KR20020018448A - 박막트랜지스터형 광센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서에서는 백라이트 상부에 빛차단 필름이 배치되어 있고, 그 위에 어레이 기판이 배치되어 있다. 여기서, 어레이 기판 상의 영역을 적어도 둘 이상의 영역으로 나누고 각 영역 하부의 백라이트가 독립적으로 구동되도록 하며, 각 영역의 대응하는 위치에 배설된 리드선들은 리드아웃 IC에서 하나의 회로와 연결되도록 한다. 따라서, 각 영역별로 정보를 인출하는데, 이러한 본 발명에서는 리드아웃 IC의 회로수가 감소되어 부피가 줄어들므로 제조 비용을 감소시키고 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

박막트랜지스터형 광센서{thin film transistor type optical sensor}
본 발명은 박막트랜지스터형 광센서에 관한 것이다.
일반적으로 팩시밀리(facsimile) 또는 디지털 복사기(digital copying machine) 등의 영상처리 장치에서 영상 판독기(image reader)로 사용되는 광센서는 내부 광원으로부터 빛을 받은 피사체에서 반사된 빛의 세기에 따라 전하를 저장하고, 저장된 전하를 구동회로를 통해서 외부로 출력하는 장치이다. 정보화 시대로 발전함에 따라 광센서는 개인을 식별하는 인식장치인 지문 감지기에도 적용되고 있다.
최근 박막트랜지스터를 이용한 광센서에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
박막트랜지스터형 광센서는 빛을 발생시키는 광원과 감지하려는 피사체로 빛을 투과시키는 윈도우, 윈도우를 통해 광원으로부터 빛을 받은 피사체에서 반사된 빛의 세기에 따라 광 전류를 발생시키는 센서 박막트랜지스터, 그리고 전달받은 전하량을 정보로서 저장하는 스토리지 캐패시터 및 외부 제어신호에 따라 스토리지 캐패시터에 저장된 전하량 형태의 정보를 스위칭하는 스위치 박막트랜지스터로 이루어진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 박막트랜지스터형 광센서에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 박막트랜지스터형 광센서를 도시한 도면으로서, 도 1에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터형 광센서는 외부로부터의 정보를 감지하고 이를 저장 및 전달하는 어레이 기판(1)과 빛을 발생시켜 어레이 기판(1)으로 전달하는 백라이트(2)로 이루어지는데, 어레이 기판(1)이 백라이트(2) 상부에 배치되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터형 광센서의 어레이 기판(1)에는 센서 박막트랜지스터와 스토리지 캐패시터 및 스위치 박막트랜지스터로 이루어진 단위 화소가 반복적으로 형성되어 있다.
도 2는 이러한 박막트랜지스터형 광센서 어레이 기판에 대한 배치도로서 단위 화소를 나타내는 것이고, 도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ´선을 따라 자른 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터형 광센서 어레이 기판에서는 투명 기판(10) 상의 단위 화소 영역을 감광영역(A), 저장영역(B) 및 스위칭 영역(C)으로 정의할 수 있으며, 각 영역에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 센서 게이트 전극(22), 제 1 스토리지 전극(24), 스위치 게이트 전극(26)이 각각 형성되어 있다. 도시한 것처럼, 센서 게이트 전극(22)과 스위치 게이트 전극(26)은 각각 센서 게이트 배선(21) 및 스위치 게이트 배선(25)의 일부일 수 있으며, 또는 분지일 수도 있다. 제 1 스토리지 전극(24)은 센서 게이트 배선(21)과 연결되어 있다.
이어, 센서 게이트 전극(22)과 제 1 스토리지 전극(24), 그리고 스위치 게이트 전극(26) 상부에는 제 1 절연막(30)이 형성되어 이들을 덮고 있다.
제 1 절연막(30) 위에는 각각 센서 반도체층(41)과 스위치 반도체층(42)이 형성되어 있고, 그 위에 센서 오믹 콘택층(51, 52)과 스위치 오믹 콘택층(53, 54)이 각각 형성되어 있다.
그 위에 도전 물질로 이루어진 센서 소스 전극(62)과 센서 드레인 전극(63),제 2 스토리지 전극(64), 그리고 스위치 소스 전극(66) 및 스위치 드레인 전극(67)이 형성되어 있다. 센서 소스 전극(62)은 센서 데이터 배선(61)과 연결되어 있으며 센서 게이트 전극(62)을 중심으로 센서 드레인 전극(63)과 마주 대하고 있고, 스위치 소스 전극(66)은 스위치 데이터 배선(65)과 연결되어 있으며 스위치 게이트 전극(26)을 중심으로 스위치 드레인 전극(67)과 마주 대하고 있다. 또한, 제 2 스토리지 전극(64)은 제 1 스토리지 전극(24)과 중첩되어 있으며 센서 드레인 전극(63) 및 스위치 드레인 전극(67)과 연결되어 있다.
다음, 제 2 절연막(70)이 센서 소스 전극(62) 및 센서 드레인 전극(63), 제 2 스토리지 전극(64), 그리고 스위치 소스 전극(66) 및 스위치 드레인 전극(67)을 덮고 있다.
이어, 스위치 반도체층(42) 상부의 제 2 절연막(70) 위에는 불투명 물질로 이루어진 차광막 패턴(80)이 형성되어 있다.
다음, 도 4는 종래의 박막트랜지스터형 광센서에 대한 평면도이다.
스위치 박막트랜지스터에 의해 스위칭된 정보는 도 4에 도시한 바와 같이 어레이 기판(91)의 한쪽 끝에서 스위치 데이터 배선(도 2의 65)과 연결되어 있는 리드선(lead) 즉, 출력선 패드(output line pad)(92)를 통해 리드아웃 IC(readout integrated circuit)(93)로 전달되어 정보를 읽어낼 수 있게 된다.
즉, 백라이트(도 1의 2)가 온(on) 되었을때 각 센서 박막트랜지스터에서 생성된 정보는 스토리지 캐패시터에 저장되고, 이어 외부 신호에 따라 스위치 박막트랜지스터를 통해 스위칭된 후 스위치 데이터 배선(65) 및 리드선(92)에 의해 리드아웃 IC(93)로 전달된다.
여기서, 리드선(92)은 스위치 데이터 배선(65)과 각각 일대일 대응하여 연결되어 있으며, 리드아웃 IC(93)는 리드선(92)으로부터의 정보를 각각 인출하기 위해 리드선(92)에 해당하는 수만큼의 회로로 이루어진다. 그런데, 이러한 경우 리드아웃 IC는 리드선(92)과 같은 수의 회로로 이루어지므로 그 부피가 매우 크게 되고, 회로의 수가 많으므로 수율도 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 제조 비용을 줄이고 수율을 향상시킬 수 있도록 리드아웃 IC 면적을 감소시킨 박막트랜지스터형 광센서를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 박막트랜지스터형 광센서의 배치도.
도 2는 종래의 박막트랜지스터형 광센서 어레이 기판의 일부 평면도.
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ´선을 따라 자른 단면도.
도 4는 종래의 박막트랜지스터형 광센서의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 어레이 기판 121, 122 : 제 1 영역 리드선
131, 132 : 제 2 영역 리드선 141, 142 : 제 3 영역 리드선
150 : 리드아웃 IC
본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서는 복수개의 영역이 정의되고, 입사된 빛의 세기에 따라 전하량을 발생시키는 다수의 감지 소자와 상기 감지 소자의 전하량 형태의 정보를 저장하는 다수의 스토리지부와 상기 스토리지부의 정보를 외부 제어신호에 따라 출력하는 다수의 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자와 연결되어 있는 복수의 리드선을 포함하는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판 하부에 배치되어 있고 상기 어레이 기판의 각 영역에 독립적으로 빛을 제공하는 백라이트, 그리고 복수개의 회로로 이루어지고, 상기 각 회로는 상기 어레이 기판의 각 영역의 n번째 대응하는 위치에 배설된 리드선들을 공통으로 연결한 리드아웃 IC를 포함한다.
여기서, 회로의 수는 각 영역에 각각 배설된 리드선의 수보다 많은 것이 바람직하다.
또한, 백라이트는 복수개의 영역에 각각 대응하여 독립적으로 빛을 제공하는 복수개의 백라이트일 수 있다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서에서는 상기 어레이 기판과 상기 백라이트 사이에, 상기 기판에 수직인 방향으로 입사되는 빛만 통과시키는 필름을 더 포함할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서에서는 복수의 영역으로 나누어 각 영역별로 정보를 인출함으로써 리드아웃 IC의 회로수를 감소시킬 수 있으므로 제조 비용이 줄어들고 수율을 향상시킬 수 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터형 광센서에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서의 평면도를 도시한 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서에서는 어레이 기판(110) 상의 영역을 제 1, 제 2, 제 3의 세 영역(111, 112, 113)으로 나누고 어레이 기판(110) 하부에 위치하는 백라이트(도시하지 않음)가 각 영역에서 독립적으로 온/오프 되도록 한다. 여기서는 어레이 기판(110) 상의 영역을 세 부분으로 나누어 설명하고 있으나, 이는 달라질 수 있으며 적어도 둘 이상의 영역으로 나뉘어야 한다. 이때, 백라이트는 세 영역(111, 112, 113)에 각각 대응하여 독립적으로 빛을 제공하는 세 개의 백라이트로 이루어질 수 있으며, 백라이트의 수는 영역의 수에 따라 달라질 수 있다. 어레이 기판(110) 상의 스위치 데이터 배선(도시하지 않음)은 리드선(121, 122, 131, 132, 141, 142)을 통해 리드아웃 IC(150)의 각 회로(151, 152)와 연결되어 있는데, 제 1 회로(151)에는 제 1 영역(111)의 제 1 리드선(121)과 제 2 영역(112)의 제 1 리드선(131), 그리고 제 3 영역(113)의 제 1 리드선(141)이 연결되어 있다. 이어, 제 2 회로(152)에는 제 1 영역(111)의 제2 리드선(122)과 제 2 영역(112)의 제 2 리드선(132), 그리고 제 3 영역(113)의 제 2 리드선(142)이 연결되어 있다. 이와 같이 각 회로(151, 152)는 어레이 기판(110) 상의 각 영역의 n(n은 정수)번째 대응하는 위치에 배설된 리드선들을 공통으로 연결한다.
따라서, 제 1 영역(111)에 해당하는 백라이트를 온 시켜 감지된 데이터를 리드아웃 IC(150)를 통해 먼저 출력한 후 백라이트를 오프 시키고, 다시 제 2 영역(112)에 해당하는 백라이트를 온 시켜 데이터를 감지한 후 리드아웃 IC(150)를 통해 출력한 후 백라이트를 오프한 다음, 제 3 영역(113)에 해당하는 백라이트를 온 시켜 데이터를 감지하고 이를 출력한다.
다시 설명하면, 제 1 영역(111)에 해당하는 백라이트를 온 시켜 제 1 영역(111)에서 정보를 생성하고, 생성된 정보를 제 1 영역(111)의 제 1 리드선(121)과 제 2 리드선(122)을 통해 각각 리드아웃 IC(150)의 제 1 회로(151)와 제 2 회로(152)로 전달한다. 다음, 제 1 영역(111)의 백라이트를 오프한 후 제 2 영역(112)에 해당하는 백라이트를 온 시켜 제 2 영역(112)에서 정보를 생성하고, 생성된 정보를 제 2 영역(112)의 제 1 리드선(131)과 제 2 리드선(132)을 통해 각각 리드아웃 IC(150)의 제 1 회로(151)와 제 2 회로(152)로 전달한다. 이어, 제 2 영역(112)의 백라이트를 오프하고 제 3 영역(113)에 해당하는 백라이트를 온 시켜 제 3 영역(113)에서 정보를 생성한 후, 생성된 정보를 제 3 영역(113)의 제 1 리드선(141)과 제 2 리드선(142)을 통해 각각 리드아웃 IC(150)의 제 1 회로(151)와 제 2 회로(152)로 전달한다.
여기서, 제1 영역(111)에 해당하는 백라이트가 온 되었을때 제 1 영역(111)에 위치하는 센서 박막트랜지스터(도시하지 않음)로 빛이 입사되어 정보가 생성되는데, 제 2 영역(112) 및 제 3 영역(113)에 해당하는 백라이트는 오프 상태이기 때문에 제 2 영역(112) 및 제 3 영역(113)에 위치하는 센서 박막트랜지스터(도시하지 않음)에는 빛이 입사되지 않으므로 동작하지 않는다. 따라서, 각 영역의 대응하는 위치에 형성되어 있는 리드선(121, 131, 141, 122, 132, 142)이 하나의 회로(151, 152)와 연결되더라도 원하는 영역의 정보만을 인출할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 리드아웃 IC(150)의 회로(151, 152)가 각 영역의 대응하는 위치에 형성되어 있는 리드선(121, 131, 141, 122, 132, 142)과 연결되어 있어 각 영역별로 데이터를 출력함으로써 총 리드선(121, 122, 131, 132, 141, 142)의 수에 비해 리드아웃 IC(150)의 회로(151, 152) 수는 영역의 수에 반비례해서 줄어들게 된다. 또한, 리드아웃 IC(150)의 회로 수를 각 영역의 리드선의 수보다 많게 하여, 오동작하는 회로가 발생할 경우 다른 회로를 이용함으로써 불량을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터형 광센서의 단면도를 도시한 것이다.
본 발명과 같이 선택된 영역의 데이터를 출력하는 과정에서 해당 영역의 백라이트에 의해 이웃하는 영역에 빛이 들어가 잘못된 데이터를 발생시킬 수도 있는데, 이를 방지하기 위해 도 6에 도시한 바와 같이 어레이 기판(110)과 백라이트(170) 사이에 빛차단 필름(160)을 사용할 수 있다. 이 필름(160)은 필름에 수직한 방향으로 입사되는 빛은 통과시키고 그 외의 빛은 차단하는 성질을 가지는 것으로 최근 3M사에서 제조되었으며, 이러한 특성을 가지는 필름을 노트북에 적용한 예가 알려졌다. 따라서, 빛차단 필름(160)을 이용하여 어느 한 영역의 백라이트(170)가 온 되었을 때 이 백라이트(170)로부터의 빛은 해당 백라이트(170) 상부에 위치하는 어레이 기판(110) 상의 영역으로 입사되고, 해당 백라이트(170)로부터의 빛이 이웃하는 영역으로 입사될 경우 이 빛은 일정 각을 가지고 들어오게 되어 빛차단 필름(160)에 의해 차단되므로 어레이 기판(110) 상에 도달하지 못하기 때문에 원하는 영역의 정보만을 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 박막트랜지스터형 광센서를 m(m은 1보다 큰 정수)개의 영역으로 나누고 각 영역의 스위치 데이터 배선을 하나의 리드아웃 IC에 연결함으로써 리드아웃 IC의 수가 1/m로 줄게 된다.
따라서, 본딩 패드(bonding pad)의 수도 줄어들게 되며 회로의 수가 작아지므로 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 수율 또한 증대된다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터형 광센서 어레이 기판에서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서는 박막트랜지스터형 광센서의 정보를 인출하는 리드아웃 IC에서 회로의 수를 감소시키므로 리드아웃 IC의 부피가 적어지며 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 리드아웃 IC의 수율도 향상된다.

Claims (4)

  1. 복수개의 영역이 정의되고, 상기 각 영역은 입사된 빛의 세기에 따라 전하량을 발생시키는 다수의 감지 소자와, 상기 감지 소자의 전하량 형태의 정보를 저장하는 다수의 스토리지부와, 상기 스토리지부의 정보를 외부 제어신호에 따라 출력하는 다수의 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자와 연결되어 있는 복수의 리드선을 포함하는 어레이 기판과;
    상기 어레이 기판 하부에 배치되어 있고 상기 어레이 기판의 각 영역에 독립적으로 빛을 제공하는 백라이트와;
    복수개의 회로로 이루어지고, 상기 각 회로는 상기 어레이 기판의 각 영역의 n번째 대응하는 위치에 배설된 리드선들을 공통으로 연결한 리드아웃 IC
    를 포함하는 박막트랜지스터형 광센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회로의 수는 각 영역에 각각 배설된 리드선의 수보다 많은 박막트랜지스터형 광센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 백라이트는 상기 복수개의 영역에 각각 대응하여 독립적으로 빛을 제공하는 복수개의 백라이트인 것을 더 포함하는 박막트랜지스터형 광센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 어레이 기판과 상기 백라이트 사이에, 상기 기판에 수직인 방향으로 입사되는 빛만 통과시키는 필름을 더 포함하는 박막트랜지스터형 광센서.
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