KR20230065819A - Ppg sensor package - Google Patents
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Abstract
PPG 센서 패키지가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 PPG 센서 패키지는 베이스 기판; 베이스 기판의 상부에 결합되는 발광모듈; 베이스 기판의 상부에 결합되고, 발광모듈을 중심으로 외곽에 이격하여 배치되는 수광모듈; 발광모듈과 수광모듈 사이에 배치되고, 발광모듈을 중심으로 발광모듈과 수광모듈 사이를 차광하여 수용공간을 형성하는 차광모듈을 포함한다. A PPG sensor package is disclosed. A PPG sensor package according to an embodiment of the present invention includes a base substrate; A light emitting module coupled to an upper portion of the base substrate; a light receiving module coupled to an upper portion of the base substrate and spaced apart from the outside around the light emitting module; and a light blocking module disposed between the light emitting module and the light receiving module and forming an accommodation space by blocking light between the light emitting module and the light receiving module with the light emitting module as the center.
Description
본 발명은 PPG 센서 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신하는 광 신호의 편차를 줄이고, 신호의 세기를 증폭시킬 수 있어 PPG 신호로부터 효과적인 혈류 신호 검출이 가능한 PPG 센서 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a PPG sensor package, and more particularly, to a PPG sensor package capable of effectively detecting a blood flow signal from a PPG signal by reducing a deviation of a received optical signal and amplifying the signal intensity.
최근 건강관리에 대한 관심 증가로 병원뿐만 아니라, 언제 어디서든지 자신의 건강 체크 및 관리할 수 있는 헬스케어 기기에 대한 많은 관심과 요구가 증가하고 있다. With the recent increase in interest in health management, there is an increasing interest and demand for healthcare devices that can check and manage one's own health anytime, anywhere, as well as in hospitals.
그 중 광혈류량 측정기(Photo-Electromyography 또는 PhotoPlethysmoGraphy: 이하 PPG라고함)는 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박 등의 건강 정보를 측정하는 방법이다. Among them, photo-electromyography or photoplethysmography (hereinafter referred to as PPG) is a method of measuring health information such as heart rate by measuring the amount of blood flowing through blood vessels.
이러한 광혈류량 측정기는 심박 정보를 용이하게 측정할 수 있는데, 심장의 이완 수축 작용 시 나타나는 혈관의 용적 변화를 통하여 심박을 측정하는 방식으로 보통은 적색광 또는 적외선광을 혈관에 조사하여 혈관에 투과 또는 반사된 적색광 또는 적외선광의 변화량(혈류 변화량)을 측정하여 심박을 측정할 수 있다. Such an optical blood flow meter can easily measure heart rate information. It is a method of measuring the heart rate through a change in the volume of blood vessels that occurs during relaxation and contraction of the heart. The heart rate can be measured by measuring the change amount (blood flow change amount) of red light or infrared light.
그러나 위와 같은 광혈류량 측정은 움직임에 의해 발생되는 동잡음과 개인의 신체적 차이로 인해 어떤 일정 지점에 심박센서(PPG 센서)를 고정 배치하여 생기는 개인별 신체적 차이로 인해 신뢰성 있는 심박 측정에 많은 어려움이 있어 왔다. However, the optical blood flow measurement as described above has many difficulties in reliable heart rate measurement due to individual physical differences caused by fixed placement of the heart rate sensor (PPG sensor) at a certain point due to motion noise caused by movement and individual physical differences. come.
그리고, PPG는 소정 개수의 LED와 광검출기를 이용하여 심장 박동에 관련된 정보를 추출하는 방법으로, PPG 신호는 약간의 움직임에도 큰 진폭의 동잡음을 야기한다는 단점을 가진다. Further, PPG is a method of extracting information related to heartbeat by using a predetermined number of LEDs and a photodetector, and the PPG signal has a disadvantage in that even a slight motion causes motion noise of a large amplitude.
이러한 동잡음은 심박 검출시 몸의 떨림과 작은 움직임 등에 의한 노이즈 신호로서 정의될 수 있으며, 신뢰도가 높은 심박 측정을 위해서는 동잡음의 제거가 요구된다.Such motion noise may be defined as a noise signal caused by body tremors and small movements during heart rate detection, and removal of motion noise is required to measure heart rate with high reliability.
그래서 기존의 광혈류량 측정은 사용자의 움직임이 있는 상태에서는 정확한 신호를 감지하기 어려워 효과적인 심박 검출이 불가능한 한계점이 있었다.Therefore, conventional optical blood flow measurement has limitations in that it is difficult to detect an accurate signal in a user's motion state, making effective heart rate detection impossible.
또한, 기존의 광혈류랑 측정이 파장 대역을 나누지 않고 설정이 이루어져 있어서 특정 파장 대역의 광 특징을 활용하지 못하는 단점이 있었고, 전용의 송수신 기구를 활용하지 못하고 광의 송신과 수신에 대한 효율도 낮아서 다양한 용도에 맞는 헬스케어 웨어러블 기기의 적용에 어려움이 있었다. In addition, the existing optical blood flow measurement was set without dividing the wavelength band, so there was a disadvantage that the optical characteristics of a specific wavelength band could not be utilized, and the efficiency of transmission and reception of light was low because a dedicated transmission and reception device could not be used. There was a difficulty in applying a healthcare wearable device suitable for the purpose.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광의 파장 대역에 따른 광 신호의 편차를 줄이고, 신호의 세기를 증폭시킬 수 있어 PPG 신호로부터 효과적인 혈류 신호 검출이 가능하며, 다방향 광 경로를 활용할 수 있어 신호 검측 정확도가 우수한 PPG 센서 패키지를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to reduce the deviation of the optical signal according to the wavelength band of light and to amplify the signal intensity, so that the blood flow signal can be effectively detected from the PPG signal, and the signal detection accuracy can be utilized by using a multi-directional optical path. provides an excellent PPG sensor package.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상부에 결합되는 발광모듈; 상기 베이스 기판의 상부에 결합되고, 상기 발광모듈을 중심으로 외곽에 이격하여 배치되는 수광모듈; 및 상기 발광모듈과 상기 수광모듈 사이에 배치되고, 상기 발광모듈을 중심으로 상기 발광모듈과 상기 수광모듈 사이를 차광하여 수용공간을 형성하는 차광모듈을 포함하는 PPG 센서 패키지가 제공될 수 있다. According to one aspect of the invention, the base substrate; a light emitting module coupled to an upper portion of the base substrate; a light-receiving module coupled to an upper portion of the base substrate and spaced apart from the outside around the light-emitting module; and a light-blocking module disposed between the light-emitting module and the light-receiving module and forming an accommodation space by blocking light between the light-emitting module and the light-receiving module with the light-emitting module as the center.
상기 발광모듈은, 분할된 복수 개의 피스 형태이며, 400nm 내지 900nm 파장 대역인 제1 파장대역의 광을 출력하는 제1 발광부; 상기 제1 발광부가 출력하는 파장대역보다 긴 파장의 광을 출력하는 제2 발광부; 및 상기 제2 발광부가 출력하는 파장대역보다 긴 파장의 광을 출력하는 제3 발광부를 포함할 수 있다. The light emitting module is divided into a plurality of pieces, and includes a first light emitting unit that outputs light in a first wavelength band of 400 nm to 900 nm; a second light emitting unit outputting light having a longer wavelength than that of the first light emitting unit; and a third light emitting unit that outputs light having a longer wavelength than that of the second light emitting unit.
상기 수광모듈은, 균등하게 분할된 복수 개의 피스 형태이며, 상기 제1 발광부가 출력하는 광을 수광하는 제1 수광부; 상기 제2 발광부가 출력하는 광을 수광하는 제2 수광부; 및 상기 제3 발광부가 출력하는 광을 수광하는 제3 수광부를 포함하며, 상기 제1 수광부의 수광하는 면적이 상기 제2 수광부와 제3 수광부보다 클 수 있다. The light-receiving module is in the form of a plurality of equally divided pieces, and includes a first light-receiving unit that receives light output from the first light-emitting unit; a second light receiving unit receiving light output from the second light emitting unit; and a third light receiving unit configured to receive light output from the third light emitting unit, wherein a receiving area of the first light receiving unit may be larger than that of the second light receiving unit and the third light receiving unit.
상기 제1 발광부는 복수 개의 피스를 포함하며, 상기 제2 발광부와 제3 발광부 각각은 하나의 피스를 포함할 수 있다. The first light emitting part may include a plurality of pieces, and each of the second light emitting part and the third light emitting part may include one piece.
상기 제1 수광부는 복수 개의 피스가 연결된 유기 광다이오드(OPD, Organic Photodiode)일 수 있다. The first light receiver may be an organic photodiode (OPD) to which a plurality of pieces are connected.
상기 제1 발광부, 제2 발광부, 제3 발광부 각각은 상기 제1 수광부, 제2 수광부, 제3 수광부에 각각에 대해서 상기 차광모듈을 사이에 두고 인접하게 배치될 수 있다. Each of the first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit may be disposed adjacent to each of the first light receiving unit, the second light receiving unit, and the third light receiving unit with the light blocking module interposed therebetween.
본 발명의 PPG 센서 패키지는 광의 파장 대역에 따른 광 신호의 편차를 줄이고, 신호의 세기를 증폭시킬 수 있어 PPG 신호로부터 효과적인 혈류 신호 검출이 가능하며, 다방향 광 경로를 활용할 수 있어 신호 검측 정확도가 우수한 효과가 있다.The PPG sensor package of the present invention can reduce the deviation of the optical signal according to the wavelength band of light and amplify the signal intensity, thereby enabling effective blood flow signal detection from the PPG signal, and using multi-directional optical paths to improve signal detection accuracy. It has an excellent effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PPG 센서 패키지의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 PPG 센서 패키지의 중앙 부분에서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 PPG 센서 패키지의 수광모듈의 변형 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 PPG 센서 패키지를 확대하여 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing the overall configuration of a PPG sensor package according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the central portion of the PPG sensor package shown in FIG. 1;
3 is a view showing a modified embodiment of a light receiving module of a PPG sensor package.
FIG. 4 is an enlarged view of the PPG sensor package shown in FIG. 1 .
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention and the advantages in operation of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the description of the embodiments of the present invention, terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the above terms, and one element is used only for the purpose of distinguishing it from other components.
또한, 본 발명 실시예에 있어서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어져야 한다. Also, in the embodiments of the present invention, singular expressions should be understood to include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PPG 센서 패키지의 전체 구성을 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 PPG 센서 패키지의 중앙 부분에서의 단면을 나타낸 도면이고, 도 3은 PPG 센서 패키지의 수광모듈의 변형 실시예를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 PPG 센서 패키지를 확대하여 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing the overall configuration of a PPG sensor package according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a cross section in the central portion of the PPG sensor package shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a PPG sensor package It is a view showing a modified embodiment of the light receiving module of , and FIG. 4 is an enlarged view of the PPG sensor package shown in FIG. 1 .
이하에서는 도 1 내지 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 PPG 센서 패키지의 전체 구성을 먼저 설명한 후에, 도 3에서 변형 실시예와 도 4에서 상세 구성에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, the entire configuration of the PPG sensor package according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described first, and then a modified embodiment in FIG. 3 and a detailed configuration in FIG. 4 will be described.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, PPG 센서 패키지(10)는 베이스 기판(100), 발광모듈(300), 수광모듈(500) 및 차광모듈(700)을 포함한다.First, as shown in FIG. 1 , the
즉, 베이스 기판(100)의 상부에 발광모듈(300)이 결합되고, 수광모듈(500)이 발광모듈(300)을 중심으로하여 발광모듈(300)의 외곽에 이격하게 배치된다.That is, the
여기에서 베이스 기판(100)은 발광모듈(300)과 수광모듈(500)이 실장되는 회로 기판의 형태로 이루어져 있고, PPG 센서 패키지(10)의 하부면을 이룬다.Here, the
따라서, 베이스 기판(100)은 그 상부와 하부에 위치한 도전성 패드나 배선 등을 통해 그 위에 위치하는 발광모듈(300)과 수광모듈(500) 등과 같은 소자와 전기적으로 연결되어 있어, 전기 신호에 대한 해당 소자와의 입출력 동작이 이루어질 수 있도록 한다.Therefore, the
이러한 베이스 기판(100)은 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board)이나 경성 인쇄회로기판(rigid printed circuit board) 등으로 이루어질 수 있다.The
다음으로, 발광모듈(300)은 빛을 방출하여 PPG 센서 패키지(10) 외부로 출력되어 사용자의 신체에 빛을 조사하는 기능을 하는 것으로, PPG 센서 패키지(10)는 심장 박동에 따른 혈관 굵기의 변화에 따라 빛의 흡수 및 반사 정도가 변화하는 것을 이용한다.Next, the
PPG 센서 패키지(10)는 발광모듈(300)의 발광면으로부터 방출된 빛이 사용자의 신체로 조사되어 반사된 빛을 감지함으로써 혈류 신호(심박)를 검출할 수 있는 것으로, 넓은 파장 범위나 여러 파장 범위의 광을 발광할 수 있는 부분이 하나 이상 구비될 수 있다.The
발광모듈(300)은 기본적으로 모든 방향으로 빛을 조사하는 기능을 가지며, 발광모듈(300)에서 조사된 빛은 PPG 센서를 통해 혈류 신호를 검출하고자 하는 사용자의 신체(혈관 등)에 의해 반사된다.The
발광모듈(300)은 빛을 조사하여 혈관 굵기 변화를 감지할 수 있는 다양한 광원을 사용할 수 있고, 예시적으로는 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode) 및 레이저 다이오드(Laser Diode)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. The
이러한 광원을 활용한다면 발광모듈(300)은 적외선 또는 녹색광 파장대역의 광을 방출할 수 있다. If such a light source is used, the
한편, PPG 센서 패키지(10)가 근접 감지용으로 사용되는 경우에는 발광모듈(300)과 수광모듈(500)에 발광되고 수광되는 광은 예시적으로 700nm 내지 1100nm의 적외선 대역, 350nm 내지 750nm의 가시광선대역을 포함하는 파장 대역, 400nm이하의 자외선 대역을 포함하는 광의 파장 대역이 사용될 수도 있다.On the other hand, when the
발광모듈(300)이 적외선을 방출하는 경우, 혈관 속 적혈구의 적외선 흡수량을 측정하여 심박수를 측정할 수 있다. When the
또한, 발광모듈(300)이 녹색광을 방출하는 경우, 혈관 속에 존재하는 적혈구가 녹색광을 흡수하는 경향이 있어 녹색광 흡수량을 측정하여 심박수를 측정할 수 있다.In addition, when the
발광모듈(300)은 PPG 센서 패키지(10) 내에서 광을 방출하는 적어도 하나 이상의 발광부로 포함될 수 있으며, 도 1에서는 4개의 발광부가 예시적으로 도시되었지만 발광부가 두 개 이상 포함되는 경우에, 발광부는 다양한 형태로 서로 이격하여 배치될 수 있다. The
발광모듈(300)이 특정한 단위 면적을 가지는 단위 피스(unit piece, 조각) 들로 구성될 수 있으며, 단위 피스들이 수광모듈(500)의 단위 피스보다 적은 개수로 포함될 수 있다.The
이렇게 PPG 센서 패키지(100를 활용한다면 공급전력은 최소화하되 수광모듈(500)을 통해 수신되는 광량을 대폭 증가시킬 수 있어 사용하는 장치의 효율을 증진시킬 수 있다. If the
발광모듈(300)의 상세 내용에 대해서는 후술하기로 한다.Details of the
한편, 수광모듈(500)은, 베이스 기판(100)의 상부에 결합되고 발광모듈(300)을 중심으로 외곽에 이격하여 배치되는 것으로, 넓은 파장 범위나 여러 파장 범위의 광을 수광할 수 있는 부분이 하나 이상 구비될 수 있다.On the other hand, the
발광모듈(300)에서 발광된 광이 PPG 센서 패키지(10) 외부에 위치한 피감지체에 반사되어 수광모듈(500) 쪽으로 입사된다.Light emitted from the
이경우 수광모듈(500)이 발광모듈(300)의 주위를 둘러싸며 배치되는 구조를 형성한다면 외부로 소실되는 부분이 적으므로 수광효율을 현저히 향상시킬 수 있다.In this case, if a structure is formed in which the light-receiving
여기에서 수광모듈(500)은, 발광모듈(300)의 중심점을 기준으로 외곽에 이격하여 배치되고, 도 1의 본 발명의 일 실시예처럼 발광모듈(300)의 중심점을 기준으로 예시적으로는 8개의 단위 피스의 수광부가 서로 대칭되는 형태로 배치될 수 있다.Here, the
만약 수광모듈(500)이 발광모듈(300)에 대해서 균등한 거리가 아닌 특정 위치의 한쪽 영역으로 치우쳐 있다면 균등한 광 신호의 수신 감도 편차가 발생하고, 수광효율이 낮아 PPG 신호를 정확하고 정밀하게 측정하기 어려운 점이 있어 균등하게 분할된 형태로 배치될 수 있다.If the
그러나 위의 경우와 다르게 수광모듈(500)이 특정 위치의 한쪽 영역으로 치우쳐서 활용한다면 특정 발광부와 수광부를 어느 파장 대역을 위한 광 송수신 효율을 높이는 전용의 용도로 사용할 수 있는 사용예도 있다. However, unlike the above case, if the light-receiving
수광모듈(500)은 발광모듈(300)로부터 방출된 빛이 사용자의 신체로 조사되어 반사된 빛을 감지하여 광 신호를 수신하고, 수신한 광 신호에 대한 전류 신호를 생성한다.The
즉, 수광모듈(500)은 사용자 인체 혈류량에 대한 광 신호를 수신하여 심박수 등의 건강 정보에 관한 전류 신호를 생성하는 기능을 한다.That is, the
수광모듈(500)은 사용자의 신체로 조사되어 반사된 빛을 감지하여 광 신호를 수신할 수 있는 것으로 해당 기술 분야에서 통상적으로 많이 사용되는 것으로, 적용 예로서는 유기광다이오드(OPD, Organic Photodiode) 및 실리콘 광다이오드 중 어느 하나일 수 있다.The light-receiving
다음으로, 차광모듈(700)은, 발광모듈(300)과 수광모듈(500) 사이에 배치되고, 발광모듈(300)을 중심으로 발광모듈(300)과 수광모듈(500) 사이를 차광하여 수용공간을 형성하는 역할을 한다.Next, the
차광모듈(700)은 차광의 물성을 가지는 것으로, 광을 차단하는 성질을 가지는 물질로 구성될 수 있으며, 차광모듈(700)은 발광모듈(300) 및 수광모듈(500) 사이의 광을 차단할 수 있도록 발광모듈(300)과 수광모듈(500) 사이에 링 타입으로 형성될 수 있다. The
이와 관련하여, 도 2의 PPG 센서 패키지(10)의 단면을 나타낸 도면을 참조하면 차광모듈(700)은 발광모듈(300) 및 수광모듈(500) 사이에 형성되며, 발광모듈(300)을 중심으로 발광모듈(300)을 둘러싸도록 링 타입으로 형성될 수 있다.In this regard, referring to the cross-sectional view of the
또한, 차광모듈(700)의 베이스 기판(100)으로부터의 수직 높이는 발광모듈(300) 및 수광모듈(500)의 높이(Height)보다 높으며, 이를 통해 차광모듈(700)은 발광모듈(300)과 수광모듈(500) 사이를 보다 효율적으로 차광할 수 있다.In addition, the vertical height of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도면에는 도시하지 않았지만 차광모듈(700)은 발광모듈(300)을 중심으로 하여 발광모듈(300)과 수광모듈(500) 사이에 형성되는 분할된 링 타입일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, although not shown in the drawing, the
본 발명의 일 실시예에서 분할된 링 타입(또는, '분할-링 타입')은 링 타입의 형상을 의미하는 것으로, 링이 2개 이상의 복수 개로 분할되어 있는 형상을 의미한다. In one embodiment of the present invention, the divided ring type (or 'split-ring type') means a ring type shape, and means a shape in which a ring is divided into two or more plural pieces.
이 때 '분할'이란, 복수 개의 피스(조각)로 나누어져 있다는 의미로, 링의 원주에 수직하는 방향으로 분할됨을 의미할 수 있다. At this time, 'division' means that it is divided into a plurality of pieces (pieces), and may mean that it is divided in a direction perpendicular to the circumference of the ring.
즉, 분할-링 타입은 예시적으로는 가장 적게는 2개의 피스로 존재할 수 있어 2 분할-링 타입이라 할 수 있으며, 마찬가지 방식으로 3개의 피스로 존재하는 경우에는 3 분할-링 타입이라 할 수 있고, 나아가 n개의 피스로 존재하는 경우에는 n분할-링 타입이라 할 수 있다.That is, the split-ring type can be illustratively the least two pieces, so it can be called a two-split-ring type, and in the same way, if it exists in three pieces, it can be called a three-split-ring type. And, if it exists in n pieces, it can be said to be an n split-ring type.
차광모듈(700)은 수광모듈(500)의 분할된 복수 개의 피스와 대응되는 복수 개의 피스로 이루어질 수도 있다. 이 때, '복수 개의 피스와 대응되는' 이란 의미는 분할 횟수, 분할되는 위치 등이 대응하여 수광모듈(500)의 각 피스들이 차광모듈(700)의 각 피스들과 실질적으로 평행하게 형성되는 것을 의미할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 PPG 센서 패키지(10)는 차광모듈(700) 상측에 위치하는 덮개와, 덮개와 차광모듈(700)을 접합하는 접착층을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
이러한 덮개는 유리 또는 무색 투명한 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있으며, PPG 센서 패키지(10) 내부에 위치한 발광모듈(300)과 수광모듈(500)은 외부의 충격이나 이물질로부터 보호되므로 수명이 증가한다.This cover may be made of glass or colorless and transparent polyimide, and since the
만약 유리로 이루어진 덮개에 비해 폴리이미드로 이루어진 덮개가 사용된다면, 무게가 가벼우므로 PPG 센서 패키지(10)의 설치가 용이하며 격벽으로 전달되는 하중이 감소하며 제조 비용이 절감된다.If a cover made of polyimide is used compared to a cover made of glass, since the weight is light, the installation of the
접착층은 적용예로서는 일반적인 접착 필름이 사용될 수도 있으며, 다이 부착 필름(DAF, die attach film)으로 이루어질 수 있다. As an application example, the adhesive layer may be a general adhesive film, or may be formed of a die attach film (DAF).
일반적으로 DAF는 다이 밑면에 접착하는 필름으로, 폴리머계 재료를 사용하는 것보다 두께를 매우 얇고 일정하게 조절할 수 있는 장점이 있다.In general, DAF is a film that adheres to the bottom of the die, and has the advantage of being very thin and uniformly controllable compared to using polymer-based materials.
이하에서는 발광모듈(300)과 수광모듈(500)의 상세 내용에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, details of the
먼저 발광모듈(300)은, 자체적으로 분할된 복수 개의 피스 형태로 배치될 수 있으며, 발광모듈(300)은 제1 발광부(310), 제2 발광부(330), 제3 발광부(350)을 포함한다.First, the
제1 발광부(310)는 400nm 내지 900nm 파장 대역인 제1 파장대역의 광을 출력하며, 제2 발광부(330)는 제1 발광부(310)가 출력하는 파장대역보다 긴 파장의 광을 출력하며, 제3 발광부(350)는 제2 발광부(330)가 출력하는 파장대역보다 긴 파장의 광을 출력한다.The first
여기에서는 제1 발광부(310), 제2 발광부(330), 제3 발광부(350) 각각이 송신하는 파장의 길이가 상대적으로 길고 짧음을 의미하는 것이다. Here, it means that the length of the wavelength transmitted by each of the first
제2 발광부(330)가 제1 발광부(310)보다 파장대역이 길고, 제3 발광부(350)가 제2 발광부(330)보다 파장대역이 길게 형성되므로, 예시적으로는 제2 발광부(330)는 900nm 내지 1450nm 파장 대역을, 제3 발광부(350)는 1450nm 내지 2000nm 파장 대역의 광을 출력할 수 있으며, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않음은 자명하다.Since the second
여기에서 제1 발광부(310)는 자체적으로도 복수 개의 피스를 포함하며, 제2 발광부(330)와 제3 발광부(350) 각각은 하나의 피스를 포함할 수 있다. Here, the first
이렇게 복수 개로 구성된다면 제1 발광부(310)가 여려 파장 대역의 광을 세분해서 나누게 되므로 제1 발광부(310)가 출력하는 400nm 내지 900nm의 광을 좀 더 세밀하게 나누어 출력할 수 있는 장점이 있다. If it is composed of a plurality of pieces in this way, since the first
이러한 경우에도 제2 발광부(330)와 제3 발광부(350) 각각은 하나로 구현될 수 있다. 이렇게 본 발명의 일 실시예가 구성된다면 400nm 내지 900nm의 광 이외에도 제2 발광부(330)과 제3 발광부(350)가 있으므로 각 파장 대역에 따른 전용의 발광부를 배치할 수 있다.Even in this case, each of the second
즉, 각각의 발광부에서 다른 색상의 발광부를 구성하게 된다면 다양한 파장 대역의 광의 송신과 수신이 다양하게 분포될 수 있으므로 이를 활용하여 헬스케어 제품의 다양한 목적에 적용할 수 있다.That is, if each of the light emitting parts constitutes a light emitting part of a different color, transmission and reception of light of various wavelength bands can be distributed in various ways, so it can be applied to various purposes of healthcare products by utilizing this.
따라서 발광모듈(300)은 본 발명의 일 실시예에서 3개의 발광부로 구성된 것을 설명하였으나, 복수 개 또는 3개 이상의 발광부로 구성될 수 있음은 자명하다. Therefore, although the
그리고, 수광모듈(500)은, 균등하게 분할된 복수 개의 피스 형태로 배치될 수 있으며 이경우 수광모듈(500)은 제1 수광부(510), 제2 수광부(530) 및 제3 수광부(550)를 포함한다.In addition, the
참고로 수광모듈(500)도 본 발명의 일 실시예에 따르면 3개의 수광부로 구성되었으나, 발광모듈(300)과 마찬가지로 복수 개 또는 3개 이상의 수광부로 구성될 수 있음은 자명하다. For reference, the
제1 수광부(510)는 제1 발광부(310)가 출력하는 광을 수광하며, 제2 수광부(530)는 제2 발광부(330)가 출력하는 광을 수광하며, 제3 수광부(550)는 제3 발광부(350)가 출력하는 광을 수광한다.The first
여기에서 제1 수광부(510)의 수광하는 면적은, 제2 수광부(530)와 제3 수광부(550)보다 크게 형성된다. Here, the light-receiving area of the first light-receiving
참고로, 본 발명의 일 실시예에서 수광하는 면적이 크다는 의미는 수광부의 구성요소가 일정 면적을 가지는 동일한 단위 피스(unit piece)로 구성되는 경우에는, 제1 수광부(510)는 복수 개의 단위 피스로 구성되어 단위 피수의 숫자가 더 많아서 수광하는 면적이 크다는 의미이다.For reference, in an embodiment of the present invention, a large light-receiving area means that when components of the light-receiving unit are composed of the same unit piece having a certain area, the first light-receiving
만약 제1 수광부(510), 제2 수광부(530), 제3 수광부(550)가 나누어진 피스의 갯수는 동일하게 하나씩 이루어질 수도 있으나, 이 경우에는 동일한 면적의 단위 피스로 이루어지지 않고 면적의 차이가 나는 다양한 형태의 피스로 구현되는 것을 의미한다. If the first
한편, 제1 수광부(510)는 복수 개의 피스가 연결된 유기 광다이오드(OPD, Organic Photodiode)로 구현될 수 있다.Meanwhile, the first
참고로 유기광 다이오드(OPD)는 유기 재료를 기반으로 하며, 광 검지기를 대체할 수 있는 소자이며, 카메라 등 전자 장치의 광 민감도를 향상시키며, 균일한 색상 조성으로 디스플레이가 될 수 있는지 조사할 때 사용될 수 있다.For reference, an organic light diode (OPD) is based on an organic material, is a device that can replace a photodetector, improves the light sensitivity of electronic devices such as cameras, and investigates whether a display can be made with a uniform color composition. can be used
유기 재료는 특히, 유기 재료의 소재에 따라서 특별한 파장 영역(ex;적색 광, 녹색 광, 청색 광 등)에서만 민감성을 가질 수 있으므로, 사용처에 대한 적절한 재료를 선택하여 PPG 센서 패키지(10)의 스펙트럼 민감도를 조절할 수 있다.Since the organic material may have sensitivity only in a special wavelength region (ex; red light, green light, blue light, etc.) depending on the material of the organic material, the spectrum of the
또한, 무기 물질들과 비교하여 현저히 가볍고, 생산 비용의 절감이 가능하며, 유연(flexible)한 특성이 있어 스마트폰, 스마트워치 등 다양한 웨어러블 디바이스 분야에서 활용될 수 있다.In addition, compared to inorganic materials, it is significantly lighter, can reduce production costs, and has flexible characteristics, so it can be used in various wearable device fields such as smart phones and smart watches.
그래서 유기 광다이오드(OPD)를 수광부로 사용하는 경우, 그 특성에 의하여 면적과 형상의 제약 없이 수광부의 구조 설계가 가능한 이점이 있으므로, 본 발명의 발광모듈(300) 및 수광모듈(500)의 배치를 형성하는 데에 유용한 장점이 있다.Therefore, when an organic photodiode (OPD) is used as a light receiving unit, there is an advantage in that it is possible to design the structure of the light receiving unit without limiting the area and shape due to its characteristics, and thus the arrangement of the
이에 따라 발광모듈(300) 주위를 둘러싸는 구조로 수광모듈(500)를 형성할 수 있고, 동일한 제품 사이즈에서 수광모듈(500)을 통해 수신되는 광량을 현저히 증가시킬 수 있어 PPG 신호를 정확하고, 정밀하게 측정할 수 있다. Accordingly, the
또한, 유기 광다이오드(OPD)는 광 신호의 수신 감도 편차를 줄일 수 있고, 단방향 경로가 아닌 다방향 광 경로를 활용할 수 있으므로, 사용자의 움직임 하에서도 최적의 감지 환경을 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the organic photodiode (OPD) can reduce the deviation of reception sensitivity of an optical signal and utilize a multi-directional optical path instead of a uni-directional path, it has an effect of forming an optimal sensing environment even under a user's motion. .
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 수광부(510)는 실리콘 광다이오드일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first
위와 같이 실리콘 광다이오드를 사용하는 경우에는 링 타입 또는 분할-링 타입으로 수광부를 형성할 수 있어 발광부의 주위를 둘러싸는 구조로 수광부를 배치할 수 있다. In the case of using the silicon photodiode as described above, the light receiving unit may be formed in a ring type or split-ring type, so that the light receiving unit may be disposed in a structure surrounding the light emitting unit.
이에 따라 수광부를 통해 수신되는 광량을 현저히 증가시킬 수 있어 PPG 신호를 정확하고, 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 단방향 경로가 아닌 다방향 광 경로를 활용할 수 있고, 광 신호의 수신 감도 편차를 줄일 수 있어 사용자의 움직임 하에서도 최적의 감지 환경을 형성할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the amount of light received through the light receiver can be remarkably increased, so that the PPG signal can be accurately and precisely measured. In addition, a multi-directional optical path can be used instead of a uni-directional path, and a deviation in reception sensitivity of an optical signal can be reduced, so that an optimal sensing environment can be formed even under a user's motion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광부는 분할된 복수 개의 피스로 이루어진 분할-링 타입일 수 있으며, 여기에서 분할-링 타입이란 링 타입의 형상으로, 링이 2개 이상의 복수 개로 분할되어 있는 형상을 의미한다. According to one embodiment of the present invention, the light receiving unit may be a split-ring type composed of a plurality of divided pieces, wherein the split-ring type is a ring type shape in which the ring is divided into two or more pieces. means
즉, 수광부는 발광부를 중심으로 하여 링 타입으로 형성되되, 링이 여러 피스로 쪼개져 복수 개로 분할된 링 타입일 수 있다. 이와 같이 수광부가 분할-링 타입으로 형성되는 경우에는 수광부가 발광부의 주위를 둘러싸도록 형성되어 수광 효율을 현저히 향상시키며, 다방향 광 경로를 활용할 수 있어 PPG 신호를 정확하고, 정밀하게 측정할 수 있다That is, the light receiving unit may be formed in a ring type centered on the light emitting unit, and may be a ring type in which the ring is divided into several pieces and divided into a plurality of pieces. In this way, when the light receiving unit is formed in a split-ring type, the light receiving unit is formed to surround the periphery of the light emitting unit, significantly improving the light receiving efficiency, and since a multi-directional light path can be utilized, the PPG signal can be accurately and precisely measured.
그리고 수광부가 분할-링 타입으로 형성되는 경우에는 분할된 형태로 구성되므로 충격을 나누어서 흡수하므로 내구성을 보다 향상시킬 수 있어 물리적 충격에 의하여 크랙이 발생하거나 깨지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the light receiving unit is formed in a split-ring type, since it is configured in a divided form, it absorbs the impact in two parts, so that durability can be further improved and cracks or cracks caused by physical impact can be prevented.
이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 변형 실시예에 따른 PPG 센서 패키지(10) 내에서의 수광부의 배치를 나타낸 배치도이다. In this regard, FIG. 3 is a layout diagram showing the arrangement of the light receiving unit in the
도 3 (a)를 참조하면 발광부를 중심으로 하여 면적이 두개는 동일하면 두개는 다르게 분할된 수광모듈(500)이 발광모듈(300) 주변을 호 형태로 길게 둘러싸도록 형성되어 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3 (a) , it can be seen that the light-receiving
이렇게 형성된다면 호 형태로 길게 형성된 수광부(130)이 더 많은 파장 대역의 광을 수신할 수 있으며, 작게 형성된 수광부(530, 550)은 특정 영역의 파장 대역을 수신하도록 활용할 수도 있다.If formed in this way, the light receiving unit 130 formed long in an arc shape can receive light of more wavelength bands, and the
또한, 도 3 (b)를 참조하면 발광모듈(300)을 중심으로 하여 비대칭적으로 다양하게 분할된 수광모듈(500)이 발광모듈(300) 주변을 둘러싸도록 형성되어 있음을 알 수 있다. In addition, referring to FIG. 3 (b) , it can be seen that light receiving
즉, 수광모듈(500)의 단절된 원주 링과 같이 형성되어 있으나 다양한 길이의 호 형태로 수광부를 형성할 수도 있음은 자명하다. That is, it is formed like a disconnected circumferential ring of the
이와 같이 수광모듈(500)이 발광모듈(300)을 중심으로 하여 분할-링 타입으로 형성되는 경우에는, 수광모듈(500)을 구성하는 각각의 수광부가 적절한 사이즈로 형성될 수 있어 물리적 충격에 취약한 점을 개선할 수 있는 장점이 있다.In this way, when the
이에 따라, 작은 물리적 충격에도 각각의 수광부가 깨지거나 크랙이 발생하는 등 파손될 우려가 없으며, 공정 단계, 유통 단계에서 파손되는 문제점을 해결할 수 있다. 뿐만 아니라 사용자의 웨어러블 디바이스 내에 장착되는 경우에는 사용자의 착용 시에 손쉽게 고장나는 등의 고장 위험도 저감할 수 있다.Accordingly, there is no risk of damage such as breakage or cracking of each light receiving unit even with a small physical impact, and it is possible to solve the problem of damage in the process and distribution stages. In addition, when mounted in the user's wearable device, it is possible to reduce the risk of failure, such as easy failure when worn by the user.
즉, 본 발명의 수광모듈(500)이 분할-링 타입으로 형성되는 경우에 수광효율의 향상 및 다방향 광 경로 활용의 효과 등을 모두 우수하게 유지함과 동시에 물리적 파손 등의 문제점을 모두 해결할 수 있는 효과가 있음을 전술하였다.That is, when the
따라서 수광부는 분할-링 타입으로 발광부를 중심으로 하여 둘러싸도록 다양하게 형성 및 배치될 수 있다. 구체적으로 도면에는 도시하지는 않았지만 수광부는 발광부를 중심으로 하여 균등하게 분할된 복수 개의 피스로 이루어질 수도 있으며, 불균등하게 분할된 복수 개의 피스로 이루어질 수도 있다.Accordingly, the light receiving unit may be formed and arranged in various ways so as to surround the light emitting unit in a split-ring type. Specifically, although not shown in the drawing, the light receiving unit may be formed of a plurality of pieces equally divided around the light emitting unit, or may be formed of a plurality of pieces unevenly divided.
이 때 '분할'이란 수광부가 복수 개의 피스(조각)으로 나누어져 있다는 의미로, 링의 원주에 수직하는 방향으로 분할됨을 의미할 수 있다. In this case, 'division' means that the light receiving unit is divided into a plurality of pieces, and may mean that the light receiving unit is divided in a direction perpendicular to the circumference of the ring.
또한, '균등하게 분할'이란 복수 개의 각 피스 모두가 크기 및 형상이 동일함을 의미할수 있다. In addition, 'evenly divided' may mean that all of the plurality of pieces have the same size and shape.
또한, '불균등하게 분할'이란 복수 개의 피스 모두의 크기 및 형상이 상이한 경우 뿐만 아니라 복수 개의 피스 중 어느 하나의 크기 및 형상만이라도 상이 한 경우도 포함하는 의미일 수 있다. 또한, 앞서 기재한 '분할'은 링의 원주에 수직하는 방향으로 이루어질 수 있다.Also, 'unequal division' may mean a case in which all of the plurality of pieces have different sizes and shapes as well as a case in which only one of the plurality of pieces has a different size and shape. In addition, the 'division' described above may be made in a direction perpendicular to the circumference of the ring.
한편, 제1 발광부(310), 제2 발광부(330), 제3 발광부(350) 각각은 제1 수광부(510), 제2 수광부(530), 제3 수광부(550)에 각각에 대해서 차광모듈(700)을 사이에 두고 인접하게 배치될 수 있다. On the other hand, the first
도 4를 참조하면, 광을 송신하고 수신하는 제1 발광부(310)와 제1 수광부(510)가 짝을 이루어 본 발명의 일 실시예인 PPG센서 패키지에서 다른 발광부와 수광부의 짝보다 상대적인 거리가 가까워져 서로 근접하게 위치하게 된다면(동일축상으로부터 동일거리가 아닌 서로 근접하게 편심되게 위치한다면) 가까운 거리로 인해서 수신 효율이 증가할 수 있다.Referring to FIG. 4 , a first
즉, 예시적으로 제1 발광부(310)와 제1 수광부(510) 사이의 거리(D1)가, 제2 발광부(330)과 제2 수광부(530)의 사이의 거리(D2) 및 제3 발광부(350)와 제3 수광부(550) 사이의 거리(D3) 보다 작게 형성된다면 제1 발광부(310)와 제1 수광부(510) 사이에 가까운 거리로 인해서 다른 발광부와 수광부의 짝에 비해서 광의 수신 효율이 증가할 수 있다.That is, for example, the distance D1 between the first
이렇게 각각의 발광부와 수광부 사이에 다양하게 설정할 수 있다면 각 헬스케어 기기에 요구되는 특성에 맞춰서 다양한 형태로 활용될 수 있다.In this way, if various settings can be made between each light emitting unit and the light receiving unit, it can be used in various forms according to the characteristics required for each healthcare device.
마찬가지로 제2 발광부(330)와 제2 수광부(530)도 서로 근접하게 편심되게 위치하게 되며, 제3 발광부(350)와 제3 수광부(550)도 서로 근접하게 편심되게 위치하며, 각각의 발광부와 수광부가 특정 파장 대역의 빛을 전용으로 송수신하게 되고 PPG 센서 패키지(10)를 다양한 목적에 맞게 나누어 설계하거나 활용할 수 있고 특정 파장 대역의 수신 효율이 증가할 수 있는 장점이 있다.Similarly, the second
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations should be included within the scope of the claims of the present invention.
10: PPG 센서 패키지
100: 베이스 기판
300: 발광모듈
500: 수광모듈
700: 차광모듈10: PPG sensor package
100: base substrate 300: light emitting module
500: light receiving module 700: light blocking module
Claims (6)
상기 베이스 기판의 상부에 결합되는 발광모듈;
상기 베이스 기판의 상부에 결합되고, 상기 발광모듈을 중심으로 외곽에 이격하여 배치되는 수광모듈; 및
상기 발광모듈과 상기 수광모듈 사이에 배치되고, 상기 발광모듈을 중심으로 상기 발광모듈과 상기 수광모듈 사이를 차광하여 수용공간을 형성하는 차광모듈을 포함하는 PPG 센서 패키지.base substrate;
a light emitting module coupled to an upper portion of the base substrate;
a light-receiving module coupled to an upper portion of the base substrate and spaced apart from the outside around the light-emitting module; and
A PPG sensor package comprising a light blocking module disposed between the light emitting module and the light receiving module and forming an accommodation space by blocking light between the light emitting module and the light receiving module with the light emitting module as a center.
상기 발광모듈은,
분할된 복수 개의 피스 형태이며,
400nm 내지 900nm 파장 대역인 제1 파장대역의 광을 출력하는 제1 발광부;
상기 제1 발광부가 출력하는 파장대역보다 긴 파장의 광을 출력하는 제2 발광부; 및
상기 제2 발광부가 출력하는 파장대역보다 긴 파장의 광을 출력하는 제3 발광부를 포함하는 PPG 센서 패키지.According to claim 1,
The light emitting module,
It is in the form of a plurality of divided pieces,
A first light emitting unit that outputs light in a first wavelength band of 400 nm to 900 nm;
a second light emitting unit outputting light having a longer wavelength than that of the first light emitting unit; and
A PPG sensor package including a third light emitting unit outputting light having a longer wavelength than the wavelength band output by the second light emitting unit.
상기 수광모듈은,
균등하게 분할된 복수 개의 피스 형태이며,
상기 제1 발광부가 출력하는 광을 수광하는 제1 수광부;
상기 제2 발광부가 출력하는 광을 수광하는 제2 수광부; 및
상기 제3 발광부가 출력하는 광을 수광하는 제3 수광부를 포함하며,
상기 제1 수광부의 수광하는 면적이 상기 제2 수광부와 제3 수광부보다 큰 PPG 센서 패키지.According to claim 2,
The light receiving module,
It is in the form of a plurality of pieces equally divided,
a first light receiving unit configured to receive light output from the first light emitting unit;
a second light receiving unit receiving light output from the second light emitting unit; and
A third light receiving unit configured to receive light output from the third light emitting unit;
A PPG sensor package wherein a light-receiving area of the first light-receiving unit is larger than those of the second and third light-receiving units.
상기 제1 발광부는 복수 개의 피스를 포함하며, 상기 제2 발광부와 제3 발광부 각각은 하나의 피스를 포함하는 PPG 센서 패키지.According to claim 3,
The first light emitting part includes a plurality of pieces, and the second light emitting part and the third light emitting part each include one piece.
상기 제1 수광부는 복수 개의 피스가 연결된 유기 광다이오드(OPD, Organic Photodiode)인 PPG 센서 패키지.According to claim 3,
The first light receiving unit is an organic photodiode (OPD) to which a plurality of pieces are connected, a PPG sensor package.
상기 제1 발광부, 제2 발광부, 제3 발광부 각각은 상기 제1 수광부, 제2 수광부, 제3 수광부에 각각에 대해서 상기 차광모듈을 사이에 두고 인접하게 배치되는 PPG 센서 패키지.According to claim 3,
The first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit are disposed adjacently to the first light receiving unit, the second light receiving unit, and the third light receiving unit, respectively, with the light blocking module interposed therebetween.
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KR20090067549A (en) | 2007-12-21 | 2009-06-25 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus of receiving biological signal wirelessly |
KR20180082738A (en) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 엘지이노텍 주식회사 | Optical signal mesurement modure and optical signal detecting device comprising the same |
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KR20210015250A (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-10 | 삼성전자주식회사 | Wearable electronic device and method for manufacturing the same |
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- 2021-11-05 KR KR1020210151797A patent/KR102605607B1/en active IP Right Grant
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