KR101687490B1 - 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 상기 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 상기 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득하는 획득부; 상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성하는 제어 커맨드 생성부; 및 상기 제어 커맨드의 생성을 제어하고, 상기 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법을 개시한다.
Description
본 발명은 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광반응성을 증폭하는 광증폭 포토트랜지스터를 이용한 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에서 도어록을 제어하는 방식은 도어 상에 형성되는 키 홀더(key holder)에 키를 삽입하는 열쇠식 방식 또는 무선통신 기반의 스마트키를 이용한 비열쇠식 방식일 수 있다.
또한, 차량에서 시동을 제어하는 방식은 도어록을 제어하는 방식과 유사할 수 있고, 키가 아닌 시동 버튼에 압력을 가하는 압력 방식일 수 있다.
그러나, 도어록 제어 및 시동 제어 등을 포함하는 종래의 차량을 제어하는 방식은 키 또는 스마트키를 분실할 경우, 차량의 운행 자체가 불가능해질 수 있고, 운전자에게 많은 번거러움을 야기시킬 수 있으며, 차량의 도난 위험까지 야기시킬 수 있다.
최근에는 종래 방식의 문제점을 극복하기 위하여 차량의 도어 또는 스마트키 상에 운전자의 지문을 인식하는 포토트랜지스터를 이용하여 차량을 제어하는 기술이 개발되었다.
예를 들어, 종래의 차량을 제어하는 차량 제어 시스템은 운전자의 지문 패턴을 설정 및 저장하고, 운전자의 지문 패턴을 검출하며, 저장된 지문 패턴과 검출된 지문 패턴의 일치 여부에 기초하여 도어의 문열림/닫힘 또는 시동의 온/오프 등을 제어하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
여기서 사용되는 종래의 포토트랜지스터는 운전자의 지문 및 물체(예를 들어, 터칭펜 등) 등을 포함하는 대상객체의 지문 또는 접촉을 감지할 수 있고, 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘 물질을 포함할 수 있다.
그러나, 종래의 포토 트랜지스터에서 비정질 실리콘 물질은 이동도가 낮고(< 1 cm2/Vs), 다결정 실리콘 물질은 대면적화가 어려운 문제점이 존재하였으며, 광반응성이 낮은 문제점이 존재하였다.
종래의 차량 제어 시스템은 운전자의 비정상적인 상태(예를 들어, 피로 상태 및 음주 상태)를 판별하기 위한 생체 신호 검출용 센서를 이용하여 차량을 제어하는 기술이 개발되었다.
예를 들어, 종래의 차량을 제어하는 시스템은 안전운전에 대응하는 기준 생체 신호 범위를 저장하고, 생체 신호 검출용 센서를 이용하여 운전자의 생체 신호를 검출하며, 저장된 기준 생체 신호 범위와 검출된 생체 신호를 비교하여 운전 가능 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
여기서 사용되는 종래의 생체 신호 검출용 센서는 광학식 방식(예를 들어, 열 감지 카메라 센서)을 이용하여 운전자의 손가락 등을 포함하는 대상객체의 생체 신호를 검출할 수 있다.
그러나, 종래의 생체 신호 검출용 센서는 정확하면서도 사용자에게 고통을 주지 않는 방법이긴 하나, 운전자에게 비용적인 부담이 매우 크고, 운전자가 항상 카메라 센서 앞에 있어야 한다는 한계가 있어 특수한 경우를 제외한다면 사실상 사용하기 어려운 문제점이 존재하였다.
또한, 종래의 기술들을 조합한 차량을 제어하는 시스템은 지문을 인식하는 포토트랜지스터 및 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출용 센서 각각을 구비되어야 함으로 운전자에게 비용적인 부담이 더욱 가중될 수 있다.
본 발명은 대상객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭하고, 증폭된 광 반응성 정도에 기초하여 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함하는 광반응성 정보를 획득하는 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
본 발명은 획득된 광반응성 정보를 분석하여 차량을 제어하는 제어 커맨드를 생성하고, 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛에게 제공함으로써, 차량의 도난 및 운전자의 과실을 방지하는 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템은 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 상기 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 상기 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득하는 획득부; 상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성하는 제어 커맨드 생성부; 및 상기 제어 커맨드의 생성을 제어하고, 상기 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 광증폭 포토트랜지스터는 소스 전극과 드레인 전극 사이에 국부적 게이트 전극과 중첩되지 않은 비오버랩 영역을 포함하는 채널 영역이 형성되고, 광전도성을 증폭시키는 상기 비오버랩 영역을 통하여 상기 반사되는 광을 감지할 수 있다.
상기 비오버랩 영역은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 양 측면 방향에 각각 형성되거나, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 어느 한 측면 방향에 형성될 수 있다.
상기 채널 영역은 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenides), 실리콘(Si), 산화물 반도체, 유기반도체, III-V 화합물의 반도체 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 금속 및 투명 전도성 물질 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 투명 전도성 물질은 비정질 산화물, 결정질 산화물, 그래핀(graphene), 및 고분자 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 광증폭 포토트랜지스터는 상기 기판 상에 형성된 국부적 하부 게이트 전극; 상기 국부적 하부 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층의 양측에 각각 형성된 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극; 및 상기 게이트 절연층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 형성되고, 상기 국부적 하부 게이트 전극과 중첩되지 않은 비오버랩 영역을 포함한 상기 채널 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일측에 따르면, 상기 광증폭 포토트랜지스터는 절연층 상에 형성되고, 상기 비오버랩 영역을 포함하는 채널 영역; 상기 채널 영역 상에 게이트 절연층을 개재하여 형성되고, 상기 비오버랩 영역과 중첩되지 않은 국부적 상부 게이트 전극; 및 상기 절연층 상에 형성되고, 상기 채널 영역에 의해 연결된 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 획득부는 광을 생성하는 광원부; 각 픽셀에 대응되어 화상 정보를 샘플링하는 스위칭 트랜지스터; 상기 화상 정보를 저장하는 제1 스토리지 커패시터;
상기 저장된 화상 정보의 기준 전압에 의해 상기 광원부 및 발광체 중 적어도 하나에 대한 전류 공급을 스위칭하는 드라이빙 트랜지스터; 상기 스위칭된 전류 공급을 상기 광원부 및 상기 발광체 중 적어도 하나로 전달하고, 상기 광원부로부터 생성되어 상기 대상객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭하는 상기 광증폭 포토트랜지스터; 및 상기 증폭된 광에 대한 상기 광반응성 정보를 획득하는 제2 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 광원부 및 상기 발광체 중 적어도 하나는 백라이트 방식(backlight method)에 기초하여 백플레인(backplane) 하부 상에 형성되고, 할로겐(halogen), 양자점(QD, Quantum Dot), 엘이디(LED, Light Emitting Diode), 오엘이디(OLED, Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인은 주사 라인(Scan line)과 데이터 라인(Data line)에 각각 연결되고, 상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트는 상기 스위칭 트랜지스터의 소스와 연결되며, 상기 제1 스토리지 커패시터는 상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트와 소스에 병렬적으로 연결되고, 상기 광증폭 포토트랜지스터의 소스와 드레인은 상기 드라이빙 트랜지스터 및 상기 광원부와 병렬적으로 연결된 제2 스토리지 커패시터에 각각 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 광원부는 상기 발광체에 대한 상기 전류 공급을 스위칭하는 경우, 광반응성 영역에 조사되는 상기 광을 생성하고, 상기 광증폭 포토트랜지스터는 상기 광반응성 영역 상에 위치하는 상기 대상객체로부터 상기 반사되는 광을 감지하여 상기 광반응성을 증폭할 수 있다.
또한, 상기 광원부는 전원의 한 단자가 접속되는 투명 전극층; 상기 투명 전극층 상에 형성되고, 접지를 형성하는 상기 대상객체의 접촉시 상기 접촉되는 표면에 대응하여 광을 생성하는 발광층; 및 상기 발광층 상에 형성될 수 있다.
상기 생체 정보는 멜라닌 색소 농도, 헤모글로빈 농도, 맥박 및 산소 포화도 중 적어도 어느 하나와 연관된 조직 및 기능에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 피부 조직의 온도 및 습도 중 적어도 어느 하나와 연관된 조직 및 기능에 대한 정보를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 제어 커맨드 생성부는 상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 등록된 운전자의 일치 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어 커맨드 생성부는 상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 운전 가능 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어 커맨드 생성부는 상기 생체 정보를 상기 디스플레이 상에 표시하기 위한 상기 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 동작 방법은 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 상기 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 상기 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛에게 상기 생성된 제어 커맨드를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명은 대상객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭하고, 증폭된 광 반응성 정도에 기초하여 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함하는 광반응성 정보를 획득할 수 있다.
본 발명은 획득된 광반응성 정보를 분석하여 차량을 제어하는 제어 커맨드를 생성하고, 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛에게 제공함으로써, 차량의 도난 및 운전자의 과실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2a는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 도어 또는 트렁크 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2b는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 핸들 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2c는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 시동 버튼 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2d는 광증폭 포토트랜지스터가 차량과의 무선통신을 수행하는 스마트키 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2e는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 디스플레이 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2f는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 전면 유리용 디스플레이 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 3은 백라이트 방식에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하는 예를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 광반응성 센서(110)의 회로도를 도시한 것이다.
도 5는 발광 방식에 기초하여 대상객체의 접촉되는 표면에 대응하여 광을 감지 및 증폭하는 예를 도시한 것이다.
도 6a는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 하부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 예를 도시한 것이다.
도 6b는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 상부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 예를 도시한 것이다.
도 6c는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 상부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 다른 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 도어 또는 트렁크 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2b는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 핸들 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2c는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 시동 버튼 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2d는 광증폭 포토트랜지스터가 차량과의 무선통신을 수행하는 스마트키 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2e는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 디스플레이 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2f는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 전면 유리용 디스플레이 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 3은 백라이트 방식에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하는 예를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 광반응성 센서(110)의 회로도를 도시한 것이다.
도 5는 발광 방식에 기초하여 대상객체의 접촉되는 표면에 대응하여 광을 감지 및 증폭하는 예를 도시한 것이다.
도 6a는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 하부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 예를 도시한 것이다.
도 6b는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 상부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 예를 도시한 것이다.
도 6c는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 상부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 다른 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 ""직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량 제어 시스템(10)은 획득부(100), 제어 커맨드 생성부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
획득부(100)는 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터를 포함한다.
실시예에 따르면, 획득부(100)는 복수 개의 광증폭 포토트랜지스터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 광증폭 포토트랜지스터는 대상객체(예를 들어, 사용자의 손가락, 스타일러스 및 터칭펜)에 대한 광반응성 정보(지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보)를 감지 및 증폭할 수 있다.
각각의 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 상에 형성될 수 있다.
선정된 위치는 차량의 외부 또는 내부에 형성되는 전면 유리 또는 측면 유리일 수 있고, 차량의 내부의 기어(예를 들어, 변속기), 시트, 계기판 및 부속 장치(예를 들어, 온도 조절 장치, 플레이어 장치 및 열선 장치)일 수 있으며, 이에 한정하지 않고 차량의 다양한 위치일 수 있다.
이하, 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 차량의 다양한 위치 상에 광증폭 포토트랜지스터가 형성되는 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 도어 또는 트렁크 상에 형성되는 예를 도시한 것이고, 도 2b는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 핸들 상에 형성되는 예를 도시한 것이며, 도 2c는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 시동 버튼 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2d는 광증폭 포토트랜지스터가 차량과의 무선통신을 수행하는 스마트키 상에 형성되는 예를 도시한 것이고, 도 2e는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 디스플레이 상에 형성되는 예를 도시한 것이며, 도 2f는 광증폭 포토트랜지스터가 차량의 전면 유리용 디스플레이 상에 형성되는 예를 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 도어 또는 트렁크 상에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 도어 또는 트렁크의 손잡이 상에 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 핸들 상에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 광증폭 포토트랜지스터는 핸들의 전면 상에 형성될 수 있고, 핸들의 일부분 상에 형성될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 시동 버튼 상에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 광증폭 포토트랜지스터는 시동 버튼의 표면 상에 형성될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 차량과의 무선통신을 수행하는 스마트키 상에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 광증폭 포토트랜지스터는 스마트키의 일측 상에 형성될 수 있다.
도 2e를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 디스플레이 상에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 광증폭 포토트랜지스터는 터치 입력을 감지하는 디스플레이 또는 플렉서블 디스플레이 상에 형성될 수 있다.
도 2f를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 전면 유리용 디스플레이 상에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 광증폭 포토트랜지스터는 투명 물질을 포함하는 차량의 전면 유리용 디스플레이 상에 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2f에 도시된 바와 같이, 광증폭 포토트랜지스터는 차량의 다양한 위치 상에 형성될 수 있고 선정된 위치 상에 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 획득부(100)는 광증폭 포토트랜지스터를 통하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득한다.
여기서, 획득부(100)는 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하기 위하여 광을 생성하는 광원부를 포함할 수 있다. 이하, 도 3 내지 5를 참조하여 획득부(100)를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 백라이트 방식에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하는 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 획득부(100)는 광원부(미도시) 및 광증폭 포토트랜지스터가 포함된 광반응성 센서(110)를 포함한다.
여기서, 광원부는 도 3에 도시된 바와 같이, 백플레인(backplane)에서 백라이트 방식(backlight method)에 기초하여 광을 생성할 수 있다.
또한, 광원부는 백라이트 방식에 기초하여 백플레인(backplane) 하부 상에 형성되고, 할로겐(halogen), 양자점(QD, Quantum Dot), 엘이디(LED, Light Emitting Diode), 오엘이디(OLED, Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 광원부는 백플레인에서 광을 생성하여 기판(130) 하부에서 상부로 조사할 수 있고, 여기서 사용되는 광은 자외선 영역 내지 적외선 영역을 포함할 수 있다.
기판(130)은 플렉서블 기판 또는 유리 기판일 수 있다. 플렉서블 기판은 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰(polyehtersulfone), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어 질 수 있다.
전술한 물질들은 450℃ 이상의 높은 공정 온도에서 사용 가능하므로 후술되는 광반응성 센서(110)의 제조 시 광반응성 센서(110)의 특성 저하를 최소화할 수 있다.
광반응성 센서(110)는 광원부로부터 생성되어 대상객체(120)로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭한다.
또한, 광반응성 센서(110)는 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 대상 객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함하는 광반응성 정보를 제공할 수 있다.
또한, 광반응성 센서(110)는 대상객체(120)로부터 반사되는 광을 감지할 뿐만 아니라, 선정된 거리(또는, 높이)에 위치하는 대상객체(120)로부터 반사되는 광을 감지(예를 들어, 비접촉 감지)할 수도 있다.
여기서, 대상객체(120)는 사용자의 손가락, 스타일러스 및 터칭펜 중 적어도 어느 하나 일 수 있고, 기판(130)의 터치에 의한 광을 산란시킬 수 있는 모든 수단일 수 있다.
실시예에 따르면, 광반응성 센서(110)는 능동형 매트릭스(active matrix) 형태로 배열되어 형성될 수 있고, 대상 객체(120)로부터 반사되는 광을 감지하는 광증폭 포토 트랜지스터를 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 광반응성 센서(110)의 회로도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 광반응성 센서(110)는 스위칭 트랜지스터(T1), 제1 스토리지 커패시터(Cst1), 드라이빙 트랜지스터(T2), 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600) 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)를 포함한다.
실시예에 따르면, 광반응성 센서(110)는 도 2e 또는 도 2f에 도시된 바와 같이, 디스플레이 상에 구현될 수 있고, 영상을 출력하는 회로를 포함할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트와 드레인은 주사 라인(Scan line)과 데이터 라인(Data line)에 각각 연결될 수 있고, 드라이빙 트랜지스터(T2)의 게이트는 스위칭 트랜지스터(T1)의 소스와 연결될 수 있다.
제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 드라이빙 트랜지스터(T2)의 게이트와 소스에 병렬적으로 연결될 수 있고, 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)의 소스와 드레인은 드라이빙 트랜지스터(T2) 및 광원부와 병렬적으로 연결된 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 각각 연결될 수 있다.
따라서, 차량 제어 시스템은 영상 정보를 출력하기 위한 광원 및 광반응성 정보를 획득하기 위한 광원을 일체형으로 생성함으로써, 단순화된 구조를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)의 소스와 드레인은 드라이빙 트랜지스터(T2) 및 영상 정보를 출력하는 발광체와 병렬적으로 연결된 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 각각 연결될 수 있다.
따라서, 차량 제어 시스템은 영상 정보를 출력하는 발광체와 구분하여 광반응성 정보를 획득하기 위한 광원을 별도로 생성함으로써, 대상객체로부터 반사되는 광을 감지하는 감지 인식률을 높일 수 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 각 픽셀에 대응되어 화상 정보를 샘플링하고, 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 화상 정보를 저장하며, 드라이빙 트랜지스터(T2)는 저장된 화상 정보의 기준 전압에 의해 광원부 및 발광체 중 적어도 하나에 대한 전류 공급을 스위칭한다.
여기서, 스위칭 트랜지스터(T1)는 이미지 센서 어레이로서, 각 픽셀의 위치를 구별하기 위하여(또는, 능동 좌표를 획득하기 위하여) 화상 정보를 샘플링할 수 있다.
보다 상세하게는, 스위칭 트랜지스터(T1) 및 드라이빙 트랜지스터(T2)는 각 픽셀의 좌표를 정의할 수 있고, 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 화상 정보를 저장할 수 있다.
또한, 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)는 광원부로부터 생성되어 대상 객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭할 수 있다.
따라서, 획득부(100)는 각 픽셀의 능동 좌표를 구별하는 스위칭 트랜지스터(T1) 및 드라이빙 트랜지스터(T2)가 포함된 백플레인 구조에 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)를 삽입함으로써, 적은 비용의 양방향 디스플레이(interactive display)를 제공할 수 있다.
광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)는 스위칭된 전류 공급을 광원부 및 발광체 중 적어도 하나로 전달하고, 광원부로부터 생성되어 대상 객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭한다.
제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 대상 객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함하는 광반응성 정보를 저장한다.
광반응성 정보는 가시광선 및 적외선 영역 범위의 빛을 피부 조직(예를 들어, 대상 객체)에 통과시켰을 때, 반사되는 광의 반응성 정도에 의해 생성되는 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 지문 정보는 대상 객체의 접촉 면에 존재하는 지문의 융에 대응하는 정보일 수 있다.
생체 정보는 멜라닌 색소 농도, 헤모글로빈 농도, 맥박 및 산소 포화도 중 적어도 어느 하나와 연관된 조직 및 기능에 대한 정보를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 생체 정보는 광의 반응성 정도에 기초하여 피부 조직 내에 포함되어 있는 산소화된 헤모글로빈과 산소화되지 않은 헤모글로빈에 의한 흡광도의 차이에 의해 생성되는 정보일 수 있다.
또한, 생체 정보는 광의 반응성 정도에 기초하여 박동하는 혈액에 의해 만들어지는 파동 형태를 혈량 변동 파형(Waveform)으로 재현시킨 맥박 정보를 포함할 수 있다.
실시예에 따라서는, 생체 정보는 피부 조직의 온도와 관련된 피부 조직의 체열, 통증, 미백 및 외상 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 피부 조직의 습도와 관련된 피부 조직의 보습, 피부 건조, 노화 및 아토피 관련 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 주사 라인과 데이터 라인으로 연결되어 스위칭(예를 들어, 샘플링 등) 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 트랜지스터(T1)는 데이터 라인을 통하여 소정의 휘도 데이터가 제공되고, 주사 라인을 통하여 로우(low) 신호가 순차적으로 인가되어 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 드라이빙 트랜지스터(T2)의 게이트에 입력되는 전압에 의해 화상 정보(예를 들어, 기준 전압)를 저장할 수 있다.
여기서, 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 주사 라인에 하이(high) 신호가 인가도어 스위칭 트랜지스터(T1)이 턴오프되더라도 여전히 데이터 라인에서 제공된 전압을 유지할 수 있다.
드라이빙 트랜지스터(T2)는 게이트에 입력된 전압과 임계 전압에 의해 광원부 및 발광체 중 적어도 하나에 제공되는 공급 전류를 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 획득부는 광원부 및 광반응성 센서(110)를 포함하고, 광원부는 광반응성 정보를 획득하기 위한 광원을 생성하거나, 영상 정보를 출력하기 위한 광원을 생성할 수 있다.
여기서, 영상 정보를 출력하기 위한 광원은 광원부 또는 발광체에 의해 생성될 수 있다.
실시예에 따르면, 광원부는 발광체에 대한 전류 공급을 스위칭하는 경우, 광반응성 영역에 조사되는 광을 생성할 수 있고, 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)는 광반응성 영역 상에 위치하는 대상객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 광반응성 정보에 대한 입력값을 제공하기 위하여 디스플레이 패널의 화면에서 광반응성 영역을 표시하는 부분을 터치할 수 있고, 디스플레이 패널은 사용자가 터치한 부분(대상객체)으로부터 반사되는 광을 감지할 수 있다.
도 5는 발광 방식에 기초하여 대상객체의 접촉되는 표면에 대응하여 광을 감지 및 증폭하는 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 획득부는 광원부(140) 및 광반응성 센서(110)를 포함하고, 광원부(140)는 대상객체를 전원의 접지로 형성하여 발광 방식(light emitting method) 기반의 광을 생성할 수 있다.
보다 상세하게는, 광원부(140)는 대상객체의 접촉시 접촉되는 표면에 대응하여 광을 생성할 수 있다.
광원부(140)는 투명 전극층(141), 발광층(142) 및 유전층(143)을 포함할 수 있다.
투명 전극층(141)은 전원(예를 들어, 교류 전원)의 한 단자가 접속될 수 있고, 투명 전도성 물질인 IZO, ITO, 그래핀 물질로 형성될 수 있으며, 광반응성 센서(110) 상에 직접 박막으로 증착하여 형성될 수 있다.
발광층(142)은 투명 전극층(141) 상에 형성되고, 접지를 형성하는 대상객체의 접촉시 접촉되는 표면에 대응하여 광을 생성할 수 있다.
보다 상세하게는, 발광층(142)은 접지를 형성하는 손가락에 형성된 지문 접촉시 접촉되는 지문의 융에 대응하는 광을 생성할 수 있다.
예를 들어, 발광층(142)은 손가락에 형성된 지문 접촉시 교류전원의 한 단자가 접속된 투명 전극층(141)과 접촉된 손가락 사이에 전계가 형성됨으로써, 전계에 의하여 접촉되는 지문의 융에 대응하는 광을 생성할 수 있다.
또한, 발광층(143)은 발광 휘도를 증가시키기 위해 티탄산 바륨(barium titanate) 물질을 더 포함할 수 있고, 광의 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 흑색안료를 더 포함할 수 있다.
유전층(143)은 발광층 상에 형성되고, 발생된 광을 디스플레이 패널의 표면으로 반사되도록 할 수 있다. 또한, 유전층(143)은 캐패시턴스 증가를 위한 고유전율의 재질로 형성될 수 있고, 한 층 또는 다층의 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 광원부(140)는 투명 전극층(141), 발광층(142) 및 유전층(143)이 적층되는 구조로 형성될 수 있다.
실시예에 따르면, 광원부(140)는 이물질 침투를 방지하고, 외부의 광을 차단하여 광에 대한 노이즈를 최소화하며, 보다 고감도의 선명한 광을 생성하기 위한 별도의 부가적인 층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 광원부(140)는 유전층(143) 상에 형성되고, 광촉매 물질인 옥시질산티탄(titanium oxynitrate)과 폴리머 바이더로 형성될 수 있으며, 땀의 주성분인 수분 및 기름기 등 이물질 침투에 대한 영향을 최소화하고, 광에 대한 노이즈를 최소화시키는 발수층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 발수층은 대상 객체의 접촉시 마모를 방지하고, 소수성 (hydrophobic)과 방수성(water repellent)을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
광원부(140)는 발광층(142)과 유전층(143) 사이에 형성되고, 위부의 광을 차단하여 광에 대한 노이즈를 최소화시키는 차광층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
또한, 광원부(140)는 발광층(142) 상에 형성되고, 선정된 간격으로 배열되어 광을 온/오프(on/off)하며, 보다 선명한 광이미지를 획득하기 위한 다수의 패턴화된 플로팅 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 광원부(140)는 투명 전극층(141), 발광층(142), 플로팅 전극(미도시), 차광층(미도시), 유전층(143) 및 발수층(미도시)이 적층되는 구조로 형성될 수 있고, 다양한 실시예에 따라 변형되어 적층되는 구조로 형성될 수 있다.
실시예에 따르면, 광원부(140)는 발광층(142) 상에 선정된 간격으로 배열되어 광이미지를 온/오프(on/off)하는 다수의 패턴화된 플로팅 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다.
또한, 광원부(140)는 플로팅 전극 상에 형성되고, 플로팅 전극 사이에 이물질이 침투되는 것을 방지하는 절연층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 차량 제어 시스템은 대상객체를 전원의 접지로 형성하여 광을 생성함으로써, 전력 소비를 줄일 수 있다.
광반응성 센서(110)는 전술한 도 4에서 설명한 바와 같고, 요약하면 다음과 같다.
광반응성 센서(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 트랜지스터(T1), 제1 스토리지 커패시터(Cst1), 드라이빙 트랜지스터(T2), 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600) 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)를 포함한다.
여기서, 스위칭 트랜지스터(T1), 및 드라이빙 트랜지스터(T2)의 채널은 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 형성될 수 있고, 광증폭 포토트랜지스터(T3, 100, 200, 300)는 광이득 또는 광반응성을 증폭시키기 위해 국부적 게이트 전극 구조, 비오버랩 영역 및 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenides)을 포함하는 채널 영역을 포함할 수 있다.
또한, 광증폭 포토트랜지스터(T3, 400, 500, 600)는 소스 전극과 드레인 전극 사이에 국부적 게이트 전극과 중첩되지 않은 비오버랩 영역을 포함하는 채널 영역이 형성되고, 광전도성을 증폭시키는 상기 비오버랩 영역을 통하여 상기 반사되는 광을 감지할 수 있다.
이하, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 국부적 게이트 구조별 광증폭 포토트랜지스터를 상세히 설명하기로 한다.
도 6a는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 하부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 예를 도시한 것이고, 도 6b는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 상부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 예를 도시한 것이며, 도 6c는 도 5의 광반응성 센서에 포함된 국부적 상부 게이트 전극 구조를 갖는 광증폭 포토트랜지스터의 다른 예를 도시한 것이다.
도 6a를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터(400)는 기판(410) 상에 형성된 국부적 하부 게이트 전극(420), 국부적 하부 게이트 전극(420)을 덮도록 형성된 게이트 절연층(430), 게이트 절연층(430)의 양측에 각각 형성된 소스 전극(450S) 및 드레인 전극(450D)을 포함할 수 있다.
또한, 광증폭 포토트랜지스터(400)는 게이트 절연층(430) 상에 형성되고, 소스 전극(450S) 및 드레인 전극(450D) 사이에 채널이 형성되도록 하는 채널 영역(440)을 포함할 수 있다.
국부적 하부 게이트 전극(420)은 기판(410) 상에 형성되고, 게이트 절연층(430)은 국부적 하부 게이트 전극(420)을 덮도록 기판(410) 상에 형성될 수 있다.
소스 전극(450S) 및 드레인 전극(450D)은 게이트 절연층(430)의 양측에 각각 형성될 수 있다.
국부적 하부 게이트 전극(420), 소스 전극(450S), 및 드레인 전극(450D)은 금속 및 투명 전도성 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있고, 상기 금속은 Au, Ti, Al, 및 Pd 중 어느 하나의 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명이 속한 기술분야에서 사용 가능한 금속 물질이면 바람직하다. 또한, 상기 투명 전도성 물질은 비정질 산화물, 결정질 산화물, 그래핀(grapheme) 및 고분자 유기물 중 적어도 하나 이상의 물질일 수 있다.
실시예에 따르면, 국부적 하부 게이트 전극(420), 소스 전극(450S) 및 드레인 전극(450D)은 투명 전도성 물질로 이루어질 수 있고, 상기 투명 전도성 물질은 IZO(indium zinc oxide), ITO(indium thin oxide), 그래핀(graphene)일 수 있다.
채널 영역(440)은 게이트 절연층(430) 상에 형성되고, 소스 전극(450S) 및 드레인 전극(450D) 사이에 채널이 형성되며, 국부적 하부 게이트 전극(420)과 중첩되지 않은 비오버랩 영역(141)을 포함한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 광증폭 포토트랜지스터(400)의 비오버랩 영역(441)은 빛이 인가되지 않은 경우, 게이트 전극에 바이어스(bias)가 인가되더라도 외부 직렬 저항과 같이 작용한다. 그러나, 비오버랩 영역(441)은 빛이 인가되는 경우에는 저항이 낮아지고 전도성이 증가하여 광전도성을 증폭시키는 포토 컨덕터(photo conductor)로 작용할 수 있다.
채널 영역(440)은 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenides)로 형성될 수 있고, 전이금속 칼코겐 화합물은 단층 또는 다층일 수 있다.
이차원 물질은 일차원 물질과 비교했을 때 복잡한 구조를 제조하기가 상대적으로 쉬어 차세대 나노전자소자의 물질로 이용하기에 적합하다. 이러한 2차원 물질 중 2차원 전이금속 칼코겐화합물(2D Transition Metal Dichalcogenides)은 이황화 몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2), 이셀레니드 몰리브덴(Molybdenum Diselenide, MoSe2), 이셀레니드 텅스텐(Tungsten Diselenide, WSe2), 이텔루리드 몰리브덴(Molybdenum Ditelluride, MoTe2), 및 이셀레니드 주석(Tin Diselenide, SnSe2) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
실시예에 따르면, 채널 영역(440)은 기존에 상용화되고 있는 실리콘(Si), 산화물 반도체, 유기반도체, III-V 화합물의 반도체 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
도 6a의 광증폭 포토트랜지스터(400)의 비오버랩 영역(441)은 소스 전극(450D) 및 드레인 전극(450D)의 양 측면 방향에 각각 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 포토 디바이스(400)의 비오버랩 영역(441)은 소스 전극(450D) 및 드레인 전극(450D) 중 어느 한 측면 방향에 형성될 수도 있다.
도 6b를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터(500)는 절연층(560) 상에 형성되는 채널 영역(540), 채널 영역(540) 상에 게이트 절연층(530)을 개재하여 형성된 국부적 상부 게이트 전극(520), 및 절연층(560) 상에 형성되고 채널 영역(540)에 의해 연결되는 소스 전극(550S) 및 드레인 전극(550D)을 포함할 수 있다.
여기서, 절연층(560)은 기판(510) 상에 형성될 수 있고, 소스 전극(550S) 및 드레인 전극(550D)은 게이트 절연층(130)의 양측에 각각 형성될 수 있다.
국부적 상부 게이트 전극(520), 소스 전극(550S) 및 드레인 전극(550D)은 금속 및 투명 전도성 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있고, 상기 금속은 Au, Ti, Al, 및 Pd 중 어느 하나의 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명이 속한 기술분야에서 사용가능한 금속 물질이면 바람직하다. 또한, 상기 투명 전도성 물질은 비정질 산화물, 결정질 산화물, 그래핀(grapheme) 및 고분자 유기물 중 적어도 하나 이상의 물질일 수 있다.
실시예에 따르면, 국부적 상부 게이트 전극(520), 소스 전극(550S) 및 드레인 전극(550D)은 투명 전도성 물질로 이루어질 수 있고, 상기 투명 전도성 물질은 IZO, ITO, 그래핀일 수 있다.
채널 영역(540)은 대응하는 게이트 전극(520)과 중첩되지 않은 비오버랩(541) 영역을 포함한다. 또한, 전술한 도 5에 도시된 바와 같이 비오버랩 영역(541)은 광전도성을 증폭시키는 포토 컨덕터로 동작한다.
또한, 채널 영역(540)은 전술한 바 있는 단층 또는 다층의 전이금속 칼코겐 화합물로 형성될 수 있고, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 이황화 몰리브덴, 이셀레니드 몰리브덴, 이셀레니드 텅스텐, 이텔루리드 몰리브덴, 및 이셀레니드 주석 중 적어도 어느 하나의 화합물일 수 있다.
도 6b의 광증폭 포토트랜지스터(500)의 비오버랩 영역(541)은 소스 전극(550D) 및 드레인 전극(550D)의 양 측면 방향에 각각 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 광증폭 포토트랜지스터(500)의 비오버랩 영역(541)은 소스 전극(550D) 및 드레인 전극(550D) 중 어느 한 측면 방향에 형성될 수도 있다.
도 6c는 광증폭 포토트랜지스터(600)의 비오버랩 영역(641)이 소스 전극(650D) 측면 방향에 형성된 경우를 도시한 것이다.
도 6c를 참조하면, 광증폭 포토트랜지스터(600)의 비오버랩 영역(641)은 소스 전극(650D) 및 드레인 전극(650D) 중 어느 한 측면 방향에 형성될 수 있고 양 측면 방향에 각각 형성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어 커맨드 생성부(200)는 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성한다.
실시예에 따르면, 제어 커맨드 생성부(200)는 획득된 광반응성 정보를 분석하여 등록된 운전자의 일치 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어 시스템(10)은 운전자의 지문 패턴을 설정 및 저장할 수 있고, 제어 커맨드 생성부(200)는 저장된 지문 패턴과 광반응성 정보에 포함된 지문 정보를 분석하여 등록된 운전자의 일치 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
또한, 제어 커맨드 생성부(200)는 등록된 운전자의 일치 여부의 판단 결과에 대응하여 도어 또는 트렁크의 문열림/닫힘 및 시동의 온/오프 중 적어도 하나를 제어하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어 커맨드 생성부(200)는 획득된 광반응성 정보를 분석하여 운전 가능 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어 시스템(10)은 안전운전에 대응하는 기준 생체 신호 범위를 저장할 수 있고, 제어 커맨드 생성부(200)는 저장된 기준 생체 신호 범위와 광반응성 정보에 포함된 생체 정보를 분석하여 운전 가능 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
또한, 제어 커맨드 생성부(200)는 판단 결과에 대응하여 운전 가능 여부의 판단 결과에 대응하여 도어 또는 트렁크의 문열림/닫힘, 시동의 온/오프, 속도(예를 들어, 감속) 중 적어도 하나를 제어하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어 커맨드 생성부(200)는 생체 정보를 디스플레이 상에 표시하기 위한 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제어 커맨드 생성부(200)는 도 2e 및 도 2f에 도시된 바와 같이, 생체 정보를 디스플레이 상에 표시하기 위한 제어 커맨드를 생성할 수 있고, 속도와 관련된 정보를 디스플레이 상에 표시하기 위한 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
디스플레이는 생체 정보 및 속도뿐만 아니라 화면 상에 목적지와 관련된 네비게이션을 표시할 수 있고, 도로 상의 규정 속도를 표시할 수 있으며, 배터리의 소비 상태를 표시할 수 있고, 충전하여 전기를 사용할 수 있는 배터리를 포함할 수 있다.
제어부(300)는 제어 커맨드의 생성을 제어하고, 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛(또는 전자 제어 유닛(ECU, Electronic Control Unit))을 제어할 수 있다.
여기서, 전자 유닛은 차량의 부속 기관의 작동 상태에 따라 다수의 센서들이 전송해 오는 정보를 처리할 수 있다.
센서는 전부화 및 공전의 특성값을 갖는 스로틀밸브 스위치, 회전 속도의 특성값을 갖는 배전기 또는 점화코일, 시동 여부의 특성값을 갖는 점화/시동 스위치, 기관 온도 센서, 대기압 센서 및 공기비 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(300)는 전자 유닛에게 센서의 동작을 제어하기 위한 제어 커맨드를 전송할 수 있다.
여기서, 전송 수단은 유선 통신, 근거리 무선 통신 및 차량용 CAN 통신 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 차량 제어 시스템은 단계 710에서, 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터를 통하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득한다.
선정된 위치는 차량의 외부 또는 내부에 형성되는 전면 유리 또는 측면 유리일 수 있고, 차량의 내부의 기어(예를 들어, 변속기), 시트, 계기판 및 부속 장치(예를 들어, 온도 조절 장치, 플레이어 장치 및 열선 장치)일 수 있으며, 이에 한정하지 않고 차량의 다양한 위치일 수 있다.
실시예에 따르면, 차량 제어 시스템은 단계 710에서, 광원부를 통하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하기 위한 광을 생성할 수 있고, 광증폭 포토트랜지스터를 포함하는 광반응성 센서를 통하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭할 수 있다.
광원부는 백라이트 방식에 기초하여 백플레인(backplane) 하부 상에 형성되고, 할로겐(halogen), 양자점(QD, Quantum Dot), 엘이디(LED, Light Emitting Diode), 오엘이디(OLED, Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 광원부는 백플레인에서 광을 생성하여 기판 하부에서 상부로 조사할 수 있고, 여기서 사용되는 광은 자외선 영역 내지 적외선 영역을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 광원부는 광반응성 정보를 획득하기 위한 광원을 생성하거나, 영상 정보를 출력하기 위한 광원을 생성할 수 있다.
여기서, 영상 정보를 출력하기 위한 광원은 광원부 또는 발광체에 의해 생성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광원부는 대상객체를 전원의 접지로 형성하여 발광 방식(light emitting method) 기반의 광을 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 광원부는 대상객체의 접촉시 접촉되는 표면에 대응하여 광을 생성할 수 있다.
차량 제어 시스템은 단계 720에서, 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성한다.
실시예에 따르면, 차량 제어 시스템은 단계 720에서, 획득된 광반응성 정보를 분석하여 등록된 운전자의 일치 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어 시스템은 운전자의 지문 패턴을 설정 및 저장할 수 있고, 저장된 지문 패턴과 광반응성 정보에 포함된 지문 정보를 분석하여 등록된 운전자의 일치 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
또한, 차량 제어 시스템은 단계 720에서, 등록된 운전자의 일치 여부의 판단 결과에 대응하여 도어 또는 트렁크의 문열림/닫힘 및 시동의 온/오프 중 적어도 하나를 제어하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 차량 제어 시스템은 단계 720에서, 획득된 광반응성 정보를 분석하여 운전 가능 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
예를 들어, 차량 제어 시스템은 안전운전에 대응하는 기준 생체 신호 범위를 저장할 수 있고, 저장된 기준 생체 신호 범위와 광반응성 정보에 포함된 생체 정보를 분석하여 운전 가능 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
또한, 차량 제어 시스템은 단계 720에서, 판단 결과에 대응하여 운전 가능 여부의 판단 결과에 대응하여 도어 또는 트렁크의 문열림/닫힘, 시동의 온/오프, 속력(예를 들어, 감속) 중 적어도 하나를 제어하는 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 차량 제어 시스템은 단계 720에서, 생체 정보를 디스플레이 상에 표시하기 위한 제어 커맨드를 생성할 수 있다.
차량 제어 시스템은 단계 730에서, 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛에게 생성된 제어 커맨드를 제공한다.
여기서, 전자 유닛 또는 전자 제어 유닛(ECU, Electronic Control Unit)은 차량의 부속 기관의 작동 상태에 따라 다수의 센서들이 전송해 오는 정보를 처리할 수 있다.
센서는 전부화 및 공전의 특성값을 갖는 스로틀밸브 스위치, 회전 속도의 특성값을 갖는 배전기 또는 점화코일, 시동 여부의 특성값을 갖는 점화/시동 스위치, 기관 온도 센서, 대기압 센서 및 공기비 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 차량 제어 시스템은 단계 730에서, 전자 유닛에게 센서의 동작을 제어하기 위한 제어 커맨드를 전송할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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 특허청구범위의 범위에 속한다.
10: 차량 제어 시스템
100: 획득부
110: 광반응성 센서
120: 대상객체
130: 기판
140: 광원부
200: 제어 커맨드 생성부
300: 제어부
T3, 400, 500, 600: 광증폭 포토트랜지스터
100: 획득부
110: 광반응성 센서
120: 대상객체
130: 기판
140: 광원부
200: 제어 커맨드 생성부
300: 제어부
T3, 400, 500, 600: 광증폭 포토트랜지스터
Claims (18)
- 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 상기 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 상기 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득하는 획득부;
상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성하는 제어 커맨드 생성부; 및
상기 제어 커맨드의 생성을 제어하고, 상기 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 획득부는
광원부, 스위칭 트랜지스터, 제1 스토리지 커패시터, 드라이빙 트랜지스터, 상기 광증폭 포토트랜지스터 및 제2 스토리지 커패시터를 포함하며,
상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인은 주사 라인(Scan line)과 데이터 라인(Data line)에 각각 연결되고,
상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트는 상기 스위칭 트랜지스터의 소스와 연결되며,
상기 제1 스토리지 커패시터는 상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트와 소스에 병렬적으로 연결되고,
상기 광증폭 포토트랜지스터의 소스와 드레인은 상기 드라이빙 트랜지스터 및 상기 광원부와 병렬적으로 연결된 상기 제2 스토리지 커패시터에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 광증폭 포토트랜지스터는
소스 전극과 드레인 전극 사이에 국부적 게이트 전극과 중첩되지 않은 비오버랩 영역을 포함하는 채널 영역이 형성되고, 광전도성을 증폭시키는 상기 비오버랩 영역을 통하여 상기 반사되는 광을 감지하는 차량 제어 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 비오버랩 영역은
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 양 측면 방향에 각각 형성되거나, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 어느 한 측면 방향에 형성되는 차량 제어 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 채널 영역은
전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenides), 실리콘(Si), 산화물 반도체, 유기반도체, III-V 화합물의 반도체 중 적어도 하나의 물질로 형성되는 차량 제어 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은
금속 및 투명 전도성 물질 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 투명 전도성 물질은
비정질 산화물, 결정질 산화물, 그래핀(graphene), 및 고분자 유기물 중 적어도 하나를 포함하는 차량 제어 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 광증폭 포토트랜지스터는
기판 상에 형성된 국부적 하부 게이트 전극;
상기 국부적 하부 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 게이트 절연층;
상기 게이트 절연층의 양측에 각각 형성된 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극; 및
상기 게이트 절연층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 형성되고, 상기 국부적 하부 게이트 전극과 중첩되지 않은 비오버랩 영역을 포함한 상기 채널 영역을 포함하는 차량 제어 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 광증폭 포토트랜지스터는
절연층 상에 형성되고, 상기 비오버랩 영역을 포함하는 채널 영역;
상기 채널 영역 상에 게이트 절연층을 개재하여 형성되고, 상기 비오버랩 영역과 중첩되지 않은 국부적 상부 게이트 전극; 및
상기 절연층 상에 형성되고, 상기 채널 영역에 의해 연결된 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 포함하는 차량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 획득부는
광을 생성하는 상기 광원부;
각 픽셀에 대응되어 화상 정보를 샘플링하는 상기 스위칭 트랜지스터;
상기 화상 정보를 저장하는 상기 제1 스토리지 커패시터;
상기 저장된 화상 정보의 기준 전압에 의해 상기 광원부 및 발광체 중 적어도 하나에 대한 전류 공급을 스위칭하는 상기 드라이빙 트랜지스터;
상기 스위칭된 전류 공급을 상기 광원부 및 상기 발광체 중 적어도 하나로 전달하고, 상기 광원부로부터 생성되어 상기 대상객체로부터 반사되는 광을 감지하여 광반응성을 증폭하는 상기 광증폭 포토트랜지스터; 및
상기 증폭된 광에 대한 상기 광반응성 정보를 획득하는 상기 제2 스토리지 커패시터를 포함하는 차량 제어 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 광원부 및 상기 발광체 중 적어도 하나는
백라이트 방식(backlight method)에 기초하여 백플레인(backplane) 하부 상에 형성되고, 할로겐(halogen), 양자점(QD, Quantum Dot), 엘이디(LED, Light Emitting Diode), 오엘이디(OLED, Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 차량 제어 시스템. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 광원부는
상기 발광체에 대한 상기 전류 공급을 스위칭하는 경우, 광반응성 영역에 조사되는 상기 광을 생성하고,
상기 광증폭 포토트랜지스터는
상기 광반응성 영역 상에 위치하는 상기 대상객체로부터 상기 반사되는 광을 감지하여 상기 광반응성을 증폭하는 차량 제어 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 광원부는
전원의 한 단자가 접속되는 투명 전극층;
상기 투명 전극층 상에 형성되고, 접지를 형성하는 상기 대상객체의 접촉시 상기 접촉되는 표면에 대응하여 광을 생성하는 발광층; 및
상기 발광층 상에 형성되는 유전층을 포함하는 차량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 생체 정보는
멜라닌 색소 농도, 헤모글로빈 농도, 맥박 및 산소 포화도 중 적어도 어느 하나와 연관된 조직 및 기능에 대한 정보를 포함하는 차량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 생체 정보는
피부 조직의 온도 및 습도 중 적어도 어느 하나와 연관된 조직 및 기능에 대한 정보를 포함하는 차량 제어 시스템 - 제1항에 있어서,
상기 제어 커맨드 생성부는
상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 등록된 운전자의 일치 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성하는 차량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어 커맨드 생성부는
상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 운전 가능 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성하는 차량 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어 커맨드 생성부는
상기 생체 정보를 상기 디스플레이 상에 표시하기 위한 상기 제어 커맨드를 생성하는 차량 제어 시스템. - 차량의 도어, 트렁크, 핸들, 디스플레이, 시동 버튼, 스마트키 및 선정된 위치 중 적어도 하나 상에 형성되는 광증폭 포토트랜지스터에 기초하여 대상객체로부터 반사되는 광을 감지 및 증폭하고, 상기 증폭된 광의 반응성 정도에 기초하여 상기 대상객체의 지문 정보, 접촉 정보 및 생체 정보 중 적어도 하나를 포함한 광반응성 정보를 획득하는 단계;
상기 획득된 광반응성 정보를 분석하여 제어 커맨드를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 제어 커맨드에 대응하여 동작을 수행하는 전자 유닛에게 상기 생성된 제어 커맨드를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 광반응성 정보를 획득하는 단계는
광원부, 스위칭 트랜지스터, 제1 스토리지 커패시터, 드라이빙 트랜지스터, 상기 광증폭 포토트랜지스터 및 제2 스토리지 커패시터를 통하여 상기 광반응성 정보를 획득하며,
상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인은 주사 라인(Scan line)과 데이터 라인(Data line)에 각각 연결되고,
상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트는 상기 스위칭 트랜지스터의 소스와 연결되며,
상기 제1 스토리지 커패시터는 상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트와 소스에 병렬적으로 연결되고,
상기 광증폭 포토트랜지스터의 소스와 드레인은 상기 드라이빙 트랜지스터 및 상기 광원부와 병렬적으로 연결된 상기 제2 스토리지 커패시터에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템의 동작 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150092248A KR101687490B1 (ko) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법 |
| US15/568,988 US10890761B2 (en) | 2015-04-24 | 2015-12-16 | Photoreactive sensor including optical amplification phototransistor, and display panel and vehicle control system including photoreactive sensor |
| PCT/KR2015/013821 WO2016171369A1 (ko) | 2015-04-24 | 2015-12-16 | 광증폭 포토트랜지스터를 포함하는 광반응성 센서, 상기 광반응성 센서를 포함하는 디스플레이 패널 및 차량 제어 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150092248A KR101687490B1 (ko) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101687490B1 true KR101687490B1 (ko) | 2016-12-16 |
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ID=57735599
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| KR1020150092248A KR101687490B1 (ko) | 2015-04-24 | 2015-06-29 | 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법 |
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2015
- 2015-06-29 KR KR1020150092248A patent/KR101687490B1/ko active IP Right Grant
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