KR20150137208A

KR20150137208A - Tactile sensor

Info

Publication number: KR20150137208A
Application number: KR1020140064539A
Authority: KR
Inventors: 이승백; 최은석
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-12-09
Also published as: KR101594673B1

Abstract

Provided is a tactile sensor. The tactile sensor comprises a substrate and a spacer layer disposed on the substrate having an opening. A plurality of conductive wires are disposed between the substrate and the spacer layer, wherein the conductive wires are exposed within the opening and disposed at different distances from the center of the opening. An elastic cover part covering the opening is disposed on the spacer layer. A conductive pattern is disposed on the bottom surface of the elastic cover part.

Description

Tactile sensor

본 발명은 트랜스듀서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉각 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a transducer, and more particularly, to a tactile sensor.

촉각 센서는 접촉을 통해 주변환경의 정보, 예를 들어, 접촉압력, 진동, 표면의 거칠기, 온도변화 등을 감지할 수 있는 센서를 의미한다. 이러한 촉각센서는 각종 의료진단 및 수술, 의수용 감각센서 등에 사용될 뿐 아니라 향후 가상환경 구현기술에도 사용될 것으로 전망되고 있다. The tactile sensor means a sensor capable of sensing information of the surrounding environment through contact, for example, contact pressure, vibration, surface roughness, temperature change, and the like. Such a tactile sensor is expected to be used not only for various medical diagnosis and surgery, but also for realizing virtual environments in the future.

그러나, 현재까지 개발된 촉각센서들은 단순히 전체적인 접촉압력이나 전단력을 측정하는 정도이다. 미국 공개특허 제2009-0320611호는 촉각 센서를 제시하고 있다. 그러나, 여전히 AD 컨버터를 사용하여야 디지털 신호를 얻을 수 있는 것으로 보인다.However, the tactile sensors developed so far simply measure the overall contact pressure or shear force. US Patent Publication No. 2009-0320611 proposes a tactile sensor. However, it is still possible to obtain a digital signal by using an AD converter.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 디지털 신호를 발생시키는 촉각 센서를 제시하는 것이다.Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a tactile sensor for generating a digital signal.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 촉각 센서의 일 실시예를 제공한다. 상기 촉각 센서는 기판과 상기 기판 상에 배치되고 개구부를 구비하는 스페이서층을 구비한다. 상기 기판과 상기 스페이서층 사이에, 상기 개구부 내에 노출되고 상기 개구부의 중심으로부터 다른 거리에 배치된 다수 개의 도전성 라인들이 배치된다. 상기 스페이서층 상에 상기 개구부를 덮는 탄성 덮개부가 배치된다. 상기 탄성 덮개부의 하부면 상에 도전성 패턴이 배치된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a tactile sensor comprising: The tactile sensor includes a substrate and a spacer layer disposed on the substrate and having an opening. A plurality of conductive lines disposed in the opening and disposed at different distances from the center of the opening are disposed between the substrate and the spacer layer. An elastic lid portion covering the opening portion is disposed on the spacer layer. A conductive pattern is disposed on the lower surface of the elastic lid.

상기 각 도전성 라인은 저항체를 구비할 수 있다. 상기 저항체는 상기 도전성 패턴의 저항에 비해 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 나아가, 상기 저항체는 상기 도전성 패턴과 상기 각 도전성 라인 사이의 접촉 저항에 비해 클 수 있다. 상기 저항체는 상기 도전성 패턴과 상기 각 도전성 라인 사이의 접촉 저항에 비해 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다.Each of the conductive lines may include a resistor. The resistor may have a resistance of 100 times to 1 x 10 ⁷ times the resistance of the conductive pattern. Furthermore, the resistor may be larger than the contact resistance between the conductive pattern and each of the conductive lines. The resistor may have a resistance of 100 times to 1 x 10 ⁷ times the contact resistance between the conductive pattern and each conductive line.

상기 도전성 라인들은 상기 개구부의 중심으로부터 일 방향으로 배치될 수 있다. 이와는 달리, 상기 도전성 라인들은 상기 개구부의 중심으로부터 양 방향으로 배치되되, 각 도전성 라인이 상기 개구부의 중심으로부터 이격된 거리는 서로 다를 수 있다.The conductive lines may be arranged in one direction from the center of the opening. Alternatively, the conductive lines may be arranged in both directions from the center of the opening, wherein the distance that the conductive lines are spaced apart from the center of the opening may be different.

상기 개구부 내의 서로 다른 제1 영역과 제2 영역에서, 상기 도전성 라인의 폭과 상기 도전성 라인들 사이의 간격 중 적어도 하나는 서로 다르게 형성될 수 있다.At least one of the width of the conductive line and the interval between the conductive lines may be formed differently in different first and second regions within the opening.

상기 탄성 덮개부의 상부면 상에 탄성 패턴이 배치될 수 있다. 상기 탄성 패턴의 영률(Young's modulus)은 상기 탄성 덮개부의 영률에 비해 클 수 있다.An elastic pattern may be disposed on the upper surface of the elastic lid. The Young's modulus of the elastic pattern may be larger than the Young's modulus of the elastic cover.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 촉각 센서의 다른 실시예를 제공한다. 상기 촉각 센서는 기판과 상기 기판 상에 배치되고 개구부를 구비하는 스페이서층을 구비한다. 상기 기판과 상기 스페이서층 사이에, 상기 개구부 내에 노출되고 상기 개구부의 중심선으로부터 다른 거리에 서로 평행하게 다수 개의 저항체들이 배치된다. 상기 스페이서층 상에 상기 개구부를 덮는 탄성 덮개부가 배치된다. 상기 탄성 덮개부의 하부면 상에 서로 이격된 접지 도전성 패턴과 전원 도전성 패턴이 배치된다. 상기 저항체는 상기 도전성 패턴들과 상기 저항체 사이의 접촉 저항에 비해 큰 저항을 가질 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a tactile sensor comprising: The tactile sensor includes a substrate and a spacer layer disposed on the substrate and having an opening. Between the substrate and the spacer layer, a plurality of resistors are disposed in parallel to each other at a distance from the center line of the opening and exposed in the opening. An elastic lid portion covering the opening portion is disposed on the spacer layer. A ground conductive pattern and a power conductive pattern are spaced apart from each other on the lower surface of the elastic lid. The resistor may have a resistance greater than a contact resistance between the conductive patterns and the resistor.

상기 저항체들은 상기 개구부의 중심으로부터 일 방향으로 배치될 수 있다. 이와는 달리, 상기 저항체들은 상기 개구부의 중심으로부터 양 방향으로 배치되되, 각 저항체가 상기 개구부의 중심으로부터 이격된 거리는 서로 다를 수 있다.The resistors may be arranged in one direction from the center of the opening. Alternatively, the resistors may be arranged in both directions from the center of the opening, and the distance that the resistors are spaced apart from the center of the opening may be different.

상기 개구부 내의 서로 다른 제1 영역과 제2 영역에서, 상기 저항체의 폭과 상기 저항체들 사이의 간격 중 적어도 하나는 서로 다를 수 있다.At least one of the width of the resistor and the interval between the resistors may be different in different first and second regions in the opening.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 촉각 센서의 다른 실시예를 제공한다. 상기 촉각 센서는 기판과 상기 기판 상에 배치되고 개구부를 구비하는 스페이서층을 구비한다. 상기 기판과 상기 스페이서층 사이에, 상기 개구부 내에 노출되고 상기 개구부의 중심선에 접지 도전성 라인이 배치된다. 상기 기판과 상기 스페이서층 사이에, 상기 개구부 내에 노출되고 상기 접지 도전성 라인으로부터 다른 거리에 평행한 다수 개의 전원 도전성 라인들이 배치된다. 상기 스페이서층 상에 상기 개구부를 덮는 탄성 덮개부가 배치된다. 상기 탄성 덮개부의 하부면 상에 도전성 패턴이 배치된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a tactile sensor comprising: The tactile sensor includes a substrate and a spacer layer disposed on the substrate and having an opening. Between the substrate and the spacer layer, a ground conductive line is disposed within the opening and at the center line of the opening. A plurality of power supply conductive lines are disposed between the substrate and the spacer layer, the plurality of power supply conductive lines being exposed in the openings and parallel to another distance from the ground conductive lines. An elastic lid portion covering the opening portion is disposed on the spacer layer. A conductive pattern is disposed on the lower surface of the elastic lid.

상기 접지 도전성 라인 또는 각 전원 도전성 라인들은 상기 스페이서층에 의해 덮힌 저항체를 구비할 수 있다. 상기 저항체는 상기 도전성 패턴과 상기 도전성 라인들 사이의 접촉 저항에 비해 클 수 있다.The ground conductive lines or each of the power supply conductive lines may comprise a resistor covered by the spacer layer. The resistor may be larger than the contact resistance between the conductive pattern and the conductive lines.

상기 전원 도전성 라인들은 상기 개구부의 중심으로부터 일 방향으로 배치될 수 있다. 이와는 달리, 상기 전원 도전성 라인들은 상기 개구부의 중심으로부터 양 방향으로 배치되되, 각 전원 도전성 라인이 상기 개구부의 중심으로부터 이격된 거리는 서로 다를 수 있다.The power supply conductive lines may be arranged in one direction from the center of the opening. Alternatively, the power supply conductive lines may be arranged in both directions from the center of the opening, wherein the distance of each power supply conductive line from the center of the opening may be different.

상기 개구부 내의 제1 영역과 제2 영역에서 상기 전원 도전성 라인의 폭과 상기 전원 도전성 라인들 사이의 간격 중 적어도 하나는 서로 다르게 형성될 수 있다.At least one of the width of the power supply conductive line and the interval between the power supply conductive lines in the first region and the second region in the opening may be different from each other.

상기 스페이서층은 상기 개구부를 제1 개구부와 제2 개구부로 구분하는 스페이서 패턴을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 접지 도전성 라인은 상기 스페이서 패턴 하부에서 상기 스페이서 패턴을 따라 연장된 후, 상기 제1 및 제2 개구부 내로 돌출될 수 있다. 상기 전원 도전성 라인들은 상기 제1 개구부 내에 배치된 제1 전원 도전성 라인들과 상기 제2 개구부 내에 배치된 제2 전원 도전성 라인들을 구비할 수 있다. 상기 탄성 덮개부의 상부면 상에 배치되고 상기 스페이서 패턴을 따라 연장된 탄성 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 탄성 패턴의 영률(Young's modulus)은 상기 탄성 덮개부의 영률에 비해 클 수 있다.The spacer layer may further include a spacer pattern that divides the opening into a first opening and a second opening. At this time, the ground conductive line may extend along the spacer pattern below the spacer pattern, and then protrude into the first and second openings. The power supply conductive lines may include first power supply conductive lines disposed in the first opening and second power supply conductive lines disposed in the second opening. And an elastic pattern disposed on the upper surface of the elastic lid portion and extending along the spacer pattern. The Young's modulus of the elastic pattern may be larger than the Young's modulus of the elastic cover.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 촉각 센서의 다른 실시예를 제공한다. 상기 촉각 센서는 접지와 전원 사이에 병렬 연결된 다수 개의 배선들을 구비한다. 상기 각 배선은 직렬 연결되고 대상물체와의 접촉에 의해 턴온되는 스위치와 상기 스위치의 접촉저항에 비해 큰 저항을 갖는 임피던스 소자를 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a tactile sensor comprising: The tactile sensor includes a plurality of wirings connected in parallel between a ground and a power source. Each of the wirings includes a switch connected in series and turned on by contact with an object and an impedance element having a resistance larger than a contact resistance of the switch.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 촉각 센서는 촉각 센서의 물리적 변형에 의한 도전성 라인들과 도전성 패턴 사이의 접촉의 개수가 증가할 수 있다. 이에 따라 촉각 센서에 흐르는 전류의 값은 증가할 수 있다. 그러나, 상기 전류의 크기는 도전성 라인들과 도전성 패턴 사이의 접촉에 의존하므로 디지털화될 수 있다. 한편, 도전성 라인들의 폭 및/또는 상기 도전성 라인들 사이의 간격과 상기 도전성 라인들의 개수를 증가시키거나 감소시킬 경우, 탄성 덮개부의 동일한 물리적 변형에 대해 도전성 라인들과 도전성 패턴 사이의 접촉의 개수가 달라질 수 있다. 이에 따라 촉각 센서에 흐르는 전류도 증가 또는 감소할 수 있다. 또한 도전성 라인들의 폭 및/또는 상기 도전성 라인들 사이의 간격을 감소시키면서 상기 도전성 라인들의 개수를 증가시키는 경우, 촉각 센서로부터 발생하는 출력신호는 전체적으로는 연속성을 가질 수도 있다.As described above, according to the present invention, the tactile sensor can increase the number of contacts between the conductive lines and the conductive pattern due to physical deformation of the tactile sensor. Accordingly, the value of the current flowing through the tactile sensor can be increased. However, the magnitude of the current can be digitized depending on the contact between the conductive lines and the conductive pattern. On the other hand, if the width of the conductive lines and / or the distance between the conductive lines and the number of conductive lines is increased or decreased, the number of contacts between the conductive lines and the conductive pattern for the same physical deformation of the elastic lid It can be different. Accordingly, the current flowing through the tactile sensor can also be increased or decreased. Also, when increasing the number of conductive lines while reducing the width of the conductive lines and / or the spacing between the conductive lines, the output signal from the tactile sensor may have overall continuity.

또한, 각 도전성 라인이 도전성 라인과 도전성 패턴 사이의 접촉저항에 비해 큰 저항체를 구비하는 경우, 상기 접촉저항이 출력 전류값에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 그 결과, 촉각 센서의 감도를 증가시킬 수 있다.In addition, when each conductive line has a resistor which is larger than the contact resistance between the conductive line and the conductive pattern, the influence of the contact resistance on the output current value can be reduced. As a result, the sensitivity of the tactile sensor can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 내 배선의 등가회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서의 단위 소자를 나타낸 분해사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 절단선들 I-I′ 및 Ⅱ-Ⅱ′ 를 따라 각각 취해진 단면도로서 촉각 센서에 압력이 가해졌을 때를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 이러한 촉각 센서를 통해 얻어지는 압력에 대한 센서출력전류를 나타낸 그래프(b)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 이러한 촉각 센서를 통해 얻어지는 압력에 대한 센서출력전류를 나타낸 그래프(b)이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 이러한 촉각 센서를 통해 얻어지는 압력에 대한 센서출력전류를 나타낸 그래프(b)이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 촉각 센서를 나타낸 분해사시도이고, 도 8b는 도 8a의 B 부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8b의 절단선들 I-I′ 및 Ⅱ-Ⅱ′ 를 따라 각각 취해진 단면도로서 단위 촉각 센서에 힘이 가해졌을 때를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 어레이를 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 어레이를 나타낸 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 시스템을 도시한 개략도이다.
도 13은 도 2를 참조하여 설명한 실시예에 따른 촉각 센서를 사용한 압력 센싱 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 14는 도 8a를 참조하여 설명한 실시예에 따라 제조된 촉각 센서를 나타낸 SEM 이미지들이다.
도 15는 도 14에 나타낸 촉각 센서의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.1 is a circuit diagram briefly showing an equivalent circuit of wiring in a tactile sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a unit element of a tactile sensor according to an embodiment of the present invention.
Figs. 3a and 3b are cross-sectional views taken along the cutting lines II 'and II-II', respectively, of Fig. 2, which show when pressure is applied to the tactile sensor.
4 is a cross-sectional view of a unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a sectional view (a) of a unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention and a graph (b) showing a sensor output current with respect to a pressure obtained through the tactile sensor.
6 is a cross-sectional view (a) of the unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention and a graph (b) showing a sensor output current with respect to a pressure obtained through the tactile sensor.
FIG. 7 is a cross-sectional view (a) of a unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention and a graph (b) showing a sensor output current with respect to a pressure obtained through the tactile sensor.
FIG. 8A is an exploded perspective view illustrating a unit tactile sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8B is an enlarged perspective view of part B of FIG. 8A.
9A and 9B are cross-sectional views taken along the cutting lines II 'and II-II', respectively, of FIG. 8B, showing the force applied to the unit tactile sensor.
10 is a plan view of a tactile sensor array according to an embodiment of the present invention.
11 is a plan view of a tactile sensor array according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram showing a tactile sensor system according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing a result of pressure sensing using the tactile sensor according to the embodiment described with reference to FIG.
FIG. 14 is SEM images showing a tactile sensor manufactured according to the embodiment described with reference to FIG. 8A.
15 is a graph showing output characteristics of the tactile sensor shown in Fig.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. In the drawings, where a layer is referred to as being "on" another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 내 배선의 등가회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram briefly showing an equivalent circuit of wiring in a tactile sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전원과 접지 사이에 다수 개의 배선들이 병렬 연결되어 있다. 각 배선은 직렬 연결된 스위치(CS)와 임피던스(Z)를 포함한다. 이러한 촉각 센서는 상기 전원과 상기 접지 사이에 흐르는 전류의 변화를 측정하여 촉각 구체적으로 촉각 센서에 가해지는 힘 예를 들어, 압력 또는 전단력의 크기를 센싱할 수 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of wires are connected in parallel between a power source and a ground. Each wire includes a series-connected switch CS and impedance Z. The tactile sensor may sense a force applied to the tactile sensor, for example, a pressure or a shearing force, by measuring a change in current flowing between the power source and the ground.

상기 스위치(CS)는 촉각 센서가 대상 물체와 접촉하였을 때 턴온(turn on)되고 접촉되지 않았을 때 턴오프(turn off)되는 것일 수 있다. 상기 턴온은 상기 촉각 센서가 상기 대상 물체에 접촉함에 따른 상기 촉각 센서의 물리적 변형에 의한 도전체들 사이의 접촉에 의해 발생할 수 있다. 그러나, 상기 도전체들 사이의 접촉은 접촉저항을 발생시킬 수 있다. 본 명세서에서, 용어 '접촉저항'은 도전체들 사이에 거의 완전한 접촉이 발생하였을 때의 도전체들 사이의 저항으로, '접촉저항'에 주로 영향을 미치는 요소는 각 도전체의 일함수와 표면 상태로 한정될 수 있다.The switch CS may be turned on when the tactile sensor is in contact with the object and turned off when not touched. The turn-on may be caused by the contact between the conductors due to the physical deformation of the tactile sensor as the tactile sensor contacts the object. However, the contact between the conductors may cause a contact resistance. As used herein, the term " contact resistance " refers to the resistance between conductors when almost complete contact has occurred between the conductors, with the elements primarily affecting the ' contact resistance ' State.

한편, 촉각 센서에 가해지는 압력 또는 전단력이 커질수록 턴온되는 스위치(CS)의 개수가 증가할 수 있다. 그 결과, 촉각 센서는 압력 또는 전단력의 크기를 센싱할 수 있다. 그러나, 상기 전류의 크기는 턴온되는 스위치(CS)의 개수에 의존하므로, 불연속적인 값을 나타낼 수 있다. 따라서, 압력 또는 전단력의 크기가 디지털화된 전류값으로 출력될 수 있다. On the other hand, the greater the pressure or shearing force applied to the tactile sensor, the greater the number of switches CS that are turned on. As a result, the tactile sensor can sense the magnitude of pressure or shear force. However, the magnitude of the current depends on the number of the switches CS to be turned on, and thus can represent a discontinuous value. Therefore, the magnitude of the pressure or the shearing force can be outputted as the digitized current value.

상기 임피던스(Z)는 상기 도전체들 자체의 저항, 나아가 상기 스위치(CS)의 접촉 저항 즉, 상기 도전체들 사이의 접촉저항에 비해 큰 저항을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 전원과 상기 접지 사이에 흐르는 전류의 변화를 측정할 때, 상기 도전체들 자체의 저항, 나아가 상기 스위치(CS)의 접촉저항의 영향은 최소화 또는 무시될 수 있다. 따라서, 압력의 변화를 민감하게 측정할 수 있다. 상기 임피던스(Z)는 저항체로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 교류에서 리액턴스를 나타낼 수 있는 커패시터, 다이오드, 트랜지스터 또는 인덕터일 수도 있다.The impedance Z may have a resistance larger than a contact resistance between the conductors themselves, that is, a contact resistance of the switch CS, that is, a contact resistance between the conductors. In this case, when measuring a change in the current flowing between the power source and the ground, the influence of the resistance of the conductors themselves, and furthermore, the contact resistance of the switch CS can be minimized or ignored. Therefore, the pressure change can be measured sensitively. Although the impedance Z is shown as a resistor, the impedance Z may be a capacitor, a diode, a transistor, or an inductor, which may exhibit reactance in an alternating current.

일 예로서, 상기 임피던스(Z)는 상기 도전체 자체의 저항의 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 나아가, 상기 임피던스(Z)는 상기 도전체들 사이의 접촉저항에 비해 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 임피던스(Z)는 100Ω 내지 10㏁을 나타낼 수 있다.
As an example, the impedance Z may have a resistance of 100 times to 1 x 10 ⁷ times the resistance of the conductor itself. Furthermore, the impedance (Z) may have a resistance of 100 times to 1 x 10 ⁷ times the contact resistance between the conductors. Specifically, the impedance (Z) may represent 100? To 10? M.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서의 단위 소자를 나타낸 분해사시도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2의 절단선들 I-I′ 및 Ⅱ-Ⅱ′ 를 따라 각각 취해진 단면도로서 촉각 센서에 압력이 가해졌을 때를 나타낸다.2 is an exploded perspective view showing a unit element of a tactile sensor according to an embodiment of the present invention. Figures 3a and 3b are cross-sectional views taken along the cutting lines I-I 'and II-II', respectively, of Figure 2, showing when pressure is applied to the tactile sensor.

도 2, 도 3a, 및 도 3b를 참조하면, 기판(10) 상에 스페이서층(15)이 배치될 수 있다. 상기 스페이서층(15)은 개구부(15a)를 구비할 수 있다. 상기 개구부(15a)는 사각형의 형상으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 원형, 타원형, 또는 다른 다각형의 형상을 가질 수 있다. 상기 스페이서층(15)은 PET(Polyethylene terephthalate), PU(Polyurethane), PUA(Polyurethane acrylate), PEN(Polyethylene naphthalate), PI(Polyimide), PDMS(Polydimethylsiloxane), Ecoflex(바스프 사), 에폭시 레진, 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리머일 수 있다. 상기 에폭시 레진은 일 예로서, 에폭시-베이스드 네가티브 포토레지스트를 사용하여 만들어진 에폭시 레진, 보다 구체적으로 SU-8를 사용하여 만들어진 에폭시 레진일 수 있다. 한편, 상기 스페이서층(15)은 SiO₂, SiN, Al₂O₃, HfO₂, TiO₂, Ta₂O₅, ZrO₂ 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 절연체로 전이금속의 산화물 또는 질화물, 또는 반도체의 산화물 또는 질화물일 수 있다. 다른 한편, 상기 스페이서층(15)은 상기 폴리머와 상기 절연체의 복합체일 수 있다.Referring to FIGS. 2, 3A, and 3B, a spacer layer 15 may be disposed on the substrate 10. The spacer layer 15 may have an opening 15a. Although the opening 15a has a rectangular shape, it is not limited thereto and may have a circular shape, an elliptical shape, or another polygonal shape. The spacer layer 15 may be formed of a material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyurethane, PUA, PEN, polyimide, PDMS, Ecoflex, Or a complex thereof. The epoxy resin may be, for example, an epoxy resin made using an epoxy-based negative photoresist, more specifically an epoxy resin made using SU-8. The spacer layer 15 is an insulator selected from the group consisting of SiO ₂ , SiN, Al ₂ O ₃ , HfO ₂ , TiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , ZrO ₂ and a complex thereof. Or an oxide or nitride of a semiconductor. On the other hand, the spacer layer 15 may be a composite of the polymer and the insulator.

상기 기판(10)과 상기 스페이서층(15) 사이에 다수 개의 도전성 라인들 즉, 저항체들(22)이 배치될 수 있다. 상기 저항체들(22)은 상기 개구부(15a) 내에 노출되고 상기 개구부(15a) 중심 일 예로서, 상기 개구부(15a)의 중심선 예를 들어 X축 방향 중심선으로부터 서로 다른 거리에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 저항체들(22)이 상기 개구부(15a)의 중심선 예를 들어 X축 방향 중심선을 기준으로 한쪽에만 배치된다. 상기 저항체들(22)의 배치와 관련하여서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 더욱 자세하게 설명된다.A plurality of conductive lines or resistors 22 may be disposed between the substrate 10 and the spacer layer 15. The resistors 22 are exposed in the opening 15a and may be disposed at different distances from the center line of the opening 15a, for example, from the center line of the opening 15a. In the present embodiment, the resistors 22 are disposed only on the center line of the opening 15a, for example, on the basis of the X-axis center line. The arrangement of the resistors 22 will be described in more detail with reference to Figs.

상기 저항체들(22)의 양측에는 배선 라인들(23)이 각각 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상기 배선 라인들(23) 사이에 상기 저항체들(22)이 병렬로 연결될 수 있다. 상기 저항체들(22) 및 상기 배선 라인들(23)은 플로팅되어 있을 수 있다. 상기 배선 라인들(23)은 비교적 비저항이 낮은, 일 예로서 비저항이 1 x 10^-6 Ω㎝ 이하인 물질, 구체적으로, 금, 은, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 백금 등의 금속물질, 고농도 도핑된 반도체, 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 또는 그래핀으로 형성될 수 있다.Wiring lines 23 may be disposed on both sides of the resistors 22, respectively. In other words, the resistors 22 may be connected in parallel between the wiring lines 23. The resistors 22 and the wiring lines 23 may be floating. The wiring lines 23 may be formed of a material having a relatively low resistivity, for example, a resistivity of 1 x ^10-6 ? Cm or less, specifically, a metal material such as gold, silver, aluminum, tungsten, copper, platinum, Semiconductor, metal nanowire, carbon nanotube, or graphene.

상기 기판(10)은 절연체 재질과 절연체 재질이 표면에 배치된 전도성 기판일 수 있다. 일 예로서, 상기 기판(10)은 PTFE, PET, PU, PI, PUA, PEN, PDMS, Ecoflex(바스프 사), 에폭시 레진, 또는 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 폴리머일 수 있다. 상기 에폭시 레진은 일 예로서, 에폭시-베이스드 네가티브 포토레지스트를 사용하여 만들어진 에폭시 레진, 보다 구체적으로 SU-8를 사용하여 만들어진 에폭시 레진일 수 있다. 또한 상기 기판(10)은 유리기판, 산화막이 구비된 실리콘 기판, 애노다이징 처리가 된 알루미늄 등의 금속 기판일 수 있다. The substrate 10 may be a conductive substrate on which an insulator material and an insulator material are disposed. As an example, the substrate 10 may be a polymer selected from the group consisting of PTFE, PET, PU, PI, PUA, PEN, PDMS, Ecoflex (BASF), epoxy resin, The epoxy resin may be, for example, an epoxy resin made using an epoxy-based negative photoresist, more specifically an epoxy resin made using SU-8. The substrate 10 may be a glass substrate, a silicon substrate having an oxide film, or an aluminum substrate having an anodized surface.

상기 스페이서층(15) 상에 상기 개구부(15a)를 덮는 탄성 덮개부(43)가 배치될 수 있다. 상기 탄성 덮개부(43)의 하부면 즉, 상기 개구부(15a)를 바라보는 면 상에 도전성 패턴(31)이 배치될 수 있다. 상기 도전성 패턴(31)은 접지에 연결된 접지 도전성 패턴(31a)과 전원에 연결된 전원 도전성 패턴(31b)을 구비할 수 있다. 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)은 상기 개구부(15a)의 Y축 방향 중심선(15al)을 중심으로 소정 간격 이격되어 있을 수 있다. 상기 중심선(15al)은 상기 저항체들(22)의 상부를 가로지를 수 있다. 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)이 이격된 간격은 약 20 내지 100㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. And an elastic lid portion 43 covering the opening 15a may be disposed on the spacer layer 15. The conductive pattern 31 may be disposed on the lower surface of the elastic lid portion 43, that is, on the surface facing the opening 15a. The conductive pattern 31 may include a ground conductive pattern 31a connected to a ground and a power conductive pattern 31b connected to a power source. The conductive patterns 31a and 31b may be spaced apart from each other by a predetermined distance centering on the Y-axis direction center line 15al of the opening 15a. The center line 15al may cross the upper portion of the resistors 22. [ The interval between the conductive patterns 31a and 31b may be about 20 to 100 mu m, but is not limited thereto.

한편, 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)의 상기 중심선(15al)에 인접한 폭(31w)은 상기 개구부(15a) 내에 노출된 상기 저항체들(22)을 가로지르는 방향으로 연장되며, 상기 다수의 저항체들(22)을 충분히 덮을 수 있을 정도의 값을 가질 수 있다. 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)은 비교적 비저항이 낮은, 일 예로서 비저항이 1 x 10^-6 Ω㎝ 이하인 물질, 구체적으로, 금, 은, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 백금 등의 금속물질, 고농도 도핑된 반도체, 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 그래핀, 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.A width 31w adjacent to the center line 15al of the conductive patterns 31a and 31b extends in a direction transverse to the resistors 22 exposed in the opening 15a, It is possible to have such a value as to sufficiently cover the openings 22. The conductive patterns 31a and 31b are formed of a material having a relatively low specific resistance, for example, a resistivity of 1 x ^10-6 ? Cm or less, specifically, a metal material such as gold, silver, aluminum, tungsten, copper, Doped semiconductors, metal nanowires, carbon nanotubes, graphenes, and complexes thereof.

한편, 상기 탄성 덮개부(43)의 상부면 상에 상부로 돌출된 탄성 패턴(47)이 배치될 수 있다. 상기 탄성 패턴(47)이 배치된 경우에 본 촉각 센서는 압력과 전단력을 동시에 측정할 수 있고, 상기 탄성 패턴(47)이 생략된 경우에 본 촉각 센서는 압력을 주로 측정할 수 있다.On the other hand, an elastic pattern 47 protruding upward can be disposed on the upper surface of the elastic lid portion 43. When the elastic pattern 47 is disposed, the present tactile sensor can simultaneously measure the pressure and the shearing force, and when the elastic pattern 47 is omitted, the tactile sensor can mainly measure the pressure.

상기 탄성 패턴(47)은 라인 형태를 가질 수 있고, 예를 들어, 상기 중심선(15al)을 따라 배치될 수 있다. 상기 탄성 패턴(47)의 영률(Young's modulus)은 상기 탄성 덮개부(43)의 영률에 비해 클 수 있다. 탄성 패턴(47)과 탄성 덮개부(43)는 고분자, 일 예로서 탄성 고분자로 형성될 수 있다. 일 예로서, 탄성 패턴(47)과 탄성 덮개부(43)는 PET(영률: 1 ~ 5 GPa), PU(영률: 0.3 ~ 150 MPa), PUA(영률: 0.3 ~ 1.5 GPa), PI(Polyimide, 영률: 1 ~ 8 GPa), PEN(영률: 2 ~ 8 GPa), 에폭시 레진, PDMS(영률: 0.1 ~ 1 MPa), 폴리에스테르(영률: 3.5 ~ 5 GPa), PTFE(Polytetrafluoroethylene, 영률: 0.2 ~ 3 GPa), LDPE(Low-density polyethylene, 영률: 0.1 ~ 0.6 GPa), HDPE(High-density polyethylene, 영률: 0.8 ~ 1.1 GPa), 실리콘 고무(silicone rubber, 영률: 5kPa ~ 2MPa), Ecoflex(바스프 사, 영률: 5 ~ 60 kPa), 폴리프로필렌(Polypropylene, 영률: 0.5 ~ 3 GPa), 폴리스티렌(Polystyrene, 영률: 2 ~ 4 GPa) 또는 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택되되, 탄성 패턴(47)의 영률이 탄성 덮개부(43)의 영률에 비해 큰 조건을 만족하도록 선택될 수 있다. 에폭시 레진은 일 예로서, 에폭시-베이스드 네가티브 포토레지스트를 사용하여 만들어진 에폭시 레진, 보다 구체적으로 SU-8를 사용하여 만들어진 에폭시 레진(영률: 1 ~ 5 GPa)일 수 있다.The elastic pattern 47 may have a line shape and may be disposed along the center line 15al, for example. The Young's modulus of the elastic pattern 47 may be greater than the Young's modulus of the elastic cover 43. The elastic pattern 47 and the elastic lid portion 43 may be formed of a polymer, for example, an elastic polymer. For example, the elastic pattern 47 and the elastic lid portion 43 may be formed of PET (Young's modulus: 1 to 5 GPa), PU (Young's modulus: 0.3 to 150 MPa), PUA , Young's modulus: 1 to 8 GPa), PEN (Young's modulus: 2 to 8 GPa), epoxy resin, PDMS (Young's modulus: 0.1 to 1 MPa), polyester (Young's modulus: 3.5 to 5 GPa), PTFE (Polytetrafluoroethylene, (Low-density polyethylene, 0.1-0.6 GPa), HDPE (high-density polyethylene, 0.8-1.1 GPa), silicone rubber (Young's modulus: 5kPa ~ 2MPa), Ecoflex (Young's modulus: 5 to 60 kPa), polypropylene (Young's modulus: 0.5 to 3 GPa), polystyrene (Young's modulus: 2 to 4 GPa) Can be selected to satisfy the condition that the Young's modulus of the elastic lid portion 43 is larger than the Young's modulus of the elastic lid portion 43. [ The epoxy resin may be, for example, an epoxy resin made using an epoxy-based negative photoresist, more specifically an epoxy resin (Young's modulus: 1 to 5 GPa) made using SU-8.

일 예로서, 탄성 덮개부(43)의 영률은 10 kPa ~ 0.1 GPa, 구체적으로는 10 kPa ~ 0.01 GPa의 범위를 가질 수 있고, 탄성 패턴(47)의 영률은 탄성 덮개부(43)의 영률에 비해 10 내지 1000배의 범위를 가질 수 있다. 일 예로서, 탄성 패턴(47)의 영률은 0.1 GPa ~ 10 GPa의 범위를 가질 수 있다. 구체예에서, 탄성 덮개부(43)은 PDMS(영률: 0.1 ~ 1 MPa), 실리콘 고무(silicone rubber, 영률: 5kPa ~ 2MPa), Ecoflex(바스프 사, 영률: 5 ~ 60 kPa), 또는 이들의 복합체일 수 있고, 탄성 패턴(47)은 SU-8 (영률: 1 ~ 5 GPa), 폴리우레탄(영률: 0.3 ~ 150 MPa), 폴리우레탄아크릴레이트(영률: 0.3 ~ 1.5 GPa), 폴리이미드(영률: 1 ~ 8 GPa), PTFE(Polytetrafluoroethylene, 영률: 0.2 ~ 3 GPa) 또는 이들의 복합체일 수 있다. 한편, 상기 탄성 패턴(47)의 단면을 사각형으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 탄성 패턴(47)의 단면은 반원형, 삼각형, 사다리꼴 등으로 다양하게 변화될 수 있다.The Young's modulus of the elastic lid portion 43 may be in the range of 10 kPa to 0.1 GPa and more specifically in the range of 10 kPa to 0.01 GPa and the Young's modulus of the elastic pattern 47 may be in the range of 10 kPa to 0.1 GPa, May be in the range of 10 to 1000 times as large as that of the first embodiment. As one example, the Young's modulus of the elastic pattern 47 may range from 0.1 GPa to 10 GPa. In an embodiment, the elastic lid portion 43 is made of a material such as PDMS (Young's modulus: 0.1 to 1 MPa), silicone rubber (Young's modulus: 5 kPa to 2 MPa), Ecoflex (BASF Co., Young's modulus: 5 to 60 kPa) And the elastic pattern 47 may be a polyurethane resin having a Young's modulus of from 1 to 5 GPa, a polyurethane having a Young's modulus of from 0.3 to 150 MPa, a polyurethane acrylate having a Young's modulus of from 0.3 to 1.5 GPa, Young's modulus: 1 to 8 GPa), PTFE (Polytetrafluoroethylene, Young's modulus: 0.2 to 3 GPa), or a composite thereof. However, the cross section of the elastic pattern 47 may be variously changed into a semicircular shape, a triangular shape, a trapezoidal shape, or the like.

이러한 단위 촉각 센서의 일 방향 길이는 압력분포를 감지하기 위하여 적용할 경우 1 mm이하로 구성될 수 있으며, 나아가 인간의 촉각을 구현하기 위한 로봇용 의수용 센서로 적용할 경우에는 200 um 이내로 구성될 수 있다. 또한 압력 분포가 아닌 압력의 크기를 감지하기 위한 자동차, 한공기, 산업공정기기에 적용할 경우에는 500 um 내지 1 cm의 크기로 구성될 수 있다.
The one-directional length of the unit tactile sensor may be less than 1 mm when applied to sense the pressure distribution, and may be less than 200 μm when the sensor is used as a reception sensor for a human tactile sense . In addition, it may be configured to have a size of 500 μm to 1 cm when it is applied to an automobile, a machine tool, and an industrial process instrument for sensing the magnitude of the pressure, not the pressure distribution.

도 3a 및 도 3b를 다시 참조하여, 본 실시예에 따른 촉각 센서에 압력이 가해졌을 때 동작을 살펴본다.3A and 3B, the operation when pressure is applied to the tactile sensor according to the present embodiment will be described.

탄성 덮개부(43) 구체적으로, 탄성 패턴(47)에 힘 예를 들어, 압력(F)이 가해질 수 있다. 탄성 패턴(47)의 영률이 탄성 덮개부(43)의 영률에 비해 크기 때문에, 탄성 패턴(47)은 상기 압력(F)을 거의 흡수하지 않으면서 탄성 덮개부(43)에 토크를 발생시키면서 전달하고, 이에 따라 탄성 덮개부(43)은 높은 변형률(deflection rate)을 나타내면서, 하부로 압력을 전달할 수 있다.In particular, the elastic pattern 47 may be subjected to a force F, for example. The elastic pattern 47 hardly absorbs the pressure F and generates a torque to the elastic lid portion 43 while causing the elastic lattice portion 43 to generate a torque because the Young's modulus of the elastic pattern 47 is larger than the Young's modulus of the elastic lid portion 43. [ So that the elastic lid portion 43 can transmit pressure downward, while exhibiting a high deflection rate.

상기 탄성 덮개부(43)가 하부로 변형됨에 따라, 상기 탄성 덮개부(43) 하부 표면 상에 배치된 도전성 패턴들(31a, 31b)은 저항체들(22)에 접촉할 수 있다. 이 때, 도전성 패턴들(31a, 31b)이 저항체들(22) 중 적어도 어느 하나와 접촉하는 부분은 스위치(도 1의 CS)에 해당하고, 상기 접촉 부분 사이의 각 저항체(22)는 임피던스(도 1의 Z)에 해당할 수 있다. 따라서, 도전성 패턴들(31a, 31b)과 저항체 들(22) 사이의 접촉에 의해 도 1의 스위치(CS)가 턴온되어 전원과 접지 사이에 폐회로(closed circuit)가 생성될 수 있다(도 3a).The conductive patterns 31a and 31b disposed on the lower surface of the elastic lid portion 43 can contact the resistors 22 as the elastic lid portion 43 is deformed downward. At this time, a portion where the conductive patterns 31a and 31b contact with at least one of the resistors 22 corresponds to a switch (CS in Fig. 1), and each resistor 22 between the contact portions corresponds to impedance Z in Fig. 1). Thus, by the contact between the conductive patterns 31a, 31b and the resistors 22, the switch CS of Figure 1 is turned on and a closed circuit can be created between the power supply and ground (Figure 3a) .

한편, 상기 탄성 덮개부(43)가 하부로 변형되는 정도가 크면, 다시 말해서 촉각 센서에 가해지는 힘(F)이 큰 경우, 도전성 패턴들(31a, 31b)은 더 많은 수의 저항체들(22)에 접촉할 수 있다. 다시 말해서, 턴온되는 스위치(도 1의 CS)의 개수가 증가하므로(도 3b). 전원과 접지 사이에 흐르는 전류가 증가할 수 있다. 그 결과, 촉각 센서는 힘(F) 또는 압력의 크기를 센싱할 수 있다. 그러나, 상기 전류의 크기는 턴온되는 스위치(CS)의 개수에 의존하므로, 불연속적인 값을 나타낼 수 있다. 따라서, 압력의 크기가 디지털화된 전류값으로 출력될 수 있다.In other words, when the force F applied to the tactile sensor is large, the conductive patterns 31a and 31b are electrically connected to a larger number of resistors 22 ). &Lt; / RTI > In other words, since the number of switches (CS in Fig. 1) turned on increases (Fig. 3B). The current flowing between the power source and the ground may increase. As a result, the tactile sensor can sense the force F or the magnitude of the pressure. However, the magnitude of the current depends on the number of the switches CS to be turned on, and thus can represent a discontinuous value. Therefore, the magnitude of the pressure can be output as a digitized current value.

상기 저항체들(22)는 상기 도전성 패턴들(31a, 31b) 자체의 저항, 나아가 상기 스위치(도 1의 CS)의 접촉 저항 즉, 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)과 상기 저항체(22) 사이의 접촉 저항에 비해 큰 저항을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 전원과 상기 접지 사이에 흐르는 전류의 변화를 측정할 때, 상기 도전체들 자체의 저항, 나아가 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)과 상기 저항체(22) 사이의 접촉 저항의 영향은 최소화 또는 무시될 수 있다. 따라서, 압력의 변화를 민감하게 측정할 수 있다.The resistors 22 are disposed between the conductive patterns 31a and 31b and between the conductive patterns 31a and 31b and between the conductive patterns 31a and 31b, It is possible to have a large resistance as compared with the contact resistance of the electrode. In this case, when measuring the change in current flowing between the power source and the ground, the resistance of the conductors themselves, and furthermore the influence of the contact resistance between the conductive patterns 31a and 31b and the resistor 22, Can be minimized or ignored. Therefore, the pressure change can be measured sensitively.

예를 들어, 상기 저항체들(22)은 상기 도전성 패턴들(31a, 31b) 자체의 저항의 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 나아가, 상기 저항체들(22)은 상기 도전성 패턴들(31a, 31b)과 상기 저항체(22) 사이의 접촉 저항에 비해 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 저항체들(22)는 100Ω 내지 10㏁의 저항을 나타낼 수 있다. For example, the resistors 22 may have a resistance of 100 times to 1x10 ⁷ times the resistance of the conductive patterns 31a and 31b itself. Furthermore, the resistors 22 may have a resistance of 100 times to 1x10 ⁷ times the contact resistance between the conductive patterns 31a and 31b and the resistor 22. For example, the resistors 22 may exhibit a resistance of 100 to 10 MΩ.

이를 위해 상기 저항체들(22)은 1 x 10^-4 내지 1 x 10³ Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 저항체들(22)은 CuO_x, NiO_x AlO_x, TiO_x, TnO_x, WO_x등의 금속산화물, 10²⁰cm^-3이하로 도핑된 실리콘과 같은 반도체물질, 순도가 낮은 탄소나노튜브, 순도가 낮은 그래핀, 비정질 탄소, 전도성 고분자 및 이들의 복합체로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 전도성 고분자는 10^-2 내지 10^-5 Ωcm의 비저항을 나타내는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 또는 폴리아닐린(Polyaniline)일 수 있다.
For this, the resistors 22 may have resistivity of 1 x 10 ^-4 to 1 x 10 ³ Ωcm. Specifically, the resistors 22 are made of a metal oxide such as CuO _x , NiO _x AlO _x , TiO _x , TnO _x, WO _x , a semiconductor material such as silicon doped to 10 ²⁰ cm ^-3 or less, Nanotubes, low-purity graphene, amorphous carbon, conductive polymers, and composites thereof. The conductive polymer is polyacetylene (Polyacetylene) showing a specific resistance of 10 ^-2 to 10 ^-5 Ωcm, polypyrrole (Polypyrrole), polythiophene (Polythiophene), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene), or polyaniline.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도이다. 이 때, 단위 촉각 센서의 단면도와 관련하여서는 후술하는 것을 제외하고는 도 2, 도 3a, 및 도 3b를 참조하여 설명한 실시예와 유사할 수 있다.4 is a cross-sectional view of a unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention. At this time, the sectional view of the unit tactile sensor may be similar to the embodiment described with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B, except as described below.

도 4를 참조하면, 도 2, 도 3a, 및 도 3b를 참조하여 설명한 실시예와는 달리 저항체들(22)이 개구부(15a) 중심과 그 중심을 기준으로 양쪽(L, R)에 배치될 수 있다. 다만, 개구부(15a) 중심으로부터 양측에 위치한 저항체들(22) 사이의 거리(ℓ₁, ℓ₂, ℓ₃, ℓ₄....)는 서로 다를 수 있다.
4, unlike the embodiment described with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B, the resistors 22 are arranged on both sides (L, R) with respect to the center of the opening 15a and the center of the opening 15a . However, distances (ℓ ₁ , ℓ ₂ , ℓ ₃ , ℓ ₄ ....) between the resistors 22 located on both sides from the center of the opening 15a may be different from each other.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 이러한 촉각 센서를 통해 얻어지는 압력에 대한 센서출력전류를 나타낸 그래프(b)이다. 이 때, 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 관련하여서는 후술하는 것을 제외하고는 도 2, 도 3a, 및 도 3b를 참조하여 설명한 실시예와 유사할 수 있다.5 is a sectional view (a) of a unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention and a graph (b) showing a sensor output current with respect to a pressure obtained through the tactile sensor. Here, with respect to the sectional view (a) of the unit tactile sensor, it may be similar to the embodiment described with reference to Figs. 2, 3A, and 3B, except as described below.

도 5(a)를 참조하면, 저항체들(22)이 개구부(15a) 중심과 그 중심을 기준으로 한쪽에만 배치될 수 있다. 상기 각 저항체(22)의 폭(22w)과 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s)은 일정할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the resistors 22 may be disposed only on the center of the opening 15a and on one side of the center of the opening 15a. The width 22w of each resistor 22 and the interval 22s between the resistors 22 may be constant.

도 5(b)를 참조하면, 도 5(a)와 같은 저항체의 배치를 갖는 촉각 센서는 센서에 가해지는 압력이 증가함에 따라 접촉하는 저항체들의 수가 증가하고, 또한 이에 따라 출력전류가 일정한 감소폭을 가지며 계단형태로 증가하는 특성을 나타낸다(a라인). a라인은 도 5(a)에 도시된 바와 같이 저항체들(22)가 비교적 소수 개일 때 출력전류가 디지털화된 것을 나타내나, 동일 센서 면적에서 상기 각 저항체(22)의 폭과 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s)을 감소시키면서 또한 상기 저항체들(22)의 개수를 증가시키는 경우에는 b라인과 같이 선형화된 출력전류 특성을 얻을 수도 있다.
Referring to FIG. 5 (b), the tactile sensor having the arrangement of the resistor as shown in FIG. 5 (a) increases the number of resistors that contact as the pressure applied to the sensor increases, And shows a stepwise increasing characteristic (a line). a line indicates that the output current is digitized when the resistors 22 are relatively few, as shown in FIG. 5 (a), but the width of the resistors 22 and the width of the resistors 22 And the number of the resistors 22 is increased, it is possible to obtain a linearized output current characteristic like the line b.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 이러한 촉각 센서를 통해 얻어지는 압력에 대한 센서출력전류를 나타낸 그래프(b)이다. 이 때, 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 관련하여서는 후술하는 것을 제외하고는 도 2, 도 3a, 및 도 3b를 참조하여 설명한 실시예와 유사할 수 있다.6 is a cross-sectional view (a) of the unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention and a graph (b) showing a sensor output current with respect to a pressure obtained through the tactile sensor. Here, with respect to the sectional view (a) of the unit tactile sensor, it may be similar to the embodiment described with reference to Figs. 2, 3A, and 3B, except as described below.

도 6(a)를 참조하면, 저항체들(22)이 개구부(15a) 중심과 그 중심을 기준으로 한쪽에만 배치될 수 있다. 상기 각 저항체(22)의 폭(22w)이 일정한 상태에서, 상기 저항체들(22) 사이의 간격이 제1 영역(A)과 제3 영역(C)에서 동일하고 제2 영역(B)에서 다른 것, 구체적으로 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s, 22s′, 22s″)이 제1 영역(A)과 제3 영역(C)에서보다 제2 영역(B)에서 좁게 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 상기 저항체들(22) 사이의 간격을 제1 영역(A), 제2 영역(B), 그리고 제3 영역(C)에서 모두 다르게 형성할 수 있다. 이와는 달리 또는 이와 함께 상기 저항체들(22)의 폭(22w)을 영역 별로 다르게 형성할 수 있다. 정리하면, 개구부(15a) 내에, 상기 각 저항체(22)의 폭 및/또는 상기 저항체들(22) 사이의 간격을 불규칙하게, 구체적으로는 상기 각 저항체(22)의 폭 및/또는 상기 저항체들(22) 사이의 간격을 영역별로 다르게 변화시킬 수 있다.Referring to FIG. 6 (a), the resistors 22 may be disposed only on the center of the opening 15a and on one side of the center of the opening 15a. The distance between the resistors 22 is equal in the first region A and the third region C and the distance between the second region B and the second region B is different in the state where the width 22w of each resistor 22 is constant. (22s, 22s', 22s ") between the resistors 22 can be formed narrower in the second region B than in the first region A and the third region C . However, the present invention is not limited to this, and the interval between the resistors 22 may be differently formed in the first region A, the second region B, and the third region C. Alternatively, the width 22w of the resistors 22 may be formed differently depending on the region. In other words, the width of each of the resistive elements 22 and / or the distance between the resistive elements 22 is irregularly formed in the opening 15a, specifically, the width of each of the resistive elements 22 and / (22) can be changed differently for each region.

도 6(b)를 참조하면, 도 6(a)와 같은 저항체의 배치를 갖는 촉각 센서는 센서에 가해지는 압력이 증가함에 따라 접촉하는 저항체들의 수가 증가하고, 또한 이에 따라 출력전류가 계단형태로 증가하는 특성을 나타낸다(a라인). a라인은 도 6(a)에 도시된 바와 같이 저항체들(22)가 비교적 소수 개일 때 출력전류가 디지털화된 것을 나타내나, 동일 센서 면적에서 상기 각 저항체(22)의 폭과 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s)을 감소시키면서 또한 상기 저항체들(22)의 개수를 증가시키는 경우에는 b라인과 같이 선형화된 출력전류 특성을 얻을 수도 있다. 한편, 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s′)이 좁은 제2 영역(B)에서는, 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s, 22s″)이 넓은 제1 영역(A)과 제3 영역(C)에 비해, 압력의 변화에 대한 출력전류의 변화량이 커서 인가되는 압력을 보다 민감하게 감지할 수 있다.
Referring to FIG. 6 (b), the tactile sensor having the arrangement of the resistor as shown in FIG. 6 (a) increases the number of resistors which contact as the pressure applied to the sensor increases, (A line). a line shows that the output current is digitized when the resistors 22 are relatively few, as shown in Fig. 6 (a), but the width of the resistors 22 and the width of the resistors 22 And the number of the resistors 22 is increased, it is possible to obtain a linearized output current characteristic like the line b. On the other hand, in the second region B where the interval 22s' between the resistors 22 is narrow, the first regions A and the second regions A, It is possible to more sensitively detect the applied pressure because the amount of change of the output current with respect to the change of the pressure is larger than in the case of the third region C.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 이러한 촉각 센서를 통해 얻어지는 압력에 대한 센서출력전류를 나타낸 그래프(b)이다. 이 때, 단위 촉각 센서의 단면도(a)와 관련하여서는 후술하는 것을 제외하고는 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 유사할 수 있다.FIG. 7 is a cross-sectional view (a) of a unit tactile sensor according to an embodiment of the present invention and a graph (b) showing a sensor output current with respect to a pressure obtained through the tactile sensor. In this case, with respect to the sectional view (a) of the unit tactile sensor, it may be similar to the embodiment described with reference to Fig. 5, except as described below.

도 7(a)를 참조하면, 각 저항체(22)의 폭(22w)이 일정한 상태에서, 상기 저항체들(22) 사이의 간격이 제1 영역(A)과 제3 영역(C)에서 동일하고 제2 영역(B)에서 다른 것, 구체적으로 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s, 22s′, 22s″)이 제1 영역(A)과 제3 영역(C)에서보다 제2 영역(B)에서 넓게 형성될 수 있다. 7A, when the width 22w of each resistor 22 is constant, the interval between the resistors 22 is the same in the first region A and the third region C (22s, 22s', 22s ") between the resistors 22 in the second region B is greater than that in the first region A and the third region C B).

도 7(b)를 참조하면, 도 7(a)와 같은 저항체의 배치를 갖는 촉각 센서는 센서에 가해지는 압력이 증가함에 따라 접촉하는 저항체들의 수가 증가하고, 또한 이에 따라 출력전류가 계단형태로 증가하는 특성을 나타낸다(a라인). a라인은 도 7(a)에 도시된 바와 같이 저항체들(22)가 비교적 소수 개일 때 출력전류가 디지털화된 것을 나타내나, 동일 센서 면적에서 상기 각 저항체(22)의 폭과 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s)을 감소시키면서 또한 상기 저항체들(22)의 개수를 증가시키는 경우에는 b라인과 같이 선형화된 출력전류 특성을 얻을 수도 있다. 한편, 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s, 22s″)이 좁은 제1 영역(A) 및 제3 영역(C)에서는, 상기 저항체들(22) 사이의 간격(22s′)이 넓은 제2 영역(A)에 비해, 압력의 변화에 대한 출력전류의 변화량이 커서 인가되는 압력을 보다 민감하게 감지할 수 있다.Referring to Fig. 7 (b), the tactile sensor having the arrangement of the resistor as shown in Fig. 7 (a) increases the number of resistors that contact as the pressure applied to the sensor increases, (A line). The line a shows that the output current is digitized when the resistors 22 are relatively few, as shown in FIG. 7 (a), but the width of the resistors 22 and the width of the resistors 22 And the number of the resistors 22 is increased, it is possible to obtain a linearized output current characteristic like the line b. On the other hand, in the first region A and the third region C in which the intervals 22s and 22s " between the resistors 22 are narrow, the interval 22s' It is possible to more sensitively detect the applied pressure because the amount of change of the output current with respect to the change of the pressure is larger than in the case of the second region (A).

도 6 및 도 7을 통해 살펴본 바와 같이, 각 저항체(22)의 폭 및/또는 저항체들(22) 사이의 간격을 영역별로 다르게 변화시킴에 따라, 특정 압력 범위에 대하여 감도를 향상시키거나 저하시키는 등 압력 범위 별로 감도를 변화시킬 수 있다. 반면, 기존의 촉각센서들이 전체 압력 감지 범위에 대하여 감도를 향상시키거나 저하시키는 방법 외에 특정 압력 범위에 대해서만 감도를 조절하는 것은 불가능하다. 그러나, 본 실시예에 따른 촉각 센서는 앞서 살펴본 바와 같이, 각 저항체(22)의 폭 및/또는 저항체들(22) 사이의 간격을 영역별로 조절함에 따라, 원하는 압력 범위에 대해서만 감도를 조절할 수 있는 커다란 장점을 나타낸다.
6 and 7, by varying the width of each resistor 22 and / or the distance between the resistors 22 by region, it is possible to increase or decrease the sensitivity for a specific pressure range The sensitivity can be varied by pressure range. On the other hand, it is impossible to adjust the sensitivity only for a certain pressure range, in addition to the conventional tactile sensors increasing or decreasing the sensitivity for the entire pressure sensing range. However, as described above, the tactile sensor according to the present embodiment can control the sensitivity only for a desired pressure range by adjusting the width of each resistor 22 and / or the interval between the resistors 22, It represents a great advantage.

도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 촉각 센서를 나타낸 분해사시도이고, 도 8b는 도 8a의 B 부분을 확대하여 나타낸 사시도이다. 도 9a 및 도 9b는 도 8b의 절단선들 I-I′ 및 Ⅱ-Ⅱ′ 를 따라 각각 취해진 단면도로서 단위 촉각 센서에 힘이 가해졌을 때를 나타낸다. 본 실시예에 따른 단위 촉각 센서는 후술하는 것을 제외하고는 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 단위 촉각 센서와 유사할 수 있다.FIG. 8A is an exploded perspective view illustrating a unit tactile sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8B is an enlarged perspective view of part B of FIG. 8A. 9A and 9B are cross-sectional views taken along the cutting lines I-I 'and II-II', respectively, of FIG. 8B, showing the force applied to the unit tactile sensor. The unit tactile sensor according to this embodiment can be similar to the unit tactile sensor described with reference to Figs. 2, 3A, and 3B, except as described below.

도 8a, 도 8b, 도 9a, 및 도 9b를 참조하면, 기판(10) 상에 스페이서층(15)이 배치될 수 있다. 상기 스페이서층(15)은 제1 개구부(15b)와 제2 개구부(15c)를 구비할 수 있다. 상기 스페이서층(15)은 상기 제1 개구부(15b)와 상기 제2 개구부(15c)를 구분하고 Y축 방향으로 배치된 스페이서 패턴(15′)을 포함할 수 있다. Referring to Figures 8A, 8B, 9A, and 9B, a spacer layer 15 may be disposed on the substrate 10. The spacer layer 15 may include a first opening 15b and a second opening 15c. The spacer layer 15 may include a spacer pattern 15 'that separates the first opening 15b and the second opening 15c and is arranged in the Y axis direction.

상기 기판(10)과 상기 스페이서층(15) 사이에 다수 개의 도전성 라인들 즉, 접지된 접지 도전성 라인(22g)과 전원에 연결된 다수의 전원 도전성 라인들(22c)이 배치될 수 있다. 상기 접지 도전성 라인(22g)은 상기 스페이서 패턴(15′) 하부에서 상기 스페이서 패턴(15′) 을 따라 Y축 방향으로 연장되고 상기 제1 개구부(15b)와 상기 제2 개구부(15c) 내로 돌출되어 각 개구부(15b, 15c) 내에 노출될 수 있다. 상기 각 개구부(15b, 15c) 내에서, 상기 접지 도전성 라인(22g)은 상기 각 개구부(15b, 15c)의 중심선 예를 들어 X축 방향 중심선에 배치될 수 있다.A plurality of conductive lines may be disposed between the substrate 10 and the spacer layer 15, that is, a grounded conductive line 22g and a plurality of power supply conductive lines 22c connected to the power supply. The ground conductive line 22g extends in the Y axis direction along the spacer pattern 15 'under the spacer pattern 15' and protrudes into the first opening 15b and the second opening 15c And can be exposed in the respective openings 15b and 15c. In each of the openings 15b and 15c, the ground conductive line 22g may be disposed at the center line of the openings 15b and 15c, for example, at the center line in the X axis direction.

상기 전원 도전성 라인들(22c)은 X축 방향으로 연장되되, 상기 제1 개구부(15b) 내에 노출된 제1 전원 도전성 라인들과 상기 제2 개구부(15c) 내에 노출된 노출된 제2 전원 도전성 라인들로 구분될 수 있다. 상기 각 개구부(15b, 15c) 내에서, 상기 전원 도전성 라인들(22c)은 상기 각 개구부(15b, 15c)의 중심선 예를 들어 X축 방향 중심선으로부터 서로 다른 거리에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 각 개구부(15b, 15c) 내에서, 상기 전원 도전성 라인들(22c)은 상기 접지 도전성 라인(22g)으로부터 서로 다른 거리에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 각 개구부(15b, 15c) 내에서, 상기 전원 도전성 라인들(22c)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 접지 도전성 라인(22g)의 어느 한쪽으로만 배치될 수 있다. 또는, 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 전원 도전성 라인들(22c) 사이의 간격을 제1 영역(A), 제2 영역(B), 그리고 제3 영역(C)에서 다르게 형성할 수 있다. 이와는 달리 또는 이와 함께 상기 전원 도전성 라인들(22c)의 폭을 영역 별로 다르게 형성할 수 있다. 이 경우, 원하는 압력 범위에서 출력전류의 변화량을 다르게 할 수 있고, 이에 따라 해당 압력 범위에 대해서만 감도를 조절할 수 있다.The power supply conductive lines 22c extend in the X-axis direction and include first power supply conductive lines exposed in the first opening 15b and exposed second power supply conductive lines exposed in the second opening 15c. . &Lt; / RTI > In each of the openings 15b and 15c, the power supply conductive lines 22c may be disposed at different distances from the center line of the openings 15b and 15c, for example, from the center line in the X axis direction. For example, within each of the openings 15b, 15c, the power supply conductive lines 22c may be disposed at different distances from the ground conductive line 22g. However, without being limited thereto, within each of the openings 15b and 15c, the power supply conductive lines 22c may be disposed only on one side of the ground conductive line 22g as shown in FIG. 5 . Alternatively, the spacing between the power supply conductive lines 22c as shown in FIGS. 6 and 7 may be differently formed in the first region A, the second region B, and the third region C . Alternatively or additionally, the widths of the power supply conductive lines 22c may be formed differently for each region. In this case, the amount of change of the output current can be made different in the desired pressure range, and thus the sensitivity can be adjusted only for the pressure range.

상기 접지 도전성 라인(22g) 또는 상기 각 전원 도전성 라인(22c)은 상기 스페이서층(15) 하부에 상기 스페이서층(15)에 의해 덮혀진 저항체(22r)를 구비할 수 있다. 일 예로서, 도시된 바와 같이, 상기 각 전원 도전성 라인(22c)은 상기 저항체(22r)를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 접지 도전성 라인(22g)에 상기 저항체(22r)를 배치하는 경우에 비해 센서의 감도를 향상시킬 수 있다. The ground conductive line 22g or each of the power supply conductive lines 22c may be provided under the spacer layer 15 with a resistor 22r covered with the spacer layer 15. [ For example, as shown in the figure, each of the power supply conductive lines 22c may include the resistor 22r. In this case, the sensitivity of the sensor can be improved as compared with the case where the resistor 22r is disposed on the ground conductive line 22g.

상기 개구부 내에 노출된 접지 도전성 라인(22g) 및 전원 도전성 라인들(22c)은 서로에 상관없이 비교적 비저항이 낮은, 일 예로서 비저항이 1 x 10^-6 Ω㎝ 이하인 물질, 구체적으로, 금, 은, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 백금 등의 금속물질, 고농도 도핑된 반도체, 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 또는 그래핀으로 형성될 수 있다. The ground conductive line 22g and the power source conductive lines 22c exposed in the opening are made of a material having a relatively low resistivity, for example, a resistivity of 1 x ^10-6 ? Cm or less irrespective of each other, specifically, , Metal materials such as aluminum, tungsten, copper, and platinum, heavily doped semiconductors, metal nanowires, carbon nanotubes, or graphene.

한편, 상기 저항체들(22r)은 상기 도전성 라인들(22g, 22c) 자체의 저항의 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 나아가, 상기 저항체들(22r)은 상기 도전성 라인들(22g, 22c)과 상기 저항체(22r) 사이의 접촉 저항에 비해 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 저항체들(22r)는 100Ω 내지 10㏁의 저항을 나타낼 수 있다. On the other hand, the resistance to (22r) may have a resistance of 100 times to about 1 × 10 ⁷ times the resistance of the conductive line (22g, 22c) itself. Furthermore, the resistors 22r may have a resistance of 100 times to 1x10 ⁷ times the contact resistance between the conductive lines 22g and 22c and the resistor 22r. For example, the resistors 22r may exhibit a resistance of 100? To 10 M ?.

한편, 상기 저항체들(22r)은 1 x 10^-4 내지 1 x 10³ Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 저항체들(22r)은 CuO_x, NiO_x AlO_x, TiO_x, TnO_x, WO_x등의 금속산화물, 10²⁰cm^-3이하로 도핑된 실리콘과 같은 반도체물질, 순도가 낮은 탄소나노튜브, 순도가 낮은 그래핀, 비정질 탄소, 전도성 고분자 및 이들의 복합체로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 전도성 고분자는 10^-2 내지 10^-5 Ωcm의 비저항을 나타내는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 또는 폴리아닐린(Polyaniline)일 수 있다. On the other hand, the resistors 22r may have a resistivity of 1 x 10 ^-4 to 1 x 10 ³ ? Cm. Specifically, the resistors 22r may be formed of a metal oxide such as CuO _x , NiO _x AlO _x , TiO _x , TnO _x, WO _x , a semiconductor material such as silicon doped to 10 ²⁰ cm ^-3 or less, Nanotubes, low-purity graphene, amorphous carbon, conductive polymers, and composites thereof. The conductive polymer is polyacetylene (Polyacetylene) showing a specific resistance of 10 ^-2 to 10 ^-5 Ωcm, polypyrrole (Polypyrrole), polythiophene (Polythiophene), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene), or polyaniline.

상기 스페이서층(15) 상에 상기 개구부들(15b, 15c)를 덮는 탄성 덮개부(43)가 배치될 수 있다. 상기 탄성 덮개부(43)의 하부면 즉, 상기 개구부들(15b, 15c)을 바라보는 면 상에 도전성 패턴(31)이 배치될 수 있다. 상기 도전성 패턴(31)은 플로팅되어 있을 수 있다. 한편, 상기 도전성 패턴(31)의 Y축 방향 폭(31w)은 상기 각 개구부(15b, 15c) 내에 노출된 상기 접지 도전성 라인(22g) 및 상기 전원 도전성 라인들(22c)을 충분히 덮을 수 있을 정도의 값을 가질 수 있다. 상기 도전성 패턴(31)은 비교적 비저항이 낮은, 일 예로서 비저항이 1 x 10^-6 Ω㎝ 이하인 물질, 구체적으로, 금, 은, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 백금 등의 금속물질, 고농도 도핑된 반도체, 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 또는 그래핀으로 형성될 수 있다. An elastic lid portion 43 covering the openings 15b and 15c may be disposed on the spacer layer 15. The conductive pattern 31 may be disposed on a surface of the elastic cover 43 facing the openings 15b and 15c. The conductive pattern 31 may be floating. The width 31w of the conductive pattern 31 in the Y axis direction is set to be sufficiently large enough to cover the ground conductive line 22g and the power source conductive lines 22c exposed in the respective openings 15b and 15c Lt; / RTI > The conductive pattern 31 is a material having a relatively low resistivity, for example, a resistivity of 1 x 10 ^-6 ? Cm or less, specifically, a metal material such as gold, silver, aluminum, tungsten, copper, platinum, , Metal nanowires, carbon nanotubes, or graphenes.

한편, 상기 탄성 덮개부(43)의 상부면 상에 상부로 돌출된 탄성 패턴(47)이 배치될 수 있다. 상기 탄성 패턴(47)이 배치된 경우에 본 촉각 센서는 전단력과 압력을 측정할 수 있다. 특히, 상기 탄성 패턴(47)과 함께 스페이서 패턴(15′)이 배치된 경우에는 본 촉각 센서는 주로 전단력을 측정할 수 있다. 한편, 상기 탄성 패턴(47)이 생략된 경우에 본 촉각 센서는 압력을 주로 측정할 수 있다.On the other hand, an elastic pattern 47 protruding upward can be disposed on the upper surface of the elastic lid portion 43. When the elastic pattern 47 is disposed, the present tactile sensor can measure shear force and pressure. Particularly, when the spacer pattern 15 'is disposed together with the elastic pattern 47, the present tactile sensor can mainly measure the shear force. On the other hand, when the elastic pattern 47 is omitted, the present tactile sensor can mainly measure pressure.

상기 탄성 패턴(47)은 라인 형태를 가질 수 있고, 예를 들어, 상기 스페이서 패턴(15′) 을 따라 배치될 수 있다. 상기 탄성 패턴(47)의 폭(47w)은 상기 스페이서 패턴의 폭(15′w)에 비해 클 수 있다. 상기 탄성 패턴(47)과 상기 탄성 덮개부(43)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 설명한 부분을 참조하기로 한다. The elastic pattern 47 may have a line shape, for example, and may be disposed along the spacer pattern 15 '. The width 47w of the elastic pattern 47 may be larger than the width 15'w of the spacer pattern. The elastic pattern 47 and the elastic lid portion 43 will be described in detail with reference to FIG.

도 9a 및 도 9b를 다시 참조하여, 본 실시예에 따른 촉각 센서에 전단력이 가해졌을 때 동작을 살펴본다.Referring to Figs. 9A and 9B again, the operation when the shear force is applied to the tactile sensor according to the present embodiment will be described.

탄성 덮개부(43) 구체적으로, 탄성 패턴(47)에 힘 예를 들어, 전단력(shear force, F)가 가해질 수 있다. 이 때, 탄성 패턴(47)의 영률이 탄성 덮개부(43)의 영률에 비해 크기 때문에, 탄성 패턴(47)은 상기 전단력(F)을 거의 흡수하지 않으면서 탄성 덮개부(43)에 토크를 발생시키면서 전달하고, 이에 따라 탄성 덮개부(43)은 높은 변형률(deflection rate)을 나타내면서, 하부로 압력 전달할 수 있다. 이 때, 스페이서 패턴(15′)으로 인해 상기 탄성 덮개부(43)는, 상기 전단력(F)의 방향에 따라 제1 개구부(15b)와 제2 개구부(15c) 중 어느 하나의 개구부 내로 변형될 수 있다(도 9a). 이 경우, 전단력의 방향 또한 감지가능하다.In particular, the elastic pattern 47 may be subjected to a force, for example, a shear force F. At this time, since the Young's modulus of the elastic pattern 47 is larger than the Young's modulus of the elastic lid portion 43, the elastic pattern 47 hardly absorbs the shearing force F, So that the elastic lid portion 43 can transmit pressure to the lower portion while exhibiting a high deflection rate. At this time, due to the spacer pattern 15 ', the elastic lid part 43 is deformed into the opening part of any one of the first opening part 15b and the second opening part 15c in accordance with the direction of the shearing force F (Fig. 9A). In this case, the direction of the shear force is also detectable.

상기 탄성 덮개부(43)가 하부로 변형됨에 따라, 상기 탄성 덮개부(43) 하부 표면 상에 배치된 도전성 패턴(31)은 접지 도전성 라인(22g)과 그 양측의 전원 도전성 라인들(22c)에 접촉할 수 있다. 이 때, 상기 도전성 패턴(31)이 상기 접지 도전성 라인(22g)과 그 양측의 상기 전원 도전성 라인들(22c)과 접촉하는 부분은 스위치(도 1의 CS)에 해당하고, 상기 전원 도전성 라인들(22c)에 구비된 저항체들(22r)은 임피던스(도 1의 Z)에 해당할 수 있다. 따라서, 상기 도전성 패턴(31)과 상기 접지 도전성 라인(22g) 사이의 접촉 및 상기 도전성 패턴(31)과 그 양측의 상기 전원 도전성 라인들(22c)과 접촉에 의해 도 1의 스위치(CS)가 턴온되어 전원과 접지 사이에 폐회로(closed circuit)가 생성될 수 있다(도 9b).The conductive pattern 31 disposed on the lower surface of the elastic lid portion 43 is electrically connected to the ground conductive line 22g and power conductive lines 22c on both sides thereof as the elastic lid portion 43 is deformed downward. As shown in Fig. At this time, a portion where the conductive pattern 31 contacts the ground conductive line 22g and the power supply conductive lines 22c on both sides thereof corresponds to a switch (CS in FIG. 1) The resistors 22r provided in the resistor 22c may correspond to the impedance (Z in Fig. 1). Thus, the contact CS between the conductive pattern 31 and the ground conductive line 22g and the conductive pattern 31 and the power supply conductive lines 22c on both sides thereof, And may be turned on to generate a closed circuit between the power source and ground (Figure 9b).

한편, 상기 탄성 덮개부(43)가 하부로 변형되는 정도가 크면, 다시 말해서 촉각 센서에 가해지는 힘(F)가 큰 경우, 도전성 패턴(31)은 더 많은 수의 전원 도전성 라인들(22c)에 접촉할 수 있다. 다시 말해서, 턴온되는 스위치(도 1의 CS)의 개수가 증가하므로. 전원과 접지 사이에 흐르는 전류가 증가할 수 있다. 그 결과, 촉각 센서는 힘(F) 또는 압력의 크기를 센싱할 수 있다. 그러나, 상기 전류의 크기는 턴온되는 스위치(CS)의 개수에 의존하므로, 불연속적인 값을 나타낼 수 있다. 따라서, 압력의 크기가 디지털화된 전류값으로 출력될 수 있다. When the elastic lid portion 43 is deformed downwardly, that is, when the force F applied to the tactile sensor is large, the conductive pattern 31 is electrically connected to a larger number of power supply conductive lines 22c, As shown in Fig. In other words, since the number of switches (CS in Fig. 1) turned on increases. The current flowing between the power source and the ground may increase. As a result, the tactile sensor can sense the force F or the magnitude of the pressure. However, the magnitude of the current depends on the number of the switches CS to be turned on, and thus can represent a discontinuous value. Therefore, the magnitude of the pressure can be output as a digitized current value.

상기 저항체들(22r)은 상기 도전성 라인들(22g, 22c) 및 도전성 패턴(31) 자체의 저항, 나아가 상기 스위치(도 1의 CS)의 접촉 저항 즉, 상기 도전성 패턴(31)과 상기 접지 도전성 라인(22g) 사이의 접촉 저항 및 상기 도전성 패턴(31)과 그 양측의 상기 전원 도전성 라인들(22c)과 접촉 저항에 비해 큰 저항을 가질 수 있다. 이 경우, 대상물체와의 접촉에 따른 상기 전원과 상기 접지 사이에 흐르는 전류의 변화를 측정할 때, 상기 도전성 라인들(22g, 22c) 및 도전성 패턴(31) 자체의 저항 나아가 상기 접촉저항의 영향은 최소화 또는 무시될 수 있다. 따라서, 압력의 변화를 민감하게 측정할 수 있다.The resistors 22r are connected to the resistors 22g and 22c and the resistance of the conductive pattern 31 itself and furthermore the contact resistance of the switch CS in figure 1, The contact resistance between the line 22g and the power supply conductive lines 22c on both sides of the conductive pattern 31 and the contact resistance. In this case, when measuring a change in the current flowing between the power source and the ground in accordance with the contact with the object, the resistance of the conductive lines 22g, 22c and the conductive pattern 31 itself, Can be minimized or ignored. Therefore, the pressure change can be measured sensitively.

예를 들어, 상기 저항체들(22r)은 상기 도전성 라인들(22g, 22c) 및 도전성 패턴(31) 자체의 저항의 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 나아가, 상기 저항체들(22r)은 상기 도전성 패턴(31)과 상기 접지 도전성 라인(22g) 사이의 접촉 저항 및 상기 도전성 패턴(31)과 그 양측의 상기 전원 도전성 라인들(22c)과 접촉 저항에 비해 100 배 내지 1× 10⁷배의 저항을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 저항체들(22r)는 100Ω 내지 10㏁의 저항을 나타낼 수 있다.For example, the resistance to (22r) may have a resistance of 100 times to about 1 × 10 ⁷ times the resistance of the conductive lines (22g, 22c) and the conductive pattern 31 itself. Further, the resistors 22r may be formed of a conductive material having a contact resistance between the conductive pattern 31 and the ground conductive line 22g and a contact resistance between the conductive pattern 31 and the power conductive lines 22c on both sides thereof It is possible to have a resistance of 100 times to 1 x 10 < ⁷ > For example, the resistors 22r may exhibit a resistance of 100? To 10 M ?.

이를 위해 상기 저항체들(22r)은 이를 위해 상기 저항체들(22r)은 1 x 10^-4 내지 1 x 10³ Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 저항체들(22r)은 CuO_x, NiO_x AlO_x, TiO_x, TnO_x, WO_x등의 금속산화물, 10²⁰cm^-3이하로 도핑된 실리콘과 같은 반도체물질, 순도가 낮은 탄소나노튜브, 순도가 낮은 그래핀, 비정질 탄소, 전도성 고분자 및 이들의 복합체로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 상기 전도성 고분자는 10^-2 내지 10^-5 Ωcm의 비저항을 나타내는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 또는 폴리아닐린(Polyaniline)일 수 있다.
To this end, the resistors 22r may have a resistivity of 1 x 10 ^-4 to 1 x 10 ³ Ωcm for this purpose. Specifically, the resistors 22r may be formed of a metal oxide such as CuO _x , NiO _x AlO _x , TiO _x , TnO _x, WO _x , a semiconductor material such as silicon doped to 10 ²⁰ cm ^-3 or less, Nanotubes, low-purity graphene, amorphous carbon, conductive polymers, and composites thereof. The conductive polymer is polyacetylene (Polyacetylene) showing a specific resistance of 10 ^-2 to 10 ^-5 Ωcm, polypyrrole (Polypyrrole), polythiophene (Polythiophene), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene), or polyaniline.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 어레이를 나타낸 평면도이다.10 is a plan view of a tactile sensor array according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 일 방향으로 연장하는 탄성 패턴들(47)이 배치될 수 있다. 상기 탄성 패턴들(47)이 원형 라인들이 중심을 공유하면서 지름을 달리하여 배열된 동심원 형태로 배열한 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 탄성 패턴들(47)은 일 방향으로 평행한 라인 형태 또는 인간의 지문과 유사한 형태로 배열될 수도 있다. 일 예로서, 탄성 패턴(47)은 정기문, 반기문, 호형문, 두형문, 쌍기문 등의 다양한 지문 형태로 배열될 수 있다.Referring to FIG. 10, elastic patterns 47 extending in one direction may be disposed. The elastic patterns 47 are arranged in a concentric circle shape having different diameters while sharing the center of the circular patterns. However, the elastic patterns 47 are not limited to the linear patterns parallel to one direction It may be arranged in a form similar to human fingerprints. As one example, the elastic pattern 47 may be arranged in various fingerprint forms such as a regular door, a half door, an arc door, a two door door, a twin door door, and the like.

상기 각 탄성 패턴(47)을 중심에 구비하는 다수 개의 단위 촉각 센서(US)가 배치될 수 있다. 상기 단위 촉각 센서(US)는 도 2 또는 도 8a를 참조하여 설명한 단위 촉각 센서일 수 있다.
A plurality of unit tactile sensors US having the elastic patterns 47 at the center may be disposed. The unit tactile sensor US may be the unit tactile sensor described with reference to FIG. 2 or FIG. 8A.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 어레이를 나타낸 평면도이다. 본 실시예에 따른 촉각 센서 어레이는 후술하는 것을 제외하고는 도 10을 참조하여 설명한 촉각 센서 어레이와 유사할 수 있다.11 is a plan view of a tactile sensor array according to an embodiment of the present invention. The tactile sensor array according to the present embodiment may be similar to the tactile sensor array described with reference to Fig. 10, except as described below.

도 11을 참조하면, 일 방향으로 연장하는 탄성 패턴들(47)이 배치될 수 있다. 상기 각 탄성 패턴(47)을 중심에 구비하는 다수 개의 단위 촉각 센서(US)가 배치될 수 있다. 상기 단위 촉각 센서(US)는 도2 또는 도 8a를 참조하여 설명한 단위 촉각 센서로서, 주로 전단력을 측정하는 단위 촉각 센서일 수 있다. 일 예로서, 상기 단위 촉각 센서(US)는 탄성 패턴(47)의 하부에 스페이서 패턴(도 8b 및 도 9b의 도 15′)을 구비하는 도 8a를 참조하여 설명한 단위 촉각 센서일 수 있다.Referring to FIG. 11, elastic patterns 47 extending in one direction may be disposed. A plurality of unit tactile sensors US having the elastic patterns 47 at the center may be disposed. The unit tactile sensor US is a unit tactile sensor described with reference to FIG. 2 or 8A, and may be a unit tactile sensor that mainly measures a shearing force. As an example, the unit tactile sensor US may be the unit tactile sensor described with reference to FIG. 8A having a spacer pattern (FIG. 15B 'of FIGS. 8B and 9B) below the elastic pattern 47.

한편, 상기 탄성 패턴들(47) 사이의 영역에 탄성 패턴을 구비하지 않는 다수 개의 단위 촉각 센서(US′)가 배치될 수 있다. 상기 단위 촉각 센서(US′)는 주로 압력을 측정하는 단위 촉각 센서일 수 있다. 구체적으로, 상기 단위 촉각 센서(US′)는 도2 또는 도 8a를 참조하여 설명한 단위 촉각 센서이되, 탄성 패턴이 생략된 단위 촉각 센서일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 단위 촉각 센서(US′)는 도 2를 참조하여 설명한 단위 촉각 센서이되, 탄성 패턴이 생략된 단위 촉각 센서일 수 있다.
A plurality of unit tactile sensors US 'having no elastic pattern may be disposed between the elastic patterns 47. The unit tactile sensor US 'may be a unit tactile sensor which mainly measures pressure. Specifically, the unit tactile sensor US 'may be a unit tactile sensor described with reference to FIG. 2 or 8A, and a unit tactile sensor in which an elastic pattern is omitted. More specifically, the unit tactile sensor US 'may be a unit tactile sensor described with reference to FIG. 2, and a unit tactile sensor in which an elastic pattern is omitted.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 센서 시스템을 도시한 개략도이다.12 is a schematic diagram showing a tactile sensor system according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 센싱 대상 물체를 촉각 센서에 문지를 때 촉각 센서로부터 발생하는 출력 신호를 필터(filter)에 통과시켜 주변 환경 및 파워 노이즈를 제거할 수 있다. 이 후, 노이즈 제거된 신호를 증폭기(amplifier)에서 증폭할 수 있다. 한편, 촉각 센서로부터 발생하는 출력 신호는 이미 디지털화된 신호이므로, A/D 변환기를 거치지 않더라도, 상기 증폭된 신호를 FFT 회로(Fast Fourier Transform circuit)에서 주파수축 상의 신호로 변환할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 촉각 센서로부터 발생하는 출력 신호가 도 5, 도 6, 및 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 개구부 내에 노출된 도전성 라인들(도 2의 22, 도 8a의 22c)의 폭 및/또는 상기 도전성 라인들(도 2의 22, 도 8a의 22c) 사이의 간격을 감소시키면서 상기 도전성 라인들(도 2의 22, 도 8a의 22c)의 개수를 증가시키는 경우, 촉각 센서로부터 발생하는 출력신호는 연속성을 가질 수 있고 이 경우에는 A/D 변환기를 거칠 수도 있다.
Referring to FIG. 12, when an object to be sensed is rubbed by a tactile sensor, an output signal generated from the tactile sensor may be passed through a filter to remove a surrounding environment and power noise. After that, the noise canceled signal can be amplified by an amplifier. On the other hand, since the output signal generated from the tactile sensor is a digitized signal, the amplified signal can be converted into a signal on the frequency axis by an FFT circuit (Fast Fourier Transform circuit) without passing through the A / D converter. However, the present invention is not limited to this. As described with reference to Figs. 5, 6, and 7, the output signal generated from the tactile sensor may have a width (e.g., 22 in Fig. 2, 22c in Fig. And increasing the number of conductive lines (22 in FIG. 2, 22c in FIG. 8A) while reducing the spacing between the conductive lines (22 in FIG. 2 and 22c in FIG. 8A) Output signal may have continuity and may in this case go through an A / D converter.

도 13은 도 2를 참조하여 설명한 실시예에 따른 촉각 센서를 사용한 압력 센싱 결과를 나타낸 그래프들이다.13 is a graph showing a result of pressure sensing using the tactile sensor according to the embodiment described with reference to FIG.

도 8A는 개구부(도 2의 15a)를 원 형태로 형성하되, 직경을 6㎜와 8㎜로 다르게 형성하였고 저항체들의 폭(width)는 3㎛로 하고 피치(pitch)는 5㎛로 하였을 때, 가한 압력에 따른 촉각 센서의 출력 전류 변화를 살펴본 그래프로서, 개구부(도 2의 15a)의 직경이 증가하면 감지할 수 있는 최소 압력이 감소하며 또한 감도는 4.5배 정도 증가하는 것을 알 수 있다.FIG. 8A shows a case where the openings (15a in FIG. 2) are formed in a circular shape and have different diameters of 6 mm and 8 mm. When the resistors have a width of 3 μm and a pitch of 5 μm, As a graph showing the change in the output current of the tactile sensor according to the applied pressure, it can be seen that when the diameter of the opening (15a in FIG. 2) increases, the minimum pressure to be sensed decreases and the sensitivity increases by 4.5 times.

개구부의 직경 뿐만 아니라 개구부의 높이, 탄성 패턴의 높이와 영률에 따라 동일한 압력에 대하여 도전성 패턴과 저항체의 접촉 개수가 달라질 수 있다. 이에 따라 감지가능한 최소 압력 및 감도가 달라질 수 있다.The number of contact between the conductive pattern and the resistor may be varied depending on the same pressure depending on the height of the opening, the height of the elastic pattern, and the Young's modulus as well as the diameter of the opening. As a result, the minimum detectable pressure and sensitivity can vary.

도 8B는 개구부(도 2의 15a)를 원 형태로 형성하되, 직경을 6㎜로 형성하였고 저항체들의 피치(pitch)는 43㎛로 하였을 때, 가한 압력에 따른 촉각 센서의 출력 전류 변화를 살펴본 그래프로서, 압력의 증가에 따라 도전성 패턴들(도 2의 31a, 31b)에 더 많은 수의 저항체들(도 2의22)이 접촉함에 따라 출력 전류값이 증가하기는 하지만 접촉하는 저항체들(도 2의 22)의 수에 의존하여 스텝 형태의 불연속적인 증가를 나타냄을 알 수 있다.FIG. 8B is a graph showing the change in the output current of the tactile sensor according to the applied pressure when the opening (15a in FIG. 2) is formed in a circular shape and the diameter is 6 mm and the pitch of the resistors is 43 μm. 2) of the conductive patterns (31a, 31b in Fig. 2) contact with increasing pressure, the contact resistance of the resistors (Fig. 2 22) of the step-like shape.

도 14는 도 8a를 참조하여 설명한 실시예에 따라 제조된 촉각 센서를 나타낸 SEM 이미지들이다.
FIG. 14 is SEM images showing a tactile sensor manufactured according to the embodiment described with reference to FIG. 8A.

도 15는 도 14에 나타낸 촉각 센서의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.15 is a graph showing output characteristics of the tactile sensor shown in Fig.

도 14를 참조하면, 촉각 센서의 탄성 덮개부 상에 약 1㎜의 폭을 갖는 실을 10초 간격으로 1초간 문지른 결과, 촉각 센서의 출력 특성 또한 이를 반영하고 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 14, a yarn having a width of about 1 mm was rubbed on the elastic lid of the tactile sensor for one second at intervals of 10 seconds, and the output characteristics of the tactile sensor also reflected this.

Claims

Board;
A spacer layer disposed on the substrate and having an opening;
A plurality of conductive lines between the substrate and the spacer layer, the conductive lines being exposed in the openings and disposed at different distances from the center of the openings;
An elastic lid disposed on the spacer layer and covering the opening; And
And a conductive pattern disposed on a lower surface of the elastic lid portion.

The method according to claim 1,
Wherein each of the conductive lines includes a resistor.

3. The method of claim 2,
Wherein the resistor has a resistance of 100 times to 1x10 ⁷ times the resistance of the conductive pattern.

3. The method of claim 2,
Wherein the resistor has a resistance larger than a contact resistance between the conductive pattern and each conductive line.

5. The method of claim 4,
Wherein the resistor has a resistance of 100 times to 1x10 ⁷ times the contact resistance between the conductive pattern and each of the conductive lines.

The method according to claim 1,
Wherein the conductive lines are arranged in one direction from the center of the opening.

The method according to claim 1,
The conductive lines being arranged in both directions from the center of the opening,
Wherein each conductive line is different in distance from the center of the opening.

7. The method according to claim 1 or 6,
Wherein at least one of a width of the conductive line and an interval between the conductive lines is formed differently in different first and second regions in the opening.

The method according to claim 1,
And an elastic pattern disposed on an upper surface of the elastic lid.

10. The method of claim 9,
Wherein a Young's modulus of the elastic pattern is larger than a Young's modulus of the elastic lid.

The method according to claim 1,
The portions of the conductive lines exposed in the openings are resistors,
Wherein the conductive pattern comprises a ground conductive pattern and a power conductive pattern spaced apart from each other.

The method according to claim 1,
The conductive lines including a ground conductive line and a power conductive line,
Wherein in the opening, the ground conductive line is disposed at a centerline of the opening and the power supply conductive lines are disposed at a different distance from the ground conductive line.

13. The method of claim 12,
Wherein each of the power supply conductive lines or the ground conductive line includes a resistor covered by the spacer layer under the spacer layer.

13. The method of claim 12,
Wherein the spacer layer further comprises a spacer pattern separating the opening into a first opening and a second opening,
Wherein the ground conductive line extends into the first and second openings while extending along the spacer pattern below the spacer pattern,
The power supply conductive lines having first power supply conductive lines disposed in the first opening and second power supply conductive lines disposed in the second opening.

15. The method of claim 14,
And a resilient pattern disposed on an upper surface of the elastic lid portion and extending along the spacer pattern.

Board;
A spacer layer disposed on the substrate and having an opening;
A plurality of resistors disposed between the substrate and the spacer layer, the resistors being exposed in the openings and arranged at a different distance from the centerline of the openings;
An elastic lid disposed on the spacer layer and covering the opening; And
And a ground conductive pattern and a power conductive pattern disposed on a lower surface of the elastic lid and spaced apart from each other.

17. The method of claim 16,
Wherein the resistor has a resistance larger than a contact resistance between the conductive patterns and the resistor.

17. The method of claim 16,
Wherein the resistors are arranged in one direction from the center of the opening.

17. The method of claim 16,
The resistors are arranged in both directions from the center of the opening,
Wherein a distance of each resistor from the center of the opening is different.

19. The method according to claim 16 or 18,
Wherein at least one of a width of the resistor and a gap between the resistors is formed differently in different first and second regions in the opening.

17. The method of claim 16,
And an elastic pattern disposed on an upper surface of the elastic lid.

22. The method of claim 21,
Wherein a Young's modulus of the elastic pattern is larger than a Young's modulus of the elastic lid.

Board;
A spacer layer disposed on the substrate and having an opening;
A ground conductive line between the substrate and the spacer layer, the ground conductive line exposed in the opening and disposed at a center line of the opening;
A plurality of power supply conductive lines between the substrate and the spacer layer, the power supply conductive lines exposed in the openings and disposed at a different distance from and parallel to the ground conductive lines;
An elastic lid disposed on the spacer layer and covering the opening; And
And a conductive pattern disposed on a lower surface of the elastic lid portion.

24. The method of claim 23,
Wherein the ground conductive line or each power conductive line comprises a resistor covered by the spacer layer.

25. The method of claim 24,
Wherein the resistor has a resistance greater than a contact resistance between the conductive pattern and the conductive lines.

24. The method of claim 23,
Wherein the power supply conductive lines are arranged in one direction from the center of the opening.

24. The method of claim 23,
Wherein the power supply conductive lines are arranged in both directions from the center of the opening,
Wherein each power conductive line is different in distance from the center of the opening.

26. The method according to claim 23 or 26,
Wherein at least one of a width of the power supply conductive line and an interval between the power supply conductive lines in the first region and the second region in the opening are different from each other.

24. The method of claim 23,
Wherein the spacer layer further comprises a spacer pattern separating the opening into a first opening and a second opening,
The ground conductive line extending along the spacer pattern below the spacer pattern and then protruding into the first and second openings,
The power supply conductive lines having first power supply conductive lines disposed in the first opening and second power supply conductive lines disposed in the second opening.

30. The method of claim 29,
And a resilient pattern disposed on an upper surface of the elastic lid portion and extending along the spacer pattern.

31. The method of claim 30,
Wherein a Young's modulus of the elastic pattern is larger than a Young's modulus of the elastic lid.

A plurality of wires are connected in parallel between the ground and the power source,
Wherein each of the wirings includes a switch connected in series and turned on by contact with an object and an impedance element having a resistance larger than a contact resistance of the switch.