KR101684693B1 - Sensor for measuring distance and 3D image sensor applying the same - Google Patents

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Abstract

거리 측정 센서 및 이를 적용한 적층형 입체 이미지 센서를 개시한다.
개시된 거리 측정 센서는 광전 효과를 이용하여 광을 전기적인 신호로 변환시키는 유기 광전 변환영역을 구비한다. 유기 광전 변환영역은, 유기물을 포함하는 p형 물질층과 NTCDA를 포함하는 n형 물질층을 포함한다.
개시된 입체 이미지 센서는, 피사체로부터 반사되는 광이 입사되는 측에서부터 적외선광을 이용하여 피사체로부터의 거리를 감지하는 유기 광전 변환 영역을 구비하는 거리 측정 센서와, 적층형 이미지 센서를 포함한다.Distance measuring sensor and a laminated stereoscopic image sensor using the same.
The disclosed distance measuring sensor has an organic photoelectric conversion region for converting light into an electrical signal using a photoelectric effect. The organic photoelectric conversion region includes a p-type material layer including an organic material and an n-type material layer including NTCDA.
The disclosed stereoscopic image sensor includes a distance measurement sensor having an organic photoelectric conversion region for sensing a distance from a subject using infrared light from a side from which light reflected from the object is incident, and a layered image sensor.

Description

거리 측정 센서 및 이를 적용한 입체 이미지 센서{Sensor for measuring distance and 3D image sensor applying the same}[0001] The present invention relates to a distance measuring sensor and a three-

입체 영상을 획득하기 위한 이미지 센서에 적용 가능한 거리 측정 센서 및 이를 적용한 입체 이미지 센서에 관한 것이다.A distance measuring sensor applicable to an image sensor for acquiring a stereoscopic image, and a stereoscopic image sensor using the same.

바이어 패턴(bayer pattern)을 가지는 이미지 센서에서 고해상도(high resolution)를 위한 셀 축소(cell shrinkage)는 한계가 있다. 이는 1μm 이하에서는 광의 회절 등에 의해 이웃한 셀과의 구별이 어려워지게 되기 때문이다.Cell shrinkage for high resolution in an image sensor having a bayer pattern is limited. This is because, when the thickness is less than 1 탆, diffraction of light or the like makes it difficult to distinguish from neighboring cells.

이러한 셀 축소 한계를 고려할 때, 고해상도 이미지 센서를 실현할 수 있는 방법은, R,G,B 칼라 검출 요소를 적층형으로 배치하는 것이다. 적층형으로 하는 경우, 동일면에 R,G,B 칼라 검출 요소를 배치하는 경우에 비해, 단위 픽셀의 크기를 3배 이상 크게 할 수 있어, 고밀도화를 추진할 수 있다.Considering such a cell shrinking limit, a method capable of realizing a high resolution image sensor is to arrange R, G, B color detecting elements in a stacked manner. In the case of the laminated type, the size of the unit pixel can be increased by three times or more as compared with the case of arranging the R, G, and B color detecting elements on the same surface, and high density can be promoted.

그러나 이러한 적층형 이미지 센서에, 3D 입체 영상을 얻기 위해 사용되는 거리 측정 센서의 집적화는 쉽지 않다. 이는 적외선(IR)의 약한 에너지에 의해 광전 변화를 일으키는 물질의 경우, 적외선 이하 파장의 높은 에너지에 의해서도 쉽게 광전변화가 발생하여, 적외선 흡수층에 의해, R,G,B 광도 흡수될 수 있기 때문이다.However, it is not easy to integrate the distance measuring sensor used to obtain 3D stereoscopic images into such a stacked image sensor. This is because, in the case of a substance causing a photoelectric change due to the weak energy of infrared (IR), a photoelectric change easily occurs even by a high energy of sub-infrared wavelength, and R, G and B light can be absorbed by the infrared absorption layer .

3D 입체 영상을 얻기 위해 사용되는 적층형 이미지 센서에 적용 가능하도록 개선된 거리 측정 센서 및 이를 적용한 입체 이미지 센서를 제공한다.An improved distance measurement sensor applicable to a multi-layer type image sensor used for obtaining a 3D stereoscopic image and a stereoscopic image sensor using the same are provided.

본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서는, 광전 효과를 이용하여 광을 전기적인 신호로 변환시키는 유기 광전 변환영역;을 구비하며, 상기 유기 광전 변환영역은, 유기물을 포함하는 p형 물질층과 NTCDA를 포함하는 n형 물질층;을 포함한다.A distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention includes an organic photoelectric conversion region for converting light into an electric signal using a photoelectric effect, the organic photoelectric conversion region including a p-type material layer including an organic material, And an n-type material layer including NTCDA.

상기 유기 광전 변환영역은, 상기 p형 물질층과 상기 n형 물질층 사이에 상기 n형 물질층을 구성하는 물질과 상기 p형 물질층을 구성하는 물질을 공증착하여 형성된 공증착층;을 더 포함할 수 있다.The organic photoelectric conversion region may include a co-deposition layer formed by co-depositing a material forming the n-type material layer and a material forming the p-type material layer between the p-type material layer and the n-type material layer .

본 발명의 실시예에 따른 적층형 입체 이미지 센서는, 피사체로부터 반사되는 광이 입사되는 측에서부터, 적외선광을 이용하여 피사체로부터의 거리를 감지하는 유기 광전 변환 영역을 구비하는 거리 측정 센서와; 적층형 이미지 센서;를 포함한다.A stacked stereoscopic image sensor according to an embodiment of the present invention includes a distance measurement sensor having an organic photoelectric conversion region for sensing a distance from a subject using infrared light from a side from which light reflected from a subject is incident; And a stacked image sensor.

상기 유기 광전 변환영역은, 유기물을 포함하는 p형 물질층과; NTCDA를 포함하는 n형 물질층;을 포함할 수 있다.The organic photoelectric conversion region includes a p-type material layer including an organic material; And an n-type material layer including NTCDA.

상기 유기 광전 변환영역은, 상기 p형 물질층과 상기 n형 물질층 사이에 상기 n형 물질층을 구성하는 물질과 상기 p형 물질층을 구성하는 물질을 공증착하여 형성된 공증착층;을 더 포함할 수 있다.The organic photoelectric conversion region may include a co-deposition layer formed by co-depositing a material forming the n-type material layer and a material forming the p-type material layer between the p-type material layer and the n-type material layer .

상기 적층형 이미지 센서는, 상기 반사광이 입사되는 측에서부터 제1칼라광을 검출하는 제1칼라요소 검출 영역들이 형성된 제1층, 제2칼라광을 검출하는 제2칼라 요소 검출 영역들이 형성된 제2층 및 제3칼라광을 검출하는 제3칼라요소 검출 영역들이 형성된 제3층이 적층된 구조를 가질 수 있다.The layered image sensor may include a first layer formed with first color element detection regions for detecting first color light from a side from which the reflected light is incident and a second layer formed with second color element detection regions for detecting a second color light, And a third layer formed with third color element detection regions for detecting the third color light.

상기 제1층과 제2층 사이에는 제2 및 제3칼라광을 통과시키는 제1통과 필터층이 위치하며, 상기 제2층 및 제3층 사이에는 제3칼라광을 통과시키는 제2통과 필터층이 위치할 수 있다.A first pass filter layer for passing second and third color lights is disposed between the first layer and the second layer and a second pass filter layer for passing third color light between the second layer and the third layer, Can be located.

상기 제3층 저면에 실리콘 재질로 형성된 MOS 어레이;를 더 포함할 수 있다.And a MOS array formed of a silicon material on the bottom surface of the third layer.

파장 선택성을 가지는 유기 물질을 거리 측정 센서의 광전 변환 영역 물질로 사용하여, 3D 입체 영상을 얻을 수 있는 적층형 이미지 센서를 실현할 수 있다.A layered image sensor capable of obtaining a 3D stereoscopic image can be realized by using an organic material having wavelength selectivity as a photoelectric conversion region material of a distance measuring sensor.

도 1은 유기 물질의 파장 선택 특성을 보인 그래프이다.
도 2 및 도 3은 광전변환영역이 유기 광전 변환 물질로 형성된 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서의 구체적인 일 구현예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서의 작용을 설명하는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서를 적용한 적층형 입체 이미지 센서를 개략적으로 보인 단면도이다.1 is a graph showing wavelength selection characteristics of an organic material.
2 and 3 show a specific embodiment of the distance measuring sensor according to the embodiment of the present invention in which the photoelectric conversion region is formed of an organic photoelectric conversion material.
4 is a timing diagram illustrating the operation of the distance measuring sensor according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a layered type three-dimensional image sensor to which a distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention is applied.

광전효과를 이용하는 방식은 광전지(photovoltaic) 방식과 광전류(photocurrent) 방식으로 분리할 수 있는데, 광전지 방식의 경우 강한 pn 접합(junction)을 기본으로 하므로, 적층형인 경우, 암전류(dark current) 증가로 인해 신호대 잡음비(SNR)이 악화된다. 광전류 방식의 경우에는, 이러한 암전류 증가 문제 및 이에 따른 신호대 잡음비 악화 문제가 생기지 않는다.The photoelectric effect can be separated by a photovoltaic method and a photocurrent method. In the case of a photovoltaic method, a strong pn junction is used as a basis. Thus, in the case of a stacked type, due to an increase in dark current The signal-to-noise ratio (SNR) deteriorates. In the case of the photocurrent method, there is no problem of such a dark current increase problem and the problem of worse signal-to-noise ratio.

그러나, 광을 흡수하는 대부분의 물질이 장파장 광을 흡수할 경우, 단파장광의 높은 에너지에 의해서도 여기되어 흡수하므로, 파장 분리가 쉽지 않다. 특히, 입체 영상을 획득하기 위한 거리 측정 센서로 적외선을 사용할 경우, R,G,B 광의 높은 에너지가 적외선 흡수층에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 선택적으로 파장 흡수성을 갖도록 적외선 흡수층을 구성할 필요가 있다.However, when most of the light absorbing material absorbs long wavelength light, it is also excited by the high energy of short wavelength light, so that wavelength separation is not easy. In particular, when infrared rays are used as a distance measuring sensor for acquiring a stereoscopic image, high energy of R, G, B light can be absorbed by the infrared absorbing layer. Therefore, it is necessary to configure the infrared absorbing layer so as to have the wavelength absorbing property selectively.

도 1은 유기 물질의 파장 선택 특성을 보인 그래프이다. 도 1에서와 같이 유기 물질 예컨대, 파이 결합을 가지는 유기 물질은 특정 파장 대역에 대해서만 큰 흡수성을 가지는 파장 선택 특성이 있다. 도 3은 이러한 유기 물질로 형성된 다이오드의 파장 선택적 광흡수에 따른 광전류(photocurrent) 변화량을 보여준다. 도 3을 참조하면, 유기 물질로 형성된 다이오드는 일반적인 P-N 다이오드와 동특성이 유사함을 할 수 있다.1 is a graph showing wavelength selection characteristics of an organic material. As shown in FIG. 1, an organic material having an organic material such as a pie bond has a wavelength selection characteristic having a large absorption characteristic only for a specific wavelength band. FIG. 3 shows photocurrent variation due to wavelength-selective light absorption of a diode formed from such an organic material. Referring to FIG. 3, a diode formed of an organic material may have similar dynamic characteristics to a general P-N diode.

본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서는, 광전 변환 영역을 이러한 광의 파장 선택성이 좋은 유기물을 이용한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서 광전 변환 영역은 유기 광전 변환 물질을 사용하여 유기 광전변환 영역으로 형성된다. 도 2 및 도 3은 광전변환영역이 유기 광전 변환 물질로 형성된 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서의 구체적인 일 구현예를 보여준다. 본 발명의 실시예에 따른 유기 광전변환 영역을 가지는 거리 측정 센서는 도 2 및 도 3에 한정되지 않으며, 그 구체적인 구성은 다양하게 변형될 수 있다.The distance measuring sensor according to the embodiment of the present invention uses an organic material having a wavelength selectivity of such light as the photoelectric conversion region. That is, the distance measurement sensor photoelectric conversion region according to the embodiment of the present invention is formed into an organic photoelectric conversion region using an organic photoelectric conversion material. 2 and 3 show a specific embodiment of the distance measuring sensor according to the embodiment of the present invention in which the photoelectric conversion region is formed of an organic photoelectric conversion material. The distance measuring sensor having an organic photoelectric conversion region according to an embodiment of the present invention is not limited to the two-dimensional image sensing apparatus of FIG. 2 and FIG. 3, and its specific structure may be variously modified.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서를 개략적으로 보여주며, 도 3은 도 2의 유기 광전 변환영역의 적층 구조를 개략적으로 보인 단면도이다.FIG. 2 schematically shows a distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a laminated structure of the organic photoelectric conversion region of FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 거리 측정 센서(10)는, p형 물질층(20) 예컨대, p형 기판 상에 서로 이격된 n+ 도핑영역인 제1 및 제2 전하저장영역(21, 22)과, 전하저장영역(21, 22) 사이에 형성되는 유기 광전변환영역(30)을 구비한다.2 and 3, the distance measurement sensor 10 includes first and second charge storage regions 21 and 22 (first and second charge storage regions) 22 and 22, which are n + doped regions spaced apart from each other on a p- And an organic photoelectric conversion region 30 formed between the charge storage regions 21 and 22.

상기 p형 물질층(20)의 유기광전변환영역(30) 및 전하저장영역(21, 22) 사이의 상방에는 제1 및 제2 트랜스퍼 게이트(41, 42)가 각각 형성될 수 있다. 즉, p형 물질층(20) 상에 두개의 트랜스퍼 게이트가 형성될 수 있다.First and second transfer gates 41 and 42 may be formed above the organic photoelectric conversion region 30 and the charge storage regions 21 and 22 of the p-type material layer 20, respectively. In other words, two transfer gates may be formed on the p-type material layer 20.

상기 p형 물질층(20)은 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 트랜스퍼 게이트(21, 22)는 폴리실리콘이나 또는 금속으로 형성될 수 있다. The p-type material layer 20 may be formed of a silicon material. The transfer gates 21 and 22 may be formed of polysilicon or metal.

도 3을 참조하면, 유기 광전 변환영역(30)은 광전 효과(photoelectric effect)를 이용하여 광을 전기적인 신호로 변환시키는 역할을 하는 것으로, p형 물질층(31)과 n형 물질층(35)을 포함할 수 있다. 또한, 유기 광전 변화영역(30)은 p형 물질층(31)과 n형 물질층(35) 사이에 공증착층(33:p-n codeposited)을 더 포함할 수 있다. 3, the organic photoelectric conversion region 30 serves to convert light into an electrical signal by using a photoelectric effect. The p-type material layer 31 and the n-type material layer 35 ). The organic photoelectric conversion region 30 may further include a p-n codeposited layer 33 between the p-type material layer 31 and the n-type material layer 35.

상기 n형 물질층(35)은 투명한 유기물인 Naphthalence-1,4,5,8- tetracarboxylic Dianhydride(NTCDA)로 이루어질 수 있다. 상기 NTCDA는 n형 물질임과 동시에 전하를 발생시키고 전하를 수송하는 역할을 하게 된다. 상기 p형 물질층(31)은 유기물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, p형 물질층(31)은 phtalocyanine이 될 수 있다. 상기 공증착층(33)은 n형 물질층(35)을 구성하는 물질 예컨대, NTCDA와 p형 물질층(31)을 구성하는 유기 물질을 공증착함으로써 형성될 수 있다. The n-type material layer 35 may be made of a transparent organic material such as Naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride (NTCDA). The NTCDA is an n-type material and generates charge and transports charge. The p-type material layer 31 may be formed of an organic material. For example, the p-type material layer 31 may be phtalocyanine. The co-deposition layer 33 may be formed by co-depositing an organic material constituting the n-type material layer 35, for example, NTCDA and the p-type material layer 31.

한편, p형 물질층(31) 하부나 n형 물질층(35) 상부에 버퍼층(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 여기서, 버퍼층은 전하를 보다 용이하게 수송할 수 있도록 하기 위한 것으로, 유기발광소자(OLED)에 일반적으로 사용되는 전하수송물질(예를 들면, 아릴 화합물 등)로 이루어질 수 있다. On the other hand, a buffer layer (not shown) may be further formed under the p-type material layer 31 or the n-type material layer 35. Here, the buffer layer may be made of a charge transport material (for example, an aryl compound or the like) generally used for an organic light emitting diode (OLED) so that charge can be transported more easily.

여기서, p형-물질층(20)을 구비하는 대신에, 유기 광전 변환영역(30)의 p형 물질층(31)에 n+ 도핑영역인 제1 및 제2 전하저장영역(21, 22)이 형성되고, 제1 및 제2전하저장영역(21,22) 사이에 공증착층(33)이나 n형 물질층(35)은 p형 물질층(31)에 매립되거나 돌출된 형태로 형성될 수 있다.Here, instead of providing the p-type material layer 20, first and second charge storage regions 21 and 22, which are n + doped regions, are formed in the p-type material layer 31 of the organic photoelectric conversion region 30 And a co-deposition layer 33 or an n-type material layer 35 between the first and second charge storage regions 21 and 22 may be formed in a buried or protruded form in the p-type material layer 31 have.

트랜스퍼 게이트(41, 42) 및 p형 물질층(20) 사이는 유전층(미도시)으로 절연될 수 있다.The transfer gates 41 and 42 and the p-type material layer 20 may be insulated by a dielectric layer (not shown).

전하저장영역(21, 22)은 유기 광전 변환영역(30)에서 형성된 전자-홀 쌍 중 전자가 축적되는 영역이다. 상기 트랜스퍼 게이트(21, 22)에 전압, 예컨내 2-3 V의 양전압이 인가되면, 전압이 인가된 트랜스퍼 게이트(21, 22) 하부로 인버젼 영역(151, 152)이 형성되면서 전자가 상기 인버젼 영역(151, 152)을 따라서 전하저장영역(21, 22)으로 이동되어 저장된다. 제1 및 제2 전하저장영역(21, 22)에 각각 축적된 전하로부터의 제1 및 제2신호(61)(62)는 회로처리부(70)로 입력된다. 회로처리부(70)는 제1신호와 제2신호의 시간차를 고려하여 피사체와의 거리를 산출할 수 있다. The charge storage regions 21 and 22 are regions where electrons are accumulated in the electron-hole pairs formed in the organic photoelectric conversion region 30. [ When the voltage is applied to the transfer gates 21 and 22, for example, a positive voltage of 2-3 V is applied to the transfer gates 21 and 22, the inversion regions 151 and 152 are formed below the transfer gates 21 and 22, Are stored in the charge storage regions (21, 22) along the inversion regions (151, 152). The first and second signals 61 and 62 from the charges respectively accumulated in the first and second charge storage regions 21 and 22 are input to the circuit processing section 70. [ The circuit processing unit 70 can calculate the distance to the subject in consideration of the time difference between the first signal and the second signal.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서(10)의 작용을 설명하는 타이밍도이다. 4 is a timing diagram illustrating the operation of the distance measurement sensor 10 according to the embodiment of the present invention.

거리측정 센서(10)와 함께 위치하는 발광소자(미도시)로부터 적외선광을 피사체에 조사한다. 발광소자는 펄스 전압에 따른 펄스 광신호를 방출한다. 이 때, 상기 펄스 광신호와 동기된 제1펄스 전압(P1)이 제1 트랜스퍼 게이트(21)에 인가되며, 제2 트랜스퍼 게이트(22)에는 상기 펄스 광신호와 소정의 위상차가 나는 제2 펄스 전압(P2)이 인가된다. 상기 위상차는 도 3에서와 같이 180도일 수 있으며, 180도 이외의 다른 값일 수도 있다. And irradiates the subject with infrared light from a light emitting element (not shown) located together with the distance measuring sensor 10. [ The light emitting element emits a pulse optical signal according to the pulse voltage. At this time, the first pulse voltage P1 synchronized with the pulse optical signal is applied to the first transfer gate 21, and the second transfer gate 22 is supplied with a second pulse having a predetermined phase difference from the pulse optical signal A voltage P2 is applied. The phase difference may be 180 degrees as shown in FIG. 3, or may be a value other than 180 degrees.

상기 적외선광은 소정 거리 떨어진 위치의 피사체에 조사되며, 이 피사체로부터 반사되어 거리 측정 센서(10)로 입사된다. 이 입사되는 적외선광은 거리 측정 센서(10)와 피사체 사이의 거리에 따라 지연(delay)되어 입사된다. 도 2에서 유기 광전변환영역(30)에 입사되는 반사광은 제1 트랜스퍼 게이트(21)의 제1펄스 전압(P1)과 딜레이 타임(Td)을 가지고 펄스 형태로 검출된다. 반사광의 펄스 신호와, 제1 트랜스퍼 게이트(21)의 펄스전압의 겹쳐지는 시간(T1)과, 반사광의 펄스 신호와 제2 트랜스퍼 게이트(22)의 펄스전압의 겹쳐지는 시간(T2) 사이의 차(T1-T2)가 클 수록 측정된 거리는 짧게 나타난다. The infrared light is irradiated to a subject at a position separated by a predetermined distance, reflected from the subject, and then incident on the distance measuring sensor 10. The incident infrared light is delayed according to the distance between the distance measuring sensor 10 and the subject. 2, the reflected light incident on the organic photoelectric conversion region 30 is detected in the form of a pulse with the first pulse voltage P1 of the first transfer gate 21 and the delay time Td. The difference between the time T1 of overlapping of the pulse signal of the reflected light with the pulse voltage of the first transfer gate 21 and the overlapping time T2 of the pulse signal of the reflected light and the pulse voltage of the second transfer gate 22 The larger the distance (T1-T2), the shorter the measured distance.

제1 트랜스퍼 게이트(21)에 2-3 V의 제1펄스 전압(P1)이 인가되면, 제1 트랜스퍼 게이트(21) 주위가 인버젼되어서 광전변환영역(30)에서 생성된 전하가 이 인버젼된 영역(151)을 따라서 제1전하저장영역(21)으로 이동한다. 제1전하저장영역(21)에 모인 전하는 제1신호(61)로서 회로처리부(70)로 입력된다.When the first pulse voltage P1 of 2-3 volts is applied to the first transfer gate 21, the periphery of the first transfer gate 21 is inverted and the charge generated in the photoelectric conversion region 30 is inverted To the first charge storage region (21) along the region (151). The charge collected in the first charge storage region 21 is input to the circuit processing section 70 as the first signal 61.

제2 트랜스퍼 게이트(22)에 상기 제1 트랜스퍼 게이트(21)의 펄스전압과 180 위상차가 나는 제2펄스 전압(P2)이 인가되면, 제2 트랜스퍼 게이트(22)의 주위의 영역은 인버젼된 영역(152)이 되어, 전하의 이동경로가 되며, 전하는 이 이동경로를 따라서 제2 전하저장영역(22)으로 이동한다. 제2 전하저장영역(22)에 모인 전하는 제2신호(62)로서 회로처리부(70)로 입력된다. 회로처리부(70)는 제1신호(61)와 제2신호(62)의 차이에 따라 센서(10)로부터 물체 사이의 거리를 판단한다. When a second pulse voltage P2 having a phase difference of 180 from the pulse voltage of the first transfer gate 21 is applied to the second transfer gate 22, the region around the second transfer gate 22 is inverted Region 152 becomes a path for transferring the charge, and the charge moves to the second charge storage region 22 along this transfer path. The charge collected in the second charge storage region 22 is input to the circuit processing section 70 as the second signal 62. The circuit processing unit 70 determines the distance between the object and the sensor 10 according to the difference between the first signal 61 and the second signal 62.

상기한 바와 같이, 입체 영상을 획득하기 위해서는 특정 파장 예컨대, 약 850nm의 적외선이 예를 들어, 입체 이미지 센서가 적용된 카메라로부터 발사되고, 이 적외선이 피사체에 부딪혀 반사될 때, 도 4에서와 같이 위상 지연이 생긴다. 광전류 방식을 적용한 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서에서는, 캐패시터와 가변 저항을 병렬연결하고, 리셋 트랜지스터(Reset Tra)에 의해 충전된 캐패시터가 광 인가시 저항이 낮아지면서, 캐패시터의 전하가 빠져나가게 되어 소스 추종자(source follower)인 앰프의 게이트 전압이 낮아져서 출력단에서의 전류 흐름이 낮아지게 된다. 이 차이를 이용해서 위상 지연에 따라 방전된 캐패시터의 전압과 기준 전압 차이를 인식하여, 이를 거리로 환산하여 측정을 하게 된다.As described above, in order to acquire a stereoscopic image, when a specific wavelength, for example, infrared rays of about 850 nm is emitted from, for example, a camera to which a stereoscopic image sensor is applied and the infrared ray is reflected on the object, There is a delay. In a distance measuring sensor according to an embodiment of the present invention to which a photocurrent method is applied, a capacitor and a variable resistor are connected in parallel, and a capacitor charged by a reset transistor (Reset Tra) The gate voltage of the source follower amplifier is lowered and the current flow at the output terminal is lowered. Using this difference, the difference between the voltage of the capacitor discharged according to the phase delay and the reference voltage difference is recognized, and the measured value is converted into the distance.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 센서(10)를 적용한 적층형 입체 이미지 센서(100)를 개략적으로 보인 단면도이다.5 is a cross-sectional view schematically showing a stacked three-dimensional image sensor 100 to which a distance measuring sensor 10 according to an embodiment of the present invention is applied.

도 5를 참조하면, 적층형 입체 이미지 센서(100)는, 피사체로부터 반사되는 광이 입사되는 측에서부터, 적외선광을 이용하여 피사체로부터의 거리를 감지하는 유기 광전 변환 영역을 구비하는 거리 측정 센서(10)와 적층형 이미지 센서(200)를 포함할 수 있다. 5, the layered stereoscopic image sensor 100 includes a distance measuring sensor 10 (see FIG. 1) having an organic photoelectric conversion region for sensing a distance from a subject using infrared light from a side from which light reflected from a subject is incident, And a stacked-type image sensor 200.

적층형 이미지 센서(200)는, 상기 반사광이 입사되는 측에서부터 제1칼라광 예컨대, 청색광(B)을 검출하는 제1칼라요소 검출 영역(215)들이 형성된 제1층(210)과, 제2칼라광 예컨대, 녹색광(G)을 검출하는 제2칼라요소 검출 영역(235)들이 형성된 제2층(230)과, 제3칼라광 예컨대, 적색광(R)을 검출하는 제3칼라요소 검출 영역(255)들이 형성된 제3층(250)이 적층된 구조를 가진다.The stacked image sensor 200 includes a first layer 210 formed with first color element detection areas 215 for detecting first color light, for example, blue light B from the side where the reflected light is incident, A second layer 230 formed with second color element detection areas 235 for detecting light such as green light G and a third color element detection area 255 for detecting a third color light such as red light R And a third layer 250 formed on the second layer 250. Referring to FIG.

제1층(210)과 제2층(230) 사이에는 제2 및 제3칼라광을 통과시키는 제1통과 필터층(220)이 위치하며, 제2층(230)과 제3층(250) 사이에는 제3칼라광을 통과시키는 제2통과 필터층(240)이 위치한다. 제3층(250) 저면에는 적층형 이미지 센서(200)를 구동 및 검출 신호의 획득을 위한 MOS 어레이(260)가 실리콘 재질로 형성될 수 있다.A first pass filter layer 220 is formed between the first layer 210 and the second layer 230 to pass the second and third color lights and a second pass filter layer 220 is provided between the second layer 230 and the third layer 250. [ A second pass filter layer 240 for passing third color light is disposed. The MOS array 260 for driving the stacked image sensor 200 and for acquiring the detection signal may be formed on the bottom of the third layer 250 with a silicon material.

즉, 적층형 입체 이미지 센서(100)는 실리콘 MOS 어레이(260) 상에 제3칼라요소 검출 영역(255)을 포함하는 제3층(250), 제3칼라광을 통과시키는 제2통과 필터층(240), 제2칼라 요소 검출 영역(235)을 포함하는 제2층(230), 제2 및 제3칼라광을 통과시키는 제1통과 필터층(220), 제1칼라 요소 검출 영역(215)을 포함하는 제1층(210) 및 유기 광전 변환 영역을 가지는 거리 측정 센서(10)가 적층된 구조로 형성될 수 있다. 거리 측정 센서(10) 상에는 마이크로 렌즈 어레이(270)가 구비될 수 있다.That is, the stacked stereoscopic image sensor 100 includes a third layer 250 including a third color element detection area 255 on the silicon MOS array 260, a second pass filter layer 240 for passing third color light, A second layer 230 including a second color element detection area 235, a first pass filter layer 220 for passing second and third color light, and a first color element detection area 215 And a distance measuring sensor 10 having an organic photoelectric conversion region are stacked. On the distance measurement sensor 10, a microlens array 270 may be provided.

상기 거리 측정 센서(10)는, 적외선광의 검출 효율을 높이기 위해, 그 유기 광전 변환 영역의 면적이 이미지 센서의 단위 셀보다 크도록 형성될 수 있다.The distance measuring sensor 10 may be formed such that the area of the organic photoelectric conversion region is larger than the unit cell of the image sensor in order to increase the detection efficiency of infrared light.

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 피사체로부터 반사되는 광이 입사되는 측에서부터, 적외선광을 이용하여 피사체로부터의 거리를 감지하는 유기 광전 변환 영역을 구비하는 거리 측정 센서와;
적층형 이미지 센서;를 포함하며,
상기 유기 광전 변환영역은,
유기물을 포함하는 p형 물질층과;
NTCDA를 포함하는 n형 물질층;을 포함하며,
상기 거리 측정 센서가 상기 적층형 이미지 센서 상에 적층된 구조로 이루어진 적층형 입체 이미지 센서.A distance measuring sensor having an organic photoelectric conversion region for detecting a distance from a subject using infrared light from a side from which light reflected from a subject is incident;
A stacked image sensor,
Wherein the organic photoelectric conversion region comprises:
A p-type material layer including an organic material;
An n-type material layer comprising NTCDA,
And the distance measuring sensor is stacked on the stacked image sensor. 삭제delete 제3항에 있어서, 상기 유기 광전 변환영역은, 상기 p형 물질층과 상기 n형 물질층 사이에 상기 n형 물질층을 구성하는 물질과 상기 p형 물질층을 구성하는 물질을 공증착하여 형성된 공증착층;을 더 포함하는 적층형 입체 이미지 센서.The organic photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the organic photoelectric conversion region is formed by co-depositing a material constituting the n-type material layer and a material constituting the p-type material layer between the p-type material layer and the n- And a co-deposition layer formed on the substrate. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 적층형 이미지 센서는,
상기 반사광이 입사되는 측에서부터 제1칼라광을 검출하는 제1칼라요소 검출 영역들이 형성된 제1층, 제2칼라광을 검출하는 제2칼라 요소 검출 영역들이 형성된 제2층 및 제3칼라광을 검출하는 제3칼라요소 검출 영역들이 형성된 제3층이 적층된 구조를 가지는 적층형 입체 이미지 센서.6. The image sensor according to claim 3 or 5,
A first layer formed with first color element detection regions for detecting a first color light from a side from which the reflected light is incident, a second layer formed with second color element detection regions for detecting a second color light, And a third layer on which third color element detection regions for detection are formed. 제6항에 있어서, 상기 제1층과 제2층 사이에는 제2 및 제3칼라광을 통과시키는 제1통과 필터층이 위치하며, 상기 제2층 및 제3층 사이에는 제3칼라광을 통과시키는 제2통과 필터층이 위치하는 적층형 입체 이미지 센서.7. The apparatus of claim 6, wherein a first pass filter layer for passing second and third color light is positioned between the first layer and the second layer, and a third color light is passed between the second layer and the third layer Wherein the second pass filter layer is disposed on the second pass filter layer. 제7항에 있어서, 상기 제3층 저면에 실리콘 재질로 형성된 MOS 어레이;를 더 포함하는 적층형 입체 이미지 센서.8. The three-dimensional image sensor according to claim 7, further comprising: a MOS array formed of a silicon material on the bottom surface of the third layer.
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