KR102295386B1 - Organic thin film photodiode and Optical detection device including thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판, 기판 상의 제1 굴절층, 기판 상의 제1 전극, 제1 전극 상의 활성화층 및 활성화층 상의 제2 전극을 포함하고, 기판은 광 경로 상에 배치되며, 제1 굴절층의 굴절률은 기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 박막 포토다이오드에 관한 것이다.The present invention includes a substrate, a first refractive layer on the substrate, a first electrode on the substrate, an activation layer on the first electrode and a second electrode on the activation layer, the substrate being disposed in an optical path, It relates to an organic thin film photodiode, characterized in that the refractive index is greater than the refractive index of the substrate.
Description
본 발명은, 기판, 기판 상의 제1 굴절층, 기판 상의 제1 전극, 제1 전극 상의 활성화층 및 활성화층 상의 제2 전극을 포함하고, 기판은 광 경로 상에 배치되며, 제1 굴절층의 굴절률은 기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 박막 포토다이오드에 관한 것이다.The present invention includes a substrate, a first refractive layer on the substrate, a first electrode on the substrate, an activation layer on the first electrode and a second electrode on the activation layer, the substrate being disposed in an optical path, It relates to an organic thin film photodiode, characterized in that the refractive index is greater than the refractive index of the substrate.
스마트 단말기, 휴대폰, 모니터, TV 등 여러 전자 장치의 터치 패널에 사용하는 센서에는 여러 가지 종류가 있으며, 최근에는 빛을 발생하는 발광부와 빛을 감지하는 수광부를 포함하는 광센서를 이용하여 여러 기능을 구현하고 있다.There are various types of sensors used for touch panels of various electronic devices such as smart terminals, mobile phones, monitors, and TVs. is implementing
특히, 도 1을 참조하면, 광 소자를 이용하여 대상물(150)의 여러 정보를 확인하는 광 검출 센서가 사용되고 있다. 그런데, 종래의 광 검출 센서의 경우, 실리콘 웨이퍼 상에 형성하는 광 소자를 사용하므로 그 크기에 제한이 있었으며, 발광부(110)와 수광부(140)에 각각 제1 집광부(120)와 제2 집광부(130)를 함께 사용하였다.In particular, referring to FIG. 1 , a photodetector sensor that uses an optical element to check various pieces of information on an
이 때, 종래의 광 검출 센서의 경우, 대상물에 의하여 산란된 광원을 작은 면적의 광 소자에 전달하기 위하여 집광 렌즈와 그 집광 렌즈의 동작에 필요한 충분한 집광 거리를 확보하여야 하였으며, 작은 면적의 수광 소자는 산란광의 흡수량이 미약하고 이로 인하여 산란광 신호를 증폭하기 위한 회로 설계비용이 증대되는 문제점이 존재하고 있었다. 또한, 별도의 집광 렌즈가 필요하므로 광 검출 센서 제품의 가격이 증가하며, 광 검출 센서 자체의 크기도 커지게 되는 문제점이 있었다.At this time, in the case of the conventional light detection sensor, in order to transmit the light source scattered by the object to the optical element having a small area, it is necessary to secure a condensing lens and a sufficient condensing distance necessary for the operation of the condensing lens, and the light receiving element having a small area. has a problem in that the amount of absorption of scattered light is weak, and thus the circuit design cost for amplifying the scattered light signal is increased. In addition, since a separate condensing lens is required, the price of the optical detection sensor product increases, and the size of the optical detection sensor itself also increases.
한편, 도 2a를 참조하면, 종래의 광 검출 센서의 단점을 해소하기 위하여, 수광부 쪽의 집광 렌즈를 제거하고 커버 기판(241) 상에 형성되는 수광부(240)로 광 검출 센서의 크기를 줄이는 방안이 연구되었다. Meanwhile, referring to FIG. 2A , in order to solve the disadvantages of the conventional light detection sensor, a method of reducing the size of the light detection sensor by removing the condensing lens on the light receiving unit side and using the
그러나, 도 2b를 참조하면, 평면 형태의 커버 기판(241) 및 수광부(240)의 경우, 대상물(250)로부터 산란되는 산란광이 수광부(240)에 도달하는 산란광(251)이 있지만, 일부 산란광(252)은 수광부(240)에 완전히 도달하지 않아, 대상물이 존재함에도 불구하고 수광부가 제대로 검출하지 못하는 문제점이 존재하고 있었다.However, referring to FIG. 2B , in the case of the
본 발명은 상술한 바와 같이 종래의 광 검출 센서가 가지고 있는 단점을 해소하기 위하여, 기존의 실리콘 웨이퍼에 형성되는 수광부를 유기 박막 포토다이오드로 대체하여, 투명 기판에 그대로 형성할 수 있으며 큰 면적으로 제작이 가능한 광 검출 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.As described above, in order to solve the disadvantages of the conventional photodetection sensor, the present invention replaces the light receiving part formed on the conventional silicon wafer with an organic thin film photodiode, and can be formed on a transparent substrate as it is, and manufactured in a large area. An object of the present invention is to provide a light detection sensor capable of this.
또한, 본 발명은 유기 박막 포토다이오드를 형성하는 경우, 커버 기판과 수광부 사이에 굴절층을 형성하여, 굴절층을 통과한 산란광이 수광부에 도달하지 못하는 문제점을 해결할 수 있는 유기 박막 포토다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides an organic thin film photodiode capable of solving the problem that, when forming the organic thin film photodiode, a refractive layer is formed between the cover substrate and the light receiving unit, so that scattered light passing through the refractive layer does not reach the light receiving unit. aim to
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다. The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and various technical problems may be included within the range apparent to those skilled in the art from the content to be described below.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 기판, 상기 기판 상의 제1 굴절층, 상기 기판 상의 제1 전극, 상기 제1 전극 상의 활성화층 및 상기 활성화층 상의 제2 전극을 포함하고, 상기 기판은 광 경로 상에 배치되며, 상기 제1 굴절층의 굴절률은 상기 기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 한다.An organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes a substrate, a first refractive layer on the substrate, a first electrode on the substrate, an activation layer on the first electrode, and the activation layer and a second electrode on the substrate, wherein the substrate is disposed on an optical path, and a refractive index of the first refractive layer is greater than a refractive index of the substrate.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 상기 제1 굴절층이 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 상기 제1 굴절층과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제2 굴절층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 굴절층의 굴절률은 상기 제1 굴절층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 한다.In this case, in the organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention, the first refractive layer is positioned between the substrate and the first electrode. In addition, the organic thin film photodiode of the present invention may further include a second refractive layer positioned between the first refractive layer and the first electrode, and the refractive index of the second refractive layer is that of the first refractive layer. It is characterized in that it is larger than the refractive index.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 상기 기판과 상기 제1 굴절층 사이에 위치하는 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 상기 중간층이 상기 제1 굴절층의 일면 외형에 상보하는 형상의 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 제1 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further includes an intermediate layer positioned between the substrate and the first refractive layer. At this time, in the organic thin film photodiode of the present invention, the intermediate layer is formed with a receiving groove having a shape complementary to the outer shape of one surface of the first refractive layer, and the first refractive layer is formed in the receiving groove. .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 상기 기판의 일면에는 상기 제1 전극이 위치하며, 상기 기판의 타면에는 상기 제1 굴절층이 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention, the first electrode is positioned on one surface of the substrate, and the first refractive layer is positioned on the other surface of the substrate.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 상기 기판이 상기 제1 굴절층의 일면 외형에 상보하는 형상의 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 제1 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention, the substrate has a receiving groove having a shape that is complementary to the outer shape of one surface of the first refractive layer, and the first refractive layer is formed in the receiving groove. characterized in that
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 상기 제1 굴절층의 일면이 렌즈 형태로 형성되어, 광 경로를 집광하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 굴절층은, TiO2, ZrO2, Si3N4, Nb2O5 중 적어도 하나의 재료인 것을 특징으로 한다.In addition, the organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention is characterized in that one surface of the first refractive layer is formed in a lens shape to condense the light path. In addition, the first refractive layer, TiO 2 , ZrO 2 , Si 3 N 4 , Nb 2 O 5 It is characterized in that at least one material.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드는, 상기 활성화층과 상기 제1 전극 사이에 적층된 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further includes a buffer layer stacked between the activation layer and the first electrode.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치는, 대상물에 제1 광 신호를 조사하는 발광부 및 상기 대상물로부터 흡수 또는 반사되는 제2 광 신호를 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 수광부는 기판, 상기 기판 상의 제1 굴절층, 상기 기판 상의 제1 전극, 상기 제1 전극 상의 활성화층 및 상기 활성화층 상의 제2 전극을 포함하고, 상기 기판은 광 경로 상에 배치되며, 상기 제1 굴절층의 굴절률은 상기 기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 박막 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the photodetector according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit for irradiating a first optical signal to an object and a light receiving unit for receiving a second optical signal absorbed or reflected from the object, wherein the light receiving unit is a substrate , a first refractive layer on the substrate, a first electrode on the substrate, an activation layer on the first electrode and a second electrode on the activation layer, wherein the substrate is disposed in an optical path, the first refractive layer The refractive index of is characterized in that it comprises an organic thin film photodiode, characterized in that greater than the refractive index of the substrate.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치는, 상기 대상물이 먼지인 것을 특징으로 한다.In this case, in the photodetector according to an embodiment of the present invention, the object is dust.
본 발명의 광 검출 센서는 집광 렌즈와 실리콘 수광부 대신 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드를 사용하여, 집광렌즈를 제거함으로써 비용을 감소하고 집광거리 감소를 통하여 센서를 소형화할 수 있다. 또한, 산란광 신호를 증폭하는 기술을 단순화하고, 산란광 신호의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.The light detection sensor of the present invention uses an organic thin film photodiode formed on a transparent substrate instead of a condensing lens and a silicon light receiving unit, thereby reducing the cost by removing the condensing lens and reducing the size of the sensor by reducing the condensing distance. In addition, there is an advantage in that the technique for amplifying the scattered light signal can be simplified and the loss of the scattered light signal can be reduced.
또한, 본 발명의 광 검출 센서는 수광부를 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드로 형성하여, 면적과 형상의 제약이 없는 수광부의 구조 설계가 가능하다. 특히, 종래에는 포토다이오드 모듈을 실리콘 웨이퍼 상에 각각 실장하여 제작하였으나, 유기 박막 포토다이오드의 경우 인쇄 공정을 통하여 한번에 만들 수 있으므로 제작 시간 및 공정이 단축될 수 있는 효과가 있다.In addition, in the light detection sensor of the present invention, the light receiving unit is formed of an organic thin film photodiode formed on a transparent substrate, so that the structure of the light receiving unit can be designed without restrictions in area and shape. In particular, conventionally, the photodiode module is mounted and manufactured on a silicon wafer, but in the case of an organic thin film photodiode, since it can be made at once through a printing process, there is an effect that the manufacturing time and process can be shortened.
또한, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 커버 기판과 수광부 사이에 집광 구조와 굴절층을 형성하여, 세기가 약해질 수 있는 산란광이 수광부에 집중될 수 있어, 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.In addition, in the organic thin film photodiode of the present invention, the light collecting structure and the refractive layer are formed between the cover substrate and the light receiving unit, so that scattered light whose intensity may be weakened can be concentrated on the light receiving unit, thereby increasing sensing sensitivity.
또한, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 커버 기판 자체에 수광부를 형성할 수 있는 수용홈으로 구성할 수도 있으며, 커버 기판과 굴절층 사이에 레진 등의 중간층을 형성하여 구성할 수도 있으므로, 렌즈 형태의 굴절 패턴이 커버 기판 상에 공간 없이 밀착하여 형성될 수 있는 장점이 있다.In addition, the organic thin film photodiode of the present invention may be configured as a receiving groove capable of forming a light receiving part in the cover substrate itself, or may be configured by forming an intermediate layer such as resin between the cover substrate and the refractive layer, so that it has a lens shape. There is an advantage that the refraction pattern of can be formed in close contact with no space on the cover substrate.
도 1은 종래 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 센서를 나타내는 구성도이다.
도 2a, 도 2b은 종래 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 센서를 나타내는 구성도이다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e, 도 3f, 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 센서의 수광부가 유기 박막 포토다이오드로 구성되는 것을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 센서를 나타내는 예시도이다.1 is a block diagram illustrating a light detection sensor according to an exemplary embodiment of the related art.
2A and 2B are block diagrams illustrating an optical detection sensor according to an exemplary embodiment of the related art.
3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, and 3G are block diagrams illustrating an organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing that the light receiving unit of the light detection sensor according to an embodiment of the present invention is composed of an organic thin film photodiode.
5 is an exemplary view illustrating a light detection sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '유기 박막 포토다이오드 및 광 검출 센서'를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, an 'organic thin-film photodiode and light detection sensor' according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The described embodiments are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical spirit of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, matters expressed in the accompanying drawings may be different from the forms actually implemented in the drawings schematically for easy explanation of the embodiments of the present invention.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.Meanwhile, each component represented below is only an example for implementing the present invention. Accordingly, other components may be used in other implementations of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. In addition, the expression 'including' certain components merely refers to the existence of the components as an expression of 'open type', and should not be construed as excluding additional components.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다. In addition, expressions such as 'first, second', etc. are used only for distinguishing a plurality of components, and do not limit the order or other characteristics between the components.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, each layer (film), region, pattern or structures is placed “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad or patterns. The description of "formed on" includes both those formed directly or through another layer. The standards for the upper/above or lower/lower layers of each layer will be described with reference to the drawings.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. When a part is said to be "connected" with another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
도 1, 도 2a, 도 2b는 종래 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 센서를 나타내는 구성도이다.1, 2A, and 2B are block diagrams illustrating a light detection sensor according to an exemplary embodiment of the related art.
도 1을 참조하면, 광 소자를 이용하여 공기 중에 포함되는 대상물(150)의 여러 정보를 확인하는 광 검출 센서가 사용되고 있다. 이 때, 종래의 광 검출 센서의 경우, 발광부(110)와 수광부(140)에 각각 제1 집광부(120)와 제2 집광부(130)를 함께 사용하였다. Referring to FIG. 1 , a photodetector sensor that uses an optical element to check various pieces of information on an
종래의 광 검출 센서의 경우, 대상물에 의하여 산란된 광원을 작은 면적의 광 소자에 전달하기 위하여 집광 렌즈와 그 집광 렌즈의 동작에 필요한 충분한 집광 거리를 확보하여야 하였으며, 작은 면적의 수광 소자는 산란광의 흡수량이 미약하고 이로 인하여 산란광 신호를 증폭하기 위한 회로 설계비용이 증대되는 문제점이 존재하고 있었다. 또한, 별도의 집광 렌즈가 필요하므로 광 검출 센서 제품의 가격이 증가하며, 광 검출 센서 자체의 크기도 커지게 되는 문제점이 있었다.In the case of the conventional light detection sensor, in order to transmit the light source scattered by the object to the optical element having a small area, it is necessary to secure a condensing lens and a sufficient condensing distance necessary for the operation of the condensing lens, and the light receiving element having a small area is the light source of the scattered light. There was a problem in that the amount of absorption was weak and thus the cost of designing a circuit for amplifying the scattered light signal was increased. In addition, since a separate condensing lens is required, the price of the optical detection sensor product increases, and the size of the optical detection sensor itself also increases.
한편, 도 2a를 참조하면, 종래의 광 검출 센서의 단점을 해소하기 위하여, 수광부 쪽의 집광 렌즈를 제거하고 기판(241) 상에 형성되는 수광부(240)로 광 검출 센서의 크기를 줄이는 방안이 연구되었다. On the other hand, referring to FIG. 2A , in order to solve the disadvantages of the conventional light detection sensor, a method of reducing the size of the light detection sensor by removing the condensing lens on the light receiving unit side and reducing the size of the light detecting sensor with the
그러나, 도 2b를 참조하면, 평면 형태의 기판(241) 및 수광부(240)의 경우, 대상물(250)로부터 산란되는 산란광이 수광부(240)에 도달하는 산란광(251)이 있지만, 일부 산란광(252)은 수광부(240)에 완전히 도달하지 않아, 대상물이 존재함에도 불구하고 수광부가 제대로 검출하지 못하는 문제점이 존재하고 있었다.However, referring to FIG. 2B , in the case of the
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e, 도 3f, 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 포토다이오드를 나타내는 구성도이다.3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, and 3G are block diagrams illustrating an organic thin film photodiode according to an embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드 및 그를 포함하는 광 검출 장치는, 광 검출 센서에 도달하는 산란광의 효율적인 집광을 위하여 기판(241)과 수광부(240) 사이에 굴절층(260)을 형성한다. 이 때, 굴절층(260)은 여러 겹의 굴절층으로 이루어질 수 있으며, 굴절층의 크기와 두께는 기판과 굴절층 각각의 굴절률과 광 검출 장치의 크기에 따라서 적절한 값을 가질 수 있다. 도 3a와 같이 굴절층이 기판보다 작게 형성할 수도 있으며, 굴절층을 더 크게 형성할 수도 있다. 또한, 굴절층을 기판 상에 형성하는 다양한 형태에 대한 내용은 후술하는 도 3b 내지 도 3g를 참조하도록 한다.Referring to FIG. 3A , in the organic thin film photodiode of the present invention and a photodetector including the same, a
도 3b, 도 3c를 참조하면, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 기판(241), 굴절층(260), 제1 전극, 활성화층, 제2 전극을 포함하는 수광부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 중간층(270) 또는 제1 굴절층(261), 제2 굴절층(262), 제3 굴절층(263), 제4 굴절층(264)을 더 포함할 수 있다. 이 때, 기판(241)은 광 경로 상에 배치되며, 제1 굴절층(261)의 굴절률은 커버 기판(241)의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 한다.3B and 3C, the organic thin film photodiode of the present invention may include a
기판(241)은 유기 박막 포토다이오드의 제1 전극, 활성화 층, 제2 전극, 버퍼층, 보호층 등 여러 층들이 형성될 수 있다. 이러한 기판을 수광부 상에 형성시킴함으로써, 외부에서 수광부에 직접 접촉하여 수광부가 소모되거나 오염되는 것을 방지할 수 있어 대상물에 의한 산란광의 감지 정도를 향상시킬 수 있으며, 수광부의 유지 보수가 더 용이할 수 있다.The
이 때, 기판은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 기판은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.In this case, the substrate may be rigid or flexible. For example, the substrate may comprise glass or plastic. In detail, the substrate may include chemically strengthened/semi-tempered glass such as soda lime glass or aluminosilicate glass, or polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), propylene glycol. (propylene glycol, PPG) Reinforced or soft plastic such as polycarbonate (PC) may be included, or sapphire may be included.
또한, 기판은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판은 투명 기판으로 이루어질 수 있으며, 투명 기판은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.In addition, the substrate may include a photoisotropic film. For example, the substrate may be formed of a transparent substrate, and the transparent substrate may be cyclic olefin copolymer (COC), cyclic olefin polymer (COP), photoisotropic polycarbonate (PC), or photoisotropic polymethyl methacrylate (PMMA). and the like.
또한, 상기 기판은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 Random한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다. 또한, 상기 기판은 복곡면을 가지는 유연한(Flexible) 기판으로 구성될 수 있다.In addition, the substrate may be bent while having a partially curved surface. That is, the substrate may be bent while having a partially flat surface and a partially curved surface. In detail, the end of the substrate may be curved while having a curved surface, or may have a surface including a random curvature and may be curved or bent. In addition, the substrate may be configured as a flexible substrate having a double curved surface.
또한, 상기 기판은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다.In addition, the substrate may be a flexible substrate having a flexible characteristic. Also, the substrate may be a curved or bent substrate.
한편, 도 3d, 도 3e를 참조하면, 별도의 중간층 없이 기판(241) 자체에 굴절층 패턴이 형성될 수 있으며, 이를 위하여 기판(241)에는 굴절층(260)의 일면 외형에 상보하는 형상의 수용홈(271)이 형성되어, 수용홈에 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 기판(241) 자체를 깎아내거나 처음에 기판을 형성할 때 수용홈을 만들어, 굴절층과 수광부를 담아낼 수 있다. 또한, 수용홈 역시 집광이 가능하도록 모양을 형성하여, 산란광을 효율적으로 모을 수도 있다.On the other hand, referring to FIGS. 3D and 3E , a refractive layer pattern may be formed on the
본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 기판 상에 형성되는 굴절층(260)을 포함할 수 있다. 굴절층(260)은 대상물로부터 산란되는 산란광이 수광부에 집광이 용이하도록 한다.The organic thin film photodiode of the present invention may include a
이 때, 굴절층(260)은, 일면이 렌즈 형태로 형성되어 산란광의 광 경로를 집광할 수 있으며, 광 신호를 집광할 수 있는 어떠한 형태로 이루어지는 것도 가능하다. 또한, 굴절층은 수광부 또는 수광부를 형성하는 제1 전극의 일면을 둘러싸는 형태로 이루어질 수도 있으며, 수광부의 전체를 둘러싸는 형태로 이루어질 수도 있다. 또한, 렌즈 형태는 균일한 곡면으로 이루어질 수도 있으나, 곡률 반경이 상이한 복곡면 등으로 이루어질 수 있다. In this case, the
또한, 굴절층의 두께는 5 ~ 50 nm 으로 형성될 수 있으며, TiO2, ZrO2, Si3N4, Nb2O5 중 적어도 하나의 재료인 것을 특징으로 한다. In addition, the refractive layer may have a thickness of 5 to 50 nm, and is characterized in that it is at least one of TiO 2 , ZrO 2 , Si 3 N 4 , and Nb 2 O 5 .
한편, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드는, 도 3b와 같이 굴절층(260)이 제1 굴절층(261) 하나의 층만 형성될 수 있으며, 도 3c와 같이 굴절층(260)이 제1 굴절층(261), 제2 굴절층(262), 제3 굴절층(263), 제4 굴절층(264) 등 여러 겹의 굴절층으로 형성될 수 있다. 이 때, 여러 겹의 굴절층은 제조사가 굴절 정도와 유기 박막 포토다이오드의 두께 등 여러 상황을 고려하여 1층, 2층, 3층, 4층, ... , n층 등 광 검출 센서의 종류에 따라서 그에 적합한 굴절층을 형성할 수 있다.On the other hand, in the organic thin film photodiode of the present invention, as shown in FIG. 3B , the
또한, 본 발명의 제1 굴절층은, 도 3b와 같이 기판(241)과 제1 전극(240) 사이에 위치할 수 있으나, 기판(241)의 일면에 제1 전극(240)이 위치하며 기판(241)의 타면에 제1 굴절층(261)이 위치하도록 하여 제1 굴절층과 제1 전극이 직접 맞닿지 않도록 형성할 수도 있다.In addition, the first refractive layer of the present invention may be positioned between the
또한, 굴절층은 제1 굴절층(261), 제2 굴절층(262), 제3 굴절층(263), 제4 굴절층(264) 등 여러 겹으로 이루어질 수 있다. 이 때, 제2 굴절층(262)는 제1 굴절층(261)과 제1 전극(240) 사이에 위치할 수 있으며, 제3 굴절층(263), 제4 굴절층(264) 역시 층층이 순서대로 적층될 수 있다. In addition, the refractive layer may be formed of multiple layers, such as the first
또한, 도 3g를 참조하면, 제2 굴절층의 굴절률은 제1 굴절층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하며, 제3 굴절층(263)의 굴절률은 제2 굴절층의 굴절률(262)보다, 제4 굴절층(264)의 굴절률은 제3 굴절층(263)의 굴절률보다, 수광부(240)의 굴절률은 제4 굴절률(264)보다 더 큰 것을 특징으로 한다. 이는 굴절률이 서로 다른 매질의 경계에서, 제1 매질의 굴절률(n1)과 제2 매질의 굴절률(n2), 제1 매질의 입사각(i)과 제2 매질의 굴절각(r) 사이에는 비례하는 관계가 성립하기 때문이다.(스넬의 법칙) 따라서, 산란광을 수광부로 적절하게 집광하기 위해서는 굴절층의 굴절률을 조절하여 집광 범위를 설정할 수 있다.In addition, referring to FIG. 3G , the refractive index of the second refractive layer is greater than that of the first refractive layer, and the refractive index of the third
중간층(270)은 기판(241)과 굴절층(260) 또는 제1 전극(240) 사이에 위치하여, 굴절층이 형성되도록 하며, 중간층은 주로 레진 등을 이용하여 제작할 수 있다. 이 때, 중간층 상에 집광패턴을 형성하고, 집광 패턴에 굴절층을 배치시킬 수 있다. 또한, 중간층의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 유기 박막 포토다이오드 자체의 두께가 커지는 단점이 존재하므로, 중간층의 두께는 100 ~ 200μm으로 형성하는 것이 바람직하다.The
또한, 도 3f를 참조하면, 본 발명의 유기 박막 포토다이오드의 중간층(270)은, 제1 굴절층(260)의 일면 외형에 상보하는 형상의 수용홈(271)이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 제1 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 한다. 이러한 중간층은 본 발명의 유기 박막 포토다이오드에 반드시 필요하지는 않지만, 기판(241)에 수용홈(271)을 직접 형성하기 어려운 경우 상대적으로 수용홈(271)의 형성이 쉬운 중간층(270)을 삽입하여 전극의 형성을 용이하도록 한다.In addition, referring to FIG. 3F , the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 센서의 수광부가 유기 박막 포토다이오드로 구성되는 것을 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view showing that the light receiving unit of the light detection sensor according to an embodiment of the present invention is composed of an organic thin film photodiode.
도 4를 참조하면, 본 발명의 유기 박막 포토 다이오드의 수광부(240)는, 제1 전극(242), 활성화층(243), 제2 전극(244, 245), 버퍼층(246), 보호층(247)을 포함할 수 있다. 이 때, 본 발명의 경우, 기판(241)의 두께를 1.1T, 제1 전극의 두께를 200nm, 버퍼층의 두께를 30 ~ 40nm, 활성화층의 두께를 100nm, 제2 전극의 두께를 120nm으로 형성하여, 종래의 광 검출 장치 대비하여 훨씬 얇은 두께를 구현할 수 있다.4, the
이 때, 유기 박막 포토다이오드인쇄 포토다이오드를 형성하는 방법은, 기판 상에 제 1 전극을 형성하고, 표면 처리 후 버퍼층과 활성화 층을 형성하고, 제2 전극을 형성하게 된다.At this time, in the method of forming an organic thin film photodiode printed photodiode, a first electrode is formed on a substrate, a buffer layer and an activation layer are formed after surface treatment, and a second electrode is formed.
또한, 제2 전극(244, 245)은 하나의 전극으로 이루어질 수도 있으며, 제1 서브 전극(244), 제2 서브 전극(245)을 포함하여 이루어질 수도 있다. 이 때, 제1 서브 전극(244)은 제1 전극(242)과 같이 글라스 위에 형성될 수 있으며, 제2 서브 전극(245)은 제1 서브 전극(244)과 연결되어 전극의 역할을 수행함과 동시에, 제1 서브 전극(244)을 산화/부식 등으로부터 보호하는 역할을 수행한다. 또한, 제2 서브 전극은 이 때, 제1 서브 전극(244)과 제2 서브 전극(245)의 일함수 차이가 큰 물질을 포함할 수 있도록 형성될 수 있으며, 제1 서브 전극(244)은 LiF, 제2 서브 전극(245)은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al)등의 물질을 사용하여 형성될 수 있다.In addition, the second electrodes 244 and 245 may be formed of one electrode, or may include the first sub-electrode 244 and the second sub-electrode 245 . At this time, the first sub-electrode 244 may be formed on the glass like the first electrode 242, and the second sub-electrode 245 is connected to the first sub-electrode 244 to serve as an electrode. At the same time, it serves to protect the first sub-electrode 244 from oxidation/corrosion. Also, in this case, the second sub-electrode may be formed to include a material having a large work function difference between the first sub-electrode 244 and the second sub-electrode 245 , and the first sub-electrode 244 may be LiF, the second sub-electrode 245 may be formed using a material such as calcium (Ca) or aluminum (Al).
먼저, ITO 패턴을 설계하고 마스크를 제작하여 기판 또는 유리(Glass) 위에 제1 전극층을 형성한다. ITO(Indium Tin Oxide)는 인듐 주석 산화물을 말하는 것으로, 보편적으로 사용되는 도전성 투명 전극이다. 이러한 ITO는 가시광선 영역에서는 투광 영역이 나타나며, 적외선 영역에서는 반사 특성이 우수하며 낮은 전기저항을 갖는 산화물이다. 또한, ITO 패터닝 시, 레이저 프린트(Laser Writer) 패터닝, 마스크(Mask) 적용 패터닝의 방법을 사용할 수 있다.First, an ITO pattern is designed and a mask is manufactured to form a first electrode layer on a substrate or glass. ITO (Indium Tin Oxide) refers to indium tin oxide, and is a commonly used conductive transparent electrode. Such ITO is an oxide having a light transmission region in the visible light region, excellent reflection properties in the infrared region, and low electrical resistance. In addition, when patterning the ITO, a method of laser printing (Laser Writer) patterning or mask application patterning may be used.
이어, 제1 전극(242)의 표면을 세정하고 친수 처리한다. 이 때, 아세톤과 알코올을 이용하여 세정하고, 플라스마(Plasma) 처리하여 코팅성을 확보할 수 있다. 이 때, i)세제(detergent)와 증류수를 혼합한 용액에 음파처리(sonication)하고, ii)아세톤(Acetone) 용액에 가열(heating)하며, iii)IPA 용액에 가열하며, iv) 자외선-오존(UV-ozone) 처리한다.Next, the surface of the first electrode 242 is cleaned and hydrophilic treatment is performed. At this time, it is possible to secure coating properties by washing with acetone and alcohol and plasma treatment. At this time, i) sonicating a solution in which a detergent and distilled water are mixed, ii) heating in an acetone solution, iii) heating in an IPA solution, iv) UV-ozone (UV-ozone) treatment.
또한, 제1 전극(242) 위에 버퍼층(246)을 형성할 수 있다. 버퍼층은 제1 전극 위에 PEDOT:PSS(PolyEthylene DiOxy Thiophene:PolyStyrene Sulfonate)을 코팅하여 형성할 수 있으며, PEDOT층은 전도성이 높은 고분자 물질로 내열성과 내광성 등의 화학안정성이 뛰어나다. 또한, 버퍼층을 형성하는 인쇄 공정에서 스핀 코팅(Spin Coating)을 사용할 수 있다. 이 때, i) 스핀 코팅을 실시하고, ii)Hot Plate 에서 열처리(baking)한다. Also, a buffer layer 246 may be formed on the first electrode 242 . The buffer layer can be formed by coating PEDOT:PSS (PolyEthylene DiOxy Thiophene:PolyStyrene Sulfonate) on the first electrode, and the PEDOT layer is a high-conductivity polymer material and has excellent chemical stability such as heat resistance and light resistance. In addition, spin coating may be used in the printing process of forming the buffer layer. At this time, i) spin coating is performed, and ii) heat treatment (baking) is performed on a hot plate.
이어, 활성화 층(243)을 형성할 수 있다. 이 때, 활성화 층에 사용되는 유기물을 합성하고 활성화 층을 코팅한다. 활성화 층은 빛을 직접적으로 흡수하여 감지하는 층으로, 스핀 코팅(Spin Coating), 잉크젯 프린팅(Ink Jet Printing), 슬롯 다이 코팅(Slot Die Coating) 등의 인쇄 공정을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 활성화 층(243)은 플로렌 계열의 고분자 물질을 사용할 수도 있고, PC60BM, PC70BM 등 여러 물질을 사용할 수 있다.Next, an activation layer 243 may be formed. At this time, an organic material used for the activation layer is synthesized and the activation layer is coated. The activation layer is a layer that directly absorbs and senses light, and may be formed using a printing process such as spin coating, ink jet printing, or slot die coating. In addition, the activation layer 243 may use a fluorene-based polymer material, PC60BM, PC70BM, etc., various materials may be used.
이 때, i) 스핀 코팅을 실시하고, ii)Hot Plate 에서 열처리(baking)한다. iii)이어, 활성화 영역 이외의 부분을 아세톤(Acetone)을 이용하여 제거한다. 활성화 층 용액을 제조하는 경우, P3HT와 PC60BM을 1/0.7 중량비와 ODCB(1, 2-dichlorobenzene)로 용해한 후 교반한다.At this time, i) spin coating is performed, and ii) heat treatment (baking) is performed on a hot plate. iii) Next, a portion other than the active region is removed using acetone. When preparing the activation layer solution, P3HT and PC60BM are dissolved in 1/0.7 weight ratio and ODCB (1,2-dichlorobenzene) and stirred.
활성화 층(243) 형성 이후, 제2 전극(244, 245)을 형성할 수 있다. 제2 전극을 증착하고 형성하여 마이크로전극을 제작할 수 있으며, 증착시에는 섀도우 마스크(Shadow Mask)를 사용하여 증착할 수 있으며, 제2 전극의 재료에는 Ag, Ca/Ag, Al 등 전극에 사용될 수 있는 모든 재료가 가능하다. 이어, 캡슐화된 글래스층을 형성할 수 있다. 이 때, 자외선 타입 레진인 에폭시 계열 레진을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제2 전극(244, 245)은 하나의 전극으로 이루어질 수도 있으며, 제1 서브 전극(244), 제2 서브 전극(245)을 포함하여 이루어질 수도 있다.After the activation layer 243 is formed, second electrodes 244 and 245 may be formed. A microelectrode can be manufactured by depositing and forming a second electrode, and during deposition, it can be deposited using a shadow mask, and the material of the second electrode can be used for electrodes such as Ag, Ca/Ag, Al. All materials available are available. Then, an encapsulated glass layer may be formed. In this case, an epoxy-based resin that is an ultraviolet-type resin may be used. Also, as described above, the second electrodes 244 and 245 may be formed of one electrode, or may include the first sub-electrode 244 and the second sub-electrode 245 .
제2 전극을 형성하는 경우, i)LiF층, Al층을 금속 용착(metal deposition)하고, ii) 어닐링(Annealing)하며, iii)글래스층에 배리어 시트(Barrier Sheet)를 장착하고 자외선 레진(UV resin)을 글래스층에 바른 후 자외선(UV) 처리를 실행한다. 또한, 제2 전극이 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극으로 이루어지는 경우, 제1 서브 전극(244)은 LiF층, 제2 서브 전극(245)은 칼슘(Ca)층 또는 알루미늄(Al)층의 물질을 사용하여 형성될 수 있다.In the case of forming the second electrode, i) the LiF layer and the Al layer are metal deposited, ii) annealed, iii) a barrier sheet is mounted on the glass layer, and an ultraviolet resin (UV) resin) is applied to the glass layer, and then ultraviolet (UV) treatment is performed. In addition, when the second electrode includes the first sub-electrode and the second sub-electrode, the first sub-electrode 244 is a LiF layer, and the second sub-electrode 245 is a calcium (Ca) layer or an aluminum (Al) layer. It can be formed using a material.
이 때, 제1 전극은 양극으로, 제2 전극은 음극으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 0.5 내지 1.5 eV 인 것을 특징으로 한다. 제1 전극과 제2 전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 크면 클수록 효율이 높아진다. In this case, the first electrode may be used as an anode, and the second electrode may be used as a cathode. In addition, the first electrode and the second electrode, it is characterized in that the difference in the work function of the material constituting the electrode is 0.5 to 1.5 eV. The greater the difference between the work functions of the materials constituting the first electrode and the second electrode, the higher the efficiency.
한편, 본 발명의 광 검출 장치는, 대상물에 제1 광 신호를 조사하는 발광부 및 상기 대상물로부터 흡수 또는 반사되는 제2 광 신호를 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 수광부는 기판, 상기 기판 상의 제1 굴절층, 상기 기판 상의 제1 전극, 상기 제1 전극 상의 활성화층 및 상기 활성화층 상의 제2 전극을 포함하고, 상기 기판은 광 경로 상에 배치되며, 상기 제1 굴절층의 굴절률은 상기 커버 기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 박막 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the photodetector of the present invention includes a light emitting unit for irradiating a first optical signal to an object and a light receiving unit for receiving a second optical signal absorbed or reflected from the object, wherein the light receiving unit includes a substrate and a second optical signal on the substrate. a refractive layer, a first electrode on the substrate, an activation layer on the first electrode, and a second electrode on the activation layer, wherein the substrate is disposed on a light path, and the refractive index of the first refractive layer is It characterized in that it comprises an organic thin film photodiode, characterized in that greater than the refractive index of the substrate.
발광부는 광 신호를 조사한다. 이 때, 발광부는 기본적으로 모든 방향으로 빛을 조사하는 기능을 하며, 이렇게 조사된 빛은 커버기판 상에 존재하는 대상물에 의해 반사된다. 이 때, 발광부는 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The light emitting unit irradiates an optical signal. At this time, the light emitting unit basically functions to irradiate light in all directions, and the irradiated light is reflected by an object existing on the cover substrate. In this case, the light emitting part is characterized in that it includes at least one of a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), an infrared light emitting diode (Infrared Emitting Diode), and a laser diode (Laser Diode).
또한, 발광부는 감지장치가 포함하는 전자 장치로부터 전력을 공급받아, 받은 에너지를 특정 파장의 빛으로 방출하며, 나아가 상기 발광부는 조사하는 광 신호의 파장을 필요에 따라 변경하기 위하여 다양한 재료를 사용할 수 있다.In addition, the light emitting unit receives power from the electronic device included in the sensing device and emits the received energy as light of a specific wavelength, and further, the light emitting unit may use various materials to change the wavelength of the irradiated light signal as needed. have.
집광부는 발광부가 조사하는 광 신호를 집중시킨다. 이 때, 집광부는 발광부 쪽에 위치하며, 수광부 쪽에는 별도의 집광부가 존재하지 않고 커버 기판을 포함하는 유기 박막 포토다이오드가 이 역할을 대신하여 수행할 수 있다. The light condensing unit concentrates the light signal irradiated by the light emitting unit. In this case, the light collecting part is located on the light emitting part side, and there is no separate light collecting part on the light receiving part side, and an organic thin film photodiode including a cover substrate may perform this role instead of the light collecting part.
수광부는 대상물에 조사되어 경로가 변경된 상기 광 신호의 산란 광을 수신한다. 이 때, 수광부는 상기 흡수 또는 반사된 제2 광 신호를 수신하고, 광전류 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The light receiving unit receives the scattered light of the light signal whose path is changed by being irradiated to the object. In this case, the light receiving unit receives the absorbed or reflected second optical signal, and generates a photocurrent signal.
또한, 수광부는 광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관, 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 특히, 수광부는 유기 광 다이오드(Organic Photodiode), 유기 박막 포토다이오드 또는 인쇄 포토다이오드(Printed Photodiode)로 이루어지는 것이 바람직하다. 수광부 재료가 유기 광 다이오드로 이루어지는 경우, 면적과 형상의 제약이 없이 수광부의 구조 설계가 가능하게 된다. 또한, 수광부는 페이스트 상태의 물질을 소성 공정에 의해 소결시키는 방식으로 투명 기판의 하면에 형성시킬 수 있다.In addition, the light receiving unit may be implemented as at least one of a photodiode, a photomultiplier tube, and a phototransistor. In particular, the light receiving unit is preferably made of an organic photodiode, an organic thin film photodiode, or a printed photodiode. When the light-receiving part material is made of an organic photodiode, it becomes possible to design the structure of the light-receiving part without restrictions in area and shape. In addition, the light receiving unit may be formed on the lower surface of the transparent substrate by sintering the material in a paste state by a firing process.
더 구체적으로, 상기 수광부는 진공증착법, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 기판에 밀착하여 형성될 수 있다. 이와 같이 진공 증착이나 패터닝 등을 이용하여 기판 위에 매우 얇은 피박인 박막을 형성하는 경우 사이의 간격을 최소화할 수 있으며 센서를 포함하는 전자 장치 자체의 두께를 얇게 하며 무게를 가볍게 만들 수 있는 장점이 있다.More specifically, the light receiving unit may be formed in close contact with the substrate by using at least one of a vacuum deposition method, a CVD method, and a printing method. In this way, when a very thin thin film is formed on a substrate using vacuum deposition or patterning, the gap between them can be minimized, and the thickness of the electronic device itself including the sensor can be thinned and the weight can be made light. .
수광부가 기판에 밀착하여 형성되는 경우, 대상물과의 센싱 거리가 가까워지므로, 수광부의 감도(sensitivity)가 증가할 수 있다. 또한, 종래의 감지장치와 동일한 구동전압으로 감지 효율을 높일 수 있으므로 낮은 구동전압으로 기존과 동일한 성능을 구현할 수 있게 되는 효과가 있다. When the light receiving unit is formed in close contact with the substrate, since the sensing distance to the object becomes close, the sensitivity of the light receiving unit may increase. In addition, since the detection efficiency can be increased with the same driving voltage as that of the conventional sensing device, the same performance can be realized with a low driving voltage.
또한, 수광부는 집광부의 면적보다 1.5배 이상 더 넓은 것이 바람직하다. 수광부에 별도의 집광부가 존재하지 않기 때문에, 수광부의 면적을 최대한 넓게 하여 산란광을 수광하는 것이 바람직하며, 감도 효율성을 더 높일 수 있다.In addition, it is preferable that the light receiving portion is 1.5 times or more wider than the area of the light collecting portion. Since there is no separate light collecting unit in the light receiving unit, it is preferable to receive scattered light by making the area of the light receiving unit as wide as possible, and sensitivity efficiency can be further improved.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치는, 상기 수광부의 가로 × 세로는, 4mm × 4mm 이상인 유기 박막 포토다이오드인 것을 특징으로 한다. 종래의 광 검출 센서의 경우 수광부는 2mm × 2mm 정도가 최대 크기로 구현될 수 밖에 없었다. 그러나, 수광부의 광 검출력은 수광부 면적의 제곱근에 비례하므로, 수광부가 크면 클 수록 광 검출력이 더 뛰어나다. In addition, the light detection device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the width × length of the light receiving unit is an organic thin film photodiode of 4 mm × 4 mm or more. In the case of a conventional light detection sensor, the light receiving unit had to be implemented with a maximum size of about 2 mm × 2 mm. However, since the light-detecting power of the light-receiving unit is proportional to the square root of the area of the light-receiving unit, the larger the light-receiving unit is, the better the light detecting power is.
본 발명의 광 검출 장치는, 유기 박막 포토다이오드를 포함하여 수광부를 형성하므로, 종래의 수광부에 대비하여 더 넓은 면적과 더 얇은 두께를 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 검출 장치의 가로 × 세로 크기는, 4mm × 4mm, 8mm × 8mm, 16mm × 16mm 등 종래 수광부 대비하여 수 배 에서 수십 배의 광 검출력을 가질 수 있다.Since the photodetector of the present invention includes the organic thin film photodiode to form the light receiving unit, a larger area and thinner thickness can be realized compared to the conventional light receiving unit. Therefore, the horizontal × vertical size of the detection device of the present invention can have a light detection power of several to several tens of times compared to the conventional light receiving unit, such as 4 mm × 4 mm, 8 mm × 8 mm, 16 mm × 16 mm.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치는, 상기 대상물이 먼지인 것을 특징으로 한다. 이 때, 발광부가 빛을 조사하여 대상물까지의 거리는 약 51mm, 대상물과 수광부 까지의 거리는 약 2 ~ 3mm으로 구현하여, 크기가 매우 작은 광 검출 장치를 제조할 수 있다.Also, referring to FIG. 5 , in the photodetector according to an embodiment of the present invention, the object is dust. In this case, the distance from the light emitting unit to the light emitting unit is about 51 mm to the object, and the distance from the object to the light receiving unit is about 2 to 3 mm, so that a very small photodetector can be manufactured.
한편, 본 발명의 광 검출 장치는, 일반적으로 광 검출 장치를 사용할 수 있는 여러 분야에서 적용시킬 수 있다. On the other hand, the photodetector of the present invention can be generally applied in various fields where a photodetector can be used.
먼저, 차량용 안개/성에 센서에 사용할 수 있다. 차량 내부 안개/성에 센서의 경우, 4 × 2 × 1cm의 크기로 구현할 수 있으며, 성에 제거기(Defogger) 또는 열 제어 시스템(Heating control system)에 연동시켜 자동화에 사용할 수 있다. 또한, 차량 외부 안개/성에 센서에 사용되는 경우, 먼지 센서와 같은 원리로 구현될 수 있으며, 차량의 안개등과 연동하여 안개의 검출량에 따라서 안개등의 자동 온/오프로 안개등의 세기를 조절할 수 있다.First, it can be used for fog/frost sensors in vehicles. In the case of the fog/frost sensor inside the vehicle, it can be implemented in a size of 4 × 2 × 1 cm, and can be used for automation by interlocking with a defogger or a heating control system. In addition, when used for the fog/frost sensor outside the vehicle, it can be implemented on the same principle as the dust sensor, and in conjunction with the fog light of the vehicle, the intensity of the fog light can be adjusted by automatically turning on/off the fog light according to the detection amount of the fog.
또한, 차량의 빗방울 감지 센서(Rain Sensor)에 사용되어, 물방울을 감지하면 와이퍼의 모터를 자동 제어하도록 할 수 있으며, 자동 조명 센서(Auto light sensor)에 사용되어 주변 빛의 양을 감지하고 자동차의 헤드라이트를 제어할 수 있다. 이 때, 마주보는 차량의 헤드 라이트를 감지하고 자신의 차량 헤드 라이트를 제어(Dimming)할 수 있다. 또한, 태양광의 세기를 감지하여 에어컨을 제어하는 태양광 센서(Sunlight sensor) 또는 차량 앞 유리의 이슬 및 습기를 감지하여 에어컨을 제어하도록 하는 물방울 센서(condensation sensor)로 사용할 수도 있다.In addition, it is used in a vehicle's rain sensor to automatically control the motor of the wiper when water droplets are detected, and is used in an auto light sensor to detect the amount of ambient light and You can control the headlights. In this case, it is possible to detect the headlights of the vehicles facing each other and control (dimming) the headlights of the own vehicle. In addition, it may be used as a solar sensor for controlling the air conditioner by sensing the intensity of sunlight or a condensation sensor for controlling the air conditioner by detecting dew and moisture on the windshield of a vehicle.
또한, 도로 안개 센서에 사용할 수 있다. 이는 레이저 또는 광 신호를 조사하여, 검출부를 통과하는 안개 입자의 산란된 광 신호를 수광하여 전기적 신호를 검출하는 것으로, 검출된 안개의 양에 따라서 전기적 신호로 변환하며, 전기적 신호를 통하여 농도 및 거리를 산출하게 된다. 이 때, m 단위의 가시거리, 안개의 밀도, 강우량 및 강설량 등의 내용을 표시할 수 있으며, Back Scattering 등의 측정방식을 통하여 구현할 수 있다. It can also be used for road fog sensors. This is to detect an electrical signal by irradiating a laser or an optical signal, receiving the scattered optical signal of the fog particles passing through the detection unit, and converting it into an electrical signal according to the amount of the detected fog. will yield In this case, the visible distance in m, the density of fog, the amount of rainfall and snowfall, etc. can be displayed, and can be implemented through a measurement method such as Back Scattering.
또한, 종합 상황실을 구축하여 복수의 도로 안개 센서를 각각 원격 제어하도록 모니터링할 수도 있으며, 안개/눈/비/빗방울 등 기상 상황에 따라 달라질 수 있는 여러 입자들의 크기 및 속도 등의 정보를 관측하여 각각의 양을 계산할 수 있다. 이는 유지 보수 비용이 매우 저렴하고, 관리가 용이한 장점이 있다.In addition, a comprehensive control room can be built to monitor a plurality of road fog sensors to be remotely controlled, respectively, by observing information such as the size and speed of various particles that may vary depending on weather conditions such as fog/snow/rain/raindrops. amount can be calculated. This has the advantage of very low maintenance cost and easy management.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and the present invention is not limited thereto. In addition, those of ordinary skill in the art for the present invention will be able to make various modifications and changes within the spirit and scope of the present invention, and these modifications and changes should be regarded as belonging to the scope of the present invention.
110: 종래 발광부 120, 130: 종래 집광 렌즈
140: 수광부 150: 감지 대상물
210: 발광부 220: 집광부
240: 수광부 241: 기판
242: 제1 전극 243: 활성화층
244, 245: 제2 전극 244: 제2 전극의 제1 서브 전극
245: 제2 전극의 제2 서브 전극 246: 버퍼층
247: 보호층 250: 감지 대상물
251, 252: 산란광의 광 경로 260: 굴절층
261: 제1 굴절층 262: 제2 굴절층
263: 제3 굴절층 264: 제4 굴절층
270: 중간층 271: 수용홈
281: 발광부에서 대상물까지의 거리
282: 대상물에서 수광부까지의 거리110: conventional
140: light receiving unit 150: sensing object
210: light emitting unit 220: light collecting unit
240: light receiving unit 241: substrate
242: first electrode 243: activation layer
244, 245: second electrode 244: first sub-electrode of the second electrode
245: second sub-electrode of the second electrode 246: buffer layer
247: protective layer 250: sensing object
251, 252: light path of scattered light 260: refractive layer
261: first refractive layer 262: second refractive layer
263: third refractive layer 264: fourth refractive layer
270: middle floor 271: accommodation home
281: distance from the light emitting part to the object
282: distance from the object to the light receiving unit
Claims (13)
상기 기판 상의 제1 전극;
상기 제1 전극 상의 활성화층; 및
상기 활성화층 상의 제2 전극;
을 포함하고,
상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 제1 굴절층을 더 포함하며,
상기 기판은 투명기판이고, 광 경로 상에 배치되어 입사광이 상기 투명기판을 통과하여 입사하며,
상기 제1 굴절층은 평면인 영역과 곡면인 영역을 모두 포함하여 형성되고,
상기 제1 굴절층의 굴절률은 상기 투명기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는, 유기 박막 포토다이오드.
Board;
a first electrode on the substrate;
an activation layer on the first electrode; and
a second electrode on the activation layer;
including,
Further comprising a first refractive layer between the substrate and the first electrode,
The substrate is a transparent substrate and is disposed on a light path so that incident light is incident through the transparent substrate,
The first refractive layer is formed to include both a planar area and a curved area,
The refractive index of the first refractive layer is larger than that of the transparent substrate, characterized in that the organic thin film photodiode.
상기 제1 굴절층과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제2 굴절층;
을 더 포함하는 유기 박막 포토다이오드.
The method of claim 1,
a second refractive layer positioned between the first refractive layer and the first electrode;
An organic thin film photodiode further comprising a.
상기 제2 굴절층의 굴절률은 상기 제1 굴절층의 굴절률보다 큰 유기 박막 포토다이오드.
4. The method of claim 3,
The refractive index of the second refractive layer is greater than the refractive index of the first refractive layer organic thin film photodiode.
상기 기판과 상기 제1 굴절층 사이에 위치하는 중간층;
을 더 포함하는 유기 박막 포토다이오드.
The method of claim 1,
an intermediate layer positioned between the substrate and the first refractive layer;
An organic thin film photodiode further comprising a.
상기 기판 또는 중간층은,
상기 제1 굴절층의 일면 외형에 상보하는 형상의 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 제1 굴절층이 형성되는 유기 박막 포토다이오드.
6. The method of claim 1 or 5,
The substrate or intermediate layer,
An organic thin film photodiode in which a receiving groove having a shape complementary to an outer shape of one surface of the first refractive layer is formed, and the first refractive layer is formed in the receiving groove.
상기 제1 굴절층은,
TiO2, ZrO2, Si3N4, Nb2O5 중 적어도 하나의 재료인 유기 박막 포토다이오드.
The method of claim 1,
The first refractive layer,
TiO 2 , ZrO 2 , Si 3 N 4 , Nb 2 O 5 An organic thin film photodiode of at least one material.
상기 활성화층과 상기 제1 전극 사이에 적층된 버퍼층;
을 더 포함하는 유기 박막 포토다이오드.
The method of claim 1,
a buffer layer stacked between the activation layer and the first electrode;
An organic thin film photodiode further comprising a.
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| KR20170039460A (en) | 2017-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |