KR20170061902A - Textile sensor array structure, textile structure and devices comprising the same, and sensing metod using the same - Google Patents
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Abstract
직물형 센서 어레이 구조체, 이를 포함하는 직물 구조체 및 장치, 및 이를 이용하는 감지 방법이 제공된다. 상기 직물형 센서 어레이 구조체는, 제1 방향으로 연장되어 배치되고, 채널에 상응하는 복수의 제1 와이어, 및 상기 복수의 제1 와이어와 이격되어 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 게이트에 상응하는 복수의 제2 와이어를 포함하고, 상기 복수의 제1 와이어의 일단에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 상기 복수의 제2 와이어의 일단에는 서로 다른 게이트 전압이 제공되고, 소정의 전해액이 상기 복수의 제1 와이어와 상기 복수의 제2 와이어의 적어도 하나의 교차점에 제공됨으로써, 상기 적어도 하나의 교차점에서 유기 전기화학 트랜지스터가 정의되며, 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 소오스-드레인 전류를 이용하여, 상기 전해액이 제공된 위치와 자극의 강도가 감지된다.A fabric type sensor array structure, a fabric structure and apparatus including the same, and a sensing method using the same. The fabric type sensor array structure includes a plurality of first wires extending in a first direction and corresponding to channels and a second wire extending in a second direction spaced apart from the plurality of first wires and intersecting the first direction And a plurality of second wires corresponding to the gates, wherein a plurality of first wires are provided with the same source voltage, one end of the plurality of second wires is provided with a different gate voltage, Is provided at the intersection of at least one of the plurality of first wires and the plurality of second wires so that the organic electrochemical transistor is defined at the at least one intersection point and the source- The position where the electrolyte is provided and the intensity of the stimulus are detected.
Description
본 발명은 유기 전기화학 트랜지스터(Organic Electrochemical Transistors; OECT)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 전기화학 트랜지스터에 기초하는 직물형 센서 어레이 구조체, 이를 포함하는 직물 구조체 및 장치, 및 이를 이용하는 감지 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to organic electrochemical transistors (OECTs), and more particularly, to a fabric type sensor array structure based on organic electrochemical transistors, a fabric structure and apparatus including the same, and a sensing method using the same will be.
최근 활성층(Active Layer)이 유기 반도체 물질로 제조되는 OFET(Organic Field Effect Transistor) 또는 OECT(Organic Electro Chemical Transistor)에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 직물형 소자의 제조를 위하여, OFET 또는 OECT를 이용한 모노필라멘트(Monofilament)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, there is an increasing interest in OFET (Organic Field Effect Transistor) or OECT (Organic Electro Chemical Transistor) in which an active layer is made of an organic semiconductor material. Particularly, in order to manufacture a fabric type device, research on monofilament using OFET or OECT has been actively conducted.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단하고 저비용으로 전기화학적 감지가 가능한 직물형 센서 어레이 구조체, 이를 포함하는 직물 구조체 및 장치, 및 이를 이용하는 감지 방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a cloth-type sensor array structure capable of simple and low-cost electrochemical sensing, a cloth structure and apparatus including the same, and a sensing method using the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 직물형 센서 어레이 구조체는, 제1 방향으로 연장되어 배치되고, 채널에 상응하는 복수의 제1 와이어, 및 상기 복수의 제1 와이어와 이격되어 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 게이트에 상응하는 복수의 제2 와이어를 포함하고, 상기 복수의 제1 와이어의 일단에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 상기 복수의 제2 와이어의 일단에는 서로 다른 게이트 전압이 제공되고, 소정의 전해액이 상기 복수의 제1 와이어와 상기 복수의 제2 와이어의 적어도 하나의 교차점에 제공됨으로써, 상기 적어도 하나의 교차점에서 유기 전기화학 트랜지스터가 정의되며, 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 소오스-드레인 전류를 이용하여, 상기 전해액이 제공된 위치와 자극의 강도가 감지된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a cloth-type sensor array structure including a plurality of first wires corresponding to a channel and extending in a first direction and spaced apart from the plurality of first wires, And a plurality of second wires corresponding to the gates, wherein one end of the plurality of first wires is provided with the same source voltage, and the plurality of second wires An organic electrochemical transistor is defined at the at least one intersection point by providing a different gate voltage at the one end of the plurality of first wires and at least one intersection of the plurality of first wires and the plurality of second wires , The position of the electrolytic solution and the intensity of the stimulus are detected using the source-drain current of the organic electrochemical transistor.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 복수의 제1 와이어는 도전성 물질로 코팅된 섬유를 포함하고, 상기 복수의 제2 와이어는 금속 물질을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plurality of first wires comprise fibers coated with a conductive material, and the plurality of second wires may comprise a metallic material.
또한, 상기 도전성 물질은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리피롤(polypyrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리페닐렌 설피드(PPS), 또는 PEDOT:PSS를 포함할 수 있다.The conductive material may be at least one selected from the group consisting of polyaniline, polyacetylene, polyphenylene vinylene (PPV), polypyrole, polythiophene, polyphenylene sulfide (PPS) PSS. ≪ / RTI >
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 교차점에서, 상기 전해액과 상기 제1 와이어의 오버래핑 영역이 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 채널로 기능하고, 상기 전해액과 접하는 상기 제2 와이어가 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 게이트로 기능할 수 있다.In some embodiments of the present invention, at the at least one intersection, the overlapping region of the electrolyte and the first wire functions as a channel of the organic electrochemical transistor, and the second wire, which is in contact with the electrolyte solution, Can function as the gate of the transistor.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 직물형 센서 어레이 구조체는, 제1 방향으로 연장되어 배치되고, 채널에 상응하는 복수의 제1 와이어 구조체, 및 상기 복수의 제1 와이어 구조체와 이격되어 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 게이트에 상응하는 복수의 제2 와이어를 포함하고, 상기 각각의 제1 와이어 구조체는 소오스 와이어, 드레인 와이어, 상기 소오스 와이어와 상기 드레인 와이어의 사이에 배치되고, 소정의 대상 물질 또는 광과 반응하여 채널을 제공하는 유기 반도체 물질층을 포함하고, 상기 복수의 제1 와이어 구조체의 일단에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 상기 복수의 제2 와이어의 일단에는 서로 다른 게이트 전압이 제공되고, 상기 대상 물질 또는 광이 상기 복수의 제1 와이어 구조체와 상기 복수의 제2 와이어의 적어도 하나의 교차점에 제공됨으로써, 상기 적어도 하나의 교차점에서 유기 전기화학 트랜지스터가 정의되며, 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 소오스-드레인 전류를 이용하여, 상기 대상 물질 또는 광이 제공된 위치와 자극의 강도가 감지된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cloth-type sensor array structure including a plurality of first wire structures extending in a first direction and corresponding to channels, Wherein the first wire structure includes a plurality of second wires corresponding to the gates and extending in a second direction intersecting the first direction, wherein each of the first wire structures includes a source wire, a drain wire, And a layer of an organic semiconductor material disposed between the wires and providing a channel in response to a predetermined substance or light, wherein one end of the plurality of first wire structures is provided with the same source voltage, Wherein a different gate voltage is provided at one end of the wire and the object material or light is applied to the first wire structure An organic electrochemical transistor is defined at the at least one intersection point by providing at least one intersection of a plurality of second wires such that the source-drain current of the organic electrochemical transistor is used to determine the position And the intensity of the stimulus is detected.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 복수의 제1 와이어 구조체는 도전성 물질로 코팅된 섬유를 포함하고, 상기 복수의 제2 와이어는 금속 물질을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plurality of first wire structures include fibers coated with a conductive material, and the plurality of second wires may comprise a metallic material.
또한, 상기 도전성 물질은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리피롤(polypyrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리페닐렌 설피드(PPS), 또는 PEDOT:PSS를 포함할 수 있다.The conductive material may be at least one selected from the group consisting of polyaniline, polyacetylene, polyphenylene vinylene (PPV), polypyrole, polythiophene, polyphenylene sulfide (PPS) PSS. ≪ / RTI >
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 교차점에서, 상기 유기 반도체 물질층이 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 채널로 기능하고, 상기 유기 반도체 물질층과 접하는 상기 제2 와이어가 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 게이트로 기능할 수 있다.In some embodiments of the present invention, at the at least one intersection, the layer of organic semiconductor material functions as a channel of the organic electrochemical transistor, and the second wire in contact with the layer of organic semiconductor material functions as a channel of the organic electrochemical transistor It can function as a gate.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 직물 구조체는 상술한 직물형 센서 어레이 구조체들 중 어느 하나를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fabric structure including any one of the above-described fabric type sensor array structures.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 반도체 장치는 상술한 직물형 센서 어레이 구조체들 중 어느 하나를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including any one of the fabricated sensor array structures described above.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 전자 장치는 상술한 직물형 센서 어레이 구조체들 중 어느 하나를 포함한다.상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 웨어러블 장치는 상술한 직물형 센서 어레이 구조체들 중 어느 하나를 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a wearable device for mounting a wearable device, the wearable device comprising: And one of the fabricated sensor array structures.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 자동차 장치는 상술한 직물형 센서 어레이 구조체들 중 어느 하나를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an automotive apparatus including any one of the above-described fabric type sensor array structures.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 감지 방법은 상술한 직물형 센서 어레이 구조체들 중 어느 하나를 이용한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sensing method using any one of the above-described fabric type sensor array structures.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
상기 본 발명의 직물형 센서 어레이 구조체에 의하면, 서로 교차하는 복수의 와이어의 배치와 소오스 전압 및 게이트 전압의 제어를 통해서, 상대적으로 간단하고 저비용으로 소정의 전해액, 대상 물질 또는 광에 대한 전기화학적 감지가 가능하다.According to the cloth-type sensor array structure of the present invention, the arrangement of a plurality of wires intersecting each other and the control of the source voltage and the gate voltage enables relatively simple and low-cost electrochemical sensing Is possible.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체에 적용되는 섬유형 OECT를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체의 구동 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 포함하는 직물 구조체를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 포함하는 웨어러블 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram of a fiber type OECT applied to a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a fabric sensor array structure according to another embodiment of the present invention.
4 is a flow chart schematically illustrating a method of driving a cloth-type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual view schematically showing a fabric structure including a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual view schematically showing a wearable device including a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is to be understood by those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified in various ways.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.It is to be understood that when an element or layer is referred to as being "on" or " on "of another element or layer, All included. On the other hand, a device being referred to as "directly on" or "directly above" indicates that no other device or layer is interposed in between. The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" May be used to readily describe a device or a relationship of components to other devices or components. Spatially relative terms should be understood to include, in addition to the orientation shown in the drawings, terms that include different orientations of the device during use or operation. For example, when inverting an element shown in the figure, an element described as " below or beneath "of another element may be placed" above "another element. Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions. The elements can also be oriented in different directions, in which case spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체에 적용되는 섬유형 OECT를 개략적으로 도시하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram of a fiber type OECT applied to a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체에 적용되는 섬유형 OECT(10)는 제1 와이어(11), 제2 와이어(12), 및 전해액(13)을 포함한다.1, a
제1 와이어(11)와 제2 와이어(12)는 동일한 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.The
제1 와이어(11)는 도전성 고분자 물질로 코팅된 섬유(Fiber)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 와이어(11)는 면(Cotton) 등의 섬유 사(Yarn)를 PEDOT:PSS(Poly Ethylene Di Oxy Thiophene : Poly Styrene Sulfonate) 등의 도전성 고분자 물질 수용액에 소킹(Soaking)시키고, 이후 핫 플레이트 상에서 베이킹(Baking)하여 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 전도성을 증가시키고 가용성을 감소시키기 위하여, PEDOT:PSS 수용액에 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol) 및/또는 DBSA(Dodecyl Benzene Sulfonic Acid) 계면활성제 등이 추가될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 도전성 고분자 물질로 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리피롤(polypyrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리페닐렌 설피드(PPS) 등이 이용될 수도 있다. 제1 와이어(11)의 일단은 소오스 콘택과 연결되고, 제1 와이어(11)의 타단은 드레인 콘택과 연결될 수 있다. 소오스 콘택에는 소오스 전압이 제공되고, 드레인 콘택에는 드레인 전압이 제공될 수 있다. 전해액(13)과의 직접적인 접촉을 방지하기 위하여 소오스 콘택과 드레인 콘택은 절연될 수 있다The
제2 와이어(12)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 와이어(12)는 백금(Pt) 또는 은(Ag) 등의 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제2 와이어(12)는 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속, 그 밖의 도전성 고분자 물질 또는 탄소계 물질 등을 이용하여 형성될 수도 있다. 제2 와이어(12)의 일단에는 게이트 전압이 제공될 수 있다.The
전해액(13)은 제1 와이어(11)와 제2 와이어(12)의 사이에 배치된다. 예를 들어, 전해액(13)은 염화나트륨(NaCl)을 포함하는 염수일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전해액(13)은 제1 와이어(11)의 적어도 일부 및 제2 와이어(12)의 적어도 일부와 접할 수 있다. 전해액(13)은 제1 와이어(11)를 둘러쌀 수 있다. 전해액(13)과 제1 와이어(11)의 오버래핑(Overlapping) 영역이 OECT(10)의 채널로서 기능하고, 전해액(13)과 접하는 제2 와이어(12)가 OECT(10)의 게이트로 기능할 수 있다. The
OECT(10)의 채널의 생성 및 소오스-드레인 전류의 이동은 본 발명이 속하는 기술분야에서 잘 알려져 있으며 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있으므로 생략한다.The generation of the channel of the
도 1에서는 제1 와이어(11)와 제2 와이어(12)가 평행하게 배치되어 있으나, 제1 와이어(11)와 제2 와이어(12)가 교차하게 배치되도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 와이어(11)와 제2 와이어(12)가 서로 수직하게 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In FIG. 1, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 개략적으로 도시하는 도면이다.2 is a schematic view of a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100)는 복수의 제1 와이어(110), 복수의 제2 와이어(120)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a fabric type
복수의 제1 와이어(110)는 제1 방향(예를 들어, 도면 상의 세로 방향)으로 연장되어 배치될 수 있다. 복수의 제1 와이어(110)는 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 제1 와이어(110)는 도전성 고분자 물질로 코팅된 섬유를 포함할 수 있다. 복수의 제1 와이어(110)는 도 1을 참조하여 설명한 OECT(10)의 제1 와이어(11)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 각각의 제1 와이어(110)의 일단은 소오스 콘택과 연결되고, 각각의 제1 와이어(110)의 타단은 드레인 콘택과 연결될 수 있다. 소오스 콘택에는 소오스 전압이 제공되고, 드레인 콘택에는 드레인 전압이 제공될 수 있다. 그리고, 소오스 콘택과 드레인 콘택은 절연될 수 있다The plurality of
복수의 제2 와이어(120)는 제2 방향(예를 들어, 도면 상의 가로 방향)으로 연장되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 제2 와이어(120)는 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 제2 와이어(120)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 복수의 제2 와이어(120)는 도 1을 참조하여 설명한 OECT(10)의 제2 와이어(12)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 각각의 제2 와이어(120)의 일단에는 게이트 전압이 제공될 수 있다.The plurality of
직물형 센서 어레이 구조체(100)의 구동을 위하여, 각각의 제1 와이어(110)에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 각각의 제2 와이어(120)에는 서로 다른 게이트 전압이 제공된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 네 개의 제1 와이어(110)에는 동일한 제1 내지 제4 소오스 전압(V_S1 = V_S2 = V_S3 = V_S4)이 각각 제공되고, 네 개의 제2 와이어(120)에는 순차적으로 증가하는 제1 내지 제4 게이트 전압(V_G1 < V_G2 < V_G3 < V_G4)이 각각 제공될 수 있다.For driving the fabricated
여기서, 소정의 전해액이 직물형 센서 어레이 구조체(100)에 제공되면, 구체적으로, 상기 전해액이 복수의 제1 와이어(110)와 복수의 제2 와이어(120)의 적어도 하나의 교차점에 제공되면, 상기 교차점에서 도 1을 참조하여 설명한 OECT(10)가 정의된다. 즉, 상기 전해액이 제1 와이어(110)와 제2 와이어(120)의 사이에 배치됨에 따라, 상기 전해액과 제1 와이어(110)의 오버래핑 영역이 상기 OECT의 채널로서 기능하고, 상기 전해액과 접하는 제2 와이어(120)가 상기 OECT의 게이트로 기능하게 된다.Here, when a predetermined electrolyte is provided to the fabricated
직물형 센서 어레이 구조체(100)는 상기 OECT의 소오스-드레인 전류를 측정하여 상기 전해액이 제공된 위치를 감지할 수 있다. 복수의 제1 와이어(110)와 복수의 제2 와이어(120)의 교차점들이 좌표로 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전해액(131)에 의해 제공된 채널을 흐르는 전류(I_S2-D2)의 값이 기준 전류 Ia의 값과 동일하면, G1과 S2-D2의 교차점을 전해액의 제공 위치로 감지하고, 제2 전해액(132)에 의해 제공된 채널을 흐르는 전류(I_S3-D3)의 값이 기준 전류 Ib의 값과 동일하면, G3와 S3-D3의 교차점을 전해액의 제공 위치로 감지할 수 있다. 또한, 직물형 센서 어레이 구조체(100)는 상기 OECT의 소오스-드레인 전류의 크기에 기초하여 자극의 강도(예를 들어, 전해액의 농도 등)를 감지할 수도 있다.The fabric
도 2 에는 네 개의 제1 와이어(110)와 네 개의 제2 와이어(120)를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 임의의 개수의 제1 와이어(110)와 제2 와이어(120)가 배치될 수도 있다. Although FIG. 2 illustrates four
본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100)를 이용하면, 인체의 내부 또는 외부에서 제공되는 전해액과 그 제공 위치, 그리고 자극의 강도의 전기화학적 감지가 가능하다. Using the cloth-type
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 개략적으로 도시하는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 도 2와 중복하는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.3 is a schematic view of a fabric sensor array structure according to another embodiment of the present invention. For the sake of convenience of description, a detailed description of configurations overlapping with those of FIG. 2 will be omitted.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(200)는 복수의 제1 와이어 구조체(210), 복수의 제2 와이어(220)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the fabric type
복수의 제1 와이어 구조체(210)는 제1 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 복수의 제1 와이어 구조체(210)는 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 제1 와이어 구조체(210)는 소오스 와이어(211), 드레인 와이어(212), 및 소오스 와이어(211)와 드레인 와이어(212)의 사이에 배치되는 유기 반도체 물질층(213)을 포함한다. 소오스 와이어(211)와 드레인 와이어(212)는 백금, 은, 구리 또는 알루미늄 등의 금속 물질, 도전성 고분자 물질로 코팅된 섬유 또는 탄소계 물질 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기 반도체 물질층(213)은 유기 반도체 물질을 포함할 수 있다. 유기 반도체 물질층(213)은 PEDOT:PSS 등의 도전성 고분자 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기 반도체 물질층(213)은 소정의 대상 물질(예를 들어, 고체, 기체, 액체 형태의) 또는 광에 대하여 노출되거나 이들이 침투함에 따라, 이들과 반응하여 채널을 제공할 수 있다. 구체적으로, 유기 반도체 물질층(213)이 상기 대상 물질 또는 광과 반응함으로써 채널 전류가 변화될 수 있다. 유기 반도체 물질층(213)은 소오스 와이어(211)와 드레인 와이어(212)의 적어도 일부와 접하거나, 이들을 둘러쌀 수 있다. 소오스 와이어(211), 드레인 와이어(212), 및 유기 반도체 물질층(213)이 서로 결합되어 하나의 어셈블리를 구성할 수 있다. 각각의 소오스 와이어(211)의 일단은 소오스 콘택과 연결되고, 각각의 드레인 와이어(212)의 일단은 드레인 콘택과 연결될 수 있다. 소오스 콘택에는 소오스 전압이 제공되고, 드레인 콘택에는 드레인 전압이 제공될 수 있다.The plurality of
복수의 제2 와이어(220)는 제2 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 복수의 제2 와이어(220)는 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 제2 와이어(220)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 각각의 제2 와이어(220)의 일단에는 게이트 전압이 제공될 수 있다.The plurality of
직물형 센서 어레이 구조체(200)의 구동을 위하여, 각각의 제1 와이어 구조체(210)에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 각각의 제2 와이어(220)에는 서로 다른 게이트 전압이 제공된다.For driving the fabricated
여기서, 상기 대상 물질 또는 광이 직물형 센서 어레이 구조체(200)에 제공되면, 구체적으로, 상기 대상 물질 또는 광이 복수의 제1 와이어 구조체(210)와 복수의 제2 와이어(220)의 적어도 하나의 교차점에 제공되면, 상기 교차점에서 OECT가 정의된다. 즉, 상기 대상 물질 또는 광이 제1 와이어 구조체(210)와 제2 와이어(220)의 사이에 배치됨에 따라, 상기 대상 물질 또는 광과 반응한 유기 반도체 물질층(213)이 상기 OECT의 채널로서 기능하고, 상기 유기 반도체 물질층(213)과 접하는 제2 와이어(220)가 상기 OECT의 게이트로 기능하게 된다.When the object material or light is provided to the fabric type
직물형 센서 어레이 구조체(200)는 상기 OECT의 소오스-드레인 전류를 측정하여 상기 대상 물질 또는 광이 제공된 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 대상 물질(231) 및 유기 반도체 물질층(213)에 의해 제공된 채널을 흐르는 전류(I_S2-D2)의 값이 기준 전류 Ic의 값과 동일하면, G1과 S2-D2의 교차점을 대상 물질의 제공 위치로 감지하고, 제2 대상 물질(232) 및 유기 반도체 물질층(213)에 의해 제공된 채널을 흐르는 전류(I_S3-D3)의 값이 기준 전류 Id의 값과 동일하면, G3와 S3-D3의 교차점을 대상 물질의 제공 위치로 감지할 수 있다. 또한, 직물형 센서 어레이 구조체(200)는 상기 OECT의 소오스-드레인 전류의 크기에 기초하여 자극의 강도(예를 들어, 대상 물질의 농도 또는 광의 세기 등)를 감지할 수도 있다.The fabric
도 3 에는 네 개의 제1 와이어 구조체(210)와 네 개의 제2 와이어(220)를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 임의의 개수의 제1 와이어 구조체(210)와 제2 와이어(220)가 배치될 수도 있다. Although FIG. 3 illustrates four
본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(200)를 이용하면, 인체의 내부 또는 외부에서 제공되는 고체, 기체, 액체 형태의 대상 물질 또는 광과 그 제공 위치, 그리고 자극의 강도의 전기화학적 감지가 가능하다. Using the fabric type
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체의 구동 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.4 is a flow chart schematically illustrating a method of driving a cloth-type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 단계 S310에서, 복수의 제1 와이어(110 또는 210)에 동일한 소오스 전압이 제공된다.Referring to FIG. 4, in step S310, a plurality of
이어서, 단계 S320에서, 복수의 제2 와이어(120 또는 220)에 서로 다른 게이트 전압이 제공된다.Subsequently, in step S320, a plurality of
이어서, 단계 S330에서, 소정의 전해액, 대상 물질 또는 광이 직물형 센서 어레이 구초제(100 또는 200)에 제공됨으로써, 복수의 제1 와이어(110 또는 210)와 복수의 제2 와이어(120 또는 220)의 적어도 하나의 교차점에 OECT가 정의되고, 상기 전해액과 제1 와이어(110)의 오버래핑 영역 또는 상기 대상 물질 또는 광과 반응한 유기 반도체 물질층(213)이 OECT의 채널로서 기능하게 된다.Subsequently, in step S330, a predetermined electrolyte, a target material, or light is provided to the cloth-type
이어서, 단계 S340에서, 상기 OECT의 소오스-드레인 전류를 측정하여 상기 전해액, 대상 물질 또는 광의 위치와 자극의 강도가 감지된다.Then, in step S340, the source-drain current of the OECT is measured to detect the position of the electrolyte, the target substance or light, and the intensity of the stimulus.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 포함하는 직물 구조체를 개략적으로 도시하는 개념도이다.5 is a conceptual view schematically showing a fabric structure including a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 직물 구조체는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100, 200)를 직물의 일부로 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100, 200)는 선형으로 연장될 수 있으며 유연성을 갖는 소재를 이용하여 형성될 수 있으므로, 직물 구조체를 제조하기 위한 직물의 일부로 이용될 수 있다.Referring to FIG. 5, the fabric structure may include a fabric
또한, 부직물 구조체가 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100, 200)를 부직물의 일부로 포함할 수도 있다.The nonwoven structure may also include the fabricated
예를 들어, 직물 구조체 또는 부직물 구조체는 망(Net), 그리드(Grid), 부직(Nonwoven) 구조 등을 갖는 제직물 또는 니트 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the fabric structure or the nonwoven structure may be, but is not limited to, woven or knitted fabrics having a Net, Grid, Nonwoven structure, or the like.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체를 포함하는 웨어러블 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.6 is a conceptual view schematically showing a wearable device including a fabric type sensor array structure according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 웨어러블 장치는 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100, 200)를 직물의 일부로 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100, 200)는 소정의 전해액, 대상 물질 또는 광을 감지할 수 있는 센서의 역할을 수행할 수 있으며, 그 구조 및 소재 특성상 웨어러블 장치를 구성하는 직물 구조체 또는 부직물 구조체를 제조하기 위한 직물의 일부로 이용될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치는 의복의 형태로 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 6, a wearable device may include a fabric
명확하게 도시하지 않았으나, 본 발명의 실시예에 따른 직물형 센서 어레이 구조체(100, 200)는 반도체 장치, 전자 장치, 자동차 장치 등의 각종 장치의 일부 구성요소로 제공될 수 있다.Although not explicitly shown, the fabric
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법은 프로세서에 의해 수행되는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 상주할 수도 있다.The methods described in connection with the embodiments of the present invention may be implemented with software modules executed by a processor. The software modules may reside in RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or any form of computer readable recording medium known in the art .
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
100, 200: 직물형 센서 어레이 구조체
110, 210: 제1 와이어
211: 소오스 와이어
212: 드레인 와이어
213: 유기 반도체 물질층
120, 222: 제2 와이어
131, 132: 전해액
231, 232: 대상 물질100, 200: Fabric type sensor array structure
110, 210: first wire
211: Source wire
212: drain wire
213: organic semiconductor material layer
120, 222: second wire
131, 132: electrolyte
231, 232: Target substance
Claims (14)
상기 복수의 제1 와이어와 이격되어 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 게이트에 상응하는 복수의 제2 와이어를 포함하고,
상기 복수의 제1 와이어의 일단에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 상기 복수의 제2 와이어의 일단에는 서로 다른 게이트 전압이 제공되고,
소정의 전해액이 상기 복수의 제1 와이어와 상기 복수의 제2 와이어의 적어도 하나의 교차점에 제공됨으로써, 상기 적어도 하나의 교차점에서 유기 전기화학 트랜지스터가 정의되며,
상기 유기 전기화학 트랜지스터의 소오스-드레인 전류를 이용하여, 상기 전해액이 제공된 위치와 자극의 강도가 감지되는, 직물형 센서 어레이 구조체.A plurality of first wires extending in a first direction and corresponding to channels; And
And a plurality of second wires corresponding to the gates, the first wires being spaced apart from the plurality of first wires and extending in a second direction intersecting with the first direction,
Wherein a plurality of first wires are provided with the same source voltage at one end and a plurality of second wires are provided with different gate voltages,
A predetermined electrolyte is provided at the intersection of at least one of the plurality of first wires and the plurality of second wires so that an organic electrochemical transistor is defined at the at least one intersection,
Wherein the position of the electrolyte and the strength of the stimulus are sensed using the source-drain current of the organic electrochemical transistor.
상기 복수의 제1 와이어는 도전성 물질로 코팅된 섬유를 포함하고, 상기 복수의 제2 와이어는 금속 물질을 포함하는, 직물형 센서 어레이 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of first wires comprise fibers coated with a conductive material and the plurality of second wires comprise a metallic material.
상기 도전성 물질은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리피롤(polypyrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리페닐렌 설피드(PPS), 또는 PEDOT:PSS를 포함하는, 직물형 센서 어레이 구조체.3. The method of claim 2,
The conductive material may be at least one selected from the group consisting of polyaniline, polyacetylene, polyphenylene vinylene (PPV), polypyrole, polythiophene, polyphenylene sulfide (PPS) Wherein the sensor array structure comprises at least one sensor array.
상기 적어도 하나의 교차점에서, 상기 전해액과 상기 제1 와이어의 오버래핑 영역이 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 채널로 기능하고, 상기 전해액과 접하는 상기 제2 와이어가 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 게이트로 기능하는, 직물형 센서 어레이 구조체.The method according to claim 1,
Wherein at the at least one intersection point the overlapping region of the electrolyte and the first wire serves as the channel of the organic electrochemical transistor and the second wire in contact with the electrolyte functions as the gate of the organic electrochemical transistor. Type sensor array structure.
상기 복수의 제1 와이어 구조체와 이격되어 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 배치되고, 게이트에 상응하는 복수의 제2 와이어를 포함하고,
상기 각각의 제1 와이어 구조체는 소오스 와이어, 드레인 와이어, 상기 소오스 와이어와 상기 드레인 와이어의 사이에 배치되고, 소정의 대상 물질 또는 광과 반응하여 채널을 제공하는 유기 반도체 물질층을 포함하고,
상기 복수의 제1 와이어 구조체의 일단에는 동일한 소오스 전압이 제공되고, 상기 복수의 제2 와이어의 일단에는 서로 다른 게이트 전압이 제공되고,
상기 대상 물질 또는 광이 상기 복수의 제1 와이어 구조체와 상기 복수의 제2 와이어의 적어도 하나의 교차점에 제공됨으로써, 상기 적어도 하나의 교차점에서 유기 전기화학 트랜지스터가 정의되며,
상기 유기 전기화학 트랜지스터의 소오스-드레인 전류를 이용하여, 상기 대상 물질 또는 광이 제공된 위치와 자극의 강도가 감지되는, 직물형 센서 어레이 구조체.A plurality of first wire structures extending in a first direction and corresponding to channels; And
And a plurality of second wires corresponding to the gates and extending in a second direction intersecting the first direction and spaced apart from the plurality of first wire structures,
Wherein each of the first wire structures includes a source wire, a drain wire, an organic semiconductor material layer disposed between the source wire and the drain wire and reacting with a predetermined target material or light to provide a channel,
Wherein a plurality of first wire structures are provided with the same source voltage at one end, and a plurality of second wires are provided with different gate voltages at one end thereof,
An organic electrochemical transistor is defined at the at least one intersection by providing the object material or light at an intersection of at least one of the plurality of first wire structures and the plurality of second wires,
Wherein the intensity of the stimulus and the position at which the substance or light is provided are sensed using the source-drain current of the organic electrochemical transistor.
상기 복수의 제1 와이어 구조체는 도전성 물질로 코팅된 섬유를 포함하고, 상기 복수의 제2 와이어는 금속 물질을 포함하는, 직물형 센서 어레이 구조체.6. The method of claim 5,
Wherein the plurality of first wire structures comprises fibers coated with a conductive material and the plurality of second wires comprise a metallic material.
상기 도전성 물질은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리피롤(polypyrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리페닐렌 설피드(PPS), 또는 PEDOT:PSS를 포함하는, 직물형 센서 어레이 구조체.The method according to claim 6,
The conductive material may be at least one selected from the group consisting of polyaniline, polyacetylene, polyphenylene vinylene (PPV), polypyrole, polythiophene, polyphenylene sulfide (PPS) Wherein the sensor array structure comprises at least one sensor array.
상기 적어도 하나의 교차점에서, 상기 유기 반도체 물질층이 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 채널로 기능하고, 상기 유기 반도체 물질층과 접하는 상기 제2 와이어가 상기 유기 전기화학 트랜지스터의 게이트로 기능하는, 직물형 센서 어레이 구조체.6. The method of claim 5,
Wherein the organic semiconductor material layer functions as a channel of the organic electrochemical transistor and the second wire in contact with the organic semiconductor material layer functions as a gate of the organic electrochemical transistor at the at least one intersection point. Array structure.
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- 2015-11-27 KR KR1020150167060A patent/KR102404474B1/en active IP Right Grant
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