KR102090684B1

KR102090684B1 - 다단계 촉각감지 센서

Info

Publication number: KR102090684B1
Application number: KR1020180049848A
Authority: KR
Inventors: 정영도; 임현의; 김성기
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2020-04-23
Also published as: KR20190125709A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 단위 센서가 가로 및 세로 방향으로 반복 배열되어 형성된 다단계 촉각감지 센서로서, 각각의 상기 단위 센서는, 제1 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 상부 전극이 하부 표면에 형성된 상부 기판; 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 하부 전극이 상부 표면에 형성된 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되어 상기 상부 전극과 하부 전극을 이격시키고, 상기 상부 전극과 하부 전극이 교차하는 영역마다 홀이 형성된 스페이서; 및 각각의 상기 홀의 중앙에 위치하며 상기 상부 전극과 하부 전극 사이를 이격시키는 도트;를 포함하고, 복수개의 상기 홀의 폭이 모두 동일하고, 복수개의 상기 도트의 폭이 각기 상이한 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서를 개시한다.

Description

다단계 촉각감지 센서 {Multi-step tactile pressure sensor}

본 발명은 다단계 촉각감지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 간단한 공정으로 제작 시간과 비용을 절감하고 넓은 압력 측정 범위에서 동작할 수 있는 다단계 촉각감지 센서에 관한 것이다.

최근 전자기기의 소형화, 일체화 경향과 웨어러블 디바이스의 발전에 따라 터치패드, 터치 스크린 등 터치 센서를 이용하는 입력수단이 널리 사용되고 있다. 이러한 터치 센서에는 단순히 사용자의 터치를 인식하는 것뿐만 아니라 사용자의 터치 센서를 누르는 압력도 사용자 입력정보로서 측정하기도 한다.

종래의 다단계 촉각감지 센서는 예컨대 도1 및 도2에 도시한 것처럼 상부 전극(1)과 하부 전극(2) 및 그 사이에 개재된 스페이서(3)로 이루어진다. 스페이서(3)에는 일정 간격마다 개구부(홀)(6)가 형성되며 하나의 단위 센서(U) 내에서 홀(6)의 크기는 서로 상이하다. 상부 전극(1)의 상부에는 다수의 범퍼(5)를 구비한 범퍼부(4)가 배치되며, 각각의 범퍼(5)는 스페이서(3)의 각 홀(6)의 위치와 정렬된다.

이 구성에서 외부로부터 압력이 가해지지 않으면 상부 전극(1)과 하부 전극(2)이 서로 접촉하지 않고(OFF 상태) 두 전극(1,2) 사이에 전류가 흐르지 않는다. 그러나 외부에서 압력이 작용하면 압력이 작용하는 영역의 범퍼(5)가 상부 전극(1)을 가압하게 되어 두 전극(1,2)이 접촉하여(ON 상태) 전류가 흐르게 되며, 데이터 스캐닝 방법으로 각 홀에서의 접촉여부를 측정하여 어느 위치에 외력이 작용하였는지 여부를 판단할 수 있다. 이 때 홀(6)의 크기에 따라 두 전극(1,2)이 접촉하도록 하는 압력의 크기가 달라지는데, 하나의 단위 센서(U) 내에 다양한 크기의 홀(6)을 배치하고 어느 크기의 홀(6)에서까지 두 전극(1,2)이 접촉했는지를 판단하여 해당 단위 센서(U)에 가해진 압력의 크기를 측정할 수 있다.

그런데 이러한 종래 다단계 촉각감지 센서의 경우 스페이서(3) 제작시 펀치를 사용하여 수동으로 스페이서(3)에 홀(6)을 형성했다. 최근 3D 프린터로 홀(6)이 형성된 스페이서(3)를 제작할 수 있게 되었지만, 스페이서 내에 형성할 홀(6)의 크기가 제각기 달라서 3D 프린터 헤드의 이동 경로가 매우 복잡하고 제작 시간이 많이 소요되는 문제가 나타났다. 더욱이 3D 프린터로 홀(6)을 형성할 경우 3D 프린터 헤드의 이동에 따른 해상도의 제약(즉, 제조 가능한 홀의 최소 크기에 대한 제한)이 있기 때문에 소정 압력 이상의 힘은 측정할 수 없어 압력의 측정 범위가 제한적이라는 단점이 있다.

특허문헌1: 한국 공개특허 제2017-0020621호 (2017년 2월 23일 공개)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 다단계 촉각감지 센서와 비교할 때 더 간단한 공정으로 제작할 수 있어 제작 시간과 비용을 절감하고 종래에 비해 더 넓은 압력 측정 범위를 갖는 다단계 촉각감지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 단위 센서가 가로 및 세로 방향으로 반복 배열되어 형성된 다단계 촉각감지 센서로서, 각각의 상기 단위 센서는, 제1 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 상부 전극이 하부 표면에 형성된 상부 기판; 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 하부 전극이 상부 표면에 형성된 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되어 상기 상부 전극과 하부 전극을 이격시키고, 상기 상부 전극과 하부 전극이 교차하는 영역마다 홀이 형성된 스페이서; 및 각각의 상기 홀의 중앙에 위치하며 상기 상부 전극과 하부 전극 사이를 이격시키는 도트;를 포함하고, 복수개의 상기 홀의 크기가 모두 동일하며, 복수개의 상기 도트의 폭은 모두 동일하되 높이가 각기 상이한 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서를 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 종래의 다단계 촉각감지 센서와 비교할 때 더 간단한 공정으로 제작할 수 있어 제작 시간과 비용을 절감하고 종래에 비해 더 다양하고 넓은 압력 측정 범위에서 동작할 수 있는 이점이 있다.

도1은 종래 다단계 촉각감지 센서를 설명하기 위한 도면,
도2는 도1의 A-A' 선을 따라 절단했을 때의 스페이서(3)의 평면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서의 분해사시도,
도4는 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서의 단면도,
도5는 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서의 스페이서와 도트의 평면 형상을 설명하기 위한 도면,
도6 내지 도9는 다른 대안적 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서를 설명하기 위한 도면,
도10은 또 다른 대안적 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서를 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서의 분해 사시도이고 도4는 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서의 단면도, 그리고 도5는 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서의 스페이서(30)와 도트(33)의 평면 형상을 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서는 상부 기판(10), 하부 기판(20), 스페이서(30), 및 도트(33)를 포함하며, 선택적으로 범퍼부(40)를 더 포함할 수 있다.

상부 기판(10)은 소정 두께를 갖는 판상형의 부재이다. 일 실시예에서 상부 기판(10)은 전기절연성의 유연(flexible) 부재로 형성될 수 있다. 상부 기판(10)은 기판(10)의 하부 표면에 복수개의 상부 전극(11)을 구비한다. 각각의 상부 전극(11)은 제1 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 스트립(strip)형 전극이고, 이 때 서로 이웃하는 상부 전극(11)들 사이의 간격은 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.

하부 기판(20) 역시 소정 두께를 갖는 판상형의 부재로 형성될 수 있다. 일 실시예에서 하부 기판(20)은 전기절연성의 유연 부재로 형성된다. 하부 기판(20)은 기판(20)의 상부 표면에 복수개의 하부 전극(21)을 구비한다. 각각의 하부 전극(21)은 제2 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 스트립형 전극이고, 이 때 서로 이웃하는 하부 전극(21)들 사이의 간격은 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 상부 전극(11)이 배열된 제1 방향은 하부 전극(21)이 배열된 제2 방향과 교차하는 방향이다. 도면에 도시한 것처럼 상부 전극(11)과 하부 전극(21)은 90도의 교차각을 이룰 수 있지만, 대안적 실시예에서 교차각이 반드시 90도 아니어도 무방하다.

상부 전극(11)과 하부 전극(21)은 외부로부터 힘이 작용하지 않는 동안 서로 이격되어 있어야 하며, 이를 위해 상부 기판(10)과 하부 기판(20) 사이에 스페이서(30)가 개재된다. 스페이서(30)는 전기 절연성의 유연 부재로 형성될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서 상부 전극(11)과 하부 전극(21)이 교차하는 스페이서(30)의 영역마다 관통구인 홀(hole)(31)이 형성되어 있다. 외부에서 힘이 작용하지 않는 경우 상부 전극(11)과 하부 전극(21)은 스페이서(30)에 의해 이격되어 있지만, 외력이 작용하면 이 외력이 작용하는 작용점을 중심으로 일정 거리 내의 홀(31)이 하강하면서 상부 전극(11)과 하부 전극(21)이 접촉하게 된다.

도4와 도5에 도시하였듯이 스페이서(30)에 형성된 홀(31)은 모두 동일한 형상과 크기(폭 또는 너비)를 갖는다. 예컨대 도시한 실시예의 경우 홀(31)의 평면 형상은 모두 정사각형 형태이며 동일한 면적을 가진다. 또한 도시한 실시예에서 각각의 홀(31)의 중앙에 원기둥 형상의 도트(33)가 하나씩 배치된다. 도트(33)는 전기 절연성의 유연 부재로 형성될 수 있다. 일 실시예에서 도트(33)는 스페이서(30)와 동일한 부재일 수도 있고 상이한 부재일 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서 다단계 촉각감지 센서는 복수개의 단위 센서가 가로 및 세로 방향으로 반복 배열되어 형성된다. 예컨대 도5에 도시한 실시예에서, 4개의 홀(31), 즉 가로X세로가 2X2로 구성된 4개의 홀(31)이 모여서 하나의 단위 센서(U)를 형성하며, 이 단위 센서(U)가 가로 및 세로 방향으로 반복 배열되어 있다. 단위 센서(U) 내에 형성되는 각각의 홀(31)을 당업계에서 셀(cell)이라고 부르기도 한다. 도시한 실시예에서는 단위 센서(U)가 4개의 셀로 구성되지만 대안적 실시예에서 단위 센서(U)를 구성하는 셀의 개수가 달라질 수 있음은 물론이다.

일 실시예에서, 단위 센서(U)를 구성하는 각각의 셀(즉, 홀(31)) 내에 배치되는 도트(33)의 크기가 모두 상이할 수 있다. 도5를 참조하면, 스페이서(30)의 단위 센서(U)는 폭(d)이 모두 동일한 4개의 홀(31) 및 각 홀(31)의 중심에 하나씩 배치되고 폭(직경)이 서로 상이한 4개의 도트(33)를 포함할 수 있다. 즉 도5의 실시예에서, 복수개의 홀(31)의 평면은 크기가 동일한 사각형 형상이고, 복수개의 도트(33)의 평면은 크기가 서로 상이한 원 형상을 가진다. 이 때 4개의 도트(33)의 높이는 모두 동일한 것이 바람직하다. 도트(33)의 높이는 스페이서(30)와 동일한 높이일 수도 있고 스페이서(30)의 높이 보다 작을 수도 있다.

한편 일 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서는 외부로부터 받는 압력을 집중시키기 위한 범퍼부(40)를 더 포함할 수 있다. 범퍼부(40)는 상부 기판(10)의 상부에 위치하며, 홀(31)이 위치하는 영역마다 상부 기판(10)을 향해(즉 아래를 향해) 돌출된 범퍼(41)를 구비한다. 일 실시예에서 각 범퍼(41)의 중앙과 각 도트(33)의 중앙이 일치하도록 정렬되는 것이 바람직하다.

범퍼부(40)와 범퍼(41)는 탄성 재질의 부재로 일체형으로 제작될 수도 있고 판상의 범퍼부(40)의 하부 표면에 범퍼(41)가 부착되어 형성될 수도 있다. 도시한 실시예에서 각각의 범퍼(41)는 반구형 또는 부분 구형 형상을 가진다. 대안적으로, 각각의 범퍼(41)는 원기둥이나 다각 기둥 형상을 가질 수도 있다. 바람직하게는 범퍼부(40)에 형성된 모든 범퍼(41)가 동일한 형상과 동일한 크기를 가진다. 그러나 대안적으로, 범퍼(41)의 크기나 형상이 서로간이 상이할 수 있다.

도6 내지 도9는 또 다른 대안적 실시예들에 따른 다단계 촉각감지 센서를 도시하였다.

도6을 참조하면, 스페이서(30)에 형성된 홀(31)은 모두 동일한 형상과 크기를 갖는 사각형 개구부를 가지며, 하나의 단위 센서(U)는 4개의 셀(홀(31))로 구성된다. 각각의 셀에는 사각기둥 형상의 도트(34)가 하나씩 배치된다. 단위 센서(U) 내의 복수개의 도트(34)들의 크기(폭 또는 너비)가 서로 상이하며, 따라서 단위 센서(U)에 가압하는 압력의 차이에 따라 상부 전극과 하부 전극이 접촉하는 셀의 개수가 달라지도록 구성된다.

도7을 참조하면, 스페이서(30)에 형성된 홀(31)은 모두 동일한 형상과 크기를 갖는 사각형 개구부를 가지며 단위 센서(U)는 4개의 셀로 구성된다. 각각의 셀에는 크기가 다른 십자 형상의 도트(35) 또는 십자 형상을 여러개 중첩한 형태의 도트(35)를 형성하여, 가해지는 압력의 차이에 따라 상부 전극과 하부 전극이 접촉하는 셀의 개수가 달라지도록 구성할 수 있다.

도8을 참조하면, 스페이서(30)에 형성된 홀(31)은 모두 동일한 크기를 갖는 사각형 개구부 형상을 가지며 단위 센서(U)는 4개의 셀로 구성된다. 각각의 셀에는 크기가 동일하지만 개수가 서로 상이한 도트의 조합인 도트군(36)이 형성될 수 있고, 이에 따라 압력 차이에 따라 상부 및 하부 전극이 접촉하는 셀의 개수가 달라지도록 구성할 수 있다. 각 도트군(36)은 하나 이상의 도트로 구성될 수 있고, 각 도트의 크기는 동일할 수도 있지만 상이할 수도 있다.

도9를 참조하면, 스페이서(30)에 형성된 홀(31)은 모두 동일한 크기를 갖는 사각형 개구부 형상을 가지며 단위 센서(U)는 4개의 셀로 구성된다. 각각의 셀에는 띠 형상의 하나 이상의 도트(37)가 셀을 가로지르는 형상으로 배치될 수 있다. 이 때 도트(37) 중 적어도 일부는 스페이서(30)와 물리적으로 연결되어 있다. 따라서 대안적 실시예에서, 도트(37)와 스페이서(30)가 일체로 형성될 수도 있다.

이와 같이 구체적 실시 형태에 따르면 홀(31)의 평면의 형상이 원이나 임의의 다각형일 수 있고 각 홀(31) 내에는 도트(34,35,36,37)의 평면의 형상은 원, 사각형, 십자형, 별 형상 등 임의의 다각형 형상을 갖는 도트34,35,36,37)가 하나 이상 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 이 때 하나의 단위 센서(U) 내에서 셀(홀(31))의 형상과 크기(폭 또는 직경)는 모두 동일한 반면 셀의 빈 공간을 채우는 도트(34,35,36,37)의 면적이 각 셀마다 상이하도록 각 셀의 도트(34,35,36,37)의 크기나 형상을 셀마다 서로 상이하도록 구성하여, 외부에서 가해지는 압력에 따라 상부 기판(11)과 하부 기판(21)이 접촉하는 셀의 개수가 달라지도록 구성할 수 있다.

도10은 또 다른 대안적 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 대안적 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서는 상부 기판(10), 하부 기판(20), 스페이서(30), 및 도트(38,39)를 포함하며, 선택적으로 범퍼부(40)를 더 포함하는 점에서 도3 내지 도5의 실시예와 동일 또는 유사한 구성을 가지며, 이 구성요소들에 대해서는 설명을 생략한다.

도3 내지 도5의 실시예와 비교할 때 도10의 대안적 실시예는 도트(38,39)의 폭(또는 직경)(d)이 모두 동일하다. 즉 평면에서 볼 때 모든 홀(31)의 형상과 크기가 동일하고 모든 도트(38,39)의 폭 또는 직경도 동일하다. 그러나 도10과 같이 측면에서 볼 때 각 도트(38,39)의 높이가 서로 상이하다. 즉 하나의 단위 센서(U) 내에서 각 도트(38,39)의 폭 또는 직경이 동일하되 높이가 각기 상이하도록 구성한다. 따라서 예컨대 도10에서 제1 도트(38)의 높이가 제2 도트(39)의 높이보다 낮으므로, 약한 외력이 가해지면 제1 도트(38)가 배치된 홀(31)에서 상부 전극(11)이 하부 전극(21)에 접촉하지만 제2 도트(39)가 배치된 홀(31)에서는 상부 전극(11)이 하부 전극(21)에 접촉하지 않으며, 더 강한 외력이 가해질 때 제2 도트(39)가 배치된 홀(31)에서도 상부 전극(11)과 하부 전극(21)이 접촉하게 된다.

따라서 상술한 대안적 실시예와 같이 스페이서(30)의 모든 홀(31)의 크기를 동일하게 구성하되 도트(38,39)의 높이를 각기 다르게 형성함으로써 다양한 크기의 압력을 측정할 수 있다.

한편 도10의 대안적 실시예에서도 도6 내지 도9의 실시예가 적용될 수 있다. 즉 홀(31)의 평면의 형상이 원이나 임의의 다각형 중 하나일 수 있고 도트(38,39)의 평면의 형상도 원이나 임의의 다각형 중 하나의 형상을 갖도록 구성할 수 있다. 또한 도트(38,39) 중 적어도 일부가 스페이서(30)와 물리적으로 연결될 수도 있음은 물론이다.

이상과 같이 상술한 본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 기술적 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명의 실시예에 따르면 종래 다단계 촉각감지 센서와 비교할 때 더 간단한 공정으로 촉각감지 센서를 제작할 수 있다. 본 발명에서는 스페이서(30) 내의 홀(31)의 크기가 모두 동일하기 때문에 예컨대 촉각감지센서를 3D 프린터로 제작할 경우 프린터 헤드의 이동 경로가 매우 단순해진다. 즉 종래기술과 같이 홀(6)의 크기가 제각기 다른 스페이서(3)를 복잡한 이동 경로를 따라 제작하는 공정에 비해, 본 발명과 같이 홀(31)의 크기가 모두 동일한 스페이서(30)를 단순한 이동 경로를 따라 신속히 형성한 후 크기나 형상이 각기 상이한 도트(33,34,35,36,37,38,39)를 형성하여 제작하는 공정이 전체 공정 복잡도가 더 낮고 시간이 덜 소요되는 이점이 있다.

둘째, 본 발명의 실시예에 따른 다단계 촉각감지 센서는 종래에 비해 더 넓은 압력 측정 범위를 가진다. 도1 및 도2와 같은 종래기술은 스페이서(3)에 형성된 홀(6)의 크기에 따라 압력 측정 범위가 결정되었다. 그러나 3D 프린터로 스페이서(3)를 제작할 경우 프린터 헤드의 이동에 따른 제약으로 인해 개구부(홀) 최소 크기에 한계가 있고 이 한계에 따라 측정가능한 최대 압력 값이 결정된다.

그러나 본 발명의 실시예에 따르면 스페이서(30)의 모든 홀(31)의 크기를 동일하게 하되 각 홀(31) 안에 배치할 도트(33,34,35,36,37.38.39)의 크기(폭 또는 직경)를 각기 다르게 형성하면 되므로 종래와 동일한 3D 프린터를 사용하더라도 종래에 비해 더 작은 크기의 개구부(즉, 홀(31)과 도트 사이의 빈 공간)를 만들 수 있게 되었고, 따라서 종래에 비해 측정가능한 최대 압력 값이 더 높기 때문에 더 넓은 압력 측정 범위에 걸쳐 동작할 수 있다.

셋째, 본 발명의 실시예에 따르면 종래에 비해 센서의 설계 자유도가 훨씬 높아지는 장점이 있다. 본 발명에서는 일단 동일한 크기의 홀(31)을 갖는 스페이서(30)를 제작한 후 구체적 실시 형태나 실시 상황에 적절한 압력 측정 범위를 갖도록 도트(33,34,35,36,37,38,39)의 크기나 형상을 결정하여 촉각감지 센서를 만들 수 있다. 즉 도1이나 도2의 종래기술에서는 서로 상이한 크기의 홀(6)을 갖는 스페이서(3)를 제작하면 그 후 이 촉각감지 센서의 압력 측정 범위가 고정되어 버리지만 본 발명의 실시예에서는 동일한 크기의 홀(31)을 갖는 스페이서(30)를 먼저 제작했더라도 도6 내지 도10에 도시한 것처럼 도트(33,34,35,36,37,38,39)의 크기나 형상을 자유롭게 설계할 수 있으므로 구체적 용도에 따른 압력 측정 범위에 맞게 도트(33,34,35,36,37,38,39)의 크기나 형상을 다양하게 설계하여 촉각감지 센서를 만들 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 상부 기판 11: 상부 전극
20: 하부 기판 21: 하부 전극
30: 스페이서 31: 홀
33,34,35,36,37,38,39: 도트
40: 범퍼부 41: 범퍼

Claims

복수개의 단위 센서가 가로 및 세로 방향으로 반복 배열되어 형성된 다단계 촉각감지 센서로서, 각각의 상기 단위 센서는,
제1 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 상부 전극(11)이 하부 표면에 형성된 상부 기판(10);
상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 하부 전극(21)이 상부 표면에 형성된 하부 기판(20);
상기 상부 기판(10)과 하부 기판(20) 사이에 개재되어 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(21)을 이격시키고, 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(21)이 교차하는 영역마다 홀(31)이 형성된 스페이서(30); 및
각각의 상기 홀(31)의 중앙에 위치하며 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(21) 사이를 이격시키는 도트(33);를 포함하고,
복수개의 상기 홀의 평면 형상과 면적이 모두 동일하고,
각 홀(31)마다 위치하는 각각의 상기 도트는 홀을 가로지르는 띠 형상 또는 십자 형상이 하나 이상 중첩된 형상을 갖되 각 홀(31)마다 상기 띠 형상 또는 십자 형상의 개수가 서로 상이하며,
상기 스페이서와 도트를 형성할 때, 형상과 면적이 동일한 복수개의 홀을 구비한 스페이서를 제작하고 그 후 다단계 촉각감지 센서의 압력 측정 범위에 따라 각 홀에 형성할 상기 띠 형상 또는 십자 형상의 개수를 결정하여 도트를 형성한 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 도트의 높이가 상기 스페이서의 높이 보다 작은 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 1 항에 있어서,
복수개의 상기 홀의 평면 형상이 폭이 동일한 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 1 항에 있어서,
복수개의 상기 홀의 평면 형상이 크기가 동일한 원 또는 다각형 형상인 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 도트의 띠 형상 또는 십자 형상의 양 단부가 상기 스페이서에 물리적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 기판(10)의 상부에 위치하고 상기 홀(31)이 위치하는 영역마다 상기 상부 기판(10)을 향해 돌출된 범퍼(41)를 구비한 범퍼부(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 6 항에 있어서,
복수개의 상기 범퍼의 크기가 모두 동일한 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 6 항에 있어서,
복수개의 상기 범퍼가 반구형 또는 부분 구형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
복수개의 단위 센서가 가로 및 세로 방향으로 반복 배열되어 형성된 다단계 촉각감지 센서로서, 각각의 상기 단위 센서는,
제1 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 상부 전극(11)이 하부 표면에 형성된 상부 기판(10);
상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 서로 나란히 배열된 복수개의 하부 전극(21)이 상부 표면에 형성된 하부 기판(20);
상기 상부 기판(10)과 하부 기판(20) 사이에 개재되어 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(21)을 이격시키고, 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(21)이 교차하는 영역마다 홀(31)이 형성된 스페이서(30); 및
각각의 상기 홀(31)에 위치하며 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(21) 사이를 이격시키는 하나 이상의 도트로 이루어진 도트군(36);를 포함하고,
복수개의 상기 홀의 평면 형상과 면적이 모두 동일하며, 복수개의 상기 도트의 각각의 면적도 모두 동일하되 상기 도트군(36)이 포함하는 도트의 개수가 각각의 상기 홀(31)마다 서로 상이하며,
상기 스페이서와 도트를 형성할 때, 형상과 면적이 동일한 복수개의 홀을 구비한 스페이서를 제작하고 그 후 다단계 촉각감지 센서의 압력 측정 범위에 따라 각 홀의 도트군에 포함할 도트의 개수를 결정하여 도트군을 형성한 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 9 항에 있어서,
상기 도트의 높이가 상기 스페이서의 높이 보다 작은 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 9 항에 있어서,
복수개의 상기 홀의 평면 형상이 폭이 동일한 사각형 형상이고,
복수개의 상기 도트군의 각 도트의 평면 형상이 폭이 서로 상이한 원 형상인 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
제 9 항에 있어서,
상기 상부 기판(10)의 상부에 위치하고 상기 홀(31)이 위치하는 영역마다 상기 상부 기판(10)을 향해 돌출된 범퍼(41)를 구비한 범퍼부(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 촉각감지 센서.
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