KR20220097283A - 셀룰로스 종이 광 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀룰로스 종이 광 센서에 관한 것으로 구체적으로, 셀룰로스 종이의 광전효과를 이용한 광 센서에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 셀룰로스 종이 광 센서는, 광이 조사되면 광전효과를 발생시키는 셀룰로스 종이, 상기 셀룰로스 종이 표면에 형성되는 제1 전극과, 상기 셀룰로스 종이 표면에 상기 제1 전극과 이격되어 형성되는 제2 전극을 포함하는 수광부; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 측정하여 상기 셀룰로스 종이에 광이 조사되었는지 여부를 판단하는 판단부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 셀룰로스 종이 광 센서에 관한 것으로 구체적으로, 셀룰로스 종이의 광전효과를 이용한 광 센서에 관한 것이다.
대부분의 광 센서는 반도체를 기반으로 제조되고 있어, 반도체 광 센서를 제조 및 폐기에 따른 환경오염의 문제가 발생한다. 즉, 반도체 산업은 제조업에 속하는 만큼 생산과정에서 온실가스(탄소)를 배출하고 다량의 용수를 사용해 환경오염 문제에서 벗어날 수 없다. 상대적으로 다른 산업보다 적다는 것일 뿐 생산량이 증가하면 여기에 비례해 환경오염물질 배출량이 늘어난다. 가장 문제가 되는 것은 온실가스다. 반도체 산업의 온실가스 배출량은 2018년 기준 1910만 톤으로, 이는 국가 전체 배출량의 2.35%를 차지한다. 반도체 산업의 온실가스는 화석연료 사용에 따른 직접 배출보다 전기를 사용함으로써 발생하는 간접 배출이 대부분을 차지한다. 반도체 생산라인은 공정 특성상 24시간 365일 전력을 사용해야 하기 때문이다. 또한, 생산 공정에서 이용되는 화학물질이 공기 중으로 배출되면서 발생하는 과불화탄소(PFCs)와 육불화황(SF6) 등 공정 배출도 온실가스 발생에 한몫을 한다.
따라서, 광 센서의 제조 및 폐기시에도 환경오염의 문제를 야기하지 않은 광 센서를 개발할 필요성이 제기된다.
따라서, 본 발명의 목적은 환경 오염을 줄일 수 있는 광 센서 기술을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 친환경 물질인 셀룰로스 종이를 이용하는 광 센서를 기술을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 밀봉 부재를 이용하여 습도에 영향을 받지 않는 셀룰로스 종이 광 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 밀봉 부재를 이용하여 셀룰로스 종의 광 센서로 기능하기 위한 최적의 수분 함량을 유지되는 광 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 셀룰로스 종이를 이용함으로써 전해질 재료의 추가가 필요하지 않은 광 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 셀롤로스 기반으로 생성되는 상업용, 사무용 종이 일체를 기반으로 생성할 수 있는 광 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 셀룰로스 종이 광 센서는, 광이 조사되면 광전효과를 발생시키는 셀룰로스 종이, 상기 셀룰로스 종이 표면에 형성되는 제1 전극과, 상기 셀룰로스 종이 표면에 상기 제1 전극과 이격되어 형성되는 제2 전극을 포함하는 수광부; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 측정하여 상기 셀룰로스 종이에 광이 조사되었는지 여부를 판단하는 판단부;를 포함할 수 있다.
일 실 시예에서, 셀룰로스 종이 광 센서는 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 판단부는 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압이암전 상태의 전압과 상이하게 되면 상기 셀룰로스 종이에 광이 조사된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 판단부는 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 기반으로 상기 셀룰로스 종이에 입사된 광의 파장을 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극 및 제2 전극은 셀룰로스 종이의 광이 입사되는 면과 상이한 면에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 셀룰로스 종이 광 센서는 셀룰로스 종이를 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 석영 유리일 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 플라스틱 테이프일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극 및 제2 전극은 금, 은 및 백금 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 셀룰로스 종이 표면에 증착되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 셀룰로스 종이 광 센서의 민감도는 상기 셀룰로스 종이에 포함된 수분의 함량에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 셀룰로스 종이 광 센서는 광이 조사되면 광전효과를 발생시키는 셀룰로스 종이; 상기 셀룰로스 종이 표면에 형성되는 제1 전극; 및 상기 셀룰로스 종이 표면에 상기 제1 전극과 이격되어 형성되는 제2 전극;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 셀룰로스 종이의 광이 입사되는 면과 상이한 면에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 셀룰로스 종이 광 센서는 셀룰로스 종이를 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 석영 유리일 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 플라스틱 테이프일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극 및 제2 전극은 금, 은 및 백금 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 셀룰로스 종이 표면에 증착되어 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 셀룰로스 종이 광 센서의 민감도는 상기 셀룰로스 종이에 포함된 수분의 함량에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 환경 오염을 줄일 수 있는 광 센서 기술이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 친환경 물질인 셀룰로스 종이를 이용하는 광 센서를 기술이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 밀봉 부재를 이용하여 습도에 영향을 받지 않는 셀룰로스 종이 광 센서가 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 밀봉 부재를 이용하여 셀룰로스 종의 광 센서로 기능하기 위한 최적의 수분 함량을 유지되는 광 센서가 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 셀룰로스 종이를 이용함으로써 전해질 재료의 추가가 필요하지 않은 광 센서가 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 셀롤로스 기반으로 생성되는 상업용, 사무용 종이 일체를 기반으로 생성할 수 있는 광 센서가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로스 종이 광 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 셀룰로스 종이 광 센서의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부를 구현한 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 셀룰로스 종이 광 센서의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부를 구현한 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
상술한 구체적인 실시예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.
그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로스 종이 광 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로스 종이 광 센서(1000)는 전원부(1100), 판단부(1200) 및 수광부(1300)를 포함할 수 있다.
전원부(1100)는 셀룰로스 종이 광 센서(1000)의 구동을 위한 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 전원부(1100)는 수광부(1300)에 전압을 인가할 수 있다.
이때, 수광부(1300)에는 전원부(1100)에 의해 인가된 전압에 의해 수광부(1300)에 광이 조사되지 않은 상태에서도 전류(암전 전류)가 흐를 수 있다.
일 실시예에서, 전원부(1100)는 3V의 직류 전압원일 수 있다. 예를 들어, 전원부(1100)는 직렬 연결된 두개의 1.5 V의 AA 사이즈 배터리 두 개를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전원부(1100)는 제1 단자는 수광부(1300)의 제1 전극(1320)에 직접 연결되고, 제2 단자는 판단부(1200)를 통해 제2 전극(1330)에 연결됨으로써, 수광부(1300)에 전압을 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 전원부(1100)는 수광부(1300)에 바이어스 전압을 인가할 수 있다.
판단부(1200)는 수광부(1300)에 광이 조사되었는지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 판단부(1200)는 수광부(1300)를 흐르는 전류, 수광부(1300)에 걸리는 전압 등을 기반으로 수광부(1300)에 광이 조사되었는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 흐르는 전류가 암전류 보다 증가하게 되면 수광부(1300)에 광이 조사된 것으로 판단할 수 있다.
이는 수광부(1300)에 광이 조사되면 셀룰로스 종이(1310)에서 광전효과가 발생하여 암상태일 때 보다 더 많은 전류를 흐를 수 있게 되기 때문이다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 걸리는 전압의 크기가 감소하면 수광부(1300)에 광이 조사된 것으로 판단할 수 있다.
이는 수광부(1300)에 광이 조사되어 셀룰로스 종이(1310)에서 광전효과가 발생하여 수광부(1300)에 흐르는 전류의 량이 증가하면 그에 따라 수광부(1300)에 걸리는 전압이 감소하기 때문이다.
또한, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 조사된 광의 파장을 판단할 수 있다. 수광부(1300)에 수광부(1300)에 흐르는 전류의 크기, 수광부(1300)에 걸리는 전압의 크기를 기반으로 수광부(1300)에 조사된 광의 파장을 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 광이 조사된 경우 수광부(1300)에 흐르는 전류의 크기가 클수록 짧은 파장의 광이 수광된 것으로 판단할 수 있다.
이는 파장 짧은 광일수록 높은 에너지를 가지고 있어 더 많은 광전효과를 발생시키기 때문이다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 광이 조사된 경우 수광부(1300)에 흐르는 전류의 크기가 작을수록 긴 파장의 광이 수광된 것으로 판단할 수 있다.
이는 파장 긴 광일수록 상대적으로 낮은 에너지를 가지고 있어 상대적으로 적은 광전효과를 발생시키기 때문이다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 광이 조사된 경우 수광부(1300)에 걸리는 전압의 크기가 작을 수록 짧은 파장의 광이 수광된 것으로 판단할 수 있다.
이는 파장 짧은 광일수록 높은 에너지를 가지고 있어 더 많은 광전효과를 발생시켜 수광부(1300)에 걸리는 전압이 낮아지기 때문이다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 광이 조사된 경우 수광부(1300)에 전압의 크기가 클수록 긴 파장의 광이 수광된 것으로 판단할 수 있다.
이는 파장 긴 광일수록 상대적으로 낮은 에너지를 가지고 있어 상대적으로 적은 광전효과를 발생시키기 때문이다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 전류계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 판단부(1200)는 수광부(1300)의 제2 전극(1330)과 전원부(1100)의 제2 단자 사이에 배치된 전류계를 통해 수광부(1300)를 통해 흐르는 전류의 크기를 모니터링함으로써 광의 조사 여부를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 판단부(1200)는 수광부(1300)에 전압을 감지하기 위해 디지털멀티밀터(DMM, Digital Multimeter)를 포함할 수 있다.
또한, 판단부(1200)는 수광부(1300)의 제1 전극 및 제2 전극 사이를 흐르는 전류의 크기가 매우 작기 때문에, 제1 전극과 제2 전극에 사이에 걸리는 전압을 기반으로 수광 여부, 수광되는 광의 파장 등을 판단하는 것이 바람직하다.
수광부(1300)는 광원(2000)으로부터 조사되는 광을 수광하여, 광전효과를 발생시킬 수 있다.
수광부(1300)는 광원(2000)으로부터 광이 조사되면 광전효과를 발생시키는 셀룰로스 종이(1310), 셀룰로스 종이(1310)의 일 영역에 형성되는 제1 전극(1320) 및 제1 전극(1320)과 이격되어 셀룰로스 종이(1310)의 타 영역에 형성되는 제2 전극(1330)을 포함할 수 있다.
이때, 셀룰로스 종이(1310)에 광이 조사되어 광전효과가 발생하면 제1 전극(1320)과 제2 전극(1330) 사이에 전류가 흐를 수 있게 된다. 여기서, 셀롤로스 종이는 셀롤로스 기반의 상업용 또는 사무용 용지 일체를 포함할 수 있다.
셀룰로스 종이(1310)는 포도당(C6H10O5)으로 구성되어 있으며 포도당 단위당 3개의 수산화물(OH) 그룹에 의해 구동되는 흡습성을 가질 수 있다.
셀룰로스 종이(1310)는 일반적으로 일정량의 수분을 포함할 수 있으며, 주변 대기에 노출된 종이는 대기로부터 수분을 흡수할 수 있다.
셀룰로스 종이(1310)에 광이 수광되면, 셀룰로스 종이(1310)에 포함된 수분(H20)은 H3O+와 OH-로 이온화되어, 셀룰로스 종이(1310)에 형성된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전류를 흐르게 할 수 있다. 세룰로스 종이(1310)는 세룰로스 종이(1310)에 포함된 수분에 의해 광전효과로 인한 전류 흐름을 생성할 수 있으므로, 별도의 전해질의 첨가 없이도 광 센서(1000)를 구현할 수 있게 된다.
셀룰로스 종이(1310)의 수분함량은 제작하고자 하는 광 센서의 크기, 검출하고자 하는 광의 파장에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
이러한 이온들은 전원부(1100)에 의해 인가되는 바이어스 전압에 의해 제1 전극 및 제2 전극에 형성되는 자기장으로인해, 각각 제1 전극 및 제2 전극으로 이동하게 된다. 이때, 제1 전극 및 제2 전극 각각에서 산화 환원 반응이 발생하여 산소와 수소의 기체를 발생시킨다. 이로 인해, 셀룰로스 종이(1310)에 포함된 수분은 줄어들 수 있어, 셀룰로스 종이(1310)를 산소와 수소가 빠져나가는 것을 막고 재결합을 유도하여 물이 형성되도록 하여 셀룰로스 종이(1310)의 수분을 일정하게 유지시키기 위해, 셀룰로스 종이(1310)를 밀봉하는 밀봉 부재가 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 셀룰로스( cellulose) 종이의 두께는 제1 전극(1320) 및 제2 전극(1330)이 이격된 거리보다 훨씬 얇은 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 셀룰로스( cellulose) 종이의 두께는 제1 전극(1320) 및 제2 전극(1330) 사이의 거리가 3mm인 경우, 200um 이하의 두께일 수 있다.
일 실시예에서, 셀룰로스 종의 컬러는 다양한 색으로 구현될 수 있으나 광 센서로서의 감도를 높이기 위해 광 흡수율이 높은 회색, 연한 회색, 검정색 등일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(1320)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(AL) 등의 귀 금속류 중 적어도 하나의 금속으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(1320)은 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(1320)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(AL) 등의 귀 금속류를 스퍼터링을 통해 셀룰로스 종이(1310)의 일 영역에 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(1320)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(AL) 등이 증착된 컨택트 포인트에 배치되는 구리(Cu) 등 도선을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(1320)에 포함된 구리(Cu) 등의 도선은 컨택트 포인트와 구리 등의 도선 사이에 양면 접착성 탄소 필름에 의해 컨택트 포인트에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(1320)은 셀룰로스 종이(1310)의 광이 수광되는 영역 이외의 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 셀룰로스 종이(1310)의 상면에 수광을 수광하는 경우 제1 전극(1320)은 셀룰로스 종이(1310)의 하면에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(1330)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(AL) 등의 귀 금속류 중 적어도 하나의 금속으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(1330)은 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 전극(1330)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(AL) 등의 귀 금속류를 스퍼터링을 통해 셀룰로스 종이(1310)의 일 영역에 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(1330)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(AL) 등이 증착된 컨택트 포인트에 배치되는 구리(Cu) 등 도선을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(1330)에 포함된 구리(Cu) 등의 도선은 컨택트 포인트와 구리 등의 도선 사이에 양면 접착성 탄소 필름에 의해 컨택트 포인트에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(1330)은 셀룰로스 종이(1310)의 광이 수광되는 영역 이외의 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 셀룰로스 종이(1310)의 상면에 수광을 수광하는 경우 제1 전극(1320)은 셀룰로스 종이(1310)의 하면에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(1330)은 제1 전극(1320)과 상이한 면에 형성될 수 이다.
예를 들어, 제2 전극(1330)은 제1 전극(1320)이 셀룰로스 종이(1310)의 상면에 배치된 경우, 셀룰로스 종의 하면에 배치될 수 있다.
또한, 수광부(1300)는 셀룰로스 종이(1310)를 밀봉하는 밀봉 부재를 포함할 수 있다.
셀룰로스 종이(1310)는 공기에 노출되는 경우에는 주변 공기로부터 수분을 흡수하거나 셀룰로스가 보유한 수분을 주변 공기에 뺏길 수 있다.
이로 인한 셀룰로스 종이(1310)의 수분 변화는 광전자 효과에 영향을 크게 미치기 때문에, 조사된 광을 감지하거나 조사된 광의 파장을 판단하는 셀룰로스 종이 광 센서(1000)의 민감도가 나빠질 수 있다. 따라서, 셀룰로스 종이(1310)는 밀봉 부재를 이용하여 셀룰로스 종이(1310)의 수분을 일정하게 유지함으로써, 광 센서(1000)의 민감도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 석영 유리일 수 있다. 예를 들어, 셀룰로스 종이 광 센서(1000)를 이용하여 UV 광을 감지하는 경우에는 밀봉 부재에 의한 광흡수를 최소화하기 위해 자외선 범위에서 광흡수율이 낮은 유리 부재가 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 플라스틱 테이프일 수 있다.
예를 들어, 셀룰로스 종이 광 센서(1000)를 이용하여 가시광을 감지하는 경우에는 UV 파장에서 높은 흡수율을 갖지만 가시광선 범위에서 낮은 흡수율을 갖는 플라스틱 테이프 부재가 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 셀룰로스 종이(1310)의 상면 및 하면에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 밀봉 부재는 셀룰로스 종이(1310)에 형성된 제1 전극(1320) 및 제2 전극(1330)의 일부를 밀봉할 수 있다.
이는 제1 전극(1320) 및 제2 전극(1330)은 전원부(1100) 또는 판단부(1200)와 전기적으로 연결되어야 하기 때문이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 셀룰로스 종이 광 센서의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 판단부(1200)는 내부 저항 Rm을 갖는 디지털멀티미터이고, 전원부(1100)는 전압 Va를 갖는 직류 전압원이며, 수광부(1300)는 PPD(PAPER PHOTO DECTOR)로 도시되어 있다.
수광부(1300)에 광이 조사되어 수광부(1300)의 셀룰로스 종이(1310)에서 광전효과가 발생하여 전류가 흐르게 되면, 판단부(1200)는 내부 저항 Rm을 통해 흐르는 전류를 계측함으로써 내부 저항 Rm에 걸리는 전압을 판단할 수 있다. 판단부(1200)는 전원원의 전압 Va에서 내부 저항 Rm에 걸린 전압을 뺌으로써 수광부(1300)에 걸리는 전압 Vp를 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부의 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 셀룰로스 종이(1310)(paper sheet)의 하면에 금속 은(Ag)로 형성된 컨택트 포인트(Siver electrode)와 컨택트 포인트에 구리 호일(Cu foil)이 탄소 접착제(C-type)를 통해 전기적으로 연결되는 두 개의 전극이 도시되어 있다.
또한, 셀룰로스 종이(1310)(paper sheet)의 하면에는 셀룰로스 (paper sheet) 종이를 밀봉하기 위한 플라스틱 테이프(Plastic tape)가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 수광부는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 반드시 도 3에 도시된 수광부에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부를 구현한 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 4 (a)는 수광부에 포함되는 셀룰로스 종이의 종류를 도시한다
도 4 (b)는 도 4 (a)에 도시된 셀룰로스 종이에 금, 은, 알루미늄 등의 컨택트 포인트 증착한 예를 도시한다.
도 4 (c)는 도 4 (b)에 도시된 컨택트 포인트에 양면 접착성 탄소 필름이 부가된 예를 도시한다.
도 4 (d)는 도 4 (c)의 양면 접착성 탄소 필름에 구리 호일이 부착된 예를 도시한다.
도 4 (e)는 도 4 (d)에서 밀봉 부재인 플라스틱 필름을 이용하여 셀룰로스 종이를 밀봉한 예를 도시한다.
도 4 (f)는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope) 을 이용하여 도 4 (e)에 도시된 셀룰로스 종이를 촬영한 이미지를 나타낸다.
또한, 도 4에서 각 셀룰로스 종이는 가로 및 세로 각각 1cm의 길이를 가지며, 80g는 무게가 80g인 셀룰로스 종이, 180g는 무게가 180g인 셀룰로스 종이, A는 ISO A형 셀룰로스 종이, B는 흑색 셀룰로스 종이, G는 회색 셀룰로스 종이, LG는 연한 회색 셀룰로스 종이를 의미한다.
또한, 도 4에서 사용된 셀룰로스 종이는 유리질 종이를 의미한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1000: 셀룰로스 종이 광 센서
1100: 전원부
1200: 판단부 1300: 수광부
1310: 셀룰로스 종이 1320: 제1 전극
1330: 제2 전극 2000: 광원
1200: 판단부 1300: 수광부
1310: 셀룰로스 종이 1320: 제1 전극
1330: 제2 전극 2000: 광원
Claims (16)
- 광이 조사되면 광전효과를 발생시키는 셀룰로스 종이, 상기 셀룰로스 종이 표면에 형성되는 제1 전극과, 상기 셀룰로스 종이 표면에 상기 제1 전극과 이격되어 형성되는 제2 전극을 포함하는 수광부; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압을 측정하여 상기 셀룰로스 종이에 광이 조사되었는지 여부를 판단하는 판단부;
를 포함하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 전원부를 더 포함하되,
상기 판단부는,
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전압이 암전상태의 전압과 상이하게 되면 상기 셀룰로스 종이에 광이 조사된 것으로 판단하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압의 크기를 기반으로 상기 셀룰로스 종이에 입사된 광의 파장을 판단하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극은,
상기 셀룰로스 종이의 광이 입사되는 면과 상이한 면에 형성되는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 셀룰로스 종이를 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제5항에 있어서,
상기 밀봉 부재는,
석영 유리인 것을 특징으로 하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제5항에 있어서,
상기 밀봉 부재는,
플라스틱 테이프인 것을 특징으로 하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극은,
금, 은 및 백금 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 셀룰로스 종이 표면에 증착되어 형성되는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 셀룰로스 종이 광 센서의 민감도는 상기 셀룰로스 종이에 포함된 수분의 함량에 따라 결정되는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 광이 조사되면 광전효과를 발생시키는 셀룰로스 종이;
상기 셀룰로스 종이 표면에 형성되는 제1 전극; 및
상기 셀룰로스 종이 표면에 상기 제1 전극과 이격되어 형성되는 제2 전극;
을 포함하는, 셀룰로스 종이 광 센서;
- 제10항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극은,
상기 셀룰로스 종이의 광이 입사되는 면과 상이한 면에 형성되는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제10항에 있어서,
상기 셀룰로스 종이를 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제12항에 있어서,
상기 밀봉 부재는,
석영 유리인 것을 특징으로 하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제12항에 있어서,
상기 밀봉 부재는,
플라스틱 테이프인 것을 특징으로 하는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제10항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극은,
금, 은 및 백금 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 셀룰로스 종이 표면에 증착되어 형성되는, 셀룰로스 종이 광 센서.
- 제10항에 있어서,
상기 셀룰로스 종이 광 센서의 민감도는 상기 셀룰로스 종이에 포함된 수분의 함량에 따라 결정되는, 셀룰로스 종이 광 센서.
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Patent Citations (1)
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| KR101755207B1 (ko) | 2008-03-05 | 2017-07-19 | 더 보드 오브 트러스티즈 오브 더 유니버시티 오브 일리노이 | 펴고 접을 수 있는 전자장치 |
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