KR20210139168A

KR20210139168A - 스트레인 센서

Info

Publication number: KR20210139168A
Application number: KR1020210060411A
Authority: KR
Inventors: 이수재; 김성현; 박찬우; 구재본; 나복순; 오지영
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2021-11-22
Also published as: KR102534574B1

Abstract

스트레인 센서가 제공된다. 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 유연신축성 기판; 상기 유연신축성 기판 상의 리지드 패턴들로서, 상기 리지드 패턴들은 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 제1 방향으로 이격된 제2 패턴을 포함하는 것; 상기 제1 패턴 상의 제1 전극; 상기 제2 패턴 상에 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 연결하는 압저항 층을 포함하고, 상기 리지드 패턴들은 상기 유연신축성 기판에 비해 큰 강성(stiffness)을 가질 수 있다.

Description

스트레인 센서{Strain sensor}

본 발명은 스트레인 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리지드 패턴들 상에 배치된 압저항 층(piezoresistive layer)을 포함하는 다축방향 스트레인 센서에 관한 것이다.

스트레인 센서는 저항체로 이루어진 소자로서 피측정물에 부착되어 외부에서 인가되는 힘(굽힘, 인장, 압축)에 따라 발생되는 피측정물의 기계적인 미세한 변형을 전기적 신호로 바꾸어 피측정물의 변형률 또는 응력을 감지하는 센서이다. 최근 고민감도로 큰 변형 하에서 작동할 수 있는 유연 신축성 스트레인 센서는 촉각감지, 소프트 로봇, 인간 동작 감지, 개인 건강 모니터링, 인공피부, 및 인간-기계 인터페이스 등에 다양한 응용성으로 인해 많은 주목을 받고 있다. 최근 복잡하고 다양한 신체의 움직임으로 발생되는 다방향 변형을 실시간으로 정밀하게 감지가 가능한 다축방향 스트레인 센서의 필요성이 대두되고 있으며, 일축 스트레인 센서의 한계를 극복하기 위한 많은 연구개발이 진행되고 있다.

본원 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 높은 센싱 민감도를 갖고, 제조가 용이하며, 스트레인 방향 및 크기를 검출할 수 있는 다축 방향의 스트레인 센서를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 유연 신축성 기판; 상기 유연 신축성 기판 상의 리지드 패턴들로서, 상기 리지드 패턴들은 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 제1 방향으로 이격된 제2 패턴을 포함하는 것; 상기 제1 패턴 상의 제1 전극; 상기 제2 패턴 상에 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 연결하는 압저항 층을 포함하고, 상기 리지드 패턴들은 상기 유연 신축성 기판에 비해 큰 강성(stiffness)을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 리지드 패턴들은 상기 압저항 층에 비해 큰 강성을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 사이의 거리는 상기 제1 패턴의 두께에 비해 클 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 리지드 패턴들은 서로 마주하는 측면들을 갖고, 상기 압저항 층은 상기 측면들과 수직적으로 중첩될 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 패턴은 상기 제2 패턴과 마주하는 제1 측면을 갖고, 상기 제2 패턴은 상기 제1 측면과 마주하며 상기 제1 측면과 평행한 제2 측면을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 패턴은 상기 제2 패턴과 마주하는 제1 측면을 갖고, 상기 제2 패턴은 상기 제1 측면과 마주하는 제2 측면을 갖고, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이의 거리는 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 일정할 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 패턴은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제1 폭을 갖고, 상기 압저항 층은 상기 제2 방향으로 제2 폭을 갖고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭에 비해 클 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압저항 층을 덮는 상부 캐핑층을 포함할 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 리지드 패턴들은 상기 상부 캐핑층에 비해 큰 강성을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 유연신축성 기판 상에 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 패드를 더 포함할 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 전극과 연결된 배선을 더 포함하되, 상기 배선은 사형 패턴(Serpentine-Pattern)의 형상을 가질 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 유연신축성 기판; 상기 유연신축성 기판 상에 제1 방향으로 서로 이격된 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하는 제1 리지드 패턴들; 상기 유연신축성 기판 상에 제2 방향으로 서로 이격된 제3 패턴 및 제4 패턴을 포함하는 제2 리지드 패턴들; 상기 제1 패턴 상의 제1 전극; 상기 제2 패턴 상에 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 상기 제3 패턴 상의 제3 전극; 상기 제4 패턴 상에 상기 제3 전극과 이격된 제4 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 연결하는 제1 압저항 층; 및 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극을 연결하는 제2 압저항 층을 포함하되, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 유연신축성 기판의 상면과 평행하고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 교차할 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 리지드 패턴들은 상기 유연신축성 기판에 비해 큰 강성(stiffness)을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 전극을 제1 패드와 연결하는 제1 배선; 상기 제2 전극을 제2 패드와 연결하는 제2 배선; 및 상기 제3 전극과 상기 제2 전극을 연결하는 제3 배선을 더 포함할 수 있다.

실시예들에 따르면, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 상기 제4 전극, 상기 제1 압저항 층 및 상기 제2 압저항 층을 덮는 상부 캐핑층을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 외력이 인가되는 방향에 따른 센싱 민감도의 차이를 이용하여 스트레인 방향을 검출할 수 있는 스트레인 센서가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다축방향의 스트레인의 검출이 가능하고, 높은 센싱 정확도를 가지며, 제조가 용이하고, 신뢰성이 향상된 스트레인 센서가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A~A'선에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 실험예 1에 따른 그래프로서, 유연신축성 기판에 인가된 스트레인에 따른 제1 내지 제3 압저항 층들의 저항 변화율들을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실험예 2에 따른 그래프로서, 유연신축성 기판에 인가된 스트레인에 따른 제1 내지 제4 압저항 층들의 저항 변화율들을 나타낸다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도들이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.

본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 A~A'선에 따른 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 유연신축성 기판(100, flexible substrate), 전극 패턴들(EP), 리지드 패턴들(rigid patterns, RP), 압저항 층(piezoresistive layer, PZL), 패드들(111, 112) 및 유연 캐핑층(150, flexible capping layer)을 포함할 수 있다. 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)은 외력에 의해 변형될 수 있다. 예컨대, 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)은 특정 방향으로 늘어나거나(stretche) 또는 휘어질(bend) 수 있다. 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)이 변형됨 따라 압저항 층(PZL)에 외력이 인가될 수 있다. 압저항 층(PZL)은 외력을 전달받아 저항이 변화될 수 있다.

전극 패턴들(EP)은 외부 소자로부터 테스트 신호가 인가받아 압저항 층(PZL)에 제공할 수 있다. 테스트 신호는, 예컨대, 전압 또는 전류일 수 있다. 압저항 층(PZL)은 테스트 신호를 전달받아 검출 신호를 출력할 수 있다. 검출 신호는 테스트 신호와 압저항 층(PZL)의 저항에 대응하는 전류 또는 전압일 수 있다. 압저항 층(PZL)은 외력의 크기에 비례하여 저항이 증가할 수 있다. 압저항 층(PZL)은 저항의 증가에 따라 테스트 신호에 비해 작은 전류 또는 전압을 검출 신호로서 출력할 수 있다.

리지드 패턴들(RP)이 전극 패턴들(EP)의 아래에 배치될 수 있다. 리지드 패턴들(RP)은 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)에 비해 높은 강성(stiffness)을 가질 수 있다. 달리 말해서, 리지드 패턴들(RP), 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)에 동일한 외력이 인가되는 경우, 리지드 패턴들(RP)은 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)에 비해 변형량(deformation)이 작을 수 있다. 예컨대, 리지드 패턴들(RP)은 연성(ductility) 및 신축성을 갖지 않을 수 있으며, 외력이 인가되더라도 휘어지거나 또는 늘어나지 않을 수 있다.

리지드 패턴들(RP)은, 유연신축성 기판(100)에 외력이 인가될 때, 압저항 층(300)이 변형되는 방향을 제한할 수 있다. 구체적으로, 리지드 패턴들(RP)은 압저항 층(300)이 특정 방향으로 늘어나거나 휘어지어지는 것을 허용할 수 있다. 그리고, 리지드 패턴들(RP)은 압저항 층(PZL)이 특정 방향을 제외한 다른 방향으로 늘어나거나 휘어지어지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 스트레인 센서는 특정 방향의 스트레인을 선택적으로 검출할 수 있다.

상세하게, 도 1 및 도 2를 참조하면, 유연신축성 기판(100)이 제공될 수 있다. 유연신축성 기판(100)은 리지드 패턴들(RP)에 비해 낮은 강성을 가질 수 있다. 예컨대, 유연신축성 기판(100)은 리지드 패턴들(RP)을 구성하는 물질들에 비해 작은 영률(Young's modulus)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 유연신축성 기판(100)은 탄성 중합체(Elastomer)를 포함할 수 있다. 예컨대, 유연신축성 기판(100)은 PDMS 및 Ecoflex 중 하나를 포함할 수 있다.

유연신축성 기판(100)은 신축성 및/또는 탄성(elasticity)을 가질 수 있다. 유연신축성 기판(100)은 외력에 의해 휘어지거나(bend), 또는 수평 방향으로 신장(stretche)될 수 있다. 실시예들에 따르면, 유연신축성 기판(100)은 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 신장될 수 있다. 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)은 유연신축성 기판(100)의 상면 및/또는 하면과 평행할 수 있다. 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 서로 수직할 수 있다. 제3 방향(D3)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 교차할 수 있다. 예컨대, 제3 방향은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 사이를 각 이등분하는 방향일 수 있다. 즉, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 서로 90°의 각도를 이룰 수 있고, 제3 방향은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 각각과 45°의 각도를 이룰 수 있다.

유연신축성 기판(100)은 평탄한 하면 및 일정한 두께를 가질 수 있다. 유연신축성 기판(100)은 일정한 두께를 가짐으로써, 외력에 의한 인장 변형률(Tensile Strain)이 방향에 관계없이 일정할 수 있다. 즉, 유연신축성 기판(100)의 인장 변형률은 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 모두 동일할 수 있다.

리지드 패턴들(RP)이 유연신축성 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 리지드 패턴들(RP)은 전극 패턴들(EP)의 하면과 유연신축성 기판(100)의 사이에 배치될 수 있다. 리지드 패턴들(RP)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격된 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)을 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 유연신축성 기판(100)의 상부에 매립될 수 있다. 예컨대, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212) 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 유연신축성 기판(100)의 상부에 형성된 트렌치 내에 제공될 수 있다. 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 압저항 층(PZL), 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)에 비하여 높은 강성(stiffness)을 가질 수 있다. 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 압저항 층(PZL), 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150)을 구성하는 물질들에 비해 높은 영률(Young's modulus)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은, 예컨대, 유리, 세라믹, 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastics, FRP) 등을 포함할 수 있다.

제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 서로 마주하는 측면들을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 패턴(211)은 제2 패턴(212)과 마주하는 제1 측면(211s)을 가질 수 있다. 제2 패턴(212)은 제1 패턴(211)과 마주하는 제2 측면(212s)을 가질 수 있다. 제1 측면(211s) 및 제2 측면(212s)은 서로 평행할 수 있으며, 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 측면(211s)과 제2 측면(212s) 사이의 간격(d)은 제2 방향(D2)을 따라 일정할 수 있다. 이에 따라, 압저항 층(PZL)이 신장되거나 휘어지는 방향이 특정 방향(예컨대, 제1 방향(D1))으로 더욱 정밀하게 제한될 수 있다. 또한, 제1 측면(211s)과 제2 측면(212s) 사이의 간격(d)은 리지드 패턴들(RP)의 두께(t)에 비해 클 수 있다. 이에 따라, 유연신축성 기판(100)이 휘어지는 동안 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)의 모서리들이 서로 간섭하는 것이 방지될 수 있다. 이로써, 압저항 층(PZL)이 외력에 대하여 비선형적으로 변형되는 것이 방지될 수 있고, 스트레인 센서의 신뢰성이 향상될 수 있다.

실시예들에 따르면, 제1 패턴(211)과 제2 패턴(212) 사이의 간격(d)은 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)의 제1 방향(D1)의 폭들에 비해 작을 수 있다.

실시예들에 따르면, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)의 다른 측면들은 라운드진 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)의 각각은, 평면적 관점에서, 반원의 형상을 가질 수 있다. 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)은 제1 방향(D1)으로 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)의 각각은 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 서로 비대칭적인 형상을 가질 수도 있다. 예컨대, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)의 각각은 직사각형의 형상을 가질 수 있다.

전극 패턴들(EP)이 유연신축성 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 전극 패턴들(EP)은 리지드 패턴들(RP)의 상면들 상에 배치되어 유연신축성 기판(100)의 상면과 인접하게 위치할 수 있다. 전극 패턴들(EP)의 하면들은 리지드 패턴들(RP)을 사이에 두고 유연신축성 기판(100)과 적어도 부분적으로 이격될 수 있다. 예컨대, 전극 패턴들(EP)은 리지드 패턴들(RP)과 완전히 오버랩될 수 있고, 전극 패턴들(EP)의 하면들은 리지드 패턴들(RP)에 의해 완전히 덮일 수 있다. 전극 패턴들(EP)은 리지드 패턴들(RP)에 의해 보호되어, 유연신축성 기판(100) 및 유연 캐핑층(150) 외력에 의해 변형되더라도 변형되지 않을 수 있다.

전극 패턴들(EP)은 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)을 포함할 수 있다. 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 압저항 층(PZL)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 금속을 포함할 수 있다. 전극 패턴들(EP)은, 예컨대, 금, 은, 백금, 구리, 크롬, 알루미늄 및 니켈 중 하나를 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)의 각각은 반원의 형상을 가질 수 있다. 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 제1 방향(D1)으로 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)의 각각은 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 서로 비대칭적인 형상을 가질 수도 있다.

제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212) 상에 각각 배치될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 전극(311)은 제1 패턴(211)과 동일/유사한 형상을 가질 수 있고, 제2 전극(312)은 제2 패턴(212)과 동일/유사한 형상을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 제1 전극(202)의 측면들은 제1 패턴(211)의 측면들과 정렬될 수 있고, 제2 전극(204)의 측면들은 제2 패턴(212)의 측면들과 정렬될 수 있다. 따라서, 제1 전극(202)과 제2 전극(204) 사이의 간격은 제1 패턴(211)과 제2 패턴(212) 사이의 간격(d)과 동일할 수 있다.

압저항 층(PZL)이 전극 패턴들(EP) 상에 배치될 수 있다. 압저항 층(PZL)은 제1 전극(202)의 상면의 적어도 일부 및 제2 전극(204)의 상면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 압저항 층(PZL)은 리지드 패턴들(RP)의 서로 마주하는 측면들(즉, 제1 측면(211s) 및 제2 측면(212s))과 수직적으로 중첩될 수 있다. 압저항 층(PZL)은 제1 전극(311)과 제2 전극(312)을 전기적으로 연결할 수 있다. 압저항 층(PZL)은 리지드 패턴들(RP)에 비해 낮은 강성을 가질 수 있다. 압저항 층(PZL)은 유연성 및 전도성을 가질 수 있다. 압저항 층(PZL)은 유연신축성 기판(100)의 변형에 따라 늘어나거나 또는 휘어질 수 있다. 압저항 층(PZL)은 리지드 패턴들(RP)에 의해 특정 방향의 늘어남 또는 휘어짐이 제한될 수 있다. 압저항 층(PZL)은, 예컨대, 탄소 나노 튜브 (CNT) 및 금속 나노 와이어를 포함하는 2 차원 전도성 네트워크 물질, 금속 나노 입자로 만들어진 박막, 그래핀 필름, CNT를 포함하는 전도성 시트, 및 CNT, 카본 블랙 NP, 그리고 그래핀 flakes와 같은 전도성 나노 충전재(nanofillers)를 사용한 폴리머 복합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 압저항 층(PZL)은 carbon 나노입자를 나노 필터로 사용한 폴리머 복합체 소재를 포함할 수 있다.

실시예들에 따르면, 압저항 층(PZL)은 유연신축성 기판(100)이 신장되는 방향에 따라 다른 저항이 변화율을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)이 제1 방향(D1)으로 서로 이격된 실시예에서, 압저항 층(PZL)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 외력이 제1 방향(D1)으로 인가될 때 가장 클 수 있다. 구체적으로, 유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력에 대한 압저항 층(PZL)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 제1 방향(D1)으로 외력이 인가될 때 제1 변화율을 가질 수 있다. 유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력에 대한 압저항 층(PZL)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 제2 방향(D2)으로 외력이 인가될 때 제2 변화율을 가질 수 있다. 유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력에 대한 압저항 층(PZL)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 제3 방향(D3)으로 외력이 인가될 때 제3 변화율을 가질 수 있다. 이때, 제1 변화율은 제2 변화율 및 제3 변화율에 비해 클 수 있다. 또한, 제3 변화율은 제2 변화율에 비해 클 수 있다. 유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력의 방향에 따른 압저항 층(PZL)의 저항 변화율은 이후 도 4 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명된다.

패드들(111, 112)이 유연신축성 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 패드들(111, 112)은 스트레인 센서를 외부 소자와 연결할 수 있다. 패드들(111, 112)은 제1 패드(111) 및 제2 패드(112)를 포함할 수 있다. 제1 패드(111)는 제1 전극(311)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 패드(112)는 제2 전극(312)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 패드(111) 및 제2 패드(112)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 제1 패드(111) 및 제2 패드(112)는, 예컨대, 금, 은, 백금, 구리, 크롬, 알루미늄 및 니켈 중 하나를 포함할 수 있다.

배선들(121, 122)이 패드들(111, 112)과 전극 패턴들(EP)을 연결할 수 있다. 배선들(121, 122)은 유연성(신축성) 배선들(flexible wires)일 수 있다. 배선들(121, 122)은 신축성 및/또는 탄성(elasticity)을 가질 수 있다. 따라서, 배선들(121, 122)이 휘어지거나 또는 신장되더라도 패드들(111, 112)과 전극 패턴들(EP) 사이의 전기적 연결이 끊어지지 않을 수 있다. 실시예들에 따르면, 배선들(121, 122)은 사형 패턴(Serpentine-Pattern)의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 배선들(121, 122)은 S자 형상으로 반복적으로 휘어진 구조를 가질 수 있다. 배선들(121, 122) 각각의 길이는 패드들(111, 112)과 전극 패턴들(EP) 사이의 거리에 비해 길 수 있다. 배선들(121, 122)은, 예컨대, 금, 은, 백금, 구리, 크롬, 알루미늄 및 니켈 중 하나를 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 배선들(121, 122)은 유연성 도전 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 배선들(121, 122)은 은(Ag) 페이스트(paste)를 포함하는 유연성 배선일 수 있다.

유연 캐핑층(150)이 유연신축성 기판(100)의 상면 상에 제공될 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 압저항 층(PZL) 및 전극 패턴들(EP)을 덮을 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 리지드 패턴들(RP)에 비해 낮은 강성을 가질 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 유연신축성 기판(100)과 함께 변형될 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 압저항 층(PZL), 리지드 패턴들(RP), 전극 패턴들(EP) 및 배선들(121, 122)을 보호할 수 있다. 예컨대, 유연 캐핑층(150)은 절연 물질을 포함할 수 있고, 압저항 층(PZL), 전극 패턴들(EP) 및 배선들(121, 122)이 오염되거나 또는 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 유연신축성 기판(100)이 변형되는 동안, 압저항 층(PZL), 리지드 패턴들(RP), 전극 패턴들(EP) 및 배선들(121, 122)이 유연신축성 기판(100)으로부터 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 유연 캐핑층(150)은 유연신축성 기판(100)의 상면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)의 측면들을 덮을 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)의 상면들의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 압저항 층(PZL)의 측면들 및 상면을 덮을 수 있다. 또한, 유연 캐핑층(150)은 배선들(121, 122)을 덮을 수 있다. 유연 캐핑층(150)은, 예컨대, PDMS, Ecoflex 중 하나를 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 유연 캐핑층(150)은 유연신축성 기판(100)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.

유연 캐핑층(150)은 패드들(111, 112)을 노출하는 오프닝들(OP)을 가질 수 있다. 패드들(111, 112)은, 유연신축성 기판(100)의 상면 상에서, 오프닝들(OP) 내에 제공될 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 패드들(111, 112)의 측면들을 덮을 수 있다. 유연 캐핑층(150)은 패드들(111, 112)의 상면의 적어도 일부를 덮지 않을 수 있다. 실시예들에 따르면, 패드들(111, 112)의 상면은 유연 캐핑층(150)의 상면에 비해 낮은 수직적 레벨에 위치할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도이다. 간결한 설명을 위하여, 앞서 설명된 구성들과 동일/유사한 구성들에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 2축 방향의 스트레인 센서일 수 있다. 스트레인 센서는 제1 단위센서(SS1) 및 제2 단위센서(SS2)를 포함할 수 있다. 제1 단위센서(SS1)와 제2 단위센서(SS2)는 유연신축성 기판(100)의 동일한 방향의 변형에 대하여 서로 다른 검출 신호를 출력할 수 있다. 제1 단위센서(SS1)로부터 출력된 검출 신호와 제2 단위센서(SS2)로부터 출력된 검출신호는 함께 연산되어 유연신축성 기판(100)에 인가된 스트레인의 방향을 더욱 정밀하게 검출할 수 있다.

제1 단위센서(SS1)와 제2 단위센서(SS2)의 제1 및 제2 리지드 패턴들(RP1, RP2)은 제1 및 제2 압저항 층들(PZL1, PZL2)의 변형 방향을 서로 다른 방향으로 제한할 수 있다. 예컨대, 제1 압저항 층(PZL1)은 유연신축성 기판(100)이 제1 방향(D1)으로 신장될 때 가장 큰 저항 변화율을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 압저항 층(PZL2)은 유연신축성 기판(100)이 제2 방향(D2)으로 신장될 때 가장 큰 저항 변화율을 가질 수 있다.

구체적으로, 제1 단위센서(SS1)는 제1 리지드 패턴들(RP1), 제1 전극 패턴들(EP1) 및 제1 압저항 층(PZL1)을 포함할 수 있다. 제1 리지드 패턴들(RP1), 제1 전극 패턴들(EP1) 및 제1 압저항 층(PZL1)은 도 1을 참조하여 설명된 리지드 패턴들(RP), 전극 패턴들(EP) 및 압저항 층(PZL)과 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 리지드 패턴들(RP1)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격된 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)을 포함할 수 있다.

제2 단위센서(SS2)는 제2 리지드 패턴들(RP2), 제2 전극 패턴들(EP2) 및 제2 압저항 층(PZL2)을 포함할 수 있다. 제2 리지드 패턴들(RP2)은 제2 방향(D2)으로 서로 이격된 제3 패턴(213) 및 제4 패턴(214)을 포함할 수 있다. 즉, 제3 패턴 (213)과 제4 패턴(214)은 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)이 이격된 방향과 다른 방향으로 이격될 수 있다.

제2 전극 패턴들(EP2)은 제3 패턴(213) 상의 제3 전극(313) 및 제4 패턴(214) 상의 제4 전극(314)을 포함할 수 있다. 제3 전극(313)은 제3 배선(123)을 통하여 제3 패드(113)와 연결될 수 있다. 제4 전극(314)은 제4 배선(124)을 통하여 제4 패드(114)와 연결될 수 있다. 제2 압저항 층(PZL2)은 제3 전극(313)과 제4 전극(314) 상에 배치되고, 제3 전극(313)과 제4 전극(314)을 제2 방향(D2)으로 연결할 수 있다. 제3 패턴(213) 및 제4 패턴(214)은 제2 압저항 층(PZL2)의 제2 방향(D2) 이외의 변형을 제한할 수 있다.

유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력에 대한 제2 압저항 층(PZL2)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 제2 방향(D2)으로 외력이 인가될 때 제4 변화율을 가질 수 있다. 유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력에 대한 제2 압저항 층(PZL2)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 제1 방향(D1)으로 외력이 인가될 때 제5 변화율을 가질 수 있다. 유연신축성 기판(100)에 인가되는 외력에 대한 제2 압저항 층(PZL2)의 저항 변화율은 유연신축성 기판(100)에 제3 방향(D3)으로 외력이 인가될 때 제6 변화율을 가질 수 있다. 이때, 제4 변화율은 제5 변화율 및 제6 변화율에 비해 클 수 있다. 또한, 제6 변화율은 제5 변화율에 비해 클 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 내지 제6 변화율들의 각각의 크기를 통하여 유연신축성 기판(100)에 인가되는 스트레인의 방향을 검출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도이다. 간결한 설명을 위하여, 앞서 설명된 구성들과 동일/유사한 구성들에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 제3 단위 센서(SS3)를 더 포함할 수 있다. 제3 단위 센서(SS3)는 유연신축성 기판(100)의 변형에 대하여 제1 단위센서(SS1) 및 제2 단위센서(SS2)와 다른 검출 신호를 출력할 수 있다. 제3 단위 센서(SS3)로부터 출력된 검출 신호는 제1 단위센서(SS1) 및 제2 단위센서(SS2)로부터 출력된 검출신호들과 함께 연산되어 유연신축성 기판(100)에 인가된 스트레인의 방향을 더욱 정밀하게 검출할 수 있다.

제3 단위 센서(SS3)는 제3 리지드 패턴들(RP3), 제3 전극 패턴들(EP3) 및 제3 압저항 층(PZL3)을 포함할 수 있다. 제3 리지드 패턴들(RP3)은 제2 방향(D2)으로 서로 이격된 제5 패턴(215) 및 제6 패턴(216)을 포함할 수 있다. 제3 전극 패턴들(EP3)은 제5 패턴(215) 상의 제5 전극(315) 및 제6 패턴(216) 상의 제6 전극(316)을 포함할 수 있다. 제5 전극(315)은 제5 배선(125)을 통하여 제5 패드(115)와 연결될 수 있다. 제6 전극(316)은 제6 배선(126)을 통하여 제6 패드(116)와 연결될 수 있다. 제3 압저항 층(PZL3)은 제5 전극(315)과 제6 전극(316) 상에 배치되고, 제5 전극(315)과 제6 전극(316)을 제3 방향(D3)으로 연결할 수 있다. 제5 패턴(215) 및 제6 패턴(216)은 제3 압저항 층(PZL3)의 제3 방향(D3) 이외의 변형을 제한할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실험예 1에 따른 그래프로서, 유연신축성 기판에 인가된 스트레인에 따른 제1 내지 제3 압저항 층들의 저항 변화율들을 나타낸다.

<실험예1>

도 4를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 제조하였다. 유연신축성 기판(100)에 외력을 인가하지 않고 제1 내지 제3 센서 구조체(SS1, SS2, SS3)에 테스트 신호를 인가하여 제1 내지 제3 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3)의 저항을 측정하였다. 이어서, 유연신축성 기판(100)에 제1 방향(D1)으로 외력을 인가하고, 제1 내지 제3 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3)에 테스트 신호를 인가하여 제1 내지 제3 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3)의 저항을 측정하였다. 이어서, 유연신축성 기판(100)에 인가되는 제1 방향(D1)의 외력의 크기를 변화시키면서 제1 내지 제3 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3)의 저항을 측정하였다. 제1 방향(D1)의 스트레인에 따른 제1 내지 제3 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3)의 저항 변화율을 계산하여 도 5에 나타내었다.

도 5를 참조하면, 제1 압저항 층(PZL1)의 저항 변화율이 제2 및 제3 압저항 층(PZL2, PZL3)의 저항 변화율에 비해 높게 측정된 것을 알 수 있다. 또한, 제3 압저항 층(PZL3)의 저항 변화율은 제2 압저항 층(PZL2)의 저항 변화율에 비해 높게 측정된 것을 알 수 있다. 이로써, 각각의 제1 내지 제3 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3)에 의해 측정된 저항 변화율을 참조하여 유연신축성 기판(100)에 인가된 스트레인의 방향을 검출할 수 있음을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도이다. 간결한 설명을 위하여, 앞서 설명된 구성들과 동일/유사한 구성들에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서는 제1 내지 제4 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3, SS4)울 포함할 수 있다. 제1 단위센서(SS1)의 제1 리지드 패턴들(RP1)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격된 제1 패턴(211) 및 제2 패턴(212)을 포함할 수 있다. 제2 단위센서(SS2)의 제2 리지드 패턴들(RP2)은 제2 방향(D2)으로 서로 이격된 제3 패턴(213) 및 제4 패턴(214)을 포함할 수 있다.

제3 및 제4 센서 구조체들(SS3, SS4)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 교차하는 방향으로 서로 이격된 패턴들을 포함할 수 있다. 제3 단위 센서(SS3)의 제5 패턴(215) 및 제6 패턴(216)은 제1 방향(D1)과 30°의 각도를 이루는 방향으로 서로 이격될 수 있다. 제4 단위 센서(SS4)의 제7 패턴(217) 및 제8 패턴(218)은 제1 방향(D1)과 60°의 각도를 이루는 방향으로 서로 이격될 수 있다. 실시예들에 따르면, 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)은 직사각형의 형상을 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 실험예 2에 따른 그래프로서, 유연신축성 기판에 인가된 스트레인에 따른 제1 내지 제4 압저항 층들의 저항 변화율들을 나타낸다.

도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 제조하였다. 유연신축성 기판(100)에 외력을 인가하지 않고 제1 내지 제4 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3, SS4)에 테스트 신호를 인가하여 제1 내지 제4 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)의 저항을 측정하였다. 이어서, 유연신축성 기판(100)에 제1 방향(D1)으로 외력을 인가하고, 제1 내지 제4 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3, SS4)에 테스트 신호를 인가하여 제1 내지 제4 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)의 저항을 측정하였다. 이어서, 유연신축성 기판(100)에 인가되는 제1 방향(D1)의 외력의 크기를 변화시키면서 제1 내지 제4 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)의 저항을 측정하였다. 제1 방향(D1)의 스트레인에 따른 제1 내지 제4 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)의 저항 변화율을 계산하여 도 7에 나타내었다.

도 7을 참조하면, 제1 내지 제4 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3, SS4)에 의해 측정된 저항 변화율을 참조하여 유연신축성 기판(100)에 인가된 스트레인의 방향을 검출할 수 있음을 알 수 있다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 스트레인 센서를 나타내는 평면도들이다. 간결한 설명을 위하여, 앞서 설명된 구성들과 동일/유사한 구성들에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1 단위센서(SS1)의 제1 전극(311)은 제1 배선(121)을 통하여 제1 패드(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(312)은 제2 배선(122)을 통하여 제1 패드(111)와 전기적으로 연결될 수 있다.

제2 단위센서(SS2)의 제3 전극(313)은 제3 배선(123)을 통하여 제3 패드(113)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 단위 센서(SS3)의 제6 전극(316)은 제4 배선(124)을 통하여 제4 패드(114)와 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 단위센서(SS1)의 제2 전극(312), 제2 단위센서(SS2)의 제4 전극(314) 및 제3 단위 센서(SS3)의 제5 전극(315)이 공통 배선(129)을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 배선(129)은 제1 내지 제3 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3)의 신호 입출력을 위한 공통 접지 배선일 수 있다. 공통 배선(129)은 제2 전극(312), 제4 전극(314) 및 제5 전극(315)의 각각에 연결되어 이들을 전기적으로 연결할 수 있다. 공통 배선(129)은 사형 패턴(Serpentine-Pattern)의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 공통 배선(129)은 S자 형상으로 반복적으로 휘어진 구조를 가질 수 있다. 공통 배선(129)은 예컨대, 금, 은, 백금, 구리, 크롬, 알루미늄 및 니켈 중 하나를 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 공통 배선(129)은 유연성 도전 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 공통 배선(129)은 은(Ag) 페이스트(paste)를 포함하는 유연성 배선일 수 있다. 일부 전극들이 공통 배선(129)을 통하여 연결됨에 따라 스트레인 센서의 패드들의 수가 감소될 수 있다.

도 9를 참조하면, 제1 내지 제4 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3, SS4)을 포함하는 스트레인 센서가 제공될 수 있다. 제1 내지 제4 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)은 유연신축성 기판(100)에 인가되는 동일한 방향의 외력에 대하여 서로 다른 검출 신호를 출력할 수 있다. 제1 내지 제4 센서 구조체들(SS1, SS2, SS3, SS4)의 일부 전극들은 공통 배선(129)에 의해 서로 연결될 수 있다.

도 10을 참조하면, 스트레인 센서는 제1 내지 제8 패턴들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218), 제1 내지 제8 전극들(311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318) 및 제1 내지 제4 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3, PZL4)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제8 전극들(311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318)은 제1 내지 제8 패턴들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218) 상에 각각 배치될 수 있다. 제1 내지 제8 패턴들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218) 중 서로 인접한 두 패턴들은 제1 내지 제4 방향(D1, D2, D3, D4) 중 어느 한 방향으로 서로 이격될 수 있다. 제4 방향(D4)은 유연신축성 기판(100)의 상면과 평행하고, 제3 방향(D3)과 수직한 방향일 수 있다.

제1 압저항 층(PZL1)이 제1 전극(311)과 제2 전극(312)을 연결할 수 있다. 제1 압저항 층(PZL1)이 제1 전극(311)과 제2 전극(312)을 연결할 수 있다. 제2 압저항 층(PZL2)이 제2 전극(312)과 제3 전극(313)을 연결할 수 있다. 제3 압저항 층(PZL3)이 제7 전극(317)과 제8 전극(318)을 연결할 수 있다. 제4 압저항 층(PZL4)이 제4 전극(314)과 제5 전극(315)을 연결할 수 있다.

제1 전극(311)은 제1 배선(121)을 통하여 제1 패드(111)와 연결될 수 있다. 제3 전극(313)은 제2 배선(122)을 통하여 제2 패드(112)와 연결될 수 있다. 제5 전극(315)은 제4 배선(124)을 통하여 제4 패드(114)와 연결될 수 있다. 제6 전극(316)은 제5 배선(125)을 통하여 제5 패드(115)와 연결될 수 있다. 제7 전극(317)은 제3 배선(123)을 통하여 제3 패드(113)와 연결될 수 있다. 제2 전극(312), 제4 전극(314), 제6 전극(316) 및 제8 전극(318)은 공통 배선(129)을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

도 11을 참조하면, 스트레인 센서는 제1 내지 제4 패턴들(211, 212, 213, 214), 제1 내지 제4 전극들(311, 312, 313, 314) 및 제1 내지 제3 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 전극들(311, 312, 313, 314)은 제1 내지 제4 패턴들(211, 212, 213, 214) 상에 각각 배치될 수 있다.

제1 전극(311)은 제1 내지 제3 압저항 층들(PZL1, PZL2, PZL3)을 통하여 제2 내지 제4 전극들(312, 313, 314)과 연결되는 공통 전극일 수 있다. 제1 전극(311)의 아래에 제1 패턴(211)이 배치될 수 있다. 제1 패턴(211)은 제2 내지 제4 패턴들(212, 213, 214)의 각각과 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)으로 마주하는 세 측면들을 가질 수 있다. 제2 패턴들(212)은 제1 패턴들(211)과 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다. 제3 패턴들(213)은 제1 패턴들(211)과 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 제4 패턴들(214)은 제1 패턴들(211)과 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다.

발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

유연신축성 기판;
상기 유연신축성 기판 상의 리지드 패턴들로서, 상기 리지드 패턴들은 제1 패턴 및 상기 제1 패턴과 제1 방향으로 이격된 제2 패턴을 포함하는 것;
상기 제1 패턴 상의 제1 전극;
상기 제2 패턴 상에 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 연결하는 압저항 층을 포함하고,
상기 리지드 패턴들은 상기 유연신축성 기판에 비해 큰 강성(stiffness)을 갖는 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 리지드 패턴들은 상기 압저항 층에 비해 큰 강성을 갖는 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 사이의 거리는 상기 제1 패턴의 두께에 비해 큰 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 리지드 패턴들은 서로 마주하는 측면들을 갖고, 상기 압저항 층은 상기 측면들과 수직적으로 중첩되는 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 상기 제2 패턴과 마주하는 제1 측면을 갖고, 상기 제2 패턴은 상기 제1 측면과 마주하며 상기 제1 측면과 평행한 제2 측면을 갖는 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 상기 제2 패턴과 마주하는 제1 측면을 갖고, 상기 제2 패턴은 상기 제1 측면과 마주하는 제2 측면을 갖고,
상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이의 거리는 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 일정한 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 제1 패턴은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제1 폭을 갖고,
상기 압저항 층은 상기 제2 방향으로 제2 폭을 갖고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭에 비해 큰 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압저항 층을 덮는 상부 캐핑층을 포함하는 스트레인 센서.
제6 항에 있어서,
상기 리지드 패턴들은 상기 상부 캐핑층에 비해 큰 강성을 갖는 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 유연신축성 기판 상에 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 패드를 더 포함하는 스트레인 센서.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 연결된 배선을 더 포함하되,
상기 배선은 사형 패턴(Serpentine-Pattern)의 형상을 갖는 스트레인 센서.
유연신축성 기판;
상기 유연신축성 기판 상에 제1 방향으로 서로 이격된 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하는 제1 리지드 패턴들;
상기 유연신축성 기판 상에 제2 방향으로 서로 이격된 제3 패턴 및 제4 패턴을 포함하는 제2 리지드 패턴들;
상기 제1 패턴 상의 제1 전극;
상기 제2 패턴 상에 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극;
상기 제3 패턴 상의 제3 전극;
상기 제4 패턴 상에 상기 제3 전극과 이격된 제4 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 연결하는 제1 압저항 층; 및
상기 제3 전극 및 상기 제4 전극을 연결하는 제2 압저항 층을 포함하되,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 유연신축성 기판의 상면과 평행하고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 교차하는 스트레인 센서.
제12 항에 있어서,
상기 리지드 패턴들은 상기 유연신축성 기판에 비해 큰 강성(stiffness)을 갖는 스트레인 센서.
제12 항에 있어서,
상기 제1 전극을 제1 패드와 연결하는 제1 배선;
상기 제2 전극을 제2 패드와 연결하는 제2 배선; 및
상기 제3 전극과 상기 제2 전극을 연결하는 제3 배선을 더 포함하는 스트레인 센서.
제12 항에 있어서,
상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 사이의 거리는 상기 제1 패턴의 두께에 비해 큰 스트레인 센서.
제12 항에 있어서,
상기 리지드 패턴들은 상기 압저항 층에 비해 큰 강성을 갖는 스트레인 센서.
제12 항에 있어서,
상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 상기 제4 전극, 상기 제1 압저항 층 및 상기 제2 압저항 층을 덮는 상부 캐핑층을 포함하는 스트레인 센서.