KR101881453B1 - 센서 모듈 - Google Patents

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KR101881453B1
KR101881453B1 KR1020160069441A KR20160069441A KR101881453B1 KR 101881453 B1 KR101881453 B1 KR 101881453B1 KR 1020160069441 A KR1020160069441 A KR 1020160069441A KR 20160069441 A KR20160069441 A KR 20160069441A KR 101881453 B1 KR101881453 B1 KR 101881453B1
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조성환
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 센서 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 센서모듈은 기판, 상기 기판에 배치되는 제 1 포토다이오드(First Photodiode) 및 제 2 포토다이오드(Second Photodiode) 및 상기 제 1 포토다이오드 또는 상기 제 2 포토다이오드 중 어느 하나의 상부에 배치되는 필터부(Filter Part)를 포함하고, 필터부는 금속층을 포함할 수 있다.

Description

센서 모듈{Sensor Module}
본 발명은 센서 모듈에 관한 것이다.
자외선지수(UV index)는 태양광의 분광복사조도와 대략 285 nm 내지 385 nm의 파장별 피부의 피해 정도를 나타내는 매킨리-디페이 홍반 작용 스펙트럼 커브(McKinlay-Diffey erythemal action spectrum curve)를 가중 함수(Weighting function)로 파장에 따라 적분하여 하나의 숫자로 나타낸 지수이다. 상기 자외선 지수는 태양 자외선의 피부에 대한 영향을 나타낸다.
일반적인 자외선지수 측정 센서는 고가의 장비를 이용하여 분광식으로 측정한다. 또는 자외선지수 측정 센서는 센서의 분광감응도를 매킨리-디페이 홍반 작용 스펙트럼 커브(McKinlay-Diffey erythemal action spectrum curve)에 근사하도록 제작된다. 상기 자외선지수 측정 센서는 다층 박막 코팅을 통하여 매킨리-디페이 홍반 작용 스펙트럼 커브(McKinlay-Diffey erythemal action spectrum curve)를 가지도록 제작된 자외선 포토다이오드를 사용한다. 하지만, 자외선지수 측정 센서의 분광감응도를 매킨리-디페이 홍반 작용 스펙트럼 커브(McKinlay-Diffey erythemal action spectrum curve)에 정확하게 맞추는 것은 어려운 일이다. 또한, 특수한 코팅이 필요하므로, 상기 자외선 측정 센서의 가격이 비싸다.
본 발명은 보다 간단하게 제작할 수 있는 센서모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 센서모듈은 기판, 상기 기판에 배치되는 제 1 포토다이오드(First Photodiode) 및 제 2 포토다이오드(Second Photodiode) 및 상기 제 1 포토다이오드 또는 상기 제 2 포토다이오드 중 어느 하나의 상부에 배치되는 필터부(Filter Part)를 포함하고, 상기 필터부는 금속층(Metal Layer)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터부는 자외선 영역을 차단하는 자외선 차단 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속층은 금속 메쉬층(Metal Mesh Layer)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 메쉬층은 구리 재질 또는 알루미늄 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터부는 시트(Sheet) 형태를 갖고, 상기 제 1 포토다이오드 또는 상기 제 2 포토다이오드 중 어느 하나의 상부에 부착될 수 있다.
또한, 상기 필터부는 상기 제 1 포토다이오드 또는 상기 제 2 포토다이오드 중 어느 하나의 상부에 반도체 공정에 따라 적층되어 형성되며 상기 반도체 공정은 표준 CMOS 공정일 수 있다.
또한, 상기 제 1 포토다이오드 및 상기 제 2 포토다이오드가 출력한 전기신호를 수신하는 컨트롤러(Controller)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 제 1 포토다이오드가 출력한 전기신호와 상기 제 2 포토다이오드가 출력한 전기신호의 차이를 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 센서모듈은 간단하게 제작할 수 있으면서도 센싱 효율의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 제조공정이 단순하고 구조가 단순하여 제조단가가 낮아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 센서모듈의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 3은 센서부의 단면(A1-A2)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 보호층에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 센서모듈의 기능에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 15는 필터부에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 센싱하고자 하는 파장 대역의 최대 파장을 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 센서모듈에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 센서모듈의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 센서모듈(10)은 센서부(Sensor Part, 100)와 컨트롤러(Controller, 200)를 포함할 수 있다.
센서부(100)와 컨트롤러(200)는 제 1 배선(150)과 제 2 배선(160)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에서는, 컨트롤러(200)와 센서부(100)가 물리적으로 분리된 경우를 설명하고 있지만, 컨트롤러(200)는 센서부(100)의 기판(110)에 배치되는 경우도 가능할 수 있다.
이러한 경우에는, 제 1 배선(150)과 제 2 배선(160)은 기판(110)에 패턴으로 형성되는 것이 가능할 수 있다.
센서부(100)는 입사되는 광을 센싱하고, 이에 대응하여 소정의 전기신호를 출력할 수 있다. 다르게 표현하면, 센서부(100)는 입사되는 광을 전기신호로 변환하여 출력할 수 있다.
센서부(100)는 기판(Substrate, 110), 제 1 포토다이오드(First Photodiode, 120), 제 2 포토다이오드(Second Photodiode, 130) 및 필터부(Filter Part, 140)를 포함할 수 있다.
제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)는 기판(110)에 배치될 수 있다. 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)는 특성이 대략 동일할 수 있다. 예를 들면, 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)는 광전 변환 특성이 대략 동일한 것이 가능하다.
이러한 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)는 입사되는 광을 전기신호로 변환하여 출력할 수 있다.
컨트롤러(200)는 제 1 포토다이오드(120) 및 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호를 수신할 수 있다.
여기서는, 기판(110)에 2개의 포토다이오드(제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130))가 배치되는 경우를 가정하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서는 기판(110)에 2개 이상이 포토다이오드가 배치되는 것이 가능하다.
혹은 기판(110)에 1개의 포토다이오드가 배치되는 경우도 가능할 수 있다. 이러한 경우에는, 기판(110)이 제 1 포토다이오드(120)가 배치되는 부분과 제 2 포토다이오드(130)가 배치되는 부분으로 분할되는 것으로 볼 수 있다.
필터부(140)는 제 1 포토다이오드(120) 및 제 2 포토다이오드(130) 중 어느 하나의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 필터부(140)가 배치될 수 있다.
이러한 필터부(140)는 소정의 파장 대역의 광을 필터링(Filtering)할 수 있다. 본 발명에서 필터부(140)가 필터링하는 파장 대역은 특별히 제한되지는 않을 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 센서모듈(10)이 자외선 영역을 검출하기 위한 자외선 센서로 활용되는 경우에는 필터부(140)는 자외선 영역을 차단하는 것이 바람직할 수 있다. 다르게 표현하면, 필터부(140)는 자외선 영역을 차단하는 자외선 차단 필터를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
센서부(100)는 하나의 칩(Chip) 형태로 구현되는 것이 가능하다.
만약, 컨트롤러(200)가 기판(110)에 배치되는 경우에는 센서부(100)와 컨트롤러(200)가 함께 하나의 칩 형태로 구현되는 것이 가능할 수 있다.
도 2 내지 도 3은 센서부의 단면(A1-A2)을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 2와 같이, 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 필터부(140)가 배치되는데, 필터부(140)의 크기는 제 2 포토다이오드(130)의 크기와 대략 동일할 수 있다. 이러한 경우에는 필터부(140)를 제작하는데 소요되는 재료의 소모를 줄일 수 있다.
또는, 도 3의 경우와 같이, 필터부(140)는 제 2 포토다이오드(130) 및 기판(110)의 일부를 덮을 수 있다. 이러한 경우, 필터부(140)의 제조공정이 용이해질 수 있다.
한편, 센서부(100)는 추가로 다른 기능성 층(Layer)을 포함하는 것이 가능하다. 이에 대해, 첨부된 도 4를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 4는 보호층에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 4를 살펴보면, 기판(110)의 상부에 제 1 포토다이오드(120), 제 2 포토다이오드(130) 및 필터부(140) 중 적어도 하나를 덮는 보호층(Protection Layer, 170)이 배치될 수 있다.
보호층(170)은 광을 투과할 수 있도록 충분히 투명한 것이 바람직할 수 있다.
이처럼, 보호층(170)이 배치되면 외부에서 가해지는 압력 등에 의해 제 1 포토다이오드(120), 제 2 포토다이오드(130) 및 필터부(140) 중 적어도 하나를 보호하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 센서모듈(10)은 소정 파장 대역의 광을 센싱(Sensing)할 수 있다. 이에 대해, 첨부된 도 5 내지 도 8을 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 5 내지 도 8은 센서모듈의 기능에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대해 설명은 생략될 수 있다.
센서부(100)의 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)는 각각 입사되는 광을 전기신호로 변환하여 출력할 수 있다.
제 1 포토다이오드(120)는 거의 전 파장 대역의 광을 흡수하여 전기신호로 변환할 수 있다.
제 1 포토다이오드(120)의 상대적인 감도(Relative Sensitivity)에 대한 정보를 개략적으로 도 5의 (A)에 개시하였다. 도 5의 (A)와 같이, 제 1 포토다이오드(120)는 200nm-1000nm 파장 대역의 광을 센싱하고, 그에 대한 전기신호를 출력할 수 있다.
제 2 포토다이오드(130)의 경우는, 상부에 필터부(140)가 배치되기 때문에, 필터부(140)를 투과한 광을 흡수하여 전기신호로 변환할 수 있다.
제 2 포토다이오드(130)의 상대적인 감도에 대한 정보를 개략적으로 도 5의 (B)에 개시하였다. 도 5의 (B)와 같이, 제 2 포토다이오드(120)는 대략 400nm-1000nm 파장 대역의 광을 센싱하고, 그에 대한 전기신호를 출력할 수 있다.
이처럼, 제 2 포토다이오드(130)는, 필터부(140)에 의해 필터링되었기 때문에, 필터부(140)에 의해 필터링된 파장 대역의 광은 센싱하지 못할 수 있다.
컨트롤러(200)는 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호를 수신하고, 제 1 포토다이오드(120)가 출력한 전기신호와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호의 차이를 검출할 수 있다.
제 1 포토다이오드(120)가 출력한 전기신호와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호의 차이가 본 발명에 따른 센서모듈(10)이 센싱하고자 하는 정보일 수 있다.
예를 들면, 도 5의 (A)와 (B)의 차이를 연산하면 도 5의 (C)의 경우에 대응될 수 있다.
컨트롤러(200)는, 제 1 포토다이오드(120)가 출력한 전기신호와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호의 차이를 이용하여, 도 5의 (C)와 같이 제 1 포토다이오드(120)는 센싱하였지만 제 2 포토다이오드(130)는 센싱하지 못한 파장 대역의 광을 검출할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 400nm 이하의 파장 대역의 광을 검출할 수 있다.
필터부(140)가 자외선 파장 대역을 차단하는 자외선 차단 필터인 경우에, 센서모듈(10)이 센싱한 정보는 자외선 파장 대역에 대한 정보일 수 있다. 다르게 표현하면, 센서모듈(10)은 제 1 포토다이오드(120)가 출력한 전기신호와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호의 차이를 이용하여 입사되는 광에서 자외선 파장 대역의 광을 센싱할 수 있다.
여기서는, 설명의 편의를 위해 필터부(140)가 특정 파장 이하의 광을 모두 차단하는 경우를 설명하고 있지만, 필터부(140)가 특정 파장 대역을 차단하는 경우가 가능할 수 있다.
예를 들면, 필터부(140)는 10nm-400nm 파장 대역의 광을 차단하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 컨트롤러(200)는 제 1 포토다이오드(120)가 출력한 전기신호와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호의 차이를 이용하여 10nm-400nm 파장 대역의 광을 센싱하고 검출하는 것이 가능하다.
이러한 센서모듈(10)의 동작에 대해 등가 회로모델(Equivalent Circuit Model)을 이용하여 살펴보면 아래와 같다.
제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)의 등가회로모델은 도 6의 회로로 설명될 수 있다.
제 1, 2 포토다이오드(120, 130)의 출력(Vout)은 아래와 같은 관계식으로부터 구할 수 있다.
Figure 112016053816251-pat00001
위와 같은 관계식은 필터부(140)를 고려하지 않은 제 1, 2 포토다이오드(120, 130)의 출력 특성을 설명하기 위한 것이다.
제 2 포토다이오드(130)의 상부에 필터부(140)가 배치되는 것을 고려하여 본 발명에 따른 센서모듈(10)의 기능을 도 7을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
도 7에서는 제 2 포토다이오드(130)의 등가회로에 필터부(140)를 다른 컬러로 표시하였다.
제 1 포토다이오드(120)의 출력은 VNF,out으로 표시하였고, 제 2 포토다이오드(130)의 출력은 VUVfilter,out으로 표시하였다.
컨트롤러(200)는 아래와 같은 관계식으로부터 자외선 파장 대역에 대한 출력(OUTUV)을 구할 수 있다.
Figure 112016053816251-pat00002
컨트롤러(200)가 구한 자외선 파장 대역에 대한 출력(OUTUV)은 제 1 포토다이오드(120)의 출력(VNF,out)과 제 2 포토다이오드(120, 130)의 출력(VUVfilter,out)의 차이에 대응하는 결과일 수 있다.
본 발명에 따른 센서모듈(10)의 소정 파장 대역의 센싱 정밀도에 대해 첨부된 도 8을 참조하여 설명하면 아래와 같다. 도 8에서는 자외선 파장 대역을 센싱하는 경우에 대한 데이터를 예로 들어 설명한다.
도 8에서 본 발명에 따른 센서모듈(10)의 결과값을 붉은색(Proposed UV sensor)으로 표시하였고, 시뮬레이션에 따른 결과값을 푸른색(Reference)으로 표시하였다. 시뮬레이션에 따른 결과값은 제 1 포토다이오드(120), 제 2 포토다이오드(130) 및 필터부(140)의 특성이 이상적(Ideal)이라고 가정한 상태에서 자외선 파장 대역에 대한 센싱 정밀도를 측정한 결과이다.
도 8을 살펴보면, 본 발명에 따른 센서모듈(10)의 자외선 파장 대역의 센싱 정밀도가 제 1 포토다이오드(120), 제 2 포토다이오드(130) 및 필터부(140)의 특성이 이상적(Ideal)인 시뮬레이션의 경우와 비교하여 유사한 것을 확인할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 센서모듈(10)은 충분히 신뢰할 수 있는 센싱성능을 발휘할 수 있다.
도 9 내지 도 15는 필터부에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
필터부(140)는 시트(Sheet) 형태로 제작될 수 있다. 예를 들면, 도 9와 같이, 필터부(140), 접착층(141), 제 1 보호층(142) 및 제 2 보호층(143)을 포함하는 시트(GS)를 제작할 수 있다. 도 9와 같은 형태의 시트를 그린시트(Green Sheet)라고 할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제 1 보호층(142) 및 제 2 보호층(143) 중 적어도 하나의 표면에는 이형층이 형성되는 것이 가능할 수 있다. 이형층은 제 1 보호층(142) 및/또는 제 2 보호층(143)이 보다 용이하게 떨어지도록 도움을 줄 수 있다. 필요에 따라 제 1 보호층(142) 및/또는 제 2 보호층(143)이 생략되는 것이 가능할 수 있다.
도 9와 같은 시트(GS)를, 라미네이팅(Laminating) 공법으로, 제 1 보호층(142)을 제거하면서 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 부착시킬 수 있다. 이후, 제 2 보호층(143)을 제거할 수 있다.
이러한 경우, 도 10의 경우와 같이, 필터부(140)와 제 2 포토다이오드(130)의 사이에는 접착층(141)이 위치할 수 있다. 다르게 표현하면, 필터부(140)는 접착층(141)에 의해 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 부착될 수 있다.
한편, 필터부(140)는 반도체 공정으로 형성되는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 반도체 공정에 따라 적층되어 형성될 수 있다. 여기서, 반도체 공정은 표준 CMOS(Standard Complementary Metal Oxide Semiconductor)공정일 수 있다.
이처럼 필터부(140)가 반도체 공정으로 형성되면, 도 11의 경우와 같이, 필터부(140)와 제 2 포토다이오드(130) 및/또는 기판(110)은 접촉(Contact)할 수 있다.
필터부(140)가 반도체 제조 공정에 따라 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 형성되는 경우에는 본 발명에 따른 센서모듈(10)을 소형화/집적화하는 것이 가능할 수 있다. 이에 따라, stand alone 센서의 상용화가 가능할 수 있고, 집적화된 센서 플랫폼 상용화가 가능할 수 있다.
도 10의 필터부(140)와 도 11의 필터부(140)는 그 성분이 다를 수 있다. 예를 들면, 도 10의 필터부(140)는 제 2 포토다이오드(130)의 상부에 부착되어야 하기 때문에 연성을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 필터부(140)는 소정 파장 대역의 광을 차단하기 위해 금속재질을 포함하는 금속층(Metal Layer)을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
금속층은, 도 12와 같이, 금속 메쉬층(Metal Mesh Layer, ML)을 포함할 수 있다. 여기서, 금속 메쉬층(ML)은 성형성, 제조단가 등을 고려할 때 구리 재질 또는 알루미늄 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
금속 메쉬층(ML)을 포함하는 필터부(140)의 단면을 살펴보면 도 13의 경우와 같을 수 있다. 도 13은 실리콘(SiO2) 기판(300)에 금속 메쉬층(ML)을 포함하는 필터부(140)를 형성한 경우이다.
금속 메쉬층(ML)을 포함하는 필터부(140)는 원하는 파장 대역의 광을 차단하기 위해 적절하고 충분한 높이를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
금속 메쉬층(ML)을 포함하는 필터부(140)의 자외선 파장 대역의 차단 효과에 대해 도 14 내지 도 15를 참조하여 설명하면 아래와 같다.
도 14의 (A) 및 (B)는 금속 메쉬층(ML)을 포함하는 필터부(140)의 자외선 파장 대역의 차단에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 14에서 붉은색 부분은 해당 파장 대역의 광이 도달한 것을 의미하고, 파란색 부분은 해당 파장 대역의 광이 도달하지 못한 것을 의미할 수 있다.
도 14의 (A)를 살펴보면, 350.063nm 파장의 광은 필터부(140)의 표면에서부터 대략 3 x 103nm 정도의 깊이까지는 도달하지만 더 이상은 투과하지 못하는 것을 알 수 있다. 여기서, 350.063nm 파장은 자외선 파장 대역에 포함될 수 있다.
반면에, 도 14의 (B)의 경우와 같이, 780.488nm 파장의 광은 필터부(140)를 투과하는 것을 알 수 있다.
이처럼, 금속 메쉬층(ML)을 포함하는 필터부(140)는, 도 15의 경우와 같이, 자외선(UV) 파장 대역의 광은 차단하고 가시광선(VL)은 투과시킬 수 있다.
본 발명에 따른 센서모듈(10)은 자외선 파장 대역 이외에 다른 파장 대역의 광을 센싱하는 것도 가능할 수 있다. 이에 대해, 첨부된 도 16 내지 도 19를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 16은 센싱하고자 하는 파장 대역의 최대 파장을 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 16에서는 필터부(140)가 차단할 수 있는 파장 대역이 변경되는 경우를 설명한다. 예를 들면, 앞선 도 5의 경우에서 필터부(140)가 차단할 수 있는 파장 대역의 최대 파장은 대략 400nm이라고 하면, 도 16에서는 필터부(140)가 차단할 수 있는 파장 대역의 최대 파장은 대략 600nm인 것으로 가정한다.
이러한 경우, 도 16의 (A) 및 (B)에서와 같이, 컨트롤러(200)는 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호를 수신하고, 이들의 차이를 검출할 수 있다.
아울러, 제 1 포토다이오드(120)와 제 2 포토다이오드(130)가 출력한 전기신호의 차이를 이용하여 도 16의 (C)의 경우와 같이 600nm 이하의 파장 대역의 광을 검출할 수 있다.
도 16의 내용은 앞선 도 5의 내용으로부터 충분히 유추될 수 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 표준 CMOS 공정에 의해 하나의 칩(Chip)으로 집적화된 센서 모듈에 있어서,
    기판;
    상기 기판에 상기 표준 CMOS 공정에 의해 배치되며, 특수한 코팅 없이 가시광선 및 자외선 파장 대역의 광을 센싱하고, 그에 대한 전기신호를 출력할 수 있으며, 동일한 광전변환 특성을 갖는 제 1 포토다이오드(First Photodiode) 및 제 2 포토다이오드(Second Photodiode);
    상기 제 2 포토다이오드의 상부에 배치되어 자외선 영역의 광을 차단하여, 상기 제2 포토다이오드가 상기 자외선 영역이 필터링된 파장 대역의 광을 센싱하고, 그에 대한 전기신호를 출력하게 하는 필터부(Filter Part); 및
    상기 제 1 포토다이오드 및 상기 제 2 포토다이오드가 출력한 전기신호를 수신하는 컨트롤러(Controller)를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 제 1 포토다이오드가 출력한 전기신호(VNF,out)와 상기 제 2 포토다이오드가 출력한 전기신호(VUVfilter, out)의 차이에 대응하는 연산 결과로부터, 상기 자외선 영역에 대응하는 광 신호(OUTUV)를 검출하며,
    상기 필터부는 금속층(Metal Layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상부에 상기 제 1 포토다이오드, 상기 제 2 포토다이오드 및 상기 필터부를 덮는 보호층(Protection Layer)이 배치되며,
    상기 보호층은 광을 투과할 수 있도록 투명하며, 외부에서 가해지는 압력으로부터 상기 제 1 포토다이오드, 상기 제 2 포토다이오드 및 상기 필터부를 보호하는
    센서 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은 금속 메쉬층(Metal Mesh Layer)을 포함하는 센서모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 메쉬층은 구리 재질 또는 알루미늄 재질 중 적어도 하나를 포함하는 센서모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터부는 시트(Sheet) 형태를 갖고, 상기 제 1 포토다이오드 또는 상기 제 2 포토다이오드 중 어느 하나의 상부에 부착되는 센서모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 제 1 포토다이오드 또는 상기 제 2 포토다이오드 중 어느 하나의 상부에 반도체 공정에 따라 적층되어 형성되며, 상기 반도체 공정은 상기 표준 CMOS 공정인 것을 특징으로 하는 센서모듈.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102268812B1 (ko) * 2020-03-13 2021-06-25 (주)아이센 이미지 센서, 전자기기 제어 모듈 및 이를 이용한 전자기기 제어 장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240071738A (ko) * 2022-11-16 2024-05-23 한국표준과학연구원 듀얼 포토 다이오드 복사계

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002309524A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Nippon Paakaaraijingu Hiroshima Kojo:Kk 自発光視線誘導装置
KR101175650B1 (ko) * 2012-02-29 2012-08-22 위아코퍼레이션 주식회사 휴대용 자외선 측정기

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103323897B (zh) * 2012-03-22 2018-09-21 株式会社日本触媒 光选择透射滤光器、树脂片材和固态图像传感器
KR20140009784A (ko) * 2012-07-13 2014-01-23 광전자 주식회사 가시광선 차단 필터가 적용된 포토다이오드를 이용한 광 수신기 모듈
KR101370761B1 (ko) * 2012-07-26 2014-03-07 어보브반도체 주식회사 2-채널 조도 검출 장치 및 그 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002309524A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Nippon Paakaaraijingu Hiroshima Kojo:Kk 自発光視線誘導装置
KR101175650B1 (ko) * 2012-02-29 2012-08-22 위아코퍼레이션 주식회사 휴대용 자외선 측정기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102268812B1 (ko) * 2020-03-13 2021-06-25 (주)아이센 이미지 센서, 전자기기 제어 모듈 및 이를 이용한 전자기기 제어 장치

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