KR20170004642A - 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 - Google Patents
커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170004642A KR20170004642A KR1020150095280A KR20150095280A KR20170004642A KR 20170004642 A KR20170004642 A KR 20170004642A KR 1020150095280 A KR1020150095280 A KR 1020150095280A KR 20150095280 A KR20150095280 A KR 20150095280A KR 20170004642 A KR20170004642 A KR 20170004642A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- cover substrate
- light
- light receiving
- light emitting
- Prior art date
Links
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 119
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000004713 Cyclic olefin copolymer Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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 커버기판 상에 밀착 형성시키는 것을 특징으로 하는 감지장치에 관한 것이다.
Description
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 커버기판 상에 밀착 형성시키는 것을 특징으로 하는 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.
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 커버기판 상에 직접 형성하여 센싱 거리를 짧게 함으로써 크로스토크를 줄이고, 결과적으로 신호 대비 잡음 비율을 개선시킨 감지장치를 제공하는 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 위한 본 발명에 따른 감지장치는, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 커버기판; 상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 상면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부; 상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 를 포함하되, 상기 수광부는 상기 커버기판 상에 형성된다.
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.
또한, 상기 감지장치에 있어서, 상기 수광부는 박막 형태로 상기 커버기판 상에 밀착하여 형성된다.
이 때, 상기 수광부는, 진공증착법, 스퍼터링, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 커버기판 상에 밀착하여 형성된다.
한편, 상기 감지장치는, 상기 기판과 상기 커버기판 사이에 위치하여, 상기 발광부 또는 상기 광수광부가 배치될 수 있는 공간을 형성하는 격벽;을 더 포함할 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 감지장치를 활용하여 심박 센서를 구현할 수 있는데, 이 때의 심박 센서는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 커버기판; 상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 상면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부; 상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 를 포함하되, 상기 수광부는 상기 커버기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
종래의 포토다이오드 또는 발광다이오드가 기판 상에 위치함으로써 크로스토크가 많이 발생하는문제, 과도한 전력을 소모하던 문제가 존재하였으나 본 발명에 따른 감지장치는 수광부를 커버기판 상에 직접 형성시켜 센싱 거리를 짧게 하고 이에 따라 발광부의 강도 및 수광부의 감도를 개선시킬 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 일 실시예에 따른 감지장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치의 수광부가 포함하는 복수의 층이 커버기판과 평행하게 적층되는 구성을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치의 수광부가 포함하는 복수의 층이 커버기판과 수직으로 적층되는 구성을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치가 종래 감지장치에 비해 개선된 효과를 크로스토크, 심박신호 및 신호 대비 노이즈 비율의 측정 결과로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치의 수광부가 포함하는 복수의 층이 커버기판과 평행하게 적층되는 구성을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치의 수광부가 포함하는 복수의 층이 커버기판과 수직으로 적층되는 구성을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지장치가 종래 감지장치에 비해 개선된 효과를 크로스토크, 심박신호 및 신호 대비 노이즈 비율의 측정 결과로 나타낸 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 커버기판 상에 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 일 실시예에 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 커버기판 하면에 밀착하여 형성되므로, 수광부를 제외한 다른 반도체 부품들을 기판 상에 실장 할 수 있는 장점이 있다.
이 때, 수광부는 바람직하게는 커버 기판에 밀착하여 형성될 수 있으며, 그 중에서도 특히 커버기판의 상면 또는 하면에 밀착하여 형성될 수 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 기판은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판은 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 기판은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(210)은 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 커버 기판으로도 적용 가능한 물질이다. 여기서, 호버링이란 디스플레이에서 약간 떨어진 거리에서도 좌표를 인식하는 기술을 의미한다.
또한, 상기 기판(210)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판(210)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 Random한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또한, 상기 기판은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
또한, 상기 기판은 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.
바람직한 실시예로서, 본 발명의 기판은 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)은 기판 상에 형성되며, 사용자의 터치 신호 또는 심박 신호 등 여러 입력 신호들을 입력받을 수 있다. 이러한 커버기판(220)은 기판(210) 상에 바로 형성될 수도 있으나, 기판(210) 상에 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 커버기판 상에 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) 상의 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, 커버기판 상에 밀착하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 수광부(240)는 박막 형태로 커버기판 상에 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 커버기판 상에 밀착하여 형성될 수 있다. 이와 같이 진공 증착이나 패터닝 등을 이용하여 커버기판 상에 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)의 하면에 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.
한편, 상기 수광부(240)는 제1 전극(241), P층(242), 실리콘층(243), N층(244), 제2 전극(245)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 전극, 상기 P층, 상기 실리콘층, 상기 N층, 상기 제2 전극은 도 3과 같이 상기 커버기판 하면에 평행하게 적층되어 형성되거나, 도 4와 같이 상기 커버기판 하면에 수직으로 적층되어 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극(241) 및 상기 제 2 전극(245) 중 적어도 하나의 감지 전극은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다, 일례로, 상기 전극(241, 245)은 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 제 1 전극(241) 및 상기 제 2 전극(245) 중 적어도 하나의 감지 전극은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.
또는, 상기 제 1 전극(241) 및 상기 제 2 전극(245) 중 적어도 하나의 감지 전극은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(241, 245)은 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.
도 5는 종래 감지장치에 비해 본 발명에 따른 감지장치의 개선된 효과를 실험에 따른 수치로 도시한 것이다.
도 5(a)는 크로스토크의 신호 크기를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 감지장치에서는 크로스토크의 평균 신호 크기가 약 3.5mV로 측정되어 종래 약 4mV 내지 5.5mV에서 측정되던 것에 비해 크로스토크가 상당히 감소하였음을 확인할 수 있다.
도 5(b)는 수광부(240)가 정상적으로 대상물에 의해 반사된 신호를 감지한 결과를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 감지장치에서는 약 125mV의 정상 신호를 감지하고 있어 종래 95mv 내지 105mV의 신호를 감지하던 것에 비해 감지량이 크게 증가하였음을 알 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르는 경우 감지되는 신호의 진폭도 증가하여 약 110mV 내지 130mV 사이에서 감지된 신호의 진폭이 형성됨을 알 수 있다.
도 5(c)는 신호 대비 잡음의 비율(SNR. Signal-to-Noise)을 나타낸 것이다. 이미 도 5(a),(b)에서도 살펴보았듯 본 발명에 따른 감지장치를 사용하는 경우 크로스토크를 감소시킴과 동시에 수광부(240)의 감지신호 크기를 증가시킬 수 있는바, 신호 대비 잡음의 비율 역시 종래에 비해 크게 개선되었음을 도 5(c)를 통해 확인할 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 상에 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.
한편, 본 발명은 저전력소모 심박(PPG) 센서에도 적용될 수 있는데, 저전력소모 심박 센서는 기판, 상기 기판 상에 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 커버기판 상에 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
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
Claims (7)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 커버기판;
상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 상면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부;
상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 를 포함하되,
상기 수광부는 상기 커버기판 상에 형성되는 감지장치.
- 제 1항에 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.
- 제 1항에 있어서,
상기 수광부는,
광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관, 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 감지장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 수광부는 박막 형태로 상기 커버기판 상에 밀착하여 형성되는 감지장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 수광부는,
진공증착법, 스퍼터링, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 커버기판 상에 밀착하여 형성되는 감지장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 기판과 상기 커버기판 사이에 위치하여, 상기 발광부 또는 상기 광수광부가 배치될 수 있는 공간을 형성하는 격벽;
을 더 포함하는 감지장치.
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 커버기판;
상기 기판 및 커버기판 사이의 공간에 구비되는 것으로서 상기 커버기판의 상면에 존재하는 대상물에 광 신호를 조사하는 발광부;
상기 대상물에 의해 반사되는 광 신호를 수신하는 수광부; 를 포함하되,
상기 수광부는 상기 커버기판 상에 형성되는 심박 센서.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150095280A KR20170004642A (ko) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 |
| PCT/KR2016/006911 WO2017003160A1 (ko) | 2015-06-30 | 2016-06-28 | 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150095280A KR20170004642A (ko) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170004642A true KR20170004642A (ko) | 2017-01-11 |
Family
ID=57833161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150095280A KR20170004642A (ko) | 2015-06-30 | 2015-07-03 | 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170004642A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190108298A (ko) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | (주)파트론 | 광학 센서 패키지 및 그 제조 방법 |
-
2015
- 2015-07-03 KR KR1020150095280A patent/KR20170004642A/ko unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190108298A (ko) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | (주)파트론 | 광학 센서 패키지 및 그 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102375812B1 (ko) | 요철구조의 수광부를 구비한 감지장치 | |
| US9372264B1 (en) | Proximity sensor device | |
| JP5470398B2 (ja) | タッチスクリーン用の配列および関連する製造法 | |
| AU594397B2 (en) | Touch sensitive indicating light | |
| JP6671461B2 (ja) | 複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 | |
| KR20170003044A (ko) | 광차폐층이 형성된 수광부를 구비한 감지장치 | |
| KR102462995B1 (ko) | 수광 모듈 및 그를 포함하는 먼지 센서 | |
| KR102442045B1 (ko) | 유기 박막 포토다이오드 및 이를 포함하는 감지 장치 | |
| TW202004463A (zh) | 光學觸控感測器裝置與系統及其偵測器與控制器 | |
| KR101476994B1 (ko) | 광학 근조도 센서 및 그 제조방법 | |
| WO2017003160A1 (ko) | 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 | |
| KR102463883B1 (ko) | 심박 센서 및 이를 포함하는 감지 장치 | |
| CN208189615U (zh) | 具备凹凸结构的受光部以及聚光部的感测装置 | |
| CN208093578U (zh) | 感测装置 | |
| CN105266773A (zh) | 脉搏波传感器和可穿戴电子设备 | |
| KR20170004642A (ko) | 커버기판 일체형 수광부를 구비한 감지장치 | |
| KR102436331B1 (ko) | 심박 센서 및 이를 포함하는 감지 장치 | |
| KR102527098B1 (ko) | 요철구조의 수광부 및 집광부를 구비한 감지장치 | |
| KR102625035B1 (ko) | 감지 장치 | |
| KR20180082738A (ko) | 광 신호 측정 모듈 및 이를 포함하는 광 신호 감지 장치 | |
| KR20180017481A (ko) | 광 센서 모듈 및 광 센서 모듈 제조 방법 | |
| KR20170003043A (ko) | 저전력소모 센서 | |
| KR102421068B1 (ko) | 먼지 센서 | |
| KR102496006B1 (ko) | 감지 장치 | |
| KR20180057825A (ko) | 광 신호 측정 모듈 및 이를 포함하는 광 신호 감지 장치 |