WO2017039079A1 - 압력 감지 소자 및 이를 포함하는 안전 장치 - Google Patents

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WO2017039079A1
WO2017039079A1 PCT/KR2015/014017 KR2015014017W WO2017039079A1 WO 2017039079 A1 WO2017039079 A1 WO 2017039079A1 KR 2015014017 W KR2015014017 W KR 2015014017W WO 2017039079 A1 WO2017039079 A1 WO 2017039079A1
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pressure
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thickness
pressure section
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김비이
김정한
박현규
조원근
조인희
조현진
홍승권
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엘지이노텍 주식회사
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    • G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensing device, and more particularly, to a pressure sensing device having an extended pressure sensing section and a safety device including the same.
  • Typical pressure sensing elements include a lower electrode, an intermediate layer disposed on the lower electrode, and an upper electrode disposed on the intermediate layer.
  • the performance of the pressure sensing element is influenced by the dielectric constant and thickness of the intermediate layer and the width of the electrode. In particular, the pressure sensing performance may be degraded depending on the surrounding environment such as temperature and humidity.
  • the pressure applied to the pressure sensing element may be sensed by changing the thickness of the intermediate layer.
  • the intermediate layer has a very short pressure range in which the thickness due to external pressure changes linearly, and there is a limit in increasing only the pressure range in which the thickness varies linearly while maintaining other properties such as elasticity and restoring force.
  • An object of the present invention is to provide a pressure sensing device including an intermediate layer having a wide pressure section with a linear thickness change and a safety device including the same.
  • Pressure sensing device is an intermediate layer of a structure in which at least two functional layers are stacked; A first electrode layer disposed on one surface of the intermediate layer and including a plurality of first electrode patterns; And a second electrode layer disposed on the other surface of the intermediate layer so as to overlap the first electrode layer with the intermediate layer interposed therebetween, wherein the first functional layer of the two functional layers linearly varies in thickness in a first pressure section.
  • the thickness of the second functional layer of the two functional layers is linearly changed in the second pressure section, the maximum pressure of the first pressure section is lower than the maximum pressure of the second pressure section, the second pressure section
  • the minimum pressure of is included in the first pressure section.
  • the safety device is an intermediate layer of a structure in which at least two functional layers are stacked, disposed on one surface of the intermediate layer, between the first electrode layer and a plurality of first electrode patterns comprising the intermediate layer And a second electrode layer disposed on the other surface of the intermediate layer so as to overlap the first electrode layer, wherein the first functional layer of the two functional layers linearly varies in thickness in a first pressure section, and the two functions
  • the second functional layer of the layer varies linearly in thickness in the second pressure section, the maximum pressure in the first pressure section is lower than the maximum pressure in the second pressure section, and the minimum pressure in the second pressure section is A pressure sensing element included in the first pressure section;
  • a controller configured to generate a control signal according to a change in thickness of the intermediate layer; And an output unit for outputting the control signal.
  • a pressure sensing device and a safety device including the same include at least two functional layers in which an intermediate layer between the first and second electrode layers varies in thickness linearly with pressure, The pressure range that the middle layer can detect increases.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pressure sensing device of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a graph illustrating a change in thickness according to the pressure of the first functional layer of FIG. 1.
  • FIG. 2B is a graph showing a change in thickness according to the pressure of the second functional layer of FIG. 1.
  • 2C is a graph showing a change in thickness according to the pressure of the intermediate layer of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a pressure sensing device according to another embodiment of the present invention.
  • 4A is a graph illustrating a change in thickness according to the pressure of the third functional layer of FIG. 3.
  • 4B is a graph showing a change in thickness according to the pressure of the intermediate layer of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view of a pressure sensing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of a safety device including a pressure sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an example in which the safety device of FIG. 6 is applied at home.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pressure sensing device of an embodiment of the present invention.
  • the pressure sensing device is disposed on the intermediate layer 20 and the first surface of the intermediate layer 20, and includes a plurality of first electrode patterns 10a and 10b arranged in the first direction. And a first electrode layer 10 including 10c and 10d and a second electrode layer 30 disposed on a second surface of the intermediate layer 20 opposite to the first surface.
  • the second electrode layer 30 includes a plurality of second electrode patterns 30a, 30b, 30c, and 30d arranged in a second direction crossing the first direction.
  • four first electrode patterns 10a, 10b, 10c, and 10d and four second electrode patterns 30a, 30b, 30c, and 30d are illustrated, but the number is not limited thereto.
  • the pressure sensing device when pressure is applied from the outside, the thickness of the intermediate layer 20 is changed in the region to which the pressure is applied.
  • the pressure sensing element When the pressure is applied to the pressure sensing element, the distance between the first electrode layer 10 and the second electrode layer 30 at the pressed point is reduced. At this time, the degree to which the thickness of the intermediate layer 20 between the first electrode layer 10 and the second electrode layer 30 decreases varies depending on the applied force. Therefore, the pressure sensing device according to the embodiment of the present invention may sense the weight according to the degree of change in the thickness of the intermediate layer 20.
  • the pressure sensing device includes an intermediate layer 20 having a structure in which two first and second functional layers 20a and 20b having different intervals in which the thickness varies linearly with pressure are stacked.
  • the thickness of the first functional layer 20a varies linearly in the first pressure section
  • the thickness of the second functional layer 20b varies linearly in the second pressure section so that the intermediate layer 20 has the first pressure.
  • the thickness may vary linearly in the section and the second pressure section.
  • the maximum pressure of the first pressure section is lower than the maximum pressure of the second pressure section
  • the minimum pressure of the second pressure section is included in the first pressure section.
  • the intermediate layer 20 has a structure in which the first functional layer 20a is stacked on the second functional layer 20b, but is not illustrated.
  • the adhesive layer may be further formed between the first functional layer 20a and the second functional layer 20b.
  • FIG. 2A is a graph illustrating a change in thickness according to the pressure of the first functional layer of FIG. 1
  • FIG. 2B is a graph illustrating a change in thickness according to the pressure of the second functional layer of FIG. 1.
  • 2C is a graph showing a change in thickness according to the pressure of the intermediate layer of FIG. 1.
  • the first functional layer 20a has a deformation degree of thickness different according to pressure based on 1 kg / cm 2.
  • the first functional layer 20a includes a first strain section and a second strain section.
  • the first deformation section when the pressure is within 1 kg / cm 2, the thickness decreases uniformly to about 60% of the initial thickness (strain is 0%) as the pressure increases, and the second deformation section has a pressure of 1 kg / cm 2 or more. In this case, as the pressure increases, the degree of deformation of the thickness is lower than that of the first deformation section.
  • the first pressure section of the first functional layer 20a is the first section that is the longest section among the sections where the strain of the first functional layer 20a, that is, the thickness of the first functional layer 20a varies linearly. It can be defined as 0 kg / cm 2 to 1 kg / cm 2 which is the pressure during the deformation period.
  • the second functional layer 20b has a different slope from the slope of the first deformation zone and the first deformation zone, the thickness of which is constantly reduced to about 20% of the initial thickness (strain of 0%). And a second deformation zone having a thickness decreasing by 20% to 60% and a third deformation zone having a pressure of at least 2 kg / cm 2.
  • the second pressure section of the second functional layer 20b is 1 kg / cm 2 to 2 which is the pressure during the second deformation section, which is the longest section among the sections where the thickness of the second functional layer 20b varies linearly. It is defined as kg / cm 2.
  • the intermediate layer 20 of the structure in which the first and second functional layers 20a and 20b are stacked has a maximum pressure of 0 kg / cm 2, which is the minimum pressure of the first pressure section, and a maximum pressure of the second pressure section, as shown in FIG. 2C.
  • the thickness varies linearly during a third pressure section of 0 kg / cm 2 to 2 kg / cm 2 including kg / cm 2. That is, the pressure sensing element of FIG. 1 may have a pressure sensing interval of 0 kg / cm 2 to 2 kg / cm 2.
  • a part of the first pressure section and the second pressure section should overlap to change the thickness of the intermediate layer 20 linearly.
  • the minimum pressure of the second pressure section and the maximum pressure of the first pressure section are the same or the minimum pressure of the second pressure section should be included in the first pressure section.
  • first and second functional layers 20a and 20b must satisfy the following equation (1).
  • the first function CFD pressure that the thickness is reduced by 25% of the layer (20a) a first functional layer 25% of the pressure of CFD second function which the thickness of the second functional layer (20b) reduced by 25% Floor is smaller than 25%. This is because the maximum pressure in the first pressure section is lower than the maximum pressure in the second pressure section.
  • CFD second functional layer 25% CFD claim if it exceeds 20 times of the first functional layer 25% of the first and second functional layers (20a, 20b) is an intermediate layer 20 of the laminated structure caused by the external pressure It is difficult to deform.
  • first functional layer CFD 25% is more than 20 times the 25% 0.2kg / cm2 CFD and the second functional layer 25% CFD is a first function layer
  • CFD second functional layer is 25% 4kg Exceeds / cm 2.
  • the material whose CFD25% exceeds 4 kg / cm ⁇ 2> is a hard material with little deformation with respect to pressure. Therefore, it is preferable that the CFD second functional layer 25% / CFD first functional layer 25% ⁇ 20.
  • the thickness of the intermediate layer 20 is reduced by external pressure in detail.
  • the thicknesses of the first and second functional layers 20a and 20b are all reduced by the external pressure, and the upper pressure is disposed above the intermediate layer 20 than the second functional layer 20b.
  • the thickness reduction width of the first functional layer 20a is larger.
  • the thickness of the first functional layer 20a is reduced to the maximum within a range that is linearly deformed by the external pressure.
  • the thickness of the second functional layer 20b under the first functional layer 20a is also reduced, and the thickness of the second functional layer 20b is 20% or more of the initial thickness and decreases within a range of 95% or less. It is preferable.
  • the thickness of the second functional layer 20b when the initial thickness of the second functional layer 20b is 10 mm, when the thickness of the first functional layer 10a is maximally reduced, the thickness of the second functional layer 20b is 2 mm to 9.5. May be mm. This is because when the thickness of the first functional layer 20a is reduced to the maximum, if the thickness of the second functional layer 20b is less than 2 mm, the second functional layer 20b is also almost compressed, so that the first and second This is because the functional layers 20a and 20b do not need to be laminated. In addition, if the thickness of the second functional layer 20b exceeds 9.5 mm when the thickness of the first functional layer 20a is reduced to the maximum, the amount of change in the thickness of the second functional layer 20b is insufficient and the second pressure section is reduced. This is because the thickness of the intermediate layer 20 is difficult to decrease linearly.
  • the pressure sensing element of the present invention may include an intermediate layer in which at least three functional layers are stacked.
  • FIG. 3 is a perspective view of a pressure sensing device according to another embodiment of the present invention.
  • 4A is a graph showing a thickness change according to the pressure of the third functional layer of FIG. 3
  • FIG. 4B is a graph showing a thickness change according to the pressure of the intermediate layer of FIG. 3.
  • the intermediate layer 20 may have a structure in which the first, second, and third functional layers 20a, 20b, and 20c are stacked.
  • the first, second, and third functional layers 20a may be stacked.
  • the functional layer 20c having the highest maximum pressure in the pressure section in which the thickness varies linearly among the, 20b and 20c is disposed at the bottom of the intermediate layer 20, and the first, second and third functional layers 20a,
  • the functional layer 20c having the lowest maximum pressure in the pressure section in which the thickness varies linearly among the 20b and 20c is disposed at the top of the intermediate layer 20.
  • the first pressure section of the first functional layer 20a is 0 kg / cm 2 to 1 kg / cm 2
  • the second pressure section of the second functional layer 20b is 0 kg / cm 2 to 1 kg / cm 2
  • the fourth pressure section of the third functional layer 20c may be 1 kg / cm 2 to 3 kg / cm 2.
  • the thickness of the intermediate layer 20 may be changed linearly when the minimum pressure of the fourth pressure section is included in the second pressure section.
  • the intermediate layer 20 of the structure in which the first, second, and third functional layers 20a, 20b, and 20c are stacked includes a second pressure section, and the minimum pressure of the first pressure section to the maximum of the fourth pressure section.
  • the pressure may vary linearly in the third pressure section, and as shown in FIG. 4B, the third pressure section in which the thickness of the intermediate layer 20 changes linearly is 0 kg / cm 2 to 3 kg / cm 2.
  • first and second functional layers 20a and 20b must satisfy Equation 1 above, and the first and third functional layers 20a and 20c must satisfy Equation 2 as follows.
  • the first function CFD pressure that the thickness is reduced by 25% of the layers (20a) the first functional layer of 25% is the third functional pressure of CFD second function the thickness of the layer (20c) is reduced by 25% Floor is smaller than 25%. This is because the maximum pressure in the first pressure section is lower than the maximum pressure in the fourth pressure section.
  • the CFD third functional layer 25% exceeds 20 times the CFD first functional layer 25%, since the intermediate layer 20 is difficult to be deformed by external pressure, the CFD third functional layer 25% / CFD first function It is preferred that the layer 25% ⁇ 20.
  • the pressure sensing device has at least two functions in which the intermediate layer 20 disposed between the first and second electrode layers 10 and 30 is different in thickness in which the thickness varies linearly with pressure.
  • the intermediate layer 20 has a structure in which at least two first and second functional layers 20a and 20b having different intervals in which the thickness varies linearly with pressure are stacked.
  • the first and second functional layers 20a and 20b may include conductive fillers having elasticity and restoring force, but are not limited thereto.
  • the first and second functional layers 20a and 20b may be selected from the group consisting of polyurethane, silicone and thermoplastic elastomer, and the conductive filler may be selected from the group consisting of carbon, metal, ceramic and conductive polymer.
  • the first and second functional layers 20a and 20b may be dielectric layers having a dielectric constant.
  • the thickness change of the first and second functional layers 20a and 20b in the first electrode patterns 10a, 10b, 10c and 10d and the second electrode patterns 30a, 30, 30c and 30d is performed. Accordingly, the capacitance between the first electrode patterns 10a, 10b, 10c, and 10d and the second electrode patterns 30a, 30, 30c, and 30d changes.
  • the pressure sensing element is a resistance type
  • the first and second functional layers are formed in the first electrode patterns 10a, 10b, 10c, and 10d and the second electrode patterns 30a, 30, 30c, and 30d.
  • the resistance value may change according to the thickness change of (20a, 20b).
  • the device can detect not only the pressure but also the position where the pressure is applied.
  • the position where the pressure is applied can be detected through a region where the first electrode patterns 10a, 10b, 10c, and 10d and the second electrode patterns 30a, 30, 30c, and 30d cross each other.
  • first electrode patterns 10a, 10b, 10c and 10d and the second electrode patterns 30a, 30, 30c and 30d may be arranged in parallel to each other.
  • FIG. 5 is a perspective view of a pressure sensing device according to another embodiment of the present invention.
  • the second electrode patterns 30a, 30, 30c, 30d may also be arranged in a first direction parallel to the first direction.
  • the pressure sensing element of FIG. 5 may perform only a pressure sensing function.
  • the pressure sensing element of the embodiment of the present invention can easily adjust the direction in which the first electrode patterns 10a, 10b, 10c and 10d and the second electrode patterns 30a, 30, 30c and 30d are formed.
  • the pressure sensing device according to the embodiment of the present invention as described above may be applied to various fields such as a mat, wallpaper, sheet, insole, and the like.
  • FIG. 6 is a block diagram of a safety device including a pressure sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an example in which the safety device of FIG. 7 is applied at home.
  • the safety device 900 includes a pressure detector 910, a controller 920, and an output unit 930.
  • the pressure sensing unit 910 represents the pressure sensing element described with reference to FIGS. 1 to 4B. That is, the pressure sensing unit 910 includes a first electrode layer including a plurality of first electrode patterns arranged side by side in a first direction, and a plurality of second electrode patterns arranged side by side in a second direction crossing the first direction. It includes a second electrode layer and an intermediate layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer.
  • the controller 920 generates a control signal according to the external pressure applied to the pressure detector 910. At this time, the controller 920 may measure the pressure applied to the pressure sensing unit 910 through the thickness change of the intermediate layer, and generate a control signal according to the measured pressure. In this case, the control signal may be an alarm signal or a lock signal. The output unit 920 then outputs a control signal.
  • the pressure detector 910 may be included in the mat of FIG. 7, and the controller 920 and the output unit 930 may be included in separate devices.
  • the controller 920 may measure the pressure applied on the mat based on the change in the thickness of the intermediate layer. If it is determined that the child has climbed on the mat through the pressure applied to the mat, the controller 920 may lock a home appliance or a gas range around the mat or generate a control signal for outputting an alarm.
  • the output unit 930 outputs a control signal, the home appliance or gas range around the mat may be automatically locked or an alarm such as a buzzer may be output.

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Abstract

본 발명은 압력 감지 구간이 확장된 압력 감지 소자 및 이를 포함하는 안전 장치에 관한 것으로, 본 발명 실시 예에 따른 압력 감지 소자는 적어도 두 개의 기능층이 적층된 구조의 중간층; 상기 중간층의 일면에 배치되며, 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층; 및 상기 중간층을 사이에 두고 상기 제 1 전극층과 중첩되도록 상기 중간층의 타면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 두 개의 기능층 중 제 1 기능층은 제 1 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하고, 상기 두 개의 기능층 중 제 2 기능층은 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하며, 상기 제 1 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮으며, 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 1 압력 구간에 포함된다.

Description

압력 감지 소자 및 이를 포함하는 안전 장치
본 발명은 압력 감지 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력 감지 구간이 확장된 압력 감지 소자 및 이를 포함하는 안전 장치에 관한 것이다.
가정용 안전 소자뿐만 아니라 체압 분포를 이용하는 다양한 응용 분야에서 압력을 감지하기 위한 소자가 요구된다. 일반적인 압력 감지 소자는 하부 전극, 하부 전극 상에 배치된 중간층, 그리고 중간층 상에 배치된 상부 전극을 포함한다. 이러한 압력 감지 소자의 성능은 중간층의 유전율 및 두께, 그리고 전극의 폭 등에 영향을 받는다. 특히, 온도 및 습도 등의 주변 환경에 따라 압력 감지 성능이 떨어질 수 있다.
상기와 같은 압력 감지 소자는 외부의 압력에 의해 중간층의 두께가 감소하므로, 중간층의 두께 변화를 통해 가해진 압력을 감지할 수 있다.
그런데, 일반적으로 중간층은 외부 압력에 의한 두께가 선형적으로 변하는 압력 구간이 매우 짧으며, 탄성력, 복원력 등 다른 물성들을 그대로 유지하면서 선형적으로 두께가 변하는 압력 범위만 증가시키는 것에는 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 두께가 선형적으로 변하는 압력 구간이 넓은 중간층을 포함하는 압력 감지 소자 및 이를 포함하는 안전 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 압력 감지 소자는 적어도 두 개의 기능층이 적층된 구조의 중간층; 상기 중간층의 일면에 배치되며, 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층; 및 상기 중간층을 사이에 두고 상기 제 1 전극층과 중첩되도록 상기 중간층의 타면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 두 개의 기능층 중 제 1 기능층은 제 1 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하고, 상기 두 개의 기능층 중 제 2 기능층은 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하며, 상기 제 1 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮으며, 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 1 압력 구간에 포함된다.
또한, 본 발명의 한 실시 예에 따른 안전 장치는 적어도 두 개의 기능층이 적층된 구조의 중간층, 상기 중간층의 일면에 배치되며, 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층 및 상기 중간층을 사이에 두고 상기 제 1 전극층과 중첩되도록 상기 중간층의 타면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 두 개의 기능층 중 제 1 기능층은 제 1 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하고, 상기 두 개의 기능층 중 제 2 기능층은 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하며, 상기 제 1 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮으며, 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 1 압력 구간에 포함되는 압력 감지 소자; 상기 중간층의 두께 변화에 따른 제어 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어 신호를 출력하는 출력부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 압력 감지 소자 및 이를 포함하는 안전 장치는 제 1, 제 2 전극층 사이의 중간층이 압력에 따라 두께가 선형적으로 변하는 구간이 서로 다른 적어도 두 개의 기능층을 포함하여 이루어져, 중간층이 감지할 수 있는 압력 범위가 증가한다.
도 1은 본 발명 실시 예의 압력 감지 소자의 사시도이다.
도 2a는 도 1의 제 1 기능층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 도 1의 제 2 기능층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2c는 도 1의 중간층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명 다른 실시 예의 압력 감지 소자의 사시도이다.
도 4a는 도 3의 제 3 기능층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4b는 도 3의 중간층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5은 본 발명 또 다른 실시 예의 압력 감지 소자의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 압력 감지 소자를 포함하는 안전 장치의 블록도이다.
도 7은 도 6의 안전 장치가 가정에서 적용되는 예를 나타낸다.
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 압력 감지 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 실시 예의 압력 감지 소자의 사시도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 한 실시 예에 따른 압력 감지 소자는 중간층(20), 중간층(20)의 제 1면에 배치되며, 제 1 방향으로 배열된 복수 개의 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)을 포함하는 제 1 전극층(10) 및 제 1 면과 대향되는 중간층(20)의 제 2 면에 배치된 제 2 전극층(30)을 포함한다. 제 2 전극층(30)은 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열된 복수 개의 제 2 전극 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 포함한다. 도면에서는 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)이 각각 4개씩인 것을 도시하였으나, 개수는 이에 한정하지 않는다.
상기와 같은 압력 감지 소자는 외부로부터 압력이 가해지면, 압력이 가해지는 영역에서 중간층(20)의 두께가 변한다. 그리고, 압력 감지 소자에 압력이 가해지면 가압된 지점의 제1 전극층(10)과 제2 전극층(30) 사이의 간격이 줄어든다. 이 때, 가해지는 힘에 따라 제1 전극층(10)과 제2 전극층(30) 사이의 중간층(20)의 두께가 감소하는 정도가 변한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 압력 감지 소자는 중간층(20)의 두께 변화 정도에 따라 무게를 감지할 수 있다.
그런데, 일반적으로 외부 압력에 의한 중간층(20)은 두께가 선형적으로 변하는 구간이 매우 짧다. 예를 들어, 깔창 형태의 압력 감지 소자를 제작하는 경우, 압력 감지 소자의 필요한 감지 범위는 약 0.5㎏/㎠ 내지 5㎏/㎠이다. 그러나, 중간층(20)이 상기와 같은 넓은 압력 범위에서 선형적으로 두께가 변하기 어렵다.
따라서, 본 발명 실시 예의 압력 감지 소자는 압력에 따라 두께가 선형적으로 변하는 구간이 서로 상이한 두 개의 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)이 적층된 구조의 중간층(20)을 포함한다.
구체적으로, 제 1 기능층(20a)은 제 1 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하고, 제 2 기능층(20b)은 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하여 중간층(20)은 제 1 압력 구간 및 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변할 수 있다. 이를 위해, 제 1 압력 구간의 최대 압력이 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮은 경우, 제 2 압력 구간의 최소 압력이 제 1 압력 구간에 포함된다. 특히, 제 1 압력 구간의 최대 압력이 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮은 경우 중간층(20)은 제 2 기능층(20b) 상에 제 1 기능층(20a)이 적층된 구조이며, 도시하지는 않았으나, 제 1 기능층(20a)과 제 2 기능층(20b) 사이에는 접착층이 더 형성될 수 있다.
본 발명 실시 예에서는 제 2 압력 구간의 최소 압력이 제 1 압력 구간의 최대 압력과 동일한 경우를 설명한다.
도 2a는 도 1의 제 1 기능층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이며, 도 2b는 도 1의 제 2 기능층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 2c는 도 1의 중간층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
예를 들어, 도 2a와 같이, 제 1 기능층(20a)은 1㎏/㎠를 기준으로 압력에 따라 두께의 변형 정도가 상이하다. 제 1 기능층(20a)은 제 1 변형 구간과 제 2 변형 구간을 포함한다. 제 1 변형 구간은 압력이 1㎏/㎠ 이내인 경우 압력이 증가할수록 초기 두께(변형률이 0%)의 약 60%까지는 두께가 일정하게 감소하며, 제 2 변형 구간은 압력이 1㎏/㎠ 이상인 경우 압력이 증가할수록 제 1 변형 구간보다 두께의 변형 정도가 낮다.
이 때, 제 1 기능층(20a)의 제 1 압력 구간은 제 1 기능층(20a)의 변형률, 즉, 제 1 기능층(20a)의 두께가 선형적으로 변하는 구간 중 가장 긴 구간인 제 1 변형 구간 동안의 압력인 0㎏/㎠ 내지 1㎏/㎠으로 정의될 수 있다.
그리고, 도 2b와 같이, 제 2 기능층(20b)은 초기 두께(변형률이 0%)의 약 20%까지 일정하게 두께가 감소하는 제 1 변형 구간, 제 1 변형 구간의 기울기와 상이한 기울기를 가지며 두께가 20% 내지 60%까지 감소하는 제 2 변형 구간 및 압력이 2㎏/㎠ 이상인 제 3 변형 구간을 갖는다. 이 때, 제 2 기능층(20b)의 제 2 압력 구간은 제 2 기능층(20b)의 두께가 선형적으로 변하는 구간 중 가장 긴 구간인 제 2 변형 구간 동안의 압력인 1㎏/㎠ 내지 2㎏/㎠으로 정의된다.
따라서, 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)이 적층된 구조의 중간층(20)은 도 2c와 같이 제 1 압력 구간의 최소 압력인 0㎏/㎠과 제 2 압력 구간의 최대 압력인 2㎏/㎠을 포함하는 0㎏/㎠ 내지 2㎏/㎠의 제 3 압력 구간 동안 두께가 선형적으로 변한다. 즉, 도 1의 압력 감지 소자는 0㎏/㎠ 내지 2㎏/㎠의 압력 감지 구간을 가질 수 있다.
특히, 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)이 적층된 구조에서 중간층(20)의 두께가 선형적으로 변하기 위해서는 제 1 압력 구간과 제 2 압력 구간의 일부가 중첩되어야 한다. 그리고, 이를 위해 상술한 바와 같이 제 2 압력 구간의 최소 압력과 제 1 압력 구간의 최대 압력이 동일하거나 제 2 압력 구간의 최소 압력이 제 1 압력 구간에 포함되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)은 하기와 같은 수학식 1을 만족해야 한다.
Figure PCTKR2015014017-appb-M000001
수학식 1과 같이, 제 1 기능층(20a)의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제1기능층25%가 제 2 기능층(20b)의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제2기능층25%보다 작다. 이는 제 1 압력 구간의 최대 압력이 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮기 때문이다.
또한, CFD제2기능층25%가 CFD제1기능층25%의 20배를 초과하는 경우 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)가 적층된 구조의 중간층(20)은 외부 압력에 의한 변형이 어렵다. 예를 들어, CFD제1기능층25%가 0.2㎏/㎠이고 CFD제2기능층25%가 CFD제1기능층25%의 20배를 초과하는 경우, CFD제2기능층25%는 4㎏/㎠을 초과한다. 그런데, CFD25%가 4㎏/㎠를 초과하는 물질은 압력에 대한 변형이 거의 없는 딱딱한 재료이다. 따라서, CFD제2기능층25% / CFD제1기능층25% ≤ 20인 것이 바람직하다.
이하, 외부 압력에 의해 중간층(20)의 두께가 감소하는 것을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
외부 압력이 제 1 압력 구간 내인 경우, 외부 압력에 의해 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)의 두께가 모두 감소하며, 제 2 기능층(20b)보다 중간층(20)의 상부에 배치된 제 1 기능층(20a)의 두께 감소폭이 더 크다.
외부 압력이 제 2 압력 구간 내인 경우, 외부 압력에 의해 제 1 기능층(20a)의 두께는 선형적으로 변형되는 범위 내에서 최대로 감소된다. 그리고, 제 1 기능층(20a) 하부의 제 2 기능층(20b) 역시 두께가 감소하며, 제 2 기능층(20b)의 두께는 초기 두께의 20% 이상이며 95% 이하의 범위 내에서 감소하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 제 2 기능층(20b)의 초기 두께가 10㎜인 경우, 제 1 기능층(10a)의 두께가 최대로 감소했을 때, 제 2 기능층(20b)의 두께는 2㎜ 내지 9.5㎜일 수 있다. 이는, 제 1 기능층(20a)의 두께가 최대로 감소했을 때 제 2 기능층(20b)의 두께가 2㎜ 미만이라면 제 2 기능층(20b) 역시 거의 최대로 압축된 것이므로 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)을 적층할 필요가 없기 때문이다. 또한, 제 1 기능층(20a)의 두께가 최대로 감소했을 때 제 2 기능층(20b)의 두께가 9.5㎜를 초과한다면 제 2 기능층(20b)의 두께의 변화량이 미비하여 제 2 압력 구간에서 중간층(20)의 두께가 선형적으로 감소하기 어렵기 때문이다.
특히, 본 발명의 압력 감지 소자는 적어도 3 개의 기능층이 적층된 중간층을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명 다른 실시 예의 압력 감지 소자의 사시도이다. 그리고, 도 4a는 도 3의 제 3 기능층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이며, 도 4b는 도 3의 중간층의 압력에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3과 같이, 중간층(20)이 제 1, 제 2 및 제 3 기능층(20a, 20b, 20c)이 적층된 구조일 수 있으며, 이 때, 제 1, 제 2 및 제 3 기능층(20a, 20b, 20c) 중 두께가 선형적으로 변하는 압력 구간의 최대 압력이 가장 높은 기능층(20c)이 중간층(20)의 가장 하부에 배치되고, 제 1, 제 2 및 제 3 기능층(20a, 20b, 20c) 중 두께가 선형적으로 변하는 압력 구간의 최대 압력이 가장 낮은 기능층(20c)이 중간층(20)의 가장 상부에 배치된다.
예를 들어, 도 2a와 같이, 제 1 기능층(20a)의 제 1 압력 구간은 0㎏/㎠ 내지 1㎏/㎠이며, 도 2b와 같이, 제 2 기능층(20b)의 제 2 압력 구간은 1㎏/㎠ 내지 2㎏/㎠이면, 도 4a와 같이, 제 3 기능층(20c)의 제 4 압력 구간은 1㎏/㎠ 내지 3㎏/㎠일 수 있다. 이 때, 제 4 압력 구간의 최소 압력이 제 2 압력 구간에 포함되어야 중간층(20)의 두께가 선형적으로 변할 수 있다.
즉, 제 1, 제 2 및 제 3 기능층(20a, 20b, 20c)이 적층된 구조의 중간층(20)은 제 2 압력 구간을 포함하며 제 1 압력 구간의 최소 압력 내지 제 4 압력 구간의 최대 압력을 포함하는 제 3 압력 구간에서 선형적으로 변할 수 있으며, 도 4b와 같이, 중간층(20)의 두께가 선형적으로 변하는 제 3 압력 구간은 0㎏/㎠ 내지 3㎏/㎠이다.
또한, 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)은 상기 수학식 1을 만족해야 하며, 제 1, 제 3 기능층(20a, 20c)은 하기와 같은 수학식 2를 만족해야 한다.
Figure PCTKR2015014017-appb-M000002
수학식 2와 같이, 제 1 기능층(20a)의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제1기능층25%가 제 3 기능층(20c)의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제2기능층25%보다 작다. 이는 제 1 압력 구간의 최대 압력이 제 4 압력 구간의 최대 압력보다 낮기 때문이다.
또한, CFD제3기능층25%가 CFD제1기능층25%의 20배를 초과하는 경우 중간층(20)은 외부 압력에 의한 변형이 어려우므로, CFD제3기능층25% / CFD제1기능층25% ≤ 20인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예의 압력 감지 소자는 제 1, 제 2 전극층(10, 30) 사이에 배치되는 중간층(20)이 압력에 따라 두께가 선형적으로 변하는 구간이 서로 다른 적어도 두 개의 기능층(20a, 20b, 20c)을 포함하여 이루어져, 중간층(20)이 감지할 수 있는 압력 범위가 증가한다.
이하, 중간층(20)을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이 중간층(20)은 압력에 따라 두께가 선형적으로 변하는 구간이 서로 상이한 적어도 두 개의 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)이 적층된 구조이다.
제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)은 탄성력 및 복원력을 갖는 전도성 충전재를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)은 폴리우레탄, 실리콘 및 열가소성 엘라스토머로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있으며, 전도성 충전재는 카본, 메탈, 세라믹 및 전도성 고분자로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
압력 감지 소자가 정전 용량(capacitance) 방식인 경우, 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)은 유전율을 갖는 유전층일 수 있다. 이 경우, 압력이 가해지면 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d)에서 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)의 두께 변화에 따라 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d) 사이의 정전 용량이 변한다.
또한, 압력 감지 소자가 저항 방식인 경우, 압력이 가해지면 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d)에서 제 1, 제 2 기능층(20a, 20b)의 두께 변화에 따른 저항값이 변할 수 있다.
특히, 상기 도 1 및 도 3과 같이, 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d)이 서로 교차하는 방향으로 배열된 경우, 압력 감지 소자는 압력 감지뿐만 아니라 압력이 가해진 위치까지 검출할 수 있다. 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d)이 서로 교차하는 영역을 통해 압력이 가해진 위치를 검출할 수 있다.
그러나, 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d)이 서로 평행하는 방향으로 배열될 수도 있다.
도 5은 본 발명 또 다른 실시 예의 압력 감지 소자의 사시도이다.
도 5와 같이, 제 1 전극층(10)의 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)가 제 1 방향으로 나란하게 배열된 경우, 제 2 전극층(30)의 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d) 역시 제 1 방향과 평행하는 제 1 방향으로 배열될 수도 있다. 도 5의 압력 감지 소자는 압력 감지 기능만을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명 실시 예의 압력 감지 소자는 제 1 전극 패턴(10a, 10b, 10c, 10d)과 제 2 전극 패턴(30a, 30, 30c, 30d)의 형성 방향을 용이하게 조절 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 압력 감지 소자는 매트, 벽지, 시트, 깔창 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 압력 감지 소자를 포함하는 안전 장치의 블록도이다. 도 7은 도 7의 안전 장치가 가정에서 적용되는 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 안전 장치(900)는 압력 감지부(910), 제어부(920) 및 출력부(930)를 포함한다. 압력 감지부(910)는 도 1 내지 도 4b에서 설명한 압력 감지 소자를 나타낸다. 즉, 압력 감지부(910)는 제 1 방향으로 나란하게 배열된 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 배열된 복수 개의 제 2 전극 패턴을 포함하는 제 2 전극층 및 제 1 전극층과 제 2 전극층 사이에 배치된 중간층을 포함한다.
제어부(920)는 압력 감지부(910)에 가해지는 외부 압력에 따라 제어 신호를 생성한다. 이 때, 제어부(920)는 중간층의 두께 변화를 통해 압력 감지부(910)에 가해진 압력을 측정하고, 측정한 압력에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제어 신호는 알람 신호 또는 잠금 신호일 수 있다. 그리고, 출력부(920)는 제어 신호를 출력한다.
예를 들어, 압력 감지부(910)는 도 7의 매트 내에 포함되며, 제어부(920) 및 출력부(930)는 별도의 장치 내에 포함될 수 있다. 어린이가 매트 상에 올라간 경우, 매트 내에 포함되는 압력 감지부(910)의 중간층의 두께가 감소하고, 제어부(920)는 중간층의 두께 변화에 기초하여 매트 상에 가해진 압력을 측정할 수 있다. 매트 상에 가해진 압력을 통해 매트 상에 어린이가 올라갔다고 판단하면 제어부(920)는 매트 주변의 가전 기기 또는 가스레인지 등을 잠그도록 하거나, 알람을 출력하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 출력부(930)가 제어 신호를 출력하면, 매트 주변의 가전 기기 또는 가스레인지는 자동으로 잠기거나, 부저 등의 알람이 출력될 수 있다.
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.

Claims (20)

  1. 적어도 두 개의 기능층이 적층된 구조의 중간층;
    상기 중간층의 일면에 배치되며, 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층; 및
    상기 중간층을 사이에 두고 상기 제 1 전극층과 중첩되도록 상기 중간층의 타면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며,
    상기 두 개의 기능층 중 제 1 기능층은 제 1 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하고, 상기 두 개의 기능층 중 제 2 기능층은 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하며,
    상기 제 1 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮으며, 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 1 압력 구간에 포함되는 압력 감지 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 구간의 최대 압력과 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 일치하는 압력 감지 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 제 1 압력 구간의 최소 압력 내지 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력을 포함하는 제 3 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하는 압력 감지 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 제 2 기능층 상에 상기 제 1 기능층이 배치된 구조인 압력 감지 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기능층의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제1기능층25%와, 상기 제 2 기능층의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제2기능층25%는 하기 수학식 1을 만족시키는 압력 감지 소자.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2015014017-appb-I000001
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 기능층 하부에 제 3 기능층이 더 배치된 경우, 상기 제 3 기능층의 두께가 선형적으로 변하는 제 4 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 높고, 상기 제 4 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 2 압력 구간에 포함되는 압력 감지 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 제 2 압력 구간을 포함하며 상기 제 1 압력 구간의 최소 압력 내지 상기 제 4 압력 구간의 최대 압력을 포함하는 제 3 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하는 압력 감지 소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 기능층의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제1기능층25%와, 상기 제 3 기능층의 두께가 25% 감소되는 압력인 CFD제3기능층25%는 하기 수학식 2를 만족시키는 압력 감지 소자.
    [수학식 2]
    Figure PCTKR2015014017-appb-I000002
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기능층과 상기 제 2 기능층 사이에 배치된 접착층을 포함하는 압력 감지 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 기능층은 전도성 충전재를 포함하는 압력 감지 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 패턴과 상기 제 2 전극 패턴은 동일한 방향으로 배열된 압력 감지 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 패턴은 제 1 방향으로 배열되고,
    상기 제 2 전극 패턴은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 압력 감지 소자.
  13. 적어도 두 개의 기능층이 적층된 구조의 중간층, 상기 중간층의 일면에 배치되며, 복수 개의 제 1 전극 패턴을 포함하는 제 1 전극층 및 상기 중간층을 사이에 두고 상기 제 1 전극층과 중첩되도록 상기 중간층의 타면에 배치된 제 2 전극층을 포함하며, 상기 두 개의 기능층 중 제 1 기능층은 제 1 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하고, 상기 두 개의 기능층 중 제 2 기능층은 제 2 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하며, 상기 제 1 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 낮으며, 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 1 압력 구간에 포함되는 압력 감지 소자;
    상기 중간층의 두께 변화에 따른 제어 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 제어 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 안전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 중간층의 두께에 따라 상기 압력 감지 소자에 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력에 따라 제어 신호를 생성하는 안전 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력 감지 소자의 상기 제 1 압력 구간의 최대 압력과 상기 제 2 압력 구간의 최소 압력이 일치하는 안전 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력 감지 소자의 상기 중간층은 상기 제 1 압력 구간의 최소 압력 내지 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력을 포함하는 제 3 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하는 안전 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 기능층 하부에 제 3 기능층이 더 배치된 경우, 상기 제 3 기능층의 두께가 선형적으로 변하는 제 4 압력 구간의 최대 압력이 상기 제 2 압력 구간의 최대 압력보다 높고, 상기 제 4 압력 구간의 최소 압력이 상기 제 2 압력 구간에 포함되는 안전 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력 감지 소자의 상기 중간층은 상기 제 2 압력 구간을 포함하며 상기 제 1 압력 구간의 최소 압력 내지 상기 제 4 압력 구간의 최대 압력을 포함하는 제 3 압력 구간에서 선형적으로 두께가 변하는 안전 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 패턴과 상기 제 2 전극 패턴은 동일한 방향으로 배열된 안전 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 패턴은 제 1 방향으로 배열되고,
    상기 제 2 전극 패턴은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 안전 장치.
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