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UNIST、3次元圧力センサーを開発

指によるタッチから体重まで認識可能


指で触れる軽いタッチから体重による圧力まで一つのセンサーで認識できる技術が開発された。

UNIST(蔚山科学技術院、チョン・ムヨン総長)は新素材工学部のパク・チャンウン教授研究チームが空気を利用して3次元圧力センサーを製造する技術を開発したと4月3日に発表した。

一般的なトランジスタにはシリコンとガラス系列の誘電体が利用される。しかし不透明な物質であるシリコンで透明なセンサーを作ることは難しく、ガラス系列の誘電体は硬い固体であるので押す力を感知するセンサーには適していないなどの問題点があった。

研究チームは透明で電気伝導性の優れたグラフェンと空気誘電体を利用した。そして電気信号を増幅するトランジスタの素子を形成する誘電層に空気を使用した。既存の画面を押すタイプのタッチパネルは大部分接触時に発生する静電気を利用する。この場合、押す位置は感知できるが、圧力の強さまでは認識できない。

研究チームが開発したトランジスタは圧力の発生した座標(x、y軸)と強さ(z軸)まで3次元で感知できる。圧力によって厚さが変わる空気層を使用したトランジスタが圧力センサーとしての役割を果たす。

研究チームは半分に折りたためる基板の一方にグラフェンチャンネル、金属ナノワイヤ電極、空気を閉じ込められる弾性体を配置した。そしてもう一方の側で蓋のように覆って空気を閉じ込めた。

こうして作られたトランジスタには弾性体を押す力が空気誘電層に伝わり厚さを変える。トランジスタ自体を圧力センサーとして応用できるので製造コストも抑えられる。

本技術は能動駆動型(active-matrix)圧力センサーの実現として注目される。圧力が発生した位置にだけ電気を流して信号をやり取りすることも可能。

全面に電流を流して圧力信号をさがす手動駆動型より電力消耗が少なく反応速度も速い。また使用される基板とチャンネル、電極配線物質はいずれも透明であるため目に見えない圧力センサーも製造可能。

研究に当たったパク・チャンウン教授は「既存の圧力センサーの限界を克服しただけでなくディスプレイなど他の電子素子と圧力センサーを組み合わせてさまざまな分野への応用可能性を提示できた。次世代透明電子素子に一歩近づいたと言える」と述べた。






[2017-04-05]

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