KR20240015192A

KR20240015192A - 맥파 생성 장치 및 이를 포함하는 혈압 산출 시스템

Info

Publication number: KR20240015192A
Application number: KR1020220092187A
Authority: KR
Inventors: 문경업; 안종엽; 이현준
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-02-05
Also published as: CN117442172A; US20240032806A1

Abstract

맥파 생성 장치 및 혈압 산출 시스템이 제공된다. 맥파 생성 장치는 외부의 압력을 감지하는 압력 센서, 광의 투과율을 변경하도록 구성된 광학 조절부, 광을 반사하는 반사부, 및 압력 센서로부터 수신한 압력 측정값에 기초하여 투과율을 변경하는 광학 조절 신호를 광학 조절부에 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

맥파 생성 장치 및 이를 포함하는 혈압 산출 시스템 {PULSE WAVE GENERATION APPARATUS AND BLOOD PRESSURE CALCULATION SYSTEM}

본 발명은 맥파 생성 장치 및 이를 포함하는 혈압 산출 시스템에 관한 발명이다.

표시 장치 및 표시 장치의 혈압 측정 방법 은 화면을 표시하는 장치로서, TV, 모니터뿐만 아니라, 휴대용 스마트 폰이나 태블릿 PC 등으로 사용되고 있다. 휴대용 표시 장치의 경우 표시 장치에 다양한 기능이 함께 구비된다. 카메라, 지문 센서 등이 그 예이다.

한편, 최근에는 헬스케어 산업이 각광을 받으면서, 보다 간편하게 건강에 관한 생체 정보를 취득하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 예를 들어, 오실로메트릭 방식의 전통적인 맥박 측정 장치를 휴대가 간편한 전자 제품으로 변경하려는 시도가 그것이다. 그러나, 전자식 맥박 측정 장치는 그 자체로 독립된 광원, 센서, 디스플레이를 필요로 하며, 별도로 휴대하여야 하는 불편함이 있다.

한편, 혈압을 측정을 테스트하기 위해서는 사람을 대상으로 실험을 진행애야 한다. 이 경우, 개인의 생체 정보가 유출될 가능성이 있고, 다양한 케이스의 혈압을 측정하기 어려울 수 있다. 또한, 사람을 대상으로 실험을 진행하여, 시간적, 공간적 제약이 크다. 따라서, 표시 장치의 혈압 측정을 테스트하기 위한 인체 혈관 모사 시스템을 필요로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인체의 혈관에 의해 반사된 광과 유사한 맥파 광을 생성하는 맥파 생성 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 맥파 생성 장치에서 인체의 혈관에 의해 반사된 광과 유사한 맥파 광을 생성하고, 표시 장치는 맥파 광을 수광하여 맥파 신호를 생성하며, 혈압 정보를 산출할 수 있는 혈압 산출 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치는 외부의 압력을 감지하는 압력 센서, 광의 투과율을 변경하도록 구성된 광학 조절부, 광을 반사하는 반사부, 및 상기 압력 센서로부터 수신한 압력 측정값에 기초하여 상기 투과율을 변경하는 광학 조절 신호를 상기 광학 조절부에 출력하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 압력 센서가 감지한 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간으로 검출하고, 상기 제1 내지 제N 압력 구간 각각에 대응하는 상기 광학 조절 신호를 산출할 수 있다.

상기 광학 조절 신호는 제1 내지 제N 압력 구간 각각에서 피크를 포함하는 파형을 가질 수 있다.

상기 압력 구간은 제M(M은 1<M<N인 자연수) 압력 구간을 포함하고, 상기 제어부는 제1 내지 제M 압력 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 증가하도록 제1 내지 제M 광학 조절 신호의 진폭을 산출하고, 제M 내지 제N 압력 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 감소하도록 제M 내지 제N 광학 조절 신호의 진폭을 산출할 수 있다.

상기 광학 조절부는 하부 전극, 상부 전극 및 그 사이에 개재된 전기 변색층을 포함할 수 있다.

상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극은 상기 광학 조절 신호에 따른 전압을 인가받아 상기 전기 변색층의 투과율을 조절할 수 있다.

상기 광학 조절부의 일면 상에 배치되며, 광을 산란하는 산란부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간으로 검출하고, 상기 제어부는 제1 내지 제N 압력 구간 중 적어도 어느 하나의 압력 구간에서 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형들을 포함하는 광학 조절 신호를 산출할 수 있다.

상기 복수의 파형들 중에서 첫번째 파형의 제1 진폭은 두번째 파형의 제2 진폭보다 클 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 혈압 산출 시스템은 외부로부터 입사한 광의 투과율을 변경하는 맥파 생성 장치, 및 외부로부터 가해지는 압력을 감지하고, 제1 광을 발광하는 표시 장치를 포함하고, 상기 맥파 생성 장치는, 외부로부터 가해지는 압력을 감지하는 압력 센서, 상기 제1 광의 투과율을 변경하도록 구성된 광학 조절부, 상기 제1 광을 반사하는 반사부, 및 상기 압력 센서로부터 수신한 압력 측정값에 기초하여 상기 투과율을 변경하는 광학 조절 신호를 상기 광학 조절부에 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 표시 장치는 상기 광학 조절부에 상기 제1 광을 출광하고, 상기 제1 광 중에서 상기 광학 조절부를 투과하며 상기 반사부에 의해 반사된 제2 광을 감지하여 광 감지 데이터를 생성하고, 상기 광 감지 데이터와 감지한 압력에 기초하여 맥파 신호를 생성하며, 상기 맥파 신호를 분석하여 혈압을 산출하는 메인 프로세서를 구비한다.

상기 압력 구간은 제M(M은 1<M<N인 자연수) 압력 구간을 포함하고, 상기 제어부는 제1 내지 제M 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 증가하도록 제1 내지 제M 광학 조절 신호의 진폭을 산출하고, 제M 내지 제N 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 감소하도록 제M 내지 제N 광학 조절 신호의 진폭을 산출할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 상기 맥파 신호의 피크들에 기초하여 피크 검출 신호를 생성하고, 상기 피크 검출 신호의 피크 값과 상기 피크 검출 신호의 피크 값에 대응하는 압력 값을 산출하며, 상기 압력 값에 따라 상기 압력 값보다 낮은 최저 혈압, 상기 압력 값보다 높은 최고 혈압, 및 평균 혈압을 산출할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 상기 평균 혈압을 상기 피크 값에 대응하는 압력 값으로 산출할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 상기 피크 검출 신호에서 상기 피크 값의 60% 내지 80%에 해당하는 상기 압력 값보다 작은 제1 압력 값 및 상기 압력 값보다 큰 제2 압력 값을 산출하고, 상기 제1 압력 값을 상기 최저 혈압으로 산출하고, 상기 제2 압력 값을 상기 최고 혈압으로 산출할 수 있다.

상기 맥파 신호의 주기 각각은 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형들을 포함하고, 상기 복수의 파형들 중에서 첫번째 파형의 진폭을 맥파 수축값으로 정의하고, 상기 복수의 파형들 중에서 두 번째 파형의 진폭을 반사 맥파값으로 정의하며, 상기 맥파 수축값을 Sp로 정의하고, 상기 반사 맥파값을 Rp로 정의하며, 반사 맥파 비율을 Ri로 정의하는 경우, 반사 맥파 비율을 하기 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.

수학식 1

상기 반사 맥파 비율은 상기 제1 진폭과 상기 제2 진폭의 비율과 동일할 수 있다.

일 실시예에 따른 맥파 생성 장치에 의하면, 광학 조절부의 투과율을 제어함으로써, 인체의 혈관에 의해 반사된 광과 유사한 맥파 광을 생성할 수 있다. 이에 따라, 맥파 광을 수광하여 맥파 신호를 생성하고, 혈압 정보를 산출할 수 있다.

일 실시예에 따른 혈압 산출 시스템에 의하면, 맥파 생성 장치의 광학 조절부의 투과율을 제어함으로써, 인체의 혈관에 의해 반사된 광과 유사한 맥파 광을 생성할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치는 맥파 광을 수광하여 맥파 신호를 생성하고, 혈압 정보를 산출할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치 및 맥파 생성 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치의 맥파 검사 방법을 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5는 또 다른 실시예에 따른 맥파 생성 장치의 맥파 검사 방법을 나타낸 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 광학 조절부를 나타낸 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치의 맥파 광 생성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 입사광을 나타낸 그래프이다.
도 9는 가압 시간에 따른 압력 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 10은 일 실시예에 따른 광학 조절 신호의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 11은 일 실시예에 따른 광학 조절 신호를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 11의 광학 조절 신호를 확대한 그래프이다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 맥파 광을 나타낸 그래프이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 맥파 생성 장치의 맥파 광 생성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 광학 조절 신호의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 광학 조절 신호를 나타낸 그래프이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 맥파 광을 나타낸 그래프이다.
도 19는 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 표시 셀의 화소 및 광 센서의 평면 배치도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 표시 장치의 혈압을 산출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 23은 가압 시간에 따른 압력 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 24는 시간에 따른 맥파 신호를 나타낸 그래프이다.
도 25는 일 실시예에 따른 혈압을 산출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 26은 피크 검출 신호의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 27은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 혈압을 산출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 28은 맥파 신호의 한 주기의 파형을 확대한 그래프이다.
도 29는 또 다른 실시예에 따른 생성된 맥파 신호를 이용하여 혈압 산출 방법을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치 및 맥파 생성 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치를 나타낸 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 혈압 산출 시스템은 표시 장치(1) 및 맥파 생성 장치(2)를 포함한다.

표시 장치(1)는 표시 패널(10), 표시 구동부(200), 압력 감지부(PSU), 및 메인 프로세서(800)를 포함한다.

표시 장치(1)는 맥파 생성 장치(2)를 이용하여 혈압을 산출한다. 표시 장치(1)는 표시 패널(10)에서 광학 방식을 이용하여 맥파 생성 장치(2)에 광을 발광하고, 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 광을 감지할 수 있다. 표시 장치(1)는 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 광을 감지하여 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성할 수 있다.

표시 패널(10)은 복수의 화소(PX)를 포함하고 복수의 화소(PX)를 통해 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시 패널(10)은 복수의 광 센서(PS)를 통해 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 광을 감지할 수 있다. 압력 감지부(PSU)는 손가락 등의 인체 부위의 압력을 감지할 수 있다. 표시 패널(10)의 화소(PX), 광 센서(PS), 및 압력 감지부(PSU)의 세부 구조에 대해서는 이후에 첨부된 도면들을 참조해서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

맥파 감지 회로(50)는 표시 패널(10)의 복수의 광 센서(PS)에 입사되는 광 전하에 의해 생성되는 광 전류(photo current)를 감지할 수 있다. 맥파 감지 회로(50)는 광 전류를 기초로 사용자의 맥파를 인식할 수 있다. 또한, 압력 감지 회로(40)는 표시 패널(10)의 압력 감지부에 인가되는 압력에 의한 전기적 신호를 감지할 수 있다. 압력 감지 회로(40)는 압력 감지부(PSU)에서 감지된 전기적 신호의 변화에 따라 압력 데이터를 생성하여 메인 프로세서(800)로 전송할 수 있다.

표시 구동부(200)는 표시 패널(10)을 구동하기 위한 신호들과 전압들을 출력할 수 있다. 표시 구동부(200)는 데이터 라인들에 데이터 전압들을 공급할 수 있다. 표시 구동부(200)는 전원 라인에 전원 전압을 공급하며, 게이트 구동부에 게이트 제어 신호들을 공급할 수 있다.

메인 프로세서(800)는 표시 장치(1)의 모든 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(800)는 표시 패널(10)이 영상을 표시하도록 디지털 비디오 데이터를 표시 구동부(200)에 공급할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(800)는 맥파 감지 회로(50)로부터 입력되는 광학 신호에 따라 심장 박동에 따른 혈액 변화를 반영한 맥파 신호(PPG)를 산출할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(800)는 압력 감지 회로(40)로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 사용자의 터치 압력을 산출할 수 있다. 그리고 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(도 24의 PPG) 및 압력 신호에 기초하여 사용자의 혈압을 산출할 수 있다.

맥파 생성 장치(2)는 표시 장치(1)에서 발광한 광을 입력 받아 인체의 혈관에서 반사된 광과 유사한 광을 생성할 수 있다. 맥파 생성 장치(2)는 표시 장치(1)가 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성하도록 입사한 광의 세기를 조절하여 출력할 수 있다.

맥파 생성 장치(2)는 산란부(21), 광학 조절부(22), 반사부(23), 압력 센서(24), 및 제어부(25)를 포함한다.

산란부(21)는 외부 입사광 또는 표시 장치(1)의 화소(PX)로부터 발생되는 광(이하, 입사광)을 산란시킬 수 있다. 이러한 산란부(21)는 고분자 수지 또는 고분자 수지에 혼합된 복수의 산란체로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 산란부(21)는 실리콘 또는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌 테레플탈레이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 산란부(21)는 필름 형태로 제작되어 광학 조절부(22)의 일면 상에 부착되거나, 맥파 생성 장치(2)와 일체로 형성될 수 있다.

산란부(21) 상에는 광학 조절부(22)가 배치될 수 있다. 광학 조절부(22)는 광 투과율이 변경될 수 있다. 광학 조절부(22)는 통전 변색성을 갖는 전기 변색층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 조절부(22)의 양단에 전압이 걸리는 경우, 색이 가역적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 광학 조절부(22)의 양단에 걸리는 전압이 커질수록 광학 조절부(22)의 투과율이 증가할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 광학 조절부(22)의 양단에 걸리는 전압이 커질수록 광학 조절부(22)의 투과율이 감소할 수도 있다.

다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 광학 조절부(22)는 가변 셔터, 편광 부재, 및 통전 액정 등을 포함하여 외부로부터 입사한 광의 투과율을 변경할 수도 있다.

광학 조절부(22) 상에는 반사부(23)가 배치될 수 있다. 반사부(23)는 광학 조절부(22)를 투과한 광이 다시 표시 장치(1)에 반사되도록 광을 반사하는 역할을 한다. 반사부(23)는 광을 반사할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 압력 센서(24)는 사용자의 터치 압력에 따라 가변되는 압력을 감지할 수 있다. 압력 센서(24)는 측정한 압력 측정값들을 제어부(25)에 출력할 수 있다. 압력 센서(24)는 복수의 투명성 전극이 수직 및 수평 방향으로 배열된 투명성 시트 타입으로 형성될 수 있다.

제어부(25)는 센싱부(251), 산출부(252) 및 메모리(253)를 포함한다.

센싱부(251)는 압력 센서(24)로부터 감지한 압력 측정값을 입력 받을 수 있다. 센싱부(251)는 시간에 따른 압력 측정값을 입력 받아 압력 신호를 생성할 수 있다. 센싱부(251)는 압력 신호를 산출부에 출력할 수 있다.

산출부(252)는 맥파 광(도 3의 L2, L3)을 생성하기 위한 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 산출부(252)는 센싱부(251)로부터 압력 신호를 입력 받을 수 있다. 또한, 산출부(252)는 광학 조절 신호(도 9의 LCS)의 데이터를 입력 받을 수 있다. 산출부(252)는 입력 받은 압력 신호와 광학 조절 신호(도 9의 LCS)의 데이터에 기초하여 광학 조절 신호를 생성할 수 있다. 광학 조절 신호(도 9의 LCS)는 인체의 혈관에서 반사된 광과 유사한 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 생성하도록 광학 조절부(22)를 제어하는 신호를 의미한다. 이 경우, 인간의 건강 상태와 심리 상태 또는 혈관, 심장의 건강에 따라 서로 다른 맥파 광(도 3의 L2,L3)이 생성되어야 한다. 따라서, 산출부(252)는 다양한 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 생성하기 위한 광학 조절 신호(도 9의 LCS)를 생성할 수 있다. 산출부(252)는 생성한 광학 조절 신호(도 9의 LCS)를 광학 조절부(22)에 출력할 수 있다.

메모리(253)는 맥파 생성 장치(2)의 맥파 광을 생성하기 위한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(253)는 맥파 생성 장치(2)가 인체의 혈관에서 반사된 광과 유사한 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 생성하도록 하는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(253)는 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 생성하기 위한 광학 조절 신호(도 9의 LCS)의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(253)는 인간의 건강 상태와 심리 상태 또는 혈관, 심장의 건강에 따른 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 생성하기 위한 다양한 광학 조절 신호(도 9의 LCS)의 데이터를 저장할 수 있다. 이 경우, 메모리(253)는 광학 조절 신호(도 9의 LCS)의 하나의 폭 또는 하나의 주기 마다 피크 값 또는 진폭에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(253)는 저장된 데이터를 산출부(252)에 출력할 수 있다.

이에 따라, 맥파 생성 장치(2)는 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 생성하고, 표시 장치(1)는 맥파 광(도 3의 L2,L3)을 감지하여 혈압을 산출할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치(2)의 맥파 검사 방법을 나타낸 단면도이다. 도 4 및 도 5는 또 다른 실시예에 따른 맥파 생성 장치(2)의 맥파 검사 방법을 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 맥파 생성 장치(2)의 상면에 사용자의 손가락(F)이 접촉되는 경우, 압력 센서(24)는 사용자가 가한 압력(PRE)을 측정할 수 있다. 이에 따라, 제어부(25)는 시간에 따른 압력 데이터를 산출할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 손가락(F)을 접촉시키는 과정에서, 압력 센서(24)가 감지하는 압력은 시간에 따라 점진적으로 증가하여 최대값에 도달할 수 있다. 압력(즉, 접촉 압력)이 증가하면 혈관이 줄어들어 혈류량이 작아지거나 0이 될 수 있다.

한편, 표시 장치(1)는 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성하고, 이에 기초하여 혈압을 산출할 수 있다. 표시 장치(1)가 신체에 접촉되어 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성하는 방법을 살펴보면, 화소(PX)에서 인체의 혈관으로 빛이 조사된다. 화소(PX)로부터 발광한 빛이 말초 혈관에 조사되면, 조사된 빛은 말초 조직에 의해 흡수될 수 있다. 광흡수도는 혈구혈장비율(hematocrit)과 혈액의 부피에 종속적이므로, 광 센서(PS)에 감지하는 광량의 수광 데이터를 통해 해당 시점에서의 광흡수도를 추정할 수 있고, 이를 통해 도 24에 예시된 바와 같이 시간에 따른 맥파 신호(PPG)를 생성할 수 있다.

정리하면, 표시 장치(1)가 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성하기 위해, 화소(PX)는 인체의 혈관 등에 광을 조사하고, 혈관 등에서 반사된 광을 광 센서(PS)가 감지한다. 광 센서(PS)가 감지한 광을 분석하여 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성할 수 있다.

따라서, 맥파 생성 장치(2)는 인체의 혈관에서 반사된 광과 유사한 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 맥파 생성 장치(2)로 발광한 입사광(L1)은 맥파 생성 장치(2)의 광학 조절부(22)를 투과할 수 있다. 이 경우, 맥파 생성 장치(2)는 광학 조절부(22)를 투과하여 광의 세기가 조절된 제1 맥파 광(L2)을 생성할 수 있다. 또한, 제1 맥파 광(L2)은 반사부(23)에 의해 반사되며, 다시 광학 조절부(22)를 투과할 수 있다. 맥파 생성 장치(2)는 광학 조절부(22)를 재투과하여 광의 세기가 조절된 제2 맥파 광(L3)을 생성할 수 있다.

정리하면, 혈압 산출 시스템은 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 발광한 빛이 맥파 생성 장치(2)에 조사되고, 맥파 생성 장치(2)는 광의 세기를 조절하여 제2 맥파 광(L3)을 생성할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(1)의 광 센서(PS)는 제2 맥파 광(L3)을 감지하여 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성하고, 이에 기초하여 혈압을 산출할 수 있다.

다만, 이에 제한되지 않고, 도 4의 실시예처럼 제2 맥파 광(L3)을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 도 4의 실시예는 도 3의 실시예에서 반사부(23)와 광학 조절부(22)가 제거되고, 맥파 발광부(27) 및 맥파 수광부(26)가 배치된 점에서 차이점을 갖는다.

도 4를 참조하면, 맥파 생성 장치(2)는 맥파 발광부(27)와 맥파 수광부(26)를 포함한다. 도 4의 맥파 수광부(26)와 맥파 발광부(27)는 도 3의 실시예의 광학 조절부(22)와 반사부(23)와 동일한 역할을 할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 맥파 수광부(26)는 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 발광한 입사광(L1)을 수광할 수 있다. 맥파 수광부(26)는 수광한 입사광(L1)의 데이터를 제어부(25)에 출력할 수 있다. 또한, 제어부(25)는 수광한 입사광(L1)의 데이터에 기초하여 입사광(L1)의 광의 세기를 조절할 수 있다. 이 경우, 입사광(L1)의 광의 세기는 인체의 혈관에 의해 반사된 광의 세기와 유사하도록 조절될 수 있다. 이에 따라, 맥파 발광부(27)는 제어부(25)로부터 조절된 광의 세기를 갖는 제2 맥파 광(L3)을 발광할 수 있다. 즉, 본 실시예의 혈압 산출 시스템은 표시 장치(1)의 광 센서(PS)는 제2 맥파 광(L3)을 감지하여 맥파 신호(도 24의 PPG)를 생성하고, 이에 기초하여 혈압을 산출할 수 있다.

또는, 도 5의 실시예처럼 제2 맥파 광(L3)을 생성할 수도 있다. 도 5의 실시예는 도 3의 실시예와 반사부(23)와 광학 조절부(22)가 일체로 형성된 점을 제외하면 도 3의 실시예와 실질적으로 동일하다.

도 5를 참조하면, 반사부(23)와 광학 조절부(22)가 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 발광한 입사광(L1)은 광학 조절부(22)를 투과하고 광학 조절부(22) 내부에서 반사될 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(1)의 광 센서는 반사된 제2 맥파 광(L3)을 감지할 수 있다. 맥파 생성 장치(2)가 제2 맥파 광(L3)을 생성하는 방법 및 표시 장치(1)가 혈압을 산출하는 방법은 이하에 후술하기로 한다.

도 6은 일 실시예에 따른 광학 조절부를 나타낸 단면도이다.

도 6을 참조하면, 광학 조절부(22)는 하부 전극(222), 전기 변색층(223), 전해질층(224), 상부 전극(225) 및 공급 전극(228)을 포함한다.

하부 전극(222)은 전기 변색층(223)의 일면 상에 배치될 수 있다. 또한, 하부 전극(222)은 전기 변색층(223) 타면 상에 배치될 수도 있다. 상부 전극(225)은 전기 변색층(223)의 타면 상에 하부 전극(222)에 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 상부 전극(225)은 전기 변색층(223)의 일면 상에 하부 전극(222)에 대향하여 배치될 수도 있다.

하부 전극(222)과 상부 전극(225)은 각각 산화 인듐 주석(Indium Tin Oxide: ITO)층(이하, ITO층으로 칭함)으로 형성될 수 있다(. ITO층은 ITO 필름 또는 ITO 글라스 형태를 포함할 수 있다. 또한, ITO층은 ITO의 대체 가능한 실버나노 와이어, 구리 메쉬, 실버 메쉬, 은염, 은나노 입자로 치환되어 구현될 수 있다.

전기 변색층(223)은 하부 전극(222)과 상부 전극(225) 사이에 개제될 수 있다. 전기 변색층(223)은 공급 전압에 대응하여 광 투과율이 변경될 수 있다. 예를 들어, 전기 변색층(223)의 양단에 전압이 걸리는 경우, 색이 가역적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 전기 변색층(223)의 양단에 걸리는 전압이 커질수록 전기 변색층(223)의 투과율이 증가할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 전기 변색층(223)의 양단에 걸리는 전압이 커질수록 전기 변색층(223)의 투과율이 감소할 수도 있다. 즉, 전기 변색층(223)의 투과율이 변경될 수 있다. 또한, 전기 변색층(223) 상에 전해질층(224)이 배치될 수 있다.

공급 전극(228)은 상부 전극(225)과 하부 전극(222)에 각각 연결되고, 공급 전압이 입력될 수 있다. 공급 전극(228)은 투명 전극으로 구현될 수 있다. 공급 전극(228)은 하부 전극(222) 및 상부 전극(225) 각각에 공급 전압을 입력할 수 있다. 각각의 공급 전극(228)의 위치(예를 들어, 하부 전극(222)의 우측 하단, 상부 전극(225)의 우측 상단)는 광학 조절부(22)의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.

도 7은 일 실시예에 따른 맥파 생성 장치의 맥파 광 생성 방법을 나타낸 순서도이다. 도 8은 일 실시예에 따른 입사광을 나타낸 그래프이다. 도 9는 가압 시간에 따른 압력 측정값을 나타낸 그래프이다. 도 10은 일 실시예에 따른 광학 조절 신호의 파형을 나타낸 그래프이다. 도 11은 일 실시예에 따른 광학 조절 신호를 나타낸 그래프이다. 도 12는 도 11의 광학 조절 신호를 확대한 그래프이다. 도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 맥파 광을 나타낸 그래프이다.

도 7를 참조하면, 먼저, 압력 센서(24)는 시간에 따른 압력을 측정하고, 제어부(25)는 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn)으로 검출할 수 있다(S10).

도 8을 참조하면, 일 실시예의 혈압 산출 시스템에서 맥파 광(L2, L3)을 생성하기 위한 방법을 살펴보면, 맥파 생성 장치(2)의 일면 상에 표시 장치(1)가 배치되고, 표시 장치(1)는 맥파 생성 장치(2)의 일면 방향으로 입사광(L1)을 출광할 수 있다. 표시 장치(1)가 발광하는 입사광(L1)은 시간에 따라 일정한 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)는 맥파 생성 장치(2)에 제1 세기(LV)를 갖는 입사광(L1)을 출광할 수 있다.

한편, 도 9을 더 참조하면, 표시 장치(1)가 맥파 생성 장치(2)에 입사광(L1)을 출광하는 경우, 사용자가 맥파 생성 장치(2)에 압력을 가할 수 있다. 압력 센서(24)는 사용자가 가한 압력 측정값을 측정할 수 있다. 맥파 광(L2, L3)을 생성하는 방법을 구체적으로 설명하면, 예를 들어, 사용자가 맥파 감지 장치에 손가락을 접촉시키는 과정에서, 압력 센서(24)가 측정하는 압력 측정값은 시간에 따라 점진적으로 증가하여 최대값에 도달할 수 있다. 이에 따라, 제어부(25)는 압력 센서(24)에서 측정한 시간에 따른 압력 측정값을 인가받을 수 있다.

또한, 제어부(25)는 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn)으로 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(25)는 시간에 따른 압력 측정 값을 일정한 압력 폭(W)을 갖는 압력 구간으로 나눌 수 있다. 즉, 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn)은 각각 일정한 압력 폭(W)을 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 중에서 어느 하나의 압력 구간인 제M 압력 구간(SEm)의 압력 폭(W)은 나머지 압력 구간의 압력 폭(W)과 서로 상이할 수도 있다.

다음으로, 제어부(25)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 피크를 포함하는 파형을 산출한다(S20).

맥파 광(L2, L3)은 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사한 파형을 가질 수 있다. 구체적으로, 심장의 수축기에는 심장의 좌심실에서 박출되는 혈액이 말초 조직으로 이동되어 동맥 쪽의 혈액 부피가 증가하게 된다. 또한, 심장의 수축기에는 적혈구가 말초 조직에 더 많은 산소 헤모글로빈을 운반하게 된다. 심장의 이완기에는 말초 조직으로부터 심장 쪽으로 부분적인 혈액의 흡입이 있다. 이때, 표시 화소(PX)로부터 발광한 빛이 말초 혈관에 조사되면, 조사된 빛은 말초 조직에 의해 흡수될 수 있다. 광흡수도는 혈구혈장비율(hematocrit)과 혈액의 부피에 종속적이다. 광흡수도는 심장의 수축기에 최대값을 가지고, 심장의 이완기에 최소값을 가질 수 있다. 따라서, 표시 장치(1)가 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 맥파 광(L2, L3)을 감지하는 경우에도, 사람의 혈관에서 반사된 광을 감지하는 경우와 마찬가지로 맥파 광(L2, L3)은 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 피크를 포함할 수 있다.

이에 따라, 제어부(25)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 피크를 포함하는 파형을 산출할 수 있다. 도 10을 참조하면, 예를 들어, 광학 조절 신호(LCS)는 각각의 폭(W) 및 특징점(FF)들을 가질 수 있다. 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 폭(W)은 예를 들어, 최저점에서 다음 최저점까지의 시간으로 정의될 수 있다. 또한, 광학 조절 신호(LCS)의 파형을 폭(W) 단위로 살펴보면 광학 조절 신호(LCS)는 각각 대체로 유사한 형상의 신호 파형이 반복될 수 있다.

특징점(FF)들은 하나의 폭(W) 내에 형성되는 파형의 변곡점에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 특징점(FF)들은 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 폭(W)에서, 최저점에 위치하는 제1 특징점(F1), 최저점의 다음 최저점에 위치하는 제3 특징점(F3)을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 폭(W)은 제1 특징점(F1)에서 제3 특징점(F3)까지의 길이로 정의될 수도 있다. 또한, 특징점(FF)들은 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 폭(W)에서, 최고점에 위치하는 제2 특징점(F2)을 포함할 수 있다. 제2 특징점(F2)은 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 폭(W)에서 위로 볼록한 피크일 수 있다. 제2 특징점(F2)에서 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 폭(W)에서 피크 값인 제1 진폭(V1)을 가질 수 있다. 제1 진폭(V1)은 하나의 폭(W)에서 광학 조절 신호(LCS)의 최대 크기일 수 있다. 경우, 제1 진폭(V1)은 제1 특징점(F1)에서 광학 조절 신호(LCS)값과 제2 특징점(F2)에서 광학 조절 신호(LCS)값의 차이일 수 있다.

정리하면, 제어부(25)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 특징점(FF)들 및 제1 진폭(V1)에 기초하여 피크를 갖는 파형을 산출할 수 있다.

다음으로, 제어부(25)는 각각의 피크의 진폭에 기초하여, 제M 압력 구간(SEm)의 진폭이 최대인 광학 조절 신호(LCS)를 생성할 수 있다(S30).

도 11 및 10을 참조하면, 예를 들어, 제어부(25)는 제1 내지 제M(M은 1<M<N인 자연수) 구간에서 광학 조절 신호(LCS)가 순차적으로 증가하도록 제1 내지 제M 광학 조절 신호(LCS)의 피크 값(예를 들어, 진폭)을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(25)는 제M 내지 제N 압력 구간(SEm~SEn)에서 광학 조절 신호(LCS)가 순차적으로 감소하도록 제M 내지 제N 광학 조절 신호(LCS)의 피크 값(예를 들어, 진폭)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(25)는 제1 내지 제M 압력 구간(SE1~SEm)에서 순차적으로 증가하는 제1 광학 조절 신호(LCS1)를 산출하고, 제M 내지 제N 압력 구간(SEm~SEn)에서 순차적으로 감소하는 제2 광학 조절 신호(LCS2)를 산출할 수 있다. 따라서, 광학 조절 신호(LCS)는 제M 압력 구간(SEm)의 제1 진폭(VM)이 최대값을 가질 수 있다. 또한, 제M 압력 구간(SEm)의 제1 진폭(VM)은 입사광(L1)의 제1 세기(LV)와 동일한 값을 가질 수 있다.

도 12을 더 참조하면, 제1 광학 조절 신호(LCS1)는 압력이 증가함에 따라 순차적으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 제k+1 압력 구간(SEk+1)의 제1_k+1 진폭(V12)은 제k 압력 구간(SEk)의 제1_k 진폭(V11)보다 크고, 제k+2 압력 구간(SEk+2)의 제1_k+2 진폭(V13)은 제k+1 압력 구간(SEk+1)의 제1_k+1 진폭(V12)보다 크며, 제k+3 압력 구간(SEk+3)의 제1_k+3 진폭(V14)은 제k+2 압력 구간(SEk+2)의 제1_k+2 진폭(V13)보다 클 수 있다. 또한, 제2 광학 조절 신호(LCS2)는 압력이 증가함에 따라 순차적으로 감소할 수 있다.

한편, 제어부(25)는 맥파 생성 장치(2)에서 반사되는 맥파 광(L2, L3)은 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사하도록 광학 조절 신호(LCS)를 제어할 수 있다. 다만, 표시 장치(1)에서 발광한 입사광(L1)은 반사부(23)에 의해 반사되면서 광학 조절부(22)를 두 번 투과할 수 있다.

예를 들어, 표시 장치(1)에서 발광하는 입사광(L1)이 광학 조절부(22)를 투과하여 제1 맥파 광(L2)이 생성되고, 제1 맥파 광(L2)은 반사층에 의해 반사되며, 다시 광학 조절부(22)를 재투과하여 제2 맥파 광(L3)이 생성될 수 있다. 이 경우, 제2 맥파 광(L3)이 인체의 혈관에 의해 반사된 광과 유사하여야 하므로, 제1 맥파 광(L2)은 인체의 혈관에 의해 반사된 광과 상이할 수 있다, 이에 관한 설명은 도 13 및 도 14에서 후술하기로 한다.

마지막으로, 제어부(25)는 광학 조절 신호(LCS)를 광학 조절부(22)에 인가하고(S40), 광학 조절부(22)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn)마다 투과율이 변경될 수 있다(S50).

광학 조절부(22)는 제어부(25)로부터 광학 조절 신호(LCS)를 입력 받을 수 있다. 광학 조절부(22)는 광학 조절 신호(LCS)의 진폭에 대응하여 투과율이 변경될 수 있다. 예를 들어, 광학 조절 신호(LCS)가 제1 내지 제M 압력 구간(SE1~SEm)에서 순차적으로 증가하고, 제M 내지 제N 압력 구간(SEm~SEn)에서 순차적으로 감소하는 경우, 광학 조절부(22)의 투과율은 제1 내지 제M 압력 구간(SE1~SEm)에서 순차적으로 증가하고, 제M 내지 제N 압력 구간(SEm~SEn)에서 순차적으로 감소할 수 있다. 또한, 광학 조절 신호(LCS)가 제M 압력 구간(SEm)에서 최대 진폭을 갖는 경우, 광학 조절부(22)의 투과율은 최대일 수 있다.

광학 조절 신호(LCS)는 광학 조절부(22)의 공급 전극(528)에 인가될 수 있다. 이에 따라, 하부 전극(222)과 상부 전극(225)은 광학 조절 신호(LCS)의 진폭에 대응하는 전압 차이를 가질 수 있다. 따라서, 상부 전극(225)과 하부 전극(222)의 전압 차이에 대응하여 전기 변색층(223)의 투과율이 결정될 수 있다.

도 13은 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 발광한 입사광(L1)이 광학 조절부(22)를 투과한 제1 맥파 광(L2)을 나타낸 그래프이다. 도 14는 제1 맥파 광(L2)이 반사부(23)에 의해 반사되고, 다시 광학 조절부(22)를 재투과한 제2 맥파 광(L3)을 나타낸 그래프이다. 사람의 혈관에서 반사된 광은 도 14의 제2 맥파 광(L3)과 유사할 수 있다. 다만, 표시 장치(1)에서 발광한 입사광(L1)은 반사부(23)에 의해 반사되면서 광학 조절부(22)를 재투과할 수 있다.

따라서, 제어부(25)는 광학 조절부(22)에서 재투과한 광이 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사하도록 광학 조절부(22)의 투과율을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(25)는 제1 맥파 광(L2)의 어느 하나의 구간의 제11 광 세기(LV11)가 제2 맥파 광(L3)의 어느 하나의 구간의 제21 광 세기(LV21)보다 크도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(25)는 제1 맥파 광(L2)의 다른 어느 하나의 구간의 제12 광 세기(LV12)가 제2 맥파 광(L3)의 어느 하나의 구간의 제22 광 세기(LV22)보다 크도록 제어할 수 있다.

제어부(25)는 광학 조절부(22)에서 재투과한 광이 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사하도록 조절하기 위해 선형 회귀 분석을 이용할 수 있다. 예를 들어, 곡선 적합(CURVE FIT) 방식을 이용하거나, 룩업 테이블(LUT)에 기초하여 광학 조절 신호(LCS)를 변경할 수 있다. 이에 따라, 광학 조절부(22)의 투과율은 사람의 혈관에서 반사된 광과 상이할 수 있고, 광학 조절부(22)에서 재투과한 제2 맥파 광(L3)은 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사해질 수 있다.

본 실시예의 맥파 생성 장치(2)는 압력에 따른 광학 조절 신호(LCS)를 생성하여 표시 장치(1)의 맥파 또는 혈압 측정을 검사할 수 있다. 맥파 생성 장치(2)는 광학 조절부(22)의 투과율을 조절함으로써, 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 맥파 광(L2, L3)이 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(1)의 광 센서(PS)는 맥파 광(L2, L3)을 감지하여 혈압을 산출할 수 있다. 즉, 맥파 생성 장치(2)가 인체의 맥파 신호(PPG)를 모사하고 표시 장치(1)는 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 맥파 광(L2, L3)에 기초하여 혈압을 산출할 수 있다.

또한, 맥파 생성 장치(2)의 광학 조절 신호(LCS)를 조절함으로써, 맥파 생성 장치(2)에서 반사되는 맥파 광(L2, L3)을 자유롭게 조절할 수 있으므로, 인체의 다양한 건강 상태에 따른 맥파 변화를 검사할 수도 있다.

도 15는 또 다른 실시예에 따른 맥파 생성 장치의 맥파 광 생성 방법을 나타낸 순서도이다. 도 16은 또 다른 실시예에 따른 광학 조절 신호의 파형을 나타낸 그래프이다. 도 17은 또 다른 실시예에 따른 광학 조절 신호를 나타낸 그래프이다. 도 18은 또 다른 실시예에 따른 맥파 광을 나타낸 그래프이다.

도 15를 참조하면, 먼저, 압력 센서(24)는 시간에 따른 압력을 측정하고, 제어부(25)는 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn)으로 검출할 수 있다(S10). 이에 관한 설명은 도 7의 실시예와 실질적으로 동일하므로 생략하기로 한다.

다음으로, 제어부(25)는 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형을 산출한다(S20). 상술한 바와 같이, 맥파 광(L2, L3)은 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사한 파형을 가질 수 있다. 구체적으로, 심장의 수축기와 이완기 사이에도 사람의 맥파는 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형을 갖는다.

이에 따라, 제어부(25)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형을 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 16를 참조하면, 광학 조절 신호(LCS)는 각각의 주기 및 특징점(FF)들을 가질 수 있다. 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 주기는 예를 들어, 최저점에서 다음 최저점까지의 시간으로 정의될 수 있다. 또한, 광학 조절 신호(LCS)의 파형을 주기 단위로 살펴보면 광학 조절 신호(LCS)는 각각 대체로 유사한 형상의 신호 파형이 반복될 수 있다. 도 10의 실시예와 같이, 제1 내지 제3 특징점 뿐만 아니라, 사용자별 혈압 정보 및 생체 정보를 갖는 지점들이 더 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제2 특징점(F2)과 제3 특징점(F3) 사이에 위치하는 아래로 볼록한 제4 특징점(F4) 및 제2 특징점(F2)과 제3 특징점(F3) 사이에 위치하는 위로 볼록한 제5 특징점(F5)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제5 특징점(F5)에서 광학 조절 신호(LCS)의 하나의 주기에서 피크 값인 제2 진폭(V2)을 더 포함할 수 있다.

정리하면, 제어부(25)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 특징점(FF)들, 제1 진폭(V1), 및 제2 진폭(V2)에 기초하여 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형을 산출할 수 있다.

이어서, 제어부(25)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 서로 다른 진폭의 비율을 포함하는 광학 조절 신호(LCS)를 생성한다(S30).

도 17를 참조하면, 제어부(25)는 도 11의 실시예와 마찬가지로 제1 내지 제M(M은 1<M<N인 자연수) 구간에서 광학 조절 신호(LCS)가 순차적으로 증가하도록 제1 내지 제M 광학 조절 신호(LCS)의 피크 값을 산출할 수 있다. 이에 관한 설명은 도 11의 실시예와 실질적으로 동일하므로 생략하기로 한다.

또한, 상술한 바와 같이, 광학 조절 신호(LCS)의 주기마다 제1 진폭(V1)과 제2 진폭(V2)을 갖는 파형을 포함할 수 있다. 이 경우, 광학 조절 신호(LCS)의 주기마다 제1 진폭(V1)과 제2 진폭(V2)의 비율은 서로 상이할 수 있다.

제어부(25)는 광학 조절 신호(LCS)를 광학 조절부(22)에 인가하고(S40), 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn)에서 투과율을 변경할 수 있다(S50). 이에 따라, 광학 조절부(22)는 광학 조절 신호(LCS)에 따라 투과율이 변경될 수 있다. 예를 들어, 맥파 생성 장치(2)에 점진적으로 가압하는 경우, 광학 조절부(22)는 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 서로 다른 투과율을 갖도록 조절될 수 있다. 이에 따라 도 18의 경우와 같이, 제2 맥파 광(L3)은 제1 내지 제N 압력 구간(SE1~SEn) 각각에서 서로 다른 세기를 갖는 복수의 파형을 가질 수 있다.

본 실시예의 경우에도, 맥파 생성 장치(2)는 압력에 따른 광학 조절 신호(LCS)를 생성하여 표시 장치(1)의 맥파 또는 혈압 측정을 검사할 수 있다. 맥파 생성 장치(2)는 광학 조절부(22)의 투과율을 조절함으로써, 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 맥파 광(L2, L3)이 사람의 혈관에서 반사된 광과 유사하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치(1)의 광 센서(PS)는 맥파 광(L2, L3)을 감지하여 혈압을 산출할 수 있다. 즉, 맥파 생성 장치(2)가 인체의 맥파 신호(PPG)를 모사하고 표시 장치(1)는 맥파 생성 장치(2)에서 반사된 맥파 광(L2, L3)에 기초하여 혈압을 산출할 수 있다. 또한, 맥파 생성 장치(2)의 광학 조절 신호(LCS)를 조절함으로써, 맥파 생성 장치(2)에서 반사되는 맥파 광(L2, L3)을 자유롭게 조절할 수 있으므로, 인체의 다양한 건강 상태에 따른 맥파 변화를 검사할 수도 있다.

도 19는 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다. 도 20은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

도 19을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 화면을 제공하는 다양한 전자장치가 그에 포함될 수 있다. 표시 장치(1)의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 각종 의료 장치, 각종 검사 장치, 냉장고나 세탁기 등과 같은 표시 영역을 포함하는 다양한 가전 제품, 사물 인터넷 장치 등을 포함할 수 있다. 후술하는 표시 장치(1)의 대표적인 예로 스마트 폰, 태블릿 PC나 노트북 등을 들 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

표시 장치(1)는 표시 패널(10), 표시 구동부(200), 회로 보드(30), 맥파 감지 회로(50), 압력 감지 회로(40), 메인 회로 보드(700), 및 메인 프로세서(800)를 포함할 수 있다.

표시 패널(10)은 활성 영역(AAR)과 비활성 영역(NAR)을 포함할 수 있다.

활성 영역(AAR)은 화면이 표시되는 표시 영역을 포함한다. 활성 영역(AAR)은 표시 영역과 완전히 중첩될 수 있다. 표시 영역에는 영상을 표시하는 복수의 화소(PX)가 배치될 수 있다. 각 화소(PX)는 광을 발광하는 발광부를 포함할 수 있다.

활성 영역(AAR)은 광 센싱 영역을 더 포함한다. 광 센싱 영역은 광에 반응하는 영역으로, 입사광의 광량이나 파장 등을 센싱하도록 구성된 영역이다. 광 센싱 영역은 표시 영역과 중첩할 수 있다. 일 실시예에서, 평면도상 광 센싱 영역은 활성 영역(AAR)과 완전히 중첩할 수 있다. 이 경우, 광 센싱 영역과 표시 영역은 동일할 수 있다. 다른 실시예에서, 광 센싱 영역은 활성 영역(AAR)의 일부에만 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 센싱 영역은 지문 인식을 위해 필요한 한정된 영역에만 배치될 수 있다. 이 경우, 광 센싱 영역은 표시 영역의 일부와는 중첩하지만, 표시 영역의 다른 일부와는 비중첩할 수 있다.

광 센싱 영역에는 광에 반응하는 복수의 광 센서(PS)들이 배치될 수 있다.

비활성 영역(NAR)은 활성 영역(AAR)의 주변에 배치될 수 있다. 비활성 영역(NAR)에는 표시 구동부(200)가 배치될 수 있다. 표시 구동부(200)는 복수의 화소(PX) 및/또는 복수의 광 센서(PS)를 구동할 수 있다. 표시 구동부(200)는 표시 패널(10)을 구동하는 신호들과 전압들을 출력할 수 있다. 표시 구동부(200)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다. 비활성 영역(NAR)에는 표시 구동부(200)와 활성 영역(AAR)간 신호를 전달하는 신호 배선들이 더 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 표시 구동부(200)는 회로 보드(30) 상에 실장될 수 있다.

회로 보드(30)는 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 이용하여 표시 패널(10)의 일 단에 부착될 수 있다. 회로 보드(30)의 리드 라인들은 표시 패널(10)의 패드부에 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 보드(30)는 연성 인쇄 회로 보드(Flexible Printed Circuit Board) 또는 칩 온 필름 (Chip on Film)과 같은 연성 필름(Flexible Film)일 수 있다.

회로 보드(30) 상에는 맥파 감지 회로(50)가 배치될 수 있다. 맥파 감지 회로(50)는 집적회로로 형성되어 회로 보드(30)의 상면에 부착될 수 있다. 맥파 감지 회로(50)는 표시 패널(10)의 표시층에 연결될 수 있다. 맥파 감지 회로(50)는 표시 패널(10)의 복수의 광 센서(PS)에 입사되는 광 전하에 의해 생성되는 광 전류(photo current)를 감지할 수 있다. 맥파 감지 회로(50)는 광 전류를 기초로 사용자의 맥파를 인식할 수 있다.

회로 보드(30) 상에는 압력 감지 회로(40)가 배치될 수 있다. 압력 감지 회로(40)는 집적회로로 형성되어 회로 보드(30)의 상면에 부착될 수 있다. 압력 감지 회로(40)는 표시 패널(10)의 표시층에 연결될 수 있다. 압력 감지 회로(40)는 표시 패널(10)의 압력 감지부에 인가되는 압력에 의한 전기적 신호를 감지할 수 있다. 압력 감지 회로(40)는 압력 감지부에서 감지된 전기적 신호의 변화에 따라 압력 데이터를 생성하여 메인 프로세서(800)로 전송할 수 있다.

메인 회로 보드(700)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 또는 연성 인쇄 회로 기판일 수 있다.

메인 회로 보드(700)는 메인 프로세서(800)를 포함할 수 있다.

메인 프로세서(800)는 표시 장치(1)의 모든 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(800)는 표시 패널(10)이 영상을 표시하도록 디지털 비디오 데이터를 회로 보드(30)를 통해 표시 구동부(200)로 출력할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(800)는 터치 구동 회로(미도시)로부터 터치 데이터를 입력 받고 사용자의 터치 좌표를 판단한 후, 사용자의 터치 좌표에 표시된 아이콘이 지시하는 어플리케이션을 실행할 수 있다.

메인 프로세서(800)는 맥파 감지 회로(50)로부터 입력되는 광학 신호에 따라 심장 박동에 따른 혈액 변화를 반영한 맥파 신호(PPG)를 산출할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(800)는 압력 감지 회로(40)로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 사용자의 터치 압력을 산출할 수 있다. 그리고 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG) 및 압력 신호에 기초하여 사용자의 혈압을 산출할 수 있다.

메인 프로세서(800)는 집적회로로 이루어진 어플리케이션 프로세서(application processor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 또는 시스템 칩(system chip)일 수 있다. 이외, 메인 회로 보드(700)에는 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있는 이동 통신 모듈이 더 장착될 수 있다. 무선 신호는 음성 신호, 화상 통화 신호, 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

도 20을 더 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 패널(10), 표시 구동부(200), 터치 감지부(TSU), 압력 감지부(PSU), 맥파 감지 회로(50), 및 터치 구동부(500)를 포함한다.

서브 영역(SBA)은 비활성 영역(NAR)의 일 측으로부터 제2 방향(Y)으로 돌출될 수 있다. 서브 영역(SBA)의 제2 방향(Y)의 길이는 비활성 영역(NAR)의 제2 방향(Y)의 길이보다 작을 수 있다. 서브 영역(SBA)의 제1 방향(X)의 길이는 비활성 영역(NAR)의 제1 방향(X)의 길이보다 작거나 비활성 영역(NAR)의 제1 방향(X)의 길이와 실질적으로 동일할 수 있다.

서브 영역(SBA)에는 표시 구동부(200)가 배치될 수 있다. 표시 구동부(200)는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)과 같은 도전성 접착 부재를 이용하여 구동 패드들에 부착될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 구부러질 수 있으며, 이 경우 활성 영역(AAR)의 하부에 배치될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 제3 방향(Z)에서 활성 영역(AAR)과 중첩될 수 있다.

표시 패널(10)의 전면부에는 손가락 등 신체 부위에 의해 가압되는 압력을 감지하는 압력 감지부(PSU)가 배치될 수 있다. 압력 감지부(PSU)는 복수의 투명성 전극이 수직 및 수평 방향으로 배열된 투명성 시트 타입으로 형성되어, 비활성 영역(NAR)의 전면에 배치될 수 있다.

활성 영역(AAR)을 비롯한 압력 감지부(PSU)의 전면부에는 손가락 등의 신체 부위를 감지하는 터치 감지부(TSU)가 배치될 수 있다. 터치 감지부(TSU)는 복수의 터치 전극을 포함하여 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 감지할 수 있다. 터치 감지부(TSU)는 제1 및 제2 방향(X,Y)으로 서로 교차하도록 배열된 복수의 터치 전극을 포함한다. 구체적으로, 복수의 터치 전극은 제1 방향(X)으로 나란하게 이격된 상태로 배열된 복수의 구동 전극, 및 유기 물질층이나 무기 물질층을 사이에 두고 복수의 구동 전극과 교차하도록 제2 방향(Y)으로 나란하게 이격되어 배열된 복수의 감지 전극을 포함한다. 복수의 구동 전극과 감지 전극들은 활성 영역(AAR)에 배열된 각각의 화소(PX) 및 광 센서(PS)들과 중첩되지 않도록 표시 화소들 및 광 센서들 사이의 배선 영역(또는, 배선이 형성된 영상 비표시 영역)에 연장되도록 형성될 수 있다.

압력 감지부(PSU)는 제1 및 제2 방향(X,Y)으로 서로 교차하도록 배열된 복수의 압력 감지 전극을 포함한다. 구체적으로, 복수의 압력 감지 전극은 제1 방향(X)으로 나란하게 이격되어 배열된 복수의 하부 전극, 및 투명성 무기(또는, 유기) 물질 층을 사이에 두고 복수의 하부 전극과 교차하도록 제2 방향(Y)으로 나란하게 이격되어 배열된 복수의 상부 전극을 포함한다. 복수의 하부 전극과 상부 전극들은 활성 영역(AAR)에 배열된 각각의 표시 화소 및 광 센서들과 중첩되지 않도록 표시 화소들 및 광 센서들 사이의 배선 영역(또는, 배선이 형성된 영상 비표시 영역)에 연장되도록 형성될 수 있다. 이러한 복수의 하부 전극과 상부 전극들은 투명성 무기(또는, 유기) 물질 층을 사이에 두고 자기 정전 용량을 형성하여, 사용자의 터치 압력에 따라 가변되는 압력 감지 신호들을 터치 구동부(500)로 전송한다.

회로 보드는 서브 영역(SBA)의 일 단에 부착될 수 있다. 이로 인해, 회로 보드는 표시 패널(10) 및 표시 구동부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 표시 패널(10)과 표시 구동부(200)는 회로 보드를 통해 디지털 비디오 데이터, 타이밍 신호들, 및 구동 전압들을 입력받을 수 있다. 회로 보드는 연성 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board), 인쇄 회로 보드(printed circuit board) 또는 칩 온 필름(chip on film)과 같은 연성 필름(flexible film)일 수 있다.

표시 구동부(200)는 표시 패널(10)을 구동하기 위한 디지털 데이터와 전기적인 제어 신호들을 생성할 수 있다. 표시 구동부(200)를 비롯한 맥파 감지 회로(50), 및 압력 감지 회로(40) 각각은 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성될 수 있다. 표시 구동부(200), 맥파 감지 회로(50), 및 압력 감지 회로(40) 각각은 COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 표시 패널(10)이나 회로 보드 상에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 구동부(200)를 비롯한 맥파 감지 회로(50), 및 압력 감지 회로(40)는 COF(chip on film) 방식으로 회로 보드 상에 부착될 수도 있다.

도 21은 일 실시예에 따른 표시 셀의 화소 및 광 센서의 평면 배치도이다.

도 21를 참조하면, 표시 패널(10)에는 복수의 화소(PX)들과 복수의 광 센서(PS)들이 반복적으로 배치될 수 있다.

복수의 화소(PX: PX1, PX2, PX3, PX4)들은 제1 서브 화소들(PX1), 제2 서브 화소들(PX2), 제3 서브 화소들(PX3), 및 제4 서브 화소들(PX4)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 화소들(PX2)은 적색 파장의 광을 발광하고, 제1 서브 화소들(PX1) 및 제4 서브 화소들(PX4)은 녹색 파장의 광을 발광하고, 제3 서브 화소들(PX3)은 청색 파장의 광을 발광할 수 있다.

다만, 이에 제한되지 않고, 제1 서브 화소들(PX1)은 녹색 광을 발광하고, 제2 서브 화소들(PX2)은 적외선 영역의 광을 발광할 수 있다. 또는, 제1 서브 화소들(PX1)은 청색 또는 녹색 광을 발광하고, 제2 서브 화소들(PX2)은 적색 광 또는 적외선 영역의 광을 발광할 수도 있다.

복수의 화소(PX)들은 각각 광을 발광하는 복수의 발광 영역을 포함할 수 있다. 복수의 광 센서(PS)들은 입사되는 광을 감지하는 복수의 광 감지 영역을 포함할 수 있다.

제1 서브 화소들(PX1), 제2 서브 화소들(PX2), 제3 서브 화소들(PX3), 및 제4 서브 화소들(PX4)과 복수의 광 센서(PS)는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 교대 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 방향(X)을 따라 제1 행을 이루며 제2 서브 화소들(PX2)과 제3 서브 화소들(PX3)이 교대 배열되고, 그에 인접하는 제2 행은 제1 방향(X)을 따라 제1 서브 화소들(PX1)과 제4 서브 화소들(PX4)이 반복 배열될 수 있다. 제1 행에 속하는 화소(PX)는 제2 행에 속하는 화소(PX)에 대해 제1 방향(X)으로 엇갈려 배치될 수 있다. 상기 제1 행과 제2 행의 배열은 제n 행까지 반복될 수 있다.

광 센서(PS) 각각은 제1 행을 이루는 제2 서브 화소들(PX2)과 제3 서브 화소들(PX3) 사이에 이격 배치될 수 있다. 제1 방향(X)을 따라 제2 서브 화소들(PX2), 광 센서(PS), 및 제3 서브 화소들(PX3)이 교대 배열될 수 있다. 광 센서(PS) 각각은 제2 행을 이루는 제1 서브 화소들(PX1)과 제4 서브 화소들(PX4) 사이에 이격 배치될 수 있다. 제1 방향(X)을 따라 제1 서브 화소들(PX1), 광 센서(PS), 및 제4 서브 화소들(PX4)이 교대 배열될 수 있다. 제1 행에 속하는 광 센서(PS)의 개수는 제2 행에 속하는 광 센서(PS)의 개수와 동일할 수 있다. 상기 제1 행과 제2 행의 배열은 제n 행까지 반복될 수 있다.

다른 예를 들어, 광 센서(PS)는 제2 행을 이루는 제1 서브 화소들(PX1) 및 제4 서브 화소들(PX4) 사이에 배치되며, 제1 행을 이루는 제2 서브 화소들(PX2) 및 제3 서브 화소들(PX3) 사이에 배치되지 않을 수 있다. 즉, 광 센서(PS)는 제1 행에 배치되지 않을 수 있다.

각 화소(PX)들의 발광 영역의 크기는 상이할 수 있다. 제1 서브 화소들(PX1) 및 제4 서브 화소들(PX4)의 발광 영역의 크기는 제2 서브 화소들(PX2) 또는 제3 서브 화소들(PX3)의 발광 영역의 크기보다 작을 수 있다. 각 화소(PX)들의 형상은 마름모인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 각 화소(PX)들의 형상은 직사각형, 팔각형, 원형 기타 다각형일 수 있다.

하나의 화소 유닛(PXU)은 제1 서브 화소들(PX1), 제2 서브 화소들(PX2), 제3 서브 화소들(PX3), 및 제4 서브 화소들(PX4)을 각각 하나씩 포함할 수 있다. 화소 유닛(PXU)은 계조를 표현할 수 있는 한 그룹의 색 화소들을 가리킨다.

도 22는 일 실시예에 따른 표시 장치의 혈압을 산출 방법을 나타낸 순서도이다. 도 23은 가압 시간에 따른 압력 측정값을 나타낸 그래프이다. 도 24는 시간에 따른 맥파 신호를 나타낸 그래프이다.

도 22 내지 도 24를 참조하여 메인 프로세서(800)가 맥파 신호(PPG)에 기초하여 혈압을 산출하는 방법을 살펴보기로 한다.

도 22을 참조하면, 먼저, 압력 감지부(PSU)는 시간에 따른 압력을 측정하고, 메인 프로세서(800)는 압력 측정값에 기초하여 압력 신호(PSS)를 생성한다(S100).

도 23을 더 참조하면, 사용자는 압력 감지부(PSU)에 압력을 가하고, 압력 감지부(PSU)는 사용자가 가한 압력 측정값을 측정할 수 있다. 맥파 신호(PPG)를 생성하는 방법을 구체적으로 설명하면, 예를 들어, 사용자가 표시 장치(1)에 손가락을 접촉시키는 과정에서, 압력 감지부(PSU)가 측정하는 압력 측정값은 시간에 따라 점진적으로 증가하여 최대값에 도달할 수 있다. 압력 측정값(즉, 접촉 압력)이 증가하면 혈관이 줄어들어 혈류량이 작아지거나 0이 될 수 있다. 이에 따라, 메인 프로세서(800)는 압력 감지 회로(40)에서 생성한 시간에 따른 압력 측정값을 갖는 압력 신호(PSS)를 인가받을 수 있다.

다음으로, 광 센서(PS)는 시간에 따른 광 전류를 측정하고, 메인 프로세서(800)는 시간에 따른 광 전류 값에 기초하여 광 감지 데이터를 생성할 수 있다(S200).

도 24를 더 참조하면, 맥파 신호(PPG)를 생성하기 위해서는 압력 데이터와 함께 시간에 따른 맥파 정보도 필요하다. 심장의 수축기에는 심장의 좌심실에서 박출되는 혈액이 말초 조직으로 이동되어 동맥 쪽의 혈액 부피가 증가하게 된다. 또한, 심장의 수축기에는 적혈구가 말초 조직에 더 많은 산소 헤모글로빈을 운반하게 된다. 심장의 이완기에는 말초 조직으로부터 심장 쪽으로 부분적인 혈액의 흡입이 있다. 이때, 표시 화소로부터 발광한 빛이 말초 혈관에 조사되면, 조사된 빛은 말초 조직에 의해 흡수될 수 있다. 광흡수도는 혈구혈장비율(hematocrit)과 혈액의 부피에 종속적이다. 광흡수도는 심장의 수축기에 최대값을 가지고, 심장의 이완기에 최소값을 가질 수 있다. 광흡수도는 광 센서(PS)에 입사되는 광량과 반비례 관계에 있으므로, 광 센서(PS)에 입사되는 광량의 수광 데이터를 통해 해당 시점에서의 광흡수도를 추정할 수 있고, 이를 통해 도 24에 예시된 바와 같이 시간에 따른 광 감지 데이터(LSD)를 생성할 수 있다.

시간에 따른 맥파 정보는 심장의 수축기에 광흡수도의 최대값을 반영하며, 심장의 이완기에 광 흡수도의 최소값을 반영한다. 또한, 맥파 정보는 심장 박동 주기에 따라 진동하는 현상을 보인다. 따라서, 맥파 정보는 심장 박동에 따른 혈압 변화를 반영할 수 있다.

이어서, 메인 프로세서(800)는 압력 신호(PSS) 및 광 감지 데이터(LSD)에 기초하여 압력에 따른 맥파 신호(PPG)를 생성한다(S300). 메인 프로세서(800)는 입력 받은 시간에 따른 압력 신호(PSS) 및 시간에 따른 광 감지 데이터(LSD)에 기초하여, 압력 신호(PSS)의 압력 측정값에 따른 광 감지 데이터(LSD)의 값을 갖는 맥파 신호(도 26의 PPG)를 생성할 수 있다.

마지막으로, 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG)에 기초하여 혈압을 산출한다(S400). 메인 프로세서(800)가 맥파 신호(PPG)에 기초하여 혈압 정보를 산출하는 방법은 도 25 및 도 26에서 후술하기로 한다.

도 25는 일 실시예에 따른 혈압을 산출하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 26은 피크 검출 신호의 파형을 나타낸 그래프이다.

도 25 및 도 26를 더 참조하면, 먼저, 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG)에서 피크 검출 신호(PPS)를 산출할 수 있는지 판단한다(ST1).

메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG)의 피크들을 이용하여 피크 검출 신호(PPS)를 생성할 수 있다. 피크 검출 신호(PPS)는 맥파 신호(PPG) 1주기 각각의 피크 값에 해당하는 신호로 정의된다. 예를 들어, 맥파 신호(PPG)는 적어도 하나 이상의 피크 값을 가질 수 있다. 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG)의 피크 값에 해당하는 지점들을 포함하는 피크 검출 신호(PPS)를 산출할 수 있다.

이 경우, 맥파 신호(PPG)의 피크들은 광학 조절 신호(LCS)의 피크들과 대응될 수 있다. 예를 들어, 맥파 신호(PPG)의 피크들 각각은 광학 조절 신호(LCS)의 제1 진폭(V1)과 동일한 값을 가질 수 있다. 또한, 광학 조절 신호(LCS)의 최대값을 갖는 제M 압력 구간의 제1 진폭(V1)은 맥파 신호(PPG)의 최대값일 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 발광한 입사광(L1)은 광학 조절 신호(LCS)의 제1 진폭(V1)에 대응하여 제2 맥파 광(L2,L3)으로 반사될 수 있다. 이에 표시 장치(1)의 광 센서(PS)는 제2 맥파 광(L2,L3)을 감지하여 광 감지 데이터(LSD)를 생성한다. 또한, 표시 장치(1)의 메인 프로세서(800)는 광 감지 데이터(LSD)에 기초하여 맥파 신호(PPG)를 생성한다. 즉, 광학 조절 신호(LCS)의 제1 진폭(V1)에 대응하여 맥파 신호(PPG)의 피크가 생성될 수 있다.

이어서, 메인 프로세서(800)는 피크 검출 신호(PPS)의 피크 값(PK)에 대응하는 압력 값을 산출할 수 있는지 판단한다(ST2). 메인 프로세서(800)는 피크 검출 신호(PPS)의 피크가 존재하는 경우, 메인 프로세서(800)는 피크 검출 신호(PPS)의 피크 값(PK)에 대응하는 압력 값을 산출할 수 있다.

다음으로, 메인 프로세서(800)는 피크 검출 신호(PPS)의 피크 값(PK)을 기초로 최고 혈압(DBP), 최저 혈압(SBP) 등을 산출하고(ST3), 혈압 정보를 산출한다(ST4).

메인 프로세서(800)는 압력 값에 따라 압력 값보다 낮은 최저 혈압(SBP), 압력 값보다 높은 최고 혈압(DBP), 및 평균 혈압을 산출할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(800)는 피크 값(PK)의 60% 내지 80%에 해당하는 값에 대응하는 압력 값들을 산출할 수 있다. 압력 값들 중 피크 값(PK)에 대응하는 압력 값보다 작은 압력 값을 제1 압력 값(PR1)으로 산출할 수 있다. 그리고. 메인 프로세서(800)는 제1 압력 값(PR1)을 최저 혈압(SBP)으로 산출할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(800)는 압력 값들 중 피크 값(PK)에 대응하는 압력 값보다 큰 압력 값을 제2 압력 값(PR2)으로 산출할 수 있다. 그리고. 메인 프로세서(800)는 제2 압력 값(PR2)을 최고 혈압(DBP)으로 산출할 수 있다.

본 실시예의 경우, 맥파 신호(PPG)는 심장 박동 주기에 따라 진동하는 현상을 보이므로, 맥파 신호(PPG)는 심장 박동에 따른 혈압 변화를 반영할 수 있다. 표시 장치(1)는 맥파 신호(PPG)의 제2 특징점(F2)과 진폭(V1)에 기초하여 혈압 정보를 정확하게 산출할 수 있다.

도 27은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 혈압을 산출하는 방법을 나타낸 순서도이다.도 28은 맥파 신호의 한 주기의 파형을 확대한 그래프이다. 도 29는 또 다른 실시예에 따른 생성된 맥파 신호를 이용하여 혈압 산출 방법을 나타낸 그래프이다.

도 27 내지 도 29을 참조하여 표시 장치(1)가 혈압을 산출하는 방법을 살펴보기로 한다. 도 27를 참조하면, 첫번째로, 맥파 신호(PPG)의 1주기마다 반사 맥파 비율(RI)을 산출한다(S410).

도 28을 더 참조하면, 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG)의 반사 맥파 비율(RI)을 산출할 수 있다. 반사 맥파 비율(RI) 산출을 위해, 메인 프로세서(800)는 맥파 신호(PPG)의 파동 주기를 심장 박동에 따른 파동과 혈관의 반사 파동이 순서대로 발생된 기간에 따라 각각 구분한다. 예를 들어. 맥파 신호(PPG)의 1 주기는 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형들을 포함할 수 있다. 이에, 복수의 파형들 중에서 가장 큰 진폭을 갖는 파형의 피크 값을 맥파 수축값으로 정의하고, 복수의 파형들 중에서 두 번째로 큰 진폭을 갖는 파형의 피크 값을 반사 맥파값으로 정의하며, 맥파 수축값을 Sp로 정의하고, 반사 맥파값을 Rp로 정의하며, 반사 맥파 비율을 RI로 정의하는 경우, 반사 맥파 비율(RI)은 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.

이 경우, 맥파 수축값(Sp)과 반사 맥파값(Rp)은 광학 조절 신호(LCS)의 제1 진폭(V1) 및 제2 진폭(V2)과 대응될 수 있다. 예를 들어, 맥파 수축값(Sp)은 도 15 내지 도 18의 실시예에서, 제1 진폭(V1)과 대응되고, 반사 맥파값(Rp)은 제2 진폭(V2)과 대응될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 표시 장치(1)의 화소(PX)에서 발광한 입사광(L1)은 광학 조절 신호(LCS)의 제1 진폭(V1)에 대응하여 제2 맥파 광(L2,L3)으로 반사될 수 있다. 이에 표시 장치(1)의 광 센서(PS)는 제2 맥파 광(L2,L3)을 감지하여 광 감지 데이터(LSD)를 생성한다. 또한, 표시 장치(1)의 메인 프로세서(800)는 광 감지 데이터(LSD)에 기초하여 맥파 신호(PPG)를 생성한다. 즉, 광학 조절 신호(LCS)의 제1 진폭(V1) 및 제2 진폭(V2)에 대응하여 맥파 신호(PPG)의 맥파 수축값(Sp)과 반사 맥파값(Rp)이 생성될 수 있다.

두번째로, 메인 프로세서(800)는 반사 맥파 비율(RI)의 제2 기간(B2)을 산출할 수 있는지 판단한다(S420). 메인 프로세서(800)는 맥파 수축값 대비 반사 맥파 비율(RI)의 검출 결과를 순차적으로 저장하고, 저장된 반사 맥파 비율(RI)을 분석한다. 메인 프로세서(800)는 반사 맥파 비율(RI)의 크기 변화를 연속적으로 데이터화해서 반사 맥파 비율 데이터(RIL(RI))의 크기 변화를 분석할 수 있다.

반사 맥파 비율(RI)은 제1 범위 내에서 변동하는 제1 기간(B1), 반사 맥파 비율(RI)이 제2 범위 내에서 변동하는 제2 기간(B2), 및 반사 맥파 비율(RI)이 제3 범위 내에서 변동하는 제3 기간(B3)을 포함한다. 예를 들어, 메인 프로세서(800)는 반사 맥파 비율 신호(RIL)를 분석하여, 반사 맥파 비율(RI)이 포화 상태로 미리 설정된 범위 내에서 변동성이 적게 변화하는 제1 기간(B1), 반사 맥파 비율(RI)이 미리 설정된 기간내에 미리 설정된 범위보다 급격하게 낮아지거나 높아지는 제2 기간(B2), 반사 맥파 비율(RI)이 급격하게 낮아지거나 높아진 이후에 다시 포화 상태로 미리 설정된 범위 내에서 변동성이 적게 변화하는 제3 기간(B3) 등을 분석할 수 있다.

여기에서, 제1 범위의 폭과 제3 범위의 폭은 제2 범위의 폭보다 작을 수 있다. 또한, 반사 맥파 비율(RI)의 제2 기간(B2)의 기울기는 반사 맥파 비율(RI)의 제1 기간(B1)의 기울기 및 반사 맥파 비율(RI)의 제3 기간(B3)의 기울기보다 클 수 있다.

마지막으로, 메인 프로세서(800)는 반사 맥파 비율(RI)을 기초로 최고 혈압(DBP), 최저 혈압(SBP) 등을 산출하고(S430), 혈압 정보를 산출한다(S440).

메인 프로세서(800)는 반사 맥파 비율(RI)을 분석하여 제2 기간(B2)이 시작되는 시작 시점을 검출할 수 있다. 그리고 메인 프로세서(800)는 제2 기간(B2)의 시작 시점의 맥파 신호(PPG)에 대응하는 제3 압력 값(PR3)을 산출할 수 있다. 메인 프로세서(800)는 제3 압력 값(PR3)을 최저 혈압(SBP)으로 산출할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(800)는 반사 맥파 비율(RI)을 분석하여 제2 기간(B2) 이후에 제3 기간(B3)이 시작되는 시점을 검출할 수 있다. 그리고, 메인 프로세서(800)는 제3 기간(B3)이 시작되는 시점의 맥파 신호(PPG)에 대응하는 제4 압력 값(PR4)을 산출할 수 있다. 메인 프로세서(800)는 제4 압력 값(PR4)을 최고 혈압(DBP)으로 산출할 수 있다.

본 실시예의 경우에도, 맥파 신호(PPG)는 심장 박동 주기에 따라 진동하는 현상을 보이므로, 맥파 신호(PPG)는 심장 박동에 따른 혈압 변화를 반영할 수 있다. 표시 장치(1)는 맥파 신호(PPG)의 맥파 반사 비율(RI)에 기초하여 혈압 정보를 정확하게 산출할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 표시 장치
10: 표시 패널
200: 표시 구동부
PSU: 압력 감지부
800: 메인 프로세서
PX: 화소
PS: 광 센서
2: 맥파 생성 장치
21: 산란부
22: 광학 조절부
23: 반사부
24: 압력 센서
25: 제어부
LCS: 압력 조절 신호
PPG: 맥파 신호

Claims

외부의 압력을 감지하는 압력 센서;
광의 투과율을 변경하도록 구성된 광학 조절부;
광을 반사하는 반사부; 및
상기 압력 센서로부터 수신한 압력 측정값에 기초하여 상기 투과율을 변경하는 광학 조절 신호를 상기 광학 조절부에 출력하는 제어부를 포함하는 맥파 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 압력 센서가 감지한 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간으로 검출하고,
상기 제1 내지 제N 압력 구간 각각에 대응하는 상기 광학 조절 신호를 산출하는 맥파 생성 장치.
제2 항에 있어서,
상기 광학 조절 신호는 제1 내지 제N 압력 구간 각각에서 피크를 포함하는 파형을 갖는 맥파 생성 장치.
제3 항에 있어서,
상기 압력 구간은 제M(M은 1<M<N인 자연수) 압력 구간을 포함하고,
상기 제어부는
제1 내지 제M 압력 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 증가하도록 제1 내지 제M 광학 조절 신호의 진폭을 산출하고, 제M 내지 제N 압력 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 감소하도록 제M 내지 제N 광학 조절 신호의 진폭을 산출하는 맥파 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 광학 조절부는 하부 전극, 상부 전극 및 그 사이에 개재된 전기 변색층을 포함하는 맥파 생성 장치.
제5 항에 있어서,
상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극은 상기 광학 조절 신호에 따른 전압을 인가받아 상기 전기 변색층의 투과율을 조절하는 맥파 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 광학 조절부의 일면 상에 배치되며, 광을 산란하는 산란부를 더 포함하는 맥파 생성 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간으로 검출하고,
상기 제어부는 제1 내지 제N 압력 구간 중 적어도 어느 하나의 압력 구간에서 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형들을 포함하는 광학 조절 신호를 산출하는 맥파 생성 장치.
제8 항에 있어서,
상기 복수의 파형들 중에서 첫번째 파형의 제1 진폭은 두번째 파형의 제2 진폭보다 큰 맥파 생성 장치.
외부로부터 입사한 광의 투과율을 변경하는 맥파 생성 장치; 및
외부로부터 가해지는 압력을 감지하고, 제1 광을 발광하는 표시 장치를 포함하고,
상기 맥파 생성 장치는,
외부로부터 가해지는 압력을 감지하는 압력 센서;
상기 제1 광의 투과율을 변경하도록 구성된 광학 조절부;
상기 제1 광을 반사하는 반사부; 및
상기 압력 센서로부터 수신한 압력 측정값에 기초하여 상기 투과율을 변경하는 광학 조절 신호를 상기 광학 조절부에 출력하는 제어부를 포함하며,
상기 표시 장치는 상기 광학 조절부에 상기 제1 광을 출광하고, 상기 제1 광 중에서 상기 광학 조절부를 투과하며 상기 반사부에 의해 반사된 제2 광을 감지하여 광 감지 데이터를 생성하고, 상기 광 감지 데이터와 감지한 압력에 기초하여 맥파 신호를 생성하며, 상기 맥파 신호를 분석하여 혈압을 산출하는 메인 프로세서를 구비하는 혈압 검사 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 압력 센서가 감지한 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간으로 검출하고,
상기 제1 내지 제N 압력 구간 각각에 대응하는 상기 광학 조절 신호를 산출하는 혈압 검사 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 광학 조절 신호는 제1 내지 제N 압력 구간 각각에서 피크를 포함하는 파형을 갖는 혈압 검사 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 압력 구간은 제M(M은 1<M<N인 자연수) 압력 구간을 포함하고,
상기 제어부는
제1 내지 제M 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 증가하도록 제1 내지 제M 광학 조절 신호의 진폭을 산출하고, 제M 내지 제N 구간에서 상기 광학 조절 신호가 순차적으로 감소하도록 제M 내지 제N 광학 조절 신호의 진폭을 산출하는 혈압 검사 시스템.
제13 항에 있어서,
상기 메인 프로세서는
상기 맥파 신호의 피크들에 기초하여 피크 검출 신호를 생성하고, 상기 피크 검출 신호의 피크 값과 상기 피크 검출 신호의 피크 값에 대응하는 압력 값을 산출하며,
상기 압력 값에 따라 상기 압력 값보다 낮은 최저 혈압, 상기 압력 값보다 높은 최고 혈압, 및 평균 혈압을 산출하는 혈압 검사 시스템.
제14 항에 있어서,
상기 메인 프로세서는 상기 평균 혈압을 상기 피크 값에 대응하는 압력 값으로 산출하는 혈압 검사 시스템.
제15 항에 있어서,
상기 메인 프로세서는
상기 피크 검출 신호에서 상기 피크 값의 60% 내지 80%에 해당하는 상기 압력 값보다 작은 제1 압력 값 및 상기 압력 값보다 큰 제2 압력 값을 산출하고,
상기 제1 압력 값을 상기 최저 혈압으로 산출하고, 상기 제2 압력 값을 상기 최고 혈압으로 산출하는 혈압 검사 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 압력 측정값을 제1 내지 제N 압력 구간으로 검출하고,
상기 제어부는 제1 내지 제N 압력 구간 중 적어도 어느 하나의 압력 구간에서 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형들을 포함하는 광학 조절 신호를 산출하는 혈압 검사 시스템.
제17 항에 있어서,
상기 복수의 파형들 중에서 첫번째 파형의 제1 진폭은 두번째 파형의 제2 진폭보다 큰 혈압 검사 시스템.
제18 항에 있어서,
상기 맥파 신호의 주기 각각은 서로 다른 진폭을 갖는 복수의 파형들을 포함하고,
상기 복수의 파형들 중에서 첫번째 파형의 진폭을 맥파 수축값으로 정의하고, 상기 복수의 파형들 중에서 두 번째 파형의 진폭을 반사 맥파값으로 정의하며, 상기 맥파 수축값을 Sp로 정의하고, 상기 반사 맥파값을 Rp로 정의하며, 반사 맥파 비율을 Ri로 정의하는 경우, 반사 맥파 비율을 하기 수학식 1에 의해 산출하는 혈압 검사 시스템.
수학식 1
제19 항에 있어서,
상기 반사 맥파 비율은 상기 제1 진폭과 상기 제2 진폭의 비율과 동일한 혈압 검사 시스템.