KR20180011622A - 압력 감지 센서 - Google Patents

Abstract

압력 감지 센서가 개시된다. 상기 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 센싱 신호를 출력하는 이격 배치된 복수의 신호 전극부와 상기 복수의 신호 전극부와 연결된 복수의 배선 전극부를 포함하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되는 제1 탄성 유전층; 및 상기 제1 탄성 유전층 상에 배치되는 제2 전극층;을 포함하고, 상기 복수의 배선 전극부는, 상기 복수의 신호 전극부 사이에서 상기 제1 전극층의 양단 사이를 연결하는 제1 영역을 향해 배치된다.

Description

압력 감지 센서{SENSOR FOR DETECTING PRESSURE}

본 발명은 압력 감지 센서에 관한 것이다.

최근, 전자 기술과 정보 통신 기술의 발전으로 헬스 케어(Health Care) 분야가 급속하게 발전하고 있다. 즉, 생체 정보를 이용하여 사람의 몸 상태를 측정할 수 있는 건강 관리 시스템이 요구되고 있으며, 특히 일상 생활에서 주로 사용하는 의자를 이용하여 생체 정보를 획득하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 의자 내에 압력을 감지하는 센서를 장착하여 착석자의 무게, 연령대, 자세 등을 파악하고자 하는 기술이 개발되고 있다.

일반적인 압력 감지 센서는 하부 전극, 탄성 유전층 및 상부 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 압력 감지 센서는 상부 전극 상에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성 유전층의 두께가 변화하게 되며, 탄성 유전층의 두께 변화에 따라 커패시턴스가 변화하게 되고, 커패시턴스의 변화량에 따라 상부전극 상에 가해지는 압력을 산출하게 된다.

그런데, 압력 감지 센서에 배치되는 배선 전극부에 의해 가해지는 압력에 대한 배선 노이즈가 발생하는 문제가 존재한다.

또한, 압력 감지 센서에서 배선 전극부의 배치 위치에 따라 압력을 감지하는 센싱부의 면적도 줄어드는 한계가 존재한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가해진 압력을 감지하는 압력 감지 센서를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 센싱 신호를 출력하는 복수의 신호 전극부와 상기 복수의 신호 전극부와 연결된 복수의 배선 전극부를 포함하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되는 제1 탄성 유전층; 및 상기 제1 탄성 유전층 상에 배치되는 제2 전극층;을 포함하고, 상기 복수의 배선 전극부는, 상기 복수의 신호 전극부 사이에서 상기 제1 전극층의 양단 사이를 연결하는 제1 영역을 향해 배치된다.

상기 제1 영역은, 상기 제1 전극층의 중앙부일 수 있다.

상기 제1 전극층의 일측에 배치된 복수의 신호 전극부를 포함하는 제2 영역을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 영역은, 상기 복수의 배선 전극부가 대칭으로 배치된 부분일 수 있다.

상기 복수의 배선 전극부와 상기 제2 전극층에 전기적으로 연결되는 신호전달부를 더 포함할 수 있다.

상기 신호전달부는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함할 수 있다.

상기 신호전달부는 상기 제1 전극층의 제1 영역에 배치될 수 있다.

상기 제2 전극층에는 상기 복수의 신호 전극부의 배열과 매칭되는 패턴이 형성될 수 있다.

상기 제1 영역의 일측면에 배치되는 상기 복수의 배선 전극부는 인접한 복수의 배선 전극부와 상하에 배치될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장치는 압력 감지 센서; 상기 압력 감지 센서와 연결되며 상기 압력 감지 센서에서 발생한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부와 연결되며 상기 신호 처리부에 의하여 처리된 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하며, 상기 압력 감지 센서는, 센싱 신호를 출력하는 복수의 신호 전극부와 상기 복수의 신호 전극부와 연결된 복수의 배선 전극부를 포함하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되는 제1 탄성 유전층; 및 상기 제1 탄성 유전층 상에 배치되는 제2 전극층;을 포함하고, 상기 복수의 배선 전극부는, 상기 복수의 배선 전극부는, 상기 복수의 신호 전극부 사이에서 상기 제1 전극층의 양단 사이를 연결하는 제1 영역을 향해 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 센서는 가해진 무게에 따른 압력을 정밀하게 감지할 수 있으며, 압력 분포를 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 가해지는 압력으로부터 센서의 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 가해지는 압력에 대해 빠른 복원력을 가지며, 가해진 압력에 대한 감지하는 면적을 증가하여 압력 감지에 있어서 민감도가 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 특정 포인트를 감지하는 것이 아니고, 면 단위로 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 센서는 대면적화가 가능하며, 사용자에게 이물감이 느껴지지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 센서는 고해상도를 가지면서도 모듈화가 간단하게 이루어질 수 있다.

도 1은 일반적인 압력 감지 센서의 하면도이다.
도 2는 일반적인 압력 감지 센서의 상면도이다.
도 3은 일반적인 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 하면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 센싱면적 확대에 따른 압력 감지를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장치의 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일반적인 압력 감지 센서의 하면도이고, 도 2는 일반적인 압력 감지 센서의 상면도이며, 도 3은 일반적인 압력 감지 센서의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적인 압력 감지 센서(100)는 제1 전극층(110), 제1 탄성 유전층(120), 제2 전극층(130)을 포함한다.

그리고 제1 전극층(110)은 복수의 신호 전극부(112) 및 복수의 배선 전극부(114)를 포함한다. 신호 전극부(112)는 제1 전극층(110)에서 이격 배치될 수 있다.

또한, 압력 감지 센서(100)는 신호 전극부(112) 상에 가해지는 압력 하부에 배치된 신호 전극부(112)를 통해 압력이 가해지는 위치에 대해 세분화된 센싱 신호를 출력할 수 있다. 이처럼, 가해지는 압력을 감지하는 센싱부(S)는 신호 전극부(112)의 배치 위치에 의해 결정된다.

그리고 배선부(L)는 센싱부(S) 이외의 영역으로, 배선 전극부(114)가 배치된다. 또한, 배선 전극부(114)는 신호 전극부(112)와의 연결에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다. 도 1 및 도 3을 고려할 때, 일반적인 압력 감지 센서(100)에서 배선 전극부(114)는 외곽부와 중앙부에 배치된다. 이에, 도 3과 같이 압력 감지 센서(100)는 배선부(L), 센싱부(S), 배선부(L), 센싱부(S), 배선부(L)의 구조를 가진다.

제1 전극층(110)은 배선 전극부(114)와 연결되어 신호 전극부(112)의 센싱 신호가 전달되는 신호전달부(140)를 포함할 수 있다. 신호전달부(140)는 리지드(rigid) 인쇄회로기판 또는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)일 수 있다.

그리고 제1 탄성 유전층(120)은 제1 전극층(110) 상에 배치된다. 그리고 제1 탄성 유전층(120) 상에 제2 전극층(130)이 배치된다.

이 때, 외부로부터 압력이 가해지면 제1 탄성 유전층(120) 탄성 변형이 일어 난다. 이에 따라, 탄성 변형 시에 제1 탄성 유전층(120)의 두께가 변하고, 두께 변화로 인해 제1 탄성 유전층(120)의 커패시턴스가 변화한다.

그리고 커패시턴스의 변화에 따라 제1 전극층(110)과 제2 전극층(130) 사이에서 전하량이 변화하므로, 제1 전극층(110)과 제2 전극층(130) 사이의 전압값 등으로부터 가해진 압력의 세기를 감지할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 아래 도 4 내지 도6에서 설명하겠다.

그리고 도 1 내지 도 3을 참조할 때, 일반적인 압력 감지 센서(100)에서 배선 전극부(114)가 외곽부 및 중앙부에 배치되어 압력 감지 센서(100)가 압력을 감지할 수 있는 센싱부(S)의 비율이 감소하는 문제가 생긴다.

또한, 배선 전극부(114)의 복잡한 구조로 인해 배선 전극부(114)의 패터닝 공법이 복잡한 문제가 존재한다.

또한, 복잡한 배선 전극부(114)의 구조에 의해 배선 전극부(114) 간의 전기적 쇼트(short)가 일어나는 위험성이 존재한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 하면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 상면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서(200)는 센싱 신호를 출력하는 신호 전극부(212)와 신호 전극부(212)와 연결된 배선 전극부(214)를 포함하는 제1 전극층(210), 제1 전극층(210) 상에 배치되는 제1 탄성 유전층(220) 및 제1 탄성 유전층(220) 상에 배치되는 제2 전극층(230)을 포함한다.

제1 전극층(210)은 센싱 신호를 출력하는 신호 전극부(212)와 신호 전극부(212)와 연결된 배선 전극부(214)를 포함한다. 신호 전극부(212)와 배선 전극부(214)는 복수개일 수 있다.

이러한 제1 전극층(210)은 전도성 직물을 포함할 수 있다. 전도성 직물은 전도성 섬유로 구성된 직물이며, 전도성 섬유는 금속 와이어 또는 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유일 수 있다. 전도성 섬유는 금속 입자가 분산된 일반 섬유일 수도 있다. 이로써, 압력 감지 센서(200)는 가요성을 가질 수 있다.

전도성 섬유가 금속 와이어인 경우, 금속 와이어의 직경은 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 금속 와이어의 직경이 10㎛ 미만 이면 금속 와이어의 강도가 약하여 직물 가공이 어려울 수 있으며, 금속 와이어의 직경이 100㎛를 초과하면 금속 와이어의 강성이 높아 직물의 유연성이 떨어질 수 있으므로, 직물의 가공 시 설비에 데미지를 줄 수 있고, 사용자가 이질감을 느끼기 쉽다. 이때, 금속 와이어는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있다. 스테인레스 합금은, 예를 들면 마르텐사이트계 스테인레스 합금, 페라이트계 스테인레스 합금, 오스테나이트계 스테인레스 합금, 2상계 스테인레스 합금, 석출경화계 스테인레스 합금 등일 수 있다. 금속 와이어가 스테인레스 합금인 경우, 압력 감지 센서(200)의 내부식성을 높일 수 있다.

전도성 섬유가 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유인 경우, 금속 막은 금속 입자가 도금 방식 또는 증착 방식으로 일반 섬유의 표면 상에 피복되는 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 금속 입자는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있으며, 금속 막의 두께는 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 금속 막의 두께가 1㎛ 미만이면, 전도율이 낮으므로 신호 전송 시에 손실을 유발할 수 있으며, 금속 막의 두께가 50㎛ 를 초과하면 섬유의 표면에서 금속 막이 쉽게 이탈될 수 있다.

또한, 제1 전극층(210)의 두께는 0.1㎜ 이하일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 배선 전극부(214)도 신호 전극부(212)와 동일하게 전도성 직물을 포함할 수 있다.

제1 탄성 유전층(220)은 제1 전극층(210) 상에 배치되어, 외부로부터 압력이 가해지는 경우에 탄성 변형이 일어 난다. 그리고 가해진 압력이 해제되면, 원래의 형상으로 돌아가는 복원력을 가진 재질의 유전체일 수 있다.

제1 탄성 유전층(220)은, 예를 들어, 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가지는 섬유 기재, 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연섬유, 엘라스토머, 고무, 우레탄 등을 포함할 수 있다. 이때, 제1 탄성 유전층(220)의 두께는 0.7㎜ 내지 1.5㎜일 수 있다.

제1 탄성 유전층(220)은 외부로부터 압력이 가해지면, 제1 탄성 유전층(220)의 두께가 감소하고, 제1 전극층(210)과 제2 전극층(230) 사이의 커패시턴스가 변화한다. 이러한 현상은 아래의 수학식으로 설명될 수 있다.

여기서, C는 커패시턴스고, A는 제1 전극층(210)과 제2 전극층(230)이 겹쳐지는 면적이며, d는 제1 전극층(210)과 제2 전극층(230) 간의 거리이고, εr은 제1 탄성 유전층(220)의 유전상수이고, ε0은 전기 상수이다.

발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서(200) 및 이를 포함하는 압력 감지 장치는 커패시턴스의 변화량에 기초하여 압력 감지 센서(200) 상에 가해진 압력을 감지할 수 있다.

일예로, 제1 전극층(210) 및 제2 전극층(230) 사이에 일정한 전압차가 유지되는 경우, 커패시턴스가 변하면 제1 전극층(210) 및 제2 전극층(230) 사이의 전하량이 변하게 된다.

그리고 제1 전극층(210) 및 제2 전극층(230) 사이의 전하량이 변하면, 신호 전극부(212) 및 배선 전극부(214)에서 흐르는 전기 신호가 변화하게 되므로, 압력 감지 장치는 이를 이용하여 압력 감지 센서(200) 상에 가해진 압력을 감지할 수 있다.

제2 전극층(230)은 제1 탄성 유전층(220) 상에서 제1 전극층(210)의 신호 전극부(212)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 그리고 제1 전극층(210)과 동일하게 전도성 직물을 포함할 수 있다.

또한, 제1 전극층(210)과 동일하게 제2 전극층(230)의 두께는 0.1㎜ 이하일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 전극층(230)에는 제1 전극층(210)의 신호 전극부(212)와 매칭되는 패턴(232)이 형성될 수 있다. 이 때, 패턴(232)에 의하여 제2 전극층(230)이 전기적으로 분리되는 것은 아니며, 제2 전극층(230)에 형성된 패턴(232)으로 인해 제2 전극층(230)의 일부에 빈 공간이 형성되거나 빈 공간은 절연 물질로 채워질 수 있다.

이와 같이 제2 전극층(230)의 패턴(232)이 제1 전극층(210)의 신호 전극부(212)의 배열과 대응되는 경우, 신호 전극부(212) 별로 압력 감지의 민감도가 향상될 수 있다.

또한, 신호 전극부(212)가 연속적으로 배치된 경우에 제2 전극층(230)은 연속한 신호 전극부(212) 전체 범위에 대해 배치될 수 있다. 또한, 연속한 신호 전극부(212) 각각에 대해 대응되게 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극층(230) 상에 추가적인 탄성 유전층을 적층할 수 있다.

도 4를 참조하면, 신호 전극부(212)는 복수개로 제1 전극층(210)의 제1 영역을 기준으로 이격 배치될 수 있다. 제1 영역은 복수의 신호 전극부(212) 사이에서 제1 전극층(210)의 양단 사이를 연결하는 영역이며, 이하에서 일예로 제1 영역은 중앙부(C)로 설명하겠다. 그리고 제2 영역은 제1 전극층(210)의 일측에 배치된 복수의 신호 전극부(212)를 포함하는 영역으로, 제1 전극층(210)에서 제1 영역 이외의 영역이다.

일예로 제1 전극층(210)의 하부에 배치된 신호 전극부(212)는 제1 전극층(210)의 중앙부(C)를 기준으로 대칭된다. 이는 제1 전극층(210)의 상부에 배치된 신호 전극부(212)도 동일하게 적용될 수 있다.

일예로, 제1 전극층(210)의 가로(a)는 318㎜이고, 제1 전극층(210)의 세로(b)는 250㎜일 수 있다. 하지만, 압력 감지 센서(200)의 크기에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

또한, 제1 전극층(210)의 중앙부(C)는 제1 전극층(210)의 가로(a)의 중심에서 일정한 거리만큼의 확장된 영역으로 배선 전극부(214)가 배치되는 영역일 수 있다.

또한, 중앙부(C)는 배선 전극부(214)의 수가 많아짐에 따라 중앙부(C)의 크기도 확장될 수 있다.

그리고 도 4를 참조하면, 제1 전극층(210)의 중앙부(C)에서 일측에 배치된 배선 전극부(214-1, 214-3, 214-5, 214-7, 214-9, 214-11) 각각은 제1 전극층(210)의 세로(b) 축을 기준으로 중첩되는 영역이 적어지도록 형성된다.

도 4를 살펴보면, 배선 전극부(214-5)와 대칭으로 배치된 배선 전극부(214-6) 외 배선 전극부(214-1, 214-2, 214-3, 214-4, 214-7, 214-8, 214-9, 214-10, 214-11, 214-12)는 기준이 된 배선 전극부(214-5, 214-6)로부터 멀어질수록 배선 전극부의 길이가 길어질 수 있다.

또한, 전극부(214-9, 214-11)는 기준이 되는 전극부(214-5, 214-6)로부터 멀어질수록 제1 전극층(210)의 세로(b) 축 상으로 중첩되는 영역이 존재할 수 있다. 따라서 전극부(214-9, 214-11)의 두께는 하부에 배치된 전극부(214-7)보다 얇다.

즉, 상기와 같이 기준이 되는 전극부로부터 멀리 존재하는 전극부의 수가 많아질수록 중첩되는 영역이 증가하고, 배선의 두께도 얇아질 수 있다.

이로 인해, 배선 전극부(214)에 대한 노이즈 발생 가능성이 증가할 수 있다. 또한, 배선 전극부(214)의 영역이 커져 센싱부(S)의 영역이 감소할 수 있다. 이로 인해, 압력 감지 센서(200)의 민감도도 감소할 수 있다.

뿐만 아니라, 제1 전극층(210)의 중앙부(C)에서 타측에 배치된 배선 전극부(214-2, 214-4, 214-6, 214-8, 214-10, 214-12) 각각도 상기 언급한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 기준이 되는 배선 전극부 (214-5, 214-6) 하부에 배치된 배선 전극부(214-1, 214-3)는 제1 전극층(210)의 세로(b) 축 상으로 중첩되는 영역은 존재하지 않을 수 있다.

즉, 기준이 되는 배선 전극부 (214-5, 214-6) 하부에 배치된 배선 전극부(214-1, 214-3)는 제1 전극층(210)의 세로(b) 축을 기준으로 겹치는 부분이 없어 동일한 두께로 상하에 배치될 수 있다.

또한, 배선 전극부(214)에서 중첩되는 영역이 존재하지 않으면 배선 전극부(214)의 두께를 얇게 형성할 수 있다. 이로써, 신호 전극부(212)의 면적을 향상 시킬 수 있다. 또한, 센싱부(S)가 압력 감지 센서(200)의 전체 면적에서 차지하는 비율을 증가시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서(200)에서 제1 전극층(210) 전체 면적 대비 신호 전극부(212)의 면적 비율이 도1과 같은 일반적인 압력 감지 센서(200)에서 제1 전극층(210) 전체 면적 대비 신호 전극부(212)의 면적 비율이 더 클 수 있다.

따라서 제1 전극층(210)의 면적에 대하여 센싱부(S)의 영역이 커지도록 하여, 압력 감지 센서(200)가 감지할 수 있는 최소 압력 값이 작아지도록 할 수 있다. 이로 인해, 압력 감지 센서(200)는 가해지는 압력에 대한 민감도가 향상될 수 있다.

또한, 싱기 언급한 기준이 되는 배선 전극부는 원하는 센싱부(S)의 면적, 신호전달부(240)의 위치에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

그리고 신호전달부(240)는 중앙부(C)에 배치될 수 있다. 신호전달부(240)는 제1 전극층(210)의 중앙부(C)에 배치된 배선 전극부(214)와 전기적 연결이 이루어져, 신호 전극부(212)의 센싱 신호가 배선 전극부(214)를 통해 신호전달부(240)로 전달될 수 있다.

이로써, 신호전달부(240)는 제2 전극층(230)과도 전기적으로 연결되어, 제2 전극층(230)과 제1 전극층(210)의 신호 전극부(212) 사이의 전압차를 감지할 수 있다.

또한, 상기와 같이 신호전달부(240)는 리지드(rigid) 인쇄회로기판 또는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)일 수 있다.

그리고 도 1과 같이 일반적인 압력 감지 센서는 외곽부와 중앙부에 배선 전극부를 모두 배치하나, 도 4와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서(200)는 배선 전극부(214)를 중앙부(C)에 배치하여 신호 전극부(212)의 면적을 넓힘으로써 압력 감지 센서(200)의 민감도를 향상시킬 수 있다. 즉, 배선부(L)를 중앙으로 배치하여 센싱부(S)의 면적을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 센싱면적 확대에 따른 압력 감지를 설명하는 도면인 도 7을 참조하면, 도 7(a)의 센싱부 면적(S1)은 10㎠이고, 도 7(b)의 센싱부 면적(S2)은 20㎠이다.

이 때, 도 7(a)와 도 7(b)에 가해지는 압력은 동일하다. 그리고 동일한 압력에 대해 커패시턴스 변화량(ㅿCap)도 동일하다.

그리고 도 7(a)의 경우, 센싱부 면적(S1) 10㎠에 대해 캐퍼시턴스의 변화량(ㅿ Cap)는 1㎊/㎠이다.

하지만, 도 7(a)에 비하여 센싱부의 면적이 더 큰 도 7(b)의 경우에 센싱부 면적(S2) 20㎠에 대해 커패시턴스의 변화량(ㅿ Cap)은 0.5㎊/㎠이다.

즉, 압력 감지 센서(200)에 동일한 압력이 가해지더라도, 센싱부의 면적에 따라 압력에 대한 면적 대비 감지하는 커패시턴스의 변화량이 상이하게 된다.

상기와 같이, 센싱부의 면적이 커지면, 압력 감지 센서(200)에서 동일한 면적에 대하여 감지하는 커패시턴의 변화량은 감소하게 된다.

즉, 압력 감지 센서(200)의 단위 면적당 센싱부가 감지하는 커패시턴스의 변화량(ㅿ Cap)의 감소로 동일 압력에 대해 더욱 민감한 압력 측정이 가능할 수 있다. 즉, 압력 감지 센서(200)는 더욱 민감도가 향상된다.

또한, 압력 감지 센서(200)에서 면적당 압력 정도가 더 작아져 제1 탄성 유전층의 압축 정도가 감소한다. 이에, 압력 감지 센서(200)의 내구성도 향상된다.

그리고 배선 전극부(214)를 중앙부에 배치함에 따라 배선 전극부의 패터닝이 단순화 되어 패터닝 공정에 있어서 난이도가 감소하여 생산 수율이 향상될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장치의 블록도인 도 8을 참조하면, 압력 감지 장치(300)는 압력 감지 센서(200), 신호 처리부(310), 제어부(320) 및 통신부(330)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 압력 감지 장치(300)는 상기 기재한 압력 감지 센서(200), 신호 처리부(310), 제어부(320), 통신부(330)를 포함할 수 있다.

압력 감지 센서(200)는 상기 기재한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

신호 처리부(310)는 압력 감지 센서(200)와 연결되며, 압력 감지 센서(200)에서 발생한 일예로 전기 신호인 센싱 신호를 처리할 수 있다.

그리고 제어부(320)는 신호 처리부(310)와 연결되며, 신호 처리부(310)에 의하여 처리된 신호에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 한 예로, 제어부(320)는 압력 감지 센서(200)에 의하여 감지된 신호를 처리한 결과를 이용하여 압력 감지 장치(300)의 온/오프를 제어할 수 있다.

다른 예로, 제어부(320)는 압력 감지 센서(200)에 의하여 감지된 신호를 처리한 결과를 이용하여 압력이 가해진 형태 등 다양한 정보를 생성할 수 있다.

그리고 통신부(330)는 제어부(320)에 의하여 생성된 제어 신호를 외부 장치로 송신한다.

상기 기재한 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장치는 좌판, 의자 등 다양한 기술에 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 200: 압력 감지 센서
110, 210: 제1 전극층
120, 220: 제1 탄성 유전층
130, 230: 제2 전극층
212: 신호 전극부
214: 배선 전극부
240: 신호전달부
300: 압력 감지 장치
310: 신호 처리부
320: 제어부
330: 통신부

Claims (10)

1. 센싱 신호를 출력하는 이격 배치된 복수의 신호 전극부와 상기 복수의 신호 전극부와 연결된 복수의 배선 전극부를 포함하는 제1 전극층;
   상기 제1 전극층 상에 배치되는 제1 탄성 유전층; 및
   상기 제1 탄성 유전층 상에 배치되는 제2 전극층;을 포함하고,
   상기 복수의 배선 전극부는,
   상기 복수의 신호 전극부 사이에서 상기 제1 전극층의 양단 사이를 연결하는 제1 영역을 향해 배치되는 압력 감지 센서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 영역은,
   상기 제1 전극층의 중앙부인 압력 감지 센서.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 전극층의 일측에 배치된 복수의 신호 전극부를 포함하는 제2 영역을 더 포함하는 압력 감지 센서.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 영역은,
   상기 복수의 배선 전극부가 대칭으로 배치된 부분인 압력 감지 센서.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 배선 전극부와 상기 제2 전극층에 전기적으로 연결되는 신호전달부를 더 포함하는 압력 감지 센서.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 신호전달부는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함하는 압력 감지 센서.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 신호전달부는 상기 제1 전극층의 제1 영역에 배치되는 압력 감지 센서.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 전극층에는 상기 복수의 신호 전극부의 배열과 매칭되는 패턴이 형성되는 압력 감지 센서.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 영역의 일측면에 배치되는 상기 복수의 배선 전극부는 인접한 복수의 배선 전극부와 상하에 배치되는 압력 감지 센서.
   
10. 압력 감지 센서;
    상기 압력 감지 센서와 연결되며 상기 압력 감지 센서에서 발생한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부와 연결되며 상기 신호 처리부에 의하여 처리된 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하며,
    상기 압력 감지 센서는,
    센싱 신호를 출력하는 복수의 신호 전극부, 상기 복수의 신호 전극부와 연결된 복수의 배선 전극부를 포함하는 제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상에 배치되는 제1 탄성 유전층; 및
    상기 제1 탄성 유전층 상에 배치되는 제2 전극층;을 포함하고,
    상기 복수의 배선 전극부는,
    상기 복수의 신호 전극부 사이에서 상기 제1 전극층의 양단 사이를 연결하는 제1 영역을 향해 배치되는 압력 감지 장치.

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