KR20110118661A - 오리가미 센서 - Google Patents

오리가미 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20110118661A
KR20110118661A KR1020117018479A KR20117018479A KR20110118661A KR 20110118661 A KR20110118661 A KR 20110118661A KR 1020117018479 A KR1020117018479 A KR 1020117018479A KR 20117018479 A KR20117018479 A KR 20117018479A KR 20110118661 A KR20110118661 A KR 20110118661A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
substrate
sensor
optical
detector
Prior art date
Application number
KR1020117018479A
Other languages
English (en)
Inventor
바트 에이.엠. 앨러드
루벤 베르나르두스 알프레드 샤프
Original Assignee
네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오 filed Critical 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
Publication of KR20110118661A publication Critical patent/KR20110118661A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6445—Measuring fluorescence polarisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G01N21/6454—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates using an integrated detector array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/043—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using fluoroscopic examination, with visual observation or video transmission of fluoroscopic images
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, covered by group H10K10/00
    • H10K19/901—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic element specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K65/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element and at least one organic radiation-sensitive element, e.g. organic opto-couplers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G01N2021/7706—Reagent provision
    • G01N2021/7723—Swelling part, also for adsorption sensor, i.e. without chemical reaction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7783—Transmission, loss
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G01N2201/0628—Organic LED [OLED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

본 발명의 일 형태에 따른 광 센서는 플렉서블한 기판 및 상기 기판 상에 위치하는 광 소자를 포함한다. 상기 기판은 광 소자에 영향을 미치는 변형부를 포함하며, 상기 변형부는 상기 광 소자를 적어도 부분적으로 포위하는 기판 변형 영역에 제공된다. 본 발명의 목적은 롤투롤(roll-to-roll) 제조에 적용될 수 있는 광 센서 구조를 제공하는 것이다.

Description

오리가미 센서 {Origami sensor}
본 발명은 플렉서블한 호일(flexible foil) 상에 광 센서(optical sensors)를 제조하는 것에 관한 것이다.
통상적인 광 센서의 경우, 광은 발광 소스(light emitting source)에서 몇몇 광안내 매체(light guiding medium)를 통과하여 수광 검출기(light receiving detector)로 진행한다. 광 센서의 측정 정확성 및 신뢰성을 높이기 위해, 하나의 센서 대신에 광 센서들의 어레이를 제조하는 것이 바람직하다. 이는 플렉서블한 호일에 OLED(Organic Light Emitting Diode)들 및 OPD(Organic Photo Diode)들을 프린팅(printing)함으로써 수행될 수 있다. 제조 시간 및 조립 비용을 감소시키기 위해, 프린팅은 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 수행되는 것이 바람직하다.
그러나, OLED들 및 OPD들은 거의 2차원적 구조이고 서로 마주보는 경우에만 정상적으로 상호작용할 수 있다. 그러므로, 전형적인 센서 구성은 각각의 전자-광학 소자(electro-optical component)를 위한 개별 층 및 그들 사이에 위치하는 안내 소자(guiding element)를 위한 층을 갖는 층별 구조(layered structure)이다. 이와 같은 센서 구성을 예컨대 래미네이팅(laminating) 및 인터커넥팅(interconnecting)한 전자 호일(electronic foils)을 이용하여 제조하는 것은 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서는 어려운 일이다.
광 센서를 조립할 때 유발되는 복잡성을 감소시키는 한 가지 방법은 동일한 호일에서 OLED들 및 OPD들을 함께 제조하는 것이다. 이는 전술한 전형적인 광 센서 구성에서 하나의 층을 제거한다. 안내 소자가 호일 상에 위치되어 OLED들에서 발생된 광을 OPD들로 안내한다. 미국 공개특허 US 2007/0102654 A1은 이러한 방식의 예를 개시하고 있다. 불행하게도, 호일 상에 광안내 소자를 정확히 위치시키기 위해 이러한 센서 구성은 롤투롤 공정에서는 적합하지 않다. 더 나아가, 충분한 반사성(reflectivity)을 유지하면서 2차원적 광 소자들 위에 광안내 소자들을 위치시키는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은 롤투롤(roll-to-roll) 제조에 적용될 수 있는 광 센서 구현체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 광 센서는 플렉서블한 기판; 및 상기 기판 상에 위치하는 광 소자를 포함하고, 상기 기판은 상기 광 소자에 영향을 미치는 변형부를 포함하며, 상기 변형부는 상기 광 소자를 적어도 부분적으로 포위하는 기판 변형 영역에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 따른 광 센서는 플렉서블한 기판; 및 상기 기판 상에 위치하는 광 소자를 포함하고, 상기 기판은 상기 광 소자에 영향을 미치는 변형부를 포함하며, 소스 및 검출기 중 적어도 하나의 광 표면은 광 효과를 갖는 기판을 향하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 센서는 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서도 용이하게 제조될 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 광 소자를 적어도 부분적으로 포위하는 기판 변형 영역에 제공된 변형부를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 변형 영역이 적어도 부분적으로 약해져 있는 것을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 변형 영역이 적어도 부분적으로 단절되어 있는 것을 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서에서 변형 영역의 평면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 유기 광 소자의 스택 단면도를 도시한 것이다.
도 7은 소스 및 검출기 쌍의 단면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광안내 소자를 포함하는 광 센서를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 센서 활성 물질이 광안내 소자의 크기 및/또는 형상을 변화시키는 것을 보여준다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 기판이 편광 필터를 형성하는 것을 보여준다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 기판이 부분적으로 중첩되어 있는 것을 보여준다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서를 도시한 것으로, 광안내 소자가 완성된 층을 이루는 것을 보여준다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 어레이를 도시한 것이다.
도 16은 완성된 형태의 센서의 개요도를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1a는, 기판(substrate)(2)에 변형부(deformations)(5)가 형성되기 이전의, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(optical sensor)의 제1 생성 단계(first production stage)를 나타내는 도면이다. 광 센서(1)는 플렉서블(flexible)한 기판(2) 및 상기 기판(2) 상에 구비되는 2개의 광 소자(optical element)(3)를 포함한다. 기판(2)은 2개의 변형 영역(4)을 포함한다.
도 1b는 광 센서의 완성된 형태를 나타내고 있는데, 여기서 플렉서블한 기판(2)은 적어도 하나의 광 소자에 영향을 미치는 변형부(5,5')를 포함한다. 전형적으로, 단지 기판(2)만이 변형될 수 있으며 광 소자(3)들은 변형되지 않는다. 변형부(5)는 적어도 부분적으로 광 소자를 포위하는 기판 변형 영역(4)에 제공된다. 변형부(5)(예컨대, 밴딩(bending)된 부분 또는 폴딩(folding)된 부분)는 몰딩(moulding) 또는 엠보싱(embossing) 등과 같은 기술(그러나 이에 한정되는 것은 아니다)에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게는, 기판(2)은 롤링(rolling) 방향 및 상기 롤링 방향에 수직인 방향 모두에 대해 완전히 플렉서블(flexible)하다. 그러나, 롤링 방향에만 플렉서블한 기판(2)도 롤투롤(roll-to-roll) 제조에 사용될 수 있다.
기판(2)의 변형부(5)를 용이하게 형성하기 위하여, 기판 변형 영역(4)은 적어도 부분적으로 약해지거나(weakened) 또는 적어도 부분적으로 기판(2)과 단절될(disconnected) 수 있다. 도 2는 기판 변형 영역(4)이 약해져 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(100)를 도시한다. 도 2a 및 도 2b는 각각 제1 생성 단계의 광 센서 및 완성된 형태의 광 센서를 예시한 것이다. 도 2에서는 2개의 광 소자(3,3')가 도시되어 있다. 약해진 변형 영역(4,4')은 예컨대 기판(2)에 약해진 스폿(weakened spot)들을 형성함으로써 제조될 수 있다. 부분적으로 약화시키는 것은 제거(ablation), 밀링(milling), 용제(solvent)나 열의 부분적 인가 등의 방법(그러나 이에 한정되는 것은 아니다)에 의해 이루어질 수 있다. 광 소자(3) 주위에 약해진 영역을 제공하거나 또는 광 소자(3)를 부분적으로 단절시킴으로써 광 소자의 재배치(repositioning)가 또한 용이해 진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(101)를 도시한 것으로, 도 2의 센서(100)와 유사하지만 기판 변형 영역(4)이 기판(2)과 적어도 부분적으로 단절되어 있다. 도 3a는 제1 생성 단계의 광 센서를 예시한 것이고, 도 3b는 완성된 형태의 광 센서를 예시한 것이다. 부분적 단절은 컷팅(cutting), 밀링(milling), 드릴링(drilling) 등의 방법(그러나 이에 한정되는 것은 아니다)에 의해 이루어질 수 있다.
단절된 또는 약해진 영역의 방향은 임의로 선택될 수 있으며, 이에 따라 기판(2)에 대한 배향 및 서로에 대한 배향이 자유롭게 구현될 수 있다. 이는 광학적 구성(optical configurations)을 용이하게 한다.
기판(2)의 플렉서블한 특성은 롤투롤 공정에 의해, 예컨대 결정화 공정(critical processing) 단계 이후 기판(2)의 재형상화(reshaping)에 의해 발생되는 몇몇 기하학적 제약(geometrical constrain)을 극복하기 위해 이용될 수 있다. 특히, 롤투롤 공정 동안, 기판(2)은 바람직하게는 평평하면서 플렉서블하다. 센서 디바이스의 결정화 공정 이후에, 광 소자(3)는 기판(2)과 부분적으로 단절되고, 플렉서블한 특성은 광 소자(3)를 재배치(repositioning)시키기 위해 이용된다.
광 소자(3) 주위에 기판의 약해진 영역 또는 단절된 영역을 적어도 부분적으로 형성함으로써, 광 소자 구성에 대한 설계를 보다 자유롭게 할 수 있다.
기판(2)은 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 등과 같은 투과성 플라스틱 호일(transparent plastic foil)로 제조된다. 그러나, 물론 다른 물질(예컨대, 금속 호일과 같은 비투과성 물질)로 제조될 수도 있다. 광 소자(3)는 다양한 구조 및 물질을 이용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 광 센서에 있어서, 광 소자는 발광 소스(light emitting source), 수광 검출기(light receiving detector) 또는 광안내 소자(light guiding element)일 수 있다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 광 센서에 있어서 광 소자의 평면도를 도시한 것이다. 도 4a는 도 2의 광 센서(100)의 평면도를 도시한 것으로, 여기서 기판 변형 영역(4)은 적어도 부분적으로 약해져 있으며 광 소자(3)를 둘러싸고 있다. 도 4b는 도 3의 광 센서(101)의 평면도를 도시한 것으로, 여기서 기판 변형 영역(4)은 기판(2)과 적어도 부분적으로 단절되어 있다. 전술한 실시예들에 있어서, 적어도 부분적으로 둘러싸고 있는 부분은 광 소자에 직접 인접하는 윤곽(contour)을 따라서 연장되는 약해진 부분 또는 단절된 부분과 관련된다. 윤곽은 적어도 2개의 서로 다른 방향으로 연장되며, 바람직하게는 광 소자(3)의 4개 측면 중 3개의 측면을 따라서 연장된다. 약해진 영역은 광 기능(optical function)에 영향을 미칠 정도로 근접해 있지만, 소자를 손상시키지 않을 정도의 거리를 유지한다.
도 2, 도3 및 도 4에 도시된 광 센서(100,101)에 있어서, 상호 영향을 미치는 광 소자(3)들은 발광 소스 및 수광 검출기가 될 수 있다. 소스 및 검출기 쌍(pair)이 그들 사이에 위치하는 매체를 검출, 측정 또는 분석하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우(예컨대, 화학적 센서)에 있어서는, 소스와 검출기 사이에 광도파로(optical waveguide)를 구비하는 것이 바람직하다. 광도파로는 센서 활성 물질(sensor active material)로 제조되거나 또는 센서 활성 물질을 포함할 수 있다.
도 5는 발광 소스(6), 수광 검출기(7) 및 광안내 소자(8)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(102)를 도시한다. 본 실시예에서, 광안내 소자(8)는 기판(2)과 부분적으로 단절되어 있으며 기판(2)의 변형부(5)에 의해 영향을 받는다.
일 실시예에 있어서, 발광 소스(6)는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 SMOLED(Small Molecule Organic Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 수광 검출기(7)는 OPD(Organic Photo Diode) 또는 SMOPD(Small Molecule Organic Photo Diode)를 포함할 수 있다.
물질의 오염을 방지하기 위해, 기판 위에 유기 물질(organic material)을 인가할 때 비접촉식 프린팅 기술(non contact printing techniques)을 사용하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 예컨대 광 소자들(3)이 기판(2)의 양 측면에서 프로세싱(processing)되는 경우 또는 어떠한 기능을 갖는 층이 그 층 위에 또 다른 기능을 갖는 층이 프린팅되기 전에 차단 층(barrier layer)에 의해 보호될 경우, 접촉식 프린팅 기술이 사용될 수 있다.
더 나아가, 어떠한 기능을 갖는 호일이 함께 래미네이팅(laminating)될 수 있다. 프린팅된, 스택된 또는 래미네이팅된 광 소자(3)로 인하여, 서로 다른 발광 폴리머 물질(light emitting polymer material)을 사용함으로써 서로 다른 파장(wavelength)을 갖는 OLED들을 사용하는 것이 가능하다. 단일(single) 광 소자(3)는, 습기로부터 보호하기 위하여, 바람직하게는 투과성이 있고 플렉서블한 차단 층으로 캡슐화(encapsulating)된다.
호일을 관통하는 광도파로를 제거하고자 하는 경우, 광 소자들(3)은 호일의 상부 측면에서 발광 및 수광이 이루어지도록 제조될 수 있다. 광은 유기 반도체 폴리머(organic semiconducting polymer) 상부의 얇은 층들(thin layers)을 통해서만 안내(guiding)되어야 한다. 이러한 층들은 플렉서블한 기판(2)과 비교할 때 매우 얇으며, 게다가 스택된 층들을 통한 광의 내부 안내(internal guiding)를 감소시킨다. 이러한 소자들은 상부 발광 소자(top-emissive-element)로 불린다.
도 6은 단일 유기 광 소자(single organic optical element)의 가능한 구성의 단면도를 도시한 것이다. 패턴화된 방습 세라믹류 층(patterned moisture resistive ceramic-like layer)(9)이 플렉서블한 기판(2) 위에 구비된다. 방습 세라믹류 층의 상부에는 습기에 대한 확산 길이 경로(diffusion length path)를 증가시키기 위해 유기 층(organic layer)(10)이 인가된다. 유기 층(10)은 또한 약간 작은 크기로 패턴화될 수 있다. 유기 층(10)은 습기에 대한 불침투성을 갖는 패턴화된 세라믹 층(11)에 의해 커버될 수 있다. 패턴화된 세라믹 층(11)의 형상은 바람직하게는 유기 층(10)을 커버한다. 이러한 층들은 최종적으로 플렉서블한 기판(2) 위에 차단 스택(barrier stack)을 형성한다.
차단 스택 상부에 구비된 활성 유기 광 소자(active organic optical elements)(3)는 패턴화된 애노드(anode)(13) 및 패턴화된 캐소드(cathode)(14) 사이에 구비되는 패턴화된 유기 발광 또는 수광 물질(12)을 포함한다. 산소 및 습기에 의한 캐소드(14)의 성능 저하를 방지하기 위하여, 캐소드(14)를 위한 접촉부는 애노드(13) 물질과 동일한 물질로 이루어진다.
전기적으로 활성화된 유기 층은 패턴화된 캡슐화부(encapsulation)에 의해 습기로부터 보호될 수 있다. 상기 패턴화된 캡슐화부는 패턴화된 세라믹 층(15), 패턴화된 유기 층(16)(이는 습기에 대한 확산 길이 경로를 증가시키기 위해 패턴화된 세라믹 층(15)보다 크기가 작은 것이 바람직하다), 및 패턴화된 세라믹 층(17)(이는 패턴화된 세라믹 층(15)만큼 크기가 큰 것이 바람직하다)을 포함한다.
광 소자는 하부 발광(bottom-emissive) 또는 상부 발광(top-emissive) 형태가 될 수 있다. 도 7a는 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 쌍을 구비하는 하부 발광 유기 광 소자(3)에 대한 가능한 구성을 도시한 것이다. 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)는 모두 패턴화된 차단 스택, (예컨대 ITO(Indium doped TinOxide)로 만들어진) 패턴화된 투과성 애노드(transparent anode)(18), 패턴화된 발광 폴리머(19) 또는 수광 폴리머(20), 패턴화된 홀(holes) 전도 층(transport layer)(21) 및 패턴화된 반사성 금속 캐소드(reflective metal cathode)(22)를 포함한다. 디바이스는 습기 및 산소를 차단하기 위하여 패턴화된 차단 스택에 의해 캡슐화된다. 도 7a에 도시된 하부 발광 광 소자(3)의 경우, 캐소드(22)는 반사성(reflective)이며, 광(light)(23)은 기판(2) 및 상기 기판(2) 위의 차단 스택을 통과하여 발광 및 수광이 이루어진다. 하부 발광 광 소자(3)의 경우, 기판(2), 기판(2) 위의 차단 스택, 애노드(18) 및 전체 전도 층(21)은 투과성이다.
도 7b에 도시된 상부 발광 유기 광 소자(3)의 경우, 소스(6) 및 검출기(7)는 패턴화된 차단 스택, 패턴화된 반사성 금속 층(애노드)(24), 패턴화된 홀 전도 층(21), 패턴화된 발광 폴리머(19) 또는 수광 폴리머(20), 및 패턴화된 얇은 투과성 금속 층(캐소드)(25)을 포함한다. 상부 발광 디바이스의 경우, 애노드(24)는 반사성이며, 광(23)은 투과성 캐소드(25) 및 투과성 캡슐화부(transparent encapsulation)를 통과하여 발광 및 수광이 이루어진다.
이러한 스택 설계의 특징은 무기 차단 층(inorganic barrier layers)이 제공되어 개별 유기 소자들을 완벽하게 캡슐화한다는 것이다. 그러므로, (예컨대 레이저에 의한) 약해진 영역 또는 단절된 영역에 의해 개별 소자들을 분리함으로써 유기 소자가 외부 환경에 노출되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 유기 광 소자는 약해진 영역 또는 단절된 영역에서 습기가 스며드는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로 습기와 접촉하면 유기 소자의 수명이 단축되므로 바람직하지 않다.
도 8은 본 발명에 따른 광 센서의 3개의 서로 다른 실시예를 도시한 것으로, 광 센서는 기판(2) 위에 구비된 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)를 포함한다. 수광 검출기(7)는 발광 소스(6)에서 발생된 광(23)에 반응한다. 기판(2)의 변형부(5)는 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 중 적어도 하나를 경사지도록 형성하여 발광 소스(6)에서 수광 검출기(7)로 진행하는 광을 위한 광 경로를 제공한다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(103)를 도시한 것으로, 기판(2)의 변형부(5)는 발광 소스(6)를 경사지도록 형성하여 발광 소스(6)에서 수광 검출기(7)로 진행하는 광(23)을 위한 광 경로(26)를 제공한다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(104)를 도시한 것으로, 기판(2)의 변형부(5)는 수광 검출기(7)를 경사지도록 형성하여 발광 소스(6)에서 수광 검출기(7)로 진행하는 광(23)을 위한 광 경로(26)를 제공한다. 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(105)를 도시한 것으로, 기판(2)의 변형부(5)는 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)를 경사지도록 형성하여 발광 소스(6)에서 수광 검출기(7)로 진행하는 광(23)을 위한 광 경로(26)를 제공한다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(106)를 도시한 것으로, 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 쌍은 매체(medium)(27)의 존재를 검출할 수 있다. 도 9a는 발광 소스(6)에서 발생된 광(23)이 매체(27)에 의해 반사 또는 흡수됨으로써 반사량(amount of reflection)에 의해 매체(27)를 구분할 수 있는 것을 보여준다. 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(107)를 도시한 것으로, 여기서 매체(27)는 인간 또는 동물의 피부(28)를 포함한다. 본 실시예는 신체의 측정을 위한 스마트 밴디지(smart bandages)에 사용될 수 있다. 광(23)은 모세혈관 또는 혈관 내의 피의 용량에 따라서 다소 흡수되게 된다. 광 소자(3)가 재배치됨으로써, 2차원적 구조(two dimensional architecture)가 형성된다. 2차원적 구조는, 평평한 구조(planar architecture)와 비교하여, 센서가 피부에 가볍게 압력을 가할 때 모세혈관이 막히는 것을 방지할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센서(108)를 도시한 것으로, 이는 도 8c에 도시된 광 센서(105)에 기초한 것이다. 광안내 소자(8)는 엠보싱(embossing) 또는 몰딩(moulding) 등의 기술(그러나 이에 한정되는 것은 아니다)을 이용하여 구현될 수 있다. 광안내 소자(8)는 광 소자(3)를 구비한 기판(2)에 직접 프린팅되거나 엠보싱되거나 또는 몰딩될 수 있다. 대안적으로, 광안내 소자(8)는 인젝션(injection) 몰딩 또는 엠보싱 기술을 이용하여 개별적으로 제조될 수도 있다. 본 실시예에서, 광안내 소자(8)는 발광 소스(6)와 수광 검출기(7) 사이에 적어도 부분적으로 위치한다. 광안내 소자(8)는 유체(fluid) 내의 분석물(analyte)의 양(amount)에 반응(sensitive)하는 센서 활성 물질(sensor active material)을 포함한다. 여기서, 유체라는 용어는 센서 주위의 기체 및 액체에 대해 공동으로 사용된다. 대안적으로, 도파관(waveguide) 자체가 센서 활성 물질로 구성될 수도 있다.
약해진 영역은 광안내 소자(8)에 대하여 유기 광 소자(3)를 밴딩(bending)할 수 있도록 하여, 센싱 구조체(sensing structure)에 대하여 광 소자을 최적으로 위치시킨다.
다른 실시예에서, 센서 활성 물질은 센서 주위의 유체에 포함된 소정의 분석물 분자의 양에 따라서(상응하여) 광안내 특성(light guiding properties), 예컨대 광안내 소자(8)의 흡수 특성을 변화시킨다. 광안내 소자(8)를 통과하는 광의 변화는 검출기(7)(예컨대, 포토다이오드)에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서에 있어서, 센서 활성 물질은 센서 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 따라서 광안내 소자(8)의 반사 특성을 변화시킨다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(109)를 도시한 것으로, 이는 도 8c에 도시된 광 센서(105)에 기초한 것이다. 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)는 광안내 소자(8)에 인접해 있으며, 센서 활성 물질은 센서 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 따라서 광안내 소자(8)의 크기 및/또는 형상을 변화시켜 발광 소자(6) 및/또는 수광 검출기(7)의 경사각(29)을 변화시킨다.
분석물의 존재로 인해 야기되는 센서 활성 물질의 부피 변화는 광 특성을 변화시킬 수 있다. 그리고, 부피 변화는 소스(6) 및/또는 검출기(7)의 경사각을 변화시키기 위해 사용될 수 있으며, 이에 따라 광 소자(3)의 정렬(alignment)를 변화시킬 수 있다. 또한, 부피 변화는 광안내 구조체의 두께 변화를 야기할 수 있다. 광학 구조상의 변화뿐만 아니라 광학 특성에 있어 이러한 변화들은 도파관을 통과하는 광에 영향을 미친다.
전술한 구조를 고려하면, 색상의 변화와 부피의 변화를 결합하여 보다 우수한 반응성(sensitive)을 갖는 또는 보다 우수한 선택성(selective)을 갖는 센서들을 제조하는 것이 가능하다. 예컨대, 기판(2)이 힌지(hinge)처럼 동작할 수 있도록 밴딩(bending)이 가능한 한 쌍의 소스(6) 및 검출기(7)는 광학 구조의 변화에 따른 반사광의 차이를 측정하면서, 고정된 위치를 갖는 한 쌍의 광 소자들(3)은 색상의 변화를 측정할 수 있다.
도 11a는 분석물을 포함하는 유체에 노출되지 않은 광 센서(109)를 나타낸 것이다. 이 경우, 디바이스와 광안내 소자(8) 사이에는 소정의 경사각이 존재한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 광 센서(109)가 분석물을 포함하는 유체에 노출되면 광안내 소자(8)의 크기 및/또는 형상이 변화되고, 이와 함께 경사각이 변화된다. 경사각의 변화는 광안내 소자(8)의 반사 특성을 변화시키고, 이에 따라 광 경로(26)를 변화시킨다.
분석물을 센서 활성 물질로 전송하기 위해, 광안내 소자(8)는 유체 전송 시스템(fluidic transport system)을 포함할 수 있다. 통상적으로, 센서 활성 물질의 지층(stratum)은 예컨대 마이크로 유체 채널(micro fluid channels)과 같은 액체 또는 기체 전송을 위한 개방 구조(open structure)를 포함한다. 유체 전송 시스템은 센서 활성 물질과 분석물 사이에 충분한 접촉이 이루어질 수 있도록 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센서(110)를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 광 효과를 갖는 기판(optically effective substrate)(2)은 편광 필터(polarization filter)를 형성한다. 도 12a는 본 실시예의 제1 생성 단계를 도시한 것이다. 광 센서(110)는 기판(2)에 구비된 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)를 포함한다. 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)는 광 표면(optical surface)을 포함한다. 발광 소스(예컨대, OLED)(6)의 경우, 광 표면은 광이 발산되는 표면이다. 수광 검출기(예컨대, OPD)의 경우, 광 표면은 광이 수신(수집)되는 표면이다. 기판(2)은 광 효과를 갖는 기판(optically effective substrate)(2)이다. 광 효과를 갖는 기판은 광학 기능, 예컨대 편광 기능을 포함하는 기판(2)을 의미한다. 그러나, 편광 기능 외에 컬러 필터(colour filter)와 같은 다른 형태의 광학 기능을 포함하는 것도 가능하다. 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)의 광 표면은 광 효과를 갖는 기판(2)을 향해 있다. 그러므로, 발광 소스(6)에서 발생된 광은 광 효과를 갖는 기판(2)을 통과하게 되고, 수광 검출기(7)에서 수신되는 광도 광 효과를 갖는 기판(2)을 통과하게 된다.
도 12b는 완성된 형태의 광 센서를 도시한 것으로, 발광 소스(6)와 수광 검출기(7) 사이에 적어도 부분적으로 광안내 소자(8)가 위치한다. 광안내 소자(8)는 광확적으로 활성화될 때 랜덤하게 편광된 광을 발생시키는 발광 염료(luminescent dyes)(32)를 포함한다. 발광(39) 특성은 센서 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 따른다. 발광 소스(6)에서 광안내 소자(8)를 통해 수광 검출기(7)로 진행하는 광은 발광 소스(6)가 위치하는 편광 필터 부분에 의해 1차 선형 편광되고, 수광 검출기(7)가 위치하는 기판(2) 부분에 의해 2차 선형 편광되며, 여기서 2차 편광은 1차 편광에 비해 90° 회전된 것이다. 선형 편광된 광(23)은 광안내 소자(8)를 통과하여 진행하여 발광 염료(32)를 활성화시키고, 이에 따라 램던하게 편광된 광이 발생된다. 수광 검출기(7)는 랜덤하게 편광된 광(39)을 수신한다. 발광 염료(32)와 접촉하지 않은 선형 편광된 광은 90° 회전된 편광에 의해 차단되어 수광 검출기(7)에서 검출되지 않는다. 수광 검출기(7)의 신호로부터 센서 주위의 유체에 포함된 분석물의 양을 측정할 수 있다.
도 12c는 45° 회전된 편광 방향(31)을 갖는 기판에 소스(6) 및 검출기(7)의 밴딩 라인(30)을 적절히 형성함으로써 광 센서가 90° 회전된 편광 방향을 얻는 것을 보여준다.
도 12d는 도 12b에 도시된 완성된 형태의 광 센서의 단면도를 나타낸 것이다.
광안내 소자(8)는 분석물을 발광 염료로 전송하기 위한 유체 전송 시스템을 포함할 수 있다.
플렉서블한 기판(2)을 사용하면, 플렉서블한 기판(2) 상의 적어도 하나의 광 소자가 부분적으로 단절(disconnecting)되고 폴딩(folding)되어 기판(2)이 부분적으로 중첩(doubling)되는 구조에 있어 또한 장점을 가진다. 기판(2)이 중첩되기 이전에, 광 표면은 기판(2) 반대쪽으로 향한다. 기판(2)이 중첩된 이후에, 광 표면은 기판(2) 쪽으로 향하게 되며, 이에 따라 광 기능을 갖는 플렉서블한 기판(2)을 이용할 수 있도록 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센서(111)의 단면도를 나타낸 것이다. 본 실시예는 편광 기능을 갖는 기판(2)이 부분적으로 중첩된 구조을 예시한 것이다. 기판(2')(이는 왼쪽에 도시되어 있음)으로부터 절개된 이후 소스(6)가 위치하게 되는 기판의 제1 부분(33)은 다시 기판(2)에 대해 폴딩된다. 화살표(4)는 기판의 일부분 X(41)가 폴딩으로 인하여 이동하게 되는 것을 나타낸 것이다. 기판(2")(이는 오른쪽에 도시되어 있음)으로부터 절개된 이후 검출기(7)가 위치하게 되는 기판의 제2 부분(34)은 다시 기판(2)에 대해 폴딩되어 기판(6)의 상부에 위치하게 되며, 소스(6)에서 발생된 광(23)을 선형 편광시킨다. 간결함을 위하여, 제2 부분(34)이 이동하게 되는 것은 나타내지 않았다. 부분적으로 중첩된 기판(2)의 상부에는 발광 염료(32)를 포함하는 광안내 소자(8)가 구비될 수 있다.
선형 편광된 광(23)은 광안내 소자(8)를 통과하여 진행하여 발광 염료(32)를 활성화시키고, 이에 따라 랜덤하게 편광된 광(39)이 발생된다. 수광 검출기(7)는 랜덤하게 편광된 광(39)을 수신한다. 수광 검출기(7)의 신호로부터 센서 주위의 유체에 포함된 분석물의 양을 측정할 수 있다. 발광 염료(32)와 접촉하지 않은 선형 편광된 광(23)은 수광 검출기(7)에 의해 검출되지 않고 광안내 소자(8)를 벗어나게 된다. 비록 도 13에서는 하나의 센서 노드(single sensor node)의 단면도를 나타내었지만, 센서 노드는 도 14 내지 도 16에 도시된 센서 어레이(sensor arrays)와 동일 또는 유사한 형태의 센서 어레이의 일부가 될 수 있음은 물론이다.
또한, 기판(2)을 부분적으로 중첩함으로써 내부 광 반사(internal light reflections)가 캡쳐(cpature)되는 광안내 소자(8)를 제공할 수 있다.
도 14는 실질적으로 동일 평면을 형성하는 광 센서 어레이(optical sensor array)(112)를 도시한 것이다. 도 14a는 제1 생성 단계의 광 센서 어레이를 도시한 것으로, 광 센서 어레이는 기 설정된 위치에서 평면으로부터 벗어나 재위치된 부분적으로 단절된 소스(6) 및 검출기(7) 쌍들을 포함한다.
도 14b는 완성된 형태의 광 센서 어레이의 단면도를 도시한 것이다. 소스(6)들과 검출기(7)들의 어레이가 구비된 기판(2)의 상부에 광안내(light guiding)를 위한 물질의 전체 층(full layer)이 인가되어 있음을 알 수 있다. 소스(6)에서 발생된 광은 광안내 층(optical guiding layer)을 통해 안내되어 센싱 물질(64)에 도달한다. 센싱 물질은 검출기(7)에 의해 검출될 광(23)에 영향을 준다.
광안내 소자(8)로서 완성된 층(complete layer)을 이용하면 광 소자(3)를 부착하는 문제, 예컨대 배치(displacement)하는 문제를 해결할 수 있다. 광안내 물질은 센싱 물질이나 컴포넌트(component)를 포함할 수 있으며, 또는 센싱 물질이나 컴포넌트가 광안내 층의 상부에 구비될 수 있다. 센싱 물질이나 컴포넌트는 또한 광 소자(40)의 상부에 구비될 수도 있다.
센서 어레이(112)를 제조하는 한 가지 방법은 프린팅, 인젝션 몰딩 또는 코팅 등과 같은 기술(그러나 이에 한정되는 것은 아니다)을 이용하여 광 소자(3)들이 구비된 완성된 형태의 기판(2)의 상부에 광안내 층을 인가하는 것이다. 다른 변형된 제조 방법은 소스(6) 및 검출기(7)가 기 설정된 위치에 형성되기 전에 광안내 물질을 코팅하는 것이다. 광 소자(3)는 그 위의 층이 단단해 지기 전에 변형되어야 한다. 광 소자(3)는 광안내 층에서 부분적으로 단절되거나 엠보싱될 수도 있다.
예컨대 소스(6)들과 검출기(7)들의 어레이를 포함하는 밴디지(bandage)와 같은 몇몇 응용에 있어서, 투과성 광안내 층은 센싱 층(sensing layer) 대신 보호 층(protection layer)으로 기능할 수도 있다.
도 15는 전술한 센서 노드들의 변형에 따른 4개의 광 센서 어레이를 도시한 것이다. 지금까지, 완성된 광 센서 시스템에서 분리된 하나의 센서 노드의 구성에 대해 설명하였다. 도 15a, 15b, 15c에 도시된 센서 어레이는, 발광 소스(6)와 수광 검출기(7) 및 그 사이의 광안내 물질을 구비하는 플렉서블한 기판(2)에 기초하는, 전도성(transmissive) 또는 반사성(reflective) 센서 노드들의 어레이를 포함한다. 이러한 센서 어레이를 완성하기 위해, 소스(6) 및 검출기(7)는 광안내 소자에 대해 밴딩(bending)된다. 하나의 측정 노드 대신에 센서 노드들의 어레이를 이용하면 광 센서의 품질과 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 각각의 센서 노드 또는 센서 노드들의 그룹은 예컨대 서로 다른 광 파장에 반응하는 소스(6) 및 검출기(7) 쌍으로 구현될 수 있다.
센서 어레이에서 혼선(crosstalk)을 방지하기 위하여, 각각의 소스(6) 및 검출기(7) 쌍은 전용 광안내 소자(8)를 구비할 수 있다. 혼선은 광학적 분리가 불완전하여 검출기(7)가 인접하는 센서 소자로부터 의도하지 않게 광을 검출하는 현상이다.
도 15a는 도 10에 도시된 센서 노드(108)를 포함하는 센서 어레이를 예시한 것이다. 광안내 소자를 인가한 후에 평면의 소스(6) 및 검출기(7)은 광안내 소자에 대하여 밴딩된다.
도 15b는 센서 어레이를 예시한 것으로, 약해진 영역의 절단 방향이 임의로 선택될 수 있어 밴딩된 디바이스가 자유롭게 구현될 수 있다. 그렇지 않을 경우, 이러한 설계는 쉽게 얻어질 수 없다.
도 15c는 흡수(adsorption)의 변화 및 부피의 변화가 함께 적용된 센서 어레이를 예시한 것이다. 하나의 소스(6) 및 검출기(7) 쌍은 고정된 위치를 가지며, 다른 하나의 소스(6) 및 검출기(7) 쌍은 밴딩될 수 있어 도 11에 도시된 센서 노드(109)에서 설명된 바와 같이 기판(2)이 힌지로서 기능할 수 있다.
도 15d는 도 14의 실시예(112)에서 설명한 바와 같이 광안내 시스템(optical guiding system)이 없는 광 센서 어레이를 예시한 것이다.
도 16은 센서 노드(35)들의 어레이, 인쇄 회로(printed circuit)(36), 전자 소자(electronic components)(37) 및 배터리(battery)(38)를 포함하는 완성된 형태의 광 센서 시스템을 도시한 것이다. 센서 제조 방법은 평면 기판(2)을 거의 변화시키지 않기 때문에, 센서 어레이는 종래의 (플렉서블한) 인쇄 회로 기판((flexible) printed circuit board; (F)PCB))에 쉽게 연결될 수 있다. 반대로, 기판(substrate) 자체는 인쇄 회로 기판의 대안품으로 사용될 수 있다. 또한 MID(Moulded Interconnect Devices)가 사용되어 광학 부재(optical members)와 인쇄 회로 기판이 몰딩 기술(moulding technique)로 제작될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 광 센서는 플렉서블한 기판(2) 및 상기 기판(2) 상에 위치하는 광 소자(3)를 포함한다. 플렉서블한 기판(2)은 광 소자(3)에 영향을 미치는 변형부(5)를 포함한다. 소스(6) 및 검출기(7) 중 적어도 하나의 광 표면은 광 효과를 갖는 기판(2)을 향해 있다.
광학-전자 소자(electro-optical element)(3)들을 갖는 호일(foil)은 분리 제조된 센서 활성 광 소자(sensor active optical element)에 래미네이팅된다. 상기 광 소자는 센싱 물질, 매트릭스 또는 기판 물질, 및 보조 소자(auxiliary elements)를 포함한다. 여기서, 매트릭스 또는 기판 물질은 예컨대 분석물에 대한 광학 전도성(optical conductance) 및 투과성(permeability)과 관련하여 광학 센싱에 대해 최적화되어 있으며, 보조 소자는 바람직하게는 코팅 또는 엠보싱 기술(그러나 이에 한정되는 것은 아니다)에 의해 인가되는 미러(mirrors) 또는 그레이팅(gratings) 등을 예로 들 수 있다.
참고로, 상세한 도면들, 구체적인 실시예들, 특정 공식들은 단지 설명을 위해 제공된 것이다. OLED 스택(OLED-stack)의 많은 층들이 내부 광 간섭(internal optical interference)을 일으킬 수 있기 때문에, OLED의 광 출력 프로파일(light output profile)은 시야각(viewing angle)에 따라 달라질 수 있다. 이런 관점에서, 기판의 변형부는 소스 및 검출기 중 적어도 하나를 경사지도록 형성하여, 소스의 발광 프로파일의 주(dominant) 발광 방향이 검출기를 향하도록 또는 검출기의 수광 프로파일의 주 수광 방향이 소스를 향하도록 할 수 있다. OLED의 발광 프로파일의 주 방향은 예컨대 OLED의 광 표면에 대해 약 45°의 각을 형성할 수 있다. 유사한 방식이 OPD(Organic Photo Diode) 또는 다른 종류의 유기 전자-활성 물질(organic electro-active material)을 포함하는 수광 검출기에 적용될 수 있다. OPD 또는 SMOPD는 OPD 또는 SMOPD의 광 표면에 대해 소정의 각(예컨대, 45°)을 갖는 수광 프로파일의 주 수광 방향을 가질 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징들을 변경하지 않고서 다른 구체적인 다양한 형태로 실시할 수 있는 것이므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 광 센서(1)에 있어서,
    플렉서블한 기판(2); 및
    상기 기판(2) 상에 위치하는 광 소자(3)를 포함하고,
    상기 기판(2)은 상기 광 소자(3)에 영향을 미치는 변형부(5)를 포함하며, 상기 변형부(5)는 상기 광 소자(3)를 적어도 부분적으로 포위하는 기판 변형 영역(4)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 변형 영역(4)은 기판(2)의 변형을 용이하게 하기 위하여 상기 기판(2)으로부터 적어도 부분적으로 단절되거나 또는 적어도 부분적으로 약해진 것을 특징으로 하는 광 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 소자(3)는 발광 소스(3), 수광 검출기(7) 및 광안내 소자(8)의 그룹으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광 소스(6)는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 SMOLED(Small Molecule Organic Light Emitting Diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수광 검출기(7)는 OPD(Organic Photo Diode) 또는 SMOPD(Small Molecule Organic Photo Diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 센서(1)는 상기 기판(2) 상에 위치하는 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7)를 포함하고, 상기 수광 검출기(7)는 상기 발광 소스(6)에서 발생된 광(23)에 대해 반응하며,
    상기 기판(2)의 변형부(5)는, 상기 발광 소스(6)에서 상기 수광 검출기(7)로 진행하는 광(23)에 대한 광 경로(26)를 제공하기 위해, 상기 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 중 적어도 하나를 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 센서(1)는 상기 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 사이에 적어도 부분적으로 위치하는 광안내 소자(8)를 더 포함하고,
    상기 광안내 소자(8)는 상기 광 센서(1) 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 반응하는 센서 활성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서 활성 물질은 상기 광 센서(1) 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 상응하여 상기 광안내 소자(8)의 광안내 특성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서 활성 물질은 상기 광 센서(1) 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 상응하여 상기 광안내 소자(8)의 반사 특성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 중 적어도 하나는 상기 광안내 소자(8)에 인접해 있으며, 상기 센서 활성 물질은 상기 발광 소스(6) 및/또는 수광 검출기(7)의 경사각을 변화시키기 위해 상기 광 센서(1) 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 상응하여 상기 광안내 소자(8)의 크기 및/또는 형상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광안내 소자(8)는 분석물을 센서 활성 물질로 전송하는 유체 전송 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 중 적어도 하나의 광 표면은 광 효과를 갖는 기판(2)을 향하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 효과를 갖는 기판(2)은 편광 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광 소스(6) 및 수광 검출기(7) 사이에 적어도 부분적으로 광안내 소자(8)가 위치하고,
    상기 광안내 소자(8)는 광학적으로 활성화될 때 램덤하게 편광된 광(39)을 발생시키는 발광 염료(32)를 포함하고, 상기 광(39)의 특성은 센서 주위의 유체에 포함된 분석물의 양에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 광 센서.
  15. 광 센서(1)에 있어서,
    플렉서블한 기판(2); 및
    상기 기판(2) 상에 위치하는 광 소자(3)를 포함하고,
    상기 기판(2)은 상기 광 소자(3)에 영향을 미치는 변형부(5)를 포함하며, 소스(6) 및 검출기(7) 중 적어도 하나의 광 표면은 광 효과를 갖는 기판(2)을 향하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
KR1020117018479A 2009-02-04 2010-02-03 오리가미 센서 KR20110118661A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09152056 2009-02-04
EP09152056.9 2009-02-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110118661A true KR20110118661A (ko) 2011-10-31

Family

ID=42101574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117018479A KR20110118661A (ko) 2009-02-04 2010-02-03 오리가미 센서

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120056205A1 (ko)
EP (1) EP2394154B1 (ko)
JP (1) JP2012517016A (ko)
KR (1) KR20110118661A (ko)
CN (1) CN102388303B (ko)
WO (1) WO2010090519A2 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8314487B2 (en) * 2009-12-18 2012-11-20 Infineon Technologies Ag Flange for semiconductor die
US8907560B2 (en) * 2011-05-12 2014-12-09 Universal Display Corporation Dynamic OLED lighting
JP5682544B2 (ja) * 2011-11-28 2015-03-11 トヨタ自動車株式会社 雨滴検出装置
US20140021491A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 Carsem (M) Sdn. Bhd. Multi-compound molding
DE102012220050A1 (de) 2012-11-02 2014-05-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Organisches optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Betrieb des organischen optoelektronischen Bauelements
DE102012220056A1 (de) 2012-11-02 2014-02-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Organisches optoelektronisches bauelement und verfahren zum betrieb des organischen optoelektronischen bauelements
DE102012220020A1 (de) 2012-11-02 2014-05-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Organisches optoelektronisches bauelement und verfahren zum betrieb des organischen optoelektronischen bauelements
DE102013219011A1 (de) 2013-09-20 2015-03-26 Osram Gmbh Sensoreinheit zur Lichtsteuerung
CN104635252A (zh) * 2015-02-13 2015-05-20 四川中测辐射科技有限公司 基于fpc的半导体探测器阵列及制作方法
EP3163633B1 (en) * 2015-10-28 2021-09-01 Nokia Technologies Oy A light-based sensor apparatus and associated methods
DE102016221303A1 (de) * 2016-10-28 2018-05-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Knickbares substrat mit bauelement
CN106872583B (zh) * 2017-01-16 2020-04-17 业成科技（成都）有限公司 超声波感测器
US10290512B2 (en) * 2017-05-17 2019-05-14 Nanya Technology Corporation Semiconductor structure having bump on tilting upper corner surface
WO2020143025A1 (zh) 2019-01-11 2020-07-16 京东方科技集团股份有限公司 柔性基板及其制作方法、显示面板

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1353776A (en) 1920-02-17 1920-09-21 Asbery T Mills Automatic-locking spring-washer
CA953166A (en) * 1970-03-12 1974-08-20 Stanley B. Elliott Visual-type hygrometer
JPS63102404U (ko) * 1986-12-23 1988-07-04
EP0276749A1 (de) * 1987-01-26 1988-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Optoelektronisches Koppelelement
JPS6428882A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Hitachi Ltd Photoelectronic device, manufacture thereof, and lead frame used in same manufacture
JPH02295542A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 光センサ
US5015843A (en) * 1990-02-15 1991-05-14 Polysense, Inc. Fiber optic chemical sensors based on polymer swelling
JPH11281570A (ja) * 1998-03-26 1999-10-15 Toto Ltd センサ装置
JP2000321280A (ja) * 1999-05-11 2000-11-24 Suzuki Motor Corp 免疫反応測定装置
US6700052B2 (en) * 2001-11-05 2004-03-02 Amerigon Incorporated Flexible thermoelectric circuit
DE10254685A1 (de) * 2002-11-22 2004-06-03 Roche Diagnostics Gmbh Messeinrichtung zur optischen Untersuchung eines Testelements
JP4306286B2 (ja) * 2003-03-07 2009-07-29 三菱電機株式会社 光モジュールおよび光モジュールの製造方法
JP4237529B2 (ja) * 2003-04-11 2009-03-11 株式会社東芝 光導波路型侵襲センサーチップ及びセンサーチップ包装方法
NL1023680C2 (nl) * 2003-06-17 2004-12-20 Tno Sensor met polymeren componenten.
JP3824233B2 (ja) * 2003-09-01 2006-09-20 セイコーエプソン株式会社 バイオセンサ及びバイオセンサの製造方法
WO2006025039A2 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 University College Cork - National University Of Ireland, Cork; An optical detector
JP4882519B2 (ja) * 2005-07-07 2012-02-22 ソニー株式会社 エバネッセント光を利用する物質情報取得方法と物質情報測定装置
DE102006022442A1 (de) 2006-05-13 2007-11-15 Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von Polyarylenetherketon
DE112007001755T5 (de) 2006-07-25 2009-09-17 Mori Seiki U.S.A., Inc., Rolling Meadows Verfahren und Vorrichtung zur Kombinationsbearbeitung
JP2008275333A (ja) * 2007-04-25 2008-11-13 Canon Inc 遺伝子検出チップ、これを用いた核酸配列集積方法および遺伝子検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012517016A (ja) 2012-07-26
CN102388303B (zh) 2013-11-06
CN102388303A (zh) 2012-03-21
EP2394154B1 (en) 2018-04-04
US20120056205A1 (en) 2012-03-08
WO2010090519A3 (en) 2010-09-30
WO2010090519A2 (en) 2010-08-12
EP2394154A2 (en) 2011-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110118661A (ko) 오리가미 센서
US11002702B2 (en) Capacitive DOE integrity monitor
US10121918B2 (en) Optical module for preventing cross talk due to undesirable refection light, manufacturing process thereof and electronic device comprising the same
JP6590804B2 (ja) コンパクトな光電子モジュール
KR101234990B1 (ko) 온습도 복합센서 및 그 제조방법
US8779443B2 (en) Overmold with single attachment using optical film
WO2023202436A1 (zh) 指静脉传感器及电子设备
US20190033223A1 (en) Assay device
CN102192788A (zh) 热式光检测器、热式光检测装置及电子设备
US10056513B2 (en) Apparatus and method of forming an apparatus comprising a two dimensional material
TWI497057B (zh) 光學式氣體檢測器
JP5703784B2 (ja) 基板の接続構造、基板セット、光センサアレイ装置及び基板を接続する方法
JP6405368B2 (ja) 光学式センサ
US20230079920A1 (en) Collimator, manufacturing method thereof, and display device including collimator
CN105374812A (zh) 数字辐射传感器封装件
JP2012160678A (ja) 光検出装置の製造方法
JP5580175B2 (ja) 光センサ装置及びその製造方法
KR20080002056A (ko) 광학식 액체 레벨 센서 및 그의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application