KR102649294B1 - 컬러 필터가 없는 유기 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

컬러 필터 없이도 임의적으로 특정 컬러 신호를 얻을 수 있는 유기 이미지 센서를 제공한다. 유기 이미지 센서는 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층을 포함한다.

Description

컬러 필터가 없는 유기 이미지 센서{ORGANIC IMAGE SENSOR WITHOUT COLOR FILTER}
실시예는 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터가 없는 유기 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적인 유무기 적층형 이미지 센서는 녹색의 유기 포토다이오드와 적색의 실리콘 포토다이오드와 청색의 실리콘 포토다이오드로 이루어진 실리콘 포토다이오드가 적층된 형태로 구성된다.
이때 원하는 적색, 녹색, 청색(RGB, 또는 CMY)컬러 신호를 얻기 위해서 컬러 필터를 사용한다. 유기 포토다이오드와 실리콘 포토다이오드 사이에 컬러필터가 존재하는 경우에는 컬러필터의 두께(약 500~1000nm)로 인해 공정이 어렵고 복잡해진다. 또한 유기 포토다이오드와 실리콘 포토다이오드 간의 거리가 수백 나노미터에 이르러 광학적인 크로스토크(optical crosstalk)가 증가한다. 또한 깊이 방향으로 전극을 형성하기가 어려워진다.
유기 포토다이오드 위에 컬러 필터가 존재하는 경우에는 컬러 필터가 CMY(Cyan, Magenta, Yellow) 컬러를 투과해야 하며, CMY 컬러 필터는 미세 패턴이 어렵고 색순도가 낮아, 제품에 적용하기 어렵다.
또한, 컬러 필터는 색소(pigment 또는 dye)와 같은 유기물로 구성되고 스핀 코팅, UV 노광, 습식 식각 과정을 통해 통해 제작되기 때문에 패턴 크기나 두께를 1um 이하로 줄이는 데 한계가 있다. 따라서 이미지 센서의 고해상도화 및 공정 용이성을 방해하는 요인으로 작용한다.
유기 포토다이오드가 컬러 필터 없이도 임의적으로 특정 컬러 신호를 얻을 수 있도록 하는 이미지 센서를 제공한다.
유기 포토다이오드에 인가되는 전압을 제어하여 주변 환경에 따른 SNR을 향상시킬 수 있는 이미지 센서의 구동 방법을 제공한다.
실시예들에 따른 이미지 센서는 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층을 포함한다.
실시예들에 따른 이미지 센서는 반도체 기판 내에 형성된 다수의 무기 광전 변환 소자, 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층, 상기 유기 광전 변환층 상부의 공통 전극과 상기 유기 광전 변환층 하부의 픽셀 전극에 의해 구분된 제1 유기 광전 변환소자와 제2 유기 광전 변환 소자를 포함하며, 상기 무기 광전 변환 소자는 상기 제1 유기 광전 변환소자와 제2 유기 광전 변환 소자에 의해 흡수되지 않는 제3 광을 흡수하는 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서이다.
실시예들에 따른 이미지 센서는 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층, 상기 유기 광전 변환층의 상부의 공통 전극, 상기 유기 광전 변환층의 하부의 픽셀 전극을 포함하고, 상기 픽셀 전극에는 서로 다른 2개의 전압이 인가될 수 있다.
실시예들에 따르면, 컬러 필터 없이도 인가 전압을 제어하여 특정 컬러 신호를 얻을 수 있다,
유기 포토다이오드에 인가되는 전압을 제어하여 주변 환경에 따른 SNR을 향상시킬 수 있도록 픽셀의 색상 비율을 자유롭게 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 배열을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 II-II’선을 따라 자른 단면도를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 이미지 센서의 독출 회로를 나타내는 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 이미지 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5A 내지 도 5C는 각각의 가능한 색의 조합 및 신호 추출의 가능한 방식들을 나타내는 모식도이다.
도 6은 인가 전압에 따라 픽셀의 색상 비율을 달리 조정할 수 있음을 나타내는 도면이다.
도 7A 및 도 7B는 BIDD Se:C60 을 블렌딩하여 형성한 유기 광전 변환층의 인가 전압에 따른 외부양자효율(EQE)을 측정한 결과와 이를 이용하여 각 파장별 외부양자효율을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8A 및 도 8B는 SubPc:C60 을 블렌딩하여 형성한 유기 광전 변환층의 인가 전압에 따른 외부양자효율(EQE)을 측정한 결과와 이를 이용하여 각 파장별 외부양자효율을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구체적인 예로만 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 배열을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(1)는 제1 광(녹색광)을 검출하기 위한 제1 화소(10G)가 x-y 방향으로 전체에 배열된 무기 화소 어레이(10)와 제2 광(청색광)을 검출하기 위한 제2 화소(20B)와 제3 광(적색광)을 검출하기 위한 제3 화소(20R)이 x-y 방향으로 교대로 배열된 유기 화소 어레이(20)를 포함한다. 무기 화소 어레이(10)와 유기 화소 어레이(20)는 z 방향으로 적층된 구조를 이룬다.
정상 동작 모드(normal operation mode)에서는 제2 화소(20B)와 제3 화소(20R)의 수가 동일하게 교대로 배치될 수 있다. 이 때, 제2 화소(20B)에는 제1 전압(V1)이 인가되어 제2 광(청색광)을 검출하고, 제3 화소(20R)에는 제1 전압(V1)과 다른 제2 전압(V2)이 인가되어 제3 광(적색광)을 검출한다.
이들의 구체적인 동작은 도 1의 II-II’선을 따라 자른 단면도를 나타내는 도 2와 동작 원리를 설명하기 위한 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 이미지 센서(1)는 반도체 기판(100)에 형성되고 제1 화소(10G)을 구성하기 위한 무기 광전 변환 소자(110)를 포함한다.
반도체 기판(100)은 그 전체가 반도체층인 기판으로 한정되지 않고 광이 조사되는 측의 표면에 반도체층이 마련된 절연성 기판일 수도 있다.
무기 광전 변환 소자(110)는 반도체 기판(100)이 n 형일 경우, 그 위에 형성된 p 웰 층과 p 웰 층내에 형성된 n 층과 n 층보다 불순물 농도가 높은 암전류 억제용 p 층으로 구성될 수 있다. 무기 광전 변환 소자(110)의 대부분 영역은 n 층으로 구성되어 전하가 축적된다.
무기 광전 변환 소자(110)에 축적된 전하는 3 트랜지스터 구성 또는 4 트랜지스터 구성 등의 트랜지스터로 이루어진 독출회로를 이용하여 센싱된다.
무기 광전 변환 소자(110)가 형성된 기판(100) 상에 층간절연막(140)이 형성되고, 그 위에 유기 광전 변환층(170)이 형성되어 있다.
유기 광전 변환층(170)은 상부의 공통전극(180)과 하부의 각 화소별로 형성된 화소전극(160)의 조합에 의해 각각 제2 화소(20B)을 구성하기 위한 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)와 제3 화소(20R)을 구성하기 위한 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)로 구분된다.
공통전극(180)의 상부에는 입사광에 대해서 투명한 평탄층(190)이 형성되어 있다. 평탄층(190) 상의 각 화소에 대응하는 위치에는 각 화소에 입사광을 집광하기 위한 마이크로렌즈(195)가 형성되어 있다.
각 화소 전극(160)은 층간절연막(140)내에 형성된 비아에 충진된 콘택트(150)을 통해서 전하 축적부(120)와 연결된다.
무기 광전 변환 소자(110)에 축적된 전하와 전하 축적부(120)에 축적된 전하는 3 트랜지스터 구성 또는 4 트랜지스터 구성 등의 트랜지스터로 이루어진 독출회로를 이용하여 센싱된다.
도 3을 참조하면, 무기 광전 변환 소자(110)에 축적된 전하는 무기 광전 변환 소자(110)에 접속된 드레인과 전원(Vn) 에 접속된 소스를 갖는 리셋 트랜지스터(Tr1), 리셋 트랜지스터 (Tr1)의 드레인에 접속된 게이트와 전원(Vcc)에 접속된 소스를 갖는 출력 트랜지스터(Tr2), 및 출력 트랜지스터(Tr2)의 드레인에 접속된 소스와 신호 출력 라인(320) 에 접속된 드레인을 갖는 행 선택 트랜지스터(Tr3)에 의해 독출된다.
전하 축적부(120)에 축적된 전하는 전하 축적부(120)에 접속된 드레인과 전원(Vn)에 접속된 소스를 갖는 리셋 트랜지스터(Tr4), 리셋 트랜지스터(Tr4)의 드레인에 접속된 게이트와 전원(Vcc)에 접속된 소스를 갖는 출력 트랜지스터(Tr5), 출력 트랜지스터(Tr5)의 드레인에 접속된 소스와 신호 출력 라인(310)에 접속된 드레인을 갖는 행 선택 트랜지스터(Tr6)에 의해 독출된다.
무기 광전 변환 소자에서 발생되고 저장된 전하는 출력 트랜지스터(Tr2)를 통해 전하의 양에 대응하는 신호로 변환된다. 행 선택 트랜지스터(Tr3)가 턴 온될 때, 신호는 신호 출력 라인(320)으로 출력된다. 신호가 출력된 후에, 무기 광전 변환 소자(110)의 전하는 리셋 트랜지스터(Tr1)에 의해 리셋된다. 필요에 따라서는 무기 광전 변환 소자(110)와 리셋 트랜지스터(Tr1)의 드레인 사이에 전달 트랜지스터(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
바이어스 전압이 화소 전극(160)과 공통 전극(180) 사이에 인가될 때, 전하는 유기 광전 변환층(170) 상에 입사하는 광에 대응하여 발생되고, 화소 전극(160)과 연결된 콘택(150)을 통하여 전하 축적부(120)로 이동한다. 전하 축적부(120)에 저장된 전하는 출력 트랜지스터(Tr5)를 통하여 전하의 양에 대응하는 신호로 변환된다. 행 선택 트랜지스터(Tr6)가 턴 온될 때, 신호는 신호 출력 라인(310)으로 출력된다. 신호가 출력된 후에, 전하 축적부(120)의 전하는 리셋 트랜지스터(Tr4)에 의해 리셋된다. 필요에 따라서는 전하 축적부(120)와 리셋 트랜지스터(Tr4)의 드레인 사이에 전달 트랜지스터(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
이미지 센서(1)에서는 유기 광전 변환층(170)이 서로 다른 인가 전압에 따라 서로 다른 광을 검출할 수 있다. 도 2에 예시되어 있는 바와 같이, 유기 광전 변환층(170)을 서로 다른 광 흡수 특성을 가지는 물질 A와 물질 B의 블렌딩 비율이 다른 층(170A와 170B)으로 적층하여 형성함으로써 인가 전압에 따라 서로 다른 광을 검출할 수 있다.
예를 들면, 하부층(170A)은 적색광을 흡수하고 전하 전송(charge transport)이 우수한 물질 B의 비율이 높은 층으로, 상부층(170B)는 청색광을 흡수하고 전기적 특성이 낮은 물질 A의 비율이 높은 층으로 구성할 수 있다. 이들의 동작을 도 4를 참조하여 설명하면, 저전압 바이어스(V1)가 인가되면, 하부층(170A)과 상부층(170B)에서 모두 전하 분리(charge separation)가 일어나기는 하지만, 청색광을 흡수한 전하들은 전하 전송 특성이 우수한 하부층(170A)을 통해 이동하면서 전하 수집(charge collection)이 일어나는 반면, 적색광을 흡수한 전하들은 전하 전송 특성이 낮은 상부층(170B)을 통해 이동하지 못하게 된다. 따라서, 저전압 바이어스(V1)에서는 청색광이 검출되게 된다. 반면, 고전압 바이어스(V2)가 인가되면 전하 전송 특성이 낮은 상부층(170B)을 통해서 적색광을 흡수한 전하들이 이동하게 되므로 청색과 적색의 신호가 모두 검출되게 된다. 따라서, 청색 신호는 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호에서, 적색 신호는 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호에서 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호를 상쇄하여 얻을 수 있게 된다.
신호의 선택성을 높이기 위해서는 하부층(170A)에서는 B 물질이 A 물질보다 3배 이상 많도록 블렌딩을 하고, 상부층(170B)에서는 A 물질이 B 물질보다 3배 이상이 많도록 블렌딩을 할 수 있다.
유기 광전 변환층(170)에서 적색광과 청색광을 흡수할 경우에는 A와 B 물질의 조합으로 (ZnPc, C60) 또는 (CuPc, C60)을 사용할 수 있다.
유기 광전 변환층(170)에서 적색광과 녹색광을 흡수할 경우에는 A와 B 물질의 조합으로 (BIDD Se, CuPc) 또는 ( SubPc, CuPc) 를 사용할 수 있다. 이 경우 무기 광전 변환 소자(110)가 청색광을 흡수할 수 있다.
유기 광전 변환층(170)에서 청색광 녹색광을 흡수할 경우에는 A와 B 물질의 조합으로 (BIDD Se, C60), (SubPc, C60) 또는 (DCV3T, C60)를 사용할 수 있다. 이 경우 무기 광전 변환 소자(110)가 적색광을 흡수할 수 있다.
이미지 센서(1)에서는 유기 광전 변환층(170)에 인가되는 전압을 달리하여 RGB 중 2가지 서로 다른 색에 대한 선택성을 가질 수가 있게 된다. 유기 광전 변환층(170)이 RGB 중 이미 2가지 서로 다른 색을 흡수를 하였기 때문에 나머지 한 가지 색은 무기 광전 변환 소자(110)에 선택적으로 전달될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(1)는 컬러 필터를 별도로 형성할 필요가 없게 된다. 또, 경우에 따라서 무기 광전 변환 소자(110)의 나머지 한 색에 대한 선택성을 높이기 위해서 무기 광전 변환 소자(110)의 형성 깊이를 감지하고자 하는 색의 파장에 맞추어 조절할 수 있다.
유기 광전 변환층(170)과 무기 광전 변환 소자(110) 사이에 컬러 필터를 형성할 필요가 없게 되면 유기 광전 변환층(170)과 무기 광전 변환 소자(110) 사이의 거리를 100㎚ 이하로 낮출 수 있다. 이는 유기 광전 변환층(170)과 무기 광전 변환 소자(110) 사이에 컬러 필터가 존재하는 경우의 거리(예를 들어 500nm) 대비 적어도 1/5 이하의 거리이다. 이와 같이 유기 광전 변환층(170)과 무기 광전 변환 소자(110) 사이의 거리를 100㎚ 이하로 낮추면 광학적인 크로스토크(optical crosstalk)를 감소시킬 수 있다. 또한, 절연층(140)내에 형성되는 콘택트(150)가 형성되기 위한 비아를 형성하는 깊이가 작아지기 때문에 비아 형성 공정이 훨씬 수월해진다. 또한, 컬러 필터 자체를 형성하지 않기 때문에 컬러 필터의 미세 패턴 형성의 어려움이나 박막화의 어려움 등이 기본적으로 해결되게 된다.
도 5A 내지 도 5C는 각각의 가능한 색의 조합 및 신호 추출의 가능한 방식들을 나타내는 모식도이다.
도 5A는 유기 광전 변환층(170)에서 적색과 청색을 흡수하는 경우를 나타낸다. 상측과 같이 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)에서 청색광을 검출하고, 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)에서 청색광과 적색광을 모두 검출하는 경우에는 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)의 신호에서 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호를 상쇄하여 적색 신호를 얻을 수 있다. 하측과 같이 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)에서 적색광을 검출하고, 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)에서 청색광과 적색광을 모두 검출하는 경우에는 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호에서 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)의 신호를 상쇄하여 청색 신호를 얻을 수 있다.
도 5B는 유기 광전 변환층(170)에서 녹색과 적색을 흡수하는 경우를 나타낸다. 상측과 같이 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)에서 녹색광을 검출하고, 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)에서 녹색광과 적색광을 모두 검출하는 경우에는 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)의 신호에서 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호를 상쇄하여 적색 신호를 얻을 수 있다. 하측과 같이 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)에서 적색광을 검출하고, 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)에서 녹색광과 적색광을 모두 검출하는 경우에는 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호에서 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)의 신호를 상쇄하여 녹색 신호를 얻을 수 있다.
도 5C는 유기 광전 변환층(170)에서 청색과 녹색을 흡수하는 경우를 나타낸다. 상측과 같이 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)에서 청색광을 검출하고, 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)에서 녹색광과 청색광을 모두 검출하는 경우에는 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)의 신호에서 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호를 상쇄하여 녹색 신호를 얻을 수 있다. 하측과 같이 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)에서 녹색광을 검출하고, 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)에서 녹색광과 청색광을 모두 검출하는 경우에는 제1 유기 광전 변환 소자(OPD#1)의 신호에서 제2 유기 광전 변환 소자(OPD#2)의 신호를 상쇄하여 청색 신호를 얻을 수 있다.
도 6은 인가 전압에 따라 픽셀의 색상 비율을 달리 조정할 수 있음을 나타내는 도면이다.
좌측에 도시되어 있는 바와 같이 정삭 동작 모드에서는 제1 전압(V1)이 인가되어 제2 광(청색광)을 검출하는 제2 화소(20B)와 제2 전압(V2)이 인가되어 제3 광(적색광)을 검출하는 제3 화소(20R)의 비율이 동일하다.
그러나, 화소의 동작 전압을 일부 변경하면 동일 이미지 센서일지라도 제2 화소(20B)의 비율을 작게 하거나(우측 상단) 또는 제2 화소의 비율을 크게 할 수 있다(우측 하단).
도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예들에서는 유무기 적층 구조를 설명하였으나, 유기 광전 변환층(170)이 검출하는 제2 광 및 제3 광 이외의 제1 광의 흡수를 또 다른 하부 유기 광전 변환층(미도시)이 수행하도록 변형하여 모든 광전 변환 소자를 유기층으로 형성할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예들에서는 유기 광전 변환층을 포함함으로써 컬러필터가 없어도 되는 이미지 센서를 설명하였으나, 보다 더 정교한 색분리가 필요할 경우에는 유기 광전 변환층에 의해 검출되지 않은 나머지 광에 대한 컬러 필터를 무기 광전 변환 소자(110) 상부에 설치하여 이미지 센서를 완성할 수 있다.
이하에서 실험예를 통하여 실시예의 구체적인 구현예를 설명한다.
실험예 1
BIDD Se:C60 을 5:1 로 블렌딩하고 50nm 두께로 형성한 하부층과 BIDD Se:C60 을 1:5로 블렌딩하고 50nm 두꼐로 형성한 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층을 형성하였다. 이어서, 인가 전압을 0V, 1V, 2V, 3V, 5V, 7V, 10V로 달리하면서 외부 양자 효율(EQE(%))을 측정하였다. 그 결과가 도 7A에 도시되어 있다. 도 7A의 결과로부터 저전압에서는 녹색광이 검출되고 고전압에서는 녹색광과 청색광이 함께 검출되는 것을 확인할 수 있었다.
3V 전압에서 얻어진 외부 양자 효율로부터 녹색광 검출 결과를 도출하고, 10V 전압에서 얻어진 외부 양자 효율에서 3V 전압에서 얻어진 외부 양자 효율을 1.4배해서 상쇄시킨 결과로부터 청색광 검출 결과를 도출하고, 유기 광전 변환 층에서 검출되지 않고 필터링되어 무기 실리콘 포토다이오드에서 검출되게 되는 적색광 검출 결과를 시뮬레이션하여 함께 도시한 결과가 도 7B에 도시되어 있다. 이로부터 유기 광전 변환층을 적용함으로써 컬러 필터 없이도 이미지 센서를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 2
SubPc:C60 을 1:5.5 로 블렌딩하고 50nm 두께로 형성한 하부층과 SubPc:C60 을 3.5: 1로 블렌딩하고 50nm 두꼐로 형성한 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층을 형성하였다. 이어서, 인가 전압을 0V, 1V, 2V, 3V, 5V, 7V, 10V로 달리하면서 외부 양자 효율(EQE(%))을 측정하였다. 그 결과가 도 8A에 도시되어 있다. 도 8A의 결과로부터 저전압에서는 녹색광이 검출되고 고전압에서는 녹색광과 청색광이 함께 검출되는 것을 확인할 수 있었다.
1V 전압에서 얻어진 외부 양자 효율로부터 녹색광 검출 결과를 도출하고, 10V 전압에서 얻어진 외부 양자 효율에서 1V 전압에서 얻어진 외부 양자 효율을 1.7배해서 상쇄시킨 결과로부터 청색광 검출 결과를 도출하고, 유기 광전 변환층에서 검출되지 않고 필터링되어 무기 실리콘 포토다이오드에서 검출되게 되는 적색광 검출 결과를 시뮬레이션하여 함께 도시한 결과가 도 7B에 도시되어 있다. 이로부터 유기 광전 변환층을 적용함으로써 컬러 필터 없이도 이미지 센서를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
상기에서는 실시예에 대하여 설명하였지만, 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니다. 구현되는 형태는 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 권리 범위에 속하는 것은 당연하다.
110 : 반도체 기판 110 : 무기 광전 변환 소자
120 : 전하 축적부 140 : 층간절연막
150 : 콘택트 160 : 화소 전극
170 : 유기 광전 변환층 170A : 유기 광전 변환층 하부층
170B : 유기 광전 변환층 상부층 180 : 평탄층
195 : 마이크로렌즈

Claims (18)

  1. 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층;
    상기 유기 광전 변환층의 상부에 위치하는 공통 전극; 및
    상기 유기 광전 변환층의 하부에 위치하는 픽셀 전극을 포함하고,
    상기 유기 광전 변환층을 제1 유기 광전 변환 소자와 제2 유기 광전 변환 소자로 구분하며,
    제1 광 또는 제2 광 중 어느 하나는 제1 전압이 인가된 상기 제1 유기 광전 변환 소자에서 측정된 신호에 의해 나머지 하나는 제2 전압이 인가된 상기 제2 유기 광전 변환 소자의 측정 신호와 상기 제1 전압이 인가된 상기 제1 유기 광전 변환 소자의 측정 신호의 차의 절대값에 의해 얻어지는, 유기 이미지 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 A 물질과 B 물질의 함량은 각 층에 있어서 서로 3배 이상의 차이가 나는 유기 이미지 센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전압이 상기 제1 전압보다 큰 유기 이미지 센서.
  6. 삭제
  7. 반도체 기판 내에 형성된 다수의 무기 광전 변환 소자;
    상기 반도체 기판 상에 형성되고, 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층, 상기 유기 광전 변환층 상부의 공통 전극과 상기 유기 광전 변환층 하부의 픽셀 전극에 의해 구분된 제1 유기 광전 변환소자와 제2 유기 광전 변환 소자;
    상기 유기 광전 변환층의 상부에 위치하는 공통 전극; 및
    상기 유기 광전 변환층의 하부에 위치하는 픽셀 전극을 포함하고,
    상기 무기 광전 변환 소자는 상기 제1 유기 광전 변환소자와 제2 유기 광전 변환 소자에 의해 흡수되지 않는 제3 광을 흡수하며,
    제1 광 또는 제2 광 중 어느 하나는 제1 전압이 인가된 상기 제1 유기 광전 변환 소자에서 측정된 신호에 의해 나머지 하나는 제2 전압이 인가된 상기 제2 유기 광전 변환 소자의 측정 신호와 상기 제1 전압이 인가된 제1 유기 광전 변환 소자의 측정 신호의 차의 절대값에 의해 얻어지는, 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 A 물질과 B 물질의 함량은 각 층에 있어서 서로 3배 이상의 차이가 나는 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 유기 광전 변환층을 상기 제1 유기 광전 변환 소자와 상기 제2 유기 광전 변환 소자로 구분하는 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서.
  10. 삭제
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 전압이 상기 제1 전압보다 큰 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서.
  12. 삭제
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 무기 광전 변환 소자가 형성된 반도체 기판의 상면과 상기 유기 광전 변환 층의 노출된 하부면은 상기 제1 유기 광전 변환 소자와 상기 제2 유기 광전 변환 소자를 상기 기판에 형성된 전하 축적부로 연결하기 위한 콘택이 형성되는 층간절연막과 접촉하는 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 공통 전극 상부는 평탄화층과 마이크로렌즈 어레이 층만이 존재하는 컬러 필터가 없는 유무기 적층 이미지 센서.
  15. 삭제
  16. 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층;
    상기 유기 광전 변환층의 상부의 공통 전극;
    상기 유기 광전 변환층의 하부의 픽셀 전극을 포함하고,
    상기 픽셀 전극에는 서로 다른 2개의 전압이 인가될 수 있으며,
    정상 동작 모드에서는 상기 서로 다른 2개의 전압 비율이 동일한 유기 이미지 센서.
  17. 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층;
    상기 유기 광전 변환층의 상부의 공통 전극;
    상기 유기 광전 변환층의 하부의 픽셀 전극을 포함하고,
    상기 픽셀 전극에는 서로 다른 2개의 전압이 인가될 수 있으며,
    정상 동작 모드 이외의 모드에서는 상기 서로 다른 2개의 전압 비율이 다른 유기 이미지 센서.
  18. 제1 광을 흡수하는 A 물질과 제2 광을 흡수하는 B 물질을 포함하고, 상기 A 물질의 비율이 상기 B 물질보다 큰 하부층과 상기 B 물질의 비율이 상기 A 물질보다 큰 상부층으로 이루어진 유기 광전 변환층;
    상기 유기 광전 변환층의 상부의 공통 전극;
    상기 유기 광전 변환층의 하부의 픽셀 전극을 포함하고,
    상기 픽셀 전극에는 서로 다른 2개의 전압이 인가될 수 있으며,
    상기 유기 광전 변환층과 상기 픽셀 전극의 노출된 하부면은 층간절연막과 접촉하고,
    상기 층간 절연막의 하부에는 상기 유기 광전 변환층에 축적된 전하를 축적하기 위한 전하 축적부와 상기 제1 광 및 제2 광 이외의 제3 광을 흡수하기 위한 무기 광전 변환 소자가 형성된 기판을 더 포함하고,
    상기 층간 절연막 내에는 상기 유기 광전 변환층과 상기 전하 축적부를 연결하기 위한 콘택이 형성되어 있는, 유기 이미지 센서.
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