KR101781273B1 - 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치는 복수 개의 압력 센서; 및 상기 압력 센서에 여기신호(excitation signal)를 인가하고 상기 압력 센서의 출력을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 압력 센서는 상측에 제 1전극이 형성된 하부 기판과, 하측에 제 2전극이 형성된 상부 기판과, 제 1전극 및 제 2전극 사이에 배치되는 유전체를 포함하고, 상기 유전체는 탄성 중합체로 이루어진다.

Description

고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치{INPUT DEVICE USING HIGHLY SENSITIVE PRESSURE SENSOR}
본 발명은 입력 장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 간단한 구성으로 고감도의 센싱을 구현할 수 있는 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 관한 것이다.
사물과 사물을 디지털로 연결하는 IoT(사물인터넷) 시대를 맞이하여 다양한 센서 기술 개발에 대한 수요가 끊임없이 증가하고 있다. 특히 터치/압력센서는 가정, 공장, 사무실, 자동차, 플렉서블/웨어러블 디바이스, 로봇, 헬스 케어 등 일상적인 생활환경 부문 전반에 걸쳐서 복합적으로 사용되는 센서이지만, 재료 및 공정 비용이 매우 높은 단점이 있었다. 이는 기존에 전극으로 주로 사용되는 금, 은, 금속 기반의 나노 와이어, 인듐 주석 옥사이드(ITO), 탄소 나노튜브(CNT)의 가격이 상대적으로 높기 때문이다. 또한, 기존의 평행판 축전기(parallel-plate capacitor) 구조에서 압력센서의 감도를 높이기 위해 유전체 층(dielectric layer)의 구조를 개조하여 미세구조(micro-structure)를 형성하는 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이는 포토리소그래피(photo-lithography), 에칭(etching) 등의 복잡한 공정을 거쳐야 하기 때문에 공정비용이 상당히 높은 실정이다. 이러한 이유로 대부분의 고감도 압력센서들이 연구단계에서 머물고 있으며 상용화까지 이어지지 못하고 있다. 이에 기존의 고가의 재료를 사용하고 실리콘 공정을 거쳐서 제작되는 압력센서의 한계를 극복하여 재료 및 공정비용을 최소화할 수 있는 신개념 고성능 압력센서의 개발이 요구되고 있다.
하기 선행문헌은 투과형 정전 용량 터치 감지에 관한 기술이 개시되어 있으며, 본 발명의 기술적 요지를 포함하고 있지 않다.
한국공개특허공보 제10-2012-0098749호
본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
일상에서 흔히 사용되는 저가의 재료들에 기초하여 용이하게 제조 가능하도록 구성되어 초저가 및 고감도를 동시에 만족시키는 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치는 복수 개의 압력 센서; 및 상기 압력 센서에 여기신호(excitation signal)를 인가하고 상기 압력 센서의 출력을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 압력 센서는 상측에 제 1전극이 형성된 하부 기판과, 하측에 제 2전극이 형성된 상부 기판과, 제 1전극 및 제 2전극 사이에 배치되는 유전체를 포함하고, 상기 유전체는 탄성 중합체로 이루어진다.
상기 하부 기판 및 상부 기판은 유연성 기판으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1전극 및 제 2전극은 각각 상기 하부 기판의 상측 및 상기 상부 기판의 하측에 흑연을 칠하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 탄성 중합체는 PDMS(Polydimethylsiloxane)인 것이 바람직하다.
상기 탄성 중합체는 탄화수소로 희석(dilution)되는 것이 바람직하다.
상기 탄화수소는 hexane 또는 heptane인 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 압력 센서에 입력되는 여기신호(excitation signal)를 발생시키고, 상기 압력 센서로부터 출력되는 신호가 입력되는 메인 컨트롤 유닛(MCU); 상기 여기신호를 상기 복수 개의 압력 센서에 분배하는 역다중화기(Demultiplexer); 및 상기 복수 개의 압력 센서로부터 출력되는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하는 다중화기(Multiplexer);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 다중화기로부터 출력되는 직렬 신호를 증폭시키는 증폭기; 및 상기 증폭기의 출력을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치는, 일상에서 흔히 사용되는 사무용 종이 등의 유연성 기판과 연필을 이용하여 압력 센서를 제작함으로써, 고감도 특성을 구현하는 동시에 재료 및 제조 공정 비용의 감축에 따른 초저가의 입력 장치의 제공이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 유연성 기판을 이용하여 제작되기 때문에 플렉서블(Flexible) 입력 장치의 제공이 가능하게 되고, 이를 통하여 휴대가 용이한 입력 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에서의 압력 센서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 압력 센서를 제작하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 압력 센서의 전극 표면과 PDMS가 코팅된 표면 거칠기의 공초점 현미경 이미지 및 거칠기 분석 데이터가 각각 도시된 도면이다.
도 5는 여러 기판에 Dropping 된 물 및 희석된(dilluted) PDMS의 접촉각을 도시한 도면이다.
도 6은 90℃ 하에서의 Pencil Trace 위에 Dropping 된 순수 PDMS와 희석된 PDMS의 Curing 시간에 따른 접촉각을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 압력 센서의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 압력 센서의 압력에 따른 정전 용량의 변화가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 압력 센서의 감지속도와 회복속도(response time and relaxation time)에 대한 데이터가 도시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 압력 센서의 안정성(stability)에 대한 데이터가 도시된 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치를 3 X 3 압력 센서 Array로 구성한 실시예 및 두 포인트에 다른 무게의 분동을 올려놓은 경우의 감도가 도시된 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치를 일반적인 키보드 자판으로 구성한 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치의 블록도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치는 복수 개의 압력 센서(100) 및 압력 센서에 여기신호(excitation signal)를 인가하고 압력 센서의 출력을 제어하는 제어부(200)를 포함하여 구성된다.
이하 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치의 구성 중 압력 센서(100)에 대하여 먼저 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예를 구성하는 압력 센서(100)는 평행판 축전기의 구조로 되어 있으며, 기본적으로 평행판 축전기의 캐패시턴스(Capacitance)의 변화량을 기초로 외부에서 인가되는 압력을 검출한다. 그 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 기판(110), 상부 기판(120) 및 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 배치되는 유전체(130)로 구성된다. 하부 기판(110)의 상측에는 제 1전극(111)이 형성되고, 상부 기판(120)의 하측에는 제 2전극(121)이 각각 형성된다. 유전체(130)는 구체적으로 제 1전극(111) 및 제 2전극(121) 사이에 형성되고, 제 1전극(111) 및 제 2전극(121)와 전기적으로 연결되는 연결단(141, 142) 및 연결선(151, 152) 등을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서는 제 1전극(111), 제 2전극(121) 및 제 1전극(111)과 제 2전극(121) 사이에 배치되는 유전체(130)로 구성되는 평행판 축전기(Parallel-Plate Capaccitor)의 역할을 수행하게 되고, 이러한 평행판 축전기의 정전용량(Capacitance)의 변화량에 기초하여 외부에서 인가되는 압력을 검출한다.
이러한 축전기의 정전용량은 하기 수식에 의해 정의된다.
(수학식 1)
Figure 112015122717910-pat00001
(C: 정전용량, ε: 유전체의 유전상수, ε0: 진공의 유전상수, A: 기판의 단면적, d: 기판간의 거리)
상기 수학식 1을 참조하면, 평행판 축전기의 경우 도 2와 같이 압력을 인가하였을 때 축전기 사이의 물질이나 기판간의 거리가 변하게 되면 정전용량의 변화가 발생한다. 평행판 축전기(parallel-plate capacitor)는 기본적으로 압력을 가하면 두께가 얇아지기 때문에 정전용량이 증가한다. 그러나 가해지는 압력에 비해 변하는 두께가 매우 미비하기 때문에 실질적인 변화량은 크지 않다. 따라서 유전층에 공기층이 생기도록 인위적인 구조를 만들기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 공기의 유전상수(dielectric constant)는 상대적으로 작은 1이기 때문에, 압력을 가하게 되면 실효적 유전율(effective dielectric constant)을 크게 증가시킬 수 있기 때문이다. 그러나 유전층에 인위적인 구조를 형성하는 것은 포토리소그래피, 에칭 등의 복잡한 공정을 거치는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력센서는 상기 단점을 보완하는 동시에 고감도 성능을 유지할 수 있도록, 하부 기판(110) 및 상부 기판(120)은 유연성 기판(Flexible Substrate)으로 형성하고, 하부 기판(110) 및 상부 기판(120)에 각각 형성되는 제 1전극(111) 및 제 2전극(121)은 각각 하부 기판(110)의 상측 및 상부 기판(120)의 하측에 연필로 그려짐으로써 거친 표면을 구비하도록 하였다. 유전체(130)의 경우, 탄성 중합체를 채용하는데, 구체적으로는 PDMS(Polydimethylsiloxane)을 적용하는 것이 바람직하다. 나아가, 유전체(130)의 두께를 최적화함과 동시에, 전극의 거친 표면을 제대로 이용하기 위하여, PDMS 등의 탄성 중합체를 탄화수소로 희석(dilution) 하였으며, 탄화수소는 구체적으로 hexane 또는 heptane인 것이 바람직하다. 이를 통하여 연필로 그려진 거친 표면의 영향을 받은 유전층은 인위적인 구조를 준 것과 마찬가지의 효과를 발휘하기 때문에, 초저가의 고감도 압력 센서의 제작이 가능하게 된다.
이하에서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치 중 압력 센서(100)의 기술적 특징을 샘플 제작을 통하여 도출된 결과 등에 기초하여 좀 더 구체적으로 설명하도록 한다. 본 발명의 도출을 위한 샘플은 연필(8B, Faber-Castell)로 전극을 그려 넣은 두 장의 유연성 기판 사이에 PDMS 유전층을 형성한 평행판 축전기이다.
한편, 기판상에 연필로 그려진 전극 표면은 도 3의 좌측 그림에서 도시된 바와 같이 의도하지 않은 거칠기(unintended roughness)가 형성되게 되고, 이는 일종의 미세구조(micro-structure)를 형성하게 된다. 이러한 전극 표면의 거칠기를 활용하기 위해서는 유전층 두께의 최적화가 필요하다. 유전층(130)은 제 1전극(111) 또는 제 2전극(121) 상에서 스핀 코팅을 통하여 코팅되는데, PDMS는 점성도(viscosity)가 높기 때문에, 스핀 코팅 RPM을 높이더라도 두께가 수 마이크로 미터 수준으로 높은 상황이며, curing 시에 self-leveling 현상으로 평탄해지는 성질이 있으므로, 유연성 기판에 형성된 전극의 거칠기를 활용하는데 문제가 있다.
따라서, 상기 문제를 해결하기 위하여 PDMS를 다양한 용액(solvent)과 혼합함으로써 두께를 최적화하는 것이 요구된다. 이때 두 물질이 잘 혼합되는지 여부는 free energy of mixing(ΔGm)을 고려해야 하며, 이는 구체적으로 하기 수학식 2와 같다.
(수학식 2)
ΔGm = ΔHm - TΔSm
(ΔGm: free energy of mixing, ΔHm: 혼합시 엔탈피 변화량, T: 절대온도, ΔSm: 혼합시 엔트로피 변화량)
두 물질이 잘 섞이기 위해서는 ΔGm이 0보다 작을수록 유리하며, ΔHm은 PDMS와 용액의 용해도 계수의 차이의 제곱에 비례한다. ΔGm을 작게 하기 위하여 ΔHm을 0에 근접시키려면 PDMS와 용액 간의 용해도 계수가 비슷해야 혼합이 잘 이루어지며, 이러한 용액으로써 탄화수소 중 hexane과 heptane이 PDMS와 용해도 계수가 비슷한 것으로 확인된다. 한편, 실험 결과 hexane보다 heptane을 PDMS에 섞었을 때 좀 더 균일하게 코팅이 됨을 확인하였다. 희석된 PDMS의 특수한 성질로 인하여, 매우 얇은 두께의 PDMS 유전층이 형성되고, 이로 인하여 연필의 거칠기(roughness)가 남아있게 됨을 도 3 및 도 4의 우측 그림에서 확인할 수 있다.
한편, 탄화수소에 희석된 PDMS의 경우, 점성도가 매우 감소할 뿐만 아니라, 탄화수소 자체의 낮은 표면장력으로 인하여 접촉각이 매우 낮아진다. 본래 기판의 친수성(hydrophilic)/소수성(hydrophobic) 성질에 따라 접촉각이 바뀌지만 탄화수소에 희석된 PDMS의 경우 기판에 거의 관계없이 접촉각(contact angle)이 매우 낮아짐을 도 5에서 확인해 볼 수 있다. curing이 진행되는 동안 접촉각은 더욱 낮아지며, 이는 매우 얇은 두께의 유전층 형성이 가능함을 의미한다. 탄화수소에 희석된 PDMS의 경우 해당 기판에서 접촉각이 굉장히 낮고 시간이 지남에 따라 궁극적으로는 접촉각이 0(full wetting)이 되는 것을 도 6에서 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에서의 압력 센서의 경우, 상술한 바와 같이 PDMS와 탄화수소의 희석 현상을 이용하여 유전층 두께의 최적화를 통하여, 유연성 기판 위에 연필로 그려진 전극의 의도치 않은 거칠기를 활용한 일종의 미세구조 평행판 축전기를 채용하게 되었으며, 이러한 평행판 축전기에 압력이 가해질 때의 모식도는 도 7과 같다.
이처럼 의도치 않은 거칠기(unintended roughness)를 활용하여 제작된 압력 센서는 기존의 단점을 극복하고 압력 센서의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 도 8은 가해진 압력(applied pressure)에 대한 압력 센서의 정전용량 변화(capacitive response)를 보여주는 그래프로, 압력 센서의 감도(sensitivity)를 보여준다. 정전식 압력 센서(capacitive pressure sensor)의 감도(sensitivity)는 일반적으로 하기 수학식 3과 같이 정의된다.
(수학식 3)
Figure 112015122717910-pat00002
상기 수학식 3의 P는 가해진 압력을 나타내며, C와 C0는 각각 압력이 가해진 후와 가해지기 전의 정전용량을 각각 나타낸다. 이때 순수한 PDMS(pure PDMS)를 코팅했을 경우보다 희석된 PDMS(diluted PDMS)를 사용하였을 경우 감도(sensitivity)가 굉장히 높은 수치를 기록함을 알 수 있다. 이는 유전층(dielectric layer)의 의도치 않은 거칠기(unintended roughness)로 인해 발생하는 air void로 인해 탄성 저항(elastic resistance)가 감소하고, 동시에 실효적 유전율(effective dielectric constant)가 증가하기 때문으로 분석할 수 있다. 구체적으로 낮은 압력 범위(low pressure region)에서 최대 0.55kPa-1로 굉장히 높은 수치를 나타내며 높은 압력 범위(large pressure region)에서는 0.1kPa-1 정도로 감소된 수치를 나타낸다. 압력 범위에 따른 감도(sensitivity)의 변화는 가해지는 압력(applied pressure)이 증가할수록 표면 거칠기(surface roughness)의 효과가 감소하고 평탄한 표면(flat surface)에 가까워지기 때문으로 해석할 수 있다. 평탄한 표면(flat surface)에 가까워지게 되면 탄성 저항(elastic resistance)이 증가할 뿐만 아니라, 실효적 유전율(effective dielectric constant)의 증가 폭 역시 감소하게 된다.
이처럼 의도치 않은 거칠기(unintended roughness)를 활용하여 만든 본 연구진의 압력센서는 매우 높은 감도(sensitivity)를 가질 뿐만 아니라, 매우 빠른 감지속도와 회복속도(fast response time and relaxation time)를 가진다. 이는 거칠기가 존재하는 표면(rough surface)이 평탄한 표면(flat surface)에 비해 PDMS 유전 층(dielectric layer)의 점탄성 특성(viscoelastic creep)을 감소시켜주기 때문이다. 또한 해당 압력 센서에 동일한 크기의 압력을 10000번 이상 반복적으로 가해주어도 정전용량 변화가 일정하게 유지되는 결과를 통해 안정성(stability)을 확인할 수 있다. 감지속도와 회복속도(response time and relaxation time) 및 안정성(stability)에 대한 데이터는 각각 도 9 및 도 10에 도시되어 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용하여 3X3 Araay의 입력 장치 및 이러한 입력 장치의 정전 용량의 변화량을 도시한 도면이다. 위, 아래 각각의 유연성 기판에 연필로 3줄의 어레이를 제작하여 중첩시킴으로써 총 9개의 접점을 얻었다. 도 11에 도시된 바와 같이, 총 9개의 접점 중 두 점에 각각 다른 무게의 분동을 올려놓았을 경우에도 압력의 검출에 문제가 없음을 확인해 볼 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치를 일반적인 키보드 자판으로 구성한 실시예를 도시한 도면으로써, 유연성 기판 위에 연필로 그려진 전극의 의도치 않은 거칠기를 기반으로 하는 압력 센서를 이용하여 제작된 플렉서블 키보드(Flexible Keyboard)가 도시되어 있다. 이러한 플렉서블 키보드에 포함된 압력 센서들의 반응은 메쉬 네트워크 커패시터(Mesh Network Capacitor) 회로를 통하여 컴퓨터로 받아들여 처리하였다. 입력 장치의 자판 중 "Y", "O", "N", "S", "E". "I"의 문자를 타이핑(Typing) 하였으며, 해당 문자와 대응되는 압력 센서의 압력 검출에 문제가 없음을 확인하였다.
이하, 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치에 적용되는 제어부(200)에 대하여 살펴보도록 한다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치의 블록도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치의 제어부(200)는 크게 메인 컨트롤 유닛(210, MCU), 역다중화기(220, Demultiplexer) 및 다중화기(230, Multiplexer)를 포함한다. 메인 컨트롤 유닛(210)은 압력 센서(100)에 입력되는 여기신호(excitation signal)을 발생시키는 동시에, 압력 센서(100)로부터 출력되는 신호를 입력 받아 모니터 등의 출력 디바이스로 송신해주는 기능을 수행한다. 이러한 여기신호(excitation signal)는 압력 센서(100)의 커패시턴스 측정을 위한 신호, 즉 터치 여부의 파악을 위하여 입력되는 신호이다. 역다중화기(220)는 메인 컨트롤 유닛(210)으로부터 입력되는 직렬 신호를 복수 개의 압력 센서(100)에 병렬로 분배해주는 기능을 수행하는 구성이다.
다중화기(230)는 복수 개의 압력 센서(100)로부터 입력받은 병렬(Parallel)의 터치 신호를 직렬(Serial) 신호로 변환해 주는 구성이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치의 제어부(200)는 증폭기(240) 및 아날로그-디지털 변환기(250, ADC)를 더 포함할 수 있다. 증폭기(240)는 다중화기(230)로부터 출력되는 직렬 신호를 증폭시켜 주는 기능을 수행하며, 아날로그-디지털 변환기(250)는 증폭기(240)의 출력과 연결되어, 증폭기(240)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해주는 기능을 수행한다.
이하, 상술한 제어부(200)의 각 구성을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치의 구동예에 대하여 설명하도록 한다. 먼저 메인 컨트롤 유닛(210)에서 생성되는 여기신호는 역다중화기(220)를 통하여 복수 개의 압력 센서(110)에 각각 분배되어 인가된다. 여기신호가 인가된 상태에서 사용자가 압력 센서(100)를 터치하여 타이핑을 수행하게 되면, 압력 센서(100)의 병렬 아날로그 출력 신호가 다중화기(230)를 통하여 직렬 아날로그 출력 신호로 변환되게 되고, 이러한 직렬 아날로그 출력 신호는 증폭기(240)를 통해 증폭된 후, 아날로그-디지털 변환기(250)를 통해 디지털 회로로 변환된 후 메인 컨트롤 유닛(210)에 입력되게 된다. 메인 컨트롤 유닛(210)은 압력 센서(110)로부터 입력된 신호에 기초하여 모니터 등의 출력 디바이스에 출력 산출물이 출력될 수 있도록 한다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 하부 기판
111: 제 1전극
120: 상부 기판
121: 제 2전극
130: 유전체
200: 제어부

Claims (8)

  1. 복수 개의 압력 센서; 및
    상기 압력 센서에 여기신호(excitation signal)를 인가하고 상기 압력 센서의 출력을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 압력 센서는 상측에 제 1전극이 형성된 하부 기판과, 하측에 제 2전극이 형성된 상부 기판과, 제 1전극 및 제 2전극 사이에 배치되는 유전체를 포함하고,
    상기 유전체는, 탄화수소로 희석(dilution)된 탄성 중합체인 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 기판 및 상기 상부 기판은 유연성 기판으로 형성되는 고감도 압력 센서를 이용한 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전극 및 상기 제 2전극은 각각 상기 하부 기판의 상측 및 상기 상부 기판의 하측에 흑연을 칠하여 형성되는 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 중합체는 PDMS(Polydimethylsiloxane)인 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 탄화수소는 hexane 또는 heptane인 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압력 센서에 입력되는 여기신호(excitation signal)를 발생시키고, 상기 압력 센서로부터 출력되는 신호가 입력되는 메인 컨트롤 유닛(MCU);
    상기 여기신호를 상기 복수 개의 압력 센서에 분배하는 역다중화기(Demultiplexer); 및
    상기 복수 개의 압력 센서로부터 출력되는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하는 다중화기(Multiplexer);
    를 포함하는 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 다중화기로부터 출력되는 직렬 신호를 증폭시키는 증폭기; 및
    상기 증폭기의 출력을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기;
    를 더 포함하는 고감도 압력 센서를 이용한 입력 장치.
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