KR20200051287A - 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 및 이의 제작 방법 - Google Patents

맞춤형 신축성 웨어러블 기기 및 이의 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 및 이의 제작 방법에 관한 것으로, 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제작할 수 있으므로, 착용감 및 조작감이 좋고 외관도 미려하다.

Description

맞춤형 신축성 웨어러블 기기 및 이의 제작 방법{Tailored stretchable warable-device and manufacturing method thereof}
본 발명은 인체의 피부 등에 착용할 수 있는 웨어러블 기기에 관련한 것으로, 특히 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.
단단한 웨어러블 전자 기기를 구성하는 전자 소자나 회로 등은 대부분 영률이 큰 물질로 이루어져 있다. 이러한 이유로 외부의 힘에 의해 변형되면 쉽게 부서지게 된다. 이에 따라, 최근에는 외부의 변형에 맞게 함께 변형되면서 본래의 기능은 유지하는 유연성 웨어러블 기기에 대한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 기존의 모듈화된 유연 전자 블록들을 조립하여 웨어러블 기기를 제작하는 기술은 유연 전자 블록들이 일정한 크기, 배치 위치 및 배치 형태로 조립되므로, 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞는 맞춤형의 웨어러블 기기를 제공할 수 없었다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0053625호(2016.05.13)에서 사용자 맞춤형 웨어러블 장치를 제안하고 있다. 그러나 이 기술은 착용자의 신체 특성에 맞는 맞춤형의 웨어러블 기기가 아니라, 사용자마다 요구되는 기능 블록들을 추가 또는 삭제함에 의해 사용자마다 차별성을 주는 기능 맞춤형 웨어러블 기기이다.
따라서, 본 발명자는 사용자마다 요구되는 기능에 차별성을 갖는 기능 맞춤형 웨어러블 기기가 아니라, 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞도록 제작 가능한 맞춤형 웨어러블 기기에 대한 연구를 하였다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0053625호(2016.05.13)
본 발명은 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞도록 제작 가능한 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 및 이의 제작 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 맞춤형 신축성 웨어러블 기기가 비정형적인 곡면상에 착용되는 신축성 웨어러블 기판과; 신축성 웨어러블 기판상에 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 부착되어 배치되되, 신축성 웨어러블 기판이 착용되는 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기 또는 배치 형태 또는 배치 위치가 조정되는 다수의 모듈화된 유연 전자 블록들을 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 맞춤형 신축성 웨어러블 기기가 신축성 웨어러블 기판상에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록들의 박리를 방지하기 위해 신축성 웨어러블 기판과 모듈화된 유연 전자 블록들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합되는 완층층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 모듈화된 유연 전자 블록이 IC 칩을 포함하는 회로들이 모듈되는 회로 블록과, 센서가 모듈되는 센서 블록과, 이들 간을 전기적으로 연결하기 위한 신축성 전극 블록을 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 모듈화된 유연 전자 블록은 일부를 컷팅함에 의해 크기 또는 형태가 조정될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 모듈화된 유연 전자 블록이 공유 결합을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 화학적 결합되도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 모듈화된 유연 전자 블록이 유연성 접합 물질을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 물리적 결합되도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 비정형적인 곡면이 착용 대상의 피부일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 신축성 웨어러블 기판이 착용 대상의 피부에 착용되는 투명 신축성 장갑일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 제작 방법이 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, IC 칩을 결합하여 회로 블록을 제작하는 회로 블록 제작 단계와; 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, 센서를 결합하여 센서 블록을 제작하는 센서 블록 제작 단계와; 신축성 전극 물질이 코팅된 기판에 신축성을 가지는 고분자 화합물을 도포한 후 경화시켜 신축성 전극이 삽입된 신축성 전극 블록을 제작하는 신축성 전극 블록 제작 단계와; 신축성 웨어러블 기판 일면을 산소 플라즈마 처리하여 표면을 할성화시키는 기판 표면 활성화 단계와; 표면 활성화된 신축성 웨어러블 기판 일면을 비정형적인 곡면상에 착용시키는 기판 착용 단계와; 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기, 배치 형태 및 배치 위치가 조정된 적어도 하나의 회로 블록과, 적어도 하나의 센서 블록을 신축성 웨어러블 기판 타면에 배치한 후, 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 부착하는 회로 블록 및 센서 블록 부착단계와; 신축성 웨어러블 기판 타면에 부착된 회로 블록과 센서 블록과 사이에 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기가 조정된 신축성 전극 블록을 부착하는 신축성 전극 블록 부착단계를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회로 블록 제작 단계 또는 센서 블록 제작 단계 또는 신축성 전극 블록 제작 단계에서 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록의 기판 부착면에 신축성 웨어러블 기판에 부착되는 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록의 박리를 방지하기 위한 완층층을 형성시킬 수 있다.
본 발명은 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제작할 수 있으므로, 착용감 및 조작감이 좋고 외관도 미려한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 모듈화된 유연 전자 블록 일부를 컷팅함에 의해 크기가 조정되는 것을 예시한 도면이다.
도 3 은 모듈화된 유연 전자 블록들을 재조립하는 것을 예시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 제작 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 투명 신축성 장갑 형태로 제작한 것을 예시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
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 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 의 (a)는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 조립 전, (b)는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 조립 중, (c)는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 조립 후 상태를 도시한 것이다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기(100)는 신축성 웨어러블 기판(110)과, 다수의 모듈화된 유연 전자 블록(120)들을 포함한다.
신축성 웨어러블 기판(110)은 비정형적인 곡면상에 착용된다. 이 때, 비정형적이라 함은 형상이 일정한 정형적인 형상이 아니라 움직임 등에 의해 형상이 변하는 것을 말한다.
예컨대, 비정형적인 곡면이 착용 대상의 피부일 수 있다. 이 때, 착용 대상은 사람, 동물 등의 생명체일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 로봇 등과 무생명체일 수도 있다. 한편, 신축성 웨어러블 기판(110)이 착용 대상의 피부에 착용되는 투명 신축성 장갑일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예컨대, 신축성 웨어러블 기판(110)의 재질이 탄성중합체(PDMS : Polydimethylsiloxane), 에폭시 수지 폴리우레탄, 에코플렉스(ecoflex), 엘라스토머(elastomer) 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다수의 모듈화된 유연 전자 블록(120)들은 신축성 웨어러블 기판(110)상에 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 부착되어 배치되되, 신축성 웨어러블 기판(110)이 착용되는 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기 또는 배치 형태 또는 배치 위치가 조정된다.
예컨대, 모듈화된 유연 전자 블록(120)이 IC 칩을 포함하는 회로들이 모듈되는 회로 블록(121)과, 센서가 모듈되는 센서 블록(122)과, 이들 간을 전기적으로 연결하기 위한 신축성 전극 블록(123)을 포함할 수 있다.
예컨대, IC 칩을 포함하는 회로들이 모듈되는 회로 블록(121)은 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, IC 칩을 결합하여 제작될 수 있다.
이 때, 기판 필름으로 영률이 큰 플라스틱이나 PEN poly(ethylene naphthalate) 등이 사용될 수 있고, 아미노실란(aminosilane) 계열 물질인 APTES((3-Aminopropyl) triethoxysilane) 등으로 화학적 표면 처리될 수 있다.
예컨대, 센서가 모듈되는 센서 블록(122)은 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, 센서를 결합하여 제작될 수 있다.
이 때, 기판 필름으로 영률이 큰 플라스틱이나 PEN poly(ethylene naphthalate) 등이 사용될 수 있고, 아미노실란(aminosilane) 계열 물질인 APTES((3-Aminopropyl) triethoxysilane) 등으로 화학적 표면 처리될 수 있다.
예컨대, 회로 블록(121)과 센서 블록(122)들을 전기적으로 연결하기 위한 신축성 전극 블록(123)은 신축성 전극 물질이 코팅된 기판에 신축성을 가지는 고분자 화합물을 도포한 후 경화시켜 제작될 수 있다.
이 때, 신축성 전극 물질로 은나노와이어(silvernano wires)가 사용될 수 있고, 신축성을 가지는 고분자 화합물로 외력을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 액체 상태의 탄성중합체(PDMS : polydimethylsiloxane)가 사용할 수 있다.
한편, 모듈화된 유연 전자 블록(120)은 일부를 컷팅(cutting)함에 의해 크기 또는 형태가 조정될 수 있다. 예컨대, 모듈화된 유연 전자 블록(120)이 일정한 형태 및 크기를 가진 다수의 유연 전자 블록 엘리먼트들이 대칭을 가지도록 배열된 격자 구조를 가지도록 구현되고, 격자 구조를 가지도록 배열된 유연 전자 블록 엘리먼트를 특정 개수로 컷팅함에 모듈화된 유연 전자 블록(120)의 크기 또는 형태가 조정될 수 있다.
도 2 는 모듈화된 유연 전자 블록 일부를 컷팅함에 의해 크기가 조정되는 것을 예시한 도면이다. 도 2 의 (a)는 회로 블록 엘리먼트가 일부 컷팅되어 회로 블록 크기가 조정되는 것을, (b)는 신축성 전극 블록 엘리먼트가 일부 컷팅되어 신축성 전극 블록 크기가 조정되는 것을 나타낸 것이다.
한편, 모듈화된 유연 전자 블록(120)이 공유 결합을 통해 신축성 웨어러블 기판(110)상에 화학적 결합되도록 구현될 수 있다. 예컨대, 신축성 웨어러블 기판(110) 재질이 탄성중합체(PDMS)일 경우, 졸-젤 반응을 통해 PDMS 표면에 메타크릴레이트를 유도하고, 친수성 단량체인 아크릴산과 메타크릴레이트간의 공유결합을 통해 신축성 웨어러블 기판(110)상에 모듈화된 유연 전자 블록(120)들을 화학적으로 결합시킬 수 있다.
이와는 달리, 모듈화된 유연 전자 블록(120)이 유연성 접합 물질을 통해 신축성 웨어러블 기판(110)상에 물리적 결합되도록 구현될 수도 있다. 예컨대, 유연성 접합 물질로 전도성 점착제, 이등방성 전도 필름, 광경화성 폴리머, 열경화성 폴리머 등을 사용하여 신축성 웨어러블 기판(110)상에 유연성 접합 물질을 용융시킨 후 모듈화된 유연 전자 블록(120)을 접착한 후 경화시켜 신축성 웨어러블 기판(110)상에 모듈화된 유연 전자 블록(120)들을 물리적으로 결합시킬 수 있다.
모듈화된 유연 전자 블록(120)이 공유 결합을 통해 신축성 웨어러블 기판(110)상에 화학적 결합되는 경우에는 모듈화된 유연 전자 블록(120)들이 신축성 웨어러블 기판(110)상에 견고하게 결합될 수 있으나, 모듈화된 유연 전자 블록(120)의 재조립이 불가능하다.
반면에, 모듈화된 유연 전자 블록(120)이 유연성 접합 물질을 통해 신축성 웨어러블 기판(110)상에 물리적 결합되는 경우에는 화학적 결합되는 경우에 비해 모듈화된 유연 전자 블록(120)들이 신축성 웨어러블 기판(110)상에 견고하게 부착되지는 않으나, 도 3 에 도시한 바와 같이 모듈화된 유연 전자 블록(120)들을 신축성 웨어러블 기판(110)상에서 분리한 다음 크기, 형태, 배열을 달리하여 재조립 가능하다. 도 3 은 모듈화된 유연 전자 블록들을 재조립하는 것을 예시한 도면이다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성(비정형적인 곡면 특성)에 맞게 모듈화된 유연 전자 블록(120)들을 컷팅하여, 비정형적인 곡면 특성에 맞게 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 크기 또는 배치 형태 또는 배치 위치를 조정하여 신축성 웨어러블 기판(110)상에 결합함으로써 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제작할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 착용감 및 조작감이 좋고 외관도 미려한 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 맞춤형 신축성 웨어러블 기기(100)가 완층층(130)을 더 포함할 수 있다. 완층층(130)은 신축성 웨어러블 기판(110)상에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 박리를 방지하기 위해 신축성 웨어러블 기판(110)과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합된다.
신축성 웨어러블 기판(110)은 착용 대상의 몸체 특성(비정형적인 곡면 특성)에 적응적이기 위해서 쉽게 구부려지고 신축성을 가져야 하므로, 모듈화된 유연 전자 블록(120)들에 비해 영률(Young's modulus)이 상대적으로 작다.
반면에, 모듈화된 유연 전자 블록(120)들은 유연 전자 블록(120)들에 모듈되는 회로나, 센서 등의 안정성을 향상시키기 위해 신축성 웨어러블 기판(110)에 비해 영률이 상대적으로 크다.
영률은 물체를 양쪽에서 잡아 늘일 때, 물체의 늘어나는 정도와 변형되는 정도를 나타내는 탄성률을 나타내므로, 신축성 웨어러블 기판(110)에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록(120)들은 맞춤형 신축성 웨어러블 기기(100)를 착용한 착용 대상의 몸체 특성(비정형적인 곡면 특성)이 변화할 경우, 신축성 웨어러블 기판(110)과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 영률이 서로 다르기 때문에 신축되는 정도가 달라 서로 박리될 수 있다.
이에 따라, 신축성 웨어러블 기판(110)상에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 박리를 방지하기 위해 신축성 웨어러블 기판(110)과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합되는 완층층(130) 구비시킬 수 있다.
이 때, 신축성 웨어러블 기판(110)과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합되는 완층층(130)의 영률은 신축성 웨어러블 기판(110)의 영률과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 영률 사이의 값을 가지는 것이 바람직하다.
서로 다른 영률을 가지는 신축성 웨어러블 기판(110)과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들 사이에 신축성 웨어러블 기판(110)의 영률과 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 영률 사이의 영률을 가지는 완층층(130) 결합시킴으로써 중간에서 영률 완충작용을 하여 신축성 웨어러블 기판(110)상에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 박리를 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 제조 과정을 도 4 를 통해 알아본다. 도 4 는 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기의 제작 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
먼저, 회로 블록 제작 단계(410)에서 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, IC 칩을 결합하여 회로 블록을 제작한다.
예컨대, 기판 필름으로 영률이 큰 플라스틱이나 PEN poly(ethylene naphthalate) 등이 사용될 수 있고, 아미노실란(aminosilane) 계열 물질인 APTES((3-Aminopropyl) triethoxysilane) 등으로 화학적 표면 처리될 수 있다.
그 다음, 센서 블록 제작 단계(420)에서 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, 센서를 결합하여 센서 블록을 제작한다.
예컨대, 기판 필름으로 영률이 큰 플라스틱이나 PEN poly(ethylene naphthalate) 등이 사용될 수 있고, 아미노실란(aminosilane) 계열 물질인 APTES((3-Aminopropyl) triethoxysilane) 등으로 화학적 표면 처리될 수 있다.
그 다음, 신축성 전극 블록 제작 단계(430)에서 신축성 전극 물질이 코팅된 기판에 신축성을 가지는 고분자 화합물을 도포한 후 경화시켜 신축성 전극이 삽입된 신축성 전극 블록을 제작한다.
예컨대, 신축성 전극 물질로 은나노와이어(silvernano wires)가 사용될 수 있고, 신축성을 가지는 고분자 화합물로 외력을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 액체 상태의 탄성중합체(PDMS : polydimethylsiloxane)가 사용될 수 있다.
그 다음, 기판 표면 활성화 단계(440)에서 신축성 웨어러블 기판 일면을 산소 플라즈마 처리하여 표면을 할성화시킨다.
그 다음, 기판 착용 단계(450)에서 표면 활성화된 신축성 웨어러블 기판 일면을 비정형적인 곡면상에 착용시킨다. 이 때, 비정형적이라 함은 형상이 일정한 정형적인 형상이 아니라 움직임 등에 의해 형상이 변하는 것을 말한다.
예컨대, 비정형적인 곡면이 착용 대상의 피부일 수 있다. 이 때, 착용 대상은 사람, 동물 등의 생명체일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 로봇 등과 무생명체일 수도 있다. 한편, 신축성 웨어러블 기판이 착용 대상의 피부에 착용되는 투명 신축성 장갑일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예컨대, 신축성 웨어러블 기판의 재질이 탄성중합체(PDMS : Polydimethylsiloxane), 에폭시 수지 폴리우레탄, 에코플렉스(ecoflex), 엘라스토머(elastomer) 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
그 다음, 회로 블록 및 센서 블록 부착단계(460)에서 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기, 배치 형태 및 배치 위치가 조정된 적어도 하나의 회로 블록과, 적어도 하나의 센서 블록을 신축성 웨어러블 기판 타면에 배치한 후, 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 부착한다.
이 때, 회로 블록 및 센서 블록 일부를 컷팅(cutting)함에 의해 크기 또는 형태가 조정될 수 있다. 예컨대, 회로 블록 및 센서 블록이 일정한 형태 및 크기를 가진 다수의 회로 블록 엘리먼트들 및 센서 블록 엘리먼트들이 대칭을 가지도록 배열된 격자 구조를 가지도록 구현되고, 격자 구조를 가지도록 배열된 회로 블록 엘리먼트 및 센서 블록 엘리먼트를 특정 개수로 컷팅함에 의해 회로 블록 및 센서 블록의 크기 또는 형태가 조정될 수 있다.
예컨대, 신축성 웨어러블 기판 재질이 탄성중합체(PDMS)일 경우, 졸-젤 반응을 통해 PDMS 표면에 메타크릴레이트를 유도하고, 친수성 단량체인 아크릴산과 메타크릴레이트간의 공유결합을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 회로 블록 및 센서 블록들을 화학적으로 결합시키도록 구현될 수 있다.
이와는 달리, 유연성 접합 물질로 전도성 점착제, 이등방성 전도 필름, 광경화성 폴리머, 열경화성 폴리머 등을 사용하여 신축성 웨어러블 기판상에 유연성 접합 물질을 용융시킨 후 회로 블록 및 센서 블록들을 접착한 후 경화시켜 신축성 웨어러블 기판(110)상에 회로 블록 및 센서 블록들을 물리적으로 결합시키도록 구현될 수도 있다.
회로 블록 및 센서 블록이 공유 결합을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 화학적 결합되는 경우에는 회로 블록 및 센서 블록들이 신축성 웨어러블 기판상에 견고하게 결합될 수 있으나, 회로 블록 및 센서 블록의 재조립이 불가능하다.
반면에, 회로 블록 및 센서 블록이 유연성 접합 물질을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 물리적 결합되는 경우에는 화학적 결합되는 경우에 비해 회로 블록 및 센서 블록들이 신축성 웨어러블 기판상에 견고하게 부착되지는 않으나, 회로 블록 및 센서 블록들을 신축성 웨어러블 기판상에서 분리한 다음 크기, 형태, 배열을 달리하여 재조립할 수 있다.
그 다음, 신축성 전극 블록 부착단계(470)에서 신축성 웨어러블 기판 타면에 부착된 회로 블록과 센서 블록과 사이에 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기가 조정된 신축성 전극 블록을 부착한다. 이 때, 신축성 전극 블록 일부를 컷팅(cutting)함에 의해 크기 또는 형태가 조정될 수 있다.
예컨대, 신축성 전극 블록이 일정한 형태 및 크기를 가진 다수의 신축성 전극 블록 엘리먼트들이 대칭을 가지도록 배열된 격자 구조를 가지도록 구현되고, 격자 구조를 가지도록 배열된 신축성 전극 블록 엘리먼트를 특정 개수로 컷팅함에 의해 신축성 전극 블록의 크기 또는 형태가 조정될 수 있다. 한편, 신축성 전극 블록이 회로 블록 및 센서 블록과 마찬가지로 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 신축성 웨어러블 기판에 부착될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성(비정형적인 곡면 특성)에 맞게 모듈화된 유연 전자 블록(120)들을 컷팅하여, 비정형적인 곡면 특성에 맞게 모듈화된 유연 전자 블록(120)들의 크기 또는 배치 형태 또는 배치 위치를 조정하여 신축성 웨어러블 기판(110)상에 결합함으로써 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제작할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 착용감 및 조작감이 좋고 외관도 미려한 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제공할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회로 블록 제작 단계(410) 또는 센서 블록 제작 단계(420) 또는 신축성 전극 블록 제작 단계(430)에서 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록의 기판 부착면에 신축성 웨어러블 기판에 부착되는 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록의 박리를 방지하기 위한 완층층을 형성시키도록 구현될 수 있다.
완층층은 신축성 웨어러블 기판상에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록들인 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들의 박리를 방지하기 위해 신축성 웨어러블 기판과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합된다.
신축성 웨어러블 기판은 착용 대상의 몸체 특성(비정형적인 곡면 특성)에 적응적이기 위해서 쉽게 구부려지고 신축성을 가져야 하므로, 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들에 비해 영률(Young's modulus)이 상대적으로 작다.
반면에, 모듈화된 유연 전자 블록들인 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들은 자체에 모듈되는 회로 또는 센서 또는 전극의 안정성을 향상시키기 위해 신축성 웨어러블 기판에 비해 영률이 상대적으로 크다.
영률은 물체를 양쪽에서 잡아 늘일 때, 물체의 늘어나는 정도와 변형되는 정도를 나타내는 탄성률을 나타내므로, 신축성 웨어러블 기판에 결합되는 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들은 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 착용한 착용 대상의 몸체 특성(비정형적인 곡면 특성)이 변화할 경우, 신축성 웨어러블 기판과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들의 영률이 서로 다르기 때문에 신축되는 정도가 달라 서로 박리될 수 있다.
이에 따라, 신축성 웨어러블 기판상에 결합되는 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들의 박리를 방지하기 위해 신축성 웨어러블 기판과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합되는 완층층 구비시킨다.
이 때, 신축성 웨어러블 기판과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합되는 완층층의 영률은 신축성 웨어러블 기판의 영률과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들의 영률 사이의 값을 가지는 것이 바람직하다.
서로 다른 영률을 가지는 신축성 웨어러블 기판과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들 사이에 신축성 웨어러블 기판의 영률과 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들의 영률 사이의 영률을 가지는 완층층 결합시킴으로써 중간에서 영률 완충작용을 하여 신축성 웨어러블 기판상에 결합되는 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록들의 박리를 방지할 수 있게 된다.
한편, 회로 블록 제작 단계(410)와, 센서 블록 제작 단계(420) 및 신축성 전극 블록 제작 단계(430)의 순서는 서로 바뀌어도 무방하다.
도 5 는 본 발명에 따른 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 투명 신축성 장갑 형태로 제작한 것을 예시한 도면이다. 도 5 를 참조해 보면, 비정형적인 곡면인 착용자의 손에 착용되는 투명 신축성 장갑 형태의 신축성 웨어러블 기판상에 착용자의 손 크기와 모양 등의 특성에 맞게 크기 또는 배치 형태 또는 배치 위치가 조정된 다수의 모듈화된 유연 전자 블록들인 회로 블록과, 센서 블록과, 이들 간을 전기적으로 연결하기 위한 신축성 전극 블록들이 배치되어 있음을 볼 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 웨어러블 기기를 착용하는 착용 대상의 몸체 특성에 맞는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기를 제공할 수 있으므로, 착용감 및 조작감이 좋고 외관도 미려하다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 웨어러블 기기 관련 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 맞춤형 신축성 웨어러블 기기
110 : 신축성 웨어러블 기판
120 : 모듈화된 유연 전자 블록
121 : 회로 블록
122 : 센서 블록
123 : 신축성 전극 블록
130 : 완층층

Claims (10)

  1. 비정형적인 곡면상에 착용되는 신축성 웨어러블 기판과;
    신축성 웨어러블 기판상에 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 부착되어 배치되되, 신축성 웨어러블 기판이 착용되는 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기 또는 배치 형태 또는 배치 위치가 조정되는 다수의 모듈화된 유연 전자 블록들을;
    포함하는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    맞춤형 신축성 웨어러블 기기가:
    신축성 웨어러블 기판상에 결합되는 모듈화된 유연 전자 블록들의 박리를 방지하기 위해 신축성 웨어러블 기판과 모듈화된 유연 전자 블록들 사이에 화학적 결합 또는 물리적 결합되는 완층층을;
    더 포함하는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모듈화된 유연 전자 블록이:
    IC 칩을 포함하는 회로들이 모듈되는 회로 블록과, 센서가 모듈되는 센서 블록과, 이들 간을 전기적으로 연결하기 위한 신축성 전극 블록을 포함하는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모듈화된 유연 전자 블록은:
    일부를 컷팅함에 의해 크기 또는 형태가 조정되는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모듈화된 유연 전자 블록이:
    공유 결합을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 화학적 결합되는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모듈화된 유연 전자 블록이:
    유연성 접합 물질을 통해 신축성 웨어러블 기판상에 물리적 결합되는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    비정형적인 곡면이:
    착용 대상의 피부인 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    신축성 웨어러블 기판이:
    착용 대상의 피부에 착용되는 투명 신축성 장갑인 맞춤형 신축성 웨어러블 기기.
  9. 기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, IC 칩을 결합하여 회로 블록을 제작하는 회로 블록 제작 단계와;
    기판 필름을 화학적 표면 처리하고, 화학적 표면 처리된 필름에 전극을 인쇄한 후, 센서를 결합하여 센서 블록을 제작하는 센서 블록 제작 단계와;
    신축성 전극 물질이 코팅된 기판에 신축성을 가지는 고분자 화합물을 도포한 후 경화시켜 신축성 전극이 삽입된 신축성 전극 블록을 제작하는 신축성 전극 블록 제작 단계와;
    신축성 웨어러블 기판 일면을 산소 플라즈마 처리하여 표면을 할성화시키는 기판 표면 활성화 단계와;
    표면 활성화된 신축성 웨어러블 기판 일면을 비정형적인 곡면상에 착용시키는 기판 착용 단계와;
    비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기, 배치 형태 및 배치 위치가 조정된 적어도 하나의 회로 블록과, 적어도 하나의 센서 블록을 신축성 웨어러블 기판 타면에 배치한 후, 화학적 결합 또는 물리적 결합을 통해 부착하는 회로 블록 및 센서 블록 부착단계와;
    신축성 웨어러블 기판 타면에 부착된 회로 블록과 센서 블록과 사이에 비정형적인 곡면 특성에 맞게 크기가 조정된 신축성 전극 블록을 부착하는 신축성 전극 블록 부착단계를;
    포함하는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    회로 블록 제작 단계 또는 센서 블록 제작 단계 또는 신축성 전극 블록 제작 단계에서:
    회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록의 기판 부착면에 신축성 웨어러블 기판에 부착되는 회로 블록 또는 센서 블록 또는 신축성 전극 블록의 박리를 방지하기 위한 완층층을 형성시키는 맞춤형 신축성 웨어러블 기기 제작 방법.
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