KR20170003044A - 광차폐층이 형성된 수광부를 구비한 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 신호를 이용하여 대상물의 상태를 파악하기 위한 감지장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기판과 커버기판 사이에 발광부 및 수광부를 구비한 감지장치에 있어, 상기 발광부에서 조사된 광 신호가 보다 효과적으로 수광부에 의해 감지될 수 있도록 상기 수광부를 커버기판에 밀착 형성시킴과 동시에 상기 수광부의 일부를 광차폐층으로 도포함으로써 노이즈 신호 수신률을 줄인 감지장치에 관한 것이다.

Description

광차폐층이 형성된 수광부를 구비한 감지장치{SENSING APPARATUS COMPRISING PHOTO-DETECTOR WITH LIGHT-BLOCKING LAYER}

본 발명은 광 신호를 이용하여 대상물의 상태를 파악하기 위한 감지장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기판과 커버기판 사이에 발광부 및 수광부를 구비한 감지장치에 있어, 상기 발광부에서 조사된 광 신호가 보다 효과적으로 수광부에 의해 감지될 수 있도록 상기 수광부를 커버기판에 밀착 형성시킴과 동시에 상기 수광부의 일부를 광차폐층으로 도포함으로써 노이즈 신호 수신률을 줄인 감지장치에 관한 것이다.

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.

특히 포토다이오드의 경우, 빛에너지를 수신하면 이를 전기에너지로 변환하게 되어, 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 발광다이오드와 반대의 기능을 수행한다. 포토다이오드는 응답속도가 빠르고, 감도 파장이 넓으며, 광전류의 직진성이 양호하다는 특징이 있어, 전자제품 소자에 폭넓게 사용하려는 연구가 꾸준하게 진행되고 있다.

그런데 종래 포토다이오드 및 발광다이오드의 경우, 벌크 형태로 기판 상에 형성하게 되며, 포토다이오드 또는 발광다이오드를 기판상에 실장(mounting)한 뒤 커버층을 조립하게 된다. 이 경우, 발광다이오드 또는 포토다이오드는 기판상에 형성되므로, 커버기판 위의 대상물과의 센싱 거리가 멀어, 발광다이오드의 강도(intensity) 및 포토다이오드의 감도(sensitivity)가 감소하였으며, 발광다이오드의 강도와 포토다이오드의 감도를 향상시키기 위하여 전력을 과도하게 사용하여야 하는 문제점이 존재하고 있었다.

KR 1033472 (2011.04.29.등록)

본 발명은 상술한 바와 같이 기존의 포토다이오드 또는 발광다이오드가 기판 상에 위치함으로써 크로스토크(cross talk)가 많이 발생하는 문제점, 과도한 전력을 소모하게 되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수광부를 커버기판에 직접 형성시켜 센싱 거리를 짧게 함으로써 크로스토크를 줄이고, 결과적으로 신호 대비 잡음 비율을 개선시킨 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 커버기판에 밀착 형성된 수광부가 발광부로부터 조사된 빛을 직접 수신하는 것을 방지하기 위해 상기 수광부에 광차폐층을 도포하여 크로스토크를 줄이는 것을 목적으로 한다.

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.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 감지장치는 기판; 기판 상에 형성되는 커버기판; 상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 일면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부; 커버기판의 타면에 형성되고, 상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 및 상기 발광부와 수광부 사이에 형성되는 광차폐층;을 포함한다.

또한, 상기 감지장치에 있어서 상기 수광부는, 광 신호를 흡수하는 흡수층; 상기 흡수층 상에 형성되는 전극;을 포함한다.

이 때 상기 광차폐층은, 상기 수광부의 전극의 일부 또는 흡수층의 적어도 일부에 형성된다.

또한, 상기 감지장치에 있어서 상기 광차폐층은, 수광부의 일부를 감싸는 것을 특징으로 할 수도 있다.

또한, 상기 감지장치에 있어서 상기 발광부는, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 감지장치에 있어서 상기 수광부는, 광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관, 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

한편 이 때, 상기 수광부는, 진공증착법, 스퍼터링, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 커버기판에 밀착하여 형성된다.

또한, 상기 감지장치는, 상기 기판과 상기 커버기판 사이에 위치하며 상기 발광부 또는 상기 수광부가 배치될 수 있는 공간을 형성하는 격벽;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 감지장치에 있어서 상기 수광부는 박막 형태로 상기 커버기판에 밀착하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 심박 센서는 기판; 기판 상에 형성되는 커버기판; 상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 일면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부; 커버기판의 타면에 형성되고, 상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 및 상기 발광부와 수광부 사이에 형성되는 광차폐층; 을 포함한다.

종래의 포토다이오드 또는 발광다이오드가 기판 상에 위치함으로써 크로스토크가 많이 발생하는 문제, 과도한 전력을 소모하던 문제가 존재하였으나 본 발명에 따른 감지장치는 수광부를 커버기판에 직접 형성시켜 센싱 거리를 짧게 하고 이에 따라 발광부의 강도 및 수광부의 감도를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 감지장치는, 수광부의 일부를 광차폐층으로 도포함으로써, 대상물에 반사된 광 신호 이외에 다른 경로를 통해 수신된 광 신호들을 차단할 수 있어 크로스토크를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 감지장치는, 종래의 센서와 동일한 구동전압으로 센싱 신호를 증가시킬 수 있으므로 낮은 구동전압만으로도 기존과 동일한 성능을 구현할 수 있게 되어 효율적인 감지장치를 구현할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 감지장치는, 커버기판 위의 손가락/손바닥/신체의 혈관에 의해 반사된 빛을 수광부가 센싱하여 심박을 측정하는 심박센서(PPG sensor; photo-plethysmography sensor)로도 응용될 수 있다.

도 1은 종래의 발광부와 수광부가 벌크 형태로 형성되어 있던 감지장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 감지장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 감지장치를 도시한 것이다.
도 4는 제2실시예에서의 수광부 측면부를 확대하여 도시한 것이다.
도 5는 제2실시예에서의 수광부 평면도를 도시한 것이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 용어들은 가능한 표현의 예들일 뿐이다. 다른 실시예들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 용어들이 사용될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접촉되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

또한 층이나 막 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “아래에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 또는 “바로 아래에” 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하며, 반대로 어떤 부분이 다른 부분의 “바로 위에” 또는 “바로 아래에”있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니되며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 종래의 발광부와 수광부가 벌크 형태로 형성되는 감지장치를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 감지장치는 벌크 형태의 발광부와 수광부를 PCB 기판에 실장(mounting)한 뒤에 커버기판을 씌워 조립하는 형태로 구현되었다. 한편, 일반적으로 감지장치를 제조하는 공정상 PCB기판과 커버기판 사이에 공간이 발생하는데, 도 1에 나타난 것과 같이 발광부(130) 또는 수광부(140)와 커버기판(120) 사이의 간격(Air gap; 142)이 존재하게 된다. 그러나 이러한 간격은 발광부로부터 조사된 빛이 수광부에 이르기까지의 경로, 즉 센싱 거리의 증가로 이어져 감지장치의 정확도를 감소시킴과 동시에 감지장치의 구동 전력도 많이 소모하게 되는 문제점들을 야기한다.

특히, 발광부로부터 조사된 빛은 여러 경로를 통해 수광부에 도달할 수 있는데, 위와 같이 PCB 기판과 커버기판 사이에 간격이 존재하는 경우, 상기 커버기판의 하면에 반사된 빛이 수광부에 도달할 수도 있게 된다. 그러나 이러한 경로를 따라 수광부에 도달한 빛은 소위 크로스토크라 일컬어지는 잡음신호(도 1의 점선 화살표)에 해당하는 것으로, 대상물에 반사된 뒤 수광부에 도달한 빛과 달리 감지시 배제되어야 할 신호에 해당한다.

본 발명은 이와 같이 기판과 커버기판 사이 존재하는 간격에 의해 발생되는 크로스토크를 줄이기 위한 것으로서, 이하 도 2를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 감지장치를 나타내는 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 감지장치는, 기판(210), 커버기판(220), 발광부(230), 수광부(240)를 포함할 수 있다.

기판(210)은 종래에 벌크 형태의 발광부와 수광부를 실장하였으나, 본 발명에서의 기판(210)은 수광부가 커버기판에 밀착하여 형성되므로, 수광부를 제외한 다른 반도체 부품들을 기판 상에 실장 할 수 있는 장점이 있다.

이 때, 기판(210)은 배선을 변경할 수 있는 전기 회로가 편성되어 있는 판으로, 절연기판 표면에 도체 패턴을 형성할 수 있는 절연 재료로 만들어진, 프린트, 배선판 및 절연기판을 모두 포함할 수 있다.

상기 기판(210) 또는 커버기판(220)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 또는 커버기판은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판 또는 커버기판은 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.

또한, 상기 기판 또는 커버기판은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판 또는 커버기판은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.

사파이어는 유전율 등 전기 특성이 매우 뛰어나 터치 반응 속도를 획기적으로 올릴수 있을 뿐 아니라 호버링(Hovering) 등 공간 터치를 쉽게 구현 할 수 있고 표면 강도가 높아 커버기판으로도 적용 가능한 물질이다. 여기서, 호버링이란 디스플레이에서 약간 떨어진 거리에서도 좌표를 인식하는 기술을 의미한다.

또한, 상기 기판 또는 커버기판은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판 또는 커버기판은 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 기판 또는 커버기판은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.

또한, 상기 기판 또는 커버기판은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 즉, 상기 기판을 포함하는 터치 윈도우도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 실시예에 따른 터치 윈도우는 휴대가 용이하며, 다양한 디자인으로 변경이 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 기판(210)은 PCB(인쇄 회로 기판; printed circuit board) 또는 세라믹 기판으로 이루어질 수 있다. 이 때, PCB 기판은 회로 설계를 근거로 회로부품을 접속하는 전기배선을 배선 도형으로 표현하며, 절연물 상에 전기도체를 재현할 수 있다. 또한 전기부품을 탑재하고 이들을 회로적으로 연결하는 배선을 형성할 수 있으며, 부품의 전기적 연결기능 외의 부품들을 기계적으로 고정시켜줄 수 있다.

커버기판(220)는 기판 위에 형성되며, 사용자의 터치 신호 또는 심박 신호 등 여러 입력 신호들을 입력 받을 수 있다. 이러한 커버기판(220)는 기판(210) 위에 바로 형성될 수도 있으나, 기판(210) 위에 형성되는 별도의 격벽(250)에 의해 지지되어 고정될 수도 있다. 이 때, 격벽(250)은 본질적으로 발광부(230)에 의해 조사되는 빛이 곧장 수광부로(240)로 도달하는 것을 차단하기 위한 것이나, 또 다른 용도로서 격벽(250)은 상기 기판과 상기 커버기판 사이에 위치하여 상기 발광부 또는 상기 수광부가 배치될 수 있는 공간을 형성할 수도 있다.

발광부(230)는 기본적으로 모든 방향으로 빛을 조사하는 기능을 하며, 이렇게 조사된 빛은 커버기판의 상면에 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.

또한, 발광부(230)는 감지장치가 포함하는 전자 장치로부터 전력을 공급받아, 받은 에너지를 특정 파장의 빛으로 방출하며, 나아가 상기 발광부(230)는 조사하는 광 신호의 파장을 필요에 따라 변경하기 위하여 다양한 재료를 사용할 수 있다.

수광부(240)는 발광부(230)가 조사하는 광 신호가 상기 커버기판(220) 위의 대상물에 흡수 또는 반사되는 경우, 상기 흡수 또는 반사된 광 신호를 수신하고 광전류 신호를 생성한다. 이 때, 수광부(240)는 광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관, 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 하나로 구현된다.

특히, 수광부(240)는 광 다이오드(Photodiode)로 이루어지는 것이 바람직하다. 광 다이오드는 PN 또는 PIN 구조로 이루어져 있으며, 충분한 에너지의 빛이 다이오드를 타격하면, 이동전자와 양의 전하 정공이 생겨 전자가 활동하게 된다.

이 때, PN구조의 경우 p-n접합으로 구성되며, 적당한 주파수의 전자 방사에 노출되면 광전도성의 결과로 과잉 전하 반송파가 생성되며, 반송파는 p-n접합을 건너감으로써 광전류를 생성하게 된다. 또한, PIN구조의 경우, p영역과 n영역 사이에 진성(i형) 반도체의 층을 접합시킨 구조이며, i영역의 두께를 조절하여 최적의 주파수 반응 특성을 가지는 소자를 제작할 수 있다.

본 발명의 수광부(240)는, 커버기판에 밀착하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 바람직한 실시예로서 상기 수광부(240)는 박막 형태로 커버기판의 하면에 밀착하여 형성될 수 있다. 수광부(240)가 커버기판(220)의 하면에 형성되는 일 실시예로서, 상기 수광부(240)는 페이스트 상태의 물질을 소성 공정에 의해 소결시키는 방식으로 커버기판(220)의 하면에 형성시킬 수 있다.

더 구체적으로, 상기 수광부는 진공증착법, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 커버기판의 하면에 밀착하여 형성될 수 있다. 이와 같이 진공 증착이나 패터닝 등을 이용하여 커버기판 위에 매우 얇은 피박인 박막을 형성하는 경우 커버기판과 기판 사이의 간격을 최소화할 수 있으며 센서를 포함하는 전자 장치 자체의 두께를 얇게 하며 무게를 가볍게 만들 수 있는 장점이 있다.

수광부(240)가 커버기판(220)에 밀착하여 형성되는 경우, 종래의 센서(도 1 참조)와 다르게 커버기판 위의 대상물과의 센싱 거리(도 2 참조)가 가까워지므로, 수광부(240)의 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.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 감지장치에 대해 살펴보기로 한다.

도 3의 감지장치를 살펴볼 때, 수광부(240)는 그 광차폐층으로 도포되어 있음을 확인할 수 있다. 이는 발광부로부터 조사되는 광 신호가 직접 수광부에 닿는 것을 방지하기 위함이다.

구체적으로, 도 2의 감지장치에 의하면, 수광부(240)는 대상물에 의해 반사된 광 신호뿐 아니라 발광부(230)에서 조사된, 반사되지 않은 광 신호(도 2의 점선)까지도 직접 수신할 수가 있는데, 이러한 신호들은 모두 결과적으로 크로스토크에 해당하는 신호들로서 향후 노이즈 신호로 분류된다. 본 발명에 따른 감지장치는 이렇게 발광부(230)로부터 수광부(240)에 직접 닿는 광 신호를 차단하기 위해 격벽(250)을 구비시키고 있으나, 격벽(250)에 의하더라도 수광부(240)에는 여전히 발광부(230)로부터 조사된 광 신호가 닿을 수 있어 수광부(240)의 감도를 떨어트리게 된다.

도 3에 따른 제2실시예는 위와 같은 문제점을 극복하기 위한 것으로, 수광부(240)의 일부를 광차폐층(300)으로 도포하여 원천적으로 발광부(230)로부터의 직접적인 광 신호를 차단하게 한다.

한편, 도 3에 의하면 수광부(240)는 일부가 광차폐층(300)으로 형성되어 있음을, 더 구체적으로는 수광부(240)의 커버기판(220)과 마주보는 면 이외에 다른 면들이 광차폐층(300)으로 싸여 있음을 볼 수 있는데, 다만 이 때 상기 수광부(240)를 이루는 세부구성 중 패드와의 연결을 위해 연장되어 커버기판(220)상에 형성된 전극층 영역에는 광차폐층(300)이 도포가 되지 않음을 이해해야 할 것이다.

한편, 도 3에서와 같이 수광부(240)를 광차폐층(300)으로 형성하는 경우, 발광부(230)로부터의 직접적인 광 신호는 원천적으로 차단이 가능하므로 격벽(250)도 배제시킬 수 있는 효과가 있다.

도 4 및 도 5는 상기 도 3에서의 감지장치 중 수광부(240)를 확대하여 도시한 것이다.

도 4에 따르면 수광부(240)는 제1 전극(241), P층(242), 실리콘층(243), N층(244), 제2 전극(245)을 포함할 수 있다.

이 중 P층(242), 실리콘층(243), N층(244)은 소위 광 신호를 수신하기 위한 흡수층을 구성하는 요소들로서, 해당 흡수층은 제1 전극(241)과 제2 전극(245) 사이에 존재하여 외부로부터 광 신호를 감지하는 기능을 한다. 한편, 위 흡수층은 광 신호를 감지하기 위한 다양한 구성 중 하나의 예시를 도시한 것에 불과한 것이며, 본 발명에서의 흡수층은 위와 같은 방식 이외에도 다양하게 구현될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

한편, 상기 제1 전극(241) 및 상기 제2 전극(245) 중 적어도 하나의 전극은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다.

또는, 상기 제1 전극(241) 및 상기 제2 전극(245) 중 적어도 하나의 감지 전극은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.

또는, 상기 제1 전극(241) 및 상기 제2 전극(245) 중 적어도 하나의 감지 전극은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 감지전극 물질들을 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 도 4에 의할 때 상기 제1 전극(241)에는 외부 기판과의 연결을 위한 패드(400)와 연장되어 결합할 수 있는데, 이러한 패드(400)는 설계에 따라 커버기판(210)의 외곽에 배치될 수 있다. 이 경우 광차폐층(300)은 패드(400)가 배치된 소위 패드영역을 제외하고, 수광부(240)를 구성하는 다른 층, 예를 들어 도 4에서 볼 수 있는 P층(242), 실리콘층(243), N층(244), 제2 전극(245)이 적층되어 있는 소위 수광부 영역에만 형성될 수 있다.

관련하여, 도 5는 도 3 및 도 4의 제2실시예에 따른 감지장치를 평면에서 바라본 모습을 도시한 것이다. 이에 따르면, 감지장치는 크게 패드가 배치되어 있는 패드영역, 제2 전극(245)포함한 기타 세부구성이 적층된 수광부(240)가 존재하는 수광부 영역, 그리고 발광부가 존재하는 발광부 영역으로 나눌 수 있는데, 광차폐층(300)은 위 세 영역 중에서 수광부 영역에만 도포될 수 있다.

한편, 앞서 설명한 구성 이외에, 본 발명에 따른 감지장치는 제어부를 더 포함할 수 있는데, 제어부는 수광부(240)가 생성한 광전류 신호를 수신하여, 기 설정된 조건에 따라 광전류 신호를 분석할 수 있다. 이 때, 제어부는 센서를 포함하는 전자 장치의 목적 및 사용 방법에 따라서 광전류 신호를 용도에 맞는 적절한 분석을 수행할 수 있다.

예를 들어, 발광부와 수광부를 포함하는 센서가 심박 센서인 경우, 발광부가 조사한 광 신호가 커버기판 위에 위치하는 손가락/손목/팔목에서 흡수/반사되면, 흡수/반사된 광 신호를 수광부가 수신하여 수신한 광 신호의 세기에 따라서 광 전류를 발생하게 된다. 이 때, 심박 신호 센싱의 경우 발생된 광 전류 신호가 맥박에 따라서 강/약을 반복하게 되므로, 제어부는 광전류 신호의 강약 주기에 따라서 맥박을 측정할 수 있다.

이러한 제어부는 바람직하게는 상기 기판(210)에 구비된 집적회로(ASIC. Application Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명은 저전력소모 심박(PPG) 센서에도 적용될 수 있는데, 저전력소모 심박 센서는 기판, 상기 기판 위에 형성되는 커버기판, 상기 커버기판에 광 신호를 조사하는 발광부, 상기 발광부가 조사하는 광 신호가 상기 커버기판 위의 대상물에 흡수 또는 반사되는 경우, 상기 흡수 또는 반사된 광 신호를 수신하고 광전류 신호를 생성하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부 또는 상기 수광부는 상기 커버기판의 하면에 밀착하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

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.

110: 종래 기판 120: 종래 커버기판 130: 종래 발광부
140: 종래 수광부 141: 종래 수광부의 접착층
142: 종래 수광부 또는 발광부와 커버기판 사이의 간격(Air gap)
150: 격벽
210: 기판 220: 커버기판 230: 발광부 240: 수광부
241: 제1 전극 242: N층 243: 실리콘층 244: P층 245: 제2 전극
250: 격벽
300: 광차폐층
400: 패드

Claims (10)

1. 기판;
   기판 상에 형성되는 커버기판;
   상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 일면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부;
   커버기판의 타면에 형성되고, 상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 및
   상기 발광부와 수광부 사이에 형성되는 광차폐층;
   을 포함하는 감지장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수광부는,
   광 신호를 흡수하는 흡수층;
   상기 흡수층 상에 형성되는 전극;
   을 포함하는 감지장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 광차폐층은,
   상기 수광부의 전극의 일부 또는 흡수층의 적어도 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 감지장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 광차폐층은,
   수광부의 일부를 감싸는 것을 특징으로 하는 감지장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 발광부는,
   발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 감지장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 수광부는,
   광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관, 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 감지장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 수광부는,
   진공증착법, 스퍼터링, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 커버기판에 밀착하여 형성되는 감지장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 기판과 상기 커버기판 사이에 위치하여, 상기 발광부 또는 상기 수광부가 배치될 수 있는 공간을 형성하는 격벽;
   을 더 포함하는 감지장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 수광부는 박막 형태로 상기 커버기판에 밀착하여 형성되는 감지장치.
   
10. 기판;
    기판 상에 형성되는 커버기판;
    상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 일면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부;
    커버기판의 타면에 형성되고, 상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 및
    상기 발광부와 수광부 사이에 형성되는 광차폐층;
    을 포함하는 심박 센서.

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