KR101089068B1

KR101089068B1 - 스캐너

Info

Publication number: KR101089068B1
Application number: KR1020100018096A
Authority: KR
Inventors: 양민양; 전강민; 윤홍석; 강봉철; 김성범
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-12-06
Also published as: KR20110098458A

Abstract

본 발명은 스캐너, 스캐너가 장착된 이동통신 단말기 및 전자책에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스캐너는, 유기반도체 물질을 포함하여 광을 감지하는 광센서가 2차원 평면에 배열되어 있는 광센서 어레이, 광센서 어레이의 광센서를 어드레싱하는 어드레싱 수단, 어드레싱 수단에서 어드레싱된 광센서에 의하여 감지된 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리 수단, 신호처리 수단에서 변환된 디지털 신호를 외부 장치로 전송하는 전송 수단을 포함한다.

Description

스캐너 {SCANNER}

본 발명은 스캐너에 관한 것이다.

일반적으로, 가정용으로 사용되는 스캐너는 라인 이미지 센서(line image sensor)를 모터로 이동시켜 2차원 평면의 이미지를 획득한다. 즉, 기존의 스캐너는 라인 이미지 센서를 모터로 이동시켜 1차원 선형의 데이터를 계속 획득하여 2차원 평면 이미지 데이터를 구현한다. 이와 같은 기존의 스캐너는 라인 이미지 센서를 모터로 이동시켜야 하므로 모터가 이동하는 시간이 필요하다. 그렇기 때문에 스캐닝 과정에 있어서 많은 시간이 소모되고, 또한 모터 구동시 소음이 발생하게 되는 문제점이 있다.

이와 같이, 스캐닝 과정에서 소모되는 많은 시간을 줄이기 위하여, 다수의 라인 이미지 센서를 사용한 고속 스캐너가 사용되었다. 그러나, 이러한 고속 스캐너가 사용하는 다수의 라인 이미지 센서는 매우 고가이고, 따라서 스캐너의 가격도 매우 비싸지게 된다. 또한, 이러한 고속 스캐너도 라인 이미지 센서의 이동에 의한 이미지 획득 과정을 필요로 하므로, 기존의 스캐너가 가지는 문제점을 그대로 가지고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이미지 센서(image sensor)를 2차원 평면에 배열하는 어레이를 구성하여 한번에 이미지를 획득하는 방법이 사용되기도 한다. 그러나, 이러한 방법은 이미지 센서의 가격이 너무 고가이기 때문에, 가격 경쟁력이 떨어진다는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유기반도체 물질을 포함하는 광센서가 2차원 평면에 배열되어 광센서 어레이를 구성하는 것에 의하여, 피사체의 이미지를 한번에 고속으로 스캐닝할 수 있는 스캐너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 이용하는 것에 의하여, 저가의 제조공정을 사용하여 대면적으로 제조될 수 있는 스캐너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 이용하는 것에 의하여, 유연하고 얇은 박막 형태의 광센서를 제작할 수 있고, 이러한 광센서를 이용하여 제품의 활용도를 향상시킬 수 있는 스캐너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 감광영역이 다른 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 사용하는 것에 의하여, 별도의 칼라 필터 없이 색상을 판별할 수 있는 스캐너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

청구항 1에 관한 발명인 스캐너는, 유기반도체 물질을 포함하여 광을 감지하는 광센서가 2차원 평면에 배열되어 있는 광센서 어레이, 광센서 어레이의 광센서를 어드레싱하는 어드레싱 수단, 어드레싱 수단에서 어드레싱된 광센서에 의하여 감지된 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리 수단, 신호처리 수단에서 변환된 디지털 신호를 외부 장치로 전송하는 전송 수단을 포함한다. 광센서는, 유기 반도체 물질을 포함하고, 입사되는 광에 의하여 전자와 정공이 생성되는 광활성층, 광활성층의 상부 또는 하부 중 어느 한 쪽에 패터닝되고, 광활성층에서 생성된 전자가 이동되는 제1 전도성 패턴, 광활성층의 상부 또는 하부 중 다른 한쪽에 패터닝되고, 광활성층에서 생성된 정공이 이동되는 제2 전도성 패턴을 포함한다. 유기반도체 물질은, 전자주게 및 전자받게로 기능하고, 전자주게(donor)는, PVK, PCPDTBT, PFDTBT, PTBEHT, P3HT, MDMO-PPV 중 어느 하나로 구성되며, 전자받게(acceptor)는 PCBM으로 구성된다.

따라서, 청구항 1에 관한 발명인 스캐너에 의하면, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서가 2차원 평면에 배열되어 광센서 어레이를 구성하고 있기 때문에, 피사체의 이미지를 한번에 고속으로 스캐닝할 수 있다. 또한, 본 스캐너에 의하면, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 이용하고 있기 때문에, 다양하고 저가의 제조공정을 사용하여 대면적으로 제조할 수 있다. 또한, 본 스캐너에 의하면, 유연하고 얇은 박막 형태의 광센서를 제작할 수 있고, 따라서 제품의 활용도를 향상시킬 수 있다. 또한, 광활성층에 포함된 유기 반도체 물질의 광기전효과를 이용하여 입사되는 광에 의하여 전자와 정공이 분리되고, 분리된 전자와 정공이 광활성층 상부 및 하부에 패터닝된 제1 및 제2 전도성 패턴으로 각각 이동되며, 제1 및 제2 전도성 패턴을 통하여 전류가 흐르기 때문에, 입사되는 광을 감지하는 광센서가 선택적으로 어드레싱될 수 있다. 또한, 전자받게 물질로서 전자친화도가 매우 크고, 유기용매에 대한 용해도가 우수한 물질인 PCBM를 사용하고 있기 때문에, 광기전 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 스캐너는, 광센서 제작시 용액공정을 포함한 다양한 공정을 가능하게 하고, 이를 통해 원하는 영역에만 형성이 가능하게 하여 광센서 제작을 용이하게 할 뿐만 아니라 광센서의 효율을 향상시킬 수 있다.

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청구항 4에 관한 발명인 스캐너는, 청구항 1에 관한 발명인 스캐너에 있어서, 유기반도체 물질은, PVK (Poly(N-vinylcarbazole)), PCPDTBT [2,6-(4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']-dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)], PFDTBT[poly((2,7-(9,9-dioctyl)-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)], PTBEHT[poly(5,7-di-2-thienyl-2,3-bis(3,5-di(2-ethylhexyloxy)phenyl)-thieno[3,4-b]pyrazine], P3HT[poly(3-hexylthiophene)], MDMO-PPV[poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene] 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.

따라서, 청구항 4에 관한 발명인 스캐너에 의하면, 유기반도체 물질로서, PVK, PCPDTBT, PFDTBT, PTBEHT, P3HT, MDMO-PPV 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하고 있기 때문에, 특정 파장에 따라 다른 감광영역을 가지는 물질들의 출력을 이용하여 칼라필터없이 피사체의 색상을 판별할 수 있다.

청구항 5에 관한 발명인 스캐너는, 청구항 1 또는 청구항 4에 관한 발명인 스캐너에 있어서, 제1 전도성 패턴은, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하고, 제2 전도성 패턴은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO, PEDOT:PSS 중 어느 하나를 포함하며, 제2 전도성 패턴은 투명전극으로 기능한다.

따라서, 청구항 5에 관한 발명인 스캐너에 의하면, 제1 전도성 패턴을 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어진 전극으로 형성하고, 제2 전도성 패턴을 ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO, PEDOT:PSS 중 어느 하나를 포함하는 투명전극으로 구성하고 있기 때문에, 전자를 수용하기에 적합한 일함수(work function)를 가지는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 통하여 광센서장치의 효율을 높일 수 있다.

청구항 6에 관한 발명인 스캐너는, 청구항 1 또는 청구항 4에 관한 발명인 스캐너에 있어서, 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO, PEDOT:PSS 중 어느 하나를 포함하고, 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴은 투명전극으로 기능한다.

따라서, 청구항 6에 관한 발명인 스캐너에 의하면, 제1 전도성 패턴 및 제2 전도성 패턴을 ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO, PEDOT:PSS 중 어느 하나를 포함하는 투명전극으로 구성하여, 투명전극에 입사하는 광을 잘 투과시킬 수 있다.

청구항 7에 관한 발명인 스캐너는, 청구항 1 또는 청구항 4에 관한 발명인 스캐너에 있어서, 광활성층과 제1 전도성패턴 사이에 형성되고, 전자의 이동을 도와주는 전자수송층, 광활성층과 제2 전도성패턴 사이에 형성되고, 정공의 이동을 도와주는 정공수송층을 더 포함하고, 전자수송층은, ZnO, TiOx 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하며, 정공수송층은 PEDOT:PSS를 포함한다.

따라서, 청구항 7에 관한 발명인 스캐너에 의하면, 광활성층과 제1 전도성 패턴 사이에 ZnO, TiOx 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 전자수송층을 위치시키고, 광활성층과 제2 전도성 패턴사이에 PEDOT:PSS를 포함하는 정공수송층을 위치하여줌으로써, 광활성층에서 분리된 전자와 정공의 제1 및 제2 전도성 패턴으로의 이동을 용이하게 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서가 2차원 평면에 배열되어 광센서 어레이를 구성하고 있기 때문에, 피사체의 이미지를 한번에 고속으로 스캐닝할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 이용하고 있기 때문에, 다양하고 저가의 제조공정을 사용하여 대면적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 이용하고 있기 때문에, 유연하고 얇은 박막 형태의 광센서를 제작할 수 있고, 이러한 광센서를 이용하여 제품의 활용도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 감광영역이 다른 유기반도체 물질을 포함하는 광센서를 사용하고 있기 때문에, 별도의 칼라 필터 없이 색상을 판별할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 스캐너의 구성을 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 스캐너의 광센서의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2의 광센서의 전도성 패턴의 구조를 나타내는 상측면도.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스캐너의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스캐너는, 광센서 어레이(100), 어드레싱 수단(200), 신호처리 수단(A/D)(300), 전송수단(T)(400)을 포함한다.

광센서 어레이(100)는, 유기반도체 물질을 포함하여 광을 감지하는 광센서(110)가 2차원 평면에 배열되어 있다. 광센서 어레이(100)의 광센서는, 유기 반도체 물질을 포함하고, 이 유기반도체 물질의 광기전 효과를 이용하여 입사되는 광을 감지하는 역할을 한다. 광센서 어레이(100)는, 피사체의 이미지를 스캐닝할 때 원하는 화상도에 따라 2차원 평면으로 배열되는 광센서(110)의 개수를 조절할 수 있다. 즉, 높은 해상도로 스캐닝하고자 할 때에는, 단위 면적당 광센서(110)를 더 많이 배열할 수 있다. 한편, 광센서(110)의 구조 및 기능에 대하여는 도 2a의 기재로부터 도 4의 기재에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

어드레싱 수단(200)은, 광센서 어레이(100)의 광센서(110)를 어드레싱한다. 어드레싱 수단(200)은, 열디코더(D1)와 행디코더(D2)를 통하여 광센서(110)를 어드레싱한다. 열디코더(D1)는 열어드레스(A1)를 수신하여 일렬의 광센서(110)들을 인에이블시킨다. 행디코더(D2)는 행어드레스(A2)를 수신하여 행선택 증폭기들(230)을 인에이블시킨다. 따라서, 광센서 어레이(100)에 배열된 광센서(110)들로부터 감지된 신호를 아날로그어레이 출력라인 상에 출력시키도록 열어드레스(A1) 및 행어드레스(A2)가 선택된다. 이때, 광센서 어레이(100)에 배열된 광센서(110)들로부터 감지된 신호는 전류 또는 전압값일 것이다. 이렇게 되면, 열어드레스(A1)와 행어드레스(A2)는 광센서 어레이(100)에 배열된 모든 광센서(110)들에 어드레싱될 것이다.

신호처리 수단(300)은, 어드레싱 수단(200)에서 어드레싱된 광센서(110)에 의하여 감지된 신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호처리 수단(300)은, 어드레싱 수단(200)의 아날로그어레이 출력라인 상에 출력된 어드레싱된 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. 도시되어 있지는 않지만, 신호처리 수단(300)은, DSP(Digital Signal Processor)와 같은 신호처리부와 버퍼메모리(buffer memory)와 같은 메모리부로 이루어질 수 있다. 신호처리부는, 광센서(110)들에 의하여 감지된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. 메모리부는, 신호처리부에 의하여 변환된 디지털 신호를 저장한 다음, 그 디지털 신호를 전송 수단(400)에 전달한다.

전송 수단(400)은, 신호처리 수단(300)에서 변환된 디지털 신호를 외부 장치로 전송한다. 전송 수단(400)은, 데이터 전송 버스로서, 신호처리 수단(300)에서 변환된 디지털 신호를 PC와 같은 외부 장치로 전송한다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 스캐너에 의하면, 유기반도체 물질을 포함하는 광센서(110)가 2차원 평면에 배열되어 광센서 어레이(100)를 구성하고 있기 때문에, 피사체의 이미지를 한번에 고속으로 스캐닝할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 스캐너의 광센서 어레이에 배열되는 광센서의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스캐너의 광센서 어레이에 배열되는 광센서는, 광활성층(113), 제1 전도성패턴(114), 제2 전도성 패턴(112)을 포함한다.

광활성층(113)은, 유기 반도체 물질을 포함하고, 이 유기반도체 물질의 광기전 효과를 이용하여 입사되는 광을 감지하는 역할을 한다. 즉, 광활성층(113)에 광이 가해지면, 유기 반도체의 광기전 효과에 의해 전기가 발생된다. 즉, 광활성층(113)에 광이 가해지면, 광활성층(113)에서 여기자가 발생되고, 발생된 여기자가 전자와 정공으로 분리되고, 분리된 전자와 정공이 제1 및 제2전도성 패턴(114, 112)으로 이동하여 전기가 발생한다. 유기반도체 물질은, 전자주게 및 전자받게로 기능하고, 전자주게(donor)는, PVK (Poly(N-vinylcarbazole)), PCPDTBT [2,6-(4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']-dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)], PFDTBT[poly((2,7-(9,9-dioctyl)-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)], PTBEHT[poly(5,7-di-2-thienyl-2,3-bis(3,5-di(2-ethylhexyloxy)phenyl)-thieno[3,4-b]pyrazine], P3HT[poly(3-hexylthiophene)], MDMO-PPV[poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene] 중 어느 하나로 구성되며, 전자받게(acceptor)는 PCBM[[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester]으로 구성된다.

여기서, 전자 받게(Acceptor)로 사용되는 PCBM은 전자친화도가 매우 우수한 C60 계열의 물질이다. 입력된 빛에 의해 전자주게에서 발생한 여기자(勵起子, exciton)는, 전자친화도가 매우 큰 전자받게 물질(C60 계열의 물질)에 의해 전자가 끌려가게 된다. 또한, 그 계열의 물질에서 PCBM은 유기용매에 대한 용해도가 우수하여, 용액공정이 가능한 물질이다. PCBM을 전자 받게 물질로 사용하여 광기전 효과를 향상시키고, 원하는 영역에 PCBM의 제작이 가능하므로, PCBM은 광센서에 매우 적합한 물질이다.

또한, 유기반도체 물질에 대한 다른 실시예로서, 광활성층(113)을 구성하는 유기반도체 물질은, PVK, PCPDTBT, PFDTBT, PTBEHT, P3HT, MDMO-PPV 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 이때, 유기반도체물질은, 각각 특정 파장에 따라 반응 정도가 달라 입사되는 광의 파장에 따라 출력되는 색이 다른 성질을 가진다. 즉, 이러한 유기반도체 물질은, 각각 감광영역이 다른 성질을 가진다. 따라서, 본 스캐너는, 광센서에 사용되는 유기반도체 물질로서, PVK, PCPDTBT, PFDTBT, PTBEHT, P3HT, MDMO-PPV 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하여, 특정 파장에 따라 다른 감광영역을 가지는 물질들의 출력을 이용하여 칼라필터 없이 피사체의 다양한 색상을 판별할 수 있다. 또한, 이와 같은 유기반도체 물질은 롤투롤(Roll to Roll), 딥코팅(Dip coating), 잉크젯(Ink jet) 등의 공정에 의하여 제조될 수 있다. 따라서, 본 광센서 어레이는, 다양하고 저가의 제조공정을 통하여 대면적으로 제작될 수 있다.

한편, 유기반도체 물질의 성질에 관하여는 도 4에 관한 기재에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

제1 전도성 패턴(114)은, 광활성층(113)의 상부 또는 하부 중 어느 한 쪽에 패터닝되고, 광활성층(113)에서 생성된 전자가 이동된다. 제1 전도성 패턴(114)은, 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함한다. 본 광센서 어레이는, 제1 전도성 패턴(114)을 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 전극층으로 형성함으로써, 광센서층(113)의 효율을 높일 수 있다. 이는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al)의 일함수(work function)가 투명전극보다 전자를 수용하기 적합하기 때문이다.

제2 전도성 패턴(112)은, 광활성층(113)의 상부 또는 하부 중 다른 한쪽에 패터닝되고, 광활성층(113)에서 생성된 정공이 이동된다. 제2 전도성 패턴(112)은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO(Fluorine-doped tin oxide), PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)) 중 어느 하나를 포함하며, 제2 전도성 패턴(112)은 투명전극으로 기능한다.

또한, 제1 전도성 패턴(114) 및 제2 전도성 패턴(112)의 다른 실시예로서, 제1 전도성 패턴(114) 및 제2 전도성 패턴(112)은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO(Fluorine-doped tin oxide), PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)) 중 어느 하나를 포함하고, 제1 전도성 패턴(114) 및 제2 전도성 패턴(112)은 투명전극으로 기능한다. 제1 전도성 패턴(114) 및 제2 전도성 패턴(112)은, ITO, CNT, AZO, ZnO,　FTO, PEDOT:PSS 의 투명성과 그에 따른 고 투과율, 고 전도성 및 고 생산성 등의 특징을 가지고 있다.

제1 및 제2 투명기판(115, 111)은 유리나 투명 플라스틱으로 제조된 투명한 기판을 의미한다.

또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 스캐너의 광센서 어레이에 배열된 광센서는, 전자수송층(113b), 정공수송층(113a)을 더 포함한다.

전자수송층(113b)은, 광활성층(113)과 제1 전도성패턴(114) 사이에 형성되고, 전자의 이동을 도와준다. 전자수송층(113b)은, ZnO, TiOx 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함한다.

정공수송층(113a)은, 광활성층(113)과 제2 전도성패턴(112) 사이에 형성되고, 정공의 이동을 도와준다. 정공수송층(113a)은 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate))를 포함한다.

도 3a 및 3b는 도 2의 광센서의 전도성 패턴의 구조를 나타내는 상측면도이다. 도 3a는 제1 및 제2 전도성 패턴 사이에 위치한 광활성층을 나타내는 도면이고, 도 3b는 제1 및 제2 전도성 패턴이 교차하는 영역에만 위치하는 광활성층을 나타내는 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 광센서의 전도성 패턴은, 광활성층(113) 상부에 광활성층(113)의 면과 평행인 제1 방향으로 패터닝되고, 광활성층(113)에서 생성된 전자가 이동되는 제1 전도성 패턴(114), 광활성층(113) 하부에 광활성층(113)의 면과 평행인 제2 방향으로 패터닝되고, 광활성층(113)에서 생성된 정공이 이동되는 제2 전도성 패턴(112)을 포함한다.

광활성층(113)은 제1 및 제2 전도성 패턴(114, 112)사이에 전면으로 형성된다.

광활성층(113)에 광이 가해지면, 유기 반도체의 광기전 효과에 의해 전기가 발생된다. 즉, 광기전 현상에 의해 광활성층(113)에서 전자와 정공이 생성되고, 이 전자와 정공이 제1 및 제2 전도성 패턴(114, 112)으로 이동하여 전기가 발생된다. 여기서, 광기전 효과에 대해 설명하자면, 우선 유기 고분자 반도체 물질을 포함하는 광활성층(130)에 광이 입사하면, 유기 고분자 반도체 물질에 의하여 여기자(勵起子, exciton)가 형성된다. 여기자(勵起子)는 전자-정공 쌍을 의미하는 것으로서, 여기자가 임의 방향으로 확산하다가 전자 받게(acceptor)물질과의 계면을 만나면 전자와 정공으로 분리된다. 즉, 전자는 전자친화도가 큰 전자 받게(acceptor) 물질 쪽으로 이동하고, 정공은 전자 주게(donor)물질 쪽에 남아 각각의 전하상태로 분리된다. 그리고, 이들은 양쪽 전극의 일함수 차이로 형성된 내부 전기장과 쌓여진 전하의 농도차에 의하여 각각의 전극으로 이동하여 수집된다. 그런 다음, 최종적으로 외부회로를 통하여 전류의 형태로 흐르게 되는 데, 이 현상을 광기전 효과라 한다.

본 발명에서 광활성층(113)상에 광신호가 입력되면, 유기 고분자 반도체 물질에 의하여 전자와 정공이 분리된다. 이때, 전자는 제1 전도성 패턴(114)으로 이동하고, 정공은 제2 전도성 패턴(112)으로 이동하여 전류의 형태로 흐르게 된다. 이때, 제1 및 제2 전도성 패턴(114, 112)을 통하여 흐르는 전류는 광센서 어레이의 주변에 배치된 어드레싱 수단에 의하여 어드레싱된다.

제1 전도성 패턴(114)은 제1 방향으로 흐르는 전류를 검출하는 것에 의하여, 광센서의 외부로부터 광활성층(113)상에 닿는 광의 입사지점의 X좌표를 결정한다. 제2 전도성 패턴(112)은 제2 방향으로 흐르는 전류를 검출함으로써, 광센서의 외부로부터 광활성층(113) 상에 닿는 광의 입사지점의 Y좌표를 결정한다.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광센서의 전도성 패턴은, 도 3a와 동일하게 패터닝된 제1 전도성 패턴(114)과 제2 전도성 패턴(112)의 교차되는 영역상에만 광활성층(113)을 위치시킨 구조이다.

여기서, 광활성층(113)은, 도 3a에 나타난 광활성층(113)과 다르게 제1 및 제2 전도성 패턴(114, 112)이 교차하는 영역에만 배치되어, 입사되는 광신호의 감도와 정밀도를 향상시킬 수 있다. 광활성층(113)에 광이 입사되면, 광활성층(113)에 의해 생성된 전자 및 정공이 제1 및 제2 전도성 패턴(114, 112)으로 전류의 형태로 이동하여, 어드레싱 수단에 의하여 어드레싱된다.

광활성층(113)을 이루는 유기반도체 물질은, 빛의 파장대에 따라 다른 빛의 흡수율(Absorption)을 가지고, 같은 파장대에 대해서 출력되는 전류값나 전압값이 다르다. 예를 들면, 파장이 340nm일 때 가장 잘 반응하여 1이라는 값을 출력하고, 500nm일 때는 0.7을 출력하는 물질이 있고, 파장이 500nm일 때 가장 잘 반응하여 1.3이라는 값을 출력하고, 340nm일 때는 0.9라는 값을 출력하는 물질도 있다.

이와 같이, 광활성층(113)을 이루는 유기반도체 물질들은, 입력되는 빛의 파장대에 따라 출력되는 값이 다르기 때문에, 다양한 유기반도체 물질들과 각각 재료들이 반응하는 출력값들을 조합하여 테이블을 만들게 되면, 이 테이블을 통해 피사체의 색상을 판별할 수 있다.

따라서, 본 스캐너에 의하면, RGB 칼라 필터를 이용하여 칼라 색상을 인식하였던 기존의 스캐너에 비하여, 각각의 감광영역이 다른 유기반도체 물질들의 출력들의 조합으로 인해 칼라 필터없이 색상을 판별할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 스캐너를 이동통신 단말기 또는 전자 책에 장착하여 간단하게 피사체(예를 들면, 명함 또는 책 등)의 이미지를 한번에 스캐닝할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

유기반도체 물질을 포함하여 광을 감지하는 광센서가 2차원 평면에 배열되어 있는 광센서 어레이;
상기 광센서 어레이의 광센서를 어드레싱하는 어드레싱 수단;
상기 어드레싱 수단에서 어드레싱된 광센서에 의하여 감지된 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리 수단; 및
상기 신호처리 수단에서 변환된 디지털 신호를 외부 장치로 전송하는 전송 수단;
을 포함하고,
상기 광센서는,
유기 반도체 물질을 포함하고, 입사되는 광에 의하여 전자와 정공이 생성되는 광활성층;
상기 광활성층의 상부 또는 하부 중 어느 한 쪽에 패터닝되고, 상기 광활성층에서 생성된 전자가 이동되는 제1 전도성 패턴; 및
상기 광활성층의 상부 또는 하부 중 다른 한쪽에 패터닝되고, 상기 광활성층에서 생성된 정공이 이동되는 제2 전도성 패턴;
을 포함하고,
상기 유기반도체 물질은, 전자주게 및 전자받게로 기능하고,
상기 전자주게(donor)는, PVK (Poly(N-vinylcarbazole)), PCPDTBT [2,6-(4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']-dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)], PFDTBT[poly((2,7-(9,9-dioctyl)-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)], PTBEHT[poly(5,7-di-2-thienyl-2,3-bis(3,5-di(2-ethylhexyloxy)phenyl)-thieno[3,4-b]pyrazine], P3HT[poly(3-hexylthiophene)], MDMO-PPV[poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene] 중 어느 하나로 구성되며,
상기 전자받게(acceptor)는 PCBM으로 구성되는,
스캐너.
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제1항에 있어서,
상기 유기반도체 물질은, PVK (Poly(N-vinylcarbazole)), PCPDTBT [2,6-(4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']-dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole)], PFDTBT[poly((2,7-(9,9-dioctyl)-fluorene)-alt-5,5-(4',7'-di-2-thienyl-2',1',3'-benzothiadiazole)], PTBEHT[poly(5,7-di-2-thienyl-2,3-bis(3,5-di(2-ethylhexyloxy)phenyl)-thieno[3,4-b]pyrazine], P3HT[poly(3-hexylthiophene)], MDMO-PPV[poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene] 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는,
스캐너.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 전도성 패턴은, Ag, Au, Al 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제2 전도성 패턴은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO(Fluorine-doped tin oxide), PEDOT:PSS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)) 중 어느 하나를 포함하며,
상기 제2 전도성 패턴은 투명전극으로 기능하는,
스캐너.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO),　FTO(Fluorine-doped tin oxide), PEDOT:PSS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 제1 전도성 패턴 및 상기 제2 전도성 패턴은 투명전극으로 기능하는,
스캐너.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 광활성층과 상기 제1 전도성패턴 사이에 형성되고, 상기 전자의 이동을 도와주는 전자수송층; 및
상기 광활성층과 상기 제2 전도성패턴 사이에 형성되고, 상기 정공의 이동을 도와주는 정공수송층;
을 더 포함하고,
상기 전자수송층은, 산화아연(ZnO), TiOx 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하며,
상기 정공수송층은 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate))를 포함하는,
스캐너.