各自的高度實(shí)際上相同。根據(jù)一實(shí)施例，所述感應(yīng)圖案310的寬度與相互鄰接的感應(yīng)圖案310之間的間距實(shí)際上相同。

圖5為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖，圖6為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的運(yùn)行方法的附圖。

參照圖5及圖6，本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，包括：具有參照圖1說明的所述第一基板結(jié)構(gòu)體、參照圖2及圖3說明的所述第二基板結(jié)構(gòu)體及參照圖4說明的具有所述感應(yīng)圖案310的所述上部基板300。

以所述第一圖案110與所述第二圖案210相對(facing)的方式，在所述第一基板100上配置第二基板200。所述第一突出區(qū)域110a與所述第二凹陷區(qū)域210b相對配置，所述第一凹陷區(qū)域110b與所述第二突出區(qū)域210a相對配置。換言之，以包括凹陷區(qū)域與突出區(qū)域的所述第一圖案110及所述第二圖案210相互咬合的方式(interlocked)將所述第二基板200配置于所述第一基板100上。

所述第一圖案110的寬度實(shí)際上與相互鄰接的所述第二圖案210之間的距離(所述第二凹陷區(qū)域210b的寬度)相同。所述第二圖案210的寬度實(shí)際上與相互鄰接的所述第一圖案110之間的距離(所述第一凹陷區(qū)域110b的寬度)相同。由此，所述第一圖案110及所述第二圖案210能夠以齒輪形式相互咬合。

所述上部基板300配置于與所述第二基板200的所述一面(供形成所述第二圖案210)相對的另一面上。所述感應(yīng)圖案310裸露至外部。

對于對象與本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的所述感應(yīng)圖案310接觸的情況，配置于所述第一圖案110與所述第二圖案210之間的所述石墨烯層220能夠發(fā)生物理變形。通過所述石墨烯層220的物理變形，改變所述石墨烯層220的電阻。感應(yīng)所述石墨烯層220的電阻變化，從而，能夠感應(yīng)所述對象的觸摸的有無、觸摸強(qiáng)度或觸摸速度。

并且，對于在所述對象的表面存在特定圖案的情況，通過所述對象表面與所述感應(yīng)圖案310的接觸，根據(jù)所述對象表面的特定圖案，所述石墨烯層220的電阻發(fā)生變化。由此，提供一種通過所述對象的表面特性而產(chǎn)生的所述石墨烯層220的電阻變化，而感應(yīng)所述對象的質(zhì)感(texture)的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法。

并且，具有凹陷區(qū)域與突出區(qū)域的所述第一圖案及第二圖案110、210相互咬合配置，而能夠增加所述第一圖案110及所述第二圖案210之間的所述石墨烯層220的物理變形程度。由此，提供一種提高敏感度的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法。

與上述實(shí)施例不同，在第一圖案及第二圖案中，任一個(gè)為多個(gè)點(diǎn)(dot)狀，另一個(gè)為能夠容納所述多個(gè)點(diǎn)的網(wǎng)格(mesh)狀。參照圖7及圖8對其進(jìn)行說明。

圖7及圖8為用于說明包含于本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第一圖案及第二圖案的變形例的附圖。

參照圖7，在第一基板400上配置第一圖案410。所述第一基板400為與參照圖1說明的第一基板100相同的基板。所述第一圖案410按與參照圖1說明的第一圖案110相同的方法形成。

所述第一圖案410為多個(gè)點(diǎn)(dot)狀。所述多個(gè)點(diǎn)在所述第一基板400上相互分隔而按二維方式排列。具體地，所述多個(gè)點(diǎn)以構(gòu)成按一個(gè)方向排列的行及按與所述一個(gè)方向交叉的另一個(gè)方向排列的列的方式排列。

所述第一圖案410包括第一突出區(qū)域410a及第一凹陷區(qū)域410a。所述第一突出區(qū)域410a定義在所述第一圖案410的上部面上。所述第一凹陷區(qū)域410b定義在相互鄰接的第一圖案410之間。換言之，所述第一凹陷區(qū)域410b定義為在所述第一圖案410之間裸露的所述第一基板400的上部面上。通過所述第一圖案410，在所述第一基板400上分別提供有多個(gè)所述第一突出區(qū)域410a及所述第一凹陷區(qū)域410b。

參照圖8，在第二基板500上配置第二圖案510。所述第二基板500為與參照圖1說明的第一基板100相同的基板。所述第二圖案510為與參照圖1說明的第一圖案110相同的方法形成。

所述第二圖案510為能夠容納所述多個(gè)點(diǎn)狀的所述第一圖案410的網(wǎng)格(mesh)狀。所述第二圖案510包括第二突出區(qū)域510a及第二凹陷區(qū)域510a。所述第二突出區(qū)域510a定義在所述第二圖案510的上部面上。所述第二凹陷區(qū)域510b定義為根據(jù)所述第二圖案510裸露的所述第二基板500的上部面上。

在所述第一圖案410或所述第二圖案510中任一個(gè)，如參照圖3說明所示，轉(zhuǎn)移石墨烯層。之后，以所述第一圖案410的所述第一突出區(qū)域410a與所述第二圖案510的所述第二凹陷區(qū)域510b相對，且所述第一圖案410的所述第一凹陷區(qū)域410b與所述第二圖案510的所述第二突出區(qū)域510a相對的方式配置所述第一基板400與所述第二基板500。

所述第一圖案410在水平面上(in plain view)，在圖7中顯示為了四方形，但所述第一圖案410能夠形成為圓、三角形、其它多邊形。此時(shí)，所述第二圖案510形成為具有能夠容納所述第一圖案410的圓、三角形、其它多邊形的容納部的網(wǎng)格狀。

圖9為用于說明在對本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器周期性施加一定壓力的情況下的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖9，制造了一種具有二氧化硅(SiO₂)第一圖案、以與所述第一圖案咬合的方式配置的二氧化硅(SiO₂)第二圖案、在所述第一圖案及所述第二圖案之間的石墨烯層的石墨烯觸摸傳感器。按一定周期向所述石墨烯觸摸傳感器施加一定壓力，而測定了所述石墨烯層的電阻變化。在圖9的圖表中，R₀是指在不存在物理變形的狀態(tài)下的所述石墨烯層的電阻。在圖9的圖表中，△R是指因?qū)ο笤谒鍪┯|摸傳感器觸摸而施加的壓力，而存在物理變形的狀態(tài)的所述石墨烯層的電阻變化量。

對于按周期施加一定壓力的情況，確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答(△R/R₀)特性實(shí)際上是一定的。即，能夠確認(rèn)利用石墨烯層的所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性的可靠性。

圖10為用于說明施加至本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖10，改變壓力并施加至根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而制造的石墨烯觸摸傳感器，根據(jù)變化的壓力而測定了所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答(△R/R₀)特性。如在圖10中確認(rèn)所示，確認(rèn)隨著所施加的壓力的增加，所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答(△R/R₀)相應(yīng)增加，并且，隨著所施加的壓力減少，所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答(△R/R₀)相應(yīng)減少。即，與所施加的壓力的強(qiáng)度對應(yīng)，而所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答(△R/R₀)發(fā)生相應(yīng)變化，利用該應(yīng)答特性，能夠測定在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸對象的強(qiáng)度。

圖11為用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的連續(xù)應(yīng)答特性的圖表。

參照圖11，向本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加1，000次的周期性的壓力，而測定了所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答(△R/R₀)特性。如在圖11中確認(rèn)所示，對于1,000次的周期性的壓力，確認(rèn)所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性未發(fā)生變劣情況，并顯示具有可靠性的應(yīng)答(△R/R₀)特性。

圖12為用于說明在本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器所觸摸的對象的觸摸速度的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖12，在具有100μm的寬度、100μm的間距及100μm的厚度的感應(yīng)圖案的本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器上以0.6X10^-4m/s、0.9X10^-4m/s、1.2X10^-4m/s、2.4X10^-4m/s的速度觸摸(在接觸的狀態(tài)下按一個(gè)方向掃描)單個(gè)PET點(diǎn)(single PET tip)。隨著在所述石墨烯觸摸圖案的所述感應(yīng)圖案觸摸所述PET Tip的速度，確認(rèn)所述石墨烯觸摸圖案的應(yīng)答(△R/R₀)特性發(fā)生變化的情況。即，利用本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器而感應(yīng)對象的觸摸速度。

圖13為用于說明施加至本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力的強(qiáng)度的石墨烯觸摸傳感器的特性的圖表。

參照圖13，在具有100μμm的寬度、100μm的間距及100μm的厚度的感應(yīng)圖案的本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器上通過125μm厚度的singlePET Tip而改變了壓力，并改變了所觸摸的結(jié)果的頻率。按圖13所示的(1)、(2)、(3)及(4)的順序以高的壓力在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸了PET Tip。如圖13所示，對于以相互不同的壓力觸摸的情況，對應(yīng)所觸摸的壓力而測定了輸出的大小(amplitude)為不同的。即，利用本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，能夠確認(rèn)感應(yīng)對象的觸摸壓力。

圖14為用于說明在本發(fā)明的第一實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器所觸摸的對象的質(zhì)感的石墨烯觸摸傳感器的特性的圖表。

參照圖14，在具有100μm的寬度、100μm的間距及100μm的厚度的感應(yīng)圖案的本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器上對通過紙、手、具有100μm周期的第一試驗(yàn)對象及具有200μm周期的第二試驗(yàn)對象觸摸的結(jié)果進(jìn)行了頻率變化。在圖14中，(a)至(d)分別為通過紙、手、第一試驗(yàn)對象及第二試驗(yàn)對象進(jìn)行觸摸的結(jié)果。如圖14中(a)了解所示，對于在表面不存在特定的圖案而實(shí)際上用平坦的(flat)紙觸摸所述石墨烯觸摸傳感器的情況，能夠確認(rèn)未發(fā)生主峰值(peak)。而如圖14中(b)至(d)所示，對于用表面具有特定圖案的對象觸摸所述石墨烯觸摸傳感器的情況，根據(jù)對象的表面特性，而測定了發(fā)生主峰值(peak)的情況。即，分析對象的表面特性相應(yīng)的主峰值(peak)，從而，確認(rèn)能夠感應(yīng)對象的質(zhì)感(表面特性)的情況。

對本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法進(jìn)行說明。

圖15為用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第一基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖。

參照圖15，提供一種包括第一基板610、位于所述第一基板610上的第一石墨烯圖案622a、622b、位于所述第一石墨烯圖案622a、622b與所述第一基板610之間的粘合層620a、620b及位于所述第一石墨烯圖案622a、622b上的電極膜630的第一基板結(jié)構(gòu)體。

所述第一基板610為可撓性基板(flexible substrate)。例如，所述第一基板610為PET、PES、PI、PEN或PDMS中任一個(gè)。

利用所述粘合層620a、620b將所述第一石墨烯圖案622a、622b轉(zhuǎn)移(transfer)至所述第一基板610上。例如，轉(zhuǎn)移所述第一石墨烯圖案622a、622b的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有石墨烯層的金屬薄膜(例如，銅薄膜)；在所述石墨烯層上涂敷粘合層(例如，PMMA)；將所述金屬薄膜、所述石墨烯層及所述粘合層分離為第一塊及第二塊(piece)；將所分離的所述第一塊及第二塊相互分隔，并將所述第一塊及第二塊配置在所述第一基板上，以使所述粘合層與所述第一基板接觸；及從所述第一塊及第二塊去除所述金屬薄膜。

所述第一石墨烯圖案622a、622b包括相互分隔的第一部分(first segment)622a及第二部分(second segment)622b。在上述所述第一石墨烯圖案622a、622b的轉(zhuǎn)移工藝中，包含于所述第一塊的石墨烯層定義為所述第一部分622a，包含于所述第二塊的石墨烯層定義為第二部分622b。

在所述第一部分622a及所述第二部分622b之間定義為槽(groove)。所述槽按第一方向延伸。所述第一部分622a及所述第二部分622b之間設(shè)置所述槽，進(jìn)行物理(physically)及電性(electrically)分離。根據(jù)一實(shí)施例，所述槽的寬度約為0.5mm～1mm。

在所述第一部分622a及所述第二部分622b上分別形成電極膜630。所述電極膜630覆蓋所述第一部分622a的一部分及所述第二部分622b的一部分，未覆蓋與所述槽鄰接的所述第一部分622a的一部分及所述第二部分622b的一部分。根據(jù)一實(shí)施例，所述電極膜630利用噴濺(sputter)工藝而由鉑金(Pt)等形成。例如，所述電極膜630的厚度約為100nm。

圖16及圖17為用于說明包含于本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第二基板結(jié)構(gòu)體及其制造方法的附圖。

參照圖16，準(zhǔn)備第二基板710、712、714。所述第二基板710、712、714包括：基底基板(base substrate)710、位于所述基底基板710上的平坦層(planarization layer)712及位于所述平坦層712上的絕緣層714。由此，提供一種將供形成有石墨烯圖案的所述絕緣層714的上部面的表面照度最小化，而高可靠性的石墨烯觸摸傳感器。

所述基底基板710為可撓性基板(flexible substrate)。例如，所述基底基板710為PET、PES、PI、PEN或PDMS中任一種。例如，所述平坦層712為PI，所述絕緣層714為二氧化硅。根據(jù)一實(shí)施例，準(zhǔn)備所述第二基板710、712、714的步驟包括如下步驟：在所述基底基板710上通過旋涂工藝涂敷PI，而形成所述平坦層712；及在所述平坦層712上通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝沉積出二氧化硅層，而形成所述絕緣層714。

石墨烯層720能夠被轉(zhuǎn)移至所述第二基板710、712、714上。轉(zhuǎn)移所述石墨烯層720的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有所述石墨烯層720的金屬薄膜(例如，銅薄膜)；在所述石墨烯層720上涂敷白色膜(例如，PMMA)；從所述石墨烯層720去除所述金屬薄膜；將所述白色膜及所述石墨烯層720配置在所述絕緣層714上；及去除所述白色膜。

繼續(xù)參照圖17，所述石墨烯層720進(jìn)行圖案化，在所述第二基板710、712、714的所述絕緣層714上形成第二石墨烯圖案722。由此，提供一種包括所述第二基板710、712、714及所述第二石墨烯圖案722的第二基板結(jié)構(gòu)體。

根據(jù)一實(shí)施例，所述石墨烯層720通過影印石板工藝進(jìn)行圖案化。所述第二石墨烯圖案722為按一個(gè)方向延伸的線(line)狀。所述多個(gè)線具有相同的寬度(width)，并按相同的間距分隔。

或者與上述不同，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，省略參照圖16說明的所述石墨烯層720的圖案化工藝，平板狀的所述石墨烯層720運(yùn)用為本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的第二石墨烯圖案。

圖18至圖20為用于說明利用第一基板結(jié)構(gòu)體及第二基板結(jié)構(gòu)體的本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖。

參照圖18至圖20，中間設(shè)有分離層(separation layer)800，組裝參照圖15說明的第一基板結(jié)構(gòu)體及參照圖16及圖17說明的第二基板結(jié)構(gòu)體。更具體地，所述第一石墨烯圖案622a、622b及所述第二石墨烯圖案722以相互相對(facing)的方式配置，在所述第一石墨烯圖案622a、622b及所述第二石墨烯圖案722之間配置有所述分離層800。

根據(jù)一實(shí)施例，對于所述第一部分622a及所述第二部分622b之間的所述槽按所述第一方向延伸的情況，以所述第二石墨烯圖案722的延伸方向(第二方向)與所述第一方向交叉的方式組裝所述第一基板結(jié)構(gòu)體及所述第二基板結(jié)構(gòu)體。

所述分離層800由絕緣物質(zhì)形成。例如，所述分離層800為125μm厚度的PET。所述分離層800具有開口部(opening)810。所述分離層800的所述開口部810用于裸露所述第一石墨烯圖案622a、622b及所述第二石墨烯圖案722。具體地，所述槽橫穿所述開口部810，所述開口部810供裸露與所述槽鄰接的所述第一部分622a的一部分及與所述槽鄰接的所述第二部分622b的一部分。

在圖18中，所述分離層800的所述開口部810顯示為了四方形，但能夠形成圓形、橢圓形、其它多邊形。

對于不存在對象的觸摸的情況，所述第一部分622a及所述第二部分622b未實(shí)現(xiàn)電連接。而對于存在對象的觸摸的情況，如圖20顯示所示，通過所述分離層800的所述開口部810，與所述槽鄰接的所述第一部分622a的一部分和與所述槽鄰接的所述第二部分622b的一部分同所述第二石墨烯圖案722接觸。由此，所述第一部分622a及所述第二部分622b上的所述電極膜630實(shí)現(xiàn)電連接，能夠感應(yīng)是否有對象的觸摸。因而，能夠提供一種高可靠性、高柔軟性，高敏感度的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法。

圖21為用測定根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的制造方法而制造的第一基板結(jié)構(gòu)體及第二基板結(jié)構(gòu)體的透光度的附圖

參照圖21，圖21中(a)測定根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例將PDMS使用為第一基板，并將PMMA使用為粘合層而所制造的第一基板結(jié)構(gòu)體的透光度。在550nm波長帶寬中，PDMS的透光度測定為了92.7％，在550nm波長帶寬中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的所述第一基板結(jié)構(gòu)體的透光度測定為了86.3％。即使形成石墨烯圖案等，也未極大減少透光度，由此，能夠確認(rèn)將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的所述第一基板結(jié)構(gòu)體運(yùn)用于透明石墨烯觸摸傳感器。

圖21中(b)為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例測定將層積的PET、PI及二氧化硅層使用為第二基板而制造的第二基板結(jié)構(gòu)體的透光度。在550nm波長帶寬中測定為了具有87％的透光度。將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的所述第二基板結(jié)構(gòu)體運(yùn)用于透明石墨烯觸摸傳感器。

圖22為測定根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的制造方法而制造的第二基板的表面照度的附圖。

參照圖22，圖22中(a)為在參照圖16及圖17說明的第二基板的制造方法中省略平坦層，并在PET基板上形成二氧化硅層之后測定表面照度的附圖，圖22中(b)為根據(jù)參照圖16及圖17說明的第二基板的制造方法而在PET基板上涂敷PI作為平坦層，并形成二氧化硅層之后測定表面照度的附圖。對于省略平坦層的情況，表面照度的RMS值被測定約為6.270nm，對于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而使用平坦層的情況，表面照度的RMS值測定約為5.005nm。即，利用平坦層而減少表面照度，由此，能夠確認(rèn)提高石墨烯觸摸傳感器的可靠性。

圖23為用于說明在周期性向本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加一定壓力情況下的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖23，在參照圖18至圖20說明的第一基板結(jié)構(gòu)體及第二基板結(jié)構(gòu)體之間將具有開口部的PET使用為分離層，而制造了本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器。按一定周期向所述石墨烯觸摸傳感器施加一定壓力，而測定了電流容量的變化。在圖23的圖表中，C₀是指在不存在對象的觸摸的狀態(tài)的電流容量。在圖23的圖表中△C是指對象在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸的狀態(tài)的變化量。

對于周期性施加一定壓力的情況，確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)實(shí)際上為一定的。即，能夠確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性的可靠性。

圖24為用于說明周期性向本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加相對高的頻率的壓力的情況的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖24，以相對高的頻率即5Hz將壓力施加至參照圖23說明的本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，并測定了應(yīng)答特性(△C/C₀)。確認(rèn)即使周期性地以相對高的頻率施加壓力，本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)實(shí)際上也是一定的。

圖25為用于說明在向本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加變化的壓力的情況下的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖25，向參照圖23說明的本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器施加逐漸增加的壓力及逐漸減小的壓力，并測定了應(yīng)答特性(△C/C₀)。對于向所述石墨烯觸摸傳感器施加逐漸增加的壓力的情況，能夠確認(rèn)所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)與所述增加的壓力對應(yīng)而逐漸增加。并且，對于向所述石墨烯觸摸傳感器施加逐漸減小的壓力的情況，能夠確認(rèn)所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)與所述減小的壓力對應(yīng)而逐漸減小。即，利用本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，能夠確認(rèn)有效測定對象所觸摸的壓力的強(qiáng)度、壓力的變化量。

圖26為用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的連續(xù)應(yīng)答特性的圖表。

參照圖26，向參照圖23說明的本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器施加一百次的周期性的壓力，并測定了所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)。如在圖26確認(rèn)所示，對于一百次的周期性的壓力，確認(rèn)所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性未發(fā)生變劣情況，并顯示具有可靠性的應(yīng)答特性(△C/C₀)。

對本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法進(jìn)行說明。

圖27至圖29為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖。

參照圖27，提供一種基底基板(base substrate)910。所述基底基板910為可撓性基板(flexible substrate)。例如，所述基底基板910為PET、PES、PI、PEN或PDMS中任一種。所述基底基板910包括第一面及與所述第一面相對的第二面。

第一石墨烯圖案920被轉(zhuǎn)移(transfer)至所述基底基板910的所述第一面上。轉(zhuǎn)移所述第一石墨烯圖案920的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有石墨烯層的金屬薄膜；將具有所述石墨烯層的所述金屬薄膜附著于所述基底基板910的所述第一面；及從所述石墨烯層去除所述金屬薄膜。例如，所述金屬薄膜為銅(Cu)薄膜。此時(shí)，所述銅薄膜為利用FeCl3、HCl及超純水等去除。

參照圖28，在所述基底基板910的所述第一面上形成電極膜930。所述電極膜930形成于所述第一石墨烯圖案920的兩側(cè)。所述電極膜930與所述第一石墨烯圖案920分隔。由此，所述電極膜930及所述第一石墨烯圖案920未進(jìn)行電連接。例如，所述電極膜930包括通過噴濺工藝(sputter)形成的鉻(Cr)、金(Au)或鉑金(Pt)中至少一個(gè)。

所述電極膜930的上部面具有高于所述第一石墨烯圖案920的上部面的水平(level)。換言之，將所述基底基板910的所述第一面作為基準(zhǔn)，所述電極膜930的所述上部面設(shè)置在高于所述第一石墨烯圖案920的所述上部面的位置。由此，所述基底基板910的所述第一面與所述電極膜930的所述上部面之間的距離長于所述基底基板910的所述第一面與所述第一石墨烯圖案920的所述上部面之間的距離。根據(jù)一實(shí)施例，所述電極膜930的厚度厚于所述第一石墨烯圖案920的厚度，由此，所述電極膜930的所述上部面具有高于所述第一石墨烯圖案920的所述上部面的水平。

參照圖29，在形成所述電極膜930之后，第二石墨烯圖案940被轉(zhuǎn)移至所述基底基板910的所述第一面上。轉(zhuǎn)移所述第二石墨烯圖案940的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有石墨烯層的金屬薄膜；在所述石墨烯層上涂敷白色膜；從所述石墨烯層去除所述金屬薄膜；將所述白色膜及所述石墨烯層配置在所述基底基板910的所述第一面上，以使所述石墨烯層附著于所述基底基板910的所述第一面；及去除所述白色膜。所述金屬薄膜為銅(Cu)薄膜，所述白色膜為PMMA，所述金屬薄膜利用FeCl3溶液及HCl而去除，所述白色膜通過丙酮去除。

所述第二石墨烯圖案940包括中央部(CP，center portion)、周邊部(PP，peripheral portion)及邊緣部(EP，edge portion)。所述第二石墨烯圖案940的所述中央部(CP)與所述第一石墨烯圖案920接觸。如下文所示，所述第二石墨烯圖案940的所述中央部(CP)根據(jù)對象的觸摸而被調(diào)節(jié)與所述第一石墨烯圖案920接觸的面積。所述第二石墨烯圖案940的所述邊緣部(EP)配置在所述電極膜930上，并能夠與所述電極膜930接觸。通過具有所述邊緣部(EP)的所述第二石墨烯圖案940，多個(gè)所述電極膜930相互實(shí)現(xiàn)電連接。所述第二石墨烯圖案940的所述周邊部(PP)定義在所述邊緣部(EP)及所述中央部(CP)之間。所述第二石墨烯圖案930的所述周邊部(PP)及所述邊緣部(EP)未與所述第一石墨烯圖案920接觸。

圖30為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的觸摸感應(yīng)方法的附圖。

參照圖30，對象在所述基底基板910的所述第二面上進(jìn)行觸摸，所述對象的觸摸通過配置于所述基底基板910的所述第一面上的石墨烯圖案(所述第一石墨烯圖案920及所述第二石墨烯圖案940)感應(yīng)。

具體地，如圖30中(a)顯示所示，在不存在所述對象的觸摸的情況下，定義接觸所述第一石墨烯圖案920與所述第二石墨烯圖案940的面積(X)，定義未與所述第一石墨烯圖案920接觸的所述第二石墨烯圖案940的面積(Y)。

如圖30中(b)顯示所示，對象在配置所述第一石墨烯圖案920及所述第二石墨烯圖案940的所述基底基板910的所述第二面上進(jìn)行觸摸。對于所述對象在所述基底基板910的所述第二面上觸摸的情況，所述第一石墨烯圖案920與所述第二石墨烯圖案940接觸的面積(X+△X)與圖30中(a)顯示的面積比較，而被增加。換言之，所述對象在所述基底基板910的所述第二面上，根據(jù)對象的觸摸而導(dǎo)致配置在所述基底基板910的所述第一面上的第一石墨烯圖案920及所述第二石墨烯圖案940的接觸的面積(X或X+△X)發(fā)生變更。

對于所述對象以相對低的壓力觸摸所述基底基板910的所述第二面的情況，增加所述第一石墨烯圖案920與所述第二石墨烯圖案940接觸面積(X+△X)，而減少多個(gè)所述電極膜930之間的電阻。而對于所述對象以相對高的壓力觸摸所述基底基板910的所述第二面的情況，根據(jù)未與所述第一石墨烯圖案920接觸的所述第二石墨烯圖案940的一部分(Y+△Y)的碳(C)-碳(C)結(jié)合(bonding)的變更而增加所述電極膜930之間的電阻。

即，對于所述對象以比基準(zhǔn)壓力低的壓力觸摸所述基底基板910的所述第二面的情況，多個(gè)所述電極膜930之間的所述第一石墨烯圖案920及所述第二石墨烯圖案940的電阻因所述第一石墨烯圖案920與所述第二石墨烯圖案940的接觸面積增加(X+△X)而減小。相反，對于所述對象以比基準(zhǔn)壓力高的壓力觸摸所述基底基板910的所述第二面的情況，多個(gè)所述電極膜930之間的所述第二石墨烯圖案940的一部分(Y+△Y)的電阻因碳(C)-碳(C)結(jié)合(bonding)的變更而增加。由此，能夠提供一種在減小電阻的低壓力區(qū)間具有高敏感度，并在增加電阻的高壓力區(qū)間具有高應(yīng)答速度的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法。

圖31為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的包括感應(yīng)圖案的石墨烯觸摸傳感器的附圖。

參照圖31，在參照圖27至圖30說明的石墨烯觸摸傳感器的所述基底基板910的所述第二面上提供有具有感應(yīng)圖案952的上部基板950。

根據(jù)一實(shí)施例，準(zhǔn)備具有所述感應(yīng)圖案952的所述上部基板950的步驟包括如下步驟：準(zhǔn)備具有平坦的(flat)上部面的基板；在所述基板的上部面上形成光刻膠圖案；及利用所述光刻膠圖案而對所述基板進(jìn)行圖案化。此時(shí)，所述感應(yīng)圖案952與所述上部基板950形成為一體(one body)。此時(shí)，與圖31顯示所示不同，省略所述感應(yīng)圖案952與所述上部基板950之間的界線。

與上述不同，根據(jù)另一實(shí)施例，準(zhǔn)備具有所述感應(yīng)圖案952的所述上部基板950的步驟包括如下步驟：在基板上形成物質(zhì)層；在所述物質(zhì)層上形成光刻膠圖案；及利用所述光刻膠圖案而對所述物質(zhì)層實(shí)現(xiàn)圖案化。

所述感應(yīng)圖案952為按一個(gè)方向延伸的多個(gè)線(line)狀。所述多個(gè)線按一定間距相互分隔配置。所述多個(gè)線各自的寬度實(shí)際上相同。所述多個(gè)線各自的高度實(shí)際上相同。根據(jù)一實(shí)施例，所述感應(yīng)圖案952的寬度與相互鄰接的感應(yīng)圖案952之間的間距實(shí)際上相同。

對于對象觸摸本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的所述感應(yīng)圖案952，并在所述對象的表面存在特定圖案的情況，通過所述對象表面與所述感應(yīng)圖案952的接觸，根據(jù)所述對象表面的特定圖案，所述石墨烯圖案920、940的電阻發(fā)生變化。由此，提供一種通過所述對象的表面特性而產(chǎn)生的所述石墨烯圖案920、940的電阻變化，而能夠感應(yīng)所述對象的質(zhì)感(texture)的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法。

與上述本發(fā)明的實(shí)施例不同，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在電極膜及基底基板之間配置構(gòu)造物。參照圖32對其進(jìn)行說明。

圖32為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的變形例的石墨烯觸摸傳感器及其制造方法的附圖。

參照圖32，在所述基底基板910的所述第一面及所述電極膜930之間配置構(gòu)造物(structures)912。所述構(gòu)造物912由所述基底基板910的所述第一面突出。所述基底基板910的所述第一面與所述構(gòu)造物912的上部面之間的距離，長于所述基底基板910的所述第一面與所述第一石墨烯圖案920的所述上部面之間的距離。

因所述構(gòu)造物912而導(dǎo)致所述電極膜930的所述上部面與所述基底基板910的所述第一面之間的距離長于所述第一石墨烯圖案920的所述上部面與所述基底基板910的所述第一面之間的距離。

根據(jù)一實(shí)施例，所述構(gòu)造物912在注塑所述基底基板910時(shí)形成。此時(shí)，所述構(gòu)造物912與所述基底基板910形成為一體(one body)，與圖32顯示不同，所述構(gòu)造物912與所述基底基板910之間的界線予以省略。

與此不同，根據(jù)另一實(shí)施例，所述構(gòu)造物912為以與所述基底基板910相同或不同的物質(zhì)而附著于所述基底基板910上。此時(shí)，所述構(gòu)造物912在形成所述第一石墨烯圖案920之后，或在形成所述第一石墨烯圖案920之前被予以提供。

圖33為測定本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的透光度的圖表。

參照圖33，使用PDMS作為基底基板而制造本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，并測定了透光度。在約550nm波長帶寬中，本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的透光度被測定為了91.7％。能夠確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器具有高的透明度。

圖34為用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的感應(yīng)特性的圖表。

參照圖34，測定了施加至上述本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力的應(yīng)答特性(△R/R₀)。在圖34的圖表中R₀是指不存在對象的觸摸狀態(tài)的電阻。在圖34的圖表中△R是指對象在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸的狀態(tài)的電阻的變化量。

以約1KPa為基準(zhǔn)，對于低于1KPa的壓力，能夠確認(rèn)隨著所觸摸的壓力的增加而電阻減小。其與參照圖30說明相同，以基于第一石墨烯圖案與第二石墨烯圖案的接觸面積的增加而解釋。相反，對于高于1Kpa的壓力，能夠確認(rèn)隨著所觸摸的壓力的增加而電阻增加。其與參照圖30說明的相同，以基于第二石墨烯圖案的碳(C)-碳(C)結(jié)合的變形而解釋。

即，能夠確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，在相對小的壓力區(qū)間減小電阻，在相對高的壓力區(qū)間增加電阻。

圖35為用于說明與使用于本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的基底基板的厚度相應(yīng)的特性變化的附圖。

參照圖35，改變基底基板的PDMS的厚度，而制造石墨烯觸摸傳感器，并測定了PDMS的厚度的電阻變化。如圖35顯示所示，能夠確認(rèn)隨著基底基板(PDMS)的厚度增加，因第一石墨烯圖案與第二石墨烯圖案的接觸面積增加而發(fā)生的電阻的變化量增加，且因第二石墨烯圖案的碳(C)-碳(C)結(jié)合的變形而發(fā)生的電阻的變化量的減少的情況。

換言之，能夠確認(rèn)調(diào)節(jié)基底基板(PDMS)的厚度，而能夠控制與石墨烯觸摸傳感器的電阻變化相關(guān)的兩種要素(第一石墨烯圖案與第二石墨烯圖案的接觸面積，石墨烯圖案的碳-碳結(jié)合的變形)。

圖36為用于說明周期性將一定的壓力向本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的情況的應(yīng)答特性的圖表。

參照圖36，向上述本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器按一定周期施加高于基準(zhǔn)壓力的高的壓力，而測定了電流容量的變化。即，因通過對象施加的壓力相對高，在根據(jù)所施加的壓力而增加電阻的區(qū)間內(nèi)測定電容流量的變化。在圖36的圖表中，C₀是指不存在對象的觸摸狀態(tài)的電流容量。在圖36的圖表中△C是指對象在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸的狀態(tài)的電流容量變化量。

確認(rèn)對于周期性施加一定壓力的情況，本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)實(shí)際上為一定的。即，能夠確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性的可靠性。

圖37為利用本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器而測定人的脈搏的附圖。

參照圖37，在將上述本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器附著于人的手腕之后，測定了手腕的脈搏。能夠確認(rèn)與手腕的脈搏的擴(kuò)張(expansion)及松弛(relaxation)對應(yīng)，而明確測定所述石墨烯觸摸傳感器的應(yīng)答特性(△C/C₀)。

即，本發(fā)明的實(shí)施例的所述石墨烯觸摸傳感器運(yùn)用于可穿戴設(shè)備(Wearable device)等，能夠確認(rèn)能夠應(yīng)用于測定人的身體信號(例如，脈搏等)。

圖38為用于說明與在附著感應(yīng)圖案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器所觸摸的對象的觸摸速度對應(yīng)的應(yīng)答特性的附圖。

參照圖38，在圖38中，黑色圖表是指在附著有具有200μm的寬及100μm的高的一個(gè)線狀的感應(yīng)圖案的石墨烯觸摸傳感器上利用PET Tip測定以2mm/s、1mm/s、0.5mm/s、0.1mm/s的速度觸摸(在接觸的狀態(tài)下按一個(gè)方向掃描)的情況。圖38的紅色圖表是指在附著有具有200μm的寬及100μm的高且按200μm的間距分隔的兩個(gè)線狀的感應(yīng)圖案的石墨烯觸摸傳感器上利用PET Tip測定以2mm/s、1mm/s、0.5mm/s、0.1mm/s的速度觸摸的情況。

根據(jù)在所述石墨烯觸摸圖案的所述感應(yīng)圖案觸摸所述PET Tip的速度，確認(rèn)所述石墨烯觸摸圖案的應(yīng)答(△R/R₀)特性變化的情況。即，利用本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，確認(rèn)能夠感應(yīng)對象的觸摸速度。

圖39為用于說明在附著有感應(yīng)圖案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器所觸摸的對象的觸摸速度的應(yīng)答特性的附圖，將測定結(jié)果進(jìn)行頻率變換。

參照圖39，對在附著有具有200μm的寬及100μm的高并按200μm的間距分隔的20個(gè)突出部的線狀的感應(yīng)圖案的石墨烯觸摸傳感器上利用PET Tip而以0.4mm/s、0.6mm/s、0.8mm/s的速度觸摸的結(jié)果進(jìn)行頻率變換。

能夠確認(rèn)根據(jù)PET Tip的觸摸速度而輸出(amplitude)峰值(peak)相互不同。即，能夠確認(rèn)利用本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，而感應(yīng)對象的觸摸速度。

圖40為用于說明與施加至附著有感應(yīng)圖案的本發(fā)明的第三實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器的壓力的強(qiáng)度對應(yīng)的石墨烯觸摸傳感器的特性的圖表。

參照圖40，在附著有參照圖39說明的感應(yīng)圖案的石墨烯觸摸傳感器因PET Tip而改變壓力并將所觸摸的結(jié)果進(jìn)行頻率變換。按圖40所示的(1)、(2)、(3)及(4)的順序以高的壓力在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸了PET Tip。如圖40所示，對于以相互不同的壓力在所述石墨烯觸摸傳感器觸摸PET Tip的情況，與所觸摸的壓力對應(yīng)，測定了輸出的大小(amplitude)相互不同。即，利用本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器，確認(rèn)能夠感應(yīng)對象的觸摸壓力。

綜上，使用優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明的范圍并非限定于特定的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)根據(jù)特定權(quán)利要求范圍解釋。并且，該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行大量修改與變形。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器以感應(yīng)硬度、粗糙度、壓力、粘彈性、溫度及形狀等對象的各種觸感而使用，本發(fā)明的實(shí)施例的石墨烯觸摸傳感器使用于各種電子設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備等。