KR20190072487A - 터치 인식 직물센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반사와 도전사를 다중으로 제직하여 전전용량 방식의 센싱이 가능한 섬유기반의 터치 인식 직물센서에 관한 것이다.
본 발명은 표면층의 경사 중 경사부 섬유사 사이에 일정 간격마다 경사부 도전사가 구비되어 터치인식부가 형성되고, 상기 경사부 섬유사와 상기 경사부 도전사 올들에 위사가 교차하며 구비되고, 중간층은 일반 섬유사가 경사로 형성하여 절연층으로 형성되고, 이면층은 경사와 위사가 교차하고, 상기 이면층의 상기 경사는 섬유사이고, 상기 위사는 위사부 도전사로 구비되어 상기 위사부 도전사는 일정 간격마다 상기 경사부 도전사에 교차되어 터치인식부가 형성되는 터치 인식 직물센서를 제공한다.

Description

터치 인식 직물센서{FABRIC SENSOR FOR RECOGNIZING TOUCH}

본 발명은 터치 인식 직물센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반사와 도전사를 다중으로 제직하여 전전용량 방식의 센싱이 가능한 섬유기반의 터치 인식 직물센서에 관한 것이다.

최근 섬유 IT(Information Technology) 융복합 관련 각종 디바이스 및 결합 제품, 신소재 들이 출시되고 있다.

반면, 섬유를 이용한 센서의 경우에는, 센서의 기능보다 전극과 같은 형태의 제품들이 시제품 정도 개발되고 있는 실정이며, 복합적 기능의 센싱이 가능한 섬유기반 제품은 아직까지 개발되지 못하고 있는 실정이다.

또한, 융합 기술의 보편화와 웨어러블(wearable) 기술의 발전으로 최근에는 섬유소재를 이용하여 IT 디바이스(Information Technology device)와 결합되는 신호전달용 센서로 개발되는 사례가 늘고 있다.

이렇게 웨어러블 타입의 제품 개발과 사용량이 증가하며 유연한 특성을 지니는 섬유는 직물형 제품으로 구성하여 고부가가치 제품으로 만들려는 시도가 많이 이루어지고 있다.

하지만, 센서로 활용되는 사례들을 보면 단순 전극 형태로 부착되거나, 제품의 극히 일부분으로 사용되는 정도로 그치고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 현재 단순 전극 형태를 벗어나 터치에 의해 좌표를 읽을 수 있는 터치센서의 개발도 시도되고 있다.

한편, 공개특허공보 제10-2007-0007809호(2007. 01. 16. 공개)에는 '직물형 터치 센서'가 개시되어 있다.

이러한 '직물형 터치 센서'는, 상층과 하층의 압전저항 재료로 코팅된 도전성 직물과 중간층의 일반 비전도성 직물을 3레이어(Layer) 다층으로 적층하는 구성으로 이루어져, X축과 Y축의 좌표인식이 가능하다.

하지만, 종래의 '직물형 터치 센서'는, 각기 따로 제직된 직물을 여러 층이 겹쳐 일체감이 떨어지고, 여러 번의 코팅과 다층 점착시 상층과 하층의 교차 방향을 살펴야 하는 등 공정의 번거로움과 도전성 패드로 사용되어지는 직물 표면의 도전성 입자의 손상에 따라 민감성이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 공개특허공보 제10-2017-0060529호(2017. 06. 01. 공개)에는 '터치압력 감지 센서'가 개시되어 있다.

이러한 '터치압력 감지 센서'는, 폴리머수지와 도전성 분말, 용매를 포함한 방사액을 전기 방사하여 제조된 나노섬유를 간격유지부재로 사용하고, 상층과 하층에 도금 전극을 형성하며 필름에 의한 절연체가 7레이어(Layer) 다층 구조로 이루어진다.

하지만, 종래의 '터치압력 감지 센서'는, 일체형이 아닌 다층 구조로 인해 각각의 제조공정과 비용이 커지고 합포되는 중간의 점착제로 인한 대기 중 환경오염 발생이 불가피한 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 '직물형 터치 센서'와 '터치압력 감지 센서'의 경우, 다층 형성시 점착되는 구조에 의해 일반 제직물에 비해 유연하지 못하며, 스트레치에 의한 손상으로 좌표 위치인식의 어려움이 발생하는 치명적인 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 다층이지만 일체형으로 구성되어 두께가 얇고, 환경오염이 유발되는 추가 공정이 없어 비용이 절감되며, 섬유의 유연한 특성을 그대로 가지고 스트레치에 의한 손상 염려가 없도록 한 섬유기반의 터치 인식 직물센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 인식 직물센서는,

표면층의 경사 중 경사부 섬유사 사이에 일정 간격마다 경사부 도전사가 구비되어 터치인식부가 형성되고,

상기 경사부 섬유사와 상기 경사부 도전사 올들에 위사가 교차하며 구비되고,

중간층은 일반 섬유사가 경사로 형성하여 절연층으로 형성되고,

이면층은 경사와 위사가 교차하고, 상기 이면층의 상기 경사는 섬유사이고, 상기 위사는 위사부 도전사로 구비되고,

상기 위사부 도전사는 일정 간격마다 상기 경사부 도전사에 교차되어 터치인식부가 형성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 표면층의 상기 경사부 섬유사는 3가닥 마다 상기 경사부 도전사가 형성될 때, 상기 이면층의 상기 위사부 도전사는 중간의 상기 경사부 섬유사와 교차된다.

본 발명에 있어서, 상기 도전사는, 섬유사에 코어, 코팅, 연사, 합사, 또는 증착 공정으로 형성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 단순 전극을 벗어나 정전용량 방식의 인체에 의한 감지와 동시에 X축과 Y축의 위치를 기반으로 터치한 부위를 인식해 내는 섬유기반 터치 인식 직물센서를 제공할 수 있다.

또한, 제직 단일 공정으로 제조가 가능하고, 일반 직물과 같이 유연하며, 사용하고자 하는 크기로 잘라서 사용할 수 있다.

그리고 신축직물로 설계하여 사방으로 늘어나도 터치에 의한 신호전달 센서로 사용이 가능할 수 있다.

또한, 경사 및 위사로 사용되는 도전사의 저항을 선택적으로 조절하여 원하는 감도의 터치센서로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서의 구성을 나타낸 단면 구성도.
도 2는 도 1의 패턴도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서의 구성을 나타낸 단면 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 패턴도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서는, 적어도 2중직 이상으로 제직하여 제조할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 3중직으로 표면층(10), 중간층(20), 이면층(30)이 형성되도록 제직하였다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

표면층(10)의 경사 중 경사부 섬유사(13) 사이에 일정 간격마다 경사부 도전사(11)가 구비되어 터치인식부(40)가 형성되고, 상기 경사부 섬유사(13)와 경사부 도전사(11) 올들에 위사(12, 위사부 섬유사)가 교차하며 구비된다.

그리고 중간층(20)은 일반 섬유사가 경사(21)로 형성하여 절연층으로 형성된다.

또한, 이면층(30)은 경사와 위사가 교차하고, 이 이면층(30)의 경사(32)는 섬유사(경사부 섬유사)이고, 상기 위사는 위사부 도전사(31)로 구비되어 위사부 도전사(31)는 일정 간격마다 상기 표면층(10)의 경사부 도전사(11)에 교차 제직되어 터치인식부(40)가 형성된다.

그리고 상기 표면층(10)의 경사부 섬유사(13)는 3가닥 마다 경사부 도전사(11)가 형성될 때, 상기 이면층(30)의 위사부 도전사(31)는 중간의 경사부 섬유사(13)와 교차 제직된다.

한편, 여기에서 섬유사는 일반 섬유사 또는 일반사를 의미한다.

이러한 섬유사는, PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 폴리에스테르계열, 나일론(Nylon), 아라미드(Aromatic amide) 등의 폴리아마이드계열, 폴리우레탄 고분자 계열 등을 포함하는 합성섬유와, 면, 마 등을 포함하는 천연섬유 중 어느 하나로 이루어진다.

그리고 상기 도전사는, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 스테인리스스틸(SUS), 니켈(Ni) 등의 금속합금사 및 카본사 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 섬유사에 코어, 코팅, 연사, 합사, 또는 증착 공정으로 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서는, 제직시 2중직 이상으로 구성이 가능하며 표면층(10)의 경사 중 도전사가 섬유사들 사이에 일정한 간격을 두고 선택적으로 걸리고, 그 사이 모든 올들을 위사가 교차하게 한다.

그리고 중간층(20)에 섬유사로 절연층을 경사(21)로 형성한다.

또한, 이면층(30)의 섬유사로 걸린 모든 경사(32) 사이를 교차하는 도전사로 된 위사부 도전사(31)가 표면층(10)의 경사 중 도전사와 도전사 사이 도전사와 비접촉되는 구간의 절연사로 사용되는 경사부 섬유사(13)에 선택적으로 교차하게 하여 형성한다.

이와 같은 구조의 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서의 제조방법은 다음과 같다.

다중직이 가능한 레피어직기 또는 자카드 직기를 사용하여 3중직 또는 그 이상으로 도전사와 섬유사를 사용하여 봉투직(후쿠로)으로 제직한다.

이때, 경사를 도전사 1가닥, 섬유사 3가닥, 다시 도전사 1가닥 순으로 경사빔에서 종광과 바디를 통과해 걸리게 하고, 위사가 경사 전체를 교차되게 위입되며, 한면만 선택적으로 도전사인 경사 3중직으로 제직된다.

그리고 3중직의 이면층(30)에 위입되는 위사가 표면층(10)의 경사 중 도전사와 도전사 사이 도전사와 비접촉되는 섬유사에 선택적으로 교차 위입되면서 제직된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 인식 직물센서는, 제직 단일 공정으로 제조가 가능하고, 직물 표면에 도전사와 섬유사가 경사와 위사로 특수하게 설계되어 있지만, 일반 직물과 같이 유연하며, 사용하고자 하는 크기로 잘라서 사용이 가능하다.

또한, 잘려진 직물의 좌우로 노출된 도전사를 X축과 Y축으로 설정하여 신호전달 좌표 체계를 구성할 수 있으며, 신축직물로 설계하여 사방으로 늘어나도 터치에 의한 신호전달 센서로 사용이 가능하다.

그리고 경사 및 위사로 사용되는 도전사의 저항을 선택적으로 조절하여 원하는 감도의 터치센서로 제조가 가능하다.

또한, 일반 직물과 같이 구기거나 접어도 되고, 세탁이 가능하며, 인체에 적용되는 제품의 경우에도 같은 섬유재질로 거부감이 없다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10. 표면층
11. 경사부 도전사
12. 위사
13. 경사부 섬유사
20. 중간층
21. 경사
30. 이면층
31. 위사부 도전사
32. 경사
40. 터치인식부

Claims (3)

1. 표면층의 경사 중 경사부 섬유사 사이에 일정 간격마다 경사부 도전사가 구비되어 터치인식부가 형성되고,
   상기 경사부 섬유사와 상기 경사부 도전사 올들에 위사가 교차하며 구비되고,
   중간층은 일반 섬유사가 경사로 형성하여 절연층으로 형성되고,
   이면층은 경사와 위사가 교차하고, 상기 이면층의 상기 경사는 섬유사이고, 상기 위사는 위사부 도전사로 구비되고,
   상기 위사부 도전사는 일정 간격마다 상기 경사부 도전사에 교차되어 터치인식부가 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 인식 직물센서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 표면층의 상기 경사부 섬유사는 3가닥 마다 상기 경사부 도전사가 형성될 때, 상기 이면층의 상기 위사부 도전사는 중간의 상기 경사부 섬유사와 교차되는 것을 특징으로 하는 터치 인식 직물센서.
3. 제1항에 있어서,
   상기 도전사는, 섬유사에 코어, 코팅, 연사, 합사, 또는 증착 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 인식 직물센서.

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