KR101870810B1

KR101870810B1 - 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101870810B1
Application number: KR1020160151018A
Authority: KR
Inventors: 박장웅; 김소연; 김주희; 박지훈
Original assignee: 울산과학기술원
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-06-25
Also published as: KR20180053894A

Abstract

본 발명은, 안테나 코일과 신축성 전극이 놓인 연성기판과, 정류회로, 발광소자 및 바이오센서가 놓인 강성기판으로 이루어진 하이브리드 기판을 이용해 스마트 콘택트 렌즈를 제조함으로써, 투명하면서도 신축성을 가지기 때문에 이물감이 최소화되어 착용감이 향상될 수 있다. 또한, 바이오센서가 생체신호의 감지 여부에 따라 발광소자가 온 또는 오프됨으로써, 바이오센서의 작동상태를 쉽게 인식할 수 있다.

Description

신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법{Smart contact lens including stretchable hybrid substrate and manufacturing method of the same}

본 발명은 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오센서와 발광소자가 구비된 신축성 하이브리드 기판을 포함하여, 생체 신호를 실시간으로 모니터링하고 출력할 수 있는 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자 장치들은 딱딱한 기판 위에 전자 소자가 구비된다. 최근에는 전자 소자의 응용 분야가 넓어지면서 유연하고 신축성 있는 전자 소자에 대한 요구가 증대되고 있다. 또한, 실시간으로 사용자의 생체 정보를 수집하고, 수집한 정보를 시각화시키기 위한 차세대 전자소자 기술 개발에 대한 관심이 증대되고 있다.

그러나, 종래의 웨어러블 바이오센서들은, 렌즈 모양의 플라스틱 기판을 사용하기 때문에, 실제로 착용이 불가능하거나 착용시 이질감과 피로가 많이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 불투명한 금속으로 센서와 안테나를 제작하였기 때문에, 시야를 가리는 등의 문제점이 있다.

또한, 종래의 신축성 기판 위에 디스플레이 소자 등을 구비하더라도, 이를 인장시킬 경우 발생하는 기능층들의 파괴가 소자 전체의 파괴로 이어지는 문제점이 있다.

한국공개특허 10-2015-0094248

본 발명의 목적은, 신축성과 강성을 모두 가지면서 착용감이 우수하여 거부감이 최소화될 수 있는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법은, 희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와; 상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와; 상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와; 상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트렌즈의 제조방법은, 희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와; 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와; 상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한다.

본 발명에 따른 스마트 콘택트 렌즈는, 콘택트 렌즈에 임베딩되고 강성(Rigid)소재로 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 강성기판과, 연성 소재로 상기 강성기판의 패턴 사이를 채워 형성된 연성기판을 포함하는 신축성 하이브리드 기판과; 상기 연성기판에 구비되어, 전력을 무선 수신하여 전송하도록 양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 안테나 코일과; 상기 강성기판에 구비되고, 상기 안테나 코일의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와; 상기 강성기판에 구비되고, 표면에 노출되어 센싱 물질과의 접촉시 저항이 감소되어 상기 센싱 물질을 검출하는 바이오센서와; 상기 강성기판에 구비되고, 상기 바이오센서에 상기 센싱 물질의 접촉 여부에 따라 온 또는 오프되어 상기 바이오센서의 작동을 표시하는 발광소자를 포함한다.

본 발명은, 안테나 코일과 신축성 전극이 놓인 연성기판과, 정류회로, 발광소자 및 바이오센서가 놓인 강성기판으로 이루어진 하이브리드 기판을 이용해 스마트 콘택트 렌즈를 제조함으로써, 투명하면서도 신축성을 가지기 때문에 이물감이 최소화되어 착용감이 향상될 수 있다.

또한, 정류회로, 발광소자 및 바이오센서가 집적되어 배치되고, 안테나 코일은 은나노화이버로 형성됨으로써, 시야를 가리는 현상이 최소화되어 콘택트 렌즈로의 적용이 보다 용이하다.

또한, 투명한 보호막층을 형성함으로써, 안구 및 외부환경에 의한 노출을 최소화하여 내구성이 향상될 수 있다.

또한, 바이오센서가 생체신호의 감지 여부에 따라 발광소자가 온 또는 오프됨으로써, 바이오센서의 작동상태를 쉽게 인식할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 1a에 도시된 안테나 코일과 안테나 코일을 통해 전송된 전압을 나타낸다.
도 4는 도 1f에 도시된 하이브리드 기판의 신축성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 발광 소자에 인가되는 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 착용 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 열적 안정성 테스트 시험 결과를 나타낸다.
도 10 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈는, 신축성을 갖는 투명한 하이브리드 기판에 투명하면서도 신축성있는 전자소자 기술들을 접목하고 집적화를 통해 콘택트렌즈에 생체 신호를 감지하는 기능성을 부여한 것이다.

상기 스마트 콘택트렌즈는, 렌즈용 몰드(90)에 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(10)을 넣고 렌즈용 소재를 채워, 가압하고 고온 경화시켜 제조되어, 눈에 착용가능한 렌즈이다.

상기 하이브리드 기판(10)은, 강성 소재로 형성된 강성기판(11)과, 신축성 소재로 형성된 연성기판(12)을 포함한다.

상기 강성 기판(11)에는 정류회로(30)를 포함하는 집적회로(40), 바이오센서(50), 발광 소자(60)가 구비된다. 즉, 상기 강성 기판(11)에는 강성이 확보되어야 하는 소자들이 배치된다.

상기 강성기판(11)은, 강성(Rigid) 소재로 형성되고, 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 기판이다. 상기 강성 소재는, SU-8, Ormocore, 폴리이미드(Polyimide), 글래스(glass) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 패턴은, 상기 강성기판(11)에 배치되는 상기 집적회로(40), 바이오센서(50) 및 발광 소자(60)의 위치에 적합하도록 설정된다.

상기 연성기판(12)에는 안테나 코일(20)과 신축성 전극(70)이 구비된다. 상기 연성기판(12)에는 신축성이 있는 소자들이 배치된다. 상기 안테나 코일(20)과 상기 신축성 전극(70)은 금속 나노 기반의 소재로 형성되어 투명하면서도 신축성이 있는 소재로 형성된다.

상기 연성기판(12)은, 상기 강성기판(11)의 패턴 사이에 형성된 틈새를 채우면서, 희생층(2)과 상기 안테나 코일(12)의 표면에 연성 소재로 코팅 형성된다. 상기 연성 소재는 신축성을 갖는 소재이며, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), Nusil, 고무소재, Parylene 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

상기 안테나 코일(20)은, 외부로부터 전력을 무선 수신하여 상기 정류회로(30)로 전력을 전송하는 전력 전송용 코일이다. 상기 안테나 코일(20)은, 상기 연성기판(12)에 배치된다. 상기 안테나 코일(20)은 양단이 서로 이격되어 개구부(20a)를 갖는 링 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 안테나 코일(20)은, 금속 나노와이어(Metal nanowire), 금속 나노화이버(Metal nanofiber), 금속 나노트로프(Metal nanotrough) 및 금속 나노메쉬 중 적어도 하나를 포함하여 형성되어, 투명하면서도 신축성을 갖는다. 본 실시예에서는, 상기 안테나 코일(20)은 은 나노 화이버로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 집적회로(40)는, 상기 강성기판(11)에 구비된다. 상기 집적회로(40)는, 상기 안테나 코일(20)의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일(20)로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로(30)를 포함한다. 상기 정류 회로(30)는, 교류를 직류로 변환하기 위한 전기 회로이다.

상기 바이오센서(50)는, 상기 강성기판(11)에 구비된다. 본 실시예에서는, 상기 바이오센서(50)는, 눈물 속에 함유된 글루코스(Glucose)와 반응하는 글루코스 산화효소(Glucose oxidase, GODox)가 코팅된 채널(50a)을 포함하는 혈당 센서인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 바이오센서(50)는, 안압 센서 등 생체 신호를 측정할 수 있는 센서를 적용할 수 있다.

상기 발광소자(60)는, 상기 강성기판(11)에 구비된다. 상기 발광소자(60)는, OLED와 LED 중 어느 하나가 사용된다.

상기 발광소자(60)는, 상기 바이오센서(50)와 직렬 또는 병렬 회로로 연결되어, 상기 정류회로에서 정류된 전압이 설정값 이상이면 온되어 발광하고, 상기 바이오센서(50)로 통하는 전류가 증가되면 오프되도록 구성된다. 즉, 상기 발광소자(60)는, 상기 정류회로(30)나 상기 바이오센서(50)로 통하는 전류에 따라 자동적으로 온 또는 오프되어, 상기 바이오센서(50)의 작동 상태를 디스플레이할 수 있다.

한편, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 설명하며, 다음과 같다.

도 1a를 참조하면, 모기판(1) 위에 희생층(2)을 진공 증착을 통하여 형성하고, 상기 희생층(2) 위에 상기 안테나 코일(20), 신축성 전극(70) 및 상기 집적 회로(40)를 형성한다.(S1)

상기 희생층(2)은, 구리를 사용한 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 리프트 오프 레지스트(lift-off resist, LOR), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 레이저 리프트-오프(laser lift-off)용 폴리머, PVA(Polyvinyl Alcohol), 게르마늄(Ge), PMMA(polymethyl methacrylate) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

상기 안테나 코일(20)은 후속 공정시 추가되는 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)의 장착부를 남기고 형성된다. 상기 안테나 코일(20)은, 양단이 서로 소정간격 이격되어 개구부(20a)를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 안테나 코일(20)은, 은 나노 화이버로 형성됨으로써, 투명하면서도 신축성 있게 제작되어, 시야를 가리지 않으며 상기 스마트 콘택트 렌즈(100)의 착용시 이물감이 최소화될 수 있다.

상기 집적회로(40)는, 상기 안테나 코일(20)의 개구부(20a) 일측에 배치된다. 상기 집적회로(40)에는 상기 정류회로(30)가 포함된다.

도 1b를 참조하면, 강성 소재와 연성 소재 기반의 하이브리드 기판(10)을 형성한다.(S2)

상기 집적회로(40)위에 강성소재를 코팅하고 패터닝하여 강성기판(11)을 형성한다. 또한, 후속 공정시 추가되는 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)가 장착될 위치에도 강성기판(11)을 형성한다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 강성기판(11)이 3개가 형성되도록 패턴이 형성되며, 이 중 하나는 상기 집적회로(40)가 배치되고, 다른 하나에는 후속 공정시 상기 발광소자(60)가 배치되고, 나머지 하나에는 후속 공정시 상기 바이오센서(50)가 배치되는 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 강성기판(11)을 형성한 이후, 연성소재를 도포하고 경화시켜 연성기판(12)을 형성한다. 상기 연성소재는 상기 강성기판(11)의 패턴 사이를 채우면서 상기 희생층(2)의 표면 전체와 상기 안테나 코일(20)의 표면을 덮게 된다.

따라서, 상기 연성기판(12)에 상기 강성기판(11), 상기 안테나 코일(20) 및 상기 신축성 전극(70)이 모두 임베딩된 하이브리드 기판(10)이 완성된다. 즉, 상기 하이브리드 기판(10)에는 상기 안테나 코일(20), 상기 신축성 전극(70), 상기 집적 회로(40)를 포함하는 전자 회로가 임베딩되어 일체로 형성된다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 상기 연성기판(12)과 상기 강성기판(11)이 단순 적층된 구조가 아니고, 상기 연성기판(12)에 상기 강성기판(11)이 임베딩된 구조이며 상기 연성기판(12)의 면적이 상기 강성기판(11)의 면적보다 훨씬 크기 때문에, 상기 하이브리드 기판(10) 자체는 충분한 신축성을 가질 수 있다.

도 1c를 참조하면, 상기 희생층(2)을 제거하여, 상기 하이브리드 기판(10)을 상기 모기판(1)으로부터 박리할 수 있다.(S3)

상기 희생층(2)을 제거하기 위해서는 상기 하이브리드 기판(10)을 식각액에 침지하여 상기 희생층(2)을 에칭시킨다.

상기 식각액은, 리무버 피쥐(Remover PG), 포토레지스트 디벨로퍼(Photoresist developer), 구리 부식액, 니켈 부식액, 레이저, 알루미늄 부식액, 물, 아세톤 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 식각액은 상기 희생층(2)을 선택적으로 제거할 수 있는 물질이라면 어느 것이나 사용가능하다. 상기 식각액은 희생층 물질에 따라 달라지게 되는데, 희생층 물질이 구리일 경우 식각액으로 Ni etchant, Cu etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 니켈일 경우 식각액으로 Ni etchant, Cu etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 알루미늄(Al)일 경우 식각액으로 Al etchant, Cu etchant, Ni etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 레이저 리프트-오프(laser lift-off)용 폴리머일 경우 식각액으로 laser가 사용될 수 있으며, 희생층이 PVA(Polyvinyl Alcohol)일 경우 식각액으로 물이 사용될 수 있으며, 희생층이 게르마늄(Ge)일 경우 물이 식각액으로 사용될 수 있으며, 희생층이 PMMA(polymethyl methacrylate)일 경우 식각액으로 아세톤이 사용될 수 있다.

상기 희생층(2)이 제거되면, 상기 전자회로가 구비된 상기 하이브리드 기판(10)이 박리된다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 신축성과 강성을 모두 가지게 된다.

도 1d를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)을 뒤집는다. 상기 하이브리드 기판(10)을 뒤집으면, 상기 강성기판(11)의 일부와 상기 안테나 코일(20)이 상면으로 노출된다.

상기 강성기판(11) 위에 상기 발광소자(60)를 형성한다.(S4)

상기 발광소자(60)는 OLED인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 발광소자(60)는, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 기능에 따라 층이 추가되거나 제거되는 것도 물론 가능하다. 상기 발광소자(60)는, 스핀 코팅, 진공 열증착, 잉크젯 인쇄 등의 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 발광소자(60)는, 상기 집적회로(30)에 상기 신축성 전극(70)에 의해 전기적으로 연결된다.

도 1e를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)위에 보호막층(80)을 형성한다.(S5)

상기 보호막층(Encapsulation layer)(80)은, 연성 소재를 열증착이나 스핀 코팅하여 형성된다. 본 실시예에서는, Parylene를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 보호막층(80)은, 상기 하이브리드 기판(10)의 노출된 면을 보호하여 소자들을 보호하기 위한 층이다. 상기 보호막층(80)은, 상기 하이브리드 기판(10)의 노출된 상면을 덮도록 형성된다.

도 1e를 참조하면, 상기 보호막층(80)에 센싱용 입구(80a)를 형성한다.(S6)

상기 센싱용 입구(80a)는, 상기 바이오센서(50)를 장착하기 위한 홀이며, 상기 바이오센서(50)의 장착 후 센싱 물질이 상기 바이오센서(50)에 접촉가능하도록 개구된 홀이다. 상기 센싱용 입구(80a)는, 상기 보호막층(80)을 형성한 후 형성하는 것도 가능하고, 상기 보호막층(80)을 형성하는 과정에서 형성하는 것도 가능하다.

도 1f를 참조하면, 상기 센싱용 입구(80a)에 상기 바이오센서(50)를 구비한다.(S7)

상기 바이오센서(50)는, 상기 센싱용 입구(80a)에 형성되는 것도 가능하고, 별도로 제작된 후 장착되는 것도 가능하다. 상기 바이오센서(50)는, 상기 집적회로(40)와 상기 발광소자(60)에 상기 신축성 전극(70)을 통해 전기적으로 연결된다.

상기 바이오센서(50)는, 혈당 센서인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 바이오센서(50)는, 한 쌍의 전극(50b)과, 상기 전극(50b)사이에 형성되어 글루코스 산화효소가 코팅된 채널(50a)을 포함한다.

도 1g를 참조하면, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(10)이 완성된다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 즉, 상기 하이브리드 기판(10)을 콘택트 렌즈의 형상에 알맞도록 원형으로 절개하고, 상기 안테나 코일(20)의 내주측도 원형의 개구부(16)를 갖도록 절개할 수 있다. 따라서, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(10)이 콘택트 렌즈의 형상에 대응되는 링 형상으로 형성되고 면적이 최소화됨으로써, 추후 콘택트 렌즈의 착용시 이물감이 최소화될 수 있다.

도 1h 및 도 1i를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)을 렌즈용 몰드(90)에 넣어 스마트 콘택트 렌즈를 형성한다.(S8)

상기 렌즈용 몰드(90)는, 오목하게 홈이 형성된 렌즈용 하부 몰드(91)와, 상기 렌즈용 하부 몰드(91)의 홈에 알맞게 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드(92)를 포함한다.

상기 하이브리드 기판(10)을 상기 렌즈용 하부 몰드(91)에 넣은 후, 렌즈를 이루는 렌즈용 소재를 채운다. 이후, 상기 렌즈용 상부 몰드(92)로 가압하고, 고온 경화시키면, 상기 하이브리드 기판(10)이 임베딩되고 안구에 착용하기 적합한 형상의 콘택트렌즈가 제조된다.

상기 렌즈용 소재는 하이드로겔(hydrogel)을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 렌즈용 상부 몰드(92)로 가압하는 압력은 300 내지 350kPa이고, 상기 경화온도는 95℃ 내지 105℃, 상기 경화 시간은 55분 내지 65분으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 렌즈용 상부 몰드(92)가 가압하는 압력은 313kPa이고, 상기 경화는 100℃에서 약 1시간 동안 실시하는 것으로 예를 들어 설명한다.

도 1i를 참조하면, 상기 렌즈용 몰드(90)로부터 탈거하면, 상기 하이브리드 기판(10)이 임베딩된 스마트 콘택트 렌즈(100)가 제조될 수 있다.

한편, 도 3은 도 1a에 도시된 안테나 코일과 안테나 코일을 통해 전송된 전압을 나타낸다.

도 3a을 참조하면, 상기 연성기판(12)에 형성된 상기 안테나 코일(20)을 나타낸다.

도 3b는, 상기 안테나 코일(20)을 통해 전송되는 전압(V1)과 상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압(V2)의 차이를 나타낸다.

상기 안테나 코일(20)을 통해 무선으로 전송된 전압(V1)은 약 13V이며, 상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압은 약 10V인 것을 알 수 있다. 회로 내부의 저항으로 인한 전압 강하로 인해 정류되는 전압이 감소된다.

도 4는 도 1f에 도시된 하이브리드 기판의 신축성을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)을 화살표 방향으로 잡아 늘리는 상태를 나타낸다. 상기 하이브리드 기판(10)을 잡아 늘리면, 상기 강성기판(11)은 늘어나지 않고 상기 연성기판(12)만 늘어난다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 상기 강성기판(11)이 상기 연성기판(12)에 임베딩된 상태이기 때문에, 상기 강성기판(11)에 비해 크기가 훨씬 큰 상기 연성기판(12)이 늘어남으로써 충분한 신축성은 가질 수 있으면서, 상기 강성기판(11)위에 놓인 소자 등에는 균열이 발생하지 않는다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 발광 소자에 인가되는 전류 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)가 병렬 회로로 구성된다.

상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압이 10V인 조건으로 실험하였다.

상기 실험에서, 상기 정류회로(30)의 다이오드 저항(Rdiode)은 4kΩ, 상기 발광소자(60)의 온상태시 저항(Rdisplay)은 4kΩ, 상기 바이오센서(50)의 센서저항(Rsensor)은 6kΩ, 상기 센싱물질 검출시 상기 센서 저항(Rsensor)의 변화폭은 +1kΩ이었다.

도 6을 참조하면, 상기 정류회로(30)에서 정류된 전압이 10V이면, 상기 다이오드의 저항과 전압 강하 등으로 인해 상기 바이오센서(50)와 상기 발광소자(60)에는 약 4V의 전압이 공급되었다.

상기 바이오센서(50)에 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압에 의해 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)에 각각 전류가 인가되어, 상기 발광소자(60)가 온 된다. 이 때, 상기 발광소자(60)에 흐르는 전류(I1)는 약 70μA이고, 상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류는 570μA이다.

한편, 상기 바이오센서(50)에 상기 센싱 물질이 접촉되면, 상기 센서저항이 감소된다. 상기 센서저항이 감소되면, 상기 바이오센서(50)로 흐르는 전류가 증가하게 된다. 상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류가 증가하게 되면, 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류가 감소하게 된다. 이 때, 상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류는 716μA로 증가하고, 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류(I2)는 10μA로 감소한다.

상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류가 증가함에 따라 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류가 감소되어, 상기 발광소자(60)가 오프된다.

따라서, 상기 바이오센서(50)에 센싱 물질의 접촉 유무에 따라 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류가 변화되어, 상기 발광소자(60)가 온 또는 오프될 수 있으므로, 상기 발광소자(60)의 온/오프에 따라 상기 바이오센서(50)에서 센싱 물질의 검출 유무를 확인할 수 있다. 즉, 상기 바이오센서(50)의 작동상태를 알 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 스마트 콘택트 렌즈의 전자회로에서, 상기 바이오센서(50)와 상기 발광소자(60)는 직렬회로로 구성되는 것도 물론 가능하다.

상기 바이오센서(50)와 상기 발광소자(60)가 직렬회로로 구성되는 경우, 상기 정류회로(30)내의 다이오드의 저항과 상기 발광소자(60)의 저항에 비해 상기 바이오센서(50)의 센서저항이 매우 크게 설정되어야 한다. 따라서, 상기 직렬회로에서 상기 센서 저항의 변화에 전류가 민감하게 변화할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 착용 상태를 나타낸 도면이다.

상기 스마트 콘택트 렌즈(100)를 착용시, 외부로부터 무선으로 전송되는 전력에 의해 상기 발광소자(60)가 작동되어, 상기 스마트 콘택트 렌즈(100)의 작동 상태를 알 수 있다.

이후, 상기 바이오센서(50)에 센싱 물질이 접촉되면, 상기 발광소자(60)가 오프되기 때문에, 상기 바이오센서(50)가 센싱 물질을 검출했음을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 열적 안정성 테스트 시험 결과를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 상기 발광소자(50)의 작동시 약간의 열이 발생하나, 상기 발광소자(50)에서 발생하는 온도는 약 30ㅁ1℃에 불과하여 사람의 체온에 비해 현저히 낮은 온도이므로 인체에 영향을 주지 않는다. 도 9에서 무선 디스플레이는 상기 발광소자(50)를 나타낸다.

상기와 같이 제조된 스마트 콘택트 렌즈(100)는, 상기 안테나 코일(20)과 상기 신축성 전극(70)은 상기 연성기판(12)위에 놓이고, 상기 정류회로(30), 상기 발광소자(60), 상기 바이오센서(50)등의 소자는 상기 강성기판(11)에 놓이며, 상기 신축성 전극(70)을 통해 상기 소자들을 연결시킴으로써, 신축이나 굽힘 등의 기계적 변형등을 수용할 수 있는 전자회로가 구현될 수 있다.

또한, 투명하면서도 신축성 있는 상기 하이브리드 기판(10)으로 형성되어, 착용감이 향상될 수 있다.

또한, 상기 정류회로(30), 상기 발광소자(60), 상기 바이오센서(50) 등이 집적화되어 배치됨으로써, 시야를 가리는 현상이 최소화되어 콘택트 렌즈로의 적용이 보다 용이하다.

또한, 생체신호의 감지시 감지 여부에 따라 상기 발광소자(60)가 온 또는 오프됨으로써, 작동상태를 쉽게 인식할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 상기 바이오센서(60)를 혈당센서인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 안압 센서 등을 적용하는 것도 물론 가능하다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 11은 도 9에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법은, 희생층(102) 위에 안테나 코일(120), 집적회로(140), 신축성 전극(170), 바이오센서(160) 및 발광소자(150)를 모두 형성하는 것이 상기 제1실시예와 상이하므로, 이하 상이한 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 10a를 참조하면, 모기판(101) 위에 희생층(102)을 진공 증착을 통하여 형성하고, 상기 희생층(102) 위에 상기 안테나 코일(120), 상기 집적회로(140), 상기 신축성 전극(170), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)를 모두 형성한다.(S11)

상기 집적회로(140), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)는 상기 안테나 코일(120)의 개구부에 배치된다. 상기 집적회로(140)에는 정류회로가 포함된다.

도 10b를 참조하면, 강성 소재와 연성 소재 기반의 하이브리드 기판(10)을 형성한다.(S12)

상기 집적회로(140), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150) 위에 강성소재를 코팅하고 패터닝하여 강성기판(111)을 형성한다. 상기 강성기판(111)은, 상기 집적회로(140)위에 형성되는 제1강성부와, 상기 바이오센서(160) 위에 형성되는 제2강성부와, 상기 발광소자(150)위에 형성되는 제3강성부로 이루어진다. 상기 제1,2,3강성부는 서로 이격되게 배치되고, 상기 집적회로(140), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)는 상기 신축성 전극(170)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다.

상기 강성기판(111)을 형성한 이후, 연성소재를 도포하고 경화시켜 연성기판(112)을 형성한다. 상기 연성소재는 상기 강성기판(111)의 패턴 사이를 채우면서 상기 희생층(102)의 표면 전체를 덮게 된다.

따라서, 상기 연성기판(112)에 상기 강성기판(111), 상기 안테나 코일(120) 및 상기 신축성 전극(170)이 모두 임베딩된 하이브리드 기판(110)이 완성된다. 즉, 상기 하이브리드 기판(110)에는 상기 안테나 코일(120), 상기 신축성 전극(170), 상기 집적 회로(140)를 포함하는 전자 회로가 임베딩되어 일체로 형성된다. 상기 하이브리드 기판(110)은, 상기 연성기판(112)과 상기 강성기판(111)이 단순 적층된 구조가 아니고, 상기 연성기판(112)에 상기 강성기판(111)이 임베딩된 구조이며 상기 연성기판(112)의 면적이 상기 강성기판(111)의 면적보다 훨씬 크기 때문에, 상기 하이브리드 기판(110) 자체는 충분한 신축성을 가질 수 있다.

도 10c를 참조하면, 상기 희생층(102)을 제거하여, 상기 하이브리드 기판(110)을 상기 모기판(101)으로부터 박리할 수 있다.(S13)

상기 희생층(102)이 제거되면, 상기 전자회로가 구비된 상기 하이브리드 기판(110)이 박리된다. 상기 하이브리드 기판(110)은, 신축성과 강성을 모두 가지게 된다.

도 10d를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(110)을 뒤집고, 보호막층(180)을 형성한다.(S14)

상기 하이브리드 기판(110)을 뒤집으면, 상기 안테나 코일(120), 상기 집적회로(140), 상기 신축성 전극(170), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)가 모두 상면으로 노출된다.

상기 보호막층(180)은, 상기 하이브리드 기판(110)의 노출된 면을 보호하여 소자들을 보호하기 위한 층이다. 상기 보호막층(180)은, 상기 하이브리드 기판(110)의 노출된 상면 전체를 덮도록 형성된다.

상기 보호막층(180)에는 상기 바이오센서(150)에 대응되는 위치에 센싱용 입구(180a)를 형성한다.(S15)

상기 센싱용 입구(180a)는, 상기 바이오센서(150)에 센싱 물질이 접촉가능하도록 개구된 홀이다. 상기 센싱용 입구(180a)는, 상기 보호막층(180)을 형성한 후 형성하는 것도 가능하고, 상기 보호막층(180)을 형성하는 과정에서 형성하는 것도 가능하다.

도 10e를 참조하면, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(110)이 완성된다. 상기 하이브리드 기판(110)은, 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 즉, 상기 하이브리드 기판(110)을 콘택트 렌즈의 형상에 알맞도록 원형으로 절개하고, 상기 안테나 코일(120)의 내주측도 원형의 개구부(116)를 갖도록 절개할 수 있다. 따라서, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(110)이 콘택트 렌즈의 형상에 대응되는 링 형상으로 형성되고 면적이 최소화됨으로써, 추후 콘택트 렌즈의 착용시 이물감이 최소화될 수 있다.

도 10f 및 도 10g를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(110)을 렌즈용 몰드(190)에 넣어 스마트 콘택트 렌즈를 형성한다.(S17)

상기 렌즈용 몰드(190)는, 오목하게 홈이 형성된 렌즈용 하부 몰드(191)와, 상기 렌즈용 하부 몰드(191)의 홈에 알맞게 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드(192)를 포함한다.

상기 하이브리드 기판(110)을 상기 렌즈용 하부 몰드(191)에 넣은 후, 렌즈를 이루는 렌즈용 소재를 채운다. 이후, 상기 렌즈용 상부 몰드(192)로 가압하고, 고온 경화시킨다.

상기 렌즈용 상부 몰드(192)로 가압하는 압력은 300 내지 350kPa이고, 상기 경화온도는 95℃ 내지 105℃, 상기 경화 시간은 55분 내지 65분으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 렌즈용 상부 몰드(192)가 가압하는 압력은 313kPa이고, 상기 경화는 100℃에서 약 1시간 동안 실시하는 것으로 예를 들어 설명한다.

도 2g를 참조하면, 상기 렌즈용 몰드(190)로부터 탈거하면, 상기 하이브리드 기판(110)이 임베딩된 스마트 콘택트 렌즈(200)가 제조될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 전자회로에서 발광소자(260)와 바이오센서(250)는 휘스톤 브릿지(Wheastone Bridge)회로를 구성하여, 상기 바이오센서(250)가 센싱물질을 검출시 상기 발광소자(260)가 온되는 것이 상기 실시예들과 상이하므로, 상이한 구성에 대해서만 상세히 설명하고 유사 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.

상기 정류회로(30)에 상기 휘스톤 브릿지 회로를 병렬로 연결한다.

상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성하는 제1,2,3,4저항(R1,R2,R3,R4) 중 제1저항(R1)을 상기 바이오센서(250)로 설정하고, 상기 제2,3,4저항(R2,R3,R4)은 소정의 저항으로 설정한다. 상기 제1저항(R1)과 상기 제3저항(R3)는 직렬로 연결되고, 상기 제2저항(R2)와 상기 제4저항(R4)이 직렬로 연결된다.

상기 제1,2,3,4저항은 상기 발광 소자(260)와 병렬회로로 연결된다.

상기 바이오센서(250)에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는, 상기 제1,2,3,4저항(R1=R2=R3=R4=R0)이므로, 상기 발광소자(260)에 인가되는 전압(V0)이 설정값 이하인 0이므로 상기 발광소자(26))가 오프 상태이다.

상기 바이오센서(250)에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는, 상기 바이오센서(250)의 저항이 감소하게 되므로 상기 발광소자(260)에 인가되는 전압이 증가되어 상기 발광소자(260)가 온될 수 있다.

초기 입력 전압이 10V이상으로 정류되면, 상기 발광소자(260)인 LED의 양단에는 최소 2V의 전압이 인가되어, 상기 발광소자(260)가 온되어 발광될 수 있다.

상기와 같이, 상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성함으로써, 미세한 저항변화를 측정 가능할 뿐만 아니라, 상기 바이오센서(250)가 센싱물질을 검출한 이후 상기 발광소자(260)가 온될 수 있으므로 상기 바이오센서(250)의 센싱 완료를 직관적으로 알 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

2: 희생층 10: 하이브리드 기판
11: 강성기판 12: 연성기판
20: 안테나 코일 30: 정류회로
40: 집적회로 50: 바이오센서
60: 발광 소자 70: 신축성 전극
80: 보호막층 100: 스마트 콘택트 렌즈

Claims

희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와;
상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 병렬 회로로 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되도록 회로를 구성하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와;
상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 병렬 회로로 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되도록 회로를 구성하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계에서는,
상기 하이브리드 기판을 상기 렌즈용 하부 몰드에 넣기 이전에 링 형상으로 절개하는 과정을 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와;
상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 직렬 회로로 구성하고,
상기 정류회로의 다이오드의 저항과 상기 발광소자의 저항 보다 상기 바이오센서의 저항을 크게 설정하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되도록 회로를 구성하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와;
상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 직렬 회로로 구성하고,
상기 정류회로의 다이오드의 저항과 상기 발광소자의 저항 보다 상기 바이오센서의 저항을 크게 설정하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되도록 회로를 구성하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와;
상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 휘스톤 브릿지(Wheastone Bridge)회로를 구성하고,
상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성하는 제1,2,3,4저항 중 제1저항을 상기 바이오센서로 설정하고, 상기 제2,3,4저항은 소정의 저항으로 설정하며,
상기 제1,2,3,4저항은 상기 발광 소자와 병렬회로를 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 설정값 이하로 상기 발광소자가 오프되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 증가되어 상기 발광소자가 온되도록 회로를 구성하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와;
상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 휘스톤 브릿지(Wheastone Bridge)회로를 구성하고,
상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성하는 제1,2,3,4저항 중 제1저항을 상기 바이오센서로 설정하고, 상기 제2,3,4저항은 소정의 저항으로 설정하며,
상기 제1,2,3,4저항은 상기 발광 소자와 병렬회로를 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 설정값 이하로 상기 발광소자가 오프되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 증가되어 상기 발광소자가 온되도록 회로를 구성하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 안테나 코일은,
양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성되고,
상기 바이오센서는, 눈물 속에 함유된 글루코스의 농도와 반응하는 글루코스 산화효소를 코팅하는 채널을 포함하는 혈당 센서인 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계에서는,
상기 렌즈용 상부 몰드로 가압하는 압력은 300 내지 350 kPa,
상기 경화 온도는 95℃ 내지 105℃,
상기 경화 시간은 55분 내지 65분으로 설정하는 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와;
상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 강성소재는, SU-8, Ormocore, PI(Polyimide), glass 중 적어도 하나를 포함하여 형성되고,
상기 연성 소재는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), 고무소재, Parylene 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와;
상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 강성소재는, SU-8, Ormocore, PI(Polyimide), glass 중 적어도 하나를 포함하여 형성되고,
상기 연성 소재는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), 고무소재, Parylene 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
콘택트 렌즈에 임베딩되고 강성(Rigid)소재로 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 강성기판과, 연성 소재로 상기 강성기판의 패턴 사이를 채워 형성된 연성기판을 포함하는 신축성 하이브리드 기판과;
상기 연성기판에 구비되어, 전력을 무선 수신하여 전송하도록 양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 안테나 코일과;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 안테나 코일의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와;
상기 강성기판에 구비되고, 표면에 노출되어 센싱 물질과의 접촉시 저항이 감소되어 상기 센싱 물질을 검출하는 바이오센서와;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 바이오센서에 상기 센싱 물질의 접촉 여부에 따라 온 또는 오프되어 상기 바이오센서의 작동을 표시하는 발광소자를 포함하고,
상기 발광소자는, 상기 바이오센서와 병렬회로로 연결되어,
상기 안테나 코일과 상기 정류 회로를 통해 전압이 수신되면 온되어 발광하고,
상기 바이오센서가 상기 센싱 물질과 접촉하여 상기 바이오센서로 통하는 전류가 증가되면 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 오프되는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈.
콘택트 렌즈에 임베딩되고 강성(Rigid)소재로 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 강성기판과, 연성 소재로 상기 강성기판의 패턴 사이를 채워 형성된 연성기판을 포함하는 신축성 하이브리드 기판과;
상기 연성기판에 구비되어, 전력을 무선 수신하여 전송하도록 양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 안테나 코일과;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 안테나 코일의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와;
상기 강성기판에 구비되고, 표면에 노출되어 센싱 물질과의 접촉시 저항이 감소되어 상기 센싱 물질을 검출하는 바이오센서와;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 바이오센서에 상기 센싱 물질의 접촉 여부에 따라 온 또는 오프되어 상기 바이오센서의 작동을 표시하는 발광소자를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 직렬 회로로 구성하고,
상기 정류회로의 다이오드의 저항과 상기 발광소자의 저항 보다 상기 바이오센서의 저항을 크게 설정하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 바이오센서는, 눈물 속에 함유된 글루코스의 농도와 반응하는 글루코스 산화효소가 코팅된 채널을 포함하는 혈당 센서인 스마트 콘택트 렌즈.
콘택트 렌즈에 임베딩되고 강성(Rigid)소재로 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 강성기판과, 연성 소재로 상기 강성기판의 패턴 사이를 채워 형성된 연성기판을 포함하는 신축성 하이브리드 기판과;
상기 연성기판에 구비되어, 전력을 무선 수신하여 전송하도록 양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 안테나 코일과;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 안테나 코일의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와;
상기 강성기판에 구비되고, 표면에 노출되어 센싱 물질과의 접촉시 저항이 감소되어 상기 센싱 물질을 검출하는 바이오센서와;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 바이오센서에 상기 센싱 물질의 접촉 여부에 따라 온 또는 오프되어 상기 바이오센서의 작동을 표시하는 발광소자를 포함하고,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 휘스톤 브릿지(Wheastone Bridge)회로를 구성하고,
상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성하는 제1,2,3,4저항 중 제1저항을 상기 바이오센서로 설정하고, 상기 제2,3,4저항은 소정의 저항으로 설정하며,
상기 제1,2,3,4저항은 상기 발광 소자와 병렬회로를 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 설정값 이하로 상기 발광소자가 오프되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 증가되어 상기 발광소자가 온되는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈.