KR102264759B1 - 버튼형 압력감지재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버튼형 압력감지재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 압력감지재 단위모듈이 상하 대향되도록 배치되며, 상기 압력감지재 단위모듈 중 하나는, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층; 및 상기 도전층상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층;을 포함하고, 상기 압력감지재 단위모듈 중 다른 하나는, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층;을 포함하며, 상기 압력감지재 단위모듈은 접촉층이 서로 마주보도록 상하로 적층되고, 상기 도전층들 중 어느 하나의 층에 위치하는 도전층은 동일기판상에서 두개의 인접하는 제1도전층과 제2도전층으로 구성되고, 제1도전층 및 제2도전층 중 어느 하나는 전류 인입부와 연결되며, 나머지 하나는 전류 인출부와 연결되고, 제1도전층과 제2도전층은 서로 중첩되는 부분이 존재하지 아니하여 전류 인가시 제1도전층과 제2도전층은 또 다른 층에 위치하는 도전층을 매개로 서로 통전되는 것을 특징으로 하는 버튼형 압력감지재를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 압력감지재의 도전층 중 상층 또는 하층에 전류 인입부와 인출부를 모두 마련함으로써 전류의 입력과 출력의 층을 단일화하였고, 따라서, 기존에는 상층과 하층이 제대로 정합되도록 면밀하게 설계하고 정합과정도 면밀하게 진행하였다면 본 발명은 상층 또는 하층을 구성한 후, 하층 또는 상층은 개별적으로 간단하게 부착하는 형식으로 제작하면 되므로, 제조방법이 크게 단순화하도록 개선되는 효과를 기대할 수 있다.

Description

버튼형 압력감지재{Pressure Sensor shaped to button type}
본 발명은 버튼형 압력감지재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류 인입부와 인출부를 각각 포함하는 도전층이 단일의 평면, 즉 상층 또는 하층 중 어느 하나의 층에 형성된 도전층에 전류 인입부와 인출부가 구성되고, 나머지 층에는 전류 전도층만을 간편하게 부착할 수 있도록 구성되는 바, 제조방법이 간이하게 구현될 수 있는 버튼형 압력감지재를 제공한다.
압력감지재는 여러 종류가 존재하나, 특히 플렉서블하면서도 얇고 넓은 형태를 갖는 압력감지재는 넓은 면에 면접촉하면서 다양한 응용영역에서 압력을 측정할 수 있다.
종래의 압력감지재는 도 1에서 도시된 바와 같이 가로와 세로 형태로 상하 배열된 두개의 도전층이 중첩되는 영역에서 저항 또는 캐패시턴스의 변화를 감지하고 이로부터 압력의 변화를 측정할 수 있고, 다른 지점에서 측정되는 압력과 비교함으로써 압력의 이상유무를 파악할 수 있다.
그러나, 압력감지재를 제조하기 위하여 상하 적층하는 과정은 정밀한 작업이 필요하며, 잘못 적층되면 통전이 원활치 못하고 오류가 발생되어 제품 수율면에서 불리하다.
또한, 위 아래 겹쳐서 제조하게 될경우 도전층의 오버랩(교차) 면적이 일정해야 하는데 어떠한 정렬(align) 방식으로 진행을 해도 오차가 발생하기 쉽고, 오차의 경중에 따라서 제품에 심각한 하자가 발생될 가능성이 있다.
즉, 제품내에 수많은 교차점(수백~수천개)의 면적이 일정하지 않게 되며, 따라서, 제품내 교차점간 또는 제품간 편차가 발생하게 되는 문제점이 존재한다. 이 경우 압력에 대한 전류 신호의 크기가 다르게 측정되고 미리 보정을 하기는 하나, 그로 인한 품질 편차가 발생하는 것은 주지의 사실이다.
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대한민국등록특허 제10-0903300호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 도전층 중 상층 또는 하층에 전류 인입부와 인출부를 모두 마련함으로써 전류의 입력과 출력의 층을 단일화하였고, 따라서, 기존에는 상층과 하층이 제대로 정합되도록 면밀하게 설계하고 정합과정도 면밀하게 진행하였다면 본 발명은 상층 또는 하층을 구성한 후, 하층 또는 상층은 개별적으로 간단하게 부착하는 형식으로 제작하면 되므로, 제조방법이 크게 단순화하도록 개선된 버튼형 압력감지재를 제조하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전극면의 교차점이 압력감지재 제품내 및 제품간 모두 동일하게 되도록 하는 버튼형 압력감지재를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 두 개의 압력감지재 단위모듈이 상하 대향되도록 배치되며, 상기 압력감지재 단위모듈 중 하나는, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층; 및 상기 도전층상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층;을 포함하고, 상기 압력감지재 단위모듈 중 다른 하나는, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층;을 포함하며, 상기 압력감지재 단위모듈은 접촉층이 서로 마주보도록 상하로 적층되고, 상기 도전층들 중 어느 하나의 층에 위치하는 도전층은 동일기판상에서 두개의 인접하는 제1도전층과 제2도전층으로 구성되고, 제1도전층 및 제2도전층 중 어느 하나는 전류 인입부와 연결되며, 나머지 하나는 전류 인출부와 연결되고, 제1도전층과 제2도전층은 서로 중첩되는 부분이 존재하지 아니하여 전류 인가시 제1도전층과 제2도전층은 또 다른 층에 위치하는 도전층을 매개로 서로 통전되는 것을 특징으로 하는 버튼형 압력감지재를 제공한다.
제1도전층 또는 제2도전층은, 제2도전층 또는 제1도전층과 동심을 이루며, 제1도전층 또는 제2도전층은 제2도전층 또는 제1도전층을 둘러싸되, 서로 중첩되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 압력감지재의 도전층 중 상층 또는 하층에 전류 인입부와 인출부를 모두 마련함으로써 전류의 입력과 출력의 층을 단일화하였고, 따라서, 기존에는 상층과 하층이 제대로 정합되도록 면밀하게 설계하고 정합과정도 면밀하게 진행하였다면 본 발명은 상층 또는 하층을 구성한 후, 하층 또는 상층은 개별적으로 간단하게 부착하는 형식으로 제작하면 되므로, 제조방법이 크게 단순화하도록 개선되는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 전극면의 교차점이 압력감지재 제품내 및 제품간 모두 동일하게 되도록 함으로써 제품의 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래의 압력 감지재 및 전류의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버튼형 압력감지재 및 전류의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 버튼형 압력감지재를 제작하는 과정을 나타내는 모식도이다.
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.
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.
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.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 버튼형 압력감지재(100)에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 압력 감지재 및 전류의 흐름을 나타내는 모식도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버튼형 압력감지재 및 전류의 흐름을 나타내는 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 버튼형 압력감지재를 제작하는 과정을 나타내는 모식도이다.
본 발명의 버튼형 압력감지재(100)는 두 개의 압력감지재 단위모듈이 상하 대향되도록 배치되며, 상기 압력감지재 단위모듈 중 제1단위모듈(120)은, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층(160); 및 상기 도전층(160)상에 형성되어 감지부로 작용하는 접촉층(150);
을 포함하고, 상기 압력감지재 단위모듈 중 제2단위모듈(110)은, 기판; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층(160);을 포함하며, 상기 압력감지재 단위모듈은 접촉층(150)이 서로 마주보도록 상하로 적층되고, 상기 도전층(160)들 중 어느 하나의 층에 위치하는 도전층(160)은 동일기판상에서 두개의 인접하는 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)으로 구성되고, 제1도전층(160)(130) 및 제2도전층(160)(180) 중 어느 하나는 전류 인입부(170)와 연결되며, 나머지 하나는 전류 인출부(140)와 연결되고, 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)은 서로 중첩되는 부분이 존재하지 아니하여 전류 인가시 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)은 또 다른 층에 위치하는 도전층(160)을 매개로 서로 통전되도록 구성된다.
제1도전층(160)(130) 또는 제2도전층(160)(180)은, 제2도전층(160)(180) 또는 제1도전층(160)(130)과 동심을 이루며, 제1도전층(160)(130) 또는 제2도전층(160)(180)은 제2도전층(160)(180) 또는 제1도전층(160)(130)을 둘러싸되, 서로 중첩되지 않도록 할 수 있다.
상기 중첩되지 않도록 한다는 것은 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)이 간극을 이루되, 서로 단락되지 않도록 구성된다는 의미이다.
여기서 접촉층(150)은 압력이 가해질 때 다소간의 수축이 가능해지는 재질로서, 폴리머에 탄소가 분산되어 제조되는 탄소층을 예로 들 수 있다. 그러나, 접촉층(150)이 탄소층으로 제한되는 것은 아니다.
여기서, 상층과 하층은 각각 기판, 도전층(160), 접촉층(150)으로 구성될 수 있으나, 접촉층(150)은 상층과 하층 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고, 이 경우 상층과 하층이 접촉층(150)을 공유하고 있는 것과 같은 형태가 된다.
도전층(160)은 전도층으로 작용하며, 접촉층(150)은 절연층의 성격이 더 강하다. 접촉층(150)은 압력이 가해질 때의 저항 또는 캐패시턴스의 변화가 감지되도록 하는 역할의 비중이 크다.
하나의 압력감지재 단위모듈에 구성된 도전층(160)이 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)으로 구성되는 경우에는 나머지 하나의 압력감지재 단위모듈에 구성된 도전층(160)은 이와 같이 구분되지 않고, 단일체로 구성된다. 압력감지재 단위모듈이 중첩될 때에는 단일체로 구성된 도전층(160)은 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180) 사이에 형성되는 간극을 모두 덮을 수 있도록 중첩되어야 한다. 그래야 통전의 사각지대가 없게 된다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 도전층(160)은 일 실시예로서, 각각 폭이 동일한 띠 형태의 상하 도전층(160)이 교차하여 구성되며, 교차된 면적에서 압력이 작용하거나 압력의 변화가 일어나면 이를 감지하여 압력을 측정할 수 있다. 이는 통상의 압력감지재를 나타낸 것이다. 여기서, 전류의 흐름은 하나의 도전층(160)으로부터 인입되는 전류 중 일부가 다른 하나의 도전층(160)을 통해 인출되도록 흐름이 형성된다. 이로부터 압력의 변화가 측정될 수 있다. 즉, 상부 도전층(160)으로부터 하부 도전층(160)으로, 또는 하부 도전층(160)으로부터 상부 도전층(160)으로 전류가 흐르도록 구성된다. 결국 전류의 인입과 인출은 서로 다른 층의 도전층(160)으로 진행되는 것이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면 압력감지재 단위모듈 중 하나의 도전층(160)은 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)으로 구성되며, 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)은 동심원을 이루도록 하면서, 서로 단락되지 않도록 형상화되었다. 여기서 제1도전층(160)(130)은 제2도전층(160)(180) 주변 대부분을 둘러싸는 형태로 구성되며, 제1도전층(160)(130)은 그 외주면 중 한 부분으로 전류가 인출되도록 전류 인출부(140)가 구성되고, 제2도전층(160)(180)은 그 외주면 중 제1도전층(160)(130)과 멀어지는 방향으로 전류 인입부(170)가 구성된다. 전류 인출부(140)와 전류 인입부(170)는 서로 대체되어도 무방하다.
하나의 압력감지재 단위모듈만으로는 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)을 관통할 수 없는데, 이는 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)간에 단락되는 부분없이 완전히 분리되어 있기 때문이다.
이 경우, 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)의 간극을 이격된 상태에서 가교시키도록 또 다른 압력감지재 단위모듈이 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)이 포함된 압력감지재 단위모듈에 적층된다. 전술한 바와 같이, 적층된 압력감지재 단위모듈의 도전층(160)은 제1도전층(160)(130)과 제2도전층(160)(180)으로 구분되지 않고, 단일체로 구성되며, 간극을 가교시켜 통전이 가능하도록 한다. 통전되는 경로를 도 2에 나타내었다.
이와 같이 구성할 경우, 도 2와 같은 예시적인 형태의 압력감지재 단위모듈을 복수로 구성하고, 각 압력감지재 단위모듈에 또 다른 압력감지재 단위모듈을 기계적으로 적층시키기만 하면 되며, 종래에서와 같이 압력감지재를 구성하기 위하여 적층하는 과정에서 기울어야 하는 주의 수준이 낮아지고, 오류도 낮아지는 장점이 존재한다.
도전층(160)은 전극으로 사용되어 접촉층(150)과 도전층(160)의 접촉에 의하여 발생되는 압력을 감지하되, 압력의 감지는 전극간(도전층(160)간)의 이격거리의 변동에 따른 저항 및 커패시턴스의 변화를 측정함으로써 가능해진다. 이는 전술한 바와 같이 압력 발생시 접촉층(150)이 탄성에 의하여 변형됨으로써 가능해진다.
한편, 위 간극의 간격은 실험적으로 정해질 수 있다. 만일 간격이 지나치게 좁은 경우, 압력 발생 지점이 두개의 압력감지영역에 걸칠 수 있으며, 이 경우에는 압력측정에 혼동이 발생될 수 있으므로, 어느 정도 간격이 형성되는 것이 좋다.
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.
100 : 버튼형 압력감지재 110 : 제2단위모듈
120 : 제1단위모듈 130 : 제1도전층
140 : 전류 인출부 150 : 도전층
160 : 접촉층 170 : 전류 인입부
180 : 제2도전층

Claims (2)

  1. 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; 상기 기판상에 형성되어 전극으로 작용하는 도전층;
    을 포함하며,
    상기 압력감지재 단위모듈은 접촉층이 서로 마주보도록 상하로 적층되고,
    상기 도전층들 중 어느 하나의 층에 위치하는 도전층은 동일기판상에서 두개의 인접하는 제1도전층과 제2도전층으로 구성되고, 제1도전층 및 제2도전층 중 어느 하나는 전류 인입부와 연결되며, 나머지 하나는 전류 인출부와 연결되고, 제1도전층과 제2도전층은 서로 중첩되는 부분이 존재하지 아니하여 전류 인가시 제1도전층과 제2도전층은 또 다른 층에 위치하는 도전층을 매개로 서로 통전되는 것을 특징으로 하는 버튼형 압력감지재.
  2. 제1항에 있어서,
    제1도전층 또는 제2도전층은, 제2도전층 또는 제1도전층과 동심을 이루며, 제1도전층 또는 제2도전층은 제2도전층 또는 제1도전층을 둘러싸되, 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 버튼형 압력감지재.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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