KR20210009508A - 마스크 및 이를 포함하는 피부 관리 기기 - Google Patents

마스크 및 이를 포함하는 피부 관리 기기 Download PDF

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KR20210009508A
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Abstract

실시예에 따른 마스크는 제 1 베이스층 상에 배치되는 제 1 배선, 상기 제 1 배선 상에 배치되는 복수의 압전소자, 상기 복수의 압전소자 상에 배치되는 제 2 배선, 상기 제 2 배선 상에 배치되는 제 2 베이스층, 상기 제 1 및 제 2 베이스층 사이에 배치되며, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선 및 상기 복수의 압전소자를 감싸는 보호층 및 상기 복수의 압전소자의 구동 주파수를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 압전소자의 구동 주파수 대역으로 정의되는 제 1 영역을 설정하고, 상기 복수의 압전소자는 상기 제 1 영역에서 구동 주파수가 변화하며 동작한다.
또한, 실시예에 따른 피부 관리 기기는 일측이 오픈되고 상기 오픈된 영역 내부에 수용 공간을 포함하는 본체 및 상기 오픈 영역 내에 배치되며 상기 본체와 연결되는 상기 마스크를 포함한다.

Description

마스크 및 이를 포함하는 피부 관리 기기{MASK AND SKIN CARE DEVICE INCLUDING THE SAME}
실시예는 마스크 및 이를 포함하는 피부 관리 기기에 관한 것이다.
인간의 피부는 환경오염, 자외선, 스트레스 등의 외적 요인에 따라 손상되거나 오염될 수 있고, 노화 및 호르몬 변화 등의 내적 요인에 의해 주름이 생길 수 있다. 최근 피부에 대한 관심이 높아지면서 피부 치료, 미용 및 안티에이징에 대한 다양한 기기가 개발되고 있다.
자세하게, 피부에 열에너지를 인가할 수 있는 기기, 예컨대 적외선 에너지를 인가하여 피부의 탄력을 개선할 수 있는 기기가 개발되고 있다. 또한, 피부에 화장품 또는 약물을 효과적으로 주입하기 위해 음파 또는 광선을 이용한 기기가 개발되고 있다. 예를 들어, 소노포레시스(sonophoresis) 및 레이저폴레션(iaserporation)를 이용하여 피부에 화장품 또는 약물이 주입되는 경로를 형성할 수 있는 기기가 개발되고 있다. 또한, 피부에 화장품 또는 약물을 효과적으로 주입하기 위해 전기적 추진력을 이용한 기기가 개발되고 있다. 예를 들어, 이온토포레시스(iontophoresis), 일렉트로포레이션(electroporation), 일렉트로오스모시스(electroosmosis) 등을 이용하여 화장품 또는 약물에 포함된 이온성 물질을 피부 내부에 효과적으로 주입할 수 있는 기기가 개발되고 있다. 즉, 피부에 광에너지, 미세 전류, 진동 등을 제공하여 사용자의 피부를 케어 또는 치료할 수 있는 다양한 기기가 개발되고 있다.
일반적으로 상술한 기기들은 피부에 탈부착 가능한 패치(patch) 형태로 제공될 수 있고, 특정 피부 영역에 부착되어 부착된 영역의 피부를 케어 또는 치료한다. 또한, 상술한 기기들은 사용자의 얼굴 전체를 덮으며 배치되는 마스크팩 형태로 제공되어 얼굴 피부를 케어 또는 치료한다.
그러나, 상기 기기들은 소정의 두께로 형성됨에 따라 사용자의 피부와 효과적으로 밀착하기 어려울 수 있다.
또한, 상기 기기들은 양 볼, 코 등과 같이 상대적으로 굴곡진 영역에서 사용자의 피부와 효과적으로 밀착하기 어려울 수 있다. 자세하게, 상기 기기의 재질, 가변 특성 등에 의해 사용자의 피부와 효과적으로 밀착하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 상기 기기는 사용자의 피부와 밀착하지 않은 상태에서 동작할 수 있고, 동작하는 과정에 사용자의 움직임 및 기기의 진동 등에 의해 사용자의 피부와 이격될 수 있다. 이로 인해, 상기 기기를 이용한 케어 또는 치료 효과가 미미할 수 있다.
또한, 상기 기기가 사용자의 피부와 밀착하는 과정에 발생하는 기기의 변형으로 내부 전선이 파손되는 문제가 있다. 특히, 상기 기기 중 상대적으로 굴곡진 피부와 대응되는 영역의 전선은 상기 기기를 착용 시 발생하는 기기의 변형에 의해 단선되는 문제점이 있다.
또한, 사용자의 피부에 상기 기기를 밀착하는 과정에 상기 기기가 변형되는 문제가 있다. 이로 인해, 상기 기기의 압전소자에서 발생한 초음파의 임피던스 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 마스크의 이용 시 외부 충격, 자극 등에 의해 내부에 배치된 압전체의 임피던스 성분 변화가 발생할 수 있다. 또한, 상기 마스크 내에 압전체가 복수개가 배치될 경우, 상기 외부 충격, 자극 등에 의해 상기 복수의 압전체에는 공진 편차가 발생할 수 있다.
이에 따라, 상기 기기는 사용자의 피부에 초음파 에너지를 효과적으로 전달하기 어려운 문제점이 있고, 피부 전체 영역에 초음파 에너지를 고르게 전달하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 마스크가 요구된다.
실시예는 가변성을 가지고 향상된 신뢰성을 가지는 마스크 및 피부 관리 기기를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 사용자의 피부와 효과적으로 밀착할 수 있는 마스크 및 피부 관리 기기를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 마스크의 공진 주파수 및 복수의 압전소자 각각의 공진 편차를 줄일 수 있는 마스크 및 피부 관리 기기를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 사용자의 피부에 균일한 초음파 에너지를 제공할 수 있는 마스크 및 피부 관리 기기를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 동작 중 발생하는 초음파 에너지의 손실을 최소화할 수 있는 마스크 및 피부 관리 기기를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 마스크는 제 1 베이스층 상에 배치되는 제 1 배선, 상기 제 1 배선 상에 배치되는 복수의 압전소자, 상기 복수의 압전소자 상에 배치되는 제 2 배선, 상기 제 2 배선 상에 배치되는 제 2 베이스층, 상기 제 1 및 제 2 베이스층 사이에 배치되며, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선 및 상기 복수의 압전소자를 감싸는 보호층 및 상기 복수의 압전소자의 구동 주파수를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 압전소자의 구동 주파수 대역으로 정의되는 제 1 영역을 설정하고, 상기 복수의 압전소자는 상기 제 1 영역에서 구동 주파수가 변화하며 동작한다.
또한, 실시예에 따른 피부 관리 기기는 일측이 오픈되고 상기 오픈된 영역 내부에 수용 공간을 포함하는 본체 및 상기 오픈 영역 내에 배치되며 상기 본체와 연결되는 상기 마스크를 포함한다.
실시예에 따른 마스크는 제 1 베이스층, 제 2 베이스층 등에 의해 사용자의 굴곡진 피부 형태에 따라 탄성 변형할 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크는 사용자의 피부와 효과적으로 밀착할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 마스크는 복수 개의 압전소자를 포함하며, 상기 압전소자는 상기 마스크의 전체 영역에 초음파 에너지를 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크를 착용한 사용자에게 균일한 세기의 초음파 에너지를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 압전소자는 사용자의 얼굴 형태에 따라 서로 상이한 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 코 및 볼 등과 같이 상대적으로 굴곡진 영역과 이마 등과 같이 평평한 영역에 배치되는 압전소자는 서로 다른 간격으로 배치되어, 사용자의 얼굴 중 굴곡진 영역에도 균일한 세기의 초음파 에너지를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 마스크는 복수의 압전소자의 구동 주파수를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부는 외부 환경에 의해 변화하는 공진 주파수 및 복수의 압전소자의 공진 편차를 모니터링할 수 있고, 모니터링한 데이터를 바탕으로 최적의 구동 주파수 대역을 설정할 수 있다. 이에 따라 실시예에 따른 마스크는 초음파 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 마스크는 동작하는 과정에 주기적으로 공진 주파수 및 복수의 압전소자의 공진 편차를 모니터링하고 구동 주파수를 보정할 수 있어, 사용자는 마스크를 사용하는 동안 균일한 초음파 에너지를 공급받을 수 있다.
또한, 실시예에 따른 마스크는 상기 압전소자의 발열 특성을 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부는 복수의 압전소자의 공진 편차를 고려하여 구동 주파수 대역을 설정할 수 있어 임피던스 성분이 변화한 특정 압전소자가 지나치게 발열하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 마스크의 정면도이다.
도 2는 도 1의 A1 영역의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A1 영역의 상면도이다.
도 4는 도 1의 A1 영역의 다른 상면도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 A2 영역의 확대도이다.
도 7은 실시예에 따른 마스크의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 실시예에 따른 마스크의 동작에 대한 순서도이다.
도 9는 실시예에 따른 복수의 압전소자의 임피던스 특성에 대해 도시한 그래프이다.
도 10은 실시예와 비교예에 따른 마스크의 초음파 파워를 비교한 데이터이다.
도 11은 도 1의 A1 영역의 다른 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 마스크의 단면을 도시한 단면도이다.
도 13 내지 도 15는 실시예에 따른 마스크에 인디케이터, 돌기가 제공된 예를 도시한 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 마스크를 착용한 사용자를 도시한 도면이다.
도 17은 실시예에 따른 마스크가 적용된 피부 관리 기기를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 발명의 실시예에 대한 설명을 하기 앞서 제 1 방향은 도면에 도시된 x축 방향을 의미할 수 있고, 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 다른 방향일 수 있다. 일례로, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 수직인 방향으로 도면에 도시된 y축 방향을 의미할 수 있다. 또한, 수평 방향은 제 1 및 제 2 방향을 의미할 수 있고, 수직 방향은 상기 제 1 및 제 2 방향 중 적어도 한 방향과 수직인 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수평 방향은 도면의 x축 및 y축 방향을 의미할 수 있고, 수직 방향은 도면의 z축 방향으로 상기 x축 및 y축 방향과 수직인 방향일 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 마스크의 정면도이고, 도 2는 도 1의 A1 영역의 분해 사시도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 도 1의 A1 영역의 상면도이고, 도 5는 도 4의 A-A' 단면을 도시한 단면도이며 도 6은 도 5의 A2 영역의 확대도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 마스크(1000)는 사람의 얼굴 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상기 마스크(1000)는 사용자의 얼굴을 커버할 수 있는 소정의 크기로 제공되며 사용자의 얼굴과 밀착하기 위해 소정의 탄성을 가질 수 있다. 상기 마스크(1000)는 사용자의 피부와 접촉하는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면을 포함하며, 상기 마스크(1000)의 일면은 인체에 무해한 재질로 제공되어 사용자의 피부와 장시간 접촉하여도 무해할 수 있다.
상기 마스크(1000)는 개구부(1010) 및 절단부(1020) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 개구부(1010)는 사용자의 눈, 입 등과 대응되는 부위에 형성될 수 있다. 상기 개구부(1010)는 상기 마스크(1000)의 사용자의 피부와 마주하는 일면 및 타면을 관통하는 영역으로 사용자가 상기 마스크(1000)를 착용할 경우 사용자의 눈, 입 등은 상기 개구부(1010)에 삽입될 수 있고, 상기 개구부(1010)를 제외한 영역은 사용자의 얼굴과 밀착할 수 있다.
또한, 상기 절단부(1020)는 상기 마스크(1000)와 피부와의 밀착력을 향상시키기 위해 상대적으로 굴곡진 양쪽 볼 라인, 턱 등과 대응되는 부위에 형성될 수 있으며 이에 대해 제한하지는 않는다. 상기 절단부(1020)는 상기 마스크(1000)의 일면 및 타면이 부분적으로 절단된 형태를 가질 수 있다.
상기 마스크(1000)는 사용자의 피부 상에 접착되며 내부에 포함된 압전 부재를 통해 사용자의 피부에 초음파를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000) 및 상기 피부 사이의 약물 또는 화장품을 사용자에게 효과적으로 제공할 수 있다.
실시예에 따른 마스크(1000)에서 상기 개구부(1010)를 제외한 영역은 제 1 베이스층(110), 제 1 배선(200), 압전소자(400), 제 2 배선(300), 제 2 베이스층(120), 보호층(550) 및 제어부(650)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 마스크(1000)는 상기 제 1 베이스층(110) 상에 순차적으로 배치되는 제 1 배선(200), 압전소자(400), 제 2 배선(300), 제 2 베이스층(120)을 포함할 수 있고, 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120) 사이에 배치되는 보호층(550)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 베이스층(110)은 인체에 무해한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 베이스층(110)은 연질이면서 탄성을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 베이스층(110)은 실리콘, 열가소성 수지, 열가소성 실리콘 수지, 열가소성 탄성중합체, 폴리우레탄 탄성중합체, 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 무해성 가소제 및 안정제가 첨가된 폴리염화비닐(PVC) 재질 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 베이스층(110)은 비교적 가볍고 사용자의 피부와 접촉 시 자극을 최소화할 수 있고 소정의 탄성을 가지는 실리콘 탄성중합체를 포함할 수 있다.
상기 제 1 베이스층(110)은 후술할 압전소자(400)에서 방출된 파장을 상기 마스크(1000)의 일면 방향으로 반사시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 베이스층(110)은 반사층일 수 있다.
이를 위해 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)는 후술할 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)보다 얇거나 같을 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)에서 상기 제 1 베이스층(110) 방향으로 방출된 파장이 상기 제 1 베이스층(110)에 반사되기 위해 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)는 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)보다 얇거나 같을 수 있다. 즉, 상기 제 2 베이스층(120)은 사용자의 피부와 마주하는 베이스층일 수 있고, 상기 제 1 베이스층(110)은 상기 제 2 베이스층(120)과 반대되는 영역에 배치되는 베이스층일 수 있다.
상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)는 약 50㎛ 내지 약 10mm 일 수 있다. 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)가 약 50㎛ 미만인 경우, 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)가 상대적으로 얇아 상기 제 1 베이스층(110) 상에 배치된 구성들을 효과적으로 보호할 수 없다. 자세하게, 상기 마스크(1000)가 탄성 변형하여 상기 제 1 베이스층(110)이 탄성 변형할 경우 상기 제 1 베이스층(110) 상의 배선들(200, 300) 및 압전소자(400)를 효과적으로 보호할 수 없다.
또한, 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)가 약 10mm를 초과할 경우, 전체 마스크(1000)의 두께가 증가할 수 있고, 상기 압전소자(400)에서 상기 제 1 베이스층(110) 방향으로 방출된 파장 대부분이 상기 제 1 베이스층(110)을 통과하여 상기 마스크(1000)의 일면 방향으로 반사되는 양이 적을 수 있다.
또한, 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)가 약 10mm를 초과할 경우, 상기 마스크(1000)의 일면 방향으로의 반사를 위해 상기 제 2 베이스층(120)의 요구 두께가 증가할 수 있고, 반사를 위해 상기 압전소자(400)에서 발생하는 파장의 영역대가 높아 마스크(1000)에 사용하기 적절하지 않을 수 있다.
또한, 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)가 약 10mm를 초과할 경우, 상기 마스크(1000)의 탄성 변형 특성이 저하될 수 있다. 이에 따라 상기 마스크(1000)가 사용자의 피부와 대응되는 형태로 효과적으로 탄성 변형하지 못할 수 있다.
따라서, 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)는 상기와 같은 문제를 방지하기 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)는 약 100㎛ 내지 약 1000㎛ 일 수 있다. 즉, 상기 제 1 베이스층(110)은 신뢰성, 반사 특성, 제조되는 마스크(1000)의 가변성, 두께, 무게 및 초음파 임피던스 특징 등을 고려하여 약 100㎛ 내지 약 1000㎛의 두께 범위를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 베이스층(110)은 상기 압전소자(400)에서 발생하는 파장을 효과적으로 반사시키기 위해 내부에 홈, 기공 등이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 홈, 기공은 효과적인 반사를 상기 압전소자(400)와 중첩되는 영역에 배치될 수 있으며 이에 대해 제한하지 않는다.
상기 제 1 베이스층(110) 상에는 제 1 배선(200)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 배선(200)은 상기 압전소자(400)와 마주하는 상기 제 1 베이스층(110)의 일면 상에 배치될 수 있다. 상기 제 1 배선(200)은 상기 제 1 베이스층(110) 상에서 제 1 방향(x축 방향)으로 연장할 수 있다. 상기 제 1 배선(200)은 상기 제 1 베이스층(110)의 일면과 직접 접촉할 수 있다. 상기 제 1 배선(200)은 상기 제 1 베이스층(110)의 일면 상에 증착, 인쇄, 접착 등의 공정으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 배선(200)은 상기 압전소자(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 배선(200)은 전도성 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 배선(200)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 배선(200)은 카본(carbon) 등과 같은 비금속을 포함할 수 있고, 전도성 탄성체 등을 포함할 수 있다.
상기 제 1 배선(200)은 하나의 층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 1 배선(200)은 상술한 재질 중 선택되는 하나를 포함하는 단일층 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 배선(200)은 상술한 재질 중 선택되는 금속 재질과 전도성 탄성체를 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 제 1 배선(200)은 상기 제 1 베이스층(110) 상에 배치되는 복수의 제 1 서브 배선(201)들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제 1 서브 배선(201) 각각은 제 1 방향으로 연장하며 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 서로 이격하여 배치될 수 있다. 상기 복수의 제 1 서브 배선(201)들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 다른 방향으로 상기 제 1 방향과 수직인 방향일 수 있으나 이에 대해 제한하지 않는다.
상기 제 1 서브 배선(201)의 두께는 약 2㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 서브 배선(201)의 두께는 약 2㎛ 내지 약 40㎛일 수 있다. 상기 제 1 서브 배선(201)의 두께가 약 2㎛ 미만인 경우 전기적 특성이 저하될 수 있고, 균일하게 형성하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 제 1 서브 배선(201)의 두께가 약 50㎛를 초과할 경우 상기 마스크(1000)의 전체 두께가 증가할 수 있고, 상기 제 1 배선(200)의 제조 시간이 증가할 수 있다. 또한, 상기 제 1 서브 배선(201)의 두께가 너무 두꺼워 스트레쳐블 특성이 저하될 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 서브 배선(201)의 두께는 수평 방향으로의 스트레쳐블 특성, 신뢰성 및 공정 효율을 고려하여 약 5㎛ 내지 약 35㎛ 이하일 수 있다.
또한, 제 1 서브 배선(201)의 선폭은 약 50㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 서브 배선(201)의 선폭은 약 100㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다. 상기 제 1 서브 배선(201)의 선폭은 상기 제 1 서브 배선(201)의 두께보다 클 수 있다. 상기 제 1 서브 배선(201)의 선폭이 약 50㎛ 미만인 경우 신뢰성에 저하될 수 있고, 상기 제 1 서브 배선(201)의 선폭이 약 500㎛를 초과할 경우 연신율이 저하되어 스트레쳐블 특성이 저하될 수 있다. 바람직하게 상기 제 1 서브 배선(201)의 선폭은 스트레쳐블 특성을 고려하여 약 100㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다.
상기 제 1 배선(200)은 제 1 연결부(210) 및 제 1 연장부(220)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 상기 제 1 서브 배선(201)은 제 1 연결부(210) 및 상기 제 1 연결부(210)와 연결되는 제 1 연장부(220)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 연결부(210)는 상기 압전소자(400)의 하면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 연결부(210)는 상기 압전소자(400)의 하면과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제 1 연결부(210)는 상기 압전소자(400)의 하면과 마주할 수 있다. 상기 제 1 연결부(210)는 상기 압전소자(400)와 대응되는 개수로 제공될 수 있다.
상기 제 1 연결부(210)는 상기 압전소자(400)의 하면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 연결부(210)는 상기 압전소자(400)의 하면과 대응되는 너비를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 1 연결부(210)의 수평 방향 너비는 상기 압전소자(400) 하면의 수평 방향 너비보다 작거나 같을 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 연결부(210)의 수평 방향 너비는 상기 압전소자(400) 하면의 수평 방향 너비의 약 50% 내지 약 100%일 수 있다. 상기 제 1 연결부(210)의 수평 방향 너비가 약 50% 미만인 경우, 상기 제 1 배선(200)과 상기 압전소자(400) 사이의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 제 1 연결부(210)의 수평 방향 너비가 상기 압전소자(400)의 하면 너비보다 클 경우 초음파 에너지의 투과율이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 연결부(210)의 수평 방향 너비는 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 연장부(220)는 상기 제 1 연결부(210)로부터 제 1 방향으로 연장할 수 있다. 상기 제 1 연장부(220)는 복수의 제 1 연결부(210) 사이에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 연장부(220)는 제 1 방향으로 이격된 상기 제 1 연결부(210) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 연장부(220)는 인접한 상기 제 1 연결부(210)들 사이를 연결할 수 있다.
상기 제 1 배선(200)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때 상기 복수의 제 1 서브 배선(201)들 각각은 도 3과 같이 직선의 형태로 제 1 방향으로 연장할 수 있다. 자세하게, 복수의 제 1 서브 배선(201)은 인접한 제 1 서브 배선(201)과 등간격으로 제 2 방향으로 이격되며, 직선의 형태로 제 1 방향으로 연장할 수 있다. 즉, 상기 제 1 배선(200)의 제 1 연장부(220)는 제 1 방향으로 연장하는 직선의 형태를 가질 수 있다.
이와 다르게, 평면에서 보았을 때, 상기 복수의 제 1 서브 배선(201)들 각각은 도 4와 같이 곡선의 형태로 제 1 방향으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제 1 서브 배선(201)들 각각은 구불거리는 패턴이 반복되는 형태로 제공될 수 있다. 즉, 상기 제 1 배선(200)의 제 1 연장부(220)는 제 1 방향으로 연장하는 곡선의 형태를 가질 수 있다.
이때, 상기 제 1 연장부(220)는 약 3R 내지 약 20R(mm)의 곡률 패턴을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)가 일 방향으로 연신되거나 수축할 경우, 상기 제 1 배선(200)은 스트레쳐블(stretchable) 특성을 가지며 끊어지지 않을 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 연장부(220)는 약 5R 내지 약 15R(mm)의 곡률 패턴을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 연장부(220)는 약 10% 내지 약 50%의 연신율을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 배선(200)은 보다 향상된 스트레쳐블 특성을 가질 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 사용자의 피부와의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
이와 또 다르게, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 제 1 연장부(220)는 제 1 방향으로 연장하는 직선 및 곡선이 혼재된 패턴이 반복되는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때 사용자의 얼굴 중 상대적으로 굴곡진 영역(코, 볼 등)과 중첩되는 영역에 위치한 상기 제 1 연장부(220)는 곡선 형태로 제공될 수 있고, 상대적으로 평평한 영역(이마 등)과 중첩되는 영역에 위치한 상기 제 1 연장부(220)는 직선 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)를 사용자의 얼굴에 부착할 경우, 상기 마스크(1000)의 변형에 의해 상기 제 1 배선(200)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 연장부(220)는 직선 및 곡선이 혼재된 형태로 제공되어 전기적 특성을 유지함과 동시에 상기 제 1 배선(200)이 차지하는 비율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 실시예는 상기 제 1 배선(200)의 제조 비용을 감소할 수 있고, 상기 압전소자(400)에서 방출되는 초음파 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.
상기 제 1 베이스층(110) 상에는 압전소자(400)가 배치될 수 있다. 상기 압전소자(400)는 상기 제 1 배선(200) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)는 상기 제 1 배선(200)의 제 1 연결부(210) 상에 배치되어 상기 제 1 배선(200)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 압전소자(400)는 세라믹 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 압전소자(400)는 ZnO, AlN, LiNbO4, 납 안티몬 주석산염(lead antimony stannate), 납 마그네슘 탄탈산염(lead magnesium tantalate), 납 니켈 탄탈산염(lead nickel tantalate), 티탄산염(titanates), 텅스텐산염(tungstates), 지르콘산염(zirconates), 또는 납 지르콘산염 티탄산염[Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)], 납 란탄 지르콘산염 티탄산염(PLZT), 납 니오브 지르콘산염 티탄산염(PNZT), BaTiO3, SrTiO3, 납 마그네슘 니오브산염, 납 니켈 니오브산염, 납 망간 니오브산염, 납 아연 니오브산염, 납 티탄산염을 포함하는 납, 바륨, 비스무스, 또는 스트론튬의 니오브산염(niobates) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 압전소자(400)는 상기 제 1 배선(200) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 서브 배선(201) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 서브 배선(201) 상의 제 1 연결부(210) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 하나의 상기 압전소자(400)는 하나의 제 1 연결부(210) 상에 배치될 수 있다. 상기 압전소자(400)의 하면 중심은 상기 제 1 서브 배선(201)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)의 하면 중심은 상기 제 1 연결부(210)와 중첩될 수 있다. 더 자세하게, 상기 압전소자(400)의 하면 중심은 상기 제 1 연결부(210)의 중심과 중첩될 수 있다.
상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 서브 배선(201) 상에서 등간격으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 하나의 제 1 서브 배선(201) 상에 배치된 복수의 압전소자(400)는 제 1 방향을 기준으로 등간격으로 배치될 수 있다. 또한, 인접한 제 1 서브 배선(201) 상에 배치된 압전소자(400)는 제 2 방향을 기준으로 등간격으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 인접한 상기 복수의 압전소자(400)의 중심을 제 1 방향 및 제 2 방향으로 연결한 가상의 선은 메쉬(mesh) 형태를 가질 수 있다.
또한, 하나의 제 1 서브 배선(201) 상에 배치된 압전소자(400)는 상기 하나의 제 1 서브 배선(201)과 최인접한 제 1 서브 배선(201) 상에 배치된 압전소자(400)와 제 2 방향으로 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다. 일례로, 평면에서 보았을 때 상기 압전소자(400)는 인접한 제 1 서브 배선(201) 상에 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
또한, 일부 압전소자(400) 사이의 간격은 등간격으로 배치될 수 있고, 나머지 압전소자(400)는 등간격으로 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 사용자의 얼굴 표면 중 상대적으로 평평한 영역과 중첩되는 영역에서는 상기 압전소자(400) 사이의 간격이 등간격으로 배치될 수 있다. 그러나, 상대적으로 굴곡진 피부 영역과 중첩되는 영역에서는 상기 압전소자(400) 사이의 간격이 등간격으로 배치되지 않을 수 있다. 즉, 피부 표면의 굴곡진 정도에 따라 상기 압전소자(400) 사이의 간격이 상대적으로 좁거나 클 수 있다. 일례로, 사용자의 코, 양 볼 등과 같이 굴곡진 영역과 중첩되는 영역의 압전소자(400) 사이의 간격은 상대적으로 좁을 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 마스크(1000)는 굴곡진 피부에도 효과적으로 초음파 에너지를 효과적으로 제공할 수 있다.
상기 압전소자(400)는 상기 마스크(1000) 전체 영역 상에 배치되어 초음파 에너지를 고르게 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전소자(400)는 인가되는 전류에 의해 약 1MHz 이하의 초음파 에너지를 발생할 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)는 약 10KHz 내지 약 1MHz의 초음파 에너지를 발생할 수 있다. 더 자세하게, 상기 압전소자(400)는 약 100KHz 내지 약 800KHz의 초음파 에너지를 발생할 수 있다. 상기 압전소자(400)에서 발생한 초음파 에너지는 상기 마스크(1000)의 일면 방향으로 이동할 수 있고, 사용자의 피부에 전달되며 사용자의 피부를 마사지할 수 있다.
상기 압전소자(400)의 두께는 약 1500㎛ 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)의 두께는 약 1200㎛ 이하일 수 있다. 바람직하게 상기 압전소자(400)의 두께는 약 1000㎛ 이하일 수 있다. 상기 압전소자(400)의 두께는 상기 마스크(1000)의 전체 두께 및 가변 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 압전소자(400)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 압전소자(400)는 하면 및 상면이 다각형인 다각 기둥 형상을 가질 수 있고, 하면 및 상면이 원인 원 기둥 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 압전소자(400)는 하면 및 상면 중 하나의 면이 다각형이고 나머지 면이 원인 기둥 형상을 가질 수 있다. 일례로, 상기 압전소자(400)의 하면 및 상면 중 적어도 하나의 면적은 약 100mm2 이하일 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 압전소자(400)는 다양한 기둥 형상을 가질 수 있고, 상기 기둥 형상에 따라 발생하는 초음파 에너지의 강도, 발진 방향 등을 제어할 수 있다. 또한, 상기 압전소자(400)의 크기, 배치 간격, 배치 밀도 등에 따라 사용자의 피부에 전달하는 초음파 에너지의 세기를 조절할 수 있다.
상기 압전소자(400)는 다양한 파동을 발생할 수 있다. 일례로, 상기 압전소자(400)는 파동이 나아가는 방향과 매질의 진동 방향이 수직인 횡파 및 파동이 나아가는 방향과 매질의 진동 방향이 같은 종파 중 적어도 하나의 파동을 발생할 수 있다. 또한, 상기 압전소자(400)는 다중 공진할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전소자(400)는 적어도 하나의 비아홀을 포함할 수 있고, 형성된 상기 비아홀에 의해 다중 공진할 수 있다. 이때, 상기 비아홀의 상부 면적은 다중 공진을 위해 상기 압전소자(400)의 상면 면적의 약 10% 내지 약 45%일 수 있다. 또한, 상기 압전소자(400)가 상기 비아홀에 의해 다중 공진할 경우, 다중 공진 주파수 영역의 수는 상기 비아홀의 개수와 대응될 수 있다. 즉, 상기 압전소자(400)는 설정된 비아홀의 개수 범위에서 상기 비아홀의 개수가 많을수록 다양한 주파수 영역의 파장, 예컨대 초음파 에너지를 방출할 수 있다.
상기 압전소자(400) 상에는 제 2 베이스층(120)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 베이스층(120)은 사용자의 피부와 마주하며 상기 피부와 접할 수 있는 부분으로 인체에 무해한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 베이스층(120)은 연질이면서 탄성을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 베이스층(120)은 실리콘, 열가소성 수지, 열가소성 실리콘 수지, 열가소성 탄성중합체, 폴리우레탄 탄성중합체, 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 무해성 가소제 및 안정제가 첨가된 폴리염화비닐(PVC) 재질 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 베이스층(120)은 비교적 가볍고 사용자의 피부와 접촉 시 자극을 최소화할 수 있고 소정의 탄성을 가지는 실리콘 탄성중합체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 베이스층(110)은 상기 제 2 베이스층(120)과 동일한 재질로 제공될 수 있다.
상기 제 2 베이스층(120)은 상기 압전소자(400)에서 방출된 파장을 상기 마스크(1000)의 일면 방향으로 통과시켜 사용자의 피부에 전달할 수 있다. 즉, 상기 제 2 베이스층(120)은 투과층으로 정합층(matching layer)일 수 있다.
이를 위해, 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)는 상기 제 2 베이스층(120)의 임피던스(impedance)와 상기 압전소자(400)의 구동 주파수에 따라 변화할 수 있다. 또한, 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)는 상기 제 1 베이스층(110)의 두께(t1)보다 두껍거나 같을 수 있다.
일례로, 상기 압전소자(400)의 구동 주파수가 약 1MHz 이하일 경우, 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)는 약 50㎛ 내지 약 10mm 일 수 있다. 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)가 약 50㎛ 미만인 경우, 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)가 상대적으로 얇아 상기 제 2 베이스층(120) 상에 배치된 구성들을 효과적으로 보호할 수 없다. 자세하게, 상기 마스크(1000)가 탄성 변형하여 상기 제 2 베이스층(120)이 탄성 변형할 경우, 상기 제 2 베이스층(120) 상의 상기 배선들(200, 300) 및 상기 압전소자(400)를 효과적으로 보호할 수 없다.
또한, 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)가 약 10mm를 초과할 경우, 전체 마스크(1000)의 두께가 증가할 수 있다. 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)는 상기 압전소자(400)에서 방출된 파장을 효과적으로 통과시키기 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 제 2 베이스층(120)의 두께(t2)는 신뢰성, 투과 특성, 제조되는 마스크(1000)의 가변성, 두께, 무게 및 초음파 임피던스 특성 등을 고려하여 약 100㎛ 내지 약 1000㎛의 두께 범위를 가질 수 있다.
즉, 실시예에 따른 압전소자(400)에서 방출된 초음파 에너지의 일부는, 상기 제 2 베이스층(120) 방향으로 방출되고 상기 제 2 베이스층(120)을 통과하여 사용자의 피부에 전달될 수 있다. 또한, 상기 초음파 에너지의 다른 일부는 상기 제 1 베이스층(110) 방향으로 방출되고 상기 제 1 베이스층(110)에 의해 상기 제 2 베이스층(120) 방향으로 반사될 수 있다. 이후 반사된 상기 초음파 에너지는 상기 제 2 베이스층(120)을 통과하여 사용자의 피부에 전달될 수 있다.
상기 제 2 베이스층(120) 상에는 제 2 배선(300)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 압전소자(400)와 마주하는 상기 제 2 베이스층(120)의 일면 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 2 베이스층(120) 상에서 상기 제 1 배선(200)과 다른 방향으로 연장할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향(y축 방향)으로 연장할 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 2 베이스층(120)의 일면과 직접 접촉할 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 2 베이스층(120)의 일면 상에 증착, 인쇄, 접착 등의 공정으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 압전소자(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 배선(300)은 전도성 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 배선(300)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 배선(300)은 카본(carbon) 등과 같은 비금속을 포함할 수 있고, 전도성 탄성체 등을 포함할 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 1 배선(200)과 동일한 재질을 포함할 수 있다.
상기 제 2 배선(300)은 하나의 층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 2 배선(300)은 상술한 재질 중 선택되는 하나를 포함하는 단일층 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 배선(300)은 상술한 재질 중 선택되는 금속과 전도성 탄성체를 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 1 배선(200)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
상기 제 2 배선(300)은 상기 제 2 베이스층(120) 상에 배치되는 복수의 제 2 서브 배선(301)들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제 2 서브 배선(301) 각각은 상기 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 방향으로 서로 이격하여 배치될 수 있다. 상기 복수의 제 2 서브 배선(301)들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 서브 배선(301)의 두께는 약 2㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 서브 배선(301)의 두께는 약 2㎛ 내지 약 40㎛일 수 있다. 상기 제 2 서브 배선(301)의 두께가 약 2㎛ 미만인 경우 전기적 특성이 저하될 수 있고, 균일하게 형성하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 제 2 서브 배선(301)의 두께가 약 50㎛를 초과할 경우 상기 마스크(1000)의 전체 두께가 증가할 수 있고, 상기 제 2 배선(300)의 제조 시간이 증가할 수 있다. 또한, 상기 제 2 서브 배선(301)의 두께가 너무 두꺼워 스트레쳐블 특성이 저하될 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 서브 배선(301)의 두께는 수평 방향으로의 스트레쳐블 특성, 신뢰성 및 공정 효율을 고려하여 약 5㎛ 내지 약 35㎛ 이하일 수 있다.
또한, 제 2 서브 배선(301)의 선폭은 약 50㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 서브 배선(301)의 선폭은 약 100㎛ 내지 약 450㎛일 수 있다. 상기 제 2 서브 배선(301)의 선폭은 상기 제 2 서브 배선(301)의 두께보다 클 수 있다. 상기 제 2 서브 배선(301)의 선폭이 약 50㎛ 미만인 경우 신뢰성에 저하될 수 있고, 상기 제 2 서브 배선(301)의 선폭이 약 500㎛를 초과할 경우 연신율이 저하되어 스트레쳐블 특성이 저하될 수 있다. 바람직하게 상기 제 2 서브 배선(301)의 선폭은 스트레쳐블 특성을 고려하여 약 100㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다.
상기 제 2 배선(300)은 제 2 연결부(310) 및 제 2 연장부(320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 상기 제 2 서브 배선(301)은 제 2 연결부(310) 및 상기 제 2 연결부(310)와 연결되는 제 2 연장부(320)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 연결부(310)는 상기 압전소자(400)의 상면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 연결부(310)는 상기 압전소자(400)의 상면과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제 2 연결부(310)는 상기 압전소자(400)의 상면과 마주할 수 있다. 상기 제 2 연결부(310)는 상기 압전소자(400)와 대응되는 개수로 제공될 수 있다.
상기 제 2 연결부(310)는 상기 압전소자(400)의 상면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 연결부(310)는 상기 압전소자(400)의 상면과 대응되는 너비를 가질 수 있다. 일례로, 상기 제 2 연결부(310)의 수평 방향 너비는 상기 압전소자(400) 상면의 수평 방향 너비보다 작거나 같을 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 연결부(310)의 수평 방향 너비는 상기 압전소자(400) 상면의 수평 방향 너비의 약 50% 내지 약 100%일 수 있다. 상기 제 2 연결부(310)의 수평 방향 너비가 약 50% 미만인 경우, 상기 제 2 배선(300)과 상기 압전소자(400) 사이의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 제 2 연결부(310)의 수평 방향 너비가 상기 압전소자(400)의 하면 너비보다 클 경우 초음파 에너지의 투과율이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 연결부(310)의 수평 방향 너비는 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 연장부(320)는 상기 제 2 연결부(310)로부터 제 2 방향으로 연장할 수 있다. 상기 제 2 연장부(320)는 복수의 제 2 연결부(310) 사이에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 연장부(320)는 제 2 방향으로 이격된 상기 제 2 연결부(310) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 2 연장부(320)는 인접한 상기 제 2 연결부(310)들 사이를 연결할 수 있다.
상기 제 2 배선(300)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때 상기 복수의 제 2 서브 배선(301)들 각각은 도 3과 같이 직선의 형태로 제 2 방향으로 연장할 수 있다. 자세하게, 복수의 제 2 서브 배선(301)은 인접한 제 2 서브 배선(301)과 등간격으로 제 1 방향으로 이격되며, 직선의 형태로 제 2 방향으로 연장할 수 있다. 즉, 상기 제 2 배선(300)의 제 2 연장부(320)는 제 2 방향으로 연장하는 직선의 형태를 가질 수 있다.
이와 다르게, 평면에서 보았을 때, 상기 복수의 제 2 서브 배선(301)들 각각은 도 4와 같이 곡선의 형태로 제 2 방향으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제 2 서브 배선(301)들 각각은 구불거리는 패턴이 반복되는 형태로 제공될 수 있다. 즉, 상기 제 2 배선(300)의 제 2 연장부(320)는 제 2 방향으로 연장하는 곡선의 형태를 가질 수 있다.
이때, 상기 제 2 연장부(320)는 약 3R 내지 약 20R(mm)의 곡률 패턴을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)가 일 방향으로 연신되거나 수축할 경우, 상기 제 2 배선(300)은 스트레쳐블(stretchable) 특성을 가지며 끊어지지 않을 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 연장부(320)는 약 5R 내지 약 15R(mm)의 곡률 패턴을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 연장부(320)는 약 10% 내지 약 50%의 연신율을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 배선(300)은 보다 향상된 스트레쳐블 특성을 가질 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 사용자의 피부와의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
이와 또 다르게, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 제 2 연장부(320)는 제 2 방향으로 연장하는 직선 및 곡선이 혼재된 패턴이 반복되는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때 사용자의 얼굴 중 상대적으로 굴곡진 영역(코, 볼 등)과 중첩되는 영역에 위치한 상기 제 2 연장부(320)는 곡선 형태로 제공될 수 있고, 상대적으로 평평한 영역(이마 등)과 중첩되는 영역에 위치한 상기 제 2 연장부(320)는 직선 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)를 사용자의 얼굴에 부착할 경우, 상기 마스크(1000)의 변형에 의해 상기 제 2 배선(300)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 2 연장부(320)는 직선 및 곡선이 혼재된 형태로 제공되어 전기적 특성을 유지함과 동시에 상기 제 2 배선(300)이 차지하는 비율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 실시예는 상기 제 2 배선(300)의 제조 비용을 감소할 수 있고, 상기 압전소자(400)에서 방출되는 초음파 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.
상기 제 1 배선(200) 및 상기 제 2 배선(300)은 서로 교차하며 배치될 수 있다. 자세하게, 도 3과 같이 평면에서 보았을 때, 제 1 서브 배선(201) 및 상기 제 2 서브 배선(301)은 메쉬(mesh) 형상으로 서로 교차하며 배치될 수 있고, 상기 서브 배선들(201, 301) 사이에는 상기 배선들(200, 300)이 배치되지 않은 오픈 영역이 형성될 수 있다.
상기 압전소자(400)는 상기 제 1 배선(200) 및 상기 제 2 배선(300)이 교차하는 영역 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)의 중심은 상기 제 1 서브 배선(201) 및 상기 제 2 서브 배선(301)의 교차점과 중첩될 수 있다. 더 자세하게, 상기 압전소자(400)의 하면 및 상면 각각의 중심은 상기 제 1 배선(200)의 제 1 연결부(210)의 중심 및 상기 제 2 배선(300)의 제 2 연결부(310)의 중심과 중첩될 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 압전소자 상에는 진동 부재(미도시)가 더 배치될 수 있다. 상기 압전소자(400)의 진동 특성을 개선하기 위해 상기 압전소자(400)의 상면 상에는 진동 부재가 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 진동 부재는 진동판일 수 있다. 상기 진동 부재는 상기 압전소자(400) 및 상기 제 2 배선(300) 사이에 배치될 수 있다.
상기 진동 부재는 상기 압전소자(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 진동 부재는 금속 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 진동 부재는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 은(Ag), 금(Pt), 스테인리스 스틸(SUS) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 진동 부재는 상기 압전소자(400)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 진동 부재는 상기 압전소자(400)의 상면과 대응되는 평면 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 진동 부재는 상기 압전소자(400)의 상면과 대응되는 수평 방향 너비를 가질 수 있다.
상기 진동 부재의 두께는 약 1500㎛ 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 진동 부재의 두께는 약 1200㎛ 이하일 수 있다. 바람직하게 상기 진동 부재의 두께는 약 1000㎛ 이하일 수 있다. 상기 진동 부재의 두께는 상기 마스크(1000)의 가변 특성, 상기 압전소자(400)의 진동 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
실시예에 따른 마스크(1000)는 보호층(550)을 포함할 수 있다. 상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110)의 일면 및 상기 제 2 베이스층(120)의 일면과 직접 접촉하며 배치될 수 있다.
상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120) 사이에 배치되어 상기 압전소자(400)를 보호할 수 있다. 자세하게, 상기 보호층(550)은 상기 베이스층(110, 120) 사이에서 상기 압전소자(400) 및 상기 배선들(200, 300)을 감싸며 배치되어 상기 구성들을 보호할 수 있다.
상기 보호층(550)은 연질이며 탄성을 가지는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(550)은 실리콘, 열가소성 수지, 열가소성 실리콘 수지, 열가소성 탄성중합체, 폴리우레탄 탄성중합체, 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 무해성 가소제 및 안정제가 첨가된 폴리염화비닐(PVC) 재질 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 이 중에서 상기 보호층(550)은 비교적 가볍고 사용자의 피부와 접촉 시 자극을 최소화할 수 있으며, 소정의 탄성을 가지는 실리콘 탄성중합체를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120)과 물리적으로 연결되어 내부에 배치된 구성들을 보호할 수 있다.
상기 보호층(550)은 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 2 베이스층(120)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 베이스층(110), 상기 제 2 베이스층(120) 및 상기 보호층(550)은 동종의 재질을 포함함에 따라 향상된 결합력을 가질 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 압전소자(400), 상기 제 1 배선(200) 및 상기 제 2 배선(300)의 연결 관계에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면 상기 압전소자(400)는 제 1 배선(200) 및 제 2 배선(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)는 하면 상에 배치되는 제 1 전극(410)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극(410)은 전기적 특성을 고려하여 상기 압전소자(400)의 하면 전체 면적의 약 80% 이상의 면적으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 전극(410)은 상기 압전소자(400)의 하면 전체 면적의 약 90%의 면적으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극(410)은 상기 압전소자(400)의 하면 전체 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(410)은 전도성 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 전극(410)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(410)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극(410)은 상기 제 1 배선(200)과 마주하며 배치되고, 상기 제 1 배선(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(410) 및 상기 제 1 배선(200) 사이에는 제 1 본딩층(451)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 본딩층(451)은 상기 제 1 전극(410) 및 상기 제 1 배선(200)을 물리적, 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제 1 본딩층(451)과 상기 제 1 배선(200)의 오버래핑 비율은 물리적, 전기적 특성을 고려하여 약 20% 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)와 마주하는 상기 제 1 배선(200)의 일면과 상기 제 1 본딩층(451)의 오버래핑 비율은 약 20% 이상일 수 있다.
상기 제 1 본딩층(451)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 제 1 본딩층(451)의 두께는 약 100㎛ 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 본딩층(451)의 두께는 약 20㎛ 내지 약 80㎛일 수 있다. 바람직하게 상기 제 1 본딩층(451)의 두께는 약 30㎛ 내지 약 60㎛일 수 있다.
상기 제 1 본딩층(451)은 상기 제 1 전극(410) 및 상기 제 1 배선(200) 사이에 배치되어 전도성 접착제 역할을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 본딩층(451)은 상기 제 1 배선(200) 상에 페이스트 형태로 도포될 수 있고, 상기 제 1 본딩층(451) 상에 상기 제 1 전극(410)을 포함하는 압전소자(400)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 압전소자(400)는 상기 제 1 배선(200)과 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 압전소자(400)는 상면 상에 배치되는 제 2 전극(420)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 전극(420)은 전기적 특성을 고려하여 상기 압전소자(400)의 상면 전체 면적의 약 80% 이상의 면적으로 배치될 수 있다. 상기 자세하게, 제 2 전극(420)은 상기 압전소자(400)의 상면 전체 면적의 약 90%의 면적으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극(420)은 상기 압전소자(400)의 하면 전체 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 제 2 전극(420)은 전도성 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 전극(420)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 전극(420)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 제 2 전극(420)은 상기 제 2 배선(300)과 마주하며 배치되고, 상기 제 2 배선(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 전극(420) 및 상기 제 2 배선(300) 사이에는 제 2 본딩층(452)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 본딩층(452)은 상기 제 2 전극(420) 및 상기 제 2 배선(300)을 물리적, 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제 2 본딩층(452)과 상기 제 2 배선(300)의 오버래핑 비율은 물리적, 전기적 특성을 고려하여 약 20% 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 압전소자(400)와 마주하는 상기 제 2 배선(300)의 일면과 상기 제 2 본딩층(452)의 오버래핑 비율은 약 20% 이상일 수 있다.
상기 제 2 본딩층(452)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 제 2 본딩층(452)의 두께는 약 100㎛ 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 본딩층(452)의 두께는 약 20㎛ 내지 약 80㎛일 수 있다. 바람직하게 상기 제 2 본딩층(452)의 두께는 약 30㎛ 내지 약 60㎛일 수 있다.
상기 제 2 본딩층(452)은 상기 제 2 전극(420) 및 상기 제 2 배선(300) 사이에 배치되어 전도성 접착제 역할을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 본딩층(452)은 상기 제 2 배선(300) 상에 페이스트 형태로 도포될 수 있고, 상기 제 2 본딩층(452) 상에 상기 제 2 전극(420)을 포함하는 압전소자(400)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 압전소자(400)는 상기 제 2 배선(300)과 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 본딩층(451)의 두께는 상기 제 2 본딩층(452)의 두께와 같거나 상이할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 본딩층(451)의 두께는 상기 제 2 본딩층(452)의 두께와 동일하게 제공되어 상기 마스크(1000)의 가변성을 향상시킬 수 있다. 다른 예로, 상기 제 1 본딩층(451)의 두께는 상기 제 2 본딩층(452)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 압전소자(400)에서 상기 제 1 베이스층(110) 방향으로 방출된 파장은 상기 제 1 본딩층(451)에 반사되어 상기 제 2 베이스층(120) 방향으로 이동할 수 있다.
상기 보호층(550)은 상기 압전소자(400), 상기 제 1 배선(200), 상기 제 2 배선(300), 상기 제 1 전극(410), 상기 제 2 전극(420), 상기 제 1 본딩층(451) 및 상기 제 2 본딩층(452)을 감싸며 배치될 수 있고, 상기 구성들이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 실시에에 따른 마스크의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 8은 실시예에 따른 마스크의 동작에 대한 순서도이다. 또한, 도 9는 실시예에 따른 복수의 압전소자의 임피던스 특성에 대해 도시한 그래프이다.
먼저 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 마스크(1000)는 전원부(660)를 포함할 수 있다. 상기 전원부(660)는 상기 마스크(1000)에 전원을 공급할 수 있다. 일례로, 상기 전원부(660)는 상기 마스크(1000)와 연결되는 별도의 외부 전원일 수 있다. 또한, 상기 전원부(660)는 상기 마스크(1000)의 내외부에 배치되는 배터리일 수 있다. 상기 전원부(660)는 상기 압전소자(400), 상기 제어부(600) 등에 전원을 공급할 수 있다.
실시예에 따른 마스크(1000)는 제어부(650)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(650)는 설정된 범위 내에서 상기 압전소자(400)의 구동 주파수를 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부(650)는 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수를 제어하여 상기 복수의 압전소자(400) 각각의 구동 편차를 감소시킬 수 있다. 상기 제어부(650)에 대한 설명은 후술할 도 8 및 도 9를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
실시예에 따른 마스크(1000)는 감지부(670)를 포함할 수 있다. 상기 감지부(670)는 압전소자(400)의 출력 전압을 감지할 수 있다. 상기 감지부(670)는 상기 압전소자(400)의 출력 전압을 감지할 수 있고, 감지한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다. 일례로, 상기 감지부(670)는 ADC 드라이버(Anolog to digital converter)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 마스크(1000)는 저장부(680)를 포함할 수 있다. 상기 저장부(680)는 상기 감지부(670)가 감지한 신호를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 저장부(680)는 상기 압전소자(400)의 출력 전압에 대응되는 신호 값을 저장할 수 있다. 상기 제어부(650)는 상기 저장부(680)에 저장된 신호를 이용하여 상기 압전소자(400)의 구동 주파수를 제어할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면 실시예에 따른 마스크(1000)는 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수를 제어하는 제어부(650)를 포함할 수 있다. 일반적으로 상기 마스크(1000)는 공진 주파수(fr)를 가지며, 상기 공진 주파수(fr)로 동작 시 초음파 효율은 최대가 되고 임피던스는 최소가 된다.
실시예에 따른 마스크(1000)는 복수의 압전소자(400)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 압전소자(400)는 설정된 오차 범위 내에서 동일 또는 유사한 임피던스 특징을 가질 수 있다. 그러나, 상기 마스크(1000)를 착용하거나 상기 마스크(1000)가 동작하는 과정에 상기 복수의 압전소자(400)의 임피던스 특징이 변화할 수 있다.
상기 임피던스 특징은 외부 환경에 의해 변화할 수 있는 요소로, 사용자가 상기 마스크(1000)를 착용하는 과정에 상기 마스크(1000)에 가해지는 압력에 의해 변화할 수 있고, 상기 마스크(1000)가 스트레쳐블(stretchable)하는 과정 등 다양한 요인에 의해 변화할 수 있다.
또한, 상기 임피던스 특징은 상기 마스크(1000)가 동작하는 과정에 착용한 사용자의 움직임 등에 의해서도 변화할 수 있고, 상기 복수의 압전소자(400) 각각의 배치 영역에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 굴곡진 피부 영역과 대응되는 영역에 배치된 압전소자(400)는 상대적으로 평평한 영역과 대응되는 영역에 배치된 압전소자(400)와 상이한 임피던스 특징을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 압전소자(400)의 공진 주파수가 틀어져 초음파 성능이 저하되는 문제가 있으며 사용자의 피부에 제공되는 초음파 효율이 저하되는 문제가 있다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 실시예에 따른 마스크(1000)는 다양한 구동 주파수로 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부(650)는 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수 대역을 설정할 수 있고, 상기 마스크(1000)는 설정된 상기 주파수 대역에서 구동 주파수를 변화시키며 동작할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 마스크(1000)의 동작 방법을 설명하면, 상기 동작 방법은 먼저 상기 마스크(1000)에 전원이 공급되는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전원이 공급되는 단계는 상기 전원부(660)가 상기 압전소자(400)에 설정된 구동 전압을 인가하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 동작 방법은 상기 구동 주파수를 스윕(sweep)하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 주파수를 스윕하는 단계는 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수를 연속적으로 변화시키는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 스윕하는 단계는 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수를 상기 공진 주파수(fr)로부터 설정된 소정의 범위로 변화시키는 단계일 수 있다.
또한, 상기 동작 방법은 상기 범위에서 감지한 각 주파수별 출력 전압을 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 출력 전압을 감지하는 단계는 상기 복수의 압전소자(400) 각각의 주파수별 출력 전압을 감지하는 단계일 수 있다. 상기 출력 전압을 감지하는 단계에서 상기 감지부(670)는 상기 스윕하는 단계에서 스윕한 주파수별 출력 전압을 감지할 수 있다. 상기 단계에서 상기 감지부(670)는 감지한 출력 전압의 신호를 변환시킬 수 있다. 일례로, 상기 단계에서 상기 감지부(670)는 감지한 출력 전압에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다. 또한, 변환된 신호는 상기 저장부(680)에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 제어부(650)는 각 주파수별 출력 전압을 바탕으로 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(650)는 상기 저장부(680) 저장된 상기 데이터를 바탕으로 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수를 제어할 수 있다. 상기 제어부(650)는 상기 데이터를 바탕으로 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수 대역을 설정할 수 있고, 상기 마스크(1000)는 상기 설정된 주파수 대역을 구동 주파수로 동작할 수 있다.
또한, 상기 마스크(1000)가 동작하는 과정에, 상기 구동 주파수를 스윕(sweep)하는 단계 및 각 주파수별 출력 전압을 감지하는 단계가 반복적으로 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 단계는 사용자가 인지하지 못할 짧은 시간동안 진행될 수 있고, 상기 단계들은 설정된 시간마다 반복되어 상기 마스크(1000)의 임피던스 변화를 지속적으로 감지할 수 있다.
일례로, 상기 마스크(1000)가 상기 단계를 통해 설정된 제 1 주파수 대역을 구동 주파수로 동작할 수 있다. 이후, 상기 마스크(1000)는 상기 제 1 주파수 대역으로 동작하는 과정에 설정된 시간 이후 상기 구동 주파수를 스윕(sweep)하는 단계 및 각 주파수별 출력 전압을 감지하는 단계가 다시 진행될 수 있다. 상기 단계 결과 임피던스 변화가 감지되지 않을 경우, 상기 마스크(1000)는 상기 제 1 주파수 대역을 구동 주파수로 설정된 시간 또는 사용자의 종료 시점까지 동작할 수 있다.
반면, 상기 단계 결과 임피던스 변화가 발생되면, 새로운 주파수 대역을 설정하기 위해 상기 과정이 반복될 수 있다. 자세하게, 상기 동작 방법은 상기 구동 주파수를 스윕(sweep)하는 단계 및 감지한 각 주파수별 출력 전압을 감지하는 단계를 다시 진행할 수 있고, 상기 제어부(650)는 상기 감지부(670)가 감지한 새로운 데이터를 바탕으로 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수 대역을 새로 설정할 수 있다. 이어서, 상기 마스크(1000)는 새롭게 설정된 구동 주파수 대역으로 동작할 수 있고, 상기 제어부(650)는 임피던스 변화를 지속적으로 모니터링하여 구동 주파수를 제어할 수 있다. 상기 마스크(1000)는 이 과정을 반복하며 동작할 수 있고, 설정된 시간 또는 사용자의 종료 시점까지 동작할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 마스크(1000)는 지속적으로 변화하는 공진 주파수 및 압전소자(400)의 공진 편차를 제어할 수 있다.
이에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 마스크(1000)는 복수의 압전소자(400)를 포함할 수 있다. 예컨대 상기 복수의 압전소자(400)는 제 1 내지 제 3 압전소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 3 압전소자는 외부 환경 등에 의해 도 9와 같이 서로 다른 임피던스 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 마스크(1000)의 총(total) 임피던스는 도 9와 같은 형태를 가질 수 있다.
자세하게, 상기 마스크(1000)는 총 임피던스 곡선으로부터 공진 주파수(fr)로 정의되는 제 1 구동 주파수(f1)를 포함할 수 있다. 상기 공진 주파수(fr)는 상술한 출력 전압을 감지하는 단계에서 가장 낮은 출력 전압과 대응되는 주파수일 수 있다. 여기서 상기 가장 낮은 출력 전압은 제 1 전압(V1)으로 정의할 수 있다.
즉, 상기 제 1 전압(V1)은 상기 임피던스 곡선에서 임피던스 크기가 최소인 주파수의 출력 전압일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전압(V1)은 상기 제 1 내지 제 3 압전소자의 출력 전압 중 가장 낮은 출력 전압일 수 있다. 상기 제 1 전압(V1)은 후술할 제 1 영역(R1)에서의 출력 전압 중 최소 전압 값일 수 있다.
또한, 상기 마스크(1000)는 상기 제 1 구동 주파수(f1)와 다른 주파수로 정의되는 제 2 구동 주파수(f2)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 구동 주파수(f2)는 상술한 출력 전압을 감지하는 단계에서 감지한 특정 전압과 대응되는 주파수일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 구동 주파수(f2)는 상기 총 임피던스 곡선에서 상기 제 1 전압(V1)과 소정의 전압 차를 가지는 제 2 전압(V2)과 대응되는 주파수일 수 있다. 여기서 상기 소정의 전압 차는 제 1 전압차(S1)로 정의할 수 있다. 상기 제 2 전압(V2)은 상기 제 1 전압(V1)보다 상기 제 1 전압차(S1) 만큼 큰 출력 전압 값을 의미할 수 있다.
상기 총 임피던스 곡선은 제 1 지점으로 정의되는 지점을 포함할 수 있다. 상기 제 1 지점은 상기 제 2 전압(V2) 및 상기 제 2 구동 주파수(f2)와 대응되는 지점일 수 있다. 즉, 상기 제 1 지점은 상기 제 1 전압(V1)과 제 1 전압차(S1) 만큼의 전압 차이가 발생하는 지점일 수 있다. 상기 제 1 지점은 상기 총 임피던스 곡선에서 상기 제 1 구동 주파수(f1)와 대응되는 지점보다 임피던스 크기가 큰 지점일 수 있다. 상기 제 1 지점과 대응되는 주파수인 상기 제 2 구동 주파수(f2)는 상기 제 1 구동 주파수(f1)보다 높은 주파수일 수 있다.
또한, 상기 마스크(1000)는 상기 제 1 구동 주파수(f1)와 다른 주파수로 정의되는 제 3 구동 주파수(f3)를 포함할 수 있다.
상기 제 3 구동 주파수(f3)는 상술한 출력 전압을 감지하는 단계에서 감지한 특정 전압과 대응되는 주파수일 수 있다. 자세하게, 상기 제 3 구동 주파수(f3)는 상기 총 임피던스 곡선에서 상기 제 1 전압(V1)과 상기 제 1 전압차(S1)를 가지는 제 3 전압(V3)과 대응되는 주파수일 수 있다. 상기 제 3 전압(V3)은 상기 제 2 전압(V2)과 동일한 출력 전압 값일 수 있다.
상기 총 임피던스 곡선은 제 2 지점으로 정의되는 지점을 포함할 수 있다. 상기 제 2 지점은 상기 제 3 전압(V3) 및 상기 제 3 구동 주파수(f3)와 대응되는 지점일 수 있다. 즉, 상기 제 2 지점은 상기 제 3 전압(V3)과 제 1 전압차(S1) 만큼의 전압 차이가 발생하는 지점일 수 있다. 상기 제 2 지점은 상기 총 임피던스 곡선에서 상기 공진 주파수(fr), 예컨대 상기 제 1 구동 주파수(f1)와 대응되는 지점보다 임피던스 크기가 큰 지점일 수 있다. 상기 제 2 지점과 대응되는 주파수인 상기 제 3 구동 주파수(f3)는 상기 제 1 구동 주파수(f1)보다 낮은 주파수일 수 있다.
실시예에 따른 제어부(650)는 제 1 영역(R1)으로 정의되는 구동 주파수 대역을 설정할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부(650)는 상기 복수의 압전소자(400)(도 9의 제 1 내지 제 3 압전소자)의 구동 주파수 대역으로 정의되는 제 1 영역(R1)을 설정할 수 있다. 상기 제어부(650)는 상기 공진 주파수(f1)의 출력 전압과 상기 제 1 전압차(S1) 만큼 차이 나는 상기 제 1 및 제 2 지점의 임피던스로부터 상기 제 1 영역(R1)을 설정할 수 있다. 상기 마스크(1000)는 상기 제 1 영역(R1)의 주파수 대역을 구동 주파수로 동작할 수 있다.
이때, 상기 제 1 전압차(S1)는 약 2.5 데시벨(decibel; db) 내지 약 3.5 데시벨(decibel; db)일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전압차(S1)는 약 2.8 데시벨 내지 약 3.2 데시벨일 수 있다.
상기 제 1 전압차(S1)가 약 2.5 데시벨 미만인 경우 상기 제어부(650)가 설정한 제 1 영역(R1)의 범위가 좁을 수 있다. 즉, 상기 압전소자(400)가 가변할 수 있는 구동 주파수 대역이 상기 제 1 구동 주파수(f1)와 비교하여 큰 차이가 없을 수 있다. 이에 따라, 복수의 압전소자(400) 각각의 초음파 에너지 편차를 감소시키는 효과가 미미할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전압차(S1)가 약 3.5 데시벨을 초과할 경우 상기 제어부(650)가 설정한 제 1 영역(R1)의 범위가 지나치게 클 수 있다. 즉, 상기 복수의 압전소자(400)가 가변할 수 있는 구동 주파수 대역이 상기 제 1 구동 주파수(f1)와 비교하여 너무 큰 차이가 날 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 압전소자(400) 각각의 초음파 에너지 편차가 보다 커질 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 전압차(S1)는 상기 복수의 압전소자(400)의 동작 온도, 초음파 파워의 편차를 고려하여 약 3 데시벨(decibel)일 수 있다.
실시예에 따른 마스크(1000)는 상기 제 1 영역(R1)에서 구동 주파수가 변화하며 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)에서 구동 주파수가 변화하며 동작할 수 있다. 상기 복수의 압전소자(400)는 일정 시간 동안 주파수가 연속적으로 변화하며 동작할 수 있다. 즉, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)에서 주파수가 스윕(sweep)하며 동작할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)에서 설정된 인터벌(interval)로 동작할 수 있다. 상기 설정된 인터벌은 약 0.5kHz 내지 약 2kHz일 수 있다. 자세하게, 상기 설정된 인터벌은 약 0.8kHz 내지 약 1.2kHz일 수 있다. 즉, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)의 주파수 대역에서 약 0.8kHz 내지 약 1.2kHz의 인터벌로 구동 주파수가 가변하며 동작할 수 있다.
상기 인터벌이 약 0.5kHz 미만일 경우, 상기 인터벌 간격이 너무 좁아 주파수의 분해능(resolution) 확보를 위해 높은 쿨럭(clock)의 컨트롤러가 요구될 수 있다. 이에 따라 상기 마스크(1000)의 소모 전력 및 제조 원가가 증가할 수 있다. 또한, 상기 인터벌이 약 2kHz를 초과할 경우, 상기 복수의 압전소자(400)의 주파수 편차와 큰 차이가 없어 주파수 가변 효과가 미미할 수 있다. 바람직하게, 상기 설정된 인터벌은 소모 전력, 초음파 편차 등을 고려하여 약 1kHz일 수 있다.
또한, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)에서 설정된 드웰 시간(dwell time)으로 동작할 수 있다. 여기서, 상기 드웰 시간은 특정 주파수에서의 동작 시간을 의미할 수 있다. 상기 설저된 드웰 시간은 약 0.1초 내지 3초일 수 있다. 자세하게, 상기 설정된 드웰 시간은 약 0.2초 내지 약 2.5초 일 수 있다. 바람직하게, 상기 설정된 드웰 시간은 복수의 압전소자(400)의 초음파 편차를 감소 및 발열 특성 등을 고려하여 약 0.5초 내지 약 2초일 수 있다.
즉, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)에서 선택된 특정 주파수에서 약 0.2초 내지 2.5초 동작한 후 설정된 인터벌만큼 주파수가 가변될 수 있다. 일례로, 상기 설정된 인터벌이 1kHz이며 상기 드웰 시간이 1초일 수 있고, 상기 제 2 구동 주파수(f2) 및 상기 제 3 구동 주파수(f3)는 각각 333kHz, 325kHz일 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 압전소자(400)는 325kHz를 시작 주파수로 1초동안 동작할 수 있다. 이후 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수는 상기 인터벌만큼 가변하여 326kHz의 주파수에서 1초동안 동작할 수 있다.
상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)의 주파수 대역에서 설정된 드웰 시간에 따라 저주파에서 고주파로 구동 주파수가 변화하는 업스윕(up-sweep) 방식으로 동작할 수 있다. 또한, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)의 주파수 대역에서 고주파에서 저주파로 구동 주파수가 변화하는 다운스윕(down-sweep) 방식으로 동작할 수 있다. 또한, 상기 복수의 압전소자(400)는 상기 제 1 영역(R1)에서 업스윕과 다운스윕을 혼재되어 동작할 수 있다. 즉, 상기 복수의 압전소자(400)의 구동 주파수는 상기 제 1 영역(R1)에서 업스윕 및 다운스윕 중 적어도 하나의 스윕 방식으로 변화하며 동작할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 마스크(1000)는 초음파 효율을 극대화할 수 있다. 자세하게, 상기 마스크(1000)는 설정된 주파수 대역에서 구동 주파수를 변화하며 동작함에 따라 외부 환경에 의해 발생한 임피던스 성분 변화, 특정 압전소자(400)의 공진 주파수 변화를 보상할 수 있어 초음파 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 상기 마스크(1000)는 동작하는 과정에 상술한 단계를 반복하며 공진 주파수(fr)로 정의되는 제 1 구동 주파수(f1) 및 복수의 압전소자(400)의 공진 편차를 모니터링할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 마스크(1000)를 사용하는 동안 균일한 초음파 에너지를 공급받을 수 있다.
또한, 상기 마스크(1000)는 상기 복수의 압전소자(400)의 발열 특성을 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제어부(650)는 복수의 압전소자(400)의 공진 편차를 고려하여 구동 주파수 대역을 설정할 수 있으며, 이로 인해 임피던스 성분이 변화한 특정 압전소자(400)가 지나치게 발열하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 마스크(1000)가 동작하는 과정에 특정 압전소자(400)의 비정상 동작에 의한 발열로 사용자가 저온 화상 등의 화상을 입는 것을 방지할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 작용 및 효과를 보다 상세하게 설명한다.
도 10은 실시예와 비교예에 따른 마스크의 초음파 파워를 비교한 데이터이다.
비교예 (도 10(A))
실리콘 탄성중합체 내부에 원기둥 형상을 가지며 서로 이격된 복수의 압전소자를 배치하고, 상기 실리콘 탄성중합체 내부에 상기 압전소자에 전원을 인가하는 배선을 배치하여 초음파 마스크를 제조하였다.
이후, 상기 초음파 마스크의 구동 주파수를 328kHz로 고정하고 10초(s)간 동작시켰으며, 10초동안 동작하는 복수의 압전소자의 초음파 세기를 측정하였다.
실시예 (도 10(B))
비교예와 동일하게 실리콘 탄성중합체 내부에 복수의 압전소자가 배치되는 초음파 마스크를 제조하였다.
이후, 상기 초음파 마스크의 구동 주파수를 325kHz 내지 333kHz 범위로 설정하고 10분간 동작시켰다. 이때, 상기 마스크의 구동 주파수는 상기 설정된 주파수 대역에서 1kHz의 인터벌(interval), 0.5초의 드웰시간(dwell time)으로 가변시키며 동작시켰으며, 10초동안 동작하는 복수의 압전소자의 초음파 세기를 측정하였다.
도 10의 데이터에서 노란색(yellow)으로 표현된 복수의 원은 복수의 압전소자를 의미한다. 또한, 상기 데이터에서 노란색(yellow)이 진하게 표현될수록 초음파 세기가 강한 것을 의미할 수 있다.
도 10의 (A)를 참조하면, 복수의 압전소자는 서로 다른 색(명도, 채도)을 가진 것을 알 수 있다. 즉, 비교예에 따른 마스크의 복수의 압전소자는 서로 다른 초음파 세기를 가지는 것을 알 수 있다. 자세하게, 상기 마스크가 고정된 주파수로 동작함에 따라 외부 환경에 임피던스 성분이 변화한 일부 압전소자는 상대적으로 초음파 성능이 저하되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크를 사용자가 사용할 경우, 성능이 저하된 압전소자와 대응되는 피부 영역에는 초음파 에너지가 효과적으로 공급되기 어려울 수 있다.
반면, 도 10의 (B)를 참조하면, 복수의 압전소자는 서로 유사한 색(명도, 채도)을 가진 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 마스크의 복수의 압전소자는 서로 유사한 초음파 세기를 가지는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시에에 따른 마스크는 설정된 주파수 대역에서 구동 주파수가 스윕(sweep)하며 동작할 수 있으며, 이에 따라 외부 환경에 임피던스 성분이 변화한 일부 압전소자의 초음파 성능을 보정할 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크를 사용자가 사용할 경우, 사용하는 피부 전체 영역에 초음파 에너지를 균일하게 공급할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 마스크(1000)는 초음파 효율을 극대화할 수 있다. 즉, 상기 마스크(1000)는 외부 환경에 의해 발생한 임피던스 성분 변화를 분석하여 틀어진 공진주파수를 보상할 수 있어 초음파 성능을 극대화할 수 있고, 상기 복수의 압전소자(400)의 발열 특성을 제어할 수 있다.
도 11은 도 1의 A1 영역의 다른 분해 사시도이고, 도 12는 도 11의 마스크의 단면을 도시한 단면도이다. 도 11 및 도 12를 이용한 설명에서는 앞서 설명한 마스크와 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 실시예에 따른 마스크(1000)는 제 1 기재(510) 및 제 2 기재(520)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 기재(510)는 상기 제 1 베이스층(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 1 기재(510)는 상기 제 1 베이스층(110) 및 상기 제 1 배선(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 기재(510)는 상기 제 1 베이스층(110)의 일면과 직접 접촉할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 배선(200)은 상기 제 1 베이스층(110)과 이격될 수 있고 상기 제 1 기재(510)와 직접 접촉할 수 있다.
상기 제 1 기재(510)는 투명하며 수분 차단성, 열적 안정성 등을 고려한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기재(510)는 유연성을 가지며 굴곡진 사용자의 피부 형상에 따라 탄성 변형되는 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 기재(510)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 및 폴리이미드(PI) 등의 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 기재(510)는 필름 형태로 제공될 수 있다.
상기 제 1 기재(510)는 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 1 기재(510)의 두께가 약 0.5㎛ 미만인 경우, 상기 제 1 기재(510) 상에 배치되는 구성들, 예컨대, 압전소자(400) 등의 무게에 의해 상기 구성들과 중첩되는 상기 제 1 기재(510)의 영역이 쳐지는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 기재(510)의 신뢰성이 저하될 수 있고, 상기 제 1 기재(510) 상에 배치되는 구성들의 얼라인(align) 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기재(510)의 두께가 약 5㎛를 초과하는 경우, 상기 마스크(1000)의 전체 두께가 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)가 사용자의 피부 형상에 따라 효율적으로 탄성 변형하지 못하여 사용자의 피부와 효과적으로 밀착하지 못하는 문제점이 있다. 바람직하게, 상기 제 1 기재(510)는 약 0.5㎛ 내지 약 3㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 1 기재(510)의 두께가 상술한 범위를 만족할 경우, 신뢰성 및 얼라인 특성을 유지하며 사용자의 피부와 대응되는 형태로 효율적으로 탄성 변형할 수 있고, 상기 마스크(1000)의 전체 두께 및 무게가 감소할 수 있다.
상기 제 2 기재(520)는 상기 제 2 베이스층(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 기재(520)는 상기 제 2 베이스층(120) 및 상기 제 2 배선(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 2 기재(520)는 상기 제 2 베이스층(120)의 일면과 직접 접촉할 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 배선(300)은 상기 제 2 베이스층(120)과 이격될 수 있고 상기 제 2 기재(520)와 직접 접촉할 수 있다.
상기 제 2 기재(520)는 투명하며 수분 차단성, 열적 안정성 등을 고려한 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 기재(520)는 유연성을 가지며 굴곡진 사용자의 피부 형상에 따라 탄성 변형되는 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 기재(520)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 및 폴리이미드(PI) 등의 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 기재(520)는 필름 형태로 제공될 수 있다. 상기 제 2 기재(520)는 상기 제 1 기재(510)와 동일한 재질 및 동일한 형태를 가질 수 있으며, 이에 대해 제한하지는 않는다.
상기 제 2 기재(520)는 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 2 기재(520)의 두께가 약 0.5㎛ 미만인 경우, 상기 제 2 기재(520) 상에 배치되는 구성들, 예컨대, 압전소자(400) 등의 무게에 의해 상기 구성들과 중첩되는 상기 제 2 기재(520)의 영역이 쳐지는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 기재(520)의 신뢰성이 저하될 수 있고, 상기 제 2 기재(520) 상에 배치되는 구성들의 얼라인(align) 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 제 2 기재(520)의 두께가 약 5㎛를 초과하는 경우, 상기 마스크(1000)의 전체 두께가 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)가 사용자의 피부 형상에 따라 효율적으로 탄성 변형하지 못하여 사용자의 피부와 효과적으로 밀착하지 못하는 문제점이 있다. 바람직하게, 상기 제 2 기재(520)는 약 0.5㎛ 내지 약 3㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 2 기재(520)의 두께가 상술한 범위를 만족할 경우, 신뢰성 및 얼라인 특성을 유지하며 사용자의 피부와 대응되는 형태로 효율적으로 탄성 변형할 수 있고, 상기 마스크(1000)의 전체 두께 및 무게가 감소할 수 있다. 상기 제 2 기재(520)는 상기 제 1 기재(510)와 동일한 두께를 가질 수 있으며, 이에 대해 제한하지는 않는다.
실시예는 상기 제 1 기재(510) 및 상기 제 2 기재(520)가 추가됨에 따라 상기 압전소자(400)의 얼라인(align) 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기재(510) 및 상기 제 2 기재(520)가 추가됨에 외부로부터 내부로 유입된 수분, 이물질의 유입 경로를 증가시킬 수 있어 상기 마스크(1000)는 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
도 13 내지 도 15는 실시예에 따른 마스크에 인디케이터, 돌기가 제공된 예를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 상기 마스크(1000)는 인디케이터(610)를 포함할 수 있다. 상기 인디케이터(610)는 LED, 디스플레이, 버저(buzzer) 등과 같이 시각적, 청각적 등 사용자에게 정보를 전달할 수 있는 부재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 인디케이터(610)는 상기 마스크(1000)의 외측에 배치되어 상기 마스크(1000)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 일례로, 상기 인디케이터(610)는 버저(buzzer)로부터 발생한 청각적 정보를 통해 상기 마스크(1000)의 동작 시작에 대한 정보, 동작 중임을 알리는 정보, 동작 완료에 대한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 상기 인디케이터(610)는 LED의 발광 색상에 따라 동작 상태를 표시할 수 있다. 또한, 상기 인디케이터는 상기 디스플레이를 통해 동작중인 주파수 영역대에 대한 정보를 표시할 수 있다.
또한, 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 마스크(1000)는 외측면 상에 배치되는 돌기(620)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 돌기(620)는 사용자의 피부와 마주하는 상기 제 2 베이스층(120)의 면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 돌기(620)는 상기 제 2 배선(300)이 배치되는 상기 제 2 베이스층(120)의 일면과 반대되는 타면 상에 배치될 수 있다.
상기 돌기(620)는 인체에 무해한 재질을 포함하며 상기 제 2 베이스층(120)의 타면으로부터 사용자의 피부 방향으로 돌출된 형태로 배치될 수 있다. 상기 돌기(620)는 상기 제 2 베이스층(120)의 타면 상에 서로 이격되는 복수의 점 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 돌기(620)는 상기 제 2 베이스층(120)의 타면 상에 서로 이격된 복수의 직선 또는 곡선 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 돌기(620)는 상기 제 2 베이스층(120)의 타면 상에 적어도 하나의 선(line) 형태로 배치될 수 있다. 일례로, 상기 돌기(620)는 상기 제 2 베이스층(120)의 타면 상에 적어도 하나의 나선 형태로 배치될 수 있다.
상기 돌기(620)는 사용자가 상기 마스크(1000)를 착용할 때, 상기 마스크(1000)와 사용자의 피부 사이에 소정의 공간을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(1000)를 착용 시 발생하는 압력 및/또는 상기 압전소자(400)에서 발생하는 초음파 에너지에 의해 상기 마스크(1000)와 피부 사이의 화장품 또는 약물이 상기 마스크(1000)의 가장자리 영역으로 밀려나가는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 돌기(620)는 화장품 또는 약물이 상기 마스크(1000)로부터 벗어나는 것을 방지하는 격벽 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 마스크(1000)를 이용하여 피부에 화장품 또는 약물을 효과적으로 주입할 수 있다.
도 16은 실시예에 따른 마스크를 착용한 사용자를 도시한 도면이고, 도 17은 실시예에 따른 마스크가 적용된 피부 관리 기기를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 사용자(50)는 상기 마스크(1000)를 착용할 수 있다. 상기 마스크(1000)는 상술한 개구부(1010)를 포함할 수 있고 사용자(50)는 상기 개구부(1010)를 통해 시야를 확보할 수 있다. 또한, 상기 마스크(1000)는 상술한 절단부(1020)를 포함할 수 있고, 상기 절단부(1020)에 의해 상기 마스크(1000)는 굴곡진 피부와 효과적으로 밀착할 수 있다. 이때, 상기 제 2 베이스층(120)의 일면은 사용자(50)의 피부와 직접 접촉할 수 있다. 또한, 상기 제 2 베스층(520)과 사용자(50)의 피부 사이에는 약물 또는 화장품이 배치되어 상기 베이스층(520)은 사용자(50)의 피부와 직간접적으로 접촉할 수 있다.
상기 마스크(1000)는 상기 마스크(1000)와 연결된 외부 전원을 통해 전원을 공급받아 동작할 수 있다. 또한, 상기 마스크(1000)는 상기 마스크(1000)의 외측, 예컨대 상기 제 1 베이스층(110)의 타면 상에 배치된 상기 전원부(660)를 통해 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
또한, 도 17을 참조하면, 상기 마스크(1000)는 피부 관리 기기(1)에 적용되어 동작할 수 있다.
자세하게, 도 17을 참조하면 상기 피부 관리 기기(1)는 일측이 오픈되며 내부에 수용 공간(11)을 포함하는 본체(10)를 포함할 수 있다.
상기 본체(10)는 가벼우며 외부의 충격이나 접촉 등으로부터 파손되는 것을 방지할 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 본체(10)는 플라스틱, 세라믹 재질을 포함하여 외부 환경으로부터 향상된 신뢰성을 가질 수 있고, 상기 수용 공간(11) 내부에 배치되는 상기 마스크(1000)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 본체(10)는 사용자의 눈과 대응되는 위치에 형성되는 시야부(13)를 포함할 수 있다. 상기 시야부(13)는 상기 마스크(1000)의 개구부(1010)와 대응되는 영역에 형성되며 사용자는 상기 시야부(13)를 통해 외부 시야를 확보할 수 있다.
상기 마스크(1000)는 상기 본체(10)의 수용 공간(11) 내에 배치될 수 있다. 상기 마스크(1000)는 상기 본체(10)와 사용자(50)의 피부 사이에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 마스크(1000)의 제 1 베이스층(110)은 상기 본체(10)의 수용 공간(11)과 마주하게 배치될 수 있고, 상기 마스크(1000)의 제 2 베이스층(120)은 사용자(50)의 피부와 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 마스크(1000)는 상기 본체(10)와 결합할 수 있다. 일례로, 상기 마스크(1000)는 체결 부재(미도시)에 의해 상기 수용 공간(11)의 설정된 위치에 고정될 수 있고, 상기 본체(10)로부터 착탈착 가능한 구조를 가질 수 있다.
상기 마스크(1000)는 상기 마스크(1000)의 외측, 예컨대 상기 제 1 베이스층(110)의 타면 상에 배치된 전원부(미도시)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 이와 다르게, 상기 마스크(1000)는 상기 본체(10)와 연결되어 상기 본체(10)에 배치된 전원부(미도시)를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
상기 마스크(1000)는 상기 제 1 베이스층(110) 하면에 배치되는 변형 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 변형 부재는 상기 제 1 베이스층(110)과 직접 접촉할 수 있고, 상기 본체(10)의 수용 공간(11)과 마주하며 배치될 수 있다. 즉, 상기 본체(10)와 상기 마스크(1000)의 제 1 베이스층(110) 사이에는 상기 변형 부재가 배치될 수 있다.
상기 변형 부재는 외부 압력에 의해 형태가 변화하는 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 변형 부재는 에어갭(air gap) 또는 스펀지 등의 재질을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않으며 외부 압력에 의해 형태가 변하는 다양한 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 사용자(50)가 상기 피부 관리 기기(1)를 착용할 경우, 상기 변형 부재는 사용자(50)의 얼굴 형태와 대응되는 형태로 변형할 수 있다. 따라서, 상기 마스크(1000)와 사용자(50)의 피부가 효과적으로 밀착할 수 있다. 또한, 복수의 사용자가 상기 피부 관리 기기(1)를 착용할 경우, 각각의 얼굴 형태와 대응되도록 변형하여 사용자(50)의 피부와 상기 마스크(1000)가 효과적으로 밀착할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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 (12)

  1. 제 1 베이스층 상에 배치되는 제 1 배선;
    상기 제 1 배선 상에 배치되는 복수의 압전소자;
    상기 복수의 압전소자 상에 배치되는 제 2 배선;
    상기 제 2 배선 상에 배치되는 제 2 베이스층;
    상기 제 1 및 제 2 베이스층 사이에 배치되며, 상기 제 1 배선, 상기 제 2 배선 및 상기 복수의 압전소자를 감싸는 보호층; 및
    상기 복수의 압전소자의 구동 주파수를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 압전소자의 구동 주파수 대역으로 정의되는 제 1 영역을 설정하고,
    상기 복수의 압전소자는 상기 제 1 영역에서 구동 주파수가 변화하며 동작하는 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 압전소자는 상기 마스크의 총 임피던스(impedance)로부터 공진 주파수로 정의되는 제 1 구동 주파수를 포함하고,
    상기 제 1 구동 주파수의 출력 전압은 제 1 전압으로 정의하고,
    상기 제 1 전압은 상기 제 1 영역에서의 출력 전압 중 최소 전압 값인 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 총 임피던스에서 상기 제 1 전압과 설정된 전압 차이가 발생하는 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제 1 및 제 2 지점의 임피던스로부터 상기 제 1 영역을 설정하는 마스크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 설정된 전압 차이는 제 1 전압차로 정의하고,
    상기 제 1 전압차는 2.5 데시벨(decibel) 내지 3.5 데시벨인 마스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 지점과 대응되는 주파수는 상기 공진 주파수보다 높고,
    상기 제 2 지점과 대응되는 주파수는 상기 공진 주파수보다 낮은 마스크.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지점의 임피던스 크기는 상기 공진 주파수와 대응되는 지점의 임피던스 크기보다 큰 마스크.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 압전소자는 상기 제 1 영역에서 설정된 인터벌(interval) 및 설정된 드웰 시간을 가지며 동작하고,
    상기 설정된 인터벌은 0.5kHz 내지 2kHz이고, 상기 설정된 드웰 시간은 0.1초 내지 3초인 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에서 상기 복수의 압전소자의 구동 주파수는, 업스윕(up-sweep) 및 다운스윕(down-sweep) 중 적어도 하나의 스윕(sweep) 방식으로 변화하며 동작하는 마스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베이스층, 상기 제 2 베이스층 및 상기 보호층은 동일 재질을 포함하는 마스크.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베이스층의 두께는 상기 제 2 베이스층의 두께보다 얇거나 같은 마스크.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베이스층 및 상기 제 1 배선 사이에 배치되는 제 1 기재; 및
    상기 제 2 베이스층 및 상기 제 2 배선 사이에 배치되는 제 2 기재를 더 포함하는 마스크.
  12. 일측이 오픈되고 상기 오픈된 영역 내부에 수용 공간을 포함하는 본체; 및
    상기 오픈 영역 내에 배치되며 상기 본체와 연결되는 마스크를 포함하고,
    상기 마스크는 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 마스크인 피부 관리 기기.
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