KR930011229B1 - 광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조 - Google Patents
광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래 밀착형 이미지 센서의 구조도.
제2a, b도는 종래 밀착형 이미지 센서의 단면 및 평면도.
제3a도 내지 제3c도는 본 발명 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조를 보인 것으로, 제3a도는 평면도.
제3b도는 A-A 종단면도.
제3c도는 B-B 종단면도.
제4도는 본 발명 이미지 센서의 다른 예시도.
제5도는 본 발명 이미지 센서의 다른 예시도에 대한 평면도.
제6도는 본 발명에 따른 광경로 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 원고 2 : LED부
3 : 로드렌즈어레이 4 : 이미지 센서
5, 23, 31 : 유리판 6,24,32 : 크롬전극
7, 25, 33 : 아몰퍼스실리콘 8,26,34 : 투명전극
21 : 이미지 센서부 22 : EL발광부
27 : 제1절연층 28 : 발광층
29 : 제2절연층 35 : SiO2절연층
본 발명은 이엘(EL)소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 이엘소자를 수광센서인 이미지 센서에 결합하여 제품을 간소하게 하고, 이미지 센서의 구조를 변경시켜 화상의 정밀도를 증가시키도록 한 광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 소형의 원고를 읽어들이는 장치를 실현 가능케하는 유력한 수단으로서 개발이 진행되고 있는 것으로, 도광계에 따라 동배결상광학계와 완전밀착형 광학계로 나뉜다.
종래의 이미지 센서는 동배결상 광학계로서 제1도에 도시한 바와같이, 원고(1)에 광을 조사하는 LED(Lightnin Emitting Diode)부(2)와, 상기 원고(1)로 부터 반사된 빛을 접속해서 전달하는 로드렌즈어레이(Rod Lens Array)(3)와, 상기 로드렌즈어레이(3)를 통해 빛을 받아들여 후단의 구동회로에 인가하는 이미지 센서(4)로 구성되는 것으로, 상기한 구동회로는 도면상에 미도시하였다.
제2a, b도는 종래 밀착형 이미지 센서의 단면 및 평면도로서 이에 도시한 바와같이, 유리판(5) 위에 크롬(Cr)전극(6)을 증착한 후 분리막인 아몰퍼스실리콘(a-Si)(7)을 증착하고, 투명전극(8)을 형성하여, 광원으로 부터 빛을 흡수한 후 후단인 구동회로에 인가되게 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 밀착형 이미지 센서는 광원인 LED부(2)에서 조사된 빛이 원고(1)의 한줄에 반사된 후 로드렌즈어레이(3)를 통해 집속되어 유리판(5) 위에 증착된 수광소자 배열로된 이미지 센서(4)에 빛이 들어오게 된다.
이때 감지된 빛은 명암은 차이에 의해 전기 전도도의 차이가 생기고 구동회로를 통해 전기적 신호로 변화되어 원고(1)의 내용을 독취할 수 있게 된다.
그런데 종래 밀착형 이미지 센서에 있어서는 광원인 LED를 별도로 사용해야 하고, 광원이 떨어져 있으므로 반사되는 빛을 이미지 센서로 접속하는 로드렌즈어레이를 추가시켜야 하므로 부피가 커지게 되고, 아몰퍼스실리콘(a-Si)막에 핀홀(Pin hole) 등의 결함이 있게 되면 응답특성이 나빠지게 될 뿐 아니라 단위길이당 화소소(Dot Per Inch : DPI)의 증가에 한계점이 발생되는 결함이 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 결함을 감안하여 종래의 LED광원, 렌즈 어레이 대신에 광원으로 사용하는 전계발광(EL)소자를 이미지 센서와 일체로 하여 제품을 소형화하고, 이미지 센서의 단위길이당 화소수(DPI)를 증가시켜 화상의 정밀도를 증가시키도록 한 광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3a도 내지 제3c도는 본 발명 광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조를 보인 것으로, 제3a도는 평면도, 제3b도는 A-A 종단면도, 제3c도는 B-B 종단면도로서, 이에 도시한 바와같이, 유리판(23) 위에 크롬전극(24), 아몰퍼스실리콘(25), ITO(Indium Tin Oxide) 투명전극(26)이 차례로 증착된 이미지 센서부(21)와, 상기 유리판(23) 위에 크롬전극(24), 제1절연층(27), 발광층(28), 제2절연층(29), ITO투명전극(26)이 차례로 증착된 EL발광부(22)가 밀착되게 구성한 것으로 상기 제1절연층(27), 제2절연층(29)으로는 Y2O3, 혹은 Si3N4를 재료로 사용하고, 발광층(28)으로는 ZnS를 재료로 사용한다.
제4도는 본 발명이 이미지 센서의 다른 예시도로서 이에 도시한 바와같이, 유리판(31) 위에 크롬전극(32), 아몰퍼스실리콘(33)을 증착한 후 ITO투명전극(34)을 증착하고, 상기 ITO투명전극(34) 사이에 SiO2절연층(35)을 증착한 것이다.
제5도는 본 발명 이미지 센서의 다른 예시도에 대한 평면도로서 이에 도시한 바와같이, 제4도의 평면도를 나타낸 것이다.
이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
우선 제조공정을 보면, 제3a~c도에 도시한 바와 같이, 2000~3000Å 두께의 크롬(Cr)을 유리판(23) 위에 증착시킨 후 포토에칭방법으로 패터닝하여 원하는 형태의 크롬(Cr)전극(24)을 형성하고, 계속해서 이미지 센서부(21)가 형성될 부분에는 1~1.5㎛의 두께로 아몰퍼스실리콘(a-Si)(25)을 증착시키며, EL발광부(22)가 형성될 부분에는 제1절연층(27), 발광층(28), 제2절연층(29)을 차례로 증착시킨다.
이후 마지막으로 투명전극(26)인 ITO를 기판전면에 1500~2000Å의 두께로 증착시켜 이미지 센서부(21)와 EL발광부(22)를 동시 형성하여 본 발명에 대한 완전 밀착형 이미지 센서를 제작하는데, 이때 제1, 2절연층(27)(29)으로는 Y2O3나 Si3N4를, 발광층(28)으로는 ZnS를 재료로 사용한다.
여기서 이미지 센서부(21)의 아몰퍼스실리콘(25) 증착시에는 플라즈마화학기상증착(Plasma Enhanecd Chemical Vapor Deposition : PECVD)방법으로 증착온도 250~300℃에서 증착시키며, EL발광부(22)의 제1, 제2절연층(27)(29)이나 발광층(28)은 스퍼터링(Sputtering)방법으로 300℃ 이하의 기관온도에서 중착시켜 아몰퍼스실리콘(25)의 막에 악영향을 주지 않게 한다.
이와 같이 제작된 완전 밀착형 이미지 센서는 EL발광부(22)의 크롬전극(24)과 ITO투명전극(26)에 일정한 전압을 가하면, 유리판(23)의 반대방향으로 빛이 발광되는데, 이 발광되는 빛은 지면의 상승 방향으로 전반사되고, 지면과 평면상의 같은 방향으로 이미지 센서부(21) 위를 지나는 원고에 의해 빛은 다시 지면의 하강방향으로 전반사되어 이미지 센서부(21)에 들어오게 된다.
즉, 제6도에 도시한 바와같이 발광부에서 원고면에 조사된 빛은 그 원고면에 의해 다시 반사되고, 수광부 즉, 이미지 센서는 이 재반사되는 빛을 수광한다.
이와 같이 하여 들어온 빛은 원고면의 흑화소 유무에 따라 그 반사도 차이의 변화를 각 센싱소자에서 전기전도도의 차이로 나타나고, 크롬전극(24)으로 연결되어 있는 구동회로에 의해 전기적 신호로 바뀌어진다.
여기서 상용되는 EL발광부(22)의 빛의 세기는 270Lux정도로서 팩시밀리의 광원으로는 충분한 세기이며, 이 빛의 파장은 발광층(28)에 도핑되는 물질에 따라 여러 범위의 빛을 얻을 수 있는 것이고, 이미지 센서부(21)에 망간(Mn)을 도핑함에 따라 광반응이 우수한 570mm의 광이 얻어진다.
또한 다른 이미지 센서에 대한 공정을 보면, 제4도 및 제5도에 도시한 바와같이, 세척된 유리판(31) 위에 메탈 마스크를 사용하여 전자빔증착(Electron Beam Deposition)방법으로 크롬전극(32)을 진공증착하고, 이때 크롬(Cr)의 패턴은 양방향으로 분할전극을 형성시킨다.
이후 아몰퍼스실리콘(33)층을 p-i-n 또는 n-i-p 또는 i층만을 입히며, 이때 아몰퍼스실리콘(33)층은 자체 저항이 크기때문에 분할하지 않는다.
그리고, 메탈 마스크를 통해 투명전극(34)을 양쪽에 분할하여 증착시킨 후 상기 ITO투명전극(34) 사이에 SiO2절연층(35)을 증착시킨다.
이와 같이 제작된 이미지 센서는 아몰퍼스실리콘(33)층에서 광전변환된 신호를 구동장치에 전달해주는 역할을 하고, 크롬전극(32)을 분할하여 양쪽으로 뽑아내었기 때문에 단위 면적당 읽어들이는 화소수(DPI)를 증가시킬 수 있는 구조를 지니고 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 LED부, 렌즈 어레이를 사용하지 않으므로 정보기기 제품의 소형화와 경박화의 추세에 편승되어 제품 가격의 저렴화에 기여할 수 있는 효과가 있고, 광전변환 소자의 주요층은 a-Si층에 핀홀 등의 결함을 지니고 있어도 크롬전극의 보완으로 해결할 수 있을 뿐 아니라 단위길이당 화소수(DPI)를 증가시켜 원고를 읽어들이는 정확도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 완전 밀착형 이미지 센서에 있어서, 유리판(23) 위에 크롬전극(24)을 형성하고, 그 크롬전극(24) 위에 제1절연층(27), 발광층(28), 제2절연층(29), 투명전극(26)을 연속 증착하여 광원으로 사용되게 한 EL발광부(22)와, 상기 크롬전극(24) 위에 아몰퍼스실리콘(25), 투명전극(26)을 연속 증착하여 원고에 의해 전반사되는 상기 EL발광부(22)의 출력광원으로 수광하는 이미지 센서부(21)가 밀착되게 구성하는 것을 특징으로 한 광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서부(21)는 유리판(31) 위에 크롬전극(32)을 양쪽으로 분할하여 증착하고, 그 위에 아몰퍼스실리콘(33)을 증착한 후 투명전극(34)을 분할하여 증착시키며, 상기 투명전극(34) 사이에 SiO2절연층(35)을 증착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광원으로 이엘소자를 결합시킨 완전 밀착형 이미지 센서의 구조.
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