KR102590222B1 - Pressure sensor being able to measure the pressure and electrical properties at the same time - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 압력감지재 단위모듈이 상하 대향되도록 배치되며, 상기 압력감지재 단위모듈 중 제1단위모듈은, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층; 및 상기 도전층상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층;을 포함하고, 상기 압력감지재 단위모듈 중 제2단위모듈은, 기판; 및 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층; 을 포함하며, 상기 도전층은 각각 기판상에 나란한 복수의 띠형상으로 구현되고, 상기 도전층은 상하 교차하도록 구성되되, 제1단위모듈 또는 제2단위모듈 중 압력수단에 의하여 가압되는 기판의 상부에는 제2도전층이 더 부착되어 상기 압력수단이 상기 제2도전층 상부를 가압할 때, 압력수단에 의한 가압력, 압력수단의 가압 특성, 전기적 특성을 동시에 측정할 수 있는 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재를 제공한다.The present invention relates to a pressure sensing material capable of simultaneously measuring pressure and electrical characteristics. More specifically, two pressure sensing material unit modules are arranged to face each other vertically, and the first unit module among the pressure sensing material unit modules is , Board; A conductive layer formed on the substrate to serve as an electrode; and a contact layer formed on the conductive layer to function as a sensing unit, wherein the second unit module among the pressure sensing material unit modules includes: a substrate; and a conductive layer formed on the substrate to serve as an electrode; It includes, wherein the conductive layers are each implemented in the shape of a plurality of strips parallel to each other on the substrate, and the conductive layers are configured to intersect up and down, wherein the upper part of the substrate is pressed by a pressure means among the first unit module or the second unit module. A second conductive layer is further attached, so that when the pressure means pressurizes the upper part of the second conductive layer, the pressing force by the pressure means, the pressing characteristics of the pressure means, and the electrical characteristics can be measured simultaneously. Provides a pressure sensing material that allows simultaneous measurement.
Description
본 발명은 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력감지재의 상부에 금속층을 형성함으로써, 압력수단에 의하여 압력이 가해지는 경우, 압력수단의 통전특성, 압력수단에 의하여 인가되는 압력을 모두 측정 가능하도록 하는 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재를 제공한다.The present invention relates to a pressure sensing material capable of simultaneously measuring pressure sensing and electrical characteristics. More specifically, by forming a metal layer on the top of the pressure sensing material, when pressure is applied by a pressure means, the current conduction characteristics of the pressure means, A pressure sensing material capable of simultaneously measuring pressure and electrical characteristics is provided, enabling measurement of all pressures applied by a pressure means.
압자는 피가압체에 압력을 가하는 개체를 의미한다. 예를 들어 압자를 이용하여 디스플레이를 가압하는 경우에는 디스플레이 표면에 형성된 투명 전극에 오류가 있는지 확인할 수 있다.The indenter refers to an entity that applies pressure to the object being pressed. For example, when pressing a display using an indenter, it is possible to check whether there are any errors in the transparent electrodes formed on the display surface.
압력수단(압자)의 고장여부나 복수로 배열된 압력수단의 높낮이 균일성 등을 측정하는데 있어서 압력감지재가 사용될 수 있다. 예를 들어 평판형 디스플레이의 편평도를 측정하기 위해서는 평판형 디스플레이의 표면에 일련의 압력감지재 시트를 거치하고, 개별적 압력감지재를 압력수단으로 가압하여 각 압력수단으로부터 측정되는 압력을 측정함으로써 평판형 디스플레이의 편평한 정도를 가늠할 수 있다. A pressure sensing material can be used to measure whether a pressure means (indenter) is broken or the height uniformity of a plurality of pressure means arranged. For example, in order to measure the flatness of a flat display, a series of pressure-sensing material sheets are placed on the surface of the flat-type display, the individual pressure-sensing materials are pressed with a pressure means, and the pressure measured from each pressure means is measured, thereby measuring the flatness of the flat display. You can gauge the flatness of the display.
이러한 압력감지재는 압력수단에 의하여 작용하는 압력을 제어부에 전달하고 이를 제어부에서 연산하여 압력값을 도출함으로써 해당 압력감지재가 초기에 설정된 압력을 나타내는지, 고장은 아닌지 측정할 수 있고, 또한 복수의 압력수단이 배열된 경우에는 각 압력수단의 위치가 높낮이 면에서 균일하게 배열되어 있는지도 확인할 수 있다.This pressure sensing material transmits the pressure exerted by the pressure means to the control unit and calculates it in the control unit to derive a pressure value, thereby measuring whether the pressure sensing material represents the initially set pressure or is malfunctioning. In addition, it can measure whether the pressure sensing material represents the initially set pressure or is malfunctioning. When the means are arranged, it can also be confirmed whether the position of each pressure means is arranged uniformly in terms of height.
그러나, 압력수단이 압력감지재를 가압할 때, 압력감지만으로 압력수단의 이상여부를 확정하는 경우 오류가 발생될 수 있다. 즉, 압력감지만으로 압력수단의 이상여부를 확정하였을 때, 추후 재측정시 압력수단에 이상이 발생되지 않은 것으로 판단되는 경우도 발생되는 문제점이 있었다. However, when the pressure means pressurizes the pressure sensing material, an error may occur if the abnormality of the pressure means is determined only through pressure detection. In other words, when the presence of an abnormality in the pressure means was confirmed only through pressure detection, there was a problem in that it was determined that no abnormality had occurred in the pressure means upon subsequent re-measurement.
한편, 압력감지재의 접촉층 내부에 필러가 분산되어 존재하는 경우, 압자의 단부가 첨예하게 제조되어 있으므로 압자가 압력을 가하는 영역이 국소부에 집중되어 있고, 해당 국소부에 필러 입자가 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 압력의 측정값에 차이가 존재한다. 즉, 접촉층 내부에 필러를 분산시킬 때 랜덤하게 분산되므로 압자와 필러가 만나는지 아니면 압자와 접촉부 매트릭스가 만나는지 확신할 수 없고, 큰 필러와 만나는지 아니면 작은 필러와 만나는지도 알 수 없으며, 압자가 필러를 만나게하거나 매트릭스를 만나게 하도록 인위적으로 조절할 수도 없는 바, 결국 측정된 압력값에 대한 신뢰도가 저하되는 문제점이 존재한다.On the other hand, in the case where the filler is dispersed inside the contact layer of the pressure sensing material, the end of the indenter is manufactured sharply, so the area where the indenter applies pressure is concentrated in a local area, and if filler particles are present in that local area. In this case, there is a difference in the measured value of pressure. In other words, when dispersing the filler inside the contact layer, it is distributed randomly, so it is impossible to be sure whether the indenter and the filler meet or whether the indenter and the contact matrix meet. It is also unclear whether the indenter meets a large filler or a small filler. Since it cannot be artificially adjusted to meet the filler or the matrix, there is a problem in that the reliability of the measured pressure value is lowered.
특히, 압자가 좌우 탄성 유동이 가능하게 제작되는 경우도 있으며, 이 때 압자가 라운드형인 경우, 압자가 압력센서를 가압할 때 단부가 압력센서상에서 미끄러지면서 여러개의 압자가 동시에 또는 순차적으로 운용될 때, 각 압자에 의하여 측정되는 압력간 편차가 커서 측정된 압력의 신뢰성이 저하되는 문제점도 존재한다. In particular, there are cases where the indenter is manufactured to allow left and right elastic movement. In this case, when the indenter is round, the end slides on the pressure sensor when the indenter presses the pressure sensor, and when multiple indenters are operated simultaneously or sequentially. , there is also a problem that the reliability of the measured pressure is reduced due to the large deviation between the pressures measured by each indenter.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 압력수단에 의하여 압력감지재를 가압함으로써 압력을 측정할 때, 동시에 금속성분을 포함하는 압력수단의 전기적 특성도 동시에 측정하도록 압력수단이 접촉하는 압력감지부의 상부에 도전층을 더 포함하도록 하는 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above-described problem. The present invention is a pressure means to measure pressure by pressurizing a pressure sensing material by a pressure means, and to simultaneously measure the electrical characteristics of the pressure means containing a metal component. The purpose is to provide a pressure sensing material capable of simultaneously measuring pressure sensing and electrical characteristics by further including a conductive layer on the upper part of the pressure sensing part in contact.
또한, 본 발명은 압력감지부에서 압력을 측정함과 동시에 전기적 특성을 측정할 수 있는 수단을 압력감지재에 더 부가함으로써, 압력수단의 장애여부를 복합적으로 확인하여 확인상의 오류를 방지할 수 있도록 하는 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention further adds to the pressure sensing material a means that can measure the electrical characteristics at the same time as measuring the pressure in the pressure sensing unit, so that errors in confirmation can be prevented by complexly checking whether the pressure means is malfunctioning. Another purpose is to provide a pressure sensing material capable of simultaneously detecting pressure and measuring electrical characteristics.
또한, 본 발명은 압자에 의한 가압력이 압자에 의하여 국부적으로 집중되는 것이 아닌 스페이서에 의하여 균일하게 분산되면서 전달되도록 압력감지재의 상부에 스페이서를 포함하도록 하는 압자에 의하여 균일한 압력 측정이 가능한 압력감지재를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is a pressure sensing material capable of measuring uniform pressure by including a spacer on the upper part of the pressure sensing material so that the pressing force by the indenter is transmitted while being uniformly distributed by the spacer rather than being concentrated locally by the indenter. Another purpose is to provide.
또한, 본 발명은 필러와 압자의 상대적인 위치를 고려하지 않고도 압력감지부에 대한 균일한 압력 측정이 가능하므로 압력감지재의 압력측정에 대한 신뢰도를 확보하도록 하는 압자에 의하여 균일한 압력 측정이 가능한 압력감지재를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is a pressure sensing device capable of uniformly measuring pressure by an indenter, which ensures reliability of the pressure measurement of the pressure sensing material since it is possible to measure uniform pressure on the pressure sensing unit without considering the relative positions of the filler and the indenter. Another purpose is to provide resources.
또한, 본 발명은 필러의 접촉층에 대한 상대적 부피비를 일정수준 이상으로 과도하게 사용되지 않도록 유지함으로써, 압력감지재 내 접촉층의 적정한 변형을 가능하게 하며, 따라서 압자에 의한 가압시 측정되는 압력값을 의미있게 획득할 수 있도록 하는 압자에 의하여 균일한 압력 측정이 가능한 압력감지재를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention enables appropriate deformation of the contact layer in the pressure sensing material by maintaining the relative volume ratio of the filler to the contact layer so that it is not excessively used above a certain level, and thus the pressure value measured when pressed by the indenter. Another purpose is to provide a pressure sensing material capable of uniform pressure measurement by an indenter that can meaningfully obtain.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 두 개의 압력감지재 단위모듈이 상하 대향되도록 배치되며, 상기 압력감지재 단위모듈 중 제1단위모듈은, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층; 및 상기 도전층상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층;을 포함하고, 상기 압력감지재 단위모듈 중 제2단위모듈은, 기판; 및 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층;을 포함하며, 상기 도전층은 각각 기판상에 나란한 복수의 띠형상으로 구현되고, 상기 도전층은 상하 교차하도록 구성되되, 제1단위모듈 또는 제2단위모듈 중 압력수단에 의하여 접촉되면서 가압되는 기판의 상부에는 제2도전층이 더 형성되어 상기 압력수단이 상기 제2도전층의 상부를 가압할 때, 압력수단의 도전 특성을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention arranges two pressure-sensing material unit modules to face each other vertically, and a first unit module among the pressure-sensing material unit modules includes: a substrate; A conductive layer formed on the substrate to serve as an electrode; and a contact layer formed on the conductive layer to function as a sensing unit, wherein the second unit module among the pressure sensing material unit modules includes: a substrate; and a conductive layer formed on the substrate to act as an electrode, wherein each of the conductive layers is implemented in the shape of a plurality of strips parallel to each other on the substrate, and the conductive layers are configured to intersect up and down, and the first unit module or Among the second unit modules, a second conductive layer is further formed on the upper part of the substrate that is contacted and pressed by the pressure means to measure the conductive characteristics of the pressure means when the pressure means presses the upper part of the second conductive layer. Provides a pressure sensing material capable of simultaneously measuring pressure and electrical characteristics.
상기 압력감지재가 시트형인 경우, 상기 도전층은 압력감지재의 각 압력감지부에 독립적으로 작용하도록 단일 도전층이 여러 부분으로 구획되거나, 각 도전층이 독립된 형태로 적용되는 것이 바람직하다.When the pressure-sensing material is in the form of a sheet, it is preferable that a single conductive layer is divided into several parts or each conductive layer is applied independently so that each pressure-sensing part of the pressure-sensing material operates independently.
상기 접촉층의 내부에는 필러가 포함되고, 제1단위모듈 또는 제2단위모듈 중 압자에 의하여 가압되는 제2도전층의 상부에는 스페이서가 더 부착되어 상기 압력수단이 상기 스페이서를 가압함으로써 압력감지부로부터 압력이 센싱되는 것이 바람직하다.A filler is included inside the contact layer, and a spacer is further attached to the top of the second conductive layer pressed by the indenter of the first unit module or the second unit module, so that the pressure means presses the spacer, thereby forming a pressure sensing unit. It is desirable for pressure to be sensed from.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 압력수단에 의하여 압력감지재를 가압함으로써 압력을 측정할 때, 압력수단이 접촉하는 압력감지부의 상부에 도전층을 더 포함하도록 하여 동시에 금속성분을 포함하는 압력수단의 전기적 특성도 동시에 측정하도록 하는 효과가 기대된다.According to the present invention as described above, when the pressure is measured by pressing the pressure sensing material by the pressure means, a conductive layer is further included on the upper part of the pressure sensing part that the pressure means contacts, so that the pressure means containing a metal component is further included. The effect of allowing electrical characteristics to be measured at the same time is expected.
또한, 본 발명은 압력감지부에서 압력을 측정함과 동시에 전기적 특성을 측정할 수 있는 수단을 압력감지재에 더 부가함으로써, 압력수단의 장애여부를 복합적으로 확인하여 확인상의 오류를 방지할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention further adds to the pressure sensing material a means that can measure the electrical characteristics at the same time as measuring the pressure in the pressure sensing unit, so that errors in confirmation can be prevented by complexly checking whether the pressure means is malfunctioning. The effect is expected.
또한, 본 발명은 압력수단에 의한 가압력이 압자에 의하여 국부적으로 집중되는 것이 아닌 스페이서에 의하여 균일하게 분산되면서 전달되도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to have the effect of allowing the pressing force by the pressure means to be uniformly distributed and transmitted by the spacer rather than being concentrated locally by the indenter.
또한, 본 발명은 필러와 압자의 상대적인 위치를 고려하지 않고도 압력감지부에 대한 균일한 압력 측정이 가능하므로 압력감지재의 압력측정에 대한 신뢰도를 확보하도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to have the effect of ensuring reliability of pressure measurement of the pressure sensing material because it is possible to measure uniform pressure on the pressure sensing unit without considering the relative positions of the filler and the indenter.
또한, 본 발명은 필러의 접촉층에 대한 상대적 부피비를 일정수준 이상으로 과도하게 사용되지 않도록 유지함으로써, 압력감지재 내 접촉층의 적정한 변형을 가능하게 하며, 따라서 압자에 의한 가압시 측정되는 압력값을 의미있게 획득할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention enables appropriate deformation of the contact layer in the pressure sensing material by maintaining the relative volume ratio of the filler to the contact layer so that it is not excessively used above a certain level, and thus the pressure value measured when pressed by the indenter. The effect of enabling meaningful acquisition is expected.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층이 결합되지 않은 압력감지재에 대한 분해사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층이 결합되지 않은 압력감지재에 대하여 압력감지부를 표시하기 위한 모식도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층이 결합된 압력감지재에 대한 분해사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층이 결합된 압력감지재에 대하여 압력감지부를 표시하기 위한 모식도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스페이서의 표면에 함몰부를 형성한 것을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스페이서의 표면에 함몰부를 형성한 것을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 시트형 압력감지재의 각 압력감지부에 제2도전층이 독립적으로 각각 형성된 것을 나타내는 모식도,
도 8은 도 7의 평면 투영도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층이 구획된 상태로 압력감지재와 결합된 것을 나타내는 도면,
도 10은 도 7의 제2도전층 상부에 스페이서가 형성된 것을 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층상에 스페이서가 결합되지 않은 압력감지재를 압자가 가압하기 전과 가압한 후를 나타내는 단면도 및 제2도전층상에 스페이서가 결합된 압력감지재를 압자가 가압하기 전과 가압한 후를 나타내는 단면도, 및
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층이 구획되지 않은 상태로 스페이서와 결합된 것을 나타내는 도면이다.1 is an exploded perspective view of a pressure sensing material without a second conductive layer combined according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a schematic diagram for displaying a pressure sensing portion for a pressure sensing material to which a second conductive layer is not bonded according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is an exploded perspective view of a pressure sensing material combined with a second conductive layer according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a schematic diagram for displaying a pressure sensing portion for a pressure sensing material combined with a second conductive layer according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a view showing the formation of a depression on the surface of a spacer according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a view showing the formation of a depression on the surface of a spacer according to another embodiment of the present invention;
Figure 7 is a schematic diagram showing that the second conductive layer is independently formed in each pressure sensing portion of the sheet-type pressure sensing material according to an embodiment of the present invention;
Figure 8 is a planar projection of Figure 7;
Figure 9 is a view showing the second conductive layer divided and combined with a pressure sensing material according to an embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a view showing a spacer formed on the second conductive layer of FIG. 7;
Figure 11 is a cross-sectional view showing before and after the indenter pressurizes the pressure sensing material to which the spacer is not bonded on the second conductive layer according to an embodiment of the present invention, and the pressure sensing material to which the spacer is bonded to the second conductive layer according to an embodiment of the present invention. A cross-sectional view showing before and after pressing by the indenter, and
Figure 12 is a diagram showing the second conductive layer combined with a spacer in an undivided state according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms “…unit” and “…module” used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)이 결합되지 않은 압력감지재(100)에 대한 분해사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)이 결합되지 않은 압력감지재(100)에 대하여 압력감지부를 표시하기 위한 모식도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)이 결합된 압력감지재(100)에 대한 분해사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)이 결합된 압력감지재(100)에 대하여 압력감지부를 표시하기 위한 모식도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스페이서(160)의 표면에 함몰부를 형성한 것을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스페이서(160)의 표면에 함몰부를 형성한 것을 나타낸 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 시트형 압력감지재(100)의 각 압력감지부에 제2도전층(170)이 독립적으로 각각 형성된 것을 나타내는 모식도, 도 8은 도 7의 평면 투영도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)이 구획된 상태로 압력감지재(100)와 결합된 것을 나타내는 도면, 도 10은 도 7의 제2도전층(170) 상부에 스페이서(160)가 형성된 것을 나타내는 도면, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)상에 스페이서(160)가 결합되지 않은 압력감지재(100)를 압자가 가압하기 전과 가압한 후를 나타내는 단면도 및 제2도전층(170)상에 스페이서(160)가 결합된 압력감지재(100)를 압자가 가압하기 전과 가압한 후를 나타내는 단면도, 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2도전층(170)이 구획되지 않은 상태로 스페이서(160)와 결합된 것을 나타내는 도면이다.Figure 1 is an exploded perspective view of the pressure sensing material 100 without the second conductive layer 170 according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is an exploded perspective view of the second conductive layer 170 according to an embodiment of the present invention. ) is a schematic diagram for displaying the pressure sensing part for the pressure sensing material 100 that is not combined, Figure 3 is a schematic diagram for the pressure sensing material 100 to which the second conductive layer 170 is combined according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is an exploded perspective view, Figure 4 is a schematic diagram for displaying the pressure sensing part of the pressure sensing material 100 combined with the second conductive layer 170 according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is an embodiment of the present invention FIG. 6 is a view showing a depression formed on the surface of the spacer 160 according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view showing a depression formed on the surface of the spacer 160 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an embodiment of the present invention. A schematic diagram showing that the second conductive layer 170 is independently formed in each pressure sensing portion of the sheet-type pressure sensing material 100 according to an example, FIG. 8 is a plan projection of FIG. 7, and FIG. 9 is an embodiment of the present invention. A diagram showing that the second conductive layer 170 is divided and combined with the pressure sensing material 100, and FIG. 10 shows a spacer 160 formed on the second conductive layer 170 of FIG. 7. 11 is a cross-sectional view showing before and after an indenter presses the pressure-sensing material 100 without the spacer 160 attached to the second conductive layer 170 according to an embodiment of the present invention. 12 is a cross-sectional view showing the pressure sensing material 100 to which the spacer 160 is combined on the second conductive layer 170 before and after the indenter presses it, and FIG. 12 is a second conductive layer according to an embodiment of the present invention. This diagram shows that 170 is combined with the spacer 160 in an undivided state.
도시된 바와 같이, 압력감지재(100)는 두 개의 압력감지재(100) 단위모듈이 상하 대향되도록 배치되며, 상기 압력감지재(100) 단위모듈 중 제1단위모듈은, 기판(110, 140); 상기 기판(110, 140)상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층(120, 150); 및 상기 도전층(120, 150)상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층(130);을 포함하고, 상기 압력감지재(100) 단위모듈 중 제2단위모듈은, 기판(110, 140); 및 상기 기판(110, 140)상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층(120, 150); 을 포함하며, 상기 도전층(120, 150)은 각각 기판(110, 140)상에 나란한 복수의 띠형상으로 구현되고, 상기 도전층(120, 150)은 상하 교차하도록 구성된다. As shown, the pressure sensing material 100 is arranged so that two unit modules of the pressure sensing material 100 face each other vertically, and the first unit module among the pressure sensing material 100 unit modules is connected to the substrates 110 and 140. ); Conductive layers 120 and 150 formed on the substrates 110 and 140 and serving as electrodes; and a contact layer 130 formed on the conductive layers 120 and 150 to function as a sensing unit, wherein the second unit module among the unit modules of the pressure sensing material 100 includes a substrate 110 and 140; and conductive layers 120 and 150 formed on the substrates 110 and 140 to serve as electrodes; Includes, the conductive layers 120 and 150 are implemented in the shape of a plurality of strips parallel to each other on the substrates 110 and 140, and the conductive layers 120 and 150 are configured to intersect up and down.
도 1의 기판(110, 140) 상부로부터 투영된 상태를 도 2에 나타내었다. 도 2에서와 같이 배열된 금속층의 중첩된 부분이 압력감지부가 된다. 즉, 압력감지부가 압자에 의하여 가압되면 압력이 센싱된다. 본 발명에서는 압자를 이용하여 압력감지부를 가압하면 압자에 의하여 작용되는 압력이 압력감지부를 통하여 센싱된다. 상기 압자는 압력수단의 일 예로서, 압력수단이 압력수단으로 한정되는 것은 물론 아니다. The state projected from the top of the substrates 110 and 140 of FIG. 1 is shown in FIG. 2. The overlapping portion of the metal layers arranged as shown in Figure 2 becomes a pressure sensing unit. That is, when the pressure sensing unit is pressed by the indenter, pressure is sensed. In the present invention, when the pressure sensing unit is pressed using an indenter, the pressure applied by the indenter is sensed through the pressure sensing unit. The indenter is an example of a pressure means, and of course, the pressure means is not limited to the pressure means.
도 3 및 도 4에서는 이러한 압력감지재(100)의 상부에 제2도전층(170)을 형성한 것을 나타내었다. 제2도전층(170)을 형성하는 이유는 압력수단이 도전성을 가질 때, 압력수단이 정상적으로 압력을 가하는지 및 압력수단의 도전특성(전기적 특성)이 양호한지를 확인하기 위한 것이다. Figures 3 and 4 show that the second conductive layer 170 is formed on the pressure sensing material 100. The reason for forming the second conductive layer 170 is to check whether the pressure means applies pressure normally and whether the conductive characteristics (electrical characteristics) of the pressure means are good when the pressure means is conductive.
제2도전층(170)의 경우, 압력감지부로만 압력수단의 장애여부를 측정하는 경우 발생될 수 있는 오류를 이중 점검한다는 의미와, 압력수단이 종종 피측정대상의 전기적 특성을 측정하기 위하여 통전 가능한 재질로 구성되는 경우, 압력수단의 전기적 특성을 확인하기 위한 것이라는 두가지의 의미를 갖는다. In the case of the second conductive layer 170, it means to double check errors that may occur when measuring the failure of the pressure means only with the pressure sensing unit, and the pressure means is often energized to measure the electrical characteristics of the object to be measured. If it is composed of available materials, it has two meanings: it is for checking the electrical characteristics of the pressure means.
그러므로, 본 발명의 압력감지재(100)가 압력수단의 장애여부, 피측정대상에 미치는 압력 측정 등을 기본적인 기능으로 수행하면서도 동시에 압력수단의 전기적 특성을 측정하여 그 장애여부도 동시에 확인할 수 있어, 본 발명은 유용한 발명에 해당된다. Therefore, the pressure sensing material 100 of the present invention performs basic functions such as determining whether the pressure means is malfunctioning and measuring the pressure exerted on the object to be measured, while simultaneously measuring the electrical characteristics of the pressure means to check whether the malfunction is present, The present invention constitutes a useful invention.
도 5에서 도시된 바와 같이, 압력수단의 단부가 라운드 형태인 경우에도 국부적으로 집중해서 압력이 입력되는데, 이를 넓게 분산시키고, 분산된 압력의 평균을 측정하여 측정되는 압력값을 보다 객관화할 필요도 존재한다.As shown in Figure 5, even when the end of the pressure means is round, pressure is input concentrated locally. However, there is a need to disperse it widely and measure the average of the distributed pressure to make the measured pressure value more objective. exist.
이를 위하여 제2도전층(170)의 형태를 변형할 수 있다. 이를 위해서 제2도전층(170)의 단면이 테이퍼 형태의 측면을 포함하도록 함몰 가공하였다. 도시된 바와 같이 제2도전층(170)을 가공하는 경우 라운드형 첨부를 갖는 압자와 제2도전층(170)이 두점에서 만나게 된다. 이 경우 두 점에서 각각 압력이 작용하며, 따라서 압력감지재(100)로 출력되는 압력이 가공되지 않은 제2도전층(170)에 대해서 압력을 미치는 경우에 비하여 보다 더 넓게 분산될 수 있기 때문에 보다 더 많은 압력측정 데이터를 얻을 수 있고, 이를 평균함으로써 보다 더 객관적인 압력 데이터를 획득할 수 있다.To this end, the shape of the second conductive layer 170 can be modified. For this purpose, the cross section of the second conductive layer 170 was recessed to include a tapered side surface. As shown, when processing the second conductive layer 170, an indenter having a round attachment and the second conductive layer 170 meet at two points. In this case, pressure is applied at each of the two points, and therefore the pressure output to the pressure sensing material 100 can be distributed more widely compared to the case where pressure is applied to the unprocessed second conductive layer 170. More pressure measurement data can be obtained, and by averaging them, more objective pressure data can be obtained.
아울러, 도 6에서 도시된 바와 같이, 제2도전층(170)을 가공할 수도 있는데, 통상 압력수단이 어느 정도 유동적으로 지지되고 있다는 점을 고려한 것이다. 즉, 압력수단이 그 지지체에 움직이지 않도록 구정된 것이 아니며, 어느 정도 좌우로 유동되도록 고정되어 있다. 제2도전층(170)이 편평한 경우에는 압력수단이 제2도전층(170)을 만날 때 압자와 스페이서(160)의 면이 이루는 각도가 균일하게 90도를 이루기 어려운 경우가 존재한다. 특히 단부가 라운드형인 경우 더욱 그렇다. 이 경우에는 각 압력수단이 최대한 스페이서(160)의 면과 90도를 이루도록 조정해야 한다. 따라서, 스페이서(160)의 면을 국부적으로 라운드 형태가 되도록 홈 가공하여 압력수단의 단부가 홈의 저부에 위치되도록 하고, 복수의 압력수단들 모두 홈 내에서의 위치를 동일하게 조정하면 압력수단별로 균일한 압력을 미치도록 할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 6, the second conductive layer 170 can be processed, taking into account the fact that the pressure means is usually supported to some extent flexibly. In other words, the pressure means is not fixed to the support body so as to not move, but is fixed to move left and right to some extent. When the second conductive layer 170 is flat, there are cases where it is difficult for the angle formed by the surfaces of the indenter and the spacer 160 to be uniformly 90 degrees when the pressure means meets the second conductive layer 170. This is especially true if the end is round. In this case, each pressure means must be adjusted to form an angle of 90 degrees with the surface of the spacer 160 as much as possible. Therefore, the surface of the spacer 160 is locally machined into a groove so that it has a round shape so that the end of the pressure means is located at the bottom of the groove, and if the positions of all the plurality of pressure means are adjusted to be the same within the groove, each pressure means A uniform pressure can be applied.
도 7내지 9에서 도시된 바와 같이, 시트형 압력감지재(100)에서 각 압력감지부에 제2도전층(170)이 독립적으로 형성되도록 할 수 있다. 이 경우, 시트형 압력감지재(100)의 구부러지는 특성을 그대로 이용할 수 있게 된다. As shown in FIGS. 7 to 9, the second conductive layer 170 can be formed independently at each pressure sensing portion of the sheet-type pressure sensing material 100. In this case, the bending characteristic of the sheet-type pressure sensing material 100 can be used as is.
도 10 내지 12에서는 제2도전층(170) 상부에 스페이서(160)가 결합된 형태를 나타내었다. 도 11(a)에서 도시된 바와 같이, 접촉층(130)의 매트릭스 부분을 가압하는 경우와 필러 부분을 가압하는 경우, 매트릭스 부분과 필러 부분의 재질이 상이하기 때문에 접촉층(130)의 압축정도도 달라지고, 따라서 측정된 지점에서의 임피던스 변화도 달라지기 때문에 압력 측정 지점간 압력차가 존재하며, 따라서 측정된 압력에 대한 신뢰도가 떨어지게 된다. 10 to 12 show a spacer 160 combined on the second conductive layer 170. As shown in FIG. 11(a), when the matrix portion of the contact layer 130 is pressed and the filler portion is pressed, the degree of compression of the contact layer 130 is different because the materials of the matrix portion and the filler portion are different. varies, and therefore the impedance change at the measured point also varies, so there is a pressure difference between pressure measurement points, and thus the reliability of the measured pressure decreases.
그러므로, 도 11(b)에서 도시된 바와 같이, 제2도전층(170)의 상부에 경질의 스페이서(160)를 두면, 경질의 스페이서(160)는 첨부를 갖는 압자가 가압하더라도 가압된 부분으로 압력이 집중되지 않고, 가압 부분으로부터 압력이 접촉층(130)의 방향으로 넓게 퍼지도록 작용하게 할 수 있다. 이 경우에는 접촉층(130) 내부의 필러에 따른 성상의 차이에도 불구하고 전체적으로 개별 압력감지재(100)간 압자에 의하여 작용하는 압력이 균일해진다고 할 수 있다. 물론, 피가압체 중에서 오류가 발생된 부분에서는 압력의 차이가 클 것으로 예상되나, 여기서는 피가압체가 전체적으로 정상상태라고 가정을 하였다. 여기서 경질의 스페이서(160)는 압자에 의하여 압력이 가해지는 부분이 변형되지 않을 정도의 기계적 특성을 갖는 스페이서(160)로 정의된다. 상기 경질의 스페이서(160)는 역시 도전성 재질로 형성되거나 비도전성 재질인 경우, 표면에 도전층(120, 150)이 코팅되거나 적층되어 있는 것을 사용하여야 압력수단의 도전적 특성을 측정하는데 활용될 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 11(b), if a hard spacer 160 is placed on top of the second conductive layer 170, the hard spacer 160 remains in the pressed portion even when pressed by an indenter having an attachment. The pressure is not concentrated, and the pressure can be spread widely from the pressurized portion in the direction of the contact layer 130. In this case, despite differences in properties depending on the filler inside the contact layer 130, it can be said that the pressure applied by the indenter between the individual pressure sensing materials 100 is uniform overall. Of course, it is expected that the difference in pressure will be large in the part where an error occurs in the pressurized body, but here it is assumed that the pressurized body is in a normal state as a whole. Here, the hard spacer 160 is defined as a spacer 160 that has mechanical properties such that the part to which pressure is applied by the indenter is not deformed. The hard spacer 160 may be made of a conductive material or, if made of a non-conductive material, must have conductive layers 120 and 150 coated or laminated on its surface to be used to measure the conductive characteristics of the pressure means. .
즉, 압력감지재(100)에 존재하는 기판(110, 140)은 연성기판(FPCB, Flexible PCB)이며, 제1단위모듈 또는 제2단위모듈 중 압자에 의하여 가압되는 기판(110, 140)의 상부에는 제2도전층(170)이 형성되고, 그 위에 경질의 스페이서(160)가 더 부착되어 상기 압자가 상기 스페이서(160)의 상부를 가압함으로써 압력이 센싱되도록 한다.That is, the substrates 110 and 140 present in the pressure sensing material 100 are flexible substrates (FPCB, Flexible PCB), and the substrates 110 and 140 that are pressed by the indenter among the first unit module or the second unit module A second conductive layer 170 is formed on the top, and a hard spacer 160 is further attached thereon so that the indenter presses the top of the spacer 160 to sense pressure.
여기서 상기 스페이서(160)는 경성재질로서 압자에 의하여 압입하더라도 반대면에서 작용하는 압력이 넓게 퍼지는 효과가 있다. 상기 스페이서(160)는 상기 접촉층(130)의 크기를 초과하지 않는 크기를 가지며, 상기 접촉층(130)에는 필러가 분산되어 있다.Here, the spacer 160 is made of a hard material, and even when pressed in by an indenter, the pressure acting on the opposite side has the effect of spreading widely. The spacer 160 has a size that does not exceed the size of the contact layer 130, and filler is dispersed in the contact layer 130.
필러는 대개 무기질의 재질이며, 접촉층(130)이 과도하게 변형되는 것을 막고, 내구성도 확보할 수 있도록 한 것인데, 대체로 접촉층(130)에 비하여 경질의 것으로 채택한다. 그러므로, 필러에 대한 압력과 접촉층(130)에 대한 압력이 각각 작용할 때 변형되는 정도가 서로 다르다. 이는 첨부를 갖는 압자를 사용할 때 신뢰성 있는 압력의 획득에 큰 변수로 작용할 수 있으므로, 이에 대한 대안이 필요하며, 경질의 스페이서(160)는 매우 좋은 대안이 될 것으로 판단된다. 아울러, 국부적으로 집중해서 입력되는 압력을 넓게 분산해서 출력하도록 한다는 점에서도 경질의 스페이서(160)는 좋은 대안이 될 수 있다. The filler is usually made of an inorganic material and is used to prevent the contact layer 130 from being excessively deformed and to ensure durability, and is generally selected as being harder than the contact layer 130. Therefore, the degree of deformation is different when the pressure on the filler and the pressure on the contact layer 130 each act. This can act as a big variable in obtaining reliable pressure when using an indenter with an attachment, so an alternative is needed, and the hard spacer 160 is judged to be a very good alternative. In addition, the hard spacer 160 can be a good alternative in that it widely distributes the locally concentrated input pressure and outputs it.
필러는 접촉층(130) 내에 너무 많이 포함되면 압력에 대한 정밀도를 확보할 수 없다. 즉, 변형이 거의 일어나지 않으므로 실제 압력의 크기 차이 대비 출력값(센싱값)의 차이가 너무 적어 그 센싱된 데이터를 신뢰할 수 없다. If too much filler is included in the contact layer 130, pressure precision cannot be secured. In other words, since almost no deformation occurs, the difference in output value (sensing value) compared to the difference in actual pressure is so small that the sensed data cannot be trusted.
또한, 필러가 접촉층(130) 내에 너무 적게 포함되면 필러를 접촉층(130) 내로 도입하는 의미가 없게 된다. 따라서, 필러는 접촉층(130)의 부피를 100%라고 하였을 때, 필러의 부피는 30~60%의 비율을 나타내는 것이 바람직하다. 아울러, 필러의 크기는 0.1~100㎛의 범위인 것이 바람직한데, 필러의 크기가 위 하한 미만으로 너무 작으면 필러의 접촉층(130)에 대한 내구성 증진의 효과가 적고, 필러의 크기가 위 상한을 초과하여 너무 크면 압력에 따른 접촉층(130)의 적절하고 균일한 변형이 어려우며 측정된 압력 데이터에 대한 신뢰도가 저하된다. 그러므로, 위 필러의 크기 범위는 그 임계적인 의의가 있다.Additionally, if too little filler is included in the contact layer 130, there is no point in introducing the filler into the contact layer 130. Accordingly, when the volume of the contact layer 130 is 100%, the volume of the filler is preferably 30 to 60%. In addition, the size of the filler is preferably in the range of 0.1 to 100㎛. If the size of the filler is too small (less than the above lower limit), the effect of improving the durability of the contact layer 130 of the filler is small, and the size of the filler is less than the upper limit. If it is too large, it is difficult to properly and uniformly deform the contact layer 130 according to the pressure, and the reliability of the measured pressure data is reduced. Therefore, the size range of the above filler is of critical significance.
또한, 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2도전층(170)은 복수의 압력감지부로 구성되는 시트형태의 압력감지재(100) 상부 전체를 덮을 수 있도록 형성될 수도 있고, 아니면 상기 압력감지재(100)의 각 압력감지부 각각에 독립적으로 작용되도록 단일의 제2도전층(170)에서 도전층(120, 150)이 서로 구획되거나(예를 들어 각 압력감지부에 대응되도록 도전층(120, 150)이 형성되도록 하기 위해 단일의 제2도전층(170)에 커팅에 의하여 형성되는 슬릿을 형성하는 방법), 각 독립적으로 마련되는 도전층(120, 150)이 각 압력감지부에 각각 부착되도록 하는 등의 변형예도 가능하다.Additionally, as shown, the second conductive layer 170 of the present invention may be formed to cover the entire upper part of the sheet-shaped pressure sensing material 100 composed of a plurality of pressure sensing portions, or the second conductive layer 170 of the present invention may be formed to cover the entire upper portion of the pressure sensing material 100, which is composed of a plurality of pressure sensing portions. The conductive layers 120 and 150 are partitioned from each other in a single second conductive layer 170 to act independently on each pressure sensing unit of 100 (for example, the conductive layer 120 corresponds to each pressure sensing unit). , A method of forming a slit by cutting in a single second conductive layer 170 to form 150), each independently prepared conductive layer 120, 150 is attached to each pressure sensing unit. Modifications such as making it possible are also possible.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.
100 : 압력감지재 110, 140 : 기판
120, 150 : 도전층 130 : 접촉층
160 : 스페이서 170 : 제2도전층100: pressure sensing material 110, 140: substrate
120, 150: conductive layer 130: contact layer
160: Spacer 170: Second conductive layer
Claims (3)
상기 압력감지재 단위모듈 중 제1단위모듈은,
기판;
상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층; 및
상기 도전층상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층;을 포함하고,
상기 압력감지재 단위모듈 중 제2단위모듈은,
기판; 및
상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층;을 포함하며,
상기 도전층은 각각 기판상에 나란한 복수의 띠형상으로 구현되고,
상기 도전층은 상하 교차하도록 구성되되,
상기 제1단위모듈 또는 상기 제2단위모듈 중 압력수단에 의하여 접촉되면서 가압되는 상기 기판의 상부에는 제2도전층이 더 형성되어 상기 압력수단이 상기 제2도전층의 상부를 가압할 때, 상기 압력수단의 도전 특성을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하되,
상기 접촉층의 내부에는 필러가 포함되고,
상기 제1단위모듈 또는 상기 제2단위모듈 중 압자에 의하여 가압되는 상기 제2도전층의 상부에는 스페이서가 더 부착되어 상기 압력수단이 상기 스페이서를 가압함으로써 압력감지부로부터 압력이 센싱되는 것을 특징으로 하는 상기 압자에 의하여 균일한 압력 측정이 가능한 압력감지재.Two pressure sensing unit modules are arranged to face each other vertically,
Among the pressure sensing material unit modules, the first unit module is,
Board;
A conductive layer formed on the substrate to serve as an electrode; and
It includes a contact layer formed on the conductive layer and functioning as a sensing unit,
Among the pressure sensing material unit modules, the second unit module is,
Board; and
It includes a conductive layer formed on the substrate to act as an electrode,
The conductive layers are each implemented in the shape of a plurality of strips parallel to each other on the substrate,
The conductive layer is configured to cross up and down,
A second conductive layer is further formed on the upper part of the substrate, which is contacted and pressed by a pressure means of either the first unit module or the second unit module, and when the pressure means presses the top of the second conductive layer, Characterized by measuring the conductive characteristics of the pressure means,
A filler is included inside the contact layer,
A spacer is further attached to the upper part of the second conductive layer that is pressed by an indenter among the first unit module or the second unit module, and the pressure means presses the spacer, so that the pressure is sensed from the pressure sensing unit. A pressure sensing material capable of uniformly measuring pressure by the indenter.
상기 압력감지재가 시트형인 경우, 상기 도전층은 압력감지재의 각 압력감지부에 독립적으로 작용하도록 단일 도전층이 여러 부분으로 구획되거나, 각 도전층이 독립된 형태로 적용되는 것을 특징으로 하는 압력감지와 전기적 특성의 동시 측정이 가능한 압력감지재.According to paragraph 1,
When the pressure sensing material is in the form of a sheet, the conductive layer is a single conductive layer divided into several parts so that each pressure sensing part of the pressure sensing material acts independently, or each conductive layer is applied in an independent form. A pressure sensing material that allows simultaneous measurement of electrical characteristics.
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|---|---|---|---|
| KR1020210169602A KR102590222B1 (en) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | Pressure sensor being able to measure the pressure and electrical properties at the same time |
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