KR20210006638A

KR20210006638A - 웨어러블장치

Info

Publication number: KR20210006638A
Application number: KR1020190082494A
Authority: KR
Inventors: 이두원
Original assignee: (주)루미글로벌
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-01-19
Also published as: KR102347478B1

Abstract

웨어러블장치가 개시된다. 웨어러블장치는 배터리와, 컨텐츠를 표시하는 디스플레이부와, 상기 배터리로부터 상기 디스플레이부에 전력을 공급하는 전력공급부와, 상기 디스플레이부에 전력을 공급하는 전력공급경로의 단락을 감지하고, 단락 감지 시에 상기 전력공급부의 전력공급을 차단하는 제어부를 포함한다.

Description

웨어러블장치{WEARABLE DEVICE}

본 발명은 웨어러블장치에 관한 것이다.

웨어러블장치는 스포츠 또는 공연을 관람하는 청중이 입는 의류에 예를 들면 EL표시소자가 장착되어 원하는 문자나 그림을 표시할 수 있다. 이러한 웨어러블장치는 연결소자와 플렉시블 케이블을 이용하여 배터리가 포함된 인버터로부터 EL표시소자에 전력을 공급하고 있다. 이때, 연결소자는 세탁 등의 목적으로 EL표시소자를 인버터로부터 분리하기 위해 분리 가능하게 마련되어 있다.

그러나, 이러한 웨어러블장치가 장착된 예를 들면 의류를 착용한 청중의 격렬한 움직임으로 인해 EL표시소자와 인버터가 분리되고, 꺼지지 않은 인버터와 신체 사이에 땀이나 빗물로 인하여 누전이 발생할 수 있다. 이러한 누전은 사용자의 신체에 감전을 일으켜, 사용자를 불쾌하게 하거나 지병이 있는 사용자의 경우 쇼크를 초래할 수 있다.

또한, 웨어러블장치는 신체에 착용하기 때문에 하중이 클 경우 사용자의 움직임을 제한하기 때문에 경량의 소형 배터리를 사용할 수밖에 없다. 이러한 소형 배터리는 충전량이 적어 전원이 빠르게 소모되는 문제를 갖고 있다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 절전 및 수명을 연장하고, 사용자의 감전을 방지할 수 있는 웨어러블장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 전력을 발전시켜 배터리를 충전할 수 있는 웨어러블장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 웨어러블장치가 제공된다. 웨어러블장치는, 컨텐츠를 표시하는 디스플레이부와, 상기 디스플레이부에 전력을 공급하는 전력공급부와, 상기 디스플레이부에 전력을 공급하는 전력공급경로의 단락을 감지하고, 단락 감지 시에 상기 전력공급부의 전력공급을 차단하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 디스플레이부의 부하를 감지하여 상기 단락을 감지할 수 있다.

상기 웨어러블장치는 상기 전력공급부와 상기 제어부를 포함하는 제어본체와, 상기 제어본체에서 상기 디스플레이부 사이를 연결하고 일단부에 본체접속단자가 마련된 케이블을 더 포함하며,

상기 제어본체는 상기 케이블접속단자에 착탈 결합 가능하고 하향 배치되는 본체접속단자를 포함하며,

상기 케이블의 일단부는 'U'자형으로 절곡될 수 있다.

상기 전력공급부는 충전 가능한 배터리를 포함하며,

상기 제어본체는 상기 배터리를 수용하는 내부본체와, 상기 내부본체를 탄성적으로 요동하고 상기 내부본체의 외면을 접촉하여 수용하는 외부본체를 포함하며,

상기 내부본체와 외부본체의 각 접촉면 중 어느 하나에 마련되어 양전하를 수집하는 금속전극과, 다른 하나에 마련되어 음전하를 수집하는 유전체를 포함하며, 상기 요동에 따른 상기 금속전극과 상기 유전체와의 마찰에 따라 생성된 전기를 상기 배터리에 충전하는 발전부를 더 포함할 수 있다.

상기 발전부는 상기 외부본체의 내면과 상기 내부본체의 외면 사이에서 서로 대향하도록 마련되어 상기 내부본체를 탄성적으로 플로팅시키는 한 쌍의 도전성 스프링을 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 스프링은 상기 금속전극과 상기 유전체를 각각 상기 배터리의 양측 전극에 연결할 수 있다.

본 발명에 의한 웨어러블장치는 절전 및 수명을 연장하고, EL표시소자와 인버터가 분리되어 작동 시 사용자가 빗물이나 땀에 의해 감전되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 웨어러블장치는 사용자의 움직임에 따라 전기를 발생시켜 배터리를 사용 현장에서 직접 충전시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블장치의 블록도이다.
도 3은 도 2의 전력공급부의 회로도이다.
도 4는 도 2의 부하감지부의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어본체의 단면도이다.
도 6은 발전부의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 관해 상세히 설명한다. 이하 실시예들의 설명에서는 첨부된 도면들에 기재된 사항들을 참조하는 바, 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블장(1)치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 웨어러블장치(1)는 사용자가 착용하는 의류, 예를 들면 상의(10)에 디스플레이부(20), 디스플레이부(20)에 전력을 공급하는 케이블(30) 및 케이블(30)에 연결된 예를 들면 인버터와 같은 제어본체(40)를 포함할 수 있다. 웨어러블장치(1)는 의류로만 한정되지 않고 신체 예를 들면 손목, 발목, 머리 등에 착용하는 밴드나 신발에 적용하는 것도 가능하다.

상의(10)는 내측에 케이블(30)을 수용하여 안내하는 케이블가이드(12)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(20)는 한정되지 않는 문자 "Happy Day"로 상의(10)에 인쇄된 플렉시블 타입의 무기 EL소자로 구현될 수 있다. 물론, 디스플레이부(20)는 LCD, OLED 소자 등으로 구현될 수도 있다.

케이블(30)은 일측이 디스플레이부(20)에 실링 및 고정 접속되고 타측이 제어본체(40)에 착탈 가능하게 접속될 수 있다.

제어본체(40)는 상의(10)의 포켓(14)에 삽입될 수 있다. 제어본체(40)는 디스플레이부(20)의 다양한 표시모드를 조작하는 조작버튼(402)을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블장치(1)의 제어본체(40)의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 제어본체(40)는 충전 가능한 배터리(42), 전력공급부(43), 제어부(44) 및 발전부(46)를 포함할 수 있다.

배터리(42)는 납축전지, 니켈 카드뮴 전지(Ni-Cd), 니켈 수소 전지(Ni-MH), 리튬이온/폴리머 전지(LiB/LiPB) 등으로 구현될 수 있다.

전력공급부(43)는 배터리(42)의 출력전압을 승압하는 승압부(434), 고전압발생부(436), 고전압발생부(436)로부터 디스플레이부(20)에 공급되는 전력을 차폐하는 스위칭부(438)를 포함할 수 있다.

승압부(434)는 배터리(42)의 직류전압을 승압할 수 있다.

고전압발생부(436)는 승압된 직류를 고주파 발진기로 구동되는 전력스위칭소자에 의해 고주파 교류고압으로 변환할 수 있다.

스위칭부(438)는 디스플레이부(20)의 부하에 따라 온 오프 스위칭될 수 있다. 즉, 제어부(40)는 디스플레이부(20)의 이상 또는 빗물이나 땀에 의한 전력공급경로의 단락이 발생하는 경우에 스위칭부(438)를 제어하여 전력 공급을 차단할 수 있다.

도 3은 도 2의 전력공급부(43)의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 전력공급부(43)는 승압회로 및 고주파 스위칭부회로를 내장하고 있는 IC(U2)를 포함한다.

IC(U2)의 1번 핀(ENA)은 디스플레이부(20)를 구동하는 고주파 출력단자에 스위칭전압을 공급한다.

IC(U2)의 2번 핀(VDD)은 배터리(직류전지)(42)의 직류전압(VDD)이 입력된다.

IC(U2)의 7번 핀(SW)은 인덕터(L1)을 구동하는 50-100KHz의 펄스폭변조(PWM) 스위칭 신호가 출력된다. 이때, 인덕터(L1)에서 발생하는 높은 전압의 교류전압은 다이오드(D1)와 캐패시터(C6)에 의해 정류되어 부스트(Boost)전압(Vcs)으로 승압된다.

IC(U2)의 8번 핀(CS)은 승압된 부스트전압(Vcs)을 검출한다. 검출 결과에 따라, 부스트전압(Vcs)은 80-120V의 교류전압으로 출력된다.

이와 같이, 입력직류전압(VDD)을 승압한 직류 부스트전압(Vcs)은 IC(U2) 내부의 고주파 스위칭회로에서 9번핀,10번핀,11번핀으로 2개의 디스플레이부(20) 부하에 출력한다.

출력단자(J2)는 160-240V의 교류전압을 2개의 디스플레이부(20) 부하에 공급하는 단자이다.

이때, 디스플레이부(20) 부하의 경중 또는 연결과 차단 상태에 따라 부스트전압(Vcs)은 디스플레이부(20) 부하의 교류전류에 따라 내부공급저항의 전압강하때문에 공급전압이 변동한다. 즉, 디스플레이부(20) 부하의 구동전류가 크면 부스트전압(Vcs)가 낮아지고, 구동전류가 작으면 부스트전압(Vcs)가 높아진다.

제어부(44)는 전원공급부(42)를 제어하는 프로세서(442) 및 고전압발생부(426)의 출력단자에서 디스플레이부(20)의 부하 크기 및/또는 연결과 차단상태를 감지하는 부하감지부(444)를 포함한다.

프로세서(442)는 디스플레이부(20)의 구동을 전반적으로 제어할 수 있다. 프로세서(442)는 사용자입력에 따라 디스플레이부(20)의 다양한 표시모드를 제어할 수 있다. 프로세서(442)는 디스플레이부(20)의 부하 상태에 따라 전원공급부(43)의 스위칭부(438)를 개방 또는 차단할 수 있다.

프로세서(442)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있다.

프로세서(442)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 프로세서(442)는 복수 개 마련될 수 있다. 프로세서(442)는 예를 들어, 메인 프로세서(main processor) 및 슬립 모드(sleep mode, 예를 들어, 대기 전원만 공급되는 모드)에서 동작하는 서브 프로세서(sub processor)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결된다.

프로세서(442)는 전자장치(10)에 내장되는 PCB 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.

제어프로그램은, BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 응용프로그램은, 웨어러블장치(1)의 제조 시에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 설치될 수 있다. 응용 프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 웨어러블장치(1)로 다운로드될 수도 있다. 이와 같은 외부 서버는, 컴퓨터프로그램제품의 일례이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

부하감지부(444)는 도 3에 나타낸 바와 같이, IC(U2)의 7번 핀(SW)에서 출력되는 부스트전압(Vcs)을 감지하여 디스플레이부(20)의 부하 상태를 감지할 수 있다.

도 4는 도 2의 부하감지부(444)의 회로도이다.

도 4를 참조하면, 부하감지부(444)는 디스플레이부(20)의 부하 유무를 감지하기 위해 부스트전압(Vcs)을 저항 R17과 저항 R18로 구성된 분압회로에 의해 4-6V로 낮춰지고, 저항 R18과 컨덴서(C27)로 구성 된 저역통과여과기(LPF)에 의해 고주파잡음을 제거한다. 다이오드 D5는 분압된 4-6V를 5V 이상인 경우에만 트랜지스트(Q4)를 작동시켜 디스플레이부 부하가 오픈인지 부하인지를 논리출력으로 변환한다. 검출된 부하의 상태는 논리수준 OV(로우레벨) 또는 3.3V(하이레벨)로 디스플레이부(20)의 전원공급부(20)를 제어하는 프로세서(442)에 입력된다.

도 5는 도 2의 제어본체(40)의 구조를 나타내는 단면사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발전부(46)의 원리를 설명하기 위한 모식도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제어본체(40)는 충전가능한 배터리(42), 배터리(42)의 전압을 적절하게 승압 및 고주파 교류전압으로 변환하는 전력공급부(43), 및 제어부(44), 발전부(46)를 포함할 수 있다. 제어본체(40)는 내부에 배터리(42)를 수용하는 내부본체(41), 및 내부본체(41)를 탄성적으로 요동 가능하게 수용하는 제1수용부(451) 그리고 전력공급부(43)와 제어부(44)를 수용하는 제2수용부(452)를 가진 외부본체(45)를 포함할 수 있다. 제1수용부(451)와 제2수용부(452)는 격벽(457)에 의해 분리되어 있다.

내부본체(41)는 외주면 전체가 외부본체(45)의 제1수용부(451) 내주면에 접촉하면서 요동하기 때문에 상당한 마찰력을 가질 수 있다. 격벽(457)에는 상하측에 각각 제1수용부(451)와 제2수용부(452)를 연통시키는 상부공기유로(455)와 하부공기유로(456)를 마련할 수 있다. 상부공기유로(455)와 하부공기유로(456)는 내부본체(41)의 유동 시에 제1수용부(451)를 압축하는 공기가 제2수용부(452)로 배출하도록 하여 요동을 보다 원활하게 할 수 있다.

내부본체(41)는 길이방향으로 연장하는 중공을 가지며, 배터리(42)의 형상에 따라 원통형 또는 직육면체형으로 형성될 수 있다.

내부본체(41)는 내부에 배터리의 외형, 예를 들면 원통형 또는 4각통형에 대응하는 배터리수용부(412), 배터리수용부(412)의 상측을 덮고 배터리(42)의 일측단자에 접촉하는 제1배터리전극(414), 및 배터리수용부(412)의 하측을 덮고 배터리(42)의 타측단자에 접촉하는 제2배터리전극(416)를 포함할 수 있다.

제1배터리전극(414)은 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 제1배터리전극(414)은 후술하는 외부본체(45)의 상부커버(453) 내측에 마련된 제1탄성부재(4536)에 탈착가능하게 접촉 결합될 수 있다. 제1배터리전극(414)은 상향 돌출 연장하고, 측면에서 중앙으로 연장하는 결합홈(미도시)을 포함할 수 있다. 결합부재(4538)는 제1배터리전극(414)의 측면에서 결합홈에 끼워진 상태로 중앙으로 슬라이딩 이동하여 결합될 수 있다. 이 상태에서, 결합부재(4538)는 결합홈으로부터 분리될 수 있으나, 내부본체(41)가 제1수용부(451)에 수용된 상태에서는 수평 이동이 제한 됨으로써 분리될 수 없다.

제1배터리전극(414)은 결합부재(4538)에 의해 제1탄성부재(4536)에 결합될 수 있다. 결과적으로, 내부본체(41)는 외부본체(45)의 상부커버(453)에 매달린 상태가 될 수 있다. 즉, 내부본체(41)는 제1수용부(451)에서 인출된 상태에서 배터리(42)를 삽입한 후, 결합부재(4538)에 의해 상부커버(453)의 제1탄성부재(4536)에 분리 가능하게 결합된 상태에서 제1수용부(451)에 삽입될 수 있다.

제2배터리전극(416)은 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 제1배터리전극(414)은 후술하는 외부본체(45)의 하부커버(454) 내측에 마련된 제2탄성부재(4546)에 접촉 결합될 수 있다. 제2배터리전극(416)은 결합핀(4548)을 포함할 수 있다. 결합핀(4548)은 내부본체(41)가 제1수용부(451)에 삽입될 때, 제2탄성부재(4546)에 형성된 개공에 삽입될 수 있다.

외부본체(45)는 내부본체(41)를 탄성적으로 요동 가능하게 수용하는 적어도 하나의 제1수용부(451), 그리고 전력공급부(43)와 제어부(44)를 수용하는 제2수용부(452), 상부커버(453) 및 하부커버(454)를 포함할 수 있다.

제1수용부(451)는 내부본체(41)의 외형에 대응하는 그리고 내부본체(41)가 길이방향으로 요동할 수 있는 공간을 가질 수 있다.

제2수용부(452)는 전력공급부(도 2의 43)와 제어부(도 2의 44)를 구현하는 전자부품소자들이 탑재된 기판을 수용 및 장착할 수 있다. 제2수용부(452)에는 기판으로부터 디스플레이부(20)에 전력을 공급하기 위한 출력단자(4522)가 외부로 노출되어 있다. 출력단자(4522)에는 케이블(30)의 'U'자형 단부(32)에 마련된 결합커넥터(34)에 결합될 수 있다. 여기서, 출력단자(4522)은 제어본체(40)의 하측에 마련되고 상측에서 연장하는 케이블(30)이 하부에서 연결될 수 있다. 결과적으로, 신체 또는 의류 내측에 착용된 제어본체(40)는 빗물이나 땀이 출력단자(4522)와 결합커넥터(34)의 결합부분에 스며들어 누전되는 것을 방지할 수 있다.

케이블(30)는 상측에서 하측으로 연장할 때 상부커버(453)에 마련된 제1가이드(4534) 및 하부커버(454)에 마련된 제2가이드(4544)에 의해 제어본체(40)에 외면에 밀착될 수 있다. 제1가이드(4534)는 의류의 포켓에 제어본체(40)를 고정지지하는 기능을 포함할 수 있다.

제2수용부(452)는 기판(43,44)으로부터 제1탄성부재(4536) 및 제2탄성부재(4546)에 각각 전기적으로 연결하기 위한 제1 및 제2전력라인(4524,4526)을 포함할 수 있다.

상부커버(453)는 제1 및 제2수용부(451)(452)의 상부를 커버할 수 있다. 상부커버(453)는 제1 및 제2수용부(451)(452)에 래치걸림 또는 볼트결합 등에 의해 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

상부커버(453)는 제1수용부(451) 측으로 연장하여 내부본체(41)의 상측 이동을 제한하는 제1이동제한부(4532)를 포함할 수 있다. 제1이동제한부(4532)는 내부본체(41)의 과도한 이동에 따라 제1탄성부재(4536)가 변형되어 내구성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상부커버(453)는 케이블(30)을 고정하고 제어본체(40)를 포켓에 고정하기 위한 제1가이드(4534)를 포함할 수 있다.

상부커버(453)는 제1수용부(451)를 향한 내면에 내부본체(41)를 탄성적으로 지지하고 제1배터리전극(414)과 전기적으로 접촉하는 제1탄성부재(4536)을 포함할 수 있다.

제1탄성부재(4536)는 도전성 판재로 이루어질 수 있다. 제1탄성부재(4536)는외곽에서 중앙 측으로 돌출하되, 주름진 탄성변형부를 가진 판스프링으로 구현될 수 있다. 물론, 제1탄성부재(4536)는 원형의 금속 스프링으로 이루어질 수 있다. 제1탄성부재(4536)는 중앙부분에 'I'형 결합부재(4538)를 포함할 수 있다. 제1탄성부재(4536)는 제1전력라인 (4524)에 접촉될 수 있다.

하부커버(454)는 제1 및 제2수용부(451)(452)의 하부를 커버할 수 있다. 하부커버(454)는 제1 및 제2수용부(451)(452)에 래치걸림 또는 볼트결합 등에 의해 탈착 가능 또는 고정 장착될 수 있다.

하부커버(454)는 제1수용부(451) 측으로 연장하여 내부본체(41)의 하측 이동을 제한하는 제2이동제한부(4542)를 포함할 수 있다. 제2이동제한부(4542)는 내부본체(41)의 과도한 이동에 따라 제2탄성부재(4546)가 변형되어 내구성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

하부커버(454)는 케이블(30)을 고정하기 위한 제2가이드(4544)를 포함할 수 있다.

하부커버(454)는 제1수용부(451)를 향한 내면에 내부본체(41)를 탄성적으로 지지하고 제2배터리전극(416)과 전기적으로 접촉하는 제2탄성부재(4546)을 포함할 수 있다.

제2탄성부재(4546)는 도전성 판재로 이루어질 수 있다. 제2탄성부재(4546)는외곽에서 중앙 측으로 돌출하되, 주름진 탄성변형부를 가진 판스프링으로 구현될 수 있다. 물론, 제2탄성부재(4546)는 원형의 금속 스프링으로 이루어질 수 있다. 제2탄성부재(4546)는 제2배터리전극(416)의 결합핀(4548)이 삽입되는 개공이 형성될 수 있다. 제2탄성부재(4546)는 제2전력라인 (4526)에 접촉될 수 있다.

발전부(46)는 내부본체(41)의 외주면에 마련된 제1대전부(462) 및 외부본체(45)의 제1수용부(451) 내주면에 마련된 제2대전부(464)를 포함할 수 있다. 제1대전부(462)와 제2대전부(464)는 서로 마찰 이동하면서 접촉할 수 있다. 제1대전부(462)는 배터리(42)가 수용된 내부본체(41)가 사용자의 움직임에 따라 요동할 수 있고, 그 결과 제2대전부(464)에 마찰되어 전하를 생성할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 발전부(46)의 상세한 구조 및 동작원리를 설명한다.

제1대전부(462)는 내부본체(41)의 외주면에 마련된 제1전극(4622), 제1전극(4622) 상에 마련된 제1마찰전기소재층(4624) 및 제1마찰전기소재층(4624)에 요동방향을 따라 소정간격으로 이격되게 마련된 복수의 제1분리층(4626)을 포함할 수 있다.

제1전극(4622)은 한정되지 않는, ITO, IGO, 크롬, 알루미늄, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO, ZnO2 또는 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 백금, 금, 은, 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(PEDOT, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, PPV), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 스테인레스 스틸, 크롬을 10%이상 함유한 철합금, SUS 304, SUS 316, SUS 316L, Co-Cr 합금, Ti 합금, 니티놀(Ni-Ti) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극일 수 있다.

제1마찰전기소재층(4624)은 전기 음성도가 후술되는 제2마찰전기소재층(4644)의 전기 음성도 보다 클 수 있다. 즉, 마찰 전기 시리즈(Triboelectric Series) 상에서 제1마찰전기소재층(4624)을 구성하는 물질의 위치는 제2마찰전기소재층(4644)을 구성하는 물질의 위치 보다 더 음의 값에 가까이 위치할 수 있다. 이를 위하여, 제1마찰전기소재층(4624)을 구성하는 물질은 공지된 마찰 전기 시리즈를 참고하여 선택될 수 있다.

제1분리층(4626)은 내부본체(41)의 요동방향을 따라 소정 간격을 두고 제1마찰전기소재층(4624)에 매립될 수 있다. 이때, 제1분리층(4626)은 마찰전기소재층(4624)의 노출면과 동일 면상에 노출될 수 있다. 제1분리층(4626)은 후술하는 제2마찰전기소재층(4644)과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.

제2대전부(464)는 외부본체(45)의 제1수용부(451) 내주면에 마련된 제2전극(4642), 제2전극(4642) 상에 마련된 제2마찰전기소재층(4644) 및 제2마찰전기소재층(4644)에 요동방향을 따라 소정간격으로 이격되게 마련된 복수의 제2분리층(4646)을 포함할 수 있다.

제2전극(4642)은 상술한 제1전극(4622)과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.

제2마찰전기소재층(4644)은 전기 음성도가 제1마찰전기소재층(4624)의 전기 음성도 보다 작을 수 있다. 즉, 마찰 전기 시리즈(Triboelectric Series) 상에서 제2마찰전기소재층(4644)을 구성하는 물질의 위치는 제1마찰전기소재층(4624)을 구성하는 물질의 위치 보다 더 양의 값에 가까이 위치할 수 있다. 이를 위하여, 제2마찰전기소재층(4644)을 구성하는 물질은 공지된 마찰 전기 시리즈를 참고하여 선택될 수 있다.

제2분리층(4646)은 내부본체(41)의 요동방향을 따라 소정 간격을 두고 제2마찰전기소재층(4644)에 매립될 수 있다. 이때, 제2분리층(4646)은 마찰전기소재층(4644)의 노출면과 동일 면상에 노출될 수 있다. 제2분리층(4646)은 전술한 제1마찰전기소재층(4624)과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.

도 6의 (b)을 참조하면, 사용자의 움직임에 의해 내부본체(41)가 제1수용부(451) 내에서 이동하여 제1마찰전기소재층(4624)와 제2마찰전기소재층(4626) 마찰 이동하면, 제1마찰전기소재층(4624)은 음(-)으로, 제2마찰전기소재층(4626)은 양(+)으로 대전될 수 있다.

그 후, 도 6의 (c)를 참조하면, 내부본체(41)가 제1수용부(451) 내에서 상향 이동 또는 추가 하향 마찰 이동될 경우, 제1분리층(4626) 및 제2분리층(4646)에 의해 분리되면서 각 층의 인접층인 제1전극(4622)과 제2전극(4642)에 정전기 유도 현상에 의해 서로 반대인 전하가 축적될 수 있다.

이 때, 발생하는 전하의 불균형에 의해 제1전극(4622)과 제2전극(4642)에 연결된 배터리(42) 또는 별도로 마련된 컨덴서(미도시)를 통해 전기적 평형 이동이 발생하게 되어, 제1전극(4622)에서 제2전극(4642)으로 전자가 이동하여 전류가 흐를 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전부(46)는 제1마찰전기소재층(4624)이 제2마찰전기소재층(4644)에 대해 요동방향의 동일 평면으로 이동하면서 마찰 이동하더라도 제1분리층(4626) 및 제2분리층(4646)에 의해 마찰과 분리를 반복함으로써 전기를 생성할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

1: 웨어러블장치
10: 상의
20: 디스플레이부
30: 케이블
34: 결합커넥터
40: 제어본체
41: 내부본체
42: 배터리
43: 전력공급부
44: 제어부
442: 프로세서
444: 부하감지부
45: 외부본체
451: 제1수용부
452: 제2수용부
453: 상부커버
4536: 제1탄성부재
454: 하부커버
4546: 제2탄성부재
46: 발전부
462: 제1대전부
4622: 제1전극
4624: 제1마찰전기소재층
4626: 제1분리층
464: 제2대전부
4642: 제2전극
4644: 제2마찰전기소재층
4646: 제2분리층

Claims

웨어러블장치에 있어서,
배터리와;
컨텐츠를 표시하는 디스플레이부와;
상기 배터리로부터 상기 디스플레이부에 전력을 공급하는 전력공급부와;
상기 디스플레이부에 전력을 공급하는 전력공급경로의 단락을 감지하고, 단락 감지 시에 상기 전력공급부의 전력공급을 차단하는 제어부를 포함하는 웨어러블장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 디스플레이부의 부하를 감지하여 상기 단락을 감지하는 웨어러블장치.
제 1항에 있어서,
상기 배터리, 상기 전력공급부, 및 상기 제어부를 수용하는 제어본체와;
상기 제어본체에서 상기 디스플레이부 사이에서 전력을 전달하고 일단부에 본체접속단자가 마련된 케이블을 더 포함하며,
상기 제어본체는 상기 케이블접속단자에 착탈 결합 가능하고 하향 배치되는 본체접속단자를 포함하며,
상기 케이블의 일단부는 'U'자형으로 절곡되는 접속커넥터를 포함하는 웨어러블장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어본체는,
상기 배터리를 수용하는 내부본체와;
상기 내부본체를 탄성적으로 요동하고 상기 내부본체의 외면을 접촉하여 수용하는 외부본체와;
상기 내부본체와 외부본체의 일측을 커버하는 제1커버와;
상기 내부본체와 외부본체의 타측을 커버하는 제2커버를 포함하는 웨어러블장치.
제 4항에 있어서,
상기 내부본체의 외면에 마련된 제1전극, 상기 제1전극상에 마련된 제1마찰전기소재층, 및 상기 제1마찰전기소재층에 이격되게 마련된 복수의 제1분리층을 가진 제1대전부와;
상기 내부본체의 외면을 향한 내면에 마련된 제2전극, 상기 제2전극상에 마련된 제2마찰전기소재층, 및 상기 제2마찰전기소재층에 이격되게 마련된 복수의 제2분리층을 가진 제2대전부를 포함하며,
상기 내부본체의 요동에 따라 상기 제1마찰전기소재층과 상기 제2마찰전기소재층의 마찰 및 상기 제1 및 제2분리층에 의한 분리에 의해 전기를 생산하는 발전부를 포함하는 웨어러블장치.
제 4항에 있어서,
상기 발전부는 상기 제1커버의 내측과 상기 내부본체의 일측 사이에, 그리고 상기 제2커버의 내측과 상기 내부본체의 타측 사이에 각각 마련되며, 상기 내부본체를 상기 외본체에 대해 탄성적으로 플로팅시키는 한 쌍의 도전성 탄성부재를 포함하는 웨어러블장치.
제 6항에 있어서,
상기 한 쌍의 탄성부재는 상기 제1전극과 상기 제2전극을 각각 상기 배터리의 양측 전극에 전기적으로 연결하는 웨어러블장치.