초록 ▼

연구개발목표
최근 포스 터치 센서 (force touch sensor)는 Apple 사의 아이폰, Samsung 갤럭시 시리즈 등 모바일 디스플레이부터 인체 압력 센서 등 광범위한 전자 소자 응용 분야에 적용되며 활발하게 이용되고 있다. 이러한 다양한 기능을 하는 포스 터치 센서를 투명 유연 모바일 디스플레이와 웨어러블 스마트 센서와 같은 4차 산업을 대표하는 기술을 위한 핵심기술로 이용하기 위해서는 소자의 높은 민감도뿐만 아니라 유연성, 투과도, 굽힘 안정성, 제작 재현성 또한 매우 중요한 성능이다. 하지만, 기존 포스 터치

연구개발목표
최근 포스 터치 센서 (force touch sensor)는 Apple 사의 아이폰, Samsung 갤럭시 시리즈 등 모바일 디스플레이부터 인체 압력 센서 등 광범위한 전자 소자 응용 분야에 적용되며 활발하게 이용되고 있다. 이러한 다양한 기능을 하는 포스 터치 센서를 투명 유연 모바일 디스플레이와 웨어러블 스마트 센서와 같은 4차 산업을 대표하는 기술을 위한 핵심기술로 이용하기 위해서는 소자의 높은 민감도뿐만 아니라 유연성, 투과도, 굽힘 안정성, 제작 재현성 또한 매우 중요한 성능이다. 하지만, 기존 포스 터치 센서들은 민감도나 유연성과 같은 한, 두 가지의 성능에 대한 개선만 이루어 냈을 뿐 상용화 가능한 수준의 요구사항을 모두 만족시키는 기술은 아직까지 보고된바 없다. 이에 본 과제에서 우리는 보유중인 단일 유연 나노포스 터치 센서 기술을 기반으로, 양산화 가능한 수준의 공정 개발을 통해 고성능 유연 투명 포스 터치 센서 어레이를 개발하고 이를 실제 구동 회로와 결합하여 5.5 인치 플렉서블 스마트 폰 디스플레이용 투명 유연 나노포스 터치 센서 모듈을 사업화 하고자 한다.

연구개발내용
본 연구진이 독자적으로 보유한 고성능 유연 나노포스 터치 센서 기술을 플렉서블 스마트 폰 디스플레이용 나노포스 터치 센서 모듈로 발전시키고 이를 사업화하기 위해서는 아래와 같은 2단계에 걸친　연구를 수행 하였다.
○ 1 단계: 스마트 폰용 5.5 인치 투명 포스 터치 센서 어레이를 위한 공정, 구동회로 개발 및 구동시스템 플랫폼과 연결된 센서 모듈 데모 구현
본 과제의 1 단계 (1차년도) 연구 기간 동안 다양한 M/NEMS 공정 기술 및 노하우를 보유한 KAIST/NNFC 연구진은 대면적 공정 기술 최적화 및 전극 설계 연구를 통해 높은 투명도를 가지며 대량 생산이 가능한 5.5인치 대면적 고성능 유연 나노포스 터치 센서 어레이를 개발하였다. 이와 수평적으로 연구진은 참여 기업 ㈜하이딥과 협연을 통해 개발될 스마트 폰용 5.5인치 나노포스 터치 센서의 구동을 위한 회로 개발을 동시에 진행 한다.
끝으로 개발될 센서 어레이와 구동 회로를 실제 스마트 폰 구동시스템 플랫폼과 결합하여 시연함으로써 제안된 기술의 제품화 및 사업화 가능성을 1단계에 검증하였다.
○ 2 단계: 상용화 수준의 나노포스 터치 센서의 디자인과 공정 최적화 및 상용 스마트폰용 센서 모듈 구현
본 연구진은 개발되는 5.5 인치 나노포스 터치 센서 어레이를 2단계에서 실제 스마트폰에 집적하여 센서 모듈을 구동시키고 양산화를 위한 공정 고도화 및 최적화를 진행한다. 1 단계에 진행된 나노포스 터치 센서는 공정의 안정성을 위해 백금 전극 사용하여 공정 단가가 높을 뿐만 아니라 나노그레이팅 형상에 의한 전극 면저항이 크게 형성 된다. 이에 본 연구진은 나노그레이팅의 형상 또는 전극의 물질을 개선하여 상용화 수준의 공정 고도화를 진행하였으며, 나노포스 터치 센서의 해상도를 최적화에 대한 탐구 및 디자인 개선을 통해 실제 스마트폰에 센서 모듈을 집적하여 모듈 구동을 진행하였다. 또한 참여 업체인 ㈜하이딥 에서는 대량 생산되는 5.5 인치 센서를 이용하여 기본적 센서로의 성능 평가 뿐만아니라 시안성, 재료 적합성, 환경 내구성, 동작 신뢰성 등 스마트폰 내장을 위한 모듈 차원의 사업화 적합 테스트를 진행하며, 실제 사업화를 추진하였다.

연구개발성과
본 과제를 통해 연구진은 기존에 상용 포스 터치 센서들이 구현하기 어려웠던 투명, 유연, 감지 신뢰성을 동시에 상용화 수준으로 향상 시켰을 뿐만 아니라, 우수한 성능을 가지는 센서를 양산 가능하도록 공정 최적화와 모듈 최적화를 진행함으로써 나노 포스 터치 센서의 상용화 가능성을 확인하였다. 더불어, 본 과제를 통해 개발한 나노 포스 터치 센서의 원천 기술을 이용하여 다양한 어플리케이션으로 확장 가능한 유연 압력 센서 플랫폼을 구축하였으며, 해당 센서 플랫폼을 이용하여 족압 감지 및 건강 모니터링을 진행함으로써 다양한 분야로의 기술 확장 및 신사업 창출 가능성을 확인하였다.

활용계획 및 기대효과
제안한 기술은 기존 기술이 가지는 굽힘과 투명도 문제를 나노기술을 통해 획기적으로 개선한다는 점에서 학술/기술적으로 매우 큰 관심을 받을 것이며, 그 제조 방법이 신뢰적인 반도체 공정을 기반으로 한다는 점에서 타 분야로의 응용성이 매우 높은 기술이다. 또한 기존 반도체 공정 장비들을 바로 생산에 활용 할 수 있다는 점과 기존 스마트 폰용 구동 회로를 활용하여 모듈화 시킬 수 있다는 점에서 성공적인 사업화를 빠른 시일 내에 이룰 수 있으며, 높은 가격 경쟁력과 성능 우수성을 바탕으로 기존 포스 터치 센서 시장을 대체할 것으로 기대된다. 나아가 다가올 4차 산업에 있어서 필수적인 플렉서블 모바일 디스플레이와 웨어러블 스마트 센서와 같은 분야에 대한 원천 기술을 선점하고, 이를 통한 신사업 창출 및 시장 경쟁력을 확보할 것으로 기대 된다.

(출처 : 요약서 4p)

Abstract ▼

Purpose
Recently, the force touch sensor has been actively used in a wide range of electronic device applications. In order to utilize these various functions of the force touch sensor as a core technology for technologies representing the fourth industry such as transparent flexible mobile displ

Purpose
Recently, the force touch sensor has been actively used in a wide range of electronic device applications. In order to utilize these various functions of the force touch sensor as a core technology for technologies representing the fourth industry such as transparent flexible mobile display and wearable smart sensor, not only the high sensitivity of the device but also the flexibility, permeability, bending stability and production reproducibility are important characteristics as well. In this project, we are going to develop a high-performing flexible transparent force touch sensor array based on our own single flexible nano-force touch sensor technology through a mass-producing process. Combining it with the actual driving circuit, we are going to commercialize a transparent nano-force touch sensor module for a 5.5-inch flexible smartphone display. Contents
To develop the nano-force touch sensor that our research team owns to nano-force touch sensor module for flexible smartphone display and commercialize it, we carry out the following two-step research.
Step 1: Development of the process and driving circuit for 5.5-inch transparent force touch sensor array for smartphone and implementation of sensor module connected with the platform of driving system.
At the first stage of this project, KAIST / NNFC researchers who have various M/NEMS process technologies and know-how will develop high-transparent and mass-producing 5.5-inch large-scale through optimization of large-scale process technology and electrode design research. In parallel with this, the researchers will simultaneously develop circuitry for driving the 5.5-inch touchscreen sensor for smartphones, which will be developed through collaboration with Hideep, a participating company. Finally, the sensor array and the driving circuit to be developed are combined with the actual smartphone driving system platform to demonstrate the commercialization potential of the proposed technology in the first stage.
Step 2: Promote competitive mass production through process upgrading and stabilization of 5.5-inch nano-force touch sensor and implementation of a sensor module for smartphones.
We are going to work on the research about the actual mass production and optimization of the developed 5.5-inch nano-force touch sensor and integrate sensor module with smart phone in the second stage. The nano-force touch sensor of the first step uses a platinum electrode for the stable fabrication process, and not only the process cost is high but also the electrode sheet resistance by the nano-grating shape is large. Therefore, we will improve the shape of nanograting or the material of the electrode to improve the process level of the commercialization level. By improving the sensor design to improve the compatibility with the smartphone module, the sensor module is integrated into the smartphone. In addition, Hideep, a participating company, conducts module-based commercialization tests for built-in smartphones such as cyanogenity, material suitability, environmental durability, and operational reliability, as well as evaluating performance with basic sensors using mass-produced 5.5-inch sensors, and we promote actual commercialization.

Development results
For commercialization of the nano-force touch sensor, we not only improved transparency, flexibility, and reliability, which had been difficult to implement in commercial force touch sensors, to the commercialization level but also performed optimization of fabrication and sensing module to mass-produce. In addition, we developed a flexible pressure sensor platform that can be extended to various applications using the nano-force touch sensor technology. By detecting foot pressure and health monitoring using this sensor platform, we confirmed the possibility of technology expansion.

Expected Contribution
The proposed transparent flexible nano-force touch sensor technology will be very interested in academic / technological fields. With the ability to utilize the existing semiconductor processing equipment directly for production and modularization by utilizing the driving circuit for existing smartphones, we can achieve successful commercialization in a short period of time, and it is expected to replace the sensor market based on our high price competitiveness and performance excellence.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 수행결과 요약서 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연 구 분 야 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 연구개발 목표 및 평가의 착안점 ... 7
• 2-1. 연구개발 목표 (최종목표) ... 7
• 2-2. 연차별 연구개발 목표 ... 8
• 2-3. 평가의 착안점 ... 8
• 3. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 10
• 4. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4-1. 주관연구개발과제 ... 10
• 4-2. 대표 연구성과 ... 20
• 5. 연구개발목표의 달성도 및 자체평가 ... 21
• 6. 연구성과 ... 22
• 6-1. 연구성과 총괄표 ... 22
• 6-2. 세부 성과별 내용 ... 22
• 7. 연구성과 활용계획 ... 24
• 8. 연구비 집행실적 ... 25
• 8-1. 총연구비 구성(총괄) ... 25
• 8-2. 정부출연금 연차별 연구비 집행실적 ... 25
• 8-3. 참여기업 부담금 연차별 연구비 집행실적 ... 26
• 9. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 26
• 10. 중요 연구변경 사항 ... 26
• 11. 기타 건의사항 ... 26
• 끝페이지 ... 26