KR20170028168A - 방향 감지 장치 - Google Patents

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KR20170028168A
KR20170028168A KR1020150125073A KR20150125073A KR20170028168A KR 20170028168 A KR20170028168 A KR 20170028168A KR 1020150125073 A KR1020150125073 A KR 1020150125073A KR 20150125073 A KR20150125073 A KR 20150125073A KR 20170028168 A KR20170028168 A KR 20170028168A
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김비이
김정한
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Abstract

본 발명의 실시 예의 방향 감지 장치는 유전층, 상기 유전층의 제 1면에 배치되며 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층 및 상기 제 1 면과 대향되는 상기 유전층의 제 2 면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 적어도 하나와 상기 제 2 전극층이 중첩되는 제 1 영역과, 나머지 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 적어도 하나와 상기 제 2 전극층이 중첩되는 제 2 영역에서 시간차를 가지며 정전 용량이 변하는 것을 검출하는 정전 용량 검출부; 및 상기 정전 용량 검출부의 외부를 감싸는 커버를 포함하며, 상기 커버의 내측면에는 상기 제 1 전극층과 상기 제 2 전극층이 상기 유전층을 사이에 두고 중첩되는 영역에서 돌출된 복수 개의 돌기를 포함한다.

Description

방향 감지 장치{DIRECTION DETECTING APPARATUS}
본 발명은 방향 감지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시트 또는 매트형 방향 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 방향을 감지하는 기능은 영상 표시 장치, 자동차, 전자 기기 등과 같은 장치에 추가로 적용되어 부가적인 기능을 수행하는데 국한되어 있었다.
그런데, 최근 가정용 안전 장치뿐만 아니라 다양한 응용 분야에서 방향을 감지하기 위한 장치가 요구되고 있다. 예를 들어, 건물의 입구에 방향 감지 장치를 설치하여 건물 내에 사람이 있는지 없는지 감지함으로써 건물의 전기, 가스 등을 자동으로 차단할 수 있다.
그러나, 방향 감지를 위해 새로운 기술을 개발하는 데는 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유전층의 정전 용량 변화 인식률을 향상시킬 수 있는 방향 감지 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 방향 감지 장치는 유전층, 상기 유전층의 제 1면에 배치되며 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층 및 상기 제 1 면과 대향되는 상기 유전층의 제 2 면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 적어도 하나와 상기 제 2 전극층이 중첩되는 제 1 영역과, 나머지 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 적어도 하나와 상기 제 2 전극층이 중첩되는 제 2 영역에서 시간차를 가지며 정전 용량이 변하는 것을 검출하는 정전 용량 검출부; 및 상기 정전 용량 검출부의 외부를 감싸는 커버를 포함하며, 상기 커버의 내측면에는 상기 제 1 전극층과 상기 제 2 전극층이 상기 유전층을 사이에 두고 중첩되는 영역에서 돌출된 복수 개의 돌기를 포함한다.
이 때, 상기 돌기는 상기 제 1 전극층의 상부면 또는 상기 제 2 전극층의 하부면과 접촉하거나, 상기 제 1 전극층의 상부면 및 상기 제 2 전극층의 하부면에 접촉한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방향 감지 장치는 전극층과 접촉된 구조의 돌기를 포함하여 이루어져, 외부에서 압력이 가해지면 유전층으로 전달되는 압력이 커져 압력 변화를 용이하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 방향 감지 장치의 정확도가 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시 예의 정전 용량 검출부의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시 예의 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 돌기의 직경 및 개수가 상이한 것을 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 돌기의 다른 형태를 도시한 단면도이다.
도 7은 돌기의 또 다른 형태를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예의 방향 감지 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 한 실시 예의 정전 용량 검출부의 사시도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다. 그리고, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 한 실시 예에 따른 방향 감지 장치(110)는 시간차를 가지며 정전 용량이 변하는 적어도 두 영역을 포함하는 정전 용량 검출부 및 정전 용량 검출부를 감싸는 커버(40)를 포함한다.
정전 용량 검출부는 유전층(10), 유전층(10)의 제 1면에 배치되며, 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)을 포함하는 제 1 전극층(20) 및 제 1 면과 대향되는 유전층(10)의 제 2 면에 배치된 제 2 전극층(30)을 포함한다. 제 2 전극층(30)은 일체형으로 이루어져, 복수 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)의 하부면의 전면이 유전층(10)을 사이에 두고 제 2전극층(30)과 중첩될 수 있다. 도면에서는 4 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)을 도시하였으나, 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)의 개수는 이에 한정하지 않는다.
정전 용량 검출부는 외부로부터 압력이 가해지면, 압력이 가해지는 영역에서 제 1 전극층(20)과 제 2 전극층(30) 사이의 유전층(10)의 정전 용량의 변화가 발생한다. 이 때, 외부의 압력은 예를 들어, 사람의 발일 수 있다. 사람이 정전 용량 검출부의 상부면, 즉, 커버(40)를 밟고 지나가는 경우, 사람의 발바닥이 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d) 중 서로 다른 두 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)에 압력을 가할 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d) 중 선택된 제 1 전극 패턴(20a)과 제 2 전극층(30)이 중첩되는 제 1 영역에서 제 1 시간(T1)에 정전 용량이 변한 후, 제 1 전극 패턴(20a)을 제외한 나머지 제 1 전극 패턴(20b, 20c, 20d) 중 선택된 제 1 전극 패턴(20c)과 제 2 전극층(30)이 중첩되는 제 2 영역은 제 2 시간(T2>T1)에 정전 용량이 변한다. 즉, 서로 다른 적어도 두 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)에 대응되는 유전층(10)은 시간차를 가지며 정전 용량이 변한다. 이 때, 방향 감지 장치는 첫 번째로 정전 용량이 변한 영역에서 마지막으로 정전 용량이 변한 영역 방향으로 사람이 이동했다고 판단할 수 있다.
그런데, 일반적으로 사람의 발은 오목한 부분과 볼록한 부분이 존재하는 곡선 형태이다. 따라서, 발의 오목한 부분에 대응되는 영역은 정전 용량 검출부에 가해지는 압력이 너무 낮아 유전층(10)의 정전 용량 변화가 미비하다. 이에 따라, 방향 감지의 정확도가 저하될 수 있다. 일 예로, 정전 용량 검출부를 뒤꿈치로 밟았을 때보다 앞꿈치로 밟는 경우 정전 용량 변화율이 매우 낮아 방향 감지 인식률이 현저하게 떨어진다.
따라서, 본 발명 실시 예의 방향 감지 장치는 정전 용량 검출부를 감싸는 커버(40)가 커버(40)의 내측면에서 돌출된 형태의 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)를 포함한다. 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 도 2에 도시된 바와 같이 같이 커버(40)와 일체형으로 형성되거나, 접착제를 통해 커버(40)에 부착된 형태일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 제 1 전극층(20)과 제 2 전극층(30)이 유전층을 사이에 두고 중첩되는 영역, 즉, 제 1 전극층(20)과 제 2 전극층(30)이 중첩되어 외부 압력에 의해 정전 용량이 변하는 영역과 중첩되는 영역에 형성된다. 도면에서는 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)가 제 1 전극층(20)의 상부면에 접촉하는 것을 도시하였다.
돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 사람의 발바닥과 정전 용량 검출부의 접촉 면적을 증가시키기 위한 것으로, 접촉 면적이 증가하면 유전층(10)으로 전달되는 압력이 커져 낮은 압력으로도 유전층(10)의 정전 용량이 변할 수 있다. 이를 위해, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 충분한 높이(a)를 가져야 하며, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)의 높이(a)는 5㎜이상일 수 있다. 그리고, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)의 높이가 너무 높은 경우, 정전 용량 검출부의 두께가 두꺼워져 정전 용량 검출부의 박형화가 어렵다. 따라서, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)의 높이(a)는 15㎜미만일 수 있다. 그러나, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)의 높이는 이에 한정하지 않고 충분히 변경 가능하다.
특히, 정전 용량이 변한 영역의 정확도를 향상시키기 위해, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)의 직경(b)은 제 1 전극층(20)의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)의 폭(c)과 동일하거나 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)의 폭보다 좁을 수 있다.
돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 유전체(10)와 같이 탄성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 폴리 우레탄(Polyurethane; PU), 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA), 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene Propylene Diene Monomer; EPDM) 등과 같은 폼(Foam) 타입 물질일 수 있다.
도 3a와 같이, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)의 형태를 따라 막대 형상으로 돌출되어 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)에 하나의 씩 대응되거나, 도 3b와 같이, 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)에 복수 개의 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)가 대응될 수도 있으며, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)의 개수는 충분히 변경 가능하다.
돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 상술한 바와 같이 사람의 발바닥에 의해 가압되는 정전 용량 검출부의 상부면에 대응되는 영역에 배치되거나, 정전 용량 검출부의 하부면에 배치될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시 예의 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 4a와 같이, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 정전 용량 검출부의 제 2 전극층(30)과 접촉하도록 형성될 수도 있으며, 도 4b와 같이, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)는 제 1, 제 2 전극층(20, 30)에 모두 접촉하도록 형성될 수도 있다. 도 4b와 같이, 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)가 커버(40)의 상부면 및 하부면에 모두 형성된 경우, 정전 용량 변화를 효율적으로 감지할 수 있다.
특히, 각 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d)에 접촉하는 돌기의 개수 및 직경이 상이할 수 있다. 즉, 복수 개의 제 1 전극 패턴(20a, 20b, 20c, 20d) 중 선택된 제 1 전극 패턴(20a)에 접촉하는 돌기의 개수와 제 1 전극 패턴(20a)을 제외한 나머지 제 1 전극 패턴(20b, 20c, 20d) 중 선택된 제 1 전극 패턴(20c)에 접촉하는 돌기의 개수가 상이할 수 있다.
예를 들어, 사람의 발이 정전 용량 검출부의 가장자리를 밝을 때, 사람의 발의 일부만이 정전 용량 검출부에 압력을 가하므로, 정전 용량 검출부의 가장자리는 중앙 영역보다 정전 용량 변화가 적다. 따라서, 정전 용량 검출부의 가장자리와 중앙 영역의 돌기(40a, 40b, 40c, 40d) 개수가 상이할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 돌기의 직경 및 개수가 상이한 것을 도시한 단면도이다.
도 5a와 같이, 정전 용량 검출부의 가장자리에 배치된 돌기(40a, 40d)의 개수가 정전 용량 검출부의 중앙 영역에 배치된 돌기(40b, 40c)의 개수보다 더 많을 수 있다. 또한, 도 5b와 같이, 정전 용량 검출부의 가장자리에 배치된 돌기(40a, 40d)의 직경이 정전 용량 검출부의 중앙 영역에 배치된 돌기(40b, 40c)의 직경보다 클 수 있다. 이 경우, 정전 용량 검출부의 가장자리에 낮은 압력이 가해지더라도 정전 용량 변화를 용이하게 인식할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 돌기의 다른 형태를 도시한 단면도이며, 도 7은 돌기의 또 다른 형태를 도시한 단면도이다.
도 6a와 같이, 돌기(40a)는 높이(a)가 직경(b)보다 높거나, 도 6b와 같이, 돌기(40a)가 단차를 갖도록 형성될 수 있다. 특히, 도 7과 같이, 돌기는 타원형일 수도 있으며, 돌기의 형태는 이에 한정하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예의 방향 감지 장치는 커버(40)의 내측면에 제 1, 제 2 전극층(20, 30)과 접촉된 구조의 돌기(40a, 40b, 40c, 40d)를 포함하여 이루어져, 외부에서 압력이 가해지면 유전층(10)으로 전달되는 압력이 커져 압력 변화를 용이하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 방향 감지 장치의 정확도가 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 유전층 20: 제 1 전극층
20a~20d: 제 1 전극 패턴 30: 제 2 전극층
40: 커버 40a~40d: 돌기
110: 방향 감지 장치

Claims (10)

  1. 유전층, 상기 유전층의 제 1면에 배치되며 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층 및 상기 제 1 면과 대향되는 상기 유전층의 제 2 면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 적어도 하나와 상기 제 2 전극층이 중첩되는 제 1 영역과, 나머지 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 적어도 하나와 상기 제 2 전극층이 중첩되는 제 2 영역에서 시간차를 가지며 정전 용량이 변하는 것을 검출하는 정전 용량 검출부; 및
    상기 정전 용량 검출부의 외부를 감싸는 커버를 포함하며,
    상기 커버의 내측면에는 상기 제 1 전극층과 상기 제 2 전극층이 상기 유전층을 사이에 두고 중첩되는 영역에서 돌출된 복수 개의 돌기를 포함하는 방향 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기가 상기 제 1 전극층의 상부면 또는 상기 제 2 전극층의 하부면과 접촉하거나, 상기 제 1 전극층의 상부면과 상기 제 2 전극층의 하부면에 접촉하는 방향 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 타원형 또는 반구형인 방향 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기의 직경이 상기 제 1 전극 패턴의 폭과 같거나 상기 제 1 전극의 폭보다 좁은 방향 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기의 높이는 5㎜ 이상이고 15㎜ 미만인 방향 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제1 전극 패턴을 따라 막대 형상으로 돌출된 방향 감지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    한 개의 상기 제 1 전극 패턴에 복수 개의 상기 돌기가 중첩되는 방향 감지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 전극 패턴 중 선택된 서로 다른 두 개의 상기 제 1 전극 패턴에 중첩되는 상기 돌기의 개수가 상이한 방향 감지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 폴리 우레탄(Polyurethane; PU), 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA), 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene Propylene Diene Monomer; EPDM) 중 선택된 물질로 형성된 방향 감지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 커버와 일체형으로 형성되거나, 접착제를 통해 상기 커버에 부착된 방향 감지 장치.
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