WO2022270794A1 - 전극 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 전극은, 베이스 패널; 복수의 전극 구조체; 및 복수의 접착판부;를 포함하고, 복수의 전극 구조체는, 전극 지지부 및 전극 지지부의 말단에 형성되는 전극부를 포함할 수 있으며, 기판, 전자 장치 등에 부착할 수 있는 전극으로서 헬스케어 등의 분야에서 활용 가능한 전극을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인구의 고령화, 웰빙에 대한 관심 증가로 인해 헬스케어 산업이 성장하고, 4차 산업혁명에 따른 사물인터넷 기술이 연구되고 있다. 이에 인체에 부착되어 생체 신호 및 주변 환경의 변화를 감지하는 웨어러블 바이오 센서에 대한 수요 및 연구가 증가하고 있다.
이러한 바이오 센서의 경우, 피부 혹은 장기에 직접 부착될 수 있고, 이들은 굴곡 및 움직임이 존재하고, 피부 혹은 장기와 강한 접착력을 유지하여야 생체 신호를 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 사용자의 편의를 위해 다른 소자 및/또는 모듈과의 부착도 가능할 필요가 있다.
종래의 전극들은, 전극과 기판의 표면 사이에 별도의 접착층이 필요할 뿐만 아니라, 전자빔 증착법(E-beam evaporation), 스퍼터링(sputtering) 등의 추가 공정이 필요하기 때문에, 재료 및 제조방법에 한계가 따르는 문제점이 발생할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 전극 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 전극 구조체 및 접착판부를 포함하는 일체형의 전극을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전극은, 베이스 패널; 상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 복수의 전극 구조체; 및 상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 복수의 접착판부;를 포함하고, 상기 복수의 전극 구조체는, 상기 베이스 패널에 연결되어 형성되는 전극 지지부 및 상기 전극 지지부의 말단에 형성되는 전극부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극부는, 상기 전극 지지부에 의해 둘러싸이되, 상기 전극부의 적어도 일 부분은 외부로 연결되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 지지부는, 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 상기 전극부가 형성되는 부분의 단면적이 더 큰 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착판부는, 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 상기 베이스 패널의 반대쪽 말단의 단면적이 더 큰 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체 및 상기 접착판부는, 각각의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적 단면적이 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 상기 접착판부의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 20 ㎛ 이상 인 것이고, 상기 접착판부의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 10 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과 상기 접착판부의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭의 비율은, 1.5 : 1 내지 4 : 1인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스 패널, 상기 전극 지지부 및 상기 접착판부는, 일체형인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스 패널, 상기 전극 지지부 및 상기 접착판부는, PCL(Polycaprolactone), PUA(Polyurethane acrylate) 및 PVC(Polyvinyl chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 형상 기억 고분자를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극부는, 탄소나노소재, 은나노소재 및 도전성 금속 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스 패널은, 판상 형태인 것이고, 상기 전극 구조체 및 상기 접착판부는, 상기 베이스 패널의 일면 및 대향면으로부터 돌출되도록 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극은, 상기 전극 구조체 및 상기 접착판부 중 적어도 하나가 기판과 접착 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 생체 신호 측정용 전자 장치는, 베이스 패널, 상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 전극 지지부 및 상기 전극 지지부의 말단에 형성되는 전극부를 포함하는, 복수의 전극 구조체, 및 상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된, 복수의 접착판부를 포함하는, 전극; 및 상기 전극부와 연결되는, 센서 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전극의 제조방법은, 전극 구조체 및 접착판부를 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계; 상기 몰드 상에 쉐도우 마스크를 장착하는 단계; 상기 쉐도우 마스크가 장착된 몰드 상에 전도성 소재를 코팅하는 단계; 상기 쉐도우 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 몰드에 고분자를 부어 경화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 전극 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 구조체 및 접착판부를 포함하는 일체형의 전극을 제공할 수 있다.
본 발명의 따른 전극은, 다양한 센서, 전자 장치 및/또는 피부와 같은 기판과 밀접한 기계적/전기적 접착을 수행할 수 있고, 특정 형상의 패턴을 가지는 전극을 통해 특정 디바이스와 효율적인 전기적 접촉을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 단면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 단면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극부가 형성하는 단면의 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하 본 발명에 따른 자가 부착형 전극을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 단면을 도시한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전극(100)은, 베이스 패널(110) 및 베이스 패널(110) 상에, 돌출되어 형성된 전극 구조체(120) 및 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 접착판부(130)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 베이스 패널(110)은, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)가 형성되도록 지지하는 역할을 수행할 수 있고, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)는 베이스 패널(110)로부터 돌출되어 기판에의 부착이 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판과 전극(100)을 맞댄 후 가압하면 기판에 부착될 수 있고, 이 때 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)는 기판에 부착되기 위해 형태가 변형될 수 있다. 기판과의 부착을 위해, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)의 일 말단이 기판과 맞닿는 것일 수 있다. 이 때, 접착판부(130)는 전극 구조체(120)를 감싸는 형태로 변형되면서 전극(100)이 기판에 부착될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극(100)은 -Y 방향으로 가압되어 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)가 기판과 맞닿아 부착되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)는 하나 이상인 것일 수 있고, 바람직하게는, 둘 이상인 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 접착판부(130)는 하나 이상인 것일 수 있고, 바람직하게는, 둘 이상인 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 전극 구조체(120)는, 베이스 패널(110)에 연결되어 형성되는 전극 지지부(121) 및 전극 지지부(121)에 형성되는 전극부(122)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극부(122)는 외부와 연결되는 것일 수 있고, 바람직하게는, 전극부(122)는 기판(예: 피부, 전자 장치)과 연결되는 것일 수 있다. 전극부(122)는 외부와 연결될 수 있도록 전극 구조체(120)의 말단에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 전극부(122)는 전극 지지부(121)의 말단에 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)는, 베이스 패널(110)로부터 동일한 방향 또는 다른 방향으로 돌출되어 형성되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)는, 베이스 패널(110)로부터 -Y 방향으로 돌출되어 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극(100)은, 피부 및/또는 센서 사이와 부착되어 피부 및 센서를 전기적으로 연결시켜주는 것으로서, 생체 신호(예: 혈당, 맥파, 체온, 심전도(electrocardiogram; ECG), 뇌전도(electroencephalogram; EEG), 근전도(electromyogram; EMG))를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 전극(100)은, 자가 부착형인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극부(122)는, 전극 지지부(121)에 의해 둘러싸이되, 전극부(122)의 적어도 일 부분은 외부로 연결되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극부(122)는 기판(예: 피부, 전자 장치)과 연결되기 위해 외부와 연결 가능한 부분(예컨대, 외부 연결부)이 존재할 수 있고, 상기 전극부(122)의 외부 연결부를 제외한 나머지 부분은 전극 지지부(121)에 의해 둘러싸여 지지될 수 있다. 전극 지지부(121)는 전극부(122)와 베이스 패널(110)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극(100)은 투명 또는 반투명한 소재를 이용하여 제작한 것으로서, 바람직하게는, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, 투명 또는 반투명한 소재를 이용하여 제조되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, PDMS (Polydimethylsiloxane)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)는 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 형태로 형성되는 것으로서, 돌출되는 부분의 반대쪽 말단에 전극부(122)가 위치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)과 인접한 부분과 전극부(122)와 인접한 부분의 단면적은 상이한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)는, 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 전극부(122)가 형성되는 부분의 단면적이 더 큰 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)는 전극부(122)가 위치한 부분이 외부와의 연결, 접착 및/또는 부착이 가능한 것으로서, 외부와의 자가 부착이 용이한 형태를 가지는 것일 수 있다. 전극 구조체(120)는 말단의 단면적이 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다 큰 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 말단의 단면적이 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다 크기 때문에 외부와의 흡착력이 더 강한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121) 역시 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 전극부(122)가 형성되는 부분의 단면적이 더 큰 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적과 전극부(122)의 단면적은 동일한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적과 전극부(122)의 단면적의 비는 3 : 2 내지 2 : 3일 수 있다. 바람직하게는, 전극 지지부(121)의 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적과 전극부(122)의 단면적의 비는 1 : 4, 2 : 3 , 3 : 2, 또는 4 : 1, 또는 그 사이의 수치 범위에 속하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체(120), 전극 지지부(121) 및/또는 전극부(122)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 전극 구조체(120)가 돌출되어 형성되는 방향에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 구조체(120), 전극 지지부(121) 및/또는 전극부(122)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 전극 구조체(120)가 돌출되어 형성되는 방향(-Y 방향)에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 접착판부(130)는, 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 베이스 패널(110)의 반대쪽 말단의 단면적이 더 큰 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 접착판부(130)는 베이스 패널(110)로부터 돌출되도록 형성되며 기판과 전극(100)이 잘 부착될 수 있도록 기판과 전극(100)을 결합하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 접착판부(130)는 전극(100)과 기판을 맞닿게 한 후 압력을 가하면 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출된 부분의 반대쪽 말단이 기판과의 부착을 위해 형태가 변형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 접착판부(130)는 전극(100)과 기판을 맞닿게 한 후 압력을 가하면 접착판부(130)의 베이스 패널(110)의 반대쪽 말단이 기판과의 부착을 위해 형태가 변형될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 목적하는 기판과 전극(100)의 부착을 위해서는, 접착판부(130)의 형태에 있어서 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 베이스 패널(110)의 반대쪽 말단의 단면적이 더 큰 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 부착을 위해서는 접착판부(130)의 말단 단면적이 확장 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 접착판부(130)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 접착판부(130)가 돌출되어 형성되는 방향에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착판부(130)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 접착판부(130)가 돌출되어 형성되는 방향(-Y 방향)에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)는, 각각의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적이 상이한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)는 각각 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 형태로 형성되는 것으로서, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적과, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적이 상이한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적은, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다 크거나 작을 수 있다. 바람직하게는, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적은, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면적보다 큰 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전극(100)은 몰드를 이용한 캐스팅 공법을 통해 제조되는 것일 수 있고, 전극부(122)는 전도성 소재를 몰드 상에 코팅(예: 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅)하여 형성되는 것일 수 있다. 이 때, 전도성 소재는 음각 형태의 몰드에 있어서 상대적으로 작은 크기의 기공으로는 잘 침투하지 못할 수 있다. 따라서, 몰드를 형성함에 있어 기공의 크기를 상이하게 제작하여 전극부가 형성되는 부분과 형성되지 않는 부분을 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)는 및 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면은 원형, 사각형, 직사각형, 정사각형 및/또는 마름모 등의 다양한 형태 중 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체(120), 전극 지지부(121) 및/또는 전극부(122)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 전극 구조체(120)가 돌출되어 형성되는 방향에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다. 상기 전극 구조체(120), 전극 지지부(121) 및/또는 전극부(122)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 전극 구조체(120)가 돌출되어 형성되는 방향(-Y 방향)에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 접착판부(130)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 접착판부(130)가 돌출되어 형성되는 방향에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접착판부(130)의 단면적은, 베이스 패널(110)로부터 접착판부(130)가 돌출되어 형성되는 방향(-Y 방향)에 수직면을 기준으로 계산되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 상이한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 상이한 것일 수 있다. 상기 언급되는 전극 구조체(120)의 단면 및/또는 접착판부(130)의 단면은, 전극(100)의 +Z 방향에 수직한 단면을 기준으로 하는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 전극 구조체(120) 및 접착판부(130)의 +Z 방향의 수직한 단면에서 각각의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 +X 방향의 길이를 측정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 상이한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 상이한 것일 수 있다. 상기 언급되는 전극 구조체(120)의 단면 및/또는 접착판부(130)의 단면은, 전극 구조체(120) 및/또는 접착판부(130)가 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 방향(-Y 방향)에 수직한 단면을 기준으로 하는 것일 수 있다. 이 때, 발생하는 전극 구조체(120)의 단면 및/또는 접착판부(130)의 단면은, 원형, 사각형, 직사각형, 정사각형 등 다양한 형태 중 어느 하나인 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 단면, 전극 지지부(121)의 단면 및/또는 접착판부(130)의 단면은, 다양한 형태 중 어느 하나인 것일 수 있고, 이 때 단면의 폭은, 단면의 테두리에서 선택되는 두 점 간의 거리 중 최대 길이로 정의되는 것일 수 있다. 예를 들어, 단면의 형태가 원형인 경우 단면의 폭은 지름의 길이를 의미할 수 있고, 단면의 형태가 직사각형 또는 정사각형인 경우 단면의 폭은 대각선의 길이를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭보다, 크거나 작은 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭보다, 바람직하게는, 큰 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭보다, 크거나 작은 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭보다, 바람직하게는, 큰 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 20 ㎛ 이상인 것이고, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 10 ㎛ 이하인 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 20 ㎛ 이상인 것이고, 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 10 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭의 비율은, 1.5 : 1 내지 4 : 1, 바람직하게는 2 : 1 내지 3 : 1인 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면 폭의 비율은, 1.5 : 1 내지 4 : 1, 바람직하게는 2 : 1 내지 3 : 1인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분 및/또는 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면은, 전극(100)의 +Z 방향에 수직한 단면을 기준으로 하거나, 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 방향(-Y 방향)에 수직한 단면을 기준으로 하는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분 및/또는 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면을 +Z 방향에 수직한 단면을 기준으로 하는 경우 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 +X 방향의 길이를 측정하는 것일 수 있고, 전극 구조체(120)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면, 전극 지지부(121)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분 및/또는 접착판부(130)의 베이스 패널(110)로부터 돌출되는 부분의 단면을 -Y 방향에 수직한 단면을 기준으로 하는 경우 형성되는 단면의 테두리 중 두 점 간의 거리 중 최대 길이를 측정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, 일체형인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극(100)은 몰드를 이용한 캐스팅 공법을 통해 제조되는 것으로서, 음각 몰드를 준비한 뒤 전도성 소재를 코팅한 후 고분자를 부어 경화시킴으로써 형성되는 것일 수 있다. 이 때, 고분자를 부어 경화시킴으로써 전극 지지부(121), 접착판부(130) 및 베이스 패널(110)이 동시에 형성되는 것일 수 있고, 이렇게 제조된 전극(100)은, 일체형의 고분자 지지체(예컨대, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)) 및 전극부(122)를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, PDMS(Polydimethylsiloxane)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, PCL(Polycaprolactone), PUA(Polyurethane acrylate) 및 PVC(Polyvinyl chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 형상 기억 고분자를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 형상 기억 고분자(Shape Memory Polymer; SMP)는, 고온에서 형태가 변형된 후 저온에서 변형된 형태가 유지되는 특성을 가지는 것으로서, 고온에서의 형태 변형은 외력 또는 자체적으로 일어나는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 형상 기억 고분자는 형태를 변형시키기 위해 고분자 별로 정해지는 특정 온도 이상으로 열을 가할 필요가 있고, 이를 위해 전극(100), 전극 구조체(120) 및/또는 전극부(122)에 전원을 인가하여 줄 히팅(joule heating)을 통해 열을 발생시킬 수 있다. 일 예시에 따르면, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, PCL(polycaprolactone)을 포함하는 것일 수 있고, 특정한 형상으로 변형시키기 위해 전극부(122)에 전원을 인가하면 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및/또는 접착판부(130)가 60 ℃ 이상으로 온도가 상승할 수 있다. 상기 60 ℃ 이상으로 온도가 상승된 PCL을 포함하는 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및/또는 접착판부(130)는, 원하는 형상으로 모양을 변형시킬 수 있으며, 기재의 굴곡 및/또는 형태에 맞추어 모양이 변형될 수 있다. 이 때, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및/또는 접착판부(130)의 형태 변형은 가압이 추가적으로 수반되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 패널(110), 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는, 형상 기억 고분자를 포함하는 것으로서, 특히, 형상 기억 고분자를 전극 지지부(121) 및 접착판부(130)는 기판과 직접 맞닿아 부착되는 부분으로서, 기판의 표면 형태 및/또는 상황에 관계 없이 부착이 용이한 것일 수 있다. 예를 들어, 피부의 굴곡진 부분 또는 주름진 부분에도 전극(100)이 쉽게 부착될 수 있다는 장점이 있다.
일 실시예에 따르면, 전극부(122)는, 탄소나노소재, 은나노소재 및 도전성 금속 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극(100)은 몰드를 이용한 캐스팅 공법을 통해 제조되는 것으로서, 음각 몰드를 준비한 뒤 전도성 소재를 코팅한 후 고분자를 부어 경화시킴으로써 형성되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전도성 소재는, 탄소나노소재, 은나노소재 및 도전성 금속 중 적어도 하나 중 선택되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극부(122)는, 탄소나노소재(예: 탄소나노튜브, 그래핀), 은나노소재(예: 은 나노와이어) 및 도전성 금속(예: 금, 은, 백금)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 전도성 소재를 포함하는 것일 수 있다. 이 때, 전도성 소재는 몰드 상에 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 단면을 도시한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전극(200)은, 베이스 패널(210), 전극 구조체(220) 및 접착판부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조체(220)는, 전극 지지부(221) 및 전극부(222)를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 베이스 패널(210)은, 판상 형태인 것이고, 전극 구조체(220) 및 접착판부(230)는, 베이스 패널(210)의 일면 및 대향면으로부터 돌출되도록 형성되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 베이스 패널(210)은, 판상 형태인 것이고, 전극 구조체(220) 및 접착판부(230)는, 베이스 패널(210)의 일면(+Y 방향) 및 대향면(-Y 방향)으로부터 돌출되도록 형성되는 것일 수 있다. 일 실시예에 따라 베이스 패널(210)의 일면 및 대향면으로부터 전극 구조체(220) 및 접착판부(230)가 돌출되도록 형성되는 전극(200)은, 둘 이상의 기판과 부착될 수 있는 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극(200)은, 피부 및 센서 사이에서 동시에 부착되어 피부 및 센서를 전기적으로 연결시켜주는 것으로서, 생체 신호(예: 혈당, 맥파, 체온, 심전도(electrocardiogram; ECG), 뇌전도(electroencephalogram; EEG), 근전도(electromyogram; EMG))를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극(100 또는 200)은, 전극 구조체(120 또는 220) 및 접착판부(130 또는 230) 중 적어도 하나가 기판과 접착 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극(100 또는 200)은, 생체 신호를 측정하기 위해 피부 또는 생체 신호 센서와 부착되는 것으로서, 전극부(122 또는 222)는 부착되는 피부 또는 부착되는 생체 신호 센서에 맞추어 특정 패턴으로 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 전극부(122 또는 222)는, 격자 형태로 형성되는 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극부가 형성하는 단면의 예시이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극부(도 1의 전극부(122) 또는 도 2의 전극부(222))는, (a) 전극(도 1의 전극(100), 도 2의 전극(200))의 세 가장자리로부터 형성되는 패턴, (b) 전극(도 1의 전극(100), 도 2의 전극(200))의 대향되는 가장자리로부터 형성되는 패턴, 또는 (c) 전극(도 1의 전극(100), 도 2의 전극(200))의 일 지점으로부터 소정의 이격 거리를 가지고 나란하게 형성되는 패턴으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따른 생체 신호 측정용 전자 장치는 베이스 패널(110), 베이스 패널(110) 상에, 돌출되어 형성된 전극 지지부(121) 및 전극 지지부(121)의 말단에 형성되는 전극부(122)를 포함하는, 복수의 전극 구조체(120), 및 베이스 패널(110) 상에, 돌출되어 형성된, 복수의 접착판부(130)를 포함하는, 전극(100); 및 전극부(122)와 연결되는, 센서 모듈(미도시);을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서 모듈은, 생체 신호를 측정하기 위한 것으로서, 예컨대, 혈당, 맥파, 체온, 심전도(electrocardiogram; ECG), 뇌전도(electroencephalogram; EEG) 및 근전도(electromyogram; EMG) 중 적어도 하나를 측정하는 것일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 전극의 제조방법은, 전극 구조체 및 접착판부를 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계(410); 몰드 상에 쉐도우 마스크를 장착하는 단계(420); 쉐도우 마스크가 장착된 몰드 상에 전도성 소재를 코팅하는 단계(430); 쉐도우 마스크를 제거하는 단계(440); 및 몰드에 고분자를 부어 경화시키는 단계(450);를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 준비되는 몰드는 음각 형태의 몰드인 것일 수 있다. 이 때, 몰드는 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여 음각이 새겨지는 것일 수 있고, 편의상 새겨지는 부분을 기공이라고 지칭한다. 일 실시예에 따르면, 몰드의 기공은 전극(도 1의 전극(100))의 전극 구조체(도 1의 전극 구조체(120)) 및/또는 접착판부(도 1의 접착판부(130))를 제조할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 쉐도우 마스크는, 특정한 형상의 전극 패턴을 형성하기 위한 것으로서, 특정한 형상을 가지는 쉐도우 마스크를 이용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 쉐도우 마스크를 장착하는 단계(420)를 통해 이후 코팅되는 전도성 소재가 코팅되는 몰드의 기공을 선택적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 몰드 상에 쉐도우 마스크를 장착한 이후, 전도성 소재를 코팅하는 단계(430) 및 쉐도우 마스크를 제거하는 단계(440)가 순차적으로 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전도성 소재는, 탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노와이어, 금, 은 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 코팅된 전도성 소재는, 전극(도 1의 전극(100))의 전극부(도 1의 전극부(122))로서 기능하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 쉐도우 마스크를 제거한 이후, 몰드에 고분자를 부어 경화시키는 단계(450)가 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 고분자는, PDMS(Polydimethylsiloxane), PCL(Polycaprolactone), PUA(Polyurethane acrylate) 및 PVC(Polyvinyl chloride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 고분자는, 투명 또는 반투명한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 경화되는 고분자는, 전극(도 1의 전극(100))의 베이스 패널(도 1의 베이스 패널(110)), 전극 지지부(도 1의 전극 지지부(121)) 및 접착판부(도 1의 접착판부(130))로서 기능하는 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 전극의 제조방법은, 전극 구조체 및 접착판부를 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계(510); 몰드 상에 쉐도우 마스크를 장착하는 단계(520); 쉐도우 마스크가 장착된 몰드 상에 전도성 소재를 코팅하는 단계(530); 쉐도우 마스크를 제거하는 단계(540); 몰드 상의 잔여 전도성 소재를 제거하는 단계(550) 및 몰드에 고분자를 부어 경화시키는 단계(560);를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 몰드의 기공과 쉐도우 마스크의 특정 형상이 정확히 일치하지 않을 수 있어 전도성 소재가 몰드의 기공 뿐만 아니라 몰드 상에도 전도성 소재가 코팅될 수 있다. 이렇게 코팅된 잔여 전도성 소재는 제거될 필요가 있고, 이에 쉐도우 마스크를 제거하는 단계(540) 이후에, 몰드 상의 잔여 전도성 소재를 제거하는 단계(550)가 추가적으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 몰드 상의 잔여 전도성 소재를 제거하는 단계(550)는, 테이프를 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 일 실시예에 따르면, 몰드 상의 잔여 전도성 소재를 제거하는 단계(550)는,몰드 상에 테이프를 접착하여 잔여 전도성 소재를 접착시킨 뒤 테이프를 떼어내어 기공 내의 전도성 소재는 남기고 몰드 상에 코팅된 전도성 소재만을 제거하는 것일 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 베이스 패널;상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 복수의 전극 구조체; 및상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 복수의 접착판부;를 포함하고,상기 복수의 전극 구조체는, 상기 베이스 패널에 연결되어 형성되는 전극 지지부 및 상기 전극 지지부의 말단에 형성되는 전극부를 포함하는 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 전극부는, 상기 전극 지지부에 의해 둘러싸이되, 상기 전극부의 적어도 일 부분은 외부로 연결되는 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 전극 지지부는, 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 상기 전극부가 형성되는 부분의 단면적이 더 큰 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 접착판부는, 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적보다, 상기 베이스 패널의 반대쪽 말단의 단면적이 더 큰 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 전극 구조체 및 상기 접착판부는, 각각의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면적 단면적이 상이한 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 전극 구조체의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과, 상기 접착판부의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 상이한 것인,전극.
- 제6항에 있어서,상기 전극 구조체의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 20 ㎛ 이상인 것이고,상기 접착판부의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭은, 10 ㎛ 이하인 것인,전극.
- 제6항에 있어서,상기 전극 구조체의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭과 상기 접착판부의 상기 베이스 패널로부터 돌출되는 부분의 단면 폭의 비율은, 1.5 : 1 내지 4 : 1인 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 베이스 패널, 상기 전극 지지부 및 상기 접착판부는, 일체형인 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 베이스 패널, 상기 전극 지지부 및 상기 접착판부는,PCL(Polycaprolactone), PUA(Polyurethane acrylate) 및 PVC(Polyvinyl chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 형상 기억 고분자를 포함하는 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 전극부는, 탄소나노소재, 은나노소재 및 도전성 금속 중 적어도 하나를 포함하는 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 베이스 패널은, 판상 형태인 것이고,상기 전극 구조체 및 상기 접착판부는, 상기 베이스 패널의 일면 및 대향면으로부터 돌출되도록 형성되는 것인,전극.
- 제1항에 있어서,상기 전극은, 상기 전극 구조체 및 상기 접착판부 중 적어도 하나가 기판과 접착 가능한 것인,전극.
- 베이스 패널,상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된 전극 지지부 및 상기 전극 지지부의 말단에 형성되는 전극부를 포함하는, 복수의 전극 구조체, 및상기 베이스 패널 상에, 돌출되어 형성된, 복수의 접착판부를 포함하는, 전극; 및상기 전극부와 연결되는, 센서 모듈;을 포함하는,생체 신호 측정용 전자 장치.
- 전극 구조체 및 접착판부를 성형하기 위한 몰드를 준비하는 단계;상기 몰드 상에 쉐도우 마스크를 장착하는 단계;상기 쉐도우 마스크가 장착된 몰드 상에 전도성 소재를 코팅하는 단계;상기 쉐도우 마스크를 제거하는 단계; 및상기 몰드에 고분자를 부어 경화시키는 단계;를 포함하는,전극의 제조방법.
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| KR20180109194A (ko) * | 2017-03-27 | 2018-10-08 | 울산과학기술원 | 초박막 건식 접착 반사 방지 투명전극의 제조방법 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| HWANG INSOL, MINHO SEONG, HOON YI, HANGIL KO, HYUN-HA PARK, JUNYEOB YEO, WON-GYU BAE, HYUNG WOOK PARK, HOON EUI JEONG: "Low‐resistant electrical and robust mechanical contacts of self‐attachable flexible transparent electrodes with patternable circuits", ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, vol. 30, no. 17, 26 February 2020 (2020-02-26), pages 2000458, XP093016584, DOI: 10.1002/adfm.202000458 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20220170086A (ko) | 2022-12-29 |
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