KR101986194B1 - 압력인장 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 압력인장 센서는, 투명 전기유변 겔; 및 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 층을 이루면서 제어부와 전기연결되는 투명 유연 전극; 을 포함하며, 상기 투명 전기유변 겔은 전기유변 파티클이 들어간 PVC 겔 물질이고, 상기 제어부는, 센싱 및 상기 투명 유연 전극에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어하는 구동부; 및 정전용량을 측정하는 정전용량 측정부; 를 포함한다.

Description

압력인장 센서{PRESSURE AND TENSION SENSOR}
본 발명은 센싱 및 굳기 제어가 가능한 압력인장 센서에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 재료(Smart Materials)란 외부환경으로부터 자극(습기,온도, 압력, 자기장, 전기장, 빛 등)을 감지 및 판단하고, 이 외부 자극에 대해 유용하고, 신뢰성 있고, 재현 가능하고, 가역적인 방법으로 반응, 제어하는 지능적 거동(Smart Behavior)을 나타내는 적응형 또는 지능형 재료(Adaptive or Intelligent Material)를 말한다. 스마트 재료는 온도와 같은 매우 기초적인 기능 수준에서 작동할 수 있을 뿐만 아니라, 추가적인 기능과 물성을 조합함으로써 복잡한 기계적인 시스템에도 사용될 수 있다. 예컨대, 스마트 재료는 에너지 공급 시스템의 마이크로 전자 부품에도 사용될 수 있다. 대표적인 스마트 재료로는 형상기억고분자(Shape Memory Polymers), 형상기억합금(Shape Memory Alloy), 압전재료(Piezoelectric Materials), 자왜재료(Magnetostrictive Materials), 전기유변유체(Electrorheological Fluid), 광섬유(Optical Fiber) 등이 있다.
스마트 재료 중 전기유변유체(Electrorheological Fluid)는 전기장의 영향에 의해 유동학적 성질이 변하는 재료이다. 전기유변유체(Electrorheological Fluid)의 대표적인 특성은 전기장을 인가하면 액체에서 겔(Gel) 형태의 고체 상태로 변화한다. 전기장 제거 시 다시 액체 상태로 변화한다. 즉, 전기유변 유체의 고체화는 전기장의 유무에 따라 가역적으로 일어난다.
그런데 현재 전기유변 유체를 이용한 경도 제어를 통해 사용자에게 햅틱 피드백을 주는 기술에 관한 연구개발은 활발히 이루어지고 있으나, 전기유변 유체를 이용한 센서의 연구개발은 활발히 이루어지지 않고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0136759호(2010.12.29. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 정전용량 측정부에 의해 측정되는 전압압력 또는 인장력을 센싱할 수 있는 압력인장 센서를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 전기장을 인가하게 되면 투명 유연 전기유변 겔 내부에 존재하는 전기유변 파티클들이 정렬을 하면서 파티클들 간에서 발생하는 인력에 의해 투명 유연 전기유변 겔의 굳기가 변화하는 압력인장 센서를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명의 실시예에 따른 압력인장 센서는, 투명 전기유변 겔; 및 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 층을 이루면서 제어부와 전기연결되는 투명 유연 전극; 을 포함하며, 상기 투명 전기유변 겔은 전기유변 파티클이 들어간 PVC 겔 물질이고, 상기 제어부는, 센싱 및 상기 투명 유연 전극에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어하는 구동부; 및 정전용량을 측정하는 정전용량 측정부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 투명 전기유변 겔의 측면에 측면 투명 유연 전극이 구비되며 상기 측면 투명 유연 전극은 상기 제어부와 전기연결될 수 있다.
또한, 상기 정전용량 측정부는 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극과 전기연결되어 정전용량을 측정하고, 상기 구동부는 측면 투명 유연 전극과 전기연결되어 상기 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어할 수 있다.
또한, 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극은 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 어레이 형태로 배열되면서 제어부와 전기연결될 수 있다.
또한, 상기 압력인장 센서는 복수의 층으로 구성되며, 상기 복수의 층을 이루는 압력인장 센서들 사이에는 절연막이 구비되고, 상기 복수의 층을 이루는 각 압력인장 센서의 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극은 상기 제어부와 전기연결될 수 있다.
또한, 상기 복수의 층을 이루는 각 압력인장 센서의 측면에 측면 투명 유연 전극이 구비되며, 상기 측면 투명 유연 전극은 상기 제어부와 전기연결될 수 있다.
또한, 상기 복수의 층을 이루는 각 압력인장 센서의 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극은 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 어레이 형태로 배열되면서 제어부와 전기연결될 수 있다.
또한, 상기 정전용량 측정부에서 측정한 초기 압력인장 센서의 기준 정전용량 값과 압력인장 센서에 압력 또는 인장이 가해질 때 측정 정전용량 값이 다른 경우 상기 구동부는 투명 유연 전극에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압력인장 센서에 의하면, 투명 유연 전기유변 겔의 위, 아래 면에 투명 유연 전극을 도포함으로써 압력 또는 인장 센서로 사용할 수 있다.
또한, 투명 전기유변 겔 위, 아래 면에 도포된 투명 유연 전극에 전압을 인가하면 투명 유연 전기유변 겔 내부에 존재하는 전기유변 파티클들이 정렬을 하면서 전기유변 파티클들 간에서 발생하는 인력에 의해 투명 유연 겔의 굳기를 변화시킬 수 있다.
또한, 투명 유연 전기유변 겔의 위, 아래 면에 어레이 형태로 도포되는 투명 유연 전극을 통해 투명 전기유변 겔의 굳기를 부분적으로 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력인장 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력인장 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력인장 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력인장 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력인장 센서를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력인장 센서(1)는, 투명 전기유변 겔(10), 투명 유연 전극(11) 및 제어부(13)를 포함한다.
구체적으로 투명 전기유변 겔(10)은 내부에 전기유변 파티클(100)이 들어간 PVC 겔 물질이다. 투명 유연 전극(11)은 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 도포되어 층을 이룬다.
투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)은 제어부(13)와 전기연결(23)된다. 제어부(13)는 두 가지 기능을 한다. 첫 번째 압력인장 센서의 정전용량 값을 측정하여 이 정전용량 측정값을 바탕으로 압력 또는 인장력으로 변환하고 변환된 값을 어떤 인터페이스를 통해 센싱된 값을 활용하고자 하는 곳에 전달하는 기능이다. 두 번째 압력인장 센서의 굳기를 변화시키기 위해 제어부에서 생성한 전압을 압력인장 센서에 인가하는 기능이다.
구체적으로 제어부(13)는 구동부(13a) 및 정전용량 측정부(13b)를 포함한다. 구동부(13a)는 압력인장 센서의 굳기를 제어한다. 정전용량 측정부(13b)는 압력인장 센서의 센싱을 한다.
구동부(13a)는 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔(10)의 굳기를 제어한다.
정전용량 측정부(13b)는 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 전기연결된다. 정전용량 측정부(13b)는 압력인장 센서의 정전용량을 측정한다. 투명 전기유변 겔(10)은 유연한 재료일 수 있다.
한편, 투명 전기유변 겔(10)은 폴리머(PVC), 가소제(DBA, PC, 등), 전기유변 파티클(100)로 제작된다. 투명 전기유변 겔(10)은 가소화된 폴리머(PVC)에 전기유변 파티클(100)을 혼합하여 굳혀서 제작한다.
다음은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력인장 센서의 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어과정을 설명한다.
도 2 (a)와 같이 정전용량 측정부(13b)는 외력이 가해지지 않는 압력인장 센서(1)의 기준 정전용량을 측정한 다음 압력인장 센서(1)에 압력 또는 인장이 가해질 때의 정전용량을 측정한다. 압력인장 센서(1)에 외부의 압력 또는 인장력이 가해질 때 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 투명 전기유변 겔(10)이 변함에 따라 정전용량 값도 변화(기준 정전용량과 다름)한다. 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 투명 전기유변 겔(10)은 유연함으로 수직방향으로 누를 때 굽혀지고 수평방향을 당길 때 인장 가능하다.
구동부(13a)는 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔(10)의 굳기를 제어한다.
도 2 (b)와 같이 전기장 해제(21) 상태에서는 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)을 통해 투명 전기유변 겔(10)에 전기장이 인가되지 않으므로 투명 전기유변 겔(10) 내부의 전기유변 파티클(100)의 변화가 없다. 전기장 해제(21) 시 투명 전기유변 겔(10)은 부드러운 상태이다.
도 2 (c)와 같이 전기장 인가(22) 시 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전압을 인가하면 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11) 사이에 전기장이 형성된다. 전기장은 한쪽 투명 유연 전극(11)에서 다른 쪽 투명 유연 전극(11) 방향으로 형성된다. 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11) 사이에 전기장이 형성됨에 따라 투명 전기유변 겔(10) 내부의 전기유변 파티클(100)의 물성변화가 일어난다.
구체적으로 투명 전기유변 겔(10)은 전기유변 파티클(100)을 포함하고 있다. 전기유변 파티클(100)들은 겔 상이라 서로 인력이 생겨서 파티클간의 거리가 좁아져서 굳기가 변한다. 투명 전기유변 겔(10)에 분포되어 있던 전기유변 파티클(100)들이 전기장에 의해 정렬되고 이로 인해 투명 전기유변 겔(10)의 굳기가 변하게 된다.
투명 전기유변 겔(10)에 인가되는 전압은 구동부(13a)에서 생성된다. 생성한 전압의 크기에 따라 전기장의 세기도 변화한다. 때문에 전기유변 파티클(100)들이 정렬되는 정도가 변화한다. 구동부(13a)에서 전압 생성을 제어하면 투명 전기유변 겔(10)의 굳기를 제어할 수 있다. 전기장 인가(22) 시 투명 전기유변 겔(10)은 굳은 상태가 된다.
다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력인장 센서를 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력인장 센서(1)는, 투명 전기유변 겔(10), 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11) 및 측면 투명 유연 전극(12)을 포함한다.
구체적으로 투명 전기유변 겔(10)은 내부에 전기유변 파티클(100)이 들어간 PVC 겔 물질이다. 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)은 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 도포되어 층을 이룬다. 측면 투명 유연 전극(12)은 투명 전기유변 겔(10)의 측면에 도포된다. 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 측면 투명 유연 전극(12)은 동일한 투명 유연 전극이다.
투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11) 및 측면 투명 유연 전극(12)은 제어부(13)와 전기연결(23)된다.
다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력인장 센서의 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어과정을 설명한다.
도 4 (a)와 같이 정전용량 측정부(13b)는 외력이 가해지지 않는 압력인장 센서(1)의 기준 정전용량을 측정한 다음 압력인장 센서(1)에 압력 또는 인장이 가해질 때의 정전용량을 측정한다. 압력인장 센서(1)에 외부의 압력 또는 인장력이 가해질 때 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 투명 전기유변 겔(10)이 변함에 따라 정전용량 값도 변화한다.
도 4 (b)와 같이 전기장 인가(22) 시 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전압이 인가된다. 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11) 사이에 전기장이 형성된다. 이로 인해 투명 전기유변 겔(10)에 전기장이 인가된다.
측면 투명 유연 전극(12)과 투명 전기유변 겔(10)은 구동부(13a)에 의해 제어된다. 구동부(13a)는 투명 전기유변 겔(10)의 굳기를 제어할 수 있다.
전기유변 겔(10)에 전기장이 인가되면 투명 전기유변 겔(10) 내부에 존재하는 전기유변 파티클(100)들이 정렬을 하면서 전기유변 파티클(100)들 간에서 발생하는 인력에 의해 투명 전기유변 겔(10)의 굳기가 변화한다. 전기장 인가(22) 시 투명 전기유변 겔(10)은 굳은 상태가 된다.
다음은 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력인장 센서를 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력인장 센서(1)는 투명 전기유변 겔(10) 및 투명 전기유변 겔(10) 위, 아래 면에 에레이 형태로 도포되는 투명 유연 전극(11)을 포함한다.
구체적으로 투명 유연 전극(11)은 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 쌍을 이루도록 어레이 형태로 도포된다. 어레이 형태의 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)은 구동부(13a)와 각각 개별적으로 전기연결(23)되어 제어된다.
다음은 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력인장 센서의 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어과정을 설명한다.
도 6 (a)와 같이 정전용량 측정부(13b)는 외력이 가해지지 않는 압력인장 센서(1)의 기준 정전용량을 측정한 다음 압력인장 센서(1)에 압력 또는 인장이 가해질 때의 정전용량을 측정한다. 기준 정전용량 측정 및 압력인장 센서(1)에 압력 또는 인장이 가해질 때의 정전용량 측정 시 어레이 형태의 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)중 선택적으로 정전용량을 측정할 수 있다.
정전용량을 선택적으로 측정하기 위해 정전용량 측정부(13b)와 어레이 형태의 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11) 사이의 전기연결(23) 부위에 스위칭부가 구비될 수 있다.
압력인장 센서(1)에 외부의 압력 또는 인장력이 가해질 때 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 투명 전기유변 겔(10)이 변함에 따라 정전용량 값도 변화한다.
도 6 (b)와 같이 구동부(13a)의 제어에 의해 선택되는 어느 하나의 쌍을 이루는 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전압을 인가한다. 선택되지 않은 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에는 전압이 인가되지 않는다. 선택된 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)의 전압 인가로 인해 선택된 영역의 투명 전기유변 겔(10)에 전기장이 인가되어 부분적으로 투명 전기유변 겔(10)의 굳기를 제어할 수 있다.
이와 같이 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)이 어레이 형태로 도포될 경우 투명 전기유변 겔(10)의 전기장이 인가되는 구간은 굳어지고, 전기장이 인가되지 않는 구간은 부드러운 상태로 투명 전기유변 겔(10)의 부분적인 굳기 제어가 가능하다.
다음은 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력인장 센서를 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력인장 센서(1)는, 투명 전기유변 겔(10), 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 도포되는 투명 유연 전극(11)을 포함하는 압력인장 센서가 복수의 층으로 구성된다.
복수로 구성되는 압력인장 센서 사이에는 얇은 절연막(14)이 구비될 수 있다.
일례로서, 제3 실시예의 복수의 층을 이루도록 구성되는 압력인장 센서 각 측면에는 제2 실시예와 같이 측면 투명 유연 전극(12)이 구비될 수 있다. 측면 투명 유연 전극(12)은 구동부(13a)와 전기연결(23)된다.
일례로서, 제3 실시예의 복수의 층을 이루도록 구성되는 압력인장 센서 각 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)은 제3 실시예와 같이 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 어레이 형태로 도포될 수 있다. 상, 하 쌍을 이루는 각 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)은 구동부(13a)와 개별적으로 전기연결(23)될 수 있다.
일례로서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력인장 센서(1)는 제1 압력인장 센서(1a) 및 제2 압력인장 센서(1b)로 구성된다(도 7 참조).
제1 압력인장 센서(1a) 및 제2 압력인장 센서(1b)는 위, 아래 2개의 층을 이룬다. 제1 압력인장 센서(1a) 및 제2 압력인장 센서(1b)은 동일하다.
제1 압력인장 센서(1a)는 투명 전기유변 겔(10) 및 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)을 포함한다.
제2 압력인장 센서(1b)는 투명 전기유변 겔(10) 및 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)을 포함한다.
제1 압력인장 센서(1a) 및 제2 압력인장 센서(1b) 사이는 얇은 절연막(14)에 의해 절연될 수 있다.
제1 압력인장 센서(1a)의 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 제2 압력인장 센서(1b)의 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)은 개별적으로 구동부(13a)와 전기연결(23)된다.
다음은 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력인장 센서의 정전용량 측정, 센싱 및 투명 전기유변 겔의 굳기 제어과정을 설명한다.
도 8 (a)와 같이 정전용량 측정부(13b)는 외력이 가해지지 않는 제1 압력인장 센서(1a)와 제2 압력인장 센서(1b)로부터 기준 정전용량을 측정한 다음 제1 압력인장 센서(1a)와 제2 압력인장 센서(1b)에 압력 또는 인장이 가해질 때의 정전용량을 측정한다.
압력인장 센서(1a)와 제2 압력인장 센서(1b)에 외부의 압력 또는 인장력이 가해질 때 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)과 투명 전기유변 겔(10)이 변함에 따라 정전용량 값도 변화한다.
도 8 (b)와 같이 구동부(13a)를 통해 제1 압력인장 센서(1a)에는 전기장을 해제하고, 제2 압력인장 센서(1b)에 전기장을 인가할 수 있다.
이와 같이 제1 압력인장 센서(1a)의 투명 전기유변 겔(10)과 제2 압력인장 센서(1b)의 투명 전기유변 겔(10)을 각각 개별적으로 제어할 수 있다.
제1 압력인장 센서(1a)는 전기장 해제(21) 시 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전압이 인가되지 않기 때문에 투명 전기유변 겔(10) 내부에 존재하는 전기유변 파티클(100)들의 변화가 없다. 전기장 해제(21) 시 제1 압력인장 센서(1a)의 투명 전기유변 겔(10)은 부드러운 상태가 된다.
반대로 제2 압력인장 센서(1b)의 투명 전기유변 겔(10)의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극(11)에 전압 인가 시 투명 전기유변 겔(10) 내부에 존재하는 전기유변 파티클(100)들이 정렬을 하면서 전기유변 파티클(100)들 간에서 발생하는 인력에 의해 투명 전기유변 겔(10)의 굳기가 굳게된다.
구동부(13a)는 제1 압력인장 센서(1a)의 투명 전기유변 겔(10)과 제2 압력인장 센서(1b)의 투명 전기유변 겔(10) 각각의 굳기를 개별적으로 제어할 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예는 투명 유연 전극의 패턴, 크기, 위치에 따라 부분적인 압력 또는 인장력을 센싱할 수 있고, 마찬가지로 패턴화된 투명 유연 전극들중 어떤 부분에 전기장을 생성해주느냐에 따라 부분적인 굳기제어가 가능하다.
이러한 굳기 제어를 통해 사용자는 다양한 물질에 대한 햅틱 정보를 전달 받을 수 있다. 예를 들어 디스플레이에 표시되고 있는 고무의 말랑말랑 느낌이나 바스락거리는 낙엽 같은 느낌을 표현할 수 있다. 또한, 이러한 굳기 제어의 정도가 매우 강해질 수 있다면 딱딱한 물체의 감각까지도 표현 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력인장 센서는 유연 또는 신축성 디바이스 또는 디스플레이에 적용할 수 있는 사용자 인터페이스 장치로 사용할 수 있다. 이때, 사용자는 본 발명의 실시예를 통해 터치 위치와 터치시 발생하는 압력 등과 같은 다양한 정보를 디바이스에 전달할 수 있다(아이폰의 3D터치 개념). 이러한 것이 가능한 이유는 본 발명의 실시예는 매우 투명하며(디스플레이 위에 부착 가능함), 매우 소프트(rollable) 한 특성을 가지며 압력이 인가되었을 때, 투명 전기유변 겔 등과 같은 센싱 물질의 두께가 바뀌면서 정전용량이 바뀌는 특성을 가지고 있기 때문이다. 이러한 압력인장 센서를 어레이 형태로 배치하게 되면 2D 위치(X, Y 축) 또한 측정 가능하기 때문에 결과적으로 터치 위치 및 세기까지 측정 가능하다. 압력인장 센서로부터 획득된 정보는 차세대 롤러블(Rollable) 또는 플렉서블 디바이스(Flexible Device)에 전달되어 사용자와 다양한 인터랙션(Interaction)이 가능할 것으로 예상된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1:압력인장 센서
1a:제1 압력인장 센서
1b:제2 압력인장 센서
10:투명 전기유변 겔
11:투명 유연 전극
12:측면 투명 유연 전극
13:제어부
13a:구동부
13b:정전용량 측정부
14:절연막
21:전기장 해제
22:전기장 인가
23:전기연결
100:전기유변 파티클

Claims (8)

  1. 투명 전기유변 겔; 및
    상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 층을 이루면서 제어부와 전기연결되는 투명 유연 전극;
    을 포함하며,
    상기 투명 전기유변 겔은 전기유변 파티클이 들어간 PVC 겔 물질이고,
    상기 제어부는,
    센싱 및 상기 투명 유연 전극에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어하는 구동부; 및
    정전용량을 측정하는 정전용량 측정부;
    를 포함하고,
    상기 투명 전기유변 겔의 측면에 측면 투명 유연 전극이 구비되며, 상기 측면 투명 유연 전극은 상기 제어부와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전용량 측정부는 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극과 전기연결되어 정전용량을 측정하고,
    상기 구동부는 측면 투명 유연 전극과 전기연결되어 상기 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어하는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극은 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 어레이 형태로 배열되면서 제어부와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력인장 센서는 복수의 층으로 구성되며,
    상기 복수의 층을 이루는 압력인장 센서들 사이에는 절연막이 구비되고,
    상기 복수의 층을 이루는 각 압력인장 센서의 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극은 상기 제어부와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 층을 이루는 각 압력인장 센서의 측면에 측면 투명 유연 전극이 구비되며, 상기 측면 투명 유연 전극은 상기 제어부와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 층을 이루는 각 압력인장 센서의 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 구비되는 투명 유연 전극은 상기 투명 전기유변 겔의 위, 아래 면에 어레이 형태로 배열되면서 제어부와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
  8. 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 7중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 정전용량 측정부에서 측정한 초기 압력인장 센서의 기준 정전용량 값과 압력인장 센서에 압력 또는 인장이 가해질 때 측정 정전용량 값이 다른 경우 상기 구동부는 투명 유연 전극에 전기장을 인가하여 투명 전기유변 겔의 굳기를 제어하는 것을 특징으로 하는 압력인장 센서.
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