可穿戴设备的制作方法

1.本发明涉及一种可穿戴设备。


背景技术：

2.近期，随着电子技术的发展，已经开发出用于向用户显示视觉信息的各种装置。作为其中的一部分，正在开发可以戴在用户头部的显示设备。
3.例如，头戴式显示器设备(head mounted display device，hmd设备)是一种能够在佩戴于用户头部的状态下显示视觉信息的显示设备。这种hmd设备包括虚拟现实设备或增强现实设备等，所述虚拟现实设备通过设置在佩戴时与用户眼睛的位置处对应的显示单元来显示虚拟现实世界，所述增强现实设备通过所述显示单元显示增强现实世界的屏幕。
4.这种hmd设备需要用于驱动显示单元的驱动电源。为此，hmd设备通过电源线接收商用电源作为驱动电源，或者通过设备本身内置的电池接收驱动电源。
5.然而，由于将通过电源线提供的商用电源作为驱动电源的方法限制了用户的动作灵活性，因此设备本身内置电池的方式已成为提供驱动电源的主要方式。
6.因此，为了让用户长时间使用hmd设备，需要在hmd设备上安装具有高存储容量的电池。然而，随着电池存储容量的增加，其尺寸也会随之增加。因此，由于在hmd设备内部需要额外的空间来安装更大容量的电池，hmd设备的整体尺寸也会随之增加。
7.此外，由于设计自由度会在用于安装电池的空间增加时降低，因此会成为抑制设计多样性的原因。


技术实现要素：

8.技术问题
9.本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供在增加电池容量的同时实现轻量化和设计多样性的可穿戴设备。
10.技术解决方法
11.为了解决上述问题，本发明提供一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：主体部，包括增强现实或虚拟现实显示单元；佩戴部，用于维持所述主体部的佩戴状态，使得所述显示单元置于用户的脸部；电池部，结合到所述佩戴部，并且包括向所述主体部侧提供驱动电源的起到主电池功能的第一电池和辅助所述第一电池的起到辅助电池功能的第二电池；以及操作部，设置在所述佩戴部，以便在用户操作时从所述佩戴部分离所述第二电池。
12.并且，所述佩戴部可包括形成为环状以环绕用户头部的框架，其中，所述框架可包括：弧形的第一框架，其一侧与所述主体部连接且与所述第一电池结合；弧形的第二框架，其两端分别与所述第一框架的端部锁紧，并且具有所述操作部；以及容纳槽，形成在所述第二框架以容纳所述第二电池。
13.并且，所述的可穿戴设备还可包括：支托构件，其中内置有所述第二电池，所述支托构件可拆卸地结合到所述容纳槽。
14.并且，所述可穿戴设备还可包括：盖构件，与所述第一框架结合，以便保护设置在所述第一框架的一个表面的所述第一电池免受外部环境影响。
15.并且，所述主体部可不包括用作驱动电源的电池。
16.并且，所述佩戴部还可包括与所述第一框架结合的板状支撑构件，所述支撑构件可形成为具有预定面积的曲面以环绕用户头部的一部分。
17.并且，所述第一电池和第二电池可以是具有柔性的柔性电池。
18.在此，所述柔性电池可包括：电极组件；外部材料，用于将所述电极组件和电解液密封在一起；第一图案，形成为在所述电极组件上使得峰部和谷部沿所述电极组件的长度方向重复排列；以及第二图案，形成在所述外部材料上，使得沿所述外部材料的长度方向与所述第二图案重合。
19.发明的效果
20.根据本发明，通过将单位电容重量相对较轻的薄型柔性电池用作驱动电源，可以降低总重量。
21.并且，在本发明中，电池的一部分能够可拆卸地结合到佩戴部。由此，由于根据本发明的一个实施例的可穿戴设备能够在电力耗尽时容易地更换电池的一部分，因此可增加使用时间。
附图说明
22.图1是示出根据本发明的一个实施例的可穿戴设的图，
23.图2是图1的分解图，
24.图3是示出图1中第二电池被分离出来的状态的图，
25.图4是从另一个方向观察图3时的图，
26.图5是示出可在根据本发明的可穿戴设备中用作第一电池和第二电池的柔性电池的示意图，
27.图6是示出在图5中适用于电极组件和外部材料的各种图案的示意图，是示出彼此相邻的谷部或峰部之间的各种间隔的附图，另外，
28.图7是示出图5的详细构造的放大截面图。
具体实施方式
29.在下文中，将参照附图对本发明的实施例进行详细描述，以便本发明所属技术领域的常规技术人员能够容易地实施。本发明能够以各种不同的形式来实现，并且不限于在此描述的实施例。为了清楚地描述本发明，在附图中省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同的附图标记用于表示相同或相似的组件。
30.根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100可以是用于实现视觉虚拟现实或增强现实的头戴式显示(head mounted display，hmd)设备。
31.当用户将这种可穿戴设备100戴在头部时，显示单元112可置于与用户的眼睛对应的位置，并且用户可以查看通过所述显示单元112显示的各种信息或图像。
32.为此，如图1至图4所示，根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100可以包括主体部110、佩戴部120、电池部130a和130b以及操作部140。
33.当用户通过所述佩戴部120将所述可穿戴设备100佩戴在头上时，所述主体部110可置于与用户的眼睛对应的位置。
34.这种主体部110可以向用户提供各种图像信息。
35.为此，如图1所示，所述主体部110可以包括用于显示各种图像信息的显示单元112，并且可以包括用于控制所述显示单元112的驱动的控制部。
36.其中，所述控制部可以是微处理器，所述显示单元112可以是输出增强现实的增强现实显示器或输出虚拟现实的虚拟现实显示器。
37.此外，所述显示单元112可以是透明有机发光显示器。
38.因此，用户可以在查看通过所述透明有机发光显示器输出的信息或图像的同时，通过所述透明有机发光显示器体验通过所述透明有机发光显示器看到的叠加有现实世界的增强现实，或者可以通过所述显示单元112体验模仿现实中的特定环境或情况以使其看起来与真实的周围情况或环境相互作用的虚拟现实(virtual reality)。
39.另外，除了所述显示单元112之外，所述主体部110还可以包括用于执行各种功能的其他功能模块。例如，所述主体部110还可以包括无线传输/接收数据的通信模块；用于检测用户的手势、动作、温度、速度等的各种传感器模块；用于获取用户周围图像信息的摄像头模块、麦克风模块和扬声器模块中的至少一种模块。
40.进一步地，所述主体部110还可以包括用于存储通过上述功能模块获取的信息的数据存储单元，并且可以包括用于与外部存储介质连接的usb端口等。
41.如上所述，当用户佩戴根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100时，所述佩戴部120可以固定所述主体部110，使得所述主体部110置于用户脸部的前侧。
42.例如，所述佩戴部120可以被设置为环形的框架以在佩戴所述可穿戴设备100时环绕用户的头部。
43.作为非限制性示例，所述框架可以包括：弧形的第一框架121，其一侧与所述主体部110连接；以及弧形的第二框架122，其两端分别与所述第一框架121的端部锁紧，其中，所述第一框架121与第二框架122可以设置为沿彼此相反的方向凸出。
44.由此，所述框架可以通过所述第一框架121和第二框架122的结合而形成为环形，当用户佩戴时，第一框架121的一个表面和第二框架122的一个表面与用户的头部接触，从而可环绕用户的头部。
45.因此，当用户佩戴根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100时，所述佩戴部120可以环绕用户的头部，并且与所述第一框架121的一侧连接的主体部110可置于用户脸部的前侧。
46.在此，所述第二框架122的两端可与所述第一框架121的端部固定地结合，然而也可以相对于所述第一框架121可旋转地连接。
47.此时，在根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100中，所述佩戴部120可以在设置为环绕用户的头部的状态下防止由于向下滑落而造成佩戴状态被解除的情况。
48.为此，所述佩戴部120还可以包括与所述第一框架121结合的板状支撑构件125。这样的支撑构件125可以设置为具有预定的面积以环绕用户的头部的一部分，并且可以形成为曲面以便与用户的头部紧密接触。
49.因此，当用户佩戴根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100时，所述第一框架
121和第二框架122可以环绕用户的头部，并且所述支撑构件125可与用户头部的上部部分接触。由此，在所述第一框架121和第二框架122佩戴于用户头部的状态下，可通过所述支撑构件125防止向下滑落。
50.所述电池部130a和130b可以执行向所述主体部110侧提供驱动电源的电力供应源的作用。
51.即，所述电池部130a和130b向内置于所述主体部110的控制部(未图示)侧提供驱动电源，使得包括在所述主体部110的包括显示单元112在内的各种功能模块通过所述控制部的控制而被驱动。
52.这种电池部130a和130b可以内置于所述佩戴部120侧，以防止重心在佩戴根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100时集中到置于用于脸部前侧的主体部110侧，并且，所述电池部130a和130b可以由降低整体重量且具有高容量的柔性电池构成。
53.即，在根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100中，电池部130a和130b可以内置于环绕用户头部的佩戴部120侧的内侧而不内置于所述主体部110，以便维持所述主体部110的佩戴状态。
54.作为示例，所述电池部130a和130b由至少一个柔性电池构成，并且可与所述佩戴部120结合以沿构成所述佩戴部120的第一框架121和/或第二框架122的长度方向设置。
55.由此，在根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100中，由于所述主体部110自身的重量可以通过省略掉的电池的重量来减轻，因此即使用户佩戴所述可穿戴设备100，也可以防止由于主体部110的重量而造成用户身体前倾，并且由于所述佩戴部120自身的重量会通过增加的电池的重量而增加，因此可以分担可穿戴设备100的整体重量。
56.并且，在根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100中，由于所述电池部130a和130b设置在佩戴部120侧，因此所述主体部110可以不需要用于内置电池的单独的空间。由此，根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100可以减小所述主体部110的整体尺寸，因此可以实现小型化和薄型化。
57.另外，由于所述主体部110中用于安装电池的空间得以省略，因此当主体部的尺寸保持不变时，可以利用所述主体部110的内部空间。由此，所述主体部110的内部空间还可以包括前述功能模块以外的其他功能模块。
58.并且，根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100可以通过使用单位储能重量相对较轻的柔性电池来替代单位储能重量相对较重的棱柱形电池作为供电电源，从而可以减轻整体重量并实现轻量化。
59.在这种情况下，所述电池部130a和130b可以由一个柔性电池构成，然而所述电池部130a和130b也可以由多个柔性电池构成以增加整体容量。进一步地，所述电池部130a和130b中的至少一个柔性电池能够可拆卸地结合到所述佩戴部120，以便在电池电力耗尽的情况下也可通过简单的更换而继续使用。
60.作为示例，所述电池部130a和130b可以包括向所述主体部110侧提供驱动电源的起到主电池功能的第一电池130a和辅助所述第一电池130a的起到辅助电池功能的第二电池130b，所述第二电池130b能够可拆卸地与所述佩戴部120结合，当用户操作时，所述第二电池130b可以容易地与所述佩戴部120分离。
61.其中，所述第一电池130a和第二电池130b可以设置为如上所述的柔性电池，并且
所述柔性电池可以是具有预定面积和长度的板状柔性电池。并且，所述第一电池130a和第二电池130b还可以分别包括用于控制充电/放电或防止过充电的单独的电路部152和153。稍后将对这种柔性电池进行详细描述。
62.据此，当所述电池部130a和130b的电力部分或完全耗尽时，用户可通过简单的操作更换所述第二电池130b以向所述第一电池130a侧提供驱动电源。由此，所述主体部110可以被持续驱动。
63.为此，所述佩戴部120可包括用于容纳所述第二电池130b的容纳槽123，所述第二电池130b能够可拆卸地与所述容纳槽123结合。此外，所述可穿戴设备100可以包括设置在所述佩戴部120的操作部140，以便安装在所述容纳槽123的第二电池130b在用户操作时容易地从所述容纳槽123分离出来。
64.作为非限制性示例，如图2所示，所述第二框架122可包括沿长度方向形成的容纳槽123，并且所述操作部140可设置在所述第二框架122上，以便位于定义所述容纳槽123的边框的周围。
65.并且，所述容纳槽123可以形成为从所述第二框架122的上表面向内侧凹入预定深度而形成，以便敞开上部，并且所述操作部140可在所述第二框架122的一个表面设置有供用户按键操作的按钮。
66.在这种情况下，如图1和图2所示，所述第一电池130a可以沿所述第一框架121的长度方向设置在所述第一框架121的一个表面，所述第二电池130b可以被插入到所述容纳槽123。
67.此时，所述第一电池130a可以通过与所述第一框架121的一个表面结合的盖构件124而设置在所述第一框架121的一个表面，并且可以与所述主体部110电连接。
68.此外，所述第二电池130b可以在结合到支托构件151的状态下可拆卸地结合到所述容纳槽123。
69.其中，所述第二电池130b可以与所述支托构件151一体地形成，或者，能够可拆卸地结合到所述支托构件151的一侧。
70.并且，所述支托构件151可以由具有刚性的材料形成以维持与所述容纳槽123基本相似的形状，或者可以由具有柔性的软材料形成。
71.并且，所述支托构件151可以在被插入到所述容纳槽123的状态下与所述第一电池130a电连接。为此，所述支托构件151可包括暴露于外部的连接端子，以便与所述第二电池130b电连接，并且所述连接端子可以与设置在所述容纳槽123内部的对应的连接端子接触。作为示例，所述连接端子和对应的连接端子中的任何一个可以是已知的弹簧针。
72.因此，所述第一电池130a可以通过所述盖构件124避免暴露于外部，并且可以在被固定于所述第一框架121的一侧的状态下起到向所述主体部110侧提供驱动电源的作为主电池的功能。
73.并且，所述第二电池130b可以在通过所述支托构件151被安装在所述容纳槽123的状态下与所述第一电池130a电连接以向所述第一电池130a侧提供电源。由此，所述第二电池130b能够起到辅助所述第一电池130a的容量的辅助电池的功能，并且在储存的电量部分或完全耗尽时，可以从所述容纳槽123分离并更换新的第二电池130b。
74.即，如图3和图4所示，在需要更换安装在所述容纳槽123的第二电池130b的情况
下，当用户操作所述操作部140时，所述第二电池130b可以在结合到所述支托构件151的状态下从所述容纳槽123向上移动并向外部突出至少一部分长度。
75.由此，在根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100中，可拆卸地结合到所述容纳槽123的第二电池130b可以起到向所述第一电池130a侧提供电源的辅助电池的功能。据此，根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100即使在所述第一电池130a和第二电池130b的电力完全耗尽的情况下，也可以通过更换所述第二电池130b来向所述第一电池130a侧持续供应电源。
76.因此，根据本发明的一个实施例的可穿戴设备100可以通过更换所述第二电池130b来持续驱动，从而可以延长使用时间或持续使用。
77.其中，所述第二电池130b可以将储存的电力提供给所述第一电池130a侧，但是当所述第一电池130a的电力完全耗尽时，也可以将储存的电力提供给所述主体部110侧。
78.另一方面，如上所述，所述第一电池130a和第二电池130b可以设置为具有柔性的柔性电池，并且所述柔性电池可以是具有预定面积和长度且具有柔性的板状的形态。
79.因此，即使所述第一电池130a和第二电池130b分别结合到形成为弧形的第一框架121和第二框架122，所述第一电池130a和第二电池130b也可以变成对应于所述第一框架121和第二框架122的形状。
80.具体地，如图2所示，所述第一电池130a和第二电池130b能够以弯曲状态分别结合到所述第一框架121和第二框架122侧。
81.如图5至图7所示，这种第一电池130a和第二电池130b可具有电极组件131与电解液一起被密封在外部材料137和138的内部的形式。
82.此时，所述第一电池130a和第二电池130b可分别包括分别沿所述电极组件131和外部材料137和138的长度方向形成的图案136和139，并且，形成在所述电极组件131的第一图案136和形成在所述外部材料137和138的第二图案139可以被设置为具有相同的方向性。
83.由此，如图1至图4所示，即使所述第一电池130a和第二电池130b以弯曲状态安装在所述佩戴部120的一侧，所述第一电池130a和第二电池130b也可以通过所述图案136和139防止或最小化构成所述电极组件131和外部材料137和138的基材本身的变形量。
84.由此，即使所述第一电池130a和第二电池130b以弯曲状态被安装，由于可以最小化可能在弯曲部分发生的基材本身的变形量，因此可以防止所述第一电池130a和第二电池130b由于所述电极组件131和外部材料137和138弯曲而被损坏或性能劣化。
85.在此，所述第一图案136和第二图案139不仅具有相同的方向性，而且可分别形成在所述电极组件131和外部材料137和138以彼此重合。这是为了确保所述第一图案136和第二图案139时刻进行相同的行为。
86.如上所述，在应用于本发明的第一电池130a和第二电池130b中，分别形成在所述电极组件131和外部材料137和138的图案136和139形成为彼此重合，以便在长度方向上进行收缩和弛缓，因此，即使产生在长度方向上的弯曲，相对于总长度的所述电极组件131和外部材料137和138也可以始终保持均匀的间距或接触状态。
87.由此，即使所述第一电池130a和第二电池130b以弯曲状态分别安装在所述第一框架121和第二框架122，由于与所述电极组件131一起被密封的电解液可以在整个长度上均匀分布，因此可以防止电池的性能下降。
88.作为示例，如图6中的(a)至(d)部分所示，所述第一图案136和第二图案139中的每一个的峰部和谷部可以形成在与所述电极组件131和外部材料137和138的宽度方向平行的方向，并且峰部和谷部可以沿所述电极组件131和外部材料137和138的长度方向交替设置。
89.此外，构成所述第一图案136和第二图案139的峰部和谷部可以形成为峰部与峰部形成在相同的位置，并且谷部与谷部形成在相同的位置。因此，所述第一图案136与第二图案139可以彼此重合。
90.具体而言，所述第一图案136和第二图案139的峰部和谷部可以沿平行于与所述电极组件131和外部材料137和138的宽度方向平行的直线的方向形成，并且可以形成为所述峰部和谷部沿长度方向重复设置。
91.在此，所述图案136和139可以沿与所述电极组件131和外部材料137和138的宽度方向平行的方向连续形成，或者可以不连续地形成。此外，所述图案136和139可以形成在所述电极组件131和外部材料137和138的整个长度上，或者可以部分地形成在部分长度。
92.另外，所述峰部和谷部可以被设置为具有各种截面，例如包括半圆的弧形截面、包括三角形或正方形的多边形截面、以及弧形截面和多边形截面相互组合的截面等。另外，峰部和谷部中的每一个可以被设置为具有相同的间距和宽度，但也可以被设置为具有不同的间距和宽度。
93.因此，即使所述电极组件131和外部材料137和138以弯曲状态内置于所述佩戴部120的一侧，所述第一电池130a和第二电池130b也可以通过所述图案136和139减少施加到基材本身的疲劳度，从而可以防止损坏或防止电池性能下降。
94.另一方面，所述第一图案136和第二图案139可以形成为相邻的峰部之间的间距或谷部之间的间距彼此相同，或者可以设置为具有彼此不同的间距，也可以形成为相同的间隔和不同的间隔组合在一起的形状。
95.所述电极组件131可与电解液一起密封在所述外部材料137和138的内部。如图7所示，这种电极组件131可以包括正极132、负极134和分离膜133。
96.所述正极132可以包括正极集电体132a和正极活性材料132b，所述负极134可以包括负极集电体134a和负极活性材料134b，所述正极集电体132a和负极集电体134a可以实现为具有预定面积的板状薄片形式。
97.即，活性材料132b和134b可以被压缩、沉积或涂覆在所述正极132和负极134各自的集电体132a和134a的一个表面或两个表面。在这种情况下，所述活性材料132b和134b可以设置在集电体132a和134a的整个区域，或者可以部分地设置在集电体132a和134a的部分区域。
98.并且，所述正极集电体132a和负极集电体134a可各自包括用于与外部装置电连接的负极端子135a和正极端子135b。
99.其中，所述正极端子135b和负极端子135a可以通过从所述正极集电体132a和负极集电体134a延伸预定长度而以从外部材料137和138的一侧突出的形式设置，并且可以设置为暴露在外部材料137和138的表面。
100.在这种情况下，所述正极活性材料132b和负极活性材料134b可以包含聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)成分。由此，即使所述第一电池130a和第二电池130b弯曲，也能够防止所述正极活性材料132b和负极活性材料134b由于弯曲而从各自的集电体
132a和134a分离或产生裂纹。
101.另一方面，设置在所述正极132与负极134之间的分离膜133可以在无纺布层151a的一侧或两侧包括纳米纤维网层151b。
102.其中，所述纳米纤维网层151b可以是包含选自聚丙烯腈(polyacrylonitrile)纳米纤维和聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)纳米纤维中的至少一种的纳米纤维。
103.所述外部材料137和138可由具有预定面积的板状构件形成，并且可通过在其内部容纳所述电极组件131和电解液来保护所述电极组件131免受外力影响。
104.作为示例，所述外部材料137和138可包括一对第一外部材料137和第二外部材料138，所述一对第一外部材料137和第二外部材料138的彼此邻接的边框侧可通过粘合剂被密封。由此，可以防止容纳在所述外部材料137和138的内部的所述电解液和电极组件131暴露在外，并且可以防止所述电解液泄漏到外部。
105.这种外部材料137和138由所述第一外部材料137和第二外部材料138构成，并且，构成密封部的第一外部材料137和第二外部材料138的所有边框侧可通过粘合剂被密封。作为替代方案，所述第一外部材料137和第二外部材料138可被构造成一个部件，并且可以沿宽度方向或长度方向对折，所述第一外部材料137和第二外部材料138的彼此对接的剩余的边框部分可通过粘合剂被密封。
106.另一方面，根据本发明的可穿戴设备100还可实现兼具增强现实功能和虚拟现实功能的形式，或者可以是集成增强现实功能和虚拟现实功能的形式，并且可以通过显示单元112显示与智能手机同步的信息。
107.此外，当根据本发明的可穿戴设备100被实现为虚拟现实设备时，具有虚拟现实功能的智能手机能够可拆卸地结合到所述主体部110。在这种情况下，可以省略包括在所述主体部110的显示单元112，并且，与所述主体部110结合的智能手机可以替代所述显示单元112的作用。
108.以上对本发明的一个实施例进行了描述，然而本发明的主旨并不限于本说明书中的提供的实施例，理解本发明主旨的本领域技术人员在相同主旨范围内，可通过对组件的附加、修改、删除、增加等容易地提出其他实施例，而这些同样属于本发明的主旨范围。