KR101688523B1 - 적층형 이미지 센서 - Google Patents
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Abstract
저항 변화를 이용한 적층형 이미지 센서가 개시된다. 개시된 적층형 이미지 센서는 서로 다른 색을 각각 감지할 수 있는 적어도 2개의 광센싱층이 적층 방향을 따라서 서로 다른 층에 적층되어 있는 구조를 갖는다. 이러한 구조에 따르면, 고해상도의 컬러 이미지를 구현하는 데 있어서, 하나의 색을 감지할 수 있는 단위 화소의 크기가 1㎛ 이하로 줄어들 필요가 없으므로, 해상도 포화의 문제를 회피할 수 있다. 또한, 하나의 단위 화소 영역 내에 다수의 화소들이 적층되어 있기 때문에, 단위 화소의 크기를 감소시키지 않으면서도 전체적인 화소의 수를 증가시킬 수 있다.
Description
개시된 발명은 적층형 이미지 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저항 변화 소자를 이용한 적층형 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서는 고선명성을 갖는 카메라에 사용될 수 있는 고밀도 이미지 센서와 터치 패널(touch panel)에서 사용되는 자외선/적외선에 민감한 이미지 센서 등 다양한 분야에서 요구되고 있다. 현재 상용화된 가장 대표적인 이미지 센서로는 예를 들어, CCD(Charage Coupled Device) 이미지 센서와 CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서가 있다. 이러한 CCD 및 CMOS 이미지 센서는 모두 실리콘과 같은 반도체의 PN 접합을 기본적인 구조로서 갖는다.
최근에는 이미지 센서를 제조하는데 있어서 미세공정 적용을 통한 고집적화를 위한 기술경쟁이 증가하고 있다. 동일한 화소 수를 갖는 경우에도 미세 반도체 공정을 적용하여 칩의 크기를 줄이면, 한장의 웨이퍼에 더 많은 수의 이미지 센서를 생산할 수 있다. 그 결과, 이미지 센서의 단가 하락 및 생산성 증가 효과가 있으며, 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있으므로 카메라 폰 등의 소형화ㆍ박형화에 유리하게 된다.
그런데 이렇게 화소수가 증가하여 화소의 크기가 작아지게 되더라도, 각각의 색을 감지하는 단위 셀의 크기가 가시광선의 영역인 1㎛ 이하까지 작아지게 되면, 빛의 회절 현상에 의한 광학적 한계로 인하여 해상도가 더 이상 증가하지 않는다. 즉, 화소를 고집적화하여도 해상도가 증가하지 않기 때문에 고집적화의 의미가 없어지게 된다. 이를 해상도 포화(resolution saturation)라고 부른다. 따라서, 해상도를 더욱 증가시키기 위해서는 단위 셀의 크기를 1㎛ 이하로 줄이지 않으면서도, 화소수를 증가시킬 수 있는 방안이 요구된다. 또한, 단위 셀의 크기가 작아지게 되면, 화소 내에서 빛을 감지하는 영역의 상대적인 면적(즉, 개구율)이 작아지게 되어 광이용 효율도 저하될 수 있다.
광학적 한계를 극복하여 해상도를 더욱 증가시킬 수 있는 적층형 이미지 센서를 제공한다.
일 유형에 따른 이미지 센서는 적어도 2개의 광센싱층이 적층 방향을 따라서 서로 다른 층에 적층되어 있는 구조를 가지며, 여기서 상기 광센싱층은 입사광의 광량에 따라 전기적 저항이 변화하는 저항 변화 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 저항 변화 소자는 SPO(spironaphthooxazine) 화학 물질이 흡착되어 있는 탄소나노튜브로 이루어질 수 있다.
상기 이미지 센서는 예를 들어 기판, 상기 기판 위에 차례로 배치된 제 1 광센싱층, 제 1 필터층, 제 2 광센싱층, 제 2 필터층 및 제 3 광센싱층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 광센싱층과 제 2 광센싱층 사이 및 상기 제 2 광센싱층과 제 3 광센싱층 사이에 각각 투명 절연층이 더 개재될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 필터층은 청색 파장의 광만을 차단하고 나머지 파장의 광을 투과시키며, 제 2 필터층은 녹색 파장의 광만을 차단하고 나머지 파장의 광을 투과시키거나 또는 제 2 필터층은 적색 파장의 광만을 투과시키고 나머지 파장의 광을 차단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 필터층으로는 파장에 따라 흡광 계수가 변하는 흡광 물질로 이루어진 흡광 조절층을 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 필터층의 흡광 조절층이 상기 제 2 필터층의 흡광 조절층보다 얇을 수 있다.
또한, 상기 제 1 필터층은 청색 파장의 광만 차단하고 녹색 및 적색 파장의 광은 투과시키는 청색 보색 필터이며, 상기 제 2 필터층은 녹색 파장의 광만 차단하고 청색 및 적색 파장의 광은 투과시키는 녹색 보색 필터이거나 또는 상기 제 2 필터층은 적색 파장의 광만을 투과시키는 적색 필터일 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 광센싱층은, 병렬로 서로 연결되어 있는 저항 변화 소자와 캐패시터; 상기 저항 변화 소자와 캐패시터의 일단에 소스가 연결되어 있는 리셋 트랜지스터; 상기 저항 변화 소자와 캐패시터의 일단에 게이트가 연결되어 있으며, 상기 리셋 트랜지스터의 드레인에 드레인이 연결되어 있는 소스 팔로워 트랜지스터; 상기 소스 팔로워 트랜지스터의 소스에 드레인이 연결되어 있는 선택 트랜지스터; 및 상기 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 있는 출력 라인을 각각 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 2차원 배열된 다수의 화소들을 가지며, 각각의 화소는 적층 방향을 따라서 서로 다른 층에 적층되어 있는 적어도 2개의 광센싱층을 포함할 수 있다.
개시된 적층형 이미지 센서는 서로 다른 색을 각각 감지할 수 있는 적어도 2개의 광센싱층이 적층 방향을 따라서 서로 다른 층에 적층되어 있다. 따라서, 고해상도의 컬러 이미지를 구현하는 데 있어서, 하나의 색을 감지할 수 있는 단위 셀의 크기가 1㎛ 이하로 줄어들 필요가 없으므로, 해상도 포화의 문제를 회피할 수 있다.
또한, 하나의 화소 영역 내에 다수의 단위 셀들이 적층되어 있기 때문에, 단위 셀의 크기를 감소시키지 않으면서도 전체적인 화소의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서 제조 공정이 비교적 간단하여 제조 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 적층형 이미지 센서의 예시적인 층 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2는 적층형 이미지 센서의 또 다른 예시적인 층 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 3은 적층형 이미지 센서 내의 하나의 광센싱층의 구조를 개략적으로 보이는 회로도이다.
도 4는 적층형 이미지 센서 내의 하나의 광센싱층의 또 다른 구조를 개략적으로 보이는 회로도이다.
도 5는 적층형 이미지 센서 내의 화소들의 배열을 개략적으로 보인다.
도 2는 적층형 이미지 센서의 또 다른 예시적인 층 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 3은 적층형 이미지 센서 내의 하나의 광센싱층의 구조를 개략적으로 보이는 회로도이다.
도 4는 적층형 이미지 센서 내의 하나의 광센싱층의 또 다른 구조를 개략적으로 보이는 회로도이다.
도 5는 적층형 이미지 센서 내의 화소들의 배열을 개략적으로 보인다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 저항 변화 소자를 이용한 적층형 이미지 센서에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 저항 변화 소자를 이용한 적층형 이미지 센서의 예시적인 층 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 하나의 화소 영역 내에서 기판(101) 위에 예를 들어 다수의 광센싱층(110,120,130)들이 적층 방향을 따라서 서로 다른 층에 적층되어 있는 구조를 가질 수 있다. 도 1에는 3개의 광센싱층(110,120,130)들이 예시적으로 도시되어 있지만, 컬러 구현 방식에 따라 2 개 또는 4 개 이상의 광센싱층들이 적층될 수도 있다.
더욱 구체적으로, 도 1에 도시된 이미지 센서(100)는 기판(101) 위에 차례대로 제 1 광센싱층(110), 투명 절연층(105), 제 1 필터층(140), 투명 절연층(105), 제 2 광센싱층(120), 투명 절연층(105), 제 2 필터층(150), 투명 절연층(105), 제 3 광센싱층(130) 및 투명 절연층(105)이 배치된 층 구조를 갖는다. 즉, 상기 이미지 센서(100)의 구조는, 3개의 광센싱층(110,120,130)들 사이에 투명 절연층(105)이 개재되고 그 투명 절연층(105) 내에 필터층(140,150)이 각각 배치되어 있는 구조이다. 여기서, 투명 절연층(105)은, 예컨대, SiO2와 같은 투명한 절연성 재료로 이루어질 수 있다.
그러나, 제 1 및 제 2 필터층(140,150)이 충분한 절연성을 갖는다면, 광센싱층(110,120,130)들 사이의 투명 절연층(105)은 생략될 수도 있다. 도 2는 투명 절연층이 생략된 적층형 이미지 센서(100')의 예시적인 층 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 이미지 센서(100')는 기판(101) 위에 차례대로 배치되어 있는 제 1 광센싱층(110), 제 1 필터층(140), 제 2 광센싱층(120), 제 2 필터층(150), 제 3 광센싱층(130) 및 투명 절연층(105)을 포함할 수 있다. 여기서, 최상부에 배치된 투명 절연층(105)은 제 3 광센싱층(130)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 필터층(140,150)은 각각의 광센싱층(110,120,130)에서 주로 감지하는 광의 파장을 다르게 하기 위하여, 특정 파장의 광을 차단하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제 2 필터층(150)은 청색 계통의 파장을 갖는 광만을 차단하고 나머지 파장의 광은 투과시킬 수 있다. 또한 제 1 필터층(140)은 녹색 계통의 파장을 갖는 광만을 차단하고 나머지 파장의 광은 투과시킬 수 있다. 그 대신에, 제 1 필터층(140)은 단지 적색 파장의 광만을 투과시키고 나머지 파장의 광을 차단할 수도 있다. 이러한 제 1 및 제 2 필터층(140,150)은 두 가지의 방식으로 구현될 수 있는데, 그 하나의 예는 흡광 조절층을 사용하는 것이고, 다른 예는 보색 필터를 사용하는 것이다.
흡광 조절층으로는 파장에 따라 흡광 계수의 차이가 크게 변하는 흡광 물질을 사용한다. 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si)은 청색 파장에 대한 흡광 계수가 적색 파장에 대한 흡광 계수보다 약 1000배 정도 더 크다. 따라서 비정질 실리콘을 적절한 두께로 선택하면, 특정 파장의 광만을 선택적으로 차단하는 것이 가능하다. 즉, 비정질 실리콘을 상대적으로 얇게 형성하면, 청색 파장의 광만이 차단되고 녹색과 적색 파장의 광은 투과될 수 있다. 또한, 비정질 실리콘을 상대적으로 두껍게 형성하면, 청색과 녹색 파장의 광이 차단되고 적색 파장의 광은 투과될 수 있다. 비정질 실리콘 이외에도, 예를 들어, 결정질 실리콘, Ge, GaAs, GaxInyS2P 등과 같은 흡광 물질을 흡광 조절층으로서 사용할 수 있다.
또한, 보색 필터는 특정한 파장 대역의 광만을 차단하고 나머지 파장 대역의 광은 투과시키는 필터이다. 예를 들어, 청색 보색 필터는 청색 계열의 광만을 차단하고, 나머지 파장 대역의 광은 투과시킨다. 보색 필터의 파장별 투과/차단 특성은 두께와는 크게 상관이 없으므로, 이 경우에 제 1 및 제 2 필터층(140,150)의 두께를 동일하게 형성할 수 있다. 이러한 보색 필터로는 종전부터 통상적으로 사용되고 있는 유기(organic) 필터와 무기(inorganic) 필터 등을 사용할 수 있다. 무기 필터로는, 예컨대, TiOX, SiOX, Fe2O3, 코발트 도핑된 ZnOx(Co-doped ZnOx), 코발트 도핑된 Al2O3(Co-doped Al2O3) 등을 사용할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 필터층(140)으로는 단지 적색 파장의 광만을 투과시키는 일반적인 적색 필터를 사용하는 것도 가능하다.
도 1 및 도 2에 도시된 구조에서, 이미지 센서(100,100')로 입사하는 입사광은 제 1 내지 제 3 광센싱층(110,120,130)에서 각각 색깔별로 검출될 수 있다. 따라서, 제 1 내지 제 3 광센싱층(110,120,130)은 서로 다른 색을 각각 감지할 수 있는 단위 셀의 역할을 한다. 예를 들어, 가장 상부에 있는 제 3 광센싱층(130)은 적색, 녹색 및 청색의 광을 모두 감지할 수 있다. 그리고, 광의 일부는 제 2 광센싱층(120)으로 진행하는데, 이때 제 2 필터층(150)은 예를 들어 청색 계통의 파장을 갖는 광만을 차단하고 나머지 파장의 광은 투과시킬 수 있다. 따라서, 제 2 광센싱층(120)은 주로 적색 및 녹색의 광을 감지할 수 있다. 또한, 광의 나머지 일부는 제 1 광센싱층(110)으로 진행하는데, 이때 제 1 필터층(140)은 녹색 계통의 파장을 갖는 광만을 차단하고 나머지 파장의 광은 투과시킬 수 있다. 그 대신에, 제 1 필터층(140)은 단지 적색 파장의 광만을 투과시키고 나머지 파장의 광을 차단할 수도 있다. 따라서, 제 1 광센싱층(110)은 주로 적색의 광을 감지할 수 있다. 그러면, 제 1 내지 제 3 광센싱층(110,120,130)에서 각각 감지된 광의 세기 및 상기 제 1 내지 제 3 광센싱층(110,120,130)까지 광이 진행하는 동안의 각각의 광손실을 고려하여 적색, 녹색 및 청색 광의 각각의 세기를 정확하게 계산하는 것이 가능하다.
이러한 이미지 센서(100,100')는 다수의 광센싱층(110,120,130)들이 적층된 형태를 갖기 때문에, 색을 감지할 수 있는 단위 셀의 크기가 1㎛ 이하로 줄어들 필요가 없으므로 해상도 포화의 문제를 회피할 수 있다. 반면, 일반적인 CCD 또는 CMOS 이미지 센서의 경우에는 하나의 층에 다수의 광센서 셀들이 마련되어 있다. 통상적으로 CCD 또는 CMOS 이미지 센서에서는 정방형으로 배치된 4개의 포토다이오드 셀들이 하나의 화소를 구성한다. 예컨대, 하나의 화소 내에서, 한 대각선 방향으로 두 개의 포토다이오드 셀들이 녹색 셀을 형성하며, 다른 대각선 방향으로 두 개의 포토다이오드 셀들이 각각 적색 셀 및 청색 셀을 형성한다. 즉, 일반적인 CCD 또는 CMOS 이미지 센서의 경우, 단위 셀의 면적은 화소 면적의 1/4 또는 그 이하가 된다. 따라서, 해상도 포화 없이 집적도를 높이는데는 한계가 있다. 반면, 도 1 및 도 2에 도시된 이미지 센서(100,100')의 경우에는, 단위 셀의 면적과 화소의 면적이 동일하기 때문에, 해상도 포화 없이 화소의 집적도를 높일 수 있다.
이렇게 다수의 광센싱층(110,120,130)들을 적층하는 방식을 구현하기 위하여, 광센싱층(110,120,130) 내의 광센서들은 입사광의 광량에 따라 그의 전기적 상태가 변화하는 동시에 광을 투과시키는 성질을 가질 수 있다. 기존의 반도체 재료로도 이러한 특성을 갖는 광센서를 구현하는 것이 가능하다. 그러나, PN 접합 구조의 반도체 재료를 적층할 경우 제조 공정상에서 결함(defect)이나 PN 접합 불량 등이 발생하기 쉽다. 이로 인해, 예를 들어 암전류(dark current)가 증가하여 이미지 블러링(image blurring) 등의 문제가 발생할 수 있다. 웨이퍼 본딩(wafer bonding) 등의 방식으로 이러한 문제를 회피하는 것도 가능하지만, 이 경우에는 웨이퍼 본딩시의 정렬 불량(misalignment) 등으로 수율이 저하될 수도 있다.
이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 이미지 센서(100,100')는 다수의 광센싱층(110,120,130)들 내의 광센서로서 입사광의 광량에 따라 전기적 저항이 변화하는 저항 변화 소자를 이용한다. 예를 들어, SPO(spironaphthooxazine) 화학 물질이 흡착되어 있는 탄소나노튜브(CNT)를 광센싱층(110,120,130)의 광센서용 저항 변화 소자로서 사용할 수 있다. 이러한 구조의 저항 변화 소자의 경우, SPO 화학 물질이 빛을 받으면 최저 비점유 분자 궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO)에서 최저 비점유 분자 궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO)로 전자의 에너지가 떨어지면서, CNT의 저항이 상대적으로 높은 상태(즉, 고저항 상태)에서 상대적으로 낮은 상태(즉, 저저항 상태)로 변화하게 된다. 따라서, 이러한 SPO 화학 물질이 흡착되어 있는 CNT의 저항 변화로부터 입사광의 세기를 측정하는 것이 가능하다.
도 3은 적층형 이미지 센서(100,100') 내의 하나의 광센싱층(110,120,130)의 구조를 개략적으로 보이는 회로도이다. 도 3을 참조하면, 상술한 구조의 저항 변화 소자(111)와 캐패시터(112)와 병렬로 연결되어 있다. 그리고, 저항 변화 소자(111)의 저항 변화 결과를 출력하기 위하여 3개의 트랜지스터로 이루어진 구동 회로가 저항 변화 소자(111)와 캐패시터(112)에 연결되어 있다. 구체적으로, 저항 변화 소자(111)와 캐패시터(112)의 일단에 리셋(RS) 트랜지스터(113)의 소스와 소스 팔로워(source follower) 트랜지스터(114)의 게이트가 연결되어 있다. 리셋 트랜지스터(113)와 소스 팔로워 트랜지스터(114)의 드레인에는 구동 전압이 인가된다. 그리고, 소스 팔로워 트랜지스터(114)의 소스와 선택(SEL) 트랜지스터(115)의 드레인이 연결되어 있으며, 선택 트랜지스터(115)의 소스는 출력 라인(116)에 연결되어 있다. 한편, 저항 변화 소자(111)와 캐패시터(112)의 타단은 접지되어 있다.
이러한 구조에서, 먼저 선택 트랜지스터(115)의 게이트에 게이트 전압을 인가하여 선택 트랜지스터(115)를 턴-온시킨다. 이어서, 리셋 트랜지스터(113)의 게이트에 게이트 전압을 인가하여 리셋 트랜지스터(113)를 턴-온시킨다. 그러면, 구동 전압이 캐패시터(112)에 인가되어 캐패시터(112)가 충전된다. 이에 따라 저항 변화 소자(111)와 캐패시터(112)는 기준 전압으로 리셋된다. 이때, 소스 팔로워 트랜지스터(114)의 게이트에 기준 전압이 인가되므로, 소스 팔로워 트랜지스터(114)의 드레인으로부터 선택 트랜지스터(115)를 통해 출력 라인(116)으로 전류가 제공된다. 이 상태에서, 저항 변화 소자(111)에 빛이 유입되면, 저항 변화 소자(111)는 저저항 상태로 저항이 변화된다. 그러면 캐패시터(112)에 충전된 전하가 방전되며, 방전된 전하로 인해 소스 팔로워 트랜지스터(114)의 게이트에 인가되는 전압이 저하된다. 그 결과, 소스 팔로워 트랜지스터(114)로부터 선택 트랜지스터(115)를 통해 출력 라인(116)으로 흐르는 전류가 감소하게 된다. 이러한 전류의 변화량으로부터 저항 변화 소자(111)에 입사하는 광의 광량을 알 수 있다.
도 3에는 3개의 트랜지스터로 이루어진 구동 회로가 도시되어 있지만, 이는 단지 예시적인 것이다. 설계에 따라 다양한 방식으로 구동 회로가 선택될 수 있다. 예를 들어, 가장 간단하게는 단지 1개의 트랜지스터만으로도 구동 회로를 구성할 수도 있다. 그러나 노이즈를 감소시켜 더욱 정확한 데이터를 얻기 위해서는 더 많은 트랜지스터로 구동 회로를 구성할 수도 있다. 도 4는 4개의 트랜지스터로 이루어진 구동 회로를 예시적으로 도시하고 있다. 도 4에 도시된 구동 회로의 경우, 도 3에 도시된 구동 회로에서 저항 변화 소자(111) 및 캐패시터(112)의 일단과 리셋 트랜지스터(113)의 소스 및 소스 팔로워 트랜지스터(114)의 게이트 사이에 셋(SET) 트랜지스터(117)가 더 배치되어 있는 구조이다. 또한, 도시하지는 않았지만, 다수의 화소에 의해 공유되는 증폭기를 구동 회로에 더 추가할 수도 있다.
도 3 또는 도 4에 도시된 회로는 도 1에 도시된 광센싱층(110,120,130)마다 각각 하나씩 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광센싱층(110)은 도 3에 도시된 저항 변화 소자(111), 캐패시터(112), 리셋 트랜지스터(113), 소스 팔로워 트랜지스터(114), 선택 트랜지스터(115) 및 출력 라인(116)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 광센싱층(120)과 제 3 광센싱층(130)도 역시 동일하게 저항 변화 소자(111), 캐패시터(112), 리셋 트랜지스터(113), 소스 팔로워 트랜지스터(114), 선택 트랜지스터(115) 및 출력 라인(116)을 각각 포함할 수 있다. 그러면, 제 1 내지 제 3 광센싱층(110,120,130)의 각각의 출력 라인으로부터 얻은 출력을 이용하여 입사광의 색 및 세기를 계산할 수 있다.
2차원 영상을 얻기 위하여, 상술한 구조의 이미지 센서(100,100')는 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 화소(P)들이 2차원 배열어 있는 어레이를 갖는다. 여기서 각각의 화소(P)는 도 1 또는 도 2에 도시된 단면 구조를 가질 수 있다. 또한, 각 화소(P) 내의 제 1 내지 제 3 광센싱층(110,120,130)마다 도 3 또는 도 4에 도시된 구동 회로가 하나씩 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 화소(P) 내에서 대부분의 영역은 점선으로 표시한 저항 변화 소자(111)가 차지할 수 있다. 반면, 상술한 캐패시터(112), 리셋 트랜지스터(113), 소스 팔로워 트랜지스터(114), 선택 트랜지스터(115) 및 출력 라인(116)은 상기 저항 변화 소자(111)를 둘러싸는 나머지 작은 공간(118) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 화소(P) 내에서 빛을 감지하는 영역의 상대적인 면적(즉, 개구율)을 충분히 크기할 수 있으므로, 감도가 향상될 수 있다.
지금까지, 저항 변화를 이용한 적층형 이미지 센서의 이해를 돕기 위하여 다양한 실시예들이 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 이러한 이미지 센서의 실시예들은 감광식 터치 패널, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, 휴대용 전자기기 등에 적용되어 사용이 가능하다. 그러나, 이러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
100.....이미지 센서 101.....기판
105.....투명 절연층 110.....제 1 광센싱층
111.....저항 변화 소자 112.....캐패시터
113,114,115,117.....트랜지스터 116.....출력 라인
120.....제 2 광센싱층 130.....제 3 광센싱층
140,150.....필터층
P.....화소
105.....투명 절연층 110.....제 1 광센싱층
111.....저항 변화 소자 112.....캐패시터
113,114,115,117.....트랜지스터 116.....출력 라인
120.....제 2 광센싱층 130.....제 3 광센싱층
140,150.....필터층
P.....화소
Claims (10)
- 제 1 광센싱층;
상기 제 1 광센싱층 위에 배치된 제 1 필터층;
상기 제 1 필터층 위에 배치된 제 2 광센싱층;
상기 제 2 광센싱층 위에 배치된 제 2 필터층; 및
상기 제 2 필터층 위에 배치된 제 3 광센싱층;을 포함하며,
상기 제 1 필터층은 청색 파장의 광만을 차단하고 나머지 파장의 광을 투과시키며, 제 2 필터층은 녹색 파장의 광만을 차단하고 나머지 파장의 광을 투과시키거나 또는 제 2 필터층은 적색 파장의 광만을 투과시키고 나머지 파장의 광을 차단하고,
상기 제 1 및 제 2 필터층은 파장에 따라 흡광 계수가 변하는 흡광 물질로 이루어진 흡광 조절층을 사용하며,
상기 제 1 내지 제 3 광센싱층은 입사광의 광량에 따라 전기적 저항이 변화하는 저항 변화 소자를 포함하는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 저항 변화 소자는 SPO(spironaphthooxazine) 화학 물질이 흡착되어 있는 탄소나노튜브로 이루어진 이미지 센서. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광센싱층과 제 2 광센싱층 사이 및 상기 제 2 광센싱층과 제 3 광센싱층 사이에 각각 투명 절연층이 더 개재되어 있는 이미지 센서. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 필터층의 흡광 조절층이 상기 제 2 필터층의 흡광 조절층보다 얇은 이미지 센서. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 광센싱층은:
병렬로 서로 연결되어 있는 저항 변화 소자와 캐패시터;
상기 저항 변화 소자와 캐패시터의 일단에 소스가 연결되어 있는 리셋 트랜지스터;
상기 저항 변화 소자와 캐패시터의 일단에 게이트가 연결되어 있으며, 상기 리셋 트랜지스터의 드레인에 드레인이 연결되어 있는 소스 팔로워 트랜지스터;
상기 소스 팔로워 트랜지스터의 소스에 드레인이 연결되어 있는 선택 트랜지스터; 및
상기 선택 트랜지스터의 소스에 연결되어 있는 출력 라인을 각각 포함하는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미지 센서는 2차원 배열된 다수의 화소들을 가지며, 각각의 화소는 적층 방향을 따라서 서로 다른 층에 적층되어 있는 적어도 2개의 광센싱층을 포함하는 이미지 센서.
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