KR102383683B1 - 감지 장치 - Google Patents

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KR102383683B1
KR102383683B1 KR1020170126012A KR20170126012A KR102383683B1 KR 102383683 B1 KR102383683 B1 KR 102383683B1 KR 1020170126012 A KR1020170126012 A KR 1020170126012A KR 20170126012 A KR20170126012 A KR 20170126012A KR 102383683 B1 KR102383683 B1 KR 102383683B1
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지칠영
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엘지이노텍 주식회사
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    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
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Abstract

실시 예에 따른 감지 장치는 절연층; 상기 절연층 위에 배치되는 감지 전극부; 및 상기 절연층 위에 상기 전극부를 덮으며 배치되고, 탄소 미세 코일을 포함하는 감지층을 포함하고, 상기 전극부는, 상기 절연층 위에 배치되는 제 1 감지 전극과, 상기 절연층 위에 배치되며, 수직 방향에서 상기 제 1 감지 전극과 적어도 일부가 중첩되는 제 2 감지 전극을 포함한다.

Description

감지 장치{SENSING DEVICE}
본 발명은 감지 장치에 관한 것으로, 특히 탄소 미세 코일(CMC: Carbon Micro Coil)을 이용하여 강우량을 감지할 수 있는 감지 장치에 관한 것이다.
근래에 들어 자동차가 대중화됨에 따라 다양한 계층과 연령대에 걸쳐 자동차의 보급이 급속도로 이루어지고 있으며, 이러한 자동차 산업의 기술적 동향은 엔진 등과 같은 종래의 기계적 관점에서 탈피하여 운전자의 편의를 위한 각 시스템의 전자화 및 지능화로 점차적으로 변모하고 있는 실정이다.
최근에는, 이러한 자동차의 전자화 및 지능화의 일환으로 차량용 와이퍼의 동작을 강우량에 따라 자동적으로 제어하고자 하는 차량용 레인센서에 관한 기술이 개발되어, 우천시 운전자가 와이퍼를 작동시키지 않더라도 상기 차량용 레인센서가 강우량을 감지하여 와이퍼의 동작을 자동으로 제어하도록 하고 있다.
종래의 차량용 레인센서는 자동차의 전면 유리 내부에 발광부와 수광부를 설치하고, 우적(rain drops)에 의한 빛의 굴절율 변화로 인해 발생되는 수광부의 빛의 세기 변화를 이용하여 강우량을 판단하는 광학전도 방식을 주로 사용하였다.
하지만, 종래의 광학전도 방식의 레인센서는 그 구조 및 설치가 복잡하고 부품비용이 고가이기 때문에 생산비용의 상승을 초래한다는 문제점과, 측정면적이 작고 오염물에 의한 영향을 많이 받기 때문에 측정 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 이를 해결하기 위하여 최근에는 자동차의 전면 유리 내측에 설치된 컨덴서의 정전용량 변화를 이용하여 강우량을 감지하는 정전용량식 레인센서가 개발되었으며, 이러한 정전용량식 센서를 이용한 레인센서의 구성 및 센싱 원리는 하기 [문헌1]에 상세히 개시되어 있다.
그러나, 상기 [문헌1]에 개시된 레인센서의 경우에도 차량이 무선 통신지역과 같은 고주파(RF) 환경에 노출되는 경우 상기 외부 고주파에 의해 발생되는 노이즈(이하, '고주파 노이즈'라 함.)의 영향으로 센싱 정밀도가 저하되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 최근에는 [문헌 2]에서와 같이, 복수의 컨덴서를 이용하여 강우량, 고주파 노이즈 및 와이퍼 노이즈를 모두 검출하고 실제 강우량의 산출시 상기 검출된 강우량에서 상기 고주파 노이즈와 와이퍼 노이즈를 제거함으로써, 종래 기술에 따른 정전용량식 차량용 레인센서보다 현저히 안정적이고 정밀하게 강우량을 감지할 수 있는 차량용 레인센서가 개발되고 있다.
그러나, 상기와 같은 정전 용량식 센서는 감도가 낮아 그 활용처가 극히 제한적이며, 고온이나 외부 환경 오염 등에 취약한 문제점이 있다.
[문헌1] 대한민국 등록특허 제10-781744호(2007.12.04. 등록공고)
[문헌2] 대한민국 등록특허 제10-0943401호(2010.02.12. 등록공고)
본 발명에 따른 실시 예에서는, 빗물 감지 감도를 증폭시킬 수 있는 탄소 미세 코일을 포함한 감지 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 빗물 감지 감도를 증폭시킬 수 있는 전극 구조를 가지는 감지 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 절연층 내의 비아 라인을 통해 상층부의 감지 전극을 격자 무늬로 배치하여 전기장(Electric field) 발생 영역을 최대로 증가시킬 수 있는 감지 장치를 제공한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 감지 장치는 절연층; 상기 절연층 위에 배치되는 감지 전극부; 및 상기 절연층 위에 상기 전극부를 덮으며 배치되고, 탄소 미세 코일을 포함하는 감지층을 포함하고, 상기 전극부는, 상기 절연층 위에 배치되는 제 1 감지 전극과, 상기 절연층 위에 배치되며, 수직 방향에서 상기 제 1 감지 전극과 적어도 일부가 중첩되는 제 2 감지 전극을 포함한다.
또한, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 절연층 위에 상기 제 1 감지 전극이 배치된 방향과 교차하는 방향으로 배치된다.
또한, 상기 절연층의 상부 영역은, 상기 감지층이 형성된 감지 영역을 포함하고, 상기 감지 영역은, 적어도 4개의 영역으로 구분되며, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 4개의 영역 중 서로 이웃하지 않는 2개의 영역에 배치되고, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 4개의 영역 중 서로 이웃하지 않는 나머지 2개의 영역에 배치된다.
또한, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 절연층 위에 배치되며, 상기 수직 방향으로 중첩되는 영역을 중심으로 서로 분리된 제 1 및 2 전극 패턴부와, 상기 절연층 내에 배치되며, 상기 제 1 및 2 전극 패턴부를 서로 연결하는 연결 전극부를 포함한다.
또한, 상기 절연층은, 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상면에 상기 제 1 감지 전극, 상기 제 2 감지 전극 및 상기 감지층이 배치되는 제 2 절연층을 포함하고, 상기 연결 전극부는, 상기 제 2 절연층을 관통하며, 일단이 상기 제 1 전극 패턴부와 연결되는 제 1 비아와, 상기 제 2 절연층을 관통하며, 일단이 상기 제 2 전극 패턴부와 연결되는 제 2 비아와, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상기 제 1 비아의 타단 및 상기 제 2 비아의 타단과 연결되는 연결 패턴을 포함한다.
또한, 상기 절연층 위에 배치되고, 상기 감지층의 주위를 둘러싸며 배치되는 격벽부를 더 포함하고, 상기 감지층은, 상기 격벽부 내에 배치되어 상기 제 1 감지 전극과 상기 제 2 감지 전극을 덮는다.
또한, 상기 격벽부는 실리콘을 포함한다.
또한, 상기 격벽부는, 상기 감지층의 측부 방향으로 발생하는 전기장을 반사시키는 금속물질로 형성된다.
또한, 상기 절연층 내에 배치되고, 상기 감지층의 하부 방향으로 형성되는 전기장을 반사시키는 반사부를 더 포함한다.
또한, 상기 절연층은, 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상면에 상기 제 1 감지 전극, 상기 제 2 감지 전극, 상기 격벽부 및 상기 감지층이 배치되는 제 2 절연층을 포함하고, 상기 반사부는, 상기 격벽부의 하부 영역에서 상기 제 2 절연층을 관통하며 배치되고, 상호 일정 간격 이격되는 복수의 비아와, 상기 제 1 절연층의 상면 중 상기 감지층이 배치된 감지 영역과 수직으로 중첩된 영역에 배치되는 반사 패턴을 포함한다.
또한, 상기 반사 패턴의 상면의 면적은, 상기 감지층의 하면의 면적보다 넓다.
또한, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 절연층 위에 제 1 방향으로 배치되는 제 1-1 전극 패턴과, 상기 제 1-1 전극 패턴의 일단에서 제 2 방향으로 절곡되는 제 1-2 전극 패턴을 포함하고, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 절연층 위에 상기 제 1 방향으로 배치되는 제 2-1 전극 패턴과, 상기 제 2-1 전극 패턴의 일단에서 상기 제 2 방향으로 절곡되며, 상기 제 1-2 전극 패턴과 마주보는 제 2-2 전극 패턴을 포함하고, 상기 1-2 전극 패턴의 길이는, 상기 2-2 전극 패턴의 길이와 다르다.
또한, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 절연층 위에 제 1 방향으로 배치되는 제 1 몸체 전극과, 상기 제 1 몸체 전극 상에서 제 2 방향으로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제 1 분기 전극을 포함하고, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 절연층 위에 제 3 방향으로 배치되는 제 2 몸체 전극과, 상기 제 2 몸체 전극 상에서 제 4 방향으로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제 2 분기 전극을 포함하고, 상기 복수의 제 1 분기 전극 각각은, 상기 복수의 제 2 분기 전극들 사이에 배치되고, 상기 복수의 제 2 분기 전극 각각은, 상기 복수의 제 1 분기 전극들 사이에 배치된다.
한편, 실시 예에 따른 감지장치는, 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 위에 제 2 절연층; 상기 제 2 절연층 위에 제 3 절연층; 상기 제 3 절연층 위에 배치되는 감지 전극부; 상기 제 3 절연층 위에 상기 전극부를 덮으며 배치되고, 탄소 미세 코일을 포함하며, 감지 영역을 형성하는 감지층; 상기 제 3 절연층 위에 배치되고, 상기 감지층의 주위를 둘러싸는 제 1 반사부; 상기 제 1 반사부의 하부에 배치되고, 상기 제 2 및 3 절연층을 관통하며 상호 일정 간격 이격되는 복수의 제 1 비아를 포함하는 제 2 반사부; 및 상기 제 1 절연층 위에 배치되고, 상기 제 1 절연층의 상면 중 상기 감지 영역과 수직으로 중첩되는 영역에 배치되는 제 3 반사부를 포함하고, 상기 전극부는, 상기 절연층 위에 배치되는 제 1 감지 전극과, 상기 절연층 위에 상기 제 1 감지 전극과 교차되는 방향으로 배치되며, 수직 방향에서 상기 제 1 감지 전극과 적어도 일부가 중첩되는 제 2 감지 전극을 포함하며, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 제 3 절연층 위에 배치되며, 상기 수직 방향으로 중첩되는 영역을 중심으로 서로 분리된 제 1 및 2 전극 패턴부와, 상기 제 3 절연층을 관통하며, 일단이 상기 제 1 전극 패턴부와 연결되는 제 1 비아와, 상기 제 3 절연층을 관통하며, 일단이 상기 제 2 전극 패턴부와 연결되는 제 2 비아와, 상기 제 2 절연층 위에 배치되며, 상기 제 1 비아의 타단 및 상기 제 2 비아의 타단과 연결되는 연결 패턴을 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 절연층 내의 비아 라인을 통해 복수의 감지 전극을 격자무늬로 배치함으로써, 상기 복수의 감지 전극 사이의 감지 면적에 관계없이 모듈 감지 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따른 감지 장치의 반응 속도를 최적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 감지층의 영역을 복수의 영역으로 구분하고, 상기 구분된 영역 내에 비아 라인을 통한 상호 교차하는 방향으로 상기 복수의 감지 전극을 배치함으로써, 상기 감지층의 감지 면적을 상기 구분된 영역 수만큼 증가시킬 수 있으며, 이에 따른 보다 정확한 감지 정보를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반사층을 이용하여 감지층에서 지향성을 가지는 전기장이 발생하도록 한다. 이에 따라, 감지 장치는 목표 방향으로의 강한 전기장을 발생시켜 감지 감도를 향상시킬 수 있으며 이에 따른 소비전력을 절감할 있다. 또한, 감지 장치는 감지물이 존재하는 목표 방향으로 강한 전기장이 발생하도록 유도할 수 있다. 따라서, 감지장치는 프린지 효과(Fringe effet)에 의한 부유 용량(Stray capacitance, 기생성분)을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 SNR(Signal to Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 감지 장치를 A-A` 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 감지 장치를 B-B` 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 감지 장치의 감지 성능을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 감지 장치의 변형 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 감지 장치를 A-A`라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 도 10의 감지 장치를 B-B` 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명과 비교 예의 발명의 전기장의 형성 범위를 비교하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 감지 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 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.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 비교 예에 따른 감지 장치에 대해 간략히 설명한다.
일반적인 감지 장치는 절연층 위에 복수의 감지 전극이 일정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 상기 감지 전극은 2라인 전극이며, 이는 일반적인 안테나 구조에서 많이 사용하고 있다.
그러나, 상기와 같은 비교 예에 따른 감지 장치는 2개의 감지 전극이 가지는 구조에 의해 감지 전극들 사이에서 발생하는 전계 강도 영역이 극히 제한적이다.
상기 전계 강도는 상기 감지전극을 기준으로 상기 감지층이 배치된 방향과 유전 상수를 가진 상기 절연층 방향으로 발생하는데, 감지물을 감지한다는 점에서 상기 절연층 방향으로 발생하는 전계 감도는 로스(loss)로 작용한다.
또한, 상기 비교 예에 따른 감지 장치는 상기 발생하는 전계 강도 영역이 상기 복수의 감지 영역의 사이 영역에 해당하는 이격 영역 상에서 일자로 발생하게 된다. 이는, 감지물의 관점에서 볼 경우, 한정된 영역에 감지물이 존재해야만 이에 따른 감지 정보를 획득할 수 있다는 것을 의미한다. 이에 따라, 비교 예에 따른 감지 장치는 상기 복수의 감지 전극 사이의 이격 영역에 대한 감지 면적이 모듈 감지 특성에 절대적일 수밖에 없으며, 감지물이 불규칙으로 접근하는 경우에는 감지 장치의 반응 속도가 떨어지는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 절연층 내의 비아 라인을 통해 복수의 감지 전극을 격자무늬로 배치함으로써, 상기 복수의 감지 전극 사이의 감지 면적에 관계없이 모듈 감지 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따른 감지 장치의 반응 속도를 최적으로 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에서는 감지층의 영역을 복수의 영역으로 구분하고, 상기 구분된 영역 내에 비아 라인을 통한 상호 교차하는 방향으로 상기 복수의 감지 전극을 배치함으로써, 상기 감지층의 감지 면적을 상기 구분된 영역 수만큼 증가시킬 수 있으며, 이에 따른 보다 정확한 감지 정보를 획득할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에서는, 반사층을 이용하여 감지층에서 지향성을 가지는 전기장이 발생하도록 한다.
이에 따라, 감지 장치는 목표 방향으로의 강한 전기장을 발생시켜 감지 감도를 향상시킬 수 있으며 이에 따른 소비전력을 절감할 수 있다.
또한, 감지 장치는 감지물이 존재하는 목표 방향으로 강한 전기장이 발생하도록 유도할 있다. 따라서, 감지장치는 프린지 효과(Fringe effet)에 의한 부유 용량(Stray capacitance, 기생성분)을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 SNR(Signal to Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 감지 장치를 A-A` 라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 감지 장치를 B-B` 라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 감지 장치의 감지 성능을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 4을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 감지 장치(100)는 제 1 절연층(111) 및 제 2 절연층(112)을 포함하는 절연층(110), 제 1 감지 전극(120), 제 2 감지 전극(130), 감지층(140), 격벽부(150), 단자(160), 제 1 패드(170), 제 2 패드(180)를 포함한다.
상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 상기 제 1 감지 전극(120), 제 2 감지 전극(130), 감지층(140), 격벽부(150), 단자(160), 제 1 패드(170) 및 상기 제 2 패드(180)가 장착되는 베이스 절연층이다.
이때, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 플렉서블(Flexible)할 수 있다.
이를 위해, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 플라스틱을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 연성 플라스틱을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤(Random)한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또한, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 절연층일 수 있다. 또한, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 절연층일 수 있다. 즉, 상기 절연층을 포함하는 제품은, 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가질 수 있다. 이로 인해, 실시 예에 따른 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)을 포함하는 제품은 다양한 디자인으로 변경 가능할 수 있다.
또한, 상기 제 1 절연층(111) 및 상기 제 2 절연층(112)은 플렉서블한 절연 필름일 수 있다.
상기 제 1 절연층(111)과 제 2 절연층(112)은 적층 구조를 갖는다. 즉, 상기 제 1 절연층(111)이 우선 배치되고, 상기 제 2 절연층(112)은 상기 제 1 절연층(111) 위에 적층된다. 이때, 상기 제 1 절연층(111)과 상기 제 2 절연층(112)의 사이, 다시 말해서, 상기 제 1 절연층(111)의 상면에는 신호 전달을 위한 연결 전극(추후 설명)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 절연층(112) 상에는 상기 제 2 절연층(112)을 관통하는 복수의 비아(추후 설명)가 배치될 수 있다. 상기 복수의 비아는, 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된 감지 전극과 상기 연결 전극을 전기적으로 연결한다.
상기 제 2 절연층(112) 위에는 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)이 배치된다. 상기 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)은 추후 설명할 감지층(140) 내부에 배치된다. 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 감지층(140) 주위로 감지물이 접근함에 따라 발생하는 커패시턴스 값의 변화량을 감지한다.
상기 제 1 감지 전극(120)은 포지티브 극성을 갖는 급전 전극일 수 있고, 상기 제 2 감지 전극(130)은 네거티브 극성을 갖는 급전 전극일 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 제 1 감지 전극(120)이 네거티브 극성을 갖는 급전 전극이고, 상기 제 2 감지 전극(130)이 포지티브 극성을 갖는 급전 전극일 수 있다.
상기 제 1 감지 전극(120)과 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역에 상호 교차되도록 배치된다. 이를 위해, 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역은 적어도 4개의 영역으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 감지 전극(120)은 상기 4개의 영역 중 2개의 영역에 배치되고, 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 4개의 영역 중 나머지 2개의 영역에 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 1 감지 전극(120)이 배치되는 2개의 영역은, 상기 4개의 영역 상에서 서로 이웃하는 영역이 아니다. 또한, 상기 제 2 감지 전극(130)이 배치되는 2개의 영역도 상기 4개의 영역 상에서 서로 이웃하는 영역이 아니다.
다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극(120)이 배치되는 2개의 영역은, 상기 제 2 감지 전극(130)이 배치되는 2개의 영역의 사이에 배치된다.
이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(120)과 제 2 감지 전극(130)이 상기 영역 상에 각각 배치되기 위해서는 상호 교차되어야만 한다.
이때, 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)은 서로 연결되어서는 안된다. 따라서, 상기 제 1 감지 전극(120)과 제 2 감지 전극(130) 중 하나는 상기 제 2 절연층(112) 위에서 각각의 영역에 배치된 전극 패턴이 서로 연결되어 배치되고, 다른 하나는 상기 제 2 절연층(112) 위에서 각각의 영역에 배치된 전극 패턴이 서로 분리된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 제 1 감지 전극(120)이 상기 제 2 절연층(112) 상에서 서로 연결되고, 상기 제 2 감지 전극(130)이 상기 제 2 절연층(112) 상에서 서로 분리된 것으로 하여 설명한다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 제 1 감지 전극(120)이 상기 제 2 절연층(112) 상에서 서로 분리되어 배치되고, 상기 제 2 감지 전극(130)이 상기 제 2 절연층(112) 상에서 서로 연결되어 배치될 수도 있을 것이다.
즉, 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역은 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)로 구분될 수 있다. 이때, 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역은 상기 감지층(140)이 배치되는 영역이며, 이에 따라 상기 감지층(140)이 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)으로 구분되었다고도 할 수 있다.
결론적으로, 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)은, 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역 중 상기 감지층(140)이 배치되는 영역을 의미한다. 또한, 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)은 상기 감지층(140)이 배치되어 감지물을 감지할 수 있는 감지 영역으로 정의될 수 있다. 이에 따라, 상기 감지층(140)이 배치되는 감지 영역은 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)으로 구분되고, 상기 구분된 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4) 상에 상기 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)이 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4) 중에서, 상기 제 1 영역(R1)은 제 4 영역(R4) 및 제 2 영역(R2) 사이에 배치된다. 상기 제 2 영역(R2)은 제 1 영역(R1) 및 제 3 영역(R3) 사이에 배치된다. 상기 제 3 영역(R3)은 제 2 영역(R2) 및 제 4 영역(R4) 사이에 배치된다. 상기 제 4 영역(R4)은 제 1 영역(R1) 및 제 3 영역(R3) 사이에 배치된다.
그리고, 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4) 상에는 상기 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)이 배치된다.
이때, 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)이 상기 영역 상에서 상호 교차되도록 배치하기 위해, 상기 제 1 감지 전극(120)은 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4) 중 서로 이웃하지 않는 2개의 영역 상에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 감지 전극(130)도 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4) 중에서 서로 이웃하지 않는 나머지 2개의 영역 상에 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 감지 전극(120)은 상기 제 1 영역(R1) 및 제 3 영역(R3)에 배치될 수 있다. 그리고, 제 2 감지 전극(130)은 상기 제 2 영역(R2) 및 제 4 영역(R4)으로 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 1 감지 전극(120)은 상기 제 2 절연층(112) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 상기 제 1 감지 전극(120)은 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치되는 제 1-1 전극부, 상기 제 3 영역(R3) 상에 배치되는 제 1-2 전극부 및 상기 제 1-1 전극부와 상기 제 1-2 전극부를 서로 전기적으로 연결하는 제 1 연결 전극부(123)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 연결 전극부(123)는 상기 제 1 감지 전극(120)과 상기 제 2 감지 전극(130)이 상호 교차하는 위치에 배치된다. 즉, 상기 제 1 연결 전극부(123)는 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)이 서로 연결되는 공통 영역에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)이 서로 연결되는 공통 영역은 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역의 중앙 영역일 수 있다.
다시 말해서, 상기 제 1 연결 전극부(123)는 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된다. 즉, 상기 제 1-1 전극부, 상기 제 1-2 전극부, 그리고 상기 제 1 연결 전극부(123)는 모두 동일 평면인 상기 제 2 절연층(112)의 상면에 배치된다.
상기 제 1-1 전극부 및 상기 제 1-2 전극부는 상기 제 2 절연층(112) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 즉, 한정된 영역 내에서 최대의 감지 성능을 확보하기 위해서는 상기 감지 전극의 전극 패턴 간의 간격이 좁으면서 최대한 길게 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 전극 패턴의 길이를 최대로 하기 위해, 상기 제 1-1 전극부 및 상기 제 1-2 전극부가 상기 제 2 절연층(112) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치되도록 한다.
즉, 상기 제 1-1 전극부 및 상기 제 1-2 전극부는 상기 각각의 영역에서 제 1 방향으로 배치되는 제 1-1 전극 패턴(121)과, 상기 제 1-1 전극 패턴(121)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡 배치되는 제 1-2 전극 패턴(122)을 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 방향은, 상기 감지층(140)이 배치되는 영역의 테두리 방향을 의미한다. 이때, 상기 제 1-1 전극 패턴(121)은 일정 곡률을 가지며 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1-1 전극 패턴(121)이 가지는 곡률은 상기 감지층(140)이 가지는 수평 단면 형상에 대응될 수 있다. 즉, 상기 감지층(140)은 원 기둥 형상을 가지며, 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된다. 따라서, 제 1-1 전극 패턴(121)은 상기 감지층(140)의 외면의 형상에 대응되게 원 형상의 곡률을 가지며 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된다. 한편, 상기 감지층(140)이 사각 기둥 형상인 경우, 상기 제 1-1 전극 패턴은 일자 형상을 가질 수 있을 것이며, 상기 감지층(140)이 마름모 형상인 경우, 상기 제 1-1 전극 패턴은 일정 경사각을 가지는 일자 형상을 가질 수 있을 것이다.
상기 제 1-2 전극 패턴(122)은 상기 제 1-1 전극 패턴(121)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡되어 배치된다. 여기에서, 상기 제 2 방향은 대략적으로 상기 제 1 방향의 수직 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 2 방향은 상기 제 1-1전극 패턴(121)의 일단에서 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)를 포함하는 감지 영역의 중앙 영역을 향하는 방향일 수 있다.
그리고, 상기 제 1-1 전극부 및 상기 1-2 전극부는, 상기 제 1-1 전극 패턴(121)과, 상기 제 1-2 전극 패턴(122)을 포함하는 전극 세트가 각각의 영역 내에서 반복적으로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 연결 전극부(123)는 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치된 상기 제 1 감지 전극(120)의 제 1-1 전극부의 일단과, 상기 제 3 영역(R3) 상에 배치된 상기 제 1 감지 전극(120)의 제 1-2 전극부의 일단을 서로 연결한다.
상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 제 2 절연층(112) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 제 2 영역(R2) 상에 배치되는 제 2-1 전극부, 상기 제 4 영역(R4) 상에 배치되는 제 2-2 전극부, 제 2 절연층(112)을 관통하며 상기 제 2-1 전극부의 일단과 연결되는 제 1 비아(V1)와, 상기 제 2 절연층(112)을 관통하며 상기 2-2 전극부의 일단과 연결되는 제 2 비아(V2)와, 상기 제 1 절연층(111) 위에 배치되어 상기 제 1 비아(V1)와 상기 제 2 비아(V2)를 연결하는 제 2 연결 전극부(133)를 포함한다.
이때, 상기 제 2 연결 전극부(133)는 상기 제 1 감지 전극(120)과 상기 제 2 감지 전극(130)이 상호 교차하는 위치에 배치된다. 즉, 상기 제 2 연결 전극부(133)는 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)이 서로 연결되는 공통 영역에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)이 서로 연결되는 공통 영역은 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역의 중앙 영역일 수 있다. 이때, 상기 제 2 연결 전극부(133)는 상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부가 배치된 평면과는 다른 평면 상에 배치된다.
다시 말해서, 상기 제 2 연결 전극부(133)는 상기 제 1 절연층(111) 위에 배치된다. 즉, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부는 상기 제 1 감지 전극(120)과 동일 평면 상에 배치되고, 상기 제 2 연결 전극부(133)는 이와는 다른 평면인 상기 제 1 절연층(111)의 상면에 배치된다.
상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부는 상기 제 2 절연층(112) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 즉, 한정된 영역 내에서 최대의 감지 성능을 확보하기 위해서는 상기 감지 전극의 전극 패턴 간의 간격이 좁으면서 최대한 길게 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 전극 패턴의 길이를 최대로 하기 위해, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부가 상기 제 2 절연층(112) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치되도록 한다.
즉, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부는 상기 각각의 영역에서 제 1 방향으로 배치되는 제 2-1 전극 패턴(131)과, 상기 제 2-1 전극 패턴(131)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡 배치되는 제 2-2 전극 패턴(132)을 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 방향은, 상기 감지층(140)이 배치되는 영역의 테두리 방향을 의미한다. 이때, 상기 제 2-1 전극 패턴(131)은 일정 곡률을 가지며 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 2-1 전극 패턴(131)이 가지는 곡률은 상기 감지층(140)이 가지는 수평 단면 형상에 대응될 수 있다. 즉, 상기 감지층(140)은 원 기둥 형상을 가지며, 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된다. 따라서, 제 2-1 전극 패턴(131)은 상기 감지층(140)의 외면의 형상에 대응되게 원 형상의 곡률을 가지며 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된다. 한편, 상기 감지층(140)이 사각 기둥 형상인 경우, 상기 제 2-1 전극 패턴은 일자 형상을 가질 수 있을 것이며, 상기 감지층(140)이 마름모 형상인 경우, 상기 제 2-1 전극 패턴은 일정 경사각을 가지는 일자 형상을 가질 수 있을 것이다.
상기 제 2-2 전극 패턴(132)은 상기 제 2-1 전극 패턴(221)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡되어 배치된다. 여기에서, 상기 제 2 방향은 대략적으로 상기 제 1 방향의 수직 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 2 방향은 상기 제 2-1 전극 패턴(131)의 일단에서 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)를 포함하는 감지 영역의 중앙 영역을 향하는 방향일 수 있다.
그리고, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 2-2 전극부는, 상기 제 2-1 전극 패턴(131)과, 상기 제 2-2 전극 패턴(132)을 포함하는 전극 세트가 각각의 영역 내에서 반복적으로 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 비아(V1)는 상기 제 2-1 전극부의 일단으로부터 수직 하방으로 상기 제 2 절연층(112)을 관통하며 배치된다. 상기 제 2 비아(V2)는 상기 2-2 전극부의 일단으로부터 수직 하방으로 상기 제 2 절연층(112)을 관통하며 배치된다.
상기 제 1 비아(V1) 및 제 2 비아(V2)는 상기 제 2 절연층(112)을 관통하는 관통 홀(도시하지 않음)의 내부를 전도성 물질로 충진하여 형성할 수 있다.
상기 관통 홀은 기계, 레이저 및 화학 가공 중 어느 하나의 가공 방식에 의해 형성될 수 있다. 상기 관통 홀이 기계 가공에 의해 형성되는 경우에는 밀링(Milling), 드릴(Drill) 및 라우팅(Routing) 등의 방식을 사용할 수 있고, 레이저 가공에 의해 형성되는 경우에는 UV나 CO2 레이저 방식을 사용할 수 있으며, 화학 가공에 의해 형성되는 경우에는 아미노실란, 케톤류 등을 포함하는 약품을 이용하여 상기 절연층(111)을 개방할 수 있다.
한편, 상기 레이저에 의한 가공은 광학 에너지를 표면에 집중시켜 재료의 일부를 녹이고 증발시켜, 원하는 형태를 취하는 절단 방법으로, 컴퓨터 프로그램에 의한 복잡한 형성도 쉽게 가공할 수 있고, 다른 방법으로는 절단하기 어려운 복합 재료도 가공할 수 있다.
또한, 상기 레이저에 의한 가공은 절단 직경이 최소 0.005mm까지 가능하며, 가공 가능한 두께 범위로 넓은 장점이 있다.
상기 레이저 가공 드릴로, YAG(Yttrium Aluminum Garnet)레이저나 CO2 레이저나 자외선(UV) 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. YAG 레이저는 동박층 및 절연층 모두를 가공할 수 있는 레이저이고, CO2 레이저는 절연층만 가공할 수 있는 레이저이다.
상기 관통 홀이 형성되면, 상기 관통 홀 내부를 전도성 물질로 충진하여 상기 제 1 비아(V1) 및 제 2 비아(V2)를 형성한다. 상기 제 1 비아(V1) 및 제 2 비아(V2)를 형성하는 금속 물질은 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni) 및 팔라듐(Pd) 중에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있으며, 상기 전도성 물질 충진은 무전해 도금, 전해 도금, 스크린 인쇄(Screen Printing), 스퍼터링(Sputtering), 증발법(Evaporation), 잉크젯팅 및 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용할 수 있다.
상기 제 2 연결 전극부(133)는 상기 제 1 절연층(111) 위에 배치되며, 그에 따라 일단이 상기 제 1 비아(V1)와 연결되고 타단이 상기 제 2 비아(V2)와 연결된다. 상기 제 2 연결 전극부(133)는 상기 제 1 연결 전극부(123)와 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되는 중첩 영역을 갖는다. 다시 말해서, 상기 감지 장치를 상부에서 바라볼 때, 상기 제 1 연결 전극부(123)의 적어도 일부는 상기 제 2 연결 전극부(133)의 적어도 일부와 교차되는 교차점을 갖는다. 이는, 상기 제 1 감지 전극(120)와 상기 제 2 감지 전극(130)가 상호 교차되도록 배치하면서 상호 전기적으로 연결되지 않도록, 상기 제 1 비아(V1) 및 상기 제 2 비아(V2)를 통해 상기 제 2 연결 전극부(133)를 상기 제 1 연결 전극부(123)와는 서로 다른 평면에 배치하였기 때문이다.
따라서, 상기 제 2 절연층(112) 상에서 상기 제 2 감지 전극(130)를 구성하는 제 2-1 전극부와 상기 2-2 전극부는 서로 분리되어 있다. 그리고, 상기 분리된 제 2-1 전극부와 상기 제 2-2 전극부는, 상기 제 2 절연층(112)을 관통하는 제 1 비아(V1) 및 상기 제 2 비아(V2)와, 상기 제 1 절연층(111) 상에 배치되는 제 2 연결 전극부(133)를 통해 서로 연결된다.
한편, 상기 제 1 감지 전극(120)의 전극 패턴 중 적어도 일부는 상기 제 2 감지 전극(130)의 전극 패턴과 마주보며 배치된다.
다시 말해서, 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치된 제 1-1 전극부의 제 1-2 전극 패턴(122)은 이와 이웃하는 제 2 영역(R2) 상에 배치된 제 2-1 전극부의 제 2-2 전극 패턴(132) 또는 제 4 영역(R4) 상에 배치된 제 2-2 전극부의 제 2-2 전극 패턴(132)과 마주보며 배치된다.
이때, 상기 마주보는 상기 제 1-2 전극 패턴(122)의 길이는 상기 제 2-2 전극 패턴(132)의 길이와 같을 수 있다.
한편, 상기 제 2 절연층(112) 상에는 감지층(140)이 배치된다. 상기 감지층(140)은 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역 중 감지 영역 상에 배치된다. 다시 말해서, 상기 제 2 절연층(112)의 상부 영역 중 상기 감지층(140)이 배치되는 영역이 감지 영역일 수 있다.
또한, 상기 감지층(140)은 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치된 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)를 덮으며 배치된다. 따라서, 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 제 2 절연층(112) 위에 배치되는 상기 감지층(140) 내에 매립될 수 있다.
상기 감지층(140) 내에는 다수의 탄소 미세 코일이 분산되어 있다. 이에 따라, 상기 감지층(140)은 상기 탄소 미세 코일이 가지는 고유의 커패시턴스 값을 가진다. 그리고, 윈드 실드에 접촉하는 감지물에 의해 가해지는 힘이나 유전율 변화에 의해 상기 탄소 미세 코일 간의 거리는 변화한다. 또한, 상기 탄소 미세 코일의 커패시턴스 값은 상기 거리의 변화에 따라 그에 따른 커패시턴스 값의 특성이 변하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 감지층(140)에 의해 변화하는 커패시턴스 값의 변화량을 토대로 상기 감지물을 감지한다.
상기 감지층(140)은 유리 프릿이나 레진 등과 같은 부재 내에 탄소 미세 코일 분말을 혼합하여 형성할 수 있다.
상기 탄소 미세 코일 분말은 직선 모양이 아닌 돼지 꼬리처럼 말려져 있는 탄소 미세 코일을 포함하며, 섬유 소재가 가질 수 없는 독특한 구조를 지닌 비정질 탄소 섬유이다. 또한, 상기 탄소 미세 코일을 원래 코일 길이의 10배 이상의 길이로 늘어나는 초탄력성을 가진다.
상기 탄소 미세 코일의 모폴로지(Morphology)는 3D- 헬리컬(helical)/스파이럴(spiral) 구조를 가지며, 크리스털 구조는 비결정질(amorphous)이다.
다시 말해서, 상기와 같은 탄소 미세 코일은 탄소 섬유를 코일 모양으로 성장시키는 것에 의해 형성되며, 이에 따라 탄소 섬유를 코일 모양으로 성장시킨 형태의 단면 구조를 가진다.
여기에서, 상기 탄소 미세 코일은 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube)와는 다른 성질을 가진다. 즉, 상기 탄소 나노 튜브는, 나노 튜브의 형태를 가지는 육각형의 탄소가 연결된 구조를 가진다.
반면에, 본 발명에서의 탄소 미세 코일은 탄소끼리의 구조 형태가 아닌 촉매를 이용하여 탄소를 마이크로 단위의 코일로 성장시킨 형태를 가진다.
즉, 상기와 같은 탄소 나노 튜브는 원소 자체의 결합의 형태에 따른 도체와 부도체가 되는 특성을 이용해 도체에서 부도체로 임피던스가 변하는 것을 이용해 측정 값을 획득하게 된다.
반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일은, 마이크로단위의 탄소로 제작된 코일의 형태로, 힘이나 유전율 변화에 의해 코일이 늘어나고 수축함에 따라 달라지는 L의 특성 및 각각의 탄소 미세 코일 간의 거리에 의한 C의 특성 등에 의해, 상기 탄소 미세 코일 간의 상호 작용에 따라 임피던스가 변하는 특성을 갖는다.
즉, 탄소 미세 코일 자체는 도체의 성질을 가지지만, 상기 경화제나 에폭시 레진 등은 부도체의 특성을 가진다. 상기와 같은 특성에 의해 탄소 미세 코일은 내부적으로 고유의 커패시턴스 값을 가진다. 또한, 상기 감지 대상물에 의한 힘이나 유전율 변화에 의해 상기 탄소 미세 코일 간의 거리가 변할 경우, 상기 탄소 미세 코일의 커패시턴스 값의 특성은 변하게 된다.
다시 말해서, 상기 탄소 미세 코일은 L-C-R의 특성을 가지며, 이에 따라, 주파수 흡수 특성, 일정 조건 만족 시에 발열 특성, 근접 센싱 특성 및 온도 특성을 가진다. 상기 탄소 미세 코일은 상기 감지층(140) 내에서 다수의 커패시터가 서로 직렬로 연결된 직렬 커패시터 역할을 수행할 수 있다. 또한 이와 다르게, 상기 탄소 미세 코일은 상기 감지층(140) 내에서 다수의 커패시터가 상호 병렬로 연결된 병렬 커패시터 역할을 수행할 수도 있다.
즉, 상기 복수의 감지 영역 상에 구분되어 배치된 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 감지층(140) 내부에서의 커패시턴스 값의 변화 비율을 증가시킨다. 다시 말해서, 비교 예에 따른 감지 전극은 2개의 영역 상에서 일정 간격 이격되어 배치되었다. 그러나, 비교 예에 따른 전극 구조는, 비가 오지 않을 때의 커패시턴스 값과, 비가 올 때의 커패시턴스 값의 차이 값이 상대적으로 낮으며, 이에 따라 세밀한 감지 감도를 확보하는 데에는 어려움이 있었다.
즉, 상기와 같은 2라인의 전극 구조는, 전형적인 안테나 구조로써, 상기 2라인 전극의 전체 파장이 특정 주파수의 1/4 파장과 동기화될 때 EMC(Electro Magenetic Compatibility) 이슈가 발생하게 된다.
또한, 일반적인 감지 장치의 메커니즘은 기본 커패시턴스 값 대비 커패시턴스 변화량의 비율로 변화량을 계측한다. 이때, 감지 감도를 높이기 위해서는, 기본 커패시턴스 값이 낮거나 상기 커패시턴스 변화량이 커야만 한다. 그러나, 상기 2 라인 전극 구조에서는 상기 기본 커패시턴스 값을 낮추거나 커패시턴스 변화량을 크게 하는데에 한계가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 감지 영역을 적어도 4개의 영역으로 구분하고, 그에 따라 상기 제 1 감지 전극(120)과 상기 제 2 감지 전극(130)이 상호 교차되도록 배치함으로써, 동일한 공간상에서 가질 수 있는 감지 면적을 최대로 할 수 있다.
결론적으로, 상기 감지층(140)은 탄소 미세 코일과 같은 전도성 물질을 포함하며, 외부의 물질에 의해 발생하는 자기장, 힘 및 유전율의 변화에 따라 커패시턴스 값이 변화하는 성질을 가진다.
따라서, 상기 감지 장치(100)가 부착되는 자동차의 전면 유리에 장착되는 경우, 상기 전면 유리의 표면에 특정 감지물이 접촉함에 따라 가해지는 힘이나, 상기 특정 물질의 유전율에 의해 상기 탄소 미세 코일들 사이의 거리나, 각각의 탄소 미세 코일의 길이가 변화하게 된다. 따라서, 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 탄소 미세 코일의 변화에 따른 커패시턴스 값의 변화를 감지하게 된다.
한편, 도면상에는 도시하지 않았지만, 상기 감지층(140)은 복수의 영역으로 분리될 수 있다. 바람직하게, 상기 감지층(140)은 상기 제 1 감지 전극(120)을 매립하는 제 1 감지층과, 상기 제 1 감지층과 물리적으로 분리되어 있으며, 그에 따라 상기 제 2 감지 전극(130)을 매립하는 복수의 제 2 감지층으로 구분될 수 있다.
즉, 상기 제 1 감지층은 상기 제 1-1 전극부와 제 1-2 전극부를 공통으로 매립하며 배치될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 제 2 감지층 중 하나는 상기 제 1 감지층과 물리적으로 분리되어 상기 2-1 전극부만을 매립하며 배치될 수 있고, 다른 하나는 상기 제 1 감지층과 물리적으로 분리되어 상기 2-2 전극부만을 매립하며 배치될 수 있다. 이에 대해서는 하기의 변형 예의 도면을 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
이는, 상기 제 1 감지 전극(120)가 가지는 극성과 상기 제 2 감지 전극(130)이 가지는 그성이 서로 다름에 따라 하나의 감지층 내에 상기 2개의 감지 전극을 모두 배치하는 경우, 상호 전극 간의 신호 간섭에 의해 SNR(Signal to Noise Ratio)가 나빠지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 감지 전극(120)을 매립하는 감지층과 상기 제 2 감지 전극(130)을 매립하는 감지층을 서로 물리적으로 분리시킴으로써, 상기 SNR을 향상시킬 수 있다.
상기 제 2 절연층(112) 위에는 상기 감지층(140)을 둘러싸는 격벽부(150)가 배치된다. 상기 격벽부(150)는 상기 감지층(140)이 지정된 감지 영역 상에만 배치될 수 있도록 하면서, 상기 감지층(140)의 평탄도를 맞추기 위해 상기 감지층(140)의 주위를 둘러싼다. 즉, 상기 격벽부(150)는 상기 감지층(140)의 상면의 평탄도를 유지하면서 디스펜싱하기 위한 댐 기능을 할 수 있으며, 이를 위해 실리콘으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 절연층(111)의 하면에는 상기 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)과 연결되는 처리 소자(도시하지 않음)가 배치될 수도 있다. 상기 처리 소자는 상기 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)을 통해 전달되는 감지 신호를 토대로 감지물의 존재나 양을 감지할 수 있다.
즉, 일반적으로 임피던스의 REAL TERM은 저항, POSITIVE IMAGINARY TERM은 인덕턴스, 그리고 NEGATIVE IMAGINARY TERM은 커패시턴스로 이루어지며, 상기 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스의 합산으로 이루어진다.
따라서, 일반적인 저항, 인덕터 및 커패시터와 같이 상기 감지 장치(100)도 상기 감지층(140)에서 발생하는 커패시턴스 값의 변화를 감지하기 위해 한 쌍의 감지 전극(120, 130)이 필요하다. 즉, 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 감지층(140)의 감지 특성을 최적화시키면서, 상기 감지층(140)과 상기 처리 소자 사이를 연결하는 역할을 한다.
여기에서, 상기 전면 유리의 표면에 감지물이 접근하여 특정 힘이 가해지거나, 특정 유전율을 가지는 감지물이 접촉하는 경우, 상기 감지층(140)의 커패시턴스 값은 증가하게 되며, 이에 따라 저항값과 인덕턴스 값은 상기 커패시턴스 값과 반대로 감소하게 된다.
이때, 상기 감지되는 임피던스 값은 상기 저항값, 인덕턴스값 및 커패시턴스 값을 모두 합한 값이 되며, 이에 따라 표면에 가해지는 힘이나 유전율의 정도에 따라 상기 임피던스 값은 선형적으로 감소하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 저항값, 인덕턴스값, 커패시턴스 값 및 이의 합인 임피던스 값 중 어느 하나의 값을 이용하여 상기 감지물의 상태를 감지할 수 있다. 즉, 상기 임피던스는 실수(real)부와 허수(reactace)부로 구성되며, 허수부는 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부 (capacitive)로 구성되는데, 이때 상기 탄소 미세 코일을 포함하는 감지 장치(100)는 상기 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부(capacitive)의 두 가지 특성 변화를 이용하여 감지물의 상태를 측정할 수 있다.
한편, 상기 제 2 절연층(112) 위에는 복수의 단자(160), 제 1 패드(170) 및 제 2 패드(180)가 배치된다.
상기 복수의 단자(160)는 급전 단자 및 접지 단자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 단자(160)는 상기 감지 장치가 장착되는 외부 디바이스와 연결되는 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 제 1 패드(170)는 상기 복수의 단자(160) 중 제 1 급전 단자와 연결되어 상기 제 1 감지 전극(120)에 전원을 공급한다. 또한, 상기 제 2 패드(180)는 상기 복수의 단자(160) 중 제 2 급전 단자와 연결되어 상기 제 2 감지 전극(130)에 전원을 공급한다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 절연층(110) 내에서 비아(V1, V2)를 통해 감지 영역 상에 복수의 감지 전극을 상호 교차되도록 격자무늬로 배치함으로써, 전계 강도 발생 영역이 증가하는 것을 설계 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 감지 장치의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 5 및 6을 참조하면, 감지 장치는 도 1의 감지 장치 대비 격벽부(150) 및 감지층(140)의 구조만이 상이하다.
도 1에서는 상기 격벽부(150)가 상기 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130)을 전체적으로 둘러싸며 배치되었고, 이에 따라 상기 감지층(140)이 상기 하나의 격벽부 내에 배치되었다. 이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(120)을 덮는 감지층과 상기 제 2 전극(130)을 덮는 감지층은 하나의 감지층으로 서로 연결되어 있었다.
반면, 도 5 및 도 6을 참조하면, 변형 예에서의 감지 장치는 상기 제 1 감지 전극(120)이 배치된 영역과, 상기 제 2 감지 전극(130)이 배치된 영역이 상기 격벽부(150)에 의해 구획된다. 즉, 상기 격벽부(150)는 상기 제 1 감지 전극(120)이 배치되는 상기 제 1 영역(R1) 및 제 3 영역(R3)을 하나의 영역으로, 그리고 상기 제 2 감지 전극(130)의 제 2-1 전극부가 배치되는 제 2 영역(R2)을 다른 하나의 영역으로, 그리고 상기 제 2 감지 전극(130)의 상기 제 2-2 전극부가 배치되는 제 4 영역(R4)을 또 다른 하나의 영역으로 구획한다.
이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(120)의 제 1-1 전극부와 제 1-2 전극부가 배치된 영역과, 상기 제 2 감지 전극(130)의 제 2-1 전극부가 배치된 영역과, 상기 제 2 감지 전극(130)의 제 2-2 전극부가 배치된 영역은 상기 격벽부에 의해 분리된다.
그리고, 상기 감지층(140)은 상기 격벽부에 의해 구획된 각각의 영역 내에 배치된다.
따라서, 상기 감지층(140)은 상기 제 1-1 전극부와 제 1-2 전극부가 배치된 영역을 덮는 제 1 감지층(141)과, 상기 제 2 감지 전극의 상기 제 2-1 전극부가 배치된 영역을 덮는 제 2 감지층(142)과, 상기 제 2 감지 전극의 상기 제 2-2 전극부가 배치된 영역을 덮는 제 3 감지층(143)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(120)과 상기 제 2 감지 전극(130)을 덮는 감지층(140)은 상기 격벽부(150)에 의해 상호 물리적으로 분리될 수 있으며, 이에 따라 상호 감지 전극 사이에서 발생하는 신호 간섭을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 감지 장치(200)는 절연층(210), 제 1 감지 전극(220), 제 2 감지 전극(230), 감지층(240), 격벽부(250), 단자(260), 제 1 패드(270), 제 2 패드(280)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 제 2 실시 예의 감지 장치(200)의 구성 중, 도 4 내지 6을 참조하여 상기 본 발명의 제 1 실시 예에서 이미 설명한 부분과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
상기 절연층(210) 위에는 제 1 감지 전극(220) 및 제 2 감지 전극(230)이 배치된다.
상기 제 1 감지 전극(220)과 상기 제 2 감지 전극(230)은 상기 절연층(210)의 상부 영역에 상호 교차되도록 배치된다. 이를 위해, 상기 절연층(210)의 상부의 감지 영역은 8개의 영역으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 감지 전극(220)은 상기 8개의 영역 중 4개의 영역에 배치되고, 상기 제 2 감지 전극(230)은 상기 8개의 영역 중 나머지 4개의 영역에 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 1 감지 전극(220)이 배치되는 4개의 영역은, 상기 8개의 영역 상에서 서로 이웃하는 영역이 아니다. 또한, 상기 제 2 감지 전극(230)이 배치되는 4개의 영역도 상기 8개의 영역 상에서 서로 이웃하는 영역이 아니다.
다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극(220)이 배치되는 4개의 영역은, 상기 제 2 감지 전극(230)이 배치되는 4개의 영역들의 사이에 각각 배치된다.
이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(220)과 제 2 감지 전극(230)이 상기 영역 상에 상호 교차되어 배치된다. 이때, 도 4의 설명에서는 상기 감지 전극들에서 2개의 전극 패턴만이 상호 교차되도록 배치되었지만, 본 발명의 제 2 실시 예에서는 4개의 전극 패턴이 상호 교차되어 배치된다.
즉, 상기 감지 영역은 제 1 내지 8 영역(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8)으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 구분된 제 1 내지 8 영역(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8) 상에 상기 제 1 감지 전극(220) 및 제 2 감지 전극(230)이 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 8 영역(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8) 중에서, 상기 제 1 영역(R1)은 제 8 영역(R8) 및 제 2 영역(R2) 사이에 배치된다. 상기 제 2 영역(R2)은 제 1 영역(R1) 및 제 3 영역(R3) 사이에 배치된다. 상기 제 3 영역(R3)은 제 2 영역(R2) 및 제 4 영역(R4) 사이에 배치된다. 상기 제 4 영역(R4)은 제 1 영역(R1) 및 제 3 영역(R3) 사이에 배치된다. 상기 제 5 영역(R5)은 제 4 영역(R4) 및 제 6 영역(R6) 사이에 배치된다. 상기 제 6 영역(R6)은 제 5 영역(R5) 및 제 7 영역(R7) 사이에 배치된다. 상기 제 7 영역(R7)은 제 6 영역(R6) 및 제 8 영역(R8) 사이에 배치된다. 상기 제 8 영역(R4)은 제 1 영역(R1) 및 제 7 영역(R7) 사이에 배치된다.
이때, 상기 제 1 감지 전극(220) 및 상기 제 2 감지 전극(230)이 상기 영역 상에서 상호 교차되도록 배치하기 위해, 상기 제 1 감지 전극(220)은 상기 제 1 내지 8 영역(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8) 중 서로 이웃하지 않는 4개의 영역 상에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 감지 전극(230)도 제 1 내지 8 영역(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8) 중에서 서로 이웃하지 않는 나머지 4개의 영역 상에 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 감지 전극(220)은 상기 제 1 영역(R1), 제 3 영역(R3), 제 5 영역(R5) 및 제 7 영역(R7) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 제 2 감지 전극(230)은 상기 제 2 영역(R2), 제 4 영역(R4), 제 6 영역(R6) 및 제 8 영역(R8)에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 감지 전극(220)은 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치되는 제 1-1전극부와, 제 3 영역(R3) 상에 배치되는 제 1-2 전극부와, 제 5 영역(R5) 상에 배치되는 제 1-3 전극부와, 제 7 영역(R7) 상에 배치되는 제 1-4 전극부를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 감지 전극(230)은 상기 제 2 영역(R2) 상에 배치되는 제 2-1 전극부와, 제 4 영역(R4) 상에 배치되는 제 2-2 전극부와, 제6 영역(R6) 상에 배치되는 제 2-3 전극부와 제 8 영역 상에 배치되는 제 2-4 전극부를 포하할 수 있다.
이때, 상기 제1-1 전극부, 제 1-2전극부, 제 1-3전극부 및 제1-4전극부는 상기 절연층(210) 상에서 동일 평면 상에 배치되고, 그에 따라 상호 연결되어 있다. 그리고, 상기 제 2-1 전극부, 상기 제 2-2 전극부, 상기 2-3 전극부 및 상기 제 2-4 전극부는 상기 절연층(210) 상에서 상호 분리되어 배치되어 있다.
따라서, 상기 제 2 감지 전극(130)은 상기 제 2-1 전극부와 연결되는 제 1 비아(V1)와, 상기 제 2-2 전극부와 연결되는 제 2 비아(V2)와, 상기 2-3 전극부와 연결되는 제 3 비아(V3)와, 상기 제 2-4 전극부와 연결되는 제 4 비아(V4)를 포함하며, 상기 절연층(210) 내부에는 상기 제 1 비아 내지 4 비아(V1, V2, V3, V4)를 서로 연결하는 연결 전극부(도시하지 않음)가 배치된다.
상기와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에서는 상기 감지 영역을 도 4에서와 같은 4개의 영역이 아닌 8개의 영역으로 구분하였으며, 이에 따른 상기 감지 영역 상에서 발생하는 전계 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 감지 영역은 도면상에서 도시된 영역의 수로 구분되는 것에 한정되지 않고, 상기 구분되는 영역의 수는 더욱 증가할 수 있을 것이다.
또한, 도면상에는 상기 제 1 감지 전극(120)이 배치되는 영역의 수와 상기 제 2 감지 전극(130)이 배치되는 영역의 수가 서로 동일하다고 하였지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 제 1 감지 전극(120) 및 제 2 감지 전극(130) 중 어느 하나의 감지 전극이 다른 감지 전극보다 더 넓은 영역 상에 더 긴 길이를 가지며 배치될 수도 있을 것이다.
도 8는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 8를 참조하면, 감지 장치(300)는 절연층(310), 제 1 감지 전극(320), 제 2 감지 전극(330), 감지층(340), 격벽부(350), 단자(360), 제 1 패드(370), 제 2 패드(380)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 제 3 실시 예의 감지 장치(300)의 구성 중, 도 4 및 도 7을 통해 이미 설명한 부분과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시 예에서의 감지 장치(300)의 구성은 도 4의 감지 장치(100)와 비교하여, 상기 제 1 감지 전극(320) 및 제 2 감지 전극(330)의 형상만이 다르며, 다른 부분은 동일할 수 있다.
따라서, 이하에서는 상기 제 1 감지 전극(320) 및 상기 제 2 감지 전극(330)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 제 1 감지 전극(320)은 상기 절연층(310) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 상기 제 1 감지 전극(320)은 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치되는 제 1-1 전극부, 상기 제 3 영역(R3) 상에 배치되는 제 1-2 전극부 및 상기 제 1-1 전극부와 상기 제 1-2 전극부를 서로 전기적으로 연결하는 연결 전극부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 연결 전극부는 상기 제 1 감지 전극(320)과 상기 제 2 감지 전극(330)이 상호 교차하는 위치에 배치된다. 즉, 상기 연결 전극부는 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)이 서로 연결되는 공통 영역에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)이 서로 연결되는 공통 영역은 상기 절연층(310)의 상부 영역의 중앙 영역일 수 있다.
다시 말해서, 상기 제 1-1 전극부, 상기 제 1-2 전극부, 그리고 상기 연결 전극부는 모두 동일 평면인 상기 절연층(310)의 상면에 배치된다.
상기 제 1-1 전극부 및 상기 제 1-2 전극부는 상기 절연층(310) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 즉, 한정된 영역 내에서 최대의 감지 성능을 확보하기 위해서는 상기 감지 전극의 전극 패턴 간의 간격이 좁으면서 최대한 길게 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 전극 패턴의 길이를 최대로 하기 위해, 상기 제 1-1 전극부 및 상기 제 1-2 전극부가 상기 절연층(310) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치되도록 한다.
즉, 상기 제 1-1 전극부 및 상기 제 1-2 전극부는 상기 각각의 영역에서 제 1 방향으로 배치되는 제 1-1 전극 패턴(321)과, 상기 제 1-1 전극 패턴(321)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡 배치되는 제 1-2 전극 패턴(322)을 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 방향은, 상기 감지층(340)이 배치되는 영역의 테두리 방향을 의미한다. 이때, 상기 제 1-1 전극 패턴(321)은 일정 곡률을 가지며 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1-1 전극 패턴(321)이 가지는 곡률은 상기 감지층(340)이 가지는 수평 단면 형상에 대응될 수 있다.
상기 제 1-2 전극 패턴(322)은 상기 제 1-1 전극 패턴(321)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡되어 배치된다. 여기에서, 상기 제 2 방향은 대략적으로 상기 제 1 방향의 수직 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 2 방향은 상기 제 1-1 전극 패턴(321)의 일단에서 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)를 포함하는 감지 영역의 중앙 영역을 향하는 방향일 수 있다.
그리고, 상기 제 1-1 전극부 및 상기 1-2 전극부는, 상기 제 1-1 전극 패턴(321)과, 상기 제 1-2 전극 패턴(322)을 포함하는 전극 세트가 각각의 영역 내에서 반복적으로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 연결 전극부는 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치된 상기 제 1 감지 전극(320)의 제 1-1 전극부의 일단과, 상기 제 3 영역(R3) 상에 배치된 상기 제 1 감지 전극(320)의 제 1-2 전극부의 일단을 서로 연결한다.
상기 제 2 감지 전극(330)은 상기 절연층(310) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 상기 제 2 감지 전극(330)은 상기 제 2 영역(R2) 상에 배치되는 제 2-1 전극부, 상기 제 4 영역(R4) 상에 배치되는 제 2-2 전극부, 절연층(310)을 관통하며 상기 제 2-1 전극부의 일단과 연결되는 제 1 비아(V1)와, 상기 절연층(310)을 관통하며 상기 2-2 전극부의 일단과 연결되는 제 2 비아(V2)와, 절연층(310) 내부에 배치되어 상기 제 1 비아(V1)와 상기 제 2 비아(V2)를 연결하는 연결 전극부를 포함한다.
상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부는 상기 절연층(310) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치된다. 즉, 한정된 영역 내에서 최대의 감지 성능을 확보하기 위해서는 상기 감지 전극의 전극 패턴 간의 간격이 좁으면서 최대한 길게 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 전극 패턴의 길이를 최대로 하기 위해, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부가 상기 절연층(310) 상에서 적어도 1회 절곡되어 배치되도록 한다.
즉, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 제 2-2 전극부는 상기 각각의 영역에서 제 1 방향으로 배치되는 제 2-1 전극 패턴(331)과, 상기 제 2-1 전극 패턴(331)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡 배치되는 제 2-2 전극 패턴(332)을 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 방향은, 상기 감지층(340)이 배치되는 영역의 테두리 방향을 의미한다. 이때, 상기 제 2-1 전극 패턴(331)은 일정 곡률을 가지며 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 2-1 전극 패턴(131)이 가지는 곡률은 상기 감지층(340)이 가지는 수평 단면 형상에 대응될 수 있다. 즉, 상기 감지층(340)은 원 기둥 형상을 가지며, 상기 절연층(310) 위에 배치된다. 따라서, 제 2-1 전극 패턴(131)은 상기 감지층(140)의 외면의 형상에 대응되게 원 형상의 곡률을 가지며 상기 절연층(310) 위에 배치된다.
상기 제 2-2 전극 패턴(332)은 상기 제 2-1 전극 패턴(321)의 일단에서 제 2 방향으로 절곡되어 배치된다. 여기에서, 상기 제 2 방향은 대략적으로 상기 제 1 방향의 수직 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 2 방향은 상기 제 2-1 전극 패턴(331)의 일단에서 상기 제 1 내지 4 영역(R1, R2, R3, R4)를 포함하는 감지 영역의 중앙 영역을 향하는 방향일 수 있다.
그리고, 상기 제 2-1 전극부 및 상기 2-2 전극부는, 상기 제 2-1 전극 패턴(331)과, 상기 제 2-2 전극 패턴(332)을 포함하는 전극 세트가 각각의 영역 내에서 반복적으로 배치될 수 있다.
한편, 상기 제 1 감지 전극(320)의 전극 패턴 중 적어도 일부는 상기 제 2 감지 전극(330)의 전극 패턴과 마주보며 배치된다.
다시 말해서, 상기 제 1 영역(R1) 상에 배치된 제 1-1 전극부의 제 1-2 전극 패턴(322)은 이와 이웃하는 제 2 영역(R2) 상에 배치된 제 2-1 전극부의 제 2-2 전극 패턴(332) 또는 제 4 영역(R4) 상에 배치된 제 2-2 전극부의 제 2-2 전극 패턴(332)과 마주보며 배치된다.
이때, 상기 마주보는 상기 제 1-2 전극 패턴(322)의 길이는 상기 제 2-2 전극 패턴(332)의 길이와 같을 수 있다.
다시 말해서, 전체 감지 영역 상에서 서로 마주보며 배치되는 상기 제 1-2 전극 패턴(322)의 길이는 상기 제 2-2 전극 패턴(332)의 길이는 서로 다르다. 즉, 상기 제 1-2 전극 패턴(322)과 상기 제 2-2 전극 패턴(332)이 서로 동일한 길이를 가지며 마주보는 경우, 상기 마주보는 길이에 대응하는 크기의 감지 물에 대해서만 상기 감지 전극이 반응할 수 있으며, 이에 따라 극소량 또는 대량의 감지물에 대해서는 반응하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 서로 마주보는 상기 제 1-2 전극 패턴(322)의 길이와 상기 제 2-2 전극 패턴(332)의 길이를 계속하여 변경시킴으로써, 상기 감지물의 크기와 관계없이 모든 감지물에 대해서 정확한 감지 성능을 가지도록 한다.
도 9 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 9을 참조하면, 감지 장치(400)는 절연층(410), 제 1 감지 전극(420), 제 2 감지 전극(430), 감지층(440), 격벽부(450), 단자(460), 제 1 패드(470), 제 2 패드(480)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 제 4 실시 예의 감지 장치(300)의 구성 중, 도 4, 도 7 및 도 8를 통해 이미 설명한 부분과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 제 4 실시 예에서의 감지 장치(400)의 구성은 도 4의 감지 장치(100)와 비교하여, 상기 제 1 감지 전극(420) 및 제 2 감지 전극(430)의 형상만이 다르며, 다른 부분은 동일할 수 있다.
따라서, 이하에서는 상기 제 1 감지 전극(420) 및 상기 제 2 감지 전극(430)에 대해서만 설명하기로 한다.
제 1 감지 전극(420)은 상기 감지 영역 상에서 제 1 방향으로 배열되는 제 1 몸체 전극(421)과, 상기 제 1 몸체 전극(421) 상에서 상기 제 1 방향과 다른 복수의 제 2 방향으로 분기되는 복수의 제 1 분기 전극(422)을 포함한다. 상기 제 1 방향은 상기 감지 영역의 중앙을 가로지르는 방향일 수 있으며, 상기 제 2 방향은 상기 감지 영역의 테두리 방향일 수 있다. 이때, 상기 제 1 감지 전극(420)은 이전 실시 예와는 다르게 상기 감지 영역의 전체 영역에 모두 배치된다.
상기 복수의 제 1 분기 전극(422)은 상기 제 1 몸체 전극(421) 상에서 일정 간격을 두고 분리된다.
제 2 감지 전극(430)은 상기 감지 영역 상에서 제 1 방향으로 배열되는 제 2 몸체 전극(431)과, 상기 제 2 몸체 전극(431) 상에서 상기 제 1 방향과 다른 복수의 제 2 방향으로 분기되는 복수의 제 2 분기 전극(432)을 포함한다. 상기 제 1 방향은 상기 감지 영역의 중앙을 가로지르는 방향일 수 있으며, 상기 제 2 방향은 상기 감지 영역의 테두리 방향일 수 있다. 이때, 상기 제 2 감지 전극(430)은 이전 실시 예와는 다르게 상기 감지 영역의 전체 영역에 모두 배치된다.
그리고, 상기 제 1 몸체 전극(421)과 상기 제 2 몸체 전극(431)은 서로 교차되는 방향으로 배치될 수 있다. 상기 복수의 제 2 분기 전극(432)은 상기 제 2 몸체 전극(431) 상에서 일정 간격을 두고 분리된다.
이때, 상기 복수의 제 1 분기 전극(422)들은 상기 복수의 제 2 분기 전극(432)들과 상호 교대로 배치될 수 있다.
다시 말해서, 하나의 제 2 분기 전극(432)은 상기 복수의 제 1 분기 전극(422) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 하나의 제 1 분기 전극(422)은 상기 복수의 제 2 분기 전극(432) 사이에 배치될 수 있다.
다시 말해서, 상기 복수의 제 1 분기 전극(422)들의 사이에는 일정 공간이 형성되며, 그에 따라 상기 복수의 제 2 분기 전극(432)들은 상기 복수의 제 1 분기 전극(422)들 사이에 형성되는 공간 내에 각각 삽입 배치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 제 4 실시 예에 의하면, 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 이격 공간을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 최적의 감지 성능을 확보할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 감지 장치의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 11는 도 10의 감지 장치를 A-A`라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 12은 도 10의 감지 장치를 B-B` 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 10 내지 도 12을 참조하면, 감지 장치(500)는 절연층(510), 제 1 감지 전극(520), 제 2 감지 전극(530), 감지층(540), 반사부(550)를 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 제 5 실시 예의 감지 장치(300)의 구성 중, 도 4, 도 7, 도 8 및 도 9을 통해 이미 설명한 부분과 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 10에서는 이전 실시 예에서의 감지 장치에서, 상기 반사부(550)의 구성이 추가되었다. 이에 따라, 이하에서는 상기 반사부(550)의 구성에 대해서만 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 반사부(550)는 상기 제 1 감지 전극(120) 및 상기 제 2 감지 전극(530)을 기준으로 발생하는 전기장이 지향성을 갖도록 상기 전기장을 반사시키는 기능을 한하다.
상기 감지 장치는 차량의 전면 유리에 장착되어 상기 전면 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하도록 한다. 이를 위해, 상기 전기장이 상기 감지층(540)의 상부 방향으로만 최대로 형성되도록 해야 감지 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 전기장은 지향성을 갖고 있지 않기 때문에, 상기 감지층(540)의 상부 방향뿐 아니라, 측부 방향 및 하부 방향으로도 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 제 5 실시 예에서는 상기 반사부(550)을 이용하여 상기 전기장을 반사시킴으로써, 상기 전기장이 상기 감지층(540)의 상부 방향으로만 형성되도록 한다.
이를 위해, 상기 반사부(550)은 제 1 반사부(551), 제 2 반사부(552) 및 제 3 반사부(553)를 포함한다.
상기 제 1 반사부(551)는 상기 감지층(540)의 주위를 둘러싸며 배치되고, 그에 따라 상기 감지층(540)의 측부 방향으로 형성되는 전기장을 반사시킨다. 이를 위해, 상기 제 1 반사부(551)는 전파를 반사시킬 수 있는 금속 물질로 형성될 수 있다.
상기 제 2 반사부(552) 및 상기 제 3 반사부(553)는 상기 절연층(510) 내부에 배치되어, 상기 감지층(540)의 하부 방향으로 형성되는 전기장을 반사시킨다.
이를 위해, 상기 절연층(510)은 제 1 절연층(511) 및 제 2 절연층(512)을 포함한다.
그리고, 상기 제 2 절연층(512) 상에는, 상기 제 1 반사부(551)의 하면에서 수직 방향으로 연장되어 상기 제 2 절연층을 관통하는 복수의 제 2 반사부(552)가 형성된다. 이때, 상기 제 2 반사부(552)는 상기 제 2 절연층을 관통하면서 상호 일정 간격 이격되는 복수의 비아를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 절연층(511)의 상면 위에는 제 3 반사부(553)가 형성된다. 상기 제 3 반사부(553)는 상기 복수의 제 2 반사부(552)와 접촉한다. 상기 제 2 반사부(552)는 금속판 형상을 가지며, 그에 따라 상기 감지층(540)의 하부 방향으로 형성되는 전기장을 반사시킨다. 또한, 상기 제 2 반사부(552)는 상기 제 3 반사부(552)를 통해 반사되는 전기장을 상부 방향으로 재반사시키거나, 상기 감지층(540)의 하부 방향으로 형성되는 전기장을 상기 감지층(540)의 상부 방향 또는 상기 제 3 반사부(553)로 반사시킬 수 있다.
상기 제 3 반사부(553)는 상부에 형성된 감지 영역, 다시 말해서 상기 감지층(540)이 형성된 영역의 하부 영역과 수직으로 중첩된다. 다시 말해서, 상기 제 3 반사부(553)는 상기 감지층(540)과 일정 간격 이격된 상기 제 1 절연층(511) 위에 배치된다.
이때, 상기 제 3 반사부(553)는 상기 감지 영역과 수직으로 중첩되는 상기 제 1 절연층(511)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 3 반사부(553)는 상기 감지층(540)에서 발생하는 전기장의 로스가 발생하지 않도록 상기 감지 영역보다 넓은 면적을 가지며 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 3 반사부(553)의 상면의 면적은 상기 감지층(540)의 하면의 면적보다 넓은 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반사부를 이용하여 감지층에서 지향성을 가지는 전기장이 발생하도록 할 수 있다. 이에 따라, 감지 장치는 목표 방향으로의 강한 전기장을 발생시켜 감지 감도를 향상시킬 수 있으며 이에 따른 소비전력을 절감할 있다. 또한, 감지 장치는 감지물이 존재하는 목표 방향으로 강한 전기장이 발생하도록 유도할 수 있다. 따라서, 감지장치는 프린지 효과(Fringe effet)에 의한 부유 용량(Stray capacitance, 기생성분)을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 SNR(Signal to Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
한편, 상기에서는 상기 반사부 중 제 1 반사부(551)가 금속 물질로 형성되어, 상기 감지층(540)의 측부 방향으로 형성되는 전기장을 반사시키도록 하였다. 이에 따라 상기 제 1 반사부(551)는 상기 반사 기능 이외에도 상기 감지층(540)을 형성하기 위한 격벽부의 기능을 할 수 있다.
그러나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 제 1 반사부(551)는 생략될 수 있을 것이다. 즉, 상기 제 1 반사부(551)는 본 발명의 제 1 내지 4 실시 예에서 설명한 격벽부로 대체될 수 있다. 즉, 상기 제 1 반사부(551)는 상기 금속 물질이 아닌 실리콘으로 형성될 수 있으며, 그에 따라 상기 반사 기능이 제외된 디스펜싱 기능만을 할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명과 비교 예의 발명의 전기장의 형성 범위를 비교하기 위한 도면이다.
도 13를 참조하면, 비교 예에 따른 기존의 감지 장치는, 상기와 같은 반사부가 존재하지 않으며, 이에 따라 감지층과 감지 전극에서 형성되는 전기장은 상기 감지층의 상부 방향뿐 아니라 하부 방향으로도 형성되었다.
반면에, 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 감지 장치는 상기와 같은 반사부를 포함함으로써, 상기 감지층의 측부 방향이나 하부 방향으로 형성되는 전기장을 반시키도록 하며, 이에 따라 상기 하부 방향으로 형성되는 전기장을 상쇄시켜, 더 강한 세기의 전기장이 상기 감지층의 상부 방향으로 형성되도록 할 수 있다.
도 15은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 감지 장치를 나타낸 도면이다.
도 15을 참조하면, 감지 장치(600)는 제 1 절연층(611), 제 2 절연층(612), 제 3 절연층(613)을 포함하는 절연층(610), 제 1 감지 전극(620), 제 2 감지 전극(640), 감지층(640) 및 반사부(650)를 포함한다.
본 발명의 제 6 실시 예에 따른 감지 장치는, 도 4에 도시된 감지 장치의 기능과 상기 도 10에 도시된 감지 장치의 기능을 병합한 것이다.
이에 따라, 상기 반사부(650)를 구성하는 제 1 반사부(651)는 이전에 설명한 격벽부일 수 있으며, 실질적으로 반사 기능을 하는 반사부는, 상기 제 2 절연층(612) 및 제 3 절연층(613)을 관통하는 제 2 반사부(652)와, 상기 제 1 절연층(611)의 상면 중 상기 감지 영역과 수직으로 중첩되는 영역에 전체적으로 배치되는 제 3 반사부(653)를 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 절연층 내의 비아 라인을 통해 복수의 감지 전극을 격자무늬로 배치함으로써, 상기 복수의 감지 전극 사이의 감지 면적에 관계없이 모듈 감지 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따른 감지 장치의 반응 속도를 최적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 감지층의 영역을 복수의 영역으로 구분하고, 상기 구분된 영역 내에 비아 라인을 통한 상호 교차하는 방향으로 상기 복수의 감지 전극을 배치함으로써, 상기 감지층의 감지 면적을 상기 구분된 영역 수만큼 증가시킬 수 있으며, 이에 따른 보다 정확한 감지 정보를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반사층을 이용하여 감지층에서 지향성을 가지는 전기장이 발생하도록 한다. 이에 따라, 감지 장치는 목표 방향으로의 강한 전기장을 발생시켜 감지 감도를 향상시킬 수 있으며 이에 따른 소비전력을 절감할 있다. 또한, 감지 장치는 감지물이 존재하는 목표 방향으로 강한 전기장이 발생하도록 유도할 수 있다. 따라서, 감지장치는 프린지 효과(Fringe effet)에 의한 부유 용량(Stray capacitance, 기생성분)을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 SNR(Signal to Noise Ratio)를 개선할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 절연층;
    상기 절연층 위에 배치되는 감지 전극부; 및
    상기 절연층 위에 상기 전극부를 덮으며 배치되고, 탄소 미세 코일을 포함하는 감지층을 포함하고,
    상기 전극부는,
    상기 절연층 위에 배치되는 제 1 감지 전극과,
    상기 절연층 위에 배치되며, 수직 방향에서 상기 제 1 감지 전극과 적어도 일부가 중첩되는 제 2 감지 전극을 포함하고,
    상기 제 2 감지 전극은,
    상기 절연층 위에 배치되며, 상기 제1 감지 전극과 수직 방향으로 중첩되는 영역이 분리된 제 1 및 2 전극 패턴부와,
    상기 절연층 내부에 배치되고, 상기 제 1 및 2 전극 패턴부를 서로 연결하는 연결 전극부를 포함하는
    감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층의 상부 영역은, 상기 감지층이 형성된 감지 영역을 포함하고,
    상기 감지 영역은, 적어도 4개의 영역으로 구분되며,
    상기 제 1 감지 전극은,
    상기 4개의 영역 중 서로 이웃하지 않는 2개의 영역에 배치되고,
    상기 제 2 감지 전극은,
    상기 4개의 영역 중 서로 이웃하지 않는 나머지 2개의 영역에 배치되고,
    상기 제1 및 제2 전극 패턴부는, 상기 절연층 위에 상기 제 1 감지 전극이 배치된 방향과 교차하는 방향으로 배치되는
    감지 장치.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연층은,
    제 1 절연층과,
    상기 제 1 절연층 위에 배치되는 제2 절연층을 포함하고,
    상기 제 1 감지 전극, 상기 제1 전극 패턴부, 상기 제2 전극 패턴부, 및 상기 감지층은 상기 제2 절연층의 상면 위에 배치되고,
    상기 연결 전극부는,
    상기 제 2 절연층을 관통하며, 일단이 상기 제 1 전극 패턴부와 연결되는 제 1 비아와,
    상기 제 2 절연층을 관통하며, 일단이 상기 제 2 전극 패턴부와 연결되는 제 2 비아와,
    상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상기 제 1 비아의 타단 및 상기 제 2 비아의 타단과 연결되는 연결 패턴을 포함하는
    감지 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 절연층 위에 상기 감지층의 주위를 둘러싸며 배치되고, 상기 제 1 감지 전극, 상기 제1 전극 패턴부 및 상기 제2 전극 패턴부를 덮는 격벽부를 포함하는
    감지 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 격벽부는,
    상기 감지층에 의해 형성되는 감지 영역을 상기 제 1 감지 전극이 형성된 제 1 영역과, 상기 제 2 감지 전극의 상기 제 1 전극 패턴부가 배치된 제 2 영역과, 상기 제 2 감지 전극의 상기 제 2 전극 패턴부가 배치된 제 3 영역으로 구획하고,
    상기 감지층은,
    상기 격벽부에 의해 구획된 상기 제 1 영역 내에 배치되는 제 1 감지층과,
    상기 격벽부에 의해 구획된 상기 제 2 영역 내에 배치되는 제 2 감지층과,
    상기 격벽부에 의해 구획된 상기 제 3 영역 내에 배치되는 제 3 감지층을 포함하고,
    상기 제 1 내지 3 감지층은, 상기 격벽부에 의해 상호 물리적으로 분리된
    감지 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 절연층 내에 배치되고, 상기 감지층의 하부 방향으로 형성되는 전기장을 반사시키는 반사부를 포함하고,
    상기 반사부의 상면의 면적은,
    상기 감지층의 하면의 면적보다 넓은
    감지 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 절연층은,
    제 1 절연층과,
    상기 제 1 절연층 위에 배치되며, 상면에 상기 제 1 감지 전극, 상기 제 2 감지 전극, 상기 격벽부 및 상기 감지층이 배치되는 제 2 절연층을 포함하고,
    상기 반사부는,
    상기 격벽부의 하부 영역에서 상기 제 2 절연층을 관통하며 배치되고, 상호 일정 간격 이격되는 복수의 비아와,
    상기 제 1 절연층의 상면 중 상기 감지층이 배치된 감지 영역과 수직으로 중첩된 영역에 배치되는 반사 패턴을 포함하는
    감지 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 감지 전극은,
    상기 절연층 위에 제 1 방향으로 배치되는 제 1-1 전극 패턴과,
    상기 제 1-1 전극 패턴의 일단에서 제 2 방향으로 절곡되는 제 1-2 전극 패턴을 포함하고,
    상기 제 2 감지 전극은,
    상기 절연층 위에 상기 제 1 방향으로 배치되는 제 2-1 전극 패턴과,
    상기 제 2-1 전극 패턴의 일단에서 상기 제 2 방향으로 절곡되며, 상기 제 1-2 전극 패턴과 마주보는 제 2-2 전극 패턴을 포함하고,
    상기 1-2 전극 패턴의 길이는,
    상기 2-2 전극 패턴의 길이와 다른
    감지 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 감지 전극은,
    상기 절연층 위에 제 1 방향으로 배치되는 제 1 몸체 전극과,
    상기 제 1 몸체 전극 상에서 제 2 방향으로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제 1 분기 전극을 포함하고,
    상기 제 2 감지 전극은,
    상기 절연층 위에 제 3 방향으로 배치되는 제 2 몸체 전극과,
    상기 제 2 몸체 전극 상에서 제 4 방향으로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제 2 분기 전극을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 분기 전극 각각은,
    상기 복수의 제 2 분기 전극들 사이에 배치되고,
    상기 복수의 제 2 분기 전극 각각은,
    상기 복수의 제 1 분기 전극들 사이에 배치되는
    감지 장치.
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