KR20220059746A - 전도사를 이용한 압력센서 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 칩수용부를 포함하는 감광성 유리로 형성된 기판, 상기 칩수용부에 배치되며, 접속패드가 배치된 활성면 및 상기 활성면의 반대측인 비활성면을 갖는 반도체칩, 상기 기판에 형성되어 상기 반도체칩과 전기적으로 연결되는 전송선로를 포함하며, 상기 전송선로는 전기신호를 전달하는 신호라인을 포함하고, 상기 신호라인은 상기 기판의 상면에서 하면 방향으로 정해진 깊이로 형성된 캐비티에 의해 둘러싸인 폴로 지지되어 공기중에 현수되어, 전송선로의 대부분이 유리 기판과 접촉하지 않는 구조를 형성하여 고주파 대역에서 전기적 손실을 최소화할 수 있는 감광성 유리를 이용한 반도체 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

전도사를 이용한 압력센서 및 그 제조방법{Pressure sensor using conductive thread and manufacturing method thereof}
본 발명은 전도사를 이용한 압력센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자기술의 발달에 따라 스마트 워치나 스마트 글라스 등의 웨어러블 장치가 새롭게 등장하고 있다. 그러나, 현재의 웨어러블 장치는 시계, 목걸이 등의 형태에 한정되어 있고, 의류 등의 입는 웨어러블 장치는 널리 보급되지 않고 있다. 의류 등은 신축성과 유연성을 필수적으로 요구한다. 따라서, 기존의 웨어러블 장치에 사용되는 센서 장치 등은 신축성과 유연성이 없어서 의류 형태의 웨어러블 장치에 이용되기 어렵다. 특히 기존의 압력센서는 칩 형태이거나, 압력을 받아 물리적인 변형을 발생하는 구성요소를 포함하여야 하는 형태이므로 신축성과 유연성을 확보하기 어렵다.
KR 10-1301277 B1
본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 전도사로 구성된 직물을 이용하여 형성한 제1 전도성라인과 제2 전도성라인 사이에, 압력이 가해지면 저항이 변화하는 스페이서가 배치된 전도사를 이용한 압력센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 영역에 해당하는 스페이서의 영역에 저항체를 침투시켜 저항영역을 형성하고, 압력이 가해지면 발생하는 저항영역의 저항 변화를 이용하여 압력을 센싱하는 전도사를 이용한 압력센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서는, 서로 이격되어 제1 방향으로 평행하게 배열되는 복수의 제1 전도성라인, 서로 이격되어 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 평행하게 배열되는 복수의 제2 전도성라인, 상기 복수의 제1 전도성라인과 제2 전도성라인 사이에 위치하고, 압력이 가해지면 저항이 변화하는 스페이서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스페이서는 상기 복수의 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역마다 압력 변화에 따라 저항이 변화하는 저항영역이 형성될 수 있다.
또한, 상기 스페이서는 다공성인 직물로 형성되며, 상기 저항영역은 복수의 저항체가 상기 직물에 삽입되고 적어도 일부가 서로 이격되도록 형성되고, 압력이 가해지는 경우 상기 저항체의 적어도 일부가 서로 접촉하여 저항이 감소될 수 있다.
또한, 상기 저항영역은 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역에 복수개 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 저항영역은 상기 저항영역 마다 상기 저항체의 밀도가 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인은 전도사로 형성된 직물로서 정해진 폭과 길이를 갖고, 상기 스페이서는 상기 저항영역들 중에서 상기 제1 방향으로 이웃하는 두개의 저항영역 사이에, 상기 제1 전도성라인의 폭에 대응하는 크기의 제1 슬릿이 형성되고, 상기 저항영역들 중에서 상기 제2 방향으로 이웃하는 두개의 저항영역 사이에, 상기 제2 전도성라인의 폭에 대응하는 크기의 제2 슬릿이 형성되며, 상기 제1 전도성라인이 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 상기 제1 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제1 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 통과하도록 형성되며, 상기 제2 전도성라인이 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 상기 제2 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제2 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 통과하도록 형성되어, 상기 스페이서의 제1 면에 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 번갈아가며 위치되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서는, 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 지지하는 베이스시트, 상기 복수의 제1 전도성라인의 일단에 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 복수의 제2 전도성라인의 일단에 연결되는 복수의 제2 전극, 상기 베이스시트, 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 고정하는 봉제선, 및 상기 제1 전극과 제1 전도성라인의 연결부분과 상기 제2 전극과 제2 전도성라인의 연결부분을 커버하는 커버시트를 더 포함하고, 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인은 전도사로 형성된 직물로서 정해진 폭과 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 저항영역은 300㎛ 이상의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서 제조방법은, 복수의 제1 전도성라인 및 제2 전도성라인을 준비하는 단계, 복수의 압력영역이 형성되어 압력이 가해지면 저항이 변화되는 스페이서를 준비하는 단계, 상기 복수의 제1 전도성라인이 서로 이격되고 제1 방향으로 평행하도록 배치하고, 상기 복수의 제2 전도성라인이 서로 이격되고 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 평행하도록 배치하고, 상기 제1 전도성 라인과 제2 전도성 라인 사이에 상기 스페이서가 배치되도록, 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 단계, 상기 제1 전도성라인의 일단에 제1 전극을 연결하고, 상기 제2 전도성라인의 일단에 제2 전극을 연결하고, 전극이 연결되는 영역을 커버하는 커버시트를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스페이서를 준비하는 단계는 다공성 직물로 형성되는 스페이서에서 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역에 저항체를 형성하는 저항영역 형성단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항영역 형성단계는 상기 저항체를 포함하는 용액을 상기 저항영역에 침투시키는 단계, 및 상기 스페이서를 열처리하여 상기 저항체를 상기 다공성 직물에 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항영역 형성단계는 상기 저항체를 제1 농도로 포함하는 용액을 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역 내의 일부에 침투시켜 제1 농도의 저항영역을 형성하는 단계, 상기 저항체를 제2 농도로 포함하는 용액을 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역 내의 다른 일부에 침투시켜 제2 농도의 저항영역을 형성하는 단계, 상기 스페이서를 열처리하여 상기 저항체를 상기 다공성 직물에 고정시켜, 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역 내의 일부에 농도가 다른 저항영역을 하나 이상 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 단계는 베이스 시트에 상기 복수의 제1 전도성라인이 서로 이격되고 제1 방향으로 평행하게 결합하는 단계, 상기 스페이서가 상기 제1 전도성라인을 덮고, 저항영역이 상기 제1 전도성라인에 겹쳐지도록 상기 베이스시트에 결합하는 단계, 및 상기 복수의 제2 전도성라인이 서로 이격되고 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 평행하고 상기 저항영역을 덮도록 상기 베이스시트에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 단계는 상기 스페이서에 형성된 복수의 저항영역들 중에서, 제1 방향으로 나란한 두개의 저항영역의 사이에 상기 제1 전도성라인의 폭에 대응하는 제1 슬릿을 형성하고, 제2 방향으로 나란한 두개의 저항영역의 사이에 상기 제2 전도성라인의 폭에 대응하는 제2 슬릿을 형성하는 슬릿형성단계, 상기 제1 전도성라인이 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 상기 제1 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제1 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 통과하며, 상기 제2 전도성라인이 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 상기 제2 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제2 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 통과하도록 형성하여, 상기 스페이서의 제1 면에 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 번갈아가며 위치되도록 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 슬릿통과단계, 베이스시트에 상기 제1 슬릿과 제2 슬릿을 통해 결합된 제1 전도성라인, 제2 전도성라인, 스페이서를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전도사로 구성된 직물을 이용하여 형성한 제1 전도성라인과 제2 전도성라인 사이에, 압력이 가해지면 저항이 변화하는 다공성 직물인 스페이서가 배치된 구조이므로 신축성이 있고 유연한 압력센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 영역에 해당하는 스페이서의 영역에 저항체를 침투시켜 저항영역을 형성하고, 압력이 가해지면 발생하는 저항영역의 저항 변화를 이용하여 압력을 센싱하므로 신축성과 유연성을 가지면서 넓은 범위의 압력을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서에서 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인만을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서에 압력이 가해지는 경우 스페이서의 저항 변화를 설명하는 도면이다.
도 6은 다공성이고 저항체가 없는 얇은 스페이서를 이용한 비교예에 압력을 가한 경우의 저항 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 다공성이고 저항체가 있으며 두꺼운 스페이서를 이용한 실시예에 압력을 가한 경우의 저항 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 영역에 형성된 복수의 저항영역을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 스페이서에 형성된 슬릿을 통과하여 결합되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서 제조방법의 단계를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 스페이서에 형성된 슬릿을 통과하여 결합되는 구조의 전도사를 이용한 압력센서 제조방법의 단계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예의 목적, 장점, 및 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 일실시예의 설명들에 의해 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. "연결된다"거나 "연결한다" 라는 표현은 두 구성 사이에 다른 구성을 통해 전기적 또는 물리적으로 연결되는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 구성이 제2 구성과 연결된다는 표현은 제1 구성이 제3 구성에 연결되고 제3 구성이 제2 구성에 연결되는 구조를 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10)를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10)의 분해사시도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10)에서 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)만을 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면도이다. 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 함께 참조한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10)는, 서로 이격되어 제1 방향(X)으로 평행하게 배열되는 복수의 제1 전도성라인(110), 서로 이격되어 제1 방향(X)에 교차하는 제2 방향(Y)으로 평행하게 배열되는 복수의 제2 전도성라인(120), 복수의 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120) 사이에 위치하고, 압력이 가해지면 저항이 변화하는 스페이서(130)를 포함할 수 있다.
제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)은 단일 전도사이거나, 복수의 전도사를 이용하여 형성된 전도성 합사(braiding thread)이거나, 전도사를 이용하여 형성된 직물(fabric)일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)은 전도사로 형성된 직물로서 정해진 폭과 길이를 갖게 형성될 수 있다. 전도사(conductive thread)는 전기전도성을 갖는 실이다. 전도사는 실에 전도성 물질을 침습시키거나 코팅시켜 형성할 수 있다. 전도성 물질은 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속입자를 포함하는 전도성 잉크나, 전도성 고분자 물질 등을 포함할 수 있다.
제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)은 서로 교차되도록 형성된다. 복수의 제1 전도성라인(110)은 제1 방향(X)으로 평행하게 배치되며, 서로 이격되도록 배치된다. 유사하게, 복수의 제2 전도성라인(120)은 제2 방향(Y)으로 평행하게 배치되며, 서로 이격되도록 배치된다. 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)은 서로 교차하는 방향일 수 있다. 구체적으로 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)은 직교할 수 있다. 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)은 행과 열로 표현할 수도 있다.
스페이서(130)는 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120) 사이에 배치된다. 스페이서(130)는 압력을 받는 경우 저항이 변화한다.
전도사를 이용한 압력센서(10)는, 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)을 지지하는 베이스시트, 복수의 제1 전도성라인(110)의 일단에 연결되는 복수의 제1 전극(141), 복수의 제2 전도성라인(120)의 일단에 연결되는 복수의 제2 전극(142)을 포함할 수 있고, 베이스시트, 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)을 고정하는 봉제선, 및 제1 전극(141)과 제1 전도성라인(110)의 연결부분과 제2 전극(142)과 제2 전도성라인(120)의 연결부분을 커버하는 커버시트(150)를 더 포함할 수 있다.
베이스시트는 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120), 제1 전극(141), 제2 전극(142), 커버시트(150)를 지지하고 고정한다. 베이스시트는 전기절연성을 갖는 직물로 형성될 수 있다.
제1 전극(141)은 제1 전도성라인(110)에 연결되어 제1 전도성라인(110)을 외부회로에 전기적으로 연결한다. 제2 전극(142)은 제2 전도성라인(120)에 연결되어 제2 전도성라인(120)을 외부회로에 전기적으로 연결한다. 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 베이스시트 상에 고정될 수 있다.
커버시트(150)는 제1 전극(141)과 제1 전도성라인(110)이 연결되는 부분 및 제2 전극(142)과 제2 전도성라인(120)이 연결되는 부분을 보호한다. 커버시트(150)는 전극과 전도성라인이 연결되는 부분을 커버하도록 배치되고 커버시트(150)에 고정된다.
제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130), 커버시트(150)는 재봉선(160)에 의해 서로 고정될 수 있다. 재봉선(160)은 제1 전도성라인(110)과 교차되도록 제2 방향(Y)으로 형성되고, 제2 전도성라인(120)과 교차되도록 제1 방향(X)으로 형성되고, 스페이서(130)의 둘레를 따라 형성되고, 커버시트(150)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 본 명세서의 도면들에서 재봉선(160)은 일점쇄선으로 도시된다.
스페이서(130)의 저항 변화는 스페이서(130)의 제1 면(130a)에 접촉된 제1 전도성라인(110)과 스페이서(130)의 제2 면(130b)에 접촉된 제2 전도성라인(120)을 통해 측정될 수 있다. 스페이서(130)의 저항 변화를 측정하면 저항 변화에 따른 압력을 알 수 있다. 외부회로는 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 이용하여 스페이서(130)의 저항변화를 측정할 수 있고, 스페이서(130)의 저항변화를 통해 압력을 측정할 수 있다.
스페이서(130)는 복수의 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 교차영역(CA)마다 압력 변화에 따라 저항이 변화하는 저항영역(131)이 형성될 수 있다. 교차영역(CA)은 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 상하로 겹쳐 교차하는 영역이다. 교차영역(CA)은 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 지점마다 존재한다. 교차영역(CA)은 제1 전도성라인(110)의 폭(110w)이 세로길이이고 제2 전도성라인(120)의 폭(120w)이 가로길이인 사각형 형상일 수 있다. 교차영역(CA)은 제1 전도성라인(110)의 개수에 제2 전도성라인(120)의 개수를 곱한 수만큼 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 제1 전도성라인(110)이 4개이고 제2 전도성라인(120)이 4개이므로 4×4=16개의 교차영역(CA)이 존재한다.
스페이서(130)는 복수의 저항영역(131)을 포함할 수 있다. 저항영역(131)은 교차영역(CA)마다 하나씩 형성될 수 있다. 하나의 저항영역(131)은 일면에 접촉된 제1 전도성라인(110)과 타면에 접촉된 제2 전도성라인(120)에 의해 저항변화가 측정될 수 있다. 그리고, 복수의 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 행과 열로 배치된다. 따라서, 저항이 변화되는 전도성라인의 위치를 통해 압력이 가해진 지점의 위치를 측정할 수 있다.
저항영역(131)은 교차영역(CA)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 저항영역(131)은 교차영역(CA)과 같이 사각형으로 형성될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 원형으로 형성될 수도 있다. 저항영역(131)의 형상은 변경될 수 있다. 저항영역(131)은 하나 이상의 교차영역(CA)을 포함하도록 연속적으로 형성될 수도 있다. 스페이서(130)에는 하나 이상의 교차영역(CA)을 포함하도록 연속적으로 형성된 저항영역(131)과, 하나의 교차영역(CA)에 대응하도록 형성된 저항영역(131)이 혼합되어 형성될 수도 있다. 저항영역(131)이 교차영역(CA)에 대응하도록 형성되면 압력이 가해지는 저항영역(131)의 위치를 정확히 측정할 수 있다. 저항영역(131)이 여러개의 교차영역(CA)에 걸쳐 넓게 형성되면 압력이 가해지는 저항영역(131)의 위치를 범위로 인식할 수 있다.
스페이서(130)는 다공성인 직물로 형성될 수 있다. 다공성 직물은 일반적인 의류 등의 제작에 이용하는 직물을 포함한다. 다공성은 직물을 직조할 때 형성되는 실 사이의 간격에 의해 직물 사이에 자연스럽게 발생하는 공간을 포함한다. 제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)이 전도사로 형성된 직물이고, 스페이서(130)가 다공성 직물로 형성되므로, 외부에서 압력이 가해지더라도 압력센서가 파손되지 않고 변형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10)에 압력이 가해지는 경우 스페이서(130)의 저항 변화를 설명하는 도면이다. 도 5의 (a)는 압력이 가해지지 않은 상태의 스페이서(130)의 저항영역(131)을 나타내며, 도 5의 (b)는 압력(P)이 가해진 상태의 스페이서(130)의 저항영역(131)을 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 저항영역(131)은 복수의 저항체(R)가 직물에 삽입되고 적어도 일부가 서로 이격되도록 형성되고, 압력이 가해지는 경우 저항체(R)의 적어도 일부가 서로 접촉하여 저항이 감소되도록 형성될 수 있다. 스페이서(130)는 다공성 직물로 형성되고, 저항영역(131)은 스페이서(130)에 존재하는 다공성 공간에 저항체(R)가 침투하여 형성된다. 저항체(R)는 전기전도성을 갖는 작은 입자일 수 있다. 예를 들어, 저항체(R)는 나노 비드(nano-bid), 탄소나노튜브, 금속 분말, 전기전도성 고분자 입자 등을 포함할 수 있다. 저항체(R)는 바인더(binder)에 의해 스페이서(130)에 고정될 수 있다. 저항체(R)는 스페이서(130)의 저항영역(131)을 형성할 위치에 침투되어 저항영역(131)을 형성한다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 저항영역(131)에 침투된 저항체(R)들은 일부가 서로 이격되고 일부가 서로 접촉한 상태일 수 있다. 압력이 가해지지 않은 상태에서 저항체(R)들은 적어도 일부가 서로 이격되어 있으므로, 저항영역(131)의 양면에 접촉된 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)에서 측정되는 저항값은 압력이 가해진 경우에 비하여 상대적으로 크다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 압력이 가해지는 경우, 스페이서(130)는 다공성 직물로 형성되므로 압력이 가해지는 방향으로 압축될 수 있다. 그리고, 스페이서(130)의 다공성 공간에 존재하는 저항체(R)들은 스페이서(130)가 압축됨에 따라 서로 접촉하게 된다. 따라서 저항영역(131)에 존재하는 저항체(R)들이 서로 접촉하게 되고, 저항영역(131)의 양면에 접촉된 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)에서 측정되는 저항값은 압력이 가해지지 않은 경우에 비하여 상대적으로 작다. 그리고, 압력센서에 가해지는 압력의 크기가 증가할수록 서로 접촉하는 저항체(R)가 많아지므로 저항값이 낮게 측정된다. 따라서 저항값의 변화에 기초하여 압력의 크기의 변화를 측정할 수 있다.
도 6은 다공성이고 저항체(R)가 없는 얇은 스페이서(130)를 이용한 비교예에 압력을 가한 경우의 저항 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7은 다공성이고 저항체(R)가 있으며 두꺼운 스페이서(130)를 이용한 실시예에 압력을 가한 경우의 저항 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5, 도 6 및 도 7을 함께 참조한다.
도 6은 스페이서(130)가 다공성 직물로 형성되며, 스페이서(130)의 두께가 50㎛ 이상 300㎛ 미만으로 얇고, 저항영역(131)이 존재하지 않는 압력센서(비교예)에 압력을 가하고 저항변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 비교예의 압력센서는 스페이서(130)의 일면에 제1 전도성라인(110)이 형성되고 타면에 제2 전도성라인(120)이 형성되는 구조로서, 본 발명의 일실시예에 따른 압력센서와 다른 점은 스페이서(130)의 두께와 저항영역(131)의 유무이다. 시험방법은 1N 부터 8N 까지의 압력을 순차적으로 가하고 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)을 이용하여 저항을 측정하였으며, 동일한 시험을 1회부터 5회까지 반복하였다. 시험 결과, 압력이 ON 일때와 1N 일때의 저항에 유의미한 차이가 없고 30Ω에서 60Ω 사이의 낮은 저항값을 나타내며, 압력이 2N일 때부터 저항이 약 15Ω(ohm)으로 급격히 낮아지고, 압력이 3N일 때부터 8N일 때의 저항값이 약 12Ω으로 측정되어 압력이 다르더라도 저항값의 차이가 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 이는, 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 스페이서(130)의 다공성 공간을 통해 맞닿는 순간 급격히 저항값이 낮아지게 되기 때문이다.
도 7은 스페이서(130)가 다공성 직물로 형성되며, 스페이서(130)의 두께가 300㎛ 이상으로 두껍고, 저항영역(131)이 존재하는 본 발명의 일실시예에 따른 압력센서(실시예)에 압력을 가하고 저항변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 스페이서(130)의 두께는 곧 저항영역(131)의 두께일 수 있다. 실시예의 압력센서는 비교예의 압력센서와 비하여, 스페이서(130)가 두껍고, 스페이서(130)에 저항영역(131)이 존재하는 점에 차이가 있다. 시험방법은 비교예의 시험방법과 동일하다. 시험 결과, 압력이 0N 일 때 80kΩ으로 비교예에 비해 높은 저항값이 측정된다. 이는 스페이서(130)의 두께가 두껍고 저항영역(131) 내의 저항체(R)들 중에서 서로 접촉한 저항체(R)들의 수가 적기 때문이다. 압력이 0N에서 1N으로 증가하는 구간과, 1N에서 8N으로 증가하는 구간에서 저항값은 연속적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 압력의 크기가 커질수록 서로 접촉하는 저항체(R)들의 수가 많아지기 때문이다.
비교예에서 특정 압력(2N)을 기점으로 저항값이 급격히 변화하는 반면, 실시예에서 측정되는 저항값은 압력의 크기에 반비례하여 연속적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예는 특정 압력을 기준으로 이하의 압력과 이상의 압력만을 구분할 수 있는 반면, 실시예는 저항값의 변화를 이용하여 넓은 범위의 압력을 측정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예와 같이 스페이서(130)에 저항체(R)를 침투시킨 저항영역(131)을 형성하고, 스페이서(130)를 두껍게 형성함에 의하여 압력센서가 구분할 수 있는 압력의 영역이 넓어지는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 저항영역(131)은 300㎛ 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 영역에 형성된 복수의 저항영역(131)을 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 저항영역(131)은 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 교차영역(CA)에 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 교차영역(CA) 내에 제1 저항영역(131a), 제2 저항영역(131b), 제3 저항영역(131c), 제4 저항영역(131d)이 서로 이격되어 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)은 제1 내지 제4 저항영역(131a~d)에 모두 접촉된다.
저항영역(131)이 교차영역(CA) 내에 복수개 형성되는 경우, 저항영역(131)들의 특성을 다르게 형성할 수 있다. 교차영역(CA) 내에 형성되는 복수의 저항영역(131)은 저항영역(131) 마다 저항체(R)의 밀도가 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 저항영역(131a)의 저항체(R)의 밀도가 가장 높고, 제2 저항영역(131b)과 제3 저항영역(131c)의 저항체(R)의 밀도가 순서대로 낮아지고, 제4 저항영역(131d)의 저항체(R)의 밀도가 가장 낮게 형성될 수 있다. 저항체(R)의 밀도가 다르게 형성된 저항영역(131)들은 동일한 압력을 인가하더라도 다른 저항값을 나타내므로, 저항영역(131)마다 측정가능한 압력의 범위를 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어, 제1 저항영역(131a)은 저항체(R)의 밀도가 가장 높으므로 압력이 증가하는 경우 저항이 가장 빠르게 낮아진다. 반면 제4 저항영역(131d)은 저항체(R)의 밀도가 가장 낮으므로 압력이 증가하는 경우 저항이 가장 느리게 낮아진다. 제1 저항영역(131a) 내지 제4 저항영역(131d)은 하나의 교차영역(CA) 내에 위치하므로 서로 병렬로 연결된다. 그러므로, 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)을 통해 측정되는 저항값의 범위가 더 넓어진다.
또한, 교차영역(CA) 내에 형성되는 복수의 저항영역(131)은 저항영역(131) 마다 저항체(R)의 종류가 서로 다르게 형성될 수 있다. 저항영역(131)에 포함되는 저항체(R)의 종류가 다르면 전기전도도가 다르고, 저항영역(131)마다 동일한 압력에서 나타내는 저항값의 범위를 다르게 설정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 스페이서(130)에 형성된 슬릿을 통과하여 결합되는 구조를 나타내는 도면이다. 도 10은 도 9의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)은 스페이서(130)의 제1 면(130a)과 제2 면(130b)을 관통하는 방식으로 결합될 수 있다. 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)은 전도사로 형성된 직물로서 정해진 폭과 길이를 가질 수 있다. 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)은 폭과 길이를 갖는 긴 직사각형 형태일 수 있다.
스페이서(130)에는 슬릿이 형성될 수 있다. 스페이서(130)는 저항영역(131)들 중에서 제1 방향(X)으로 이웃하는 두개의 저항영역(131) 사이에, 제1 전도성라인(110)의 폭(110w)에 대응하는 크기의 제1 슬릿(132a)이 형성되고, 저항영역(131)들 중에서 제2 방향(Y)으로 이웃하는 두개의 저항영역(131) 사이에, 제2 전도성라인(120)의 폭(120w)에 대응하는 크기의 제2 슬릿(132b)이 형성될 수 있다. 슬릿은 스페이서(130)의 제1 면(130a)과 제2 면(130b)을 관통하는 홈이다. 슬릿은 다공성 직물로 형성된 스페이서(130)의 일부를 잘라 형성될 수 있다. 제1 전도성라인(110)이 통과하는 슬릿이 제1 슬릿(132a)이고, 제2 전도성라인(120)이 통과하는 슬릿이 제2 슬릿(132b)이다. 복수의 제1 슬릿(132a)은 제1 전도성라인(110)의 길이방향과 나란한 제1 방향(X)으로 배치된다. 스페이서(130)에서 제1 슬릿(132a)과 저항영역(131)은 번갈아가며 형성된다. 제1 슬릿(132a)은 제1 전도성라인(110)이 통과할 수 있도록, 제1 전도성라인(110)의 폭(110w)보다 약간 더 크게 형성된다. 복수의 제2 슬릿(132b)은 제2 전도성라인(120)의 길이방향과 나란한 제2 방향(Y)으로 배치된다. 스페이서(130)에서 제2 슬릿(132b)과 저항영역(131)은 번갈아가며 형성된다. 제2 슬릿(132b)은 제2 전도성라인(120)이 통과할 수 있도록, 제2 전도성라인(120)의 폭(120w)보다 약간 더 크게 형성된다.
제1 전도성라인(110)이 스페이서(130)의 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 제1 슬릿(132a)을 통과하고, 가장 가까운 다른 제1 슬릿(132a)을 통과하여 스페이서(130)의 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하도록 형성되며, 제2 전도성라인(120)이 스페이서(130)의 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 제2 슬릿(132b)을 통과하고, 가장 가까운 다른 제2 슬릿(132b)을 통과하여 스페이서(130)의 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하도록 형성되어, 스페이서(130)의 제1 면(130a)에 상기 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 번갈아가며 위치되도록 형성된다.
제1 전도성라인(110)은 제1 방향(X)으로 복수개 존재하는 제1 슬릿(132a)을 통과하여 스페이서(130)에 결합된다. 제1 전도성라인(110)은 제1 슬릿(132a)을 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하고, 다음 제1 슬릿(132a)을 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하고, 다음 제1 슬릿(132a)을 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하는 것을 반복하여 스페이서(130)와 결합된다. 이때, 하나의 제1 슬릿(132a)과 다음 제1 슬릿(132a) 사이에는 저항영역(131)이 위치한다.
유사하게, 제2 전도성라인(120)은 제2 방향(Y)으로 복수개 존재하는 제2 슬릿(132b)을 통과하여 스페이서(130)에 결합된다. 제2 전도성라인(120)은 제2 슬릿(132b)을 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하고, 다음 제2 슬릿(132b)을 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하고, 다음 제2 슬릿(132b)을 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하는 것을 반복하여 스페이서(130)와 결합된다. 이때, 하나의 제2 슬릿(132b)과 다음 제2 슬릿(132b) 사이에는 저항영역(131)이 위치한다.
여기에서 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)은 하나의 저항영역(131)의 일면과 타면에 접촉하도록 스페이서(130)의 슬릿을 통과한다. 따라서 복수의 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 스페이서(130)의 슬릿을 통과하여 결합되면 전체적으로 체스판과 유사한 형태가 된다. 즉, 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 번갈아가면서 위치한다.
스페이서(130)에 형성된 슬릿을 통과하여 제1 및 제2 전도성라인(110, 120)이 스페이서(130)와 결합하면, 제1 및 제2 전도성라인(110, 120)과 스페이서(130)를 결합하기 위한 재봉 공정이 불필요한 이점이 있다. 또한, 스페이서(130)에 재단되어 형성된 슬릿을 제1 및 제2 전도성라인(110, 120)이 통과하기 때문에, 제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 저항영역(131)의 정렬이 우수하다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10) 제조방법의 단계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전도사를 이용한 압력센서(10) 제조방법은, 복수의 제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)을 준비하는 단계, 복수의 압력영역이 형성되어 압력이 가해지면 저항이 변화되는 스페이서(130)를 준비하는 단계, 복수의 제1 전도성라인(110)이 서로 이격되고 제1 방향(X)으로 평행하도록 배치하고, 복수의 제2 전도성라인(120)이 서로 이격되고 제1 방향(X)에 교차되는 제2 방향(Y)으로 평행하도록 배치하고, 제1 전도성 라인과 제2 전도성 라인 사이에 상기 스페이서(130)가 배치되도록, 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)을 결합하는 단계, 제1 전도성라인(110)의 일단에 제1 전극(141)을 연결하고, 제2 전도성라인(120)의 일단에 제2 전극(142)을 연결하고, 전극이 연결되는 영역을 커버하는 커버시트(150)를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)을 준비하는 단계는, 전도사를 이용하여 전도성라인을 형성하는 과정이다. 전도사를 이용하여 형성된 직물을 정해진 폭과 길이로 재단하여 제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)을 형성한다. 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)을 복수개 준비한다.
스페이서(130)를 준비하는 단계는 다공성 직물로 형성된 스페이서(130)에 저항체(R)를 주입하여 저항영역(131)을 형성하는 과정이다. 스페이서(130)를 준비하는 단계는 다공성 직물로 형성되는 스페이서(130)에서 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 교차영역(CA)에 저항체(R)를 형성하는 저항영역(131) 형성단계를 포함한다. 저항영역(131)은 교차영역(CA)에 대응하도록 복수개 형성될 수 있다. 저항영역(131) 형성단계는 저항체(R)를 포함하는 용액을 상기 저항영역(131)에 침투시키는 단계, 및 스페이서(130)를 열처리하여 저항체(R)를 다공성 직물에 고정하는 단계를 포함할 수 있다. 저항체(R)를 포함하는 용액은, 전기전도성을 갖는 저항체(R)와, 저항체(R)를 스페이서(130)에 고정시킬 수 있는 바인더와, 저항체(R) 및 바인더를 혼합하여 액체 형태로 분산시키는 용매가 혼합되어 형성될 수 있다. 저항영역(131)은 저항체(R)를 포함하는 용액을 스크린 프린팅(screen printing)을 이용하여 스페이서(130)에 주입하거나, 스페이서(130)의 양면을 저항체(R)로 코팅하거나, 양면접착제를 이용하여 저항체(R)를 스페이서(130)에 결합하는 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 저항체(R)가 스페이서(130)의 다공성 공간에 침투된 다음 스페이서(130)에 열을 가하는 열처리를 수행할 수 있다. 열처리를 수행하면 용액 내에 포함된 용매가 증발하고 스페이서(130)의 다공성 공간에 저항체(R)와 바인더가 결합되어 저항영역(131)이 형성된다.
이러한 과정을 통해, 제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130)를 준비한다.
다음으로, 제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130)를 결합하는 과정을 수행한다. 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)을 결합하는 단계는, 베이스 시트에 복수의 제1 전도성라인(110)이 서로 이격되고 제1 방향(X)으로 평행하게 결합하는 단계, 스페이서(130)가 제1 전도성라인(110)을 덮고, 저항영역(131)이 제1 전도성라인(110)에 겹쳐지도록 베이스시트에 결합하는 단계, 및 복수의 제2 전도성라인(120)이 서로 이격되고 제1 방향(X)에 교차되는 제2 방향(Y)으로 평행하고 저항영역(131)을 덮도록 베이스시트에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 11은 베이스시트에 제1 전도성라인(110)을 결합한 상태를 나타낸 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 베이스시트에 복수의 제1 전도성라인(110)을 결합한다. 베이스시트는 제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130), 전극, 커버시트(150)가 결합되고 이를 지지하는 구성요소이다. 제1 전도성라인(110)과 베이스시트는 재봉선(160)을 이용하여 결합될 수 있다. 재봉선(160)은 제1 전도성라인(110)과 베이스시트를 바느질한 선이다. 재봉선(160)은 제1 전도성라인(110)에 교차하는 제2 방향(Y)으로 나란하게 복수개 형성될 수 있다. 제1 전도성라인(110)은 서로 이격되고, 제1 방향(X)으로 나란하게 배치될 수 있다.
도 12은 베이스시트에 스페이서(130)를 결합한 상태를 나타낸 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 전도성라인(110)을 덮도록 스페이서(130)를 베이스시트 상에 결합한다. 스페이서(130)의 저항영역(131)이 제1 전도성라인(110)에 위치하도록 배치된다. 스페이서(130)는 제1 전도성라인(110)을 덮도록 배치된 다음 스페이서(130)의 둘레에 형성되는 재봉선(160)에 의해 제1 전도성라인(110) 및 베이스시트와 결합될 수 있다.
도 13는 베이스시트에 제2 전도성라인(120)을 결합한 상태를 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 전도성인은 스페이서(130) 상에 위치하도록 결합된다. 제2 전도성라인(120)은 스페이서(130)의 저항영역(131)을 커버하도록 배치된다. 제2 전도성라인(120)은 제1 전도성라인(110)과 교차하는 제2 방향(Y)으로 서로 이격되고 나란하게 배치될 수 있다. 제2 전도성라인(120)은 재봉선(160)을 통해 스페이서(130)와 베이스시트에 결합될 수 있다. 재봉선(160)은 제2 전도성라인(120)과 교차하는 제1 방향(X)으로 형성될 수 있다.
도 14은 제1 전극(141) 및 제2 전극(142)을 결합하고 커버시트(150)를 더 결합한 상태를 나타낸 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)은 제1 전도성라인(110)의 일단에 연결된다. 제1 전극(141)은 제1 전도성라인(110) 마다 연결된다. 제1 전극(141)의 일단은 전도성라인에 연결되고 타단은 외부 회로로 연결될 수 있다. 유사하게, 제2 전극(142)은 제2 전도성라인(120)의 일단에 연결된다. 제2 전극(142)은 제2 전도성라인(120) 마다 연결된다. 제2 전극(142)의 일단은 전도성라인에 연결되고 타단은 외부 회로로 연결될 수 있다. 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 전선으로 형성될 수 있다.
커버시트(150)는 제1 전극(141)과 제1 전도성라인(110)이 결합되는 영역을 덮도록 베이스시트에 재봉선(160)으로 결합될 수 있다. 커버시트(150)는 제2 전극(142)과 제2 전도성라인(120)이 결합되는 영역을 덮도록 베이스시트에 재봉선(160)으로 결합될 수 있다. 커버시트(150)는 전극과 전도성라인이 연결된 부분과 전극을 보호하도록 커비시트의 둘레를 따라 재봉선(160)이 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하면, 베이스시트, 제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130) 모두 직물로 형성된 압력센서를 제조할 수 있다. 따라서 의류 등에 압력센서를 적용하더라도 압력센서가 다양한 변형에 적응할 수 있다.
한편, 저항영역(131) 형성단계에서 복수의 저항영역(131)을 형성할 수 있다. 저항영역(131) 형성단계는, 저항체(R)를 제1 농도로 포함하는 용액을 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 교차영역(CA) 내의 일부에 침투시켜 제1 농도의 저항영역(131)을 형성하는 단계, 저항체(R)를 제2 농도로 포함하는 용액을 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 교차영역(CA) 내의 다른 일부에 침투시켜 제2 농도의 저항영역(131)을 형성하는 단계, 스페이서(130)를 열처리하여 저항체(R)를 다공성 직물에 고정시켜, 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 교차하는 교차영역(CA) 내의 일부에 농도가 다른 저항영역(131)을 하나 이상 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 저항체(R)를 제1 농도로 포함하는 용액을 이용하여 제1 농도의 저항영역(131)을 형성하는 것과 저항체(R)를 제2 농도로 포함하는 용액을 이용하여 제2 농도의 저항영역(131)을 형성하는 것을 반복하면, 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 교차영역(CA)에 제1 내지 제4 저항영역(131a~d)을 형성할 수 있다. 열처리 과정은 제1 내지 제4 저항영역(131a~d)에 용액을 주입한 다음 수행하여, 제1 내지 제4 저항영역(131a~d)의 열처리를 한번에 수행할 수 있다. 이러한 방식으로 스페이서(130)를 형성하는 것은 서로 농도가 다른 용액을 이용하여 반복적인 작업을 수행하여야 하지만, 열처리 방식을 한번에 수행할 수 있다는 이점이 있다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 스페이서(130)에 형성된 슬릿을 통과하여 결합되는 구조의 전도사를 이용한 압력센서(10) 제조방법의 단계를 나타낸 도면이다.
제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130)를 준비하는 단계는 상술한 바와 같다.
제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)을 결합하는 단계는 스페이서(130)에 형성된 복수의 저항영역(131)들 중에서, 제1 방향(X)으로 나란한 두개의 저항영역(131)의 사이에 상기 제1 전도성라인(110)의 폭(110w)에 대응하는 제1 슬릿(132a)을 형성하고, 제2 방향(Y)으로 나란한 두개의 저항영역(131)의 사이에 상기 제2 전도성라인(120)의 폭(120w)에 대응하는 제2 슬릿(132b)을 형성하는 슬릿형성단계, 제1 전도성라인(110)이 스페이서(130)의 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 제1 슬릿(132a)을 통과하고, 가장 가까운 다른 제1 슬릿(132a)을 통과하여 스페이서(130)의 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하며, 제2 전도성라인(120)이 스페이서(130)의 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 제2 슬릿(132b)을 통과하고, 가까운 다른 제2 슬릿(132b)을 통과하여 스페이서(130)의 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하도록 형성하여, 스페이서(130)의 제1 면(130a)에 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 번갈아가며 위치되도록 제1 전도성라인(110), 스페이서(130), 제2 전도성라인(120)을 결합하는 슬릿통과단계, 베이스시트에 상기 제1 슬릿(132a)과 제2 슬릿(132b)을 통해 결합된 제1 전도성라인(110), 제2 전도성라인(120), 스페이서(130)를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 15는 스페이서(130)에 슬릿을 형성한 상태를 나타낸 도면이다. 스페이서(130)는 스페이서(130) 준비단계에서 형성된 저항영역(131)이 존재한다. 제1 슬릿(132a)은 두개의 저항영역(131) 사이에 형성될 수 있다. 달리 표현하면, 저항영역(131)의 양쪽에 형성될 수 있다. 달리 표현하면, 제1 슬릿(132a)과 저항영역(131)은 번갈아가며 배치되도록 제1 슬릿(132a)이 형성될 수 있다. 복수의 제1 슬릿(132a)은 제1 방향(X)으로 저항영역(131)과 이격되어 형성된다. 제1 슬릿(132a)은 제1 전도성라인(110)의 폭(110w)에 대응하는 크기로, 제2 방향(Y)으로 길게 형성된다. 유사하게, 제2 슬릿(132b)은 두개의 저항영역(131) 사이에 형성될 수 있다. 달리 표현하면, 저항영역(131)의 양쪽에 형성될 수 있다. 달리 표현하면, 제2 슬릿(132b)과 저항영역(131)은 번갈아가며 배치되도록 제2 슬릿(132b)이 형성될 수 있다. 복수의 제2 슬릿(132b)은 제2 방향(Y)으로 저항영역(131)과 이격되어 형성된다. 제2 슬릿(132b)은 제2 전도성라인(120)의 폭(120w)에 대응하는 크기로, 제1 방향(X)으로 길게 형성된다. 제1 슬릿(132a)과 제2 슬릿(132b)은 스페이서(130)의 일부를 잘라 스페이서(130)의 제1 면(130a)과 제2 면(130b)을 관통하도록 형성된다.
도 16는 스페이서(130)에 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)의 일부를 통과시켜 결합한 상태를 나타낸다. 제1 전도성라인(110)은 제1 방향(X)으로 배열된 제1 슬릿(132a)을 통과하되, 스페이서(130)의 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하고, 다음 슬릿에서 스페이서(130)의 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하는 방식으로 반복하여 통과한다. 유사하게, 제2 전도성라인(120)은 제2 방향(Y)으로 배열된 제2 슬릿(132b)을 통과하되, 스페이서(130)의 제2 면(130b)에서 제1 면(130a)으로 통과하고, 다음 슬릿에서 스페이서(130)의 제1 면(130a)에서 제2 면(130b)으로 통과하는 방식으로 반복하여 통과한다.
도 17은 스페이서(130)에 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 모두 결합된 상태를 나타낸다. 복수의 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 모두 결합되면 전체적으로 체스판과 유사한 형태를 나타낸다. 제1 방향(X)으로 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 번갈아가며 위치하고, 제2 방향(Y)으로도 제1 전도성라인(110)과 제2 전도성라인(120)이 번갈아가며 위치하게 된다. 이와 같이 전도성라인이 스페이서(130)의 슬릿을 통과하도록 결합되면, 도 11 내지 13에서 설명한 바와 같은 재봉선(160)을 형성하는 과정을 대폭 생략할 수 있다.
이렇게 스페이서(130)와 제1 전도성라인(110) 및 제2 전도성라인(120)을 결합한 다음, 베이스시트에 재봉선(160)을 이용하여 스페이서(130)를 결합한 다음, 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 형성하고 커버시트(150)를 결합하여 전도사를 이용한 압력센서(10)를 제조할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으며, 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 전도사를 이용한 압력센서
100: 베이스시트
110: 제1 전도성라인
110w: 제1 전도성라인의 폭
120: 제2 전도성라인
120w: 제2 전도성라인의 폭
130: 스페이서
130a: 스페이서의 제1 면
130b: 스페이서의 제2 면
131: 저항영역
CA: 교차영역
R: 저항체
X: 제1 방향
Y: 제2 방향
141: 제1 전극
142: 제2 전극
150: 커버시트
131a: 제1 저항영역
131b: 제2 저항영역
131c: 제3 저항영역
131d: 제4 저항영역
132a: 제1 슬릿
132b: 제2 슬릿
160: 재봉선

Claims (14)

  1. 서로 이격되어 제1 방향으로 평행하게 배열되는 복수의 제1 전도성라인;
    서로 이격되어 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 평행하게 배열되는 복수의 제2 전도성라인;
    상기 복수의 제1 전도성라인과 제2 전도성라인 사이에 위치하고, 압력이 가해지면 저항이 변화하는 스페이서를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스페이서는
    상기 복수의 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역마다 압력 변화에 따라 저항이 변화하는 저항영역이 형성되는, 전도사를 이용한 압력센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스페이서는
    다공성인 직물로 형성되며,
    상기 저항영역은
    복수의 저항체가 상기 직물에 삽입되고 적어도 일부가 서로 이격되도록 형성되고, 압력이 가해지는 경우 상기 저항체의 적어도 일부가 서로 접촉하여 저항이 감소되는, 전도사를 이용한 압력센서.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 저항영역은
    상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역에 복수개 형성되는, 전도사를 이용한 압력센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 저항영역은
    상기 저항영역 마다 상기 저항체의 밀도가 서로 다르게 형성되는, 전도사를 이용한 압력센서.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인은
    전도사로 형성된 직물로서 정해진 폭과 길이를 갖고,
    상기 스페이서는
    상기 저항영역들 중에서 상기 제1 방향으로 이웃하는 두개의 저항영역 사이에, 상기 제1 전도성라인의 폭에 대응하는 크기의 제1 슬릿이 형성되고,
    상기 저항영역들 중에서 상기 제2 방향으로 이웃하는 두개의 저항영역 사이에, 상기 제2 전도성라인의 폭에 대응하는 크기의 제2 슬릿이 형성되며,
    상기 제1 전도성라인이 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 상기 제1 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제1 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 통과하도록 형성되며,
    상기 제2 전도성라인이 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 상기 제2 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제2 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 통과하도록 형성되어,
    상기 스페이서의 제1 면에 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 번갈아가며 위치되도록 형성되는, 전도사를 이용한 압력센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 지지하는 베이스시트;
    상기 복수의 제1 전도성라인의 일단에 연결되는 복수의 제1 전극;
    상기 복수의 제2 전도성라인의 일단에 연결되는 복수의 제2 전극;
    상기 베이스시트, 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 고정하는 봉제선; 및
    상기 제1 전극과 제1 전도성라인의 연결부분과 상기 제2 전극과 제2 전도성라인의 연결부분을 커버하는 커버시트를 더 포함하고,
    상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인은 전도사로 형성된 직물로서 정해진 폭과 길이를 갖는, 전도사를 이용한 압력센서.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 저항영역은
    300㎛ 이상의 두께로 형성되는, 전도사를 이용한 압력센서.
  9. 복수의 제1 전도성라인 및 제2 전도성라인을 준비하는 단계;
    복수의 압력영역이 형성되어 압력이 가해지면 저항이 변화되는 스페이서를 준비하는 단계;
    상기 복수의 제1 전도성라인이 서로 이격되고 제1 방향으로 평행하도록 배치하고, 상기 복수의 제2 전도성라인이 서로 이격되고 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 평행하도록 배치하고, 상기 제1 전도성 라인과 제2 전도성 라인 사이에 상기 스페이서가 배치되도록, 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 단계;
    상기 제1 전도성라인의 일단에 제1 전극을 연결하고, 상기 제2 전도성라인의 일단에 제2 전극을 연결하고, 전극이 연결되는 영역을 커버하는 커버시트를 결합하는 단계를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스페이서를 준비하는 단계는
    다공성 직물로 형성되는 스페이서에서 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역에 저항체를 형성하는 저항영역 형성단계를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 저항영역 형성단계는
    상기 저항체를 포함하는 용액을 상기 저항영역에 침투시키는 단계; 및
    상기 스페이서를 열처리하여 상기 저항체를 상기 다공성 직물에 고정하는 단계를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 저항영역 형성단계는
    상기 저항체를 제1 농도로 포함하는 용액을 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역 내의 일부에 침투시켜 제1 농도의 저항영역을 형성하는 단계;
    상기 저항체를 제2 농도로 포함하는 용액을 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역 내의 다른 일부에 침투시켜 제2 농도의 저항영역을 형성하는 단계;
    상기 스페이서를 열처리하여 상기 저항체를 상기 다공성 직물에 고정시켜, 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 교차하는 교차영역 내의 일부에 농도가 다른 저항영역을 하나 이상 형성하는 단계를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 단계는
    베이스 시트에 상기 복수의 제1 전도성라인이 서로 이격되고 제1 방향으로 평행하게 결합하는 단계;
    상기 스페이서가 상기 제1 전도성라인을 덮고, 저항영역이 상기 제1 전도성라인에 겹쳐지도록 상기 베이스시트에 결합하는 단계; 및
    상기 복수의 제2 전도성라인이 서로 이격되고 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 평행하고 상기 저항영역을 덮도록 상기 베이스시트에 결합하는 단계를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서 제조방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 단계는
    상기 스페이서에 형성된 복수의 저항영역들 중에서, 제1 방향으로 나란한 두개의 저항영역의 사이에 상기 제1 전도성라인의 폭에 대응하는 제1 슬릿을 형성하고, 제2 방향으로 나란한 두개의 저항영역의 사이에 상기 제2 전도성라인의 폭에 대응하는 제2 슬릿을 형성하는 슬릿형성단계;
    상기 제1 전도성라인이 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 상기 제1 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제1 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 통과하며,
    상기 제2 전도성라인이 상기 스페이서의 제2 면에서 제1 면으로 상기 제2 슬릿을 통과하고, 가장 가까운 다른 제2 슬릿을 통과하여 상기 스페이서의 제1 면에서 제2 면으로 통과하도록 형성하여,
    상기 스페이서의 제1 면에 상기 제1 전도성라인과 제2 전도성라인이 번갈아가며 위치되도록 상기 제1 전도성라인, 스페이서, 제2 전도성라인을 결합하는 슬릿통과단계;
    베이스시트에 상기 제1 슬릿과 제2 슬릿을 통해 결합된 제1 전도성라인, 제2 전도성라인, 스페이서를 결합하는 단계를 포함하는, 전도사를 이용한 압력센서 제조방법.
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