KR20110101435A - 적외선 센서, 이를 포함하는 터치패널 및 입체용 컬러 이미지센서 - Google Patents
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Abstract
적외선 센서에 관한 기술로서, 가시광 차단층을 포함하고 있어서 적외선 파장 대역의 광만을 효과적으로 필터링하고 적외선 파장 대역의 흡수성을 갖는 적외선 흡수층이 PN 접합을 형성하고 있고, 유기광전변환을 통해 적외선 파장을 센싱함으로써, 광 분리능이 우수하고 별도의 IR 필터를 사용하지 않아도 된다.
Description
적외선 센서, 이를 포함하는 터치패널 및 입체용 컬러 이미지센서에 관한 기술이다.
터치패널은 일반적으로 표시장치 상에 부착되어 손이나 펜과 접촉되는 터치지점에서 전기적인 특성이 변하여 그 터치지점을 감지하는 유저 인터페이스의 일 종이다. 터치패널의 응용범위는 소형 휴대용 단말기, 사무용기기 등으로 확대되고 있다.
일반적으로 터치패널은 투명 기판, 복수 개의 적외선 발광다이오드(IR Light Emitting Diode; 이하, "IR LED"라 함) 및 적외선 센서(IR detector) 어레이를 구비한다. 이러한 터치패널의 작동을 살펴보면, 적외선 발광다이오드로부터 적외선이 투명기판으로 조사되면 적외선은 투명 기판을 통해 적외선 센서에 수광된다. 이 때 상기 투명 기판에 터치가 이루어지면 해당 부분을 통과하는 적외선이 산란되어 적외선 센서에 적외선이 수광되지 않는다. 따라서, 적외선이 수광되지 않는 위치를 터치지점으로 인식할 수 있다. 또는 적외선이 수광되는 위치를 터치점으로 인식할 수 있다.
이러한 터치패널은 일반적으로 CRT 모니터와 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 장치 상에 놓여 터치 디스플레이 시스템을 형성한다. 터치패널에서 적외선 센서의 기능을 높이고 터치지점 인식의 신뢰성을 높이기 위해 일반적으로 적외선 센서의 상부에 별도의 적외선 필터를 형성하고 있다. 또는 디스플레이 장치 내부에 위치하여 디스플레이 시스템을 형성한다.
종래 적외선 센서와 적외선 필터가 별개의 소자로 구성됨으로써 디바이스의 소형화 및 박형화에 바람직하지 않고 공정효율의 저하 및 비용상승을 초래하므로 이러한 한계를 극복할 수 있는 적외선 센서를 제공하고자 한다.
이에, 가시광 차단층이 상부에 형성되고, 적외선 흡수층이 PN 접합층을 이루는 구조의 적외선 센서를 제공한다.
일 측면에 따른 적외선 센서는 상호 이격되어 형성된 제 1 및 제 2 전극층, 상기 제 1 및 제 2 전극층 사이에 형성되고 적외선 파장 대역의 광을 흡수하여 광전변환할 수 있는 유기물질로 이루어진 PN 접합층, 및 상기 PN 접합층의 상부에 형성되고 가시광 파장 대역의 광이 PN 접합층에 도달하는 것을 방지하는 가시광 차단층을 포함한다.
하나의 예에 따른 적외선 센서는, 적외선 파장 대역의 흡수성을 갖는 P형 반도체성 유기물질로 이루어진 적외선 흡수층; 상기 적외선 흡수층 하부에 접합하여 PN 접합을 형성하고 N형 반도체성 유기물질로 이루어진 N형 유기물질층; 상기 적외선 흡수층의 상부 측에 형성되고 가시광 파장 대역의 광을 차단하는 가시광 차단층; 상기 적외선 흡수층 상에 형성되는 제 1 전극층; 및 상기 N형 유기물질층 하부에 형성되는 제 2 전극층;을 포함한다.
상기 가시광 차단층은 1개 이상 형성될 수 있으며 일 예에서, 상기 가시광 차단층은 상기 제 1 전극층의 상부에 형성되고 적외선 파장 대역의 광은 투과하고 가시광 파장 대역의 광은 흡수하는 컬러필터일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 가시광 차단층은 가시광 파장 대역의 광흡수성을 갖는 반도체성 유기물질로 이루어질 수 있다. 이러한 가시광 차단층은 상기 적외선 흡수층의 상부에 접촉되어 형성됨으로써 가시광이 적외선 흡수층에 도달하지 않도록 할 수 있다.
상기 적외선 센서에서 PN 접합을 형성하는 적외선 흡수층과 N형 유기물질층 사이에는 p형 유기물질 및 n형 유기물질이 공증착된 인트린식층(intrinsic layer)이 더욱 포함될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 적외선 센서는 수광면 측으로부터 제 1 가시광 차단층, 제 1 전극층, 제 1 버퍼층, 제 2 가시광 차단층, 적외선 흡수층, 인트린식층, N형 유기물질층, 제 2 버퍼층, 및 제 2 전극층의 적층구조로 이루어질 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 적외선 센서, 및 적외선 광원 (infrared source) 을 포함하는 터치패널을 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 상술한 적외선 센서인 입체용 화소 및 가시광선 중 소망하는 컬러의 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수하여 광전변환하는 컬러용 화소를 포함하는 입체용 컬러 이미지센서를 제공한다.
본 발명의 예시에 따른 적외선 센서는 가시광을 차단하고 적외선을 선택적으로 흡수하여 광전변환기능을 수행하는 바 별도의 적외선 필터를 포함할 필요가 없다. 따라서, 안정적인 적외선 감지 및 터치지점 인식이 가능하므로 경제성 및 산업적 효용가치가 우수하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다;
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다;
도 4는 SnPc의 흡광도를 나타낸 그래프이다;
도 5 내지 6은 실험예 1에 따른 IPCE 스펙트럼 결과이다 (도 5은 Bias을 가하지 않았을 때 0V에서 측정한 결과이고, 도 6는 -1V의 바이어스를 가한 경우이다);
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다;
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다;
도 4는 SnPc의 흡광도를 나타낸 그래프이다;
도 5 내지 6은 실험예 1에 따른 IPCE 스펙트럼 결과이다 (도 5은 Bias을 가하지 않았을 때 0V에서 측정한 결과이고, 도 6는 -1V의 바이어스를 가한 경우이다);
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면도이다.
이하, 본 발명의 이점들과 특징들 및 이를 수행하는 방법들이 하기 실시예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 여기서 언급한 실시예들로만 한정되어 구성되는 것은 아니다.
도 1에는 제 1 실시예에 따른 적외선 센서(101)의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다. 이를 참조하면, 상기 적외선 센서(이하, 'IR 센서'라고도 함)는 광이 조사되는 수광면 측으로부터 가시광 차단층(210), 제 1 전극층(110), 적외선 흡수층(130), N형 유기물질층(140), 제 2 전극층(120)의 적층구조로 이루어져 있다. 여기서, 적외선 흡수층(130)과 N형 유기물질층(140)은 PN 접합을 형성하고 있다.
제 1 전극층(110)은 빛을 입사시킬 필요가 있기 때문에 투명 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이러한 투명 도전성 재료의 예로는 ITO, IZO, ZnO, SnO2, ATO(antimony-doped tin oxide), AZO(Al-doped zinc oxide), GZO(gallium-doped zinc oxide), TiO2 및 FTO(fluorine-doped tin oxide)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 제 1 전극층(110)은 투명성을 위해 두께가 20 nm 이하일 수 있다.
상기 제 2 전극층(120)은 도전성 재료라면 충분하고, 투명한 재료일 필요는 없으며, 예를 들어, Al, Cu, Ti, Au, Pt, Ag, 및 Cr로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 이루어진 금속 전극일 수 있다. 경우에 따라 광 투과성이 요구되는 경우도 있으므로 제 1 전극층(110)에 사용될 수 있는 것과 같은 투명 재료일 수도 있다. 또한, 제 2 전극층(120)은 제 1 전극층(110)에 비해 일함수(WF)가 큰 값을 가질 수 있다.
상기 가시광 차단층(210)은 가시광이 적외선 흡수층(130)에 도달하는 것을 방지할 수 있도록 상기 적외선 흡수층(130)의 상부 측에 증착되며, 도시된 바와 같이 제 1 전극층(110)의 상부에 형성될 수 있다(이하, '제 1 가시광 차단층'이라고도 함). 제 1 전극층(110)의 상부에 형성된 가시광 차단층(이하, '제 1 가시광 차단층'이라고도 함)은 적외선 파장 대역의 광은 투과하고 가시광 파장 대역의 광은 흡수하는 컬러필터일 수 있다. 컬러필터는 예를 들어, 프탈로시아닌계, 나프토퀴논계, 나프탈로시아닌계, 피롤계, 고분자축합아조계, 금속착체유기계색소, 안트라퀴논계, 시아닌계, 및 이들의 혼합물 또는 복합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한 안티몬계 등의 무기물질과 혼합사용할 수도 있으며, 투명성을 확보하기 위해 나노 사이즈의 미세입자를 이용할 수 있다.
상기 적외선 흡수층(130)은 적외선 파장 대역의 광을 흡수할 수 있는 물질로 이루어진다. 상기 적외성 파장 대역은 근적외선 영역인 700~1100 nm 또는 800~1100 nm 의 파장 대역이다. 상기 적외선 흡수층(130)을 형성하는 물질은 적외선 파장 대역의 광 만을 선택적으로 흡수할 수 있는 물질일 필요는 없다. 즉, 본 발명의 예시에서는 가시광 차단층이 형성되어 있으므로 적외선 영역을 포함한 일부 가시광 영역의 광을 흡수하는 물질이라고 하더라도 적용이 가능하다.
또한, 상기 적외선 흡수층(130)을 형성하는 물질은 하부에 위치하는 N형 유기물질층(140)과의 접합에 의해 PN 접합을 형성할 수 있도록 P형 반도체성 유기물질로 이루어진다. P형 유기물질은 정공이 다수의 캐리어가 되는 반도체 물질로서 예를 들어 700 nm 이상의 파장 대역의 광을 흡수할 수 있는 프탈로시아닌(phthalocyanine)계 화합물을 들 수 있다. 구체적인 예로는 주석계, 알루미늄계, 나트륨계, 세슘계, 망간계 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, 옥시 티타늄 프탈로시아닌(oxy titanium phthalocyanine) 등을 들 수 있다. 이 중 주석계 프탈로시아닌 화합물인 SnPC의 경우 도 4에 나타난 바와 같이 주로 600~900 nm 파장 대역의 광흡수 특성을 나타낸다.
상기 N형 유기물질층(140)은 적외선 흡수층(130) 하부에 접합하여 PN 접합을 형성하고 N형 반도체성 유기물질로 이루어진다. 상기 N 형 반도체성 유기물질은 전자가 다수의 캐리어가 되는 반도체성 유기물질로서, 예를 들어 C60 또는 C70 등의 플라렌(Fullerene)류를 들 수 있다. 또는, 나프탈렌 테트라카르복실릭 안하이드라이드(NTCDA), Alq3 (tris-(8-hydroxyquinoline)aluminium), Bebq2(bis(benzo- quinoline)berellium) 등이 이용될 수 있다.
도 2에는 제 2 실시예에 따른 적외선 센서(102)의 단면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 1에 따른 제 1 실시예와 달리 가시광 차단층(220)이 제 1 전극층(110)과 적외선 흡수층(130) 사이에 형성되어 있다.
이와 같이, 적외선 흡수층(130)의 상부에 접촉되어 형성된 가시광 차단층(220)(이하, '제2 가시광 차단층'이라고도 함)은 가시광 파장 대역의 광흡수성을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 가시광 차단층(220)은 하부에 위치하는 PN 접합층에서 발생한 전자와 정공을 제 1 및 2 전극층(110, 120)으로 각각 전달할 수 있도록 P형 반도체성 유기물질로 이루어진다. 가시광 파장 대역에 해당하는 700 nm 이하의 파장 대역의 광을 흡수할 수 있는 P형 반도체성 유기물질일 수 있다.
예를 들어, 올리고티오펜계 유도체로서 비페닐트리티오펜(Bi-phenyl-tri-thiophene; BP3T)을 들 수 있다. BP3T는 400 ~ 550 nm 범위의 파장을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 적외선 센서(103)의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 수광면 측으로부터 제 1 가시광 차단층(210), 제 1 전극층(110), 제 1 버퍼층(160), 제 2 가시광 차단층(220), 적외선 흡수층(130), 인트린식층(150), N형 유기물질층(140), 제 2 버퍼층(170), 및 제 2 전극층(120)이 순차적으로 적층된 구조이다. 상술한 도 1 및 2와 달리, 가시광 차단층이 이중으로 형성되어 있는 바, 제 1 전극층(110)의 상부에 형성된 제 1 가시광 차단층(210)과 제 1 전극층(110)과 적외선 흡수층(130) 사이에 형성된 제2 가시광 차단층(220)을 포함한다. 상기 제 1 및 제2 가시광 차단층(210, 220)은 각각 도 1 및 2에서 상술한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 적외선 흡수층(130)과 N형 유기물질층(140) 사이에는 P형 반도체성 유기물질 및 N형 반도체성 유기물질이 공증착(codeposition)된 인트린식층(intrinsic layer, 150)이 더욱 형성될 수 있다. 인트린식층(150)을 이루는 P형 유기물질은 적외선 흡수층(130)을 이루는 물질과 동일한 물질일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 또한, N형 유기물질 역시 N형 유기물질층(140)을 이루는 물질과 동일할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
상기 버퍼층들(160, 170)은 전하를 보다 용이하게 수송할 수 있도록 하기 위한 것으로, 일반적으로 사용되는 전하수송물질(예를 들어, 아릴 화합물 등)로 이루어질 수 있다. 제 1 전극층(110)과 제 2 가시광 차단층(220) 사이에는 제 1 버퍼층(160)이 형성되어 있고, N형 유기물질층(140)과 제 2 전극층(120)의 사이에는 제 2 버퍼층(170)이 형성되어 있다.
제 1 버퍼층(160)은 예를 들어 폴리에틸렌 디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산(PEDOT/PSS)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 2 버퍼층(170)은 BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), LiF, 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 또는 이들의 유도체 등에서 선택된 재료를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 PN 접합 또는 PIN 접합이 단일층 구조를 가지고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다층으로 형성함으로써, 흡수하고자 하는 광의 파장대역을 보다 유연하게 넓힐 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 상술한 적외선 센서(101, 102, 103) 및 적외선 광원을 포함하는 터치패널(도시되지 않음)을 제공한다.
터치패널은 백라이트(backlight) 또는 프론트라이트(frontlight)의 형태일 수 있다. IR 광원의 예로는 발광다이오드(light emitting diode), 유기 발광다이오드(organic light emitting diode)등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 IR 센서 및 IR 광원은 복수 개일 수 있고, 이들은 상호 교번하여 배치될 수 있다. 상기 IR 광원은 예를 들어, IR 광을 공기층을 통해 액정패널의 하부 투명기판에 조사하며 매 픽셀에 대응하도록 위치할 필요는 없다. 또한 IR 광원의 강도는 액정패널의 상부에 접촉되는 투과물질에서 반사가 가능하고 그 반사광이 IR 센서에서 수신될 수 있을 정도라면 충분하다.
즉, IR 광원의 강도는 액정패널과 백라이트 유닛을 포함한 액정모듈의 두께 내에서 수 mm 거리 이내에서 반사가 가능할 정도로 조정할 수 있다. 따라서, 상기 IR 광원의 개수는 IR 발광 다이오드의 휘도, 방사각, 액정표시패널의 표시화면 크기에 따라 적절히 조절할 수 있다.
상기 터치패널은 또한, 터치표면을 통해 볼수 있도록 디스플레이 이미지를 형상화하는 디스플레이를 더욱 포함할 수 있다.
상기 디스플레이의 예로는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 발광다이오드 디스플레이(Light Emitting Diode display; LED) 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 적외선 센서(101, 102, 103)는 3차원 입체영상 표현이 가능한 입체용 컬러 이미지센서에서 입체용 화소로서 사용될 수 있다.
상기 입체용 컬리 이미지센서는 컬러용 화소 및 입체용 화소로 이루어지며, 상기 컬러용 화소는 소망하는 컬러의 파장 대역의 광을 선택, 흡수하여 광전변환하는 것일 수 있다. 또한, 상기 입체용 화소는 상술한 적외선 센서가 이용될 수 있는 바 적외선 파장 대역의 광을 선택, 흡수하여 광전변환한다. 상기 컬러용 화소는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소는 수평 방향으로 서로 이웃하여 배치되거나, 수직 방향으로 적층하여 배치될 수 있다.
이러한 입체용 컬러 이미지센서는 기존의 평면적 화소 배치 대신에 유기 광전변환막을 이용함으로써 고화소, 고해상도를 구현할 수 있고, 장치 소형화에 적합하며, 컬러용 화소와 입체용 화소의 광축 불일치 문제를 해소할 수 있다.
이와 관련하여, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체용 컬러 이미지센서의 단면 모식도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 복수 개의 컬러용 화소들(100B, 100G, 100R)과 입체용 화소(200)을 수직 방향 적층 구조로 배치하여 하나의 단위화소(10)를 구성한다. 1개의 단위화소로 이루어진 입체용 컬러 이미지센서(10)는 수광면 측으로부터 마이크로렌즈(301), 투명 보호층(310), 공통전극(320)의 하부에, 청색 화소(100B), 녹색 화소(100G), 적색 화소(100R), 및 입체용 화소(200)가 배치되고, 각각의 화소들(100B, 100G, 100R)의 하부에는 화소 전극(331, 332, 333)이 형성되어 있다. 최하단층은 CMOS 기판을 나타내고, CMOS 기판의 상부에는 구동전극(350)이 형성되어 있다. 각각의 화소들(100B, 100G, 100R, 200) 사이에는 층간 절연막이 형성되어 있고, 수직 방향으로 층간 접속수단(예컨대, 비아(via) 등)이 형성될 수 있다.
마이크로렌즈(301) 및 마이크로렌즈(301)의 하부에 형성된 투명 보호층(310)은 각각의 화소에 입사광을 집광하기 위한 것이다. 공통 전극(320)은 화소 전극(331, 332, 333)에 대해 일정한 바이어스 전압이 인가되는 것이므로, 후술하는 바와 같이, 컬러 필터(300)의 제 1 전극(110)이 공통전극(320)으로 기능할 수 있다. 경우에 따라서는, 제 1 전극(110)과 별도로 공통전극(320)이 마련될 수도 있다.
컬러용 화소(100)는 특정 컬러의 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수하여 전기적 신호를 출력하는 것이고, 입체용 화소(200)는 적외선을 흡수하여 전기적 신호를 출력하는 것이다. 청색 화소(100B)은 약 450 ~ 500 nm의 청색 영역 파장을, 녹색 화소(100G)는 약 500 ~ 600 nm의 녹색 영역 파장을, 적색 화소(100R)는 약 600 ~ 780 nm의 적색 영역 파장을 각각 선택적으로 흡수한다. 청색 화소(100B), 녹색 화소(100G), 적색 화소(100R), 및 입체용 화소(200)은 모두 유기 광전변환막으로 이루어져 있다. 이들의 경계에는 절연층 또는 블랙마스크 등이 형성될 수 있는 바, 빛 유출을 방지하고 구동전극(230) 에 광쉴드 (light shied)를 제공해준다.
이하, 실시예에 따라 본 발명을 상술하나 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않는다.
[실시예 1]
ITO 글라스에 물/초음파 세정 및 메탄올과 아세톤을 이용한 세정 후에 O2 플라스마 처리한다. ITO 글라스 일 면에 제 1 가시광차단층으로 컬러필터인 Sigma Koki 사 제품 ITF-83RT을 형성하고 타 면에 PEDOT:PSS 막을 형성한다. 그런 다음, PEDOT:PSS 막 상에 열 증착법으로 1 x 10-7 torr 압력에서 1 Å/s 의 증착속도로 적외선 흡수층 SnPc 5nm, 인트린식층 SnPc: C60 5:5nm, N형유기물질층 C60 10nm, 버퍼층 BCP 를 순차적으로 증착한다. 이 후, BCP 층 상에 100 nm 두께의 Al 전극을 약 5 Å/s 의 증착속도로 증착하여, 컬러필터 / ITO / PEDOT:PSS / BP3T / SnPc / SnPc:C60 / C60 /BCP/ Al 적층구조의 적외선 센서를 제작한다.
[실시예 2]
ITO 글라스에 물/초음파 세정 및 메탄올과 아세톤을 이용한 세정 후에 O2 플라스마 처리한다. ITO 글라스 상에 스핀코팅 방식으로 PEDOT:PSS 막을 형성한다. 그런 다음, 열 증착법으로 1 x 10-7 torr 압력에서 1 Å/s 의 증착속도로 제2가시광 차단층으로서 BP3T 100nm, 적외선 흡수층 SnPc 5nm, 인트린식층 SnPc: C60 5:5nm, N형유기물질층 C60 10nm, 버퍼층 BCP 를 순차적으로 증착한다. 이 후, BCP 층 상에 100 nm 두께의 Al 전극을 약 5 Å/s 의 증착속도로 증착하여, ITO / PEDOT:PSS / BP3T / SnPc / SnPc:C60 / C60 /BCP/ Al 적층구조의 적외선 센서를 제작한다.
[실시예 3]
제2가시광 차단층으로서 BP3T를 15nm로 증착하였다는 점을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 적외선 센서를 제작하였다.
[실시예 4]
ITO 글라스에 물/초음파 세정 및 메탄올과 아세톤을 이용한 세정 후에 O2 플라스마 처리한다. ITO 글라스의 일 면에 제 1 가시광 차단층으로 컬러필터인 Sigma Koki 사 제품 ITF-83RT을 형성하고 타 면에 스핀코팅 방식으로 PEDOT:PSS 막을 형성한다. 그런 다음, 열 증착법으로 1 x 10-7 torr 압력에서 1 Å/s 의 증착속도로 제2 가시광 차단층 BP3T 15nm, SnPc 5nm, SnPc:C60 5:5nm, C60 10nm, BCP 를 순차적으로 증착한다. 이 후, BCP 층 상에 100 nm 두께의 Al 전극을 약 5 Å/s 의 증착속도로 증착하여, 컬러필터 / ITO / PEDOT:PSS / BP3T / SnPc / SnPc:C60 / C60 /BCP/ Al 적층구조의 적외선 센서를 제작한다.
[비교예 1]
제2 가시광 차단층인 BP3T를 형성하지 않았다는 점을 제외하고, 실시예 2과 동일한 방법으로, 적외선 센서를 제작한다.
[실험예 1] IPCE 측정
실시예 2 내지 4 및 비교예 1에서 제작된 적외선 센서에 ITO 층 방향에서 모노크롬광(Monochromatic light)을 가시광 파장 순으로 순차적으로 조사하고, 파장대별 광전하 수율 변화 (IPCE: Incident photon to Current Efficiency)를 측정하였고, 그 결과를 도 5 내지 6에 나타내었다. 모노크롬광으로 제논 램프와 모노크로미터를 사용하고, Function Generator(Hokudo Denko, Ltd., HB-104)를 사용하였다.
도 5 내지 6을 참조하면, 가시광 차단층을 형성한 실시예들의 경우 비교예 1의 경우에 비해 300 nm ~ 400 nm 에서의 IPCE 가 현저히 감소하였음을 확인할 수 있다. 또한, 이중의 가시광 차단층을 형성한 실시예 4의 경우 300 nm ~ 700 nm의 가시광이 차단됨을 알 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
110: 제 1 전극층 120: 제 2 전극층
130: 적외선 흡수층 140: N형 유기물질층
150: 인트린식층 160, 170; 버퍼층
210: 제 1 가시광 차단층 220: 제 2 가시광 차단층
130: 적외선 흡수층 140: N형 유기물질층
150: 인트린식층 160, 170; 버퍼층
210: 제 1 가시광 차단층 220: 제 2 가시광 차단층
Claims (10)
- 상호 이격되어 형성된 제 1 및 제 2 전극층;
상기 제 1 및 제 2 전극층 사이에 형성되고 적외선(infrared) 파장 대역의 광을 흡수하여 광전변환할 수 있는 유기물질로 이루어진 PN 접합층; 및
상기 PN 접합층의 상부에 형성되고 가시광 파장 대역의 광이 PN 접합층에 도달하는 것을 방지하는 가시광 차단층; 을 포함하는 적외선 센서. - 제 1 항에 있어서,
적외선 파장 대역의 흡수성을 갖는 P형 반도체성 유기물질로 이루어진 적외선 흡수층;
상기 적외선 흡수층 하부에 접합하여 PN 접합을 형성하고 N형 반도체성 유기물질로 이루어진 N형 유기물질층;
상기 적외선 흡수층의 상부 측에 형성되고 가시광 파장 대역의 광을 차단하는 가시광 차단층;
상기 적외선 흡수층 상에 형성되는 제 1 전극층; 및
상기 N형 유기물질층 하부에 형성되는 제 2 전극층; 을 포함하는, 적외선 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 가시광 차단층은 제 1 전극층의 상부에 형성되고 적외선 파장 대역의 광은 투과하고 가시광 파장 대역의 광은 흡수하는 컬러필터인, 적외선 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 가시광 차단층은 제 1 전극층과 적외선 흡수층 사이에 형성되고 가시광 파장 대역의 광흡수성을 갖는 반도체성 유기물질로 이루어진 유기물질층인, 적외선 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 적외선 흡수층은 700 nm 이상의 파장 대역의 광을 흡수할 수 있는 프탈로시아닌(phthalocyanine)계 화합물인, 적외선 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 가시광 차단층은 비페닐트리티오펜 (BP3T)로 이루어지고, 상기 적외선 흡수층은 주석 프탈로시아닌 화합물(SnPc)로 이루어진, 적외선 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 적외선 흡수층과 N형 유기물질층 사이에 P형 반도체성 유기물질 및 N형 반도체성 유기물질이 공증착된 인트린식층이 더욱 형성된, 적외선 센서. - 제 7 항에 있어서,
수광면 측으로부터 제 1 가시광 차단층, 제 1 전극층, 제 1 버퍼층, 제 2 가시광 차단층, 적외선 흡수층, 인트린식층, N형 유기물질층, 제 2 버퍼층, 및 제 2 전극층이 순차적으로 적층된 구조인, 적외선 센서. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 적외선 센서; 및
적외선 광원 (infrared source); 을 포함하는 터치패널. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 적외선 센서인 입체용 화소; 및
가시광선 중 소망하는 컬러의 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수하여 광전변환하는 컬러용 화소; 를 포함하는 입체용 컬러 이미지센서.
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