KR102418816B1 - 수직 구조의 발광부를 갖는 생체 정보 감지 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 생체의 정보를 감지하기 위한 생체 정보 감지 센서는 제1 유연기판; 상기 제1 유연기판의 일측에 배치되는 발광부; 및 상기 제1 유연기판의 타측에 배치되는 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 제1 광을 상기 생체 방향으로 출력하는 제1 발광부, 상기 제1 광과 다른 제2 광을 상기 생체 방향으로 출력하는 제2 발광부, 상기 제1 발광부와 제2 발광부 사이에 배치되는 공통 전극을 포함하고, 제1 시간동안 상기 중간 투명전극에 제1 전압이 인가되어 상기 제1 발광부는 제1 광을 생체 방향으로 출력하고,제2 시간동안 상기 중간 투명전극에 제2 전압이 인가되어 상기 제2 발광부는 제2 광을 생체 방향으로 출력하며, 상기 제1 광은 상기 제2 발광부를 투과하여 생체방향으로 출력된다.

Description

수직 구조의 발광부를 갖는 생체 정보 감지 센서 {Biometric Sensor with A Vertical Alignment Light Emitting Part}

본 발명은 생체 정보 감지 센서에 관한 것으로, 구체적으로 유기포토다이오드로 구성된 수광부가 장착되어 심박 및 혈액 중의 산소 포화도를 측정할 수 있는 생체 정보 감지 센서에 관한 것이다.

일반적으로 의료기관이나 일반 가정에서는 혈관 정보(예, 심박신호, 광용적맥파, 산소포화도, photoplethysmography(PPG) 등)나 호흡 정보 또는 기타 다른 생체 활동 등을 파악하기 위한 생체 정보 감지 센서들이 사용되고 있다. 특히, 헤모글로빈의 광 흡수를 이용하여 혈액 중의 산소 포화도를 측정할 수 있는 심박 및 산소 포화도가 있다. 광학소자를 이용한 심박 및 산소 포화도 센서는 비침습적으로 비교적 간단하게 생체정보를 확인할 수 있기 때문에 많은 수요가 있는 상황이다.

종래의 광학소자를 이용한 심박 및 산소 포화도 센서는 구동방식을 기준으로 크게 투과방식과 반사방식으로 나눌 수 있다.

투과방식은 발광다이오드(Light emitting diode, LED)와 포토다이오드(Photodiode, PD)를 이용하며, 발광다이오드와 포토다이오드 사이에 생체 매질(예, 손가락, 귓볼 등)이 위치된다. 이때, 발광다이오드에서 방출(또는 조사)된 광(또는 빛)이 생체 매질을 투과하여 포토다이오드가 수신하여 생체 매질 내부의 혈관의 변화 정보를 획득하는 방식이다.

반사 방식은 발광다이오드와 포토다이오드가 동일선상에 위치하며, 발광다이오드에서 방출된 광이 생체매질의 내부에서 반사된 빛을 포토다이오드가 수신하여 생체 매질 내부 혈관의 변화 정보를 획득하는 방식이다.

생체 매질에 조사된 빛은 피부 내부에서 산란되기 때문에 생체 매질에 조사된 빛의 입사각보다 넓은 범위의 각으로 빛이 분포하게 된다. 또한, 발광다이오드에서 방출된 광의 파장에 따라, 생체 매질의 내부에서 흡수 및 산란되는 정도가 상이하기 때문에, 빛 분포의 경향이 다양하게 된다.

종래의 투과방식과 반사방식의 심박 및 산소 포화도 센서는 일반적으로 실리콘이나 III-V 화합물 반도체 기반의 광학소자를 배열하여 구성된다. 이러한 기존 무기 반도체 기반의 광학소자는, 기계적인 유연성이나 신축성을 확보하는 것이 어려워 신체의 다양한 부위에 적용하는데 한계가 있다. 또한 효율적인 광 수신이 가능하려면, 발광 및 수광 소자간의 공간 배열이 최적화 되어야 하는데, 기존의 무기반도체 기반 광 소자는 직사각 형태 위주로 구현되므로, 고효율 신호 수득을 위한 설계 자유도 면에서 매우 제한적이다. 상시 모니터링을 선호하는 웨어러블 헬스 케어 센서(wearable health care sensor)는, 충분한 신호 확보를 위하여 광원의 소비 전력이 작아야 하는데, 기존 기술의 설계 자유도 한계는 전력 소모 저감면에서 큰 문제가 될 수 있다.

또한, 기존에는 복수의 발광부를 좌우 혹은 지그재그로 위치시켜, 광을 방출하여, 혈관에서의 반사 혹은 투과된 빛을 수광부에서 인식하여 산소포화도를 측정하였다. 하지만, 복수의 발광부가 밀접한 위치에 있지 않고 일정한 간격을 유지하며 좌우로 혹은 지그재그로 위치되어 있어 두 광원의 위치가 상이함에 따라 센서가 반사광 혹은 투과광을 수신하는데 미세한 오차가 존재한다.

또한, 기존에는 복수의 발광부를 좌우 혹은 지그재그로 위치시킴에 따라, 센서의 크기가 충분히 소형화되지 못하는 문제가 존재하였다.

따라서, 광 수신이 뛰어나며, 광 수신의 정확성을 높이면서 크기가 소형화된 생체 정보 감지 센서에 대한 필요성이 증가되는 실정이다.

본 발명의 목적은 광의 센싱 오차를 줄일 수 있는 수직 구조의 발광부를 가지는 생체 정보 감지 센서를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 발광부의 수직 구조를 통해 소형화된 생체 정보 감지 센서를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 제조 공정의 편의성을 높이고, 제조 시간을 단축시키는 생체 정보 감지 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 유기 기반의 소자를 활용하여 광 수신 효율이 뛰어나면서 생체 형태에 따라 원하는 모양으로 구현 가능한 생체 정보 감지 센서를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 제1 유연기판; 상기 제1 유연기판의 일측에 배치되는 발광부; 및 상기 제1 유연기판의 타측에 배치되는 수광부를 포함하고, 상기 발광부는 제1 광을 상기 생체 방향으로 출력하는 제1 발광부, 상기 제1 광과 다른 제2 광을 상기 생체 방향으로 출력하는 제2 발광부, 상기 제1 발광부와 제2 발광부 사이에 배치되는 공통 전극을 포함하고, 제1 시간동안 상기 중간 투명전극에 제1 전압이 인가되어 상기 제1 발광부는 제1 광을 생체 방향으로 출력하고, 제2 시간동안 상기 중간 투명전극에 제2 전압이 인가되어 상기 제2 발광부는 제2 광을 생체 방향으로 출력하며, 상기 제1 광은 상기 제2 발광부를 투과하여 생체방향으로 출력될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서는 수직 구조로 적층되는 발광부를 통해 센서의 정확도를 증대시킬 수 있다.

또한, 이를 통해 크기가 소형화 된 생체 정보 감지 센서를 구현할 수 있다.

또한, 같은 형태의 광원으로 동일한 마스크를 사용하며 간단한 상용 테이프를 활용하여, 생체 정보 감지 센서의 제조 공정의 편의성을 높이고 제조 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 유기 기반의 소자를 활용하여 생체 형태에 따라 효율적으로 부착가능하며, 원하는 모양으로 제작할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 단면도이다.
도 2는 도 1의 제2 유연기판과 제2 유연기판에 적층된 발광부를 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제1 발광부와 제2 발광부가 교번하여 출력되는 것을 도시한 타임라인이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 복수의 발광부가 공통된 위치에서 상이한 파장을 출력하는 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 링 형태의 발광부를 포함하는 생체 정보 감지 센서의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서에서 발광부, 제1 유연기판 및 수광부의 복수의 영역을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5 내지 도 6의 제2 유연기판과 제2 유연기판에 적층된 링 형태의 발광부를 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 5 내지 도 6의 수광부의 복수의 영역을 도시한 평면도이다.
도 9는 도 5 내지 도 6의 제1 유연기판의 복수의 영역을 도시한 평면도이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제1 발광부가 출력되는 경우의 출력광과 반사광의 이동 경로를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제2 발광부가 출력되는 경우의 출력광과 반사광의 이동 경로를 도시한 단면도이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 수광부는 상기 제1 광과 대응되는 제3 광과 상기 제2 광과 대응되는 제4 광을 수광하며, 상기 제3 광은 상기 제1 광이 상기 생체에 의해 반사된 광이 상기 수광부까지 전달된 광이고, 상기 제4 광은 상기 제2 광이 생체에 의해 반사된 광이 상기 수광부까지 전달된 광일 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 서로 대응되는 크기로 형성될 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 발광부와 정보가 감지될 상기 생체 사이에 위치하는 제2 유연기판을 더 포함하고, 상기 발광부는 상기 제2 유연기판에 적층될 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 유연기판과 제2 유연기판 사이에 위치하여 제1 유연기판과 제2 유연기판을 부착시키는 접합층을 더 포함할 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 발광부는 녹색광의 유기발광다이오드(OLED)이며, 상기 제2 발광부는 적색광의 유기발광다이오드(OLED)일 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 외부의 수분 및/또는 산소를 차단하는 적어도 하나 이상의 보호층을 더 포함할 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 발광부에서 출력되는 상기 제1 광의 파장과 상기 제2 발광부에서 출력되는 제2 광의 파장은 상이할 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 발광부에서 출력되는 상기 제1 광의 제1 주기과 상기 제2 발광부에서 출력되는 제2 광의 제2 주기는 상이하며, 상기 제3 광이 상기 수광부에서 수광되어 상기 제1 주기에 대응되어 변환된 전류의 제3 주기와 상기 제4 광이 상기 수광부에서 수광되어 상기 제2 주기에 대응되어 변환된 전류의 제4 주기는 상이할 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 수광부로부터의 신호에 기초하여 생체 정보를 감지하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 생체에 의해 반사된 상기 제3 광 및 상기 제4 광 중 상기 발광부를 투과한 광은 생체정보 감지에 이용하지 않을 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 발광부는 중심축을 가지는 원형상인 제1 영역과 상기 제1 영역을 둘러싸는 링형태의 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역을 투과한 상기 제3 광 및 상기 제4 광은 상기 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용되고, 상기 제2 영역을 투과한 상기 제3 광 및 상기 제4 광은 상기 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용되지 않을 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 유연기판 및 상기 제2 유연기판은 상기 제3 광 및 상기 제4 광이 통과하는 PET(Polyethylene terephthalate)으로 구성될 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 영역은 광을 투과할 수 있는 물질로 구성될 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 수광부는 상기 제1 영역에 대응되는 제3 영역 및 상기 제3 영역을 둘러싸는 제4 영역을 포함하고, 상기 제3 영역과 상기 제4 영역은 갭 영역에 의해 서로 이격되어 형성될 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 유연기판은 상기 제3 영역에 대응되는 제5 영역, 제4 영역에 대응되는 제6 영역 및 상기 갭 영역에 대응되는 제 7 영역을 포함하고, 상기 제3 광 및 제4 광 중 상기 제7 영역을 투과한 광의 일부는 상기 제3 영역 및 제4 영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 입사되어 생체 정보를 감지하는 신호로 이용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 생체 정보 감지 센서에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

1. 제1 실시예

도 1을 참고한다. 도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 단면도이다. 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 적어도 하나 이상의 유연기판(Flexible substrate (11, 12)), 발광부(20), 수광부(30), 보호층(60) 및 접합층(70)을 포함할 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 적어도 하나 이상의 유연기판(11, 12)을 포함할 수 있다. 유연기판(11, 12)은 후술할 발광부(20), 수광부(30) 등을 고정하거나 지지하는 역할을 할 수 있다. 또한 유연기판(11, 12)은 생체(100)의 형태에 따라 생체 정보 감지 센서의 전체적인 형태를 유연하게 변형할 수 있도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 유연기판(11, 12)은 생체 정보 감지 센서의 형태를 유지 및 구성요소들을 지지하기 위한 역할을 하며, 감지하고자 접촉하는 생체(100)의 부위에 따라 생체 정보 감지 센서의 형태가 유연하게 변형되도록 하는 역할을 하기 때문에, 일정 정도의 내구성 및 유연성을 가지는 물성을 가질 수 있다.

유연기판은 생체 정보를 감지하기 위한 각종 구성요소들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 유연기판 상에는 일반적인 기판과 마찬가지로, 회로 설계를 근거로 각종 구성요소(회로부품 등)를 접속하는 전기배선을 배선 도형으로 표현될 수 있으며, 절연물 상에 전기도체를 재현할 수 있다.

또한, 유연기판은 전기부품 등과 같은 구성요소를 탑재하고 이들을 회로적으로 연결하는 배선을 형성할 수 있으며, 구성요소의 전기적 연결기능 외의 구성요소들을 기계적으로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 외부의 전력원으로부터 제2 유연기판(11)에 실장된 배선을 통해 후술할 발광부(20)의 제1 발광부(21), 제2 발광부(22) 및 중간 투명전극(23)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 외부의 전력원으로부터 제1 유연기판(12)에 실장된 배선을 통해 후술할 수광부(30)에 전력을 공급할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참고한다. 도 2는 도 1의 제2 유연기판과 제2 유연기판에 적층된 발광부를 구체적으로 도시한 단면도이다.

본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 유연기판(11, 12)에는 수광부(30)와 발광부(20)가 위치될 수 있다. 구체적으로는 제1 유연기판(12)에는 수광부(30)가 적층될 수 있으며, 제2 유연기판(11)에는 발광부(20)가 적층될 수 있다.

이처럼, 유연기판(11, 12)에는 생체 정보를 감지하기 위한 구성요소들과 배선들이 위치될 수 있기 때문에, 이들을 지지하고/하거나 고정할 수 있는 일정한 내구성을 가져 센서의 전체적인 구조를 유지하기 위한 임의의 적절한 물질로 구성될 수 있다.

또한, 유연기판(11, 12)은 생체 부위에 따라 형태를 바꿀 수 있도록 유연한 특성을 가질 수 있다. 다시 말해, 유연기판(11, 12)은 생체 부위의 곡률 형태에 대응되도록 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있도록 유연한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 손목의 생체 정보를 감지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서를 사용하는 경우, 손목의 곡률 형태에 대응되도록 생체 정보 감지 센서가 곡률을 가지도록 휘어질 수 있다. 손목의 경우 부분적으로 직선 형태를 가지기도 하고 부분적으로는 곡률 형태를 가지고 있기 때문에, 생체 정보 감지 센서 또한 부분적으로 곡면을 구현할 수 있도록 유연한 특성을 가져야 한다. 이를 위해, 유연기판(11, 12)은 일정한 유연성을 구현할 수 있는 물질로 구성될 수 있다.

종합하면, 유연기판(11, 12)은 생체 정보 감지 센서의 일정 정도 이상의 내구성과 유연성을 가질 수 있는 물질로 구성될 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광부(20)에서 방출된 광이 생체 매질의 내부에서 반사되어 유연기판(11, 12)을 통해서 수광부(30)에서 수신되기 때문에, 유연기판은 상기 반사된 광이 투과하는 경우 광의 손실이 최소화되도록 하는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유연기판은 반사된 광이 유연기판을 투과하도록 투명할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 유연기판(12)과 제2 유연기판(11)은 PET(Polyethylene terephthalate) 등과 같은 합성수지로 구성될 수 있다. 다만, PET에 제한되지 않으며, 일정 내구성을 가지며, 유연한 특성을 가지는 물질로 유연기판이 구성될 수 있다.

또한, 본 출원의 일 실시예에 의하면, 제1 유연기판(12)을 기준으로 제1 유연기판(12)의 일 측에는 발광부(20)가 배치될 수 있으며, 제1 유연기판(12)의 타 측에는 수광부(30)가 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 유연기판(12)을 기준으로 발광부(20)와 수광부(30)가 반대 측에 배치될 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 발광부(20)를 포함할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참고한다. 발광부(20)는 제2 유연기판(11)에 적층되어, 제2 유연기판(11)의 일 측에 위치될 수 있다. 또한, 발광부(20)는 후술할 수광부가 일 측에 적층된 제1 유연기판(12)의 타 측에 위치될 수 있다.

상기 발광부(20)는 광을 방출(또는 조사, 출력)할 수 있다. 즉, 발광부(20)는 광을 방출할 수 있는 다양한 구성요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 발광부(20)는 발광다이오드(light emtting diode, LED), 근적외선 발광다이오드(near-infrared emitting diode), 적외선 발광다이오드(infrared emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode), 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED), 또는 이들의 적절한 조합으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서의 발광부(20)는 적어도 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광부(20)는 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)를 포함할 수 있으며, 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22) 각각은 발광다이오드(light emtting diode, LED), 근적외선 발광다이오드(near-infrared emitting diode), 적외선 발광다이오드(infrared emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode), 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED) 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)에서 방출되는 광의 파장은 동일할 수도 있으나, 바람직하게는, 방출되는 파장이 상이할 수 있다. 이때, 상기 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)에서 방출되는 광은 감지하려는 생체의 위치, 유형, 흡수 정도 등에 기초하여 유리한 파장을 출력할 수 있다.

예를 들어, 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)는 모두 발광다이오드(LED)로 구성되되, 방출되는 파장이 상이하도록 구성될 수 있다. 또는, 제1 발광부(21)는 근적외선 이외의 광을 방출하는 발광다이오드로 구성되는 반면, 제2 발광부(22)는 근적외선 발광다이오드(near-infrared emitting diode)로 구성되면서 방출되는 파장이 상이하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는, 제1 발광부(21)가 적색 유기 발광 다이오드(RED OLED)로 구성될 수 있으며, 제2 발광부(22)는 녹색 유기 발광 다이오드(GREEN OLED)로 구성될 수 있다.

도 2를 다시 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 발광부(20)는 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)를 포함할 수 있고, 상기 제1 발광부(21)와 상기 제2 발광부(22)는 서로 대응되는 크기로 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22) 중 어느 하나의 발광부(도 2에서는 제2 발광부)에 나머지 발광부(도 2에서는 제1 발광부)를 적층하되, 서로 대응되는 크기, 형태 및 위치로 형성할 수 있다. 이를 통하여, 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)는 수직 구조를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 발광부(20)는 중간 투명 전극(23), 제1 전극(51) 및 제2 전극(53)을 포함할 수 있다. 상기 중간 투명 전극(23)은 상기 제1 발광부(21)와 상기 제2 발광부(22) 사이에 위치될 수 있다. 또한, 제1 전극(51)은 중간 투명 전극(23)이 위치하는 제2 발광부(22)의 일 측의 반대 측에 위치될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 전극(51)은 상기 제2 발광부(22)의 타 측에 위치될 수 있다. 또한, 제2 전극(53)은 중간 투명 전극(23)이 위치하는 제1 발광부(21)의 일 측의 반대 측에 위치할 수 있다. 다시 말해, 상기 제2 전극(53)은 상기 제1 발광부(21)의 타 측에 위치될 수 있다.

상기 제1 전극(51)은 중간 투명 전극(23)과의 전압차이를 통해 제2 발광부(22)에서 제2 광을 방출할 수 있도록 구성될 수 있으며, 유사하게 상기 제2 전극(53)은 중간 투명 전극(23)과의 전압차이를 통해 제1 발광부(21)에서 제1 광을 방출할 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 중간 투명 전극(23) 제1 기간 동안에는 제1 발광부(21)에서 제1 광을 방출하도록 제1 전압으로 인가될 수 있다. 반면 제2 기간 동안에는 제2 발광부(22)에서 제2 광을 방출하도록 중간 투명 전극(23)이 제2 전압으로 인가될 수 있다. 즉, 중간 투명 전극(23)은 제1 발광부(21)의 광의 방출과 제2 발광부(22)의 광의 방출에 있어서, 공통의 전극 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광부(21)가 적색의 유기발광다이오드이고 제2 발광부(22)가 녹색의 유기발광다이오드인 경우에, 중간 투명 전극(23)은 음극으로 사용되어 제2 전극(53)과의 전압차이를 통해 제1 발광부(21)가 적색의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 반면, 제2 발광부(22)가 녹색의 광을 방출하는 경우에는 중간 투명 전극(23)은 양극으로 사용되어, 제1 전극(51)과의 전압차이를 통해, 제2 발광부(22)가 녹색의 광을 방출하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 발광부(21)와 상기 제2 발광부(22)가 구동되는 경우, 교류로 번갈아가면서 구동되기 때문에 상기 제1 발광부(21)와 상기 제2 발광부(22)에서 방출된 광의 간섭현상이 발생하지 않는다. 즉, 중간 투명 전극(23)은 시분할적으로 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)에 인가되는 전압이 상이할 수 있고, 이에 따라 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)가 교번하여 광을 출력하도록 구성될 수 있다.

또한, 중간 투명 전극은 은(Ag)으로 구성될 수 있다. 다만, 중간 투명 전극은 은(Ag)에 제한되지 않으며, 전극으로 사용될 수 있는 임의의 적절한 물질로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광부(20)는 제2 유연기판(11)에 실장된 배선을 통해 외부의 장치로부터 전력을 공급받을 수 있다. 특히, 상기 발광부(20)가 복수개의 발광부(21, 22)를 포함하는 경우에는, 제2 유연기판(11)에 실장된 복수의 배선을 통해 각각의 발광부(21, 22)에 전력을 공급할 수 있다.

예를 들어, 제1 발광부(21)는 제2 유연기판(11)에 실장된 제1 배선을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 상기 제1 발광부(21)는 공급받은 전력을 광에너지로 변환하여 특정 파장의 제1 광으로 방출할 수 있다. 유사하게, 제2 발광부(22)는 제2 유연기판(11)에 실장된 제2 배선을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 상기 제2 발광부(22)는 공급받은 전력을 광에너지로 변환하여 특정 파장의 제2 광으로 방출할 수 있다.

상기에서는, 제1 발광부와 제2 발광부에 전력을 공급하는 배선들이 제2 유연기판에 실장된 것으로 표현하였으나, 제1 유연기판(12)을 통해 제1 발광부와 제2 발광부에 전력을 공급하도록 구성하거나, 배선들이 내장된 연성인쇄회로기판(FPCB)을 추가적으로 구성함으로써, 제1 발광부와 제2 발광부에 전력을 공급하더라도, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 또는, 제1 발광부는 제1 유연기판에 내장된 배선을 통해, 제2 발광부는 제2 유연기판에 내장된 배선을 통해 전력을 공급하더라도, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

또한, 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 제2 유연기판(11)에 제1 발광부(21), 중간 투명 전극(23) 및 제2 발광부(22)를 적층하여 제조될 수 있다. 이때, 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)는 공통된 크기 및 형성을 가진 마스크를 이용하여 공통된 위치에 제조할 수 있다. 따라서, 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 보다 간단하고 신속하게 제조될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)를 포함하는 발광부(20)는 외부 또는 생체으로부터 유래한 산소 및 수분을 차단시키기 위해 보호층에 의해 차폐(Shielding)될 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 수광부(30)를 포함할 수 있다. 수광부는 제1 유연기판(12) 상에 위치될 수 있다. 특히, 수광부(30)는 발광부(20)가 위치되는 유연기판의 일 측과 동일한 측에 위치될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수광부(30)는 발광부(20)가 위치되는 제1 유연기판(12)의 일 측과 반대 측(또는 제1 유연기판의 타 측)에 위치될 수 있다. 수광부(30)가 제2 유연기판(11)을 기준으로 발광부(20) 가 위치되는 측과 반대 측에 위치됨에 따라, 수광부(30)가 발광부(20)를 둘러싸는 형상이 가능해지고, 이를 통해 광 수신 효율을 증가시키며, 저전력 기반의 생체 정보 감지 센서를 구현할 수 있다.

이하에서는 수광부(30)의 기술적 특징에 대하여 자세히 서술한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 정보 감지 센서는 수광부(30)를 포함할 수 있다. 상기 수광부(30)는 포토다이오드(photodiode, PD) 등 광을 수신할 수 있는 적절한 요소로 구성될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 수광부(30)는 유기포토다이오드(Organinc photodiode, OPD)로 구성될 수 있다.

기존의 상용 실리콘 기반의 광학소자의 경우에는 빛이 효율적으로 수광부로 수신되기 어려운 구조였다. 그 이유는 실리콘 기반의 포토다이오드 등을 이용하여 제조된 생체 정보 감지 센서는 비유연하고 형태 변화에 비가변적이기 때문에, 효율적인 광 수신이 가능한 형태 구현이 어려웠다.

다만, 패턴 형성이 비교적 자유로운 유기반도체 공정을 이용하여 제조된 유기포토다이오드(OPD)는 패턴 형성이 자유로워 수광부의 구조를 목표하는 구조로 제조할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 유기포토다이오드는 기존의 실리콘 기반의 광학소자보다 유연성(Flexibility)이 뛰어나기 때문에, 부분적인 곡면을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 유기포토다이오드를 수광부(30)로 구성될 수 있다. 패턴 형성이 자유로운 유기포토다이오드를 사용하여, 발광부(20)를 전방위로 감싸는 구조를 구현할 수 있다. 구체적으로는, 생체 내부의 대상체에서 반사된 광은 산란으로 인해, 반사된 광의 반사경로를 예측하기 어려운데, 수광부(30)가 발광부(20)를 둘러싸는 구조로 형성함으로써, 반사된 광의 손실 가능성을 낮추어 반사된 광의 수광부(30)로의 수신 효율을 높일 수 있다.

도 1을 참고하면, 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 수광부의 임의의 제1 위치와 임의의 제2 위치가 상기 제2 유연기판으로부터 이격거리가 상이하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 수광부(30)의 구조가 일부 영역에서 꺾이도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수광부(30)가 유기포토다이오드(OPD)로 구성된 경우, 유기포토다이오드는 패턴 형성이 자유롭기 때문에, 부분적으로 곡선 형태를 갖는 구조로 수광부를 제작할 수 있으며, 이를 통해, 수광부(30)가 발광부(20)를 둘러싸는 구조를 구현할 수 있다.

발광부(20)가 복수개로 이루어진 경우에는 복수개의 발광부를 모두 둘러싸도록 수광부(30)의 형태가 구성될 수 있다. 예를 들어, 발광부(20)가 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)로 구성된 경우에는, 수광부(30)가 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)를 모두 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다. 특히 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)가 대응되는 위치에 적층되는 구조를 가지기 때문에, 수광부(30)는 제1 발광부의 상부면(제2 발광부의 상부면은 제1 발광부의 상부면과 완전히 겹칠 수 있음)을 감싸거나, 덮는 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는, 수광부(30)가 발광부(20)를 둘러싸도록 생체(100)를 기준으로 발광부(20)보다 상측에 수광부(30)가 위치될 수 있다. 예를 들어, 제1 유연기판(12)의 일 측에 발광부(20)가 위치되는 경우, 수광부(30)는 제1 유연기판(12)의 타 측에 위치될 수 있다. 이때, 이러한 구조는 제1 유연기판(12)의 일 측의 영역에 제2 유연기판(11)에 발광부(20)를 적층하며 제1 유연기판(12)의 타 측에 수광부(30)를 적층함으로써, 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 수광부를 포함하며, 특히 유기포토다이오드(OPD)로 수광부가 구성될 수 있다. 수광부는 생체 내부에서 반사된 광을 수신하며, 수신된 광에 기초하여 전류를 생성하게 되며, 외부의 수신 회로를 통해, 수광부의 전압의 변화를 관찰하는 방식으로 구성될 수 있다. 특히, 유기포토다이오드로 구성된 수광부는 생체 내부에서 움직임이 없는 부분에 대한 반사 광과 혈관의 움직임에 따라 흡광 정도가 변한 반사 광의 정보를 각각 수신할 수 있으며, 수신된 각각의 반사광이 흡광 정도에 따라 수광부 내에서 변환된 전류가 AC, DC값으로 각각 출력되도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 외부로부터 수분 및/또는 산소층을 차단하도록 수광부의 상부면과 측면부는 보호층에 의해 둘러싸이도록 구성될 수 있다.

도 1을 다시 참고한다. 본 출원에 따른 생체 정보 감지 센서는 접합층(70)을 포함할 수 있다. 상기 접합층(70)은 수광부(30)가 적층된 제1 유연기판(12)과 발광부(20)가 적층된 제2 유연기판(11)을 서로 부착하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 제1 유연기판(12)에는 수광부(30)가 적층될 수 있으며, 제2 유연기판(11)에는 발광부(20)가 적층될 수 있는데, 이때, 접합층(70)을 통해 제1 유연기판(12)에 적층된 수광부(30)와 제2 유연기판(11)에 적층된 발광부(20)를 부착시킬 수 있다. 상기 접합층(70)이 부착된 경우, 제1 유연기판(12)과 제2 유연기판(11) 사이에는 접합층(70)이 배치될 수 있다.

또한, 접합층(70)은 빛이 투과할 수 있는 물질로 제조될 수 있다. 특히, 제1 발광부(21)와 제2 발광부(22)에서 방출된 각각의 광이 생체(100) 내부의 대상체(110)에서 반사되어 수광부(30)로 입사되는 경우, 각각의 반사 광은 접합층(70)을 투과해야 할 수 있다. 따라서, 접합층(70)은 상기의 각각의 반사 광을 투과시킬 수 있는 특성을 가질 수 있다.

또한, 접합층(70)은 수광부(30)가 적층된 제1 유연기판(12)과 발광부(20)가 적층된 제2 유연기판(11)을 서로 부착하는 역할을 수행하는 바, 부착 후 떨어지는 문제가 발생하지 않도록 점착성을 가지도록 구성될 수 있다.

또한, 접합층(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 발광부(20)의 크기 및 형상 등에 따라 형태가 변형될 수 있도록, 유연성을 가질 수 있다.

본 출원의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 접합층(70)은 상용화된 Barrier tape로 구성될 수 있다. 상용화된 Barrier tape를 이용하여 접합층(70)은 수광부(30)가 적층된 제1 유연기판(12)과 발광부(20)가 적층된 제2 유연기판(11)을 용이하게 부착할 수 있어, 간단하고 신속하게 수직 구조인 발광부를 포함하는 생체 정보 감지 센서를 제조할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.

다만, 예시한 Barrier Tape에 제한되지 않으며, 상기 접합층(70)은 반사광을 투과시키고, 일정 이상의 점착성과 유연성을 가지는 물질로 구성될 수 있다.

이하에서는 구체적으로 보호층에 대하여 서술한다,

도 1을 참고하면, 본 출원에 따른 생체 정보 감지 센서는 적어도 하나 이상의 보호층을 포함할 수 있다. 상기 보호층은 생체 정보 감지 센서의 외부의 수분 및/또는 산소 등이 포함된 공기가 센서 내부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 또는, 수분 및/또는 산소 이외의 생체 정보 감지 센서의 정확도를 떨어뜨리는 여러 가지 이물질(예, 먼지 등)이 센서 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이 때, 상기 적어도 하나 이상의 보호층 중 하나의 보호층(60)은 수광부의 일 측에 위치될 수 있다. 도 1을 참고하면, 보호층(60)은 수광부(30)의 상부면을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 이때, 수광부(30)는 제1 유연기판(12)의 일 측에 위치될 수 있으며, 수광부(30)와 제1 유연기판(12)은 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 이 경우에는 상기 보호층(60)은 수광부(30)의 상부면 및 측면부와 제1 유연기판(12)의 상부면의 좌우측부의 적어도 일부분을 차폐하도록 구성될 수 있다.

또한 도시하지는 않았지만, 본 출원에 따른 생체 정보 감지 센서는 제2 유연기판(11)에 보호층을 도포하여 구성될 수 있다. 이를 통해, 생체의 이물질이나 생체에 존재하는 수분 및/또는 산소층이 생체 정보 감지 센서의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도시하지 않았지만 생체 정보 감지 센서는 생체와 접촉하는 부분(예. 도 1 및 도 2의 제2 유연기판(11) 하부면)에 추가 보호층을 포함할 수 있다. 이를 통해, 생체의 이물질이나 생체에 존재하는 수분 및/또는 산소층이 생체 정보 감지 센서의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 제2 유연기판(11)에 도포된 보호층이나 추가 보호층은 발광부에서 생체를 향해 조사되는 이동경로 사이에 위치될 수 있다. 혹은, 제2 유연기판(11)에 도포된 보호층이나 추가 보호층은 생체 내부의 대상체에서 반사된 광이 수광부를 향해 이동하는 경로 상이 위치될 수 있다. 이 경우, 추가 보호층은 발광부에서 방출되는 광과 생체 내부의 대상체로부터 반사되는 광을 흡수하거나 간섭하지 않도록 임의의 적절한 물질로 구성될 수 있다.

제2 유연기판(11)에 도포된 보호층이나 추가 보호층은 보호층(60)과 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 도 5의 보호층(60)과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 본 출원에 따른 생체 정보 감지 센서의 적어도 하나 이상의 보호층은 ALD(Atomic Layer Deposition) 증착 과정을 통하여 형성될 수 있다.

이하에서는, 실시 예에 따라 시분할 방식으로 구동되는 발광부와 생체 정보 감지 센서에서의 광의 이동을 구체적으로 설명한다.

도 1, 3 및 4를 참고한다. 도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제1 발광부와 제2 발광부가 교번하여 출력되는 것을 도시한 타임라인이며, 도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 복수의 발광부가 공통된 위치에서 상이한 파장을 출력하는 것을 도시한 것이다.

도 1 및 3을 참고하면, 제1 발광부(21)에서는 제1 기간 동안 제1 광을 출력하며, 제2 발광부(22)에서는 제2 기간 동안 제2 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서는 제1 발광부(21)를 작동시켜 제1 광을 출력하며, t3에서 t4의 기간에서는 제2 발광부(22)를 작동시켜 제2 광을 출력할 수 있다.

이때, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 도 3에 따라 교번하여 출력될 수 있다. 예를 들어, t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서는 제1 발광부(21)만을 작동시키며, 제2 발광부(22)의 작동은 하지 않도록 제어하여, 제1 광만 출력되도록 구성할 수 있다. 또한 t3에서 t4의 기간에서는 제2 발광부(22)만을 작동시키며, 제1 발광부(21)의 작동은 하지 않도록 제어하여, 제2 광만 출력되도록 구성할 수 있다. 상기 제1 광과 상기 제2 광을 교번하여 출력함으로써, 상기 제1 광과 상기 제2 광 간의 간섭 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 후술할 제어부를 더 포함할 수 있는데, 상기 제어부는 제1 광과 상기 제2 광이 교번하여 출력되도록 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)를 제어할 수 있다.

상기 제1 광은 생체(100) 방향으로 출력될 수 있는데, 이때, 상기 제1 광을 출력하는 제1 발광부(21)가 제2 발광부(22)의 상부에 위치하여, 방출되는 제1 광의 적어도 일부는 제2 발광부를 투과하여 생체 방향으로 출력될 수 있다.

제1 발광부(21)에서 생체를 향해 방출된 제1 광은 생체(100) 내부의 대상체(110)에 의해 일부 반사되어 발광부 측으로 다시 반사될 수 있다. 제1 광에 대응되는 반사광은 순차적으로 제2 유연기판(11), 접합층(70) 및 제1 유연기판(12)을 투과하여 수광부(30)에 제3 광으로 입사될 수 있다. 이때, 수광부로 입사된 제3 광은 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용될 수 있다.

상기 제1 광에 대응되는 반사광이 발광부(20)의 광원을 투과하여 수광부로 입사되는 경우도 있을 수 있는데, 이 경우에는 발광부(20)의 광원에 의해 상기 반사광에 왜곡이나 노이즈가 생길 가능성이 있다. 이 경우에는, 상기 발광부(20)의 광원을 투과하여 수광부로 입사되는 제3 광은 생체 정보를 감지하는데 이용되지 않도록 구성될 수 있다.

다시 도 1 및 도 3을 참고하면, 제2 발광부(22)에서는 제2 기간 동안 제2 광을 생체(100) 방향으로 출력할 수 있다. 제2 발광부(22)에서 생체를 향해 방출된 제2 광은 생체(100) 내부의 대상체(110)에 의해 일부 반사되어 발광부 측으로 다시 반사될 수 있다. 제2 광에 대응되는 반사광은 순차적으로 제2 유연기판(11), 접합층(70) 및 제1 유연기판(12)을 투과하여 수광부(30)에 제4 광으로 입사될 수 있다. 이때, 수광부(30)로 입사된 제4 광은 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용될 수 있다.

다만, 상기 제2 광에 대응되는 반사광이 발광부(20)의 광원을 투과하여 수광부로 입사되는 경우도 있을 수 있는데, 이 경우에는 발광부(20)의 광원에 의해 상기 반사광에 왜곡이나 노이즈가 생길 가능성이 있다. 이 경우, 상기 발광부(20)의 광원을 투과하여 수광부로 입사되는 제4 광은 생체 정보를 감지하는데 사용되지 않도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참고한다. 도 4(a)는 제1 발광부에서 방출되는 제1 광을 도시하며, 도 4(b)는 제2 발광부에서 방출되는 제2 광을 도시한다. 이때, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 상이한 파장으로 방출되는 것을 확인할 수 있으며, 공통된 위치에서 공통된 크기와 형상으로 방출되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 교번하여 출력될 수 있다. 예를 들어, 도 4(a)는 도 3의 t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에 제1 발광부에서만 상기 제1 광이 방출되는 것을 도시한 것일 수 있다. 유사하게 도 4(b)는 도 3의 t3에서 t4의 기간에 제2 발광부에서만 상기 제2 광이 방출되는 것을 도시한 것일 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 제1 광에 대응되는 수광부로 입사된 제3 광에 기초하여, 생체 정보와 관련된 제1 정보를 검출하도록 구성될 수 있다. 유사하게 제어부는 제2 광에 대응되는 수광부로 입사된 제4 광에 기초하여, 생체 정보와 관련된 제2 정보를 검출하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 제어부는 수광부로부터의 신호에 기초하여 생체 정보를 감지할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 상기 제어부는 수광부로 입사된 상기 제3 광 및 상기 제4 광 중 발광부의 광원을 통과한 일부 광들은 생체 정보 감지에 이용되지 않도록 제어할 수 있다.

예를 들어, t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서 제1 발광부(21)만을 작동시켜 제1 광을 생체를 향해 출력하는 경우에는, 제1 광이 생체 내부에 의해 반사되어 수광부에 입사되는 제3 광이 t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에 대응하는 기간 동안 수광부에서 수광되며, 상기 제3 광에 기초하여 생체 정보(예, 혈관의 움직임, 심박수 등)와 관련된 제1 정보를 검출하도록 제어부를 구성할 수 있다. 또한, t3에서 t4의 기간 동안에 제2 발광부(22)만을 작동시켜 제2 광을 생체를 향해 출력하는 경우에는, 제2 광이 생체 내부에 의해 반사되어 수광부에 입사되는 제4 광이 t3에서 t4의 기간에 대응하는 기간 동안 수광부에서 수광되며, 상기 제4 광에 기초하여 생체 정보(예, 혈관의 움직임, 심박수 등)와 관련된 제2 정보를 검출하도록 제어부를 구성할 수 있다.

이때, 제1 발광부에서 출력되는 상기 제1 광의 주기(예, t1에서 t2의 기간)과 제2 발광부에서 출력되는 상기 제2 광의 주기(예, t3에서 t4의 기간)은 상이하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 광에서 유래한 수광부로 입사되는 제3 광의 주기는 제1 광의 주기와 대응될 수 있으며, 상기 제2 광에서 유래한 수광부로 입사되는 제4 광의 주기는 제2 광의 주기와 대응될 수 있다. 이에 따라, 수광부에서 변환된 상기 제3 광의 변환된 전류의 주기와 상기 제4 광의 변환된 전류의 주기는 상이하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제3 광에 기초하여 검출한 상기 제1 정보 및 상기 제4 광에 기초하여 검출한 상기 제2 정보를 통하여, 혈관의 변화, 혈류량, 심박, 산소포화도, 광용적맥파, photoplethysmography(PPG) 또는 이들의 조합을 감지하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 수광부에 수신된 각각의 광의 변환된 출력 전류값을 통하여 혈관의 움직임을 측정할 수 있다. 구체적으로 발광부에서 나온 빛(포톤)이 생체 내부로 입사되게 되면 생체 내부의 여러 산란 매체를 통하여 빛이 산란될 수 있다. 산란된 빛들은 생체 내부에서 전방위로 산란될 수 있으며, 일부 빛들은 생체 내부로 더 침투하거나 생체 내부에 흡수될 수 있다. 또한, 빛이 입사된 방향으로 반사(혹은 Back-scatter)될 수 있으며, 반사된 빛은 수광부로 전달될 수 있다. 이때, 생체 내부에서 움직임이 없는 부분과 생체 내부의 혈관의 움직임에 따라 흡광 정도가 변한 부분이 존재할 수 있다. 상기 반사된 빛은 생체 내부에서 움직임이 없는 부분과 혈관의 움직임에 따라 흡광 정도가 변한 부분에의 반사에 따라 그 반사광의 세기나 강도가 상이할 수 있으며, 이러한 반사광의 세기를 수광부에서 수신하여 전기에너지(예, 전류값)로 변환할 수 있다. 이 때, 생체 내부의 부분에 따라, 전류값이 상이하게 출력될 수 있기 때문에, 전류값의 변화 또는 수광부와 연결된 외부 수신 회로의 전압값의 변화를 통하여, 혈관의 움직임을 추출할 수 있다.

또한, 수광부에 수신된 각각의 반사광의 변환된 출력 전류값을 통하여 산소포화도를 측정할 수 있다. 생체 내부의 포화헤모글로빈과 불포화헤모글로빈의 특정 빛 에너지에 대한 몰 흡광계수가 상이한데, 생체를 향해 서로 다른 두 파장의 빛을 방출하여 수광부에서 출력되는 두 신호를 이용하여 산소포화도를 추출할 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따르면, 생체 정보 감지 센서의 제조방법이 제공될 수 있다. 상기 제조방법은, 제2 유연기판에 자성이 있는 마스크를 이용하여 전극을 증착하는 것; 상기 전극에 발광부를 증착하는 것; 제1 유연기판에 자성이 있는 마스크를 이용하여 전극을 증착하는 것; 상기 전극에 수광부를 증착하는 것; 접합층을 이용하여 상기 제2 유연기판과 상기 제1 유연기판을 서로 부착하는 것; 및 적어도 하나 이상의 보호층을 증착하는 것; 을 포함할 수 있다.

상기 발광부는 복수의 발광부를 포함할 수 있으며, 이때, 공통된 마스크를 이용하여 복수의 발광부를 상기 제2 유연기판의 공통된 위치에 같은 크기 및 형상으로 용이하게 증착할 수 있다.

상기 접합층은 상용화된 Barrier tape로 구성될 수 있다. 상용화된 Barrier tape를 이용하여 접합층은 수광부가 적층된 제1 유연기판과 발광부가 적층된 제2 유연기판을 용이하게 부착할 수 있어, 간단하고 신속하게 수직 구조인 발광부를 포함하는 생체 정보 감지 센서를 제조할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.

다만, 예시한 Barrier Tape에 제한되지 않으며, 상기 접합층은 반사광을 투과시키고, 일정 이상의 점착성과 유연성을 가지는 물질로 구성될 수 있다.

상기 적어도 하나 이상의 보호층은 ALD(Atomic Layer deposition) 방식을 이용하여 증착할 수 있다.

이상에서는, 본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 제1 실시예에 대하여 서술하였다.

2. 제2 실시예

이하에서는, 본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서의 제2 실시예에 대하여 서술한다. 다만, 제1 실시예의 경우 발광부가 일반적인 원기둥 형상으로 구성되나, 제2 실시예의 경우는 발광부가 내부 영역이 존재하는 고리형태로 구성되어 발광부의 구조의 일부가 상이한 바, 발광부의 구조가 고리형태로 구성됨에 따른 차이점을 중심으로 기술한다. 다만, 이하에서 기술하지 않더라도 제1 실시예에서 서술한 내용들은 제2 실시예에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다.

도 5 내지 도 7을 참고한다. 도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 링 형태의 발광부를 포함하는 생체 정보 감지 센서의 단면을 도시한 단면도이다. 도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서에서 발광부, 제1 유연기판 및 수광부의 복수의 영역을 도시한 단면도이다. 도 7은 도 5 내지 도 6의 제2 유연기판과 제2 유연기판에 적층된 발광부를 구체적으로 도시한 사시도이다. 도 6에서는 중심축(P)을 기준으로 일 측에 대하여만 발광부, 제1 유연기판, 수광부의 영역을 도시하였으나, 중심축(P)의 타 측에 대하여도 동일한 논리로 적용될 수 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서는 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)를 포함하는 발광부(20)를 포함할 수 있다.

이때, 발광부(20)는 중심축(P)을 가지는 링 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로는, 상기 발광부(20)는 중심축을 가지는 원형상인 제1 영역(25)과 상기 제1 영역을 둘러싸는 링 형태의 제2 영역(27)을 포함할 수 있다.

상기 제1 영역(25)은 발광부(20)에서 광이 방출되지 않는 영역일 수 있다. 상기 제1 영역(25)은 발광부(20)에서 유래된 반사광들이 수광부로 입사됨에 따라 투과하는 영역이 될 수 있으며, 이를 위하여 빈 공간일 수 있다. 또는, 상기 제1 영역(25)은 공기(air)나 상기 반사광들을 투과시킬 수 있는 물질로 구성된 영역일 수 있다. 또는, 접합층이 상기 제1 영역에 위치되도록 구성될 수 있다.

상기 제2 영역(27)은 상기 발광부(20)에서 광을 방출하는 영역일 수 있다. 특히, 상기 발광부(20)가 복수개의 발광부로 구성되는 경우, 상부측에 위치된 발광부에서 방출된 광의 적어도 일부는 하부측에 위치된 발광부를 투과하여 생체방향으로 출력되도록 구성될 수 있다. 또는. 상부측에 위치된 발광부에서 방출된 광의 적어도 일부는 제1 영역(25)을 통하여 생체 방향으로 출력될 수도 있다.

본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서는 수광부(30)를 포함할 수 있다. 이때, 수광부(30)는 발광부(20)의 제1 영역(25)에 대응되는 제3 영역(31) 및 상기 제3 영역(31)을 둘러싸는 제4 영역(33)을 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 제3 영역(31)과 상기 제4 영역(33) 사이에는 갭 영역(35)이 존재할 수 있다. 즉 상기 제3 영역(31)과 상기 제4 영역(33)은 상기 갭 영역(35)에 의해 이격되어 구성될 수 있다. 이는 발광부의 제2 영역(27)을 투과하여 수광부로 입사되는 반사광은 상기 발광부의 광원에 의해 간섭이나 노이즈가 생길 가능성이 존재하여, 상기 제2 영역(27)을 투과하여 수광부로 입사되는 반사광을 생체 정보로 감지하기 위한 정보로 이용하지 않기 위함이다. 이에 대하여는 자세히 후술한다.

도 6 및 도 8를 참고한다. 도 8는 도 5 내지 도 6의 수광부의 복수의 영역을 도시한 평면도이다. 상기 수광부(30)는 제3 영역(31) 및 제4 영역(33)을 포함할 수 있으며, 상기 제3 영역(31)과 상기 제4 영역(33)은 갭 영역(35)에 의해 서로 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3 영역(31)과 상기 제4 영역(33)은 중심축(P)를 공통된 축으로 형성될 수 있으며. 상기 제3 영역(31)의 상기 중심축(P)으로부터의 제1 직경은 상기 제4 영역(33)의 상기 중심축(P)으로부터의 제2 직경보다 작을 수 있다.

도 6 및 도 9을 참고한다. 도 9는 도 5 내지 도 6의 제1 유연기판의 복수의 영역을 도시한 평면도이다. 본 출원에 개시된 생체 정보 감지 센서는 일 측에 수광부(30)가 적층되며, 타 측에는 발광부(20)가 위치되는 제1 유연기판(12)을 포함할 수 있다. 이때, 일 실시예에 따른 상기 제1 유연기판(12)은 수광부의 제3 영역(31)에 대응되는 제5 영역(121), 수광부의 제4 영역(33)에 대응되는 제6 영역(123) 및 수광부의 갭 영역(35)에 대응되는 제7 영역(125)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제7 영역(125)을 기준으로 중심축과 가까운 영역에 수광부의 제3 영역(31)과 대응되는 제5 영역(121)이 제1 유연기판(12)에 형성될 수 있다. 또한, 제7 영역을 기준으로 중심축과 멀어지는 영역에 수광부의 제4 영역(33)과 대응되는 제6 영역(123)이 제1 유연기판(12)에 형성될 수 있다.

도 9를 참고하면, 상기 제5 영역(121), 상기 제6 영역(123) 및 상기 제7 영역(125)은 중심축(P)를 공통된 축으로 제1 유연기판 상(12)에 형성될 수 있으며. 상기 제6 영역(123)의 상기 중심축(P)으로부터의 직경은 상기 제5 영역(121) 및 상기 제7 영역(125)의 상기 중심축(P)으로부터의 각각의 직경보다 클 수 있다. 또한 상기 제5 영역(121)의 상기 중심축(P)으로부터의 직경은 상기 상기 제7 영역(125)의 상기 중심축(P)으로부터의 직경보다 작을 수 있다.

아래에서는 실시 예에 따라 시분할 방식으로 구동되는 발광부와 생체 정보 감지 센서에서의 광의 이동을 구체적으로 설명한다.

도 3, 4, 10 및 11를 참고한다. 도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제1 발광부와 제2 발광부가 교번하여 출력되는 것을 도시한 타임라인이다. 도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제1 발광부가 출력되는 경우의 출력광과 반사광의 이동 경로를 도시한 단면도이다. 도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 제2 발광부가 출력되는 경우의 출력광과 반사광의 이동 경로를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서의 복수의 발광부가 공통된 위치에서 상이한 파장을 출력하는 것을 도시한 것이다.

도 3을 참고하면, 제1 발광부(21)에서는 제1 기간 동안 제1 광을 출력되며, 제2 발광부(22)에서는 제2 기간 동안 제2 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서는 제1 발광부(21)를 작동시켜 제1 광을 출력하며, t3에서 t4의 기간에서는 제2 발광부(22)를 작동시켜 제2 광을 출력할 수 있다.

이때, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 교번하여 출력될 수 있다. 다시 말해, t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서는 제1 발광부(21)만을 작동시키며, 제2 발광부(22)의 작동은 하지 않도록 제어하여, 제1 광만 출력되도록 구성할 수 있다. 또한 t3에서 t4의 기간에서는 제2 발광부(22)만을 작동시키며, 제1 발광부(21)의 작동은 하지 않도록 제어하여, 제2 광만 출력되도록 구성할 수 있다. 상기 제1 광과 상기 제2 광을 교번하여 출력함으로써, 제1 광과 제2 광 간의 간섭 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 출원의 일실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 후술할 제어부를 더 포함할 수 있는데, 상기 제어부는 제1 광과 상기 제2 광이 교번하여 출력되도록 제1 발광부(21) 및 제2 발광부(22)를 제어할 수 있다.

도 10을 참고한다. 도 10은 제1 발광부(21)에서 생체(100) 방향으로 출력되는 제1 광(211)과 제1 광의 반사광(213, 215)을 도시한다. 예를 들어, 도 3의 t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서의 출력광과 반사광을 도시한 것이다.

상기 제1 광(211)은 생체(100) 방향으로 출력될 수 있는데, 이때, 상기 제1 광(211)을 출력하는 제1 발광부가 제2 발광부의 상부에 위치하여, 방출된 제1 광(211)의 일부는 제2 발광부를 투과하여 생체 방향으로 출력될 수 있다.

상기 제1 광은 생체(100) 내부의 대상체(110)에 의해 일부 반사되어 상기 제1 광이 방출된 발광부 측으로 반사될 수 있다. 이때, 일부 제1 반사광(213)은 발광부의 제1 영역(25)을 투과하도록 반사될 수 있다. 순차적으로 상기 제1 반사광(213)은 제1 유연기판(12)의 제5 영역(121), 제6 영역(123) 및 제7 영역(125)의 일부 영역 중 적어도 하나를 투과하여 수광부의 제3 영역(31) 및 제4 영역(33)의 적어도 하나의 영역에 제3 광으로 입사될 수 있다. 이때, 제1 영역(25)을 투과하여 수광부로 입사된 제3 광은 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용될 수 있다.

반면, 일부 제2 반사광(215)은 발광부의 제2 영역(27)을 투과하도록 반사될 수 있다. 상기 제2 영역(27)을 투과한 제2 반사광은 순차적으로 제1 유연기판(12)을 투과하여, 수광부의 갭 영역(35)으로 제3 광으로 입사될 수 있다. 다만, 바람직하게는, 상기 제2 영역(27)은 발광부의 광을 방출하는 광원이 위치되는 영역으로, 상기 제2 반사광(215)이 제2 영역(27)을 투과하는 경우 상기 제2 영역(27)에서 방출되는 광에 의해 상기 제2 반사광(215)에 왜곡이나 노이즈가 생길 가능성이 존재한다. 따라서, 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는 상기 제2 영역(27)을 투과하여 수광부의 갭 영역(35)으로 입사되는 제3 광은 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용되지 않도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 제2 반사광(215)이 제2 영역(27)을 투과하는 경우, 상기 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)의 일부 영역을 투과하여 수광부의 갭 영역(35)으로 입사될 수 있다. 이는, 상기 제1 반사광(213)이 제1 영역(25)을 투과하여, 상기 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)의 일부 영역을 투과하여, 수광부의 제3 영역(31) 및 제4 영역(33)의 어느 하나 영역으로 입사되어 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용될 수 있는 것과 구별된다. 다시 말해, 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)은 수광부의 갭 영역(35)과 대응될 수 있으나, 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)을 투과하여 수광부로 입사되더라도 반드시 갭 영역(35)으로 입사되는 것은 아닐 수 있으며, 생체 정보를 감지할 수 있는 정보로 사용될 수 있는 제3 영역(31)이나 제4 영역(33)으로 입사될 수 있다.

도 11을 참고한다. 도 11는 제2 발광부(22)에서 생체 방향으로 출력되는 제2 광(221)과 제2 광의 반사광(223, 225)을 도시한다. 예를 들어, 도 3의 t3에서 t4의 기간에서의 출력광과 반사광을 도시한 것이다.

상기 제1 광(211)에 대한 기재와 유사하게, 상기 제2 광(221)은 생체(100) 방향으로 출력될 수 있다. 상기 제2 광(221)은 생체(100) 내부의 대상체(110)에 의해 일부 반사되어 상기 제2 광이 방출된 발광부 측으로 반사될 수 있다. 이때, 일부 제1 반사광(223)은 발광부의 제1 영역(25)을 투과하도록 반사될 수 있다. 순차적으로 상기 제1 반사광(223)은 제1 유연기판(12)의 제5 영역(121), 제6 영역(123) 및 제7 영역(125)의 일부 영역 중 적어도 하나를 투과하여 수광부의 제3 영역(31) 및 제4 영역(33)의 적어도 하나의 영역에 제4 광으로 입사될 수 있다. 이때, 제1 영역(25)을 투과하여 수광부로 입사된 제4 광은 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용될 수 있다.

반면, 일부 제2 반사광(225)은 발광부의 제2 영역(27)을 투과하도록 반사될 수 있다. 상기 제2 영역(27)을 투과한 제2 반사광(225)은 순차적으로 제1 유연기판(12)을 투과하여, 수광부의 갭 영역(35)으로 제4 광으로 입사될 수 있다. 다만, 바람직하게는, 상기 제2 영역(27)은 발광부의 광을 방출하는 광원이 위치되는 영역으로, 상기 제2 반사광(225)이 제2 영역(27)을 투과하는 경우 상기 제2 영역(27)에서 방출되는 광에 의해 상기 제2 반사광(225)에 왜곡이나 노이즈가 생길 가능성이 존재한다. 따라서, 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는 상기 제2 영역(27)을 투과하여 수광부의 갭 영역(35)으로 입사되는 제4 광은 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용되지 않도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 제2 반사광(225)이 제2 영역(27)을 투과하는 경우, 상기 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)의 일부 영역을 투과하여 수광부의 갭 영역(35)으로 입사될 수 있다. 이는, 제1 반사광(223)이 제1 영역(25)을 투과하여, 상기 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)의 일부 영역을 투과하여, 수광부의 제3 영역(31) 및 제4 영역(33)의 어느 하나 영역으로 입사되 어 생체 정보를 감지하기 위한 정보로 이용될 수 있는 것과 구별된다. 다시 말해, 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)은 수광부의 갭 영역(35)과 대응될 수 있으나, 제1 유연기판(12)의 제7 영역(125)을 투과하여 수광부로 입사되더라도 반드시 갭 영역(35)으로 입사되는 것은 아닐 수 있으며, 생체 정보를 감지할 수 있는 정보로 사용될 수 있는 제3 영역(31)이나 제4 영역(33)으로 입사될 수 있다는 의미일 수 있다.

도 4를 참고한다. 도 4(a)는 제1 발광부에서 방출되는 제1 광을 도시한다. 도 4(b)는 제2 발광부에서 방출되는 제2 광을 도시한다. 이때, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 상이한 파장으로 방출되는 것을 확인할 수 있으며, 공통된 위치에서 공통된 크기와 형상으로 방출되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 교번하여 출력될 수 있다. 예를 들어, 도 4(a)는 도 3의 t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서 제1 발광부에서만 상기 제1 광이 방출되는 것을 도시한 것일 수 있다. 유사하게 도 4(b)는 도 3의 t3에서 t4의 기간에서 제2 발광부에서만 상기 제2 광이 방출되는 것을 도시한 것일 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 제1 광의 반사광이자 수광부(바람직하게는 제3 영역이나 제4 영역)로 입사된 제3 광에 기초하여, 생체 정보와 관련된 제1 정보를 검출하도록 구성될 수 있다. 유사하게 제어부는 제2 광의 반사광이자 수광부(바람직하게는 제3 영역이나 제4 영역)로 입사된 제4 광에 기초하여, 생체 정보와 관련된 제2 정보를 검출하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 제어부는 수광부로부터의 신호에 기초하여 생체 정보를 감지할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 제어부는 수광부로 입사된 상기 제3 광 및 상기 제4 광 중 링 형태인 발광부의 제2 영역을 투과한 광은 생체 정보 감지에 이용하지 않도록 제어할 수 있다.

예를 들어, t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에서 제1 발광부(21)만을 작동시켜 제1 광을 생체를 향해 출력하는 경우에는, 제1 광이 생체 내부에 의해 반사되어 수광부에 입사되는 제3 광이 t1에서 t2의 기간(또는 t5에서 t6의 기간)에 대응하는 기간 동안 수광부에서 수광되며, 상기 제3 광에 기초하여 생체 정보(예, 혈관의 움직임, 심박수 등)와 관련된 제1 정보를 검출하도록 제어부를 구성할 수 있다. 또한, t3에서 t4의 기간 동안에 제2 발광부(22)만을 작동시켜 제2 광을 생체를 향해 출력하는 경우에는, 제2 광이 생체 내부에 의해 반사되어 수광부에 입사되는 제4 광이 t3에서 t4의 기간에 대응하는 기간 동안 수광부에서 수광되며, 상기 제4 광에 기초하여 생체 정보(예, 혈관의 움직임, 심박수 등)와 관련된 제2 정보를 검출하도록 제어부를 구성할 수 있다.

이때, 제1 발광부에서 출력되는 상기 제1 광의 주기(예, t1에서 t2의 기간)과 제2 발광부에서 출력되는 상기 제2 광의 주기(예, t3에서 t4의 기간)은 상이하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 광에서 유래한 수광부로 입사되는 제3 광의 주기는 제1 광의 주기와 대응될 수 있으며, 상기 제2 광에서 유래한 수광부로 입사되는 제4 광의 주기는 제2 광의 주기와 대응될 수 있다. 이에 따라, 수광부에서 변환된 상기 제3 광의 변환된 전류의 주기와 상기 제4 광의 변환된 전류의 주기는 상이하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 제1 실시예에서 상술한 바와 같이 상기 제3 광에 기초하여 검출한 상기 제1 정보 및 상기 제4 광에 기초하여 검출한 상기 제2 정보를 통하여, 혈관의 변화, 혈류량, 심박, 산소포화도, 광용적맥파, photoplethysmography(PPG) 또는 이들의 조합을 감지하도록 구성될 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 복수의 발광부를 대응되는 위치에 대응되는 크기로 적층하여, 복수의 발광부를 좌우로 또는 지그재그로 배치한 경우보다 센서의 정확도를 높일 수 있으며, 소형화시킬 수 있다.

또한 같은 형태의 광원으로 동일한 마스크를 사용하며 간단한 상용 테이프를 활용하여, 생체 정보 감지 센서의 제조 공정의 편의성을 높이고 제조 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 유기 기반의 소자를 활용하여 생체 형태에 따라 효율적으로 부착가능하며, 원하는 모양으로 제작할 수 있다는 장점이 있다.

상술한 장점을 이용하여, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서는 의료용으로 사용되는 집게형 심박 및 산소포화도 센서에 적용될 수 있다. 이 경우 생체와 접촉하는 집게의 한 면에만 본 발명의 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서를 배치함으로써 구현 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서는 심박 및 산소포화도 감지 센서와 같은 생체 정보 감지 센서뿐만 아니라 두 개 이상의 광원을 활용하는 모든 분야에 활용할 수 있다.

특히, 소형화를 할 수 있다는 장점을 이용하여, 휴대용 소형 가전제품에 한정된 공간배치를 요하는 분야에서 컴팩트한 크기를 갖는 수직 정룔 소자의 적용이 가능할 수 있으며, 이를 통해 자가 헬스케어 시스템의 구축을 촉진할 것으로 예상된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 생체 정보 감지 센서는 시계, 스마트폰, 이어폰 등의 웨어러블 디바이스(wearable device)에 내장되어 사용되는 심박 센서에 적용될 수 있다

본 발명의 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서는 소형으로 제작될 수 있고, 초 저전력으로 구동할 수 있으므로, 시계, 스마트폰, 이어폰, 속옷, 안경, 팔찌 등 적용 가능한 웨어러블 디바이스의 형태는 다양하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 정보 감지 센서는 소형의 정밀한 센서 소자를 제작에도 적용할 수 있다.

이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

1. 생체의 정보를 감지하기 위한 생체 정보 감지 센서에 있어서,
   제1 유연기판;
   상기 제1 유연기판의 일측에 배치되는 발광부; 및
   상기 제1 유연기판의 타측에 배치되고, 광을 수광하여 신호를 생성하는 수광부를 포함하고,
   상기 발광부는 중간 투명 전극을 사이에 두고 배치되는 제1 발광부 및 제2 발광부를 포함하되, 상기 제1 발광부, 상기 중간 투명 전극 및 상기 제2 발광부는 상기 제1 유연 기판을 기준으로 제1 방향으로 순차적으로 적층되어 배치되고,
   제1 시간 동안 상기 중간 투명전극에 제1 전압이 인가될 때, 상기 제1 발광부는 제1 광을 상기 제1 방향으로 출력하고,
   제2 시간 동안 상기 중간 투명전극에 제2 전압이 인가될 때, 상기 제2 발광부는 제2 광을 상기 제1 방향으로 출력하며,
   상기 제1 광은 상기 제2 발광부를 투과하여 생체를 향해 조사되고,
   상기 제1 발광부는 중심축을 가지는 원 형상의 제1 영역과 상기 제1 영역을 둘러싸는 링 형상의 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 발광부는 중심축을 가지는 원 형상의 제3 영역과 상기 제3 영역을 둘러싸는 링 형상의 제4 영역을 포함하고,
   상기 수광부는 생체로부터 반사되어 상기 제2 영역 또는 상기 제4 영역을 투과한 광이 도달하는 갭 영역을 포함하고,
   상기 수광부는 상기 갭 영역에 도달한 광을 기초로 생체 정보를 감지하는 신호를 생성하지 않는 생체 정보 감지 센서.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 수광부는 상기 제1 광과 대응되는 제3 광과 상기 제2 광과 대응되는 제4 광을 수광하며,
   상기 제3 광은 상기 제1 광이 상기 생체에 의해 반사된 광이 상기 수광부까지 전달된 광이고, 상기 제4 광은 상기 제2 광이 생체에 의해 반사된 광이 상기 수광부까지 전달된 광인,
   생체 정보 감지 센서.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 서로 대응되는 크기로 형성되는 생체 정보 감지 센서.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 발광부와 정보가 감지될 상기 생체 사이에 위치하는 제2 유연기판을 더 포함하고,
   상기 발광부는 상기 제2 유연기판에 적층되는 생체 정보 감지 센서.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 유연기판과 상기 제2 유연기판 사이에 위치하여 상기 제1 유연기판과 상기 제2 유연기판을 부착시키는 접합층을 더 포함하는 생체 정보 감지 센서.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 발광부는 녹색광의 유기발광다이오드(OLED)이며, 상기 제2 발광부는 적색광의 유기발광다이오드(OLED)인 것을 특징으로 하는,
   생체 정보 감지 센서.
7. 제1 항에 있어서,
   외부의 수분 및/또는 산소를 차단하는 적어도 하나 이상의 보호층을 더 포함하는,
   생체 정보 감지 센서.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 발광부에서 출력되는 상기 제1 광의 파장과 상기 제2 발광부에서 출력되는 상기 제2 광의 파장은 상이한,
   생체 정보 감지 센서.
9. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 발광부에서 출력되는 상기 제1 광의 제1 주기과 상기 제2 발광부에서 출력되는 상기 제2 광의 제2 주기는 상이하며,
   상기 제3 광이 상기 수광부에서 수광되어 상기 제1 주기에 대응되어 변환된 전류의 제3 주기와 상기 제4 광이 상기 수광부에서 수광되어 상기 제2 주기에 대응되어 변환된 전류의 제4 주기는 상이한,
   생체 정보 감지 센서.
10. 제2 항에 있어서,
    상기 수광부로부터의 신호에 기초하여 생체 정보를 감지하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 생체에 의해 반사된 상기 제3 광 및 상기 제4 광 중 상기 발광부의 광원을 투과한 광은 생체정보 감지에 이용하지 않는 생체 정보 감지 센서.
11. 삭제
12. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유연기판 및 상기 제2 유연기판은 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 통과하는 PET(Polyethylene terephthalate)으로 구성되는,
    생체 정보 감지 센서.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제3 영역은 광을 투과할 수 있는 물질로 구성된 생체 정보 감지 센서.
14. 제2 항에 있어서,
    상기 수광부는 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역에 대응되는 제5 영역 및 상기 제5 영역을 둘러싸는 제6 영역을 포함하고, 상기 제5 영역과 상기 제6 영역은 상기 갭 영역에 의해 서로 이격되어 형성되는 생체 정보 감지 센서.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 유연기판은 상기 수광부의 제5 영역에 대응되는 영역, 상기 수광부의 제6 영역에 대응되는 영역 및 상기 갭 영역에 대응되는 영역을 포함하고,
    상기 제3 광 및 상기 제4 광 중 상기 제1 유연기판의 상기 갭 영역에 대응되는 영역을 투과한 광의 일부는 상기 제5 영역 및 제6 영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 입사되어 생체 정보를 감지하는 신호로 이용되는,
    생체 정보 감지 센서.

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