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유리 기판; 상기 유리 기판 위에 형성된 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 형성된 기능성 폴리머 습기 감지층; 및 상기 기능성 폴리머 습기 감지층 상에 형성되고 복수의 구멍들(holes)이 있는 다공성 상부 전극을 포함하는 다공성 금속-절연체-금속(MIM, metal-insulator-metal) 타입 용량성 습도 센서를 구비하며, 상기 다공성 상부 전극들과 TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 사용하며, 상기 TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머는 습도 센서의 저-히스테리시스 특성을 가지며, 상기 다공성 상부 전극은 기존 습도 센서의 홀 직경 보다 더 작은 홀 직경이 20 ㎛이며 인접한 홀들 사이의 공간이 10 ㎛인 센서를 사용하며, 이는 기존 습도 센서의 홀 직경 보다 더 작은 홀 직경(smaller hole diameter)을 가지며 인접한 홀들 사이의 공간이 더 작으며,상기 다공성 상부 전극들과 TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 사용하여 기존 용량성 습도 센서보다 0
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제1항에 있어서, 상기 다공성 상부 전극과 상기 하부 전극은 금속(metal)을 사용하는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 기능성 폴리머 습기 감지층은 기능성 폴리머 필름(functional polymer film)를 사용하는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 기능성 폴리머는 PMDA의 폴리 아미드 산 전구체와 TiO2 미립자가 혼합된 ODA로 형성된 pyromellitic dianhydride(PMDA) - oxydianiline(ODA)로 구성되어 있으며, 이산화 티탄(Titanium dioxide, TiO2)은 습도 검출을 위한 폴리머(polymer)의 히스테리시스 동작(hysteresis behavior) 및 습도 감지 범위(humidity sensing range)를 향상시킬 수 있는 첨가제(additive) 인, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 용량성 습도 센서의 히스테리시스 값을 감소시키기 위해 TiO2 미립자와 혼합된 기능성 폴리머를 사용하는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 다공성 상부 전극은 다수의 구멍들(holes)이 있는 다공성 상부 전극(top electrode with holes)으로써, 기존 습도 센서의 홀 직경 보다 더 작은 홀 직경이 20 ㎛이며 인접한 홀들 사이의 공간이 10 ㎛인 센서를 사용하며, 이는 기존 습도 센서의 홀 직경 보다 더 작은 홀 직경(smaller hole diameter)을 가지며 인접한 홀들 사이의 공간이 작으면(smaller space) 동일한 면적을 가진 상기 다공성 상부 전극 상에 더 많은 홀들(holes)이 존재하기 때문에 다공성 상부 전극의 집약적인 홀 구조를 통해 기능성 폴리머와 수증기들 사이의 접촉 면적이 커지고, 수증기가 습도 감지를 위한 기능성 폴리머 습기 감지 필름으로의 빠르게 확산하여 기존 습도 센서의 감도 보다 높은 감도(high sensitivity)를 가지는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 다공성 상부 전극은 상기 기능성 폴리머 습기 감지층과 수증기들 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 설계되며, 상기 용량성 습도 센서는 상대 습도가 10 %RH에서 90 %RH에 이르면, 0
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제1항에 있어서, 상기 용량성 습도 센서는 60 %RH에서 0
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제1항에 있어서, 상기 용량성 습도 센서의 커패시턴스의 측정은 습도 발생 챔버의 측정 보드와 동축 라인(coaxial line)으로 연결된 LCR 미터와 실시간 기록계(real-time recorder)에 의해 용량성 습도 센서의 커패시턴스가 측정되는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 용량성 습도 센서의 히스테리시스 동작(hysteresis behavior)을 조사하기 위해 습도가 증가 및 감소함에 따라 커패시턴스 변화(capacitance variation)가 측정되며, 상기 용량성 습도 센서의 이상적인 커패시턴스 C는 식(1)에 의해 계산되며, ε0는 진공의 유전율, εr은 TiO2 미립자(TiO2 microparticles)와 혼합된 기능성 폴리머의 비유전율, A는 습도 센서의 유효 감지 면적이며, d는 상기 기능성 폴리머 습도 감지층의 두께이며, 상이한 홀 직경들(D) 및 인접한 홀들(L) 사이의 공간을 갖는 습도 센서의 커패시턴스를 계산하는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 용량성 습도 센서들의 감도 S(Sensitivity)는 (pF/%RH) 식(2)에 의해 계산되며,C90 및 C10은 각각 90 %RH 및 10 %RH에서 얻어진 커패시턴스(capacitance) 값이며, 90 및 10 값은 변동 범위(variation range)에서 가장 높은 RH 값과 가장 낮은 RH 값 인, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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제1항에 있어서, 상기 용량성 습도 센서의 반응 시간(response time)을 검증하기 위해 습도 환경이 갑자기 변경될 때 습도 센서의 정전용량 변화가 측정되며, 첫째, 습도 발생 챔버를 90 %RH로 유지한 다음 실내 환경의 홀(hole)을 통해 습도 센서를 챔버 안에 넣은 후에, LCR 미터가 전체 프로세스 전반에 걸쳐 측정 보드를 통해 습도 센서에 연결되며, 습도 센서의 급격한 정전용량 변화(abrupt capacitance change) 후에 최종 정상 정전용량 값(steady-state capacitance value)의 90 % RH 지점에서 응답 시간을 측정하는, TiO2 미립자가 혼합된 기능성 폴리머를 이용한 고감도, 저-히스테리시스 다공성 MIM 타입 용량성 습도 센서
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